JP2008194107A - Three-dimensional characteristic measuring and displaying apparatus for dental use - Google Patents

Three-dimensional characteristic measuring and displaying apparatus for dental use Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical coherence tomographic apparatus applicable for dental fields. <P>SOLUTION: The three-dimensional characteristic measuring and displaying apparatus with a data arithmetic part measures tissues or artificial compositions in a jaw oral cavity area of a living body and combines data of contact points or contact surfaces of upper and lower occlusal surfaces with any one of data of the shapes of tooth surfaces out of occlusion, data of the shapes of occlusal surfaces being occluded covering occlusal motions and tomographic data containing occlusal surfaces of upper and lower faced teeth being occluded covering occlusal motions and occluded faces of the upper and lower faced teeth occluded covering occlusal motions to compute and display with the arithmetic part and furthermore, data of the shapes of tooth surfaces out of occlusion separately acquired, not by the arithmetic operation with the three-dimensional superior characteristic measuring and displaying apparatus are displayed simultaneously. Thus, the surface shapes of the oral cavity tissues, the shapes of occlusal surfaces and the state of occlusion are measured and displayed. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、生物体の表面および内部の特性を3次元空間上の特性値として測定し、測定データを演算部において演算処理し、2次元または3次元の画面または印刷物に表示する3次元上特性測定・表示装置であって、歯科分野に適用される装置の新しい機能に関する。3次元上特性測定・表示装置に具体的な例としては、X線CT装置・MRI装置・3次元超音波画像診断装置・PET装置・SPECT装置・光CT装置および光コヒーレンストモグラフィー装置が含まれる。また、一般に口腔内の画像を撮影するカメラに代表される歯科用画像撮像装置の新しい機能に関する。   The present invention measures the surface and internal characteristics of a living organism as characteristic values in a three-dimensional space, performs arithmetic processing on the measurement data in a calculation unit, and displays them on a two-dimensional or three-dimensional screen or printed matter. The present invention relates to a new function of a measuring / display device applied to the dental field. Specific examples of the three-dimensional upper characteristic measurement / display apparatus include an X-ray CT apparatus, an MRI apparatus, a three-dimensional ultrasonic image diagnosis apparatus, a PET apparatus, a SPECT apparatus, an optical CT apparatus, and an optical coherence tomography apparatus. Further, the present invention generally relates to a new function of a dental image capturing apparatus represented by a camera that captures an intraoral image.

従来、歯科の診断において、顎口腔領域を撮影するために、X線撮影装置、口腔内カメラ、歯科用カメラ、X線CT、MRI等が使用されてきた。また、最近光コヒーレンストモグラフィーを歯科に適用する発明考案等もなされてきている。
X線撮影装置で得られる像は、あくまで透過像であり、被計測体のX線進行方向の情報は、重ねあわされて検出される。そのため、被計測体の内部構造を3次元的に知ることができない。また、X線は人体に有害であるため、年間被爆線量が決められており、資格を持った術者しか装置を扱えない上に、鉛・鉛ガラスなどの遮蔽部材に囲まれた部屋でしか使用できない。
Conventionally, an X-ray imaging apparatus, an intraoral camera, a dental camera, X-ray CT, MRI, and the like have been used for imaging a jaw and mouth region in dental diagnosis. Recently, inventions that apply optical coherence tomography to dentistry have been devised.
An image obtained by the X-ray imaging apparatus is merely a transmission image, and information on the X-ray traveling direction of the measurement target is detected by being superimposed. Therefore, it is impossible to know the internal structure of the measurement object three-dimensionally. Also, because X-rays are harmful to the human body, the annual exposure dose is determined, and only qualified surgeons can handle the device, and only in rooms surrounded by shielding materials such as lead and lead glass. I can not use it.

口腔内カメラは、口腔内組織の表面のみを撮像するので、歯等の内部情報が得られない。X線CTは、X線撮影装置と同様人体に有害である上に、分解能が悪く、装置も大型かつ高価である。MRIは、分解能が悪く、装置が大型かつ高価である上に、水分のない歯の内部構造は撮影できない。
ところで、X線CT装置やMRI装置、それにPETやSPECTおよび3次元超音波画像診断装置・光コヒーレンストモグラフィー装置に関しては生物体の表面および内部の特性を3次元空間上の特性値として測定し、測定データを演算部において演算処理し2次元または3次元の画面または印刷物に表示するものであり、生物体内部の立体的形状・構造情報のみならず、組成や病変の有無・進行度合い等も含む特性情報まで同様に表示可能であり非常に有用な装置として利用されている。
Since the intraoral camera images only the surface of the intraoral tissue, internal information such as teeth cannot be obtained. X-ray CT is harmful to the human body as well as an X-ray imaging apparatus, has low resolution, and is large and expensive. MRI has poor resolution, the apparatus is large and expensive, and the internal structure of teeth without moisture cannot be photographed.
By the way, for X-ray CT apparatus, MRI apparatus, PET, SPECT, 3D ultrasound diagnostic equipment and optical coherence tomography apparatus, the surface and internal characteristics of living organisms are measured as characteristic values in 3D space. The data is processed in the calculation unit and displayed on a 2D or 3D screen or printed matter, and includes not only the three-dimensional shape / structure information inside the organism, but also the composition, presence / absence / degree of progression, etc. Information can be displayed in the same manner, and it is used as a very useful device.

また、特に光コヒーレンストモグラフィー装置(以下、OCT装置と称する)は、人体に無害で、被計測体の3次元情報が高分解能で得られるため、角膜や網膜の断層計測等の眼科の分野で応用されている。なお、OCTは、Optical coherence tomographyの略である。また、OCT装置は、光学干渉断層撮影装置と呼ばれることもある。また、歯科分野においてもOCT装置を応用した発明考案がなされている。(特許文献1〜4、実用新案文献1〜4参照)
ここで、OCT装置の基本構成について説明する。
(OCT装置の基本構成・基本用語の説明および動作原理)
In particular, an optical coherence tomography apparatus (hereinafter referred to as an OCT apparatus) is harmless to the human body and can obtain three-dimensional information of a measured object with high resolution, so that it is applied in the field of ophthalmology such as tomographic measurement of the cornea and the retina. Has been. Note that OCT is an abbreviation for Optical coherence tomography. The OCT apparatus is sometimes called an optical coherence tomography apparatus. In the dental field as well, inventions that apply the OCT apparatus have been made. (See Patent Documents 1 to 4 and Utility Model Documents 1 to 4)
Here, the basic configuration of the OCT apparatus will be described.
(Basic configuration of OCT system, explanation of basic terms and operating principle)

