ФОРМИРОВАНИЕ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ ПАНОРАМНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
GENERATING DENTAL PANORAMIC IMAGES

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение, в целом, относится к формированию стоматологических панорамных изображений и, более конкретно, к формированию цифровых стоматологических панорамных изображений из многочисленных изображений кадров, получаемых во время сканирования вокруг головы пациента для формирования стоматологического панорамного изображения.
Предпосылки создания изобретения
Традиционный принцип работы панорамных рентгеновских аппаратов включает приведение в движение источника рентгеновского излучения и кассеты с пленкой вокруг головы пациента, в то время как пленка перемещается относительно рентгеновского луча таким образом, что зубной ряд (зубная дуга) будет отображаться как плоское изображение на пленке.
Эта основная операция традиционного формирования стоматологических панорамных изображений включает создание соответствующего взаимного перемещения между источником рентгеновского излучения, приемником графической информации и пациентом. Хотя есть ряд других возможностей по созданию такого перемещения, самым обычным способом было бы прикрепление источника рентгеновского излучения и приемника графической информации к кронштейну на расстоянии друг от друга, причем этот кронштейн затем перемещался бы определенным образом относительно неподвижного пациента. В таком контексте, чтобы получить резкое изображение желаемого слоя в объекте, то есть слоя зубного ряда в голове пациента, скорость перемещения пленки должна быть определенным образом связана со скоростью сканирования рентгеновского луча по желаемому слою, который должен быть заснят. В соответствии с этим устройством ненужные структуры впереди и позади желаемого слоя в голове пациента размываются и становятся невидимыми.
При традиционном формировании панорамного изображения толщина слоя, который будет сфотографирован резким, прямо пропорциональна расстоянию до мгновенного центра вращения кронштейна от плоскости пленки и обратно пропорциональна увеличению и ширине луча.
Это основное уравнение формирования панорамного изображения может быть выражено следующим образом:
vI/vO=L1/L0,
vO=ωr,
где:
L0 - расстояние от фокуса рентгеновской трубки F до точки объекта, отображаемой в данный момент;
LI - расстояние от фокуса рентгеновской трубки F до плоскости рентгеновской пленки (или детектора);
ω - угловая скорость вращательного движения вокруг мгновенного центра вращения;
r - расстояние до отображаемой точки объекта от мгновенного центра вращения; и
vI - скорость точки изображения на плоскости пленки (детектора).
Скорость vI, таким образом, относится к скорости, с которой пленка перемещается во время сканирования для формирования панорамного изображения относительно рентгеновского луча, попадающего на пленку. Что касается цифрового формирования изображений, когда для формирования изображений используется так называемая технология временной задержки и накопления (Time Delayed Integration, TDI), то скорость передачи зарядов пиксела через детектор сделана такой, чтобы соответствовать скорости перемещения пленки. Таким образом, данные изображения, считываемые из датчика, будут соответствовать панорамному изображению на пленке в том смысле, что размывание слоев вне желаемого слоя уже выполняется, когда процесс сканирования и передачи заряда осуществляется так, чтобы подчиняться этому уравнению формирования изображения. В этом контексте, что касается выбора томографического слоя, который будет изображен, то обработка изображений после экспонирования не требуется, и была бы даже невозможной, так как данные, считываемые из датчика, уже представляют тот самый слой, который соответствует скорости v1.
Известный уровень техники формирования цифровых панорамных изображений также включает технологию так называемого покадрового переноса (Frame Transfer, FT). При использовании FT или любой другой технологии, в которой множество отдельных перекрывающихся кадров снимается во время сканирования для формирования изображения, когда хотят просмотреть тот же самый слой, который можно было бы получить при следовании традиционному уравнению формирования панорамного изображения, представленному выше, степень перекрытия кадров при построении слоя, который будет просматриваться как резкий, должна быть сделана такой, чтобы соответствовать скорости vI.
Одним преимуществом, которому способствует покадровая технология, является то, что изменением степени перекрытия можно до некоторой степени изменять томографический слой после экспонирования, так как степень перекрытия кадров, используемая при обработке изображений, определяет слой, который будет относительно усилен, в то время как другие будут размыты. Величина, на которую возможно изменять слой, зависит от того, как и каким видом средств были получены данные из кадров. Как правило, однако, возможны только незначительные изменения в месторасположении слоя.
Однако, хотя панорамные системы с покадровым переносом известного уровня техники включают возможность незначительного изменения резкости слоя, степень перекрытия, используемая при построении изображения, основывается на некоторой заранее заданной схеме. Эти схемы типично включают использование стандартного перекрытия кадров, а фактическое вычисление панорамного изображения не включает никакого параметра, который касался бы фактической геометрии формирования изображения в системе формирования изображения в позициях экспонирования кадров.
