ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЯ КАНАЛЬЦЕВ ДЕНТИНА Российский патент 2017 года по МПК G06T7/00 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Сверхчувствительные зубы могут стать причиной боли и дискомфорта из-за изменения температуры, давления или под действием химических факторов. Причиной сверхчувствительности часто становится обнажение дентина. Обнажение дентина может быть вызвано рецессией десен, пародонтозом или ненадлежащим уходом за зубами. Обнаженная поверхность дентина содержит каналы или канальцы, которые ведут к нервам внутри пульпы зуба. Эти канальцы заполнены жидкостью. Под действием внешних факторов жидкость внутри канальцев сжимается или расширяется. Это движение жидкости вызывает мгновенную болевую реакцию, что приводит к сверхчувствительности дентина.

[0002] Один из подходов к устранению сверхчувствительности дентина состоит в блокировке или закупоривании канальцев дентина путем использования закупоривающих агентов, в результате чего предотвращается контакт внешних факторов с жидкостью дентина. С целью определения эффективности закупоривающих агентов необходимо обеспечить возможность количественного определения канальцев дентина и оценки закупорки канальцев дентина.

[0003] Канальцы дентина обычно составляют от двух до десяти микрон в диаметре. Поэтому для визуализации канальцев дентина и относительной величины закупорки канальцев дентина обычно используют методики со сравнительно высоким увеличением, такие как сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), атомно-силовая микроскопия или оптическая (например, конфокальная) микроскопия. Изображения поверхности дентина, получаемые с помощью СЭМ или конфокальной микроскопии, обеспечивают возможность качественной оценки степени закупорки канальцев.

[0004] Тем не менее, количественное определение закупорки канальцев оставалось проблематичным. Известно использование методик визуального подсчета для частично количественного определения канальцев дентина и закупорки канальцев, однако такие методики являются в значительной степени субъективными и неточными. При этом количественное определение канальцев дентина с помощью программного обеспечения анализа изображений не удавалось успешно осуществить ввиду неоднородности поверхностей дентина.

[0005] Следовательно, необходимо обеспечить способ точного количественного определения канальцев дентина и оценки закупорки канальцев дентина.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Настоящее изобретение направлено на по меньшей мере частичное удовлетворение указанных нужд уровня техники.

[0007] В первом аспекте настоящего изобретения обеспечен способ количественного определения канальцев дентина на поверхности дентина, содержащий шаги, на которых:

a) обеспечивают изображение поверхности дентина, содержащее канальцы дентина, межканальцевые участки и поверхностные дефекты, находящиеся в межканальцевых участках,

при этом изображение состоит из распределения интенсивности пикселей, которое представлено двумя гистограммами, одна из которых представляет распределение интенсивности большинства пикселей (мажоритарная гистограмма), а другая представляет распределение интенсивности меньшинства пикселей (миноритарная гистограмма). (Мажоритарная гистограмма представляет межканальцевые участки. Миноритарная гистограмма состоит из пикселей более низкой интенсивности, которые представляют канальцы дентина и нерегулярные дефекты поверхности дентина, находящиеся в межканальцевых участках. К каждой гистограмме относятся пиксели, связанные со случайным шумом.)

b) преобразуют в двоичную форму мажоритарную и миноритарную гистограммы и выбирают значение пороговой интенсивности света, лежащее выше миноритарной гистограммы и ниже мажоритарной гистограммы, для получения первого массива данных при интенсивности света на уровне или ниже пороговой и второго массива данных при интенсивности света выше пороговой. (Таким образом эффективно разделяют изображение на первый массив данных, содержащий пиксели, связанные с канальцами, нерегулярными поверхностными дефектами и случайным шумом, находящимися в межканальцевых участках (миноритарная гистограмма), и межканальцевые участки (мажоритарная гистограмма). С помощью процедуры преобразования в двоичную форму выделяют канальцы дентина и поверхностные дефекты из межканальцевых промежутков.)

c) соединяют и заполняют смежные пиксели, связанные с миноритарной гистограммой, для создания одной отдельной измерительной точки (зерен или частиц) для каждой группы смежных пикселей для отделения пикселей, связанных с канальцами дентина, от пикселей, связанных с нерегулярными поверхностными дефектами дентина и случайным шумом. (Путем выполнения этой процедуры создают зерна или частицы с различными размерами и формой.)

d) получают третий массив данных, представляющий канальцы дентина на поверхности дентина, путем задания порога, основанного на параметре частиц, при этом частицы с параметром ниже порога, которые включают частицы, обусловленные нерегулярными поверхностными дефектами дентина и случайным шумом, отфильтровывают от изображения. (Фильтрация оставляет те частицы, которые целиком связаны с канальцами дентина. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения параметр частиц представляет собой площадь частиц. В качестве альтернативы, задание порога может быть осуществлено с помощью таких переменных, но без ограничения, как диаметр, радиус, периметр и округлость частиц.)