本発明にかかる歯科用OCT装置の形態を図1を持って説明する。図1において、時間的に低コヒーレントまたはコヒーレントな光源1と、ファイバーカップラー2a(光分割部・干渉部)と、参照ミラー3と、光検出器4(光検出部)と、コンピュータ5(演算部)をOCT装置の基本構成として示している。
この基本構成において、光源よりファイバーカップラーへ至る光を光源光、ファイバーカップラーより参照ミラーへ至り参照ミラーから反射して再びファイバーカップラーへ戻る光を参照光、ファイバーカップラーより被計測体Tへ至る光を計測光、被計測体各部より反射して再びファイバーカップラーへ戻る光をz方向物体反射光、ファイバーカップラーより光検出器4および光源1へ至る光を干渉光という。
この基本構成において、光源より出射した光源光はファイバーカップラーに至って参照光と計測光の2系統に分岐し、参照光は参照ミラー3によって鏡面反射して再びファイバーカップラーに戻り、計測光は被計測体各部より反射・散乱・透過作用を受けその一部である後方散乱光がz方向物体反射光として被計測体各部(基本構成においては時間軸上に変換されたz方向の被計測体各部)の後方散乱係数情報を担いつつ再びファイバーカップラーへ戻る。ファイバーカップラーへ戻った参照光とz方向物体反射光はファイバーカップラーにより干渉し、干渉光となって光源1と光検出器4の方へ分岐出射する。この干渉光の強度を光検出器4で検出し、その干渉光強度をコンピューター5に入力して時間軸上で計測解析し、物体各部の後方散乱係数情報すなわち物体各部の情報を表示するものである。z方向物体反射光はその電磁波としての波形上に物体情報を担っているが、光波形はあまりにも現象が速すぎて時間軸上で直接計測できる光検出器は存在しないが、参照光と干渉させることによって被計測体各部の後方散乱特性情報が光の強度の変化に変換されるので光検出器で時間軸上での検出が可能となる。
An embodiment of a dental OCT apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a temporally low coherent or coherent light source 1, a fiber coupler 2a (light splitting unit / interference unit), a reference mirror 3, a photodetector 4 (light detecting unit), and a computer 5 (calculating unit). ) Is shown as a basic configuration of the OCT apparatus.
In this basic configuration, light from the light source to the fiber coupler is light source light, light from the fiber coupler to the reference mirror, reflected from the reference mirror and returned to the fiber coupler again, reference light, and light from the fiber coupler to the object T to be measured The measurement light and the light reflected from each part of the measured object and returning to the fiber coupler are referred to as z-direction object reflection light, and the light from the fiber coupler to the light detector 4 and the light source 1 is referred to as interference light.
In this basic configuration, the light source light emitted from the light source reaches the fiber coupler and branches into two systems of reference light and measurement light. The reference light is specularly reflected by the reference mirror 3 and returns to the fiber coupler, and the measurement light is measured. Reflected / scattered / transmitted action from each part of the body, backscattered light that is part of it is reflected as z-direction object reflected light (each measured object in the z direction converted on the time axis in the basic configuration) It returns to the fiber coupler again while carrying backscattering coefficient information. The reference light returning to the fiber coupler and the z-direction object reflected light interfere with each other by the fiber coupler, and are branched and emitted toward the light source 1 and the photodetector 4 as interference light. The intensity of the interference light is detected by the photodetector 4, the interference light intensity is input to the computer 5 and measured and analyzed on the time axis, and the backscattering coefficient information of each part of the object, that is, the information of each part of the object is displayed. is there. Although the z-direction object reflected light carries object information on the waveform as an electromagnetic wave, the optical waveform is too fast to occur and there is no photodetector that can be measured directly on the time axis, but it interferes with the reference light. By doing so, the backscattering characteristic information of each part of the measurement object is converted into a change in the intensity of light, so that the detection on the time axis can be performed by the photodetector.

説明の都合上、被計測体には計測光の進行方向であるz方向、z方向とともにいわゆるBモードと言われる2次元断面の断層を構成するx方向、さらにBモードの各断層の位置をずらしていわゆるCモードと言われる3次元的被計測体情報を得るためのずらす方向であるy方向を直交座標軸として図1に記載のごとく定義する。これらx・y・zの各方向の情報を得るために、x方向およびy方向に計測光束を走査するためのガルバノミラー8−1〜2を用いる。z軸方向の情報を得るための手段は、参照ミラー3を光軸方向に駆動する参照ミラー駆動法と、レンズ7−6の出力側に回折格子を置いてz軸方向の時間軸情報を回折格子の回折方向の空間軸情報に変換し、光検出器4としてCCD等の1〜2次元の撮像素子を用い、コンピュータ5上で時間軸情報すなわちz軸方向情報を再構成するスペクトルドメイン法(従来のフーリエドメイン法)を用いることができる。さらに、光源1として可変波長光源を用い、回折格子を用いないスウェプトソース法(新しいフーリエドメイン法)を歯科用OCT装置に適用し、z方向の情報取得手段としている。これは原理的にスペクトルドメイン法と同等であり、フーリエ変換操作を干渉光で行う代わりに光源光で行うものである。
ファイバーカップラー2aを使ったOCT装置の基本構成としてはこの他に、ファイバーカップラーへの光の入出力に用いられる光ファイバー6−1〜4、光源光・参照光・干渉光をコリメートまたは集光するためのレンズ7−1〜5、7−7、および計測光を集光しz方向物体反射光をコリメートするための対物レンズ7−6が必要である。なお、ファイバーカップラーの代わりにビームスプリッターを使った構成も考えられる。この場合、光ファイバー6−1〜4は必ずしも必要なくなるが、光源1・ビームスプリッター・参照ミラー3・対物レンズ7−6・光検出器5を光学的に適切に配置する必要があり、コンパクトな配置等のために各所にミラーを用いたり場合によっては部分的に光ファイバーを用いたりするが、基本構成としては干渉を行う部材としてファイバーカップラー2aを用いるかビームスプリッターを用いるかの違いだけであり原理的構成は同一である。
なお、少なくとも計測光およびz方向物体反射光の導光部および対物レンズ7−7を含む(被計測体Tは含まない)ユニットをプローブユニット(Probe Unit)U2、少なくとも光源のコントロール出力・光検出器4からの入力およびコンピュータ5を含むユニットをPCユニット(PC Unit)U3、少なくとも光源1・ファイバーカップラー2a・参照ミラー3・光検出器4を含むユニットをOCTユニット(OCT Unit)U1とする。
For convenience of explanation, the measurement object is shifted in the z direction, which is the traveling direction of the measurement light, in the x direction that constitutes a so-called B mode tomographic cross section, and the position of each B mode fault. Thus, the y direction, which is a shifting direction for obtaining three-dimensional measured object information called a C mode, is defined as orthogonal coordinate axes as shown in FIG. In order to obtain information in each of the x, y, and z directions, galvanometer mirrors 8-1-2 for scanning the measurement light beam in the x direction and the y direction are used. The means for obtaining information in the z-axis direction includes a reference mirror driving method for driving the reference mirror 3 in the optical axis direction, and a diffraction grating placed on the output side of the lens 7-6 to diffract time-axis information in the z-axis direction. Spectral domain method (converted to spatial axis information in the diffraction direction of the grating, and using a one- or two-dimensional imaging device such as a CCD as the photodetector 4 to reconstruct time axis information, that is, z-axis direction information on the computer 5 ( The conventional Fourier domain method can be used. Further, a swept source method (new Fourier domain method) that uses a variable wavelength light source as the light source 1 and does not use a diffraction grating is applied to a dental OCT apparatus as z-direction information acquisition means. This is in principle equivalent to the spectral domain method, and the Fourier transform operation is performed with the light source light instead of the interference light.
In addition to this, the basic configuration of the OCT apparatus using the fiber coupler 2a is to collimate or condense the optical fibers 6-1 to 4-4 used for input / output of light to / from the fiber coupler, light source light / reference light / interference light. Lenses 7-1 to 5 and 7-7, and an objective lens 7-6 for collecting the measurement light and collimating the object reflected light in the z direction are required. In addition, the structure using a beam splitter instead of a fiber coupler is also considered. In this case, the optical fibers 6-1 to 6-4 are not necessarily required, but the light source 1, the beam splitter, the reference mirror 3, the objective lens 7-6, and the photodetector 5 need to be optically appropriately arranged, and are compactly arranged. For this reason, mirrors are used in various places, and in some cases, optical fibers are used partially. However, the basic configuration is only a difference between using a fiber coupler 2a or a beam splitter as a member for performing interference, and in principle. The configuration is the same.
A unit including at least the measurement light and the z-direction object reflected light guiding unit and the objective lens 7-7 (not including the measurement target T) is a probe unit U2, and at least a light source control output / light detection A unit including the input from the unit 4 and the computer 5 is referred to as a PC unit U3, and a unit including at least the light source 1, the fiber coupler 2a, the reference mirror 3, and the photodetector 4 is referred to as an OCT unit U1.

