(57)【要約】  歯表面を撮像するための方法であって、コンピュータにおいて少なくとも部分的に実行される方法は、励起信号を走査ヘッドから歯に向かって導くことと、歯から放出する深さ分解応答信号を取得することであって、応答信号は歯表面構造情報をコード化する、ことと、を行う。液体及び歯表面は、深さ分解応答信号から分割される。歯表面構造情報は、分割された液体に基づいて調整される。歯の３Ｄ画像は、深さ分解応答信号及び調整された歯表面構造情報に従って再構成される。３Ｄ画像コンテンツは、表示、記憶、又は伝送される。
2019517872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯表面を撮像するための方法であって、コンピュータにおいて少なくとも部分的に実行される前記方法は、
励起信号を走査ヘッドから前記歯に向かって導くことと、
前記歯から放出する深さ分解応答信号を取得することであって、前記応答信号は、歯表面構造情報をコード化する、ことと、
液体及び歯表面を前記深さ分解応答信号から分割することと、
前記歯表面構造情報を前記分割された液体に基づいて調整することと、
前記深さ分解応答信号及び前記調整された歯表面構造情報に従って前記歯の３Ｄ画像を再構成することと、
前記３Ｄ画像コンテンツを表示、記憶、又は伝送することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記励起信号は、広帯域光信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記励起信号は、パルス型又は変調型レーザ源である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記励起信号は、音響信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記深さ分解応答信号は、音響信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記歯の３Ｄ画像を再構成することは、光干渉断層画像を生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記歯表面を調整することは、幾何学的校正を実行することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記再構成された３Ｄ画像をレンダリングすることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記深さ分解応答信号は、１Ｄデータ、又は２Ｄ若しくは３Ｄ画像である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記歯表面を調整することは、前記分割された流体の屈折率を使用することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記走査ヘッドは、手持ちであるか、又は口腔内部に固定される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記流体は、水、唾液、又は血液である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
歯表面を撮像するための方法であって、コンピュータにおいて少なくとも部分的に実行される前記方法は、
励起光又は音響信号を走査ヘッドから前記歯に向かって導くことと、
前記励起光又は音響信号に応じて前記歯からの音響応答信号を取得することであって、前記音響応答信号は、歯表面構造情報をコード化する、ことと、
液体及び歯表面を前記音響応答信号から分割することと、
前記分割された液体に基づいて前記歯表面構造情報を調整することと、
前記音響応答信号及び前記調整された歯表面構造情報に従って前記歯の３Ｄ画像を再構成することと、
前記再構成された３Ｄ画像の一部分を表示、記憶、又は伝送することと、を含む、方法。
【請求項１４】
歯表面を撮像するための装置であって、
光学又は音響信号を生成するように構成されている信号生成器と、
撮像のために前記歯への前記生成された信号を走査することと、前記歯からのフィードバック深さ分解信号を感知することと、を行うように構成されているプローブと、
記憶された命令によってプログラムされる制御論理プロセッサであって、前記命令が、前記信号生成器を制御することと、前記歯からの前記感知されたフィードバック信号を捕捉することと、深さ分解データを前記捕捉されたフィードバック信号から生成することと、口腔内流体及び歯表面を前記生成された深さ分解データから分割することと、前記分割された歯表面データを調整することと、前記歯表面の３Ｄ画像を形成することと、を行う、制御論理プロセッサと、
前記制御論理プロセッサと信号通信しているディスプレイと、を備える、装置。
【請求項１５】
