JP7345009B2 - 圧縮センシングによる口腔内oct - Google Patents
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Description
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S.H.ユン(S. H. Yun)、他(C. Boudoux, G. J. Tearney, and B. E. Bouma)、"High-speed wavelength-swept semiconductor laser with a polygon-scanner-based wavelength filter," Opt. Lett.28, 1981-1983 (2003);
ウージン シン(Woojin Shin)、他(Boan-Ahn Yu, Yeung Lak Lee, Tae Jun Yu, Tae Joong Eom, Young-Chul Noh, Jongmin Lee, and Do-Kyeong Ko)、"Tunable Q-switched erbium-doped fiber laser based on digital micromirror array," Opt. Express 14, 5356-5364 (2006);
シャオ チェン(Xiao Chen)、他(Bin-bin Yan, Fei-jun Song, Yi-quan Wang, Feng Xiao, and Kamal Alameh)、"Diffraction of digital micro-mirror device gratings and its effect on properties of tunable fiber lasers," Appl. Opt. 51, 7214-7220 (2012).
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「Optical coherence tomography imaging」という名称のカドリング(Quadling)らによる米国特許第7355721B2号;
「Optical coherence tomography imaging」という名称のカドリング(Quadling)らによる米国特許第8345261B2号;
「Swept source optical coherence tomography (OCT) method and system」という名称の、両方ともボンネマ(Bonnema)らによる米国特許第8928888B2号および同第8345257B2号;
「Dental optical measuring device and dental optical measuring/diagnosing tool」という名称のカジ(Kaji)らによる米国特許出願第US20130330686A1号;
ハンK.‐W.(Hung, K.-W.);シウW.‐C.(Siu, W.-C.)、"Fast image interpolation using the bilateral filter," in Image Processing, IET, vol.6, no.7, pp.877-890, October 2012. doi: 10.1049/iet-ipr.2011.0050;
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キャンデス(E. Candes)、他(J. Romberg, and T. Tao)、“Robust uncertainty principles: Exact signal reconstruction from highly incomplete frequency information,” IEEE Trans. Inf. Theory 52(2), 489-509 (2006);
フォウカート(Foucart)、他(Simon, and Holger Rauhut)、A mathematical introduction to compressive sensing. Vol. 1. No. 3. Basel: Birkhauser, 2013;
エブジェニ レベド(Evgeniy Lebed)、他(Paul J. Mackenzie, Marinko V. Sarunic, and Faisal M. Beg)、"Rapid Volumetric OCT Image Acquisition Using Compressive Sampling," Opt. Express 18, 21003-21012 (2010);
スアン ル(Xuan Liu)およびジン U カン(Jin U. Kang)、"Compressive SD-OCT: the application of compressed sensing in spectral domain optical coherence tomography," Opt. Express 18, 22010-22019 (2010).
口腔内特徴に対して、3次元における光干渉断層法(OCT)データを取得するステップであって、少なくとも1つの次元が疑似ランダムまたはランダムにサンプリングされるステップと、
圧縮センシングを使用して口腔内特徴の画像ボリュームを再構築するステップであって、再構築された画像ボリュームのデータ密度が、少なくとも1つの次元における、または対応する変換による、取得されたOCTデータのデータ密度よりも大きい、ステップと、
表示のために再構築された画像ボリュームをレンダリングするステップと
を含む、画像データを獲得する方法が提供される。
