专利名称：用于电磁能输出装置的视觉回馈装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于电磁能输出装置，特别是有关与输出电磁能的医疗程序用手机 (medical procedure handpieces) 一起使用的视觉回馈装置，以及使用这些装置的设备与 方式。
背景技术：
在现有技术中，有许多各种不同的电磁能输出装置与可视觉化的设备 (visualizeation implements)，其包括执行医疗程序或是帮助执行医疗程序的雷射机头 (laser hand pieces)，并且也包括医疗用的照相机，用以提供视觉回馈给参与执行例如内 视镜禾呈序(laparoscopic process)等医疗手术(medicaloperation)的使用者。
发明内容
本发明所提供的电磁能输出装置包括一雷射手机与主体总成(trimkassembly)。 此电磁能输出装置包括一数码相机以及电磁能波导(electromagnetic energy waveguides)，用以放射发光或激发光能而帮助使用者可以看见目标物的表面、进行讯号的 分析(signal analysis)以及用以接受电磁能，例如反射的激发光线(return excitation light)。一影像撷取配件(imageacquisition fitting)用以传送(routes)在电磁能输出 装置末端附近或其中所撷取的影像。在本案的一实施例中，电磁能输出装置为一手机(handpieces)，例如如牙科手 机(dental handpiece)的雷射手机，与一主体总成的组合。此主体总成可能包括，一影 像撷取装置(image-acquisition device)，如一数码相机与一个或数个电磁能波导，用以 发射电磁能，例如那些为了帮助使用者可以看见目标物的表面或进行讯号的分析(signal analysis)的照明或激发光线，并且用以接受电磁能，例如返回的激发光线(return excitation light)。这些装置的组合更可以包括一影像撷取配件(image acquisition fitting)，其可以执行一个或是数个不同的功能，例如传送在电磁能输出装置末端附近或 其中所撷取的影像，例如工作表面影像(working-surface images)。此影像撷取配件的整 体或是部分是可以进行灭菌的(autoclavable)，而此影像撷取配件包括一可附带的元件 (attachable element)或夹式元件(clip-on element)，或是一组元件。在其他实施例中， 影像撷取设备可能整体或是部分被密封于电磁能输出装置内部。在这些特征，包括这些特征的任一结合，不与本发明的内容与说明书，以及熟悉该 领域技艺的人士的常识无不符合的状态下，任何特征或是在此描述的特征的结合都被涵盖 于本发明的范围内。此外，任一特征或是特征的结合可能被别的排除在本发明的任一实施 例之外。为了摘要本发明，本发明的一些目的、优点与新颖性特征在此概略的描述。当然， 可以为大众所了解的，将所有的目的、优点与新颖性特征都记载于本发明任一特别的实施 例不是必需的。本发明的附加的优点与目的记载于下列具体实施方式
与权利要求书中。
图1为本发明的一实施例的侧视图，其为一具有映像结构与被构建来用以治疗目 标区域的组织的装置。图2为图1所展示的装置中的柱状透镜总成(rod lens assembly)的图示。图3a为展示图1与图2所使用的柱状透镜总成结构的图示。图3b展示一对应图3所展示的结构的内部配置结构(internal moimtconstruction)，此一内部配置结构可以与柱状透镜总成一起形成，或不需与柱状透 镜总成一起形成。图3b(l)至图3b(4)展示本发明各种不同实施例中的射束弯曲元件 (beam-bending element)的结构，其用以改变由视觉回馈装置的光轴到影像光纤(imaging fiber)之间光线路径的方向。图4描述一雷射手机与主体总成，此电磁能输出装置包括一影像撷取装置与一个 或多个电磁能波导，用以发射光线或激发光能而帮助使用者可以看见目标物的表面，或协 助讯号分析。图5a展示一剖面图或是一沿着视觉回馈装置的光线路径末端的端视图，其中，包 括一设置于中央内腔(central lumen)内的影像撷取装置，以及设置于中央内腔外的一照 明 / 激发光源波导(illumination/excitation lightsource waveguide)与一回光波导 (return-light waveguide)。图5b展示一剖面图或是一沿着视觉回馈装置的光线路径末端的端视图，其中， 包括一设置于中央内腔内的影像撷取装置，而一照明/激发光源波导则与其共中心地 环绕中央内腔，以及一第一回光波导与一第二回光波导设置于光源波导(light-source waveguide)之夕卜。图6a至图6d描述各种可与图4所展示的装置一起构建与使用的各种不同的影像光纤。
10 电磁能输出装置11电磁能输出装置末端附近的点
12 输出光纤头14映像结构
15 柱状透镜总成16影像光纤
17 波导17a中央内腔
17b:照明/激发光源波导17c 第一回光波导
17d:第二回光波导18 电磁能输出装置末端
19:射束弯曲元件20 电磁能输出装置近端
21 波导22 视觉回馈装置
23 波导25 各项装置的组合
26 影像撷取配件27 一组元件
具体实施例方式
本发明目前的较佳实施例将在下列详细说明，每一实施例都揭示于对应的图示 中。在任何可能的状况下，相同或是相似的标号用以标示在图示与说明书中相同的或相似 的元件。本发明的任一图示皆为一简化的图示并不代表其精确的比例。在本说明书中，所使用的方向性字眼，例如顶部、底部、左边、右边、向上、向下、上方、下方、背面与正面等字， 仅为了能方便与清楚地描述相对的于图中所示的结构。这些方向性的字眼不应被以任何方 式用做对本发明范围的限制。虽然本文所揭露的是指某一些被展示的特定实施例，但是，可以被理解的是这 些实施例是用以作为范例，而不是用以作为限制的。下列的详细叙述虽然是讨论示范 性的实施例，但是可以被理解为涵盖本发明实施例的所有变型(modification)、替代品 (alternatives)以及等效物(equivalents)，只要其落入本发明的精神与权利要求书所定 义的范围之内。