JP4338425B2 - 虫歯検出装置及びこれを実現する虫歯検出プログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、虫歯を検出する技術に関し、特に、歯からの蛍光情報に基づいて非破壊的に初期段階の虫歯を検出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光を用いて虫歯を検出する従来技術として、特許文献１に記載された装置がある。かかる装置は、赤色光（６００〜６７０ｎｍ）を励起光として歯に照射し、その歯からの蛍光をフォトダイオードにより受光した光の強度のみを測定するものである。また、前記装置は口腔内細菌由来の蛍光により虫歯を検出するものであるため、虫歯が進行し歯に穴が開いてしまい、その中に細菌が繁殖しているような場合には虫歯の検出が可能である。
【０００３】
しかしながら、初期虫歯の進行度合いは、必ずしも細菌の存在及びその量とは相関していない。特に初期虫歯の場合は、該当箇所に口腔用組成物内細菌が検出されないことがむしろ多いため、前記特許文献１に記載の装置でかかる初期虫歯を検出することは困難である。すなわち、このような蛍光情報によって解析した結果は、口腔内細菌の有無等によって左右されるため、初期虫歯の有無を正確に判断することが困難である。
【０００４】
上記特許文献１の問題を解決すべく、非特許文献１、２に記載されたＱＬＦ（quantitative light-induced fluorescence）方法及びこの方法を実現させた装置が開発されている。この装置は、３８０±７０ｎｍの紫外線で照射し、得られた５２０ｎｍ以上の蛍光の強さのみ検出するものであり、虫歯部位からの蛍光強度が歯の健常部位からの蛍光強度に比較して弱くなるという現象を利用して虫歯を検出するものである。この場合の虫歯検出は、細菌の存在に影響を受けないため、特許文献１に開示の装置と比較して虫歯の有無の検出をより正確にできるようになっている。しかし、後述の比較例２に示すとおり、実際のミネラル減少率の変化と上記５２０ｎｍ以上蛍光強度の変化とは一致しないため、初期虫歯の進行度合を計測することは困難である。
【０００５】
さらに、虫歯を検出する装置として、３６０〜５８０ｎｍの紫外線を歯に照射し、歯からの６２０ｍｎ以上の蛍光を測定する装置がある（特許文献２）。この装置は虫歯部位に特異的な赤色蛍光のみを測定対象とするものであり、特許文献１のように、口腔内細菌まで検出してしまうことはない。しかし、特許文献２に記載の装置は、蛍光強度の弱い赤色蛍光のみを測定対象とするため、虫歯の有無を検出するのに蛍光強度が不十分で外光などの計測環境の影響を受けやすく検出感度が低くなるという問題がある。
【０００６】
他方、虫歯の進行度合いを正確に検出し定量できる技術として、非特許文献３に記載された技術がある。この技術は、抜去した虫歯をスライスし、その断面をマイクロＸ線写真で撮影し、前記写真における情報に基づいて、健常歯と比較しつつ、ミネラル減少率を算出し、虫歯の進行状況を定量するものである。かかる方法は、確実に虫歯の進行状況を確認することが可能であるが、歯を抜去およびスライスしなければ、測定することができないという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２９９６９９号公報
【特許文献２】
欧州特許出願公開第０５５５６４５号明細書
【非特許文献１】
Ｓｔｏｏｋｅｙ，Ｇ．Ｋ．，ｅｔ ａｌ． Ｄｅｎｔａｌ ｃａｒｉｅｓ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ， Ｄｅｎｔ Ｃｌｉｎ Ｎｏｒｔｈ Ａｍ．，４３；６６５−７７，１９９９．
【非特許文献２】
Ｓｈｉ Ｘ．Ｑ，ｅｔ ａｌ． Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ＱＬＦ ａｎｄ ＤＩＡＧＮＯｄｅｎｔ ｆｏｒ ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｍｏｏｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｃａｒｉｅｓ， Ｃａｒｉｅｓ Ｒｅｓ．， ３５（１）：２１−６，２００１．
【非特許文献３】
好川正ら，「エナメル質の脱灰におよぼす０．１Ｍ乳酸のｐＨならびに作用時間の影響」，口腔衛生学会雑誌，１９９０，第４０巻，ｐ．６７１〜６７７
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、初期虫歯を感度良くかつ正確に検出し、虫歯の進行度合をも検出できる虫歯を検出する虫歯検出装置及びこれを実現する虫歯検出プログラムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、歯に紫外光（水銀ランプのｉ線３６５ｎｍ）を照射した場合、健常歯については、４００〜５００ｎｍ付近（青色相当）に強い蛍光が生じるのに対し、虫歯については、４００〜５００ｎｍ付近の蛍光が弱くなり、その一方で、６００〜８００ｎｍ付近（赤色相当）に蛍光が生じることを知見した。
【００１０】
また、本発明者等は、紫外光の照射光強度を減少させた場合、虫歯については、青色相当及び赤色相当の蛍光が弱くなるのに対し、健常歯については、青色相当の蛍光が弱くなるものの、赤色相当の蛍光が強くなることを知見した。
【００１１】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、紫外線光源と、該紫外線光源から照射された紫外線により歯からの蛍光を受光する蛍光受光部と、該蛍光受光部から送信された蛍光データを解析する蛍光データ解析部と、該蛍光データ解析部により解析されたデータを表示するデータ表示部とを備えた虫歯検出装置であって、前記蛍光データ解析部は、可視光の波長を分割数ｎで分割した領域毎に前記蛍光データを抽出する場合に基準となる抽出基準値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、…Ｍnを記憶した記憶部を有し、前記蛍光データから前記抽出基準値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、…Ｍnのそれぞれに対応した抽出蛍光データＰ1、Ｐ2、Ｐ3…Ｐnを抽出し、前記抽出蛍光データＰ1、Ｐ2、Ｐ3…Ｐnから選択した１又は２以上の選択蛍光データを演算し、この演算結果に基づいて虫歯の判定を行うように構成された虫歯検出装置を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【００１２】
本発明に係る虫歯検出装置及びこれを実現する虫歯検出プログラムにより、初期虫歯を感度よく検出することが出来るため、初期虫歯を削らずに非外科的な処置による治療がよりしやすくなる。さらに、本発明に係る虫歯検出装置は、虫歯の進行度合いも計測することができる。前記初期虫歯の治療経過の観察が可能になり、その回復の度合いの確認ができるため、患者に虫歯の進行状況や回復状況を具体的に示すことができる。さらに、虫歯予防処置の重要性や処置の効果に関する理解を得ることができ、口腔の健康の維持向上に貢献することが可能になる。
【００１３】
本発明に係る虫歯検出装置及びこれを実現する虫歯検出プログラムにより、歯の表面を計測することによって、虫歯を精度良く検出できるのみならず、歯の隙間等のような計測が困難な部位や（１カ所で計測）、歯の健常部位と虫歯部位との対比測定（２カ所で計測）をも行うことが可能である。また、これらの蛍光データを可視光領域の２以上の波長帯における蛍光強度に基づいて解析をすることにより、虫歯（特に初期虫歯）とその進行度合いを感度良く正確に検出することができる。
【００１４】
また、本発明に係る虫歯検出装置及びこれを実現する虫歯検出プログラムにより、紫外線の照射光強度の変化に伴って変化する歯からの蛍光データの中から、虫歯と健常歯とで異なる変化を示す波長帯を選択し、その波長帯における複数の蛍光強度に基づいて解析することができ、それによって虫歯（特に初期虫歯）とその進行度合いを感度良く正確に検出することができる。
【００１５】
本出願において、「抽出基準値」は、特定波長の蛍光データを抽出する際に、波長の上限値及び下限値を示すもので、可視光波長を分割数ｎで分割した場合、Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3…Ｍnとなる。虫歯度合ＣＤ1（単一部位測定処理）を演算する場合には、抽出基準値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3…Ｍnを用い、虫歯度合ＣＤ2（対比測定処理）を演算する場合には、第１抽出基準Ｍ11、Ｍ12、Ｍ13…Ｍ1n、及び第２抽出基準Ｍ21、Ｍ22、Ｍ23…Ｍ2nを用い、虫歯度合ＣＤ3、ＣＤ4（光強度変化測定処理）を演算する場合には、Ｒ抽出基準値ＭR、Ｇ抽出基準値ＭG、Ｂ抽出基準値ＭBを用いる。
【００１６】
第１抽出基準Ｍ11、Ｍ12、Ｍ13…Ｍ1n、及び第２抽出基準Ｍ21、Ｍ22、Ｍ23…Ｍ2nは、互いに等しくても異なっていてもよく、それぞれ、抽出基準値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3…Ｍnに対応するものである。
Ｒ抽出基準値ＭRは、赤色相当の波長のみならず、緑色相当の波長まで含めた、５５０〜８１０ｎｍの波長帯から選ばれる任意の波長幅を有するものである。Ｂ抽出基準値ＭBは、青色相当の波長のみならず、緑色相当の波長まで含めた、３８０〜５００ｎｍの波長帯から選ばれる任意の波長幅を有するものである。Ｇ抽出基準値ＭGは、緑色相当の波長のみならず、赤色相当の波長及び青色相当の波長まで含めた、４５０〜６５０ｎｍの波長帯から選ばれる任意の波長幅を有するものである。
【００１７】
上記Ｒ抽出基準値ＭRの波長幅は、０．１ｎｍ以上２６０ｎｍ以下の範囲から選ばれる１つ以上の任意の波長幅であって、好ましくは５０ｎｍ以上２６０ｎｍ以下の範囲から選ばれる１つ以上の任意の波長幅である。Ｂ抽出基準値ＭBの波長幅は、０．１ｎｍ以上１７０ｎｍ以下の範囲から選ばれる１つ以上の任意の波長幅であって、好ましくは５０ｎｍ以上２７０ｎｍ以下の範囲から選ばれる１つ以上の任意の波長幅である。Ｇ抽出基準値ＭGの波長幅は、０．１ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲から選ばれる１つ以上の任意の波長幅であって、好ましくは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲から選ばれる１つ以上の任意の波長幅である。なお、前記波長幅の範囲内であれば、波長幅の個数は複数であってもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の虫歯検出装置及びこれを実現する虫歯検出プログラムの好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の虫歯検出システム（虫歯検出装置）１は、紫外線照射装置（紫外線光源）２と、紫外線照射装置２から照射された紫外線により歯からの蛍光を受光する蛍光受光装置（蛍光受光部）３と、蛍光受光装置３から送信されたデータを解析するデータ解析部４と、データ解析部４により解析された解析データを表示する表示装置（解析データ表示部）５とを備えている。
【００１９】
データ解析部４は、可視光の波長を分割数ｎで分割した領域毎に蛍光データを抽出する場合に基準となる抽出基準値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、…Ｍnを記憶した内部メモリ（記憶部）１６を有し、蛍光データから抽出基準値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、…Ｍnのそれぞれに対応した抽出蛍光データＰ1、Ｐ2、Ｐ3…Ｐnを抽出し、抽出蛍光データＰ1、Ｐ2、Ｐ3…Ｐnから選択した１又は２以上の選択蛍光データを演算し、この演算結果に基づいて虫歯の判定を行うように構成されている。なお、抽出蛍光データＰ1、Ｐ2、Ｐ3…Ｐnは、それぞれ抽出基準値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、…Ｍnに対応する平均輝度値であってもよい。
まず、かかる虫歯検出システム１を詳細に述べる。
【００２０】
虫歯検出システム１は、このシステム全体を統括的に制御する主制御部１０(詳細後述）を有する。この主制御部１０には、入出力部１１を介して、紫外線照射装置２、及び蛍光受光装置３が接続されていると共に、記憶装置１２、表示装置５、及び出力装置１３が接続されている。
【００２１】
