JP4527166B2 - 双方向歯科治療ネットワーク - Google Patents
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Description
サイトは、歯科医師と技工士との間において歯科治療情報を伝達する多数の方式を提供する。サイトの最も典型的な特徴はその双方向性である。歯科医師が確認するための単なるデータバンクではなく、歯科医師が段階的な手段で最適な修復方法を決定することを可能にする。代替的な処置、異なった選択肢について考慮し、または以前の方針が適正に実施されていることを確認するために定期的にサイトを訪問することができる。特定の事態に遭遇する前にその事態に関する最新の情報を得るために多数の歯科医師が記事および報告書を読み、セミナーに参加しているが、それらの情報は多くの場合不要なものである。実際にセミナーで学習した事態に遭遇した際に、歯科医師は既にその情報を忘れている可能性がある。本発明の方法およびシステムは、特定の患者の必要とすることに対してリアルタイムで最新の情報を即座に再調査することを可能にする。
図1を参照すると、既知の従来の歯のシェードの1枚または複数枚のデジタル画像を捕捉するために半導体カメラ12(例えば、PCカードに接続されたCCDカメラまたは口内カメラ等)を使用する。このために使用される歯のシェードは、例えばVITATMシェードガイドに相当するものか、または他の歯科用品製造者によるポーセレン材のシェードガイドとすることができる。例えば、本発明に従って撮影された第1群の画像はVitaのA1の一連のシェード画像に相当し、第2群の画像はVitaのA2の一連のシェード画像に相当し、以下のものも同様となる。本発明に従って、捕捉された既知の7個の歯のシェードの一連の画像は適宜にラベルを付けてコンピュータのハードディスク上に蓄積するか、またはその他の適宜な記憶装置に蓄積して、その後解析される。図2には、カメラ12によって捕捉された典型的なデジタル画像30が示されている。
R=ピクセルの赤数値
G=ピクセルの緑数値
B=ピクセルの青数値
強度=1/3*(R+G+B)
飽和=1−(3/(R+G+B))*Min(R,G,B)
色調=Cos−1((0.5*((R−G)+(R−B)))/((R−B)*(G−B))0.5)
S=0である場合、色調は不要 (B/強度)>(G/強度)である場合、色調=360−色調 色調は度数で示される角度であるため、数値は色調=色調/360によって0.1に標準化される
既に知られているように、RGB色空間は単純な立方体として示すことができ、R,G,Bは3つの角に沿って発散される。原点となる角部(0,0,0)は黒となり、反対側の角部(1,1,1)は白となる。この角から角への線に沿った全ての点はグレーのシェードとなる。HSI色空間は原点の角部から延在する同じ立方体であり、垂直に延在する黒白線を備えている。黒白線は強度の軸であり、色調は強度軸からの角度で示され、飽和度は強度軸から色点までの距離(すなわち半径)で示される。新しいVITAPAN3Dマスタシェードシステムは、L*a*b*色球を使用して数値、クロマおよび色調に基づいて歯のシェードを決定する。必要であれば、RGB数値をこの色システムに変換することが可能である。
好適な実施例において、本発明に係る相関アルゴリズムは以下のように動作する。各基準画像は実際にベクトル行列であり、各ベクトルは擬似ピクセルに相当する。例えば、A1Vitaシェードに相当する基準画像はベクトルZA1として割り当てられる。16個のVitaシェードガイドに対して、残りの15個のシェードのそれぞれも例えばZA2,ZA3等の基準画像を有する。
ここで擬似ピクセル“PP”のそれぞれがその擬似ピクセルのR,GおよびBにそれぞれ対応する3つの数値を有する(実質的にRGB数値は、可能であれば、統計的に計算(例えば平均化)された、基準画像に対応する一連の画像の合成である)。下付文字“x”は近似的シェード、例えば“A1”に相当する。下付記号n−1は基準画像内における分離した擬似ピクセルを示している。当業者においては、各擬似ピクセルに対する色調データを含む、追加的な別のまたは異なったデータによって各ベクトルを構成することが可能であることが理解されよう。加えて、相関に際して色調およびRGB等の他のベクトルを使用して処理することもできる。
