Zahnärztliche Laser-Behandlungsvorrichtung mit Pilotstrahlung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine zahnärztliche Laser-B ehandlungs Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bei der zur Behandlung von menschlichen oder tierischen Gewebe eine Behandlungsstrahlung insbesondere im nichtsichtbaren Bereich genutzt wird, wobei die Ausrichtung der Behandlungsstrahlung mit Hilfe einer sog. Pilotstrahlung angezeigt wird.

Neben der klassischen Bearbeitung von Zahngewebe mittels mechanischer Bearbeitung hat sich in letzter Zeit vermehrt die Verwendung sog. Dentallaser etabliert. Mit derartigen Geräten wird das zu bearbeitende Gewebe, bspw. das Zahngewebe mit einer hochenergetischen elektromagnetischen Strahlung bestrahlt, welche letztendlich ein thermisches Erhitzen und schließlich ein Verdampfen des bestrahlten Gewebes zur Folge hat. Ebenso wie bei der Verwendung eines klassischen zahnärztlichen Bohrers können auf diese Weise Materialien abgetragen werden, um bspw. kariöse Stellen zu entfernen oder Kavitäten in einen Zahn einzuarbeiten.

Insbesondere in der Dentalmedizin haben sich dabei sog. Festkörperlaser vom Er:YAG-Typ durchgesetzt. Diese Laser weisen eine Wellenlänge auf, welche die besondere Eigenschaft hat, mit dem Maximum des Absorptionsspektrums von Wasser übereinzustimmen, was letztendlich aufgrund der Tatsache, dass auch das zu bearbeitende Gewebe in der Regel Wasser enthält, zu einer hohen Abtragseffizienz bei minimalen thermischen Einflüssen führt. Die Leistung der Er:YAG-Laser ist dabei derart, dass diese üblicherweise in einem Pulsbetrieb betrieben werden.

Eine Besonderheit der angesprochenen Er: YAG-Laser besteht darin, dass diese Licht im nicht-sichtbaren Bereich bei 2,94 μm emittieren. Diese Wellenlänge ist - wie oben erwähnt - zwar besonders vorteilhaft, da sie zu einer hohen Abtragseffizienz führt, auf der anderen Seite besteht in diesem Fall dann das Problem, dass für den Benutzer der Laser-Behandlungsvorrichtung nicht ohne Weiteres ersichtlich ist, an welcher Stelle die Behandlungsstrahlung auf das zu bearbeitende Gewebe auftrifft.

Um dieses Problem zu vermeiden, ist es bekannt, eine zweite Strahlung einzusetzen, welche im sichtbaren Bereich liegt. Aufgabe dieser sog. Pilotstrahlung ist es, anzuzeigen, an welcher Stelle die Behandlungsstrahlung auftrifft. Dies wird üblicherweise dadurch erreicht, dass für die Abgabe beider Laserstrahlungen die

gleichen optischen Mittel genutzt werden. Beide Strahlungen werden also auf gleiche Weise durch das Gerät übertragen und dann auf die zu bearbeitende Stelle gerichtet.

Die vorgenannte Idee der Verwendung einer Pilotstrahlung ist bspw. in dem US-Patent Nr. 5,304,167 beschrieben. Durch die simultane Abgabe beider Strahlungsarten, Behandlungsstrahlung und Pilotstrahlung, soll dem behandelnden Zahnarzt während der Durchführung der Behandlung dauerhaft angezeigt werden, an welcher Stelle des Zahns die Strahlung auftrifft.

Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von der US 5,304,167 die Aufgabe zugrunde, eine weiter verbesserte Laser-Behandlungsvorrichtung anzugeben, bei der die Handhabung und dementsprechend die Durchführung von Behandlungen für einen Zahnarzt weiter erleichtert ist.

Die Aufgabe wird durch eine zahnärztliche Laser-Behandlungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Auch bei der zahnärztlichen Laser-Behandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung sind einerseits Mittel zur Erzeugung einer Behandlungsstrahlung und andererseits Mittel zur Abgabe einer Pilotstrahlung vorgesehen. Im Gegensatz zu der aus der US 5,304,167 bekannten Lösung, bei der grundsätzlich eine simultane Abgabe von Behandlungsstrahlung und Pilotstrahlung erfolgt, ist allerdings gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die Pilotstrahlung nicht zeitgleich mit der Behandlungsstrahlung übertragen wird. Vielmehr ist vorgesehen, dass bei einer

Abgabe der Behandlungsstrahlung automatisch die Pilotstrahlung abgeschaltet bzw. unterdrückt wird.

