JP2014226439A

JP2014226439A - Ｘ線撮影装置

Info

Publication number: JP2014226439A
Application number: JP2013110215A
Authority: JP
Inventors: 聖正岡; Kiyoshi Masaoka
Original assignee: Asahi Roentgen Industries Co Ltd
Current assignee: Asahi Roentgen Industries Co Ltd
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2014-12-08
Anticipated expiration: 2033-05-24
Also published as: JP6164521B2

Abstract

【課題】シフト加算法を用いて歪みやぼけが少ないトモシンセシス断層画像を再構成することができるＸ線撮影装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るＸ線撮影装置は、旋回手段と、旋回手段がＸ線照射部及びＸ線検出部を被検者の周りを移動させることに伴ってＸ線検出部が出力する信号をフレームデータとして順次記憶し、標準座標群を予め記憶する記憶手段と、シフト加算法を用いてフレームデータからトモシンセシス断層画像を再構成する画像処理手段と、を備える。画像処理手段は、標準座標群を補正する補正処理と、補正処理によって得られた座標群の隣り合う２点間を結ぶ各線分と、各フレームにおけるＸ線照射部及びＸ線検出部を結ぶ線分との交点からなる座標群を修正座標群とし、シフト加算法を用いてフレームデータから修正座標群を含む断層面に基づいてトモシンセシス断層画像を再構成する再構成処理とを行う。
【選択図】図６

Description

本発明は、１回の断層撮影で任意裁断高さの断層像を再構成するトモシンセシス（tomosynthesis）を行うＸ線撮影装置に関し、特にシフト加算法を用いてトモシンセシス断層画像を再構成するＸ線撮影装置に関する。

従来、歯科用のパノラマＸ線撮影装置においては、複数の断層面が検出器の検出面に平行であると仮定し、パノラマ画像を作成していた。このため、基準断層面に被検者の歯列が位置している場合は、前歯の中心については歪みのない画像を作成することができたが、基準断層面から被検者の歯列が外れた場合は必ず画像に歪みが生じていた。また、被検者の歯列が基準断層面に沿って位置していないと、画像に横方向のぼけも生じていた。

そこで、近年、基準断層面から被検者の歯列が外れた場合でもぼけの少ない画像を得ることができる歯科用のパノラマＸ線撮影装置として、１回の断層撮影で任意裁断高さの断層像を再構成するトモシンセシスを行う歯科用のパノラマＸ線撮影装置が提案されている。

トモシンセシス断層画像を再構成する際に用いる手法の一つにシフト加算法がある。シフト加算法は、金属アーチファクトの発生を抑えることができるので、インプラント体への骨の付き具合の診断及びインレーやクラウン周辺のカリエスの診断が容易であるという利点を有している。また、シフト加算法は、再構成計算が速く、撮影後、速やかに画像を表示して、診断することができるという利点も有している。さらに、シフト加算法は、ノイズが少ないので、少ない線量の撮影でも診断することができるという利点も有している。

特開２００７−１３６１６３号公報（段落０１３６乃至段落０１４２）

シフト加算法を用いてトモシンセシス断層画像を再構成する場合、基準断層面に被検者の歯列が位置していると仮定して再構成処理が行われている。しかしながら、実際には被検者個々によって歯列の形状が異なるため基準断層面から被検者の歯列が外れていることが殆どである。その結果、シフト加算法を用いてトモシンセシス断層画像を再構成することで従来よりもぼけの少ない画像を得ることはできるものの、依然として歪みやぼけが生じてしまっていた。

特許文献１では、複数の基準断層面から被検者の歯列に適した基準断層面を選択することで歪みやぼけの低減を図っているが、調整パターンはあくまで基準断層面の個数分だけしかなく、本当の意味で被検者個々に適した基準断層面に調整されているわけではない。したがって、特許文献１では、歪みやぼけの低減効果は小さかった。

本発明は、上記の状況に鑑み、シフト加算法を用いて歪みやぼけが少ないトモシンセシス断層画像を再構成することができるＸ線撮影装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明に係るＸ線撮影装置は、被検者にＸ線を照射するＸ線照射部と、入射するＸ線に応じたデジタル量の電気信号を一定のフレームレートで出力するＸ線検出部と、前記Ｘ線照射部と前記Ｘ線検出部の対を、前記被検者を挟んで互いに対向させた状態で前記被検者の周りを移動させる旋回手段と、前記旋回手段が前記Ｘ線照射部及び前記Ｘ線検出部を前記被検者の周りを移動させることに伴って前記Ｘ線検出部が出力する信号をフレームデータとして順次記憶する第１記憶手段と、標準座標群を予め記憶する第２記憶手段と、シフト加算法を用いて前記フレームデータからトモシンセシス断層画像を再構成する画像処理手段と、を備え、前記画像処理手段は、前記標準座標群を補正する補正処理と、前記補正処理によって得られた座標群の隣り合う２点間を結ぶ各線分と、所定のフレーム数おきの前記Ｘ線照射部及び前記Ｘ線検出部を結ぶ線分との交点からなる座標群を修正座標群とし、シフト加算法を用いて前記フレームデータから前記修正座標群を含む断層面に基づいて前記トモシンセシス断層画像を再構成する再構成処理とを行う構成としている。なお、前記第１記憶手段及び前記第２記憶手段は、それぞれ別個のメモリであってもよく、同一のメモリであってもよい。

上記構成のＸ線撮影装置は、操作者による操作を受け付ける操作手段を備え、前記補正処理は、前記被検者の複数の部位に対応する前記標準座標群の複数点の移動量を前記操作手段の出力に基づいて決定し、前記被検者の複数の部位に対応する前記標準座標群の複数点の移動量に応じて、前記標準座標群の残りの点を移動させる処理であることが望ましい。

