特許 6559819 画像処理装置および画像処理プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6559819

(24)【登録日】2019年7月26日

(45)【発行日】2019年8月14日

(54)【発明の名称】画像処理装置および画像処理プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/24 20060101AFI20190805BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20190805BHJP

   A61B 1/045 20060101ALI20190805BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/24

   A61B1/00 552

   A61B1/00 V

   A61B1/045 622

【請求項の数】11

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-27299(P2018-27299)

(22)【出願日】2018年2月19日

【審査請求日】2018年12月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000141598

【氏名又は名称】株式会社吉田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】丸山 直輝

(72)【発明者】

【氏名】茂木 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】友江 剛

(72)【発明者】

【氏名】内田 祐也

【審査官】 後藤 順也

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６３−１６００１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１５−２２３３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−６５６２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／００−１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ノズルと前記ノズルから突出して歯牙の内部に挿入されるファイバーとを有する内視鏡によって前記歯牙の内部を撮影したときの前記ファイバーの突出量を前記内視鏡から取得する突出量取得手段と、
前記ファイバーの突出量から前記歯牙における前記ファイバーの先端位置を算出し、事前に取得された歯牙の画像に対して、前記先端位置の情報を付加する位置情報付加手段と、を備える画像処理装置。

【請求項2】

前記位置情報付加手段は、
前記ファイバーの突出量の基準となるファイバー原点と、前記事前に取得された歯牙の画像における前記ファイバーの先端位置の基準となる原点と、を対応付ける原点設定手段を備え、
前記原点設定手段は、前記歯牙の画像における原点設定位置の入力を受け付けて、前記歯牙において前記内視鏡のノズルの先端部が当接したときの前記ファイバーの先端位置を前記ファイバー原点として、前記歯牙の画像における原点設定位置に対応付ける請求項１に記載の画像処理装置。

【請求項3】

前記事前に取得された歯牙の画像は、Ｘ線ＣＴ装置により撮影された断面画像、ＣＴデータから作成された３Ｄ画像、または、ＣＴデータから作成された仮想的な内視鏡画像である請求項１または請求項２に記載の画像処理装置。

【請求項4】

前記事前に取得された歯牙の画像は、Ｘ線撮影装置により撮影されたデンタル画像、または、パノラマ画像である請求項１または請求項２に記載の画像処理装置。

【請求項5】

前記内視鏡によって取得された前記歯牙の内部の画像と、前記事前に取得された歯牙の画像と、を表示手段に表示させる表示制御手段をさらに備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像処理装置。

【請求項6】

前記表示制御手段は、前記事前に取得された歯牙の画像が歯牙の深さ方向の断面画像である場合、前記ファイバーの先端位置の情報に基づいて、前記ファイバーの先端位置を示すマーク画像を前記歯牙の画像に重畳するように前記表示手段に表示させる請求項５に記載の画像処理装置。

【請求項7】

前記表示制御手段は、前記事前に取得された歯牙の画像が歯牙の水平方向の断面画像である場合、前記ファイバーの先端位置に対応する深さ方向の位置における歯牙の断面画像を前記表示手段に表示させる請求項５または請求項６に記載の画像処理装置。

【請求項8】

前記表示制御手段は、前記事前に取得された歯牙の画像が、ＣＴデータから作成された３Ｄ画像である場合、前記ファイバーの先端位置情報に基づいて、前記ファイバーの先端位置を示すマーク画像を前記歯牙の画像に重畳するように前記表示手段に表示させる請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の画像処理装置。

【請求項9】

前記表示制御手段は、マイクロスコープによって取得された前記歯牙のマイクロスコープ画像を、前記事前に取得された歯牙の画像と並べて表示する請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の画像処理装置。

【請求項10】

前記表示手段は、ヘッドマウントディスプレイである請求項５から請求項９のいずれか一項に記載の画像処理装置。

【請求項11】

コンピュータを、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の画像処理装置として機能させるための画像処理プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像処理装置および画像処理プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

歯内治療において、歯科医師の役割は、根管内の形態や状態を把握した上で、病理的原因である細菌等の汚染物質による感染源の有無や、歯根破折等を診断し、また、汚染物質等を速やかに除去することである。しかしながら、根管形状は個人差が大きく、治療中に根管内の形態や状態を正確に把握することは難しいのが実状である。近年、歯科手術用の顕微鏡（マイクロスコープ）等が普及しはじめ、以前よりも根管内が観察し易くなってきた。ただし、根管は先に行くにしたがって湾曲していることが多く、観察位置がマイクロスコープの死角に入ると、根管内の状態を確認できない欠点があった。

