Zahnärztliches Laser-Behandlungsinstrument mit Licht-Auskoppelelement und integrierter Wasserbefeuchtung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein zahnärztliches Laser-Behandlungsinstrument gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welches ein Handstück sowie ein am vorderen Ende des Handstücks befindliches längliches Auskoppelelement zur Abgabe der Laserstrahlung aufweist. Ein derartiges Behandlungsinstrument ist insbesondere in der Parodontologie einsetzbar.

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.

Besondere Vorteile in der Zahnmedizin bringt die Nutzung der Lasertechnologie insbesondere dann mit sich, wenn Stellen bearbeitet bzw. behandelt werden sollen, welche über einen zahnärztlichen Bohrer oder andere mechanische Werkzeuge nicht ohne Weiteres zugänglich sind. Als besonders effektiv haben sich in diesem Zusammenhang so genannte Parodontologie-Laserhandstücke herausgestellt, welche für die Behandlung subgingivaler Stellen konzipiert wurden. Diese weisen ein vom Handstück abstehendes Lichtauskoppelelement auf, über dessen rechteckförmige Austrittsfläche ein homogenes Strahlprofil erzeugt wird, welches es erlaubt, die Präparationsstelle flächig unter Kontakt zu behandeln. Mit derartigen Handstücken kann beispielsweise die epitheliale Auskleidung der Parodontaltaschen behandelt

werden. Hierbei kann infiziertes Weichgewebe effizient abgetragen werden, wobei die Wurzeloberfläche eines Zahns weitestgehend geschützt wird.

Aufgrund der Erwärmung, die bei dem Einsatz eines Lasers an dem behandelten Material auftritt, ist es erforderlich, während der Behandlung für eine entsprechende Kühlung des umgebenden Gewebes zu sorgen. Insbesondere bei dem Einsatz in Parodontaltaschen ist es ferner hilfreich, wenn für eine regelmäßige Spülung der Tasche gesorgt wird, um die Behandlung in optimaler Weise durchführen zu können. In diesem Zusammenhang ist es bereits bekannt, dass Laserhandstück mit einer integrierten Wasserzuführung zu versehen. Hierbei wird Wasser im Rahmen einer Versorgungsleitung derart zugeführt, dass das Auskoppelelement umspült wird.

Eine Lösung zur Realisierung einer derartigen integrierten Wasserzufuhr ist beispielsweise aus dem US-Patent Nr. 6,567,582 bekannt. Hierbei ist zur Halterung des Lichtauskoppelelements eine speziell gestaltete hülsenförmige Halterung vorgesehen, welche eine zur Strahlungsabgabe vorgesehene Lichtfaser zumindest in einem dem vorderen Ende der Faser zugewandten Bereich mit Abstand umgibt. Hierdurch wird ein sich in Längsrichtung der Lichtfaser erstreckender ringförmiger Kanal gebildet, über den letztendlich ein Luft- Wasser-Gemisch in Form eines Sprays abgegeben werden soll. Dieser längliche Ringkanal ist dabei über mehrere

Durchgangsbohrungen in der Wandung des hülsenförmigen Halteelements mit einem Ringkanal verbunden, der durch eine Nut in der Außenwand des Halteelements gebildet ist. Dieser Ringkanal wiederum ist über zumindest eine Durchgangsbohrung in einem am Handstück vorgesehenen Führungselement zur Halterung des Lichtauskoppelelements mit der sich durch das Handstück erstreckenden

Versorgungsleitung verbunden. Bei der in der US 6,567,582 beschriebenen Lösung werden insbesondere zwei Medien durch das Handstück zugeführt, welche in dem in der Außenwand des hülsenförmigen Halteelements gebildeten Ringkanal vermischt werden, sodass letztendlich das oben angesprochene Spray gebildet wird, welches dann in Längsrichtung der Lichtfaser abgegeben wird.

