DE102013226777B4 - Observation unit for detecting fluorescence and a device for detecting caries - Google Patents
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Abstract
Beobachtungseinheit (3) zur Erkennung von Fluoreszenz von Zähnen, aufweisend eine Halterung (20) oder ein Brillengestell und mindestens ein Filterelement (5), wobei das Filterelement (5) an dem Brillengestell (4) montiert ist oder mit der Halterung (20) an einem zahnärztlichen Handinstrument (21) oder klappbar an einer Brille montierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (5) mindestens eine erste und mindestens eine zweite Transmissionseigenschaft (8) aufweist, wobei sich die erste und die zweite Transmissionseigenschaft (8) unterscheiden.Observation unit (3) for detecting fluorescence from teeth, having a mount (20) or a spectacle frame and at least one filter element (5), the filter element (5) being mounted on the spectacle frame (4) or with the mount (20). a dental hand instrument (21) or foldable on glasses, characterized in that the filter element (5) has at least one first and at least one second transmission property (8), the first and second transmission properties (8) differing.
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die Erfindung betrifft eine Beobachtungseinheit zur Erkennung von Fluoreszenz, welche mindestens ein Filterelement aufweist, sowie eine diese Beobachtungseinheit umfassende Vorrichtung zur Erkennung von Karies.The invention relates to an observation unit for detecting fluorescence, which has at least one filter element, and a device for detecting caries that includes this observation unit.
Stand der TechnikState of the art
Bei der Aufbereitung kariöser Kavitäten ist es wesentlich, alle kariösen Stellen eines Zahns zu entfernen. Um das Erkennen kariöser Stellen zu ermöglichen bzw. zu vereinfachen, werden häufig die unterschiedlichen Fluoreszenzeigenschaften von kariöser und gesunder Zahnsubstanz genutzt. Wird die Zahnsubstanz mit Licht einer geeigneten Wellenlänge, typischerweise zwischen 360 und 580 nm, beispielsweise ca. 400-410 nm, angeregt, so unterscheidet sich das spontan emittierte Licht der kariösen Bereiche deutlich von dem von gesunden Bereichen emittierten Licht. Während die Fluoreszenz der kariösen Stellen im roten Wellenlängenbereich liegt, fluoresziert die gesunde Zahnsubstanz im grünen Wellenlängenbereich.When preparing carious cavities, it is essential to remove all of the decayed parts of a tooth. In order to enable or simplify the detection of carious areas, the different fluorescence properties of carious and healthy tooth substance are often used. If the tooth substance is excited with light of a suitable wavelength, typically between 360 and 580 nm, for example approx. 400-410 nm, the spontaneously emitted light from the carious areas differs significantly from the light emitted from healthy areas. While the fluorescence of the carious areas is in the red wavelength range, the healthy tooth substance fluoresces in the green wavelength range.
Aus der
Allerdings ist es mit der beschriebenen Brille nicht möglich, die grüne Fluoreszenz der gesunden Zahnsubstanz zu erkennen, da die entsprechenden Frequenzbereiche durch den montierten Filter herausgefiltert werden.However, it is not possible with the glasses described to recognize the green fluorescence of the healthy tooth substance, since the corresponding frequency ranges are filtered out by the mounted filter.
Um sowohl die grüne als auch die rote Fluoreszenz wahrnehmen zu können, werden beispielsweise Kanten- bzw. Langpassfilter mit einer entsprechend niedrigeren Grenzwellenlänge von beispielsweise 520 nm verwendet, wie dies beispielsweise aus der
Um die Fluoreszenz von gesunder und kariöser Zahnsubstanz besser unterscheiden zu können, kann auch eine Kombination aus Bandpass- und Kanten- bzw. Langpassfilter verwendet werden. Ein solcher Filter kann beispielsweise Licht im Wellenlängenbereich der Fluoreszenz der gesunden Zahnsubstanz, z.B. 500-570 nm, sowie Wellenlängen größer 600 nm möglichst vollständig oder zumindest teilweise durchlassen und alle kleineren bzw. dazwischen liegenden Wellenlängen herausfiltern.In order to be able to better distinguish between the fluorescence of healthy and carious tooth substance, a combination of bandpass and edge or longpass filters can also be used. Such a filter can, for example, transmit light in the wavelength range of the fluorescence of healthy tooth substance, e.g. 500-570 nm, as well as wavelengths greater than 600 nm as completely or at least partially as possible and filter out all smaller wavelengths or wavelengths in between.
