量化龋齿的方法技术

量化龋齿的方法，至少部分地在数据处理硬件上执行，该方法包含产生牙齿的数字图像，该图像包含对应于牙齿、牙龈和背景的像素区域的强度值；通过识别牙齿区域、提取可疑损害区域以及除去假肯定值而从健全牙齿区域提取损害区域；识别邻近提取的损害区域的邻近健全区域；根据该邻近健全区域中的值，对该损害区域内的牙齿组织重建强度值；以及使用重建的强度值和来自该损害区域的强度值量化该龋齿的状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及牙齿成像领域，尤其涉及龋齿的早期检测的方法和装置。更具体 地说，本专利技术涉及用于量化使用荧光和光的散射捕获的牙齿图像中的龋齿的方法和装置。
技术介绍
尽管在检测、治疗和预防技术方面已经有了进步，但是龋齿仍然是影响所有年龄 人群的普遍疾病。如果没有被适当而及时地医治的话，龋齿可能导致永久性牙齿损伤甚至 牙齿脱落。龋齿检测的传统方法包括视觉检查和用尖锐的牙齿探针器件碰触探测，经常辅以 射线照相(X射线)成像。使用这些方法的检测是有些主观的，由于许多因素而在准确度方 面改变，这些因素包括医师经验、感染点的位置、感染范围、观察条件、X射线设备和处理的 准确度以及其它因素。还有一些与传统检测技术有关的危险，包括利用碰触方法会损害虚 弱的牙齿和传播感染以及暴露到X射线辐射的危险。到了龋齿状态在视觉和碰触检查下很 明显的时候，病情一般已经在需要补牙并且如果没有及时处理的话，有可能导致牙齿脱落 的晚期。响应对改进的龋齿检测方法的需要，人们已经对不使用X射线的改进的成像技术 产生了相当大的兴趣。一种方法利用荧光，其中用高强度蓝光照射牙齿。这种技术，有时候 被称为“定量光导荧光(quantitative light-induced fluorescence, QLF)”，是基于以下 原理工作的健全的、健康的牙齿珐琅(enamel)与已经被龋齿感染损害的、去矿物质化的 (de-mineralized)的珐琅相比在来自某些波长的激励下产生更高强度的荧光。于是矿物质 损失和蓝光激励的荧光损失之间的关联被用于识别并评估牙齿的龋齿区域。对红光激励已 经发现了不同的关系，在这种光谱区域中，龋齿区域中的细菌和细菌副产品比健康区域更 明显地吸收并发出荧光。申请人:注意到了与龋齿的光学检测有关的一些参考资料。专利号为4，515，476的美国专利(Ingmar)描述了使用激光来提供产生某种其它 波长的荧光以定位龋齿区域的激励能量。专利号为6，231，338的美国专利(de Josselin de Jong等人)描绘了用于使用 荧光检测识别龋齿的成像装置。公开号为2004/0240716的美国专利申请(de Josselin de Jong等人)描绘了用 于对从发荧光的组织获得的图像进行改进的图像分析的方法。专利号为4，479，499的美国专利(Alfano)描绘了根据牙齿结构的半透明特性使 用透射检测龋齿的方法。在使用荧光特性进行牙齿成像的产品中，有一种是来自荷兰阿姆斯特丹的检查研 究系统BV(lnspektor Research Systems BV)的QLF临床系统(QLF Clinical System)。来 自美国伊利诺斯州苏黎士湖(Lake Zurich, Illinois,USA)的Kavo牙齿公司(Kavo dental Corporation)白勺 Diagnodent ■光t禹齿贝Ij辅助(Diagnodent Laser Caries DetectionAid)通过在红光照射下监视细菌副产品的荧光强度而检测龋齿活动。公开号为2004/0202356的美国专利申请(Stookey等人)描述了荧光的光谱变化 的数学处理，以改进的准确度检测不同阶段的龋齿。意识到使用光谱荧光测量时早期检测 的困难，Stookey等人的'2356专利申请描述了增强得到的光谱值、实现适于获得荧光图 像的照相机的频谱响应的光谱数据的转换的方法。尽管所描述的方法和装置意在是非侵入性的、非离子化的龋齿检测成像方法，然 而仍然有改进空间。使用荧光成像的现有技术的一个公认缺点跟图像对比度有关。诸如 QLF的荧光产生技术所提供的图像由于健康和感染区域之间相对较差的对比度可能难以评 估。