牙菌斑、牙齦和牙槽骨的測量和顯示方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種牙菌斑、牙齦和/或牙槽骨的測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、 長度、斷面積、體積和/或表面積等量化值的牙菌斑的測量/顯示裝置和牙菌斑的測量/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/或牙槽骨的測量/顯示方法以及牙齦和/或牙槽骨的測量/顯示 裝置。
【背景技術】
[0002] 在牙科臨床領域，作為用于評價牙齒表面是否附著有牙菌斑以及評價牙菌斑狀態(tài) 的方法，直到目前為止，牙科醫(yī)生主要進行肉眼檢查。
[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，所以難以識別牙齒 表面是否附著有牙菌斑。在牙科臨床實踐中，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醫(yī)療實踐中，引入了由O'Leary開發(fā)的菌斑控 制記錄（PCR法）。通過利用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價口腔清潔的狀態(tài)的方法。然而，該方法是簡單評價牙 菌斑的有無，因此不能提供牙菌斑附著狀態(tài)的詳細情況的兩級評價方法。另外，牙菌斑著色 操作本身會給患者造成強烈的不適，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。因此，不能說PCR法在普及口腔清潔重要性的認識方面是足夠的。
[0004] 作為用于評價各種刷牙方法和電動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評價結果：沒有牙菌斑附著；觸覺識別牙 菌斑；視覺識別牙菌斑；和大量牙菌斑附著。然而，不能說該方法是定量評價方法，因為四 級之間的差別很大。
[0005] 口腔衛(wèi)生評價方法中的牙菌斑評價方法提供了打分結果，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)性差并且缺乏真實客觀性的問題，即，執(zhí) 行該方法的多個檢查人員不能提供一致的值。因此，不能說該方法廣泛用于牙科臨床實踐。
[0006] 作為基于牙菌斑著色的評價方法，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；將來自白熾燈或熒光燈的光通過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)射的光量來檢測牙菌斑的量。
[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著色劑保存 時著色劑穩(wěn)定性低的問題。PTL 3公開了一種同時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，但是染料本身需要堅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公開了一種僅通過使用 特定的光來檢測牙菌斑的方法。然而，該方法具有不能檢測在初期形成的牙菌斑的問題。
[0008] 近年來，推進了用于定量地評價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算機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。由于光學照片僅以平面方式 拍攝對象，所以照片的前面部位和后面部位很可能得到不同的評價?；谑褂锰囟úㄩL (370±40nm)的光的定量焚光法（QLF 法：Quantitative light-fluorescence method)的 牙菌斑檢測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照片。實際上，沒有基于典型的光 學照片或使用特定波長的光學照片的圖像處理軟件進入實用，并且很難說正在進行圖像處 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牙 齒的石膏模型進行數(shù)字三維掃描以及立體地評價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)場的實用性非常低。另外，基 于石膏模型的牙菌斑測量和評價不現(xiàn)實。
[0010] 近年來，開發(fā)了牙科用的OCT裝置并使用其來診斷齲齒（PTL 5)。然而，PTL 5僅 記載了一種齲齒的測量方法。
[0011] 另一方面，沒有報道過牙齦或牙槽骨的非侵入定量化。
[0012] [引用文獻列表]
[0013][專利文獻]
[0014] [PTL 1]日本專利申請公開No. 63-2528
[0015] [PTL 2]日本專利申請?zhí)亻_ No. 2005-179188
[0016] [PTL 3]美國專利 No. 5, 957, 687
[0017] [PTL 4]日本專利申請?zhí)亻_ No. 2004-65994
[0018] [PTL 5]日本專利申請?zhí)亻_ No. 2008-058138
[0019] [非專利文獻]
[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] [技術問題]
