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BSc in Mikro- und MedizintechnikBIBEBUVAPolarization imaging camera for dental erosionOptik / Betreuerin: Anke BossenExperte: Tim von NiederhäusernEtwa ein Drittel der Bevölkerung ist bereits von Zahnerosion betroffen. Unter Zahnerosion versteht maneinen Verlust von Zahnsubstanz, der durch den direkten Kontakt der Zähne mit Säuren z. B. aus Getränken,Nahrungsmitteln oder dem Magen verursacht wird. Wird dem Fortschreiten einer beginnenden Zahnerosionnicht vorgebeugt, können sichtbarer Zahnschmelzverlust sowie Farbveränderung und Überempfindlichkeitder Zähne die Folge sein. Mit Hilfe einer Kamera, welche den Polarisationsgrad ermittelt, kann Zahnerosionfrühzeitig erkannt werden, um irreversible Schäden durch Behandlung zu verhindern.EinführungBiologisches Gewebe wie Hautoder Zähne sind lichtstreuendeMedien. In einer Studie der ZahnklinikBern wurde festgehalten,dass die reflektierte Intensität einerbeleuchteten Zahnprobe inFunktion des Erosionsgrades ändert.Mit dieser Intensitätsmessungkönnen die Erosionsgradejedoch nicht genau bestimmt werden.Dies soll mit Hilfe der Polarisationseigenschaftender erodiertenZähne verbessert werden.Aufbau der DOP- KameraDas Licht einer weissen LED wirdmit einem Polarisationsfilter untereinem Winkel von 45 °C so auf dieZahnprobe gerichtet, dass dortlinear polarisiertes Licht auftrifft.Von dort reflektiert das Licht wiederund kann mit der Kamera erfasstwerden. Die Kamera bestehtaus einem polarisierenden Beamsplitter,zwei CMOS- Sensorenund drei Achromaten für die Fokussierung.Der Beamsplitter teiltdas polarisierte Licht in zwei orthogonal,linear polarisierte Komponenten(S und P). S-polarisiertesLicht wird in einem 90 °CWinkel in Bezug auf den einfallendenStrahl reflektiert, während P-polarisiertes Licht transmittiertwird. Dadurch entsteht auf beidenSensoren ein unterschiedlichesBild. In LabVIEW wurde ein virtuellesInstrument erstellt, welchesaus den Intensitätsebenen derbeiden Einzelbilder ein Bild desPolarisationsgrades (DOP=(P-S)/(P+S)) und ein Intensitätsbild(I=P+S) berechnet. In diesen Bildernkann in einem interessantenBereich der Zahnprobe der Polarisationsgradgemessen werden.Der Erosionsgrad des Zahnes wirdmit Hilfe von ermittelten Referenzwertenausgegeben.ResultateMit der realisierten Kamera undder Software ist es möglich, einDOP-Bild von Zahnproben zu erstellensowie den Polarisationsgradzu messen. Erodierte Zähnekönnen problemlos von Referenzzähnenunterschieden werden.Die Einteilung in die verschiedenenErosionsgrade stellte sich, wieim Vorfeld erwartet, als schwierigheraus, da sich die Polarisationseigenschaftender Zähne mit zunehmendemErosionsgrad nichtmehr wesentlich verändern.Daniel Christendaniel.christen@gmail.comSchematischer Aufbau der DOP-KameraDOP-Bild einer Zahnprobe, welche ineinen Referenzbereich (heller Bereichlinks) und einen 4min erodierten Bereich(rechts) geteilt istti.bfh.ch243