【0002】牙周牙龈病是口腔的严重感染，若不加治疗，则能够导 致牙齿缺失以及相关问题，并且怀疑牙周牙龈病将引发心脏病发作、 中风、糖尿病、呼吸疾病、早产/体重不足的婴儿甚至死亡。
【0003】牙周病能够影响一颗牙齿或许多颗牙齿。开始时，菌斑 (经常形成在每个人的牙齿上的黏性、无色的薄膜)中的细菌引起牙 龈感染和发炎。
【0004】在该病的轻微形式(龈炎)中，牙龈变红、肿大、容易 出血。通常很少或没有不适。龈炎往往是由不适当的口腔卫生，特别 是缺少使用牙线引起的。在专业治疗和良好的口腔家庭护理下龈炎是 可逆转的。
【0005】未加治疗的龈炎能够发展为牙周炎。随着时间的推移， 菌斑能够变硬成为结石，并且在龈线以下蔓延和生长，在这里，结石 能够成为龈线以下细菌的滋生地。菌斑和结石中的细菌所产生的毒素 继续使牙龈和周围组织疼痛并发炎。随着感染变得更加严重，毒素激 起慢性炎症反应，其中身体本质上在攻击自身，并且支撑牙齿的组织 (韧带)和骨受到破坏和毁坏。
【0006】牙周软组织(牙龈或齿龈和牙周韧带)与牙齿分离，形 成受到感染的牙周袋(牙齿和牙周组织之间的空间)。随着该病的发 展，产生越来越多的破坏性毒素，结果，牙周袋加深，并且更多牙周 组织和骨受到破坏和毁坏。最初，这个破坏过程可以没有症状。最后， 牙齿能够变得松动，并且可能缺失或者不得不拔掉。300种以上不同 类型的细菌能够单独地或联合地存在于人类口腔。由于牙周病医生要 尝试各种抗生素和治疗方式直到开发出有效的治疗计划，因此使得对 牙周病的治疗困难、费时并且昂贵。像任何其它严重感染一样，如果 不用正确类型和剂量的抗生素及时治疗，那么牙周炎能够导致严重的 全身感染(其能够导致许多其它严重的疾病，甚至危及生命)。由于 患者的免疫系统要与这种慢性并且也许严重的感染战斗，因此这能够 创造感染诸如心脏病、中风以及糖尿病的其它严重疾病的机会。
【0007】牙科医生和洗牙师(dental hygienists)检测和测量牙周袋深 度所使用的现行操作方法是一种原始的操作方法，包括锋利的金属探 头，用于插入牙齿和牙龈之间，并且手动地往下压，直到其遇到韧带 的阻力。到达韧带的深度由此得到测量，并且指示出临床附着缺损的 数值(韧带的缺损)，其能够指示可能存在的牙周病的数量。该方法 对患者来说通常是痛苦、有创、流血、不准确以及主观的。由于很难 在每次测量中施加相同量的力，导致检查者自身和检查者之间在测量 中有很高变化，因此这尤其不准确和主观。因为检查者不知道龈线下 所存在组织的类型以及探头是接触到还是刺穿该组织，所以增加了困 难。此外，牙科专家对患者血液的暴露增加了对肝炎、HIV以及其它 传染病的暴露的风险。
【0008】此外，现行操作方法由于是回顾性分析并且只能测量到 已损失显著量的组织，因此限制了其作为在早期诊断牙周病的工具的 效力。此外，该方法典型地需要用两个人来执行该项测试，实际做测 量的检查者和通常手工记录测量的记录员。检查者通常是诸如牙科医 生、洗牙师或牙周病医生的牙科保健专家。记录员也可以是牙科保健 专家，但也可以是诸如诊所助手的具有较少技能的个人。牙科医生面 对的另一个问题是难以确定患者状况的长期趋势，因为所有信息都包 含在大量通常跨越许多年的纸制(即，模拟)记录中。结果，通常只 审查最近的一个或两个记录，用于与当前测试结果比较，但这可能不 足以精确地反映患者正在逐渐恶化的牙周状况。
【0009】关于现存手动探头操作方法的另外一个问题是其典型地 能够破坏愈合过程。反复试验法能够撕开新愈合的组织，并且能够使 痊愈延长数周或数月。此外，它能够让细菌进入伤口和患者的血流， 这能够导致感染(即，菌血症)。实际上，300种以上不同类型的细 菌能够单独地或结合地存在于人的口腔。由于牙周病医生要尝试各种 抗菌素和治疗方式直到制定出有效的治疗计划，因此这使得治疗牙周 病困难、费时并且昂贵。
【0010】图1是对左边健康牙齿100与右边患有牙周病的牙齿 106进行比较的示意图。健康牙齿100具有完整健康的骨高度104、 健康的牙周韧带103以及健康的牙龈/齿龈102。患病牙齿106呈现出 牙龈/齿龈缺失116、牙周韧带附着缺损(临床附着缺损)115以及牙 槽骨高度114的吸收，其导致牙周袋112的形成。患病牙齿106还呈 现出菌斑108和牙垢/结石110的增长。如果牙周状况没有得到诊断 和纠正，那么患病牙齿可能缺失或者不得不拔掉。
【0011】图2是关于图1中所示牙齿100、106的更详细的示意图。牙 齿100、106具有牙釉质部分118和牙根部分120。牙根部分120通过牙周 韧带126连接到牙龈122。牙龈122的顶部称为龈线124。如图2中所示， 牙龈124已经退缩。然而，在某些情况下，牙龈122可能发炎，并且由于 水肿而导致龈线124上升。
【0012】在牙周韧带126的顶部的是牙周韧带126的上边界130。在牙 周韧带126的上边界130和牙釉质部分118之间的是结合上皮128。在建康 牙齿100中，牙周韧带126的上边界130、结合上皮128的底部和牙釉质部 分120相遇在釉-牙骨质界132处。在患病牙齿106中，牙垢或结石110和 中性粒细胞138蔓延进入结合上皮128和开口牙周袋112的牙周韧带126。 如果牙周袋112位于龈线124和釉-牙骨质界132之间，那么患者的状况称 为龈炎。如果牙周袋112延伸到釉-牙骨质界132以下，那么患者的状况称 为牙周炎。此外，牙周袋112的生长可能不规律并且导致中间特征136。
【0013】经常，事先相对于龈线124作出袋深度的测量。然而，如上所 述，龈线124可以由于退缩或水肿而变化。因此，在测量袋深度中使用龈 线(或者齿龈的独立缘)124可以导致袋深度的测量不精确和大范围变化。 和龈线124相反，釉-牙骨质界132的位置保持不变。因此，在测量袋深度 中使用釉-牙骨质界132提供了关于随时间测量的更好和更一致的方法，并 且其是优选的。手动探测还用以确定龈线以下是否存在结石、在哪颗牙齿 以及确切位置。该方法能够是不精确的。
【0014】因此，想要得到的是一种能够使用龈线和釉-牙骨质界132这 两者作为参照，对牙周附着缺损进行无痛、无创、精确并且具有重现性测 量的方法。还想要得到的是一种用于确定龈线以下是否存在结石和在哪颗 牙齿上的准确方法。

【0015】本发明涉及一种用于检测和测量附着缺损(牙周病的指标) 的系统。本发明合并使用超声技术以测量牙齿的龈线和釉-牙骨质界两者到 牙周袋的底部之间的差别深度。和需要在牙齿和牙龈之间插入锋利金属探 头的常规方法相反，本发明提供一种无痛、无创、无痛、不流血、准确、 快速、客观以及数字化的系统和方法。
【0016】本发明提供一种用于检测和测量有关牙周病的牙周组织破坏 的系统，其包括：手机(handpiece)，其具有超声换能器和声透镜；控制器单 元，其具有判别分析软件，该判别分析软件包括小波算法；以及液体供应。
【0017】本发明还提供一种用于检测和测量牙周病的手机，包括：水 久手柄，其具有在第一末端中的凹腔和对准槽；超声换能器，其位于永久 手柄的第一末端中的凹腔中；液体供应；以及一次性罩，该一次性罩具有 在其内部的突出物，该突出物适于放入该对准槽。
【0018】本发明还提供一种用于检测和测量牙周病的手机，包括：连 续弯曲的手柄；超声换能器；以及液体供应。
【0019】本发明还提供一种用于检测和测量牙周病的方法，包括：用 能够传播声波的液体填充牙周袋；将至少一个声波传输进入牙周袋；感测 来自该牙周袋的至少一个返回声波；以及通过测量至少一个所传输声波穿 过该牙周袋并返回所用的时间来确定该袋深度。
【0020】本发明还提供一种用于执行牙周检查的方法，包括：给牙科 医生或者洗牙师提供至少一个超声牙周系统；以及牙科医生或者洗牙师对 每次患者的访问收费。
【0021】本发明还提供一种用于分析超声回波的判别分析算法，包括： 处理波形；检测峰值；以及判别峰值，其中该判别分析算法使用连续小波 变换。
附图说明
【0022】图1是示出在左边的健康牙齿和在右边的患牙周病的牙齿的 示意图；
【0023】图2是图1中所示牙齿的更详细的示意图；
【0024】图3是根据本发明第一实施例的牙周系统的透视图；
【0025】图4是依据本发明的原理的另一可选择的牙周系统；
【0026】图5是示出本发明一个方面的系统的透视图；
【0027】图6是示出本发明另一个方面的系统的透视图；
【0028】图7是示出本发明另一个方面的系统的透视图；
【0029】图8是限据本发明一个实施例的分解手机的示意图；
【0030】图9是图8中所示手机的组装的示意图；
【0031】图10是具有声透镜的本发明实施例的示意图；
【0032】图11是具有脚踏板控制的本发明实施例的功能布局；
【0033】图12是示出使用企业门户的本发明实施例的示意图；
【0034】图13是根据本发明一个实施例的分解手机的示意图；
【0035】图14是图13中所示手机的组装的示意图；
【0036】图15是本发明的软件布局的示意图；
【0037】图16是示出本发明实施例的操作模式的流程图；
【0038】图17是示出本发明实施例的屏幕流程的流程图；
【0039】图18是本发明实施例的初始登录屏幕的截屏；
【0040】图19是本发明实施例的主屏幕的截屏；
【0041】图20是本发明实施例的账户屏幕的截屏；
【0042】图21是本发明实施例的选项屏幕的截屏；
【0043】图22是本发明实施例的患者记录屏幕的截屏；
【0044】图23是本发明实施例的患者图表屏幕的截屏；
【0045】图24是本发明实施例的录入牙齿状况数据屏幕的截屏；
【0046】图25是本发明实施例的测量袋深度屏幕的截屏；
【0047】图26是本发明实施例的校准屏幕的截屏；
【0048】图27是本发明实施例的查看牙齿历史屏幕的截屏；
【0049】图28是本发明实施例的查看整个患者图表屏幕的截屏；
【0050】图29是本发明实施例的患者历史选择屏幕的截屏；
【0051】图30是本发明实施例的帮助屏幕的截屏；
【0052】图31是示出数据采集和分析的流程图；
【0053】图32是示出数据录入操作者选项的流程图；
【0054】图33是外部接口布置的示意图；
【0055】图34是本发明实施例的手机的头部和尖端部分的示意图；
【0056】图35是示出流量对超声测量影响的绘图；
【0057】图36是示出墨西哥帽小波的绘图；
【0058】图37是示出Morlet小波的绘图；
【0059】图38是示出小波尺度相对于信号频率的绘图；
【0060】图39是示出波峰判别的绘图。

【0061】和检测和测量牙周附着缺损的常规方法相反，根据本发明的 系统和方法合并了超声技术。该系统和方法给牙科医生及其患者提供了无 痛、无创、不流血、非常精确、客观、自动、快速、数字化和廉价的方法， 用于有效地诊断、检测以及评估有关牙周病的附着缺损，创建数字牙科记 录，并且经由连续的测量来监测治疗。该系统采用模拟测量，将模拟超声 测量转换成数字数据，并且计算牙周袋深度(优选地，从龈线和釉-牙骨质 界两者到牙周韧带的上边界的距离)。根据本发明的方法使牙科医生能够在 牙周病的最早阶段(这时治疗既容易又廉价)，并且在身体的免疫系统变弱 而易于感染其它疾病之前检测牙周病。通过提供有关在清洁之前和之后存 在于龈线以下齿面上的结石(即，硬化的菌斑)存在的定性信息，还允许 牙科医生更容易和有效地清洁其患者的牙齿。此外，由于本质上消除了检 查者之间和检查者自身的变化，因此该方法本质上是独立于检查者的。