Кроме того, поскольку направление наблюдения анатомической структуры, прежде всего, диктуется геометрией формирования изображения, используемой для получения данных из кадра, то есть геометрией, согласно которой средства формирования изображения (источник рентгеновского излучения и приемник информации изображения) передвигаются, когда данные из кадра получаются, системы известного уровня техники оставались с этим направлением наблюдения, так как у них отсутствует средство для изменения направления наблюдения, из которого показывают панорамные изображения или их части.
Далее, даже при том, что технология покадрового формирования изображений позволяет использовать более широкие области детектора, чем возможно на практике при использовании более традиционных непрерывных методов сканирования, есть критерии, такие как те, которые касаются необходимости быть способными считывать кадр достаточно быстро во время сканирования для формирования изображения, а также не иметь больших изменений в отношении увеличения в одном кадре, что устанавливает также ряд практических ограничений на ширину детекторов, которые можно использовать при покадровом формировании панорамных изображений зубов известного уровня техники.
Сущность изобретения
Главная цель изобретения и предпочтительных форм его осуществления состоит в том, чтобы предложить систему, посредством которой данные изображений из кадров, получаемые при единственном сканировании для формирования панорамного изображения, могли использоваться в связи со знанием истинной геометрии формирования изображений, используемой в процедуре формирования изображения, в отношении каждой позиции экспонирования так, чтобы предоставить новые возможности для формирования стоматологических панорамных изображений из данных из кадров после экспонирования. Дополнительные цели изобретения включают обеспечение возможности не только формировать более одного томографического слоя из данных изображений из кадров, полученных при однократном сканировании для формирования панорамного изображения, но также и создавать и отображать изображения или компоненты изображения зубного ряда, просматриваемые с разных направлений.
Эти и другие цели изобретения, которые будут рассмотрены ниже, могут быть достигнуты формами осуществления изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения. Сутью изобретения является осуществление панорамного сканирования так, чтобы информация о геометрии формирования изображения, которой является месторасположение и ориентация детектора и фокуса рентгеновской трубки и, таким образом, рентгеновского луча, была известна в их положениях экспонирования, и эта информация затем используется при расчете стоматологического панорамного изображения. Преимущества, которые обеспечивают различные формы осуществления изобретения, включают возможность формирования стоматологического панорамного изображения из единственного набора данных из кадров, как просматриваемые с более чем одного направления. При возможности виртуального изменения угла просмотра, могут стать видимыми те особенности анатомической структуры, которые не видимы с определенного другого направления просмотра. Таким образом, например, можно избежать переэкспонирования пациента рентгеновским излучением вследствие потребности в пересъемке изображения. Кроме того, формы осуществления изобретения, рассматриваемые ниже, обеспечивают возможность использования более широких детекторов, чем обычно используемые при покадровом формировании стоматологического панорамного изображения.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение и некоторые из предпочтительных форм его осуществления будут рассмотрены ниже, со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 показан пример устройства формирования панорамного изображения.
На фиг. 2 показаны некоторые из основных компонентов системы для реализации форм осуществления изобретения, рассматриваемых ниже.
На фиг. 3а показано стоматологическое панорамное изображение, а на фиг. 3b - изображение отдельного кадра, из ряда которых может быть сформировано стоматологическое панорамное изображение.
На фиг. 4 показаны отдельные перекрывающиеся кадры вместе с линией, показывающей вертикальный участок анатомической структуры, который проецируется на различные места кадров, когда детектор изображения перемещается к новым позициям экспонирования.
На фиг. 5 показан схематический чертеж, поясняющий принцип процесса формирования панорамного изображения согласно форме осуществления изобретения.
На фиг. 6 показаны шаги способа, в котором применяются принципы изобретения.
На фиг. 7 показан чертеж схемы, иллюстрирующий конфигурацию аппаратных средств обработки информации/вычислительной системы, которые могут использоваться при реализации изобретения.
Подробное описание изобретения
Формы осуществления изобретения, рассматриваемые здесь, и их различные особенности и выгодные детали объясняются более подробно со ссылкой на неограничивающие формы осуществления изобретения, которые иллюстрируются на прилагаемых чертежах и детализируются в нижеследующем описании. Описания известных компонентов и технологий обработки опущены, чтобы излишне не затруднять понимание приводимых здесь форм осуществления изобретения. Используемые в настоящем описании примеры предназначены просто для облегчения пониманию способов, в которых описываемые здесь формы осуществления изобретения могут применяться на практике, и, кроме того, чтобы позволить специалистам в данной область техники применять на практике описанные здесь формы осуществления изобретения. Соответственно, эти примеры не должны рассматриваться как ограничение объема описываемых здесь форм осуществления изобретения.
