JP2022539655A - 口腔内トモシンセシス用の多視点合成歯科エックス線写真を生成するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

口腔内トモシンセシス用の多視点合成歯科エックス線写真を生成するためのシステムおよび方法。いくつかの実施形態において、本方法は、２次元（２Ｄ）投影画像を生成または受信する段階と、複数の２Ｄ投影画像のそれぞれに含まれる画素値を操作する段階と、複数の２Ｄ投影画像中の利用可能な情報から３次元（３Ｄ）画像空間を再構築する段階であって、３Ｄ画像空間がボクセル値を有する段階と、３Ｄ画像空間内の各画像の１または複数の関心特徴を強調するように調節することのできる１または複数の調整可能な重み付けアルゴリズムを使用して、３Ｄ画像空間のボクセル値を操作する段階と、３Ｄ画像空間内の利用可能な情報を使用して、複数の視点から複数の合成歯科エックス線写真を生成する段階と、合成歯科エックス線写真のうちの１または複数を表示する段階とを含む。いくつかの実施形態において、本システムは、方法を実行するための１または複数のプロセッサを有する画像処理システムと通信しているディスプレイを含む。

Description

［関連出願の相互参照］本特許出願は、２０１９年８月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／８８９，９３２号に基づく優先権を主張し、その開示内容全体を参照により本明細書に組み込む。［米国政府の権益］本発明は、米国国立衛生研究所により与えられた助成金番号ＣＡ２３５８９２のもと、米国政府のサポートを受けてなされた。米国政府は本発明において一定の権利を有する。
本明細書で開示される主題は、概して、口腔内トモシンセシスによって収集された情報の表示に関する。より詳細には、本明細書で開示される主題は、多視点合成歯科エックス線写真を生成するためのシステムおよび方法に関する。

通常は齲歯または齲蝕と呼ばれる虫歯は、米国人の大多数が成人期までに罹患する最も一般的な歯科疾患である。齲蝕は直接可視化できない部位でしばしば生じるため、Ｘ線イメージングが標準的なスクリーニングツールになっている。事実、歯科エックス線撮影法による齲蝕のスクリーニングは、小児期から成人期まで日常的に使用することが米国食品医薬品局（ＦＤＡ）によって承認されている唯一のＸ線検査である。口腔内エックス線撮影法は、検出器の場所が口内にあることを指すものだが、標準的な手法である。齲蝕をスクリーニングするために歯科医院で定型的に実行され、また、他にも多数の診断目的で使用されている。しかしながら、骨、歯、および金属が重ね合わさって病状がしばしば隠れることから、多くの一般的な歯科的病態を検出する口腔内エックス線撮影法の能力は依然として比較的低いままである。事実、齲蝕を検出する感度は、病変の場所に依存して４０％～７０％の範囲に留まっている。同様に、歯内療法に関連する垂直歯根破折の検出、歯周疾患の評価、および歯科インプラントの支柱に隣接する骨吸収の同定は全て、重ね合わせの問題によって損なわれることが示されている。

より広い視野および／または深度情報を提供することが可能なイメージング技術が開発されている。パノラマエックス線写真およびコンピュータトモグラフィ（ＣＴ）が利用可能である。しかしながら、いずれの技法を用いても、検出器は口の外側に位置決めされ、移動するＸ線源によって生成されたＸ線を収集しながら患者の頭の周りを回転する。これらの技法の面内画像解像度は口腔内エックス線撮影法のものより低く、パノラマエックス線撮影法は画像に歪みをもたらし、その適用可能性が制限される。ＣＴは頭および首を比較的高い放射線量に曝露し、高価な機器ならびに機械の操作および画像の解釈のための専門研修を必要とする。また、特に金属製ハードウェアが存在する場合には、ストリークアーチファクトがＣＴ画像に高頻度で出現するため、その診断の正確性が制限されうる。したがって、パノラマエックス線写真およびＣＴは、定型的なスクリーニングではなく、特定の診断目的のために使用されている。

調整式アパーチャコンピュータトモグラフィ（ＴＡＣＴ）は、口腔内の検出器の場所を維持しながらいくつかの深度情報を収集するために導入される技法である。この手法では、単一の可動Ｘ線源が口に対して異なる角度で位置決めされ、一連の２次元（２Ｄ）画像が取得される。視野内に配置されたマーカにより、イメージング後の形状の算出が可能になり、複数の画像を３次元（３Ｄ）画像空間へと再構築する方法がもたらされる。ＴＡＣＴは齲蝕を含む歯科的病状の可視性を向上させることが示されているが、この手法は時間がかかり、画像を捕捉して次に解釈するためにさらなる訓練を必要とする。結果として、ＴＡＣＴは、多忙な歯科医院に取り入れるのに理想的とはいえない。実際、歯科医院のワークフローに適合する現実的な３Ｄイメージング手法が引き続き必要とされている。口腔内トモシンセシスは、実行可能かつ有望な選択肢であると考えられる。

ＴＡＣＴと同様に、口腔内トモシンセシスは、口に対して異なる角度から一連の２Ｄ画像を捕捉する。しかしながら、口腔内トモシンセシスシステムの形状は事前に決められて一定であり、それゆえ、視野内にマーカがなくとも３Ｄ画像空間が再構築され、それにより、ＴＡＣＴに関連する時間がかかる段階を排除することができる。本明細書に記述される処理方法は、口腔内トモシンセシスによって収集された情報を使用して複数の角度から一連の２Ｄ合成歯科エックス線写真を生成することに関する。

３Ｄかつまた合成２Ｄ画像でトモシンセシスによって収集された情報を表示する一般的概念は、微小石灰化の検出を向上させるために単一の合成２Ｄ画像がしばしば生成される乳房イメージングにおいて開拓された。しかしながら、口腔内トモシンセシスによって収集された情報を表示するために多視点合成歯科エックス線写真を生成する目的は非常に異なり、関心部位を可視化するために骨、歯のエナメル質、および金属を含む口内の密な物体の周りを見る必要の頻度の高さを反映している。本明細書で開示される処理方法は、口腔内トモシンセシスによって収集された情報を利用することによって、こうした歯科イメージングに固有の必要性に対処するために開発されたものであり、それゆえに独自のものである。

本開示によれば、１または複数の多視点合成歯科エックス線写真を生成するシステムおよび方法が提供される。一態様において、一続きの相互依存的な画像処理段階を使用して１または複数の多視点合成歯科エックス線写真を生成する方法であって、複数の２次元（２Ｄ）投影画像を生成または受信する段階と、複数の２Ｄ投影画像のそれぞれに含まれる画素値を操作する段階と、複数の２Ｄ投影画像中の利用可能な情報から３次元（３Ｄ）画像空間を再構築する段階であって、３Ｄ画像空間がボクセル値を有する段階と、３Ｄ画像空間内の各画像の１または複数の関心特徴を強調するように調節することのできる１または複数の調整可能な重み付けアルゴリズムを使用して、３Ｄ画像空間のボクセル値を操作する段階と、３Ｄ画像空間内の利用可能な情報を使用して、複数の視点から複数の合成歯科エックス線写真を生成する段階と、複数の合成歯科エックス線写真のうちの１または複数を表示する段階とを備える方法が提供される。

いくつかの実施形態において、本方法は、複数の合成歯科エックス線写真中の画素値を操作する段階をさらに備える。いくつかの実施形態において、複数の２Ｄ投影画像のそれぞれに含まれる画素値を操作する段階は、３Ｄ画像空間を再構築する前に、複数の２Ｄ投影画像のそれぞれにおけるアーチファクト発生特徴をセグメント化する段階と、複数の２Ｄ投影像のそれぞれについて、セグメント化された領域に、周辺画素値からの内向補間によって画素値を割り当て、それにより、アーチファクト発生特徴によって引き起こされるアーチファクトを低減させる段階とを有する。いくつかの実施形態において、本方法は、２Ｄ投影画像からセグメント化されたアーチファクト発生特徴を合成歯科エックス線写真に再融合させる段階をさらに備える。いくつかの実施形態において、３Ｄ画像空間は、口腔内トモシンセシスのためにカスタマイズされた解析的または反復的再構築アルゴリズムを使用して生成される。

