{第1実施形態}
第1実施形態に基づく医療用のX線CT撮影装置について説明する。図1はX線CT撮影装置10を示す概略図である。
X線CT撮影装置10は、頭部Pの一部を撮影領域RとしてX線CT撮影を行う装置である。撮影領域Rは、頭部Pの上下方向を中心軸とする円柱状又は球状に設定されてもよい。X線CT撮影装置10は、被写体の頭部PのX線CT(Computed Tomography)撮影を行う装置であり、X線発生器22と、X線検出器24と、旋回支持部20と、旋回機構32と、距離変更機構34と、旋回制御部60とを備える。
X線発生器22は、X線を発生する。X線発生器22から照射されたX線は、規制部によって照射範囲が規制され、これにより、X線コーンビームに形成されてもよい。
X線検出器24は、X線発生器22で発生されたX線を検出する。
旋回支持部20は、X線発生器22とX線検出器24とを対向状態で支持する。X線発生器22とX線検出器24とは、間に頭部Pを配設可能な間隔をあけた状態で対向している。X線発生器22から照射されたX線は、頭部Pを通って、X線検出器24に入射する。X線検出器24に入射したX線は、単位画素毎にX線の強度に応じた電気信号に変換される。この各電気信号に基づいてX線CT画像等が生成される。
旋回機構32は、旋回支持部20を、X線発生器22とX線検出器24との間に位置する機構上の旋回軸X1を中心として旋回させる。例えば、旋回機構32は、電気モータを含んでおり、必要に応じて、ギヤ等の加減速機構を含む。旋回機構32は、X線発生器22とX線検出器24との間の位置で、旋回支持部20から突出する軸部33を回転駆動可能に支持している。この軸部33の中心軸が機構上の旋回軸X1となる。旋回機構32の駆動によって、旋回支持部20が機構上の旋回軸X1を中心として旋回する。旋回機構32は、旋回支持部20を、機構上の旋回軸X1を中心として旋回させるものであれば、如何なる構成であってもよい。
旋回機構32は、旋回制御部60による制御下、X線CT撮影を行う際に、X線発生器22及びX線検出器24を頭部Pの周りに360゜以上旋回させるものであってもよい。旋回軸X1は、X線発生器22よりもX線検出器24に近くてもよい。
距離変更機構34は、旋回機構32によって旋回支持部20が旋回する際に、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器24の距離を変更する機構である。距離変更機構34は、機構上の旋回軸X1の位置を変更することによって、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器24の距離を変更する構成であってもよい。距離変更機構34は、機構上の旋回軸X1に対するX線検出器24の位置を変更することによって、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器24の距離を変更する構成であってもよい。
旋回制御部60は、旋回機構32及び距離変更機構34を制御する。旋回制御部60は、少なくとも1つのプロセッサを含む。例えば、旋回制御部60は、少なくとも1つのプロセッサと、RAM(Random Access Memory)、記憶部、入出力部等を備えたコンピュータによって構成されている。記憶部は、フラッシュメモリ、あるいは、ハードディスク装置等の不揮発性の記憶装置によって構成されており、旋回機構32及び距離変更機構34を制御する際の旋回制御プログラム等を格納している。RAMは、少なくとも1つのプロセッサが所定の処理を行う際の作業領域として供される。入出力部は、旋回機構32及び距離変更機構34等に接続されている。そして、少なくとも1つのプロセッサが記憶部に記憶された旋回制御プログラムに従って所定の演算処理を行い、旋回機構32及び距離変更機構34を制御する。
図2は旋回制御部60による処理を示すフローチャートである。
すなわち、X線CT撮影を行う際、ステップS1において、頭部Pの前寄りにある一部をX線CT撮影とするか否かが判別される。例えば、操作者がタッチパネル、スイッチ等の設定受付部を介して、頭部Pの前寄りにある一部を撮影領域RとしてX線CT撮影することを入力すると、ステップS1において、YESと判定される。その他の場合には、NOと判定され、ステップS3において従来周知のX線CT撮影が行われて処理を終了する。本実施形態では、例えば、機構上の旋回軸X1の位置を撮影領域Rの中心Aの位置と一致させた状態を維持して旋回支持部20を機構上の旋回軸X1の軸周りに旋回させることでX線発生器22及びX線検出器24を、撮影領域Rの中心Aを中心とする円状の周回軌道に沿って旋回させる。なお、頭部Pの前寄りに存在する一部のように、体軸の軸方向から見たときにXY方向の広がりの中で被写体の全域ではなく部分領域である領域を局所領域と称してもよい。
ステップS2では、旋回制御部60は、旋回機構32と距離変更機構34とを制御して、X線検出器24を所定の周回軌道Qに沿って旋回させることにより、X線CT撮影を行う。
ここにいう「所定の周回軌道Q」は、X線検出器24が、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき、後側については撮影領域Rから遠ざかる周回軌道のことである。ステップ1においてNOの判定があった場合は、ステップS3において、X線検出器24が撮影領域Rに対して遠近しない従来周知のX線CT撮影が行われる。
ここで、X線発生器22及びX線検出器24が、旋回機構32の駆動によってのみ、旋回可能である場合を想定する。この場合、X線発生器22及びX線検出器24は、機構上の旋回軸X1を中心とする円状の周回軌道を描いて旋回することになる。撮影領域Rを撮影するためには、機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aに一致させた状態で、X線発生器22及びX線検出器24を、撮影領域Rの中心Aを中心とする円状の周回軌道に沿って旋回させることになる。
この場合において、X線検出器24が頭部Pの前側を通過する際、X線検出器24を撮影領域Rに対してなるべく近づけると、接近に見合う分、なるべく鮮明なX線CT画像を得ることができる。また、X線検出器24の旋回径を小さくすることもできる。しかしながら、撮影領域Rの中心Aから頭部Pの後部に至る距離は、撮影領域Rの中心Aから頭部Pの前部に至る距離よりも大きい。このため、X線検出器24を撮影領域Rの中心Aに近づけすぎると、X線検出器24が頭部Pの後ろ側を通過する際に、X線検出器24が頭部Pに接触する恐れがある。
かといって、X線検出器24を撮影領域Rに対して遠ざけすぎると、鮮明なX線CT画像を得ることが困難となる。また、X線検出器24の旋回径が頭部Pの周囲全体で大きくなってしまう。
そこで、旋回制御部60は、頭部Pの前寄りにある一部を撮影領域RとしてX線CT撮影する場合に、旋回機構32と距離変更機構34とにより、X線発生器22とX線検出器24とを、それらの間に撮影領域Rを位置させつつ頭部Pの周囲を旋回移動させる。この際、距離変更機構34により、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器24の距離DL1、距離DL2を変更することで、X線検出器24を、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき、後側については撮影領域Rから遠ざかる周回軌道Qに沿って旋回させる。X線検出器24が頭部Pの前側については撮影領域Rに近づくとは、X線検出器128が頭部Pの後側を通過するときよりも、撮影領域Rに近づいていることをいう。同様に、X線検出器24が頭部Pの後については撮影領域Rから遠ざかるとは、X線検出器128が頭部Pの前側を通過するときよりも、撮影領域Rから遠ざかっていることをいう。
図1では、X線検出器24が頭部Pの前側に位置する状態で、X線検出器24と撮影領域Rの中心Aとの距離がDL1となっており、X線検出器24が撮影領域Rに近づいている。また、X線検出器24が頭部Pの後側に位置する状態で、X線検出器24と撮影領域Rの中心Aとの距離が上記DL1よりも大きいDL2となっており、X線検出器24が撮影領域Rから遠ざかっている。X線検出器24が頭部Pの前部から後部に移動する軌道の少なくとも一部において、X線検出器24と撮影領域Rの中心Aとの距離がDL1からDL2に徐々に増えてもよい。また、X線検出器24が頭部Pの後部から前部に移動する軌道の少なくとも一部において、X線検出器24と撮影領域Rの中心Aとの距離がDL2からDL1に徐々に減ってもよい。
このように構成されたX線CT撮影装置10によると、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器24の距離を変更することで、X線検出器24を、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき、後側については撮影領域Rから遠ざかる周回軌道Qに沿って旋回させる。これにより、頭部P周りを旋回するX線発生器22及びX線検出器24が頭部Pに接触することを抑制しつつ、X線検出器24がなるべく頭部P近くを旋回するようにでき、なるべく鮮明なX線画像を得ることができる。
{第2実施形態}
第2実施形態に係るX線CT撮影装置について説明する。
図3はX線CT撮影装置110の全体構成を示す概略図である。ここでは、X線CT撮影装置110は、CT撮影だけでなく、パノラマ撮影、セファロ撮影等も実行可能に構成されている例で説明する。X線CT撮影装置110は、頭部Pの一部を撮影領域としてX線CT撮影する装置の一例である。
<全体構成>
X線CT撮影装置110は、撮影本体部120と、X線画像処理装置180とを備える。撮影本体部120は、X線CT撮影等のX線撮影を実行して、投影データを収集する装置である。X線画像処理装置180は、撮影本体部120において収集した投影データを処理して、各種画像を生成する装置である。
撮影本体部120は、X線発生器126と、X線検出器128と、旋回支持部124と、旋回機構132と、距離変更機構としての旋回軸移動機構134とを備える。
旋回支持部124は、X線発生器126とX線検出器128とを被写体である頭部Pを挟んで対向するように支持している。
旋回機構132は、旋回支持部124を、X線発生器126とX線検出器128との間の機構上の旋回軸X1を中心として旋回させる機構である。
旋回軸移動機構134は、機構上の旋回軸X1を当該旋回軸X1に交差する方向に移動させる機構である。旋回機構132によってX線発生器126及びX線検出器128を支持する旋回支持部124を旋回させる際に、旋回軸移動機構134によって機構上の旋回軸X1を移動させることで、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を変更することができる。
より具体的には、ベース120B上に支柱121が垂直姿勢で支持されている。この支柱121に昇降部122が昇降可能に設けられている。昇降部122は、昇降駆動機構によって昇降駆動される。昇降駆動機構としては、ボールねじ機構及びモータ等を含む移動機構、リニアモータ等のリニアアクチュエータが用いられ、支柱121内に組込まれて昇降部122を昇降駆動する。昇降部122に、水平方向に延びるように水平アーム123が支持されている。この水平アーム123の先端部に旋回軸移動機構134及び旋回機構132が組込まれている。後述する頭部固定装置用アーム141が支柱121から水平アーム123と同じ方向に延びている。この頭部固定装置用アーム141の先端部に頭部固定装置142が設けられ、頭部固定装置142に頭部Pが保持される。図3においては、昇降部122の基端部は支柱121の背後を昇降する。このように、昇降部122の基端部が昇降する側を背面とし、その裏を正面とするとして、図3においては水平アーム123が昇降部122から正面視で支柱121の右に延出している。頭部Pは、頭部固定装置142に図示の右を後方とし、左を前方とする向きに保持される。
ここで、説明の便宜上方向を規定しておく。
XYZ直交座標系は、撮影本体部120が設置される3次元空間において定義される直交座標系である。機構上の旋回軸X1の軸方向と平行な方向がZ軸方向である。本実施形態では、機構上の旋回軸X1の軸方向と平行な方向と、昇降部122の昇降方向とをZ軸方向として一致させている。Z軸方向に直交する方向がY軸方向であり、Z軸方向にもY軸方向にも直交する方向がX軸方向である。頭部固定装置142に固定された頭部Pの前後の方向をY軸方向とし、頭部の左右の方向をX軸方向とする。本願では、Z軸方向をZ方向、Y軸方向をY方向、X軸方向をX方向と呼ぶこともある。
頭部Pからベース120Bに向かう方すなわち下側を−Z側とし、逆に頭部Pからベース120Bより遠ざかっていく方すなわち上側を+Z側とする。頭部Pの前の方を+Y側とし、後の方が−Y側とする。頭部Pの右の方を+X側とし、左の方が−X側とする。図3に各軸方向と、各+、−を図示する。
xyz直交座標系は、機構上の旋回軸X1の軸周りに回転する、X線発生およびX線検出をする撮像系を構成する旋回支持部124において定義される直交座標系である。ここでは、機構上の旋回軸X1の軸方向をz軸方向としており、z軸方向はXYZ直交座標系におけるZ軸方向に一致する。また、X線発生器126とX線検出器128とが対向する方向をy軸方向とし、y軸方向およびz軸方向に直交する方向をx軸方向とする。旋回支持部124が機構上の旋回軸X1を回転軸にして回転することによって、xyz直交座標系がXYZ直交座標系に対してZ軸(=z軸)周りに回転する。本願では、z軸方向をz方向、y軸方向をy方向、x軸方向をx方向と呼ぶこともある。
y軸方向において、X線検出器128側を+y側とし、X線発生器126側を−y側とする。また、x軸方向において、−y側から+y側に向かって右側を+x側とし、左側を−x側とする。さらに、z軸方向において鉛直方向上側を+z側とし、下側を−z側とする。
図4は旋回軸移動機構134を示す概略底面図である。図3及び図4に示すように、旋回軸移動機構134は、一種のブラケットとしての水平アーム123に支持されている。この旋回軸移動機構134によって、旋回機構132が移動可能に支持されている。
旋回軸移動機構134は、機構上の旋回軸X1を、機構上の旋回軸X1に交差する方向、ここでは、機構上の旋回軸X1に直交する方向に移動させる機構である。ここでは、旋回軸移動機構134は、XYテーブル機構によって構成されていて、機構上の旋回軸X1が接続される旋回機構132を機構上の旋回軸X1に交差する方向に移動させることを通じて機構上の旋回軸X1を機構上の旋回軸X1に交差する方向に移動させている。より具体的には、旋回軸移動機構134は、固定テーブル134Bと、X方向可動支持部135と、X方向駆動部136と、Y方向可動支持部137と、Y方向駆動部138と、可動テーブル139とを備える。
X方向可動支持部135は、間隔をあけた平行状態で固定テーブル134B上に支持されたX方向に延在する一対のリニアガイド135aを備える。また、Y方向可動支持部137は、Y方向に延在する一対のリニアガイド137aを備える。一対のリニアガイド137aは、一対のリニアガイド135aに対して交差する姿勢(ここでは直交する姿勢)で、かつ、間隔をあけた平行状態で、一対のリニアガイド135a上にその延在方向であるX方向に沿って移動可能に支持されている。可動テーブル139は、一対のリニアガイド137a上にその延在方向であるY方向に沿って移動可能に支持されている。そして、Y方向可動支持部137がX方向可動支持部135上をX方向に沿って移動することで、可動テーブル139がX方向に移動できる。また、可動テーブル139がY方向可動支持部137上をY方向に沿って移動することで、可動テーブル139がY方向に移動できる。これらにより、可動テーブル139が機構上の旋回軸X1に対して直交する平面内を自在に移動することができる。