【0003】

一方で、近年、人体内に挿入された内視鏡の先端部分の位置を検出する電子内視鏡システムが様々提案されている。例えば特許文献１には、体腔内を進入する内視鏡から突出自在な処置具の先端部と内視鏡先端部との相対位置を検出できることが記載されている。

【0004】

また、歯科においても、内視鏡の先端にあるノズルから出入するファイバーを歯牙の根管内に挿入できる内視鏡が提案されている。この技術によれば、歯科医師は、治療中に内視鏡のファイバーを介して取得した内視鏡画像（映像）を表示装置に表示させることで、根管の内部を確認することが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−２２３８４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

歯内治療では、例えば手術を行う前に、レントゲン装置やＣＴ装置等の画像診断装置を用いて患者の歯牙を撮影するのが一般的である。しかしながら、事前に取得された歯牙の画像は、歯科医師が患者を診断または治療しているときに観察する内視鏡画像とは関連付けられていない。よって、根管を観察しているときの内視鏡の位置を、事前に取得された歯牙の画像に関連付ける技術が望まれていた。

【0007】

そこで、本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、歯牙に挿入された内視鏡の位置を、事前に取得された歯牙の画像に関連付けることができる画像処理装置および画像処理プログラムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を解決するため、本発明に係る画像処理装置は、ノズルと前記ノズルから突出して歯牙の内部に挿入されるファイバーとを有する内視鏡によって前記歯牙の内部を撮影したときの前記ファイバーの突出量を前記内視鏡から取得する突出量取得手段と、前記ファイバーの突出量から前記歯牙における前記ファイバーの先端位置を算出し、事前に取得された歯牙の画像に対して、前記先端位置の情報を付加する位置情報付加手段と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る画像処理装置および画像処理プログラムによれば、歯牙に挿入された内視鏡の位置を、事前に取得された歯牙の画像に関連付けることができる。
また、従来提案されている歯科用の内視鏡は撮影を主目的とするものであったが、本発明によれば、歯牙に挿入された内視鏡により取得する映像の撮影位置を容易に把握することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成を模式的に示すブロック図である。

【図2】内視鏡の外観を模式的に示す斜視図である。

【図3A】歯牙の治療箇所にノズル先端を当接した状態を示す模式図である。

【図3B】ノズル先端の変形例を示す模式図である。

【図3C】ノズル先端位置の基準とする位置の変形例を示す模式図である。

【図4】画面表示例を示す模式図である。

【図5】本発明の実施形態に係る画像処理装置の処理の一例を示すフローチャートである。

【図6A】ノズル先端が第１深さにある場合における歯牙の画像の一例を示す模式図である。

【図6B】ノズル先端が第２深さにある場合における歯牙の画像の一例を示す模式図である。

【図6C】ノズル先端が第３深さにある場合における歯牙の画像の一例を示す模式図である。

【図7】ヘッドマウントディスプレイの一例を示す模式図である。

【図8A】変形例に係る画面表示を示す模式図である。

【図8B】変形例に係る画面表示を示す模式図である。

【図8C】変形例に係る画面表示を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る画像処理装置について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成を模式的に示すブロック図である。
画像処理装置１は、例えば、一般的なコンピュータで実現することができ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）と、入力／出力インタフェースとを含んで構成されている。このコンピュータには、３次元ＣＴデータ２１からＸ線ＣＴの各断層画像や３Ｄ画像を表示する画像表示プログラムや、内視鏡の位置情報を、事前に取得された歯牙の画像に付加する動作プログラムがインストールされている。

【0012】

ここで、事前に取得された歯牙の画像は、例えばＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置により撮影された断面画像、ＣＴデータから作成された３Ｄ画像、または、ＣＴデータから作成された仮想的な内視鏡画像であってもよい。また、事前に取得された歯牙の画像は、Ｘ線撮影装置により撮影されたデンタル画像、または、パノラマ画像であってもよい。

【0013】

画像処理装置１には、例えば、内視鏡２、マイクロスコープ３、入力手段４および表示手段５が接続されている。

【0014】

内視鏡２は、ノズルと、ノズルから突出して歯牙の内部に挿入されるファイバーと、を有している。この種の内視鏡２としては、従来公知の内視鏡を用いることができる。ここでは、一例として、図２に示す内視鏡２を用いて説明する。この内視鏡２は、本体３１と、ノズル３２と、ファイバー３３と、出入操作部３４と、を備えている。

【0015】

本体３１は、形状が筒状で、外周面を片手で把持できるような大きさを持っている。本体３１の先端側には、ファイバー３３を保持するノズル３２が配置されている。ノズル３２は、金属や樹脂で構成されている。本体３１およびノズル３２の内部にはファイバー３３が挿通されている。

