齲牙情況的實(shí)時(shí)顯像方法
【專利說明】齲牙情況的實(shí)時(shí)顯像方法發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明通常涉及適用于牙齒成像的方法和裝置，更具體地說，涉及用于識別和突出顯示從病人牙齒所獲得的實(shí)時(shí)視頻圖像中的齲牙。
【背景技術(shù)】
[0002]盡管在檢測、醫(yī)治和預(yù)防技術(shù)方面都有了很大的改進(jìn)，但是牙齒的齲牙仍舊是一種嚴(yán)重影響各個(gè)年齡人群的普遍情況。如果沒有適當(dāng)和迅速的醫(yī)治，齲牙就有可能導(dǎo)致永久性的牙損傷甚至于牙缺損。
[0003]齲牙檢測的傳統(tǒng)方法包括采用尖銳牙齒探測設(shè)備的視覺檢查和觸覺探查，通常都采用X射線成像作為輔助。使用這些方法的檢查都顯得十分主觀，準(zhǔn)確性會受到多種因素的影響，包括牙科醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)、感染病灶的位置、感染的程度、觀察的條件、X射線設(shè)備和處理的準(zhǔn)確性和靈敏度，以及其它因素。同樣，還會存在一些與傳統(tǒng)檢查技術(shù)有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，包括使用觸覺方法還存在著可能進(jìn)一步損傷缺損的牙齒和擴(kuò)散感染以及暴露于X射線的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)在視覺和觸覺檢查下齲牙十分明顯時(shí)，則通常表明疾病正處于加深階段，需要進(jìn)行齲牙的填充;如果不能及時(shí)處理的話，就有可能引起牙齒的缺損。
[0004]為了滿足改進(jìn)齲牙檢測方法的需要，重點(diǎn)關(guān)注的是不使用X射線的成像技術(shù)。特別是，在健全的牙齒和齲牙的區(qū)域之間顯示不同的光學(xué)響應(yīng)。在光散射性能上的差異可引起被照明牙齒區(qū)域的光反射，且這些照明區(qū)域是采用正常區(qū)域與齲牙區(qū)域的不同照明程度來測量的。這一效應(yīng)有助于識別出早期齲牙的牙齒區(qū)域，因?yàn)樵诓捎梅瓷涑上裨O(shè)備(例如，口腔攝像機(jī))所拍攝的圖像中這些區(qū)域趨向于比周圍健全結(jié)構(gòu)顯示出亮度更亮些。
[0005]另一種適用于齲牙檢查的光學(xué)方法是基于牙齒的熒光性，這種熒光是在采用突出顯示度紫外藍(lán)光照明牙齒時(shí)所發(fā)射出的。這一技術(shù)基于的原理是，在某些波長的激發(fā)下，健全和健康牙齒的琺瑯質(zhì)會比受到齲牙感染損傷而已去除礦物質(zhì)的琺瑯質(zhì)產(chǎn)生更亮的以綠色為主的熒光亮度。隨后，可以使用礦物質(zhì)缺失和紫外藍(lán)光激發(fā)下的綠色熒光損失之間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)關(guān)系來識別和評估牙齒的齲牙區(qū)域。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了使用紅色熒光的不同關(guān)系，對于這一光譜區(qū)域，齲牙區(qū)域中的細(xì)菌和衍生細(xì)菌的熒光明顯不同于健康區(qū)域。
[0006]在商業(yè)化產(chǎn)品中，使用綠色熒光行為的牙齒成像是產(chǎn)于荷蘭阿姆斯特丹的Inspektor Research Systems BV公司的定量光焚光(QLF)診斷系統(tǒng)。使用不同解決方案的還有產(chǎn)于伊利諾斯州Lake Zurich的KaVo Dental Corporat1n公司的診斷用激光離牙檢查輔助系統(tǒng)，它可以在紅光的照明下，通過檢測衍生細(xì)菌的紅色熒光的亮度來檢查齲牙的活性。