Im Vergleich zu einem reinen Kanten- oder Langpassfilter wird mit einem solchen kombinierten Filter ein größerer Kontrast hinsichtlich der Fluoreszenzeigenschaften erreicht, welcher das Unterscheiden zwischen gesunder und kariöser Zahnsubstanz vereinfacht. Dies ist insbesondere für eine zuverlässige Kontrolle wünschenswert. Nachteilig ist jedoch, dass ein solcher kombinierter Filter ein insgesamt dunkleres Bild erzeugt als ein reiner Langpassfilter, wodurch physische Strukturen im Bildbereich schlechter zu erkennen sind. Dies ist insbesondere während einer Bearbeitung eines Zahns, beispielsweise während einer Excavation, nachteilig. Während der Bearbeitung wäre ein helleres Bild wünschenswert.Compared to a pure edge or long-pass filter, such a combined filter achieves a greater contrast with regard to the fluorescence properties, which makes it easier to distinguish between healthy and carious tooth substance. This is particularly desirable for reliable control. The disadvantage, however, is that such a combined filter produces an overall darker image than a pure long-pass filter, which means that physical structures in the image area are harder to recognize. This is particularly disadvantageous when a tooth is being processed, for example during an excavation. A brighter image would be desirable during editing.
Aus der
Aus der
Die Aufgabe der vorliegende Erfindung ist es, eine Beobachtungseinheit zur Erkennung von kariösen Zahnsubstanzen bereitzustellen, welche sowohl ein hinsichtlich der Fluoreszenz möglichst kontrastreiches sowie ein möglichst helles Bild eines oder mehrerer zur spontanen Emission angeregter Zähne liefert.The object of the present invention is to provide an observation unit for detecting carious tooth substances, which provides both an image that is as rich in contrast as possible in terms of fluorescence and as bright as possible of one or more teeth stimulated to spontaneously emit.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Erfindung betrifft eine Beobachtungseinheit zur Erkennung von Fluoreszenz von Zähnen, aufweisend eine Halterung oder ein Brillengestell und mindestens ein Filterelement , wobei das Filterelement an dem Brillengestell montiert ist oder mit der Halterung an einem zahnärztlichen Handinstrument oder klappbar an einer Brille montierbar ist. Das Filterelement weist mindestens eine erste und eine zweite Transmissionseigenschaft auf, wobei sich die erste und die zweite Transmissionseigenschaft unterscheiden.The invention relates to an observation unit for detecting fluorescence from teeth, having a mount or a spectacle frame and at least one filter element, the filter element being mounted on the spectacle frame or with the mount on a dental hand instrument ment or foldable on a pair of glasses. The filter element has at least a first and a second transmission property, with the first and the second transmission property being different.
Bei der Behandlung von Zähnen kann beispielsweise zur Unterscheidung von kariöser und gesunder Zahnsubstanz deren unterschiedliche Fluoreszenzeigenschaften ausgenutzt werden. Hierzu werden die Zähne mit Licht mit einer die Fluoreszenz anregenden Wellenlänge beleuchtet, wobei die Zähne einerseits dieses Anregungslicht reflektieren und weiterhin in gesunden Bereichen typischerweise grünes Licht, z.B. zwischen 480 nm und 560 nm, und in kariösen Bereichen typischerweise rotes Licht, z.B. zwischen 630 nm und 790 nm, aufgrund von Fluoreszenz emittieren.When treating teeth, their different fluorescence properties can be used, for example, to differentiate between carious and healthy tooth substance. For this purpose, the teeth are illuminated with light with a wavelength that stimulates fluorescence, with the teeth reflecting this excitation light and also typically green light in healthy areas, e.g. between 480 nm and 560 nm, and typically red light in carious areas, e.g. between 630 nm and 790 nm, emit due to fluorescence.
Das Erkennen dieser verschiedenen Fluoreszenzen, insbesondere der mit Karies befallenen Stellen, kann durch den Einsatz eines geeigneten Filterelements vereinfacht bzw. verbessert werden. Filterelement bezeichnet ein Mittel mit einer beliebigen speziellen optischen Filterkennlinie, also einer speziellen Transmissionseigenschaften für Licht. Die Filterkennlinie zeigt den Transmissionsgrad in Abhängigkeit von der Wellenlänge an. Dieser kann von vollständiger Transmission bis zu vollständigem abblocken durch Reflektion oder Absorption reichen.The detection of these different fluorescences, in particular the areas affected by caries, can be simplified or improved by using a suitable filter element. Filter element refers to a medium with any special optical filter characteristic, i.e. special transmission properties for light. The filter characteristic shows the transmittance as a function of the wavelength. This can range from complete transmission to complete blocking by reflection or absorption.
Da bei einer Fluoreszenzanregung die Intensität des reflektierten Anregungslichts meist deutlich größer als die der Fluoreszenz ist, kann beispielsweise ein Herausfiltern des Anregungslichts mittels eines Filterelements mit geeigneter Transmissionseigenschaft in einem Beobachtungsstrahlengang das Erkennen der Fluoreszenz deutlich vereinfachen. Since the intensity of the reflected excitation light is usually significantly greater than that of the fluorescence during fluorescence excitation, filtering out the excitation light by means of a filter element with suitable transmission properties in an observation beam path can significantly simplify the detection of the fluorescence.
