КОНРОЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ПРИБОРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДВИЖНОСТИ ЗУБА Российский патент 2001 года по МПК A61C19/04 

Изобретение относится к стоматологии и может быть использовано при диагностике состояния тканей опорно-удерживающего аппарата зуба или тканей, окружающих имплантат.

Известен инструмент для определения подвижности зуба (1).

Этот инструмент содержит щуп с подвижным зондом ударного действия, который связан с приводом возвратно-поступательного перемещения, и электронную аппаратуру для измерения подвижности зуба.

Измерение обобщенных вязкоупругих характеристик тканей опорно-удерживающего аппарата зуба, определяемых в известном техническом решении по величине подвижности зуба, имеет существенное ограничение, поскольку общая подвижность часто реально не отражает патологические изменения, происходящие в опорно-удерживающем аппарате зуба при различных заболеваниях.

Известен прибор для определения подвижности зуба (2).

В этом приборе подвижный зонд осуществляет возвратно-поступательные колебания с амплитудой и частотой ниже собственных колебаний зуба, т.е. исключая ударное воздействие на зуб. Измерение амплитуды перемещения зуба производят с выделением двух составляющих, соответствующих упругой и вязкой характеристикам подвижности зуба.

Прибор позволяет улучшить достоверность информации о состоянии опорно-удерживающего аппарата зуба и повысить точность измерения. Однако возникает сложность его калибровки, поскольку до проведения измерений необходимо вводить достоверные данные о нулевых показаниях по двум взаимосвязанным характеристикам для зуба - упругости и вязкости, а при проведении практических измерений самого объекта (зуба или имплантата) необходима верная информация об истинных показаниях величин упругости и вязкости раздельно.

Наиболее близким техническим решением является контролирующее устройство прибора для определения подвижности зуба, содержащее основание, упругий элемент, закрепленный на основании, вязкий элемент (3).

Это контролирующее устройство предназначено для калибровки общей величины подвижности и по существу имитирует здоровый зуб по величине общей подвижности. В различных вариантах выполнения этого известного устройства используется или упругая пластина, или упругий шпунт, или упругая втулка, каждый из которых размещен в демпфирующем материале, например мягкой резине, пене, мягкой пластмассе и подобных веществах. Хотя эти материалы и обладают вязкостью, но само их размещение в непосредственном контакте с упругим элементом позволяет только имитировать опорно-удерживающий аппарат для определения общей подвижности зуба. Это объясняется относительно высокой величиной упругости указанных эластичных материалов и самой конструкцией контролирующего прибора, предназначенного для определения величины общей подвижности, соответствующей здоровым зубам, и только для калибровки инструментов с подвижным зондом ударного действия. Как показали исследования, применение силиконовых слепочных материалов, имитирующих слой периодонта и нанесенных непосредственно на упругие элементы, выполненные в виде штырей, пластин и т.п., приводит к изменению упругой составляющей подвижности зуба, а вязкая составляющая подвижности не меняется и по величине блика к нулю. Это связано с самой конструкцией известного контролирующего устройства, в которой нельзя достичь высокого внутреннего трения, такого же, как in vivo. Кроме того, при приложении различных величин усилий зонда к упругим элементам с нанесенным непосредственно на них вязким материалом происходит изменение показаний общей подвижности, что связано с изменением величины демпфирования упругого элемента вязким элементом.

Решаемая изобретением задача - расширение функциональных возможностей и арсенала средств для воспроизведения основных механических характеристик периодонта, повышение достоверности результатов.

Технический результат, который может быть получен при выполнении устройства, - обеспечение возможности моделирования периодонта как для здоровых, так и больных зубов по вязкой и упругой составляющим подвижности; обеспечение калибровки приборов для определения подвижности зуба, функционирующих с возможностью разделения упругой и вязкой составляющих подвижности; повышение точности измерений независимо от внешних факторов, таких как конструкция зонда, точность местоположения наконечника зонда относительно упругого элемента, величина прикладываемого к упругому элементу усилия.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном контролирующем устройстве прибора для определения подвижности зуба, содержащем основание, упругий элемент, закрепленный на основании, вязкий элемент, согласно изобретению введена пластина, упругий элемент выполнен в виде консоли, один конец которой закреплен на основании, а к другому концу под углом к консоли присоединена пластина, вязкий элемент установлен с возможностью его перемещения по поверхности пластины с изменением площади контакта вязкого элемента с поверхностью пластины.

