WO2017195819A1 - 歯の健全性判定支援装置および歯の健全性判定支援システム - Google Patents

歯の健全性判定支援装置および歯の健全性判定支援システム Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a tooth health judgment support device and a tooth health judgment support system that support a tooth health judgment by a dentist.
  • the QLF method is a diagnostic method that utilizes the fact that teeth emit fluorescence when the teeth are irradiated with blue-violet light (excitation light).
  • an object of the present invention is to provide a tooth health determination support device and a tooth health determination support system that support a tooth health determination by a dentist.
  • a tooth health determination support device includes a grayscale conversion unit that converts a fluorescence image obtained by imaging fluorescence of a tooth irradiated with excitation light into a grayscale image, and a tooth in the grayscale image.
  • Gray scale value acquisition unit that acquires the gray scale values of the reference point and the plurality of evaluation points in the image of the tooth, and data for determining the tooth health that visually represents the gray scale value of the reference point and the gray scale values of the plurality of evaluation points
  • the tooth health determination support apparatus may further include a normalization unit that normalizes gray scale values of a plurality of evaluation points with a gray scale value of a reference point, and the tooth health determination data generation unit includes a tooth In the soundness determination data, the gray scale values of a plurality of evaluation points normalized by the normalization unit may be visually represented.
  • the normalization unit may normalize the gray scale values of the plurality of evaluation points by dividing the gray scale values of the plurality of evaluation points by the gray scale value of the reference point.
  • the tooth health determination data generation unit may generate a graph representing the secular change of the gray scale value of the reference point and the gray scale values of the plurality of evaluation points as the tooth health determination data.
  • the reference point is a point at the maximum ridge of the tooth
  • the evaluation point is a point at the tooth edge (tooth enamel part).
  • the gray scale value acquisition unit extracts the entire tooth image from the gray scale image to obtain the center of gravity or center of the entire tooth image, sets the maximum brightness point in the entire tooth image as a reference point, Alternatively, multiple evaluations are made at points located at a predetermined distance from the edge of the tooth in the center of gravity or in the center direction on a plurality of imaginary lines that pass through the center and have a predetermined angle with respect to the center of gravity or the center and the reference point. It may be set to a point.
  • a tooth health determination support system includes the above-described tooth health determination support device, an imaging device that irradiates the teeth with excitation light to capture fluorescence of the teeth, and generates a fluorescence image. And a display device for displaying the data for tooth health determination generated by the health determination support device.
  • the fluorescence imaging image obtained by imaging the fluorescence of the tooth irradiated with the excitation light is analyzed to generate tooth health determination data, and the dentist refers to the tooth health determination data with reference to the tooth health determination data. Soundness judgment can be performed.
  • FIG. 4A is a graph showing the secular change of each gray scale value of the reference point and the seven evaluation points obtained by analyzing the fluorescence image of FIG. 4A.
  • Graph obtained by normalizing the gray scale values in FIG. 4B The figure which shows the fluorescence imaging image of another child's tooth imaged by the regular dental examination FIG.
  • FIG. 5A is a graph showing the secular change of the gray scale values of the reference point and the three evaluation points obtained by analyzing the fluorescence imaging image of FIG. 5A.
  • FIG. 5B The figure which shows the fluorescence imaging image of another child's tooth imaged by regular dental examination
  • FIG. 6A is a graph showing the secular change of each grayscale value of the reference point and the three evaluation points obtained by analyzing the fluorescence image of FIG. 6A.
  • FIG. 6B Illustration showing a visible light photo image of a healthy tooth A diagram showing an atomic force microscope image (1 ⁇ m field of view) of the surface of a healthy tooth Diagram showing fluorescence imaging image of healthy teeth Illustration showing a visible light photo image of an unhealthy tooth A diagram showing an atomic force microscope image (5 ⁇ m field of view) of the surface of an unhealthy tooth Diagram showing fluorescence imaging image of unhealthy teeth The figure which shows the processing procedure of the gray scale image which imaged the tooth The figure which shows the process sequence following FIG. 9A. The graph showing the brightness
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a tooth health determination support system according to an embodiment of the present invention.
  • the tooth health determination support system 100 includes an imaging device 10, a tooth health determination support device 20, and a display device 30.
  • the imaging device 10 is a device that irradiates teeth with excitation light and images the fluorescence of the teeth.
  • the imaging apparatus 10 includes a main body 11, a light source 12, and a camera 13.
  • the main body 11 is a hollow rod-shaped member.
  • Various electronic boards are arranged inside the hollow of the main body 11.
  • the light source 12 and the camera 13 are arranged close to each other at the tip of the main body 11. The distal end of the main body 11 can be inserted into the patient's mouth.
  • the light source 12 is a device that emits blue-violet light (excitation light) having a specific wavelength (370 ⁇ 40 nm).
  • the light source 12 can be configured by combining an LED (Light ⁇ Emitting Diode) or a xenon lamp with a filter that transmits light of the specific wavelength.
  • the camera 13 is a device that generates image data by photoelectrically converting light from a subject.
  • the camera 13 can be composed of an optical system and a CCD (Charge-Coupled Device) image sensor.
  • the optical system may include a filter that transmits only green to yellow-green light.
  • the imaging device 10 is used to acquire a fluorescence image of a tooth.
