JPH036815B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、天然歯が脱落した場合に、天然歯に
代えて人工歯を装着するとき、顎骨に埋植する歯
科用インプラントの顎骨に対する固定状況（特に
結合状況）を非破壊的に測定するための歯科用診
断装置に関する。

（発明の背景） 虫歯が進行しすぎると、抜歯しなければならな
い場合があるが、この場合、歯冠を支える歯根が
ないためにブリツヂ等の方法で治療が行なわれ
る。しかしながら、それらの治療法では支持天然
歯に過大な負荷をかけるので、やがてそれも抜歯
しなければならない状況を来たす。

そのため、人工の歯根とも言うべきインプラン
トを顎骨に埋植して固定し、その上に人工歯冠を
取付ける治療法が研究されている。最近、アルミ
ナ単結晶をネジ状に形成したインプラントが実用
化された。

しかしながら、この場合インプラントと顎骨と
は単に機械的な結合によつて結合しているだけ
で、両者の間には明確な境界面が存在する。その
ため、境界面から細菌の感染を受け易く、ひとた
び感染を受けるとインプラントを徹去せねばなら
ない。

ネジ形インプラントのようにマクロな機械的結
合方式に対して、焼結アルミナのようなマイクロ
ポーラスな材料でインプラントを作り、その細孔
へ骨が自然に生長して、その結果、インプラント
がミクロな機械的結合の集合によつて骨に結合す
るタイプのインプラントも研究されている。この
タイプのインプラントも結局のところインプラン
トと骨との間には明確な境界面が存在する。

それに対して、骨と化学的に結合し、明確な境
界面が存在しなくなる生体活性ガラスが開発され
た。但し、ガラスだけでは機械的強度に劣るため
金属製の芯体に生体活性ガラスを被覆してなるイ
ンプラントが研究されている（特開昭58−118746
号参照）。

また、骨の主成分であるヒドロキシアパタイト
を人工的に合成してインプラントとして使う治療
法も研吸されている。この場合のインプラントは
例えば多孔質の焼結アパタイトからなり、新生骨
がこのヒドロキシアパタイトに直接結合するので
結合強度も高く生体親和性も高いと言われてい
る。

いずれにしてもインプラントを埋植する場合に
はドリルで顎骨を穿孔するため骨に傷がつく。す
ると骨は自己修復すべく、一旦は表面の骨を吸収
し、その結果、インプラントは僅かにゆるんだ状
態になる。その後、繊維状組織ができ、更に、骨
細胞がはたらいて、ヒドロキシアパタイトが沈着
し、新しい骨の形成へと進む。この場合、患者の
個人差があつて、生体側に拒否反応が生じること
があり、その場合には、繊維状組織は、不良肉芽
へと進展し、これができると、もはや新しい骨の
形成は期待できず、その結果、インプラントの完
全な固定はなされなくなる。

そこで、埋植後、一定期間経過した時にインプ
ラントが骨に固定されたか否かを診断し、完全に
固定された場合には歯冠を取付け、不良肉芽が生
じた場合には再手術する旨決断しなければならな
い。

しかし、インプラントが完全に固定されたか否
かと早期に診断することは困難に思われた。何故
ならば、手荒な手段で診断して折角完成した固定
状態を破壊してはならないし、また手で触れた位
では完全に固定されたか否かを確かめることはで
きないからである。また、一般に行なわれている
レントゲン写真は、不良肉芽が極端に厚く発達し
ている固定不良の場合を除いて診断は不可能であ
つた。

（発明の目的） 従つて、本発明の目的は、顎骨に埋植されたイ
ンプラントが固定（本明細書では、固定という術
語は、生体活性ガラスのように化学的に骨と結合
する結果、固定される場合と、機械的な結合によ
つて固定される場合の双方を意味する）したか否
か固定状況を非破壊的に診断する歯科用診断装置
を提供することにある。

