牙齿健康性判定辅助装置和牙齿健康性判定辅助系统的制作方法

本发明涉及辅助牙科医生对牙齿健康性进行判定的牙齿健康性判定辅助装置和牙齿健康性判定辅助系统。

背景技术：

预防牙科中的一个方面是早期龋蚀的诊断。迄今为止，龋蚀诊断通过视诊、cpi探针来进行，但近年来，采用了无创地、客观且定量地评价早期龋蚀(例如参照专利文献1)的定量光导荧光(quantitativelight-inducedfluorescence，qlf)法。qlf法是利用对牙齿照射蓝紫光(激发光)时牙齿发出荧光的现象的诊断法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-11055号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

如果能够判定牙齿健康性，即判定牙齿是易发生龋蚀的弱质牙齿还是不易发生龋蚀的强质牙齿，则能够更有效地实施预防牙科。例如，在判定为弱质牙齿的情况下，可以进行保健指导、预防处理，以调整为不易发生龋蚀的口腔环境。但是，以qlf法为代表的以往的预防牙科中，即便能够诊断早期龋蚀，也难以判定牙齿健康性。

鉴于上述问题，本发明所要解决的问题在于，提供辅助牙科医生对牙齿健康性进行判定的牙齿健康性判定辅助装置和牙齿健康性判定辅助系统。

用于解决问题的方案

本发明的一个方面涉及的牙齿健康性判定辅助装置包括：灰度转换部，将拍摄照射了激发光的牙齿的荧光所得的荧光拍摄图像转换成灰度图像；灰度值获取部，在灰度图像中的牙齿图像内获取基准点的灰度值和多个评价点的灰度值；以及牙齿健康性判定用数据生成部，生成可视地表示基准点的灰度值和多个评价点的灰度值的牙齿健康性判定用数据。

上述牙齿健康性判定辅助装置还可包括：以基准点的灰度值对多个评价点的灰度值进行归一化的归一化部，牙齿健康性判定用数据生成部可以在牙齿健康性判定用数据中可视地表示由归一化部归一化的多个评价点的灰度值。

另外，归一化部可以通过将多个评价点的灰度值除以基准点的灰度值来对多个评价点的灰度值进行归一化。

进而，牙齿健康性判定用数据生成部可以生成表示基准点的灰度值和多个评价点的灰度值的经年变化的图表，作为牙齿健康性判定用数据。

例如，基准点是牙齿最大隆突部上的点，评价点是牙齿边缘部(牙釉质部)上的点。

另外，灰度值获取部可以从灰度图像中提取牙齿的整体图像，求出牙齿的整体图像的重心或中心，将牙齿整体图像中最大亮度的点设定为基准点，在与经过重心或中心并将重心或中心和基准点连结的0度轴成规定角度的多条假想线上，将位于从牙齿边缘朝重心或中心方向离开规定距离的位置上的点设定为多个评价点。

另外，本发明涉及的牙齿健康性判定辅助系统包括：上述牙齿健康性判定辅助装置；拍摄装置，对牙齿照射激发光，拍摄该牙齿的荧光，生成荧光拍摄图像；以及显示装置，显示由牙齿健康性判定辅助装置生成的牙齿健康性判定用数据。

发明的效果

根据本发明，可以对牙齿照射激发光，拍摄牙齿的荧光得到荧光拍摄图像，对该荧光拍摄图像进行解析，生成牙齿健康性判定用数据，牙科医生可以参照该牙齿健康性判定用数据进行牙齿健康性判定。

