由于振动频率高，振动幅值小，超声洁牙器的运动可视化是一个挑战。激光测振使得全面研究超声洁牙设备的振动模式以及如何进行最有效的设计成为可能。

介绍

牙菌斑是引起牙龈疾病的主要因素。牙菌斑可以很容易地通过规律的刷牙去除，但是如果放纵其增长，可能会矿化，形成牙结石。这是一种更坚硬的固体，需要牙医专业的干预清除，避免牙龈疾病。早期牙龈炎可能由患者在家自行提高口腔护理，与之相反，牙周炎的治疗必须由医生使用手动洁牙器和杀菌剂彻底清洁牙齿。医生另一个可能用到的牙齿清创器具就是超声洁牙器。

英国几乎所有牙科诊所都在使用超声洁牙器。信号发生器驱动洁牙器尖端（图1），使用磁致伸缩或压电效应使尖端在相对较低的千赫兹频率范围内(通常 20 – 30 kHz)发生振动。

图1 用来清理牙结石的超声洁牙器的尖端

激光测振与牙科超声

超声洁牙器通过尖端在牙齿表面的机械破坏动作去除牙菌斑沉淀。因此，振动位移的幅值大小通常被用做洁牙系统功效的指示器。由于频率很高，且振动幅值很小，因此洁牙器的动作很难被观察到。因此很难断定设备是否正常工作或者哪个设计是最有效的。然而，激光测振使得全面研究超声洁牙设备的振动模式成为可能。我们的研究中使用的是Polytec公司的 PSV-400 扫描式激光测振仪，可对整个洁牙器探头进行振动参数分析。初始扫描(图 2) 是在不加载的环境下（空气中）对洁牙器的振动状态进行的。然后对一些设备进行了水流速度以及信号发生器功率对洁牙器尖端位移幅值的影响测试。为了研究与临床更相关，在洁牙设备与牙齿表面接触并加载已知载荷时进行了扫描。

图2 激光在洁牙器尖端表面进行扫描测试

结果

图3 中的位移数据显示为彩色图，图4 中的是洁牙器尖端形变动画叠加在图像上的截图。计算机生成的振动动画可以快速简单地对尖端动作进行评判。从数据上看，尖端振动位移幅值的最大值发生在自由端。另外，扫描式激光测振仪可以测试出水流，信号发生器功率以及尖端/牙齿接触载荷是如何影响洁牙器振动参数的。

图3 尖端的测试数据图与图像叠加后的结果

图4 工作变形图与图像叠加

临床意义

本次工作最显著的一个效果是发现了相同设计的尖端的差异。同款的新的未使用过的洁牙器尖端面对外部载荷，水流速调整，信号发生器功率设置时，反应不同。很显然，激光测振仪采集的振动数据提醒生产商当前批次的超声设备表现出了高度的差异。设备响应的标准化缺失使得医生很难熟悉设备属性，这会影响治疗过程。提升洁牙器尖端设计，基于激光测振仪给出的证据，可以使得生产出的设备具有更加一致的操作参数，提升患者的治疗与护理。

结论

激光测振方法已经提高了牙科超声领域的知识。实际上，本研究已经说明了这些设备的显著的差异性。未来在这个领域中，激光测振仪的使用会促使新的洁牙器尖端设计振动更容易理解，提升临床功效。继成功地参数化牙科超声洁牙器之后，激光测振仪还发现了测试超声清洗器，超声回退尖端，甚至是电动牙刷的响应测试。