具有断层摄影功能的口腔扫描仪及利用其的口腔结构物的皲裂检查方法

1.本发明涉及一种具有断层摄影功能的口腔扫描仪，更详细地，涉及一种能够检查牙齿、牙齿填充材料等口腔结构物的皲裂状态的具有断层摄影功能的口腔扫描仪及利用其的口腔结构物的皲裂检查方法。


背景技术：

2.在一般的牙科医院等中，检查患者口腔内部的牙齿或组织的形状和结构，并基于此诊断患者的口腔状态后，制作假体或治疗牙科疾病。为了检查口腔内部的牙齿、组织等口腔结构物，通常使用将测量光照射至口腔结构物，利用图像传感器检测在口腔结构物反射而生成的反射光以获得口腔结构物的表面形状信息的光学式口腔扫描仪。然而，在这样的口腔扫描仪的情况下，虽然可以获得口腔结构物的表面形状信息，但无法检查口腔结构物的内部状态。另一方面，还会通常使用从口腔外部向口腔内部照射放射线以获得口腔结构物的二维或三维形状的x射线(x-ray)摄影、计算机断层摄影(computed tomography：ct)等方法，但这些方法存在难以获得口腔结构物的高分辨率三维形状及内部结构信息的缺点。当牙齿或牙齿填充材料出现皲裂(crack)时，由于该皲裂，可能会在牙齿和填充材料周边出现龋齿或破损，但以往的方法存在难以发现这样的皲裂的缺点。
3.近来，人们尝试一种利用合并光学扫描仪和光干涩断层摄影(optical coherence tomography：oct)装置的复合装置来获得口腔结构物的外部形状及内部断层图像的方法(参照韩国专利申请10-2020-0175365号及10-2021-0171392号)。光干涉断层摄影(oct)使具有近红外线区域的波长的测量光向检查对象物透过，并利用光的相干性质检测在检查对象物的表面及内部的各断层反射的反射光，以获得检查对象物的表面形状及内部断层图像的装置。使用光干涉断层摄影(oct)，可以以照射至检查对象物的测量光的波长程度，例如，几μm级的高分辨率无创地获得检查对象物的表面及内部断层影像。
4.[现有技术文献]
[0005]
1.韩国专利授权10-2088951号
[0006]
2.韩国专利申请10-2020-0175365号
[0007]
3.韩国专利申请10-2021-0171392号


技术实现要素：

[0008]
技术问题
[0009]
本发明的目的在于，提供一种能够检查牙齿、牙齿填充材料等口腔结构物的皲裂状态的具有断层摄影功能的口腔扫描仪及口腔结构物的皲裂检查方法。
[0010]
本发明的另一个目的在于，提供一种能够对口腔结构物进行三维扫描，以获得口腔结构物中出现的皲裂(crack)的深度、宽度、范围等信息，并且利用其检查牙齿皲裂状态的具有断层摄影功能的口腔扫描仪及口腔结构物的皲裂检查方法。
[0011]
本技术是受到韩国教育部和韩国研究基金会的支持进行的三阶段产学研协作先导大学培养事业(linc3.0)的成果。
[0012]
技术方案
[0013]
为了达成上述目的，本发明提供一种具有断层摄影功能的口腔扫描仪，包括：oct本体6，其使断层测量光向口腔结构物t透过，并检测在口腔结构物t的表面和内部反射的反射光，以获得口腔结构物t的内部截面图像；oct扫描探针8，其将由所述oct本体6发出的断层测量光照射至口腔结构物t，并将在口腔结构物t反射的反射光传递至所述oct本体6；以及控制/处理部48，其控制所述oct本体6沿口腔结构物t的表面向预定的方向行进的同时对口腔结构物t进行断层摄影，以获得两个以上的口腔结构物t的二维截面图像，并对获得的每个二维截面图像提取内部皲裂区域，以计算内部皲裂的截面位置信息后，将从每个二维截面图像中获得的内部皲裂的位置信息配置于获得每个二维截面图像的位置，以获得内部皲裂的三维形状信息。
[0014]
