DE102006063000B3

DE102006063000B3 - System zum Transilluminieren von Zähnen

Info

Publication number: DE102006063000B3
Application number: DE102006063000.9A
Authority: DE
Inventors: Frank Emde
Original assignee: Kaltenbach and Voigt GmbH
Current assignee: KaVo Dental GmbH
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2026-09-02

Abstract

Zahnärztliches System (1) zum Transilluminieren von Zähnen (100), aufweisend:a) eine Lichtquelle zum Erzeugen einer Untersuchungsstrahlung,b) Bestrahlungsmittel (25) zum Richten der Untersuchungsstrahlung (102) auf einen zu untersuchenden Zahn (100),c) Mittel zum Erfassen eines optischen Bildes (26) des durch die Untersuchungsstrahlung (102) illuminierten Zahns (100),d) eine mit den Bilderfassungsmitteln (26) gekoppelte Bilderfassungseinheit (7) zum Erstellen eines digitalen Bilds des illuminierten Zahns (100) sowiee) eine Auswerteeinheit (2) zum Bewerten des von der Bilderfassungseinheit (7) erstellten digitalen Bilds, wobei die Auswerteeinheit (2) zum Bewerten des von der Bilderfassungseinheit (7) erstellten digitalen Bilds dazu ausgebildet ist, zu verschiedenen Zeitpunkten erstellte Bilder (60a, 60b) zu vergleichen, dadurch gekennzeichnet,dass dieses zusätzlich eine Lichtquelle zum Erzeugen einer Anregungsstrahlung (52) sowie Mittel zum Richten der Anregungsstrahlung (52) auf den von den Bilderfassungsmitteln (26) erfassten Bereichs aufweist,wobei die Auswerteeinheit (2) dazu ausgebildet ist, eine auf die Bestrahlung mit der Anregungsstrahlung (52) hin entstehende Antwortstrahlung (53) zu erfassen und qualitativ zu bewerten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein zahnärztliches System zum Transilluminieren von Zähnen. Das System soll dabei insbesondere zur Erkennung von Karies benutzt werden.
In der Zahnmedizin werden zur Erkennung von Karies nach wie vor vorwiegend Abtastuntersuchungen sowie Röntgenuntersuchungen durchgeführt. Bei der Abtastung wird mit Hilfe einer Sonde die Zahnoberfläche abgetastet, um evtl. durch Karies beeinflusste bzw. geschädigte Zahnstruktur zu erkennen. Diese Vorgehensweise ist einerseits mühsam und hinsichtlich ihrer Erfolgsaussichten stark davon abhängig, wie genau die Abtastung durchgeführt wird. Eine Röntgenuntersuchung bringt demgegenüber den Vorteil mit sich, dass anhand eines auch für den Patienten anschaulichen Bildes verhältnismäßig einfach festgestellt werden kann, ob Karies vorhanden ist oder nicht. Allerdings ist diese Untersuchung mit dem Einsatz einer gesundheitsschädlichen Röntgenstrahlung verbunden.
Um die Erkennung von Karies zu verbessern, wurden deshalb alternative Verfahren zur Untersuchung von Zahngewebe entwickelt, welche auf optischen Methoden beruhen. Ein System, welches zwischenzeitlich weit verbreitet ist, beruht beispielsweise auf dem Gedanken, geschädigtes Zahngewebe durch eine Fluoreszenzanregung zu erkennen. In diesem Fall wird der zu untersuchende Zahn punktuell mit einer Anregungsstrahlung abgetastet und die auf die Bestrahlung hin entstehende Antwortstrahlung untersucht. Das Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass kariöses Zahngewebe bei der Anregung mit bestimmten Wellenlängen eine Fluoreszenzstrahlung erzeugt, welche eine deutliche Unterscheidung zwischen gesundem und kariösem Zahngewebe erlaubt. Die Intensität der Fluoreszenzstrahlung gibt dann Auskunft darüber, wie stark der aktuell untersuchte Zahnbereich von Karies befallen ist. Derartige Diagnosesysteme haben sich - wie bereits erwähnt - zwischenzeitlich etabliert, allerdings besteht wiederum ein Nachteil darin, dass das Messergebnis lediglich in Form eines Intensitätswerts vorliegt. Anschaulicher für einen Patienten wäre hingegen ein optisches Bild des Zahns, dem gleichzeitig entnommen werden kann, ob Karies vorhanden ist oder nicht.
Um deshalb auch die Veranschaulichung des Diagnoseergebnisses zu verbessern, wurde als weitere Vorgehensweise zur Kariesdiagnostik vorgeschlagen, ein Transilluminations-Verfahren (FOTI - fiber-optic transillumination) einzusetzen. Bei diesem Verfahren wird der zu untersuchende Zahn nicht mit Röntgenstrahlen, sondern stattdessen mit sichtbarem Licht bestrahlt, wobei dann ein optisches Bild des durch die Untersuchungsstrahlung illuminierten Zahns aufgenommen wird. Das Verfahren ähnelt somit stark der Röntgendiagnostik, unterscheidet sich allerdings insbesondere im Hinblick auf die Wellenlänge des eingesetzten Lichts, welche derartig gewählt ist, dass sie für den Patienten unschädlich ist. Es hat sich gezeigt, dass auch bei der Verwendung von sichtbarem Licht kariöse Stellen im Zahn erkannt werden können, da derartige Bereiche das Licht anders streuen als gesundes Zahngewebe. Durch Auswertung des Transilluminations-Bildes lassen sich also wiederum Bereiche mit Karies identifizieren.