【0062】和诊断牙周病的现有技术方法相反，本发明的牙周系统允许 牙科医生数字化地叠加患者的当前测试，并且容易和快速地将其与包含在 患者的电子医疗记录中的一些、许多或者全部的在先测试进行比较。本发 明的牙周系统的附加优点包括该测试可以仅由一个人(和两个人相反)进 行，并且其典型地仅需要四分钟(和大约十分钟相反)来完成。
【0063】本发明的一个优选实施例在图3中示出。在该实施例中，牙 周系统200包括手机202和显示器/控制器单元204(图4)。显示器/控制器 单元204包括用于控制、采集以及处理信号的电路板(未示出)和软件、 数据存储器(未示出)、用于保存用作信号耦合器的液体的贮液器236、至 少一个液流连接器240、电连接器238以及软件和数据存储器。显示器/控 制器单元204优选地是紧凑的，但包括大触摸屏205。因为显示器/控制器 单元204包含其自身的贮液器236，所以它可用于没有供水的地方。此外， 贮液器236不需要位于如图中所示显示器/控制器单元204的那侧。例如， 它可以位于显示器/控制器单元204的底部或者后部。此外，出于本公开的 目的，词语“液体”包含凝胶。
【0064】所述软件包括先进的判别分析算法。任选地，它还可以包括 诊断医学成像能力。牙周系统200使用超声信号(即，声纳波)，以检测、 量化以及描绘从釉-牙骨质界132开始到龈线124以下的牙周韧带126的上 边界130(即，每颗牙齿的牙周袋112的深度)，同时还提供关于在龈线124 以上或以下结石和菌斑110、108的存在的定性信息。牙周系统200将模拟 超声信号转换成数字信号，并且数字化存储每颗牙齿106的袋深度112及其 随时间的变化。这极大地帮助了牙科医生的诊断，并且这将作为牙周病的 程度和严重度以及其治疗计划的效果的指标。优选地，整个测试完全计算 机化，并且执行该测试的人可以数字化地记录所有患者信息。优选地，牙 科医生一次输入关于每颗牙齿的基本数据(例如，缺失牙齿或者桥的位置)， 并且其将出现在所有随后的屏幕上。
算法
【0065】牙周系统200的判别分析算法，使用变换算法，将从换能器 接收的超声波形转换成袋深度读数。该算法使用信号处理技术，其通常用 于远程通信，以检测低电平信号并且将其从背景噪声中分离。
【0066】该算法分三个步骤执行：波形处理、峰值检测以及峰值判别。
小波变换
【0067】在一个实施方式中，使用墨西哥帽(Mexican Hat小波在原始信 号上执行连续小波变换(CWT)，Ψs(x)：
Ψ(x)＝2πw-1/2[1-2π(x/w)2]e-π(x/w)^2
以及
Ψs(x)＝s-1/2Ψs(x/s)
其中：
·小波的宽度w在本发明的一个方面中设定为1.2，以及
·将小波的尺度s设定为下列值：3.5、4.21、5.26、6.58以及7.89。 小波的宽度和尺度的选择应以10MHz换能器的频率范围为目标。则，函数 f的小波变换等于：
W(s，t)＝∑f(x)Ψs(x-t)
小波选择
【0068】选择墨西哥帽小波(参见图36)是因为，用小波中仅仅1.5 的“振动(oscillation)”，比诸如Morlet小波(图37)的包含更多振动的小波， 提供了更好的时间分辨率。折衷的地方在于降低了频率分辨率。对于本发 明的本实施例而言，时间分辨率典型地比频率更重要，频率的范围是由换 能器晶体的固有频率来确定的。
【0069】不像CWT中所使用的许多其它小波，墨西哥帽小波并不具有 虚分量。因此，为了确定原始信号中存在异相频率(out of phase frequency)， 还要用墨西哥帽小波的希尔伯特(Hilbert)变换来执行小波变换。
【0070】在基于时间的信号上执行希尔伯特变换在该信号中产生π/2的 相移。假定信号g(t)，则该信号的希尔伯特变换定义为：
$\hat{g}\left(t\right)=\frac{1}{\pi }\underset{-\infty }{\overset{+\infty }{\int }}\frac{g\left(\tau \right)}{t-\tau }\mathrm{d\tau }$
【0071】该定义的另一种书写方式认为希尔伯特变换也是函数1/πt与 信号g(t)的卷积。两个函数的卷积是这两个函数的傅立叶(Fourier)变换的乘 积的傅立叶逆变换：
【0072】因此我们能够将上述方程写成：
$\hat{g}\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\pi t}}*g\left(t\right)$
【0073】1/πt的傅立叶变换是：
$F\left(\frac{1}{\mathrm{\pi t}}\right)=-\mathrm{jsgn}\left(f\right)$
其中：
$\mathrm{sgn}\left(f\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& f>0\\ 0& f=0\\ -1& f<0\end{array}\right.$
【0074】因此，为了计算墨西哥小波的希尔伯特变换，首先计算小波 的傅立叶变换。其次，将DC分量和奈奎斯特(Nyquist)频率分量设定为零。 然后正调和函数(positive harmonics)乘以-j，并且负调和函数乘以+j。最 后在该结果上执行傅立叶逆变换，以获得该墨西哥小波的希尔伯特变换(参 见图36)。
【0075】为了增加运行时的处理速度，已经计算出小波系数和变换后 的小波系数，并且优选地将其作为常数编入该算法。
尺度选择
【0076】为了确定小波尺度和信号频率之间的关系，对具有已知频率 的正弦波进行分析，以确定产生最高小波振幅的尺度。最佳尺度与频率成 反比(图38)。选择换能器固有频带内的尺度范围，并且确定相应的尺度(参 见表1)。
表1
   频率(MHz)     墨西哥帽尺度    6.66     3.5    8     4.21    10     5.26    12.5     6.58    15     7.89
【0077】牙周系统200(图3)可以包括数字成像和诊断工具，用于有 效地检测、测绘、表征以及评估所述存在(presence)，并且监测牙周病的治 疗。优选地，它还提供关于存在于龈线124以下齿面上的结石(即，硬化 的菌斑)110(图2)的重要而有用的信息，所述结石容纳细菌并且妨碍口 腔卫生。
【0078】使用中，手机202(图9)指引水持续滴下或者滴流到牙周组 织和牙齿100、106之间的牙龈上。在一个实施例中，然后，牙科医生使用 脚踏板上三个按钮中的一个来激活信号的每次突发(burst)。这允许牙科医生 在每颗牙齿的面侧和舌(舌头)侧上执行三次标准探头(probe)。一个按钮前 进到下一个位置，一个按钮激活信号，以及在必要时，一个按钮允许牙科 医生返回并且测试上一次的斑点。若正确地获得信号则用可听音通知牙科 医生，或者若未正确地接收到信号(软件认为是异常读数)则用不同的声 音通知牙科医生。手机202尖端中的换能器227(参见图10、34)，使用施 加到牙龈的抗菌或者杀菌凝胶，或者滴落到牙龈上的水(或者诸如包含抗 菌剂或杀菌剂的溶液的其它液体)作为信号耦合器，将超声信号(即，声 纳波)传输到龈线124以下(沿每颗牙齿100、106的表面，并且进入牙周 袋112)。所述信号还可以使用龈线以下的唾液作为信号耦合器。换能器227 捕获与龈线124以下正常和/或异常解剖特征碰撞而产生的相应回波。对每 个信号往返所用的时间进行测量。根据该测量，能够确定该信号传播到引 起反射的特征的距离。使用该信息，系统200的先进判别分析算法能够给 医护人员提供无痛、无创、非常精确、快速、自动、数字化和用户友好的 方法，以提供关于患者牙周解剖的真实状况和龈线124以下每颗牙齿表面 的重要信息。
【0079】在本发明其它实施例中，显示器/控制器单元204(图3)能够 直接连接到现有供水。任选地，电路板可以将该信号转换成一系列用户友 好的图像。在本发明的一个方面中，显示器/控制器单元204包括键盘和鼠 标而不是触摸屏。在本发明的另一个实施例中，系统300(图4)包括控制 器单元304。类似于显示器/控制器单元204，控制器单元304包括数据存储 器(未示出)、贮水器236、水流连接器240、电连接器238以及用于控制、 采集以及处理信号的电路板(未示出)。和显示器/控制器单元204相反，控 制器单元304不包括显示器。在本发明的该实施例中，控制器单元304连 接到医护人员现有的计算机监测器。该连接可以通过诸如通过USB端口的 硬连线连接或者诸如蓝牙的无线来实现。
【0080】计算机内的嵌入式软件将该信号从模拟转换成数字格式，并 且使用算法将相应于牙周韧带外边界的深度的回波解释和转换成尺寸(例 如，以毫米为单位的袋深度)，并且检测龈线124以上或以下齿面上存在的 结石110，使得可以更容易和有效地将其除去。
【0081】显示器腔制器单元204接收手机202所产生的模拟信息，将 该数据转换成数字格式，并且使用分析算法对其进行处理。优选地，牙周 系统200还包括牙科成像软件，用于创建可适用牙齿100、106的用户友好 图像(如图5-7中的屏幕所示)。这些图像能够显示在显示器/控制器单元204 的大彩色触摸屏上。如果牙科医生要查看其牙科治疗室(operatory)中的另一 个屏幕上的测试结果，那么显示器/控制器单元204将基于无线或者有线地 将这些图像传送到该牙科医生的屏幕。牙科医生能够使用显示器/控制器单 元204的大的、用户友好触摸屏或者小键盘来输入所有患者信息。在本发 明的另一方面中，牙科医生能够使用语音识别软件来输入所有患者信息。 此外，该系统使用其快速连接/断开的给排水管配件和电气配件而容易快速 地移动在多个牙科治疗室之间。
【0082】优选地包括在系统200(图3)中的软件优选地允许显示器/ 控制器单元204显示牙周测量值206(图5)、图表化的结果208(图6)以 及患者管理210(图7)。在一个实施例中，该软件可以生成四周有牙周组 织的牙齿的图像，并且在该牙齿图像上示出数据。这样，医护人员和患者 能够直观地监测牙周病的进程和/或治疗，和/或龈线以下结石的去除。
【0083】优选地，在对每位患者进行检查之前校准牙周系统200。校准 可以包括测试软件、校准头部、测试换能器和/或测试声透镜。例如，校准 可以通过对单元204中构建的已知窝洞(known cavity)的深度进行测量来实 现。如果牙周系统200出现故障，以致不能在医疗服务提供者的诊所中重 新校准，那么系统200可以任选地具有自动消息接发(automatic messaging)， 其能够由供应商向新系统200或者其中的一部分传输请求。
【0084】在本发明的一个实施例中，所有测试将在牙科医生或者洗牙 师经由因特网连接到第三方网站以后执行。这将允许该第三方在每次测试 之前确认牙周系统200得到正确地校准并且极佳地工作，并且牙科医生的 账户已经正确地收取测试费。患者信息可以安全地存贮于符合HIPAA的由 第三方在其网站所维持的集中式备份数据库。在该实施例中，牙科医生将 受控地访问该网站，并且能够：
·审查他们的患者记录；
·审查并更新他们的账户信息；
·审查并更新他们一次性库存和订单信息；以及
