JP2006305198A - 歯科用クロス断層ｘ線撮影方法及び歯科用クロス断層ｘ線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像の輪郭が明瞭な断層画像を得ることができるクロス断層撮影装置ないしはクロス断層撮影方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係る撮影装置を用いたクロス断層撮影においては、次の各ステップを経て断層画像が生成される。被写体内の撮影断面を設定する。Ｘ線照射角を設定する。被写体にＸ線を照射する。透過画像データを生成する。全ての照射角について撮影ないし透過画像データの生成が終了したか否かを判定し、終了するまで透過画像データの生成を繰り返す。全ての透過画像データに対して、撮影断面の横方向のエッジを鮮明化するためのコンボリューション処理を施す。透過画像中における関心領域の画像がクロス撮影対象領域に対してほぼ直交する透過画像データを選択する。各透過画像データに重み付けを施すことにより各透過画像データを補正する。複数の透過画像データを合成して被写体の断層画像を生成する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、歯科医療の分野で用いるためのクロス断層Ｘ線撮影方法及びクロス断層Ｘ線撮影装置に関するものである。

被写体に対するＸ線の照射角が互いに異なる複数のＸ線透過画像を重ね合わせれば、被写体内の特定の断面（以下「撮影断面」という。）に対応する画像領域のみが鮮明化される一方その他の画像領域がぼけた状態となった断層画像が得られる。かかる原理を応用したクロス断層Ｘ線撮影装置は、とくに歯科医療の分野で、人体の組織ないしは器官の検査や、歯及びその近傍の組織の状態を調べるのに用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−７８９１９号公報（段落［００１２］、図１）

しかしながら、従来の歯科用クロス断層Ｘ線撮影装置によって生成された断層画像では、撮影断面に対応する画像領域を重ね合わせるだけであり、歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域（以下、「クロス撮影対象領域」と言う）の輪郭が不明瞭であるといった問題がある。すなわち、鮮明化された画像領域とぼけた画像領域の境界が判然としないといった問題がある。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、撮影断面に対応する画像領域の輪郭が明瞭な断層画像を得ることができるように、Ｘ線撮影後の透過画像データに重みを付けて合成する歯科用クロス断層Ｘ線撮影装置ないしは歯科用クロス断層Ｘ線撮影方法を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明に係る歯科用クロス断層Ｘ線撮影方法は、次の各ステップを含んでいることを特徴とする。
（１） 照射角（放射角）が互いに異なる複数の撮影位置でＸ線を照射して複数の２次元の透過画像データを生成するステップ。
（２） 生成された複数の透過画像データの中から、クロス撮影対象領域に対してほぼ直交する方向の透過画像データを選択するステップ。
（３） 選択された透過画像データの重みが最も大きくなるように各透過画像データに重み付けを施すことにより、上記複数の透過画像データを補正するステップ。
（４） 補正された上記複数の透過画像データを合成してクロス撮影対象領域の断層画像を生成するステップ。

上記歯科用クロス断層Ｘ線撮影方法においては、透過画像データを生成するステップにおいて、各撮影位置で、ＣＣＤイメージセンサを用いたライン状Ｘ線検出器と、縦方向に長手となる細長い照射野形状のＸ線（すなわち、Ｘ線細隙ビームないしはライン状Ｘ線ビーム）を横方向に走査することにより２次元の透過画像データを生成するようになっているのが好ましい。しかしながら、ＭＯＳイメージセンサを用いた平面状Ｘ線検出器と、照射野が平面状（縦方向及び横方向に広がる）のＸ線ビームを用いて、走査を行うことなく２次元の透過画像データを生成するようにしてもよい。

上記歯科用クロス断層Ｘ線撮影方法においては、クロス撮影対象領域に対してほぼ直交する方向の透過画像データを選択する前に複数の透過画像データに対して、クロス撮影対象領域の横方向のエッジを鮮明化するためのフィルタリング処理を施すステップをさらに含んでいるのが好ましい。ここで、フィルタリング処理としては、例えばコンボリューション処理（畳み込み演算処理）を用いることができる。

上記歯科用クロス断層Ｘ線撮影方法においては、上記ステップ（３）、（４）に代えて、次の各ステップを設けてもよい。
（３’） 生成された全ての透過画像データの中から、ステップ（２）で選択された透過画像データ及びその近傍の透過画像データを抽出する（抜き出す）ステップ。
（４’） 抽出された透過元画像データを合成してクロス撮影対象領域の断層画像を生成するステップ。

本発明に係る歯科用クロス断層Ｘ線撮影装置は、次の各構成要素を備えていることを特徴とする。
（１） Ｘ線を発生させるＸ線発生器。
（２） クロス撮影対象領域を挟んでＸ線発生器と対向するように配置され、クロス撮影対象領域を透過したＸ線の強度を検出して画像信号（電気信号）に変換するＸ線検出器。
（３） Ｘ線検出器から出力された画像信号に基づいて被写体の２次元の透過画像データを生成する画像データ生成手段。
（４） Ｘ線発生器及びＸ線検出器を、平面断層である任意の撮影対象領域に対するＸ線の照射角が変化するように、クロス撮影対象領域を基準（ないしは中心）にして移動させる移動手段。
（５） 照射角が互いに異なる複数の撮影位置でクロス撮影対象領域にＸ線が放射され、各撮影位置においてそれぞれクロス撮影対象領域の透過画像データが生成されるよう、Ｘ線発生器とＸ線検出器と移動手段とを制御する撮影制御手段。
（６） 画像データ生成手段によって生成された複数の透過画像データの中から、撮影対象領域がクロス撮影対象領域に対してほぼ直交する方向の透過画像データを選択する画像データ選択手段。
（７） 画像データ選択手段によって選択された透過画像データの重みが最も大きくなるように各透過画像データに重み付けを施すことにより上記複数の透過画像データを補正する画像データ補正手段。
（８） 画像データ補正手段によって補正された上記複数の透過画像データを合成してクロス撮影対象領域の断層画像を生成する断層画像生成手段。

