專利名稱：：使用紅外線光熱輻射測量(ptr)和調(diào)制激光發(fā)光(lum)進(jìn)行牙齒缺陷診斷的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及基于激光頻域紅外線光熱輻射測量(以下稱為FD-PTR,或簡單地稱為PTR)和頻域發(fā)光(以下稱為FD-LUM，或簡單地稱為LUM)的裝置，該裝置用于檢測牙齒缺陷、硬組織的脫礦化和/或再礦化、在修復(fù)物周圍的缺陷和口腔內(nèi)蛀蝕。
背景技術(shù)：
：如今，隨著氟化物的廣泛使用，極大地減少了蛀蝕的流行，尤其是光滑表面的蛀蝕的流行。但是對于該問題的臨床處理來說，能夠檢測和監(jiān)視在牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)、牙根表面或牙齒修復(fù)物的上面或底下的早期脫J戶化的無創(chuàng)、非接觸技術(shù)的U是必要的。一種基于由輻射吸收和非輻射能量轉(zhuǎn)換引起的小幅溫度上升而導(dǎo)致的對渾濁介質(zhì)的調(diào)制熱紅外線(黑體或普朗克輻射)響應(yīng)的新的生物熱光子(biothermophotonic)技術(shù)已經(jīng)被提出。因此，PTR具有穿透能力，能夠M光學(xué)成〗象的能力范圍而產(chǎn)生關(guān)于不透明介質(zhì)的信息。特別是，熱波對穿透深度的頻率依賴性使得可以進(jìn)行材料的深度輪廓分析。在針對諸如牙齒硬組織之類的混濁介質(zhì)的PTR應(yīng)用中，通過兩種不同模式從光熱能量轉(zhuǎn)換和入射激光能量的傳輸來獲得深度信息，這兩種不同模式為傳導(dǎo)式，從接近表面的距離(50~500nm)處祁^據(jù)牙釉質(zhì)的熱擴(kuò)散率來控制；以及輻射式，通過來自與廣泛"ft射的激光誘導(dǎo)光場的光穿透程度(幾mm)相當(dāng)?shù)暮苌顓^(qū)域的黑體輻射來獲得深度信息。改進(jìn)的診斷能力以及顯著更高的光對于組織的的損壞門限的趨勢是使用頻域技術(shù)，該頻域技術(shù)作為補(bǔ)充或代替脈沖激光的光熱或光聲檢測的下一代技術(shù)，對^t射介質(zhì)中光子傳播的物理現(xiàn)象保持應(yīng)有的關(guān)注。用于牙齒診斷、檢測和J^HJ^視的激光生物熱光子技術(shù)被認(rèn)為是有前景的技術(shù)，是對牙釉質(zhì)的激光誘導(dǎo)熒光現(xiàn)象或?qū)τ芍g組織中存在的卟啉類化合物所導(dǎo)致的熒光現(xiàn)象的補(bǔ)充[R.Hibst,K.Konig，"DeviceforDetectingDentalCaries",USPat,5,306,144(1994)]。將頻域激光紅外線光熱輻射測量(PTR)的深度輪廓分析能力應(yīng)用到牙齒缺陷檢查的第一次嘗試是在Mandelis等人的[A.Mandelis,L.Nicolaides,C.Feng，andS.H.Abrams，"NovelDentalDepthProfilometricImagingUsingSimultaneousFrequency-DomainInfraredPhotothermalRadiometryandLaserLuminescence",BiomedicalOptoacoustics.ProcSPIE,A.Oraevsky(ed),3916，130-137(2000)]和Nicolaides等人的[L.Nicolaides,A.Mandelis,andS.H.Abrams，"NovelDentalDynamicDepthProfilometricImagingUsingSimultaneousFrequency-DomainInfraredPhotothermalRadiometryandLaserLuminescence",JBiomedOpt,5,31-39(2000)]中報告的。最近，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被用于檢測咬合面的凹陷、裂開的光滑表面，以;M目鄰損傷[R丄JeonC.HanA.MandelisV.SanchezS.H.Abrams"DiagnosisofPitandFissureCariesUsingFrequencyDomainInfraredPhotothermalRadiometryandModulatedLaserLuminescence"CariesResearch,38,497-513(2004)]。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種4吏用頻域紅外線光熱輻射測量(FD-PTR)和調(diào)制激光發(fā)光(FD-LUM)的裝置，其作為補(bǔ)充的動態(tài)牙齒檢測和診斷工具，用于檢查側(cè)表面(光滑表面)、頂(咬或咬合)面、口腔內(nèi)相鄰牙齒之間的鄰間接觸區(qū)域，以及牙根表面上的健康的和有缺陷的(破裂的、蛀蝕的、脫礦化的)點(diǎn)。該設(shè)備能夠從體內(nèi)或體外監(jiān)視牙齒表面各個區(qū)域正在發(fā)生的脫礦化或再礦化。通過使用多陣列紅外線照相機(jī)可以將這種方法擴(kuò)展成對目標(biāo)牙齒的亞表面進(jìn)行調(diào)制成像。此外，在這種方法中，可以包括傳統(tǒng)的可見光鐠范圍的照相機(jī)，以便捕獲和存儲牙齒表面的圖像，用于正在進(jìn)行的參考。所有這類信息可以被存儲在計(jì)算M盤或其他類型的存儲器設(shè)備上，包括用紙打印出來，用于在對病人監(jiān)視期間進(jìn)行檢索。另夕卜，該技術(shù)可以結(jié)合諸如QLF或OCT之類的用于牙齒檢查的傳統(tǒng)光"*技術(shù)來4吏用，以便擴(kuò)展亞表面和i^面檢測的范圍和解決方案。在本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于對病人的牙齒組織進(jìn)行檢查的使用光熱輻射測量和調(diào)制發(fā)光的裝置，該裝置包括至少一個激光光源，其用于用有效的波長來照射牙齒組織的一部分表面，調(diào)制光熱輻射測量信號和調(diào)制發(fā)光信號響應(yīng)性地從牙齒表面的所述部分發(fā)射出來；檢測裝置，用于檢測所述調(diào)制光熱信號和所述調(diào)制發(fā)光信號；手持探頭以及具有連接到所述手持探頭的末端的柔性光纖束，所述光纖束包括第一光纖，其具有與所述光源進(jìn)行光通信的近端、以及在所述手持探頭終結(jié)的末端，通過操縱所述手持探頭的醫(yī)生的操作，該第一光纖將來自所述光源的光傳送到病人的牙齒組織；所述光纖束包括多個具有在所述手持探頭終結(jié)的末端以及光耦合到所述檢測裝置的近端的多模光纖，第一預(yù)選數(shù)目的所述多模光纖是用于將所述調(diào)制發(fā)光信號傳送到所述檢測裝置的近紅外線傳輸光纖，第二預(yù)選數(shù)目的所述多模光纖是用于傳送所述光熱輻射測量信號的中紅外線傳輸光纖；解調(diào)裝置，用于將所U射的調(diào)制光熱信號解調(diào)成光熱相位分量和幅度分量，以及將所述調(diào)制發(fā)光信號解調(diào)成發(fā)^目位信號和幅度信號；以及處理裝置，用于將所述光熱相位信號和幅度信號與參考樣本的光熱相位信號和幅度信號進(jìn)行比較，以及將所^LbN位信號和幅度信號與參考樣本的發(fā)iM目位信號和幅度信號進(jìn)行比較，以便若所述牙齒組織的所述部分與所述參考樣;M:間存在差別，則獲得這些差別，并將所述差別與所述牙齒組織中的缺陷進(jìn)行關(guān)聯(lián)。本發(fā)明還提供一種用于檢測牙齒組織缺陷的方法，其中，缺陷包括牙齒組織的腐蝕性損傷、坑和裂縫損傷、鄰間損傷、光滑表面損傷和/或牙^^蛀蝕損傷，該方法包括a)使用手持探頭，用至少一個波長的光來照射牙齒組織的一部分表面，其中手持探頭被連接到柔性光纖束的末端，所述光纖束包括第一光纖，其具有與以所述至少一個波長發(fā)光的光源進(jìn)行光通信的近端，以及在所述手持探頭終結(jié)的末端，通過操縱所述手持探頭的醫(yī)生的操作，該第一光纖將來自所述光源的光傳送到病人的牙齒組織；所述光纖束包括多個具有在所述手持探頭終結(jié)的末端以及光耦合到所述檢測裝置的近端的多模光纖，第一預(yù)選數(shù)目的所述多模光纖是用于將所述調(diào)制發(fā)光信號傳送到所述檢測裝置的近紅外線傳輸光纖，第二預(yù)選數(shù)目的所述多模光纖是用于傳送所述光熱輻射測量信號的中紅外線傳輸光纖，其中，當(dāng)4吏用至少一個波長的光來照射牙齒組織表面的所述部分時，調(diào)制光熱輻射測量信號和調(diào)制發(fā)光信號響應(yīng)性M牙齒表面的所a面部分發(fā)射出來；b)檢測發(fā)射的所述調(diào)制光熱信號和所述調(diào)制發(fā)光信號；c)將發(fā)射的所述調(diào)制光熱信號解調(diào)成光熱相位分量和幅度分量，以及將所述調(diào)制發(fā)光信號解調(diào)成發(fā)光相位信號和幅度信號；以及d)將所述光熱相位信號和幅度信號與參考樣本的光熱相位信號和幅度信號進(jìn)行比較，以及將所^iUM目位信號和幅度信號與參考樣本的發(fā)光相位信號和幅度信號進(jìn)行比較，以便若所述牙齒組織的所述部分與所述參考樣R間存在差別，則獲得這些差別，并將所述差別與所述牙齒組織中的缺陷進(jìn)行關(guān)聯(lián)。