·审查他们诊所中一个(或多个)系统的状态。
【0085】在本发明的一个实施例中，如图12所示，用企业门户软件500 来实现与第三方的连接。在该实施例中，出于备份目的，牙科记录能够存 储于第三方站点。此外，牙科记录(包括其数字图像)可以转送给牙周病 专家，用于在线会诊。牙周病专家能够评估患者的状况，并且将其评估和 建议发送给第三方或者直接发送给患者正在就诊的牙科医生或者洗牙师。 此外，该企业软件能够监测牙科医生的活动。该系统能够用于确定哪些牙 科医生成功地治疗轻微牙周问题而哪些不能。此外，它能够用于识别牙科 医生正在治疗的患者由于该患者状况的严重度而应该由牙周病医生来治 疗。此外，经由用户根据更新可用的通告请求，或者供应商自动地(若服 务协议准备就绪)简单下载，能够容易地升级用于牙周系统200的软件。 在又一个实施例中，牙科记录可以是加密的。
【0086】该系统允许牙科医生在其计算机屏幕(而不是来自多年的纸 制记录)上向其患者示出测试结果，并且也给患者提供测试的打印输出。 这允许患者确认其牙科医生告诉他们的内容，并且监测牙科医生治疗计划 的效果。这种主动患者参与的期望导致更多患者遵守其牙科医生的指示， 因为他们将能够看到他们的牙周病治疗方案正在起作用。它还给患者(以 及他们的付款人)提供存在牙周病和有必要治疗的客观证据。这期望降低 “走掉患者(walkaways)”(即，不相信他们牙科医生或者他们牙周状况的严 重程度的患者)的数量。
【0087】如果患者当前并不患有牙周病，那么通过将基线数字图像与 经过一段时间后获得的图像进行比较，牙科医生和患者都能够看到不存在 牙周病。
【0088】根据本发明的一个实施例，牙周检查者在初步检查期间建立 其患者的牙周袋深度112的基线(图2)。在他们首次检查之后，每当患者 接受新的检查，来自在先检查的数据可以数字化地并且自动地与当前数据 进行比较，并且用牙周系统200的牙科显示软件示出。这允许牙科医生及 其患者识别出使用现行手动探头方法甚至无法检测到的牙周袋深度112中 相当轻微的改变。这种轻微改变可以用彩色趋势线示出，以反应袋状况的 改善、恶化或者没有改变。在本发明的一个方面中，可以检测到大约0.2-0.5 mm的改变。在本发明的另一个方面中，可以检测到大约0.1-0.2mm的改变。 这允许在牙周病处于其早期阶段并且能够容易且廉价地进行治疗时开始治 疗。
【0089】牙周系统200向患者、牙科医护人员和付款人提供下列可观 的利益：
·对于患者，该测试是客观、无创、无痛、不流血以及廉价的。
·对于牙科医生，该测试是快速、精确、客观以及数字化的。牙科医生能 够立即给患者和付款人提供测试结果的纸质或者电子的拷贝，并且期望从 附加的牙周测试和早期的牙周病治疗费中产生实质上的额外业务收入。治 疗是必要的证据能够在屏幕上显示给患者并且通过电子邮件发送给付款 人。关于每位患者的数字记录的备份拷贝可以以符合HIPAA的方式存储于 远程网站。
·对于付款人，包括第三方付款人，该测试精确、客观以及数字化地确认 牙周病的存在和程度。越来越多的牙科保险公司和其它付款人要求来自牙 科医生的关于患者状况的数字证据，以确认治疗是必要的。
【0090】如果存在牙周病，牙科医生能够快速精确地检测和诊断处于 最初阶段的牙周病的类型和程度，给出预防性治疗的医嘱并且执行进行中 牙周病的管理，以防止其蔓延、患病牙齿106的缺失以及其它严重疾病的 发作，并且降低卫生保健费用。通过在治疗期间使用每隔几个月获得的数 字化的数据和生成的图像，牙科医生和患者都能够迅速地确认治疗计划的 效果。
【0091】这种类型的预防性牙科方案的结果对患者产生更好的牙科护 理。事实上，大多数牙科医生期望执行更多的检查并且治疗那些患有轻度 牙周病的患者，否则这种轻度牙周病将发展成更严重的牙周病，并且然后 交给牙周病医生进行治疗。那些当前患有更严重牙周病的患者将仍交给牙 周病医生。
【0092】与牙科医生和洗牙师用于牙周测试所现行使用的标准手动探 头模拟方法(其需要重复地、经常是疼痛地将锋利的金属探头插入牙齿和 牙龈之间的缝隙)相比，牙周系统200提供了更加精确和详细的信息。该 手动探头模拟方法非常不精确并且能够对患者的真实状况高或低估1mm 以上。结果，现行手动探头方法诊断处于很早阶段的牙周病是非常困难的。 即便是同一位牙科医生，或者不同牙科医生对同一患者执行牙周检查，都 能够得出显著差异的测量。这种情况发生的原因有很多，包括探头并不总 是位于精确的同一位置、所施加力的量、由于感染而存在肉芽组织、牙科 医生或者洗牙师的技术和经验、患者的运动等。
【0093】通过对比，牙周系统200的牙科成像技术提供了一种对于牙 周病明显更精确、一致、可重复的测量和诊断，并且因此早期疾病治疗机 会，因为其误差幅度仅是+/-0.1到0.5mm，并且能够容易快速地识别和 治疗最小的改变。优选地，误差幅度是0.1-0.3mm。更优选地，误差幅度大 约是0.1到0.2mm。
【0094】除了诊断，牙周系统200可以用于在治疗期间监测愈合的进 展。在治疗期间监测愈合的进展是可能的，因为本发明的系统和方法是无 创的，并且在使用期间并不撕裂或破坏愈合中的软组织。这和测量牙周病 的常规方法相反，常规方法需要在牙齿106和牙龈102之间插入锋利的探 头，这能够撕裂愈合中的组织。
【0095】在本发明的另一个实施例中，牙周系统200可以用于辅助牙 周病的治疗。在该实施例中，将药物加到单元的贮液器236或者到手机202 的液体。在又一个实施例中，系统能够检测龈线124以下牙齿106表面上 存在的结石110，因此能够更容易有效地去除结石。此外，通过随后使用系 统200能够监测对结石110的结石110去除的完整性。
【0096】本发明的另一个实施例允许牙科医生或者洗牙师确定他们想 要在每颗牙齿上获得多少次测量。该实施例包括软件，其允许对所收集和 存储的大量数字数据进行处理。该软件将使牙科医生能够在其办公计算机 上获得并存储其患者的数据。在本发明的一个方面中，牙科医生或者洗牙 师能够以连续模式操作牙周系统200。在该模式中，一旦触发，手机202定 期自动地重复发射脉冲。牙科检查者使探头尖端跨越牙齿的表面从一个牙 间隙扫描到相邻的牙间隙。优选地，牙科检查者沿牙齿的面部表面执行第 一连续扫描，并且沿牙齿的舌面执行第二扫描。以这种方式，能够产生袋 的底部的轮廓，而不仅仅是从几个代表点收集数据。在该实施例中所获取 数据点的总数取决于换能器的频率和牙科检查者拖动手机202跨越牙齿 100、106的速率。可以获取几十、几百、甚至几千个数据点。以这种方式， 牙周袋112中的病灶性病可以得到检测。在该实施例的一个方面中，牙科医 生或者洗牙师可以扫描所以地牙齿100、106。在该实施例的另一个方面中， 只对那些先前确定为展示出有牙周病的牙齿106以连续模式扫描，其余的 牙齿100用离散的触发脉冲进行扫描。在本发明的该实施例的又一个方面 中，地理定位(geopositional)技术可以结合使用口腔中的固定参考，以辅助定 义牙周袋112的位置和轮廓。
【0097】本发明的另一个实施例能够获得关于患者所有牙齿的完整和 高度精确的读数以及3-D图像，并且可能不再需要牙科医生获得牙科x光 片。
【0098】图8和9中示出了本发明的一个实施例。该实施例提供具有 直手柄214的手机202。手柄214的一个末端包括凹腔216，其适于容纳换 能器(未示出)。邻近凹腔216的是对准槽218。对准槽218与一次性罩 (removable cover)212中的突出物紧密配合。对准槽218和突出物的结合大 大地提高了当在手柄214上放置新的一次性罩212时对准的可靠性。位于 手柄214中央部分的是第一周向槽220。在本发明的一个实施例中，第一周 向槽220具有螺旋弹簧(未示出)。当将一次性罩212推到手柄214上的适 当位置时，该螺旋弹簧与一次性罩212内部中的槽紧密配合，其提供卡扣 装配。同样位于手柄214中央部分的是第二周向槽222。优选地，将O型 环插入第二周向槽222中，以提供密封。一次性罩212包括罩住换能器的 头部部分224，和发射超声波的探头尖端226。在本发明的一个方面中，一 次性罩212可以具有安全特征，其使得一次性罩在初次使用后不能重复使 用。在另一方面中，一次性罩212包括诸如序列号的识别特征。牙周系统 200可以具有传感器，以读取该识别特征并且确定该一次性罩212是否已经 被使用。若该一次性罩212已经被使用，则牙周系统200可以拒绝允许进 一步的检查，直到提供新的一次性罩212。
【0099】在本发明的一个实施例中，探头尖端226的尺寸适于舒适地 纳入牙齿之间的牙间隙。由于该间隙的位置并不变化，因此它提供用于获 取牙周测量值的固定参考点。该手机202特别有优势，因为探头尖端226 能够位于乳突后面。在该配置中，手机202能够用于测量由于牙周病而恶 化的牙周组织(牙龈102、牙周韧带103、126以及牙齿之间的骨的毛刺 (specula))。
【00100】在本发明的可选实施例中，牙周系统200包括手机402，如 图13和14中所示。本发明人认识到，若换能器227位于紧邻探头尖端426， 则显著增强超声探头的效率。另一方面，由于关注疾病的传染，因此有必 要对探头进入患者口中的部分进行灭菌。本发明人不幸地确定，诸如高压 灭菌和化学清洗的所有现行灭菌方法，都能够损伤换能器227，随着时间的 推移对手机的使用寿命及其精确度造成不良影响。
【00101】本发明人发现，本实施例的手机402能够很容易地配备可卸 罩412。使用该布置，换能器227可以位于手机202中邻近探头尖端426的 头部424。在本发明的一个实施例中，在牙周检查之后能够去除并且扔掉可 卸罩412，并且将新的可卸罩412放于头部424上。在本发明的又一实施例 中，可卸罩412可以在灭菌之后重复使用。即，可卸罩412可以从手机202 上去除，分别灭菌，并且重新连接到手柄414。在本发明的另一方面中，使 用快速连接/断开的电连接器238和液流连接器240，将手机202连接到显 示器/控制器单元204(图3)，这使得容易在牙科手术室之间快速移动该系 统。
【00102】图10示出本发明的另一个实施例。在该实施例中，手机202 包括声透镜228。本发明人发现，通过用声透镜228集中来自换能器227的 声波，能够显著增强手机202的效率。典型地，换能器227的面积大大超 过手机202的探头尖端226的出口孔面积。在没有声透镜228的情况下， 由于探头头部224朝着尖端226变窄，因此从探头头部224的内壁弹回大 量来自换能器227的声波。然而，在有声透镜228的情况下，声音可以集 中为探头尖端226的出口孔的尺寸。
【00103】在本发明的又一实施例中，手机202的换能器227以中频操 作。众所周知，高频声波产生较高的分辨率，而低频声波具有较高的穿透 力。典型地，现有技术的超声装置设计成在需要高穿透力时以2-5MHz的 频率操作，而在需要较高分辨率时以15-20MHz的频率操作。在本发明的 一个方面中，本发明人发现，使用频率在5到15MHz之间的换能器227能 够既产生高分辨率又产生高穿透力。在本发明的一个优选实施例中，换能 器的频率大约是10MHz。
尖端形状的确定
设计约束
【00104】尖端226的形状优选地设计以确保患者舒适和易于使用。它 还应当与所选择的换能器兼容，即，将换能器的焦点放置于感兴趣的区域 中。
