KR20080051129A - 적외선 광열 복사 측정(피티아르) 및 변조 레이저냉광(엘유엠)을 이용한 치아 내의 결함 진단을 위한 방법및 장치 - Google Patents
적외선 광열 복사 측정(피티아르) 및 변조 레이저냉광(엘유엠)을 이용한 치아 내의 결함 진단을 위한 방법및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
구강 내에서 치아 내의 결함, 탈광화, 재광화 및 충치에 대한 레이저 유도식 주파수 도메인 적외선 광열 복사 및 교류(ac) 변조된 냉광 신호의 측정을 동시에 수행할 수 있는 높은 공간 해상도의 동적 진단 장치를 제공한다. 대체로 X선 복사선 사진 또는 육안 검진에 의해 검출되지 않는 교합 피트 및 열구, 평활 표면 및 치아 사이의 상호 인접 영역 상의 충치 병소 및/또는 결함의 검출, 진단 및 계속되는 모니터링과 같은 중요한 문제에 접근하는 본 장치의 능력에 강조점이 주어진다. 본 장치는 또한 복원물의 가장자리를 따른 결함 뿐만 아니라 탈광화된 치아의 영역 및/또는 재광화된 치아의 영역을 초기에 검출할 수 있다. 국부 부위를 검사하는 이러한 능력은 다중 어레이 적외선 카메라를 사용하여 타깃 치아의 표면 하층을 촬영하는 변조 촬상으로 확장될 수 있다. 본 장치의 두 가지 구성이 제시된다.
적외선, 광열 복사 측정, 냉광, 치아, 프로브 헤드, 탈광화, 재광화, 충치
Description
관련 미국 특허 출원에 대한 교차 참조
본 특허 출원은 "치아 내의 결함 진단을 위한 동시적인 주파수 도메인 적외선 광열 복사 측정 (PTR) 및 변조 레이저 냉광 (LUM) 장치(SIMULTANEOUS FREQUENCY-DOMAIN INFRARED PHOTOTHERMAL RADIOMETRY (PTR) AND MODULATED LASER LUMINESCENCE (LUM) APPARATUS FOR DIAGNOSTICS OF DEFECTS IN TEETH)"라는 명칭으로 2005년 7월 18일자에 영어로 출원된 미국 특허 가출원 제60/699,878호에 관한 것으로서, 그 전체 내용이 본 명세서 내에 참조된다.
본 발명은 경질 조직(hard tissue)의 치과 결함, 탈광화(脫鑛化)(demineralization) 및/또는 재광화(再鑛化)(remineralization), 복원물 주위의 결함 및 구강 내의 충치의 검출을 위해 사용되는 레이저 주파수 도메인 적외선 광열 복사 측정(이하, FD-PTR, 또는 간단하게 PTR로 지칭함) 및 주파수 도메인 냉광(이하, FD-LUM, 또는 간단하게 LUM으로 지칭함)에 기초한 장치에 관한 것이다.
오늘날에는 불소를 폭넓게 사용함에 따라 충치, 특히 평활 표면 충치의 빈도수가 상당히 줄어들었지만, 에나멜, 상아질 또는 치근 표면 또는 치과 복원물 상의 또는 에나멜, 상아질 또는 치근 표면 또는 치과 복원물 하부의 탈광화를 초기에 검출하고 모니터할 수 있는 비침습 비접촉 기법(non-invasive, non-contacting technique)의 개발은 이러한 문제의 임상학적 관리를 위해 필수적이다. 작은 온도 증가가 수반되는 복사 흡수 및 비복사(nonradiative) 에너지 전환으로부터 야기되는 농밀 매질(turbid medium)의 변조 열 적외선(흑체 또는 플랑크 복사) 응답에 기초한 신규한 생물 열광자 기법(biothermophotonic technique)이 도입되었다.
따라서, PTR은 광학적 촬상의 범위를 훨씬 넘어서 불투명 매질에 침투해서 불투명 매질에 관한 정보를 산출하는 능력을 갖는다. 특히, 열파(thermal wave)의 침투 깊이의 주파수 의존성은 재료의 깊이 프로파일링(depth profiling)을 수행하는 것을 가능하게 한다. 경질 치아 조직과 같은 불투명 매질에 PTR을 적용하는 경우에, 깊이 정보는 두 개의 상이한 모드, 즉 에나멜의 열 확산성에 의해 제어된 근접 표면 거리(50 내지 500 μm)로부터 전도방식으로 또한 확산 방식으로 산란된 레이저 유도식 광학적 필드의 광학적 침투에 상응하는 상당히 더 깊은 영역(수 mm)으로부터 흑체 방출을 통해 복사방식으로 수행되는 입사 레이저 파워의 수송 및 광에너지 대 열에너지 전환을 따라서 획득된다.
조직에 대한 상당히 더 높은 광학적 손상 임계값과 결합된 개선된 진단 가능성과 관련된 경향은 산란 매질 내에서의 광자 전파 물리학에 대한 당연한 관심을 기울이면서 펄스식 레이저 광열 또는 광음향 검출을 보충하거나 대체하도록 차세대 기술로서 주파수 도메인 기법의 이용을 지향하고 있다. 치과 진단, 검출 및 계속되는 모니터링을 위한 레이저 생물 열광자학의 이용은 에나멜의 레이저 유도식 형광의 현상 또는 충치 조직 내에 존재하는 포르피린에 의해 야기된 형광에 상보적인 유망한 기법으로 간주된다[알. 힙스트(R. Hibst), 케이. 코니그(K. Konig), "충치를 검출하기 위한 장치(Device for Detecting Dental Caries)", 미국 특허 제5,306,144호 (1994)]. 주파수 도메인 레이저 적외선 광열 복사 측정(PTR)의 깊이 외형 측정 특성(depth profilometric capability)을 치과 결함의 검사에 적용하는 첫번째 시도는 만델리스 등[에이. 만델리스(A. Mandelis), 엘. 니콜라이데스(L. Nicolaides), 씨. 펜그(C. Feng), 및 에스. 에이치. 아브람스(S.H. Abrams), "동시적인 주파수 도메인 적외선 광열 복사 측정 및 레이저 냉광을 이용한 신규한 치과적 깊이 외형 측정 촬상(Novel Dental Depth Profilometric Imaging Using Simultaneous Frequency-Domain Infrared Photothermal Radiometry and Laser Luminescence)", 바이오메디칼 옵토어쿠스틱스. 프록 에스피아이이(Biomedical Optoacoustics. Proc SPIE), 에이. 오라에프스키 (이디)(A. Oraevsky (ed)), 3916, 130-137 (2000)] 및 니콜라이데스 등[엘. 니콜라이데스(L. Nicolaides), 에이. 만델리스(A. Mandelis) 및 에스. 에이치. 아브람스(S.H. Abrams), "동시적인 주파수 도메인 적외선 광열 복사 측정 및 레이저 냉광을 이용한 신규한 치과적 동적 깊이 외형 측정 촬상(Novel Dental Dynamic Depth Profilometric Imaging Using Simultaneous Frequency-Domain Infrared Photothermal Radiometry and Laser Luminescence)", 제이 바이오메드 옵트(J Biomed Opt.), 5, 31-39 (2000)]에 의해 보고되었다. 보다 최근에 이 기술은 교합 피트 및 열구(裂溝)[알. 제이. 전(R.J. Jeon), 씨. 한(C. Han), 에이. 만델리스(A. Mandelis), 브이. 산체스(V. Sanchez), 에스. 에이치. 아브람스(S.H. Abrams), "주파수 도메인 적외선 광열 복사 측정 및 변조 레이저 냉광을 이용한 피트 및 열구 충치의 진단(Diagnosis of Pit and Fissure Caries using Frequency Domain Infrared Photothermal Radiometry and Modulated Laser Luminescence)", 캐리즈 리서치(Caries Research) 38, 497-513 (2004)] 평활 표면 및 상호 인접 병소 검출을 위해 이용되고 있다.
본 발명은 측부 표면(평활 표면), 상부(맞물리는 또는 교합하는) 표면, 구강 내의 이웃하는 치아 사이의 상호 인접 접촉 영역, 및 치근 표면 상에 정상적인 그리고 결함이 있는 (갈라지거나, 충치인, 탈광화된) 부위를 검사하기 위해서, 상보적인 동적 치과 검출 및 진단 도구로서 사용되는 주파수 도메인 적외선 광열 복사 측정(FD-PTR) 및 변조 레이저 냉광(FD-LUM) 장치를 제공한다. 본 장치는 체내이건 또는 체외이건 치아 표면의 다양한 영역의 계속되는 탈광화 및/또는 재광화를 모니터링할 수 있다. 본 방법은 다중 어레이 적외선 카메라를 이용하여 타깃 치아의 표면 하층을 촬영하는 변조 촬상으로 확장될 수 있다. 또한, 본 방법은 계속되는 참조를 위한 치아 표면의 영상을 취득하고 저장하도록 통상적인 가시광선 스펙트럼 범위 카메라를 포함할 것이다. 이러한 모든 정보는 환자에 대한 계속되는 모니터링중에 검색을 위해 컴퓨터 하드 드라이브 또는 종이 출력물을 포함하는 다른 유형의 메모리 소자에 저장될 수 있다. 또한, 본 기술은 표면 하층 및 인접 표면 검출의 범위 및 해상도를 확장하기 위해 QLF 또는 OCT와 같은 치과 검사를 위한 통상적인 스펙트럼 기법과 함께 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 환자의 치아 조직 검사용 광열 복사 측정 및 변조된 냉광 장치가 제공되되, 그 장치는,
치아 조직의 표면의 일부분을 유효 파장으로 조사하기 위한 적어도 하나의 레이저 광원으로서, 변조된 광열 복사 측정 신호 및 변조된 냉광 신호가 상기 치과 표면의 상기 일부분으로부터 응답식으로 방출되도록 되어 있는 적어도 하나의 레이저 광원,
방출된 변조된 광열 신호 및 변조된 냉광 신호를 검출하기 위한 검출 수단,
휴대용 프로브 헤드 및 휴대용 프로브 헤드에 연결된 먼 단부를 갖는 가요성 광섬유 번들로서, 상기 광섬유 번들은 상기 광원과 광통신하는 가까운 단부 및 휴대용 프로브 헤드를 다루는 임상의에 의해 환자의 치아 조직으로 상기 광원으로부터의 광 을 전달하기 위해 프로브 헤드에서 종결된 먼 단부를 갖는 제1 광섬유를 포함하고, 상기 광섬유 번들은 휴대용 프로브 헤드에서 종결된 먼 단부 및 검출 수단에 광학적으로 커플링된 가까운 단부를 갖는 복수의 다중 모드 광섬유를 포함하고, 상기 다중 모드 광섬유의 미리 선택된 첫째 번호는 변조된 냉광 신호를 검출 수단으로 전달하기 위한 근적외선 전달용 광섬유이며, 또한 상기 다중 모드 광섬유의 미리 선택된 둘째 번호는 광열 복사 측정 신호를 전달하는 중적외선 전달용 광섬유로 되어 있는 휴대용 프로브 헤드 및 가요성 광섬유 번들,
방출된 변조된 광열 신호를 광열 위상 및 진폭 성분으로 그리고 변조된 냉광 신호를 냉광 위상 및 진폭 진폭 신호로 복조하기 위한 수단, 및
상기 광열 위상 및 진폭 신호를 기준 샘플의 광열 위상 및 진폭 신호와 비교하며 또한 상기 냉광 위상 및 진폭 신호를 기준 샘플의 냉광 위상 및 진폭 신호와 비교하여, 존재하는 경우에 치아 조직의 상기 일부분과 기준 샘플 사이의 차이를 획득하며, 또한 상기 차이를 치아 조직 내의 결함과 상관시키는 프로세싱 수단을 포함한다.
본 발명은 또한 치아 조직 내의 침식성 병소, 피트 및 열구 병소, 상호 인접 병소, 평활면 병소 및/또는 치근 충치 병소를 포함하는 치아 조직 내의 결함을 검출하기 위한 방법을 제공하되, 그 방법은,
a) 가요성 광섬유 번들의 먼 단부에 부착된 휴대용 프로브 헤드를 이용하여 치아 조직의 표면의 일부분을 적어도 하나의 파장인 광으로 조사하는 단계로서, 상기 광섬유 번들은 상기 적어도 하나의 파장에서 방출하는 광원과 광통신하는 가까운 단부 및 휴대용 프로브 헤드를 다루는 임상의에 의해 환자의 치아 조직으로 상기 광원으로부터의 광을 전달하기 위한 휴대용 프로브 헤드에서 종결된 먼 단부를 갖는 제1 광섬유를 포함하고, 상기 광섬유 번들은 휴대용 프로브 헤드에서 종결된 먼 단부 및 검출 수단에 광학적으로 커플링된 가까운 단부를 갖는 복수의 다중 모드 광섬유를 포함하고, 상기 다중 모드 광섬유의 미리 선택된 첫째 번호는 변조된 냉광 신호를 검출 수단으로 전달하기 위한 근적외선 전달용 광섬유이고, 또한 상기 다중 모드 광섬유의 미리 선택된 둘째 번호는 광열 복사 측정 신호를 전달하기 위한 중적외선 전달용 광섬유이며, 또한 적어도 하나의 파장인 광으로 치아 조직의 표면의 상기 일부분을 조사할 때 변조된 광열 복사 측정 신호 및 변조된 냉광 신호가 치아 조직의 표면의 상기 일부분으로부터 응답식으로 방출되도록 되어 있는 조사 단계,
b) 방출된 변조된 광열 신호 및 변조된 냉광 신호를 검출하는 단계,
c) 방출된 변조된 광열 신호를 광열 위상 및 진폭 성분으로 복조하며 또한 변조된 냉광 신호를 냉광 위상 및 진폭 진폭 신호로 복조하는 단계, 및
d) 상기 광열 위상 및 진폭 신호를 기준 샘플의 광열 위상 및 진폭 신호와 비교하며 또한 상기 냉광 위상 및 진폭 신호를 기준 샘플의 냉광 위상 및 진폭 신호와 비교하여, 존재하는 경우에 치아 조직의 상기 부분과 기준 샘플 사이의 차이를 획득하는 한편 상기 차이를 치아 조직 내의 결함과 상관시키는 비교 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 환자의 치아 조직의 검사를 위해 변조된 광열 복사 측정 및 냉광을 이용하여 치아 조직을 촬상하는 장치를 제공하며, 그 장치는,
유효 파장인 광의 빔을 이용하여 치아 조직의 표면의 일부분을 조사하기 위한 적어도 하나의 변조 레이저 광원으로서, 변조된 광열 복사 측정 신호 및 변조된 냉광 신호가 상기 치과 표면의 상기 일부분으로부터 응답식으로 방출되도록 되어 있는 적어도 하나의 변조 레이저 광원,
방출된 변조된 광열 신호의 영상 및 변조된 냉광 신호의 영상을 검출하기 위해 치아 조직에 대하여 위치되는 촬상 검출 수단,
방출된 변조된 광열 신호의 영상을 광열 위상 및 진폭 성분의 영상으로 복조하며, 또한 변조된 냉광 신호의 영상을 냉광 위상 및 진폭 신호의 영상으로 복조하기 위한 복조 수단,
광열 위상 및 진폭 신호의 영상을 기준 샘플의 광열 위상 및 진폭 신호의 영상과 비교하며, 또한 냉광 위상 및 진폭 신호의 영상을 기준 샘플의 냉광 위상 및 진폭 신호의 영상과 비교하여, 존재하는 경우에 치아 조직의 상기 부분과 기준 샘플 사이의 차이를 획득하는 한편 상기 차이를 치아 조직 내의 결함과 상관시키는 프로세싱 수단, 및
상기 영상을 디스플레이하기 위한 영상 디스플레이를 포함한다.
