СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЗУБНОЙ ЭМАЛИ Российский патент 2025 года по МПК A61C19/05 

Область техники.

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано в стоматологии для отслеживания кариесогенных точек в зубной эмали.

Уровень техники.

Известен способ диагностики состояния тканей зуба (см. патент RU 2782999, МПК А01С 19/04, опубл. 08.11.2022), включающий в себя установку, по крайней мере, двух электродов, один из которых расположен на поверхности эмали исследуемого зуба, в областях, в которых нет пломб, второй - или на мягких тканях ротовой полости, или в руке пациента, или на поверхности зуба, и пропускание через электроды тока. Во время пропускания тока проводится измерение напряжения, значение которого сравнивается с тестовыми характеристиками для здоровых зубов конкретного типа, при этом увеличенное более чем на 20% на постоянном токе и на 10% на переменном или импульсном токе до частоты в 100 кГц значение напряжения означает, что этот зуб является девитальным, а уменьшенное более чем на 15% на постоянном токе и на 10% на переменном или импульсном токе до частоты в 100 кГц значение напряжения означает, что в этой области зуба начинает развиваться начальный кариес.

Однако способ имеет следующие недостатки: низкую точность результатов, высокую трудоемкость, долговременность процедуры, невозможность диагностировать очаги зарождения кариеса на начальной стадии и определять его предварительные признаки.

Известен способ ранней диагностики эмали зуба с использованием терагерцовой спектроскопии (статья С.И. Воллодарская, К.И.Зайцев, В.Е. Красик, Е.В. Новицкая, И.Н. Фокина «Экспериментальное обоснование возможности ранней диагностики кариозных поражений эмали зуба с помощью терагерцовой спектроскопии» Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана, Сер. «Приборостроение» 2013, №2, стр. 47). Способ включает в себя устройство для диагностики кариозного поражения эмали зуба, содержащее фотопроводящую антенну и фемтосекундный волоконный лазер, а также электрооптический детектор; портативное записывающее устройство; синхронный усилитель сигнала. Для ранней диагностики состояния эмали зуба с применением терагерцовой спектроскопии предложена следующая последовательность действий. Подготовка образцов зубов: Получение тестовых образцов зубов и их подготовка для последующего in vitro исследования. Имитация деминерализации: Обработка образцов зубной эмали слабыми растворами кислот (10%-ной азотной кислоты, 6%-ной уксусной кислоты) с целью имитации процесса деминерализации, который возникает в полости рта под воздействием кислотных сред. Регистрация ТГц спектральных характеристик: В процессе обработки проводится регистрация спектральных характеристик ТГц диапазона зубной эмали с равными временными интервалами для отслеживания изменений ее состояния. Восстановление профиля диэлектрической проницаемости: Применение метода восстановления профиля диэлектрической проницаемости для анализа состояния эмали зубов и установления связи между профилем диэлектрической проницаемости и концентрацией минеральных веществ в эмали. Фиксация образцов: жесткая фиксация образцов относительно ТГц спектрометра для обеспечения стабильной регистрации сигнала из одной и той же точки образца в течение всего процесса. Полученные данные анализировались для определения связи между профилем диэлектрической проницаемости эмали и концентрацией минеральных веществ в ней. Результаты исследования, включая амплитудные спектральные коэффициенты отражения ТГц излучения эмалью и профили диэлектрической проницаемости, интерпретировались для определения степени деминерализации эмали. По мере травления кислотой наблюдались изменения в концентрации минеральных веществ, диэлектрической проницаемости и амплитудных спектральных коэффициентах отражения, что свидетельствовало о процессе деминерализации эмали.

Недостатком способа является применение в исследовании набора преобразователей частот и спектрофотометра, что не дает возможности достичь оперативного применения на практике. Также данный способ характеризуется низкой локальностью измерений.

Известен способ профилактики кариеса зубов (см. заявку RU 2005102438, МПК A61N 5/067, A61K 6/00, опубл. 10.07.2006), включающий применение эмальгерметизирующего ликвида, предложенного А. Кнаппвостом, и лазерного излучения. Согласно способу используют последовательное воздействие низко интенсивным лазерным излучением на поверхности зубов, предварительно покрытых первым минерализирующим составом, содержащим безводный фтористый силикат магния, безводный фтористый силикат меди (II), фтористый натрий и дистиллированную воду, затем после нанесения на зубы второго минерализирующего состава, содержащего высокодисперсную гидроокись кальция, проводят повторное воздействие на поверхности зубов низко интенсивным лазерным излучением в той же последовательности и дозе.

Недостатком данного способа является необходимость повторных процедур: Этот способ требует нескольких повторных процедур для достижения нужного результата, что может быть неудобно для пациентов.

Способы, представленные выше, обладают общим рядом недостатков, среди которых высокая сложность процедуры оценки эффективности, необходимость в большом количестве дорогостоящего оборудования, возможность применения исключительно в лабораторных условиях in-vitro и др.