Следует также понимать, что формы осуществления изобретения приводятся в качестве примера. Например, в случае, если описание ссылается где-нибудь на "одну" или "некоторую" форму(-ы) осуществления изобретения, это не обязательно подразумевает, что каждая такая ссылка относится к одной форме(-ам) осуществления изобретения, или что особенность применима только к одной форме осуществления изобретения. Отдельные особенности различных форм осуществления изобретения могут комбинироваться, чтобы предложить другие формы осуществления изобретения, даже если это не было явно раскрыто в данном контексте.
Формы осуществления изобретения, рассматриваемые здесь, используют информацию о месторасположении и ориентации рентгеновского луча и детектора рентгеновского излучения при съемке перекрывающихся кадров вдоль зубного ряда, чтобы формировать стоматологическое панорамное изображение. Например, рассматриваемые ниже формы осуществления изобретения позволяют пользователю просматривать определенные представляющие интерес точки зубного ряда из угловой области, то есть с более чем одного направления просмотра. Таким образом, формы осуществления изобретения, описанные здесь, могут позволять пользователю рассматривать определенные особенности среди зубов пациента на стоматологической панорамной рентгенограмме, например, те особенности, которые могут быть невидимы на другой стоматологической панорамной рентгенограмме, сформированной с использованием способов и устройств известного уровня техники.
Из прилагаемых чертежей, фиг. 1 представляет конструкцию приводимого в качестве примера устройства формирования рентгеновского панорамного изображения. Устройство содержит основание 27 и подобную колонне часть 12 стойки, прикрепленную своим нижним концом к основанию 27. Поддерживающий кронштейн 13 (показанный без его крышки) смонтирован с возможностью вращения на верхнем конце части 12 стойки. Соответственно, на внешнем конце поддерживающего кронштейна 13 смонтирован с возможностью вращения другой промежуточный поддерживающий кронштейн 14, на внешнем конце которого далее смонтирован с возможностью вращения кронштейн 15 формирования изображения, или С-кронштейн, как его часто называют. С-кронштейн 15 поддерживает средства формирования изображения, то есть источник 26 рентгеновского излучения и детектор 16 изображения. Кроме того, позиционирующая опора 25 присоединена к подобной колонне части 12 стойки для помощи в позиционировании персоны, изображение которой желают получить. Вместо подобной колонне части 12 стойки, вращающийся поддерживающий кронштейн 13 может быть также смонтирован на конструкциях стены или потолка.
Конструкция, показанная на фиг. 1, была упрощена ради ясности. Например, средства, воспринимающие усилие, служащие как средства привода структур 13-15 кронштейна, не показаны на чертеже. Аналогично, шаговые двигатели 1 для вращения структур 13-15 кронштейна изображены в упрощенном виде.
Устройство, которое показано на фиг. 1, и его система управления (не показанная на фиг. 1) представляет пример конструкции для перемещения центра вращения С-кронштейна 15, который несет средства формирования изображения, чтобы выполнять сканирование для формирования панорамного изображения вокруг головы пациента с использованием в основном любой желаемой формы траектории центра вращения. Конструкции устройства формирования стоматологического панорамного изображения различны и в самой простой устройство формирования изображения может допускать только одну фиксированную геометрию формирования изображения.
Основные компоненты системы для реализации изобретения, как показано на фиг. 2, содержат систему управления (Control System, CS) устройством формирования изображения, которое содержит или находится в функциональной связи с двигателями 1, приводящими в действие кронштейн или кронштейны 13-15 устройства, и с операционной электроникой детектора 16. Система содержит запоминающее устройство, которое, среди прочего, записывает информацию изображений из кадров и информацию относительно связанной с ними геометрии формирования изображения, средство обработки (Image Processor, IP) для создания панорамного изображения, экран (Screen, S) для показа изображения и интерфейс пользователя (User Interface, UI).
