(57)【要約】【課題】対象の歯の３Ｄインタラクティブな検査のための方法を提供する。【解決手段】少なくとも部分的にコンピュータによって実行される、対象の歯の３Ｄインタラクティブな検査のための方法は、少なくとも対象の歯とその対象の歯に隣接する背景コンテンツとを含むボリューム画像データを取得し、少なくとも対象の歯と背景コンテンツとを示すボリュームデータから、第１の画像を表示する。第１の画像内の背景コンテンツの一部分は、第１の操作者命令に従って識別される。第１の画像内の少なくとも対象の歯に関する歯コンテンツは、第２の操作者命令に従って識別される。少なくとも対象の歯は、第１および第２の操作者命令に従って、ボリュームデータ内から分割される。次に、分割された対象の歯が表示される。【選択図】図３Ｃ
2013192939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象の歯の３Ｄインタラクティブな検査のための方法であって、前記方法は、少なくとも部分的にコンピュータによって実行され、
少なくとも前記対象の歯と前記対象の歯に隣接する背景コンテンツとを含む、ボリューム画像データを取得することと、
少なくとも前記対象の歯と前記背景コンテンツとを示す前記ボリュームデータから、第１の画像を表示することと、
第１の操作者命令に従って、前記第１の画像内の前記背景コンテンツの一部分を識別することと、
第２の操作者命令に従って、前記第１の画像内の少なくとも前記対象の歯に関して歯コンテンツを識別することと、
前記第１および前記第２の操作者命令に従って、少なくとも前記対象の歯を、前記ボリュームデータ内から分割することと、
前記分割された対象の歯を表示することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記分割された対象の歯を表示することは、歯根管および破折のうちの１つ以上を示す前記歯のスライスを視認するための切断面をコンピュータ処理することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記コンピュータ処理される切断面に従って、前記分割された対象の歯のスライスを表示することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
操作者からのページング命令に従って、前記分割された対象の歯の前記表示を、前記ボリューム画像データ内の第２のスライスに変更することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
操作者からの平面角調節命令に応じて、前記切断面の相対的な角度を変更することさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記対象の歯の分割の前に、前記ボリューム画像データの低減された解像度のコピーを形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ボリューム画像データ内の部分的ボリューム効果を補正することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の操作者命令は、前記表示される第１の画像上に描画されるスプラインを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の操作者命令は、前記表示される第１の画像上に２つ以上の歯にわたって描画されるスプラインを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記対象の歯は、第１の対象の歯であり、前記第１の画像内の第２の対象の歯に対する歯コンテンツの位置を指示する第３の操作者命令を受け付けることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記表示される歯内の歯根管または破折を強調することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記分割された対象の歯を表示することは、前記対象の歯の表面画像をレンダリングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
１つ以上の対象の歯のボリューム画像を表示するための方法であって、前記方法は、少なくとも部分的にコンピュータによって実行され、
前記１つ以上の対象の歯と前記対象の歯の外側の背景コンテンツとを含む、ボリューム画像データを取得することと、
少なくとも前記対象の歯と前記背景コンテンツとを示す前記ボリュームデータから、第１の画像を表示することと、
前記第１の画像内の前記背景コンテンツを指示する、第１の操作者命令を受け付けることと、
前記第１の画像内の前記の１つ以上の対象の歯に対する歯コンテンツの位置を指示する、第２の操作者命令を受け付けることと、
前記第１および前記第２の操作者命令に従って、前記１つ以上の対象の歯を前記ボリュームデータ内から分割することと、
前記分割された１つ以上の対象の歯の前記ボリューム画像コンテンツに対してコンピュータ処理された切断面に従って、前記分割された対象の歯の第１のスライスを表示することと、