Возможны дополнительные варианты выполнения контролирующего устройства, в которых целесообразно, чтобы:
- консоль была выполнена в виде штыря, а пластина присоединена к нему под углом 90^o;
- были введены дополнительные упругие элементы, выполненные в виде штырей с различной величиной упругости, и были введены дополнительные пластины, выполненные с одинаковой площадью поверхности, равной площади поверхности упомянутой пластины, одни концы штырей дополнительных упругих элементов были закреплены на основании консольно, к другим концам под углом к ним были присоединены дополнительные пластины соответственно, а вязкий элемент был установлен с возможностью его перемещения по поверхностям дополнительных пластин с изменением площади контакта вязкого элемента с поверхностью дополнительных пластин;
- была введена накладка, концы штырей закреплены на основании консольно через накладку посредством резьбового соединения с ней, а накладка разъемно соединена с основанием;
- вязкий элемент был выполнен из силиконовой жидкости, размещенной в ванночке, снабженной направляющими, связанными с основанием с возможностью перемещения по ним ванночки для регулирования изменения площади контакта вязкого элемента с поверхностью пластины, был введен фиксирующий элемент, предназначенный для фиксирования положения ванночки относительно основания и фиксации положения контакта вязкого элемента с поверхностью пластины;
- размеры ванночки также были выполнены обеспечивающими контакт вязкого элемента и с поверхностью дополнительных пластин.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшим вариантом его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 изображает функциональную схему контролирующего устройства;
фиг. 2 - конструкцию контролирующего устройства с несколькими упругими элементами, вид спереди;
фиг. 3 - то же, что фиг. 2, вид сбоку;
фиг. 4 - графическое представление вектора подвижности R и амплитуд упругой составляющей p и вязкой составляющей q;
фиг. 5 - график зависимости амплитуд упругой составляющей p и вязкой составляющей q подвижности R от величины погружения пластины в вязкий материал (упругая составляющая показана сплошной линией, а вязкая - штриховой);
фиг. 6 - график зависимости жесткости k и затухания a от величины погружения пластины в вязкий материал (жесткость k показана сплошной линией, а затухание а штрихпунктирной);
фиг. 7 - график зависимости угла потерь Φ от величины погружения пластины в вязкий материал;
фиг. 8 - графики зависимости подвижности R и угла потерь Φ от величины погружения пластины в вязкий материал (подвижность R показана сплошной линией, а угол потерь Φ - штриховой);
фиг. 9 - диаграмма областей для подвижности и площади периодонта в процентах к норме N для здорового зуба (с обозначением областей компенсации, субкомпенсации, декомпенсации).

Контролирующее устройство прибора для определения подвижности зуба (фиг. 1) содержит основание 1, упругий элемент 2, закрепленный на основании, и вязкий элемент 3. В устройство введена пластина 4. Упругий элемент 2 выполнен в виде консоли. Один конец консоли закреплен на основании 1, а к другому концу под углом к ней присоединена пластина 4. Вязкий элемент 3 установлен с возможностью его перемещения S по поверхности пластины с изменением площади контакта вязкого элемента с поверхностью пластины. Точка А - место приложения наконечника зонда (изображенного двусторонней стрелкой). Стрелкой S показано направление перемещения вязкого элемента 3. Упругий элемент 2 может быть выполнен из стального штыря, стальной пластины, втулки и т.п.

Целесообразно выполнять упругий элемент 2 в виде штыря, сечение которого подобрано для требуемой величины упругости, которая может быть выбрана в качестве некоторой эталонной и измерена для консольного соединения штыря с основанием 1 при помощи приборов, регистрирующих нагрузку штыря и его линейное перемещение под воздействием нагрузки. Для обеспечения повторяемости результатов и точности измерений пластина 4 может быть присоединена к упругому элементу 2 под углом 90^oC (фиг. 1-3).

Для обеспечения удобства измерений при различных значениях упругости, а также повышения точности в конструкцию введены дополнительные упругие элементы 2 (фиг. 2, 3), выполненные в виде штырей с различной величиной упругости. Введены дополнительные пластины 4, выполненные с одинаковой площадью поверхности. Одни концы штырей дополнительных упругих элементов 2 закреплены на основании 1 консольно. К другим концам штырей под углом 90^o присоединены дополнительные пластины 4 соответственно. Вязкий элемент 3 установлен с возможностью его перемещения по поверхностям дополнительных пластин 4 с изменением площади контакта вязкого элемента 3 с поверхностью дополнительных пластин 4. В этом случае, поскольку вязкий элемент одинаковым образом и одновременно воздействует на поверхность пластин, обеспечивая имитирование одной и той же величины внутреннего трения в периодонте зуба, то при изменении площади соприкосновения пластин 4 с вязким элементом 3 с высокой точностью моделируется процесс изменения вязкой составляющей для различных упругих составляющих подвижности.

