(57)【要約】歯内／上の、う食、歯垢、歯石、細菌感染などを検出するための方法および装置であって、放射が光源を用いて発生されて検査されるべき歯に向けられ、そこで反射放射を発生する。反射放射は、検出器を用いて検出されて評価される。有利なことに、歯は２つ以上の波長範囲を用いて照射され、２つの波長範囲の測定された反射強度が、う食、歯垢、歯石、細菌感染の存在に対する特性値として互いに関連付けられる。補助的な方策として、蛍光放射もまた評価される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯内／上の、う食、歯垢、歯石、細菌感染などの検出のための方法であって、
ａ）検査されるべき歯（４）または検査されるべき歯表面の領域（５）を放射（９）によって照射するステップと、
ｂ）前記検査されるべき歯（４）または前記検査されるべき歯表面の領域（５）から放出される放射を検出するステップと、
ｃ）前記検査されるべき歯（４）または前記検査されるべき歯表面の領域（５）から放射（９）の照射により反射された、検出された放射を評価するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記ステップａ）において、前記検査されるべき歯（４）または前記検査されるべき歯表面の領域（５）は、１つ以上の波長範囲、特に第１の波長範囲、第２の波長範囲および／または第３の波長範囲またはさらなる波長範囲を含む放射によって照射される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップａ）において、前記検査されるべき歯（４）または前記検査されるべき歯表面の領域（５）の照射は、約５５０ｎｍより下の、特に約５００ｎｍより下の第１の波長範囲を含む放射によって行なわれる、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップａ）において、前記検査されるべき歯（４）または前記検査されるべき歯表面の領域（５）は、約６００ｎｍより上の、特に約７００ｎｍより上の、特に約７７０ｎｍより上の、第２の波長範囲を含む放射によって照射される、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記ステップａ）において、前記検査されるべき歯（４）または前記検査されるべき歯表面の領域（５）は、約３２０ｎｍと約５２０ｎｍとの間の、特に約３７０ｎｍと約４２０ｎｍとの間のスペクトル範囲内の、第１の波長範囲を含む放射によって照射される、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
ステップｃ）において、前記ステップａ）において照射が行なわれた放射が反射したものの波長範囲のみが評価される、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
ステップｃ）において、反射放射（１０）の評価のために、う食、歯垢、歯石、および／または細菌感染が前記検査されるべき歯内／上に存在するか否かを示す特性値として、反射波長範囲の対応の強度が互いに関連付けられる、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
ステップｃ）における反射の評価に加えて、歯内／上の、う食、歯垢、歯石、細菌感染などの検出のために利用可能である測定シグナルを得るために、ステップａ）における照射によって歯（４）に発生する蛍光放射を検出および評価するステップを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記ステップａ）において用いられる放射の波長範囲を用いて、照射された歯から放出される蛍光放射を励起する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記それぞれの波長範囲での照射は同時に行なわれる、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記反射放射および／または前記蛍光放射は同時に検出される、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
各前記波長範囲での照射は時間差をおいて行なわれる、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記反射された放射および／または前記蛍光放射は時間差をおいて検出される、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記ステップａ）において、前記放射は１つ以上の発光ダイオード、特に狭帯域発光ダイオードによって発生される、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記ステップａ）において、前記放射は１つ以上のレーザ、特に１つ以上のダイオードレーザによって発生される、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記ステップａ）において、前記放射は約３２０ｎｍから９００ｎｍの波長範囲、特に白色光の波長範囲を含む、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記検査されるべき歯（４）または前記検査されるべき歯表面の領域（５）から放出される前記放射は、１つ以上のスペクトルフィルタ手段、特に選択的スペクトル素子、干渉フィルタ、バンドフィルタ、またはグリッドを通過する、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