CN113164153B - 用于生成2d全景图像的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于产生口腔(6)的2D全景图像的方法，包括以下步骤：A)提供在包括辐射源(2)和电子图像传感器(3)的记录单元在给定位置绕口腔(6)的至少部分旋转期间获取的多个投影图像；B)使用具有重建参数的计算规则从所述多个投影图像计算包括至少一个解剖特征的图像；C)提供所述至少一个解剖特征的模型，该模型在图像中的目标位置中描述所述至少一个解剖特征；D)在计算出的图像中识别所述至少一个解剖特征；E)通过应用度量来确定计算出的图像中的所述至少一个识别出的解剖特征的实际位置与模型中的所述至少一个解剖特征的目标位置之间的偏差；F)改变重建参数中的至少一个并使用计算规则和至少部分改变的重建参数来重新计算示出所述至少一个解剖特征的图像的至少一部分，或者改变像素变换并将像素变换应用于计算出的图像的示出所述至少一个解剖特征的至少一部分，以便至少重新计算图像的这个部分；G)从重新计算出的图像得出2D全景图像；以及H)输出2D全景图像。

Description

用于生成2D全景图像的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于生成口腔的2D全景图像的方法，该方法包括以下步骤

A)提供在包括辐射源和电子图像传感器的记录单元在给定位置绕口腔的至少部分旋转期间获取的多个投影图像，以及

B)使用具有重建参数的计算规则从多个投影图像计算包括至少一个解剖特征的图像。

本发明还涉及一种用于产生口腔的2D全景图像的装置，该装置包括具有辐射源和电子图像传感器的记录单元，以及可操作地连接到记录单元的计算机。计算机被配置为执行根据本发明的方法。

背景技术

在牙科诊断放射学领域，常常有必要产生整个口腔的X射线图像，包括颌骨和嵌入在其中的牙齿。为此目的，包括口腔的患者的头部以包括辐射源和电子图像传感器的记录单元可以绕患者的所述头部旋转的方式被布置，从而以多个角度获取下颌骨和/或上颌骨的多个牙弓的多个投影图像。如果使用包括像素的矩阵状布置的电子图像传感器执行获取，那么可以从这多个记录的投影图像中计算出2D全景图像。然后，这个2D全景图像以二维展开视图清晰地描绘了牙弓的所选择的弧形切片。

从多个投影图像进行的2D全景图像的计算遵循使用重建参数的计算规则或算法。一方面，重建参数描述了每个单独投影的几何映射，即，记录几何形状。此外，在2D全景图像的计算期间由用户或者甚至自动地选择的要计算的2D全景图像的成像特性可以被定义，并且可选地还经由重建参数被改变。其一个示例是自动选择在2D全景图像中清晰表示的牙弓内的弯曲切片。由此在口腔位于目标位置的假设下定义初始成像特性。

但是，在实践中，常常不是这种情况。虽然人员经过很好训练，但是口腔的期望目标位置与实际实现的给定位置之间或多或少地存在着显著的偏差。患者还可能在记录期间移动，以使得在获取投影期间的给定位置与目标位置之间的差异也会在投影之间改变。

已经示出，除其它事项外，对2D全景图像的诊断评估还取决于在记录单元绕口腔旋转期间口腔相对于辐射源或图像传感器的位置和朝向。在相对于理想位置和朝向错误定位的口腔的2D全景图像中，可能无法将牙列的病理特征与由错误定位造成的2D全景图像的特征区分开。因此，与理想位置和朝向的偏差会导致不可能基于计算出的2D全景图像进行诊断的情况；或者仅适用于经验丰富的诊断师的情况。

相反，与2D全景图像中错误定位的口腔的呈现相比，本发明的目的是提供一种促进诊断的方法。本发明的另一个目的是提供一种在获取投影图像期间与口腔相对于记录单元的位置和朝向无关的、促进诊断的方法。

发明内容

通过一种用于生成口腔的2D全景图像的方法来实现上面提到的目的中的至少一个，该方法包括以下步骤：

A)提供在包括辐射源和电子图像传感器的记录单元在给定位置绕口腔的至少部分旋转期间获取的多个投影图像，

B)使用具有重建参数的计算规则从多个投影图像计算包括至少一个解剖特征的图像，

C)提供至少一个解剖特征的模型，该模型在图像中的目标位置中描述至少一个解剖特征，

D)在计算出的图像中识别至少一个解剖特征，

E)通过应用度量来确定计算出的图像中的至少一个识别出的解剖特征的实际位置与模型中的至少一个解剖特征的目标位置之间的偏差，

F)改变重建参数中的至少一个并使用计算规则和至少部分改变的重建参数来重新计算示出至少一个解剖特征的图像的至少一部分，或者将像素变换应用于计算出的图像的示出至少一个解剖特征的至少一部分，以便至少重新计算图像的至少这个部分，