X方向駆動部136は、Y方向可動支持部137をX方向に沿って往復駆動させる機構である。X方向駆動部136としては、例えば、モータ136aによって正逆両方向に回転駆動されるボールねじ136bに、Y方向可動支持部137に固定されたナット部136cを螺合させたボールねじ機構等を用いることができる。
Y方向駆動部138は、可動テーブル139をY方向に沿って往復駆動させる機構である。Y方向駆動部138としては、例えば、モータ138aによって正逆両方向に回転駆動されるボールねじ138bに、可動テーブル139に固定されたナット部138cを螺合させたボールねじ機構等を用いることができる。
旋回機構132は、モータ132aを備えており、上記可動テーブル139に垂下状に支持されている。旋回支持部124の延在方向中間部から上方に突出する軸部124cが旋回機構132によって垂下状態で支持されている。モータ132aの回転運動は、当該軸部124cに伝達され、モータ132aの駆動によって旋回支持部124が軸部124cを中心として旋回される。この軸部124cの中心軸が機構上の旋回軸X1である。旋回軸X1は、旋回支持部124に支持されたX線発生器126とX線検出器128との間に位置している。モータ132aの回転運動は、必要に応じて、ギヤ、プーリー等の伝達機構を介して軸部124cに伝達される。上記軸部124cは、重力方向に沿った鉛直方向に沿って配設されている。従って、機構上の旋回軸X1も鉛直方向に沿って配設されている。
そして、X方向駆動部136及びY方向駆動部138の駆動によって、可動テーブル139に支持された旋回機構132を機構上の旋回軸X1に対して直交する平面に沿って移動させることができる。機構上の旋回軸X1の移動は機械的制約の範囲内で所望の軌道で可能であり、X方向への直線移動、Y方向への直線移動のほか、特に、X方向駆動部136によるX方向の駆動とY方向駆動部138によるY方向の駆動とを組合わせることによって、X方向の成分とY方向の成分の和の方向への直線移動、X方向の成分とY方向の成分の積の方向への直線移動、曲線移動が可能である。旋回機構132を円状の軌道、円弧状の軌道又はこれらを複数組合わせた軌道を描くように回転移動させることもできる。また、例えば、旋回機構132が旋回支持部124を旋回させる旋回角度をパラメータとして、X方向駆動部136によるX方向の移動とY方向駆動部138によるY方向の移動を制御することによって、旋回支持部124の旋回角度と同期させて旋回機構132を移動させることもできる。
可動テーブル139をX方向に移動させる機構、Y方向に移動させる機構は、上記例に限られず、リニアモータ等のリニアアクチュエータを用いた構成を採用することができる。また、旋回軸移動機構134が上記構成であることは必須ではない。旋回軸移動機構は、複数の関節を有するロボットアームのように、旋回機構を支持したアームを旋回させ、もって、旋回機構を機構上の旋回軸X1に対して交差する方向において旋回移動させる機構であってもよい。
旋回機構は、旋回支持部に設けられていてもよい。例えば、旋回軸移動機構は、旋回機構を介さずに機構上の旋回軸X1を直接移動させるものでもよい。より具体的な例としては、可動テーブル139に機構上の旋回軸X1に応じたシャフトを回動不能に固定して機構上の旋回軸X1に交差する方向に移動可能に構成し、このシャフトに、旋回支持部124を回動可能に接続する。そして、旋回機構132を旋回支持部124に設けてこの旋回機構132により、上記シャフトに対する回転力を生じさせることで、旋回支持部124がシャフトに対して旋回するように構成してもよい。
図3に示すように、旋回支持部124は、X線発生器126とX線検出器128とが頭部Pを挟んで対向するように支持された部分である。ここでは、旋回支持部124は、長尺状のアーム本体部124aの両端部に垂下支持部124bが設けられた形状、すなわち、下向きに開口するU字形状とされている。アーム本体部124aの延在方向中間部に上方に向けて突出する上記軸部124cが突設され、当該軸部124cが旋回機構132によって垂下状態で支持されている。
一方の垂下支持部124bにX線発生器126が設けられている。X線発生器126は、X線を発生する。例えば、X線発生器126は、X線管を備え、当該X線管から照射されるX線をX線検出器128に向けて出射可能に構成されている。
ここでは、X線検出器128に対してX線が照射される側に、X線発生器126から発生したX線をX線コーンビームに規制するX線規制部129が設けられる。X線規制部129は、X線規制孔が形成された部材であり、当該X線規制孔の形状及び大きさに応じて、X線発生器126から発生したX線の一部の通過を許容しその通過範囲の外を遮蔽する。これにより、X線検出器128に進むX線ビームの範囲が規制され、X線がX線コーンビームに規制される。このX線規制部129は、X線規制孔を複数種類設けて、X線を規制するX線規制孔を切替えること、或は、X線規制孔を形成する部材を移動させてX線規制孔の開口幅を調整すること等によって、X線発生器126から発生したX線のうち遮蔽される量、すなわち、規制量を調整する。X線発生器126が設けられる側の垂下支持部124bは、X線発生器126を含むX線発生部126aでもある。
他方の垂下支持部124bにX線検出器128が設けられており、これにより、X線検出器128は、X線発生器126に対して頭部Pを挟んで対向して配設される。X線検出器128は、X線発生器126で発生されたX線を検出する。例えば、X線検出器128は、面状の検出面を有するX線検出器を備え、X線発生器126から照射され、頭部Pを通過したX線(X線コーンビーム)を検出可能に構成されている。このX線検出器128により、X線撮影による投影データを得ることができる。X線検出器128が設けられる側の垂下支持部124bはX線検出器128を含むX線検出部128aでもある。
上記X線発生器126とX線検出器128との間には、頭部Pを配設可能な間隔が設けられている。
なお、本実施形態では、X線発生器126及びX線検出器128は、U字形状をなす旋回支持部の両端部に取付けられているが、X線発生部及びX線検出器は、環状部材によって対向状態に支持されていてもよい。かかる環状部材については、その周方向の一部又は環状部材の内部を横切る支持部材に軸部を設けて、旋回可能に支持することができる。また、本実施形態では、X線発生器126及びX線検出器128は、鉛直軸周りに回転可能に支持されているが、鉛直方向に対して斜め方向の軸等の周りに回転可能に支持されていてもよいし、水平軸周りに回転可能に支持されていてもよい。
そして、頭部Pの高さに合せて昇降部122によって旋回支持部124を昇降させることができる。また、旋回機構132により、X線発生器126及びX線検出器128が頭部Pの周りを旋回するように、旋回支持部124を旋回させることができる。
また、支柱121のうち水平アーム123よりも下側の部分に水平方向に延びる頭部固定装置用アーム141が設けられている。水平アーム123と頭部固定装置用アーム141は支柱121側を基端部として同方向に延在する。頭部固定装置用アーム141は、水平アーム123の下側に向けて延在しており、その先端部に頭部固定装置142が設けられている。頭部固定装置142は、上記X線発生器126とX線検出器128との間に位置している。頭部固定装置142は、被写体である頭部Pの顎を載置支持可能なチンレスト142aと、被写体である頭部Pをその両外側から挟んで保持する保持部142bとを含む。そして、頭部Pの顎がチンレスト142a上に支持されると共に、頭部Pが保持部142bによって挟込まれることで、頭部PがX線発生器126とX線検出器128との間の一定位置に保持される。頭部固定装置142を、少なくともチンレスト142a、保持部142bの一方で構成するようにしてもよい。また、前記支柱121から水平アーム123が延びる側とは反対側に水平方向に延びるようにセファロ撮影用頭部固定装置垂下用アーム143が設けられ、このセファロ撮影用頭部固定装置垂下用アーム143にセファロ撮影用頭部固定装置144が吊下げ状態で支持されている。セファロ撮影用頭部固定装置144には、セファロ撮影用のX線検出器128bが組込まれている。
頭部固定装置用アーム141の延在方向中間部には、操作パネル装置158を含む本体制御部150が設けられている。なお、図3において、本体制御部150の操作パネル装置158を、吹出し内に拡大して描いた。
頭部固定装置用アーム141を昇降可能に構成してもよい。例えば、水平アーム141の基端部すなわち水平アーム141の支柱121近傍の部分を適宜の案内部材によって支柱121の長手方向に沿って移動可能とする。この状態で、支柱121の背後で昇降部122に対して昇降可能に連結する。連結は、例えば、水平アーム141の基端部にモータ等の動力源を固定し、このモータの回転軸にねじ軸を連結し、昇降部122にはねじ軸の受け部材を固定し、ねじ軸の受け部材にねじ軸を挿通する。このように構成することで、水平アーム141の基端部に固定したモータを回転駆動させることで、昇降部122に対して水平アーム141の基端部、ひいては水平アーム141全体を昇降させることができる。
このように構成すると、支柱121に対する昇降部122の上昇と昇降部122に対する水平アーム141の下降を同時に同じ変位量で行うことで、頭部固定装置142に固定した頭部Pの高さを一定に維持しながら頭部Pに対して水平アーム123、旋回支持部124を上昇させることができる。支柱121に対する昇降部122の下降と昇降部122に対する水平アーム141の上昇を同時に同じ変位量で行うことで、頭部固定装置142に固定した頭部Pの高さを一定に維持しながら頭部Pに対して水平アーム123、旋回支持部124を下降させることができる。
X線撮影を行う際には、頭部固定装置142によって被写体である頭部Pを固定した状態で、所望の撮影モードに応じて、旋回支持部124を停止或は回転させた状態でX線撮影を行う。これにより、X線CT撮影画像(単にX線CT画像、CT画像とも呼ぶ)、パノラマ撮影画像(単にパノラマ画像とも呼ぶ)等を生成するのに必要なX線投影画像データを得ることができる。例えば、旋回支持部124を旋回させた状態でX線撮影を行うことで、X線CT撮影画像を生成するのに必要なX線CT撮影投影画像データを得ることができる。X線CT撮影投影画像データは、撮影領域RをX線コーンビームで多方向から照射して得た1方向ごとの投影画像データであり、フレーム画像データの形で収集することができる。また、旋回支持部124を一定範囲回転させた状態でX線撮影を行うことでパノラマ撮影投影画像データを得て、再構成の画像処理を行うことでパノラマ撮影画像を得ることができる。パノラマ撮影投影画像データは、歯列弓を含む顎領域をz方向に伸延する細隙X線ビームで照射位置を刻々と変更しつつ多方向から照射して得た1方向ごとの投影画像データであり、その1つ1つをフレーム画像データの形で収集することができる。X線CT撮影装置110は、その他、セファロ撮影画像、擬似口内法撮影画像を得るためのX線撮影を行ってもよい。例えば、旋回支持部124を停止させた状態で前記支柱121から水平方向に延びるセファロ撮影用頭部固定装置垂下用アーム143に支持されたセファロ撮影用頭部固定装置144に頭部Pを位置固定させてX線検出器128からX線照射してX線撮影を行うことで、セファロ撮影画像を得ることができる。なお、パノラマ撮影画像の撮影機能、セファロ撮影画像の撮影機能等は省略されることもある。
本体制御部150は、撮影本体部120に対する各指示を受付け可能に構成されると共に、撮影本体部120の各動作を制御可能に構成されている。本体制御部150は、前記支柱121から水平方向に延びる頭部固定装置用アーム141に固定されている。この本体制御部150には、前記本体制御部150からの各種情報を表示すると共に本体制御部150に対する各種指令を受付けるための操作パネル装置158が設けられている。ここでは、操作パネル装置158は、液晶表示パネル等の表示部158aと、表示部158aの表示画面上に配設されたタッチパネル等のタッチ検出部158bとを備える。表示画面に対する利用者のタッチ操作をタッチ検出部158bにて検出することで、本X線CT撮影装置110に対する操作を受付け可能に構成されている。操作パネル装置158の近く等に、押しボタン等が設けられていてもよい。また、表示装置と、利用者の操作を受付ける入力装置とは別々に設けられていてもよい。
撮影本体部120の上記各部は、防X線室146内に収容されている。この防X線室146の壁の外側には、前記本体制御部150にX線照射指示を行うデッドマンスイッチと呼ばれる押しボタンスイッチが設けられている。
X線画像処理装置180は、例えばコンピュータ等で構成された情報処理本体部182を備えており、通信ケーブルによって前記撮影本体部120との間で各種データを送受信可能に接続されている。但し、撮影本体部120とX線画像処理装置180との間で、無線通信でデータの送受が行われてもよい。この情報処理本体部182は、撮影本体部120から送信されたデータに基づいて各種画像処理等を実行することができる。
X線画像処理装置180には、例えば液晶モニタ等のディスプレイ装置で構成される表示部188、および、キーボードやマウス等で構成される操作部189が接続されている。オペレータは、表示部188に表示された文字や画像の上で、マウス等を介したポインタ操作等によって、情報処理本体部182に対して各種指令を与えることができる。なお、表示部188は、タッチパネルで構成されていてもよい。
本X線画像処理装置180の処理の一部又は全部が、本体制御部150によって実行されてもよい。あるいは、本体制御部150の処理の一部又は全部がX線画像処理装置180によって実行されてもよい。
<X線CT撮影装置のブロック図について>
図5はX線CT撮影装置110の電気的構成を示すブロック図である。
撮影本体部120の本体制御部150は、撮影本体部120のX線撮影動作を制御するものであり、少なくとも1つのプロセッサとしてのCPU(Central Processing Unit)151、RAM(Random Access Memory)152、記憶部153、入出力部154a、154b、操作入力部155、画像出力部156等が、バスライン157を介して相互接続されたコンピュータによって構成されている。記憶部153は、フラッシュメモリ、あるいは、ハードディスク装置等の不揮発性の記憶装置によって構成されている。記憶部153には、X線撮影に関する諸指示を受付けると共に当該諸指示に従って旋回機構132、旋回軸移動機構134、X線発生器126、X線規制部129等を制御してX線撮影動作を制御する撮影プログラム153aが格納されている。
また、記憶部153には、頭部Pの前寄りにある一部を撮影領域RとしてX線CT撮影する場合に、旋回機構132によって旋回支持部124を旋回させるのに合せて、機構上の旋回軸X1をどのように位置制御するのかを示す情報を含む参照テーブル153bが格納されている。機構上の旋回軸X1の位置制御情報は、X線発生器126とX線検出器128とを、それらの間に撮影領域Rを位置させつつ頭部Pの周囲を旋回移動させると共に、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を変更することで、X線検出器128を、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき、後側については撮影領域Rから遠ざかる周回軌道Qに沿って旋回させるべく、機構上の旋回軸X1を位置制御する情報であり、例えば、座標に関する情報である。かかる移動制御情報は、頭部Pにおける撮影領域Rの位置(前歯の位置等)、標準的(例えば、標準的な成人)な頭部Pの形状、大きさ、機構上の旋回軸X1に対するX線発生器126及びX線検出器128の各距離等を考慮して、理論的、実験的に決定されている。例えば、X線検出器128の周回軌道Qは、撮影領域Rの中心Aに対する頭部Pの表面の最大距離を考慮し、X線検出器128が頭部表面に接触しないように定められる。
機構上の旋回軸X1の位置制御情報の例については、X線発生器126及びX線検出器128の周回軌道の例とあわせて当該旋回軸X1の移動軌道の例として後述する。