前記プローブは、光学信号を生成し、フィードバック音響信号を感知する、請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、画像診断の分野に関し、より具体的には、口腔内走査のための装置及び方法に関する。さらに具体的には、本開示は、唾液及び別の身体流体の影響に対する補正によって３Ｄ表面輪郭画像を生成するための走査装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体照明撮像が、中実で高度に不透明な物体についての表面輪郭撮像のために有効に使用されてきており、そして人体の様々な部分についての表面輪郭を撮像するために、及び皮膚構造についての詳細データを取得するために使用されてきた。立体照明撮像において、線又は別の特徴のパターンが、所与の角度から物体の表面に向かって投射される。表面から投射されたパターンは、次いで、輪郭画像として別の角度から見られることにより、三角測量を利用して、輪郭線の外観に基づいて表面情報を解析する。投射されるパターンが空間的に逐次シフトされて、新しい位置において追加の測定値を取得するという移相が、典型的には、立体照明投射撮像の一部分として適用され、表面の輪郭マッピングを完成するため、及び輪郭画像での全体分解能を増加させるために使用される。
【０００３】
表面輪郭情報は、歯の状態の評価に特に有用である場合があり、修復歯科のため等の、様々なタイプの歯科処置に有用である。いくつかの技術が、医療、産業、及び別の用途における様々なタイプの対象から表面輪郭情報を取得するために開発されてきた。光学３次元（３Ｄ）測定法が、様々な態様で表面に導かれた光を用いて、形状及び深さ情報を提供する。輪郭撮像に使用される撮像方法のタイプの中に、一連の光パターンを生成して、焦点又は三角測量を使用することにより、照明された領域にわたって表面形状の変化を検出するものがある。
【０００４】
歯及び別の口腔内構造の表面輪郭についての正確な特徴描写が、流体の影響のために棄損される場合がある。歯の上及びそれらの周囲に集まり得る水、唾液、血液、及び別の流体が、反射画像システムについての問題点を生じさせる場合がある。図１は、流体が存在する際の光屈折の影響を示す。投射器Ｐから投射された光は、流体Ｆによって屈折させられて、空気−流体界面、表面ＦＳにおいて部分的に反射されることになる。したがって、投射された光の一部分だけが、歯表面Ｓに衝突する。同様に、歯表面Ｓから後方散乱させられた光は、流体−空気界面において再び屈折させられ、別の角度にあるカメラＣによってキャプチャされる。投射ビーム及びキャプチャされた光ビームの後方レイトレーシングは、撮像システムに向かってシフトされることにより、画像歪みを生じさせる交点の位置を見つける。図１において、寸法ｄは、歯表面の現実の点であるように見える再構成された３Ｄデータのシフト距離を示す。
【０００５】
寸法の不正確さに加えて、流体からの反射が、高い反射レベルに起因して飽和した光る点を画像上に生成する場合がある。それに対応する点は、点群再構成のためには使用できない。
【０００６】
したがって、これらの問題を克服して、口腔内表面特徴描写のための正確な輪郭撮像データを提供する方法及び装置に対するニーズが存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示の目的は、口腔内表面の正確な特徴描写に対するニーズに対処することである。本開示の実施形態は、反射撮像システムについて前述した悪影響を伴わずに画像データを提供する技術を利用する。
【０００８】
これらの目的は、例示的な例として示されているだけであり、かかる目的は、本発明の１つ以上の実施形態についての例示的なものであってもよい。それらによって本質的に達成される別の望ましい目的及び利点が、当業者の心に浮かぶか、または当業者に明らかになるであろう。本発明は、添付のクレームによって規定される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の１つの側面に従って、歯表面を撮像するための方法が提供され、コンピュータにおいて少なくとも部分的に実行されるこの方法は、
励起信号を走査ヘッドから歯に向かって導くことと、
歯から放出する深さ分解応答信号を取得することであって、応答信号が歯表面構造情報をコード化する、ことと、
液体及び歯表面を深さ分解応答信号から分割することと、
分割された液体に基づいて歯表面構造情報を調整することと、
深さ分解応答信号及び調整された歯表面構造情報に従って、歯の３Ｄ画像を再構成することと、
３Ｄ画像コンテンツを表示、記憶、又は伝送することと、を備える。
【００１０】
本発明についての前述及び別の対象物、特徴、及び利点が、添付図面に示されるように、本発明の実施形態についての以下のより具体的な説明から明らかになるであろう。図面の要素は、必ずしも相互に共通の尺度を有するわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】口腔内流体による光屈折の影響のうちのいくつかを示す簡略図である。
