DE3611132A1 - Dentales bestrahlungsgeraet - Google Patents

Description

Ein dentales Bestrahlungsgerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 29 01 534 bekannt. Der bei diesem Gerät vorgesehene Lichtleiter weist über seine gesamte Länge einen konstanten Durchmesser auf, der in der Praxis etwa 8 mm beträgt, und ist nahe seinem Austritts­ ende um einen Winkel von 60° gekrümmt. Mit dem bekannten Gerät lassen sich photopolymerisierbare Zahnfüllungen durch okklusale Bestrahlung in situ aushärten.

Strahlungshärtende Materialien weisen einen Poly­ merisationsschrumpf auf, der mit zunehmender Polymerisations­ temperatur größer wird. Da das Füllmaterial stets zur Strahlung hin schrumpft, besteht bei einer rein okklusaler Bestrahlung die Tendenz, daß das Material von Boden bzw. den Rändern der Kavität abhebt.

Dieser Tendenz läßt sich dadurch entgegenwirken, daß das in die Kavität eingebrachte Füllungsmaterial von Boden bzw. den Rändern der Kavität her mit Strahlung beaufschlagt wird. Dazu ist es notwendig, entweder den Zahn selbst mit entsprechend hoher Intensität zu durch­ strahlen oder bei mehrflächigen Füllungen die Strahlung interdental-apical an das Füllungsmaterial zu bringen. Beides ist mit den herkömmlichen Lichtleitern praktisch nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein dentales Bestrahlungsgerät mit einem Lichtleiter anzu­ geben, der es gestattet, einzelne Zahnbereiche in situ aus möglichst jeder beliebigen Richtung mit einer Intensi­ tät zu bestrahlen, die ausreicht, um photopolymerisierbare Füllungen, ausgehend von den Kavitätenwandungen, auszuhärten.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegeben. Der danach vorgesehene konische Lichtleiter weist bei einer Ein­ trittsfläche, die zur Aufnahme einer entsprechenden Strahlungsleistung genügend groß ist, ein verhältnismäßig kleines Austrittsende auf, mit dem sich interdentale Stellen direkt bestrahlen lassen, die mit einem üblichen Lichtleiter nicht erreicht werden können. Aufgrund der Durchmesserverringerung wird an der Austrittsfläche eine hohe Bestrahlungsstärke erreicht, mit der sich selbst relativ starke Dentinschichten durchstrahlen lassen. Man erhält im Zahninnern, ausgehend von der Kavitätenwandung, eine intensive Aushärtung des Füllmaterials, das fest an der Zahnwandung anliegt.

Bei dem erfindungsgemäßen Bestrahlungsgerät ergibt sich ferner aufgrund der Konizität des Lichtleiters und der damit verbundenen vergrößerten Strahlungsdivergenz an der Austrittsfläche des Lichtleiters eine weitgehend halbkugelförmige Abstrahlung von etwa konstanter Strahl­ dichte, was bedeutet, daß das Lichtleiterende in prak­ tisch jeder beliebigen Ausrichtung an die zu bestrahlende Stelle herangeführt werden kann und trotzdem eine zuver­ lässige Aushärtung des Materials erreicht wird. Dies ist wegen der räumlichen Enge insbesondere im Interdentalbe­ reich oder bei der Aushärtung von distalen molaren Füllun­ gen von großer Bedeutung. Wegen der konstanten Strahlungs­ dichte ist dabei trotz hoher Bestrahlungsstärke nicht zu be­ fürchten, daß das Füllungsmaterial mit zu hoher Strahlungs­ intensität beaufschlagt und damit zu stark erwärmt wird.

Ferner läßt sich bei Verwendung von transparenten Interdentalkeilen eine sehr hohe Strahlungsmenge in das nur schmale axiale Ende des Keils einkoppeln, die von den Keilflächen lateral abgegeben wird, und eine Härtung des Füllungsmaterials, ausgehend vom proximal-apicalen Bereich, bewirkt.

Der im Anspruch 1 angegebene Brechungsindexbereich bedeutet dabei, daß sich an der Austrittsfläche tatsächlich eine im wesentlichen halbkugelförmige Abstrahlung erzielen läßt. Wird der Brechungsindex verkleinert, so wird auch der Austrittswinkel kleiner.

Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 85 04 351 ist zwar ein Lichtleiter für ein dentales Bestrahlungsgerät bekannt, der einen sich von einer Eintrittsfläche konisch verjüngenden Abschnitt aufweist, doch geht dieser in einen sich zur Austrittsfläche wieder erweiternden Abschnitt über, wobei die Austrittsfläche größer als die Eintritts­ fläche ist. Dieser bekannte Lichtleiter dient dazu, größere Flächen möglichst gleichmäßig mit parallelem Licht zu bestrahlen, wobei es darauf ankommt, daß die Aus­ trittsfläche des Lichtleiters im wesentlichen bündig auf die zu härtende Fläche aufgesetzt wird.