RAM152は、CPU151が所定の処理を行う際の作業領域として供される。入出力部154aは、本撮影本体部120の旋回支持部124を旋回させる旋回機構132のモータ、旋回支持部124を移動させる旋回軸移動機構134のモータ、X線発生器126及びX線検出器128、128b、X線規制部129等に接続されており、入出力部154bは、X線画像処理装置180と通信可能に接続されている。また、操作入力部155は、操作パネル装置158のタッチ検出部158bに接続されており、画像出力部156は操作パネル装置158の表示部158aに接続されている。
この本体制御部150では、撮影プログラム153aに記述された手順及びタッチ検出部158bを通じて受付けられた指示等に従って、CPU151が、演算処理を行うことにより、X線CT撮影等のX線撮影を行う際に旋回機構132及び旋回軸移動機構134を制御する旋回制御部151bとしての機能を実行する。同様に、CPU151は、被写体の頭部Pの一部(局所領域)に対する撮影領域R(局所撮影領域R)の位置の設定を受付ける撮影領域設定部151aとしての機能を実行する。そして、CPU151が、旋回機構132及び旋回軸移動機構134を制御して、X線発生器126及びX線検出器128を頭部Pの周りに旋回させつつ、頭部Pを通過してX線検出器128、128bで検出されたX線の検出結果を得ることができる。
本X線CT撮影装置110を歯科用に供する場合、例えば、歯列弓または歯列弓を含んだ顎領域をX線CT撮影の対象領域とする。顎領域には顎関節領域を含んでよい。撮影領域Rは、Z方向から見て、例えば次のような領域とすることが考えられる。例えば、頭部領域全域、頭部の一部領域である頭部局所撮影領域(頭部局所領域と称しても可)とする。以下、頭部局所撮影領域の例として、歯列弓全域、顎領域全域、歯列弓領域の一部領域である歯列弓局所撮影領域(歯列弓局所領域と称しても可)、顎領域の一部領域である顎局所撮影領域(顎局所領域と称しても可)とすることが考えられる。
特に、旋回制御部151bは、頭部Pの前寄りにある一部を撮影領域RとしてX線CT撮影する場合に、旋回機構132と旋回軸移動機構134とにより、X線発生器126とX線検出器128とを、それらの間に撮影領域Rを位置させつつ頭部Pの周囲を旋回移動させると共に、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を変更することで、X線検出器128を、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき、後側については撮影領域Rから遠ざかる周回軌道Qに沿って旋回させる。周回軌道Qの例、及び、当該周回軌道Qを実現するための旋回機構132と旋回軸移動機構134との具体的な制御例については後に説明する。
なお、上記撮影プログラム153a及び参照テーブル153bは、予め記憶部153に格納されているものであるが、CD−ROMあるいはDVD−ROM、外部のフラッシュメモリ等の記録媒体に記録された形態で、あるいは、ネットワークを介した外部サーバからのダウンロードなどにより、既存のX線CT撮影装置又は当該X線CT撮影装置の制御を行う情報処理本体部に提供されることもあり得る。
X線画像処理装置180は、撮影本体部120からの撮影データに基づいてX線の画像データ185bを生成するものであり、情報処理本体部182は、少なくとも1つのプロセッサとしてのCPU183、RAM184、記憶部185、入出力部186、操作入力部189a及び画像出力部188a等が、バスライン182aを介して相互接続されたコンピュータによって構成されている。記憶部185は、フラッシュメモリ、あるいは、ハードディスク装置等の不揮発性の記憶装置によって構成されており、情報処理本体部182が、撮影本体部120からの撮影データに基づいてX線の画像データ185bを生成する画像処理プログラム185a及びX線の画像データ185b等を格納している。記憶部185には、X線の画像データ185bと頭部Pの特定情報(患者の特定情報)等を対応付けた管理データが格納されていてもよい。また、X線画像処理装置180が本体制御部150から撮影条件に関するデータ等を受取り、生成したX線の画像データ185bに当該撮影条件に関するデータ等を対応付けて記憶部185に記憶するようにしてもよい。RAM184は、CPU183が所定の処理を行う際の作業領域として供される。入出力部186は、撮影本体部120と接続されており、当該入出力部186を介して撮影本体部120で得られたX線撮影データが入力される。また、操作入力部189aは操作部189に接続されており、画像出力部188bは表示部188に接続されている。
記憶部185には、撮影本体部120からの撮影データを再構成前の投影画像データ185cとして保存してもよい。投影画像データ185cは、全く未加工のロウデータの場合も、再構成用にある程度加工した前処理データの場合もありうる。投影画像データ185cは、例えば前述のフレーム画像データである。
上述の頭部Pの特定情報(患者の特定情報)等を対応付けた管理データ等および/または当該撮影条件に関するデータ等を画像データ185b又は投影画像データ185cに対応付けて記憶部185に記憶するようにしてもよい。
情報処理本体部182では、画像処理プログラム185aに従って、CPU183が、演算処理を行うことにより、撮影本体部120で得られたX線撮影データに基づいて所望のX線画像データを生成する画像処理部としての処理を実行する。すなわち、本体制御部150を通じて受付けられた指示に応じて、CT画像、パノラマ撮影画像、セファロ撮影画像等のデータを生成する。記憶部185は、生成されたX線の画像データ185bを記憶する。
なお、上記各部において実現される一部あるいは全部の機能は、専用の論理回路等でハードウェア的に実現されてもよい。また、上記各部において実現される一部あるいは全部の機能は、1つのプロセッサによって統合して処理されてもよいし、複数のプロセッサによって適宜分散して処理されてもよい。
<撮影領域Rの位置の設定及び撮影中の旋回処理について>
旋回制御部151bが撮影プログラム153aに基づいて行う制御について、図6に示すフローチャートを参照して、撮影領域Rの位置の設定及び撮影中の旋回処理を中心に説明する。
CT撮影を行う旨が設定されると、ステップS11において、撮影領域Rの位置の設定操作が受付けられる。
ここで、撮影領域Rの位置の設定操作の受付例について説明する。図7は操作パネル装置158における表示例を示す図である。操作パネル装置158の表示部158aには、撮影モードを選択するための画像として、パノラマ撮影モード選択用のパノラマ選択画像191a(“Pan”の文字参照)、セファロ撮影モード選択用のセファロ選択画像191b(“Ceph”の文字参照)、CT撮影モード選択用のCT選択画像191c(“CT”の文字参照)が表示されている。“Pan”、“Ceph”、“CT”は文字ではあるが、文字として視認可能な形で表示され、その意味で文字形状の画像である。文字の形を取らずに各撮影を象徴的に表す画像としてもよいし、双方を併用してもよい。図示の状態にては、CT撮影モードがCT選択画像191cの使用によって選択されている。表示部158aには、撮影条件を設定するための画像として、撮影領域設定用画像194が表示されている。ここでは、撮影領域設定用画像194は、表示部158aの右側に表示されている。表示部158aには、イラスト画像195が表示されている。ここでは、イラスト画像195は、表示部158aのうちパノラマ選択画像191a、セファロ選択画像191b及びCT選択画像191cの下側に表示されている。このイラスト画像195は、撮影領域Rを示すための画像であり、ここでは、歯列弓がイラスト画像として表示されている。
なお、撮影対象を歯科の領域とする場合、撮影対象領域を歯列弓としてよく、歯列弓を含んだ顎領域としてもよい。顎領域には顎関節領域を含むようにしてよい。
また、撮影領域Rは、立体的に観察すると、頭部Pの上下方向に沿った軸を中心軸とする円柱状、又は、球状の領域として設定されてもよい。この場合、上記イラスト画像においては、撮影領域Rは、円状の領域Rとして表される。
上記表示部158aには、その表示領域に対するタッチ位置を検出する2次元位置検出部としてのタッチ検出部158bが設けられている。
操作者がパノラマ選択画像191a、セファロ選択画像191b及びCT選択画像191cのいずれかをタッチすると、当該タッチ操作がタッチ検出部158bによって検知される。これにより、本体制御部150において、パノラマ撮影を行うか、セファロ撮影を行うか、或は、X線CT撮影を行うかが受付けられる。
また、操作者が撮影領域設定用画像194をタッチすると、図8に示すように、そのタッチ操作に応じて、撮影領域設定用画像194に対応する複数の撮影領域選択画像194a、194b、194c、194d、194eが表示される。複数の撮影領域選択画像194a、194b、194c、194d、194eは、相互に大きさ(直径、高さ)等が異なる領域を示している。利用者が複数の撮影領域選択画像194a、194b、194c、194d、194eのいずれかに選択的にタッチすることで、撮影領域の設定操作が受付けられる。
図8に示す例では、撮影領域選択画像194a、194bは、直径が40mmである撮影領域Rを選択するための画像である。撮影領域選択画像194aは撮影領域Rの高さが80mmであることを示し、撮影領域選択画像194bは、撮影領域Rの高さが40mmであることを示している。すなわち、各撮影領域選択画像において、直径は上段に、高さは下段に表示され、数字の値はミリメートルの単位で大きさを示す。撮影領域Rの高さに拘らず、撮影領域Rが直径40mmであるということは、歯列弓の一部を領域指定することを示している。従って、撮影領域選択画像194a、194bは、歯列弓の一部を対象としてX線CT撮影を行うことを受付けるための画像であるといえる。
また、撮影領域選択画像194c、194d、194eは、直径が80mmである撮影領域Rを選択するための画像である。また、撮影領域選択画像194c、194d、194eは、それぞれ撮影領域Rの高さが80mm、50mm、40mmであることを示している。撮影領域Rの高さに拘らず、撮影領域Rが直径80mmであるということは、体軸の軸方向から見た歯列弓の全体を領域指定することを示している。従って、撮影領域選択画像194b、194c、194dは、歯列弓の全体を対象としてX線CT撮影を行うことを受付けるための画像であるといえる。
高さが80mmの場合は、例えば上下双方の顎領域を対象とし、高さが50mmの場合は、例えばフランクフルト平面が水平になるように頭部Pを位置付けた場合の上下の一方の顎領域を対象とし、高さが40mmの場合は、例えばカンペル平面が水平になるように頭部Pを位置付けた場合の上下の一方の顎領域を対象とする。
今、撮影領域選択画像194bを選択したとすると、図7において、向って右側の上下についてほぼ中央に示したように、直径40mm、高さ40mmの撮影領域が選択されたことが示されるようになる。
なお、歯列弓の一部を領域指定する場合(上記例では直径が40mmの撮影領域R)も、歯列弓の全体を領域指定する場合(上記例では直径が80mmの撮影領域R)も、頭部Pの全体から見ると、頭部Pの一部を撮影領域Rとする場合の一例である。
図7に戻って、イラスト画像195には、撮影領域画像195aが重畳されて表示される。(直径が80mmの撮影領域Rを選択した場合は撮影領域画像195bが重畳表示される。)撮影領域画像195a、195bとしては、上記撮影領域設定用画像194を介して設定されたものに応じた大きさの円が表示される。撮影領域画像195aは、歯列弓の一部を対象とする撮影領域Rが選択された場合に表示される画像であり、撮影領域画像195bは、歯列弓全体を対象とする撮影領域Rが選択された場合に表示される画像である。例えば、図7に示す例で、直径40mm、高さ40mmの撮影領域が選択されることによって撮影領域画像195aが表示された場合、操作者がイラスト画像195の所望の位置をタッチすることで、撮影領域画像195aが歯列弓のいずれかの一部を指定する位置に移動する。これにより、歯列弓の任意の位置(例えば、前歯領域、右の臼歯領域、左の臼歯領域)に撮影領域Rを指定することができる。撮影領域画像195aをポインタ等でフォーカスしてドラックアンドドロップのように所望位置まで移動して領域指定できるようにしてもよいし、撮影領域画像195aをポインタ等でフォーカスした上で別途移動キーで移動するようにしてもよい。画面上、静止した撮影領域画像195aに対してイラスト画像195の方を同様に移動させて領域指定できるようしてもよい。
撮影領域Rの指定が受付けられると、旋回軸移動機構134の駆動によって旋回支持部124が撮影領域Rの中心Aを旋回中心として旋回できる位置に移動され、旋回機構132によって旋回支持部124の旋回軸X1の軸周りの角度が撮影開始に向けて定められる。
歯列弓の一部である前歯領域を対象として撮影領域Rが選択された場合が、頭部Pの前寄りにある一部が撮影領域Rとして位置設定された場合の一例である。以下の例では、前歯領域を撮影対象としてX線CT撮影を行う場合を中心に説明する。
もっとも、歯列弓の全体を対象とする撮影領域Rも、頭部Pの前寄りにある一部が撮影領域Rとして位置設定された場合の一例として捉えることができる。この場合にも、下記のようにX線検出器128を周回軌道Qで旋回させる制御がなされてもよい。
上記例では、タッチパネルを利用して撮影モードの指定、撮影領域Rの指定等を行う例で説明したが、物理的に操作を受付けるスイッチ(押ボタン)等を介して各種設定を受付けるようにしてもよい。移動操作なども、タッチ操作に限らず、例えば、キー等による移動操作によって行うように構成しても構わない。
このように、ステップS11において、撮影領域設定部151aは、操作パネル装置158を通じて頭部Pの前寄りにある一部に対する撮影領域Rの位置の設定操作を受付ける。ここでは、撮影領域設定部151aは、操作パネル装置158を通じて、撮影領域選択画像194a、194bのいずれかの選択操作、及び、イラスト画像195に対する撮影領域画像195aを利用した位置設定の受付により、撮影領域Rの位置設定を受付ける。
次ステップS12では、頭部Pの前寄りにある一部が撮影領域Rとして設定されたか否かが判定される。上記例では、撮影領域Rとして前歯領域が設定された場合に、YESと判定され、ステップS13に進む。撮影領域Rとして右又は左の臼歯領域が設定された場合等には、NOと判定され、ステップS15に進む。ステップS15では、周知の制御等によって、臼歯領域等を対象とするX線CT撮影がなされ、処理を終了する。撮影領域Rとして右又は左の臼歯領域が設定された場合に、適用可能なX線検出器128の旋回制御例については後の変形例で説明する。
設定された撮影領域Rに基づく撮影領域Rが前歯領域であるか否かの判定については、例えば、歯列弓の一部が領域指定された場合に(上記例では直径が40mmの撮影領域R)、設定された撮影領域Rの中心Aの座標が予め設定された臼歯領域に属するかを判断することで行うことができる。
ステップS13に進むと、参照テーブル153bを参照して、旋回軸X1の位置制御内容が決定される。旋回軸X1の位置制御内容は、旋回機構132による旋回支持部124の旋回中において、旋回軸移動機構134によって旋回軸X1をどのように移動させるかを示す。
次ステップS14では、決定された旋回軸X1の位置制御内容に基づいて、X線検出器128を所定の周回軌道Qに沿って旋回させてX線CT撮影を行う。すなわち、旋回機構132と旋回軸移動機構134とにより、X線発生器126とX線検出器128とを、それらの間に撮影領域Rを位置させつつ頭部Pの周囲を旋回移動させる。この際、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を変更することで、X線検出器128を、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき、後側については撮影領域Rから遠ざかる周回軌道Qに沿って旋回させる。換言すると、頭部Pの前側(X線検出器128が頭部Pの前寄りにあり、X線発生器126が頭部Pの後ろ寄りにあるタイミング)については撮影領域Rの拡大率が小さくなり、後側(X線検出器128が頭部Pの後ろ寄りにあり、X線発生器126が頭部Pの前寄りにあるタイミング)については撮影領域Rの拡大率が大きくなるように、撮影領域Rの拡大率を変更しつつ、X線発生器126とX線検出器128とを、頭部Pの周囲を旋回移動させる。
