Способ измерения подвижности зуба

 

Изобретение относится к стоматологии, может быть использовано для диагностики опорно-удерживающего аппарата зуба или тканей, окружающих имплантат. Способ включает приложение к зубу переменной силы, обеспечивающей возвратно-поступательные колебания зуба. Измеряют амплитуду смещения зуба с выделением двух ее составляющих, соответственно синфазной переменной силе и сдвинутой по фазе относительно нее на 90 градусов. По величине этих составляющих судят об упругой и вязкой характеристиках подвижности зуба. При приложении к зубу переменной силы с противоположной стороны к зубу прикладывают силу, обеспечивающую положение зуба, близкое к равновесному. Технический результат - повышение точности и уменьшение погрешности измерения при приложении малых нагрузок за зуб. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к стоматологии, может быть использовано для диагностики опорно-удерживающего аппарата зуба или тканей, окружающих имплантат.

Известен способ определения подвижности зуба путем приложения к зубу переменной силы, обеспечивающей возвратно-поступательные колебания зуба, и измерения амплитуды смещения зуба (авторское свидетельство СССР 1212421, А 61 С 19/045, опубл. 1986 г.).

Этот способ предназначен для измерения только общих вязкоупругих характеристик тканей опорно-удерживающего аппарата зуба, определяемых по величине подвижности зуба. Способ обладает низкой точностью и не позволяет улучшить качество диагностики, т.к. общая величина подвижности зуба не всегда реально отражает патологические изменения, происходящие в опорно-удерживающем аппарате зуба при различных заболеваниях.

Из уровня техники также известны устройства для определения подвижности зубов, которые используют упругие элементы, закрепленные на зонде. Так известен, например, упругий схват, закрепленный на стержне (авторское свидетельство СССР 1648444, А 61 С 19/04, опубл. 1989 г.) или вкладыши, установленные в захвате зуба (патент Российской Федерации 2068242, А 61 С 19/04, опубл. 1996 г.).

Эти устройства служат для определения только общей подвижности зуба без разделения на упругую и вязкую составляющие амплитуды, а используемые упругие элементы предназначены для охвата, надежной фиксации и исключения травмирования зуба, а также для проведения измерений подвижности для зубов, различающихся своими размерами, поэтому они расположены с обеих сторон зуба. Введение таких упругих элементов, расположенных с наружной и внутренней стороны зуба, ухудшает точность измерения, особенно при реализации способа с измерением по отдельности упругой и вязкой составляющих, поскольку колебания, передаваемые с наружной стороны зубу переменной силой, предварительно гасятся упругим элементом, расположенным с наружной стороны зуба, а смещение зуба из его равновесного состояния в опорно-удерживающем аппарате зуба происходит при больших прикладываемых усилиях.

Наиболее близким является способ измерения подвижности зуба, включающий приложение к зубу переменной силы, обеспечивающей возвратно-поступательные колебания зуба, которые осуществляют с постоянной амплитудой и частотой, ниже частоты собственных колебаний зуба, измерение амплитуды смещения зуба с выделением двух ее составляющих, соответственно синфазной переменной силе и сдвинутой по фазе относительно нее на 90 градусов, по величине которых судят об упругой и вязкой характеристиках подвижности зуба (патент Российской Федерации 2065724, А 61 В 5/05, А 61 С 19/04, опубл. 1996 г.).

Преимуществами этого способа являются: получение дополнительной информации об изменениях опорно-удерживающего аппарата зуба, улучшение диагностирования заболевания.

Ограничением этого способа является недостаточно высокая точность измерения составляющих амплитуды, синфазной переменной силе и сдвинутой по фазе относительно нее на 90 градусов, что связано с смещением зуба из его равновесного состояния при приложении переменной силы.

Решаемая изобретением задача - повышение точности и улучшение диагностирования заболевания.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа, - повышение точности, уменьшение погрешности измерения при приложении малых нагрузок на зуб.

Для решения поставленной задачи с достижением технического результата в способе измерения подвижности зуба, включающем приложение к зубу переменной силы, обеспечивающей возвратно-поступательные колебания зуба, которые осуществляют с постоянной амплитудой и частотой, ниже частоты собственных колебаний зуба, измерение амплитуды смещения зуба с выделением двух ее составляющих, соответственно синфазной переменной силе и сдвинутой по фазе относительно нее на 90 градусов, по величине которых судят об упругой и вязкой характеристиках подвижности зуба, согласно изобретению при приложении к зубу переменной силы с противоположной стороны к зубу прикладывают силу, обеспечивающую положение зуба, близкое к равновесному.