【図２】口腔内撮像のための深さ分解撮像装置の簡略図である。
【図３】本開示の実施形態に従う、プログラム可能フィルタを使用する波長掃引型ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）装置を示す。
【図４】本開示の実施形態に従う、プログラム可能フィルタを使用する波長掃引型ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）装置を示す。
【図５】ＯＣＴ走査中に捕捉されたデータを示す概要図である。
【図６】流体内容物の有り無し両方での、２つの歯に対するＯＣＴのＢ走査を示す。
【図７】本開示の実施形態に従う、流体についての補正を有する輪郭画像レンダリングを示す論理流れ図である。
【図８Ａ】血液及び唾液の分割を有する画像例を示す。
【図８Ｂ】血液及び唾液の分割を有する画像例を示す。
【図９】本開示の実施形態に従う、歯表面を撮像するために使用されてもよいシーケンスを示す論理流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下は、図を参照しながらの例示的な実施形態の説明であり、図面において、いくつかの図のそれぞれにおいて同一の参照番号が構造の同一の要素を識別する。
【００１３】
用語「第１の」、「第２の」等は、本開示の文脈中で使用される場合、必ずしもなんらかの順序的、連続的、優先関係を表すわけではなく、別段の指定がない限り、１つのステップ、要素、又は要素のセットを別のものからより明確に識別するためにだけ使用される。
【００１４】
本明細書において使用されるとき、用語「通電可能」とは、電力を受け取るとすぐに、及び選択的に許可信号を受け取るとすぐに、表示機能を実行するデバイス又は構成要素のセットに関連する。
【００１５】
本開示の文脈において、用語「光学部品」とは、光ビームを形成、及び方向付けるために用いられる、レンズ、並びに別の屈折、回析、及び反射構成要素又は開口を指すために概して使用される。このタイプの個々の構成要素は、光学部品と呼ばれる。
【００１６】
本開示の文脈において、用語「観察者」、「オペレータ」、及び「ユーザ」とは、同じものであると考えられ、カメラ又はスキャナを作動させてもよい、及びディスプレイモニタ上の歯の画像等の画像を観察及び処理してもよい観察従事者、技術者、又は別の人物を指す。「オペレータ命令」又は「観察者命令」は、カメラ又はスキャナのボタンをクリックすることによって、又はコンピュータマウスを使用することによって、又はタッチスクリーン若しくはキーボード入力によって等、観察者によって入力された明示的なコマンドから取得される。用語「被写体」とは、撮像されている患者の歯又は別の部分を指し、光学用語では、対応する撮影システムの「対象物」に等しいと考えられてもよい。
【００１７】
本開示の文脈において、句「信号通信している」とは、２つ以上のデバイス及び／又は構成要素が、いくつかのタイプの信号経路をわたって伝播する信号を介して相互に通信することが可能であることを示す。信号通信は、有線又は無線によってもよい。信号は、通信、電力、データ、又はエネルギ信号であってもよい。信号経路としては、第１のデバイス及び／又は構成要素と第２のデバイス及び／又は構成要素との間の、物理、電気、磁気、電磁気、光学、有線、及び／又は無線接続が挙げられてもよい。信号経路としては、また、第１のデバイス及び／又は構成要素と第２のデバイス及び／又は構成要素との間の追加のデバイス及び／又は構成要素が挙げられてもよい。
【００１８】
本開示の文脈において、用語「カメラ」は、歯及び支持構造の表面から反射された立体照明等の反射された可視又はＮＩＲ（近赤外線）光から、反射光、２Ｄデジタル画像を捕捉することを可能にされたデバイスに関する。
【００１９】
本開示の例示的方法及び／又は装置実施形態は、唾液、血液、又は別の流体が存在し得る、歯、歯肉組織、及び別の口腔内特徴の表面を特徴付ける信号を取得するための、深さ分解体積撮像を提供する。深さ分解撮像技術は、表面だけでなく、特定の深さまで表面下構造をマッピングすることができる。本開示の特定の例示的方法及び／又は装置実施形態を使用して、歯表面上及びその近傍にある唾液等のサンプル内部の流体を識別する能力、及び流体存在について補正し、表面再構成を別途棄損することがある歪みを低減又は除去する能力を提供してもよい。
【００２０】