본 발명은 또한 환자의 치아 조직 내의 결함 검출을 위해 치아 조직을 촬상하는 방법을 제공하며, 그 방법은,
a) 유효 파장의 광의 빔을 이용하여 치아 조직의 표면의 일부분을 조사하되, 변조된 광열 복사 측정 신호 및 변조된 냉광 신호가 상기 치과 표면의 상기 일부분으로부터 응답식으로 방출되도록 되어 있는 조사 단계,
b) 방출된 변조된 광열 신호의 영상 및 변조된 냉광 신호의 영상을 검출하는 단계,
c) 방출된 변조된 광열 신호의 영상을 광열 위상 및 진폭 성분의 영상으로 복조하며, 또한 변조된 냉광 신호의 영상을 냉광 위상 및 진폭 신호의 영상으로 복조하는 단계,
d) 광열 위상 및 진폭 신호의 영상을 기준 샘플의 광열 위상 및 진폭 신호의 영상과 비교하며 또한 냉광 위상 및 진폭 신호의 영상을 기준 샘플의 냉광 위상 및 진폭 신호의 영상과 비교하여, 존재하는 경우에 치아 조직의 상기 부분과 기준 샘플 사이의 차이를 획득하는 한편 상기 차이를 치아 조직 내의 결함과 상관시키는 비교 단계, 및
e) 존재하는 경우에 치아 조직의 결함을 대표하는 영상을 컴퓨터 디스플레이 상에 디스플레이하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 본 방법은,
근자외선-가시광선-근적외선 스펙트럼 범위 내의 적절한 방출 파장의 여기 소스(레이저)를 이용하여 치아 표면을 조사하는 단계,
다양한 각도로 치과 또는 치아 표면을 검사하기 위해 여기 소스에 회전 자유도를 제공하는 단계,
dc 내지 100 kHz를 포함하는 (그렇지만 dc 내지 100 kHz에 한정되지 않는) 범위 내에서 레이저빔의 주기적인 주파수 펄스를 생성하는 단계,
광섬유 또는 비축(off-axis) 미러 구성을 매개로 복사를 전달하고 방출을 집광하는 단계,
공지된 복사 측정 및 동적 (ac) 냉광 특성 및 주파수 응답을 이용하여 기준 샘플로부터 주파수 주사 데이터를 획득함으로써 기준선 신호 전달 함수 H(f)를 생성하는 단계,
장치 주파수 응답의 제거 및 최적 콘트라스트를 위해, 다양한 주파수(예를 들어, 10 Hz 및 1 kHz)에서 진폭 비율 및 위상 차이를 매개로 건강한 치아 조직, 결함이 있는 치아 조직, 침식성 치아 조직, 탈광화된 치아 조직 또는 충치인 치아 조직을 비교하는 단계,
주파수 주사 데이터 취득을 통해 깊이 외형 측정 충치, 탈광화 및 침식 진단 및 검출을 수행하는 단계,
장래에 변화의 비교를 허용하도록 검진된 영역 상에 데이터를 저장하는 단계,
검진된 영역의 상태의 출력물 또는 하드카피를 제공하는 단계,
데이터 및 임상의의 감정서가 건강 이상의 존재를 표시하면,
썩은 또는 충치인 치아 재료를 제거하기 위해,
재료의 배치를 위한 치아 구조물을 제거하기 위해,
치아 형성물을 위한 통상적인 바(bur), 초음파 에너지, 레이저 또는 다른 소자를 사용하는 공지된 치아 형성 디자인의 원리를 이용하여 치아를 형성하기 위해, 또한
광 복사 전달 및 열 에너지 발생의 정밀한 최적 제어를 위해 펄스 파형 공학을 통한 적절한 레이저 에너지 밀도(fluence) 전달 프로토콜을 이용하여, 형성되어 작용할 치아를 복구하면서 치아 형성물 내에서 충전 재료를 경화시키거나 응고시키기 위해, 레이저를 이용함으로써 치아를 치료할 능력을 제공하는 단계, 및
데이터 및 임상의의 감정서가 탈광화의 존재를 표시하면,
레이저를 이용하여 표면 또는 표면 하층을 변형시키기 위해,
다양한 매질의 흡입(uptake)이 재광화를 강화하는 것을 허용하도록 표면 또는 표면 하층을 변형시키기 위해,
표면을 밀봉하거나 또는 표면의 재광화를 촉진할 매질을 적용하기 위해,
광 복사 전달 및 열 에너지 생성의 정밀한 최적 제어를 위해 펄스 파형 공학을 통한 적절한 레이저 에너지 밀도 전달 프로토콜을 이용하여, 형성되어 작용할 치아를 복구하면서 치아 표면 상에 재료를 경화시키거나 응고시키기 위해,
조합식 PTR 및 LUM을 매개로 치아의 조건에서의 상기 간섭 변형을 모니터하기 위해,
임의의 간섭에 앞서서, 계속되는 변화를 위해 치아 표면을 모니터하기 위해, 또한
다양한 요법 및 해결책의 적용 이후에 체외 탈광화 및 재광화를 증명하도록 치아 표면을 모니터하기 위해, 레이저를 이용함으로써 치아를 치료하는 능력을 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 기능과 장점은 이하의 상세한 설명 및 도면을 참조함으로써 보다 더 잘 이해될 수 있다.
이제 본 발명에 따른 치아 내의 결함을 검출하기 위한 장치가 첨부된 도면을 참조하여 예시를 위해서만 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 다양한 각도에서 치아 표면을 검사하기 위해 여기 소스에 대해 추가된 회전 자유도를 구비하는, 치아 결함 검출을 위한 동시적인 주파수 도메인 적외선 광열 복사 측정 및 주파수 도메인 냉광 장치의 제1 실시예의 개 략적인 도면을 도시한다.
도 2a는 인간 치아 샘플의 피트 및 열구에서의 전형적인 충치 병소의 각각의 측정 지점 F1, F2, F3 및 F4에서 상부 (맞물리는 또는 교합하는) 표면 및 단면도를 도시한다.
도 2b는 659 nm이고 50 mW인 반도체 레이저 여기를 이용하여 도 2a에 도시된 인간 치아 상의 건강한 부위와 충치인 부위에 대한 주파수 도메인에서의 전형적인 PTR 및 LUM 응답을 도시한다.
도 3a는 두 개의 치아의 상호 인접 접촉점들을 가로질러 공간적으로 주사되는 선을 도시한다.
도 3b는 5 Hz인 고정 주파수에서 상호 인접 기계적 구멍을 가로지르는 공간 주사의 PTR 및 LUM 응답을 도시하는 그래프를 도시하며, 여기 소스는 670 nm이며 또한 450 mW인 반도체 레이저이다.
도 4는 30 Hz인 고정 주파수에서 탈광화-재광화 용액(2.2 mM 포타슘 포스페이트, 일염기 (KH2PO4), 50 mM 아세트산 (NaOAc), 2.2 mM의 1 M 칼슘 클로라이드 (CaCl2), 0.5 ppm 플로라이드 (F-) 및 4.5에서 pH 평형을 이루기 위한 포타슘 하이드록사아드 (KOH))에 의해 생성된 상호 인접 인공 충치 병소을 가로지르는 공간 주사의 PTR 및 LUM 응답을 도시하는 도면을 도시하며, 여기 소스는 670 nm이며 또한 450 mW인 반도체 레이저이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 5 Hz 및 500 Hz에서 치료 시간 간격이 6시간으로부터 30일까지인 복수의 샘플에 대한 PTR/LUM 신호 대 치료 시간을 도시한다.
도 6은 비축(off-axis) 포물면 미러의 고정된 제한식 입체각 집광 구조 대신에 광섬유 광 전달 및 IR 복사 집광을 이용하여 실질적으로 강화된 적외선 방출 집광 효율을 고려할 뿐만 아니라 교합하는(occlusal) 또는 상호 인접한(interproximal) 구강(buccal) 또는 혀(lingual) (평활면) 또는 치근 표면 기하 구조(geometries)에 대한 개선된 조밀성 및 접근성을 고려하는 치아 내의 결함 검출을 위한 동시적인 주파수 도메인 적외선 광열 복사 측정 및 주파수 도메인 냉광 장치를 위한 휴대용 장치의 개략적인 도면을 도시한다.
도 7은 변조된 적외선 카메라를 매개로 한 2차원 록인 촬상 시스템의 개략적인 도면을 도시한다.
본 발명은 저 에너지 밀도(low-fluence) 광열 복사 측정 검출 및 변조된 냉광 현미경법에 기초하며, 이는 샘플의 가열된 영역으로부터의 적외선 복사의 방출을 열적 변화없이 검출한다. 변조 가열에 기인하는 온도 변동은 열 방출에서의 변화를 야기하며, 이는 적외선 검출기를 이용하여 모니터된다. 온도 변조는 열 파장과 대체로 동등한 깊이 
로부터 확산식으로 (또는 전도식으로) 열에너지가 표면에 도달하게 하며, 여기서 α는 재료 열 확산도[cm2/s]이며 또한 f는 레이저빔 변조 주파수이다. 또한, 흑체 (플랑크) 복사가 레이저 여기의 파장에서 모든 깊이로부터 광학적 감쇠 계수의 역수까지 아래로 방출되는 데, 이러한 복사의 재흡수되지 않는 부분(non-reabsorbed portion)은 이들 깊이로부터의 정보를 이송하면서 광여기된(photo-excited) 치아의 표면으로부터 그리고 적절한 적외선 검출기로 거꾸로 전파(back-propagation)된다.
본 장치의 개략도가 도 1에 10으로 도시되어 있다. 파장이 659 nm(예를 들어, 미쯔비시 ML120G21, 최대 출력 50 mW) 또는 파장이 830 nm(예를 들어, 산요 DL-7032-001, 최대 출력 100 mW)인 반도체 레이저(12)가 PTR 및 LUM 신호에 대한 소스로서 사용된다. 다이오드 레이저 드라이버(14)(예를 들어, 코히런트 6060)는 레이저(12)를 위해 사용되며 또한 록인 증폭기(lock-in amplifier)(18)(예를 들어, 스탠더드 리서치 SR830)의 내장함수 발생기(built-in function generator)(16)에 의해 트리거되어, 레이저 전류를 조화함수적으로 변조시킨다. 레이저빔(20)은 치아 샘플(22) 상에 집속된다. 치아로부터의 변조된 적외선 PTR 신호는 수은 카드뮴 텔루라이드(HgCdTe 또는 MCT) 검출기와 같은 적외선 검출기(30)(예를 들어, EG&G 주드슨(Judson) J15D12-M204-S050U) 상으로 두 개의 비축 포물면 미러(26)(예를 들어, 멜레스 그리옷 02POA019, 로듐 코팅형)에 의해 집광되며 또한 집속된다. 록인 증폭기로 송신되기 전에, PTR 신호는 전치 증폭기(preamplifier)(32)(예를 들어, EG&G 주드슨 PA-300)에 의해 증폭된다. PTR 및LUM 신호들의 동시적인 측정을 위해, 게르마늄 윈도우(36)가 포물면 미러들(26) 사이에 배치됨으로써, 1.85 μm (Ge 대역 간격(bandgap))까지의 파장은 반사되고 흡수되는 반면 더 긴 파장을 갖는 적외선 복사는 투과될 것이다.
반사된 냉광은 스펙트럼 대역폭이 300 nm 내지 1.1 μm인 광검출기(38)(예를 들어, 뉴포트 818-BB-20) 상으로 집속된다. 치아(22)의 치아 또는 치근 표면 또는 상호 인접 접촉 표면에 의해 반사되고 산란된 레이저광을 차단하기 위해, 컷온 채색 유리 필러(cut-on colored glass filter)(40)(예를 들어, 오리엘 51345, 컷온 주파수: 715 nm)가 냉광을 위한 광검출기(38) 전방에 배치된다. 광냉광 방출이 636 nm, 673 nm 및 700 nm에서 냉광의 피크값보다 더 높은 광자를 갖는 복사를 요구하므로, 830 nm 여기(excitation) 중에 냉광 데이터는 가능하지 않다[알. 힙스트(R. Hibst), 케이. 코니그(K. Konig), "충치를 검출하기 위한 장치(Device for Detecting Dental Caries)," 미국 특허 제5,306,144호(1994)]. 우리는 715 nm 필터 뿐만 아니라 695 nm 및 725 nm 필터를 테스트했으며, 715 nm 필터가 레이저 소스(659 nm)를 컷오프함과 아울러 무시할 만한 누설 신호(우리가 획득한 최소 치과 LUM 신호보다 190배 작은)를 갖는 냉광을 컷온하는 데 최적이라는 것을 발견했다.
그러므로, 오직 659 nm 레이저만을 위한 냉광을 측정하기 위해 715 nm 컷온 필터(40)가 이용된다. 변조된 냉광을 모니터링하기 위해, 또 다른 록인 증폭기(42)(예를 들어, EG&G 모델 5210)가 이용된다. 두 개의 록인 증폭기(18 및 42)는 RS-232 또는 다른 동등한 포트를 통해 컴퓨터(50)에 연결되어 제어된다. 한 쌍의 치아(22)는 LEGO 브릭(52) 상에 장착된다. 이러한 배치는 치아(22)가 인공 병소를 생성한 이후에 정확한 위치 상으로 분리되고 재장착되는 것을 허용했다.
그 후, 록인 증폭기에 의해, 변조된 PTR 및 LUM 방출은 광열 위상 및 진폭 성분으로 복조되며 변조된 냉광 신호은 냉광 위상 및 진폭 신호로 복조되고, 광열 위상 및 진폭 신호는 기준 샘플의 광열 위상 및 진폭 신호와 비교되며 냉광 위상 및 진폭 신호는 기준 샘플의 냉광 위상 및 진폭 신호와 비교되어, 존재하는 경우에, 치아 조직의 일부분과 기준 샘플 사이의 차이를 획득하며, 이들 차이를 치아 조직의 결함과 상관시키도록 처리된다. 추가적인 상세 설명은 전체 내용이 본 명세서 내에 참조되는 만델리스(Mandelis) 등에게 2003년 6월 24일자로 허여된 미국 특허 제6,584,341호에 개시되어 있다.