上記歯科用クロス断層Ｘ線撮影装置においては、縦方向に長手となる細長い照射野形状のＸ線を放射するＸ線発生器と、ＣＣＤイメージセンサ等の縦方向に長手となる細長い形状の検出部を有しているＸ線検出器とが設けられ、移動手段が、Ｘ線発生器及びＸ線検出器を横方向に同期して移動（走査）させ、この移動により２次元の透過画像データを生成するようになっているのが好ましい。しかしながら、照射野が平面状のＸ線を発生させるＸ線発生器と、ＭＯＳイメージセンサ等の平面状の検出部を有しているＸ線検出器とを設け、Ｘ線発生器及びＸ線検出器を移動（走査）させることなく２次元の透過画像データを生成するようにしてもよい。

上記歯科用クロス断層Ｘ線撮影装置においては、画像データ選択手段による選択が行われる前に、複数の透過画像データに対して、撮影対象領域の横方向のエッジを鮮明化するためのフィルタリング処理を施すフィルタリング処理手段をさらに備えているのが好ましい。ここで、フィルタリング処理としては、例えばコンボリューション処理を用いることができる。

上記歯科用クロス断層Ｘ線撮影装置においては、上記構成要素（７）、（８）に代えて、次の各構成要素を設けてもよい。
（７’） 生成された全ての透過画像データの中から、画像データ選択手段によって選択された透過画像データ及びその近傍の透過画像データを抽出する画像データ抽出手段。
（８’） 画像データ抽出手段によって抽出された複数の透過画像データ（すなわち、一部の透過画像データのみ）を合成してクロス撮影対象領域の断層画像を生成する断層画像生成手段。

本発明に係る歯科用クロス断層Ｘ線撮影方法又は歯科用クロス断層Ｘ線撮影装置によれば、撮影後に透過画像データに重み付けを行い、観察しようとするクロス撮影対象領域の撮影断面に対応する画像領域の輪郭が明瞭な断層画像を得ることができ、歯列弓の撮影断面の状態を正確に把握することができる。また、クロス撮影対象領域に対してほぼ直交する方向の透過画像データを選択する前に複数の透過画像データに対してコンボリューション処理等のフィルタリング処理を施す場合は、撮影対象領域の横方向のエッジが鮮明化されるので、画像領域の輪郭がより明瞭な断層画像を得ることができる。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態（実施の形態）を具体的に説明する。なお、この実施の形態では、歯科用のデジタルクロス断層Ｘ線撮影装置及びこれを用いた歯科用クロス断層Ｘ線撮影方法について説明を行っているが、本発明は、これに限定されるものではなく、Ｘ線を用いた種々の医療用のクロス断面撮影装置及びクロス断層撮影方法に広く応用することができることはいうまでもない。

まず、本発明に係る歯科用デジタルクロス断層Ｘ線撮影装置の構成を説明する。
図１及び図２に示すように、歯科用デジタルクロス断層Ｘ線撮影装置ＤＭ（以下、略して「撮影装置ＤＭ」という。）は、Ｘ線細隙ビームを放射するＸ線発生器１と、被写体Ｏを適度に離間した状態で挟むことができる距離を隔ててＸ線発生器１と対向するように配置されたＸ線検出器２と、Ｘ線発生器１及びＸ線検出器２を保持するとともに被写体Ｏに対して相対的に移動させる移動手段３と、移動手段３を堅固に支持する本体フレーム４とを備えている。ここで、Ｘ線検出器２は、被写体Ｏを透過したＸ線の強度を検出して画像信号（電気信号）に変換する。なお、以下では、方向（例えば、「上下方向」）ないしは位置（例えば、「上側」、「下側」等）は、図１に示されているように撮影装置ＤＭが水平面上に普通に設置された状態におけるものを意味するものとする。

移動手段３は、旋回部３ａと移動台３ｂとで構成されている。ここで、旋回部３ａは、Ｘ線発生器１及びＸ線検出器２を互いに対向するように保持するとともに、上下方向（Ｚ軸方向）に伸びる旋回軸３ｃまわりに自在に旋回（自転）することができるようになっている。

移動台３ｂは、旋回部３ａを、旋回軸３ｃのまわりに自在に旋回させるための旋回軸用ステッピングモータ（図示せず）を備えている。また、移動台３ｂは、旋回部３ａを、水平面（旋回軸３ｃと直交する平面）内で、それぞれ、左右方向（Ｘ軸方向）及び前後方向（Ｙ軸方向）に自在に直線移動させるためのＸ軸用ステッピングモータ（図示せず）及びＹ軸用ステッピングモータ（図示せず）を備えている。さらに、移動台３ｂは、旋回部３ａを、本体フレーム４に沿って上下方向に自在に移動させるためのＺ軸用ステッピングモータ（図示せず）を備えている。

Ｘ線発生器１は、固定型アノードを有するＸ線管１ａと、所定の寸法のスリット１ｂが形成された金属製コリメータ１ｃとを有しており、管電圧や管電流を受けて、スリット１ｂにより縦方向（上下方向）に長手となるＸ線細隙ビームＱを生成してＸ線検出器２に向けて放射するようになっている。

Ｘ線検出器２は、縦方向（上下方向）に伸びる細長い形状（ライン状）のＸ線イメージセンサ２ａを備えている。このＸ線イメージセンサ２ａは、Ｘ線を可視光に変換する蛍光フィルタ（図示せず）と、細長い矩形の受光部を持つ１次元配列ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ（図示せず）とを備えている。さらに、Ｘ線検出器２は、Ｘ線イメージセンサ２ａに動作クロックを供給するＴＤＩ（時間遅延積分）クロック発生器等を搭載したカセット２ｂを備えている。かくして、Ｘ線検出器２は、蛍光フィルタによって可視光に変換されたＸ線の強度をＣＣＤセンサで計測し、Ｘ線に対応する画像信号（電気信号）を出力する。カセット２ｂは、カセットホルダ２ｃに着脱可能に取り付けられている。また、Ｘ線検出器２は、Ｘ線の受け入れ領域を限定する（絞る）ためのスリット２ｄを備えている。