На фиг. 3А показано типичное стоматологическое панорамное изображение 200. Когда цифровое панорамное изображение 200 создается из данных изображений из кадров, получаемых во время сканирования для формирования панорамного изображения, фиг. 3В можно рассматривать показывающей одно из сотен или тысяч изображений 300 частично перекрывающихся кадров, которые снимаются во время сканирования. На фиг. 4 тогда показан принцип того, как перекрывающиеся отдельные кадры 310, 315, 320, полученные во время сканирования для формирования панорамного изображения, могут использоваться при создании цифрового панорамного изображения 200. Линия 210, которая вертикально перекрывает кадры 310, 315, 320, представляет месторасположение колонки пикселей в каждом из кадров, которая содержит информацию из изображения одного и того же тонкого вертикального участка отображаемой анатомической структуры. Информация из изображения, которую эти колонки содержат, используется, чтобы создать колонку пикселей C конечного цифрового панорамного изображения 200, которое должно быть сформировано, что ниже будет рассмотрено более подробно. Кадры, снятые перед кадром 310 и после кадра 320, которые не пересекаются линией 210 и поэтому не содержат информацию, касающуюся определенного участка анатомической структуры, который показывает линия 210, не будут вносить вклад в эту определенную колонку C формируемого панорамного изображения 200.
На фиг. 5 показан схематичный чертеж для объяснения принципов процесса формирования панорамного изображения согласно изобретению. Процесс использует то, что будет названо здесь виртуальной панорамной кривой 400, вместе с данными о месторасположении и ориентации средств формирования изображения во время экспонирования в системе координат этой кривой. Выражая это другими словами, и как будет рассмотрено более подробно ниже, процесс включает помещение виртуальной панорамной кривой 400, представляющей месторасположение и форму томографического слоя, который будет сформирован, в систему координат геометрии формирования изображения, используемой при съемке кадров.
На фиг. 5 на виртуальной панорамной кривой 400 показано множество точек (Р1, Р2, Р3, Р4), каждую из которых можно рассматривать соответствующей месторасположению участка анатомической структуры, который будет изображен на панорамном изображении. Другими словами, каждая точка (Р1, Р2, и т.д.) представляет месторасположение вертикального слоя зубного ряда, который нужно изобразить как отдельную колонку пикселей в формируемом цифровом панорамном изображении.
Кроме того на фиг. 5 показаны две позиции экспонирования, то есть позиции (Е', Е'') источника рентгеновского излучения и детектора во время экспонирования и, таким образом, показана та часть рентгеновского луча, которая проникает через отображаемую анатомическую структуру и достигает детектора. Когда эта геометрия формирования изображения известна, можно будет определить месторасположение проекции Р каждой точки Р на детекторе в каждой из позиций экспонирования, в которой проекция Р' падает на детектор. Эти точки проекции Р' определяют колонки пикселей на детекторе, которые должны использоваться при построении колонки С панорамного изображения, показывающей данную точку PN анатомической структуры, проекцию которой Р->Р' можно рассматривать определяющей направление проекции точки Р, относящееся к конкретному отдельному кадру 300.
Как можно видеть на фиг. 5, в первой из позиций экспонирования Е' проекция Р'2 точки Р2, если смотреть из фокуса источника излучения, падает на детектор (кадр) в месте, которое довольно далеко от центра детектора, в то время как во второй позиции Е'' проекция Р''2 падает в основном в центр детектора. Этот вариант представляет собой случай, который процесс создания изображения известного уровня техники может пропустить при суммировании колонок перекрывающихся кадров посредством некоторой стандартной заранее заданной процедуры, в то время как рассматриваемые здесь формы осуществления изобретения позволяют выбирать колонки, которые используются при создании панорамного изображения, на основе фактического знания геометрии формирования изображения. Другими словами, вместо того, чтобы просто суммировать информацию колонки перекрывающихся кадров согласно некоторому стандартному протоколу суммирования, определяют ту конкретную колонку каждого из изображений кадров, где лежит проекция некоторой конкретной точки Р1, Р2 и т.д., если смотреть от мгновенного месторасположения фокуса рентгеновского луча во время съемки изображения, и используют именно эти колонки при вычислении колонок C формируемого панорамного изображения.
Зная геометрию формирования изображения, то есть месторасположение и ориентацию источника рентгеновского излучения и детектора рентгеновского излучения во время сканирования для формирования изображения, становится возможным также, изменяя форму или ориентацию, или и то и другое панорамной кривой 400, не только вычислять различные слои анатомической структуры как таковые, но также и создавать и отображать слои объекта, просматриваемые с разных направлений. Эта особенность изобретения может быть понята, если предположить, что панорамная кривая 400, показанная на фиг. 5, могла бы быть немного повернута против часовой стрелки вокруг точки Р4. С учетом позиций формирования изображения Е' и Е'', это привело бы проекции Р'2 и Р''2 к сдвигу влево на детекторе (на кадре, если рассматривать со стороны источника рентгеновского излучения) и, таким образом, информация других колонок пикселей могла бы выбираться для использования при создании панорамного изображения. Эти другие колонки тогда показали бы не только другой слой, но также и другой угол просмотра объекта, отличный от угла согласно фиг. 5.