【0016】

ファイバー３３は、例えば、撮像用のイメージガイドと照明用のライトガイドとを束ねて構成されており、先端にカメラレンズを有している。本体３１の内部には、イメージガイドにより伝送された画像を撮像する撮像素子や、ライトガイドを通じて患部を照明する照明光の光源等が配置されている。撮像素子により撮像された画像（内視鏡画像）は、ケーブル３５を介して画像処理装置１に送られる。なお、ケーブル３５は、複数の信号線を束ねて構成されている。

【0017】

出入操作部３４は、本体３１の外周部においてノズル３２とは反対側の所定位置に取り付けられている。この出入操作部３４を、例えば本体３１の周方向のいずれか一方の側に回転させると、その回転方向に応じて、ファイバー３３が出入するようになっている。例えば、アクチュエータ、または、ラック・アンド・ピニオンが本体３１の内部に設けられており、これにより、出入操作部３４の動きをファイバー３３の動きに変換している。なお、図２では、ファイバー３３が先端部３２ａから出ている状態を示しているが、図３Ａに示すように、ファイバー３３が先端部３２ａから出ていない状態にすることもできる。

【0018】

内視鏡２は、ファイバー３３の突出量を検出するセンサを、例えば本体３１の内部に備えている。このようなセンサとしては、ロータリーエンコーダー等の回転検出センサや、リニアエンコーダー等の変位センサを挙げることができる。例えば、回転検出センサを用いる場合、ファイバー３３を出入する機構として本体３１の内部に設けられるピニオンの回転角や回転数をセンシングすることで、この検出値を突出量として用いることができる。また、変位センサを用いる場合、本体３１の内部でピニオンの回転に連動して直線運動する部材、または、アクチュエータの変位をセンシングすることで、この検出値を突出量として用いてもよい。センサ出力信号は、ケーブル３５を介して画像処理装置１に送られる。

【0019】

マイクロスコープ３は、従来公知の歯科手術用マイクロスコープを用いることができる。マイクロスコープの使用形態としては、歯科医師がマイクロスコープの接眼部を直接的に覗いて使用する場合と、マイクロスコープの接眼部側にカメラを取り付けて使用する場合がある。本実施形態では、マイクロスコープにカメラを取り付ける使用形態に対応している。このカメラからの出力信号は、画像処理装置１に出力される。なお、歯科医師の治療方針によっては、歯科医師がマイクロスコープの接眼部を直接的に覗いて使用する場合や、マイクロスコープを使用しない場合もある。そのような場合、マイクロスコープ３から画像処理装置１への入力信号はない。

【0020】

入力手段４は、画像処理装置１で行う処理や、表示手段５に表示する断層の設定など制御のために必要な情報を入力するものであり、例えばキーボードやマウス等のデバイスである。表示手段５は、Ｘ線画像等を表示するものであり、例えば、液晶ディスプレイ等である。画像処理装置１に接続された表示手段５の画面上には、ＧＵＩ（Graphical User Interface）により、ウィンドウ、アイコン、ボタン等が表示され、操作者はそれらをマウス等の入力手段４で選択する操作を行うことができる。

【0021】

画像処理装置１は、処理手段１０と、記憶手段２０と、を備えている。
記憶手段２０は、画像処理に用いる各種データ、処理結果、画像表示プログラム、内視鏡の位置情報をＸ線画像に付加する動作プログラム等を記憶するものである。記憶手段２０は、例えば磁気ディスク、光ディスク、一般的な画像メモリ等から構成される。
図１では、一例として、記憶手段２０は、３次元ＣＴデータ２１と、デンタル画像２２と、パノラマ画像２３と、仮想内視鏡画像２４と、を記憶している。なお、ファイバー先端位置２５は、処理結果である。

【0022】

３次元ＣＴデータ２１は、コーンビームを用いる歯科用ＣＴ（ＣＢＣＴ：Cone-Beam Computed Tomography）による撮影により得られた３次元データ（ボリュームデータ）に基づいている。このボリュームデータは、例えば５１２×５１２×５１２個のボクセルに分けられる。そして、各ボクセルの画素値を計算して画像を再構成したものを３次元ＣＴデータ２１としている。この３次元ＣＴデータ２１としては、例えば、各ボクセルの画素値が予め計算されているデータを事前に入力しておく。

【0023】

デンタル画像２２は、口腔内の一部の歯牙を撮影するデンタル撮影により取得された歯牙の画像である。
パノラマ画像２３は、歯全体を撮影するパノラマ撮影により取得された歯牙の画像である。
仮想内視鏡画像２４は、ＣＴデータから、ＣＧ（Computer Graphics）により作成された画像である。