を含む、方法。
【請求項１４】
前記第１の操作者命令は、前記表示された第１の画像上に描画されるスプラインを含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して歯科用画像化に関し、具体的には、歯構造のボリューム画像を視認するための放射線画像化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コーンビーム断層撮影法（ＣＢＣＴ）は、従来の医学的コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）システムと比較して、患者に対して実質的により低い放射線量を用いて人体構造の３次元情報を取得することが可能なＸ線画像診断法である。コーンビームＣＴシステムは、一般的には、対象者の周囲の軌道に沿った種々の点からＸ線の発散コーンビームをその対象者に向けて方向付ける、画像化対象者の周囲を回転するガントリに装着された、高フレーム率のデジタルＸ線撮影（ＤＲ）検出器およびＸ線源を使用して、体積的データセットを捕捉する。ＣＢＣＴシステムは、回転を通して、例えば、回転角度毎に１枚ずつの２Ｄ投影画像を通して、投影を捕捉する。投影は次に、種々の技術を使用して、３Ｄボリューム画像へと再構築される。３Ｄボリューム画像を再構築するための最も一般的な方法の中には、フィルタ逆投影手法がある。
【０００３】
ＣＢＣＴの使用についての特定の関心領域は、歯内治療学である。従来の施術では、歯内療法に対応する問題の検出は患者の痛みの訴えから始まる。施術者は、疑わしい歯を特定するために患者と協力し、歯根構造および周囲の骨構造の何等かの異常の分離を補助するように、１つ以上の２次元（２Ｄ）歯根尖端周囲の放射線写真を獲得してもよい。多くの場合、２Ｄ画像の視診は、問題を識別するのに役立つことができる。しかしながら、ある種の状態の検出は、従来の２Ｄ画像では難しいままである。特に、ある種の垂直性歯根破折（ＶＲＦ）は、歯根尖端周囲の画像内で検出することは困難な場合がある。垂直性歯根破折は歯根に影響を与える深刻な種類の歯牙破折であり、感染および炎症による痛みを引き起こし、しばしば抜歯につながる。
【０００４】
ＣＢＣＴ画像化から得ることができる改善された画像品質、および極めて低コントラストの組織領域を表示する能力により、ＣＢＣＴは、ＶＲＦおよび他の歯内状態の評価のための有望な技術となっている。これは、図１の順序に示されるような、歯根管治療を支持するためのＣＢＣＴ画像化を含む。この種類の治療では、感染した歯２０は、治療するべき膿瘍２２を有する。開口部２４が歯２０に作られ、道具２８を使用して、感染物質にアクセスし、除去する。次に、充填器３０が、歯２０の歯根部分にガッタパーチャまたは他の好適な材料を充填する。歯２０は次に、施術者によって挿入された心棒３８上に取り付けられる充填材３４または歯冠３６で修復することができる。
【０００５】
ＣＢＣＴ画像化は、ＶＲＦおよび歯内療法を必要とする他の状態の検出を改善するために使用することが可能であるが、困難も依然残る。ＣＢＣＴ画像の取り扱いは、特に、ボリューム画像化技術に不慣れな施術者および技術者にとっては、難しい可能性がある。最も顕著に問題状態を示す特定の像を分離することは、施術者にとって困難または面倒である可能性があり、使用者に訓練およびＣＢＣＴシステムの使用のために大量の時間を課す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、迅速に学習することが可能なツールを提供し、また、施術者が歯内用途に対してＣＢＣＴ画像化を効果的に使用することを可能にするより直感的な観察者体験を提供する、インタラクティブな（相互作用的な）操作者インターフェースに対する必要性があることを理解することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様は、特に、歯およびそれらの根構造のインタラクティブな（相互作用的な）検査を可能にするボリューム画像化に関する、歯科用画像化の分野を進展させるものである。有利に、本発明の実施形態は、操作者が、特定の歯または歯の群をボリューム画像データから選択し、また歯が視認される角度を修正することを可能にする。加えて、操作者はまた、従来のボリューム画像提示において提供される標準的な冠状、矢状、または軸方向画像以外の角度から、歯のスライスを通してページ処理することもできる。相互作用的操作は、操作者が、他のボリューム画像データから特定の歯についてのデータを分離するために使用される歯分割を、漸進的に改善することを可能にする。
【０００８】
一実施形態によると、本発明は、対象の歯の３Ｄ相互作用的検査のための方法を提供することができ、その方法は少なくとも部分的にコンピュータによって実行され、少なくとも対象の歯と対象の歯に隣接する背景コンテンツとを含む、ボリューム画像データを獲得することと、少なくとも対象の歯と背景コンテンツとを示すボリュームデータから、第１の画像を表示することと、第１の操作者命令に従って、第１の画像内の背景コンテンツの一部分を識別することと、第２の操作者命令に従って、第１の画像内の少なくとも対象の歯に関して歯コンテンツを識別することと、第１および第２の操作者命令に従って、少なくとも対象の歯をボリュームデータ内から分割することと、分割された対象の歯を表示することと、を含む。
