JP2018506359A - 歯科用スケーラー器具の摩耗を測定する方法およびその器具用ホルダー - Google Patents

Abstract

歯科用スケーラー器具の先端のデジタル画像および他の一意的に識別する特徴を使用して上記器具の摩耗の程度を測定する方法。把手の色および形状などの歯科用スケーラー器具の固有の特徴により、参照画像のセットを一致する可能性の高い先端参照画像のサブセットに範囲を絞る。摩耗した先端のデジタル輪郭を分離する。入手可能な各先端の物理的形状特徴が参照画像のデジタルライブラリーに格納されている。先端輪郭について各参照画像のために格納されたものと同じ先端形状特徴を生成する。摩耗した先端のデジタルプロファイルとライブラリーの中からの先端の一致している選択された参照画像とをデジタル的に重ね合わせる。当該インサートの先端の摩耗の程度の正確な測定を行い、表示する。【選択図】図６

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１５年２月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／１２０，４８８号の優先権および利益を主張するものであり、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は一般に、患者の歯を清掃するために使用される歯科用器具に関する。より詳細には、本発明は歯科用スケーラー器具の摩耗を正確に測定するための方法に関する。

歯科衛生士などの歯科専門家は様々な歯科用器具を使用して患者の歯を清掃する。使用される歯科用器具の中には歯科用スケーラー器具がある。磁歪および圧電素子によって駆動される歯科用スケーラー器具は、患者の歯の歯石を機械的に除去して清掃するために使用される。その器具を長年使用すると、歯科用スケーラー器具の連続使用が無効または不快なものとなり、歯石を除去している間に衛生士に過剰な圧力を使用させ、これにより患者および衛生士に不快感を生じさせ得るような程度まで歯科用スケーラー器具は摩耗する。

これまで歯科医師などの歯科専門家は、摩耗した歯科用スケーラー器具をその器具が無効になったときの自身の感覚的理解に基づいて交換していた。各種先端のシルエットを有する紙のテンプレートが入手可能であり、それぞれがその遠位端の近くで先端を横切って垂直に延びる２本の離間した線分を有する。歯科用スケーラー器具を摩耗が評価される先端型のシルエットの上に重ねてその紙の上または近くに置く。その先端の遠位端がそのシルエットの遠位端に近い方の線分を超えて延在していれば、その先端を引き続き使用するのに適したものとみなした。その先端の遠位端がそのシルエットの遠位端から遠い方の線分を超えて延在していなければ、その歯科用スケーラー器具を非効率的なものとみなし、使用を停止しなければならなかった。しかし、この方法を用いた歯科用スケーラー器具の先端の摩耗の評価の正確性は、シルエットに対する先端の位置決めの正確性の影響を受ける場合があり、あるいは短い距離の評価に加えて先端およびテンプレートを見る角度やテンプレートと先端とのあらゆる距離による視差の影響により、歯科用スケーラー器具の先端の摩耗の程度の評価が不正確になる場合がある。例えば、摩耗しているが継続的使用がなお許される歯科用スケーラー器具を非効率的なものと解釈して早まって使用を停止してしまうことがある。逆に、使用を停止するのが当然である十分な摩耗を有する歯科用スケーラー器具を、摩耗しているが継続的使用になお適していると解釈してしまうことがある。

本発明の方法は、歯科用スケーラー器具の先端の摩耗の程度をより正確かつより一貫して測定する改良されたロバストなプロセスを提供し、かつ容易に解釈される出力を提供すると共に過去の技術の欠点を回避する。本方法は、当該プロセスにおける工程中に歯科用スケーラー器具を保持するためのホルダーを用いてもよい。

歯科用スケーラー器具の先端および歯科用スケーラー器具のモデルを一意的に識別する他の識別特徴のデジタル画像を撮影する方法。歯科用スケーラー器具をホルダーの中に配置したまま、当該写真を撮影してもよい。把手の色や形状などの歯科用スケーラー器具の固有の特徴を使用して、参照画像のセットを一致する可能性の高い先端参照画像のサブセットに範囲を絞る。入手可能な各先端の物理的形状特徴を参照画像のデジタルライブラリーに格納してある。摩耗した先端のデジタル輪郭を分離する。一致を識別するための参照画像との比較のために、摩耗した先端について共通の参照点に原点を有する同じ所定の座標系にある先端の形状などの各参照画像先端のために格納されているものと同じ先端輪郭の物理的形状特徴を生成する。摩耗した先端のデジタルプロファイルと、デジタルで格納された新しい先端参照画像のライブラリーの中からの新しい歯科用スケーラー器具の先端の一致している選択された参照画像とを重ねる。歯科用スケーラーインサートの先端の摩耗の程度の正確な測定を行い、表示する。摩耗の程度を１つ以上の閾値、例えば摩耗により５０％の有効性を示す第１の閾値摩耗レベルおよび歯科用スケーラー器具を交換すべき程度までその先端の有効性が低下したことを示す第２の閾値と比較することができる。その出力は各種装置に、摩耗が許容可能な効率の範囲にあれば第１の色、摩耗が低い効率の範囲にあれば第２の色および器具の効率が器具を交換すべきような状態にあれば第３の色を提供する色コードなどの多くの異なる形態で提供することができる。