[0008] В качестве опции, изображение формируют с помощью, но без ограничения, конфокальной микроскопии, атомно-силовой микроскопии, сканирующей электронной микроскопии или в виде сканированной копии изображения, полученного любым из вышеуказанных способов. В качестве дополнительной опции, способ является компьютеризованным. В качестве еще одной дополнительной опции, данные содержат пиксели. В некоторых вариантах данные, представляющие изображение, обеспечивают в трехмерной форме.

[0009] Предпочтительно, интересующая область поверхности дентина состоит из третьего массива данных, представляющего канальцы дентина и полученного путем пороговой фильтрации миноритарной гистограммы распределения интенсивности пикселей всего изображения.

[0010] В качестве опции, выравнивают изображение перед обработкой данных, представляющих изображение. Предпочтительно, выравнивают изображение с помощью выравнивающего алгоритма, который реализует трехточечный способ, планарный способ или частично планарный способ.

[0011] Во втором аспекте настоящего изобретения обеспечено применение раскрытого здесь способа для количественного определения закупорки канальцев дентина. В качестве опции, количественное определение закупорки канальцев дентина осуществляют путем определения одного или более параметров, выбранных из следующих: общее количество открытых канальцев, процент от общей площади изображения, занимаемый открытыми канальцами, количество открытых канальцев на единицу площади поверхности изображения, средний диаметр канальцев, средний радиус канальцев и средний периметр канальцев. Предпочтительно, количественное определение закупорки канальцев дентина осуществляют на основе процента от общей площади изображения, занимаемого открытыми канальцами, и, в качестве опции, на основе одного или более параметров, выбранных из следующих: общее количество открытых канальцев, количество открытых канальцев на единицу площади поверхности изображения, средний диаметр канальцев, средний радиус канальцев и средний периметр канальцев.

[0012] В третьем аспекте настоящего изобретения обеспечено применение раскрытого здесь способа для определения закупоривающей способности композиции для ухода за зубами. Предпочтительно, использование способа включает количественное определение закупорки канальцев дентина до и после нанесения композиции для ухода за зубами на поверхность зуба, содержащую дентин, или на часть этой поверхности, при этом количественное определение закупорки канальцев дентина осуществляют путем определения одного или более параметров, выбранных из следующих: общее количество открытых канальцев, процент от общей площади изображения, занимаемый открытыми канальцами, количество открытых канальцев на единицу площади поверхности изображения, средний диаметр канальцев, средний радиус канальцев и средний периметр канальцев.

[0013] В четвертом аспекте настоящего изобретения обеспечена компьютерная программа, которая, при ее выполнении в системе с компьютерным управлением, реализует раскрытый здесь способ.

[0014] Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что способ согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность точного и воспроизводимого количественного определения канальцев без влияния неоднородности, связанной с поверхностью дентина. Настоящее изобретение устраняет субъективность, связанную с методиками визуальной оценки. Кроме того, благодаря точности и воспроизводимости данного способа, он дополнительно может быть использован для оценки и количественного определения закупоривания канальцев дентина, а также для оценки того, насколько эффективно композиция для ухода за зубами способствует закупорке канальцев дентина.

[0015] Другие варианты настоящего изобретения будут очевидны из следующего подробного описания и примеров.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0016] Фиг. 1А показывает блок-схему, иллюстрирующую способ количественного определения канальцев дентина согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения.

[0017] Фиг. 1В показывает полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) изображения поверхности дентина, обработанные согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения.

[0018] Фиг. 2 показывает изображения поверхности дентина, обработанные согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения, до и после обработки зубов с помощью композиции для ухода за зубами.

[0019] Фиг. 3 показывает функциональную схему, иллюстрирующую компоненты иллюстративной компьютерной системы.

[0020] Фиг. 4 показывает полученное с помощью конфокальной микроскопии изображение дентинного диска, обработанное согласно настоящему изобретению, до обработки (слева) и после обработки (справа) композицией для ухода за зубами, которая закупоривает канальцы дентина.

[0021] Фиг. 5 показывает СЭМ-изображение дентинного диска, который был обработан композицией для ухода за зубами и имеет частично закупоренные канальцы дентина.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0022] Следует понимать, что настоящее подробное описание и конкретные примеры, хотя и раскрывают некоторые варианты реализации настоящего изобретения, тем не менее предназначены лишь для иллюстративных целей и не предназначены для ограничения объема изобретения.

[0023] В контексте настоящего описания термины "предпочтительный" и "предпочтительно" относятся к вариантам настоящего изобретения, которые обеспечивают определенные преимущества при определенных условиях. Тем не менее, другие варианты также могут быть предпочтительными при тех же самых или других условиях. Кроме того, раскрытие одного или более предпочтительных вариантов не означает, что другие варианты не являются полезными, и не предназначено для исключения других вариантов из объема изобретения.

