Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Farbbestimmung eines Zahnes in der Mundhöhle eines Patienten mit einer Lichtquelle mit einem definierten Spektrum an sichtbarem Licht, einem ersten Lichtleiter zum Leiten des Lichts der Lichtquelle auf den zu untersuchenden Zahn, einem zweiten Lichtleiter, dessen Ende mit dem Ende des ersten Lichtleiters fluchtet, zur Aufnahme von von der Zahnoberfläche reflektiertem Licht, einer gemeinsamen flexiblen Umhüllung beider Lichtleiter und Auswertemitteln zur Analyse des Spektrums des reflektierten Lichts.
Bei der Herstellung von Zahnprothesen, wie etwa Brücken, Kronen etc., ist es aus ästhetischen Gründen wünschenswert, dass der künstliche Zahn möglichst natürlich wirkt. Hierzu gehört vor allem, dass der künstliche Zahn die gleiche Farbe hat wie die noch vorhandenen eigenen Zähne des Patienten, sodass der künstliche Zahn beispielsweise beim Lächeln des Prothesenträgers nicht sofort als künstlich zu erkennen ist.
Zahnersatzstücke werden üblicherweise von Zahntechnikern in unabhängigen Laboren gefertigt, d.h. räumlich getrennt von der Praxis des behandelnden Zahnarztes. Will beispielsweise ein Zahnarzt einen durch Unfall beschädigten Schneidezahn überkronen, so ist es höchst wünschenswert, dass möglichst exakte Informationen über die Zahnfarbe der benachbarten Schneidezähne aus der Praxis des behandelnden Zahnarztes zu dem Labor des Zahntechnikers übermittelt wird, der die Krone beispielsweise aus einem geeigneten Keramikmaterial fertigt.
Bisher waren Zahnarzt und Zahntechniker darauf angewiesen, die Zahnfarben von Patienten mittels einer subjektiven Methode zu ermitteln. Diese bestand im Wesentlichen darin, unterschiedlich eingefärbte Werkstoffplättchen als Farbproben in die Mundhöhle des Patienten zu halten und die Farbprobe mit den natürlichen Zahnfarben so lange zu vergleichen, bis der Prüfer eine der natürlichen Zahnfarbe möglichst nahekommende Farbprobe gefunden hat. Es liegt in der Natur der Sache, dass die Ergebnisse einer solchen subjektiven Prüfmethode nicht immer zufriedenstellend sind. Die Unzulänglichkeit des menschlichen Auges, störendes Tages- oder Kunstlicht, Farbreflektionen durch die unmittelbare Umgebung des Zahnes sowie die psychische und physische Konstitution des Prüfers beeinflussen das Auswahlverfahren negativ.
Da eine typische Werkstoffpalette an Keramikmaterialien unterschiedlicher Färbung beispielsweise 120 verschiedene künstliche Zahnfarben umfasst, ist das subjektive Auswahlverfahren darüber hinaus vergleichsweise zeitaufwändig.
Geräte der eingangs erwähnten Art zur objektiven Messung der Zahnfarbe sind durch die DE 19 534 517 A1, DE 9 012 977 U1 und WO 87/03 470 bekannt.
Trotz der relativ weit gehenden Entwicklung der Auswerteverfahren der bekannten Geräte weisen diese noch erhebliche Handhabungsnachteile und verfälschende Fremdlichteinflüsse auf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Gerät zur Farbbestimmung eines Zahnes in der Mündhöhle eines Patienten der eingangs erwähnten Art zu erstellen, das einfach handhabbar ist und eine fehlerfreie Messung ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Gerät der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass am zahnnahen Ende der Lichtleiter und der flexiblen Umhüllung eine zur Abschirmung des Zahns von Fremdlicht geeignete elastische Manschette (Gummimanschette) angeordnet ist
Bei dem erfindungsgemässen Gerät bestehen die Lichtleiter vorzugsweise aus Glasfaserkabeln, die mit der gemeinsamen flexiblen Umhüllung flexibel handhabbar sind und gemeinsam als flexibler dünner Schlauch in die Mundhöhle des Patienten eingeführt werden können. Glasfaserkabel zur Leitung geringer Leistungen können einen sehr kleinen Querschnitt aufweisen, sodass eine einfache und präzise zu handhabende Vorrichtung ermöglicht wird. Die Abschirmung gegen Fremdlicht erfolgt durch die am distalen Ende der Umhüllung angeordnete Gummimanschette, deren Durchmesser vorzugsweise kleiner ist als die Breite des durchschnittlichen menschlichen Zahnes. Die Gummimanschette bewirkt die Abschirmung des das reflektierende Licht aufnehmenden Lichtleiters gegen Fremdlicht.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass lediglich Licht einer genau bekannten Zusammensetzung auf den zu prüfenden Zahn fällt und so aus dem reflektierten Licht exakte Rückschlüsse auf die objektive Farbe des zu bestimmenden Zahnes gezogen werden können.
