СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ РАННЕГО КАРИЕСА
METHOD AND DEVICE FOR DETECTION OF EARLY CARIES

Область техники
[0001] Настоящее изобретение в целом относится к системам и способам обнаружения кариеса с использованием пропускания света через зуб и отражения света от указанного зуба, обнаруживаемых устройством для формирования изображения.
Уровень техники
[0002] Правильная техника чистки зубов щеткой и зубной нитью с учетом продолжительности и зоны охвата при чистке щеткой и зубной нитью , способствует обеспечению долговременного здорового состояние зубов в долгосрочной перспективе. Многие проблемы, связанные с зубами, возникают у тех лиц, которые не выполняют регулярную чистку своих зубов с помощью щетки и зубной нити или делают это ненадлежащим образом. Когда бактерии разрушают твердые ткани зубов, может возникать разрушение поверхностей зуба, называемое кариесом. Если позволить кариесу развиваться без лечения, он будет разрушать зуб дальше, что в результате приведет к боли, инфекции и возможной потере этого зуба.
[0003] Следовательно, хотя желательно не допустить кариеса, целесообразно обнаружить кариес как можно раньше, чтобы его можно было бы вылечить до того, как произойдет существенное повреждение зуба. Ранний кариес не столь большой, зуб меньше поврежден и поэтому часто легко поддается лечению у стоматолога за одно посещение. Поскольку многие люди боятся стоматологов или редко назначают визиты к стоматологу со значительными временными промежутками между ними, было бы целесообразно иметь способ обнаружения раннего кариеса вне стоматологического кабинета. Однако существующие в настоящее время способы обнаружения раннего кариеса вне стоматологического кабинета являются неудовлетворительными и часто не могут идентифицировать кариес.
[0004] Одной из технологий обнаружения кариеса является рентгенологическое исследование, но это не подходит для домашнего применения. Другая технология обнаружения раннего кариеса представляет собой способ волоконно-оптической трансиллюминации (FOTI, fiber optic trans-illumination), в котором зуб проверяют при помощи освещения видимым светом. Другие оптические приемы для обнаружения кариеса используют инфракрасное излучение, поскольку кариес в значительной степени менее прозрачен благодаря рассеянию инфракрасного излучения в этом местоположении. Среди прочих ограничений, технологии FOTI испытывают проблемы, связанные с рассеянием света зубами, которые приводят к плохому контрасту. Наличие зубов с пятнами также приводит к недостоверному обнаружению кариеса. Следовательно, существующие способы обнаружения кариеса являются дорогостоящими, потенциально опасными и/или страдают от артефактов, вызываемых рассеянием света, наличием зубов с пятнами или стоматологических работ.
[0005] Следовательно, в данной области техники существует постоянная потребность в способах и системах для эффективного и доступного раннего обнаружения кариеса.
Раскрытие сущности изобретения
[0006] Настоящее изобретение относится к изобретательским системам и способам обнаружения одного или более кариесов с использованием устройства для формирования изображения. Различные варианты осуществления и реализации, описанные в настоящем документе, относятся к устройству для формирования изображения, использующему пропускание света через зуб и отражение света от него для улучшения обнаружения раннего кариеса и в то же время уменьшения артефактов. Устройство для формирования изображения излучает свет на зуб с использованием двух источников света, расположенных под различными углами относительно друг друга. Устройство для формирования изображения измеряет пропускание света от первого источника света через зуб и измеряет отражение от зуба света от второго источника света. При помощи сравнения измеренного пропускания с измеренным отражением система определяет, присутствует ли в зубе кариес.
[0007] В общем, в соответствии с одним аспектом предложен способ обнаружения одного или более кариесов с использованием устройства для формирования изображения. Способ включает следующие этапы: (i) этап направления света от первого источника света к зубу; (ii) этап измерения с помощью оптического датчика пропускания света от первого источника света через указанный зуб; (iii) этап направления света от второго источника света к зубу, причем второй источник света направляет свет на зуб под углом, отличным от первого источника света; (iv) этап измерения с помощью оптического датчика отражения от указанного зуба света от второго источника света; (v) этап сравнения измеренного пропускания с измеренным отражением и (vi) этап определения по меньшей мере частично на основании указанного сравнения, присутствует ли кариес в этом зубе.
[0008] В соответствии с вариантом осуществления изобретения способ также включает этап получения с помощью оптического датчика датчиковых данных в отсутствие света от первого и второго источников света, причем указанный этап сравнения также включает этап вычитания датчиковых данных, полученных в отсутствие света, из измеренного пропускания и/или измеренного отражения.
[0009] В соответствии с вариантом осуществления изобретения оптический датчик представляет собой датчик изображения, причем значение пропускания и значение отражения определяют для каждого пикселя датчика изображения, а указанный этап определения основан на локальном изменении значения пропускания и значения отражения для одного или более пикселей.
[0010] В соответствии с вариантом осуществления изобретения способ также включает этап предоставления пользователю определения, присутствует ли в зубе кариес.
[0011] В соответствии с вариантом осуществления изобретения способ также включает этап сообщения определения, присутствует ли в зубе кариес, на удаленное устройство.
[0012] В соответствии с вариантом осуществления изобретения первый или второй источник света также содержит оптический элемент.
[0013] В соответствии с вариантом осуществления изобретения по меньшей мере один из первого или второго источников света представляет собой источник флуоресцентного излучения.
[0014] В соответствии с вариантом осуществления изобретения первый и второй источники света испускают свет, имеющий длину волны в промежутке от 900 нм до 1100 нм.
[0015] В соответствии с аспектом предложено устройство для формирования изображения, выполненное с возможностью обнаружения одного или более кариесов. Устройство содержит: оптический датчик; первый источник света, выполненный с возможностью направления света к зубу таким образом, что оптический датчик измеряет пропускание света от первого источника света через зуб; второй источник света, выполненный с возможностью направления света к указанному зубу таким образом, что оптический датчик измеряет отражение от зуба света от второго источника света; и контроллер, выполненный с возможностью (i) сравнения измеренного пропускания с измеренным отражением; и (ii) определения по меньшей мере частично на основании указанного сравнения, присутствует ли кариес в этом зубе.
