22.10.2003

Infrarot-Kamera spürt Karies auf

Physik Journal - Mit gefiltertem und polarisiertem Infrarotlicht lassen sich frühzeitig kariöse Stellen im Zahn nachweisen.

Infrarot-Kamera spürt Karies auf

Je weniger Kosten Krankenkassen beim Zahnersatz übernehmen, desto wichtiger wird die Vorsorge gegen Karies und Lochfraß. Doch selbst bei regelmäßigen Kontrollen können dem Zahnarzt erste Anzeichen des Verfalls gerade zwischen den Zähnen verborgen bleiben. Infrarotlicht erweitert nun effektiv den prophylaktischen Blick auf Karies. Amerikanischen Wissenschaftlern von der University of California in San Francisco gelang es, mit Wärmestrahlung bei 1310 Nanometer Wellenlänge gesunden Zahnschmelz kontrastreich von geschädigten Stellen im Frühstadium zu unterscheiden.

Mit gefiltertem und polarisiertem Infrarotlicht lassen sich frühzeitig kariöse Stellen im Zahn nachweisen. (Quelle: Jones et al., University of California)

Für ihre Experimente an Millimeter dünnen Scheiben aus Zahnschmelz und ganzen, extrahierten Zähnen „infizierten“ Daniel Fried und Kollegen die Zahnlagen künstlich mit einem speziellen Gesteinspulver, Hydroxyapatit, dessen Eigenschaften exakt denjenigen von kariösen Stellen entsprechen. Diese Proben durchleuchteten sie mit dem gefilterten und polarisierten Infrarotlicht aus einer Halogenlampe oder einem Dioden-Laser, da Zahnschmelz mit einer freien Weglänge von 3,2 Millimeter für Photonen bei 1310 Nanometer nahezu transparent ist. Dabei zeigt sich, dass gesunder Schmelz und kariöse Bereiche das einfallende Licht unterschiedlich stark streuen. Das Transmissionslicht nahmen die Forscher für eine genaue Analyse mit einem IR-empfindlichen CCD-Sensor aus Indiumgalliumarsenid (InGaAs) auf. Das Kontrastverhältnis zwischen krankem und gesundem Zahnschmelz von etwa 2:1 reicht dabei aus, um Regionen frühen Zahnverfalls sichtbar zu machen.

Damit stellt die IR-Methode andere Verfahren mit Licht im sichtbaren Bereich oder mit Röntgenstrahlen buchstäblich in den Schatten. Zudem ermöglicht sie ein regelmäßiges Zahn-Screening, ohne den Patienten mit ionisierenden Strahlen zu belasten.

Ermutigt durch die ersten Erfolge an ihren losen Zahnproben wollen die Wissenschaftler die Genauigkeit ihrer Methode an Zähnen in unterschiedlichen Schädigungs-Stadien untersuchen. Bewährt sich das Infrarot-Licht auch hier, kann an eine Testreihe mit lebenden Zahnprobanden gedacht werden.

Jan Oliver Löfken

Quelle: Physik Journal, November 2003, S. 16

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