記検査されるべき歯（４）または前記検査されるべき歯表面の領域（５）から放出される前記放射は、１つ以上のプリズムおよび／または１つ以上のビームスプリッタ、特に二色性ビームスプリッタを通過する、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記ステップｂ）で行なわれる前記検出は、１つ以上の感光性センサによって行なわれる、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記ステップｂ）で行なわれる検出は、第１、第２、および／または第３の反射されたまたは放出された波長範囲を測定するための少なくとも２つの感光性センサを有する色センサ手段によって行なわれる、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記ステップｂ）において行なわれる前記検出は、分光計によって行なわれる、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記ステップｂ）において行なわれる前記検出は、第１の反射された波長範囲、反射された第２の波長範囲および蛍光波長範囲または反射された第３の波長範囲を測定するための３つの感光性センサを有する色センサによって、特に基本色である赤、緑、青に対する前記３つの色感応性センサ、特にＲＧＢフォトダイオードによって行なわれ、基本色である赤、緑、青に対する感光性センサのシグナルは歯の色を評価するために用いられる、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記ステップｃ）において行なわれる前記検出は、直線または曲線に沿って配置される複数のセンサ手段によって行なわれる、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記ステップｃ）において行なわれる前記検出は、二次元表面内に配置される複数のセンサによって、特に画像センサによって、特にＣＣＤチップまたはＣＭＯＳチップによって行なわれ、検査されるべき領域の画像を得るために前記光ファイバがセンサまたはピクセル素子ごとに割当てられる、上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
歯内／上の、う食、歯垢、歯石、または細菌感染などの検出のための装置であって、
検査されるべき歯または歯表面（４，５）に向けられ得る放射（９）を発生するための１つ以上の光源（１）と、
前記検査されるべき歯（４）または検査されるべき歯表面の領域（５）から戻ってくる、特に反射される放射（１０）を検出するための装置（８）とを含む、装置。
【請求項２６】
前記１つまたはいくつかの光源（１）は、１つ以上の波長範囲、特に第１の波長範囲、第２の波長範囲および／または第３の波長範囲を含む放射（９）を発生し、これらの波長範囲は特に、スペクトル的に重畳しないよう、互いに分離されている、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記１つまたはいくつかの光源（１）は、約５５０ｎｍよりも下であって、特に約５００ｎｍよりも下である第１の波長範囲を有する放射を発生する、請求項２５または請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記１つまたはいくつかの光源（１）は、約６００ｎｍよりも上であって、特に約７００ｎｍよりも上、特に約７７０ｎｍよりも上である第２の波長範囲を有する放射（９）を発生する、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項２９】
前記１つまたはいくつかの光源（１）は、約３２０ｎｍと約５２０ｎｍとの間、特に約３７０ｎｍと約４２０ｎｍとの間の波長範囲内の放射（９）を発生する、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項３０】
前記放射を検出するための装置（８）は、１つまたはいくつかの前記光源（１）によって発生された波長範囲を検出するのに好適であるかまたは適合される、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項３１】
前記放射を検出するための装置（８）は、最大感度が異なった波長範囲にある１つ以上のセンサを含む、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項３２】
前記放射を検出するための装置（８）は、最大感度がほぼ、前記１つまたはいくつかの光源（１）によって発生される蛍光波長範囲にある１つ以上のセンサを含む、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項３３】
前記装置は、前記反射放射（１０）を評価するための評価装置、特にプロセッサを含み、前記評価装置は、検査されるべき歯内／上にう食、歯垢、歯石、および／または細菌感染が存在するか否かを示す特性値として、反射された波長範囲の対応の強度を互いに関連付けるのに好適である、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項３４】
前記放射を検出するための装置（８）は、前記反射放射（１０）および／または前記蛍光放射を同時に検出するのに好適である、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項３５】