いくつかの実施形態において、本方法は、フィルタおよび／または深層学習技法を使用して関心特徴を同定および／またはエンハンスする段階をさらに備え、関心特徴は３Ｄ画像空間内の歯の齲蝕または歯の破折を含む。いくつかの実施形態において、複数の合成歯科エックス線写真は、元のＸ線投影像を捕捉したものと同じ角度を描写してもしなくてもよい視座の範囲を表す。いくつかの実施形態では、異なる重み付けアルゴリズムを３Ｄ画像空間に適用して、齲蝕または破折などの関心特徴をエンハンスし、各重み付けアルゴリズムが多視点合成歯科エックス線写真の固有のセットを生成する。いくつかの実施形態において、破折をエンハンスする段階は、画像のより高周波数の成分を強調する段階を有し、齲蝕をエンハンスする段階は、画像のより低周波数の成分を強調する段階を有する。いくつかの実施形態において、本方法は、歯科イメージングのためにカスタマイズされたフィルタを使用して、複数の合成歯科エックス線写真を最適化する段階をさらに備える。いくつかの実施形態において、３Ｄ画像空間を再構築する段階は、フィルタ補正逆投影（ＦＢＰ）、同時反復的再構築技法（ＳＩＲＴ）、同時代数的再構築技法（ＳＡＲＴ）、または最大尤度推定最大化（ＭＬＥＭ）のうちの１または複数の再構築技法を使用する段階を有する。

別の態様において、本開示の主題は、１または複数の多視点合成歯科エックス線写真を生成する方法であって、対象の口内に口腔内Ｘ線検出器を位置決めする段階と、１または複数のＸ線源に対する口腔内Ｘ線検出器の位置を決定する段階と、口腔内Ｘ線検出器に対して複数の視野角から１または複数のＸ線投影像を撮像する段階と、１または複数のＸ線投影画像を１または複数のプロセッサに転送する段階と、１または複数のプロセッサにより、１または複数のＸ線投影画像に含まれる画素値を操作する段階と、１または複数のＸ線投影画像中の利用可能な情報から３Ｄ画像空間を再構築する段階であって、３Ｄ画像空間がボクセル値を有する段階と、３Ｄ画像空間における各画像中の特定の画像特徴をハイライトするように調節することのできる１または複数の調整可能な重み付けアルゴリズムを使用して、３Ｄ画像空間のボクセル値を操作する段階と、３Ｄ画像空間内の利用可能な情報を使用して、複数の視点から複数の合成歯科エックス線写真を生成する段階と、複数の合成歯科エックス線写真のうちの１または複数を表示する段階とを備える方法をさらに含む。

別の態様において、本開示の主題は、１または複数の多視点合成歯科エックス線写真を生成するためのシステムであって、１または複数のプロセッサを有する画像処理システムと通信しているディスプレイを備え、画像処理システムが、複数の２次元（２Ｄ）投影画像を受信し、複数の２Ｄ投影画像のそれぞれに含まれる画素値を操作し、複数の２Ｄ投影画像中の利用可能な情報から３次元（３Ｄ）画像空間を再構築し、３Ｄ画像空間がボクセル値を有し、３Ｄ画像空間内の各画像の関心特徴を強調するように調節することのできる１または複数の調整可能な重み付けアルゴリズムを使用して、３Ｄ画像空間のボクセル値を操作し、３Ｄ画像空間内の利用可能な情報を使用して、複数の視点から複数の合成歯科エックス線写真を生成し、複数の合成歯科エックス線写真のうちの１または複数をディスプレイに表示するよう構成されている、システムを記述する。

いくつかの実施形態において、画像処理システムはさらに、３Ｄ画像空間を再構築する前に、複数の２Ｄ投影画像のそれぞれにおけるアーチファクト発生特徴をセグメント化し、複数の２Ｄ投影画像のそれぞれのセグメント化された領域に、周辺画素値からの内向補間によって画素値を割り当てるよう構成されている。いくつかの実施形態において、画像処理システムはさらに、２Ｄ投影画像からセグメント化されたアーチファクト発生特徴を合成歯科エックス線写真に再融合させるよう構成されている。いくつかの実施形態において、３Ｄ画像空間は、口腔内トモシンセシスのためにカスタマイズされた解析的または反復的再構築アルゴリズムを使用して生成される。いくつかの実施形態において、画像処理システムはさらに、フィルタおよび／または深層学習技法を使用して、３Ｄ画像空間内の歯の齲蝕または歯の破折を含む関心特徴を同定および／またはエンハンスするよう構成されている。

いくつかの他の実施形態において、複数の合成歯科エックス線写真は、元のＸ線投影像を捕捉したものと同じ角度を描写してもしなくてもよい視座の範囲を表す。いくつかの実施形態において、画像処理システムはさらに、異なる重み付けアルゴリズムを３Ｄ画像空間に適用して、齲蝕または破折などの関心特徴をエンハンスするよう構成されており、各重み付けアルゴリズムが多視点合成歯科エックス線写真の固有のセットを生成する。いくつかの実施形態において、画像処理システムは、画像のより高周波数の成分を強調することによって破折をエンハンスするよう構成されており、画像処理システムは、画像のより低周波数の成分を強調することによって齲蝕をエンハンスするよう構成されている。いくつかの実施形態において、画像処理システムはさらに、歯科イメージングのためにカスタマイズされたフィルタを使用して、複数の合成歯科エックス線写真を最適化するよう構成されている。いくつかの実施形態において、画像処理システムは、フィルタ補正逆投影（ＦＢＰ）、同時反復的再構築技法（ＳＩＲＴ）、同時代数的再構築技法（ＳＡＲＴ）、または最大尤度推定最大化（ＭＬＥＭ）のうちの１または複数のフィルタ技法を使用して３Ｄ画像空間を再構築するよう構成されている。

本明細書で開示され、ここで開示される主題によって全体的または部分的に実現される主題の態様のいくつかを以上に記載したが、以下に最も良く記述される添付図面と関連付けて説明を読み進めると、他の態様が自明になるであろう。

本主題の特徴および利点は、単なる説明的かつ非限定的な例として提示される添付図面と併せて読まれるべきである以下の詳細な説明から、より容易に理解されるであろう。
本開示のいくつかの実施形態の方法およびシステムによって処理される画像を生成するための基礎となる口腔内Ｘ線システムの図である。 本開示のいくつかの実施形態の例示的な方法を示すフローチャートである。 本開示のいくつかの実施形態のプロセスにおけるいくつかの段階の視覚的描写を示す。 本開示のいくつかの実施形態のプロセスにおける様々な段階を示すフローチャートである。 本開示のいくつかの実施形態のプロセスにおける様々な段階を示すフローチャートである。 本開示のいくつかの実施形態のプロセスにおけるいくつかの段階の視覚的表現を示す。 本開示のプロセスにおける段階によって展開された３次元（３Ｄ）画像空間を異なる角度から表示する結果、どのようにして画像の様々な詳細がより明らかになりうるかを示す。 本開示の様々な実施形態によって生成された合成エックス線写真が、標準的なエックス線写真と比較した場合に、イメージング対象に関する更なる詳細をどのようにして提示するかを示す。 金属アーチファクト低減（ＭＡＲ）を使用してＸ線画像を処理すると、どのようにしてＸ線画像中の金属の周辺および／または付近の歯科的病状がより良好に明らかになりうるかを示す。 金属アーチファクト低減（ＭＡＲ）を使用してＸ線画像を処理すると、どのようにしてＸ線画像中の金属の周辺および／または付近の歯科的病状がより良好に明らかになりうるかを示す。 本開示の様々な実施形態によって生成された合成エックス線写真が、標準的なエックス線写真と比較した場合に、イメージング対象に関する更なる詳細をどのようにして強調しうるかを示す。 本開示の様々な実施形態によって生成された合成エックス線写真が、標準的なエックス線写真と比較した場合に、イメージング対象に関する更なる詳細をどのようにして強調しうるかを示す。 本開示のいくつかの実施形態のプロセスにおける様々な段階が、どのようにして歯の投影画像に影響するかを示す。 本開示のいくつかの実施形態によるＸ線イメージング及び処理システムの様々なコンポーネントのブロック図を示す。