本体フレーム４に取り付けられた収容フレーム５の側面には、操作スイッチや表示灯を有する表示操作部６が設けられている。さらに、収容フレーム５の内部には、ＣＰＵやメモリ等を備えたコントローラ７が格納されている。このコントローラ７は、撮影制御手段８と、画像処理手段９とを備えている。なお、コントローラ７は、図示していないが、リモコン装置やワークステーション等と通信して、撮影指令等を受信したり、被写体Ｏの透過画像データや断層画像（データ）を送出したりすることができる。さらに、収容フレーム５には、被写体固定手段１０が取り付けられている。この被写体固定手段１０は、被写体である被検者が把持する取手部１０ａと、被験者の顎を保持する顎ホルダ１０ｂと、被験者の側頭部に当接される側頭部ホルダ１０ｃとを備えている。

撮影制御手段８は、Ｘ線発生器１とＸ線検出器２と移動手段３とを制御し、照射角が互いに異なる複数の撮影位置で、それぞれ、Ｘ線発生器１にＸ線を放射させて被写体Ｏを撮影する。この場合、撮影が行われるたびに、Ｘ線検出器２から、被写体Ｏを透過したＸ線の強度に対応する画像信号が出力される。

具体的には、撮影制御手段８は、断面設定部８ａと、照射角制御部８ｂと、撮影制御部８ｃとを有している。ここで、断面設定部８ａは、被写体Ｏ（例えば、人の頭部）の関心領域Ｓ（例えば特定の歯）の中心に撮影断面Ｖを設定する。照射角制御部８ｂは、Ｘ線発生器１及びＸ線検出器２を、被写体Ｏに対して相対的に旋回移動させることにより、設定された撮影断面Ｖに対するＸ線細隙ビームの複数の照射角を設定する。撮影制御部８ｃは、Ｘ線発生器１から放射されたＸ線細隙ビームＱを、設定された照射角を維持するとともに関心領域Ｓを含む広がりを持った状態で、撮影断面Ｖと平行な方向に平行移動させ、かつ、そのＸ線細隙ビームＱに追随するように、Ｘ線検出器２を移動させることにより、各照射角に対応する透過画像データを取得する。

図３（ａ）に示すように、歯科用デジタルクロス断層Ｘ線撮影装置及び撮影方法において、透過画像データを選択するステップで選択される透過画像データは、Ｘ線発生器１から照射されるＸ線ビームＱが、撮影断面Ｖ（クロス撮影対象領域）に直交する方向である。すなわち、Ｘ線ビームＱ２の時が透過画像におけるクロス撮影対象領域の幅は最小となる。

また、図３（ｂ）は、撮影断面Ｖにおける画像であり、下顎管１５とインプラント基台１６との関係を観察するのに最適な撮影である。

図４に示すように、撮影制御手段８は、照射角度制御部８ｂの制御により移動手段３を駆動して旋回部３ａを旋回させ、Ｘ線発生器１及びＸ線検出器２を、撮影断面Ｖに対するＸ線細隙ビームＱの所定の複数の照射角θに対応する各撮影位置に配置する（照射角θを設定する）。このときの、Ｘ線発生器１及びＸ線検出器２（Ｘ線イメージセンサ２ａ）の被写体Ｏに対する相対的な移動は、矢印Ａ２、Ａ４で示すような旋回移動である。

また、撮影制御手段８は、照射角θが互いに異なる各撮影位置において、Ｘ線発生器１及びＸ線検出器２を動作させた状態で、撮影制御部８ｃの制御により移動手段３を次のように駆動する。すなわち、移動台３ｂにより、Ｘ線発生器１及びＸ線検出器２を同期させて、撮影断面Ｖと平行な方向に平行移動させる。その結果、Ｘ線発生器１から放射されているＸ線細隙ビームＱによって、照射角θを維持した状態で関心領域Ｓを含む所定の広がり（距離）を走査する。かくして、Ｘ線検出器２から、各照射角θに対応する撮影位置における画像信号がスリットラジオグラフィーとして出力される。このときの、Ｘ線発生器１及びＸ線検出器２（Ｘ線イメージセンサ２ａ）の被写体Ｏに対する相対的な移動は、矢印Ａ１、Ａ３、Ａ５で示される直線平行移動である。図には、示していないが、Ｘ線発生器１及びＸ線検出器２の前には、スリットを有するＸ線遮蔽板が設けられている。

画像処理手段９は、Ｘ線検出器２から出力された画像信号に基づいて、撮影位置ごとの複数の透過画像データを生成し、さらにこれらの透過画像データに基づいて被写体Ｏの断層画像を合成する。具体的には、画像処理手段９は、画像データ生成部９ａと、画像データ選択部９ｂと、画像データ補正部９ｃ（ないしは画像データ抽出部）と、断層画像生成部９ｄとを有している。

ここで、画像データ生成部９ａは、Ｘ線検出器２から出力された各照射角θに対応する画像信号に基づいて、各照射角θに対応する複数の透過画像データを生成する。画像データ選択部９ｂは、画像データ生成部９ａによって生成された複数の透過画像データの中から、被写体Ｏ中の撮影断面Ｖの画像（撮影対象領域）がクロス撮影対象領域に対してほぼ直交する方向の透過画像データを選択する。画像データ補正部９ｃは、画像データ選択部９ｂによって選択された透過画像データの重みが最も大きくなるように各透過画像データに重み付けを施すことにより透過画像データを補正する。断層画像生成部９ｄは、画像データ補正部９ｃによって補正された複数の透過画像データを合成して被写体Ｏの断層画像を生成する。具体的には、断層画像生成部９ｄは、各照射角θに対応する個々の透過画像データを、撮影断面Ｖの位置に位置合わせして、すなわち、撮影断面Ｖから離れた位置の部分がぼけるように位置合わせして、相互に重ね合わせることにより、被写体Ｏの断層画像を合成する。