도 1에 도시된 장치는 세 개의 회전 (치아와 미러의 각, 레이저와 치아의 각 및 치아에 대한 입사 레이저의 각) 자유도를 갖는 인접 치아 주사를 가능하게 하는 광기계공학 디자인(optomechanical design)을 제공한다.
도 2는 PTR 및 LUM의 전형적인 진단 및 검출 능력을 도시하는 아래턱 제2 소구치(mandibular second premolar)를 도시한다. 치아는 임상의가 열구를 관찰하며 또한 모니터할 필요가 있다는 것을 나타내는 최대 육안 검사 등급 10 및 평균 육안 검사 등급 2.2인 다이아그노던트(DIAGNOdent) 표시 도수를 갖는다. 존재하는 임의의 충치의 방사선 사진 상에는 표시가 없었다. 그럼에도 불구하고, 전체 주파수 주사(1 Hz 내지 1 kHz)에 걸친 진폭 및 위상 응답으로부터의 모든 정보를 포함하는 PTR 및 LUM 신호는 측정 지점 F2 및 F3가 상아질로의 충치를 갖는다는 것을 나타냈다. 조직학적 관찰(histological observation) 결과는 지점 F1 뿐만 아니라 이들 두 개의 지점들의 경우에 이러한 것이 실제로 사실이라는 것을 나타냈다.
열구 F1으로부터의 신호는 PTR 및 LUM 신호의 생성에 있어서 열구 기하 구조, 열구의 입구의 각도 또는 열구 기부의 방향이 가질 수 있는 영향력을 표시한다. 도 2b에서 F1의 PTR 진폭은 건강한 대역(band) 상에 위치되며, PTR 위상도 또 한 높은 주파수 영역에서 건강한 대역으로부터 뚜렷하게 분리됨을 도시한다. 이 경우는 PTR의 깊이 외형 측정 능력을 도시한다. 경사인 경우에, 충치 영역이 훨씬 더 두꺼운 건강한 표면 하층의 에나멜층이 연결되는 얇은 표면층을 형성하는 방식으로, 만곡된 충치 열구 F1이 입사 레이저빔에 의해 조사되었다.
응답에 있어서, 도 2b의 F1에 대한 PTR 신호의 위상은 신호에 대한 동요(perturbation)로서 충치 표면층을 갖는 건강한 에나멜 서브층(sub-layer)을 탐지하는 긴 열 확산 길이로부터 기대되는 바와 같이 낮은 주파수에서 건강한 대역 내에 있게 된다. 그러나, 높은 주파수에서는, (짧은) 열 확산 길이가 대체로 충치 표면층 내에 위치하며, 결과적으로 PTR 위상은 50 Hz보다 큰 경우 건강한 대역 아래에서 나타나며 또한 충치 부위 F2 및 F3의 위상과 연결된다. 원칙적으로, 충치 표면층의 두께를 추정하기 위해 건강한 대역으로부터 분리되는 주파수가 이용될 수 있다. 건강한 열구 F4의 PTR 및 LUM 곡선은 조직학적 관찰을 확인시켜주는 건강한 대역 내에 위치된다.
PTR 및 LUM을 충치 검출 및 진단 기법으로서 평가하고 그들을 (조합식으로 그리고 분리식으로) 다른 통상적인 프로브들과 비교하기 위해서, 모든 진단 방법에 대해 표 1에서 정의된 바와 같이 두 개의 상이한 임계값 D2 및 D3에서 민감성 및 특이성이 계산되었다. 모두 280개의 교합 측정 지점으로부터 PTR 및 LUM 신호들이 취득되는 반면, 각각의 치아 상에 오직 1 개의 또는 2 개의 지점만이 다른 검진 방법에 의해 평가되었다.
그러므로, 각각의 계산은 오직 상응하는 측정 지점만을 이용했다. PTR 및 LUM을 통해 충치 상태를 평가하기 위한 적절한 기준을 생성하기 위해, 표 2에 나열된 각각의 신호들의 일반적인 특성 및 그들의 전환 등식이 이용되었다. 이들 특성은 충치 치아 샘플 및 건강한 치아 샘플을 이용한 주파수 주사의 실험 결과로부터 설정되었다. PTR 진폭인 경우에, 로그-로그 그래프 상의 건강한 부위에 대한 주파수 주사 곡선의 형상은 낮은 주파수(1 Hz)로부터 높은 주파수(1000 Hz)까지 거의 선형인 반면 건강하지 않은 부위(탈광화된 표면, 에나멜 충치 또는 상아질 충치)는 전체 주파수 범위에 걸쳐 건강한 부위보다 큰 진폭을 나타내며 또한 로그 그래프 상의 특정 주파수 범위에서 "굴곡(knee)"을 갖는 명백한 만곡부를 나타낸다.
선형(위상) - 로그(주파수) 그래프 상의 건강한 광화된 부위에 대한 PTR 위상 형상은 모든 주파수(1 Hz 내지 1 kHz)에 걸쳐 대개 선형인 반면, 충치 부위는 중간 주파수에서 건강한 위상 범위를 가로지르면서 낮은 주파수에서의 보다 큰 위상과 큰 기울기를 나타낸다. 건강한 부위와 충치인/탈광화된 부위 사이의 LUM 진폭 형상에서는 차이가 없다. 진폭 곡선의 형상은 낮은 주파수로부터 높은 주파수로 감소하면서 시종일관 일관성을 갖는다.
탈광화된 부위에 대한 LUM 진폭 곡선은 전체 주파수 범위에 걸쳐 건강한 대역 상에 위치한다. LUM 위상은 건강한 위치와 충치 위치 사이에서 경미한 차이를 보인다. 대체로, 충치 또는 탈광화된 영역은 측정된 주파수 범위에 걸쳐 건강한 평균에서 위쪽으로 약간 편이된 LUM 위상 지연을 나타낸다. 건강한 부위는 오직 높은 주파수 단부(> 100 Hz)에서만 경미한 편차를 나타낼 수 있다.
치아 샘플 상의 모든 건강한 평활 에나멜 표면 지점으로부터 PTR 진폭 및 위상과 LUM 진폭 및 위상에 대한 평균값을 설정하는 것은 우리가 열구 기하 구조의 영향을 받지 않으면서 건강한 치아 구조의 거동을 조사하거나 또는 열구 내에서 에나멜 두께 변화의 효과를 검진하는 것을 허용한다. 일련의 평균값 및 표준 편차 대 주파수 곡선들이 각각의 신호에 대해서 전개되며, 또한 각각의 치아에 대해서 표시된다. 이는 건강한 평활 표면 영역에 대한 각각의 탐지 지점의 거동의 비교를 허용했다.
이들 특징을 이용하여, 표 2에 나열된 바와 같이 치아의 상태를 정의하는 수치값을 산출하기 위해 그래프로부터 특성 (변환) 등식이 생성되었다. 또한, 전체 주파수 주사로부터, 각각의 신호(PTR 및 LUM 진폭 및 위상)는 3개 또는 4개의 주파수에서 건강한 정상 대역으로부터 편이되었는지 아닌지가 검진되었으며, 이들 대역으로부터 편이된 지점의 개수가 계수되었다. 이들 모든 값들을 계산한 이후에, 각각의 개수 그룹이 정규화됨으로써, 각각의 그룹에 할당된 개수가 손상되지 않은 치아에 대한 0과 최악의 충치인 경우에 대한 1 사이의 값을 가졌다. 그 후, 이들 정규화된 개수들이 합산되어 탐지된 부위를 평가하기 위해 이용되었다. 마지막으로, 주파수 응답의 모든 이용 가능한 정보를 포함한 각각의 측정 지점 당 하나의 값이 기록되었다. 조직학적 관찰과 가능한 한 밀접하게 부합시키도록 임계값 D2 및 D3가 시행착오방식(trial and error)에 의해 결정되었다.
통계적 분석의 결과들이 표 3에 주어진다. PTR 및 LUM의 조합식 기준을 이 용하여, 각각 0.81 및 0.87인 최대 민감성 및 특이성이 모든 검진 방법 중에서 D2 임계값에서 계산되었다. 오직 PTR 뿐인 기준의 경우 또는 오직 LUM 뿐인 기준의 경우에, 민감성은 0.52 내지 0.69 사이인 반면, 특이성은 다소 더 높아져서 0.72 내지 0.86 사이이다. 다른 결과들과 마찬가지 방식으로, 육안 검사는 열등한 민감성(D2에서 0.51 및 D3에서 0.36)으로 나타났고 특히 높은 특이성(모든 임계값에서 1)을 나타냈다. 방사선 사진도 또한 열등한 민감성(D2에서 0.29 및 D3에서 0.36)과 높은 특이성(D2에서 1.00 및 D3에서 0.85)을 나타냈다. 연속적인 (dc) 냉광 방법(다이아그노덴트(DIAGNOdent))은 D2에서 0.60 및 D3에서 0.76인 민감성을 나타냈으며, 또한 D2에서 0.78 및 D3에서 0.85인 특이성을 나타냈다. 그러나, 표 3으로부터, 다른 방법을 위해, 특히 PTR 및 LUM을 위해 이용된 훨씬 더 포괄적인 샘플 크기에 비해 육안 통계 및 방사선 사진의 통계를 획득하기 위해 모든 측정 부위들에 대한 비교적 작은 부분집합들이 이용되었다는 것이 주목되어야 한다. 또한, 다이아그노덴트 측정은 장치의 광섬유 도파관을 이용하여 수행된 반면, LUM 및 PTR 측정은 치아 표면 상의 광의 직접적인 입사를 이용했으며 또한 가변 입사 입체각 제한의 적용 대상이었다. 이는 도 5에 설명된 바와 같이 광섬유를 도입함으로써 개선될 것이다.
도 3은 기계적 구멍 검출의 상호 인접 공간 주사의 샘플 결과를 도시한다. 샘플은 식염수 용액에 저장됨과 아울러 실험 직전에 용기에서 옮겨졌으며, 20초 이 상 수도물을 이용하여 완전하게 헹궈진 다음에, 적절히 건조시키기 위해 20분 동안 공기 중에 놓여졌다. 실험 후에, 이들 샘플은 용기 내에 즉시 놓여졌다. 각각 한 쌍의 치아들이 LEGO 벽돌 상에 장착되었으며, 도 3a에서 화살표로 도시된 바와 같이 상호 인접 접촉 부위를 가로질러 왼쪽으로부터 오른쪽으로 30 Hz로 주사되었다. 이들 샘플들은 인공 충치 작용제를 이용한 모든 기계가공 또는 치료의 단계에서 주사되고 방사선 사진이 촬영되었다.
작은 인공 구멍들이 PTR 및/또는 LUM에 의해 검출될 수 있는 지를 판단하기 위해서, 접촉 위치에서 양 치아의 측부 상에 깊이가 대략 1/4 mm인 구멍을 형성하기 위해 1/4 mm인 둥근 카바이드 버(carbide bur)가 이용되었다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 좌측부 구멍이 우측부 상의 구멍보다 깊으며, 따라서 좌측부 상의 구멍이 X선 영상 상에서 인식될 수 있다. PTR 및 LUM 신호는 도 3b에 도시되어 있다. 1.2 mm 내지 2.3 mm에서 접촉점의 좌측으로 그리고 우측으로 구멍의 연속적인 천공 이후에 PTR 진폭은 명백하게 더 커진다. PTR 위상도 또한 1.5 mm 내지 2.5 mm에서 구멍 주위에서 큰 변화를 보였다. PTR 위상에서는, 0 내지 1.5 mm 및 2.5 mm 내지 4 mm만큼 천공된 구멍으로부터 멀어지는 영역에서 약간의 신호 변화가 또한 나타났다. 미세 균열이 천공에 기인하여 생성될 수 있으며 또한 신호 변화를 생성할 수 있다고 가정된다.
PTR 진폭도 또한 유사한 거동을 나타냈다. LUM은 필연적으로 표면 현상인 반면 PTR은 깊은 표면 하층(sub-surface) 정보를 전달하므로, LUM 진폭 및 위상은 구멍 주위에서 명백한 차이를 나타내지 않았다. LUM은 아마도 습도 변화에 매우 민감하므로, LUM 진폭 및 위상은 모든 주사에서 경미한 감소를 나타냈다.
또 다른 샘플 세트는 탈광화-재광화 용액(2.2 mM 포타슘 포스페이트, 일염기 (KH2PO4), 50 mM 아세트산 (NaOAc), 2.2 mM의 1 M 칼슘 클로라이드 (CaCl2), 0.5 ppm 플로라이드 (F-) 및 4 내지 4.5에서 pH 평형을 이루기 위한 포타슘 하이드록사아드 (KOH))에 의해 치료되었다. 도 4는 PTR 진폭 및 위상이 각각의 치료 이후에 명백하게 단조 증가임을 나타내는 반면 LUM이 습도 변화에 기인한다고 믿어지는 주사된 영역을 가로지르는 곡선의 경미한 경직된(rigid) 편이(감소)를 제외하면 거의 영향을 받지 않았다는 것을 도시한다. 또 다른 7쌍들이 치료 시간을 제외하고는 마찬가지 방식으로 포화된 버퍼 용액을 이용하여 치료되고 검진되었다. 각각의 쌍들은 상이한 시간에 걸쳐 치료되었는데, 예를 들어 제1 쌍은 겨우 6시간 동안 치료되었으며, 또한 마지막 쌍은 30일 동안 치료되었다. 생성된 병소는 초기 충치 병소에서 발견된 바와 같이 광화된 표면과 탈광화된 표면 하층(subsurface)을 갖는다.
5 Hz 및 500 Hz에서 도 5a 및 도 5b에 각각 도시된 PTR 신호는 치료 시간에 따라 증가되었지만 LUM 신호는 경미하게 감소되며, 이는 도 4의 경향과 일치된다. 탈광화의 증가 정도에 따른 관찰된 LUM 진폭 감소도 또한 dc 냉광의 한 형태인 정량 광유도 형광(quantitative light-induced fluorescence: OLF)이 이용되었던 초기 결과와 일치한다.