口腔内トモシンセシスは、いくつかの３Ｄ情報を撮像することが可能な歯科イメージングの手法である。口腔内トモシンセシスでは、口内に配置されたデジタル検出器に対して事前に決められた形状を使用して、限定された角度スパンにわたって低線量Ｘ線投影像が収集される。各投影は、単一の標準的な２Ｄエックス線写真に使用される線量の一部を供給する。したがって、口腔内トモシンセシス中に患者に供給される総線量は、標準的な２Ｄ歯科エックス線撮影法のものと同様である。場合によっては正確な位置決めを保証するために光学システムを使用し、単一のＸ線源を必要な場所に移動させることによって一連の投影図を取得することができるが、複数線源アレイは、複数の投影画像を迅速に収集するための信頼できる手法を提供する。

カーボンナノチューブカソード技術によって可能になった固定Ｘ線源の分散アレイが、歯科トモシンセシスイメージングのために開発されている。定常口腔内トモシンセシス（ｓＩＯＴ）と呼ばれる、歯科イメージングのためのこの実験的手法は、標準的な２Ｄ歯科イメージングと同様のデバイスサイズ、動作、および検査時間を提供する。この技術は、米国特許第９，７８２，１３６号および米国特許第９，９０７，５２０号の各特許において開示されており、これらの開示内容は、全体として参照により本明細書に組み込まれる。しかしながら、口腔内トモシンセシススキャンを捕捉するために使用される技法にかかわらず、検査時に収集される情報から臨床的に有用な画像を生成するにはコンピュータ処理が必要である。必要な処理段階のそれぞれを実現する一連のコンピュータアルゴリズムは画像処理チェーンとして知られており、以下に記述される方法は、口腔内トモシンセシス画像から多視点合成歯科エックス線写真を生成する新たな画像処理チェーンである。

多視点合成歯科エックス線写真は、一連のＸ線が異なる視点から取得された場合に閲覧者が見るものを再現するため、このコンピュータ生成画像のセットは、口腔内トモシンセシスによって収集された情報の固有の表示を意味する。このやり方で、単一の歯科エックス線写真に典型的な線量でイメージングすることにより、複数の角度のスパンにわたって撮られたように見える複数のコンピュータ生成画像が得られる。３Ｄ歯科Ｘ線情報をこのやり方で提示することにはいくつかの利点がある。第１には、画像を捕捉するために使用される角度だけではなく、任意の角度から合成画像が生成されうる。したがって、スキャンが完了した後に選択されうる異なる視座から、関心部位が可視化されうる。第２には、合成画像は標準的な２Ｄ歯科エックス線写真と同様に見え、したがって、それらを解釈するのにさらなる訓練または経験が必要ない。第３には、合成画像を生成するのに使用される処理段階は、口腔内トモシンセシス画像に存在することの多いアーチファクトを除去する機会を提供する。最後に、３Ｄ画像空間の解析は、特定の関心特徴の同定を可能にする。これらの特徴は次に合成画像中でハイライトされ、閲覧者に提示される情報の診断価値を潜在的に向上させうる。したがって、多視点合成歯科エックス線写真を生成する能力は、口腔内トモシンセシスの臨床的有用性を高めると見込まれる。

本明細書に記述されるシステムおよび方法は、歯科医院にとって現実的な技術を使用して、いくつかの深度情報を撮像することが可能な低線量歯科Ｘ線イメージング技法である口腔内トモシンセシスによって収集された情報を表示する新たな手法を提供することにより、歯科エックス線撮影法の診断価値を向上させうる。より特定すると、本開示は、多視点合成歯科エックス線写真を生成する処理方法を含む。本明細書に記述されるプロセスおよびシステムは、口腔内歯科イメージングおよび診断のコンピュータ関連技術を向上させる。合成画像は、コンピュータ処理を通して数学的に生成されるので、検査時にあらかじめ捕捉された情報を使用して、ある範囲の視座から撮られたＸ線の様相を再現することができる。このやり方では、画像を解釈する際、特定の関心部位の表示を最大化するために異なる視座が選択されうるので、口腔内歯科イメージング技術が向上する。換言すると、以前には従来の歯科イメージング技法によって（かなりのＸ線曝露なしには）見ることのできなかった歯の病変および虫歯が、本明細書に記述される技法を使用すると、より視認可能になる。

さらに、本明細書で開示される方法およびシステムは、患者の口内の特定の特徴を強調することによって、歯科専門家が複数の２Ｄ画像を確認するのに費やさなければならない時間を最小化するのに役立ち、歯科専門家がより速く結論を下すのを可能にすることにより、歯科イメージングのコンピュータ関連技術を向上させる。ソフトウェアの支援によって実現される、本明細書に記述されるシステムおよび方法は、集合的に画像処理チェーンとして知られる一連の画像処理段階を含む。各段階は、一緒にリンクさせるとその結果が臨床的に有用な固有の歯科画像のセットとなり、口腔内歯科イメージングのコンピュータ関連技術をさらに向上させるように、画像中の情報の重要な操作を実現する。

画像処理チェーンは最初に、検査時に収集された投影画像のセットにおいて利用可能な２Ｄ情報から３Ｄ画像空間を構築する。次に、順投影アルゴリズムが、３Ｄ画像スタックの情報を、少なくとも２つの任意の視野角からの情報を表示する複数の合成歯科エックス線写真に統合する。このやり方で、単一の歯科エックス線写真に典型的な線量でイメージングすることにより、異なる視座から撮られたように見える複数のコンピュータ生成画像が得られる。これらの視座は、元のＸ線投影像が捕捉されたものと同じである必要がないので、検査が完了した後に特定の関心部位を最も良好に表示する視点を選択することができる。本開示はまた、最終的な歯科画像の診断価値を向上させうる追加の処理段階を含む。これらの追加の処理段階は、概して、それぞれ歯科イメージングのためにカスタマイズされた、フィルタリング、金属アーチファクト低減（ＭＡＲ）、および関心特徴のエンハンスメントと記述されうる。全体として考えると、歯科Ｘ線画像の処理および提示のためのこの新たな方法は、口腔内トモシンセシスの臨床的有用性を高める潜在性を有する。

この説明は、本開示の代表的な実施形態を描写することにより本明細書で論じられる概念を示すように設計されている図面と併せて読まれるべきである。しかしながら、本開示は多くの異なる形態で具現化されうるので、図面は開示内容の解釈を具体的な実施形態に限定するものと解釈されてはならない。同様に、この書面の記述は明瞭性のために特定の用語を含むが、この特定性が本開示の解釈をいずれかの特定の実施形態に限定することは意図されない。

本明細書の主題は、歯科Ｘ線イメージングのための低線量で角度制限のあるトモグラフィ技法である口腔内トモシンセシスによって捕捉された情報を処理するための新たな方法を開示する。この歯科イメージング手法は、典型的な歯科医院に取り入れることのできる機器を使用した、いくつかの深度情報の収集を可能にする。より特定すると、本明細書で提示される開示内容は、元のＸ線が取得された角度にかかわらず、スキャンが行われた後に視座の選択を可能にする独自の機能性を組み込んだ、複数の合成歯科エックス線写真を生成する方法である。したがって、関心部位の表示を最大化する視野角を選択し、歯科エックス線写真の診断価値を潜在的に向上させることができる。

