(57)【要約】  口腔内走査装置が、低コヒーレンス光の光源を有する。干渉計が、低コヒーレンス光を参照経路及び試料経路まで導き、参照及び試料経路に沿って返された結合光から干渉によって画像データを生成する。固定具が、試料経路に光学的に結合されており、そして、患者の顎同士の間にクランプ固定するように特徴付けられた咬合部分と、走査のための湾曲走査経路を画定する軌道と、試料経路光を歯まで及びそれらから導くように構成された１つ又は複数のスキャナと、１つ又は複数のスキャナを湾曲走査経路に沿って動かすアクチュエータ及び並進装置と、を有する。制御論理プロセッサが、固定具からの光走査と取得とを同期させる。表示器が、取得された走査データの表示のために制御論理プロセッサと信号通信している。
2019524327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
口腔内走査装置であって、
ａ）低コヒーレンス光の光源と、
ｂ）干渉計であって、前記低コヒーレンス光を参照経路及び試料経路まで導き、前記参照及び試料経路に沿って返された結合光から干渉によって画像データを生成する干渉計と、
ｃ）前記試料経路に光学的に結合されている固定具であって、前記固定具は、
（ｉ）患者の顎同士の間に延在するように構成された設置部分と、
（ｉｉ）走査のための湾曲走査経路を画定する軌道と、
（ｉｉｉ）前記試料経路光を前記患者の歯まで及びそれらから導くように構成された１つ又は複数のスキャナと、
（ｉｖ）前記１つ又は複数のスキャナを前記湾曲走査経路に沿って動かすアクチュエータ及び並進装置と、
を備え、
ｄ）前記固定具からの光走査と取得とを同期させる制御論理プロセッサと、
ｅ）取得された走査データを表示するために前記制御論理プロセッサと信号通信する表示器と、を備える口腔内走査装置。
【請求項２】
前記固定具は、光ファイバによって前記試料経路に光学的に結合されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記固定具は、走査された領域の一部を撮像するカメラを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記固定具は、前記患者の歯の歯弓形状に嵌合するように調節可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記低コヒーレンス光の光源は、スーパールミネセントダイオードである、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記干渉計は、マッハツェンダ干渉計である、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記干渉計は、マイケルソン干渉計である、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記固定具は、１つ若しくは複数の歯又は歯列弓全体を走査するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記アクチュエータは、モータであり、前記並進装置は、前記１つ又は複数のスキャナを引張力の下で前記軌道に沿って引く、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記制御論理プロセッサは、３Ｄ画像データを前記歯の走査から再構成する、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記並進装置は、前記スキャナを前記湾曲走査経路に沿って両方向に動かす、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記スキャナは、微小電気機械システムデバイスを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記スキャナは、回転式ミラーを駆動するモータを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記スキャナは、屈折率分布型レンズを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
口腔内走査装置であって、
ａ）低コヒーレンス光の光源と、
ｂ）干渉計であって、前記低コヒーレンス光を参照経路及び試料経路まで導き、前記参照及び試料経路に沿って返された結合光から干渉によって画像データを生成する干渉計と、
ｃ）前記試料経路に光学的に結合されている固定具であって、前記固定具は、
（ｉ）患者の顎同士の間にクランプ固定するように特徴付けられた咬合部分と、
（ｉｉ）走査のための湾曲走査経路を画定する軌道と、
（ｉｉｉ）前記湾曲走査経路に直交する方向に走査しながら、前記試料経路光を前記歯の複数の側面まで及びそれらから同時に導くように構成された複数のスキャナを備えるセットと、
（ｉｖ）前記スキャナのセットを前記湾曲走査経路に沿って動かすアクチュエータ及び並進装置と、
を備え、
ｄ）前記固定具からの光走査と取得とを同期させる制御論理プロセッサと、
ｅ）取得された走査データの表示のために前記制御論理プロセッサと信号通信する表示器と、を備える口腔内走査装置。
【請求項１６】
前記固定具は、一方又は両方の歯列弓をシングルパスで走査する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
口腔内走査のための方法であって、前記方法は、コンピュータによって少なくとも部分的に実行されて、
ａ）低コヒーレンス光の光源にエネルギを与えることと、
ｂ）前記低コヒーレンス光を参照経路及び試料経路まで導いて、前記参照及び試料経路に沿って返された結合光から干渉によって画像データを生成することと、
ｃ）固定具を前記試料経路に光学的に結合することであって、前記固定具は、
（ｉ）患者の歯同士の間にクランプ固定するように特徴付けられた咬合部分と、
（ｉｉ）走査のための湾曲走査経路を画定する軌道と、
