Zahnbohrer

---

Hintergrund

Der Dentalbohrer ist ein Werkzeug, das Zahnärzte zum Bohren durch den Zahnschmelz sowie zum Reinigen und Entfernen von Plaque von der Zahnoberfläche verwenden. Es besteht hauptsächlich aus einem Handstück, einer Luftturbine und einem Wolframkarbid-Bohrer. Seit seiner Entwicklung Mitte des 18. Jahrhunderts hat der Dentalbohrer die Zahnheilkunde revolutioniert. Der moderne Dentalbohrer hat es Zahnärzten ermöglicht, schneller und genauer zu arbeiten als je zuvor, mit weniger Schmerzen für den Patienten.

Die Zähne bestehen aus lebendem und nicht lebendem Gewebe. Die innere Weichgewebeschicht, Dentin genannt, hat eine ähnliche Zusammensetzung wie Skelettknochen. Schmelz, die äußere Schicht der Zähne, die stark verkalkt und härter als Knochen ist, kann vom Körper nicht regeneriert werden. Karies, die den Zahnschmelz schädigt, wird durch verschiedene Mundbakterien verursacht. Eine Art von Bakterien, die sich im Mund aufhalten, baut Speisereste ab, die nach dem Essen auf den Zähnen verbleiben. Ein Nebenprodukt des Stoffwechsels dieser Bakterien ist Plaque. Andere Bakterien heften sich an diese Plaque und beginnen eine Säure abzusondern, wodurch sich kleine Löcher im Zahnschmelz bilden. Dadurch können noch andere Bakterienarten in diese Löcher und Spalten eindringen und das darunter liegende weichere Gewebe erodieren. Der Prozess schwächt den Zahn, indem er eine Kavität erzeugt. Der Abbau des Weichgewebes ist für die Schmerzen verantwortlich, die typischerweise mit Karies verbunden sind. Über die anfänglichen Löcher hinaus bleibt der äußere Schmelz hauptsächlich intakt. Unbehandelt können Karies zu Erkrankungen wie Karies und Abszessen führen.

Um diesen Krankheiten vorzubeugen, verwenden Zahnärzte einen Zahnbohrer oder andere Werkzeuge, um die Plaque aus einer Kavität zu entfernen. Beim Bohren des Zahns tragen die winzigen Diamantspäne, die seine Spitze bedecken, die Plaque und den beschädigten Zahnschmelz ab. Nur durch das Bohren in einen Zahn kann der Zahnarzt sicherstellen, dass die gesamte Plaque entfernt wird. Wenn die Plaque von den Zähnen entfernt ist, haben die schmelzschädigenden Bakterien keinen Platz mehr und können keine Karies verursachen. Nach dem Bohren wird das verbleibende Loch mit einem geeigneten Material gefüllt, das den Zahn stärkt und weitere Schäden verhindert.

Verlauf

Die frühesten Beispiele für Zahnbohrer wurden vor über 1.000 Jahren von den Mayas entwickelt. Sie benutzten ein Steinwerkzeug aus Jade, das als langes Rohr geformt und am Ende angespitzt war. Durch Drehen zwischen den Handflächen konnte ein Loch in die Zähne gebohrt werden. Sie verwendeten dieses Werkzeug hauptsächlich in Verbindung mit einem religiösen Ritual zum Einsetzen von Juwelen in die Zähne. Obwohl diese Technologie ihrer Zeit voraus war, war sie im Rest der Welt nicht bekannt. Die frühen griechischen, römischen und jüdischen Zivilisationen entwickelten auch Versionen eines Zahnbohrers. Während diese frühen Beispiele des Zahnbohrens gefunden werden, ging die Technologie im Mittelalter verloren. Mitte des 17. Jahrhunderts entdeckten Ärzte, dass durch das Auffüllen der natürlichen Löcher in den Zähnen mit verschiedenen Substanzen eine vorübergehende Linderung von Zahnerkrankungen erreicht werden kann. Diese frühen Zahnärzte verwendeten sogar einen Meißel, um Teile des beschädigten Zahnschmelzes abzuschlagen. Doch erst als Pierre Fauchard auf den Plan trat, wurde die dentale Bohrtechnik wiederentdeckt.