拡大率は、例えば、X線発生器126と撮影領域Rの中心Aの間の距離をDGとし、X線検出器128と撮影領域Rの中心Aの間の距離をDDとして、(拡大率)=(DG+DD)/DGによって算出することができる。
この旋回動作の一例を、図9及び図10を参照してより具体的に説明する。なお、図9及び図10、それ以降の各図で示される周回軌道及び移動軌道は、誇張して描かれている場合がある。また、周回軌道は、X線検出器128の検出面の幅方向中央の位置を基準として考えることとする。
X線CT撮影を開始する前の初期状態において、頭部Pは頭部固定装置142によって一定位置及び一定姿勢で固定されている。以下の説明においては、頭部固定装置142によって固定された頭部Pの前後を基準にして、前、後と記す場合がある。この頭部Pに対して、旋回支持部124により支持されたX線発生器126及びX線検出器128が間に頭部Pを配設した状態で配置されているとする。ここでは、初期状態において、機構上の旋回軸X1が撮影領域Rの中心A上に位置し、頭部Pに対して右側にX線発生器126が配設され、頭部Pに対して左側にX線検出器128が配設されているとする。この状態からX線発生器126及びX線検出器128が右回りに旋回することとする。なお、旋回軸X1は、X線発生器126よりもX線検出器128に近い位置に位置しているとする。旋回軸X1とX線発生器126との距離をL1、旋回軸X1とX線検出器128との距離をL2とする。
機構上の旋回軸X1をX線発生器126とX線検出器128との中央位置よりもX線検出器128寄りの位置に設ける構成にすることによる効果の例として、X線撮影中の機構上の旋回軸X1の移動量をできるだけコンパクトに抑えながら、拡大率をなるべく小さくし、投影像を鮮明にするためにX線検出器128を撮影領域Rにできるだけ近づけたいという要請に応えられることが挙げられる。
初期状態におけるX線発生器126及びX線検出器128の位置は上記例に限られない。例えば、X線検出器128が頭部Pの真横左に対して、X線ビームのファン角分手前(右旋回を前提とすると左周り側に手前)に位置していてもよい。X線ビームのファン角は、X線ビームの照射の拡がり角度(図9の角度β参照)である。また、初期状態において、X線検出器128は、頭部Pの前側、右側、後ろ側、これらの間のいずれの位置に配置されていてもよい。また、X線発生器126及びX線検出器128は、左回りに旋回してもよい。
X線検出器128の上記周回軌道Qを実現するため、本実施形態においては、旋回機構132が旋回支持部124を、旋回軸X1を中心として旋回させるのと同期して、旋回軸移動機構134が旋回軸X1を移動させて、旋回支持部に合成運動を行わせることにより、頭部Pに対するX線検出器128の周回軌道Qを制御する。
これにより、X線発生器126及びX線検出器128は、それらの間に撮影領域Rを位置させつつ頭部Pの周囲を旋回移動する。この際、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離が変更される。これにより、X線検出器128は、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき、後側については撮影領域Rから遠ざかる周回軌道Qに沿って旋回する。
上記周回軌道Qは、撮影領域Rに向けて凹となる部分を有しない軌道であるとよい。周回軌道Qは、頭部Pの周囲全体において、外向きに凸となる曲線が連続する軌道であってもよい。
また、周回軌道Qは、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき後側については撮影領域Rから遠ざかる、円状又は楕円状の軌道であるとよい。
撮影領域Rが前歯領域である場合には、周回軌道Qにおいて、X線検出器128が頭部Pの正面で撮影領域Rに最も近づくとよい。
周回軌道Qは、X線検出器128が頭部Pの前寄りを通過する間においてX線検出器128が撮影領域Rの中心Aに対して等距離を保ちつつ移動する等距離移動軌道Q1を含み、周回軌道Qのうち等距離移動軌道Q1の残りの軌道Q2は、X線検出器128が撮影領域Rの中心Aに対して距離を変更しつつ移動する距離変更移動軌道Q2であるとよい。ここでは、周回軌道Qのうちの前半部が等距離移動軌道Q1であり、後半部が距離変更移動軌道Q2である。周回軌道Qにおいて、等距離移動軌道Q1及び距離変更移動軌道Q2によって前後に2等分されていることは必須ではない。等距離移動軌道Q1が距離変更移動軌道Q2に対してより小さい部分を占め、或は、より大きい部分を占めていてもよい。等距離移動軌道Q1は、頭部Pの正面を中心として左右に均等範囲に広がっていることが好ましい。
旋回軸X1の移動によって、X線検出器128の上記周回軌道Qを実現するため、旋回軸X1を、撮影領域Rが頭部Pの中心に対して偏在する方向と平行な方向に変更させるとよい。
すなわち、周回軌道Qが、撮影領域Rが頭部P中で偏在する側で撮影領域Rに近づく第1軌道と、撮影領域Rが頭部P中で偏在するのとは反対側で撮影領域Rから遠ざかる第2軌道とを含むとする。撮影領域Rが前歯領域であるとすると、撮影領域Rが頭部P中で偏在する側は、頭部Pに対して前側である。このため、第1軌道は、周回軌道Q中の前側の軌道(上記等距離移動軌道Q1と同じであるため、以下、同じ符号Q1を付す)である。同様に、撮影領域Rが頭部P中で偏在するのとは反対側は、頭部Pに対して後側である。このため、第2軌道は、周回軌道Q中の後側の軌道(上記距離変更移動軌道Q2と同じであるため、以下、同じ符号Q2を付す)。
周回軌道Qは、旋回軸移動機構134が、第1軌道Q1及び第2軌道Q2のそれぞれにおける機構上の旋回軸X1の位置を、撮影領域Rが頭部Pの中心に対して偏在する方向である前側への方向と平行な方向(頭部Pの前後方向)に変更することによって形成される。なお、旋回軸X1を、撮影領域Rが頭部Pの中心に対して偏在する方向である前側の方向と平行な方向(頭部Pの前後方向)に変更するとは、当該平行な方向(頭部Pの前後方向)の成分を含む方向に変更することをいう。従って、周回軌道Qにおける旋回軸X1の位置は、当該平行な方向(頭部Pの前後方向)だけでなく、これに対して交差する方向に移動してもよい。第1軌道Q1の曲率半径は、第2軌道Q2の曲率半径よりも小さくてもよい。
これにより、例えば、X線検出器128が頭部Pの前側にある状態と頭部Pの後側にある状態とで、旋回軸X1の位置を頭部Pの前後方向に変更することができる。より具体的には、X線検出器128が頭部Pの前側にあるときの旋回軸X1の位置を、X線検出器128が頭部Pの後側にあるときの旋回軸X1の位置に比べ、頭部Pの前後方向において前寄りの位置に配設することができる。これにより、X線検出器128が頭部Pの前側にあるときにX線検出器128を撮影領域Rに近づけることができる。また、X線検出器128が頭部Pの後側にあるときにX線検出器128を撮影領域Rから遠ざけることができる。
より具体的には、旋回軸X1の移動制御内容としては、X線検出器128が旋回する期間において、X線検出器128が頭部Pの前寄りを通過する少なくとも一部の期間において機構上の旋回軸X1が撮影領域Rの中心に位置し、他の期間において機構上の旋回軸X1が移動するものとして規定されている。
図9及び図10において、旋回軸X1の移動制御内容に含まれる旋回軸X1の軸軌道Sが示されている。ここでは、軸軌道Sは、旋回機構132によって旋回支持部124が旋回する際に撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を変更するための軌道である。軸軌道Sを単に軌道Sと記載することもある。一例として、X線検出器128と旋回軸X1と撮影領域Rの中心Aとは1直線上に配設されているため、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を変更させるためには、撮影領域Rの中心Aに対する旋回軸X1の距離も変更させることになる。このため、軸軌道Sは、旋回機構132によって旋回支持部124が旋回する際に撮影領域Rの中心Aに対する旋回軸X1の距離を変更する軸距離変更軌道Sと捉えてもよい。ここでは、軸軌道Sは、旋回軸X1を変位させる軌道であるから、軸変位軌道であってもよい。また、ここでは撮影領域Rの中心Aに対する旋回軸X1の距離を軸距離と考える。
ここでは、軸距離変更軌道Sは、頭部Pの前後方向に沿って長い楕円形状を描いている。軸距離変更軌道Sは、数学的に厳密な意味で楕円である必要は無い。図9及び図10に示される軸距離変更軌道Sは、頭部Pの前後方向前寄りの部分が、頭部Pの前後方向後ろ寄りの部分よりも細長い形状を呈している。軸距離変更軌道Sのうち頭部Pの前寄りの部分は、撮影領域Rの中心Aに位置付けられており、その他の部分は、撮影領域Rの中心Aから後側に広がっている。軸距離変更軌道Sは、曲率が変更する軌道であってもよい。なお、図10においては、頭部Pの前寄りを通るX線発生器126、X線検出器128、旋回支持部124及び軌道Q1を2点鎖線で描き、頭部Pの後ろ寄りを通るX線発生器126、X線検出器128、旋回支持部124及び軌道Q1を破線で描いた。以下の図においても、同様に描かれる場合がある。
旋回軸X1の移動制御内容として、旋回機構132が旋回支持部124を旋回させる際に、X線検出器128が頭部PのX線検出器128が頭部Pの前寄りを通過する少なくとも一部の期間、ここでは、上記X線検出器128が頭部Pに対して前半である第1軌道Q1を通過する期間において、旋回軸移動機構134は、旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aに位置させた状態とすることが規定されている。この期間では、X線発生器126及びX線検出器128は、撮影領域Rの中心Aを中心として旋回する。この際のX線検出器128の旋回径はL2であり、X線発生器126の旋回径はL1である。これにより、X線検出器128が頭部Pの前寄りを通過する間においてX線検出器128が撮影領域Rの中心Aに対して等距離L2を保ちつつ(撮影領域Rの拡大率を一定に保ちつつ)移動する等距離移動軌道Q1が形成される。
旋回軸X1の移動制御内容として、旋回機構132が旋回支持部124を移動させる際に、他の期間、ここでは、上記X線検出器128が頭部Pに対して後半である第2軌道Q2を通過する期間において、旋回軸移動機構134によって機構上の旋回軸X1を軸距離変更軌道Sに沿って移動させることが規定されている。ここでは、旋回軸X1は、軸距離変更軌道Sに沿って右回りに旋回する。つまり、X線検出器128が頭部Pの後方右側を旋回する際には、旋回軸X1を撮影領域Rの中心に対して後方右側を旋回させることによって、X線検出器128が撮影領域Rから遠ざかるようにする。また、X線検出器128が頭部Pの後方左側を旋回する際には、旋回軸X1を撮影領域Rの中心に対して後方左側を旋回させることによって、X線検出器128が撮影領域Rから遠ざかるようにする。撮影領域Rの拡大率は、X線検出器128が等距離移動軌道Q1を移動する際の拡大率よりも大きくなり、特に、X線検出器128が頭部Pの真後ろを通過する際に拡大率が最大となる。
なお、X線検出器128が周回軌道Qを移動する際、X線発生器126から照射されるX線の中心線XMが撮影領域Rの中心Aを通過する状態を保ちつつ、X線発生器126とX線検出器128とが旋回するように、軸距離変更軌道Sにおける旋回軸X1の移動速度(位置)が制御される。
図10に示す例においては、X線検出器128が−X側から+Y側を経て+X側に旋回する(T1〜T5参照)タイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心A上に位置する。X線検出器128が+X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T6参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して+X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向に寄った位置LC11に位置する。X線検出器128が−Y方向側に位置(T7参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−Y方向に寄った位置LC12に位置する。X線検出器128が−X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T8参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向に寄った位置LC13に位置する。
なお、X線検出器128が−X側から+Y側を経て+X側に旋回する期間(T1〜T5)、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心A上に位置する。この期間、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の距離の変化量はゼロである。軸距離変更軌道Sを全体としてみると、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の距離の変化量を、T1〜T5のタイミングにおいてゼロとし、他のタイミングにおいてゼロを超える値とし、全体として撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の距離の変化量を変化させる軌道であると捉えることができる。
X線検出器128が−X側から+Y側を経て+X側に旋回する期間の機構上の旋回軸X1の位置又は移動経路を、旋回軸X1の移動の有無に拘らず軸軌道Sα1とし、X線検出器128が+X側から−Y側を経て−X側に旋回する期間の機構上の旋回軸X1の位置又は移動経路を、旋回軸X1の移動の有無に拘らず軸軌道Sα2とする。軸軌道Sα2においては、撮影領域Rの中心に対する旋回軸X1の距離が変化するから、軸距離変更軌道Sα2であると考えることができる。軸軌道Sα1と軸軌道Sα2で構成される軸距離変更軌道Sαが図10の軸距離変更軌道Sである。軸軌道Sに関し、X線発生器126とX線検出器128が撮影領域Rを中心に旋回する間、旋回軸X1が同じ位置にとどまる軸軌道Sα1のような部分を軸滞留域と称するようにしてもよい。軸距離変更軌道Sのうち、軸滞留域を除いて軸距離が変化する軸軌道Sα2のような部分を軸距離変更域と称してもよい。図10示す実施例では、軸軌道Sは軸滞留域と軸距離変更域とで構成される。
X線検出器128が位置T1からT2、T3、T4を経てT5に移動する際、旋回軸X1は撮影領域Rの中心A上に位置している。X線検出器128は、撮影領域Rの中心Aを中心とする半円弧状の軌道Q1に沿って移動し、その旋回径DL1は、旋回軸X1とX線検出器128との距離L2と同じとなる。X線検出器128が位置T5からT6、T7、T8を経てT1に移動する際、旋回軸X1は、撮影領域Rの中心Aに対する距離をゼロ以上変化させつつ(位置T5、T1ちょうどについては変化量はゼロであり、その他のタイミングについては変化量はゼロを超える)の変化量をもって軌道Sに沿って移動する。軸距離変更軌道Sは、頭部の前後方向に長い楕円形状である。このため、位置T6〜T8において、旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−Y方向に離れた位置LC11、LC12、LC13に位置する。この間、位置LC12において、旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して最も大きく離れる。この期間において、X線検出器128は、撮影領域Rの中心Aに対して、旋回軸X1とX線検出器128との距離L2に、旋回軸X1と撮影領域Rの中心Aとの距離を加算した距離分離れる。特に、旋回軸X1が位置LC12に位置するとき、X線検出器128は撮影領域Rの中心Aに対して距離DL2離れ、上記DL1よりも大きくなる。このため、X線検出器128は、頭部Pの後ろ寄りを通過する際に、頭部Pの前寄りを通過するよりも、撮影領域Rに対して大きく−Y側(後ろ側)に離れることになる。