도 6은 세 개의 상이한 모듈을 포함하는 상호 인접 주사를 위한 장치(80) 구 성의 또 다른 실시예를 도시하며, 세 개의 상이한 모듈은 1) 가요성 수동 제어 가능 광섬유 레이저빔 전달/신호 집광 휴대용 "광 헤드" 유닛(82), 2) 최신 실온 수은-카드뮴-아연-텔루라이드 (MCZT) 검출기(84)를 이용하는 신호 발생 및 검출 모듈(91)에 전기적으로 연결된 다이오드 레이저 드라이버(104) 및 검출기(84)를 위한 온도 제어기(93)를 포함하는 실온 IR 방출 검출 모듈(88)을 구비하는 컴팩트 전기 및 광 파워 전달/신호 처리 유닛, 및 3) 시스템 제어 및 신호 분석 유닛(86)이다. 이 검출기(84)는 적외선 기술분야에서 최고 기술수준의 것이다. 수은 카드뮴 아연 텔루라이드(MCZT) 검출기 이외에, 이용될 수 있는 다른 검출기는 수은 카드뮴 아연 텔루라이드(MCZT) 검출기, 납 셀레나이드(PbSe) 검출기, 인듐 아르세나이드(InAs) 검출기, 인듐 안티모나이드(InSb) 검출기 및 인듐 갈륨 아르세나이드(InGaAs) 검출기를 포함한다.
검출기 모듈(88)의 상세한 도면을 참조하면, 파장이 670 nm(예를 들어, 최대 출력 500 mW, 포토닉스 프로덕츠) 및 830 nm(예를 들어, 최대 출력 100 mW, 옵티마 프리시전)인 광을 각각 방출하는 두 개의 반도체 레이저(90 및 92) 중 하나는, 광 커플러(94) 및 일단부에서의 광 커플러(94)에 광학적으로 커플링된 광섬유(96)에 의해, 타단부에서 휴대용 광 헤드(82)에 광학적으로 커플링된 다중 채널 광섬유 커플러 디자인(예를 들어, OZ 옵틱스)을 통해 몇 개의 다중 모드이면서 큰 직경의 코어 은 할라이드 광 섬유(예를 들어, 세라몹텍)(98)들을 광섬유(96) 외에 포함하는 광 섬유 번들(100)로 커플링된 PTR/LUM 소스로서 이용된다.
광섬유 번들(100)은 광학적 단부 섹션(144) 내에서 종료되며, 또한 이 광학 적 단부 섹션(144)은 5 μm보다 양호한 해상도로 정밀하게 샘플의 위치를 제어할 수 있도록 광학적 단부 섹션(144)을 유지하기 위해 하나의 3축 병진 스테이지 및 하나의 회전 스테이지로 이루어진 마이크로-포지셔너(micro-positioner)(140)에 장착된 휴대용 부품이다. 이러한 정밀 위치설정 장치는 오직 연구를 위한 실험실 실험용이며, 한편 임상적 응용을 위해서는 오직 휴대용 장치(144)가 환자 구강 내의 의심스러운 치아 주위에서 그것을 이동시키는 임상의에 의해 사용된다.
관련된 레이저 기술에 따라, 당업자에 의해 명백하거나 명백할 레이저 라인 및 파워의 더 효율적인 다른 미래의 조합들도 또한 가능하며, 또한 이러한 개시 사항의 범위 내에서 특허청구범위로 청구된다.
데이터의 해석을 용이하게 하기 위해 두 개의 상이한 파장에서 두 개의 레이저 광원의 이용이 유리하다. 두 개의 파장 소스는 광학적 흡입 및 에나멜(또는 다른 치아 조직)의 감소된 산란 계수의 함수인 각각의 파장과 연관된 전체 소멸 계수에 의해 제어된 상이한 광학적 침투 깊이를 나타낸다. 450 mW, 670 nm 레이저에 의해 조사된 치아의 치수강(pulp chamber) 내측에서 열전쌍을 이용한 발명자에 의한 연구는 ~ 1℃의 온도 증가를 나타냈다. 이러한 온도 증가 수준은 임상적 사용에 대해 안전한 것으로 간주되며 납득할 만한 PTR 신호 대 잡음비(~5 내지 80)를 산출하는 반면 치아의 치수 조직(pulp tissue)에 해를 끼치지 않을 것이다.
이들 유형의 레이저 다이오드를 이용한 아주 최신의 심층 충치 주사 측정은 830 nm 소스를 갖는 PTR이 더 낮은 신호 수준을 희생하여 659 nm 소스보다 표면 하층 충치의 더 높은 공간적 해상도를 나타낸다는 것을 나타내고 있다[알. 제이. 전(Jeon RJ), 에이. 만델리스(Mandelis A), 브이. 산체스(Sanchez V), 및 에스. 에이치. 아브람스(abrams SH), "인간 치아 내의 충치 그리고 인공적인 표면 하층 병소의 비관입 비접촉식 주파수 도메인 광열 복사 측정 및 냉광 깊이 외형 측정(Non-intrusive, Non-contacting Frequency-Domain Photothermal Radiometry and Luminescence Depth Profilometry of Carious and Artificial Sub-surface Lesions in Human Teeth)", 제이. 바이오메드 옵틱스(J. Biomed Opt.) 9: 804-819 (2004), 알. 제이. 전(Jeon RJ), 씨. 한(Han C), 에이. 만델리스(Mandelis A), 브이 산체스(Sanchez V) 및 에스. 에이치. 아브람스(Abrams SH), "주파수 도메인 적외선 광열 복사 측정 및 변조 레이저 냉광을 이용한 피트 및 열구 충치의 진단(Diagnosis of Pit and Fissure Caries Using Frequency-Domain Infrared Photothermal Radiometry and Modulated Laser Luminescence)", 캐리즈 리서치(Caries Res.) 38: 497-513 (2004)]. 이에 반해서, 에나멜 에칭 작용제에 대한 짧은 노출 이후에 초래된 에나멜층 상의 산 에칭된 병소 또는 침식에 대해, 더 짧은 파장 소스는 더 짧은 광학적 소멸 깊이(수 마이크로미터)에 기인하여 더 높은 PTR 신호 콘트라스트를 제공한다. 이들 침식성 유형 병소의 검출 및 모니터링은 이러한 기술의 또 다른 응용이다. 다이오드 레이저 드라이버(104)(예를 들어, 코히어런트 6060, 도 1)가 1 Hz 내지 1000 Hz의 범위에서 반도체 레이저 전류(및 이에 따른 파워 출력)을 조화함수적으로 변조하기 위해서 사용되며, 또한 이 다이오드 레이저 드라이버(104)는 PC 보드(예를 들어, NI PCI-5122(신호 분석기)(106), 및 예를 들어 NI PCI-5401(함수 발생기)(108)) 및 적절한 소프트웨어(110)(예를 들어, LabVIEW)로 이루 어진 소프트웨어 록인 증폭기의 함수 발생기에 의해 트리거된다. 신호를 처리하기 위해 충분히 빠른 컴퓨터(112)가 요구된다. 레이저 드라이버(104)는 한 번에 오직 하나의 레이저를 구동하며, 또한 도 6에서 이해될 수 있는 바와 같이, 하나의 레이저 또는 나머지 레이저에 레이저 드라이버(104)를 개별적으로 커플링하기 위한 스위치가 존재한다.
광섬유 번들(100)의 단부를 치과 샘플 또는 치아(120)에 매우 가깝게 근접하도록 배치시킴으로써 레이저광이 치과 샘플 또는 치아(120)에 전달될 것이며(예를 들어 치과 의사는 환자 치아를 조사하기 위해 휴대용 유닛(144)를 이용함), 따라서 치과 샘플이 휴대용 헤드 프로브(82) 내에 위치된 광섬유(96)의 먼 단부으로부터 방출된 두 개의 파장의 레이저광 중 하나에 의해 조사될 것이다. 치아(120)로부터의 변조된 근적외선 LUM 신호는 동일한 전달 광섬유(96)에 의해 리버스 스플라이서(reverse splicer)(130)를 통해 Si 포토다이오드의 활성 영역으로 집광될 것이다. 그러나, 치아(120)로부터의 변조된 근적외선 LUM 신호를 집광하기 위해 광섬유(96) 이외에 다른 광섬유가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 광섬유(96)와 동등한 하나 이상의 광섬유가 광섬유 번들(100) 내에 포함될 수 있으며, 광섬유(96)는 단순히 치아에 레이저 광을 전달하기 위해서 전용으로 사용될 수 있으며, 또한 광섬유(96)에 동등한 이들 다른 광섬유들이 변조된 LUM 신호들을 집광하기 위해 이용될 수 있으며, 이들은 리버스 스플라이서(130)의 필요없이 검출기(132)에 광학적으로 커플링된 가까운 단부를 가질 수 있다.
마찬가지로, Si 포토다이오드(132) 외에, 냉광 광자 에너지보다 좁은 대역 간격을 갖는 임의의 반도체-기반 포토전지 및 광전증배기(photomultiplier)와 같은 임의의 다른 광전자(optoelectronic) 에너지 전환 장치 또는 냉광 광자의 임의의 검출기를 포함하는 다른 검출기가 사용될 수 있다. 임의의 검출기는 게르마늄 (Ge) 포토다이오드, 인듐 갈륨 아르세나이드 (InGaAs) 포토다이오드 또는 납 설파이드 (PbS) 포토다이오드를 포함할 수 있다.
치아(120)에 의해 반사되거나 산란된 레이저광을 차단하기 위해서, 670 nm 레이저에 의해 생성된 LUM 측정을 위한 포토검출기(132) 전방에서 U 브라켓(136) 내에 컷온 채색 유리 필터(134)(예를 들어, 오리엘 51345, 컷온 파장: 715 nm)가 배치된다.
장치(80)는 촬상될 치아 조직의 영역의 크기를 조정하기 위해 광섬유의 단부에 부착된 광섬유를 떠나는 빔의 크기를 조정하기 위한 빔 팽창 및 집속 광학기를 포함할 수 있다.
광냉광 방출이 636, 673 및 700 nm에서 냉광의 피크값보다 더 높은 에너지의 (더 짧은 파장의) 광자를 갖는 복사를 요구하므로, 830 nm 여기 중에 냉광 데이터는 가능하지 않다. 그러므로, PTR 신호는 6 개의 은 할라이드 또는 다른 적절한 투명한 적외선 광섬유(98)들의 동심 어레이에 의해 집광되며, 최대 IR 파워 전달을 위해 간섭식 IR 렌즈 요소를 갖지 않는 타원면 광학기(142)을 사용하여 MCZT 검출기(84)로 지향될 것이다. 당업자에게 알려질 거울 이외의 적외선 집속 광학 요소도 또한 가능할 수 있다.
반사율을 통한 조직적인 편이를 테스트하도록 변조 레이저 파워를 수시 측정 하기 위해, 코어 광 전달 섬유(86)가 집속되는 동일한 Si 포토검출기(132)로부터 필터(134)를 제거함으로써 반사된 소스 파워가 집광될 것이다. 변조된 반사 또는 냉광을 모니터링하기 위해, 소프트웨어 록인 증폭기(106)의 제2 채널이 사용될 것이다.
각각의 측정에서, 이러한 장치를 이용하여 PTR/LUM 주파수 및/또는 공간적 직교 스캔이 수행될 수 있다. 주파수는 열 확산 길이를 12 μm 내지 1 mm 범위 내로 보장하면서 0.1 Hz로부터 1 kHz 이상까지 변화될 수 있다[알.제이. 전(Jeon RJ), 에이. 만델리스(Mandelis A), 브이. 산체스(Sanchez V) 및 에스.에이치 아브람스(Abrams SH), "인간 치아 내의 충치인 그리고 인공적인 표면 하층 병소의 비관입 비접촉식 주파수 도메인 광열 복사 측정 및 냉광 깊이 외형 측정(Non-intrusive, Non-contacting Frequency-Domain Photothermal Radiometry and Luminescence Depth Profilometry of Carious and Artificial Sub-surface Lesions in Human Teeth)" 제이 바이오메드 옵틱스(J Biomed Opt.) 9: 804-819 (2004)]. 광열적으로 도달 가능한 표면 하층 깊이의 이러한 범위는 얇은 재광화된 에나멜의 피상층 아래의 심층 충치 병소 또는 탈광화를 모니터링하기 위한 우리의 능력을 보장한다. 광섬유 번들(100)을 유지하기 위해 하나의 3축 병진 스테이지와 하나의 회전 스테이지로 이루어진 마이크로-포지셔너(140)를 사용하여 5 μm보다 양호한 해상도를 이용하여 샘플의 위치를 정밀하게 제어할 수 있을 것이다.
그 후, 도 1의 장치에 관하여 전술한 바와 같이, 록인 증폭기에 의해, 변조된 PTR 및 LUM 방출은 광열 위상 및 진폭 성분으로 복조되며, 상기 변조된 냉광 신 호는 냉광 위상 및 진폭 신호로 복조되며, 광열 위상 및 진폭 신호는 기준 샘플의 광열 위상 및 진폭 신호와 비교되고 냉광 위상 및 진폭 신호는 기준 샘플의 냉광 위상 및 진폭 신호와 비교됨으로써, 존재하는 경우에, 치아 조직의 일부분과 기준 샘플 사이의 차이를 획득하고, 이들 차이를 치아 조직 내의 결함과 상관시키도록 처리된다. 추가적인 상세한 설명은 전체 내용이 본 명세서 내에 참조되는 만델리스(Mandelis) 등에게 2003년 6월 24일자로 허여된 미국 특허 제6,584,341호에 개시되어 있다.
비교 단계는 광원의 강도 변동 및 장치적 주파수 의존성의 효과를 삭제하기 위해서 적어도 두 개의 상이한 주파수에서 광열 진폭 신호를 비율로 나타내고, 이들 두 개의 상이한 주파수에서 냉광 진폭 신호를 비율로 나타내고, 이들 두 개의 주파수에서 광열 위상 신호들의 차이를 취득하며, 또한 이들 두 개의 주파수에서 냉광 위상 신호들의 차이를 취득함으로써, 광열 진폭 신호 및 냉광 진폭 신호를 정규화하는 단계를 포함한다.
비교 단계는 또한 공지된 복사 측정 및 동적 (ac) 냉광 특성 및 주파수 응답을 이용하여 기준 샘플로부터 주파수 주사 데이터를 획득함으로써 기준선 신호 전달 함수 H(f)를 생성하는 단계, 및 장치 주파수 응답을 제거하기 위해, 상이한 주파수에서 광열 진폭의 비율, 냉열 진폭의 비율 및 광열 위상과 냉열 위상의 위상 차이를 매개로 치아의 공지된 건강한 부분과 표면의 상기 부분을 비교하는 단계를 포함한다.
방출된 광열 신호를 광열 위상 및 진폭 성분으로 복조하며 또한 냉광 신호를 냉광 위상 및 진폭 신호로 복조하는 단계는 록인 증폭기를 사용하여 수행되며, 또한 장치 주파수 의존성은 록인 증폭기 응답이다. 기준 샘플은 검진될 조직에 따라 치아 또는 다른 치아 조직의 공지된 건강한 부분일 수 있다.