长度
【00105】在本发明的一个实施例中，总长度定为大约10mm，既给医 护人员留出用于正确放置探头的足够空间，又给医护人员提供用于可视地 确定角位置的足够长度。以该长度作为指导，识别具有适当焦距(13.25mm) 的可用换能器。然后，确定尖端的最终长度，以放置焦点244超出尖端的 末端大约2mm。
直径和轮廓
【00106】在该实施例中，根据超声脉冲的束径，确定尖端226的内径 和轮廓。尖端226围绕但并不侵犯超声束242，以确保尖端226不会反射脉 冲。因此，当正确对准时，该尖端不应看到超声回波。图34示出该超声束 和尖端几何形状。
水程设计
设计约束
【00107】流量(flow rate)应当足够低以确保患者舒适，也应足够高以在 换能器和患者之间提供足够的声耦合。
平均流量
【00108】理论上，水流量应对超声回波的飞行时间测量具有可忽略的 影响。当出射脉冲的速度由于水的流速而增加时，入射回波的速度减少相 同的量。然而，湍流能够引起信号中的噪声或者失真；因此，优选地对流 速进行限制以确保层流(雷诺数＜1000)通过该尖端。用0.5in的最小尖端 直径，最大层流流速大约是每秒3.1英寸：
v＝(Rev)/d
其中：
v是流速；
Re是雷诺数(1000)；
v是水的运动粘度(1.01×10-5m2/s)；
d是尖端的最小内径(0.5in)。
【00109】最大层流流量是每分钟604mL：
Q＝vA
其中：
q是流量
v是流速(3.1in/s)；
A是尖端的横截面积(0.196in2)。
【00110】还执行测试以检验流量对测量的影响。该研究收集从包含直 径1mm圆形通孔的扁平铝板上反射的波形数据，所述扁平吕板放置在不包 含孔的标称4.763mm厚(测量值4.752mm)的第二铝板上。使用具有11.055 mm尖端的浸入式换能器(Xactex，10MHz，13.25mm焦距，0.67mm束 径)。用安置在远离尖端的末端大约1mm处的反射器，收集九个独立流量 的数据。使用具有10mL Hamilton气密注射器的Harvard Apparatus PHD 2000 可编程注射器泵，对流量进行调节。对于每个流量，记录三个连续波形测 量。
【00111】在图35中示出该研究的结果。流量对于确定到平板的距离没 有影响。然而，从该孔产生的信号示出随着流动而变化，测量的改变在5 到7.5mL/min之间。根据该数据，从10到15mL/min选择流量的目标范围。 该范围提供贯穿该范围的一致测量，并且提供适合声耦合的足够流动。 流体脉动
【00112】优选地，牙周系统200使用具有大约30Hz运行速度的隔膜 泵。这等于30ms的循环周期。优选地，整个扫描的数据采集时间是30us， 或者泵循环的1/1000。因此，即使隔膜在流量中产生可观察到的脉动，也 能够合理地认为液体在扫描采集的持续时间期间是稳定的。
气泡消除
【00113】气泡，包括微气泡，显著地增加了信号的衰减，并且降低信 号强度。流动路径优选地设计成方便将气泡冲洗出系统。优选地将流动路 径中能够截留空气的区域(即，局部高点)最小化。此外，优选地在手机 的上游将水中的气泡去除。这优选地是通过在PTFE过滤器的一侧抽吸成真 空来实现的。虽然水的表面张力防止液体流过该过滤器，但是空气和其它 气体能够自由通过该过滤器。
【00114】本发明的优选实施例提供一种完全无创的方法，用于测量龈 线124(图2)到釉-牙骨质界132，并且确定牙周袋112从釉-牙骨质界132 延伸至牙周袋112的底部的深度。在该实施例中，从龈线124开始沿着牙齿 106传输声波。由判别分析算法对返回回波进行分析。来自釉-牙骨质界132 的回波相对于龈线124固定其位置，而来自牙周袋112底部的回波相对于龈 线124固定牙周袋112底部的位置。牙周袋的深度是通过从龈线124到袋 112底部的距离减去从龈线124到釉-牙骨质界132的距离来确定的。相反， 现有技术的超声牙周装置，要么使用侵入式探头确定釉-牙骨质界132的位 置要么通过龈线124测量牙周袋112，都完全忽视了釉-牙骨质界132。
【00115】在本发明的一个方面中，返回脉冲放大并转化成与噪声独立 的峰。在本发明的一个优选实施例中，小波算法用于变换过程。在本发明 的又一个实施例中，判别分析算法用于帮助确定对不同峰的识别。在又一 个实施例中，既使用小波又使用判别分析算法。
【00116】在一个实施例中，显示器/控制器单元204(图3)将提供一 系列可听音和/或视觉信号，以引导牙科医生通过测试，从而允许牙科医生 推进到下一颗牙齿100、106，或者如果没有正确捕获图像，那么返回到上 一颗牙齿并且对其进行重新测试。这些信号还能够警告牙科医生，存在异 常深度的牙周袋112，其能够意味着严重的牙周病或者需要关注或治疗的其 它状况。
【00117】显示器/控制器单元204是完全自主式的，并且即使在信号不 能传送到房间以外，也将在其自身屏幕上提供必要的图像。此外，患者的 所有信息能够无线或者经由电缆连接发送到牙医诊所的计算机，以致不必 重新输入患者信息。
【00118】在本发明的一个实施例中，手机202包括一次性罩212。一 次性手机罩212包含在灭菌的耐损(tamper-resistant)包装中，该包装还包含： 一次性触针，其能够用在系统的触摸屏上用于数据输入；酒精浸泡的纱布 垫，其放在灭菌袋中，以在患者测试之间擦拭手机；以及透明的一次性塑 料罩，用于防止泼溅触摸屏。考虑到牙科医生支付了测试费，可以向他们 免费提供该包装、所有一次性用品和技术(包括全部增益)。
【00119】图11示出本发明的又一个实施例。牙周系统200的该实施例 包括手机202和显示器/控制器单元204。该实施例还包括触发装置229。在 该实施例中，触发装置229包括三个脚踏板230、232、234。触发转置229 激活换能器227(图10)，并且启动液体流动。在另一个实施例中，触发装 置229在手机204上。在又一个实施例中，触发装置229包括软件，其允 许语音激活。
【00120】下面总结和描述了牙周系统200(图11)的软件的各种特征。 该概括描述了软件如何：
·控制该装置的电子组件；
·与最终用户交互；
·执行数据采集算法，包括对声信号的初始化和接收以及对牙周袋深度的 随后计算；
·显示收集的数据；
·存储和保护患者信息；
·校准该装置；以及
·与外部装置通信。
【00121】牙周系统200是超声探头系统，用于测量患者牙周状况。牙 周系统200包括手持式探头202、触发机构以及紧凑型显示器/控制器单元 204。探头202通过水流或者其它液体(典型地，声耦合所需的)将超声脉 冲传输进入患者的牙周袋112，并且捕获由超声波与牙周袋112的解剖特征 相碰撞所形成的回波。在显示器/控制器单元204内运行的嵌入式软件使用 分析算法，以使超声回波与牙周韧带130外边界的深度(例如，以毫米为 单位的袋深度)关联。
【00122】软件应用优选地得到在显示/控制器单元204上运行的嵌入 式操作系统的支持。软件应用控制该牙周系统200。控制特征包括：
·在接收到来自外部触发机构(例如，脚踏板230、232、234)的触发信 号时，将信号发送到外部硬件，以传输超声脉冲；
·控制水流到手持式探头202；
·采集超声回波作为数字化的电信号；
·执行袋深度计算；
·必要时，在扫描之间对牙周系统200进行校准；
·向用户提供发声提示以指示扫描的结束，并且随时准备执行新的扫描；
·驱动触摸屏和LCD显示器205；
·对经由触发机构的用户输入作出反应；
·将关于患者的数据和所有执行的检查存储到患者数据库；
·能够驱动外部视频显示单元；
·能够接收软件升级；
·支持网络通信，以传输和接收患者数据；
·与远程因特网门户通信。
【00123】图15示出牙周系统200的功能布局的实施例。表2包含与 牙周系统200的软件应用交互的主要组件和外部系统的列表，并且指示出 它们在该装置中的主要功能。
表2
组件 描述 超声换能器 传输和接收超声信号 电磁阀继电器 打开和关闭供水 触发装置 触发装置接收操作者的命令以： 1)对于给定的扫描，顺序向前和向后，以 到达想要的牙齿位置； 2)采集袋深度测量 脉冲发生器/接收器 向换能器发送电脉冲，并且接收超声回波所产 生的返回电信号 模-数转换器(A/D板) 对信号脉冲发生器/接收器所接收的信号进行
采样，并且将采样转换成数字值 单板计算机(SBC) 支持操作系统，并且运行软件应用。执行数据 分析算法，并且控制命令和/或信号 平板显示器 显示屏，其作为主要的用户接口媒介 触控式显示器(触摸屏) 通过集成到平板显示器装置的触控式屏幕接收 用户输入 音频扬声器和放大器 关于数据采集事件和装置准备状态，向用户发 送音频反馈 紧凑型闪速存储器 提供数据存储容量 外部网络连接 允许用户，经由软件应用，上载或者下载患者 访问数据到/从中央数据库，和/或从装置到装 置上载或下载患者访问数据，并且下载软件升 级。
软件环境
操作系统
【00124】在本发明的一个优选实施例中，牙周系统200包括微处理器， 其使用Windows XP嵌入式(XPe)操作系统来运行，该操作系统是Windows XP专业版操作系统的组成化形式。该组成化使得可以定制牙周系统200 的操作系统，以便只包括那些对于操作牙周系统200所必须的Windows XP 特征，而排除那些不必要的。
软件开发工具
【00125】该应用优选地是使用Microsoft’s Visual Studio 6.0 IDE(集成 开发环境)，以C++编码语言写出的面向对象的Windows应用程序。然而， 该应用可以使用其它计算机语言和用其它工具来实现。软件模块包括图形 工具、用于A/D卡的装置驱动程序、触摸屏电子控制装置、触发装置以及 音频扬声器，其优选地包括在该应用中或者由该应用经由动态链接库(DLL) 文件来访问。
硬件环境
单板计算机和处理器
【00126】牙周系统200的软件应用优选地运行在单板计算机上，其支 持和包括所有的接口硬件和软件组件。该计算机优选地具有1-GHz VIA EdenTMESP 10000处理器，其具有VIA Technologies公司的Twister-T芯片组 (VT8606和VT82C686B芯片)。此外，它优选地具有256 MB的RAM、 用于键盘和鼠标的连接、阴极射线管(CRT)和液晶显示器(LCD)视频接口连 接、四个通用串行总线(USB)端口、两个以太网端口、一个并行/软盘端口、 一个通用输入/输出(GPIO)端口以及四个串行端口。它具有PC/104和PC/104 +接口以及紧凑型闪存适配器。其它组合的输入和输出连接也是可能的， 并且在本发明的范围内。
触摸屏控制器
【00127】安装在LCD前面的4-线电阻式触控触摸屏是用于操作者与 牙周系统200的软件交互的优选方式。触摸屏优选地以与一键鼠标相同的 方式使用。控制板优选地将来自触摸屏的模拟信号转换成X和Y坐标以及 选择事件，并且将该数据通过USB接口通信到计算机。驱动软件典型地是 控制板操作所需要的。该驱动应用优选地包括触摸屏校准软件，其初始化 使LCD的X和Y坐标与触摸屏的X和Y坐标关联，以说明两个参考框架 之间的不重合。在一个实施例中，驱动应用并不是牙周系统200的软件应 用的一部分，而是操作系统用以允许从控制板接收和使用类似鼠标的输入。 优选地，在该装置交付给用户之前，校准触摸屏。在正常情况下，用户将 不必校准该触摸屏。