本発明の他の特徴および利点は、例として本発明の原理を示す添付の図面と共に参照される以下のより詳細な説明から明らかにになるであろう。

超音波歯科用スケーラーインサートの斜視図である。 歯科用スケーラーインサート用ホルダーの一実施形態である。 図２のホルダーの分解図である。 歯科用スケーラーインサートがホルダー内に配置された状態の歯科用スケーラー器具用ホルダーのベース部材の平面図である。 低プロファイル位置に畳まれた歯科用スケーラー器具用ホルダーのベース部材の斜視図である。 歯科用スケーラー器具およびスマートフォンがホルダー上に配置された状態の図２の歯科用スケーラー器具用ホルダーの斜視図である。 先端および把手のデジタル写真を示す。 図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃは、歯科用器具の先端を保持しているトリミングされた写真および摩耗した先端の領域分割を示す一連の図である。 図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃは、デジタル写真の背景からの歯科用スケーラー器具の把手の領域分割を示す一連の図である。 ４色の把手の色の色相値の分布を示す。 参照先端画像ライブラリーにデジタルの形態で保持された歯科用器具の先端のサンプルを示す。 摩耗した先端画像と参照先端ライブラリーの中からの参照先端画像とを重ねることにより摩耗の程度を評価する方法を示す。 歯科用スケーラー器具の先端の摩耗の程度を測定するプロセスにおける情報の流れを示すフローチャートである。

同じ部分を表すために、図面全体を通して可能な限り同じ参照符号が使用されている。

図１は超音波歯科用スケーラーインサート１００の斜視図を示す。超音波歯科用スケーラーインサート１００は、患者の歯からプラークを除去するために歯科専門家によって使用される複雑な器具である。インサート１００は、金属の先端１０２、ゴムまたはゴム状の把手１０４、連結体１０６および金属スタック１０８を含む。先端１０２は冷却水を排出するため、および清掃中の歯の表面から除去されたプラークを運び去るための水路（図示せず）を有していてもよい。連結体１０６および金属スタック１０８は、一般的なハンドピース１１０設計に適合し、かつそれと共に使用されるように、多くのインサート１００設計に対して実質的に同一の長さおよび断面寸法を有する。連結体１０６および金属スタック１０８は管状ハンドピース（図示せず）によって包囲される寸法を有する。金属スタック１０８は２つの対向する平行な側面１１２および１１４と、対向する凸状壁１１６および凹状壁１１８とを有する実質的に四角形の断面形状を有する。使用中に必要に応じて先端を回転させることができるように、インサート１００をハンドピース内で回転させることができる。金属スタック１０８は、ハンドピースから延在しているコード（図示せず）によって電源（図示せず）に接続される。ハンドピースを介して先端１０２に水を供給するために、水供給部（図示せず）がハンドピースに接続されていてもよい。

図２は、歯科用スケーラーインサート１００用ホルダー２００の一実施形態を示す。ホルダー２００は、前壁２０４および後壁２０６と側壁２０８および２１０とを有するベース部材２０２を有する。垂直支持体２１２がベース部材２０２から上方に延在している。支持体２１２の前方には前壁２０４ならびに側壁２０８および２１０内に領域２１４がある。ホルダー２００のいくつかの実施形態は領域２１４に開口部２１８を有する。

ベース部材２０２は、垂直支持体２１２の開口部２２４と位置合わせされた凹部２２０を含み、プラットフォーム２２２の下に延在している。凹部については以下でさらに詳細に説明する。垂直支持体２１２は任意の公知の方法でベース部材２０２に接続されている。いくつかの実施形態では、垂直支持体２１２はヒンジ２２６によってベース部材２０２に回転可能に固定されている。図２では、垂直支持体２１２は垂直支持体２１２の表面２２８がベース部材２０２の表面２３０に係合する直立位置まで（図２の透視図から時計回りに）回転されている。

プラットフォーム２２２は、任意の公知の技術で垂直支持体２１２に固定されている。いくつかの実施形態では、プラットフォーム２２２はヒンジ２３２によって垂直支持体２１２に回転可能に固定されている。図２では、プラットフォーム２２２は、プラットフォーム２２２の上面２３６が凹部２２０の底部３０４と平行になるようにプラットフォーム２２２の表面２３４が垂直支持体２１２の表面２２８の一部に係合する水平位置まで（図２の透視図から時計回りに）回転されている。プラットフォーム２２２および垂直支持体２１２を側壁２０８および２１０と前壁２０４との間に受け入れられるように（図２の透視図から反時計回りに）回転させた場合、プラットフォーム２２２の前方縁部２４２は垂直支持体２１２の開口部２４４を塞ぐ。ホルダー２００のいくつかの実施形態は、凹部２２０の中心線に平行な垂直な側壁２４０と共に上面２３６に隆起部２３８を有していてもよい。