本発明によると、シフト加算法を用いて、フレームデータから、実際の撮影対象とのずれが少ない修正座標群を含む断層面に基づいて、トモシンセシス断層画像を再構成する。したがって、歪みやぼけが少ないトモシンセシス断層画像を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る歯科用Ｘ線撮影装置の基本構成を説明するブロック図である。パノラマ撮影の軌道図を示す図である。立位タイプのＸ線撮影装置本体の外観例を示す図である。本発明の一実施形態に係る歯科用Ｘ線撮影装置の画像処理手段を説明するための機能ブロック図である。５層の断層面を示す図である。本発明の一実施形態に係る画像処理動作を示すフローチャートである。パノラマ画像の部分表示例を示す図である。パノラマ画像の他の部分表示例を示す図である。歯列座標群を示す図である。歯列座標群を示す図である。歯列座標群を示す図である。歯列座標群を示す図である。歯列座標群を示す図である。歯列座標群を示す図である。歯列座標群を示す図である。歯列座標群を示す図である。歯列座標群を示す図である。軌道フレームと歯列座標群との関係を示す図である。

本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る歯科用Ｘ線撮影装置の基本構成を説明するブロック図である。本実施形態に係る歯科用Ｘ線撮影装置は、歯科用パノラマＸ線撮影や頭頸部Ｘ線ＣＴ撮影を行うことができる。本実施形態に係る歯科用Ｘ線撮影装置は、Ｘ線撮影装置本体１と、Ｘ線画像表示装置２を備え、通信ケーブル等によってデータを送受信する構成になっている。

Ｘ線撮影装置本体１は、被検者（患者）にＸ線を照射するＸ線照射部１１０と、被検者Ｏを透過したＸ線を検出するＸ線検出部１２０と、Ｘ線照射部１１０及びＸ線検出部１２０を対向して有する旋回アーム３とを備える。

パノラマ撮影においては、Ｘ線照射部１１０及びＸ線検出部１２０が歯列弓の形状に沿った所定の軌跡を描くように、旋回アーム３を水平移動及び水平旋回させながら断層撮影を行う。

Ｘ線撮影装置本体１は、被検者Ｏの顎顔面を保持する被検者保持手段（頭部固定部）４と、旋回アーム３を駆動する駆動ユニット部１６０と、撮影装置本体制御部１７０とをさらに備えている。撮影装置本体制御部１７０には操作パネル７１ａが付加されている。

Ｘ線照射部１１０は、Ｘ線を照射するＸ線管等からなるＸ線発生器１１２と、Ｘ線ビームの広がりを規制するスリット等からなるコリメータ１１１とを備えている。コリメータ１１１は、例えば、形状を異ならせた複数のスリットを形成したマスクで構成されており、スリットのいずれかを選択し、選択したスリットによってＸ線発生器１１２から照射されたＸ線ビームの広がりを制限する仕組みになっている。例えば、パノラマ撮影では、パノラマ用スリットが選択され、その選択されたパノラマ用スリットの形状に対応したＸ線細隙ビームが、Ｘ線検出部１２０のＸ線検出器１２１に向かって照射される。

Ｘ線検出部１２０は、２次元的に広がったＣＣＤセンサやＸ線間接変換方式（ＦＰＤ：フラットパネルディテクタ）センサ等からなるＸ線検出器１２１を設けたカセット１２２を備えている。カセット１２２はＸ線検出部１２０に対して着脱可能であるが、Ｘ線検出器１２１は、カセット１２２を介さずにＸ線検出部１２０に固定的に設けてもよい。なお、本実施形態に係る歯科用Ｘ線撮影装置はトモシンセシス法を採用しているため、Ｘ線検出器１２１は、その横（幅）方向にも複数のＸ線検出素子を有する。Ｘ線検出器１２１は、例えば、３００ｆｐｓのフレームレート（１フレームは、例えば、６４×１５００画素）で入射Ｘ線を、当該Ｘ線の量に応じたデジタル電気量の画像データとして収集することができる。以下、この収集データを「フレームデータ」という。

駆動ユニット部１６０は、パノラマ撮影時に旋回軸３ｃを歯列弓に沿って移動させたりする旋回軸位置設定手段１６１と、旋回アーム３を回転させる旋回軸回転手段１６２とを備えている。旋回軸位置設定手段１６１は、旋回軸３ｃをＸＹ方向（水平方向）に移動させるＸＹテーブルと、Ｘ軸モータ及びＹ軸モータとを備えている。旋回軸回転手段１６２は、旋回軸位置設定手段１６１のＸＹテーブルに設けられた旋回用モータを備えている。旋回用モータには、中空式で減速機を使用せずに負荷をモータに直結して駆動するダイレクトドライブ方式で高精度の位置決め機能を有するモータを用いている。旋回軸３ｃは、撮影開始時に被検者Ｏの正中線に一致するように設定される。

Ｘ線撮影装置本体１は、旋回アーム３を水平方向に直進移動させるための旋回アーム位置設定手段３１をさらに備えている。旋回アーム位置設定手段３１は、旋回可能な旋回テーブルと、旋回テーブルの上を直動可能なスライドテーブルとを備えている。

パノラマ撮影時には、Ｘ線照射部１１０及びＸ線検出部１２０の対は、被検者Ｏの口腔部を挟んで互いに対峙するように位置し、その対毎、一体に口腔部の周りを回転するように駆動される。ただし、この回転は単純な円を画く回転ではない。つまり、Ｘ線発生器１１２及びＸ線検出器１２１の対は、その対の回転中心ＲＣが図２に示す如くＹ軸に沿って移動するように回転駆動される。Ｙ軸は略馬蹄形の標準歯列ＳＳの対称軸である。図２では、旋回アーム３の軌跡を、紙面左半分において所定のフレーム数おき（例えば３０フレームおき）に１本図示しており、紙面右半分において図示を省略している。また、１本の軌跡のみＸ線照射部１１０及びＸ線検出部１２０を図示し、他の軌跡では図示を省略している。

