JP2019063040A - X-ray imaging apparatus, and image processing method in x-ray imaging - Google Patents

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Abstract

To enable a depth side of a tooth row to be visually observed easily, and reduce a labor load on a dentist while reducing a load on a patient receiving a treatment.SOLUTION: In an X-ray panoramic imaging device (11), the rotation of a pair of an X-ray generator (31, 31A) and a detector (32) is controlled, and the oral cavity part of a subject (P) is scanned by an X-ray while the mouth of the oral cavity part is kept open. An X-ray image (e.g., a panoramic image) is generated based on an electric signal output from the detector. The imaging device includes an optical camera (91) arranged at a portion of a rotation movement mechanism (24) for rotating the X-ray generator and the detector, which is capable of imaging a color optical image at a fixed rate, means (S51) for creating a color optical image putting the whole tooth row inside the oral cavity part in a visual field from the optical image captured by the optical camera, and means (S53, S55, and S56) for creating a fusion image by causing the X-ray image and the color optical image to correspond to each other positionally, and be subjected to fusion treatment.SELECTED DRAWING: Figure 10

Description

本発明は、X線を被検者に照射して収集したX線透過データから当該被検者のX線画像を得るX線撮影装置、及び、X線撮影における画像処理方法に係り、特に、X線画像の他に、被検者の光学像を取得し、X線画像及び光学像を互いに重ねて表示する、所謂、フージョンした画像を得るX線撮影装置、及び、X線撮影における画像処理方法に関する。   The present invention relates to an X-ray imaging apparatus for obtaining an X-ray image of a subject from X-ray transmission data collected by irradiating the subject with X-rays, and an image processing method in X-ray imaging, in particular In addition to the X-ray image, an optical image of the subject is acquired, and the X-ray image and the optical image are displayed so as to overlap each other, a so-called X-ray imaging apparatus for obtaining a fused image, and image processing in X-ray imaging On the way.

従来、歯科診療等においてパノラマ撮影装置や歯科用X線CT装置等のX線撮影装置が多く用いられている。これにより口腔部のX線パノラマ画像やX線CT画像が得られる。この画像を観察すれば、歯や歯茎の内部の状態を読影できる。   Conventionally, X-ray imaging apparatuses such as panoramic imaging apparatuses and dental X-ray CT apparatuses are often used in dental care and the like. Thereby, an X-ray panoramic image and an X-ray CT image of the oral cavity can be obtained. By observing this image, it is possible to interpret the internal condition of the teeth and gums.

この種のX線撮影装置は、一般に、X線発生装置と検出器の対を被検者の周りに移動させながら、その移動中に、そのX線発生装置にビーム状のX線を一定間隔で被検者に向けて照射する構成を有する。さらに、このX線撮影装置は、被検者を透過したX線を検出器で収集し、その収集により得たX線透過データに基づき、X線画像をトモシンセシス法で再構成したり、CT再構成アルゴリズムで再構成したりするように構成されている。   In this type of X-ray imaging apparatus, while moving a pair of an X-ray generator and a detector around a subject, the X-ray generator is generally spaced at constant intervals during movement. Radiation toward the subject. Furthermore, this X-ray imaging apparatus collects X-rays transmitted through the subject with a detector, and reconstructs an X-ray image by tomosynthesis based on the X-ray transmission data obtained by the acquisition, It is configured to be reconfigured with a configuration algorithm.

このようなX線撮影装置において、上述のように生成したX線画像と被検者の体表の光学像とを互いに重ねて表示する技術、所謂、フージョン画像を生成・表示する技術の一例が特許文献1により知られている。具体的には、この特許文献1によれば、患者の体表面可視動画像を撮影するビデオカメラと、このビデオカメラの画像出力に基づき3次元空間における患者各部位の位置情報を抽出する第2の抽出手段と、3次元変換手段および前記第2の抽出手段の出力に基づきリアルタイムに患者のX線動画像を制御するX線画像制御手段と、このX線画像制御手段から出力される患者のX線動画像データと前記ビデオカメラから出力される患者の体表面可視動画像データを合成する画像合成手段と、この画像合成手段で合成された患者の動画像を表示する合成画像表示手段とを備えている。   In such an X-ray imaging apparatus, one example of a technique for superposing and displaying the X-ray image generated as described above and the optical image of the body surface of the subject, a so-called technique for generating and displaying a fusion image It is known from U.S. Pat. Specifically, according to Patent Document 1, a video camera for capturing a body surface visible moving image of a patient, and second information for extracting position information of each part of the patient in a three-dimensional space based on an image output of the video camera X-ray image control means for controlling an X-ray moving image of a patient in real time based on the outputs of the three-dimensional conversion means and the second extraction means, and the patient's output from the X-ray image control means Image synthesizing means for synthesizing X-ray moving image data and body surface visible moving image data of a patient output from the video camera; and synthetic image display means for displaying a patient moving image synthesized by the image synthesizing means Have.

また、別の例として、特許文献2に記載の歯科用コンピュータ断層撮影(CT)装置が示されている。この装置は、X線撮影手段と、装置の撮影ステーションに位置している患者の顔を複数の異なる方向から写真撮影する少なくとも1台のカラーカメラと、撮影ステーションに位置している患者の顔の複数の異なる位置に光パターンを送るように取り付けられている、少なくとも1個のレーザまたは対応する照明構造と、少なくとも1台のカラーカメラに機能上接続されている手段であって、撮影ステーションに位置している患者の顔の複数の異なる位置に送られる光パターン情報から仮想3次元サーフェスモデルを作成する、手段と、少なくとも1台のカラーカメラによって検出された顔の画像情報と、患者の顔のサーフェスモデルとを合成して、患者の顔の仮想3次元テクスチャモデルを作成する手段と、を含んでいる。   As another example, a dental computed tomography (CT) apparatus described in Patent Document 2 is shown. The apparatus comprises an X-ray imaging means, at least one color camera for taking pictures of the patient's face located at the imaging station of the apparatus from a plurality of different directions, and a face of the patient located at the imaging station. A means operatively connected to at least one laser or corresponding illumination structure and at least one color camera, mounted to send light patterns to a plurality of different positions, located at the imaging station Means for creating a virtual three-dimensional surface model from light pattern information sent to different positions of the patient's face, image information of the face detected by at least one color camera, and the patient's face And means for combining with the surface model to create a virtual three-dimensional texture model of the patient's face.

さらに、特許文献3には、歯科診療システムが例示されている。このシステムによれば、腔内に向けてX線を出力するX線出力手段、このX線出力手段で出力されたX線が生体を透過した後のX線を可視化して撮影する可視化撮影手段を備え、この可視化撮影手段で撮影したX線画像と、この撮影部位に対応する実画像を併記又は重ね併せて表示する表示手段を備えている。   Further, Patent Document 3 exemplifies a dental care system. According to this system, X-ray output means for outputting X-rays toward the inside of the cavity, Visualization imaging means for visualizing and imaging X-rays after the X-rays outputted by the X-ray output means have passed through the living body And an X-ray image captured by the visualization imaging means, and a display means for displaying or displaying the actual image corresponding to the imaging region.

このように特許文献1〜3には、カメラ画像とX線画像とを融合させて提示することが説明されている。   As described above, Patent Documents 1 to 3 describe that a camera image and an X-ray image are fused and presented.

特開2002−153458(請求項6など)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-153458 (claim 6 etc.) 特表2013−518649(要約書など)Special table 2013-518649 (such as abstracts) 特開2012−157683(請求項7など)Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-157683 (Claim 7 etc.)

例えば歯周病を発病しているか、その進行具合はどうか、など微妙な変化を見つけるには、X線パノラマ画像やX線CT画像から判断できる歯茎内部の歯根部の状態だけでなく、患者の歯や歯茎の状態、特に、歯茎の色の変化を見ることが重要である。従来の場合、しかしながら、X線画像に疑わしい部分があると、実際に歯や歯茎の状態を目視で確認する必要がある。その逆も同じである。つまり、歯科医師はX線パノラマ画像の読影と目視(デンタルミラーを含む)による状態確認が必要であり、その読影のための歯科医師の負担は大きい。また、そのことは、患者にとっても、診断・治療の時間が長くなる、口を開けている時間が長くなるなど、その負担は大きくなる。   For example, in order to detect subtle changes such as whether or not periodontal disease is caused and how it is progressing, not only the condition of the root portion inside the gums which can be judged from X-ray panoramic images or X-ray CT images It is important to look at the condition of the teeth and gums, in particular the change in color of the gums. In the conventional case, however, if there is a suspicious portion in the X-ray image, it is necessary to visually confirm the condition of the teeth and gums. The reverse is also the same. That is, the dentist needs the interpretation of the X-ray panoramic image and the state confirmation by visual observation (including the dental mirror), and the burden on the dentist for the interpretation is large. In addition, the burden on the patient is increased, for example, the time for diagnosis and treatment is increased and the time for opening the mouth is increased.

そこで、本発明は、上述した従来のX線撮影装置を使用するときに直面している状況に鑑みてなされたもので、特に、口腔部の病変(歯周病の発生やその進行状態)を診断するときに、歯列の奥側まで容易に目視することができ、且つ、歯科医師の労力負担を軽減させるとともに、患者の治療を受けるときの負担を軽減させることができるX線撮影装置及びそのX線撮影の画像処理方法を提供する、ことを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the situation encountered when using the above-mentioned conventional X-ray imaging apparatus, and in particular, the lesion of the oral cavity (the occurrence of periodontitis and its progress state) When making a diagnosis, it is possible to easily view the back of the dentition and to reduce the burden on the dentist and to reduce the burden on the patient when receiving treatment, and It aims at providing the image processing method of the radiography.

上述した目的を達成するため、本発明の一態様に係るX線撮影装置によれば、X線を発生するX線発生装置と、前記X線発生装置から発生されたX線を入射させ、その入射X線に応じたデジタル量の電気信号を画素毎に一定のフレームレートで出力可能な検出器と、前記X線発生装置及び前記検出器を保持し、被検者の口腔部を挟んで互いに対向させた状態で、当該X線発生装置及び当該検出器の対を当該口腔部の周りを移動させるように回転移動する回転移動機構と、前記回転移動機構が回転移動している間に、前記X線発生装置及び前記検出器を制御して前記口腔部を、当該口腔部の口を開けた状態で前記X線に拠りスキャンするスキャン指令手段と、前記スキャン指令手段のスキャン指令に応じて前記検出器から出力される前記電気信号に基づいてX線画像(例えばパノラマ画像)を生成するX線画像生成手段と、前記回転移動機構の一部に配置され、当該回転移動機構の回転駆動中にカラーの光学像を一定レートで撮影可能な光学カメラと、前記光学カメラが撮影した前記光学像から前記口腔部の、その内部の歯列全体を視野に入れたカラー光学像を作成するカラー光学像作成手段と、前記X線画像と前記カラー光学像を互いに位置的に対応させてフージョンさせたフージョン画像を作成するフージョン画像作成手段と、を備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above-mentioned object, according to an X-ray imaging apparatus according to an aspect of the present invention, an X-ray generator for generating X-rays and X-rays generated from the X-ray generator are incident A detector capable of outputting an electrical signal of a digital amount corresponding to incident X-rays at a constant frame rate for each pixel, the X-ray generator and the detector are held, and the oral cavity of the subject is sandwiched therebetween In a state of facing each other, the X-ray generator and the pair of the detector are rotationally moved to move the pair of the X-ray generator and the detector so as to move around the oral cavity; An X-ray generator and a detector for controlling the oral cavity in a state where the mouth of the oral cavity is opened, scan command means for scanning according to the X-ray, and the scan command means for the scan command means The electrical signal output from the detector And an X-ray image generation unit for generating an X-ray image (for example, a panoramic image) based on the image, and a part of the rotational movement mechanism, and photographing a color optical image at a constant rate during rotational drive of the rotational movement mechanism An optical camera, color optical image forming means for forming a color optical image in a field of view of the entire dentition in the oral cavity from the optical image captured by the optical camera, the X-ray image, And a fusion image creating means for creating a fusion image in which the color optical images are caused to correspond to each other in position.

