JP2008523880A - 歯牙構造における異常を検出する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

照射光ビームは、潜在的な又は実際の虫歯構造（特には歯牙）に向かって方向付けられる。検出器は、照射光から生じる構造において引き起こされる音響振幅を検出し、検出される振幅の規模に依存して出力信号を作る。検出器からの信号は、構造の虫歯感染の存在又は規模を予測するよう、処理される。

Description

本発明は、虫歯の存在に対する潜在的な兆候である、歯牙構造における１つ又はそれより多い異常の潜在的な存在の検査に係る。

歯牙の構造を検査するための光音響技術は、既知である。ＷＯ−Ａ−０２／０５４９４８（特許文献１）は、歯牙に入射する（ｉｎｃｉｄｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｅｅｔｈ）短パルスレーザビームによって生成される超音波（音波）を使用する歯牙の内部構造を評価する手段を開示する。
ＷＯ−Ａ−０２／０５４９４８

本発明は、改善された技術に係る。

第１の態様によれば、本発明は、歯牙部の構造の検査に対する装置を与える。当該装置は、
歯牙部に向かって照射光を方向付けるよう動作可能である照射機器、
照射光から生じる歯牙部において引き起こされる音響振幅（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｓ）を検出し、検出される振幅の規模（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）に依存して出力信号を作るよう配置される、検出器機器、及び、
歯牙部構造における異常の存在を予測するよう、検出される振幅の規模に依存して検出器からの信号を処理する、プロセッサ、
を有する。

第２の態様によれば、本発明は、歯牙部構造を調査する方法を与える。当該方法は、
歯牙部を照射するよう照射光を方向付ける段階、
照射光から生じる歯牙部構造において引き起こされる音響振幅を検出し、検出される振幅の規模に依存して出力信号を作る段階、及び、
歯牙部構造における異常の存在を予測するよう、検出される振幅の規模に依存して検出器からの信号を処理する段階、
を有する。

本発明は、虫歯の存在を有する歯牙と有さない歯牙との間には散乱、蛍光性、及び吸収性において差異がある、という知識の利用に基づく最も広い態様において依存する。先行技術において、虫歯は、４００−６００ｎｍであるスペクトル範囲において非虫歯領域より多くの光を吸収する、ことが留意されている。本発明は、この知識から生じ、照射光の所定の強度に対して結果として生じる音波は、虫歯が存在するところで最も強い（最も強い大きさ／強度（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ／ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を有する）。

典型的な一実施例では、照射光は、事前に選択されたスペクトル波長プロファイルを有し、プロセッサは、構造の虫歯感染の存在又は規模を予測するよう検出された振動（ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ）の規模を定める。したがって本発明は、より高い強度／大きさの音波は虫歯が存在するところで作られる、という事実に依存し得る。このことは、照射光が虫歯に対して典型的である優先的な吸収周波数プロファイルに合致するよう事前に選択される場合に、特に当てはまる。

本技術は、所定の波長及び強度の照射光に対する振動の所定の大きさ／強度を有する検出された信号が検査中の歯牙における虫歯の存在を示すよう、事前の較正を有して使用され得る。

あるいは、また、複数の場合において、当該技術は、異なる波長の照射光入力から検出される出力振動規模を比較するよう使用され得る（典型的には、一方は虫歯に対して典型的である優先的吸収周波数プロファイルに対して合致するよう事前に選択され、他方はそうではない）。したがって、照射光は特定の照射レジーム（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｎｇ ｒｅｇｉｍｅ）における構造を照射するよう方向付けられる、ことが望まれ得、該レジームにおいて、事前に選択された異なるスペクトル波長プロファイルの照射光が使用され、プロセッサは、構造の虫歯感染の存在又は規模を予測するよう事前に選択された異なるスペクトル波長プロファイルに対する検出された振動の規模を定める及び／又は比較する。

事前に選択される波長プロファイルは、夫々の波長の帯域幅（又は複数の帯域幅）を有し得るか、あるいは個別の波長（ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）を有し得る。また、個別の周波数又は帯域幅外の周波数は、存在し得るが、望ましくは同一であり、望ましくは事前に選択される個別の周波数又は帯域幅より大幅に低い強度を有する。広帯域波長の照射は、望ましくは使用されないが、実行できる解決策を与えるよう十分に効果的であり得る。

赤外線照射光は、虫歯の存在を示し得る腐敗しているエナメル質に対して強い吸収性を有するため、望ましくは使用される。また、赤外線照射光は、（数ミリメートルのオーダを有する）歯牙への優れた貫通性を有する。可視光は、代替として使用され得るが、方途によってはより望ましくない。