도 6의 장치는 예를 들어 치아의 일부분을 검진하기에 매우 유용하며, 또한 부위의 크기는 광섬유의 코어, 광섬유 단부의 집속 광학기(예를 들어, 셀폭(selfoc) 렌즈)의 존재 유무 및 치아 표면으로부터의 출현하는 광빔의 거리에 의해 결정된다. 장치의 정상적인 동작 하에서, 광섬유 번들은 검진 중인 치과 표면과 접촉할 것이다. 빔 직경을 증가시키거나 감소시키는 것은 임상의가 교합 열구를 검진하게 하며 열구 기하 구조 또는 각상(angulaton)의 영향을 부인하게 한다. 더 폭 넓은 빔을 이용하여 열구의 더 넓은 영역으로부터 신호를 검출할 수 있다.
도 7은 대체로 160으로 도시된 변조식 적외선 록인 촬상 시스템을 도시한다. 함수 발생기(162)는 레이저 드라이버(164)에 변조된 사인파 파형을 제공하여 치아 조직(168)의 샘플의 표면의 소정 영역을 여기시키도록 적절하게 팽창시키는 광원인 레이저(166)에게 변조된 전류를 공급한다.
PTR 및 LUM 신호는 레이저 드라이버(164)와 동기되는 함수 발생기(162)에 의해 트리거되는 조합식 적외선 카메라(170)(ac 냉광을 위한 InGaAs와 같은 근적외선 카메라 및 광열 검출을 위한 HgCdTe와 같은 중적외선 카메라)에 의해 집광된다. 임의의 (필름 또는 디지탈) 카메라와 마찬가지로, 카메라(170)는 검출기 어레이 상에 영상을 투영하기 위해 렌즈 또는 렌즈의 조합을 포함한다. 영상은 복수의 화소로 이루어진다. 변조식 IR 카메라 내의 검출기 어레이는 디지탈 카메라 내의 영상 셀과 유사하다. 각각의 검출 요소(화소)는 광자에 의한 여기에 기인하여 신호를 발생시킬 것이다. 본 응용예에서, 신호는 변조될 것이며, 따라서 신호는 AC 신호이다. AC 신호는 록인 증폭기를 구비하는 컴퓨터(172)로 송신되며, 따라서 컴퓨터는 카메라(170)로부터 송신된 신호를 화소 단위로 두 개의 성분, 즉 진폭 및 위상으로 복조한다. 그 후, 이들 신호, 즉 진폭 및 위상신호들은 임상의에 의한 관찰을 위해 모니터 상에 인지 가능한 영상을 생성하기 위해서 이용된다.
카메라로부터의 전체 영상은 샘플링 정리(4 영상/변조 주기)에 의해 요구된 적어도 두 배의 속도로 집광되어 컴퓨터에 저장되고, 각각의 영상은 적절한 개수의 주기에 걸쳐 평균된다. 이들 영상에 적용된 록인 소프트웨어는 오퍼레이터에 의해 컴퓨터 스크린 상에 디스플레이된 진폭 및 위상 영상을 산출한다. 컴퓨터(172)로 송신된 카메라로부터의 이들 신호는 레이저의 변조 주기에서 2차원 록인 영상을 도시한다.
특히, 카메라(170)로부터의 방출된 변조된 광열 신호의 영상은 광열 위상 및 진폭 성분의 신호로 복조되며, 또한 변조된 냉광 신호의 영상은 냉광 위상 신호 및 진폭 신호로 복조된다. 복조된 신호는 영상으로 변환되며, 그 후 광열 위상 및 진폭 신호의 영상을 기준 샘플의 광열 위상 및 진폭 신호의 영상과 비교하며 또한 냉광 위상 및 진폭 신호의 영상을 기준 샘플의 냉광 위상 및 진폭 신호의 영상과 비교해서, 존재하는 경우에 치아 조직의 일부분과 기준 샘플의 차이를 획득하며 또한 이들 차이를 치아 조직 내의 결함과 상관시킨다.
적외선 카메라(170)를 사용하는 것에 더하여, 촬상 장치의 또 다른 실시예에 서, IR 카메라(170)에 더하여 가시광선 파장으로 치아의 영상이 기록되는 것을 허용하는 변조식 가시광선 카메라(174)(양호하게는 CCD 카메라)도 또한 이용될 수 있다. 조합식의 장점은, 레이저빔이 치아 상에 위치되는 경우에 더 양호한 제어를 제공하며, 임상의가 검사 중인 치아 또는 치근 표면을 촬영하고자 하는 IR 카메라 촬영에 대한 보다 양호한 제어를 제공한다는 것이다. 록인(lock-in) PTR 촬상에 더하여 위상 동기식(phase-locked) LUM 촬상을 수행하기 위해 변조식 가시광선 카메라가 사용될 수 있다. CCD 가시광선 범위 카메라(174)를 이용하는 장점은 CCD 가시광선 범위 카메라(174)는 검진 중인 치아 또는 치근 표면의 영상을 임상의에게 제공하고 임상의가 영상 상에 검진되어야 하는 영역을 표시하는 것을 허용한다는 것이다. 이는 장기간(long-term) 단위로 모니터되어야 하는 영역의 영속적인 기록을 임상의에게 제공한다. 색 변화는, 특히, 흰색 또는 갈색 부위의 존재는 탈광화된 또는 재광화된 에나멜 병소의 존재를 표시할 수 있다. 일단 위치되고 저장되면, 임상의는 문제되는 영역의 출력물은 환자에게 제공할 뿐만 아니라 이들 영역으로부터 PTR 및 LUM 내에서의 변화를 모니터할 수 있다.
광열적으로(photothermally) 탐지되는 영역의 위치 및 정확한 장소를 모니터하기 위해 dc 모드에서 통상적인 CCD 카메라(174)가 사용될 수 있다. 또한, 위에서 설명된 바와 같이 어떤 적절한 주파수에서 LUM 영상을 생성하기 위해 변조 모드에서 LUM 스펙트럼 범위(700 내지 850 nm)외에서의 기여를 제외시키기 위한 적절한 광학 필터를 구비한 동일한 카메라가 제어 컴퓨터 소프트웨어의 전환에 따라 사용될 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 장치는 X선 방사선 사진 및 육안 검진에 의해 대체로 검출되지 않는 평활한 표면 병소, 교합 피트 및 열구 병소 및 치아 사이의 상호 인접 병소의 검출 및/또는 진단과 같은 중요한 치과 문제를 해결하기 위한 매우 유용한 방법을 제공한다. 장치는 또한 치관(crown), 인레이(inlay), 충전재(filling) 등을 포함하는 복원물의 가장자리를 따른 결함 뿐만 아니라 탈광화된 치아 또는 치근의 영역 또는 재광화된 치아 또는 치근의 영역을 초기에 검출할 수 있다. 본 명세서에 개시된 도 6에 도시된 장치는 치아 상의 국부 부위를 검사할 수 있으며, 도 7의 장치는 다중 어레이 적외선 카메라(도 7)를 이용함으로써 타깃 치아의 표면 하층을 변조 촬상할 수 있다. 탈광화된 또는 재광화된 치아 표면의 흰색 부위 및 다른 표시와 같은 치아의 표면 상의 변화를 모니터하기 위해 가시광선 카메라가 사용된다.
따라서, 도 6 및/또는 도 7의 장치를 이용한 환자의 치아의 스캔 결과에 기초하여, 임상의가 예를 들어 임의의 치아 표면 상의 탈광화 및 재광화를 모두 포함한 에나멜 또는 치근 충치 병소, 탈광화 및 재광화를 모두 포함한 침식성 병소를 검출하면, 임상의는 문제가 되는 영역을 모니터할 수 있거나, 또는 i) 썩은 혹은 충치인 치아 재료를 제거하기 위해, ii)공지된 치아 형성 디자인 원리를 이용하여 치아를 형성하기 위해, iii) 레이저를 이용하여 표면을 변형시키기 위해, iv) 다양한 재료의 흡입(uptake)이 재광화를 강화하는 것을 허용하도록 표면을 변형시키기 위해, v) 표면을 밀봉하거나 또는 표면의 재광화를 촉진할 매질을 적용하기 위해, vi) 광 복사 전달 및 열 에너지 생성의 정밀한 최적 제어를 위해 펄스 파형 공학을 통한 적절한 레이저 에너지 밀도 전달 프로토콜을 이용하여 형성되어 작용할 치아를 복원하면서 치아 표면 상에 재료를 경화시키고 응고시키기 위해, 레이저를 이용하여 치아를 치료하는 교정 대책을 시행할 수 있다.
치아를 복원하기 위한 이들 다양한 교정 단계를 수행하기 위한 이들 공정 동안에, 임상의는 도 6 또는 도 7의 장치를 이용하여 조합식 PTR 및 LUM을 매개로 치아의 상태에서의 이들 간섭적인 변형 시에 치아 조직을 모니터할 수 있다.
조합식 PTR/LUM을 이용하는 본 명세서에 개시된 장치는 검진될 병소 또는 결함의 상태에 관한 추가 정보를 제공하기 위해 디지탈 광섬유 투조(Digital Fibre Optic Transillumination: DIFOTI), 정량 레이저 형광(Quantitative Laser Fluorescence: QLF), 광간섭 단층 촬영(Optical Coherence Tomography:OCT) 및/또는 전기 충치 저항 모니터링(Electric Caries Resistance Monitoring: ECM)과 같은 다른 검출 장치와 조합될 수 있다. 언급된 이들 기법 각각은 병소를 검출하는 방법에 대한 문헌 상에 기재된 기존의 다양한 설명과 그들의 다양한 결점을 갖고 있다. OLF는 다음 층 또는 상아질과의 접합점까지의 에나멜 표면의 전체 깊이를 통한 냉광을 검출할 수 있다. 냉광에서의 색 변화는 탈광화 및 재광화를 검출하고 모니터하기 위해 사용된다. QLF는 임의의 깊이 외형 측정 검진을 수행할 수 없지만 치아 표면 기준 지점이 그들의 배향을 변경하지 않는 한 병소의 크기에서의 변화를 모니터할 수 있다.
전기 충치 저항은 건조한 치아 표면 양단의 전위에서의 변화를 모니터한다. 이 기법은 문헌에 기재되어 있으며, 모니터를 위해 건조한 필드(field)를 요구한 다. 현재 탈광화의 충치 병소 또는 영역에 대한 임의의 깊이 정보를 제공하는 것도 가능하지 않다.
더군다나, 현재의 실험실 장치는 인공적으로 생성된 병소 및/또는 체외 조건 내에서의 자연적인 병소를 검출하고 모니터하기 위해 사용될 수 있다. 게다가, 이것은 치근 표면을 포함하는 치아 표면 상의 침식성 병소, 탈광화된 병소 또는 인공 충치 병소를 생성하기 위한 다양한 기법, 재료 또는 물질의 효과를 체외에서 시험하기 위해 사용될 수 있다. 게다가, PTR 및 LUM은 또한 다양한 물질의 적용에 의해 야기된 이들 병소 내에서의 변화를 검출하기 위해 사용될 수 있다. PTR 및 LUM은 치아 또는 치근 표면에 다양한 물질의 적용 이후에 탈광화 및/또는 재광화의 양 및 범위를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 게다가, PTR은 병소 변화를 측정하고 병소의 시각적 표현을 제공하기 위해 마이크로CT(microCT) 및 TMR과 같은 다른 민감하지만 파괴적인 기법과 조합될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "포함하다", "포함하는", "구비하는", "구비하다"는 포괄적으로 그리고 개방적 결어로서 해석되어야 함과 아울러 비개방적으로 해석되지 않아야 한다. 특히, 특허청구범위를 포함한 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "포함하다", "포함하는", "구비하는", "구비하다" 및 그들의 변형어들은 특정된 특성, 단계 또는 성분이 포함된다는 것을 의미한다. 이들 용어들은 다른 특성, 단계 또는 성분들의 존재를 배제하도록 해석되지 않아야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 전술한 기술은 본 발명의 원리를 설명하기 위해 존재하는 것으로서 본 발명을 설명된 특정 실시예로 제한하지는 않는다. 본 발명의 범위는 다음 특허청구범위 및 그들의 균등물 내에 포함된 모든 실시예에 의해 정의되도록 의도되었다.
