基準格子、基準格子の使用方法、及び、基準格子を備える光干渉断層画像診断装置
【課題】光干渉断層画像診断を精度よく行うのに好適な基準格子等を提供する。
【解決手段】本発明に係る基準格子１００は、光干渉断層画像の診断に用いられる基準格子であって、光を透過する部材から構成され、当該部材に複数のグリッド線１１０を備え、複数のグリッド線１１０は、光干渉断層画像に表示される。そして、基準格子１００を対象物に固定し、基準格子１００及び対象物に低干渉光を照射し、当該基準格子１００及び当該対象物により当該低干渉光が反射された反射光に基づいて、当該基準格子１００及び当該対象物を測定し、基準格子１００が備えるグリッド線１１０間の測定寸法と当該グリッド線１１０間の実寸法との差に基づいて、測定された対象物の測定寸法に含まれる誤差を特定する。
【解決手段】本発明に係る基準格子１００は、光干渉断層画像の診断に用いられる基準格子であって、光を透過する部材から構成され、当該部材に複数のグリッド線１１０を備え、複数のグリッド線１１０は、光干渉断層画像に表示される。そして、基準格子１００を対象物に固定し、基準格子１００及び対象物に低干渉光を照射し、当該基準格子１００及び当該対象物により当該低干渉光が反射された反射光に基づいて、当該基準格子１００及び当該対象物を測定し、基準格子１００が備えるグリッド線１１０間の測定寸法と当該グリッド線１１０間の実寸法との差に基づいて、測定された対象物の測定寸法に含まれる誤差を特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光干渉断層画像診断を精度よく行うのに好適な基準格子、基準格子の使用方法、及び、基準格子を備える光干渉断層画像診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科臨床において、歯牙に形成された窩洞に修復物や補綴物を装填することにより歯牙の治療が行われている。歯牙に形成された窩洞の形態情報及び口腔内の形態情報等を取得するには、印象材（例えば、石膏、寒天、アルジネート、ゴム、シリコン）を用いて、歯牙や口腔内の間接模型が作成され、当該間接模型を鋳型として、修復物・補綴物が作成される。
【０００３】
しかしながら、印象材による歯牙等の形態情報の取得、当該印象材に基づく間接模型の作製、当該間接模型を鋳型とする修復物・補綴物の作成等、歯牙等の形態情報が取得されるまでに複数の工程を経ているため、様々な医療資源が消費され、また、時間がかかる場合があった。
【０００４】
そこで、特許文献１には、簡易にかつ迅速に形態情報を取得できる光干渉断層画像診断（光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ；Optical Coherence Tomography）、以下「ＯＣＴ」という）装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２８０４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＯＣＴにより取得されたＯＣＴ画像の一部は、所定のアルゴリズムから求められる計算値に基づく画像であるため、当該ＯＣＴ画像は実寸法と異なる場合があった。従って、光干渉断層画像診断を精度よく行うのに好適な新たな手法が求められている。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、光干渉断層画像診断を精度よく行うのに好適な基準格子、基準格子の使用方法、及び、基準格子を備える光干渉断層画像診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る基準格子は、
光干渉断層画像の診断に用いられる基準格子であって、
光を透過する部材から構成され、
前記部材に複数のグリッド線を備え、
前記複数のグリッド線は、前記光干渉断層画像に表示される、
ことを特徴とする。
【０００９】
前記グリッド線の間隔が、所定の距離にあらかじめ定められている、ことも可能である。
【００１０】
前記グリッド線は、格子状に配置されている、ことも可能である。
【００１１】
本発明のその他の観点に係る基準格子の使用方法は、
前記基準格子を対象物に固定し、
前記固定された基準格子及び前記対象物に低干渉光を照射し、当該基準格子及び当該対象物により当該低干渉光が反射された反射光に基づいて、当該基準格子及び当該対象物を測定し、
前記測定された基準格子が備えるグリッド線間の測定寸法と当該グリッド線間の実寸法との差に基づいて、前記測定された対象物の測定寸法に含まれる誤差を特定する、
ことを特徴とする。
【００１２】
前記特定された誤差を補正し、当該補正された対象物の測定寸法に基づく光干渉断層画像を表示する、ことも可能である。
【００１３】
本発明のその他の観点に係る基準格子を備える光干渉断層画像診断装置は、
前記基準格子及び対象物に低干渉光を照射し、当該基準格子及び当該対象物により当該低干渉光が反射された反射光に基づいて、当該基準格子及び当該対象物を測定する測定部と、
前記基準格子が備えるグリッド線間の実寸法を記憶する記憶部と、
前記測定された基準格子が備えるグリッド線間の測定寸法と前記グリッド線間の実寸法との差に基づいて、前記測定された対象物の測定寸法に含まれる誤差を補正する補正部と、
前期補正された対象物の測定寸法に基づく光干渉断層画像を表示する表示部と、を備える、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光干渉断層画像診断を精度よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】ＯＣＴの測定原理を説明するための図である。
【図１Ｂ】ＯＣＴの測定原理を説明するための図である。
【図２】ＯＣＴが実現される波長走査型光断層表示システムの全体構成を示すブロック図である。
【図３】ＯＣＴによる測定結果の一例を示す図である。
【図４】光の照射方法を示す図である。
【図５】対象物の歪みを示す図である。
【図６】歯牙の実画像とＯＣＴ画像とを比較した図である。
【図７】基準格子の概要構成を示す図である。
【図８Ａ】図７のＡ−Ａ線での断面図である。
【図８Ｂ】図７のＡ−Ａ線での断面図である。
【図９】基準格子の設置位置を説明するための図である。
【図１０】基準格子の使用方法を説明するための図である。
【図１１】基準格子を含むＯＣＴ画像の一例である。
【図１２】補正後のＯＣＴ画像の一例である。
【図１３】光干渉断層画像診断装置の概要構成を示す図である。
【図１４】基準格子を備える測定部を示す図である。
【図１５】光干渉断層画像診断装置にて実行される画像補正処理を説明するためのフローチャートである。
【図１６】基準格子の変形例を示す図である。
【図１７】図７のＡ−Ａ線での断面の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、本発明の実施形態の一つについて説明するが、当該実施形態は本発明の原理の理解を容易にするためのものであり、本発明の範囲は、下記の実施形態に限られるものではなく、当業者が以下の実施形態の構成を適宜置換した他の実施形態も、本発明の範囲に含まれる。
【００１７】
本実施形態に係る基準格子は、組織内部の光学的情報を用いて、生体組織を診断することができる光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）により測定する際に使用される。
【００１８】
ＯＣＴ装置は、生体内組織をマイクロオーダで極めて高解像度に測定可能な装置である。また、ＯＣＴでは、体表面下にまで到達しうる近赤外線の光源を使用することで、被写体の表面部だけではなく深部までの測定が可能である。近赤外線は、レントゲン線（Ｘ線）のような生体に意外性がある放射線ではないため、厳密に非侵襲な被写体の検査を行うことができる。
【００１９】
まず、ＯＣＴの測定原理について簡単に説明する。一般に光は電磁波としての性質を有するため、光を重畳させた場合に干渉するという性質を有する。干渉しやすいか干渉しにくいかの干渉性能はコヒーレンスとも呼ばれ、一般的なＯＣＴでは干渉性の低い近赤外光が利用される。
【００２０】
図１Ａ及び１Ｂは、ＯＣＴの測定原理を説明するための図である。近赤外光は、横軸に時間、縦軸に電場をとった場合、同図に示すように、ランダムな信号となる。当該信号の各山は波連と呼ばれ、波連は一つ一つが相互に独立な位相と振幅とを持っている。このため、同じ波連同士が重なった場合は、図１Ａに示すように、干渉して強めあう。一方、わずかな時間遅れがあった場合は、図１Ｂに示すように、波連同士が打ち消しあって、光干渉が観察されなくなる。
【００２１】