In der Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist der Brechungsindex des Lichtleiters so gewählt, daß das in den Lichtleiter eingestrahlte konvergente Strahlungs­ bündel der Lampe einen möglichst großen Winkel aufweisen kann, ohne daß die Strahlung an der Austrittsfläche total­ reflektiert wird. Ein großer Konvergenzwinkel des von der Lampe abgegebenen Strahlungsbündels bedeutet dabei, daß bei Verwendung einer im wesentlichen punktförmigen Licht­ quelle mit einem ellipsoidförmigen Reflektor dieser bei einer gegebenen Ausnutzung der Gesamtstrahlung in Richtung der optischen Achse verhältnismäßig kurz sein kann. Die Aus­ gestaltungen nach den Ansprüchen 3 bis 5 entsprechend einer in der Praxis bevorzugten Gestaltung, bei der der Lichtleiter insgesamt eine handliche Form erhält und in Zusammenhang mit verfügbaren Lampen und Bestrahlungsgeräten verwendet werden kann, wobei die insgesamt verfügbare Strahlungs­ menge gut ausgenutzt wird. Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 erweist sich als günstig, um auch schwierig zugängliche Zahnbereiche zu erreichen. Dabei ist die Ge­ staltung nach Anspruch 7 zweckmäßig, um ein Austreten von Strahlung aus der Mantelfläche des gekrümmten Lichtleiter­ bereiches zu vermeiden. Die Ausgestaltungen der Erfindung nach den Ansprüchen 8 und 9 dienen dazu, ein Abfallen der Strahlungsintensität in der Nähe des Winkels von 90° zur optischen Achse an der Austrittsfläche nach Möglichkeit zu vermeiden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, die eine schematische Darstellung einer Lampe und eines Lichtleiters zeigt.

Die in der Zeichnung gezeigte Lampe 10 weist eine im wesentlichen punktförmige Strahlungsquelle 11 auf, die im einen Brennpunkt eines ellipsoidförmigen Reflektors 12 angeordnet ist. Die Lampe 10 erzeugt ein konvergentes Lichtbündel, dessen Winkel α E bezüglich der optischen Achse 13 etwa 30° beträgt. In oder nahe dem zweiten Brennpunkt des Reflektors 12 ist die Eintrittsfläche 14 eines Lichtleiters 15 angeordnet, dessen optische Achse an der Eintrittsfläche 14 mit der optischen Achse 13 des Reflektors 12 zusammenfällt. Der Lichtleiter 15 weist eine ballige Austrittsfläche 16, nahe dieser einen gekrümmten Bereich 17 mit konstantem Durchmesser und unmittelbar vor der Austrittsfläche 16 einen Bereich mit stärkerem Konus­ winkel als zwischen der Eintrittsfläche 14 und dem ge­ krümmten Bereich 17 auf.

Der insgesamt kreisförmig-konische Lichtleiter 15 hat folgende Abmessungen:

Durchmesser d1 der Eintrittsfläche 1410 mm Durchmesser d2 der Austrittsfläche 163 mm Gestreckte Länge des gesamten Lichtleitersca. 100 mm Länge des geraden Teils des Lichtleiters von der Eintrittsfläche 14
bis zum Beginn des gekrümmten Teils 17ca. 75 mm Durchmesser des Lichtleiters im gekrümmten Bereich 174 mm Radius der Mittellinie des gekrümmten Teils 1720 mm Krümmungswinkelca. 75° Länge des stärker konischen Bereichs 18
in dem der Durchmesser von 4 mm auf 3 mm abnimmt5 mm

Der Lichtleiter 15 besteht aus Quarz mit einem Brechungsindex von ca. 1,46, was ungefähr dem Wert √ entspricht. Der Lichtleiter kann dabei als Vollstab aus­ gebildet sein oder sich aus mehreren diskreten Lichtleit­ fasern zusammensetzen. Außer Quarz kommen als Material auch Glas oder Kunststoff in Betracht.

Bei diesen Werten wird ein Lichtstrahl, der unter einem Einfallswinkel α E von circa 22° auf die Eintritts­ fläche 14 fällt, durch den Lichtleiter 15 bis zur Austrittsfläche 16 transmittiert, wo er unter dem Grenz­ winkel der Totalreflektion eintrifft und die Austritts­ fläche unter einem Winkel von 90° streifend verläßt. Strahlen, die die Eintrittsfläche 14 unter kleineren Winkeln treffen, verlassen die Austrittsfläche 16 unter entsprechend kleineren Winkeln. Daraus ergibt sich eine insgesamt halbkugelförmige Abstrahlung an der Austritts­ fläche 16.