本發(fā)明還提供一種使用調(diào)制光熱輻射測量和發(fā)光來對牙齒組織進(jìn)行成像以便對病人的牙齒組織進(jìn)行檢查的裝置，該裝置包括至少一個調(diào)制激光光源，用于利用有效波長的光束來照射牙齒組織的一部分表面，其中，調(diào)制光熱輻射測量信號和調(diào)制發(fā)光信號響應(yīng)性M牙齒表面的所述部分發(fā)射出來；成像檢測裝置，相對于所述牙齒組織來對該成^^r測裝置進(jìn)行定位，該成像檢測裝置用于檢測所述發(fā)射的調(diào)制光熱信號和所述調(diào)制發(fā)光信號的圖像；解調(diào)裝置，用于將發(fā)射的所述調(diào)制光熱信號的圖像解調(diào)成光熱相位分量圖像和幅度分量圖像，以及將所述調(diào)制發(fā)光信號的圖像解調(diào)成發(fā)iM目位信號圖像和幅度信號圖像；以及處理裝置，用于將所述光熱相位信號圖像和幅度信號圖4象與參考樣本的光熱相位信號圖像和幅度信號圖像進(jìn)行比較，以及將所^JUU目位信號行比較，以便若所述牙齒組織的所述部分與所述參考樣本之間存在差別，則獲得這些差別，并將所述差別與所述牙齒組織中的缺陷進(jìn)行關(guān)聯(lián)；以及圖像顯示器，用于顯示所述圖像。本發(fā)明還提供一種用于對牙齒組織進(jìn)行成像以便于檢測病人的牙齒組織中的缺陷的方法，該方法包括以下步驟a)用有效波長的光束來照射牙齒組織的一部分表面，其中，調(diào)制光熱輻射測量信號和調(diào)制發(fā)光信號響應(yīng)性地從牙齒表面的所述部分發(fā)射出來；b)檢測發(fā)射的所述調(diào)制光熱信號和所述調(diào)制發(fā)光信號的圖像；c)將發(fā)射的調(diào)制光熱信號的所述圖像解調(diào)成光熱相位分量圖像和幅度分量圖像，以及將調(diào)制發(fā)光信號的所述圖像解調(diào)成發(fā)^目位信號圖像和幅度信號圖像；d)將所述光熱相位信號圖像和幅度信號圖像與參考樣本的光熱相位信號圖#^幅度信號圖#^行比較，以及將所iiiC光相位信號圖像和幅度信號圖像與參考樣本的發(fā)ibNl位信號圖像和幅度信號圖像進(jìn)行比較，以便若所述牙齒組織的所述部分與所述參考樣W間存在差別，則獲得這些差別，并將所述差別與所述牙齒組織中的缺陷進(jìn)行關(guān)聯(lián)；以及e)如果牙齒組織存在缺陷，就將代表缺陷的圖像顯示在計(jì)算機(jī)顯示器上。一方面，本方法包括用近紫外線—可見光—近紅外線光譜范圍中合適的發(fā)射波長的激勵源(激光)來照射牙齒表面；給激勵源提供自由的轉(zhuǎn)動角度，以便于以各種角度檢查牙齒表面；在可達(dá)到(但不限于)100kHz的直流電的范圍內(nèi)產(chǎn)生周期性頻率脈沖的激光束；通過光纖或離軸反射鏡配置來傳遞輻射以及收集發(fā)射；通過使用公知的輻射測量和動態(tài)(交流)發(fā)光特性性以及頻率響應(yīng)從參考樣本獲得頻率掃描數(shù)據(jù)來產(chǎn)生基線信號傳遞函數(shù)H(f);在各種頻率(例如，iOHz和lkHz)上借助于幅度比和相位差對健康的、有缺陷的、腐蝕的、脫礦化的或蛀蝕的牙齒組織進(jìn)行比較，以便于對儀器的頻率響應(yīng)進(jìn)行最佳對比和抵消；通過獲得頻率掃描數(shù)據(jù)來執(zhí)行對牙蛀蝕的深度輪廓分析、脫礦化和腐蝕診斷與檢測；將數(shù)據(jù)存儲在檢查區(qū)域中，使得能夠?qū)淼淖兓M(jìn)行比較；對檢查區(qū)域的狀態(tài)進(jìn)行打印輸出和硬拷貝；如果數(shù)據(jù)和臨床專家鑒定指示存在病狀，則通過使用激光來提供對牙齒的處理能力，以便于去除腐爛或蛀蝕的牙齒物質(zhì)；去除用于放置材料的牙齒結(jié)構(gòu)；借助于牙體預(yù)備設(shè)計(jì)的已知原理、使用用于牙體預(yù)備的傳統(tǒng)牙鉆、超聲波能源、激光器或其他設(shè)備來預(yù)備牙體；在牙體預(yù)備中制備或設(shè)置填充材料來修復(fù)牙齒，以便于使用合適的激光流量傳輸協(xié)i義、通過脈沖波形工程來形成和ii行對光輻射傳遞和熱能量產(chǎn)生的精確的、最優(yōu)化的控制；如果數(shù)據(jù)和臨床專家鑒定指示存在脫礦化，則通過使用激光來提供對牙齒的處理能力，以^l于使用激光來改變表面或亞表面；改變表面或亞表面，使得能夠吸收各種介質(zhì)以增強(qiáng)再礦化；采用能夠密封表面或促ii^面的再礦化的介質(zhì)；在牙齒表面上制備或設(shè)置材料來修復(fù)牙齒，以便于使用合適的激光流量傳輸協(xié)i義、通過脈沖波形工程來形成和it:行對光輻射傳遞和熱能量產(chǎn)生的精確的、最優(yōu)化的控制；通ii+目結(jié)合的PTR和LUM來監(jiān)視牙齒狀況的干涉變化；監(jiān)視牙齒表面正在發(fā)生的、在任何干涉之前的變化；監(jiān)視牙齒表面，以便于在體外顯示脫礦化以及在應(yīng)用了各種處理和方案之后的再礦化。對本發(fā)明的功能性和先進(jìn)性方面的進(jìn)一步理解可以通過參考下面詳細(xì)的描述和附圖來實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在將參考附圖，僅通過實(shí)例的方式對根據(jù)本發(fā)明的用于牙齒的缺陷檢測的裝置進(jìn)行描述，其中圖1示出了^L據(jù)本發(fā)明的用于牙齒缺陷檢測的同時存在頻域紅外線光熱輻射測量和頻^iL光儀器的第一實(shí)施例的示意圖，其中，在牙齒缺陷檢測中，利用針對激勵源的增加的自由轉(zhuǎn)動角度來以各種角度檢查牙齒表面；圖2a示出了在人類牙齒樣本的坑和裂縫中的典型蛀蝕損傷的每個測量點(diǎn)F1、F2、F3和F4處的頂(咬或咬合)面和橫截面圖；圖2b示出了在4吏用659nm、50mW的半導(dǎo)體激光器激勵時，圖2a中所示的人類牙齒上的健康點(diǎn)和蛀蝕點(diǎn)的頻域中的典型的PTR和LUM響應(yīng)；圖3a示出了穿過兩個牙齒的鄰間接觸點(diǎn)的空間掃描線；圖3b示出了以固定頻率5Hz穿過鄰間機(jī)械孔的空間掃描的PTR和LUM響應(yīng)的曲線圖，激勵源是670nm、450mW的半導(dǎo)體激光器；圖4示出了以固定頻率30Hz穿過鄰間AJ造蛀蝕損傷的空間掃描的PTR和LUM響應(yīng)的曲線圖，AJt蛀蝕損傷是利用脫礦化-再礦化溶液(2.2mM磷酸一鉀(KH2P04)、50mM乙酸(NaOAc)、1M氯化鉤(CaCl2)的2.2mM氯化鈣、0.5卯m氟化物(F)，以及用于將pH值平衡到4.5的氫氧化鉀(KOH))來/生的。激勵源是670-nm、450mW的半導(dǎo)體激光器；圖5示出了針對多個樣本的PTR/LUM信號與處理時間的關(guān)系圖，4吏用從6小時到30天的處理時間間隔，頻率為5Hz(a)和500Hz(b)。圖6示出了適合于同時存在頻域紅外線光熱輻射測量和頻域發(fā)光儀器以檢測牙齒中的缺陷的手持裝置的示意圖，該手持裝置通過使用光纖的光傳輸和IR輻射收集來代替離軸拋物面鏡的固定的有限立體角收集配置，4吏得能夠提高簡潔性和對咬合面或鄰間的、口腔的或舌頭附近的(光滑表面)或牙根表面的幾何形狀的獲取，以及能夠充分增強(qiáng)對紅外線發(fā)射的收集效率。圖7示出了借助于調(diào)制紅外線照相機(jī)的二維鎖相成像系統(tǒng)的示意圖。具體實(shí)施例本發(fā)明基于低流量光熱輻射測量檢測和調(diào)制發(fā)光的顯微鏡檢查，對來自樣本的加熱區(qū)域的紅外線輻射的發(fā)射進(jìn)行檢測，而不以熱的方式改變該樣本。因調(diào)制發(fā)熱而導(dǎo)致的溫度擺動引起熱發(fā)射的變化，通過使用紅外探測器來監(jiān)視該變化。溫度調(diào)制使得熱能可以從大約等于熱波長的深度h(/)=2"""/擴(kuò)散性地(或傳導(dǎo)性地)到i^面，其中o;是材料的熱擴(kuò)散率[cmVs]，/是激光束的調(diào)制頻率。另夕卜，在激光器激勵的波長上，黑體(普朗克)輻射從下至光衰減系數(shù)的倒數(shù)的所有深度處^C射；這種輻射的不可再吸收部分從光激勵的牙齒表面回傳出來，并傳入合適的紅外探測器，其栽有來那些深度的信息。該裝置的示意圖大體上如圖1中附圖標(biāo)記10所示。波長為659nm(例如，Mitsubishi的ML120G21，最大功率50mW)或波長為或830nm(例如，Sanyo的DL-7032-001，最大功率100mW)的半導(dǎo)體激光器12被用做PTR信號源和LUM信號源。