触发装置
【00128】牙周系统200优选地由操作者在患者检查期间通过触发装置 来控制。触发装置向牙周系统200发送命令，以开始采集或者移动到下一 颗牙齿位置。触发装置所给出的命令优选地映射成唯一的键盘序列，即操 作系统将从触发装置接收的每一类型的命令解释成特定的键盘序列。牙周 系统200的软件应用等待这些键盘序列(触发装置所产生的)，并且响应于 每个报告的序列采取特定的行动。在下面的表3中示出键盘-触发装置的映 射。
【00129】用于快速成型和调查研究的牙周系统200的触发装置优选地 是三位置脚踏板，其通过USB接口连接到牙周系统200的微处理器。例如， 用于Windows的Savant USB驱动器可以用于适应在操作系统和脚踏板之间 的USB通信。触发装置还能够使用手机中的按钮或者使用语音识别软件来 激活。
表3
  触发装置     键盘序列     检查期间的功能   左按钮     ALT+1     移动到前一个牙齿位置   中间按钮     ALT+2     执行牙周深度采集   右按钮     ALT+3     移动到下一个牙齿位置
输入/输出
【00130】优选地，软件应用，经由显示器/控制器204的并行端口，与 三个组件交互：水控制电磁阀、脉冲发生器/接收器以及A/D卡。优选地， 所有这三者在从与其连接的并行端口通道接收到数字高信号时被触发。典 型地，命令并行端口在数据采集软件从操作者接口接收到适当命令时发送 这些信号。并行端口软件模块可以写进牙周系统200的软件应用，并且实 现配置和使用该接口所必须的功能。脉冲发生器/接收器和A/D卡可以通过 同一并行端口通道来激活。
【00131】当电磁阀打开时，水优选地通过该阀到达牙周系统200的手 机202。脉冲发生器/接收器优选地向超声换能器227发送负电压脉冲，超 声换能器将该脉冲转换成声能。然后，换能器227接收返回到它的声回波 并将其转换成电信号，然后将该电信号发送回脉冲发生器/接收器，并且由 A/D板来进行采样。
模拟/数字板
【00132】优选地，模拟/数字(A/D)板通过牙周系统200的微处理器上 的PCI总线通信。牙周系统200的软件应用优选地包括软件模块，其包含 初始化、触发以及从该板上检索数据需要的所有驱动函数和变量。包含在 该模块中的函数优选地由该板的制造商供应。在本发明的一个方面中，以 每秒100兆采样的速率采集返回回波波形的12位数字采样。在另一个方面 中，数字采样可以包括多于或者少于12位。在又一个方面中，采样速率可 以多于或者少于每秒100兆采样。
平板显示器
【00133】透反TFT LCD平板显示器优选地不需要任何附加软件或者 驱动来操作，而是通过驻留在操作系统中的驱动来控制。优选地，BIOS配 置成既支持LCD又支持外部CRT监视器。LCD连接优选地在牙周系统200 的内部，而对外部CRT的连接可以提供在装置的后部。
音频扬声器
【00134】音频扬声器优选地由驻留在操作系统中的驱动来支持。播放 所选择音频文件(例如，.wav)的软件命令优选地使用平台(Windows XP嵌 入式)功能来发布。
紧凑型闪存
【00135】优选地，紧凑型闪存卡起牙周系统200的存储介质的功能。 优选地，它包含操作系统(XPe)、牙周系统200的软件应用以及患者记录的 数据库。操作系统配置成从该紧凑型闪存卡来引导。优选地，该紧凑型闪 存卡是型号II，1GB的大小，并且作为固定介质格式化。然而，任何合适 的类型和大小都可以使用。
外部网络接口
【00136】优选地，牙周系统200能够通过有线(以太网)或者无线 (802.11x)连接与外部装置通信。优选地，将以太网硬件集成到计算机，并且 由制造商供应驱动。无线硬件是可选模块，其可以增加到计算机。无线以 太网的制造和型号对于本发明并不关键。
【00137】图15提供关于软件应用的四个主要任务的图形概述。这些 包括操作者接口、数据采集和校准、维护患者信息和数据的数据库以及外 部接口。
【00138】操作者接口形成软件应用的中枢，并且该应用的所有其它功 能优选地通过该接口接收命令来控制。操作者可以通过触控屏幕或触发装 置录入命令或数据，并且经由一系列接口屏幕接收信息反馈。操作者还可 以经由音频扬声器得到音频反馈。
【00139】控制数据的采集和分析的软件元件典型地从操作者接口接收 它们的指令，并且然后执行必要的软件和硬件程序以执行这些任务。类似 地，这些元件还可以控制对数据采集系统进行校准的任务。
【00140】优选地，患者数据存储在由该应用创建并维护的数据库中。 该应用优选地控制患者数据的录入、修改以及保护。
【00141】外部接口软件优选地通过USB和以太网端口，与诸如触发 装置或者外部监视器的外部装置通信。优选地，外部接口创建与基于web 的储存库通信的能力，在该存储库中能够存储和检索牙周数据。最后，它 优选地允许将患者数据和信息从一台牙周系统200装置传到牙医诊所内的 另一台，以及通过安全的通信线路传到外部计算机和从外部计算机传回。
【00142】执行检查的典型过程在图16中示出。操作者典型地通过登 录屏幕登录该装置。然后，该操作者能够从患者数据库加载现有患者，或 者创建一个新的，然后存储于该患者数据库。从这个意义上讲，若操作者 创建新的访问，则其运行于“检查模式”，并且能够执行检查和录入牙齿状 况数据。为了会计核算目的，优选地考虑使用这种模式。优选地，若操作 者仅仅是查看现有的患者访问，则其运行于“审阅模式”，并且能够查看患 者数据以及关于患者牙周和牙齿状况数据的标准报告。
图形用户接口屏幕
【00143】操作者接口包括多个屏幕，其具有如图17所示的特定功能。 商业软件库可以用于图形化地增强对话框和操作者接口屏幕的外观。
【00144】该应用的入口通道优选地是通过“登录屏幕”，其允许操作 者使用密码登录。操作者一旦登录，就进入“主屏幕”，在这里其能够通过 “账户屏幕”来查看账户信息，设置“操作者屏幕”的参数选择，或者通 过“患者记录屏幕”来审阅患者信息。该屏幕允许操作者选择加载当前患 者或者创建新的患者。
【00145】一旦加载患者，操作者能够通过“图表屏幕”来查看或者编 辑记录。该图表屏幕显示关于患者的信息，包括袋深度和牙齿状况数据， 所述牙齿状况数据包括通过“患者历史选择屏幕”选择的任何叠加(overlays)。 操作者能够通过“录入牙齿状况数据屏幕”编辑患者的牙齿状况数据，或 者能够通过“测量袋深度屏幕”执行牙周检查。操作者能够通过“查看全 部图表屏幕”和“查看牙齿历史屏幕”查看关于患者的报告。
公共屏幕信息
【 00146】“图表屏幕”、“录入牙齿状况数据屏幕”、“测量袋深度屏 幕”“查看全部图表屏幕”、“查看牙齿历史屏幕”优选地在屏幕的顶部和 底部具有下列字段：
·操作者姓名文本；
·患者姓名文本；
·当前所加载访问的日期和时间，若是新的则是当前的日期和时间；
·状态文本，其在屏幕上用关于事件的状态信息提示操作者；
·当前的日期和时间，在状态条上每分钟更新一次；
·帮助按钮，其带领操作者到“帮助屏幕”，并且为屏幕加载帮助主题 索引中的相关部分。
牙齿状况表
【00147】优选地，多个屏幕包括以表格形式呈现的关于牙齿状况数据 的图表。在一个实施例中，由于尺寸限制以及为了最大限度的可读性，因 此该图表一次只呈现八颗牙齿(口的四分之一)的数据。在本发明的另一 个实施例中，可以呈现任何数量的牙齿，包括所有牙齿。例如，牙科医生 可以选择查看患有牙周病的单颗牙齿，或者该患病牙齿每侧的一颗或者两 颗牙齿(总共分别三颗或者五颗牙齿)。
【00148】优选地对牙齿上的每个位置显示特定数据。这些位置可以记 为：
·牙齿远中面侧上的位置为D；
·牙齿近中面侧上的位置为M；
·牙齿上的中心位置为C(即，远中面和近中面位置之间)。
在本发明的一个方面中，数据可以取牙间隙并且记为I。
【00149】优选地，牙齿侧面上三个位置中的每一个(以及牙间隙)显 示的数据为：
·袋深度(0.0-9.9)
·分叉(0-3)
·退缩(0-3，或者使用在选项屏幕中确定的Miller分类)。
【00150】对每颗牙齿显示的牙齿状况数据可以包括：
·化脓(S表示是，空白表示否)
·松动度(0-3)
·水肿(0-3)
·缺失(Missing表示是，空白表示否)
登录屏幕
【00151】该屏幕优选地是在装置通电时显示的初始屏幕。优选地，当 该屏幕呈现时，除了登录该装置或者关闭(掉电)该装置外，该装置的其 它屏幕或者功能都不能被激活。当单击登录按钮时，操作者能够登录并且 开始使用该装置。这样，提取的任何数据都与该操作者相关联。优选地， 当操作者结束任何检查时，其应当从“主屏幕”登出该装置。当这发生时， 该屏幕优选地成为只可观看的屏幕。在本发明的一个方面中，若装置超过 可配置量的时间不活动，则该屏幕再次变为激活的。登录为患者的医疗记 录提供一层安全性。图18示出“登录屏幕”的概念视图。
【00152】操作者在“登录屏幕”中会遇到如下字段和按钮：
A.登录按钮：该按钮打开键盘对话，以允许人登录到该装置。人能够 只作为可选择的操作者之一登录并且用该操作者的口令。“管理员”总 是可以登录，并且当该人登录，其可获得额外功能(例如，其能够在 账户屏幕中选择增加新的操作者)。
B.关闭按钮：该按钮允许操作者“软”关闭该系统。这是关闭牙周系 统200装置的优选方式。
C.牙周系统200图像：该图像可以显示该装置和P II标志。
主屏幕
【00153】“主屏幕”优选地用作通向牙周系统200装置的功能的网关。 在该屏幕上，操作者还能够退出或关闭该装置。图19示出该“主屏幕”的 概念视图。“主屏幕”还能够用于推销产品和服务，并且给牙科医生提供访 问数据库，其包括应用于患者的牙周状况的护理标准和推荐的疗程。
【00154】操作者在“主屏幕”中会遇到如下字段和选项：
A.菜单描述：菜单选项上的文本信息。
B.菜单按钮：这些按钮带领操作者到各个屏幕(“患者记录”、“账户”、 “选项”、“帮助”、“登录”)或者允许当前操作者退出。
账户屏幕
【00155】“账户屏幕”用于显示关于系统制造商的信息，以提供关于 装置使用的统计和账户信息。用户将转到该屏幕，以获得关于当前账户状 态的信息以及如何更新其账户的解释。图20示出“账户屏幕”的概念视图。
【00156】操作者在“账户屏幕”中会遇到如下字段和选项：
A.账户摘要：该部分优选地列出关于牙科医生的账户信息，例如账户 状态和在该装置上的剩余使用数量。若账户中允许的剩余使用数量很低， 则所显示数量可以是红颜色并且在该数量下出现警告文本。若允许的剩余 使用数量并不低，则该数量的颜色优选地是正常本文颜色。
B.账户功能：该区域优选地包含“管理员”操作者能够使用的按钮， 其执行账户操作，例如：
·增加新的操作者；
·向供应商定购更多供应品
·向供应商定购更多装置用法
C.关于注册的牙科诊所的信息：文本显示出装置当前所有者，例如注 册号和牙科诊所名称及地址。
D.Perio Imaging Inc.信息：包含关于如何联系P II的文本信息。
E.牙周系统200信息：示出当前设备的序列号以及软件和硬件版本。
F.返回按钮：该按钮带领操作者回到“主屏幕”。
选项屏幕
