JP2021505294A - センサの視野を拡張し、合成放射線写真を取得するための方法、システム、装置、およびコンピュータプログラム製品 - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は、2017年12月11日に出願された米国仮出願第62/597,189号および2018年3月8日に出願された米国仮出願第62/640,267号の利益を主張するものであり、その内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
図1は、口腔内画像を取得するための口腔内X線システム300のブロック図を示し、これは、本明細書における少なくとも1つの例示的な実施形態に従って構成および操作される。X線検出器306およびX線サブシステム322は、コンピュータシステム316に電気的に連結される。X線サブシステム322は、X線源302を備える。コンピュータシステム316は、ユーザディスプレイユニット320と、ユーザディスプレイユニット320が出力および/または入力ユーザインターフェースであるユーザ入力ユニット318と、電気的に連結される。X線源302が右から左に移動すると、投影が撮られ、歯の解剖学的構造308の投影画像が各投影について検出器306上に形成され、画像は処理のためにコンピュータシステム316によって収集される。システム300は、1以上のサブオブジェクト(図示せず)をさらに含み得る、対象の歯の解剖学的構造308の1以上の画像を取得するように操作され得る。例えば、歯の解剖学的構造308は、患者の歯(または複数の歯)および周囲の歯列であってもよく、サブオブジェクトは、歯内の歯根構造であってもよい。
複数の投影画像に基づいて3次元の再構成されたボリュームから2次元画像を生成するシステム300について説明してきたが、ここで、本明細書の例示的な実施形態の少なくともいくつかに従って使用されうるコンピュータシステム600のブロック図を示す図2を参照する。この例示的なコンピュータシステム600に関して様々な実施形態が本明細書で説明されるが、この説明を読んだ後、当業者には、他のコンピュータシステムおよび/または構造を使用して本開示を実施する方法が明らかになるであろう。
図2のコンピュータシステム316について説明したが、ここで、口腔内トモシンセシスX線システム300を、無効性マトリックス、再構成プロセス、および再投影プロセスを使用して、複数の投影画像に基づいて3次元の再構成されたボリュームから2次元画像を生成するための、本明細書の例示的実施形態によるプロセスのフロー図を示す図3に関連してさらに説明する。
ステップS222におけるボリュームの更新は、SART(Simultaneous Algebraic Reconstruction Technique)法ベースの反復再構成アルゴリズムを含み得、ここで、ボリュームVは、式V→V+ΔWVi(BPi(EPi))に従って、現在推定されているボリュームを逆投影ボリュームと合計することによって更新される。
これは以下の入力となる。
Piは、iは、ステップS214においてi番目に測定/選択された投影Pを表し、Pは、投影された画像に対応する2次元マトリックスである。
BPiは、iは、測定された投影と一致させるために、再構成されたボリュームのボクセルを変更するのに使用されるi番目の逆投影演算子を表す。
FPiは、iはステップS216で取得したi番目の前方投影演算子を表し、ここで、前方投影演算子は、所定のボリューム内容のボリュームから生じる投影を計算するために使用される演算子である。
Δは、以下で説明する収束速度の制御に使用されるスケーリング係数である。
WViは、以下で説明するボリューム測定の重み付けマトリックスであり、
Vは、現在られて推定されているボリュームである。
これは、次の手順で実行されうる。
1.ステップS212に示すように、初期化されていないボリュームVから始める。
2.ステップS218に示すように、誤差/差分画像EPi=FPi(V)−Piを計算する。
3.ステップS222のように、各iについて、V→V+ΔWVi(BPi(EPi))に従ってボリュームVを更新する。収束を高速化するために、iに関する更新の順序は、非連続であってよい。
本明細書の例示的な実施形態では、更新プロセスの各反復は、反復に関連付けられた誤差項に数を乗算するものと考えることができる。その数が1未満の大きさである場合、反復ごとに誤差項が減少し、処理が収束する。数が1より大きい場合、誤差項が増加し、処理が発散する。反復回数は少ない方が良いため、このように、収束係数は、所定のしきい値を超えることなく、できるだけ高くなるように選択される。しきい値を超えると、反復は発散し、各反復は所望のボリュームからますます遠くなってしまう。
本明細書の例示的な実施形態では、ボリューム更新の目標は、差分画像EPiが0に近づくように最終ボリュームを構成することであり得る。
投影画像の各ピクセルは、ボクセルとして知られる3次元の同等物によって表すことができる。WViは、ボリューム更新プロセスS234中に更新されるボリュームへのボクセルの寄与を決定するときに、逆投影の「i番目」誤差画像の各ボクセルにどのくらいの重みを与えるかを決定する「i番目」ボリューム測定の重み付けマトリックス表す。これにより、再構成されたボリュームから「i番目」の投影の無効なピクセルの寄与を取り除くことができる。
WViは、次のように取得され得る。
無効性Iiは、以下のような3項/条件表記に従って、取得される。
i番目の無効性マトリックスIPiは、次のように計算され得る。
そして、無効性Iiは、更新の重み付け項を計算するのに用いられ得る。
Claims (21)
- 複数の投影画像に基づいて3次元の再構成されたボリュームから2次元画像を生成する方法あって、
歯の解剖学的構造の検出器上の前記複数の投影画像を取得し、