G)从重新计算出的图像得出2D全景图像，以及

H)输出2D全景图像。

最初，将提供多个投影图像理解为仅意味着将投影图像以数据的形式递送以进行进一步处理，例如，递送到实现根据本发明的方法的计算机。

但是，在一个实施例中，提供多个投影图像包括在记录单元绕口腔的至少部分旋转期间获取所述多个投影图像。

不用说，至少在本发明的一个实施例中，辐射源在记录单元的操作期间产生X射线辐射，并且图像传感器是用于所述X射线辐射的传感器。

这种电子图像传感器可以包括例如CCD或CMOS检测器，其中，在CCD或CMOS检测器前面的闪烁层中，X射线辐射被转换成检测器对其敏感的波长范围内的电磁辐射。另一方面，这种电子图像传感器也可以是直接转换检测器，其中X射线辐射被直接转换成电信号。在本发明的一个实施例中，图像传感器是所谓的全帧传感器，其中，在一个时间点，传感器的所有像素同时被曝光，然后整体被读取。在本发明的一个实施例中，图像传感器的各个像素以矩阵状方式布置。

在包括辐射源和图像传感器的记录单元围绕口腔的至少一部分期间，产生在多个辐射穿透方向上描绘口腔的多个投影图像，并且每个投影优选地以原始数据的形式存储。

直到获取投影图像之后并且可能显著更晚才能从投影图像生成实际的2D全景图像。在本申请中也称为全景层的牙弓的清晰的弯曲切片被数学地映射在图像的平面中。

在步骤F)中改变一个或多个重建参数或应用像素变换不仅允许选择和改变清晰层(即，在2D全景图像中被清晰成像的图像平面)的位置，而且还允许在计算出的2D全景图像中描绘口腔或其个体元素(诸如牙齿、上颌骨和下颌骨)的位置。

在本申请的上下文中，头部(即，口腔和位于其中的元素)的给定位置总是被理解为头部相对于记录单元的位置和朝向。另一方面，解剖特征的实际位置是指所述解剖特征在计算出的图像中的真实位置。目标位置是指期望位置，即，在计算出的图像中要实现的解剖特征的位置。

原则上，期望以口腔相对于记录单元的最优位置从口腔的投影图像生成所有2D全景图像。但是，由于给定位置与对于诊断是理想的患者头部以及因此具有颌骨的口腔的位置的偏差总是存在，因此本发明提出了改变至少一个解剖特征的位置，并在所显示的2D全景图像中显示整个口腔及其元素，因此所显示的2D全景图像中的呈现与期望的呈现对应。

为了在2D全景图像中实现期望的呈现，首先根据计算规则利用重建参数从多个投影图像计算具有至少一个解剖特征的图像，并且通过应用度量来计算图像中识别出的至少一个解剖特征的实际位置与模型所描述的至少一个解剖特征的目标位置之间的偏差。不用说，这个偏差等同于相关性，其描述计算出的图像中的解剖特征与模型中的解剖特征之间的一致性程度。

对于本发明，在输出2D全景图像之前的步骤中计算出并用于后续计算的图像最初是否是2D图像(例如，2D全景图像)、3D图像(例如，3D体积)或图像数据形式的抽象图像描述并不重要。

在通过应用度量确定计算出的图像中的至少一个解剖特征的实际位置与模型中的所述解剖特征的目标位置之间的偏差之后，图像中的至少一个解剖特征的实际位置被改变。

根据本发明，对于在计算出的图像中的至少一个解剖特征的实际位置的这种改变，存在两个选项。

第一个选项是，在一个实施例中，可以改变重建参数中的至少一个，以便改变计算出的图像中的至少一个解剖特征的实际位置，其中然后利用至少部分变化的重建参数根据计算规则执行图像的至少部分重新计算。

第二个选项是，在一个实施例中，为了改变计算出的图像中的至少一个解剖特征的位置，可以改变像素变换，然后将其应用于计算出的图像的至少一部分，使得重新计算图像的至少这个部分。

在第一变体中，从一开始就在至少一个重建参数的变化之后根据投影图像重新计算图像，而在第二变体中，将步骤B)中计算出的图像用作计算的起点，并通过应用局部或全局像素变换来改变。

在一个实施例中，这种像素变换是局部和/或全局图像变形或图像失真，常常也称为图像翘曲(warping)。特别地，在这种像素变换中对像素进行插值，从而不能改善图像质量。反过来，像素变换的应用使其它成像特性完全不受影响。

不用说，在一个实施例中，预定义了初始像素变换，例如，每个像素在其自身上的成像(如果在实际位置与目标位置之间没有偏差，那么将使用该成像)，并且随着确定的偏差而变化。