【0024】

ファイバー先端位置２５は、処理手段１０の処理結果として得られた情報である。このファイバー先端位置２５は、例えば、歯牙の画像を識別する情報と、その歯牙の画像におけるファイバーの先端位置に対応する位置の座標と、を対応付けた情報である。ここで、歯牙の画像を識別する情報とは、歯牙の画像がＣＴの断面画像である場合、ボリュームデータ、断層方向、および断層位置をそれぞれ識別する情報である。また、歯牙の画像が、歯牙の３Ｄ画像、仮想内視鏡画像、デンタル画像、またはパノラマ画像である場合、当該画像を識別する情報である。

【0025】

処理手段１０は、内視鏡画像入力手段１１と、マイクロスコープ画像入力手段１２と、突出量取得手段１３と、位置情報付加手段１４と、表示制御手段１５と、を備えている。なお、処理手段１０は、例えば、記憶手段２０に格納されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭに展開し実行することにより実現される。
以下、各手段について詳細に説明する。

【0026】

内視鏡画像入力手段１１は、内視鏡２から、例えばケーブル３５を介して伝送されてくる内視鏡画像を入力する所定のインタフェースである。内視鏡画像は動画であり、表示制御手段１５によって表示手段５に表示される。

【0027】

マイクロスコープ画像入力手段１２は、マイクロスコープ３に取り付けられた図示しないカメラから伝送されてくるマイクロスコープ画像を入力する所定のインタフェースである。マイクロスコープ画像は動画であり、表示制御手段１５によって表示手段５に表示される。

【0028】

突出量取得手段１３は、内視鏡２によって歯牙の内部を撮影したときのファイバー３３の突出量を内視鏡２から取得するものである。本実施形態では、突出量取得手段１３は、内視鏡２から、例えばケーブル３５を介して伝送されてくるセンサ出力信号を、ファイバー３３の突出量として取得する。突出量取得手段１３は、取得したファイバー３３の突出量を位置情報付加手段１４に出力する。

【0029】

位置情報付加手段１４は、ファイバー３３の突出量から、歯牙におけるファイバー３３の先端位置を算出し、事前に取得された歯牙の画像に対して、ファイバー３３の先端位置の情報を付加するものである。

【0030】

位置情報付加手段１４は、原点設定手段１６を備えている。
原点設定手段１６は、ファイバー３３の突出量の基準となるファイバー原点と、事前に取得された歯牙の画像におけるファイバー３３の先端位置の基準となる原点と、を対応付けるものである。原点設定手段１６は、歯牙の画像における原点設定位置の入力を受け付ける。原点設定手段１６は、歯牙において内視鏡２のノズル３２の先端部３２ａが当接したときのファイバー３３の先端位置をファイバー原点として、歯牙の画像における原点設定位置に対応付ける。

【0031】

根管治療では、通常、図３Ａに示すように、歯牙４０において歯冠の嵌合面の中央に、根管４１を露出させるための穴４２を空けている。原点設定手段１６は、図３Ａに示すように、例えば、歯牙４０において内視鏡２のノズル３２の先端部３２ａが、根管４１の周囲の端面に当接したときのファイバー３３の先端位置をファイバー原点とする。ここでは、ファイバー３３の先端位置が先端部３２ａに一致しているものとする。このようにファイバー原点を決めた場合、歯牙の画像における原点設定位置も根管４１の周囲の端面となる。なお、図３Ｂおよび図３Ｃに示す変形例の説明については後記する。

【0032】

表示制御手段１５は、内視鏡２によって取得された歯牙の内部の画像（内視鏡画像）と、事前に取得された歯牙の画像と、を表示手段５に表示させるものである。
表示制御手段１５は、例えば、３次元ＣＴデータ２１を読み込み、ＣＴの断層画像を構築し、表示手段５に表示させる。

【0033】

表示制御手段１５は、事前に取得された歯牙の画像が歯牙の深さ方向の断面画像である場合、ファイバーの先端位置の情報に基づいて、ファイバーの先端位置を示すマーク画像を歯牙の画像に重畳するように表示手段５に表示させる。ここで、歯牙の深さ方向の断面画像とは、例えば歯科用Ｘ線ＣＴ装置で撮影されたものである場合、サジタル（矢状断）画像やコロナル（冠状断、前額断）画像を意味する。また、歯科用Ｘ線撮影装置で撮影されたデンタル画像やパノラマ画像も、歯牙の深さ方向の断面画像の一例である。また、マーク画像は、任意の形状を有しており、例えば、三角形、四角形、多角形、円、楕円等であってもよい。

【0034】

表示制御手段１５は、事前に取得された歯牙の画像が歯牙の水平方向の断面画像である場合、ファイバーの先端位置に対応する深さ方向の位置における歯牙の断面画像を表示手段５に表示させる。ここで、歯牙の水平方向の断面画像とは、例えば歯科用Ｘ線ＣＴ装置で撮影されたＣＴのアキシャル（軸位断、横断）画像や、ＣＴデータから作成された仮想的な内視鏡画像のことである。

