使用表面扫描信息从三维牙科X射线数据集减少并去除伪影制造技术

一种用于从患者牙齿的X射线图像去除由X射线反射材料造成的伪影的系统。该系统包括X射线源；X射线检测器，其捕获数个X射线图像；以及表面扫描器，其捕获患者牙齿的表面扫描。图像处理器根据光学表面数据和CT体数据产生三维模型。将模型调整大小和定向以具有相同的尺度和取向，并且然后将其叠加以建立合并数据集。识别延伸超出表面模型中的患者牙齿的表面的数据点，如果确定它们是伪影则可以去除该数据点。然后显示伪影减少的CT模型。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及牙科成像技术。更具体地，本专利技术涉及使用X射线和表面扫描两种技术重建患者牙齿的三维图像。
技术介绍
X射线技术可以用于使用计算机断层扫描(CT)产生对象的三维数字表示。然而，金属和其它物体可以反射原本会穿透人体组织的X射线，并可以被X射线检测器检测到。这种反射可以造成在捕获的数据集中出现不想要的伪影。这种效应在牙科成像中是特别普遍的，在牙科成像中诸如金属填料或牙箍的外来物质往往被安装在患者的口中。存在一些现有系统，其中简单地说通过“合并”X射线与非X射线数据，来从X射线数据去除伪影。然而，正如本专利技术人最了解的，除了去除或减少伪影之外，这样的系统还去除了显著量的需要的图像数据。美国公布No. 2010/0124367建议，通过“将X射线数据集与完全没有金属伪影的颌的光学图像融合……”，可以从X射线数据去除伪影。然而，没有提供关于如何去除伪影的细节，并且’367公布中公开的“融合”在合并数据之前使用了需要识别屏幕上的配准点的预先定位技术或其他手动方式。尽管该预先定位使得合并两组数据的任务基本上比完全自动的方法更容易，但是该方法需要手动干预。即，X射线技术人员、牙医、或其他牙科专业人员必须手动操控屏幕上的图像。美国专利No. 6，671，529描述了通过合并患者牙齿的三维CT数据与激光表面扫描来建立复合颅骨模型的方法。在’ 529专利中，将牙齿从CT模型完全去除，并仅利用患者牙齿的表面扫描数据代替。美国专利No. 7，574，025描述了通过患者牙齿的阴印模从三维模型(诸如CT或MRI)去除伪影的方法。在’025专利中，阴印模是患者牙齿的铸件。当阴印模被置于患者的口中时，产生第一个模型。使用与第一个相同的成像技术产生只有阴印模的第二个模型。来自第一个数字图像的体素被来自第二个数字图像的相应的体素取代，以建立患者牙齿的没有伪影的模型
技术实现思路
从X射线数据去除伪影，而没有去除需要的CT图像数据的显著部分、取代来自多个X射线的数据、或需要对数据集进行手动预先定位的改进的方法和系统将是有用的。在一个实施例中，本专利技术提供了一种用于使用CT和表面扫描数据二者产生包括患者牙齿的三维数字表示的系统。该系统包括X射线源和用于捕获数个X射线图像的X射线检测器。图像被发送到图像处理系统，在该图像处理系统中，该图像被用于构建患者牙齿的三维CT模型。该系统还包括表面扫描器(诸如激光或结构化光扫描系统)，该表面扫描器捕获表示患者牙齿表面的形状和纹理的数据。表面数据也被发送到图像处理系统，在图像处理系统中，该表面数据被用于构建患者牙齿表面的三维模型。然后，图像处理系统将表面模型和CT模型调整大小和定向，使两个模型具有相同的尺度和取向。在一些实施例中，然后将表面模型叠加到CT模型上。这是不需要手动干预即可实现的。然后，该实施例的系统通过检测在CT模型中的任何延伸超出叠加的表面模型的数据 点来检测CT模型中的伪影。延伸超出表面模型的数据点被认为是伪影，并且图像处理系统从CT模型去除该伪影数据点。在其他实施例中，处理在CT模型中的任何延伸超出表面模型的数据点，以确定它们是否为伪影。然后，从CT模型去除被识别为伪影的经处理的数据点。在一些实施例中，在识别并从CT模型去除伪影数据点后，然后去除叠加的表面数据，只留下三维CT模型。在一些实施例中，使表面模型向前投影，以建立与CT投影数据相同的二维(2D)格式的投影数据。