ソフトウェアによって支援される本開示のシステムおよび方法は、方法を実現するための１または複数のプロセッサ（コンピュータ）と、最終的な画像生成物を表示するためのデジタルモニタとをシステムが含む限り、任意の口腔内トモシンセシスシステムに適用されうる（口腔内とは、検出器の場所が口内にあることを指す）。口腔内トモシンセシスデバイスは、口腔内検出器に対して一定の形状を使用して、限定された角度スパンにわたって一連の投影画像を収集することによって機能する。一連の投影画像は、場合によっては位置決めのための光学的手がかりを使用して正確な位置に移動させられる単一のＸ線源によって、または分散線源のアレイによって捕捉されうる。分散線源のアレイは、任意選択により、図１に描写されるように、検出器を正しい向きにロックするように、何らかのやり方でそれに接続していてもよい。トモシンセシススキャンを取得するために使用されるシステムにかかわらず、この投影画像のセットにおいて利用可能な情報は、本明細書に記述される方法の始点を提供する。本方法は、合成歯科エックス線写真のセットを生成するために投影画像中の情報を操作する一続きの画像処理段階である。これらの説明は、本明細書で提示されるシステムおよび方法の機能性を歯科イメージング技術および画像処理ソフトウェアの分野の当業者に伝えるはずである。

図１は、口腔内トモシンセシスデバイス１００の概略図である。図１は口腔内トモシンセシスデバイス１００を描写しているが、当業者には、本明細書に記述されるプロセスの実行に役立つように様々なイメージングシステムが使用されうることが理解されよう。さらに、本開示は主に、口腔内トモシンセシスおよび歯科エックス線写真を参照して本明細書の主題を記述しているが、当業者には、本明細書のシステムおよび方法が歯科に関連しないイメージングにもまた適用されうることが理解されよう。本明細書の開示内容は、歯科または口腔内に関連するイメージングのみに限定されるものと解釈されてはならない。限定ではなく例えば、本明細書に記述されるシステムおよび方法は、乳房イメージングのみならず、対象の身体の様々な他の部分のイメージングのために撮像されたトモシンセシス画像に対して、同様の操作を実行するために利用されうる。この描写では、分散Ｘ線源アレイ１０４を備えるＸ線源１０２が、一定の形状を維持するために、口腔内Ｘ線検出器１０８に接続されている。いくつかの実施形態において、Ｘ線源１０２は、口腔内Ｘ線検出器１０８から接続解除されてもよい。いくつかの実施形態において、口腔内トモシンセシスデバイス１００は、対象１１０（すなわち、限定ではなく例えば、歯科患者の歯または口）のＸ線曝露１０６を複数の角度から撮像して、本明細書に記述される方法およびプロセスの始点となる２Ｄ投影画像のセットを提供するよう構成されている。

図２を参照すると、口腔内トモシンセシススキャンまたは他の好適なイメージング方法によって捕捉された情報から多視点合成歯科エックス線写真を生成する方法または画像処理チェーン２００の段階を描写するフローチャートが示されている。説明の目的は、他の段階が依存するタスクを各段階がどのようにして実現するかを例証する画像処理チェーンの代表的な実施形態を提供することである。しかしながら、これらの段階は異なるやり方で連結され、様々なアルゴリズムによって実現されうるので、図３は、開示内容の解釈をこの具体的な実施形態に限定するように解釈されてはならない。さらに、当業者には、画像処理チェーン２００の段階のうちの１つ、いくつか、または全てが、１または複数のコアを備える単一の中央処理装置（ＣＰＵ）を含め、１または複数のプロセッサによって実行されうることが理解されよう。さらに、画像処理チェーン２００の各段階は、別個のコンピュータプログラム／サブルーチンまたは単一のサブルーチンもしくはコンピュータプログラム機能によって実行されてもよい。さらに、当業者には、画像処理チェーン２００の段階が、中央に位置する処理エンジンまたは分散された処理メカニズムを含むハードウェアおよび／またはソフトウェアによって実行されてもよいことが理解されよう。このやり方で、専用プロセッサ、ハードウェア、サブルーチン、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣＳ）または他のコンポーネントが、画像処理チェーン２００の段階のいくつかまたは全てを実行することができる。

いくつかの実施形態において、画像処理チェーン２００または方法の第１段階２０２は、１または複数のＸ線投影像を複数の視野角から生成または撮像する段階を有する。いくつかの実施形態において、Ｘ線投影像を撮像する方法は、口腔内トモシンセシスの使用を含みうる。そのような一実施形態において、本方法は、対象の口内に口腔内Ｘ線検出器を位置決めする段階をさらに備えうる。さらに、本方法は、１または複数のＸ線源に対する口腔内Ｘ線検出器の位置を決定する段階を備えうる。本方法はまた、以下でさらに論じるように、口腔内Ｘ線検出器に対して複数の視野角から１または複数のＸ線投影像を生成または撮像する段階と、次に、１または複数のＸ線投影画像を１または複数のプロセッサに転送して処理する段階とを備えうる。この記述は、口腔内トモシンセシスに関する本明細書の主題を説明するものであるが、当業者には、他のイメージング方法も使用されうることが理解されよう。いくつかの実施形態において、本方法は、Ｘ線投影像が撮像または生成された後、口腔内トモシンセシス（または他のイメージング方法）のスキャン時に捕捉されたＸ線投影像のセットに含まれる情報を操作することにより、複数の２Ｄ合成歯科エックス線写真を生成する段階を備える。この「情報」は、デジタル口腔内Ｘ線検出器によって各画素で測定された強度値を指し、この情報は次にコンピュータメモリに転送され格納される。一度コンピュータで利用可能になると、情報はデジタル画像としてモニタ、ディスプレイ、またはスクリーン上に表示することができ、また、処理（コンピュータプログラムまたはアルゴリズム）による操作にも利用可能である。本明細書に記述される画像処理チェーン２００は、これらの画素強度値を操作することによって機能する。

いくつかの実施形態において、本方法は、第２段階２０４で、歯科画像のためにカスタマイズされた複数の２Ｄ投影画像をフィルタリングする段階を備える。そのようなフィルタリングは、例えば、ノイズを低減させるための処理、特定の画素強度をもつ関心領域をハイライトまたはセグメント化するための処理を含みうる。フィルタリングは、この早い段階で、投影画像中の画素強度値をさらなる処理のために準備するのに有用でありうる。さらに、口腔内トモシンセシス画像中の高コントラスト特徴の周りにかなりのアーチファクトが存在することを所与とすると、３Ｄ画像空間を生成する前にこれらの特徴を同定し、投影画像から除去または低減させることができる。いくつかの実施形態において、本開示の方法は、第３段階２０６で、例えば金属アーチファクト低減だがこれに限定されないアーチファクト低減が必要かどうかを決定する段階を備える。いくつかの実施形態において、本方法は、高Ｘ線減衰材料の存在に対応する有意な領域を同定することにより、アーチファクト低減が必要かどうかを決定する。ＹＥＳの場合、いくつかの実施形態では、画像処理チェーン２００は第４段階２０８に移る。いくつかの実施形態において、処理チェーンは、アーチファクトの影響を低減させるように画素値を操作することにより、アーチファクトを低減させる。このアーチファクト低減手法の一実施形態は、図９の説明とともに詳細に記述される。

アーチファクト低減が必要なければ、画像処理チェーン２００は、プロセスの第５段階２１０に移り、第４段階２０８を回避する。さらに、アーチファクト低減が必要であった場合は、低減が行われた後、画像処理チェーン２００はまた第５段階２１０に移る。変更（すなわち、フィルタリングおよび／またはアーチファクト低減）された投影画像において利用可能な情報は、次に、３Ｄ画像空間を生成するために使用されうる。変更された２Ｄ投影画像のセットにおいて利用可能な情報から３Ｄ画像空間を生成する処理は、集合的に「再構築」として知られている。本明細書で提示される方法は、処理が口腔内トモシンセシスを含めた歯科イメージングのためにカスタマイズされている限り、フィルタ補正逆投影（ＦＢＰ）から、同時反復的再構築技法（ＳＩＲＴ）、同時代数的再構築技法（ＳＡＲＴ）、または最大尤度推定最大化（ＭＬＥＭ）などの代数的または統計学的技法による反復的および／または解析的再構築に至るまで、任意の再構築手法を受容する。いくつかの実施形態において、３Ｄ画像空間は、算出された強度値を有するボクセルまたはボクセル値のマトリクスである。画像再構築法の初期の参照文献の例は、次のものを含む。