Полная подвижность R может быть определена (фиг. 4) как где
p - упругая составляющая,
q - вязкая составляющая.

Угол потерь Φ определяется как Φ = arctg q/p.

Жесткость К = p/(p + q), а затухание а = q/(p + q).

Для удобства смены упругих элементов 2 с различной величиной упругости в конструкцию (фиг. 2, 3) введена накладка 5. Концы штырей (фиг. 3) закреплены на основании 1 консольно через накладку 5 посредством резьбового соединения с ней, а накладка 5 разъемно соединена с основанием 1. Пластина 4 также может быть соединена со свободным концом штыря при помощи винта.

Вязкий элемент 3 (фиг. 2, 3) может быть выполнен из силиконовой жидкости, например силиконовой жидкости "Simpa" (Kettenbach), размещенной в ванночке 6. (Также могут использоваться другие вязкие жидкости, например глицерин). Используемая модель в этом случае моделирует вязкую составляющую при помощи силиконовой жидкости и пластин 4, погруженных в ванночку 6. Ванночка 6 снабжена направляющими 7, связанными с основанием 1 с возможностью перемещения по ним ванночки 6 для регулирования изменения площади контакта вязкого элемента 3 с поверхностью пластины 4. Введен фиксирующий элемент 8 (фиг. 2), предназначенный для фиксирования положения ванночки 6 относительно основания 1 и фиксации положения контакта вязкого элемента 3 с поверхностью пластины 4. Размеры ванночки 6 выполнены обеспечивающими контакт вязкого элемента 3 с поверхностью всех пластин 4.

Изменение глубины погружения пластины 4 приводит к изменению упругой и вязкой составляющей подвижности в широких пределах. На фиг. 5 приведены данные для одного упругого элемента 2 и прикрепленной к нему пластины 4, погруженной в силиконовую жидкость. С увеличением глубины погружения пластины увеличивается вязкая составляющая подвижности, а упругая составляющая подвижности уменьшается (фиг. 5). Однако жесткость механической модели практически не изменяется (фиг. 6). Таким образом, заявленное контролирующее устройство обеспечивает независимое измерение статической жесткости при изменении вязкости механической системы от нуля (при непогружении пластин 4 в вязкий элемент 3) до значений, сравнимых с вязкостью периодонта in vivo.

Также можно отметить, что увеличение площади погружения пластины 4 в вязкий элемент 3 (фиг. 7, 8) привозит к увеличению угла потерь Φ. Причем зависимость величины угла потерь Φ от степени погружения пластины 4 близка к линейной. Увеличение площади погружения пластины 4 в вязкий элемент 3 (фиг. 8) приводит к увеличению угла потерь Φ. Кроме того, была установлена независимость показаний от положения зонда относительно горизонтальной плоскости и усилия руки оператора. Исследования не выявили зависимости показаний от этих факторов во всем диапазоне измеряемых жидкостей.

Работает контролирующее устройство прибора для определения подвижности зуба (фиг. 1-3) следующим образом.

Первоначально оператор прикладывает зонд к основанию 1 и производит калибровку прибора для определения подвижности зуба на нулевые значения упругой и вязкой составляющих. Затем, прикладывая зонд в точке А к упругому элементу 2 (при пластине 4, не погруженной в вязкий элемент 3) оператор сверяет известное эталонное значение упругой составляющей упругого элемента 2 с показаниями прибора, которое соответствует максимальной величине упругой составляющей на фиг. 5, и проверяет соответствие нулевого показания для вязкой составляющей.

По мере погружения пластины 4 в вязкий элемент 3 упругая составляющая подвижности падает, а вязкая составляющая растет, причем обе зависимости (фиг. 5) практически имеют линейный характер. Поэтому, оценивая величину линейного перемещения ванночки 6 (например, по линейной шкале, нанесенной на основание 1) оператор проверяет соответствие действительных показаний прибора эталонным промежуточным значениям.

Произведя калибровку прибора для определения подвижности зуба при помощи контролирующего устройства, оператор может быть уверен в последующей диагностике состояния тканей опорно-удерживающего аппарата зуба или тканей, окружающих имплантат.