二極管激光器驅(qū)動器14(例如，Coherent6060)用于激光器12，并由鎖相放大器18(例如，StanfordResearch的SR830)的內(nèi)置函lt發(fā)生器16來觸發(fā)，用于協(xié)調(diào)地調(diào)制激光器電流。激光束20被聚焦到牙齒樣本22上。來自牙齒的調(diào)制紅外線PTR信號由兩個離軸拋物面鏡26(例如，涂敷了銠的MellesGriot02POA019)收集并聚焦到紅外探測器30上，所述紅外探測器30例如為碲鎘汞(HgCdTe或MCT)探測器(例如，EG&GJudsonJ15D12-M204-S050U)。PTR信號在^Jt送到鎖相放大器之前先被前置放大器32(EG&GJudsonPA-300)放大。為了同時測量PTR和LUM信號，將鍺窗36設(shè)置在拋物面鏡26之間，使得直到1.85nm(鍺能帶隙)的波長能夠^Jt和吸收，而具有更長波長的紅外線輻射能夠被傳輸。反射的光被聚焦到光鐠帶寬為300nm到l.lfiin(例如，Newport818-BB-20)的光探測器38上。截止-打開(cut-on)有色玻璃濾光器40(例如，Oriel51345，截止-打開波長715nm)被i殳置在用于光的光探測器38的前面，其用于阻擋由牙齒22的牙齒或牙根表面，或鄰間接觸表面反射或散色的激光。在830nm的激勵下不會有發(fā)光數(shù)據(jù)，這是因?yàn)楣庵掳l(fā)itiL射要求具有比大約636nm、673nm和700nm[R.Hibst,K.Konig，"DeviceforDetectingDentalCaries,"U.S.Pat.5,306,144(1994)]處的發(fā)光峰值更高能的光量子的輻射。測試了695nm和725nm的濾光器以及715nm的濾光器，發(fā)現(xiàn)715nm的濾光器對于利用微小的泄漏信號(大約比我們獲得的最小牙齒LUM信號弱190倍)來切斷激光源(659nm)以及截止_打開發(fā)光非常理想。所以，715nm的截止—打開濾光器40僅被用于測量659nm的激光器的發(fā)光。為了對調(diào)制發(fā)光進(jìn)行監(jiān)視，使用了另一個鎖相放大器42(例如，EG&Gmodel5210)。鎖相放大器18和42都通過RS-232或其他等價端口連接到計(jì)算機(jī)50并由計(jì)算機(jī)50進(jìn)行控制。一對牙齒22被安裝到LEGO磚(bricks)52上。這種裝配使得牙齒22在產(chǎn)生人it損傷之后能夠被分離并重新安裝到準(zhǔn)確的位置上。然后，通過鎖相放大器，已調(diào)制的PTR和LUM發(fā)射被解調(diào)成光熱相位分量和幅度分量，調(diào)制發(fā)光信號被解調(diào)成發(fā)光相位信號和幅度信號，并被處理，以便于將光熱相位信號和幅度信號與參考樣本的光熱相位信號和幅度信號進(jìn)行比較，以及將發(fā)iM目位信號和幅度信號與參考樣本的發(fā)光相位信號和幅度信號進(jìn)行比較，以便若牙齒組織的所述部分與所述參考樣R間存在差別，則獲得這些差別，并將這些差別與牙齒組織中的缺陷進(jìn)行關(guān)聯(lián)。進(jìn)一步的細(xì)節(jié)在Mandelis等人于2003年6月24日提交的美國專利No.6,584，341中公開，其^P內(nèi)^t過引用合并與此。圖1中的裝置提供了一種光學(xué)M設(shè)計(jì)，使得能夠使用三個旋轉(zhuǎn)(牙齒和反射鏡的角度、激光器和牙齒的角度、以U射激光到牙齒的角度)自由度進(jìn)行相鄰牙齒的掃描。圖2示出了下顎第二前臼齒，其說明了PTR和LUM的典型的診斷和檢測能力。該牙齒具有最大為10的DIAGNOdent讀數(shù)，以及指明醫(yī)生需要對各裂縫進(jìn)行觀察或監(jiān)視的平均可,查等級2.2。在射線照片上并不指示所存在的任何蛀蝕。盡管如此，包括所有來自于在整個頻率掃描(1Hz到lkHz)上的幅度和相位響應(yīng)信息的PTR和LUM信號指示出測量點(diǎn)F2和F3的牙本質(zhì)中有蛀蝕。組織學(xué)觀察結(jié)果顯示出，對于這兩點(diǎn)來說確實(shí)是這種情況，對于F1點(diǎn)也是如此。來自裂縫F1的信號示出了裂縫的幾何形狀、裂縫的開口角度或裂縫底部的方向可能在PTR和LUM信號的產(chǎn)生中具有的影響。圖2b中Fl的PTR幅度在健康波段之上，同時還清楚地顯示出PTR相位在高頻率范圍偏離了健康波段。這種情況說明了PTR的深度輪廓分析能力。在蛀蝕裂縫傾斜、彎曲的情況下，由入射激光束照射Fl，使得蛀蝕區(qū)域形成薄的表面層，繼而形成厚得多的健康的亞表面牙釉質(zhì)層。作為響應(yīng)，圖2b中對應(yīng)于Fl的PTR信號的相位如根據(jù)長的熱擴(kuò)散長度所期望的那樣在低頻率區(qū)域落入健康波段，這主要利用蛀蝕表面層作為對信號的擾動來探測健康的牙釉質(zhì)子層。然而，在高頻率上，(短的)熱擴(kuò)散長度主要存在于蛀蝕表面層中，結(jié)果，PTR相位出現(xiàn)在健康波段以下、大約50Hz以上，并且4吏蛀蝕點(diǎn)F2和F3的相位匯合。原則上，偏離健康波段的頻率可以被用于估計(jì)蛀蝕表面層的厚度。健康裂縫F4的PTR和LUM曲線位于健康波段之內(nèi)，這證實(shí)了組織學(xué)觀察。為了對作為蛀蝕檢測和診斷技術(shù)的PTR和LUM進(jìn)行評估，以及將它們(結(jié)合地以及分離地)與其他傳統(tǒng)的探測技術(shù)進(jìn)行比較，在如表1中定義的兩個不同的閾值(D2)和(D3)處計(jì)算所有診斷方法的靈^t度和特異性.PTR和LUM信號是從所有280個咬合面測量點(diǎn)獲得的，而其他檢查方法M每個牙齒上的1或2個點(diǎn)進(jìn)行評估。所以，每個計(jì)算只使用相應(yīng)的測量點(diǎn)。為了建立通過PTR和LUM來評估蛀蝕狀態(tài)的合適的標(biāo)準(zhǔn)，使用了表2中所列出的各信號的總體特征和它們的轉(zhuǎn)換方程。那些特征是根據(jù)對蛀蝕和健康牙齒樣本的頻率掃描的實(shí)驗(yàn)結(jié)果而得出的。對于PTR幅度，對數(shù)-對數(shù)圖上的^S:點(diǎn)的頻率掃描曲線的形狀從低頻(1Hz)到高頻(1000Hz)范圍內(nèi)幾乎是線性的，然而，在整個頻率范圍內(nèi)，不健康點(diǎn)(脫礦化的表面、牙釉質(zhì)蛀蝕或牙本質(zhì)蛀蝕)呈現(xiàn)出比健康點(diǎn)更大的幅度，并且在對數(shù)圖上的某些頻率范圍內(nèi)具有"膝狀的"的明顯彎曲。線性(相位)-對數(shù)(頻率)圖上的健康礦化點(diǎn)的PTR相位的形狀在跨越所有頻率(lHz到1kHz)的范圍內(nèi)基本是線性的，而虹蝕點(diǎn)在低頻區(qū)域呈現(xiàn)更大的相位，在中頻區(qū)域的整個健斜目位范圍內(nèi)呈現(xiàn)大斜率。健康點(diǎn)和蛀蝕點(diǎn)/脫礦化點(diǎn)的LUM幅度的形狀沒有差別。幅度曲線的形狀在整個低頻到高頻的范圍內(nèi)是一致下降的。脫礦化點(diǎn)的LUM幅度曲線在整個頻率范圍內(nèi)都位于健康波段之上。健康點(diǎn)和蛀蝕點(diǎn)的LUM相位呈現(xiàn)些許差別。一般而言，在整個測量頻率范圍內(nèi)，蛀蝕或lt^戶化區(qū)域呈現(xiàn)出在健康平均值之上輕微偏移的LUM相位的滯后。健康點(diǎn)可能會呈現(xiàn)出輕微的偏離，但這僅出現(xiàn)在高頻端(>100Hz)。根據(jù)牙齒樣本上所有健康的光滑牙釉質(zhì)表面的點(diǎn)來建立PTR幅度和相位以及LUM幅度和相位的平均值，使得能夠?qū)】笛例X結(jié)構(gòu)的特性進(jìn)行檢查，而不受裂縫幾何形狀的影響、或裂縫中變化的牙釉質(zhì)厚度的影響。形成了針對每個信號的，以及繪出了針對每個牙齒的一系列平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差與頻率的關(guān)系曲線。這使得能夠?qū)γ總€探測點(diǎn)的特性和健康光滑的表面區(qū)域ii行比較，利用這些特性，根據(jù)各圖生成各特征(轉(zhuǎn)換)方程來產(chǎn)生定義如表2中所列牙齒狀態(tài)的數(shù)字值。另外，在整個頻率掃描中，在3或4個頻率處檢查每個信號(PTR和LUM幅度和相位)是否其偏離了標(biāo)準(zhǔn)健康波段，并且對偏離該波段的點(diǎn)的數(shù)目進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算了所有這些值4U^，對每個數(shù)組進(jìn)行歸一化，使得在每組中分配的數(shù)字為0和1之間的值，其中，0對應(yīng)于完整的牙齒，而l對應(yīng)于蛀蝕這種最壞情況。于是，這些歸一化的數(shù)字被加入并用于評估探測點(diǎn)。最終，針對每個測量點(diǎn)記錄一個值，該值包括可獲得的所有關(guān)于頻率響應(yīng)的信息。通itJl復(fù)試驗(yàn)來確定D2和D3的閾值，以便盡可能接近,合組織學(xué)的觀察。