Weiterhin ist bei einer Fluoreszenzanregung von Zähnen die grüne Fluoreszenz der gesunden Zahnbereiche typischerweise mehr als doppelt so intensiv wie die rote Fluoreszenz der kariösen Bereiche, weshalb ein Dämpfen der grünen Fluoreszenz mittels eines Filterelements mit geeigneter Transmissionseigenschaft das Erkennen der kariösen Bereich deutlich vereinfachen kann.Furthermore, when teeth are excited by fluorescence, the green fluorescence of the healthy tooth areas is typically more than twice as intense as the red fluorescence of the carious areas, which is why attenuating the green fluorescence using a filter element with suitable transmission properties can significantly simplify the detection of the carious areas.
Ein völliges Herausfiltern der grünen Fluoreszenz der gesunden Zahnbereiche durch ein Filterelement mit entsprechender Transmissionseigenschaft ist ebenfalls möglich. Allerdings ist der Kontrast zwischen der roten und der grünen Fluoreszenz besonders hoch bzw. das Unterscheiden zwischen rot und grün für das menschliche Auge besonders einfach, insbesondere höher als ein Kontrast von roter Fluoreszenz gegenüber Dunkelheit. Daher kann das zumindest teilweise Verbleiben von grüner Fluoreszenz im Beobachtungsstrahlengang das Erkennen der kariösen Stellen vereinfachen.It is also possible to completely filter out the green fluorescence of healthy tooth areas using a filter element with appropriate transmission properties. However, the contrast between the red and the green fluorescence is particularly high or distinguishing between red and green is particularly easy for the human eye, in particular higher than a contrast of red fluorescence compared to darkness. Therefore, the at least partial remaining of green fluorescence in the observation beam path can simplify the detection of the carious sites.
Insgesamt verringert das Herausfiltern von Licht die Lichtintensität und damit den Helligkeitseindruck, den ein Beobachter gewinnen kann. Dies kann das Erkennen von physischen Strukturen, beispielsweise der äußeren Form eines Zahns erschweren. Daher ist es für bestimmte Arbeitsschritte bei der Behandlung eines Zahns wiederum vorteilhafter, möglichst wenig oder kein Licht herauszufiltern bzw. zu absorbieren oder zu reflektieren.Overall, filtering out light reduces the light intensity and thus the impression of brightness that an observer can gain. This can make it difficult to see physical structures, such as the external shape of a tooth. It is therefore more advantageous for certain work steps in the treatment of a tooth to filter out or absorb or reflect as little or no light as possible.
Beispielsweise kann es erwünscht sein während eines Diagnoseschritts einen Zahn durch ein Filterelement mit einer bestimmten Filterwirkung zu betrachten und während eines Bearbeitungsschritts, beispielsweise einer Exkavation keinerlei Filterwirkung im Beobachtungsstrahlengang zu haben.For example, it may be desirable to view a tooth through a filter element with a specific filter effect during a diagnostic step and not to have any filter effect in the observation beam path during a processing step, for example an excavation.
Das erfindungsgemäße Kombinieren von mindestens zwei unterschiedlichen Transmissionseigenschaften in einem Filterelement ermöglicht es auf einfache Weise alle gewünschten Filtereigenschaften bereitzustellen, ohne dass ein Wechseln oder Entfernen der Beobachtungseinheit notwendig wäre. Dabei kann die erste wie auch die zweite Transmissionseigenschaften jeweils eine der vorgenannten Filtereigenschaften oder auch irgendeine andere Filtereigenschaft sein.The inventive combination of at least two different transmission properties in one filter element makes it possible to provide all desired filter properties in a simple manner, without the observation unit having to be changed or removed. The first as well as the second transmission property can each be one of the aforementioned filter properties or also any other filter property.
Vorteilhafterweise weist das Filterelement mindestens einen ersten Bereich mit der ersten Transmissionseigenschaft und einen zweiten Bereich mit der zweiten Transmissionseigenschaft auf.The filter element advantageously has at least a first area with the first transmission property and a second area with the second transmission property.
Das örtlich getrennte Anordnen der unterschiedlichen Transmissionseigenschaften innerhalb eines Filterelements ermöglicht es dem Beobachter beispielsweise allein durch Bewegen des Kopfes und/oder des Blickwinkels und/oder des Filterelements durch den mindestens einen ersten oder durch den mindestens einen zweiten Bereich zu schauen und dadurch die geeignetste Transmissionseigenschaft auszuwählen.The spatially separate arrangement of the different transmission properties within a filter element enables the observer to look through the at least one first or through the at least one second area, for example simply by moving the head and/or the viewing angle and/or the filter element, and thereby select the most suitable transmission property .
Die Wahl der Anzahl der verschiedenen Transmissionseigenschaften und die entsprechende Anzahl verschiedener Bereiche richtet sich im Wesentlichen nach einer gewünschten Anwendung, einer Größe des Filterelements und einer notwendigen Mindestgröße der einzelnen Bereiche.The choice of the number of different transmission properties and the corresponding number of different areas depends essentially on a desired application, a size of the filter element and a necessary minimum size of the individual areas.