（ｉｉｉ）試料経路光を前記歯まで及びそれらから導くように構成された１つ又は複数のスキャナと、
（ｉｖ）前記１つ又は複数のスキャナを前記湾曲走査経路に沿って動かすアクチュエータ及び並進装置と、を備え、
ｄ）前記固定具からの光走査と取得とを同期させることと、
ｅ）取得された走査データを表示すること、記憶すること又は伝送することと、を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、口腔内診断撮像に関し、より詳細には、口腔内走査のための装置及び方法に関する。より具体的には、本開示は、患者の歯の深さ分解（つまり深さ方向の分解能を持つ）３Ｄ画像を生成するための走査装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯の深さ分解撮像によって提供される機能についての関心の高まりの結果、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＯＣＴ、光干渉断層撮影）を使用する様々なタイプのハンドヘルドスキャナが開発されてきた。ＯＣＴスキャナを使用することにより、歯科医は、深さ分解画像データを取得してもよく、このデータは、表面構造だけでなく、歯構造内部にある歯の特徴も示すことにより、疾患診断を支援して、口腔外科、歯列矯正、及び歯科印象に有用事項を提供する。加えて、深いカリエス等の疾患状態が検出される場合がある。
【０００３】
既存のソリューションについての問題の中に、ＯＣＴプローブの正確で安定した設置に対するニーズがある。ハンドヘルドＯＣＴ装置については、プローブの制御を歯表面にわたる当該プローブの進路内で維持することが、非常に困難である場合がある。プローブの制御が不十分な動きは、一貫しないか又は不完全な深さデータをもたらすことがあり、そのため走査プロセス中の設置の不正確さ及び意図的でないプローブ移動を補償するための相当な処理機能が必要となる。１度に２本以上又は２本の歯についての正確な画像を取得することは、非常に困難な場合がある。患者の口腔全体を走査して、それぞれの歯から正確な画像を取得することは、手動スキャナ方法を使用するならば実行可能ではない。その代わりに、個々の歯が、別個に走査されなければならず、そして、後続のデジタル画像処理が１度に数本を上回る歯を特徴付けるのに十分な情報を一緒に接合するために必要とされる。
【０００４】
Ｂｅｒｎｅｒらによる特許文献１、及びＰｕｌｉｄｏらへの特許文献２に参照がなされる。
【０００５】
このように、これらの問題を解決して、適切な口腔内の表面特徴付けのための複数の歯にわたる正確な深さ分解撮像データを提供する方法及び装置に対するニーズが存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１４４８７５号
【特許文献２】米国特許第８，９８９，５６７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００２／５５０８２号明細書
【特許文献４】特開２００８−５８１３８号公報
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１５／１８２１２０号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１３／１０８９８１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、歯及び別の口腔内構造の正確な特徴付けに対するニーズに対処にすることを目的とする。本開示の実施形態は、走査及び後続の画像キャプチャを自動化してもよい技術を使用することにより、口腔撮像全体が、高度に精巧な静止撮像システムを伴わずに取得されてもよい。
【０００８】
これらの目的は、例示的な例によってのみ提供され、そのような目的は、本発明の１つ又は複数の実施形態の例示的なものであってもよい。本発明によって本質的に達成される別の望ましい目的及び利点を、当業者が気づくか当業者によって明らかになる場合がある。本発明は、添付クレームによって規定される。
【０００９】
本出願の１つの側面に従って、口腔内走査装置が提供され、この装置は、ａ）低コヒーレンス光の光源と、ｂ）干渉計であって、低コヒーレンス光を参照経路及び試料経路まで導き、参照及び試料経路に沿って返された結合光から干渉によって画像データを生成する干渉計と、ｃ）試料経路に光学的に結合されている固定具であって、固定具は、（ｉ）患者の顎同士の間に延在するように構成された設置部分と、（ｉｉ）走査のための湾曲走査経路を画定する軌道と、（ｉｉｉ）試料経路光を患者の歯まで及びそれらから導くように構成された１つ又は複数のスキャナと、（ｉｖ）１つ又は複数のスキャナを湾曲走査経路に沿って動かすアクチュエータ及び並進装置と、を備え、ｄ）固定具からの光走査と取得とを同期させる制御論理プロセッサと、ｅ）取得された走査データを表示するために制御論理プロセッサと信号通信する表示器と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明についての前述の並びに別の対象、特徴及び利点は、添付図面に示されるような本発明の実施形態についての以下のより具体的な説明から明らかになる。図面の要素が、互いに対して必ずしも共通の尺度を有するわけではない。
【図１】口腔内撮像のための深さ分解撮像装置の簡略図である。
【図２】本開示の実施形態に従う、マッハツェンダ干渉計システムを使用する波長掃引型ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）装置を示す。
【図３】本開示の実施形態に従う、マイケルソン干渉計システムを使用する波長掃引型ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）装置を示す。
【図４】Ａ走査、Ｂ走査、及びＣ走査が、本開示のＯＣＴ装置を使用して口腔内特徴の断層画像を形成することに関係している態様を示す概略図である。
