Herkömmliche Dentalfotografie-Technologie hatte eine Einschränkung bei der Verwendung unbequemer Werkzeuge wie Spiegel und Wangenhalter. Zahnärzte benötigen grundlegende Zahnbilder aus verschiedenen Winkeln, z. B. rechts/links bukkal und Ober-/Unterkiefer okklusal, für die Zahngesundheitsinspektion. Um diese Bilder aufzunehmen, fühlen sich Patienten unwohl, weil Zahnärzte einen Spiegel in den Mund stecken müssen, um das reflektierte Zahnbild durch eine Handkamera aufzunehmen.
Eine kompakte intraorale Dentalkamera kann die Beschwerden überwinden und den Zustand der Zähne scannen. Aufgrund der eingeschränkten Schärfentiefe und des Sichtfelds weist die herkömmliche Vorrichtung jedoch Einschränkungen bei der Nahbildgebung zum genauen Beobachten von Zahnverfall und der Weitwinkelbildgebung zum Erfassen der gesamten Anordnung von Zähnen auf.
Verschiedene Arten von zusammengesetzten Insektenaugen haben hervorragende visuelle Eigenschaften, wie z. B. einen weiten Betrachtungswinkel und eine große Schärfentiefe mit kompakten Sehorganen, die aus winzigen Linsen bestehen. Insektenaugen geben Inspiration für miniaturisierte Kameras, und von Insekten inspirierte Kameras können die Probleme herkömmlicher Kompaktkameras lösen, wie z. B. den begrenzten Beobachtungsbereich. Bisher entwickelte Insektenkameras haben jedoch Nachteile in niedriger Auflösung oder eingeschränkten Funktionen.
Wie im berichtet Zeitschrift für optische Mikrosystemehaben Forscher des Korea Advanced Institute of Science and Technology und des Korea Photonics Technology Institute kürzlich eine neuartige Weitwinkel-Insektenaugenkamera, die biologisch inspirierte intraorale Kamera (BIOC), für verschiedene funktionelle Bildgebung entwickelt. Unter Verwendung des Geräts wurde gezeigt, dass verschiedene funktionelle Bildgebungen die klinischen Anforderungen erfüllen.
Das BIOC umfasst eine neue Konfiguration aus konvex-konkaven Linsen und invertierten Mikrolinsenarrays (iMLA) und einem einzelnen CMOS-Bildsensor auf einer flexiblen Leiterplatte in einem Handstückhalter. Die konvex-konkave Linse vergrößert das Sichtfeld erheblich auf bis zu 143 Grad, und iMLAs reduzieren die optische Aberration durch das Skalierungsgesetz. Darüber hinaus überwindet die neue Kamera viele chronische Probleme herkömmlicher intraoraler Kameras, wie z. B. begrenzte Schärfentiefe, dicke Gesamtspurlänge und eingeschränkte funktionelle Bildgebung.
Die ultradünne Dentalkamera kann aufgrund ihrer geringen Dicke Beschwerden lösen und Zähne auch in anatomisch engen Regionen beobachten. Außerdem wird eine klare dentale Bildgebung ohne Bildunschärfe erreicht, indem die Funktion des Insektensehens mit unendlicher Schärfentiefe selbst bei geringer Objektentfernung emuliert wird. Das BIOC bietet über das Mehrkanal-Bildverarbeitungssystem multifunktionale dentale Bildgebung, wie High Dynamic Range, 3D-Tiefen- und Autofluoreszenz-Bildgebung.
Die Autoren hoffen, dass die neuartige Weitwinkel-Insektenaugenkamera nicht nur zum technischen Fortschritt in biomedizinischen Ingenieurgesellschaften beiträgt, sondern auch erhebliche Auswirkungen auf so unterschiedliche Bildverarbeitungsanwendungen wie Überwachung, Smartphones und Drohnen hat. Für die Zukunft rechnen sie mit einer kontinuierlichen Erweiterung der Anwendungen.
Kisoo Kim et al, Biologisch inspirierte intraorale Kamera für multifunktionale dentale Bildgebung, Zeitschrift für optische Mikrosysteme (2022). DOI: 10.1117/1.JOM.2.3.031202