可以被理解的是，本文所参考的文献所描述或包括的流程步骤与结构并不 涵盖本文描述实践本发明的所有流程。本发明可以与现有技术的传统实施方法以及装置连 结而实施，但仅对本文所包括的传统实施方式步骤与结构需要提出详细说明以利于理解本 发明。在这些特征，包括这些特征的任一结合，不与本发明的内容与说明书，以及熟悉该 领域技艺的人士的常识无不符合的状态下，任何特征或是在此描述的特征的结合都被涵盖 于本发明的范围内。本发明是相关于一与医疗程序用手机连结与使用的视觉回馈装置，以及使用这些 装置的设备与方式。本发明所参考的视觉回馈装置(例如相机)的结构与其使用方式在 本文中予以说明，例如于2006年5月25号申请，美国专利申请号11/441，788，发明名称为 "DEVICE HAVING ACTIVATEDTEXTURED SURFACES FOR TREATING ORAL TISSUE”(代理人案 号(Att. Docket)为BI9878P)，以及于2006年4月26号申请，美国专利申请号11/413，590， 发明名称为"METHODS FOR TTEATING EYE CONDITIONS”(代理人案号为 BI9852P)。此两 篇专利于所提及的内容用以作为参考之用。关于目前描述的视觉回馈医疗装置的一些医 疗应用，除了本文与本文所参考的文献中所描述或建议的应用之外，更可以应用于牙周 病(periodontalpockets)，例如牙周囊袋诊断与治疗，牙髓病(endodontics)，例如根管 的影像化(visualization of canals)，微观牙科学(micro-dentistry)，隧道形成技术 (tunnelpreparation), 齿诊断与治疗(caries detection and treatment)，细菌的检测与治疗(bacteria visualization and treatment),(general dentistry),
以及如上述参考文献，美国临时申请案案号60/739，314中描述的空气传播媒介(airborne agent)与气体的侦测应用。请参照图1所示，其展示一建构而用以进行医疗程序(例如牙科治疗)的电磁能 输出装置。此电磁能输出装置为一具有如牙周探针头(periodontaltip)的输出光纤头 (output fiber tip)的雷射手机(laser handpiece)，用以朝目标物表面发射雷射光能。在 本发明所展示的实施例中，电磁能输出装置与映像结构(image structure)连结，该映像结 构的终端在电磁能输出装置末端附近，并且其终端在一标示为“接面光学装置(interface optics)，，的点上或与该点一起，或者其终端与影像光纤在一起。在本发明包括有一影像光 纤的实施例中，此影像光纤可以延伸至输出光纤头附近或是输出光纤头末端。在本发明的 一实施例中，影像光纤可以被固定在输出光纤头附近或是与输出光纤头接合。在一些具有 与输出光纤头接合的影像光纤的实施例中，例如具有输出终端在输出光纤头的输出终端的 影像光纤(如与输出光纤头的输出终端一起延伸)，影像光纤或是光纤可以通过带子或是 例如黏胶等黏合物质，而与输出光纤头连结，而形成一个单独组合。
在一些实施例中，一条或数条光纤，例如形成一光纤束，可以被安装而用以经由， 例如类似柱状透镜总成(rod lens assembly)的波导(waveguide)而传送光线，而将光线 由电磁能输出装置的末端(distal end)传递到电磁能输出装置的近端(proximal end), 并通过视觉回馈装置搜寻在电磁能输出装置末端附近或其中所撷取的影像(例如工作表 面影像)。这些光纤可以被额外地或是替代性地安装而用以经由，例如相同或是各种不同 的波导(例如柱状透镜总成等)而传送光线，而将光线由电磁能输出装置的近端传递到电 磁能输出装置的末端。在本发明的一些实施例中，视觉回馈装置可以包括一影像撷取装置 (image-acquisition device)，例如CCD模式或是CMOS模式的相机，用以取得或处理由电 磁能输出装置的末端而来的光讯息，例如影像。在本发明所展示的实施例中，视觉回馈装置 包括一具有相机介面(camerainterface)的相机晶片(camera chip)，例如其可能包括聚 焦元件(focusingelement)与 / 或变焦镜头(zoom lens)。在此实施例与本文所描述或参考的其他实施例中，一或数条光纤或是其他导管 (conduits)，例如空气与水的导管，可以被布置于电磁能输出装置(例如雷射手机)的 外壳之外，而图1与图4所展示的连接方式(例如为一可拆卸的连接方式)，或者可以 部分或是全部被布置于电磁能输出装置的外壳之内的方式连接，例如以内部固定的方式 (internally mounted)连接。本文与上述参考得应用中所提的视觉回馈装置，可以设置于电磁能输出装置(例 如雷射手机与牙科雷射手机)的附近区域之上(例如与电磁能输出装置的末端做可拆卸 式的连接)或之内(例如不与电磁能输出装置的末端连接)，而因此可根据本发明制作 而成一视觉回馈治疗装置(visual-feedbacktreatment device) 0此视觉回馈装置因此 可以固定的或是可拆卸的与手机(handpiece)连结，更可以设置于手机的近端(proximal end)与末端(distal end)之间，或是接近近端的任何位置之上或之中。在一些特别的实 施例中，视觉回馈装置被以下列三种形式而使用(a)以结合(integrated in)于一手机 (handpiece)中或于一电磁能输出装置的输出端中的形式；(b)以装置(attachedto)在 一手机(handpiece)或一电磁能输出装置上的形式；(c)以与一手机(handpiece)或一电 磁能输出装置连接的形式(conjunction with ；不一定要装置于其手机或电磁能输出装置 上)。上述形式的手机与电磁能输出装置可以帮助进行资料的收集、诊断(diagnostics)、 切割(cutting)、摘除(ablating)、治疗(treatment)以及其他医疗行为。图1所展示的实施例中的柱状透镜总成的代表图示展示于图2中。在图2所展示 的实施例中，柱状透镜总成被制作成一可拆卸的配件，其可以贴附于手机的外部表面，并且 其包括一 75毫米(mm)的杆(rod)与一 35毫米(mm)的杆(rod)，其末端终结于一射束弯曲 元件(beam-bending element)，例如如棱镜(prism)，而用以形成一通往输出光纤头的光线 通路(opticalpathway)。