В принципе можно использовать виртуальную панорамную кривую 400 любой формы и размещать ее в любой ориентации в системе координат геометрии формирования изображения. Это позволяет создавать томографические слои, имеющие формы, которые даже очень универсальное устройство на фиг. 1 не могло бы создать простыми механическими перемещениями конструкции кронштейна устройства.
Как еще один аспект, может быть определен отдельный локальный вектор наблюдения D для некоторого числа точек Р1, Р2 и т.д. В дополнение к тому, что было обсуждено выше, как показано на фиг. 5, вектор D включен в чертеж, чтобы обозначить желаемое локальное направление наблюдения точки Р2. Такие вектора D могут использоваться для определения весовых коэффициентов для значений пикселей колонок кадров, показывающих конкретные точки Р1, Р2 и т.д. анатомической структуры. Например, как можно видеть на фиг. 5, угол между вектором D и направлением проекции, определяемым линией, начинающейся из фокуса источника излучения и заканчивающейся в проецируемой точке Р', несколько больше во второй позиции экспонирования Е'', чем в первой позиции экспонирования Е', показанной на фиг. 5. Когда применяется эта форма осуществления изобретения, при построении изображения значениям пикселей колонки проецируемой точки Р''2 второго экспонирования будет придаваться относительно меньший вес, чем значениям проецируемой точки Р'2 первого экспонирования. Когда этот принцип применяется к проекции Р' точки Р, то есть когда больше веса придается значениям пикселей некоторого направления проекции, чем других, особенности анатомической структуры, как видимые из предпочтительного направления, получатся выделенными.
Блок-схема алгоритма, показанная на фиг. 6, поясняет один предпочтительный способ реализации принципов изобретения. На первом шаге 500 способа, показанного на фиг.6, считывают кадры и соответствующие позиции экспонирования кадров во время сканирования для формирования панорамного изображения, которое было выполнено. Затем на шаге 510 получают виртуальную панорамную кривую, которую хотят использовать при построении изображения; эта кривая затем разделяется на шаге 520 на множество точек Р или, другими словами, множество точек Р выбирается из кривой, предпочтительно равноудаленно, чтобы определять точки анатомической структуры, которые должны соответствовать колонкам C формируемого панорамного изображения. Отдельное направление наблюдения D для точек P может быть определено на шаге 530.
Практически, ввиду геометрии формирования изображения, которая используется при сканировании для формирования панорамного изображения, было бы предпочтительно знать о виртуальной панорамной кривой или кривых 400, запланированных для использования при построении изображения так, чтобы геометрия формирования изображения надлежащим образом позволяла формирование такого желаемого слоя или слоев.
Имея теперь в распоряжении все данные, можно начать формирование колонок C панорамного изображения 200, которое желают создать (шаг 540). Сначала точку P, которая соответствует колонке С панорамного изображения, и связанное с ней локальное направление наблюдения D, если такое было определено для точки Р, находят на шаге 550. Тогда, поскольку панорамная кривая 400 и соответствующие месторасположения и ориентации при экспонирования каждого кадра и источник излучения известны, обработка может быть выполнена для каждого из кадров (шаг 560), при этом сначала на шаге 570 точка Р проецируется на кадр по линии, которая начинается из фокуса источника излучения. На практике в отношении большинства кадров не будет никакой проецируемой точки Р', поскольку линия, исходящая из фокуса источника рентгеновского излучения и проходящая точку Р на панорамной кривой не пересекает большинство кадров, но в отношении нескольких оставшихся, проецируемая точка Р' на кадре будет определять колонку пикселей того конкретного кадра, который должен использоваться при создании колонки C панорамного изображения, показываемого рассматриваемой точкой P (шаги 580 и 610).
В случае если локальное направление наблюдения D для заданной точки P было определено, процесс далее включает определение на шаге 590 угла между локальным направлением наблюдения D и линией, исходящей из фокуса источника рентгеновского излучения и пересекающий рассматриваемую точку Р. Этот угол может использоваться на шаге 600 как весовой коэффициент, чтобы придать меньший вес при построении изображения (шаг 610) тем кадрам (то есть значениям пикселов проецируемой точки Р' кадра), у которых направление проекции точки Р (или, другими словами, в отношении фиг. 5, вектор от Р к Р') больше отклоняется от желаемого локального направления наблюдения D. После завершения этого процесса (шаг 620) значения пикселей каждой колонки C конечного панорамного изображения нормализуют путем деления значений заданной колонки на полную сумму весовых коэффициентов этой колонки.