上記のようにX線発生器126及びX線検出器128を旋回させると、X線発生器126と撮影領域Rとの距離、及び、X線検出器128と撮影領域Rとの距離は連続的に変動していく。図10に示す例では、第1軌道Q1(T1からT5に向う)においては、X線検出器128は撮影領域Rに最も近づいた状態に保たれる。このため、拡大率は最小に保たれる。第2軌道Q2(T5からT1に向う)においては、撮影領域Rは、X線検出器128に最も近づいた状態から最も遠ざかる状態になり、その後最も近づく状態となる。X線検出器128が撮影領域Rから最も遠ざかる位置T7において拡大率が最大となる。
上記のように、X線発生器126とX線検出器128との間における撮影領域Rの位置が相対的に変動することから、当該変動に応じてX線規制部129により規制すべきX線の規制幅(X線規制孔の幅)を制御するとよい。規制幅は、X線発生器126から照射され、X線規制部129により規制されたX線コーンビームの幅が、撮影領域R全体を通過し、かつ、その周囲に過剰にX線が照射されないようにする範囲で設定するとよい。規制幅は、旋回機構132による旋回角度をパラメータとして制御されてもよいし、旋回機構132による旋回角度に規制幅を対応付けた参照テーブルを事前に記憶させておき、この参照テーブルに基づいて制御されてもよい。
X線規制部129は、例えば4枚のX線遮蔽部材から構成され、X線発生器126のX線照射口の前面の、当該X線照射口を中心とする+z側、−z側、+x側、−x側にそれぞれ設けられる。+z側の遮蔽部材、−z側の遮蔽部材はそれぞれz方向に変位可能に独立駆動され、+x側の遮蔽部材、−x側の遮蔽部材はそれぞれx方向に変位可能に独立駆動され、その駆動は図示しないX線規制部駆動制御部によって制御される。これらのX線遮蔽部材が囲繞する空間がX線が通過可能な領域であり、X線規制孔である。当該4枚のX線遮蔽部材の変位駆動制御により、所望の形状のX線規制孔が形成される。当該X線が通過可能な領域すなわちX線規制孔は言い換えればX線通過許容部である。上述の規制幅とは、規制がかかった空間の幅の意味で、当該X線通過許容部の幅であり、すなわちX線規制孔の幅である。したがって、規制量を大きくするために規制幅を小さくし、規制量を小さくするために規制幅を大きくするという関係が成立する。
図20によって、X線規制部129によるX線コーンビームCB形成の制御例を説明する。図20では、説明を単純化、明解化するため、図10におけるX線検出器128の移動のタイミングのうち、T3とT7のときのX線規制部129によるX線コーンビームCB形成の制御例を示す。なお、タイミングT3におけるX線コーンビームCB3、タイミングT7におけるX線コーンビームCB7と区別する場合がある。
タイミングT3とタイミングT7とを比較すると、T3における撮影領域R及びその中心Aは、T7の場合よりも、X線発生器126から遠く、X線検出器128に近い。
X線コーンビームCBは、X線発生器126から遠ざかるほど大きく広がっていくことから、T3のように、撮影領域RがX線発生器126から遠い場合、X線規制部129の規制幅を小さくすることによって、X線コーンビームCB3を大きく広げないようにして、当該X線コーンビームCB3が撮影領域R全体を通過し、かつ、その周囲に過剰にX線が照射されないようにすることができる。
一方、T7のように、撮影領域RがX線発生器126に近い場合、X線コーンビームCB7をX線発生器126に比較的近い位置で、撮影領域Rに応じた幅に広げる必要がある。つまり、X線コーンビームCB7を、X線コーンビームCB3よりも大きく広げる必要がある。そこで、X線規制部129の規制幅を、T3の場合の規制幅よりも大きくすることによって、X線コーンビームCB7が撮影領域R全体を通過し、かつ、その周囲に過剰にX線が照射されないようにすることができる。
つまり、X線発生器126と撮影領域Rとの距離が小さいほど、X線規制部129による規制幅を大きくし、逆に言えば、X線発生器126と撮影領域Rとの距離が大きいほど、X線規制部129による規制幅を小さくすることによって、X線コーンビームCBが撮影領域R全体を通過し、かつ、その周囲に過剰にX線が照射されないようにすることができる。
また、拡大率に着目すると、タイミングT3においては、タイミングT7の場合よりも、撮影領域RはX線発生器126に遠く、X線検出器128に近い。このため、撮影領域Rは、X線検出器128に対して小さい拡大率で拡大された状態で投影される。一方、タイミングT7においては、タイミングT3の場合と比較すると、撮影領域Rは、X線発生器126に相対的に近く、X線検出器128に相対的に遠い。このため、撮影領域Rは、タイミングT3の場合と比較して、X線検出器128に対して大きい拡大率で拡大された状態で投影される。
つまり、X線発生器126とX線検出器128との間の撮影領域RがX線発生器126に近いほど(逆にX線検出器128から遠いほど)、拡大率が大きくなる。逆に言えば、X線発生器126とX線検出器128との間の撮影領域RがX線検出器128に近いほど(逆にX線検出器128から遠いほど)、拡大率が小さくなる。
上記旋回軸移動機構134は、旋回機構132によるX線検出器128の旋回動作中において、旋回軸X1を一定位置に位置させた状態とすること、旋回軸X1を円ではない楕円状の軸距離変更軌道Sに沿って移動させること等によって、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を調整することで、周回軌道Qの曲率を調整する曲率変更機構であると捉えることもできる。また、旋回制御部151bは、頭部Pの前寄りにある一部を撮影領域RとしてX線CT撮影する場合に、旋回機構132と曲率変更機構としての旋回軸移動機構134とにより、X線発生器126とX線検出器128とを、それらの間に撮影領域Rを位置させつつ頭部Pの周囲を旋回移動させるとともに、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を変更することで周回軌道Qの曲率を変更しているともいえる。
そして、旋回制御部151bが旋回機構132により、X線発生器126とX線検出器128とを360゜以上旋回させると、X線CT撮影が終了する。これにより、当該撮影領域RのX線CT画像を生成するのに必要なX線CT撮影投影画像データが得られ、当該データに基づいてX線CT画像が生成される。
なお、X線発生器126及びX線検出器128が360゜以上旋回することは必須ではない。X線発生器126及びX線検出器128は、360゜未満、例えば、270゜、180゜旋回してX線CT撮影を行ってもよい。この場合であっても、X線検出器128が頭部Pの前寄りの部分及び後ろ寄りの部分を通過するのであれば、上記周回軌道Qの設定は有効である。
軸距離変更軌道Sに沿って旋回軸X1を移動させる構成では、旋回機構132と旋回軸移動機構134を制御する旋回制御部151bが以下のように制御を行う。必要に応じてX線規制部129の制御も併せて行われる。なお、いうまでもなく、X線発生器126とX線検出器128の位置制御は旋回支持部124の駆動を通して実現される。
すなわち、X線発生器126とX線検出器128に関心領域Rを間に挟んで対向させ、この対向関係を保たせる制御を行う。X線発生器126、X線検出器128、旋回軸X1が右回りか左回りかという旋回方向で同方向に旋回させる制御を行う。また、X線発生器126から照射されるX線コーンビームが撮影領域Rの中心Aを中心に旋回するように制御を行う。好ましくは、X線発生器126から照射されるX線コーンビームのx方向の広がりの中心線が撮影領域Rの中心Aを通過するように制御する。好ましくは、X線発生器126、X線検出器128、旋回軸X1は同じ旋回角度分、同期旋回する制御を行う。また、好ましくは、X線発生器126、X線検出器128、旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aを中心に旋回するように制御を行う。
<効果等>
以上のように構成されたX線CT撮影装置110によると、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を変更することで、X線検出器128を、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき、後側については撮影領域Rから遠ざかる周回軌道Qに沿って旋回させる。これにより、頭部Pの周りを旋回するX線発生器126及びX線発生器126が頭部Pに接触することを抑制しつつ、X線検出器128がなるべく頭部Pの近くを旋回するようにでき、なるべく鮮明なX線CT画像を得ることができる。
また、周回軌道Qは、撮影領域Rに向けて凹となる部分を有しない軌道であるため、X線検出器128の旋回中、周回軌道Qの内外方向の変化が少なくなり、X線検出器128がぶれ難くなる。この点からもなるべく鮮明なX線CT画像を得ることができる。
X線検出器128は、円状又は楕円状の周回軌道Qに沿って旋回するため、X線検出器128がぶれ難くなる。この点からもなるべく鮮明なX線CT画像を得ることができる。
X線検出器128は、頭部Pの正面で撮影領域Rに最も近づくため、鮮明な前歯領域のX線CT画像を得ることができる。
X線検出器128は、X線検出器128は、等距離移動軌道Q1では、撮影領域Rの中心Aに対して等距離を保ちつつ移動するため、X線検出器128がぶれ難く、この点からも、鮮明なX線CT画像を得易い。
本実施形態では、距離変更機構として、機構上の旋回軸X1を移動させる旋回軸移動機構134備える。そして、旋回制御部151bの制御によって、旋回機構132が旋回支持部124を旋回させるのと同期して、旋回軸移動機構134が機構上の旋回軸X1を移動させて、旋回支持部124に合成運動を行わせることにより、頭部Pに対するX線検出器128の周回軌道Qを制御することができる。
この場合、周回軌道Qが、撮影領域Rが頭部P中で偏在する側で撮影領域Rに近づく第1軌道Q1と、撮影領域Rが頭部P中で偏在するのとは反対側で撮影領域Rから遠ざかる第2軌道Q2とを含むようにしたいとする。旋回軸移動機構134が第1軌道Q1及び第2軌道Q2のそれぞれにおける機構上の旋回軸X1の位置を、撮影領域Rが頭部Pの中心に対して偏在する方向と平行な方向(前後方向)に変更することによって、周回軌道Qを形成するとよい。これにより、撮影領域Rが頭部P中で偏在する側で撮影領域Rに近づく第1軌道Q1と、撮影領域Rが頭部P中で偏在するのとは反対側で撮影領域Rから遠ざかる第2軌道Q2とを形成することができる。
本実施形態では、X線検出器128が旋回する期間において、X線検出器128が頭部Pの前寄りを通過する少なくとも一部の期間において、機構上の旋回軸X1が撮影領域Rの中心Aに位置し、他の期間において機構上の旋回軸X1が移動する。X線検出器128が頭部Pの前寄りを通過する少なくとも一部の期間において、旋回軸X1が撮影領域Rの中心A上の一定位置に位置するため、X線検出器128がぶれ難く、この分、鮮明なX線CT画像を生成し易い。
また、X線発生器126から照射されるX線は、その中心線が撮影領域Rの中心Aを通過してX線検出器128に入射する。このX線検出器128による検出結果に基づいて、容易にX線CT画像を生成できる。
また、本実施形態では、旋回制御部151bによる制御下、旋回軸X1を移動させる旋回軸移動機構134は、旋回機構132によってX線発生器126が旋回する際に撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を調整することで周回軌道Qの曲率を調整する曲率変更機構であるといえる。そして、X線検出器128の周回軌道Qの曲率を変更することで、X線検出器128を、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき、後側については撮影領域Rから遠ざかる周回軌道Qに沿って旋回させることができる。この制御により、機械的に急峻な運動の変化が無いことによりX線検出器128がぶれ難く、鮮明なX線CT画像を得易い。
また、特に、X線発生器126及びX線検出器128を360゜以上旋回させることで、X線CT撮影を行う場合には、撮影領域R中の全ての地点に対する多方向からのX線照射のそれぞれについて1つの方向からのX線照射の投影データ信号と、その対向方向からのX線照射の投影データ信号を得ることができ、より良質のCT画像の再構成を行うことができる。
<変形例>
上記第2実施形態を前提とする各種変形例について説明する。以下、「周回軌道QA」のように、「周回軌道Q」につづいて何がしかの文字を付したものは周回軌道Qの一例であり、少なくともその一部である。同様に、「軸距離変更軌道SA」のように、「軸距離変更軌道S」につづいて何がしかの文字を付したものは軸距離変更軌道Sの一例であり、少なくともその一部である。
<第1変形例>
第1変形例では、周回軌道QAが、X線検出器128が頭部Pの前寄りを通過する間においてX線検出器128が撮影領域Rの中心Aに対して等距離を保ちつつ移動する等距離移動軌道QA1を含み、周回軌道QAのうち等距離移動軌道QA1の残りの軌道QA2が、X線検出器128が撮影領域Rの中心Aに対して距離を変更しつつ移動する距離変更移動軌道QA2である例を説明する。
本第1変形例では、図11に示すように、旋回支持部124に対応する旋回支持部124Aの構造として、旋回支持部124Aにおける旋回軸X1の位置が、第2実施形態の旋回支持部124における旋回軸X1の位置よりも、X線検出器128側に近いものを採用するとする。この場合、旋回軸X1とX線検出器128との距離が短いため、旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aと一致させた状態で、旋回支持部124Aを旋回させると、X線検出器128が頭部Pに接触してしまう恐れがある。
そこで、図12に示すように、X線検出器128が頭部Pの前寄りを通過する間においても、旋回制御部151bの制御により、旋回軸移動機構134を制御して、旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aの周りに旋回させることとする。
旋回軸X1の軸距離変更軌道SAは、頭部Pの前側においては、撮影領域Rの中心Aを中心とする弧状を描く軌道SA1を含む。ここでは、軌道SA1は、半円形状を描く。
旋回軸X1の軌道SAは、頭部Pの後側においては、頭部Pの前後方向に長い楕円形状すなわち長軸が前後方向に延在する楕円形状の一部をなす軸距離変更軌道SA2を描く。ここでは、軸距離変更軌道SA2は、楕円の前寄りの一部が削除されて、その両端部が軌道SA1の両端部に繋がった形状とされている。
このため、軸距離変更軌道SAを全体としてみると、雪だるま状の形状をなしている。
そして、旋回制御部151bにより、旋回機構132が旋回支持部124を、旋回軸X1を中心として旋回させるのと同期して、旋回軸移動機構134が旋回軸X1を軸距離変更軌道SAに沿って移動させて、旋回支持部124Aに合成運動を行わせることにより、頭部Pに対するX線検出器128の周回軌道QAを制御する。旋回中において、X線検出器128を撮影領域Rから遠ざけるため、旋回軸X1は、撮影領域Rの中心Aに対してX線検出器128側の位置を旋回する。
この際、X線発生器126から照射されるX線の中心線XMが撮影領域Rの中心Aを通過する状態を保ちつつ、X線発生器126とX線検出器128とが旋回するように、軸距離変更軌道SAにおける旋回軸X1の移動速度(位置)が制御される。