撮影装置本体制御部１７０は、駆動ユニット部１６０を制御する制御プログラムを含んだ各種制御プログラムを実行する制御装置（例えばＣＰＵ）１７１と、Ｘ線照射部１１０を制御するＸ線発生部制御手段１７２と、Ｘ線検出部１２０を制御するＸ線検出部制御手段１７３とを備えている。操作パネル７１ａは、小型液晶パネルや複数の操作釦で構成されている。操作釦のほか、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力手段を用いることもできる。また、操作パネル７１ａが液晶モニタ等のディスプレイからなる表示手段を備えるようにしてもよい。

例えば、操作パネル７１ａに設けた表示手段に、Ｘ線撮影装置本体１の操作に必要な文字や画像等の情報を表示するように構成してもよい。また、Ｘ線パノラマ画像やＸ線ＣＴ画像を表示するＸ線画像表示装置２と接続して、Ｘ線画像表示装置２の表示手段２６に表示される表示内容が操作パネル７１ａに設けた表示手段にも表示されるようにしてもよく、表示手段２６に表示される文字や画像の上でマウス等によるポインタ操作などを通してＸ線撮影装置本体１に各種の指令ができるようにしてもよい。

Ｘ線撮影装置本体１は、操作パネル７１ａ、あるいはＸ線画像表示装置２からの指令に従って、歯列弓のパノラマ撮影などを実行する。また、各種指令や座標データ等をＸ線画像表示装置２から受け取る一方、撮影した画像データをＸ線画像表示装置２に送る。また、被撮影領域（撮影対象領域）ｒｒの底辺は、Ｘ線照射部１１０から照射されるコーンビームの下縁の線が基準となる。

Ｘ線撮影装置本体１と接続されるＸ線画像表示装置２は、表示装置本体２０を備えている。表示装置本体２０には、例えば、液晶モニタ等のディスプレイ装置からなる表示手段２６や、キーボード、マウス等で構成された操作手段２５が付加されている。表示手段２６にＸ線画像が表示される。また、表示手段２６に表示された文字や画像の上でのマウスでのポインタ操作等を通じて各種指令を与えることができる。表示手段２６はタッチパネルで構成することもできるので、この場合、表示手段２６は操作手段２５を兼ねる。

画像表示装置本体２０は、各種プログラムを実行する制御装置（例えばＣＰＵ）２１と、ハードディスク等で構成され各種撮影データや画像等を記憶する記憶部２２と、画像再構成を行う画像生成手段２３とを備えている。制御装置２１、記憶部２２、及び画像生成手段２３は画像処理手段を構成している。記憶部２２には、後述する歯列座標等も記憶される。制御装置２１は、記憶部２２に格納されたプログラムにより、各種動作を制御し、プログラムに従って画像生成手段２３の機能を果たすように動作する。つまり、制御装置２１は画像生成手段２３を兼ねる。

記憶部２２は、フレームデータやトモシンセシス断層画像などを記憶することができる。

図３は立位タイプのＸ線撮影装置本体１の外観例を示す図である。なお、ここでは立位タイプについて説明するが、当然の事ながら座位タイプのＸ線撮影装置本体を備える歯科用Ｘ線撮影装置にも本発明を適用することができる。図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は側面図である。

Ｘ線撮影装置本体１は、床面に載置されるベース５と、ベース５から鉛直方向に立設された下部ポール６と、鉛直方向にスライド可能に下部ポール６に接続される上部ポール７と、上部ポール７の上端部に固定されている固定アーム８と、回転可能に固定アーム８に接続される旋回アーム３と、上部ポール７の中央部に固定されており被写体（例えば歯など）を含む人体の頭部を保持する頭部保持部９とを備えている。旋回アーム３はＸ線照射部１１０及びＸ線検出部１２０を有しており、頭部保持部９は被検者保持手段（頭部固定部）４を有している。実施形態では、固定アーム８が上部ポール７に固定されているが、例えば、Ｘ線撮影装置本体１を設置する部屋の壁や天井に固定アーム８が直接あるいは部屋の壁や天井との距離を調整することができる調整機構を介して取り付けられる態様であってもよい。

図４に、本実施形態に係るＸ線撮影装置の制御及び処理のためのブロック図を示す。同図に示す如く、Ｘ線撮影装置本体１からのデータは通信ラインを介してＸ線画像表示装置２に与えられる。

Ｘ線画像表示装置２は、例えば、大量の画像データを扱うため、大容量の画像データを格納可能な、例えば、パーソナルコンピュータやワークステーションで構成される。つまり、Ｘ線画像表示装置本体２０は、その主要な構成要素して、制御装置２１と、記憶部２２と、画像生成手段２３と、インターフェース２４及び２７とを備えており、それらが内部バス２８を介して相互に通信可能に接続されている。制御装置２１は、ＣＰＵ２１ａと、ＯＳ等の制御プログラムが格納されたＲＯＭ２１ｂとを備えている。記憶部２２は、バッファメモリ２２ａと、画像メモリ２２ｂと、フレームメモリ２２ｃとを備えている。制御装置２１には、インターフェース２４を介して操作手段２５及び表示手段２６が接続されている。

インターフェース２７は、Ｘ線撮影装置本体１に接続されており、制御装置２１とＸ線照射部１１０、Ｘ線検出部１２０との間で交わされる制御情報や収集データの通信を媒介する。また、これにより、制御装置２１はＸ線撮影装置本体１で撮影したパノラマ画像を例えばＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）規格により外部のサーバに送出できるようになっている。