【図５】口腔内ＯＣＴ撮像のための構成要素を有する広帯域光源の使用を示す概略図であり、光源は、１つの遠位端部から単一モード光ファイバに結合されている。
【図６】深さ分解口腔内撮像装置の構成要素を示す概略図である。
【図７】深さ分解撮像装置の構成要素を示す略図である。
【図８】本開示の実施形態に従う、患者の口腔を走査するために設置されたときの口腔内固定具を示す側面図である。
【図９Ａ】口腔内固定具内の走査構成要素についての断面図である。
【図９Ｂ】口腔内固定具内の走査構成要素についての断面斜視図である。
【図９Ｃ】本開示の実施形態に従う、口腔内固定具のためのスキャナの構成要素を示す概略側面図である。
【図９Ｄ】本開示の代替実施形態に従う、口腔内固定具のためのスキャナの構成要素を示す概略側面図である。
【図１０Ａ】参照のための３Ｄ直交座標マッピングを伴う、上方から見たラスタ走査の詳細を示す概略図である。
【図１０Ｂ】ラスタ走査の一部分についての平面図を示す概略図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｂで提供された走査を補完するラスタ走査の別の部分についての平面図を示す概略図である。
【図１１】本開示の実施形態に従う、走査シーケンスを示す論理流れ図である。
【図１２Ａ】フーリエ変換によって処理されて、ＯＣＴ画像を形成するために使用される深さ分解信号を取得するための連続したＡ走査の小規模セットを示す。
【図１２Ｂ】深さ分解走査データから形成された再構成画像を示す。
【図１３Ａ】本開示の口腔内システムを使用して取得された３Ｄ表面輪郭画像を示す。
【図１３Ｂ】本開示の口腔内システムを使用して生成された３Ｄ画像を示す。
【図１３Ｃ】本開示の口腔内システムを使用して取得されてもよい典型的なアンファス（一括同時撮像、ｅｎｆａｃｅ）断面を示す。
【図１３Ｄ】口腔内撮像装置によって取得された歯の深さセクショニングを有する画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下は、例示的方法及び／又は装置の実施形態の説明であり、同一参照番号がいくつかの図のそれぞれにおける構造の同一要素を特定している図面を参照する。
【００１２】
本開示の文脈で使用される場合、用語「第１」、「第２」等は、必ずしもなんらかの順序、連続又は優先関係を表すわけではないけれども、別段の指定がない限り、１つのステップ、要素又は要素のセットを別の１つのものからより明確に識別するために単に使用される。
【００１３】
本明細書において使用されるとき、用語「通電可能な」とは、電力を受け取ると、そして、選択的に許可信号を受け取ると、示された機能を実行する装置又は構成要素のセットに関係する。
【００１４】
本開示の文脈において、用語「光学素子」とは、光ビームを形成及び方向付けるために使用される、レンズ、並びに別の屈折、回析及び反射構成要素又は開口を指すために概して使用される。このタイプの個々の構成要素は、光学部品と称される。
【００１５】
本開示の文脈において、用語「観察者」、「オペレータ」、及び「ユーザ」は、カメラ又はスキャナを作動させてもよく、また、表示モニタ上の歯科画像等の画像を観察又は操作してもよい観察する従事者、技術者又は別の人物に相当し、それらを指すと考えられる。「オペレータ命令」又は「観察者命令」は、カメラ若しくはスキャナ上のボタンをクッリクすることによる、コンピュータマウスを使用することによる、又はタッチスクリーン若しくはキーボード入力による等で、観察者によって入力される明示的なコマンドから取得される。用語「被写体」とは、撮像されている患者の歯又は別の部分を指し、光学用語では、対応する撮像システムの「対象」に相当すると考えられてもよい。
【００１６】
本開示の文脈において、語句「信号通信する」とは、２つ以上の装置及び／又は構成要素が、なんらかのタイプの信号経路をわたって伝搬する信号を介して互いと通信できることを示す。信号通信は、有線又は無線であってもよい。信号は、通信、電力、データ、又はエネルギ信号であってもよい。信号経路は、第１の装置及び／又は構成要素と、第２の装置及び／又は構成要素との間の物理、電気、磁気、電磁、光学、有線、及び／又は無線接続を含んでもよい。信号経路は、また、第１の装置及び／又は構成要素と、第２の装置及び／又は構成要素との間に追加の装置及び／又は構成要素を含んでもよい。
【００１７】
本開示の文脈において、用語「カメラ」とは、歯及び支持構造の表面から反射された立体照明等の反射された可視又はＮＩＲ（近赤外線）光から反射率、２Ｄデジタル画像を取得することを可能にされている装置に関連する。
【００１８】
本開示の文脈において、説明的語句「機械的に結合される」とは、１つの構成要素の配設が、それが結合される構成要素の空間的配設に影響を及ぼすような、２つ以上の構成要素の間の機械的連合、接続、関連又は連結を示すことが意図されている。機械的結合のために、２つの構成要素が、直接接触している必要はなく、１つ又は複数の中間構成要素を介して連結されてもよい。語句「光学的に結合される」とは、対応する光学部品が、それらの間で光学信号を渡すのに適しているように配設されていることを示す。
【００１９】
本出願の特定の例示的方法及び／又は装置の実施形態は、歯、歯肉組織、及び別の口腔内特徴の表面を特徴付ける信号を取得するための深さ分解ボリューム撮像を提供してもよい。
【００２０】
＜撮像装置＞
図１は、口腔内撮像のための深さ分解撮像装置３００の簡略図である。中央処理ユニット、ＣＰＵ７０、並びに信号生成論理回路７４及び関連する支持回路の制御の下で、プローブ４６は、図１〜３及び後続の図に試料Ｔとして示された歯又は別の口腔内特徴の中に励起信号を導く。プローブ４６は、ハンドヘルドであってもよく、又はそうでなく口腔内部の適所に一時的に固定されてもよい。プローブ４６は、歯から放射する、反射及び散乱信号等の深さ分解応答信号を取得し、応答信号は、サンプリングされた組織（例えば、歯、歯茎）についての深さ分解構造情報をコード化する。応答信号は、検出器６０に進み、検出器は、符号化情報を抽出して使用するための回路及び支持ロジックを提供する。ＣＰＵ７０は、次いで、深さ分解応答信号によって歯表面又は関連特徴の表面の３Ｄ又はボリューム画像の再構成を実行する。ＣＰＵ７０は、また、サンプリングされた組織の部分を特定して３Ｄ表面計算を改善するためのセグメンテーション処理等の別の種類の処理を実行してもよい。表示器７２は、次いで、再構成されたボリューム画像の個々のスライスを示すこと等の３Ｄ表面画像コンテンツの描画を可能にする。計算された表面データの又は表面データの全て若しくは一部分だけを示す画像の記憶及び伝送も、また、必要に応じて実行されてもよい。