前記放射を検出するための装置（８）は、前記反射放射（１０）および／または前記蛍光放射を時間差をおいて検出するのに好適である、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項３６】
前記検査されるべき歯（４）または前記検査されるべき歯の表面（５）に時間差をおいて照射するための装置があり、特に可動ミラー構成、可動プリズム構成、フィルターホイールまたは個々の光源を交互にオンおよびオフに切替えるためのスイッチ装置である、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項３７】
１つ以上の供給光ファイバ（３）が前記光源（１）により放出される放射を検査されるべき前記歯または歯の表面（４，５）に供給するよう設けられ、前記供給光ファイバ（３）は前記光源（１）と光学的に接続される、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項３８】
前記検査されるべき歯の表面（５）から放出された放射を、前記放射を検出するための装置（８）に伝導するための１つ以上の出力光ファイバ（６）が設けられ、前記出力光ファイバ（６）は放射を検出するために装置（８）に光学的に接続される、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項３９】
１つ以上の光ファイバ（３）が、前記検査されるべき歯の表面（５）から放出された放射を、前記放射を検出するための装置（８）に伝導し、かつ前記光源（１）によって放出された放射を前記検査されるべき歯または歯の表面に供給するよう設けられ、前記１つ以上の光ファイバ（３）は前記光源（１）および前記放射を検出するための装置（８）と光学的に接続される、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項４０】
ミラー（１１）は、前記光源（１）と前記１つ以上の光ファイバ（３）との間に配置され、かつ開口部を、特に楕円計の開口部を有するか、または中央領域に非鏡面部分を有し、前記ミラーは、特に、平坦な、楕円形の、または放物線状の形状である、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項４１】
前記反射放射（１０）は、入力システム（１２）によって前記検出装置（８）に送られる、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項４２】
前記１つ以上の供給光ファイバ（３）および前記１つ以上の出力光ファイバ（５）はプローブ内に延在するか、プローブ内で終端する、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項４３】
前記１つ以上の出力光ファイバ（６）は前記プローブ内に中心に位置決めされ、前記１つ以上の供給光ファイバ（３）は前記出力光ファイバ（６）の周りに配置され、円周に分布される、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項４４】
前記１つ以上の出力光ファイバ（６）は前記プローブ内に中心に位置決めされ、前記１つ以上の供給光ファイバ（３）は、前記供給光ファイバと前記出力光ファイバとが一列に配置されるように、側部に、特に前記出力光ファイバ（６）の右側と左側とに配置される、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項４５】
前記光ファイバの端部は前記プローブの領域において、特に一方向のみにおいて、斜角がつけられる、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項４６】
入力システム、特にレンズおよび／またはミラーが前記プローブに配置される、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項４７】
スペーサ（２２）が前記プローブに、特に前記入力システム（２０）と前記光ファイバの端部との間に配置される、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項４８】
前記プローブに配置される前記スペーサ（２２）は、中実または中空の円筒であって、その円筒円周に鏡面加工表面を設けられ得る、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項４９】
ミラー、特に平坦な、楕円形の、または放物線状のミラーが前記プローブに設けられ、前記ミラーは特に前記プローブの先端または前記入力システム（２０）と前記光ファイバの端部との間に配置される、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項５０】
前記プローブ上の前記ミラーの軸は、前記光ファイバの軸に対してある角度に、好ましくは約４５°に配置される、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項５１】
プリズム、特に鏡面加工斜辺を有する９０°偏光プリズムが、前記光ファイバの端部に配置される、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項５２】
前記１つまたはいくつかの光源（１）は、１つ以上の発光ダイオード、特に狭帯域発光ダイオードである、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項５３】