将向前的投影数据与CT投影数据合并，以识别金属区和牙齿区并允许CT重建从重建的CT图像去除金属的影响。同样，这也是不需要两组数据相对于彼此的手动预先定位就可以实现的。通过考虑详细说明和附图，本专利技术的其他方面将变得显而易见。附图说明图IA是示出根据本专利技术一个实施例的成像系统的组件的方框图。图IB是图IA的系统中使用的锥形束CT扫描系统的图示。图2是示出使用图IA的系统从CT模型去除伪影的方法的流程图。图3是示出使用图IA的系统从CT模型去除伪影的第二种方法的流程图。图4是示出使用图IA的系统从CT模型去除伪影的第三种方法的流程图。图5是由图IA的X射线检测器捕获的CT数据片的图像。图6是患者牙齿和颌的具有成像伪影的未经滤除的CT模型的透视图。图7是由图IA的表面扫描器捕获的患者牙齿的表面模型的俯视图。图8是来自被叠加到图3的CT数据片上的图5的表面模型的平面轮廓图像。图9是成像伪影去除后的图4的CT模型的透视图。具体实施例方式在详细解释本专利技术的任何实施例之前，应理解，本专利技术在其应用方面并不限于在以下说明中阐述的或在以下附图中示出的构造的细节和组件的布置。本专利技术能够具有其他实施例，并能够以各种方式来实践或执行本专利技术。图IA是示出用于从患者牙齿的三维数字CT模型去除伪影的系统的组件的方框图。该系统也可用于建立患者的颌与其他面部骨骼和组织的三维数字模型。该系统包括X射线源101和X射线检测器103。X射线源101被放置成朝患者牙齿投影X射线。X射线检测器103被放置在患者牙齿的相对侧——在患者的口腔内或者在患者头部的相对侧。来自X射线源101的X射线被患者的组织不同程度地衰减，并被X射线检测器103检测到。X射线检测器103连接到图像处理系统105。通过图像处理系统使用由X射线检测器103捕获的数据来产生患者牙齿的三维CT模型。因此，在一个实施例中，X射线源101和X射线检测器103是锥形束扫描CT系统的一部分，该系统绕着患者的头部旋转来收集X射线图像数据，如图IB所示。2010年2月4日提交的美国申请No. 12/700，028中描述了一个这样的扫描系统的实例，该申请的全部内容通过参考结合于此。该’028申请涉及运动校正，但成像组件——安装在可旋转的C形臂上的传感器和源，适用于本文所描述的技术。图IA所示的系统还包括表面扫描成像系统107。表面扫描系统107捕获与患者牙齿的表面纹理、大小、和几何形状有关的数据。然后，捕获的表面数据被发送到图像处理系统105，在图像处理系统105中，捕获的表面数据被用于产生患者牙齿的三维表面模型。在一些实施例中，表面扫描成像系统包括激光收发器系统，诸如包括激光源107A和激光传感 器或数码照相机107B的系统。激光源使激光线扫描过患者牙齿的表面。传感器或照相机捕获投影线的图像。图像处理系统105分析当激光线扫描过患者牙齿时，从传感器或照相机的角度看，激光线的形状是如何变化的。然后，该数据被用于产生患者牙齿的三维表面模型。图IA中的图像处理系统105包括处理器109和存储器111，处理器109用于执行计算机指令，存储器111用于存储从X射线检测器103和表面扫描系统107发送的指令和数据。在一些实施例中，图像处理系统包括一个或多个台式计算机运行的图像处理软件。在其他实施例中，图像处理系统105是为处理从X射线检测器103和表面扫描系统107接收的图像数据而专门设计的装置。由X射线检测器103和表面扫描成像系统107捕获的数据以及处理后的体数据被显示在显示器113上。图2是示出图IA的系统可以如何用于产生患者牙齿的CT模型并从患者牙齿的CT模型去除伪影的一种方法的流程图。该系统起始于捕获患者牙齿的锥形束CT (CBCT)图像数据(步骤201 )。这是通过使X射线源101和X射线检测器10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布雷德利·S·卡尔森，爱德华·马兰多拉，大卫·A·谢伯克，乌韦·蒙德里，
申请(专利权)人：登塔尔图像科技公司，
类型：
国别省市：