この様なOCT装置によって、非破壊、非接触で生体内部の高分解能な画像を得ることができる。OCT装置の歯科の分野への適用については、OCT装置を用いて、歯の断層を撮影した例が開示されている(例えば、特許文献1〜5、非特許文献1〜9参照)。
これら従来技術のうち特許文献1〜3は、光コヒーレンストモグラフィーを歯科に適用する場合に従来の歯科用の設備にいかに組み込むかというものであり、また光ファイバーケーブルあるいは電力・信号線をつかって計測用のプローブの把持位置および方向を自由にし、特に深さ方向の走査をプローブ内でいかに行なうか、プローブから計測光をいかに射出するかについて言及している。また、特許文献4は、光源の波長を走査するフーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィーを開示し、その波長域やプローブの構成等について言及している。さらに実用新案文献1〜4については歯科用のハンドピースにプローブを組み込む提案がなされている。また、非特許文献1〜9に光コヒーレンストモグラフィーを歯科に適用した場合の描像性能についての報告が成されている。
それに対し本発明は、光コヒーレンストモグラフィーを歯科に適用した場合に付加される新しい機能について考案しており、この様な新しい機能については、OCT装置を含む一般の3次元上特性測定・表示装置において従来例は存在しない。
With such an OCT apparatus, a high-resolution image inside the living body can be obtained in a non-destructive and non-contact manner. Regarding the application of the OCT apparatus to the dental field, examples in which a tomogram of a tooth is photographed using the OCT apparatus are disclosed (see, for example, Patent Documents 1 to 5 and Non-Patent Documents 1 to 9).
Among these prior arts, Patent Documents 1 to 3 describe how to incorporate optical coherence tomography into conventional dental equipment when applying to dentistry, and for measurement using optical fiber cables or power / signal lines. In this example, the position and direction of the probe are freely set, and in particular, how the scanning in the depth direction is performed in the probe and how the measurement light is emitted from the probe are mentioned. Patent Document 4 discloses Fourier domain optical coherence tomography that scans the wavelength of a light source, and mentions the wavelength range, the configuration of the probe, and the like. Further, for utility model documents 1 to 4, proposals have been made to incorporate a probe into a dental handpiece. Also, Non-Patent Documents 1 to 9 report on imaging performance when optical coherence tomography is applied to dentistry.
On the other hand, the present invention devised a new function added when optical coherence tomography is applied to dentistry. Such a new function is applied to a general three-dimensional characteristic measurement / display apparatus including an OCT apparatus. There is no conventional example.

特開2004−344260A号JP 2004-344260A 特開2004−344262A号JP 2004-344262A 特開2004−347380A号JP 2004-347380A 特開2006−191937JP 2006-191937 A 実用新案登録第3118718号Utility model registration No. 3118718 実用新案登録第3118823号Utility model registration No. 3118823 実用新案登録第3118824号Utility model registration No. 3118824 実用新案登録第3118839号Utility model registration No. 31188839 レーザー研究 2003年10月号:医療を中心とする光コヒーレンストモグラフィーの技術展開Laser Research October 2003 Issue: Technology Development of Optical Coherence Tomography Centered on Medical Care Journalof Biomedical Optics, October 2002, Vol.7 No.4:Imagingcaries lesions and lesion progression with polarization sensitive opticalcoherence tomographyJournalof Biomedical Optics, October 2002, Vol.7 No.4: Imagingcaries lesions and lesion progression with polarization sensitive opticalcoherence tomography APPLIEDOPTICS, Vol.37, No.16, 1 June 1998: Imaging of hard-and soft-tissue structureIn the oral cavity by optical coherence tomographyAPPLIEDOPTICS, Vol.37, No.16, 1 June 1998: Imaging of hard-and soft-tissue structureIn the oral cavity by optical coherence tomography OPTICSEXPRESS, Vol.3,No.6,14 September 1998: Dental OCTOPTICSEXPRESS, Vol.3, No.6,14 September 1998: Dental OCT OPTICSEXPRESS, Vol.3,No.6,14 September 1998: In vivo OCT Imaging of hard and softtissue of the oral cavityOPTICSEXPRESS, Vol. 3, No. 6, 14 September 1998: In vivo OCT Imaging of hard and softtissue of the oral cavity 2004年度日本光学会年次学術講演会予稿集、5aF6、フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィーによる歯科試料計測Proceedings of 2004 Annual Meeting of the Optical Society of Japan, 5aF6, Dental Sample Measurement by Fourier Domain Optical Coherence Tomography 2005年度日本光学会年次学術講演会予稿集、24pE5、3次元歯科計測へのスペクトル干渉断層法の応用2005 Annual Meeting of the Optical Society of Japan, 24pE5, Application of Spectral Coherence Tomography to 3D Dental Measurement PhotonicsWest 2006, 6079-66, In-Vivo three dimensional Fourier-Domain Optical CoherenceTomography for soft and hard oral tissue measurementsPhotonicsWest 2006, 6079-66, In-Vivo three dimensional Fourier-Domain Optical Coherence Tomography for soft and hard oral tissue measurements PhotonicsWest 2006, 6137-03, Assessment of dental-caries using optical coherencetomographyPhotonicsWest 2006, 6137-03, Assessment of dental-caries using optical coherencetomography

本発明は、3次元上特性測定・表示装置、特にOCT装置を歯科に適用した場合に従来では得られなかった新しい機能をもたらすことを目的とする。この新しい機能とは、表面形状や咬合面形状を測定することであり、特に咬合状態・咬合運動状態における上下顎対合歯牙咬合面の接触状態を測定することであり、屈折率で変形を受けているOCT装置の画像を実物の寸法に補正することであり、また口腔組織各部の屈折率分布を推定するものである。   An object of the present invention is to provide a new function that has not been obtained in the past when a three-dimensional characteristic measurement / display device, in particular, an OCT device is applied to dentistry. This new function is to measure the surface shape and occlusal surface shape, especially to measure the contact state between the upper and lower jaws and the occlusal tooth occlusal surface in the occlusal state and the occlusal movement state. The correction is to correct the image of the OCT apparatus to the actual size, and to estimate the refractive index distribution of each part of the oral tissue.