Grundsätzlich weist also ein derartiges FOTI-Gerät, wie es beispielsweise aus der DE 43 07 411 A1 bekannt ist, zunächst eine Lichtquelle auf, deren Licht aus dem sichtbaren Bereich auf den zu untersuchenden Zahn gerichtet wird. Gleichzeitig ist eine Bilderfassungseinrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe der transilluminierte Zahn erfasst wird. Üblicherweise sind die Komponenten zum Richten der Untersuchungsstrahlung auf den zu untersuchenden Zahn sowie die Mittel zur Bilderfassung in einem dentalen Handstück angeordnet, wobei dann - wie in der DE 43 07 411 A1 dargestellt - ein entsprechendes Kopfstück vorhanden ist, welches die Mittel zum Richten der Untersuchungsstrahlung auf den Zahn sowie die Mittel zum Erfassen des Bildes des Zahns beinhaltet.
Obwohl dieses Transilluminations-Verfahren zum Erkennen von Karies grundsätzlich bereits seit sehr langer Zeit bekannt ist, hat sich diese Vorgehensweise in Praxis allerdings noch nicht stark durchgesetzt. Eine Problematik besteht hierbei darin, dass zuverlässige FOTI-Bilder mit signifikanten klinischen Aussagen nur schwer zu erhalten waren. Der Grund hierfür waren Schwankungen in der Intensität, der Position der Beleuchtungsquelle und des Blickwinkels der Kamera.
Um diese Problematik zu umgehen, wird in der WO 98/29050 A2 ein Gerät zum Transilluminieren von Zähnen vorgeschlagen, welches ein speziell ausgestaltetes Kopfstück aufweist. Dieses Kopfstück enthält mehrere Elemente, welche zum definierten Anlegen an die verschiedenen Seiten eines zu untersuchenden Zahns vorgesehen sind. Unter Nutzung einer entsprechenden Auflageplatte und von Vorsprüngen soll sichergestellt werden, dass die Lichtquelle und die Kamera bzw. die Bilderfassungsmittel grundsätzlich in gleicher Weise im Hinblick auf den Zahn angeordnet und ausgerichtet werden. Bilder, welche zu verschiedenen Zeitpunkten erstellt werden, sollen dementsprechend jeweils aus der gleichen Perspektive bzw. Blickrichtung aufgenommen werden, um einen Vergleich zu ermöglichen. Ein Vergleich ist dabei insbesondere auf digitalem Weg vorgesehen, um Änderungen in der Zahnstruktur möglichst frühzeitig erkennen zu können. Für das aus dieser Veröffentlichung bekannte Verfahren wird dementsprechend auch die Bezeichnung digital fiber-optic transillumination (DIFOTI) verwendet.
Die aus der zuvor erwähnten WO 98/29050 A2 beschriebene Lösung beruht also auf dem Gedanken, das Kopfstück der Transilluminations-Vorrichtung derart auszugestalten, dass dieses in reproduzierbarer Art und Weise immer in gleicher Position und Orientierung im Hinblick auf einen zu untersuchenden Zahn angeordnet werden kann. Es hat sich nunmehr allerdings gezeigt, dass auch diese Vorgehensweise nicht zu ausreichend befriedigenden Ergebnissen führt. Die Verwendung der Anlageelemente, welche immer in gleicher Weise im Hinblick auf den zu untersuchenden Zahn anzuordnen sind, führt nämlich dazu, dass die Handhabung des Geräts sehr kompliziert ist. Des Weiteren führt die Verwendung zahlreicher Anlageelemente dazu, dass das Kopfstück verhältnismäßig voluminös ist, weshalb auch aus ergonomischer Sicht für einen Benutzer des Geräts Schwierigkeiten in der Handhabung bestehen. Insbesondere führt allerdings der Einsatz dieser speziellen Anlageelemente dazu, dass das Kopfstück im Hinblick auf einen zu untersuchenden Zahn lediglich in einer ganz bestimmten Position angeordnet werden kann, welche durch die Anlageelemente vorgegeben ist. Diese Position muss allerdings nicht zwangsläufig mit der besten Ausrichtung der Lichtquelle und der Kamera gegenüber dem zu untersuchenden Zahn übereinstimmen. Vielmehr hat sich gezeigt, dass in der durch die Anlageelemente vorgegebenen Position der Zahn oftmals nur unter ungünstigen Winkeln beleuchtet und betrachtet wird, was zu Bildern einer lediglich geringen Qualität führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Transilluminations-Verfahren derart weiterzubilden, dass verbesserte Möglichkeiten zur Kariesdiagnose bestehen.
Die Aufgabe wird durch ein zahnärztliches System zum Transilluminieren von Zähnen gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Wie bereits zuvor erwähnt wurde, besteht bei dem FOTI-Verfahren auch die Möglichkeit, zwei zu verschiedenen Zeitpunkten erstellte Aufnahmen miteinander zu vergleichen, um das Erkennen von Karies möglichst frühzeitig auf Basis von Veränderungen in den Aufnahmen zu erkennen. Da aufgrund des Freiheitsgrades bei der Anordnung des Kopfstücks allerdings gewisse Abweichungen im Blickwinkel und in der Beleuchtung des Zahns auftreten können, ist gemäß der Erfindung zunächst vorgesehen, die Bilder zunächst mittels einer entsprechenden Software auszuwerten bzw. zu bearbeiten und anschließend eine elektronische Überlagerung vorzunehmen. Auch für den Fall, dass verschiedene Aufnahmen hinsichtlich des Bildausschnitts nicht 100%ig übereinstimmen, können somit Vergleiche vorgenommen werden, welche eine sehr genaue Kariesdiagnose ermöglichen.
Ferner ist gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 vorgesehen, dass das System zusätzlich eine Lichtquelle zum Erzeugen einer Anregungsstrahlung sowie Mittel zum Richten der Anregungsstrahlung auf den von den Bilderfassungsmitteln erfassten Bereichs aufweist, wobei eine Auswerteeinheit des Systems dazu ausgebildet ist, eine auf die Bestrahlung mit der Anregungsstrahlung hin entstehende Antwortstrahlung (zu erfassen und qualitativ zu bewerten.