軸軌道Sに関し、X線発生器126とX線検出器128が撮影領域R周りに旋回する間、軸距離が一定に保たれる部分を軸等距離域と称するようにしてもよい。軸軌道SAすなわち軸距離変更軌道SAに関し、X線検出器128が頭部Pの前寄りを通過する間において、軸距離が一定に保たれる軌道SA1のような部分は軸等距離域となっている。他方、軸距離変更軌道SA2のように、軸軌道SA中、軸等距離域を除いた、軸距離が変化する部分を軸距離変更域と称してもよい。図12に示す例では、軸軌道SAは軸等距離域と軸距離変更域とで構成される。
図12に示す例においては、周回軌道QAのうちX線検出器128が頭部Pの前寄りを通過する等距離移動軌道QA1においては、撮影領域Rの中心Aを中心とする半円弧状を描く。また、周回軌道QAのうち等距離移動軌道QA1の残りの軌道QA2である距離変更移動軌道QA2は、部分的な楕円形状を描く。等距離移動軌道QA1と距離変更移動軌道QA2との接続部分においては、内側に凹となっている。
なお、上記周回軌道QAは、旋回軸X1の移動軌道を適宜調整することによって、撮影領域Rの中心Aに向けて凹となる部分を有しない軌道としてもよい。例えば、頭部Pの後ろ寄りの旋回軸X1の軸距離変更軌道SA2が、頭部Pの前寄りの旋回軸X1の軌道SA1の両端部から、頭部Pの後方に向けて頭部Pの外側には移動しない軌道を描くようにしてもよい。また、頭部Pの前寄りの旋回軸X1の軌道SA1が中心角180゜以下の軌道を描き、その軌道SA1の両端部から頭部Pの後ろ寄りの軸距離変更軌道SA2を描くようにしてもよい。軌道SA1と軸距離変更軌道SA2の接続部の軌道SA1と軸距離変更軌道SA2の両端部の近傍を中心Aから若干外に膨らませ、凹部の無い滑らかな閉鎖曲線を形成する軌道としてもよい。
図12に示す例においては、X線検出器128が−X方向側に位置(T1参照)するタイミングでは、旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−X方向寄りの位置LC21に位置する。X線検出器128が−X方向の成分と+Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T2参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−X方向の成分と+Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC22に位置する。X線検出器128が+Y方向側に位置(T3参照)するタイミングでは、旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して+Y方向寄りの位置LC23に位置する。X線検出器128が+X方向の成分と+Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T4参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して+X方向の成分と+Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC24に位置する。X線検出器128が+X方向側に位置(T5参照)するタイミングでは、旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して+X方向寄りの位置LC25に位置する。X線検出器128が+X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T6参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して+X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC26に位置する。X線検出器128が−Y方向側に位置(T7参照)するタイミングでは、旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−Y方向寄りの位置LC27に位置する。X線検出器128が−X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T8参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC28に位置する。
X線検出器128が位置T1からT2、T3、T4を経てT5に移動する際、旋回軸X1は撮影領域Rを中心とする半円弧状の軌道SA1上を移動する。結果、X線検出器128の軌道QA1の径DL2は、旋回軸X1とX線検出器128との距離L2に、旋回軸X1の旋回径を加算した径となる。X線検出器128が位置T5からT6、T7、T8を経てT1に移動する際、旋回軸X1は、軸距離変更軌道SA2に沿って移動する。軸距離変更軌道SA2は、頭部Pの前後方向に長い楕円をその短軸方向に沿ったラインで分断した部分楕円形状であり、頭部の後方に向って大きく凸となりつつ湾曲するように延在している。このため、位置T6〜T8において、旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−Y方向に大きく離れた位置LC26、LC27、LC28に位置する。この中心Aに対する離隔距離は位置LC27で最大である。の期間において、X線検出器128は、撮影領域Rの中心Aに対して、旋回軸X1とX線検出器128との距離L2に、旋回軸X1と撮影領域Rの中心Aとの大きな距離を加算した距離分離れる。特に、位置T7において、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離DL2は、上記DL1よりも大きい。このため、X線検出器128は、頭部Pの後ろ寄りを通過する際に、頭部Pの前寄りを通過するよりも、撮影領域Rに対して大きく−Y側(後ろ側)に離れることになる。
本変形例によると、旋回軸X1の位置がX線検出器128に近い場合においても、X線検出器128が頭部Pに接触することを抑制しつつ、X線検出器128をなるべく撮影領域Rに近づけて頭部P周りを旋回させることができる。
その他、上記第2実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
<第2変形例>
第2変形例では、図6に示すステップS11において、撮影領域として臼歯領域を含む第2撮影領域が設定された場合の処理について説明する。
すなわち、頭部P中で、撮影領域Rとしてある領域と他の領域の指定ができるものとし、ある領域が第1撮影領域R1であり、他の領域が第2撮影領域R2であるとし、それぞれに対してX線CT撮影をするようにする構成も考え得る。第1撮影領域R1に対しては第1又は第2実施形態等で説明した上述の優位性のあるX線CT撮影を行う。例えば、第2実施形態で説明したように、頭部Pの前寄りにある一部の撮影領域Rとして前歯領域を含む第1撮影領域R1をX線CT撮影する場合には、X線検出器128を周回軌道Qに沿って旋回させてX線CT撮影を行う。
第2撮影領域R2に対しては別の優位性のあるX線CT撮影を行う。第2撮影領域R2は、代表的には頭部Pの左右いずれか寄りにある一部の領域であり、上述の左右いずれかの臼歯を含む領域は第2撮影領域R2の一例である。左右いずれかの顎関節を含む領域を第2撮影領域R2としてもよい。本第2変形例は、上記を想定した例である。
撮影本体部120は図9、図10のときの本体部を用いるものとし、撮影領域Rとして臼歯領域を含む第2撮影領域R2が設定された場合を考える。なお、撮影領域Rとして臼歯領域を含む第2撮影領域R2を設定することは、上記したように、図7及び図8に示すユーザーインターフェース等を用いて実現することができる。
図13に示すように、撮影領域Rとして臼歯領域を含む第2撮影領域R2が設定された場合、当該第2撮影領域R2は、頭部Pの前後方向においておおよそ中央又はその近傍に存在する。このため、X線検出器128が頭部Pの前側を通過する場合と、X線検出器128が頭部Pの後側を通過する場合との間で、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を大きく変更させなくてもよい。
そこで、撮影領域R1の場合の論理を応用して、X線検出器128が頭部Pの前方にある場合の中心Aに対するX線検出器128の距離を距離の最小値DLa1、X線検出器128が頭部Pの後方にある場合の中心Aに対するX線検出器128の距離を距離の最大値DLa2と考えるものとして、撮影領域Rとして臼歯領域を含む第2撮影領域R2をX線CT撮影する場合には、第2撮影領域R2の中心Aに対するX線検出器128の距離の最大値DLa2に対する最小値DLa1の割合が、前歯領域を含む第1撮影領域R1の中心に対するX線検出器の距離の最大値DL2に対する最小値DL1の割合よりも大きくなるように(図10参照)、旋回機構132と距離変更機構(第2実施形態を前提とすると旋回軸移動機構134)とにより、X線発生器126とX線検出器128とを、それらの間に撮影領域R2を位置させつつ頭部Pの周囲を旋回させる。つまり、DLa1/DLa2>DL1/DL2となるようにする。
図13に示す例では、旋回軸移動機構134により旋回軸X1を撮影領域R2の中心Aに移動させた後、旋回軸X1を撮影領域R2の中心Aに一致させた状態で、旋回機構132により旋回支持部124を旋回させる例を示している(ステップS15参照)。この場合、X線検出器128は、旋回軸X1とX線検出器との距離L2の旋回径で旋回するため、第2撮影領域R2の中心Aに対するX線検出器128の距離は一定に保たれ、当該距離の最大値DLa2、最小値DLa1は、共にL2である。よって、DLa1/DLa2=1となる。X線検出器128は、撮影領域Rに対するX線検出器128の離隔度の変化がゼロである周回軌道U上を移動する。
第2変形例についても、図13に示す例ではX線検出器128が−X側から+Y側、+X側、−Y側を経て−X側へ旋回し、これに対応して、X線検出器128は、周回軌道U上の位置T1〜T8を移動してT1に戻る。
第2実施形態で説明したのと同様に、X線検出器128が−X側から+Y側を経て+X側に旋回する期間の機構上の旋回軸X1の位置又は移動経路を、旋回軸X1の移動の有無に拘らず軌道SN1とし、X線検出器128が+X側から−Y側を経て−X側に旋回する期間の機構上の旋回軸X1の位置又は移動経路を、旋回軸X1の移動の有無に拘らず軌道SN2とする。軌道SN1と軌道SN2で軌道SNが構成される。軌道SN1も軌道SN2も軸滞留域であり、軌道SN全体が軸滞留域の軌道である。
一方、第2実施形態で説明したように、撮影領域Rとして前歯領域を含む第1撮影領域R1をX線CT撮影する場合には、X線検出器128は、頭部Pの正面で撮影領域R2に最も近づき、最小値DL1はL2となる。また、X線検出器128は、頭部Pの後方で撮影領域R2から最も遠ざかり、最大値DL2はL2に旋回軸X1が撮影領域Rの中心Aから−Y側にずれた距離を加算した値となり、DL2>L2となる。このため、DL1/DL2<1となる。
よって、図13に示す例は、DLa1/DLa2>DL1/DL2となり、撮影領域Rとして臼歯領域を含む第2撮影領域R2をX線CT撮影する場合には、第2撮影領域R2の中心Aに対するX線検出器128の距離の最大値DLa2に対する最小値DLa1の割合が、前歯領域を含む第1撮影領域R1の中心に対するX線検出器の距離の最大値DL2に対する最小値DL1の割合よりも大きくなるように、旋回機構132と距離変更機構(第2実施形態を前提とすると旋回軸移動機構134)とにより、X線発生器126とX線検出器128とを、それらの間に撮影領域R2を位置させつつ頭部Pの周囲を旋回させる1つの例であることがわかる。
図9、図10、図13に示される旋回支持部124、X線発生器126、X線検出器128、機構上の旋回軸X1の配置構造は、前歯領域を含む撮影領域Rの中心Aに機構上の旋回軸X1の位置を一致させた状態のままに旋回支持部124を旋回させたとすると、X線検出器128が頭部Pの後ろ側を通過する際にX線検出器128が頭部Pに接触する恐れがあるが、臼歯領域を含む撮影領域Rの中心Aに機構上の旋回軸X1の位置を一致させた状態のままに旋回支持部124を旋回させたとしてもどの角度でもX線検出器128が頭部Pに接触する恐れが無いような配置構造の例であるので、臼歯領域を含む撮影領域Rについては、距離の最大値DLa2、最小値DLa1を、上述のとおり、共にL2とする。
このことを、頭部との関係性の観点から次のように定義してもよい。
第2実施形態において、頭部Pの前寄りにある一部領域を第1撮影領域R1とし、X線検出器128が頭部Pに対して最も前側の地点(頭部Pの前方で周回軌道上Y方向の座標が最大となる地点)を通過するときの中心Aに対するX線検出器128の距離をYL1(=DL1)、X線検出器128が頭部Pに対して最も後側の地点(頭部Pの後方で周回軌道上Y方向の座標が最小となる地点)を通過するときの中心Aに対するX線検出器128の距離をYL2(=DL2)とする。
第2変形例において、頭部Pの左右いずれか寄りにある一部領域を第2撮影領域R2とし、X線検出器128が頭部Pに対して最も前側の地点(頭部Pの前方で周回軌道上Y方向の座標が最大となる地点)を通過するときの中心Aに対するX線検出器128の距離をYLa1(=DLa1)、X線検出器128が頭部Pに対して最も後側の地点(頭部Pの後方で周回軌道上Y方向の座標が最小となる地点)を通過するときの中心Aに対するX線検出器128の距離をYLa2(=DLa2)とする。
そして、第2撮影領域R2を撮影する際に、YLa1/YLa2>YL1/YL2となるように、X線発生器126とX線検出器128とを、それらの間に撮影領域R2を位置させつつ頭部Pの周囲を旋回させる。
この配置条件は、標準的骨格の頭部Pに基づいて決定されてもよいし、複数の標準的骨格が想定される場合には大きい方の骨格の頭部Pに基づいて決定されてもよい。また、およそ頭部Pとして考えられる骨格のうち、最も大きな骨格の頭部Pに基づいて決定されてもよい。
また、個体別の頭部を、頭部のサイズの設定器によって設定された個別の頭部に基づいて決定してもよい。頭部のサイズの設定器は、頭部ホルダーのように、頭部を挟持する可動部材の開度を測るようなものでも、頭部のX線撮影で得たX線画像上の頭部のサイズを画像認識等して計測するものでも、または表示したX線画像に対するサイズ指定操作を受付けるようなものでもよい。
例えば、個体の頭部サイズの大小に従って軸距離変更軌道Sの変更の量を変えるようにして、サイズが大きいほど変更量を大きくするようにしてもよい。または、個体の頭部サイズの大小に従って軸軌道Sを変更するようにして、所定の基準サイズ等を基準として、頭部サイズが小さい場合には第1撮影領域R1に対しても第2撮影領域R2に対しても軸滞留域のみまたは軸等距離域のみからなる軸軌道Sを適用するようにしてもよい。
撮影領域Rとして臼歯領域を含む第2撮影領域R2をX線CT撮影する場合においても、旋回軸X1が撮影領域Rの中心Aに位置することは必須ではない。旋回軸X1を撮影領域Rの中心A周りに旋回させつつ、X線CT撮影を行ってもよい。この場合において、旋回軸X1を楕円状等に旋回させてもよい。また、第2撮影領域R2の中心Aに対するX線検出器128の距離の最大値DLa2と最小値DLa1とが異なっていてもよい。
いずれにせよ、本変形例によると、第2撮影領域R2の中心Aに対するX線検出器128の距離の最大値DLa2に対する最小値DLa1の割合が、前歯を対象とする第1撮影領域R1の中心Aに対するX線検出器128の距離の最大値DL2に対する最小値DL1の割合よりも大きくなるように、X線発生器126とX線検出器128とを旋回させる。これにより、第1撮影領域R1をX線CT撮影する場合、X線検出器128が頭部Pに接触し難くなり、上記第2実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、第2撮影領域R2をX線CT撮影する場合、X線検出器128が内周方向及び外周方向に移動する変化をなだらかにすることができ、X線検出器128がぶれ難く、鮮明なX線CT画像を生成し易い。