Vorteilhafterweise weist das Filterelement zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich einen Übergangsbereich auf. Der Übergangsbereich weist vorteilhafterweise eine Transmissionseigenschaft auf, die einen abgestuften Verlauf von der ersten Transmissionseigenschaft zur zweiten Transmissionseigenschaft aufweist.The filter element advantageously has a transition area between the first and the second area. The transition area advantageously has a transmission property that has a graded progression from the first transmission property to the second transmission property.
Der Übergangsbereich ermöglicht es den Übergang von einer ersten zu einer zweiten Transmissionseigenschaft zu gestalten. Insbesondere ermöglicht ein abgestufter Verlauf einen fließenden Übergang im Bildeindruck und vermeidet störende Bildeffekte, die durch eine scharfe Kante beim Übergang von mindestens einer ersten Transmissionseigenschaft zu mindestens einer zweiten Transmissionseigenschaft auftreten können.The transition area makes it possible to design the transition from a first to a second transmission property. In particular, a graded progression enables a smooth transition in the image impression and avoids disruptive image effects that can occur as a result of a sharp edge in the transition from at least one first transmission property to at least one second transmission property.
Vorteilhafterweise weist das Filterelement eine elektrochrome Schicht auf.The filter element advantageously has an electrochromic layer.
Hierdurch kann mittels einer Strom- und/oder Spannungsänderung zwischen den mindestens zwei unterschiedlichen Transmissionseigenschaften des Filterelements gewechselt werden.As a result, it is possible to switch between the at least two different transmission properties of the filter element by means of a current and/or voltage change.
Das Filterelement kann beispielsweise aus Kunststoff oder Glas bestehen, welches mit einer elektrochromen Schicht beschichtet ist. Oder eine elektrochrome Schicht kann zwischen zwei Glas- oder Kunststoffschichten angeordnet sein. Elektrochrome Schicht bezeichnet eine Schicht, die auch in weitere Schichten unterteilt sein kann und elektrochrome Eigenschaften aufweist, d.h. die Transmissionseigenschaft dieser Schicht ändert sich bei einer geeigneten Änderung eines anliegenden Stroms bzw. einer anliegenden Spannung.The filter element can be made of plastic or glass, for example, which is coated with an electrochromic layer. Or an electrochromic layer can be sandwiched between two layers of glass or plastic. Electrochromic layer refers to a layer that can also be divided into further layers and has electrochromic properties, i.e. the transmission property of this layer changes with a suitable change in an applied current or an applied voltage.
Weiterhin kann beispielsweise eine Batterie oder ein Anschluss an eine Spannungsquelle an der Beobachtungseinheit angeordnet sein und über eine Regeleinheit, beispielsweise ein Drehpotentiometer, mit der elektrochromen Schicht verbunden sein. Beispielsweise durch Veränderung der an der elektrochromen Schicht anliegenden Spannung kann die Transmissionseigenschaft dieser Schicht verändert werden.Furthermore, for example, a battery or a connection to a voltage source can be arranged on the observation unit and connected to the electrochromic layer via a control unit, for example a rotary potentiometer. For example, the transmission property of this layer can be changed by changing the voltage applied to the electrochromic layer.
Dies ermöglicht es eine Beobachtungseinheit mit einem Filterelement auszustatten, welches immer genau eine Transmissionseigenschaft aufweist, wobei beispielsweise mittels einer elektrischen Schaltung sehr einfach zwischen mindestens zwei verschiedenen Transmissionseigenschaften gewechselt werden kann ohne die Beobachtungseinheit hierfür wechseln zu müssen.This makes it possible to equip an observation unit with a filter element, which always has exactly one transmission property, it being possible to switch very easily between at least two different transmission properties, for example by means of an electrical circuit, without having to change the observation unit for this purpose.
Vorteilhafterweise weist die Beobachtungseinheit einen Sensor zum Detektieren von Licht einer Wellenlänge und eine Regelungseinheit zur Regelung einer an der elektrochromen Schicht anliegenden Spannung auf.The observation unit advantageously has a sensor for detecting light of one wavelength and a control unit for controlling a voltage applied to the electrochromic layer.
Dies ermöglicht die automatische Regelung der Transmissionseigenschaft. Beispielsweise kann bei Detektieren von Anregungslicht durch den Sensor eine gewünschte Filtereigenschaft automatisch aktiviert werden, indem mittels der Regelungseinheit automatisch die Spannung bzw. der Strom an der elektrochrome Schicht so geregelt wird, dass das Filterelement die gewünschte Transmissionseigenschaft aufweist. Wird durch den Sensor kein Anregungslicht detektiert, so kann beispielsweise mittels der Regelungseinheit der Strom bzw. die Spannung an der elektrochromen Schicht so geregelt bzw. ausgeschaltet werden, dass das Filterelement eine gewünschte, beispielsweise keine Filterwirkung aufweist.This enables automatic control of the transmission property. For example, when excitation light is detected by the sensor, a desired filter property can be automatically activated by automatically controlling the voltage or current at the electrochromic layer by means of the control unit such that the filter element has the desired transmission property. If no excitation light is detected by the sensor, the current or the voltage at the electrochromic layer can be regulated or switched off by means of the regulating unit, for example, such that the filter element has a desired filter effect, for example no filter effect.
