JP2012020053A

JP2012020053A - 歯牙観察装置

Info

Publication number: JP2012020053A
Application number: JP2010161810A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Kaneko; 守金子
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2012-02-02

Abstract

【課題】歯牙に存在するう蝕等の病変部からの微弱な蛍光を撮影して得られる蛍光画像の画質に影響を与えることなく、歯牙周辺部を容易に視認する。
【解決手段】近赤外領域の波長の励起光を発生する励起光源６と、可視領域の波長の可視光を発生する可視光源８と、これら励起光源６および可視光源８からの励起光および可視光を歯牙の同一位置に照射させる光照射部３と、励起光の波長を含みそれ以下の波長帯域の光を遮断する一方、励起光の照射により歯牙Ａに付与した蛍光プローブから発生する蛍光を透過させる励起光カットフィルタ１３と、励起光源６と同期して作動され、励起光カットフィルタ１３を透過した蛍光を撮影する撮像部１４と、該撮像部１４による蛍光の撮影期間において可視光源８からの可視光が歯牙Ａに対して照射されないように制御する制御部５とを備える歯牙観察装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、歯牙観察装置に関するものである。

従来、歯牙の病変部から蛍光を発生させる励起光と、病変部周辺を観察するための可視光とを歯牙に対して同時に照射する口腔内撮影装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

国際公開第２００５／１０４９２６号

しかしながら、特許文献１に開示されている口腔内撮影装置のように、励起光と可視光とを同時に照射する場合には、可視光を照射することにより、歯牙において自家蛍光が発生するので、発生した自家蛍光が、病変部から発生した蛍光と混じってしまい、鮮明な画像を取得することができないという不都合がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、歯牙に存在するう蝕等の病変部からの微弱な蛍光を撮影して得られる蛍光画像の画質に影響を与えることなく、歯牙周辺部を容易に視認することができる歯牙観察装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、近赤外領域の波長の励起光を発生する励起光源と、可視領域の波長の可視光を発生する可視光源と、これら励起光源および可視光源からの励起光および可視光を歯牙の同一位置に照射させる光照射部と、前記励起光の波長を含みそれ以下の波長帯域の光を遮断する一方、励起光の照射により歯牙に付与した蛍光プローブから発生する蛍光を透過させる励起光カットフィルタと、前記励起光源と同期して作動され、前記励起光カットフィルタを透過した蛍光を撮影する撮像部と、該撮像部による蛍光の撮影期間において前記可視光源からの可視光が歯牙に対して照射されないように制御する制御部とを備える歯牙観察装置を提供する。

本発明によれば、可視光源から発せられた可視光が歯牙に照射されることにより、歯牙における可視光の反射光を目視確認することで、光照射部による励起光の照射位置を容易に確認できる。そして、その位置に励起光源からの励起光を照射することにより、歯牙にう蝕等の病変部が存在する場合には、歯牙に付与した蛍光プローブから蛍光が発生する。発生した蛍光の内励起光カットフィルタを透過した蛍光が、励起光源と同期して作動されている撮像部により撮影される。

この場合において、制御部は、蛍光の撮影期間において可視光が照射されないように制御するので、可視光の照射によって歯牙において自家蛍光が発生する場合であっても、発生した自家蛍光が撮像部により撮影されることはなく、励起光照射による蛍光のみの鮮明な蛍光画像を取得することができる。

上記発明においては、前記励起光よりさらに長波長の近赤外光を発生する近赤外光源を備え、前記光照射部が、前記近赤外光をも歯牙に対して照射させ、前記撮像部が、前記近赤外光源から歯牙に対して照射された近赤外光の歯牙における散乱透過光をも撮影し、前記制御部が、前記励起光と前記近赤外光とが歯牙に対して別個に照射されるように、前記励起光源と前記近赤外光源とを制御してもよい。