参照图3a，其以图示展现图1与图2中所示的柱状透镜总成的结构，其中，固定于 如手机的外部的柱状透镜总成大约为1.5毫米(mm)，并且柱状透镜总成的前端(proximal end)与一视觉回馈装置连接，例如1/4”相机(l/4”camera)。视觉回馈装置(例如相机) 可以依序连接一向相机靠近延伸的波导，并且柱状透镜总成的末端可以为下列两种形式 (1)柱状透镜总成的末端可以通过或无需通过加入用以由柱状透镜总成发射光线与/接受 由目标物而来的光线的接面光学装置(interface optics)做为结尾，或者(2)可以通过或不需通过加入接面光学装置，以及通过或不需通过用以改变光线通路方向的射束弯曲元 件，使柱状透镜总成的末端包括或是连接一影像光纤(imagingfiber)(例如一可移动的影 像光纤(removable imaging fiber))。下列表一与表二提供图3a所展示的实施例的示范操作说明。用以结合相机与柱状透镜总成的光学参数 表一仅使用影像光纤的光学参数 表二在图3b中，其内部配置结构(internal-mount structure)可以具有或不具有一 柱状透镜总成。根据图3b所展示的实施例，其为一不具柱状透镜总成的内部配置结构。图 3b所展示的结构可以具有一视觉回馈装置，其可以采取，例如相机的形式，并且其无论是被单独地使用或是以与一个或多个其他零件结合而一起使用，都可以根据某些实施方式而 缩减其大小尺寸，进而帮助可以设置于手机(handpiece)的内部。视觉回馈装置(例如小 尺寸的相机)可以包括，例如1毫米(mm)的相机等，具有一与波导连接的近端(proximal end)的相机，其中此一波导延伸而接近相机并且具有一可包括或连接射束弯曲元件的末端 (distal end)。如图3a所示的实施方式，一相机的末端可以(1)通过或无需通过加入用以 由相机发射光线与/接受由目标物而来的光线的接面光学装置(interface optics)做为 结尾，或者(2)通过或不需通过加入接面光学装置，以及通过或不需通过用以改变光线通 路方向的射束弯曲元件，使相机的末端包括或是连接一影像光纤(imaging fiber)(例如一 可移动的影像光纤(removable imaging fiber))。图3b⑴到图3b(4)展示了各种不同结构的实施例，其中射束弯曲元件为一用以 由视觉回馈装置(例如一相机晶片(camera chip))的光轴(optical axis)将光线通路方 向改变到影像光纤(例如一可移动的影像光纤)的菱镜。柱状透镜总成或相机的末端不以影像光纤做为结尾，是可以帮助进行对整体目 标表面的观察。举例来说，这样的一个柱状透镜总成或相机的结尾可以通过一可运作而 提供一些如一较宽视角的相机(relatively wide-angleview camera)的功能的接面 光学装置(interface optics)而制作而成，因此，其可以使用一手机(handpiece)来 观察牙齿或牙床的表面。在其他实施例中，零倍率(zero-magnification)或连续变倍 (zoom-magnification)的光学仪器或是技术可以被使用来提供一较窄视野与/或变焦使 景物放大(zoom-in)与变焦使景物缩小(zoom-out)的能力。另一方面，以一影像光纤(具有或不具有接面光学装置(interface optics))做 为柱状透镜总成或相机末端的结尾，可以帮助对目标表面的一个或多个方位的进行更专 业的观察(例如愈合情况的观察(close-up)。举例来说，在输出光纤头(output fiber tip)的表面结尾的影像光纤，可以被使用来提供一一接近目标配置的相机(target-close mounted camera)的功能，因此，其可以使用一手机(handpiece)来观察各个位置(例如在 组织表面位置之下)的内部表面，例如一牙周囊袋(periodontal pocket)。参照图4，其所示的一装置的组合(an assembly of items)包括一手机 (handpiece)形式的电磁能输出装置(1)，以及一主体总成(trunk assembly) (2)，其可以 包括，例如一影像撷取装置(image-acquisition device)，例如一数码相机与/或一个或 多个电磁能波导，其用以发射电磁能(例如那些为了帮助使用者可以看见目标物的表面或 进行讯号的分析(signal analysis)的照明或激发光线)与/或用以接受电磁能(例如返 回的激发光线(return excitation light))。图4所示的装置的组合(an assembly of items)还可以包括一影像撷取配 件(image acquisition fitting) (3)，其可以执行一个或是数个不同的功能，例如传送 在电磁能输出装置末端附近或其中所撷取的影像，例如工作表面影像(working-surface images)。此影像撷取配件的整体或是部分是可以进行灭菌的(autoclavable)，而此影像撷 取配件包括一可附带的元件或夹式元件(clip-onelement)，或是一组元件。在其他实施方 式，影像撷取设备可能整体或是部分被密封于电磁能输出装置内部。根据图4所示实施例， 影像撷取配件可以整体或是部分采用任一个或多个图3a与图3b中所示的实施方式与连接 关系。