Раскрытие сущности.

Технической проблемой является разработка способа отслеживания кариесогенных точек в зубной эмали, применимого in-vivo, в котором используют полупроводниковый СВЧ-автодин.

Технический результат заключается в повышении скорости, удобства и простоты процесса измерений действий с наглядным представлением результатов.

Технический результат достигается тем, что способ бесконтактного контроля качества зубной эмали, заключается в том, что облучают зуб от шейки до края в течение 5 секунд несколько раз с помощью измерительного зонда полупроводникового СВЧ-автодина, работающего в ближнеполевом режиме; регистрируют отраженные сигналы, оцифровывают их, строят график зависимости напряжения отраженных сигналов от времени измерений, сравнивают график исследуемого зуба с графиком эталонного зуба, в качестве которого выбран зуб с кариозными поражениями, оценку состояния зубной эмали осуществляют по результатам сравнения и делают вывод о необходимости проведения процедур реминерализации, при размахе напряжения до 0.005 мВ - зубная эмаль находится в хорошем состоянии, при размахе напряжения до от 0.005 до 0.010 мВ -зубная эмаль в хорошем состоянии, но возможно имеется локальная деминерализация, при размахе напряжения от 0.010 до 0.015 мВ - зубная эмаль истончена и необходимо назначить реминерализующую терапию, чтобы восстановить состояние зубной эмали, при размахе напряжения от 0.015 до 0.020 мВ - будет наблюдаться кариес, либо сильно обедненная минеральными элементами зубная эмаль, при размахе свыше 0.020 мВ - имеется острое кариозное поражение.

Краткое описание чертежей.

Изобретение поясняется чертежами, где

на фиг.1 - представлена схема экспериментальной установки;

на фиг.2 - показана зависимость детектируемого напряжения сигнала от времени измерения: (а) при проведении трех измерений временной зависимости детектируемого напряжения сигнала эталонного образца с очевидным кариозным поражением, (б) усредненные данные;

на фиг.3 - показана зависимость детектируемого напряжения сигнала от времени измерения: а. при проведении трех измерений правого первого переднего резца первого испытуемого, девушки 21 года, без вредных привычек; б. усредненные данные;

на фиг.4 зависимость детектируемого напряжения сигнала от времени измерения: а. при проведении трех измерений правого первого переднего резца второго испытуемого, юноша 21 год, без вредных привычек; б. усредненные данные;

на фиг.5-6 - представлены стадии ухудшения качества зубной эмали, составленные на основе результатов проведенных экспериментов.

Позициями на чертежах обозначено:

1. компьютер;

2. аналого-цифровой преобразователь;

3. блок питания;

4. полупроводниковый СВЧ-автодин;

5. измерительный зонд;

6. 7, 8 результаты трех измерений временной зависимости детектируемого напряжения сигнала эталонного образца с очевидным кариозным поражением;

9, 10, 11 результаты трех измерений временной зависимости детектируемого напряжения на правом первом переднем резце первого пациента;

12, 13, 14 обозначены результаты трех измерений временной зависимости детектируемого напряжения на правом первом переднем резце второго пациента.

Осуществление изобретения.

Способ реализуется с помощью экспериментальной установки включающей компьютер 1, к которому присоединен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2 соединенный с блоком питания 3. Блок питания 3 соединен с СВЧ-автодином 4, а СВЧ-автодин с зондом 5 (фиг.1).

Способ включает измерение параметров зубной эмали на передних и боковых резцах. Измерение параметров осуществляют излучением СВЧ-диапазона с помощью измерительного зонда 5, формирующего ближнее поле, преобразующее отраженный от эмали СВЧ-сигнал в автодинный сигнал. В качестве параметра регистрируют напряжение оцифрованного автодинного сигнала, а оценку состояния зубной эмали осуществляют путем сравнения оцифрованных сигналов, заведомо известного сигнала, являющегося усредненным значением трех измерений 6, 7, 8 на удаленном зубе с очевидными кариозными поражениями и сигнала исследуемого зуба.

Измерительная часть СВЧ-автодина, работающего в ближнеполевом режиме, представляет собой конец коаксиального кабеля, с выступающей примерно на 2 мм центральной жилой. Оголенный конец жилы кабеля покрыт бесцветным лаком, для полной изоляции центральной жилы коаксиального кабеля. Способ бесконтактного контроля качества зубной эмали состоит из нескольких этапов:

1. Оператор фиксирует измерительную часть СВЧ - автодина в точке зуба, откуда начнется измерение.

2. Помощник оператора дает команду о начале записи данных.

3. Оператор проводит от шейки зуба до края, равномерно, в течение 5 секунд.

4. Помощник сохраняет данные на компьютер.

Данную процедуру проводят несколько раз, после чего полученные данные усредняют, строят общий график, который является временной зависимостью мощности, по которой можно судить о состоянии зубной эмали и срочности проведения процедур по ее реминерализации, если это необходимо.