ＯＣＴは、かかる性質を利用したものである。図２は、ＯＣＴが実現される波長走査型光断層表示システムの全体構成を示すブロック図である。同図に示すように、本システムの波長走査型光源には一定の周波数範囲の光信号を発振する近赤外光の光源１０が用いられる。光源１０の波長は、例えば、７００ｎｍ〜２５００ｎｍであり、生体内へ浸入する近赤外光の波長に相当する。光源１０の出力は、光ファイバ１１に与えられる。光ファイバ１１の中間部分には、他の光ファイバ１２を接近させて干渉させる結合部１３が設けられる。光ファイバ１２の一端には、光源１０から結合部１３を介して得られた光信号を平行光とするコリメートレンズ１４と、光をスキャニングするためのスキャニングミラー１５と、が設けられる。
【００２２】
スキャニングミラー１５には、例えば、ガルバノミラー、メムスミラー、及び、ラウンド状に配列されたミラー等がある。スキャニングミラー１５は、例えば、紙面に垂直な軸を中心にして一定範囲で回動することによって、平行光の反射角度を変化させる。そして、スキャニングミラー１５を回動させて、光の入射位置を変化させることによって、対象物３０の２次元情報である断面画像を得ることができる。また、平行光と垂直方向に対象物３０をスキャニング（走査）することにより、対象物３０の内部の層構造を示す三次元情報を取得できる。
【００２３】
対物レンズ１６は、反射光を受光する位置に配置され、対象物３０の測定部位へ光を集束すると共に水平方向にスキャニング（走査）する。また、光ファイバ１１の他端には、コリメートレンズ１７を介して参照ミラー１８が光軸に垂直に設けられている。ここで、結合部１３から参照ミラー１８までの光学距離Ｌ１と、結合部１３から対象物３０の測定部位である表面までの光学距離Ｌ２と、を等しくしておく。光ファイバ１２の他端には、レンズ２０を介して光検出器２１が接続される。参照ミラー１８では、対象物３０から戻る後方散乱光と干渉し干渉光が作られる。光検出器２１は、例えば、受光素子やＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサから構成され、参照ミラー１８からの反射光と測定部位で反射された光の干渉光を受光することによって、ビート信号を電気信号として得る。ここで、光ファイバ１１、光ファイバ１２、結合部１３、コリメートレンズ１４、スキャニングミラー１５、対物レンズ１６、コリメートレンズ１７、参照ミラー１８、及び、コリメートレンズ２０は、干渉光学計を構成している。
【００２４】
光検出器２１の出力は、増幅器２２を介して信号処理部２３に入力される。信号処理部２５は、干渉光学計から得られる受光信号をフーリエ変換することによって、断層画像信号を得る。また、信号処理部２３からの出力は、画像処理部２４に与えられる。画像処理部２４は、信号処理部２３からの出力に基づいて、対象物３０の２次元ないし３次元画像を生成する。そして、こうして生成された表示画像は、表示部２５によって表示される。
【００２５】
図３は、ＯＣＴにより測定された断層画像の一例を示す。ＯＣＴにより、例えば、ＯＣＴによりヒトの歯牙の表面が測定されると、同図に示されるように、歯肉、エナメル質、象牙質、及び、エナメル質と象牙質との境界等が断層状になった画像が表示される。つまり、ＯＣＴ測定により、対象物３０である歯牙の内部（深部）にあるエナメル質、象牙質、歯髄、歯肉、歯槽骨、血管、神経等を含む画像が得られる。
【００２６】
図４は、光の照射方法を示す図である。同図に示される照射方法は、一般的にラスター方式と言われる。しかしながら、対象物３０に照射される照射光は、同図に示すように、スキャニングミラー１５が、所定の位置を中心とする回転運動を行うことにより、扇状に広がって対象物３０に照射される。つまり、対象物３０に照射される照射光は厳密に平行ではないため、対象物３０の中心部と両端部とでは、当該照射光が到達するまでの僅かなタイムラグが発生する。このため、ＯＣＴにより測定された対象物３０は、歪みが含まれる画像となる。なお、ラウンド方式などの他の照射方式においても、同様のタイムラグが発生する。
【００２７】
図５は、対象物の歪みを示す図である。ＯＣＴ測定において、照射光が対象物３０に到達するまでの僅かなタイムラグにより、同図に示すように、歪みを含む画像が得られる。このため、歯牙のような対象物３０を測定する際に、この画像に含まれる歪みや誤差が問題となる場合がある。
【００２８】
図６は、歯牙の実画像とＯＣＴ画像とを比較した図である。同図の矢印により示される部分は、歯牙のエナメル質層（歯牙の表面からエナメル質と象牙質との境界までの層）であり、同一歯牙の同一部分である。同図に示されるように、実画像とＯＣＴ画像とでは、差異が生じている。そこで、当該差異を補正するために利用される基準格子について以下に説明する。
【００２９】
図７は、本実施形態に係る基準格子１００の概要構成を示す図である。本実施形態に係る基準格子１００は、典型的には、ＯＣＴにより歯牙の形状を測定する際に使用される。歯牙のう蝕、いわゆる虫歯、を治療するために、当該う蝕が除去された窩洞（う蝕穴）に修復物や補綴物、いわゆるインレー、を装填することにより歯牙の治療が行われる。ここで、インレーとは、外傷やう蝕による歯冠の部分的な欠損に対して、歯牙を一定の形状に形成し、当該欠損部分に適合するように製作された金属または陶材の塊をいう。当該窩洞に装填される修復物や補綴物の形状及びサイズを決定するためには、窩洞の形状及びサイズを測定する必要がある。そこで、基準格子１００を用いることにより、歪みや誤差を補正し、ＯＣＴ測定を精度よく行う。
【００３０】
基準格子１００は、同図に示すように、ほぼ立方体状に形成される。基準格子１００は、窩洞のサイズに適応する、例えば、１ミリ角、３ミリ角、５ミリ角等のサイズで形成される。
【００３１】
なお、対象物３０である歯牙の形状及びサイズ、また、歯牙に形成された窩洞の形状及びサイズは、それぞれ異なるため、基準格子１００は、任意の形状及びサイズに形成され得る。
また、基準格子１００は、立方体に限定されず、直方体、三角柱、円柱、もしくは、円錐等、任意である。
【００３２】
基準格子１００は、例えば、アクリル樹脂、もしくは、ポリメチルメタクリレート（Polymethyl Methacrylate）樹脂等から構成される。
【００３３】
なお、基準格子１００の素材については、光（近赤外線）を通し、ＯＣＴ測定により当該基準格子１００が写るものであれば、任意である。また、基準格子１００の素材は、透過性を有する散乱係数のやや大きい素材であってもよい。
散乱係数を大きくすることで、正反射を抑えることができるためである。
【００３４】
また、基準格子１００は、図７に示すように、複数のグリッド線１１０を備える。
【００３５】
グリッド線１１０は、あらかじめ定められた間隔で、基準格子１００上に形成される。それぞれのグリッド線１１０は、同図に示すように、例えば、格子状になるよう基準格子１００に形成される。グリッド線１１０は、例えば、１００μｍ間隔おきに形成され、グリッド線１１０と基準格子１００の外周部とが垂直となるように形成される。
【００３６】
なお、グリッド線１１０の間隔は、等間隔である必要はなく、実寸法が測定できれば任意である、これは、ＯＣＴにより測定されたグリッド線１１０の間隔の測定値と、当該グリッド線１１０の間隔の実寸値とを比較することにより、測定により得られたＯＣＴ画像の歪みや誤差を補正するためである。
【００３７】
また、グリッド線１１０の本数、太さ、溝の深さ、及び、配置位置等は、任意である。例えば、画像補正に対して有効に働く程度に、基準格子１００に段違いのグリッド線１１０を配置することもできる。これにより、減衰及びアーチファクト等に対して対処できるためである。
【００３８】
グリッド線１１０の間隔、太さ、及び、形状等は、ＯＣＴ測定前に実寸法があらかじめ測定されており、当該実寸法に基づいて、ＯＣＴ画像の歪みが補正される。
【００３９】
図８Ａ及び８Ｂは、図７に示されるＡ−Ａ線での断面図である。グリッド線１１０は、図８Ａに示すように、基準格子１００の内部を貫くように形成される。また、グリッド線１１０は、図８Ｂに示すように、基準格子１００の外周部（表面）のみに形成されてもよい。ＯＣＴ画像に映し出されるグリッド線１１０と、実寸のグリッド線１１０と、の差に基づいて、ＯＣＴ画像が補正される。このため、ＯＣＴ画像を補正することができるグリッド線１１０であれば、任意である。
【００４０】
なお、基準格子１００にグリッド線１１０を形成する方法は任意である。例えば、基準格子１００に所定のレーザー光を照射することにより、グリッド線１１０を形成することもできる。また、所定のサイズの立体を複数個結合することにより、各立体が結合された境界がグリッド線１１０となる基準格子１００を形成することもできる。
【００４１】
次に、基準格子１００の使用方法について図面を参照して説明する。