[0016] В соответствии с вариантом осуществления изобретения второй источник света выполнен с возможностью направления света на зуб под углом, различным относительно первого источника света.
[0017] В соответствии с вариантом осуществления изобретения устройство также содержит пользовательский интерфейс, выполненный с возможностью предоставления пользователю определения, присутствует ли в указанном зубе кариес.
[0018] В соответствии с аспектом предложена система для формирования изображения, выполненная с возможностью предоставления пользователю информации об одном или более кариесах. Система содержит: оптическое устройство, содержащее: (i) оптический датчик; (ii) первый источник света, выполненный с возможностью направления света к зубу таким образом, что оптический датчик измеряет пропускание света от первого источника света через зуб; (iii) второй источник света, выполненный с возможностью направления света к зубу таким образом, что оптический датчик измеряет отражение от зуба света от второго источника света; (iv) контроллер, выполненный с возможностью сравнения измеренного пропускания с измеренным отражением и определения по меньшей мере частично на основании указанного сравнения, присутствует ли кариес в этом зубе; и (v) модуль обмена сообщениями, выполненный с возможностью передачи указанного определения; причем указанная система также содержит устройство пользовательского интерфейса, содержащее: (i) модуль обмена сообщениями, выполненный с возможностью приема сообщенного определения; и (ii) пользовательский интерфейс, выполненный с возможностью предоставления пользователю определения, присутствует кариес ли в этом зубе.
[0019] Как использован в настоящем документе в целях настоящего раскрытия, термин "контроллер" в целом используют для описания различных устройств, относящихся к работе устройства, системы или способа потоковых измерений. Для исполнения различных функций, обсуждаемых в настоящем документе, контроллер может быть реализован различными способами (например, с помощью специализированного аппаратного обеспечения). "Процессор" представляет собой один пример контроллера, который использует один или более микропроцессоров, которые могут быть запрограммированы с помощью программного обеспечения (например, микрокода) для исполнения различных функций, обсуждаемых в настоящем документе. Контроллер может быть реализован как с использованием процессора, так и без его использования, а также может быть реализован в виде комбинации специализированного аппаратного обеспечения, предназначенного для исполнения некоторых функций, и процессора (например, одного или более программируемых микропроцессоров и связанных схем), предназначенного для исполнения других функций. Примеры контроллерных компонентов, которые могут быть использованы в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, среди прочего содержат обычные микропроцессоры, специализированные интегральные схемы (специализированные ИС) и программируемые пользователем вентильные матрицы (ППВМ).
[0020] В различных реализациях процессор или контроллер могут быть связаны с одним или более носителей информации (в настоящем документе называемых, как правило, запоминающим устройством, например, энергозависимое или энергонезависимое компьютерное запоминающее устройство). В некоторых реализациях эти носители информации могут быть закодированы с помощью одной или более программ, которые при их выполнении на одном или более процессорах и/или контроллерах исполняют по меньшей мере некоторые из функций, обсуждаемых в настоящем документе. Различные носители информации могут быть закреплены в процессоре или контроллере или могут быть выполнены с возможностью транспортировки таким образом, что одна или более сохраненные на них программы могут быть загружены в процессор или контроллер так, чтобы реализовать различные аспекты настоящего изобретения, обсуждаемые в настоящем документе. Термины "программа" или "компьютерная программа" в настоящем документе использованы в общем значении для обозначения любого типа компьютерного кода (например, программного обеспечения или микрокода), который может быть использован для программирования одного или более процессоров и контроллеров.
[0021] Следует понимать, что предполагается, что все комбинации изложенных выше понятий и дополнительных понятий, обсуждаемые более подробно ниже (в том случае, когда такие понятия не являются взаимно противоречивыми) являются частью объекта изобретения, описываемого в настоящем документе. В частности, предполагается, что все комбинации заявленного объекта, присутствующие в конце настоящего раскрытия, являются частью объекта изобретения, описываемого в настоящем документе.
[0022] Эти и другие аспекты настоящего изобретения станут очевидны и объяснены со ссылкой на вариант (варианты) осуществления изобретения, описанный (описанные) ниже.
Краткое описание чертежей
[0023] На чертежах на различных изображениях одинаковые ссылочные обозначения обычно относятся к одинаковым частям. Кроме того, чертежи не обязательно изображены в масштабе, а, как правило, акцентируют внимание на иллюстрации принципов настоящего изобретения.
[0024] На ФИГ. 1 показано схематическое представление устройства для формирования изображения в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[0025] На ФИГ. 2 показано схематическое представление системы устройства для формирования изображения в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[0026] На ФИГ. 3 показана блок-схема способа обнаружения кариеса с помощью устройства для формирования изображения в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[0027] На ФИГ. 4 показано схематическое представление устройства для формирования изображения, расположенного вблизи зуба, в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[0028] На ФИГ. 5 показано схематическое представление устройства для формирования изображения, расположенного вблизи зуба, в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[0029] На ФИГ. 6 показано схематическое представление устройства для формирования изображения, расположенного вблизи зуба, в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[0030] На ФИГ. 7 показано схематическое представление устройства для формирования изображения, расположенного вблизи зуба, в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[0031] На ФИГ. 8 показано схематическое представление устройства для формирования изображения, расположенного вблизи зуба, в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[0032] На ФИГ. 9 показано схематическое представление устройства для формирования изображения, расположенного вблизи зуба, в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[0033] На ФИГ. 10 показано схематическое представление устройства для формирования изображения, расположенного вблизи зуба, в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[0034] На ФИГ. 11 показано схематическое представление устройства для формирования изображения, расположенного вблизи зуба, в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
[0035] В настоящем раскрытии описаны различные варианты осуществления устройства для формирования изображения, выполненного с возможностью обнаружения кариеса. В целом, Заявитель признал и оценил, что было бы полезно предложить устройство, которое измеряет пропускание света через зуб и отражение света от него для улучшения обнаружения раннего кариеса и в то же время уменьшения артефактов. Соответственно, способы и системы, описанные или иным образом предусмотренные в настоящем документе, предлагают систему или устройство, которое излучает свет на зуб с использованием двух источников света, расположенных под различными углами друг к другу. Устройство сравнивает измеренное пропускание с измеренным отражением и на основании отношения пропускания к отражению определяет, присутствует ли кариес в этом зубе.