図３はホルダー２００の分解図である。凹部２２０は後壁２０６から前壁２０４に向かって延在している。凹部２２０は、連結体１０６を受け入れるようにサイズ決めされたチャンバー３０６まで延在してそこに開口している。スタック１０８が底部３０４に接して凹部２２０内に受け入れられた状態で、連結体１０６は支持体２４６に係合する。凹部２２０の側壁３００および３０２は、金属スタック１０８が凹部２２０の底部３０４に受け入れられ、かつそこに係合している場合にその側面１１２および１１４と協働して凹部２２０におけるインサート１００の回転、縦移動または横移動を防止するように離間している。インサート１００は、移動範囲が制限されているにも関わらず、凹部２２０において１自由度を有する。インサート１００は、インサート１００の軸に沿って前壁２０４に向かって、あるいはそこから離れるように移動することができる。いくつかの実施形態では、金属スタック１０８の断面は、平行な側面１１２および１１４と、凸面１１６および凹面１１８とを有する実質的に四角形である。金属スタック１０８の側面１１２および１１４は凹部２２０の側壁３００および３０２と協働してインサート１００の移動を制限する。いくつかの実施形態では、金属スタック１０８は凹面１１８が下に向けられた状態で凹部２２０に受け入れられる。

凹部２２０は後壁２０６から前壁２０４に向かって延在し、チャンバー３０６に開口し、かつ金属スタック１０８の側面１１２および１１４と協働して凹部２２０におけるインサート１００の回転、縦移動または横移動を防止する側壁３００および３０２を有するものとして記載されているが、本発明はそれに限定されない。当該チャネルの壁と金属スタック１０８の表面との係合は、写真を撮影することができるように当該インサートが回転するのを防止するのに十分な程度であればよい。当該チャネルと金属スタック１０８との係合の実際の距離は非常に小さくてもよく、その係合は、側面１１２および１１４の一方または両方の代わりまたはそれらに追加して、凸面１１６または凹面１１８あるいは両方が関与してもよい。例えば、金属スタックは２つの側壁を有する薄い支持体の上にあってもよく、あるいは当該支持体は、金属スタックに係合して当該インサートが回転するのを防止するための上面および下面を提供してもよい。また、金属スタックは当該インサートが回転するのを防止するために表面で挟み付けられていてもよい。当該インサートが回転するのを防止する手段の上記変形のいくつかは連結体支持部を保持してもよいが、全ての変形がそうであるとは限らない。あるいは、当該インサートが回転するのを防止するために、当該インサートの別の部分が固定されていてもよい。

図４は、垂直支持体２１２およびプラットフォーム２２２が除去された状態の歯科用器具用ホルダー２００のベース部材２０２の平面図である。金属スタック１０８が凹部２２０に受け入れられた状態であって連結体１０６がチャンバー３０６に受けられ、かつ連結体支持部２４６によって支持された状態で、インサート１００がベース部材２０２の中に配置されている。凹部２２０は、ベース部材２０２の前壁２０４から後壁２０６への中心線の片側に配置されている。凹部２２０がベース部材２０２の中心線の片側に配置された状態では、先端全体および把手１０４の一部をマット仕上げ材４００の上で撮影されるように配置するために、凹部２２０内に配置されたインサート１００の先端１０２は側壁を向くように方向づけられている。

先端１０２全体および把手１０４の少なくとも一部は、非反射性のマット仕上げ材４００がその中に配置された領域２１４の上に配置されている。マット仕上げ材４００は、先端１０２および把手１０４の写真を撮影する際に反射光を除去し、かつその後の画像処理において先端１０２および把手１０４とのコントラストを与える先端１０２および把手１０４のための背景も提供する。非反射性のマット仕上げ材４００の例は黒色のビロードであるが、本発明はそれに限定されない。いくつかの実施形態では、マット仕上げ材４００はタブ４０２によって保持されている。領域２１４の開口部２１８は、マット仕上げ材４００の挿入、配置および除去を容易にするために使用される。

インサート１００を前壁２０４に向かうかそこから離れるように移動させて、マット仕上げ材４００の上に把手１０４の大きい方の部分または小さい方の部分をそれぞれ配置することができる。把手１０４の色ならびに写真と把手１０４とのあらゆる位置合わせ不良を判定することができるように、把手１０４の十分な部分をマット仕上げ材４００の上に配置しなければならない。そのような位置合わせ不良すなわち角度ずれが存在するとすれば、一般にスマートフォン６００またはカメラの不正確な向きが原因であり、先端１０２の摩耗の正確な測定を保証するためにそれらを測定および補正する必要がある。好ましい実施形態では、把手１０４の長さの少なくとも５０％が写真の中に入る。

図５は低プロファイル位置に畳まれた歯科用器具用ホルダー２００の斜視図である。プラットフォーム２２２および垂直支持体２１２を図４の透視図から反時計回りに回転させて、プラットフォーム２２２および垂直支持体２１２が側壁２０８および２１０と前壁２０４との間に配置された状態の小型の低プロファイルにする。プラットフォーム２２２および垂直支持体２１２をそれぞれの低プロファイル位置から時計回りに回転させる前に、インサート１００をスタック１０８が凹部２２０に受け入れられた状態で配置することができる。