根据本发明的方法也可以被描述为在投影图像中口腔的给定位置与由模型定义的最优目标位置之间的偏差的校正，所述给定位置由记录几何形状确定。在每种情况下，基于至少一个解剖特征(其可以在计算出的图像中被识别并且还可以由模型描述)来确定分别计算出的图像中的实际位置与由模型定义的目标位置之间的偏差。

在一个实施例中，在步骤E)中确定偏差就足够了，然后，利用至少一个重建参数的单一变化或者利用像素变换的单一变化并在步骤F)中应用变化的像素变换，导致图像以及2D全景图像，其中解剖特征及口腔的实际位置在所显示的2D全景图像中与目标位置基本对应。

但是，在本发明的一个实施例中，借助于迭代来优化计算出的图像中的至少一个解剖特征的实际位置与模型中所述解剖特征的目标位置之间的偏差。为此，在一个实施例中，根据本发明的方法在步骤F)之后和步骤G)之前包括以下步骤。

I)通过应用度量重新确定计算出的图像中的至少一个识别出的解剖特征的实际位置与模型中的至少一个解剖特征的目标位置之间的偏差，

J)重复步骤F)和I)，直到确定的偏差小于指定的阈值为止，以及

K)如果没有在步骤F)中重新计算整个图像，那么使用至少部分改变的重建参数或将至少一个像素变换应用于尚未在步骤F)中重新计算的图像的至少一部分来重新计算在步骤F)中尚未重新计算的图像的至少一部分。

在本申请的上下文中，模型是指对头部的一个或多个解剖特征的描述，与完整图像相比，模型是抽象的，即，简化的。度量的确定比在例如不同时间获取的两个完整图像的比较显著更快，该度量表征计算出的图像与模型中解剖特征的描述之间的偏差。

在本发明的一个实施例中，除了对一个或多个解剖特征的描述之外，模型还可以描述其它元件，但是这些元件不用于确定偏差。

在一个实施例中，特别地，可以通过分别基于多个投影图像从多个图像(特别是2D全景图像)的计算来提取模型。在另一个实施例中，模型基于用户指定的定义。

在一个实施例中，模型的数据量小于计算出的图像(优选地2D全景图像)的数据量。在另一个实施例中，模型描述具有第一数量的像素的至少一个解剖特征，其中计算出的图像，特别是2D全景图像，包括第二数量的像素，并且其中像素的第一数量可以小于像素的第二数量。

在这样做时，模型可选地在2D描述或3D描述中描述解剖特征。如果在模型中以3D描述的形式描述解剖特征，但在用于确定度量的方法的一个实施例中的步骤E)以及，如果适用的话，步骤I)中计算出的图像是2D图像，那么首先根据表示至少一个解剖特征的2D投影的3D描述来计算2D描述，其与理想2D全景图像中至少一个解剖特征的呈现对应。

在一个实施例中，在步骤F)中改变了至少一个重建参数之后，可以重新计算整个图像，以再次将这样计算出的图像与模型进行比较，或者仅重新计算图像的示出至少一个解剖特征的那部分。在第二种情况下，仅在至少一个重建参数被优化以使得计算出的图像中的至少一个解剖特征的实际位置与模型指定的目标位置之间的偏差的度量被优化之后才利用优化的重建参数来重新计算步骤F)中尚未计算的图像的至少一部分。

在步骤F)中，可以类似地将像素变换或者应用于完整的计算出的图像，以使整个图像改变，或者可以仅将像素变换应用于图像中示出至少一个解剖特征的那部分。像素变换不应用于步骤B)中计算出的整个图像，或者应用于步骤F)中最初未进行(一个或多个)像素变换的来自步骤B)的图像的至少一部分，直到计算出的图像中的至少一个解剖特征的实际位置与模型指定的目标位置之间的偏差的度量被优化为止。

在一个实施例中，计算规则的重建参数既描述在获取投影图像期间的记录几何形状又描述计算出的图像的期望成像特性。

在本发明的一个实施例中，记录几何形状由辐射源、图像传感器、口腔以及这些元素彼此之间的相对布置来确定。在本发明的一个实施例中，成像特性包括图像中的解剖特征和/或口腔的实际位置、在所显示的2D全景图像中清晰成像的层的位置、辐射穿透角和在所显示的2D全景图像中清晰或基本清晰成像的层的厚度。与解剖特征或口腔的位置不同的成像特性在本申请的上下文中也被称为另外的成像特性。

在本发明的一个实施例中，在步骤F)中改变的至少一个重建参数描述了用于口腔或头部相对于记录单元的旋转和/或平移的坐标变换的变换参数。

不用说，可以使用用于图像分析和差异分析的合适过程来确定在步骤D)中计算出的图像中识别出的至少一个解剖特征与模型中的特征之间的偏差。合适的距离度量(例如，计算出的图像与模型中的参考点之间的所有欧几里得距离的总和)可以被用作度量。