[0007]在上述引用的相關(guān)美國專利申請中，還討論了另一種用于齲牙檢查的光學(xué)技術(shù)，該技術(shù)被稱之為具有反射系數(shù)增強(qiáng)的熒光成像(FIRE)。在這些專利申請所討論的FIRE方法中，組合了反射系數(shù)和熒光成像的效應(yīng)，使得被檢查的齲牙具有比周圍健全牙齒結(jié)構(gòu)要高得多的亮度。
[0008]在現(xiàn)有牙齒成像系統(tǒng)中普遍存在的一個(gè)問題涉及在最初篩選牙齒與獲得牙齒圖像的時(shí)間與識別可能齲牙情況或向牙醫(yī)或醫(yī)師報(bào)告的時(shí)間之間的延遲周期。使用現(xiàn)有系統(tǒng)，是以兩個(gè)單獨(dú)的步驟來進(jìn)行牙齒篩選(在這一期間獲得圖像)和齲牙檢查(在這一期間處理和分析圖像以便于識別齲牙區(qū)域)。實(shí)際上，在篩選的適當(dāng)時(shí)點(diǎn)上，首先根據(jù)操作者的指令拍攝牙齒的靜止圖像。隨后，在后續(xù)步驟中，為獲取齲牙情況而處理和分析圖像數(shù)據(jù)，以將表示齲牙信息(例如，外形位置、大小以及嚴(yán)重程度)的處理圖像(可能還附上報(bào)告)提供給臨床醫(yī)生。該齲牙信息只在牙齒篩選結(jié)束之后和只在完成圖像處理/分析步驟之后才可用。
[0009]當(dāng)齲牙信息在篩選之后的后續(xù)時(shí)刻變成為有效信息時(shí)，牙科醫(yī)生時(shí)常需要重新再檢查下成像的牙齒，以便于對所報(bào)告的問題區(qū)域有更多觀察。因此，這種延遲就很不方便，并且會延長檢查部分的時(shí)期。希望設(shè)備有助于能向檢查人員提供更為迅捷的反饋，從而能在篩選時(shí)就能更仔細(xì)地進(jìn)行識別和檢查。然而，由于諸如檢測困難、許多現(xiàn)有檢查方法需要大量的計(jì)算以及各個(gè)牙齒所需的成像數(shù)據(jù)量等等因素，常規(guī)的系統(tǒng)難以使這一優(yōu)點(diǎn)得到有效的體現(xiàn)。
[0010]盡管有一些進(jìn)展，但現(xiàn)有的牙科成像系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢查仍然存在一個(gè)公認(rèn)的問題是，如果不經(jīng)過大量的圖像處理，或者如果缺乏熟悉了解專用設(shè)備的高度熟練的牙科醫(yī)生，則牙齒圖像內(nèi)的齲牙還是難以識別。諸如QLF系統(tǒng)的早先討論的系統(tǒng)可以顯示實(shí)時(shí)熒光圖像，但這些設(shè)備所顯示的圖像一般僅僅只對富有豐富經(jīng)驗(yàn)的牙科醫(yī)生有價(jià)值，這些富有經(jīng)驗(yàn)的牙科醫(yī)生經(jīng)過訓(xùn)練才能夠以牙齒熒光來解釋所顯示的圖像，以識別出齲牙區(qū)域。一般來說，從牙齒圖像來檢查齲牙，無論是使用白光還是使用熒光成像，都需要牙科醫(yī)生具備相當(dāng)高水平的專門技術(shù)。采用計(jì)算機(jī)輔助成像分析的自動檢查設(shè)備能夠消除對專門技術(shù)的需要。然而，因?yàn)槟壳暗淖詣訖z查算法通常都包括十分費(fèi)時(shí)的圖像處理，所以都還難以適用于齲牙的實(shí)時(shí)識別技術(shù)。
[0011]因此，希望能夠改進(jìn)圖像處理方法，從而能夠從牙齒圖像中快速識別出齲牙，以便提供齲牙情況信息提示的直接反饋。這種方法還允許采用實(shí)時(shí)方法進(jìn)行自動檢查，這種方法甚至于對初學(xué)者或者相對沒有訓(xùn)練過的使用者來說都是十分有用的。
[0012]發(fā)明目的
[0013]本發(fā)明的一個(gè)目的是解決牙齒成像的篩選和診斷流程的改進(jìn)需要。針對這一目的，本發(fā)明提供了一種適用顯示牙齒實(shí)況視頻的方法，它包括:
[0014]a)在從視頻流獲得的可視圖像幀中識別牙齒組織區(qū)域；