図６は、歯科用スケーラー器具およびスマートフォン６００がホルダー２００上に配置された状態の歯科用器具用ホルダー２００を示す斜視図である。スマートフォン６００は、カメラがインサート１００の先端１０２および把手１０４の写真を撮影するように方向づけられた状態でプラットフォーム２２２の上に配置されており、隆起部２３８の垂直な側壁２４０に接する側面を有していても有していなくてもよい。スマートフォン６００を隆起部２３８の垂直な側壁２４０に隣接してプラットフォーム２２２の上面２３６に配置すると、実質的に矩形状のスマートフォン６００の側面はインサート１００の軸に平行になるように位置合わせされる。プラットフォーム２２２の上面２３６にあるスマートフォン６００が隆起部２３８の垂直な側壁２４０に１つの点で接触し、かつ全ての他の点において側壁２４０から離れている場合、スマートフォン６００の中心線は、インサート１００の中心線に平行な平面にはあるが、インサート１００の中心線に平行な状態からの小さい角度ずれを生じる。角度ずれは小さい場合であっても大きい場合であっても、以下により詳細に記載するようにソフトウェアにおいて補正することができる。

図６の透視図から分かるように先端１０２をマット仕上げ材の上に配置するためには、符号３０８によって示すように、先端１０２が左を向くように金属スタック１０８が凹部２２０内にある状態でインサート１００を配置しなければならない。金属スタック１０８は凹部の側壁３００および３０２によって凹部２２０内に拘束されている。同時に、側面が隆起部２３８に接した状態で配置されたスマートフォン６００を用いて撮影された写真は、インサート１００の中心線に平行な中心線を有する。デジタルカメラで撮影される歯科用スケーラー器具の写真は、カメラの視界が当該先端の中心線によって形成された平面に垂直な状態で撮影されなければならない。スタック１０８と協働する凹部２２０は、先端１０２をプラットフォーム２２２上のスマートフォンの視界に垂直な平面に方向づけられた状態に維持する。

図７は、マット仕上げ材４００が背景内にある状態でのホルダー２００内のインサート１００の先端１０２全体および把手１０４の一部のデジタル写真である。図７の写真は、以下に記載する画像処理のために２つの写真に切断される。

図８Ａは、マット仕上げ材４００からなる背景を含む、先端１０２全体および把手１００の小さい部分を保持している図７の写真の切断された上部デジタル画像である。図７の写真の中にあったマット仕上げ材４００以外のあらゆる背景は、トリミングにより除去されている。先端１０２の遠位端８００はトリミングされた図８Ａの左上角の近くにあり、図８に示すように先端１０２は比較的大きい。先端１０２とマット仕上げ材４００との間に鮮明なコントラストが存在する。同様に、把手１０４とマット仕上げ材４００との間に鮮明なコントラストが存在する。把手１０４の縁部８０４に位置する先端と把手との境界点８０２および先端１０２の拡大領域８０８の中心線８０６の交差部分を特定するために、把手１０４の十分な部分が保持されている。先端と把手との境界点８０２は、先端１０２の画像をメモリーに格納された参照画像のデジタルライブラリーの中からの参照画像と位置合わせするための参照点である。先端と把手との境界点８０２を先端の輪郭の（水平の）幅が最も大きな増加を示す点として決定し、その意味において先端が終了し、かつ把手が開始する点を決定する。

図８Ａに示されている画像は、ＩＴｋ．ｏｒｇウェブサイトにおいてITK Organizationから入手可能なＮｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄＣｏｎｎｅｃｔｅｄｌｍａｇｅＦｉｌｔｅｒソフトウェアを用いて領域分割されている。ＩＴＫソフトウェアは、グレースケール画像とみなされる図８Ａのデジタル画像を図８Ｂのデジタル画像に示されている黒色または白色の二値画像８１０に変換する。同様にＩＴＫ．ｏｒｇソフトウェアによって生成されたデジタル画像である先端１０２の輪郭８１０が図８Ｃに示されている。輪郭８１０は、図８Ｂのデジタル画像の黒色と白色との境界面からなる周囲長として生成される。

図９Ａは、把手１０４および先端１０２の一部を保持している図７の写真の切断された下部デジタル画像である。図７の写真の中にあったマット仕上げ材４００以外のあらゆる背景はトリミングによって除去されている。把手１０４とマット仕上げ材４００との間に鮮明なコントラストが存在する。同様に、残っている先端１０２の一部とマット仕上げ材４００との間に鮮明なコントラストが存在する。図９Ａに示されている画像は、ＩＴｋ．ｏｒｇウェブサイトにおいてITK Organizationから入手可能なＮｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄＣｏｎｎｅｃｔｅｄｌｍａｇｅＦｉｌｔｅｒソフトウェアを用いて領域分割されている。領域分割された把手画像は、把手１０４の一部である図９Ａのトリミングされた写真上の画素を選択するためのマスクとして使用される。次いで、その画素の色相値に換算した平均の色を計算する。色相検出は光源色を説明することができる。最終的な色相値を使用して、図１０に示されているデータの参照などにより把手１０４の色を青、緑、紫またはマゼンタのうちの１つとして識別する。ＩＴＫソフトウェアは、グレースケール画像とみなされる図９Ａのデジタル画像を図９Ｂのデジタル画像に示されている黒色または白色の二値画像９００に変換する。同様にＩＴＫ．ｏｒｇソフトウェアによって生成されたデジタル画像である把手１０４および先端１０２の一部の輪郭９０２が図９Ｃに示されている。

