牙科裝置、醫療裝置及計算方法

牙科裝置、醫療裝置及計算方法
【專利摘要】本發明提供牙科裝置、醫療裝置及計算方法。其中，該牙科裝置，包括：光源，用于發射光以照射口腔中的牙齒、牙齦、牙斑和牙結石中的至少一個；光檢測器，用于檢測從被來自所述光源的所述光照射的口腔發出的熒光；以及控制單元，用于基于由所述光檢測器檢測到的熒光來輸出用于使熒光強度的隨時間的變化可視化的第一數據。此外，本發明提供的計算方法包括：照射激發光；檢測熒光強度；以及計算深度方向上熒光強度的隨時間的變化。
【專利說明】牙科裝置、醫療裝置及計算方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于牙周炎治療、診斷等的牙科裝置以及用于感染性疾病治療或者預防的醫療裝置及計算方法。
【背景技術】
[0002]對于牙醫進行的牙周炎治療，有刮治、外科治療、利用光或者超聲波的治療等。所有這些都是去除牙周細菌和結石，這會有益地得到炎癥被去除和淺牙周袋深度。此外，使用aPDT (抗菌光動力治療法)來治療牙周炎。
[0003]在aPDT治療中，陽離子光敏物質本身無毒，并且使用具有激發該物質的波長的光。光敏物質吸收具有用于激發該物質的波長的光，變為處于激發態，并且將其能量轉移到周圍的氧從而產生單線態氧。單線態氧具有高氧化能力，并且可以損害周圍細胞和組織。細菌具有帶負電荷的表面。因此，當陽離子光敏物質藥物施加于病變部位上時，藥物通過靜電相互作用結合到細菌。在該狀態下，當照射具有激發該物質的波長的光時，藥物所結合至的細菌被殺死。例如，日本專利申請公開第2011-521237號描述了將牙周炎治療中PDT效果成像化。
[0004]結果表明，aPDT對于對諸如病毒、原蟲和真菌以及細菌的感染性微生物的殺菌是廣泛有效的(參見 Masamitsu Tanaka> Pawel Mroz、Tianhong Dail> Manabu Kinoshita、Yuji Morimoto 和 Michael R.Hamblin, 〃Pho to dynamic therapy can induce non-specificprotective immunity against a bacterial infection〃Proceedings of SPIE Vol.8224822403-1)。因此，除了牙周炎治療之外，期望aPDT還廣泛用于治療和預防其它感染性疾病。

【發明內容】

[0005]在日本專利申請第2011-521237號中描述的監視裝置中，難以在監視器上實時地觀察使用aPDT進行的牙周炎治療的殺菌經過。
[0006]期望提供一種能夠觀察牙周炎治療的殺菌經過的牙科裝置及計算方法。
[0007]根據本發明的實施方式，提供一種牙科裝置，包括:光源、光檢測器和控制單元。
[0008]光源發射光以照射口腔中牙齒、牙齦、牙斑和牙結石的至少一個。
[0009]光檢測器檢測從來自光源的光照射的口腔發射的突光。
[0010]控制單元基于由光檢測器檢測到的熒光來輸出用于使熒光強度隨時間的變化可視化的第一數據。
[0011]根據本發明的實施方式，通過使熒光強度隨時間的變化可視化，幾乎可實時觀察牙周細菌的殺菌狀態以及牙斑和牙結石的去除狀態。
[0012]通過照射光激發的光敏劑可分布于牙齦深度方向上，使得光敏劑結合或者吸收入牙周細菌中，并且控制單元可基于從光照射的光敏劑發射的熒光在牙齦深度方向上的強度分布來輸出第一數據。[0013]因此，可從圖像掌握深度方向上牙周細菌分布，并且幾乎可實時觀察對分布于深度方向上的牙周細菌進行治療的殺菌進展。
[0014]控制單元可基于所算得的基態光敏劑在深度方向上的分布隨時間的變化、所算得的深度方向上光強度分布隨時間的變化和光檢測器所檢測到的牙齦表面上的熒光強度，來計算深度方向上熒光強度隨時間的變化。
[0015]熒光強度隨時間的變化可示出牙周細菌的殺菌進展。
[0016]通過照射光激發的光敏劑可分布于附著到牙齒或者牙齦的牙斑或者牙結石的深度方向上，使得光敏劑結合或者吸收到牙周細菌中，并且控制單元可基于從光照射的光敏劑發出的突光強度在牙銀深度方向上的分布來輸出第一數據。
[0017]以此方式，可從圖像掌握附著到牙齒和牙齦的牙斑和牙結石的深度方向上的牙周細菌分布，并且可幾乎實時觀察牙周細菌治療的殺菌進展。
[0018]所述牙科裝置還包括:圖像接收單元，用于接收具有牙齒和牙齦的口腔圖像；位置信息接收單元，用于接收關于口腔距離設定于任意位置上的基準位置的位置信息作為絕對位置信息；和圖像處理單元，用于將圖像接收單元接收的圖像數據與位置角度信息接收單元接收的位置信息相關聯，其中控制單元可將口腔中光照射部位與位置信息相關聯，并將用于示出光照射部位的第二數據輸出到口腔圖像。
[0019]以此方式，患者和醫生可幾乎實時觀察牙周細菌的殺菌狀態以及牙斑或者牙結石的去除狀態，并且可掌握口腔的治療部位。
[0020]光敏劑施加到具有牙齒和牙齦的口腔中，光敏劑通過光照射被激發并結合或者吸收入牙周細菌中，并且控制單元可基于從光照射的牙齒或者牙齦表面周圍的光敏劑發射的熒光強度在牙齒或者牙齦表面上的分布來輸出第一數據。
[0021]因此，可幾乎實時觀 察牙齒或者牙齦表面周圍或者牙斑內的牙周細菌殺菌狀態。
[0022]激光或者發光二極管光可用作所述光。
[0023]例如，所述光為具有例如屬于光敏劑吸收波段的波長的光。
[0024]光檢測器可檢測從具有所述波長至的口腔發射的熒光、反射光和漫射光中的至少一個。
[0025]結合到或者吸收到牙周細菌中的光敏劑通過照射具有屬于特定吸收波段的波長的光(諸如紅光)來發射熒光。因此，根據從牙斑和牙結石發射的熒光強度隨時間的變化可實時掌握牙斑和牙結石的去除狀態。
[0026]此外，具有所述波長的光也可用作用于測量血流量或者血流速度的照明光源。此外，紅光可用作用于測量氧飽和度的照明光源。當測量氧飽和度時，在一些情況下，可結合紅外光估計氧飽和度。因為紅外光也具有促進血液循環的優點，所以在進行治療時可促進治愈。
[0027]所述牙科裝置還可包括:血流量檢測器，用于檢測牙齦的血流量。
[0028]通過檢測血流量，可掌握患者的疼痛狀態。
[0029]所述牙科裝置還可包括:氧飽和度計，用于檢測牙齦的氧飽和度。
[0030]通過檢測氧飽和度，可定量估計炎癥的程度。此外，可預測TOT (動力學治療法)效果。此外，當可掌握活體的基本狀態時，氧飽和度對于考慮臨床研究階段獲取或者不獲取PDT效果的原因是非常有用的信息源。[0031]所述牙科裝置還可包括:空氣吹入單元，用于吹入空氣到牙齒或者牙齦。
[0032]因為牙周中滋生的主要細菌為厭氧細菌(嚴格地，厭氧細菌或者兼性寄生厭氧細菌)，所以利用光照射病變部位，同時在治療期間吹入空氣，從而進一步提高殺菌效果。
[0033]根據本發明的實施方式，提供一種計算方法，包括:照射激發光；檢測熒光強度；以及計算深度方向上熒光強度隨時間的變化。
[0034]在照射激發光中，利用至光敏劑的激發光照射口腔中施加有光敏劑的牙齦中。
[0035]在檢測熒光強度時，檢測牙齦表面上的熒光強度。
[0036]基于所算得的基態光敏劑在牙齦深度方向上的分布隨時間的變化、所算得的深度方向上激發光的強度分布隨時間的變化和牙齦表面上所檢測到的熒光強度來計算深度方向上熒光強度隨時間的變化。
[0037]根據本發明的另一個實施方式，提供一種醫療裝置，包括光源、光檢測器和控制單
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[0038]光源發射光到實施感染性疾病治療和預防中的至少一個的治療部位。
[0039]光檢測器檢測從來自光源的光照射至的治療部位發射的熒光。
[0040]控制單元基于由光檢測器檢測到的熒光來輸出用于使熒光強度隨時間的變化可視化的數據。
[0041]根據本發明的實施方式，通過使熒光強度隨時間的變化可視化，可幾乎實時觀察感染性微生物(諸如細菌)殺菌狀態和免疫系統激活狀態。
[0042]具體地，治療部位為關節滑膜、腹腔、膽總管、牙根和唾腺中的至少一個。
[0043]因此，上述醫療裝置可用于在關節鏡手術或者腹腔鏡手術時或者在其它治療時感染性疾病的治療和預防。
[0044]熒光強度隨時間的變化可示出治療部位處感染性微生物的殺菌進展。
[0045]通過照射光激發的光敏劑分布于治療部位中。
[0046]控制單元可基于從光照射的光敏劑發出的熒光強度在治療部位處的分布來輸出數據。
[0047]因此，可從圖像掌握治療進展狀態，并可實時觀察治療進展狀態。
[0048]所述牙科裝置還可包括:血流量檢測器，用于檢測治療部位的血流量。
[0049]根據其它實施方式的計算方法包括以下步驟:施加光敏劑到實施感染性疾病治療和預防中的至少一個的治療部位。
[0050]利用至光敏劑的激發光照射治療部位。
[0051 ] 在治療部位處檢測熒光強度。
[0052]基于從光照射至的光敏劑發出的熒光在治療部位處的強度來計算治療部位處熒光強度隨時間的變化。
[0053]根據本發明的實施方式，可幾乎實時觀察牙周細菌的殺菌狀態以及牙斑和牙結石的去除狀態。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0054]圖1示出根據本發明第一實施方式的牙科裝置的示意構造圖；
[0055]圖2為圖1所示的牙科裝置的功能框圖；[0056]圖3示出使用構成圖1所示的牙科裝置一部分的三維模型獲取探針來對口腔進行圖像拍攝；
[0057]圖4為圖1所示的牙科裝置的三維模型獲取探針的前端的正面圖；
[0058]圖5為圖1所示的牙科裝置的三維模型獲取探針的前端的背面圖；
[0059]圖6為光場相機的示意結構圖；
[0060]圖7A和圖7B均示出使用圖4所示的三維模型獲取探針所產生的三維口腔模型的圖像示例；
[0061]圖8A和圖8B均示出使用構成圖1所示的牙科裝置一部分的治療和診斷探針的牙周炎治療；
[0062]圖9示出圖1所示的牙科裝置的治療和診斷探針的前端表面；
[0063]圖10為通過沿著線B-B’切割圖9所示的治療和診斷探針的示意截面圖，并且示出使用治療探針對牙齦中牙周細菌進行的殺菌；
[0064]圖11為示出使用圖1所示的牙科裝置的牙周炎診斷和治療的流程的流程圖；
[0065]圖12為示出通過圖1所示的牙科裝置獲取三維模型的處理流程的流程圖；
[0066]圖13為示出獲取示出在通過圖1所示的牙科裝置進行治療后深度方向上牙銀的殺菌效果的圖像的處理流程的流程圖；
[0067]圖14A至圖14C均為用于示出獲取示出圖13所示的深度方向上牙齦或者牙斑的殺菌效果的圖像時，從熒光 強度衰減量估計殺菌效果的方法的曲線圖；
[0068]圖14D為用于可視化殺菌效果的曲線圖；
[0069]圖15為用于示出找到圖14B所示的曲線圖的方法的曲線圖；
[0070]圖16為用于示出PDT反應的圖示；
[0071]圖17為用于示出圖1所示的牙科裝置中用于計算血流量的參照光型多普勒儀的結構圖；
[0072]圖18為用于示出圖1所示的牙科裝置中用于計算血流量的差動式多普勒儀的結構圖；
[0073]圖19示出顯示在圖1所示的牙科裝置的監視器上的圖像示例；
[0074]圖20為用于示出治療和診斷探針的另一個示例的圖示；
[0075]圖21為用于示出治療和診斷探針的又一個示例的圖示；
[0076]圖22為用于示出治療和診斷探針的又一個示例的圖示；
[0077]圖23為用于示出治療和診斷探針的又一個示例的圖示；
[0078]圖24為用于示出治療和診斷探針的又一個示例的圖示；
[0079]圖25為用于示出治療和診斷探針的又一個示例的圖示；
[0080]圖26為用于示出治療和診斷探針的又一個示例的圖示；
[0081]圖27為示出根據第二實施方式的對在通過圖1所示的牙科裝置的治療后深度方向上牙齦殺菌效果的圖像進行獲取的處理流程的流程圖；
[0082]圖28A至圖28C均為用于示出當獲取示出圖27所示的深度方向上牙齦或者牙斑殺菌效果的圖像時，從熒光強度衰減量估計殺菌效果的方法的圖示；
[0083]圖28D為用于可視化殺菌效果的曲線圖；
[0084]圖29示出根據本發明第三實施方式的牙科裝置的功能框圖；[0085]圖30為構成圖29所示的牙科裝置一部分的治療和診斷探針的整體圖示；
[0086]圖31示出圖30所示的牙科裝置的治療和診斷探針的前端表面；
[0087]圖32示出通過圖30所示的治療和診斷探針進行的治療或者診斷；
[0088]圖33為使用圖29所示的牙科裝置進行治療和診斷的流程圖；
[0089]圖34示出顯示在圖1所示的牙科裝置的監視器上的圖像示例；
[0090]圖35為根據第四實施方式的治療和診斷探針的整體圖示；
[0091]圖36示出圖35所示的牙科裝置的治療和診斷探針的前端表面；
[0092]圖37示出通過圖35所示的治療和診斷探針進行的治療；
[0093]圖38為示出多色光的光可達性與光敏劑吸收系數之間的關系的曲線圖；
[0094]圖39為不出關節鏡手術的不意圖；
[0095]圖40示出根據第六實施方式的醫療裝置IA的示意結構圖；
[0096]圖41為圖40所示的醫療裝置IA的功能框圖；
[0097]圖42示出顯示于監視器2A的顯示單元21A上的圖像示例；
[0098]圖43示出使用圖40所示的醫療裝置進行診斷和治療流程的流程圖；
[0099]圖44為示出使用圖40所示的醫療裝置的aPDT的實施的圖示；
[0100]圖45為示出手術之前實施aPDT的步驟流程的流程圖；
[0101]圖46為示出根據第六實施方式的可替換實施方式的醫療裝置結構的示意截面圖；
[0102]圖47為根據第六實施方式的可替換實施方式的治療探針前端的示意截面圖；
[0103]圖48為示出腹腔鏡手術的示意圖；
[0104]圖49為示出使用根據第七實施方式的醫療裝置進行診斷和治療的流程的流程圖；