【０００９】
これらの目的は、例証の目的で与えられるに過ぎず、かかる目的は、本発明の１つ以上の実施形態の例示的なものであってよい。当業者には、開示される発明によって本質的に達成される他の望ましい目的および利点が想到するか、または明白となる場合がある。本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】歯根管治療のためのステップを示す順序図である。
【図２】歯科用画像化のためのＣＢＣＴ画像化装置の構成要素を示す概略ブロック図である。
【図３Ａ】歯分割のための操作者命令を提供する画像および印を示す、平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに提供されるような操作者の印付けからの分割された目的とする歯を示す、平面図である。
【図３Ｃ】対象の歯に対する３Ｄ分割を獲得するための画像化システムとの操作者相互作用を示す、論理流れ図である。
【図４Ａ】同一のボリューム画像コンテンツに対する、錯角におけるスライスの配列を示す、概略図である。
【図４Ｂ】同一のボリューム画像コンテンツに対する、錯角におけるスライスの配列を示す、概略図である。
【図５】歯根構造および周囲の骨構造の異常の３Ｄ可視化を提供する相互作用的ユーティリティに対する結果、ならびにツールを示す図である。
【図６】３つの代替的な視野角においてデータを視認するための命令の入力を示すように回転された、視野角アイコンを示す図である。
【図７Ａ】分割された歯に対する切断面位置を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示される切断面設定に従う、分割された歯からのスライスを示す図である。
【図７Ｃ】図７Ａに示される切断面設定に従う、分割された歯からの代替的なスライスを示す図である。
【図８Ａ】分割された歯に対する切断面位置を示す図である。
【図８Ｂ】図１０Ａに示される切断面設定に従う、分割された歯からのスライスを示す図である。
【図９Ａ】ＶＲＦを示す対象の歯の、異なるボリュームレンダリング像を示す図である。
【図９Ｂ】ＶＲＦを示す対象の歯の、異なるボリュームレンダリング像を示す図である。
【図９Ｃ】ＶＲＦを示す対象の歯の、異なるボリュームレンダリング像を示す図である。
【図１０Ａ】分割のための複数の歯を指示するスプラインを有する、参照画像を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの複数のスプライン例に対して表示された、分割された歯を示す図である。
【図１１】ボリューム画像の表面レンダリングのために使用される一連のステップを示す、論理流れ図である。
【図１２】歯根管および破折を有する対象の歯に対する表面レンダリングの結果の画像を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に従う、ボリュームレンダリングのために使用される一連のステップを示す、論理流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下は、本発明の例示的実施形態の記載であり、図面への参照がなされ、図面中、同一の参照番号は複数の図面のそれぞれにおいて同一の構造要素を識別する。用語「第１の」、「第２の」等は、それらが使用される場合、必ずしもいかなる順序または優先的関係性も意味せず、ある要素または時間間隔を別のものからより明確に区別するために使用される場合がある。
【００１２】
本開示の文脈において、用語「画像」は、別個の画像要素から構成された多次元画像データを指す。２Ｄ画像に関して、別個の画像要素は、ピクチャエレメントすなわちピクセルである。３Ｄ画像に関しては、ボリューム画像とも称されるが、別個の画像要素は、ボリューム画像エレメントすなわちボクセルである。本開示の文脈において、用語「スプライン」は、曲線、自由曲線、または線と同等である。
【００１３】
ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ  ｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，２６（１）：１９−２９，２００４におけるＦａｌｃａｏらの「Ｔｈｅ  Ｉｍａｇｅ  Ｆｏｒｅｓｔｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ：Ｔｈｅｏｒｙ，Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」と題される論文に記載されるように、多次元画像は、１セットのノードおよび弧の重みとして代替的に表現することが可能である。この代替型データ構造を利用することによって、中央処理装置（ＣＰＵ）における、または相当量の画像データの処理のためのグラフィック処理装置（ＧＰＵ）における、単純で、効果的で、極めて高速な（準線形）処理アルゴリズムを考案することが可能である。本開示の文脈において、用語「ＩＦＴ」は、ノードおよび弧の重みのセットとして画像データを表すフレームワークを指し、また画像森林化変換（image foresting transform）としても既知である。