輪郭９０２は、図９Ｂのデジタル画像の黒色と白色との境界面からなる周囲長として生成される。輪郭９０２の真っ直ぐな縁部分９０４および９０６を検出し、その上の点を使用して真っ直ぐな縁部分間の中間で点集合を計算する。中心線９０８としてそれらの点を通るように直線を当て嵌める。中心線９０８は縁部８０４と交差し、レジストレーション工程中に参照画像上の対応する参照点に重なる一致点９１０を定める。中心線９０８を角度ずれについても評価する。角度ずれは、当該インサートが凹部２２０内に正しく位置合わせされていないことが原因ではない。角度ずれは、図７のデジタル写真を撮影したスマートフォン６００または他のデジタルカメラがインサート１００の中心線と位置合わせされていないことが原因である。角度ずれは、把手１０４の中心線９０８と図７の写真の垂直な縁部との間の角度として決定される。角度ずれは大小に関わらず、当該プロセスのこの段階で計算および補正してもよく、あるいは以下に記載するレジストレーション工程において計算および補正してもよい。把手１０４の形状特徴としては、限定されるものではないが、球根状特徴、複数の直径のうちの１つ、および把手１０４の長さに沿った均一な直径などの把手１０４の幾何学的形状が挙げられる。他の実施形態は、例えば当該先端のレジストレーションのために本明細書でなされるような、把手形状の参照把手へのレジストレーションを用いてもよい。

図１０は、把手１０４の４色（緑、青、紫およびマゼンタ）の色値分布を示すが、本発明はそれらに限定されない。これらの色は、ＩＴＫ．ｏｒｇからのソフトウェアによって色相値に変換されており、これにより彩度および輝度におけるばらつきがなくなる。これらの曲線は、それぞれの色の色相値が明確に区別されており、それらを識別特徴として使用できることを示している。色相値は、歯科用スケーラー器具の他の識別特徴と組み合わせて参照される場合、摩耗について評価されるインサートモデルおよび同時にインサート１００の先端１０２の固有の幾何学的形状を一意的に識別することができる。経験的試験データから色相値曲線を作成した。曲線１００２は青色を表す。曲線１００４は緑色を表す。曲線１００６は紫色を表し、曲線１００８はマゼンタ色を表す。

各参照画像先端の物理的形状特徴を生成し、スマートフォンまたはコンピューターのメモリーなどのデジタルライブラリーにデジタルで格納してある。各先端の物理的形状は一致点９１０などの共通の参照点に原点を有する同じ座標系上に生成されている。各先端形状は格納された参照画像先端を一意的に識別する。参照画像の物理的形状特徴は摩耗した先端１０２の輪郭８１０の特徴と容易に比較される。

把手の色および形状などの歯科用スケーラー器具の固有の特徴により、参照画像のセットを一致する可能性の高い先端参照画像のサブセットに範囲を絞る。摩耗した先端のデジタル輪郭を分離する。摩耗した先端１０２について一致点９１０に原点を有する同じ所定の座標系にある先端の形状などの各参照画像先端のために格納されているものと同じ物理的形状特徴を先端輪郭８１０から生成する。摩耗した先端１０２の物理的形状特徴を、一致を識別するための一致する可能性の高い先端参照画像のサブセットからの参照画像の物理的形状の対応する特徴と体系的に比較する。一致している参照画像を選択する。選択された参照画像のデジタルプロファイルおよび摩耗した先端１０２の輪郭８１０を一方を他方の上にして重ねる。

先端１００の形状、把手１０４の形状および把手の色の組み合わせにより、先端１０２と比較して摩耗を評価するためにどの格納された参照画像を選択するのかが決まる。参照画像は、各参照画像が対応する先端１０２の形状、把手１０４の形状および把手１０４の色の組み合わせを示す対応する識別子により格納されている。

図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄおよび図１１Ｅは、歯科用スケーラー器具の摩耗を測定するために使用されるシステムに応じて、スマートフォンまたはコンピューターシステムのメモリーにデジタルの形態で格納される参照画像のいくつかのそれぞれの輪郭を示す。各参照画像先端は、一致点９１０に対応する参照点と歯科用スケーラー器具の識別特徴の固有の組み合わせに対応する識別子とを有する新しい先端輪郭の等価物として格納される。２つの像が互いに鏡像であるように先端が左または右のいずれかに向けられた状態で参照画像を格納することができる。歯科用スケーラー器具の先端は、様々な歯やその周りおよび器具形状に対応するような多種多様な形状ならびに器具が作製される各種材料に対応するように作られている。新しい先端幾何学形状が開発されたり、先端幾何学形状が置き換えられたりすると、参照画像のデジタルライブラリーは容易に更新される。先端形状、把手形状および把手色または他の決定的な特徴の各組み合わせのために、新しい未使用の先端の参照画像を作成することができる。さらに、さらなる識別特徴が導入された際には、参照画像ライブラリーを拡張することができる。参照画像は、製品図面からの本明細書に記載されているプロセスを用いて、あるいは本開示のプロセスで使用するために必要な十分な正確性および明確性を有する参照画像を生成するのに適したあらゆる技術を用いて作成することができる。