前記１つ以上の光源（１）は、１つ以上の単色光源、特にレーザおよび／またはダイオードレーザ、特にＶＣＳＥＬ型（面発光型半導体レーザ）のものである、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項５４】
１つ以上のビームスプリッタが、発生される放射の重畳による前記光ファイバへの正確な結合を達成するために、前記光源に設けられる、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項５５】
前記１つ以上の光源（１）は、約３２０ｎｍから約９００ｎｍの波長範囲を、特に白色光の波長範囲を発生する、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項５６】
１つ以上のスペクトルフィルタリング媒体、特にスペクトル選択素子、干渉フィルタ、バンドフィルタまたはグリッドが、前記放射を検出するための装置（８）の前に配置される、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項５７】
１つ以上のプリズムおよび／または１つ以上のビームスプリッタが、前記放射を検出するための装置（８）の前に配置される、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項５８】
前記放射を検出するための装置（８）は、１つ以上の感光性センサを含む、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項５９】
前記放射を検出するための装置（８）は、第１、第２および／または第３の反射波長範囲の強度を測定するための、少なくとも２つの感光性センサを有する色センサを含む、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項６０】
前記放射を検出するための装置（８）は、第１の反射波長範囲、反射された第２の波長範囲および蛍光波長範囲または反射された第３の波長範囲の強度を測定するための３つの感光性センサを備えた色センサを含み、前記センサはこれらの波長範囲に適合され、特に基本色である赤、緑、および青に対する３つの感光性センサ、特にＲＧＢフォトダイオードを備え、前記プロセッサは、基本色である赤、緑、および青に対する前記３つの感光性センサに基づいて歯の色を判断するのに好適である、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項６１】
前記放射を検出するための装置（８）は、分光計、特にマイクロ分光計（ｍｉｃｒｏｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）である、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項６２】
前記放射を検出するための装置（８）は、直線または曲線に沿って配置される複数のセンサを含む、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項６３】
前記放射を検出するための装置（８）は、二次元表面、に配置される複数のセンサ、特にＣＣＤチップまたはＣＭＯＳチップを含み、検査されるべき領域の画像を得るために前記光ファイバがセンサまたはピクセル素子ごとに割当てられる、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項６４】
前記放射を検出するための装置（８）は、ロックイン増幅器を含む、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項６５】
前記放射を検出するための装置（８）は、前記反射放射または前記蛍光放射の波長範囲を、前記センサによる検出に対しより好適である波長範囲にシフトするための、特に前記蛍光放射を青−緑範囲から緑波長範囲にシフトするための、放射変換器を含む、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項６６】
前記プローブ先端に液体を供給するために、液体を供給するための装置、特にプローブ先端にまたはその領域に吐出口を供えた流水チャネルが設けられる、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項６７】
検査されるべき領域（５）に放射（９）を供給し、かつ検査されるべき領域（５）から放出される放射（１０）を伝導するためのプローブであって、１つ以上の光ファイバ（３；６）を含む、プローブ。
【請求項６８】
前記１つまたはいくつかの光ファイバは、前記放射（９）を供給するよう設けられる供給光ファイバ（３）を含む、請求項６７に記載のプローブ。
【請求項６９】
前記１つまたはいくつかの光ファイバは、検査される領域から放出される前記放射（１０）を伝導するよう設けられる出力光ファイバ（６）を含む、請求項６７または請求項６８に記載のプローブ。
【請求項７０】
前記１つまたはいくつかの光ファイバ（３）は、検査される領域から放出される前記放射（１０）を伝導し、かつ放射（９）を供給するよう設けられる、請求項６７に記載のプローブ。
【請求項７１】
前記１つまたはいくつかの出力光ファイバ（６）は、プローブの中央に位置決めされ、前記１つ以上の供給光ファイバ（３）は前記出力光ファイバの周りに配置され、円周に分布される、前記請求項のいずれかに記載のプローブ。
【請求項７２】
前記１つまたはいくつかの出力光ファイバ（６）は、前記プローブ内に中心に位置決めされ、前記１つ以上の供給光ファイバ（３）は、前記供給光ファイバと前記出力光ファイバとが一列に配置されるように、側部に、特に前記出力光ファイバ（６）の右側と左側とに配置される、前記請求項のいずれかに記載のプローブ。