【００１４】
本発明の文脈において、用語「観察者」、「使用者」、および「操作者」は、システムを使用し、また１つ以上の患者の歯に対するボリュームデータの表示された像を観察し、取り扱う人に対する、同等の用語であると見なされる。操作者は、歯科医または技術者または他の人である可能性がある。
【００１５】
表示された特徴に関して、用語「強調する」は、情報および画像表示の分野における当業者にとって理解されるようなその従来の意味を有する。概して、強調は、観察者の注意を引き付けるための、ある種の形式の局所的表示強化を使用する。個別の器官、骨、もしくは構造、または１つの室から次の室への経路といった、画像の一部分を強調することは、例えば、注釈付け、その付近もしくはその上への記号、輪郭描画、もしくはトレースの表示、他の画像もしくは情報コンテンツとは異なる色での、または著しく異なる明度、もしくはグレースケール値での表示、ディスプレイの一部分の点滅もしくはアニメーション、あるいは、より高い鮮明度もしくはコントラストでの表示を含むが、それらに限定されない、多数の方法のうちの任意のもので達成することができる。
【００１６】
図２の略図は、ＣＢＣＴ画像化といった、一続きの２枚またはそれ以上の２Ｄ画像を獲得し、隣接するコンテンツの情報を処理して、３Ｄまたはボリューム画像を形成する、ボリューム画像化のための画像化装置１００を示す。患者１２の画像化のための回転可能架台１３０が、柱１１８上に提供される。架台１３０は、Ｘ線源１１０および放射線センサー１２１を患者１２の頭部の対向する側に維持し、線源１１０およびセンサー１２１を、頭部を中心としてスキャンパターンで周回させるよう回転する。架台１３０は、その取り付けられた構成要素が頭部を中心として周回するように、患者の頭部の中心部分に対応する軸Ｑを中心として回転する。本発明の実施形態に従うデジタル放射線撮影センサー、センサー１２１は、ＣＢＣＴボリューム画像化に適切な放射線パターンを放出するＸ線源１１０の反対側で、架台１３０に連結される。顎台または咬合要素といった、任意選択の頭部支持１３６は、画像取得中の、患者の頭部の安定性を提供する。コンピュータ１０６は、操作者コマンドを受け付けるため、および画像化装置１００によって獲得されるボリューム画像の表示のための、操作者インターフェース１０４およびディスプレイ１０８を有する。メモリ１３２を有するコンピュータ１０６は、画像データを獲得するためにセンサー１２１と信号で通信し、また線源１１０の制御のための、および任意選択で、架台１３０構成要素に対する回転式作動装置１１２の制御のための、信号を提供する。
【００１７】
本発明の実施形態は、画像化装置１００から獲得される画像を処理し、施術者が歯および周囲の構造を詳細に視認することを可能にする、ボリューム画像を提供する。本発明の実施形態に従って、画像化装置１００から獲得されるボリューム画像データは、施術者が、従来の放射線撮影画像を使用しては検出することが困難な可能性がある歯内状態の評価を可能にする歯の画像を、視認できるようにする。
【００１８】
図３Ａは、ボリューム画像化装置１００を使用して獲得された画像７２の平面図を示す。画像７２は、任意の画像のスライスとすることができ、画像スライスは、ディスプレイ１０８上に現れることとなる（図２）。画像７２は、印付けのためのインデックス画像の一種として使用される。図３Ａは、画像７２内に、施術者が詳細に視認したいと考えるであろう、目的とする歯である対象の歯４０を示す。１つ以上の近接または隣接する歯４２も、示されてもよい。背景コンテンツ４４は、歯４０および４２の外側の領域である。第１の操作者命令、歯識別曲線またはスプライン５０は、対象の歯４０に対する歯コンテンツの場所を指示する。第２の操作者命令、背景または彫刻曲線もしくはスプライン５２を、対象の歯の境界線の外側で、または任意の適切な背景領域内で、画像７２上に描画することができる。
【００１９】
図３Ａの例において、スプライン５２は、歯４０および４２の外側、または歯４０と４２との間の領域といった、背景コンテンツ４４内にあるピクチャエレメントを指示する。歯識別スプライン５０は、より詳細に後述するように、表示される画像７２内の単一の歯に及ぶ可能性があり、または複数の歯に及ぶ可能性がある。
【００２０】
本発明の実施形態によると、スプライン５０および５２は、タッチスクリーンを使用して入力され、すなわち、画像化装置１００に組み込まれるディスプレイ１０８（図２）は、タッチスクリーンデバイスである。代替的実施形態では、例えば、マウス、スタイラスペン、またはジョイスティックといった、別の種類のポインタデバイスが使用される。本発明の実施形態によると、歯コンテンツを識別し、かつ分割アルゴリズムのために歯コンテンツを背景コンテンツから分化させるために、異なる色のスプラインが、使用される。スプライン５０および５２は、任意の順序で入力することができ、色は、歯を背景コンテンツから分化させるのに役立つように使用される。処理速度を強化するため、分割アルゴリズム自体は、任意選択で、ボリューム画像データの低解像度コピーの上で稼動してもよい。