図１２Ａおよび図１２Ｂは、摩耗した歯科用スケーラー器具の先端１０２の輪郭８１０を参照画像ライブラリーの中からの対応する参照画像先端と重ねることによって摩耗を評価する方法を示す。図１２Ａには、参照画像先端が外側の線１２００として示されている。摩耗が評価される歯科用スケーラー器具インサート１００の先端１０２の輪郭８１０は内側の線として示されている。

輪郭８１０および参照画像ライブラリーから選択された対応する参照画像先端の両方が一致点９１０を有する。それぞれの一致点９１０が互いに重なった状態で一方を他方の上にして、摩耗した歯科用スケーラー器具インサート１００の先端１０２の輪郭８１０と参照画像ライブラリーから選択された対応する参照画像先端とを重ねる。次いで、３工程レジストレーションを完了する。レジストレーションでは、３つの要素すなわち平行移動、回転および拡大縮小からなる変換の発見を行う。これらの３つの要素は以下のようにして決定することができる。

平行移動では、最初に先端輪郭の（水平の）幅が最も大きな増加を示す点として先端一致点９１０を決定し、その意味において先端が終了し、かつ把手が開始する点を決定する。平行移動は先端輪郭の一致点９１０を参照輪郭の先端基部に平行移動させる変位ベクトルである。

当該インサートの把手（事前に把手の輪郭から抽出）の角度ずれを推定し、次いで先端輪郭を同じ大きさの角度だけ角度ずれとは反対方向に回転させることにより、回転を決定する。回転は先端一致点９１０の周りである。

平行移動および回転させた画像（上記からの値を有する）をいくつかの値だけ拡大縮小し、かつ先端輪郭点と最も近い参照輪郭点との距離が最も小さい値を有する値を選択することにより、拡大縮小を決定する。

先端１０２の抽出されたアウトラインおよび選択された参照画像先端を重ねた後に、参照画像先端（終点１２０４）から、摩耗が評価される歯科用スケーラー器具の先端１０２（終点１２０６）までの最小の距離として摩耗を計算する。当該インサートの先端の摩耗の程度の正確な測定を行い、表示する。摩耗の程度を、摩耗により５０％の有効性を示す第１の閾値摩耗レベルおよび歯科用スケーラー器具を交換すべき程度まで当該先端の有効性が低下したことを示す第２の閾値などの１つ以上の閾値と比較することができる。その出力は各種装置に、摩耗が許容可能な効率の範囲にあれば第１の色、摩耗が低い効率の範囲にあれば第２の色および器具の効率が器具を交換すべきような状態にあれば第３の色を提供する色コードなどの多くの異なる形態で提供することができる。

摩耗の程度を画面に表示してもよい。解釈を容易にするために、摩耗の程度を３色（緑色、黄色および赤色）のうちの１つとして表示する。緑色は、摩耗が１ミリメートル未満であることを示す。歯科用スケーラー器具は５０％超の効率でなお有効に機能する。黄色は、摩耗が１ミリメートルを超えるが２ミリメートル未満であることを示す。歯科用スケーラー器具はなお機能するが５０％未満の効率である。赤色は、摩耗が２ミリメートルを超え、歯科用スケーラー器具は非効率的であり、かつ使用を停止して交換すべきことを示す。

図１３は、歯科用スケーラー器具の先端１０２の摩耗の程度を測定するためのプロセスにおける情報の流れを示すフローチャートである。このフローチャートは、スマートフォンまたはコンピューターシステムを用いる両方のプロセスに適用される。１３０２において、歯科用スケーラー器具の先端１０２および把手１０４のデジタル写真を撮影して当該先端の摩耗の程度を測定するか、先端１０２および把手１０４の写真をコンピューターシステムに転送する。工程１３０４では、先端１０２全体および把手１０４の少なくとも一部を含めるようにこの写真を切断する。１３０６では、切断した写真を領域分割工程に供する。１３０８では、先端輪郭８１０を生成する。１３１０では、１３０２で撮影または受信したデジタル写真を把手１０４全体および先端１０２の少なくとも一部を含めるように工程１３１０において切断する。１３１２では、切断した写真を領域分割工程に供する。１３１４では、把手の輪郭９０２を生成する。当該インサートモデルの判定に寄与する形状などの先端の特徴１３１６を得る。１３２０では、当該インサートモデルの判定に寄与する幾何学的形状属性および色相などの把手の特徴１３１８を得る。１３２２では、摩耗について試験される歯科用スケーラー器具先端１０２の新しい未使用バージョンに対応する参照画像輪郭にアクセスするための当該インサートモデル識別子をデジタルライブラリーに提供する。１３２４における参照画像輪郭および１３０８における歯科用スケーラー器具先端の先端輪郭８１０を１３２６においてレジストレーションプロセスに供する。先端輪郭８１０および１３２４における参照画像輪郭を位置合わせし、摩耗値を計算し、容易に理解されるフォーマットで出力する。