以下、本発明に係る撮影装置ＤＭを用いた歯科用デジタルクロス断層Ｘ線撮影方法を説明する。まず、撮影装置ＤＭで用いられる断層撮影手法の基本原理を説明する。

図５に示すように、撮影装置ＤＭにおいては、Ｘ線発生器１及びＸ線検出器２を、位置が固定された歯列弓Ｏを挟んで互いに対向した状態で、歯列弓Ｏの撮影断面Ｖ（撮影すべき特定の断面）の中心部を回転中心として一体的に旋回（移動）させる。そして、所定の複数の撮影位置Ｌ１〜Ｌ５でＸ線発生器１からＸ線ビームＱを放射し、歯列弓Ｏに対する照射角が互いに異なる複数の透過画像データを生成する。

そして、これらの複数の透過画像データを、撮影断面Ｖの位置が一致するように重ね合わせると、撮影断面Ｖの画像のみが鮮明化され、その他の断面の画像がぼけた断面画像が得られる。

前記のとおり、図５に示す例では、Ｘ線発生器１及びＸ線検出器２を、歯列弓Ｏを回転中心として旋回移動させることにより照射角を変化させるようにしている。しかし、図６に示すように、Ｘ線発生器１及びＸ線検出器２を、歯列弓Ｏを挟んで互いに対向した状態で、歯列弓Ｏの撮影断面Ｖの中心部を対称点として互いに反対方向に直線移動させることにより照射角を変化させても、図５の場合と同様の断層画像を得ることができる。

なお、図５，図６に示すようなＭＯＳイメージセンサ等の大型平面センサを使用した場合においても、画像データ補正部９ｃでは、画像データ選択部９ｂによって選択された透過画像データの重みが最も大きくなるように角透過画像データに重み付けを施すように補正を行う。

また、図１及び図２に示す構造の撮影装置ＤＭでは、図５，図５６に示す撮影手法を用いることはできないが、撮影装置のＸ線発生器１及びＸ線検出器２が撮影断面Ｖに対して平行に揺動できる撮影装置ＤＭであれば、本発明の撮影手法が応用することができることはいうまでもない。

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、このクロス断層Ｘ線撮影方法では、照射角が互いに異なる、行程ＱＬ（広がり）が同一である複数の所定の各Ｘ線走査軌道面１１（＃１〜＃３）について、Ｘ線発生器１から放射された縦方向（上下方向）に長手となるＸ線細隙ビームＱを横方向（水平方向）に平行移動させつつ被写体Ｏに照射する。そして、Ｘ線イメージセンサ２ａにより、被写体Ｏを透過したＸ線細隙ビームＱによる被写体Ｏの透過画像を撮影する。このようにして得られた複数の透過画像を、所定の位置関係に基づいて相互に重ね合わせることにより、被写体Ｏの所望のＸ線断層画像を生成する。

図７（ａ）では、被写体Ｏの関心領域Ｓには、Ｘ線断層画像の結像面となるべき撮影断面Ｖが設定され、この撮影断面Ｖを通る３つのＸ線走査軌道面１１（＃１〜＃３）が設定されている。各Ｘ線走査軌道面１１は、その内側で横方向に移動するＸ線細隙ビームＱが固有の照射角を保持するように、すなわち、撮影断面Ｖに対して固有の照射角を維持するように、傾いた四角錐状の輪郭を有している。図８に示すように、Ｘ線細隙ビームＱの照射角θは、Ｘ線走査軌道面１１の内側で横方向に移動するＸ線細隙ビームＱと撮影断面Ｖとの交差角で定義される。なお、図７（ａ）では、３つのＸ線走査軌道面１１を設定しているが、これは単なる例示に過ぎず、より多くのＸ線走査軌道面１１を用いれば、より滑らかな断層画像を得ることができる。

Ｘ線イメージセンサ２ａは、縦方向に長手となる細長い形状のものであり、Ｘ線細隙ビームＱの縦方向の広がりに対応するＣＣＤ撮像素子等を有し、各Ｘ線走査軌道面１１の内側で横方向に移動するＸ線細隙ビームＱに追随して横方向に移動しつつＸ線強度を計測して出力する。

Ｘ線イメージセンサ２ａの検出面の縦方向の寸法は、Ｘ線細隙ビームＱの縦方向の広がり（帯の幅）と必ずしも一致しない。したがって、Ｘ線イメージセンサ２ａの検出面の縦方向の寸法に比べて、照射されるＸ線細隙ビームＱの縦方向の広がりの方が大きいこともあり得るが、この場合、Ｘ線細隙ビームＱのうちＸ線イメージセンサ２ａによって検出される部分しか画像化されない。したがって、Ｘ線走査軌道面１１の行程ＱＬ（広がり）、及び、スリット１ｂの寸法は、Ｘ線発生器１から放射され撮影断面を透過したＸ線が全てＸ線イメージセンサ２ａの検出面内に照射されるような範囲に設定される。

被写体Ｏを透過したＸ線細隙ビームＱによる被写体Ｏの透過画像データは、Ｘ線イメージセンサ２ａが計測して出力した、Ｘ線走査軌道面１１の縦方向のＸ線強度分布を横方向に時系列的に連続させて並べることにより生成される。そして、断層画像Ｔは、各透過画像を、所定の位置関係に基づいて相互に重ね合わせることにより合成される。

