JP2007502185A - 蛍光発光画像の分析及び表示 - Google Patents

Abstract

【課題】歯の１つ以上の静止画に基づいて、損傷内の歯の組織に対する損傷及びカルシウムの減少を視覚化し、計測し、モニタし、及び観察するためのシステム及び方法を開示する。
【解決手段】好ましくは、光学的フィルタを通して、青色の励起光に対するその組織の蛍光発光応答を観察する。この画像は、本画素の光学的成分の関数に基づいて解析され、好ましくは、１以上の閾値に対する光学的成分間の比率を比較する。他の分析は、その歯が健常であれば有するであろう画素の強度を再構成するために、補間、及び／又は、曲線調整の技術を用いる。いくつかの実施例において、この再構成はユーザが指摘する画素の強度が健常な歯の組織に対応することに基づく。他の実施例において、これらの点は自動的に選択される。更に他の実施例において、時間経過とともに撮像された画像は、損傷の状態の動画において一連のフレームを生成するよう解析される。
【選択図】図９

Description

関連出願への相互参照

本件出願は、２００２年７月３１日に出願された米国特許出願（番号：１０／２０９，５７４）（「検査」出願）、本件と同日に出願された「組織検査及び画像化のための蛍光発光性フィルタ」と題する米国特許出願（「蛍光発光フィルタ」出願）、米国特許（番号：６，５９７，９３４）（「ソフトウェア再配置」特許）に関する主題を含み、２００３年５月２２日に出願された米国仮特許出願（番号：６０／４７２，４８６）及び２００４年１月３１日に出願された米国仮特許出願（番号：６０／５４０，６３０）に基づく優先権主張する。これらの出願及び特許は、本件出願において、その全体が組み込まれ、引用される。

発明の技術分野

本発明は、蛍光発光する組織のデジタル画像の定量的分析に関するものである。より詳細には、本発明は、病気又はその他の損傷による歯の組織の状態の変化を定量化し、及び／又は、視覚化するために、歯の組織のデジタル画像を分析するための方法、システム、及び、装置に関する。

背景

多くの主題となる技術を含む、歯の組織の正常性を評価するための、（探査器具（explorer）、糸ようじ、又はピック（pick）、白色光視覚検査、放射性検査などにより、機械的に除去される歯垢の量を特徴化する）さまざまな技術が存在する。ＫaＶoアメリカ・コーポレーション（イリノイ州のレイク・チューリッヒ）によるＤＩＡＧＮＯＤＥＮＴなどの、点の検査による技術などが開発され、それは視覚的に検出される損傷における蛍光発光の強度を計測すると言われている。

これらの技術によってでも、縦方向の分析は困難である。更に、これらのプロセスの多くにおける主要な構成部材では、再現性のある、及び／又は、客観的な結果を達成するのは困難であり、それらは病巣の進行を視覚的に表現するためにはあまり適さない。

従って、本発明の目的は、人間の目には見えない歯苔（プラーク）、歯石及び虫歯になった歯の組織について、利用可能な情報を強調するための改善された方法を提供し、各々、計測された情報を記録し、その画像に基づく量的情報を提供することにより、長手方向のモニタリングを具体化することである。もう１つの目的は、目に見える歯の領域全体の視覚化及び解析を改善し、特に、特定の点にその視覚化及び解析を限定しないようにしたものである。更に他の目的は、よりよい衛生状態及び早期の治療に向けて患者を動機づけるために、利用可能な情報を向上させることである。

概要

従って、一実施例において、本発明は、歯の組織の付加的な画像を撮像し、その画像における複数の画素のそれぞれについて、画素色の第１の成分値及びその画素色の第２の成分値を決定し、その成分値に基づいて画素のための第１の関数値を計算する。いくつかの実施例において、第１の成分はその画素の赤色の成分であり、第２の成分はその画素の緑色の成分であり、その関数は緑色成分値に対する赤色成分値の割合である。他の実施例において、画素の原色は、その画素について計算される第１の関数の値に従って、別の選択的な色に変えられるかもしれない。これらの実施例のいくつかにおいて、変換された画像が表示され、又は、保持され、動画を構成するよう、他の変換された画像と組み合わせられるかもしれない。