本発明を解決するための基本的な手段は、生体の顎口腔領域における組織または顎口腔領域の人工組成物を被計測体とし、データ演算部を持ち、口腔組織の表面形状や咬合面形状・咬合状態を測定表示する3次元上特性測定・表示装置であって、咬合状態にない歯牙表面の形状データ、咬合運動状態を含む咬合状態にある上下咬合面の形状データ、咬合運動状態を含む咬合状態にある上下対合歯の咬合面を含む断層データのいずれか少なくともひとつに、上下咬合面の接触点または接触線または接触面のデータを前記演算部により演算生成して表示するか、さらに前記3次元上特性測定・表示装置による演算生成によらず別途得られた咬合状態に無い歯牙表面の形状データを同時表示することである。
請求項2に関してはさらに、生体の顎口腔領域における組織または顎口腔領域の人工組成物を被計測体とする歯科用OCT装置であって、光源と、前記光源から出射した光源光を参照ミラーに照射する参照光と被計測体に照射する計測光とに分ける光分割部と、前記被計測体で反射した前記計測光と前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、干渉光を計測する光検出部とを備え、前記光源が一定の波長帯域の光を同時に発生させる方式においては干渉光と光検出部の間に干渉光を波長に応じて分光する回折格子と1次元または2次元の撮像装置による光検出部を成し、前記光源が一定の波長帯域の光を時間的に走査する方式においては1個または2個の光検出素子による光検出部を成し、前記光検出部が計測した干渉光の波長の各段階における強度をフーリエ変換またはフーリエ逆変換することにより、前記被計測体で前記計測光が反射した位置および反射強度を表す反射特性データを生成し前記被計測体の画像を生成する演算部とを備えた歯科用OCT装置に上記手段を適用することである。
請求項3に関してはさらに、上記OCT装置において、異なる方向から同一部位を撮影した2つ以上のデータから、屈折率分布を推定するか、またはさらに実寸法画像を演算生成するものである。
請求項4に関してはさらに、咬合状態または咬合運動状態にある歯牙の計測において、咬合面の形状データを抽出して出力し、さらにこれらに異なる方向から同一部位を撮影した2つ以上のデータを用いて、画像を実物の寸法に補正することにより、表面形状や咬合面形状を測定表示することである。
The basic means for solving the present invention is a tissue in an artificial oral cavity region or an artificial composition of the oral cavity region of a living body, and has a data calculation unit, and the surface shape of the oral tissue and the occlusal surface shape A three-dimensional characteristic measurement / display device that measures and displays the occlusal state, the shape data of the tooth surface not in the occlusal state, the shape data of the upper and lower occlusal surfaces in the occlusal state including the occlusal movement state, and the occlusion including the occlusal movement state Either at least one of the tomographic data including the occlusal surface of the upper and lower paired teeth in the state, the contact point or contact line of the upper and lower occlusal surface or the data of the contact surface is calculated and displayed by the calculation unit, or further, It is to simultaneously display the shape data of the tooth surface which is not in the occlusal state, which is obtained separately regardless of the generation of the calculation by the three-dimensional characteristic measurement / display device.
Further, the present invention relates to a dental OCT apparatus that uses a tissue in an oral cavity region of a living body or an artificial composition in the oral cavity region of a living body as a measurement object, and uses a light source and light source light emitted from the light source as a reference mirror. Interference of light splitting into reference light to be radiated and measurement light to be radiated on the measurement object, and interference light by causing the measurement light reflected by the measurement object and the reference light reflected by the reference mirror to interfere with each other And a light detection unit that measures interference light, and in a method in which the light source simultaneously generates light in a certain wavelength band, diffraction that splits interference light between the interference light and the light detection unit according to the wavelength In a system in which a grating and a light detection unit using a one-dimensional or two-dimensional imaging device are formed, and the light source temporally scans light in a certain wavelength band, a light detection unit using one or two light detection elements is provided. And the light detector measures By performing Fourier transform or inverse Fourier transform on the intensity at each stage of the wavelength of the interference light, reflection characteristic data indicating the position and reflection intensity of the measurement light reflected by the measurement object is generated, and an image of the measurement object is obtained. The above means is applied to a dental OCT apparatus provided with a calculation unit to be generated.
Further, in the OCT apparatus, the refractive index distribution is estimated from two or more data obtained by photographing the same part from different directions, or an actual size image is calculated and generated.
Further, in the measurement of the tooth in the occlusal state or the occlusal movement state, the occlusal surface shape data is extracted and output, and two or more data obtained by photographing the same part from different directions are used. Then, the surface shape and the occlusal surface shape are measured and displayed by correcting the image to the actual size.

本発明によれば、従来では得られなかった新しい機能をもたらすことができる。この新しい機能とは、表面形状や咬合面形状・咬合状態を測定することであり、特に咬合状態・咬合運動状態における上下顎対合歯牙咬合面の接触状態を測定することであり、屈折率で変形を受けているOCT装置の画像を実物の寸法に補正することであり、また口腔組織各部の屈折率分布を推定するものである。   According to the present invention, it is possible to bring about a new function that has not been obtained conventionally. This new function is to measure the surface shape, occlusal surface shape and occlusal state, especially to measure the contact state between the upper and lower jaws and the occlusal teeth in the occlusal state and occlusal movement state. This is to correct the image of the OCT apparatus undergoing deformation to the actual size, and to estimate the refractive index distribution of each part of the oral tissue.

3次元上特性測定・表示装置のうち、本発明にかかる最良の形態における基本的構成は、生体の顎口腔領域における組織または顎口腔領域の人工組成物を被計測体とする歯科用OCT装置であって、光源と、前記光源から出射した光源光を、参照ミラーに照射する参照光と被計測体に照射する計測光とに分ける光分割部と、前記被計測体で反射した前記計測光と、前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、干渉光を計測する光検出部とを備え、前記光源が一定の波長帯域の光を同時に発生させる方式においては干渉光と光検出部の間に干渉光を波長に応じて分光する回折格子と1次元または2次元の撮像装置による光検出部を成し、前記光源が一定の波長帯域の光を時間的に走査する方式においては光検出部は1個または2個の光検出素子による光検出部を成し、前記光検出部が計測した干渉光に基づいて、前記光検出部が計測した干渉光の前記変化する波長の各段階における強度をフーリエ変換またはフーリエ逆変換することにより前記被計測体で前記計測光が反射した位置および反射強度を表す反射特性データを生成し前記被計測体の画像を生成する演算部とを備えた歯科用OCT装置であることである。具体的には背景技術において図1を例に示した様な基本構成が必要である。   Among the three-dimensional characteristic measurement / display devices, the basic configuration in the best mode according to the present invention is a dental OCT device that uses a tissue in an oral cavity region of a living body or an artificial composition of the oral cavity region as a measurement object. A light splitting unit that divides light source light emitted from the light source into reference light for irradiating a reference mirror and measurement light for irradiating the measurement object; and the measurement light reflected by the measurement object; In the system comprising: an interference unit that interferes with the reference light reflected by the reference mirror to make interference light; and a light detection unit that measures the interference light, wherein the light source simultaneously generates light of a certain wavelength band A diffraction grating for separating the interference light according to the wavelength and a light detection unit by a one-dimensional or two-dimensional imaging device are formed between the interference light and the light detection unit, and the light source temporally transmits light in a certain wavelength band. In the scanning method, the light detector is A light detection unit is formed by one or two light detection elements, and based on the interference light measured by the light detection unit, the intensity at each stage of the changing wavelength of the interference light measured by the light detection unit is Fourier transformed. A dental OCT apparatus including a calculation unit that generates reflection characteristic data representing a position and reflection intensity of the measurement light reflected by the measurement object by performing transformation or inverse Fourier transform, and generates an image of the measurement object It is to be. Specifically, in the background art, a basic configuration as shown in FIG. 1 is necessary.