[0105]圖50為示出使用圖49所示的醫療裝置的aPDT實施的圖示；
[0106]圖51A為示出使用根據第七實施方式的可替換實施方式的醫療裝置的aPDT實施的圖示；
[0107]圖51B為示出使用根據第七實施方式的可替換實施方式的醫療裝置的aPDT實施的圖示；
[0108]圖52為示出使用根據圖51A或圖51B所示的反射單元的可替換實施方式的反射裝置的aPDT實施的圖示；
[0109]圖53為示出根據第七實施方式的可替換實施方式的治療探針的前端表面的平面圖；
[0110]圖54為示出膽總管結石治療的示意圖；以及
[0111]圖55為示出根據第八實施方式的醫療裝置的內窺鏡前端結構的平面圖。
【具體實施方式】
[0112]下文中，將參考附圖描述本發明的實施方式。
[0113][實施方式]
[0114]本發明的實施方式涉及用于牙周炎治療和診斷以及牙斑和牙結石去除的牙科裝置。[0115]在牙醫進行牙周炎治療以及牙斑和牙結石去除時，患者感知效果促使進行積極治療和護理。
[0116]根據本發明的實施方式，用光照射口腔，并且使熒光強度隨時間的變化或者從光照射的口腔發出的反射光可視化。以此方式，可實時觀察牙周細菌的殺菌狀態以及牙斑和牙結石的去除狀態。患者可了解到治療和護理效果。
[on?] 當觀察殺菌治療和殺菌狀態時，可使用光動力治療法(下文中稱為“roT”)，光動力治療法使用光敏劑以及激發光敏劑的激發光。
[0118]圖16示出TOT的光化學反應。
[0119]如圖16所示，光敏劑90吸收激發光、接收能量并且從基態93變為單重激發態94。大多數能量通過項間交叉從單重激發態94轉移到三重激發態95。剩余能量中一部分從單重激發態94返回到基態93。在這一點上，發射熒光。此外，當三重激發態95下的光敏劑90與三重態氧97相碰撞時，能量轉移到氧，并且產生具有高氧化能力的單態氧98。氧化能力損害周圍細胞和組織，并且破壞(損壞)光敏劑90。通過破壞，有效光敏劑的量減少，并且突光量也減少。因此，突光量減少形成漂白(bleaching)的指示劑和組織損害量。
[0120]這里，牙周細菌表面帶負電荷。當施加陽離子光敏劑時，光敏劑通過靜電相互作用結合到牙周細菌。在該狀態下，照射激發光以激發光敏劑，從而僅殺死結合有光敏劑的牙周細菌。通過施加將結合到牙周細菌的光敏劑，一旦照射激發光，就會將結合有光敏劑的牙周細菌殺死。
[0121]因此，通過施加光敏劑到口腔中并對其照射激發光，可對牙周細菌進行殺菌，并且通過從口腔發射的熒光強度隨時間的變化可掌握牙周細菌的去除狀態。
[0122]激光、發光二極管光或者白光源可用作光敏劑的激發光。
[0123]此外，根據實施 方式，對于深度方向上殺菌狀態的隨時間的變化，可觀察分布于深度方向上、進入牙齦的牙周細菌或者牙斑或者牙結石中的牙周細菌。
[0124]可基于所算得的深度方向上基態光敏劑的分布隨時間的變化、所算得的深度方向上光強度分布隨時間的變化和由光檢測器檢測到牙齦表面上的熒光強度，來計算深度方向上殺菌狀態隨時間的變化。
[0125]可觀察存在(B卩，二維存在)于牙齒或者牙齦表面上的牙周細菌的殺菌狀態隨時間的變化。
[0126]用藍光等照射口腔而不是光敏劑。根據從附著到牙齒和牙齦的牙斑和牙結石發射的熒光強度，可獲悉牙齒和牙齦表面上的牙斑和牙結石的去除狀態。
[0127]通過照射藍光，牙斑和牙結石發射熒光。利用此，在去除牙斑和牙結石時，觀察熒光強度隨時間的變化，從而實時觀察牙斑和牙結石的去除狀態。
[0128]可在治療之前捕獲口腔的圖像。在這種情況下，基準位置設定于任意位置上，基于基準位置獲取關于口腔中牙齒、牙齦等的位置信息作為絕對位置信息，并且將位置信息與圖像數據相關聯。此外，通過將治療之后口腔中的激發光照射部位與位置信息相關，可提供示出用激發光照射的口腔中的位置的數據。以此方式，顯示單元可顯示示出治療之后口腔中的治療部位的圖像。通過觀察圖像，可獲悉治療部位。
[0129]下文中，下面將參考附圖描述根據本發明的第一實施方式。
[0130](第一實施方式)[0131]第一實施方式示出光敏劑以及具有光敏劑吸收波長的激發光用于治療或者診斷牙周炎。
[0132]根據第一實施方式，首先，獲取具有牙齒和牙齦的三維口腔模型。接著，將光敏劑施加到口腔中，照射激發光，并且完成治療或者診斷。治療之后，激發光照射(即，治療)的口腔部位的圖像顯示于所獲取的三維模型上，并且深度方向上分布到牙齦、牙斑或者牙結石的牙周細菌的殺菌狀態圖像也顯示于監視器的顯示單元上。[0133]將描述第一實施方式中牙科裝置的結構。
[0134][1.牙科裝置的結構]
[0135]圖1示出根據第一實施方式的牙科裝置I的示意結構圖。圖2為圖1所示的牙科裝置的功能框圖。
[0136]如圖1和圖2所示，牙科裝置I包括監視器2、主單元5、三維模型獲取探針4、治療和診斷探針3和接收器8。在圖1中，未示出接收器8。
[0137][1.1監視器結構]
[0138]監視器2為具有顯示單元21的顯示裝置，顯示單元21顯示圖像。監視器2以有線或者無線方式連接到主單元5。可替換地，可以不設置監視器2，并且主單元5可以包括顯示單元。
[0139]圖19示出顯示于監視器2的顯示單元21上的圖像示例。
[0140]通過使用三維模型獲取探針4獲取的三維口腔模型211顯示于顯示單元21中的左上區域處。指出通過照射治療診斷光而正在治療的部位的手指箭頭標記91顯示于三維模型211上。此外，利用圓形92圈起已經治療的部位，藉此可掌握治療歷史。此外，可在視覺上繪出治療效果的大小。
[0141]通過治療和診斷探針3正在治療的部位的實際圖像(拍攝圖像)212顯示于顯示單元21中左下區域處。例如，通過設置于治療和診斷探針3上的捕獲單元來捕獲實際圖像212。
[0142]曲線圖圖像213顯示于顯示單元21上的右上區域處。曲線圖圖像213示出由治療和診斷探針3的多普勒儀31確定的血流量隨時間的變化。
[0143]曲線圖圖像214顯示于顯示單元21上的右下區域處。曲線圖圖像214示出深度方向上牙齦的牙周細菌的殺菌狀態或者基態光敏劑的量隨時間的變化。在圖像214中，SI表不基態光敏劑94。
[0144]圖像214的縱軸可為根據圖13所示的流程圖算得的殺菌效果的指標。
[0145][1.2接收器結構]
[0146]圖3示出使用三維模型獲取探針4來對口腔進行圖像拍攝。
[0147]如圖2和圖3所示，接收器8或者空間角度檢測器為具有布置成網狀形狀的多個磁性傳感器8a的磁性傳感器組。
[0148]在圖像拍攝和牙周炎治療時，接收器8設置于任意選定的一個牙齒上，例如，左上中門牙。在拍攝圖像和治療時，接收器8設置于口腔中同一部位處。
[0149]當拍攝圖像時獲取關于拍攝圖像部位的位置信息時，接收器8將形成基準位置。接收器8從稍后描述的定位信號發生器48接收定位信號，從作為基準位置的接收器8確定被拍攝部位的位置信息作為絕對位置信息，并且將其發送到位置角度信息接收單元58，如下文關于主單元5所描述的。
[0150][1.3三維模型獲取探針的結構]
[0151]如圖3所示，三維模型獲取探針4對口腔進行圖像拍攝。三維模型獲取探針4為具有把持部的操縱桿。醫生緊握它，使三維模型獲取探針4的前端進入口腔以對牙齒和牙齦進行圖像拍攝。在拍攝圖像之后，接收器8設置于任意選定的一個牙齒上，例如，左上中門牙。
[0152]在拍攝圖像時，拍攝口腔的一部分的圖像。三維模型獲取探針4掃描口腔并且捕獲圖像，以獲取多個部分圖像數據。下文描述的主單元5構建多個部分圖像數據以形成三維口腔模型。
[0153]三維模型獲取探針4以有線或者無線方式連接到主單元5。
[0154]如圖2所示，三維模型獲取探針4包括照明單元41、圖像拍攝單元42、圖像傳送單元43、定位信號發生器48、角度檢測器44和角度信息發送器45。
[0155]照明單元41發射光以在拍攝圖像時照射口腔中要進行圖像拍攝的部位。
[0156]圖像拍攝單元42將口腔中入射于透鏡上的光的圖像數據轉換為電信號。
[0157]圖像傳送單元43將圖像拍攝單元42中獲取的圖像數據傳送到主單元5的圖像接收單元57。
[0158]定位信號發生器48將作為被圖像拍攝部位的位置信息的定位信號發送到接收器8。
[0159]角度檢測器44使 用加速度傳感器、MEMS陀螺儀傳感器等來檢測拍攝圖像時三維模型獲取探針4的圖像拍攝角度。
[0160]角度信息發送器45將從角度檢測器44接收的三維模型獲取探針4的圖像拍攝角度信息發送到主單元5的位置角度信息接收單元58，并且將圖像數據與主單元5的圖像處理單元53處經由接收器8接收的位置信息相關聯。
[0161]圖4為三維模型獲取探針4的前端的示意正面圖。
[0162]如圖4所示，用于照射光到口腔的照明單元41以及具有陣列透鏡42的CMOS (互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器作為圖像拍攝單元，設置于三維模型獲取探針4的前端的正面4a上。
[0163]具有陣列透鏡42的CMOS圖像傳感器為圖像拍攝器件，其中用從照明單元41發射的光照射要進行圖像拍攝的牙齒和牙齦，由牙齒和牙齦反射的返回光成像于圖像傳感器的光接收表面上，并且由于光導致的圖像的亮部分和暗部分被光電轉換為電荷量，并且被讀出以將其轉換為電信號。
[0164]具有陣列透鏡42的CMOS圖像傳感器包括具有不同焦點的陣列透鏡。CMOS圖像傳感器可為CXD圖像傳感器等。
[0165]圖6為具有陣列透鏡42的CMOS圖像傳感器的示意圖。圖7A示出由三維模型獲取探針4所拍攝的、在主單元5處理的并且顯示于顯示單元21上的三維口腔模型的圖像示例。
[0166]具有陣列透鏡42的CMOS圖像傳感器包括主透鏡424、重建圖像平面423、陣列透鏡422和圖像平面421。
[0167]陣列透鏡422具有不同焦點。重建焦點，藉此可提供不同聚焦圖像，而無需改變主透鏡424的焦點。通過使用具有陣列透鏡的圖像傳感器，在一次圖像拍攝時可提供具有不同焦點位置的圖像。此外，處理在各個焦距處獲取的圖像，藉此可構建所有聚焦圖像并且可提供深度信息。以此方式，可提供三維模型211作為口腔中的圖像，如圖7A所示。
[0168]在第一實施方式中，通過具有陣列透鏡42的CMOS圖像傳感器獲取口腔圖像。因此，沒有X射線類的輻射接觸，并且具有牙齦的口腔的立體配置可再現為三維模型。此外，可容易提供立體圖像，而無需等待直至成型產品(即，假牙模具)完成。此外，可立體地可視化未通過X射線成像的牙齦。
[0169]此外，具有陣列透鏡42的CMOS圖像傳感器可具有用于將傳感器42升溫到類似于口腔溫度的機構，使得傳感器42不被模糊。
[0170]圖5為三維模型獲取探針4的前端的背面的示意圖。
[0171]如圖5所示，三維模型獲取探針4的前端的背面4b包括用于產生定位信號的定位信號發生器48、加速度傳感器或者MEMS (微機電系統)陀螺儀傳感器44。
[0172]使用磁性發生器等作為定位信號發生器48。定位信號發生器48產生定位信號。
[0173]加速度傳感器或者MEMS陀螺儀傳感器44為角度檢測器，用于檢測拍攝圖像時三維模型獲取探針4的圖像拍攝角度信息。
[0174][1.4治療和診斷探針的結構]
[0175]返回到圖1，治療和診斷探針3為具有把持部的操縱桿。
[0176]圖8A示出治療和診斷探針3的前端與病變部位接觸以治療和診斷所述部位。圖SB示出治療和診斷探針3的 前端與病變部位不接觸以治療所述部位。
[0177]如圖8A和圖8B所示，在治療和診斷時，治療和診斷探針3插入到口腔中，使得治療和診斷探針3的前端與病變部位接觸或者不接觸。治療和診斷探針3發射激發光敏劑以殺死牙周細囷的激光、LED光等。
[0178]圖9為治療和診斷探針3的如端表面的圖不。
[0179]圖10為治療和診斷探針3的如端的不意截面圖。
[0180]如圖2、圖9和圖10所示，治療和診斷探針3包括:光接收探針33，其為光接收單元；用于治療和診斷的光照射探針34，其為照射單元；多普勒儀31 ;以及氧飽和度計32。
[0181]用于治療和診斷的光照射探針34包括用于對從主單元5的光源55發射的均具有用于激發光敏劑的波長的治療用激光和LED光進行引導的光纖，如下文描述。從光源55發射的激光和LED光通過光纖引導而被發射。如圖10所示，從用于治療和診斷的光照射探針34發射的照射光35對結合到分布于牙齦70中的光敏劑的牙周細菌81進行殺菌。可利用照射光35照射牙斑或者牙結石，以對結合到光敏劑的牙周細菌81殺菌。
[0182]光接收探針33包括引導從光照射的口腔發出的熒光和漫射光以及反射光的光纖。照射光從用于治療和診斷的光照射探針34發射到病變部位。
[0183]在光接收探針33處接收的熒光和漫射光以及反射光通過光纖引導到主單元5，并且在主單元5的光檢測器56處分開，如下文描述。然后，檢測熒光強度和漫射光和反射光強度。
[0184]設置多個光接收探針33。在第一實施方式中，設置兩個光接收探針33。當設置多個光接收探針33時，光接收探針被設置為使得從光接收探針到用于治療和診斷的光照射探針34的長度是變化的。可替換地，成像光纖可用作光接收探針33，從而僅由成像光纖進行檢測。
[0185]多普勒儀31測量病變部位處血管的血流量，其中病變部位被照射有治療和診斷光，例如，使用具有波長633nm的光。使用多普勒頻移來計算血流量。此外，可通過反射光的散斑圖案的傅立葉變換來確定血流量。
[0186]多普勒儀31將關于所測量出的血流量的信息發送到主單元5的血流量接收單元59。
[0187]圖17示出使用基準光型多普勒頻移的測量系統。圖18示出使用差動式多普勒頻移的測量系統。
[0188]如圖17所示，基準光型多普勒儀31包括光源311、移頻器312、檢測器313和分析器 314。