紫外線照射装置２は、波長が３００〜４００ｎｍ程度の紫外線を照射するもので、照射光強度が調整可能に構成されていればよい。このような紫外線照射装置２には、例えば、紫外線ＬＥＤ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等がある。紫外線ＬＥＤは、紫外線の照射光強度が調整されるように構成されている。例えば、通電量に関して入出力制御部１１ａで制御する、もしくは複数のＬＥＤの点灯個数を変えることにより、光の強度調整を行う。
【００２２】
水銀ランプ又はメタルハライドランプは、照射光が可視光カットフィルタを通過して紫外光になり、その紫外光の強度が調整できるようになっている。強度調整は例えば電流値の制御やＮＤフィルタを用いることにより行う。
そして、このような紫外線照射装置２から紫外線を導光するものとしては、紫外線吸収率が低いものであれば特に限定はないが、例えば石英ガラスや高分子材料からなるコアを有する光ファイバを通して歯に直接照射されるようになっている。
【００２３】
蛍光受光装置３は、紫外線の照射により歯からの蛍光が、紫外線カットフィルタ１４を通過することにより紫外線領域の光が吸収され、可視光領域の光のみが、光ファイバを通して光デバイスに受光されるように構成されている。
光デバイスは、可視光領域の蛍光から、色情報を含んだ情報を蛍光データとして取り込み、その情報を入出力部１１に送信可能なものであればよい。入出力部１１は、光デバイスからのアナログ情報をＡＤ変換器１１ｂによりデジタル値に変換するように構成されている。
【００２４】
上述の光デバイスには、例えば、分光輝度計等がある。
具体的には、分光輝度計は、蛍光をプリズム等により分光し、分光された光を光センサによって取り込むことにより、それぞれの情報を得るように構成されている。
記憶装置は、データ解析部４により解析された解析データを保存できるものであればよく、例えば、ハードディスク、フレキシブルディスク、光ディスク等がある。
【００２５】
表示装置５は、上記解析データや解析データの選択（測定部位の数、光強度の変化）に必要な情報を表示できるものであればよく、例えば、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ等がある。
出力装置１３は、上記解析データを出力できるものであればよく、例えば、プリンタ等がある。
【００２６】
主制御部１０は、ＣＰＵ１５及び内部メモリ１６を備えた蛍光データ解析部４等から構成されている。入出力部１１は、入出力制御部１１ａと、ＡＤ変換器１１ｂとから構成されている。
ＣＰＵ１５は、ＯＳ(Operating System)等の制御プログラムや虫歯検出プログラムからの命令を解読して実行するように構成されている。
【００２７】
内部メモリ１６は、入出力制御部１１ａやＡＤ変換器１１ｂからの情報や、記憶装置１２からの解析データを一時的に保存するものである。
また、内部メモリ１６には、抽出基準値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3…Ｍn、第１抽出基準Ｍ11、Ｍ12、Ｍ13…Ｍ1n、第２抽出基準Ｍ21、Ｍ22、Ｍ23…Ｍ2n、Ｒ抽出基準値ＭR、Ｇ抽出基準値ＭG、Ｂ抽出基準値ＭBが記憶されている。
【００２８】
本実施形態では、可視光波長の分割数ｎを３とし、抽出基準値Ｍ1は、波長が５５０〜８１０ｎｍの基準値である。第１抽出基準値Ｍ11、第２抽出基準Ｍ21、及びＲ抽出基準値ＭRは、すべて、抽出基準値Ｍ1と等しいものとする。
【００２９】
また、抽出基準値Ｍ2は、波長が４５０〜６５０ｎｍの基準値である。第１抽出基準値Ｍ12、第２抽出基準Ｍ22、及びＧ抽出基準値ＭGは、すべて、抽出基準値Ｍ2と等しいものとする。
さらに、抽出基準値Ｍ3は、波長が３８０〜５５０ｎｍの基準値である。第１抽出基準値Ｍ13、第２抽出基準Ｍ23、及びＢ抽出基準値ＭBは、すべて、抽出基準値Ｍ3と等しいものとする。
【００３０】
蛍光データ解析部４は、虫歯検出プログラムがＣＰＵ１５により実行されることにより、虫歯検出プログラムと、ＣＰＵ１５、内部メモリ１６等のハードウエア資源とが協働した手段として構成されている。
【００３１】
そして、虫歯検出プログラムは、ＣＰＵ１５に実現させる機能として、測定部位数選択機能、光強度変化機能、データ取込機能、蛍光データ抽出・選択機能、虫歯度合演算機能、虫歯有無・進行度合判断機能等を有し、これらの機能により、上述した虫歯検出システム１が実現される。
【００３２】
次に、本実施形態の虫歯検出プログラムの処理を、図２〜図８を参照して説明する。
虫歯検出方法は、メイン処理（Ｓ１〜Ｓ３、Ｓ５）を共通にし、検出目的や検出方法の違いにより、単一部位測定処理（Ｓ４、Ｓ１１〜Ｓ１９）、対比測定処理（Ｓ２１〜Ｓ３０）、光強度変化測定処理（Ｓ３１〜Ｓ３５、Ｓ４１〜Ｓ４８、Ｓ５１〜Ｓ５８、Ｓ６１〜Ｓ６８）の３通りに大別される。
【００３３】
単一部位測定処理は、外から見える虫歯部位又は虫歯と疑われる部位や、特に歯の隙間や噛み合わせ等のような見えない虫歯部位の虫歯の有無又はその虫歯の進行度合を検出する処理で、虫歯部位と思われる１箇所を１回以上測定する。
対比測定処理は、外から見える虫歯部位又は虫歯と疑われる部位（単に「虫歯部位」とする）の虫歯の有無又はその虫歯の進行度合を検出する処理で、同一の歯における虫歯部位と健常部位の２箇所をそれぞれ独立して測定する。
光強度変化測定処理は、外から見えるか否かにかかわらず虫歯の有無及びその虫歯の進行度合の検出する処理で、紫外線の照射光強度を変化させつつ、虫歯部位と思われる同一箇所を複数回測定する。
【００３４】
具体的には、図２に示すように、ＣＰＵ１５が、測定するか否かを表示装置５に表示させ（Ｓ１）、測定する場合には、虫歯検出プログラムの測定部位数選択機能に基づき、測定部位の数が「１」であるか否かを表示させる（Ｓ２）。
測定部位の数が「１」でない場合には、「対比測定処理」に分岐し（分岐Ｂ、詳細後述）、測定部位の数が「１」である場合には、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムの光強度変化選択機能に基づき、光源の光強度を変化させるか否かを表示させる（Ｓ３）。
【００３５】
光源の光強度を変化させる場合には、「光強度変化測定処理」に分岐し（分岐Ｃ、詳細後述）、光源の光強度を変化させない場合には、ＣＰＵ１５が、「単一部位測定処理」を実行する。
【００３６】
ここで、単一部位測定処理においては、まず、測定者が、紫外線照射装置２を用いて、対象部位に照射し、蛍光受光装置３を用いて、歯からの蛍光より情報を得る。
次いで、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムのデータ取込機能に基づき、光デバイスからの蛍光データ（アナログ値）を、ＡＤ変換器１１ｂによりＡＤ変換されたデジタル信号として内部メモリ１６に取り込む。
【００３７】
そして、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムの蛍光データ抽出・選択機能に基づき、抽出基準値ＭR、ＭG、ＭBに対応させて、抽出蛍光データＰR、ＰG、ＰBを抽出して内部メモリ１６に記憶し、さらに、選択蛍光データＰR、ＰBを選択して内部メモリ１６に記憶する（Ｓ４）。
【００３８】
ここに、抽出基準値ＭRは、可視光領域（３８０〜８１０ｎｍ）において、波長が、５５０〜８１０ｎｍであることが好ましく、より好ましくは、５８０〜６８０ｎｍである。
また、抽出基準値ＭBは、可視光領域において、波長が、３８０〜５５０ｎｍであることが好ましく、より好ましくは、４００〜５００ｎｍである。
さらに、抽出基準値ＭGは、可視光領域において、波長が、４５０〜６５０ｎｍであることが好ましく、より好ましくは、５００〜６００ｎｍである。
【００３９】
その後、図３に示すように、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムの虫歯度合演算機能に基づき、選択蛍光データＰR、ＰBのそれぞれの値を求め、その値を次の式（１）に従って虫歯度合ＣＤ1を演算する（Ｓ１１）。
ＣＤ1＝ＰR／ＰB…式（１）
この虫歯度合ＣＤ1は、虫歯の進行に伴って、虫歯部位につき、蛍光データＰRが増加する一方で、蛍光データＰB、蛍光データＰGが減少するという特性を利用し、虫歯の進行度合を定量的な増加関数として表したものである。
【００４０】
ここでは、蛍光データＰBの絶対的強度が蛍光データＰGより大きいため、外光等の影響を受けにくくノイズが小さいため、虫歯度合ＣＤ1をより高い精度で算出できる。
また、虫歯検出プログラムの蛍光データ抽出・選択機能に基づき、選択蛍光データＰBの代わりに選択蛍光データＰGを選択し、次の式（２）に従って虫歯度合ＣＤ1を演算してもよい。
ＣＤ1＝ＰR／ＰG…式（２）
【００４１】
Ｓ１２〜Ｓ１９の処理は、ＣＰＵ１５が虫歯検出プログラムの虫歯有無・進行度合判断機能に基づいて実行する処理である。
Ｓ１２では、虫歯度合ＣＤ1を、下限しきい値Ｅ1と比較する。ここに、「下限しきい値」とは、健常歯と虫歯（特に初期虫歯、以下同じ）とを判別するための値で、紫外線照射装置２における照射光強度、照射面積等の条件や、蛍光受光装置３における光路長、受光素子の感度等の条件によって異なり、虫歯検出システム１におけるキャリブレーションによって決定される。
【００４２】
虫歯度合ＣＤ1が、下限しきい値Ｅ1より小さい、又は下限しきい値Ｅ1と等しい場合には、健常歯である旨（解析データ）を表示してメイン処理のＳ１に戻り（Ｓ１８、１９）、虫歯度合ＣＤ1が下限しきい値Ｅ1より大きい場合には、虫歯である旨（解析データ）を表示する（Ｓ１３）。
【００４３】
Ｓ１４では、虫歯度合ＣＤ1を、上限しきい値Ｆ1と比較する。ここに、「上限しきい値」とは、軽度の虫歯と重度の虫歯とを判別するための値で、上記下限しきい値と同様に決定される。
【００４４】
虫歯度合ＣＤ1が上限しきい値Ｆ1より小さい場合には、軽度の初期虫歯である旨（解析データ）を表示し（Ｓ１５）、虫歯度合ＣＤ1が、上限しきい値Ｆ1より大きい、又は下限しきい値Ｆ1と等しい場合には、重度の初期虫歯である旨（解析データ）を表示し（Ｓ１６）、メイン処理のＳ１に戻る（Ｓ１７）。
【００４５】
上記Ｓ２において、測定部位の数が「１」でない場合には、ＣＰＵ１５が、「対比測定処理」を実行する。
ここで、対比測定処理においては、まず、測定者が、紫外線照射装置２を用いて、紫外線を、同一の歯において、虫歯部位（虫歯と疑われる部位）と、その近傍の健常部位とにそれぞれ照射し、蛍光受光装置３を用いて、虫歯部位の蛍光から第１情報の蛍光データを得ると共に、健常部位の蛍光から第２情報の蛍光データを得る。
【００４６】
次いで、図４に示すように、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムのデータ取込機能に基づき、光デバイスからの第１、第２情報の蛍光データを、それぞれ、ＡＤ変換器１１ｂによりＡＤ変換されたデジタル信号として内部メモリ１６に取り込む。
そして、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムの蛍光データ抽出・選択機能に基づき、第１抽出基準値Ｍ1R、Ｍ1G、Ｍ1Bに対応させて、抽出蛍光データＰ1R、Ｐ1G、Ｐ1Bを抽出して内部メモリ１６に記憶し、さらに、選択蛍光データＰ1R、Ｐ1Bを選択して内部メモリ１６に記憶する（Ｓ２１）。
同様に、ＣＰＵ１５が、第２抽出基準値Ｍ2R、Ｍ2G、Ｍ2Bに対応させて、抽出蛍光データＰ2R、Ｐ2G、Ｐ2Bを抽出して内部メモリ１６に記憶し、さらに、選択蛍光データＰ2R、Ｐ2Bを選択して内部メモリ１６に記憶する（Ｓ２１）。
【００４７】
その後、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムの虫歯度合演算機能に基づき、選択蛍光データＰ1R、Ｐ1B、Ｐ2R、Ｐ2Bのそれぞれの値を求め、その値を次の式（３）に従って虫歯度合ＣＤ2を演算する（Ｓ２２）。
ＣＤ2＝｜Ｐ1R−Ｐ2R｜×｜Ｐ1B−Ｐ2B｜…式（３）
【００４８】
蛍光データＰ1R、Ｐ1G、Ｐ1B（虫歯部位）、及び蛍光データＰ2R、Ｐ2G、Ｐ2B（健常部位）の大きさを、それぞれ、蛍光データＰR1、ＰG1、ＰB1、及び蛍光データＰR2、ＰG2、ＰB2で示した場合、この虫歯度合ＣＤ2は、虫歯の進行に伴って、虫歯部位の蛍光データＰR1が健常部位の蛍光データＰR2より大きくなり、かつ、虫歯部位の蛍光データＰB1、ＰG1が健常部位の蛍光データＰB2、ＰG2より小さくなるという特性を利用し、虫歯の進行度合を定量的な増加関数として表したものである。
【００４９】