Рассмотренная выше процедура может быть представлена в более общих понятиях, что включает использование нескольких отдельных перекрывающихся кадров 300, снятых вдоль зубного ряда рентгеновским устройством формирования стоматологического панорамного изображения; упомянутое устройство содержит источник рентгеновского излучения для формирования рентгеновского луча, имеющий фокус, и детектор изображения, имеющий колонки пикселей. Кадры 300 снимаются при перемещении источника рентгеновского излучения и детектора изображения вокруг головы пациента, а панорамное изображение 200 формируется посредством суммирования информации из кадров 300 с учетом информации о месторасположении и ориентации рентгеновского луча и детектора рентгеновского излучения в моменты съемки кадров. Суммирование информации тогда может включать определение месторасположения желаемой точки или точек Р с учетом информации о месторасположении и ориентации рентгеновского луча и детектора рентгеновского излучения в моменты съемки кадров, при этом суммирование информации из кадров 200 тогда включает суммирование колонки или колонок C панорамного изображения 200 в отношении точки или точек Р. С другой стороны, могут формироваться по меньшей мере два панорамных изображения 200, если смотреть с разных направлений, и по меньшей мере два изображения, представляющие виды с разных направлений, затем будут воспроизводиться на дисплее одновременно, последовательно, как комбинационное изображение или как перемещающееся изображение.
Форма осуществления изобретения также может включать формирование виртуальной панорамной кривой 400, которая показывает томографический слой, который будет показан посредством панорамного изображения 200, помещение этой кривой 400 и информации о месторасположении и ориентации рентгеновского луча и детектора рентгеновского излучения в одну и ту же систему координат, и формирование панорамного изображения 200, которое показывает томографический слой, согласно месторасположению кривой 400 в этой системе координат.
Еще одна форма осуществления изобретения может включать формирование с учетом информации о месторасположении и ориентации рентгеновского луча и детектора рентгеновского излучения виртуальной панорамной кривой 400, показывающей желаемый томографический слой, который будет показан посредством панорамного изображения 200, и для колонки С формируемого панорамного изображения 200 определение желаемой точки Р на кривой 400, а также формирование колонки C панорамного изображения 200 путем суммирования тех колонок отдельных кадров 300, для которых точка P проецируется как наблюдаемая из фокуса источника излучения, и эта проекция Р->Р' определяет направления проекции точки Р в отношении конкретного отдельного кадра 300.
В отношении весового коэффициента может быть представлена связанная с ним обработка для включения определения желаемого направления наблюдения D по меньшей мере для одной точки P, при этом весовой коэффициент рассчитывается для колонки на отдельном кадре 300 на основании угла между направлением наблюдения D и направлением, определяемым линией, проходящей из фокуса источника излучения к упомянутой точке Р; весовой коэффициент затем используется при суммировании информации из кадров 300 так, чтобы придать меньший вес колонке кадра с большим углом между упомянутым направлением вектора D, показывающим желаемое направление наблюдения, и направлением, определяемым посредством линии, проходящей из фокуса источника излучения к точке Р.
Виртуальную панорамную кривую, используемую в рассмотренной выше форме осуществления изобретения, можно представить инструментом, который позволяет изменять томографический слой управляемым образом с учетом геометрии формирования изображения, используемой при получении данных из кадров, и который также может использоваться для изменения направления, с которого просматривается анатомическая структура или ее часть. Путем изменения формы или ориентации виртуальной панорамной кривой, или их обеих, и еще применяя локальный вектор направления наблюдения, рассмотренный выше, различные изображения зубного ряда могут быть созданы на основании одного и того же набора данных исходных рентгеновских изображений кадров, получаемых при одном сканировании для формирования панорамного изображения.
Виртуальная панорамная кривая 400 для использования при формировании панорамного изображения может быть определена множеством различных способов. Один предпочтительный способ состоит в том, чтобы сначала сформировать кривую, которая выполняет основное уравнение панорамы, рассмотренное выше в отношении перемещений средств формирования изображения. Когда перемещения средств формирования изображения в устройстве формирования панорамного изображения заданного типа часто фиксируются, или те же самые несколько стандартных перемещений обычно используются, панорамная кривая 400, соответствующая конкретной процедуре формирования изображения, может быть создана и сохранена для более позднего использования. Дополнительно, ранее использованная или хранящаяся виртуальная панорамная кривая, или виртуальная панорамная кривая, которая только что была использована, может быть изменена, например, способом, который включает линейное преобразование всех точек Р и связанных с ними направлений наблюдения. Линейное преобразование может включать вращательную и поступательную части. Изменение также может включать использование нелинейной функции формирования изображения, такой как двумерная сплайн-поверхность, которая может использоваться для деформирования панорамной кривой.