在步骤F)中像素变换的应用或至少一个重建参数的变化可以由用户手动地或借助于自动优化方法来执行。

在一个实施例中，通过使用现有技术中已知的优化方法(例如，蛮力)来执行偏差的优化。

用于计算图像的计算规则包括多个重建参数。在一个实施例中，计算规则被设计为使得步骤F)中至少一个重建参数的变化留下与口腔位置不同的至少一个另外的成像特性，但是优选地，分别计算出的图像和步骤H)中显示的2D全景图像的所有其它成像特性与基本不变的口腔的位置不同。

在一个实施例中，从在2D全景图像中清晰成像的层的位置，辐射穿透角和在2D全景层中清晰或基本清晰成像的层的厚度中选择不受至少一个重建参数的变化影响的所显示的2D全景图像的至少一个另外的成像特性。

如果已知各个投影图像的记录几何形状的定义(例如，以系统矩阵的形式)，那么有可能通过改变至少一个重建参数，但优选地是多个重建参数，来彼此独立地改变和优化口腔的位置和另外的成像特性。系统矩阵允许解释3D空间中的数据，因此还描述成像参数之间的相关性。计算所基于的口腔的假设位置基本上变化，直到解剖特征的模型与要显示的2D全景图像中的解剖特征的呈现之间的差异最小为止。对于图像的每次重新计算，改变用于修改位置的重建参数以及，如果适用的话，至少一个另外的成像特性，并且如果系统矩阵是已知的，那么同样可以确定重建参数。

在一个实施例中，同时调整或校正口腔的位置和另外的成像特性中的至少一个。

在本发明的一个实施例中，在步骤F)中改变重建参数不仅导致计算所基于的口腔的假设位置的改变，而且同时还导致至少一个另外的成像特性(例如清晰描绘的层的位置)的改变。

因此，例如在一个实施例中，可用于计算图像的各个像素的各个投影图像的辐射穿透角范围是为计算而选择的清晰层的位置和物理记录几何形状的函数。

图像的各个像素的计算所基于的相应辐射穿透角可以在最大辐射穿透角内变化，其由记录几何形状局部定义，作为给定数据的函数。

但是，2D全景图像的像素的局部层厚度进而是为计算2D全景图像的这个像素而选择的底层投影图像的辐射穿透角的函数。被选择用来计算2D全景图像的像素的投影图像的辐射穿透角越小，计算出的像素中得到的层厚度越大。

因此，2D全景图像中清晰层的位置的选择还间接地影响相应像素中的局部层厚度。

因此，在一个实施例中，选择计算规则，使得类似于图像失真的校正，至少一个重建参数的改变基本上不影响任何另外的成像特性。

在一个实施例中，通过附加地改变至少一个另外的重构参数来基本上补偿对至少一个另外的成像特性的改变。换句话说，重建参数的优化可以导致对另外的成像特性的不期望的改变。这可以通过改变对解剖特征的图像没有影响或几乎没有影响的重建参数来基本上抵消。

在本申请的上下文中，除了非常具体的解剖结构之外，术语“解剖特征”还包括这样的图像结构或图像区域，其包括可以归因于具有所记录的口腔的头部的解剖结构的图像结构，但是其中身体的一个或多个部位的位置、朝向、形状或对称性不能明确地被识别为生成图像结构。在本申请的上下文中形成解剖特征的这种图像结构的一个示例是在口腔的每个图像中可再现地出现的阴影的形状。

在一个实施例中，在本申请的上下文中，术语“解剖特征”还包括人造的但永久地附接到人体的结构，诸如植入物或冠。

虽然实施例中的解剖特征可以归因于口腔的元素，但是一个实施例中的解剖特征也可以归因于包围口腔或脊柱的头部的元素。

在本发明的一个实施例中，解剖特征选自牙齿、颞下颌关节、上牙膛、脊柱的至少一个元素(例如椎骨或椎间盘)、锁骨和/或骨头的位置和/或朝向和/或形状和/或对称性。

在一个示例中，解剖特征是口腔的上牙膛的形状，其中，在口腔相对于记录单元的最优位置，所述上牙膛在2D全景图像中表现出具有基本水平剖面的对称形状。另一方面，例如，在计算出的2D全景图像中，头部的背侧倾斜会导致上牙膛看起来像山墙状的屋顶。

在一个实施例中，在本申请的上下文中，上颌和/或下颌的牙齿的剖面用作解剖特征。在口腔相对于记录单元的最优位置的情况下，牙齿表现出略微的微笑。换句话说，上颌的牙齿的剖面导致略微凸出的弯曲形状，而下颌的牙齿的剖面导致略微凹入的弯曲形状。另一方面，头部的背面倾斜具有以下效果：上颌的牙齿具有略微凹入的剖面，而下颌的牙齿具有略微凸出的剖面。

