模制凝胶体、其制造方法及用途与流程

1.本发明涉及一种模制凝胶体(1)、其生产及其在超声检查中的用途。具体地，模制凝胶体用于借助于透射式牙槽超声检查(tau)对颌骨中的牙洞进行检测和定位。


背景技术：

2.在医学领域，脉冲超声被广泛用于将所有类型的软组织可视化。原则上，身体内部的结构是通过评估超声波的反射来绘制的。然而，由于超声波在骨骼和软组织之间的界面处几乎完全反射，因此这种方法不适合获取关于颌骨状态的有用信息。特别是，颌骨的松质部分无法用常规的超声波设备进行检查。因此，迄今为止，超声波在牙科中的应用非常有限。
3.颌中松质骨的状况具有重要的临床意义。jerry bouquot提供了解剖学证据，表明颌的松质部分会在很大程度上退化，他将这种现象称为“导致空洞病变的缺血性骨坏死”。他将颌骨的骨坏死与神经痛联系起来，并定义了一种称为“神经痛引起空洞性骨坏死(nico)”的疾病
‑
(参见j.e.鲍格(j.e.bouquot)、a.m.罗伯茨(a.m.roberts)、p.佩尔松(p.person)和j.克瑞斯第安(j.christian)，“神经痛引起空洞性骨坏死(nico)。面部神经痛患者的224个颌骨样本中的骨髓炎”(“neuralgia
‑
inducing cavitational osteonecrosis(nico).osteomyelitis in 224jawbone samples from patients with facial neuralgia,”，口腔外科口腔医学口腔病理学(oral surg oral med oral pathol)，1992,73(3):307
‑
319；j.鲍格(j.bouquot)、w.马丁(w.martin)和g.沃伯莱斯基(g.wrobleski)“基于计算机的颌缺血性骨坏死的透射式超声检查(cts)成像——对6具尸体颌和15名疼痛患者的初步调查(computer
‑
based thru
‑
transmission sonography(cts)imaging of ischemic osteonecrosis of the jaws
–
a preliminary investigation of 6cadaver jaws and 15pain patients)，”口腔外科口腔医学口腔病理口腔放射内科(oral surg oral med oral pathol oral radiol endod)，2001,92:550。)
4.约翰
·
莱希纳(johann lechner)仔细检查了这些病变区域中的组织，这些组织看起来像是完好皮层内的脂肪团。在手术过程中，这种材料被简单地舀出。该组织处于缺血性脂肪变性状态。因此，莱希纳(lechner)将观察到的变化定义为“颌骨脂肪变性骨溶解/骨坏死(fdoj)”。他指出，在颌骨中发现的这些脂肪团具有非常强的生化活性，因为它们会产生大量的某些细胞因子，即rantes(ccl5)和fgf
‑
2，以及pdgf和mcp
‑
1。
5.这些细胞因子的水平在许多全身性疾病中也有升高，例如癌症、痴呆、多发性硬化症和关节炎。强有力的证据表明，由于手术切除此类组织后取得了令人惊讶的临床改善，各种全身性疾病的发展和持续存在与颌骨的脂肪变性骨溶解/骨坏死有关。然而，在大多数情况下，局部神经痛(nico)作用缺失。(参见j.莱希纳(j.lechner)和v.冯贝尔(v.von baehr)，“颌骨空洞中的rantes和成纤维细胞生长因子2：全身性疾病的触发因素？(rantes and fibroblast growth factor 2in jawbone cavitations:triggers for systemic disease？)”国际普通医学杂志(international journal of general medicine)2013，6：
277
‑