【００２１】
図２及び３の簡略図は、それぞれ、本開示の実施形態に従う、プログラム可能フィルタ１１０を使用する波長掃引型ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）装置１００を示す。それぞれの場合、プログラム可能フィルタ１１０は、照明源を提供する同調レーザ５０の部分として使用される。口腔内ＯＣＴに対して、例えば、レーザ５０は、約４００と１６００ｎｍとの間の波長に対応する周波数（波数ｋ）の範囲にわたって同調可能であってもよい。本開示の実施形態に従って、約８３０ｎｍを中心とする３５ｎｍの帯域幅の同調可能範囲が、口腔内ＯＣＴに使用されてもよい。
【００２２】
図２の実施形態において、ＯＣＴ走査のためのマッハツェンダ干渉計システムが示されている。図３は、代替のマイケルソン干渉計システムのための構成要素を示す。これらの実施形態に対して、プログラム可能フィルタ１１０は、レーザ空洞の部分を提供して同調レーザ５０出力を生成する。可変レーザ５０が出力され、カプラ３８を通って試料アーム４０及び参照アーム４２まで進む。図２において、試料アーム４０の信号（例えば、信号Ｔ）は、循環器４４を通ってプローブ４６まで進んで、試料組織（例えば、歯、歯列）を測定する。サンプリングされた深さ分解信号は、循環器４４（図２）を通して後方に、そして、カプラ５８を通して検出器６０まで導かれる。図３において、信号Ｔは、試料アーム４０及び参照アーム４２まで直接進み、サンプリングされた信号は、カプラ３８を通して後方に、そして検出器６０まで導かれる。検出器６０は、同相雑音をキャンセルするように構成された１対の平衡光検出器を使用してもよい。制御論理プロセッサ（中央処理ユニットＣＰＵ）７０が、同調レーザ５０及びそれ自体のプログラム可能フィルタ１１０、並びに検出器６０と信号通信し、そして、検出器６０から出力を取得して処理する。また、図１に示すように、ＣＰＵ７０は、コマンド入力のため、及び様々な角度、及び断面又はスライスから３Ｄ画像コンテンツを描画すること等のＯＣＴ結果表示のために表示器７２と信号通信している。しかし、従来の追加のオペレータ／コマンド入力装置は、例示的な深さ分解撮像装置３００又は例示的な装置１００によって使用されてもよい。
【００２３】
図４の概略図は、本開示のＯＣＴ装置を使用して口腔内特徴の断層画像を形成するために使用されてもよい走査シーケンスを示す。図４に示すシーケンスは、単一のＢ走査画像が生成される態様を要約する。ラスタスキャナは、点毎に、試料歯にわたって照明として選択された光シーケンスを走査する。図４に示すような周期性駆動信号９２が、ラスタスキャナミラーを駆動するために使用されることにより、水平方向に延在する離散点８２として示された、試料のそれぞれの列を横断して延在する横方向走査又はＢ走査を制御する。Ｂ走査の線又は列に沿った複数の点８２のそれぞれにおいて、ｚ軸方向にデータを取得するＡ走査又は深さ走査が、選択された波長帯域の連続した部分を使用して生成される。図４は、波長帯域を通るレーザの対応する同調によって、ラスタスキャナを使用して単純昇順を生成するための駆動信号９２を示す。再帰走査信号９３、駆動信号９２の部分は、走査ミラーを次の線のためのその始動位置まで後方に単に戻し、データは、再帰走査信号９３の間に取得されない。
【００２４】
Ｂ走査駆動信号９２は、ＯＣＴプローブ４６（図２、３）のラスタスキャナのために、検流計、微小電気機械ミラー等の作動可能な走査機構を駆動することが留意されるべきである。それぞれの増分スキャナ位置、Ｂ走査の列に沿ったそれぞれの点８２において、Ａ走査が、１つのタイプの１Ｄデータとして取得され、歯の中へと延在する単一の線に沿った深さ分解データを提供する。スペクトルＯＣＴによってＡ走査データを取得するために、同調レーザ又は別のプログラム可能な光源が、スペクトルシーケンスによって掃引される。このように、プログラム可能フィルタが３０ｎｍの波長範囲を通して光源を掃引する実施形態において、照明を生成するためのこのシーケンスは、Ｂ走査経路に沿ったそれぞれの点８２において実行される。図４が示すように、Ａ走査取得のセットは、それぞれの点８２において、すなわち、走査ミラーのそれぞれの位置において実行する。一例として、それぞれの位置８２においてＡ走査を生成するための２０４８個の測定値が存在してもよい。
【００２５】
図４は、それぞれのＡ走査中に取得される情報を概略的に示す。ＤＣ信号内容物が除去されて示される干渉信号８８が、それぞれの点８２についての時間間隔にわたって取得され、信号は、掃引に必要な時間間隔（掃引源の波長に一対一対応を有する）の関数であり、取得された信号は、参照からの光と干渉計（図２、３）のフィードバック（又は試料）アームを結合することによって生成されたスペクトル干渉縞を示す。フーリエ変換は、それぞれのＡ走査のための変換ＴＦを生成する。Ａ走査に対応する１つの変換信号は、図４に例として示されている。
【００２６】
上記の説明から、有意なデータ量が単一のＢ走査シーケンスにわたって取得されることが認められてもよい。このデータを効率的に処理するために、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が使用されて、スペクトルベース信号データを画像コンテンツがそれからより容易に生成されてもよい対応する空間ベースデータに変換する。
【００２７】
