估计牙齿中的刚性材料的厚度的制作方法

本发明涉及口腔治疗领域，并且更具体地涉及用于估计牙齿中的覆盖牙齿的牙髓的刚性材料的厚度的概念。

背景技术：

1、牙髓位于由牙本质、牙釉质和牙骨质组成的刚性腔室中，牙本质、牙釉质和牙骨质腔室提供强大的机械支撑并且保护其免受富含微生物的口腔环境的影响。然而，如果这个坚硬的外壳由于龋齿、裂缝或其他开口而失去完整性，它就会发炎，最终坏死。如果不及时治疗，可能会出现根尖周病变。

2、牙髓具有以下基本功能，诸如增加牙齿对细菌入侵的抵抗力，由于其对热刺激和机械刺激的敏感性而提供警告机制，以及为咀嚼肌提供力反馈回路。

3、牙髓的完整性可能会因蛀牙、通过牙钻去除蛀牙、当牙本质厚度小于1mm(例如，制剂、光固化等)或牙齿损伤(例如，脱位、牙冠骨折等)时在各种牙科手术中的热刺激等而受损。为了避免上述任何不良事件或选择正确的治疗方法，测量距牙髓在约2mm至0.2mm范围内的距离的能力是至关重要的。

4、标准的龋齿治疗可能只需要大约10分钟。然而，在牙髓意外暴露的情况下，这种简单的治疗可能会变成耗时并且昂贵的根管治疗。最简单的根管治疗至少需要一个半小时。29％的深龋挖掘中会出现非预期的牙髓暴露。

5、要解决的问题是如何以不引人注目的方式检测到牙髓的存在和到牙髓的距离。优选的是，该解决方案不会影响最先进的挖除工作流程。这在普通的牙科实践中很难做到，因为牙医必须完全依靠他们的经验、牙齿解剖知识、视觉外观，有时还必须依靠x射线成像。然而，x射线成像仅提供有限的视图，增加了治疗时间，并且利用了有害的电离辐射。

6、尽管通过使用逐步挖除可以将非预期牙髓暴露的失败率降低到18％，但这是以在移除临时填充物或最终挖除过程中牙髓暴露的风险增加、患者的附加不适以及成本增加为代价的。此外，患者可能不会回到牙医那里完成多次预约治疗，这可能会导致治疗失败。因此，显然需要一种避免无意的牙髓暴露的方法。

技术实现思路

1、本发明由权利要求限定。

2、根据本发明的一个方面的示例，提供了一种用于估计牙齿中的覆盖牙齿的牙髓的刚性材料的厚度的设备，该设备包括：

3、光源装置，被配置为将第一波长的光和第二波长的光发射到牙齿上；

4、传感器装置，用于测量从牙齿反射和散射的、与第一波长和第二波长相对应的光的强度；以及

5、处理器，被配置为：

6、从传感器装置接收与第一波长相对应的第一强度图；

7、从传感器装置接收与第二波长相对应的第二强度图；

8、分析第一强度图和第二强度图，以评估从牙齿反射和散射的、与第一波长和第二波长相对应的光的量；以及

9、基于分析，估计覆盖牙齿的牙髓的刚性材料的厚度的指示。

10、发明人意识到，对于某些厚度，牙齿的刚性材料(即，牙釉质和牙本质)允许一些光穿过牙髓。他们还意识到，牙髓中的血液可以吸收或反射光。在某些情况下，吸收和/或反射取决于光的波长。牙髓中血液反射的光的量可以从牙齿表面测量，并且将取决于反射光必须穿过的刚性材料的厚度。

11、因此，建议将两种波长的光发射到牙齿上，并且测量由牙齿反射和散射的光的强度。例如，两个led可以用来利用两种波长的光照射牙齿。替代地，白光可以与仅允许一种特定波长的两个滤光器一起使用。

12、两种波长的强度图可以在不同时间或同时测量。例如，传感器装置可以具有两个带有滤波器的相机，以便同时获取两种波长的强度图。替代地，可以首先致动与第一波长相对应的第一led并且获取第一强度图，以及随后，致动与第二波长相对应的第二led并且获取第二强度图。

13、强度图对应于针对牙齿区域的对应波长的光强度的2d测量。例如，传感器装置可以被配置为测量来自牙齿的两种波长的反射光和散射光的强度，并且构造两个强度图，这两个强度图分别反映针对牙齿区域的第一波长和第二波长的光的强度。