前牙的根部的剖面也可以被视为解剖特征。在口腔相对于记录单元的最优位置，前牙的根部相对于与记录单元的旋转轴平行的垂直线具有最大的倾斜度。

特别地，骨骼结构常常左右对称地定位在头部中。在最优放置的口腔的2D全景图像中，头部的骨骼结构也被对称地成像。可以将这种知识结合到解剖模型中，并且被用于识别相对于位置优化的重建参数或优化位置的像素变换。头部以及因此口腔的最优位置的这种对称骨结构的示例是颞下颌关节、颌骨、上牙膛骨和眼窝。椎体的位置也允许推断口腔的位置。

在口腔的最优位置，例如，颞下颌关节的投影在全景图像中应当是水平对称的。颞下颌关节的图像的位置和尺寸允许推断头部或口腔的位置。

在根据本发明的方法的一个实施例中，

在步骤D)中，在计算出的图像的第一区段中识别出至少一个解剖特征，并且在第二区段中识别出至少一个解剖特征，

在步骤E)中，通过应用度量来确定在第一区段中识别出的至少一个解剖特征与该至少一个解剖特征的模型之间的偏差，并且通过应用度量来确定在第二区段中识别出的至少一个解剖特征与该至少一个解剖特征的模型之间的偏差，

在步骤F)中，使用于计算出的图像的第一区段的至少一个重建参数和用于第二区段的至少一个重建参数彼此分开变化，

在步骤I)中，再次通过应用度量来确定第一区段中的至少一个识别出的解剖特征与模型之间的偏差，并且再次通过应用度量来确定第二区段中的至少一个识别出的解剖特征与模型之间的偏差，以及

在步骤J)中，重复步骤F)和I)，直到分别确定的偏差小于指定的阈值为止。

对于第一区段和第二区段，可以改变相同的重建参数，或部分或完全不同的重建参数。

除其它事项外，这种实施例适合于在记录单元的旋转期间校正口腔的位置的变化，使得所显示的2D全景图像看起来好像是使用口腔的单个、优化的并且静止的位置获取的底层投影图像。在这种实施例中，然后，计算出的图像的第一区段和第二区段在牙弓的剖面的方向上或在记录单元的旋转方向上(即，在牙弓的水平剖面的方向上)直接或间接地彼此相邻，使得第一区段和第二区段在获取相应的底层投影图像期间与不同的时间点对应。不用说，这种实施例不限于两个区段，而是特别适合于多个区段。这种实施例特别地不限于彼此直接相邻的第一和第二区段。

对于全景图像的各个区段，分别改变至少一个重建参数，直到计算出的图像的第一区段中的解剖特征的实际位置与模型中该特征的目标位置之间的偏差的量度以及计算出的图像的第二区段中的解剖特征的实际位置与模型中该特征的目标位置之间的偏差的量度被优化为止。

在本发明的另一个实施例中，计算出的图像的第一区段是上部区段，其包括上颌的至少一部分，而计算出的图像的第二区段是下部区段，其包括下颌的至少一部分。因此，由于咬合引起的上颌和下颌的不同位置可以被彼此独立地校正。此外，在彼此独立地获取投影图像期间校正下颌相对于上颌的移动是可能的。

在一个实施例中，上部区段包括整个上颌，而下部区段包括整个下颌。

根据本发明的方法的目的是通过使用所显示的2D全景图像的优化计算来考虑在获取投影图像期间患者头部的错误定位，从而获得促进诊断的2D全景图像。特别是促进与全景层图像的比较，该全景层图像基于事先或之后发生的投影图像的获取。

但是，在计算全景层图像期间所描述的位置的校正也可能对图像质量具有局部和/或整体负面影响。在校正的第一变体中，这是由于以下事实：在获取投影图像时将辐射源和图像传感器调整到口腔的目标位置，并且与目标位置的任何偏差导致图像质量的恶化。但是，在仅有小偏差的情况下，这几乎是注意不到的。但是，如果偏差变得太大，那么图像质量显著下降。在第二变体中，局部图像质量的潜在恶化是像素变换的结果。

存在用户将不再充分注意正确放置患者的位置的附加风险，因为他依赖于对根据本发明的方法显示的2D全景图像的呈现的校正。由于图像质量仍然良好且偏差较小，因此用户也不知道定位不是最优的。因此，可能要求更复杂和更大的校正，然后这对图像质量产生越来越大的影响。为了避免这种情况，在本发明的一个实施例中，一种用于改变至少一个重建参数的措施，优选地具有关于变化的方向、量和/或类型的指示(即，用于对所执行的口腔位置的校正的措施)与2D全景图像一起显示。因此，用户接收关于所用装置内的口腔位置的良好程度的反馈。