このようにすることで、近赤外光源から発せられた近赤外光が歯牙に照射されることにより、歯牙内部において散乱され、透過散乱光として撮像部により撮影される。近赤外光は歯牙を透過しやすく、歯牙の深部まで到達して散乱されるので、歯牙の外部に放射された透過散乱光には、歯牙の内部構造の情報が含まれる。したがって、これを撮影することにより、歯牙の内部構造を示す画像を取得することができる。

そして、励起光を照射して得られるう蝕等の病変部の蛍光画像と、近赤外光を照射して得られる散乱透過光画像とを取得することにより、病変部の大きさのみならず、歯牙の内部構造における病変部の位置を観察することが可能となる。この場合に、制御部が励起光と近赤外光とを別個に照射するように制御することで、病変部のからの微弱な蛍光を撮影して得られる蛍光画像の画質に影響を与えることなく、歯牙の内部構造における病変部の位置を鮮明に観察することができる。

また、上記発明においては、前記励起光カットフィルタおよび前記撮像部を備える光検出部が、前記光照射部とは別体であってもよい。
このようにすることで、光検出部を蛍光画像の取得に適した位置に配置しておき、光照射部から可視光を照射して、照射位置を目視確認しながら調整し、その後、励起光および／または近赤外光を照射して、撮像部により蛍光画像および／または散乱透過光画像を取得することができる。

また、上記発明においては、前記可視光が、４００〜７００ｎｍに中心波長を有していてもよい。
このようにすることで、散乱透過光画像に与える影響を最小限に抑えつつ、可視光による照射位置の目視観察を容易に行うことができる。

本発明によれば、歯牙に存在するう蝕等の病変部からの微弱な蛍光を撮影して得られる蛍光画像の画質に影響を与えることなく、歯牙周辺部を容易に視認することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る歯牙観察装置を示す全体構成図である。図１の歯牙観察装置における励起光、可視光、および近赤外光の波長帯域および励起光カットフィルタの波長特性を示す図である。図１の歯牙観察装置の制御部の動作を説明するタイミングチャートである。図１の歯牙観察装置により取得される蛍光画像と近赤外光画像およびこれらの合成画像を示す図である。図３のタイミングチャートの変形例を示す図である。

本発明の一実施形態に係る歯牙観察装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る歯牙観察装置１は、図１に示されるように、光源２と、光照射部３と、光検出部４と、これらを制御する制御部５とを備えている。

光源２は、図２に示されるように、中心波長７５０ｎｍの７４０〜７６０ｎｍの波長幅を有する励起光を発生するＬＤ（励起光源）６と、中心波長８２０ｎｍの８１０〜８３０ｎｍの波長幅を有する近赤外光を発生する第１のＬＥＤ（近赤外光源）７と、中心波長５４０ｎｍの５３０〜５５０ｎｍの波長幅を有する可視光を発生する第２のＬＥＤ（可視光源）８とを備えている。

光照射部３は、これらＬＤ６、第１，第２のＬＥＤ７，８から発せられた励起光、近赤外光および可視光をそれぞれ導光する複数の光ファイバ９を備えている。これらの光ファイバ９の出射端９ａは１箇所にまとめられており、歯牙Ａの略同一位置に励起光、近赤外光および可視光を照射することができるようになっている。図中、符号２０はカップリングレンズである。

光検出部４は、歯牙Ａから戻る蛍光、散乱透過光および可視光を集光する対物レンズ１０と、該対物レンズ１０により集光された蛍光、散乱透過光および可視光を導光するイメージファイバ１１と、該イメージファイバ１１により導光された蛍光、散乱透過光および可視光を集光する集光レンズ１２と、該集光レンズ１２により集光された蛍光、散乱透過光および可視光の内、特定の波長帯域の光のみを透過する励起光カットフィルタ１３と、該励起光カットフィルタ１３を透過した、蛍光および散乱透過光を撮影するＣＣＤのような撮像素子１４とを備えている。