此外，本发明提供一种口腔结构物的皲裂检查方法，该方法利用具有断层摄影功能的口腔扫描仪，所述口腔结构物的皲裂检查方法包括：在沿口腔结构物t的表面向预定的方向行进的同时对口腔结构物t进行断层摄影，以获得两个以上的口腔结构物t的二维截面图像60a、60b、60c、60d的步骤；对获得的每个二维截面图像60a、60b、60c、60d提取各自的内部皲裂区域，以计算内部皲裂的截面位置信息的步骤；以及将从每个二维截面图像60a、60b、60c、60d中获得的内部皲裂的位置信息配置于获得每个二维截面图像60a、60b、60c、60d的位置y1、y2、y3、y4，以获得内部皲裂的三维形状信息的步骤。
[0015]
发明的效果
[0016]
根据本发明的具有断层摄影功能的口腔扫描仪及口腔结构物的皲裂检查方法，能够对口腔结构物进行三维扫描，以获得口腔结构物中出现的皲裂(crack)的深度、宽度、范围等信息，并且能够利用其检查牙齿皲裂状态。
附图说明
[0017]
图1是示出本发明的一实施例的具有断层摄影功能的口腔扫描仪的构造的图。
[0018]
图2是示出可以应用于本发明的口腔扫描仪的光干涉断层摄影装置的构造的图。
[0019]
图3是利用本发明的具有断层摄影功能的口腔扫描仪获得的牙齿的表面a及截面b的照片。
[0020]
图4是利用本发明的具有断层摄影功能的口腔扫描仪获得的牙齿的截面图像的一例。
[0021]
图5是用于说明利用本发明的具有断层摄影功能的口腔扫描仪检查口腔结构物的皲裂的方法的图。
具体实施方式
[0022]
下面参照附图对本发明进行详细说明。
[0023]
图1是示出本发明的一实施例的具有断层摄影功能的口腔扫描仪的构造的图。如图1所示，本发明的具有断层摄影功能的口腔扫描仪包括oct(optical coherence tomography)本体6、oct扫描探针8(octscan probe)以及控制/处理部48(control/
processing unit)，并且根据需要还可以包括形状测量光投影仪2、形状测量摄像头14、光束分离器5(beam splitter)。
[0024]
所述oct本体6是使断层测量光(例如，近红外光)向口腔结构物t透过，并检测在口腔结构物t的表面及内部，具体为各断层反射的反射光(散射光)，以获得口腔结构物t的内部截面图像的装置，其利用断层测量光的相干性质获取物体内部的断层信息。所述断层测量光可以是相干距离较短的宽带光(broadband low-coherence light)，例如可以是近红外光，具体地，波长为750至1500nm的近红外光。所述oct扫描探针8是将由所述oct本体6发出的断层测量光照射至口腔结构物t的期望的位置，并将在口腔结构物t反射的反射光传递至所述oct本体6的装置。
[0025]
所述控制/处理部48控制所述oct本体6，并从由所述oct本体6获得的口腔结构物t的内部截面图像中检测口腔结构物t中出现的皲裂。具体地，所述控制/处理部48控制所述oct本体6沿口腔结构物t的表面向预定的方向上行进的同时对口腔结构物t进行断层摄影，以获得两个以上的口腔结构物t的二维截面图像，并对获得的每个二维截面图像提取内部皲裂区域，以计算内部皲裂的截面位置信息后，将从每个二维截面图像中获得的内部皲裂的位置信息配置于获得每个二维截面图像的位置，以获得内部皲裂的三维形状信息。
[0026]
所述形状测量光投影仪2照射用于获得牙齿等口腔结构物t的形状图像的形状测量光。作为所述形状测量光，可以无限制地使用能够获得口腔结构物t的形状图像的测量光，优选地可以使用可见光，例如可以使用波长为400至700nm的可见光。所述形状测量摄像头4是检测所述形状测量光在口腔结构物t的表面反射而形成的反射光以获得口腔结构物t的表面形状图像的装置，其包括通常的图像传感器。在工作中，从所述形状测量光投影仪2输出形状测量光，所输出的形状测量光通过光束分离器5后照射口腔结构物t，并利用形状测量摄像头4检测在口腔结构物t反射的反射光，以获得口腔结构物t的表面形状图像。此时，利用形状测量摄像头4获得的口腔结构物t的二维图像可以利用三角测量法等转换为三维的图像。