本発明の説明は、光干渉断層撮像システムに関して述べられるであろう。本発明は、また、光音響又は超音波撮像システムを使用して実装されてもよい。光音響及び超音波撮像に関するより詳細な情報のために、Ｍｉｔｈｕｎ  Ｋｕｎｉｙｉｌ、Ａｊｉｔｈ  Ｓｉｎｇｈ、Ｗｉｅｎｄｅｌｔ  Ｓｔｅｅｎｂｅｒｇｅｎ、及びＳｒｉｒａｎｇ  Ｍａｎｏｈａｒによる「Ｈａｎｄｈｅｌｄ  Ｐｒｏｂｅ−Ｂａｓｅｄ  Ｄｕａｌ  Ｍｏｄｅ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ／Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃｓ  ｆｏｒ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ」（Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ  ｉｎ  Ｂｉｏｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  ｆｏｒ  Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ、ｐｐ．２０９−２４７）の第７章を参照されたい。また、Ｍｉｎｇｈｕａ  Ｘｕ、及びＬｉｈｏｎｇ  Ｖ．Ｗａｎｇによる「Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｉｎ  ｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅ」（Ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ７７、（２００６）、ｐｐ．０４１１０１−１〜−２１）も参照されたい。
【００２１】
（撮像装置）
図２は、口腔内撮像のための深さ分解撮像装置３００の簡略図である。中央処理装置ＣＰＵ７０、及び信号生成論理７４、並びに関連する支持回路の制御の下で、プローブ４６は、励起信号を図２及び後続図面でサンプルＴとして示される歯又は別の口腔内特徴の中に導く。プローブ４６は、手持ちであってもよく、又は口内部の適所に固定されてもよい。プローブ４６は、歯から放出する反射及び散乱信号等の深さ分解応答信号を取得し、応答信号は、サンプリングされた組織についての構造情報をコード化する。応答信号は、検出器６０へと進み、検出器は、回路及び支持論理を提供して、符号化情報を抽出して使用する。ＣＰＵ７０は、次いで、深さ分解応答信号に従って、歯表面又は関連する特徴の表面の３Ｄ又は体積画像の再構成を行う。ＣＰＵ７０は、また、サンプルＴの上又はその近傍に収集された任意の流体を識別するための分割処理を実行し、３Ｄ表面計算からこの流体を除去する。ディスプレイ７２は、次いで、再構成された体積画像の個々のスライスの表示等の３Ｄ表面画像コンテンツのレンダリングを可能にする。計算された表面データの、又は表面データの全て又は一部分だけを示す画像の記憶及び伝送が、また、必要に応じて実行されてもよい。
【００２２】
図２の基本モデルに続いて、様々なタイプの信号生成論理７４が使用されて、プローブ４６を介して様々なタイプの励起信号を提供してもよい。
使用され得る励起信号タイプの中には、次の
（ｉ）以下で更に詳述されるような、時間領域、スペクトル、又は波長掃引型撮像のために広帯域光信号を用いるＯＣＴ（光干渉断層撮影）と、
（ｉｉ）音響信号を使用する超音波撮像と、
（ｉｉｉ）光音響撮像のために使用されるパルス型又は変調型レーザ励起と、がある。
【００２３】
したがって、励起及び応答信号のタイプに基づいて、検出回路６０は、ＯＣＴについての光信号、並びに超音波及び光音響撮像についての音響信号を処理する。
【００２４】
図３及び４の簡略図は、それぞれ、本開示の実施形態に従う、プログラム可能フィルタ１０を使用する波長掃引型ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）装置１００を表す。それぞれの場合、プログラム可能フィルタ１０は、照明源を提供する同調レーザ５０の一部分として使用される。口腔内ＯＣＴについては、例えば、レーザ５０は、約４００と１６００ｎｍとの間の波長に対応する周波数（波数ｋ）の範囲にわたって同調可能であってもよい。本開示の実施形態に従って、約８３０ｎｍに中心がある３５ｎｍのバンド幅の同調可能範囲は、口腔内ＯＣＴのために使用される。
【００２５】
図３において、ＯＣＴ走査のためのマッハツェンダー干渉計システムが示されている。図４は、代替のマイケルソン干渉計システムについての構成要素を示す。これらの実施形態について、プログラム可能フィルタ１０が、同調レーザ５０出力を生成するレーザ空洞の部分を提供する。可変レーザ５０出力は、カプラ３８を通って、サンプルアーム４０及び基準アーム４２まで進む。図３において、サンプルアーム４０信号は、サンプルＴの測定のために、サーキュレータ４４を通ってプローブ４６まで進む。サンプリングされた深さ分解信号は、サーキュレータ４４（図３）を通して後方に、そしてカプラ５８を通して検出器６０まで導かれる。図４において、信号は、サンプルアーム４０及び基準アーム４２まで直接進み、サンプリングされた信号は、カプラ３８を通して後方に、そして検出器６０まで導かれる。検出器６０は、同相ノイズをキャンセルするように構成された１対の平衡光検出器を使用してもよい。制御論理プロセッサ（制御処理装置ＣＰＵ）７０が、同調レーザ５０及びそれのプログラム可能フィルタ１０と、並びに検出器６０と信号通信し、検出器６０から出力を取得して処理する。ＣＰＵ７０は、また、コマンド入力、及び様々な角度及び断面又はスライスからの３Ｄ画像コンテンツのレンダリング等のＯＣＴ結果表示のためにディスプレイ７２と信号通信している。