【00157】“选项屏幕”优选地允许操作者设置和存储他或者她对装置 和对测量过程的参数选择。每个选项都能够从列表中选择。一旦选项被选 择，优选地将其特定控制显示在屏幕上。图21示出了“选项屏幕”的概念 视图。
【00158】通过该屏幕能够指定的选项包括：
·用于牙齿测量扫描顺序的参数选择选项；
·扬声器和麦克风的音量设置；
·登录屏幕超时；
·快速注释定义。
【00159】操作者在“选项屏幕”中会遇到如下字段和选项：
A.选项列表：这给操作者提供选项的树型视图，以为修改进行选择。
一旦被选，这些选项的控制优选地可在选项视图中看到。
B.选项视图：该视图区域优选地叠加所有与在选项列表中选择的选项 设置相关的控制。
C.复位：该按钮优选地将所有选项复位回缺省设置。
D.应用：该按钮优选地将所有修改的选项应用到该装置。
E.返回按钮：该按钮优选地带领操作者回到“主屏幕”。
患者记录屏幕
【00160】“患者记录屏幕”允许操作者增加和编辑存储于内部数据库 的患者记录。优选地，给每位患者分配唯一的标识号(ID)，其存储于设备的 内部，并且在将数据传送到外部装置(例如，P II的因特网门户)时使用。 图22示出“患者记录屏幕”的概念视图。
【00161】操作者在“患者记录屏幕”中会遇到如下字段和选项：
A.患者记录选择：该列表优选地允许操作者选择患者和特定记录。当 操作者改变患者选择时，优选地用关于该患者的所有过去访问的列表 对访问选择字段进行更新。此外，优选地对显示在屏幕顶部的患者姓 名进行更新。该字段优选地具有多种功能：
a.新建：该按钮优选地打开一系列键盘对话，其允许录入新的患 者，包括(患者姓名、牙医诊所的患者ID、出生日期、性别以及 地址)。在录入后，新的患者姓名优选地显示在患者记录选择栏中 并且高亮显示。
b.编辑：该按钮优选地打开一系列键盘对话，其允许操作者编辑 患者的信息(患者姓名、牙医诊所的患者ID、出生日期、性别以 及地址)。
c.删除：该按钮优选地提出确认对话，以在操作者想要删除该患 者时进行确认。注意：只有在患者没有任何访问时才能够删除该患 者。
d.查找：该按钮优选地打开允对话，其许操作者输入患者姓氏的 头几个字母，以允许在患者记录选择列表中快速查找患者。
B.访问选择：该列表优选地允许操作者查看当前所选择的患者已经执 行的所有访问。如果该患者是新创建的并且没有访问过，那么该列表 优选地为空。当访问被选择时，优选地对显示在屏幕顶部的访问日期 进行更新。该字段优选地具有多种功能：
a.新建：该按钮优选地允许操作者为当前选择的患者创建新的访 问记录。对当前患者在“访问记录选择列表”中的新录入优选地是 生成、显示以及选择。新录入优选地参照当前时间和日期。警告对 话优选地显示来询问操作者以对其想继续增加新的访问进行确认。
b.查看：该按钮带领操作者到“审阅模式”中的“图表屏幕”(参 见图16)。该按钮优选地只能在已经在“访问选择列表”中选择访 问之后，或者在已经增加新的访问之后使用。
c.编辑：该按钮带领操作者到“检查模式”中的“图表屏幕”(参 见图16)。该按钮优选地只能在已经在“访问选择列表”中选择访 问之后，或者在已经增加新的访问之后使用。
C.返回按钮：该按钮优选地带领操作者回到“主屏幕”。
患者图表屏幕
【00162】“患者图表屏幕”用于显示将所有叠加在牙齿图像上的来自 患者访问的牙周测量数据，并且显示牙齿状况数据的图表。此外，操作者 能够选择显示来自过去访问的患者数据。所有显示的数据都是从内部数据 库检索的。图23示出该“患者图表屏幕”的概念视图。
【00163】操作者在“患者图表屏幕”中会遇到如下字段和选项：
A.牙齿图表：牙周数据优选地显示成叠加在牙齿图像上的每个测量的 点以及点之间的线。显示的特定数据优选地由历史选择和“牙齿选择 箭头”来控制。优选地，高亮显示八颗牙齿的区域，并且将这些牙齿 的数据制表于“牙齿状况数据表”中。
B.牙齿名称：当前选择牙齿的文本名称。
C.牙齿状况数据表：根据“牙齿状况表”，将当前所选象限的牙齿状 况数据制成表。
D.选项按钮：
a.测量袋深度：该按钮优选地带领操作者到“测量袋深度屏幕”。
优选地，该按钮只能在操作者处于“检查模式”时使用。
b.录入牙齿状况数据：该按钮优选地带领操作者到“录入牙齿状 况数据屏幕”。优选地，该按钮只能在操作者处于“检查模式”时 使用。
c.查看整个图表：该按钮优选地带领操作者到“查看整个图表屏 幕”。
d.查看牙齿历史：该按钮优选地带领操作者到“查看牙齿历史屏 幕”。
E.导航按钮：
a.切换面侧/舌侧按钮：这些按钮优选地在面侧和舌侧数据之间选 择，以将其呈现在“牙齿图表”和“牙齿状况数据表”上。
b.牙齿选择箭头：操作者能够使用这些按钮，以循环哪颗牙齿设 置在“牙齿图表”中高亮显示并且因此还在“牙齿状况数据表”中 制表。操作者能够在牙齿上的位置、牙齿，或者象限之间循环。
F.选择历史按钮：该按钮优选地带领操作者到“患者历史选择屏 幕”。它允许操作者选择将过去的检查叠加到“牙齿图表”上， 以及选择过去的检查显示在“查看牙齿历史屏幕”上。
G.当日和日期1-3按钮：这些按钮优选地控制在“牙齿图表”上 当前高亮显示叠加。通过“选择历史”按钮选择历史。如果少于 三个历史选择，那么日期1-3将不能正确地使用。
H.返回按钮：该按钮优选地带领操作者回到“患者记录屏幕”。
录入牙齿状况数据屏幕
【00164】“录入牙齿状况数据屏幕”用于根据“牙齿状况表”为患 者录入牙齿状况数据。所有显示的数据都是从内部数据库检索的，并且任 何录入的数据都存储于内部数据库。图24示出该“录入牙齿状况数据屏 幕”的概念视图。
【00165】操作者在“录入牙齿状况数据屏幕”中会遇到如下字段和 选项：
A.牙齿俯视图：其优选地是牙齿自顶向下的图像，并且用于向操作者 显示当前选择的牙齿。
B.牙齿名称：当前选择牙齿的文本名称。
C.牙齿注释：该字段优选地示出当前为该患者的该牙齿录入的文本注 释。
a.标准注释：在一个方面中，有六个按钮，用于快速录入注释。 可以在选项屏幕中定义。
b.定制注释：操作者能够通过单击“定制注释”按钮录入定制注 释，该按钮带领操作者到“键盘对话”。
c.清除注释：这优选地用于清除注释字段。
D.牙齿状况数据表：根据“牙齿状况表”，将当前所选象限的牙齿状 况数据制成表。
E.导航按钮：
a.切换面侧/舌侧按钮：这些按钮优选地在面侧和舌侧数据之间选 择，以将其呈现在“牙齿图表”和“牙齿状况数据表”上。
b.牙齿选择箭头：操作者能够使用这些按钮，以循环哪个牙齿设 置在“牙齿图表”中高亮显示并且因此还在“牙齿状况数据表”中 制表。操作者能够在牙齿上的位置、牙齿，或者象限之间循环。
F.返回按钮：该按钮优选地带领操作者回到“图表屏幕”。 测量袋深度屏幕
【00166】“测量袋深度屏幕”方便牙周测量值的收集。操作者能够执 行自动扫描检查，其使用触发装置以触发袋深度测量并且自动进行到下一 颗牙齿。操作者还能够在自动检查之前、过程中或者之后，手动录入患者 的数据。图25示出“测量袋深度屏幕”的概念视图。
【00167】操作者在“测量袋深度屏幕”中会遇到下列字段和选项：
A.牙齿俯视图：其优选地是牙齿自顶向下的图像，并且用于向操作者 显示当前选择的牙齿。
B.牙齿名称：当前选择的牙齿的文本名称。
C.牙齿状态：该静态文本优选地显示当前选择的牙齿是否缺失。
D.牙齿图像：其优选地是具有高亮显示的当前牙齿的口的图示图像。
该图像优选地用于在检查中帮助指导操作者。
E.袋深度数据表：该表优选地显示关于在象限的八颗牙齿的单侧(面/ 舌)上，三个位置(近中面、中心、远中面)中的每一个的袋深度测 量结果。
F.选项按钮：
·开始检查：该按钮优选地触发以开始或者停止自动扫描序列。当显 示为开始“校准屏幕”时，其优选地指导操作者通过对设备的校准。
在校准之后，操作者优选地执行自动扫描。
·手动录入：该按钮优选地带领操作者到键盘录入对话。用户能够手 动录入当前位置的深度。其旨在用于录入传统探头测量并且优选地仅 允许数据的单个单元(single unit)(0-9)。
G.导航按钮：
·切换面侧/舌侧按钮：这些按钮优选地改变当前选择的牙齿的牙齿侧 面。
·牙齿选择箭头：操作者能够使用这些按钮，以在当前选择的牙齿和 位置之间循环。操作者能够在牙齿上的位置、牙齿或者象限之间循环。
H.返回按钮：该按钮带领操作者回到“图表屏幕”。
校准屏幕
【00168】叠加超声换能器的一次性罩盖(shroud)旨在每次患者检查之前 进行更换。由于制造公差引起的个体罩盖中的差异可以引起各次检查之间 水流和声性能的轻微差异。因此，装置校准优选地在数据收集期之间进行。
【00169】为了帮助操作者校准系统，应用经由“校准屏幕”向操作者 提供指令。优选地，该屏幕用于指导操作者通过新手机202的连接和牙周 系统200的校准。该过程可以分解成截然不同的步骤，并且优选地通过校 准向导指导操作者通过这些步骤。为了在步骤之间导航，在本发明的一个 方面中有“下一步”和“上一步”按钮。图26示出“校准屏幕”的概念视 图。
【00170】在本发明的一个实施例中，校准过程有四个步骤。每个步骤 的教学图像将依次出现在“流程显示”字段中。校准过程的步骤是：
1.新手机202的连接：该步骤优选地解释了操作者将去除手机的灭菌 包装，并且如何将其连接到基础部件。
2.将手机放置在校准夹具上：该步骤优选地显示操作者在哪将手机202 放置到装置体，以执行校准。在一个方面中，解释是，当用户按下“下 一步”按钮时，该装置将进行测量以执行校准。
3.执行校准：该步骤优选地显示校准的结果。优选地，陈述了校准是 成功或是不成功。如果校准不成功，那么优选地描述出可能的问题和 补救措施。在这种情况中，优选地不使用“下一步”按钮，并且典型 地要求操作者返回上一步骤以重做校准。
4.校准完成：该步骤优选地显示校准已完成，并且操作者能够对患者 执行测量。
【00171】操作者在“校准屏幕”中典型地会遇到下列字段和选项：
A.流程图：这是图像的显示，以解释校准步骤。
B.流程指令：文本信息，优选地具有用于该流程的每个步骤的指令。
C.下一步和上一步按钮：这些按钮优选地允许通过校准步骤的导航。
D.取消按钮：如果操作者已经对当前手机202执行校准，那么该按钮 允许其取消校准。
查看牙齿历史屏幕
【00172】“查看牙齿历史屏幕”是报告屏幕，其优选地向操作者呈 现关于特定牙齿的数据，包括当前和过去访问的数据。操作者在该屏幕上 能够在牙齿之间改变。过去的访问优选地是在“患者历史选择屏幕”上选 择的那些。图27示出“查看牙齿历史屏幕”的概念视图。
【00173】操作者在“查看牙齿历史屏幕”中会遇到下列字段和选项：
A.牙齿俯视图：其优选地是牙齿自顶向下的图像，并且用于向操作者 显示当前选择的牙齿。
B.牙齿名称：当前选择的牙齿的文本名称。
C.牙齿注释：该字段优选地示出为当前选择的牙齿的当前和过去访问 而录入的文本注释。
D.牙齿状况数据表：根据“牙齿情况表”，将当前所选象限的牙齿状 况数据制成表。
E.导航按钮：
a.切换面侧/舌侧按钮：这些按钮优选地改变当前选择的牙齿的牙 齿侧面。
b.牙齿选择箭头：操作者能够使用这些按钮，以在当前选择的牙 齿和位置之间循环。操作者能够在牙齿上的位置、牙齿或者象限之 间循环。
F.返回按钮：该按钮优选地带领操作者回到“图表屏幕”。
查看整个患者图表屏幕
【00174】“查看整个患者图表屏幕”是报告屏幕，其优选地向操作 者呈现，以查看整个患者图表，包括牙周和牙齿状况数据。图28示出“查 看整个患者图表屏幕”的概念视图。