本発明の実施形態について、把手１０４の色、把手１０４の形状および先端１０２の形状によって特定の歯科用スケーラー器具を識別するものとして説明してきたが、本発明はそれらに限定されない。これらは、歯科用スケーラー器具モデルを一意的に識別するために使用することができる歯科用スケーラー器具の固有の特徴の一部である。他の特徴を単独で使用したり、シリアルナンバーまたはバーコードなどの本明細書で用いられる特徴と組み合わせて使用したりすることができる。

本発明について、当該先端および把手の少なくとも一部の写真の両方を撮影し、これらの写真を処理して先端の形状、把手の色相、把手の形状を判定し、かつ角度ずれが存在するか否かを確認するためにスマートフォンを用いるものとして説明してきたが、本発明はスマートフォンでの実施に限定されない。デジタル写真を撮影するために十分な解像度を有する任意のデジタルカメラを使用することができる。デジタルカメラによって当該先端および把手の少なくとも一部の写真を撮影し、ケーブルまたは無線リンク、例えば限定されるものではないがワイヤレス・フィディリティー（それ以外にＷｉ−Ｆｉとして知られている）などのあらゆる他の公知の方法などによって汎用コンピューターに転送することができる。コンピューターまたは他のＷｉ−Ｆｉが使用可能な電子装置などにＷｉ−Ｆｉによって写真を転送することができるデジタルカメラは、何年もの間公的に入手可能である。Ｗｉ−Ｆｉによって写真を転送する機能を有しないデジタルカメラによって撮影された写真は、スマートフォン、コンピューターシステムまたは他の電子装置にケーブルリンクによって転送することができる。

１つ以上の実施形態を参照しながら本発明について説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく各種変形が可能であり、かつそれらの要素を等価物で置き換えることができることが当業者によって理解されるであろう。また、特定の状況または材料をその本質的な範囲から逸脱することなく本発明の教示に適合させるために多くの修正を行ってもよい。従って、本発明は、本発明を実施するために想定される最良の形態として開示されている特定の実施形態に限定されず、本発明は添付の特許請求の範囲に含まれる全ての実施形態を含むことが意図されている。また、詳細な説明で特定されている全ての数値は、正確な値とおおよその値の両方が明示的に特定されているかのように解釈されるものとする。

Claims (25)

