用于编辑全景射线照相图像的设备和方法

摘要

本发明涉及一种用于编辑由全景X光机(14)生成的检查对象(12)的全景射线照相图像(24)的设备(16)，包括：输入接口(36)，用于接收全景射线照相图像以及全景射线照相图像的重建数据，重建数据包括关于全景射线照相图像的投影线(28)在全景X光机的X光源(18)与X光检测器(20)之间的路线的信息以及关于图像表面(30)的信息；评估单元(38)，用于评估重建数据并用于确定全景射线照相图像的基于与图像表面具有两个交点(32，34)的投影线中的一条投影线生成的图像部段(46)；图像编辑单元(40)，用于基于所确定的图像部段编辑全景射线照相图像；以及，输出单元(42)，用于输出编辑后的全景射线照相图像。此外，本发明涉及一种用于编辑由全景X光机(14)生成的检查对象(12)的全景射线照相图像(24)的方法，以及一种用于检查患者的颅颌面区域的诊断系统。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于编辑由全景X光机生成的检查对象的全景射线照相图像的设备和方法。此外，本发明涉及用于检查患者颅颌面区域的诊断系统。

背景技术

多年来，X光检查一直是广泛使用的标准流程，特别是在医学领域，但也在工业以及其他应用领域中广泛使用。X光在检查对象内具有不同厚度的结构中被不同地吸收，从而可以生成内部结构的图像。在医学诊断中，人体的内部可以被检查。

在这方面，可以生成单个X光图像，从不同角度拍摄的几个图像可以合成全景图像(全景X光机)，或者可以从空间不同的投影(X光断层摄影或X光计算机断层摄影)重建三维模型。各种方法特别是在检查对象所暴露的辐射水平方面不同。

在齿科学中，单个牙齿、成组牙齿或整个颌的图像特别常见。由于X光辐射在检查过程中会穿透人体头部，因此使用的辐射水平具有很高的相关性。几乎所有的牙科手术都有X光机，但根据检查的类型，使用不同的机器或产生不同的图像。

口外全景X光机(即，在患者口中没有X光源和/或X光接收器的机器)围绕患者的头部和颌部行进。为此，通常在手臂的一侧附连一个X光源，在手臂的另一侧安装一个X光检测器。为了生成在患者颌部的感兴趣区域内的清晰图像，使用特定的机器轨迹绕头部行进。机器轨迹由此将全景射线照相图像的图像表面限定为在被来自多个角度的X光辐射穿透的对象内的表面，该表面被再现为清晰图像(聚焦)。

全景射线照相图像使用中的一个挑战是图像伪像的存在。特别地，当生成人颌弓的全景射线照相图像时，在轨迹的一些区域中，辐射穿过关注的颌并且穿过相对侧的相对颌。这可能导致相对颌的结构作为图像中的伪像叠加在关注的颌的结构上。这使得诊断更加困难。即使只拍摄了半面图像，即半个颌的图像，这种相对颌伪像(例如，明亮的阴影或条纹)也是可见的。患者身上的金属异物或其他对象可能会导致其他意想不到且可能会干扰的相对颌伪像。

为了解决这个问题，可以调整机器轨迹(也可以称为轨迹曲线)。所谓的伪像减少轨迹曲线具有这样的效果，即将不可避免的相对颌伪像移动到与诊断无关的其他图像部段。然而，这种方案需要偏离颌弓的理想射线照相方向，这可能增加辐射暴露水平和/或降低图像品质。另一种方案是使用三维方法。在这方面，DE 10 2010 040 096 A1描述了一种用于从3D体积生成图像的方法。利用体积图像数据从3D体积生成虚拟牙科图像。首先，限定3D体积的一部分体积，然后通过在该射线照相方向上的体积图像数据的计算机辅助计算，为该部分体积生成来自特定射线照相方向的虚拟投影图像。因此，可以在不涉及相对颌的情况下计算模拟全景射线照相图像。然而，3D图像的辐射暴露水平更高，分辨率更差。