[0024] В некоторых вариантах настоящего изобретения обеспечен способ количественного определения канальцев дентина на поверхности дентина, содержащий шаги, на которых:

a) обеспечивают изображение поверхности дентина, содержащее канальцы дентина,

b) преобразуют в двоичную форму данные, представляющие изображение, с получением первых данных, соответствующих пороговой или более низкой интенсивности света или интенсивности пикселей, и вторых данных, соответствующих более высокой, чем пороговая, интенсивности света или интенсивности пикселей, и

c) исключают случайный шум и поверхностные неровности на изображении, не связанные с канальцами, из первых или вторых данных, чтобы выделить третьи данные, представляющие канальцы дентина в интересующей области.

[0025] Общая схема способа согласно настоящему изобретению показана в виде блок-схемы на фиг. 1А. Примерные СЭМ-изображения, представляющие шаги способа, изображенного на фиг. 1А, показаны на фиг. 1В.

[0026] Термин "количественное определение канальцев дентина" относится к измерению параметров канальцев дентина на изображении. Эти параметры включают, но без ограничения, общее количество всех канальцев или открытых канальцев, количество всех канальцев или открытых канальцев на единицу площади, общую площадь поверхности дентина, занимаемую всеми канальцами или открытыми канальцами, в процентах от общей площади изображения, диаметр, радиус или периметр канальцев, плотность канальцев и округлость канальцев.

[0027] Обычно способ является компьютеризованным. В одном из вариантов способ осуществляют с помощью программного обеспечения Leica Maps®. Тем не менее, может использоваться и другое программное обеспечение анализа изображений.

Изображение

[0028] Способы получения изображений поверхности дентина должны быть известны специалистам. Обычно изображение получают с помощью извлеченного зуба или его части. Предпочтительно, изображение получают с помощью конфокальной микроскопии, атомно-силовой микроскопии или сканирующей электронной микроскопии. Изображения могут быть также получены путем преобразования в цифровую форму документальных копий изображений, полученных с помощью конфокальной микроскопии, атомно-силовой микроскопии или сканирующей электронной микроскопии. Изображения могут быть двумерными или трехмерными. В одном из вариантов полученное двумерное изображение может быть преобразовано в трехмерное изображение. В одном из вариантов реализации способов согласно настоящему изобретению, может быть использовано сканированное изображение. Изображение может быть цветным или в оттенках серого и не ограничивается каким-либо конкретным разрешением.

[0029] Обычно изображение имеет формат файла, выбранный из следующих: JPEG, TIFF, RAW, GIF. BMP, PNG, PPM, PGM, PBM, PNM, PFM, РАМ или WEBP. Предпочтительно, изображение имеет формат файла TIFF.

[0030] В одном из вариантов полученное изображение выравнивают перед преобразованием в двоичную форму, путем выравнивания эффективно корректируют любые неоднородности фона. В качестве опции, выравнивают изображение с помощью выравнивающего алгоритма, который реализует трехточечный способ, планарный способ или частично планарный способ. Другие способы выравнивания изображений должны быть известны специалистам.

Преобразование данных в двоичную Форму

[0031] В одном из вариантов изображение преобразуют в двоичную форму. В настоящем изобретении изображение, преобразованное в двоичную форму, обычно имеет лишь две возможных интенсивности или цветовых значения для каждого пикселя. Обычно два цвета, используемых в двоичном изображении, представляют собой черный и белый, хотя можно использовать любые два цвета.

[0032] Обычно изображение или, более конкретно, данные, представляющие изображение, преобразуют в двоичную форму на основе интенсивности света. Выбирают пороговую интенсивность света и разделяют данные, представляющие изображение, на две категории: первую категорию, содержащую данные, имеющие интенсивность выше пороговой интенсивности света (первые данные), и вторую категорию, содержащую данные, имеющие интенсивность ниже пороговой интенсивности света (вторые данные).

[0033] Данные, представляющие изображение, могут содержать любые управляемые элементы изображения. Обычно данные содержат пиксели или состоят из них. В других вариантах данные могут содержать точки или линии или состоять из них. Таким образом, в предпочтительных вариантах разделяют пиксели, образующие изображение, на две категории: первую категорию, содержащую пиксели, имеющие интенсивность выше пороговой интенсивности света (первые данные), и вторую категорию, содержащую пиксели, имеющие интенсивность ниже пороговой интенсивности света (вторые данные).

[0034] В одном из вариантов преобразование в двоичную форму данных, представляющих изображение, включает определение распределения интенсивности света на полученном изображении, например, в форме гистограммы. Обычно пороговую интенсивность света определяют на основе распределения таким образом, чтобы первые или вторые данные представляли канальцы дентина. Таким образом обеспечивают возможность начального отделения данных, представляющих канальцы дентина, от данных, представляющих поверхность дентина.

