Aparato de formación de imágenes de la forma y tono de color de la superficie dental.

Un aparato (10) de formación de imágenes intra - orales que comprende:

un generador de campo de iluminación (112) que comprende un modulador de luz espacial (84) actuablepara formar un haz de iluminación que tiene un patrón de proyección de franjas de contorno cuando recibeluz incidente desde una primera fuente de luz (78) y que tiene un campo de iluminación sustancialmenteuniforme cuando se recibe luz incidente desde una segunda fuente de luz (80);

un polarizador (14) en la trayectoria del haz de iluminación emitido desde el generador de campo de iluminación(112) y que tiene un primer eje de transmisión de polarización;

una lente de proyección (16) dispuesta para dirigir el haz de iluminación polarizada como iluminación incidente hacia una superficie del diente;

una lente de formación de imágenes (22) dispuesta para dirigir al menos una porción de la luz reflejada ydispersada por la iluminación incidente en la superficie del diente a lo largo de una trayectoria de detección;

un elemento (28) selectivo en polarización dispuesto a lo largo de la trayectoria de detección y que tiene unsegundo eje de transmisión de polarización;

al menos un detector (30) dispuesto a lo largo de la trayectoria de detección para la obtención de datos dela imagen a partir de la luz proporcionada por el elemento selectivo en polarización (28); y

un procesador lógico de control (34) que responde a las instrucciones programadas para energizar alternativamentelas fuentes de luz primera y segunda (78, 80) en una secuencia y obtener ambas datos de proyecciónde franjas de contorno y los datos de imagen en color desde el al menos un detector (30).

Aparato de formación de imágenes de la forma y tono de color de la superficie dental

Campo de la invención

La invención se refiere en general al campo de formación de imágenes diagnósticas y se refiere más en particular a un aparato y un procedimiento para la formación de imágenes tridimensional combinadas de la forma y del tono de color de la superficie de los dientes y otras estructuras.

Antecedentes de la invención

La modelación precisa tanto de la forma como del tono de color de un diente son funciones importantes para proporcionar odontología restauradora y servicios relacionados. Convencionalmente, las funciones de determinar el contorno del diente e igualar el color del diente se han realizado en operaciones separadas. Esto hace que sea difícil hacer poner en coincidencia o correlacionar la información de tono de color con la información de forma. Las decisiones de tono de color en particular, están sujetas a errores humanos y la precisión global depende a menudo de la experiencia relativa del practicante.

Con la llegada de las tecnologías de formación de imágenes digitales, una serie de herramientas están disponibles para la obtención tanto de datos de contorno de superficie como de la información del tono de color del diente. Una tecnología que ha sido adaptada para la obtención del contorno del diente es la formación de imágenes de proyección de franjas. La formación de imágenes de proyección de franjas utiliza luz modelada o estructurada para obtener información del contorno de la superficie de estructuras de diversos tipos. En la formación de imágenes de proyección de franjas, un patrón de líneas de una franja o rejilla de interferencia se proyecta hacia la superficie de un objeto desde una dirección dada. El patrón proyectado desde la superficie se visualiza entonces desde otra dirección como una imagen de contorno, aprovechándose de la triangulación con el fin de analizar la información de superficie basada en la aparición de las líneas de contorno. El desplazamiento de fase, mediante el cual el patrón proyectado se desplaza espacialmente incrementalmente para obtener mediciones adicionales en las nuevas posiciones, se aplica típicamente como parte de la formación de imágenes de proyección de franjas, que se utiliza con el fin de completar el mapeado de contorno de la superficie y para aumentar la resolución global en la imagen del contorno.

La formación de imágenes de proyección de franjas se ha utilizado para la formación de imágenes de contorno de la superficie de objetos sólidos de gran opacidad y se ha utilizado para la formación de imágenes de contornos de la superficie de algunas porciones del cuerpo humano y para obtener datos detallados acerca de la estructura de la piel. Sin embargo, una serie de obstáculos técnicos han impedido el uso eficaz de la formación de imágenes de proyección de franjas del diente. Uno de los retos de la formación de imágenes de la superficie dental se refiere a la translucidez del diente. Los materiales translúcidos o semi-translúcidos en general son conocidos por ser particularmente problemáticos para la formación de imágenes de proyección de franjas. La dispersión sub-superficial en estructuras translúcidas puede reducir la relación total de señal - ruido (S/ N) y desplazar la intensidad de la luz, haciendo que los datos de altura sean inexactos. Otro desafío se refiere a los altos niveles de reflexión en las diversas superficies de los diente. Los materiales altamente reflectantes, particularmente estructuras reflectantes ahuecadas, pueden reducir eficazmente el rango dinámico de este tipo de formación de imágenes.