Vorteilhafterweise weist das Filterelement ein dünne dielektrische Schicht auf.The filter element advantageously has a thin dielectric layer.
Durch Reflexion und Transmission an einer dünnen dielektrischen Schicht treten aufgrund des Gangunterschieds von verschiednen reflektierten und transmittierten Lichtanteilen konstruktive sowie destruktive Interferenz auf. Solche Filter werden häufig als Interferenzfilter bezeichnet. Die Dicke der dielektrischen Schicht ist typischerweise kleiner als die Wellenlänge des zu filternden Lichts.Constructive and destructive interference occurs as a result of reflection and transmission on a thin dielectric layer due to the path difference between the various reflected and transmitted light components. Such filters are often referred to as interference filters. The thickness of the dielectric layer is typically less than the wavelength of the light to be filtered.
Die an dünnen Schichten auftretenden Interferenzen sind winkelabhängig, so dass mittels einer dünnen dielektrischen Schicht für verschiedene Einfallswinkel von Licht auf die Schicht verschiedene Transmissionseigenschaften auftreten. Dadurch ermöglicht es die dünne dielektrische Schicht, die mindestens zwei Transmissionseigenschaften des Filterelements beispielsweise über das gesamte Filterelement bereitzustellen, wobei ein Benutzer durch Ändern des Beobachtungswinkels, beispielsweise durch Bewegen des Kopfes, des Blicks und/oder des Filterelements, zwischen den unterschiedlichen Transmissionseigenschaften wählen kann.The interferences that occur on thin layers are angle-dependent, so that different transmission properties occur by means of a thin dielectric layer for different angles of incidence of light on the layer. As a result, the thin dielectric layer makes it possible to provide the at least two transmission properties of the filter element, for example over the entire filter element, with a user being able to choose between the different transmission properties by changing the viewing angle, for example by moving the head, the gaze and/or the filter element.
Eine solche dünne dielektrische Schicht kann wiederum aus mehreren verschiedenen Schichten aufgebaut sein, um die gewünschten Transmissionseigenschaften aufzuweisen.Such a thin dielectric layer can in turn be made up of several different layers in order to have the desired transmission properties.
Vorteilhafterweise weist das mindestens eine Filterelement mindestens eine weitere Transmissionseigenschaft auf, die sich von der erste und der zweiten Transmissionseigenschaft unterscheidet.The at least one filter element advantageously has at least one further transmission property that differs from the first and the second transmission property.
Eine oder auch mehrere weitere Transmissionseigenschaften mit der ersten und der zweiten Transmissionseigenschaft in einem Filterelement zu kombinieren ermöglicht es mehrere Filtereigenschaften in einer einzigen Beobachtungseinheit bereitzustellen.Combining one or more further transmission properties with the first and the second transmission property in one filter element makes it possible to provide several filter properties in a single observation unit.
Vorteilhafterweise weist die erste oder die zweite oder die weitere Transmissionseigenschaft eine Kantenwellenlänge auf, wobei Licht mit einer Wellenlänge, die kleiner als die Kantenwellenlänge ist, absorbiert oder reflektiert wird und wobei Licht mit einer Wellenlänge, die größer als die erste Kantenwellenlänge ist, transmittiert wird.Advantageously, the first or the second or the further transmission property has an edge wavelength, with light having a wavelength that is smaller than the edge wavelength being absorbed or reflected and with light having a wavelength longer than the first edge wavelength is transmitted.
Die Kantenwellenlänge bezeichnet somit die filterspezifische Wellenlänge, die einen Absorptions- und einen Transmissionsbereich voneinander trennt. Filter mit solchen Transmissionseigenschaften bzw. einer solchen Kantenwellenlänge werden häufig als Kantenfilter oder als Langpassfilter bezeichnet.The edge wavelength thus designates the filter-specific wavelength that separates an absorption and a transmission range from one another. Filters with such transmission properties or such an edge wavelength are often referred to as edge filters or as long-pass filters.