【請求項７３】
前記光ファイバの端部はプローブの領域において、特に一方向のみにおいて、斜角がつけられる、前記請求項のいずれかに記載のプローブ。
【請求項７４】
入力システム、特に半球状のレンズがプローブに配置される、前記請求項のいずれかに記載のプローブ。
【請求項７５】
ミラー、特に平坦な、楕円形の、または放物線状のミラーが前記プローブに設けられ、前記ミラーは特に前記プローブの先端または前記入力システム（２０）と前記光ファイバの端部との間に、または前記光ファイバの、１つまたはいくつかの斜角がつけられた表面に直接配置される、前記請求項のいずれかに記載のプローブ。
【請求項７６】
前記ミラーの軸は前記プローブ上で、前記光ファイバの軸に対してある角度に、好ましくは約４５°に配置される、前記請求項のいずれかに記載のプローブ。
【請求項７７】
プリズムが光ファイバの端部に、特に前記入力システム（２０）の前または後に配置される、前記請求項のいずれかに記載のプローブ。
【請求項７８】
スペーサ（２２）がプローブに、特に入力システム（２０）と光ファイバの端部との間に配置される、前記請求項のいずれかに記載のプローブ。
【請求項７９】
前記プローブに配置される前記スペーサ（２２）は、中実または中空の円筒であって、その円筒円周に鏡面加工表面を設けられ得る、前記請求項のいずれかに記載のプローブ。
【請求項８０】
前記プローブ先端に液体を供給するために、液体を供給するための装置、特にプローブ先端にまたはその領域に吐出口を供えた流水チャネルが設けられる、前記請求項のいずれかに記載のプローブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は、歯内／上の、う食、歯垢、歯石、細菌感染（ｂａｃｔｅｒｉａｌ ａｔｔａｃｋ）などの検出のための方法および対応する装置に関する。
【０００２】
歯のう食を目視またはＸ線によって検査することは公知である。しかしながら、白色光照明下での目視によっては、満足できる結果が得られないことが多いが、これは早期段階のう食、または歯間、歯肉ポケット内および分岐部などの、見えにくい歯の領域のう食は、困難を伴ってしか判断できないからである。今日まで用いられてきた歯科医学における方法では、う食の部位の位置確認の包括的で簡単な評価が不可能である。ここでの唯一の例外は、歯肉ポケットの外科的切開に代表されるが、これはこの作業は直接視検査下で行ない得るからである。しかしながら、この方法は治療を受ける患者に極度の苦痛をもたらす。一方、Ｘ線はう食または他の歯の疾患を検出するのに非常に効率がよいことが証明されているが、この検査方法はＸ線の身体健康に対する悪影響のために、および、特に初期段階では認識不可能であるので、最適ではない。したがって、歯の内部／上の、う食および歯石の存在を判断できるよう、新しい技術を開発する必要がある。
【０００３】
人間の歯のう食を検出するための無接触検査方法が、ＤＥ３０  ３１  ２４９  Ｃ２において提案されたが、ここでは歯をほぼ単色光で照射する。ほぼ単色光は、歯で蛍光放射を励起する。この点で、歯によって放射された蛍光スペクトルが、う食と健康な歯の領域とで明らかな違いを実証することが見出された。たとえば、歯の蛍光スペクトルの赤スペクトル範囲、すなわち５５０ｎｍと６５０ｎｍとの間において、強度は、健康な歯よりも、４５０ｎｍでの蛍光シグナルに対して、明らかに大きい。したがってＤＥ３０  ３１  ２４９  Ｃ２においては、歯を４１０ｎｍの波長で照射し、その歯の蛍光放射を４５０ｎｍの第１の波長ならびに６１０ｎｍの第２の波長について、２つのフィルタを用いて、すなわち、青と赤とのスペクトル範囲において、たとえば光検出器を用いて判断することを提案する。この構成によって検出される蛍光放射強度を差し引くことにより、こうして得られた強度差に基づいて、健康な歯の領域とう食歯領域とを区別することができる。
【０００４】
ＤＥ  ４２  ００  ７４１  Ａ１は、有利なさらなる発展例として、歯の蛍光を３６０ｎｍから５８０ｎｍの範囲の波長での励起放射によって行ない、６２０ｎｍから７２０ｎｍの波長範囲の、照射された歯で発生される蛍光放射をフィルタで除去することを提案する。この方法により、励起放射の波長と受取った（ｒｅｃｅｉｖｅｄ）蛍光放射の波長との間の距離が十分長くなり、評価結果が蛍光放射の重畳で歪められることがなくなる。
【０００５】
上述の検査方法および装置において共通して、検査されるべき歯で蛍光を刺激するために、比較的短い波長、すなわち５８０ｎｍ未満を有する励起放射が用いられる。この方法で、蛍光放射を発生するために比較的大きな有効断面積が得られることは、特にスペクトルの紫外線および青領域の波長が用いられる場合に、確かである。しかしながら、蛍光スペクトルの赤スペクトル範囲における健康歯組織の絶対蛍光放射は、う食病変のものよりも強い。
【０００６】
したがって、ＤＥ  １９５  ４１  ６８６  Ａ１には、検査されるべき歯で蛍光を励起するために、６００ｎｍから６７０ｎｍの間の波長を有する励起放射を用いることが提案された。照射された歯で励起された蛍光放射を検出するために、６７０ｎｍよりも大きな波長を有する蛍光放射の透過を可能にするスペクトルフィルタ構成が用いられる。したがって、ＤＥ  １９５  ４１  ６８６  Ａ１によると、６７０よりも大きな波長を有する蛍光放射のみが、照射された歯の内部／上の、う食、歯垢、または細菌感染の検出のために評価される。
【０００７】