[0035] В предпочтительном варианте определяют распределение интенсивности пикселей. Изображение поверхности дентина содержит пиксели с различной степенью интенсивности. Интенсивность обычно подчиняется двум основным распределениям. Меньшинство пикселей имеет относительно низкую интенсивность. Эти пиксели представляют канальцы дентина, а также другие точки низкой интенсивности на поверхности дентина. Большинство пикселей имеет относительно высокую интенсивность. Эти пиксели связаны с поверхностью дентина между канальцами дентина (межканальцевыми участками). Тем не менее, в тех случаях, когда световой контраст изображения или оттенков серого был инвертирован, меньшинство пикселей, представляющее канальцы дентина и другие точки с низкой интенсивностью на поверхности дентина, может иметь относительно высокую интенсивность, а большинство пикселей, представляющее поверхность дентина, может иметь относительно низкую интенсивность.

[0036] Обычно пороговую интенсивность выбирают таким образом, чтобы пиксели, представляющие канальцы дентина, располагались с одной стороны порога, но не с другой его стороны.

[0037] Как было указано выше, полученное изображение может быть трехмерным или оно может быть преобразовано в трехмерное. Это показано далее на фиг. 1В. Когда информация изображения визуально представлена в виде трехмерного изображения, обеспечивается возможность более точного выбора пороговой интенсивности для эффективного отделения данных, представляющих канальцы дентина, от данных, представляющих поверхность дентина. В некоторых вариантах генерируют трехмерное изображение путем преобразования данных, представляющих изображение, до преобразования данных в двоичную форму, и, в качестве опции, после выравнивания изображения.

[0038] Обычно, с целью обеспечения преобразования в двоичную форму группируют первые или вторые данные, представляющие канальцы дентина (обычно пиксели). Обычно группировка включает регулирование интенсивности первых или вторых данных, представляющих канальцы дентина, до выбранной интенсивности. В результате этого регулирования первые данные или вторые данные, представляющие канальцы дентина, приобретают одну постоянную интенсивность. Данная операция обеспечивает возможность представления канальцев как цельных зерен, частиц или областей изображения вместо набора отдельных интенсивностей света (или пикселей, имеющих отдельные интенсивности света). Если данные содержат пиксели или состоят из них, обычно должна быть сгруппирована вспомогательная часть пикселей, которая связана с канальцами дентина.

[0039] В некоторых вариантах интенсивность света, выбираемая для операции фуппировки, представляет собой максимальную интенсивность данных, представляющих канальцы дентина, которая наблюдается на распределении интенсивности света. Тем не менее, любая интенсивность света может быть выбрана для операции группировки при условии, что она может быть отличена от фона или поверхности дентина (см. ниже).

[0040] В некоторых вариантах группировку осуществляют с помощью функции заполнения. В некоторых вариантах функция заполнения связывает все смежные пиксели одинаковой интенсивности, чтобы создать из смежных пикселей частицу или зерно большего размера.

[0041] После выполнения операции группировки фон (т.е. данные, представляющие область дентина без канальцев) становится однородным и имеющим постоянную интенсивность света. В некоторых вариантах поверхность дентина уже была сделана однородной в результате процесса преобразования в двоичную форму. В некоторых вариантах все пиксели, связанные с мажоритарной гистограммой, задают равными одному и тому же значению путем преобразования в двоичную форму. В некоторых вариантах точки, лежащие выше порогового значения, задают в качестве фона, а точки, лежащие ниже порогового значения (миноритарная гистограмма) задают в качестве измеряемых точек. В некоторых вариантах выбранная интенсивность данных, представляющих область дентина, может представлять собой любую интенсивность света, которая обеспечивает возможность отличения данных, представляющих поверхность дентина, от данных, представляющих канальцы дентина, для обеспечения преобразования в двоичную форму. В предпочтительном варианте, в качестве цветов двоичного изображения используют черный и белый.

Исключение шума

[0042] Как можно видеть на иллюстративном двоичном изображении на фиг. 1В (названном "двоичным изображением с шумами и нарушениями в межканальцевых участках"), после выполнения операции группировки согласно тому, как описано выше, зерна, частицы или области изображения, представляющие канальцы дентина, затемнены "шумом" и нарушениями в межканальцевых участках. Зерна, частицы или области большего размера на изображении связаны с канальцами дентина, а зерна, частицы или области меньшего размера на изображении представляют собой "шумы" и нарушения в межканальцевых участках.

[0043] "Шумы" и неоднородности в межканальцевых участках возникают из-за случайных причин и неоднородной природы поверхности дентина и представляют точки на поверхности дентина, имеющие такую же интенсивность света, что и канальцы дентина. Из-за наложения интенсивностей света шаг, на котором осуществляют преобразование в двоичную форму, не обеспечивает возможность отделения данных, представляющих канальцы дентина, от данных, представляющих другие точки на поверхности дентина.