图3a所展示的装置的组合或是其变形中的柱状透镜总成、射束弯曲元件以及影 像光纤中的任两个或是多个元件，可以制作成或是组合成一单一结构的一部份(例如一单 独的影像撷取配件)，此外，其中任两个或是多个元件的组合或是变换可以构建(例如一起 形成或是黏合在一起)成沿看此一单一结构的光线通路而彼此接触，或是可以彼此完全地 隔离。同样的，图3b所展示的装置的组合或是其变形中的波导、影像撷取装置、射束弯曲 元件以及影像光纤中的任两个或是多个元件，可以制作成或是组合成一单一结构的一部份 (例如一单独的影像撷取配件)，其中任两个或是多个元件的组合或是变换可以构建(例如 一起形成或是黏合在一起)成沿着此一单一结构的光线通路而彼此接触，或是可以彼此完 全地隔离。在这方面，将影像撷取装置设置于任何沿着主体总成长度的位置的附近区域之上 或是之中(例如在接近主体总成的末端的位置A上)的实施方式，可以与图3a所展示的实 施方式一致。此外，在其他如图4所示的装置的组合的实施方式中，影像撷取装置可以设置 于任何沿着影像撷取配件长度的位置的附近区域之上或是之中(例如在接近影像撷取配 件的近端的位置A上，或是在接近影像撷取配件的末端的位置B上)，因此而与图3b所展示 的实施方式一致。此外，任一如上述可以应用于图3a与图3b的实施方式的改良，例如影像光纤的省 略，可以包括在图4所揭示的装置的组合的各种实施方式之中。更进一步，除了包括上述可以应用于图3a与图3b的实施方式的改良之外，影像光 纤的各种变化可以构建成如图6a到图6d所描述的形式，用以与图4所揭示的装置的组合 的各种实施例合并。任何图6a到图6d所描述的影像光纤结构是可以整体或是部分进行灭 lifStJ (autoclavable)。图6a展示一以开放空间观看者的九十度角视角观看的结构，而图6b则展示一个 如图1所描绘的牙周探针(periodontal probe)(其与第一图的牙周探针头在于图1所展 示的实施例包括一具有非锥形结构的影像光纤)，而其以一虚线表示输出光纤头的位置。图 6c展示一牙髓探针(endodontal probe)，其与图6b所示具有大约1毫米(mm)直径的牙周 探针的区隔在于其具有大约2毫米(mm)的直径，并且可包括一更长的与/或锥形的结构， 而图6d展示一以开放空间观看者的九十度角视角观看的结构。关于本发明的视觉回馈装置与电磁能(例如雷射)系统的具体应用，在治疗之前、 治疗期间或是治疗之后，视觉回馈装置可以使用来提供即时的诊断与关于被接近或治疗的 组织的治疗资讯(例如被诊断、切割或切除的组织)。举例来说，在诊断或是治疗过程中所 执行的一个步骤或是次步骤(SUb-St印)的期间或是之后，可以藉此对被处理的位置进行 即时的观察，与/或可以不需移动视觉回馈治疗装置进行观察(例如雷射，在一些实施例中 视觉回馈装置以附带在接近一雷射手机的末端位置上)。本发明的视觉回馈治疗装置可以使用在相关于诊断(例如对不健康的或是肿胀 的组织(swollen tissue))与/或治疗目标物(例如牙周囊带)的程序之前、的期间以及 之后。在任何诊断或是治疗过程中所执行的一个步骤或是次步骤(sub-st印)的时间点之 前、期间以及之后，对执行此一程序的位置的即时视觉回馈可以马上被获得，而用以自动进 行处理(例如通过硬件或软件进行处理)与/或用以作为使用者的观察/检查/分析之 用，并且这些程序的步骤或是次步骤的实施方式是可以根据视觉回馈的观察结果而产生或是进行改良。一般的细菌可以在光线下被标明(labeled)与视像化(visualized)，或者是可以 将通过一相机可被观测到的荧光发射应用于本发明，用以标明与观察一般的细菌。对于细 菌的视像化可以通过加入加入可以被个种不同波长所轻易辨识的标记而有所提高。相机也 可以装配有一资料输出入分析系统，此资料输出入分析系统可以追踪组织修补与对组织的 各种治疗，例如牙周囊带缩小。图5a为一沿着视觉回馈装置(例如相机)的光线通路末端的剖面图或是侧视图， 例如在图3a所示结构中的相机与柱状透镜总成之间的介面上或图4中的位置A上的结构 的剖面图或是侧视图。在图5a中，一影像撷取装置(例如CCD模式或是CMOS模式的相机) 设置于中央内腔(central lumen)之内，并且在中央内腔外部设置有一照明/激发光源波 导(illumination/excitationlight source waveguide)与一回光波导(return-light waveguide)(例如设置于中央内腔外部相对的两侧)。图5a所示的实施例展示的照明/ 激发光线源波导为一发射白光的照明/激发光源波导，而展示的回光波导为一反射波长为 405微米(microns)与63 5微米(microns)的光线的回光波导。图5b为一视觉回馈装置的剖面图，其中影像撷取装置(例如CXD模式或是CMOS 模式的相机)也设置于中央内腔(central lumen)之内，而一照明/激发光线波导则与其 共中心地环绕中央内腔，并且一第一回光波导与一第二回光波导设置于光源波导之外(例 如例如设置于光源波导外部相对的两侧)。图5b所示的实施例展示的照明/激发光线源波 导为一发射白光的照明/激发光源波导，而展示的第一回光波导与第二回光波导分别为一 反射波长为405微米(microns)的光线的回光波导与反射波长为635微米(microns)的光 线的回光波导。在一可以用于龋齿检查(caries detection)的特别结构中，其光源可以包括波长 (例如紫光波长)在大约360微米(microns)到大约580微米(microns)范围之间的光，或 是在一示范的实施例中，其波长在大约360微米(microns)到大约420微米(microns)范 围之间，或是在一个改良过的实施例中，可以使用例如波长为大约406微米(microns)的单 色光(例如紫光波长)。此外，延续前述可以用于龋齿检查(caries detection)的实施方式，反射光 (return light)可以经由一可以让红色可见光(例如用以对应龋齿的出现)传播通过的第 一滤光器而提供，例如波长大约636微米(microns)的红色可见光。通过第一滤光器的光线 传播可以因此被限制在远端包括较没有短波长的干扰背景放射光线的大部分荧光放射线。 此外，此反射光也可以经由一可以让绿色可见光(例如用以对应健康硬质组织(healthy hard tissue)的出现)传播通过的第二滤光器而提供，例如波长大约550微米(microns) 的绿色可见光。根据本发明的一实施例，此由第一滤光器发射出来的反射光(例如包括一对应龋 齿出现的红色可视光)，可以被提供给一影像撷取装置(例如CCD模式或是CMOS模式的相 机)，用以做为使用者观察、分析与/或察看之用。举例来说，通过反射光的帮助，使用者可 以提高对如龋齿等目标的表面特性的具体化(或视像化)，以及加强对象征特别细菌的特 质或活动的具体化(或视像化)，例如对龋齿的标记，包括因细菌而引起的牙齿结构的脱钙 现象(decalcification)。同样的，根据本发明的另一实施例，此由第二滤光器发射出来的反射光(例如包括一对应健康硬质组织出现的红色可视光)，可以被提供给一影像撷取装 置(例如CCD模式或是CMOS模式的相机)，用以做为使用者观察、分析与/或察看(用以做 为参考或是比较)之用。