Fauchard wird von einigen als der Vater der modernen Zahnheilkunde bezeichnet. In einem 1746 veröffentlichten Buch erwähnt er zum ersten Mal die Verwendung eines Bogenbohrers an Zähnen für Wurzelkanäle. Dieses Gerät bestand aus einem langen Metallstab mit einem Griff und Schema eines Zahnbohrers. Obwohl einzelne Bohrer im Design variieren können, enthalten sie alle einen Motor, ein Handstück, Kupplungen und einen Bohrer oder Bohrer. ein Bogen, der verwendet wurde, um ihn anzutreiben. In dieser Zeit wurden viele Innovationen entwickelt. Eine davon war die Einführung eines nahezu mechanischen Bohrers im Jahr 1778, der von einer Handkurbel angetrieben wurde, die ein rotierendes Getriebe aktivierte. Bald darauf fügte ein Erfinder ein Spinnrad hinzu, um den Bohrkopf anzutreiben. Die Bewegung in diesem Gerät wurde erzeugt, indem der Zahnarzt ein Fußpedal drückte, um ein sich drehendes Rad zu bewegen, das wiederum den Bohrkopf bewegte. Andere Versuche mit mechanischen Bohrern wurden im 19. Jahrhundert unternommen, aber sie waren schwer zu handhaben und ineffizient, so dass die meisten Zahnärzte einfache, handbetriebene Stahlbohrer verwendeten.

Die Bohrtechnologie wurde im Laufe der Zeit ständig verbessert, was zu schnelleren und effizienteren Bohrern führte. Bis 1870 wurden neue Arten von fußbetriebenen Motoren an Zahnbohrer angebracht. Bald darauf folgten elektrisch betriebene Bohrer, und die Zeit, die zum Präparieren einer Kavität benötigt wurde, wurde von Stunden auf weniger als 10 Minuten verkürzt. Hochgeschwindigkeitsbohrer wurden 1911 entwickelt, aber erst 1953 kam der moderne Dentalbohrer mit seinem Luftturbinentriebwerk auf den Markt. Diese Bohrer waren über 100-mal schneller als ihre Vorgänger und reduzierten die mit dem Zahnbohren verbundenen Schmerzen erheblich. Um diesen höheren Geschwindigkeiten gerecht zu werden, wurden Wolframkarbid-Bohrer eingeführt. Seitdem haben die Hersteller viele Modifikationen vorgenommen, wie zum Beispiel das Hinzufügen von faseroptischen Lichtern und Kameras, die Integration ausgeklügelter Kühlsysteme und die Herstellung von äußerst langlebigen Handstücken.

Design

Es gibt verschiedene Ausführungen von Dentalbohrern, die jedoch alle die gleichen grundlegenden Merkmale aufweisen, einschließlich Motoren, Handstück, Kupplungen und Bohrer. Das Hochgeschwindigkeitsbohren wird durch eine Luftturbine aktiviert. Diese Geräte wandeln unter hohem Druck stehende Luft in mechanische Energie um, wodurch sich Bohrer mit über 300.000 U/min drehen können. Auch zum Polieren, Finieren und zum Bohren von Weichgewebe sind langsamere Geschwindigkeiten erforderlich, daher sind Dentalbohrer normalerweise mit Sekundärmotoren ausgestattet. Gängige Typen umfassen Elektromotoren und luftbetriebene Motoren.