Ausgehend von der aus der US 6,567,582 bekannten Lösung zur Realisierung einer Fluidzufuhr liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine weiter verbesserte Ausgestaltung anzugeben, welche sich insbesondere zum Einsatz bei Parodontologie-Laserhandstücken eignet. Hierbei soll insbesondere eine möglichst effektive Wasserspülung in den Parodontaltaschen erzielt werden.

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

Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf der Erkenntnis, dass eine effektive Spülung der Parodontaltaschen nur dann erzielt werden kann, wenn die Lichtfaser des Auskoppelelements gleichmäßig und möglichst ohne Störungen mit Wasser umströmt wird. Es hat sich nunmehr gezeigt, dass hierfür die aus der US 6,567,582 bekannte Lösung der Wasserzufuhr nur unzureichend geeignet ist, da aufgrund der vielfachen Durchgangsöffnungen, die in der Wand des hülsenförmigen Halteelements vorgesehen sind, Verwirbelungen auftreten, welche die Ausbildung einer gleichmäßigen Wasserströmung verhindern. Um diese Problematik zu vermeiden, ist bei der Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass in der Wand der Halterung lediglich eine einzige Durchgangsöffhung gebildet ist.

Erfindungsgemäß wird dementsprechend ein zahnärztliches Laser- Behandlungsinstrument vorgeschlagen, dass mit einem Versorgungsschlauch zur Zuführung einer Laserstrahlung sowie eines Behandlungsfluids zu verbinden ist und an dessen vorderen Ende ein längliches Auskoppelelement zur Abgabe der Laserstrahlung angeordnet ist. Das Auskoppelelement weist eine längliche Lichtfaser sowie eine zylinder- bzw. hülsenfbrmige Halterung auf, welche zur Bildung eines Fluidkanals die Lichtfaser zumindest in einem dem vorderen Ende der Faser zugewandten Bereich diese mit einem Abstand umgibt, wobei der Fluidkanal mit einer sich durch das Handstück erstreckenden Zuführungsleitung in Kontakt steht, und wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Verbindung zwischen dem Fluidkanal und der Zufuhrungsleitung über eine einzige in der Wand der zylinder- bzw. hülsenförmigen Halterung gebildete Durchgangsöffhung erfolgt.

Vorzugsweise ist das Auskoppelelement drehbar an dem Handstück angeordnet. In diesem Fall ist im Kopfbereich des Handstücks ein Führungsteil zur Aufnahme des Auskoppelelements vorgesehen, wobei an einer Innenwand des Führungsteils ein an die Durchgangsöffhung angrenzender Ringkanal ausgebildet ist. Dieser Ringkanal, der in jeder Drehstellung des Auskoppelelements eine durchgehende Fluid- Verbindung ermöglicht, ist also im Gegensatz zur Lehre der US 6,567,582 nicht an der Außenwand der hülsenförmigen Halterung, sondern stattdessen an der gegenüberliegenden

Innenwand des Führungsteils ausgebildet. Der Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass keine Schwächung der hülsenförmigen Halterung durch den Ringkanal vorliegt und dementsprechend eine stabile und sichere Halterung der Lichtfaser in dem Auskoppelelement ermöglicht wird.

An der Außenwand des Führungskanals kann dann femer ein weiterer Ringkanal ausgebildet sein, der einerseits mit der sich durch das Handstück erstreckenden Zuführungsleitung und andererseits mit dem an die Durchführungsöfmung angrenzenden Ringkanal in Kontakt steht. Beide Ringkanäle können dabei insbesondere über mehrere sich durch das Führungsteil erstreckende Durchgangsöfmungen miteinander verbunden sein.

Das Auskoppelelement ist vorzugsweise in einem Winkel von etwa 100° zur Längsachse des Handstücks angeordnet. In diesem Fall ergibt sich eine besonders ergonomisch günstige Handhabung für den behandelnden Zahnarzt. Die Lichtfaser wiederum kann vorzugsweise keilförmig ausgebildet sein, um die Laserstrahlung in der zur Durchführung der Behandlung in den Parodontaltaschen geeigneten Weise abzugeben.