290；j.莱希纳(j.lechner)和w.玛雅(w.mayer)“神经痛的免疫使者引起颌骨空洞性骨坏死(nico)和全身干扰(immune messengers in neuralgia inducing cavitational osteonecrosis(nico)in jaw bone and systemic interference)，”欧洲整合医学杂志(eur.j.integr.med)2010,2(2):71
‑
77。)
6.此外，根据最近发表的一份出版物，有理由认为nico和fdoj以及“颌骨无菌性缺血性骨坏死(aseptic ischemic osteonecrosis in the jawbone)”(aioj)都描述了颌骨的相同病理状况，这在疾病和相关健康问题的国际统计分类第10版(icd
‑
10)的代码m87.0下列出。(参见j.莱希纳(j.lechner)、s.舒特(s.schuett)和v.冯贝尔(v.von baehr)，“无菌性缺血性骨坏死：颌骨局部
‘
无声炎症’和rantes/ccl5过度表达(aseptic
‑
avascular osteonecrosis:local`silent inflammation`in the jawbone and rantes/ccl5 overexpression)，”临床、美容和研究牙科(clinical,cosmetic and investigational dentistry)2017：9 99
‑
109。)
7.此外，根据bilal al
‑
nawas的早期出版物，颌骨松质部分的状态对于牙齿种植体和种植的成功非常重要。(参见mo klein、ka grotz、b.manefeld、ph kann和b.al
‑
nawas，“牙齿植入前用于在体内对颌骨质量进行无创评估的超声传输速度(ultrasound transmission velocity for non
‑
invasive evaluation of jaw bone quality in vivo prior to dental implantation)”，医学与生物学超声(ultrasound in medicine&biology)2008，34：1966
‑
1971。)
8.因此，严重的健康风险可能与颌骨的脂肪变性骨溶解有关。然而，这里主要问题是，具有脂肪变性骨溶解的颌骨在x射线上没有发现任何异常。即使颌骨处于很大程度上退化状态并且只有脂肪组织而没有健康松质骨的海绵体(fdoj)，也是同样情况。aioj、fdoj和nico的发生和现象在很大程度上仍是未知的，甚至因为在任何x射线检查中都无法检测到而遭受争议或否认。(参见j.莱希纳(j.lechner)，“通过细胞因子rantes验证牙科x射线——x射线结果与颌骨细胞因子过度表达的比较(validation of dental x
‑
ray by cytokine rantes
‑
comparison of x
‑
ray findings with cytokine overexpression in jawbone)”，临床、美容和研究牙科(clinical,cosmetic and investigational dentistry)2014，6：71
‑
79。)
9.为了克服上述问题，需要一种不同的方法。替代x射线或其他已建立的医学检查方法，对透射式肺泡超声(tau)的使用进行了评估。透射超声检查在诸如航空航天工业的某些技术领域中是众所周知的，例如用于检查焊缝。这种检查方法也用于医学领域，在诊断骨质疏松症时确定骨密度。(参见c.m.langton和c.f.njeh.“松质骨中宽带超声衰减的测量——科学技术回顾(the measurement of broadband ultrasonic attenuation in cancellous bone—a review of the science and technology)”，ieee超声波、铁电体和频率控制学报(ieee transactions on ultrasonics,ferroelectrics,and frequency control)，2008(55)7:1546
‑
1554。)