一相关的文献，为美国专利申请号为11/203,399，中请日为2005年8月12日， 发明名称为 “CARIES DETECTION USING DIFFERENTIALBETffEEN EXCITATION AND RETURN PULSES(代理人案号BI9805PR)，，的美国专利申请案，其所有的内容都被合并于本文中而做 为参考之用。根据一个整体或是部份与本发明的一个或多个实施例结合的实施方式，在光 谱的范围为大约360微米(microns)到大约580微米(microns)或是420微米(microns) 的光线(例如紫光)，输出做为朝向目标物表面的激发光脉冲。在一些改良过的实施例中， 此激发光脉冲可包括一白光。随着激发光脉冲的接收，牙齿上有蛀牙的地方将会发出荧光 的辐射脉冲(例如红色可视光波长)。每一反射荧光脉冲都被一个或数个回光波导(例如第一与第二回光波导)所接 收。这些反射荧光脉冲可以鉴别出反射而发射不同荧光波长(例如红色色彩的变化)的不 同类型/品种会导致蛀牙的细菌。此反射荧光脉冲可以与由健康的牙齿反射而回的反射荧 光脉冲(或是由其他具有一个或多个与所给予的蛀牙位置不同特性的蛀牙位置反射而回 反射荧光脉冲)在强度上、延迟(delay)与光谱分布上有所不同，此反射荧光脉冲可以包括 绿色可视光波长。因此，这些蛀牙的地方可以以亮点的形式清楚的表示，当其被展示而与黑 暗背景互为对比时候。根据本发明的一实施例，使用来做为这些反射光的脉冲可用以自动进行处理(例 如通过硬体或软体进行处理)与/或用以作为使用者的观察/检查/分析之用(例如经由 提供光学讯号给影像撷取装置而达成)。藉此，蛀牙的情况可以早期就被发现并且可以获得 较高程度的精确性与可靠性的观察。关于详细说明激发光的产生与用以移除背景杂讯与/ 或帮助蛀牙的性质侦测与数量侦测的反射光处理，其利用一个或多个自动化处理与使用者 的观察/检查/分析之用方式进行，此一说明被描述于美国专利申请号5，306，144，发明名 称为“DEVICE FOR DETECTING DENTAL CARLES”的美国专利中，其中所揭露相关于适用于本 发明，或是经熟知该领域技艺的人士改良后适合用于发明或是不互相排斥的全部内容都被 包括于本文之中。在一实施例中，由上述的第一滤光器与第二滤光器而得到的反射光，可以转换成 第一电子讯号与第二电子讯号(例如经由一个或多个光学探测器)，并且可以获得一个第 一电子讯号除以第二电子讯号而得的商数(例如自动计算而得的)，而用以提供蛀牙存 在的指标。根据此实施方式，一绿光波峰的大小可以与一红光波峰的大进行比较，而决定 蛀牙的存在与程度。根据本发明的某些实施例，类似的协定(protocols)也可以应用在 影像资讯上，例如应用在部份或全部的影像上。举例来说，由目标物表面而来的影像(例 如由一个或多个回光波导而来的)，可以通过第一滤光器(例如在像素对像素的基础上 (pixel-by-pixel basis)或是在像素聚集的基础(grouped-pixel basis)上)而产生 一第一影像，以及可以通过第二滤光器(例如在像素对像素的基础上(pixel-by-pixel basis)或是在聚集像素的基础(grouped-pixel basis)上)而产生一第二影像。这两个 影像中的任一个或是全部，是可以做为使用者在处理期间的各个阶段或许多阶段中进行观 察之用。一个或是多个商数也可以通过第一影像第二影像(例如在像素对像素的基础上(pixel-by-pixel basis)或是在聚集像素的基础(grouped-pixel basis)上)而获得,而 用以提供一个或多个蛀牙存在的影像指标。相对时延(relative time delays)可以在给予的激发脉冲(given excitationpulse)与对应的反射脉冲(returned pluse)之间侦测而得。根据一决定 相对时延方法的实施方式，一个介于激发脉冲与对应的反射脉冲之间的相对时延连续 平均(running average)可以被保持在一平均或是强度的格式与/或在一影像的格 式(例如例如在像素对像素的基础上(pixel-by-pixel basis)或是在聚集像素的基础 (grouped-pixel basis)上)。与一激发脉冲相关的时延(time delays)可以被接收，并且 在给予的激发脉冲与对应的反射脉冲之间的时延(例如目标物表面上各个位置的时延，例 如各种不同的像素位置或各种不同的聚集像素，或者是目标物表面上各个位置聚集或像素 聚集的平均时延)，可以与时延的连续平均或是其他参考数值进行比较。在其他实施例中，使用任何上述技术，例如多像素(multi-pixel)或影像通讯协 议(image protocols)或是其变形或改良，一激发脉冲(或是相关于期的数值/数据)可 以与一对应的反射脉冲(或是相关于期的数值/数据)比较至少在一强度(intensity)、延 迟(delay)与光谱分布(spectral distribution)上的不同。在其他实施例中，使用任何上述技术，例如多像素(multi-pixel)或影像通讯协 议(image protocols)或是其变形或改良，一在一激发脉冲与一对应的反射脉冲(例如 荧光)之间的给予的时延(与/或另一个不同或其他不同)可以提供目标物表面的某些 特性的指标。举例来说，一蛀牙深度的指标可以被提供，其中一较深的蛀牙(例如表面下 的蛀牙)可能具有较大的延迟与/或比表面蛀牙或是健康硬质组织大的散射。一般来 说，不同长度的激发脉冲可以帮助查明相关于目标物(例如牙齿表面)的各种不同的资 讯(例如在各个不同的点/像素上的资讯)。当其在一牙齿表面上分布较宽广的蛀牙与 一较分布窄的蛀牙比较的时候，在一牙齿表面上分布较宽广的蛀牙可能导致一反射脉冲 具有一较长的荧光发光时间(例如在某些点/像素上)。同样的，不同的种类的细菌或 状态(condition)的存在，可以被一定程度的侦测，例如不同种类的细菌影响(bacteria affect)或状态(condition)所产生的一个或多个不同特性的反射脉冲。举例来说，不同种 类的细菌在沿着一表面或该表面影像的不同点或像素，可具有不同的延迟(delay)或荧光 物件(fluorescence items)。做为其他应用于本发明的范例，如美国临时申请案号为60/739，314的美国专利 申请所描述的与把手(handle) —起使用的视觉回馈装置可以相似的方式(例如包括为 了相容性(compatibility)而做的改良)与电磁能输出装置(取代把手的使用或是除 了做为把手的用途之外)一起构建与使用，此一方式经由此篇本文所提及的美国专利的 揭露而使其对于熟知该领域技艺的人士来说是显而易见的。