[0036] Варианты осуществления и реализации, описанные или иным образом предусмотренные в настоящем документе, могут быть использованы с устройством для формирования изображения. Устройство для формирования изображения может представлять собой, например, устройство для ухода за полостью рта. Примеры подходящих устройств для ухода за полостью рта содержат зубную щетку, ирригатор для полости рта, устройство для очистки межзубных промежутков или другое устройство для ухода за полостью рта. Однако настоящее изобретение не ограничено этими перечисленными устройствами, и, таким образом, описанные в настоящем документе раскрытие и варианты осуществления могут охватывать любое устройство для формирования изображения.
[0037] Со ссылкой на ФИГ. 1, в одном варианте осуществления показано схематическое представление устройства 10 для формирования изображения. В соответствии с вариантом осуществления изобретения устройство для формирования изображения представляет собой переносное устройство, по меньшей мере часть которого выполнена с возможностью помещения в полость рта пользователя для получения информации датчика об одном или более зубах этого пользователя. Устройство для формирования изображения может содержать, например, рукоятку или часть корпуса с удлиняющей частью, размер которой выполнен с возможностью помещения в полость рта пользователя, причем удлиняющая часть содержит один или более элементов, выполненных с возможностью получения информации датчика об одном или более зубах этого пользователя. В соответствии с вариантом осуществления изобретения устройство 10 для формирования изображения может представлять собой устройство для ухода за полостью рта, такое как зубная щетка, флоссер или другое устройство для ухода за полостью рта, и, таким образом, может содержать указанный один или более элементов, выполненных с возможностью получения информации датчика из полости рта пользователя. Следовательно, устройство для ухода за полостью рта пользователя может получать от датчиков информацию о раннем кариесе в полости рта пользователя, возможно, в то же время, когда оно также используется для очистки зубов пользователя и/или тканей полости рта.
[0038] Устройство 10 для формирования изображения содержит первый источник 12 света и второй источник 14 света, хотя также возможны дополнительные источники света. Как описано или иным образом предусмотрено в настоящем документе, первый и второй источники света расположены или иным образом выполнены с возможностью освещения зуба под различными углами. Один или оба из источников 12 и 14 света могут представлять собой два или более источников света. В соответствии с вариантом осуществления изобретения один из первого и второго источников света расположен или иным образом выполнен с возможностью освещения зуба светом, который будет использован для получения информации о пропускании этого света через зуб, а другой из первого и второго источников света расположен или иным образом выполнен с возможностью освещения зуба светом, который будет использован для получения информации об отражении этого света от зуба.
[0039] В одной компоновке в соответствии с настоящим изобретением, первый и второй источник света могут быть выполнены с возможностью излучения инфракрасного света, имеющего диапазон длин волны в промежутке от 900 нм и 1100 нм, причем 1000 нм может представлять собой оптимальную длину волны. Это приводит к получению оптимального контраста для кариеса, и в то же время может быть обнаружено доступным фотодатчиком. Однако для освещения зубов пользователя с целью обнаружения кариеса могут быть использованы другие длины волн света, включая диапазоны, отличные от инфракрасного.
[0040] Как описано в настоящем документе, первый и второй источники света могут быть выполнены с возможностью одновременного или последовательного излучения света. Например, первый и второй источники света могут одновременно излучать по направлению к зубу продолжительный, мигающий или импульсный световой луч. В качестве другого примера, первый и второй источники света могут излучать по направлению к зубу продолжительный, мигающий или импульсный световой луч последовательно или чередующимся способом или в соответствии с другой схемой. Например, первый источник света может многократно излучать луч по сравнению со вторым источником света, и наоборот. Эти вариации требуют наличия взаимодействия между источниками света, которое может координироваться при помощи контроллера или другого компонента устройства или системы для формирования изображения.
[0041] В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения устройство 10 для формирования изображения содержит один источник 12 света, выполненный с возможностью освещения зуба по меньшей мере под двумя различными углами. В соответствии с вариантом осуществления изобретения источник 12 света расположен или иным образом выполнен с возможностью освещения зуба светом, который будет использован для получения информации о пропускании этого света через зуб, и также расположен или иным образом выполнен с возможностью освещения зуба светом, который будет использован для получения информации об отражении этого света от зуба. Например, источник 12 света расположен или иным образом выполнен с возможностью освещения зуба под первым углом, а устройство может иметь световой путь, такой как световод, зеркало или другой механизм, для освещения зуба под вторым углом. В соответствии с вариантом осуществления изобретения свет, излучаемый от источника света, может быть модифицирован с возможностью обеспечения света, обладающего различными параметрами, в два местоположения на этом зубе. Например, свет может быть модифицирован с помощью оптического переключателя или модулятора таким образом, что датчик изображения может проводить различия между захваченными изображениями.
[0042] Устройство 10 для формирования изображения содержит оптический датчик 16, выполненный с возможностью получения относящейся к свету информации от зуба, содержащей пропускание света через зуб и отражение света от зуба. Оптический датчик должен быть выполнен с возможностью обнаружения света, имеющего длину волны вблизи или равной длине волны (длинам волн) света, излученного первым и вторым источниками света. В случае инфракрасного излучения оптический датчик должен быть выполнен с возможностью обнаружения инфракрасного излучения. В соответствии с вариантом осуществления изобретения оптический датчик представляет собой прибор с зарядовой связью на основе кремния, ПЗС устройство для формирования изображения на основе кремния. Однако возможны многие другие компоновки, содержащие камеру или другой оптический датчик.
