CN106419809B - 口腔检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种口腔检测装置，包括第一外壳与第二外壳。具有开口的第二外壳嵌入至第一外壳并连接至马达的转轴，并且第二外壳相对于第一外壳往第一向量延伸。影像撷取模块是固定于第二外壳中，并且影像撷取模块的取样方向穿过第二外壳的开口。此取样方向实质上是垂直于第一向量。马达用以旋转第二外壳，使第二外壳围绕第一向量旋转。当第一马达旋转第二外壳时，影像撷取模块用以取得多张影像并将这些影像传送至处理器。借此，可以方便地取得口腔内的影像。

Description

口腔检测装置

技术领域

本发明是有关于一种口腔检测装置，且特别是有关于一种能自动旋转以拍摄口腔内影像的口腔检测装置。

背景技术

口腔癌为发生在口腔部位的恶性肿瘤的总称，口腔包括的部位有唇、颊黏膜(唇和脸颊的内衬)、牙齿、舌头下方的口腔底部、前三分之二的舌头、口腔顶部的前面部分、牙龈以及臼齿后方的小区域等。为了检验口腔中的不正常组织，一种做法是做口腔黏膜检查，由医生目视或触诊口腔黏膜。另一方面，许多研究发现，各种肿瘤和正常组织的自体荧光具有不同程度的变化。取得自体荧光是一种非侵入式的诊断方法，只需搜集影像或信号，并不会触碰到病灶造成患者不适。因此许多研究便专注于利用光谱仪技术取得荧光光谱、或是利用影像技术呈现荧光影像，而荧光的变化量便可以当作医生诊断的辅助。

根据上述的理由，市面上已推出一些产品来辅助医生做口腔的荧光观测。举例来说，在加拿大的LED Dental Inc.公司曾推出名称为VELscope VX的产品，此产品采用单一光源，并使用蓝光波段以激发荧光。当医生使用此产品时，必须将仪器与口腔维持约5公分的距离，并以肉眼观测光照于患者口腔内荧光反应的结果。医生也可以利用此荧光反应结果，寻找观察病人口腔内的可疑区域。然而，上述产品只能给医生肉眼观察，若需拍摄影像需要加装一台数字相机于仪器前。因此，如何更有效或方便地检查患者的口腔，为此领域技术人员所关心的议题。

发明内容

本发明提出一种口腔检测装置，可以自动地旋转以拍摄口腔内的影像，也可以一次拍摄不同波长的荧光影像，经由处理器以运算拍摄的荧光影像参数，协助口腔癌检测分析。

本发明的实施例提出一种口腔检测装置，包括第一外壳、第一马达、处理器、第二外壳与影像撷取模块。第一马达是设置于第一外壳中。处理器是设置于第一外壳中。第二外壳具有一开口，嵌入至第一外壳并连接至第一马达的转轴，并且第二外壳相对于第一外壳往第一向量延伸。影像撷取模块是固定于第二外壳中并且电性耦接至处理器。影像撷取模块具有取样方向，此取样方向穿过第二外壳的开口，并且取样方向实质上是垂直于第一向量。第一马达用以旋转第二外壳，使第二外壳围绕第一向量旋转。当第一马达旋转第二外壳时，影像撷取模块用以取得多张影像并将这些影像传送至处理器。

在一实施例中，上述的口腔检测装置还包括滤光片座、齿条与第二马达。滤光片座是设置于影像撷取模块与第二外壳之间，且具有多个滤光片与通光口。齿条是设置于滤光片座上。第二马达是设置于第二外壳中，第二马达的转轴上设置有齿轮，此齿轮咬合至齿条。第二马达用以透过转轴旋转齿轮以移动滤光片座，使滤光片与通光口的其中之一位于第二外壳的开口与影像撷取模块之间。

在一实施例中，上述的口腔检测装置，还具有致能模块与第一电路板。致能模块是设置于第一外壳上并且电性耦接至处理器。第一电路板是设置于第一外壳中，处理器是设置于第一电路板上，并且第一电路板还包括储存模块。