做为其他范例，与眼睛治疗 装置一起使用的视觉回馈装置，如上面所参考的美国临时申请案号60/709，737的美国 专利申请描述的，做为替代或是附加的，可以以相同或类似的方式(例如包括为了相容性 (compatibility)而做的改良)与电磁能输出装置被一起构建与使用，此一方式经由此篇 本文所提及的美国专利的揭露而使其对于熟知该领域技艺的人士来说是显而易见的。上面所提及而描述于下列专利申请案中的电磁能输出装置、结构与用途，包括结 构或用途的任何相关方法、改良、结合、交换与变更，可以整体或部分被本文所描述或参考，或者鉴于本文所描述或参考的内容而被熟知该领域技艺的人士认定是包括或是可以包括 在其内的而彼此不互相排斥，而这些电磁能输出装置、结构与用途而被描述于下列这些专 利中美国专利申请号11/033,032，申请日为2005年1月10日标题为“ELECTROMAGNETIC ENERGY DISTRI BUT IONSFORELECTROMAGNETICALLY INDUCED DISRUPTIVE CUTTING (代理人 案号BI9842P)”的专利申请案、美国专利申请号11/033,043，申请日为2005年1月10日 标题为“TISSUE REMOVER AND METHOD (代理人案号BI9830P)，，的专利申请案、美国专利申 请号 11/203，400，中请日为 2005 年 8 月 12 日标题为"DUAL PULSE-WIDTH MEDICALLASER WITH PRESETS (代理人案号BI9808P)”的专利申请案、美国专利申请号11/203,677，申请日 为 2005 年 8 月 12 日标题为 “LASER HANDPIECE ARCHITECTURE ANDMETH0DS (代理人案号 BI9806P)”的专利申请案、以及美国专利申请号09/848，010，申请日为2001年5月2日标 题为“DERMAT0L0GICALCUTTING AND ABLATING DEVICE (代理人案号 BI9485P) ”的专利申请 案，这些专利申请案的整个内容可以包括于本文中而做为参考之用。治疗方法(treatment) 可以包括低阶光治疗(low-level treatment)，例如描述于前面提及的美国专利申请号 60/709，737的临时申请案，以及美国专利申请号60/687，256，申请日为2005年6月3日标 题为“TISSUE TREATMENTDEVICE AND METHOD (代理人案号BI9846P) ”的专利申请案，这些 专利申请案的整个内容可以包括于本文中而做为参考之用。做为一范例，一视觉回馈治疗装置可以被应用于其他事物之间、用以做最有 效地运用(optimizing)、监控(monitoring)或是最大地增加与例如雷射手机(laser handpiece)等电磁能发射装置有关或与其使用有关的特性与状态(例如一切割效应(a cutting effect))，或监控或侦测目标物(例如牙齿)表面的状态(例如蛀牙)。在任何一 个本文所描述或提及的实施中，由目标物表面上方的视觉回馈治疗装置发出的电磁能(例 如雷射)输出可以被引导进入流体(例如空气与/或水喷雾器，或由连接在接近该装置输 出端的水供应器与/或喷雾器而来成雾状分布的流体粒子)。一具有对应结构用以在目标 物表面上引导电磁能进入雾状分布的流体粒子的装置，揭露于美国专利申请号5，574，247 的美国专利中，其所有内容可以包括于本文中而做为参考之用。大量的电磁能(例如雷 射)可以给予进入流体中(例如成雾状的流体粒子)，此一流体可以包括水，因此使此流 体(例如流体粒子)膨胀(expand)并且应用分裂(例如机械的(mechanical))切割力 (disruptive cutting forces)于目标物表面上。在一手术期间，例如一口腔手术(oral procedure)(例如一牙周囊袋的治疗)，经由一视觉回馈治疗装置的视觉回馈装置的(a)电 磁能与流体间(例如在目标物表面上)的交互作用、(b)对目标表面的切割(cutting)、切 除(ablating)、治疗(treating)或其他给于分裂的表面的处理，与/或(c)在接近目标表 面或在目标表面上的资讯或相关状况等方式，对进入的程度与可见度加以限制并小心的与 近距离的(close-up)监控，可以改进手术的品质。根据本发明的一实施例，视觉回馈治疗装置与/或牙周探针(periodontalprobe) 因此可以被使用而以较被控制的与精确的方式引入电磁能(例如雷射)到治疗位置上，而 提供一可以为人类与/或机械解读的即时视觉回馈。根据一实施方式，一400微米(microns)的可弯曲光纤(flexibleopticalfiber) (例如14毫米400微米的牙周探针头(14-mm400micron periodontal tip))可以连接 到一电磁能(例如雷射)装置，例如BioLase科技所贩售的WaterLase 雷射装置或是
14LaseSmile 雷射装置。在半导体雷射(diode laser)的例子里，一易于染色的特性可以被利用来选择 (例如选择性的破坏某些目标(例如染色的细菌)在某些情况下，与/或一亲近血红素 (hemoglobin)的特性可以被利用来得到对血管组织较适合的止血方法(hemostasis)以及 对血管组织的选择性。举例来说，肉芽组织(granulation tissue)的血管特性可以允许其 被切除而比较不影响底下的组织。示范的实施方式可以包括各种不同的治疗程序(或手术)，例如雷射牙周囊袋治 疗(laser pocket therapy ；简称LPT)，以及其这些医疗程序的结合，包括在某些例子里，单 独或是与其他步骤结合，使用如本文所描述的视觉回馈治疗装置与/或牙周探针而对蛀牙 资讯的测定(determination)(或是例如在雷射牙周囊袋治疗的例子里，牙周囊袋深度的 测定)。举例来说，在选择性移除牙周囊袋的衬砌病害(diseased lining)的期间，对手 术位置的反复雷射治疗(iterative lasing)与视觉侦察(visual inspection)可以使用 以快速的完成手术并且获得对病理组织(diseased tissue)更完整与精确的移除，而保存 (例如不移除或将伤害减到最小)更多的在病理组织附近的健康组织。