牙菌斑、牙齦和牙槽骨的測(cè)量和顯示方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種牙菌斑、牙齦和/或牙槽骨的測(cè)量和顯示裝置及方法。具體地，本 發(fā)明不僅涉及一種可以將在包括牙齒鄰接面和牙齒咬合面的齒面上、在牙間隙、齦溝以及 牙周袋中存在的牙菌斑以二維和三維圖像的形式顯示并可以即刻算出諸如牙菌斑的厚度、 長(zhǎng)度、斷面積、體積和/或表面積等量化值的牙菌斑的測(cè)量/顯示裝置和牙菌斑的測(cè)量/顯 示方法，而且涉及一種可以確定牙齦和/或牙槽骨的量以提供牙齦腫脹的變化量和/或牙 槽骨的變化量的牙齦和/或牙槽骨的測(cè)量/顯示方法以及牙齦和/或牙槽骨的測(cè)量/顯示 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在牙科臨床領(lǐng)域，作為用于評(píng)價(jià)牙齒表面是否附著有牙菌斑以及評(píng)價(jià)牙菌斑狀態(tài) 的方法，直到目前為止，牙科醫(yī)生主要進(jìn)行肉眼檢查。
[0003] 由于牙菌斑的顏色是與牙齒表面的顏色相同的白色或乳白色，所以難以識(shí)別牙齒 表面是否附著有牙菌斑。在牙科臨床實(shí)踐中，通常使用牙菌斑著色法。牙菌斑著色法是使用 菌斑著色溶液的方法，并且在日本牙科保險(xiǎn)醫(yī)療實(shí)踐中，引入了由O'Leary開發(fā)的菌斑控 制記錄（PCR法）。通過(guò)利用PCR法，將齒面分成四部分，并且將附著有牙菌斑的部分的數(shù)量 與齒面的總數(shù)的比率確定為用于評(píng)價(jià)口腔清潔的狀態(tài)的方法。然而，該方法是簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)牙 菌斑的有無(wú)，因此不能提供牙菌斑附著狀態(tài)的詳細(xì)情況的兩級(jí)評(píng)價(jià)方法。另外，牙菌斑著色 操作本身會(huì)給患者造成強(qiáng)烈的不適，并且在著色操作之后著色溶液的去除也很麻煩。另外， 由于除了牙菌斑之外的部分也被著色，所以該檢查方法不期望地具有低的特異性和許多其 他缺點(diǎn)。因此，不能說(shuō)PCR法在普及口腔清潔重要性的認(rèn)識(shí)方面是足夠的。
[0004] 作為用于評(píng)價(jià)各種刷牙方法和電動(dòng)牙刷所提供的牙菌斑去除效果的方法， Loe-Silness牙菌斑指數(shù)是已知的。該方法不依靠著色，因此不能清晰地示出牙菌斑、牙齒 和牙周組織之間的界線。該方法提供了以下四級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果：沒有牙菌斑附著；觸覺識(shí)別牙 菌斑；視覺識(shí)別牙菌斑；和大量牙菌斑附著。然而，不能說(shuō)該方法是定量評(píng)價(jià)方法，因?yàn)樗?級(jí)之間的差別很大。
[0005] 口腔衛(wèi)生評(píng)價(jià)方法中的牙菌斑評(píng)價(jià)方法提供了打分結(jié)果，其具有一目了然的數(shù)字 化效果，因此保持了客觀性。然而，該方法具有再現(xiàn)性差并且缺乏真實(shí)客觀性的問題，即，執(zhí) 行該方法的多個(gè)檢查人員不能提供一致的值。因此，不能說(shuō)該方法廣泛用于牙科臨床實(shí)踐。
[0006] 作為基于牙菌斑著色的評(píng)價(jià)方法，在PTL 1中記載了一種已知方法。該方法按以 下步驟執(zhí)行：在刷牙時(shí)使用添加有〇. 01~2. 0重量％的熒光染料的牙膏將熒光染料附著到 牙菌斑上；將來(lái)自白熾燈或熒光燈的光通過(guò)合適的濾波器照射到熒光染料上以從熒光染料 發(fā)射光；以及基于發(fā)射的光量來(lái)檢測(cè)牙菌斑的量。