前記複数の投影画像の各投影画像の無効性マトリックスを決定し、
再構成のための開始ボリュームを作成し、
反復処理を実行して前記開始ボリュームを繰り返し更新し、再構成されたボリュームを取得し、
終了基準が満たされたときに、前記再構成されたボリュームを再投影して、前記2次元画像を取得し、
前記反復処理は、前記複数の投影画像のうち1つの投影画像を選択することを含み、
前記反復処理は、前記無効性マトリックスによって行われる前記選択された投影画像の潜在的に問題のあるピクセルの前記再構成されたボリュームへの寄与を除去するために重みを下げる処理をさらに含む、方法。 - 前記複数の投影画像へのマーカー粒子の寄与を除去することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の投影画像の数は41である、請求項1に記載の方法。
- 前記決定する工程は、バイナリマスク内の無効領域を特定し、その最も近い有効ピクセルと無効ピクセルからの各ピクセルの距離を計算し、前記距離を組み合わせて各ピクセルの値を取得することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記開始ボリュームは、空白のボリュームである、請求項1に記載の方法。
- 前記再投影する工程は、再投影面の面積および前記開始ボリュームのサイズを使用して、前記2次元画像の少なくとも1つの特性を制御することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記再投影面は半円形の面である、請求項6に記載の方法。
- トモシンセシススキャンのスキャン角度の開き角度に一致する負の深さの仮想焦点を使用して、再構成された歯の解剖学的構造を前記再投影面に再投影して、前記2次元画像を取得することをさらに含み、
前記2次元画像は、前記検出器の視野よりも広い視野を有する、請求項6に記載の方法。 - 前記再投影面は、前記歯の解剖学的構造の形状に一致するように動的に構成される、請求項6に記載の方法。
- 前記再投影面は平面である、請求項6に記載の方法。
- 複数の投影画像に基づいて3次元の再構成されたボリュームから2次元画像を生成するシステムであって、
歯の解剖学的構造の検出器上の複数の投影画像を取得すること、
前記複数の投影画像の各投影画像の無効性マトリックスを決定すること、
再構成のための開始ボリュームを作成すること、
反復処理を実行して前記開始ボリュームを繰り返し更新し、再構成されたボリュームを取得すること、および、
終了基準が満たされたときに、前記再構成されたボリュームを再投影して、前記2次元画像を取得すること、の動作が可能な少なくとも1つのプロセッサを有し、
前記反復処理は、前記複数の投影画像のうちの1つの投影画像を選択することを含み、
前記反復処理は、前記無効性マトリックスによって行われる前記選択された投影画像の潜在的に問題のあるピクセルの前記再構成されたボリュームへの寄与を除去するために重みを下げる処理をさらに含む、システム。 - 前記プロセッサは、前記複数の投影画像へのマーカー粒子の寄与を除去するように動作可能である、請求項11に記載のシステム。
- 前記複数の投影画像の数は41である、請求項11に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、バイナリマスク内の無効領域を特定し、その最も近い有効ピクセルと無効ピクセルからの各ピクセルの距離を計算し、前記距離を組み合わせて各ピクセルの値を取得することにより、前記無効性マトリックスを決定するように動作可能である、請求項11に記載のシステム。
- 前記開始ボリュームは、空白のボリュームである、請求項11に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、再投影面の面積および前記開始ボリュームのサイズを使用して、前記2次元画像の少なくとも1つの特性を制御することによって再投影するように動作可能である、請求項11に記載のシステム。
- 前記再投影面は半円形の面である、請求項16に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、トモシンセシススキャンのスキャン角度の開き角度に一致する負の深さの仮想焦点を使用して、再構成された歯の解剖学的構造を前記再投影面に再投影して、前記2次元画像を取得するように動作可能であって、
前記2次元画像は、前記検出器の視野よりも広い視野を有する、請求項16に記載のシステム。 - 前記再投影面は、前記歯の解剖学的構造の形状に一致するように動的に構成される、請求項16に記載のシステム。
- 前記再投影面は平面である、請求項16に記載のシステム。
- プログラムを格納する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、コンピュータシステムによって実行されると、コンピュータシステムに、
歯の解剖学的構造の検出器上の複数の投影画像を取得すること、
前記複数の投影画像の各投影画像の無効性マトリックスを決定すること、
再構成のための開始ボリュームを作成すること、
反復処理を実行して前記開始ボリュームを繰り返し更新し、再構成されたボリュームを取得すること、および、
終了基準が満たされたときに、前記再構成されたボリュームを再投影して、前記2次元画像を取得すること、を含む手順を実行させ、
前記反復処理は、前記複数の投影画像のうち1つの投影画像を選択することを含み、
前記反復処理は、前記無効性マトリックスによって行われる前記選択された投影画像の潜在的に問題のあるピクセルの前記再構成されたボリュームへの寄与を除去するために重みを下げる処理さらに含む、コンピュータ可読記憶媒体。
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