  • the enamel on the outermost layer of the crown has the property of transmitting light like glass.
  • the boundary between the enamel and the dentin in the inner layer has a property of emitting fluorescence when irradiated with light of a specific wavelength.
  • a fluorescent substance at the boundary between enamel and dentin is excited to emit strong fluorescence when irradiated with excitation light having a specific wavelength, and the fluorescence is emitted to the outside through the enamel.
  • the imaging device 10 images such tooth fluorescence.
  • FIG. 2 shows an example of a fluorescence imaging image of a tooth imaged by the imaging device 10.
  • the image is an image of the occlusal surface of the maxillary right first molar. Note that the tooth images in the actual image are green to yellow-green, but are shown in gray scale for convenience in FIG.
  • the tooth health determination support device 20 receives a fluorescence image of a tooth from the imaging device 10, processes the fluorescence image, and helps the tooth health determination of the tooth health by the dentist. It is an apparatus that generates data for determination.
  • the imaging device 10 and the tooth health determination support device 20 are wired by a USB (Universal Serial ⁇ Bus) cable or a network cable, or may be wirelessly connected by WiFi (registered trademark) or Bluetooth (registered trademark). it can.
  • the dental soundness determination support device 20 can be configured by a general-purpose computer such as a PC (Personal Computer) or a server device, for example. Further, the tooth health determination support device 20 can be realized as SaaS (Software as a Service) on the cloud. In this case, the imaging device 10, the tooth health determination support device 20, and the display device 30 are connected to each other via a network such as the Internet.
  • a general-purpose computer such as a PC (Personal Computer) or a server device, for example.
  • SaaS Software as a Service
  • the tooth health determination support device 20 includes a gray scale conversion unit 21, a gray scale value acquisition unit 22, a normalization unit 23, and a tooth health determination data generation unit 24.
  • the gray scale conversion unit 21, the gray scale value acquisition unit 22, the normalization unit 23, and the tooth health determination data generation unit 24 can be realized by software, hardware, or a combination thereof.
  • the gray scale conversion unit 21 converts a fluorescence captured image obtained by capturing fluorescence of teeth irradiated with excitation light into a gray scale image.
  • the fluorescence image of the tooth is, for example, an RGB color image. As described above, the tooth image appears in green to yellowish green in the fluorescence image.
  • the gray scale conversion unit 21 temporarily converts the fluorescence image of the tooth into the HSV color space, and deletes the hue information (Hue) and the saturation information (Saturation) while retaining the luminance information (Value). Can be obtained.
  • the number of gradations of the grayscale image is arbitrary, for example, 256 gradations.
  • the gray scale value acquisition unit 22 acquires the gray scale values of the reference point and the plurality of evaluation points in the tooth image in the gray scale image converted by the gray scale conversion unit 21.
  • point P 0 is a reference point
  • points P 1 , P 2 , P 3 , and P 4 are evaluation points.
  • the grayscale value of the blackest point is “255”
  • the grayscale value of the whitest point is “0”. That is, the gray scale value increases as the portion of the gray scale image appears darker.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a tooth (molar). Reference points and evaluation points will be described with reference to the cross-sectional view. The reference point is set at a position where the fluorescence at the boundary surface between the enamel 101 and the dentin 102 can be captured.
  • the fluorescence at the boundary surface between the enamel 101 and the dentin 102 passes through the enamel 101 and reaches the surface layer. If decalcification of the enamel 101 proceeds due to initial caries or the like, the enamel 101 crystals As a result, the light is diffusely reflected, and the fluorescence at the boundary surface between the enamel 101 and the dentin 102 cannot be accurately captured in the tooth surface layer. Therefore, it is preferable that the reference point is a point at the maximum ridge where the crystallinity of the enamel 101 is relatively stable, unlike the initial caries. In this way, at the evaluation point, the fluorescence transmitted through the enamel 101 in the row direction of the enamel trabeculae can be captured.
  • the evaluation point is set at a position where only the fluorescence of the enamel 101 can be captured.
  • a point at the edge of the tooth can be used as the evaluation point.
  • the fluorescence transmitted across the row of enamel trabeculae will be captured. Therefore, if the crystallinity of the enamel 101 is deteriorated, the light is irregularly reflected and the fluorescence of the enamel 101 captured at the evaluation point becomes bright. Conversely, if the crystallinity of the enamel 101 is good, the light is less likely to be diffusely reflected and the fluorescence of the enamel 101 captured at the evaluation point becomes dark.
  • the quality of the enamel 101 crystallinity can be determined by the brightness of the evaluation points in the gray scale image.
  • FIG. 7A shows a visible light photograph image of a healthy tooth
  • FIG. 7B shows an atomic force microscope image (1 ⁇ m field of view) of the surface of a healthy tooth
  • FIG. 7C shows a fluorescence imaging image of the healthy tooth.
  • the shape of the enamel particles is almost uniform in healthy teeth (see FIG. 7B), and the enamel 101 is less likely to be diffusely reflected and appears dark in the fluorescence image (FIG. 7C). reference).
  • FIG. 8A shows a visible light photograph image of an unhealthy tooth
  • FIG. 8B shows an atomic force microscope image (5 ⁇ m field of view) of the surface of an unhealthy tooth
  • FIG. 8C shows a fluorescence imaging image of an unhealthy tooth.