Формы осуществления изобретения включают, как отмечено, новые способы не только для создания стоматологических панорамных изображений как таковых, но также и для показа их на дисплее. Например, когда информация о месторасположении и ориентации рентгеновского луча и детектора рентгеновского излучения во время съемки кадров имеется в распоряжении, два или более панорамных изображений, которые просматриваются с разных направлений, могут формироваться путем суммирования информации из кадров по-разному, с учетом информации о месторасположении и ориентации рентгеновского луча и детектора рентгеновского излучения, что в свою очередь позволяет отображать изображения как просматриваемые с разных направлений на дисплее, например, одновременно, последовательно, как комбинационное изображение или как перемещающееся изображение.
Например, могут формироваться первая и вторая виртуальные панорамные кривые с учетом информации о месторасположении и ориентации рентгеновского луча и детектора рентгеновского излучения; обе кривые представляют желаемый слой, который будет показан посредством панорамного изображения, вторая кривая формируется из первой кривой путем изменения ориентации первой кривой, и два панорамных изображения тогда будут рассчитаны путем суммирования информации из кадров, полученных в процессе формирования панорамного изображения, в отношении этих различных кривых. Конечно, могут использоваться более двух кривых, и, например, иллюзия поворота зубного ряда может создаваться при показе последовательно панорамных изображений с изменением направления наблюдения. Другими словами, этот тип формы осуществления изобретения может включать представление изображений на дисплее последовательно согласно порядку их направления наблюдения так, чтобы создавать впечатление поворота зубного ряда на дисплее.
Еще одна форма осуществления изобретения может включать формирование нескольких панорамных изображений как просматриваемых с разных направлений, формирование для каждого такого направления наблюдения нескольких изображений, показывающих различные резкие слои, а затем в отношении каждого такого направления наблюдения одно из этих нескольких изображений, показывающих различные резкие слои, может быть выбрано, чтобы представить упомянутое направление наблюдения, после чего изображения, выбранные таким образом, могут быть представлены на дисплее - со ссылкой на описанное выше, например, одновременно, последовательно, как комбинационное изображение или как перемещающееся изображение.
Использование весового коэффициента, как рассмотрено выше, может улучшить эффект различных углов наблюдения путем подчеркивания колонок, которые имеют главный путь прохождения рентгеновского излучения более соответствующий углу наблюдения панорамной кривой в заданной точке Р.
Использование весовых коэффициентов также способствует возможности использования более широких поверхностей детектора, чем обычно используемые в применениях покадровой панорамы зубов. Когда суммирование данных из кадров известного уровня техники основано на некоторой стандартной процедуре перекрытия, весьма вероятно может получиться, что колонки, которые суммируются вместе, не будут представлять один и тот же участок анатомической структуры, который дальше отходит от центра детектора. Это происходит вследствие того, что протокол суммирования не знает точных изменений в полной геометрии формирования изображения во время процесса экспонирования, то есть имеются изменения во взаимных положениях и ориентации средств формирования изображения и слоя, который желают сформировать. При использовании принципов, рассмотренных здесь, размывания панорамного изображения вследствие прибавления информации к колонкам С панорамного изображения 200, представляющего изменяющиеся места анатомической структуры, можно избежать. Весовой коэффициент также может использоваться для компенсации изменяющегося увеличения.
В отношении форм осуществления изобретения одна возможность создавать иллюзию поворота отображаемой анатомической структуры состоит в том, чтобы использовать только одну виртуальную панорамную кривую, и все же формировать различные панорамные изображения на ее основе путем систематического изменения ориентации векторов локального направления наблюдения D точек Р, рассмотренных выше. В целом ясно, что объем изобретения с точки зрения отображения наблюдаемой анатомической структуры на основе данных из кадров, полученных при одном сканировании для формирования панорамного изображения, включает любую комбинацию модификации виртуальной панорамной кривой 400 и ориентации локальных векторов направления D точек Р, включая изменение только выбранного числа векторов D так, чтобы отображать различные слои анатомической структуры и с различных углов просмотра, или только любого из них.
Формы осуществления изобретения, рассматриваемые здесь, позволяют использовать для покадрового формирования стоматологического панорамного изображения устройство формирования стоматологического панорамного изображения, которое содержит источник рентгеновского излучения, имеющий фокус, и детектор изображения, имеющий множество колонок пикселей, причем источник рентгеновского излучения и детектор изображения расположены в устройстве на первом расстоянии друг от друга; средство привода для перемещения источника рентгеновского излучения и детектора вокруг головы пациента; систему управления, включающую средство для управления устройством так, чтобы снимать несколько отдельных перекрывающихся кадров вдоль зубного ряда. Детектор может быть реализован с шириной равной или превышающей второе расстояние, а система управления сконфигурирована для управления устройством так, чтобы снимать кадры, ширина которых равна второму расстоянию, причем второе расстояние составляет приблизительно 2-10% от упомянутого первого расстояния. В форме осуществления изобретения расстояние между источником рентгеновского излучения и детектором изображения предпочтительно может составлять приблизительно 500-550 мм.
