JP2013172975A - 赤外光熱放射測定(ptr)および被変調レーザルミネセンス(lum)を使用して歯の欠陥を診断する装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、咬合面小窩および裂溝、平滑面、ならびに歯の間の隣接歯間領域上の、X線写真または目視検査によって通常は検出されない齲食病変および/または欠陥の検出、診断および進行中監視などの重要な問題に取り組むこの機器の能力に重点をおいている。この機器はさらに、脱灰された歯の初期領域、および/または再石灰化された歯の領域、ならびに修復物の縁に沿った欠陥を検出することができる。局所点を検査するこの能力を、マルチアレイ赤外カメラを使用した標的歯の表面下の被変調画像化に拡張することができる。この機器の2つの構成が提示される。
【選択図】図6
Description
有効波長の変調レーザ光を歯組織の表面の一部分に照射する少なくとも1つのレーザ光源であって、それに応答して、歯面の前記部分から、変調された(被変調)光熱放射測定信号および変調された(被変調)ルミネセンス信号が放射されるレーザ光源と、
放射された前記被変調ルミネセンス信号を検出する第1の検出手段と、放射された前記被変調光熱放射測定信号を検出する第2の検出手段と、
ハンドヘルドプローブヘッドと、前記ハンドヘルドプローブヘッドに接続された遠位端を有する柔軟な光ファイバ束と
を含み、
前記光ファイバ束が、前記光源と光学的に連通した近位端と、前記ハンドヘルドプローブヘッドを臨床医が操作することによって前記光源からの光を患者の歯組織まで伝送する、前記ハンドヘルドプローブヘッドで終わる遠位端とを有する第1の光ファイバと、前記ハンドヘルドプローブヘッドで終わる遠位端と、前記検出手段に光学的に結合された近位端とを有する複数のマルチモード光ファイバとを有し、前記マルチモード光ファイバのうちの予め選択された第1の数の光ファイバが、前記被変調ルミネセンス信号を、前記マルチモード光ファイバのうちの前記予め選択された第1の数の光ファイバに光学的に結合された前記第1の検出手段までに伝送する近赤外伝送光ファイバであり、前記マルチモード光ファイバのうちの予め選択された第2の数の光ファイバが、前記被変調光熱放射測定信号を、前記マルチモード光ファイバのうちの前記予め選択された第2の数の光ファイバに光学的に結合された前記第2の検出手段までに伝送する中間赤外伝送光ファイバであり、
さらに、
放射された前記被変調光熱放射測定信号を光熱位相成分および振幅成分に復調し、前記被変調ルミネセンス信号をルミネセンス位相信号および振幅信号に復調する復調手段と、
前記光熱位相信号および振幅信号を参照試料の光熱位相信号および振幅信号と比較し、前記ルミネセンス位相信号および振幅信号を参照試料のルミネセンス位相信号および振幅信号と比較して、前記歯組織の前記部分と前記参照試料との間に差がある場合に、それらの差を得、前記差を前記歯組織の欠陥と相関させる処理手段と
を含む装置が提供される。
a)柔軟な光ファイバ束の遠位端に取り付けられたハンドヘルドプローブヘッドを使用して、歯組織の表面の一部分に少なくとも1つの波長の光を照射するステップ
を含み、
前記光ファイバ束が、前記少なくとも1つの波長の光を発射する光源と光学的に連通した近位端と、前記ハンドヘルドプローブヘッドを臨床医が操作することによって前記光源からの光を患者の歯組織まで伝送する、前記ハンドヘルドプローブヘッドで終わる遠位端とを有する第1の光ファイバと、前記ハンドヘルドプローブヘッドで終わる遠位端と、前記検出手段に光学的に結合された近位端とを有する複数のマルチモード光ファイバとを有し、前記マルチモード光ファイバのうちの予め選択された第1の数の光ファイバが、前記患者の歯組織から放射された被変調ルミネセンス信号を前記検出手段まで伝送する近赤外伝送光ファイバであり、前記マルチモード光ファイバのうちの予め選択された第2の数の光ファイバが、前記患者の歯組織から放射された被変調光熱放射測定信号を伝送する中間赤外伝送光ファイバであり、歯組織の表面の前記部分を少なくとも1つの波長の光で照射すると、それに応答して、歯面の前記表面の前記部分から、被変調光熱放射測定信号および被変調ルミネセンス信号が放射され、
さらに、
b)放射された前記被変調ルミネセンス信号を第1の検出手段で検出し、放射された前記被変調光熱放射測定信号を第2の検出手段で検出するステップと、
c)放射された前記被変調光熱放射測定信号を光熱位相成分および振幅成分に復調し、前記被変調ルミネセンス信号をルミネセンス位相信号および振幅信号に復調するステップと、