いくつかの実施例において、この関数は画像の全ての画素に対して計算されるが、他の実施例においては、この関数は一カ所以上の特定の領域に適用される。
もう１つの実施例は、歯の上の白色のスポット損傷に起因するカルシウムの損失を定量化する方法である。例えば、入射する青色光によって、歯の蛍光発光の画像はデジタル画像として撮像される。複数の画素の周りの閉じた輪郭を定義する複数の点が選ばれ、再構成された強度値が輪郭内の各画素について計算される。その輪郭内の画素のそれぞれについて、再構成された強度値と実際の強度値との間の差の合計が計算され、蛍光発光の損失を定量化する。この実施例のいくつかの形態において、各画素についての実際の強度値は、赤色成分の強度など、画素の単一の光学成分の関数である。他の形態においては、各画素についての再構成された強度値は、輪郭上の１以上の点の強度値の間を補間するなど、線形補間を用いて計算される。この形態のいくつかの実施例において、輪郭上の点は所定の画素を通る線上にあるか、又はその線の近傍にあり、その線はその輪郭に囲まれる領域を特徴化する回帰線に垂直である。

もう１つの実施例は、プロセッサ及びメモリを含むシステムであり、このメモリは単一画像に基づく白色点のカルシウム不足を定量的に評価するための、プロセッサにより実行可能なプログラム命令を保持する。この形態のいくつかの実施例において、ユーザは白色点の周りの画像上の点を選択し、各点は健全な組織であると仮定される。「再構成された」強度は、閉じたループ内の各点について計算され、その結果の量はこれらの値及び画像内の画素値に基づいて計算される。

詳細な説明

本発明の原理の理解を促進する目的のために、図面に図示された実施例を参照して、特定の言葉は同じものを記述するのに用いられる。しかしながら、それにより本発明の範囲を限定する意図ではないものと理解されるべきである。個々に記述され、若しくは図示された実施例のいかなる変形例、更なる応用例、及び個々に図示されるような本発明の原理の更なる応用は、本発明に関する技術における熟練者であれば容易に想到し得る。

図１は、本発明による解析のための歯の側面のデジタル画像を表す。もちろん、歯のいかなる部分も、口内画像化のために適したカメラを用いて、分析のためのディジタル画像により撮影される。画像撮像装置の一例は、本件出願と同日に出願されている、「組織の検査及び画像化のための蛍光発光フィルタ」と題する米国特許出願（「蛍光発光フィルタ」出願）に記述されている光、カメラ、及びシールドの組み合わせである。他の実施例では、他の口内カメラを用いる。撮像された画像は、既知の波長の光に対する１以上の歯の蛍光発光の応答に、好ましくは限られ（好ましくは３９０ｎｍと４５０ｎｍとの間）、その応答は約５２０ｎｍより小さい波長を取り除くよう、好ましくは光学的にフィルタされる。

図１は、特定の歯の蛍光発光を撮像した、画像１０２の一部分を含む画像１００を表す。虫歯になった領域１０４は、歯茎に沿って延び、画像１００において赤になっている。この実施例において、ユーザは、健康に見える歯のきれいな領域１０６を示すために、画像上に丸を位置せしめる。他の実施例において、歯１０２及び／又はきれいな領域１０６に対応する画像１００の部分は、以下に記述されるとおり、画像解析によって自動的に決定され得る。

図２は、本発明の一実施例において、画像１００に適用されるプロセス１２０をフローチャートで示している。プロセス１２０は開始点１２１において開始し、本システムはステップ１２３においてデジタル画像を取り込む。ステップ１２３における画像を取り込むためのシステムの一例は、図３に図示される。システム１５０は、モニタ１５１及びキーボード１５２を含み、ＰＳ／２、ＵＳＢ、又はブルートゥース・インターフェースなどによって、コンピュータユニット１５４とともに適宜な手段を用いて通信を行う。ユニット１５４は、記憶装置１５３、メモリ１５５、及び本発明において撮像及び処理の機能を制御するプロセッサ１５７を収容する。これは、好ましくはソフトウェア再配置、検査、及び蛍光発光フィルタの特許及び出願において議論される技術によって、解析のために歯１５８若しくは他の歯の組織のデジタル画像を補足するためにカメラ１５６を制御することを含むが、これに限定されるものではない。