【００４２】
図９は、基準格子１００の設置位置を説明するための図である。基準格子１００は、典型的には、ＯＣＴにより歯牙の形状を測定する際に使用される。う蝕により形成されたう蝕穴、また、う蝕を治療するために当該う蝕が除去された窩洞に装填される修復物や補綴物の形状及びサイズを決定するためには、窩洞（う蝕穴）の形状及びサイズを測定する必要がある。そこで、基準格子１００は、同図に示すように、歯牙に形成された窩洞に埋没させるように設置される。
【００４３】
基準格子１００は、例えば、光（近赤外線）を通す粘着性の部材を介して、歯牙の窩洞に固定される。歯牙の窩洞もしくは基準格子１００に、粘着性の部材が塗布もしくは貼着され、基準格子１００が窩洞に接着される。
【００４４】
なお、基準格子１００は、ＯＣＴ測定の際に静止していればよい。このため、部材は、基準格子１００を窩洞に一時的に固定できる程度の粘着性を有し、光を通す素材であれば、任意である。基準格子１００を窩洞に固定するための部材の量は任意であり、また、部材を用いずに基準格子１００を窩洞に固定してもよい。
【００４５】
また、窩洞の形状及びサイズによって、任意の形状及びサイズの基準格子１００を窩洞に設置することもできる。例えば、縦長に深い窩洞の場合、当該窩洞の形状に合わせた縦長の基準格子１００を設置することもできる。
【００４６】
図１０は、基準格子１００の使用方法を説明するための図である。基準格子１００は歯牙の窩洞に固定され、典型的には、同図に示すように、当該窩洞が開口している方向から、歯牙及び基準格子１００に対してＯＣＴの光が照射される。ＯＣＴ測定の際には、所定の位置を中心として扇状に広がって歯牙に照射される光のうち、照射領域の中心に位置する中心光と、基準格子１００の中心となる中心グリッド線と、がほぼ一致するように照射されることが好ましい。これは、後述する画像の補正を容易にするためである。
【００４７】
なお、中心光と中心グリッド線とが一致していない場合であっても、ＯＣＴ画像を補正できる。このため、基準格子１００の設定位置、及び、光の照射方向は任意である。
【００４８】
図１１は、基準格子１００を含むＯＣＴ画像の一例である。ＯＣＴ測定を行うことにより、同図に示すように、基準格子１００のグリッド線１１０が表示されたＯＣＴ画像が取得される。当該ＯＣＴ画像から窩洞の内形、斜面の角度、及び、深さ等が、当該窩洞の情報として測定される。
【００４９】
しかしながら、上述したように、ＯＣＴ画像には歪み等が存在するため、当該ＯＣＴ画像上の基準格子１００及びグリッド線１１０が歪み、さらに、深さ方向に対して距離が延長している。そこで、グリッド１１０の実寸法に基づいて、ＯＣＴ画像上の基準格子１００及びグリッド線１１０が、実寸法と一致するように補正が行われる。歪みを補正することによって、より正確に窩洞の内形等を測定することができる。以下に典型的な画像補正方法を示す。
【００５０】
図１２は、補正後のＯＣＴ画像の一例である。ＯＣＴにより測定される基準格子１００が有するグリッド線１１０の実寸の間隔は、あらかじめ測定されている。このため、グリッド線１１０間の実寸値とグリッド線１１０間の測定値と、を比較することにより補正比（補正値）が求められる。そして、同図に示すように、グリッド線１１０の歪み等が補正されることにより、窩洞の内形、斜面の角度、及び、深さのより正確な窩洞の情報が取得される。
【００５１】
ＯＣＴ画像では、樽型歪みが比較的顕著に認められる。ここで、樽型歪みとは、被写体の直線部分が歪み、曲がって写ることにより、被写体が樽のように曲がる収差をいう。また、一般的に、幾何学的な歪みの中で最も顕著な影響を与えるのは、放射状歪みと接線歪みとされている。このため、ＯＣＴ画像上においても放射状歪みと接線歪みとが、複合的に発生していると考えられる。
【００５２】
放射状歪みは、理想的なレンズによる結像位置から内側または外側への位置のずれが生じ、内側への変位（負の変位）を樽型歪み、外側への変位（正の変位）を糸巻き型歪みと呼ばれる。放射状歪みは、次のような級数で表わされる。
σｒ＝ｋ１ｒ３＋ｋ２ｒ５＋ｋ２ｒ７＋・・・、
ただし、ｒ：光軸点からの距離、ｋ１、ｋ２、ｋ３・・・：歪み係数。
【００５３】
また、全ての歪みが合わされた式は、次のように表される。この式中で，最も顕著な影響があるのはｋ１を係数とする放射状歪みの項であり、多くの場合はこの要素のみが考慮される。
σｕ＝ｓ１（ｕ２＋ｖ２）＋３ｐ１ｕ２＋ｐ１ｖ２＋２ｐ２ｕｖ＋ｋ１ｕ（ｕ２＋ｖ２）、
σｖ＝ｓ２（ｕ２＋ｖ２）＋２ｐ１ｕｖ＋ｐ１ｕ２＋３ｐ２ｖ２＋ｋ１ｖ（ｕ２＋ｖ２）。
【００５４】
歪みを有する補正前の画像上の点の座標を（ｘｄ、ｙｄ）とし、歪み補正後の画像上で対応する点の座標を（ｘｕ、ｙｕ）とすると、以下の式が成立する。
ｘｕ＝（１＋Ｋ１ｒ２＋Ｋ２ｒ４）ｘｄ＋（２Ｐ１ｘｙ＋Ｐ２（ｒ２＋２ｘ２））、
ｙｕ＝（１＋Ｋ１ｒ２＋Ｋ２ｒ４）ｙｄ＋（Ｐ１（ｒ２＋２ｙ２）＋２Ｐ２ｘｙ）、
ただし、ｘ＝ｘｄ−Ｃｘ、ｙ＝ｙｄ−Ｃｙ、ｒ２＝ｘ２＋ｙ２、Ｃｘ及びＣｙ：画像上光学的中心、Ｋｉ：樽型歪み変数、Ｐｉ：円周歪み変数。
【００５５】
上述の式より、グリッド線１１０の測定値（測定座標）と実寸値（実寸座標）とから、補正値（補正座標）が求められる。このため、あらかじめ実寸法が測定されている基準格子１００をＯＣＴにより測定することにより、基準格子１００が表示されるＯＣＴ画像を補正することにより、より正確なＯＣＴ画像を取得することができる。
【００５６】
なお、樽型歪み、糸巻き型歪み、接線歪み、放射状歪み、もしくは、これらが組み合わされた歪み等、公知の手法により補正することができる。また、任意の手法により、画像を補正することもできる。また、基準格子１００やグリッド線１１０を通過した光が、乱反射等した場合でも画像を補正することができる。
【００５７】
また、歯牙及び基準格子１００に任意の角度で照射光を照射することもできる。ＯＣＴでは、干渉により歯牙の内部から発せられる散乱光を増幅して検出することにより画像化が行われる。そのため、測定された生データでは、反射光は周囲の信号値に対して強すぎる輝度を持ち、アーチファクトとなってしまう可能性がある。つまり、基準格子１００に光が照射される際、境界面で正反射しないようにする工夫が必要となる。また、素材自体にアンチリフレクト処理を行うこと、界面の処理によって屈折率の調整が必要になる。しかしながら、画像の補正に際して、９０度の入射の方が高い精度を可能にすると考えられるが、補正前の画像に対して、９０度以外の入射でも十分有効な精度向上ができるためである。
【００５８】
これにより、基準格子１００を使用することにより、ＯＣＴ測定を行うことにより取得された歪みを含む画像を補正することができる。そして、歪みのない歯牙の画像から、当該歯牙の窩洞の形状が測定され、当該窩洞の形状に装填するための修復物や補綴物を作成することができる。
また、基準格子１００を使用しても画像の歪みを完全に補正することができない場合、ＯＣＴからの光の軌道を修正するための焦点の異なる別のレンズを選択する必要性が明らかとなり、ＯＣＴ測定に最適なレンズを選択することができる。
【００５９】
次に、基準格子１００を備える光干渉断層画像診断装置について説明する。図１３は、光干渉断層画像診断装置２００の概要構成を示す図である。光干渉断層画像診断装置２００は、同図に示すように、測定部２１０、記憶部２２０、補正部２３０、表示部２４０等から構成される。以下に光干渉断層画像診断装置２００の各構成要素について説明する。なお、各部の機能は互いに連関し合っているが、用途に応じて各部の採否を適宜変更することができる。
【００６０】
測定部２１０は、図２に示すように、光源１０、光ファイバ１１、光ファイバ１２、結合部１３、コリメートレンズ１４、スキャニングミラー１５、対物レンズ１６、コリメートレンズ１７、参照ミラー１８、及び、コリメートレンズ２０等から、構成される。測定部２１０は、上述したＯＣＴの基本原理に基づいて、対象物３０（ここでは、ヒトの歯牙）を測定する。そして、測定部２１０は、測定された測定値に基づいて、ＯＣＴ画像を出力する。
【００６１】
図１４は、基準格子１００を備える測定部２１０を示す図である。測定部２１０は、同図に示すように、例えば、歯牙に光を照射するための先端部に基準格子１００を備える。
【００６２】
なお、測定部２１０は、生体組織の形態情報を測定できる一般的なＯＣＴが備える測定プローブの先端部に基準格子１００が接続されたものであってもよい。このため、測定部２１０は、例えば、スペクトルドメインＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ）、又は、波長走査型ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）等のフーリエドメインＯＣＴ（ＦＤ−ＯＣＴ）の公知の測定方法やその他の方式のＯＣＴにおいても、歯牙等の生体組織を測定することができる。