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

Figur 1 ein erfindungsgemäßes zahnärztliches Laser-Behandlungsinstrument in perspektivischer Ansicht;

Figur 2 den vorderen Kopfbereich des Laser-Behandlungsinstruments im

-Schnitt;

Figur 3 die Ausgestaltung des Lichtauskoppelelements;

Figur 4 die Schnittdarstellung eines Führungsteils zur Halterung des

Auskoppelelements im Kopfbereich des Laser-Behandlungselements;

Figur 5 eine nochmals vergrößerte Darstellung des Bereichs der Fluid-

Durchführung und

Figur 6 eine Darstellung zur Verdeutlichung einer mit dem erfindungsgemäßen

Laser-Behandlungsinstrument durchgeführten Behandlung.

Das in Figur 1 gezeigte und allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehene erfindungsgemäße Laser-Behandlungsinstrument weist ein längliches Handstück 2 auf, welches an seiner Rückseite 3 mit nicht näher dargestellten Kopplungselementen ausgestattet ist, welche die Verbindung des Handstücks 2 mit einem zu einer

Versorgungseinheit führenden Versorgungsschlauch ermöglichen. über diesen Versorgungsschlauch wird einerseits die Laserstrahlung zugeführt, anderseits erfolgt auch die Zuführung eines Fluids, beispielsweise von Wasser. Als Laserstrahlung wird bevorzugt die Strahlung eines ErYAG-Laser verwendet, der eine Strahlung im Bereich von 2,94 μm emittiert.

Die Laserstrahlung wird mit Hilfe eines Auskoppelelements 30 abgegeben, welches im Kopfbereich 4 des Handstücks 2 montiert ist und sich insbesondere in einem Winkel von etwa 100° zur Längsachse des Handstücks erstreckt. Das Auskoppelelement 30 weist - wie nachfolgend noch näher erläutert wird - eine keilförmige bzw. meißelförmige Lichtfaser auf, welche insbesondere für die Behandlung subgingivaler Stellen konzipiert wurde. Diese Lichtfaser mit einer rechteckförmigen Austrittsfläche zur seitlichen Lichtabgabe erzeugt ein homogenes Strahlprofil, das besonders geeignet ist, eine Präparationsstelle flächig unter Kontakt zu behandeln.

Ein Hauptanwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Laser-Behandlungsinstruments 1 ist - wie in Figur 6 dargestellt - die Behandlung der epithelialen Auskleidung von Parodontaltaschen. Wie in Figur 6 gezeigt ist, wird hierzu das Auskoppelelement 30 in die Tasche 51 eines Zahns 50 eingeführt, wobei mit Hilfe der Strahlung dann infiziertes Weichgewebe effizient abgetragen werden kann. Die keimabtötende Wirkung des Lasers sorgt hierbei für eine verbesserte Heilung, wobei sich in der Tasche 51 ansammelnde Konkremente sanft und weitestgehend schmerzarm entfernt werden. Hierbei wird insbesondere auch die Wurzeloberfläche 52 des Zahns 50 so gut wie möglich geschützt.

Die in Figur 6 dargestellte Behandlung ist insbesondere dann besonders effektiv, wenn mit Hilfe einer Wasserbefeuchtung eine Kühlung erzielt wird, wobei als steriles Kühlmittel während der Behandlung kontinuierlich Wasser an die Behandlungsstelle befördert wird. Dies wird bei dem Laser-Behandlungsinstrument der vorliegenden Erfindung dadurch erzielt, dass die Lichtfaser des Auskoppelelements 30 mit, Wasser umspült wird. Die hierzu vorgesehenen Maßnahmen zur Zuführung des Wassers, welche den Hauptbestandteil der vorliegenden Erfindung ausmachen, sollen nachfolgend näher erläutert werden.