これにより、カラー光学像作成手段は、口腔部の歯列全体を視野に入れたカラー光学像を得るので、歯科医師は観察、治療のときに、歯列のなるべく奥側の歯や歯茎の状態を一度に知ることができる。これは、その後のデンタルミラーの手技等などの手間を減らすことができ、歯科医師の労力負担を軽減させるとともに、患者の治療を受けるときの負担を軽減させることにもつながる。   As a result, the color optical image forming means obtains a color optical image in which the entire dentition of the oral cavity is included in the field of view. Therefore, when observing and treating the dentist, the state of teeth and gums as far as possible on the dentition You can know at once. This can reduce the time and effort such as the procedure of the dental mirror and the like, and reduce the burden of labor on the dentist and leads to the reduction of the burden on receiving the patient's treatment.

ここで、「前記口腔部の、その内部の歯列全体を視野にいれたカラー光学像」とは、「統計データが示す標準的な馬蹄形の軌道を持つ歯茎と歯並び(歯列)の全体の表面を光学的に撮影しようとするカラー画像(医師等が目視する実像でもある)」を言う。歯茎や歯列の大きさは大人及び子供で異なる。口腔部に在る歯列の形状、歯茎、歯の抜け等は個人差があるので、本発明ではそのような定義が必要になる。   Here, "a color optical image of the oral cavity part in view of the whole dentition in its inside" means "the whole of the gum and tooth line (dent line) having a standard horseshoe-shaped trajectory indicated by statistical data. A color image (also a real image seen by a doctor or the like) for optically photographing the surface. The size of the gums and dentition differs in adults and children. Since the shape of the dentition in the oral cavity, gums, missing teeth, etc. vary among individuals, such a definition is required in the present invention.

添付図面において、
図1は、本発明の実施形態に係る、フージョン機能を備えたX線撮影装置としてのパノラマ画像撮影装置の概要を説明する斜視図である。 図2は、パノラマ画像撮影装置の電気的な構成を例示するブロック図である。 図3は、歯列に設定されて標準断層面のXY面への投影軌道を示す図である。 図4は、歯列に設定されて標準断層面からの面の移動をXY面上で説明する図である。 図5は、パノラマ画像に使用するゲインの概念を説明する図である。 図6は、パノラマ画像撮影装置の撮影空間(実空間)における、カラーの光学像(実像)を撮影するカメラに写るカラー画像と対象物の特徴点との幾何学的な関係の一例を示す図である。 図7は、図6に例示する幾何学的な関係から、カラー光学像に写り込んだ特徴点の撮影空間(実空間)上の位置を特定するための処理の一部を示すフローチャートである。 図8は、図6に例示する幾何学的な関係から、カラー光学像に写り込んだ特徴点の撮影空間(実空間)上の位置を特定するための処理の他の一部を示すフローチャートである。 図9は、図6に例示する幾何学的な関係から、カラー光学像に写り込んだ特徴点の撮影空間(実空間)上の位置を特定するための処理のさらに他の一部を示すフローチャートである。 図10は、パノラマ画像撮影装置において、フージョン画像を作成する手順を含む処理の流れを画像の概念と共に説明する図である。 図11は、撮影時に被検者(患者)の口腔部に入れる開口器の一例を写真で示す図である(同図は、治療用器具を入れた状態を示している)。 図12は、作成されたフージョン画像の例を写真で示す図である。 図13は、開口器の変形例を示す図である。
In the attached drawings,
FIG. 1 is a perspective view for explaining an outline of a panoramic image imaging apparatus as an X-ray imaging apparatus having a fusion function according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram illustrating the electrical configuration of the panoramic image capturing apparatus. FIG. 3 is a view showing a projection trajectory of the standard tomographic plane to the XY plane, which is set in the dentition. FIG. 4 is a diagram illustrating movement of a plane from a standard tomographic plane set on a dentition on the XY plane. FIG. 5 is a diagram for explaining the concept of gain used for a panoramic image. FIG. 6 is a diagram showing an example of a geometrical relationship between a color image captured by a camera for capturing a color optical image (real image) and a feature point of an object in a shooting space (real space) of a panoramic image shooting apparatus It is. FIG. 7 is a flow chart showing a part of processing for specifying the position on the shooting space (real space) of the feature point reflected in the color optical image from the geometrical relationship illustrated in FIG. FIG. 8 is a flowchart showing another part of the process for specifying the position on the shooting space (real space) of the feature point reflected in the color optical image from the geometrical relationship illustrated in FIG. is there. FIG. 9 is a flowchart showing still another part of the process for specifying the position on the imaging space (real space) of the feature point reflected in the color optical image from the geometrical relationship illustrated in FIG. It is. FIG. 10 is a diagram for explaining the flow of processing including the procedure of creating a fusion image in the panoramic image photographing apparatus together with the concept of an image. FIG. 11 is a photograph showing an example of an opening device to be inserted into the oral cavity of a subject (patient) at the time of imaging (this figure shows a state in which a therapeutic instrument is inserted). FIG. 12 is a photograph showing an example of the created fusion image. FIG. 13 is a view showing a modified example of the aperture.

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(実施形態)を説明する。   Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, modes (embodiments) for carrying out the present invention will be described.

まず、図1〜図12を参照して、本発明に係るパノラマ画像撮影装置の実施形態を説明する。   First, an embodiment of a panoramic image photographing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.

このパノラマ画像撮影装置は、X線をスキャンさせてトモシンセシス法の下に被検者(患者)の口腔部のパノラマ画像を取得する構成と、このX線スキャンと併行して被検者の口腔部の光学像(表面像)を撮影する構成と、これらの撮影されたパノラマ画像と光学像とを互いにフージョン(融合、統合)したフージョン画像を得る構成とを備えることを特徴とする。つまり、本実施形態では、このパノラマ画像撮影装置は、光学像をも得ることができる複合装置として構成されている。   The panoramic image capturing apparatus scans X-rays to obtain a panoramic image of the oral cavity of a subject (patient) under a tomosynthesis method, and concurrently with the X-ray scan, the oral cavity of the subject And a configuration for obtaining a fusion image in which the captured panoramic image and the captured optical image are fused (integrated, integrated) with each other. That is, in the present embodiment, this panoramic image photographing apparatus is configured as a compound apparatus that can also obtain an optical image.

パノラマ画像は湾曲した口腔部(歯茎、歯列、顎骨など)を2次元画像として再構成された画像である。このため、光学像も口腔部を撮影した2次元画像として作成される。フージョン画像は、後述するように、パノラマ画像と光学像とを融合(融合)させた1つの画像となる。この融合の具体的な態様としては、パノラマ画像の一部に光学像を重畳させて(重ねた)態様、光学像の一部にパノラマ画像を重畳させた(重ねた)態様などが挙がられる。   The panoramic image is an image in which a curved oral cavity (gum, teeth, jaw bone, etc.) is reconstructed as a two-dimensional image. For this reason, an optical image is also created as a two-dimensional image obtained by photographing the oral cavity. The fusion image is a single image obtained by fusing a panoramic image and an optical image, as described later. Specific modes of this fusion include a mode in which an optical image is superimposed (overlapped) on a part of a panoramic image, an aspect in which a panoramic image is superimposed on (overlapping) a part of an optical image, and the like.

このフージョン画像は、スキャン中の併行処理又はスキャン後の後処理として実施される。このため、フージョン画像を生成する処理プログラムは、パノラマ画像撮影装置に一体に組み込んでもよいし、コンピュータ等の処理装置を専用の設けてもよい。その場合、処理装置は、スキャンによる収集データの受信のため、パノラマ画像撮影装置に有線、無線で通信可能に接続されていることが望ましい。   This fusion image is implemented as parallel processing during scanning or post-processing after scanning. Therefore, the processing program for generating the fusion image may be integrated into the panoramic image photographing apparatus, or a processing apparatus such as a computer may be provided exclusively. In that case, it is desirable that the processing device is communicably connected to the panoramic image photographing device in a wired or wireless manner for receiving collected data by scanning.

このフージョン画像を得る目的は、医師がこの画像を見ることで、X線透過状態の読影と、目視による歯及び歯茎の状態の観察とを同時に行うことができる点にある。このため、一例として、パノラマ画像を読影した後、このフージョン画像を観察することで、歯茎や歯根部の内部を読影した後、歯茎の表面を観察することができ、その両者を比較することで疾病の状態をより多面的に知ることができる。特に、歯周病について、X線透過像(パノラマ画像)上では問題は無いが、光学像上で歯茎表面の色具合から発病を予測することができるなど、その用途は多大である。   The purpose of obtaining this vision image is that the doctor can view the image in an X-ray transmission state and visually observe the state of the teeth and gums at the same time by looking at this image. Therefore, as an example, after reading a panoramic image and then observing this fusion image, the inside of the gums and root parts can be read and then the surface of the gum can be observed, and the two are compared. We can know the condition of the disease more multifacetedly. In particular, with regard to periodontal disease, there is no problem on X-ray transmission images (panoramic images), but its use is enormous, for example, the onset of diseases can be predicted from the color condition of the gum surface on an optical image.

このときに、後述するように、歯科医師はパノラマ画像撮影装置を稼働させて一度、スキャンを実施するだけでパノラマ画像及び表面像を撮影でき、しかも、そのフージョン画像を得られる。このため、従来のパノラマ画像撮影装置を用いる場合のように、パノラマ画像を見た後、患者の口を再度、開け、デンタルミラーで歯や歯茎の表面も目視観察するという手間を軽減させることができる。この手間の軽減は、診断や治療を効率化させる上で大きな要素となる。   At this time, as will be described later, the dentist can operate the panoramic image capturing apparatus and perform a scan once to capture a panoramic image and a surface image, and obtain the fusion image. Therefore, as in the case of using a conventional panoramic image capturing apparatus, after looking at the panoramic image, the patient's mouth can be reopened, and the time and labor of visually observing the surfaces of teeth and gums with a dental mirror can be reduced. it can. This reduction in labor is a major factor in making diagnosis and treatment more efficient.

歯茎等を肉眼で目視するという観点から、光学像(表面像)はなるべく歯列全体を撮影できるようにしている。   From the viewpoint of visually observing the gums and the like with the naked eye, the optical image (surface image) makes it possible to photograph the entire dentition as much as possible.

このため、本実施形態に係るパノラマ画像撮影装置(11)は、その基本構成として、後述する詳細説明から判るように、X線を発生するX線発生装置(31,31A)と、前記X線発生装置から発生されたX線を入射させ、その入射X線に応じたデジタル量の電気信号を画素毎に一定のフレームレートで出力可能な検出器(32)と、前記X線発生装置及び前記検出器を保持し、被検者の口腔部を挟んで互いに対向させた状態で、当該X線発生装置及び当該検出器の対を当該口腔部の周りを移動させるように回転移動する回転移動機構(24)とを備える。また、このパノラマ画像撮影装置(11)は、前記回転移動機構が回転移動している間に、前記X線発生装置及び前記検出器を制御して前記口腔部を、当該口腔部の口を開けた状態で前記X線に拠りスキャンするスキャン指令部(57)と、前記スキャン指令部のスキャン指令に応じて前記検出器から出力される前記電気信号に基づいてX線画像(例えばパノラマ画像)を生成するX線画像生成部(53、56(S54))と、前記回転移動機構の一部に配置され、当該回転移動機構の回転駆動中にカラーの光学像を一定レートで撮影可能な光学カメラ(91)と、を備える。さらに、このパノラマ画像撮影装置(11)は、前記光学カメラが撮影した前記光学像から前記口腔部の、その内部の歯列全体を視野にいれたカラー光学像を作成するカラー光学像作成部(53、56(S51,S52,S53))と、前記X線画像と前記カラー光学像を互いに位置的に対応させてフージョンさせたフージョン画像を作成するフージョン画像作成部(56(S55,S56))と、を備える。   For this reason, the panoramic image photographing apparatus (11) according to the present embodiment has, as its basic configuration, an X-ray generator (31, 31A) for generating an X-ray and the X-ray as the basic configuration. A detector (32) capable of receiving an X-ray generated from a generator and outputting a digital signal corresponding to the incident X-ray at a constant frame rate for each pixel, the X-ray generator, and A rotary movement mechanism that holds the detector and rotates the X-ray generator and the pair of detectors so as to move around the oral cavity while holding the detector and facing each other across the oral cavity of the subject And (24). Further, the panoramic image photographing apparatus (11) opens the mouth of the oral cavity by controlling the X-ray generator and the detector while the rotational movement mechanism is rotating. And an X-ray image (for example, a panoramic image) based on the electric signal output from the detector in response to the scan instruction of the scan instruction unit. An optical camera which is disposed at a part of the X-ray image generation unit (53, 56 (S54)) to be generated and a part of the rotational movement mechanism, and can take color optical images at a constant rate during rotational drive of the rotational movement mechanism And (91). Further, this panoramic image photographing device (11) is a color optical image forming unit (a color optical image forming unit (field) which has a field of view of the entire dentition in the oral cavity from the optical image photographed by the optical camera. 53, 56 (S51, S52, S53) and a fusion image creation unit (56 (S55, S56)) for creating a fusion image in which the X-ray image and the color optical image are caused to correspond to each other in position. And.