フーリエ領域ОＣＴにおいて、Ａ走査は、深さ分解ＯＣＴ信号の１つの線（ｚ軸）を生成するスペクトル取得の１つの線に対応する。Ｂ走査データは、対応する走査された線に沿った列Ｒとして２ＤのＯＣＴ画像を生成する。ラスタ走査は、Ｃ走査方向のラスタスキャナ取得を増加させることによって複数のＢ走査データを取得するのに使用される。
【００２８】
本開示の実施形態は、例えば、ＳＬＤ（スーパールミネセントダイオード）等の低コヒーレンス光源を使用し、この光源は、口腔内固定具、及び複数の歯についての管理された連続走査に適している走査パターンを有する。走査パターンは、画像キャプチャ及び処理の自動化を促進するように特に適合されることにより、深さ分解ＯＣＴ撮像によって歯構造を正確に特徴付ける。
【００２９】
図５の概略図は、本開示の実施形態に従う、口腔内ＯＣＴ撮像のための１つの遠位端部から２×２の単一モード光ファイバ２２に結合された広帯域光源２０の使用について示す。広帯域光は、図２及び３に関して概説された基本パターンに従いながら、参照光と試料光（例えば、試料Ｔへの）とに分割される。試料アーム４０からの試料光出力が、視準され、次いで、ＭＥＭＳスキャナ、検流計スキャナ、別のスキャナ装置等の走査ミラー２４によって向きを変えられる。この走査光は、試料Ｓの表面の上下にある組織に集中させられ、そして、その組織によって散乱させられる。試料Ｓから後方散乱させられた光は、共通の光学走査経路を経由して試料アームファイバの中に結合される。参照光は、参照ミラー２６から再帰反射させられる。参照アーム４２からの参照光は、２×２のファイバカプラ３８において後方散乱させられた試料光と干渉する。干渉光は、検出器３０として示されたカスタマイズされた分光計に送達される。スペクトルの１つの線が、取得され、処理され、試料Ｓにおけるそれぞれの走査点に対応する深さ分解信号の１つの線に変換される。
【００３０】
走査ミラー２４は、比較的低い速度、例えば２５ｆｐｓ（フレーム毎秒）で１Ｄラスタ走査を試料Ｓに導く。口腔内撮像に対して、走査幅は、それぞれの走査線について１０〜１５ｍｍの間にあってもよい。１Ｄ干渉スペクトルが、１Ｄ走査線のそれぞれの走査点について同期して取得される。例えば、スペクトルの１０００本の線が、持続する２５ｆｐｓに対して、公称２５ｋ線／秒の取得速度で取得される。このことは、１０〜１５μｍ範囲内の走査デジタル分解能を与える。横方向光学分解能は、集中された走査中央部によって決定される。深さ分解能は、光源２０の帯域幅に反比例している。したがって、光源２０からの光ビームがより広いほど、深さ分解能がより高い。一例として、中心波長８００ｎｍ及び帯域幅５０ｎｍの光源２０による深さ分解能は、５．６μｍであってもよい。
【００３１】
図５についての説明を続けると、誘導光源１３８が、患者の口腔内部の照明を提供して走査構成要素の設置を改善するのを助けるために提供されてもよい。
【００３２】
図６は、深さ分解撮像装置２００の構成要素を示す概略図である。撮像エンジン５２において、光源２０は、光を参照２８まで導く２×２のファイバカプラ３８を通して、口腔内固定具６２に光学的に結合されている試料アーム４０まで光を導く。固定具６２からの調光は、次いで、検出器６０、干渉計装置までカプラ３８によって割り振って戻される。例えば、コンピュータ、又は専用制御論理プロセッサ等のプロセッサ８０が、次いで、制御及び動作ロジックを装置２００の機能に提供する。表示器３４は、プロセッサ８０と信号通信して、撮像結果を表示する。
【００３３】
図７の略図は、口腔内固定具６２を有する深さ分解撮像装置２００の構成要素を表し、口腔内固定具は、使用中でないときに、装置を収容するために使用されてもよい保持器６４を有する。保持器６４は、口腔内固定具６２が使用中でないときに、電力及び／又は保護を提供してもよい。オペレータ制御スイッチ４８等の制御器が、次により詳細に説明されるように、走査シーケンスの開始又は休止のために提供されてもよい。図７に示す例示的実施形態では、撮像エンジン５２は、撮像装置２００機能の制御のための一体化プロセッサ（図示せず）を含む。撮像エンジン５２は、例えば、図６に示す構成要素のうちのいずれか又はその全てを含んでもよい。撮像エンジン５２は、ケーブル６８によって口腔内固定具６２に接続され、ケーブルは、電気信号及び電力のための配線と、試料アーム光ファイバ４０と、を含んでもよい。
【００３４】
図８は、本開示の実施形態に従う、患者３６の口腔内部の歯を走査するために設置されたときの口腔内固定具６２を示す側面図である。患者３６は、走査中、装置と噛み合って、適所に固定具６２を把持することによって、顎内部にクランプ固定された状態に固定具６２を保持する。制御スイッチ４８は、患者が、技術者又は従事者の支援なしで、自動走査のために走査シーケンスを開始するのを可能にする。選択的なカメラ９４が固定具６２内部に装着されることにより、走査領域の少なくとも一部を示すプレビュー画像を提供する。本開示の実施形態に従って、プレビューカメラ９４は、表示器３４（図６）上での固定具６２位置を示す反射画像を表示する。画像は、例えば、２つ以上の色（多色）又は単色に着色されていてもよい。この表示は、観察者、又は別の技術者若しくは従事者が、固定具６２の更なる調整又は再配置が後続のＯＣＴ走査に有用であるか否かを決定することを可能にする。この機能は、１つ又は複数の歯が走査されなければならない場合等、歯弓の一部分のサブセットを走査するために固定具６２を設置することが役に立つ場合に、特に有用であることがある。
【００３５】
本開示の実施形態に従って、固定具６２が走査の方向付けを有することにより、走査装置が上側又は下側歯列弓のいずれかと面するように配置される。この構成は、固定具６２が逆転されることにより、患者の歯列のそれぞれの半分を別々に走査するのを可能にする。
【００３６】
固定具６２は、代替として、外部モータを有する内部軌道を有することにより、患者に適した軌道に沿ってスキャナ１３０を動かしてもよい。異なる歯弓寸法に対する調整も、また、提供されてもよい。
【００３７】