[0027]
所述光束分离器5是分离由所述形状测量光投影仪2照射的形状测量光和由所述oct扫描探针8照射的断层测量光的光路的装置，其分离由所述形状测量光投影仪2和形状测量摄像头4形成的形状获取光学系统和由所述oct本体6和oct扫描探针8形成的断层获取光学系统。例如，如图1所示，所述光束分离器5可以是透射由所述形状测量光投影仪2照射的形状测量光，并反射由所述oct扫描探针8照射的断层测量光，以将形状测量光和断层测量光照射至口腔结构物t，并将每个反射光分离而传递至形状获取光学系统，具体地形状测量摄像头4和断层获取光学系统，具体地oct本体6的分色镜(dichroic mirror)。
[0028]
图2是示出可以应用于本发明的口腔扫描仪的光干涉断层摄影装置(oct)的构造的图。如图2所示，可以应用于本发明的光干涉断层摄影装置(oct)包括光源10(light source)、光束分离器12(beam splitter)、基准镜20(reference mirror)、扫描部30以及光检测器40。这里，所述光源10、光束分离器12、基准镜20以及光检测器40形成图1的oct本体6，所述扫描部30可以安装在图1的oct扫描探针8上。
[0029]
所述光源10产生照射至口腔结构物t的断层测量光l。所述光束分离器12将断层测量光l分离为基准光r和样本测量光l1，以将基准光r照射至基准镜20，并将样本测量光l1照射至口腔结构物t。所述光束分离器12例如可以将测量光l分割为具有50:50的强度的基准
光r和样本测量光l1。由于所述光束分离器12还执行使后述的基准反射光r1和信号反射光s重叠的作用，因此也称为光耦合器(coupler)。所述扫描部30反射样本测量光l1并通过物镜32将样本测量光l1引导至口腔结构物t。作为所述扫描部30，可以使用能够调节样本测量光l1的反射角度以依次扫描口腔结构物t的摄影位置的mems镜(micro electro mechanical system mirror，微机电系统镜)。例如，所述mems镜可以以2个轴(例如，处于正交关系的x轴和y轴，参照图3)为基准旋转，并依次扫描口腔结构物t所位于的平面(x-y平面)。样本测量光l1在垂直于所述平面的方向(z轴方向，与x轴及y轴正交，参照图3)上照射至口腔结构物t的内部，从而获得口腔结构物t的三维断层影像。
[0030]
当所述样本测量光l1被照射至口腔结构物t时，样本测量光l1从口腔结构物t的表面及内部反射和散射，从而生成信号反射光s。另一方面，所述基准光r在基准镜20反射而生成基准反射光r1。所生成的信号反射光s通过物镜32被引导至扫描部30，扫描部30将信号反射光s引导至光束分离器12。所述信号反射光s和基准反射光r1在光束分离器12中重叠而生成干涉光i(interference light)。所述光检测器40检测干涉光i，以获得口腔结构物t的表面及内部影像信号。根据需要，为了对样本测量光l1、基准光r、干涉光i等多种光进行集束、反射、传递或检测，本发明中使用的光干涉断层摄影装置可以包括准直仪22、34、42(collimator)、透镜24、32、44、光栅46(grating)、将测量光l1传递至口腔结构物t的期望的摄影位置，并将在口腔结构物t反射的反射光s传递至扫描部30的探针尖38(probe tip)等光学元件。如此，利用小型化为mems扫描仪30的探针38，可以容易地对口腔内的牙齿进行三维扫描。