10.us 6,030,221 a很可能是一种用于透射式牙槽超声检查(tau)以检测颌骨中的空腔的装置的第一个公开发明。该tau装置产生超声波脉冲，并将该脉冲发送穿过患者的颌骨。然后由超声接收器单元测量和记录超声脉冲。超声脉冲幅度的衰减(阻尼)指示颌骨的病理变化。结果显示在彩色监视器上，并根据不同的阻尼程度显示不同的颜色。
11.根据美国专利6,030,221 a的tau装置在商业应用上已有数年历史。它是由cavitat医疗技术公司(cavitat medical technologies)的工程师开发的cavitat超声成像(cavitat ultrasonograph)cav 4000。现有t au设备使用多个接收器元件，发射的超声脉冲和声波的频率在大约2.5mhz的范围内。接收到的声波由数字转换器以大约100mhz的工作频率进行处理。雅克恩博(jacques imbeau)在以下出版物中更详细地描述了该设备的基本原理和处理方式：“j.imbeau，牙科医学中的透射式牙槽超声(tau)简介(introduction to through
‑
transmission alveolar ultrasonography(tau)in dental medicine)”，颅颌实践杂志(the journal of craniomandibular practice)，2005(23)2：100
‑
112。
12.前面提到的tau设备具有许多缺点，恩博(imbeau)在上述引文第106/107页中对其进行了更详细的解释。德国专利申请de 10 2017 011 311.4描述了一种克服这些缺点的新型tau设备。这涉及了以可重复且简单的方式定位超声发射器和接收器的难度；它还涉及了旧款cavitat设备的低灵敏度，然后超声接收器的机械不稳定性，最后是无法校准设备。
13.测量设备和待测物体的可靠声学耦合对于所有超声检查都至关重要。对于形状不规则的物体，例如颌区域中的物体，这种耦合尤其困难。因此，本发明解决的问题是补偿牙槽嵴与超声发射器和/或接收器的表面之间的不同距离。此外，本发明旨在允许快速调整超声发射器和/或超声接收器的位置。这旨在简化模制凝胶体的处理并使其特别安全，同时进一步提高测量的可重复性。


技术实现要素：

14.为了解决这个问题，本发明描述了一种模制凝胶体、其生产及其在超声检查中的用途。
15.模制凝胶体优选为长方体或衍生自长方体并且具有用于接纳超声发射器和/或接收器的内部空间、凹部、切口、狭缝等(下文称为“容纳部”)。长方体的边缘优选地是倒角或倒圆的。窄侧面中的至少一个可以优选地是倒圆的和/或底面和顶面的边缘成对向外弯曲。模制凝胶体和所提供的容纳部优选地适配超声发射器和/或接收器的形状。然而，任何模制的坯体也可以设有用于接纳超声发射器和/或接收器的容纳部。
16.为了更容易处理，容纳部填充有足量的非尺寸稳定的超声凝胶。此外，模制凝胶体(或多个模制凝胶体)可以插入柔性的、生物相容的保护罩中，该保护罩也可以填充非尺寸稳定的超声凝胶。
17.本发明还涉及由模制凝胶体和超声发射器和/或接收器组成的系统，模制凝胶体可选地在柔性的、生物相容的保护罩中并且可选地填充有非尺寸稳定的超声凝胶。
18.为了生产模制凝胶体，在长方体的窄侧表面上切开尺寸合适的尺寸稳定凝胶的长方体，但优选地不完全切穿并且仅在四个侧面中的三个侧面上切开以形成容纳部，或者，如果没有完全切开，则仅对在四个侧面中的两个侧面上的边缘进行闭合或粘合。
19.模制凝胶体，可选地在保护罩中，用于医疗或牙科的用途，优选地作为一次性物品，特别是用于透射式牙槽超声检查以对颌骨中的空腔进行定位。用于根据de102017011311.4所述的装置和方法的用途是特别优选的。因此，本发明进一步发展了de102017011311.4关于模制凝胶体的用途的教导。
附图说明
20.图1示出了根据本发明的包括容纳部(2)的模制凝胶体(1)。
21.图2示出了包括倒圆侧表面(4)的模制凝胶体。
22.图3示出了模制凝胶体，其中底面和顶面(5)的边缘成对向外弯曲；
23.图4示出了由模制凝胶体(1)、保护罩(6)和超声发射器或接收器(7)组成的即用型系统；