发明内容

在此基础上，本发明解决了基于全景射线照相图像改进诊断的问题。辐射暴露水平应保持在最低水平。特别是，应实现检查人颌弓的可能性。

为了解这个问题，本发明的一个方面涉及一种用于编辑由全景X光机生成的检查对象的全景射线照相图像的设备，包括：

输入接口，其用于接收全景射线照相图像以及全景射线照相图像的重建数据，该重建数据包括关于全景射线照相图像的投影线在全景X光机的X光源与X光检测器之间路线的信息以及关于全景射线照相图像的图像表面的信息；

评估单元，其用于评估重建数据并用于确定基于与图像表面具有两个交点的投影线中的一条投影线而生成的全景射线照相图像的图像部段；

图像编辑单元，其用于基于所确定的图像部段编辑全景射线照相图像；和

输出单元，其用于输出编辑后的全景射线照相图像。

本发明的另一方面涉及一种用于检查患者颅颌面区域的诊断系统，包括：

口外全景牙科X光机，其具有可围绕患者头部移动的X光源和与X光源固定连接的X光检测器；和

如上所描述的设备。

本发明的其他方面涉及根据上述设备配置的方法；以及，具有程序代码的计算机程序产品，该程序代码当在计算机上执行时，执行该方法的步骤；以及存储计算机程序的存储介质，当计算机程序在计算机上执行时，实现这里描述的方法的执行。

从属权利要求中描述了本发明的优选实施例。应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上文提到的特征和下文将评述的特征不仅可以以规定的组合使用，还可以以其他组合或单独使用。特别地，该方法和计算机程序产品可以根据从属权利要求中描述的设备和诊断系统的实施例来配置。

根据本发明，提出了一方面接收全景射线照相图像，另一方面接收全景射线照相图像的重建数据。全景射线照相图像特别对应于相应图像数据。重建数据特别地包括全景X光机的机器轨迹的几何信息，以及辐射器、屏幕和检测器的几何布置和检查对象的几何布置(辐射几何)，以及产生清晰图像的所得到的焦点和/或图像表面。此外，重建数据优选地包括关于几何结构的信息，基于该几何结构，已经从几个记录的X光图像生成了整体图像。

基于重建数据，可以确定全景射线照相图像内的图像部段，该图像部段可能包括伪像，特别是相对的颌伪像。该图像部段对应于基于与图像表面相交两次的至少一条投影线生成的部段。为了确定相应的图像部段，必须知道图像表面以及投影线相对于图像表面的路线。根据本发明，所确定的图像部段被编辑。因此，全景射线照相图像的一部段被编辑，其中可能存在伪像。经由输出单元输出具有编辑后的图像部段的全景射线照相图像。

与显示全景射线照相图像的已知方案相比，根据本发明，在输出图像之前编辑图像部段。编辑可以在评估之前、期间或之后进行。特别地，编辑可以在基于图像的诊断之前进行。没有必要增加辐射暴露水平。不生成额外的图像，而是编辑已经生成的图像。改进了诊断的准确性。避免或减轻了由伪像引起的全景射线照相图像评估的损害。

在一个优选实施例中，输入接口被构造为从口外全景牙科X光机接收全景射线照相图像以及重建数据。优选地，根据本发明的设备用于牙科诊断领域。可以识别相对颌伪像和/或相应的图像部段。提高了诊断的准确性。有资质的医务人员可以评估人颌的全景射线照相图像，而没有引起不准确性的未明确的相对颌伪像。

在另一个有利的实施例中，重建数据包括图像表面相对于投影线的相对位置和/或可移动X光源相对于检查对象的运动的描述。如果图像表面的相对位置例如通过几何信息和/或借助坐标系描述来描述，这是特别有利的。相应的几何信息也可以用于描述X光源的运动。这种重建数据允许高效评估和可靠地确定全景射线照相图像的可能包括伪像的图像部段。优选地，X光源与也可移动的X光检测器固定连接。

在另一有利实施例中，图像编辑单元被构造为标记全景射线照相图像中的部段和/或点。标记优选地包括颜色标签和/或框架。有利的是，全景射线照相图像内可能包括伪像的部段被标记。为此，可以使用相应的框架(圆形、矩形等)或颜色标签(例如，黄色阴影等)。通过标记图像的相关部段，表明当分别在该部段内或该点评估图像时，应注意任何可能的伪像。在这方面，标记有助于简化评估。