基本構成に加えて、請求項1に関しては、 咬合状態にない歯牙表面の形状データ、咬合運動状態を含む咬合状態にある咬合面の形状データ、咬合運動状態を含む咬合状態にある上下咬合面の形状、咬合運動状態を含む咬合状態にある上下対合歯の咬合面を含む断層データのいずれか少なくともひとつに、上下咬合面の接触点または接触面のデータを前記演算部により演算生成して表示するか、さらに前記歯科用OCT装置による演算生成によらず別途得られた咬合状態に無い歯牙表面の形状データを同時表示することにより、口腔組織の表面形状や咬合面形状・咬合状態を測定表示することを特徴とするものである。
(請求項1および2に関する実施の形態1:表面形状データの抽出)この具体的態様として、表面形状データ(2次元空間座標上の残り1次元の(高さ)データ)を抽出する方法について述べる。
In addition to the basic configuration, with regard to claim 1, the shape data of the tooth surface not in the occlusal state, the shape data of the occlusal surface including the occlusal motion state, the upper and lower occlusal surfaces in the occlusal state including the occlusal motion state At least one of the tomographic data including the occlusal surfaces of the upper and lower mating teeth in the occlusal state including the shape and the occlusal movement state, the contact point of the upper and lower occlusal surfaces or the data of the contact surface is calculated by the calculation unit and displayed. In addition, the surface shape of the oral tissue, the occlusal surface shape, and the occlusal state can be measured and displayed by simultaneously displaying the shape data of the tooth surface that is not in the occlusal state, which is obtained separately regardless of the operation generation by the dental OCT apparatus. It is characterized by doing.
(Embodiment 1 relating to claims 1 and 2: Extraction of surface shape data) As a specific mode, a method of extracting surface shape data (remaining one-dimensional (height) data on two-dimensional space coordinates) will be described. .

OCT装置のデータは3次元位置座標値上の1次元後方散乱特性データとして演算算出されるが、この3次元位置座標軸データのうちの計測光方向の深さデータzについては、計測光が最初に被計測体に進入する表面のデータzは、実際のデータと同一となるが、内部のデータについては、表面あるいは計測光の照射光学系中に決めたある位置から、着目している深さzまでの間の屈折率を深さzを変数として積分した値に引き伸ばされてしまう。これを光学的距離という。これは[速度]×[時間]=[距離]という原理において光速度を真空光速度(=空中光速度)と見なして算出した距離のことである。これは、OCT装置が光の干渉をその時間軸上での現象として計測・解析するものである(フーリエドメイン方式における周波数軸上も結局は時間軸上の現象を周波数軸上に変換していることになる)ことにその理由がある。 The data of the OCT apparatus is calculated and calculated as one-dimensional backscattering characteristic data on the three-dimensional position coordinate value. Regarding the depth data z in the measurement light direction in the three-dimensional position coordinate axis data, the measurement light is first The surface data z that enters the object to be measured is the same as the actual data, but for the internal data, the depth z of interest from a certain position determined in the irradiation optical system of the surface or measurement light Until the refractive index is integrated with the depth z as a variable. This is called an optical distance. This is a distance calculated based on the principle of [speed] × [time] = [distance], considering the light speed as the vacuum light speed (= light speed in the air). This is because the OCT apparatus measures and analyzes light interference as a phenomenon on the time axis (the phenomenon on the time axis in the Fourier domain method is eventually converted to the frequency axis). There is a reason for that.

[光学的距離]=[真空光速度]×[経過時間]
=[屈折率]×[被計測体中の光速度]×[経過時間]
=[屈折率]×[被計測体の実距離]
から、実際の距離が屈折率分、引き伸ばされるということになる。しかしながら、大気中の光速度は真空中の光速度にほぼ等しい(屈折率が1)ことから、計測光が最初に被計測体に進入した地点での反射または散乱による像の形状は、実際の形状に等しいということになる。計測光が被計測体に進入するまではノイズや特別な場合(感染防止の透明な保護材等の関与)を除いて、反射や散乱は生じないことから、コンピュータ5(演算部)において、OCTデータとして得られた(x値、y値、z値、散乱係数ν)×(z方向データ数)×(x方向データ数)×(y方向データ数)の全データの中から、同一x値・y値における(z値、散乱係数ν)×(z方向データ数)のデータを取り出し、z値の小さい(つまり、浅い)方から見て最初に散乱係数が一定水準以上を超えた深さデータをz0とし、(x値、y値)に対して(z0値)を対応させたデータを被計測体のOCT装置からの計測光を最初に反射する表面形状データとすることができる。OCT装置において表面形状データを抽出する以上の方法は、3次元超音波画像診断装置においても同様である。すなわち3次元超音波画像診断装置においては計測光の代わりに超音波を用い、後方散乱光の代わりに反射超音波・光速度の代わりに超音波進行速度・屈折率の代わりに超音波進行速度の逆数に置き換えれば良い。大気中の光速度の代わりには、計測超音波・反射超音波が大気中を経由する場合大気中の超音波速度に超音波伝導体を使用する場合は、超音波伝導体の超音波速度に置き換えれば良い。プローブが直接被計測体に接触する場合は、プローブの形状が被写体の表面形状(プローブ形状に被写体が変形する場合も含めて)ということになる。表面形状データに関してX線CTやMRIの様に被写体の画像データが変形を受けない(計測手段に用いるX線や磁界の進行速度が被計測体によって変化しないあるいは無視できる)場合には、最初に特性の変化が現れた点の集合で構成される面として表面を定めれば良い。
[Optical distance] = [Velocity of vacuum] x [Elapsed time]
= [Refractive index] x [speed of light in measured object] x [elapsed time]
= [Refractive index] x [Actual distance of measured object]
Therefore, the actual distance is stretched by the refractive index. However, since the speed of light in the atmosphere is almost equal to the speed of light in vacuum (refractive index is 1), the shape of the image due to reflection or scattering at the point where the measurement light first enters the object to be measured is It is equal to the shape. Until the measurement light enters the object to be measured, except for noise and special cases (involvement of transparent protective material for preventing infection), no reflection or scattering occurs. Therefore, in the computer 5 (calculation unit), OCT The same x value from all the data (x value, y value, z value, scattering coefficient ν) × (number of z direction data) × (number of x direction data) × (number of y direction data) obtained as data・ The value of (z value, scattering coefficient ν) × (number of data in the z direction) in the y value is taken, and the depth at which the scattering coefficient first exceeds a certain level when viewed from the smaller z value (that is, shallower) Data that is z0 and (z0 value) corresponding to (x value, y value) can be used as surface shape data that first reflects the measurement light from the OCT apparatus of the measurement object. The above-described method for extracting the surface shape data in the OCT apparatus is the same in the three-dimensional ultrasonic image diagnostic apparatus. That is, in the three-dimensional ultrasonic diagnostic imaging apparatus, an ultrasonic wave is used instead of the measurement light, and the ultrasonic wave propagation speed and the refractive index are used instead of the reflected ultrasonic wave and the light velocity instead of the backscattered light. Replace with the reciprocal. Instead of the velocity of light in the atmosphere, when the measured ultrasonic wave or reflected ultrasonic wave passes through the atmosphere, when using an ultrasonic conductor for the ultrasonic velocity in the atmosphere, the ultrasonic velocity of the ultrasonic conductor is changed. Replace it. When the probe directly contacts the measurement object, the probe shape is the surface shape of the subject (including the case where the subject is deformed into the probe shape). First, if the image data of the subject is not deformed with respect to the surface shape data like X-ray CT or MRI (the progress speed of the X-ray or magnetic field used for the measuring means does not change or can be ignored), The surface may be defined as a surface composed of a set of points where a change in characteristics appears.