表3中給出了統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果。結(jié)合使用PTR標(biāo)準(zhǔn)和LUM標(biāo)準(zhǔn)，在所有檢查方法中的D2閾值處計(jì)算的最高靈敏度和特異性的值分別為0.18和0.87。在只使用PTR標(biāo)準(zhǔn)或LUM標(biāo)準(zhǔn)的情況下，靈敏度在0.52和0.69之間，而特異性相對較高，在0.72和0.86之間。類似于其他結(jié)果，可,查導(dǎo)致低靈敏度(在D2處為0.51，在D3處為0.36)和特別高的特異性(在兩個閾值處均為1.00)。射線照相也顯示出低靈iyL(在D2處為0.29，在D3處為0.36)和高特異性(在Dz處為1.00，在。3處為0.85)。連續(xù)(直流)發(fā)光方法(DIAGNOdent)顯示出靈^L度在D2處為0.60,在D3處為0.76;特異性在D2處為0.78，在Ds處為0.85。但是從表3可以看出的是，與用于其他方法、尤其是PTR和LUM方法的大得多的樣本尺寸相比，獲得可視的和射線照相的統(tǒng)計(jì)量使用所有測量點(diǎn)的相對小的子集。另外，DIAGNOdent測量是用儀器的光纖波導(dǎo)來進(jìn)行的，而LUM和PTR測量直接將ife^射到牙齒表面上，并且受到可變的入射立體角的限制。這將通過引入如圖5所示的光纖而被改善。圖3示出了;WMU險測的鄰間空間掃描的樣本結(jié)果。這些樣本被存儲在鹽溶液中，僅在實(shí)驗(yàn)前才從容器中取出，用自來水充分沖洗超過20秒，然后放置在空氣中20分鐘被完全晾干。在實(shí)驗(yàn)之后，這些樣#立即放入容器中。在LEGO磚上安裝每副牙齒，以30Hz的頻率從左到右地如圖3a中箭頭所示的那樣穿過鄰間接觸點(diǎn)掃描這些牙齒。在加工或處理這些樣本的每一步中，使用人造蛀蝕劑(cariesagent)對這些樣本進(jìn)行掃描及射線照相。為了查看小的人造孔是否可以被PTR和/或LUM檢測出來，用1/4mm的圓形^Stt合金圃銼(carbidebur)在兩個牙齒側(cè)面的接觸位置產(chǎn)生大約l/4mm深的孔。如圖3b所示，左側(cè)孔比右側(cè)孔深，因此這在X射線圖上是可見的。圖3b中示出了PTR和LUM信號。在>^接觸點(diǎn)向左和向右連續(xù)鉆孔1.2~2.3111111之后，PTR幅度明顯更高。在孔周圍1.5~2.5mm的PTR相位也呈現(xiàn)大的變化。在PTR相位中，在遠(yuǎn)離鉆孔的區(qū)域，即0~1.5111111以及2.5~4111111的區(qū)域中也出現(xiàn)一些信號變化，假i殳因鉆孔可能已經(jīng)產(chǎn)生了微小裂縫，并引起了所述的信號變化。PTR幅度也顯示出類似的特性。LUM幅度和相位在孔周圍沒有顯示出明顯的差異，這是因?yàn)長UM本質(zhì)上A^面的現(xiàn)象，而PTR傳遞了深處的亞表面信息。LUM幅度和相位在所有掃描處呈現(xiàn)輕微的減小，這可能是因?yàn)長UM對濕度變化非常敏感。另一個樣本集合是通過一種脫礦化-再礦化溶液(2.2mM磷酸一鉀(KH2P04)、50mM乙酸(NaOAc)、1M氯化鉀(CaCl2)的2.2mM氯化鉀、0.5卯m氟化物(F)，以及用于將pH值平衡到4~4.5的氫氧化鉀(KOH))來處理的。圖4示出了PTR幅度和相位，其顯示出在每次處理之后明顯的單調(diào)增加，而LUM幾乎不敏感，其曲線在整個掃描區(qū)域只有輕微的固定(rigid)移動(減小)，相信這是由于濕度變化而引起的。另外7副牙齒是用飽和的緩沖溶液來處理的，并且除了處理時間以外是以類似的方式如險查的。對每副牙齒處理不同的時間，例如，第一副牙齒僅被處理了6小時，而最后一副牙齒被處理了30天。所產(chǎn)生的損傷具有礦化表面和脫礦化的亞表面，正如在早期蛀蝕損傷中所發(fā)現(xiàn)的那樣。圖5a和5b中所示的分別為5Hz和500Hz的PTR信號隨著處理時間而增加，而LUM信號卻輕微地減小，這與圖4中的趨勢一致。所觀察到的LUM幅度隨脫礦化程度的增加而減小，這也和早期使用直流發(fā)光形式的定量光激發(fā)熒光(QLF)的研究結(jié)果一致。圖6示出了一種用于鄰間掃描的裝置80的配置的可替選實(shí)施例，包括三個不同的模塊l)靈活的、可手動控制的光纖激光束傳遞/信號收集的手持"光頭"單元82;2)具有室溫IR發(fā)射檢測模塊的小型電光功率傳遞/信號處理單元88，其包括電連接到信號發(fā)生和檢測模塊91的二極管激光器驅(qū)動器104，該信號發(fā)生和檢測模塊91使用新技術(shù)m水平的室溫碲鋅鎘汞(MCZT)檢測器84，以及用于檢測器84的溫度控制器93;3)系統(tǒng)控制和信號分析單元86。這種檢測器84代表了紅外線技術(shù)的新技術(shù)發(fā)展水平。除了碲鋅鎘汞(MCZT)檢測器以外，可以使用的其他檢測器包括碲鋅鎘汞(MCZT)檢測器、硒化鉛(PbSe)檢測器、砷化銦(InAs)檢測器、銻化銦(InSb)檢測器以及砷鎵銦(InGaAs)檢測器。參考檢測模塊91的詳細(xì)圖，分別發(fā)射波長為670nm(例如，最大功率500mW，PhotonicsProducts)和830nm(例如，最大功率100mW，OptimaPrecision)的光的半導(dǎo)體激光器90和92中的一個被用作PTR/LUM源，該P(yáng)TR/LUM源被ife^合器94和一端光耦合到該耦合器94的光纖96耦合進(jìn)光纖束100，通過多通道光纖耦合器設(shè)計(jì)(例如，OZOptics),該光纖束100除了包括光纖96以外，還包括若干多模、大直徑芯的卣化銀光纖(例如，Ceramoptec)98，光纖束100的另一端被光耦合到手持光頭82。光纖束100在光末端部分144終結(jié)，光末端部分144是安裝到微定位器140的手持件，微定位器140包括三軸平移臺和旋轉(zhuǎn)臺，用以支持光纖末端部分144，這樣，可以精確地控制樣本的位置，其分辨率好于5jim。這種精確的定位設(shè)務(wù)仗用于進(jìn)行研究的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，以及臨床應(yīng)用，醫(yī)生僅4吏用該手持件144在病人嘴里可疑的牙齒周圍移動。同樣可能的是，未來激光器線路和功率的其他更有效的組合對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是明顯的或?qū)⒆兊妹黠@，這取決于正在發(fā)展的激光器技術(shù)，且都在本申請所保護(hù)的范圍之內(nèi)。使用兩種不同波長的兩個激光光源是有利的，這有助于對數(shù)據(jù)的分析。兩種波長的源代表不同的光穿透深度，該光穿透深M由與每個波長相關(guān)的總消光系數(shù)、光吸收的函數(shù)以及牙釉質(zhì)(或其他牙齒組織)的減小的散射系數(shù)來控制的。發(fā)明人在由450mW、670nm的激光照射的牙的髓室內(nèi)使用熱電偶的研究表明，溫度增加約11C。這種水平的溫度上升被認(rèn)為對臨床使用是安全的，不會對牙齒的B織造成傷害，還能產(chǎn)生可接受的PTR信噪比(大約5到80)。最近，使用這些類型的激光二極管的深層蛀蝕掃描測量顯示出采用830nm源的PTR比以較低信號電平為代價的659nm源表現(xiàn)出更高的對亞表面蛀蝕的空間分辨率[JeonRJ，MandelisA，SanchezV,andAbramsSH.，"Non-intrusive,Non-contactingFrequency-DomainPhotothermalRadiometryandLuminescenceDepthProfilometryofCariousandArtificialSub-surfaceLesionsinHumanTeeth",JBiomedOpt.9:804-819(2004),JeonRJ,HanC,MandelisA,SanchezV，andAbramsSH.，"DiagnosisofPitandFissureCariesUsingFrequency-DomainInfraredPhotothermalRadiometryandModulatedLaserLuminescence",CariesRes.38:497-513(2004)]。另一方面，對于短時間暴露于牙釉質(zhì)刻蝕劑之后而引起的牙釉質(zhì)表面的酸刻蝕損傷或腐蝕，因?yàn)楦痰南馍疃?幾微米)，因此更短波長的源提供更高的PTR信號對比度。對這些腐蝕類的損傷的檢測和監(jiān)視是這項(xiàng)技術(shù)的另一種應(yīng)用。二極管激光器驅(qū)動器104(例如，Coherent6060，圖1)用于將半導(dǎo)體激光器電流(進(jìn)而功率輸出)協(xié)調(diào)地調(diào)制到1Hz到lOOOHz的范圍，由PC板[例如，NIPCI-5122(信號分析器106)以及例如NIPCI-5401(函數(shù)發(fā)生器108)構(gòu)成的軟件鎖相放大器的函數(shù)發(fā)生器和合適的軟件110(例如，LabVIEW)來觸發(fā)。