由于振動頻率高，振動幅值小，超聲潔牙器的運動可視化是一個挑戰(zhàn)。激光測振使得全面研究超聲潔牙設備的振動模式以及如何進行最有效的設計成為可能。
介紹
牙菌斑是引起牙齦疾病的主要因素。牙菌斑可以很容易地通過規(guī)律的刷牙去除，但是如果放縱其增長，可能會礦化，形成牙結(jié)石。這是一種更堅硬的固體，需要牙醫(yī)專業(yè)的干預清除，避免牙齦疾病。早期牙齦炎可能由患者在家自行提高口腔護理，與之相反，牙周炎的治療必須由醫(yī)生使用手動潔牙器和殺菌劑徹底清潔牙齒。醫(yī)生另一個可能用到的牙齒清創(chuàng)器具就是超聲潔牙器。
英國幾乎所有牙科診所都在使用超聲潔牙器。信號發(fā)生器驅(qū)動潔牙器尖端（圖1），使用磁致伸縮或壓電效應使尖端在相對較低的千赫茲頻率范圍內(nèi)(通常 20 – 30 kHz)發(fā)生振動。
圖1 用來清理牙結(jié)石的超聲潔牙器的尖端
激光測振與牙科超聲
超聲潔牙器通過尖端在牙齒表面的機械破壞動作去除牙菌斑沉淀。因此，振動位移的幅值大小通常被用做潔牙系統(tǒng)功效的指示器。由于頻率很高，且振動幅值很小，因此潔牙器的動作很難被觀察到。因此很難斷定設備是否正常工作或者哪個設計是最有效的。然而，激光測振使得全面研究超聲潔牙設備的振動模式成為可能。我們的研究中使用的是Polytec公司的 PSV-400 掃描式激光測振儀，可對整個潔牙器探頭進行振動參數(shù)分析。初始掃描(圖 2) 是在不加載的環(huán)境下（空氣中）對潔牙器的振動狀態(tài)進行的。然后對一些設備進行了水流速度以及信號發(fā)生器功率對潔牙器尖端位移幅值的影響測試。為了研究與臨床更相關(guān)，在潔牙設備與牙齒表面接觸并加載已知載荷時進行了掃描。
圖2 激光在潔牙器尖端表面進行掃描測試
結(jié)果
圖3 中的位移數(shù)據(jù)顯示為彩色圖，圖4 中的是潔牙器尖端形變動畫疊加在圖像上的截圖。計算機生成的振動動畫可以快速簡單地對尖端動作進行評判。從數(shù)據(jù)上看，尖端振動位移幅值的最大值發(fā)生在自由端。另外，掃描式激光測振儀可以測試出水流，信號發(fā)生器功率以及尖端/牙齒接觸載荷是如何影響潔牙器振動參數(shù)的。
圖3 尖端的測試數(shù)據(jù)圖與圖像疊加后的結(jié)果
圖4 工作變形圖與圖像疊加
臨床意義
本次工作最顯著的一個效果是發(fā)現(xiàn)了相同設計的尖端的差異。同款的新的未使用過的潔牙器尖端面對外部載荷，水流速調(diào)整，信號發(fā)生器功率設置時，反應不同。很顯然，激光測振儀采集的振動數(shù)據(jù)提醒生產(chǎn)商當前批次的超聲設備表現(xiàn)出了高度的差異。設備響應的標準化缺失使得醫(yī)生很難熟悉設備屬性，這會影響治療過程。提升潔牙器尖端設計，基于激光測振儀給出的證據(jù)，可以使得生產(chǎn)出的設備具有更加一致的操作參數(shù)，提升患者的治療與護理。
結(jié)論
激光測振方法已經(jīng)提高了牙科超聲領(lǐng)域的知識。實際上，本研究已經(jīng)說明了這些設備的顯著的差異性。未來在這個領(lǐng)域中，激光測振儀的使用會促使新的潔牙器尖端設計振動更容易理解，提升臨床功效。繼成功地參數(shù)化牙科超聲潔牙器之后，激光測振儀還發(fā)現(xiàn)了測試超聲清洗器，超聲回退尖端，甚至是電動牙刷的響應測試。