Gemäß Anspruch 1 wird also ein zahnärztliches System zum Transilluminieren von Zähnen vorgeschlagen, welches aufweist:

a) eine Lichtquelle zum Erzeugen einer Untersuchungsstrahlung,
b) Bestrahlungsmittel zum Richten der Untersuchungsstrahlung auf einen zu untersuchenden Zahn,
c) Mittel zum Erfassen eines optischen Bildes des durch die Untersuchungsstrahlung illuminierten Zahns,
d) deine mit den Bilderfassungsmitteln gekoppelte Bilderfassungseinheit zum Erstellen eines digitalen Bilds des illuminierten Zahns sowie
e) eine Auswerteeinheit zum Bewerten des von der Bilderfassungseinheit erstellten digitalen Bilds,

Hinsichtlich der quantitativen Bewertung des Kariesbefalls ist also erfindungsgemäß vorgesehen, das Transilluminations-Verfahren mit dem eingangs angesprochenen Fluoreszenzdiagnose-Verfahren zu kombinieren. Hierzu wird ergänzend auf den von den Bilderfassungsmitteln erfassten Bereich des Zahns eine Anregungsstrahlung gerichtet, welche je nach Stärke des Kariesbefalls eine Fluoreszenzstrahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich anregt. Diese Fluoreszenzstrahlung, die ebenfalls über die Bilderfassungsmittel erfasst und quantitativ bewertet werden kann, erlaubt dann eine Aussage darüber, wie stark der Kariesbefall ist. Zusätzlich zur Lokalisierung von kariösem Gewebe kann also auch eine Aussage über die Stärke des Kariesbefalls getroffen werden. Beide soeben beschriebenen Maßnahmen können im Übrigen ebenso wie die digitale Auswertung der erstellten Bilder auch unabhängig von der Ausgestaltung des Kopfstücks eingesetzt werden und sind dementsprechend Gegenstand unabhängiger Ansprüche.
Eine digitale Auswertung der erstellten Bilder ist auch insofern von Vorteil, als diese es ermöglicht, überstrahlte Bereiche herauszurechnen bzw. quantitativ zu manipulieren. Derartige Effekte können dann auftreten, wenn das auf den zu untersuchenden Zahn gerichtete Licht teilweise an der Zahnoberfläche reflektiert und anderweitig in den Strahlengang der Bilderfassungsmittel gelangt. Da derartige Effekte die Qualität der Bilder beeinträchtigen können, ist gemäß dem unabhängigen Anspruch 5 vorgesehen, derartige Bereich im Rahmen einer digitalen Auswertung herauszurechnen.
Somit wird gemäß Anspruch 5 also ein zahnärztliches System zum Transilluminieren von Zähnen vorgeschlagen, welches aufweist:

a) eine Lichtquelle zum Erzeugen einer Untersuchungsstrahlung,
b) Bestrahlungsmittel zum Richten der Untersuchungsstrahlung auf einen zu untersuchenden Zahn,
c) Mittel zum Erfassen eines optischen Bildes des durch die Untersuchungsstrahlung illuminierten Zahns,
d) eine mit den Bilderfassungsmitteln gekoppelte Bilderfassungseinheit zum Erstellen eines digitalen Bilds des illuminierten Zahns sowie
e) eine Auswerteeinheit zum Bewerten des von der Bilderfassungseinheit erstellten digitalen Bilds,

Insgesamt gesehen führt also die vorliegende Erfindung zu einer weiteren Optimierung des FOTI-Verfahrens. Durch die verbesserte Qualität der erstellten Aufnahmen kann Karies zuverlässiger und präziser diagnostiziert sowie ggf. quantitativ bewertet werden.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

1 ein Schema zur prinzipiellen Funktionsweise des FOTI-Verfahrens;
2 schematisch den Aufbau eines FOTI-Untersuchungsgeräts;
3 bis 11 verschiedene Varianten von geeigneten Kopfstücken;
12 ein Schema zur Vorgehensweise bei der digitalen Auswertung zweier zu verschiedenen Zeitpunkten erstellter FOTI-Aufnahmen und
13 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kopfstücks, bei dem das FOTI-Verfahren mit einem Fluoreszdiagnose-Verfahren kombiniert wird.

Anhand von 1 soll nachfolgend zunächst das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Transilluminations-Verfahren grundsätzlich erläutert werden. Das Verfahren beruht darauf, einen Zahn 100 mit sichtbarem Licht zu durchleuchten bzw. zu transilluminieren. Hierzu ist eine Lichtquelle 101 vorgesehen, welche eine Untersuchungsstrahlung 102 auf den Zahn 100 richtet. Diese Untersuchungsstrahlung 102 liegt im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts, vorzugsweise im Bereich von etwa 550nm bis 780nm, z.B. bei ca. 670nm. Das Gewebe des Zahns 100 blockt diese Untersuchungsstrahlung 102 nicht vollständig ab, sondern erlaubt stattdessen, dass die Strahlung 102 durch den Zahn 100 hindurchtritt. Hierbei wird die Strahlung teilweise gestreut, wobei insbesondere kariöse Bereich 103 für eine charakteristische Beeinflussung des Lichts sorgen. Wird der auf diese Weise transilluminierte Zahn 100 aus verschiedenen Blickrichtungen betrachtet, so können diese kariösen Bereiche 103 erkannt werden, da diese etwas dunkler erscheinen. Hierbei besteht - wie in 1 dargestellt - die Möglichkeit, den Zahn 100 im Hinblick auf die Anordnung der Lichtquelle 101 aus verschiedenen Richtungen zu betrachten.