一度各歯のシェードについてCMN数が計算されると、前述の例で示したように、もっと低いCMNXを導出する検索が実行され、実画像に対して最も整合する参照画像を検出する。すなわち、歯のシェードまたはポーセレン“X”は、最も低いCMN値に相関して決定される。前述したように、基準画像または実画像についていずれかの擬似ピクセルq内に特定のパーセンテージを超える不良ピクセルが存在する場合、好適な実施例においてこの擬似ピクセルはCMNの評価には使用されない。例えば、本発明においてq番目の擬似ピクセルを使用せずにCMNを決定することが可能であるが;CMNXの計算において共通する他の全てのq番目の擬似ピクセルがこの混合整合数の算定から排除され、従って全ての歯のシェードについてのCMNが適正に比較される。
このCMNを計算する実施例において、PcountXは実画像とベクトルZXとの間に検出された正常な擬似ピクセルの数に相当する。PcountXは各CMN相関について異なったものとなることを理解すべきである。例えば、実画像が全て優良の400個の擬似ピクセルを有し、A1に対する基準画像が399個の擬似ピクセル(例えば不良ピクセルルーチンにおいて1個の不良ピクセルが確認された)を有する場合、PcountA1が399となる。しかしながら、B4に対する基準画像が256個の擬似ピクセルを有する場合、PcountB4は256となる。同一の例において実画像が256個の擬似ピクセルを有して、不適格とされた実画像の擬似ピクセルが基準画像内の不適格とされた擬似ピクセルの座標と重合しそうもない場合、PcountB4は依然として256となるが;PcountA1も256となる(基準画像A1の1つの不良ピクセルが実画像内の不適格とされた擬似ピクセルの1つに相当すると仮定する)。基準画像A1内の1つの不良擬似ピクセルが不適格とされた実画像内の擬似ピクセルに符合しない場合、PcountA1も255となる。
本発明に使用し得る種類のカメラは当業者において一般的に知られており、例えば:カリフォルニア州のサンカルロスで製造されたINSIGHTTM;カリフォルニア州ゴレタのシグナス・インストルメント社製のCYGNASCOPETM;VISTACAMTMその他が挙げられる。好適な実施例において、本発明のシステムはウェルチアリンブランドのカメラを使用する。一般的にフルカラー画像を提供するカメラシステムを使用することが必要であり、これはサイズの全範囲、すなわち患者のスマイル全体を撮影するために必要な典型的な患者の歯のサイズを捕捉し得ることが必要である。
好適な実施例において、システムによって捕捉および処理される画像内の変動を削減するために絶縁スリーブが使用され、特に外部光源からの不要な光線を消去する。加えて、絶縁スリーブは、基準シェードおよび実物の歯を照明源およびカメラ光学機構から所定の距離に保持することが好適である。さらに、スリーブは光源と歯の間の照明角度を反射を削減するように設定することが好適である。より具体的には、基準画像および実画像は同じ照度、略等しい距離で、さらに光源からの実質的な反射を排除して撮影することが好適である。このため、好適な実施例においてスリーブはカメラの検出要素をその光線から防護し、これに代えて内部で形成された制御可能な光線(すなわちカメラ、または例えばカメラに接続される口内ワンドに結合されたもの)を使用する。両側部(または片側部)は一実施例において黒い素材で被覆されており(すなわち塗料または黒い張り紙、または黒いフェルト)、これによってスリーブに沿った歯または歯のシェードへの反射が削減される。ここで使用されているように、“目標領域”は、本発明のシステムによって領域を合成した集積した画像(すなわちカメラの検出要素によって捕捉された領域)を示しており、前述したように、実画像または基準画像を含んでいる。
前述したように、好適な実施例において、本発明のカメラシステムは目標領域を照明する光源を備える。一実施例において、スリーブ132は回転するように構成することができ、これによって口内の複雑な場所から画像が収集される。光源はスリーブと共に回転する光ファイバに結合することが好適であり、これによってスリーブの位置に関係なく光源から目標物への領域は略固定される。別の特徴によれば、カメラは画像収集光学要素および/または入力ウィンドウ等の光学要素を備えている。この特徴を備えるシステムの実施例において、カメラ光学機構は光ファイバに結合され、従って画像はスリーブの位置に関係なく効果的に捕捉される。
(2) 各デジタル画像(すなわち基準画像および実画像の両方)について、この画像のRGBピクセル数値からREF RGBを減じる。結果の符号(正または負)の記録を保持する。結果は“REF RELATIVE RGB”(すなわち画像RGB−REF RGB)で示す。