ここで、「前記口腔部の、その内部の歯列全体を視野にいれたカラー光学像」とは、「統計データが示す標準的な馬蹄軌道に沿った、歯茎と歯並び(歯列)の全体表面を光学的に撮影しようとするカラー画像」を言う。このカラー光学像は、医師等が目視する歯や歯列の表面の実像(表面像)に相当する。歯茎や歯列の大きさは大人及び子供で異なる。このため、本実施形態においては、口腔部に在る歯列の形状、歯茎、歯の抜け等は個人差があるので、そのような定義が必要になる。勿論、そのような標準的な馬蹄軌道から外れた歯列や口腔部を持つ患者の場合、医師はその都度、従来法も含めた個別に対応した治療になる。   Here, "a color optical image of the above-mentioned oral cavity portion in which the entire dentition in the inside of the oral cavity is in view" means "the entire gum and tooth alignment (dental alignment) along a standard horseshoe trajectory indicated by statistical data. We say "color image to try to photograph the surface optically." The color optical image corresponds to a real image (surface image) of the surface of a tooth or a row of teeth viewed by a doctor or the like. The size of the gums and dentition differs in adults and children. For this reason, in this embodiment, since there are individual differences in the shape of the dentition in the oral cavity, gums, missing teeth, etc., such definition is required. Of course, in the case of patients with such a dextro-dental or buccal cavity out of the standard horseshoe trajectory, the physician will be treated individually, including the conventional method, each time.

以下、この複合型のパノラマ画像撮影装置の構成、動作、及び画像処理を説明する。   Hereinafter, the configuration, operation, and image processing of this composite type panoramic image photographing apparatus will be described.

本実施形態に係るパノラマ画像撮影装置のうち、パノラマ画像の取得に関する構成及び動作は、本出願人が既に公開している特開2007−136163(特願2006−284593;特許4844886号)と同じである。このため、本願では、かかるパノラマ画像の取得に関する構成及び動作は、その概要を述べるに留める。この構成及び動作に、光学像(表面像)を撮影するための構成、及び、フージョン画像を生成するための構成が一体に組み込まれている。   Of the panoramic image photographing apparatus according to the present embodiment, the configuration and operation relating to acquisition of a panoramic image are the same as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-136163 (Japanese Patent Application No. 2006-284593; Japanese Patent No. 484886) already disclosed by the present applicant. is there. For this reason, in the present application, the configuration and operation relating to the acquisition of such a panoramic image will only be outlined. In this configuration and operation, a configuration for capturing an optical image (surface image) and a configuration for generating a fusion image are integrally incorporated.

図1に、この実施形態に係るパノラマ画像撮影装置1の概要を示す。同図に示すように、このパノラマ画像撮影装置1は、被検者(患者)Pからパノラマ画像生成のためのグレーレベルの原画像データを例えば立位の姿勢で収集する筐体11と、この筐体11が行うデータの収集を制御し、その収集したデータを取り込んでパノラマ画像を生成し、かつ、操作者(医師、技師)との間でインターラクティブにパノラマ画像の後処理を行うためのコンピュータで構成される制御・演算装置12とを備える。   FIG. 1 shows an overview of a panoramic image photographing apparatus 1 according to this embodiment. As shown in the figure, the panoramic image photographing apparatus 1 comprises a case 11 for collecting, from a subject (patient) P, gray level original image data for panoramic image generation, for example, in a standing posture. A computer for controlling data collection performed by the housing 11, capturing the collected data to generate a panoramic image, and performing post-processing of the panoramic image interactively with the operator (doctor, technician) And a control / calculation device 12 composed of

筐体11は、スタンド部13と、このスタンド部13に対して上下動可能な撮影部14とを備える。なお、図1に示すように、説明の都合上、スタンド部13の長手方向をZ軸とするX、Y、Z軸の直交座標系を設定する。   The housing 11 includes a stand unit 13 and a photographing unit 14 which can move up and down with respect to the stand unit 13. As shown in FIG. 1, for convenience of explanation, an orthogonal coordinate system of X, Y, and Z axes is set, in which the longitudinal direction of the stand portion 13 is the Z axis.

撮影部14は、その側面からみて、略コ字状を成す上下動ユニット23と、この上下動ユニット23に回転(回動)可能に支持された回転ユニット24とを備える。上下動ユニット23は、支柱部22の内部に設置された図示しない駆動機構を介して、高さ方向の所定範囲に渡ってZ軸方向(縦方向)に移動可能になっている。   The photographing unit 14 includes a substantially U-shaped vertical movement unit 23 and a rotation unit 24 rotatably supported by the vertical movement unit 23 when viewed from the side. The vertical movement unit 23 is movable in the Z-axis direction (longitudinal direction) over a predetermined range in the height direction via a drive mechanism (not shown) installed inside the column portion 22.

回転ユニット24は、上下動ユニット23に垂下されており、回転移動機構30の駆動に付勢されて回転する。この回転ユニット24は、その使用状態において、その一方の側面からみて略コ字状の形状を有し、横方向、すなわちXY平面内で略平行に回転(回動)する横アーム24Aと、この横アーム24Aの長手方向の両端部から下方(Z軸方向)に伸びた左右の縦アーム(第1の縦アーム、第2の縦アーム)24B,24Cとを一体に備える。この回転ユニット24は、制御・演算装置12の制御下で駆動及び動作するようになっている。なお、回転移動機構30には、その回転角位置を検出するエンコーダ30Aが装備されている。   The rotation unit 24 is suspended by the vertical movement unit 23, and is biased by the drive of the rotation movement mechanism 30 to rotate. The rotation unit 24 has a substantially U-shape as viewed from one side thereof in the use state, and the horizontal arm 24A rotates (parallelly) in the lateral direction, that is, in the XY plane, Left and right vertical arms (first vertical arm, second vertical arm) 24B and 24C extending downward (in the Z-axis direction) from both end portions in the longitudinal direction of the horizontal arm 24A are integrally provided. The rotation unit 24 is driven and operated under the control of the control / calculation unit 12. The rotational movement mechanism 30 is equipped with an encoder 30A that detects the rotational angle position.

左右の縦アーム24B,24Cの先端部分にX線管31及び検出器32にそれぞれ装備されている。X線管31は例えば回転陽極型のX線管である。   The X-ray tube 31 and the detector 32 are respectively equipped at tip portions of the left and right vertical arms 24B and 24C. The X-ray tube 31 is, for example, a rotating anode type X-ray tube.

検出器32は例えば、CdTe(テルル化カドミウム)等の半導体材料で形成されたX線検出素子、又はイメージングプレートを用いたデジタル形X線検出器である。この検出器32は、一例として、横6.4mm×縦150mmのX線検出面32A(図2参照)を有し、この検出面には上記X線検出素子から成る、例えば64×1500画素が形成されている。これにより、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」と呼ぶ。   The detector 32 is, for example, an X-ray detection element formed of a semiconductor material such as CdTe (cadmium telluride) or a digital X-ray detector using an imaging plate. As an example, this detector 32 has an X-ray detection surface 32A (see FIG. 2) of 6.4 mm wide × 150 mm long, and the detection surface is composed of the above X-ray detection element, for example, 64 × 1500 pixels. It is formed. Thereby, for example, incident X-rays can be collected as image data of digital electrical quantities according to the quantity of the X-rays at a frame rate of 300 fps (one frame is, for example, 64 × 1500 pixels). Hereinafter, this collected data is called "frame data".

さらに、一方の縦アーム24Cに設けた検出器32の近傍(例えば上側の近傍)に、撮影視野を対向する、もう一方の縦アーム24Bに向けた光学カメラ91が装備されている。この光学カメラ91は例えばCMOSセンサを用いたカメラであり、一例として、画素数は720×640程度、画素サイズは50μm×50μm程度である。この光学カメラ91は、後述するように、患者Pの口腔部の歯列や開口器の特徴点をカラーで撮影するためのものである。このため、画素数や画素サイズは、そのような撮影が可能であれば、別の画素数や画素サイズであってもよい。勿論、撮影画素にCCDなどを用いた光学カメラであってもよい。   Further, an optical camera 91 directed to the other vertical arm 24B facing the field of view is mounted in the vicinity (for example, near the upper side) of the detector 32 provided on the one vertical arm 24C. The optical camera 91 is, for example, a camera using a CMOS sensor, and as an example, the number of pixels is approximately 720 × 640, and the pixel size is approximately 50 μm × 50 μm. The optical camera 91 is for photographing in color the feature points of the dentition and the opening device of the oral cavity of the patient P, as described later. For this reason, the number of pixels and the pixel size may be another number of pixels or the pixel size as long as such photographing is possible. Of course, it may be an optical camera using a CCD or the like for the photographing pixel.

さらに、この一方の縦アーム24Cにおいて、患者Pの口腔部に向けて照明光を照射する照明装置92が備えられる。これは口腔部の内部を明るくして、より鮮明な光学像をカラー撮影するためである。   Furthermore, the illumination device 92 for illuminating the illumination light toward the oral cavity of the patient P is provided in the one longitudinal arm 24C. This is to brighten the inside of the oral cavity and color capture a clearer optical image.

図2に、このパノラマ画像撮影装置の制御及び処理のための電気的なブロック図を示す。   FIG. 2 shows an electrical block diagram for control and processing of the panoramic image capturing apparatus.

同図に示す如く、X線管31は高電圧発生器41及び通信ライン42を介して制御・演算装置12に接続され、検出器32は通信ライン43を介して制御・演算装置12に接続されている。高電圧発生器41は、支柱部22、上下動ユニット23、又は回転ユニット24に備えられ、制御・演算装置12からの制御信号により、X線管31に対する管電流及び管電圧などのX線曝射条件、並びに、曝射タイミングのシーケンスに応じて制御される。なお、X線管31には、照射するX線の視野を制限するスリット31Aが設けられている。   As shown in the figure, the X-ray tube 31 is connected to the control / calculation unit 12 via the high voltage generator 41 and the communication line 42, and the detector 32 is connected to the control / calculation unit 12 via the communication line 43. ing. The high voltage generator 41 is provided in the column portion 22, the vertical movement unit 23 or the rotation unit 24, and the control signal from the control / calculation unit 12 causes X-ray exposure to the X-ray tube 31 such as tube current and tube voltage. It is controlled according to the irradiation condition and the sequence of the irradiation timing. The X-ray tube 31 is provided with a slit 31A for limiting the field of view of the X-ray to be irradiated.

制御・演算装置12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で構成される。つまり、制御・演算装置12は、その主要な構成要素して、内部バス50を介して相互に通信可能に接続されたインターフェース51,52,62、バッファメモリ53、第1の画像メモリ54(記憶手段)、第2の画像メモリ55、画像プロセッサ56、コントローラ(CPU)57、及びD/A変換器59を備える。コントローラ57には操作器58が通信可能に接続され、また、D/A変換器59はモニタ60に接続されている。   The control / arithmetic unit 12 is, for example, a personal computer capable of storing a large amount of image data in order to handle a large amount of image data. That is, the control / arithmetic unit 12 includes, as its main components, the interfaces 51, 52, 62 communicably connected to each other via the internal bus 50, the buffer memory 53, the first image memory 54 (storage Means, a second image memory 55, an image processor 56, a controller (CPU) 57, and a D / A converter 59. A controller 58 is communicably connected to the controller 57, and the D / A converter 59 is connected to the monitor 60.