Ein auf diesem Prinzip beruhendes FOTI-System ist schematisch in 2 dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Es weist zunächst eine zentrale Steuer-/ Versorgungseinheit 2 auf, welche über einen Versorgungsschlauch 3 mit einem Handstück 4 verbunden ist. Der Versorgungsschlauch 3 dient dabei in erster Linie zur Stromversorgung des Handstücks und zur Signalübermittlung. Am vorderen Kopfbereich 5 des Handstücks 4 ist ein Kopfstück 20 angeordnet, welches die wesentlichen zur Durchführung des Transilluminations-Verfahrens erforderlichen Komponenten beinhaltet. Es sind dies zum einen Mittel 25 zum Richten der Untersuchungsstrahlung auf den zu untersuchenden Zahn 100 sowie zum anderen Mittel 26 zum Erfassen eines optischen Bildes des durch die Untersuchungsstrahlung illuminierten Zahns 100. Die Bestrahlungsmittel 25 können hierbei auf unterschiedliche Weise realisiert werden, was nachfolgend noch näher erläutert wird. Zur Bilderfassung ist am Kopfstück 20 beispielsweise eine Linse 26 vorgesehen, welche optisch - beispielsweise über einen Lichtleiter 6 oder ein Spiegel-/ Linsensystem - mit einer Bilderfassungseinheit 7 verbunden ist, welche in dem Handstück 4 angeordnet ist. Das Bild des transilluminierten Zahns 100 wird dementsprechend über die Bilderfassungsmittel 26 bzw. die Linse und den Lichtleiter 6 an die Bilderfassungseinheit 7 weitergeleitet, welche beispielsweise durch einen CCD-Chip gebildet sein kann.
Das auf diese Weise erfasste digitale Bild des transilluminierten Zahns 100 wird nunmehr von dem CCD-Chip 7 über die Versorgungsleitung 3 zu der Zentraleinheit 2 übermittelt, durch die dann eine weitere Auswertung des Bilds erfolgt. Die Zentraleinheit 2 ist hierzu mit einem Eingabeelement, beispielsweise einer Tastatur 10, einer Maus oder dergleichen, einem Speicher 11 sowie einem Display 12 verbunden. Die digitalen Bilder werden durch die Zentraleinheit 2 - sofern erforderlich - zunächst aufbereitet und dann auf dem Display 12 dargestellt. Hierbei kann auch auf bereits frühere Aufnahmen des Zahns, welche in dem Speicher 11 abgelegt sind, zurückgegriffen werden, um einen Vergleich durchzuführen und damit die Entwicklung von Karies bereits zu einem frühen Zeitpunkt zu erkennen. Diese digitale Auswertung der durch das Handstück 4 mit dem Kopfstück 20 gewonnenen Bilder erlaubt eine sehr präzise und genaue Lokalisierung von Karies.
Entscheidend für die Qualität der bei diesem Verfahren gewonnenen Bilder des transilluminierten Zahns und damit die Aussagekraft dieser Bilder ist eine optimale Anordnung der Bestrahlungsmittel und der Bilderfassungsmittel des Kopfstücks 20 im Hinblick auf den zu untersuchenden Zahn 100. Zwar ist für den zuvor erwähnten Vergleich von zu verschiedenen Zeitpunkten erstellten Bildern eine reproduzierbare Anordnung des Kopfstücks 20 wünschenswert, allerdings führt die Vorgabe bestimmter reproduzierbarer Positionen oftmals dazu, dass der Zahn 100 nicht mehr unter den günstigsten Bedingungen beleuchtet bzw. beobachtet wird. Die Qualität der hierbei gewonnenen Bilder kann dadurch derart beeinträchtigt werden, dass trotz der reproduzierbaren Ausrichtung und damit des identischen Bildausschnittes kein sinnvoller Vergleich mehr möglich ist.
Dementsprechend wird das Kopfstück 20 derart modifiziert, dass zwar einerseits eine gewisse reproduzierbare Anordnung an dem Zahn unterstützt wird, andererseits allerdings nach wie vor eine ausreichende Freiheit bei der Positionierung im Hinblick auf den Zahn zur Verfügung steht, so dass jederzeit die optimale Perspektive für das Bestrahlen und Beobachten des Zahns gewählt werden kann. Im Sinne dieses Gedankens ausgestaltete Kopfstücke sollen nachfolgend anhand der 3 bis 11 näher erläutert werden.
Die 3 bis 5 zeigten zunächst unterschiedliche Varianten eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kopfstücks 20. Diese drei Varianten unterscheiden sich dabei in erster Linie hinsichtlich der Anordnung der Bestrahlungs- und Bilderfassungsmittel sowie hinsichtlich der Verwendung an verschiedenen Zähnen.
Allen drei Varianten ist gemeinsam, dass das Kopfstück 20 U-förmig ausgestaltet ist und hierzu zunächst einen Zentralbereich 21 in Form einer ebenen Platte aufweist, wobei an beiden Seiten der Platte vertikal ausgerichtete Arme 22 angeordnet sind. Die Arme 22, bei denen es sich wiederum um sich in Längsrichtung des Zahns 100 erstreckende Platten handelt, werden dabei beim Positionieren des Kopfstücks 20 an dem zu untersuchenden Zahn 100 jeweils zu beiden Seiten des Zahns 100 angeordnet, so dass das Kopfstück 20 also über den Zahn 100 gestülpt wird.
Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt das Anordnen des Kopfstücks 20 an dem zu untersuchenden Zahn mit Hilfe eines kalottenförmigen Anlageelements 23, welches an der Unterseite, also an der dem zu untersuchenden Zahn 100 zugewandten Seite des Zentralbereichs 21 angeordnet ist. Soll - wie in den 3 und 4 dargestellt - ein Backenzahn untersucht werden, so wird dieses Anlageelement 23 in die Vertiefung 110 der Kaufläche des Zahns 100 eingeführt und kommt hierin zur Auflage. Durch die Einführung des kalottenförmigen Anlageelements 23 in die Vertiefung der Kaufläche 110 des Zahns 100 ist zunächst eine bestimmte Anordnung des Kopfstücks 20 in Bezug auf den Zahn 100 definiert. Gleichzeitig sind allerdings die beiden Arme 22 derart beabstandet von den Seitenflächen des Zahns 100, dass in einem gewissen Winkelbereich das Kopfstück 20 frei um diesen Auflagepunkt verschwenkt bzw. gedreht werden kann. Ein Benutzer des Kopfstücks 20 besitzt also gewisse Freiheiten, um die Bestrahlungsmittel 25 und ggf. die Bilderfassungsmittel 26 in optimaler Weise gegenüber dem Zahn 100 auszurichten. Hierdurch kann in einfacher Weise eine Anordnung und Orientierung derart gewählt werden, dass der Zahn 100 unter den günstigsten Bedingungen beleuchtet und beobachtet wird.
Wie in den 3 und 4 ferner dargestellt ist, bestehen prinzipiell mehrere Möglichkeiten, die Bestrahlungsmittel 25 und die Bilderfassungsmittel 26 an dem Kopfstück 20 anzuordnen. Bei der Variante gemäß 3 ist vorgesehen, dass der Zahn 100 seitlich bestrahlt und von seiner Kau- bzw. Okklusalfläche her optisch erfasst wird. Hierzu sind an den beiden Seitenarmen 22 die Bestrahlungsmittel 25 angeordnet, während hingegen das kalottenförmige Anlageelement 23 gleichzeitig auch eine Linse 26 zur Bilderfassung bildet. Bei dieser Variante erfüllt also das Anlageelement 23 eine weitere Funktion, nämlich diejenige, ein Bild des transilluminierten Zahns 100 zu erfassen und über die - nicht dargestellten - optischen Mittel an den CCD-Chip bzw. allgemein die Bilderfassungseinheit in dem Handstück weiterzuleiten.
Die Bestrahlungsmittel 25 können auf unterschiedliche Weise gebildet sein. Beispielsweise handelt es sich hierbei um die Enden von Lichtleitern, welche mit einer in dem Handstück angeordneten Lichtquelle verbunden sind. In diesem Fall sind die Lichtleiter derart ausgestaltet, dass das von der Lichtquelle stammende Licht möglichst gleichmäßig auf die Zahnoberfläche gerichtet wird. Alternativ hierzu könnte allerdings die Lichtquelle auch unmittelbar im Bereich der Seitenarme 22 angeordnet sein. In diesem Fall würden die Bestrahlungsmittel durch LEDs bzw. LED-Chips realisiert werden, welche unmittelbar, also ohne den Einsatz vorheriger Lichtleiter den Zahn 100 bestrahlen. Diese Möglichkeiten zur Realisierung der Bestrahlungsmittel gelten auch für die weiteren Ausführungsbeispiele.
Bei der in 4 dargestellten Variante ist vorgesehen, den Zahn 100 von einer Seite her zu bestrahlen und das hierbei an der gegenüberliegenden Seite entstehende Bild aufzunehmen. In diesem Fall ist an einem Arm 22 ein Bestrahlungsmittel 25 angeordnet, während hingegen an dem gegenüberliegenden Arm 22 nunmehr die Bilderfassungsmittel in Form der Linse 26 angeordnet sind. Wiederum ist die Linse 26 über nicht näher dargestellte optische Übertragungsmittel mit einer Bilderfassungseinheit verbunden. Ferner wäre es nunmehr auch denkbar, die Bilderfassungsmittel in Form eines einfachen Lichteintrittsfensters zu realisieren, welches über einen Lichtleiter und/oder ein Linsen-/Spiegelsystem mit der Bilderfassungseinheit optisch gekoppelt ist.
Nicht dargestellt ist eine weitere Möglichkeit, bei welcher am Zentralbereich 21 eine Lichtquelle angeordnet sein könnte. In diesem Fall würde im Zentrum des kalottenförmigen Anlageelements 23 eine Lichtquelle zur Illumination des Zahns 100 angeordnet sein. Die Linse der Bilderfassungsmittel 26 könnte dann wiederum an einem der beiden Seitenarme 22 angeordnet werden.
5 zeigt schließlich eine dritte Variante, bei der das Kopfstück 20 zur Transillumination eines Schneidezahns 100 vorgesehen ist. In diesem Fall ermöglicht die kalottenförmige Vorwölbung 23 allein kein vernünftiges Anordnen des Kopfstücks 20 gegenüber dem Zahn 100. Deshalb ist in der Vorwölbung 23 noch eine in Längsrichtung, also parallel zu den Seitenarmen 22 verlaufende Einkerbung 24 vorgesehen, in welche die Oberkante 110 des Zahns eingreifen kann. Wiederum wird auf diesem Wege eine gewisse Vorpositionierung des Kopfstücks 20 gegenüber dem Zahn 100 ermöglicht, wobei allerdings nach wie vor genügend Freiheiten hinsichtlich der Ausrichtung des Kopfstücks 20 bestehen, um eine optimale Transillumination des Zahns 100 sicherzustellen. So kann beispielsweise das Kopfstück 20 gegenüber dem Kontaktpunkt zwischen Oberkante 111 und Anlageelement 23 verschwenkt werden.
Gleichzeitig besteht die Möglichkeit, das Kopfstück 20 in Längsrichtung, also entlang der Oberkante 111 an dem Zahn 100 zu führen.