[0044] С целью обеспечения точности и воспроизводимости количественного определения канальцев дентина, необходимо исключить шум и нарушения в межканальцевых участках и сделать канальцы дентина искомыми областями. Обычно исключение шума включает удаление данных, представляющих поверхность дентина, из первых или вторых данных (в зависимости от того, какие из них представляют канальцы дентина), чтобы получить третьи данные, представляющие канальцы дентина без шума и нарушений в межканальцевых участках, в искомой области. Предпочтительно, искомая область состоит из канальцев дентина.

[0045] Обычно задание порога используют для удаления зерен или областей изображения, которые не связаны с канальцами дентина. Критерий задания порога может быть выбран из следующих: площадь, диаметр, радиус, периметр и округлость зерен или областей изображения, представленных первыми или вторыми данными, в зависимости от того, какие из них связаны с канальцами дентина. Таким образом могут быть исключены, например, зерна или области изображения, имеющие площадь, диаметр, радиус, периметр и/или степень округлости, которые меньше порогового уровня.

[0046] Могут быть использованы один или более критериев задания порога. В случае использования более чем одного критерия изображение может быть подвергнуто заданию порога более чем на одном шаге, как последовательно, так и одновременно.

[0047] Пороговый уровень задают на основе наблюдаемых канальцев дентина, представленных первыми или вторыми данными. Таким образом, например, пороговый диаметр может соответствовать среднему диаметру канальцев дентина, наблюдаемых на изображении, таким образом, чтобы были исключены любые зерна или области изображения, имеющие диаметр меньше, чем этот пороговый диаметр.

После того, как "шум" и нарушения в межканальцевых участках были исключены, канальцы дентина образуют интересующую область. Затем может быть осуществлено точное и воспроизводимое количественное определение канальцев дентина. Например, любые один или более следующих параметров могут быть измерены для количественного определения канальцев дентина: общее количество всех канальцев или открытых канальцев, процент от общей площади изображения, занимаемый всеми канальцами или открытыми канальцами, процент от общего числа канальцев, которые открыты, количество всех канальцев или открытых канальцев на единицу площади поверхности изображения, средний диаметр канальцев, средний радиус канальцев, средний периметр канальцев, плотность канальцев и округлость канальцев. В некоторых вариантах оценивают округлость канальцев путем вычисления того, насколько сильно форма канальца отклонилась от круглой формы. В некоторых вариантах используют алгоритм, согласно которому вычисляют округлость путем измерения радиуса частиц через установленные интервалы и сравнения этого радиуса с радиусом правильного круга.

Применение способов

[0048] В другом варианте раскрытый здесь способ согласно настоящему изобретению применяют для количественного определения закупорки канальцев дентина. Обычно параметры, используемые для количественного определения закупорки канальцев дентина, выбирают из следующих: общее количество всех канальцев или открытых канальцев, процент от общей площади изображения, занимаемый всеми канальцами или открытыми канальцами, процент от общего числа канальцев, которые открыты, количество всех канальцев или открытых канальцев на единицу площади поверхности изображения, средний диаметр канальцев, средний радиус канальцев, средний периметр канальцев, плотность канальцев и средняя округлость канальцев.

[0049] В предпочтительном варианте осуществляют количественное определение закупорки канальцев дентина с помощью по меньшей мере двух из вышеуказанных параметров, чтобы повысить точность. Таким образом, закупорка канальцев дентина может быть количественно определена путем определения процента от общей площади изображения, занимаемого открытыми канальцами, в сочетании с одним или более другими вышеуказанными параметрами.

[0050] Обычно, чем больше степень закупорки, тем меньше количество открытых канальцев на единицу площади и общее количество открытых канальцев, тем меньше процент от общей площади изображения, занимаемый открытыми канальцами, тем меньше средний диаметр канальцев, средний радиус канальцев, средний периметр канальцев и плотность канальцев и тем больше отклонение канальцев от круглой формы.

[0051] Обычно осуществляют количественное определение закупорки канальцев дентина путем анализа изображения тестового образца и изображения контрольного образца или эталонного образца.

[0052] В другом варианте раскрытый здесь способ согласно настоящему изобретению применяют для определения эффективности композиции по уходу за полостью рта и, в частности, для определения закупоривающей способности этой композиции в отношении канальцев.