このうち、インターフェース51,52は、それぞれ、高電圧発生器41、並びに、検出器32、光学カメラ91及び照明装置92に接続されており、コントローラ57と高電圧発生器41、検出器32との間で交わされる制御情報や収集データの通信を仲介する。また、別のインターフェース62は、内部バス50と通信ラインとを結ぶもので、コントローラ57が外部の装置と通信可能になっている。これにより、コントローラ57は、必要に応じて、外部に在る口内X線撮影装置により撮影された口内画像をも取り込めるとともに、本撮影装置で撮影したパノラマ画像やその画像に基づく焦点最適化画像を例えば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。   Among these, the interfaces 51 and 52 are respectively connected to the high voltage generator 41, the detector 32, the optical camera 91 and the illumination device 92, and the interfaces of the controller 57 and the high voltage generator 41 and the detector 32 are connected. It mediates communication of control information and collected data exchanged between them. Another interface 62 connects the internal bus 50 to the communication line, and the controller 57 can communicate with an external device. As a result, the controller 57 can also capture an intraoral image captured by the intraoral X-ray imaging apparatus located outside, as necessary, and at the same time, the panoramic image captured by the present imaging apparatus and the focus optimization image based on that image. For example, it can be sent to an external server according to the DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) standard.

バッファメモリ53は、インターフェース52を介して受信した、検出器32からのデジタル量のフレームデータを一時的に記憶する。   The buffer memory 53 temporarily stores the digital amount of frame data from the detector 32 received via the interface 52.

また、画像プロセッサ56は、コントローラ57の制御下に置かれ、患者の歯列に沿った標準断層面のパノラマ画像(X線像)の生成(再構成)、カラー光学像から撮影対象である歯列の特徴点の自動検出処理、フージョン用のカラー光学像の作成処理、パノラマ画像とカラー光学像とのフージョン(融合、合成、重畳)処理を自動的に又は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、ROM61に予め格納されている。   Further, the image processor 56 is placed under the control of the controller 57, and generates (reconstructs) a panoramic image (X-ray image) of a standard tomographic plane along the patient's dentition, a tooth to be photographed from a color optical image Automatic detection of row feature points, creation of color optical images for vision, fusion (combination, combination, superposition) of panoramic images and color optical images automatically or interactively with the operator Have a function to A program for realizing this function is stored in advance in the ROM 61.

このパノラマ画像の再構成に用いる標準断層面は、本実施形態では、予め用意した大人用、子供用等の複数サイズの標準断層面から選択された断層面として提供される。この標準断層面は、人の歯列の形状及びサイズの統計データから設定されている仮想の湾曲した断層面(縦方向から見たときは馬蹄形を成す断層面)を言う。図3に、選択された大人用の標準断層面を例示している。このため、標準の形状及びサイズを持つ被検者の歯は、この断層面を中心とし且つその湾曲した面に沿って並ぶので、標準断層面のパノラマ画像それ自体で既に最適焦点画像になる。しかし、実際には、個々の被検者は標準断層面からその全体が又は局所的にずれた歯列を有している。   In the present embodiment, the standard tomographic plane used for reconstruction of the panoramic image is provided as a tomographic plane selected from a plurality of standard tomographic planes for adults, children, etc. prepared in advance. This standard fault plane refers to a virtual curved fault plane (a fault plane which forms a horseshoe when viewed from the vertical direction) set from statistical data of the shape and size of human dentition. FIG. 3 exemplifies the selected standard cross section for adults. For this reason, the teeth of a subject having a standard shape and size are centered on this tomographic plane and aligned along the curved plane, so that the panoramic image of the standard tomographic plane itself is already the best focus image. However, in practice, the individual subject has a dentition that is entirely or locally offset from the normal tomographic plane.

このため、最初に再構成される初期画像である、標準断層面のパノラマ画像において関心部位の焦点がぼけている場合には、既に収集済みのフレームデータを使って最適焦点(焦点が合っている)の画像を得ることができる。つまり、再度、スキャンを実施する必要はない。この実施形態のパノラマ画像撮影装置1は、前述したように、特開2007−136163公報に記載の構成を採用している。このため、この2度目の再構成も最初に収集済のフレームデータと、撮像空間上の新たな所望の断面位置に応じたゲイン(後述する)とに応じて再構成するだけで得られる。この新たな位置とは、図4に示すように、焦点化する断層面自体を標準断層面の位置から歯列の奥行方向に沿って所望距離だけずらした位置であってもよいし、標準断層面の画像上で、その関心部位を含む領域を歯列の奥行方向に移動又はその領域の一つの軸を中心に回転させた(傾けた)オブリークな部分断層面であってもよい。   For this reason, when the focus of the site of interest is defocused in the panoramic image of the standard tomographic plane, which is the initial image to be first reconstructed, the optimal focus (focus is in focus using already acquired frame data) Image of) can be obtained. That is, there is no need to carry out the scan again. As described above, the panoramic image photographing apparatus 1 of this embodiment adopts the configuration described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-136163. Therefore, this second reconstruction is also obtained only by reconstruction in accordance with the collected frame data and the gain (described later) according to the new desired cross-sectional position in the imaging space. The new position may be a position obtained by shifting the focal plane itself to be focused from the position of the standard tomographic plane by a desired distance along the depth direction of the dentition as shown in FIG. It may be an oblique partial tomographic plane in which an area including the region of interest is moved in the depth direction of the dentition or rotated about one axis of the area on the image of the plane.

図2に戻って、画像プロセッサ56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第1の画像メモリ54に読出し書込み可能に格納される。第1の画像メモリ54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、第2の画像メモリ55は、生成されたパノラマ画像データ、及び/又は、後処理されたパノラマ画像データを表示するために使用される。第2の画像メモリ55に記憶される画像データは、所定周期でD/A変換器59に呼び出されてアナログ信号に変換され、モニタ60の画面に表示される。   Returning to FIG. 2, the frame data and image data processed or being processed by the image processor 56 are readably stored in the first image memory 54. For the first image memory 54, for example, a large-capacity recording medium (nonvolatile and readable / writable) such as a hard disk is used. In addition, the second image memory 55 is used to display the generated panoramic image data and / or post-processed panoramic image data. The image data stored in the second image memory 55 is called by the D / A converter 59 at a predetermined cycle, converted into an analog signal, and displayed on the screen of the monitor 60.

コントローラ57は、ROM61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沿って、光学カメラ91及び照明装置92の駆動指令を含む、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、操作者から所定事項についてインターラクティブに操作情報を受け付ける。このため、コントローラ57は、後述するように、標準断層面のパノラマ画像の生成、及び、そのパノラマ画像の焦点最適化(すなわち画像のボケをより減らす処理)を担う再構成に必要なパラメータ(ゲイン又はシフト&アッド量と呼ばれる)の設定、フレームデータの収集(スキャン)、操作器58から出力される、操作者の操作情報を加味してインターラクティブに動作可能になっている。なお、このスキャンと共に、光学カメラ91は、撮影したカラー画像データを一定レートで出力する。この光学カメラ91は、X線スキャンのための回転ユニット24に取り付けられているので、この光学カメラ91自体を被検体の周りに回転させる必要はない。   The controller 57 controls the overall operation of the components of the apparatus, including a command to drive the optical camera 91 and the lighting device 92, in accordance with a program that carries out the entire control and processing stored in advance in the ROM 61. The program interactively receives operation information from the operator on predetermined matters. Therefore, as described later, the controller 57 generates a panoramic image of a standard tomographic plane, and parameters (gains) necessary for reconstruction that is responsible for the optimization of the focus of the panoramic image (that is, the process of further reducing blurring of the image). Or setting of shift & add amount), collection of frame data (scan), and interactive operation possible in consideration of the operation information of the operator output from the operation device 58. Note that, along with this scan, the optical camera 91 outputs the photographed color image data at a constant rate. Since the optical camera 91 is attached to the rotation unit 24 for X-ray scanning, it is not necessary to rotate the optical camera 91 itself around the subject.

このため、患者は、図1に示すように、立位又は座位の姿勢でチンレスト25の位置に顎を置いてマウスピース26を咥えるともに、開口器(図11のMS1を参照)を入れて口を開いた状態でヘッドレスト28に額を押し当てる。これにより、患者の頭部(顎部)の位置が回転ユニット24の回転空間のほぼ中央部で固定される。この状態で、コントローラ57の制御の元、回転ユニット24が患者頭部の周りをXY面に沿って、及び/又は、XY面にオブリークな面に沿って回転する(図1中の矢印参照)。   For this reason, as shown in FIG. 1, the patient places the jaw at the position of the chin rest 25 in the standing or sitting position and holds the mouthpiece 26 while inserting the opening device (see MS1 in FIG. 11). With the mouth open, the headrest 28 is pressed against the forehead. As a result, the position of the head (jaw) of the patient is fixed substantially at the center of the rotation space of the rotation unit 24. In this state, under the control of the controller 57, the rotation unit 24 rotates around the patient's head along the XY plane and / or along the oblique plane in the XY plane (see the arrow in FIG. 1). .

この回転の最中に、コントローラ57からの制御の元で、高電圧発生器41が例えば所定周期のパルスモードで曝射用の高電圧(指定された管電圧及び管電流)をX線管31に供給し、X線管31を例えばパルスモードで駆動する。これにより、X線管31から所定周期でパルス状X線が曝射される。勿論、X線管31を連続モードで駆動して、X線が連続的に照射されるようにしてもよい。   During the rotation, under the control of the controller 57, the high voltage generator 41 generates a high voltage (designated tube voltage and tube current) for irradiation in a pulse mode of a predetermined cycle, for example. And the X-ray tube 31 is driven, for example, in a pulse mode. Thereby, pulsed X-rays are emitted from the X-ray tube 31 at a predetermined cycle. Of course, the X-ray tube 31 may be driven in a continuous mode so that X-rays are continuously irradiated.

このように照射されたX線は、撮影位置に位置する患者の顎部(歯列部分)を透過して検出器32の入射面32Aに入射する。検出器32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、対応する電気量のフレームデータ(例えば64×1500画素)として順次出力する。このフレームデータは通信ライン43を介して、制御・演算装置12のインターフェース52を介してバッファメモリ53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、第1の画像メモリ54に転送されて保管される。   The X-rays thus irradiated pass through the patient's jaw (dental row) located at the imaging position and enter the incident surface 32A of the detector 32. As described above, the detector 32 detects incident X-rays at a very high frame rate (for example, 300 fps), and sequentially outputs the corresponding electrical quantity as frame data (for example, 64 × 1500 pixels). The frame data is temporarily stored in the buffer memory 53 via the communication line 43 and the interface 52 of the control / arithmetic unit 12. The temporarily stored frame data is then transferred to the first image memory 54 for storage.

このため、画像プロセッサ56は、第1の画像メモリ54に保管されたフレームデータを用いた再構成により歯列に沿った標準断層面に沿ったパノラマ画像を生成可能である。また、画像プロセッサ56は、そのパノラマ画像上で指定される関心領域(ROI)を成すフレームデータを用いた再構成により焦点最適化画像を生成可能である。パノラマ画像それ自体も、焦点を最適化しようとの意図を以って生成される標準断層面全体の断面像である。しかしながら、実際には、個々の被検体の歯列の形状に違いがあるため、標準断層面だけでは個々の領域について焦点ボケが最も少ない(装置の発揮し得る能力の範囲において焦点が一番合った、すなわち焦点が最適化された)画像を得ることは難しい。このため、標準断層面のパノラマ画像(少なくとも歯列全体をカバーする断面像)をベースにして、内部構造をより明瞭に(ボケの少ない、焦点の合った)示す断面像を得るための再構成を行なう。この後処理の再構成は通常、ベースとなるパノラマ画像の一部の領域を対象にすることが多い。本実施形態では、この一部領域の断面像も焦点最適化画像と見做す。   Therefore, the image processor 56 can generate a panoramic image along a standard tomographic plane along the dentition by reconstruction using the frame data stored in the first image memory 54. The image processor 56 can also generate a focus optimized image by reconstruction using frame data forming a region of interest (ROI) specified on the panoramic image. The panoramic image itself is also a cross-sectional image of the entire standard tomographic plane generated with the intention of optimizing the focus. However, in fact, due to the difference in the shape of the dentition of each individual subject, the standard tomographic plane alone has the least defocusing for each area (the best focus is within the range of the ability of the apparatus to exhibit). It is difficult to obtain an image, ie, the focus is optimized. For this reason, a reconstruction for obtaining a cross-sectional image showing the internal structure more clearly (with less blurring and in focus) based on the panoramic image of the standard tomographic surface (a cross-sectional image covering at least the entire dentition) Do. This post-processing reconstruction is usually targeted at a portion of the underlying panoramic image. In this embodiment, the cross-sectional image of this partial region is also considered as a focus optimization image.