バッファメモリ２２ａは、インターフェース２７を介して受信した、Ｘ線検出部１２０からのデジタル電気量のフレームデータを一時的に記憶する。

また、画像生成手段２３は、制御装置２１の制御下に置かれ、装置側が提供する標準歯列ＳＳを用いたパノラマ画像の作成を行うための処理及びそのパノラマ画像を利用するための処理を操作者との間でインターラクティブに実行する機能を有する。この機能を実現するためのプログラムは、ＲＯＭ２１ｂに予め格納されている。なお、このプログラムは予めＲＯＭ２１ｂに格納しておいてもよいが、場合によっては、外部システムから通信回線や持ち運び可能なメモリを介して、ＲＯＭ２１ｂや図示しない他の不揮発性記録媒体にインストールするようにしてもよい。

上述した標準歯列ＳＳは、本実施形態では、装置側で予め用意されているものである。なお、標準歯列ＳＳは、特許文献１と同様に、複数の断層面から選択するようにしてもよい。

画像生成手段２３により処理される又は処理途中のフレームデータ及び画像データは画像メモリ２２ｂに読出し書込み可能に格納される。画像メモリ２２ｂには、例えばハードディスクなどの大容量の記録媒体（不揮発性且つ読出し書込み可能）が使用される。また、フレームメモリ２２ｃは、再構成されたパノラマ画像データ、後処理されるパノラマ画像データなどを表示するために使用される。フレームメモリ２２ｃに記憶される画像データは、インターフェース２４を介して表示手段２６に与えられ、表示手段２６の画面に表示される。

制御装置２１のＣＰＵ２１ａは、ＲＯＭ２１ｂに予め格納されている制御及び処理の全体を担うプログラムに従って、装置の構成要素の全体の動作を制御する。かかるプログラムは、操作者からそれぞれに制御項目についてインターラクティブに操作情報を受け付けるように設定されている。このため、ＣＰＵ２１ａは、後述するように、フレームデータの収集（スキャン）などを実行可能に構成されている。

被検者Ｏが立位の姿勢で頭部保持部９に顎を置くことにより、被検者Ｏの頭部（顎部）の位置が旋回アーム３の回転空間のほぼ中央部で固定される。この状態で、旋回アーム３が被検者Ｏの頭部の周りをＸＹ面に沿って回転する。

旋回アーム３が回転している間に、Ｘ線照射部１１０から所定周期でパルス状のＸ線が曝射される。このＸ線は、撮影位置に位置する被検者Ｏの顎部（歯列部分）を透過してＸ線検出部１２０に入射する。Ｘ線検出部１２０は、前述したように、非常に高速のフレームレート（例えば、３００ｆｐｓ）で入射Ｘ線を検出し、対応するデジタル電気量の２次元のデジタルデータ（例えば６４×１５００画素）をフレーム単位で順次出力する。このフレームデータは、前述したように、通信ラインを介して、Ｘ線画像表示装置２のインターフェース２７を介してバッファメモリ２２ａに一時的に保管される。この一時保管されたフレームデータは、その後、画像メモリ２２ｂに転送されて保管される。

本実施形態では、パノラマ画像を得るためにトモシンセシス法を用いている。トモシンセシス法では、Ｘ線照射部１１０から被検者Ｏに対して複数の異なる角度でＸ線を曝射し、被検者Ｏを透過したＸ線をＸ線検出部１２０により検出し、複数の撮影画像（フレームデータ）が撮影され、画像メモリ２２ｂに保管される。画像生成手段２３は、画像メモリ２２ｂに保管された複数の撮影画像（フレームデータ）から任意の断層面に基づいてトモシンセシス断層画像を再構成する。トモシンセシス断層画像はパノラマ画像として記憶部２２に記憶されたり、表示手段２６に表示されたりする。本実施形態では、任意の断層面を設定するために必要な断面として、標準歯列ＳＳを含む断面と、標準歯列ＳＳを含む断面に対してＹ軸の正方向（内側方向）に１ｍｍピッチで設定される１５個の断面と、標準歯列ＳＳを含む断面に対してＹ軸の負方向（外側方向）に１ｍｍピッチで設定される１５個の断面との合計３１個の断面を設定している。図５では、３１個の断面のうち５個の断面を図示している。実線は標準歯列ＳＳを含む断面を示しており、４本の点線は、標準歯列ＳＳを含む断面に対して１ｍｍ内側に設定される断面と、標準歯列ＳＳを含む断面に対して２ｍｍ内側に設定される断面と、標準歯列ＳＳを含む断面に対して１ｍｍ外側に設定される断面と、標準歯列ＳＳを含む断面に対して２ｍｍ外側に設定される断面とを示している。

また、本実施形態では、シフト加算法を用いてフレームデータからトモシンセシス断層画像を再構成している。シフト加算法は、スキャンによって一定レートで収集されるフレームデータ（画素データ）のうち、ＸＹ面に投影される軌跡の各位置について定まる複数のフレームデータを、例えば、その位置に応じた量だけ互いにシフトさせて相互加算する処理である。

画像メモリ２２ｂに保存されたパノラマ画像は、表示手段２６に様々な態様で表示される。なお、表示態様は例えば操作手段２５から与えられるユーザの指示に基づいて設定される。

次に、図６のフローチャートを参照して、制御装置２１及び画像生成手段２３により実行される処理を説明する。

まず、制御装置２１は、被検者Ｏの位置決めなど撮影の準備が済むと、操作手段２５を介して与えられる操作者の指示に応答し、データ収集のためのスキャンを指令する（ステップＳ１）。これにより、旋回アーム３及びＸ線照射部１１０が予め設定されている制御シーケンスに沿って駆動するように指令される。このため、Ｘ線照射部１１０及びＸ線検出部１２０の対を被検者Ｏの顎部の周囲に回転させながら、その回転動作の間に、Ｘ線照射部１１０からパルス状又は連続波のＸ線を所定周期で又は連続的に曝射させる。Ｘ線検出部１１０から曝射されたＸ線は被検者Ｏを透過してＸ線検出部１２０により検出される。したがって、前述したように、Ｘ線検出器１２１から例えば３００ｆｐｓのレートでＸ線透過量を反映したデジタル電気量のフレームデータ（画素データ）が出力される。このフレームデータは画像メモリ２２ｂに保管される。