ここでは、蛍光データＰBの絶対的強度が蛍光データＰGより大きいため、外光等の影響を受けにくくノイズが小さいため、虫歯度合ＣＤ1の精度を高める観点から、抽出蛍光データＰGを用いていないが、虫歯検出プログラムの蛍光データ抽出・選択機能に基づき、選択蛍光データＰ1B、Ｐ2Bの代わりに選択蛍光データＰ1G、Ｐ2Gを選択し、次の式（４）に従って虫歯度合ＣＤ2を演算してもよく、また、選択蛍光データＰ1B、Ｐ2B及び選択蛍光データＰ1G、Ｐ2Gの双方を選択し、次の式（４．１）に従って虫歯度合ＣＤ2を演算してもよい。
ＣＤ2＝｜Ｐ1R−Ｐ2R｜×｜Ｐ1G−Ｐ 2G ｜…式（４）
ＣＤ2＝｜Ｐ1R−Ｐ2R｜×｛｜Ｐ1B−Ｐ2B｜＋｜Ｐ1G−Ｐ 2G ｜｝…式（４．１）
【００５０】
Ｓ２３〜Ｓ３０の処理は、ＣＰＵ１５が虫歯検出プログラムの虫歯有無・進行度合判断機能に基づいて実行する処理であり、上記Ｓ１２〜Ｓ１９の処理とほぼ同様である。
【００５１】
Ｓ２３では、虫歯度合ＣＤ2を、下限しきい値Ｅ2と比較する。
虫歯度合ＣＤ2が、下限しきい値Ｅ2より小さい、又は下限しきい値Ｅ2と等しい場合には、健常歯である旨を表示してメイン処理のＳ１に戻り（Ｓ２９、Ｓ３０）、虫歯度合ＣＤ2が下限しきい値Ｅ2より大きい場合には、虫歯である旨を表示する（Ｓ２４）。
【００５２】
Ｓ２５では、虫歯度合ＣＤ2を、上限しきい値Ｆ2と比較する。
虫歯度合ＣＤ2が上限しきい値Ｆ2より小さい場合には、軽度の初期虫歯である旨を表示し（Ｓ２６）、虫歯度合ＣＤ2が、上限しきい値Ｆ2より大きい、又は上限しきい値Ｆ2と等しい場合には、重度の初期虫歯である旨を表示し（Ｓ２７）、メイン処理のＳ１に戻る（Ｓ２８）。
【００５３】
上記Ｓ３において、光源の光強度を変化させる場合には、ＣＰＵ１５が、「光強度変化測定処理」を実行する。
ここで、光強度変化測定処理においては、まず、測定者が、紫外線照射装置２を用いて、光強度Ｕ1、Ｕ2（Ｕ1＞Ｕ2）を変化させた紫外線を、同一歯の同一部位にそれぞれ照射し、蛍光受光装置３を用いて、光強度Ｕ1についての蛍光から第１情報の蛍光データを得ると共に、光強度Ｕ2についての蛍光から第２情報の蛍光データを得る。
【００５４】
次いで、図５に示すように、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムのデータ取込機能に基づき、光デバイスからの第１、第２情報の蛍光データを、それぞれ、ＡＤ変換器１１ｂによりＡＤ変換されたデジタル信号として内部メモリ１６に取り込む。
【００５５】
そして、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムの蛍光データ抽出・選択機能に基づき、Ｒ、Ｇ、Ｂ抽出基準値ＭR、ＭG、ＭBに対応させて、第１情報の蛍光データから抽出蛍光データＰ1R、Ｐ1G、Ｐ1Bを抽出して内部メモリ１６に記憶し、さらに、選択蛍光データＰ1R、Ｐ1Bを選択して内部メモリ１６に記憶する（Ｓ３１）。
【００５６】
同様に、ＣＰＵ１５が、Ｒ、Ｇ、Ｂ抽出基準値ＭR、ＭG、ＭBに対応させて、第２情報の蛍光データから抽出蛍光データＰ2R、Ｐ2G、Ｐ2Bを抽出して内部メモリ１６に記憶し、さらに、選択蛍光データＰ2R、Ｐ2Bを選択して内部メモリ１６に記憶する（Ｓ３２）。
なお、光強度は２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。
【００５７】
その後、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムの虫歯有無・進行度合判断機能に基づき、光強度Ｕ1の選択蛍光データＰ1Rと、光強度Ｕ2の選択蛍光データＰ2Rとの大小関係、すなわち、次の式（５）の符号が「正（＋）」であるか否かを判断し（Ｓ３３）、「正（＋）」の場合には、虫歯の可能性がある旨を表示し（Ｓ３４）、「負（−）」の場合には、健常歯である旨を表示してメイン処理のＳ１に戻る（Ｓ３５）。
（Ｐ1R―Ｐ2R）…式（５）
【００５８】
なお、判別方法はこれに限らず、複数の抽出蛍光データＰ1R、Ｐ2R…と光強度Ｕ1、Ｕ2との相関関係を求め、その相関が「正」である場合は虫歯、「負」である場合は健常と判断する方法を用いてもよい。
【００５９】
Ｓ３３〜Ｓ３５の処理は、虫歯部位については、蛍光データＰ2Rが蛍光データＰ1Rより小さくなる（紫外線照射強度に正の相関）のに対し、健常部位については、蛍光データＰ2Rが蛍光データＰ1Rより大きくなる（紫外線照射強度に負の相関）という特性を利用し、虫歯の進行度合を判断する前に、虫歯の有無を判断したものである。
【００６０】
Ｓ３４に進んだ後の処理は、虫歯度合の演算処理の違いにより、虫歯度合ＣＤ31の処理（分岐Ｄ1、Ｓ４１〜Ｓ４８）、虫歯度合ＣＤ32の処理（分岐Ｄ2、Ｓ５１〜Ｓ５８）、虫歯度合ＣＤ4の処理（分岐Ｄ3、Ｓ６１〜Ｓ６８）の３つに分岐する。
【００６１】
図６に示すように、虫歯度合ＣＤ31の処理においては、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムの虫歯度合演算機能に基づき、光強度Ｕ1の選択蛍光データＰ1R、Ｐ1B、及び光強度Ｕ2の選択蛍光データＰ2R、Ｐ2Bのそれぞれの値を求め、その値を次の式（６）に従って虫歯度合ＣＤ31を演算する（Ｓ４１）。
ＣＤ31＝（Ｐ1R／Ｐ2R）×（Ｐ1B／Ｐ2B）…式（６）
【００６２】
この虫歯度合ＣＤ31は、虫歯部位については、蛍光データＰ2R、Ｐ2G、Ｐ2Bが、それぞれ、蛍光データＰ1R、Ｐ1G、Ｐ1Bより小さくなるのに対し、健常部位については、ＰB2、ＰG2が、それぞれ、ＰB1、ＰG1より小さくなるものの、ＰR2がＰR1より大きくなるという特性を利用し、虫歯の進行度合を関数として表したものである。
【００６３】
Ｓ４２〜Ｓ４８の処理は、ＣＰＵ１５が虫歯検出プログラムの虫歯有無・進行度合判断機能に基づいて実行する処理であり、上記Ｓ２３〜Ｓ３０の処理とほぼ同様である。
Ｓ４２では、虫歯度合ＣＤ31を、上限しきい値Ｆ31と比較する。虫歯度合ＣＤ31が、上限しきい値Ｆ31より大きい、又は上限しきい値Ｆ31と等しい場合には、健常歯である旨を表示してメイン処理のＳ１に戻り（Ｓ４７、４８）、虫歯度合ＣＤ31が、上限しきい値Ｆ31より小さい場合には、Ｓ４３に進む。
【００６４】
Ｓ４３では、虫歯度合ＣＤ31を、下限しきい値Ｅ31と比較する。虫歯度合ＣＤ31が下限しきい値Ｅ31より大きい場合には、軽度の初期虫歯である旨を表示し（Ｓ４４）、虫歯度合ＣＤ31が、下限しきい値Ｅ31より大きい、又は下限しきい値Ｅ31と等しい場合には、重度の初期虫歯である旨を表示し（Ｓ４５）、メイン処理のＳ１に戻る（Ｓ４６）。
【００６５】
図７に示すように、虫歯度合ＣＤ32の処理においては、虫歯検出プログラムの蛍光データ抽出・選択機能に基づき、選択蛍光データＰ1B、Ｐ2Bの代わりに選択蛍光データＰ1G、Ｐ2Gを選択し、上記虫歯度合ＣＤ31の処理と比較した場合、Ｓ５１、Ｓ５２、Ｓ５３の処理のみが異なる。
【００６６】
Ｓ５１では、光強度Ｕ1の選択蛍光データＰ1R、Ｐ1G、及び光強度Ｕ2の選択蛍光データＰ2R、Ｐ2Gそれぞれの値を求め、その値を次の式（７）に従って虫歯度合ＣＤ32を演算する。
ＣＤ32＝（Ｐ1R／Ｐ2R）×（Ｐ1G／Ｐ2G）…式（７）
Ｓ５２では、上限しきい値Ｆ32の設定の仕方が異なり、Ｓ５３では、下限しきい値Ｅ32の設定の仕方が異なる。
その他の処理は、上記同様であるので説明を省略する。
【００６７】
図８に示すように、虫歯度合ＣＤ4の処理においては、虫歯検出プログラムの蛍光データ抽出・選択機能に基づき、選択蛍光データＰ1B、Ｐ2B、Ｐ1G、Ｐ2Gを選択し、上記虫歯度合ＣＤ31の処理と比較した場合、Ｓ６１、Ｓ６２、Ｓ６３の処理のみが異なる。
【００６８】
Ｓ６１では、光強度Ｕ1の選択蛍光データＰ1R、Ｐ1G、Ｐ1B、及び光強度Ｕ2の選択蛍光データＰ2R、Ｐ2G、Ｐ2Bのそれぞれの値を求め、その値を次の式（８）に従って虫歯度合ＣＤ4を演算する。
ＣＤ4＝（Ｐ1R／Ｐ2R）×｛（Ｐ1G／Ｐ2G）＋（Ｐ1B／Ｐ2B）｝…式（８）
Ｓ６２では、上限しきい値Ｆ4の設定の仕方が異なり、Ｓ６３では、下限しきい値Ｅ4の設定の仕方が異なる。その他の処理は、上記同様であるので説明を省略する。
【００６９】
このような光強度変化測定処理においては、図示しないが、上記虫歯度合ＣＤ31、ＣＤ32、ＣＤ4のほか、次の式（９）に従って虫歯度合ＣＤ5を演算してもよい。
ＣＤ5＝（Ｐ1R／Ｐ2R）×（Ｐ1G／Ｐ2G）×（Ｐ 1B ／Ｐ 2B ）…式（９）
【００７０】
以上述べたように、本実施形態によれば、虫歯検出方法において、虫歯度合ＣＤを、エネルギ値の高低にわたる選択蛍光データＰR、ＰB、ＰGに基づいて定量的な関数で表し、その虫歯度合ＣＤを下限しきい値Ｅ及び上限しきい値Ｆと比較することにより、細菌の侵襲を受けていない初期段階の虫歯について、「健常歯」、「軽度の虫歯」又は「重度の虫歯」の何れであるかの判断を感度よく正確に行うことができる。
【００７１】
また、本実施形態によれば、虫歯検出方法を、１カ所から得られるデータを用いた測定処理、２カ所から得られるデータを対比する測定処理、光強度を変化させる測定処理の３つに大別できる、これらの方法を検出目的、計測部位により使い分ける、組み合わせることを可能にすることにより、効率的に精度良く虫歯の有無や虫歯の進行度合を検出できる。
【００７２】
すなわち、１カ所から得られるデータを用いた測定処理にあっては、見えている部分のみならず歯の隙間や噛み合わせ等のような比較部位の得られにくい部位に用いることができ、その１箇所を測定するだけで、虫歯の有無や進行度合を検出できる。この測定方法は、得られた虫歯度合ＣＤ1に基づいて虫歯の検出を瞬時に行える方法としてあらゆる部位の測定に有利である。
【００７３】
また、２カ所から得られるデータを対比する測定処理にあっては、見えている虫歯部位又は虫歯と疑われる部位について、健常部位との比較において、２箇所測定することにより、虫歯の有無や進行度合を検出できる。この測定処理は、虫歯部位と健常部位との比較を考慮に入れた虫歯度合ＣＤ2のみに基づいて瞬時に虫歯の進行度合を検出できる点で有利である。
【００７４】
さらに、光強度変化測定処理にあっては、紫外線の光強度を変化させつつ、同一の虫歯部位について、少なくとも２回測定することにより、虫歯の進行度合を検出できる。この測定処理は、光強度の異なる選択蛍光データＰ1R、Ｐ2Rの大小を比較するだけで虫歯の有無を瞬時に判断できる点や、光強度の変化により歯の深度に応じた、虫歯の進行度合を得られる点で有利である。
【００７５】
さらに、本実施形態によれば、虫歯検出プログラムを実行することにより、上記効果を奏する虫歯検出システム１を実現することができる。
特に、抽出基準値ＭR、ＭG、ＭB等を用いて、蛍光データＰR、ＰG、ＰBを選択・抽出するようにしたため、受光蛍光装置３により蛍光データの取り込みを１回行うだけで、種々の虫歯度合ＣＤを演算することができる。
また、抽出基準値ＭR、ＭG、ＭB等の設定値を変更するだけで、外光等やノイズの影響に適宜対応して虫歯度合ＣＤの精度を高めることができる。
【００７６】
本発明は、上記実施形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上記光強度測定方法においては、光強度を２種に変化させたが、これに限られず、光強度を３種以上に変化させ、虫歯度合ＣＤ31、ＣＤ32、ＣＤ4を演算してもよい。
また、虫歯度合ＣＤ31、ＣＤ32、ＣＤ4を演算するにあたって、光強度の異なる蛍光データの比（Ｐ1R／Ｐ2R）等を用いたが、この代わりに、蛍光データの変化の傾きや相関関係を用いることもできる。
【００７７】
さらに、虫歯度合ＣＤと、下限しきい値Ｅ及び上限しきい値Ｆとの比較のほか、さらに、別のしきい値を加えることにより、重度と軽度との中間的な程度の中等度を示すこともできる。さらにまた、表示装置５に解析データとして、健常歯である旨等のデータのほか、虫歯度合ＣＤ自体を表示してもよく、このような解析データを出力装置１３に出力してもよい。
【００７８】
さらにまた、抽出基準値ＭR、ＭG、ＭB等を、内部メモリ１６に記憶せずに、直接、虫歯検出プログラムに書き込んでもよい。
【００７９】
【実施例】
本発明者等は、現在のところ最も正確に虫歯の進行度合いを測定できる非特許文献３記載の方法と実施例１〜４と比較例１、２との相関関係を求めることにより本発明に係る虫歯検出装置の検出精度を評価した。
【００８０】
実験に用いた抜去歯は、表層が脱落してなく非外科的処置で回復可能な初期虫歯であるものを選んだ。これらの抜去歯は経験を積んだ歯科医師の目視により、ごく初期のもの（軽度）、ある程度進んだもの（中等度）、穴のあく寸前のもの（重度）の３種類に分類した。
【００８１】
分類した抜去歯をまず本発明に係る虫歯検出装置で計測した。その後、非特許文献３に記載の方法に基づき、前記の抜去歯をスライスし、マイクロＸ線写真撮影用の試料を作成した。実施例において、本発明に係る虫歯検出装置での計測結果と非特許文献３で示した方法で得られたミネラル減少率との相関係数を求めることにより本発明の虫歯検出装置の正確さを検証した。