Vorab ist allerdings noch anzumerken, dass durch das Zuführen des Wassers in die Tasche 51 des Zahns 50 die Wirkung der Laserstrahlung nicht beeinträchtigt wird. Es hat sich gezeigt, dass in diesem Fall ein besonderer Effekt auftritt, der einerseits für eine effektive Kühlung und Spülung sorgt, andererseits allerdings auch eine optimale Behandlung des Weichgewebes ermöglicht. Sobald nämlich mit Hilfe des

Auskoppelelements 30 Laserstrahlung abgegeben wird, generiert diese zunächst eine sich von dem Auskoppelelement 30 aus bildende Luftblase, welche sich schließlich bis zu dem zu behandelnden Weichgewebe erstreckt. Nachfolgend wird die Laserstrahlung unmittelbar durch diese Blase bzw. den Luftkanal auf das Weichgewebe gerichtet, ohne dass dieser Vorgang störend von Wasser bzw. von im Wasser befindlichen

Partikeln beeinflusst würde. Durch diesen so genannten „Moses-Effekt" kann also eine besonders effektive aber schonende Behandlung erfolgen.

Anhand der Figuren 2 bis 5 sollen nunmehr die speziellen Maßnahmen zur Realisierung der Wasserkühlung erläutert werden. Figur 2 zeigt hierbei zunächst den vorderen Handstückbereich im Querschnitt, wobei erkennbar ist, dass die Laserstrahlung über einen sich durch die Handstück-Längsachse erstreckenden Kanal 5 zugeführt und mit Hilfe einer Linsenanordnung 6 auf einen Spiegel 7 gerichtet wird. Der Spiegel 7 wiederum sorgt für eine Umlenkung und entsprechende Einkopplung der Laserstrahlung in die Lichtfaser 31 des Auskoppelelements. Die Laserstrahlung wird hierbei über die Stirnfläche 31a der Faser 31 in diese eingekoppelt.

Vorzugsweise ist das Auskoppelelement 30 drehbar im Kopfbereich 4 des Handstücks 2 angeordnet, was mit Hilfe eines speziellen Führungsteils 10 erzielt wird, dessen nähere Ausgestaltung Figur 4 entnommen werden kann. Dieses Führungsteil 10 weist eine zentrale Durchgangsöffnung 11 zur lösbaren Aufnahme des Auskoppelelements 30 auf und wird in den Kopfbereich 4 des Handstücks mit Hilfe eines Gewindes 12 eingeschraubt. über entsprechende O-Ringe 13 wird hierbei eine Abdichtung zwischen Führungsteil 10 und Handstück 2 erzielt. In der Innenwand des Führungsteils 10 ist ferner eine weitere Nut 14 zur Aufnahme eines dritten O-Rings 15 ausgebildet, der für eine entsprechende Abdichtung mit dem Auskoppelelement 30 sorgt.

Das Auskoppelelement selbst wiederum besteht zunächst aus der keil- bzw. meißelförmigen Lichtfaser 31 sowie zwei zylinder- bzw. hülsenförmigen Halterungen 32 und 33. Die innere Hülse 33 umgreift dabei fest das stirnseitige Ende der Lichtfaser 31, während hingegen die äußere Hülse 32 die Faser 31 mit einem gewissen Abstand umgibt. Auf diese Weise wird ein die Faser 31 umgebender länglicher Ringraum 22 gebildet, der als Kanal zur Abgabe des Wassers dient. Im späteren Betrieb des Handstücks wird also über diesen Kanal 22 die Faser 31 umspült, sodass die Zuführung des Wassers in die Zahntasche erfolgen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Zuführung des Wasser in diesem die Faser 31 umgebenden Ringraum 22 möglichst derart zu gestalten, dass das Wasser effektiv und störungsfrei zugeführt werden kann, um eine kontinuierliche und effektive

Spülung zu ermöglichen. Die hierzu vorgesehenen Maßnahmen sollen nachfolgend erläutert werden.