Alle drei Varianten des ersten Ausführungsbeispiels des Kopfstücks 20 ermöglichen also, dass dieses in einfacher Weise bestmöglich gegenüber dem Zahn angeordnet und ausgerichtet wird.
Zwei Varianten eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Kopfstücks 30 sind in den 6 bis 8 dargestellt.
Wiederum ist das Kopfstück 30 im wesentlichen U-förmig aufgebaut und weist einen Zentralbereich 31 und zwei seitliche Arme 32 auf. Der Zentralbereich 31 ist nunmehr nicht durch eine ebene Platte gebildet, sondern weist stattdessen zwei einen Winkel einschließende Schrägen 35 auf, welche an ihren Enden in die seitlichen Arme 32 übergehen. Die Schrägen 35 bilden nunmehr wie dargestellt die Anlageelemente zur Anlage an den seitlichen Oberkanten der Kaufläche des Zahns 100, so dass wiederum das Kopfstück 30 in einer gewissen Weise gegenüber dem Zahn 100 vorpositioniert wird. Gleichzeitig besteht allerdings die Möglichkeit, das Kopfstück 30 frei in Längsrichtung entlang der Oberfläche des Zahns 100 zu bewegen, da die Schrägen 35 plan ausgebildet sind. Hierdurch besteht für einen Benutzer wiederum die Wahl, die Bestrahlungsmittel 25 in günstigster Weise im Hinblick auf den Zahn 100 anzuordnen.
Die in den 6, 7 und 8 dargestellten Varianten unterscheiden sich wiederum in erster Linie im Hinblick auf die Anordnung der Bestrahlungsmittel 25 sowie der Bilderfassungsmittel 26. Während bei der Variante gemäß 6 der Zahn 100 seitlich bestrahlt und von der Okklusalfläche her betrachtet wird, erfolgt bei der Variante gemäß 7 wiederum die Bestrahlung von einer Seite und die Beobachtung durch die Bilderfassungsmittel 26 von der gegenüberliegenden Seite des Zahns 100. Das hierbei verwendete Kopfstück kann dabei in gleicher Weise auch zur Transillumination von Schneidezähnen eingesetzt werden, wie 8 zeigt. Wiederum wird hierzu die obere Kante des Zahns 100 in die Einkerbung 34 des kalottenförmigen Anlageelements 33 eingeführt.
Anhand der 9 bis 11 sollen schließlich Varianten eines dritten Ausführungsbeispiels eines Kopfstücks 40 erläutert werden.
In diesem Fall bilden der Zentralbereich 41 und Seitenarme 42 eine den Zahn 100 übergreifende Klammer. Die Anlage dieser Klammer an dem zu untersuchenden Zahn 100 erfolgt durch zwei Anlageleisten 43, welche an den Unterkanten der Seitenarme 42 angeordnet sind. Vorzugsweise sind diese Leisten 43 aus einem flexiblen Material gebildet, so dass ein Anlegen der Klammer für den Patienten angenehmer ist.
Die an dem unteren Zahnende bzw. an dem Zahnfleisch 112 anliegenden Leisten 43 ermöglichen nunmehr, dass das Kopfstück 40 entlang dem Zahn 100 verschoben werden kann, um die optimale Ausrichtung der Bestrahlungsmittel 25 bzw. der Bilderfassungsmittel 26 sicherzustellen.
Wiederum besteht wie in den 9 bis 11 dargestellt die Möglichkeit, die Bestrahlungsmittel 25 und die Bilderfassungsmittel 26 in verschiedener Weise am Zentralbereich 41 und an den Seitenarmen 42 zu positionieren, um den Zahn 100 in gewünschter Weise zu beleuchten. Dabei kann das Kopfstück 40 sowohl bei Backenzähnen als auch bei Schneidezähnen eingesetzt werden.
Die Klammer ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass die Anlageleisten 43 in Richtung des Zahns 100 vorgespannt sind, so dass diese sich automatisch an den Zahn 100 anlegen. Hierdurch wird eine stabile Anordnung des Kopfstücks 40 an dem Zahn 100 in der gewünschten Position ermöglicht. Auch bei den unterschiedlichen Varianten der beiden zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele 20, 30 des Kopfstücks bestünde die Möglichkeit, die Anordnung der Seitenarme an dem Zentralbereich flexibel zu gestalten bzw. derart zu wählen, dass die Arme in Richtung der Seitenflächen des Zahns vorgespannt sind. Auf diese Weise wird die Anordnung nochmals verbessert.
Alle drei Varianten des Kopfstücks zeichnen sich also dadurch aus, dass zwar einerseits eine gewisse Vorpositionierung gegenüber dem zu untersuchenden Zahn ermöglicht ist, andererseits allerdings auch noch genügend Freiheiten dafür bestehen, die Bestrahlungsmittel und die Bilderfassungsmittel in optimaler Weise im Hinblick auf den Zahn auszurichten. Hierdurch kann die Bildqualität entscheidend verbessert werden, was letztendlich zu aussagekräftigen FOTI-Bildern und damit einer präzisen Karieserkennung führt.
An dem Zentralbereich 21, 31, 41 sind jeweils (nicht dargestellte) Befestigungsmittel vorhanden, mit deren Hilfe das Kopfstück 20 an dem Kopfbereich des Handstücks 4 befestigt werden kann. Die Befestigung ist dabei vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie einen einfachen und schnellen Wechsel der Kopfstücke 20 erlaubt. Es wäre beispielsweise eine drehbare Anordnung denkbar, wodurch die Handhabung des FOTI-Geräts vereinfacht wird. Eine bevorzugte Ausführungsform besteht allerdings insbesondere darin, dass die Kopfstücke als auswechselbare Elemente auf eine klassische Intraoral-Kamera aufsetzbar sind. In diesem Fall können also die Einsatzmöglichkeiten einer herkömmlichen Kamera durch die Kopfstücke erweitert werden, da diese nunmehr auch zur Erstellung von Transilluminations-Aufnahmen genutzt werden kann. Da bei einer klassischen Intraoral-Kamera im Kopfbereich ohnehin Licht abgestrahlt wird und ein Lichteintrittsfenster für die Kamera vorhanden ist, müssen also lediglich im Zentralbereich der Kopfstücke 20, 30, 40 entsprechende Kopplungselemente vorgesehen sein, um eine Licht- und Bildübertragung zu ermöglichen.