ＦＢＰ：Ｌ．Ａ．Ｆｅｌｄｋａｍｐ，Ｌ．Ｃ．Ｄａｖｉｓ，ａｎｄ Ｊ．Ｗ．Ｋｒｅｓｓ，"Ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｃｏｎｅ ｂｅａｍ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，"Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ，ｖｏｌ．１，ｐｐ．６１２－９，Ｊｕｎｅ １９８４．

ＳＩＲＴ：Ｐ．Ｇｉｌｂｅｒｔ，"Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｏｂｊｅｃｔｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅｉｒ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｓ，"Ｊ．Ｔｈｅｏｒ．Ｂｉｏｌ．，ｖｏｌ．３６，ｐｐ．１０５－１１７，１９７２．

ＳＡＲＴ：Ａ．Ｈ．Ａｎｄｅｒｓｅｎ ａｎｄ Ａ．Ｃ．Ｋａｋ，"Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ａｌｇｅｂｒａｉｃ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ（ＳＡＲＴ）：Ａ ｓｕｐｅｒｉｏｒ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｔ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，"Ｕｌｔｒａｓｏｎ．Ｉｍａｇｉｎｇ，ｖｏｌ．６，ｐｐ．８１－９４，Ｊａｎ．１９８４．

ＭＬＥＭ：Ｄｅｍｐｓｔｅｒ Ａ， Ｌａｉｒｄ Ｎ，ａｎｄ Ｒｕｂｉｎ Ｄ，"Ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｆｒｏｍ ｉｎｃｏｍｐｌｅｔｅ ｄａｔａ ｖｉａ ｔｈｅ ＥＭ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｏｙａｌ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，３９，１－３８，１９７７．

一度利用可能になると、３Ｄ画像空間は、歯科イメージングのためにカスタマイズされた技法を使用して関心特徴を同定し強調する機会を提供する。いくつかの実施形態において、本明細書で開示される方法は、第６段階２１２、すなわち、様々な技法を使用してボクセル値を操作して関心特徴を強調する段階をさらに備える。本明細書で提示される方法に適用可能な技法は、フィルタまたは深層学習手法などの広範囲のアルゴリズムをカバーする。一般に、これらのアルゴリズムは、特定の関心特徴を同定および／またはエンハンスするために、調整可能または調節可能な重み付け関数を３Ｄ画像空間に適用する。限定ではなく例えば、特徴エンハンスメントは、齲蝕のエンハンスメント、破折のエンハンスメント、または任意の他の好適な特徴エンハンスメントプロセスを含みうる。本方法の異なる実施形態で行われうるように、重み付け関数は、ボクセルを強度によってソートし、次に、関心特徴を不明瞭にしうるボクセル値を抑制しながら、関心特徴に典型的な強度値を有するボクセルを数学的に強調しうるか、または重み付け関数は、画像の異なる周波数成分を強調しうる。齲蝕または破折などの異なる特徴は、非常に異なる画像特性を有するので、重み付け関数は、特定の特徴を選択的にエンハンスするために調整可能なパラメータを有する必要がある。一例として、歯科医師が破折を懸念している場合、高周波数の画像成分を強調する重み付けは、画像中のその微細なエッジ（高周波数の特徴）によって検出されることになる破折を見る可能性を向上させうる。

一度３Ｄ画像空間が生成または再構築され、関心特徴のエンハンスメントが行われたら、いくつかの実施形態では、本方法は、第８段階２１６、すなわち、３Ｄ画像空間内の利用可能な情報から複数の多視点２Ｄ合成歯科エックス線写真を生成する段階を含む。さらに、画像処理チェーン２００がアーチファクト低減を実行した場合（すなわち、第４段階２０８に進んだ場合）、これらの画像は、第７段階２１４に進み、特徴置換プロシージャが行われて、アーチファクト低減が行われたあたりの領域がエンハンスされる。さらに、いくつかの実施形態において、本方法は、第９段階２１８、すなわち、１または複数の関心特徴の表示が向上するように２Ｄ合成歯科エックス線写真をフィルタリングする段階を含む。そのようなフィルタリング段階は、関心特徴のエンハンスメントのための、ノイズ低減によるスムージング、エッジエンハンスメントによる鮮鋭化、およびヒストグラムのリバランスを含みうるが、これらに限定されない。最後に、第１０段階２２０において、複数の２Ｄ合成歯科エックス線写真が一度処理されたら、これらの全てまたはサブセットが、歯科専門家または他者による閲覧のためにディスプレイに表示されうる。

図３を参照すると、画像処理チェーンにおいて行われる段階のサブセット３００の論理ダイアグラムが描写されている。本明細書に記述されるように、いくつかの実施形態において、画像処理チェーンは、歯科画像が撮像された時に捕捉された投影画像のセットにおいて利用可能な２Ｄ情報３０２を使用して、３Ｄ画像空間３０４を数学的に生成する。以下にさらに詳細に記述される３Ｄ画像空間３０４は、合成歯科エックス線写真を作るために必要な情報を含む数学的構築物である。以下に記述するように、１または複数の関心特徴の表示を向上させるために、フィルタリング、アーチファクト低減、および特徴エンハンスメントなどの追加のアルゴリズムを組み込んでもよい。３Ｄ画像空間３０４が一度生成されたら、多視点歯科エックス線写真のセット３０６が、３Ｄ画像空間３０４から合成的に（すなわち、１または複数のプロセッサによって）生成されうる。

図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、齲蝕エンハンス済み合成エックス線写真４００Ａおよび破折エンハンス済み合成エックス線写真４００Ｂを含む、様々な特徴エンハンス済み画像の生成におけるわずかな相違点を描写するフローチャートが示されている。上述のように、齲蝕エンハンス済み合成エックス線写真のフローチャート４００Ａにおいて、プロセスの第１段階４０２Ａは、口腔内投影画像の撮像または生成である。画像が一度撮像されたら、それらは本明細書に記述されるように４０４Ａで再構築され、３Ｄ画像空間または３Ｄ画像スタック４０６Ａになる。ここから、いくつかの実施形態では、３Ｄ画像スタック４０６Ａが、本明細書に記述されるように４０８Ａで処理およびフィルタリングされて、歯の齲蝕を詳細に示す特徴がエンハンスされる。いくつかの実施形態において、プロセスは、対象におけるいずれかの齲蝕をより良好に強調およびエンハンスするために、より低周波数の成分を選択的に強調する段階を備えてよく、これにより、齲蝕の可視性が向上しうる。齲蝕エンハンス済み画像スタック４１０Ａは次に、限定ではなく例えば、モニタ、ディスプレイ、またはスクリーン上に順投影され（４１２Ａ）、歯科医師、歯科衛生士、医者、または他の閲覧者が１または複数の２Ｄの齲蝕エンハンス済み合成エックス線写真４１４Ａを閲覧できるようになる（このエックス線写真のそれぞれは、齲蝕エンハンス済み３Ｄ画像スタック４１０Ａから１または複数のプロセッサによって合成されている）。

破折エンハンス済み合成エックス線写真を生成する方法４００Ｂは、齲蝕エンハンス済み合成エックス線写真を生成する方法４００Ａとほぼ同一である。しかしながら、破折エンハンス済み合成エックス線写真を生成する方法４００Ｂでは、いくつかの実施形態において、齲蝕をエンハンスするためのフィルタリング４０８Ａの代わりに、破折エンハンス済み合成エックス線写真を生成する方法４００Ｂは、低周波数成分の選択およびまたは画素値の閾値設定など、画像のバックグラウンドを分離するためのフィルタリング４０８Ｂを含む。さらに、画像は例えば、画像のより高周波数の成分を選択的に強調することによってフィルタリングされてもよく、これにより、小さな破折の可視性が向上しうる。一度フィルタリングされたら、バックグラウンド分離後の３Ｄ画像スタック４１０Ｂを選択して、破折などのいくつかの特徴をエンハンスすることができる。次に、特徴エンハンス済み３Ｄ画像スタックをバックグラウンド重複組織画像４１４Ｂと一緒に順投影すると、２Ｄ破折エンハンス済み合成エックス線写真４１６Ｂを生成することができる。