Возможны дополнительные варианты осуществления способа, в которых целесообразно, чтобы: - к зубу прикладывали силу путем его подпруживания; - для подпружинивания зуба использовали упругий С-образный элемент, один конец упругого С-образного элемента закрепляют на корпусе зонда, предназначенного для приложения к зубу переменной силы, а другой конец упругого С-образного элемента вводят в контакт с зубом с противоположной его стороны к стороне приложения к зубу переменной силы от зонда.

За счет приложения к зубу дополнительной постоянной силы или близкой к постоянной, величина которой выбрана меньшей, чем величина переменной силы, прикладываемой к зубу для выделения упругой и вязкой составляющих подвижности, удалось решить поставленную задачу.

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

Фиг. 1 схематично изображает сагитальное сечение зубочелюстного сегмента при патологических изменениях в опорно-удерживающем аппарате зуба; Фиг.2 - график зависимости перемещения зуба от статической силы без противоположно направленной силы, а также фактическая область А действия переменной силы ~F и определения подвижности при отсутствии противоположно направленной силы F_пp; Фиг.3 - график зависимости перемещения зуба от статической силы при введении противоположной силы, а также фактическая область В действия переменной силы ~ F и определения подвижности при введении противоположно направленной силы F_пp; Фиг. 4 - часть устройства для осуществления заявленного способа, схематично.

Способ измерения подвижности зуба (фиг.1) включает приложение к зубу 1 переменной силы ~F, обеспечивающей возвратно-поступательные колебания зуба 1. Возвратно-поступательные колебания зуба 1 осуществляют с постоянной амплитудой и частотой, ниже частоты собственных колебаний зуба 1. Далее измеряют амплитуду смещения зуба с выделением двух ее составляющих, соответственно синфазной переменной силе и сдвинутой по фазе относительно нее на 90 градусов. По величине этих составляющих судят об упругой и вязкой характеристиках подвижности зуба 1. При приложении к зубу переменной силы ~F с противоположной стороны к зубу 1 прикладывают силу F_пp, обеспечивающее положение зуба 1, близкое к равновесному.

На фиг.1 также схематично показаны: костная ткань 2, периодонт 3, десна 4, соединительная ткань 5.

Как известно, одна из проблем точного измерения подвижности зуба 1 связана с уменьшением влияния измерительных средств на параметры системы "зуб-периодонт-кость". Обычно при измерении подвижности зубов (Есенова З.С. и др. , 1966; Oka H. et al., 1989; Niedermeier W., 1993) для достижения контакта измерительного средства с зубом 1 предусматривают приложение предварительной силовой нагрузки на него от 0,3 Н до 1,5 H.

Зависимость перемещения зуба 1 от силовой нагрузки носит нелинейный характер (Muhlemann H. R. , 1954; Mandel U., et al., 1986; Yamaguchi S., 1992). Заметное отклонение (люфт) зуба 1 от положения равновесия может быть вызвано малыми нагрузками до 0,1 Н. Следовательно, измерение подвижности зуба 1 производится уже в его смещенном от равновесия положении и это значительно отражается на результатах измерений. Чем ближе зуб 1 к его начальному равновесному положению, тем величина общей подвижности зуба 1 больше, а также больше величина амплитудных составляющих, синфазной переменной силе и сдвинутой по фазе относительно нее на 90 градусов, отвечающих упругой и вязкой характеристике подвижности зуба 1. Поэтому желательно измерять подвижность зуба 1 в его положении, близком к равновесному.

Однако при приложении малых нагрузок на показания прибора очень сильно влияет погрешность, оказываемая непосредственно рукой оператора через зонд на зуб 1. При малых нагрузках эта погрешность становится сравнима с величиной переменной силы ~F, прикладываемой к зубу 1, что влияет на достоверность показаний самого прибора для определения подвижности.

Указанное противоречие можно исключить, если приложить к зубу 1 дополнительную силу F_пp, направление действия которой противоположно силе ~F, и которая выбирается постоянной или синфазной силе ~F. Приложение постоянной силы F_пp внутри полости рта пациента теоретически возможно, но практически трудно осуществимо, а приложение синфазной к силе ~F силы F_пp легко осуществляется за счет подпружинивания зуба 1 только с обратной стороны относительно направления действия силы ~F. Упругие элементы, установленные с обеих сторон зуба 1 и известные из аналогов, ухудшают показания прибора для измерения, поскольку один упругий элемент компенсирует влияние другого, при этом необходимо приложение дополнительной силы ΔF для преодоления усилия сжатия упругих элементов. Расположение же упругого элемента с обратной стороны зуба 1 позволяет удерживать зуб 1 в положении, близком к положению равновесия, в котором величина подвижности как для опорно-удерживающего аппарата зуба 1 в норме, так и при патологических его изменениях максимальна. Понятно, что при изменениях в опорно-удерживающем аппарате зуба 1 общая величина подвижности, а также составляющих амплитуды, синфазной переменной силе ~F и сдвинутой по фазе относительно нее на 90 градусов, будут больше, чем для подвижности зуба 1 в норме, и интервалы между показаниями прибора для определения подвижности оказываются также большими, что позволяет наиболее качественно диагностировать различные заболевания, как это ранее описывалось в ближайшем аналоге.