【00175】操作者在“查看整个患者图表屏幕”中会遇到下列字段和 选项：
A.整个图表：该图像优选地显示患者图表，包括牙周深度测量、牙齿 状况数据以及叠加在牙齿上的深度图形图(类似于“图表屏幕”上的 “牙齿图表”的那些)。在本发明的一个方面中，在任一时刻只显示上 颌牙或下颌牙。在该方面中，“导航”按钮用于在每个牙列(teeth set)之 间切换。在本发明的另一个方面中，同时显示上颌牙和下颌牙。
B.导航按钮：
a.上颌/下颌按钮：这些按钮优选地在显示上颌牙和下颌牙之间切 换“整个图表”。
C.返回按钮：按钮优选地带领操作者回到“图表屏幕”。
患者历史选择屏幕
【00176】“患者历史选择屏幕”允许操作者选择其它的患者访问。优 选地，这些访问是作为“图表屏幕”上的叠加和在“查看牙齿历史屏幕” 上显示的那些访问。图29示出“患者历史选择屏幕”的概念视图。
【00177】操作者在该“患者历史选择屏幕”中会遇到下列字段和操 作：
A.患者访问历史列表：该列表框优选地示出当前选择患者的所有访问 的列表。操作者单击该字段中个体访问。
B.数据历史选择：该列表框优选地包含用于快速选择患者访问历史的 选项。选项可以包括：
·选择，例如最初三次访问记录。在本发明的其它方面中，所选择访 问的数量可以多于或者少于三次。
·选择，例如最后三次访问记录。在本发明的其它方面中，所选择访 问的数量可以多于或者少于三次。
·选择最后一次访问。
·选择第一次访问。
·选择在前测试的日期范围。
C.选择访问按钮：一旦在“患者访问历史列表”中选择访问，该按钮 优选地将该房屋增加到历史选择。
D.取消选择访问按钮：该按钮优选地取消在“患者访问历史列表”中 当前选择的访问。
E.清除所有选择按钮：该按钮优选地取消在“患者访问历史列表”中 选择的所有访问。
F.返回按钮：按钮优选地带领操作者回到“图表屏幕”。
帮助屏幕
【00178】该屏幕是主题的列表，操作者能够在其上点击，以获得主题 的特定帮助。所显示的信息优选地包括关于装置的帮助和关于牙周检查的 教学材料。图30示出“帮助屏幕”的概念视图。
【00179】操作者在“帮助屏幕”中会遇到下列字段和按钮：
A.帮助主题：优选地，该树型列表显示感兴趣的主题，操作者能够选 择。
B.帮助显示：该字段优选地是HTML阅读器，其用于显示文本和图像 的组合，以给出关于主题的特定帮助。该帮助优选地在内部存储为 HTML代码和图形。该字段不必是HTML，可以使用任何合适的语言。
C.返回按钮：该按钮优选地带领操作者回到先前的屏幕，在这里操作 者初始地调出“帮助屏幕”。
附加对话
【00180】对话典型地用于特定用户接口，既用于数据录入又用于关于 状况通告/警告操作者。对话通常考虑模式，其意味着一旦显示对话，程序 优选地不持续，直到用户做一些特定动作来关闭该对话，例如对警告单击 “OK”。
键盘对话
【00181】该对话优选地贯穿程序用于文本和数值录入。其优选地包含 所有的十个数字(0-9)、字母、大写锁定键以及用于录入的各种特定字符。优 选地，显示录入的数据，输入按钮用于接受录入，并且取消按钮用于取消 录入。
增加/编辑患者对话
【00182】这些对话优选地允许操作者录入或者编辑关于新的或者现有 患者的信息。能够录入的信息是：
·患者姓名
·牙医诊所
·牙医诊所的患者ID
·出生日期
·性别
·地址
·患者的牙科和医学史
·家族史
错误对话
【00183】该对话优选地在程序中有错误时显示。其包含关于操作者能 够执行以补救该错误的动作的描述。
查找患者对话
【00184】该对话优选地包含键盘，并且显示以帮助操作者通过录入患 者姓名中的最初几个字母，在患者列表中快速查找患者。
数据采集
【00185】数据采集硬件包括超声换能器227、脉冲发生器-接收器以及 模-数转换器(A/D卡)。因为水流优选地用于对数据进行记录，所以控制水 控制电磁阀的继电器优选地也被看作数据采集元件。
【00186】当牙周系统200的操作者通过用户接口装置(触发装置和触 摸屏205)录入校准或者临床数据采集命令时，用户接口软件优选地将它们 传递到数据采集软件元件，该数据采集软件元件依次将适当命令发布到硬 件。脉冲发生器-接收器、A/D卡以及电磁阀继电器优选地由SBC通过并行 端口发送到它们的逻辑电平信号来触发或者激活。脉冲发生器-接收器和 A/D卡优选地线连到相同的并行端口通道，并且因而优选地同时触发。采 样得到的数据优选地从A/D卡上的存储器传送到SBC存储器，在这里通过 A/D卡的PCI报头(header)可访问牙周系统200的软件应用。
数据采集和分析序列
【00187】图31是示出由软件控制的数据采集和分析事件的序列的图 示。该过程优选地在每次操作者通过按下触发装置初始化扫描时执行。
【00188】优选地，事件的数据采集序列对于校准和人们使用的数据采 集来说几乎是相同的。一旦操作者或者经由触发机构初始化扫描，电磁阀 继电器优选地打开阀，以开始声耦合剂水流动(water flow)。优选地，在暂停 以允许流动稳定以后，该应用命令数据采集硬件，以采集N个声信号。优 选地每次测量采集发生如下：
·触发脉冲发生器/接收器，并且优选地用电脉冲“敲击(ring)”超声换能 器；
·超声换能器传输超声波；
·超声换能器将返回的声回波转换成电信号；
·脉冲发生器/接收器接收来自换能器的信号并且使其达到输出的要求；
·A/D卡(优选地用脉冲发生器/接收器来触发)将返回信号记录在其存 储器中；以及
·当已经记录N个信号时，软件应用优选地将所有来自A/D存储器的信 号传送到系统(SBC)存储器，以进行处理。
【00189】优选地，一旦所有N个信号处于系统存储器中，它们要预处 理两次。首先它们全部优选地与所需标准进行比较，并且拒绝无效信号。 其次，剩下的信号优选地彼此进行比较，并且选择最高质量的信号用于分 析。分析算法处理该信号，以查找牙周袋深度，其然后存储在数据库中。
【00190】校准采集序列几乎相同。代替立刻传送所有N个信号的是， 每个信号在被采集之后立即进行传送和处理(图31中未示出)。校准信号 优选地进行全部处理，并且彼此不进行比较。优选地，对校准信号进行处 理，以确定从换能器到手机尖端的末端的距离。来自N个信号的平均尖端 距离优选地用作尖端距离校准参数。
【00191】在校准和测量采集的两种情况中，若成功地收集并且分析数 据，则优选地从牙周系统200的扬声器中发出“成功的”声音信号(chime)。 若发生错误，则优选地发声“不成功的”声音信号，并且在显示器上显示 出指示扫描失败的原因的信息。然后，根据扫描失败的原因，操作者可以 得到提示以重复扫描。
【00192】采集信号处理算法优选地将从解剖结构返回的超声回波的数 字表示转换成牙周袋深度的单次测量，单位为毫米，分辨率为0.1毫米(0.0 mm-9.9mm)。优选地，校准信号处理算法将从校准目标返回的超声回波的 数字表示转换成从换能器到手机尖端的末端的距离的单次测量，单位为毫 米，分辨率为0.1毫米。
自动数据录入
【00193】在牙周检查过程中，操作者典型地遵循预先计划的测量路径， 收集由该装置提示的数据。操作者可以跳过测量位置，或者使用“测量袋 深度屏幕”上的控制和触发装置取回先前取得的测量。图32是在数据采集 过程中操作者选项的图示，假定使用三位置脚踏板用为触发装置。操作者 能够使用左和右脚踏板，并且通过使用“测量袋深度屏幕”上的位置、牙 齿和象限导航按钮，导航到所需的位置。在本发明的一个方面中，按下中 间脚踏板按钮初始化扫描。操作者能够选择手动测量袋深度，并且使用手 动录入按钮将该深度记录到数据库中。操作者能够单击“帮助”按钮，以 进入帮助区域，并且然后返回到“测量袋深度屏幕”。最后，操作者能够通 过单击“停止检查”按钮来结束该检查。
牙周系统200数据库
【00194】牙周系统200所使用或者所收集的所有的操作者、患者以及 访问信息优选地包含在牙周系统200的数据库中，其驻留在牙周系统200 中。这些数据库优选地包括操作者和患者的个人信息(姓名、地址等)以 及临床数据(牙周袋深度、牙齿状况注释等)这两者。牙周系统200的数 据库优选地包括六个截然不同的表格，下面逐个详细讨论。
【00195】因为牙周系统200的数据库包含电子个人可识别健康信息 (EPHI)，所以当传送该信息时优选地要考虑隐私和安全法律。在下面也包含 对这些问题的简要讨论。
操作者表格
【00196】表4概述了存储在牙周系统200的数据库中属于每位操作者 的信息。OpID号优选地在记录创建时分配，并且优选地为顺序的。优选地， 所有字段在通过图形用户接口改变时自动更新。优选地，每当新的操作者 被授权使用牙周系统200时，他或者她的信息将成为“操作者表格”中的 新的行记录。尽管OpDOB的数据类型是日期/时间，但是OpDOB的时间 部分典型地从不在该应用中录入或访问，并且因而能够将其忽略。
表4
    字段名     数据类型     描述     OpID     自动编号     唯一的标识符，操作者的ID号     OpLastName     文本     操作者的姓     OpFirstName     文本     操作者的名的第一个字     OpMiddleName     文本     操作者的中间名     OpAddress     文本     操作者的邮寄地址     OpDOB     日期/时间     操作者的出生日期     OpPassword     文本     操作者的口令     OpPreferencel     数字     操作者优选的数据采集路径     RecordCreated     日期/时间     记录创建时的日期和时间     RecordModified     日期/时间     记录修改时的日期和时间     CreatorID     数字     记录创建者的操作者ID     ModifierID     数字     记录修改者的操作者ID
患者表格
【00197】表5概述了存储在牙周系统200数据库中属于每位患者的信 息。PatientID号优选地在记录创建时分配，并且优选地为顺序的。优选地， 所有字段在通过图形用户接口改变时自动更新。例如，可选的PatientFileID 字段可以用于存储来自牙医诊所的实践管理软件的患者ID号。优选地，每 当牙医诊所使用牙周系统200第一次给患者进行检查时，他或者她的信息 将成为“患者表格”中的新的行记录。典型地，PatientDOB的数据类型是 日期/时间，PatientDOB的时间部分典型地从不在该应用中录入或访问，并 且因而能够将其忽略。
表格5
    字段名   数据类型     描述     PatientID   自动编号     唯一的标识符，患者的ID号