図２に戻ると、歯のきれいな領域は、手動若しくは自動の手段によって、ステップ１２５において判別され若しくは選択される。例えば、ユーザはグラフィック・ユーザ・インターフェースを用いて、画像の表示されたもの上に１つの丸を位置づけ、大きさを指定することにより、手動により、なし得る。他の実施例において、システムは、歯の画像の領域にわたり特定の関数の最も高い値（若しくは最も低い）を有する画素を見つけることにより、画像のきれいな部分を選択し、又は、提示する。その最大値に対応する点（若しくは点の重心）を中心とする円、各点を結んでできる円、又は、他の選択方法が用いられ得る。

きれいな領域が選択され、または、定義されると、ブロック１２７において、システムはきれいな領域１０６を作る二次元領域にかける特定の関数Ｆ（・）の平均を見出す。この実施例において、関数Ｆ（・）は、各画素ｉにおける緑の強度Ｇ（ｉ）に対する赤の強度Ｒ（ｉ）の比率である。このようにして、Ｆ（ｉ）＝Ｒ（ｉ）／Ｇ（ｉ）及びその平均は以下の式で表される。

各画素に対する色のデータは、画素のサブプロセス・ブロック１２９において、ループ内で解析される。そこで、正規化された関数Ｆ_Ｎ（ｉ）＝ｆ（ｉ）／Ｆｃは、画素ｉに対して計算される。決定ブロック１３３において、正規化された値が所定の閾値より大きいか否か判別される。即ち、Ｆ_Ｎ（ｉ）＞Ｆ_Ｔｉであるかどうか。この例示の実施例において、この閾値Ｆ_Ｔ１は１．１として定義されるが、他の閾値Ｆ_Ｔ１が本発明の通常の熟練家において想起されるように、ユーザの好みにおいて、又は自動的な調整に用いて用いられ得る。閾値が超えないのであれば、判定ブロック１３３の負の分岐はポイント１４１において画素のサブプロセス１２９の終わりへと繋がる。

逆に、正規化された関数値Ｆ_Ｎ（ｉ）が検討されている画素についての閾値Ｆ_Ｔ１よりも大きいのであれば（判別ブロック１３３における正の結果）、判別ブロック１３５において、正規化された値が第２の閾値を超えるか否か判定される。即ち、Ｆ_Ｎ（ｉ）＞Ｆ_Ｔ２であるかどうか。もしそうでないなら（負の結果）、システムはブロック１３７において、画素ｉの色を所定の色Ｃ_１に変更し、点１４１において次のピクセルを処理するように進む。これは、画素のサブプロセス１２９の終点である。正規化された関数値Ｆ_Ｎ（ｉ）が、第２の閾値Ｆ_Ｔ２（判別ブロック１３５においての正の結果）よりも大きいのであれば、システムはブロック１３９において、画素ｉの色を所定の色Ｃ_２に変更する。そして、このシステムは点１４１を介して次の画素へと進む。

画素１００の歯の部分１０２における各画素が画素サブプロセス１２９により処理されてしまうと、画像はブロック１４３においてシステムから出力される。さまざまな実施例において、本画像はモニタ１５１上に表示され（図３参照）、記憶デバイス１５３に保存され、若しくは（以下に説明されるように）、動画へ追加される。

この発明のより好ましい形態において、所定の色Ｃ_１及びＣ_２が、Ｆ_Ｔ１＝１．１より高い正規化されたＲ／Ｇ比率の画素のための明るい青色を選んだり、Ｆ_Ｔ２＝１．２より高い正規化されたＲ／Ｇ比率を有する画素のための中間の青色を選ぶなどして、元の画像データより目立つように選択される。例えば、他の閾値及び色の選択が本発明を実施する中において本技術の熟練家においてなされ得る。更に、より多くの、若しくはより少ない比率の閾値及び対応する色が本発明の本実施例の他の選択的な対応において用いられ得る。更に他の実施例において、閾値Ｆ_Ｔ１より低い、又は、最も低いものより小さい正規化された関数値Ｆｎ（ｉ）を有する画素が、灰色、黒、ベージュ、若しくは白などの中立若しくは対称の色に置き換えられる。