以下、この断層画像Ｔの合成手法を、ファントムＯを例にとって、具体的に説明する。
図９（ａ）に示すように、楔形のファントムＯにおいては、Ｘ繊細隙ビームＱの入射方向から見える傾斜面に、Ｘ線を吸収する複数の細長い金属板Ｍが設けられている。なお、図９（ｂ）に示すように、金属板Ｍ以外の部分Ｐは、Ｘ線を透過させる材質で形成されている。ファントムＯは、その全体が関心領域Ｓとされ、撮影断面Ｖが、金属板Ｍの長手方向の中央部を通るようにして、Ｘ線走査軌道面１１（＃２）に向かって配置されている。したがって、Ｘ繊細隙ビームＱの入射方向から見たときには、金属板Ｍの下部は、撮影断面Ｖよりも手前側となり、金属板Ｍの上部は奥側となる。

図１０に、この楔形のファントムＯの透過画像を示す。ここで、左右に伸びる破線Ｈは撮影断面Ｖの位置を示している。透過画像Ｒ（＃１）及び透過画像Ｒ（＃３）における金属板Ｍの画像は、互いに逆方向に傾いている。すなわち、Ｘ線走査軌道面１１（＃１）についての透過画像Ｒ（＃１）では、Ｘ繊細隙ビームＱの入射方向から見て手前側が右側に変位しているのに対して、Ｘ線走査軌道面１１（＃３）についての透過画像Ｒ（＃３）では左側に変位している。なお、透過画像Ｒ（＃１）〜Ｒ（＃３）は、いずれもＸ線発生器１側から見た透過画像である。

これらの透過画像Ｒ（＃１〜＃３）を、金属板Ｍが撮影断面Ｖの位置で交差するようにして重ね合わせることにより、撮影断面Ｖにおける断層画像Ｔが合成することができる。この断層画像Ｔでは、Ｘ線細隙ビームＱの入射方向からみて、撮影断面Ｖの位置では、同じ金属板Ｍの画像は重なり合っている。しかし、撮影断面Ｖより手前側、あるいは奥側では、同じ金属板Ｍの画像は、撮影断面Ｖから離れるにつれて、より大きく左右にずれている。これは、断層画像Ｔにおいては、撮影断面Ｖの位置では焦点が合って画像が鮮明化される一方、他の位置では画像がぼけていることを示している。

したがって、ファントムＯが生体組織等である場合、関心領域Ｓの撮影断面Ｖ近傍の組織だけが鮮明化され、他の位置の組織はぼけて不鮮明となった画像が得られる。なお、図１０から明らかなとおり、透過画像Ｒ（＃１）〜Ｒ（＃３）の位置を、互いに左右にずらして重ね合わせれば、焦点があった面の位置を、撮影断面Ｖより手前側、あるいは奥側に移動させることができる。ここで、透過画像Ｒ（＃１）〜Ｒ（＃３）の左右のずらし量と、焦点があう面の位置との間には一意的な関数関係が存在する。

このクロス断層Ｘ線撮影方法によれば、縦方向に伸びるライン状のＸ線細隙ビームＱをＸ線走査軌道面１１の内側で横方向に移動させることにより２次元の透過画像を生成するようにしているので、被写体Ｏが人体組織等である場合は、平面状のコーンビームを用いて２次元の透過画像を生成する場合に比べて、Ｘ線の被曝量が大幅に低減される。また、Ｘ線細隙ビームＱを横方向に移動させつつ走査撮影を行う際に照射角が一定に維持されるので、平行移動方向については、画像の大きさにかかわらず、投影像の拡大率が等しくなる。したがって、透過画像を重ね合わせて断層画像を合成したときに、焦点面である撮影断面の前後におけるぼけ具合が等しくなり、高品位な画像が得られる。

以下、図１１に示すフローチャートに従って、本発明に係る撮影装置ＤＭを用いた、本発明の特徴である透過画像データの選択及び補正ないしは抽出を行う具体的なクロス断層Ｘ線撮影方法を説明する。

このクロス断層Ｘ線撮影方法においては、まず、ステップＳ１で、被写体Ｏ内の撮影断面Ｖ（断層画像を生成すべき特定の断面）を設定する。具体的には、被写体Ｏ（人の頭部）の内部の関心領域Ｓ（例えば、特定の歯）の中心に撮影断面Ｖを設定する。これは、被写体Ｏの関心領域Ｓを、Ｘ線発生器１とＸ線イメージセンサ２ａとの間の所定の場所に位置決めすることにより行う。この位置決めは、相対的なものであるので、被写体Ｏの位置を固定しておき、断面設定部８ａの制御によって移動手段３を駆動してＸ線発生器１及びＸ線検出器２を移動させることにより行うことができる。あるいは、自在に移動又は固定することができる被写体固定手段を用いて被写体Ｏを適切な位置に位置決めするようにしてもよい。

続いて、ステップＳ２で、Ｘ線照射角を設定する。具体的には、照射角制御部８ｂの制御によって移動手段３を駆動し、Ｘ線発生器１及びＸ線検出器２を保持している旋回部３ａを旋回させ、撮影断面Ｖに対するＸ線細隙ビームＱの複数の照射角を特定する。なお、このときのＸ線発生器１及びＸ線検出器２（Ｘ線イメージセンサ２ａ）の被写体Ｏに対する相対的な移動態様は、図４において矢印Ａ２，Ａ４で示すような旋回移動である。

次に、ステップＳ３で、被写体ＯにＸ線を照射する。具体的には、Ｘ線発生器１及びＸ線検出器２を動作させた状態で、撮影制御部８ｃの制御によって移動手段３を駆動し、移動台３ｂによりＸ線発生器１及びＸ線検出器２を同期させて、横方向、すなわち撮影断面Ｖと平行な方向に平行移動させる。すなわち、Ｘ線発生器１から放射されているＸ線細隙ビームＱにより、照射角を一定に維持した状態で、関心領域Ｓを含む所定の広がりを走査する。かくして、Ｘ線検出器２によって、所定の照射角における画像信号（撮影データ）を取得する。このときの、Ｘ線発生器１及びＸ線検出器２（Ｘ線イメージセンサ１２ａ）の被写体Ｏに対する相対的な移動態様は、図４において矢印Ａ１、Ａ３、Ａ５で示すような直線平行移動である。