【００６３】
また、測定部２１０は、任意の位置に基準格子１００を備えることもできる。また、測定部２１０から基準格子１００を着脱することもできる。
【００６４】
記憶部２２０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やハードディスク等から構成され、測定部２１０が備える基準格子１００のグリッド線１１０間の実寸値を記憶する。また、記憶部２２０は、測定部２１０により測定された測定値、補正部２３０により補正されたＯＣＴ画像等、任意の情報を記憶することもできる。
【００６５】
補正部２３０は、測定部２１０が測定したグリッド線１１０の間隔の測定値と、記憶部２２０に記憶されるグリッド線１１０の間隔の実寸値と、に基づいて、ＯＣＴ画像の補正を行う。補正部２３０は、グリッド線１１０間の測定値と実寸値とを比較して、任意の方法により当該測定値を補正して、ＯＣＴ画像の補正を行う。
【００６６】
表示部２４０は、例えば、液晶ディスプレイ等から構成され、補正部２３０によって補正されたＯＣＴ画像を表示する。また、表示部２４０は、例えば、補正前後のＯＣＴ画像等、任意の画像を表示することもできる。
【００６７】
次に、本実施形態に係る光干渉断層画像診断装置２００にて実行される画像補正処理を、図１５のフローチャートを参照して説明する。
【００６８】
まず、記憶部２２０は、測定部２１０が備える基準格子１００の実寸値、及び、グリッド線１１０間の実寸値を記憶する（ステップＳ１０１）。基準格子１００及びグリッド線１１０間の実寸値は、所定の装置及び方法によりあらかじめ測定されており、当該測定された値が実寸値として記憶される。
【００６９】
なお、記憶部２２０は、複数の基準格子１００のグリッド線１１０間の実寸値を記憶することもできる。例えば、測定部２１０が備える基準格子１００が着脱可能な場合、記憶部２２０は、測定部２１０に取り付けられるすべての基準格子１００に対応するグリッド線１１０間の実寸値を記憶することもできる。
【００７０】
次に、測定部２１０は、対象物である歯牙の測定を行う（ステップＳ１０２）。図１４に示すように、基準格子１００を備える測定部２１０が、測定が所望される歯牙付近に配置される。そして、測定部２１０が所定の位置に配置されると、また、光干渉断層画像診断装置２００を操作する操作者から測定開始を示す指示入力がなされると、歯牙の形状や、歯牙に形成された窩洞の形状が測定される。
【００７１】
また、測定部２１０は、任意の歯牙の形状、及び、歯牙に形成された任意の窩洞の形状を測定することができる。
【００７２】
次に、補正部２３０は、測定部２１０により測定されたグリッド線１１０間の測定値と、記憶部２２０に記憶されるグリッド線１１０間の実寸値と、を比較する（ステップＳ１０３）。測定部２１０が測定した測定値に基づくグリッド線１１０を示す画像は、図１１に示すように、歪みを含む画像である。このため、補正部２３０は、測定値に基づくグリッド線１１０を、実寸値に基づくグリッド線１１０に一致させるように補正を行う。
【００７３】
次に、補正部２３０は、測定値と実寸値との差に基づいて、グリッド線１１０間の測定値をグリッド線１１０間の実寸値と一致させるための補正値を算出する（ステップＳ１０４）。そして、補正部２３０は、当該補正値に基づくＯＣＴ画像を出力する。
【００７４】
なお、補正部２３０は、測定値と実寸値とを一致させる任意の方法により、補正値を算出することができる。
【００７５】
次に、表示部２４０は、補正部２３０が出力した補正値に基づくＯＣＴ画像を表示する（ステップＳ１０５）。図１２に示すように、グリッド線１１０が補正された基準格子１００が表示されたＯＣＴ画像が、モニタ等に表示される。
【００７６】
以上説明したように、本発明によれば、光干渉断層画像診断を精度よく行うことができる。また、歪みのない歯牙の画像に基づいて、当該歯牙の窩洞の形状を測定できるため、当該窩洞の形状に装填するための修復物や補綴物を作成することができる。
【００７７】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。
【００７８】
図１６は、基準格子１００の変形例を示す図である。基準格子１００は、同図に示すように、歯牙を覆う形状及びサイズであってもよい。当該基準格子１００は、典型的には、いわゆるクラウン、を作成する際に使用される。ここで、クラウンとは、歯牙の大部分がう蝕等によって欠損している場合、歯冠のすべての面を切削し、金属または歯冠色材料で被覆することにより、当該歯牙の形態・機能・審美性を修復するものである。基準格子１００により歯牙全体を覆うことにより、当該基準格子１００に基づいて、歯牙全体を示すＯＣＴ画像を補正することができる。そして、当該歯牙に装填される修復物や補綴物を作成することもできる。
【００７９】
図１７は、図７のＡ−Ａ線での断面の変形例を示す図である。グリッド線１１０は、同図に示すように、基準格子１００の内部のみに形成されてもよい。グリッド線１１０間の測定寸法とグリッド線１１０間の実寸法とを比較することにより、ＯＣＴ画像の含まれる歪みを補正できれば、グリッド線１１０の配置は任意である。
【００８０】
光干渉断層画像診断装置２００は、歯牙の窩洞に装填するための修復物や補綴物を作成する作成部を備えることもできる。作成部は、補正されたＯＣＴ画像上の窩洞の形状に基づいて、当該窩洞の形状に対応する修復物や補綴物を作成する。作成部は、任意の形状及びサイズの修復物や補綴物を作成することができる。
【００８１】
なお、作成部は、修復物や補綴物を作成する際に、歯牙の窩洞と修復物や補綴物とを接着させるための接着領域だけ、いわゆるセメントラインだけ、修復物や補綴物を小さいサイズに作成することもできる。例えば、セメントラインが５μｍ〜５０μｍである場合、作成部は、修復物や補綴物の接着剤（セメント）が塗布される領域を、５μｍ〜５０μｍだけサイズを小さくした修復物や補綴物を作成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上説明したように、本発明によれば、光干渉断層画像診断を精度よく行うのに好適な基準格子、基準格子の使用方法、及び、基準格子を備える光干渉断層画像診断装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 光源
１１、１２ 光ファイバ
１３ 結合部
１４、１７、２０ コリメートレンズ
１５ スキャニングミラー
１６ 対物レンズ
１８ 参照ミラー
２１ 光検出器
２２ 増幅器
２３ 信号処理部
２４ 画像処理部
２５ 表示部
３０ 対象物
１００ 基準格子
１１０ グリッド線
２００ 光干渉断層画像診断装置
２１０ 測定部
２２０ 記憶部
２３０ 補正部
２４０ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光干渉断層画像診断を精度よく行うのに好適な基準格子、基準格子の使用方法、及び、基準格子を備える光干渉断層画像診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科臨床において、歯牙に形成された窩洞に修復物や補綴物を装填することにより歯牙の治療が行われている。歯牙に形成された窩洞の形態情報及び口腔内の形態情報等を取得するには、印象材（例えば、石膏、寒天、アルジネート、ゴム、シリコン）を用いて、歯牙や口腔内の間接模型が作成され、当該間接模型を鋳型として、修復物・補綴物が作成される。
【０００３】
しかしながら、印象材による歯牙等の形態情報の取得、当該印象材に基づく間接模型の作製、当該間接模型を鋳型とする修復物・補綴物の作成等、歯牙等の形態情報が取得されるまでに複数の工程を経ているため、様々な医療資源が消費され、また、時間がかかる場合があった。
【０００４】
そこで、特許文献１には、簡易にかつ迅速に形態情報を取得できる光干渉断層画像診断（光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ；Optical Coherence Tomography）、以下「ＯＣＴ」という）装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２８０４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＯＣＴにより取得されたＯＣＴ画像の一部は、所定のアルゴリズムから求められる計算値に基づく画像であるため、当該ＯＣＴ画像は実寸法と異なる場合があった。従って、光干渉断層画像診断を精度よく行うのに好適な新たな手法が求められている。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、光干渉断層画像診断を精度よく行うのに好適な基準格子、基準格子の使用方法、及び、基準格子を備える光干渉断層画像診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る基準格子は、