【００２１】
スプライン５０および５２は、ボリューム画像データの残部からの対象の歯４０のＩＦＴに基づいた分割に対して十分な情報を、リアルタイムで提供する。対象の歯４０の３Ｄモデルは、図３Ａおよび３Ｂの例に示されるように、スライス画像内の強調された２Ｄ分割領域の隣に表示される。本発明の実施形態によると、対象の歯は、操作者に対する確認としてディスプレイ画面上で強調される。強調は、色の変化、高度のコントラスト、輪郭描画、またはある種の他の表示強化特徴によって、指示することができる。
【００２２】
表示される画像７２上の１つ以上のスプラインをトレースした後、操作者は、入力されたスプラインに従ってボリューム画像データ内から歯ボリュームを抽出するような分割を開始させる、キーボードコマンドまたは他の命令を入力する。図３Ｂに示されるように、３Ｄ分割処理の完了時に、対象の歯４０はディスプレイ１０８上に表示される。図３Ｂは、ワイヤフレーム像を示し、キーボードコマンドといった、操作者命令が、表面レンダリングとワイヤフレームレンダリングとの間を切り替える。歯４０のこの２Ｄ画像スライス像は、初期の視野角で提供されている。この初期視野角は、ＣＢＣＴデータに対する初期設定視野角として一般的に使用される、従来の矢状、冠状、および軸方向の視野角のうちの１つであってもよく、または異なる視野角であってもよい。本発明の実施形態によると、３Ｄ切断面は、操作者命令に応じて自動的に生成され、ＩＦＴ最適化ルーティンは、スライス画像内の歯根管様および破折様ピクセルの数を最大化する適切な視野角を見出す。これは、ボリューム画像におけるスライスを通した視認およびページングのための初期切断面であり、歯根管および歯根破折（存在する場合）の双方が強調される。次に、図５Ｂに示されるように、３Ｄ相互作用的検査フェーズが開始され、操作者が、切断面の法線ベクトルＮを任意の所与の傾斜配向に対して変更することを可能にする。
【００２３】
操作者は、画像の取り扱いを制御する。これにより、操作者は、選択した歯の損失を心配することなく、３Ｄにおける破折といった異常を、素早く、確信を持って検査することが可能となる。
【００２４】
本発明の代替的実施形態によると、標準視野角間を素早く切り替えるために、制御キーが提供される。拡大／縮小ユーティリティも、マウスまたは他のポインタを使用して、同様に利用可能である。
【００２５】
図３Ｃは、対象の歯に対する３Ｄ分割をモデル化し、獲得するための、操作者の画像化システムとの相互作用を示す、論理流れ図である。物体識別ステップＳ１１０において、操作者は、１つ以上の識別スプラインを、モデル化される対象の歯の上、または歯もしくは他の構造の部分上に位置付ける。背景識別ステップＳ１２０において、操作者は、背景領域を印付けするため、１つ以上の背景または彫刻スプラインを位置付ける。ステップＳ１１０およびＳ１２０における操作者入力に応じて、システムは、モデル表示ステップＳ１３０において、粗３Ｄモデルを生成し、表示する。繰り返しステップＳ１４０において、操作者は、ステップＳ１３０で表示するシステムからの結果を精緻化および改善するために、必要に応じて、ステップＳ１１０およびＳ１２０に戻って繰り返す選択肢を有する。ステップＳ１１０およびＳ１２０は、任意の順序で実施されることができ、また、対象の歯または他の構造の適切な３Ｄモデル化を提供するために有用なだけの数の識別スプラインおよび背景スプラインの入力に伴って、必要な回数だけ反復できることに留意されたい。本発明の実施形態によると、スプラインの色は、識別スプラインとしてかまたは背景スプラインとしてかのいずれかで、その機能を示す。加えて、入力される識別スプラインの色は、表示される３Ｄモデルを生成するために使用する色を決定する。マウスまたは他のポインタと共に提供される画面上のユーティリティおよび道具は、入力されるスプラインの色を要望に応じて変更することを可能にする。
【００２６】
操作者は、対象の歯４０に対して提供される分割を精緻化するために、追加のスプライン５０および５２を追加することができる。この特徴は、例えば、他の歯または組織が分割された対象の歯４０と共に表示される場合等のように、表示される分割が不正確に見える場合に、役立つことができる。
【００２７】
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の実施形態に従って、歯４０に関するボリュームデータの像をいかに異なって提示することができるか、また切断面６２をいかに画定および変更することができるかを、概略的に示す。図４Ａで、ボリューム画像５８は、図示されるように法線Ｎを有する切断面６２に沿って取られた、そのスライス６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｇ、および他のスライスを有する。図４Ｂは、同一のボリューム画像データが、ボリューム画像５８の画像コンテンツがスライス６１ａ、６１ｂ、６１ｃ等によって形成されるように、対応する法線Ｎ’を有する異なる切断面６２’に沿っていかに再配列されることができるかを示す。
【００２８】
