口腔内スキャナーがどのように機能するか？

ワイヤレス口腔内スキャナーの動作原理

私にとっては、このときが本当に面白くなるときです。前述の通り、TRIOSは1秒間に2,500枚の画像を撮影していますが、どの画像もカメラの平面画像のように2Dです。では、どうやって3Dにするのですか？

Gabijaが説明するところでは、これはフォーカス・スキャンと呼ばれるものです。また、TRIOSが市場の多くのスキャナーと一線を画している点でもあります。また、3Shapeがフォーカス・スキャンに関する特許を数多く取得している理由もここにあります。

企業秘密は明かしませんが、カメラのようにTRIOSにはレンズがあります。カメラのように、レンズシステムは異なる距離に焦点を合わせることができます。TRIOSスキャナーは、フォーカスを自動的に内外に合わせます。同時に、フォーカスレンズが乗っている目盛りがあり、トラック上を前後に移動しながらその位置を追跡します。そのため、撮影されたすべての画像に対応する位置があり、その画像に関連する深度を計算することができます。

そのため、画像が撮影されると、カメラは、この画像にピントを合わせるためにレンズがこの位置にあり、次の画像では画像にピントを合わせることができるようにレンズがこの位置にあったことを認識します。突然ですが、私たちは2つの画像間の深度を測定し、比較しています。

歯は不思議な物体ですね。

でも、ここからが本当に面白い。歯の専門家ならご存知のように、歯はあまりうまく写真に写らない不思議な物体です。TRIOSは、歯の良好な画像を撮影するために、画像を使用し、その画像を歯の表面に投影する必要があります。

そうでなければ、光はすぐに跳ね返るか、歯にしみ込むか、歯を通り抜けるかのどちらかでしょう。それは歯が変だからです。半透明です。Gabijaはこの後、もう少し詳しく説明します。

チェッカーボードから点群へ

その前に、TRIOSの話に戻りましょう...歯に照射される画像は、市松模様のように見えます。TRIOSは、投影されたチェッカーボード画像にピントを合わせるためにレンズが必要な位置を把握し、そこから画像の深度を計算します。市松模様は歯にコントラストを作り出し、歯の透明感を補います。

Gabijaによれば、チェッカーボード画像によって、深さの異なる画像のスライスであるレイヤーを作成することができます。これらのレイヤーが3Dサブスキャンの元となります。

彼女の言葉を借りれば、「レンズ上の目盛りで焦点面までの距離を測定することで、奥行き情報を抽出します。レイヤー化された画像は、2.5GB/secのファイルを40MB/secに圧縮した "多数の点群 "の1つにプールされます。

そう考えると、スキャナーが口腔内の特定の部位をスキャンするのが難しい理由も納得できます。手が届きにくい場所を撮影できるだけでなく、その場所の深さを測定して3D画像を作成する必要があります。

つまり、TRIOSの場合は、そのチェッカーボードを届きにくい場所にバウンスし、ピントを合わせ、撮影深度を特定し、それを1秒間に2500枚の画像で行うということです！

口腔内スキャナーの種類

高価なスキャナーと低価格模型を分けるのもこの点だとMadsは言います。口腔内スキャナーメーカーのソフトウェアがこれらの画像/サブスキャンを処理する能力は、特に臼歯間領域の画像に関しては千差万別です。

スキャナーの低価格模型は、このような難しい表面で苦労しているそうです。 市場に出回っているスキャナーはすべて、光学印象や3Dスキャンを撮ることができます。

しかし、低価格のスキャナーでは、例えば歯と歯の間や咬合面、アンダーカットなど、届きにくい部分からデータを取得するのは困難です。

歯の興味深い光学特性

では、あなたの大好きな歯の話に戻りましょう。Gabijaの言葉を借りれば、"歯はスキャンするにはエキゾチックな表面"。

歯には非常に興味深い光学的特性があります。均一な照明で照らされた歯は、その滑らかな表面と均一な色により、一貫した反射を示します。さらに、光を歯に投影すると、歯は半透明であるため、光の一部が歯の内部で散乱します。正確には、歯のエナメル質は半透明です。

TRIOSでは、3D模型を構築するために、歯の内部ではなく歯の表面をスキャンする必要があります。

口腔内スキャナーの精度

これも完全に理にかなっています。3D画像を作成するため、歯の表面からの深さを正確に測定する必要があるからです。スキャンに基づいてクラウンを作成する場合、歯の内側からミリ単位で測定するのではなく、歯の外側から測定データを取得する方がよいでしょう。半透明が口腔内スキャナーの精度に影響を与える理由がわかりました。

口腔内スキャナーの種類：パウダーと非パウダー

スキャナーが粉を使っていた昔は、もっと簡単でした。パウダーは透明感を消してくれました。問題は粉が面倒で、誰も好まないことです。天然歯の光学的特性についてもっとお知りになりたい方は、Dr. James Fondriestの記事が詳しいです。

歯は半透明で透明ではないため、3Shapeは歯の表面をスキャンするために異なる技術を採用しています。また、入れ歯やその他の修復物を「特徴づける」技術が、非常にユニークな技術である理由でもあります。

口腔内スキャナー技術：偏光

TRIOSが半透明に対抗するために使っている技術は偏光と呼ばれるもので、Gabijaの専門知識の出番です。彼女は、多くのデジタルカメラにも使われている偏光技術が、TRIOSがパウダースキャンを時代遅れにするのに役立ったのだと説明します。

詳細は省きますが、光は鏡面反射、表面散乱、表面下（体積）散乱の3つの方法で歯に反射します。

TRIOSからの光の歯への反射は、これら3種類の方法によってランダムまたは無偏光になります。しかし、偏光テクノロジーとGabijaのようなエンジニアが代替案を考案したのです。この技術により、TRIOSは主に歯の表面から届く光信号の偏光フィンガープリントを区別することができます。

残念なことに、GabijaはTRIOSの偏光技術の応用についてこれ以上話さないようにと言ってきました。彼女の言葉を借りれば、"私たちには秘密が必要なの"。