(3) 絶対RGB数値(擬似ピクセルに対する)の対向値としてREF RELATIVE RGB上に前述した相関アルゴリズム(すなわちCMNについてのもの)を適用する。CMNアルゴリズムのRSS(すなわち減算および二乗)計算する際、REF RELATIVE RGBの符号が重要であることに注意すべきである。例えば、基準画像のRGBが−.1,−.5,−.6,であり、実画像のRGBが.1,.7,.9,である場合、実画像は、例えば実画像が−.05,.2,.1.である場合に比べてかなり大きな色偏差(基準画像に比べて;これは重要な数値である)を有する。その後、RSSの二乗によって符号の重要性が無くなる。
図14にはある歯の治療および齲食が示されており、この図は前述した本発明の特徴をより詳しく理解するためのものである。齲食が無く治療(“治療”とは歯の一部を補綴材によって補綴しその歯が口内で機能および構造を保持することを可能にすることである)もされていない健康な歯は“バージン”歯と呼称する。代表的な予防およびサービス(フッ素液、フッ素処理、臼歯または奥歯の溝部分に注入してその齲食を防止する非充填樹脂からなる養生剤等)の種々の利点にもかかわらず、米国において12歳の子供の50%が6歳ぐらいで生えた永久臼歯に咬合齲食(上部または咬合表面の齲食)を有している。
クラス1−咬合領域、すなわち歯の最上部または噛み合わせ表面のみにおいて通常溝または亀裂が開始する。この用語は普通奥歯、すなわち大臼歯および小臼歯についてのみ使用される。
ここではVITATMシェードガイドについて説明したが、本発明の別の実施例において他のシェードガイドまたはポーセレンを基準画像として記録し実画像と比較し得ることが理解されよう。コンピュータのメモリは、さらに異なった製造者による多数の画像を蓄積することができ、従って患者に対して最適に整合する色を提供することができる。例えば、IVOCLARは好適なシェードガイドの1つであり、同様に種々のポーセレン、セロマー、ポリマーおよびその他の材料を使用することができる。本発明によれば、データベースには、実画像に対する整合相関性を検査するための基準画像を蓄積することができる。他方、1つの特徴によれば、本発明は他の製造者のシェードおよび/またはポーセレンへの変換を実行することができ、従って製造者の提携関係に過度の注意を払うことなく別の技工室を使用することができる。特に、本発明の一側面によれば、既知のシェード間の変換が提供され、より多くの技工室から選択することができる。デジタル画像の変換は1つのセットの色座標を別のものにマッピングすることを含み、この処理は当業者において既知であるため詳細な説明は省略する。
Claims (16)
- それぞれ複数の擬似ピクセルからなり,それぞれ異なった歯のシェードに対応した,複数の基準画像を蓄積するデータベースを備えるネットワークサーバと,
前記ネットワークサーバへのアクセスを提供する通信ネットワークと,
多数のピクセル(42)を含むカラーの歯の画像(40)を捕捉する半導体カメラ(12)と,
歯科診療室に配置され,前記通信ネットワークを介して前記データベースに蓄積された情報にアクセスし,前記カメラ(12)が接続されたコンピュータ(14)と,
前記コンピュータ(14)上で動作する処理ソフトウェア(50)であって,
(1) 前記歯の画像(40)を,それぞれ,前記歯の画像(40)中の特定領域からなる複数の擬似ピクセル(44)からなる実画像へと変換し,
(2) 前記実画像の各擬似ピクセルと,前記基準画像の各擬似ピクセルとを比較し,前記実画像が前記基準画像にいかに良く整合しているかを示す混合整合数を,前記実画像の擬似ピクセルのR(赤),G(緑),B(青)数値と,前記実画像の擬似ピクセルに対応する前記基準画像の擬似ピクセルのR(赤),G(緑),B(青)数値との,R(赤),G(緑),B(青)数値ごとの差を,各々二乗して合計した値の平方根値を計算することにより生成し,
(3) 前記混合整合数のうち最も低いものを探索して前記実画像に対して最も整合する基準画像を検出し,
(4) 前記検出された前記基準画像から対応する前記データベースに蓄積された歯のシェードを決定し,前記決定された歯のシェードの情報を出力することを特徴とする前記処理ソフトウェア(50)とを含み,
前記基準画像に対応する歯のシェードの情報は,前記通信ネットワークを介して,前記歯科診療室に配置された前記コンピュータ(14)に伝送され,
前記実画像及び前記基準画像の擬似ピクセルは,画像面上の特定の領域をカバーするピクセル群に相当し,画像ごとの総ピクセル数を削減することを特徴とする歯科治療システム。 - 前記複数の擬似ピクセルからなる前記基準画像は,それぞれ前記歯のシェードの画像の特定領域に対応するピクセル群の赤,緑,青(RGB)成分を平均化して決定した基準RGBを有し,
