[发明专利]根据图像对牙齿牙髓区域分割的方法、系统和计算机程序

说明书

公开了用于根据图像对牙齿的牙髓区域进行分割的方法、系统和计算机程序，所述牙髓区域包括牙髓室和根管。使用所述图像的平滑版本在不同的空间尺度上执行(100)基于曲率的形状识别。接收(200)对位于所述牙髓室中并被称为“种子”的点或区域的指示。使用(300)所述种子作为初始分割蒙版。迭代地执行(400)的更新程序(410)包括：(i)确定(411)用于更新所述分割蒙版的候选图像元素，所述确定包括：(i‑1)在前n次迭代中，以当前分割蒙版作为参考的灰度阈值化；以及，(i‑2)在至少一次迭代中，考虑基于曲率的形状识别；(ii)在所述候选图像元素中保留(412)连通候选图像元素的区域，所述区域包含所述种子；以及(iii)使用(413)所述保留的区域来更新所述分割蒙版。

技术领域

本发明涉及根据牙齿的二维(2D)或三维(3D)图像对所述牙齿的牙髓区域进行分割的方法。本发明还涉及用于执行此类方法的系统，以及用于执行此类方法的计算机程序。本发明的一些实施方案可例如用于规划牙髓治疗。

背景技术

牙齿有柔软的内部核心，包含神经和相对较小的血管。这个核心被称为牙髓区域(pulp region/dental pulp region)，并且从牙冠延伸到颌骨中的牙根尖端。当牙齿隐裂或有深的窝洞时，细菌可进入牙髓并导致严重感染。如果不治疗，此类根管感染可导致牙髓死亡、颌骨损失和牙齿本身的损失(参见参考文献[1]；在本说明书的末尾提供了参考文献的列表)。这些感染可通过清洁根管并用惰性材料(诸如杜仲胶)填充根管来治疗。根管的治疗通常由根管治疗医师或普通牙医进行。通常，首先需要进行牙齿X射线扫描，以检查损伤和感染的程度。接下来，在牙冠中开一个开口，以进入牙髓室。然后，用小锉刀和水溶液清洁根管，去除牙神经(可能还有受感染的牙髓)。在治疗的末尾，用杜仲胶填充清洁过的管，并再次封闭冠部的进入孔(参考文献[1])。

根管治疗期间的困难是在根管的整个长度上清洁并填充所有根管。如果遗漏了部分，之后很可能会发生感染。另外，根管治疗医师不应清洁超过根管长度的范围，以免损伤根神所附接到的下颌神经。这可能会给患者带来严重的疼痛和炎症。有些牙齿具有复杂的管形状，用2D甚至3D图像很难将这些形状可视化。这种3D可视化可使用3D锥形束计算机断层摄影(CBCT)数据来获得。

在用于根管3D研究的现有牙髓规划工具中(参考文献[2])，用户首先必须确定每颗牙齿中存在的根管数量。对于每个根管，必须在3D体积的2D切片可视化中指示起点和终点的位置。另外，需要通过点击一组控制点来手动勾画根管的整个3D路径。基于这种手动输入，可获得根管的中心线形状的3D可视化。

Jud等人(参考文献[7])公开了一种用于根据颌区域的3D CBCT数据集对牙齿形状进行分割的方法。在第一步骤中，所述方法包括针对图像元素预测它们属于牙齿对象的概率。此后，将统计牙齿形状模型与这些对象概率拟合，从而提供形状的分割。虽然Jud等人的方法允许预测图像元素在牙髓区域内的概率，但是作者指出，牙髓区域形状的牙齿之间的高度可变性与建立统计牙髓形状模型和将这种模型与牙髓对象概率配准相矛盾。因此，Jud等人的方法不能用于对牙齿的牙髓区域进行分割。

希望对现有技术的方法进行改进，特别是通过使它们对用户来说耗时更少，在将根管的特殊特性可视化方面更有效，并且更适合于规划牙髓治疗。

发明内容

为了满足或至少部分满足上述目标，在独立权利要求中定义了根据本发明的方法、系统和计算机程序。在从属权利要求中定义了特定实施方案。