需要足夠快的計(jì)算機(jī)112來處理信號。激光器驅(qū)動器104在一個時間上只能驅(qū)動一個激光器，并且如可從圖6中看出的那樣存在一個開關(guān)，用于將激光器驅(qū)動器104單獨(dú)地耦合到一個激光器或另一個激光器。通過將光纖束100的末端放置得非常接近于牙齒樣本或牙齒120，激光將被傳遞到牙齒樣本或牙齒120(例如，牙科醫(yī)生使用手持單元144來照射病人牙齒)，這使得牙齒樣^^L從位于手持探頭82中的光纖96的末端發(fā)出的兩種波長中的一種波長的激光照射。來自牙齒120的調(diào)制近紅外線LUM信號將被同一傳輸光纖96收集，通過反向連接器130而被傳送到珪光電二極管132的有源區(qū)域。然而，應(yīng)當(dāng)理解，除了光纖96，也可以用其他光纖收集來自牙齒120的調(diào)制近紅外線LUM信號。例如，光纖束100中可以包括與光纖96相同的一個或多個光纖，光纖96可以專用于簡單地把激光傳遞到牙齒，與光纖96相同的這些其他光纖可以用于收集調(diào)制LUM信號，它們可以具有光耦合到檢測器132的近端，而不需要反向連接器130。同樣，除了硅光電二極管132以外，也可以使用其他檢測器，包括具有比發(fā)光光子能量窄的能帶隙的任何基于半導(dǎo)體的光電池，以及任何其他光電能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，如光電倍增器或任何發(fā)光光子檢測器，其中發(fā)光光子檢測器可以包括鍺(Ge)光電二極管、砷鎵銦(InGaAs)光電二極管、或硫化鉛(PbS)光電二極管。截止-打開有色玻璃濾光器134(例如，Oriel51345，截止-打開波長715nm)枕故置在用于由670nm的激光器產(chǎn)生的LUM測量的光探測器132前面的U型架136中，來阻擋由牙齒120反射或散射的激光。裝置80可以包括用于調(diào)整離開光纖的光束尺寸的、附著到光纖末端的光束擴(kuò)展和聚焦的光學(xué)器件，用以調(diào)整M像的牙齒組織區(qū)域的尺寸。在830nm的激勵下不會有發(fā)光數(shù)據(jù)，這是因?yàn)榘l(fā)射光^L光要求具有比大約636nm、673nm和700nm處的發(fā)光J^值更高能量(更短的波長)的光量子的輻射。因此，PTR信號可通過具有六個卣化銀或其他適合的可透射紅外線的光纖98的同軸陣列來收集,并且利用無干涉IR透鏡元件的橢圃光學(xué)器件142將PTR信號導(dǎo)向MCZT檢測器84，以便于得到最大的IR功率傳輸。除了反射鏡之外，也可以使用紅外線聚焦光學(xué)元件，il^"于本領(lǐng)域技術(shù)人員來^^^的。為了臨時測量調(diào)制激光功率以通過反射系數(shù)來測試系統(tǒng)漂移，通過將濾光器134從核心光傳輸光纖96所集中到的同一硅光探測器132移開來收*>^射的源功率。為了監(jiān)視調(diào)制反射系數(shù)或發(fā)光，將使用軟件鎖相放大器106的第二通道。在每次測量中，可以使用這種儀器來進(jìn)行PTR/LUM頻率和/或空間坐標(biāo)掃描。頻率的變化范圍可以從0.1Hz到lkHz或更高，以確保熱擴(kuò)散長度在12jim-lmm的范圍內(nèi)[JeonRJ，MandelisA,SanchezV,andAbramsSH.，"Non-intrusive,Non-contactingFrequency-DomainPhotothermalRadiometryandLuminescenceDepthProfilometryofCariousandArtificialSub-surfaceLesionsinHumanTeeth"，JBiomedOpt.9:804-819(2004)]。這種范圍的、光熱可達(dá)的亞表面深度確保了能夠監(jiān)視在牙釉質(zhì)的薄的再礦化表面層下的深處炷蝕損傷或脫礦化。使用由三軸平移臺和旋轉(zhuǎn)臺構(gòu)成的微定位器140來支撐光纖束100，這樣，可以精確地控制樣本的位置，其分辨率好于5nm。如以上關(guān)于圖1的設(shè)備所進(jìn)行討論，接下來通過鎖相放大器將已調(diào)制的PTR和LUM發(fā)射解調(diào)成光熱相位分量和幅度分量，以及將調(diào)制發(fā)光信號解調(diào)成發(fā)光相位信號和幅度信號，并進(jìn)行處理，以便于將光熱相位信號和幅度信號與參考樣本的光熱相位信號和幅度信號進(jìn)行比較，以及將發(fā)ibt目位信號和幅度信號與參考樣本的發(fā);^目位信號和幅度信號進(jìn)行比較，以^更若牙齒組織的所述部分與所述參考樣;M^間存在差別，則獲得這些差別，并將這些差別與牙齒組織中的缺陷進(jìn)行關(guān)聯(lián)。進(jìn)一步的細(xì)節(jié)在Mandelis等人于2003年6月24日提交的美國專利No.6,584,341中公開，其全部內(nèi)容通過引用合并與此。比較步驟包括:通過求出至少兩種不同頻率上的光熱幅度信號的比值以及求出這兩種不同頻率上的發(fā)光幅度信號的比值來歸一化光熱幅度信號和發(fā)光幅度信號；取兩種頻率上的光熱相位信號的差別以及獲取兩種不同頻率上的發(fā)iM目位信號的差別，以便消除光源強(qiáng)度波動的影響和儀器對頻率的依賴性。比較還包括以下步驟通過利用已知的輻射測量和動態(tài)(交流)發(fā)光特性以及頻率響應(yīng)從參考樣本獲得頻率掃描數(shù)據(jù)來產(chǎn)生基線信號傳遞函數(shù)H(f);借助于光熱幅度比值、發(fā)光幅度比值以及在不同頻率上的光熱相位和發(fā)光相位之間的相位差來對牙齒的表面部分和已知的健康部分進(jìn)行比較，以消除儀器的頻率響應(yīng)。將發(fā)射的光熱信號解調(diào)成光熱相位分量和幅度分量、以及將發(fā)光信號解調(diào)成發(fā);^目位信號和幅度信號的步驟是使用鎖相放大器來執(zhí)行的，而儀器對頻率的依賴性就是鎖相放大器響應(yīng)。參考樣本可以是已知的牙齒健康部分或其他牙齒組織，這取決于被檢查的組織。例如，圖6的裝置對于檢查牙齒的各部分來說是很有用的，點(diǎn)的尺寸確定由以下因素確定:纖芯、在光纖末端處存在或不存在聚焦光學(xué)器件(例如，selfoc透鏡)、以及出射光束與牙齒表面的距離。在正常操作儀器時，光纖束將與所檢查的牙齒表面接觸。通過增加或減小光束直徑，使醫(yī)生能夠檢查咬合面裂縫并消除裂縫的幾何形狀或有角部位的影響。使用更寬的光束，就可以檢測來自組織的更寬區(qū)域的信號。圖7—般性地示出了以160表示的調(diào)制紅外線鎖相成像系統(tǒng)。函IJJC生器162將調(diào)制正弦波形提供給激光器驅(qū)動器164，以便于提供調(diào)制電流給激光器166,激光器166是一種適當(dāng)展開的光源，^得能夠刺激牙齒組織168的樣本表面的期望區(qū)域。PTR和LUM信號由組合的紅外線照相機(jī)170(諸如InGaAs之類的、用于交流發(fā)光的近紅外線照相機(jī)以及諸如HgCdTe之類的、用于光熱檢測的中紅外線照相機(jī))來收集，該組合的紅外線照相機(jī)170由函ltt生器162觸發(fā)，以便與激光器驅(qū)動器164同步。如任何照相機(jī)(膠片的或數(shù)字的)那樣，照相機(jī)170包括鏡頭或鏡頭組合，用于將圖像投影到檢測器陣列上。圖像由多個像素組成。調(diào)制IR照相機(jī)中的檢測器陣列類似于數(shù)字照相機(jī)中的圖像單元。每個檢測元件(像素)都因光子的激勵而產(chǎn)生信號。在本申請中，信號被調(diào)制，因此該信號是AC信號。該AC信號被發(fā)送到計(jì)算機(jī)172，計(jì)算172配備有鎖相放大器，使得該計(jì)算機(jī)能夠把從照相機(jī)170發(fā)送的信號逐像素地解調(diào)成幅度和相位這兩個分量。然后，這些幅度信號和相位信號被用于在監(jiān)視器上產(chǎn)生可視的圖像，以便于醫(yī)生進(jìn)行觀察。以至少兩倍于采樣定理(4幅圖^/調(diào)制周期)所要求的速率對來自于照相機(jī)的全部圖像進(jìn)行收集，并將圖像存儲在計(jì)算機(jī)中，在適當(dāng)數(shù)目的周期內(nèi)對每幅圖像進(jìn)行平均。用于這些圖像的鎖相軟件產(chǎn)生幅度和相位圖像，其被操作者顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。發(fā)送到計(jì)算機(jī)172的這些來自于照相機(jī)的信號以激光調(diào)制頻率來顯示二維的鎖相圖像。更具體地說，來自于照相機(jī)170的所發(fā)射的調(diào)制光熱信號的圖傳*8^調(diào)成光熱相位分量信號和幅度分量信號，調(diào)制發(fā)光信號的圖像被解調(diào)成發(fā)光相位信號和幅度信號。