附图说明

图1是本发明一实施方式涉及的牙齿健康性判定辅助系统的结构图。

图2是示出一个例子涉及的牙齿的荧光拍摄图像的图。

图3是一个例子涉及的牙齿的纵向剖面图。

图4a是示出定期牙科检查中拍摄的儿童牙齿荧光拍摄图像的图。

图4b是示出对图4a的荧光拍摄图像进行解析得到的基准点和七个评价点的各灰度值经年变化的图表。

图4c是对图4b的灰度值进行归一化的图表。

图5a是示出定期牙科检查中拍摄的另一个儿童牙齿的荧光拍摄图像的图。

图5b是示出对图5a的荧光拍摄图像进行解析得到的基准点和三个评价点的各灰度值经年变化的图表。

图5c是对图5b的灰度值进行归一化的图表。

图6a是示出定期牙科检查中拍摄的又一个儿童牙齿的荧光拍摄图像的图。

图6b是示出对图6a的荧光拍摄图像进行解析得到的基准点与三个评价点的各灰度值经年变化的图表。

图6c是对图6b的灰度值进行归一化的图表。

图7a是示出健康牙齿的可见光照片图像的图。

图7b是示出健康牙齿表面的原子力显微镜图像(1μm视野)的图。

图7c是示出健康牙齿的荧光拍摄图像的图。

图8a是示出不健康牙齿的可见光照片图像的图。

图8b是示出不健康牙齿表面的原子力显微镜图像(5μm视野)的图。

图8c是示出不健康牙齿的荧光拍摄图像的图。

图9a是示出对牙齿进行拍摄得到的灰度图像的处理步骤的图。

图9b是示出图9a之后的处理步骤的图。

图10a是表示图9b所例示的牙齿图像中各评价点亮度的图表。

图10b是表示图9b所例示的牙齿图像中各评价点归一化值的图表。

具体实施方式

以下，适当参照附图，对实施方式进行详细说明。应予说明，有时省略不必要的详细说明。例如，有时省略已知事项的详细说明、对实质上相同结构的重复说明。这是为了避免以下说明过于冗长，以便本领域技术人员容易理解。

应予说明，发明人为了让本领域技术人员充分理解本发明而提供了附图和以下说明，这些附图和说明并不意图限制权利要求所述的主题。

图1是本发明的一实施方式涉及的牙齿健康性判定辅助系统的结构图。本实施方式涉及的牙齿健康性判定辅助系统100包括拍摄装置10、牙齿健康性判定辅助装置20和显示装置30。

拍摄装置10是对牙齿照射激发光并拍摄牙齿荧光的装置。具体而言，拍摄装置10包括主体11、光源12和摄像头13。

主体11是中空的棒状部件。主体11的中空内部配置有各种电子基板。主体11的顶端部配置有彼此靠近的光源12和摄像头13。主体11的顶端部可插入患者的口腔内。

光源12是发射特定波长(370±40nm)的蓝紫光(激发光)的装置。例如，光源12可以通过将让上述特定波长的光透过的滤光器组合在led(lightemittingdiode)、氙灯中而构成。

摄像头13是对来自被摄体的光进行光电转换生成图像数据的装置。例如，摄像头13可由光学系统和电荷耦合器件(chargecoupleddevice，ccd)图像传感器构成。应予说明，光学系统中可以包含仅能让绿色～黄绿色的光透过的滤光器。

在牙齿健康性判定辅助系统100中，拍摄装置10用于获取牙齿的荧光拍摄图像。位于牙冠最表层的釉质具有与玻璃同样的透光性质。另外，釉质与位于其内层的牙本质的边界部具有当照射了特定波长的光时会发出荧光的性质。特别是，位于釉质与牙本质边界的荧光物质在照射了特定波长的激发光时会激发并发射出强荧光，该荧光透过釉质向外部发射。拍摄装置10对这种牙齿的荧光进行拍摄。

图2示出由拍摄装置10拍摄的牙齿的荧光拍摄图像之一例。该图像是对上颚右侧第一大臼齿的咬合面进行拍摄所得的图像。应予说明，实际图像中的牙齿图像为绿色～黄绿色，但图2中为方便起见以灰度表示。

回到图1，牙齿健康性判定辅助装置20从拍摄装置10接收牙齿的荧光拍摄图像，对该荧光拍摄图像进行加工，生成辅助牙科医生进行牙齿健康性判定的牙齿健康性判定用数据。拍摄装置10和牙齿健康性判定辅助装置20除了通过usb(universalserialbus)线或网线等有线连接之外，还可以通过wifi(注册商标)或蓝牙(注册商标)等无线连接。