[0043] Устройство 10 для формирования изображения также содержит контроллер 20. Контроллер 20 может быть образован из одного или нескольких модулей, а также может быть выполнен с возможностью управления устройством 10 для формирования изображения в ответ на входной сигнал, такой как входной сигнал, полученный при помощи кнопки активации или другой активации пользователем или независимо от пользователя. Контроллер 20 может содержать, например, процессор 22 и запоминающее устройство 24. Процессор 22 может принимать любую подходящую форму, включая среди прочего микроконтроллер, множество микроконтроллеров, схемы, один процессор или множество процессоров. Запоминающее устройство 24 может принимать любую подходящую форму, включая энергонезависимое запоминающее устройство и/или ОЗУ. Энергонезависимое запоминающее устройство может содержать постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД) или твердотельный накопитель (SSD, solid state drive). Запоминающее устройство может хранить среди прочего операционную систему. ОЗУ используется процессором для временного хранения данных. В соответствии с вариантом осуществления изобретения операционная система может содержать код, который при выполнении контроллером 20 управляет работой аппаратных компонентов устройства 10 для формирования изображения.
[0044] Устройство 10 для формирования изображения может содержать пользовательский интерфейс 18, который может быть использован для предоставления информации пользователю. Пользовательский интерфейс 18 относится к интерфейсу между устройством для формирования изображения или другим устройством и пользователем-человеком или оператором для обеспечения связи между пользователем и устройством (устройствами). Примеры пользовательских интерфейсов, которые могут быть использованы в различных реализациях настоящего изобретения, среди прочего содержат переключатели, потенциометры, кнопки, круговые шкалы, ползунки, шаровые манипуляторы, дисплейные экраны, различные типы графических пользовательских интерфейсов (ГПИ), сенсорные экраны, микрофоны и другие типы датчиков, которые могут принимать некоторые формы генерируемых человеком стимулов и в ответ на них генерировать сигнал.
[0045] В соответствии с вариантом осуществления изобретения пользовательский интерфейс 18 может предоставлять информацию пользователю об одном или более кариесах, обнаруженных при помощи устройства для формирования изображения. Указанная информация может быть представлена в виде карты полости рта пользователя с идентифицированными кариесами или в виде списка кариесов по номерам зубов среди многих других способов передачи этой информации. В соответствии с вариантом осуществления изобретения механизм обратной связи, например, может предоставлять звуковой и/или тактильный сигнал обратной связи, такой как звуковой сигнал или вибрация, в реальном времени по мере обнаружения кариеса.
[0046] Устройство 10 для формирования изображения может содержать один или более дополнительных датчиков 26. Датчик 26 может быть расположен в любом месте в пределах устройства, включая, например, местоположение в пределах рукоятки или удлиняющей части, выполненной с возможностью помещения в полость рта пользователя во время использования. В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения датчик 26 может быть выполнен за одно целое с контроллером 20. Датчик 26 может содержать, например, датчик инерциального движения, такой как акселерометр, гироскоп или магнитный датчик. В соответствии с вариантом осуществления изобретения датчик 26 выполнен с возможностью обеспечения показаний для шести осей относительного движения (три оси перемещения и три оси вращения) с использованием, например, 3-осевого гироскопа и 3-осевого акселерометра. В качестве другого примера, датчик 26 выполнен с возможностью обеспечения показаний для девяти осей относительного движения с использованием, например, 3-осевого гироскопа, 3-осевого акселерометра и 3-осевого магнитометра. Могут быть использованы другие датчики, как в одиночку, так и в сочетании с этими датчиками, включая среди прочего датчик давления или другие типы датчиков, такие как емкостной датчик, часы, таймер и другие типы датчиков. Могут быть использованы многие различные типы датчиков, как описано или иным образом предусмотрено в настоящем документе. В соответствии с вариантом осуществления изобретения датчик 26 выполнен с возможностью генерации информации, указывающей на ускорение и угловую ориентацию устройства 10 для формирования изображения. Этот датчик может содержать два или более датчиков 26, которые вместе функционируют в качестве 6-осевой или 9-осевой системы пространственного датчика. Благодаря использованию датчика 26, например, устройство 10 для формирования изображения может получать информацию, используемую для определения, где расположено устройство в полости рта пользователя. Эта информация среди многих других применений может быть использована для предоставления обратной связи пользователю о местоположении обнаруженного кариеса.
[0047] Устройство 10 для формирования изображения также может содержать модуль 28 обеспечения связи, выполненный и/или запрограммированный с возможностью приема данных от беспроводного приемопередатчика (не показан) и/или передачи данных на него. Например, модуль 28 обеспечения связи может передавать данные датчика или информацию об обнаруженном кариесе через соединение Wi-Fi по сети Интернет или интранет на отдельное устройство, компьютерное приложение, такое как приложение смартфона, стоматологу, в базу данных или в другое местоположение. В качестве альтернативы, модуль 28 обеспечения связи может принимать от локального устройства (например, отдельного вычислительного устройства), базы данных или другого приемопередатчика и/или передавать на них данные датчика или обратной связи через соединение Bluetooth или другое беспроводное соединение. Например, модуль 28 обеспечения связи среди других применений обеспечивает пользователю возможность передачи датчиковых данных в отдельную базу данных для сохранения на длительный период, возможность передачи датчиковых данных для дальнейшего анализа, возможность передачи пользовательской обратной связи на отдельный пользовательский интерфейс или возможность совместного использования данных со стоматологом. Модуль 28 связи также может представлять собой приемопередатчик, который может принимать информацию пользовательского ввода, такую как команда для получения информации датчика. Другие сигналы связи и управления, описанные в настоящем документе, могут быть обеспечены посредством проводного (не беспроводного) соединения или комбинации беспроводных и не беспроводных соединений.
[0048] Со ссылкой на ФИГ. 2, система 100 устройства для формирования изображения выполнена с возможностью использования пропускания света через зуб и отражения света от зуба для того, чтобы усовершенствовать обнаружение кариеса и сообщать информацию о кариесе пользователю или другому человеку, такому как стоматолог. Система 100 содержит устройство 10 для формирования изображения, такое как устройство для формирования изображения, описанное в отношении ФИГ. 1, среди прочих других возможных устройств для формирования изображения. Соответственно, это устройство для формирования изображения может содержать первый источник 12 света и второй источник 14 света, оптический датчик 16, контроллер 20 с процессором 22 и запоминающим устройством 24 и модуль 28 обеспечения связи.