24.图5示出了模制凝胶体(1)的两个例子，其中两个窄侧表面都被倒圆并且底面和顶面的边缘成对向外弯曲；
25.图6示出了用于运输在根据图7的保护罩(6)中的模制凝胶体(1)的真实尺寸的塑料袋；以及
26.图7示出了保护罩(6)中的真实比例、即用型模制凝胶体(1)。
具体实施方式
27.图1示出了用于超声检查的模制凝胶体(1)，其中所提供的容纳部(2)以虚线示出。由于模制凝胶体的弹性，容纳部(2)可以设计为在侧面上用附图标记(3)标记的简单切口或狭缝；超声波发射器和/或接收器可以简单地通过切口(3)推入容纳部(2)。弹性模制凝胶体(1)优选地是大致长方体并且具有底面和顶面以及四个较窄的侧面。
28.模制凝胶体也可以衍生自长方体，使得至少一个狭窄的侧面为倒圆面(4)，如图2所示。一种可替代的倒圆部分(5)在图3中示出。在特别优选的实施例中，两种倒圆形状进行组合，如图5所示。
29.容纳部(2)设置在模制凝胶体内，该容纳部可以接纳为超声成像提供的发射器和/或接收器(7)，该容纳部(2)具有通向外部的开口(3)以便能够插入发射器或接收器(7)并接纳超声波发射器和/或接收器(7)的连接元件。
30.模制凝胶体(1)，特别是在大致球形的情况下，直径为1cm和10cm之间、优选地1.5cm和7cm之间、特别优选地2cm和5cm之间，和/或，在大致长方体形状的情况下，底面或顶面的长度为1cm至10cm、优选地2cm至8cm以及特别优选地2.5cm至5.0cm，底面或顶面的宽度为1cm至8cm、优选地1.5cm至6.0cm、特别优选地2cm至4cm以及非常特别优选地3.0cm和/或高度为0.8cm至4cm、优选地1cm至3cm以及特别优选地1.0cm至1.4cm。
31.这种模制凝胶体(1)生产简单、安全且易于使用，并提供良好的声学耦合，这是获得良好测量结果的先决条件。
32.如果模制凝胶体(1)没有任何锐利的棱角，则测量结果得到改善。为了实现这一点，模制凝胶体(1)的拐角和外边缘优选被倒角或倒圆。
33.如果模制凝胶体(1)的外部形状适配待接纳的超声发射器和/或接收器(7)的形状，则也是优选的。如果所提供的容纳部(2)适配待接纳的超声发射器和/或接收器(7)的形状，则也是优选的。
34.由于超声技术的原因，已经证明使超声发射器的尺寸大于超声接收器的尺寸是有利的，因此相关的模制凝胶体也可以制造成不同的尺寸。使为超声发射器提供的模制凝胶体中的至少一层凝胶层比为超声接收器提供的模制凝胶体中的凝胶层厚也是优选的。一种可能的实施例提供了处于超声路径中的7mm和4mm厚的凝胶层。
35.在根据de102017011311.4的tau测量实践中，已证明有利的是，在口腔内(即在口腔内)使用超声接收器并将超声发射器定位在患者脸颊的外侧，并且可选地，使用一些超声凝胶建立良好的声学耦合。然而，在口腔内部解剖条件困难的情况下，超声接收器可能仅在单一位置传递良好的测量结果。然而，在某些情况下，这可能意味着超声发射器不再允许充分的声学耦合，除非为超声发射器提供更厚的凝胶层
‑
如这里所教导的
‑
因此，与使用薄凝胶层可能发生的情况相比，厚凝胶层可以更强烈地变形而不会失去声学耦合。
36.在颌区域进行测量时，有利的是，超声波发射器和接收器(7)本身没有任何尖角和边缘，以避免在患者身上使用时感到不适或疼痛。因此，超声测量元件的外部形状优选地是倒圆的，如图4所示。这意味着所提供的容纳部(2—)优选地在与开口(3)相对的区域中—也是倒圆的。此外，优选地，倒圆侧面(4)与开口(3)相对和/或底面和顶面的边缘(5)成对向外弯曲并且面向开口(3)。
37.例如，在现有技术的脉冲回波超声检查中，出于声音技术的原因，必须在骨骼或关节上使用凝胶层，即所谓的前面阶段。这种凝胶层可以通过使用模制凝胶体(1)以简单的方式提供给任何形状的超声波头，该模制凝胶体在内部具有用于超声波头的容纳部(2)，该容纳部被凝胶层包围，其厚度为1.0cm至5.0cm，优选地1.2cm至3cm。