このプロセス１２０は、治療の間、経時的に患者の状態の長手方向の解析を行うのに特に有用である。例えば、治療の前、治療中、又は、治療の後に撮られる一連の画像は、より容易な観察可能な又は観察的な方法において、効能において治療の弱点又は強み及び弱さを暴露する。これらの計算において、単純な強度計測に代わり、Ｒ／Ｇの比率を用いることは、少し異なる光の条件又はカメラの構成から起因するさまざまなバリエーションを少なくする。更に、本件出願の技術を以前に引用した米国特許第６, ５９７，９３４号の技術に組み合わせることにより、長手方向の解析のために用いられるデータをより改善し得る。

複数の画像が特定の対象について撮像されると、画像処理技術における既知の技術がこれらの画像からの動画を生成するために適用され得る。本実施例の一態様において、撮像された画像は単に経時(time-lapse)動画を生むために連続的に置かれる。他の態様において、時間軸は、動画のフレーム間で一貫した時間軸を提供するために撮像された画像の間で再構成された画像を配置することにより、より一貫性を持って作り得る。これらの技術のいくつかは以下に説明される。

上述の画素を特定し、且つ画像にまたがるデータを用いて、いくらかの関数が計算され得る。例えば、Ｃが歯のきれいな領域での一組の画素であるとし、ＬはＦ_Ｎ（ｉ）＜Ｆ_Ｔ１のための一組の画素ｉであり、Ｓは画像での単一の画素により表される歯の表面領域の総量であるとし（画像補足プロセスの一部分として取得されるか、若しくは既知の方法を用いて計算される）、そして、損傷の領域Ａ＝s・{pixels in L}。損傷における蛍光発光の損失の計測は、次のように計算される。

このΔＦの値は、蛍光発光の強度の損失の比率若しくはパーセンテージとして、損傷の深さを表す。

他の有用な関数は、集積化された蛍光発光の損失であるΔQ=A・ΔFである。
これはエリアパーセンテージ（ｎｍ^２・%など）単位での、損傷からミネラルの損失の総量を表す。この関数は、歯科矯正のデブラケッティング（debracketing）に続く１年の期間にわたる白色点の損傷を評価するのに用いられた。この集められたデータは、図１に示されるように、監視された期間にわたる、損傷の期待される再石灰化を反映する。

本発明による損傷を評価する付加的な方法が、図４ないし図１０に関連して説明される。総じて、この評価技術を用いることにおいて、画像は、破損した組織、本実施例では白色損傷、の周りの閉じた輪郭（曲線Ｃ）を定義する画像上の一連の点を選択するユーザにより、考慮される。計算システムは、輪郭内の点に対する計算された「再構成された」強度値を用いてオリジナルの強度値を推定し、これらの再構成された値を、現実に画像から計測された値と比較する。この比較は、白色点におけるカルシウムの損失を査定するのに用いられる。他の技術及び応用例は、以下に説明される。

図４に戻ると、白色点損傷を伴う歯の画像が示されており、ユーザはＰ_１−Ｐ_９を識別する。この実施例において、ユーザは各点を選択するためにグラフィック・ユーザ・インターフェースにおけるマウス・ボタンをクリックし、ループを閉じるために再び開始点をクリックする。他の実施例において、他のインターフェースが用いられるか、又は、画像処理技術における熟練者に既知の自動化された技術が、この輪郭を定義するために用いられ得る。この説明は、曲線又は輪郭ＣからポイントＰ_１−Ｐ_９にとっての画像の領域Ｒに関するものである。

領域Ｒは、再び図５に図示され、Ｘ軸、Ｙ軸とともに、それは任意に選択され、この例示の実施例における、残りの解析のための参照の固定の枠組みを提供する。ｘ軸に対する画像内の白色点の主要勾配を特徴化する傾きｍを決定するために、線形の回帰アルゴリズムがこの領域に適用される。回帰線に垂直な線の傾斜は、本方法において用いられ、ｍ′＝−ｌ／ｍとして求められる。