Кроме того, контролирующий прибор в дополнительных вариантах выполнения изобретения позволяет моделировать различные аномальные состояния периодонта. Для этого используют дополнительные упругие элементы 2 с упругой составляющей подвижности, отличающейся от эталонной.

Так как величина угла потерь Φ, как показали исследования, пропорциональна площади периодонта, то, зная отношение измеренной подвижности R_и к подвижности зуба в норме R_N ([R_и/R_N]• 100%) и отношение измеренного угла потерь Φ_и к углу потерь зуба в норме Φ_N ([Φ_и/Φ_N]×100%, легко определить области компенсации, субкомпенсации, декомпенсации (фиг. 9), что позволяет использовать заявленное контролирующее устройство при проведении экспресс-диагностики состояния тканей опорно-удерживающего аппарата зуба или тканей, окружающих имплантат.

Наиболее успешно заявленное контролирующее устройство прибора для определения подвижности зуба может быть промышленно применимо в стоматологии для калибровки приборов измерения подвижности зуба или имплантата, для моделирования и быстрой оценки состояния опорно-удерживающего аппарата зуба, а также для последующего выявления закономерностей состояний аппарата зуба, позволяющих оптимизировать процесс принятия врачом решений для каждого конкретного пациента по лечению зубов, протезированию зубов или их хирургическому удалению.

Источники информации
1. Патент США N 4499906, НПК 128/776, опубл. 1985 г.

2. Патент Российской Федерации N 2065724, A 61 B 5/05, A 61 C 19/04, опубл. 1996 г.

3. Патент США N 4713962, НПК 73/11, опубл. 1987 г.

Изобретение относится к стоматологии и может быть использовано при диагностике состояния тканей опорно-удерживающего аппарата зуба или тканей, окружающих имплантат. Контролирующее устройство содержит основание, упругий элемент, закрепленный на основании, вязкий элемент. Упругий элемент выполнен в виде консоли, один конец которой закреплен на основании, а к другому концу под углом к ней присоединена пластина. Вязкий элемент установлен с возможностью его перемещения по поверхности пластины с изменением площади контакта вязкого элемента с поверхностью пластины. В результате достигается обеспечение возможности моделирования периодонта как для здоровых, так и больных зубов по вязкой и упругой составляющим подвижности. Обеспечивается калибровка приборов для определения подвижности зуба, функционирующих с возможностью разделения упругой и вязкой составляющих подвижности. Повышается точность измерений независимо от внешних факторов, таких как конструкция зонда, точность местоположения наконечника зонда относительно упругого элемента, величина прикладываемого к упругому элементу усилия. 5 з.п.ф-лы, 9 ил.

1. Контролирующее устройство прибора для определения подвижности зуба, содержащее основание, упругий элемент, закрепленный на основании, вязкий элемент, отличающееся тем, что введена пластина, упругий элемент выполнен в виде консоли, один конец которой закреплен на основании, а к другому концу под углом к ней присоединена пластина, вязкий элемент установлен с возможностью его перемещения по поверхности пластины с изменением площади контакта вязкого элемента с поверхностью пластины. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что консоль выполнена в виде штыря, а пластина присоединена к нему под углом 90°. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что введены дополнительные упругие элементы, выполненные в виде штырей с различной величиной упругости, и введены дополнительные пластины, выполненные с одинаковой площадью поверхности, равной площади поверхности упомянутой в п.1 пластины, одни концы штырей дополнительных упругих элементов закреплены на основании консольно, к другим концам под углом 90^o присоединены дополнительные пластины соответственно, а вязкий элемент установлен с возможностью его перемещения по поверхностям дополнительных пластин с изменением площади контакта вязкого элемента с поверхностью дополнительных пластин. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что введена накладка, концы штырей закреплены на основании консольно через накладку посредством резьбового соединения с ней, а накладка разъемно соединена с основанием. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вязкий элемент выполнен из силиконовой жидкости, размещенной в ванночке, снабженной направляющими, связанными с основанием с возможностью перемещения по ним ванночки для регулирования изменения площади контакта вязкого элемента с поверхностью пластины, введен фиксирующий элемент, предназначенный для фиксирования положения ванночки относительно основания и фиксации положения контакта вязкого элемента с поверхностью пластины. 6. Устройство по п. 3 и 5, отличающееся тем, что размеры ванночки выполнены обеспечивающими контакт вязкого элемента и с поверхностью дополнительных пластин.