図９Ａ及び９Ｂは、口腔内固定具６２の様々な実施形態のためのスキャナ構成要素についての断面図及び断面斜視図をそれぞれ示す。１つ又は複数のスキャナ１３０が、固定具６２内部の軌道１３２に沿ってそれぞれ誘導されることにより、歯１２２、１２４及び関連する口腔内特徴に対してＯＣＴ光パターンのＢ走査照射を実行する。軌道１３２は、湾曲経路に沿ってスキャナを誘導するためのなんらかの好適な配列を有してもよい。
【００３８】
一例として、１つのバンク又はセットの５つのスキャナが、図９Ａに示す実施形態で提供される。スキャナは、露出されていてもよく、又は透明カバーの後方にあってもよい。スキャナ１３０のセット全体が、溝１３４内部の軌道１３２に沿って動かされることにより、湾曲軌道１３２に対して直角に走査してｘ走査（Ｃ走査）移動を提供する。スキャナ１３０ａ及び１３０ｂが、歯の舌側面を走査し、スキャナ１３０ｄ及び１３０ｅが、頬側面を走査する。１つ又は複数のスキャナ１３０ｃが、歯の咀嚼面の中央部分を走査する。通常、隣接する面の走査される領域は、いくらかの重複を有する。スキャナ１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｄ、及び１３０ｅが大きい十分な視野を有するならば、それらの結合走査領域が、追加のスキャナ１３０ｃを必要とすることなく、咬合面を完全に網羅することが可能である場合がある。別個のスキャナが、同一の軌道１３２を使用して又は複数の軌道を使用して、上顎又は下顎の歯構造を走査するように提供されてもよい。図９Ａのバンク型配列によって、例えば、上顎及び下顎歯弓の両方が、シングルパスで走査されてもよい。スキャナ１３０は、それぞれ、光ファイバによって試料アーム４０（図５、６）に光学的に結合されており、光ファイバは、走査が軌道１３２に沿って進行するように走査経路の湾曲に従って屈曲することが可能である。アクチュエータへの機械的結合は、軌道１３２に沿った必要な動きを提供する。複数のスキャナ１３０からの個々の信号は、時間多重方式で検出器６０によって検出されてもよい。
【００３９】
図９Ｂは、一度に軌道１３２の１つの部分に沿って走査することが可能な単一のスキャナ１３０を示す。スキャナ１３０の複数パスが、異なる歯表面の深さ分解特徴付けのために使用されてもよい。
【００４０】
様々なタイプのスキャナ１３０設計が、使用されてもよい。図９Ｃは、本開示の実施形態に従う、口腔内固定具のためのスキャナ１３０の構成要素を示す概略側面図である。この場合、スキャナ１３０は、急速可動反射面を提供することにより、シングルモードファイバ２２からの走査光エネルギを偏向させる微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス９６を使用し、それにより、Ｂ走査に、１つの方向には、歯又は別の対象解剖学的構造及びフィードバックに向かって外への、その反対方向には、分析のために干渉計又は別の検出器に戻る照明を提供する。小さい屈折率分布型若しくはＧＲＩＮレンズ９８、又は別のタイプの光学部品が、スキャナエネルギに対して光路を条件付けるために使用される。ファイバ２２への及びファイバ２２からレンズ９８への光の光学的結合は、例えば、スペーサ１６０、又は光学接着剤の使用によってもよい。
【００４１】
図９Ｄは、本開示の代替実施形態に従う、口腔内固定具のためのスキャナ１３０の構成要素を示す概略側面図である。ＧＲＩＮレンズ９８及び結合構成要素は、図９Ｃのものと類似している。スキャナ照明が、反射面１６４を駆動するモータ１６２を使用する偏向によって提供されて、Ｂ走査を達成する。
【００４２】
図１０Ａ、１０Ｂ、及び１０Ｃを参照すると、スキャナ１３０のそれぞれの配列は、軌道１３２に追従することにより、１つ又は複数の走査経路を提供する。軌道１３２は、湾曲していることにより、顎内部での歯３２の湾曲配列に追従する。図９Ａに示す固定具６２配列は、複数のスキャナを提供することにより、図１０Ａに示すようなシングルパス走査配列を可能にし、その配列は、上顎及び下顎歯弓の両方についての深さ分解撮像を提供してもよい。
【００４３】
図１０Ｂ及び１０Ｃの走査経路は、単一のスキャナ１３０が図９Ｂに示すように固定具６２内部に提供される場合に、使用されてもよい。スキャナは、それ自体の視野が滑らかかつ噛み合う面を網羅するように向けられてもよい。最初のパスにおいて、頬側及び咬合面が、走査されてもよい。次いで向きを反転させられ（例えば、手動又はステッパーモータを使用して）、次いで経路１３２に沿って反対方向に動かされるスキャナ１３０によって、舌側及び咬合面が走査されてもよい。
【００４４】
本開示の代替実施形態に従って、固定具６２は、一度に上顎弓だけ又は下顎弓だけを走査するように構成される。図８に関して、患者は、図１０Ａ〜１０Ｃに示す適切な走査を実行する第１の向きの固定具６２によって、上顎弓を走査する。患者は、次いで、固定具６２の向きを逆転させて、後続の走査において下顎弓を走査する。
【００４５】
図１０Ａ〜１０Ｃの走査配列を使用することにより、それぞれのＢ走査は、示している座標名称を使用して、ｙ−ｚ平面に２Ｄ深さ断面を生じさせる。Ｂ走査の向きは、走査経路及び図１０Ｂ及び１０Ｃを用いるシーケンスに対する戻り経路に関して、軸線ｙに関連している。図１０Ａ〜１０Ｃの平面図においては紙に垂直で、その左側の拡大側面図Ｅにおいては下向きの軸線ｚが、深さの向きである。第３次元ｘ走査は、スキャナ装置１２０を軌道１３２の湾曲経路に沿って動かすことによって実装される。アクチュエータ１４０は、走査装置１２０を湾曲経路に沿って前方に動かす。歯は、１〜１６に番号付けされて、下側口腔についての従来の歯科歯番号付けに対応する。歯についての３Ｄ画像全体は、示すようなｘ方向に湾曲経路に沿って取得されるとき、２Ｄ画像を継ぎ合わせることによって形成されてもよい。
【００４６】