在一个有利的实施例中，评估单元被构造为确定多部分，特别是两部分的图像部段，其对应于与图像表面具有两个交点的所有投影线。特别是，可以完全标记可能包含伪像的部段。有利的是，图像部段被相应地标记两次，即在全景射线照相图像的两侧。当这样编辑后的全景射线照相图像被评估时，由此限定在哪些部段可能存在伪像。

在有利的实施例中，图像编辑单元被构造为从投影线与图像表面的第二交点的图像值中减去投影线与图像表面的第一交点的图像值，该第一交点优选地靠近X光源。编辑特别地可以包括减去图像值的步骤。减去图像值可以补偿伪像。例如，可以执行加权。这进一步提高了诊断的准确性。

有利地，输入接口被构造为接收标记位置，该标记位置对应于第一投影线与图像表面的第一交点。此外，评估单元被构造为确定图像部段，该图像部段对应于第一投影线与图像表面的第二交点。标记位置可以另外经由输入接口接收。在此基础上，然后确定相对侧的相对应图像部段。通过同时观察标记位置以及所确定的相对部段，可以获得关于该相对部段中可能结构的印象，这些结构代表可能的伪像来源。在此基础上，改进诊断成为可能，因为可以立即检验标记位置部段中的对象是否可能被追溯到伪像。进一步简化了诊断。提高了可靠性。

在一个有利的实施例中，该设备包括用于由该设备的使用者输入标记位置的使用者界面。优选地，可以通过触摸屏、触摸板、触摸笔和/或计算机鼠标选择全景射线照相图像表示上的位置来输入标记位置。有可能的是，使用者，例如正在进行评估的有资质的医务人员的成员，进行输入，并且直接为该输入显示是否存在和在何处存在可能产生伪像的相对图像部段。因此，在全景射线照相图像中存在明显对象的情况下，可以直接且交互式地弄清楚该明显对象是否由相对侧的伪像引起。

在一个实施例中，输出单元被构造为在显示器上输出编辑后的全景射线照相图像。优选地，基于计算机的输出是可能的。这允许与使用者进行交互。此外，可以使用计算机辅助显示的功能，如放大等。

在诊断系统的另一有利实施例中，全景牙科X光机被构造为通过多个单个图像的合成生成全景射线照相图像。在X光源和X光检测器相对于检查对象的不同位置生成单个图像。特别有利的是使用已经记录和合成了几个单个图像的全景牙科X光机的数据。可以提高诊断的准确性。

这里，检查对象可以是任何有机或无机对象。特别是，可以检查人体的一部分。优选地，将人的颌区域作为检查对象进行检查。全景射线照相图像特别地可以以数字图像数据的形式获得。在全景X光机的坐标系中，投影线的路线特别地可以遵循几何规范。投影线对应于X光源与X光检测器之间的假想线。特别地，投射线在这里被理解为在距离上成扇形散开的光线。投影扇形或投影锥形有利地包括几条投影线。特别地，投影线的路线可以包括和/或表示扇形或锥形的几何描述。相对应地，部段间的点在这里也可以具有空间扩张的特征，并且在一定程度上对应于相交区域。根据本发明的全景射线照相图像的编辑可以包括单个像素或图像值的编辑。患者的颅颌面区域特别描述了患者的颌和/或颌弓区域(牙齿区域)。

附图说明

下面结合附图，通过多个选定的实施例来更详细地描述和解释本发明。在图中：

图1示出了根据本发明的用于检查患者颅颌面区域的诊断系统的示意图；

图2示出了全景X光图像的示意图，没有颞下颌关节图像的完整表示；

图3示出了根据本发明的诊断系统中的检查对象的俯视示意图；

图4示出了图像表面的示意图；

图5示出了根据本发明的设备的示意图；

图6示出了根据本发明的全景射线照相图像的示意图；

图7示出了根据本发明的另一全景射线照相图像的示意图；和

图8示出了根据本发明的方法的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于检查患者颅颌面区域的诊断系统10。诊断系统10包括全景X光机14以及用于编辑由全景X光机14生成的全景射线照相图像的设备16。特别地，示出了用于牙科诊断的全景X光机14(全景牙科X光机)。