Примеры практической реализации способа.

Пример 1.

Пациент 1. Девушка 21 год, без вредных привычек (фиг.3). Пациенту проводят три измерения 9, 10, 11 правого первого переднего резца и записывают зависимость детектируемого напряжения сигнала от времени измерения. По зависимости детектируемого напряжения сигнала от времени на фиг.2.6. можно сказать, что размах детектируемого напряжения сравнительно большой, около U=0.012 мВ, что говорит о не здоровой зубной эмали, истонченной локально и желательно провести процедуры по реминерализации зубной эмали.

Пример 2.

Пациент 2, юноша 21 год, без вредных привычек (фиг.4). Пациенту проводят три измерения правого первого переднего резца 12, 13, 14 и записывают зависимость детектируемого напряжения сигнала от времени измерения. По зависимости детектируемого напряжения сигнала на фиг.3.б можно наблюдать возрастание кривой, что означает увеличение толщины зубной эмали. Возможно, в месте начала измерения было меловое пятно, то есть деминерализация и начальная стадия кариеса. Размах детектируемого напряжения сигнала U=0.008 мВ.

Способ диагностики СВЧ - автодином, работающем в ближнеполевом режиме является бесконтактным, безболезненным, быстрым и достаточно точным для таких целей, как определение качества зубной эмали и нахождения неоднородностей минерального состава в зубной эмали.

После проделанной работы можно сделать вывод зависимости детектируемого сигнала от состояния зубной эмали. На фиг.5-6 представлены стадии ухудшения качества зубной эмали, составленные на основе результатов проведенных экспериментов.

Ни в одном из ранее используемых способов исследования зубной эмали не применялся полупроводниковый СВЧ-автодин, работающий в ближнеполевом режиме.

Полупроводниковый СВЧ-автодин сложная многофункциональная СВЧ-система, в которой реализуется, так называемый, эффект автодинного детектирования, во время которого, активный элемент СВЧ-генератора является одновременно и источником, и приемником отраженной электромагнитной волны. Устройства, в основе работы которых лежит эффект автодинного детектирования, отличаются конструктивной простотой, малогабаритностью и высокой чувствительностью к изменению нагрузки. Применение эффекта автодинного детектирования в полупроводниковых СВЧ-генераторах для контроля параметров материалов основано на установлении зависимостей величины продетектированного сигнала от параметров контролируемых слоев, например, толщины, диэлектрической проницаемости, электропроводности.

Изобретение относится к области медицины, а именно к стоматологии, и предназначено для использования при отслеживании кариесогенных точек в зубной эмали. Облучают зуб от шейки до края в течение 5 с с помощью измерительного зонда полупроводникового СВЧ-автодина, работающего в ближнеполевом режиме. Регистрируют отраженные сигналы, оцифровывают их, полученные данные усредняют, строят график зависимости напряжения отраженных сигналов от времени измерений, сравнивают график исследуемого зуба с графиком заведомо известного сигнала, являющегося усредненным значением трех измерений, эталонного зуба, в качестве которого выбран зуб с кариозными поражениями. Оценку состояния зубной эмали осуществляют по результатам сравнения и делают вывод о необходимости проведения процедур реминерализации. При размахе напряжения до 0.005 мВ - зубная эмаль находится в хорошем состоянии. При размахе напряжения до 0.010 мВ - возможно наличие локальной деминерализации. При размахе напряжения до 0.015 мВ - зубная эмаль истончена. При размахе напряжения до 0.020 мВ – кариес или обедненная минеральными элементами зубная эмаль. При размахе свыше 0.020 мВ - острое кариозное поражение. Способ, за счет бесконтактного контроля, позволяет повысить скорость и точность в отслеживании кариесогенных точек в зубной эмали. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ бесконтактного контроля качества зубной эмали, характеризующийся тем, что облучают зуб, равномерно, от шейки до края в течение 5 с, с помощью измерительного зонда полупроводникового СВЧ-автодина, работающего в ближнеполевом режиме; регистрируют отраженные сигналы, оцифровывают их, полученные данные усредняют, строят график зависимости напряжения отраженных сигналов от времени измерений, сравнивают график исследуемого зуба с графиком заведомо известного сигнала, являющегося усредненным значением трех измерений, эталонного зуба, в качестве которого выбран зуб с кариозными поражениями, оценку состояния зубной эмали осуществляют по результатам сравнения и делают вывод о необходимости проведения процедур реминерализации, при размахе напряжения до 0.005 мВ - зубная эмаль находится в хорошем состоянии, при размахе напряжения до 0.010 мВ - возможно наличие локальной деминерализации, при размахе напряжения до 0.015 мВ - зубная эмаль истончена, при размахе напряжения до 0.020 мВ – кариес или обедненная минеральными элементами зубная эмаль, при размахе свыше 0.020 мВ - острое кариозное поражение.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что облучают передние и боковые резцы.