（発明の概要） 非破壊的に測定する手段として超音波診断法が
あるが、これまでの超音波診断法は超音波の伝播
速度が物質により異なることを利用するもので、
この超音波診断法で不良肉芽の検出を試みたが、
骨を通しての超音波診断は超音波の減衰が余りに
大きく、診断は不可能であつた。

減衰が大きいからと言つて、エネルギー（振
幅）の大きい超音波を生体に入力することは、生
体にとつて好ましくない。

そこで本発明者らは生体に影響のない振幅の小
さな超音波を入力しても診断できる方法について
鋭意研究した。

本発明者らは、インプラントが顎骨に埋植され
ている状態をモデル的に第１図の如く想定した
（第１図に於いて、イはインプラント、ロはバネ、
ハは顎骨である）。つまり、不良肉芽が発生した
場合には、バネロが相当に柔らかいものとみな
し、完全に固定された場合にはバネロが相当に硬
いものとみなした。実際、不良肉芽はゴム様で一
種のバネとみなせる。

そうであれば、インプラントイに超音波振動を
加えると、加えた振動数がインプラントイ及びバ
ネロからなる振動系の固有振動数と一致したとき
に、その振動系は共振してインプラントイは振幅
の大きな振動をするはずであり、共振現象を利用
すれば、生体に影響のない振幅の小さな振動を加
えても共振振動数の振幅は大きくなるので検出が
容易であろう。そして、理論的にはバネロが硬く
なればなるほど、共振振動数は高くなるので、共
振振動数から固定状況を診断できるものと考え
た。

そこで、本発明者らはテスト装置を試作して動
物実験を試みることにしたが、共振現象をみるの
にインプラントに加える超音波振動の振動数を経
時的に変化させると、共振振動数の検出に時間が
かかりすぎるので、低周波数から高周波数までの
広範囲の周波数成分を含有する超音波振動をイン
プラントに加えることにした。何故ならば、広範
囲の周波数成分を同時に入力しても固有振動数と
一致した周波成分だけが共振現象を起こして振幅
が大きくなり、他の成分は相対的に振幅が非常に
小さいので、共振振動数だけが測定されるはずで
あるからである。

実験の結果、インプラントから測定される振動
数とインプラントの固定状況との間に相関々係が
あることを見い出し、当初の仮設が正しいことを
確信し、本発明を成すに至つた。

即ち、本発明は、低周波数から高周波数までの
広範囲の周波数成分を含有する超音波振動を発生
する超音波振動源１、前記振動源１からの超音波
振動をインプラントに伝える超音波振動伝達手段
２、及びインプラントに接触させて共振振動数を
測定する超音波振動の振動数測定手段３からなる
ことを特徴とする、共振振動数によつてインプラ
ントの固定状況を診断する歯科用診断装置を提供
する。

ここに於いて、超音波振動発生源１は、パルス
状電気信号発生手段１ａと超音波振動発振子１ｂ
とからなり、発振子１ｂは圧電素子とそれを挟む
一対の電極とからなる。パルス状電気信号を発振
子１ｂに入力させると、低周波数から高周波数ま
での広範囲の周波数成分を含む超音波振動が断続
的に発生する。超音波振動の周波数スペクトルは
パルス状電気信号の波形、圧伝素子の特性などに
よつて変えることができる。

超音波振動は、長時間連続的に加えると、振動
伝達手段２とインプラントとの間で発熱し、生体
に好ましくない悪影響を与える恐れがあること
と、インプラントの振動振幅が次第に大きくなつ
て、ついにはインプラントと顎骨との化学的な結
合が破壊される恐れがあることから、比較的短時
間で止めることが好ましい。

しかしがら、加えた超音波振動により引き起こ
される共振振動は比較的短時間で減衰するので共
振振動数の測定を容易にするため、比較的短時間
の超音波振動を継続的に繰り返し、インプラント
に加えることが好ましい。ただし測定される振動
波形を何らかの手段でメモリーできれば、その波
形から振動数が割り出されるので、超音波振動を
繰り返しインプラントに加える必要はない。

