JP6750089B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

この発明は、請求項１前文に記載の撮像装置ならびに請求項１５前文に記載の撮像装置の動作方法に関する。

測定信号を評価するためにピックアップコイルの周りに膨張可能なバルーンを配置することが知られている。膨張はバルーンコネクタを介して実施され、その接続部を介してさらにピックアッププローブの接続も配線される。

医療分野におけるこの種の解決方式が例えばドイツ国特許出願公開第４２３３８０９号（Ａ１）明細書ならびに国際公開第２０１４／１４５０５８号（Ａ１）パンフレットによって開示されている。この解決方式は高感度なピックアッププローブの保護を可能にし、例えば耳道の検査に適用される。

場合によっては、部分的に凹凸化されていることもある空洞部の内部構造を計測することが必要とされる。そのため所与の間隔で相互に離間した走査ヘッドを用いた立体視法を使用することが提案されている。走査ヘッド上の照明装置を介して計測される空洞部の表面、すなわち走査領域が照明され、従ってその空洞部の走査領域が計測される。

しかしながら、高価なスキャナにもかかわらず走査結果はしばしば充分なものではなく、従ってさらにコストをかけて走査ヘッドをより改善することが試みられている。また、従来そのように実施された試行によれば特に三次元で複雑に形成された空洞部においても不満足な結果しか得られていない。

それにもかかわらず空洞部の表面、すなわち走査領域のいくらか正確な計測を可能にするために、多様な周波数領域の電磁放射線によって実施することが既に提案されている。例えば湿った表面の場合は、可視光線あるいは紫外線を使用することが有効であり得る。それに対して、空洞部を構成することができる特定の材料の反射特性において、一方で超音波、他方ではＸ線がより好適となることもある。

その際、多様な周波数領域を有するスキャナを準備する必要があることが難点であり、それによってこの解決方式が全体的に高コストになるばかりか場合によって実現不可能になる。

上記の解決方式は原則的に静止的な口腔状態を測定するために適している。しかしながら、機能的な撮像、すなわち上顎に対する下顎の異なった位置状態における口内部位の変形を考慮しながらの口腔状態の撮像のための解決方法が欠如している。

単に異なった位置あるいは２つの異なった開口状態でそれぞれ撮像を行うことは試みられた。全体として解剖学的に存在する楕円関節の多様な構造のため動作パターンが極めて複雑になり、従って容易にデジタル化を達成することはできない。

従って本発明の目的は、機能的撮像のために適していてしかも先行技術に係る撮像装置と比べて大幅に改善される、請求項１前文に記載の撮像装置ならびに請求項１５前文に記載の撮像装置の動作方法を提供することである。

前記の課題は本発明に従って請求項１または請求項１５によって解決される。従属請求項によって好適な追加構成が明らかにされる。

本発明によればフィルム状の材料を一種のバルーンとして成形して特に患者の口内の顎堤上ならびに口腔の他の部位に延在させる。そのバルーン内に第１の走査ヘッドを取り付ける。バルーンに過圧を付加するとそのバルーンが走査領域、すなわち例えば歯が装着されていない患者の顎堤に接合する。加圧によって軟組織が変形するが、例えば存在する歯等の硬組織は全くあるいは殆ど変形しない。

ここで走査ヘッドとして直接的あるいは間接的に走査された対象の３Ｄモデルを作成することができる任意の計測装置が理解され、例えばＯＣＴとも呼ばれるドップラー効果を利用する走査ヘッド、可視光線、非可視光線あるいはＸ線等の電磁波を利用する特にＣＣＤチップアレー等の走査ヘッド、さらに超音波を利用する走査ヘッドも考えられる。

変形の大きさは付加される過圧に依存する。過圧を増加させるとより強力な変形が生じる。適宜に過圧を選択することによって変形を発生させるよう考慮し、従って走査ヘッドを備えた撮像装置は検査する走査領域に軟組織が存在するかあるいは硬組織が存在するかを検知することができる。