さらに、ステップＳ４で、透過画像データを生成する。具体的には、画像データ生成部９ａによって、各照射角について、画像信号（撮影データ）を時系列に従って配列することにより、各照射角についての個々の透過画像データを生成する。その際、適切な画質調整処理（グラデーション処理等）を施せば、より鮮明な透過画像を呈する透過画像データが得られる。

次に、ステップＳ５で、所定の全ての照射角について撮影ないし透過画像データの生成が終了したか否かを判定する。ここで、全ての照射角について撮影が終了していれば（Ｙｅｓ）ステップ６を実行し、終了していなければ（Ｎｏ）、照射角を所定の順序で順次変化させ、全ての照射角について撮影が終了するまでステップＳ２〜Ｓ５の各処理を繰り返す。

ステップＳ６では、全ての透過画像データに対して、被写体Ｏ中の撮影断面Ｖ（撮影対象領域）の横方向のエッジを鮮明化する（エッジ強調を行う）ためのフィルタリング処理を施す。具体的には、全ての透過画像データに対して、横方向のエッジを鮮明化するための１次元コンボリューション処理（１次元畳み込み演算処理）を施す。なお、必要がなければ、フィルタリング処理（ステップＳ６）は省略してもよい。

このコンボリューション処理は、例えば、コンボリューションベクトルが（−１，−１，５，−１，−１）であるフィルタを用いて５画素ごとにその画素値ベクトルについて積分（ベクトル・ベクトル乗算）を行い、あるいはコンボリューションベクトルが（−１，３，−１）であるフィルタを用いて３画素ごとにその画素値ベクトルについて積分を行うことにより実施することができる。なお、透過画像データに対して、撮影断面Ｖの縦方向のエッジ強調を行うための１次元コンボリューション処理を施してもよい。あるいは、透過画像データに対して、コンボリューション行列を用いて、撮影断面Ｖの全方向（縦方向及び横方向）のエッジ強調を行うための２次元コンボリューション処理を施してもよい。

続いて、ステップＳ７で、全ての透過画像データの中から、透過画像中における関心領域Ｓないしは撮影断面Ｖ（撮影対象領域）の画像（撮影対象領域）が歯列弓に対してほぼ直交する方向の透過画像データ、あるいは、最も重視すべき照射角ないしは撮影方向の透過画像データを選択する。この選択は、オペレータないしは医師の判断に基づいて行うことができる。この場合、例えば、透過画像データから生成された全ての透過画像を並べて表示し、あるいは、全ての透過画像を動画的に逐次表示した上で、オペレータないしは医師が、関心領域Ｓないしは撮影断面Ｖの画像が歯列弓に対してほぼ直交する方向であると認めた透過画像のデータを選択することになる。

しかしながら、透過画像データの選択を、オペレータないしは医師の判断に委ねず、画像処理により自動的に行ってもよい。この場合、透過画像データの選択は、例えば、透過画像中の撮影対象の画像の所定の方向（例えば、縦方向、横方向）のエッジ間距離が最も短い透過画像データを選択するなどといった手法で行うことができる。なお、方向にかかわりなく、透過画像中の撮影対象の画像の最大のエッジ間距離が最も短い透過画像データを選択するようにしてもよい。また、撮影対象の画像の面積が最も小さい透過画像データを選択するようにしてもよい。

なお、ステップＳ７における透過画像データの選択を、単純に、一連の複数の透過画像データ中の順序が真ん中のものを抽出するといった手法で行ってもよい。あるいは、単純に、被写体Ｏないしは撮影断面Ｖに対する照射角の絶対値が最も小さい（例えば０°）の撮影位置、すなわちＸ線が撮影断面に対してほぼ垂直に照射される撮影位置に対応する透過画像データを選択するようにしてもよい。このようにすれば、透過画像データの選択処理が極めて簡素なものとなる。

次に、ステップＳ８で、ステップＳ７により選択された透過画像データの重みが最も大きくなるように各透過画像データに重み付けを施すことにより各透過画像データを補正する。抽象的には、撮影順に並べられた複数ないしは多数の透過画像データの画素値に対して、例えば図１２（ａ）に示すような重み付け関数を用いて重み付けを行う。ここで、重みの値は、例えば、０以上１以下の範囲で設定される。なお、図１２（ａ）において、ＪはステップＳ７で選択された透過画像データに対する最大の重み（１．０）を示している。図１２（ａ）に示す重み付け関数を用いた場合、歯列弓に対してほぼ直交する方向の透過画像データほど、その重みが大きくなる。

図１２（ｂ）に示す重み付け関数の例では、ステップ７で選択された透過画像データを図５におけるＬ３´とすると、重みは、撮影位置Ｌ３に対応する透過画像データＬ３´については１．０（最大値）に設定され、撮影位置Ｌ２、Ｌ４に対応する透過画像データＬ２´、Ｌ４´ついては０．７に設定され、撮影位置Ｌ１、Ｌ５に対応する透過画像データＬ１´、Ｌ５´ついては０．３に設定されている。この場合、画素値を、次の計算式により計算する。

Ｖ１〜Ｖ５：撮影位置Ｌ１〜Ｌ５に対応する透過画像データの画素値
すなわちＬ１´〜Ｌ５´の画素値

なお、重みの値は０であってもよいので、例えば図１２（ｃ）中に実線Ｆ１で示すように、撮影位置Ｌ１、Ｌ５に対応する透過画像データ、すなわち両端の透過画像データＬ１´、Ｌ５´の重みを０にしてもよい。この場合、後で説明する断層画像の生成（ステップＳ９）において、重みが０である撮影位置Ｌ１、Ｌ５に対応する透過画像データＬ１´、Ｌ５´は、実質的には考慮されないことになる。なお、透過画像データが多数存在する場合は、両端付近の複数の透過画像データの重みを０にすることができるのはもちろんである。