【００２６】
図５の概要図は、本開示のＯＣＴ装置を使用して、口腔内特徴の断層画像を形成するために使用されてもよい走査シーケンスを示す。図５に示すシーケンスは、単一のＢ走査画像が生成される方法を要約している。ラスタスキャナは、サンプルＴにわたって照明するときに選択された光シーケンスを点毎に走査する。図５に示すような周期駆動信号９２が使用されることにより、ラスタスキャナ鏡を駆動して、水平方向に延在する離散点８２として示される、サンプルのそれぞれの列を横断して延在する横方向走査又はＢ走査を制御する。Ｂ走査の線又は列に沿った複数の点８２のそれぞれにおいて、ｚ軸方向にデータを捕捉するＡ走査又は深さ走査が、選択された波長バンドの連続部分を使用して生成される。図５は、波長バンドを通るレーザの対応する同調を伴う、ラスタスキャナを使用して真直ぐな上向きシーケンスを生成するための駆動信号９２を示す。後方走査信号９３、駆動信号９２の部分は、単に走査鏡を次の線のためのその開始位置まで元に戻すだけであって、データは後方走査信号９３の間には取得されない。
【００２７】
Ｂ走査駆動信号９２は、ＯＣＴプローブ４６（図３、４）のラスタスキャナために、検流計又は微小電気機械鏡等の作動可能走査機構を駆動させる。それぞれの徐々に増加するスキャナ位置、Ｂ走査の列に沿ったそれぞれの点８２において、Ａ走査は、１つのタイプの１Ｄデータとして取得され、歯の中へと延在する単一の線に沿った深さ分解データを提供する。スペクトルＯＣＴによってＡ走査データを捕捉するために、同調型レーザ又は別のプログラム可能な光源が、スペクトルシーケンスを通して掃引する。したがって、プログラム可能フィルタが、光源に波長の３０ｎｍ範囲を通して掃引させる実施形態では、照明を生成するためのこのシーケンスは、Ｂ走査経路に沿ってそれぞれの点８２において実行される。図５が示すように、Ａ走査捕捉のセットは、それぞれの点８２において、すなわち、走査鏡のそれぞれの位置において実行する。一例として、それぞれの位置８２でＡ走査を生成するために２０４８個の測定値が存在してもよい。
【００２８】
図５は、それぞれのＡ走査中に捕捉された情報を図式的に示す。ＤＣ信号コンテンツが除去されて示された干渉信号８８が、それぞれの点８２について時間間隔にわたって捕捉され、信号は、掃引に必要な時間間隔（これは、掃引される源の波長と１対１の対応を有する）の関数であり、捕捉される信号は、基準からの光と干渉計（図３、４）のフィードバック（又はサンプル）アームとを組み合わせることによって生成されたスペクトル干渉縞を示す。フーリエ変換は、それぞれのＡ走査について変換ＴＦを生成する。Ａ走査に対応する１つの変換信号が、図５に一例として示されている。
【００２９】
上記の説明から、有意な量のデータが単一のＢ走査シーケンスにわたって捕捉されることが認められてもよい。このデータを効率的に処理するために、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が使用されて、スペクトルベース信号データを、画像コンテンツがより容易に生成され得る対応する空間ベースデータに変換する。
【００３０】
フーリエ領域ОＣＴにおいて、Ａ走査は、深さ（ｚ軸）分解ＯＣＴ信号の１本の線を生成するスペクトル捕捉の１本の線に対応する。Ｂ走査データは、対応する走査線に沿った列Ｒとして２ＤのＯＣＴ画像を生成する。ラスタ走査が使用されて、Ｃ走査方向のラスタスキャナ捕捉を増加させることによって複数のＢ走査データを取得する。
【００３１】
超音波及び光音響撮像装置３００について、信号フィードバックのためのプローブ４６変換器が、伝達媒質を使用する等して、サンプルＴに音響的に結合されなければならない。捕捉される音響信号は、典型的には、様々な利得制御及びビーム形成構成要素を通り、次いで、表示データを生成するための信号処理を通って進む。
【００３２】
（画像処理）
本開示の実施形態は、深さ分解撮像技術を使用して、口腔内撮像での流体の影響を打ち消すのを助けることにより、口腔内空洞内部の流体内容物に起因した歪みをもたらすことなく３Ｄ表面再構成を可能にする。より有効に口腔内部の流体を把握して補正するためには、本明細書に記載された３Ｄ撮像方法を使用する場合、対処されるべきいくつかの問題が依然として残る。
【００３３】