そのためフィルム状の材料上に模様を設けることが好適である。その模様を第１の走査ヘッドによって検知可能であり、フィルム状の材料に圧力付加している間の変形を検知することができる。

本発明によれば、第２の走査ヘッドを第１の走査ヘッドの手前に離間して配置する。それに代えて、複数の走査ユニットを有する走査ヘッドを構成し、走査ユニットのうち１個を口腔内に走査ユニットのうちの別の１個を口腔外に配置し、従って口腔内および口腔外の解剖学的状態を同時に計測し得るようにすることも可能である。上述の構成のように第１の走査ヘッドを患者の口腔内のバルーン内に配置することが好適であるが、第２の走査ヘッドは患者の口腔外に配置して口の方を指向させる。前記の指向性は走査軸が実質的に第１の走査ヘッドを指向するように実施する。

口腔内と口腔外で異なった走査方式を適用することも可能である。一例に過ぎないが、口腔内の（あるいは第１の）走査ヘッドとして光干渉断層撮影（ＯＣＴ）式の走査ヘッドを適用し、口腔外には立体視方式の走査ヘッドを適用することができる。

計測範囲は走査軸の周りに延在し、例えば少なくとも患者の唇の領域が完全に計測可能になるようにする。また、例えば耳珠あるいは耳珠上のマーキング要素および／または瞳孔間線を計測する必要がある場合、走査範囲を前記の唇の領域よりも大きく拡大することも可能である。第２の走査ヘッドを例えば１０ｃｍの間隔を空けて配置する場合、患者の口を完全に包含するためには全方向に±４５°の走査角度にすれば充分である。

本発明によれば、患者の口を包囲する組織、特に唇がバルーンの膨張中にどのように変形するかを第２の走査ヘッドによって計測する。

そのようにして得られたデータ、すなわち第１の走査ヘッドに基づく口腔内データならびに第２の走査ヘッドに基づく口腔外データは専ら電子的に集積され、その全体像から患者の口領域の軟組織がどのように変形可能であるかが明らかになる。

バルーンを段階的に膨張させて逐次該当する３Ｄデータを捕捉するようにして計測を実施することが好適であり、例えば公称圧力の１／３、２／３、３／３の段階で行う。

好適な実施形態によれば、その後バルーン内の気圧を少し低下させ、例えば公称圧力の８０％まで低下させる。その後患者に機能動作を実行させ、それによってバルーンが圧縮される。その動作が両方の走査ヘッドによって記録され、またはそれによって生じる軟組織の変形が記録される。

ここで口腔内もしくは第１の走査ヘッドが模様の動作およびフィルム状の組織の動作を点で捕捉し、該当する機能動作は患者が実行する動作に相当する。

その際動作によって発生する空気流入を補償するために場合によってバルーン内の圧力を調整する必要がある。

本発明によれば、口腔外走査装置が口の外側を包囲する軟組織の変形を捕捉することが好適である。加えて、瞳孔ならびに耳珠に付けられたマーキングを追加的に捕捉することによって例えば咬合面を捕捉することができる。この口腔外走査ヘッドの計測範囲の好適な形成において患者の目／耳領域も包含し得るように適宜な方式で選定する。

機能動作中の両方の走査ヘッドの走査結果に基づいて、咀嚼動作を捕捉するばかりでなく患者の頭部の重要な領域も捕捉するデジタル機能モデルを作成する。

口腔外走査ヘッドの走査に従った唇の中央と耳珠の間の距離に基づいて咬合面を歯構成の指標として利用することができる。唇と頬の変形から、義歯の製造に際して患者固有の解剖学的構造への適合化を実施することが可能になる。捕捉された顎動作も歯構成の最適化のために利用することができる。

本発明によれば、口腔外走査ヘッドは唇のボリュームだけでなく中心線、犬歯線、笑線および口唇閉鎖線等の外観線を捕捉および可視化するために適用し得るが、口腔内走査装置は歯が無い状態の顎の機能的な縁部ならびに表面を捕捉する。

