2次元ヒルベルト変換エッジ検出アルゴリズムと3次元蛍光画像を用いたレーザー誘起蛍光で白点の早期認識を実現しました

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Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc.2020 Jun;240:118616. S1386-1425(20)30595-3. doi: 10.1016/j.saa.2020.118616.Epub 2020-06-19.

2次元ヒルベルト変換エッジ検出アルゴリズムと3次元蛍光画像を用いたレーザー誘起蛍光で白点の早期認識を実現しました

Laser induced fluorescence with 2-D Hilbert transform edge detection algorithm and 3D fluorescence images for white spot early recognition.

Yasser H El-Sharkawy
Sherif Elbasuney

PMID: 32604049 DOI: 10.1016/j.saa.2020.118616.

抄録

目的:

病変の進行が侵襲的な治療を必要とする段階に達する前に、臨床医による従来の目視評価を補完するために、非侵襲的な齲蝕検出方法が必要とされています。

OBJECTIVE: There is a must for non-invasive caries detection method to supplement traditional visual assessment by the clinician before lesion progression reaches a stage requiring invasive therapy.

材料と方法:

本論文では、レーザー誘起蛍光分光法を用いて、光相互作用に対する組織応答の性質を早期診断に利用した。ヒトの歯のサンプルにHe-Neレーザー光源(633nm)を5mWのエネルギーで照射した。このときの反射スペクトルと放出スペクトルをハイパースペクトルカメラを用いて収集し、マルチスペクトル画像を作成した。反射・放出エネルギーの波長依存性の変化を利用して，各歯組織の特徴的なスペクトルを生成した．ヒトの歯のう蝕病変は蛍光光を発することで余分なエネルギーを放出し，各歯質やう蝕状態に応じたケミカルフットプリントを生成している．

MATERIAL AND METHODS: In this paper, the nature of tissue response to light interaction has been used for early diagnosis, using laser induced fluorescence spectroscopy. Human tooth sample was illuminated with He-Ne laser sources (633 nm) with energy 5 mW. The reflected and emitted spectra of investigated samples were collected using hyperspectral camera to develop multispectral images. The variation of reflected and emitted energy as function in wavelength was employed to generate characteristic spectrum of each tooth tissue. Human teeth caries lesion releases their excess energy by emitting fluorescence light producing chemical footprint signature for each tooth elements and caries state.

結果:

この非侵襲的、非接触、非イオン化ハイパースペクトル画像システムは、異なるう蝕のタイプと病期を診断し分類するために採用された。再構成された3D蛍光画像は、633nmの照明スペクトルラインでエナメル質齲蝕と象牙質齲蝕を識別することができ、遠方の可視波長域と赤外波長域では白点病変を明確に検出し、認識することができた。

RESULTS: This non-invasive, non-contact, and non-ionizing hyperspectral imaging system was employed to diagnose and classify different caries types and stages. Reconstructed 3D fluorescence images offered discrimination between enamel and dentin caries at 633 nm illumination spectral line; white spot lesion was clearly detected and recognized at far visible and infrared wavelength ranges.

結論:

本研究では、高感度・高分解能を実現するカスタマイズされた光学イメージングシステムについて報告する。う蝕の早期発見に最適な刺激波長は633nmであることが報告された。この新しいアプローチは、う蝕の進行状況の完全なマップを提供することができる。

CONCLUSION: This study reports on customized optical imaging system that can offer high sensitivity, high resolution. Optimum stimulating wavelength for early caries detection was reported to be 633 nm. This novel approach can offer a full map of caries degree status.