このようにベースとなるパノラマ画像を含む焦点最適化画像の生成は、再構成と呼ばれる処理を伴う。この再構成はトモシンセシス(tomosynthesis)法に基づく処理により行われる。このトモシンセシス法は、例えば前述した特開2007−136163を初め、特開平4−144548などにより公知であり、簡単には、複数枚のフレームデータ(画素値の2次元マッピング)を、スキャン方向に対応する方向に沿って互いにシフトさせ且つ重ね合わせて加算する処理である。この重ね合わせ量が前述したようにゲイン(又はシフト&アッド量)と呼ばれる。このゲインに基づくシフト・アンド・アッドの処理により、歯列奥行方向(図4参照)の所望位置の断層面の画素値が強調される一方で、それ以外の断層面の画素値がぼかされる。これにより、その所望位置の断層面のパノラマ画像が得られる。   The generation of a focus-optimized image that includes a panoramic image that is the basis in this way involves a process called reconstruction. This reconstruction is performed by a process based on tomosynthesis method. This tomosynthesis method is known, for example, from the above-mentioned JP-A-2007-136163, JP-A-4-144548, etc. In a simple manner, plural pieces of frame data (two-dimensional mapping of pixel values) are supported in the scan direction. The process of shifting and superposing and adding each other along the direction This overlapping amount is called gain (or shift & add amount) as described above. By the shift-and-add process based on this gain, while the pixel values of the tomographic plane at the desired position in the dentition depth direction (see FIG. 4) are emphasized, the pixel values of the other tomographic planes are blurred. Thereby, a panoramic image of the tomographic plane at the desired position is obtained.

なお、パノラマ画像上に設定される関心領域は、通常、パノラマ画像の一部を成す部分領域として当該パノラマ画像上に指定されるが、パノラマ画像全体を関心領域として設定することも可能である。勿論、部分的な焦点最適化画像は医師などが欲した場合に生成される。   Although the region of interest set on the panoramic image is usually specified on the panoramic image as a partial region forming a part of the panoramic image, it is also possible to set the entire panoramic image as the region of interest. Of course, a partial focus optimization image is generated when a doctor or the like wants it.

パノラマ画像及び/又は部分的な焦点最適化画像は、そのデータが第1の画像メモリ54に保管されるともに、適宜な態様で、モニタ60に表示される。   The panoramic image and / or the partial focus optimized image are displayed on the monitor 60 in an appropriate manner, with the data stored in the first image memory 54.

このパノラマ画像撮影装置1を用いたパノラマ画像の撮影及び読影は、大略、上述のようである。標準断層面のパノラマ画像(この画像も焦点最適化画像である)及び指定領域の部分的な焦点最適化画像の生成に使用されるゲインは、本実施形態では、前述した特開2007−136163に示すように、事前にファントムを用いたキャリブレーションにより設定されている。このゲインは、それぞれのセットのフレームデータをどの程度位置をずらせて重ねるかという「重ね合わせの程度を示す量」である。このゲインが小さいときには重ね合わせの程度が密であり、ゲインが大きいときには重ね合わせの程度が粗になる。   The photographing and interpretation of a panoramic image using the panoramic image photographing apparatus 1 are approximately as described above. The gain used to generate a panoramic image of a standard tomographic plane (this image is also a focus optimization image) and a partial focus optimization image of a designated area is, in this embodiment, described in JP-A-2007-136163 described above. As shown, it is set in advance by calibration using a phantom. This gain is a "quantity indicating the degree of superposition" of how much the frame data of each set is shifted and overlapped. When the gain is small, the degree of superposition is dense, and when the gain is large, the degree of superposition becomes coarse.

このゲインの一例を、簡単化した図5のモデルを用いて説明する。このモデルにおいて、X線管31と検出器32が互いのオブジェクトOB(患者の顎部の歯列)に対する距離D1とD2(それぞれ、歯列の各点におけるX線管と検出器とを結ぶ直線に沿った方向(奥行き方向)の距離)の相対的な比を一定に保持し且つ相対的な動作速度をある値に保持して動くとする。この場合、オブジェクトOBがぼけない又はボケが少ない(つまり焦点が合っている)フレームデータの重ね合わせの量(ゲイン)が決まる。   An example of this gain will be described using the simplified model of FIG. In this model, a straight line connecting the X-ray tube 31 and the detector 32 to the object OB (dental row of the patient's jaw) D1 and D2 (respectively the X-ray tube and the detector at each point of the row) It is assumed that the relative ratio of the distance in the direction (depth direction) is kept constant and the relative movement speed is kept at a certain value. In this case, the amount (gain) of superposition of frame data in which the object OB is not blurred or blurred (that is, in focus) is determined.

換言すれば、上述のようにスキャンすると、スキャンされるX線の被検体に対する相対的な移動速度とゲインとで焦点面(焦点が合った連続する断面)を確定させることができる。この焦点面は、距離D1,D2の比に対応するので、焦点面は各奥行き方向において検出器32から平行移動した面に位置する。   In other words, when scanning as described above, the focal plane (a continuous cross section in focus) can be determined by the moving speed and gain of the scanned X-ray relative to the object. Since this focal plane corresponds to the ratio of the distances D1 and D2, the focal plane is located in a plane translated from the detector 32 in each depth direction.

一般的には、ゲインが小さくなるほど、焦点位置は各奥行き方向DdpにおいてX線管31により近くなり、ゲインが大きくなるほど、焦点位置は各奥行き方向DdpにおいてX線管31から遠ざかる。このため、歯列の各位置で当該歯列に直交する奥行き方向におけるX線管31と検出器32との距離間隔が定量的に分かるファントムを用いて、ゲインをいくらにすれば焦点が合うのかという定量的な計測(設定)を、奥行き方向それぞれに沿った直線上の各位置について事前に行なっておく。   Generally, the smaller the gain, the closer the focal position to the X-ray tube 31 in each depth direction Ddp, and the larger the gain, the farther the focal position is from the X-ray tube 31 in each depth direction Ddp. For this reason, using a phantom that quantitatively determines the distance between the X-ray tube 31 and the detector 32 in the depth direction orthogonal to the dentition at each position of the dentition, how much gain should be brought into focus The quantitative measurement (setting) is performed in advance for each position on the straight line along each depth direction.

つまり、各位置(標準面からの各距離)とゲインとの関係がファントムを用いて事前に計測され、その関係情報が例えば第1の画像メモリ54にルックアップテーブルLUTとして格納される。   That is, the relationship between each position (each distance from the standard surface) and the gain is measured in advance using a phantom, and the relationship information is stored, for example, in the first image memory 54 as a look-up table LUT.

[カラー光学像から対象物の特徴点の位置を設定する処理]
次に、図6〜図8を参照して、このパノラマ画像撮影装置により実行される画像処理の一部を成す、撮影されたカラー光学像から、撮影対象である歯列の特徴点の撮影空間(3次元実空間)上の位置を設定する処理の概要を説明する。
[Process of setting the position of the feature point of the object from the color optical image]
Next, referring to FIG. 6 to FIG. 8, from the photographed color optical image forming a part of the image processing executed by this panoramic image photographing device, the photographing space of the feature point of the tooth row to be photographed An outline of processing for setting a position on (three-dimensional real space) will be described.

この処理は、スキャン終了後直ちに、又は、スキャン後の後処理としてデータ収集後に画像プロセッサ56により実行される。   This process is performed by the image processor 56 immediately after the end of scanning or after data collection as post-scan post-processing.

図6は、図1に示すパノラマ画像撮影装置11によりスキャン可能な対象物OBJと光学カメラ91により撮影されるカラー光学像V,Vとの幾何学的関係を説明している。同図において、パノラマ画像撮影装置11の例えば固定部分を基準にとった絶対座標系xyzを示す。z軸方向は同装置11の縦方向に相当する。 FIG. 6 illustrates the geometrical relationship between the object OBJ which can be scanned by the panoramic image photographing apparatus 11 shown in FIG. 1 and the color optical images V 1 and V 2 photographed by the optical camera 91. In the figure, an absolute coordinate system xyz based on, for example, a fixed part of the panoramic image photographing device 11 is shown. The z-axis direction corresponds to the longitudinal direction of the device 11.

2つのカラー光学像V,Vは実際には2次元の画像である。対象物OBJは歯列を抽象的に模擬する。この2つのカラー光学像V,V(以下、第1の光学画V,第2の光学像V)は、エンコーダ30A(図1参照)の検出信号を基に演算される、回転ユニット24の回転角θ=θ、θの位置の画像である。これらの回転角位置は、回転ユニット24の回転に伴うパノラマ撮影スキャンの途中の所定2カ所の位置であり、予め決められている。勿論、このパノラマ撮影スキャンは3次元空間で実行され処理されるが、説明を容易にするため、図6の模式図はz軸(縦軸)方向から見た2次元で表示している。 The two color optical images V 1 and V 2 are actually two-dimensional images. The object OBJ simulates the dentition in an abstract manner. The two color optical images V 1 and V 2 (hereinafter, the first optical image V 1 and the second optical image V 2 ) are calculated on the basis of the detection signal of the encoder 30A (see FIG. 1). It is an image of the position of the rotation angle θ = θ 1 , θ 2 of the unit 24. These rotation angle positions are predetermined two positions in the middle of the panoramic imaging scan accompanying the rotation of the rotation unit 24 and are determined in advance. Of course, this panoramic imaging scan is executed and processed in a three-dimensional space, but for ease of explanation, the schematic view of FIG. 6 is displayed in two dimensions viewed from the z-axis (vertical axis) direction.

いま、対象物OBJには、他の部位とは区別し易い形状を持つ特徴領域があり、その中心点を特徴点OB,OB,OBと仮定し、それらの特徴点OB,OB,OBを第1及び第2の光学像V,Vから抽出するものとする。この抽出処理は、コントローラ57の管理下にある画像プロセッサ56により、一例として、デフォルトで実行される。 Now, in the object OBJ, there is a feature area having a shape that is easily distinguishable from other parts, and it is assumed that the center point is the feature points OB 1 , OB 2 , OB 3 and their feature points OB 1 , OB 2 and OB 3 are extracted from the first and second optical images V 1 and V 2 . This extraction process is performed by default by the image processor 56 under control of the controller 57, as an example.

なお、図6に示す特徴点位置設定の原理図の場合、第1及び第2の光学像V,Vの位置において、第1の光学像Vには対象物OBJの特徴点OB,OBが写り込む。ただし、第3の特徴点OBは第1の光学像Vの視野には無いので写らない。一方、第2の光学像Vには、3つの特徴点OB,OB,OBの全てが写り込むという例になっている。第1の光学像Vと2つの特徴点OB,OBとの間の距離はf,fであり、第2の光学像V2と3つの特徴点OB,OB,OBとの間の距離はf、f、fである。 In the case of the principle diagram of feature point position setting shown in FIG. 6, the feature point OB 1 of the object OBJ is the first optical image V 1 at the positions of the first and second optical images V 1 and V 2. , OB 2 is reflected. However, the third feature point OB 3 of not reflected because not the first field of the optical image V 1. On the other hand, the second optical image V 2, which is an example that all bleeds through the three feature points OB 1, OB 2, OB 3. The distances between the first optical image V 1 and the two feature points OB 1 and OB 2 are f 1 and f 2 , and the second optical image V 2 and the three feature points OB 1 , OB 2 and OB 3 And the distances between them are f 1 , f 2 and f 3 .