３Ｄ表面撮像について説明された画像診断技術に関する問題の中に、流体中での光又は音伝播に起因する画像コンテンツのシフトがある。ＯＣＴ方法又は超音波方法のいずれかによって、撮像された特徴からの後方反射信号が、光又は音響の相対的な飛行時間に基づいて、様々な深さ層に分解可能な情報を提供する。したがって、流体内部での光又は音の往復伝播経路長は、流体中及び空気中での光又は音の伝播速度の間の差に起因する若干の歪みを生じさせることがある。
【００３４】
ＯＣＴは、周囲の流体媒体と空気との間の屈折率差に起因した位置シフトをもたらすことがある。シフトは、２Δｎｄであって、Δｎは、流体と空気との間の屈折率の差であり、距離ｄは、流体の厚さである。係数２は、距離ｄを通る光の往復伝播に基づいて導入される。
【００３５】
図６の例は、２本の歯についてのＯＣＴのＢ走査を示し、流体を伴う第１のＯＣＴ走査６８ａが、流体コンテンツを伴わない対応する走査６８ｂと並んで示されている。図６の例に示すように、走査６８ａにおける見掛けの高さの差Δｈ＝Δｎ２ｄについて、距離ｄ’は、流体の表面点から歯表面点までで測定される。しかし、流体の下にある歯の実際の位置は、ｄ’／(1＋Δｎ）であって、例えば、（水についてはｄ’／１．３４）である。
【００３６】
同様に、超音波は、流体内での音速の変化によって、シフト影響を生じさせられる。算出されるシフトは、Δｃ×２ｄであって、Δｃは、空気と流体との間の音の速度差である。
【００３７】
光音響撮像は、サンプル中の調べられる組織の熱膨張を刺激するためのパルス型光エネルギに依存する。使用される励起点は、音響源の位置である。光音響学デバイスは、これらの音響信号をキャプチャして、音響信号の受信時間に基づいて３Ｄ深さ分解信号を再構成する。キャプチャされた信号が同一の光の経路に由来する場合、深さシフトは、Δｃ×ｄであって、Δｃは、空気と流体との間の音の速度差である。値ｄは、流体の厚さである。
【００３８】
図７の論理流れ図は、ＯＣＴ撮像を使用する流体補正のための処理シーケンスを示す。捕捉ステップＳ７１０において、ＯＣＴ画像走査の１つのセットが取得される。セット内のそれぞれの要素は、例えば、図６に示す走査等のＢ走査又は側面視走査である。続くステップのブロックが、次いで、捕捉されたＢ走査のそれぞれに作用する。分割ステップＳ７２０は、図１の概要図に示すような多重界面を検出することによって、Ｂ走査画像から流体及び歯表面を識別する。分割ステップＳ７２０は、図８Ａ及び８Ｂの例に示すように、歯表面、及び水、唾液、又は血液等の口腔内流体を含むＢ走査画像の領域を画定する。次いで、３Ｄ表面のより正確な特徴描写を取得するために、修正ステップＳ７３０が、空気と口腔内流体との間の屈折率差に起因する、流体の下にある歯表面の空間歪みを修正する。ステップＳ７３０は、領域の厚さ及び領域内部の流体の屈折率に基づいて、上記で論じた方法で分割領域の測定深さを調整する。例えば、ＯＣＴ照明に対する水の屈折率は、約１．３４であり、５０％濃度の血液については、屈折率はわずかにより高い約１．３６である。
【００３９】
領域の厚さは、プローブ内部での光学配列及びスキャナ動作に依存して、ＯＣＴプローブ内部の座標系と歯の物理座標との間の校正された関係によって決定される。幾何学的校正データは、所与の幾何形状の校正ターゲットを使用して、別個に取得される。ターゲットの走査及び走査データの取得は、走査データの３Ｄ空間への位置合わせを調整すること、及び走査精度における誤差を補正することに対する基礎を確立する。校正ターゲットは、１つ又は複数の位置において撮像される２Ｄターゲットであってもよく、又は３Ｄターゲットであってもよい。
【００４０】
図７のステップＳ７２０及びＳ７３０において実行される処理は、ＯＣＴ撮像装置によって取得されたそれぞれのＢ走査について実行される。判定ステップＳ７５０は、次いで、セット内の全てのＢ走査が処理されたか否かを判定する。一旦処理がＢ走査について完了すると、組み合わされたＢ走査が、歯についての表面点群を形成する。メッシュ生成及びレンダリングステップＳ７８０が、次いで、表面点群から３Ｄメッシュを生成してレンダリングする。レンダリングされたＯＣＴ表面データは、表示、記憶、又は送信されてもよい。
【００４１】
様々な画像分割アルゴリズムが、図７に関連して説明された処理のために使用されてもよく、これらのアルゴリズムは、例えば、単純直接閾値、動的輪郭水準セット、ウォーターシェッド、管理型及び非管理型画像分割、ニューラルネットワークベース画像分割、スペクトルエンベッティング、ｋ平均法、及び最大フロー／最小カットグラフベース画像分割を含む。分割アルゴリズムは、画像処理の当業者には周知であり、上記のように、ＯＣＴデータから再構成される３Ｄ体積全体に適用されてもよいか、又は３Ｄ体積再構成の前の断層撮影データのそれぞれの２Ｄフレーム又はＢ走査に別個に適用されてもよい。
【００４２】
光音響及び超音波撮像のための処理は、図７に示されたものと同様であって、検出される信号エネルギについての適切な変化による。
【００４３】