14、强度图的强度值将根据对应波长以及还基于刚性材料的厚度而不同。例如，对于较薄厚度(例如，低于1mm)的刚性材料，发射光可能会与牙髓相互作用，因此在强度图的该位置处的反射光和散射光将不同于具有较厚刚性材料(例如，>2mm)的牙齿的其他区域。不同波长的波长与强度值之间的关系可以通过实验找到。因此，通过分析第一强度图和第二强度图，可以找到刚性材料的厚度的指示。

15、下面将进一步解释用于分析第一强度值和第二强度值的各种方法。

16、强度图可以包括与牙齿的不同区域相对应的多个强度值。每个强度值可以是对应波长的光的强度的测量。

17、厚度的指示可以提供估计的厚度值、或者厚度何时可能高于或低于特定阈值(例如，>2mm、<0.2mm或在2mm至0.2mm之间)的指示。厚度的可能指示可以取决于所使用的第一波长和第二波长。替代地，厚度的指示可以提供“厚度图”，该厚度图给出了针对牙齿的不同区域的厚度的估计。

18、光源装置可以包括能够发射至少两种波长的光的单个发光元件。替代地，光源装置可以包括两个发光元件，每个发光元件分别用于发射第一波长和第二波长的光。光源装置可以发射多个波长的光(例如，白光)，并且传感器装置可以被配置为测量多种波长中的至少两种波长的光。

19、传感器装置可以包括一个或多个相机，并且所接收的强度图可以对应于由相机获取的图像。例如，可以使用单个相机，该单个相机可以捕获以可见光谱中的任何波长的反射光。替代地，传感器装置可以包括一个或多个感测元件，感测元件可以测量特定波长(或特定波长范围)的光。

20、该设备可以通过标识穿过牙齿的方向来校准，该方向不穿过牙齿中的血液或牙髓，在所标识的方向上发射第一波长的光(从而获取与第一波长相对应的第一校准强度值)，并且在所标识的方向上发射第二波长的光(从而获取与第二波长相对应的第二校准强度值)。

21、血液针对第一波长的光可以具有比第二波长的光高的吸收率。

22、通过发射两种波长的光，其中一种波长比另一波长更容易被血液吸收，可以进一步估计刚性材料的厚度，并且从而估计牙髓的存在和到牙髓的距离。

23、与第一波长相对应(即，被血液吸收)的第一强度图的强度值将刚性材料相对较薄(通常<<1mm)的任何牙齿区域示出为具有相对较低的强度。然而，由于其他原因，刚性材料的其他“弱光区域”可以针对第一波长具有较低强度。

24、与第二波长相对应(即，被血液反射)的第二强度图的强度值在刚性材料相对较薄的区域将不会具有如此低的强度，但在其他“弱光区域”可能具有较低强度。

25、因此，第一强度值与第二强度值之间的比较/分析可以指示刚性材料较薄的位置，并且提供厚度的指示。

26、处理器可以被配置为通过确定第一强度图和第二强度图的对应强度值之间的差值和/或比率来分析第一强度图和第二强度图。

27、两个强度图的对应强度值之间的差值可以用于确定刚性材料的厚度。例如，刚性材料厚度与(第一强度值与第二强度值之间的)差分强度之间的关系可以通过实验找到。这种关系将取决于第一波长和第二波长的选择。

28、此外，当在光谱图中绘制时(即，强度相对于波长)，可以在分析中，进一步利用与第一波长和第二波长相对应的强度值之间的梯度来估计用于刚性材料的厚度的指示(以及因此估计到牙髓的接近度)。

29、处理器还可以被配置为：通过基于第一强度图和第二强度图的对应强度值来确定强度相对于第一波长与第二波长之间的波长的积分，分析第一强度图和第二强度图。

30、发明人已经发现刚性材料的厚度与强度相对于波长的积分之间(两个波长值之间)的关系。因此，当刚性材料小于例如2mm(取决于所使用的波长)时，第一强度图和第二强度图的强度值可以进一步帮助估计刚性材料的厚度。