ｍ′の傾きが決定されると、再構成された強度値は領域Ｒ内の各画素について決定される。Ｐ_１−Ｐ_９を接続する線のセグメントに沿って歯の部分は健康な組織であるとされるので、これらの値は再構成された画像内に保持される。領域Ｒ内にある点について（即ち閉じた曲線Ｃ上にあるとは限らないが）、この値は以下のようにして補間される。図６に図示されるように、傾きｍ′の線ｌは曲線Ｃ上に２つの点（Ｐ_ａ及びＰ_ｂ）を、中間の各点Ｐを介して通る。線ｌが曲線Ｃを交差する点Ｐ_ａ及びＰ_ｂでの強度を線形補間することにより、再構成された強度値Ｉ_ｒが各Ｐについて計算される。

本説明において、線形補間は図７において図示される。図７は、（水平軸上の）線ｌに沿った位置に対する（垂直軸上の）強度値のグラフである。ここにおいて、画像内の点Ｐ_ａにおける強度はＩ_ａであり、画像内のＰ_ｂでの強度はＩ_ｂであり、画像内の点Ｐでの強度はＩ_ｏである。点Ｐにおける「再構成された」強度はＩ_ｒであり、これは次の公式に従い、Ｉ_ａとＩ_ｂとの間の線形補間の結果として計算される。

ここで、Ｘ、Ｘ_ａ、及びＸ_ｂは、ポイントＰ、Ｐ_ａ及びＰ_ｂのそれぞれのＸ座標である。組織に対する損傷を特徴化する有用な値は、下記の式で表される蛍光発光損失率である。

ここで、カルシウムの損失が発生すると、ΔＦ＞０である。

損傷における蛍光発光性の損失のための有用な関数Ｌは、曲線Ｃ内の全ての画素にわたるΔＦの合計である。即ち、Ｌは下記式で表される。

他の関数Ｌ′及びＬ″は、再現された強度Ｉ_ｒが実際に計測された強度Ｉ_ｏより小さい所定の（乗算的な）要素、若しくは（減算的な）差分である画素についてのみ、ΔＦの合計をとったものである。即ち、所定のεおよびβについて、R’={i:Ｉ_ｏ＜（Ｉ_ｒ−ε）}およびR’’={i:Ｉ_ｏ＜βＩ_ｒ}とすると、Ｌ′及びＬ″は下記式で表される。

健康な強度Ｉ_ｒを再構成する、若しくは、推測するための他の補間及び曲線調整は、本説明を元に本技術の熟練家にとって容易である。例えば、二次元の平滑化関数が領域Ｒに対して適用され得る。その結果、曲線Ｃに沿った多くの値が曲線内の点についての再構成された値に影響し得る。

いくつかの実施例において、曲線Ｃに沿った１以上の点が他において無視され、他の代わる点（例えば、ｍ′から少し増加された、又は減少された傾斜を有するポイントＰを通る線など）が用いられ得る。この「無視」の機能は、例えば、曲線Ｃが損傷した組織を通過する状況に有用である。破損した組織に関連する曲線Ｃ上のポイントが、再構成された強度値の補間若しくは投影のために用いられ得るなら、再構成された値も損傷したものとなろう。曲線Ｃに沿ったこれらの値を無視することにより、システムは再構成の計算のための有効なデータのみに依存し得る。

各ポイントＰに対する再構成された強度Ｉ_ｒを計算することへの他の選択的なアプローチは、各ポイントＰ_ｉにおける強度を用いる。図８に示されるように、ポイントＰ及びポイントＰ_ｉの間の距離としてｒ_ｉを定義し、その再構成された強度のＩ_ｒは次のようにして計算される。健康な歯の領域でのN個の選択された点について、所定の指数α、好ましくは２とすると、下記式で表される。

本発明の更に別の実施例においては、いくつかのポイントＰ_ｉは画像の健全な歯の領域において選択され、その点は必ずしも閉じたループを形成せず、好ましくは歯の画像及び破損した歯の領域の周りに分散される。そして、破損した領域における各ポイントＰでの強度は、二次元のスプライン（spline）、ベジエ曲面（Bezier
surface）を用いて計算されるか、若しくは、図５に関連して上述されたような距離に基づく補間関数を用いて計算される。