蛍光放射の評価に基づく上述の公知の検査方法はすべて、検査の信頼性が不十分である問題を有する。特に測定が種々のポイントにおいて行なわれる場合にさらなる誤りの元となり得る、隣接する健康な領域およびう食領域について特定の波長範囲において放射された蛍光放射の複雑な直接比較が必要であるか、または２つの異なった波長範囲において放射される蛍光放射の測定シグナルを複雑なプロセスで互いと比較しなければならない。蛍光に基づく方法は、低いシグナル強度しか有さないので、光電子倍増管などの高価な検出器の使用を必要とする。これらの装置は、それらの複雑な構造のために経済的には製作できず、市場に普及させることができない。もし、健康組織のバックグラウンド放射を無視できるために検出が容易であり得るシグナルスペクトル範囲のみが選択されれば、少ない量の情報は判断上の不利益となり、もし歯科充填材料が検査領域内にあれば、誤診をまねくおそれがある。口腔内にある多くの異なった種類の組織および人工材料のために、１つまたは２つのスペクトル範囲を用いた蛍光放射の分析にのみ基づく診断は不十分である。
【０００８】
上述の先行技術から進んで、この発明は、歯内／上の、う食、歯垢、歯石、細菌感染の検出に対する評価信頼性をさらに向上させる課題に基づく。特に、蛍光歯科充填材料による誤診を避けることが意図される。さらに、装備技術の意味において、歯における病理学的変化の検出に対する労力と費用とは減じられ、簡単なバッテリー操作が可能になるであろう。
【０００９】
この発明にしたがって、この目的は、請求項１の際立った特徴を有する方法および請求項２５の際立った特徴を有する装置により達成される。従属項はこの発明の好ましいかつ有利な実施形態を記載し、これは向上された感応性に貢献するか、または、可能な限り簡単でコンパクトな構造により装置に対して貢献する。
【００１０】
この発明は、反射シグナルを歯内／上のう食、歯垢、歯石、または細菌感染を検出するために用い得るという発見に基づく。約６５０ｎｍより上の波長においては、セメント質からの反射、すなわち、健康な歯の物質からの反射は、薄い歯石からの反射とほぼ等しい。一方約６５０ｎｍより下の波長範囲においては、セメント質からの反射は薄い歯石層からの反射よりも大きい。これとは対照的に、厚い歯石層からの反射は、約６００ｎｍより上の波長範囲においては、セメント質からの反射よりも大きい。約５００ｎｍより下の波長では、セメント質からの反射は厚い歯石層からの反射よりも大きい。
【００１１】
反射シグナルの強度は、蛍光シグナルの強度よりも顕著に大きいので、複雑な照射および検出システムを必要としない。蛍光シグナルが分割されて２つの異なったスペクトル範囲で評価されるのであれば、少なくとも１つのスペクトル範囲における、すなわち赤範囲における低い検出強度が不利である。この発明は、蛍光放射をその全体のスペクトル範囲をわたって検出するか、または少なくとも高いシグナル強度の範囲で検出し、より弱い蛍光シグナルではなく、１つまたは２つの顕著により強い反射シグナルに関連付けることにより、この不利益を回避する。
【００１２】
測定された反射の絶対値は、プローブと試料との間の距離によって決定される。プローブと試料との間の角度は、好ましくは長波長スペクトル範囲において、測定される反射の減少をもたらす。反射シグナルは試料の表面形状と入射角とによって顕著に影響されるので、少なくとも２つの波長を反射分光器によって比較し、標準化することが有利である。
【００１３】
励起された蛍光放射の分析もまた、臨界的領域における評価を支援するために補完的な方策として評価し得る。
【００１４】
低い光子収量、よって低いシグナル対ノイズ比は、自動蛍光測定の主要な問題である。最大光子収量を得るために、作業は浸漬によって行なうべきである。インビボ測定に対して、水または生理食塩水が好適であるように思われる（可視スペクトルでは該当せず、３７℃＞１．３３）。シグナル品質は、幾何光学および主なセンサ材料によってのみ影響されるのではなく、好適な増幅器技術によっても影響される。ロックイン増幅器が特定の周波数および位相における変調されたシグナルを検出するために好適である。すべての非同期ノイズ、たとえばオーバーヘッドランプからのバックグラウンド照明は、効果的に排除される。これは６０ｄＢよりも大きなノイズに埋没されていたシグナルの再発見につながる。
【００１５】
以下において、この発明を添付の図面を参照してより詳細に説明する。
図１は、４００ｎｍから７５０ｎｍの波長範囲での、健康な歯物質、薄い歯石層および厚い歯石層の反射スペクトルを示す。約６５０ｎｍよりも大きな範囲においては、セメント質からの、すなわち健康な歯物質からの反射は、薄い歯石層からの反射にほぼ等しい。一方、約６５０ｎｍより下の波長においては、セメント質からの反射は薄い歯石層からの反射よりも大きい。図１はまた、厚い歯石層からの反射は、約６００ｎｍより上の波長範囲においてすでに、セメント質からの反射よりも顕著に大きいことを示す。約５００より下の波長においては、セメント質からの反射は薄い歯石層からの反射よりも大きい。この発明は、歯石の存在の基準として異なった反射挙動を用いて、この発見を利用する。この点で、反射シグナルのシグナル強度は蛍光シグナルの強度よりも顕著に大きいことが示されている。
【００１６】
好ましい実施形態によると、歯は２つの波長からなる放射で照射されるが、これはすなわち２つの波長範囲であって、３２０から５２０ｎｍのほぼ青および紫外光におけるもの、特に３７０ｎｍのもの、および６００ｎｍより上の近赤外光、特に７７０ｎｍである。同じ波長範囲の反射強度が測定される。
【００１７】