Das Handstück ist typischerweise ein schlankes, rohrförmiges Gerät, das den Bohrer mit dem Antriebsmotor verbindet. Es ist oft leicht und ergonomisch gestaltet. Es hat auch einen E-förmigen Aufsatz, der dafür sorgt, dass der Bohrer für maximale Systemstabilität richtig abgewinkelt ist. Diese Komponenten des Dentalbohrers waren früher recht empfindlich. Jedoch haben die Gesundheitsbedenken der letzten Zeit Designer gezwungen, Handstücke zu entwickeln, die einer Hochdruckdampfsterilisation standhalten. Die Kupplungen werden verwendet, um die Bohreinheit an die Strom- oder Druckluftquelle und das Kühlwasser anzuschließen. Sie können je nach Beschlagsart aus zwei oder vier Löchern bestehen.

Der Bohrer oder Bohrer ist der wichtigste Teil des Zahnbohrers. Es ist kurz und sehr haltbar und hält hohen Rotationsgeschwindigkeiten und der anschließend erzeugten Hitze stand. Viele Bohrerformen werden hergestellt, jede mit unterschiedlichen Schneid- und Bohrfähigkeiten. Einige Fräser sind sogar mit Diamantschneidnuten ausgestattet. Zusätzliche Funktionen können hinzugefügt werden, wie beispielsweise Kühlmittelsprühsysteme oder Beleuchtungseinrichtungen. Der fortschrittlichste Dentalbohrer verfügt über ein internes Kühlsystem, ein epizyklisches Getriebe zur Geschwindigkeitserhöhung und eine faseroptische Beleuchtung.

Rohstoffe

Dentalbohrer werden aus einer Vielzahl von Rohstoffen hergestellt, darunter Metalle und Polymere. Das Handstück, in dem Motoren, Getriebe und Antriebswelle untergebracht sind, kann entweder aus leichtem, hartem Kunststoff oder Metalllegierungen wie Messing bestehen. Die fortschrittlichsten Handstücke werden aus Titan hergestellt. Der Bohrer besteht aus Wolframkarbid, einem der härtesten bekannten Stoffe. Für die internen Motoren werden andere Materialien wie Stahl verwendet. Der Schlauch, der den Bohrer mit den Hauptstromquellen verbindet, besteht aus einem flexiblen Material wie Polymersilikon oder Polyvinylchlorid (PVC).

Der Herstellungsprozess
Prozess

Die Herstellung eines Dentalbohrers ist ein integrierter Prozess, bei dem zunächst einzelne Komponenten hergestellt und dann zum Endprodukt zusammengesetzt werden. Obwohl die Hersteller jedes Teil einzeln herstellen könnten, sind sie für viele der Teile in der Regel von externen Lieferanten abhängig. Ein typisches Herstellungsverfahren würde das Konstruieren der Motoren und der Bohrer, das Formen des Handstücks, die Endmontage und das Verpacken umfassen.

Handstück

• 1 Obwohl zahlreiche Designs und Materialien zur Herstellung des Handstücks verwendet werden, werden sie alle typischerweise mit einer vorgeformten Form hergestellt. Bei Kunststoffhandstücken handelt es sich hierbei um das Spritzgießen, ein Verfahren, bei dem der Kunststoff geschmolzen, in eine Form gespritzt und nach der Formgebung wieder freigegeben wird. Auch Metallhandstücke verwenden ein ähnliches Formverfahren.

Bohrer

• 2 Die Bohrer bestehen aus Wolframkarbidpartikeln. Sie werden hergestellt, indem zuerst Wolframerz genommen und chemisch zu Wolframoxiden verarbeitet wird. Anschließend wird dem System Wasserstoff zugesetzt, um den Sauerstoff zu entfernen, was zu einem feinen Wolframmetallpulver führt. Dieses Pulver wird dann mit Kohlenstoff vermischt und erhitzt, wodurch Wolframcarbidpartikel unterschiedlicher Größe erzeugt werden. Diese Partikel werden weiterverarbeitet, um den entsprechend geformten Bohrer zu bilden.

Luftturbinentriebwerk

• 3 Das Luftturbinentriebwerk besteht aus kleinen Stahlkomponenten. Bei einer Konstruktion ist die Turbine zwischen zwei Sätzen von Kugellagern angeordnet und direkt mit dem Bohrer verbunden. Die gesamte Einheit ist im Bohrkopf eingehaust, mit Öffnungen für Zu- und Abluft. Andere Typen von Turbinentriebwerken befinden sich weiter oben im Handstück und sind durch eine Reihe von Antriebswellen und Zahnrädern mit dem Bohrer verbunden.