在另一个实施例中，例如在投影图像的获取期间由于位置的改变而已经进行了校正的图像区域在所显示的2D全景图像本身中被标记或加亮。这种突出显示可以例如通过对应图像区域的着色来实现。该标记还可以示出所执行的校正的测量。例如，红色着色可以表示其中必要的校正太大以至于无法再实现期望的图像质量的区域；而黄色着色可以表示其中已经执行校正但图像质量仍然可接受的区域。

不用说，如果在步骤F)或K)中计算出的图像已经是2D全景图像，那么在步骤G)中推导2D全景图像是一个微不足道的操作，其不要求任何进一步的计算。但是，例如，如果在步骤F)或K)中计算出的图像是3D图像，那么必须在步骤G)中根据所述3D图像来计算2D全景图像。

在一个实施例中，在步骤H)中输出2D全景图像包括将描述2D全景图像的数据集递送到例如显示器或另外的数据处理设备。

通过使用软件控制的数据处理设备(即，计算机)，可以至少部分地实现根据本发明的方法的上述实施例。因此，明显的是，提供用于在计算机上执行的这种软件控制的计算机程序以及其上存储这种计算机程序的存储介质被认为是本发明的方面。

上面提到的目的中的至少一个还通过一种用于产生口腔的2D全景图像的装置来实现，该装置包括：

记录单元，其具有辐射源和电子图像传感器，其中记录单元被配置和设计为使得在记录单元在给定位置绕口腔至少部分旋转期间可以获取多个投影图像，

以及计算机，

其中计算机可操作地连接到图像传感器，使得所述计算机从图像传感器接收多个投影图像，并且其中计算机被配置为使得计算机执行步骤

A)从记录单元接收多个投影图像，

B)使用具有重建参数的计算规则根据多个投影图像计算包括至少一个解剖特征的图像，

C)提供所述至少一个解剖特征的模型，该模型描述图像中目标位置的所述至少一个解剖特征，

D)在计算出的图像中识别所述至少一个解剖特征，

E)通过应用度量来确定计算出的图像中的所述至少一个识别出的解剖特征的实际位置与模型中的所述至少一个解剖特征的目标位置之间的偏差，

F)改变重建参数中的至少一个并使用计算规则和至少部分变化的重建参数重新计算示出所述至少一个解剖特征的图像的至少一部分，或

改变像素变换并将像素变换应用于计算出的图像的示出所述至少一个解剖特征的至少一部分，以便重新计算图像的至少这个部分，

G)从重新计算出的图像导出2D全景图像；以及

H)输出2D全景图像。

在先前已经相对于方法描述了本发明的方面的程度上，所述方面也适用于用于产生口腔的2D全景图像的对应装置。就利用根据本发明的装置执行该方法而言，所述装置包括用于该目的的适当设备。

附图说明

借助于以下对实施例以及相关附图的讨论，本发明的其它优点、特征和可能的应用将变得清晰。

图1是根据本发明的一个实施例的用于产生2D全景图像的装置的水平示意性截面图。

图2是图1的装置的示意性前视图。

图3a)至3c)是针对患者口腔的不同位置的2D X射线全景图像的示意图。

图4是包括一系列解剖特征的口腔的2D X射线全景图像的示意图。

图5a)是当患者的头部背向倾斜时在2D X射线全景图像中的图4的软上牙膛的示意图。

图5b)是具有经校正的头部倾斜度的软上牙膛的2D X射线全景图像的示意图。

图6a)是当患者的头部背向倾斜时在2D X射线全景图像中上颌和下颌的牙齿和骨骼剖面的示意图。

图6b)是具有经校正的头部倾斜度的图6a)的牙齿和骨骼剖面的2D X射线全景图像的示意图。

图7a)是头部横向倾斜时颞下颌关节的2D X射线全景图像的示意图。

图7b)是具有经校正的头部倾斜度的颞下颌关节的2D X射线全景图像的示意图。

具体实施方式

附图中完全相同的元件用完全相同的附图标记来标记。

图1示出了根据本发明的用于产生2D全景图像的装置1的示意性水平横截面图。图2以正面图示出了相同的装置1。装置1基本上包括用于X射线辐射的源2和用于所述X射线辐射的电子图像传感器3。在本发明的上下文中，源2和图像传感器3一起形成记录单元。传感器3经由对应的数据接口连接到计算机4，计算机4根据由传感器3获取的投影图像来计算2D全景图像。

在记录患者的头部5(即，他的口腔6)期间，源2和传感器3沿着预定义的弯曲路径旋转。由此，源2和传感器3分别位于头部5的相对侧，因此从源2到传感器3的X射线辐射透射通过头部5。传感器3沿着旋转路径7从多个角度位置检测由头部5从源2发射的X射线辐射，从而在旋转之后，多个投影图像作为原始数据可供计算机4用于2D X射线全景层图像的计算。在本申请的上下文中，源2、传感器3和口腔6的所描绘的布置以及预定的旋转路径7确定了记录几何形状。