図５を参照すると、本開示の画像処理チェーンのいくつかの段階ならびにそれらがＸ線イメージングシステムの物理的構造とどのようにして相互作用するかについての別の描写が示されている。システム例５００は、本開示の方法およびシステムの部分を構成する物理的構造および仮想プロセスの両方を描写する。限定ではなく例えば、空間的に分散したＸ線源のアレイ１０４は、対象１１０を異なる角度のＸ線照射１０６に曝露し、１または複数の口腔内トモシンセシス投影画像５０２を生成するよう構成されうる。投影画像５０２は、検出器１０８（この図では視認可能でないが、対象１１０の後ろに位置決めされている）によって撮像され、１または複数のプロセッサ（この図には示していない）に伝送されて処理される。

いくつかの実施形態において、１または複数のプロセッサは、１または複数の口腔内トモシンセシス２Ｄ投影画像を３Ｄ画像空間５０６へと再構築するよう構成されている。１または複数のプロセッサは、一度３Ｄ画像空間５０６が作られ、本明細書に記述される３Ｄ画像空間５０６内のデータの様々なフィルタリングおよび操作が完了したら、操作された３Ｄ画像空間５０８の様々な角度から１または複数の多視点合成２Ｄ画像５１０をデジタル方式で生成するよう構成されている。

図５は、ここで３Ｄ画像空間内に存在するエンハンスされた情報から多視点合成歯科エックス線写真を生成する画像処理チェーンの段階の一例をさらに示す。３Ｄ画像空間内に存在する情報は、いずれの任意角からも合成歯科エックス線写真に投影されうるので、本方法は、標準的な２Ｄエックス線写真が選択された視野角から取得されたとしたらどのように見えるかを再現することにより、歯科画像を表示する独自の手法を提供する。ある範囲の視座を提供することにより、合成画像のセットは、特定の関心部位を最も良好に表示することができる。

改めて、上述のように、本明細書の開示内容は、歯科または口腔内に関連するイメージングのみに限定されるものと解釈されてはならない。限定ではなく例えば、本明細書に記述されるシステムおよび方法は、乳房イメージングのみならず、対象の身体の様々な他の部分のイメージングのために撮像されたトモシンセシス画像に対して、同様の操作を実行するために利用されうる。

図６を参照すると、特定の関心特徴をエンハンスするために、調整可能な重み付け関数を３Ｄ画像空間に適用する効果が示されている。図６は、本開示のシステムおよび方法の部分的なシステム例６００である。図６に描写されるように、多視点合成２Ｄ歯科エックス線写真は、図５と比較してさらなる特徴エンハンスメントをもたらすように、操作された３Ｄ画像空間５０８から、複数の角度から生成されうる。例えば、画像のより高周波数の成分を選択的に強調すると、小さな破折の可視性が向上しうるが、より低周波数の成分を強調すると、齲蝕の可視性が向上しうる。各重み付け関数の適用により、多視点合成歯科エックス線写真の固有のセットが生成される。換言すると、３Ｄ画像空間内のデータの操作に基づいて、齲蝕エンハンス済み画像５１２および／または破折エンハンス済み画像５１４が生成されうる。

図７を参照すると、本開示のいくつかの実施形態によるシステムおよび方法を使用して生成された合成エックス線写真７０２と、以前より利用可能な技法によって生成された標準的なエックス線写真７０４との間の比較７００が描写されている。比較写真に描写されるように、合成エックス線写真７０２は、さらなる齲蝕および歯科疾患／病変が見出され、健康な組織から区別されうるように、更なる詳細を示している。図７に描写されるように、合成エックス線写真７０２は、特定の領域または視座に関して複数の角度７０６から生成されうる。一方、標準的なエックス線写真７０４は、複数の角度から生成されることはできず、単一の角度７０８から生成される。複数の角度７０６から見ることができるように、２つの歯が接触する領域の歯の表面は、合成エックス線写真画像だけで利用可能な、合成エックス線写真７０２の特定の視角だけで分離されうる。一方、標準的なエックス線写真７０４では、重複表面が歯の境界をぼやかし、したがってその領域内にある潜在的な齲蝕の適切な診断が阻まれる。

図８Ａおよび図８Ｂを参照すると、金属アーチファクト低減（ＭＡＲ）ありと、ＭＡＲなしで再構築された画像の、さらなる比較８００Ａおよび８００Ｂが提供されている。比較８００Ａに示されるように、ＭＡＲを使用して画像を再構築した場合、ＭＡＲを使用せずに再構築した画像と比較して、インプラント螺旋部の周りの組織がかなり視認可能であり、病状がかなり視認可能である。比較画像８００Ａの下方のグラフは、ＭＡＲありの場合となしの場合の画像の画素強度の差を示している。示されるように、ＭＡＲなしの画素強度は、ＭＡＲありの画素強度と比べて、螺旋部のエッジの周りでかなり低い。比較８００Ｂは拡大エックス線写真を示しており、ＭＡＲありの画像では金属充填物（明るい白色の不定形状）の下にある虫歯が明らかに同定されている一方で、ＭＡＲなしの画像では虫歯が存在するかどうかが明らかではない。少なくとも、ＭＡＲなしの画像は大量の誤検出を示しており、金属アーチファクトが画像をスキューする可能性があるために専門家がこの領域を無視することにつながる可能性が高い。

図８Ｃおよび図８Ｄを参照すると、合成エックス線写真８０２Ｃおよび８０２Ｄと標準的なエックス線写真８０４Ｃおよび８０４Ｄとの間のさらなる比較８００Ｃおよび８００Ｄが描写されている。図８Ｃでは比較８００Ｃを行っており、本主題の画像処理チェーンのフィルタリングプロセスの一部である金属アーチファクト低減を使用すると、口内の金属製物体（例えば螺旋部、充填物、外科用インプラントなど）の周りの金属アーチファクトをより良好に低減させ、合成エックス線写真８０２Ｃを閲覧する専門家に、より良好に可視化されたイメージング対象を提示できることを示している。当業者には、合成エックス線写真８０２Ｃにおける充填物の周りの領域が、かなり明確に境界されており、同じ歯で撮られた標準的なエックス線写真８０４Ｃと同等であることが容易に理解されうる。

図８Ｄに描写されるように、ここでの比較８００Ｄは、破折エンハンスメントフィルタリングがどのようにしてイメージング対象中の破折に関する更なる詳細を示しうるかを示す。合成エックス線写真８０２Ｄに描写されるように、明確に境界され明瞭なラインまたはクラックが組織に入っている。このクラックまたはラインは、標準的なエックス線写真８０４Ｄでは、さほど明らかに視認可能ではない。

図９は、アーチファクト低減手法の処理段階のうちのいくつかによって画像が操作される際の画像情報の変化が、本開示の一実施形態において閲覧者に表示されるように、これらの変化を描写するフローチャート９００である。しかしながら、アーチファクト低減を実現するためには、重要段階のそれぞれを完了させるための異なる技法を含めて潜在的に多くの手法が存在するだけでなく、画像処理チェーン全体においてこれらの段階が異なる位置で適用されうるため、同図面は、本開示の解釈をこの具体的な実施形態に限定するものと解釈されてはならない。アマルガムおよびインプラントの支柱などの金属を含め、アーチファクトを発生させる物体が口内に高頻度で存在することを所与とすると、アーチファクト低減は、口腔内トモシンセシスのための画像処理チェーンを展開する際に重要である。病状を隠しうるこれらのアーチファクトは、３Ｄ画像空間を生成するのに必要な処理の結果であり、最終的な合成画像を生成するアルゴリズムによって増幅されうる。したがって、いくつかの実施形態では、表示される画像の臨床的価値を最大化するために、これらのアーチファクトを最小化するのにアーチファクト低減技法が必要である。図９の代表的手法に示されるように、アーチファクト低減は投影画像のレベルで開始する。第１の画像９０２は、限定ではなく例えば、口腔内トモシンセシスの手段によって撮像されたもののような例示的な２Ｄ投影画像を表す。