また、図１２（ｃ）中に破線Ｆ２で示すように、両端の撮影位置Ｌ１、Ｌ５に対応する透過画像データＬ１´、Ｌ５´の重みを０にする一方、中寄りの撮影位置Ｌ２〜Ｌ４に対応する透過画像データＬ２´〜Ｌ４´の重みをすべて１．０（最大値）にしてもよい。この場合は、図１０中のステップＳ８’で示すように、撮影位置Ｌ１〜Ｌ５に対応する５つの透過画像データＬ１´〜Ｌ５´の中から、撮影位置Ｌ２〜Ｌ４に対応する透過画像データＬ２´〜Ｌ４´を抽出し、撮影位置Ｌ１、Ｌ５に対応する透過画像データＬ１´、Ｌ５´を廃棄したのと同様の結果となる。このように、透過画像データを抽出する場合、抽出する透過画像データは鮮明であれば１つであってもよいが、この場合は重ね合わせて断層画像を生成する必要はない。なお、透過画像データが多数存在する場合は、両端付近の複数の透過画像データの重みを０にすることができるのはもちろんである。

最後に、ステップＳ９で、補正された複数の透過画像データ、ないしは抽出された複数の透過画像データを合成して被写体Ｏの断層画像を生成する。具体的には、断層画像生成部９ｄにより、各照射角に対応する個々の透過画像データを、撮影断面Ｖから離れた位置の部分がぼけるように位置合わせして合成することにより、被写体Ｏの断層画像を生成する。

かくして、本発明に係る撮影装置ＤＭないしはこれを用いた歯科用クロス断層Ｘ線撮影方法によれば、各透過画像データに対して、歯列弓に対してほぼ直交する方向の透過画像データほど重みが大きくなる重み付けを行い、あるいは歯列弓に対してほぼ直交する方向の透過画像データのみを抽出するとともに、全ての透過画像データに対してコンボリューション処理を施すので、撮影しようとする被写体Ｏの撮影断面Ｖにおける撮影対象領域の輪郭が明瞭な断層画像を得ることができ、被写体Ｏの撮影断面の状態を正確に把握することができる。

前記のとおり、この実施の形態では、縦方向に長手となるＸ線細隙ビームＱを放射するＸ線発生器１と、縦方向に長手となるライン状のＸ線イメージセンサ２ａを備えたＸ線検出器２とを用い、ライン状のＸ線を横方向に移動（走査）することにより２次元の透過画像を得るようにしている。しかしながら、Ｘ線発生器１及びＸ線検出器２は、このようにライン状のＸ線を走査させるタイプのもの限定されるわけではなく、照射野が平面状であるＸ線ビームを放射するＸ線発生器１を用いるとともに、かかる平面状のＸ線ビームを検出することができる平面状の検出部を備えたＸ線検出器２（フラットパネルタイプ）を用いてもよい。

このようなＸ線検出器２としては、例えば、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサないしはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを備えたＸ線検出器、２次元配列ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサを備えたＸ線検出器、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）イメージセンサを備えたＸ線検出器、ＦＴ（Frame Transfer）イメージセンサを備えたＸ線検出器、Ｘ線固体撮像素子を備えたＸ線検出器などがあげられる。なお、ＭＯＳイメージセンサを備えたＸ線検出器を用いる場合は、透過画像データを連続的に（無段階で）取得することができる。

本発明に係る歯科用デジタルクロス断層Ｘ線撮影装置の斜視図である。 図１に示す歯科用デジタルクロス断層Ｘ線撮影装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）歯列弓に対するＸ線の照射方向及び撮影断面Ｖの関係を表した図である。 （ｂ）撮影断面ＶにおけるＸ線透過画像 Ｘ線発生器及びＸ線検出器の模式的な平面図である。 Ｘ線発生器及びＸ線検出器を旋回移動させて複数の透過画像データを取得する過程を示す図である。 Ｘ線発生器及びＸ線検出器を直線移動させて複数の透過画像データを取得する過程を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、図１に示す歯科用デジタルクロス断層Ｘ線撮影装置のクロス断層Ｘ線撮影方法を概念的に説明する模式図である。 Ｘ線細隙ビームの照射角を説明する図である。 （ａ）はクロス断層Ｘ線撮影方法の原理を説明するためのファントムの見取り図であり、（ｂ）は（ａ）に示すファントムのＡ−Ａ線断面図である。 複数の透過画像から断層画像を生成する過程を示す図である。 本発明に係るクロス断層撮影方法を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、重み付け関数の具体例を示すグラフである。

符号の説明

ＤＭ 歯科用デジタルクロス断層Ｘ線撮影装置（撮影装置）、Ｍ 金属板、Ｏ 被写体（歯列弓，ファントム）、Ｓ 関心領域、Ｖ 撮影断面、１ Ｘ線発生器、１ａ Ｘ線管、１ｂ スリット、１ｃ コリメータ、２ Ｘ線検出器、２ａ Ｘ線イメージセンサ、２ｂ カセット、２ｃ カセットホルダ、２ｄ スリット、３ 移動手段、３ａ 旋回部、３ｂ 移動台、３ｃ 旋回軸、４ 本体フレーム、５ 収容フレーム、６ 表示操作部、７ コントローラ、８ａ 断面設定部、８ｂ 照射角度制御部、８ｃ 撮影制御部、９ａ 画像データ生成部、９ｂ 画像データ選択部、９ｃ 画像データ補正部、９ｄ 断層画像生成部、１０ 被写体固定手段、１０ａ 取手部、１０ｂ 顎ホルダ、１０ｃ 側頭部ホルダ、１５ 下顎管、１６ インプラント基台。

Claims (12)

