Bessere Quantifizierung des Erfolges einer Parodontosebehandlung möglich
Die Weiterentwicklung eines bestehenden Zahnsteinentfernungsgerätes durch Clausthaler und Greifswalder Wissenschaftler soll die bessere Quantifizierung des Erfolges einer Parodontosebehandlung, respektive der Entfernung von Zahnstein ermöglichen. Das Gerät befindet sich derzeit in den ersten klinischen Tests.Die Forschungsergebnisse sind in einem Beitrag für das "Journal of Dental Research" niedergelegt. Die Veröffentlichung wird in diesem Jahr erscheinen.
Prinzipskizze des Oberflächenmeßgerätes.
Durchschnittliches Amplitudenspektrum. Der Unterschied zwischen versch. Oberflächen ist im Amplituden-Zeitsignal kaum sichtbar, während die Unterschiede im zugehörigen Fourierspektrum deutlich sind.
Ab dem vierzigsten Lebensjahr sind fast vierzig Prozent aller Zahnprobleme parodontalen Ursprungs. Der Zahn verliert seinen Halt, Zahnfleisch bildet sich zurück, gesunde Zähne schmerzen und fallen schließlich aus. Ein Gerät, mit welchem der Erfolg oder Mißerfolg einer Parodontosebehandlung vom Zahnarzt auch dann festgestellt werden kann, wenn, beispielsweise im Backenbereich, der Zahnhals bei noch so weit aufgesperrtem Mund nicht eingesehen oder ertastet werden kann, ein Gerät, mit dem schonend Zahnstein entfernt werden kann, so daß der Patient mit weniger wehen Zähnen nach Hause geht, dieses Gerät, entwickelt von Dr.-Ing. Jens Strackeljan und Professor Dr.rer. nat. Dietrich Behr, Institut für Technische Mechanik der TU Clausthal, wird derzeit in Zusammenarbeit mit Professor Dr.med.Thomas Kocher von der Abteilung Parodontologie der Poliklinik für Zahnerhaltung, Parodontologie und Kinderzahnheilkunde der Universität Greifswald klinischen Tests unterzogen. Die Forschungsergebnisse sind in einem Beitrag für das "Journal of Dental Research" niedergelegt. Die Veröffentlichung wird in diesem Jahr erscheinen.
Wie funktioniert das Gerät? Ein piezokeramischer Oszillator wird an den Zahnschmelz, Zahnzement oder den Zahnstein gehalten, regt diesen zu Schwingungen an und mißt die Vibrationen der Oberfläche. Zahnschmelz, Zement und Zahnstein besitzen aufgrund ihrer verschiedenen elastischen Eigenschaften, der unterschiedlichen Kristallstruktur sowie Dichte und Oberflächenstruktur eine je charakteristische Resonanzschwingung, so daß, nach einer Reihe mathematischer Operationen (Fast-Fourier-Transformation, Fuzzy-Klassifikatoren, geeignete Merkmalskombination) eine klare Zuordnung, dies ist Zahnstein, dies ist Zahnzement, dies ist Zahnschmelz, möglich wird. Diese neue Funktionalität läßt sich in die bestehenden Zahnsteinentfernungsgeräte leicht integrieren.
Für die erste Aufgabenstellung, diagnostiziere den Erfolg oder Mißerfolg einer Parodontosebehandlung, eignet sich das Gerät, weil es den, bei jedem Menschen unveränderlichen, Übergang Zahnschmelz/Zahnzement messen kann und von dieser "Grenze" aus gewissermaßen "den Zollstock anlegt", die Tiefe der Taschen ausmißt. Der Zahnarzt erhält einen Fixpunkt, den Übergang Zahnschmelz/Zahnzement, von dem er bis in die Tiefe der Tasche hinunterfahren kann, obwohl er nichts sieht und es sich auch nur schlecht erfühlen läßt. In einem Bild gesprochen: Es wäre so, als ob ein Gärtner die Höhe seines Gartenzaunes als Referenzwert nimmt und von diesem aus bis zur Spitze des Grashalms hinunter mißt.
So einfach das Prinzip klingt, so schwierig ist die Umsetzung in der Praxis, ist doch die Amplitude, die Schwingungsweite des Signals, bei verschiedenen Zähnen, vom gleichem "Material" ausgehend" (Schmelz, Zement oder Zahnstein), so unterschiedlich, daß eine visuelle Auswertung nicht möglich ist. Die Werte "streuen". Wird der Durchschnittsamplitudenwert über viele Proben gebildet, treten sichtbare Unterschiede auf. Aber die Statistik hilft nicht bei der Beurteilung des konkreten Einzelfalles weiter, erst eine mathematische Vorverarbeitung des Signals ermöglicht zutreffende Aussagen.
Die Mathematik betrachtet eine Schwingung als die Summe einer Überlagerung sinus- und cosinusartiger Schwingungen. Nun erhält jede Schwingung zu einem spezifischen Anteil einen bestimmten Frequenzanteil. So auch der piezokeramische Oszillator. Er "sendet" in verschiedenen "Frequenzfenstern" und empfängt in jedem dieser Fenster ein individuell charakteristisches Signal. In der resultierenden Überlagerung des Anregungssignals verschwindet die Identität des individuellen Antwortsignals, nicht jedoch so in der Spektralanalyse, welche die Fast-Fourier-Transformation durchführt. Aber auch das ist erst die halbe Wahrheit, weil bezüglich einer Antwort auf eine Frequenzlinie allein noch keine Eindeutigkeit der Unterscheidung möglich ist. Wird dieses eine Meßsignal, hervorgerufen durch einen Frequenzanteil der erregenden Schwingung, kombiniert mit fünf weiteren Kenngrößen (Frequenzanteilen), dann ist - unter Zuhilfenahme unscharfer Klassifikatoren - eine 99-prozentige Identifizierungssicherheit gegeben.
Dr.-Ing. Jens Strackeljan, Dozent am Institut für Technische Mechanik, arbeitet seit seiner Dissertation 1993 bei Professor Dr. rer.nat. Dietrich Behr an dieser Fragestellung: In verschiedenen technischen Anwendungsumgebungen aus dem Schwingungssignal eines Körpers(Bauteiles) auf dessen "Gesundheitszustand" zu schließen. Die erste erfolgreiche Anwendung war ein System zur Wälzlagerdiagnostik. Bei ihm dient das Anschlagen der Wälzkörper an einer beschädigten Lagerschale (Pitting) als Indiz. Das Verfahren wird von einem großen Industrieunternehmen zur Zeit in den USA eingeführt. Patentiert wurde es im Jahre 1994 und seitdem weiterentwickelt. Die Methodik einer geeigneten Merkmalsauswahl und Kombination wurde von Strackeljan und Behr in den letzten Jahren, niedergelegt in mehren Publikationen, entwickelt.
Ansprechpartner:
Institut für Technische Mechanik der TU Clausthal
Graupenstraße 3
38678 Clausthal-Zellerfeld
Dr.-Ing. Jens Strackeljan
Telefon +49 (0)5323 72-2057
eMail: Jens.Strackeljan@itm.tu-clausthal.de
Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald
Universitätsklinikum
Zentrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde (ZZMK)
Abteilung für Parodontologie
Professor Dr.med. Thomas Kocher
Rotgerberstr. 8
D-17487 Greifswald/Germany
Tel.: (03834) 867166
Fax: (03834) 867171
eMail: kocher@rz.uni-greifswald.de
- http://www.itm.tu-clausthal.de/...titut/Mitarbeiter/?Strackeljan
- http://www.dental.uni-greifswald.de/kons/paro.html