  • irregular enamel particles are scattered in unhealthy teeth (see FIG. 8B), and the enamel 101 is reflected brightly in the fluorescence imaging image due to irregular reflection of light (FIG. 8C). reference).
  • the normalization unit 23 normalizes the gray scale values of the plurality of evaluation points with the gray scale values of the reference points in the gray scale image. For example, the normalization unit 23 normalizes the gray scale values of the plurality of evaluation points by dividing the gray scale values of the plurality of evaluation points by the gray scale value of the reference value. In this case, if the evaluation point is darker than the reference point in the grayscale image, the normalized value of the evaluation point is larger than 1. On the other hand, if the brightness of the reference point and the evaluation point are substantially the same, the normalized value of the evaluation point is approximately 1.
  • the difference between the gray scale value of the reference point and the gray scale value of the evaluation point can be a normalized value.
  • the tooth health determination data generation unit 24 generates tooth health determination data that visually represents the gray scale value of the reference point and the gray scale values of the plurality of evaluation points in the gray scale image.
  • the tooth soundness determination is performed by adding the grayscale values of the reference point and the plurality of evaluation points to the fluorescence imaging image of the tooth imaged by the imaging device 10 or the grayscale image converted by the grayscale conversion unit 21.
  • the tooth soundness determination data may be obtained by adding the grayscale values of a plurality of evaluation points normalized by the normalization unit 23 to the fluorescence imaging image of the tooth or the grayscale image thereof, that is, the normalized value. Can do.
  • the tooth health determination data generation unit 24 uses the gray scale value of the reference point and the gray of the plurality of evaluation points as the tooth health determination data.
  • a graph representing the aging of the scale value can be generated.
  • the display device 30 is a device that displays the tooth health determination data generated by the tooth health determination support device 20.
  • the dentist can determine the soundness of the teeth by looking at the data for determining the soundness of the teeth displayed on the display device 30.
  • FIG. 4A shows a fluorescence imaging image of a child's tooth taken by a regular dental examination.
  • Each fluorescence imaging image in FIG. 4A images the occlusal surface of the upper right first molar of this child.
  • the child's teeth had no caries for six years. That is, FIG. 4A shows an example of a fluorescence image of “strong teeth”.
  • Periodic dental examinations are carried out every spring and autumn, but for these children, fluorescence imaging images of teeth have not been acquired in the first-year spring and first-year autumn regular dental examinations.
  • the graph of FIG. 4B shows the secular change of each gray scale value of the reference point and seven evaluation points obtained by analyzing the fluorescence imaging image of FIG. 4A.
  • a point at the largest ridge is set as a reference point, and seven points at the edge are set as evaluation points.
  • the graph is displayed on the display device 30.
  • the reference point and the evaluation point could not be set, and the gray scale values of the fifth grade autumn reference point and the evaluation point could not be acquired. Absent.
  • the gray scale value of the reference point changes while maintaining a state smaller than the gray scale value of the evaluation point. Furthermore, with strong teeth, there is a tendency that the gray scale values of all points of the reference point and the evaluation point increase with time (appear dark in the gray scale image).
  • 4C is a graph obtained by normalizing the gray scale value of FIG. 4B.
  • the graph is displayed on the display device 30.
  • the normalized value of the evaluation point is approximately 1.5 or more, and is often 2 or more.
  • FIG. 5A shows a fluorescence imaging image of another child's tooth imaged in a regular dental examination.
  • Each fluorescence imaging image in FIG. 5A images the occlusal surface of this child's upper right first molar.
  • the child's teeth are carious and filled with caries during a regular dental examination in the fall of third grade. That is, FIG. 5A shows an example of a fluorescence image of “weak teeth”.
  • the graph of FIG. 5B shows the secular change of each gray scale value of the reference point and the three evaluation points obtained by analyzing the fluorescence imaging image of FIG. 5A.
  • a point at the maximum ridge is set as a reference point, and three points at the edge are set as evaluation points.
  • the graph is displayed on the display device 30.
  • the gray scale value of the reference point and the gray scale value of the evaluation point are substantially similar values. Further, with weak teeth, the gray scale values of all the reference points and evaluation points vary with time but do not tend to increase over time (they appear dark in the gray scale image).
  • the graph of FIG. 5C is obtained by normalizing the gray scale value of FIG. 5B.
  • the graph is displayed on the display device 30.
  • the normalized value of the evaluation point is approximately 1.2 or less and may be 1 or less.
  • FIG. 6A shows a fluorescence imaging image of still another child's tooth imaged by a regular dental examination.
  • Each fluorescence imaging image in FIG. 6A images the occlusal surface of this child's upper right first molar.
  • the child's teeth showed initial caries. That is, FIG. 6A shows an example of a fluorescence image of “weak teeth”.
  • the graph of FIG. 6B shows the secular change of each gray scale value of the reference point and the three evaluation points obtained by analyzing the fluorescence imaging image of FIG. 6A.
  • a point at the maximum ridge is set as a reference point, and three points at the edge are set as evaluation points.
  • the graph is displayed on the display device 30.
  • the gray scale values of all the reference points and evaluation points fluctuate with time, but do not show a tendency to increase with time (appear dark in the gray scale image).
  • the graph in FIG. 6C is obtained by normalizing the gray scale value in FIG. 6B.
  • the graph is displayed on the display device 30.