Dementsprechend wird eine zahnärztliche Laser-Behandlungsvorrichtung vorgeschlagen, welche eine erste Lichtquelle zur Erzeugung einer

Behandlungsstrahlung, eine zweite Lichtquelle zur Erzeugung einer im sichtbaren Bereich liegenden Pilotstrahlung, übertragungsmittel zum Richten der Behandlungsstrahlung sowie der Pilotstrahlung auf einen zu behandelnden Bereich sowie Aktivierungsmittel zum wahlweisen Aktivieren der Behandlungsstrahlung aufweist, wobei erfindungsgemäß bei einer Abgabe der Behandlungsstrahlung automatisch die Pilotstrahlung abgeschaltet bzw. unterdrückt wird.

Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf der Erkenntnis, dass die Pilotstrahlung zwar einerseits zur Ausrichtung des Geräts auf die zu behandelnde Oberfläche äußerst

hilfreich ist, allerdings in dem Zeitraum, in dem tatsächlich eine Behandlungsstrahlung abgegeben wird, eher als störend empfunden wird. Da durch die Pilotstrahlung das Erscheinungsbild der zu behandelnden Oberfläche punktuell beeinflusst wird, ist im Falle einer dauerhaften gleichzeitigen Abgabe beider Strahlungen für einen Benutzer der Laser-Behandlungsvorrichtung die Oberfläche, welche der thermischen

Einwirkung durch die Behandlungsstrahlung ausgesetzt wird, nur schwer im Detail erkennbar. Auswirkungen der Laserstrahlung auf das Gewebe können dementsprechend nicht ohne weiteres bzw. frühzeitig erkannt werden, was letztendlich zu Schwierigkeiten in der Durchführung der Behandlung führen könnte. Diese Problematik wird nunmehr vermieden, in dem erfϊndungsgemäß die Pilotstrahlung lediglich alternierend zur Behandlungsstrahlung abgegeben wird. Die Pilotstrahlung liegt also immer dann vor, wenn gerade keine Behandlungsstrahlung abgegeben werden soll. Sie dient in diesem Fall weiterhin zur optimalen Ausrichtung des Handstücks, welches zur Durchführung der Behandlung genutzt wird. In dem Augenblick allerdings, in dem tatsächlich das Gewebe mit Hilfe der

Behandlungsstrahlung bearbeitet wird, wird die Pilotstrahlung deaktiviert. Der Zahnarzt erhält auf diese Weise eine verbesserte Sicht auf die zu behandelnde Oberfläche, wodurch die Bearbeitung weiter verbessert werden kann.

Für den Fall, dass die Behandlungsstrahlung als gepulste Laserstrahlung vorliegt, kann die Pilotstrahlung für die gesamte Dauer der Betätigung der Aktivierungsmittel unterdrückt werden. Es wäre allerdings auch denkbar, dass die Pilotstrahlung nur für die Dauer der einzelnen Laserpulse unterdrückt wird, in den Phasen zwischen den einzelnen Pulsen allerdings wieder übermittelt wird. Bei der ersten Variante, wird also über einen längeren Zeitraum von z.B. wenigen Sekunden hinweg die Pilotstrahlung vollständig unterdrückt. Diese wäre auch der Fall, wenn die Pilotstrahlung nicht gepulst vorliegt. Bei der zweiten Variante hingegen wird die Pilotstrahlung komplementär zur Behandlungsstrahlung gepulst. Diese hat letztendlich zur Folge, dass - aufgrund der Trägheit des menschlichen Auges - die Pilotstrahlung nicht vollständig wegfällt, allerdings die Gesamtintensität der Pilotstrahlung reduziert wird, was wiederum die Beobachtung der Behandlungsstelle für den Zahnarzt erleichtert.

Das Abschalten der Pilotstrahlung kann bspw. dadurch erfolgen, dass die Einkopplung der Pilotstrahlung in die gemeinsam genutzten übertragungsmittel unterbrochen wird. Alternativ hierzu könnte auch die zweite Lichtquelle, welche zur Erzeugung der Pilotstrahlung genutzt wird, vorübergehend deaktiviert werden.

Die übertragungsmittel sind vorzugsweise zumindest teilweise Bestandteil eines zahnärztlichen Handstücks, an dessen vorderen Ende die Lichtabgabe erfolgt. Die

Aktivierungsmittel können in diesem Fall femer einen Fußschalter umfassen, mit dessen Hilfe auf einfache Weise durch den Zahnarzt die Behandlungsstrahlung wahlweise aktiviert bzw. deaktiviert werden kann. Dabei ist unter den Begriffen „Aktivieren" und „Deaktivieren" nicht unbedingt zu verstehen, dass der Laser wechselweise eingeschaltet und ausgeschaltet wird, stattdessen wird im Fall der Aktivierung beispielsweise ein Shutter geöffnet, der im deaktivierten Zustand das Einkoppeln der Behandlungsstrahlung in die übertragungsmittel verhindert.