【００８２】
ミネラル減少率とは、虫歯の進行度合を示すもので、上記非特許文献３に従い、マイクロＸ線写真を用いて、表面から深さ３００ミクロンまでの部位についてコンピュータ画像解析により得られた値であり、健常部位のミネラル減少率を０％とし、溶けて歯のすべてが無くなった場合はミネラル減少率を１００％とする。
【００８３】
本実施例で用いた虫歯検出システム１及びこれを用いた虫歯検出方法について説明する。紫外線照射装置２として水銀ランプを用いた。この水銀ランプは、４００ｎｍ以下の波長の紫外線を透過する可視光カットフィルタの装着により、ｉ線を効率よく照射できるようにした。また、水銀ランプは、ＮＤフィルタの装着により、光強度をＵ1（＝３４０ｍＶ／ｃｍ2）、Ｕ2（＝９４ｍＶ／ｃｍ2）の２段階に変化できるようにした。水銀ランプからの紫外線は、光ファイバにより直接歯に照射した。
【００８４】
蛍光受光装置３として分光輝度計を用いた。分光輝度計は、４００ｎｍ以上の光を透過するＵＶカットフィルタを装着し、可視光領域の蛍光データを取り込めるようにした。取り込んだ蛍光データはＡ／Ｄ変換を行い、１６ｂｉｔのスペクトルデータとして蛍光データ解析部に転送した。抽出基準値ＭRを６００〜８００ｎｍ、抽出基準値ＭGを５００〜６００ｎｍ、抽出基準値ＭBを４００〜５００ｎｍとし、それぞれに対応した蛍光データＰR、ＰG、ＰBを抽出した。
【００８５】
歯の測定部位及び光強度Ｕ1、Ｕ2を変化させた測定について説明する。
虫歯部位について、軽度部位Ｌ、中等度部位Ｍ、重度部位Ｈの３箇所を測定の対象にすると共に、それぞれの近傍（同一歯の中）にある健常部位について、健常部位（軽）Ｌ’、健常部位（中）Ｍ’、健常部位（重）Ｈ’の３箇所を測定の対象とした。
【００８６】
それぞれの測定部位について、光強度Ｕ1と、光強度Ｕ2とに対応して、測定部位の記号に添字「１」、「２」を付す。例えば、「Ｌ1」は、光強度Ｕ1の紫外線を照射した、虫歯の軽度部位についての測定部位を示し、「Ｈ2、1」は、光強度Ｕ1、Ｕ2の紫外線をそれぞれ照射した、虫歯の重度部位についての測定部位を示す。
本実施例において計測した、各測定部位毎の光強度Ｕ1、Ｕ2と蛍光データＰR、ＰB、ＰGとの関係を図９に示し、光強度Ｕ1、Ｕ2、ＰR、ＰB、ＰGのデータ（最大２16＝６５５３６）を表１、表２、表３に示した。
【００８７】
【表１】
【００８８】
【表２】
【００８９】
【表３】
【００９０】
［実施例１］
実施例１では、上記実施形態で示した虫歯検出処理の「単一部位測定処理」に従い、光強度Ｕ1の測定部位Ｌ1、Ｍ1、Ｈ1、Ｌ1’、Ｍ1’、Ｈ1’について、それぞれ、虫歯度合ＣＤ1を算出し、虫歯度合ＣＤ1とミネラル減少率とのそれぞれの相関係数を求めた。
【００９１】
［比較例１］
比較例１では、上記特許文献２に記載の技術に従い、紫外線の光強度をＵ1にし、測定部位Ｌ1、Ｍ1、Ｈ1、Ｌ1’、Ｍ1’、Ｈ1’について計測した。カラーＣＣＤに、６２０ｎｍ以上の光を透過するカットフィルタを装着し、カラーＣＣＤが赤色蛍光のみの画像を取り込めるようにした。この画像をグレー画像に変換し、各測定部位毎にＰR（１６ｂｉｔ）を得た。ＰRとミネラル減少率とのそれぞれの相関係数を求めた。実施例１と比較例１の計測結果を表４に示す。
【００９２】
【表４】
【００９３】
表４に示したように、ミネラル減少率が高い場合は虫歯が進行していることを意味している。本発明に係る実施例１の虫歯度合ＣＤ1とミネラル減少率との相関係数が高く、虫歯度合ＣＤ1は、虫歯の進行度合を客観的に定量値することができることが実証された。
【００９４】
虫歯の進行度合いを的確に捉えるためには、ミネラル減少率の値に応じて、蛍光データＰRも高くならなければならない。しかし、これに対し比較例１の場合は、虫歯の中等度部位Ｍ1と重度部位Ｈ1の間で、蛍光データＰRの大小関係が逆転しており、必ずしも虫歯の進行度合とは一致していないため、虫歯の進行度合いの検出は困難である。
【００９５】
［実施例２］
実施例２では、上記実施形態で示した虫歯検出処理の「対比測定処理」に従い、光強度Ｕ1の測定部位（Ｌ1、Ｌ1’）、（Ｍ1、Ｍ1’）、（Ｈ1、Ｈ1’）について、それぞれ、虫歯度合ＣＤ2を算出し、虫歯度合ＣＤ2とミネラル減少率とのそれぞれの相関係数を求めた。
【００９６】
［比較例２］
比較例２では、上記特許文献１で示した従来技術に従い、紫外線の光強度をＵ1にし、測定部位（Ｌ1、Ｌ1’）、（Ｍ1、Ｍ1’）、（Ｈ1、Ｈ1’）について計測した。カラーＣＣＤに、５２０ｎｍ以上の光を透過するカットフィルタを装着し、カラーＣＣＤが５２０〜８００ｎｍの画像を取り込めるようにした。この画像をグレー画像に変換し、各測定部位毎に、虫歯部位の輝度（１６ｂｉｔ）と、健常部位の輝度（１６ｂｉｔ）とを求め、その比を相対輝度として算出した。相対輝度とミネラル減少率とのそれぞれの相関係数を求めた。実施例２と比較例２の計測結果を表５に示す。
【００９７】
【表５】
【００９８】
表５から、虫歯度合ＣＤ2とミネラル減少率との相関係数が高く、虫歯度合ＣＤ2は、虫歯の進行度合について客観的な定量値で示すことができることが実証された。その一方、虫歯の中等度部位（Ｍ1、Ｍ1’）と重度部位（Ｈ1、Ｈ1’）の間で、相対輝度の大小関係が逆転しており、単色光の輝度のみでは、必ずしも虫歯の進行度合とは一致していないため、虫歯の進行度合いの検出は困難である。
【００９９】
［実施例３］
実施例３では、上記実施形態で示した虫歯検出処理の「光強度変化測定処理」に従い、光強度Ｕ1、Ｕ2の測定部位Ｌ2、1、Ｍ2、1、Ｈ2、1、Ｌ2、1’、Ｍ2、1’、Ｈ2、1’について、それぞれ、輝度変化（ＰR1―ＰR2）、（ＰG1―ＰG2）、（ＰB1―ＰB2）と、虫歯度合ＣＤ31、ＣＤ32とを演算し、虫歯度合ＣＤ31、ＣＤ32とミネラル減少率とのそれぞれの相関係数を求めた。実施例３の計測結果を表６、表７に示す。
【０１００】
【表６】
【０１０１】
【表７】
【０１０２】
表６から、輝度変化（ＰR1―ＰR2）の符号は、虫歯の有無を示す客観的な判断基準であることが明らかになった。また、表７から、虫歯度合ＣＤ31、ＣＤ32とミネラル減少率との相関係数が高く、虫歯度合ＣＤ31、ＣＤ32は、虫歯の進行度合について客観的な定量値で示すことができることが実証された。
【０１０３】
［実施例４］
実施例４では、上記実施例３と同様に、虫歯度合ＣＤ4、ＣＤ5とを演算し、虫歯度合ＣＤ4、ＣＤ5とミネラル減少率とのそれぞれの相関係数を求めた。
上記虫歯度合ＣＤ31、ＣＤ32が、選択蛍光データＰRと、選択蛍光データＰB、選択蛍光データＰGの何れか一方との二者を演算対象にしているのに対し、虫歯度合ＣＤ4、ＣＤ5は、蛍光データＰR、ＰB、ＰGの三者を演算対象にしている点が異なる。実施例４の計測結果を表８に示す。
【０１０４】
【表８】
【０１０５】
表８から、虫歯度合ＣＤ4、ＣＤ5とミネラル減少率との相関係数が高く、虫歯度合ＣＤ4、ＣＤ5は、虫歯の進行度合について客観的な定量値で示すことができることが実証された。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明によれば、初期虫歯を感度良く正確に検出し、しかもその進行度合をも検出できる虫歯検出装置及びこれを実現する虫歯検出プログラム得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の虫歯検出システムの概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態の虫歯検出プログラムに基づいて虫歯検出処理（メイン処理及び単一部位測定処理）を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態の虫歯検出プログラムに基づいて虫歯検出処理（単一部位測定処理、ＣＤ1）を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の虫歯検出プログラムに基づいて虫歯検出処理（対比測定処理、ＣＤ2）を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態の虫歯検出プログラムに基づいて虫歯検出処理（光強度変化測定処理）を示すフローチャートである。
【図６】本実施形態の虫歯検出プログラムに基づいて虫歯検出処理（光強度変化測定処理、ＣＤ31）を示すフローチャートである。
【図７】本実施形態の虫歯検出プログラムに基づいて虫歯検出処理（光強度変化測定処理、ＣＤ32）を示すフローチャートである。
【図８】本実施形態の虫歯検出プログラムに基づいて虫歯検出処理（光強度変化測定処理、ＣＤ4）を示すフローチャートである。
【図９】（ａ）〜（ｆ）は、実施例１〜４に用いられる光強度及び輝度の関係を、（ａ）：健常歯部位（軽）、（ｂ）：健常歯部位（中）、（ｃ）：健常歯部位（重）、（ｄ）：虫歯の軽度部位、（ｅ）：虫歯の中等度部位、（ｆ）：虫歯の重度部位について示すグラフである。
【符号の説明】
１ 虫歯検出システム（虫歯検出装置）
２ 紫外線照射装置（紫外線光源）
３ 蛍光受光装置（蛍光受光部）
４ 蛍光データ解析部
５ 表示装置（解析データ表示部）
ＣＤ1、ＣＤ2、ＣＤ31、ＣＤ32、ＣＤ4 虫歯度合
【発明の属する技術分野】
本発明は、虫歯を検出する技術に関し、特に、歯からの蛍光情報に基づいて非破壊的に初期段階の虫歯を検出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光を用いて虫歯を検出する従来技術として、特許文献１に記載された装置がある。かかる装置は、赤色光（６００〜６７０ｎｍ）を励起光として歯に照射し、その歯からの蛍光をフォトダイオードにより受光した光の強度のみを測定するものである。また、前記装置は口腔内細菌由来の蛍光により虫歯を検出するものであるため、虫歯が進行し歯に穴が開いてしまい、その中に細菌が繁殖しているような場合には虫歯の検出が可能である。
【０００３】
しかしながら、初期虫歯の進行度合いは、必ずしも細菌の存在及びその量とは相関していない。特に初期虫歯の場合は、該当箇所に口腔用組成物内細菌が検出されないことがむしろ多いため、前記特許文献１に記載の装置でかかる初期虫歯を検出することは困難である。すなわち、このような蛍光情報によって解析した結果は、口腔内細菌の有無等によって左右されるため、初期虫歯の有無を正確に判断することが困難である。
【０００４】
上記特許文献１の問題を解決すべく、非特許文献１、２に記載されたＱＬＦ（quantitative light-induced fluorescence）方法及びこの方法を実現させた装置が開発されている。この装置は、３８０±７０ｎｍの紫外線で照射し、得られた５２０ｎｍ以上の蛍光の強さのみ検出するものであり、虫歯部位からの蛍光強度が歯の健常部位からの蛍光強度に比較して弱くなるという現象を利用して虫歯を検出するものである。この場合の虫歯検出は、細菌の存在に影響を受けないため、特許文献１に開示の装置と比較して虫歯の有無の検出をより正確にできるようになっている。しかし、後述の比較例２に示すとおり、実際のミネラル減少率の変化と上記５２０ｎｍ以上蛍光強度の変化とは一致しないため、初期虫歯の進行度合を計測することは困難である。
【０００５】
さらに、虫歯を検出する装置として、３６０〜５８０ｎｍの紫外線を歯に照射し、歯からの６２０ｍｎ以上の蛍光を測定する装置がある（特許文献２）。この装置は虫歯部位に特異的な赤色蛍光のみを測定対象とするものであり、特許文献１のように、口腔内細菌まで検出してしまうことはない。しかし、特許文献２に記載の装置は、蛍光強度の弱い赤色蛍光のみを測定対象とするため、虫歯の有無を検出するのに蛍光強度が不十分で外光などの計測環境の影響を受けやすく検出感度が低くなるという問題がある。
【０００６】
他方、虫歯の進行度合いを正確に検出し定量できる技術として、非特許文献３に記載された技術がある。この技術は、抜去した虫歯をスライスし、その断面をマイクロＸ線写真で撮影し、前記写真における情報に基づいて、健常歯と比較しつつ、ミネラル減少率を算出し、虫歯の進行状況を定量するものである。かかる方法は、確実に虫歯の進行状況を確認することが可能であるが、歯を抜去およびスライスしなければ、測定することができないという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２９９６９９号公報
【特許文献２】
欧州特許出願公開第０５５５６４５号明細書
【非特許文献１】
Ｓｔｏｏｋｅｙ，Ｇ．Ｋ．，ｅｔ ａｌ． Ｄｅｎｔａｌ ｃａｒｉｅｓ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ， Ｄｅｎｔ Ｃｌｉｎ Ｎｏｒｔｈ Ａｍ．，４３；６６５−７７，１９９９．
【非特許文献２】