图3a)至3c)示意性地示出了三个2D全景X射线层图像，从这些图像可以在获取多个投影图像期间根据头部5相对于源2和传感器3的位置看到口腔6的图像及其元素在全景图像中的依赖性。

图3a)示出了全景图像，其中头部倾斜度(即，朝向)和头部位置(即，头部的位置)都偏离了最优位置。另一方面，图3b)的全景图像基于最优头部位置，但是头部仍处于倾斜状态。在图3c)的全景图像中，头部位置和头部倾斜度都被优化。

现在，本发明的目的是获得优化的全景层图像，如图3c)的示例中那样，该图像示出了用于优化的头部位置和头部倾斜度的颌骨和牙齿。但是，这与实际的头部倾斜度和头部位置(即，在使用源2和传感器3生成投影图像期间头部的给定位置)无关，因此与记录几何形状无关。

因此，必须确定第一计算出的2D全景图像中的实际位置与最优位置(即，目标位置)的偏差，然后必须通过改变计算规则中的至少一个重建参数来计算经校正的2D全景图像。经校正的2D全景图像最终应当看起来像是图3c)的示意图的良好近似。

在其以图像，特别是2D全景图像的呈现中，头部5的特定解剖特征可以允许在获取多个投影图像期间得出关于头部5的给定位置的推论，以及得出关于在计算出的图像中头部或口腔的所描绘的实际位置的推论。图4示意性地示出了口腔的全景图像，其中口腔6相对于头部倾斜度和头部位置被最优地定位。可以被用于确定在获取投影图像期间所述最优目标位置与实际位置之间的偏差的可能特征是软上牙膛8的形状和对称性、颌骨9和牙齿10的牙齿和骨骼剖面以及颞下颌关节11、12的布置和对称性。

模型现在可以在呈现最优图像，特别是最优2D全景图像时描述这些解剖特征8、9、10、11、12中一个或多个的形状和对称性。这个模型定义了所选择的解剖特征的目标位置，以及因此口腔6的目标位置。由于模型必须仅包含一个或多个解剖特征的简化呈现，而不是口腔6的完整2D全景图像，因此这个模型所包括的数据量要比完整2D全景图像少得多。这减少了确定计算出的图像与模型之间的偏差所需的时间。

为了识别错误定位(即，在获取多个投影图像期间头部5的给定位置与目标位置的偏差)，在计算2D全景图像时，首先将计算出的2D全景图像与模型进行比较，然后改变至少一个重建参数，直到计算出的2D全景图像中的解剖特征在很大程度上与模型中所描述的所述特征的形状和位置对应为止。

图5a)和b)中示出了软上牙膛8的示例。在根据多个投影图像对2D全景图像进行首次计算之后，在图5a)的呈现中，软上牙膛8'看起来像是稍微倾斜的山墙屋顶。与模型的比较表明，在获取多个投影图像期间的给定位置是头部的背面倾斜。改变对计算出的图像中的实际位置负责的重建参数，然后重新计算2D全景图像。执行这个迭代，直到模型与二维全景图像中的软上牙膛8的呈现之间的偏差小于预定阈值为止。因此，在理想化的视图中，图5b)既示出了模型中软上牙膛8的呈现，又示出了经校正的2D全景图像中软上牙膛8的呈现，从中已经移除了在获取多个投影图像期间头部5的错误定位。

图6a)和b)示出了基于模型的对应校正，该模型使用颌骨9和牙齿的剖面作为用于校正的解剖特征。在2D全景图像的计算之后，上颌骨9'和容纳在其中的牙齿10'示出凹形剖面。另一方面，下颌骨和容纳在其中的牙齿的剖面是凸形的。与模型的比较表明，在这里，在获取多个投影图像期间，头部也是背侧倾斜的。改变负责该位置的重建参数，然后重新计算2D全景图像。执行这个迭代，直到模型与2D全景图像中颌骨和牙齿剖面的表示之间的偏差最小为止。因此，在理想化的视图中，图6b)示出了模型的牙齿和骨骼剖面以及经校正的2D全景图像中的牙齿和骨骼剖面，已经从中移除了在获取多个投影图像期间头部5的错误定位。

图7a)和b)示出了基于模型的校正，该模型使用颞下颌关节11、12的位置和对称性作为用于校正的解剖特征。在图7a)的头部的背侧倾斜的情况下，颞下颌关节11、12出现在不同的高度。因此，总体布置是不对称的。另一方面，在以理想方式与模型对应的图7b)的经校正的2D全景图像中，颞下颌关节11、12的位置是对称的。

附图标记列表

1 装置

2 源

3 传感器

4 计算机

5 头部

6 口腔

7 旋转路径

8 软上牙膛

9 颌骨

10 牙齿

11，12 颞下颌关节

Claims (15)

