[发明专利]用于牙齿成像的口内层析X射线照相组合系统、方法以及计算机可读介质

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2014年6月17日提交的、序列号为62/013,181以及2015年4月6日提交的、序列号为62/143,443的美国临时专利申请的优先权，其中每一个的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本文中公开的主题涉及X射线照相术。更具体地，本文中公开的主题涉及用于牙齿成像的口内层析X射线照相组合系统、方法以及计算机可读介质。

背景技术

牙科放射学在过去几十年中经历了重要的变化。然而，对更精确的诊断成像方法的需求仍继续成为高优先级的事情。在伦琴发现X射线辐射后仅一年即引入了口内牙齿X射线。从那时起，牙齿成像技术的进展包括了更为灵敏的探测器技术、全景成像、数字成像和锥形束计算机断层摄影(CBCT)。而计算机断层摄影(CT)、核磁共振成像(MRI)，超声(US)以及光学技术也已经研究用于牙齿成像。

口内射线照相术是牙齿成像的支柱。其为大多数常规牙科需求提供相对高的分辨率以及有限的视野图像。不过，作为二维(2D)成像模式，该技术受困于重叠结构的叠印和深度维度上空间信息的丢失。全景成像，一种口外成像的流行形式，使得整个上颌骨、下颚骨、颞下颌关节(TMJ)以及相关结构在一个图像中可见，但是它会受到相当大的几何失真影响，而且与口内射线照相术比较，具有相对低的空间分辨率。作为三维(3D)成像模式的CBCT在牙科界得到广泛接受，特别是用于诸如牙齿植入和正畸治疗计划的外科手术计划操作，以及牙髓与病理状况的评估。不过，与2D射线照相术相比，CBCT也存在几个缺点：(1)来自金属牙齿修复体/器具的过量的噪声和伪影降低了图像质量；(2)采集、重建和判读时间大大增加，降低了临床效率，增加了财务成本；并且(3)明显更高的电离辐射剂量加重了患者的辐射负担。

尽管有了许多技术进步，但对于一些最常见的牙齿病症，射线照相术的诊断精确度多年来并未得到提高，在某些病例中仍处于低水平。示例包括龋齿检测、根折裂检测和牙周骨质流失的评估。

龋齿是最为常见的牙齿疾病。世界卫生组织估计，60-90％的在校儿童和几乎所有成年人在某个时间点上都会患有龋齿。如果及早检测出龋齿损伤，也就是成洞之前检测出，那么其就能以非手术方式得到阻止并重新矿化。如果龋齿损伤未被发现，则会逐渐发展成更严重的状况，可能需要大量修复、牙髓病治疗以及，在某些病例中，需要拔牙。龋齿的检测灵敏度在过去几十年里未见有明显提高。2D口内射线照相术是当前的黄金标准，据报道，对于牙本质损伤其检测灵敏度可达40％-70％，而对于局限在牙釉质的损伤，则达到30％-40％。CBCT在龋齿检测方面不能提供明显的改善。射束硬化伪影和患者移动都降低了结构的锐度和清晰度。

牙根纵裂(VRF)检测代表着临床上意义重大的诊断任务，在牙齿管理方面具有重要影响。VRFs被认为是与牙髓治疗相关的最棘手的牙齿病症之一。VRFs的全面检测还停留在较低水平。CBCT检测最初微小根折裂的能力受限于其相对较低的分辨率。此外，过量的射束硬化、条纹状伪影及噪声导致其灵敏度明显下降，假阳性根折裂诊断大量增加。

牙科射线照相术为评估牙齿的预后以及作出与牙周疾病相关联的治疗决策提供了重要信息。常规的2D口内射线照相术提供了关键牙齿结构的特别多的图像细节，但是由于结构叠印，其作出低劣的牙槽骨架构评估并且一贯地低估骨流失。相反，CBCT会给出更精确的、与临床相关的形态学牙槽骨缺陷的3D评估，但是图像细节又显弊端。射束硬化和条纹状伪影对于精确的骨形态学特征化来说是重大的问题。

上述诊断任务表明了对于具备高分辨率、3D能力、减少金属伪影及降低患者辐射负担的诊断成像系统的临床需求。

数字层析X射线照相组合成像是一种3D成像技术，其从有限角度的系列的投影图像中提供重建切片图像。数字层析X射线照相组合术通过减少正常解剖结构重叠造成的视觉混乱现象，提高了解剖结构的可视性。当前临床的层析X射线照相组合应用的一些示例包括胸部、腹部、肌骨和乳房成像。

一种层析X射线照相组合技术的演变，称为可调孔径计算机断层摄影(TACT)，于上世纪90年代后期研究用于牙齿成像。与传统射线照相术相比，TACT显著提高了许多任务的诊断精确度。这些任务包括：(1)根折裂检测，(2)牙周骨质流失的检测和量化，(3)牙齿植体部位评估，以及(4)阻生第三臼齿的评价。不过对于龋齿的结果未获得结论。