光干渉断層画像の診断に用いられる基準格子であって、
光を透過する部材から構成され、
前記部材に複数のグリッド線を備え、
前記複数のグリッド線は、前記光干渉断層画像に表示される、
ことを特徴とする。
【０００９】
前記グリッド線の間隔が、所定の距離にあらかじめ定められている、ことも可能である。
【００１０】
前記グリッド線は、格子状に配置されている、ことも可能である。
【００１１】
本発明のその他の観点に係る基準格子の使用方法は、
前記基準格子を対象物に固定し、
前記固定された基準格子及び前記対象物に低干渉光を照射し、当該基準格子及び当該対象物により当該低干渉光が反射された反射光に基づいて、当該基準格子及び当該対象物を測定し、
前記測定された基準格子が備えるグリッド線間の測定寸法と当該グリッド線間の実寸法との差に基づいて、前記測定された対象物の測定寸法に含まれる誤差を特定する、
ことを特徴とする。
【００１２】
前記特定された誤差を補正し、当該補正された対象物の測定寸法に基づく光干渉断層画像を表示する、ことも可能である。
【００１３】
本発明のその他の観点に係る基準格子を備える光干渉断層画像診断装置は、
前記基準格子及び対象物に低干渉光を照射し、当該基準格子及び当該対象物により当該低干渉光が反射された反射光に基づいて、当該基準格子及び当該対象物を測定する測定部と、
前記基準格子が備えるグリッド線間の実寸法を記憶する記憶部と、
前記測定された基準格子が備えるグリッド線間の測定寸法と前記グリッド線間の実寸法との差に基づいて、前記測定された対象物の測定寸法に含まれる誤差を補正する補正部と、
前期補正された対象物の測定寸法に基づく光干渉断層画像を表示する表示部と、を備える、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光干渉断層画像診断を精度よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】ＯＣＴの測定原理を説明するための図である。
【図１Ｂ】ＯＣＴの測定原理を説明するための図である。
【図２】ＯＣＴが実現される波長走査型光断層表示システムの全体構成を示すブロック図である。
【図３】ＯＣＴによる測定結果の一例を示す図である。
【図４】光の照射方法を示す図である。
【図５】対象物の歪みを示す図である。
【図６】歯牙の実画像とＯＣＴ画像とを比較した図である。
【図７】基準格子の概要構成を示す図である。
【図８Ａ】図７のＡ−Ａ線での断面図である。
【図８Ｂ】図７のＡ−Ａ線での断面図である。
【図９】基準格子の設置位置を説明するための図である。
【図１０】基準格子の使用方法を説明するための図である。
【図１１】基準格子を含むＯＣＴ画像の一例である。
【図１２】補正後のＯＣＴ画像の一例である。
【図１３】光干渉断層画像診断装置の概要構成を示す図である。
【図１４】基準格子を備える測定部を示す図である。
【図１５】光干渉断層画像診断装置にて実行される画像補正処理を説明するためのフローチャートである。
【図１６】基準格子の変形例を示す図である。
【図１７】図７のＡ−Ａ線での断面の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、本発明の実施形態の一つについて説明するが、当該実施形態は本発明の原理の理解を容易にするためのものであり、本発明の範囲は、下記の実施形態に限られるものではなく、当業者が以下の実施形態の構成を適宜置換した他の実施形態も、本発明の範囲に含まれる。
【００１７】
本実施形態に係る基準格子は、組織内部の光学的情報を用いて、生体組織を診断することができる光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）により測定する際に使用される。
【００１８】
ＯＣＴ装置は、生体内組織をマイクロオーダで極めて高解像度に測定可能な装置である。また、ＯＣＴでは、体表面下にまで到達しうる近赤外線の光源を使用することで、被写体の表面部だけではなく深部までの測定が可能である。近赤外線は、レントゲン線（Ｘ線）のような生体に意外性がある放射線ではないため、厳密に非侵襲な被写体の検査を行うことができる。
【００１９】
まず、ＯＣＴの測定原理について簡単に説明する。一般に光は電磁波としての性質を有するため、光を重畳させた場合に干渉するという性質を有する。干渉しやすいか干渉しにくいかの干渉性能はコヒーレンスとも呼ばれ、一般的なＯＣＴでは干渉性の低い近赤外光が利用される。
【００２０】
図１Ａ及び１Ｂは、ＯＣＴの測定原理を説明するための図である。近赤外光は、横軸に時間、縦軸に電場をとった場合、同図に示すように、ランダムな信号となる。当該信号の各山は波連と呼ばれ、波連は一つ一つが相互に独立な位相と振幅とを持っている。このため、同じ波連同士が重なった場合は、図１Ａに示すように、干渉して強めあう。一方、わずかな時間遅れがあった場合は、図１Ｂに示すように、波連同士が打ち消しあって、光干渉が観察されなくなる。
【００２１】
ＯＣＴは、かかる性質を利用したものである。図２は、ＯＣＴが実現される波長走査型光断層表示システムの全体構成を示すブロック図である。同図に示すように、本システムの波長走査型光源には一定の周波数範囲の光信号を発振する近赤外光の光源１０が用いられる。光源１０の波長は、例えば、７００ｎｍ〜２５００ｎｍであり、生体内へ浸入する近赤外光の波長に相当する。光源１０の出力は、光ファイバ１１に与えられる。光ファイバ１１の中間部分には、他の光ファイバ１２を接近させて干渉させる結合部１３が設けられる。光ファイバ１２の一端には、光源１０から結合部１３を介して得られた光信号を平行光とするコリメートレンズ１４と、光をスキャニングするためのスキャニングミラー１５と、が設けられる。
【００２２】
スキャニングミラー１５には、例えば、ガルバノミラー、メムスミラー、及び、ラウンド状に配列されたミラー等がある。スキャニングミラー１５は、例えば、紙面に垂直な軸を中心にして一定範囲で回動することによって、平行光の反射角度を変化させる。そして、スキャニングミラー１５を回動させて、光の入射位置を変化させることによって、対象物３０の２次元情報である断面画像を得ることができる。また、平行光と垂直方向に対象物３０をスキャニング（走査）することにより、対象物３０の内部の層構造を示す三次元情報を取得できる。
【００２３】
対物レンズ１６は、反射光を受光する位置に配置され、対象物３０の測定部位へ光を集束すると共に水平方向にスキャニング（走査）する。また、光ファイバ１１の他端には、コリメートレンズ１７を介して参照ミラー１８が光軸に垂直に設けられている。ここで、結合部１３から参照ミラー１８までの光学距離Ｌ１と、結合部１３から対象物３０の測定部位である表面までの光学距離Ｌ２と、を等しくしておく。光ファイバ１２の他端には、レンズ２０を介して光検出器２１が接続される。参照ミラー１８では、対象物３０から戻る後方散乱光と干渉し干渉光が作られる。光検出器２１は、例えば、受光素子やＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサから構成され、参照ミラー１８からの反射光と測定部位で反射された光の干渉光を受光することによって、ビート信号を電気信号として得る。ここで、光ファイバ１１、光ファイバ１２、結合部１３、コリメートレンズ１４、スキャニングミラー１５、対物レンズ１６、コリメートレンズ１７、参照ミラー１８、及び、コリメートレンズ２０は、干渉光学計を構成している。
【００２４】
光検出器２１の出力は、増幅器２２を介して信号処理部２３に入力される。信号処理部２５は、干渉光学計から得られる受光信号をフーリエ変換することによって、断層画像信号を得る。また、信号処理部２３からの出力は、画像処理部２４に与えられる。画像処理部２４は、信号処理部２３からの出力に基づいて、対象物３０の２次元ないし３次元画像を生成する。そして、こうして生成された表示画像は、表示部２５によって表示される。
【００２５】
図３は、ＯＣＴにより測定された断層画像の一例を示す。ＯＣＴにより、例えば、ＯＣＴによりヒトの歯牙の表面が測定されると、同図に示されるように、歯肉、エナメル質、象牙質、及び、エナメル質と象牙質との境界等が断層状になった画像が表示される。つまり、ＯＣＴ測定により、対象物３０である歯牙の内部（深部）にあるエナメル質、象牙質、歯髄、歯肉、歯槽骨、血管、神経等を含む画像が得られる。
【００２６】