在一实施例中，上述的口腔检测装置还包括第二电路板，电性耦接至处理器。滤光片座是设置于第二电路板与第二外壳之间。第二电路板包括多个发光模块，这些发光模块用以提供白光光源与多个激发光源。这些激发光源是分别对应至上述的滤光片，白光光源是对应至通光口。

在一实施例中，当致能模块被致能时，处理器驱动第一马达开始旋转第二外壳，驱动发光模块中的第一发光模块提供激发光源，并且驱动第二马达旋转齿轮，使对应第一发光模块的滤光片位于第二外壳的开口与影像撷取模块之间，处理器同时控制影像撷取模块开始撷取影像并接合这些影像以产生第一荧光接合影像。处理器还用以驱动第一马达开始旋转第二外壳，驱动发光模块中的第二发光模块提供另一个激发光源，并且驱动第二马达旋转齿轮，使对应第二发光模块的滤光片位于第二外壳的开口与影像撷取模块之间，处理器同时控制影像撷取模块开始撷取影像并接合这些影像以产生第二荧光接合影像。

在一实施例中，当致能模块被致能时，处理器还用以驱动第一马达开始旋转第二外壳，驱动发光模块中的第三发光模块提供白光光源，并且驱动第二马达旋转齿轮，使通光口位于第二外壳的开口与影像撷取模块之间，处理器同时控制影像撷取模块开始撷取影像并接合这些影像以产生白光接合影像。

在一实施例中，上述的处理器还用以配对第一荧光接合影像与第二荧光接合影像，其中第一荧光接合影像中的第一灰阶值是配对至第二荧光接合影像中的第二灰阶值。处理器也用以将第一荧光影像灰阶值与第二荧光影像灰阶值运算以产生一结果，此结果用以判断是否存在一肿瘤。

在一实施例中，上述的处理器还用以将第一荧光接合影像或第二荧光接合影像分为多个区域，这些区域是分别对应至多个训练模型。处理器还用以根据上述的比值产生一特征向量，并且根据第一灰阶值或第二灰阶值所属的区域所对应的训练模型以及此特征向量来判断是否存在肿瘤。

在一实施例中，上述一个激发光源的波长为360纳米至390纳米，另一个激发光源的波长为440纳米至460纳米。其中一个滤光片所允许的波长约为479纳米，并且另一个滤光片所允许的波长约为525纳米。

在一实施例中，上述的口腔检测装置，还包括一咬合结构，其具有一突出部，此突出部具有一穿孔。第二外壳延着第一向量穿过此穿孔使咬合结构可拆卸地设置于第一外壳上。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1是根据一实施例绘示口腔检测装置的外观装置图；

图2是根据一实施例绘示口将检测装置的内部构造图；

图3是根据一实施例绘示电路板122的示意图；

图4A是根据一实施例绘示滤光片座的侧视图；

图4B是根据一实施例绘示滤光片座的上视图；

图5是根据一实施例绘示口腔区域的示意图；

图6是根据一实施例绘示口腔检测装置搭配咬合结构的示意图。

具体实施方式

图1是根据一实施例绘示口腔检测装置的外观装置图，图2是根据一实施例绘示口将检测装置的内部构造图。请参照图1与图2，口腔检测装置100包括第一外壳110与第二外壳120。

第一外壳110中设置有电路板111(亦称第一电路板)与第一马达112，这两者是固定在第一外壳110上(例如透过螺丝或是其他合适的手段)。电路板111上至少设置有致能模块113与处理器114(在图2中设置于电路板111的背面，在此以虚线来绘示)。在此实施例中，致能模块113是实作为一按钮，但在其他实施例中也可以实作为其他合适形式的开关。另外，电路板上111也可以设置记忆模块或传输接口等。记忆模块例如为安全数字卡(securedigital memory card)。传输接口可例如为通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)。

第二外壳120是嵌入至第一外壳110，也就是说第一外壳110会包覆第二外壳120的一部分。第二外壳120是连接至第一马达112的转轴，且相对于第一外壳110往向量130(亦称第一向量)延伸。在此实施例中，医护人员可以握住第一外壳110，并将第二外壳120伸入至患者的口中。