38.当选择合适的尺寸稳定的弹性凝胶时，可以从热塑性弹性体开始，其中聚合物主体可以接收合适的低分子量液体。必须注意模制凝胶体的声学特性不会对测量产生不利影响。这意味着模制凝胶体优选地包括尺寸稳定的弹性凝胶，其具有1,460m/s至1,615m/s范围内的声速和0.3db/cm至1.5db/cm范围内的声衰减(1mhz)。
39.合适的尺寸稳定的弹性凝胶应该是柔软的、(非常)有弹性的和(非常)柔韧的，以便可以始终确保尺寸稳定的弹性凝胶可以与超声接收器和牙槽嵴最完全接触。已经表明，至少当所用凝胶自发恢复的恢复速度至多为80毫米/秒时，所有这些特性都得到满足。
40.由于凝胶的灵活性，还可以调整由超声波发射器和接收器组成的测量单元的位置，而不会干扰凝胶的接触，也不会干扰测量。凝胶的尺寸稳定性能防止凝胶在测量之前或测量过程中开始流动并在未进行测量的区域内消失。当使用非尺寸稳定的常用超声凝胶时，这种情况很容易发生，这意味着通常无法进行可靠的测量。
41.模制凝胶体(1)的尺寸稳定性对于上颌超声成像尤为重要，因为在上颌区域，超声凝胶由于重力而流走的趋势非常明显。然而，使用根据本发明的模制凝胶体(1)，还可以在上颌区域中容易且可重复地进行tau测量，而无需另外的辅助结构来将凝胶保持在适当位置。
42.具有所述特性的尺寸稳定的弹性凝胶是可商购的，例如sonogel sonokit soft，商品编号6510和6520，其由德国巴特坎贝格(bad camberg)的s.v.有限公司(sonogel vertriebs)销售。它是一种具有中间氢化嵌段的苯乙烯嵌段共聚物，由苯乙烯
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乙烯/丁烯
‑
苯乙烯或苯乙烯
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乙烯/丙烯
‑
苯乙烯制成，属于热塑性弹性体类，以石蜡油为低分子量组分。其他合适的材料例如是与硅油混合的硅树脂或非常塑化的聚氯乙烯。
43.为了便于将超声发射器和/或接收器(7))插入模制凝胶体(1)中，已证明用通常用于超声成像的非尺寸稳定的凝胶(以下称为“超声凝胶”)填充所提供的容纳部(2)是有用的。为此所需的超声凝胶量取决于超声凝胶的粘度和模制凝胶体(1)的恢复力。
44.此外，出于卫生和应用的原因，有利的是，为模制凝胶体(1)提供尽可能生物相容
的柔性保护罩6。图4示出了由模制凝胶体(1)、保护罩(6)和超声发射器或接收器(7)以及容纳部(2)的通向外部的开口(3)组成的即用型系统。非尺寸稳定的超声凝胶未显示。该系统还包括同样未示出的布置，在该布置中，超声发射器和超声接收器都被插入到模制凝胶体(带有或不带有保护罩)中。
45.借助保护罩，模制凝胶体的运输和处理变得更加容易。也可以用超声凝胶填充该保护罩(6)，根据所使用的超声凝胶的量，模制凝胶体(1)完全或部分被超声凝胶包围。保护罩(6)可以例如由聚氨酯、聚乙烯或乳胶制成，但优选地由聚丙烯组成。
46.这导致模制凝胶体(1)的处理非常简单，因为在牙科实践中，只有例如超声波发射器和/或接收器(7)必须插入位于保护罩(6)内的模制凝胶体(1)中，由于已经填充了超声波凝胶，插入可以干净、方便、快捷地完成。使用手套也很容易满足卫生要求，并且口腔内的测量可以在没有任何进一步预防措施的情况下进行。
47.图7示出了在图6中用于运输的真实尺寸的塑料袋旁边的保护罩(6)中真实尺寸的即用型模制凝胶体(1)。
48.在生产过程中已经检查了模制凝胶体(1)中是否存在气泡，因此是模制凝胶体生产过程中质量控制的一部分。因此所使用的模制凝胶体(1)没有气泡。如果在填充超声凝胶时出现气泡，这些气泡可以很容易地被识别出来，并且可以通过用手指轻轻抚摸它们来轻松地将它们从测量区域中去除。使用此程序时，不会将超声凝胶插入口腔，因为出于毒理学和法律原因，这是不能容忍的，但最重要的是，这对于患者来说不舒服且不合理。
49.本发明还涉及一种系统，该系统由插入特定弹性模制凝胶体(1)中的超声发射器和/或接收器(7)组成。模制凝胶体(或多个模制凝胶体)又可以位于保护罩(6)中，该保护罩是柔性的、尽可能生物相容的并且可以填充有超声凝胶。一种包括超声发射器和接收器(7)、模制凝胶体(1)和填充有超声凝胶的保护罩(6)的系统直接适合并准备用于预期测量。