このスキャンの指令が済むと、処理の指示は画像生成手段２３に渡される。画像生成手段２３は、シフト加算法を用いて、画像メモリ２２ｂに保管されたフレームデータから３０層のトモシンセシス断層画像を再構成する（ステップＳ２）。ステップＳ２の処理で得られた３０層のトモシンセシス断層画像は、３０層のパノラマ画像として画像メモリ２２ｂに保管される。具体的には、画像生成手段２３は、以下のようにして３０層のトモシンセシス断層画像を再構成する。画像生成手段２３は、標準歯列ＳＳを含む断層面（標準歯列ＳＳを含む断面と、標準歯列ＳＳを含む断面より内側で且つ標準歯列ＳＳを含む断面に対して１ｍｍ内側に設定される断面より外側の領域とからなる断層面）に基づいてトモシンセシス断層画像を再構成する。また、画像生成手段２３は、内側Ｐ番目の断層面（標準歯列ＳＳを含む断面に対してＰｍｍ内側に設定される断面と、標準歯列ＳＳを含む断面に対してＰｍｍ内側に設定される断面より内側で且つ標準歯列ＳＳを含む断面に対して（Ｐ＋１）ｍｍ内側に設定される断面より外側の領域とからなる断層面）に基づいて、トモシンセシス断層画像を再構成する。ただし、Ｐは１以上１４以下の自然数である。また、外側１番目の断層面（標準歯列ＳＳを含む断面より外側で且つ標準歯列ＳＳを含む断面に対して１ｍｍ外側に設定される断面より内側の領域と、標準歯列ＳＳを含む断面に対して１ｍｍ外側に設定される断面とからなる断層面）に基づいて、トモシンセシス断層画像を再構成する。また、画像生成手段２３は、外側Ｑ番目の断層面（標準歯列ＳＳを含む断面に対して（Ｑ−１）ｍｍ外側に設定される断面より外側で且つ標準歯列ＳＳを含む断面に対してＱｍｍ外側に設定される断面より内側の領域と、標準歯列ＳＳを含む断面に対してＱｍｍ外側に設定される断面とからなる断層面）に基づいて、トモシンセシス断層画像を再構成する。ただし、Ｑは２以上１５以下の自然数である。

画像生成手段２３は次いで、パノラマ画像の一部を表示手段２６の表示画面２６ａに表示させる（ステップＳ３）。

図７はパノラマ画像の部分表示例を示す図である。紙面上部はステップＳ３における初期表示画面を示している。初期表示画面では、標準歯列ＳＳを含む断層面に基づいて再構成されたパノラマ画像の右臼歯部、前歯部、左臼歯部が表示されており、画面中の「０」は標準歯列ＳＳを含む断層面に基づいて再構成されたパノラマ画像の一部であることを意味している。紙面下部は、初期表示画面が表示されている状態で操作手段２５によって右臼歯部の画像下部に位置する「＋」キーが１回操作された場合に初期表示画面から切り替わる表示画面である。画面中の「１」は標準歯列ＳＳを含む断層面の一つ内側の断層面に基づいて再構成されたパノラマ画像の一部であることを意味している。右臼歯部、前歯部、左臼歯部それぞれにおいて最もぼけの少ない画像を選び終わった時点で、操作者は操作手段２５を用いて画面右下隅部に位置する「決定」キーを操作するとよい。

図８はパノラマ画像の他の部分表示例を示す図である。図８の表示例は、右臼歯部、前歯部、左臼歯部それぞれにおいて、仮選択されている画像（図８中の太枠で囲まれている画像）だけでなく、その一つ外側の画像と一つ内側の画像も表示している点で図７の表示例と異なる。これにより、最もぼけの少ない画像の選択が容易になる。

図７又は図８の「決定」キーが操作されると、ステップＳ４に移行する。

右臼歯部、前歯部、左臼歯部のいずれにおいても、標準歯列ＳＳを含む断層面に基づいて再構成されたパノラマ画像の一部が選ばれた場合、画像生成手段２３は、歯列座標群を修正しないと判断し（ステップＳ４のＮＯ）、ステップＳ１６に移行し、標準歯列ＳＳを含む断層面に基づいて再構成されたパノラマ画像を表示して処理を終了する。

一方、右臼歯部、前歯部、左臼歯部の少なくとも一つにおいて、標準歯列ＳＳを含む断層面以外の断層面に基づいて再構成されたパノラマ画像の一部が選ばれた場合、画像生成手段２３は、歯列座標群を修正すると判断し（ステップＳ４のＹＥＳ）、ステップＳ５に移行する。

ステップＳ５において、画像生成手段２３は、標準歯列ＳＳの歯列座標群を補正する。ここでは、補正の具体例として、３種類の補正について図９〜図１７を参照して説明する。本実施形態では、標準歯列ＳＳの歯列座標群は、Ｍ（Ｍは歯列の形状を滑らかに表現できる程度に十分大きい自然数）個の歯列座標によって構成されており、Ｘの値が０である歯列座標を前歯部に対応する歯列座標とし、Ｘの値が最も小さい歯列座標を右臼歯部に対応する歯列座標とし、Ｘの値が最も大きい歯列座標を左臼歯部に対応する歯列座標とする。なお、例えばＸの値が０に最も近い歯列座標あるいはＸの値が０に２番目に近い歯列座標を前歯部に対応する歯列座標にしてもよい。また、例えばＸの値が２番目に小さい歯列座標あるいはＸの値が３番目に小さい歯列座標を右臼歯部に対応する歯列座標としてもよい。また、例えばＸの値が２番目に大きい歯列座標あるいはＸの値が３番目に大きい歯列座標を右臼歯部に対応する歯列座標としてもよい。