光学カメラ91はX線スキャンと併行して一定レートで多数のカラー画像を撮影し、それのデータをバッファメモリ53を介して第1の画像メモリ54に順次、回転角θに対応させて格納している。このため、「対象物の特徴点の位置を設定する処理」が指令されると、画像プロセッサ56は、第1の画像メモリ54に格納されている回転角θ=θ、θの位置のカラー画像データを読み出し、以下のように処理する。 The optical camera 91 takes a number of color images at a constant rate in parallel with the X-ray scan, and sequentially stores the data thereof in the first image memory 54 via the buffer memory 53 in correspondence with the rotation angle θ ing. Therefore, when the process of setting the position of the feature point of the object is instructed, the image processor 56 detects the position of the rotation angles θ = θ 1 and θ 2 stored in the first image memory 54. The color image data is read out and processed as follows.

まず、画像プロセッサ56は、図7に示すように、第1の光学像Vをモニタ60に表示させる(ステップS10)。次いで、第1の光学像V上で、そこに写り込んでいる1つ目の特徴点OBの位置Pを自動的に確認・決定する(ステップS11)。この確認・決定は、特徴点OBの形状をパターン認識で処理するなどの手法で行われる。次いで、第1の光学像V上で、そこに写り込んでいる2つ目の特徴点OBの位置Pを自動的に確認・決定する(ステップS12)。 First, as shown in FIG. 7, the image processor 56 causes the monitor 60 to display the first optical image V1 (step S10). Then, on the first optical image V 1, automatically check and determine the position P 1 B 2 there one that crowded-through eye feature point OB 1 (step S11). The check and determination is made by a technique such as processing the shape of the feature point OB 1 in pattern recognition. Then, on the first optical image V 1, automatically check and determine the position P 1 B 1 of the second feature point OB 2 that crowded-through therein (step S12).

次いで、画像プロセッサ56は、第1の光学像V1上で、1つ目の特徴点OBの位置Pを公知のデプススキャンのよりフォーカス(合焦)処理し、その合焦時の距離fを決めて記憶する(ステップS13)。さらに、第1の光学像V上で、2つ目の特徴点OBの位置Pを同様にフォーカス処理し、その合焦時の距離fを決めて記憶する(ステップS14)。 Next, the image processor 56 performs focus processing of the position P 1 B 2 of the first feature point OB 1 on the first optical image V 1 using a known depth scan, and at the time of focusing, the distance f 1 determined stores (step S13). Furthermore, on the first optical image V 1, 2 nd position P 1 B 2 feature point OB 2 similarly focus processing, and stores the determined distance f 2 at that time focusing (step S14) .

同様に、画像プロセッサ56により、第2の光学像Vがモニタ60に表示される(ステップS15)。この第2の光学像V上で2つの特徴点OB,OBの位置を確認し、その位置P,Pをそれぞれ確認・決定する(ステップS16,S17)。さらに、この第2の光学像V上で、第3の特徴点OBの位置Pを確認・決定する(ステップS18)。これらの確認・決定は、特徴点の形状を閾値処理及びパターン認識などの手法で行われる。この第3の特徴点OBは、第1の光学像Vを出力するときの光学カメラ91の視野の死角に存在するので、第1の光学像Vには写り込こんではいないが、第2の光学像Vを出力するときの光学カメラ91の視野には存在するので、第2の光学像Vには写り込こんでいる。 Similarly, the image processor 56, the second optical image V 2 is displayed on the monitor 60 (step S15). The positions of two feature points OB 1 and OB 2 are confirmed on the second optical image V 2 , and the positions P 2 B 1 and P 2 B 2 are confirmed and determined, respectively (steps S 16 and S 17). Furthermore, on the second optical image V 2, to confirm and determine the position P 2 B 3 of the third feature point OB 3 (step S18). These confirmations / decisions are performed by methods such as threshold processing and pattern recognition of the shape of the feature point. The third feature point OB 3 of, due to the presence in the field of view of the blind spot of the optical camera 91 when outputting a first optical image V 1, the first optical image V 1 although not crowded-through write, Since it exists in the field of view of the optical camera 91 when the second optical image V2 is output, it is reflected in the second optical image V2.

さらに、画像プロセッサ56は第1の特徴点OBを公知のデプススキャンによりフォーカスし、その合焦時の距離fを決めて記憶する(ステップS19)。また、第2の特徴点OBを同様にフォーカスし、その合焦時の距離fを決めて記憶する(ステップS20)。さらに、第3の特徴点OBを同様にフォーカスし、その合焦時の距離fを決めて記憶する(ステップS21)。 Further, the image processor 56 first has the feature point OB 1 focused by a known depth scan, and stores the determined distance f 5 at that time focusing (step S19). The second focus similarly feature point OB 2, and stores the determined distance f 3 at that time focusing (step S20). Furthermore, the third focus similarly feature point OB 3 of, for storing determined distance f 4 at that time focusing (step S21).

次いで、図8に示すように、画像プロセッサ56はモニタ60に第1の光学像Vを再度、表示させ、その画像上で、そこに写り込んでいる第1の特徴点OBの位置Pを演算する(ステップS31)。次いで、その第1の光学像V上で、そこに写り込んでいる第2の特徴点OBの位置Pを演算する(ステップS32)。 Then, as shown in FIG. 8, the image processor 56 again first optical image V 1 on the monitor 60, is displayed, the image on the position of the first feature point OB 1 that crowded-through there P 1 B 1 is calculated (step S31). Then, the first on the optical image V 1 that calculates a position P 1 B 2 of the second feature point OB 2 that crowded-through therein (step S32).

さらに、画像プロセッサ56はモニタ60に第2の光学像Vを再度、表示させ、この画像上で、そこに写り込んでいる第1の特徴点OBの位置Pを演算する(ステップS33)。同様に、第2の光学像V上で、第2の特徴点OBの位置Pを演算する(ステップS34)。さらに、第2の光学像V上で、第3の特徴点OBの位置Pを演算する(S35)。 Further, the image processor 56 and the second optical image V 2 again monitor 60 to display, on the image, it calculates the position P 2 B 1 of the first feature point OB 1 that crowded-through therein ( Step S33). Similarly, on the second optical image V 2, it calculates the position P 2 B 2 of the second feature point OB 2 (step S34). Furthermore, on the second optical image V 2, it calculates the position P 2 B 3 of the third feature point OB 3 (S35).

次いで、図9に示すように、第1〜第2の特徴点のうちの、第1の特徴点OBの2次元空間上の位置、即ち、対象物OBJの表面上の1つの点の位置を、上述のように求めた位置P、距離f、位置P、及び距離fの幾何学関係から演算し、記憶する(ステップS41)。さらに、第2の特徴点OBの2次元空間上の位置を、上述のように求めた位置P、距離f、位置P、及び距離fの幾何学関係から演算し、記憶する(ステップS42)。さらに、第3の特徴点OBの2次元空間上の位置を、上述のように求めた位置P、距離fの幾何学関係から演算し、記憶する(ステップS43)。 Then, as shown in FIG. 9, of the first and second feature points, the position of the first feature point OB 1 in the two-dimensional space, that is, the position of one point on the surface of the object OBJ Is calculated from the geometrical relationship of the position P 1 B 2 , the distance f 1 , the position P 1 B 2 , and the distance f 5 obtained as described above, and stored (step S 41). Furthermore, the position of the second feature point OB 2 in the two-dimensional space is calculated from the geometrical relationship of the position P 1 B 1 , the distance f 2 , the position P 2 B 2 , and the distance f 3 obtained as described above. And store (step S42). Further, the third position on the two-dimensional space of the feature point OB 3 of, calculated from the geometrical relationship between the position P 2 B 2, the distance f 4 obtained as described above, is stored (step S43).

これにより、光学カメラ91により撮影されたカラー画像データから第1、第2及び第3の特徴点OB,OB,及びOBの実空間上の位置、即ち、対象物OBJの表面の特徴的な部位(点)の位置が求められる。この実空間上の位置情報は後述するようにパノラマ画像上での対応する位置の探索に用いられる。 Thereby, from the color image data photographed by the optical camera 91, the positions of the first, second and third feature points OB 1 , OB 2 and OB 3 in the real space, ie, the features of the surface of the object OBJ The position of the critical site (point) is determined. The position information on the real space is used to search for the corresponding position on the panoramic image as described later.

このため、上述した第1、第2及び第3の特徴点OB,OB,及びOBと同様に、患者口腔部の標準的な歯列に見られる特徴部位(点)を予めデフォルト情報として持っていればよい。勿論、それらの特徴部位(点)をその都度、医師がインターラクティブに指定するようにしてもよい。 Therefore, similar to the first , second , and third feature points OB 1 , OB 2 , and OB 3 described above, default information is previously stored as a feature site (point) found in the standard dentition of the patient's oral cavity. You should have as. Of course, those characteristic parts (points) may be interactively designated by the doctor each time.

また、光学カメラ91が撮影する回転角度の位置はθ=θ、θの2カ所としたが、その指定する特徴点の数や位置に応じて、3カ所以上であってもよい。例えば、縦方向(z軸方向)から見た場合に、歯列の前歯側正面の位置、及び、左右の奥歯側面の2カ所の位置の合計3カ所であってもよい。これらの位置は、エンコーダ30Aの検出信号に応じて回転角度指令値θ=θ11、θ12、θ13(後述の図10参照)をデフォルト設定しておけばよい。光学カメラ91は、X線スキャン中の一定フレームレートでそのカラー画像データを出力しているので、この回転角度θ=θ11、θ12、θ13の位置で撮影されたカラー画像データを読み出すことにより、第1、第2、第3の光学像V11、V12、V13が得られる(図10参照)。 Further, although the positions of the rotation angles captured by the optical camera 91 are two positions of θ = θ 1 and θ 2 , the positions may be three or more in accordance with the number and positions of the feature points to be designated. For example, when viewed from the longitudinal direction (z-axis direction), a total of three positions may be provided: the front position of the front teeth side of the dentition and the two positions of the left and right rear tooth side surfaces. As these positions, rotation angle command values θ = θ 11 , θ 12 and θ 13 (see FIG. 10 described later) may be set in default according to the detection signal of the encoder 30A. Since the optical camera 91 outputs its color image data at a constant frame rate during X-ray scanning, read out the color image data taken at the rotational angles θ = θ 11 , θ 12 and θ 13 Thus, first, second and third optical images V 11 , V 12 and V 13 are obtained (see FIG. 10).

なお、対象物上で指定した特徴点それぞれが2つの光学像に写り込んでいる場合、前述した深さ方向の合焦スキャン、所謂、デプススキャン(depth scan)は不要になる。   When each of the feature points designated on the object is reflected in the two optical images, the above-described focus scan in the depth direction, so-called depth scan, is not necessary.

[フージョン画像の作成例]
フージョン画像の作成の一例を説明する。
被検者は図11に例示する開口器MSIを入れて口を広げるとともに、マウスピース26を前歯中央部(1,2番の歯)で加える状態でX線スキャンを受ける。このとき、従来と同様のX線スキャンによるパノラマ撮影と併行して、光学カメラ91による光学撮影が実行される。なお、図11は単に開口器の例示として挙げており、同図では治療器が使用されているが、X線スキャンのときにはそのような治療器の使用はない。
[Example of creating a Fusion image]
An example of creation of a fusion image will be described.
The subject inserts an opener MSI illustrated in FIG. 11 to open the mouth, and receives an X-ray scan in a state in which the mouthpiece 26 is added at the center of the front teeth (first and second teeth). At this time, the optical imaging with the optical camera 91 is performed in parallel with the panoramic imaging with the X-ray scan as in the prior art. Note that FIG. 11 is merely given as an example of the opening device, and although a treatment device is used in the figure, there is no use of such a treatment device at the time of an X-ray scan.