Als Behandlungsstrahlung wird vorzugsweise eine gepulste Laserstrahlung aus dem Infrarotbereich verwendet. Hierzu kann insbesondere als Lichtquelle der bereits eingangs angesprochene EπYAG-Laser genutzt werden. In diesem Fall könnte die Behandlungsstrahlung über eine entsprechende Pulssteuerung gesteuert werden, wobei diese Pulssteuerung derart ausgebildet ist, dass sie die Emission der Pilotstrahlung für die Dauer des Laserpulses unterbricht. Als zweite Lichtquelle zur Erzeugung der Pilotstrahlung kann beispielsweise eine Laserdiode eingesetzt werden, welche Licht im sichtbaren Bereich, insbesondere aus dem roten Bereich emittiert.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 die Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen zahnärztlichen Laser- Behandlungsvorrichtung;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des vorderen Endbereichs eines Handstücks der erfindungsgemäßen Laser-Behandlungsvorrichtung und

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Konzepts der Pilotstrahlung.

Die nachfolgend beschriebene Laser-Behandlungsvorrichtung entspricht im wesentlichen der bereits aus der DE 195 33 350 Al bekannten Vorrichtung. Zur ergänzenden Erläuterung wird insbesondere im Hinblick auf die Frage der übertragung der verschiedenen Strahlungsarten auf die Ausführungen in dieser früheren Patentanmeldung verwiesen.

Die Hauptbestandteile der in Fig. 1 dargestellten und allgemein mit 1 bezeichneten Laser-Behandlungsvorrichtung sind ein Steuergerät 2 mit einem kastenförmigen, auf Rädern 3 fahrbaren Gehäuse 4 und einem Bedienungsfeld 5 im oberen Bereich seiner Frontseite 6, das ein Behandlungsinstrument bildende Handstück 7, ein das Handstück 7 mit dem Steuergerät 2 verbindender Versorgungsschlauch 8 sowie ein Fußschalter 9

mit einem Schaltelement 11 , der auf den vorhandenen Boden stellbar ist und durch eine elektrische Verbindungsleitung 12 mit dem Steuergerät 2 verbunden ist. Das Gehäuse 4 ist säulenförmig ausgestaltet, d.h. seine Höhe ist größer als seine Länge oder Breite.

Im Bereich einer Gehäuseausnehmung, im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel der linken Gehäuseausnehmung 4b befindet sich von der Frontseite 6 des Gehäuses 4 nach hinten versetzt ein Anschlussblock 4c für den Versorgungsschlauch 8. Der Anschlussblock 4c kann so groß bemessen sein, dass er die Gehäuseausnehmung 4b ausfüllt, und er kann sich bis zur Rückseite des Gehäuses 4 erstrecken. Im Bereich der Frontfläche 4d des Anschlussblocks 4c ist eine Steck/Dreh-Kupplung 16 zur lösbaren Verbindung des Versorgungsschlauchs 8 angeordnet.

Das Handstück 7 ist auf einem Ablageteil 18 handhabungsfreundlich ablegbar und wieder ergreifbar. In dieser Position bildet der Versorgungsschlauch 8 eine aufrecht stehende Schlaufe 8a, die durch einen etwa aufrecht stehenden Stützarm 19 gestützt sein kann, der in seinem unteren Endbereich um eine sich horizontal und etwa parallel zur Frontseite 6 erstreckende Gelenkachse 21 in einem zugehörigen Gelenk 21a schwenkbar gelagert ist. Der Versorgungsschlauch 8 dient dabei einerseits der übertragung der Laserstrahlungen sowie andererseits der Zuführung eines Behandlungsfluids, insbesondere von Wasser.