いずれの補正例においても、画像生成手段２３は、前歯部のパノラマ画像選択結果に従って前歯部に対応する歯列座標のＹ軸方向移動量ΔＹ_Fを決定し、右臼歯部のパノラマ画像選択結果に従って右臼歯部に対応する歯列座標のＸ軸方向移動量ΔＸ_R及びＹ軸方向移動量ΔＹ_Rを決定し、左臼歯部のパノラマ画像選択結果に従って左臼歯部に対応する歯列座標のＸ軸方向移動量ΔＸ_L及びＹ軸方向移動量ΔＹ_Lを決定する。

＜第１の補正例＞
図９において黒菱形で示す標準歯列ＳＳの歯列座標群の全ての歯列座標を、Ｙ軸方向にΔＹ_F平行移動させる。図９において黒三角で示す歯列座標群は、ΔＹ_Fが負である場合の平行移動後の歯列座標群であり、図９において黒四角で示す歯列座標群は、ΔＹ_Fが正である場合の平行移動後の歯列座標群である。

平行移動後の歯列座標群の右臼歯部に対応する歯列座標をＸ軸方向にΔＸ_R及びＹ軸方向にΔＹ_R移動させる。この移動は平行移動後の歯列座標群の前歯部に対応する歯列座標を中心とした回転移動である。そして、平行移動後の歯列座標群の右半分に属する全ての歯列座標（ただし右臼歯部に対応する歯列座標を除く）を、右臼歯部に対応する歯列座標と同じ回転移動量で回転移動させる。同様に、平行移動後の歯列座標群の左臼歯部に対応する歯列座標をＸ軸方向にΔＸ_L及びＹ軸方向にΔＹ_L移動させる。この移動は平行移動後の歯列座標群の前歯部に対応する歯列座標を中心とした回転移動である。そして、平行移動後の歯列座標群の左半分に属する全ての歯列座標（ただし左臼歯部に対応する歯列座標を除く）を、左臼歯部に対応する歯列座標と同じ回転移動量で回転移動させる。

図１０において黒菱形で示す歯列座標群は、ΔＹ_Fが正である場合の平行移動後の歯列座標群である。図１０において黒四角で示す歯列座標群は、ΔＸ_Rが負、ΔＹ_Rが負、ΔＸ_Lが正、ΔＹ_Lが負である場合の回転移動後の歯列座標群である。図１０において黒三角で示す歯列座標群は、ΔＸ_Rが正、ΔＹ_Rが正、ΔＸ_Lが負、ΔＹ_Lが正である場合の回転移動後の歯列座標群である。

上述した平行移動及び回転移動により補正が完了する。図１１において黒菱形で示す歯列座標群は、標準歯列ＳＳの歯列座標群である。図１１において黒四角で示す歯列座標群は、ΔＹ_Fが負、ΔＸ_Rが負、ΔＹ_Rが負、ΔＸ_Lが負、ΔＹ_Lが正である場合の補正完了後の歯列座標群である。

＜第２の補正例＞
図１２において黒菱形で示す標準歯列ＳＳの歯列座標群の前歯部に対応する歯列座標をＹ軸方向にΔＹ_F移動させ、図１２において黒菱形で示す標準歯列ＳＳの歯列座標群の右臼歯部に対応する歯列座標及び右臼歯部に対応する歯列座標を固定しておく。そして、図１２において黒菱形で示す歯列座標群の右半分に属する全ての歯列座標（ただし右臼歯部に対応する歯列座標を除く）を、Ｙ軸方向にΔＹ_F×Ｙ２／Ｙ１移動させる。ここで、Ｙ１は右臼歯部に対応する歯列座標と前歯部に対応する歯列座標とのＹ方向距離であり、Ｙ２は右臼歯部に対応する歯列座標と移動対象である歯列座標とのＹ方向距離である。同様に、図１２において黒菱形で示す歯列座標群の左半分に属する全ての歯列座標（ただし左臼歯部に対応する歯列座標を除く）を、Ｙ軸方向にΔＹ_F×Ｙ３／Ｙ４移動させる。ここで、Ｙ３は左臼歯部に対応する歯列座標と前歯部に対応する歯列座標とのＹ方向距離であり、Ｙ４は左臼歯部に対応する歯列座標と移動対象である歯列座標とのＹ方向距離である。図１２において黒三角で示す歯列座標群は、ΔＹ_Fが負である場合のＹ方向移動（Ｙ方向引伸ばし）後の歯列座標群であり、図１２において黒四角で示す歯列座標群は、ΔＹ_Fが正である場合のＹ方向移動（Ｙ方向圧縮）後の歯列座標群である。

Ｙ方向移動後の歯列座標群の右臼歯部に対応する歯列座標をＸ軸方向にΔＸ_R及びＹ軸方向にΔＹ_R移動させる。この移動はＹ方向移動後の歯列座標群の前歯部に対応する歯列座標を中心とした回転移動である。そして、Ｙ方向移動後の歯列座標群の右半分に属する全ての歯列座標（ただし右臼歯部に対応する歯列座標を除く）を、右臼歯部に対応する歯列座標と同じ回転移動量で回転移動させる。同様に、Ｙ方向移動後の歯列座標群の左臼歯部に対応する歯列座標をＸ軸方向にΔＸ_L及びＹ軸方向にΔＹ_L移動させる。この移動はＹ方向移動後の歯列座標群の前歯部に対応する歯列座標を中心とした回転移動である。そして、Ｙ方向移動後の歯列座標群の左半分に属する全ての歯列座標（ただし左臼歯部に対応する歯列座標を除く）を、左臼歯部に対応する歯列座標と同じ回転移動量で回転移動させる。