更なる選択的な実施例において、破損領域における強度の再構成は、所定の角度Δθで傾きｍ´＋（ｎ・△θ）及びｎ∈｛−３，−２，−１，０，１，２，３｝において、所定のポイントＰを通る付加的な交差線を用いてなされ得る。より多くの、若しくは、より少ない乗算子が、さまざまな実施例において用いられ得る。図６及び図７に関連して上述したように、これらの線のそれぞれに沿った線形の補間は、再構成された強度を見つけるために行われ、これらの値は更なる分析に用いられるように再構成された強度Ｉ_ｒに到達するために組み合わされる。

個々において説明される解析に用いられる個々の画像のそれぞれは、グレースケールの画像のように表現されるか、若しくはＲＧＢ三重線若しくはＹＵＶ三重線によって表され得る。成分の表現の場合は、上述の補間計算は、好ましくは各画素の各成分に独立に適用される。これらは本技術分野の熟練者であれば、このアプローチにおける変形例及び成分間の重複が再構成の際に考えられ得ると理解するであろう。更に、画像はソフトウェア再配置特許において説明された技術のような、本技術分野の熟練家に既知の好適な技術を用いて撮られ得る。

治療の重要な面は患者とのコミュニケーションである。そのようなコミュニケーションを支持する本発明の一特徴は、蛍光発光技術により捉えられた個々の画像を用いて、動画映画を作ることである。個々においてフレームは、各個々の画像から次のものへとスムーズに変化するように、これらの固定の画像の間に加えられる。本発明により、そのような動画を提供するための一方法が図９に図示される。この図の列Ａは、（コラム１及び５において）２つの実際の画像を示しており、（コラム２−４においては）動画の中間セルのためのスペースである。図９の列Ｂは、線ｉに沿った列Ａからの各画像の強度値を示す（再び、本解析はＲＧＢもしくはＹＵＶ成分画像の個々の成分に適用され得る）。

図９の列Ｃは、画素［ｉ，ｊ］における動画の時間軸上での各画像からの強度値を示し、それはラインｉ上にある。時間ｔ１及びｔ５に対して示されるポイントは画像からのものであり、時間ｔ２−ｔ４に対して示されるポイントは、ｔ１及びｔ５に対する時間ｔ２−ｔ４及びｔ１及びｔ５での実際の値に基づき補間される。

図９の列Ｄは、本シーケンスにおいて各画像に対する線ｉに沿った再構成された強度値Ｉ_ｒのグラフを図示する。各画像に対する強度のグラフは類似しているようであるが、それらは同一ではない。これらのバリエーションは、例えば、実際の画像を撮るのに用いられる特定の画素パロメータ及び位置における差に起因するかもしれない。列Ｄにおける再構成された強度値は、上述のように、各画素について独立に計算される。

列Ｂに示されるグラフは、列Ｄ内の再構成されたデータの中の対応するデータ値に各データ値を分割することにより正規化され、そして、列Ｅにおいて示される正規化されたデータを生み出す。列Ｅに示される正規化された値は、各画像内の各画素に対して取得され、列Ｆ内で画像（フレーム）を作り出すために組み合わされる。このように取得された一連の画像は、良くも悪くも歯の状態の変化を説明するために、天気図のように機能する動画ムービーを作り出す。例えば、図示された一連の画像は、列Ａコラム１での画像の白色点の再石灰化を示す。

さまざまな選択的な実施例において、実際に撮像された画像に対応していないセルの強度蛍光性若しくは個々の画素の成分色彩値の計算は、他の曲線調整技術を用いてなされ得る。例えば、いくつかの実施例においてスプラインが、図１０に示されるような少なくとも３つの画像における対応する画素の強度値に適合される。その図において、時間ｔ１、ｔ４及びｔ６におけるフレームは実際の画像であり、時間ｔ２、ｔ３、及びｔ５に対する画像は合成されたものである。調整されたスプラインは、画像の中で撮像された現実のデータに基づいて合成されたフレーム中のポイントに対する強度値を選択するのに用いられる。他の選択的な実施例において、線形補間が適用され、ベジエ曲面が与えられたデータに適用され、又、他の曲線調整技術が本開示に基づき本技術分野の熟練者に想起できるよう適用される。どんな曲線調整技術が使われようとも、各フレームに対する時間の値に対応する曲線上の点は、そのフレーム内の画素を満たすのに用いられる。