Ist die erste oder die zweite oder auch eine weitere Transmissionseigenschaft des Filterelements ein Langpassfilter, so ist es möglich, insbesondere das Anregungslicht, welches Energiereicher als die Fluoreszenz ist und daher eine kürzere Wellenlänge aufweist, herauszufiltern und bei geeigneter Wahl der Kantenwellenlänge gleichzeitig sicherzustellen, dass alle Fluoreszenz oder zumindest die gewünschten Wellenlängen möglichst vollständig transmittiert werden.If the first or the second or also a further transmission property of the filter element is a long-pass filter, it is possible to filter out the excitation light in particular, which is more energetic than the fluorescence and therefore has a shorter wavelength, and with a suitable choice of the edge wavelength at the same time ensure that all Fluorescence or at least the desired wavelengths are transmitted as completely as possible.
Vorteilhafterweise liegt die Kantenwellenlänge zwischen 490 nm und 520 nm.The edge wavelength is advantageously between 490 nm and 520 nm.
Eine solche Kantenwellenlänge ermöglicht es, das reflektierte Anregungslicht, welches für Zähne beispielsweise typischerweise eine Wellenlänge um die 400 nm hat, herauszufiltern und gleichzeitig sicherzustellen, dass die Fluoreszenz möglichst vollständig transmittiert und beim Beobachter ankommt.Such an edge wavelength makes it possible to filter out the reflected excitation light, which typically has a wavelength of around 400 nm for teeth, for example, and at the same time ensure that the fluorescence is transmitted as completely as possible and reaches the observer.
Vorteilhafterweise weist die erste oder die zweite oder die weitere Transmissionseigenschaft eine Kantenwellenlänge und einen Sperrbereich auf, wobei Licht mit einer Wellenlänge, die kleiner als die Kantenwellenlänge ist oder im Sperrbereich liegt, absorbiert oder reflektiert wird und wobei Licht mit einer Wellenlänge, die größer als die Kantenwellenlänge ist und nicht im Sperrbereich liegt, transmittiert wird.Advantageously, the first or the second or the further transmission property has an edge wavelength and a stop band, wherein light with a wavelength that is smaller than the edge wavelength or is in the stop band is absorbed or reflected and wherein light with a wavelength that is greater than the Edge wavelength is and is not in the stop band, is transmitted.
Eine solche Transmissionseigenschaft ermöglicht beispielsweise eine gute Erkennbarkeit der Fluoreszenz kariöser Zahnbereiche. Mittels der Kantenwellenlänge bzw. der einem Langpassfilter entsprechenden Filterwirkung wird das kurzwellige Anregungslicht und mittels der Bandsperre das Licht mit Wellenlängen zwischen der grünen Fluoreszenz von gesunder Zahnsubstanz und der roten Fluoreszenz von kariöser Zahnsubstanz herausgefiltert. So verbleibt im Wesentlichen nur die grüne und die rote Fluoreszenz im Beobachtungsstrahlengang, wobei diese vom menschlichen Auge besonders gut voneinander zu unterscheiden sind. So sind insbesondere die roten Bereiche, also die mit Karies befallenen Bereiche gut zu erkennen.Such a transmission property enables, for example, good recognition of the fluorescence of carious tooth areas. The short-wave excitation light is filtered out by means of the edge wavelength or the filter effect corresponding to a long-pass filter, and the light with wavelengths between the green fluorescence of healthy tooth substance and the red fluorescence of carious tooth substance is filtered out by means of the band stop filter. Essentially only the green and the red fluorescence remain in the observation beam path, these being particularly easy to distinguish from one another by the human eye. The red areas in particular, i.e. the areas affected by caries, are clearly visible.
Vorteilhafterweise liegt die Kantenwellenlänge zwischen 490 nm und 520 nm, wodurch kurzwelliges Anregungslicht aus einem Beobachtungsstrahlengang entfernbar ist.The edge wavelength is advantageously between 490 nm and 520 nm, as a result of which short-wave excitation light can be removed from an observation beam path.
Vorteilhafterweise liegt der Sperrbereich zwischen 560 nm und 600 nm, wodurch Licht mit Wellenlängen im Bereich zwischen der Fluoreszenz von gesunder und von kariöser Zahnsubstanz entfernbar ist.The blocking range is advantageously between 560 nm and 600 nm, as a result of which light with wavelengths in the range between the fluorescence of healthy and carious tooth substance can be removed.
Vorteilhafterweise weist die erste oder die zweite oder die weitere Transmissionseigenschaft einen Dämpfungsbereich auf, wobei zumindest ein Anteil von Licht mit einer Wellenlänge im Dämpfungsbereich absorbiert wird.Advantageously, the first or the second or the further transmission property has an attenuation range, with at least a proportion of light having a wavelength in the attenuation range being absorbed.