Как уже было сказано, формы осуществления изобретения, рассматриваемые здесь, также могут позволять отображать анатомические структуры, которые иначе не могли быть сделаны видимыми по меньшей мере не подвергая пациента дополнительному процессу панорамного облучения. Когда имеется возможность изменять угол наблюдения, могут стать видимыми те детали отображаемой анатомической структуры, который иначе не были бы видимы. Например, пломбирование зуба может препятствовать достижению видимости зуба с другой стороны зубного ряда, но изменение направления наблюдения может позволить, в конце концов, сделать такой зуб видимым.
На фиг. 7 показана схема, который поясняет комплект аппаратного оборудования системы обработки информации/вычисления, посредством которой могут быть реализованы формы осуществления изобретения. Система 1000, показанная на фиг. 7, содержит по меньшей мере один процессор или центральный процессор (Central Processing Unit, CPU) 1010. Центральные процессоры 1010 связаны через системную шину 1012 с различными устройствами, такими как оперативная память (Random Access Memory, RAM) 1014, постоянное запоминающее устройство (Read-Only Memory, ROM) 1016 и адаптер 1018 ввода-вывода (Input/Output, I/O). Адаптер 1018 ввода-вывода может соединяться с периферийными устройствами, такими как дисковые запоминающие устройства 1011 и запоминающие устройства 1013 на магнитной ленте или другие устройства для хранения программы, которые пригодны для чтения системой 1000. Система 1000 может считывать команды изобретения из устройств хранения программы и следовать этим командам, чтобы выполнять способы описанных здесь форм осуществления изобретения. Кроме того, система содержит адаптер 1019 интерфейса пользователя, который подключает к шине 1012 клавиатуру 1015, "мышь" 1017, громкоговоритель 1024, микрофон 1022 и/или другие устройства интерфейса пользователя, такие как сенсорный экран (не показанный), чтобы собирать входные данные от пользователя. Дополнительно, адаптер связи 1020 подключает шину 1012 к сети 1025 обработки данных, а адаптер 1021 дисплея подключает шину 1012 к дисплею 1023, который может быть воплощен как устройство вывода данных, такое, как например, монитор, принтер или передатчик.
Таким образом, еще одна форма осуществления изобретения содержит устройство формирования стоматологического панорамного изображения, которое содержит источник рентгеновского излучения, имеющий фокус, и детектор изображения, который имеет множество колонок пикселей; причем источник рентгеновского излучения и упомянутый детектор изображения размещены в устройстве на расстоянии друг от друга; средство привода для перемещения источника рентгеновского излучения и детектора вокруг головы пациента; систему управления, содержащую средство для управления устройством так, чтобы снимать несколько отдельных перекрывающихся кадров вдоль зубного ряда, а также интерфейс пользователя для передачи управляющих команд упомянутой системе управления; система управления имеет записанную информацию о месторасположении и ориентации источника рентгеновского излучения и детектора рентгеновского излучения во время съемки кадров, и включает средство для вычисления панорамного изображения путем суммирования информации из кадров с учетом упомянутой информации так, чтобы формировать панорамные изображения, наблюдаемые по меньшей мере с двух разных направлений.
Устройство формирования стоматологического панорамного изображения с конструктивными особенностями вышеприведенного абзаца также может использоваться как содержащее систему управления и/или обработки изображения или другие особенности, касающиеся получения и построения изображений согласно любым рассмотренным здесь формам осуществления изобретения.
Предшествующее описание конкретных форм осуществления изобретения настолько полно раскрывает общий характер форм осуществления изобретения в этом документе, что другие специалисты могут, применяя имеющиеся знания, легко модифицировать и/или приспосабливать к различным применениям эти конкретные формы осуществления изобретения, не отступая от общей идеи, и поэтому такие приспособления и модификации, как предполагается, должны пониматься как эквиваленты раскрытых форм осуществления изобретения. Следует понимать, что используемая здесь фразеология или терминология предназначена для описания, а не ограничения. Поэтому, хотя формы осуществления изобретения были описаны в терминах предпочтительных форм осуществления, специалисты в данной области техники поймут, что формы осуществления изобретения могут применяться на практике с изменениями в пределах сущности и объема прилагаемой формулы изобретения.