「天気図」技術のさまざまな選択的な実施例において、正規化された白色点の図若しくはイラストレーション（図９の列Ｆに示されるように）は単独で示される。他の実施例において、オリジナルの画像上にそれはスーパーインポーズされるとともに、更に他の実施例においては同様に補間された画像において表示される。これらの実施例のいくつかにおいて、列Ｅ内に示される強度はグレースケールで表示され、他のものにおいてはそれらは各画素の正規化された強度の大きさに基づき変化する色において示される。

図３に示されるように、本明細書において記述され提案される方法は、好ましくは、コンピュータにより読み取り可能な媒体に記録されたプログラミング命令を実行するプロセッサにより、好ましくは行われることが理解されるべきである。さまざまな実施例において、関数Ｆ（ｉ）は画素の１以上の「光学的成分」に依存し、それは画像グラフィック処理の技術分野における熟練者にわかるように、赤、緑、青、クロミナンス（chrominance）、ルミナンス(luminance)、帯域幅、及び／又は他の成分を含むものである。

本発明は、図面及び上述の説明において詳細に説明され記述されてきたが、その同じものは説明のためとして考えられるべきであり、性質上、それに限定されるものではなく、好ましい１実施例が示され記述され、そして、全ての変形及び応用は本発明の精神の範囲内に入ると理解されるべきであり、本発明の精神内に入る全ての変形例及び応用例が保護されることを望むものである。更に、本件出願に引用された全ての特許、公開、先願又は同時の出願及び他の書類は個々において、それらが個々に本件出願に全体的に引用され組み込まれるように、それらの全体において引用され組み込まれるものである。

本発明によりその画像が解析されるべき、歯の側面図の典型的画像である。 本発明の１実施例による解析の方法を図示するフローチャートである。 本発明の１実施例による画像データの撮像及び処理のためのハードウェア及びソフトウェアのシステムである。 本発明の第２の形態による解析のための白色点損傷を持った歯の典型的画像である。 図４から選ばれた特徴の二次元グラフである。 画像内の特定の点について再構成された強度値を計算するに際し、図４にある特徴部分を示すものである。 図６内の線lに沿って計測され再構成された強度のグラフである。 本発明の第３の形態において解析のために用いられる量を図示するものである。 本発明の第４の形態を説明する一連の関連する画像及びグラフである。 本発明の第５の形態を説明する画像セルのグラフ及びシリーズであり、図１１は本発明により計測された時間経過に伴う量的な再石灰化のグラフである。

Claims (23)