モータ、電気機械機構、別の装置等のいくつかのタイプの従来装置のうちの任意のものが、アクチュエータ１４０として使用されてもよく、アクチュエータは、スキャナ１３０に機械的に結合されて、軌道１３２に沿った定められた並進（例えば、線形又は非線形の）を提供する。本開示の実施形態に従って、アクチュエータ１４０は、コード又はストリングを使用して軌道１３２に沿ってスキャナ１３０を動かすモータであってもよい。プーリ機構が、スキャナ１３０のこのＣ走査又はｘ軸線動作を湾曲軌道１３２に沿って提供するように設けられてもよい。
【００４７】
図７〜１０Ｃの例示的な実施形態は、固定具６２を提供し、固定具は、一旦、患者の咬合による等で適所に嵌合されて適所に保持されると、複数の歯、上側歯列弓全体、又は下側歯列弓全体を走査するために使用されてもよく、或いは、図１０Ａの適切な固定具６２設計さえあれば、患者の上側歯の全て又は下側歯の全てを一度に走査するように使用されてもよい。上記のように、口腔全体を走査するために、患者は、最初に、咬合部分６６を挿入して下側歯を走査し、次いで、固定具６２を垂直の向きに逆転させて上側歯を走査してもよい。代替として、上側弓が最初に走査され、下側弓がそれに続いてもよい。加えて、装置は、プロセッサ又はコンピュータからのコマンドを用いて制御されることにより、従事者の必要に応じて歯列弓全体のうちの一部分又は選択部分だけを走査してもよい。
【００４８】
本開示の実施形態に従って、頬面、咬合面、及び舌側走査を含む歯のセットについて、それぞれの走査は、約１４ｃｍの平均的成人歯長を用いて計算された、２５ｋ線／秒の取得速度において、３０μｍ、５００線／Ｂ走査のｘ、ｙ走査解像度によって約９３秒を要する。ｙ走査長は、１０〜１５ｍｍの範囲内にある。３パスが使用される場合、これらの値を用いた下側弓走査全体は、およそ１８０秒＝３分を要する。
【００４９】
異なるサイズの固定具６２が異なる口腔サイズの患者に使用されることにより、異なる体格を有する患者に対して好適な走査配列を可能にすることが留意されるべきである。代替として、例えば蝶番式の配列を使用する調節可能固定具が提供されることにより、固定具を特定の患者の歯弓形状に適合させてもよい。制御ソフトウェアがプログラミングされることにより、非線形の湾曲又は円弧走査経路の限定部分に走査を制限してもよい。例示的固定具６２の追加機構が、固定具６２を患者の歯又は歯弓に対して容易に設置するために使用されてもよい。いくつかの例示的実施形態では、固定具６２は、深さ分解撮像走査に対して、患者の上顎又は下顎に着脱可能に固定されるか、又は患者の上顎又は下顎に設置されてもよく、それにより、患者は、走査中に固定具６２を噛み付く必要がない。一例示的実施形態では、固定具６２は、上顎又は下顎の内側又は外側の複数の（例えば、対向する）側面に押し付ける引張力又は弾性特徴によって適所に保持されてもよい。一例示的実施形態では、固定具６２は、走査されていない歯、顎、又は歯列の部分によって適所に保持されてもよい。
【００５０】
＜走査シーケンス＞
図１１は、本開示の実施形態に従う、走査シーケンスを示す論理流れ図である。準備ステップＳ１００において、患者、技術者、又は従事者は、口腔内走査固定具６２を患者の口腔の中に挿入する。患者は、固定具６２に噛み付いてそれを適所に保持してもよい。開始ステップＳ１１０において、患者又は技術者／従事者は、走査のために固定具６２に電力供給する。固定具６２スキャナ構成要素は、走査のための始動位置に再設定されてもよい。走査ステップＳ１２０において、図１０に関して前記に示したように、走査が実行され、スキャナ移動、Ｂ走査パターン走査がスキャナミラーを軌道１３２に沿って移動させる。データ取得ステップＳ１３０において、口腔内固定具６２からスペクトル画像データが取得されて、プロセッサ６０（図６）に伝送される。表示ステップＳ１４０が、次いで、最近に取得された深さ分解歯画像が取得されて前処理されるときに、それから走査された表面データを表示する。決定ステップＳ１５０において、システム論理が、固定具による走査全体が完了されているか否かを決定する。走査が完了するまで、ステップＳ１２０、Ｓ１３０、及びＳ１４０が連続的に実行されることにより、走査された画像データを取得して更新する。ボリューム表示、記憶、伝送ステップＳ１６０が、次いで表示、記憶、又は伝送のための３Ｄ表面ボリュームを形成する。
【００５１】
＜画像処理＞
図１２Ａは、フーリエ変換（ＴＦ）によって処理されて、ＯＣＴ画像を形成するために使用される深さ分解信号を取得するための連続Ａ走査の小規模セットを示す。データ図１２Ｂは、深さ分解走査データから形成された再構成画像を示す。
【００５２】
図１３Ａは、本出願の特定の例示的方法及び／又は装置の実施形態に従って取得された３Ｄ表面輪郭画像２１０を示す。図１３Ｂは、走査データから再構成された３Ｄ画像２１４を示す。図１３Ｃは、走査データから生成されてもよい典型的なアンファス部分２１２を示す。図１３Ｄは、口腔内撮像装置によって取得されるような歯の深さセクショニングを有するＢ走査画像２１６を示す。
【００５３】
本明細書の例示的実施形態と整合するように、コンピュータプログラムが、電子式メモリからアクセスされる画像データ上で実行する記憶された命令を使用してもよい。画像処理技術における当業者によって理解され得るように、本出願の例示的実施形態において撮像システム及びプローブを作動させること及び画像データを取得することのためのコンピュータプログラムは、パーソナルコンピュータ、ワークステーション等の本明細書で説明されるようなＣＰＵ７０を動作させる好適な多目的コンピュータシステムによって利用されてもよい。しかし、例えば、ネットワーク化プロセッサの配列を含む、多くの別のタイプのコンピュータシステムが、本発明のコンピュータプログラムを実行するために使用されてもよい。例示的方法の実施形態を実行するためのコンピュータプログラムは、コンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよい。この媒体は、例えば、ハードディスク等の磁気ディスク又は着脱可能装置、磁気テープ等の磁気記録媒体、光ディスク、光学テープ、機械可読光学符号化等の光学記憶媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の固体電子式記憶装置又は読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、あるいは、コンピュータプログラムを記憶するために使用される任意の別の物理装置又は媒体を含んでもよい。例示的方法の実施形態を実行するためのコンピュータプログラムは、また、コンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよく、記憶媒体は、インターネット又は別のネットワーク若しくは通信媒体によって画像プロセッサに接続される。当業者であれば、そのようなコンピュータプログラム製品の等価物が、また、ハードウェアに構築されてもよいことを更に容易に理解するであろう。