在示例性示出的实施例中，患者的头部作为检查对象12被检查。可围绕检查对象12移动的X光源18发射X光辐射，X光辐射穿透检查对象12并被X光检测器20接收。X光源18和X光检测器20经由相应的可旋转弧22(也可称为臂)固定连接。通常，弧22可转动地或可旋转地安装在检查对象12上方的位置。X光源18和X光检测器20沿着机器轨迹围绕检查对象12行进。这台机器的轨迹不必对应于圆形轨迹。在示例性示出的实施例中，设备16集成在全景X光机14中。设备16也可以布置在其他地方。例如，设备16可以完全或部分集成在单独的评估计算机中。设备16可以完全或部分以软件实施。也有可能将设备实现为云服务。

图2示出了可以通过全景X光机生成的患者颌弓26的示例性全景射线照相图像。在示例性示出的实施例中，全景射线照相图像24对应于在X光源和所连接的X光检测器围绕检查对象移动期间记录的多个单个图像的合成。

在图3中，分别示出了X光检测器20和X光源18围绕检查对象12或患者头部的运动。该视图对应于自鸟瞰视角的俯视图。特别地，示出了垂直于z轴的平面中的截面(参见图1)。

如图所示，投影线28从X光源18延伸到X光检测器20。投影线28对应于假想线，其中投影或光线几何形状也可以基于扇形散开和相应的投影扇形或投影锥形。投影扇形或投影锥形在这里分别被认为是几条投影线28。

在生成全景射线照相图像期间，X光源18和X光检测器20的运动通常沿着预定的机器轨迹发生，在大多数情况下，该轨迹不对应于圆形轨迹。为了生成颌弓26的清晰图像，图像表面30必须尽可能在颌弓26的区域内。图像表面30对应于基于光线几何形状、轨迹曲线和重建构所确定的表面，以生成颌弓26的清晰图像。

如示意性示出的，存在投影线28与图像表面30相交两次的部段，因此包括在X光源附近的第一交点32以及远离X光源的第二交点34。图像表面主要位于第二交点34的远离X光源的一侧(在传感器或检测器附近)。由于投影线28在其分别到达第二交点34或X光检测器20之前在第一交点32处与图像表面30相交一次的事实，在对应于投影线28的第二交点34的全景射线照相图像的图像部段中存在覆盖。在牙科X光技术领域，产生的伪像被描述为相对颌伪像。

图4以空间表示示出了图像表面30的示意图。在生成全景图像时，图像表面30到X光源18和/或X光检测器20的据以产生清晰全景图像的距离通常不是恒定的。换句话说，图像点或图像表面分别由X光源18和X光检测器20的位置限定。图像表面30在位置、形式和路线方面的初始特性特别地是由X光源18和X光检测器20沿着机器轨迹围绕检查对象的运动产生的。因此，一方面，图像表面30取决于全景牙科X光机的几何形状，另一方面，取决于所选择的射线几何形状和特定于轨迹的重建(重建数据)。为了描述重建，可以特别使用X光源相对于检查对象的运动的几何描述和/或借助于几何数据的图像表面的描述。在大多数情况下，可以在某些参数内预先确定全景牙科X光机的机器轨迹，从而影响和/或限定图像表面的特性。例如，基于患者头部相对于X光机的固定位置，可以为儿童使用不同于成人的机器轨迹，以达到尽可能个性化的X光源和X光检测器的循环。

图5示意性地示出了根据本发明的设备16。该设备包括输入接口36、评估单元38、图像编辑单元40以及输出单元42。可选地，根据本发明的设备16还包括使用者界面44。不同的单元可以特别地被构造为处理器、处理器模块或用于处理器的软件。根据本发明的设备16可以部分或全部由软件和/或硬件实施。例如，设备16可以集成在X光机中，或者可以以软件的形式在评估计算机中实施。

经由输入接口36，接收全景射线照相图像以及全景射线照相图像的重建数据。输入接口36可以例如在硬件中实施为插头连接。但是也有可能输入接口36被构造为用于接收数据的相应软件接口。全景射线照相图像本身优选地包括已由相应全景X光机生成的数字图像数据(像素值和/或图像值)。特别地，在全景射线照相图像已经在几个单个图像的基础上重建之后，接收图像数据。就此而言，根据本发明的设备和/或根据本发明的诊断系统的数据处理基于使用(数字)全景传感器获得的X光数据。