Strahlen, die die Eintrittsfläche 14 unter Winkeln von circa 22 bis 30° treffen, verlassen den Lichtleiter seitlich vor der Eintrittsfläche 16 und zwar etwa innerhalb desjenigen Bereichs, in dem der Durchmesser kleiner als etwa 3,6 mm geworden ist. Es ist deshalb zweckmäßig, den Eintrittswinkel α E größer zu wählen als es demjenigen Wert (circa 22°) entspricht, bei dem alle Strahlung bis zur Austrittsfläche transmittiert wird, um zu erreichen, daß an der Austrittsfläche 16 auch unter großen Winkeln zur optischen Achse noch Strahlung ausreichender Intensität vorhanden ist. Da der unmittelbar vor der Austrittsfläche 16 gelegene Bereich 18 verhältnismäßig stärker konisch ge­ formt ist als der übrige Lichtleiter, tritt die die Aus­ trittsfläche 16 nicht mehr erreichende Strahlung erst ganz kurz vor dieser aus und vergrößert die Nutzstrahlung bei seitlichem Anlegen des Stabes.

Hat das Verhältnis des Brechungsindex des Licht­ leiters zu dem der Umgebung den oben angegebenen Wert von √, so bedeutet dies, daß jeder Lichtstrahl, den der Lichtleiter führt, an der Austrittsfläche 16 austritt und daß der größe Austrittswinkel 90° beträgt. Bei kleinerem Brechungsindexverhältnis wird der maximale Austrittswinkel kleiner als 90°; wird in diesem Fall der Einfallswinkel α E erhöht, so tritt bereits Abstrahlung vom Mantel des Lichtleiters auf. Wird das Brechungsindexverhältnis größer als √ gemacht, so wird ein Teil der durch den Lichtleiter transmittierten Strahlung an der Austritts­ fläche 16 total reflektiert; dies läßt sich zwar durch Verringerung des Einfallswinkels α E vermeiden, doch geht dann entweder ein entsprechender Teil des von der Lampe 10 abgegebenen Strahlungsbündels verloren, oder der ellipsoid­ förmige Reflektor 12 muß so geformt werden, daß er die Strahlungsquelle 11 weiter umgibt, wobei er eine größere axiale Länge erhält und damit die Abmessungen der Lampe 10 insgesamt vergrößert.

Wird die Austrittsfläche 16 im Gegensatz zu dem be­ schriebenen Ausführungsbeispiel eben gestaltet, so zeigt sich, daß in einem Bereich von etwa 85 bis 90° zur optischen Achse die Strahlungsintensität abnimmt und eine dunkle Zone entsteht. Durch ballige Gestaltung der Austritts­ fläche 16 läßt sich diese dunkle Zone vermeiden.

Claims (9)

1. Dentales Bestrahlungsgerät, umfassend eine Lampe (10) zur Erzeugung eines konvergenten Strahlungsbündels und einen Lichtleiter (15) mit einer in dem Strahlungsbün­ del angeordneten Eintrittsfläche (14) und einer auf den Behandlungsort richtbaren Austrittsfläche (16), dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (15) konisch mit von der Eintrittsfläche (14) zur Austritts­ fläche (16) abnehmendem Durchmesser gestaltet ist.

2. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Material des Licht­ leiters ein Brechungsindexverhältnis gegenüber der Umgebung von größer als etwa 1,3, vorzugsweise etwa √, aufweist.

3. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Lampe (10) erzeugte Strahlungsbündel einen Konvergenzwinkel (α E) von kleiner als etwa 30° bezüglich der optischen Achse (13) aufweist.

4. Bestrahlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver­ hältnis des Durchmessers der Austrittsfläche (16) zu dem der Eintrittsfläche (14) des Lichtleiters (15) zwischen etwa 0,5 und 0,2, vorzugsweise bei etwa 0,3 liegt.

5. Bestrahlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (15) an seiner Eintrittsfläche (14) einen Durchmesser von etwa 10 mm und an seiner Austrittsfläche (16) einen solchen von etwa 3 mm aufweist und eine Länge von etwa 100 mm hat.

6. Bestrahlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Licht­ leiter (15) in seinem der Austrittsfläche (16) benachbarten Bereich (17) um einen Winkel von etwa 60 bis 90°, vorzugsweise 75°, gekrümmt ist.

7. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchmesser des Lichtleiters (15) im gekrümmten Bereich (17) im wesentlichen konstant ist.

8. Bestrahlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ trittsfläche (16) ballig geformt ist.

9. Bestrahlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Licht­ leiter (15) unmittelbar vor seiner Austrittsfläche (16) einen Bereich (18) aufweist, in dem sein Konuswinkel größer ist als über seine übrige Länge.