【0035】

表示制御手段１５は、事前に取得された歯牙の画像が、ＣＴデータから作成された３Ｄ画像である場合、ファイバーの先端位置情報に基づいて、ファイバーの先端位置を示すマーク画像を歯牙の画像に重畳するように表示手段５に表示させる。
ここで、３Ｄ画像とは、ＣＴＢＴのコーンビームが照射される領域に含まれる歯牙の画像であればよい。例えば、ビームの照射範囲内に含まれる患者の頭部、上顎全体、下顎全体、複数の歯牙、あるいは単独の歯牙をレンダリングしたそれぞれの画像であってもよい。また、レンダリング処理としては、例えば、ボリュームレンダリング処理（volume rendering）や、サーフェイスレンダリング処理（surface rendering）等であっても構わない。

【0036】

また、事前に取得された歯牙の画像が、例えば単独の歯牙をレンダリングした３Ｄ画像である場合、歯牙全体の外観画像に限らず、例えば、エナメル質、象牙質、セメント質等の硬組織や、歯肉（歯茎）、歯髄、歯根膜等の軟組織の少なくとも一部を含んだ３Ｄ画像であっても構わない。例えば、治療前で根管内に歯髄が存在している場合の当該歯髄の３Ｄ画像は、根管の３Ｄ画像として扱うこともできる。また、以前の治療によって根管内の歯髄を除去している場合の象牙質の３Ｄ画像は、根管の３Ｄ画像として扱うこともできる。このような歯牙の少なくとも一部の組織を含んだ３Ｄ画像に、ファイバーの先端位置を示すマーク画像を重畳的に表示させても構わない。

【0037】

表示制御手段１５は、ＣＴデータから作成された仮想内視鏡画像２４を、事前に取得されたＣＴの断面画像と並べて表示するようにしてもよい。
表示制御手段１５は、３次元ＣＴデータ２１から作成された３Ｄ画像を、ＣＴの断面画像と並べて表示するようにしてもよい。
表示制御手段１５は、マイクロスコープ３によって取得された歯牙のマイクロスコープ画像を、事前に取得された歯牙の画像と並べて表示するようにしてもよい。

【0038】

ここで、画面表示の一例について図４を参照して説明する。
この例では、表示手段５の画面に、内視鏡用のウィンドウ６０と、Ｘ線画像用のウィンドウ６１〜６３と、オプション画像用のウィンドウ６５，６６と、を同時に表示した状態を模式的に示している。ただし、これらのウィンドウを個別に表示しても構わない。

【0039】

ウィンドウ６０には、治療中に内視鏡２で撮影された光学画像としての内視鏡画像が表示される。なお、図４に示した写真は、動画撮影された内視鏡映像からスナップショットにより抽出された静止画像の一例であって、ここでは、Ｘ線画像用のウィンドウ６１〜６３に表示された模式図に一致させているものではない。

【0040】

ウィンドウ６１には、アキシャル画像が表示される。ウィンドウ６２には、コロナル画像が表示される。ウィンドウ６３には、サジタル画像が表示される。なお、ここでは、アキシャル画像にだけ、直交する２つの直線を表示し、他の画像では省略しているが、ＣＴ画像のビューワでは、一般的に、それぞれの画像に断層位置を示す直線が表示される。これらの直線の位置や角度を変更することにより、目的とする断層の抽出を簡単に行うことができる。

【0041】

ウィンドウ６５には、ＣＴデータから作成した仮想的な内視鏡画像を表示している。なお、破線の円は、根管を示している。ウィンドウ６６には、マイクロスコープ画像が表示される。

【0042】

次に、画像処理装置１による処理の流れについて図５を参照（適宜、図１参照）して説明する。ここでは、事前に取得された歯牙の画像の一例をＣＴの断面画像であるものとして説明する。
まず、画像処理装置１は、操作者の操作にしたがって、表示制御手段１５によって、３次元ＣＴデータ２１を読み込む（ステップＳ１）。なお、ここでは、３次元ＣＴデータ２１を画像処理装置１の内部の記憶手段２０から表示制御手段１５によって、読み込むこととしたが、３次元ＣＴデータ２１を外部のＣＴ装置から読み込むこととしてもよい。