図９の論理流れ図が、本開示の実施形態に従う、歯表面を撮像するために使用されてもよいシーケンスを示す。信号励起ステップＳ９１０において、励起信号が、光音響撮像装置のための光、又は超音波装置のための音を導くＯＣＴプローブ又は走査ヘッド等の走査ヘッドから、被写体の歯に向かって導かれる。捕捉ステップＳ９２０が、結果として生じる深さ分解応答信号を捕捉する。深さ分解応答信号は、例えば、歯表面の構造についての情報をコード化する光又は音エネルギであってもよい。分割ステップＳ９３０が、次いで、歯から液体を、及び深さ分解応答信号から歯肉特徴を分割する。深さ分解応答信号からの表面構造情報が、次いで、調整ステップＳ９４０において分割データを使用して修正されてもよい。ルーピングステップＳ９５０が、追加の深さ分解応答信号が処理されなければならないか否かを決定する。再構成ステップＳ９６０が、次いで、深さ分解応答信号及び調整された歯表面構造情報に基づいて、歯の３Ｄ画像を再構成する。レンダリングステップＳ９７０が、次いで、表示、伝送、又は記憶のために体積画像コンテンツをレンダリングする。
【００４４】
実施形態と整合して、本発明は、記憶された命令を有するコンピュータプログラムを利用し、これらの命令は、本開示の制御論理プロセッサを使用する等して画像捕捉及び画像データ処理のためのシステム機能を制御する。画像処理技術における当業者であれば認識し得るように、本発明の実施形態のコンピュータプログラムは、画像プロセッサ（ＣＰＵ）として作用するパーソナルコンピュータ又はワークステーション等の好適な多目的コンピュータシステムによって、それらが本明細書で説明されるようにデータを捕捉、処理、伝送、記憶、及び表示するように作動するような好適なソフトウェアプログラムを備えている場合に、利用されてもよい。例えば、ネットワーク化プロセッサの配列を含む多くの別のタイプのコンピュータシステムアーキテクチャが、本発明のコンピュータプログラムを実行するために使用されてもよい。
【００４５】
本発明の方法を実行するためのコンピュータプログラムは、コンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよい。この媒体としては、例えば、ハードディスク、着脱可能デバイス、又は磁気テープ等の磁気ディスク等の磁気記録媒体、光ディスク、光学テープ、又は機械可読光学エンコーディング等の光記憶装置媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、又は読出し専用メモリ（ＲＯＭ）等のソリッドステート電子記憶デバイス、あるいはコンピュータプログラムを記憶するために使用される任意の別の物理デバイス又は媒体が挙げられてもよい。本発明の方法を実行するためのコンピュータプログラムは、また、インターネット、別のネットワーク、又は通信媒体を経由して画像プロセッサに接続されるコンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよい。画像データ処理技術の当業者であれば、そのようなコンピュータプログラム製品の均等物が、また、ハードウェア内に構成されてもよいことを更に容易に認識するであろう。
【００４６】
本開示の文脈において「コンピュータアクセス可能メモリ」と均等である用語「メモリ」とは、記憶するため、及び画像データに基づいて動作するために使用される、並びにデータベースを含むコンピュータシステムにアクセス可能である、任意のタイプの一時的又はより永続するデータ記憶作業領域を指してもよいことが留意される。メモリは、例えば、磁気又は光学記憶装置等の長期記憶媒体を使用する不揮発性であってもよい。その代替として、メモリは、マイクロプロセッサ又は別の制御論理プロセッサデバイスによって一時バッファ又は作業領域として使用されてもよいランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の電子回路を使用する、より揮発性のものであってもよい。表示データは、例えば、ディスプレイデバイスと直接関連し、表示データを提供するために必要に応じて定期的に更新される一時記憶バッファに典型的に記憶される。この一時記憶バッファは、また、この用語が本開示で使用されるとき、メモリであると考えられてもよい。メモリは、また、計算及び別の処理の中間物及び最終結果を実行及び記憶するためのデータ作業領域として使用される。コンピュータアクセス可能メモリは、揮発性、不揮発性、又は揮発性タイプと不揮発性タイプとのハイブリッド結合であってもよい。
【００４７】
用途に従う特定の例示的方法及び／又は装置の実施形態は、歯の仮想モデルの基本の仮想定義を提供してもよい。用途に従う例示的な実施形態は、本明細書に（個々に、又は組合せて）記載された様々な特徴を含んでもよい。
【００４８】