Wie bereits erwähnt wurde, besitzt die erfindungsgemäße Laser- Behandlungsvorrichtung 1 zwei unterschiedliche Lichtquellen, die zur Erzeugung verschiedener elektromagnetischer Strahlungen vorgesehen sind. Die erste Lichtquelle ist dabei ein Er:YAG-Laser zur Erzeugung einer Behandlungsstrahlung im Infrarotbereich. Die von dieser Lichtquelle emittierte Strahlung mit einer Wellenlänge von 2,94 μm wird - wie die vergrößerte Darstellung in Fig. 2 zeigt, über ein Lichtaustrittsfenster 30 im vorderen Endbereich 7a des Handstücks 7 seitlich zur Längsachse des Handstücks 7 abgegeben und auf die zu behandelnde Oberfläche gerichtet. In Fig. 2 schematisch dargestellt ist die Behandlung der Seitenfläche eines Zahns 50. Die Behandlung beruht hierbei auf dem Effekt, dass durch die abgegebene Behandlungsstrahlung 40 thermische Energie in das zu behandelnde Gewebe eingebracht wird, welche letztendlich dazu führt, dass dieses verdampft und damit abgetragen wird. Um gleichzeitig allerdings sicherzustellen, dass das umgebende

Gewebe des Zahns 50 nicht beschädigt ist, ist ferner eine Kühlung vorgesehen, welche beispielsweise durch die Abgabe von Wasser in Form eines Sprühnebels 42 ermöglicht wird. Hierzu weist das Handstück 7 ferner im vorderen Endbereich 7a benachbart zu dem Lichtaustrittsfenster 30 eine Düse 31 auf, über welche Wasser auf die zu

behandelnde Stelle gerichtet wird. Die Ausrichtung dieser Düse 31 ist dabei derart, dass das abgegebene Wasser 42 im wesentlichen auf den gleichen Bereich wie auch die Behandlungsstrahlung 40 gerichtet ist.

Wie der Darstellung in Fig. 2 entnommen werden kann, wird bei der Durchfuhrung der Behandlung das Handstück 7 nicht unmittelbar auf den Zahn 50 aufgesetzt sondern stattdessen in einem gewissen Abstand dazu gehalten. Insbesondere in diesem Fall ist es zunächst für einen Zahnarzt nicht ohne weiteres ersichtlich, an welcher Stelle des Zahns 50 die Behandlungsstrahlung 40 auftreffen wird. Da dies allerdings eine optimale und genaue Durchführung einer Behandlung verhindern würde, ist vorgesehen, die Handhabung der erfindungsgemäßen Laser- Vorrichtung mit Hilfe einer Pilotstrahlung zu unterstützen. Diese Pilotstrahlung, welche durch die zweite Lichtquelle zur Verfügung gestellt wird, liegt im sichtbaren Bereich und wird vorzugsweise derart durch das Handstück 7 abgegeben, dass sie genau denjenigen Bereich anzeigt, an dem auch die Behandlungsstrahlung 40 auftrifft. Dies wird beispielsweise in einfacher Weise dadurch ermöglicht, dass beide Strahlungsarten in gleicher Weise von dem Steuergerät 2 zu dem Handstück 7 übertragen und dort abgegeben werden. Bspw. können beide Strahlungen bereits in den sich durch den Versorgungsschlauch 8 erstreckenden Lichtleiter eingekoppelt werden.

Wie der schematischen Darstellung in Fig. 3 entnommen werden kann, hat dies zur Folge, das die Behandlungsstrahlung 40 und die Pilotstrahlung 41 parallel zueinander ausgerichtet sind bzw. koaxial abgegeben werden. Das etwas schmalere Bündel der Pilotstrahlung 41, die bspw. durch eine rote Laserdiode generiert werden kann, zeigt dementsprechend den zentralen Auftreffpunkt der Behandlungsstrahlung 40 an. Vor einem Aktivieren der Behandlungsstrahlung 40 mit Hilfe des Fußschalters 9 kann also der Benutzer der Laser-Behandlungsvorrichtung 1 bereits das Handstück 7 in richtiger Weise ausrichten, um sicherzustellen, dass mit Hilfe der Behandlungsstrahlung 40 auch tatsächlich die gewünschte Stelle bearbeitet wird.

Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass bei einer Betätigung des Fußschalters 9 bzw. allgemein bei einer Abgabe der Behandlungsstrahlung 40 automatisch die weitere Abgabe der Pilotstrahlung 41 unterdrückt wird. Es liegt insbesondere ein Unterbrechungsmechanismus vor, der sicherstellt, dass beide Strahlungsarten nur alternierend durch das Handstück 7 abgegeben werden können, keinesfalls allerdings gleichzeitig.