[0049] Система 100 также содержит устройство 30 пользовательского интерфейса, которое сконструировано или выполнено с возможностью предоставления информации пользователю о кариесе, обнаруженном в полости рта пользователя. В соответствии с вариантом осуществления изобретения устройство 30 пользовательского интерфейса представляет собой компьютер, такой как настольный компьютер, портативный компьютер, носимое устройство, смартфон или другое вычислительное устройство. Устройство 30 пользовательского интерфейса может представлять собой зарядную станцию, интеллектуальное зеркало или другое устройство, выполненное с возможностью сообщения информации пользователю. Устройство может содержать программное приложение, которое использует информацию, полученную от устройства для формирования изображения, для идентификации карты или иного предоставления информации пользователю о кариесе, обнаруженном в полости рта пользователя.
[0050] Устройство 30 пользовательского интерфейса также содержит модуль 29 обеспечения связи, выполненный и/или запрограммированный с возможностью приема данных от устройства 10 для формирования изображения и/или передачи данных на него. Соответственно, система 100 может содержать сеть 32, выполненную с возможностью обмена информацией между модулем 28 обеспечения связи устройства для формирования изображения и модулем 29 обеспечения связи устройства пользовательского интерфейса, или сообшаться с ней. Сеть может представлять собой, например, сеть Интернет, интранет, ЛВС или любую другую сеть. Обмен сообщениями по этой сети может быть проводным и/или беспроводным и может содержать соединение Wi-Fi, соединение Bluetooth или любое другое проводное или беспроводное соединение.
[0051] Со ссылкой на ФИГ. 3, в одном варианте осуществления изобретения показана блок-схема способа 300 обнаружения кариеса с использованием устройства для формирования изображения в соответствии с настоящим изобретением.
[0052] На этапе 310 этого способа обеспечивают устройство или систему для формирования изображения, выполненную с возможностью обнаружения кариеса. Устройство 10 или система 100 для формирования изображения может представлять собой любое из устройств или вариантов осуществления, описанных или иным образом предусмотренных в настоящем документе. В соответствии с вариантом осуществления изобретения устройство 10 для формирования изображения содержит первый источник 12 света и второй источник 14 света, оптический датчик 16, контроллер 20 с процессором 22 и запоминающим устройством 24 и модуль 28 обеспечения связи. Также возможны многие другие конфигурации и варианты осуществления устройства 10 для формирования изображения.
[0053] На необязательном этапе 315 способа с использованием оптического датчика устройство получает данные датчика от зуба в отсутствие какого-либо активного источника света. Устройство обнаружит фоновое освещение, зеркальное отражение или любой другой артефакт, оказывающий влияние на оптический детектор, что может быть использовано на последующих этапах обработки, как описано ниже.
[0054] В соответствии с вариантом осуществления изобретения пользователь помещает устройство для формирования изображений в полость рта и ориентирует это устройство по направлению к зубу. В соответствии с вариантом осуществления изобретения устройство выполнено с возможностью облегчения надлежащей ориентации и, таким образом, может содержать направляющий наконечник или другой элемент ориентации. Устройство может быть выполнено с возможностью непрерывного испускания света и получения информации датчика, или оно может быть выполнено с возможностью испускания света и/или получения информации датчика только тогда, когда устройство позиционировано или ориентировано в полости рта пользователя надлежащим образом.
[0055] На этапе 320 способа первый источник 12 света направляет первый световой луч под первым углом к зубу в полости рта пользователя. Первый световой луч может быть выполнен с возможностью излучения инфракрасного излучения, имеющего диапазон длин волн в промежутке от 900 нм и 1100 нм, причем 1000 нм может представлять собой оптимальную длину волны, хотя для освещения зубов пользователя для обнаружения кариеса может быть использованы многие другие длины волн света, включая диапазоны, отличные от инфракрасного.
[0056] На этапе 330 способа второй источник 14 света направляет второй световой луч под вторым углом к зубу в полости рта пользователя, при этом второй угол отличается от первого угла. Второй световой луч может быть выполнен с возможностью испускания инфракрасного излучения, имеющего диапазон длин волн в промежутке от 900 нм и 1100 нм, причем 1000 нм может представлять собой оптимальную длину волны, хотя для освещения зубов пользователя для обнаружения кариеса может быть использованы многие другие длины волн света, включая диапазоны, отличные от инфракрасного.
[0057] В соответствии с вариантом осуществления изобретения один из первого и второго источников света расположен или иным образом выполнен с возможностью освещения зуба светом, который будет использован для получения информации о пропускании этого света через зуб, а другой из первого и второго источников света расположен или иным образом выполнен с возможностью освещения зуба светом, который будет использован для получения информации об отражении этого света от зуба.
[0058] По мере необходимости устройство 10 для формирования изображения будет координировать этапы 320 и 330. В соответствии с вариантом осуществления изобретения этапы 320 и 330 способа могут выполнять одновременно или последовательно. Например, этап 330 может следовать за этапом 320, или этап 320 может следовать за этапом 330. Первый и второй источники света могут одновременно излучать по направлению к зубу продолжительный, мигающий или импульсный световой луч. В качестве другого примера, первый и второй источники света могут излучать по направлению к зубу продолжительный, мигающий или импульсный световой луч последовательно или чередующимся способом или в соответствии с другой схемой. Например, первый источник света может излучать луч многократно по сравнению со вторым источником света, и наоборот.
[0059] На этапе 340 способа оптический датчик 16 устройства 10 для формирования изображения измеряет пропускание света от одного из первого и второго источников света через зуб, а на этапе 350 способа оптический датчик 16 устройства 10 для формирования изображения измеряет отражение от зуба света от другого из первого и второго источников света. В соответствии с вариантом осуществления изобретения этапы 340 и 350 способа могут выполнять одновременно или последовательно. Например, этап 340 может следовать за этапом 350, или этап 350 может следовать за этапом 340. Первый и второй источники света могут одновременно излучать по направлению к зубу продолжительный, мигающий или импульсный световой луч. В качестве другого пример, первый и второй источники света могут излучать по направлению к зубу продолжительный, мигающий или импульсный световой луч последовательно или чередующимся способом или в соответствии с другой схемой. Например, первый источник света может излучать луч многократно по сравнению со вторым источником света, и наоборот.