図４は、光の照射方法を示す図である。同図に示される照射方法は、一般的にラスター方式と言われる。しかしながら、対象物３０に照射される照射光は、同図に示すように、スキャニングミラー１５が、所定の位置を中心とする回転運動を行うことにより、扇状に広がって対象物３０に照射される。つまり、対象物３０に照射される照射光は厳密に平行ではないため、対象物３０の中心部と両端部とでは、当該照射光が到達するまでの僅かなタイムラグが発生する。このため、ＯＣＴにより測定された対象物３０は、歪みが含まれる画像となる。なお、ラウンド方式などの他の照射方式においても、同様のタイムラグが発生する。
【００２７】
図５は、対象物の歪みを示す図である。ＯＣＴ測定において、照射光が対象物３０に到達するまでの僅かなタイムラグにより、同図に示すように、歪みを含む画像が得られる。このため、歯牙のような対象物３０を測定する際に、この画像に含まれる歪みや誤差が問題となる場合がある。
【００２８】
図６は、歯牙の実画像とＯＣＴ画像とを比較した図である。同図の矢印により示される部分は、歯牙のエナメル質層（歯牙の表面からエナメル質と象牙質との境界までの層）であり、同一歯牙の同一部分である。同図に示されるように、実画像とＯＣＴ画像とでは、差異が生じている。そこで、当該差異を補正するために利用される基準格子について以下に説明する。
【００２９】
図７は、本実施形態に係る基準格子１００の概要構成を示す図である。本実施形態に係る基準格子１００は、典型的には、ＯＣＴにより歯牙の形状を測定する際に使用される。歯牙のう蝕、いわゆる虫歯、を治療するために、当該う蝕が除去された窩洞（う蝕穴）に修復物や補綴物、いわゆるインレー、を装填することにより歯牙の治療が行われる。ここで、インレーとは、外傷やう蝕による歯冠の部分的な欠損に対して、歯牙を一定の形状に形成し、当該欠損部分に適合するように製作された金属または陶材の塊をいう。当該窩洞に装填される修復物や補綴物の形状及びサイズを決定するためには、窩洞の形状及びサイズを測定する必要がある。そこで、基準格子１００を用いることにより、歪みや誤差を補正し、ＯＣＴ測定を精度よく行う。
【００３０】
基準格子１００は、同図に示すように、ほぼ立方体状に形成される。基準格子１００は、窩洞のサイズに適応する、例えば、１ミリ角、３ミリ角、５ミリ角等のサイズで形成される。
【００３１】
なお、対象物３０である歯牙の形状及びサイズ、また、歯牙に形成された窩洞の形状及びサイズは、それぞれ異なるため、基準格子１００は、任意の形状及びサイズに形成され得る。
また、基準格子１００は、立方体に限定されず、直方体、三角柱、円柱、もしくは、円錐等、任意である。
【００３２】
基準格子１００は、例えば、アクリル樹脂、もしくは、ポリメチルメタクリレート（Polymethyl Methacrylate）樹脂等から構成される。
【００３３】
なお、基準格子１００の素材については、光（近赤外線）を通し、ＯＣＴ測定により当該基準格子１００が写るものであれば、任意である。また、基準格子１００の素材は、透過性を有する散乱係数のやや大きい素材であってもよい。
散乱係数を大きくすることで、正反射を抑えることができるためである。
【００３４】
また、基準格子１００は、図７に示すように、複数のグリッド線１１０を備える。
【００３５】
グリッド線１１０は、あらかじめ定められた間隔で、基準格子１００上に形成される。それぞれのグリッド線１１０は、同図に示すように、例えば、格子状になるよう基準格子１００に形成される。グリッド線１１０は、例えば、１００μｍ間隔おきに形成され、グリッド線１１０と基準格子１００の外周部とが垂直となるように形成される。
【００３６】
なお、グリッド線１１０の間隔は、等間隔である必要はなく、実寸法が測定できれば任意である、これは、ＯＣＴにより測定されたグリッド線１１０の間隔の測定値と、当該グリッド線１１０の間隔の実寸値とを比較することにより、測定により得られたＯＣＴ画像の歪みや誤差を補正するためである。
【００３７】
また、グリッド線１１０の本数、太さ、溝の深さ、及び、配置位置等は、任意である。例えば、画像補正に対して有効に働く程度に、基準格子１００に段違いのグリッド線１１０を配置することもできる。これにより、減衰及びアーチファクト等に対して対処できるためである。
【００３８】
グリッド線１１０の間隔、太さ、及び、形状等は、ＯＣＴ測定前に実寸法があらかじめ測定されており、当該実寸法に基づいて、ＯＣＴ画像の歪みが補正される。
【００３９】
図８Ａ及び８Ｂは、図７に示されるＡ−Ａ線での断面図である。グリッド線１１０は、図８Ａに示すように、基準格子１００の内部を貫くように形成される。また、グリッド線１１０は、図８Ｂに示すように、基準格子１００の外周部（表面）のみに形成されてもよい。ＯＣＴ画像に映し出されるグリッド線１１０と、実寸のグリッド線１１０と、の差に基づいて、ＯＣＴ画像が補正される。このため、ＯＣＴ画像を補正することができるグリッド線１１０であれば、任意である。
【００４０】
なお、基準格子１００にグリッド線１１０を形成する方法は任意である。例えば、基準格子１００に所定のレーザー光を照射することにより、グリッド線１１０を形成することもできる。また、所定のサイズの立体を複数個結合することにより、各立体が結合された境界がグリッド線１１０となる基準格子１００を形成することもできる。
【００４１】
次に、基準格子１００の使用方法について図面を参照して説明する。
【００４２】
図９は、基準格子１００の設置位置を説明するための図である。基準格子１００は、典型的には、ＯＣＴにより歯牙の形状を測定する際に使用される。う蝕により形成されたう蝕穴、また、う蝕を治療するために当該う蝕が除去された窩洞に装填される修復物や補綴物の形状及びサイズを決定するためには、窩洞（う蝕穴）の形状及びサイズを測定する必要がある。そこで、基準格子１００は、同図に示すように、歯牙に形成された窩洞に埋没させるように設置される。
【００４３】
基準格子１００は、例えば、光（近赤外線）を通す粘着性の部材を介して、歯牙の窩洞に固定される。歯牙の窩洞もしくは基準格子１００に、粘着性の部材が塗布もしくは貼着され、基準格子１００が窩洞に接着される。
【００４４】
なお、基準格子１００は、ＯＣＴ測定の際に静止していればよい。このため、部材は、基準格子１００を窩洞に一時的に固定できる程度の粘着性を有し、光を通す素材であれば、任意である。基準格子１００を窩洞に固定するための部材の量は任意であり、また、部材を用いずに基準格子１００を窩洞に固定してもよい。
【００４５】
また、窩洞の形状及びサイズによって、任意の形状及びサイズの基準格子１００を窩洞に設置することもできる。例えば、縦長に深い窩洞の場合、当該窩洞の形状に合わせた縦長の基準格子１００を設置することもできる。
【００４６】
図１０は、基準格子１００の使用方法を説明するための図である。基準格子１００は歯牙の窩洞に固定され、典型的には、同図に示すように、当該窩洞が開口している方向から、歯牙及び基準格子１００に対してＯＣＴの光が照射される。ＯＣＴ測定の際には、所定の位置を中心として扇状に広がって歯牙に照射される光のうち、照射領域の中心に位置する中心光と、基準格子１００の中心となる中心グリッド線と、がほぼ一致するように照射されることが好ましい。これは、後述する画像の補正を容易にするためである。
【００４７】
なお、中心光と中心グリッド線とが一致していない場合であっても、ＯＣＴ画像を補正できる。このため、基準格子１００の設定位置、及び、光の照射方向は任意である。
【００４８】
図１１は、基準格子１００を含むＯＣＴ画像の一例である。ＯＣＴ測定を行うことにより、同図に示すように、基準格子１００のグリッド線１１０が表示されたＯＣＴ画像が取得される。当該ＯＣＴ画像から窩洞の内形、斜面の角度、及び、深さ等が、当該窩洞の情報として測定される。
【００４９】
しかしながら、上述したように、ＯＣＴ画像には歪み等が存在するため、当該ＯＣＴ画像上の基準格子１００及びグリッド線１１０が歪み、さらに、深さ方向に対して距離が延長している。そこで、グリッド１１０の実寸法に基づいて、ＯＣＴ画像上の基準格子１００及びグリッド線１１０が、実寸法と一致するように補正が行われる。歪みを補正することによって、より正確に窩洞の内形等を測定することができる。以下に典型的な画像補正方法を示す。
【００５０】
図１２は、補正後のＯＣＴ画像の一例である。ＯＣＴにより測定される基準格子１００が有するグリッド線１１０の実寸の間隔は、あらかじめ測定されている。このため、グリッド線１１０間の実寸値とグリッド線１１０間の測定値と、を比較することにより補正比（補正値）が求められる。そして、同図に示すように、グリッド線１１０の歪み等が補正されることにより、窩洞の内形、斜面の角度、及び、深さのより正確な窩洞の情報が取得される。
【００５１】