また、本変形例によると、頭部Pのうち前歯領域と異なる領域を撮影領域R2としてX線CT撮影する場合に、X線検出器128と撮影領域R2の中心Aとの距離を一定に保ったまま(撮影領域Rの拡大率も一定)、X線発生器126とX線検出器128とを、それらの間に撮影領域R2を位置させつつ頭部Pの周囲を旋回移動させる。このため、X線発生器126とX線検出器128とが安定した周回軌道を描く。このため、鮮明なX線CT画像を得やすい。
ここで、第1変形例に戻って補足をする。第1変形例においても、図12に撮影領域Rとして示される頭部Pの前寄りにある一部領域を第1撮影領域R1とし、頭部Pの左右いずれか寄りにある一部領域を第2撮影領域R2とすることが考えられ、第1変形例に用いる旋回支持部124Aによって第2撮影領域R2をX線CT撮影することが考えられる。この場合に、仮に機構上の旋回軸X1を第2撮影領域R2の中心Aの位置において旋回支持部124Aを旋回させたとするとX線検出器128が頭部Pの後方を通過する際に頭部Pに接触するおそれがある場合は、例えば機構上の旋回軸X1を第2撮影領域R2の中心A周りに旋回させつつ、X線CT撮影を行う。具体的には、第1撮影領域R1に対しては、旋回軸X1の軌道SA1が、頭部Pの前側のみにおいて、撮影領域Rの中心Aを中心とする中心Aに対する距離が等距離の弧形状を描くようにしているところ、第2撮影領域R2に対しては、X線検出器128の周回軌道全般にわたって旋回軸X1の軌道が、撮影領域Rの中心Aを中心とする中心Aに対する距離が等距離の弧形状(例えば真円)を描くようにする。
この場合も、第1撮影領域R1、第2撮影領域R2に関して前述のDLa1/DLa2>DL1/DL2の関係や、YLa1/YLa2>YL1/YL2の関係は適用される。
<第3変形例>
第3変形例では、周回軌道QBが、頭部Pの周り全体において、X線検出器128が撮影領域Rの中心Aに対して距離を変更しつつ移動する軌道である例を説明する。第3変形例は、距離変更機構として上記旋回軸移動機構134を前提としているため、X線検出器128が旋回する全期間において、機構上の旋回軸X1が移動する一例でもある。
図14において、旋回軸X1の移動制御内容に含まれる旋回軸X1の軸距離変更軌道SBが示されている。
軸距離変更軌道SBは、ハート状を描いている。軸距離変更軌道SBのうち内側に凹む頂点部分は、撮影領域Rの中心Aに位置しており、その部分から主として頭部P側方及び後方に広がっている。
より具体的には、軸距離変更軌道SBは、軸距離変更軌道SBのうち頭部Pの前後方向前寄りの軸距離変更軌道SB1と、軸距離変更軌道SBのうち頭部Pの前後方向後ろ寄りの軸距離変更軌道SB2とを含む。軸距離変更軌道SB1は、撮影領域Rの中心Aから、左右のそれぞれで頭部Pの前側に凸となるように湾曲しつつ、頭部Pの両側方に向う2つの弧状部分が連なる形状に形成されている。軸距離変更軌道SB2は、軸距離変更軌道SB1の両端から頭部Pの後ろ側を囲む横長な部分楕円形状に形成されている。
旋回軸X1の移動制御内容として、旋回機構132が旋回支持部124を旋回させる全期間において、旋回軸移動機構134は、旋回軸X1を上記軸距離変更軌道SBに沿って移動させることが規定されている。
なお、X線検出器128が周回軌道Qを移動する際、X線発生器126から照射されるX線の中心線XMが撮影領域Rの中心Aを通過する状態を保ちつつ、X線発生器126とX線検出器128とが旋回するように、軸距離変更軌道SBにおける旋回軸X1の移動速度(位置)が制御される。
頭部Pの前寄りにある一部を撮影領域RとしてX線CT撮影する場合、旋回機構132により、X線発生器126とX線検出器128とを、それらの間に撮影領域Rを位置させつつ頭部Pの周囲を旋回移動させる。この旋回移動の全期間において、旋回軸移動機構134により旋回軸X1を軸距離変更軌道SBに沿って移動させることで、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を変更する。つまり、軸距離変更軌道SBに沿って旋回軸X1が移動する場合、撮影領域Rの中心Aに対する旋回軸X1の距離は、常に変動する。このため、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離も常に変動することになる。
また、軸距離変更軌道SB2が撮影領域Rの中心Aに対して頭部Pの後側に出っ張る量は、軸距離変更軌道SB1が撮影領域Rの中心Aに対して頭部Pの前側に出っ張る量よりも明らかに大きい。このため、X線検出器128は、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき、後側については撮影領域Rから遠ざかる周回軌道QBに沿って移動することになる。
図14に示す例においては、X線検出器128が−X方向側に位置(T1参照)するタイミングでは、旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−X方向寄りの位置LC31に位置する。X線検出器128が−X方向の成分と+Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T2参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−X方向の成分と+Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC32に位置する。X線検出器128が+Y方向側に位置(T3参照)するタイミングでは、旋回軸X1は撮影領域Rの中心A上の位置LC33に位置する。X線検出器128が+X方向の成分と+Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T4参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して+X方向の成分と+Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC34に位置する。X線検出器128が+X方向側に位置(T5参照)するタイミングでは、旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して+X方向寄りの位置LC35に位置する。
X線検出器128が+X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T6参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して+X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC36に位置する。X線検出器128が−Y方向側に位置(T7参照)するタイミングでは、旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−Y方向寄りの位置LC37に位置する。X線検出器128が−X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T8参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC38に位置する。
X線検出器128が位置T1からT2、T3、T4を経てT5に移動する際、旋回軸X1は2つの弧状の軌道が連なる軸距離変更軌道SB1上を移動する。X線検出器128が位置T5からT6、T7、T8を経てT1に移動する際、旋回軸X1は、楕円状の軸距離変更軌道SB2上を移動する。このため、X線検出器128は、旋回の全期間において、撮影領域Rの中心Aに対して、旋回軸X1とX線検出器128との距離L2に、旋回軸X1と撮影領域Rの中心Aとの距離を加算した距離分離れる。
Y軸方向(前後方向)に沿って見た場合、軸距離変更軌道SB2における旋回軸X1の位置(例えば、LC36,LC37、LC38)は、軸距離変更軌道SB1における旋回軸X1の位置(例えば、LC32,LC33、LC34)よりも、撮影領域Rの中心Aから大きく離れている。このため、X線検出器128は、頭部Pの後ろ寄りを通過する際に、頭部Pの前寄りを通過するよりも、撮影領域Rに対して大きく−Y側(後ろ側)に離れることになる。
周回軌道QBが長軸と短軸の長さの差が小さい楕円形状に形成されるようにしてよい。また、まずタイミングT3におけるX線検出器128とX線発生器126の位置とタイミングT7におけるX線検出器128とX線発生器126の位置を設定し、その間を結ぶ楕円軌道を設定してから、旋回軸X1のとるべき位置を算出して軸距離変更軌道SB2を規定するようにしてもよい。
本変形例によると、X線検出器128が内周方向及び外周方向に移動する変化をなだらかにすることができる。すなわち、X線検出器128を、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき、後側については撮影領域Rから遠ざかる周回軌道QBに沿って旋回させるためには、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を変化させる必要がある。本変形例のように、X線検出器128が頭部Pの周り全体を移動する際に、撮影領域Rの中心Aに対して距離を変更しつつ移動すれば、X線検出器128が内周方向及び外周方向に移動する変化をなだらかにすることができる。これにより、X線検出器128がぶれ難く、鮮明なX線CT画像を生成し易くなる。
特に、X線検出器128が頭部Pの周り全体を移動する際に、X線検出器128が旋回する期間において、機構上の旋回軸X1が移動することで、X線検出器128が内周側及び外周側に移動する変化をなだらかにすることができ、X線検出器128がぶれ難く、鮮明なX線CT画像を生成し易くなる。
その他、X線検出器128が頭部Pの前寄りを通過する間においてX線検出器128が撮影領域Rの中心Aに対して等距離を保ちつつ移動し、残りの軌道は、X線検出器128が撮影領域Rの中心Aに対して距離を変更しつつ移動すること、及び、これに派生する作用効果を除き、上記第2実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
<第4変形例>
第4変形例では、周回軌道QCが、頭部Pの周り全体において、X線検出器128が撮影領域Rの中心Aに対して距離を変更しつつ移動する軌道である例を説明する。第4変形例は、距離変更機構として上記旋回軸移動機構134を前提としているため、X線検出器128が旋回する全期間において、機構上の旋回軸X1が移動する一例でもある。
図15において、旋回軸X1の移動制御内容に含まれる旋回軸X1の軸距離変更軌道SCが示されている。
軸距離変更軌道SCは、第1軸距離変更軌道SC1と、第2軸距離変更軌道SC2とを含む。
第1軸距離変更軌道SC1は、X線検出器128が主として頭部Pの前寄りを通過する期間における、旋回軸X1の移動軌跡を示している。第1軸距離変更軌道SC1は、部分楕円形状を描いてる。ここでは、第1軸距離変更軌道SC1の長軸はX軸方向(頭部Pの左右方向)に延在している。第1軸距離変更軌道SC1のうち前側の中央部分は、楕円形状の欠けた部分となっており、この欠けた部分の中央に相当する部分が撮影領域Rの中心Aに位置している。
第2軸距離変更軌道SC2は、X線検出器128が主として頭部Pの後寄りを通過する期間における、旋回軸X1の移動軌跡を示している。
第2軸距離変更軌道SC2は、閉鎖曲線領域と、当該閉鎖曲線領域の前側の中央部から飛出す延長曲線領域とを含む。
閉鎖曲線領域は、楕円形状又は円形状を描く閉じた曲線である。ここでは、閉鎖曲線領域の前側の中央部は、第1軸距離変更軌道SC1のうち前側の中央部分の欠けた部分の中央に位置している。閉鎖曲線領域の後ろ側の中央部は、第1軸距離変更軌道SC1の後ろ側から外方に突出している。また、閉鎖曲線領域の幅は、第1軸距離変更軌道SC1の幅よりも小さく、従って、閉鎖曲線領域の両側部分は、第1軸距離変更軌道SC1の両側内に収っている。
延長曲線領域は、閉鎖曲線領域の前側の中央部から、+X方向及び−X方向(頭部Pの左右方向)のそれぞれに延出している。一対の延長曲線領域は、第1軸距離変更軌道SC1のうち楕円形状の欠けた部分に至る両端部に達し、これにより、第1軸距離変更軌道SC1と第2軸距離変更軌道SC2とが繋がった状態となる。
旋回軸X1は、撮影領域Rの中心Aに向う途上又は中心Aから離れる途上で、第1軸距離変更軌道SC1から第2軸距離変更軌道SC2へ又はその逆に移動することができる。
旋回軸X1の移動制御内容として、旋回機構132が旋回支持部124を旋回させる全期間において、旋回軸移動機構134は、旋回軸X1を上記軸距離変更軌道SCに沿って移動させることが規定されている。より具体的には、旋回軸X1を、第1軸距離変更軌道SC1の頭部Pの右側前寄りの位置から第1軸距離変更軌道SC1に沿って右回りに旋回させ、撮影領域Rの中心Aの近くで第2軸距離変更軌道SC2に移動させて続けて第2軸距離変更軌道SC2に沿って右回りに旋回させ、最後に撮影領域Rの中心Aの近くで第1軸距離変更軌道SC1に戻って初期位置に戻るように、移動させることが規定されている。
なお、X線検出器128が軸距離変更軌道SCを移動する際、X線発生器126から照射されるX線の中心線XMが撮影領域Rの中心Aを通過する状態を保ちつつ、X線発生器126とX線検出器128とが旋回するように、軸距離変更軌道SCにおける旋回軸X1の移動速度(位置)が制御される。
頭部Pの前寄りにある一部を撮影領域RとしてX線CT撮影する場合、旋回機構132により、X線発生器126とX線検出器128とを、それらの間に撮影領域Rを位置させつつ頭部Pの周囲を旋回移動させる。この旋回移動の全期間において、旋回軸移動機構134により旋回軸X1を軸距離変更軌道SCに沿って移動させることで、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を変更する。つまり、軸距離変更軌道SCに沿って旋回軸X1が移動する場合、撮影領域Rの中心Aに対する旋回軸X1の距離は、常に変動する。このため、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離も常に変動することになる。
図15に示す例においては、X線検出器128が−X方向側に位置(T1参照)するタイミングでは、旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して+X方向寄りの位置LC41に位置する。X線検出器128が−X方向の成分と+Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T2参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して+X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC42に位置する。X線検出器128が+Y方向側に位置(T3参照)するタイミングでは、旋回軸X1は−Y方向寄りの位置LC43に位置する。X線検出器128が+X方向の成分と+Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T4参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC44に位置する。X線検出器128が+X方向側に位置(T5参照)するタイミングでは、旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−X方向寄りの位置LC45に位置する。
X線検出器128が+X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T6参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して+X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC46に位置する。X線検出器128が−Y方向側に位置(T7参照)するタイミングでは、旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−Y方向寄りの位置LC47に位置する。X線検出器128が−X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T8参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC48に位置する。