[0189]在多普勒儀31中，檢測紅細胞的遷移速度作為血流速度。在多普勒儀31中，利用從光源311輸出的具有頻率A的激光來照射牙齦表面70。激光被散射到以速度V移動的血液紅細胞71。由于多普勒效應(多普勒頻移)，散射光頻率因紅細胞的遷移速度而略微偏移，并且變為A+Af。檢測器313檢測散射光的頻率。分析器314使用入射于牙齦70之前的光作為基準光來檢測散射光的多普勒頻移。基于多普勒頻移，確定速度V。移頻器312被設置用于辨別待測量紅細胞71的位移方向。分析器314辨別待測量的對象的位移方向。
[0190]如圖18所示，差動式多普勒儀1031包括光源1311、檢測器1313和分析器1314。
[0191]在差動式多普勒儀中，來自光源1311的一個激光束被分成兩個激光束。兩個光束會聚并交叉。在交叉位置處，由于激光照射方向，產生散射光干涉。干涉條紋之間的間距由于牙齦70中要測量的紅細胞的多普勒頻移量而不同，并且通過檢測器1313來檢測。分析器1314確定血流速度。
[0192]如上所述，可通過照射光的頻率變化確定血流速度分量。通過計算調制分量中的光量，可確定與血流對應的紅細胞分量。
[0193]氧飽和度計32測量被治療和診斷光照射的病變部位處的氧飽和度。例如，氧飽和度計32使用具有約665nm波長的紅光和具有約880nm波長的紅外光而通過利用兩個光被血液中的氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的吸收度差異，來測量血液中氧飽和度。通過氧飽和度，可定量估計炎癥程度。此外，可預測PDT效果。此外，通過氧飽和度，可掌握活體的基本狀態，這對于考慮在臨床研究階段獲取了 PDT效果的原因或者沒有獲取PDT效果的原因是非常有用的信息源。
[0194]主單元5的氧飽和度接收單元50接收氧飽和度計32中測量出的氧飽和度。
[0195]當病變部位具有較低血流量時，牙周炎患者在治療期間會感到疼痛。通過設置多普勒儀31和氧飽和度計32，緩解疼痛的過程可得到確認并且通過檢查血流量和氧飽和度來定量監視。
[0196]牙周炎的病變部位通常會膨脹，在照射治療和診斷光之前測量血流量和氧飽和度，從而確定病變部位。
[0197][1.5主單元結構]
[0198]如圖2所示，主單元5包括光源55、光檢測器56、圖像接收單元57、位置角度信息接收單元58、圖像處理單元53以及控制和分析器54。
[0199]主單元5包括開關51、安全裝置52、血流量接收單元59和氧飽和度接收單元50。[0200]光源55發射與施加到口腔中的光敏劑的吸收波長對應的光(激發光)。在第一實施方式中，光源55發射激光。來自光源55的激光從治療和診斷探針3的用于治療和診斷的光照射探針34發射。雖然在第一實施方式中照射到病變部位的光為激光，但是可使用發光二極管光或者白光源。
[0201]紅光可用作治療和診斷光。紅光可用作roD/PDT光源、用于測量血流的光源以及用于測量氧飽和度的光源。[0202]治療和診斷光并不限于紅光，并且可為屬于光敏劑的吸收頻帶的光。
[0203]光檢測器56將在治療和診斷探針3的光接收探針33處接收的光分開，并且檢測熒光和漫射光以及反射光的強度。
[0204]圖像接收單元57接收并記錄從三維模型獲取探針4的圖像傳送單元43發送的具有牙齒和牙齦的口腔圖像數據。此外，圖像接收單元57可從治療和診斷探針3的成像器接收并記錄圖像。
[0205]位置角度信息接收單元58從三維模型獲取探針4的角度信息發送器45接收并記錄位置信息(空間位置信息和圖像拍攝角度信息)。位置角度信息接收單元58接收口腔距設定于任意位置處的基準位置的拍攝圖像位置信息作為絕對位置信息，但是這里設定于左上中門牙處。
[0206]圖像處理單元53每焦點深度分析記錄于圖像接收單元57上的圖像數據，并且構建所有聚焦圖像。
[0207]圖像處理單元53將圖像接收單元57處接收的圖像數據與位置角度信息接收單元58處接收的位置信息相關聯。
[0208]控制和分析器54通過打開開關51來工作。
[0209]當安全裝置52識別出主單元5處于危險工作條件下時，控制和分析器54停止主單元5的工作。
[0210]控制和分析器54將所有聚焦圖像、相關聯的位置信息和位置角度信息合并在口腔的多個部分圖像數據的每一個中以構建三維口腔模型，輸出用于使三維模型可視化的數據，并且在顯示單元21上顯示三維模型。
[0211]控制和分析器54將從圖像處理單元53接收的與位置信息相關聯的圖像數據與治療和診斷探針3的光照射位置相關聯，輸出用于使三維口腔模型的激光照射位置可視化的第二數據，并且在顯示單元21上顯示示出治療部位的三維口腔模型。
[0212]口腔中被光照射的位置可顯示為醫生通過手指箭頭標記91 (如圖7A所示)點擊三維模型上的照射位置。為了自動完成，治療和診斷探針3也可具有與三維模型獲取探針類似的用于獲取位置角度信息的機構。在治療期間，使用主單元5中光檢測器56以及控制和分析器54分析的照射單元的治療效果結果被繪制，如圖7B所示。
[0213]控制和分析器54控制從光源55的激光照射。
[0214]控制和分析器54基于所算得的深度方向上基態光敏劑分布或者光學系數隨時間的變化、所算得的深度方向上光強度分布隨時間的變化和由光檢測器56檢測到的牙齦表面上的熒光強度，來計算深度方向上熒光強度隨時間的變化。所提供的通過使熒光強度隨時間的變化可視化的第一數據輸出到顯示單元21并且顯示于顯示單元21的右下區域上，如圖19所示。[0215]控制和分析器54從血流量接收單元59接收血流量信息，輸出用于使血流量和激光照射時間之間的關系圖形化和可視化的第三數據，并且將其顯示于顯示單元21上的右上區域處，如圖19所示。雖然這里圖形化并顯示血流量變化，但是可數字化顯示血流量。
[0216]控制和分析器54從氧飽和度接收單元50接收氧飽和度信息,輸出用于以數字方式可視化氧飽和度的第四數據，并且將其顯示于顯示單元21上。雖然圖19中顯示于顯示單元21上的圖像不包括氧飽和度信息，但是通過切換顯示器可顯示氧飽和度信息。
[0217]開關51通過操作者的操作來控制光照射的開/關。
[0218]安全裝置52檢測來自光源55的激光的輸出異常等，并且一旦檢測到異常等，就將強制停止激光輸出的信號發送到控制和分析器54。
[0219]血流量接收單元59接收通過治療和診斷探針3的多普勒儀31測量的血流量信息。
[0220]氧飽和度接收單元50接收通過氧飽和度計32測量的氧飽和度信息。
[0221][2.光敏藥劑]
[0222]通過靜電相互作用可結合到牙周細菌的陽離子制劑以及送入到牙周細菌中的藥物溶液或者凝膠可用作施加到口腔中的光敏劑。當使用藥物溶液時，患者將它送入口腔并且然后將它吐出。當使用凝膠時，醫生使用DDS器件(諸如注射和微針陣列)將它局部施加到患者。
[0223]陽離子制劑示例包括亞甲藍、甲苯胺藍、PPA (吩噻嗪)、酞菁、C60和卟啉。
[0224]送入到牙周細菌中的藥物包括吲哚菁綠(ICG)。
[0225]通過施加光敏劑到口腔中，光敏劑分布于牙齦的深度方向上以及牙齒、牙齦、牙斑和牙結石的表面上。
[0226][3.診斷和治療流程]
[0227]將參考圖11描述使用上述牙科裝置的診斷和治療的流程。
[0228]如圖11所示，首先獲取三維口腔模型(S100)。然后，醫生診斷牙周細菌并向患者說明(S200 )。治療完成(S300 )。
[0229]下文中，將詳細描述診斷和治療的流程。
[0230][3.1三維模型獲取過程]
[0231]圖12示出獲取三維模型的處理的流程圖。下文中，將沿著圖12所示的流程來描述處理。
[0232](圖像獲取準備處理和確認處理，編號S110)
[0233]首先，如圖3所示，醫生在左上中門牙處插入接收器8，左上中門牙變為患者的基準位置(SI 10)。
[0234]接著，醫生將用于發射定位信號的三維模型獲取探針4插入到患者口中(S111)，打開照明光源，并且照明單元41發射光(S112)。
[0235]具有陣列透鏡的CMOS圖像傳感器(圖像拍攝單元)42將用來自照明單元41的光照射的圖像拍攝部位的圖像數據轉換為電信號。圖像傳送單元43將這個實際圖像數據傳送到主單元5的圖像接收單元57 (S113)。
[0236]控制和分析器54將從圖像傳送單元43發送的實際圖像數據作為實際圖像顯示于顯示單元21上(SI 14)。[0237]控制和分析器54確定醫生是否按下拍攝圖像快門按鈕(S115)。
[0238]當在S115處控制和分析器54確定醫生按下拍攝圖像快門按鈕(是)時，進行下一
止/J/ O
[0239]當在S115處控制和分析器54確定在預定時間內不按下拍攝圖像快門按鈕(否)時，處理返回到SI 13，并且重復類似處理。
[0240](三維模型的構建處理，編號S120)
[0241]主單元5的圖像接收單元57接收并記錄從三維模型獲取探針4的圖像傳送單元43發送的圖像數據(S120)。主單元5的圖像處理單元53每焦點深度來分析在圖像接收單元57處記錄的圖像數據，并且構建所有聚焦圖像(S121)。
[0242](空間位置數據的獲取處理，編號S130)
[0243]三維模型獲取探針4的定位信號產生單元48產生定位信號(S130)。
[0244]接收器8接收定位信號，并且將其作為空間位置信息發送到主單元5的位置角度信息接收單元58。位置角度信息接收單元58記錄空間位置信息(S131)。接收器8放置在的位置被設定為基準位置。基于基準位置將空間位置信息記錄為絕對空間位置信息。
[0245](通過三維模型獲取探針進行的圖像拍攝角度數據的獲取處理，編號S140)
[0246]三維模型獲取探針4的加速度傳感器或者MEMS陀螺儀傳感器(角度檢測器)44檢測三維模型獲取探針4的方向(圖像拍攝角度)。圖像拍攝角度信息通過角度信息發送器45發送到位置角度信息接收單 元58 (S140)o
[0247](圖像數據與位置信息的相關聯處理，編號S150)
[0248]圖像處理單元53將對部位進行一次圖像拍攝時的所有聚焦圖像數據與S131處獲取的空間位置信息以及S140處獲取的圖像拍攝角度信息相關聯(S150)。
[0249]然后，處理返回到S113，并且重復類似處理，直至獲取口腔的所有圖像數據。
[0250]圖像處理單元53將所有聚焦圖像數據、相關聯的位置信息和圖像拍攝角度信息發送到控制和分析器54。所有聚焦圖像數據、相關聯的位置信息和圖像拍攝角度信息為關于由三維模型獲取探針4的CMOS圖像傳感器(圖像拍攝單元)進行一次圖像拍攝所獲取的口腔的局部圖像數據的信息，CMOS圖像傳感器具有陣列透鏡42。
[0251]控制和分析器54將所有聚焦圖像、相關聯的位置信息和位置角度信息合并在口腔的多個部分圖像數據的每一個中，以構建三維口腔模型(S151)。
[0252]控制和分析器54從三維模型的圖像數據計算牙周袋深度和臨床附著水平(CAL)(S152)。
[0253]控制和分析器54將所構建的三維模型顯示于顯示單元21上(S153)。
[0254]此外，控制和分析器54將由控制和分析器54算得的牙周袋深度和CAL顯示于顯示單元21上。
[0255]就設置有接收器8的左上中門牙的圖像數據獲取而言，接收器8可設置于右上中門牙處，并且基準位置可設定為右上中門牙處以獲取圖像數據。
[0256][3.2牙周炎的診斷]
[0257]醫生基于三維口腔模型、牙周袋深度和CAL來診斷口腔狀態和牙周炎嚴重程度。
[0258]在現有技術中，通過使用證明方法來確定牙周袋深度和CAL。然而，在證明方法中，前端上具有存儲器的儀器(其稱為探針)插入牙齒和牙齦之間，由此探針會損害牙齦，這往往會導致出血。一旦出血，細菌就會進入到血液中。
[0259]與之相比，根據第一實施方式，通過圖像數據來確定牙周袋深度和CAL，而無需使用探針，并且不涉及出血。
[0260]醫生將顯示于顯示單元21上的三維口腔模型示出給患者，并且說明口腔狀態和治療方案。
[0261][3.3牙周炎的治療]
[0262]接著，將描述牙周炎的治療。使用治療和診斷探針3來治療牙周炎，同時用于三維模型獲取的接收器8設置于上中門牙處。
[0263]在牙周炎治療時，與獲取三維模型時相似，接收器用作基準位置，并且因此省略描述。此外，與三維模型獲取探針4類似，定位信號發生器、加速度傳感器或者MEMS陀螺儀傳感器44設置于治療和診斷探針3處。由于這些，提供治療部位的位置信息。
[0264]下文中，將描述獲取用于使深度方向上牙齦的牙周細菌的殺菌狀態的隨時間的變化可視化的圖像的方法。
[0265]圖13為示出獲取顯示治療時深度方向上牙齦的殺菌效果的圖像的處理的流程圖。圖14A至圖14D均為用于示出估計殺菌效果的方法的曲線圖。下文中，將根據圖13所示的流程適宜地使用圖14A至圖14D來描述該方法。
[0266](圖像獲取準備和熒光獲取處理，編號S310)
[0267]首先，在病變部位處局部施加光敏劑(S310)。
[0268]當治療和診斷探針3與牙齦表面接觸時，固定治療和診斷探針3 (S311)。
[0269]之后，當醫生打開用于控制來自治療和診斷用的光照射探針34的光照射的開關時(S312)，從治療和診斷用的光照射探針34發射作為激發光的治療和診斷光。治療和診斷光照射病變部位，并且在牙齦、牙斑和牙結石表面上漫射和反射。
[0270]治療和診斷探針3的兩個光接收探針33、33接收由于照射治療和診斷光而從牙齦、牙斑和牙結石的表面上漫射和反射的光以及從牙齦、牙斑和牙結石表面發射的熒光(S320)，并且將激發光的漫射光和反射光和熒光引導到主單元5的光檢測器56。
[0271]光檢測器56將激發光的漫射光和反射光以及熒光分離，從激發光的漫射光和反射光檢測牙齦和牙斑表面上的漫射光和反射光的強度，并且還從熒光檢測牙齦、牙斑或者牙結石表面上的熒光強度(S321)。
[0272]光檢測器56記錄激發光的漫射光和反射光強度和熒光強度(S322)。光檢測器56將激發光的漫射光和反射光強度信息和熒光強度信息發送到控制和分析器54。