1.一种用于生成口腔(6)的2D全景图像的方法，包括以下步骤

A)提供在包括辐射源(2)和电子图像传感器(3)的记录单元在给定位置绕口腔(6)的至少部分旋转期间获取的多个投影图像，

B)使用具有重建参数的计算规则从所述多个投影图像计算包括至少一个解剖特征的图像，

C)提供所述至少一个解剖特征的模型，该模型在图像中的目标位置中描述所述至少一个解剖特征，

D)在计算出的图像中识别所述至少一个解剖特征，

E)通过应用度量来确定计算出的图像中的该至少一个识别出的解剖特征的实际位置与模型中的所述至少一个解剖特征的目标位置之间的偏差，

F)改变重建参数中的至少一个并使用计算规则和至少部分改变的重建参数来重新计算示出所述至少一个解剖特征的图像的至少一部分，或者改变像素变换并将像素变换应用于计算出的图像的示出所述至少一个解剖特征的至少一部分，以便重新计算图像的至少这个部分，

G)从重新计算出的图像得出2D全景图像；以及

H)输出2D全景图像，

其特征在于，在步骤F)之后并且在步骤G)之前，该方法包括以下步骤

F-1)通过应用度量，重新确定计算出的图像中所述至少一个识别出的解剖特征的实际位置与模型中所述至少一个解剖特征的目标位置之间的偏差，

F-2)重复步骤F)和F-1)，直到确定的偏差小于指定的阈值为止，以及

F-3)如果没有在步骤F)中重新计算整个图像，那么使用至少部分变化的重建参数或将所述至少一个像素变换应用于在步骤F)中尚未重新计算的图像的至少一部分来重新计算在步骤F)中尚未重新计算的图像的所述至少一部分。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤A)中提供所述多个投影图像包括在记录单元绕口腔(6)的至少部分旋转期间获取所述多个投影图像。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于计算规则被设计为使得在步骤F)中所述至少一个重建参数的变化留下步骤H)中显示的2D全景图像的至少一个另外的成像特性基本不变，所述另外的成像特性不同于口腔的位置。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当改变所述至少一个重建参数时，在步骤F)中基本上补偿所述至少一个重建参数对所述至少一个另外的成像特性的影响。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于在步骤H)中显示的2D全景图像的所述至少一个另外的成像特性选自在2D全景图像中清晰成像的层的位置、辐射穿透角和成像层的厚度。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于在步骤F)中改变多个重建参数，使得，除了口腔的位置外，不同于口腔的位置的另外的成像特性改变，其中计算规则被设计为使得口腔的位置与另外的成像特性彼此独立地改变。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述至少一个解剖特征选自牙齿、颞下颌关节、上牙膛、脊柱的至少一个元素和/或锁骨的位置和/或形状。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述至少一个解剖特征包括解剖对称性。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于模型以2D描述或3D描述的形式描述解剖特征。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于

在步骤D)中，在计算出的图像的第一区段中识别至少一个解剖特征，并且在第二区段中识别至少一个解剖特征，在步骤E)中，通过应用度量来确定在第一区段中识别出的所述至少一个解剖特征与模型之间的偏差，以及在第二区段中识别出的所述至少一个解剖特征与模型之间的偏差，在步骤F)中，用于计算出的图像的第一区段的至少一个重建参数和用于第二区段的至少一个重建参数彼此分开地变化，在步骤F-1)中，通过应用度量再次确定第一区段中的所述至少一个识别出的解剖特征与模型之间的偏差，以及第二区段中的所述至少一个识别出的解剖特征与模型之间的偏差，并在步骤F-2)中重复步骤F)和F-1)，直到相应确定的偏差小于指定的阈值为止。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于在记录单元旋转期间使用校正口腔(6)的位置变化的方法，其中计算出的图像的第一区段和第二区段布置为在记录单元的旋转方向上彼此直接或间接相邻。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于计算出的图像的第一区段是上部区段，其包括上颌的至少部分，并且计算出的图像的第二区段是下部区段，其包括下颌的至少部分。

13.根据前述权利要求1或2所述的方法，其特征在于在步骤H)中与2D全景图像一起提供用于所述至少一个重建参数的变化的测量，具有变化的方向、量和/或类型的指定。

14.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述至少一个解剖特征选自骨头的位置和/或形状。

15.一种用于生成口腔(6)的2D全景图像的装置(1)，包括记录单元，记录单元具有辐射源(2)和电子图像传感器(3)，其中记录单元被配置和设计为使得在记录单元在给定位置绕口腔(6)的至少部分旋转期间能够获取多个投影图像，以及计算机，其中计算机可操作地连接到图像传感器(3)，使得所述计算机从图像传感器(3)接收所述多个投影图像，以及其中计算机被配置为使得计算机(4)执行前述权利要求中的任一项的步骤。