励起光カットフィルタ１３の波長特性は、図２に示されるように、約８００ｎｍ以上の光を透過し、それより短波長の光を遮断するようになっている。これにより、イメージファイバ１１を導光されてくる可視光や歯牙Ａから一部導光されてくる励起光は励起光カットフィルタ１３によって遮断され、励起光の照射により発生した蛍光や散乱透過光が透過させられるようになっている。

制御部５は、図３に示されるように、撮像素子１４により画像を取得するフレーム毎に、第１，第２のＬＥＤ７，８を点灯させて近赤外光および可視光を発生させる時間帯と、ＬＤ６を点灯させて励起光を発生させる時間帯とを切り替えるように、第１，第２のＬＥＤ７，８およびＬＤ６を制御するようになっている。

図中、撮像素子の「ＯＰＥＮ」は撮影状態を示している。
また、制御部５は、撮像素子１４から送られてくる蛍光画像Ｇ１および散乱透過光画像Ｇ２を重畳した合成画像Ｇ３を生成し、モニタ１５に表示させるようになっている。

このように構成された本実施形態に係る歯牙観察装置１を用いて歯牙Ａの観察を行うには、まず、歯牙Ａに対して蛍光プローブ（例えば、オステオセンス等）を供給後、洗浄しておく。次いで、図１に示されるように、光照射部３を構成する光ファイバ９の出射端９ａを、隣接する歯牙Ａの境界位置近傍に歯牙Ａの咬合面に対向して配置し、光検出部４の対物レンズ１０を上記歯牙Ａの境界の頬側面または舌側面側に対向させて配置する。

この状態で、制御部５が、第１フレームにおいて、第１のＬＥＤ７および第２のＬＥＤ８を作動させて、近赤外光および可視光を発生させ、歯牙Ａの咬合面側から照射する。これにより、可視光が歯牙Ａの表面において反射するので、その反射光を目視確認することができ、それによって、目視確認できない近赤外光および励起光の照射位置を確認することができる。

また、第１のＬＥＤ７から発せられた近赤外光が、歯牙Ａに照射されると、近赤外光は歯牙Ａの内部まで到達し、内部において散乱されて歯牙Ａの外部に放出される。その散乱透過光を対物レンズ１０により集光し、イメージファイバ１１によって導光し、集光レンズ１２によって集光した後、撮像素子１４により撮影することにより、散乱透過光画像を取得することができる。

散乱透過光は、上述したように、歯牙Ａの内部構造の情報を含んでいるので、これを撮影して得られる散乱透過光画像は、歯牙Ａの内部構造、すなわち、エナメル層Ａ１の輪郭、エナメル層Ａ１とデンティン層Ａ２との境界線を鮮明に視認させることができる。取得された散乱透過光画像は制御部５に送られ、第１，第２のＬＥＤ７，８が消灯される。

次のフレームでは、制御部５は、ＬＤ６を作動させて励起光を発生させ、歯牙Ａの咬合面側から照射する。これにより、歯牙Ａに供給され、歯牙Ａのう蝕等の病変部に特異的に吸着された蛍光プローブが励起されることにより、蛍光が発生する。
発生した蛍光は、光検出部４の対物レンズ１０によって集光され、イメージファイバ１１によって導光され、集光レンズ１２により集光され、撮像素子１４により撮影される。取得された蛍光画像は制御部５に送られ、ＬＤ６が消灯される。

これらのフレームを交互に繰り返すことにより、可視光により励起光および近赤外光の照射位置を確認しながら、歯牙Ａの蛍光画像および散乱透過光画像を順次取得することができる。取得された蛍光画像Ｇ１および散乱透過光画像Ｇ２が送られてくると、制御部５は、図４に示されるように、これらの画像Ｇ１，Ｇ２を合成し、合成画像Ｇ３を表示する。これにより、歯牙Ａの内部構造を示す散乱透過光画像Ｇ２において、う蝕等の病変部Ｂを示す蛍光画像Ｇ１の高輝度領域が表示され、歯牙Ａにおける病変部Ｂの進達度を観察することができる。