[0031]
图3是利用本发明的具有断层摄影功能的口腔扫描仪获得的牙齿的表面a及截面b的照片。如图3的a所示，使用本发明的具有断层摄影功能的口腔扫描仪，可以在口腔结构物t，即，牙齿50所位于的平面(x-y平面)上沿规定方向，例如y方向进行时扫描牙齿50所位于的整个平面(x-y平面)。此外，利用断层摄影功能，如图3的b所示，可以在每个y位置获得牙齿50的截面图像(x-z平面图像，图3的a的a-a线截面图像)。由图3的a可以确认在牙齿50的表面的中央部填充有作为填充材料52的汞合金，并且由图3的b可以确认填充材料52中出现的皲裂。另一方面，当所述填充材料52是透射测量光的树脂时，还可以确认填充材料被填充的宽度和深度。
[0032]
图4是利用本发明的具有断层摄影功能的口腔扫描仪获得的牙齿的截面图像的一例，是示出作为牙齿填充材料52的汞合金(amalgam)中产生内部皲裂(internal crack)的牙齿截面图像(图4的a，x-z平面图像)、以及牙齿50的珐琅质中产生内部皲裂的牙齿截面图像(图4的b，x-z平面图像)的照片。因此，可以从利用本发明的具有断层摄影功能的口腔扫描仪获得的口腔结构物t的截面图像中判断口腔结构物t的皲裂截面状态。即，根据本发明，可以从口腔结构物t的截面图像中确认难以用肉眼确认的牙齿内部的皲裂或牙科用填充材料(汞合金、树脂等)内部的皲裂程度(深度、范围、内积等)。
[0033]
接下来，参照图5对本发明的口腔结构物的皲裂检查方法进行说明。根据本发明，为了检查口腔结构物的皲裂，首先，如图5的a所示，沿口腔结构物t(例如，牙齿)的表面在预定的方向(例如，图5的y方向，y1、y2、y3、y4)上行进时对口腔结构物t进行断层摄影，以获得两个以上的口腔结构物t的二维截面图像60a、60b、60c、60d(x-z平面图像)。这里，当所获得的二维截面图像60a、60b、60c、60d的数量太少时，内部皲裂的位置信息变少，因此内部皲裂
的三维形状信息的准确性降低，虽然所获得的二维截面图像60a、60b、60c、60d的数量越多，内部皲裂的三维形状信息的准确性越佳，但存在用于获得内部皲裂的三维形状信息的运算负担增加的缺点。因此，所获得的二维截面图像60a、60b、60c、60d的数量可以被适当地设定为在确保必要的三维形状信息的准确性的同时，减少运算负担，例如可以是4个以上，优选地5至200个，较优选地10至150个，更优选地15至100个。如此，当对二维截面图像进行处理以提取三维形状信息时，可以在获得二维截面图像时实时执行二维图像处理，因此具有可以在三维扫描结束时快速提供三维形状信息的优点。
[0034]
接下来，对获得的每个二维截面图像60a、60b、60c、60d提取每个内部皲裂(crack)区域，以计算内部皲裂的截面位置信息，例如，内部皲裂的深度(depth)、范围(x-range)、宽度(width)等信息。这样获得的内部皲裂的位置信息对应于在口腔结构物t的每个截面位置，即，每个y位置y1、y2、y3、y4获得的内部皲裂的截面，即，x-z平面上的位置信息。接下来，如图5的b所示，将从每个二维截面图像60a、60b、60c、60d中获得的内部皲裂的位置信息配置于每个y位置y1、y2、y3、y4，以获得内部皲裂的三维形状信息(3d volume data)。这样，获得内部皲裂的三维形状信息(3d volume data)，可以知道内部皲裂的最大深度、宽度、范围(形成位置)等，因此可以检查并评价形成在牙齿、牙齿填充材料等口腔结构物中的内部皲裂。
[0035]