次に、咬合状態にない咬合面を含む歯牙の表面形状であるが、OCT装置の場合は計測方向を咬合面に対向する方向から計測することにより、上記方法で抽出可能であるが、咬合状態にある歯牙の表面状態についてはその歯自身や対合歯の影になって、抽出することが出来ない。そこで咬合の接触部分が、点または線状あるいは面で接触していてもその接触面積は非常に小さく点または線状に接触していると見なせることに着目する。すなわち、咬合の接触部分の周辺には後方散乱が無い空間がつまり後方散乱強度がゼロの空間が立体的に分布していることに着目する。この後方散乱強度がゼロの空間を抽出し、これを咬合面に挟まれた中空空間と見なして区別する。この区別によって中空空間からそうでない部分との境界として咬合状態にある歯の咬合面の表面形状データとすることが出来る。3次元超音波画像診断装置やそのほかの3次元上特性測定・表示装置においても、被計測体が存在しない空間として区別すれば、その境界が表面となる。
この様にして、咬合状態における上下の歯の接触している状態をOCT装置で計測し、非咬合状態をOCT装置で計測した咬合面形状データと共に、中空空間と区別して表示することは好適である。この様に表示することにより、どこが接触しているかを目視で確認し易くすることができる。また、この非咬合状態で計測した咬合面形状データは、X線CTや光CT等、OCT以外の方法により計測・抽出したものであってもよい。
Next, although it is the surface shape of the tooth including the occlusal surface which is not in the occlusal state, in the case of the OCT apparatus, it can be extracted by the above method by measuring the measurement direction from the direction facing the occlusal surface. It is impossible to extract the surface condition of the tooth in the shadow due to the shadow of the tooth itself or the corresponding tooth. Therefore, attention is paid to the fact that the contact area of the occlusion can be regarded as being in contact with a point or line even if it is in contact with a point, line, or surface. That is, attention is paid to the fact that a space without backscattering, that is, a space with zero backscattering intensity, is three-dimensionally distributed around the occlusal contact portion. A space where the backscattering intensity is zero is extracted, and is identified as a hollow space sandwiched between occlusal surfaces. By this distinction, the surface shape data of the occlusal surface of the tooth in the occlusal state can be used as a boundary between the hollow space and the other portion. Even in the three-dimensional ultrasonic diagnostic imaging apparatus and other three-dimensional characteristic measurement / display apparatuses, the boundary is the surface if the object to be measured is distinguished as a space that does not exist.
In this way, it is preferable that the state where the upper and lower teeth are in contact with each other in the occlusal state is measured by the OCT apparatus, and the non-occlusion state is displayed separately from the hollow space together with the occlusal surface shape data measured by the OCT apparatus. is there. By displaying in this way, it can be made easy to visually confirm which is in contact. The occlusal surface shape data measured in the non-occlusion state may be data measured and extracted by a method other than OCT, such as X-ray CT and optical CT.

これらの表示方法の例を次に述べる。表面形状データは3次元画像で本文上での図示が困難なので、文章で述べる。
1.非咬合状態における3次元咬合面データを特定の向きから見た3次元形状表示(等高線表示もしくはコンター表示(濃淡表示)または鳥瞰表示またはメッシュ表示等)の形式にて、同方向からみて遠方側を適当な平面で切り出した画像を表示する。このデータが3次元上特性測定・表示装置によらない咬合面形状データである場合は切り出された咬合面のエッジとその後方の咬合面データが表示されるが、3次元上特性測定・表示装置による咬合面形状データである場合には、咬合面形状データとその後方の咬合面データ以外に切り出された断面の断層データも表示されていても良い。
2.咬合状態における3次元咬合面データを1.の非咬合状態における3次元咬合面データと並べるか、あるいは重ね合わせるかして3次元上特性測定・表示装置による断層画像を奥行き方向に表示走査するとともに、対応する奥行き位置より奥の咬合面データのみ表示し手前の表示をカットして表示する。
さらに、咬合状態における上下の歯の咬合面の形状を抽出し、非咬合状態で計測した咬合面形状データにもとづいて構成し、表示することはさらに好適である。咬合状態における上下の歯の咬合面の形状を抽出するには、まず非咬合状態で計測した咬合面の形状データにおける特徴形状(特徴点または特徴線または特徴構造)を抽出し、同様に3次元上特性測定・表示装置の(x値、y値、z値、散乱係数ν)により構成される4次元のデータの中から、散乱係数の顕著な変化をトレースする特徴形状(線データまたは線データ上の特徴点データ、面データまたは面データ上の特徴線・特徴点データ、立体データ上の特徴面・特徴線・特徴点データ)を抽出し、この中から前記特徴形状をパターンマッチングさせることにより得るものである。トレースデータや特徴点・特徴線・特徴面データはハフ変換等を用いて抽出しても良い。この際に3次元上特性測定・表示装置の計測は咬合面に対して一定の角度方向を計測光方向として計測される(例えば臼歯であれば頬側方向から咬合面に対して略水平方向からの計測となる。さらに、x方向を歯軸方向、y方向を歯列方向にとる等の位置・方向決めを行なうことも好適であり、以下これを前提に説明する。)ことから、3次元上特性測定・表示装置のデータから抽出する特徴形状は、z方向およびy方向に略平行な面内に限定して抽出することが好適である。さらに、3次元上特性測定・表示装置がOCT装置の場合、OCTデータは計測光方向に屈折率伸張されていることから、パターンマッチング過程で略z方向に咬合面下の生体材料(例えばエナメル質)の屈折率補正を行なうことは非常に好適である。この場合、ヒトのエナメル質の屈折率として1.4〜1.6を適用するのが良い。
請求項3に関しては、異なる方向から同一部位を撮影した2つ以上のデータを用いることにより、OCT装置の画像を実物の寸法に補正することであり、また口腔組織各部の屈折率分布を推定するものである。
Examples of these display methods will be described next. Since the surface shape data is a three-dimensional image and is difficult to illustrate on the text, it will be described in text.
1. In the form of 3D shape display (contour display, contour display (grayscale display), bird's eye view display, mesh display, etc.) of 3D occlusal surface data in a non-occlusion state viewed from a specific direction, the far side as viewed from the same direction An image cut out at an appropriate plane is displayed. When this data is occlusal surface shape data that does not depend on the three-dimensional characteristic measurement / display device, the cut occlusal surface edge and the occlusal surface data behind it are displayed, but the three-dimensional characteristic measurement / display device is displayed. In addition to the occlusal surface shape data and the occlusal surface data behind the occlusal surface shape data, cross-sectional tomographic data cut out may also be displayed.
2. 3D occlusal surface data in occlusal state 3D occlusal surface data in the non-occlusion state are arranged or superimposed to display and scan a tomographic image in the depth direction by the 3D upper characteristic measurement / display device, and the occlusal surface data at the back from the corresponding depth position Only the display is displayed and the previous display is cut off.
Furthermore, it is more preferable to extract the shape of the occlusal surfaces of the upper and lower teeth in the occlusal state, and to configure and display based on the occlusal surface shape data measured in the non-occlusal state. To extract the shape of the occlusal surfaces of the upper and lower teeth in the occlusal state, first, extract the feature shape (feature point or feature line or feature structure) in the occlusal surface shape data measured in the non-occlusion state, and similarly 3D Feature shape (line data or line data) that traces significant changes in the scattering coefficient from the four-dimensional data (x value, y value, z value, scattering coefficient ν) of the upper characteristic measurement / display device By extracting the above feature point data, surface data or feature line / feature point data on surface data, feature surface / feature line / feature point data on solid data), and pattern matching the feature shape from this To get. Trace data and feature points / feature lines / feature surface data may be extracted using Hough transform or the like. In this case, the measurement of the three-dimensional characteristic measurement / display device is measured with a certain angle direction with respect to the occlusal surface as the measurement light direction (for example, in the case of a molar, from the buccal side direction from the substantially horizontal direction to the occlusal surface. In addition, it is also preferable to determine the position and direction, such as taking the x direction as the tooth axis direction and the y direction as the dentition direction, which will be described below. The feature shape extracted from the data of the upper characteristic measurement / display device is preferably extracted only in a plane substantially parallel to the z direction and the y direction. In addition, when the three-dimensional upper characteristic measurement / display device is an OCT device, the OCT data has a refractive index expanded in the direction of the measurement light, so that a biomaterial (e.g. enamel) below the occlusal surface in the substantially z direction in the pattern matching process. It is very preferable to correct the refractive index of In this case, it is preferable to apply 1.4 to 1.6 as the refractive index of human enamel.
With respect to claim 3, by using two or more data obtained by imaging the same part from different directions, the image of the OCT apparatus is corrected to the actual size, and the refractive index distribution of each part of the oral tissue is estimated. Is.