第二外壳120中还设置有第二马达121与电路板122(亦称第二电路板)，这两者是固定在第二外壳120上(例如透过螺丝或其他合适的手段)。电路板122的一面(在图2中为背面)设置有影像撷取模块123，此影像撷取模块123例如包括了感光耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)、互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)或其他适合的感光元件。在一些实施例中，影像撷取模块123也可以包括光圈、快门等元件。第二外壳120具有开口127(在图2中位于第二外壳120的下方，可为任意的形状)，而影像撷取模块123的取样方向140会穿过此开口127，特别的是，取样方向140实质上是垂直于向量130。举例来说，取样方向140与向量130之间的角度可在65度至90度之间。

在此实施例中，第一马达112、致能模块113、第二马达121、影像撷取模块123都电性连接至处理器114并受控于处理器114。当使用者按下致能模块113时，处理器114会驱动第一马达112开始旋转第二外壳120，使第二外壳120会围绕向量130旋转。当第一马达112旋转第二外壳120时，影像撷取模块123会持续地取得多张影像并将这些影像传送至处理器114。在一些实施例中，处理器114会接合这些影像以产生接合影像(或称全景影像)；但在另一些实施例中，处理器114也可以储存这些影像，而不产生接合影像。上述所撷取的影像或是产生的接合影像可以先储存在电路板111上的储存模块中，接着透过电路板111上的传输接口传送到另一个电子装置(例如为计算机)，而此电子装置可以显示这些撷取到的影像或是接合影像以供医护人员检查。在上述的实施例中，第二外壳120会旋转360度，因此产生的接合影像为全口影像，医护人员可以透过此全口影像来检查患者的口腔内是否有不正常组织。然而在其他实施例中第二外壳120也可以旋转270度或其他角度，本发明并不在此限。

一般来说，当口腔中有肿瘤时，肿瘤周边血管会增生，造成附近的组织缺氧及充血。由于血液对于自体荧光的吸收系数在波长为约200纳米(nm)至约600nm范围时较高，故在这波段激发出的自体荧光会被血液吸收，造成肿瘤附近荧光较暗。另外，有研究指出，在生物体内缺氧或发生肿瘤的情况，细胞内烟碱酰胺腺嘌呤双核苷酸(NADH)的浓度会上升且黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)的浓度会下降，在此实施例中便是以不同波长的光源来分别激发NADH与FAD。以下将举例来说明如何拍摄不同波长的荧光影像。

请继续参照图2，在第二外壳120中还设置有齿轮124、齿条125与滤光片座126。齿轮124是设置在第二马达121的转轴上，齿轮124会咬合至齿条125，而齿条125例如是透过螺丝而锁在滤光片座126上。滤光片座126是设置在影像撷取模块123与第二外壳120的开口127之间。滤光片座126具有多个滤光片与一个通光口，当第二马达121旋转齿轮124时会带动齿条125以移动滤光片座126，借此滤光片座126上的一个滤光片或是通光口会位于开口127与影像撷取模块123之间。

在上述的实施例中，是以齿轮124、齿条125与滤光片座126来切换不同的滤光片与通光口，但其他实施例中也可以使用其他合适的方法。举例来说，滤光片座126可以实作为一转盘，上面设置有滤光片与通光口，而第二马达121会转动此转盘来切换滤光片与通光口。

更具体来说，请参照图3，图3是根据一实施例绘示电路板122的示意图。电路板122上设置有发光模块301、302a～302f、303，其中发光模块301用以提供白光光源，发光模块302a～302f用以提供UV波长(例如360纳米至390纳米)的激发光源，而发光模块303用以提供蓝光波长(例如440纳米至460纳米)的激发光源。在此实施例中，发光模块301、302a～302f、303是实作为发光二极管(light emitting diode，LED)，但在其他实施例中也可以实作为其他适合的发光模块。此外，电路板122也设置了影像撷取模块123。值得注意的是，上述发光模块301、302a～302f、303在电路板122上的位置与数量都可做任意更改，本发明并不在此限。