  • the normalized value of the evaluation point is about 1.4 for weak teeth.
  • the above reference points and evaluation points can be automatically set by the gray scale value acquisition unit 22 as follows, for example. 9A and 9B show a processing procedure of a gray scale image obtained by imaging a tooth.
  • the gray scale value acquisition unit 22 trims and converts unnecessary portions around the teeth in the fluorescence imaging image obtained by imaging the fluorescence of the teeth irradiated with the excitation light into a gray scale image.
  • the contour that is, the entire image of the tooth is extracted.
  • the gray scale value acquisition unit 22 obtains the center of gravity or the center Pctr of the entire tooth image, and sets the point of maximum luminance in the entire tooth image as the reference point Pref.
  • the gray scale value acquisition unit 22 sets the 0 degree axis L0 connecting the center of gravity or the center Pctr and the reference point Pref, and passes through the center of gravity or the center Pctr to the 0 degree axis L0.
  • a plurality of virtual lines L * forming a predetermined angle ⁇ are set. Note that ⁇ can be set, for example, in increments of 5 ° within a range of relative angles given to the 0 degree axis L0. The range of the relative angle and ⁇ can be arbitrarily set by the user.
  • the gray scale value acquisition unit 22 determines a plurality of evaluation points Peva at points on the virtual lines L * that are separated from the tooth edges by a predetermined distance in the center of gravity or the center Pctr direction. Set as. In this way, the reference point and the evaluation point are automatically set.
  • FIG. 10A is a graph showing the brightness of each evaluation point in the tooth image illustrated in FIG. 9B.
  • FIG. 10B is a graph showing the normalized value of each evaluation point in the tooth image illustrated in FIG. 9B.
  • the normalization unit 23 then normalizes the gray scale value of the evaluation point, and the tooth health determination data generation unit 24 is as shown in FIGS. 10A and 10B. Generate a graph.
  • a fluorescence imaging image of a tooth is captured by the imaging device 10, and the fluorescence imaging image is analyzed by the tooth health determination support device 20 to obtain a tooth health. Sex determination data is generated, and the tooth health determination data is displayed on the display device 30.
  • the dentist can comprehensively determine the health of a tooth, such as whether it is a strong tooth or a weak tooth, with reference to the tooth health determination data displayed on the display device 30.

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Abstract