Die Auswertung der mit den Handstücken 20 erfassten Bilder erfolgt wie bereits erwähnt durch die in 2 dargestellte Zentraleinheit 2, wobei die Bilder insbesondere vor deren Darstellung auf dem Display 12 in digitaler Weise bearbeitet werden. Ein Zweck dieser Bearbeitung kann beispielsweise darin bestehen, überblendete Bildbereiche quantitativ zu manipulieren bzw. herauszurechnen. Der Sinn dieser Maßnahme besteht darin, zu vermeiden, dass Aufnahmen des transilluminierten Zahns durch reflektiertes Licht unbrauchbar werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass durchaus die Möglichkeit besteht, dass auf den Zahn gerichtetes Licht an dessen Oberfläche reflektiert wird und anderweitig in den Strahlengang der Bilderfassungsmittel gelangt. Zwar könnten optional zusätzliche Abschattungsmittel an den Kopfstücken vorgesehen sein, auch bei dem Einsatz derartiger Maßnahmen bestünde allerdings die Gefahr, dass Licht in ungewünschter Weise von den Bilderfassungsmitteln erfasst wird, ohne vorher den Zahn durchleuchtet zu haben. Da dies in den Aufnahmen zu Bereichen mit einer deutlich erhöhten Helligkeit führen würde, werden derartige Effekte bei der Bildbearbeitung kompensiert, um letztendlich eine auswertbare Ansicht des Zahns zu erhalten.
Eine weitere Maßnahme bei der Bildbearbeitung besteht darin, zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommene Bilder derart zu bearbeiten, dass diese übereinander gelegt bzw. verglichen werden können. Da bei den Kopfstücken keine eindeutige Positionierung und Ausrichtung vorgegeben ist, können durchaus gewisse Abweichungen hinsichtlich des Bildausschnitts und evtl. auch der Richtung auftreten. Derartige Unterschiede in zwei zu verschiedenen Zeitpunkten erstellten Aufnahmen können allerdings rechnerisch kompensiert werden, um letztendlich einen Vergleich durchführen zu können.
Die zuvor beschriebene Vorgehensweise ist schematisch in 12 dargestellt. Hierbei werden zwei zu verschiedenen Zeitpunkten erstellte Aufnahmen 60a und 60b derart ausgewertet, dass die übereinstimmenden Bildbereiche 61a und 61b ermittelt werden, welche anschließend übereinander gelegt werden können. In diesem Fall kann evtl. auch eine Anpassung der weiteren Bildeigenschaften, z.B. der Helligkeit und des Kontrasts erfolgen, um einen optimalen Vergleich zwischen den beiden ermittelten Bildbereichen 61a und 61b zu ermöglichen. Auch eine Korrektur der Perspektive wäre bei leicht verschiedenen Ausrichtungen der Kamera möglich. Die hierbei vorgenommenen Vergleiche lassen dann einen Rückschluss auf die zeitliche Entwicklung von Karies in dem Zahn zu. So ist bei dem dargestellten Beispiel erkennbar, dass der kariöse Bereich 103a, 103b im Zeitraum zwischen den beiden Aufnahmen größer geworden ist.
Damit eröffnet das erfindungsgemäße FOTI-System die Möglichkeit, Aufnahmen transilluminierter Zähne mit hoher Qualität zu erstellen und diese - sofern gewünscht - mit früheren Aufnahmen zu vergleichen. Die Möglichkeit zur Diagnose von Karies und Lokalisierung von kariösem Gewebe wird hierdurch signifikant verbessert.
Nachfolgend sollen zwei Maßnahmen erläutert werden, welche zur Verbesserung der Kariesdiagnose eingesetzt werden. Beide Maßnahmen können dabei auch unabhängig von der Ausgestaltung des Kopfstücks im Hinblick auf die Positionierung am Zahn genutzt werden. Der Einsatz der in den vorherigen Figuren dargestellten Kopfstücke ist zwar aufgrund der damit erzielbaren Bildqualität vorteilhaft, allerdings nicht zwingend erforderlich. Gleiches gilt für die zuvor beschriebene digitale Bildbearbeitung, welche einen besseren Vergleich von zeitlich verschiedenen Aufnahmen ermöglicht.
Eine erste Maßnahme besteht hierbei darin, dem Patienten vor der Untersuchung eine intraoral anzuwendende Flüssigkeit zu verabreichen bzw. zu applizieren. Diese Flüssigkeit zeichnet sich dabei dadurch aus, dass sie sich einerseits an kariösem Gewebe anlagert und andererseits bei der Bestrahlung durch das Untersuchungslicht in gesonderter Weise erkennbar ist. Beispielsweise könnte die Flüssigkeit für eine farblich veränderte Darstellung kariöser Bereiche genutzt werden. Hierbei können insbesondere an der Oberfläche des Zahns befindliche kariöse Bereiche nochmals genauer und besser diagnostiziert werden, da sie in der Transilluminations-Aufnahme besonders gut erkennbar sind.