Dies ermöglicht beispielsweise eine möglichst kontrastreiche Darstellung kariöser Bereiche, indem zusätzlich die grüne Fluoreszenz der gesunden Zahnbereiche abgeschwächt wird, so dass sie nur teilweise im Beleuchtungsstrahlengang verbleibt. Die Abschwächung ist notwendig, da die Fluoreszenz des gesunden Zahnbereichs sonst dominiert, da die Intensität dieser Fluoreszenz deutlich größer ist als die Intensität der Fluoreszenz des kariösen Zahnbereichs und da die Bereiche gesunder Zahnsubstanz meist auch flächenmäßig größer sind als die mit Karies befallenen Bereiche.This enables, for example, a high-contrast display of carious areas by additionally weakening the green fluorescence of the healthy tooth areas so that it only partially remains in the illumination beam path. The attenuation is necessary because the fluorescence of the healthy tooth area otherwise dominates, since the intensity of this fluorescence is significantly greater than the intensity of the fluorescence of the carious tooth area and because the areas of healthy tooth substance are usually larger in terms of surface area than the areas affected by caries.
Vorteilhafterweise liegt der Dämpfungsbereich zwischen 500 nm und 560 nm und beträgt der Anteil 50%.The attenuation range is advantageously between 500 nm and 560 nm and the proportion is 50%.
Hierdurch wird insbesondere die Fluoreszenz von gesunder Zahnsubstanz soweit gedämpft, dass die verbleibend Intensität mit der Intensität der Fluoreszenz von kariöser Zahnsubstanz vergleichbar ist und ein auf die Karieserkennung optimierter Bildeindruck erzeugt wird.In this way, in particular, the fluorescence of healthy tooth substance is damped to such an extent that the remaining intensity is comparable to the intensity of the fluorescence of carious tooth substance and an image impression optimized for caries detection is generated.
Vorteilhafterweise ist die erste, die zweite oder die weitere Transmissionseigenschaft so ausgebildet, dass Licht einer beliebigen Wellenlänge vollständig transmittiert wird.Advantageously, the first, the second or the further transmission property is designed in such a way that light of any desired wavelength is completely transmitted.
Hierdurch ist es möglich, ohne Wechseln der Beobachtungseinheit auch einen Eindruck eines beobachteten Objekts ohne Filterwirkung bereitzustellen. Beispielweise bei der Bearbeitung des Zahns kann es vorteilhaft sein, ohne weitere Filterwirkungen den Zahn zu beobachten und dadurch die physische Struktur des Zahns besser zu erkennen.This makes it possible to also provide an impression of an observed object without a filter effect without changing the observation unit. For example, when processing the tooth, it can be advantageous to observe the tooth without further filter effects and thereby better recognize the physical structure of the tooth.
Die Beobachtungseinheit ist eine Brille und umfasst ein Brillengestell, an dem das Filterelement montiert ist.The observation unit is a pair of glasses and includes a pair of glasses on which the filter element is mounted.
Eine Brille mit darin montierten Filterelementen ermöglicht das Beobachten eines Objekts, beispielsweise eines Zahns, durch die Beobachtungseinheit, insbesondere durch das Filterelement, ohne dabei in der Bewegungsfreiheit eingeschränkt zu sein, wobei insbesondere die Hände frei sind, um weitere Tätigkeiten auszuführen.A pair of glasses with filter elements mounted in them allows an object, such as a tooth, to be observed through the observation unit, in particular by the filter element, without being restricted in the freedom of movement, with the hands in particular being free to carry out other activities.
Die Beobachtungseinheit umfasst alternativ eine Halterung, mit der das Filterelement klappbar an einer Brille montierbar ist.As an alternative, the observation unit comprises a holder with which the filter element can be foldably mounted on a pair of glasses.
Hierdurch kann es leicht weggeklappt werden, beispielsweise nach oben, sollte es mal nicht benötigt werden.This allows it to be easily folded away, for example upwards, should it not be needed.
Die Beobachtungseinheit umfasst alternativ eine Halterung, mit der das Filterelement an einem zahnärztlichen Handstück anbringbar ist.Alternatively, the observation unit includes a holder with which the filter element can be attached to a dental handpiece.
Hierdurch kann die Beobachtungseinheit verwendet werden, ohne dass sie hierfür extra mit einer Hand zu halten wäre.As a result, the observation unit can be used without having to hold it with one hand for this purpose.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Erkennung von Karies mit einer Beleuchtungseinheit zur Anregung von Fluoreszenz, wobei die Vorrichtung eine erfindungsgemäße Beobachtungseinheit zur Erkennung von Fluoreszenz umfasst.Furthermore, the invention relates to a device for detecting caries with an illumination unit for exciting fluorescence, the device comprising an observation unit according to the invention for detecting fluorescence.
Die Beleuchtungseinheit kann beispielsweise eine mit der Hand zu haltende Lichtsonde oder eine an einem Brillengestell, beispielsweise an der ein Brillengestell umfassenden Beobachtungseinheit, oder mit einer entsprechenden Halterung am Kopf anbringbare Lichtquelle sein.The lighting unit can be, for example, a light probe to be held by hand or a light source which can be attached to a spectacle frame, for example to the observation unit comprising a spectacle frame, or can be attached to the head with a corresponding holder.