超音波振動源１で発生させた超音波振動は、振
動伝達手段２でインプラントに伝えられる。伝達
手段２は振動を減衰させない剛体ならば何でもよ
く、通常は金属で作られる。形状は特に問わない
が、インプラントが小さいので、自ずから制限さ
れる。特に埋没型インプラントの場合にはインプ
ラントが歯肉で覆われてしまい、直線インプラン
トに触れさせることができないので、歯肉を貫通
できるような針状が好ましい。それに対して頭部
が歯肉より突出しているインプラントの場合に
は、直線触れさせることができるので無理に針状
にする必要はなく、半球状でもよい。

一方、超音波の振動数測定手段３は、インプラ
ントから超音波振動を受信して、その振動数を測
定するもので、例えばインプラントの振動を受け
て電気信号に変換する超音波探触子３ａ、前記探
触子３ａからの電気信号を増幅する増幅器３ｂ、
及び前記増幅器で増幅された電気信号を表示する
オシロスコープ３ｃからなる。

超音波探触子３ａは、それ自体既によく知られ
ているように、インプラントに接触して超音波振
動を受信し、これを圧電素子に伝える振動伝達部
３a₁と一対の電極に挟持された圧電素子３a₂とか
らなる。この場合、探触子３ａはインプラントら
受信される振動を忠実に拾うために極めて小型、
軽量化する必要ある。振動伝達部３a₁は振動伝達
手段２と同じように埋没型インプラントに対して
は針状が好ましい。

インプラントから受信された超音波振動は探触
子３ａで電気信号に変換され、この電気信号は非
常に微弱なので増幅器３ｂで増幅された後、オシ
ロスコープ３ｃ上に表示される。そして表示され
た波形から周期を読み取つて、周期の逆数として
共振振動数ｆを算出する。波形から共振振動数ｆ
を算出するのは面倒なので、共振振動数ｆをデジ
タル表示するような装置を組み立てて、それをオ
シロスコープ３ｃの代りに使用してもよい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する
が、本発明はこれに限定される訳ではない。

（実施例） 第２図は本実施例に使用したインプラントの斜
視図であり、上部直径4.2mm、長さ9.0mm、重さ0.8
ｇの鉄基コバルトニツケル系合金製芯体ニに厚さ
0.5mmの生体活性ガラスホを被覆したものである。
このインプラントには人工の歯冠を取付けるポス
トコアを立てるための「くぼみ」ヘがある。この
インプラントをインプラントＡと呼ぶ。

一方、比較のために経験上不良肉芽を発生させ
易いことが判つている生体非活性ガラスをインプ
ラントＡと同種の芯体に同じ厚さに被覆したイン
プラントＢを用意した。

そして、インプラントＡ，Ｂを動物（犬）の顎
骨に埋植した。第３図は、インプラントを埋植し
た直後の様子を示す概略図であり、符号トは歯
肉、チは顎骨を指す。

第４図は本実施例の診断装置の全体構成を示す
ブロツク図であり、１ａはパルス状電気信号発生
手段である。これにより第５図に示す如き周波数
スペクトル、７〜42μsec.のパルス幅（ｔ）、１〜
30ボルトの振幅ａ並びに0.6msec.のパルス間隔を
有するパルス状電気信号を発生させる。

このようなパルス状電気信号が発振子１ｂに伝
えられると、発振子１ｂは第６図に示す如く低周
波数から高周波数までの広範囲の周波数成分を含
有する超音波振動を断続的（パルス状）に発生す
る。

発生した超音波振動は発振子１ｂに隣接された
振動伝達手段２によりインプラントに伝えられ
る。振動伝達手段２は、ここでは直径約１mm、長
さ約30mmのステンレス鋼製の針を使用する。