牙齿健康性判定辅助装置20可以由例如pc(personalcomputer)、服务器装置等通用计算机构成。另外，牙齿健康性判定辅助装置20也可以作为云端软件即服务(softwareasaservice，saas)而实现。在此情况下，拍摄装置10、牙齿健康性判定辅助装置20和显示装置30通过英特网等网络相互连接。

具体而言，牙齿健康性判定辅助装置20包括灰度转换部21、灰度值获取部22、归一化部23、以及牙齿健康性判定用数据生成部24。应予说明，灰度转换部21、灰度值获取部22、归一化部23和牙齿健康性判定用数据生成部24可以通过软件、硬件或者二者的组合来实现。

灰度转换部21将拍摄照射了激发光的牙齿的荧光所得的荧光拍摄图像转换成灰度图像。牙齿的荧光拍摄图像为例如rgb彩色图像。如上所述，荧光拍摄图像中牙齿的图像显现为绿色～黄绿色。灰度转换部21可以通过将牙齿的荧光拍摄图像暂时转换成hsv颜色空间，保持亮度信息(value)而将色相信息(hue)和彩度信息(saturation)删除，从而得到灰度图像。应予说明，灰度图像的灰度数可为任意值，例如可为256级灰。

灰度值获取部22在由灰度转换部21转换的灰度图像中的牙齿图像内获取基准点和多个评价点的灰度值。例如，在图2的牙齿的荧光拍摄图像中，点p0为基准点，点p1、p2、p3、p4为评价点。应予说明，256级灰的灰度图像中，最黑点的灰度值设为“255”、最白点的灰度值设为“0”。即，灰度图像中越暗的部分灰度值越大。

图3是牙齿(臼齿)的纵向剖面图。参照该剖面图对基准点和评价点进行说明。基准点设定在可捕获釉质101与牙本质102边界面的荧光的位置。

此处，虽然釉质101与牙本质102边界面的荧光透过釉质101到达表层，但若因早期龋蚀等而使釉质101的脱钙进行则釉质101的结晶性恶化，光发生漫反射，无法在牙齿表层准确捕获到釉质101与牙本质102边界面的荧光。因此，优选将不易发生早期龋蚀且釉质101的结晶性较稳定的最大隆突部上的点设为基准点。由此，可在评价点上捕获沿釉柱的列方向透过釉质101的荧光。

另一方面，评价点设定在只能捕获釉质101的荧光的位置。例如，可以将牙齿边缘部的点设为评价点。在评价点上，捕获横穿釉柱列而透过的荧光。因此，如果釉质101的结晶性恶化，则光漫发生反射，在评价点上捕获的釉质101的荧光变亮。反之，如果釉质101的结晶性良好，则光难以发生漫反射，在评价点上捕获的釉质101的荧光变暗。由此，可以根据灰度图像中评价点的明暗判断釉质101结晶性的好坏。

图7a示出健康牙齿的可见光照片图像，图7b示出健康牙齿表面的原子力显微镜图像(1μm视野)，图7c示出健康牙齿的荧光拍摄图像。由图7b和图7c可知，健康牙齿中，釉质粒子的形状大致均匀(参照图7b)、釉质101难以发生光漫反射，荧光拍摄图像中显现为较暗(参照图7c)。

另一方面，图8a示出不健康牙齿的可见光照片图像，图8b示出不健康牙齿表面的原子力显微镜图像(5μm视野)，图8c示出不健康牙齿的荧光拍摄图像。由图8b和图8c可知，不健康牙齿中散见不规则的釉质粒子(参照图8b)，釉质101发生光漫反射，在荧光拍摄图像中显现为较亮(参照图8c)。

回到图1，归一化部23以灰度图像中的基准点的灰度值对多个评价点的灰度值进行归一化。例如，归一化部23通过将多个评价点的灰度值除以基准值的灰度值对多个评价点的灰度值进行归一化。在此情况下，如果灰度图像中评价点比基准点暗，则评价点的归一化值大于1。另一方面，如果基准点与评价点的亮度大致相同，则评价点的归一化值大致为1。