[0007] PTL 2也公開了一種牙菌斑著色法。然而，該方法具有著色劑味苦和當(dāng)著色劑保存 時(shí)著色劑穩(wěn)定性低的問題。PTL 3公開了一種同時(shí)使用染料和光的方法。該方法的原理是 基于染料由光激發(fā)并發(fā)射熒光的事實(shí)，但是染料本身需要堅(jiān)固地附著在牙菌斑上。諸如葉 綠素和熒光素等熒光染料也不能使牙菌斑充分染色。另外，PTL 4公開了一種僅通過(guò)使用 特定的光來(lái)檢測(cè)牙菌斑的方法。然而，該方法具有不能檢測(cè)在初期形成的牙菌斑的問題。
[0008] 近年來(lái)，推進(jìn)了用于定量地評(píng)價(jià)牙菌斑的方法的研宄。例如，NPL 1公開了一種 在牙菌斑著色之后以數(shù)字圖像的形式拍攝口腔照片并用計(jì)算機(jī)算出牙齒表面上牙菌斑 的面積的方法。然而，該方法難以將牙菌斑與牙齦區(qū)分開。由于光學(xué)照片僅以平面方式 拍攝對(duì)象，所以照片的前面部位和后面部位很可能得到不同的評(píng)價(jià)?；谑褂锰囟úㄩL(zhǎng) (370±40nm)的光的定量焚光法（QLF 法：Quantitative light-fluorescence method)的 牙菌斑檢測(cè)方法允許牙菌斑比周邊組織具有更特性化的視覺觀感。因此，該方法不需要牙 菌斑著色，但是僅以平面方式將牙菌斑拍攝為典型的光學(xué)照片。實(shí)際上，沒有基于典型的光 學(xué)照片或使用特定波長(zhǎng)的光學(xué)照片的圖像處理軟件進(jìn)入實(shí)用，并且很難說(shuō)正在進(jìn)行圖像處 理軟件的開發(fā)。
[0009] NPL 2公開了一種在牙菌斑去除前后采集牙菌斑的印記、在牙菌斑去除前后對(duì)牙 齒的石膏模型進(jìn)行數(shù)字三維掃描以及立體地評(píng)價(jià)牙菌斑的附著的方法。然而，兩次印記的 采集（即，在牙菌斑去除前后）很麻煩，因此該方法在臨床現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)用性非常低。另外，基 于石膏模型的牙菌斑測(cè)量和評(píng)價(jià)不現(xiàn)實(shí)。
[0010] 近年來(lái)，開發(fā)了牙科用的OCT裝置并使用其來(lái)診斷齲齒（PTL 5)。然而，PTL 5僅 記載了一種齲齒的測(cè)量方法。
[0011] 另一方面，沒有報(bào)道過(guò)牙齦或牙槽骨的非侵入定量化。
[0012] [引用文獻(xiàn)列表]
[0013][專利文獻(xiàn)]
[0014] [PTL 1]日本專利申請(qǐng)公開No. 63-2528
[0015] [PTL 2]日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_ No. 2005-179188
[0016] [PTL 3]美國(guó)專利 No. 5, 957, 687
[0017] [PTL 4]日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_ No. 2004-65994
[0018] [PTL 5]日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_ No. 2008-058138
[0019] [非專利文獻(xiàn)]
[0020] [NPL IjCarter K, Landini G, Walmsley AD. Automated quantification of dental plaque accumulation using digital imaging，J Dent，2004Nov ;32 (8) :623_80
[0021] [NPL 2]Yeganeh S，Lynch E, Jovanovski V，Zou L. Quantification of root surface plaque using a new 3-D laser scanning method， J Clin Periodontol, 19990ct ;26(10) :692-7。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] [技術(shù)問題]