ＯＣＴ画像では、樽型歪みが比較的顕著に認められる。ここで、樽型歪みとは、被写体の直線部分が歪み、曲がって写ることにより、被写体が樽のように曲がる収差をいう。また、一般的に、幾何学的な歪みの中で最も顕著な影響を与えるのは、放射状歪みと接線歪みとされている。このため、ＯＣＴ画像上においても放射状歪みと接線歪みとが、複合的に発生していると考えられる。
【００５２】
放射状歪みは、理想的なレンズによる結像位置から内側または外側への位置のずれが生じ、内側への変位（負の変位）を樽型歪み、外側への変位（正の変位）を糸巻き型歪みと呼ばれる。放射状歪みは、次のような級数で表わされる。
σｒ＝ｋ１ｒ３＋ｋ２ｒ５＋ｋ２ｒ７＋・・・、
ただし、ｒ：光軸点からの距離、ｋ１、ｋ２、ｋ３・・・：歪み係数。
【００５３】
また、全ての歪みが合わされた式は、次のように表される。この式中で，最も顕著な影響があるのはｋ１を係数とする放射状歪みの項であり、多くの場合はこの要素のみが考慮される。
σｕ＝ｓ１（ｕ２＋ｖ２）＋３ｐ１ｕ２＋ｐ１ｖ２＋２ｐ２ｕｖ＋ｋ１ｕ（ｕ２＋ｖ２）、
σｖ＝ｓ２（ｕ２＋ｖ２）＋２ｐ１ｕｖ＋ｐ１ｕ２＋３ｐ２ｖ２＋ｋ１ｖ（ｕ２＋ｖ２）。
【００５４】
歪みを有する補正前の画像上の点の座標を（ｘｄ、ｙｄ）とし、歪み補正後の画像上で対応する点の座標を（ｘｕ、ｙｕ）とすると、以下の式が成立する。
ｘｕ＝（１＋Ｋ１ｒ２＋Ｋ２ｒ４）ｘｄ＋（２Ｐ１ｘｙ＋Ｐ２（ｒ２＋２ｘ２））、
ｙｕ＝（１＋Ｋ１ｒ２＋Ｋ２ｒ４）ｙｄ＋（Ｐ１（ｒ２＋２ｙ２）＋２Ｐ２ｘｙ）、
ただし、ｘ＝ｘｄ−Ｃｘ、ｙ＝ｙｄ−Ｃｙ、ｒ２＝ｘ２＋ｙ２、Ｃｘ及びＣｙ：画像上光学的中心、Ｋｉ：樽型歪み変数、Ｐｉ：円周歪み変数。
【００５５】
上述の式より、グリッド線１１０の測定値（測定座標）と実寸値（実寸座標）とから、補正値（補正座標）が求められる。このため、あらかじめ実寸法が測定されている基準格子１００をＯＣＴにより測定することにより、基準格子１００が表示されるＯＣＴ画像を補正することにより、より正確なＯＣＴ画像を取得することができる。
【００５６】
なお、樽型歪み、糸巻き型歪み、接線歪み、放射状歪み、もしくは、これらが組み合わされた歪み等、公知の手法により補正することができる。また、任意の手法により、画像を補正することもできる。また、基準格子１００やグリッド線１１０を通過した光が、乱反射等した場合でも画像を補正することができる。
【００５７】
また、歯牙及び基準格子１００に任意の角度で照射光を照射することもできる。ＯＣＴでは、干渉により歯牙の内部から発せられる散乱光を増幅して検出することにより画像化が行われる。そのため、測定された生データでは、反射光は周囲の信号値に対して強すぎる輝度を持ち、アーチファクトとなってしまう可能性がある。つまり、基準格子１００に光が照射される際、境界面で正反射しないようにする工夫が必要となる。また、素材自体にアンチリフレクト処理を行うこと、界面の処理によって屈折率の調整が必要になる。しかしながら、画像の補正に際して、９０度の入射の方が高い精度を可能にすると考えられるが、補正前の画像に対して、９０度以外の入射でも十分有効な精度向上ができるためである。
【００５８】
これにより、基準格子１００を使用することにより、ＯＣＴ測定を行うことにより取得された歪みを含む画像を補正することができる。そして、歪みのない歯牙の画像から、当該歯牙の窩洞の形状が測定され、当該窩洞の形状に装填するための修復物や補綴物を作成することができる。
また、基準格子１００を使用しても画像の歪みを完全に補正することができない場合、ＯＣＴからの光の軌道を修正するための焦点の異なる別のレンズを選択する必要性が明らかとなり、ＯＣＴ測定に最適なレンズを選択することができる。
【００５９】
次に、基準格子１００を備える光干渉断層画像診断装置について説明する。図１３は、光干渉断層画像診断装置２００の概要構成を示す図である。光干渉断層画像診断装置２００は、同図に示すように、測定部２１０、記憶部２２０、補正部２３０、表示部２４０等から構成される。以下に光干渉断層画像診断装置２００の各構成要素について説明する。なお、各部の機能は互いに連関し合っているが、用途に応じて各部の採否を適宜変更することができる。
【００６０】
測定部２１０は、図２に示すように、光源１０、光ファイバ１１、光ファイバ１２、結合部１３、コリメートレンズ１４、スキャニングミラー１５、対物レンズ１６、コリメートレンズ１７、参照ミラー１８、及び、コリメートレンズ２０等から、構成される。測定部２１０は、上述したＯＣＴの基本原理に基づいて、対象物３０（ここでは、ヒトの歯牙）を測定する。そして、測定部２１０は、測定された測定値に基づいて、ＯＣＴ画像を出力する。
【００６１】
図１４は、基準格子１００を備える測定部２１０を示す図である。測定部２１０は、同図に示すように、例えば、歯牙に光を照射するための先端部に基準格子１００を備える。
【００６２】
なお、測定部２１０は、生体組織の形態情報を測定できる一般的なＯＣＴが備える測定プローブの先端部に基準格子１００が接続されたものであってもよい。このため、測定部２１０は、例えば、スペクトルドメインＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ）、又は、波長走査型ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）等のフーリエドメインＯＣＴ（ＦＤ−ＯＣＴ）の公知の測定方法やその他の方式のＯＣＴにおいても、歯牙等の生体組織を測定することができる。
【００６３】
また、測定部２１０は、任意の位置に基準格子１００を備えることもできる。また、測定部２１０から基準格子１００を着脱することもできる。
【００６４】
記憶部２２０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やハードディスク等から構成され、測定部２１０が備える基準格子１００のグリッド線１１０間の実寸値を記憶する。また、記憶部２２０は、測定部２１０により測定された測定値、補正部２３０により補正されたＯＣＴ画像等、任意の情報を記憶することもできる。
【００６５】
補正部２３０は、測定部２１０が測定したグリッド線１１０の間隔の測定値と、記憶部２２０に記憶されるグリッド線１１０の間隔の実寸値と、に基づいて、ＯＣＴ画像の補正を行う。補正部２３０は、グリッド線１１０間の測定値と実寸値とを比較して、任意の方法により当該測定値を補正して、ＯＣＴ画像の補正を行う。
【００６６】
表示部２４０は、例えば、液晶ディスプレイ等から構成され、補正部２３０によって補正されたＯＣＴ画像を表示する。また、表示部２４０は、例えば、補正前後のＯＣＴ画像等、任意の画像を表示することもできる。
【００６７】
次に、本実施形態に係る光干渉断層画像診断装置２００にて実行される画像補正処理を、図１５のフローチャートを参照して説明する。
【００６８】
まず、記憶部２２０は、測定部２１０が備える基準格子１００の実寸値、及び、グリッド線１１０間の実寸値を記憶する（ステップＳ１０１）。基準格子１００及びグリッド線１１０間の実寸値は、所定の装置及び方法によりあらかじめ測定されており、当該測定された値が実寸値として記憶される。
【００６９】
なお、記憶部２２０は、複数の基準格子１００のグリッド線１１０間の実寸値を記憶することもできる。例えば、測定部２１０が備える基準格子１００が着脱可能な場合、記憶部２２０は、測定部２１０に取り付けられるすべての基準格子１００に対応するグリッド線１１０間の実寸値を記憶することもできる。
【００７０】
次に、測定部２１０は、対象物である歯牙の測定を行う（ステップＳ１０２）。図１４に示すように、基準格子１００を備える測定部２１０が、測定が所望される歯牙付近に配置される。そして、測定部２１０が所定の位置に配置されると、また、光干渉断層画像診断装置２００を操作する操作者から測定開始を示す指示入力がなされると、歯牙の形状や、歯牙に形成された窩洞の形状が測定される。
【００７１】
また、測定部２１０は、任意の歯牙の形状、及び、歯牙に形成された任意の窩洞の形状を測定することができる。
【００７２】
次に、補正部２３０は、測定部２１０により測定されたグリッド線１１０間の測定値と、記憶部２２０に記憶されるグリッド線１１０間の実寸値と、を比較する（ステップＳ１０３）。測定部２１０が測定した測定値に基づくグリッド線１１０を示す画像は、図１１に示すように、歪みを含む画像である。このため、補正部２３０は、測定値に基づくグリッド線１１０を、実寸値に基づくグリッド線１１０に一致させるように補正を行う。
【００７３】
次に、補正部２３０は、測定値と実寸値との差に基づいて、グリッド線１１０間の測定値をグリッド線１１０間の実寸値と一致させるための補正値を算出する（ステップＳ１０４）。そして、補正部２３０は、当該補正値に基づくＯＣＴ画像を出力する。