解調(diào)的信號被轉(zhuǎn)換成圖像，然后將光熱相位信號較，以及將發(fā)光相位信號和幅度信號的圖像與參考樣本的發(fā)^目位信號和幅度信號的圖像進(jìn)行比較，若牙齒組織的所述部分與所述參考樣本之間存在差別，則獲得這些差別，并將這些差別與牙齒組織中的缺陷進(jìn)行關(guān)聯(lián)。除了使用紅外線照相機(jī)170之外，在成像裝置的另一個實(shí)施例中，也相機(jī))，該可見光照相機(jī)174使得能夠記錄可見光波長的牙齒圖像。這種組合的好處是可以更好的控制激光束在牙齒上的位置，以及用IR照相機(jī)拍攝醫(yī)生希望拍攝的所檢查的牙齒或牙根表面。調(diào)制可見光照相機(jī)除了進(jìn)行鎖相PTR成像以外，還可以用于進(jìn)行相位鎖相LUM成像。使用CCD可見光范圍照相機(jī)174的優(yōu)點(diǎn)是為醫(yī)生提供所檢查的牙齒或牙根表面的圖像，并使醫(yī)生能夠在圖像上標(biāo)注需要檢查的區(qū)域。這給醫(yī)生提供了需要長期監(jiān)視的區(qū)域的永久記錄。顏色變化，尤其是白色或棕色點(diǎn)的出現(xiàn)表示存在脫礦化或再礦化的牙釉質(zhì)損傷。當(dāng)這些變化被定位并存儲后，醫(yī)生就可以從這些區(qū)域來監(jiān)視PTR和LUM的變化，并為病人^提供有所述區(qū)域的打印輸出。傳統(tǒng)的CCD照相機(jī)174可以用于在直流模式中監(jiān)視要被光熱探測的區(qū)域的準(zhǔn)確定位和位置。另夕卜，具有用于排除LUM頻鐠范圍(700nm到850nm)以外的貢獻(xiàn)的合適濾光器的同一照相機(jī)可以被用于調(diào)制模式中，其在如上所述的邊緣中的某合適的頻率上產(chǎn)生LUM圖像；具有對于控制計(jì)算^L件的轉(zhuǎn)換。這樣,這里所公開的裝置提供了一種用于處理重要的牙齒問題的非常有用的方法，例如，檢測和/或診斷光滑的表面的損傷、咬合面坑和裂縫損傷以及牙齒之間的鄰間損傷，這些通常都是使用X射線的射線照相和可視檢查所檢測不出來的。本儀器也可以檢測早期脫礦化的牙齒或牙根區(qū)域，和/或再礦化的牙齒或牙根區(qū)域，以及沿著包括牙冠、鑲嵌物、填充物等的修復(fù)物邊緣的缺陷。這里公開的如圖6所示的儀器能夠檢查牙齒局部的點(diǎn)，圖7的儀器能夠通過使用多陣列紅外線照相機(jī)(圖7)來對目標(biāo)牙齒的亞表面進(jìn)行調(diào)制成《象?？梢姽庹障鄼C(jī)用于監(jiān)視牙齒表面的變化，例如白點(diǎn)以;sjJL礦化或再礦化的牙齒表面的其他跡象。因此，基于使用圖6和/或圖7的裝置iMt病人的牙齒進(jìn)行掃描的結(jié)果，如果醫(yī)生檢測到例如在任何牙齒表面上的包括l^化和再礦化的牙釉質(zhì)或牙^L的蛀蝕損傷、包括脫礦化和再礦化的腐爛損傷，那么，他/她就可以監(jiān)視所述區(qū)域或制定^務(wù)正措施，通過4吏用激光來處理牙齒，即i)去除腐爛或蛀蝕的牙齒材料；ii)使用牙體預(yù)備設(shè)計(jì)的已知處方來預(yù)備牙體；iii)使用激光來改變表面；iv)改變表面，使得能夠吸收各種介質(zhì)以增強(qiáng)再礦化；v)釆用能夠密封表面或促進(jìn)表面的再礦化的介質(zhì)；vi)在牙齒表面上制備或設(shè)置材料來修復(fù)牙齒，以便于使用合適的激光器電流量傳輸協(xié)議、通過脈沖波形工程來形成和進(jìn)行對光輻射傳遞和熱能產(chǎn)生的精確的、最優(yōu)化的控制。在執(zhí)行這些不同的修正步驟來修復(fù)牙齒的過程中，醫(yī)生使用圖6或圖7的裝置，借助于結(jié)合的PTR和LUM，可以監(jiān)視在牙齒狀況的干涉變化期間的牙齒組織。這里公開的使用相結(jié)合PTR/LUM的設(shè)備可以與其他檢測系統(tǒng)相結(jié)合，以便于提供關(guān)于所檢查的損傷或缺陷的狀態(tài)的附加信息，其中，其他檢測系統(tǒng)例如為數(shù)字光纖透照(DIFOTI)系統(tǒng)、定量光激發(fā)熒光(QLF)系統(tǒng)、光學(xué)相干斷層成像(OCT)系統(tǒng)，以及電阻抗齲病監(jiān)測(ECM)系統(tǒng)。文獻(xiàn)中具有對所提及的這些技術(shù)的每一種在如何檢測損傷以及它們的各種缺點(diǎn)方面的現(xiàn)有描述。QLF能夠檢測從牙釉質(zhì)表面到與下一層的結(jié)合處或牙本質(zhì)的整個深度的發(fā)光。發(fā)光中的顏色變化被用于檢測和監(jiān)視脫礦化和再礦化。QLF不能夠進(jìn)行任何的深度輪廓分析檢查，但是只要牙齒表面參考點(diǎn)的取向不變，QLF就可以監(jiān)視損傷的尺寸變化。電阻抗齲病監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)視干燥的牙齒表面中的電勢變化。文獻(xiàn)中對該技術(shù)有描述，且在該技術(shù)中需要用于監(jiān)視的干燥區(qū)域。它目前不能夠提供關(guān)于蛀蝕損傷或脫礦化區(qū)域的任何深度信息。此外，本實(shí)驗(yàn)室裝置可被用于在體外檢測和監(jiān)^LAJt損傷和/或自然損傷。于是，該裝置可用于在體外測試用于在包括牙根表面的牙齒表面上產(chǎn)生腐蝕損傷、^化損傷或Ait蛭蝕損傷的各種技術(shù)、材料或物質(zhì)的效果。此外，PTR和LUM還可以用于檢測由于各種物質(zhì)的應(yīng)用而引起的這些損傷的變化。PTR和LUM可以用來險測在將各種物質(zhì)應(yīng)用到牙齒或牙根表面之后脫礦化和/或再礦化的量和程度。而且，PTR可以與其他靈敏的M破壞性的技術(shù)如MicroCT和TMR相結(jié)合，來測量損傷變化并提供M傷的可^L4達(dá)。如這里所使用的術(shù)語"包括"和"包含"^*釋為是包括的、可擴(kuò)展的、不氺他的。特別地，在用于包括權(quán)利要求的本說明書時，術(shù)語"包括"和"包含"以及它們的各種變化指特定特征，步驟或組件包括在內(nèi)。這些術(shù)語不被解釋為排除其他特征、步驟或組件的存在。對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的以上描述用于說明本發(fā)明的原理，而不是將本發(fā)明限制于所描述的特定實(shí)施例。希望以下權(quán)利要求及其等同物包括由所有實(shí)施例限定的本發(fā)明的范圍。表l.用于可視檢查、DIAGNOdent、X射線和組織學(xué)觀察的診斷標(biāo)準(zhǔn)蛀蝕等級的一般描述可^"查(1-10)DIAGNOdent(0~99)[Lussi等CariesRes，1999]射線照相組織學(xué)觀察Do:完整無缺狄指示沒有脫礦化跡象健全的牙釉質(zhì)或M的裂縫D"無蛀蝕，或組織學(xué)牙釉質(zhì)蛀蝕限于牙釉質(zhì)厚度的外半部初期或健康的裂縫觀察和監(jiān)視0到4牙軸質(zhì)炷蝕小于到DEJ距離的1/2脫礦化裂縫，但堅(jiān)固的牙釉質(zhì)基礎(chǔ)；到牙髄的牙釉質(zhì)厚度很好；至少1/2厚度的牙釉質(zhì)保持完整D2:組織學(xué)蛀蝕延伸到超出牙釉質(zhì)的外半部，但止于牙軸質(zhì)裂縫可疑。推薦使用裂縫密封劑4.01~10牙釉質(zhì)經(jīng)蝕大于到DEJ距離的1/2脫礦化裂縫，但堅(jiān)固的牙釉D3:組織學(xué)牙本質(zhì)蛀蝕限于牙本質(zhì)厚度的外半部6~8直接放置修復(fù)物來修復(fù)裂縫10.01~18牙本質(zhì)蛀蝕蛀蝕進(jìn)入牙本質(zhì)D4:組織學(xué)牙本質(zhì)蛀蝕延伸到牙本質(zhì)厚度的內(nèi)半部9~10深度牙本質(zhì)蛀蝕、大范圍蛀蝕損傷>18.01表2.PTR和LUM的頻率掃描曲線的特征信號一般特征用于確定數(shù)字等級的轉(zhuǎn)換方程PTR幅度對數(shù)-對數(shù)圖上的健康點(diǎn)的形狀從低頻(1Hz)到高頻(1000Hz)的范圍內(nèi)幾乎是線性的。在整個頻率范圍內(nèi)，不M點(diǎn)(脫礦化的表面、牙釉質(zhì)蛀獨(dú)或牙本質(zhì)炷蝕)表現(xiàn)出比健康點(diǎn)更大的幅度。在對數(shù)圖上的10~100Hz的頻率范圍內(nèi)不健康點(diǎn)呈現(xiàn)(大于使泉點(diǎn))彎曲.(低頻處的斜率)-(高頻處的斜率)4個頻率的平均PTR相位對數(shù)(頻率)-線性(相位)圖上的健康點(diǎn)的形狀從低頻(1Hz)到高頻(lOOOHz)的范圍內(nèi)幾乎都是線性的.不使泉點(diǎn)在低頻范圍內(nèi)呈現(xiàn)比健康點(diǎn)更大的相位，而在高頻范圍內(nèi)相反。(2個低頻率(1Hz、6.68Hz)上的相位的平均)-(2個高頻率(211.35Hz、lOOOHz)上的相位的平均)LUM幅度健康的和不健康的點(diǎn)呈現(xiàn)出相同的形狀在低頻處比在高頻處具有更大的幅度。不健康點(diǎn)呈現(xiàn)比健康點(diǎn)更大的幅度。