En la formación de imágenes de proyección de franjas general, el contraste es escaso típicamente, siendo el ruido un factor significativo. Para mejorar el contraste, algunos sistemas de formación de imágenes de proyección de franjas adoptan medidas para reducir la cantidad de ruido en la imagen de contorno. En general, para la medición exacta de la geometría de la superficie utilizando técnicas de formación de imágenes de franjas, se desea obtener la luz que es reflejada directamente desde la superficie de la estructura que se está sometiendo a la prueba y rechazar la luz que es reflejada desde el material o estructuras que se encuentran debajo de la superficie. Este es un enfoque para la exploración de superficie en 3D de objetos translúcidos.

Desde una perspectiva de la óptica, la estructura del diente en sí presenta una serie de desafíos adicionales para la formación de imágenes de proyección de franjas. Como se ha indicado más arriba, la luz que penetra por debajo de la superficie del diente tiende a sufrir una dispersión significativa dentro del material translúcido del diente. Además, también se puede producir la reflexión de las características opacas debajo de la superficie del diente, añadiendo ruido que degrada la señal detectada y complicando de esta manera aún más la tarea de análisis de la superficie del diente.

Una medida correctiva que se ha intentado para hacer factible la proyección de franjas para la formación de imágenes de contorno del diente es la aplicación de un recubrimiento que cambia las características reflectantes de la superficie del mismo diente. Aquí, para compensar los problemas causados por la translucidez relativa del diente, un número de sistemas de formación de imágenes de contorno del diente convencionales aplican una pintura o polvo reflectante a la superficie del diente antes de la formación de imágenes del contorno de la superficie. Para los fines de formación de imágenes de proyección de franjas, esta etapa añadida aumenta la opacidad del diente y reduce o elimina los efectos de la dispersión de la luz se han señalado más arriba. Sin embargo, hay desventajas en este tipo de enfoque. La etapa de aplicación de un revestimiento en polvo o líquido añade coste y tiempo al proceso de formación de imágenes del contorno del diente. Debido a que el grosor de la misma capa de recubrimiento tiene un

grosor dado y a menudo es no uniforme sobre la superficie entera del diente, fácilmente se producen errores de medición. No hay información disponible sobre la translucidez relativa del diente cuando se aplica el recubrimiento. Además, el recubrimiento aplicado, aunque facilita la obtención de imágenes de contorno, puede tender a enmascarar otros problemas con el diente y por lo tanto puede reducir la cantidad total de información que se puede obtener. Incluso cuando se utiliza un recubrimiento u otro tipo de acondicionamiento de la superficie del diente, todavía puede ser difícil proporcionar suficientes cantidades de luz sobre la misma, y detectar la luz reflejada que retorna de todas las superficies del diente. Las diferentes superficies del diente pueden estar orientadas a 90 grados unas con respecto a las otras, lo que hace difícil dirigir suficiente luz para la formación de imágenes con precisión de todas las partes del diente, se aplique, o no, un recubrimiento.

Ha habido intentos de adaptar las técnicas de perfilado de superficie con luz estructurada a los objetivos de formación de imágenes de la estructura dental. Por ejemplo, la Patente Norteamericana número. 5.372.502 titulado "Sonda Óptica y Procedimiento de Observación de los Dientes en tres dimensiones" de Massen et al. desvela el uso de una matriz de LCD para formar los patrones de bandas para la proyección sobre la superficie del diente. Otro enfoque se desvela en la Publicación de Solicitud de Patente Norteamericana 2007 / 0086762 titulada "Extremo Frontal para una Cámara de Formación de Imágenes en 3D" de O'Keefe et al., la Patente Norteamericana número

7.312.924 titulada "Multiplexor de Polarización y Procedimientos para la Exploración Intra - Oral" de Trissel desvela un procedimiento para perfilar la superficie del diente usando triangulación y luz polarizada, pero necesita la aplicación de un recubrimiento fluorescente para la operación. Además, la Patente Norteamericana 6.885.464 titulado " Cámara 3D para registrar Estructuras Superficiales, en particular con Fines Dentales" de Pfeiffer et al., desvela un aparato de formación de imágenes dentales utilizando triangulación pero también requiere la aplicación de un polvo opaco a la superficie del diente para la formación de imágenes.