【0043】

次に、例えば、操作者が、入力手段４によって、所定の断層を指定することで、画像処理装置１は、表示制御手段１５によって、表示手段５にＣＴの断面画像（以下、Ｘ線画像ともいう）を表示させる（ステップＳ２）。具体的には、操作者は、例えば、上顎の全歯や下顎の全歯を一覧するアキシャル画像から、治療対象の歯（治療歯）として１歯を指定する。アキシャル画像は、歯牙の水平方向の断面画像である。次の処理において画像中の原点位置を設定するため、指定した歯牙の深さ方向の断面画像を表示させることが好ましい。なお、指定された歯の位置を示す座標については、アキシャル画像−サジタル画像間のように各断面画像間で各々の座標をマッチングさせることができる。操作者は、例えば、アキシャル画像上で、入力手段４によって、所望の断層位置を指定する。これにより、指定された断層位置に対応したサジタル画像またはコロナル画像を表示させ、その断面画像において関心領域を指定したり原点位置を設定したりすることも可能である。

【0044】

次に、例えば治療歯のサジタル画像が表示されているときに、操作者が、入力手段４によって、治療歯の画像上の原点位置を指定する。これにより、画像処理装置１は、原点設定手段１６によって、治療歯のサジタル画像における原点設定位置の入力を受け付ける（ステップＳ３）。このとき、操作者は、治療歯の画像上で、原点位置として例えば根管の周囲の端面（図３Ａ参照）を指定しておく。例えば、操作者は、画像上で原点位置として指定したい位置を、例えばマウスでクリックしてもよい。

【0045】

次に、操作者は、内視鏡２のファイバー原点を設定する。このとき、内視鏡２のファイバー３３の先端は、例えばノズル３２の先端部３２ａに位置している。操作者は、把持した内視鏡２のノズル３２の先端部３２ａを、根管の周囲の端面に当接させ（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、突出量取得手段１３は、このとき読み込んだ初期状態の突出量を位置情報付加手段１４へ出力する。そして、位置情報付加手段１４は、突出量取得手段１３から入力した初期状態の突出量を、Ｘ線画像における原点設定位置に対応付ける。

【0046】

このステップＳ４では、例えば、操作者が、入力手段４によって、図示しないアイコンを操作することで初期状態の突出量を位置情報付加手段１４へ出力してもよい。
あるいは、ステップＳ４において、図示しないセンサによって、ノズル３２の先端部３２ａが根管の周囲の端面に当接したか否かを判別するようにしてもよい。この場合、突出量取得手段１３は、センサ出力が当接を示すものではないと判別した場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、判別を繰り返す。そして、突出量取得手段１３は、センサ出力が当接を示すものであると判別した場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、読み込んだ初期状態の突出量を位置情報付加手段１４へ出力し、次の処理に進む。

【0047】

ここで、ノズル３２の先端部３２ａが歯牙に当接したことを直接検出するスイッチとしては、例えば触覚センサや圧力センサ等を用いることが可能である。また、内視鏡２が患者の位置で安定して静止したことを検出することで、ノズル３２の先端部３２ａが歯牙に当接したことを間接的に検出するようにしてもよい。その場合には、例えば振動センサ、光センサ、磁気センサ等を用いても構わない。

【0048】

次に、操作者は、内視鏡２のノズル３２の先端部３２ａを根管の周囲の端面に当接させたまま、内視鏡２の出入操作部３４を回転させることで、先端部３２ａから出したファイバー３３を根管内に挿入する。このとき、突出量取得手段１３は、内視鏡２から、ファイバー３３の現在の突出量を取得して読み込み（ステップＳ５）、読み込んだ突出量を位置情報付加手段１４へ出力する。

【0049】

そして、位置情報付加手段１４は、突出量取得手段１３から入力した現在の突出量と、Ｘ線画像における原点設定位置とを照合し、Ｘ線画像上における現在のファイバーの先端位置を算出する（ステップＳ６）。

【0050】

そして、位置情報付加手段１４は、Ｘ線画像にファイバーの先端位置の情報を付加する（ステップＳ７）。例えば原点位置を指定したサジタル画像に、当該サジタル画像におけるファイバーの先端位置に対応する位置の座標が対応付けられる。加えて、ＣＴの各断層画像間で各々の座標をマッチングさせることができるので、ファイバーの先端位置に対応する位置の座標は、コロナル画像やアキシャル画像にも対応付けられる。これら対応付けられた情報は、ファイバー先端位置２５として記憶手段２０に記憶される。

【0051】

そして、Ｘ線画像がサジタル画像やコロナル画像である場合、表示制御手段１５は、ファイバー先端位置２５に基づいて、現在のファイバー３３の先端位置を示すマーク画像をＸ線画像に重畳するように表示手段５に表示させる。これにより、表示手段５は、Ｘ線画像（サジタル画像やコロナル画像）にファイバー先端位置を重畳表示する（ステップＳ８）。図４の例では、マーク画像の形状は三角形である。