この図10には、このフージョン画像の作成の概要が示されている。この場合、前述したデプススキャンを使用しない例である。具体的には、図10に示すように、標準的歯列の上下何れかにおける、左右の1,2番の間の切れ目が成す特有の形状の中央部、及び、左右の6番の歯の外側が成す特有な面形状の中央部に特徴点M1L,M1R,M,Mをデフォルトで設定することができる。この場合、図10に示すように、これらの特徴点を視野に入れるように回転角度θ=θ11、θ12、θ13の位置を指定して3枚の光学像V11、V12、V13を得るようにすることができる。この場合、標準的歯列の場合、特徴点M1L,M1R,M,Mはそれぞれ、2つの光学像に写り込むので、デプススキャンは不要になり、単純に光学像の位置、長さ、距離の関係から、特徴点M1L,M1R,M,Mの実空間上の位置を推定できる。 FIG. 10 shows an outline of creation of this fusion image. In this case, the above-described depth scan is not used. Specifically, as shown in FIG. 10, a central portion of a specific shape formed by a break between the left and right 1 and 2 at the upper and lower sides of the standard dentition, and the left and right 6 teeth. The feature points M 1L , M 1R , M L , and M R can be set by default at the central portion of the specific surface shape formed by the outside. In this case, as shown in FIG. 10, the positions of the rotational angles θ = θ 11 , θ 12 and θ 13 are specified to put these three feature images in the field of view and three optical images V 11 , V 12 and V You can get to get thirteen . In this case, in the case of a standard dentition, the feature points M 1L , M 1R , M L , and M R are respectively reflected in the two optical images, so depth scanning is not necessary, and the position and length of the optical image are simply reduced. The position of the feature points M 1L , M 1R , M L , and M R in real space can be estimated from the relationship between the distance and the distance.

具体的には、画像プロセッサ56は、歯列の4つの特徴点M1L,M1R,M,Mが写り込んだ3枚の、第1〜第3の光学像V11、V12、V13を取集する(図10、ステップS51)、この第1〜第3の光学像V11、V12、V13のぞそれぞれから前述のように、4つの特徴点M1L,M1R,M,Mの実空間上の位置を特定する(ステップS52)。次いで、第1〜第3の光学像V11、V12、V13を4つの特徴点M1L,M1R,M,Mの位置を基準に繋ぎ合わせ、拡大縮小等の処理を行う(合成処理:ステップS53)。これにより、1枚のカラー光学像IMOPが作成される。 Specifically, the image processor 56 includes three first to third optical images V 11 , V 12 , in which four feature points M 1L , M 1R , M L and M R of the dentition are reflected. to Toshu the V 13 (FIG. 10, step S51), the first to'll like from each of the foregoing third optical image V 11, V 12, V 13 , 4 one feature point M 1L, M 1R, The positions of M L and M R in the real space are specified (step S 52). Next, the first to third optical images V 11 , V 12 , and V 13 are connected based on the positions of the four feature points M 1L , M 1R , M L , and M R , and processing such as scaling is performed ( Combining process: step S53). Thus, one color optical image IM OP is created.

一方で、検出器32が出力するフレームデータからX線パノラマ画像IMPAが再構成される(ステップS54)。このX線パノラマ画像IMPAは、公知の手法を使って、一度、再構成したパノラマ画像から口腔領域を部分的に切り出して再度、焦点を絞った口腔領域画像であってもよい。そこで、画像プロセッサ56は、カラー光学像IMOPの4つの特徴点M1L,M1R,M,Mの位置が、X線パノラマ画像IMPA上のどこの位置にそれぞれ相当するのか、前述した特徴点M1L,M1R,M,Mの実空間上の位置、即ち歯列のマーカ位置の情報を基に探索する(ステップS55)。これにより、図10に示すように、X線パノラマ画像IMPA上に、4つの特徴点M1L,M1R,M,Mに対応する位置(点)M1L´,M1R´,M´,M´が画像プロセッサ56により設定される。 On the other hand, the detector 32 is reconstructed X-ray panoramic image IM PA from the frame data to be output (step S54). The X-ray panoramic image IM PA, using the known techniques, once again cut from reconstructed panorama image oral region partially may be oral region image focused. Therefore, the image processor 56, whether the four characteristic points M 1L of color optical image IM OP, M 1R, M L , the position of the M R, corresponding respectively where positions on the X-ray panoramic image IM PA, described above A search is made on the basis of the real space position of the feature points M 1L , M 1R , M L and M R , that is, the information of the marker position of the dentition (step S 55). Thus, as shown in FIG. 10, on the X-ray panoramic image IM PA, 4 one feature point M 1L, M 1R, M L , the position (point) corresponding to the M R M 1L ', M 1R ', M L and M R ′ are set by the image processor 56.

そこで、画像プロセッサ56は、それらの特徴点M1L,M1R,M,M及びその対応点M1L´,M1R´,M´,M´を互いに一致させ、適宜に縮小拡大しながら、パノラマ画像IMPA上に歯列のカラー光学像をIMOPをフージョン(重ねる、合成する)して、フージョン画像IMFUが作成される(ステップS56)。また、このステップ56により、フージョン画像IMFUはモニタ60に表示される。 Therefore, the image processor 56 matches the feature points M 1L , M 1R , M L , and M R and their corresponding points M 1 L ′, M 1 R ′, M L , and M R ′ with each other, and appropriately reduces them. while expanding, the color optical image of dentition on the panoramic image IM PA (overlapped, synthesized) Fujon the IM OP to, Fujon image IM FU is created (step S56). Also, this step 56 causes the fusion image IM FU to be displayed on the monitor 60.

このフローにより実際に作成されたフージョン画像IMFUの一例を図12に示す。フージョン画像IMFUにおいて、顎骨などのX線透過像を背景とし、その口腔部の歯列部分には、カラー光学像IMOPが重畳されている。
このカラー光学像IMOPはカラーで歯茎や歯列をなるべく、その奥の端までを表示することができる。このため、歯科医師は単にX線吸収により内部構造をグレーレベルで示す顎骨部分に加え、奥歯付近において、歯茎の色や歯の根本付近の歯周病等の状態を表面状態から判断できる。このように、光学カメラが撮影した光学像から口腔部の、その内部の歯列全体を視野にいれたカラー光学像を作成するようにしている。このことから、カラー光学像IMOPは歯列の前歯付近は勿論のこと、歯列のなるべく奥まで目視画像と同様の表面像をカラーで見せてくれるので、診断の手間軽減のみならず、診断ツールとして極めて有効になる。歯科医師はこのカラー光学像IMOPを観察することで、図11のように開口器MSIを再度嵌めて、デンタルミラーで奥歯やその歯茎付近を見直す等の手間が大きく軽減可能になる。
An example of the fusion image IM FU actually created by this flow is shown in FIG. In the fusion image IM FU , an X-ray transmission image of a jawbone or the like is used as a background, and a color optical image IM OP is superimposed on the dentition portion of the oral cavity.
The color optical image IM OP can display the gums and the dentition as far as possible in the color, up to the far end. For this reason, the dentist can simply judge the color of the gums and the state of the periodontal disease near the root of the tooth or the like from the surface state in the vicinity of the back teeth, in addition to the jaw bone portion showing the internal structure in gray level by X-ray absorption. In this manner, a color optical image is created from the optical image captured by the optical camera, with the entire dentition in the oral cavity in a field of view. From this, the color optical image IM OP not only reduces the time and effort for diagnosis but also diagnoses because the surface image similar to the visual image is displayed in color as far as possible to the back of the dentition as well as near the front teeth of the dentition. It is extremely effective as a tool. By observing the color optical image IM OP , the dentist can re-fit the opening device MSI again as shown in FIG. 11 and greatly reduce the time and effort for reviewing the back teeth and their gums and the like with the dental mirror.

また、病巣の広がりや構造的な異常をパノラマ画像IMPAとカラー光学像IMOPとを見比べて判断することもできる。 Also, lesion spread and structural abnormalities may be determined by comparing the panoramic image IM PA and color optical image IM OP.

なお、上述した実施形態において、X線管31及びスリット31AはX線発生装置の要部をなす。コントローラ57はX線スキャンを指令するスキャン指令手段(同指令部)に相当する。バッファメモリ53、画像プロセッサ56(同プロセッサの処理S54)はX線画像生成手段(同生成部)の要部をなす。バッファメモリ53、画像プロセッサ56(同プロセッサの処理S51、S52,S53)はカラー光学像作成手段(同作成部)の要部をなす。さらに、画像プロセッサ56(同プロセッサの処理S55、S56)はフージョン画像作成手段(同作成部)の要部をなす。さらに、モニタ60は表示手段に相当する。   In the embodiment described above, the X-ray tube 31 and the slit 31A form the main part of the X-ray generator. The controller 57 corresponds to a scan command unit (command command unit) that commands an X-ray scan. The buffer memory 53 and the image processor 56 (the process S54 of the processor) constitute the main part of the X-ray image generation means (the generation unit). The buffer memory 53 and the image processor 56 (processes S51, S52, and S53 of the processor) form the main part of the color optical image forming means (the same generating unit). Further, the image processor 56 (the processes S55 and S56 of the same processor) form an essential part of the fusion image creating means (the same creating unit). Furthermore, the monitor 60 corresponds to display means.

[変形例]
変形例を図13に基づき説明する。
この変形例は、カラー光学像を歯列の一番奥の歯まで写り込むようにするための開口器の例に関する。図13に示す開口器MOPは口裂(上下唇)を圧排すると共に、口腔前庭部(頬粘膜と歯列との間)にミラーを置いて、このミラーの反射像をも含めたカラー画像をカメラに収めるように構成した開口器MOPである。図13(A)に示す如く、開口器は上唇及び下唇を圧俳するフラップ101U,101Lと、左右の口角を圧俳するフラップ101L,101Rと、これらのフラップを繋ぐ弾力性を持つ繋ぎ101Cとを備える。同図に置いて、符号MS2は唇を示している。
[Modification]
A modification will be described based on FIG.
This variation relates to an example of an aperture for reflecting a color optical image to the deepest tooth of the dentition. The opening device M OP shown in FIG. 13 has a mirror placed in the oral antrum (between the buccal mucosa and the dentition) as well as the cleft lip (upper and lower lip) and a color image including a reflection image of this mirror which is the opener M OP configured as fit in the camera. As shown in FIG. 13 (A), the opening device has flaps 101U and 101L that interact with the upper and lower lips, flaps 101L and 101R that interact with the left and right mouth corners, and a resilient connection 101C that links these flaps. And In the figure, reference symbol MS2 indicates a lip.

さらに、左右のフラップ101L,101Rには、図13(B)に示すようにミラー102L,102Rを備える。このミラー102L,102Rは、被検者の口に開口器MOPを嵌めたときに、頬FSの内側と歯列の奥側との間に位置し、光学反射面MIRが歯列に対して斜めに位置するようになっている。 Furthermore, the left and right flaps 101L and 101R are provided with mirrors 102L and 102R as shown in FIG. 13 (B). The mirrors 102L and 102R are located between the inside of the cheek FS and the back of the dentition when the opening device M OP is fitted in the mouth of the subject, and the optically reflecting surface M IR is against the dentition It is positioned at an angle.

これにより、歯とミラー102L,102Rそれぞれとの間には隙間SPが生成される。このため、奥歯それぞれで反射した照明光の反射光はがミラー102L(102R)で反射して開口部分から外側に向かう。このため、前述した光学カメラ91でミラー102L,102Rのミラー像を一緒に捕捉される。このため、このミラー像をも含めて撮影したカラー画像を適宜処理することで、歯列のより奥側まで確実に光学撮影できるので、歯列全体に渡ってカラー光学像を得ることができ、フージョン画像の有用性がより高まることになる。   Thereby, a clearance SP is generated between the teeth and each of the mirrors 102L and 102R. For this reason, the reflected light of the illumination light reflected by each of the back teeth is reflected by the mirror 102L (102R) and travels outward from the opening portion. Therefore, mirror images of the mirrors 102L and 102R are captured together by the above-described optical camera 91. Therefore, by appropriately processing a color image captured including this mirror image, optical imaging can be reliably performed to the far side of the dentition, so that a color optical image can be obtained over the entire dentition, The usefulness of the fusion image will be further enhanced.

その他の変形例を説明する。   Other modifications will be described.

その他の変形例として、X線スキャンと併行して撮影したカラー光学像に限らず、既存の又は別に撮影した口腔内写真(カラー写真)を、いま撮影したパノラマ画像にフージョンさせてもよい。   As another modification, not only the color optical image captured in parallel with the X-ray scan but also an intraoral photograph (color photograph) captured in the existing or separately may be fused to the panoramic image captured just now.

さらに、歯列の石膏模型の情報(3次元形態情報、咬合状態の情報)を採り込み、それらの情報に基づくデータを前述したパノラマ画像及び/カラー光学像にフージョンさせてもよい。   Furthermore, information on plaster casts of dentition (three-dimensional form information, information on occlusion state) may be taken, and data based on the information may be fused to the panoramic image and / or color optical image described above.