【００７４】
なお、補正部２３０は、測定値と実寸値とを一致させる任意の方法により、補正値を算出することができる。
【００７５】
次に、表示部２４０は、補正部２３０が出力した補正値に基づくＯＣＴ画像を表示する（ステップＳ１０５）。図１２に示すように、グリッド線１１０が補正された基準格子１００が表示されたＯＣＴ画像が、モニタ等に表示される。
【００７６】
以上説明したように、本発明によれば、光干渉断層画像診断を精度よく行うことができる。また、歪みのない歯牙の画像に基づいて、当該歯牙の窩洞の形状を測定できるため、当該窩洞の形状に装填するための修復物や補綴物を作成することができる。
【００７７】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。
【００７８】
図１６は、基準格子１００の変形例を示す図である。基準格子１００は、同図に示すように、歯牙を覆う形状及びサイズであってもよい。当該基準格子１００は、典型的には、いわゆるクラウン、を作成する際に使用される。ここで、クラウンとは、歯牙の大部分がう蝕等によって欠損している場合、歯冠のすべての面を切削し、金属または歯冠色材料で被覆することにより、当該歯牙の形態・機能・審美性を修復するものである。基準格子１００により歯牙全体を覆うことにより、当該基準格子１００に基づいて、歯牙全体を示すＯＣＴ画像を補正することができる。そして、当該歯牙に装填される修復物や補綴物を作成することもできる。
【００７９】
図１７は、図７のＡ−Ａ線での断面の変形例を示す図である。グリッド線１１０は、同図に示すように、基準格子１００の内部のみに形成されてもよい。グリッド線１１０間の測定寸法とグリッド線１１０間の実寸法とを比較することにより、ＯＣＴ画像の含まれる歪みを補正できれば、グリッド線１１０の配置は任意である。
【００８０】
光干渉断層画像診断装置２００は、歯牙の窩洞に装填するための修復物や補綴物を作成する作成部を備えることもできる。作成部は、補正されたＯＣＴ画像上の窩洞の形状に基づいて、当該窩洞の形状に対応する修復物や補綴物を作成する。作成部は、任意の形状及びサイズの修復物や補綴物を作成することができる。
【００８１】
なお、作成部は、修復物や補綴物を作成する際に、歯牙の窩洞と修復物や補綴物とを接着させるための接着領域だけ、いわゆるセメントラインだけ、修復物や補綴物を小さいサイズに作成することもできる。例えば、セメントラインが５μｍ〜５０μｍである場合、作成部は、修復物や補綴物の接着剤（セメント）が塗布される領域を、５μｍ〜５０μｍだけサイズを小さくした修復物や補綴物を作成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上説明したように、本発明によれば、光干渉断層画像診断を精度よく行うのに好適な基準格子、基準格子の使用方法、及び、基準格子を備える光干渉断層画像診断装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 光源
１１、１２ 光ファイバ
１３ 結合部
１４、１７、２０ コリメートレンズ
１５ スキャニングミラー
１６ 対物レンズ
１８ 参照ミラー
２１ 光検出器
２２ 増幅器
２３ 信号処理部
２４ 画像処理部
２５ 表示部
３０ 対象物
１００ 基準格子
１１０ グリッド線
２００ 光干渉断層画像診断装置
２１０ 測定部
２２０ 記憶部
２３０ 補正部
２４０ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光干渉断層画像の診断に用いられる基準格子であって、
光を透過する部材から構成され、
前記部材に複数のグリッド線を備え、
前記複数のグリッド線は、前記光干渉断層画像に表示される、
ことを特徴とする基準格子。
【請求項２】
前記グリッド線の間隔が、所定の距離にあらかじめ定められている、
ことを特徴とする請求項１に記載の基準格子。
【請求項３】
前記グリッド線は、格子状に配置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の基準格子。
【請求項４】
請求項１に記載の基準格子の使用方法であって、
前記基準格子を対象物に固定し、
前記固定された基準格子及び前記対象物に低干渉光を照射し、当該基準格子及び当該対象物により当該低干渉光が反射された反射光に基づいて、当該基準格子及び当該対象物を測定し、
前記測定された基準格子が備えるグリッド線間の測定寸法と当該グリッド線間の実寸法との差に基づいて、前記測定された対象物の測定寸法に含まれる誤差を特定する、
ことを特徴とする基準格子の使用方法。
【請求項５】
前記特定された誤差を補正し、当該補正された対象物の測定寸法に基づく光干渉断層画像を表示する、
ことを特徴とする請求項４に記載の基準格子の使用方法。
【請求項６】
請求項１に記載の基準格子を備える光干渉断層画像診断装置であって、
前記基準格子及び対象物に低干渉光を照射し、当該基準格子及び当該対象物により当該低干渉光が反射された反射光に基づいて、当該基準格子及び当該対象物を測定する測定部と、
前記基準格子が備えるグリッド線間の実寸法を記憶する記憶部と、
前記測定された基準格子が備えるグリッド線間の測定寸法と前記グリッド線間の実寸法との差に基づいて、前記測定された対象物の測定寸法に含まれる誤差を補正する補正部と、
前期補正された対象物の測定寸法に基づく光干渉断層画像を表示する表示部と、を備える、
ことを特徴とする基準格子を備える光干渉断層画像診断装置。
【請求項１】
光干渉断層画像の診断に用いられる基準格子であって、
光を透過する部材から構成され、
前記部材に複数のグリッド線を備え、
前記複数のグリッド線は、前記光干渉断層画像に表示される、
ことを特徴とする基準格子。
【請求項２】
前記グリッド線の間隔が、所定の距離にあらかじめ定められている、
ことを特徴とする請求項１に記載の基準格子。
【請求項３】
前記グリッド線は、格子状に配置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の基準格子。
【請求項４】
請求項１に記載の基準格子の使用方法であって、
前記基準格子を対象物に固定し、
前記固定された基準格子及び前記対象物に低干渉光を照射し、当該基準格子及び当該対象物により当該低干渉光が反射された反射光に基づいて、当該基準格子及び当該対象物を測定し、
前記測定された基準格子が備えるグリッド線間の測定寸法と当該グリッド線間の実寸法との差に基づいて、前記測定された対象物の測定寸法に含まれる誤差を特定する、
ことを特徴とする基準格子の使用方法。
【請求項５】
前記特定された誤差を補正し、当該補正された対象物の測定寸法に基づく光干渉断層画像を表示する、
ことを特徴とする請求項４に記載の基準格子の使用方法。
【請求項６】
請求項１に記載の基準格子を備える光干渉断層画像診断装置であって、
前記基準格子及び対象物に低干渉光を照射し、当該基準格子及び当該対象物により当該低干渉光が反射された反射光に基づいて、当該基準格子及び当該対象物を測定する測定部と、
前記基準格子が備えるグリッド線間の実寸法を記憶する記憶部と、
前記測定された基準格子が備えるグリッド線間の測定寸法と前記グリッド線間の実寸法との差に基づいて、前記測定された対象物の測定寸法に含まれる誤差を補正する補正部と、
前期補正された対象物の測定寸法に基づく光干渉断層画像を表示する表示部と、を備える、
ことを特徴とする基準格子を備える光干渉断層画像診断装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図３】
【図６】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１Ｂ】
【図２】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図３】
【図６】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１５８３０９（Ｐ２０１１−１５８３０９Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８９２８（Ｐ２０１０−１８９２８）
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（８０３００００５６）財団法人ヒューマンサイエンス振興財団 (341)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（８０３００００５６）財団法人ヒューマンサイエンス振興財団 (341)
【Ｆターム（参考）】
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