Приведенные выводы иллюстрируются фигурами 2 и 3. При воздействии в известном способе на зуб 1 без его подпружинивания (фиг.2) при силовой нагрузке большей 0,3 Н, несмотря на относительно большой размах амплитуды колебаний переменной силы ~F, воздействие осуществляется в зоне А, которая характеризуется практически линейной зависимостью перемещений зуба S от прикладываемой силы F (этот график характеризует приложение постоянной силовой нагрузки на зуб 1, которое, например, осуществляется рукой оператора или при лабораторных исследованиях путем подвешивания к зубу 1 различных по величине грузов). При приложении к зубу 1 силы, большей 0,3 Н, перемещение зуба 1 происходит в интервале чуть большем 5 мкм. Угол α наклона прямолинейной части графика минимален, а тангенс угла α характеризует жесткость системы "зуб-периодонт-кость". Таким образом, жесткость системы - большая, а подвижность зуба 1 (фиг.1) имеет небольшую величину (фиг.2). При реальных амплитудах силы ~F, обеспечивающей возвратно-поступательные колебания зуба 1, работа и снятие показаний подвижности осуществляется для зоны А (обозначенной ромбовидной стрелкой), только для верхней части зависимости S от F, поскольку зуб 1 при воздействии на него наконечником зонда не имеет физической возможности вернуться в равновесное состояние.

В заявленном способе (фиг.3) при воздействии на зуб 1 силы _пp, постоянной или синфазной противоположно направленной переменной силе ~F, снятие показаний прибора для измерения подвижности осуществляется в зоне В, в положении зуба 1, близком к равновесному. При этом при той же амплитуде колебаний (величина ромбовидной стрелки на фиг.2 равна величине ромбовидной стрелки на фиг.3) угол α наклона характеристики S от F больше, чем на фиг.2, поэтому жесткость системы "зуб-периодонт-кость" меньше, а подвижность - больше. Как видно из характеристики, снятие прибором показаний подвижности осуществляется для верхней и нижней части зависимости S от F. В то же время сила F_пp компенсирует погрешность, вносимую рукой оператора, т.к. она направлена противоположно постоянной силовой нагрузке на зуб 1 от его руки. Понятно, что конкретная величина силы зависит от амплитудного значения переменной силы ~ F и выбирается большей при увеличении ~F и меньшей при уменьшении ее амплитуды. Конкретная величина силы F_пp может быть выбрана расчетным путем или получена экспериментально (по увеличению показаний подвижности на индикаторе прибора для измерения подвижности).

Для подпружинивания зуба 1 используют упругий С-образный элемент 6 (фиг. 4). Один конец упругого С-образного элемента 6 закрепляют на корпусе 7 зонда 8, предназначенного для приложения к зубу 1 переменной силы ~F. Другой конец упругого С-образного элемента 6 вводят в контакт с зубом 1 с противоположной его стороны к направлению приложения к зубу 1 переменной силы ~F от зонда 7.

Упругий С-образный элемент 6 может быть выполнен из металлической пластины или из проволоки. При этом жесткость пластины или проволоки выбирается много меньше по сравнению с жесткостью закрепления зуба 1 в опорно-удерживающем аппарате для уменьшения воздействия упругого С-образного элемента 6 на механическую систему "зуб-периодонт-кость". Усилие пружинящих свойств упругого С-образного элемента 6 теоретически должно равняться предварительной силовой нагрузке зонда 8. Однако для сохранения зуба 1 в положении, близком к равновесному, величину силы F_пp выбирают несколько меньшей, например, на 30-50%, чем величина упомянутой переменной силы ~F. Под близким к равновесному понимается положение зуба 1, находящееся до точек перегиба на характеристике S от F (т.е. для точек±0,3 Н на фиг.2, 3 для характеристики приложения статической нагрузки).

Исследования заявленным способом проводились известным из ближайшего аналога устройством на двенадцати добровольцах от 18 до 20 лет с пародонтом в относительной физиологической норме и на шестнадцати пациентах в возрасте от 50 до 87 лет с патологическими изменениями в периодонте 3. Измерения проводились в одно и тоже время суток и через одинаковые промежутки после приема пищи.

Измерения, проведенные на зубах со здоровым пародонтом показали, что величины как упругой, так и вязкой составляющих подвижности зуба 1 в равновесном положении зуба 1 увеличиваются. Причем, более значительно увеличивается вязкая составляющая подвижности зуба 1. Это объясняется увеличением объема перетекающей жидкости в периодонте 3 в равновесном положении. Вследствие этого, незначительно растет в 1,2-1,4 раза угол потерь, который вычисляется как арктангенс соотношения вязкой и упругой составляющей подвижности.

