CN100558291C - 检测牙齿结构中的异常的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
将照射辐射束引向可能或实际已遭龋蚀的结构(特别是牙齿)。检测器检测到在结构中由于照射幅射而引起的声振荡并且基于所检测到的振荡的幅度而产生输出信号。处理来自检测器的信号以预测该结构的龋蚀感染的存在或程度。
Description
技术领域
本发明涉及对在牙齿结构中一个或多个异常可能存在的探查，该异常可以作为出现牙齿蛀蚀的可能指示。
背景技术
已知可以用光声学技术来探查牙齿的结构。WO-A-02/054948公开了一种用短脉冲激光波束所产生的超声(声波)照射牙齿来评估牙齿的内部结构的装置。
现在已经发明了一些得到改善的技术。
发明内容
根据第一方面，本发明提供了一种探查牙齿部分的结构的设备，这种设备包括：
照射装置，可操作以将照射幅射引向该牙齿部分；
检测器装置，用于检测由该照射幅射产生的、在该牙齿部分中引起的声振荡并且被安排为基于所检测到的该振荡的幅度而产生输出信号；以及
处理器，处理来自该检测器的、基于所检测到的该振荡的幅度的信号，以预测在该牙齿部分结构中异常的存在。
根据第二方面，本发明提供一种探查牙齿部分结构的方法，这种方法包括：
引导照射幅射以照射牙齿部分；
检测由该照射辐射产生的、在该结构中引起的声振荡，并且基于所检测到的该振荡的幅度而产生输出信号；以及
处理来自该检测器的、基于所检测到的该振荡的幅度的信号，以预测在该结构中异常的存在。
本发明在最广阔的方面依赖于对如下知识的应用：有与没有受龋蚀的牙齿在散射、荧光和吸收上是存在差别的。在现有技术中已经注意到，在400-600nm光谱范围内，受龋蚀的区域比没有受龋蚀的区域吸收更多的光。本发明是根据这个知识以及对于给定的照射幅射强度，在存在龋蚀的情况下所产生的声波将是最强的(振幅/强度最大)而提出的。
在一个示例性的实施例中，照射幅射具有预先选定的光谱波长分布(profile)，而处理器确定所检测到的振动的幅度以预测结构受龋蚀感染的存在或程度。因此，本发明可以依赖于在存在龋蚀的情况下，将产生较大强度/振幅的声波这个事实。这在照射幅射预先选定为与龋蚀典型的优先吸收频率分布相匹配的情况下尤其如此。
这种技术可以与预先校准一起使用，使得对于给定波长和强度的照射幅射，所检测到的具有给定振动振幅/强度的信号可以指示正在检查的牙齿中龋蚀的存在。
可选地并且在有些情况下，可以使用这种技术来比较从不同波长的照射幅射输入所检测到的输出振动幅度(通常一个照射辐射的波长预先选定为与龋蚀存在典型的优先吸收频率分布相匹配，而另一个照射辐射的波长则不是)。因此，优选的是以一种特定的照射方式对照射幅射进行引导以照射该结构，其中在该方式中使用具有预先选定的不同光谱波长分布的照射幅射，而处理器针对于预先选定的不同光谱波长分布确定和/或比较所检测到的振动的幅度，以预测结构的龋蚀感染的存在或程度。
预先选定的波长分布可以包括波长的各自的带宽(或多个带宽)，或者可以是离散的波长。也可以存在一些在这些离散的频率或带宽之外的频率，但优选地为附带的并且优选地具有比预先选定的离散频率或带宽显著低的强度。优选的是不用宽带波长照射，然而它也足以有效地提供一种实际可行的解决方案。
优选的是采用红外照射辐射，因为蛀蚀的珐琅质对其具有强烈的吸收，这可以指示存在龋蚀。红外照射辐射还可以很好地透入牙齿(几毫米数量级)。作为一种可供选择的备选方案，也可以使用可见光，但就某些方面来说这不是优选的。
附图说明
下面将以具体实施例，仅用示例的方式并结合附图对本发明进行进一步的说明，在这些附图中：
图1为本发明的第一实施例的设备的示意图；以及
图2为本发明的第二实施例的设备的示意图。
具体实施方式
参考这些附图，首先是图1，图中示出了一个对异常进行检测和探查的系统1。系统1包括激光源2，用来产生被引导以照射牙齿4的输出光束3。取决于所用的精密技术，照射光束可以是用以产生小光斑的窄光束。优选地，光也可以充斥整个牙齿4或牙齿的大部分。光束通常是脉冲式的。
在一个示例性的实施例中，可能在光谱的红外区域产生照射幅射的离散波长或窄波长段。在这种技术中，通常第二不同波长的光束将与第一波长(红外)光束相继或同时引导。照射幅射的第二波长光束通常具有与第一波长光束不同的离散波长或波段(可以不处在光谱的红外区域)。激光源可以是可调的以实现这个目的，或者也可以使用一些产生不同波长输出的离散光源。在某些实施例中，可能只需要使用单个光束。压电检测器5与牙齿4的外表面接触。压电检测器5基于在牙齿表面处和牙齿表面之下所产生的超声振荡/振动的幅度/振幅而产生输出信号。输出信号传送给处理器6，处理器6可以接到显示器输出7上。作为替代使用压电检测器5的方案，也可以使用诸如激光多普勒检测器或激光干涉仪之类的光学检测器。