    PatientLastName     文本     患者的姓     PatientFirstName     文本     患者的名     PatientInitial     文本     患者的中间名     PatientGender     数字     患者性别：0＝男性，1＝女性     PatientAddress     文本     患者的邮寄地址     PatientDOB     日期/时间     患者的出生日期     PatientFileID     文本     用于诊所的可选附加患者标识符     RecordCreated     日期/时间     记录创建时的日期和时间     RecordModified     日期/时间     记录修改时的日期和时间     CreatorID     数字     记录创建者的操作者ID     ModifierID     数字     记录修改者的操作者ID
访问表格
【00198】表格6概述了存储在牙周系统200数据库中的每次患者访问 的信息。VisitID号优选地在每次记录创建时分配，并且优选地为顺序的。 优选地，所有字段在通过图形用户接口改变时自动更新。VisitDataFileName 字段优选地包含目录路径，其通向包含访问的原始牙周数据的文件。优选 地，数据本身并不存储于数据库，以防止该数据库增长到过大。优选地， 每当开始牙周检查时，将导致在“访问表格”中创建新的访问行记录。
表6
   字段名   数据类型     描述    VisitID   自动编号     唯一的标识符，访问ID号    PatientID   数字     患者的ID号    OpID   数字     操作者的ID号    VisitDate   日期/时间     访问日期    VisitDataFileName   文本     通往原始牙周数据文件的目录     路径    RecordCreated   日期/时间     记录创建时的日期和时间    RecordModified   日期/时间     记录修改时的日期和时间    CreatorID   数字     记录创建者的操作者ID
    ModifierID     数字    记录修改者的操作者ID     VisitNotes     文本    检查者录入的注释     VisitStatus     数字    全面检查状态，缺省为0，表示    没有进行
访问牙齿情况表
【00199】表7概述了存储在牙周系统200中的每次访问时牙齿状况信 息。DataID号优选地在记录创建时分配，并且优选地为顺序的。VisitID字 段优选地包含牙周检查的Visit ID号，在牙周检查期间记录“牙齿状况”。 优选地，所有字段在通过图形用户接口改变时自动更新。在本发明的一个 方面中，字段T1C到T32C各自包含五个用逗号分隔的位，每个都用值0 或者1表示。每个位优选地指的是存在(值为1)或者没有(值为0)某种 牙齿状况。在本发明的该方面中，这五个位依次指的是：牙齿缺失、化脓、 流血、松动以及水肿。在本发明的另一方面中，可以分配附加的位，以指 的是带牙套(cap)的牙或者重新植入的牙齿。优选地，每当开始牙周检查时， 将导致在“牙齿情况表”中记录新的牙齿状况行记录。
表7
    字段名   数据类型    描述     DataID   自动编号    唯一的标识符，数据ID号     VisitID   数字    VisitID相关记录     RecordCreated   日期/时间    记录创建时的日期和时间     RecordModified   日期/时间    记录修改时的日期和时间     CreatorID   数字    记录创建者的操作者ID     ModifierID   数字    记录修改者的操作者ID     T1C   文本    一连串5个用逗号分隔的、值为    1或者0的位     …   …    …     T32C   文本    一连串5个用逗号分隔的、值为    1或者0的位，表示牙齿状况
访问深度表
【00200】表8概述了存储在牙周系统200数据库中的每次访问时的深 度测量信息。DataID号优选地在记录创建时分配，并且优选地为顺序的。 VisitID字段优选地包含牙周检查的VisitID号，在牙周检查期间记录深度测 量。优选地，所有字段在通过图形用户接口改变时自动更新。在本发明的 一个方面中，字段T1D到T32D各自包括24个用逗号分隔的数字。这24 个数字优选地表示四个值，其由操作者在检查时对牙齿周围6个位置中的 每一个进行检测或者估计。这四个值优选地依次指的是：牙周袋深度、分 叉的水平、退缩的水平以及状况。优选地，每当开始牙周检查时，将导致 在“深度表格”中创建新的深度行记录。在本发明的另一实施例中，测量 是在牙齿之间的牙间隙中而不是在牙齿周围的六个位置中获取。在该实施 例中，这些数字表示在乳突后取得的值，并且与由于牙周病而恶化的牙周 组织(牙龈102，牙周韧带103、126以及牙齿之间的骨的毛刺)相关联。 此外，可以分配附加的数值，以记录已经加牙套或者重新植入的牙齿的测 量。
表8
    字段名     数据类型     描述     DataID     自动编号     唯一的标识符，数据ID号     VisitID     数字     VisitID相关记录     RecordCreated     日期/时间     记录创建时的日期和时间     RecordModified     日期/时间     记录修改时的日期和时间     CreatorID     数字     记录创建者的操作者ID     ModifierID     数字     记录修改者的操作者ID     T1D     文本     一连串24个用逗号分隔的数字，     以表示在该牙齿上测得的值     …     …     …     T32D     文本     一连串24个用逗号分隔的数字，     以表示在该牙齿上测得的值
牙齿注释表
【00201】表9概述了存储在牙周系统200数据库中的属于牙周访问期 间记录的每颗牙齿注释的信息。NoteID号优选地在记录创建时分配，并且 优选地为顺序的。VisitID字段优选地包含牙周检查的VisitID号，在牙周检 查期间记录该注释。TNum字段优选地包含牙齿号，并对其创建注释。优选 地，所有字段在通过图形用户接口改变时自动更新。优选地，Note字段仅 是文本串，其包含操作者记录的注释。优选地，每当记录注释时，将导致 在“牙齿注释表”中创建新注释的行记录。
表9
    字段名     数据类型     描述     NoteID     自动编号     唯一的标识符，数据ID号     VisitID     数字     VisitID相关记录     RecordCreated     日期/时间     记录创建时的日期和时间     RecordModified     日期/时间     记录修改时的日期和时间     CreatorID     数字     记录创建者的操作者ID     ModifierID     数字     记录修改者的操作者ID     Tnum     数字     附有注释的牙齿     Note     文本     注释的文本
HIPAA符合性
【00202】优选地，因为牙周系统200收集、存储以及传送个人健康信 息，所以其应当符合HIPAA(健康保险携带和责任法案)规则。这些规则 要求采取措施以确保个人健康信息的隐私和安全。该信息还必须经授权以 工业标准格式传送，以方便管理的简化。
【00203】为了遵守HIPAA，任何由牙周系统200传送的个人可识别的 健康信息优选地加密。典型地，加密应当局限于这些地方：在这里可能仅 发送临床数据，并且省略诸如出生日期、地址以及患者和操作者姓名的个 人标识符。数据还将可以符合HIPAA标准的格式传送。在用于满足这些演 化标准的策略中存在灵活性。
外部接口
【00204】牙周系统200能够与外部世界通过因特网进行通信。这是优 选的，以便使诊所内每台牙周系统200中的数据库同步，以允许在线软件 升级、打印牙周数据的报告以及执行其它活动。下面图33描述了与牙周系 统200的外部通信有关的主要软件和硬件组件。
【00205】优选的通信策略是使每台牙周系统200个别地通信，并且仅 与门户通信。因特网门户优选地访问中央数据库，其为每个客户端诊所， 存储来自该诊所的所有在先测量的数据、所有记录的患者访问以及操作者 信息。在启动和/或检查之前，牙周系统200优选地请求从该因特网门户更 新其本地数据库。这优选地使其数据库与在因特网门户上的诊所中央数据 库同步。优选地，这允许要患者使用牙科诊所内的任何牙周系统200装置 来进行检查。其优选地让操作者访问所有患者牙周信息，而无论哪台(些) 装置用于在过去对该患者进行检查。优选地，任何牙科诊所的医疗服务提 供者将能够查看或打印牙周报告，其来自其诊所，来自通过登录因特网门 户的标准网页浏览器。
【00206】牙周系统200优选地标配所安装的纯5类线以太网适配器。 任选的无线以太网适配器也可以使用。
【00207】牙周系统200的软件应用优选地经由第三方接口应用与因特 网门户进行通信。该接口应用和因特网门户在下文中进行描述。
因特网门户
【00208】与因特网门户进行通信优选地提供数据库信息(操作者、患 者以及访问信息)在本地(装置)和中央数据库之间的传送和同步。这还 优选地是用于对使用、账户信息以及软件更新进行传送的路径。患者和操 作者信息能够直接录入到牙周系统200装置，或者通过网页浏览器直接到 牙科诊所的中央数据库，用于单个装置随后下载。例如，将新的患者的信 息录入到牙科诊所的实践管理软件应用的同时，经由网页浏览器和因特网 门户将相同信息录入到牙周系统200的数据库是很方便的。向因特网门户 传送或者自因特网门户传送来的全部信息优选地符合HIPAA的隐私和安全 规则。
因特网门户接口应用
【00209】因特网门户接口应用方便在牙周系统200的软件应用和因特 网门户之间的双向通信。其优选地基于HTTP/XML。在牙科诊所的实践管 理软件包和牙周系统200的软件应用之间的协调，假如有，经由门户接口 应用产生。
说明性实例
峰值检测
【00210】峰值是通过首先选择信号阈值来检测的。选择的阈值是波形 值90％的值。换言之，只有10％的信号的水平大于该阈值。于是，局部最 大值是通过将波形中的每个值与每一侧上到达标称波长的值(即前后5个 点)进行比较来查找到的。如果该值大于每一侧的值，那么将其指定为最 大值。最后，峰值的显著性是通过在相同范围上进行积分来确定的。如果 该范围的平均值大于该阈值，那么该最大值确定为显著性峰值。
峰值判别
【00211】尖端的末端之后的最大显著性峰值确定为相当于牙龈的映射。 在测量范围(0至10mm)内的最后显著性的和相容的峰值(即，峰值存在 于60％的复制扫描)确定为袋的底部(参见图39)。没有示出的附加数据 建立了从龈线到釉-牙骨质界的距离。因而，能够通过将从龈线到袋底端的 距离减去龈线到釉-牙骨质界之间的距离来确定附着的缺失。
【00212】本发明的上述描述是为了阐明和描述而给出的。并不是旨在 详尽地或者限制本发明于所公开的精确形式，并且根据上述教导的修改和 变化是可能的，或者可以从本发明的实施获得。选择的附图和描述，以便 解释本发明实施例及其实际应用的原理。权利要求及其术语旨在解释由在 先技术和适用法律所允许的最宽范围来保护本发明。此外，即便没有上面 地明确陈述，与本发明的一个实施例有关所描述的特征也可以用于与其它 实施例相结合。