In dental clinics today, panoramic radiograph and cone-beam computed tomography (CBCT) are often utilized to aid in diagnosis and treatment planning. Compared to CBCT, panoramic radiograph is an effective modality for cases with many metal implants. However, it suffers from superimposition and soft-tissue overlaps. To resolve the innate issues of panoramic radiograph, CBCT volume is used to synthesize panoramic radiograph. Commercial methods of synthesizing panoramic radiograph from CBCT volume requires the user to identify the dental arch and applies the ray-sum method on a cylindrical assumption. The resulting synthesized panoramic images often fail to show all the teeth fully and the images are severely blurred.
In this paper, a new method to synthesize a panoramic image automatically from a dental CBCT volume is proposed. The method is comprised of four parts: dental arch creation, orthogonal slice creation, maxilla-mandible separation, panoramic image synthesis. The dental arch was detected automatically by segmenting the teeth information from maximum intensity projection using k-mean clustering and fitting a parabola. From the parabola, orthogonal slices were created. Then, the maxilla and mandible were separated by identifying the dividing points from the orthogonal slices. The maxilla and mandible were fitted independently using least square fitting to generate a panoramic image. The resulting image was successful in capturing all teeth, nerve and jaw information. In addition, since this method did not implement the ray-sum method, the resulting image was not blurred.
오늘날의 치과 치료에서는 검진 및 치료 계획 수립의 보조를 위해 파노라마 방사선 영상과 콘빔 컴퓨터 단층 촬영 (CBCT)이 사용된다. 파노라마 방사선 영상은 CBCT 영상에 비해 다수의 철제 임플란트가 존재하는 환자에 대해 더 높은 효율을 가지는 영상기법이나, 해부학적 구조의 중첩과 연조직의 겹침으로 인해 영상 품질이 저하되는 문제점을 가진다. 이러한 파노라마 방사선 영상이 가지는 내재적인 문제점을 해결하기 위해 CBCT 영상이 파노라마 영상 생성에 사용되곤 한다. 현재 상용화된 CBCT 영상을 이용한 파노라마 영상 생성 알고리즘은 사용자가 치열궁 (dental arch)을 수동으로 지정하도록 한다. 이렇게 사용자에 의해 지정된 치열궁을 원기둥의 옆면으로 근사하여 ray-sum 방법을 통해 파노라마 영상이 생성된다. 이러한 방식으로 생성된 파노라마 영상은 낮은 선명도를 가지며, 환자의 모든 치아가 올바르게 재구성되지 않는 문제점을 가진다.
본 연구는 덴탈 CBCT로부터 파노라마 영상을 자동 생성하는 알고리즘을 제안한다. 우선, 치열궁을 찾는다. 최대강도투사를 한 CBCT를 k-평균 알고리즘으로 치아 구조의 밀도에 따른 군집화를 실행한 후, 치아를 기반으로 피팅 선을 만들어 치열궁을 생성한다. 그 후, 치열궁에 수직인 단면을 만든다. 단면의 영상을 기반으로 상악과 하악을 분리하고, 각 치아 구조에 맞는 커브 피팅을 통해 파노라마 영상을 생성한다. 결과 영상은 기존의 방법과 비교 했을 때 치아와 신경, 그리고 하악골의 구조를 보다 잘 나타낸다. 더 나아가, 본 연구에서 제시된 방법은 영상을 흐리게 하는 ray-sum을 하지 않아 보다 대조가 크고 뚜렷한 파노라마 영상을 생성한다.