[0273](時間tl=0時深度方向上牙齦的熒光分布的計算處理，編號S330)
[0274]控制和分析器54確定時間是否為tl=0 (S330)。
[0275]在S330處，當時間為tl=0 (是)時，控制和分析器54從牙齦表面上漫射和反射的前者激發光的強度以及激發光的漫射光和反射光的強度(包括光敏劑的吸收效果)來計算牙齦組織和牙斑的光學系數(S331)。
[0276]接著，控制和分析器54從S331處算得的光學系數，來估計和計算深度方向上牙齦處激發光的強度(S332)。通過計算，當t=0時，深度方向上牙齦與激發光強度之間的關系如圖14B的曲線圖所示。在圖14B中，深度越深，激發光越難到達；因此，深度越深，激發光的強度越小。當t=0時，光學常數或者藥物量分布在均勻組織模型中視為恒定。其值可在單獨實驗中預先測量出。
[0277]接著，控制和分析器54根據S332處獲取的深度方向上激發光強度分布以及預先計算的深度方向上的基態光敏劑量分布或者光學系數分布，來估計和記錄每個深度的熒光強度(S333)。通過計算，當t=0時，深度方向上牙齦與熒光強度之間的關系如圖14C曲線圖所示。
[0278](時間tl古O時深度方向上牙齦的熒光分布的計算處理，S340)[0279]在S330處，當時間為tl不等于O (否)時，控制和分析器54計算由光接收探針33檢測到的時間tl處的牙齦表面上的熒光強度與時間(tl-At)處牙齦表面上的熒光強度之間的差AF (牙齦表面的漂白量)(S340)。
[0280]接著，控制和分析器54基于在S340處計算的牙齦表面上的熒光強度與時間(tl-At)處激發光強度分布的之間的差AF，來估計在At期間深度方向上藥物漂白量分布(S341)。
[0281]接著，估計和計算在時間tl處深度方向上的熒光強度分布(S342)。通過計算，如圖14C所示提供深度方向上牙齦與t=tl時熒光強度之間的關系。
[0282]接著，控制和分析器54在將時間tl時吸收的藥物考慮在內的情況下，估計和計算深度方向上光學系數的分布(S343)。通過計算，如圖14A所示提供深度方向上牙齦與在t=tl時光學系數之間的關系。
[0283]接著，控制和分析器54估計、計算和記錄時間tl時深度方向上的激發光強度分布(S344)。通過計算，如圖14B所示提供深度方向上牙齦與t=tl時激光強度之間的關系。
[0284](示出在從治療開始逝去tl之后深度方向上牙齦的殺菌狀態的信號產生處理，S350)
[0285]在S342之后，與S343至S344處理并行，控制和分析器54計算每個深度位置中時間O和時間11的熒光強度之間的差(S350)。
[0286]接著，控制和分析器54將在S350處計算的深度方向上的結果繪制，并且輸出用于使tl之后牙周細菌的殺菌效果可視化的第一數據，如圖14D所示(S351)。第一數據用于基于由光檢測器檢測到的熒光來可視化熒光強度的經過變化。
[0287]顯示單元21顯示第一數據的圖像。顯示于圖19所示的監視器2的顯示單元21的右下區域中的圖像214為第一數據。
[0288]接著，在S360處，控制和分析器54設定tl=tl+A t。
[0289]接著，控制和分析器54確定是否通過醫生關閉光照射(S361)。
[0290]在S361處，確定為關閉(是)，治療結束(S362)。
[0291]在S361處，確定為不關閉(否)，流程返回到S320，并且重復處理。
[0292]通過上述處理，如圖19所示，圖像214顯示于監視器2的顯示單元21的右下區域上。在圖像214中，可視化深度方向上牙齦的牙周細菌的殺菌狀態的隨時間的變化。醫生和患者可通過圖像214實時確認牙周細菌的殺菌狀態。
[0293]醫生觀察圖像并且確定地治療以對牙周細菌進行殺菌。因此，不存在由于激光照射時間不足而沒有足夠殺菌的幾率。因此，通過足夠激光照射完全治愈牙周炎并不需要很長時間，并且治療周期可縮短。
[0294]患者可實時確認牙周細菌的殺菌狀態，可實現殺菌效果，并且將積極治療牙周細菌。
[0295]此外，在第一實施方式中，接收器在治療時產生定位信號以獲取關于治療部位的位置信息，并且將位置信息與獲取三維模型時提供的位置信息相關聯。以此方式，如圖7B所示漸變地繪制照射期間的治療效果結果，并且可以在實時確認治療效果的同時治療治療部位。可記錄和控制治療部位和治療結果。
[0296](可替換實施方式)
[0297]上述治療和診斷探針3不僅使用激光，而且使用發光二極管光以及通過利用光學濾波器消減來自燈光源的光提供的光作為治療和診斷光。
[0298]此外，上述治療和診斷探針3使用具有高透光率和良好柔韌性的光纖(諸如石英、POF (塑料光纖))等來引導光。
[0299]在上述實施方式中，在治療時后，由接收器提供治療部位的位置信息，并且從位置信息將治療部位限定為三維模型。可替換地，醫生可以繪制和記錄顯示于顯示單元上的三維口腔模型上的治療部位，如圖7A所示。
[0300]除上述治療和診斷探針3外，可使用圖22至圖26所示的治療和診斷探針。圖22至圖25均示出可替換的治療和診斷探針的示意截面圖。圖26示出可替換的治療和診斷探針的前端圖。
[0301]通過相同參考標號來表示與上述實施方式相似的結構，并且因此下文中將省略其詳細描述。
[0302]如圖22所示，可替換的治療和診斷探針3為非接觸式，并且包括治療和診斷用光照射探針334、CMOS圖像傳感器、CXD圖像傳感器或者成像光纖338以及光纖337。
[0303]治療和診斷探針303與根據第一實施方式的治療和診斷探針3的主要不同之處在于，設置圖像傳感器338和光纖337，而不是根據第一實施方式的治療和診斷探針3的光接收探針33。與根據第一實施方式的治療和診斷用光照射探針34相似，治療和診斷用光照射探針334發射治療和診斷光。
[0304]光纖337僅傳輸熒光。具體地，光纖337僅傳輸包含在從被激發光照射的牙齦70、牙斑或者牙結石發射的光中的熒光。所傳輸的熒光入射于圖像傳感器338上。在圖像傳感器338中，漸變地繪制熒光強度。當使用成像光纖時，光纖337可設置于更后一部分處。
[0305]治療和診斷用光照射探針334的發光端面被設置為與牙齦70分開預定距離。以此方式，與治療和診斷用光照射探針334相比，光可照射比芯徑更大的區域上。與之相比，在根據第一實施方式的治療和診斷探針3中，治療和診斷用光照射探針34的發光端面與牙齦70接觸，使得光照射于與治療和診斷用光照射探針34的芯徑相似的區域上。
[0306]如圖23所示，根據另一個實施方式的治療和診斷探針403為接觸式，并且包括治療和診斷用光照射探針434、光接收探針433、圖像傳感器438和漫射板439。
[0307]在治療和診斷探針403中，從被激發光照射的牙齦70、牙斑或者牙結石發射的熒光在圖像傳感器或者成像光纖438和漫射板439以及光接收探針433處接收。與根據第一實施方式的治療和診斷用光照射探針34相似，治療和診斷用光照射探針434發射治療和診斷光。光接收探針433與根據第一實施方式的光接收探針33相似。
[0308]漫射板439漫射在牙齦70側處發射的光，并且使入射于圖像傳感器438上的光變寬。在圖像傳感器438中，漸變地繪制熒光強度。[0309]如圖24所示，根據又一個實施方式的治療和診斷探針503為接觸式，并且包括治療和診斷用光照射探針534、圖像傳感器或者成像光纖538以及光纖539。光纖539與根據上述可替換實施方式的圖像傳感器338相似。
[0310]在治療和診斷探針503中，治療和診斷用光照射探針534為側向照射或者全方向照射探針，并且具有彎曲的前端。以此方式，利用治療和診斷光可照射牙齦70的寬廣區域。
[0311]如圖25所示，根據又一個實施方式的治療和診斷探針603為接觸式，并且包括發光二極管641、光接收探針640、圖像傳感器或者成像光纖638以及光纖639。光接收探針640與根據第一實施方式的光接收探針33相似。光纖639與根據上述可替換實施方式的光纖337相似。圖像傳感器638與根據上述可替換實施方式的圖像傳感器338相似。
[0312]在治療和診斷探針603中，使用發光二極管來代替激光，并且發光二極管641被設置為光源。
[0313]如圖26所示，根據又一個實施方式的治療和診斷探針703包括兩個光接收探針733、治療和診斷用光照射探針734、空氣出口 750、具有陣列透鏡的CMOS圖像傳感器或者成像光纖752以及照明單元740。光接收探針733與根據第一實施方式的光接收探針33相似。
[0314]治療和診斷用光照射探針734引導和發射通過將治療和診斷光、多普勒儀的光以及氧飽和度計的光聚集所提供的多色光。
[0315]空氣出口 750為吹入空氣到病變部位的空氣吹入單元。因為牙周中滋生的主要細菌為厭氧細菌(嚴格地，厭氧細菌或者兼性寄生厭氧細菌)，所以利用治療和診斷光照射病變部位，同時在治療期間吹入空氣，從而進一步提聞殺菌效果。
[0316]與根據第一實施方式的三維模型獲取探針4中具有陣列透鏡42的CMOS圖像傳感器相似，具有陣列透鏡的CMOS圖像傳感器或者成像光纖752可獲取所有聚焦圖像。因此，探針可具有三維模型獲取功能 和治療功能兩者。
[0317]照明單元740發射用于在拍攝圖像時照明所拍攝的部位的光。
[0318]在上述實施方式中，從治療和診斷探針3發射的光為僅包括治療和診斷激光的單色光，但可為包括治療和診斷激光和其它光的多色光。
[0319]當從治療和診斷用光照射探針34發射的光為多色光時，根據牙周炎感染部位深度可改變波長，或者可利用具有不同波長的光照射所述部位。例如，亞甲藍吸收具有670nm波長的激發光，并且在藥物吸收率和組織可達性方面具有良好平衡性。然而，某個深度(例如2mm以上深度)處的感染部位通過亞甲藍是無法充分治療的。于是，當使用具有670nm和830nm波長的多色光作為從治療和診斷用光照射探針發射的光時，雖然具有830nm波長的光使藥物的光吸收率降低，但是光可使深度到達病變部位中，從而治療深部位。
[0320]圖38為示出光敏劑的吸收系數與多色光的光可達性之間的關系的曲線圖。橫軸表示波長，縱軸表示吸收系數或者光可達性。在圖38中，實線表示光敏劑的吸收系數，虛線表示多色光的光可達性。
[0321]如圖38所示，通過使用多色光，例如，不具有良好光吸收率但能夠到達深部(諸如3mm)的光，PDT可實施到短波長無法到達的更深區域。
[0322]在上述實施方式中，治療和診斷探針3將用于多普勒儀31中的光和氧飽和度計32的光以及治療和診斷激光引導。在上述實施方式中，治療和診斷用光照射探針34使用包括但不限于僅單色光作為治療和診斷光。例如，治療和診斷用光照射探針可為將用于治療和診斷的三芯光纖、用于多普勒儀的光纖和用于氧飽和度計的光纖的捆扎的束狀光纖。每個光纖可會聚每個光以用來自治療和診斷用光照射探針的多色光照射病變部位。
[0323]此外，治療和診斷光、多普勒儀光和氧飽和度計光可聚集于一根光纖中。
[0324]如圖20所不,從光纖134a、光纖135a和光纖136a的三芯光纖束發射的光可會聚到單根芯光纖138中，光纖134a引導從治療和診斷光的激光二極管光源134發射的治療和診斷光，光纖135a引導從多普勒儀光的激光二極管光源135發射的多普勒儀光，光纖136a引導從氧飽和度計光的激光二極管光源136發射的氧飽和度計光。在這種情況下，將利用三色光照射完全相同的病變部位。
[0325]如圖21所示，從治療和診斷光的光源234發射的治療和診斷光以及從多普勒儀光的光源235發射的多普勒儀光可通過光學系統238會聚到單芯光纖237中，光學系統238具有提供期望NA和芯徑的倍率。
[0326]雖然在上述實施方式中使用三維模型獲取探針來獲取三維口腔模型，但是并不限制，X射線可用于獲取口腔圖像。
[0327]雖然在上述實施方式中示出將牙齦深度方向上牙周細菌的殺菌狀態的隨時間的變化可視化的圖像，但是可示出將分布于附著到牙齒和牙齦的牙斑或者牙結石的深度方向上的牙周細菌的殺菌狀態隨時間的變化可視化的圖像。
[0328]接著，將描述第二實施方式。
[0329](第二實施方式)
[0330]雖然在第一實 施方式中示出使分布于牙齦深度方向上的牙周細菌殺菌狀態隨時間的變化可視化的圖像，但是可示出使牙齦和牙齒表面上的牙周細菌的殺菌狀態隨時間的變化可視化的圖像。下文中，將根據第二實施方式進行描述。
[0331]根據第二實施方式的牙科裝置與根據第一實施方式的牙科裝置相同。下文中，將描述獲取使牙齦和牙齒表面上牙周細菌隨時間的變化可視化的圖像的方法。
[0332]圖27為示出獲取圖像的處理流程的流程圖，該圖像示出治療時牙齦和牙齒表面上牙周細菌的殺菌狀態。圖28A至圖28C均為用于構建殺菌效果的繪制的圖像圖。圖28D為殺菌效果的繪制。下文中，將參考圖27所示流程的適宜地參考圖28A至圖28D描述使殺菌狀態可視化。
[0333](圖像獲取準備，S360)
[0334]首先，在病變部位處局部施加光敏劑(S360 )。
[0335]當治療和診斷探針3與牙齦表面接觸時，固定治療和診斷探針3(S361)。本文中，治療和診斷探針3例如與牙齦表面接觸，但是可與牙齒表面接觸。
[0336]之后，當由醫生打開用于控制來自治療和診斷用光照射探針34的光照射的開關時(S362)，從治療和診斷用光照射探針34發射作為激發光的治療和診斷光。激光照射病變部位。
[0337](熒光獲取處理，S370)
[0338]治療和診斷探針3的兩個光接收探針33、33接收從激發光照射的牙齦表面發射的突光并且引導突光到主單兀5的光檢測器56。光檢測器56檢測所引導突光。基于由光檢測器56檢測到的熒光，控制和分析器54在緊接著照射(t=0)之后獲取藥物熒光圖像(熒光強度分布)，如圖28A所示(S370)。
[0339]控制和分析器54在緊接著照射(t=0)之后記錄牙齦表面上的熒光強度分布，如圖28B 所示(S371)。