在本发明中，所述口腔结构物t包括牙齿、牙齿填充材料，但并不限于此。虽然在上文中参照附图和示例性实施例对本发明进行了说明，但本发明不限于图中所示的内容和上述实施例。虽然在权利要求书中标注了附图标记，以促进理解，但权利要求书的范围不限于附图标记和图中所示的内容，而是应解释为涵盖示例性实施例的变形、等价的配置及功能。

技术特征：
1.一种具有断层摄影功能的口腔扫描仪，其特征在于，包括：oct本体(6)，其使断层测量光向口腔结构物(t)透过，并检测在口腔结构物(t)的表面和内部反射的反射光，以获得口腔结构物(t)的内部截面图像；oct扫描探针(8)，其将由所述oct本体(6)发出的断层测量光照射至口腔结构物(t)，并将在口腔结构物(t)反射的反射光传递至所述oct本体(6)；以及控制/处理部(48)，其控制所述oct本体(6)沿口腔结构物(t)的表面向预定的方向行进的同时对口腔结构物(t)进行断层摄影，以获得两个以上的口腔结构物(t)的二维截面图像，并对获得的每个二维截面图像提取内部皲裂区域，以计算内部皲裂的截面位置信息后，将从每个二维截面图像中获得的内部皲裂的位置信息配置于获得每个二维截面图像的位置，以获得内部皲裂的三维形状信息。2.根据权利要求1所述的具有断层摄影功能的口腔扫描仪，其特征在于，还包括：形状测量光投影仪(2)，其照射用于获得所述口腔结构物(t)的形状图像的形状测量光；以及形状测量摄像头(4)，其检测所述形状测量光在口腔结构物(t)的表面反射而形成的反射光以获得口腔结构物(t)的表面形状图像。3.根据权利要求2所述的具有断层摄影功能的口腔扫描仪，其特征在于，还包括光束分离器(5)，其分离由所述形状测量光投影仪(2)照射的形状测量光和由所述oct扫描探针(8)照射的断层测量光的光路。4.根据权利要求1所述的具有断层摄影功能的口腔扫描仪，其特征在于，所述口腔结构物(t)是牙齿或牙齿填充材料。5.一种口腔结构物的皲裂检查方法，该方法利用具有断层摄影功能的口腔扫描仪，所述口腔结构物的皲裂检查方法的特征在于，包括：在沿口腔结构物(t)的表面向预定的方向行进的同时对口腔结构物(t)进行断层摄影，以获得两个以上的口腔结构物(t)的二维截面图像(60a、60b、60c、60d)的步骤；对获得的每个二维截面图像(60a、60b、60c、60d)提取各自的内部皲裂区域，以计算内部皲裂的截面位置信息的步骤；以及将从每个二维截面图像(60a、60b、60c、60d)中获得的内部皲裂的位置信息配置于获得每个二维截面图像(60a、60b、60c、60d)的位置(y1、y2、y3、y4)，以获得内部皲裂的三维形状信息的步骤。6.根据权利要求5所述的口腔结构物的皲裂检查方法，其特征在于，计算所述内部皲裂的截面位置信息的口腔结构物(t)的二维截面图像的数量为5至200个。

技术总结
本发明公开一种具有断层摄影功能的口腔扫描仪及利用其的口腔结构物的皲裂检查方法。所述口腔扫描仪包括：OCT本体(6)，其使断层测量光向口腔结构物(T)透过，并检测反射光，以获得口腔结构物(T)的内部截面图像；OCT扫描探针(8)，其将断层测量光照射至口腔结构物(T)，并将反射光传递至所述OCT本体(6)；以及控制/处理部(48)，其控制所述OCT本体(6)沿口腔结构物(T)的表面向预定的方向行进的同时对口腔结构物(T)进行断层摄影，以获得两个以上的口腔结构物(T)的二维截面图像，并提取内部皲裂区域，以计算内部皲裂的截面位置信息后，将位置信息配置于获得每个二维截面图像的位置，以获得内部皲裂的三维形状信息。部皲裂的三维形状信息。部皲裂的三维形状信息。


技术研发人员：郑孝相 韩秀旻 金之铉 李圭馥 孙根巴达 李沅俊
受保护的技术使用者：株式会社奥斯维斯 庆北大学校产学协力团
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/8/23