図２は、３５０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲での健康な歯物質からの、および厚い歯石層からのシグナル反射の強度における変化を示す。検査されるべき歯は約３７０ｎｍから７７０ｎｍの波長範囲で照射された。２つの波長範囲内の放射強度は、健康なセメント質から反射されたシグナルの大きさが、両方の波長範囲においてほぼ同じになるよう、すなわち、近ＵＶスペクトル範囲における放射強度がＮＩＲスペクトル範囲におけるものの約２倍の高さになるよう選択される。図１にしたがって、歯石からの反射は健康なセメント質のものよりも、近ＵＶスペクトル範囲においては低く、ＮＩＲスペクトル範囲においては高い。反射放射に加えて、セメント質は青−緑スペクトル範囲において蛍光放射を有し、最大は約４７０ｎｍ付近である。一方、歯石はほとんど蛍光を有さない。
【００１８】
評価のために、７７０ｎｍの波長で測定された反射強度を、３７０ｎｍの波長で測定された反射強度と関連付けられる。２より大きな比率値で、歯石の存在がはっきりと確認できる。約１の値で、セメント質、すなわち健康な歯物質がはっきりと存在する。補足的に、蛍光効果は反射分析の結果を確認するために用い得るか、または疑わしい場合には、歯石の存在に対する付加的な判断基準としての役割を果たす。この点において、反射挙動の分析に対して用いられる放射はまた、この場合のように蛍光を励起するためにも用い得る。好ましい実施形態に従うと、蛍光の励起は約３７０ｎｍの波長を有する放射によって行なわれるので、２つの波長範囲でのみ照射すればよい。
【００１９】
測定された反射の絶対値は、プローブと試料との間の距離によって決定される。もしプローブと試料との間の角度が０°から逸脱すれば、測定される反射は減じられる。反射シグナルは試料の表面形状と入射角とによって顕著に影響されるので、少なくとも２つの波長を反射分光学によって比較することもまた有利である。こうして、標準化により、測定された個々のシグナルの絶対値から独立して、高いレベルの評価信頼性を達成することができる。
【００２０】
したがって７７０ｎｍで測定された強度は、相対的基準値としての役割を果たすので、標準化が可能である。こうして、信頼性のある結果が単一のポイントで歯周ポケットにおける歯頚領域を調べるのであればポイントごとの測定は特に有利であるが、それは領域が病変しているか否かを調べるために歯肉を切断するのを避けるために、可能な限り小さな直径のプローブを歯頚と歯肉との間に挿入し得るからである。
【００２１】
この発明にしたがって、最も大きなシグナル強度の各領域において、散乱、吸収、および蛍光が合わせて検出される：紫外領域においては高い優先吸収（ｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）であり、青−緑スペクトル範囲においては高い蛍光強度であり、近赤外範囲においてはほとんど減じられない反射である。短波励起光を用いると、青−緑スペクトル領域において蛍光放射の発生に対する高い有効断面積、よって高いシグナル強度が得られる。健康領域蛍光は、この範囲の歯の変化した領域よりも、顕著に強い。
【００２２】
簡単な狭帯域の照射源、たとえば狭帯域発光ダイオードを用い得る。検出はまた、市販の３素子色センサでも可能であり、これは赤、緑、青の基本色に特定的なセンサを有し、すなわち、いわゆるＲＧＢフォトダイオードによるものである。この点において、最も評価のために情報となる範囲は、適切な放射によって、赤、緑および青のスペクトル範囲内で選択し得る。基本色の赤、緑および青に対する３つのセンサは、通常円状に配置され、円の１２０°のセグメントが特定の基本色に対する各センサごとに割当てられる。
【００２３】
病理学的に変化した歯領域と歯科充填材料とをはっきりと区別できるように、２つよりも多い波長範囲を評価のために用いることが有利である。この点において、上述の好ましい実施形態における場合のように反射分析のための２つの波長範囲および蛍光分析のための１つの波長範囲を用いるか、または３つ以上の反射波長範囲および／または蛍光波長範囲を用い得る。
【００２４】
近赤外範囲の近傍で、生物学的材料における放射の吸収は無視し得る。いわゆる生物学的窓（ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｗｉｎｄｏｗ）が存在し、よって反射された放射は散乱特性によってのみ決定され、検査される歯領域の吸収によっては決定されない。健康な歯物質の歯表面から反射された放射は、この領域における薄い歯石から反射されたものとほぼ同じであり（図１を参照）、よって蛍光放射の強度、および吸収によって減じられた反射された青または緑放射の強度は、この値に標準化し得る。低く位置する健康な歯領域の透過率は、低く位置する細菌的に変化した歯領域のものよりも大きいので、健康な歯物質の低く位置する層はほとんど反射しないのに対し、低く位置する歯石層はやはり反射シグナルに顕著に貢献する。
【００２５】
図３は、歯内／上のう食、歯垢、歯石、または細菌感染の検出のための、この発明の装置の第１の実施形態を示す。光源１は、放射９を発生し、これは、入力レンズシステム２および供給光ファイバ３によって、検査されるべき歯４の領域５に送られる。歯４は放射９によって照射されるが、これは好ましい実施形態にしたがって２つの別々の波長範囲からなる。この点で、第１の波長範囲はほぼ３２０ｎｍから５２０ｎｍの青または紫外光範囲に、特に約３７０ｎｍに存在し得る。第２の波長範囲は、好ましくは６００ｎｍより上の赤または近赤外波長範囲、特に７７０ｎｍよりも上に存在し得る。放射９は、同じ波長範囲であり得る、反射放射１０を歯４で生じさせる。さらに、歯の蛍光放射が励起されるが、これもまた好ましい実施形態に従って評価され得る。反射された放射１０は、出力光ファイバ６によって検出装置８に送られ得る。測定された反射シグナルの検出の後で、上述のこの発明の評価を行なう。