Die Nutzung dieser Unterbrechung bzw. Unterdrückung der Pilotstrahlung, welche im Gegensatz zur Lehre der US 5,304,167 steht, beruht auf der Erkenntnis, dass die

Pilotstrahlung zwar hilfreich bei der anfanglichen Ausrichtung der Behandlungsstrahlung ist, in dem Zeitraum allerdings, in dem eine tatsächliche Abgabe der Behandlungsstrahlung erfolgt, eher hinderlich ist. Grund hierfür ist, dass die Pilotstrahlung einen hellen rötlichen Fleck auf der Oberfläche des zu behandelnden Zahns erzeugt, durch den eine Betrachtung der gesamten Stelle aufgrund des hohen Kontrasts und der Helligkeit des Lichtflecks der Pilotstrahlung beeinträchtigt wird. änderungen in der Beschaffenheit des Gewebes, die auf die Einwirkung der Behandlungsstrahlung zurückzuführen sind, könnten bei gleichzeitiger Abgabe der

Pilotstrahlung nicht ohne weiteres frühzeitig erkannt werden. Dies könnte letztendlich dazu fuhren, dass die Behandlung des Zahngewebes mit Hilfe der Behandlungsstrahlung fehlerhaft durchgeführt wird.

Diese Problematik wird nunmehr erfindungsgemäß vermieden, indem bei Aktivierung der Behandlungsstrahlung 40 die Pilotstrahlung 41 abgeschaltet wird, was - wie nachfolgend erläutert wird - gemäß mehreren Varianten erfolgen kann.

Bei einer ersten Variante ist vorgesehen, dass die Pilotstrahlung für die gesamte Dauer der Betätigung des Fußsschalters 9 bzw. irgend eines anderen Aktivierungsmittels zum Einschalten der Behandlungsstrahlung unterdrückt wird. Unabhängig davon also, ob die Behandlungsstrahlung gepulst ist oder kontinuierlich erzeugt wird, wird für den Zeitraum der Betätigung des Aktivierungsmittels die Pilotstrahlung unterdrückt, weshalb in diesem Fall also die Pilotstrahlung jeweils für einige Sekunden erlischt.

Für den Fall hingegen, dass die Behandlungsstrahlung gepulst ist, wäre es gemäß einer zweiten Variante auch denkbar, dass die Pilotstrahlung mit Hilfe der Pulssteuerung für die Behandlungsstrahlung lediglich für die Dauer der einzelnen Behandlungs-Pulse unterdrückt wird, allerdings in den Puls-Zwischenpausen weiterhin übermittelt wird. In diesem Fall wird die Pilotstrahlung aufgrund der Trägheit des menschlichen Auges weiterhin auf der Zahnoberfläche erscheinen, allerdings mit reduzierter Helligkeit.

Für den Zahnarzt ergeben sich bei beiden Varianten also keine Probleme die von der thermischen Strahlung hervorgerufene Wirkung zu betrachten und die Behandlung rechtzeitig einzustellen bzw. in geeigneter Weise fortzufahren. Die Genauigkeit bei der Bearbeitung dese Gewebes wird auf diese Weise nochmals entscheidend verbessert, wodurch die Einsatzmöglichkeiten für die erfindungsgemäße Laser- Behandlungsvorrichtung weiter verbessert werden.

Das erfindungsgemäße Deaktivieren der Pilotstrahlung könnte bspw. dadurch erfolgen, dass die Laserdiode einfach vorübergehend abgeschaltet wird. Auch eine

Unterbrechung der Einkopplung der Pilotstrahlung in den gemeinsam genutzten Lichtleiter wäre denkbar. Im Fall der oben beschriebenen zweiten Variante erfolgt hierbei die Unterdrückung der Pilotstrahlung vorzugsweise mit Hilfe der Pulssteurung für den Behandlungslaser, welche automatisch die Emission der Pilotstrahlung die Dauer eines Laserpulses unterbricht.

Anzumerken ist, dass das erfindungsgemäße Konzept der Unterbrechung der Pilotstrahlung im Falle der Aktivierung der Behandlungsstrahlung auch bei anderen Laser-Handstücken eingesetzt werden könnte, bei denen die Strahlungen nicht — wie dargestellt - durch ein Fenster abgegeben werden. So ist es bpsw. zur Bearbeitung der Seitenflächen oder zur Durchführungen von Behandlung subgingivaler Stellen bekannt, zur Lichtabgabe spezielle, am vorderen Endbereich des Handstücks angeordnete Lichtleiter in Form von Keilen oder dergleichen zu verwenden. Auch in derartigen Fällen könnte das erfindungsgemäße Konzept eingesetzt werden. In jedem Fall ist durch die Unterbrechung der Pilotstrahlung sichergestellt, dass die

Durchführung der Behandlung mit Hilfe der Behandlungsstrahlung nicht beeinträchtigt wird.