[0053] Эффективность композиции для ухода за полостью рта и, в частности, закупоривающая способность этой композиции в отношении канальцев, может быть определена путем раскрытого здесь количественного определения закупорки канальцев до и после нанесения указанной композиции на поверхность зуба или его части, содержащей дентин. Обычно композицию для ухода за полостью рта наносят на зуб или часть зуба путем щеточной обработки на время от тридцати секунд до двух минут. После щеточной обработки зуб или часть зуба ополаскивают водой. Цикл щеточной обработки и ополаскивания может быть повторен до десяти раз. В качестве альтернативы, композиция для ухода за полостью рта может быть нанесена на поверхность дентина без щеточной обработки. Образец дентина увлажняют небольшим количеством фосфатно-солевого буфера, затем наносят на поверхность дентина небольшое количество композиции для ухода за полостью рта и смешивают ее с фосфатно-солевым буфером путем мягкой обработки всей поверхности с помощью щетки из верблюжьего волоса. Образцы дентина оставляют без внешних воздействий на пятнадцать минут при комнатной температуре. После этого образцы дентина размещают в емкости, содержащей 30 мл фосфатно-солевого буфера, и оставляют их там на 15 минут при перемешивании. Затем прополаскивают образцы движениями вперед и назад, чтобы обеспечить удаление всей указанной композиции с поверхности. Эта процедура может быть повторена многократно для наблюдения процесса закупорки как функции нанесения композиции для ухода за полостью рта. Раскрытое здесь количественное определение закупорки канальцев дентина может осуществляться до и после повторяющихся циклов щеточной обработки и полоскания.

[0054] Обычно в качестве зуба или его части используют дентинный диск.

[0055] Композиция для ухода за полостью рта может быть выбрана из следующих: зубная паста, жидкость для полоскания рта, жевательная резинка или любая другая пригодная композиция.

[0056] Фиг. 2 показывает обработанные согласно настоящему изобретению примерные СЭМ-изображения дентинных дисков до и после их обработки композицией для ухода за зубами. Как можно видеть на этой фигуре, общее количество открытых канальцев, количество открытых канальцев на единицу площади и диаметр канальцев значительно уменьшились, что показывает эффективность закупорки канальцев.

Компьютерная программа

[0057] Еще в одном варианте настоящего изобретения обеспечена компьютерная программа, которая, при ее выполнении в системе с компьютерным управлением, реализует раскрытый здесь способ.

[0058] Фиг. 3 показывает функциональную схему, иллюстрирующую основные компоненты иллюстративной компьютерной системы, в которой может выполняться компьютерная программа. Следует понимать, что другие компьютерные системы с меньшим или большим количеством компонентов также могут использоваться с настоящим изобретением. Компьютерная система может быть реализована с обычной архитектурой и может представлять собой настольный компьютер, переносной компьютер или портативное вычислительное устройство, такое как планшетный компьютер. Обычно устройство включает такие компоненты, как процессор, который связан с памятью, интерфейс ввода/вывода, соединенный с дисплеем, и, обычно, по меньшей мере одно устройство управления, такое как мышь или клавиатура. Эти компоненты функционально связаны через локальный интерфейс (не показан), который может представлять собой, например, одну или более шин или других проводных или беспроводных средств соединения. Память может включать один или более энергозависимых запоминающих элементов (например, оперативных запоминающих элементов (ОЗУ, таких как динамическое ОЗУ, статическое ОЗУ, синхронное динамическое ОЗУ и т.д.)) и энергонезависимых запоминающих элементов (таких как ПЗУ, флэш-памяти, жесткие диски и т.д.) для обеспечения хранения постоянных и рабочих данных для процессора.

[0059] Компьютерная программа хранится в памяти и реализована в виде подходящего компьютерного программного кода (не показан), который при его выполнении процессором обеспечивает выполнение компьютерной системой раскрытых здесь функций.

[0060] Описанный выше микроскоп может быть соединен с интерфейсом ввода/вывода таким образом, чтобы обрабатываемые изображения могли непосредственно сохраняться в запоминающем устройстве. В качестве альтернативы, обрабатываемое изображение может быть передано в запоминающее устройство через устройство ввода данных, соединенное с интерфейсом ввода/вывода, или через сетевой интерфейс.

[0061] В качестве альтернативы, функции, необходимые для выполнения шагов вариантов могут, вместо реализации исключительно в виде компьютерного программного кода, быть реализованы в виде специализированной аппаратуры обработки данных или в виде комбинации специализированных аппаратных средств и программного обеспечения.

[0062] Настоящее изобретение далее проиллюстрировано следующими неограничивающими примерами.

ПРИМЕРЫ

Пример 1: Количественное определение канальцев дентина

[0063] Табл. 1 иллюстрирует анализ обработанного СЭМ-изображения на фиг. 1В (внизу слева), которое было получено согласно настоящему изобретению. Анализ был проведен с помощью программного обеспечения Leica Map DCM 3D 6.1.0.5940.