在3個頻率(1Hz、211.35Hz、501.18Hz)上的平均LUM相位仏在高頻范圍(>100Hz)，不健康點(diǎn)呈現(xiàn)比健康點(diǎn)更大的相位.高頻率(501.18Hz)上的一個相位信號表3.針對各種檢查方法的、在牙釉質(zhì)炷蝕等級(D2)和牙釉質(zhì)柱蝕等級(D3)處的靈4^L和特異性檢查方法靈敏度閾值(D2/D3)特異性閾值CD2/D3)樣本尺寸(點(diǎn)的數(shù)目)<table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table>權(quán)利要求1.一種使用光熱輻射測量和調(diào)制發(fā)光來對病人的牙齒組織進(jìn)行檢查的裝置，包括至少一個激光光源，其用于用有效的波長來照射牙齒組織的一部分表面，其中，調(diào)制光熱輻射測量信號和調(diào)制發(fā)光信號響應(yīng)性地從牙齒表面的所述部分發(fā)射出來；檢測裝置，用于檢測發(fā)射出的所述調(diào)制光熱信號和所述調(diào)制發(fā)光信號；手持探頭以及具有連接到所述手持探頭的末端的柔性光纖束，所述光纖束包括第一光纖，其具有與所述光源進(jìn)行光通信的近端，以及在所述手持探頭終結(jié)的末端，通過操縱所述手持探頭的醫(yī)生的操作，該第一光纖將來自所述光源的光傳送到病人的牙齒組織；所述光纖束包括多個具有在所述手持探頭終結(jié)的末端以及光耦合到所述檢測裝置的近端的多模光纖，第一預(yù)選數(shù)目的所述多模光纖是用于將所述調(diào)制發(fā)光信號傳送到所述檢測裝置的近紅外線傳輸光纖，第二預(yù)選數(shù)目的所述多模光纖是用于傳送所述光熱輻射測量信號的中紅外線傳輸光纖；解調(diào)裝置，用于將所述發(fā)射的調(diào)制光熱信號解調(diào)成光熱相位分量和幅度分量，以及將所述調(diào)制發(fā)光信號解調(diào)成發(fā)光相位信號和幅度信號；以及處理裝置，用于將所述光熱相位信號和幅度信號與參考樣本的光熱相位信號和幅度信號進(jìn)行比較，以及將所述發(fā)光相位信號和幅度信號與參考樣本的發(fā)光相位信號和幅度信號進(jìn)行比較，以便若所述牙齒組織的所述部分與所述參考樣本之間存在差別，則獲得這些差別，并將所述差別與所述牙齒組織中的缺陷進(jìn)行關(guān)聯(lián)。2.如權(quán)利要求l中所述的裝置，其中所述檢測裝置包括在近紅外線光鐠區(qū)域敏感的第一紅外探測器，其用于檢測所述調(diào)制發(fā)光(LUM)信號；還包括在中紅外線光鐠區(qū)域敏感的第二紅外探測器，其用于檢測所述調(diào)制光熱輻射測量信號。3.如權(quán)利要求2中所述的裝置，其中所述第二紅外探測器是碲鎘汞(HgCdTe)(MCT)檢測器、碲鋅鎘汞(MCZT)檢測器、硒化鉛(PbSe)檢測器、砷化銦(InAs)檢測器、銻化銦(InSb)檢測器以及砷鎵銦(InGaAs)檢測器中的一種。4.如權(quán)利要求2中所述的裝置，其中所述第一光纖在所述中紅外線光鐠區(qū)域敏感，用于收集所述調(diào)制光熱輻射測量信號，并將其傳送到所述第一紅外探測器。5.如權(quán)利要求4中所述的裝置，其中所述第一紅外探測器是硅(Si)光電二極管、鍺(Ge)光電二極管、砷鎵錮(InGaAs)光電二極管以及硫化鉛(PbS)光電二板管中的一種。6.如權(quán)利要求l、2、3、4或5中所述的裝置，其中所述多模光纖是鹵化銀多模光纖。7.如權(quán)利要求l、2、3、4或5中所述的裝置，其中所述至少一個激光光源是兩個半導(dǎo)體激光器，所述兩個半導(dǎo)體激光器中的第一個激光器發(fā)射波長為670nm的光，第二個激光器發(fā)射波長為830nm的光。8.如權(quán)利要求7中所述的裝置，其中，從所述兩個半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光被;^合器耦合進(jìn)所述第一光纖。9.如權(quán)利要求2中所述的裝置，包M故置在所述第一檢測器前面的濾光器，其用于阻擋被牙齒組織反射或散射的激光。10.如權(quán)利要求2中所述的裝置，其中所述處理裝置被配置成存儲從所，測器獲得的作為單個數(shù)據(jù)點(diǎn)的差別。11.如權(quán)利要求1到10的任何一項(xiàng)所述的裝置，包括用于調(diào)整入射到牙齒組織上的所述光束尺寸的光束擴(kuò)展和聚焦光學(xué)器件，以便于調(diào)整被成像的牙齒組織的區(qū)域尺寸。12.如權(quán)利要求1到11的任何一項(xiàng)所述的裝置，其中所述解調(diào)裝置是鎖相放大器。13.—種用于檢測牙齒組織缺陷的方法，所述缺陷包括牙齒組織的腐蝕性損傷、坑和裂縫損傷、鄰間損傷、光滑表面損傷和/或牙根炷蝕損傷，該方法包括a)使用手持探頭，用至少一個波長的光來照射牙齒組織的一部分表面，所述手持探頭被連接到柔性光纖束的末端，所述光纖束包括第一光纖，其具有與以所述至少一個波長發(fā)光的光源進(jìn)行光通信的近端，以及在所述手持探頭終結(jié)的末端，通過操縱所述手持探頭的醫(yī)生的操作，該第一光纖將來自所述光源的光傳送到病人的牙齒組織；所述光纖束包括多個具有在所述手持探頭終結(jié)的末端以及光耦合到所述檢測裝置的近端的多模光纖，笫一預(yù)選數(shù)目的所述多模光纖是用于將所述調(diào)制發(fā)光信號傳送到所述檢測裝置的近紅外線傳輸光纖，第二預(yù)選數(shù)目的所述多模光纖是用于傳送所述光熱輻射測量信號的中紅外線傳輸光纖，其中，當(dāng)使用至少一個波長的光來照射牙齒組織表面的所述部分時，調(diào)制光熱輻射測量信號和調(diào)制發(fā)光信號響應(yīng)性M牙齒表面的所^面部分發(fā)射出來；b)檢測所iiiL射的調(diào)制光熱信號和所述調(diào)制發(fā)光信號；c)將所^JL射的調(diào)制光熱信號解調(diào)成光熱相位分量和幅度分量，以及將所述調(diào)制發(fā)光信號解調(diào)成發(fā)光相位信號和幅度信號；以及d)將所述光熱相位信號和幅度信號與參考樣本的光熱相位信號和幅度信號進(jìn)行比較，以及將所iOUbN位信號和幅度信號與參考樣本的發(fā)光相位信號和幅度信號進(jìn)行比較，以便若所述牙齒組織的所述部分與所述參考樣R間存在差別，則獲得這些差別，并將所述差別與所述牙齒組織中的缺陷ii行關(guān)聯(lián)。14.如權(quán)利要求l3中所述的方法，其中用于檢測的所述步驟b)包括使用在近紅外線光諳區(qū)域敏感的、用于檢測所述調(diào)制發(fā)光(LUM)信號的第一紅外探測器；還包括使用在中紅外線光鐠區(qū)域敏感的、用于檢測所述調(diào)制光熱輻射測量信號的第二紅外探測器。15.如權(quán)利要求14中所述的方法，其中所述第二紅外探測器是碲鎘汞(HgCdTe)(MCT)檢測器、碲鋅鎘汞(MCZT)檢測器、硒化鉛(PbSe)檢測器、砷化銦(InAs)檢測器、銻化銦(InSb)檢測器以及砷鎵銦(InGaAs)檢測器中的一種。16.如權(quán)利要求14中所述的方法，其中所述第一光纖在所述中紅外線光譜區(qū)域敏感，用于收集所述調(diào)制光熱輻射測量信號，并將其傳送到所述第一紅外探測器。17.如權(quán)利要求16中所述的方法，其中所述第一紅外探測器是硅(Si)光電二極管、鍺(Ge)光電二極管、砷鎵錮(InGaAs)光電二極管以及疏化鉛(PbS)光電二敗管中的一種。18.如權(quán)利要求13、14、15、16或17中所述的方法，其中所述多模光纖是鹵化銀多模光纖。19.如權(quán)利要求13、14、15、16、17或18中所述的方法，其中所述至少一個激光光源是兩個半導(dǎo)體激光器，所述兩個半導(dǎo)體激光器中的第一個激光器發(fā)射波長為670nm的光，第二個激光器發(fā)射波長為830nm的光。20.如權(quán)利要求19中所述的方法，其中，從所述兩個半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光被光耦合器耦合進(jìn)所述第一光纖。21.如權(quán)利要求13到20中任何一項(xiàng)所述的方法，包括對入射到所述第一檢測器上的光進(jìn)行過濾，以阻擋被牙齒組織反射或散射的激光。22.如權(quán)利要求13到21中任何一項(xiàng)所述的方法，包^整入射到牙齒組織上的所述光束的尺寸，以調(diào)整被成像的牙齒組織的區(qū)域尺寸。23.如權(quán)利要求13到22中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，所述比較的步驟包括通過求出至少兩種不同頻率上的光熱幅度信號的比值以及求出這所述兩種不同頻率上的發(fā)光幅度信號的比值來歸一化所述光熱幅度信號和發(fā)光幅度信號；獲取所述至少兩種頻率上的光熱相位信號的差別以及獲取所述至少兩種不同頻率上的發(fā)ibf目位信號的差別，以便消除光源強(qiáng)度波動的影響和儀器的頻率依賴性。24.