图4A是根据一实施例绘示滤光片座的侧视图，图4B是根据一实施例绘示滤光片座的上视图。请参照图4A与图4B，滤光片座126上设置有滤光片401、402与通光口403。在此实施例中，滤光片401是对应UV光源激发出来的荧光，例如滤光片401允许的波长约是479纳米；滤光片402是对应蓝光光源激发出来的荧光，例如滤光片402允许的波长约为525纳米；而通光口是对应至发出白光光源的发光模块。具体来说，请参照图3与图4B，提供白光光源的发光模块301是对应至通光口403；发光模块302a～302f是对应至滤光片401，而发光模块303是对应至滤光片402。由于滤光片座126是设置在电路板122与开口127之间，借此从开口127进来的光线会经过滤光片401、滤光片402或通光口403而被影像撷取模块123所接收。另外，透过齿轮124带动齿条125可以选择滤光片401、402与通光口403的其中一者位于开口127与影像撷取模块123之间。

详细来说，请参照图2、图3、图4A与图4B，当致能模块113被致能时，处理器114会驱动第一马达112开始旋转第二外壳120，驱动发光模块302a～302f(亦称第一发光模块)提供UV波长的激发光源，并且驱动第二马达121旋转齿轮124，使滤光片401位于开口127与影像撷取模块123之间。处理器114同时控制影像撷取模块123开始撷取影像，在第二外壳120旋转360度以后所产生的接合影像在此称为第一荧光接合影像。接下来，处理器114会再驱动第一马达121开始旋转第二外壳120，驱动发光模块303(亦称第二发光模块)提供蓝光波长的激发光源，并且驱动第二马达121旋转齿轮124，使滤光片402位于开口127与影像撷取模块123之间，处理器114同时也会控制影像撷取模块123开始撷取影像，在此所产生的接合影像称为第二荧光接合影像。之后，处理器还会再次驱动第一马达112开始旋转第二外壳120，驱动发光模块301提供该白光光源，并且驱动第二马达121旋转齿轮124，使通光口403位于开口127与影像撷取模块123之间，处理器114同时也会控制影像撷取模块123开始撷取影像，在此所产生的接合影像为白光接合影像。

因此，在此实施例中当致能模块113被按下时，口腔检测装置100便会自动地取得三张接合影像。然而，上述取得接合影像的顺序仅是一范例，本发明并不限制取得接合影像的顺序。或者，使用者也可以透过一些额外设置的按钮、开关等人机界面来选择要撷取那些波长的影像。另外，在其他的实施例中也可以使用可程序化的滤光片，其可以透过程序化的方式改变通过光的波长，因此可程序化的滤光片可用来代替上述的马达121、齿轮124、齿条125、滤光片401、402与通光口403。值得一提的是，上述发光模块与滤光片的波长都只是范例，本领域具有通常知识者当可使用其他波长的发光模块与滤光片，本发明并不在此限。

上述的第一荧光接合影像便可以用来表示NADH的浓度，而第二荧光接合影像可用来表示FAD的浓度。处理器114还会配对第一荧光接合影像与第二荧光接合影像，使得配对的像素是对应至相同的物体。举例来说，处理器114可执行迭代最近点(Iterative ClosestPoint，ICP)演算法来配对第一荧光接合影像与第二荧光接合影像。在此假设第一荧光接合影像中某一像素的第一灰阶值是配对至第二荧光接合影像中某一像素的第二灰阶值。处理器114会将第一灰阶值与第二灰阶值运算以取得一结果，此结果便可用来判断是否存在肿瘤。在一些实施例中，处理器114会将第一灰阶值除以第一灰阶值与第二灰阶值的相加以取得一比值，此比值便可用来判断是否存在肿瘤。换言之，若把上述的第一灰阶值标记为NADH，并把第二灰阶值标记为FAD，则所计算出的比值可写为以下方程式(1)。

NADH/(NADH+FAD)…(1)