1. 歯列弓、下顎管又は顎関節の平面断層である任意の撮影対象領域に対して、照射角が互いに異なる複数の撮影位置でＸ線を照射して複数の２次元の透過画像データを生成するステップと、
   生成された複数の透過画像データの中から、歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域に対してほぼ直交する方向の透過画像データを選択するステップと、
   選択された透過画像データの重みが最も大きくなるように各透過画像データに重み付けを施すことにより、上記複数の透過画像データを補正するステップと、
   補正された上記複数の透過画像データを合成して前記歯列弓、下顎管又は顎関節撮影対象領域の断層画像を生成するステップとを含んでいる歯科用クロス断層Ｘ線撮影方法。
2. 透過画像データを生成するステップにおいて、上記各撮影位置で、縦方向に長手となる細長い照射野形状のＸ線を横方向に走査することにより２次元の透過画像データを生成するようになっている、請求項１に記載の歯科用クロス断層Ｘ線撮影方法。
3. 前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域に対してほぼ直交する方向の透過画像データを選択するステップが、前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域における透過画像の幅が最小となる画像を選択することを特徴とする、請求項１に記載の歯科用クロス断層Ｘ線撮影方法。
4. 前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域に対してほぼ直交する方向の透過画像データを選択する前に上記複数の透過画像データに対して、前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域の横方向のエッジを鮮明化するためのフィルタリング処理を施すステップをさらに含んでいる、請求項２又は３に記載の歯科用クロス断層Ｘ線撮影方法。
5. 上記フィルタリング処理がコンボリューション処理である、請求項４に記載の歯科用クロス断層Ｘ線撮影方法。
6. 平面断層である任意の撮影対象領域に対して、照射角が互いに異なる複数の撮影位置で前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域にＸ線を照射して２次元の複数の透過画像データを生成するステップと、
   生成された複数の透過画像データの中から、前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域に対してほぼ直交する方向の透過画像データを選択するステップと、
   上記複数の透過画像データの中から、選択された上記透過画像データ及びその近傍の透過画像データを抽出するステップと、
   抽出された透過元画像データを合成して前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域の断層画像を生成するステップとを含んでいる歯科用クロス断層Ｘ線撮影方法。
7. Ｘ線を発生させるＸ線発生器と、
   前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域を挟んでＸ線発生器と対向するように配置され、前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域を透過したＸ線の強度を検出して画像信号に変換するＸ線検出器と、
   Ｘ線検出器から出力された画像信号に基づいて前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域の２次元透過画像データを生成する画像データ生成手段と、
   Ｘ線発生器及びＸ線検出器を、平面断層である任意の撮影対象領域に対するＸ線の照射角が変化するように、前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域を基準にして移動させる移動手段と、
   照射角が互いに異なる複数の撮影位置で歯列弓にＸ線が放射され、各撮影位置においてそれぞれ前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域の透過画像データが生成されるよう、Ｘ線発生器とＸ線検出器と移動手段とを制御する撮影制御手段と、
   画像データ生成手段によって生成された複数の透過画像データの中から、前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域に対してほぼ直交する方向の透過画像データを選択する画像データ選択手段と、
   画像データ選択手段によって選択された透過画像データの重みが最も大きくなるように各透過画像データに重み付けを施すことにより上記複数の透過画像データを補正する画像データ補正手段と、
   画像データ補正手段によって補正された上記複数の透過画像データを合成して歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域の断層画像を生成する断層画像生成手段とを備えている歯科用クロス断層Ｘ線撮影装置。
8. Ｘ線発生器が縦方向に長手となる細長い照射野形状のＸ線を放射する一方、Ｘ線検出器が縦方向に長手となる細長い形状の検出部を有していて、
   移動手段が、Ｘ線発生器及びＸ線検出器を横方向に同期して移動させ、この移動により２次元の透過画像データが生成されるようになっている、請求項７に記載の歯科用クロス断層Ｘ線撮影装置。
9. 歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域に対してほぼ直交する方向の透過画像データを選択するステップが、前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域の透過画像の幅が最小となる画像を選択することを特徴とする、請求項８に記載の歯科用クロス断層Ｘ線撮影方法。
10. 画像データ選択手段による上記選択が行われる前に、上記複数の透過画像データに対して、前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域の横方向のエッジを鮮明化するためのフィルタリング処理を施すフィルタリング処理手段を備えている、請求項８又は９に記載の歯科用クロス断層Ｘ線撮影装置。
11. フィルタリング処理手段によるフィルタリング処理がコンボリューション処理である、請求項１０に記載の歯科用クロス断層Ｘ線撮影装置。
12. Ｘ線を発生させるＸ線発生器と、
    前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域を挟んでＸ線発生器と対向するように配置され、前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域を透過したＸ線の強度を検出して画像信号に変換するＸ線検出器と、
    Ｘ線検出器から出力された画像信号に基づいて前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域の２次元透過画像データを生成する画像データ生成手段と、
    Ｘ線発生器及びＸ線検出器を、前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域に対するＸ線の照射角が変化するように、前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域を基準にして移動させる移動手段と、
    照射角が互いに異なる複数の撮影位置で前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域にＸ線が放射され、各撮影位置においてそれぞれ前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域の透過画像データが生成されるよう、Ｘ線発生器とＸ線検出器と移動手段とを制御する撮影制御手段と、
    画像データ生成手段によって生成された複数の透過画像データの中から、前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域に対してほぼ直交する方向の透過画像データを選択する画像データ選択手段と、
    上記複数の透過画像データの中から、画像データ選択手段によって選択された透過画像データ及びその近傍の透過画像データを抽出する画像データ抽出手段と、
    画像データ抽出手段によって抽出された複数の透過画像データを合成して前記歯列弓、下顎管又は顎関節の撮影対象領域の断層画像を生成する断層画像生成手段とを備えている歯科用クロス断層Ｘ線撮影装置。

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