При проведении измерений без упругого С-образного элемента 6, не происходит перетекания значительных масс жидкости в периодонте 3 и параметры системы "зуб-периодонт-кость" в основном определяются свойствами коллагеновых волокон. В этом случае, наблюдается пропорциональность между углом потерь и площадью периодонта 3.

Полная подвижность зуба 1, вычисляемая как корень квадратный из суммы квадратов упругой и вязкой составляющей подвижности, с применением подпружинивания зуба 1 больше в среднем в 2,0 раза по сравнению с аналогичными измерениями, проведенными без упругого С-образного элемента 6, и составляет у зубов со здоровьм пародонтом 5,4 мкм/Н-16,2 мкм/Н.

Патологические изменения в пародонте влияют на измеряемые параметры системы "зуб-периодонт-кость". Использование упругого С-образного элемента 6 позволяет выделить новый диагностический критерий, который представляет отношение полной подвижности зуба, измеренной с упругим С-образным элементом 6 и без него. В результате проведенного исследования на 16 пациентах с патологическими изменениями в пародонте установлено, что при явлениях воспаления в периодонте 3 (пародонтит, острый периодонтит) увеличивается полная подвижность зуба до 10 раз по сравнению с нормой. Увеличение полной подвижности зуба связано с набуханием и, соответственно, уменьшением упругости коллагеновых волокон в периодонте 3. Однако ширина периодонта 3, которая в норме составляет от 0,15 до 0,35 мм, при воспалении остается постоянной. Поэтому, соотношение полной подвижности зуба 1, измеренной с упругим С-образным элементом 6 и без него практически не изменяется и равно в среднем 2,0, как в норме.

Другой распространенной патологией пародонта является хроническая травматическая перегрузка опорно-удерживающего аппарата зуба. Причиной обычно является необычная силовая нагрузка на зуб 1, как по величине, так и по направлению: выбор недостаточного количества опор в несъемных протезах, отсутствие значительного количества зубов в полости рта и др. Хроническая травматическая перегрузка сопровождается увеличением ширины периодонта 3, что хорошо наблюдается на рентгенограмме. Полная подвижность зуба 1 увеличивается до 10 и более раз по сравнению с нормой. При этом соотношение полной подвижности зуба 1, измеренной с упругим С-образным элементом 6 и без него, значительно увеличивается, например, более чем в 3-4 раза (иногда и в 10 раз).

Необходимо отметить, что воспаление в периодонте 3 и хроническая травматическая перегрузка может не сопровождаться резорбцией альвеолярной кости и, соответственно, уменьшением площади периодонта 3.

Следовательно, увеличение полной подвижности зуба 1 вместе с увеличением отношения полной подвижности зуба 1, измеренной с упругим С-образным элементом 6 и без него, более чем в 3 раза, позволяет судить об увеличении ширины периодонта 3 (фиг.1) и диагностировать травматическую перегрузку опорно-удерживающего аппарата зуба. Если увеличение полной подвижности зуба 1 не сопровождается изменениями в соотношении полной подвижности зуба 1, измеренной с упругим С-образным элементом 6 и без него, то можно диагностировать воспалительный процесс в периодонте 3.

Таким образом, за счет использования заявленного способа удается повысить точность измерения подвижности зуба 1 и улучшить качество диагностики.

Наиболее успешно заявленный способ измерения подвижности зуба 1 может быть промышленно применим в стоматологии для оперативной диагностики состояния опорно-удерживающего аппарата зуба или тканей, окружающих имплантат.

Формула изобретения

1. Способ измерения подвижности зуба, включающий приложение к зубу переменной силы, обеспечивающей возвратно-поступательные колебания зуба, которые осуществляют с постоянной амплитудой и частотой ниже частоты собственных колебаний зуба, измерений амплитуды смещения зуба с выделением двух ее составляющих, соответственно синфазной переменной силе и сдвинутой по фазе относительно нее на 90 градусов, по величине которых судят об упругой и вязкой характеристиках подвижности зуба, отличающийся тем, что при приложении к зубу переменной силы с противоположной стороны к зубу прикладывают силу, обеспечивающую положение зуба, близкое к равновесному.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что к зубу прикладывают силу путем его подпружинивания.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что для подпружинивания зуба используют упругий С-образный элемент, один конец упругого С-образного элемента закрепляют на корпусе зонда, предназначенного для приложения к зубу переменной силы, а другой конец упругого С-образного элемента вводят в контакт с зубом с противоположной ее стороны к стороне приложения к зубу переменной силы от зонда.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4