Eine erste Besonderheit besteht darin, dass im Gegensatz zur Lösung der US 6,567,582 die Zuführung des Wassers in den die Faser 31 umgebenden Ringraum der in Figur 5 mit 22 bezeichnet ist, über eine einzige Durchgangsöffhung 34 in der Wand der Hülse 32 erfolgt. Es hat sich gezeigt, dass in diesem Fall eine besonders gleichmäßige Wasserströmung erzielt werden kann, während hingegen beim Stand der Technik die Vielzahl von öffnungen für Verwirbelungen sorgt. Diese sind bei der Lösung des Standes der Technik durchaus erwünscht, da hier eine Durchmischung mindestens zweier Medien erfolgen soll, um beispielsweise ein Spray auszubilden. Beim Handstück gemäß der vorliegenden Erfindung hingegen ist keine derartige Durchmischung gewünscht, da ohnehin lediglich eine einziges Medium zugeführt wird. Stattdessen wird eine möglichst gleichmäßige Strömung angestrebt. Dies wird durch die Verwendung der einzigen Durchgangsöffhung 34 unterstützt.

Die Anordnung des Auskoppelelements 30 in dem Führungsteil 10 kann den Darstellungen der Figuren 2 und 5 entnommen werden. Hierbei ist auch erkennbar, dass an der Innenwand des Führungsteils 10 eine Nut 17 ausgebildet ist, welche einen Ringkanal 21 bildet, der mit der Durchgangsöffhung 34 korrespondiert. Dieser Ringkanal 21 ist wiederum über mehrere sich schräg durch das Führungsteil 10 erstreckende Durchgangsbohrungen 16 mit einem weiteren Ringkanal 21 verbunden, der an der Außenseite de Führungsteils 10 ausgebildet ist und im Querschnitt etwa dreieckfö'rmig ist. Dieser Ringkanal 20 steht dann in Kontakt mit den sich durch das Handstück 2 erstreckenden Durchgangsbohrungen 8 und 9, welche für die Zuführung des Wassers genutzt werden.

Im Falle des Betriebs des Handstücks 2 erfolgt also die Wasserzufuhr entsprechend den in Figur 5 eingezeichneten Pfeilen. Zunächst tritt das über die Bohrung 9 im Kopfbereich 4 des Handstücks 2 zugeführte Wasser in den an der Außenseite des Führungsteils 10 ausgebildeten Ringkanal 20 ein und strömt dann über die mehreren Durchgangsbohrungen 16 in den Ringkanal 21 an der Innenseite des Führungsteils 10. Von diesem Ringkanal 21 wiederum kann dann das Wasser über die einzelne Durchgangsbohrung 34 in das Innere der hülsenförmigen Halterung 32 in den Freiraum 22 einströmen und dann an der Außenseite der Faser 31 entlang zu der Behandlungsstelle rinnen.

Wie bereits erwähnt wurde, besteht ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung darin, dass durch die Verwendung der einzigen Durchgangsbohrung 34 eine

besonders gleichmäßige Strömung innerhalb des Freiraums 22 erzielt wird. Hierdurch wird die Spülung und Kühlung der Zahntasche in besonderer Weise unterstützt. Ein weiterer konstruktiver Unterschied zur US 6,567,582 besteht ferner darin, dass der mit der Durchgangsöfmung 34 korrespondierende Ringkanal 21 nicht an der Außenwand der Hülse 32 sondern stattdessen an der Innenwand des Führungsteils 10 ausgebildet ist. Hierdurch werden Schwächungen in der Wand der Hülse 32 vermieden, sodass letztendlich eine sichere und zuverlässige zentrale Halterung der Faser 31 ermöglicht wird.

Letztendlich tragen diese Maßnahmen dazu bei, dass das erfindungsgemäße Laser- Behandlungsinstrument in besonders effektiver Weise zu Behandlungen auf dem Gebiet der Parodontologie eingesetzt werden kann.