Das von dem Zahn reflektierte Licht, das durch die stirnseitige \ffnung des zweiten Lichtleiters eintritt, wird von diesem geleitet und kann beim Austritt aus dem zweiten Lichtleiter einem wellenlängenselektiven Element zugeführt werden, das ein Gitter oder auch ein Prisma sein kann. Hierdurch wird eine Spektralanalyse des reflektierten Lichtes ermöglicht.
Aus der Spektralanalyse lassen sich die Normfarbwertanteile bzw, Normvalenzen bestimmen. Bevorzugt ist jedoch, dass in Abhängigkeit von der Spektralanalyse aus einer abgespeicherten Tabelle die nächst kommende Farbe ausgewählt wird. Dabei ist allen Farben ein alphanumerischer Kennwert zugeordnet der wiederum für die Farbe eines bestimmtes Werkstoffes steht.
Der Zahnarzt oder seine Helferin können also in Sekundenschnelle einen objektiven Wert ermitteln, der als alphanumerischer Code in das Dental-Labor übermittelt werden kann, das die entsprechende Zahnprothese herstellt. Der den Auftrag ausführende Zahntechniker weiss auf Grund des angegebenen Codes genau, welche Farbe der zu verwendende keramische oder andere Werkstoff aufweisen muss.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der wesentlichen Bauteile des erfindungsgemässen Gerätes,
Fig. 2 eine anschauliche Darstellung eines flexiblen Lichtleiters gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 eine vergrösserte Detaildarstellung gemäss Fig. 2,
Fig. 4 eine schematische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus eines erfindungsgemässen Gerätes unter Verwendung einer Lichtquelle mit einem definierten Spektrum an definiertem Licht, wobei der Lichtleiter nicht dargestellt wurde,
Fig. 5 ein erfindungsgemässes Gerät gemäss Fig. 4, wobei V anstelle eines farbempfindlichen CCD-Aufnehmers drei monochromatische Fotodetektoren verwendet
Fig.
6 eine alternative Ausführungsform, bei der anstelle einer Lichtquelle mit einem definierten Spektrum an sichtbaren Licht drei monochromatische Lichtquellen verwendet werden, wobei der Lichtleiter nicht dargestellt wurde.
Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau der wichtigsten Bauteile eines erfindungsgemässen Gerätes. Eine Lichtquelle 10 wirft Licht auf einen Zahn 12, dessen Zahnfarbe zu bestimmen ist. Von dem Zahn reflektiertes Licht wird einem wellenlängenselektiven Lichtdetektor 14 zugeleitet und sodann einem Auswertemittel 16. Das Auswertemittel 16 zeigt in Abhängigkeit von der Verteilung der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau bzw. der ermittelten Normvalenzen einen alphanumerischen Wert an, der einer von beispielsweise 120 Werkstofffarben zugeordnet ist.
Fig. 2 zeigt einen Aufbau gemäss Fig. 1 in einer konkretisierten Ausführungsform. Dabei zeigt Fig. 3 eine Detaildarstellung. Eine flexible Umhüllung 18 ist so biegsam und weist einen so dünnen Durchmesser auf, dass ihr Ende 19 in der Mundhöhle des Patienten problemlos auf jeden beliebigen zu untersuchenden Zahn 12 aufgesetzt werden kann. Wie Fig. 3 zeigt, enthält die flexible Umhüllung 18 einen ersten Lichtleiter 20, durch den das Licht der Lichtquelle 10 geleitet wird und auf den zu untersuchenden Zahn 12 auftrifft. Eine am distalen Ende 19 der flexiblen Umhüllung 18 angeordnete Gummimanschette 22 verhindert, dass Fremdlicht, beispielsweise von der leistungsstarken Behandlungslampe des Zahnarztes, auf den zu untersuchenden Zahn 12 fällt und das Messergebnis verfälscht.