Пример 2: Определение закупоривающей способности композиции для ухода за зубами

[0064] Из коренного зуба человека был приготовлен дентинный диск. С помощью конфокального микроскопа было получено изображение дентинного диска. После выравнивания с помощью выравнивающего алгоритма, было определено распределение интенсивности пикселей. Пороговая интенсивность света была выбрана таким образом, чтобы пиксели, имеющие интенсивность ниже пороговой, были связаны с канальцами дентина, а пиксели, имеющие интенсивность выше пороговой, были связаны с поверхностью дентина. Изображение было преобразовано в двоичную форму для создания двух массивов данных: одного массива, лежащего выше, и одного массива, лежащего ниже порога интенсивности. Пиксели, лежащие ниже порога интенсивности, включают канальцы дентина, шум и поверхностные нарушения. Пиксели, лежащие выше порога, включают межканальцевые участки и заданы в качестве фона. Была использована функция заполнения для группировки смежных пикселей, лежащих ниже порога, чтобы сформировать отдельные частицы или зерна различных размеров и формы.

[0065] Затем изображение было подвергнуто пороговой обработке на основе площади зерен для отделения зерен, связанных с канальцами, от зерен, связанных со случайным шумом и поверхностными нарушениями.

[0066] Количественное определение закупорки канальцев было осуществлено путем определения общего количества открытых канальцев, процента площади поверхности, занимаемого открытыми канальцами, и среднего диаметра канальцев.

[0067] Затем к дентинному диску было применено семь циклов щеточной обработки/полоскания с использованием композиции для ухода за зубами. После обработки было дополнительно получено конфокальное микроскопическое изображение диска. Это изображение было обработано тем же способом, что и описанный выше, и было произведено количественное определение закупорки канальцев так, как было описано выше.

[0068] Результаты показаны на фиг. 4. Левое изображение представляет дентинный диск до обработки, а правое изображение представляет дентинный диск после обработки.

[0069] В таблице 2 ниже приведена количественная информация, полученная в результате анализа изображений.

[0070] Как можно видеть на фиг. 4 и табл. 2, имеет место значительное уменьшение общего количества открытых канальцев, процента площади, занимаемого открытыми канальцами, и среднего диаметра канальцев после щеточной обработки, что указывает на успешную закупорку. Точность оценки закупорки канальцев повышена благодаря использованию трех параметров (т.е. общего количества открытых канальцев, процента площади, занимаемого открытыми канальцами, и среднего диаметра канальцев) в сочетании друг с другом.

Пример 3 - Влияние щеточной обработки на закупорку канальцев (I)

[0071] Было также получено СЭМ-изображение дентинного диска, который был подвергнут щеточной обработке с использованием композиции для ухода за зубами, обладающей закупоривающим действием. Это изображение было обработано так, как описано в Примере 1. Обработанное изображение показано на фиг. 5.

[0072] Изображение на фиг. 5 показывает, что в то время, как некоторые канальцы дентина закрыты или закупорены, другие канальцы дентина открыты или частично заполнены. Процент площади поверхности, занимаемый открытыми канальцами, представляет собой подходящий параметр для оценки закупоривающей способности продукта для ухода за зубами. На фиг. 5 процент площади поверхности, занимаемый открытыми канальцами, составляет 2,74%.

Пример 4 - Влияние щеточной обработки на закупорку канальцев дентина (II)

[0073] Таблица 3 иллюстрирует результаты анализа обработанного СЭМ-изображения на фиг. 2, которое было получено согласно настоящему изобретению. Эти изображения представляют дентинные диски до и после щеточной обработки с помощью композиции для ухода за зубами.

[0074] Как можно видеть из таблицы 3, после обработки процент площади, занимаемый открытыми канальцами, и процент канальцев, которые являются открытыми, от общего количества канальцев, уменьшились в результате обработки, а процент канальцев, которые являются закупоренными, от общего количества канальцев, увеличился в результате обработки. Эти данные иллюстрируют хорошую закупоривающую способность композиции для ухода за зубами.

[0075] Несмотря на то, что были проиллюстрированы и описаны конкретные варианты реализации настоящего изобретения, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что возможны различные изменения и модификации без выхода за рамки объема настоящего изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения.

Изобретение относится к обработке изображения канальцев дентина. Техническим результатом является повышение точности количественного определения закупоренных канальцев дентина. Способ содержит шаги, на которых: a) обеспечивают изображение поверхности дентина, содержащее канальцы дентина, межканальцевые участки и поверхностные дефекты, находящиеся в межканальцевых участках; b) преобразуют в двоичную форму мажоритарную и миноритарную гистограммы; c) соединяют и заполняют смежные пиксели, связанные с миноритарной гистограммой; d) получают третий массив данных, представляющий канальцы дентина на поверхности дентина; и e) количественно оценивают закупорку канальцев дентина путем определения одного или более параметров, выбранных из следующих: общее количество открытых канальцев, процент от общей площади изображения, занимаемый открытыми канальцами, количество открытых канальцев на единицу площади поверхности изображения, средний диаметр канальцев, средний радиус канальцев и средний периметр канальцев. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 табл.