本発明は一つ以上の実装例に関連して示されてきたが、代替及び／又は修正が、添付のクレームの趣旨及び範囲から逸脱することなく、示された例に対してなされてもよい。更に、本発明の特定の特徴はいくつかの実装例／実施形態のうちの１つだけに関連して開示され得るが、そのような特徴は、いずれかの所定の又は特定の機能に望ましく有利であってもよいように、別の実装例／実施形態の１つ以上の別の特徴と組み合わされてもよい。用語「のうちの少なくとも１つ」は、列挙された項目のうちの１つ以上が選択されてもよいことを意味するために使用される。用語「約」は、代替が、示された実施形態に対するプロセス及び構造の不適合をもたらさない限り、列挙された値が若干変更されてもよいことを示す。最後に、「例示的な」とは、記載事項が、理想であることを意味するのではなく、例として用いられていることを示す。本発明の別の実施形態が、本明細書で開示された本発明の仕様及び実践についての考察から、当業者には明らかになるであろう。仕様及び例は、少なくとも以下のクレームによって示されている本発明の真の範囲及び趣旨に関する単なる例示的なものであるとみなされることが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年3月18日(2019.3.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯表面を撮像するための方法であって、コンピュータにおいて少なくとも部分的に実行される前記方法は、
励起信号を走査ヘッドから前記歯に向かって導くことと、
前記歯から放出する深さ分解応答信号を取得することであって、前記応答信号は、歯表面構造情報をコード化する、ことと、
液体及び歯表面を前記深さ分解応答信号から分割することと、
前記歯表面構造情報を前記分割された液体に基づいて調整することと、
前記深さ分解応答信号及び前記調整された歯表面構造情報に従って前記歯の３Ｄ画像を再構成することと、
前記３Ｄ画像コンテンツを表示、記憶、又は伝送することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記励起信号は、広帯域光信号、パルス型レーザ源、変調型レーザ源、又は、音響信号の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記歯の３Ｄ画像を再構成することは、光干渉断層画像を生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記深さ分解応答信号は、１Ｄデータ、又は２Ｄ若しくは３Ｄ画像である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記歯表面を調整することは、前記分割された流体の屈折率を使用することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記走査ヘッドは、手持ちであるか、又は口腔内部に固定される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記流体は、水、唾液、又は血液である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
歯表面を撮像するための方法であって、コンピュータにおいて少なくとも部分的に実行される前記方法は、
励起光又は音響信号を走査ヘッドから前記歯に向かって導くことと、
前記励起光又は音響信号に応じて前記歯からの音響応答信号を取得することであって、前記音響応答信号は、歯表面構造情報をコード化する、ことと、
液体及び歯表面を前記音響応答信号から分割することと、
前記分割された液体に基づいて前記歯表面構造情報を調整することと、
前記音響応答信号及び前記調整された歯表面構造情報に従って前記歯の３Ｄ画像を再構成することと、
前記再構成された３Ｄ画像の一部分を表示、記憶、又は伝送することと、を含む、方法。
【請求項９】
歯表面を撮像するための装置であって、
光学又は音響信号を生成するように構成されている信号生成器と、
撮像のために前記歯への前記生成された信号を走査することと、前記歯からのフィードバック深さ分解信号を感知することと、を行うように構成されているプローブと、
記憶された命令によってプログラムされる制御論理プロセッサであって、前記命令が、前記信号生成器を制御することと、前記歯からの前記感知されたフィードバック信号を捕捉することと、深さ分解データを前記捕捉されたフィードバック信号から生成することと、口腔内流体及び歯表面を前記生成された深さ分解データから分割することと、前記分割された歯表面データを調整することと、前記歯表面の３Ｄ画像を形成することと、を行う、制御論理プロセッサと、
前記制御論理プロセッサと信号通信しているディスプレイと、を備える、装置。
【請求項１０】
前記プローブは、光学信号を生成し、フィードバック音響信号を感知する、請求項９に記載の装置。
【国際調査報告】
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