d)前記光熱位相信号および振幅信号を参照試料の光熱位相信号および振幅信号と比較し、前記ルミネセンス位相信号および振幅信号を参照試料のルミネセンス位相信号および振幅信号と比較して、前記歯組織の前記部分と前記参照試料との間に差がある場合に、それらの差を得、前記差を前記歯組織の欠陥と相関させるステップと
を含む方法を提供する。
有効波長の光ビームを歯組織の表面の一部分に照射する少なくとも1つの被変調レーザ光源であって、それに応答して、歯面の前記部分から、被変調光熱放射測定信号および被変調ルミネセンス信号が放射される被変調レーザ光源と、
前記歯組織に対して位置付けられた、放射された前記被変調光熱放射測定信号および前記被変調ルミネセンス信号の画像を検出する画像化検出手段であって、前記少なくとも1つの変調レーザ光源と同期し、放射された被変調ルミネセンス信号の画像を検出する組み合わせ近赤外カメラと放射された前記被変調光熱放射測定信号の画像を検出する中間赤外カメラとを含む画像化検出手段と、
放射された被変調光熱放射測定信号の前記画像を光熱位相成分および振幅成分の画像に復調し、放射された被変調ルミネセンス信号の前記画像をルミネセンス位相信号および振幅信号の画像に復調する復調手段と、
光熱位相信号および振幅信号の前記画像を参照試料の光熱位相信号および振幅信号の画像と比較し、ルミネセンス位相信号および振幅信号の前記画像を参照試料のルミネセンス位相信号および振幅信号の画像と比較して、前記歯組織の前記部分と前記参照試料との間に差がある場合に、それらの差を得、前記差を前記歯組織の欠陥と相関させる処理手段と、
前記画像を表示する画像ディスプレイと
を含む装置を提供する。
a)有効波長のレーザ光の変調ビームを歯組織の表面の一部分に照射するステップであって、それに応答して、歯面の前記部分から、被変調光熱放射測定信号および被変調ルミネセンス信号が放射されるステップと、
b)レーザ光の変調ビームと同期した、放射された前記被変調ルミネセンス信号の画像を検出する組み合わせ近赤外カメラと前記放射された被変調光熱放射測定信号の画像を検出する中間赤外カメラとを使用して、放射された前記被変調光熱放射測定信号および前記被変調ルミネセンス信号の前記画像を検出するステップと、
c)放射された被変調光熱放射測定信号の前記画像を光熱位相成分および振幅成分の画像に復調し、被変調ルミネセンス信号の前記画像をルミネセンス位相信号および振幅信号の画像に復調するステップと、
d)光熱位相信号および振幅信号の前記画像を参照試料の光熱位相信号および振幅信号の画像と比較し、ルミネセンス位相信号および振幅信号の前記画像を参照試料のルミネセンス位相信号および振幅信号の画像と比較して、前記歯組織の前記部分と前記参照試料との間に差がある場合に、それらの差を得、前記差を前記歯組織の欠陥と相関させるステップと
e)歯組織の欠陥がある場合に、それらの欠陥を表す画像をコンピュータディスプレー上に表示するステップと
を含む方法を提供する。
近紫外〜可視〜近赤外スペクトル範囲の適切な放射波長の励起源(レーザ)で前記歯面を照射すること、
さまざまな角度で歯面を検査するために前記励起源に回転自由度を与えること、
直流から100kHzまでを含む(ただしこれらに限定されない)範囲のレーザビームの周期的な周波数パルスを発生させること、
前記放射を送達し、光ファイバまたは軸外し鏡構成によって前記放射を集めること、
既知の放射測定特性および周波数応答ならびに動的(ac)ルミネセンス特性および周波数応答を有する参照試料から周波数-スキャンデータを得ることによってベースライン信号伝達関数H(f)を生成すること、
最適なコントラストおよび機器の周波数応答の打ち消しのために、振幅比および位相差によって、健康な歯組織、欠陥歯組織、侵食歯組織、脱灰された歯組織または齲食歯組織を、さまざまな周波数(例えば10Hzおよび1kHz)で比較すること、
周波数-スキャンデータを取得することによって、齲食、脱灰および侵食の深さ形状測定(profilometric)診断および検出を実行すること、
将来における変化の比較を可能にするために検査された領域に関する前記データを記憶すること、
検査された領域の状態の印刷出力またはハードコピーを作成すること、
データおよび臨床的専門知識が病変の存在を指示している場合に、
崩壊または齲食した歯材料を除去し、
材料を配置するために歯構造を除去し、
歯の下処理設計の知られている原理を使用し、従来のバー、超音波エネルギー、レーザまたは歯の下処理用の他のデバイスを使用して、歯の下処理を行ない、
