用激光辐射切除牙齿龋病的方法与器械技术

提供了一种用于治疗牙齿（１０）上目标区（２２）的器械（１），该器械（１）总体上包括一个冷却剂传送系统（２０）及一个紫外激光器系统（１５）。冷却剂传送系统（２０）将冷却剂（５２）输送到目标区（２２），同时一根光导向装置（４４）将紫外辐射在目标区上聚焦。紫外辐射（１８）与冷却剂（５２）结合起来烧蚀预期的物质而不产生过热，否则，过热可以烧焦表面组织或导致热损伤。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及用激光辐射切除通常称为龋病的牙斑及腐烂组织的器械及方法。更具体地说，本专利技术涉及一种器械，该器械使用紫外辐射及冷却剂从牙体上烧蚀预期的物质而在目标区或其周围不产生过度的热量。正如牙科领域通常所知，用于治疗诸如牙斑及腐烂组织等龋病的常规牙钻器械不够十分准确，且能引起疼痛。因此，用激光器代替或辅助常规牙钻以达到更准确和无痛治疗龋病是人们所期望的。然而，由于激光产生的热量，目前使用的激光照射过程常能使目标表面及周围区域烧焦。烧焦的组织有效地阻挡住激光辐射，并使它不能达到位于该处下面的组织。因此，由过热导致的烧焦就中断了烧蚀过程。过热也能不可逆地造成牙齿表面的裂缝并损伤牙髓室中的神经系统和其它牙髓结构。由于与激光致热有关的热损伤，包含切除龋病在内的硬组织激光治疗因而也就尚未到达牙科的实际应用。因此，人们期望提供一种器械和相应的方法，利用激光照射来治疗龋病，都不产生足以造成热损伤的热量。在使用牙钻的常规牙外科中，通常使用水来散热并去除工作部位的碎片。在激光牙外科中，在用激光脉冲照射目标区之后，为了消除过热也使用过水。例如瓦西里阿迪斯(Vassiliadis)等人在美国专利No.4,940,411中公开了一种使用掺钕钇铝石榴石(NdYAG)激光器的激光牙科方法。瓦西里阿迪斯等人讲到在每一次激光脉冲之后向牙齿上喷水。然后，在来自激光器的下一个脉冲之前，还要使牙齿干燥。这种讲解和有关用红外激光治疗龋病的研究是一致的，该研究强调指出在激光脉冲发射时需要保持牙齿干燥，目的是将水对激光的衰减减至最小程度。在红外激光治疗时，由于激光会被强烈吸收，必须十分接近无水状态。诸如为空气喷射器的干燥装置通常用来在下一个激光脉冲作用之前对牙齿表面进行干燥。另一方面，沃巴斯特(wolbarsht)等人在美国专利No.5,267,856中公开道在使用掺铒钇铝石榴石(ErYAG)红外激光器时，进入牙齿表面微孔或以化学方式保持在牙齿表面的一薄层水能提高预期物质的去除率。沃巴斯特强调说，在此过程中，不能让水形成小水潭，因为红外辐射不能有效地穿透厚的水层。因此，水层的厚度在此过程中必须是能临界控制的。使用各种红外激光器时的一个问题是，在要求治疗龋坏组织而不影响牙本质及牙釉质时，它们没有选择性。不仅如此，红外激光不能穿透水，除非是相对短的距离。因此，红外方法就排除了为达到有效冷却而使用相对说来较厚的喷水层。所以，人们期望提供一种激光器，它在切除龋坏物质时具有选择性，并能穿透较厚的水层。采用这种方法时，在牙齿表面可以以非临界控制方式喷水，因而在牙齿表面可以积水或形成厚的水层，这些都能有效地防止组织烧焦。不仅如此，厚的水层产生较强的冷却效果，并允许使用能改进烧蚀率的较大激光积分通量。提供了一种用于治疗牙齿上目标区域的器械。本器械总体上包含一个冷却剂传送系统和一个紫外激光器。冷却剂传送系统向目标区传送冷却剂，同时光导向装置将紫外辐射在目标区上聚焦。激光与冷却剂相结合以烧蚀预期物质，同时不产生能烧焦表面组织或导致热损伤的过热。附图说明图1是总体原理图，表示依据本专利技术的用紫外激光辐射及冷却剂切除诸如牙斑及腐烂组织等龋病的一种器械。图2是图1所示器械的更详细的放大原理图。图3是图1中冷却剂传送系统的更详细的放大原理图。图4是图1中抽吸系统的更详细的放大原理图。本专利技术提供了使用紫外激光辐射及冷却剂切除诸如牙斑、腐烂组织及损害等龋病的器械和方法。使用激光照射比常规的牙钻能对龋病进行更加准确及无痛的治疗。本专利技术能有效地从硬表面切除龋坏部分并通过防止产生过热来防止目标区组织的烧焦。由于防止了目标区组织的烧焦，切除过程可以无间断地进行。