Eine erfindungsgemäße Maßnahme ist in 13 dargestellt, welche eine weitere Variante eines Kopfstücks 50 zeigt. Die Besonderheit besteht hierbei darin, dass neben den üblichen Bestrahlungsmitteln 25 für die Erstellung der FOTI-Aufnahme ein weiteres Lichtabstrahlelement 51 vorgesehen ist, welches eine Anregungsstrahlung 52 auf denjenigen Bereich der Zahnoberfläche richtet, der auch von den Bilderfassungsmitteln 26 erfasst wird. Dieses Abstrahlelement 51 dient dazu, eine Anregungsstrahlung 52 auf den Zahn 100 zu richten, welche für den Fall, dass sie auf kariöses Gewebe trifft, eine Antwortstrahlung z.B. in Form einer Fluoreszenzstrahlung 53 hervorruft. Diese Fluoreszenzstrahlung kann durch die Bilderfassungsmittel 25 ebenfalls erfasst und durch die Zentraleinheit 2 quantitativ ausgewertet werden. Die Intensität der Fluoreszenzstrahlung gibt dann eine quantitative Auskunft über den Kariesbefall, so dass nicht nur eine Lokalisierung desselben, sondern auch eine Bewertung möglich ist. Diese Kombination zwischen optischer Untersuchung und Fluoreszenzdiagnose führt somit zu einer besonders präzisen Erkennung von Karies.
Insgesamt wird also ein neuartiges System zur Erstellung von Transilluminations-Aufnahmen von Zähnen zur Verfügung gestellt, mit dem aufgrund der erhöhten Bildqualität der FOTI-Aufnahmen die Diagnose und ggf. quantitative Bewertung von Karies signifikant verbessert werden kann.

Claims

Zahnärztliches System (1) zum Transilluminieren von Zähnen (100), aufweisend: a) eine Lichtquelle zum Erzeugen einer Untersuchungsstrahlung, b) Bestrahlungsmittel (25) zum Richten der Untersuchungsstrahlung (102) auf einen zu untersuchenden Zahn (100), c) Mittel zum Erfassen eines optischen Bildes (26) des durch die Untersuchungsstrahlung (102) illuminierten Zahns (100), d) eine mit den Bilderfassungsmitteln (26) gekoppelte Bilderfassungseinheit (7) zum Erstellen eines digitalen Bilds des illuminierten Zahns (100) sowie e) eine Auswerteeinheit (2) zum Bewerten des von der Bilderfassungseinheit (7) erstellten digitalen Bilds, wobei die Auswerteeinheit (2) zum Bewerten des von der Bilderfassungseinheit (7) erstellten digitalen Bilds dazu ausgebildet ist, zu verschiedenen Zeitpunkten erstellte Bilder (60a, 60b) zu vergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zusätzlich eine Lichtquelle zum Erzeugen einer Anregungsstrahlung (52) sowie Mittel zum Richten der Anregungsstrahlung (52) auf den von den Bilderfassungsmitteln (26) erfassten Bereichs aufweist, wobei die Auswerteeinheit (2) dazu ausgebildet ist, eine auf die Bestrahlung mit der Anregungsstrahlung (52) hin entstehende Antwortstrahlung (53) zu erfassen und qualitativ zu bewerten.
Zahnärztliches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (2) dazu ausgebildet ist, vor einem Vergleich von zwei Bildern (60a, 60b) diese zu analysieren, um übereinstimmende Bildausschnitte (61a, 61b) zu ermitteln, welche jeweils den gleichen Bereich eines zu untersuchenden Zahns (100) zeigen.
Zahnärztliches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (2) dazu ausgebildet ist, vor einem Vergleich von zwei Bildern diese im Hinblick auf ihre Bildeigenschaften, insbesondere auf die Helligkeit und den Kontrast anzugleichen.
Zahnärztliches System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (2) zum Bewerten des von der Bilderfassungseinheit (7) erstellten digitalen Bilds dazu ausgebildet ist, während der Bilderstellung überstrahlte Bereiche des Bilds quantitativ zu manipulieren.
Zahnärztliches System (1) zum Transilluminieren von Zähnen (100), aufweisend: a) eine Lichtquelle zum Erzeugen einer Untersuchungsstrahlung, b) Bestrahlungsmittel (25) zum Richten der Untersuchungsstrahlung (102) auf einen zu untersuchenden Zahn (100), c) Mittel zum Erfassen eines optischen Bildes (26) des durch die Untersuchungsstrahlung (102) illuminierten Zahns (100), d) eine mit den Bilderfassungsmitteln (26) gekoppelte Bilderfassungseinheit (7) zum Erstellen eines digitalen Bilds des illuminierten Zahns (100) sowie e) eine Auswerteeinheit (2) zum Bewerten des von der Bilderfassungseinheit (7) erstellten digitalen Bilds, wobei die Auswerteeinheit (2) zum Bewerten des von der Bilderfassungseinheit (7) erstellten digitalen Bilds dazu ausgebildet ist, während der Bilderstellung überstrahlte Bereiche des Bilds quantitativ zu manipulieren, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zusätzlich eine Lichtquelle zum Erzeugen einer Anregungsstrahlung (52) sowie Mittel zum Richten der Anregungsstrahlung (52) auf den von den Bilderfassungsmitteln (26) erfassten Bereichs aufweist, wobei die Auswerteeinheit (2) dazu ausgebildet ist, eine auf die Bestrahlung mit der Anregungsstrahlung (52) hin entstehende Antwortstrahlung (53) zu erfassen und qualitativ zu bewerten.
Zahnärztliches System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlungsmittel (25) eine LED bzw. ein licht-emittierendes Halbleiterelement umfassen.
Zahnärztliches System nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Anregungsstrahlung (52) beim Treffen auf kariöses Gewebe eine Antwortstrahlung (53) in Form einer Fluoreszenzstrahlung hervorruft.
Software zur Durchführung einer Bearbeitung bzw. Bewertung von Transilluminations-Bildern (60a, 60b), welche mit einem System (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 erstellt wurden.