この形式で提供されるボリューム画像を用いて、同一の対象の歯４０は、代替的角度から視認されることが可能である。さらに、スライス６０ａ、６０ｂ、６０ｃ等を通してページングすることによって、観察者は、対象の歯４０内の目的とする問題または他の点を最も効果的に示すスライスを表示することができる。図４Ａに示されるように、亀裂６６は、切断面６２によって画定される視野角において獲得されるスライス６０ｇ上で、最も容易に見ることができる。歯４０の他の像は、亀裂６６、または患者の状態の評価のために十分に詳細である他の異常を示さない可能性がある。
【００２９】
図４Ａおよび図４Ｂは、同一のボリュームデータの異なる像を表すことに留意されたい。適切な形状のスライスへのボクセルデータの配列は、画像処理分野において当業者に周知であるボリューム画像再構築技術を使用して、実施される。ボリューム画像の連続的スライスを通したページングは、例えば、キーボードの１つのキーもしくはキーの組み合わせを押すことによって、マウスもしくはポインタを使用して、または他の適切な使用者インターフェースユーティリティを使用して、多数の方法のうちの任意のもので実施することができる。
【００３０】
図５Ａの像は、対象の歯４０の画像から獲得および表示される、スライス６０を示し、スライス６０は、上述したＶＲＦ等の、歯根破折、または他の歯内合併症を示している。図５Ａにおいて示される歯に伴う問題は、別の角度から撮影される像においては容易に知覚することはできないことが理解できる。
【００３１】
図５Ａは、画像データ内の歯根管および歯牙破折特徴を検出するアルゴリズムによって計算される、初期設定像である。本発明の実施形態によると、この像は、特定の歯４０が選択されると自動的に表示される。この像は、一般的には、従来の軸方向、矢状、または冠状の歯像ではなく、代わりに、視野角は、歯根管および破折特徴の良好な可視性のためにシステムによって選択される。
【００３２】
図５Ｂは、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ  ｏｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ，２４（２）：２２３−２２５，２００５における、Ｓｏｕｚａ  ｅｔ  ａｌ．による「Ｖｏｌｕｍｅ  ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｐｒｅｓｅｎｃｅ  ｏｆ  ｐａｒｔｉａｌ  ｖｏｌｕｍｅ  ｅｆｆｅｃｔｓ」と題される論文に記載されるような、ボリュームレンダリング７４も示す。対象の歯４０は、ワイヤフレーム表面レンダリング７２を使用して、強調される。ボリューム画像データを配列するために使用される、特定の切断面６２を規定するための、３Ｄ使用者相互作用ユーティリティが示される。角度選択アイコン７０は、切断面６２と、操作者による取り扱い用の表示形式での法線Ｎとを示す。マウス、タッチスクリーン、または他のポインティングメカニズムを使用して、操作者は、アイコン７０の法線Ｎおよび平面６２の配向を変更することができ、それによって、ボリューム画像データを提示する角度を修正するための平面角命令を提供することができる。例示の目的のため、図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃは、３つの代替的視野角を示すように回転されたアイコン７０を示す。
【００３３】
例示の目的のため、図７Ａは、分割された歯４０の表示に対する所与の角度における、切断面６２を示す。図７Ｂおよび図７Ｃはそれぞれ、この切断面の視野角において利用可能な、多数の画像スライス７４および７６のうちの２枚を示す。本発明の実施形態によると、順次方式で、連続するスライスの像を通して素早くページングするために、操作者マウス上のホイールが回転される。他の種類のページングユーティリティを、代わりに使用することができる。図８Ａおよび図８Ｂは、同じ歯からの異なる視野角における画像スライス７８を視認するための、代替的切断面６２を示す。
【００３４】
視野角の変更、視野角に従ったスライスを通したページング、分割のための歯を指示するための画像の印付け、および他の機能のための操作者インターフェースユーティリティは、キーボードコマンド、ディスプレイ上に提供される画面上のメニュー命令、例えば、プルダウンメニューから等の、メニューから選択される命令、ディスプレイ画面上の制御ボタンを選択することによって入力される命令、または何らかの他の源から入力される命令を使用することができる。
【００３５】
図９Ａ、図９Ｂ、および図９Ｃは、ＶＲＦを現す対象の歯の、異なるボリュームレンダリング像を示す。
【００３６】
本発明の実施形態は、操作者が、図３を参照して先に説明したスプライン印付け方法を使用して、１つの歯から次へと柔軟に切り替えることを可能にする。操作者は、スプライン５２を消去し再描画すること、または別の歯の上にそのグラフィックオブジェクトを移動させることのいずれかによって、スプライン５２の位置を変更することにより、異なる歯へと移動することができる。
【００３７】