[0060] В соответствии с вариантом осуществления изобретения оптический фокус источников света представляет собой поверхность зуба. В качестве альтернативы, фокальная точка источников света может быть расположена немного ниже поверхности зуба, и, таким образом, оптический датчик может содержать средства для применения фокусного смещения по сравнению с поверхностью зуба.
[0061] Устройство для формирования изображения может незамедлительно приступать к анализу полученных изображений, может сохранять эти изображения в запоминающем устройстве и/или может передавать полученные изображения на другое устройство или систему. Например, контроллер устройства для формирования изображения может принимать изображения и незамедлительно их анализировать для того, чтобы предоставлять обратную связь пользователю в реальном времени. В качестве другого примера, это устройство может анализировать полученные изображения только после того, как завершен сеанс сканирования, и были получены изображения всех поверхностей, подлежащих изображению. В качестве еще одного примера, устройство может передавать - непрерывно или периодически - изображения на удаленный компьютер или сервер. Кроме того, система может сохранять полученные изображения для исторических сравнений или других долговременных анализов.
[0062] На этапе 360 способа устройство для формирования изображения сравнивает измеренное пропускание с измеренным отражением. Например, процессор 22 контроллера 20 устройства для формирования изображения непосредственно принимает полученные изображения или принимает их от запоминающего устройства 24 и анализирует эти изображения для того, чтобы идентифицировать кариес. В соответствии с вариантом осуществления изобретения процессор сравнивает измеренное пропускание в местоположении зуба с измеренным отражением в этом местоположении. Для сравнения измеренного пропускания в местоположении зуба с измеренным отражением в этом местоположении процессор может использовать один или более алгоритмов. Например, "R" может представлять измеренное пиксельное значение для отраженного света в первом положении, и "Т" может представлять измеренное пиксельное значение для пропущенного света в первом положении. Для каждого пикселя процессор может вычислять значение для этого пикселя и местоположения, используя следующее уравнение:
[0063] В соответствии с вариантом осуществления изобретения обработка сигналов с использованием уравнения 1 основана на понимании того, что отражение на кариозном пятне будет выше, а пропускание ниже, чем отражение от участка зуба без кариеса. Следовательно, посредством такой обработки сигнала обеспечивается улучшенный способ обнаружения кариеса, и подавляются артефакты поглощения из-за таких эффектов, как наличие пятен.
[0064] В соответствии с вариантом осуществления изобретения процессор выполнен с возможностью улучшения обнаружения кариеса при помощи введения поправки на фоновое освещение и другие артефакты. До обработки сигналов с использованием уравнения 1 процессор может корректировать каждое пиксельное значение R и/или Т с использованием датчиковых данных, полученных в отсутствие освещения от какого-либо источника света. Если присутствует фоновое освещение или какой-либо другой артефакт, влияющий на оптический детектор, данные датчика, полученные в отсутствие освещения от какого-либо источника света, будут обнаруживать это влияние.
[0065] На необязательном этапе 315 способа устройство может получить данные датчика от зуба в отсутствие какого-либо активного источника света для того, чтобы определить фоновое освещение, зеркальное отражение или любой другой артефакт, оказывающий влияние на оптический детектор. На этапе 315 и/или этапе 360 способа процессор будет исполнять корректировку смещения для одного или более пиксельных значений с использованием датчиковых данных. Например, процессор может корректировать R и Т для каждого пикселя при помощи вычитания полученных фоновых данных или иного использования значений смещения.
[0066] На этапе 370 способа устройство для формирования изображения на основании сравнения, выполненного на этапе 360, определяет, присутствует ли кариес в зубе. В соответствии с вариантом осуществления изобретения определенное значение сравнения, такое как значение, полученное из Уравнения 1, или другая оценка, могут указывать на повышенную вероятность или возможность кариеса. Например, процессор может сравнивать значения, полученные из сравнения на этапе 360, с заранее определенным или заранее запрограммированным пороговым значением, определять, что в зубе присутствует или вероятно присутствует кариес в том случае, если значения сравнения превышают указанное пороговое значение или попадают в пределы порогового диапазона. В качестве альтернативы, процессор может использовать исторические данные для местоположения каждого пикселя посредством сравнения текущего пиксельного значения с прошлым пиксельным значением, а также может определять на основании изменений для этого местоположения с течением времени, что присутствует кариес. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения процессор может использовать данные сравнения от множества местоположений на зубе и на основании разностей данных сравнения между местоположениями на этом зубе может определять, что присутствует кариес. На основании данных сравнения, полученных на этапе 360 возможны многие другие способы определения, что присутствует кариес.
[0067] На необязательном этапе 380 способа устройство или система для формирования изображения может предоставлять пользователю обратную связь или другую информацию об одном или более кариесах или его отсутствии. Например, устройство или система для формирования изображения может предоставлять пользователю обратную связь или другую информацию через пользовательский интерфейс. Обратную связь или другую информацию могут предоставлять пользователю в реальном времени после сеанса сканирования или в любое другое время. В соответствии с вариантом осуществления изобретения обратную связь предоставляют пользователю через проводное или беспроводное сетевое соединение со смартфоном, компьютерной программой, базовой станцией, удаленным программным сервисом или с помощью других средств. Указанную информацию могут представлять в виде карты полости рта пользователя с идентифицированными кариесами или в виде списка кариесов по номерам зубов среди многих других способов передачи этой информации. В соответствии с вариантом осуществления изобретения, например, механизм обратной связи может предоставлять звуковой и/или тактильный сигнал обратной связи, такой как звуковой сигнал или вибрация, в реальном времени по мере обнаружения кариеса. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения обратная связь также может использоваться для предоставления информации стоматологу для постановки диагноза, который будет впоследствии сообщен пользователю, либо в реальном времени, либо с отсрочкой.