由此，通过对评价点的灰度值进行归一化，即使灰度图像因个体差异、拍摄条件的差异等而整体较亮或较暗，也不会受其影响，能够在多个灰度图像之间比较评价点的灰度值的大小。

应予说明，除上述以外，例如还可以将基准点的灰度值与评价点的灰度值的差分作为归一化值。

牙齿健康性判定用数据生成部24生成可视地表示灰度图像中基准点的灰度值和多个评价点的灰度值的牙齿健康性判定用数据。例如，可以在由拍摄装置10拍摄的牙齿的荧光拍摄图像或由灰度转换部21转换的灰度图像中，添加基准点和多个评价点的各灰度值，作为牙齿健康性判定用数据。或者，在牙齿的荧光拍摄图像或其灰度图像中，添加由归一化部23归一化的多个评价点的灰度值，即归一化值，作为牙齿健康性判定用数据。

进而，通过积累牙齿的荧光拍摄图像或其灰度图像，牙齿健康性判定用数据生成部24可以生成表示基准点的灰度值和多个评价点的灰度值的经年变化的图表作为牙齿健康性判定用数据。

显示装置30是显示由牙齿健康性判定辅助装置20生成的牙齿健康性判定用数据的装置。牙科医生可以通过观察显示装置30中显示的牙齿健康性判定用数据判定牙齿健康性。

接着，使用牙科定期检查中获得的小学生儿童牙齿的荧光拍摄图像，对牙齿健康性判定辅助系统100的使用例进行说明。

图4a示出定期牙科检查中拍摄的某儿童牙齿的荧光拍摄图像。图4a中的各荧光拍摄图像是对该儿童的上颚右侧第一大臼齿的咬合面进行拍摄的图像。该儿童的牙齿在6年内未发生龋蚀。即，图4a示出了“强质牙齿”的荧光拍摄图像之例。应予说明，定期牙科检查在每年春秋季进行，但对于该儿童，在1年级春季和1年级秋季的定期牙科检查中未能获得牙齿的荧光拍摄图像。

图4b的图表示出对图4a的荧光拍摄图像进行解析所得的基准点和七个评价点的各灰度值的经年变化。图4a的各荧光拍摄图像中，将最大隆突部上的点设定为基准点，将边缘部的七个点设定为评价点。该图表显示在显示装置30中。应予说明，5年级秋季的荧光拍摄图像整体较暗不明晰，因此无法设定基准点和评价点，未能获取5年级秋季的基准点和评价点的灰度值。

由图4b的图表可知，强质牙齿中，基准点的灰度值维持小于评价点的灰度值的状态而发展。进而，强质牙齿中，所有基准点和评价点的灰度值可见经年上升(灰度图像中显现为较暗)的趋势。

图4c是对图4b的灰度值进行归一化的图表。该图表显示在显示装置30中。由该图表可知，强质牙齿中，评价点的归一化值约为1.5以上，2以上的也很多。

图5a示出定期牙科检查中拍摄的另一个儿童牙齿的荧光拍摄图像。图5a中的各荧光拍摄图像是对该儿童的上颚右侧第一大臼齿的咬合面进行拍摄的图像。该儿童的牙齿发生龋蚀，3年级秋季的定期牙科检查中发现龋蚀的填充。即，图5a示出“弱质牙齿”的荧光拍摄图像之例。

图5b的图表示出对图5a的荧光拍摄图像进行解析所得的基准点和三个评价点的各灰度值的经年变化。图5a的各荧光拍摄图像中，将最大隆突部上的点设定为基准点，将边缘部的三个点设定为评价点。该图表显示在显示装置30中。

由图5b的图表可知，弱质牙齿中，基准点的灰度值和评价点的灰度值大致为近似值。进而，弱质牙齿中，所有基准点和评价点的灰度值虽然经年变化，但未见经年上升(灰度图像中显现为较暗)的趋势。