Das von dem Zahn 12 reflektierte Licht wird durch ein zweites Glasfaserkabel 24 zurückgeleitet und einem wellenlängenselektiven Element zugeführt. Dies kann ein Gitter oder ein Prisma sein. Die je nach Wellenlänge unterschiedlich abgelenkten Lichtstrahlen werden einer Anordnung 28 von fotoempfindlichen Dioden zugeordnet. Die Intensität der einzelnen Wellenlängenanteile kann so bestimmt werden. Ein Auswertemittel 30, beispielsweise in Form eines Laptop-Computers, generiert einen alphanumerischen Kennwert, der beispielsweise einer von 120 verschiedenen Werkstoffarben zugeordnet ist.
Eine Normprobe 32 kann zum Kalibrieren des Gerätes verwendet werden.
Fig. 4 zeigt den schematischen Aufbau einer Vorrichtung gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das von der Lichtquelle 10 auf den zu untersuchenden Zahn 12 geworfene Licht wird reflektiert und gelangt auf einen lichtempfindlichen CCD-Chip 33. Linsen 34 können vorgesehen sein, um das Licht von der Lichtquelle 10 auf den zu untersuchenden Zahn 12 zu leiten bzw. das reflektierte Licht auf die CCD-Einheit 33 zu fokussieren.
Die von der CCD-Einheit 33 generierten Werte - beispielsweise Spannungen - können ausgewertet und in einem Zwischenspeicher 36 abgelegt werden. Der Zwischenspeicher 36 kann dann mit einem Auswertemittel 38 verbunden werden, das die Zuordnung zu einem von 120 Farbwerten vornimmt.
Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der anstelle des CCD-Chips 33 drei monochromatische Fotodetektoren 38 verwendet werden.
Fig. 6 zeigt eine denkbare weitere alternative Ausführungsform, bei der an Stelle einer Lichtquelle mit einem definierten Spektrum an sichtbarem Licht drei monochromatische Lichtquellen 42 verwendet werden. Diese strahlen beispielsweise mit definierten Wellenlängen in Rot, Grün und Blau. Die Intensität der reflektierten Anteile kann mittels eines Fotodetektors 44 ermittelt werden, wodurch wiederum in einem Anzeigemittel 38 eine alphanumerische Anzeige erzeugt werden kann.
The invention relates to a device for determining the color of a tooth in the oral cavity of a patient with a light source with a defined spectrum of visible light, a first light guide for guiding the light of the light source to the tooth to be examined, a second light guide, the end of which ends with the the first light guide is aligned, for receiving light reflected from the tooth surface, a common flexible covering of both light guides and evaluation means for analyzing the spectrum of the reflected light.
When producing dental prostheses, such as bridges, crowns, etc., it is desirable for aesthetic reasons that the artificial tooth looks as natural as possible. Above all, this means that the artificial tooth has the same color as the patient's own teeth, so that the artificial tooth, for example when the prosthesis wearer smiles, is not immediately recognizable as artificial.
Dental prostheses are usually manufactured by dental technicians in independent laboratories, i.e. spatially separated from the dentist's practice. For example, if a dentist wants to crown an incisor tooth damaged by an accident, it is highly desirable that the most accurate possible information about the tooth color of the adjacent incisors from the dentist's practice is transmitted to the dental technician's laboratory, which produces the crown, for example, from a suitable ceramic material ,
So far, dentists and dental technicians have had to determine the tooth colors of patients using a subjective method. This essentially consisted of holding differently colored material platelets as color samples in the patient's oral cavity and comparing the color sample with the natural tooth shades until the examiner found a color sample as close as possible to the natural tooth shade. It is in the nature of things that the results of such a subjective test method are not always satisfactory. The inadequacy of the human eye, disturbing daylight or artificial light, color reflections from the immediate surroundings of the tooth as well as the mental and physical constitution of the examiner negatively influence the selection process.
In addition, since a typical range of materials for ceramic materials of different colors includes 120 different artificial tooth shades, the subjective selection process is comparatively time-consuming.
Devices of the type mentioned at the outset for the objective measurement of tooth color are known from DE 19 534 517 A1, DE 9 012 977 U1 and WO 87/03 470.
Despite the relatively extensive development of the evaluation methods of the known devices, these still have considerable handling disadvantages and falsifying influences of extraneous light.
The invention is therefore based on the object of creating a device for determining the color of a tooth in the oral cavity of a patient of the type mentioned at the outset, which is easy to handle and enables error-free measurement.