【００５４】
本出願の文脈における用語「メモリ」、それに等価な「コンピュータアクセス可能メモリ」とは、例えば、任意のタイプの一時的又はより永続的データ記憶作業領域を指してもよく、この作業領域は、画像データを記憶してそれについて作動するために使用され、そして、データベースを含むコンピュータシステムにアクセス可能であることに留意すべきである。メモリは、例えば、磁気又は光学記憶装置等の長期記憶媒体を使用して、不揮発性であってもよい。代替として、メモリは、マイクロプロセッサ又は別の制御論理プロセッサ装置によって一時的バッファ又は作業領域として使用されるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の電子回路を使用して、より揮発性のものであってもよい。表示データは、例えば、一時的記憶バッファに記憶され、この記憶バッファは、表示装置と直接関係して、必要に応じて定期的に更新されることにより表示されるデータを提供する。この一時的記憶バッファは、また、その用語が本出願で使用されるとき、１つのタイプのメモリであると考えられる。メモリは、また、計算及び別の処理を実行し、そしてその中間及び最終結果を記憶するためのデータ作業領域として使用される。コンピュータアクセス可能メモリは、揮発性、不揮発性、又は揮発性タイプと不揮発性タイプとのハイブリッド結合であってもよい。
【００５５】
本出願のコンピュータプログラム製品が、周知の様々な画像処理アルゴリズム及びプロセスを利用してもよいことが理解されるであろう。本出願のコンピュータプログラム製品の例示的実施形態は、本明細書に特に示されず記載されない、実装の役に立つアルゴリズム及びプロセスを具現化してもよいことが更に理解されるであろう。そのようなアルゴリズム及びプロセスは、画像処理技術の通常知識の範囲内ある従来の効用を含んでもよい。画像を生成及び別の態様で処理する、又は本出願のコンピュータプログラム製品の例示的実施形態と協力するためのそのようなアルゴリズム及びシステム、並びにハードウェア及び／又はソフトウェアについての追加の側面は、本明細書において特に示されておらず、又は記載されておらず、そして、当該技術分野で公知のそのようなアルゴリズム、システム、ハードウェア、構成要素、及び要素から選ばれてもよい。
【００５６】
本出願の特定の例示的方法及び／又は装置の実施形態は、深さ分解ボリューム撮像を提供することにより、歯、歯肉組織、及び別の口腔内特徴の表面を特徴付けてもよい。本出願に従う例示的実施形態は、本明細書に記載された様々な特徴を（個々に又は結合して）含んでもよい。
【００５７】
本発明が１つ又は複数の実装に関して例示されてきたけれども、代替及び／又は修正が、添付クレームの主旨及び範囲から逸脱することなく、例示された例に対してなされてもよい。加えて、本発明の特定の特徴が、いくつかの実装／実施形態のうちの１つだけに関して開示されている場合があるけれども、そのような特徴は、いずれかの所定の又は特定の機能について望ましく有利であってもよいように、別の実装／実施形態の１つ又は複数の別の特徴と結合されてもよい。用語「のうちの少なくとも１つ」とは、記載された項目のうちの１つ又は複数のものが選択されてもよいことを意味するために使用される。用語「約」とは、変更が、例示された実施形態に対してプロセス又は構造の不適合をもたらさない限り、記載された値が多少変更されてもよいことを示す。最後に、「例示的な」とは、記載が、理想的であることを意味するのではなく、例として用いられることを示す。本発明の別の実施形態は、本明細書に開示された本発明の仕様及び実施についての考察から、当業者には明らかであろう。仕様及び例は、単なる例と見なされ、本発明の真の範囲及び趣旨は、少なくとも以下のクレームによって示される。
【図１】
2019524327.tif 000003
【図２】
2019524327.tif 000004
【図３】
2019524327.tif 000005
【図４】
2019524327.tif 000006
【図５】
2019524327.tif 000007
【図６】
2019524327.tif 000008
【図７】
2019524327.tif 000009
【図８】
2019524327.tif 000010
【図９Ａ】
2019524327.tif 000011
【図９Ｂ】
2019524327.tif 000012
【図９Ｃ】
2019524327.tif 000013
【図９Ｄ】
2019524327.tif 000014
【図１０Ａ】
2019524327.tif 000015
【図１０Ｂ】
2019524327.tif 000016
【図１０Ｃ】
2019524327.tif 000017
【図１１】
2019524327.tif 000018
【図１２Ａ】
2019524327.tif 000019
【図１２Ｂ】
2019524327.tif 000020
【図１３Ａ】
2019524327.tif 000021
【図１３Ｂ】
2019524327.tif 000022
【図１３Ｃ】
2019524327.tif 000023
【図１３Ｄ】
2019524327.tif 000024
【国際調査報告】
2019524327.tif 000025
2019524327.tif 000026