歯健全性判定支援装置（２０）は、励起光が照射された歯の蛍光を撮像した蛍光撮像画像をグレースケール画像に変換するグレースケール変換部（２１）と、グレースケール画像中の歯の画像において基準点および複数の評価点のグレースケール値を取得するグレースケール値取得部（２２）と、基準点のグレースケール値で複数の評価点のグレースケール値を正規化する正規化部（２３）と、基準点のグレースケール値と正規化された複数の評価点のグレースケール値を視覚的に表す歯健全性判定用データを生成する歯健全性判定用データ生成部（２４）とを備える。

Description

歯の健全性判定支援装置および歯の健全性判定支援システム
　本発明は、歯科医師による歯の健全性判定を支援する歯の健全性判定支援装置および歯の健全性判定支援システムに関する。
　予防歯科の一つに初期齲蝕の診断がある。これまで齲蝕診断は視診やＣＰＩプローブにより行われてきたが、近年では、非侵襲的に客観的・定量的に初期齲蝕を評価するＱＬＦ（Quantitative Light-induced Fluorescence）法が用いられる（例えば、特許文献１を参照）。ＱＬＦ法は、歯に青紫色光（励起光）を照射したときに歯が蛍光を発することを利用した診断法である。
特開２０１１－１１０５５号公報
　齲蝕が発生しやすい弱い歯かそれとも齲蝕が発生しにくい強い歯かといった歯の健全性を判定することができれば、より効果的な予防歯科を施すことができる。例えば、弱い歯と判定された場合には齲蝕が発生しにくい口内環境を整えるように保健指導や予防処置を行うことができる。しかし、ＱＬＦ法を始めとする従来の予防歯科では初期齲蝕の診断はできても歯の健全性判定は困難であった。
　上記問題に鑑み、本発明は、歯科医師による歯の健全性判定を支援する歯健全性判定支援装置および歯健全性判定支援システムを提供することを課題とする。
　本発明の一局面に従った歯健全性判定支援装置は、励起光が照射された歯の蛍光を撮像した蛍光撮像画像をグレースケール画像に変換するグレースケール変換部と、グレースケール画像中の歯の画像において基準点および複数の評価点のグレースケール値を取得するグレースケール値取得部と、基準点のグレースケール値と複数の評価点のグレースケール値を視覚的に表す歯健全性判定用データを生成する歯健全性判定用データ生成部とを備えたものである。
　上記歯健全性判定支援装置は、基準点のグレースケール値で複数の評価点のグレースケール値を正規化する正規化部をさらに備えていてもよく、歯健全性判定用データ生成部は、歯健全性判定用データにおいて、正規化部によって正規化された複数の評価点のグレースケール値を視覚的に表すものであってもよい。
　また、正規化部は、複数の評価点のグレースケール値を基準点のグレースケール値で除算することで複数の評価点のグレースケール値を正規化するものであってもよい。
　さらに、歯健全性判定用データ生成部は、歯健全性判定用データとして、基準点のグレースケール値および複数の評価点のグレースケール値の経年変化を表すグラフを生成するものであってもよい。
　例えば、基準点は歯の最大豊隆部における点であり、評価点は歯の辺縁部（歯エナメル質部）における点である。
　また、グレースケール値取得部は、グレースケール画像から歯の全体画像を抽出して歯の全体画像の重心または中心を求め、歯の全体画像中の最大輝度の点を基準点に設定し、重心または中心を通り重心または中心と基準点とを結ぶ０度軸に対して所定角をなす複数の仮想線上で歯の縁から重心または中心方向に所定距離だけ離れた位置にある点を複数の評価点に設定するものであってもよい。
　また、本発明に係る歯健全性判定支援システムは、上記歯健全性判定支援装置と、歯に励起光を照射して該歯の蛍光を撮像して蛍光撮像画像を生成する撮像装置と、歯健全性判定支援装置によって生成された歯健全性判定用データを表示する表示装置とを備えたものである。
　本発明によると、励起光が照射された歯の蛍光を撮像した蛍光撮像画像を解析して歯健全性判定用データが生成され、歯科医師は当該歯健全性判定用データを参照して歯の健全性判定を行うことができる。
本発明の一実施形態に係る歯健全性判定支援システムの構成図 一例に係る歯の蛍光撮像画像を示す図 一例に係る歯の縦方向断面図 定期歯科検診で撮像されたある児童の歯の蛍光撮像画像を示す図 図４Ａの蛍光撮像画像を解析して得られた基準点と７つの評価点の各グレースケール値の経年変化を示すグラフ 図４Ｂのグレースケール値を正規化したグラフ 定期歯科検診で撮像された別の児童の歯の蛍光撮像画像を示す図 図５Ａの蛍光撮像画像を解析して得られた基準点と３つの評価点の各グレースケール値の経年変化を示すグラフ 図５Ｂのグレースケール値を正規化したグラフ 定期歯科検診で撮像されたさらに別の児童の歯の蛍光撮像画像を示す図 図６Ａの蛍光撮像画像を解析して得られた基準点と３つの評価点の各グレースケール値の経年変化を示すグラフ 図６Ｂのグレースケール値を正規化したグラフ 健康な歯の可視光写真画像を示す図 健康な歯の表面の原子間力顕微鏡画像（１μｍ視野）を示す図 健康な歯の蛍光撮像画像を示す図 健康でない歯の可視光写真画像を示す図 健康でない歯の表面の原子間力顕微鏡画像（５μｍ視野）を示す図 健康でない歯の蛍光撮像画像を示す図 歯を撮像したグレースケール画像の処理手順を示す図 図９Ａに続く処理手順を示す図 図９Ｂに例示した歯の画像における各評価点の輝度を表すグラフ 図９Ｂに例示した歯の画像における各評価点の正規化値を表すグラフ
　以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
　なお、発明者は、当業者が本発明を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
　図１は、本発明の一実施形態に係る歯健全性判定支援システムの構成図である。本実施形態に係る歯健全性判定支援システム１００は、撮像装置１０と、歯健全性判定支援装置２０と、表示装置３０とを備えている。
　撮像装置１０は、歯に励起光を照射して歯の蛍光を撮像する装置である。具体的には、撮像装置１０は、本体１１と、光源１２と、カメラ１３とを備えている。