本発明の実施形態はまた、操作者が、複数の対象の歯を分割のために同時に分割することを可能にする。図１０Ａを参照すると、背景コンテンツを指示するための複数の彫刻スプライン５０ａおよび５０ｂを有する画像７２が示される。複数の彫刻スプラインの使用は、分割アルゴリズムに対する背景コンテンツ上のより多い情報を提供するのに役立つことができる。次に、スプライン５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、および５２ｆは、分割のため個別の対象の歯または隣接する歯群を指示する。図１０Ｂは、ボリューム画像コンテンツから抽出され表示された、対応する複数の対象の歯４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、および４０ｆを伴う、得られた分割を示す。操作者が入力するスプライン５２ａ、５２ｂ等の色に対応する色を用いて、異なる色を使用して表示される個別の歯を区別することができる。単一歯表示とともに、切断面はまた、分割される構造のスライス用に視野角を調節するために使用することもできる。
【００３８】
本発明の実施形態は、対象の歯、その内部構造、およびその周囲の骨解剖学的構造に関する、ボリュームレンダリングと表面レンダリングとの双方の異なる３Ｄ可視化組み合わせを提供するように適合することができる。図１１の論理流れ図は、ボリューム画像データの表面レンダリングのための一連のステップを示す。ボリューム獲得ステップＳ２１０において、対象の歯を含むＣＢＣＴまたは他のボリューム画像が獲得される。分割ステップＳ２２０が続き、対象の歯を、ボリューム画像データの残部から分割する。次に、３Ｄ物体生成ステップＳ２３０が、ボリューム画像から目的とする特徴を識別する。レンダリングステップＳ２４０は次に、対象の歯およびその目的とする関連する特徴の３Ｄ表面レンダリングを生成する。
【００３９】
図１２Ａ、図１２Ｂ、および図１２Ｃは、歯根管８０および破折８２を有する対象の歯４０に対する表面レンダリングの結果を示す。図１２Ｃは、別の視野角からの歯４０のワイヤフレーム像を示す。
【００４０】
図１３は、本発明の実施形態に従う、ボリュームレンダリングのために使用される一連のステップを示す論理流れ図である。ボリューム獲得ステップＳ３１０において、対象の歯を含むＣＢＣＴまたは他のボリューム画像が獲得される。任意選択的な雑音除去ステップＳ３２０は、ボリューム画像データのための雑音除去を提供する。次に、任意選択的な部分的ボリューム補正ステップＳ３３０が、部分的ボリューム効果のために補正する。これらの画像化アーチファクトは、組織インターフェースにおいて生じ、ボリュームおよび表面の双方のレンダリングにおける誤差を引き起こすことがある。部分的ボリューム補正に対する１つの手法は、例えば、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．２，Ｆｅｂ．２００５，ｐｐ．２２３−２３５における、Ａｎｄｒｅ  Ｓｏｕｚａ，Ｊａｙａｒａｍ  Ｕｄｕｐａ，ａｎｄ  Ｐｕｎａｍ  Ｓａｈａによる「Ｖｏｌｕｍｅ  Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｐｒｅｓｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｐａｒｔｉａｌ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｅｆｆｅｃｔｓ」と題される論文に記載されている。次に、ボリュームレンダリングステップＳ３４０が実行され、例えば、図９Ａ、９Ｂ、および９Ｃに示される画像のような、対象の歯のレンダリング画像を提供する。
【００４１】
多数の異なる種類の構造識別および画像分割アルゴリズムが、入力された操作者命令に従って分割を提供するために採用さる可能性がある。本発明の実施形態によると、例えば、上述のＦａｌｃａｏらの論文に記載されるように、画像森林化変換（ＩＦＴ）が使用される。画像を表現し、その取り扱いを可能にするために、他の種類の画像表現を代替的に使用してもよい。
【００４２】
当業者によって理解されるように、本発明は、図２に示されるコンピュータ１０６、もしくは画像を表示し、操作者命令を受け付けてデータを入力し、かつ操作者入力に応答するための命令によってプログラムされる他の制御論理プロセッサデバイスといった、コンピュータプログラム製品を使用して実行されるシステムの部分を有する、システムまたは方法として具現化されてもよい。したがって、本発明の実施形態は、全体的にハードウェア実施形態、または本明細書においてすべてが概して「回路」もしくは「システム」として言及される場合のある、ソフトウェアおよびハードウェア態様の組み合わせの実施形態の形式であってもよい。さらに、本発明の一部分は、１つ以上のコンピュータまたはホストプロセッサによって実行される命令を有するコンピュータ可読記憶媒体に具現化される、コンピュータプログラム製品の形式であってもよい。この媒体は、例えば、磁気ディスク（ハードドライブもしくは記憶ディスク等）もしくは磁気テープといった、磁気記憶媒体、例えば、光ディスク、光テープ、もしくは機械可読バーコードといった、光学記憶媒体、例えば、固体ハードドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、もしくは読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）といった、固体電子記憶デバイス、またはコンピュータプログラムを記憶するために採用される任意の他の物理デバイスもしくは媒体を備えてもよい。本発明の方法を実施するためのコンピュータプログラムはまた、インターネットまたは他の通信媒体によってホストプロセッサに接続される、コンピュータ可読記憶媒体上にも記憶されてもよい。