前記複数の擬似ピクセルからなる前記実画像は,それぞれ前記歯の画像(40)の特定領域に対応するピクセル群の赤,緑,青(RGB)成分を平均化して決定した基準RGBを有し,
前記実画像に対して最も整合する基準画像は,前記通信ネットワークを介して前記データベースに蓄積され,
前記データベースに蓄積された情報は,歯科技工室に配置されたコンピュータから,前記通信ネットワークを介してアクセスされる
ことを特徴とする請求項1に記載の歯科治療システム。 - 前記歯科診療室に配置されたコンピュータによる処理は,
患者の歯又は歯のプレパレーションの画像を捕捉し,
歯科医師の要求に応じて,前記患者の初期治療計画を作成するために入力する情報を表示し,
前記画像及び前記初期治療計画を含む歯科データを,前記データベースに格納することを含み,
前記歯科技工室に配置されたコンピュータによる処理は,
歯科技工士が前記歯科データを確認,またはさらなる提案を入力するために表示し,
前記初期治療計画に必要に応じて変更を加えた最終治療計画を,前記データベースに格納することを含み,
前記最終治療計画が作成される間は,前記歯科医師と前記歯科技工士とは,前記コンピュータを用いて前記データベースに格納された情報に同時にアクセスすることを特徴とする請求項1又は2に記載の歯科治療システム。 - 前記初期治療計画は,歯科補綴材の材料,前記患者の歯のプレパレーションの仕様,及び製作される前記歯科補綴材の設計要件に関する歯科治療情報を含むことを特徴とする請求項3に記載の歯科治療システム。
- 前記ネットワークサーバは,前記歯科医師と前記歯科技工士とが前記コンピュータを用いて歯科治療に必要な材料及び処理方法に関する情報を前記データベースに照会し,前記データベースからの回答を得ることができるプログラムを含むことを特徴とする請求項3又は4に記載の歯科治療システム。
- 前記歯科データは,前記歯科技工士により製作された歯科補綴材の画像をさらに含み,前記患者に前記歯科補綴材を装着させる前に,前記患者の歯の画像と比較することができることを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載の歯科治療システム。
- 前記カメラは,前記患者の歯の画像を捕捉するための口内カメラであることを特徴とする請求項3乃至6のいずれかに記載の歯科治療システム。
- 前記通信ネットワークは,インターネットであることを特徴とする請求項3乃至7のいずれかに記載の歯科治療システム。
- 前記歯科医師及び前記歯科技工士は,ウェブブラウザを用いて,前記データベースに格納された情報にアクセスすることを特徴とする請求項8に記載の歯科治療システム。
- 前記歯科医師及び前記歯科技工士は,適正なアクセス権が付与されることにより,前記データベースに格納された情報にアクセスすることができることを特徴とする請求項3乃至9のいずれかに記載の歯科治療システム。
- 前記カメラ(12)は,光線口(28)を介して目標物に照射される光線(19)を生成するワンド(18)と,
前記ワンド(18)から延在し,外部光源からの光線を遮蔽するスリーブ(22)と,
前記スリーブ(22)の端部に形成された末端(34)と,
を備え,
前記末端(34)は,中央に目標物の画像を捕捉するための開口部(32)と,前記開口部(32)を包囲する黒い縁部(36)とを備える
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の歯科治療システム。 - 前記末端(34)上の前記縁部(36)の周囲の領域(38)に,一連の歯のシェードが配置され,
前記一連の歯のシェードと目標物とが同一の画像内に捕捉されることを特徴とする請求項11に記載の歯科治療システム。 - 前記カメラ(12)の前記スリーブ(22)は,アコーディオン状の外形を有して,患者の口内に軟らかく設置され,バネ状に収縮することを特徴とする請求項11又は12に記載の歯科治療システム。
- 前記カメラ(12)の前記スリーブ(22)の側壁が,ランバート状表面を有する黒い素材から形成されることを特徴とする請求項11乃至13のいずれかに記載の歯科治療システム。
- 前記カメラ(12)は,前記スリーブ(22)の内部に,外部光源からの光線の通過量を削減するバッフルを備えることを特徴とする請求項11乃至14のいずれかに記載の歯科治療システム。
- 前記処理ソフトウェア(50)は,前記実画像から歯の縁部および背景に相当する擬似ピクセルを不良と判断し,前記実画像から不良と判断された不良擬似ピクセル(44a)を消去することを特徴とする請求項1乃至15のいずれかに記載の歯科治療システム。
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