【0052】

一方、表示制御手段１５は、Ｘ線画像がアキシャル画像である場合、ファイバーの先端位置に対応する深さ方向の位置におけるアキシャル画像を、ファイバー３３の先端位置の変化に応じて、表示手段５に表示させる。

【0053】

次に、内視鏡画像（映像）と共にリアルタイムに更新して画面表示されるＣＴ画像の表示例について図６Ａ〜図６Ｃを参照して説明する。図６Ａ〜図６Ｃは、ファイバー３３の先端位置が変化したときに表示手段５に表示される各断面のＣＴ画像を模式的に示している。図６Ａは、初期状態の深さを示す第１深さにファイバー３３の先端が位置している場合の模式図である。図６Ｂは、第１深さより深い第２深さにファイバー３３の先端が位置している場合の模式図である。図６Ｃは、第２深さより深い第３深さにファイバー３３の先端が位置している場合の模式図である。

【0054】

図６Ａ〜図６Ｃに示すように、ウィンドウ６２に表示されるコロナル画像やウィンドウ６３に表示されるサジタル画像には、ファイバー３３が根管内を下に進行するのに合わせて、マーク画像が下に移動して表示される。一方、ウィンドウ６１に表示されるアキシャル画像は、ファイバー３３が根管内を下に進行するのに合わせて、ファイバー３３の先端の深さに対応した断層位置の画像に切り替わって表示される。

【0055】

以上説明したように、本実施形態によれば、歯牙に挿入された内視鏡の位置を、事前に取得された歯牙の画像に関連付けることができる。また、内視鏡の位置を歯牙の画像に重畳して表示することができる。したがって、歯内治療において、根管内の形態や状態を把握した上で、病理的原因がどの位置に存在するか確認でき、治療の成功率を向上させることができる。

【0056】

本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。また、以下のように変形してもよい。例えば、一般的なコンピュータを、画像処理装置として機能させる画像処理プログラムにより動作させることで実現することも可能である。このプログラムは、通信回線を介して提供することも可能であるし、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。

【0057】

表示手段５は、例えば、液晶ディスプレイ等であるものとして説明したが、ヘッドマウントディスプレイであってもよい。図７に示すヘッドマウントディスプレイ７１は、操作者である歯科医師７０が眼鏡のように装着して使用する透過型（シースルー）のものである。ヘッドマウントディスプレイ７１としては、例えば、所謂、光学シースルーグラスを採用してもよい。これにより、操作者は、光を透過するグラス越しに外界（患者）を目視しながらグラスに配置された小型画面に表示されたＸ線画像等を認識することができる。このように表示手段５をヘッドマウントディスプレイ７１で実現することで、患者位置と据置き型のモニタ装置との間を往復する手間や時間を省くことができる。

【0058】

ヘッドマウントディスプレイが透過型である場合、前記光学シースルーグラスの他、所謂、ビデオ透過（ビデオシースルー）方式の装置を採用してもよい。ビデオシースルー方式の装置は、ユーザの眼の前に外界を撮影するカメラを備え、この装置を装着したユーザが観察するスクリーン（シースルースクリーン）にカメラを通じた外の様子を映し出す。カメラを通じてシースルースクリーンに映し出される外の様子は、ユーザがヘッドマウントディスプレイを装着しなかった場合に見る景色に一致する。この装置は、ユーザの眼前の現実環境の患者と、内視鏡の撮影位置が分かるＸ線画像等とを合成して一緒に表示することができる。なお、ヘッドマウントディスプレイの投影方式は、虚像投影の他、網膜投影であってもよい。

【0059】

また、ヘッドマウントディスプレイは、非透過型のものであってもよく、例えば、所謂、ＶＲ（Virtual Reality）ゴーグルを用いてもよい。ＶＲゴーグルは、この装置を装着したユーザが、ＶＲ、または、ＡＲ（Augmented Reality）やＭＲ（Mixed Reality）を体験可能なものである。ＶＲゴーグルは、外界を撮影するためのカメラを予め備えているタイプの他、スマートフォン等のカメラ付きモバイルが装着されるタイプのものであってもよい。ＶＲゴーグルのカメラは、装着したユーザが観察するディスプレイにカメラを通じた外の様子を映し出すことができる。これによれば、ＶＲゴーグルのカメラから取得した情報と、内視鏡の撮影位置が分かるＸ線画像とを一緒に表示することもできる。
なお、ヘッドマウントディスプレイを装着するユーザは、歯科医師の他、歯科衛生士や歯科助手等であっても構わない。