Ｓｈｉ Ｘ．Ｑ，ｅｔ ａｌ． Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ＱＬＦ ａｎｄ ＤＩＡＧＮＯｄｅｎｔ ｆｏｒ ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｍｏｏｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｃａｒｉｅｓ， Ｃａｒｉｅｓ Ｒｅｓ．， ３５（１）：２１−６，２００１．
【非特許文献３】
好川正ら，「エナメル質の脱灰におよぼす０．１Ｍ乳酸のｐＨならびに作用時間の影響」，口腔衛生学会雑誌，１９９０，第４０巻，ｐ．６７１〜６７７
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、初期虫歯を感度良くかつ正確に検出し、虫歯の進行度合をも検出できる虫歯を検出する虫歯検出装置及びこれを実現する虫歯検出プログラムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、歯に紫外光（水銀ランプのｉ線３６５ｎｍ）を照射した場合、健常歯については、４００〜５００ｎｍ付近（青色相当）に強い蛍光が生じるのに対し、虫歯については、４００〜５００ｎｍ付近の蛍光が弱くなり、その一方で、６００〜８００ｎｍ付近（赤色相当）に蛍光が生じることを知見した。
【００１０】
また、本発明者等は、紫外光の照射光強度を減少させた場合、虫歯については、青色相当及び赤色相当の蛍光が弱くなるのに対し、健常歯については、青色相当の蛍光が弱くなるものの、赤色相当の蛍光が強くなることを知見した。
【００１１】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、紫外線光源と、該紫外線光源から照射された紫外線により歯からの蛍光を受光する蛍光受光部と、該蛍光受光部から送信された蛍光データを解析する蛍光データ解析部と、該蛍光データ解析部により解析されたデータを表示するデータ表示部とを備えた虫歯検出装置であって、前記蛍光データ解析部は、可視光の波長を分割数ｎで分割した領域毎に前記蛍光データを抽出する場合に基準となる抽出基準値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、…Ｍnを記憶した記憶部を有し、前記蛍光データから前記抽出基準値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、…Ｍnのそれぞれに対応した抽出蛍光データＰ1、Ｐ2、Ｐ3…Ｐnを抽出し、前記抽出蛍光データＰ1、Ｐ2、Ｐ3…Ｐnから選択した１又は２以上の選択蛍光データを演算し、この演算結果に基づいて虫歯の判定を行うように構成された虫歯検出装置を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【００１２】
本発明に係る虫歯検出装置及びこれを実現する虫歯検出プログラムにより、初期虫歯を感度よく検出することが出来るため、初期虫歯を削らずに非外科的な処置による治療がよりしやすくなる。さらに、本発明に係る虫歯検出装置は、虫歯の進行度合いも計測することができる。前記初期虫歯の治療経過の観察が可能になり、その回復の度合いの確認ができるため、患者に虫歯の進行状況や回復状況を具体的に示すことができる。さらに、虫歯予防処置の重要性や処置の効果に関する理解を得ることができ、口腔の健康の維持向上に貢献することが可能になる。
【００１３】
本発明に係る虫歯検出装置及びこれを実現する虫歯検出プログラムにより、歯の表面を計測することによって、虫歯を精度良く検出できるのみならず、歯の隙間等のような計測が困難な部位や（１カ所で計測）、歯の健常部位と虫歯部位との対比測定（２カ所で計測）をも行うことが可能である。また、これらの蛍光データを可視光領域の２以上の波長帯における蛍光強度に基づいて解析をすることにより、虫歯（特に初期虫歯）とその進行度合いを感度良く正確に検出することができる。
【００１４】
また、本発明に係る虫歯検出装置及びこれを実現する虫歯検出プログラムにより、紫外線の照射光強度の変化に伴って変化する歯からの蛍光データの中から、虫歯と健常歯とで異なる変化を示す波長帯を選択し、その波長帯における複数の蛍光強度に基づいて解析することができ、それによって虫歯（特に初期虫歯）とその進行度合いを感度良く正確に検出することができる。
【００１５】
本出願において、「抽出基準値」は、特定波長の蛍光データを抽出する際に、波長の上限値及び下限値を示すもので、可視光波長を分割数ｎで分割した場合、Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3…Ｍnとなる。虫歯度合ＣＤ1（単一部位測定処理）を演算する場合には、抽出基準値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3…Ｍnを用い、虫歯度合ＣＤ2（対比測定処理）を演算する場合には、第１抽出基準Ｍ11、Ｍ12、Ｍ13…Ｍ1n、及び第２抽出基準Ｍ21、Ｍ22、Ｍ23…Ｍ2nを用い、虫歯度合ＣＤ3、ＣＤ4（光強度変化測定処理）を演算する場合には、Ｒ抽出基準値ＭR、Ｇ抽出基準値ＭG、Ｂ抽出基準値ＭBを用いる。
【００１６】
第１抽出基準Ｍ11、Ｍ12、Ｍ13…Ｍ1n、及び第２抽出基準Ｍ21、Ｍ22、Ｍ23…Ｍ2nは、互いに等しくても異なっていてもよく、それぞれ、抽出基準値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3…Ｍnに対応するものである。
Ｒ抽出基準値ＭRは、赤色相当の波長のみならず、緑色相当の波長まで含めた、５５０〜８１０ｎｍの波長帯から選ばれる任意の波長幅を有するものである。Ｂ抽出基準値ＭBは、青色相当の波長のみならず、緑色相当の波長まで含めた、３８０〜５００ｎｍの波長帯から選ばれる任意の波長幅を有するものである。Ｇ抽出基準値ＭGは、緑色相当の波長のみならず、赤色相当の波長及び青色相当の波長まで含めた、４５０〜６５０ｎｍの波長帯から選ばれる任意の波長幅を有するものである。
【００１７】
上記Ｒ抽出基準値ＭRの波長幅は、０．１ｎｍ以上２６０ｎｍ以下の範囲から選ばれる１つ以上の任意の波長幅であって、好ましくは５０ｎｍ以上２６０ｎｍ以下の範囲から選ばれる１つ以上の任意の波長幅である。Ｂ抽出基準値ＭBの波長幅は、０．１ｎｍ以上１７０ｎｍ以下の範囲から選ばれる１つ以上の任意の波長幅であって、好ましくは５０ｎｍ以上２７０ｎｍ以下の範囲から選ばれる１つ以上の任意の波長幅である。Ｇ抽出基準値ＭGの波長幅は、０．１ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲から選ばれる１つ以上の任意の波長幅であって、好ましくは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲から選ばれる１つ以上の任意の波長幅である。なお、前記波長幅の範囲内であれば、波長幅の個数は複数であってもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の虫歯検出装置及びこれを実現する虫歯検出プログラムの好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の虫歯検出システム（虫歯検出装置）１は、紫外線照射装置（紫外線光源）２と、紫外線照射装置２から照射された紫外線により歯からの蛍光を受光する蛍光受光装置（蛍光受光部）３と、蛍光受光装置３から送信されたデータを解析するデータ解析部４と、データ解析部４により解析された解析データを表示する表示装置（解析データ表示部）５とを備えている。
【００１９】
データ解析部４は、可視光の波長を分割数ｎで分割した領域毎に蛍光データを抽出する場合に基準となる抽出基準値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、…Ｍnを記憶した内部メモリ（記憶部）１６を有し、蛍光データから抽出基準値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、…Ｍnのそれぞれに対応した抽出蛍光データＰ1、Ｐ2、Ｐ3…Ｐnを抽出し、抽出蛍光データＰ1、Ｐ2、Ｐ3…Ｐnから選択した１又は２以上の選択蛍光データを演算し、この演算結果に基づいて虫歯の判定を行うように構成されている。なお、抽出蛍光データＰ1、Ｐ2、Ｐ3…Ｐnは、それぞれ抽出基準値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、…Ｍnに対応する平均輝度値であってもよい。
まず、かかる虫歯検出システム１を詳細に述べる。
【００２０】
虫歯検出システム１は、このシステム全体を統括的に制御する主制御部１０(詳細後述）を有する。この主制御部１０には、入出力部１１を介して、紫外線照射装置２、及び蛍光受光装置３が接続されていると共に、記憶装置１２、表示装置５、及び出力装置１３が接続されている。
【００２１】
紫外線照射装置２は、波長が３００〜４００ｎｍ程度の紫外線を照射するもので、照射光強度が調整可能に構成されていればよい。このような紫外線照射装置２には、例えば、紫外線ＬＥＤ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等がある。紫外線ＬＥＤは、紫外線の照射光強度が調整されるように構成されている。例えば、通電量に関して入出力制御部１１ａで制御する、もしくは複数のＬＥＤの点灯個数を変えることにより、光の強度調整を行う。
【００２２】
水銀ランプ又はメタルハライドランプは、照射光が可視光カットフィルタを通過して紫外光になり、その紫外光の強度が調整できるようになっている。強度調整は例えば電流値の制御やＮＤフィルタを用いることにより行う。
そして、このような紫外線照射装置２から紫外線を導光するものとしては、紫外線吸収率が低いものであれば特に限定はないが、例えば石英ガラスや高分子材料からなるコアを有する光ファイバを通して歯に直接照射されるようになっている。
【００２３】
蛍光受光装置３は、紫外線の照射により歯からの蛍光が、紫外線カットフィルタ１４を通過することにより紫外線領域の光が吸収され、可視光領域の光のみが、光ファイバを通して光デバイスに受光されるように構成されている。
光デバイスは、可視光領域の蛍光から、色情報を含んだ情報を蛍光データとして取り込み、その情報を入出力部１１に送信可能なものであればよい。入出力部１１は、光デバイスからのアナログ情報をＡＤ変換器１１ｂによりデジタル値に変換するように構成されている。
【００２４】
上述の光デバイスには、例えば、分光輝度計等がある。
具体的には、分光輝度計は、蛍光をプリズム等により分光し、分光された光を光センサによって取り込むことにより、それぞれの情報を得るように構成されている。
記憶装置は、データ解析部４により解析された解析データを保存できるものであればよく、例えば、ハードディスク、フレキシブルディスク、光ディスク等がある。
【００２５】
表示装置５は、上記解析データや解析データの選択（測定部位の数、光強度の変化）に必要な情報を表示できるものであればよく、例えば、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ等がある。
出力装置１３は、上記解析データを出力できるものであればよく、例えば、プリンタ等がある。
【００２６】
主制御部１０は、ＣＰＵ１５及び内部メモリ１６を備えた蛍光データ解析部４等から構成されている。入出力部１１は、入出力制御部１１ａと、ＡＤ変換器１１ｂとから構成されている。
ＣＰＵ１５は、ＯＳ(Operating System)等の制御プログラムや虫歯検出プログラムからの命令を解読して実行するように構成されている。
【００２７】
内部メモリ１６は、入出力制御部１１ａやＡＤ変換器１１ｂからの情報や、記憶装置１２からの解析データを一時的に保存するものである。
また、内部メモリ１６には、抽出基準値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3…Ｍn、第１抽出基準Ｍ11、Ｍ12、Ｍ13…Ｍ1n、第２抽出基準Ｍ21、Ｍ22、Ｍ23…Ｍ2n、Ｒ抽出基準値ＭR、Ｇ抽出基準値ＭG、Ｂ抽出基準値ＭBが記憶されている。
【００２８】
本実施形態では、可視光波長の分割数ｎを３とし、抽出基準値Ｍ1は、波長が５５０〜８１０ｎｍの基準値である。第１抽出基準値Ｍ11、第２抽出基準Ｍ21、及びＲ抽出基準値ＭRは、すべて、抽出基準値Ｍ1と等しいものとする。
【００２９】
また、抽出基準値Ｍ2は、波長が４５０〜６５０ｎｍの基準値である。第１抽出基準値Ｍ12、第２抽出基準Ｍ22、及びＧ抽出基準値ＭGは、すべて、抽出基準値Ｍ2と等しいものとする。