在其他的实施例中，上述的比值也可以结合其他的特征而成为一个特征向量。例如，可以将口腔影像的一个异质性(heterogeneity)参数当作特征向量中的一个元素(element)，此异质性参数可为像素灰阶值的变异数、熵值等，本发明并不在此限。在一些实施例中，可事先收集许多口腔的样本影像，对于每个样本影像都撷取上述的特征向量，这些特征向量可经过一个机器学习演算法而得到一个训练模型，接下来在测试时，处理器114便可以从目前的接合影像中撷取相同的特征向量，便根据此特征向量与上述的训练模型来判断是否有肿瘤。本发明并不限制用什么机器学习演算法。

本发明也提出一种肿瘤侦测方法，是先将口腔分为多个区域，对于不同的区域可训练出不同的模型，借此可以增加侦测的准确度。具体来说，请参照图5，图5是根据一实施例绘示口腔区域的示意图。然而，图5仅是一范例，在其他实施例中也可以将口腔分为更多或更少的区域，或者也可以将图5中多个区域合并，也可以将图5中某个区域再细分为多个小区域。在此实施例中，口腔至少会被分为颊(buccal)部501与舌部502。在训练阶段时，收集到口腔的样本影像后会先取得每一个区域的影像资料，然后根据这些影像资料计算出对应的特征向量。接下来，可根据每个区域所对应的特征向量来执行机器学习演算法以取得每个区域各自的训练模型。在测试阶段时，对于口腔内不同的区域便可以选用对应的训练模型来判断该区域中是否有肿瘤，如此一来可因应每个区域的特性而提升判断的准确度。举例来说，处理器114会将上述的第一荧光影像或第二荧光影像分为多个区域，在此假设上述的第一灰阶值或第二灰阶值是属于颊部501。处理器114会根据上述方程式(1)所计算出的比值与某一异质性参数(例如为变异数)来产生特征向量，并且根据颊部501所对应的训练模型以及此特征向量来判断颊部501是否存在肿瘤。在一些实施例中，处理器114在判断是否有肿瘤时也可以根据所使用的机器学习演算法来产生信心值(confidence value)，借此让使用者知道有/无肿瘤的信心有多少。

在此实施例中，上述的肿瘤侦测方法是由处理器114来执行。然而，在其他实施例中此肿瘤侦测方法也可以由另一个电子装置来执行。或者，上述的肿瘤侦测方法也可以实作为计算机程序产品或是储存此计算机程序产品的储存媒体等。

图6是根据一实施例绘示口腔检测装置搭配咬合结构的示意图。请参照图6，在图6的实施例中，口腔检测装置100还包括咬合结构510，咬合结构510具有突出部512，突出部512具有穿孔511。第二外壳120可沿着向量130穿过穿孔511，使得咬合结构510可拆卸地设置于第一外壳110上。此咬合结构510是用以让患者咬住突出部512，如此一来在拍摄全口影像时更容易固定口腔检测装置100。咬合结构510的材料例如为橡胶或其他有弹性的合适材料，本发明并不在此限。在一些实施例中，第一外壳110上还设置有凸出部、凹槽、或其他设计(未绘示)，用以卡固咬合结构510。在另一些实施例中，咬合结构510包括两个以上可拆卸的组合结构，这些组合结构例如为两个半圆结构，并且这两个半圆结构可互相卡合，借此可以第一外壳110上卡合并固定。

综上所述，本发明实施例提出的口腔检测装置可以方便地深入患者的口腔并拍摄全口影像，而且由于在口腔检测装置中设置了多个不同波长的发光模块与滤光片，因此可以一次拍摄到两个以上的荧光接合影像。如此一来，可以让医护人员更方便地检查患者的口腔。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种口腔检测装置，其特征在于，包括：