この歯の下処理において、光学的放射送達および熱エネルギー生成の正確で最適化された制御のためにパルス波形工学による適切なレーザ-フルエンス送達プロトコルを使用して、形成し機能するように歯を修復する充填材料を硬化させまたは固める
ためにレーザを使用することによって、歯を治療する能力を提供すること、
データおよび臨床的専門知識が脱灰の存在を指示している場合に、
レーザを使用して表面または表面下を改変し、
さまざまな媒質の取込みが再石灰化を増進するように表面または表面下を改変し、
表面を密閉するかまたは表面の再石灰化を促進する媒質を塗布し、
光学的放射送達および熱エネルギー生成の正確で最適化された制御のためにパルス波形工学による適切なレーザ-フルエンス送達プロトコルを使用して、形成し機能するように歯を修復する歯面上の材料を硬化させまたは固め、
組合せPTR/LUMによって、歯の状態の前記介入的改変を監視し、
介入的改変前の歯面の進行中の変化を監視し、
さまざまな治療および解決策の適用後のインビトロでの脱灰および再石灰化を示すために歯面を監視する
ためにレーザを使用することによって、歯を治療する能力を提供すること
を含む。
(数1) λth (f)=2π√(α/πf)
から熱エネルギーが拡散的に(または伝導的に)表面に達することを可能にする。αは材料の熱拡散率[cm2/s]、fはレーザビーム変調周波数である。さらに、レーザ励起波長における光学減衰係数(optical attenuation coent)の逆数までの全ての深さから黒体(プランク)放射が放射され、この放射の再吸収されなかった部分は、光励起された歯の表面から適切な赤外検出器の中へ逆伝搬され、それらの深さからの情報を伝達する。
Claims (7)
- 患者の歯組織を検査するために、被変調光熱放射測定およびルミネセンスを使用して歯組織を画像化する変調画像システムであって、
有効波長の光ビームを歯組織の表面の一部分に照射する少なくとも1つの被変調レーザ光源であって、それに応答して、前記歯面の前記部分から、被変調光熱放射測定信号および被変調ルミネセンス信号が放射される被変調レーザ光源と、
前記歯組織に対して位置付けられた、放射された前記被変調光熱放射測定信号および前記被変調ルミネセンス信号の画像を検出する画像化検出手段であって、前記少なくとも1つの変調レーザ光源と同期し、放射された被変調ルミネセンス信号の画像を検出する組み合わせ近赤外カメラと放射された前記被変調光熱放射測定信号の画像を検出する中間赤外カメラとを含む画像化検出手段と、
放射された被変調光熱放射測定信号の前記画像を光熱位相成分および振幅成分の画像に復調し、放射された被変調ルミネセンス信号の前記画像をルミネセンス位相信号および振幅信号の画像に復調する復調手段と、
光熱位相信号および振幅信号の前記画像を参照試料の光熱位相信号および振幅信号の画像と比較し、ルミネセンス位相信号および振幅信号の前記画像を参照試料のルミネセンス位相信号および振幅信号の画像と比較して、前記歯組織の前記部分と前記参照試料との間に差がある場合に、それらの差を得、前記差を前記歯組織の欠陥と相関させる処理手段と、
前記画像を表示する画像ディスプレイと
を含む変調画像システム。 - 前記少なくとも1つの被変調レーザ光源がレーザドライバを含み、前記レーザドライバと同期した関数発生器を含み、前記画像化検出手段が、前記関数発生器に接続されており、前記関数発生器によってトリガされ、2次元振幅画像および2次元位相画像が前記画像ディスプレイ上に、前記レーザの変調周波数で表示される、請求項1に記載の変調画像システム。
- 前記近赤外カメラがInGaAsカメラであり、前記中間赤外カメラがHgCdTeカメラである、請求項1に記載の変調画像システム。
- 画像化される歯組織の領域のサイズを調整するために前記歯組織に入射する前記光ビームのサイズを調整するビーム拡大/集束光学部品を含む、請求項1ないし3のいずれか一項に記載の変調画像システム。
- スペクトルの可視部分の波長で前記歯組織の画像を記録するカメラを含む、請求項1ないし4のいずれか一項に記載の変調画像システム。
- 前記カメラが、スペクトルの前記可視部分において感度を有するCCD(電荷結合デバイス)カメラである、請求項5に記載の変調画像システム。
- 前記復調手段がソフトウエアベースのロックイン増幅器である、請求項1ないし6のいずれか一項に記載の変調画像システム。
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