Motoren mit geringer Leistung

• 4 Die Motoren mit geringer Leistung sind ähnlich wie die Luftturbinentriebwerke aufgebaut. Der luftbetriebene Drehschiebermotor besteht aus einer Kernstruktur mit nach außen ragenden Schiebeflügeln. Es wird in das Handstück eingesetzt und mit der Hauptantriebswelle des Bohrers verbunden. Es hat auch eine Öffnung für Zu- und Abluft. Elektromotoren sind wesentlich komplexer, bestehend aus einem Satz Lager, Magneten, Bürsten und Ankerspulen.

Endmontage

• 5 Nachdem alle Komponenten vorhanden sind, kann die Endmontage beginnen. Je nach Ausführung kann die Luftturbine direkt in das Gehäuse des Handstücks eingesetzt oder zusammen mit dem Bohrer befestigt werden. Die anderen Teile des Bohrers werden in das Handstück eingesetzt, einschließlich Druckluft- oder Elektromotoren, Antriebswelle, Getriebe und Steuerschalter. Weiteres Zubehör wird hinzugefügt, wie die Kühlschläuche und faseroptische Beleuchtungsgeräte. Die Kupplung wird an einem Ende des Handstücks angebracht und der Bohrer wird am anderen befestigt.
• 6 Nach einer Reihe von Qualitätsprüfungen werden die fertigen Bohrer zusammen mit Zubehör, Handbüchern und Ersatzteilen in die entsprechende Verpackung gegeben und an die Händler versandt.

Qualitätskontrolle

Die Qualität jeder Bohrerkomponente wird während jeder Fertigungsphase überprüft. Da jeden Tag viele Teile hergestellt werden, ist es unmöglich, alle zu inspizieren. Daher nehmen Linienprüfer in der Regel in bestimmten Zeitintervallen Stichproben und prüfen, ob diese Stichproben die festgelegten Spezifikationen für Größe, Form und Konsistenz erfüllen. Während dieser Phase der Qualitätskontrolle ist die primäre Testmethode die visuelle Inspektion, obwohl auch strengere Messungen durchgeführt werden können.

Die Zukunft

Während eines Großteils der Entwicklungsgeschichte des Dentalbohrers lag der Schwerpunkt der Forschung auf der Erhöhung der Geschwindigkeit der Bohrer und der Behebung der mit diesen höheren Geschwindigkeiten verbundenen Probleme. Studien haben jedoch gezeigt, dass es keinen Vorteil bringt, die Bohrerdrehzahl höher als heute zu erhöhen. Daher hat sich der Fokus der Forschung auf die Entwicklung von Alternativen zu herkömmlichen Bohrern verlagert. Zwei neue Einführungen sind bemerkenswert und können auf die Richtung hinweisen, in die die Zahnmedizin geht.

Eine neue Methode zur Behandlung von Hohlräumen ist als "Air-Abrasive"-Technologie bekannt. Bei dieser Technik sprengt ein Zahnarzt Teile der Zahnoberfläche ab, ohne einen Bohrer zu verwenden. Kleine Aluminiumoxidpartikel werden durch einen Luftstrom gepresst und die Plaque wird buchstäblich vom Zahn geschlagen. Eine andere Technologie, die den Dentalbohrer ersetzen kann, ist der Laser. Die FDA hat vor kurzem die Verwendung eines Laserbohrers für das Weichgewebe von Zähnen genehmigt. Die Zulassung zur Anwendung auf Hartgewebe steht jedoch noch aus. Diese Technologie kann ein schnelleres und genaueres Bohren ermöglichen. Das Ergebnis dieser beiden neuen Technologien ist ein optimaler Patientenkomfort, da Schmerzen und Geräusche beim herkömmlichen Bohren entfallen.