如權(quán)利要求23中所述的方法，其中，將所iiiL射的光熱信號解調(diào)成光熱相位分量和幅度分量、以及將所^光信號解調(diào)成發(fā)iM目位信號和幅度信號的步驟是4吏用鎖相放大器來^L行的，其中所述儀器的頻率依賴性就是鎖相放大器響應(yīng)。25.如權(quán)利要求13到22中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述比較的步驟包括通過利用已知的輻射測量和動態(tài)(交流)發(fā)光屬性以及頻率響應(yīng)從所述參考樣本獲得頻率掃描數(shù)據(jù)來產(chǎn)生基線信號傳遞函數(shù)H(f);以及借助于光熱幅度比值、發(fā)光幅度比值以及在不同頻率上的光熱相位和發(fā)光相位之間的相位差來對牙齒的表面的所述部分和所述已知的健康部分進(jìn)行比較，以便消除儀器的頻率響應(yīng)。26.如權(quán)利要求13到25中任何一項(xiàng)中所述的方法，其中被檢測的牙齒組織中的缺陷包括牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)和牙根表面上的蛀蝕損傷；牙齒表面的腐蝕類損傷；牙齒表面的早期脫礦化；小損傷的早期再礦化；蛀蝕和/或包括牙冠、鑲嵌物、填補(bǔ)物、填充物和合成填充物的牙齒修復(fù)物周圍的開口邊緣。27.如權(quán)利要求13到26中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述參考樣本是已知的牙齒的健康部分。28.如權(quán)利要求13到27中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，在檢測牙齒中的裂紋和裂縫、蛀蝕損傷或腐爛部分之類的牙齒的缺陷部分時，該方法包括通過以下步驟中的任何一個或其組合對所述牙齒進(jìn)行處理(i)去除腐爛或蛀蝕的牙齒材料；(ii)為治療動作預(yù)備牙體；(iii)使用激光來改變表面；(iv)改變表面，使得能夠吸收各種介質(zhì)以增強(qiáng)再礦化；(v)釆用能夠密封表面或促進(jìn)表面的再礦化的介質(zhì)；Ui)在牙齒表面上制備或設(shè)置材料來修復(fù)牙齒，以便于使用合適的激光流量傳^H義、通過脈沖波形工程來形成和進(jìn)行對光輻射傳遞和熱能產(chǎn)生的精確的、最優(yōu)化的控制。29.—種使用調(diào)制光熱輻射測量和發(fā)光來對牙齒組織進(jìn)行成像以便對病人的牙齒組織進(jìn)行檢查的裝置，該裝置包括至少一個調(diào)制激光光源，用于利用有效波長的光束來照射牙齒組織的一部分表面，其中，調(diào)制光熱輻射測量信號和調(diào)制發(fā)光信號響應(yīng)性g牙齒表面的所述部分發(fā)射出來；成像檢測裝置，根據(jù)所述牙齒組織來對該成像險測裝置進(jìn)行定位，所的圖像；解調(diào)裝置，用于將所^L射的調(diào)制光熱信號的圖4象解調(diào)成光熱相位分量圖像和幅度分量圖像，以及將所述調(diào)制發(fā)光信號的圖像解調(diào)成發(fā)iM目位信號圖像和幅度信號圖像；以及處理裝置，用于將所述光熱相位信號圖像和幅度信號圖像與參考樣本的光熱相位信號圖像和幅度信號圖傳進(jìn)行比較，以及將所^:^目位信號行比較，以便若所述牙齒組織的所述部分與所述參考樣本之間存在差別，則獲得這些差別，并將所述差別與所述牙齒組織中的缺陷進(jìn)行關(guān)聯(lián)；以及圖像顯示器，用于顯示所述圖像。30.如權(quán)利要求29中所述的裝置，其中所述至少一個調(diào)制激光光源包括激光器驅(qū)動器，并包括與激光器驅(qū)動器同步的函數(shù)發(fā)生器，其中，所述成像檢測裝置被連接到所述函ltt生器，并由函氣St生器觸發(fā)，其中，二維幅度圖像和相位圖像以激光的調(diào)制頻率顯示在計(jì)算機(jī)顯示器上。31.如權(quán)利要求30中所述的裝置，其中所述成^b險測裝置是用于交i5SL發(fā)光的諸如InGaAs的近紅外線照相機(jī)和用于光熱檢測的諸如HgCdTe的中紅外線照相機(jī)的組合。32.如權(quán)利要求30中所述的裝置，其中所述近紅外線照相機(jī)是InGaAs照相機(jī)，所述中紅外線照相機(jī)是HgCdTe照相機(jī)。33.如權(quán)利要求29、30、31或32中所述的裝置，包括用于調(diào)整入射到牙齒組織上的所述光束尺寸的光束擴(kuò)展和聚焦光學(xué)器件，以便于調(diào)整被成像的牙齒組織的區(qū)域尺寸。34.如權(quán)利要求29、30、31、32或33中所述的裝置，包括用于記錄光鐠的可見光部分波長的牙齒組織圖像的照相機(jī)。35.如權(quán)利要求34中所述的裝置，其中所述照相機(jī)是在光鐠的可見光部分敏感的CCD(電荷耦合器件)照相機(jī)。36.如權(quán)利要求29到35中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中所述解調(diào)裝置是鎖相放大器。37.—種用于對牙齒組織進(jìn)行成像以便于檢測病人的牙齒組織中的缺陷的方法，該方法包括以下步驟a)用有效波長的光束來照射牙齒組織的一部分表面，其中調(diào)制光熱輻射測量信號和調(diào)制發(fā)光信號響應(yīng)性M牙齒表面的所述部分發(fā)射出來；b)檢測所iOL射的調(diào)制光熱信號和所述調(diào)制發(fā)光信號的圖像；c)將發(fā)射的調(diào)制光熱信號的所述圖像解調(diào)成光熱相位分量圖像和幅度分量圖像，以及將調(diào)制發(fā)光信號的所述圖像解調(diào)成發(fā)iM目位信號圖像和幅度信號圖像；d)將所述光熱相位信號圖像和幅度信號圖像與參考樣本的光熱相位信號圖像和幅度信號圖像進(jìn)行比較，以及將所iOC光相位信號圖像和幅度信號圖像與參考樣本的發(fā)iM目位信號圖像和幅度信號圖像進(jìn)行比較，以便若所述牙齒組織的所述部分與所述參考樣本之間存在差別，則獲得這些差別，并將所述差別與所述牙齒組織中的缺陷進(jìn)行關(guān)聯(lián)；以及e)如果牙齒組織存在缺陷，就將代表缺陷的圖像顯示在計(jì)算機(jī)顯示器上。38.如權(quán)利要求37中所述的方法，其中所述用有效波長來照射牙齒組織的一部分表面的步驟包括用具有激光器驅(qū)動器的至少一個調(diào)制激光光源來照射牙齒組織的所述部分，還包括與所述激光器驅(qū)動器同步的函數(shù)發(fā)生器；其中檢測圖像的所述步驟包括使用連接到所述函ltiL生器的、由函數(shù)發(fā)生器觸發(fā)的成像照相機(jī)，其中二維幅度圖像和相位圖像以激光的調(diào)制頻率顯示在計(jì)算機(jī)顯示器上。39.如權(quán)利要求38中所述的方法，其中所述成像照相機(jī)是用于交流發(fā)光的諸如InGaAs的近紅外線照相機(jī)和用于光熱檢測的諸如HgCdTe的中紅外線照相機(jī)的組合。40.如權(quán)利要求39中所述的方法，其中所述近紅外線照相機(jī)是InGaAs照相機(jī)，所述中紅外線照相機(jī)是HgCdTe照相機(jī)。41.如權(quán)利要求37到40中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中所述解調(diào)裝置是鎖相放大器。42.如權(quán)利要求37、38、39、40或41中所述的方法，包^整入射到牙齒組織上的所述光束的尺寸以便于調(diào)整被成像的牙齒組織的區(qū)域尺寸。43.如權(quán)利要求37、38、39、40、41或42中所述的方法，其中，被成4象的所述牙齒組織是整個牙齒。44.如權(quán)利要求37、38、39、40、41、42或43中所述的方法，包括記錄光鐠的可見光部分波長的牙齒組織圖像。全文摘要提供了一種高空間分辨率的動態(tài)診斷儀器，其可以測量來自于口腔內(nèi)牙齒的缺陷、脫礦化、再礦化和蛀蝕的激光誘導(dǎo)的頻域紅外線光熱輻射測量和交流(ac)調(diào)制發(fā)光信號。重點(diǎn)在于這種儀器處理重要問題的能力，例如，檢測、診斷和現(xiàn)場監(jiān)視蛀蝕損傷、和/或咬合面坑和裂縫、光滑的表面以及牙齒之間的鄰間區(qū)域的缺陷，這些通常都是X射線的射線照相或可視檢查所檢測不出來的。本儀器也能夠檢測早期脫礦化的牙齒區(qū)域，和/或再礦化的牙齒區(qū)域以及沿修復(fù)物邊緣的缺陷。通過使用多陣列紅外線照相機(jī)，這種檢查局部點(diǎn)的能力可以被擴(kuò)展到對目標(biāo)牙齒的亞表面進(jìn)行調(diào)制成像。提供了該儀器的兩種配置。文檔編號H01L31/101GK101262822SQ200680033279公開日2008年9月10日申請日期2006年7月18日優(yōu)先權(quán)日2005年7月18日發(fā)明者全鎮(zhèn)錫,史蒂芬·艾布拉姆斯,基蘭·庫爾卡尼,安娜·馬特維安科,安德烈亞斯·曼德利斯申請人:安德烈亞斯·曼德利斯;史蒂芬·艾布拉姆斯;全鎮(zhèn)錫;基蘭·庫爾卡尼;安娜·馬特維安科