第１の画像９０２が一度撮像されると、プロセスはセグメント化９０４に続き、次にアーチファクト発生特徴に対応する画素値が除去される。「セグメント化」とは、アーチファクト発生特徴などの特定の特徴を構成する画素を同定することを指す。歯科画像のためにカスタマイズされた多数のセグメント化手法が構想可能であり、その全てが本明細書で提示される方法に適用可能である。例えば、歯科画像中の多くの特徴が、それらのバックグラウンドに対して高コントラストを有し、鮮鋭なエッジを含む場合、本方法の一実施形態は、特徴および／またはその境界を定義する画素を同定するために、夫々、画像の閾値設定および／または画像の勾配の大きさの閾値設定を含むエッジ検出セグメント化手法を含んでもよく、ここで「閾値設定」は、定義されたレベルを上回る強度値を有する画素の同定を指し、「勾配の大きさ」は、画像中の画素値間の相対的変化を表す。フローチャート９００の第２の画像９０６は、本開示のいくつかの実施形態によってセグメント化された、セグメント化された２Ｄ投影画像を示す。

セグメント化に続いて、アーチファクト発生特徴の画素値は、画像処理チェーンを進行させるために置換されなければならない。それゆえ、特徴補填段階９０８中に特徴が補填されなければならない。補間に基づくインペインティングなどの方法を使用して、特徴補填段階９０８のための適切な画素値を推定することができる。限定ではなく、例えば、画素値は、２Ｄ投影画像（すなわち、３Ｄ画像空間へと再構築される前の画像）のそれぞれについて、周辺画素値からの内向補間により、セグメント化された領域に割り当てられうる。しかしながら、投影画像から除去される特徴は、診断価値を有する場合があり、したがって、いくつかの実施形態では、表示される前に最終的な合成画像に戻されなければならない。特徴が一度補填されたら、画像は第３の画像９１０と同様に見える。これは、９１２で３Ｄ画像空間へと再構築される２Ｄ投影画像のうちの１つを表す。第４の画像９１４は、再構築段階９１２後の３Ｄ画像空間における例示的な一片を描写する。３Ｄ画像空間が一度作られたら、９１６で合成歯科エックス線写真が生成される。この表現において、合成歯科エックス線写真は、補填された特徴を含む。元の投影画像におけるセグメント化された画素の場所を使用すると、合成画像を生成するために使用される選択された視野角に適切な向きおよび様相で、合成歯科エックス線写真中の特徴を置換することができる。第５の画像９１８は、補填された特徴を含む合成歯科エックス線写真を示す。

合成歯科エックス線写真は、最終的な画像の品質を向上させる追加のフィルタリングを適用することによって最適化されうる。本方法のいくつかの実施形態に見ることができるように、フィルタリングは、特定の歯科イメージングタスクのために閲覧者が選択することのできる、一連のカスタマイズされた相補フィルタを含む。一例として、歯牙破折の表示を最大化するために、ノイズを低減させるエッジ保存型ローパスフィルタリングを、破折のエッジを強調するハイパスフィルタリングと併合する必要がありうる。最終的な合成歯科エックス線写真の表示準備ができる前に、例えば充填物またはインプラントなどだがこれらに限定されないいくつかの特徴が、９２０および９２４で置換される。この段階には、元の投影画像（すなわち第１の画像９０２）を点検して、置換される特徴の詳細を決定することが含まれる。最後に、第６の画像９２２は、全てのフィルタリングおよび操作が完了した後に最終的な合成歯科エックス線写真がどのように見えるかを示す。最終的な合成画像のセットは次に、例えば歯科専門家などだがこれに限定されない閲覧者に対して、閲覧のために表示される。

図１０を参照すると、本開示のシステム１０００のトポロジーダイアグラムが示されている。限定ではなく例えば、システム１０００は、図１に関して記述したように、対象の１または複数のＸ線画像を撮像するよう構成されたＸ線イメージングデバイス１０３０を備えうる。いくつかの実施形態において、Ｘ線イメージングデバイス１０３０は、ディスプレイ１０１０および／または画像処理システム１０２０と通信している。いくつかの実施形態において、画像処理システム１０２０は、無線または有線の接続を介して、Ｘ線イメージングデバイス１０３０から１または複数の２Ｄ投影画像を受信するよう構成されている。上述のように、２Ｄ投影画像は、対象に関して異なる角度から撮られ、Ｘ線イメージングデバイス１０３０から画像処理システム１０２０に伝送されうる。

いくつかの実施形態において、画像処理システム１０２０は、１または複数のプロセッサ１０２２および非一時的コンピュータ可読メモリ１０２４を備える。いくつかの実施形態では、１または複数のプロセッサは、以上に記述された様々なプロセスによって２Ｄ投影画像を操作するよう構成されていてもよい。当業者には、メモリ１０２４が、画像データ、上述の様々なプロセスを実行するための実行可能命令、または任意の他の好適なデータを格納するために使用されうることが理解されよう。いくつかの実施形態において、１または複数のプロセッサ１０２２は、マルチコアを有するシングルプロセッサ、または複数の個別のプロセッサを備えうる。画像処理システム１０２０は、上述のように、一度プロセッサ１０２２が画像の操作を完了したら、画像をディスプレイ１０１０に伝送するよう構成されている。いくつかの実施形態において、画像処理システム１０２０は、閲覧者がディスプレイ１０１０上のボタンまたは何らかの他のツールを介して画像をリクエストした際に、操作された画像をディスプレイ１０１０に伝送するよう構成されていてもよいことが、当業者には理解されよう。いくつかの他の実施形態において、画像処理システム１０２０は、画像操作プロセスが完了した後に、操作された画像をディスプレイ１０１０に自動的に伝送するよう構成されていてもよい。

さらに、ディスプレイ１０１０は、Ｘ線イメージングデバイス１０３０からのＸ線画像（すなわち、操作されていない画像）あるいは画像処理システム１０２０からの１または複数の合成歯科エックス線写真（すなわち、本明細書に記述されるプロセスによって操作されたＸ線画像）を受信するよう構成されている。ディスプレイ１０１０は、一度受信したら、受信した画像のうちの１または複数を、自動または手動による閲覧者からのリクエストに基づいて表示するよう構成されていてもよい。

本説明はまた、１または複数の多視点合成歯科エックス線写真を生成または作成するためのシステムを開示する。いくつかの実施形態において、そのようなシステムは、１または複数のプロセッサおよびメモリまたはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのコンピュータ可読媒体を備える画像処理システムと通信しているディスプレイを備えうる。いくつかの実施形態において、イメージング処理システムは、本明細書で上述した方法を実現するよう構成されていてもよい。いくつかの実施形態では、Ｘ線の撮像だけでなく、以上に論じた段階による画像の処理もまた行うシステム全体を作るように、画像処理システムを口腔内トモシンセシスデバイスまたは他のＸ線機械と併合してもよい。いくつかの実施形態において、１または複数の多視点合成歯科エックス線写真を生成するためのシステムは、口腔内トモシンセシス機械または他のＸ線機械とは別個であり離れていてもよい。

本主題は、その精神および本質的な特徴を逸脱することなく、他の形態で具現化されうる。それゆえ、記述した実施形態は、全ての点で例示的であり、限定的ではないとみなされるべきである。特定の好ましい実施形態の観点から本主題を記述したが、当業者に明らかな他の実施形態もまた、本主題の範囲内にある。

Claims (22)