可以用来自激光源2的照射幅射(光)照射整个牙齿或者牙齿的一个较小的部分。取决于波长，光将在牙齿中被吸收，引起温度的突然增加。温度改变引起热膨胀，从而产生声波，该声波通过牙齿传播，并且在牙齿的表面上检测到。这个机制可参见WO-A-02/054948A1。所检测到的声波的强度给出了反映光在牙齿中吸收情况的值。这个有关吸收的信息可以用来检测牙齿中的龋蚀。
红外辐射是潜在的有效照射源，因为在1000到1600cm-1之间的红外辐射会被正在蛀蚀的珐琅质强烈吸收，这是龋蚀的一种症状。优选地，也可以使用可见光频率。使用红外辐射的优点是它对牙齿具有较大的穿透深度(几毫米数量级)。
在第一实施例中，用不同的离散光频率照射整个牙齿。对于每个频率，根据所产生的声波的振幅确定吸收。因此，以一种特定的照射方式使用光，在该方式中使用具有预先选定的不同光谱波长分布的照射幅射，处理器6针对于预先选定的不同的光谱波长分布确定和/或比较所检测到的振动的幅度，以预测结构的龋蚀感染的存在或程度。
选择被牙齿的龋蚀部分而非被牙齿的健康部分吸收的频率之一。这意味着只有在存在例如指示龋蚀区域的异常时才产生强的声波。以此方式就能确定牙齿上是否存在龋蚀区域。
这种方法的优点是很快就能确定牙齿是否例如已经感染上龋蚀。
为了更精确地确定牙齿存在异常的区域，一种可能的解决方案是对牙齿的各个部分进行扫描并根据所获得的信息构成图像。
为此，仅用激光束以小光斑照射牙齿。于是所产生的声波只载有受照射的小光斑处的信息。通过使光斑在牙齿上移动对各部分进行扫描，通过处理器6的处理就能构成牙齿的完整图像，并且在显示器7上呈现为图像。注意，只需要用光源进行扫描，而不用移动声传感器5。可以使用光纤9将光引向牙齿4。在使用光纤时，可以将检测器5装在光纤的端部。这种情况示于图2。牙科医师或医生于是能将光纤的端部放到牙齿上，此时检测器5将被放置在接近牙齿的受照射区域，在这个位置声信号将最强。
所使用的光的频率可以是有龋蚀的牙齿比健康的牙齿显著地吸收更多功率的光的频率。然而，如果这样的频率不可用，也可以使用龋蚀仅仅引起微小改变的较宽的频率范围(诸如400-600nm范围)。由于这个步骤使用非常小的光斑，因此就能精确地检测这些微小的改变。
本发明的技术首先可以用来发现牙齿是否有表示存在潜在的龋蚀的异常，最终让牙科医师或医生诊断。如果检测到异常，用第二个步骤的分析来取得牙齿的图像，以查看牙齿的哪个部分已经受到损害和可能被感染。
这样就将第一技术步骤的迅速分析(确定是否可能存在异常或龋蚀)的优点与第二技术步骤的图像和精确详细分析的优点结合起来。
应该指出的是，以上所提到的实施例只是例示而不是限制本发明，本领域的技术人员在不背离所附权利要求书给出的本发明范围的情况下能够设计出许多可替代的实施例。在权利要求书中，任何括在括号内的标号不应视为对权利要求的限制。所谓“包括”之类总体上并不排除除了列入任何权利要求或所说明书之外还存在别的器件或步骤。器件单一的标号也不排除有多个这样的器件，反之亦然。本发明的一些方面可以用包括若干不同器件的硬件实现，也可以用经适当编程的计算机实现。在列举若干装置的设备权利要求中，这些装置中的一些装置可以用同一个硬件实现。实际上，一些措施在相互不同的从属权利要求中列举并不表示这些措施不能有益地组合在一起。
Claims (8)
1.一种用于牙齿(4)结构的探查的设备(1)，所述设备包括：
照射装置(2)，可操作以将照射幅射(3)引向牙齿(4)的一部分；
检测器装置(5)，用于检测由该照射幅射产生的、在牙齿的部分中引起的声振荡并且被安排为基于所检测到的该振荡的幅度而产生输出信号；以及
处理器(6)，处理来自该检测器装置的、基于所检测到的该振荡的幅度的信号，以预测在该牙齿结构中异常的存在，
其中以一种特定的照射方式引导该照射幅射以照射该结构，其中在该方式中使用具有预先选定的不同光谱波长分布的照射幅射，并且该处理器针对于该预先选定的不同光谱波长分布确定该所检测到的振动的幅度，以预测在该结构中该异常的存在。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中该照射幅射(3)处在光谱的红外区域中。
3.根据权利要求1所述的设备，其中该照射辐射是激光辐射。
4.根据权利要求1所述的设备，其中该检测器装置包括压电传感器(5)。
5.根据权利要求1所述的设备，其中该检测器装置包括光学检测器装置。
6.根据权利要求1所述的设备，其中该照射辐射被选择成与在该结构中存在龋蚀是典型的优先吸收频率分布相匹配。
7.根据权利要求1所述的设备，其中该处理器包括图像呈现装置(7)，用于处理该检测器装置的数据并使得在显示器上呈现表示该结构和该结构中该异常的存在的图像。
8.根据权利要求1所述的设备，其中该照射装置包括光纤光导(9)和紧邻该光纤光导的端部安装的检测器(5)。
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