| 충치 수준의 일반적인 설명 | 육안 검사 (1 ~ 10) | 다이아그노던트 (0 ~ 99)[Lussi 등 캐리즈 리서치, 1999] | 방사선 사진 | 조직학적 관찰 |
| D0 : 손상되지 않음 | 건강: 탈광화의 표시가 나타나지 않음 | 건강한 에나멜 또는 건강한 열구 | ||
| D1 : 충치 없음, 또는 에나멜 두께의 바깥쪽 절반까지 제한된 조직학적 에나멜 충치 | 1 내지 2 초기 또는 건강한 열구 관찰 및 모니터 | 0 내지 4 | DEJ까지의 거리의 1/2 이하의 에나멜 충치 | 탈광화된 열구 그렇지만 튼튼한 에나멜 기질; 치수(pulp)까지 매우 양호한 에나멜 두께; 에나멜 두께의 적어도 1/2이 손상되지 않음 |
| D2 : 바깥쪽 절반을 넘어 연장되지만 에나멜에 한정된 조직학적 충치 | 2 내지 5 열구가 의심스러움. 열구 밀봉제가 추천됨 | 4.01 내지 10 | DEJ까지의 거리의 1/2을 초과하는 에나멜 충치 | 탈광화된 열구 그렇지만 튼튼한 에나멜 기질 |
| D3 : 상아질 두께의 바깥쪽 절반까지 제한된 조직학적 상아질 충치 | 6 내지 8 직접 배치된 복원물을 이용하여 열구를 복원 | 10.01 내지 18 | 상아질 충치 | 상아질 내로의 충치 |
| D4 : 상아질 두께의 안쪽 절반 내로 연장된 조직학적 상아질 충치 | 9 내지 10 심층 상아질 충치 큰 충치 병소 | > 18.01 |
| 신호 | 일반적인 특성 | 수치 등급을 결정하기 위한 전환 등식 |
| PTR 진폭 | 로그-로그 그래프에서 건강한 부위에 대한 형상은 낮은 주파수(1 Hz)로부터 높은 주파수(1000 Hz)까지 거의 선형이다. 건강하지 않은(탈광화된 표면, 에나멜 충치 또는 상아질 충치) 부위는 건강한 부위에 비해 모든 주파수 범위에서 더 큰 진폭을 나타낸다. 건강하지 않은 부위는 로그 그래프 내의 10 내지 100 Hz의 주파수 범위에서 (건강한 부위보다 큰) 곡률부를 나타낸다. | (낮은 주파수에서의 기울기) - (높은 주파수에서의 기울기) 4 개의 주파수의 평균 |
| PTR 위상 | 로그(주파수) - 선형(위상) 그래프 내의 건강한 부위에 대한 형상은 낮은 주파수(1 Hz)로부터 높은 주파수(1000 Hz)까지 거의 선형이다. 건강하지 않은 부위는 건강한 부위보다 낮은 주파수 범위에서 높은 위상을 나타내고 높은 주파수 범위에서 그 반대를 나타낸다. | (2 개의 낮은 주파수(1 Hz, 6.68 Hz)에서의 위상의 평균) - (2 개의 높은 주파수(211.35 Hz, 1000 Hz)에서의 위상의 평균 |
| LUM 진폭 | 건강한 부위와 건강하지 않은 부위는 동일한 형상을 나타낸다: 높은 주파수에서보다 낮은 주파수에서 더 높은 진폭. 건강하지 않은 부위는 건강한 부위보다 큰 진폭을 나타낸다. | 3 개의 주파수(1 Hz, 211.35 Hz, 501.18 Hz)에서의 평균 |
| LUM 위상 | 오직 높은 주파수 영역(>100 Hz)만, 건강하지 않은 부위는 건강한 부위보다 큰 위상을 나타낸다. | 높은 주파수(501.18 Hz)에서 하나의 위상 신호 |
| 검진 방법 | 민감성 임계값 (D2/D3) | 특이성 임계값 (D2/D3) | 샘플의 크기 (지점의 개수) |
| PTR 및 LUM의 조합 | 0.81/0.79 | 0.87/0.72 | 280 |
| 오직 PTR만 | 0.69/0.52 | 0.86/0.72 | 280 |
| 오직 LUM만 | 0.61/0.58 | 0.81/0.77 | 280 |
| 육안 검사 | 0.51/0.36 | 1.00/1.00 | 52 |
| 방사능 사진 | 0.29/0.36 | 1.00/0.85 | 52 |
| DIAGNOdent | 0.60/0.76 | 0.78/0.85 | 131 |
Claims (44)
- 환자의 치아 조직 검사용 광열 복사 측정 및 변조 냉광 장치에 있어서,치아 조직의 표면의 일부분을 유효 파장으로 조사하기 위한 적어도 하나의 레이저 광원으로서, 변조된 광열 복사 측정 신호 및 변조된 냉광 신호가 상기 치과 표면의 상기 일부분으로부터 응답식으로 방출되도록 되어 있는 적어도 하나의 레이저 광원;방출된 변조된 광열 신호 및 변조된 냉광 신호를 검출하기 위한 검출 수단;휴대용 프로브 헤드 및 휴대용 프로브 헤드에 연결된 먼 단부를 갖는 가요성 광섬유 번들로서, 상기 광섬유 번들은 상기 광원과 광통신하는 가까운 단부 및 휴대용 프로브 헤드를 다루는 임상의에 의해 환자의 치아 조직으로 상기 광원으로부터의 광을 전달하기 위해 프로브 헤드에서 종결된 먼 단부를 갖는 제1 광섬유를 포함하고, 상기 광섬유 번들은 휴대용 프로브 헤드에서 종결된 먼 단부 및 검출 수단에 광학적으로 커플링된 가까운 단부를 갖는 복수의 다중 모드 광섬유를 포함하고, 상기 다중 모드 광섬유의 미리 선택된 첫째 번호는 변조된 냉광 신호를 검출 수단으로 전달하기 위한 근적외선 전달용 광섬유이며, 또한 상기 다중 모드 광섬유의 미리 선택된 둘째 번호는 광열 복사 측정 신호를 전달하기 위한 중적외선 전달용 광섬유로 되어 있는 휴대용 프로브 헤드 및 가요성 광섬유 번들;방출된 변조된 광열 신호를 광열 위상 및 진폭 성분으로 그리고 변조된 냉광 신호를 냉광 위상 및 진폭 진폭 신호로 복조하기 위한 수단; 및상기 광열 위상 및 진폭 신호를 기준 샘플의 광열 위상 및 진폭 신호와 비교하며 또한 상기 냉광 위상 및 진폭 신호를 기준 샘플의 냉광 위상 및 진폭 신호와 비교하여, 존재하는 경우에 치아 조직의 상기 일부분과 기준 샘플 사이의 차이를 획득하며 또한 상기 차이를 치아 조직 내의 결함과 상관시키는 프로세싱 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아 조직 검사용 광열 복사 측정 및 변조 냉광 장치.
- 제1항에 있어서,상기 검출 수단은 변조된 냉광 신호(LUM)를 검출하기 위해 근적외선 스펙트럼 영역에 민감한 제1 적외선 검출기 및 변조된 광열 복사 측정 신호를 검출하기 위해 중적외선 스펙트럼 영역에 민감한 제2 적외선 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아 조직 검사용 광열 복사 측정 및 변조 냉광 장치.
- 제2항에 있어서,상기 제2 적외선 검출기는 수은 카드뮴 텔루라이드 (HgCdTe)(MCT) 검출기, 수은 카드뮴 아연 텔루라이드 (MCZT) 검출기, 납 셀레나이드 (PbSe) 검출기, 인듐 아르세나이드 (InAs) 검출기, 인듐 안티모나이드 (InSb) 검출기 및 인듐 갈륨 아르세나이드 (InGaAs) 검출기 중 하나인 것을 특징으로 하는 환자의 치아 조직 검사용 광열 복사 측정 및 변조 냉광 장치.
- 제2항에 있어서,상기 제1 광섬유는 중적외선 스펙트럼 영역에 민감하며 또한 변조된 광열 복사 측정 신호를 제1 적외선 검출기로 집광 및 전달하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 환자의 치아 조직 검사용 광열 복사 측정 및 변조 냉광 장치.
- 제4항에 있어서,상기 제1 적외선 검출기는 실리콘 (Si) 포토다이오드, 게르마늄 (Ge) 포토다이오드, 인듐 갈륨 아르세나이드 (InGaAs) 포토다이오드 및 납 설파이트 (PbS) 포토다이오드 중 하나인 것을 특징으로 하는 환자의 치아 조직 검사용 광열 복사 측정 및 변조 냉광 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 다중 모드 광섬유는 은 할라이드 다중 모드 광섬유인 것을 특징으로 하는 환자의 치아 조직 검사용 광열 복사 측정 및 변조 냉광 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 적어도 하나의 레이저 광원은 두 개의 반도체 레이저이며, 또한 상기 두 개의 반도체 레이저 중 제1 반도체 레이저는 파장이 670 nm인 광을 방출하는 한편 제2 반도체 레이저는 파장이 830 nm인 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아 조직 검사용 광열 복사 측정 및 변조 냉광 장치.
- 제7항에 있어서,상기 두 개의 반도체 레이저로부터 방출된 레이저 광은 광 커플러에 의해 제1 광섬유로 광학적으로 커플링되는 것을 특징으로 하는 환자의 치아 조직 검사용 광열 복사 측정 및 변조 냉광 장치.
- 제2항에 있어서,치아 조직에 의해 반사되거나 산란된 레이저 광을 차단하기 위해 제1 검출기의 전방에 배치된 광 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아 조직 검사용 광열 복사 측정 및 변조 냉광 장치.
- 제2항에 있어서,상기 프로세싱 수단은 상기 획득된 차이를 상기 검출기로부터의 단일 데이터 지점으로 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 환자의 치아 조직 검사용 광열 복사 측정 및 변조 냉광 장치.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,촬상될 치아 조직의 영역의 크기를 조정하기 위해 치아 조직 상에 입사된 광의 빔의 크기를 조정하기 위한 빔 팽창 및 집속 광학기를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아 조직 검사용 광열 복사 측정 및 변조 냉광 장치.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,상기 복조 수단은 록인(lock-in) 증폭기인 것을 특징으로 하는 환자의 치아 조직 검사용 광열 복사 측정 및 변조 냉광 장치.
- 치아 조직 내의 침식성 병소, 피트 및 열구 병소, 상호 인접 병소, 평활면 병소 및/또는 치근 충치 병소를 포함하는 치아 조직 내의 결함을 검출하기 위한 방법에 있어서,a) 가요성 광섬유 번들의 먼 단부에 부착된 휴대용 프로브 헤드를 이용하여 치아 조직의 표면의 일부분을 적어도 하나의 파장인 광으로 조사하는 단계로서, 상기 광섬유 번들은 상기 적어도 하나의 파장에서 방출하는 광원과 광통신하는 가까운 단부 및 휴대용 프로브 헤드를 다루는 임상의에 의해 환자의 치아 조직으로 상기 광원으로부터의 광을 전달하기 위한 휴대용 프로브 헤드에서 종결된 먼 단부를 갖는 제1 광섬유를 포함하고, 상기 광섬유 번들은 휴대용 프로브 헤드에서 종결된 먼 단부 및 검출 수단에 광학적으로 커플링된 가까운 단부를 갖는 복수의 다중 모드 광섬유를 포함하고, 상기 다중 모드 광섬유의 미리 선택된 첫째 번호는 변조된 냉광 신호를 검출 수단으로 전달하기 위한 근적외선 전달용 광섬유이고, 또한 상기 다중 모드 광섬유의 미리 선택된 둘째 번호는 광열 복사 측정 신호를 전달하기 위한 중적외선 전달용 광섬유이며, 적어도 하나의 파장인 광으로 치아 조직의 표면의 상기 일부분을 조사할 때 변조된 광열 복사 측정 신호 및 변조된 냉광 신호가 치아 조직의 표면의 상기 일부분으로부터 응답식으로 방출되도록 되어 있는 조사 단계;b) 방출된 변조된 광열 신호 및 변조된 냉광 신호를 검출하는 단계;c) 방출된 변조된 광열 신호를 광열 위상 및 진폭 성분으로 복조하며 또한 변조된 냉광 신호를 냉광 위상 및 진폭 진폭 신호로 복조하는 단계; 및d) 상기 광열 위상 및 진폭 신호를 기준 샘플의 광열 위상 및 진폭 신호와 비교하며 또한 상기 냉광 위상 및 진폭 신호를 기준 샘플의 냉광 위상 및 진폭 신호와 비교하여, 존재하는 경우에 치아 조직의 상기 부분과 기준 샘플 사이의 차이를 획득하며 또한 상기 차이를 치아 조직 내의 결함과 상관시키는 비교 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 조직 내의 결함 검출 방법
- 제13항에 있어서,기 검출 단계 b)는 변조된 냉광 신호(LUM)를 검출하기 위해 근적외선 스펙트럼 영역에 민감한 제1 적외선 검출기를 사용하며 또한 변조된 광열 복사 측정 신호를 검출하기 위해 중적외선 스펙트럼 영역에 민감한 제2 적외선 검출기를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 조직 내의 결함 검출 방법.
- 제14항에 있어서,상기 제2 적외선 검출기는 수은 카드뮴 텔루라이드 (HgCdTe)(MCT) 검출기, 수은 카드뮴 아연 텔루라이드 (MCZT) 검출기, 납 셀레나이드 (PbSe) 검출기, 인듐 아르세나이드 (InAs) 검출기, 인듐 안티모나이드 (InSb) 검출기 및 인듐 갈륨 아 르세나이드 (InGaAs) 검출기 중 하나인 것을 특징으로 하는 치아 조직 내의 결함 검출 방법.
- 제14항에 있어서,상기 제1 광섬유는 중적외선 스펙트럼 영역에 민감하고 변조된 광열 복사 측정 신호를 제1 적외선 검출기로 집광 및 전달하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 치아 조직 내의 결함 검출 방법.
- 제16항에 있어서,상기 제1 적외선 검출기는 실리콘 (Si) 포토다이오드, 게르마늄 (Ge) 포토다이오드, 인듐 갈륨 아르세나이드 (InGaAs) 포토다이오드 및 납 설파이트 (PbS) 포토다이오드 중 하나인 것을 특징으로 하는 치아 조직 내의 결함 검출 방법.
- 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,상기 다중 모드 광섬유는 은 할라이드 다중 모드 광섬유인 것을 특징으로 하는 치아 조직 내의 결함 검출 방법.
- 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 적어도 하나의 레이저 광원은 두 개의 반도체 레이저이며, 상기 두 개의 반도체 레이저 중 제1 반도체 레이저는 파장이 670 nm인 광을 방출하는 한편 제 2 반도체 레이저는 파장이 830 nm인 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 치아 조직 내의 결함 검출 방법.
- 제19항에 있어서,상기 두 개의 반도체 레이저로부터 방출된 레이저 광은 광 커플러에 의해 제1 광섬유로 광학적으로 커플링되는 것을 특징으로 하는 치아 조직 내의 결함 검출 방법.
- 제13항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,치아 조직에 의해 반사되거나 산란된 레이저 광을 차단하기 위해 제1 검출기 상에 입사된 광을 필터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 조직 내의 결함 검출 방법.
- 제13항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,촬상될 치아 조직의 영역의 크기를 조정하기 위해 치아 조직 상에 입사된 광의 빔의 크기를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 조직 내의 결함 검출 방법.
- 제13항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,상기 비교 단계는 광원의 강도 변동 및 장치적 주파수 의존성의 효과를 삭제 하기 위해, 적어도 두 개의 상이한 주파수에서 광열 진폭 신호를 비율로 나타내고, 상기 적어도 두 개의 상이한 주파수에서 냉광 진폭 신호를 비율로 나타내고, 상기 적어도 두 개의 주파수에서 광열 위상 신호의 차이를 취득하며, 또한 상기 적어도 두 개의 주파수에서 냉광 위상 신호의 차이를 취득함으로써, 광열 진폭 신호 및 냉광 진폭 신호를 정규화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 조직 내의 결함 검출 방법.
- 제23항에 있어서,상기 방출된 광열 신호를 광열 위상 및 진폭 성분으로 복조하고 냉광 신호를 냉광 위상 및 진폭 신호롤 복조하는 상기 복조 단계는 록인 증폭기를 사용하여 수행되며, 또한 상기 장치 주파수 의존성은 록인 증폭기 응답인 것을 특징으로 하는 치아 조직 내의 결함 검출 방법.
- 제13항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비교 단계는,공지된 복사 측정 및 동적 (ac) 냉광 특성 및 주파수 응답을 이용하여 기준 샘플로부터 주파수 주사 데이터를 획득함으로써 기준선 신호 전달 함수 H(f)를 생성하는 단계; 및장치 주파수 응답을 제거하기 위해, 상이한 주파수에서, 광열 진폭의 비율, 냉열 진폭의 비율 및 광열 위상과 냉열 위상의 위상 차이를 매개로 치아의 공지된 건강한 부분과 표면의 상기 일부분을 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하 는 치아 조직 내의 결함 검출 방법.
- 제13항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,상기 검출되는 치아 조직의 결함은 에나멜, 상아질 및 치근 표면 상의 충치 병소, 치아 표면 상의 침식성 병소, 치아 표면 상의 초기 탈광화(demineralization), 치관(crown), 인레이(inlay), 온레이(onlay), 충전재 및 복합물 충전재를 포함하는 치과 복원물 주위의 작은 병소, 충치 및/또는 개방된 가장자리의 초기 재광화(remineralization)를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 조직 내의 결함 검출 방법.
- 제13항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,상기 기준 샘플은 치아의 공지된 건강한 부분인 것을 특징으로 하는 치아 조직 내의 결함 검출 방법.