　本体１１は、中空の棒状部材である。本体１１の中空内部には各種電子基板が配置されている。本体１１の先端部において光源１２とカメラ１３とが互いに近接して配置されている。本体１１の先端部は患者の口腔内に挿入できるようになっている。
　光源１２は、特定波長（３７０±４０ｎｍ）の青紫色光（励起光）を発光するデバイスである。例えば、光源１２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やキセノンランプに上記特定波長の光を透過させるフィルタを組み合わせて構成することができる。
　カメラ１３は、被写体からの光を光電変換して画像データを生成するデバイスである。例えば、カメラ１３は、光学系とＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサとで構成することができる。なお、光学系に緑～黄緑色の光のみを透過させるフィルタが含まれていてもよい。
　歯健全性判定支援システム１００において、撮像装置１０は歯の蛍光撮像画像を取得するために使用される。歯冠の最表層にあるエナメル質はガラスと同様に光を透過する性質がある。また、エナメル質およびその内層にある象牙質との境界部には特定波長の光が照射されると蛍光を放射する性質がある。特に、エナメル質と象牙質との境界にある蛍光物質は、特定波長の励起光を当てると励起して強い蛍光を放射し、その蛍光はエナメル質を通って外部に放射される。撮像装置１０はそのような歯の蛍光を撮像する。
　図２は、撮像装置１０により撮像された歯の蛍光撮像画像の一例を示す。当該画像は、上顎右側第一大臼歯の咬合面を撮像したものである。なお、実際の画像中の歯の画像は緑～黄緑色であるが、図２では便宜上グレースケールで表している。
　図１へ戻り、歯健全性判定支援装置２０は、撮像装置１０から歯の蛍光撮像画像を受けて、当該蛍光撮像画像を加工して、歯科医師による歯健全性判定の助けとなる歯健全性判定用データを生成する装置である。撮像装置１０と歯健全性判定支援装置２０とは、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルやネットワークケーブルなどで有線接続されるほか、ＷｉＦｉ（登録商標）やブルートゥース（登録商標）などで無線接続することもできる。
　歯健全性判定支援装置２０は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）やサーバー装置などの汎用コンピュータで構成することができる。また、歯健全性判定支援装置２０は、クラウド上のＳａａＳ（Software as a Service）として実現することも可能である。この場合、撮像装置１０、歯健全性判定支援装置２０および表示装置３０は、インターネットなどネットワークを介して互いに接続される。
　具体的には、歯健全性判定支援装置２０は、グレースケール変換部２１と、グレースケール値取得部２２と、正規化部２３と、歯健全性判定用データ生成部２４とを備えている。なお、グレースケール変換部２１、グレースケール値取得部２２、正規化部２３および歯健全性判定用データ生成部２４は、ソフトウェアまたはハードウェア、あるいはそれらの組み合わせで実現することができる。
　グレースケール変換部２１は、励起光が照射された歯の蛍光を撮像した蛍光撮像画像をグレースケール画像に変換する。歯の蛍光撮像画像は、例えばＲＧＢカラー画像である。上述したように、蛍光撮像画像において歯の画像は緑～黄緑色に写っている。グレースケール変換部２１は、歯の蛍光撮像画像を一旦ＨＳＶ色空間に変換し、輝度情報（Value）を保持したまま色相情報（Hue）と彩度情報（Saturation）を削除することによってグレースケール画像を得ることができる。なお、グレースケール画像の階調数は任意であり、例えば、２５６階調である。
　グレースケール値取得部２２は、グレースケール変換部２１によって変換されたグレースケール画像中の歯の画像において基準点および複数の評価点のグレースケール値を取得する。例えば、図２の歯の蛍光撮像画像において、点Ｐ０は基準点、点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は評価点である。なお、２５６階調のグレースケール画像において最黒点のグレースケール値を「２５５」、最白点のグレースケール値を「０」とする。すなわち、グレースケール画像において暗く写っている部分ほどグレースケール値が大きくなる。
　図３は、歯（臼歯）の縦方向断面図である。当該断面図を参照して基準点および評価点について説明する。基準点は、エナメル質１０１と象牙質１０２との境界面の蛍光を捉えることができる位置に設定する。
　ここで、エナメル質１０１と象牙質１０２との境界面の蛍光はエナメル質１０１を透過して表層に届くが、初期齲蝕などでエナメル質１０１の脱灰が進行しているとエナメル質１０１の結晶性が悪くなって光が乱反射し、歯表層においてエナメル質１０１と象牙質１０２との境界面の蛍光を正確に捉えることができない。したがって、初期齲蝕になりにくくエナメル質１０１の結晶性が比較的安定している最大豊隆部における点を基準点にすることが好ましい。このように、評価点では、エナメル質１０１をエナメル小柱の列方向に透過する蛍光を捉えることができる。
　一方、評価点は、エナメル質１０１の蛍光のみを捉えることができる位置に設定する。例えば、歯の辺縁部における点を評価点にすることができる。評価点では、エナメル小柱の列を横断して透過する蛍光を捉えることとなる。したがって、エナメル質１０１の結晶性が悪くなっていれば光が乱反射して評価点において捉えられるエナメル質１０１の蛍光は明るくなる。逆に、エナメル質１０１の結晶性が良好であれば光が乱反射しにくくなり評価点において捉えられるエナメル質１０１の蛍光は暗くなる。このように、グレースケール画像における評価点の明暗によってエナメル質１０１の結晶性の良否を判断することができる。
　図７Ａは健康な歯の可視光写真画像を示し、図７Ｂは健康な歯の表面の原子間力顕微鏡画像（１μｍ視野）を示し、図７Ｃは健康な歯の蛍光撮像画像を示す。図７Ｂおよび図７Ｃからわかるように、健康な歯ではエナメル粒子の形状がほぼ均一であり（図７Ｂ参照）、エナメル質１０１は光が乱反射しにくくなり蛍光撮像画像において暗く写っている（図７Ｃ参照）。