(請求項3に関する実施の形態)この具体的態様として、図2a〜cを用いて説明する。図2a〜cにおいて、図2aは一般的な歯の断面の模式図、図2bは上方よりの計測光によるOCT断層計測画像の模式図、図2cは側方よりの計測光によるOCT断層計測画像の模式図である。例示している地点A、Bは画像から得られる特徴点であり、図2aと図2bのA点、図2aと図2bのB点はそれぞれ同一の点と見なす点である。これは例えば、輝度の変化する断面曲線の中で特に屈曲している点であり、例えば計測方向z方向は屈折率伸張が起こるがx方向は起こらないことを利用して、つまりx方向から屈曲点を数えてその順番が対応する性質等を利用して同一点と見なした点である。これらをひとたび同一点と見なした場合は、 (Embodiment for Claim 3) This specific embodiment will be described with reference to FIGS. 2a to 2c, FIG. 2a is a schematic diagram of a general tooth cross section, FIG. 2b is a schematic diagram of an OCT tomographic measurement image using measurement light from above, and FIG. 2c is an OCT tomography measurement image using measurement light from the side. FIG. The illustrated points A and B are feature points obtained from the image, and the points A in FIGS. 2a and 2b and the points B in FIGS. 2a and 2b are regarded as the same points. This is, for example, a point that is particularly bent in a cross-sectional curve where the luminance changes. For example, the measurement direction z direction is bent from the x direction by utilizing the fact that the refractive index expansion occurs but the x direction does not occur. This is a point that is regarded as the same point by using the property of counting the points and corresponding order. Once these are considered identical,

図において
z1=x2×λ1
z2=x1×λ2
となる。ここにλ1は図2bにおける計測光方向の、λ2は図2cにおける計測光方向の屈折率である。各部の屈折率を得るには上式より
λ1=z1/x2
λ2=z2/x1
を行なえば良い。等方性の材料であれば、特徴点を細かくとれば取るほどλA=λBとなるであろう。さらに、図2bより実画像を得るには
z1‘=z1/λ1
図2cより実画像を得るには
z2‘=z2/λ2
を行なえばよい。
In the figure, z1 = x2 × λ1
z2 = x1 × λ2
It becomes. Here, λ1 is the refractive index in the measurement light direction in FIG. 2b, and λ2 is the refractive index in the measurement light direction in FIG. 2c. To obtain the refractive index of each part, λ1 = z1 / x2
λ2 = z2 / x1
Should be done. For isotropic materials, the finer the feature points, the more likely it will be λA = λB. Furthermore, to obtain a real image from FIG. 2b, z1 ′ = z1 / λ1
To obtain a real image from FIG. 2c, z2 ′ = z2 / λ2.
Should be done.

上述の方法は、図2b、図2cに示した様に2つの計測画像は互いに直交する計測光により屈折率情報および実画像を得たが、2つの計測方向が直交している必要は無い。2つの計測方向の間の角度がわかっていれば同様の原理で屈折率情報および実画像を得ることができるのは言うまでも無い。
請求項4については、請求項4に述べた方法を利用して咬合状態にある上下の歯の咬合面の実形状を得ることが可能である。つまり咬合状態または咬合運動状態にある歯牙の計測において、異なる方向から同一部位を撮影した2つ以上のデータを用いて、咬合面の実形状データを抽出して出力することや、咬合状態にある静止画像や咬合運動を表す動画像を実物の寸法に補正することすることができる。また、請求項には述べていないが同様にして隣合う2つの歯の対合面あるいは接触面の実形状を得ることも可能となる。
In the above-described method, as shown in FIGS. 2b and 2c, the two measurement images obtained the refractive index information and the actual image by the measurement light orthogonal to each other, but the two measurement directions do not need to be orthogonal. Needless to say, if the angle between the two measurement directions is known, the refractive index information and the actual image can be obtained by the same principle.
With respect to claim 4, it is possible to obtain the actual shape of the occlusal surfaces of the upper and lower teeth in the occlusal state using the method described in claim 4. In other words, in measurement of a tooth in an occlusal state or an occlusal movement state, the actual shape data of the occlusal surface is extracted and output using two or more data obtained by imaging the same part from different directions, or in an occlusal state It is possible to correct the still image or the moving image representing the occlusal movement to the actual size. Although not stated in the claims, it is also possible to obtain the actual shape of the facing surfaces or contact surfaces of two adjacent teeth in the same manner.

本発明は、3次元上特性測定・表示装置を歯科に適用した場合に従来では得られなかった新しい機能をもたらすことができる。この新しい機能とは、表面形状や咬合面形状を測定することであり、特に咬合状態・咬合運動状態における上下顎対合歯牙咬合面の接触状態を測定することである。さらに3次元上特性測定・表示装置がOCT装置である場合、屈折率で変形を受けているOCT装置の画像を実物の寸法に補正することであり、また口腔組織各部の屈折率分布を推定するものである。 The present invention can provide a new function that has not been obtained in the past when the three-dimensional characteristic measurement / display device is applied to dentistry. This new function is to measure the surface shape and occlusal surface shape, and in particular, to measure the contact state of the upper and lower jaws and the occlusal teeth occlusal surface in the occlusal state and the occlusal movement state. Further, when the three-dimensional characteristic measurement / display device is an OCT device, the image of the OCT device that is deformed by the refractive index is corrected to the actual size, and the refractive index distribution of each part of the oral tissue is estimated. Is.