[0340]主單元5的光檢測器56獲取時間t=tl時藥物熒光圖像(熒光強度分布)，如圖28B所示(S372)。光檢測器56將時間t=tl時的熒光強度信息發送到控制和分析器54。
[0341](熒光強度的計算處理，S380)
[0342]控制和分析器54從時間t=tl時的熒光強度信息計算藥物熒光強度的減少量(漂白量)(S380)。[0343]控制和分析器54輸出用于使時間tl期間漂白量可視化的第一數據，如圖28C和圖28D所示，并且將其顯示于顯示單元21上(S381)。
[0344]這里，圖28C為用于使牙齦表面上的漂白量立體可視化的圖像。圖28D為用于使牙齦表面上的漂白量平面可視化的圖像。陰影越亮(越白)，漂白量越高。陰影越暗，漂白量越低。
[0345](結束處理，S390)
[0346]接著，確定是否由醫生關閉光照射(S390)。
[0347]在S390處，確定為關閉(是)，治療結束。
[0348]在S390處，確定為不關閉(否)，流程返回到S370，并且重復處理。
[0349]如上所述，根據第二實施方式，提供用于使存在(即，二維分布)于牙齒或者牙齦表面上的牙周細菌的殺菌狀態隨時間的變化可視化的圖像，醫生和患者可實時確認牙周細菌的殺菌狀態。
[0350]根據第一實施方式深度方向上的牙齦殺菌狀態和根據第二實施方式的牙齦表面的殺菌狀態都可顯示于顯示單元21上。
[0351](第三實施方式)
[0352]在上述實施方式中，在獲取三維口腔模型之后，治療完成。可替換地，在無需獲取三維口腔模型的情況下，可完成治療。例如，在治療時不將三維口腔模型顯示于監視器上，并且可顯示正在治療部位的實際圖像以及利用治療和診斷光照射的部位殺菌狀態。
[0353]下文中，例如顯示牙齦表面的殺菌狀態。可替換地，可使用根據第一實施方式的計算處理顯示示出深度方向上殺菌狀態的圖像。
[0354][牙科裝置的結構]
[0355]圖29示出根據第三實施方式的牙科裝置的功能框圖。用相同參考標號來表示與上述實施方式相似的結構，并且因此下文中將省略其詳細描述。主要地，將僅描述不同點。
[0356]如圖29所示，牙科裝置1001包括監視器2、主單元1005以及治療和診斷探針1003。
[0357]圖34示出顯示于監視器2的顯示單元21上的圖像示例。
[0358]正在使用治療和診斷探針1003治療的部位的實際圖像(相機圖像)212顯示于顯示單元21中的左區域處。
[0359]曲線圖圖像214顯示于顯示單元21上的右區域中。曲線圖圖像214示出深度方向上牙齦的牙周細菌的殺菌狀態隨時間的變化。在圖像214中，SI表示基態光敏劑94。圖像214的縱軸可為根據圖13所示的流程圖計算的殺菌效果指標。[0360]治療和診斷探針1003包括照射單元34和拍攝圖像單元1032。
[0361]拍攝圖像單元1032將從口腔發射的熒光圖像數據轉換為電信號，并且將所得圖像數據發送到主單元1005的圖像接收單元1056。
[0362]主單元1005包括光源55、圖像接收單元1056、控制和分析器1054、開關51和安全裝置52。
[0363]當從治療和診斷探針1003的拍攝圖像單元1032發送數據時，圖像接收單元1056接收口腔中治療部位的實際圖像數據。
[0364]控制和分析器1054從拍攝圖像單元1032處獲取的實際圖像數據漸變地繪制熒光強度，將用于可視化圖28D所示的熒光強度隨時間的變化的第一數據輸出到顯示單元21，并且將通過可視化熒光強度隨時間的變化提供的圖像顯示于顯示單元21上。
[0365]圖30為治療和診斷探針1003的整體圖示。圖32示出使用治療和診斷探針1003的治療。
[0366]如圖30所示，治療和診斷探針1003為具有把持部的操縱桿。治療和診斷探針1003包括位于前端處用于治療和診斷的針形光照射單元1035。
[0367]治療和診斷探針1003為側向照射型，其中從針形光照射單元1035側向發射治療和診斷光。
[0368]如圖32所示，針形光照射單元1035插入于形成于牙齦70和牙齒60之間的牙周袋中。
[0369]圖31示出針形光照射單元1035的基底表面。
[0370]如圖31所示，治療和診斷用光照射探針34、具有BPF (帶通濾波器)的CMOS或者CXD圖像傳感器(作為拍攝圖像單元)以及空氣出口 1031設置于針形光照射單元1035的基底表面上。
[0371]BPF使所需范圍內的頻率通過，并且使其余頻率不通過。本文中，當利用激發光照射光敏劑時，BPF僅使從口腔發射的熒光通過。
[0372]空氣出口 1031用于吹入空氣到病變部位。因為牙周中滋生的主要細菌為厭氧細菌(嚴格地，厭氧細菌或者兼性寄生厭氧細菌)，所以在治療期間利用治療和診斷光照射病變部位，同時吹入空氣，從而進一步提聞殺菌效果。
[0373]具有BPF的CMOS或者CXD圖像傳感器1032使入射光的熒光通過，并且捕獲熒光圖像。
[0374][圖像獲取處理]
[0375]接著，將描述使用根據第三實施方式的牙科裝置1001獲取將分布于牙齦和牙齒表面上的牙周細菌隨時間的變化可視化的圖像的方法。
[0376]圖33為示出獲取圖像處理流程的流程圖，該圖像視圖在根據第三實施方式進行治療時分布于牙齦和牙齒表面上的牙周細菌的殺菌效果。圖28A至圖28C均為用于構建殺菌效果的繪制的圖像圖。圖28D為殺菌效果的繪制。下文中，將參考圖33所示的流程，并適宜地參考圖28A至圖28D，描述可視化殺菌狀態。
[0377]在第三實施方式中，在完成刮治(SRP，牙結石去除)或者切開牙齦的皮瓣(flap)手術以暴露受牙周細菌感染的部位之后，通過激光對牙周細菌進行殺菌。
[0378](圖像獲取準備，S500)[0379]在病變部位上進行刮治或者瓣狀手術(S500 )。
[0380]接著，在光敏劑溶液或者凝膠施加到口腔中之后(S501 )，沖掉多余的光敏劑溶液或者凝膠(S502)。
[0381]治療和診斷探針1003設置于病變部位周圍，并且醫生打開用于控制治療和診斷用光照射探針34的光照射的開關(S503)，從治療和診斷用光照射探針34發射激發光。激光照射病變部位。
[0382](熒光獲取處理，S510)[0383]治療和診斷探針1003中具有BPF的CMOS或者CXD圖像傳感器1032從激發光照射的牙齦表面激發光獲取熒光數據，并且將熒光數據發送到主單元1005的圖像接收單元1056。
[0384]圖像接收單元1056在緊接著照射(t=0)之后立即獲取藥物熒光圖像(熒光強度分布)(S510)，如圖28A所示。圖像接收單元1056將時間t=t0時的熒光強度信息發送到控制和分析器1054。
[0385]控制和分析器1054記錄接近著照射(t=0)之后的牙齦表面的熒光強度分布(S511)。
[0386]圖像接收單元1056獲取時間t=tl時的藥物熒光圖像(熒光強度分布)(S512)，如圖28B所示。圖像接收單元1056將時間t=tl時的熒光強度信息發送到控制和分析器1054。
[0387](熒光強度的計算處理，S520)
[0388]圖像接收單元1056從t=0時的熒光強度信息和時間t=tl時的熒光強度信息計算藥物熒光強度的減少量(漂白量)(S520)。
[0389]控制和分析器1054輸出用于使時間tl期間的漂白量可視化的第一數據，如圖28C和圖28D所示，并且將其顯示于顯示單元21上(S521)。
[0390]這里，圖28C為用于立體可視化牙齦表面上的漂白量的圖像。圖28D為用于平面可視化牙齦表面上的漂白量的圖像。陰影越亮(越白)，漂白量越高。陰影越暗，漂白量越低。
[0391](結束處理，S530)
[0392]接著，確定是否讓醫生關閉光照射(S530)。
[0393]在S530處，確定為關閉(是)，治療結束。
[0394]在S530處，確定為不關閉(否)，流程返回到S510，并且重復處理。
[0395]如上所述，圖像傳感器1032設置于治療和診斷探針1003上，并且在控制和分析器1054處，由圖像傳感器1032從激發光照射到的口腔獲取的熒光的強度被漸變地繪制，藉此可實時掌握利用治療和診斷光照射的部位殺菌狀態。
[0396]接著，將描述第四實施方式。
[0397](第四實施方式)
[0398]在第三實施方式中，治療和診斷探針1003為側向照射型，但是可為前向照射型。下文中，將參考圖35至圖37描述第四實施方式。通過相同參考標號來表示與第三實施方式相似的結構，并且因此下文中將省略其詳細描述。
[0399]用于第一實施方式和可替換實施方式中的每個治療和診斷探針為前向照射型。
[0400]圖35為治療和診斷探針1103的整體圖示。
[0401]圖36示出治療和診斷探針1103的前端表面。[0402]圖37示出通過治療和診斷探針1103進行的治療。
[0403]治療和診斷探針1103的前端表面1103a包括治療和診斷探針34、光接收探針1133和空氣出口 1031。
[0404]光接收探針1133包括BPF和光電二極管。BPF僅使包括在從牙齦70側入射于光接收探針1133上的光中的熒光通過。通過光電二極管接收所通過的熒光。
[0405]如圖37所示，利用從治療和診斷用光照射探針34發射的光照射形成于牙齦70和牙齒60之間的牙周袋。接著，將描述第五實施方式。
[0406](第五實施方式)
[0407]在上述實施方式中，光敏劑和激發光用于觀察牙周細菌的殺菌和殺菌狀態。與之相比 ，附著到牙齦和牙齒的牙斑和牙結石的自發熒光可用于觀察牙斑和牙結石的去除狀態，而無需使用光敏劑。
[0408]在第五實施方式中，當使用例如手動潔牙器、超聲波潔牙器或者噴氣式潔牙器完成刮治時，利用藍光照射口腔。以與上述用于獲取熒光強度隨時間的變化的實施方式相似的方式，獲取由于照射藍光從牙斑和牙結石發出的光強度隨時間的變化。可替換地，熒光接收裝置設置于牙刷上而不是潔牙器上，并且可獲取通過照射藍光從牙斑和牙結石發出的光強度隨時間的變化。
[0409]例如，潔牙器可包括:照射單元，用于發射藍光到治療部位；光接收單元，用于接收從牙斑和牙結石發射的光；和控制單元，用于輸出用于使由光接收單元接收的光強度隨時間的變化可視化的第一數據。
[0410]以此方式，可實時觀察牙斑和牙結石的去除狀態。
[0411]雖然在上述第三實施方式至第五實施方式中，未設置用于測量血流量的多普勒儀和氧飽和度計，但是如在第一實施方式和第二實施方式中，可設置多普勒儀和氧飽和度計。
[0412][醫療裝置的總體概述]
[0413]上述牙科裝置用于牙周炎治療以及牙斑和牙結石去除。根據以下實施方式的醫療裝置可用于類風濕關節炎、腹腔鏡手術、膽總管結石、涎石病、齒根提取等感染性疾病的治療或預防。下文中，將描述醫療裝置。將省略或者簡化與上述實施方式相似的結構和操作。
[0414]在aPDT中，已知的是，通過光化學反應對諸如牙周細菌的致病菌進行殺菌。還顯示出，aPDT對于用于對諸如病毒、原蟲和真菌的感染性微生物進行殺菌是廣泛有效的。本文中術語“殺菌”并不限于殺死細菌，并且包括殺死感染性微生物。
[0415]aPDT優點包括以下幾點:即，人們認為，與抗生素不同，即使重復使用，病原體也不會表現出耐藥性。此外，可保存患者病變部位。此外，光敏劑、患者治療部位和細菌的細胞表面通過它們的靜電相互作用而迅速結合，從而縮短從藥物施加到治療完成的時間。根據這些優點，期望aPDT成為替代抗生素的感染治療方法。
[0416]此外，應當指出，aPDT具有免疫賦活化作用(參見Masamitsu Tanaka>PaweI Mroz>Tianhong DaiKManabu Kinoshita、Yuji Morimoto和Michael R.Hamblin, Photodynamictherapy can induce non-specific protective immunity against a bacterialinfection Proceedings of SPIE Vol.8224822403-1 )。換言之，表明，通過利用激發光照射結合光敏劑的部位，提高血液流動，并且作為免疫細胞的嗜中性粒細胞遷移到所述部位。因此，aPDT不僅對于感染治療，而且對于感染預防均具有吸收力。[0417]在以下實施方式中，與上述實施方式相似，可基于從照射部位發射的熒光強度隨時間的變化來監視治療進展，諸如感染性微生物的殺菌進展。因此，aPDT可有效完成。它可以有助于縮短治療時間和預防復發。
[0418]下文中，將描述醫療裝置的每個實施方式。
[0419](第六實施方式)[0420]作為第六實施方式，將描述用于關節炎預防和治療的醫療裝置。
[0421]近年來，通常通過關節鏡手術來實施關節炎手術。
[0422]圖39為不出關節鏡手術的不意圖。
[0423]關節J具有:關節囊J1，覆蓋包括骨頭軟骨Osl和Os的前端部分；滑膜J2，構成關節囊Jl的內表面；和關節腔J3，容納由滑膜J2覆蓋的滑液。
[0424]關節鏡器件4A包括:關節鏡41A，具有插入部411A ;連接至關節鏡41A的主單元42A和光源43A ；以及監視器44A。
[0425]關節鏡41A為硬鏡。
[0426]在關節鏡手術下，通過關節囊Jl和滑膜J2形成一些插入孔J4。關節鏡41A的插入部411A以及手術器械S (諸如手術鉗)插入插入孔J4中。通過關節鏡41A捕獲的圖像顯示于監視器44A上。醫生使用手術器械S來實施手術，同時直觀識別圖像。
[0427]在關節炎中，諸如由經由血液流動的細菌感染引起的化膿性關節炎以及由結核病細菌注射引起的結核性關節炎的關節炎可通過aPDT治療。然而，較少血液流過關節，并且免疫系統較少激活。換言之，在不是由感染引起的類風濕關節炎和痛風性關節炎的關節鏡手術下，細菌感染會帶來高風險。因此，aPDT對于關節鏡手術前后的感染預防是有效的。
[0428]在第六實施方式中，在關節鏡手術之前實施預防性aPDT，并且在手術期間或者手術之后實施預防性或者治療性aPDT。在根據第六實施方式的aPDT中，包括相對多血管和容易激活的免疫系統的滑膜J2用作治療部位，在治療部位處實施感染性疾病治療和預防中的至少一個。