1. Способ количественного определения закупорки канальцев дентина на поверхности дентина, содержащий шаги, на которых:

a) обеспечивают изображение поверхности дентина, содержащее канальцы дентина, межканальцевые участки и поверхностные дефекты, находящиеся в межканальцевых участках,

при этом изображение состоит из распределения интенсивности пикселей, которое представлено двумя гистограммами, одна из которых, мажоритарная гистограмма, представляет распределение интенсивности большинства пикселей, а другая, миноритарная гистограмма, представляет распределение интенсивности меньшинства пикселей,

при этом мажоритарная гистограмма представляет межканальцевые участки на поверхности дентина, а миноритарная гистограмма представляет канальцы дентина и нерегулярные дефекты поверхности дентина, находящиеся в пространстве между канальцами;

b) преобразуют в двоичную форму мажоритарную и миноритарную гистограммы и выбирают значение пороговой интенсивности света, лежащее выше миноритарной гистограммы и ниже мажоритарной гистограммы, для получения первого массива данных при интенсивности на уровне или ниже пороговой интенсивности света и второго массива данных при интенсивности выше пороговой интенсивности света;

c) соединяют и заполняют смежные пиксели, связанные с миноритарной гистограммой, для создания одного отдельного измеряемого зерна по каждой группе смежных пикселей, чтобы отделить пиксели, связанные с канальцами дентина, от пикселей, связанных с нерегулярными поверхностными дефектами дентина и случайным шумом;

d) получают третий массив данных, представляющий канальцы дентина на поверхности дентина, путем задания порога, основанного на параметре частиц, при этом частицы с параметром ниже порога, которые включают частицы, обусловленные нерегулярными поверхностными дефектами дентина и случайным шумом, отфильтровывают от изображения; и

e) количественно оценивают закупорку канальцев дентина путем определения одного или более параметров, выбранных из следующих: общее количество открытых канальцев, процент от общей площади изображения, занимаемый открытыми канальцами, количество открытых канальцев на единицу площади поверхности изображения, средний диаметр канальцев, средний радиус канальцев и средний периметр канальцев.

2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий шаг, на котором задают массив данных, представляющий межканальцевые участки, в качестве фона.

3. Способ по п. 1, согласно которому интересующая область состоит из третьего массива данных, представляющего канальцы дентина.

4. Способ по п. 1, согласно которому третий массив данных содержит множество зерен.

5. Способ по п. 4, согласно которому зерна имеют различные размеры и форму.

6. Способ по п. 1, согласно которому шум и поверхностные дефекты исключают с помощью одного или более параметров, выбранных из следующих: площадь, диаметр, радиус, периметр и округлость областей изображения, представленных третьим массивом данных.

7. Способ по п. 1, согласно которому преобразование данных в двоичную форму включает определение распределения интенсивности света пикселей на полученном изображении и определение пороговой интенсивности света на основе этого распределения таким образом, чтобы первые или вторые данные представляли канальцы дентина.

8. Способ по п. 7, согласно которому преобразование данных в двоичную форму включает регулирование интенсивности света в первых или вторых данных до выбранной интенсивности света.

9. Способ по п. 8, согласно которому выбранная интенсивность света представляет собой наблюдаемую на распределении максимальную интенсивность света в данных, представляющих канальцы дентина.

10. Способ по п. 8, согласно которому интенсивность света регулируют с помощью функции заполнения.

11. Способ по п. 1, согласно которому изображение выравнивают перед обработкой данных, представляющих изображение.

12. Способ по п. 11, согласно которому изображение выравнивают с помощью выравнивающего алгоритма, который реализует трехточечный способ, пленарный способ или частично пленарный способ.

13. Способ по п. 1, согласно которому изображение получают с помощью конфокальной микроскопии или сканирующей электронной микроскопии.

14. Способ по п. 1, являющийся компьютеризованным.

15. Способ по п. 1, согласно которому данные содержат пиксели.

16. Способ по п. 1, согласно которому данные, представляющие изображение, обеспечивают в трехмерной форме.

17. Способ по п. 1, согласно которому количественную оценку закупоривания канальцев дентина осуществляют на основе процента от общей площади изображения, занимаемого открытыми канальцами, и, при необходимости, на основе одного или более параметров, выбранных из следующих: общее количество открытых канальцев, количество открытых канальцев на единицу площади поверхности изображения, средний диаметр канальцев, средний радиус канальцев и средний периметр канальцев.

18. Применение способа по п. 1 для определения закупоривающей способности композиции для ухода за зубами.

19. Применение по п. 18, включающее количественную оценку закупорки канальцев, описанную в п. 17, до и после нанесения композиции для ухода за зубами на поверхность зуба, содержащую дентин, или на часть этой поверхности.