此视觉回馈治疗装 置可以用在进行治疗前的阶段，用以帮助诊断病患(例如包括对整个嘴巴的每一颗牙齿进 行6点探测、照X光片、彻底的牙根平整与洁牙)，接着，在例如5毫米(mm)或大于5毫米 (mm)的区域上，执行一医疗程序，例如一雷射牙周囊袋治疗。然后，如果在一段时间的后 牙周囊袋还是大于5毫米的话，此治疗区域可以使用视觉回馈治疗装置进行评估与再治疗 (retreated) 0类似的评估与再治疗(retreatments)可以每3个月重复一次直到牙周囊袋 小于5毫米或是不再有改进为止。当使用一可以由侧边发出(leech)能量的光纤例如前述与LaseSmile 半导体 雷射装置的结合或是如美国专利申请号11/033,441，申请日为2005年1月10日，标题为 "M0D0FIED-0UTPUT FIBER OPTIC TIPS (代理人案号BI9827I) ”的美国专利申请案所描述 的，此一申请案的所有内容被包括于本文中做为参考之用，在某些实施例中，治疗程序可以 全面移动的方式(swiping motion)进行。根据一示范性的应用，一光纤可以插入到牙周 囊袋的一个深度，并且扫过(swe印across)整个牙周囊袋，其可以通过使用一视觉回馈治 疗装置的视觉回馈装置帮助其精确且快速的进行。局部麻醉(localanesthesia)可以通过 一二极管而提供。当使用WaterLase 雷射装置，例如WaterLase YSGG雷射装置，其为亲水性的 (affinity for water)，主要包括水分的细菌(microbes)可以被迅速地破坏既使其位于切 除的区域之后，在电磁能(例如雷射)被使用的时候。当使用由光纤头末端而不是侧边射 出(leech)能量的光纤头的时候，用以引导电磁能(例如雷射)到牙周囊袋的技术可以与 某些状况下用以进行牙周囊袋探测的技术类似。在这样的一个例子里，有雷射在其上，光纤 可以由齿龈(gingiva)的脊突(crest)到齿龈(gingiva)的底部次上下的调整。当运用此 一技术时，光纤头可以沿着目标区域(例如牙周囊袋)的长度移动，而与进行探测所经过的 路线重迭。根据刚刚描述的例子与任何其他本文所描述、餐烤或是建议的实施例，下列揭露的内容与技术可以被应用。在一治疗程序(或手术)中使用一电磁能量做为收集影像资料(imagedata) 之用，例如在一形成于牙齿附近的害病的牙周囊袋里进行的治疗，可以被用以同时地或 连续地观察要被移除或修改的组织，与/或其他组织。对于例如要进行适当移除的发炎 (inflamed)组织、受感染(infected)组织与/或坏死的(necrosed)组织的观察在临床上 是有益的。监控、治疗(例如修补(repair))或是其他与与组织相关资料的收机，可以经由任 何本文所描述或参考的光学回馈(optical feedback)而被监控。例如一监控组织恢复的 方法可以经由一光学同调断层扫描术(Optical CoherenceTomography来进行。在牙周病 学(periodontics)中，监控牙周韧带纤维细胞(ligament fibroblasts)的修补对再修复 (re-attachment)是很重要的，而对于疾病在发展期间骨质组织的流失也是很重要的。相机 也可以利用光学同调断层扫描术而侦测血流与血液循环的改变。同样得装置可以被利用来 引导外科手术与/或治疗与观察在个种不同的治疗程序(或手术)相关的各种不同目标位 置(例如观察受细菌感染的牙根管(root canal)内部，或是任何可供用以进行治疗或引导 外科手术的光纤头进入的腔管(lumen))。在牙根管(root canal)内部，观察牙根管内部坏 死或是受感染组织的存在，是和观察牙根管壁(rootcanal wall)或任何侧支根管(lateral canals)的状况是一样重要的。相机也可以提供如何引导外科手术/治疗光束通过弯曲根 iW (curved canal)白勺力向。在各种医疗程序中(medical procedure)(例如牙齿的硬质组织)，本发明的 视觉回馈治疗装置可以被整体或部份实施以帮助下列程序(或手术)第一级、第二级、 第三级、第四以及第五级的窝洞修形(cavity preparation)；去龋(caries removal)； 硬质组织表面粗化(roughening)或蚀刻(etching)；釉质成形术(enameloplasty)；用 以放置封闭剂(sealant)的凹处与裂缝挖掘(excavation)；骨质组织的增长(osseous tissue lengthening) ； 口腔骨质组织(oral osseous tissue (例如骨骼))的切割、修 剪(shave)、外型整修(contouring)与切除(resection)；骨整形术(osteoplasty)与骨 骼外型重整(osseous recontouring)(移动骨头去矫正骨头缺陷与建立生理的骨骼外型 (physicalogic osseous contours))；骨切除术(ostectomy)(切除骨头而去修补骨骼结 构、切除骨头而去进行移植(grafting)或是其他)；切除骨头用以准备一进入牙根顶锥 (apex of the root)的窗口 ；根尖切除术(apicoectomy)与牙根末端切除(amputation of root end)；用以重新填无牙根或或是牙根复合的准备；用以进入牙根管的牙齿治疗；包括 加大牙根管的根管治疗；以及牙根创面清除术(root debridement)与洁牙等医疗程序。