[0429]下文中，將描述醫療裝置的結構。
[0430][1.醫療裝置的結構]
[0431]圖40示出根據第六實施方式的醫療裝置IA的示意結構圖。圖41為圖40所示的醫療裝置IA的功能框圖。
[0432]如圖40和圖41所示，醫療裝置IA包括監視器2A、主單元5A和治療探針3A。在第六實施方式中，基于治療部位中光敏劑減少量(漂白量)，圖形化并顯示例如部位處的殺菌狀態隨時間的變化。治療探針3A相當于上述實施方式中“治療和診斷探針”。
[0433][1.1監視器的結構]
[0434]監視器2A為具有顯示圖像的顯示單元21A的顯示裝置。與上述實施方式相似，監視器2A以有線或者無線方式連接到主單元5。可替換地，可以不設置監視器2A，并且主單元5可包括顯示單元。此外，可使用關節鏡器件4A的監視器44A。
[0435]圖42示出顯示于監視器2A的顯示單元21A上的圖像示例。
[0436]圖像21IA顯示于顯示單元21A中的上部區域處，在圖像21IA中，可視化治療部位處熒光強度隨時間的變化。
[0437]曲線圖圖像212A顯示于顯示單元21A中的下部區域處。曲線圖圖像212A示出通過治療探針3A的多普勒儀31A測量的血流量隨時間的變化。
[0438]通過治療探針3A捕獲的治療部位的實際圖像(相機圖像)、通過數值可視化的氧飽和度的曲線圖(如下文描述)等可顯示于顯示單元21A上。
[0439][1.2治療探針的結構]
[0440]治療探針3A為具有把持部的操縱桿。治療探針3A具有與根據第四實施方式的治療和診斷探針1103相似的示意結構。參考圖41、圖35、圖36等，治療探針3A包括照射單元34A、光接收探針33A、多普勒儀31A和氧飽和度計32A。例如，根據第六實施方式的治療探針3A為前向照射型，并且利用激發光從遠離滑膜的位置照射作為治療部位的滑膜(參見圖 44)。
[0441]例如，治療探針3A具有可穿過在關節鏡手術下形成的插入孔J4的尺寸，并且具有大約Imm至2mm直徑。
[0442]照射單元34A包括光纖，用于引導從主單元5A的光源55A發射的、具有屬于光敏劑吸收波段的波長的治療激光和LED光，如下文描述。由光纖引導的從光源55A發射的激光和LED光從照射單元34A正向發射。從照射單元34A發射的照射光可對結合到分布于滑膜中的光敏劑的細菌殺菌，或者作為感染性疾病預防，可激活結合到光敏劑的滑膜自身的免疫系統。
[0443]光接收探針33A將從滑膜發射的熒光圖像數據轉換為電信號，并且將所得圖像數據發送到主單元5A的圖像接收單 元56A。根據第六實施方式的光接收探針33A可包括BPF和光電二極管，如第四實施方式中描述。
[0444]當在光接收探針33A的光導路徑上可切換BPF的配置或者阻斷時，可獲取未被照射的治療部位的實際圖像以及熒光圖像數據，并且可顯示于顯示單元21A上。
[0445]多普勒儀31A測量治療部位處血管的血流量，其中例如使用具有633nm波長的光照射治療和診斷光至治療部分。如上所述，使用多普勒頻移來計算血流量。此外，可通過反射光的散斑圖案的傅立葉變換來確定血流量。
[0446]多普勒儀31A將關于所測量的血流量的信息發送到主單元5A的血流量接收單元59A。
[0447]氧飽和度計32A測量照射光照射的治療部位處的氧飽和度，并且具有與根據第一實施方式的氧飽和度計32相似的結構。換言之，通過氧飽和度，可定量估計關節炎中炎癥程度。
[0448]主單元5A的氧飽和度接收單元50A接收在氧飽和度計32A中測量的氧飽和度。
[0449][1.3主單元結構]
[0450]如圖41所示，主單元5A包括光源55A、圖像接收單元56A以及控制和分析器54A。此外，主單元5A包括開關51A、安全裝置52A、血流量接收單元59A和氧飽和度接收單元50A。
[0451]光源55A發射具有屬于施加到治療部位的光敏劑吸收波段的波長的光(激發光)。
[0452]圖像接收單元56A被構造為光檢測器，用于檢測從來自光源55A的光經由照射單元34A照射至的治療部位發射的熒光。換言之，圖像接收單元56A接收從治療探針3A的光接收探針33A發送的滑膜等的熒光圖像數據。
[0453]血流量接收單元59A接收通過治療探針3A的多普勒儀31A測量的血流量信息。[0454]氧飽和度接收單元50A接收通過治療探針3A的氧飽和度計32A測量的氧飽和度信息。
[0455]控制和分析器54A被構造為控制單元，用于輸出用于基于由圖像接收單元56A檢測到的熒光來可視化熒光強度隨時間的變化的數據。換言之，控制和分析器54A將在拍攝圖像單元33A處獲取的熒光圖像數據中的熒光強度漸變地繪制，將用于可視化圖28D所示的熒光強度隨時間的變化的數據輸出到顯示單元21A，并且將用于可視化熒光強度隨時間的變化的圖像顯示于顯示單元21A中的上部區域處。
[0456]控制和分析器54A從血流量接收單元59A接收血流量信息，輸出用于圖形化并可視化血流量與激光照射時間之間的關系的數據，并且將其顯示于顯示單元21A上的下部區域處，如圖42所示。
[0457]控制和分析器54A可從氧飽和度接收單元50A接收氧飽和度信息,輸出用于數值可視化氧飽和度的數據，并且將其顯示于顯示單元21A上。
[0458][2.光敏劑]
[0459]光敏劑施加到關節腔中，并且分布于作為治療部位的滑膜上。
[0460]與第一實施方式相似，光敏劑可為但不限于，陽離子制劑(諸如通過靜電相互作用結合到細菌的亞甲藍)、送入到細菌中的藥物溶液或者凝膠。可使用其它光敏劑，諸如卟吩姆鈉(卟啉低聚體混合物)、他拉泊芬、5-ALA和替莫泊芬。在第六實施方式中，醫生使用DDS器件(諸如注射和微針陣列)通過插入孔J4 (參見圖39)將光敏劑局部施加到患者。
[0461][3.診斷和治療的流程] [0462]圖43示出使用上述醫療裝置IA的診斷和治療流程的流程圖。圖44示出使用醫療裝置IA來實施aPDT。參考圖43和圖44，將描述診斷和治療流程。
[0463](關節炎診斷，S601)
[0464]手術前，醫生等對關節炎作出診斷(S601)。具體地，通過對患者進行MRI，醫生向患者詢問臨床情況等，來完成關節炎的診斷。在該步驟期間，診斷有關節炎的患者由醫生說明，并且經受關節鏡手術。
[0465](關節鏡手術準備，S602至S605)
[0466]在推送到手術室的患者經受包括麻醉施加的預定程序之后，醫生切開關節皮膚(S602)。以此方式，兩個或者三個小切口(未示出)形成于皮膚上。例如，小切口具有大約6mm直徑。
[0467]接著，通過小切口，生理鹽水注入到關節腔J3(S603)。可替換地，可注入二氧化碳氣體，而不是生理鹽水。以此方式，為了便于手術，關節腔J3具有膨脹容積。此外，在手術期間可通過插管等灌注生理鹽水以使感染風險最小化。
[0468]與套管針(具有針)結合的每個外層管J41插入于小切口中。然后,套管針在關節囊Jl和滑膜J2上穿孔以形成通過關節囊Jl和滑膜J2的插入孔J4，并且將外層管J41設置于插入孔J4上(S604)。之后，移除套管針。外層管J41為用于從插入孔J4插入關節鏡41A和手術器械S的路徑，并且具有密封保持插入孔J4使得生理鹽水等不會外泄的功能。套管針未示出。
[0469]然后，醫療裝置IA的關節鏡41A和治療探針3A通過插入孔J4插入到關節腔J3中(S650)。因此，關節鏡41A和治療探針3A的前端設置于關節腔J3內。[0470]在第六實施方式中，在實際手術之前進行手術前預防性aPDT。以此方式，治療部位(即，滑膜J2)的免疫系統被激活，并且可降低感染風險。與參考用于示出治療效果(殺菌效果)的繪制的圖28A至圖28D描述的第三實施方式相似，可實施根據第六實施方式的aPDT圖像獲取處理。
[0471](實施手術前的aPDT，S606至S607)
[0472]接著，實施手術前的aPDT (S606)。
[0473]圖45為示出在手術前實施aPDT的步驟流程的流程圖。示出包括在aPDT手術實施(S606)中的各個步驟S6061至S6067。
[0474]首先，為了施加光敏劑到滑膜J2，光敏劑注入到關節腔J3中(S6061)。以此方式，光敏劑分布到滑膜J2。
[0475]然后，當醫生打開用于控制來自照射單元34A的光照射的開關時(S6062)，從照射單元34A發射激發光。激發光照射到滑膜J2，并且在滑膜J2表面上被漫射和反射。
[0476]接著，進行熒光獲取處理(S6063至S6065 )。
[0477]治療探針3A中具有BPF的CMOS或者CXD圖像傳感器獲取激發光照射到的滑膜J2表面上的熒光數據，并且將熒光數據發送到主單元5A的圖像接收單元56A。
[0478]圖像接收單元56A在緊接著照射(t=0)之后獲取藥物熒光圖像(熒光強度分布)(S6063，參見圖28A)。圖像接收單元56A將時間t=0時的熒光強度信息發送到控制和分析器 54A。
[0479]控制和分析器54A在緊接著照射(t=0)之后記錄滑膜J2表面上熒光強度分布(S6064)。
[0480]圖像接收單元56A獲取時間t=tl時的藥物熒光圖像(熒光強度分布)(S6065，參見圖28B)。圖像接收單元56A將時間t=tl時的熒光強度信息發送到控制和分析器54A。
[0481]然后，計算熒光強度(S6066至S6067)。
[0482]控制和分析器54A從時間t=t0時的熒光強度信息和時間t=tl時的熒光強度信息計算藥物熒光強度的減少量(漂白量)(S6066)。
[0483]控制和分析器54A基于所算得的漂白量來輸出用于可視化時間tl期間的漂白量的數據，并且將如圖28C或者圖28D所示的圖像顯示于顯示單元21上(S6067)。
[0484]如上所述,醫生參照顯示于顯示單元2IA上的漂白量隨時間的變化來實施aPDT。
[0485]醫生基于顯示于顯示單元21A上的圖像來確定漂白量是否足夠減少(S607)。如果確定為足夠(是)，那么光照射關閉。
[0486]如果確定為不足夠(否)，那么處理返回到S606，并且繼續aPDT。
[0487]接著，實施關節鏡手術。
[0488](關節鏡手術實施，S608至S610)
[0489]醫生通過關節鏡41A觀察病變部位，即，關節孔J3 (S608)。根據所觀察的關節孔J3的狀態，還可形成另一個插入孔J4(S609)。然后，使用手術器械S實施手術(S610)。以此方式，適宜地去除關節軟骨的浮軟骨，或者切除病變部位。
[0490](手術后實施aPDT，S611 至 S6I2)
[0491]對于感染性關節炎的殺菌治療或者對于非感染性關節炎的感染性疾病的預防，在手術后實施aPDT (S611)。由于該步驟與手術前aPDT的步驟(S6061至S6067)相似，所以省略詳細描述。
[0492]如果在治療時實施aPDT，那么用于可視化光敏劑的漂白量的數據是指用于可視化殺菌進展的數據。
[0493]此外，如果在治療時實施aPDT，那么可在手術期間實施aPDT，或者可在手術期間或者在手術之后多次實施aPDT。
[0494]醫生基于顯示于顯示單元21A上的圖像來確定漂白量是否足夠減少,如步驟S607中(S612)。如果確定為足夠(是)，那么關閉光照射。
[0495]如果確定為不足夠(否)，那么處理返回到S611，并且重復處理。
[0496](手術完成，S613至 S615)
[0497]然后，醫生利用生理鹽水等清洗關節腔J3 (S613)。該步驟可在步驟S611之前進行。當如上所述灌注生理鹽水時，該步驟可以不進行。
[0498]從插入孔J4移除關節鏡41A和手術器械S (S614)，進一步移除外層管J41，并且縫合插入孔J4 (S615)。
[0499]如上所述，根據第六實施方式，使用醫療裝置IA可以有效且迅速地預防和治療關節炎中的感染性疾病。以此方式，可以預防在手術期間由細菌感染引起的感染性關節炎復發和發展，并且抑制了發展多重耐藥細菌的風險。此外，可以減少患者服用抗生素的負擔。
[0500](可替換實施方式)
[0501 ] 在第六實施方式中，使用光源55A以及與關節鏡41A分開的治療探針3A來照射激發光。可替換地，關節鏡也可用作治療探針(照射單元和拍攝圖像單元)。
[0502]圖46為示出根據第六實施方式的可替換實施方式的醫療裝置IAa的結構的示意截面圖。醫療裝置IAa被構造為關節鏡。醫療裝置IAa包括光源34Aa、拍攝圖像單元33Aa、關節鏡3Aa、顯示單元21Aa和主單元5Aa。
[0503]光源34Aa為例如設置于關節鏡3Aa前端處的LED (發光二極管)，并且發射具有屬于光敏劑吸收波段的波長的光。
[0504]醫療裝置IAa可具有用于提供照射光以獲取實際圖像的光源43Aa。光源43Aa不同于光源34Aa，并且連接到關節鏡3Aa。
[0505]拍攝圖像單元33Aa具有:設置有光學系統(未示出)的光接收路徑331Aa ;以及光電二極管332Aa，諸如CXD圖像傳感器，并且獲取治療部位處的熒光圖像和實際圖像。
[0506]顯示單元21Aa可顯示由拍攝圖像單元33Aa獲取的實際圖像、可視化熒光強度隨時間的變化的圖像(參見圖42中211A)等。
[0507]主單元5Aa包括控制和分析器54Aa以及圖像接收單元56Aa。圖像接收單元56Aa被構造為光檢測器，用于檢測從來自光源34Aa的光照射的治療部位發射的熒光，并且接收從拍攝圖像單元33Aa發送的滑膜的熒光圖像數據或者實際圖像數據。控制和分析器54Aa基于由圖像接收單元56Aa檢測到的熒光以及所獲取的實際圖像數據，來輸出用于可視化熒光強度隨時間的變化的數據中至少一個。
[0508]通過上述結構，即使關節鏡41Aa具有小直徑，也可以從關節鏡41Aa照射激發光，并且除用于引導用于獲取實際圖像的激發光的光纖外，無法設置用于引導光敏劑用激發光的光纖(照射探針)。