[0023] 到目前為止所進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極大地阻礙了對疾病的 克服。需要一種代替牙菌斑著色法、基于對牙菌斑打分的各種評價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價牙菌斑的厚度、斷面積和體積的方法。另外，與 牙周炎的發(fā)展深深相關的牙齦和/或牙槽骨的定量化的實現(xiàn)在牙科臨床實踐中非常重要。
[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量/顯示方法和牙菌斑的測量/顯示裝 置，其可以解決常規(guī)方法的問題，并且可以執(zhí)行客觀地評價牙菌斑附著的方法，該方法包括 以非接觸、非侵入的方式定量地測量牙菌斑，以二維或三維圖像的形式顯示測量結果，以及 算出牙菌斑的厚度、長度、斷面積、表面積和體積，而在各個檢查人員提供的結果之間沒有 差別且再現(xiàn)性高。本發(fā)明的另一個目的是提供一種不僅能夠以非接觸、非侵入的方式定量 地測量牙菌斑而且能夠以非接觸、非侵入的方式定量地測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量結果以及能夠提供牙齦和牙槽骨的變化量的牙 齦和/或牙槽骨的測量/顯示方法以及牙齦和/或牙槽骨的測量/顯示裝置。
[0026] [問題的解決方案]
[0027] 本發(fā)明的實施方案涉及一種牙菌斑的測量和顯示方法，所述方法包括以下步驟： 將從光源輸出的近紅外光分成測量光和參考光；將所述測量光朝向口腔內(nèi)的牙齒照射，并 且用所述測量光掃描所述牙齒；從來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度值生成光學相干斷層圖像；從所述光學相干斷層圖 像提取具有特定散射強度值的牙菌斑區(qū)域；使所述牙菌斑定量化；以及生成所述牙菌斑的 圖像。本說明書中，例如，"牙菌斑"指的是由作為在目標牙齒表面上實際附著的物質的口 腔細菌、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)明的牙菌斑的測量和顯示方法中在顯示的光學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。從相同的觀點來說，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〃和〃牙釉質區(qū)域〃彼此區(qū)分開。
[0028] 所述光學相干斷層圖像優(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相干斷層圖像。
[0029] 另外，所述光學相干斷層圖像優(yōu)選是將所述牙菌斑區(qū)域、附著有牙菌斑的牙釉質 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相干斷層圖像。
[0030] 另外，所述光學相干斷層圖像優(yōu)選是將所述牙菌斑區(qū)域、附著有牙菌斑的牙釉質 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相干斷 層圖像提取的牙菌斑區(qū)域將牙菌斑的厚度和/或長度數(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相干斷 層圖像提取的牙菌斑區(qū)域將牙菌斑的體積數(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相干斷 層圖像或所述三維光學相干斷層圖像提取的牙菌斑區(qū)域將牙菌斑的斷面積數(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相干斷 層圖像提取的牙菌斑區(qū)域將牙菌斑的表面積數(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；以及以選自圖像、表格和圖形的至少一種形式隨著時間的推移而 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量光和參考光的分光器；將所述測量光朝向口腔內(nèi)的 牙齒照射并且用所述測量光掃描牙齒的牙菌斑測量用探針；接收從來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度值轉 換成灰度值并且生成光學相干斷層圖像的計算部；提取牙菌斑區(qū)域并且使所述牙菌斑定量 化的提取測量部；以及顯示光學相干斷層圖像和定量化結果的顯示部。
[0038] 本發(fā)明的另一方面還涉及使計算機執(zhí)行牙菌斑的測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度值生成光學相干斷層圖像；基于 所述干涉光的散射強度值提取牙菌斑區(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，由計算機執(zhí)行的方法還優(yōu)選 包括基于解剖學的事實在形態(tài)學上識別所述光學相干斷層圖像中的牙菌斑、牙齦和牙釉質 的步驟。
[0040] 由計算機執(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；以及以選自圖像、表格和圖形的至少一種形式隨著時間的推移而顯示所 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量光和參考光；將所述測量光朝向口腔內(nèi)的牙 齒和牙周組織照射，并且用所述測量光掃描牙齒和牙周組織；從來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度值生 成光學相干斷層圖像；提取具有特定散射強度值的牙齦區(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