根据其他各种不同的的医疗区域(medical areas)(例如牙科的、软组织与 其他组织)，本发明的视觉回馈治疗装置可以被整体或是部份实施，而用以帮助下列成 程序口腔软组织的切开(incision)、切除(excision)、蒸发(vaporization)、脱落 (ablation)以及凝结(coagulation)；切除(excisional)与切开(incisional)的组织 切片法(biopsies)；未萌生芽(unerupted teeth)的暴露；良性肿瘤切割手术(Fibroma Removal)；皮瓣制备(flap pr印aration)-用以制备皮瓣与暴露骨骼的软组织切除；系 带切除术(frenectomy)与系带切开术(frenotomy)；用以进行齿冠印模制作的齿龈制 槽；牙銀切除术(gingivectomy)；止血(hemostasis)；种植修复(implant recovery)；脓疮(abscesses)的切除与排出(drainge)；龈盖切除术(operculectomy)；活髓切断术 (pulpotomy)；牙髓摘除(pulpextirpation)；做为根管治疗的附属的活髓切断；牙根管的 创面清除术(rootdebridement)与清洁；环绕牙根顶锥的病态组织的移除；齿冠软组织 (softtissue crown)力口长术；銀沟创面清除术(sulcular debridement) ；口疫(canker sore)的治疗；口腔黏膜(oral mucosa)的疱疹性的(herpetic)溃疡与口腔溃疡(aphthous ulcers)；前庭成形术(vestibuloplasty)；由骨骼缺陷(bony defect)移除肉芽组织 (granulation tissue)；软组织雷身寸刮除术(laser soft tissue curettage)；以及特殊 的医疗程序，例如骨质齿冠增长(osseous crown lengthening)、牙周病治疗(例如包括 雷射刮除、龈沟创面清除、病态组织移除或类似的医疗程序)、口腔外科手术以及植牙应用 (implant applications)(例如包括移植组织的获得与用以进行移植的导向孔的建立建 立)以及口腔内的治疗(包括牙髓治疗、髓腔进入(canal access)、塑形与创面清除等)。
然而前描述的本发明的一些特别的实施例，是可以在不违背本发明得精神下进行 改良。本发明的一些特征可以与上述的实施例结合，即使这些结合在本文中并无明确地描 述。任何打算涵盖这样的实施例的而伴随在权利要求书中的额外揭露，都符合本发明的范 围与精神。
权利要求
一电磁能输出装置，其特征在于其包括一主体总成用以输出电磁能；一输出光纤头用以接收由该主体总成输出的该输出电磁能；以及一影像撷取装置。
2.根据权利要求1所述的电磁能输出装置，其特征在于所述的电磁能输出装置为一手 机(handpiece)。
3.根据权利要求2所述的电磁能输出装置，其特征在于所述的电磁能输出装置为一齿 (laser dental handpiece)。
4.根据权利要求2所述的电磁能输出装置，其特征在于所述的影像撷取装置为一相机。
5.根据权利要求4所述的电磁能输出装置，其特征在于所述的影像撷取装置为一数码 相机。
6.根据权利要求4所述的电磁能输出装置，其特征在于所述的相机为该主体总成的一 部份。
7.根据权利要求4所述的电磁能输出装置，其特征在于其还包括一个或多个电磁能波 导用以发射照明光线而帮助使用者观察目标表面。
8.根据权利要求4所述的电磁能输出装置，其特征在于其还包括一个或多个电磁能波 导用以发射激发光线与用以接收与处理反射激发光线。
9.根据权利要求8所述的电磁能输出装置，其特征在于所述的相机为该主体总成的一 部份。
10.根据权利要求4所述的电磁能输出装置，其特征在于其还包括一个或多个电磁能 波导用以发射照明光线与激发光线而帮助使用者观察目标表面，与用以接收与数字化地处 理反射激发光线。
11.根据权利要求10所述的电磁能输出装置，其特征在于所述的相机为该主体总成的 一部份。
12.根据权利要求1所述的电磁能输出装置，其特征在于其还包括一个或多个电磁能 波导用以发射用以进行讯号分析的激发光线，与用以接收与处理反射激发光线。
13.根据权利要求1所述的电磁能输出装置，其特征在于其还包括一个或多个电磁能 波导用以发射用以进行讯号分析的激发光线，与用以接收与数字化地处理反射激发光线。
14.根据权利要求13所述的电磁能输出装置，其特征在于相机为该主体总成的一部份。
15.根据权利要求9所述的电磁能输出装置，其特征在于其还包括一影像撷取配件用 以传送(routes)在电磁能输出装置末端附近或其中所撷取的影像。
16.根据权利要求15所述的电磁能输出装置，其特征在于所述的影像撷取配件是可以 进行灭菌的(autoclavable)。
17.根据权利要求15所述的电磁能输出装置，其特征在于所述的影像撷取配件包括一 可附带的元件(attachable element)。
18.根据权利要求15所述的电磁能输出装置，其特征在于所述的影像撷取配件包括一 夹式兀件(clip-on element) ο
19.根据权利要求15所述的电磁能输出装置，其特征在于所述的影像撷取配件被密封 于电磁能输出装置内部。
20.根据权利要求1所述的电磁能输出装置，其特征在于其还包括一影像撷取配件用 以传送(routes)在电磁能输出装置末端附近或其中所撷取的影像。
21.根据权利要求20所述的电磁能输出装置，其特征在于所述的影像撷取配件是可以 进行灭菌的(autoclavable)。
22.根据权利要求20所述的电磁能输出装置，其特征在于所述的影像撷取配件包括一 可附带的元件(attachable element)。
23.根据权利要求20所述的电磁能输出装置，其特征在于所述的影像撷取配件包括一 夹式兀件(clip-on element) ο
24.根据权利要求20所述的电磁能输出装置，其特征在于所述的影像撷取配件被密封 于电磁能输出装置内部。
全文摘要
本发明揭露一种有雷射手机与主体总成形式的电磁能输出装置。此电磁能输出装置包括一数码相机以及电磁能波导(electromagnetic energywaveguides)，用以放射发光或激发光能而帮助使用者可以看见目标物的表面、进行讯号的分析(signal analysis)以及用以接受电磁能，例如反射的激发光线(return excitation light)。一影像撷取配件(image acquisition fitting)用以传送(routes)在电磁能输出装置末端附近或其中所撷取的影像。此影像撷取配件包括一可附带的元件(attachable element)或夹式元件(clip-on element)，或是一组元件。在其他实施例中，影像撷取设备可能整体或是部分被密封于电磁能输出装置内部。
文档编号A61C1/00GK101883536SQ200680024752
公开日2010年11月10日 申请日期2006年6月26日 优先权日2005年6月24日
发明者德米崔·布图索, 杰夫瑞·W·琼斯, 艾欧纳·M·瑞佐 申请人:生物雷射科技股份有限公司