[0509]醫療裝置IAa可具有開關38Aa，用于切換拍攝圖像單元33Aa從治療部位獲取熒光圖像的模式和拍攝圖像單元33Aa獲取實際圖像的模式。
[0510]開關38Aa包括可設置于光接收路徑331Aa上的光纖381Aa和用于設置或者撤離光接收路徑331Aa內的光纖381Aa的機構382Aa。
[0511]光纖381Aa可將待發射光的波長限制為屬于光敏劑吸收波段的波長，并且例如由BPF構成。
[0512]機構382Aa可連接到控制和分析器54Aa，并且可由控制和分析器54Aa驅動控制。以此方式，可自動驅動機構382Aa。可替換地，機構382Aa可被構造為使得可手動切換光纖38 IAa的位置。在這種情況下，機構382Aa可被構造為具有形成于關節鏡3Aa上的插入部以及用于引導光纖381Aa從插入部插入到光接收路徑331Aa中的引導部，從而安裝和拆卸光纖 38IAa。[0513]在拍攝圖像單元33Aa獲取實際圖像的模式中，機構382Aa將光纖381Aa從光接收路徑331Aa撤離。因此，醫療裝置IAa可用作用于獲取和顯示病變部位的實際圖像的關節鏡。另一方面，在拍攝圖像單元33Aa從治療部位獲取熒光圖像的模式中，光纖381Aa設置于光接收路徑331Aa上。因此，醫療裝置IAa可用作用于參照光敏劑的漂白量隨時間的變化來治療或者預防感染性疾病的裝置。
[0514]通過醫療裝置lAa，用于關節鏡手術的器械數目可減少。因此，用于治療探針的插入孔數目的增加不是必須要，從而導致微創手術。此外，在一個插入孔中利用治療探針改變手術鉗等也不是必須的。因此有可以進一步降低來自插入孔的感染風險。
[0515]照射單元可具有用于漫射發射光的漫射件。
[0516]圖47為根據第六實施方式的可替換實施方式的治療探針3Ab的前端的示意截面圖。光漫射板341Ab作為漫射件設置于從照射單元34Ab的光纖發射光所經由的發射出口342Ab處。以此方式，發射光被漫射，并且可利用光照射滑膜的更寬廣區域。因此可以提高滑膜中殺菌效果和免疫賦活化作用。
[0517]此外，上述治療探針3A包括能夠引導光的光纖的照射單元34A。可替換地，治療探針3A可包括如第三實施方式中的側向照射和針形照射單元。
[0518]此外，顯示于上述顯示單元21A上的用于可視化熒光強度隨時間的變化的圖像并不限于如圖42所示的熒光強度繪制，并且可為橫軸表示時間以及縱軸表示熒光強度或者漂白量的曲線圖。這允許醫生確認熒光強度隨時間的變化。
[0519]可替換地，醫療裝置可具有與根據第一實施方式的牙科裝置類似的能夠獲取三維關節模型的結構。
[0520]此外，上述醫療裝置IA具有包括多普勒儀31A和氧飽和度計32A的結構，但可以不包括它們兩個或者其中一個。
[0521]醫療裝置還可包括上述空氣吹入單元(參見圖26)。
[0522](第七實施方式)
[0523]作為第七實施方式，將描述用于腹腔鏡手術預防和治療的醫療裝置。
[0524]近年來，使用腹腔鏡的腹腔鏡手術在婦科、泌尿科等領域中廣泛實施。
[0525]圖48為示出腹腔鏡手術的示意圖。
[0526]腹腔C2為由腹膜Cl、隔膜(未示出)等包圍的體腔。多個器官C3 (諸如消化器官、泌尿器官和生殖器官)設置于腹腔C2內。[0527]腹腔鏡裝置4B包括具有插入部41IB的腹腔鏡41B、連接到腹腔鏡41B的主單元42B和光源43B以及監視器44B。
[0528]與關節鏡相似，腹腔鏡41B為硬鏡。
[0529]在腹腔鏡手術下，通過腹膜Cl形成一些插入孔C4。腹腔鏡41B的插入部411B以及手術器械S (諸如手術鉗)插入每個插入孔C4中。通過腹腔鏡41B捕獲的圖像顯示于監視器44B上。醫生使用手術器械S來實施手術，同時直觀識別圖像。
[0530]此外，在腹腔鏡手術下，細菌感染會帶來高風險。目前，在手術完成之前，生理鹽水注入和去除重復二次或者三次以清洗腹腔，從而清洗腹腔以控制感染風險。然而，通過手術很難避免感染可能性。
[0531]此外，在腹腔鏡手術下，可通過實施預防性aPDT進一步降低感染風險。實施腹腔鏡手術的一些疾病可以伴隨著感染性疾病。在這種情況下，在治療時實施aPDT以對細菌殺菌，從而降低二次感染風險。
[0532]在第七實施方式中，與第六實施方式類似，在腹腔鏡手術之前實施預防性aPDT，并且在手術之后實施預防性或者治療性aPDT。根據第七實施方式的aPDT中的治療部位可為腹腔C2。作為治療部位的“腹腔”表示充滿生理鹽水等的腹腔C2、插入孔周圍的腹膜C4、感染疾病的器官C3等，并且可根據實施腹腔鏡手術的疾病狀態適宜地設定。
[0533]通過相同參考標號來表示根據第七實施方式的醫療裝置IB中與根據第六實施方式的醫療裝置IA相似的示意結構，并且下文中將省略其詳細描述。
[0534]根據第七實施方式的治療探針3A被構造為具有這樣的尺寸使得治療探針3A可穿過用于腹腔鏡手術的插入孔C4，并且例如具有大約3mm至IOmm直徑。
[0535]圖49為示出使用上述醫療裝置IB的診斷和治療流程的流程圖。圖50示出使用醫療裝置IB實施aPDT。參考圖49和圖50，將描述診斷和治療流程。
[0536](診斷，S701)
[0537]手術前，對實施腹腔鏡手術的疾病進行診斷(S701)。具體地，對患者做大量檢查，包括射線攝像檢查、超聲波檢查、血液化驗等。在該步驟中，當醫生診斷疾病并且確定進行腹腔鏡手術是必要時，由醫生向患者說明并且患者經受腹腔鏡手術。
[0538](腹腔鏡手術準備，S702至S705)
[0539]在推送到手術室的患者經受包括麻醉施加的預定程序之后，醫生切開腹部皮膚(S702)。以此方式，多個小切口(未示出)形成于皮膚上。例如，小切口具有大約5mm至12mm直徑。
[0540]接著，通過小切口，二氧化碳注入到腹腔C2 (S703)。以此方式，為了便于手術，腹腔C2具有膨脹容積。此外，可注入生理鹽水來代替二氧化碳，或者在手術期間可灌注生理鹽水。
[0541]每個外層管(套管針)C41插入小切口中。然后，形成穿過腹部肌肉或者腹膜的插入孔C4，并且套管針C41設置于插入孔C4上(S704)。套管針C41為用于從插入孔C4插入腹腔鏡41B和手術器械S的路徑，并且具有密封保持插入孔C4使得二氧化碳等不會外泄的功能。
[0542]然后，醫療裝置IB的腹腔鏡41B和治療探針3A插入到插入孔C41中(S705)。因此，腹腔鏡41B和治療探針3A的前端設置于腹腔C2內。[0543](手術前實施aPDT，S706 至 S707)
[0544]然后，在實際手術之前，實施手術前預防性aPDT (S706)。以此方式，治療部位周圍的免疫系統被激活，并且可降低感染風險。該步驟與根據第六實施方式的手術前aPDT(S606)相似，并且因此下文中省略其詳細描述。
[0545]醫生基于顯示于顯示單元21A上的圖像來確定漂白量是否足夠減少(S707)。如果確定為足夠(是)，那么關閉光照射。
[0546]如果確定為不足夠(否)，那么處理返回到S706，并且繼續aPDT。
[0547]接著，實施腹腔鏡手術。
[0548](腹腔鏡手術的實施，S708至S710)
[0549]醫生通過腹腔鏡41B觀察腹腔C2內的病變部位(S708)。根據觀察結果，使用手術器械S實施手術(S709)。以此方式，適宜地隔離病變部位。
[0550]然后，醫生利用生理鹽水等清洗腹腔C2 (S710)。該步驟可以在步驟S711之后進行。當如上所述灌注生理鹽水時，該步驟可以不進行。
[0551](手術后實施aPDT，S711 至 S712)
[0552]對于感染性疾病的殺菌治療或者對于非感染性疾病的感染性疾病的預防，在手術后實施aPDT (S711)。由于該步驟與手術前aPDT的步驟(S6061至S6067)相似，所以省略詳細描述。
[0553]如果在治療時 實施aPDT，那么用于可視化光敏劑的漂白量的數據是指用于可視化殺菌進展的數據。
[0554]此外，如果在治療時實施aPDT，那么可在手術期間實施aPDT，或者可在手術期間或者在手術之后多次實施aPDT。
[0555]醫生基于顯示于顯示單元21A上的圖像來確定漂白量是否足夠減少,如步驟S707中(S712)。如果確定為足夠(是)，那么關閉光照射。
[0556]如果確定為不足夠(否)，那么處理返回到S711，并且重復處理。
[0557](手術完成，S713至 S714)
[0558]然后，醫生移除腹腔鏡41B，從插入孔C4移除治療探針3A和手術器械S (S713)，并且縫合插入孔C4 (S714)。
[0559]如上所述，根據第七實施方式，使用醫療裝置IB可以有效且迅速預防和治療腹腔鏡手術中的感染性疾病。以此方式，可以預防手術期間由細菌感染引起的感染復發和發展，并且抑制發展多重耐藥細菌的風險。此外，可以減少患者服用抗生素的負擔。
[0560](可替換實施方式)
[0561 ] 在第七實施方式中，通過從插入孔C4插入治療探針3A來照射激發光。可替換地，在縫合插入孔C4之前，可在插入孔C4外部周圍照射激發光。以此方式，具有最高感染風險的插入孔C4可得到有效殺菌并且防止被感染，并且通過將治療探針3A插入到腹腔C2中也可控制感染風險。
[0562]圖51A和圖51B示出根據第七實施方式的可替換實施方式使用治療探針3Ac照射aPDT。醫療裝置IB還包括用于將所照射的激發光反射的反射單元37A。
[0563]反射單元37A整體具有傘狀結構。換言之,反射單元37A包括:覆蓋構件371A,能夠自由打開和閉合并且反射激發光；以及棒狀支承構件372A，用于支承覆蓋構件37IA并且連接到治療探針3Ac的前端。兩個構件被設置為從治療探針3Ac的前端突起。覆蓋構件371A的內表面形成反射平面373A。反射平面373A可反射具有例如從照射單元34Ac發射的波長的光。
[0564]圖51A示出覆蓋構件371A為關閉。在這種情況下，與閉合傘相似，反射單元37A整體處于棒形，并且治療探針3Ac可將來自照射單元34Ac的激發光照射到正面方向。
[0565]另一方面，圖5IB示出覆蓋構件37IA被打開。反射平面373A被設置為面對插入孔C4周圍的腹膜Cl。以此方式，發射到正面方向的光被反射平面373A反射，并且可照射腹膜Cl。
[0566]根據第七實施方式的可替換實施方式，激發光可有效地照射插入孔C4周圍的腹膜Cl。因此，具有高感染風險的插入孔C4周圍的腹膜Cl可得到有效殺菌，并且腹膜Cl中免疫系統可被激活。
[0567]反射單元37A并不限于設置于治療探針3Ac處的結構。例如，腹腔鏡41B可具有反射從治療探針3A照射的光的反射單元37A。以此方式，可以調整治療探針3A和反射單元37的位置，從而有效地反射激發光。
[0568]此外，反射單元37A可被構造為獨立反射裝置370A，如圖52所示。在這種情況下，反射裝置370A可為一次性以更衛生地使用。
[0569]如第六實施方式的可替換實施方式所示，腹腔鏡也可用作治療探針(參見圖46 )。
[0570]由于腹腔鏡通常比關節鏡具有更大直徑，所以它并不限于光源(諸如LED)設置于前端處的結構。例如，與第六實施方式相似，光源可設置于主單元處，并且設置連接到光源的照射探針，諸如光纖。
[0571]醫療裝置IB還可包括用于在腹腔內灌注生理鹽水的流路6B作為灌注部。
[0572]圖53為示出根據第七實施方式的可替換實施方式的治療探針3B的前端表面的平面圖。治療探針3B包括照射探針34B、具有BPF33B的CMOS或者CXD圖像傳感器或者成像光纖作為拍攝圖像單元以及流路6B。
[0573]通過流路6B，可以在腹腔內灌注生理鹽水以進一步降低感染風險。此外，在未設置用于充塞插管等的獨立插入孔的情況下，可實施較低侵入性手術。
[0574](第八實施方式)
[0575]在第八實施方式中，將描述用于膽總管結石治療和復發預防的醫療裝置。
[0576]圖54為示出膽總管結石治療的示意圖。膽總管BI具有管狀結構，其中在肝L內部和外部行進的多個肝內膽管B2匯聚于膽總管BI，并且與十二指腸D相通。膽總管BI連接到膽囊G。
[0577]膽總管結石為結石St堵塞膽總管BI的疾病。其中一個原因為膽囊石落到膽總管BI (落下結石)。其它原因為膽總管BI內細菌感染。換言之，諸如大腸桿菌的細菌產生粘膜流體以形成生物薄膜。膽紅素、鈣等結合到生物薄膜以形成原發性結石。
[0578]使用內窺鏡治療膽總管結石。換言之，從十二指腸D插入內窺鏡3C,內窺鏡3C為軟鏡，并且前端3Ca設置于膽總管BI的開口周圍。此外，籃狀插管(未示出)等插入到膽總管BI中，并且去除膽總管BI內的結石St。
[0579]即使細菌感染與原發性結石無關，但由于內窺鏡治療的二次感染，復發風險也不可否認。[0580]在第八實施方式中，與根據第六實施方式的可替換實施方式的醫療裝置IAa相似，包括LED等的光源34C設置于內窺鏡3C的前端3Ca處，并且在去除結石之后，利用激發光照射作為治療部位并施加有光敏劑的膽總管BI。以此方式，可以實施aPDT，以防止膽總
管結石復發。
[0581]參考圖54，醫療裝置IC包括內窺鏡3C、監視器21C、主單元5C、設置于內窺鏡3C處的拍攝圖像單元33以及光源34C。如上所述，內窺鏡3C為軟鏡，并且可具有操作部(未示出)或者到主單元5C等的連接部。監視器21C和主單元5C的結構與根據第六實施方式的可替換實施方式的醫療裝置IAa相似，因此省略其詳細描述，并且將描述內窺鏡3C的結構。
[0582]圖55為示出內窺鏡3C的前端3Ca的結構的平面圖。
[0583]光源34C、物鏡333C、內窺鏡照射探針39C和手術鉗插入部6C設置于前端3Ca處。
[0584]光源34C為與如圖46所不的光源34Aa相似的LED,并且發射具有屬于光敏劑吸收波段的波長的光。光源34C也為照射單元。
[0585]物鏡333C包括在拍攝圖像單元33C中，并且設置于拍攝圖像單元33C的光接收路徑(未示出)的前端處。
[0586]拍攝圖像單元33C包括物鏡333C、光電二極管(未示出)(參見圖46)和引導光到光電二極管的光接收路徑。拍攝圖像單元33C的光電二極管處獲取的圖像數據發送到主單元5C的圖像接收單元(參見圖41和圖45)。