顎の相対性は上顎と下顎を同時に走査することによって判定することができる。本発明によれば、走査工程中に両方の走査ヘッドが可変の圧力で動作し得ることが好適である。

バルーンの内圧が低下すると、当然患者が開口角度を縮小する傾向にある。該当する患者の顎の相対動作がフィルム状の材料の印像模様あるいは印像深さの変化につながり、従って走査範囲を形成するためにフィルム状の材料が接合する軟組織の変形を捕捉することもできる。

本発明に係る走査装置あるいは撮像装置の適用は歯が無い顎を有する患者に限定されるものではない。部分的に歯を有する顎においても無動作の硬組織に比べた軟組織の動作を容易に捕捉することができる。フィルム状の材料を極めて柔軟にするとともにそれの動作を走査ヘッドによって即座に捕捉し得るようにマーキングすることが極めて好適である。

そのため適宜な模様をフィルム状の材料上に設けることができる。それに代えて少なくとも１個の走査ヘッドによって捕捉することができる網あるいはその他の平面状の材料を使用することができる。

本発明によれば、２個の走査ヘッドの具備によって少なくとも実質的にそれらの走査ヘッドの間に延在する領域、すなわち前歯／犬歯ならびに対応する粘膜および口唇の領域において三次元の撮像が可能になる。

変形の捕捉は単一のバルーンの使用によって実施することが好適であるが、変更された実施形態によれば複数の細室を有するバルーンにバルーンを分割することも可能である。それらは相互に独立して充填することができ、従って患者の異なった口腔領域に空気を充填することができる。

本発明によれば、第１の走査ヘッドを走査ヘッドサポート上に取り付ける。第２の走査ヘッドも同じ走査ヘッドサポート上に取り付けるか、または独立した走査ヘッドサポート上に取り付けることができる。第１の走査ヘッドは全方位走査用、すなわち走査ヘッド周りに球形状に延在する画像を捕捉するように設定する。従って走査領域が少なくとも部分的に走査ヘッドの周りに延在する。

バルーンの形式のフィルム状の材料が走査領域に接合する。バルーンが閉鎖されていて変形可能な部材を形成するため過圧に曝すことが可能となる。

過圧を生成する方式は必要に応じて任意に選定することができる。そのため使用者が適宜に所定の過圧を生成することができる小型の手持ち式ポンプが好適である。それに代えて機械式のポンプ、特に自動的に圧力制御することができるポンプによる構成も可能である。そのポンプを圧力計および／または逃し弁と結合することができ、従って適宜に所与の過圧を設定することもできる。

この実施形態においてバルーンおよび第１の走査ヘッドが口腔内に配置される。患者の組織を模造した患者の頭部モデルによって同等な作成を実施し得ることが理解される。

過圧によってフィルム状の材料が、バルーンによって圧力を付加されている軟組織を変形させる。

患者の口から離間するがその口の方向を指向するようにして別の走査ヘッドを設ける。その別の走査ヘッドが患者の唇、口ならびに顔の下部全体の動作を捕捉する。捕捉を単純化するために患者の口の表面および内部に任意の方式のマーキングを設けることができる。

任意の他のマーキング、例えば耳珠の領域あるいはその他の任意の箇所のマーキングも可能であることが理解される。

口腔前庭の領域を捕捉および填塞するようにバルーンまたはバルーンの分割された細室を形成することも可能である。このことはバルーンの所定の形状設定を前提とし、それは歯槽突起の形状に従ったものとなる。必要に応じてそこに第３の走査ヘッドを形成するか、または両方の走査ヘッドのうちの一方をその場所に移動可能にすることもできる。

フィルム状の材料は使い捨て品として形成することが好適であり、また低コストに製造可能である。

模様を形成するために原則的に既製のバルーンを適宜に設定された過圧と共に適用することができる。その種のバルーンは口腔内に収容された際に適宜に例えば１バールまでの耐圧性を備え、そのバルーンが接合する軟組織を容易に変形させる。