Figurenlistecharacter list
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt, die
-
1 eine Vorrichtung zur Erkennung von Karies, die -
2 eine als Brille ausgebildete Beobachtungseinheit mit einem ersten und einem zweiten Bereich mit jeweils unterschiedlicher Transmissionseigenschaft, die -
3a-d verschiedene Transmissionseigenschaften -
4 eine Beobachtungseinheit mit einem Übergangsbereich, die -
5a, b ein Filterelement mit einer elektrochromen Schicht, die -
6 ein Filterelement mit einer dünnen dielektrischen Schicht, die -
7 eine an einem zähnärztlichen Instrument angeordnete Beobachtungseinheit und die -
8 eine klappbar an einem Brillengestell angeordnete Beobachtungseinheit.
-
1 a device for detecting caries, the -
2 an observation unit designed as glasses with a first and a second area, each with different transmission properties, the -
3a-d different transmission properties -
4 an observation unit with a transition area, the -
5a, b a filter element with an electrochromic layer which -
6 a filter element with a thin dielectric layer, the -
7 an observation unit arranged on a dental instrument and the -
8th an observation unit arranged foldable on a spectacle frame.
Ausführungsbeispielexample
Die
Die Filterelemente 5 der Beobachtungseinheit 3 können wie in
In
In
In einem Filterelement 5 können neben den in
Das in
Es ist auch möglich, dass ein Filterelement 5 drei oder mehrere Bereiche mit jeweils verschiedenen Transmissionseigenschaften 8 aufweist, beispielsweise mit einer ersten Transmissionseigenschaft gemäß
Die Filterelemente 5 können zwischen einem ersten Bereich 6 und einem zweiten Bereich 7 auch einen Übergangsbereich 12 aufweisen, wie dies in
In
Es wäre auch möglich, anstatt einer Batterie 14 am Brillengestell 4 einen Anschluss für eine Strom- bzw. Spannungsversorgung vorzusehen. An diesen könnte dann beispielsweise über ein Kabel eine Batterie angeschlossen werden, die an einer Halterung, beispielsweise einem Klipp angebracht ist, mit der sie z.B. am Rand einer Hosentasche befestigt werden kann.It would also be possible to provide a connection for a current or voltage supply on the
Das Umschalten zwischen verschiedenen Transmissionseigenschaften 8 der elektrochromen Schicht 13 und damit des Filterelements 5 kann beispielsweise durch Drehen am Potentiometer 15 oder durch einen am Brillengestell 4 angeordneten Schalter/Taste etc. erfolgen.Switching between
Es ist aber auch möglich, eine automatische Regelung der Transmissionseigenschaft 8 über die Spannung bzw. den Strom vorzusehen. Hierfür kann beispielsweise eine Regelungseinheit 17 und eine Sensor 18, beispielsweise eine Photodiode, an dem Brillengestellt 4 angeordnet werden, die geeignet ist, dass Licht, welches zur Anregung von Fluoreszenz verwendet wird zu detektieren, wie dies in
In
Die dünne dielektrische Schicht 19 kann beispielsweise auch so gestaltet sein, dass sie für Licht, welches unter einem dritten Einfallswinkel a3, der zwischen dem ersten und dem zweiten Einfallswinkel a1 und a2 liegt, eine dritte Transmissionseigenschaft, beispielsweise gemäß
So kann mittels einer dünnen dielektrischen Schicht 19 für einen Einfallswinkel a1 eine Transmissionseigenschaft 8 gemäß
Wie in
Es ist auch möglich, die Beobachtungseinheit 3 mit einer klappbaren Haltung 22 beispielsweise an eine Brille anzuordnen, so dass die Beobachtungseinheit bei Bedarf weggeklappt werden kann, wie dies in
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- Vorrichtung zur Erkennung von KariesCaries detection device
- 22
- Beleuchtungseinheitlighting unit
- 33
- Beobachtungseinheitobservation unit
- 44
- Brillengestellglasses frame
- 55
- Filterelementfilter element
- 66
- erster Bereichfirst area
- 77
- zweiter Bereichsecond area
- 88th
- Transmissionseigenschafttransmission property
- 99
- Kantenwellenlängeedge wavelength
- 1010
- Dämpfungsbereichdamping range
- 1111
- Sperrbereichrestricted area
- 1212
- Übergangsbereichtransition area
- 1313
- elektrochrome Schichtelectrochromic layer
- 1414
- Batteriebattery
- 1515
- Potentiometerpotentiometer
- 1616
- Grundmaterialbase material
- 1717
- Regelungseinheitcontrol unit
- 1818
- Sensorsensor
- 1919
- dünne dielektrische Schichtthin dielectric layer
- 2020
- Halterungbracket
- 2121
- zahnärztliches Handinstrumentdental hand instrument
- 2222
- klappbare Halterungfoldable bracket
- a1a1
- Einfallswinkelangle of incidence
- a2a2
- Einfallswinkelangle of incidence
- α3α3
- Einfallswinkelangle of incidence
- λλ
- Wellenlängewavelength
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