除了全景射线照相图像的实际图像数据之外，输入接口36被构造为接收重建数据。重建数据包括关于投影线的路线的信息以及图像表面上的信息。特别地，有可能接收具有投影线路线以及图像表面的几何描述的重建数据。几何描述可以例如在欧几里得或其他坐标系中或以其他方式接收。

在评估单元38中评估所接收到的重建数据，以便辨别全景射线照相图像的基于与图像表面具有两个交点的投影线生成的图像部段。换句话说，基于图像平面的位置，计算全景射线照相图像的哪些图像部段可能由于投影线与图像表面的双交点而受到伪像影响。为此，可以使用不同的数学几何方法。特别地，对于图像表面的更复杂的几何形状，可以采取近似的考虑。

在图像编辑单元40中，图像内的确定的部段被编辑。特别地，编辑被理解为意味着调整单个像素的灰度和/或颜色值。例如，可以通过向每个像素值添加颜色来标记所确定的图像部段。也可以在确定的部段周围生成框架，或者以另一种形式进行编辑。

如果对伪像进行完全或部分补偿，这是特别有利的。为此，可以从投影线与图像表面的第一交点的图像值中减去投影线与图像表面的第二交点的图像值。换句话说，可以将全景图像重新投影到其自身上。因此，由于至少在图像中产生了部分补偿，所以减少了伪像。

输出单元42被构造为输出编辑后的全景射线照相图像。特别地，输出单元42可以直接连接到相应的显示设备，例如(触摸屏)显示器，在该显示器上显示编辑后的全景射线照相图像。例如，在牙科手术中可以连接显示器。

经由可选的使用者接口44，使用者(例如牙医或有资质医务人员的成员)可以限定位置(标记位置)；然后在评估单元中，自动辨别对应于在标记位置处与图像表面具有第一交点的投影线的相关相对和/或第二交点的图像部段。因此，例如，可以通过计算机鼠标或触摸屏来标记或点击图像部段，然后直接显现相对应的伪像可能源自哪个部段。就此而言，可以交互地弄清楚图像中的不可归属的对象是否可能与伪像相对应。

图6和图7分别示出了已经确定和编辑的图像部段46或基于已经确定的图像部段46编辑的全景射线照相图像24的两个示例。确定的图像部段46可以是两部分(图7)或一部分(图6)图像部段。还可以确定多部分图像部段46。

在图6中，示出了确定相对较小的一部分图像部段46，例如单个图像点。为此，可以经由使用者界面与有资质的医务人员进行交互。例如，可以通过触摸屏或计算机鼠标来选择标记位置48，然后在颚的相对部分上的相对应的相对点可以被自动限定为图像部段46。因此，对于特定结构，有资质的牙科工作人员可以直接看到相对颌伪像可能源自哪一部段。在此基础上，可以识别当前检查的结构是否可能根本不源自颌的当前检查的部分。应当理解，也可以选择一个部段作为标记位置48。

在图7中，示出了更大的两部分图像部段46也可以被确定和编辑。特别地，可以确定对应于与图像表面具有两个交点的所有投影线的图像部段46。标记出可能受伪像影响的全景射线照相图像的两个部段。标记可以通过着色或加框架来进行。根据标记，在评估过程中可以直接认为任何干扰或不易识别的对象都可能是由伪像造成的。

图6和7各示出了全景射线照相图像的二维视图。应当理解，根据本发明的确定的图像部段的处理和编辑可以对应于全景射线照相图像的三维视图来执行。

图8示意性示出了根据本发明的方法。该方法包括接收S10全景射线照相图像、评估S12重建数据和确定图像部段、编辑S14全景射线照相图像和输出S16编辑后的全景射线照相图像的步骤。根据本发明的方法可以例如作为诊断系统的软件或者作为独立软件来实施。

在附图中，本发明在齿科领域的应用被特别提及。可以理解的是，在其他领域，例如在医学或工业射线照相术中的使用也是可能的。

通过附图和说明书全面描述和解释了本发明。描述和解释应被视为示例，而不是限制范围。本发明不限于公开的实施例。对于本领域技术人员来说，其他实施例或变型源自本发明的使用以及对附图、说明书和所附权利要求的全面分析。

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