一第一外壳；

一第一马达，设置于该第一外壳中；

一处理器，设置于该第一外壳中；

一第二外壳，具有一开口，该第二外壳嵌入至该第一外壳并连接至该第一马达的一转轴，该第二外壳相对于该第一外壳往一第一向量延伸；

一影像撷取模块，固定于该第二外壳中并且电性耦接至该处理器，其中该影像撷取模块具有一取样方向，该取样方向穿过该第二外壳的该开口，并且该取样方向是垂直于该第一向量；

一滤光片座，设置于该影像撷取模块与该第二外壳之间，该滤光片座具有多个滤光片与一通光口；

一第二马达，设置于该第二外壳中；

其中该第一马达用以旋转该第二外壳，使该第二外壳围绕该第一向量旋转，

当第一马达旋转该第二外壳时，该影像撷取模块用以取得多张影像并将所述影像传送至该处理器，

该第二马达用以移动该滤光片座，使所述滤光片与该通光口的其中之一位于该第二外壳的该开口与该影像撷取模块之间。

2.根据权利要求1所述的口腔检测装置，其特征在于，还包括：

一齿条，设置于该滤光片座上，其中该第二马达的一转轴上设置有一齿轮，该齿轮咬合至该齿条，

该第二马达用以透过该转轴旋转该齿轮以移动该滤光片座。

3.根据权利要求2所述的口腔检测装置，其特征在于，还具有：

一致能模块，设置于该第一外壳上并且电性耦接至该处理器；

一第一电路板，设置于该第一外壳中，其中该处理器是设置于该第一电路板上，并且该第一电路板还包括一储存模块。

4.根据权利要求3所述的口腔检测装置，其特征在于，还包括：

一第二电路板，电性耦接至该处理器，该滤光片座是设置于该第二电路板与该第二外壳之间，该第二电路板包括多个发光模块，所述发光模块用以提供一白光光源与多个激发光源，所述激发光源是分别对应至所述滤光片，该白光光源是对应至该通光口。

5.根据权利要求4所述的口腔检测装置，其特征在于，当该致能模块被致能时，该处理器驱动该第一马达开始旋转该第二外壳，驱动所述发光模块中的一第一发光模块提供所述激发光源的其中之一，并且驱动该第二马达旋转该齿轮，使对应该第一发光模块的该滤光片位于该第二外壳的该开口与该影像撷取模块之间，该处理器同时控制该影像撷取模块开始撷取所述影像，该处理器用以接合所述影像以产生一第一荧光接合影像，

该处理器还用以驱动该第一马达开始旋转该第二外壳，驱动所述发光模块中的一第二发光模块提供所述激发光源的其中之另一，并且驱动该第二马达旋转该齿轮，使对应该第二发光模块的该滤光片位于该第二外壳的该开口与该影像撷取模块之间，该处理器同时控制该影像撷取模块开始撷取所述影像，该处理器用以接合所述影像以产生一第二荧光接合影像。

6.根据权利要求5所述的口腔检测装置，其特征在于，当该致能模块被致能时，该处理器还用以驱动该第一马达开始旋转该第二外壳，驱动所述发光模块中的一第三发光模块提供该白光光源，并且驱动该第二马达旋转该齿轮，使该通光口位于该第二外壳的该开口与该影像撷取模块之间，该处理器同时控制该影像撷取模块开始撷取所述影像，该处理器用以接合所述影像以产生一白光接合影像。

7.根据权利要求5所述的口腔检测装置，其特征在于，该处理器还用以配对该第一荧光接合影像与该第二荧光接合影像，该第一荧光接合影像中的一第一灰阶值是配对至该第二荧光接合影像中的一第二灰阶值，

该处理器用以将该第一灰阶值与第二灰阶值运算以产生一结果，该结果是用以判断是否存在一肿瘤。

8.根据权利要求7所述的口腔检测装置，其特征在于，该处理器还用以将该第一荧光影像与该第二荧光影像分为多个区域，其中所述区域是分别对应至多个训练模型，

其中该处理器还用以根据该结果产生一特征向量，并且根据该第一灰阶值或该第二灰阶值所属的该区域所对应的该训练模型以及该特征向量来判断是否存在该肿瘤。

9.根据权利要求7所述的口腔检测装置，其特征在于，所述激发光源的其中之一的波长为360纳米至390纳米，所述激发光源的其中之另一的波长为440纳米至460纳米，

所述滤光片的其中之一所允许的波长约为479纳米，并且所述滤光片的其中之另一所允许的波长约为525纳米。

10.根据权利要求1所述的口腔检测装置，其特征在于，还包括：

一咬合结构，具有一突出部，该突出部具有一穿孔，其中该第二外壳延着该第一向量穿过该穿孔使该咬合结构可拆卸地设置于该第一外壳上。