[0068] На необязательном этапе 390 способа обратную связь или другую информацию об одном или более кариесах сообщают удаленному человеку, на устройство и/или в местоположение. Например, информацию могут предоставлять непосредственно работнику здравоохранения, такому как стоматолог или стоматолог-гигиенист. Например, информацию об одном или более сеансах сканирования могут сохранять и передавать работнику здравоохранения автоматически или по запросу. В соответствии с вариантом осуществления изобретения информацию могут сохранять на пользовательском смартфоне, а затем предоставлять в стоматологический кабинет во время визита, где информацию автоматически загружают через соединение Bluetooth. Затем стоматолог может просматривать указанную обратную связь и использовать эту информацию во время лечения.
[0069] Со ссылкой на ФИГ. 4, в одном варианте осуществления показаны компоненты устройства 10 для формирования изображения, расположенного вблизи зуба 40. Устройство 10 для формирования изображения содержит первый источник 12 света, второй источник 14 света и оптический датчик 16. В этой конфигурации по меньшей мере один из первого и второго источников света выполнен с возможностью излучения света, который освещает поверхность зуба, а оптический датчик может обнаруживать отражение света от этой поверхности. Кроме того, по меньшей мере один из первого и второго источников света выполнен с возможностью излучения света, который по меньшей мере частично проходит через зуб и выходит из него, а оптический датчик может обнаруживать пропускание этого света через зуб. Как описано или иным образом предусмотрено в настоящем документе, возможны многие другие конфигурации устройства 10 для формирования изображения. В соответствии с вариантом осуществления изобретения источник 12 света может быть расположен на одной стороне оптического датчика 16 для того, чтобы обеспечивать возможность обнаружения света от источников света этим оптическим датчиком. Кроме того, один или оба из источников 12 и 14 света могут представлять собой два или более источников света, как показано в примере на ФИГ. 5, в котором источник 12 света содержит источники 12a и 12b света.
[0070] Со ссылкой на ФИГ. 6, в одном варианте осуществления показаны компоненты устройства 10 для формирования изображения, расположенного вблизи зуба 40, с первым источником 12 света, вторым источником 14 света и оптическим датчиком 16. В этой конфигурации один или оба из первого и второго источников света содержат оптический элемент 38a, 38b, такой как линза, поляризатор или другой оптический элемент. Например, линза может фокусировать свет на конкретной части или участке зуба, и/или поляризатор может быть использован для устранения спектральных отражений от поверхности зуба.
[0071] Со ссылкой на ФИГ. 7, в одном варианте осуществления вблизи зуба 40 расположено устройство 10 для формирования изображения, в котором источник 14 света испускает свет по направлению к зубу 40. Свет по меньшей мере частично пропускается через зуб 40, а оптический датчик 16 обнаруживает это пропускание. Аналогично, со ссылкой на ФИГ. 8, в одном варианте осуществления вблизи зуба 40 расположено устройство 10 для формирования изображения, в котором источник 12 света излучает свет по направлению к зубу 40. Свет по меньшей мере частично отражается от поверхности зуба 40, а оптический датчик 16 обнаруживает это отражение.
[0072] В соответствии с вариантом осуществления изобретения для измерения отражения зуб освещают сверху с использованием одного или двух источников света, таких как светодиоды, а оптический датчик сохраняет изображение верхней стороны зуба. После этого зуб просвечивают посредством другого светодиода, задавая небольшую вертикальную область освещения на зубе и большую горизонтальную область освещения. Это может быть обеспечено или улучшено при помощи линзы. Этот свет рассеивается дентином и частично направляется к системе камеры, и второе изображение сохраняется. В качестве альтернативы, второй светодиод для бокового освещения может быть расположен на другой стороне зуба, а также для достижения более однородного освещения. Для корректировки смещения рассеянного света и детектора могут получать изображение зуба при неактивных источниках света.
[0073] Со ссылкой на ФИГ. 9, в одном варианте осуществления показаны компоненты устройства 10 для формирования изображения, расположенного вблизи зуба 40. Устройство 10 для формирования изображения содержит первый источник 12 света и второй источник 14 света и оптический датчик 16. В этой конфигурации источник 12 света выполнен с возможностью излучения света, который просвечивает зуб 40 и обнаруживается оптическим датчиком 16. Источник 14 света выполнен с возможностью освещения поверхности зуба, а оптический датчик обнаруживает отражение света этой поверхностью. В этой конфигурации устройство для формирования изображения также содержит зеркало 42, которое способствует направлению света от источника света 12. Источник 12 света излучает свет к зеркалу, которое перенаправляет это свет к зубу 40, где он может просвечивать этот зуб, а также может быть обнаружено оптическим датчиком 16. Такая зеркальная конфигурация может обеспечивать более компактное и удобное для пользователя устройство для формирования изображения или может обеспечивать возможность улучшенной визуализации зуба.
[0074] Аналогично, на ФИГ. 10, зеркало 42 выполнено и/или расположено с возможностью отражения света как к зубу, так и от него. Источник 12 света излучает свет к зеркалу, которое перенаправляет это свет к зубу 40, где он может отражаться поверхностью зуба обратно к зеркалу и оптическому датчику 16. Источник 14 света излучает свет к зубу 40, где он может просвечивать этот зуб, и по меньшей мере часть этого света будет направлена к зеркалу 42 и впоследствии к оптическому датчику 16.
[0075] Со ссылкой на ФИГ. 11, в одном варианте осуществления показаны компоненты устройства 10 для формирования изображения, расположенного вблизи зуба 40. Устройство 10 для формирования изображения содержит первый источник 12 света, второй источник 14a и 14b света и оптический датчик 16a и 16b. В этой конфигурации источник 12 света выполнен с возможностью излучения света, который просвечивает зуб 40 и обнаруживается одним или обоими из оптических датчиков 16a и 16b. Источники 14a и 14b света выполнены с возможностью излучения света, который отражается поверхностью зуба 40 для обнаружения оптическими датчиками 16a и 16b. Источники 12 и 14 света, а также источники 14a и 14b света могут излучать свет одновременно или последовательно. В соответствии с вариантом осуществления изобретения устройство для формирования изображения, показанное на ФИГ. 11, может быть смонтировано на конструкции, аналогичной ручке зубной щетки, и может вручную перемещаться вдоль зубов по мере того, как оно излучает свет и получает информацию датчика.