　一方、図８Ａは健康でない歯の可視光写真画像を示し、図８Ｂは健でない歯の表面の原子間力顕微鏡画像（５μｍ視野）を示し、図８Ｃは健康でない歯の蛍光撮像画像を示す。図８Ｂおよび図８Ｃからわかるように、健康でない歯ではエナメル粒子の不規則なものが散見され（図８Ｂ参照）、エナメル質１０１は光が乱反射して蛍光撮像画像において明るく写っている（図８Ｃ参照）。
　図１へ戻り、正規化部２３は、グレースケール画像における基準点のグレースケール値で複数の評価点のグレースケール値を正規化する。例えば、正規化部２３は、複数の評価点のグレースケール値を基準値のグレースケール値で除算することで複数の評価点のグレースケール値を正規化する。この場合、グレースケール画像において基準点よりも評価点の方が暗く写っていれば評価点の正規化値は１よりも大きくなる。一方、基準点と評価点の明るさがほぼ同じであれば評価点の正規化値はほぼ１となる。
　このように、評価点のグレースケール値を正規化することで、個体差や撮像条件の違いなどでグレースケール画像が全体的に明るくあるいは暗くなってもその影響を受けずに複数のグレースケール画像間で評価点のグレースケール値の大小比較が可能になる。
　なお、上記以外に、例えば、基準点のグレースケール値と評価点のグレースケール値との差分を正規化値とすることもできる。
　歯健全性判定用データ生成部２４は、グレースケール画像における基準点のグレースケール値と複数の評価点のグレースケール値を視覚的に表す歯健全性判定用データを生成する。例えば、撮像装置１０によって撮像された歯の蛍光撮像画像またはグレースケール変換部２１によって変換されたグレースケール画像に、基準点および複数の評価点の各グレースケール値を付加したものを歯健全性判定用データとすることができる。あるいは、歯の蛍光撮像画像またはそのグレースケール画像に、正規化部２３によって正規化された複数の評価点のグレースケール値、つまり正規化値を付加したものを歯健全性判定用データとすることができる。
　さらに、歯の蛍光撮像画像またはそのグレースケース画像を蓄積することで、歯健全性判定用データ生成部２４は、歯健全性判定用データとして、基準点のグレースケール値および複数の評価点のグレースケール値の経年変化を表すグラフを生成することができる。
　表示装置３０は、歯健全性判定支援装置２０によって生成された歯健全性判定用データを表示する装置である。歯科医師は、表示装置３０に表示された歯健全性判定用データを見ることで歯の健全性を判定することができる。
　次に、歯科定期検診において取得した小学生児童の歯の蛍光撮像画像を用いて、歯健全性判定支援システム１００の利用例について説明する。
　図４Ａは、定期歯科検診で撮像されたある児童の歯の蛍光撮像画像を示す。図４Ａ中の各蛍光撮像画像は、この児童の上顎右側第一大臼歯の咬合面を撮像したものである。この児童の歯には６年間齲蝕が発生しなかった。すなわち、図４Ａは、「強い歯」の蛍光撮像画像の例を示している。なお、定期歯科検診は毎年春と秋に実施されるが、この児童については１年生春と１年生秋の定期歯科検診において歯の蛍光撮像画像を取得できていない。
　図４Ｂのグラフは、図４Ａの蛍光撮像画像を解析して得られた基準点と７つの評価点の各グレースケール値の経年変化を示す。図４Ａ中の各蛍光撮像画像において最大豊隆部における点を基準点に設定し、辺縁部における７点を評価点に設定している。当該グラフは表示装置３０に表示される。なお、５年生秋の蛍光撮像画像が全体的に暗くて不明瞭であったため基準点および評価点を設定することができずに５年生秋の基準点および評価点のグレースケール値は取得できていない。
　図４Ｂのグラフからわかるように、強い歯では、基準点のグレースケール値は評価点のグレースケール値よりも小さい状態を維持して推移する。さらに、強い歯では、基準点および評価点のすべての点のグレースケール値が経年で上昇する（グレースケール画像において暗く写る）傾向が見られる。
　図４Ｃのグラフは、図４Ｂのグレースケール値を正規化したものである。当該グラフは表示装置３０に表示される。このグラフからわかるように、強い歯では、評価点の正規化値が概ね１．５以上であり、２以上になることも多い。
　図５Ａは、定期歯科検診で撮像された別の児童の歯の蛍光撮像画像を示す。図５Ａ中の各蛍光撮像画像は、この児童の上顎右側第一大臼歯の咬合面を撮像したものである。この児童の歯には齲蝕が発生しており、３年生秋の定期歯科検診で齲蝕の充填が認められる。すなわち、図５Ａは、「弱い歯」の蛍光撮像画像の例を示している。
　図５Ｂのグラフは、図５Ａの蛍光撮像画像を解析して得られた基準点と３つの評価点の各グレースケール値の経年変化を示す。図５Ａ中の各蛍光撮像画像において最大豊隆部における点を基準点に設定し、辺縁部における３点を評価点に設定している。当該グラフは表示装置３０に表示される。
　図５Ｂのグラフからわかるように、弱い歯では、基準点のグレースケール値および評価点のグレースケール値はほぼ似たような値である。さらに、弱い歯では、基準点および評価点のすべての点のグレースケール値は経年で変動するものの経年で上昇する（グレースケール画像において暗く写る）傾向は見られない。
　図５Ｃのグラフは、図５Ｂのグレースケール値を正規化したものである。当該グラフは表示装置３０に表示される。このグラフからわかるように、弱い歯では、評価点の正規化値が概ね１．２以下であり、１以下になることもある。
　図６Ａは、定期歯科検診で撮像されたさらに別の児童の歯の蛍光撮像画像を示す。図６Ａ中の各蛍光撮像画像は、この児童の上顎右側第一大臼歯の咬合面を撮像したものである。この児童の歯には初期齲蝕が認められた。すなわち、図６Ａは、「弱い歯」の蛍光撮像画像の例を示している。
　図６Ｂのグラフは、図６Ａの蛍光撮像画像を解析して得られた基準点と３つの評価点の各グレースケール値の経年変化を示す。図６Ａ中の各蛍光撮像画像において最大豊隆部における点を基準点に設定し、辺縁部における３点を評価点に設定している。当該グラフは表示装置３０に表示される。このグラフからわかるように、弱い歯では、基準点および評価点のすべての点のグレースケール値は経年で変動するものの経年で上昇する（グレースケール画像において暗く写る）傾向は見られない。