[0023] 到目前為止所進(jìn)行的研宄揭露了作為兩種主要牙科疾病的齲齒和牙周炎主要是 由牙菌斑所引起的。然而，在一般的牙科臨床實(shí)踐中所使用的X射線檢查（倫琴方法）不能 生成牙菌斑的圖像，并且不存在有效檢查牙菌斑附著的方法的事實(shí)極大地阻礙了對(duì)疾病的 克服。需要一種代替牙菌斑著色法、基于對(duì)牙菌斑打分的各種評(píng)價(jià)方法和常用的其他方法 并能夠以客觀的、非侵入的方式定量地評(píng)價(jià)牙菌斑的厚度、斷面積和體積的方法。另外，與 牙周炎的發(fā)展深深相關(guān)的牙齦和/或牙槽骨的定量化的實(shí)現(xiàn)在牙科臨床實(shí)踐中非常重要。
[0024] 鑒于這些問題完成了本發(fā)明。
[0025] 即，本發(fā)明的目的是提供一種牙菌斑的測(cè)量/顯示方法和牙菌斑的測(cè)量/顯示裝 置，其可以解決常規(guī)方法的問題，并且可以執(zhí)行客觀地評(píng)價(jià)牙菌斑附著的方法，該方法包括 以非接觸、非侵入的方式定量地測(cè)量牙菌斑，以二維或三維圖像的形式顯示測(cè)量結(jié)果，以及 算出牙菌斑的厚度、長(zhǎng)度、斷面積、表面積和體積，而在各個(gè)檢查人員提供的結(jié)果之間沒有 差別且再現(xiàn)性高。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種不僅能夠以非接觸、非侵入的方式定量 地測(cè)量牙菌斑而且能夠以非接觸、非侵入的方式定量地測(cè)量作為牙周組織的牙齦和牙槽 骨、能夠以二維或三維圖像的形式顯示測(cè)量結(jié)果以及能夠提供牙齦和牙槽骨的變化量的牙 齦和/或牙槽骨的測(cè)量/顯示方法以及牙齦和/或牙槽骨的測(cè)量/顯示裝置。
[0026] [問題的解決方案]
[0027] 本發(fā)明的實(shí)施方案涉及一種牙菌斑的測(cè)量和顯示方法，所述方法包括以下步驟： 將從光源輸出的近紅外光分成測(cè)量光和參考光；將所述測(cè)量光朝向口腔內(nèi)的牙齒照射，并 且用所述測(cè)量光掃描所述牙齒；從來(lái)自所述牙齒的反射光和后方散射光以及所述參考光產(chǎn) 生干涉光；基于所述干涉光的散射強(qiáng)度值生成光學(xué)相干斷層圖像；從所述光學(xué)相干斷層圖 像提取具有特定散射強(qiáng)度值的牙菌斑區(qū)域；使所述牙菌斑定量化；以及生成所述牙菌斑的 圖像。本說(shuō)明書中，例如，"牙菌斑"指的是由作為在目標(biāo)牙齒表面上實(shí)際附著的物質(zhì)的口 腔細(xì)菌、變聚糖、不溶性葡聚糖和糖形成的生物膜。另一方面，"牙菌斑區(qū)域"指的是根據(jù) 本發(fā)明的牙菌斑的測(cè)量和顯示方法中在顯示的光學(xué)相干斷層圖像中的區(qū)域，具體地，作為 表示牙菌斑的部分而提取和作為牙菌斑顯示的區(qū)域。從相同的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，假定"牙齦"和" 牙齦區(qū)域"、〃牙槽骨〃和〃牙槽骨區(qū)域〃以及〃牙釉質(zhì)〃和〃牙釉質(zhì)區(qū)域〃彼此區(qū)分開。
[0028] 所述光學(xué)相干斷層圖像優(yōu)選是將所述牙菌斑區(qū)域、附著有牙菌斑的牙釉質(zhì)區(qū)域和 牙齦區(qū)域彼此區(qū)分開地二維顯示的二維光學(xué)相干斷層圖像。
[0029] 另外，所述光學(xué)相干斷層圖像優(yōu)選是將所述牙菌斑區(qū)域、附著有牙菌斑的牙釉質(zhì) 區(qū)域和牙齦區(qū)域彼此區(qū)分開地作為立體圖像而三維顯示的三維光學(xué)相干斷層圖像。
[0030] 另外，所述光學(xué)相干斷層圖像優(yōu)選是將所述牙菌斑區(qū)域、附著有牙菌斑的牙釉質(zhì) 區(qū)域和牙齦區(qū)域彼此區(qū)分開地二維顯示的二維光學(xué)相干斷層圖像以及將所述牙菌斑區(qū)域、 附著有牙菌斑的牙釉質(zhì)區(qū)域和牙齦區(qū)域彼此區(qū)分開地作為立體圖像而三維顯示的三維光 學(xué)相干斷層圖像的組合。
[0031] 在所述方法中，使所述牙菌斑定量化的步驟優(yōu)選包括基于從所述二維光學(xué)相干斷 層圖像提取的牙菌斑區(qū)域?qū)⒀谰叩暮穸群?或長(zhǎng)度數(shù)字化的步驟。