さらに、抽出基準値Ｍ3は、波長が３８０〜５５０ｎｍの基準値である。第１抽出基準値Ｍ13、第２抽出基準Ｍ23、及びＢ抽出基準値ＭBは、すべて、抽出基準値Ｍ3と等しいものとする。
【００３０】
蛍光データ解析部４は、虫歯検出プログラムがＣＰＵ１５により実行されることにより、虫歯検出プログラムと、ＣＰＵ１５、内部メモリ１６等のハードウエア資源とが協働した手段として構成されている。
【００３１】
そして、虫歯検出プログラムは、ＣＰＵ１５に実現させる機能として、測定部位数選択機能、光強度変化機能、データ取込機能、蛍光データ抽出・選択機能、虫歯度合演算機能、虫歯有無・進行度合判断機能等を有し、これらの機能により、上述した虫歯検出システム１が実現される。
【００３２】
次に、本実施形態の虫歯検出プログラムの処理を、図２〜図８を参照して説明する。
虫歯検出方法は、メイン処理（Ｓ１〜Ｓ３、Ｓ５）を共通にし、検出目的や検出方法の違いにより、単一部位測定処理（Ｓ４、Ｓ１１〜Ｓ１９）、対比測定処理（Ｓ２１〜Ｓ３０）、光強度変化測定処理（Ｓ３１〜Ｓ３５、Ｓ４１〜Ｓ４８、Ｓ５１〜Ｓ５８、Ｓ６１〜Ｓ６８）の３通りに大別される。
【００３３】
単一部位測定処理は、外から見える虫歯部位又は虫歯と疑われる部位や、特に歯の隙間や噛み合わせ等のような見えない虫歯部位の虫歯の有無又はその虫歯の進行度合を検出する処理で、虫歯部位と思われる１箇所を１回以上測定する。
対比測定処理は、外から見える虫歯部位又は虫歯と疑われる部位（単に「虫歯部位」とする）の虫歯の有無又はその虫歯の進行度合を検出する処理で、同一の歯における虫歯部位と健常部位の２箇所をそれぞれ独立して測定する。
光強度変化測定処理は、外から見えるか否かにかかわらず虫歯の有無及びその虫歯の進行度合の検出する処理で、紫外線の照射光強度を変化させつつ、虫歯部位と思われる同一箇所を複数回測定する。
【００３４】
具体的には、図２に示すように、ＣＰＵ１５が、測定するか否かを表示装置５に表示させ（Ｓ１）、測定する場合には、虫歯検出プログラムの測定部位数選択機能に基づき、測定部位の数が「１」であるか否かを表示させる（Ｓ２）。
測定部位の数が「１」でない場合には、「対比測定処理」に分岐し（分岐Ｂ、詳細後述）、測定部位の数が「１」である場合には、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムの光強度変化選択機能に基づき、光源の光強度を変化させるか否かを表示させる（Ｓ３）。
【００３５】
光源の光強度を変化させる場合には、「光強度変化測定処理」に分岐し（分岐Ｃ、詳細後述）、光源の光強度を変化させない場合には、ＣＰＵ１５が、「単一部位測定処理」を実行する。
【００３６】
ここで、単一部位測定処理においては、まず、測定者が、紫外線照射装置２を用いて、対象部位に照射し、蛍光受光装置３を用いて、歯からの蛍光より情報を得る。
次いで、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムのデータ取込機能に基づき、光デバイスからの蛍光データ（アナログ値）を、ＡＤ変換器１１ｂによりＡＤ変換されたデジタル信号として内部メモリ１６に取り込む。
【００３７】
そして、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムの蛍光データ抽出・選択機能に基づき、抽出基準値ＭR、ＭG、ＭBに対応させて、抽出蛍光データＰR、ＰG、ＰBを抽出して内部メモリ１６に記憶し、さらに、選択蛍光データＰR、ＰBを選択して内部メモリ１６に記憶する（Ｓ４）。
【００３８】
ここに、抽出基準値ＭRは、可視光領域（３８０〜８１０ｎｍ）において、波長が、５５０〜８１０ｎｍであることが好ましく、より好ましくは、５８０〜６８０ｎｍである。
また、抽出基準値ＭBは、可視光領域において、波長が、３８０〜５５０ｎｍであることが好ましく、より好ましくは、４００〜５００ｎｍである。
さらに、抽出基準値ＭGは、可視光領域において、波長が、４５０〜６５０ｎｍであることが好ましく、より好ましくは、５００〜６００ｎｍである。
【００３９】
その後、図３に示すように、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムの虫歯度合演算機能に基づき、選択蛍光データＰR、ＰBのそれぞれの値を求め、その値を次の式（１）に従って虫歯度合ＣＤ1を演算する（Ｓ１１）。
ＣＤ1＝ＰR／ＰB…式（１）
この虫歯度合ＣＤ1は、虫歯の進行に伴って、虫歯部位につき、蛍光データＰRが増加する一方で、蛍光データＰB、蛍光データＰGが減少するという特性を利用し、虫歯の進行度合を定量的な増加関数として表したものである。
【００４０】
ここでは、蛍光データＰBの絶対的強度が蛍光データＰGより大きいため、外光等の影響を受けにくくノイズが小さいため、虫歯度合ＣＤ1をより高い精度で算出できる。
また、虫歯検出プログラムの蛍光データ抽出・選択機能に基づき、選択蛍光データＰBの代わりに選択蛍光データＰGを選択し、次の式（２）に従って虫歯度合ＣＤ1を演算してもよい。
ＣＤ1＝ＰR／ＰG…式（２）
【００４１】
Ｓ１２〜Ｓ１９の処理は、ＣＰＵ１５が虫歯検出プログラムの虫歯有無・進行度合判断機能に基づいて実行する処理である。
Ｓ１２では、虫歯度合ＣＤ1を、下限しきい値Ｅ1と比較する。ここに、「下限しきい値」とは、健常歯と虫歯（特に初期虫歯、以下同じ）とを判別するための値で、紫外線照射装置２における照射光強度、照射面積等の条件や、蛍光受光装置３における光路長、受光素子の感度等の条件によって異なり、虫歯検出システム１におけるキャリブレーションによって決定される。
【００４２】
虫歯度合ＣＤ1が、下限しきい値Ｅ1より小さい、又は下限しきい値Ｅ1と等しい場合には、健常歯である旨（解析データ）を表示してメイン処理のＳ１に戻り（Ｓ１８、１９）、虫歯度合ＣＤ1が下限しきい値Ｅ1より大きい場合には、虫歯である旨（解析データ）を表示する（Ｓ１３）。
【００４３】
Ｓ１４では、虫歯度合ＣＤ1を、上限しきい値Ｆ1と比較する。ここに、「上限しきい値」とは、軽度の虫歯と重度の虫歯とを判別するための値で、上記下限しきい値と同様に決定される。
【００４４】
虫歯度合ＣＤ1が上限しきい値Ｆ1より小さい場合には、軽度の初期虫歯である旨（解析データ）を表示し（Ｓ１５）、虫歯度合ＣＤ1が、上限しきい値Ｆ1より大きい、又は下限しきい値Ｆ1と等しい場合には、重度の初期虫歯である旨（解析データ）を表示し（Ｓ１６）、メイン処理のＳ１に戻る（Ｓ１７）。
【００４５】
上記Ｓ２において、測定部位の数が「１」でない場合には、ＣＰＵ１５が、「対比測定処理」を実行する。
ここで、対比測定処理においては、まず、測定者が、紫外線照射装置２を用いて、紫外線を、同一の歯において、虫歯部位（虫歯と疑われる部位）と、その近傍の健常部位とにそれぞれ照射し、蛍光受光装置３を用いて、虫歯部位の蛍光から第１情報の蛍光データを得ると共に、健常部位の蛍光から第２情報の蛍光データを得る。
【００４６】
次いで、図４に示すように、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムのデータ取込機能に基づき、光デバイスからの第１、第２情報の蛍光データを、それぞれ、ＡＤ変換器１１ｂによりＡＤ変換されたデジタル信号として内部メモリ１６に取り込む。
そして、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムの蛍光データ抽出・選択機能に基づき、第１抽出基準値Ｍ1R、Ｍ1G、Ｍ1Bに対応させて、抽出蛍光データＰ1R、Ｐ1G、Ｐ1Bを抽出して内部メモリ１６に記憶し、さらに、選択蛍光データＰ1R、Ｐ1Bを選択して内部メモリ１６に記憶する（Ｓ２１）。
同様に、ＣＰＵ１５が、第２抽出基準値Ｍ2R、Ｍ2G、Ｍ2Bに対応させて、抽出蛍光データＰ2R、Ｐ2G、Ｐ2Bを抽出して内部メモリ１６に記憶し、さらに、選択蛍光データＰ2R、Ｐ2Bを選択して内部メモリ１６に記憶する（Ｓ２１）。
【００４７】
その後、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムの虫歯度合演算機能に基づき、選択蛍光データＰ1R、Ｐ1B、Ｐ2R、Ｐ2Bのそれぞれの値を求め、その値を次の式（３）に従って虫歯度合ＣＤ2を演算する（Ｓ２２）。
ＣＤ2＝｜Ｐ1R−Ｐ2R｜×｜Ｐ1B−Ｐ2B｜…式（３）
【００４８】
蛍光データＰ1R、Ｐ1G、Ｐ1B（虫歯部位）、及び蛍光データＰ2R、Ｐ2G、Ｐ2B（健常部位）の大きさを、それぞれ、蛍光データＰR1、ＰG1、ＰB1、及び蛍光データＰR2、ＰG2、ＰB2で示した場合、この虫歯度合ＣＤ2は、虫歯の進行に伴って、虫歯部位の蛍光データＰR1が健常部位の蛍光データＰR2より大きくなり、かつ、虫歯部位の蛍光データＰB1、ＰG1が健常部位の蛍光データＰB2、ＰG2より小さくなるという特性を利用し、虫歯の進行度合を定量的な増加関数として表したものである。
【００４９】
ここでは、蛍光データＰBの絶対的強度が蛍光データＰGより大きいため、外光等の影響を受けにくくノイズが小さいため、虫歯度合ＣＤ1の精度を高める観点から、抽出蛍光データＰGを用いていないが、虫歯検出プログラムの蛍光データ抽出・選択機能に基づき、選択蛍光データＰ1B、Ｐ2Bの代わりに選択蛍光データＰ1G、Ｐ2Gを選択し、次の式（４）に従って虫歯度合ＣＤ2を演算してもよく、また、選択蛍光データＰ1B、Ｐ2B及び選択蛍光データＰ1G、Ｐ2Gの双方を選択し、次の式（４．１）に従って虫歯度合ＣＤ2を演算してもよい。
ＣＤ2＝｜Ｐ1R−Ｐ2R｜×｜Ｐ1G−Ｐ 2G ｜…式（４）
ＣＤ2＝｜Ｐ1R−Ｐ2R｜×｛｜Ｐ1B−Ｐ2B｜＋｜Ｐ1G−Ｐ 2G ｜｝…式（４．１）
【００５０】
Ｓ２３〜Ｓ３０の処理は、ＣＰＵ１５が虫歯検出プログラムの虫歯有無・進行度合判断機能に基づいて実行する処理であり、上記Ｓ１２〜Ｓ１９の処理とほぼ同様である。
【００５１】
Ｓ２３では、虫歯度合ＣＤ2を、下限しきい値Ｅ2と比較する。
虫歯度合ＣＤ2が、下限しきい値Ｅ2より小さい、又は下限しきい値Ｅ2と等しい場合には、健常歯である旨を表示してメイン処理のＳ１に戻り（Ｓ２９、Ｓ３０）、虫歯度合ＣＤ2が下限しきい値Ｅ2より大きい場合には、虫歯である旨を表示する（Ｓ２４）。
【００５２】
Ｓ２５では、虫歯度合ＣＤ2を、上限しきい値Ｆ2と比較する。
虫歯度合ＣＤ2が上限しきい値Ｆ2より小さい場合には、軽度の初期虫歯である旨を表示し（Ｓ２６）、虫歯度合ＣＤ2が、上限しきい値Ｆ2より大きい、又は上限しきい値Ｆ2と等しい場合には、重度の初期虫歯である旨を表示し（Ｓ２７）、メイン処理のＳ１に戻る（Ｓ２８）。
【００５３】
上記Ｓ３において、光源の光強度を変化させる場合には、ＣＰＵ１５が、「光強度変化測定処理」を実行する。
ここで、光強度変化測定処理においては、まず、測定者が、紫外線照射装置２を用いて、光強度Ｕ1、Ｕ2（Ｕ1＞Ｕ2）を変化させた紫外線を、同一歯の同一部位にそれぞれ照射し、蛍光受光装置３を用いて、光強度Ｕ1についての蛍光から第１情報の蛍光データを得ると共に、光強度Ｕ2についての蛍光から第２情報の蛍光データを得る。
【００５４】
次いで、図５に示すように、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムのデータ取込機能に基づき、光デバイスからの第１、第２情報の蛍光データを、それぞれ、ＡＤ変換器１１ｂによりＡＤ変換されたデジタル信号として内部メモリ１６に取り込む。
【００５５】
そして、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムの蛍光データ抽出・選択機能に基づき、Ｒ、Ｇ、Ｂ抽出基準値ＭR、ＭG、ＭBに対応させて、第１情報の蛍光データから抽出蛍光データＰ1R、Ｐ1G、Ｐ1Bを抽出して内部メモリ１６に記憶し、さらに、選択蛍光データＰ1R、Ｐ1Bを選択して内部メモリ１６に記憶する（Ｓ３１）。
【００５６】
同様に、ＣＰＵ１５が、Ｒ、Ｇ、Ｂ抽出基準値ＭR、ＭG、ＭBに対応させて、第２情報の蛍光データから抽出蛍光データＰ2R、Ｐ2G、Ｐ2Bを抽出して内部メモリ１６に記憶し、さらに、選択蛍光データＰ2R、Ｐ2Bを選択して内部メモリ１６に記憶する（Ｓ３２）。
なお、光強度は２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。
【００５７】
その後、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムの虫歯有無・進行度合判断機能に基づき、光強度Ｕ1の選択蛍光データＰ1Rと、光強度Ｕ2の選択蛍光データＰ2Rとの大小関係、すなわち、次の式（５）の符号が「正（＋）」であるか否かを判断し（Ｓ３３）、「正（＋）」の場合には、虫歯の可能性がある旨を表示し（Ｓ３４）、「負（−）」の場合には、健常歯である旨を表示してメイン処理のＳ１に戻る（Ｓ３５）。
（Ｐ1R―Ｐ2R）…式（５）