図１３において黒菱形で示す歯列座標群は、ΔＹ_Fが正である場合のＹ方向移動後の歯列座標群である。図１３において黒四角で示す歯列座標群は、ΔＸ_Rが負、ΔＹ_Rが負、ΔＸ_Lが正、ΔＹ_Lが負である場合の回転移動後の歯列座標群である。図１３において黒三角で示す歯列座標群は、ΔＸ_Rが正、ΔＹ_Rが正、ΔＸ_Lが負、ΔＹ_Lが正である場合の回転移動後の歯列座標群である。

上述したＹ方向移動及び回転移動により補正が完了する。図１４において黒菱形で示す歯列座標群は、標準歯列ＳＳの歯列座標群である。図１４において黒四角で示す歯列座標群は、ΔＹ_Fが負、ΔＸ_Rが負、ΔＹ_Rが負、ΔＸ_Lが負、ΔＹ_Lが正である場合の補正完了後の歯列座標群である。

＜第３の補正例＞
図１５〜図１７において、黒菱形で示す標準歯列ＳＳの歯列座標群の前歯部に対応する歯列座標をＹ軸方向にΔＹ_F移動させ、黒菱形で示す標準歯列ＳＳの歯列座標群の右臼歯部に対応する歯列座標をＸ軸方向にΔＸ_R及びＹ軸方向にΔＹ_R移動させ、黒菱形で示す標準歯列ＳＳの歯列座標群の左臼歯部に対応する歯列座標をＸ軸方向にΔＸ_L及びＹ軸方向にΔＹ_L移動させる。

そして、図１５〜図１７において、黒菱形で示す歯列座標群の右半分に属する全ての歯列座標（ただし右臼歯部に対応する歯列座標を除く）を、Ｘ軸方向にΔＸ_R×Ｘ１２／（Ｘ１１＋Ｘ１２）移動させ、Ｙ軸方向に（ΔＹ_R×Ｙ１２＋ΔＹ_F×Ｙ１１）／（Ｙ１１＋Ｙ１２）移動させる。ここで、Ｘ１１は右臼歯部に対応する歯列座標と移動対象である歯列座標とのＸ方向距離であり、Ｘ１２は前歯部に対応する歯列座標と移動対象である歯列座標とのＸ方向距離であり、Ｙ１１は右臼歯部に対応する歯列座標と移動対象である歯列座標とのＹ方向距離であり、Ｙ１２は前歯部に対応する歯列座標と移動対象である歯列座標とのＹ方向距離である。同様に、図１５〜図１７において、黒菱形で示す歯列座標群の左半分に属する全ての歯列座標（ただし左臼歯部に対応する歯列座標を除く）を、Ｘ軸方向にΔＸ_L×Ｘ１４／（Ｘ１３＋Ｘ１４）移動させ、Ｙ軸方向に（ΔＹ_L×Ｙ１４＋ΔＹ_F×Ｙ１３）／（Ｙ１３＋Ｙ１４）移動させる。ここで、Ｘ１３は左臼歯部に対応する歯列座標と移動対象である歯列座標とのＸ方向距離であり、Ｘ１４は前歯部に対応する歯列座標と移動対象である歯列座標とのＸ方向距離であり、Ｙ１３は左臼歯部に対応する歯列座標と移動対象である歯列座標とのＹ方向距離であり、Ｙ１４は前歯部に対応する歯列座標と移動対象である歯列座標とのＹ方向距離である。

図１５において黒四角で示す歯列座標群は、ΔＹ_Fが正、ΔＸ_Rが正、ΔＹ_Rが負、ΔＸ_Lが正、ΔＹ_Lが正である場合の補正完了後の歯列座標群である。図１６において黒四角で示す歯列座標群は、ΔＹ_Fが負、ΔＸ_Rが負、ΔＹ_Rが正、ΔＸ_Lが正、ΔＹ_Lが正である場合の補正完了後の歯列座標群である。図１７において黒四角で示す歯列座標群は、ΔＹ_Fが正、ΔＸ_Rが正、ΔＹ_Rが負、ΔＸ_Lが負、ΔＹ_Lが負である場合の補正完了後の歯列座標群である。

ステップＳ５の補正処理が終了した段階の歯列座標群は、各フレームにおけるＸ線発生器１１２及びＸ線検出部１２０を結ぶ線分上に存在するとは限らない。そこで、画像生成手段２３は、ステップＳ６〜Ｓ１４の処理を行うことで、ステップＳ５の補正処理が終了した段階の歯列座標群を、各歯列座標が各フレームにおけるＸ線発生器１１２及びＸ線検出部１２０を結ぶ線分上に存在する修正歯列座標群に変換する。

ステップＳ６において、画像生成手段２３は、所定のフレーム数おき（例えば３０フレームおき）に個別に付与するフレーム番号を示すパラメータｆｒの値を「１」にする。次に、画像生成手段２３は、パラメータｆｒの値に対応するフレームの軌道フレームデータから、Ｘ線発生器１１２及び検出部１２０を結ぶ線分の一次式を算出する（ステップＳ７）。

次に、画像生成手段２３は、ステップＳ５の補正処理が終了した段階の歯列座標群から任意の隣り合う二つの歯列座標を抽出するために用いられるパラメータｉの値を「１」にする（ステップＳ８）。それから、画像生成手段２３は、ステップＳ５の補正処理が終了した段階の歯列座標群を構成する歯列座標を一方向から順に数えた場合のｉ番目の歯列座標及び（ｉ＋１）番目の歯列座標を結ぶ線分と、Ｘ線発生器１１２及び検出部１２０を結ぶ線分の一次式との交点が存在するか否かを判定する（ステップＳ９）。なお、上記「ｉ番目の歯列座標」、「（ｉ＋１）番目の歯列座標」は図６において「歯列座標ｉ」、「歯列座標ｉ＋１」と表記している。