图5c是对图5b的灰度值进行归一化的图表。该图表显示在显示装置30中。由该图表可知，弱质牙齿中，评价点的归一化值约为1.2以下，1以下的也很多。

图6a示出定期牙科检查中拍摄的又一个儿童的牙齿的荧光拍摄图像。图6a中的各荧光拍摄图像是对该儿童的上颚右侧第一大臼齿的咬合面进行拍摄的图像。该儿童的牙齿发现早期龋蚀。即，图6a是示出“弱质牙齿”的荧光拍摄图像之例。

图6b的图表示出对图6a的荧光拍摄图像进行解析所得的基准点和三个评价点的各灰度值的经年变化。图6a的各荧光拍摄图像中，将最大隆突部上的点设定为基准点，将边缘部的三个点设定为评价点。该图表显示在显示装置30中。由该图表可知，弱质牙齿中，所有基准点和评价点的灰度值虽然经年变化，但未见经年上升(灰度图像中显现为较暗)的趋势。

图6c是对图6b的灰度值进行归一化的图表。该图表显示在显示装置30中。由该图表可知，弱质牙齿中，评价点的归一化值约为1.4左右。

应予说明，上述基准点和评价点可以如下所示例如通过灰度值获取部22自动设定。图9a和图9b示出对牙齿进行拍摄所得的灰度图像的处理步骤。

灰度值获取部22将拍摄照射了激发光的牙齿的荧光所得的荧光拍摄图像中牙齿周边的多余部分修剪掉并转换成灰度图像，进而从该灰度图像提取牙齿的轮廓，即牙齿的整体图像。灰度值获取部22求出该牙齿整体图像的重心或中心pctr，将牙齿的整体图像中最大亮度的点设定为基准点pref。

重心或中心pctr和基准点pref确定后，灰度值获取部22设定将重心或中心pctr与基准点pref连结的0度轴l0，并设定经过重心或中心pctr与0度轴l0成规定角度θ的多条假想线l*。应予说明，θ可以在给予0度轴l0的相对角度范围内以例如5°刻度进行设定。相对角度范围和θ可由使用者任意设定。设定多条假想线l*后，灰度值获取部22将位于各假想线l*上从牙齿边缘朝重心或中心pctr方向离开规定距离的位置上的点设定为多个评价点peva。由此，可自动设定基准点和评价点。

例如，在图9b所示的例子中，设定了27个评价点peva。图10a是表示图9b所例示的牙齿的图像中各评价点的亮度的图表，图10b是表示图9b所例示的牙齿的图像中各评价点的归一化值的图表。设定基准点和评价点之后，通过归一化部23对评价点的灰度值进行归一化，牙齿健康性判定用数据生成部24生成如图10a和图10b所示的图表。如上所述，根据本实施方式涉及的牙齿健康性判定辅助系统100，利用拍摄装置10拍摄牙齿的荧光拍摄图像，利用牙齿健康性判定辅助装置20对该荧光拍摄图像进行解析生成牙齿健康性判定用数据，在显示装置30中显示该牙齿健康性判定用数据。牙科医生可以参照显示装置30中所显示的牙齿健康性判定用数据，综合判定牙齿健康性，即牙齿是强质牙齿还是弱质牙齿。

如上所述，作为本发明的技术示例，对实施方式进行了说明。为此，提供了附图和详细说明。

因此，附图和详细说明所记载的构成要素中，除了为解决问题所必须的构成要素以外，还可包含为了例示上述技术而对于解决问题不必要的构成要素。因此，不应依据这些不必要的构成要素记载在附图和详细说明中而直接认定这些不必要的构成要素是必须的。

另外，上述实施方式例示了本发明中的技术，因此可以在权利要求或其均等范围内进行各种变更、替换、添加、省略等。

-符号说明-

100：牙齿健康性判定辅助系统

10：拍摄装置

20：牙齿健康性判定辅助装置

21：灰度转换部

22：灰度值获取部

23：归一化部

24：牙齿健康性判定用数据生成部

30：显示装置