OCT装置の基本構成図Basic configuration of OCT system 屈折率補正の原理図Principle of refractive index correction

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2a ファイバーカップラー(光分割部・干渉部)
3 参照ミラー
4 光検出器(光検出部)
5 コンピューター(演算部)
6−1〜4 光ファイバー
7−1〜5、7−7 レンズ
7−6 (対物)レンズ
8−1〜2 ガルバノミラー
U2 プローブユニット
U3 PCユニット(PC Unit)
U1 OCTユニット
1 Light source 2a Fiber coupler (light splitting / interference part)
3 Reference mirror 4 Photodetector (photodetector)
5 Computer (calculation unit)
6-1-4 Optical fibers 7-1-5, 7-7 Lens 7-6 (Objective) lens 8-1-2 Galvano mirror U2 Probe unit U3 PC unit (PC Unit)
U1 OCT unit

Claims (4)

生体の顎口腔領域における組織または顎口腔領域の人工組成物を被計測体とし、データ演算部を持ち、口腔組織の表面形状や咬合面形状・咬合状態を測定表示する3次元上特性測定・表示装置であって、咬合状態にない歯牙表面の形状データ、咬合運動状態を含む咬合状態にある上下咬合面の形状データ、咬合運動状態を含む咬合状態にある上下対合歯の咬合面を含む断層データのいずれか少なくともひとつに、上下咬合面の接触点または接触線または接触面のデータを前記演算部により演算して表示するか、さらに前記3次元上特性測定・表示装置による演算によらず別途得られた咬合状態に無い歯牙表面の形状データを同時表示することを特徴とする3次元上特性測定・表示装置。   Three-dimensional characteristic measurement / display for measuring and displaying the surface shape, occlusal surface shape, and occlusal state of oral tissues, using a tissue in a living tissue or an artificial composition of the jaw-and-mouth region as a measurement object and having a data calculation unit Tooth including shape data of tooth surface not in occlusal state, shape data of upper and lower occlusal surfaces in occlusion state including occlusal movement state, and occlusal surface of upper and lower occlusal teeth in occlusion state including occlusal movement state Either at least one of the data, the contact point or contact line of the upper and lower occlusal surface or the data of the contact surface is calculated and displayed by the calculation unit, or further, separately from the calculation by the three-dimensional characteristic measurement / display device A three-dimensional characteristic measurement / display device that simultaneously displays the shape data of a tooth surface that is not in an occlusal state. 生体の顎口腔領域における組織または顎口腔領域の人工組成物を被計測体とする歯科用光コヒーレンストモグラフィー装置であって、光源と、前記光源から出射した光源光を参照ミラーに照射する参照光と被計測体に照射する計測光とに分ける光分割部と、前記被計測体で反射した前記計測光と前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、干渉光を計測する光検出部とを備え、前記光源が一定の波長帯域の光を同時に発生させる方式においては干渉光と光検出部の間に干渉光を波長に応じて分光する回折格子と1次元または2次元の撮像装置による光検出部を成し、前記光源が一定の波長帯域の光を時間的に走査する方式においては1個または2個の光検出素子による光検出部を成し、前記光検出部が計測した干渉光の波長の各段階における強度をフーリエ変換またはフーリエ逆変換することにより、前記被計測体で前記計測光が反射した位置および反射強度を表す反射特性データを生成し前記被計測体の画像を生成する演算部とを備えた歯科用光コヒーレンストモグラフィー装置である請求項1記載の3次元上特性測定・表示装置。 A dental optical coherence tomography apparatus using a tissue in an oral cavity region of a living body or an artificial composition of an oral cavity region as a measurement object, a light source, and a reference light for irradiating a reference mirror with the light source light emitted from the light source A light splitting unit that divides the measurement light to irradiate the measurement object, an interference unit that causes the measurement light reflected by the measurement object and the reference light reflected by the reference mirror to interfere with each other, and interference light; A light detection unit that measures light, and in a system in which the light source simultaneously generates light of a certain wavelength band, a diffraction grating that spectrally separates interference light according to the wavelength between the interference light and the light detection unit and a one-dimensional or In a system in which a light detection unit is formed by a two-dimensional imaging device and the light source scans light of a certain wavelength band in time, a light detection unit is formed by one or two light detection elements, and the light Dryness measured by the detector By performing Fourier transform or inverse Fourier transform on the intensity at each stage of the wavelength of light, the reflection property data representing the position and reflection intensity of the measurement light reflected by the measurement object is generated, and the image of the measurement object is generated. The three-dimensional characteristic measurement / display device according to claim 1, wherein the device is a dental optical coherence tomography device including a calculation unit. 生体の顎口腔領域における組織または顎口腔領域の人工組成物を被計測体とする歯科用光コヒーレンストモグラフィー装置であって、光源と、前記光源から出射した光源光を参照ミラーに照射する参照光と被計測体に照射する計測光とに分ける光分割部と、前記被計測体で反射した前記計測光と前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、干渉光を計測する光検出部とを備え、前記光源が一定の波長帯域の光を同時に発生させる方式においては干渉光と光検出部の間に干渉光を波長に応じて分光する回折格子と1次元または2次元の撮像装置による光検出部を成し、前記光源が一定の波長帯域の光を時間的に走査する方式においては1個または2個の光検出素子による光検出部を成し、前記光検出部が計測した干渉光の波長の各段階における強度をフーリエ変換またはフーリエ逆変換することにより、前記被計測体で前記計測光が反射した位置および反射強度を表す反射特性データを生成し前記被計測体の画像を生成する演算部とを備えた歯科用光コヒーレンストモグラフィー装置であって、異なる方向から同一部位を撮影した2つ以上のデータから、屈折率分布を推定するか、またはさらに実寸法画像を演算生成することを特徴とする3次元上特性測定・表示装置。 A dental optical coherence tomography apparatus using a tissue in an oral cavity region of a living body or an artificial composition of an oral cavity region as a measurement object, a light source, and a reference light for irradiating a reference mirror with the light source light emitted from the light source A light splitting unit that divides the measurement light to irradiate the measurement object, an interference unit that causes the measurement light reflected by the measurement object and the reference light reflected by the reference mirror to interfere with each other, and interference light; A light detection unit that measures light, and in a system in which the light source simultaneously generates light of a certain wavelength band, a diffraction grating that spectrally separates interference light according to the wavelength between the interference light and the light detection unit and a one-dimensional or In a system in which a light detection unit is formed by a two-dimensional imaging device and the light source scans light of a certain wavelength band in time, a light detection unit is formed by one or two light detection elements, and the light Dryness measured by the detector By performing Fourier transform or inverse Fourier transform on the intensity at each stage of the wavelength of light, the reflection property data representing the position and reflection intensity of the measurement light reflected by the measurement object is generated, and the image of the measurement object is generated. A dental optical coherence tomography device including a calculating unit that estimates a refractive index distribution from two or more data obtained by photographing the same part from different directions, or further calculates and generates an actual size image 3D characteristic measurement / display device. 咬合状態または咬合運動状態にある歯牙の計測において、咬合面の形状データを抽出して出力し、さらにこれらに異なる方向から同一部位を撮影した2つ以上のデータを用いて、画像を実物の寸法に補正することにより、表面形状や咬合面形状を測定表示することを特徴とする請求項1〜3記載の3次元上特性測定・表示装置。 In measuring occlusal or occlusal movement, occlusal surface shape data is extracted and output, and two or more data of the same part taken from different directions are used to measure the actual dimensions of the image. The three-dimensional characteristic measurement / display device according to claim 1, wherein the surface shape and the occlusal surface shape are measured and displayed by correcting to the above.
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