[0587]內窺鏡照射探針39C用于在通過內窺鏡捕獲圖像時照明實際圖像。
[0588]手術鉗插入部6C具有諸如手術鉗的手術器械插入的中空結構。手術鉗插入部6C可為液體(諸如生理鹽水)或者氣體流路。
[0589]參考圖54描述實際aPDT。
[0590]在去除結石之后，光敏劑經由插管等從手術鉗插入部6C施加到膽總管BI。利用從光源34C發射的激發光照射膽總管BI。
[0591]顯示單元21C顯示用于可視化熒光強度隨時間的變化的圖像。
[0592]醫生參照顯示于顯示單元21C上的圖像，并且確定熒光強度減少(漂白量)是否足夠。如果足夠，那么終止照射以結束使用內窺鏡的手術。
[0593]以此方式，可以有效地治療和預防膽總管結石復發。
[0594]此外，作為第八實施方式的可替換實施方式，醫療裝置可適用于其它疾病。
[0595](關于其它疾病的可替換實施方式)
[0596]疾病之一為涎石病。
[0597]涎石病為結石形成于唾液管或者唾液腺中的疾病。雖然詳細原因尚不清楚，但據說，唾液中所含的鈣沉積于異物周圍或者細菌進入唾液管中。
[0598]涎石病治療方法包括使用硬鏡對病變部位捕獲圖像并且物理去除結石。在結石去除前后，在作為病變部位的唾液管或者唾液腺處實施aPDT，藉此可以殺菌并防止感染細菌的復發。在這種情況下，可使用具有與上述醫療裝置IAa相似的結構的內窺鏡裝置。
[0599]另一個治療方法包括切開口腔底部并且從唾液管出口去除結石。然后，在結石去除之后，可以在口腔底部切口處實施aPDT。在這種情況下，可使用具有與上述醫療裝置IA相似的結構的醫療裝置。
[0600]醫療裝置可適用于口腔根管治療。[0601]根管形成于牙齦內，并且為容納牙神經的管。當牙神經由于齲齒而感染細菌時，從根管去除神經的治療是必要的。在根管治療之后，附著到根管壁等的層(稱為涂層)的去除是必要的。當通過治療儀器機械清洗根管時，由于將切割牙本質表面或者組織碎片附著到根管壁而形成涂層。在涂層中，容易滋生細菌。目前，通過清洗液(諸如EDTA或者蒸汽泡沫)來去除涂層。
[0602]除涂層去除治療外，在涂層去除前后，在作為治療部位的根管處實施aPDT。以此方式，可以確定性地對根管殺菌以有助于復發預防。
[0603]在該可替換實施方式中，可使用具有與例如根據上述第六實施方式的醫療裝置IA相似的結構的醫療裝置。
[0604]疾病并不限于上述疾病，并且使用上述醫療裝置在作為治療部位的其它感染疾病病變部位或者具有感染風險的部位處可實施aPDT。
[0605]此外，上述醫療裝置可用于aPDT以治療和預防動物感染以及人類感染。具體地，上述醫療裝置可以適用于尿路結石等的治療和復發預防。
[0606]本發明可具有以下構造。
[0607]( I) 一種牙科裝置，包括:
[0608]光源，用于發射光以照射口腔中的牙齒、牙齦、牙斑和牙結石中的至少一個；
[0609]光檢測器，用于檢測從所述光源的光所照射的口腔發出的熒光；以及
[0610]控制單元，用于基于由所述光檢測器檢測到的熒光來輸出用于可視化熒光強度隨時間的變化的第一數據。
[0611](2)根據以上(I)所述的牙科裝置，其中，
[0612]通過照射光激發 的光敏劑分布于牙齦的深度方向上，使得所述光敏劑結合或者吸入牙周細菌中，并且
[0613]所述控制單元基于從光照射至的光敏劑發出的熒光強度在牙齦深度方向上的分布輸出所述第一數據。
[0614]( 3 )根據以上(2 )所述的牙科裝置，其中
[0615]所述控制單元基于算得的基態光敏劑在深度方向上的分布隨時間的變化、所算得的深度方向上光強度分布隨時間的變化和由所述光檢測器檢測到的牙齦表面上的熒光強度，來計算深度方向上熒光強度隨時間的變化。
[0616](4)根據以上(I)或者(2)所述的牙科裝置，其中，
[0617]所述熒光強度隨時間的變化示出牙周細菌的殺菌進展。
[0618]( 5 )根據以上(I)至(4 )中任一項所述的牙科裝置，其中，
[0619]通過照射光激發的光敏劑分布于附著到牙齒和牙齦中的牙斑和牙結石的深度方向上，使得所述光敏劑結合或者吸收到牙周細菌中，并且
[0620]所述控制單元基于從所述光照射的光敏劑發出的熒光在附著到牙齦的牙斑或牙結石的深度方向上的強度分布來輸出所述第一數據。
[0621](6)根據以上(I)至(5)中任一項所述的牙科裝置，還包括:
[0622]圖像接收單元，用于接收具有牙齒和牙齦的口腔的圖像；
[0623]位置信息接收單元，用于接收關于口腔距設定于任意位置上的基準位置的位置信息作為絕對位置信息；和[0624]圖像處理單元，用于將所述圖像接收單元接收的圖像數據與所述位置信息接收單元接收的位置信息相關聯，其中
[0625]所述控制單元將口腔中光照射部位與所述位置信息相關聯，并將用于在口腔圖像上示出光照射部位的第二數據輸出。
[0626]( 7 )根據以上(I)至(6 )中任一項所述的牙科裝置，其中
[0627]光敏劑施加于具有牙齒和牙齦的口腔中，所述光敏劑通過光照射激發并且結合或者吸入牙周細菌中，并且
[0628]所述控制單元基于從光照射至的牙齒或牙齦的表面周圍的光敏劑發射的熒光在牙齒或牙齦的表面上的強度分布來輸出所述第一數據。
[0629]( 8 )根據以上(I)至(7 )中任一項所述的牙科裝置，其中
[0630]所述光為激光和發光二極管光中的一個。
[0631]( 9 )根據以上(I)所述的牙科裝置，其中
[0632]所述光為紅光。
[0633]( IO )根據以上(9 )所述的牙科裝置，其中
[0634]所述光檢測器檢測從紅光照射至的口腔發射的的熒光、反射光和漫射光中的至少一個。
[0635](11)根據以上(I)至(10)中任一項所述的牙科裝置，還包括: [0636]血流量檢測器，用于檢測牙齦的血流量。
[0637](12)根據以上(I)至(11)中任一項所述的牙科裝置，還包括:
[0638]氧飽和度計，用于檢測牙齦的氧飽和度。
[0639](13)根據以上(I)至(11)中任一項所述的牙科裝置，還包括:
[0640]空氣吹入單元，用于吹入空氣到牙齒或者牙齦。
[0641](14) 一種計算方法，包括:
[0642]利用到光敏劑的激發光來照射口腔中施加有光敏劑的牙齦；
[0643]檢測牙齦表面上的熒光強度；以及
[0644]基于算得的牙齦深度方向上基態光敏劑分布隨時間的變化、算得的深度方向上激發光強度分布隨時間的變化和所檢測到牙齦表面上的熒光強度，來計算深度方向上熒光強度隨時間的變化。
[0645](15)—種醫療裝置,包括:
[0646]光源，用于發射光到治療部位，在所述治療部位處實施感染性疾病治療和預防中的至少一個；
[0647]光檢測器，用于檢測從所述光源的光照射的所述治療部位發出的熒光；以及
[0648]控制單元，用于基于由所述光檢測器檢測到的熒光來輸出用于使熒光強度隨時間的變化可視化(visualize)的數據。
[0649]( 16)根據以上(15)所述的醫療裝置，其中
[0650]所述治療部位為關節滑膜、腹腔、膽總管、牙根和唾腺中的至少一個。
[0651](17)根據以上(15)或(16)所述的醫療裝置，其中，
[0652]所述熒光強度隨時間的變化示出所述治療部位處感染性微生物的殺菌進展。
[0653](18)根據以上(15)至(17)中任一項所述的醫療裝置，其中，[0654]通過照射光激發的光敏劑分布到所述治療部位，并且
[0655]所述控制單元基于從光照射的光敏劑發出的所述治療部位處的熒光強度分布來輸出所述數據。
[0656](19)根據以上(15)至(18)中任一項所述的醫療裝置，還包括:
[0657]血流量檢測器，用于檢測所述治療部位的血流量。
[0658](20) 一種計算方法，包括以下步驟:[0659]將光敏劑施加到治療部位，在所述治療部位處實施感染性疾病治療和預防中的至少一個；
[0660]利用至光敏劑的激發光來照射所述治療部位；
[0661]檢測所述治療部位處的熒光強度；以及
[0662]基于從光照射的光敏劑發出的所述治療部位處的熒光強度，來計算所述治療部位處熒光強度的隨時間的變化。
[0663]本發明包含于2012年6月I日向日本專利局提交的日本在先專利申請JP2012-125751和于2013年3月12日向日本專利局提交的日本在先專利申請JP2012-125751和2013-048767中所公開的主題，其全部內容結合于此作為參考。
[0664]本領域技術人員應當理解，根據設計要求和其它因素，可以進行各種修改、組合、子組合和變形，只要它們在所附權利要求或其等同物的范圍內即可。
【權利要求】
1.一種牙科裝置，包括: 光源，用于發射光以照射口腔中的牙齒、牙齦、牙斑和牙結石中的至少一個； 光檢測器，用于檢測從來自所述光源的所述光照射的口腔發出的熒光；以及控制單元，用于基于由所述光檢測器檢測到的熒光來輸出用于使熒光強度隨時間的變化可視化的第一數據。
2.根據權利要求1所述的牙科裝置，其中， 通過照射所述光而被激發的光敏劑分布于牙齦的深度方向上，使得所述光敏劑結合至或吸入牙周細菌中，并且 所述控制單元基于從所述光照射至的光敏劑發出的熒光強度在牙齦深度方向上的分布輸出所述第一數據。
3.根據權利要求2所述的牙科裝置，其中， 所述控制單元基于算得的基態光敏劑在深度方向上的分布隨時間的變化、所算得的深度方向上所述光的強度分布隨時間的變化和由所述光檢測器檢測到的牙齦表面上的熒光強度，來計算深度方向上熒光強度隨時間的變化。
4.根據權利要求3所述的牙科裝置，其中， 所述熒光強度隨時間的變化示出牙周細菌的殺菌進展。
5.根據權利要求1所述的 牙科裝置，其中， 通過照射所述光而被激發的光敏劑分布于附著到牙齒和牙齦中的一個上的牙斑和牙結石中的一個的深度方向上，使得所述光敏劑結合或吸收到牙周細菌中，并且 所述控制單元基于從所述光照射的光敏劑發出的熒光在附著到牙齦的牙斑和牙結石中的一個的深度方向上的強度分布，來輸出所述第一數據。
6.根據權利要求1所述的牙科裝置，還包括: 圖像接收單元，用于接收具有牙齒和牙齦的口腔的圖像； 位置信息接收單元，用于接收關于口腔距設定于任意位置上的基準位置的位置信息作為絕對位置信息；和 圖像處理單元，用于將所述圖像接收單元接收的圖像數據與所述位置信息接收單元接收的位置信息相關聯，其中 所述控制單元將口腔中光照射部位與所述位置信息相關，并將用于在口腔圖像上示出光照射部位的第二數據輸出。
7.根據權利要求1所述的牙科裝置，其中， 光敏劑施加于具有牙齒和牙齦的口腔中，所述光敏劑通過所述光照射而被激發并且結合或者吸收到牙周細菌中，并且 所述控制單元基于從所述光照射的牙齒和牙齦中的一個的表面周圍的光敏劑發出的熒光在牙齒和牙齦中的一個的表面上的強度分布來輸出所述第一數據。
8.根據權利要求1所述的牙科裝置，其中， 所述光為激光和發光二極管光中的一個。
9.根據權利要求1所述的牙科裝置，其中， 所述光為具有屬于所述光敏劑的吸收波段的波長的光。
10.根據權利要求9所述的牙科裝置，其中，所述光檢測器檢測從具有所述波長的光照射的口腔發出的熒光、反射光和漫射光中的至少一個。
11.根據權利要求1所述的牙科裝置，還包括: 血流量檢測器，用于檢測牙齦的血流量。
12.根據權利要求1所述的牙科裝置，還包括: 氧飽和度計，用于檢測牙齦的氧飽和度。
13.根據權利要求1所述的牙科裝置，還包括: 空氣吹入單元，用于吹入空氣到牙齒或者牙齦。
14.根據權利要求2所述的牙科裝置，其中， 所述控制單元根據牙齦表面上漫射和反射的激發光的強度以及在包括光敏劑的吸收效果的情況下的激發光的漫射光和反射光的強度計算牙齦和牙斑的光學系數，以及所述控制單元基于算得的在深度方向上的光學系數隨時間的變化、所算得的深度方向上所述光的強度分布隨時間的變化和由所述光檢測器檢測到的牙齦表面上的熒光強度，來計算深度方向上熒光強度隨時間的變化。
15.—種計算方法,包括: 利用到光敏劑的激發光來照射口腔中施加有所述光敏劑的牙齦； 檢測牙齦表面上的熒光強度；以及 基于算得的牙齦深度方向上基態光敏劑分布的隨時間的變化、算得的深度方向上激發光強度分布隨時間的變化和所檢測到的牙齦表面上的熒光強度，來計算深度方向上熒光強度隨時間的變化。
16.一種醫療裝置，包括: 光源，用于發射光到治療部位，在所述治療部位處實施感染性疾病治療和預防中的至少一個； 光檢測器，用于檢測從所述光源的所述光照射的所述治療部位發出的熒光；和控制單元，用于基于由所述光檢測器檢測到的熒光來輸出用于使熒光強度隨時間的變化可視化的數據。
17.根據權利要求16所述的醫療裝置，其中， 所述治療部位為關節滑膜、腹腔、膽總管、牙根和唾腺中的至少一個。
18.根據權利要求16所述的醫療裝置，其中， 所述熒光強度隨時間的變化示出所述治療部位處感染性微生物的殺菌進展。
19.根據權利要求16所述的醫療裝置，其中， 通過照射所述光輻照而被激發的光敏劑分布到所述治療部位，并且所述控制單元基于從所述光照射的光敏劑發出的所述治療部位處的熒光強度分布來輸出所述數據。
20.根據權利要求16所述的醫療裝置，還包括: 血流量檢測器，用于檢測所述治療部位的血流量。
21.—種計算方法，包括: 施加光敏劑到治療部位，在所述治療部位實施感染性疾病治療和預防中的至少一個； 利用至所述光敏劑的激發光來照射所述治療部位；檢測所述治療部位處的 熒光強度；以及 基于從所述光照射的所述光敏劑發出的所述所述治療部位處的熒光強度，來計算所述治療部位處熒光強度隨時間的變化。
【文檔編號】A61C19/00GK103445877SQ201310199308
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月24日 優先權日:2012年6月1日
【發明者】箱守志穗, 玉村好司 申請人:索尼公司