mλ=d(sinα+sinβ) (式1)
但し、
λは、光波長、
dは、格子ピッチ、
αは、光学要素20の入射表面の垂線に対する、入射角度(図1、2Aを参照)、
βは、光学要素20の出射表面の垂線に対する、回折光の角度、
mは、本開示の実施形態に関係する、回折次数、一般的にはm=1である。
δλg=λcdcosα/D (式2)
および
δλDLP=dpcosβ/f (式3)
但し、
Dは、レンズL1によって平行化された入射ガウシアンビームの1/e2幅であり、
λcは、中心波長、
dは、格子ピッチ、
pは、それぞれのマイクロミラーに対する、DLPピクセルピッチ、
fは、集束レンズL2の焦点長である。
δλg≦δλDLP
w=4λf/(πDcosβ/cosα) (式4)
好ましくは、次の関係が成り立つ:w≦p。これによって、ピクセルピッチp未満において、ビーム直径wが設定される。最大可変範囲は次式で決まり:
M×δλDLP
ここで、Mは、図3に表されるように、水平方向でのDLPマイクロミラーの数である。図3で示されるように、マイクロミラー配列30用のマイクロミラーの配列は、M列とN行である。DLPマイクロミラー配列の一行だけが、プログラマブルフィルタ10での使用のために必要であり、この単一行の上下のその他の行は、使用しても、しなくてもよい。
図10Aおよび10Bの模式図は、本開示のOCT装置を使用して、口腔内特徴の断層画像を形成するのに使用することのできる走査シーケンスを示す。図10Aに示されるシーケンスは、単一のB-スキャン画像が生成される方法を示す。ラスター走査90(図9)は、サンプルSの上の照明として、選択された光系列を、一点毎に走査する。図10Aに示されるような周期的な駆動信号92が、ラスタースキャナ90のガルボミラーを駆動して、図10Aおよび10Bにおいて水平方向に延びる不連続な点82として示される、サンプルの各行を横切って延びる、横方向スキャンまたはB-スキャンを制御するのに使用される。B-スキャンのラインまたは行に沿った複数の点82のそれぞれにおいて、z軸方向においてデータを獲得する、A-スキャンまたは深さスキャンが、選択された波長帯の連続部分を使用して、生成される。図10Aは、ラスタースキャナ90を使用して、対応するマイクロミラー起動、またはその他の空間光変調器ピクセル毎起動によって、波長帯を通過する、直進的に上昇する系列を生成するための駆動信号92を示している。駆動信号92の部分である、レトロスキャン信号93は、スキャンミラーを単に復元して、次のラインのための開始位置に戻し、レトロスキャン信号93の間はデータが取得されない。
Min||z||1、但し||Az-y||2≦εを条件とし、
ここで、||.||1は、l1ノルムであり、zは構築しようとする信号、yはまばらなサンプリング、Aは、ガウス行列(Gaussian matrix)またはベルヌーイ行列(Bernoulli matrix)などのランダムサンプリング行列である。この標準フォーマットに変換することのできるサンプリング問題は、まばら(低密度)なサンプリングと、対応するアルゴリズムとを使用して、制御された誤差で信号zを回復することができる。このサンプリング理論は、ナイキストサンプリング理論(Nyquist sampling theory)の基本原理に従う、従来の、信号獲得と再構築の直感的ルールに反していると思われる。圧縮サンプリングの可能性は、真の信号が、好適な正規直交基底のまばらな展開式(sparse expansion)によって、うまく表現できるということに依拠している。圧縮センシングおよび圧縮表現は、アンダーサンプリングされた(under-sampled)信号の画像処理に用いることが可能であり;同様な洞察が、よく知られているJPEG(Joint Photographic Experts Group)、JPEG2000、および関係する画像データフォーマットなどの、画像圧縮の多数の形式の背後にある。
Claims (5)
- 口腔内ボリューム画像データを獲得する方法であって、
サンプルの表面を横切る、いくつかの行の各々の行に沿って、複数の測定された光学干渉断層法(OCT)スキャンを取得するステップであって、前記光学干渉断層法(OCT)スキャンは、前記サンプルの深さ方向に沿ったA-スキャンと、行に沿ったB-スキャンを含み、
前記B-スキャンにおいてそれぞれの前記A-スキャンの間に間隔があり、それぞれの測定された前記A-スキャンが、前記A-スキャン内の対応する深さにおける入射光へのサンプル応答を示す複数の値を与える、ステップと、
測定された前記A-スキャンの間の領域に対する追加の演算された値で前記測定された前記A-スキャンのデータを補うように補間を適用するステップと、
測定された前記A-スキャンと、補間からの追加の演算された値との両方に従って、口腔内ボリューム画像を生成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記補間がバイリニア補間であることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記補間がトリリニア補間であることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記サンプルが歯であることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、
前記B-スキャンにおいて、行に沿った前記A-スキャンのサンプリング点を疑似乱数系列から生成することで、各サンプリング点の間隔距離を不均等にすることを特徴とする方法。
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