この場合において、本実施形態に係る歯牙観察装置１によれば、蛍光画像Ｇ１を取得するフレームにおいては、第２のＬＥＤ８を消灯するように制御するので、可視光の照射によって歯牙Ａにおいて自家蛍光が発生する場合であっても、発生した自家蛍光が撮像素子１４により撮影されることはなく、励起光照射による蛍光のみの鮮明な蛍光画像Ｇ１を取得することができるという利点がある。

また、蛍光画像Ｇ１を取得するフレームにおいては、第１のＬＥＤ７を消灯するように制御するので、強度の強い近赤外光が蛍光とともに検出されることを防止して、歯牙Ａに存在するう蝕等の病変部Ｂからの微弱な蛍光を撮影して得られる蛍光画像Ｇ１の画質が劣化しないようにすることができる。

なお、本実施形態においては、第１のＬＥＤ７と第２のＬＥＤ８とを同時に作動させることとしたが、これに代えて、図５に示されるように、ＬＤ６、第１のＬＥＤ７および第２のＬＥＤ８は別々に点灯させ、ＬＤ６および第１のＬＥＤ７の点灯に同期して撮像素子１４による撮影を行い、第２のＬＥＤ８の点灯に同期して撮像素子１４を非撮影状態としてもよい。
なお、図中、撮像素子の「ＯＰＥＮ」は撮影状態、「ＣＬＯＳＥ」は非撮影状態をそれぞれ示している。

また、本実施形態においては、近赤外光を発生する第１のＬＥＤ７を備える場合を例示して説明したが、これに代えて、第１のＬＥＤ７を備えていなくてもよい。また、第２のＬＥＤ８から発生する可視光は、照射位置の目視確認のためにのみ使用したが、これに代えて、可視光画像を取得することにしてもよい。この場合には、ＬＤ６および第１のＬＥＤ７作動時には、励起光カットフィルタ１３を集光レンズ１２と撮像素子１４との間に挿入し、第２のＬＥＤ８作動時には励起光カットフィルタ１３を集光レンズ１２と撮像素子１４との間から離脱させることにすればよい。
また、可視光は、近赤外光および励起光の照射位置を確認する目的で照射するのであり、その目的が達成できるのであれば、必ずしも、励起光、近赤外光および可視光を同一位置に照射しなくてもよく、近傍位置に照射すればよい。

Ａ歯牙
１歯牙観察装置
３光照射部
４光検出部
５制御部
６ＬＤ（励起光源）
７第１のＬＥＤ（近赤外光源）
８第２のＬＥＤ（可視光源）
１３励起光カットフィルタ
１４撮像素子（撮像部）

Claims

近赤外領域の波長の励起光を発生する励起光源と、
可視領域の波長の可視光を発生する可視光源と、
これら励起光源および可視光源からの励起光および可視光を歯牙の同一位置に照射させる光照射部と、
前記励起光の波長を含みそれ以下の波長帯域の光を遮断する一方、励起光の照射により歯牙に付与した蛍光プローブから発生する蛍光を透過させる励起光カットフィルタと、
前記励起光源と同期して作動され、前記励起光カットフィルタを透過した蛍光を撮影する撮像部と、
該撮像部による蛍光の撮影期間において前記可視光源からの可視光が歯牙に対して照射されないように制御する制御部とを備える歯牙観察装置。
前記励起光よりさらに長波長の近赤外光を発生する近赤外光源を備え、
前記光照射部が、前記近赤外光をも歯牙に対して照射させ、
前記撮像部が、前記近赤外光源から歯牙に対して照射された近赤外光の歯牙における散乱透過光をも撮影し、
前記制御部が、前記励起光と前記近赤外光とが歯牙に対して別個に照射されるように、前記励起光源と前記近赤外光源とを制御する請求項１に記載の歯牙観察装置。
前記励起光カットフィルタおよび前記撮像部を備える光検出部が、前記光照射部とは別体である請求項１または請求項２に記載の歯牙観察装置。
前記可視光が、４００〜７００ｎｍに中心波長を有する請求項２に記載の歯牙観察装置。