[0076] В одном или более вариантах осуществления устройства 10 для формирования изображения это устройство может быть сконструировано или выполнено с возможностью минимизации пространства, требующегося для него между верхними и нижними зубами, что тем самым улучшает удобство и использование этого устройства. Например, устройство для формирования изображения может содержать множество оптических датчиков для формирования изображения множества сторон зуба в одно время, что тем самым экономит время и способствует использованию этого устройства.
[0077] В отношении каждой из ФИГ. 9-11, хотя все источники света показаны, как одновременно излучающие свет, следует понимать, что они могут излучать свет одновременно, согласно последовательной схеме или в любом другом порядке или согласно другой схеме. Например, один источник света может излучать свет, подлежащий обнаружению оптическим датчиком, и затем второй источник света может излучать свет, подлежащий обнаружению оптическим датчиком, но только после того, как первый источник света перестанет излучать световой луч.
[0078] В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения система для формирования изображения может быть использована с другими системами или механизмами для дополнительного улучшения обратной связи и информации для пользователя. Например, устройство или система для формирования изображения может содержать флуоресцентное формирование изображения, такое как возбуждение с длиной волны 405 нм или 630 нм, а также возбуждение в красном спектре и обнаружение в ближней инфракрасной области (NIR, near infrared), одно или более из которых может быть использовано для улучшения обнаружения развившихся биопленок, обнаруженных в дентинных кариесах и в межзубных местоположениях.
[0079] Следует понимать, что все определения, как они определены и использованы в настоящем документе, контролируют словарные определения, определения в документах, включенных посредством ссылки, и/или обычные значения определенных терминов.
[0080] Неопределенные артикли английского языка "a" и "an", используемые в настоящем документе в части описания и в части формулы изобретения, следует понимать как означающие "по меньшей мере один", если явно не указано иное.
[0081] Выражение "и/или", используемое в настоящем документе в части описания и в части формулы изобретения, следует понимать как означающее "один или оба" из соединенных таким образом элементов, т.е. элементов, которые в некоторых случаях присутствуют конъюнктивно, а в других случаях - дизъюнктивно. Множество элементов, перечисленных с помощью выражения "и/или", следует истолковывать таким же образом, одинаково, т.е. как "один или более" соединенных таким образом элементов. Необязательно могут присутствовать другие элементы, отличные от элементов, конкретно идентифицированных условием "и/или", независимо от того, относятся или не относятся они к тем конкретно идентифицированным элементам.
[0082] Используемый в настоящем документе в части описания и в части формулы изобретения термин "или" следует понимать как имеющий то же значение, что и термин "и/или", как определен выше. Например, при разделении элементов в списке термины "или" или "и/или" следует интерпретировать как включающие, т.е. как включение по меньшей мере одного, но также включающего в себя более одного, из количества или списка элементов, и, необязательно, дополнительные неперечисленные элементы. Только термины, явно указанные как противоположные, такие как "только один из" или "точно один из", или при использовании в части формулы изобретения "состоящий из", будут относиться к включению точно одного элемента из количества или списка элементов. Как правило, термин "или", используемый в настоящем документе, следует истолковывать только как указывающий на исключающие альтернативы (т.е. "один или другой, но не оба"), когда ему предшествуют исключительные термины, такие как "любой", "один из", "только один из" или "точно один из".
[0083] Используемое в настоящем документе в части описания и в части формулы изобретения выражение "по меньшей мере один" в отношении списка из одного или более элементов следует понимать как означающее по меньшей мере один элемент, выбранный из любого одного или более из указанных элементов в списке элементов, но не обязательно содержащий по меньшей мере один из всякого и каждого элемента, конкретно перечисленного в списке элементов, и не исключающий любые комбинации элементов в этом списке элементов. Это определение также допускает, что необязательно могут присутствовать элементы, отличные от элементов, конкретно идентифицированных в списке элементов, к которым относится выражение "по меньшей мере один", независимо от того, относятся или не относятся они к тем конкретно идентифицированным элементам.
[0084] Следует также понимать, что, если явно не указано иное, в любых способах, заявленных в настоящем документе, которые включают более одного этапа или действия, порядок этапов или действий этого способа необязательно ограничен тем порядком, в котором изложены этапы или действия указанного способа.
[0085] В части формулы изобретения, а также в части приведенного выше описания все переходные выражения, такие как "содержащий", "включающий", "несущий", "имеющий", "имеющий в своем составе", "включающий в себя", "содержащий в себе", "имеющий в составе", и т.д., следует понимать как неограничивающие, т.е. означающие включающие в себя, но не ограничивающиеся этим. Только переходные выражения "состоящий из" и "состоящий по существу из" должны быть замкнутыми или полуограниченными переходными выражениями, соответственно.
[0086] Хотя в настоящем документе были описаны и проиллюстрированы несколько вариантов осуществления изобретения, специалисты в данной области техники легко представят множество других средств и/или конструкций для исполнения функции и/или получения результатов и/или одного или более описанных в настоящем документе преимуществ, и каждый из таких вариантов и/или модификаций считается находящимся в пределах объема вариантов осуществления изобретения, описанных в настоящем документе. В частности, специалистам в данной области техники будет понятно, что все параметры, размеры, материалы и конфигурации, описанные в настоящем документе, подразумеваются примерными, и что фактические параметры, размеры, материалы и/или конфигурации будут зависеть от конкретного применения или применений, для которого используются изобретательские идеи. Специалист в данной области техники распознает или сможет выяснить с использованием не более чем обычных экспериментальных исследований множество эквивалентов для конкретных вариантов осуществления изобретения, описанных в настоящем документе. Следовательно, следует понимать, что изложенные выше варианты осуществления изобретения представлены только в качестве примера, и что в пределах объема прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов варианты осуществления изобретения могут быть осуществлены на практике иным образом, чем это конкретно описано и заявлено. Варианты осуществления настоящего изобретения направлены на каждый отдельный признак, систему, изделие, материал, набор и/или способ, описанные в настоящем документе. Кроме того, любая комбинация из двух или более таких признаков, систем, изделий, материалов, комплектов и/или способов в том случае, если такие признаки, системы, изделия, материалы, комплекты и/или способы не являются взаимно несовместимыми, включена в объем настоящего изобретения.