【００５８】
なお、判別方法はこれに限らず、複数の抽出蛍光データＰ1R、Ｐ2R…と光強度Ｕ1、Ｕ2との相関関係を求め、その相関が「正」である場合は虫歯、「負」である場合は健常と判断する方法を用いてもよい。
【００５９】
Ｓ３３〜Ｓ３５の処理は、虫歯部位については、蛍光データＰ2Rが蛍光データＰ1Rより小さくなる（紫外線照射強度に正の相関）のに対し、健常部位については、蛍光データＰ2Rが蛍光データＰ1Rより大きくなる（紫外線照射強度に負の相関）という特性を利用し、虫歯の進行度合を判断する前に、虫歯の有無を判断したものである。
【００６０】
Ｓ３４に進んだ後の処理は、虫歯度合の演算処理の違いにより、虫歯度合ＣＤ31の処理（分岐Ｄ1、Ｓ４１〜Ｓ４８）、虫歯度合ＣＤ32の処理（分岐Ｄ2、Ｓ５１〜Ｓ５８）、虫歯度合ＣＤ4の処理（分岐Ｄ3、Ｓ６１〜Ｓ６８）の３つに分岐する。
【００６１】
図６に示すように、虫歯度合ＣＤ31の処理においては、ＣＰＵ１５が、虫歯検出プログラムの虫歯度合演算機能に基づき、光強度Ｕ1の選択蛍光データＰ1R、Ｐ1B、及び光強度Ｕ2の選択蛍光データＰ2R、Ｐ2Bのそれぞれの値を求め、その値を次の式（６）に従って虫歯度合ＣＤ31を演算する（Ｓ４１）。
ＣＤ31＝（Ｐ1R／Ｐ2R）×（Ｐ1B／Ｐ2B）…式（６）
【００６２】
この虫歯度合ＣＤ31は、虫歯部位については、蛍光データＰ2R、Ｐ2G、Ｐ2Bが、それぞれ、蛍光データＰ1R、Ｐ1G、Ｐ1Bより小さくなるのに対し、健常部位については、ＰB2、ＰG2が、それぞれ、ＰB1、ＰG1より小さくなるものの、ＰR2がＰR1より大きくなるという特性を利用し、虫歯の進行度合を関数として表したものである。
【００６３】
Ｓ４２〜Ｓ４８の処理は、ＣＰＵ１５が虫歯検出プログラムの虫歯有無・進行度合判断機能に基づいて実行する処理であり、上記Ｓ２３〜Ｓ３０の処理とほぼ同様である。
Ｓ４２では、虫歯度合ＣＤ31を、上限しきい値Ｆ31と比較する。虫歯度合ＣＤ31が、上限しきい値Ｆ31より大きい、又は上限しきい値Ｆ31と等しい場合には、健常歯である旨を表示してメイン処理のＳ１に戻り（Ｓ４７、４８）、虫歯度合ＣＤ31が、上限しきい値Ｆ31より小さい場合には、Ｓ４３に進む。
【００６４】
Ｓ４３では、虫歯度合ＣＤ31を、下限しきい値Ｅ31と比較する。虫歯度合ＣＤ31が下限しきい値Ｅ31より大きい場合には、軽度の初期虫歯である旨を表示し（Ｓ４４）、虫歯度合ＣＤ31が、下限しきい値Ｅ31より大きい、又は下限しきい値Ｅ31と等しい場合には、重度の初期虫歯である旨を表示し（Ｓ４５）、メイン処理のＳ１に戻る（Ｓ４６）。
【００６５】
図７に示すように、虫歯度合ＣＤ32の処理においては、虫歯検出プログラムの蛍光データ抽出・選択機能に基づき、選択蛍光データＰ1B、Ｐ2Bの代わりに選択蛍光データＰ1G、Ｐ2Gを選択し、上記虫歯度合ＣＤ31の処理と比較した場合、Ｓ５１、Ｓ５２、Ｓ５３の処理のみが異なる。
【００６６】
Ｓ５１では、光強度Ｕ1の選択蛍光データＰ1R、Ｐ1G、及び光強度Ｕ2の選択蛍光データＰ2R、Ｐ2Gそれぞれの値を求め、その値を次の式（７）に従って虫歯度合ＣＤ32を演算する。
ＣＤ32＝（Ｐ1R／Ｐ2R）×（Ｐ1G／Ｐ2G）…式（７）
Ｓ５２では、上限しきい値Ｆ32の設定の仕方が異なり、Ｓ５３では、下限しきい値Ｅ32の設定の仕方が異なる。
その他の処理は、上記同様であるので説明を省略する。
【００６７】
図８に示すように、虫歯度合ＣＤ4の処理においては、虫歯検出プログラムの蛍光データ抽出・選択機能に基づき、選択蛍光データＰ1B、Ｐ2B、Ｐ1G、Ｐ2Gを選択し、上記虫歯度合ＣＤ31の処理と比較した場合、Ｓ６１、Ｓ６２、Ｓ６３の処理のみが異なる。
【００６８】
Ｓ６１では、光強度Ｕ1の選択蛍光データＰ1R、Ｐ1G、Ｐ1B、及び光強度Ｕ2の選択蛍光データＰ2R、Ｐ2G、Ｐ2Bのそれぞれの値を求め、その値を次の式（８）に従って虫歯度合ＣＤ4を演算する。
ＣＤ4＝（Ｐ1R／Ｐ2R）×｛（Ｐ1G／Ｐ2G）＋（Ｐ1B／Ｐ2B）｝…式（８）
Ｓ６２では、上限しきい値Ｆ4の設定の仕方が異なり、Ｓ６３では、下限しきい値Ｅ4の設定の仕方が異なる。その他の処理は、上記同様であるので説明を省略する。
【００６９】
このような光強度変化測定処理においては、図示しないが、上記虫歯度合ＣＤ31、ＣＤ32、ＣＤ4のほか、次の式（９）に従って虫歯度合ＣＤ5を演算してもよい。
ＣＤ5＝（Ｐ1R／Ｐ2R）×（Ｐ1G／Ｐ2G）×（Ｐ 1B ／Ｐ 2B ）…式（９）
【００７０】
以上述べたように、本実施形態によれば、虫歯検出方法において、虫歯度合ＣＤを、エネルギ値の高低にわたる選択蛍光データＰR、ＰB、ＰGに基づいて定量的な関数で表し、その虫歯度合ＣＤを下限しきい値Ｅ及び上限しきい値Ｆと比較することにより、細菌の侵襲を受けていない初期段階の虫歯について、「健常歯」、「軽度の虫歯」又は「重度の虫歯」の何れであるかの判断を感度よく正確に行うことができる。
【００７１】
また、本実施形態によれば、虫歯検出方法を、１カ所から得られるデータを用いた測定処理、２カ所から得られるデータを対比する測定処理、光強度を変化させる測定処理の３つに大別できる、これらの方法を検出目的、計測部位により使い分ける、組み合わせることを可能にすることにより、効率的に精度良く虫歯の有無や虫歯の進行度合を検出できる。
【００７２】
すなわち、１カ所から得られるデータを用いた測定処理にあっては、見えている部分のみならず歯の隙間や噛み合わせ等のような比較部位の得られにくい部位に用いることができ、その１箇所を測定するだけで、虫歯の有無や進行度合を検出できる。この測定方法は、得られた虫歯度合ＣＤ1に基づいて虫歯の検出を瞬時に行える方法としてあらゆる部位の測定に有利である。
【００７３】
また、２カ所から得られるデータを対比する測定処理にあっては、見えている虫歯部位又は虫歯と疑われる部位について、健常部位との比較において、２箇所測定することにより、虫歯の有無や進行度合を検出できる。この測定処理は、虫歯部位と健常部位との比較を考慮に入れた虫歯度合ＣＤ2のみに基づいて瞬時に虫歯の進行度合を検出できる点で有利である。
【００７４】
さらに、光強度変化測定処理にあっては、紫外線の光強度を変化させつつ、同一の虫歯部位について、少なくとも２回測定することにより、虫歯の進行度合を検出できる。この測定処理は、光強度の異なる選択蛍光データＰ1R、Ｐ2Rの大小を比較するだけで虫歯の有無を瞬時に判断できる点や、光強度の変化により歯の深度に応じた、虫歯の進行度合を得られる点で有利である。
【００７５】
さらに、本実施形態によれば、虫歯検出プログラムを実行することにより、上記効果を奏する虫歯検出システム１を実現することができる。
特に、抽出基準値ＭR、ＭG、ＭB等を用いて、蛍光データＰR、ＰG、ＰBを選択・抽出するようにしたため、受光蛍光装置３により蛍光データの取り込みを１回行うだけで、種々の虫歯度合ＣＤを演算することができる。
また、抽出基準値ＭR、ＭG、ＭB等の設定値を変更するだけで、外光等やノイズの影響に適宜対応して虫歯度合ＣＤの精度を高めることができる。
【００７６】
本発明は、上記実施形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上記光強度測定方法においては、光強度を２種に変化させたが、これに限られず、光強度を３種以上に変化させ、虫歯度合ＣＤ31、ＣＤ32、ＣＤ4を演算してもよい。
また、虫歯度合ＣＤ31、ＣＤ32、ＣＤ4を演算するにあたって、光強度の異なる蛍光データの比（Ｐ1R／Ｐ2R）等を用いたが、この代わりに、蛍光データの変化の傾きや相関関係を用いることもできる。
【００７７】
さらに、虫歯度合ＣＤと、下限しきい値Ｅ及び上限しきい値Ｆとの比較のほか、さらに、別のしきい値を加えることにより、重度と軽度との中間的な程度の中等度を示すこともできる。さらにまた、表示装置５に解析データとして、健常歯である旨等のデータのほか、虫歯度合ＣＤ自体を表示してもよく、このような解析データを出力装置１３に出力してもよい。
【００７８】
さらにまた、抽出基準値ＭR、ＭG、ＭB等を、内部メモリ１６に記憶せずに、直接、虫歯検出プログラムに書き込んでもよい。
【００７９】
【実施例】
本発明者等は、現在のところ最も正確に虫歯の進行度合いを測定できる非特許文献３記載の方法と実施例１〜４と比較例１、２との相関関係を求めることにより本発明に係る虫歯検出装置の検出精度を評価した。
【００８０】
実験に用いた抜去歯は、表層が脱落してなく非外科的処置で回復可能な初期虫歯であるものを選んだ。これらの抜去歯は経験を積んだ歯科医師の目視により、ごく初期のもの（軽度）、ある程度進んだもの（中等度）、穴のあく寸前のもの（重度）の３種類に分類した。
【００８１】
分類した抜去歯をまず本発明に係る虫歯検出装置で計測した。その後、非特許文献３に記載の方法に基づき、前記の抜去歯をスライスし、マイクロＸ線写真撮影用の試料を作成した。実施例において、本発明に係る虫歯検出装置での計測結果と非特許文献３で示した方法で得られたミネラル減少率との相関係数を求めることにより本発明の虫歯検出装置の正確さを検証した。
【００８２】
ミネラル減少率とは、虫歯の進行度合を示すもので、上記非特許文献３に従い、マイクロＸ線写真を用いて、表面から深さ３００ミクロンまでの部位についてコンピュータ画像解析により得られた値であり、健常部位のミネラル減少率を０％とし、溶けて歯のすべてが無くなった場合はミネラル減少率を１００％とする。
【００８３】
本実施例で用いた虫歯検出システム１及びこれを用いた虫歯検出方法について説明する。紫外線照射装置２として水銀ランプを用いた。この水銀ランプは、４００ｎｍ以下の波長の紫外線を透過する可視光カットフィルタの装着により、ｉ線を効率よく照射できるようにした。また、水銀ランプは、ＮＤフィルタの装着により、光強度をＵ1（＝３４０ｍＶ／ｃｍ2）、Ｕ2（＝９４ｍＶ／ｃｍ2）の２段階に変化できるようにした。水銀ランプからの紫外線は、光ファイバにより直接歯に照射した。
【００８４】
蛍光受光装置３として分光輝度計を用いた。分光輝度計は、４００ｎｍ以上の光を透過するＵＶカットフィルタを装着し、可視光領域の蛍光データを取り込めるようにした。取り込んだ蛍光データはＡ／Ｄ変換を行い、１６ｂｉｔのスペクトルデータとして蛍光データ解析部に転送した。抽出基準値ＭRを６００〜８００ｎｍ、抽出基準値ＭGを５００〜６００ｎｍ、抽出基準値ＭBを４００〜５００ｎｍとし、それぞれに対応した蛍光データＰR、ＰG、ＰBを抽出した。
【００８５】
歯の測定部位及び光強度Ｕ1、Ｕ2を変化させた測定について説明する。
虫歯部位について、軽度部位Ｌ、中等度部位Ｍ、重度部位Ｈの３箇所を測定の対象にすると共に、それぞれの近傍（同一歯の中）にある健常部位について、健常部位（軽）Ｌ’、健常部位（中）Ｍ’、健常部位（重）Ｈ’の３箇所を測定の対象とした。
【００８６】
それぞれの測定部位について、光強度Ｕ1と、光強度Ｕ2とに対応して、測定部位の記号に添字「１」、「２」を付す。例えば、「Ｌ1」は、光強度Ｕ1の紫外線を照射した、虫歯の軽度部位についての測定部位を示し、「Ｈ2、1」は、光強度Ｕ1、Ｕ2の紫外線をそれぞれ照射した、虫歯の重度部位についての測定部位を示す。
本実施例において計測した、各測定部位毎の光強度Ｕ1、Ｕ2と蛍光データＰR、ＰB、ＰGとの関係を図９に示し、光強度Ｕ1、Ｕ2、ＰR、ＰB、ＰGのデータ（最大２16＝６５５３６）を表１、表２、表３に示した。
【００８７】
【表１】
【表２】
【表３】
［実施例１］
実施例１では、上記実施形態で示した虫歯検出処理の「単一部位測定処理」に従い、光強度Ｕ1の測定部位Ｌ1、Ｍ1、Ｈ1、Ｌ1’、Ｍ1’、Ｈ1’について、それぞれ、虫歯度合ＣＤ1を算出し、虫歯度合ＣＤ1とミネラル減少率とのそれぞれの相関係数を求めた。
【００９１】
［比較例１］
比較例１では、上記特許文献２に記載の技術に従い、紫外線の光強度をＵ1にし、測定部位Ｌ1、Ｍ1、Ｈ1、Ｌ1’、Ｍ1’、Ｈ1’について計測した。カラーＣＣＤに、６２０ｎｍ以上の光を透過するカットフィルタを装着し、カラーＣＣＤが赤色蛍光のみの画像を取り込めるようにした。この画像をグレー画像に変換し、各測定部位毎にＰR（１６ｂｉｔ）を得た。ＰRとミネラル減少率とのそれぞれの相関係数を求めた。実施例１と比較例１の計測結果を表４に示す。
【００９２】
【表４】
表４に示したように、ミネラル減少率が高い場合は虫歯が進行していることを意味している。本発明に係る実施例１の虫歯度合ＣＤ1とミネラル減少率との相関係数が高く、虫歯度合ＣＤ1は、虫歯の進行度合を客観的に定量値することができることが実証された。
【００９４】
虫歯の進行度合いを的確に捉えるためには、ミネラル減少率の値に応じて、蛍光データＰRも高くならなければならない。しかし、これに対し比較例１の場合は、虫歯の中等度部位Ｍ1と重度部位Ｈ1の間で、蛍光データＰRの大小関係が逆転しており、必ずしも虫歯の進行度合とは一致していないため、虫歯の進行度合いの検出は困難である。