[0032] 在所述方法中，使所述牙菌斑定量化的步驟優(yōu)選包括基于從所述三維光學(xué)相干斷 層圖像提取的牙菌斑區(qū)域?qū)⒀谰叩捏w積數(shù)字化的步驟。
[0033] 在所述方法中，使所述牙菌斑定量化的步驟優(yōu)選包括基于從所述二維光學(xué)相干斷 層圖像或所述三維光學(xué)相干斷層圖像提取的牙菌斑區(qū)域?qū)⒀谰叩臄嗝娣e數(shù)字化的步驟。
[0034] 在所述方法中，使所述牙菌斑定量化的步驟優(yōu)選包括基于從所述三維光學(xué)相干斷 層圖像提取的牙菌斑區(qū)域?qū)⒀谰叩谋砻娣e數(shù)字化的步驟。
[0035] 所述方法還優(yōu)選包括以下步驟：創(chuàng)建含有選自在使所述牙菌斑定量化的步驟中獲 得的牙菌斑的厚度、牙菌斑的長(zhǎng)度、牙菌斑的體積、牙菌斑的斷面積和牙菌斑的表面積的至 少一種量化值的數(shù)據(jù)庫(kù)；以及以選自圖像、表格和圖形的至少一種形式隨著時(shí)間的推移而 顯示所述量化值。
[0036] 所述方法還優(yōu)選包括算出選自牙菌斑的厚度、牙菌斑的長(zhǎng)度、牙菌斑的體積、牙菌 斑的斷面積和牙菌斑的表面積的至少一種量化值隨著時(shí)間推移的變化量以及以數(shù)值、二維 圖像或三維圖像的形式隨著時(shí)間推移顯示算出的值的步驟。
[0037] 本發(fā)明的另一方面涉及一種牙菌斑的測(cè)量和顯示裝置，所述裝置包括：輸出近紅 外光的光源；將所述近紅外光分成測(cè)量光和參考光的分光器；將所述測(cè)量光朝向口腔內(nèi)的 牙齒照射并且用所述測(cè)量光掃描牙齒的牙菌斑測(cè)量用探針；接收從來(lái)自所述牙齒的反射光 和后方散射光以及所述參考光產(chǎn)生的干涉光的光接收元件；將所述干涉光的散射強(qiáng)度值轉(zhuǎn) 換成灰度值并且生成光學(xué)相干斷層圖像的計(jì)算部；提取牙菌斑區(qū)域并且使所述牙菌斑定量 化的提取測(cè)量部；以及顯示光學(xué)相干斷層圖像和定量化結(jié)果的顯示部。
[0038] 本發(fā)明的另一方面還涉及使計(jì)算機(jī)執(zhí)行牙菌斑的測(cè)量和顯示方法的軟件，所述方 法包括以下步驟：基于上述方法獲得的干涉光的散射強(qiáng)度值生成光學(xué)相干斷層圖像；基于 所述干涉光的散射強(qiáng)度值提取牙菌斑區(qū)域；生成所述牙菌斑區(qū)域的圖像；以及基于所提取 的牙菌斑區(qū)域提供選自牙菌斑的厚度、牙菌斑的長(zhǎng)度、牙菌斑的斷面積、牙菌斑的體積和牙 菌斑的表面積的至少一種量化值。
[0039] 在所述軟件中，在提取所述牙菌斑區(qū)域的步驟之前，由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的方法還優(yōu)選 包括基于解剖學(xué)的事實(shí)在形態(tài)學(xué)上識(shí)別所述光學(xué)相干斷層圖像中的牙菌斑、牙齦和牙釉質(zhì) 的步驟。
[0040] 由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的方法還優(yōu)選包括以下步驟：創(chuàng)建含有在提供量化值的步驟中所提 供的值的數(shù)據(jù)庫(kù)；以及以選自圖像、表格和圖形的至少一種形式隨著時(shí)間的推移而顯示所 述量化值。
[0041] 本發(fā)明的另一方面涉及一種牙齦和/或牙槽骨的測(cè)量和顯示方法，所述方法包括 以下步驟：將從光源輸出的近紅外光分成測(cè)量光和參考光；將所述測(cè)量光朝向口腔內(nèi)的牙 齒和牙周組織照射，并且用所述測(cè)量光掃描牙齒和牙周組織；從來(lái)自所述牙齒和所述牙周 組織的反射光和后方散射光以及所述參考光產(chǎn)生干涉光；基于所述干涉光的散射強(qiáng)度值生 成光學(xué)相干斷層圖像；提取具有特定散射強(qiáng)度值的牙齦區(qū)域和/或牙槽骨區(qū)域；使所述牙 齦和/或所述牙槽骨定量化；生成所述牙齦和/或所