1. 歯の組織のデジタル画像を撮像し、
   前記デジタル画像内の複数の画素のそれぞれについて、
   前記画素の色の第１の成分値及び前記画素の色の第２の成分値を決定し、
   前記第１の成分値及び前記第２の成分値に基づき前記画素の第１の関数値を計算するステップを含む画像解析方法。
2. 前記第１の成分値は前記画素の赤色の成分である請求項１の方法。
3. 前記第２の成分値は前記画素の緑色の成分であり、
   前記第１の関数は前記緑色の成分に対する前記赤色の成分の比率である請求項２記載の方法。
4. 第２の画像を生成することを含み、この生成は少なくとも１つの画素に対する選択的な色を用いることを含み、この選択的な色は少なくとも１画素に対する前記第１の関数値に基づいて選択される請求項１の方法。
5. 前記複数の画素のそれぞれはオリジナルの色を持っており、
   更に、前記デジタル画像を表示し、前記デジタル画像内の前記複数の画素に対して、前記オリジナルの色に代えて前記選択された選択的な代わりの色に代替する請求項４の方法。
6. 前記複数の画素のそれぞれはオリジナルの色を有し、更に、前記デジタル画像を保持し、前記デジタル画像内の前記複数の画素に対する前記オリジナルな色に代えて、前記選択された代わりの色を代用する請求項４の方法。
7. 前記複数の画素は前記画像内の全ての画素を含み、
   更に、代わりの色彩、色における前記複数の画素のサブセットを表示することを含む請求項１の方法。
8. 歯の上の損傷に起因するミネラル損失を定量化する方法であって、
   画素の領域に対する現実の強度値を含む、歯の蛍光発光のデジタル画像を撮像し、
   第１の複数の画素の周りの閉じた輪郭を定義する複数の点を選択し、
   前記第１の複数の画素内の各画素に対し再構成された強度値を計算し、
   第２の複数の画素のそれぞれに対する再構成された強度値と、前記第２の複数の画素のそれぞれに対する現実の強度値との間の差分の合計を計算することを含む方法。
9. 前記第１の複数の画素は、前記第２の複数の画素と同じである請求項８の方法。
10. 前記第２の複数の画素は、前記再構成された強度値から所定の閾値を引いたものより小さい前記現実の強度値についての画素、前記第１の複数の画素のものより成る請求項８の方法。
11. 前記第２の複数の画素は、前記再構成された強度値に所定の乗算要素を掛けたものより小さい現実の強度値である前記第１の複数の画素のものから成る請求項８記載の方法。
12. 前記第１の複数の画素における各画素に対する現実の強度値は、前記画素の単一の光学成分の関数である請求項８の方法。
13. 前記第１の複数の画素における各画素に対する前記再構成された強度値は、線形補間を用いて計算される請求項８の方法。
14. 前記各所要の画素に対する前記線形補間は、前記輪郭上の１以上の点の強度値に基づく請求項１３の方法。
15. 前記輪郭上の１以上の点は、所定の画素を通る線上若しくはその近傍にある請求項１４の方法。
16. 回帰線の傾きｍを決定するために、前記輪郭により囲まれる領域の線形回帰解析を行うことを含み、
    その所要画素を通る前記線は約−１／ｍの傾きを持つよう選択される
    請求項１５の方法。
17. 回帰線の傾きｍを決定するために、前記輪郭により囲まれる前記領域の線形回帰解析を行うことを含み、
    前記輪郭上の１以上の点は、所定の画素を通る一組の線ｌ_ｊ上にあるか、若しくはその近傍にあり、
    各線ｌ_ｊの傾きは所定の傾きの差分θ及び乗算子nのセットに対して（−１／ｍ＋nθ）となるように選択される請求項１４の方法。
18. 各画素に対する再構成された強度値は前記輪郭上の１以上の点の強度値の関数として計算される請求項８の方法。
19. 前記輪郭上の無視されるべき１以上の点を識別し、
    再構成された強度値の計算の間、無視されるべき１以上のポイントを排除するステップを更に含む請求項１８の方法。
20. 前記関数は、健康な歯の組織を表わす画像中のN個の選択された点P_1、P_２、、、
    P_N （N＞１）、画素と健康な歯の組織内の選択された点P_i との間の画像内での距離であるｒ_i、点P_iでの強度、所定の指数のαの関数であって、
    

    

    により計算される請求項１８の方法。
21. α＝２である請求項２０の方法。
22. プロセッサ及びメモリを含み、前記メモリは前記プロセッサにより実行可能なプログラム命令を保持し、
    前記プロセッサは、白色点の損傷を含む歯の自動蛍光発光性の産物である光の第１の画像を検索し、
    前記損傷をほぼ取り巻く輪郭を定義する前記第１の画像内の前記第１の複数の点を決定し、
    前記輪郭内にある前記第２の画像内の各画素に対する再構成された強度を計算し、
    前記第１の画像内の２以上の再構成された強度及び２以上のオリジナルの強度の画素に基づいて第１の結果の量を計算するステップを計算するシステム。
23. プログラム命令は、
    前記歯の自動蛍光発光性の産物である光の第２のイメージを検索し、
    前記第２の画像はオリジナルの強度を有するそれぞれがオリジナルの強度を有する画素を含み、
    前記第２の画像は、前記第１の画像が撮像された時とは異なる時点で撮像され、
    前記損傷を実質的に取り囲む輪郭を定義する前記第２の画像内の第２の複数のポイントを決定し、
    前記輪郭内にある前記第２の画像内の各画素に対する再構成された強度を計算し、
    前記第２の画像内の２以上の再構成された強度及び２以上のオリジナルな強度の画素に基づいて第２の結果の量を計算するプロセッサによって更に実行可能である請求項２２のシステム。

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