1. 一続きの相互依存的な画像処理段階を使用して１または複数の多視点合成歯科エックス線写真を生成する方法であって、
   複数の２次元（２Ｄ）投影画像を生成または受信する段階と、
   前記複数の２Ｄ投影画像のそれぞれに含まれる画素値を操作する段階と、
   前記複数の２Ｄ投影画像中の利用可能な情報から３次元（３Ｄ）画像空間を再構築する段階であって、前記３Ｄ画像空間がボクセル値を有する段階と、
   前記３Ｄ画像空間内の各画像の１または複数の関心特徴を強調するように調節することのできる１または複数の調整可能な重み付けアルゴリズムを使用して、前記３Ｄ画像空間の前記ボクセル値を操作する段階と、
   前記３Ｄ画像空間内の利用可能な情報を使用して、複数の視点から複数の合成歯科エックス線写真を生成する段階と、
   前記複数の合成歯科エックス線写真のうちの１または複数を表示する段階と
   を備える方法。
2. 前記複数の合成歯科エックス線写真中の画素値を操作する段階をさらに備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記複数の２Ｄ投影画像のそれぞれに含まれる画素値を操作する段階が、
   前記３Ｄ画像空間を再構築する前に、前記複数の２Ｄ投影画像のそれぞれにおけるアーチファクト発生特徴をセグメント化する段階と、
   前記複数の２Ｄ投影画像のそれぞれについて、セグメント化された領域に、周辺画素値からの内向補間によって画素値を割り当て、それにより、前記アーチファクト発生特徴によって引き起こされるアーチファクトを低減させる段階と
   を有する、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記２Ｄ投影画像からセグメント化された前記アーチファクト発生特徴を前記合成歯科エックス線写真に再融合させる段階をさらに備える、請求項３に記載の方法。
5. 前記３Ｄ画像空間が、口腔内トモシンセシスのためにカスタマイズされた解析的または反復的再構築アルゴリズムを使用して生成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. フィルタおよび／または深層学習技法を使用して関心特徴を同定および／またはエンハンスする段階をさらに備え、関心特徴が前記３Ｄ画像空間内の歯の齲蝕または歯の破折を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記複数の合成歯科エックス線写真が、元のＸ線投影像を捕捉したものと同じ角度を描写してもしなくてもよい視座の範囲を表す、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 異なる重み付けアルゴリズムを前記３Ｄ画像空間に適用して、齲蝕または破折を含む関心特徴をエンハンスし、各重み付けアルゴリズムが多視点合成歯科エックス線写真の固有のセットを生成する、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 破折をエンハンスする段階が、画像のより高周波数の成分を強調する段階を有し、齲蝕をエンハンスする段階が、前記画像のより低周波数の成分を強調する段階を有する、請求項８に記載の方法。
10. 歯科イメージングのためにカスタマイズされたフィルタを使用して、前記複数の合成歯科エックス線写真を最適化する段階をさらに備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記３Ｄ画像空間を再構築する段階が、フィルタ補正逆投影（ＦＢＰ）、同時反復的再構築技法（ＳＩＲＴ）、同時代数的再構築技法（ＳＡＲＴ）、または最大尤度推定最大化（ＭＬＥＭ）のうちの１または複数の再構築技法を使用する段階を有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. １または複数の多視点合成歯科エックス線写真を生成する方法であって、
    対象の口内に口腔内Ｘ線検出器を位置決めする段階と、
    １または複数のＸ線源に対する前記口腔内Ｘ線検出器の位置を決定する段階と、
    前記口腔内Ｘ線検出器に対して複数の視野角から１または複数のＸ線投影像を撮像する段階と、
    前記１または複数のＸ線投影画像を１または複数のプロセッサに転送する段階と、
    前記１または複数のプロセッサにより、前記１または複数のＸ線投影画像に含まれる画素値を操作する段階と、
    前記１または複数のＸ線投影画像中の利用可能な情報から３Ｄ画像空間を再構築する段階であって、前記３Ｄ画像空間がボクセル値を有する段階と、
    前記３Ｄ画像空間における各画像中の特定の画像特徴をハイライトするように調節することのできる１または複数の調整可能な重み付けアルゴリズムを使用して、前記３Ｄ画像空間の前記ボクセル値を操作する段階と、
    前記３Ｄ画像空間内の利用可能な情報を使用して、複数の視点から複数の合成歯科エックス線写真を生成する段階と、
    前記複数の合成歯科エックス線写真のうちの１または複数を表示する段階と
    を備える方法。
13. １または複数の多視点合成歯科エックス線写真を生成するためのシステムであって、
    １または複数のプロセッサを有する画像処理システムと通信しているディスプレイを備え、
    前記画像処理システムが、
    複数の２次元（２Ｄ）投影画像を受信し、
    前記複数の２Ｄ投影画像のそれぞれに含まれる画素値を操作し、
    前記複数の２Ｄ投影画像中の利用可能な情報から３次元（３Ｄ）画像空間を再構築し、前記３Ｄ画像空間がボクセル値を有し、
    前記３Ｄ画像空間内の各画像の関心特徴を強調するように調節することのできる１または複数の調整可能な重み付けアルゴリズムを使用して、前記３Ｄ画像空間の前記ボクセル値を操作し、
    前記３Ｄ画像空間内の利用可能な情報を使用して、複数の視点から複数の合成歯科エックス線写真を生成し、
    前記複数の合成歯科エックス線写真のうちの１または複数を前記ディスプレイに表示する
    よう構成されている、システム。
14. 前記画像処理システムがさらに、
    前記３Ｄ画像空間を再構築する前に、前記複数の２Ｄ投影画像のそれぞれにおけるアーチファクト発生特徴をセグメント化し、
    前記複数の２Ｄ投影画像のそれぞれのセグメント化された領域に、周辺画素値からの内向補間によって画素値を割り当てる
    よう構成されている、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記画像処理システムがさらに、前記２Ｄ投影画像からセグメント化された前記アーチファクト発生特徴を前記合成歯科エックス線写真に再融合させるよう構成されている、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記３Ｄ画像空間が、口腔内トモシンセシスのためにカスタマイズされた解析的または反復的再構築アルゴリズムを使用して生成される、請求項１３から１５のいずれか一項に記載のシステム。
17. 前記画像処理システムがさらに、フィルタおよび／または深層学習技法を使用して、前記３Ｄ画像空間内の歯の齲蝕または歯の破折を含む関心特徴を同定および／またはエンハンスするよう構成されている、請求項１３から１６のいずれか一項に記載のシステム。
18. 前記複数の合成歯科エックス線写真が、元のＸ線投影像を捕捉したものと同じ角度を描写してもしなくてもよい視座の範囲を表す、請求項１３から１７のいずれか一項に記載のシステム。
19. 前記画像処理システムがさらに、異なる重み付けアルゴリズムを前記３Ｄ画像空間に適用して、齲蝕または破折を含む関心特徴をエンハンスするよう構成されており、各重み付けアルゴリズムが多視点合成歯科エックス線写真の固有のセットを生成する、請求項１３から１８のいずれか一項に記載のシステム。
20. 前記画像処理システムが、画像のより高周波数の成分を強調することによって破折をエンハンスするよう構成されており、
    前記画像処理システムが、画像のより低周波数の成分を強調することによって齲蝕をエンハンスするよう構成されている、
    請求項１９に記載のシステム。
21. 前記画像処理システムがさらに、歯科イメージングのためにカスタマイズされたフィルタを使用して、前記複数の合成歯科エックス線写真を最適化するよう構成されている、請求項１３から２０のいずれか一項に記載のシステム。
22. 前記画像処理システムが、フィルタ補正逆投影（ＦＢＰ）、同時反復的再構築技法（ＳＩＲＴ）、同時代数的再構築技法（ＳＡＲＴ）、または最大尤度推定最大化（ＭＬＥＭ）のうちの１または複数のフィルタ技法を使用して前記３Ｄ画像空間を再構築するよう構成されている、請求項１３から２１のいずれか一項に記載のシステム。

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