同时，由于防止了在目标区及其周围产生过热，牙本质或牙釉质开裂的潜力及对牙髓室中神经系统和其他牙髓结构的损伤都大大减小了。此外，在牙齿表面冷却剂层的厚度也不需要临界控制。因此，本专利技术中所用的冷却剂在激光照射的同时可以在牙齿表面积成潭状。不仅如此，省去了在以前治疗过程中所需要的干燥步骤。在图1中，实现本专利技术的用于切除诸如牙斑及腐烂组织等龋病的器械总的用1表示。齿上具有龋坏物质或腐烂组织12的一个牙齿10从牙床14上伸出。装备了激光系统15以用作器械1的紫外辐射18的激光源。装备了总体用20表示的冷却剂传送系统，用来向目标区22传送冷却剂。所装备的用24表示的抽吸系统则用来从目标区22收集过剩的冷却剂及碎片。参照附图2，本专利技术使用紫外激光发生器16以产生波长一般小于600nm(纳米)的脉冲式紫外辐射18。可以调整本专利技术的紫外激光发生器16使它工作在预定的积分通量(fluence)，以便有选择地烧蚀单一的目标物质；因为健康的牙釉质26、健康的牙本质28及龋坏损害12对烧蚀各有不同的能积分通量阈值，也有不同的(描述紫外辐射18被吸收的特征深度的)吸收系数。使用紫外激光发生器16的优点是允许有选择地烧铝龋坏部分12而同时使健康的牙本质28及牙釉质26大体上不受影响。激光发生器16最好能产生具有每秒0.1到10,000个脉冲的脉冲重复率及每脉冲0.1毫焦耳到5焦耳的激光能量的脉冲输出光束30。此外，激光发生器16的波长是在已被表明根治龋病12特别有效的193～600nm波段。输出光束30在目标区22的直径最好在0.1mm至5mm之间。下列激光器，虽然不能理解为一种限制，但与本专利技术结合则是特别有用的波长大约193nm的氟化氩(ArF)激光器、大约249nm的氟化氪(KrF)激光器、大约305nm的氯化氙(XeCl)激光器、大约352nm的氟化氙(XeF)激光器以及波长大约355nm的三倍频掺钕的钇铝石榴石(NdYAG)激光器。此外，在常规的控制面板32上设有对激光发生器16产生的辐射18进行脉冲频率、能量及脉冲宽度的调整的装置。激活开关34将激光发生器16和电源36耦合起来以激活激光发生器16。诸如反射镜、透镜或棱镜的常规光学器件38可以有选择地用来对从激光发生器16到透镜40的辐射18导向。透镜40将辐射18导向并聚焦在光导向装置44的一端42。必须指出，透镜40可以包含一个以上的单元，并能按所希望的那样形成任意个构形及焦距。除此以外，如果需要，可以在激光器16和光导向装置44之间插入一个光学输出连接器(未示出)。光导向装置44可以是光导纤维，也可以是常规的反射镜透镜系统，它沿自己的内部将辐射18导引并传送到出口端46。在优选实施例中使用了光导纤维，因为它有柔性且容易定位，所以容易在人的口腔范围内操作。当使用光导纤维时，最好使用三倍频掺钕钇铝石榴石激光器。出口端46最好这样构形，使它能够将由该处射出的输出光束30集中或聚焦。或者，为此目的在出口端46装上一个透镜。不管哪种情况，对大多数牙科应用，总是希望在出口端46给出相对短的焦距。由出口端46射出的输出光束30用来烧蚀龋坏物质12。还应指出，可以在光导向装置44的自由端48安装一个机头，以使牙医的操作变得容易。在本专利技术的实施例中，一个工作在可见光谱的低功率激光器100装入了激光系统15。为此目的使用氦氖激光器或二极管激光器是合适的。由低功率激光器100射出的引导波束102通过光导向装置44的传输，当从出口端46射出时，大体上是与输出光束30重合的。用这种方法可以借助观本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于治疗目标区的器械，该器械包括：一个波长在１９３－６００ｍｍ范围内的用于在所述目标区烧蚀预期物质的紫外辐射源，及一个用于向所述目标区传送冷却剂的冷却剂传送系统。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周茂松，
申请(专利权)人：TRW公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]