走査ヘッドの測定スペクトルは同一あるいは異なったものとすることができる。任意の適宜な電磁波が可能であり、例えば紫外線、可視光線、赤外線、またはＸ線とすることができる。また超音波による測定も可能であり、さらに必要であればドップラー効果を利用する走査ヘッドを構成することもできる。

上述した走査ヘッドの構成方式は単に例示の目的のものであり、それらに限定されるものではないことが理解されよう。

本発明によれば、口腔内でバルーンに過圧を付加する場合に口腔外で第２の走査ヘッドが患者の画像を前方から検出することも好適である。その際咀嚼動作とは無関係に、どの位置に軟組織が存在するかと、どの位置において変形が硬組織によって妨害あるいは制限されるかが走査ヘッドによって検出される。

本発明のその他の詳細、特徴、ならびに利点は、添付図面を参照しながら以下に記述する実施例の説明によって理解される。

本発明に係る撮像装置の第１の実施形態における適用を示した説明図である。

図１には本発明に係る走査装置１０が概略的に示されている。走査装置は弾力的に伸縮可能な材料を形成するバルーンフィルム１４からなるバルーン１２を備える。バルーン１２は周知の方式によってバルーンコネクタ１６を備える。そのコネクタを連通して走査ヘッドサポート１８が延在し、それが走査ヘッド２０をバルーン内に保持して固定する。

走査ヘッド２０上には複数のスキャナ２２が装着されていて、そのうち２個のスキャナ２２および２４が図示されている。実際には例えば１００個等多数のスキャナを設けることができるが、より少数のスキャナの場合走査ヘッド２０上に可動式に取り付けることが好適である。

スキャナにはバルーンフィルム１４の内部全体を捕捉する目的がある。バルーンフィルム１４は基準模様２６を有し、それが図示された実施例において網の形式で形成され、それが均等な線間隔で延在するか、さらに好適には不規則な模様としてバルーンフィルム上に延在する。特に均等な線間隔の場合例えば点線等によって線を符号化することもでき、すなわち一義的な点線順序を設け、従って位置が変化しても走査ヘッドによって各線を識別可能にすることができる。

走査ヘッドサポート１８の周囲にシールを設け、それがバルーンコネクタ１６を外気に対してシーリングする。

バルーンの外部に制御装置４４を設ける。その制御装置が走査ヘッドによって捕捉された画像を解析し、また図示された実施例においてバルーン１２を膨張させる過圧Ｐを制御する。

膨張によってバルーンフィルム１４は緊密かつ正確に輪郭に沿って中空部４０に接合する。従って基準模様２６が走査領域４２に沿って変形された状態で延在する。基準模様２６の変形から本発明に従って走査領域の形状を個別に計算することができる。

好適な構成形態によれば、中空部の内側に完全に接合するようにバルーン１２を形成する。中空部の容積縮小によってさらなる圧力上昇が発生し、それを走査ヘッド２０によって検出することができる。

走査ヘッド２０は任意の適宜な波長領域で動作することができる。ここで光線等の電磁波が考えられるが、その場合走査ヘッド２０上に装着されバルーン内部を照射する追加的な光源を備えることが好適である。それに代えてあるいは追加的に、Ｘ線あるいは超音波の使用も可能である。

別の実施形態によれば、最初は走査放射線に対して透過性の走査補助媒体を中空部内に注入してその後硬化させる。

前記の走査補助媒体は走査ヘッド用の挿入口を備える。中空部４０内で走査補助媒体が硬化し、その際その走査補助媒体の表面に設けられた基準模様が変形する。少なくとも部分的に硬化した後（場合によって中空部を弾力的に収縮させるかあるいは開放して）走査補助媒体を取り出し、続いて走査ヘッドをその走査補助媒体内に挿入して走査補助媒体の表面を内側から走査する。