さらに、前述した実施形態ではフージョン画像を単独で表示することは勿論、撮影したパノラマ画像及びカラー光学像と組み合わせて、例えば画面分割の方法でモニタ60に表示させてもよい。オペレータとの間でインターラクティブにそれらの画像を選択して表示させてもよい。   Furthermore, in the above-described embodiment, the vision image may of course be displayed alone, or may be displayed on the monitor 60 in a screen division method, for example, in combination with the captured panoramic image and color optical image. The images may be selected and displayed interactively with the operator.

さらに、カラー光学像を撮影する光学カメラ91は必ずしも前述したようにX線スキャンと併行して一定レートでカラー画像を出力するという構成に限定されない。例えば、エンコーダ30Aからの角度情報を基に、回転角度θ=θ11、θ12、θ13の位置に到達したときに光学カメラ91のシャッターをオンにして、合計3枚のカラー画像のみを得るようにしてもよい。これにより、装置側のメモリ容量を減らすことができる。 Furthermore, as described above, the optical camera 91 for capturing a color optical image is not necessarily limited to the configuration that outputs a color image at a constant rate in parallel with the X-ray scan. For example, based on the angle information from the encoder 30A, the shutter of the optical camera 91 is turned on when reaching the position of the rotation angles θ = θ 11 , θ 12 and θ 13 to obtain only three color images in total You may do so. Thereby, the memory capacity on the device side can be reduced.

本実施形態では、被検者Pの歯列は統計的な標準軌道に沿うものとして説明してきたが、個人差があって、デフォルトで設定している歯列の特徴点(マーカ)の位置が使えない場合、医師は、その都度、手動で特徴点を指定するようにすればよい。これにより、実施形態で説明してフージョンのアルゴリズムに沿ってフージョン画像を作成することができる。   In the present embodiment, although the dentition of the subject P has been described as following the statistical standard trajectory, there is individual difference and the position of the feature point (marker) of the dentition set by default is the same. If it can not be used, the doctor may manually specify the feature point each time. Thus, it is possible to create a fusion image in accordance with the Fujon algorithm described in the embodiment.

さらに、特徴点の設定は、歯列のカラー光学像からパターン認識等の処理によって自動認識する場合に限られず、図11に例示した開口器MSIのフレーム部分FRMに、光学的に不透明であって、好適には色が付き、かつ、X線透過率が口腔部の組織のそれとは異なる、例えば点状の鉛製マーカを複数、設けてもよい。このマーカもカラー光学像及びX線パノラマ画像に写り込むので、その位置に基づいて前述と同様にフージョン画像を作成できる。   Furthermore, the setting of the feature points is not limited to the case of automatically recognizing from the color optical image of the dentition by processing such as pattern recognition, and is optically opaque to the frame portion FRM of the aperture unit MSI illustrated in FIG. A plurality of, for example, point-like lead markers, which are preferably colored and whose X-ray transmittance is different from that of the tissue of the oral cavity, may be provided. Since this marker is also reflected on the color optical image and the X-ray panoramic image, the fusion image can be created based on the position as described above.

以上のように、本発明は様々な変形例を取り込んで、または、協働して実施することができる。勿論、発明の趣旨を逸脱しない限り、上述した以外の変形例も同様である。   As described above, the present invention can be implemented in various modifications or in cooperation. Of course, the modifications other than those described above are the same unless they deviate from the spirit of the invention.

Claims (8)

X線を発生するX線発生装置(31,31A)と、
前記X線発生装置から発生されたX線を入射させ、その入射X線に応じたデジタル量の電気信号を画素毎に一定のフレームレートで出力可能な検出器(32)と、
前記X線発生装置及び前記検出器を保持し、被検者の口腔部を挟んで互いに対向させた状態で、当該X線発生装置及び当該検出器の対を当該口腔部の周りを移動させるように回転移動する回転移動機構(24)と、
前記回転移動機構が回転移動している間に、前記X線発生装置及び前記検出器を制御して前記口腔部を、当該口腔部の口を開けた状態で前記X線に拠りスキャンするスキャン指令手段(57)と、
前記スキャン指令手段のスキャン指令に応じて前記検出器から出力される前記電気信号に基づいてX線画像(例えばパノラマ画像)を生成するX線画像生成手段(53、56(S54))と、
前記回転移動機構の一部に配置され、当該回転移動機構の回転駆動中にカラーの光学像を一定レートで撮影可能な光学カメラ(91)と、
前記光学カメラが撮影した前記光学像から前記口腔部の、その内部の歯列全体を視野にいれたカラー光学像を作成するカラー光学像作成手段(53、56(S51,S52,S53))と、
前記X線画像と前記カラー光学像を互いに位置的に対応させてフージョンさせたフージョン画像を作成するフージョン画像作成手段(56(S55,S56))と、
を備えたことを特徴とするX線撮影装置(11)。
X-ray generator (31, 31A) for generating X-rays;
A detector (32) capable of receiving an X-ray generated from the X-ray generator and outputting a digital signal corresponding to the incident X-ray at a constant frame rate for each pixel;
The X-ray generator and the pair of detectors are moved around the oral cavity while holding the X-ray generator and the detector and facing each other across the oral cavity of the subject. A rotational movement mechanism (24) that rotationally moves to
A scan command for controlling the X-ray generator and the detector to scan the oral cavity according to the X-ray while opening the mouth of the oral cavity while controlling the X-ray generator and the detector while the rotational movement mechanism is rotating. Means (57),
X-ray image generation means (53, 56 (S54)) for generating an X-ray image (for example, a panoramic image) based on the electric signal output from the detector in response to a scan instruction of the scan instruction means;
An optical camera (91) disposed at a part of the rotational movement mechanism and capable of photographing an optical image of a color at a constant rate during rotational driving of the rotational movement mechanism;
Color optical image forming means (53, 56 (S51, S52, S53)) for forming a color optical image from the optical image taken by the optical camera to the entire dentition in the oral cavity of the oral cavity. ,
Fusion image creation means (56 (S55, S56)) for creating a fusion image in which the X-ray image and the color optical image are caused to correspond to each other in position.
An X-ray imaging apparatus (11) comprising:
前記X線画像生成手段は、前記X線画像として、前記口腔部のパノラマ画像を作成するように構成され、
前記カラー光学像作成手段は、前記口腔部内のカラー光学像から口腔領域画像を部分的に切り出した口腔領域画像を作成するように構成され、
前記フージョン画像作成手段は、前記パノラマ画像に前記口腔領域画像を互いに位置的に対応させて重畳した画像を前記フージョン画像として作成するように構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載のX線撮影装置。
The X-ray image generation means is configured to create a panoramic image of the oral cavity as the X-ray image,
The color optical image creating means is configured to create an oral cavity area image obtained by partially cutting out an oral cavity area image from the color optical image in the oral cavity portion,
The fusion image creation means is configured to create, as the fusion image, an image in which the oral region images are made to correspond to each other in a positional manner and superimposed on the panoramic image. X-ray imaging device.
前記X線画像生成手段は、前記X線画像として、前記口腔部のパノラマ画像を作成するとともに、そのパノラマ画像又は当該パノラマ画像から口腔領域を部分的に切り出した口腔領域画像を作成するように構成され、
前記フージョン画像作成手段は、前記口腔部のカラー光学像に、前記パノラマ画像から部分的に切り出した前記口腔領域画像を互いに位置的に対応させて重畳した画像を前記フージョン画像として作成するように構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載のX線撮影装置。
The X-ray image generation means is configured to create a panoramic image of the oral cavity as the X-ray image, and create an oral region image obtained by partially cutting out the oral region from the panoramic image or the panoramic image. And
The fusion image creation means is configured to create, as the fusion image, an image in which the oral region images partially cut out from the panoramic image are made to correspond in position with each other on the color optical image of the oral cavity. The X-ray imaging apparatus according to claim 1, characterized in that:
前記フージョン画像作成手段は、前記X線画像と前記カラー光学像を、当該X線画像及び当該カラー光学像それぞれから抽出した特徴点、又は、当該X線画像及び当該カラー光学像に予め写り込ませたランドマークを基準位置として互いに対応させて前記フージョン画像を作成するように構成した、ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のX線撮影装置。   The fusion image creation means causes the X-ray image and the color optical image to be reflected in advance in the X-ray image and the feature points extracted from the color optical image respectively, or in the X-ray image and the color optical image. The X-ray imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the landmark images are configured to correspond to each other as the reference position and to create the fusion image. 前記ランドマークは前記口腔部に撮影のために嵌めた治具に設置された物理的な部位であり、前記特徴点は前記画像から抽出した、前記口腔部の歯列を含めた特徴部位を示す部分である、ことを特徴とする請求項4に記載のX線撮影装置。   The landmark is a physical part installed in a jig fitted for photographing in the oral cavity, and the feature point indicates a characteristic site including the dentition of the oral cavity extracted from the image. The X-ray imaging apparatus according to claim 4, which is a part. 前記カラー光学像作成手段は、前記回転移動機構によって回転される前記光学カメラの複数の位置における前記口腔部の歯列の表面までの深さを求め、この深さを示すデータの中から、当該歯列の特徴部位を示す前記特徴点を抽出するように構成され、
前記X線画像生成手段は、前記歯列の前記特徴点に対応した特徴点を前記X線画像から抽出するように構成され、
前記フージョン画像作成手段は、前記特徴点を基準位置として両画像をフージョンするように構成されている、請求項4に記載のX線撮影装置。
The color optical image creation means determines the depth to the surface of the dentition of the oral cavity at a plurality of positions of the optical camera rotated by the rotational movement mechanism, and the data representing the depth is obtained. Configured to extract the feature points indicating a feature of the dentition;
The X-ray image generation means is configured to extract a feature point corresponding to the feature point of the dentition from the X-ray image.
The X-ray imaging apparatus according to claim 4, wherein the fusion image creation unit is configured to fuse both images with the feature point as a reference position.
前記フージョン画像作成手段が作成した前記フージョン画像を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載のX線撮影装置。   The X-ray imaging apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising display means for displaying the vision image created by the vision image creation means. X線を発生するX線発生装置と、
前記X線発生装置から発生されたX線を入射させ、その入射X線に応じたデジタル量の電気信号を画素毎に一定のフレームレートで出力可能な検出器と、
前記X線発生装置及び前記検出器を保持し、被検者の口腔部を挟んで互いに対向させた状態で、当該X線発生装置及び当該検出器の対を当該口腔部の周りを移動させるように回転移動する回転移動機構と、
前記回転移動機構が回転移動している間に、前記X線発生装置及び前記検出器を制御して前記口腔部を前記X線に拠りスキャンするスキャン指令手段と、
前記回転移動機構の一部に配置され、当該回転移動機構の回転駆動中にカラーの光学像を一定レートで撮影可能な光学カメラと、
を備えたX線撮影装置における画像処理方法において、
前記スキャン指令手段のスキャンに応じて前記検出器から出力される前記電気信号に基づいてX線画像を生成し、
前記光学カメラが撮影した前記光学像から前記口腔部の、その内部の歯列全体を視野にいれたカラー光学像を作成し、
前記X線画像と前記カラー光学像を互いに位置的に対応させてフージョンさせたフージョン画像を作成する、
を備えたことを特徴とする画像処理方法。
An X-ray generator for generating X-rays;
A detector capable of receiving an X-ray generated from the X-ray generator and outputting a digital signal corresponding to the incident X-ray at a constant frame rate for each pixel;
The X-ray generator and the pair of detectors are moved around the oral cavity while holding the X-ray generator and the detector and facing each other across the oral cavity of the subject. A rotational movement mechanism that rotationally moves to
A scan command unit that controls the X-ray generator and the detector to scan the oral cavity based on the X-ray while the rotational movement mechanism is rotating and moving;
An optical camera disposed at a part of the rotational movement mechanism and capable of photographing an optical image of a color at a constant rate during rotational driving of the rotational movement mechanism;
An image processing method in an X-ray imaging apparatus provided with
Generating an X-ray image based on the electrical signal output from the detector in response to the scan of the scan command means;
From the optical image taken by the optical camera, a color optical image is created in which the entire dentition in the interior of the oral cavity is in a field of view;
Creating a fusion image in which the X-ray image and the color optical image are brought into position correspondence with each other and fused;
An image processing method comprising:
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