本発明はこれより、添付の図面を参照して、単なる例証として特定の実施例において更に説明される。

図面中まず図１を参照すると、異常検出及び検査装置１が示されている。装置は、歯牙４を照射するよう方向付けられる出力ビーム３を作るよう配置されるレーザ光源２を有する。使用される正確な技術に基づき、照射ビームは、小さな点を作るよう細いビームであり得る。あるいは、光は、全体の歯牙４又は歯牙の大部分を満たし得る。ビームは、典型的にはパルス化される。

典型的な一実施例では、照射光の個別の波長又は狭い波長帯域は、可能であればスペクトルの赤外線領域において作られる。本技術において、典型的には第２の異なる波長ビームは、連続して、あるいは第１の波長（赤外線）ビームと同時に、方向付けられる。照射光の第２の波長ビームは、典型的には、第１の波長ビームに対して異なる個別の波長又は波長帯域を有する（また、スペクトルの赤外線領域にはないこともあり得る）。レーザ源は、これを達成するよう調整可能であるか、あるいは異なる波長出力を作る個別の源が利用され得る。特定の実施例において、単一のビームが使用される必要がある、ことのみが必要とされ得る。圧電検出器５は、歯牙４の外面と接触する。圧電検出器４は、歯牙の表面及び歯牙の表面の下方において生成される超音波振幅／振動（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ／ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）の規模／大きさ（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ／ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）に依存して出力信号を作る。出力信号は、ディスプレイ出力７に対して接続され得るプロセッサ６に伝わる。圧電検出器５の使用の代替として、レーザドップラー検出器又はレーザ干渉計等である光学検出器は、使用され得る。

レーザ源２からの照射光（光）は、歯牙全体又は歯牙のより小さな部分を照射するよう使用され得る。波長に依存して、光は、歯牙において吸収され、温度において小さな増大をもたらす。温度変化は熱膨張を引き起こし、このことは、歯牙を介して伝わり表面において検出される音波を生じる（ｙｅｉｌｄ ａ ｓｏｕｎｄ ｗａｖｅ）。このメカニズムは、ＷＯ−Ａ−０２／０５４９４８Ａ１中で開示される。検出される音波の強さは、歯牙における光の吸収性に対する値を与える。吸収性に関するこの情報は、歯牙における虫歯を検出するよう使用され得る。

赤外線放射は、１０００乃至１６００ｃｍ^−１の赤外線放射が虫歯を示す腐敗するエナメルに対して強い吸収性を有するため、電圧効率のよい照射源である。あるいは、可視光周波数が使用され得る。赤外線放射を使用する利点は、赤外線放射が歯牙への（数ｍｍのオーダにおける）より大きな貫通深度を有することである。

第１の実施例では、歯牙全体は、異なる個別の光周波数を有して照射される。全ての周波数に対して、吸収性は、生成される音波の大きさから定められる。したがって、光は、特定の照射レジームにおいて使用される。該レジームにおいて、事前に選択された異なるスペクトル波長プロファイルの照射光が使用され、プロセッサ６は、構造の虫歯感染の存在又は規模を予測するよう事前に選択された異なるスペクトル波長プロファイルに対する検出される振動の規模を定める及び／又は比較する。

光の周波数の１つは、歯牙の健康な部分より虫歯によって優先的に吸収されるよう選択される。これは、強力な音波が例えば虫歯領域を示す異常が存在する場合にのみ生成される、ことを意味する。このようにして、歯牙上に虫歯範囲があるか否かを定めることは、可能である。

この方法の利点は、歯牙が例えば虫歯に感染されているか否かを大変早く定め得る、ことである。

異常を示す歯牙の範囲をより正確に定めるよう、可能な解決策は、歯牙の部分をスキャンし、得られた情報から画像を構成することである。

これを行うよう、歯牙は、レーザビームによって小さな点においてのみ照射される。生成される音波は、続いて、照射される小さな点に関する情報のみを伝える。歯牙にわたって点を動かすことによって、異なる部分がスキャンされ得、歯牙の全体画像は、プロセッサ６において処理することによって構成され得、ディスプレイ７において画像としてレンダリングされ得る。光源のみがスキャンされる必要があり、音響センサ５は動かされる必要はない、ことが留意される。歯牙４に対して光を方向付けるよう、ファイバ９が使用されることは可能である。ファイバを使用する際、ファイバの端部へと検出器５を組み入れることは可能である。これは、図２中に示される。続いて歯科医師又は医師は、ファイバの端部を歯牙へと置き得、その際に検出器５は、音波信号が最も強い歯牙の照射される領域に対して近くに置かれる。