50.本发明还涉及一种用于制造模制凝胶体(1)的方法，其中将模制体切开并且仅部分地再次粘合以形成模制凝胶体(1)的容纳部(2)。
51.该方法基于由尺寸稳定的弹性凝胶制成的模制体。长方体或衍生自长方体的模制体
‑
具有底面、顶面和侧面以及相关联的外边缘
‑
优选地在底面和顶面之间完全或部分地切开以在模制凝胶体(1)中形成容纳部(2)。切割可以用锋利的刀或剪刀完成。
52.当模制体被完全切开时，模制凝胶体(1)内部的容纳部(2)是这样形成的，即通过切割形成的两个半部一个放置在另一个上面，从而再现模制体的原始形状，并且模制体通过对在三个侧面上的每个边缘进行粘合而再次闭合，以便内部其余的容纳部(2)具有期望的尺寸并确保容纳部(2)中有通向外部的所需开口(3)。
53.仅部分切开的模制体通过对两侧的边缘进行粘合而再次闭合，使模制凝胶体(1)内的容纳部(2)具有期望的尺寸，并确保容纳部中有通向外部的所需开口(3)。粘合后，无需进一步措施即可恢复原始形状，因为模制体并未完全切开。
54.对于粘合，各表面可以通过与加热的金属表面或尽可能精确地控制的热空气流接触来加热和变成粘性；实际的粘合通过将加热的表面压在一起来进行。因此，粘合不需要粘合剂，而是使用所用聚合物主体的热塑性特性来粘合。
55.优选地，形成的模制凝胶体(1)的角部和外边缘至少部分使用切割工具进行倒角或倒圆，以创造有利的声学条件。可选地，窄侧面中的至少一个(4)也再次使用切削工具进
行倒圆。底面和顶面的边缘(5)也可以成对向外弯曲，使得关联的窄侧面呈现出弯曲。这种形状也使用切削工具来实现。
56.另一种用于生产根据本发明的模制凝胶体(1)的方法是基于具有权利要求8所述的特性的尺寸稳定的弹性凝胶。将聚合物主体和合适的低分子量液体通过注射成型到具有所需形状的模具中制成模制凝胶体(1)，该模制凝胶体(1)冷却后从模具中取出。在这种情况下，容纳部(2)通过注塑模具的适当模制元件形成。
57.在模制凝胶体1中，容纳部(2)的内部可以填充有非尺寸稳定的超声凝胶。这样更容易将超声发射器和接收器引入模制凝胶体(1)。
58.此外，模制凝胶体1可以插入柔性的、生物相容的保护罩(6)中，因此可以舒适地处理模制凝胶体。
59.保护罩(6)可以填充有非尺寸稳定的超声凝胶，使得保护罩(6)内的模制凝胶体(1)完全或部分地被超声凝胶包围。保护罩(6)的长度应足以使模制凝胶体(1)和超声凝胶能够安全地接纳在保护罩(6)中，且不会意外滑出或流出。当使用de102017011311.4中所描述的装置时，保护罩(6)的长度至少对应于两个刚性臂的长度，它们是其中描述的把手的部分。
60.如果将超声发射器和超声接收器(7)分别插入相应的模制凝胶体(1)中，该模制凝胶体(1)位于填充有超声凝胶的保护罩(6)中，则得到可直接用于tau测量的超声测量单元。超声波凝胶中的气泡只需用手指轻轻抚摸即可从测量区域中去除。
61.本发明最后涉及根据权利要求1至10所述的模制凝胶体(1)的用途和根据权利要求15或权利要求16所述的系统在医学领域(例如，在诸如膝盖的关节上)或牙科领域(特别是在口腔中)中超声成像的用途。本发明还涉及根据本发明的模制凝胶体(1)作为医疗或牙科领域中的一次性制品的用途。与现有技术中的脉冲回波超声检查相比，本发明极大地简化了前面阶段的使用。
62.根据本发明的模制凝胶体(1)优选用于根据权利要求1至10所述的透射式牙槽超声成像和根据权利要求15或权利要求16所述的用于对颌骨中的空腔进行定位的系统，特别优选地用于根据de102017011311.4所述的装置和方法。
63.出于卫生和测量技术的原因，将根据权利要求1至10所述的模制凝胶体(1)和根据权利要求15或权利要求16所述的系统用作一次性物品。如果在每位患者之后将模制凝胶体(1)更换为新鲜模制凝胶体，则可确保最佳卫生。此外，尽可能防止从外部无法看到的模制凝胶体内部的损坏会导致测量结果错误。此类损坏可能由过多的连续测量造成。然而，通过在每位患者之后更换模制凝胶体，发生这种损坏的可能性可以忽略不计。