【0060】

また、前記実施形態では、内視鏡２の本体３１の内部に撮像素子や光源等を備えることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、撮像素子や光源等を備えるコントローラと、信号伝送ケーブルと、を設けてもよい。この場合、前記信号伝送ケーブルを通じて、本体３１の内部のファイバー３３をコントローラ内部に挿入して撮像素子や光源等と接続する。また、撮像素子の出力（コントローラの出力）は、ケーブル３５を介して画像処理装置１に出力される。このように構成することで、本体３１を小型化したり、本体３１の内部に、ファイバー３３の突出量を検出するセンサ等を配設する空間を確保したりすることができる。

【0061】

前記実施形態では、操作者は、画像上で原点位置として指定したい位置を指定し、次いで、把持した内視鏡２のノズル３２の先端部３２ａを、根管の周囲の端面に当接させることとしたが、その手順を変更しても構わない。つまり、内視鏡２の当接位置が決まった後に、事前に取得された歯牙の画像上で原点を設定してもよい。さらに、歯牙の画像上で原点を設定する場合、図８Ａ〜図８Ｃに示すように、歯牙の画像（Ｘ線画像）に原点設定位置を重畳表示してもよい。

【0062】

図８Ａに示すように、各断面方向のＸ線画像を同時に表示する場合、原点設定位置を示すバー８１は、ウィンドウ６２においてコロナル画像に重畳表示されると共に、ウィンドウ６３においてサジタル画像に重畳表示される。また、ウィンドウ６１には、バー８１と同じ深さの断層のアキシャル画像が表示される。
図８Ｂに示すように、原点設定位置を示すバー８１に加えて、ファイバーの先端位置を示すマーク画像９１もＸ線画像に重畳表示してもよい。また、原点を設定した後、内視鏡２を進行させている最中に、原点設定位置を示すバー８１を表示し続けていてもよい。
Ｘ線画像に重畳表示される原点設定位置は、バー８１の他、図８Ｃに示すように、所定のマーク８２であってもよい。図８Ｃでは、ファイバーの先端位置を示すマーク画像９１を三角形で表示し、原点設定位置のマーク８２を円形であるものとしたが、これに限定されない。同時に表示する場合、原点設定位置のマーク８２の形状はマーク画像９１の形状と異なっていればよい。

【0063】

また、図３Ａに示す例では、ノズル３２の肉厚部の端面を、根管４１の周囲の端面に当接させてファイバー原点を位置決めすることとしたが、これに限定されない。
図３Ｂに示すように、ノズル３２の先端開口の外周面に、例えば微小な当接部３２ｂを設けてもよい。当接部３２ｂの材料としては、例えばシリコーン樹脂やシリコーンゴムのような軟性の材料を挙げることができる。また、当接部３２ｂの形状としては、図示した円板状に限らず、円錐状、ドーム状、球状等でも構わない。このように当接部３２ｂを設けることで、内視鏡２のノズル３２が歯牙４０に固定されやすくなり、ファイバー３３を安定的に出入することができる。

【0064】

また、ノズル３２の先端部３２ａを歯牙に当接させる位置は、歯牙４０に空けた穴４２から露出した根管４１の周囲の端面に限られるものではない。安定的に固定できるのであれば、歯牙４０に空けた穴４２の周囲の端面や、穴４２の内側面等であってもよい。例えば穴４２の周囲の端面に当接させてファイバー原点を決めた場合、事前に取得された歯牙の画像における原点設定位置も、画像上において穴４２の周囲の端面となる。
一方、穴４２の内側面に当接させてファイバー原点を決めた場合には、歯牙の画像における原点設定位置を求める測定を行うことが好ましい。例えば図３Ｃに示すように、棒状部材５０を当接させることで、穴４２の周囲の端面位置を測定することができる。また、同様に、穴４２の内側面に当接させる部材を使用することで、穴４２の内側面の位置を測定することができる。したがって、これらの差分を、歯牙の画像における原点設定位置の差分に反映すればよい。

【符号の説明】

【0065】

１ 画像処理装置
２ 内視鏡
３ マイクロスコープ
４ 入力手段
５ 表示手段
１０ 処理手段
１１ 内視鏡画像入力手段
１２ マイクロスコープ画像入力手段
１３ 突出量取得手段
１４ 位置情報付加手段
１５ 表示制御手段
１６ 原点設定手段
２０ 記憶手段
７１ ヘッドマウントディスプレイ

【要約】

【課題】歯牙内に挿入された内視鏡の位置を、事前に取得された歯牙の画像に関連付けることができる画像処理装置を提供する。
【解決手段】画像処理装置１は、ノズルとノズルから突出して歯牙の内部に挿入されるファイバーとを有する内視鏡２によって歯牙の内部を撮影したときのファイバーの突出量を内視鏡２から取得する突出量取得手段１３と、ファイバーの突出量から歯牙におけるファイバー先端の位置情報を算出し、事前に取得された歯牙の画像に対して、位置情報を付加する位置情報付加手段１４と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】