使用される光周波数は、虫歯が健康な歯より著しく大きな出力（ｐｏｗｅｒ）を吸収するところの光周波数であり得る。しかしながら、かかる周波数が使用可能ではない場合、虫歯が小さな変化（例えば４００−６００ｎｍ範囲）のみを引き起こすより広い周波数範囲を使用することも可能である。この段階が大変小さい点を使用するため、かかる小さな変化を正確に検出することは可能である。

本発明の技術は、まず歯牙が潜在的な虫歯の存在を示す異常を有するか否かを検出するよう使用され、最終的には歯科医師又は医師によって診断される。異常が検出された場合、第２の段階分析は、歯牙の損傷されている部分及び感染されている可能性のある部分を見つけるよう、歯牙の画像を撮るよう使用される。

これは、（異常又は虫歯が存在する見込みがあるか否かを定める）第１の技術段階の分析の速度の利点を、詳細の分析が行われる本技術の第２の段階の画像及び精度と組み合わせる。

上述された実施例が本発明を制限するのではなく例証するものであること、並びに、当業が添付の請求項によって定義付けられる本発明の範囲から逸脱することなく多くの他の実施例を設計することができることは、留意されるべきである。請求項中、括弧内の参照符号は、請求項を制限するものとして解釈されるべきではない。「有する」という語及び同等のものは、請求項又は明細書全体において挙げられる要素又は段階以外の要素又は段階を除外するものではない。単数で示される要素は、かかる要素の複数の存在を除外するものではなく、またその逆も同様である。本発明の態様は、複数の別個の要素を有するハードウェア、及び適切にプログラムされたコンピュータを用いて実行され得る。複数の手段を挙げる装置請求項において、かかる複数の手段は、ハードウェアの１つ及び同一のアイテムによって実行され得る。特定の方策が相互に異なる従属請求項において列挙されるという単なる事実は、かかる方策の組合せが有利に使用され得ないということを示すものではない。

本発明の第１の実施例の装置の概略図である。 本発明の第２の実施例の装置の概略図である。

Claims (11)

1. 歯牙の構造の検査に対する装置であって：
   前記歯牙の一部に向かって照射光を方向付けるよう動作可能である照射機器と；
   前記照射光から生じる前記歯牙部において引き起こされる音響振幅を検出し、検出される前記振幅の規模に依存して出力信号を作るよう配置される、検出器機器と；
   前記歯牙構造における異常の存在を予測するよう、検出される前記振幅の前記規模に依存して前記検出器からの信号を処理する、プロセッサと、
   を有する、
   装置。
2. 前記照射光は、事前に選択されるスペクトル波長プロファイルを有し、前記プロセッサは、前記構造における前記異常の存在又は前記異常の規模を予測するよう、前記検出される振動の前記規模を定める、
   請求項１記載の装置。
3. 前記照射光は、特定の照射レジームにおいて前記構造を照射するよう方向付けられ、前記レジームにおいて、事前に選択される異なるスペクトル波長プロファイルの照射光が使用され、前記プロセッサは、前記構造における前記異常の前記存在を予測するよう前記事前に選択される異なるスペクトル波長プロファイルに対する前記検出される振動の前記規模を定める、
   請求項１記載の装置。
4. 前記照射光は、前記スペクトルの赤外線領域にある、
   請求項１記載の装置。
5. 前記照射光は、レーザ光である、
   請求項１記載の装置。
6. 前記検出器機器は、圧電トランスデューサを有する、
   請求項１記載の装置。
7. 前記検出器機器は、光学検出器機器である、
   請求項１記載の装置。
8. 前記照射光は、前記構造において存在する虫歯に対して典型的である優先的な吸収周波数プロファイルと合致するよう選択される、
   請求項１記載の装置。
9. 前記プロセッサは、画像レンダリング手段を有し、前記検出器データを処理し、且つ前記構造及び前記構造における前記異常の前記存在を示すディスプレイ上の画像をレンダリングすることができる、
   請求項１記載の装置。
10. 前記照射機器は、ファイバ光導体を有し、前記検出器は、前記ファイバ光導体の端部に近接して取り付けられる、
    請求項１５記載の装置。
11. 構造の全体性を評価する方法であって：
    前記構造を照射するよう照射光を方向付ける段階と；
    前記照射光から生じる前記構造において引き起こされる音響振幅を検出し、検出される前記振幅の前記規模に依存して出力信号を作る段階と；
    前記構造における異常の前記存在を予測するよう、検出される前記振幅の前記規模に依存して前記検出器からの信号を処理する段階と、
    を有する、
    方法。

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