- 제13항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,치아 내의 균열 및 열구, 침식성 병소 또는 썩은 부분과 같은 치아의 결함부를 검출할 때,i) 썩은 또는 충치인 치아 재료를 제거하는 단계,ii) 치료 작용을 위해 치아를 형성시키는 단계,iii) 레이저를 이용하여 표면을 변형하는 단계,iv) 다양한 매질의 흡입이 재광화를 강화시키는 것을 허용하도록 표면을 변형하는 단계,v) 표면을 밀봉하거나 표면의 재광화를 촉진하는 매질을 적용하는 단계,vi) 광 복사 방출 및 열 에너지 발생의 정밀한 최적 제어를 위해 펄스 파형 공학을 통한 적절한 레이저 에너지 밀도(fluence) 전달 프로토콜을 이용하여, 형성되어 작용할 치아를 복구하면서 치아 형성물 내에서 충전 재료를 경화시키거나 응고시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 조직 내의 결함 검출 방법.
- 환자의 치아 조직의 검사를 위해 변조된 광열 복사 측정 및 냉광을 이용하여 치아 조직을 촬상하는 장치에 있어서,유효 파장인 광의 빔을 이용하여 치아 조직의 표면의 일부분을 조사하기 위한 적어도 하나의 변조 레이저 광원으로서, 변조된 광열 복사 측정 신호 및 변조된 냉광 신호가 상기 치과 표면의 상기 일부분으로부터 응답식으로 방출되도록 되어 있는 적어도 하나의 변조 레이저 광원;방출된 변조된 광열 신호의 영상 및 변조된 냉광 신호의 영상을 검출하기 위해 치아 조직에 대하여 위치되는 촬상 검출 수단;방출된 변조된 광열 신호의 영상을 광열 위상 및 진폭 성분의 영상으로 복조하며, 또한 변조된 냉광 신호의 영상을 냉광 위상 및 진폭 신호의 영상으로 복조하기 위한 복조 수단;광열 위상 및 진폭 신호의 영상을 기준 샘플의 광열 위상 및 진폭 신호의 영 상과 비교하며 또한 냉광 위상 및 진폭 신호의 영상을 기준 샘플의 냉광 위상 및 진폭 신호의 영상과 비교하여, 존재하는 경우에 치아 조직의 상기 부분과 기준 샘플 사이의 차이를 획득하며 또한 상기 차이를 치아 조직 내의 결함과 상관시키는 프로세싱 수단; 및상기 영상을 디스플레이하기 위한 영상 디스플레이를 포함하는 치아 조직 촬상 장치.
- 제29항에 있어서,상기 적어도 하나의 변조 레이저 광원은 레이저 드라이버를 포함하며 또한 레이저 드라이버와 동기된 함수 발생기를 포함하고, 영상 검출 수단은 함수 발생기에 연결되며 또한 함수 발생기에 의해 트리거되며, 또한 2차원 진폭 및 위상 영상이 레이저의 변조된 주파수에서 컴퓨터 디스플레이 상에 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 치아 조직 촬상 장치.
- 제30항에 있어서,상기 영상 검출 수단은 ac 냉광을 위한 InGaAs와 같은 조합식 근적외선 카메라 및 광열 검출을 위한 HgCdTe와 같은 중적외선 카메라인 것을 특징으로 하는 치아 조직 촬상 장치.
- 제30항에 있어서,상기 근적외선 카메라는 InGaAs 카메라이며, 또한 상기 중적외선 카메라는 HgCdTe 카메라인 것을 특징으로 하는 치아 조직 촬상 장치.
- 제29항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,촬상될 치아 조직의 영역의 크기를 조정하기 위해 치아 조직 상에 입사된 광의 빔의 크기를 조정하기 위한 빔 팽창 및 집속 광학기를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 조직 촬상 장치.
- 제29항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,스펙트럼의 가시광선 부분 내의 파장에서 치아 조직의 영상을 기록하기 위한 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 조직 촬상 장치.
- 제34항에 있어서,상기 카메라는 스펙트럼의 가시광선 부분에 민감한 CCD(charge coupled device) 카메라인 것을 특징으로 하는 치아 조직 촬상 장치.
- 제29항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,상기 복조 수단은 록인 증폭기인 것을 특징으로 하는 치아 조직 촬상 장치.
- 환자의 치아 조직 내의 결함 검출을 위해 치아 조직을 촬상하는 방법에 있어 서,a) 유효 파장인 광의 빔을 이용하여 치아 조직의 표면의 일부분을 조사하되, 변조된 광열 복사 측정 신호 및 변조된 냉광 신호가 상기 치과 표면의 상기 일부분으로부터 응답식으로 방출되도록 되어 있는 조사 단계;b) 방출된 변조된 광열 신호의 영상 및 변조된 냉광 신호의 영상을 검출하는 단계;c) 방출된 변조된 광열 신호의 영상을 광열 위상 및 진폭 성분의 영상으로 복조하며, 또한 변조된 냉광 신호의 영상을 냉광 위상 및 진폭 신호의 영상으로 복조하는 단계;d) 광열 위상 및 진폭 신호의 영상을 기준 샘플의 광열 위상 및 진폭 신호의 영상과 비교하며 또한 냉광 위상 및 진폭 신호의 영상을 기준 샘플의 냉광 위상 및 진폭 신호의 영상과 비교하여, 존재하는 경우에 치아 조직의 상기 부분과 기준 샘플 사이의 차이를 획득하며 또한 상기 차이를 치아 조직 내의 결함과 상관시키는 비교 단계; 및e) 존재하는 경우에 치아 조직의 결함을 대표하는 영상을 컴퓨터 디스플레이 상에 디스플레이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 조직 촬상 방법.
- 제37항에 있어서,상기 유효 파장을 이용하여 치아 조직의 표면의 일부분을 조사하는 상기 조사 단계는 레이저 드라이버를 구비하면서 레이저 드라이버와 동기된 함수 발생기를 구비하는 적어도 하나의 변조 레이저 광원을 이용하여 치아 조직의 상기 일부분을 조사하는 단계를 포함하고, 상기 영상 검출 단계는 함수 발생기에 의해 트리거되며 함수 발생기에 연결된 촬상 카메라를 사용하는 단계를 포함하며, 또한 2차원 진폭 및 위상 영상이 레이저의 변조된 주파수에서 컴퓨터 디스플레이 상에 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 치아 조직 촬상 방법.
- 제38항에 있어서,상기 촬상 카메라는 ac 냉광을 위한 InGaAs와 같은 조합식 근적외선 카메라 및 광열 검출을 위한 HgCdTe와 같은 중적외선 카메라인 것을 특징으로 하는 치아 조직 촬상 방법.
- 제39항에 있어서,상기 근적외선 카메라는 InGaAs 카메라이며, 또한 상기 중적외선 카메라는 HgCdTe 카메라인 것을 특징으로 하는 치아 조직 촬상 방법.
- 제37항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,상기 복조 수단은 록인 증폭기인 것을 특징으로 하는 치아 조직 촬상 방법.
- 제37항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,촬상될 치아 조직의 영역의 크기를 조정하기 위해 치아 조직 상에 입사된 광 의 빔의 크기를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 조직 촬상 방법.
- 제37항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,상기 촬상될 치아 조직은 전체 치아인 것을 특징으로 하는 치아 조직 촬상 방법.
- 제37항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,스텍트럼의 가시광선 부분 내의 파장에서 치아 조직의 영상을 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 조직 촬상 방법.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220091319A (ko) | 2020-12-23 | 2022-06-30 | 경북대학교 산학협력단 | 미세 파절 측정장치 및 그를 이용한 미세 파절 측정방법 |
Families Citing this family (125)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11026768B2 (en) | 1998-10-08 | 2021-06-08 | Align Technology, Inc. | Dental appliance reinforcement |
| US9492245B2 (en) | 2004-02-27 | 2016-11-15 | Align Technology, Inc. | Method and system for providing dynamic orthodontic assessment and treatment profiles |
| CA2517252A1 (fr) * | 2005-08-29 | 2007-02-28 | Neks Technologies Inc. | Detection de la carie interproximale a l'aide d'une sonde optique examinant la surface occlusale de la dent |
| US8838210B2 (en) * | 2006-06-29 | 2014-09-16 | AccuView, Inc. | Scanned laser vein contrast enhancer using a single laser |
| US8140141B2 (en) * | 2006-05-17 | 2012-03-20 | University Of Utah Research Foundation | Devices and methods for fluorescent inspection and/or removal of material in a sample |
| FR2914064B1 (fr) * | 2007-03-22 | 2009-06-05 | Bertin Technologies Soc Par Ac | Dispositif de detection optique de gaz a distance |
| US7878805B2 (en) | 2007-05-25 | 2011-02-01 | Align Technology, Inc. | Tabbed dental appliance |
| US20090123893A1 (en) * | 2007-06-08 | 2009-05-14 | Alleman David S | Method of performing and teaching adhesive dentistry |
| US8738394B2 (en) | 2007-11-08 | 2014-05-27 | Eric E. Kuo | Clinical data file |
| RU2503442C2 (ru) * | 2008-02-08 | 2014-01-10 | Колгейт-Палмолив Компани | Продукт для ухода за полостью рта и способы его применения и изготовления |
| US8108189B2 (en) | 2008-03-25 | 2012-01-31 | Align Technologies, Inc. | Reconstruction of non-visible part of tooth |
| GB0807611D0 (en) * | 2008-04-25 | 2008-06-04 | Univ Manchester | Dental imaging and apparatus thereof |
| US8092215B2 (en) | 2008-05-23 | 2012-01-10 | Align Technology, Inc. | Smile designer |
| US9492243B2 (en) | 2008-05-23 | 2016-11-15 | Align Technology, Inc. | Dental implant positioning |
| US8172569B2 (en) | 2008-06-12 | 2012-05-08 | Align Technology, Inc. | Dental appliance |
| WO2010030817A1 (en) * | 2008-09-10 | 2010-03-18 | Endra, Inc. | A photoacoustic imaging device |
| US8152518B2 (en) | 2008-10-08 | 2012-04-10 | Align Technology, Inc. | Dental positioning appliance having metallic portion |
| US8439681B2 (en) * | 2009-03-05 | 2013-05-14 | Quantum Dental Technologies | Method of assessing oral health risk |
| US8292617B2 (en) | 2009-03-19 | 2012-10-23 | Align Technology, Inc. | Dental wire attachment |
| US8768016B2 (en) * | 2009-06-19 | 2014-07-01 | Carestream Health, Inc. | Method for quantifying caries |
| US8765031B2 (en) | 2009-08-13 | 2014-07-01 | Align Technology, Inc. | Method of forming a dental appliance |
| US9235901B2 (en) * | 2009-10-14 | 2016-01-12 | Carestream Health, Inc. | Method for locating an interproximal tooth region |
| US8687859B2 (en) * | 2009-10-14 | 2014-04-01 | Carestream Health, Inc. | Method for identifying a tooth region |
| US8908936B2 (en) * | 2009-10-14 | 2014-12-09 | Carestream Health, Inc. | Method for extracting a carious lesion area |
| US8823802B2 (en) * | 2009-10-15 | 2014-09-02 | University Of South Carolina | Multi-mode imaging in the thermal infrared for chemical contrast enhancement |
| US9211166B2 (en) | 2010-04-30 | 2015-12-15 | Align Technology, Inc. | Individualized orthodontic treatment index |
| US9241774B2 (en) | 2010-04-30 | 2016-01-26 | Align Technology, Inc. | Patterned dental positioning appliance |
| WO2011140663A1 (en) | 2010-05-13 | 2011-11-17 | Quantum Dental Technologies Inc. | Method of processing and displaying oral health diagnostic data |
| CN102947682B (zh) * | 2010-05-13 | 2016-10-19 | 昆特姆丹塔尔技术公司 | 用于光热辐射测量和释光测量的带有集成光学系统的手持件 |
| SG10201504489TA (en) | 2010-06-08 | 2015-07-30 | Dcg Systems Inc | Three-dimensional hot spot localization |
| US9436868B2 (en) * | 2010-09-10 | 2016-09-06 | Dimensional Photonics International, Inc. | Object classification for measured three-dimensional object scenes |
| TWI460422B (zh) | 2010-10-22 | 2014-11-11 | Dcg Systems Inc | 從裝置一側作鎖相熱雷射激發並從另一側取得鎖相熱發散影像 |
| CN101982160B (zh) * | 2010-10-29 | 2013-01-09 | 长春工业大学 | 数字化口腔智能辅助诊疗系统二维微扫装置 |
| US9403238B2 (en) | 2011-09-21 | 2016-08-02 | Align Technology, Inc. | Laser cutting |
| EP2578200B1 (de) | 2011-10-04 | 2018-03-28 | VOCO GmbH | Zusammensetzungen zum Infiltrieren und/oder Versiegeln von Zahnhartsubstanz und entsprechende Verfahren |
| RU2469640C1 (ru) * | 2011-10-18 | 2012-12-20 | Алексей Петрович Решетников | Способ изготовления и установки стоматологических конструкций |
| US9220415B2 (en) | 2011-10-25 | 2015-12-29 | Andreas Mandelis | Systems and methods for frequency-domain photoacoustic phased array imaging |
| US9375300B2 (en) | 2012-02-02 | 2016-06-28 | Align Technology, Inc. | Identifying forces on a tooth |
| JP6044012B2 (ja) * | 2012-02-13 | 2016-12-14 | 愛知県 | 検出対象部位の検出システム |
| KR101260197B1 (ko) | 2012-02-21 | 2013-05-09 | 경희대학교 산학협력단 | 전열역학장치를 이용한 치아 이동의 실시간 모니터링 시스템 |
| US9220580B2 (en) | 2012-03-01 | 2015-12-29 | Align Technology, Inc. | Determining a dental treatment difficulty |
| US9131170B2 (en) | 2012-04-13 | 2015-09-08 | Andreas Mandelis | Method and apparatus for performing heterodyne lock-in imaging and quantitative non-contact measurements of electrical properties |
| CN102721664B (zh) * | 2012-04-25 | 2016-03-23 | 合肥利弗莫尔仪器科技有限公司 | 一种多光束激光诱导红外辐射成像装置及方法 |
| US9414897B2 (en) | 2012-05-22 | 2016-08-16 | Align Technology, Inc. | Adjustment of tooth position in a virtual dental model |
| US9312656B2 (en) * | 2012-06-01 | 2016-04-12 | Korea Institute Of Industrial Technology | Pulse laser generator and optical fiber sensor system using same |
| RU2533840C2 (ru) * | 2012-09-05 | 2014-11-20 | Алексей Петрович Решетников | Искусственный пищевой комок и способ экспресс-оценки состояния зубочелюстной системы с использованием искусственного пищевого комка |
| CH706988A1 (de) * | 2012-09-18 | 2014-03-31 | Mathias Bonmarin | Vorrichtung und Verfahren zur Charakterisierung von Gewebe. |
| CA2895519C (en) * | 2012-12-21 | 2020-04-21 | Quantum Dental Technologies Inc. | Apparatus for in-vitro imaging and analysis of dental samples |
| WO2014105520A1 (en) | 2012-12-31 | 2014-07-03 | Omni Medsci, Inc. | Near-infrared lasers for non-invasive monitoring of glucose, ketones, hba1c, and other blood constituents |
| US9500635B2 (en) | 2012-12-31 | 2016-11-22 | Omni Medsci, Inc. | Short-wave infrared super-continuum lasers for early detection of dental caries |
| CA2895982A1 (en) | 2012-12-31 | 2014-07-03 | Omni Medsci, Inc. | Short-wave infrared super-continuum lasers for early detection of dental caries |
| US10660526B2 (en) | 2012-12-31 | 2020-05-26 | Omni Medsci, Inc. | Near-infrared time-of-flight imaging using laser diodes with Bragg reflectors |
| WO2014143276A2 (en) | 2012-12-31 | 2014-09-18 | Omni Medsci, Inc. | Short-wave infrared super-continuum lasers for natural gas leak detection, exploration, and other active remote sensing applications |