如同Stookey等人的'2356专利申请所指出的，初期龋齿的光谱和强度变化可能是非 常细微的，使得非疾病性的牙表面不规则与初期龋齿难以区分。总之，已经意识到，使用荧光技术，得到的图像对比度对应于状态的严重程度。使 用这些技术对龋齿准确识别经常要求该状态在较晚的阶段(在初期或早期龋齿后)，因为 龋齿和健全牙齿的结构之间的荧光差异对于早期阶段的龋齿是非常小的。在这样的情况 下，使用荧光技术的检测准确度可能没有表现出相对传统方法的明显进步。因为这个缺点， 荧光效应的使用显得有一些实际限制，这阻止了初期龋齿的准确诊断。因此，龋齿状态可能 直到更严重(例如，需要补牙)时才被发现。很早期阶段的龋齿检测是预防牙科学特别感兴趣的。如同早前提到的，传统方法 一般不能检测到在状态可逆的阶段的龋齿。作为一般经验，初期龋齿是还没有实质上穿透 到牙齿珐琅中的损害。如果这种龋齿损害在它威胁到牙齿的牙本质部分之前就可以被识别 的话，可以经常进行矿物质补充(remineralization)，而逆转早期损伤并避免补牙的需要。 然而，更后期的龋齿变得越来越更难以治疗，通常经常需要某种形式的补牙或者其它形式 的介入(intervention)。为了利用非侵入式牙齿技术来预防龋齿，必需在一开始就检测出龋齿。在许多情 况下，如同在Stookey等人的'2356专利公开文本中承认的一样，已经发现使用诸如QLF 的现有的荧光成像技术难以实现这种水平的检测。因此，早期龋齿一直没有能被发现，从而 到了获得肯定的(positive)检测的时候，使用低成本预防措施进行逆转的时机可能就丧失。在公开号为2008/0056551的共同转让的美国专利申请中，使用利用牙齿的反射 图像和荧光图像两者的方法和装置来检测龋齿。它对初期龋齿利用观察到的反向散射 (back-scattering)，或反射，并结合荧光效应，来提供检测龋齿的改进的牙齿成像技术。这 种技术，被称为具有反射增强的荧光成像(FIRE)，有助于增加图像相对于以前的方式的对 比度，并使得检测处于预防措施有可能有效的阶段的初期龋齿成为可能。有利地，与使用只 测量荧光的现有的荧光方式所呈现的相比，FIRE检测在龋齿感染的更早期阶段可以准确。 该申请描述了产生FIRE图像的降速变换(downshifting)方法。名称为“METHOD FOR DETECTION OF CARIES(检测龋齿的方法)”的共同转让的 同时待审的PCT/CN2009/000078描述了用于产生具有对照明度的变化有更低的灵敏度的 FIRE图像的形态学方法。基于诸如荧光图像的牙齿的数字图像的龋齿的量化提供了有关损害区域的严重 度的数字信息并且可以帮助牙科医生制定并执行治疗计划。对于牙医来说，它可能是龋齿的纵向监视的有用工具以便观察每个损害区域随时间的演变。公开号为2004/0240716的 美国专利申请已经揭示了一些用于龋齿量化的方法；然而，所揭示的方法通常要求由用户 从图像的健全牙齿区域中人工提取损害区域，且它们是基于只有荧光的图像的。从图像中 人工提取损害区域提出两个问题。首先，提取过程慢，需要用户在图像上进行许多次鼠标点 击或划线以指明损害区域的边界。其次，人工提取就用户而言要求相当多的龋齿诊断经验， 而且通常是主观的。另外，只有荧光的图像以相对低的对比度显示初期龋齿，进一步增加了 人工损害提取过程的困难。因此，在所揭示的方法中，最多只实现了折衷的龋齿量化结果。因此，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
量化龋齿的方法，至少部分地在数据处理硬件上执行，该方法包含：产生牙齿的数字图像，该图像包含对应于该牙齿、牙龈和背景的像素区域的强度值；通过识别牙齿区域、提取可疑损害区域以及除去假肯定值而从牙齿的健全区域提取损害区域；识别邻近提取的损害区域的邻近健全区域；根据该邻近健全区域中的值，对该损害区域内的牙齿组织重建强度值；以及使用重建的强度值和来自该损害区域的强度值量化该龋齿的状态。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：L潘，J严，W王，L施，VC黄，
申请(专利权)人：卡尔斯特里姆保健公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]