　図６Ｃのグラフは、図６Ｂのグレースケール値を正規化したものである。当該グラフは表示装置３０に表示される。このグラフからわかるように、弱い歯では、評価点の正規化値が概ね１．４前後である。
　なお、上記の基準点および評価点は例えば次のようにしてグレースケール値取得部２２により自動的に設定することができる。図９Ａおよび図９Ｂは、歯を撮像したグレースケール画像の処理手順を示す。
　グレースケール値取得部２２は、励起光が照射された歯の蛍光を撮像した蛍光撮像画像において歯の周辺の不要な部分をトリミングしてグレースケール画像に変換し、さらに当該グレースケール画像から歯の輪郭、すなわち、歯の全体画像を抽出する。グレースケール値取得部２２は、当該歯の全体画像の重心または中心Ｐｃｔｒを求め、歯の全体画像中の最大輝度の点を基準点Ｐｒｅｆに設定する。
　重心または中心Ｐｃｔｒと基準点Ｐｒｅｆが決まると、グレースケール値取得部２２は、重心または中心Ｐｃｔｒと基準点Ｐｒｅｆとを結ぶ０度軸Ｌ０を設定し、重心または中心Ｐｃｔｒを通り０度軸Ｌ０に対して所定角θをなす複数の仮想線Ｌ＊を設定する。なお、θは０度軸Ｌ０に対して与えられた相対角度の範囲内で例えば５°刻みで設定することができる。相対角度の範囲およびθはユーザーが任意に設定可能である。複数の仮想線Ｌ＊を設定すると、グレースケール値取得部２２は、各仮想線Ｌ＊上で歯の縁から重心または中心Ｐｃｔｒ方向に所定距離だけ離れた位置にある点を複数の評価点Ｐｅｖａとして設定する。このようにして基準点および評価点が自動的に設定される。
　例えば図９Ｂに示した例では２７個の評価点Ｐｅｖａが設定されている。図１０Ａは、図９Ｂに例示した歯の画像における各評価点の輝度を表すグラフである、図１０Ｂは、図９Ｂに例示した歯の画像における各評価点の正規化値を表すグラフである。基準点および評価点が設定されると、あとは正規化部２３により評価点のグレースケール値の正規化が行われ、歯健全性判定用データ生成部２４が図１０Ａおよび図１０Ｂに示すようなグラフを生成する。　以上のように本実施形態に係る歯健全性判定支援システム１００によると、撮像装置１０によって歯の蛍光撮像画像が撮像され、歯健全性判定支援装置２０によって当該蛍光撮像画像が解析されて歯健全性判定用データが生成され、表示装置３０に当該歯健全性判定用データが表示される。歯科医師は表示装置３０に表示された歯健全性判定用データを参照して強い歯か弱い歯かといった歯の健全性を総合的に判定することができる。
　以上のように、本発明における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
　したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
　また、上述の実施の形態は、本発明における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
　１００　歯健全性判定支援システム
　１０　　撮像装置
　２０　　歯健全性判定支援装置
　２１　　グレースケール変換部
　２２　　グレースケール値取得部
　２３　　正規化部
　２４　　歯健全性判定用データ生成部
　３０　　表示装置

Claims (7)

  1. 　励起光が照射された歯の蛍光を撮像した蛍光撮像画像をグレースケール画像に変換するグレースケール変換部と、
    　前記グレースケール画像中の歯の画像において基準点および複数の評価点のグレースケール値を取得するグレースケール値取得部と、
    　前記基準点のグレースケール値と前記複数の評価点のグレースケール値を視覚的に表す歯健全性判定用データを生成する歯健全性判定用データ生成部とを備えた歯健全性判定支援装置。
  2. 　前記基準点のグレースケール値で前記複数の評価点のグレースケール値を正規化する正規化部を備え、
    　前記歯健全性判定用データ生成部は、前記歯健全性判定用データにおいて、前記正規化部によって正規化された前記複数の評価点のグレースケール値を視覚的に表す、請求項１に記載の歯健全性判定支援装置。
  3. 　前記正規化部は、前記複数の評価点のグレースケール値を前記基準点のグレースケール値で除算することで前記複数の評価点のグレースケール値を正規化する、請求項２に記載の歯健全性判定支援装置。
  4. 　前記歯健全性判定用データ生成部は、前記歯健全性判定用データとして、前記基準点のグレースケール値および前記複数の評価点のグレースケール値の経年変化を表すグラフを生成する、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の歯健全性判定支援装置。
  5. 　前記基準点が歯の咬合面における最大豊隆部における点であり、
    　前記評価点が歯の辺縁部における点である、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の歯健全性判定支援装置。
  6. 　前記グレースケール値取得部は、前記グレースケール画像から歯の全体画像を抽出して前記歯の全体画像の重心または中心を求め、前記歯の全体画像中の最大輝度の点を前記基準点に設定し、前記重心または中心を通り前記重心または中心と前記基準点とを結ぶ０度軸に対して所定角をなす複数の仮想線上で前記歯の縁から前記重心または中心方向に所定距離だけ離れた位置にある点を前記複数の評価点に設定する、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の歯健全性判定支援装置。
  7. 　請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の歯健全性判定支援装置と、
    　歯に励起光を照射して該歯の蛍光を撮像して蛍光撮像画像を生成する撮像装置と、
    　前記歯健全性判定支援装置によって生成された歯健全性判定用データを表示する表示装置とを備えた歯健全性判定支援システム。
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