To achieve this object, a device of the type mentioned at the outset is characterized in that an elastic sleeve (rubber sleeve) suitable for shielding the tooth from extraneous light is arranged on the end of the light guide and the flexible sheath near the tooth
In the device according to the invention, the light guides preferably consist of glass fiber cables which can be flexibly handled with the common flexible sheath and which can be inserted together into the patient's oral cavity as a flexible, thin tube. Fiber optic cables for conducting low powers can have a very small cross section, so that a simple and precise device can be used. Shielding against extraneous light is provided by the rubber sleeve arranged at the distal end of the sheath, the diameter of which is preferably smaller than the width of the average human tooth. The rubber sleeve shields the light guide that receives the reflecting light from external light.
In this way, it is ensured that only light of a precisely known composition falls on the tooth to be tested, and thus exact conclusions can be drawn from the reflected light about the objective color of the tooth to be determined.
The light reflected by the tooth, which enters through the front opening of the second light guide, is guided by the latter and can be fed to a wavelength-selective element, which can be a grating or a prism, as it exits the second light guide. This enables a spectral analysis of the reflected light.
The spectral analysis can be used to determine the standard color value proportions or standard valences. However, it is preferred that, depending on the spectral analysis, the next coming color is selected from a stored table. An alphanumeric characteristic value is assigned to all colors, which in turn represents the color of a specific material.
The dentist or his assistant can thus determine an objective value in a matter of seconds, which can be transmitted as an alphanumeric code to the dental laboratory that produces the corresponding dental prosthesis. The dental technician performing the order knows exactly which color the ceramic or other material to be used must have based on the code specified.
Further preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims.
The invention is described in more detail below with reference to several exemplary embodiments shown in the drawing. The drawing shows:
1 is a schematic representation of the essential components of the device according to the invention,
2 is a descriptive illustration of a flexible light guide according to a preferred embodiment of the invention,
3 is an enlarged detail view according to FIG. 2,
4 shows a schematic illustration of the basic structure of a device according to the invention using a light source with a defined spectrum of defined light, the light guide not being shown,
5 shows a device according to the invention according to FIG. 4, wherein V uses three monochromatic photodetectors instead of a color-sensitive CCD sensor
FIG.
6 shows an alternative embodiment in which three monochromatic light sources are used instead of a light source with a defined spectrum of visible light, the light guide not being shown.
1 shows the schematic structure of the most important components of a device according to the invention. A light source 10 throws light onto a tooth 12 whose tooth color is to be determined. Light reflected from the tooth is fed to a wavelength-selective light detector 14 and then to an evaluation means 16. Depending on the distribution of the three primary colors red, green and blue or the standard valences determined, the evaluation means 16 displays an alphanumeric value which is one of, for example, 120 material colors assigned.
FIG. 2 shows a structure according to FIG. 1 in a specific embodiment. 3 shows a detailed representation. A flexible sheath 18 is so flexible and has such a thin diameter that its end 19 can be easily placed on any tooth 12 to be examined in the patient's oral cavity. As FIG. 3 shows, the flexible sheath 18 contains a first light guide 20, through which the light from the light source 10 is guided and strikes the tooth 12 to be examined. A rubber sleeve 22 arranged at the distal end 19 of the flexible sheath 18 prevents extraneous light, for example from the powerful treatment lamp of the dentist, from falling onto the tooth 12 to be examined and falsifying the measurement result.
The light reflected by the tooth 12 is fed back through a second fiber optic cable 24 and fed to a wavelength-selective element. This can be a grating or a prism. The light beams deflected differently depending on the wavelength are assigned to an arrangement 28 of photosensitive diodes. The intensity of the individual wavelength components can be determined in this way. An evaluation means 30, for example in the form of a laptop computer, generates an alphanumeric characteristic value, which is assigned to one of 120 different material colors, for example.
A standard sample 32 can be used to calibrate the device.
Fig. 4 shows the schematic structure of a device according to a further embodiment. The light thrown by the light source 10 onto the tooth 12 to be examined is reflected and reaches a light-sensitive CCD chip 33. Lenses 34 can be provided in order to direct the light from the light source 10 onto the tooth 12 to be examined or the reflected one Focus light on the CCD unit 33.
The values generated by the CCD unit 33 - for example voltages - can be evaluated and stored in a buffer 36. The buffer store 36 can then be connected to an evaluation means 38, which carries out the assignment to one of 120 color values.
5 shows an alternative embodiment in which three monochromatic photodetectors 38 are used instead of the CCD chip 33.
FIG. 6 shows a conceivable further alternative embodiment in which three monochromatic light sources 42 are used instead of one light source with a defined spectrum of visible light. These emit, for example, with defined wavelengths in red, green and blue. The intensity of the reflected portions can be determined by means of a photodetector 44, which in turn enables an alphanumeric display to be generated in a display means 38.