【００４３】
用語「メモリ」は、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」と同等であり、画像データの記憶および操作のために使用され、また例えば、データベースを含む、コンピュータシステムへアクセス可能な、任意の種類の一時的もしくはより持続的なデータ記憶ワークスペースを指すことができることに留意されたい。メモリは、例えば、磁気または光学式記憶といった、長期記憶媒体等を使用する、不揮発性であってもよい。代替的に、メモリは、マイクロプロセッサまたは他の制御論理プロセッサデバイスによって一時バッファまたはワークスペースとして使用される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、典型的には、表示デバイスに直接に組み込まれ、また表示されるデータを提供するために必要に応じて周期的にリフレッシュされる、一時記憶バッファ内に記憶される。この一時記憶バッファも同様に、本開示においてその用語が使用されるとき、メモリと見なすことができる。メモリはまた、計算および他の処理の中間および最終結果を実行し、記憶するための、データワークスペースとしても使用される。コンピュータアクセス可能メモリは、揮発性、不揮発性、または揮発性型と不揮発性型とのハイブリッド式の組み合わせであってもよい。
【００４４】
当業者は、かかるコンピュータプログラム製品の均等物が同様にハードウェア内に構築されてもよいことを、容易に認識するであろう。コンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体は、命令が、例えば、紙または他の媒体の光学的スキャンを介して、電子工学的に捕捉され、次にコンパイルされ、解釈され、もしくは必要に応じて別の方法で適切な様式で処理され、次にコンピュータメモリ内に記憶されるような、その上に実行可能な命令が印刷された紙または別の好適な媒体でさえある可能性がある。本書の文脈において、コンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体は、命令実行システム、装置、もしくはデバイスによる使用、またはそれらとの接続のために、コンピュータ命令を含む、記憶する、通信する、伝送する、もしくは移送することができる、任意の媒体であってよい。
【００４５】
本発明を１つ以上の実装に関して説明してきたが、変更および／または修正が、添付の特許請求の範囲の精神および範囲から逸脱することなく、説明される実施例に対してなされてもよい。加えて、本発明の特定の特徴が複数の実装のうちの１つのみに関して開示されているが、かかる特徴は、任意の所与のまたは特定の機能に対して望ましくまた有利な、他の実装の１つ以上の他の特徴と組み合わせることができる。
【００４６】
用語「〜のうちの少なくとも１つ」は、列挙されるアイテムのうちの１つ以上を選択することができることを意味するために使用される。用語「約」は、列挙される値が、その変更が説明される実施形態に対してプロセスまたは構造の不適合をもたらさない限り、幾分か変更されることが可能であることを示す。
【００４７】
用語「例示的」は、その記載が理想的であるということを示唆するのではなく、むしろ例として使用されることを示す。
【００４８】
本発明の他の実施形態が、本明細書に開示される本発明の本明細書および実施の考慮から、当業者にとって明らかとなるであろう。本明細書および実施例は、例にすぎないとみなされ、本発明の真の範囲および精神は、以下の特許請求の範囲によって示されることが意図される。
【符号の説明】
【００４９】
４０  歯、４４  背景コンテンツ、５０  スプライン、５８  ボリューム画像、６０  スライス、６２  切断面、７０  角度選択アイコン、７２  ワイヤフレーム表面レンダリング、７４  ボリュームレンダリング、７８  画像スライス、８０  歯根管、８２  破折、１００  ボリューム画像化装置、１０４  操作者インターフェース、１０６  コンピュータ、１０８  ディスプレイ、１１０  Ｘ線源、１１２  回転式作動装置、１２１  放射線センサー、１３０  回転可能架台、１３２  メモリ。
【図２】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図６】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図５】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１２】
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