交点が存在しない場合（ステップＳ９のＮＯ）、画像生成手段２３は、パラメータｉの値が「Ｍ」であるか否かを判定し（ステップＳ１０）、パラメータｉの値が「Ｍ」でなければパラメータｉの値を一つインクリメントし（ステップＳ１１）、ステップＳ９に戻り、パラメータｉの値が「Ｍ」であればステップＳ１３に移行する。

一方、交点が存在する場合（ステップＳ９のＹＥＳ）、画像生成手段２３は、その交点を修正歯列座標として記憶部２２に保存し（ステップＳ１２）、ステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３において、画像生成手段２３は、パラメータｆｒの値が「Ｎ（Ｎは総フレーム数を所定のフレーム数で除した値に対応する自然数、かつＮ≧Ｍ）」であるか否かを判定し、パラメータｆｒの値が「Ｎ」でなければパラメータｆｒの値を一つインクリメントし（ステップＳ１４）、ステップＳ７に戻り、パラメータｆｒの値が「Ｎ」であればステップＳ１５に移行する。これにより、ステップＳ５の補正処理が終了した段階の歯列座標群（図１８において一部のみを白菱形で図示）とは異なり、所定のフレーム数おきの修正歯列座標からなる修正歯列座標群（図１８において一部のみを黒丸で図示）は、所定のフレーム数おきのＸ線発生器１１２及びＸ線検出部１２０を結ぶ線分Ｌ上に存在することになる。

ステップＳ１５において、画像生成手段２３は、シフト加算法を用いて、画像メモリ２２ｂに保管されたフレームデータから、修正歯列座標群を含む断層面に基づいて、トモシンセシス断層画像を再構成し、ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１５の処理で得られたトモシンセシス断層画像は、パノラマ画像として画像メモリ２２に保管される。なお、修正歯列座標群を含む断層面は、例えば、修正歯列座標群を含む断面と、修正歯列座標群を含む断面より内側で且つ修正歯列座標群を含む断面に対して１ｍｍ内側に設定される断面より外側の領域とからなる断層面と定義することができる。

ステップＳ１５からステップＳ１６に移行した場合、ステップＳ１６において、画像生成手段２３は、修正歯列座標群を含む断層面に基づいて再構成されたパノラマ画像を表示して処理を終了する。修正歯列座標群を含む断層面に基づいて再構成されたパノラマ画像は、歯列の実在位置及びその実際のサイズを精度良く表現した画像であり、歪みやぼけが少ない。

また、ステップＳ４からステップＳ１６に移行した場合、上述した通り、ステップＳ１６において、画像生成手段２３は標準歯列ＳＳを含む断層面に基づいて再構成されたパノラマ画像を表示して処理を終了する。ステップＳ４からステップＳ１６に移行した場合は、標準歯列ＳＳを修正する必要がなかっただけであり、この場合における標準歯列ＳＳを含む断層面に基づいて再構成されたパノラマ画像は、修正歯列座標群を含む断層面に基づいて再構成されたパノラマ画像と同様に、歯列の実在位置及びその実際のサイズを精度良く表現した画像であり、歪みやぼけが少ない。

なお、本発明に係るＸ線撮影装置は、歯科用Ｘ線撮影装置に限らず、シフト加算法を用いてフレームデータからトモシンセシス断層画像を再構成するＸ線撮影装置全般に適用することができる。例えば、肋骨を撮影対象とする場合、標準歯列座標群の代わりに、標準的な肋骨の形状に対応する標準肋骨座標群が用いられることになる。

１Ｘ線撮影装置本体
２Ｘ線画像表示装置
３旋回アーム
１１０Ｘ線照射部
１２０Ｘ線検出部
２０画像表示装置本体
２１制御装置
２２記憶部
２５操作手段
２６表示手段

Claims

被検者にＸ線を照射するＸ線照射部と、
入射するＸ線に応じたデジタル量の電気信号を一定のフレームレートで出力するＸ線検出部と、
前記Ｘ線照射部と前記Ｘ線検出部の対を、前記被検者を挟んで互いに対向させた状態で前記被検者の周りを移動させる旋回手段と、
前記旋回手段が前記Ｘ線照射部及び前記Ｘ線検出部を前記被検者の周りを移動させることに伴って前記Ｘ線検出部が出力する信号をフレームデータとして順次記憶する第１記憶手段と、
標準座標群を予め記憶する第２記憶手段と、
シフト加算法を用いて前記フレームデータからトモシンセシス断層画像を再構成する画像処理手段と、を備え、
前記画像処理手段は、
前記標準座標群を補正する補正処理と、
前記補正処理によって得られた座標群の隣り合う２点間を結ぶ各線分と、所定のフレーム数おきの前記Ｘ線照射部及び前記Ｘ線検出部を結ぶ線分との交点からなる座標群を修正座標群とし、シフト加算法を用いて前記フレームデータから前記修正座標群を含む断層面に基づいて前記トモシンセシス断層画像を再構成する再構成処理とを行うことを特徴とするＸ線撮影装置。
操作者による操作を受け付ける操作手段を備え、
前記補正処理は、前記被検者の複数の部位に対応する前記標準座標群の複数点の移動量を前記操作手段の出力に基づいて決定し、前記被検者の複数の部位に対応する前記標準座標群の複数点の移動量に応じて、前記標準座標群の残りの点を移動させる処理である請求項１に記載のＸ線撮影装置。