【００２６】
光源１は、好ましくは１つ以上の発光ダイオード、特に狭帯域発光ダイオードを含み、これは光を約３７０ｎｍ付近および約７７０ｎｍ付近の波長範囲で光を発生する。しかしながら、１つ以上のレーザをも用い得る。図４に示されるように、これらの実施形態の例においては、付加的な発光ダイオードまたは他のレーザからの放射を正確に供給光ファイバに結合するために、１つ以上のビームスプリッタ１３を用い得る。さらに、約３２０ｎｍから約９００ｎｍの波長範囲を有する放射を、特定的には白色光の波長範囲を有する放射を発生する光源を用いることも可能である。この点において、放射９の所望の波長範囲を得るためにスペクトルフィルタをも用い得る。
【００２７】
検出装置８は、各々が異なった波長で最大感度を有する１つ以上のセンサを含む。特に、第１の反射波長範囲、第２の波長範囲および蛍光波長範囲の強度を測定するために３つのセンサを用いることが有利であり、ここでセンサはこれらの波長範囲に適合される。赤、緑および青の基本色に対する３色感光センサを備えた市販のＲＧＢフォトダイオードでさえも、この発明の装置に適することが示されている。スペクトル感応素子７もまた、検出装置８の前に配置されてもよい。
【００２８】
図４は、歯内／上の、う食、歯垢、歯石、または細菌感染の検出のためのこの発明の装置の別の実施形態を示す。図３に示す装置とは異なって、中心に円形または楕円形の開口部を有するミラー１１が用いられる。放射９は入力レンズシステム２によってミラーの開口部を通って光ファイバと結合され、反射放射１０はミラー１１および別の入力レンズシステム１２によって検出ユニット８に送られる。このようにして得られた結果は、単一の光ファイバを用いることが可能なことである。
【００２９】
図５は、歯内／上の、う食、歯垢、歯石、または細菌感染の検出のためのこの発明の装置の別の実施形態を示す。この装置においては１つ以上の出力光ファイバ光ガイド６がプローブの中心に配置され、１つ以上の供給光ファイバ光ガイド３が出力光ファイバ光ガイド６の周りに、円周に分布して配置される。この配置は、評価された反射シグナルのシグナル強度が蛍光シグナルのものよりも顕著に大きいという事実に基づいてのみ、可能である。
【００３０】
図６は、この発明のプローブの領域における断面を示す。出力光ファイバ３が中心に配置され、１０個の供給光ファイバ光ガイドファイバ６ａが出力光ファイバ３の周りに配置される。対応の放射変位を図７に示す。しかしながら、供給および出力光ファイバを一列に並ること、つまり供給光ファイバ６ａを出力光ファイバ３に対し長手方向に配置することも可能である。この出力光ファイバの構成によりポイントごとの測定が可能になり、よって測定の精度は向上するが、これは、同時に、測定領域が拡大された場合、健康な歯物質領域と歯石が存在する領域とが混合して、さらなる誤りの元となり得るからである。さらに、プローブは、歯頚と歯肉との間の歯肉ポケットへの挿入に好適であるよう、非常にコンパクトに設計され得る。このようにして、検査のために歯肉を切開する必要がなくなる。
【００３１】
図８は、この発明のプローブの別の好ましい実施形態を示す。この実施形態においては半球形のレンズである入力レンズシステム２０が、光ファイバ光ガイドの端部に配置される。検査されるべき領域に光ファイバの影が落ちないようスペーサ２２が用いられると有利である。このスペーサ２２は、中空または中実のいずれかであり、石英ガラスから作られ、その円柱形外周に反射表面を設けられ得る。プローブの先端領域には、放射の長手方向の偏向を保証するために、さらなる鏡面加工表面（２１）を設けてもよい。プローブが歯肉ポケットに挿入され、光ファイバ光ガイドが歯の表面にほぼ並行に配置されると、歯表面の放射を検査するのに最適であり、出力光ファイバ光ガイドへの反射放射または蛍光放射の最適な入力となる。
【００３２】
さらに、プローブ先端に液体を供給するために、プローブ先端に液体を供給するための装置が設けられてもよい。特に、そのような装置は吐出口を供えた流水チャネルである。このようにして、一方では血液がプローブから押し流され、他方では、放射がプローブから出た場合に屈折率が有利に影響され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】４００ｎｍから７５０ｎｍ範囲の波長での、検査されるべき歯をその全体範囲の波長で照射した、健康な歯物質と、薄い歯石層と、厚い歯石層との反射スペクトルを示す図である。
【図２】検査されるべき歯を約３７０ｎｍｎから約７７０ｎｍの波長で照射した、３５０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲における歯石層から反射された放射の強度の変位を示す図である。
【図３】歯内／上の、う食、歯垢、歯石、または細菌感染の検出のためのこの発明の装置の好ましい実施形態を示す図である。
【図４】歯内／上の、う食、歯垢、歯石、または細菌感染の検出のためのこの発明の装置の好ましい実施形態を示す図である。
【図５】歯内／上の、う食、歯垢、歯石、または細菌感染の検出のためのこの発明の装置の好ましい実施形態を示す図である。
【図６】この発明のプローブの好ましい実施形態を通した断面図である。
【図７】この発明のプローブの好ましい実施形態の側面図である。
【図８】この発明のプローブの別の好ましい実施形態の側面図である。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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