[0015]b)處理在牙齒組織區(qū)域中的象素?cái)?shù)據(jù)，以識別可疑的齲牙病灶；
[0016]c)修正與可疑齲牙病灶對應(yīng)的象素的亮度值；
[0017]d)形成突出顯示的可視圖像幀，作為對應(yīng)可疑齲牙病灶的修正亮度值與在可視圖像幀中的其它象素?cái)?shù)值的組合;和
[0018]e)以視頻方式顯示突出顯示的可視圖像幀。
[0019]本發(fā)明的特征在于提供了一種適用于齲牙檢查的圖像處理方法，該方法比現(xiàn)有已知的方法要明顯快得多，使得可疑的齲牙區(qū)域無需費(fèi)時(shí)費(fèi)力的圖像處理操作就可被識別出。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是它能夠提供牙齒齲牙可能病灶的實(shí)時(shí)識別，且這種識別是與牙齒篩選同時(shí)進(jìn)行的。
[0021]本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是提供齲牙病灶的清晰視覺指示，這對于初學(xué)者或相對缺乏訓(xùn)練的使用者來說都是十分有用的。
[0022]本發(fā)明的上述和其它方面、目的、特征和優(yōu)點(diǎn)可以從以下較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述和所附的權(quán)利要求書的閱讀以及參考附圖中得到更加清晰的理解和評價(jià)。
【附圖說明】
[0023]雖然說明書所附的權(quán)利要求書特別指明和明確主張了本發(fā)明的主題，但是通過下列結(jié)合附圖的描述將會更好地理解本發(fā)明，其中:
[0024]圖1是根據(jù)一實(shí)施例的用于牙齒成像的設(shè)備示意圖；
[0025]圖2A顯示了在常規(guī)的口腔成像系統(tǒng)中牙齒篩選操作時(shí)的視頻圖像處理和顯示路徑；
[0026]圖2B顯示了在根據(jù)本發(fā)明的口腔成像系統(tǒng)中牙齒篩選操作時(shí)的視頻圖像處理和顯示路徑；
[0027]圖3是根據(jù)一實(shí)施例的用于實(shí)現(xiàn)快速自動檢查齲牙(RADOC)處理的一系列步驟的邏輯流程圖；
[0028]圖4是根據(jù)一實(shí)施例的使用反射系數(shù)圖像幀來實(shí)現(xiàn)RADOC處理的方框圖；
[0029]圖5是用于在口腔圖像中選擇牙齒區(qū)域的分離技術(shù)的邏輯流程圖；
[0030]圖6是根據(jù)另一實(shí)施例的使用反射系數(shù)圖像幀來實(shí)現(xiàn)RADOC處理的邏輯流程圖；[0031 ]圖7是根據(jù)一實(shí)施例的使用熒光圖像幀來實(shí)現(xiàn)RADOC處理的邏輯流程圖；
[0032]圖8是根據(jù)另一實(shí)施例的使用熒光圖像幀來實(shí)現(xiàn)RADOC處理的邏輯流程圖；和，
[0033]圖9是用于RADOC處理的邏輯流程圖，它能夠從熒光圖像幀中識別齲牙并突出顯示反射系數(shù)圖像幀中的齲牙區(qū)域。
[0034]具體事實(shí)方式
[0035]參考共同申請的待審批美國專利申請:(a)Wong等人于2005年10月31日申請、美國專利申請?zhí)朜0.11/262，869、美國專利申請公開號N0.2007/0099148、題為“適用于齲牙檢查的方法和設(shè)備” ;(b)Liang等人于2006年9月12日申請、美國專利申請?zhí)朜0.11/530，987、題為“用于齲牙檢查的設(shè)備”和(c)liang等人于2006年10月13日申請、美國專利申請?zhí)朜0.11/549，208、題為“用于齲牙檢查的設(shè)備”。上述共同申請的待審批專利申請的披露內(nèi)容將通過引用方式包含在本發(fā)明中。
[0036]應(yīng)該理解的是，沒有特別顯示或討論的各個(gè)單元都可采用業(yè)內(nèi)熟練技術(shù)人員所熟知的各種形式。