本発明によれば、第１の走査ヘッド２０に加えて第２の走査ヘッド４３を口腔外に設置する。図示された実施例において第２の走査ヘッド４３は同じ走査ヘッドサポート１８上に取り付ける。両方の走査ヘッドを共に外付けにし、あるいは患者の口の上に支承する。

それに代えて第１の走査ヘッドおよび／または第２の走査ヘッド４３を保持して支承する固定式のホルダを設けることもでき、従って患者が能動的にその構成に接近して走査を可能にし得ることも理解される。

両方の走査ヘッドは電気的かつ制御装置４４によって制御されるように接続し、その制御装置が自動的あるいは操作者の命令によって走査工程を開始および進行させ、さらに捕捉された画像を解析して得られた結果を患者固有に集積する。

その際走査ヘッド４３が走査ヘッド２０の方向を指向し、閉じた／開いた／半開きの患者の口の画像を、特に唇４６および４８、より好適にはそれ以上、例えば患者の耳までの領域を含めて捕捉する。

測定角度は必要に応じて広範に調節することができる。可変式の広角対物レンズの方式で所要の画像セクションを作成するフォーカス装置を第２の走査ヘッドに対して前置することも可能である。

好適には耳珠の部位、舌上、および／または半開きの口の場合歯槽領域にマーキング要素５０および５２を設け、それらの位置を第２の走査ヘッド４３によって捕捉可能にする。

第２の走査ヘッド４３は患者が実行する機能動作も捕捉し、従って製造する義歯のための動的データを作成するための機能走査を可能にする。

所要の過圧を発生させるために圧力管５６を備えた圧力源５４を設け、それをバルーン１２に接続して圧力を付加し、バルーンが口腔内に存在する組織、すなわち走査領域に接合するようにする。

本発明によればバルーンの異なった圧力レベルを走査ヘッド２０および４３によって捕捉する。他方、患者が口を閉じることによってバルーンを圧縮することも可能である。

そのことも接触している軟組織の変形につながり、それによって本発明に従って組織配分を分析して判定する可能性につながる。

Claims (19)