1. 歯科用スケーラー器具の摩耗を正確に測定する方法であって、
   先端部および把手部を含む前記歯科用スケーラー器具の一部の写真を撮影する工程と、
   前記写真から前記先端部および前記把手部の一部の輪郭を抽出する工程と、
   前記先端部の形状を判定する工程と、
   前記写真から前記把手部および前記先端部の一部の輪郭を抽出する工程と、
   前記把手部の形状を判定する工程と、
   前記把手部の色を判定する工程と、
   前記先端部の前記形状、前記把手部の前記形状および前記把手部の前記色に基づいて、前記歯科用スケーラー器具のモデルを識別する工程と、
   歯科用スケーラー器具先端プロファイルの参照画像ライブラリーから、前記歯科用スケーラー器具と同じモデルの新しい歯科用スケーラー器具の参照画像先端プロファイルを選択する工程と、
   それぞれ共通の一致点を参照にして、前記先端部の前記抽出された輪郭および前記選択された参照画像先端プロファイルのうちの一方を他方の上に重ねる工程と、
   前記歯科用スケーラー器具の前記先端部の前記輪郭の遠位端から前記参照画像先端プロファイルの遠位端までの距離を計算する工程と、
   前記歯科用スケーラー器具先端の摩耗の程度を表示する工程と
   を含む方法。
2. 前記写真から前記先端部および前記把手部の一部の輪郭を抽出する工程は、前記先端部および前記把手部の一部をそのマット仕上げ材からなる背景から領域分割することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記写真から前記先端部および前記把手部の一部の輪郭を抽出する工程は、前記先端部および前記把手部の一部の縁部を前記先端部および前記把手部の一部の輪郭として検出することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記把手部および前記先端部の一部の輪郭を抽出する工程は、前記把手部および前記先端部の一部をそのマット仕上げ材からなる背景から領域分割することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記把手部および前記先端部の一部の輪郭を抽出する工程は、前記把手部および前記先端部の一部の縁部を前記把手部および前記先端部の一部の輪郭として検出することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記参照画像先端プロファイルの前記先端部と把手部との境界面の中心線を参照にして、前記先端部の前記抽出された輪郭および前記選択された参照画像先端プロファイルのうちの一方を他方の上に重ねる工程は、先端と把手との境界点を参照して前記先端部の前記抽出された輪郭を前記参照画像にレジストレーションすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記歯科用スケーラー器具の前記先端部の前記輪郭の遠位端から前記参照画像先端プロファイルの遠位端までの距離を計算する工程は、前記歯科用スケーラー器具の前記先端部の前記輪郭の遠位端と前記参照先端の遠位端との最小の距離を計算することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記歯科用スケーラー器具先端の摩耗の程度を表示する工程は、
   前記摩耗の程度が前記器具の有効性が５０％を超えることを表す第１の閾値未満である場合に緑色の背景を有する出力を提供すること、
   前記摩耗の程度が前記第１の閾値を超え、かつ前記器具の有効性が５０％未満であることを表す第２の閾値未満である場合に黄色の背景を有する出力を提供すること、および
   前記摩耗の程度が前記器具が使用を停止すべきことを表す前記第２の閾値を超える場合に赤色の背景を有する出力を提供すること、
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記出力を画面に表示する、請求項８に記載の方法。
10. 緑色の背景は１ミリメートル未満の摩耗を表す、請求項８に記載の方法。
11. 黄色の背景は１ミリメートル〜２ミリメートルの摩耗を表す、請求項８に記載の方法。
12. 赤色の背景は２ミリメートルを超える摩耗を表す、請求項８に記載の方法。
13. 前記出力は、摩耗の程度を示す前記第１および前記第２の閾値の表示と共に一対の重なっている歯科用器具の先端の遠位端の図示をさらに含む、請求項８に記載の方法。
14. 先端部および把手部を含む歯科用スケーラー器具の写真から前記歯科用スケーラー器具の摩耗を正確に測定するためのコンピューターシステムの使用方法であって、
    前記写真から前記先端部および前記把手部の一部の輪郭を抽出する工程と、
    前記先端部の形状を判定する工程と、
    前記写真から前記把手部および前記先端部の一部の輪郭を抽出する工程と、
    前記把手部の形状を判定する工程と、
    前記把手部の色を判定する工程と、
    前記先端部の前記形状、前記把手部の前記形状および前記把手部の前記色に基づいて、前記歯科用スケーラー器具のモデルを識別する工程と、
    歯科用スケーラー器具先端プロファイルの参照画像ライブラリーから、前記歯科用スケーラー器具と同じモデルの新しい歯科用スケーラー器具の参照画像先端プロファイルを選択する工程と、
    前記参照画像先端プロファイルの前記先端部と把手部との境界面の中心線を参照にして、前記先端部の前記抽出された輪郭および前記選択された参照画像先端プロファイルのうちの一方を他方の上に重ねる工程と、
    前記歯科用スケーラー器具の前記先端部の前記輪郭の遠位端から前記参照画像先端プロファイルの遠位端までの距離を計算する工程と、
    前記歯科用スケーラー器具先端の摩耗の程度を表示する工程と
    を含む方法。
15. 先端部および把手部を含む前記歯科用スケーラー器具の一部の写真を撮影する工程と、
    前記写真を無線リンクによって前記コンピューターシステムに伝送する工程と、
    をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. 歯科用スケーラー器具の摩耗を測定するための１つ以上のコンピューター可読命令が格納されている非一時的コンピューター可読媒体であって、前記１つ以上の命令は前記コンピューターシステムによって実行されると請求項１４に記載の方法の工程を実行する非一時的コンピューター可読媒体。
17. 先端部、把手部、連結体および金属スタックを有する歯科用スケーラー器具の写真を撮影する間に前記歯科用スケーラー器具を保持するためのホルダーであって、
    前記写真の非反射性のマット仕上げ材からなる背景を提供するための領域と、
    前記歯科用スケーラー器具の前記連結体を受け入れて支持するための第１の支持体と、
    前記金属スタックを受け入れて支持するための第２の支持体と
    を有するベース部材を備え、
    前記連結体が前記第１の支持体上にあり、かつ前記金属スタックが前記第２の支持体上にある状態で前記歯科用スケーラー器具が配置されている場合、前記先端部および前記把手部の少なくとも一部は前記非反射性のマット仕上げ材からなる背景の上に配置されることを特徴とするホルダー。
18. 前記ベース部材の上に上方に延在する垂直支持体と、
    前記垂直支持体によって支持されている水平のプラットフォームであって、前記第１および第２の支持体よりも前記ベース部材から大きな距離をおいて配置されており、カメラを有し、かつその上にあるスマートフォンが、前記非反射性のマット仕上げ材からなる背景と共に前記先端部および前記把手部の写真を撮影するように配置されるように前記ベース部材の上に配置されているプラットフォームと
    をさらに備える、請求項１７に記載のホルダー。
19. 前記垂直支持体は前記ベース部材に回転可能に連結されている、請求項１８に記載のホルダー。
20. 前記水平のプラットフォームは前記垂直支持体に回転可能に連結されている、請求項１９に記載のホルダー。
21. 前記非反射性マット仕上げ材からなる背景は取り外し可能である、請求項１７に記載のホルダー。
22. 前記非反射性のマット仕上げ材からなる背景は黒色のビロードである、請求項２１に記載のホルダー。
23. 前記プラットフォームの上面に隆起部をさらに含み、前記隆起部はそれに隣接するスマートフォンと協働して、前記金属スタックの中心線により前記スマートフォンを用いて撮影される写真を位置合わせするように配置された垂直な側壁を有する、請求項１８に記載のホルダー。
24. 前記非反射性のマット仕上げ材からなる背景は黒色のビロードである、請求項１７に記載のホルダー。
25. 前記第２の支持体は前記ベース部材内のチャネルであり、前記チャネルは側壁および底部を有し、前記チャネルの前記側壁は、前記チャネル内に受け入れられる金属スタックと協働して前記歯科用スケーラー器具が前記スタックの軸の周りを回転するのを防止することができる、請求項１７に記載のホルダー。

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