一方、振動数測定手段３は第４図に示すように
超音波探触子３ａ、増幅器３ｂ及びオシロスコー
プ３ｃからなり、探触子３ａをインプラントに接
触させて共振した超音波振動を受信して、それを
電気信号に変換する。この電気信号は非常に微弱
なので増幅器３ｂに導いて100〜1000倍に増幅す
る。そして、増幅された電気信号をオシロスコー
プ３ｃに表示させて、その波形から周期を読み取
り、周期の逆数から共振振動数ｆを算出する。

前記インプラントＡ，Ｂについて、上記診断装
置を用いて埋植直後に測定したところ、両者とも
ｆ＝約120kHzで差は認められなかつた。

その後、埋植26日後に見たところ、インプラン
トＡ，Ｂとも歯肉で覆われており、そこで歯肉の
上から振動伝達手段２及び探触子３ａを突き刺し
てインプラントに接触させ、その上で共振振動数
ｆを測定した。

その結果、インプラントＡではｆ＝100kHzで
インプラントＢではｆ＝25kHzであり、両者に明
確な差が認められた。

その後、歯肉を切開してインプラントを露出さ
せて手で触れたところ、インプラントＡはしつか
りと固定されており、歯科用のペンチを用いて引
張つても抜けなかつたのに対して、インプラント
Ｂは手で簡単に引抜け、インプラントＢと顎骨と
の間に不良肉芽が生じていた。

更に実験を重ねたところ、インプラントが完全
に固定した場合には、ｆ＝100〜150kHz、インプ
ラントが固定されずに不良良肉芽が生じた場合に
はｆ＝20〜50kHzと、両者の測定振動数ｆに明確
な差がみられ、まだ、いずれとも定まらない途中
の場合には、50kHzと100kHzとの間の振動数ｆが
測定され、この場合には、やがて完全な固定（ｆ
＝100〜150kHz）又は不良肉芽の形成（ｆ＝20〜
50kHz）のいずれかに落着くことが判つた。しか
も完全な固定に至る前に診断を行なつても骨の形
成（つまり完な固定）に対し明白な悪影響はみら
れないことが判つた。

従つて、インプラントＡについて、ｆ＝100〜
150kHzの振動数が測定された場合には、インプ
ラントが完全に顎骨に固定されたものと診断する
ことができる。

（発明の効果） 以上の通り、本発明によつて初めてインプラン
トの顎骨に対する固定状況を非破壊的に診断する
ことができるようになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、インプラントイが顎骨ハに埋植され
た様子をモデル的に示す概念図である。第２図
は、インプラントの一例を示す斜視図である。第
３図は、第２図のインプラントを顎骨に埋植した
直後の様子を説明する概念図である。第４図は、
本発明の実施例にかかる診断装置の全体構成を示
すブロツク図である。第５図は、パルス状電気信
号の周波数スペクトル図である。第６図は、イン
プラントに加える超音波振動の周波数スペクトル
図である。 主要部分の符号の説明、１……超音波振動発生
源、２……超音波振動伝達手段、３……振動数測
定手段、イ……インプラント、ロ……バネ、ハ，
チ……顎骨、ニ……芯体、ホ……生体活性ガラ
ス、ヘ……くぼみ、ト……歯肉。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低周波数から高周波数までの広範囲の周波数
   成分を含有する超音波振動を発生する超音波振動
   源１、前記振動源１からの超音波振動をインプラ
   ントに伝える超音波振動伝達手段２、及びインプ
   ラントに接触させて共振振動数を測定する超音波
   振動の振動数測定手段３からなることを特徴とす
   る、共振振動数によつてインプラントの固定状況
   を診断する歯科用診断装置。 ２ 前記測定手段３が、インプラントから超音波
   振動を受けて電気信号に変換する超音波探触子３
   ａ、前記探触子３ａからの電気信号を増幅する増
   幅器３ｂ、及び前記増幅器３ｂで増幅された電気
   信号を表示するオシロスコープ３ｃからなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の歯科用
   診断装置。