1. 走査ヘッドサポート上に取り付けられた第１の走査ヘッドを備え、前記走査ヘッドが少なくとも部分的にその走査ヘッドを包囲して延在する口腔内の走査領域を走査するように構成してなる撮像装置であって、
   バルーンの形式のフィルム状の材料が過圧および／または粘着によってバルーンに接合 する前記走査領域に応じて少なくとも部分的にバルーンを変形させ、別の口腔外にある走査ヘッドが前記第１の走査ヘッドから離間して設けられ、または走査領域が口腔内および口腔外に延在するとともに前記フィルム状の材料の圧力付加の間に変形を走査する走査ヘッドを設け、前記変形は物質内または組織内で発生するものであって前記物質が実質的に前記第１の走査ヘッドと前記別の走査ヘッドの間に延在し、前記第１の走査ヘッドまたは 前記別の走査ヘッドが前記物質の形状変化または弾力性を捕捉するか、あるいは前記フィ ルム状の材料が前記第１の走査ヘッドによって走査可能な模様を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 物質が組織であるよう構成することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 物質が舌組織または頬組織であるよう構成することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
4. 走査ヘッドガイドが２個の走査ヘッドソケットを備え、１個の走査ヘッドソケットに常 に走査ヘッドを装着し、別の走査ヘッドソケットには選択的に走査ヘッドを装着可能にすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 走査ヘッドガイドが２個以上の走査ヘッドソケットを備え、１個の走査ヘッドソケット に常に走査ヘッドを装着し、別の走査ヘッドソケットには選択的に走査ヘッドを装着可能 にすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置。
6. 第１の走査ヘッドを実質的に球形の捕捉範囲を有する全方位走査ヘッドとして形成し、 別の走査ヘッドは半球よりも小さい範囲を捕捉する方向性走査ヘッドとして形成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の撮像装置。
7. 第１の走査ヘッドを実質的に球形の捕捉範囲を有する全方位走査ヘッドとして形成し、 別の走査ヘッドは約１２０°の広がりの円錐を捕捉する方向性走査ヘッドとして形成することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の撮像装置。
8. 別の走査ヘッドはそれの走査軸が実質的に第１の走査ヘッドを指向し、３０°未満の差 異で指向することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の撮像装置。
9. 各走査ヘッドが共通の走査ヘッドサポート上で相互に離間してかつ正確に定義された位 置においてそれぞれ走査ヘッドソケット内に収容されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の撮像装置。
10. 第１の走査ヘッドを少なくとも部分的に包囲するフィルム状の材料を交換可能に取り付 け、第１の走査ヘッドは開口部を介してフィルム状の材料内に挿入可能であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の撮像装置。
11. フィルム状の材料に所与の過圧を付加した後走査領域を包囲する中空部を縮小させるこ とによって圧縮し、第１の走査ヘッドが走査領域の動作を存在する圧力の関数として捕捉することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の撮像装置。
12. フィルム状の材料に付加された過圧あるいは圧力に基づいて走査結果を捕捉および分析 する制御および分析装置を撮像装置が備えることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の撮像装置。
13. 走査工程ごとにフィルム状の材料の少なくとも２つの膨張状態あるいは圧力状態を設定 し、それら両方の間の走査領域の個々の部分を撮像装置の制御および分析装置が捕捉する か、および／または両方の状態間の差異を捕捉することを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の撮像装置。
14. 第１のおよび／または別の走査ヘッドの複数の走査工程に基づいて解剖学的性質ならび に走査領域を形成する該当組織ごとの弾力性に関する患者頭部のデジタルモデルを作成することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の撮像装置。
15. 各走査ヘッドが紫外線、可視光線もしくは赤外線または超音波あるいはＸ線を用いる捕 捉を提供することを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の撮像装置。
16. 各走査ヘッドが異なるスペクトルによって分別される紫外線、可視光線もしくは赤外線 または超音波あるいはＸ線を用いる捕捉を提供することを特徴とする請求項１ないし１５ のいずれかに記載の撮像装置。
17. 撮像装置内に制御および分析装置を設置し、それにより少なくとも１つの基準マーキン グを含む瞳孔線が第２の口腔外走査ヘッドによって捕捉可能であることを特徴とする請求 項１ないし１６のいずれかに記載の撮像装置。
18. 撮像装置が制御および分析装置を備え、それによって口腔内においてバルーンの形式の フィルム状の材料に過圧を付加した場合に（歯が無い）歯槽等の解剖学的性質および／ま たは患者の舌およびその周囲の領域の変形を捕捉可能であることを特徴とする請求項１な いし１７のいずれかに記載の撮像装置。
19. 走査ヘッドサポート上に取り付けられた第１の走査ヘッドを備え、前記走査ヘッドが少 なくとも部分的にその走査ヘッドを包囲して延在する走査領域を有するように構成された 撮像装置を運転するための方法であって、
    加圧され、過圧または粘着によって走査領域に接合して少なくとも部分的にバルーンを変 形させるバルーン形式のフィルム状の材料を前記走査領域に提供し、別の口腔外にある走 査ヘッドを前記第１の走査ヘッドから離間して配置し、または走査領域が口腔内および口 腔外に延在するとともに前記フィルム状の材料の圧力付加の間に変形を走査する走査ヘッ ドを配置し、前記変形は物質内、特に組織内で発生するものであって前記物質が実質的に 前記第１の走査ヘッドと前記別の走査ヘッドの間に延在し、前記第１の走査ヘッドおよび ／または前記別の走査ヘッドが前記物質の形状変化または弾力性を捕捉するか、あるいは 前記フィルム状の材料が前記第１の走査ヘッドによって走査可能な模様を備えることを特 徴とする方法。

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