El uso de un polvo u otro recubrimiento superficial, que puede ayudar a facilitar la formación de imágenes de contorno, impide que se pueda obtener al mismo tiempo información de tono de color. Por lo tanto, la información... [Seguir leyendo]

1. Un aparato (10) de formación de imágenes intra - orales que comprende:

un generador de campo de iluminación (112) que comprende un modulador de luz espacial (84) actuable para formar un haz de iluminación que tiene un patrón de proyección de franjas de contorno cuando recibe 5 luz incidente desde una primera fuente de luz (78) y que tiene un campo de iluminación sustancialmente uniforme cuando se recibe luz incidente desde una segunda fuente de luz (80) ;

un polarizador (14) en la trayectoria del haz de iluminación emitido desde el generador de campo de iluminación (112) y que tiene un primer eje de transmisión de polarización;

una lente de proyección (16) dispuesta para dirigir el haz de iluminación polarizada como iluminación inci10 dente hacia una superficie del diente;

una lente de formación de imágenes (22) dispuesta para dirigir al menos una porción de la luz reflejada y dispersada por la iluminación incidente en la superficie del diente a lo largo de una trayectoria de detección;

un elemento (28) selectivo en polarización dispuesto a lo largo de la trayectoria de detección y que tiene un segundo eje de transmisión de polarización;

al menos un detector (30) dispuesto a lo largo de la trayectoria de detección para la obtención de datos de la imagen a partir de la luz proporcionada por el elemento selectivo en polarización (28) ; y

un procesador lógico de control (34) que responde a las instrucciones programadas para energizar alternativamente las fuentes de luz primera y segunda (78, 80) en una secuencia y obtener ambas datos de proyección de franjas de contorno y los datos de imagen en color desde el al menos un detector (30) .

20 2. El aparato de formación de imágenes de la reivindicación 1, que comprende, además, un actuador (18) acoplado ya sea al polarizador (14) o al elemento selectivo en polarización y energizable para hacer rotar el polarizador acoplado o el elemento selectivo en polarización a una de las dos posiciones respectivamente ortogonales.

3. El aparato de formación de imágenes de la reivindicación 1, en el que el elemento selectivo en polarización (28) es un analizador.

25 4. El aparato de formación de imágenes de la reivindicación 1, en el que el elemento selectivo en polarización (28) es un divisor de haz de polarización (36) y en el que el al menos un detector (30) comprende un primer detector dispuesto para recibir luz transmitida a través del divisor de haz de polarización y comprende, además, un segundo detector dispuesto para recibir la luz reflejada desde el divisor de haz de polarización.

5. El aparato de formación de imágenes de la reivindicación 1, en el que el modulador de luz espacial (84) se toma 30 del grupo que consiste en un dispositivo de microespejos digital y un dispositivo de cristal líquido.

6. El aparato de la reivindicación 1, en el que al menos una de las fuentes de luz primera y segunda (78, 80) comprende un diodo emisor de luz.

7. El aparato de formación de imágenes de la reivindicación 1, en el que la segunda fuente de luz (80) comprende una pluralidad de fuentes de luz de estado sólido.

8. El aparato de formación de imágenes de la reivindicación 1, que comprende, además, un filtro (90) dispuesto a lo largo de la trayectoria de detección y transmisivo de la luz en el rango de 350 a 500 nm.

9. Un procedimiento para la formación de imágenes intra – orales, que comprende:

formar un haz de iluminación que tiene una patrón de proyección de franjas de contorno cuando emite luz desde una primera fuente de luz y que tiene un campo de iluminación uniforme cuando emite luz desde una 40 segunda fuente de luz (80) ;

polarizar el haz de iluminación a lo largo de un primer eje de transmisión de polarización;

dirigir el haz de iluminación polarizado como iluminación incidente hacia una superficie del diente;

dirigir al menos una porción de la luz reflejada y dispersada en la superficie del diente desde la iluminación incidente a lo largo de una trayectoria de detección;

45 disponer un elemento selectivo en polarización (28) a lo largo de la trayectoria de detección que tiene un segundo eje de transmisión de polarización, y

energizar alternativamente las fuentes de luz primera y segunda (78, 80) en una secuencia y obtener los datos de imagen de proyección de franjas de contorno así como los datos de imagen en color a partir de la luz que se proporciona a través del elemento selectivo en polarización (28) .

10. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que la primera fuente de luz emite luz en el rango de 350 a 500 5 nm.

11. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que formar el haz de iluminación comprende energizar un modulador de luz espacial (84)

12. El procedimiento de la reivindicación 9, que comprende, además, el disponer en coincidencia los datos de proyección del contorno con los datos de imagen en color.

13. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que formar el haz de iluminación que tiene el patrón de proyección de franjas de contorno (50) comprende, además, incrementar la intensidad de una o más porciones del patrón de proyección de franjas que corresponde a la superficie del diente.

14. El procedimiento de la reivindicación 13 en el que incrementar la intensidad mantiene la frecuencia espacial del patrón de proyección de franjas (50) .

15. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que emitir luz desde la segunda fuente de luz (80) comprende emitir luz sucesivamente desde cada una de dos o más fuentes de luz de estado sólido, en el que las fuentes de luz de estado sólido emiten luz de diferentes bandas de longitud de onda.