牙本质小管的图像处理的制作方法
【专利说明】牙本质小管的图像处理
[0001 ] 背景
[0002] 过敏性牙齿在经受温度、压力或化学作用的变化时会引起疼痛和不适。频繁暴露 牙本质会导致过敏。牙本质暴露可能因牙龈的萎缩、牙周疾病或不适当的牙本质护理而发 生。所暴露的牙本质表面含有通向牙髓内的神经的细管或小管。这些小管填充有流体。当暴 露于外部刺激时，小管内的流体收缩或膨胀。这种流体运动触发瞬时疼痛反应，从而导致牙 本质过敏。
[0003] 缓解牙本质过敏的一种方法是通过使用闭塞剂阻塞或闭塞牙本质小管，从而防止 外部刺激到达牙本质流体。为了确定闭塞剂的功效，必须能够量化牙本质小管并且评估牙 本质小管的闭塞。
[0004] 牙本质小管的直径的范围通常是二至十微米。因此，相对较高放大倍数的显微镜 技术，诸如扫描电子显微术(SEM)、原子力显微术或光学(例如，共焦）显微术通常用来可视 化牙本质小管和牙本质小管闭塞的相对量。从SEM或共焦显微镜获得的牙本质表面的图像 使得能够对小管闭塞的程度进行定性评估。
[0005] 然而，牙本质小管闭塞的量化一直具有挑战性。已知使用视觉评分技术来半量化 牙本质小管和小管闭塞，但是此类技术是高度主观的且不准确的。此外，牙本质小管通过使 用图像分析软件进行的量化因牙本质表面的非均质性而一直无法成功。
[0006] 因此需要提供准确量化牙本质小管并评估牙本质小管闭塞的方法。
[0007] 概述
[0008] 本发明至少部分旨在于满足本领域中的这些需要。
[0009] 在第一方面，本发明提供一种量化牙本质表面中的牙本质小管的方法，其包括： [0010] a)提供牙本质表面的图像，所述牙本质表面包括牙本质小管、小管间空间以及驻 留在小管间空间内的表面缺陷，
[0011] 其中图像由像素强度分布组成，所述像素强度由两个直方图表示，一个表示大部 分像素强度分布(主要直方图），并且另一个表示小部分像素强度分布(次要直方图）。（主要 直方图表示小管间空间。次要直方图由较低强度像素组成，所述较低强度像素表示牙本质 小管和驻留在小管间空间内的不规则的牙本质表面缺陷。与随机噪声相关联的像素与每个 直方图相关联。
[0012] b)将主要直方图和次要直方图二值化并且选择高于次要直方图并低于主要直方 图的阈值光强度值，以获得处于或低于阈值光强度的第一数据集和高于阈值光强度的第二 数据集。（这有效地将图像分为一个数据集，所述数据集由与小管、驻留在小管间间隔(次要 直方图）和小管间空间（主要直方图）内的不规则表面缺陷以及随机噪声相关联的像素组 成。二值化程序将牙本质小管和表面缺陷从小管间空间提取出来。
[0013] c)连接并填充次要直方图中相关联的邻近像素以为每组邻近像素产生一个单独 测量点（晶粒或颗粒），以便将与牙本质小管相关联的像素与同不规则的牙本质表面缺陷和 随机噪声相关联的那些像素分离开来。（执行这种程序产生具有不同大小和形状的晶粒或 颗粒)。
[0014] d)通过基于颗粒参数产生阈值来获得第三数据集，所述第三数据集表示牙本质表 面上的牙本质小管，其中从图像对在颗粒参数阈值之下的颗粒(包括来自不规则的牙本质 表面缺陷和随机噪声的颗粒)进行滤波。（滤波使与牙本质小管相关联的那些颗粒保持完 整。在本发明的一个实施方案中，颗粒参数是颗粒面积。可替代地，阈值处理可以使用此类 变量执行，但是所述变量不限于颗粒直径、半径、周长以及圆度。
[0015] 任选地，图像可以从(但不限于)共焦显微镜、原子力显微镜、扫描电子显微镜或以 上任一项的扫描拷贝获得。还任选地，所述方法是计算机实现的。仍然还任选地，数据包括 像素。在一些实施方案中，表示图像的数据以三维的形式提供。
[0016] 优选地，牙本质表面上的所关注区域由第三数据集组成，所述第三数据集表示通 过对整个图像的像素强度分布的次要直方图进行阈值滤波产生的牙本质小管。
[0017] 任选地，在处理表示图像的数据之前压平所述图像。优选地，使用调平算法压平所 述图像，所述调平算法执行三点法、平面法或部分平面法。
[0018] 在第二方面，本发明提供一种本文定义的方法用于量化牙本质小管闭塞的用途。 任选地，牙本质小管闭塞通过确定选自以下各项的一个或多个参数来量化:开放小管的总 数、开放小管所覆盖的总图像面积的百分比、每单位图像表面积开放小管的数目、平均小管 直径、平均小管半径以及平均小管周长。优选地，牙本质小管闭塞通过开放小管所覆盖的总 图像面积的百分比来量化，并且任选地，由选自以下各项的一个或多个参数来量化:开放小 管的总数、每单位图像表面积开放小管的数目、平均小管直径、平均小管半径以及平均小管 周长。
[0019] 在第三方面，本发明提供一种本文定义的方法用于确定牙粉组合物的闭塞性能的 用途。优选地，所述用途包括在将牙粉组合物施用到包括牙本质的牙齿的表面，或其一部分 之前和之后量化牙本质小管闭塞，其中牙本质小管闭塞通过确定选自以下各项的一个或多 个参数来量化:开放小管的总数、开放小管所覆盖的总图像面积的百分比、每单位图像表面 积开放小管的数目、平均小管直径、平均小管半径以及平均小管周长。
[0020] 在第四方面，本发明提供一种计算机程序，所述计算机程序当在计算机控制系统 上运行时执行如本文所定义的方法。
[0021] 诸位发明人已经发现本发明的方法允许在不受与牙本质表面相关联的不均质性 干扰的情况下准确地且可重复地量化牙质小管。本发明克服了与视觉评分技术相关联的主 观性。此外，由于所述方法的准确性和可重复性，所述方法可以进一步用来评估和量化牙本 质小管闭塞，并且评估牙粉组合物在促进牙本质小管闭塞中的功效。
[0022] 本发明的另外的实施方案将从详述和实施例显而易见。
[0023] 附图简述
[0024] 图1A是示出根据本发明的实施方案的量化牙本质小管的方法的流程图。
[0025]图1B示出根据本发明的实施方案处理的牙本质表面的扫描电子显微镜（SEM)图 像。
[0026]图2示出根据本发明的实施方案处理的牙本质表面在利用牙粉处理之前和之后的 图像。
[0027]图3是示出示例性计算机系统的部件的方框图。
[0028]图4是已经根据本发明处理的牙本质盘在利用闭塞牙本质小管的牙粉处理前（左） 和处理后(右）的共焦显微镜图像。
[0029] 图5是已利用已经部分地闭塞牙本质小管的牙粉处理的牙本质盘的SEM图像。
[0030] 详述
[0031] 应理解，详细描述和具体实施例虽然指示了本发明的实施方案，但是只希望用于 说明目的而不欲限制本发明的范围。
[0032] 如本文所使用，单词"优选的"和"优选地"指代本发明的在某些情况下提供某些益 处的实施方案。然而，在相同或其他情况下，其他实施方案也可以是优选的。此外，一个或多 个优选实施方案的叙述不暗示其他实施方案不可用，并且不旨在于从本发明的范围排除其 他实