| US9377424B2 (en) * | 2013-01-17 | 2016-06-28 | University Of South Carolina | Methods of detecting latent stains on a surface |
| CN103040455A (zh) * | 2013-01-18 | 2013-04-17 | 上海交通大学 | 手术显微镜监测系统 |
| JP6086741B2 (ja) * | 2013-01-29 | 2017-03-01 | オリンパス株式会社 | 走査型観察装置とその作動方法 |
| CN103208098B (zh) * | 2013-03-07 | 2016-08-31 | 上海交通大学 | 高分辨率图像复原的奇异谱函数获取方法及系统 |
| WO2014168734A1 (en) | 2013-03-15 | 2014-10-16 | Cedars-Sinai Medical Center | Time-resolved laser-induced fluorescence spectroscopy systems and uses thereof |
| US10646119B2 (en) | 2013-07-11 | 2020-05-12 | Koninklijke Philips N.V. | Plaque location detection in time-resolved fluorescence method and system for plaque detection |
| US9622720B2 (en) * | 2013-11-27 | 2017-04-18 | Clear Guide Medical, Inc. | Ultrasound system with stereo image guidance or tracking |
| US10772506B2 (en) | 2014-07-07 | 2020-09-15 | Align Technology, Inc. | Apparatus for dental confocal imaging |
| US9675430B2 (en) | 2014-08-15 | 2017-06-13 | Align Technology, Inc. | Confocal imaging apparatus with curved focal surface |
| US9610141B2 (en) | 2014-09-19 | 2017-04-04 | Align Technology, Inc. | Arch expanding appliance |
| US10449016B2 (en) | 2014-09-19 | 2019-10-22 | Align Technology, Inc. | Arch adjustment appliance |
| EP3200676A1 (en) * | 2014-09-29 | 2017-08-09 | Koninklijke Philips N.V. | Apparatus and method for plaque detection |
| US9810650B2 (en) | 2014-10-20 | 2017-11-07 | Andreas Mandelis | Systems and methods for performing truncated-correlation photothermal coherence tomography |
| US9744001B2 (en) | 2014-11-13 | 2017-08-29 | Align Technology, Inc. | Dental appliance with cavity for an unerupted or erupting tooth |
| US10504386B2 (en) | 2015-01-27 | 2019-12-10 | Align Technology, Inc. | Training method and system for oral-cavity-imaging-and-modeling equipment |
| US9885147B2 (en) | 2015-04-24 | 2018-02-06 | University Of South Carolina | Reproducible sample preparation method for quantitative stain detection |
| US10041866B2 (en) | 2015-04-24 | 2018-08-07 | University Of South Carolina | Reproducible sample preparation method for quantitative stain detection |
| WO2016176838A1 (zh) * | 2015-05-06 | 2016-11-10 | 北京大学口腔医院 | 一种口腔探测、数据处理装置和方法及口腔探测系统 |
| CN104887174B (zh) * | 2015-06-23 | 2016-06-29 | 哈尔滨工业大学 | 牙齿组织早期龋损差动光热成像检测系统与方法 |
| CN104880437A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-09-02 | 哈尔滨工业大学 | 半透明介质材料光热特性测量系统与方法 |
| US10248883B2 (en) | 2015-08-20 | 2019-04-02 | Align Technology, Inc. | Photograph-based assessment of dental treatments and procedures |
| WO2017079837A1 (en) | 2015-11-10 | 2017-05-18 | Quantum Dental Technologies Inc. | Systems and methods for spatial positioning of diagnostic and or treatment probe based on surface profile detection |
| US11554000B2 (en) | 2015-11-12 | 2023-01-17 | Align Technology, Inc. | Dental attachment formation structure |
| US11931222B2 (en) | 2015-11-12 | 2024-03-19 | Align Technology, Inc. | Dental attachment formation structures |
| US11103330B2 (en) | 2015-12-09 | 2021-08-31 | Align Technology, Inc. | Dental attachment placement structure |
| US11596502B2 (en) | 2015-12-09 | 2023-03-07 | Align Technology, Inc. | Dental attachment placement structure |
| JP7266519B2 (ja) | 2016-04-01 | 2023-04-28 | ブラック ライト サージカル， インコーポレイテッド | 時間分解蛍光分光法のためのシステム、デバイス、および方法 |
| CN109640877A (zh) * | 2016-05-10 | 2019-04-16 | 神原正树 | 牙齿健康性判定辅助装置和牙齿健康性判定辅助系统 |
| WO2017218951A1 (en) | 2016-06-17 | 2017-12-21 | Align Technology, Inc. | Orthodontic appliance performance monitor |
| EP3471599A4 (en) | 2016-06-17 | 2020-01-08 | Align Technology, Inc. | INTRAORAL DEVICES WITH SENSOR |
| JP6783444B2 (ja) * | 2016-07-20 | 2020-11-11 | 国立大学法人千葉大学 | 舌苔量推定システム及び舌苔量推定方法 |
| US10507087B2 (en) | 2016-07-27 | 2019-12-17 | Align Technology, Inc. | Methods and apparatuses for forming a three-dimensional volumetric model of a subject's teeth |
| EP3490439B1 (en) | 2016-07-27 | 2023-06-07 | Align Technology, Inc. | Intraoral scanner with dental diagnostics capabilities |
| CN109922754B (zh) | 2016-11-04 | 2021-10-01 | 阿莱恩技术有限公司 | 用于牙齿图像的方法和装置 |
| US11376101B2 (en) | 2016-12-02 | 2022-07-05 | Align Technology, Inc. | Force control, stop mechanism, regulating structure of removable arch adjustment appliance |
| WO2018102702A1 (en) | 2016-12-02 | 2018-06-07 | Align Technology, Inc. | Dental appliance features for speech enhancement |
| EP3824843A1 (en) | 2016-12-02 | 2021-05-26 | Align Technology, Inc. | Palatal expanders and methods of expanding a palate |
| CN113440273A (zh) | 2016-12-02 | 2021-09-28 | 阿莱恩技术有限公司 | 一系列腭扩张器及其形成方法和形成设备 |
| US10548700B2 (en) | 2016-12-16 | 2020-02-04 | Align Technology, Inc. | Dental appliance etch template |
| JP2018100830A (ja) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | 横河電機株式会社 | 光スペクトル測定装置 |
| US10456043B2 (en) | 2017-01-12 | 2019-10-29 | Align Technology, Inc. | Compact confocal dental scanning apparatus |
| US10779718B2 (en) | 2017-02-13 | 2020-09-22 | Align Technology, Inc. | Cheek retractor and mobile device holder |
| US10613515B2 (en) | 2017-03-31 | 2020-04-07 | Align Technology, Inc. | Orthodontic appliances including at least partially un-erupted teeth and method of forming them |
| CN106959317B (zh) * | 2017-05-05 | 2023-05-23 | 海南大学 | 一种自动可控温型近红外光热转换测试仪 |
| US11045283B2 (en) | 2017-06-09 | 2021-06-29 | Align Technology, Inc. | Palatal expander with skeletal anchorage devices |
| WO2018232299A1 (en) | 2017-06-16 | 2018-12-20 | Align Technology, Inc. | Automatic detection of tooth type and eruption status |
| WO2019005808A1 (en) | 2017-06-26 | 2019-01-03 | Align Technology, Inc. | BIOCAPTOR PERFORMANCE INDICATOR FOR INTRABUCCAL DEVICES |
| US10885521B2 (en) | 2017-07-17 | 2021-01-05 | Align Technology, Inc. | Method and apparatuses for interactive ordering of dental aligners |
| CN114903623A (zh) | 2017-07-21 | 2022-08-16 | 阿莱恩技术有限公司 | 颚轮廓锚固 |
| CN110996836B (zh) | 2017-07-27 | 2023-04-11 | 阿莱恩技术有限公司 | 用于通过光学相干断层扫描术来处理正畸矫正器的系统和方法 |
| CN115462921A (zh) | 2017-07-27 | 2022-12-13 | 阿莱恩技术有限公司 | 牙齿着色、透明度和上釉 |
| US11116605B2 (en) | 2017-08-15 | 2021-09-14 | Align Technology, Inc. | Buccal corridor assessment and computation |
| WO2019036677A1 (en) | 2017-08-17 | 2019-02-21 | Align Technology, Inc. | SURVEILLANCE OF CONFORMITY OF DENTAL DEVICE |
| US10813720B2 (en) | 2017-10-05 | 2020-10-27 | Align Technology, Inc. | Interproximal reduction templates |
| US11534268B2 (en) | 2017-10-27 | 2022-12-27 | Align Technology, Inc. | Alternative bite adjustment structures |
| CN111295153B (zh) | 2017-10-31 | 2023-06-16 | 阿莱恩技术有限公司 | 具有选择性牙合负荷和受控牙尖交错的牙科器具 |
| WO2019089989A2 (en) | 2017-11-01 | 2019-05-09 | Align Technology, Inc. | Automatic treatment planning |
| US11534974B2 (en) | 2017-11-17 | 2022-12-27 | Align Technology, Inc. | Customized fabrication of orthodontic retainers based on patient anatomy |
| US11219506B2 (en) | 2017-11-30 | 2022-01-11 | Align Technology, Inc. | Sensors for monitoring oral appliances |
| US11432908B2 (en) | 2017-12-15 | 2022-09-06 | Align Technology, Inc. | Closed loop adaptive orthodontic treatment methods and apparatuses |
| US10980613B2 (en) | 2017-12-29 | 2021-04-20 | Align Technology, Inc. | Augmented reality enhancements for dental practitioners |
| US11013581B2 (en) | 2018-01-26 | 2021-05-25 | Align Technology, Inc. | Diagnostic intraoral methods and apparatuses |
| US11937991B2 (en) | 2018-03-27 | 2024-03-26 | Align Technology, Inc. | Dental attachment placement structure |
| US11564777B2 (en) | 2018-04-11 | 2023-01-31 | Align Technology, Inc. | Releasable palatal expanders |
| US11494899B2 (en) | 2018-12-21 | 2022-11-08 | The Procter & Gamble Company | Apparatus and method for operating a personal grooming appliance or household cleaning appliance |
| CA3123635A1 (en) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | Quantum Dental Technologies Inc. | Devices and methods for the intra-operative verification of oral health procedures |
| US11653838B2 (en) * | 2020-03-11 | 2023-05-23 | Alireza Moheb | System and method for classification of dental health based on digital imagery |
| CN112023604B (zh) * | 2020-08-04 | 2022-06-24 | 西安建筑科技大学 | 一种双频段复合声波抑雾方法 |
| WO2022051636A1 (en) * | 2020-09-04 | 2022-03-10 | Trustees Of Boston University | Fluorescence-coded mid-infrared photothermal microscope |
| CN112493997B (zh) * | 2020-11-30 | 2023-03-31 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种光声内窥成像装置及基于该装置的光声内窥成像方法 |
| CN113358697B (zh) * | 2021-04-27 | 2022-03-29 | 东南大学 | 基于非线性调频的高分辨率光热脉冲压缩热成像检测方法 |
| WO2023212402A1 (en) * | 2022-04-29 | 2023-11-02 | Purdue Research Foundation | Label-free autofluorescence-detected mid-ir photothermal microscopy |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4200741C2 (de) | 1992-01-14 | 2000-06-15 | Kaltenbach & Voigt | Einrichtung zum Erkennen von Karies an Zähnen |
| US5371368A (en) * | 1992-07-23 | 1994-12-06 | Alfano; Robert R. | Ultrafast optical imaging of objects in a scattering medium |
| US5880826A (en) * | 1997-07-01 | 1999-03-09 | L J Laboratories, L.L.C. | Apparatus and method for measuring optical characteristics of teeth |
| JP4148603B2 (ja) * | 1999-07-23 | 2008-09-10 | 倉敷紡績株式会社 | 光学測定用口腔内治具 |
| US6584341B1 (en) * | 2000-07-28 | 2003-06-24 | Andreas Mandelis | Method and apparatus for detection of defects in teeth |
| US6980299B1 (en) * | 2001-10-16 | 2005-12-27 | General Hospital Corporation | Systems and methods for imaging a sample |
| WO2004028379A1 (en) * | 2002-09-25 | 2004-04-08 | Flock, Stephen, T. | Microsurgical tissue treatment system |
| US20040236269A1 (en) * | 2002-09-25 | 2004-11-25 | Marchitto Kevin S. | Microsurgical tissue treatment system |
| JP4521180B2 (ja) * | 2003-12-05 | 2010-08-11 | 株式会社モリタ製作所 | 診断用撮影器 |
| JP2004298503A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Olympus Corp | 歯科検査用光イメージング装置 |
| JP4221579B2 (ja) * | 2003-05-20 | 2009-02-12 | 株式会社モリタ東京製作所 | 歯科光診断装置用プローブ |
| FR2858205B1 (fr) * | 2003-07-28 | 2005-09-16 | Sopro Soc | Appareil de detection et de caracterisation des tissus biologiques |
| JP2005087509A (ja) * | 2003-09-18 | 2005-04-07 | Kao Corp | 虫歯検出装置および虫歯検出方法 |
| JP2005118421A (ja) * | 2003-10-20 | 2005-05-12 | Olympus Corp | 修復歯の識別装置 |
| WO2006062987A2 (en) * | 2004-12-09 | 2006-06-15 | Inneroptic Technology, Inc. | Apparatus, system and method for optically analyzing substrate |
-
2006
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2013
- 2013-04-02 JP JP2013076844A patent/JP5739471B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220091319A (ko) | 2020-12-23 | 2022-06-30 | 경북대학교 산학협력단 | 미세 파절 측정장치 및 그를 이용한 미세 파절 측정방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| EP1906835A1 (en) | 2008-04-09 |
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