31、第一波长可以在500nm至600nm之间，并且优选地在530nm至550nm之间或者在570nm至590nm之间。

32、当刚性材料的厚度大于约0.5-2mm时，血液在牙髓中的吸收对于某些波长的绿光是显著的。这些峰值是由血液中的血红蛋白(含氧、脱氧等)引起的。例如，这可以通过光谱图中的两个峰(约540nm和580nm)来看出。刚性材料越厚，峰值就越不突出(即，就好像刚性材料后面没有血液一样)。因此，两种波长(一种波长是绿色的，并且因此比另一波长更容易被血液吸收)的反射光强度值之间的差值可以指示厚度在2.5mm以下和约0.5mm以上的刚性材料的厚度。对于约0.5mm以下的厚度，血液可能会吸收大部分光，因此可以不存在峰值。

33、第二波长可以在600nm至800nm之间。

34、该设备还可以包括交叉偏振器，其中交叉偏振器包括放置在光源装置前面的第一偏振元件和放置在传感器装置前面的第二偏振元件，并且其中第一偏振元件与第二偏振元件正交。

35、交叉偏振器可以使用来自光源的光与在光传感器处测量的反射光之间的正交光偏振来减少镜面反射，从而增加所获取的强度信号中的对比度。

36、光源装置还可以被配置为发射第三波长的光，其中血液针对第三波长的光具有比第二波长的光高的吸收率，并且血液针对第三波长的光具有比第一波长的光低的吸收率。处理器还可以被配置为从传感器装置接收与第三波长相对应的第三强度图，并且分析第三强度图以评估从牙齿反射和散射的与第三波长相对应的光的量。

37、例如，第一波长可以被选择以使得血液对其具有高吸收率(例如，540nm)，第二波长可以被选择以使得血液对其具有低吸收率(例如，650nm)，并且第三波长可以被选择以使得血液对其具有高吸收率(560nm)，但是没有第一波长那么高。

38、对于血液的主要成分(即，含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白等)，光波长与吸收率之间的关系是已知的，因此第一波长与第三波长(或第二波长与第三波长)之间的关系可以进一步用于估计刚性材料的厚度。

39、光源装置可以包括一个或多个光导和连接到光导的近端的一个或多个发光元件。

40、通过使用光导(例如，光纤电缆)，可以使光源装置的发射光的部分更小。例如，发光元件(例如，发光二极管led)可以放置在设备的靠近用户的部分处，并且光导的近端可以连接到发光元件。然后，远端(发光端)可以放置在将要放置在牙齿附近的设备的远端。

41、本发明还提供了一种手持式牙科探头，该手持式牙科探头包括：

42、壳体，包括：

43、照明窗，位于壳体的远端处；以及

44、转子；以及

45、用于估计牙齿中的覆盖牙齿的牙髓的刚性材料的厚度的设备，其中光源装置和传感器装置面向照明窗。

46、手持设备的壳体还可以包括用于允许流体流到壳体的远端的流体路径、以及在壳体的远端处的一个或多个流体出口。手持式牙科设备还可以包括连接到转子的远端的钻头。

47、本发明还提供了一种用于估计牙齿中的覆盖牙齿的牙髓的刚性材料的厚度的方法，该方法包括：

48、从传感器装置接收与第一波长相对应的第一强度图，其中第一强度图包括从牙齿反射和散射的第一波长的光的强度的数据；

49、从传感器装置接收与第二波长相对应的第二强度图，其中第二强度图包括从牙齿反射和散射的第二波长的光的强度的数据；

50、分析第一强度图和第二强度图，以评估从牙齿反射和散射的、与第一波长和第二波长相对应的光的量；以及

51、基于分析来估计覆盖牙齿的牙髓的刚性材料的厚度的指示。

52、血液针对第一波长的光可以具有比第二波长的光高的吸收率。

53、分析第一强度图和第二强度图可以包括：确定第一强度图和第二强度图的对应强度值之间的差值和/或比率。

54、分析第一强度图和第二强度图可以包括：基于第一强度图和第二强度图的对应强度值，确定强度相对于第一波长与第二波长之间的波长的积分。

55、本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序代码，该计算机程序代码当在具有处理系统的计算设备上执行时使处理系统执行用于估计牙齿中的覆盖牙齿的牙髓的刚性材料的厚度的方法的所有步骤。

56、本发明的这些和其他方面将从下文所述的实施例中很清楚并且参考下文所述的实施例进行阐述。