【００９５】
［実施例２］
実施例２では、上記実施形態で示した虫歯検出処理の「対比測定処理」に従い、光強度Ｕ1の測定部位（Ｌ1、Ｌ1’）、（Ｍ1、Ｍ1’）、（Ｈ1、Ｈ1’）について、それぞれ、虫歯度合ＣＤ2を算出し、虫歯度合ＣＤ2とミネラル減少率とのそれぞれの相関係数を求めた。
【００９６】
［比較例２］
比較例２では、上記特許文献１で示した従来技術に従い、紫外線の光強度をＵ1にし、測定部位（Ｌ1、Ｌ1’）、（Ｍ1、Ｍ1’）、（Ｈ1、Ｈ1’）について計測した。カラーＣＣＤに、５２０ｎｍ以上の光を透過するカットフィルタを装着し、カラーＣＣＤが５２０〜８００ｎｍの画像を取り込めるようにした。この画像をグレー画像に変換し、各測定部位毎に、虫歯部位の輝度（１６ｂｉｔ）と、健常部位の輝度（１６ｂｉｔ）とを求め、その比を相対輝度として算出した。相対輝度とミネラル減少率とのそれぞれの相関係数を求めた。実施例２と比較例２の計測結果を表５に示す。
【００９７】
【表５】
表５から、虫歯度合ＣＤ2とミネラル減少率との相関係数が高く、虫歯度合ＣＤ2は、虫歯の進行度合について客観的な定量値で示すことができることが実証された。その一方、虫歯の中等度部位（Ｍ1、Ｍ1’）と重度部位（Ｈ1、Ｈ1’）の間で、相対輝度の大小関係が逆転しており、単色光の輝度のみでは、必ずしも虫歯の進行度合とは一致していないため、虫歯の進行度合いの検出は困難である。
【００９９】
［実施例３］
実施例３では、上記実施形態で示した虫歯検出処理の「光強度変化測定処理」に従い、光強度Ｕ1、Ｕ2の測定部位Ｌ2、1、Ｍ2、1、Ｈ2、1、Ｌ2、1’、Ｍ2、1’、Ｈ2、1’について、それぞれ、輝度変化（ＰR1―ＰR2）、（ＰG1―ＰG2）、（ＰB1―ＰB2）と、虫歯度合ＣＤ31、ＣＤ32とを演算し、虫歯度合ＣＤ31、ＣＤ32とミネラル減少率とのそれぞれの相関係数を求めた。実施例３の計測結果を表６、表７に示す。
【０１００】
【表６】
【表７】
表６から、輝度変化（ＰR1―ＰR2）の符号は、虫歯の有無を示す客観的な判断基準であることが明らかになった。また、表７から、虫歯度合ＣＤ31、ＣＤ32とミネラル減少率との相関係数が高く、虫歯度合ＣＤ31、ＣＤ32は、虫歯の進行度合について客観的な定量値で示すことができることが実証された。
【０１０３】
［実施例４］
実施例４では、上記実施例３と同様に、虫歯度合ＣＤ4、ＣＤ5とを演算し、虫歯度合ＣＤ4、ＣＤ5とミネラル減少率とのそれぞれの相関係数を求めた。
上記虫歯度合ＣＤ31、ＣＤ32が、選択蛍光データＰRと、選択蛍光データＰB、選択蛍光データＰGの何れか一方との二者を演算対象にしているのに対し、虫歯度合ＣＤ4、ＣＤ5は、蛍光データＰR、ＰB、ＰGの三者を演算対象にしている点が異なる。実施例４の計測結果を表８に示す。
【０１０４】
【表８】
表８から、虫歯度合ＣＤ4、ＣＤ5とミネラル減少率との相関係数が高く、虫歯度合ＣＤ4、ＣＤ5は、虫歯の進行度合について客観的な定量値で示すことができることが実証された。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明によれば、初期虫歯を感度良く正確に検出し、しかもその進行度合をも検出できる虫歯検出装置及びこれを実現する虫歯検出プログラム得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の虫歯検出システムの概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態の虫歯検出プログラムに基づいて虫歯検出処理（メイン処理及び単一部位測定処理）を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態の虫歯検出プログラムに基づいて虫歯検出処理（単一部位測定処理、ＣＤ1）を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の虫歯検出プログラムに基づいて虫歯検出処理（対比測定処理、ＣＤ2）を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態の虫歯検出プログラムに基づいて虫歯検出処理（光強度変化測定処理）を示すフローチャートである。
【図６】本実施形態の虫歯検出プログラムに基づいて虫歯検出処理（光強度変化測定処理、ＣＤ31）を示すフローチャートである。
【図７】本実施形態の虫歯検出プログラムに基づいて虫歯検出処理（光強度変化測定処理、ＣＤ32）を示すフローチャートである。
【図８】本実施形態の虫歯検出プログラムに基づいて虫歯検出処理（光強度変化測定処理、ＣＤ4）を示すフローチャートである。
【図９】（ａ）〜（ｆ）は、実施例１〜４に用いられる光強度及び輝度の関係を、（ａ）：健常歯部位（軽）、（ｂ）：健常歯部位（中）、（ｃ）：健常歯部位（重）、（ｄ）：虫歯の軽度部位、（ｅ）：虫歯の中等度部位、（ｆ）：虫歯の重度部位について示すグラフである。
【符号の説明】
１ 虫歯検出システム（虫歯検出装置）
２ 紫外線照射装置（紫外線光源）
３ 蛍光受光装置（蛍光受光部）
４ 蛍光データ解析部
５ 表示装置（解析データ表示部）
ＣＤ1、ＣＤ2、ＣＤ31、ＣＤ32、ＣＤ4 虫歯度合
Claims (7)
- 紫外線光源と、該紫外線光源から照射された紫外線により歯からの蛍光を受光する蛍光受光部と、該蛍光受光部から送信された蛍光データを解析する蛍光データ解析部と、該蛍光データ解析部により解析されたデータを表示するデータ表示部とを備えた虫歯検出装置であって、
前記蛍光データ解析部は、可視光の波長を分割数ｎで分割した領域毎に前記蛍光データを抽出する場合に基準となる抽出基準値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、…Ｍnを記憶した記憶部を有し、
異なる２以上の光強度Ｕ1、Ｕ2、…Ｕn（Ｕ1＞Ｕ2、…＞Ｕn）につき前記測定部位の蛍光データを取り込んだ蛍光データから前記抽出基準値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、…Ｍnのそれぞれに対応した抽出蛍光データＰ1、Ｐ2、Ｐ3…Ｐnを抽出し、前記抽出蛍光データＰ1、Ｐ2、Ｐ3…Ｐnから選択した１又は２以上の選択蛍光データを演算し、この演算結果に基づいて虫歯の判定を行うように構成された虫歯検出装置。 - 光源から紫外線を歯の測定部位に照射し、該測定部位からの蛍光により虫歯の検出を実行する虫歯検出プログラムであって、
異なる２以上の光強度Ｕ1、Ｕ2、…Ｕn（Ｕ1＞Ｕ2、…＞Ｕn）につき前記測定部位の蛍光データをそれぞれ第１情報、第２情報、…第ｎ情報として取り込む第１ステップと、
可視光における波長が５５０〜８１０ｎｍの領域に前記第１〜第ｎ情報の蛍光データをそれぞれ抽出する場合に基準となるＲ抽出基準値ＭRを用い、該Ｒ抽出基準値ＭRに対応して抽出蛍光データＰ1R、Ｐ2R、Ｐ3R…ＰnRを抽出し、該抽出蛍光データＰ1R、Ｐ2R、Ｐ3R…ＰnRから選択蛍光データＰ1R、Ｐ2Rを選択する第２ステップと、
次の式（５）に従って前記選択蛍光データから符号を演算する第３ステップと、
（Ｐ1R−Ｐ2R） …式（５）
（前記式（５）中、
Ｐ1R；光強度Ｕ1、Ｕ2、…Ｕnの何れか一つのＵi及びＲ抽出基準値ＭRに対応する第ｉ情報の選択蛍光データ、
Ｐ2R；光強度Ｕ1、Ｕ2、…Ｕnの何れか一つのＵj（＜Ｕi）及びＲ抽出基準値ＭRに対応する第ｊ情報の選択蛍光データを示す）
前記式（５）から得られる符号が正である場合には虫歯の可能性があると判断し、負又は零である場合には健常な歯であると判断する第４ステップとを虫歯検出装置に実行させる虫歯検出プログラム。 - 前記第４ステップで虫歯の可能性があると判断された場合において、
可視光における波長が４５０〜６５０ｎｍの領域に前記第１〜第ｎ情報の蛍光データをそれぞれ抽出する場合に基準となるＧ抽出基準値ＭGを用い、該Ｇ抽出基準値ＭGに対応して抽出蛍光データＰ1G、Ｐ2G、Ｐ3G…ＰnGを抽出し、該抽出蛍光データＰ1G、Ｐ2G、Ｐ3G…ＰnGから選択蛍光データＰ1G、Ｐ2Gを選択すると共に、可視光における波長が３８０〜５５０ｎｍの領域に前記第１〜第ｎ情報の蛍光データをそれぞれ抽出する場合に基準となるＢ抽出基準値ＭBを用い、該Ｂ抽出基準値ＭBに対応して抽出蛍光データＰ1B、Ｐ2B、Ｐ3B…ＰnBを抽出し、該抽出蛍光データＰ1B、Ｐ2B、Ｐ3B…ＰnBから選択蛍光データＰ1B、Ｐ2Bを選択する第４．１ステップと、
次の式（６）又は式（７）に従って前記選択蛍光データから虫歯度合ＣＤ3を演算する第４．２ステップと、
ＣＤ3＝（Ｐ1R／Ｐ2R）×（Ｐ1B／Ｐ2B） ・・・式（６）
ＣＤ3＝（Ｐ1R／Ｐ2R）×（Ｐ1G／Ｐ2G） ・・・式（７）
（前記式（６）又は式（７）中、
Ｐ1G；光強度Ｕ1、Ｕ2、…Ｕnの何れか一つのＵi及びＧ抽出基準値ＭGに対応する第ｉ情報の選択蛍光データ、
Ｐ2G；光強度Ｕ1、Ｕ2、…Ｕnの何れか一つのＵj（＜Ｕi）及びＧ抽出基準値ＭGに対応する第ｊ情報の選択蛍光データ、
Ｐ1B；光強度Ｕ1、Ｕ2、…Ｕnの何れか一つのＵi及びＢ抽出基準値ＭBに対応する第ｉ情報の選択蛍光データ、
Ｐ2B；光強度Ｕ1、Ｕ2、…Ｕnの何れか一つのＵj（＜Ｕi）及びＢ抽出基準値ＭBに対応する第ｊ情報の選択蛍光データを示す）
前記虫歯度合ＣＤ3の値と上限しきい値Ｆ3とを比較する第４．３ステップと、 前記虫歯度合ＣＤ3の値が、前記上限しきい値Ｆ3より大きい又は前記上限しきい値Ｆ3と等しい場合には健常な歯であると判断し、前記虫歯度合ＣＤ3の値が、前記上限しきい値Ｆ3より小さい場合には虫歯であると判断する第４．４ステップとを実行する請求項２記載の虫歯検出プログラム。 - 前記第４．４ステップで虫歯であると判断された場合において、
前記虫歯度合ＣＤ3の値と下限しきい値Ｅ3とを比較する第４．５ステップと、 前記虫歯度合ＣＤ3の値が、前記下限しきい値Ｅ3より大きい又は前記下限しきい値Ｅ3と等しい場合には軽度の虫歯であると判断し、前記虫歯度合ＣＤ3の値が、前記下限しきい値Ｅ3より小さい場合には重度の虫歯であると判断する第４．６ステップとを実行する請求項３記載の虫歯検出プログラム。 - 前記第４ステップで虫歯の可能性があると判断された場合において、
可視光における波長が４５０〜６５０ｎｍの領域に前記第１〜第ｎ情報の蛍光データをそれぞれ抽出する場合に基準となるＧ抽出基準値ＭGを用い、該Ｇ抽出基準値ＭGに対応して抽出蛍光データＰ1G、Ｐ2G、Ｐ3G…ＰnGを抽出し、該抽出蛍光データＰ1G、Ｐ2G、Ｐ3G…ＰnGから選択蛍光データＰ1G、Ｐ2Gを選択すると共に、可視光における波長が３８０〜５５０ｎｍの領域に前記第１〜第ｎ情報の蛍光データをそれぞれ抽出する場合に基準となるＢ抽出基準値ＭBを用い、該Ｂ抽出基準値ＭBに対応して抽出蛍光データＰ1B、Ｐ2B、Ｐ3B…ＰnBを抽出し、該抽出蛍光データＰ1B、Ｐ2B、Ｐ3B…ＰnBから選択蛍光データＰ1B、Ｐ2Bを選択する第４．１ステップと、
次の式（８）に従って前記選択蛍光データから虫歯度合ＣＤ4を演算する第４．２ステップと、
ＣＤ4＝（Ｐ1R／Ｐ2R）×｛（Ｐ1G／Ｐ2G）＋（Ｐ1B／Ｐ2B）｝ ・・・式（８）
（前記式（８）中、
Ｐ1G；光強度Ｕ1、Ｕ2、…Ｕnの何れか一つのＵi及びＧ抽出基準値ＭGに対応する第ｉ情報の選択蛍光データ、
Ｐ2G；光強度Ｕ1、Ｕ2、…Ｕnの何れか一つのＵj（＜Ｕi）及びＧ抽出基準値ＭGに対応する第ｊ情報の選択蛍光データ、
Ｐ1B；光強度Ｕ1、Ｕ2、…Ｕnの何れか一つのＵi及びＢ抽出基準値ＭBに対応する第ｉ情報の選択蛍光データ、
Ｐ2B；光強度Ｕ1、Ｕ2、…Ｕnの何れか一つのＵj（＜Ｕi）及びＢ抽出基準値ＭBに対応する第ｊ情報の選択蛍光データを示す）
前記虫歯度合ＣＤ4値と上限しきい値Ｆ4とを比較する第４．３ステップと、
前記虫歯度合ＣＤ4の値が、前記上限しきい値Ｆ4より大きい又は前記上限しきい値Ｆ4に等しい場合には健常の歯であると判断し、前記虫歯度合ＣＤ4の値が、前記上限しきい値Ｆ4より小さい場合には虫歯であると判断する第４．４ステップとを実行する請求項２記載の虫歯検出プログラム。 - 前記第４．４ステップで虫歯であると判断された場合において、
前記虫歯度合ＣＤ4の値と下限しきい値Ｅ4とを比較する第４．５ステップと、 前記虫歯度合ＣＤ4の値が、前記下限しきい値Ｅ4より大きい又は前記下限しきい値Ｅ4に等しい場合には軽度の虫歯であると判断し、前記虫歯度合ＣＤ4の値が、前記下限しきい値Ｅ4より小さい場合には重度の虫歯であると判断する第４．６ステップと実行する請求項５記載の虫歯検出プログラム。 - 請求項２乃至６の何れか一つに記載の虫歯検出プログラムによる処理を実現させる虫歯検出装置。
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