X線検出器128が位置T1からT2、T3、T4を経てT5に移動する際、旋回軸X1は、第1軸距離変更軌道SC1の軌道上を移動する。X線検出器128が位置T5からT6、T7、T8を経てT1に移動する際、旋回軸X1は、第2軸距離変更軌道SC2上を移動する。
第1軸距離変更軌道SC1においては、旋回軸X1は、関心領域Rの中心Aに対してX線発生器126側にずれている。このため、旋回軸X1が第1軸距離変更軌道SC1を移動する期間においては、X線検出器128は、撮影領域Rの中心Aに対して、旋回軸X1とX線検出器128との距離L2から、旋回軸X1と撮影領域Rの中心Aとの距離を減算した距離分離れる。第2軸距離変更軌道SC2においては、旋回軸X1は、関心領域Rの中心Aに対してX線検出器128側にずれている。このため、旋回軸X1が第2軸距離変更軌道SC2を移動する期間においては、X線検出器128は、撮影領域Rの中心Aに対して、旋回軸X1とX線検出器128との距離L2に、旋回軸X1と撮影領域Rの中心Aとの距離を加算した距離分離れる。いずれにせよ、旋回軸X1と撮影領域Rの中心Aとの距離は常に変動している。このため、周回軌道QCは、頭部Pの周り全体において、X線検出器128が撮影領域Rの中心Aに対して距離を変更しつつ移動する軌道の一例を示している。
第2軸距離変更軌道SC2上の位置(例えば、LC46,LC47、LC48)における旋回軸X1は、撮影領域Rの中心Aに対してX線検出器128側にずれており、従って、X線検出器128を撮影領域Rから遠ざける側にずらしている。一方、第1軸距離変更軌道SC1上の位置(例えば、LC42,LC43、LC44)における旋回軸X1は、撮影領域Rの中心Aに対してX線発生器126側にずれており、従って、X線検出器128を撮影領域Rに近づける側にずらしている。このため、X線検出器128は、頭部Pの後ろ寄りを通過する際に、頭部Pの前寄りを通過するよりも、撮影領域Rに対して大きく遠ざかることになる。
本変形例によると、X線検出器128が内周方向及び外周方向に移動する変化をなだらかにすることができる。すなわち、X線検出器128を、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき、後側については撮影領域Rから遠ざかる周回軌道QCに沿って旋回させるためには、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を変化させる必要がある。本変形例のように、X線検出器128が頭部Pの周り全体を移動する際に、撮影領域Rの中心Aに対して距離を変更しつつ移動すれば、X線検出器128が内周方向及び外周方向に移動する変化をなだらかにすることができる。これにより、X線検出器128がぶれ難く、鮮明なX線CT画像を生成し易くなる。
特に、X線検出器128が頭部Pの周り全体を移動する際に、X線検出器128が旋回する期間において、機構上の旋回軸X1が移動することで、X線検出器128が内周側及び外周側に移動する変化をなだらかにすることができ、X線検出器128がぶれ難く、鮮明なX線CT画像を生成し易くなる。
また、X線検出器128の周回軌道QCを、なるべく頭部Pの周囲から離隔しないように頭部Pの外周に沿った楕円形状の軌道に形成できるので、X線検出器128が頭部Pに接触する可能性を回避しつつも、X線検出器128が撮影領域Rに近接した状態を保つことができ、X線CT画像の画質をより良好にすることができる。
その他、X線検出器128が頭部Pの前寄りを通過する間においてX線検出器128が撮影領域Rの中心Aに対して等距離を保ちつつ移動し、残りの軌道は、X線検出器128が撮影領域Rの中心Aに対して距離を変更しつつ移動すること、及び、これに派生する作用効果を除き、上記第2実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
<第5変形例>
第2実施形態及び第1〜第4変形例では、X線発生器126及びX線検出器128の周回軌道の曲率、特に、X線検出器128の曲率を変更する構成を中心に説明した。
第5変形例では、X線検出器128の周回軌道の曲率を変更せずに、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を変更することで、X線検出器128を、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき、後側については撮影領域Rから遠ざかる周回軌道に沿って旋回させる例を説明する。
第5変形例では、図16に示すように、周回軌道QDは、円形状を描いている。周回軌道QDの中心ADは、撮影領域Rの中心Aよりも後方に存在するため、旋回支持部124の旋回中において、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離が変更し、X線検出器128は、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき、後側については撮影領域Rから遠ざかることになる。
上記を実現するため、図16において、旋回軸X1の移動制御内容に含まれる旋回軸X1の軸距離変更軌道SDが示されている。
軸距離変更軌道SDは、第1軸距離変更軌道SD1と、第2軸距離変更軌道SD2とを含む。
第1軸距離変更軌道SD1は、X線検出器128が頭部Pの前寄りを通過する期間における、旋回軸X1の移動軌跡を示している。第1軸距離変更軌道SD1は、円形状又は楕円形状を描いている。第1軸距離変更軌道SD1のうち前側の中央部分は、撮影領域Rの中心Aに位置しており、その部分から頭部P側方及び後方に広がっている。
第2軸距離変更軌道SD2は、X線検出器128が頭部Pの後寄りを通過する期間における、旋回軸X1の移動軌跡を示している。第2軸距離変更軌道SD2は、第1軸距離変更軌道SD1よりも大きい円形状又は楕円形状を描いている。第2軸距離変更軌道SD2の前側の中央部分は、撮影領域Rの中心Aに位置しており、この部分で、第1軸距離変更軌道SD1と第2軸距離変更軌道SD2とが繋がっている。旋回軸X1は、撮影領域Rの中心Aで、第1軸距離変更軌道SD1から第2軸距離変更軌道SD2へと移動することができる。
旋回軸X1の移動制御内容として、旋回機構132が旋回支持部124を旋回させる全期間において、旋回軸移動機構134は、旋回軸X1を上記軸距離変更軌道SDに沿って移動させることが規定されている。より具体的には、旋回軸X1を、第1軸距離変更軌道SD1に沿って右回りに旋回させ、撮影領域Rの中心Aで第2軸距離変更軌道SD2に移動させて続けて第2軸距離変更軌道SD2に沿って右回りに旋回させるように、移動させることが規定されている。
なお、X線検出器128が周回軌道QDを移動する際、X線発生器126から照射されるX線の中心線XMが撮影領域Rの中心Aを通過する状態を保ちつつ、X線発生器126とX線検出器128とが旋回するように、軸距離変更軌道SDにおける旋回軸X1の移動速度(位置)が制御される。
頭部Pの前寄りにある一部を撮影領域RとしてX線CT撮影する場合、旋回機構132により、X線発生器126とX線検出器128とを、それらの間に撮影領域Rを位置させつつ頭部Pの周囲を旋回移動させる。この旋回移動の全期間において、旋回軸移動機構134により旋回軸X1を軸距離変更軌道SDに沿って移動させることで、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を変更する。つまり、軸距離変更軌道SDに沿って旋回軸X1が移動する場合、撮影領域Rの中心Aに対する旋回軸X1の距離は、常に変動する。このため、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離も常に変動することになる。
図16に示す例においては、X線検出器128が−X方向側に位置(T1参照)するタイミングでは、旋回軸X1は撮影領域Rの中心A上の位置LC51に位置する。X線検出器128が−X方向の成分と+Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T2参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して+X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC52に位置する。X線検出器128が+Y方向側に位置(T3参照)するタイミングでは、旋回軸X1は−Y方向寄りの位置LC53に位置する。X線検出器128が+X方向の成分と+Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T4参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC54に位置する。X線検出器128が+X方向側に位置(T5参照)するタイミングでは、旋回軸X1は撮影領域Rの中心A上の位置LC55に位置する。
X線検出器128が+X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T6参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して+X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC56に位置する。X線検出器128が−Y方向側に位置(T7参照)するタイミングでは、旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−Y方向寄りの位置LC57に位置する。X線検出器128が−X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T8参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC58に位置する。
X線検出器128が位置T1からT2、T3、T4を経てT5に移動する際、旋回軸X1は、第1軸距離変更軌道SD1上を移動する。X線検出器128が位置T5からT6、T7、T8を経てT1に移動する際、旋回軸X1は、第2軸距離変更軌道SD2上を移動する。
第1軸距離変更軌道SD1においては、旋回軸X1は、関心領域Rの中心Aに対してX線発生器126側にずれている。このため、旋回軸X1が第1軸距離変更軌道SD1を移動する期間においては、X線検出器128は、撮影領域Rの中心Aに対して、旋回軸X1とX線検出器128との距離L2から、旋回軸X1と撮影領域Rの中心Aとの距離を減算した距離分離れる。第2軸距離変更軌道SD2においては、旋回軸X1は、関心領域Rの中心Aに対してX線検出器128側にずれている。このため、旋回軸X1が第2軸距離変更軌道SD2を移動する期間においては、X線検出器128は、撮影領域Rの中心Aに対して、旋回軸X1とX線検出器128との距離L2に、旋回軸X1と撮影領域Rの中心Aとの距離を加算した距離分離れる。いずれにせよ、旋回軸X1と撮影領域Rの中心Aとの距離は常に変動している。このため、周回軌道QDは、頭部Pの周り全体において、X線検出器128が撮影領域Rの中心Aに対して距離を変更しつつ移動する軌道の一例を示している。
第2軸距離変更軌道SD2上の位置(例えば、LC56,LC57、LC58)における旋回軸X1は、撮影領域Rの中心Aに対してX線検出器128側にずれており、従って、X線検出器128を撮影領域Rから遠ざける側にずらされている。一方、第1軸距離変更軌道SD1上の位置(例えば、LC52,LC53、LC54)における旋回軸X1は、撮影領域Rの中心Aに対してX線発生器126側にずれており、従って、X線検出器128を撮影領域Rに近づける側にずらされている。このため、X線検出器128は、頭部Pの後ろ寄りを通過する際に、頭部Pの前寄りを通過するよりも、撮影領域Rに対して大きく遠ざかることになる。
この第5変形例のように、X線検出器128の周回軌道の曲率を変更せずに、例えば、周回軌道QDを円形状にした場合であっても、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を変更して、X線検出器128を、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき、後側については撮影領域Rから遠ざかる周回軌道に沿って旋回させることができる。
<第6変形例>
第6変形例では、X線発生器126を円状に旋回させた場合を示す。厳密にはX線発生器126の焦点は、円状のX線発生軌道ED上を移動する。これを実現するため、図17において、旋回軸X1の移動制御内容に含まれる旋回軸X1の軸距離変更軌道SEが示されている。
軸距離変更軌道SEは、第1軸距離変更軌道SE1と、第2軸距離変更軌道SE2とを含む。
第1軸距離変更軌道SE1は、X線検出器128が主として頭部Pの前寄りを通過する期間における、旋回軸X1の移動軌跡を示している。第1軸距離変更軌道SE1は、楕円形又は円形状を描いている。第1軸距離変更軌道SE1のうち前側の中央部分は、撮影領域Rの中心A近くに位置しており、その部分から頭部P側方及び後方に広がっている。旋回軸X1が後述する位置LC61に位置するタイミングと位置LC65に位置するタイミングも含まれるので、撮影領域Rの中心A近くから−X側、+X側にそれぞれ閉鎖曲線から飛び出す曲線領域が含まれる。
第2軸距離変更軌道SE2は、X線検出器128が主として頭部Pの後寄りを通過する期間における、旋回軸X1の移動軌跡を示している。第2軸距離変更軌道SE2は、部分楕円形状を描いている。第2軸距離変更軌道SE2の前側の中央部分は、楕円形状の欠けた部分となっており、撮影領域Rの中心A近くに位置している。この欠けた部分に至る両端部で、第1軸距離変更軌道SE1と第2軸距離変更軌道SE2とが繋がっている。旋回軸X1は、撮影領域Rの中心Aに近づく途上で、第1軸距離変更軌道SE1から第2軸距離変更軌道SE2へと移動することができる。
旋回軸X1の移動制御内容として、旋回機構132が旋回支持部124を旋回させる全期間において、旋回軸移動機構134は、旋回軸X1を上記軸距離変更軌道SEに沿って移動させることが規定されている。より具体的には、旋回軸X1を、第1軸距離変更軌道SE1の一部に沿って右回りに旋回させ、撮影領域Rの中心Aに近づく途上で第2軸距離変更軌道SE2に移動させて当該第2軸距離変更軌道SE2に沿って右回りに旋回させ、その後、第1軸距離変更軌道SE1に戻って第1軸距離変更軌道SE1上に部分的に沿うように、移動させることが規定されている。
なお、X線検出器128が軸距離変更軌道SEを移動する際、X線発生器126から照射されるX線の中心線XMが撮影領域Rの中心Aを通過する状態を保ちつつ、X線発生器126とX線検出器128とが旋回するように、軸距離変更軌道SEにおける旋回軸X1の移動速度(位置)が制御される。
頭部Pの前寄りにある一部を撮影領域RとしてX線CT撮影する場合、旋回機構132により、X線発生器126とX線検出器128とを、それらの間に撮影領域Rを位置させつつ頭部Pの周囲を旋回移動させる。この旋回移動の全期間において、旋回軸移動機構134により旋回軸X1を軸距離変更軌道SEに沿って移動させることで、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を変更する。つまり、軸距離変更軌道SEに沿って旋回軸X1が移動する場合、撮影領域Rの中心Aに対する旋回軸X1の距離は、常に変動する。このため、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離も常に変動することになる。
図17に示す例においては、X線検出器128が−X方向側に位置(T1参照)するタイミングでは、旋回軸X1は−X方向側の位置LC61に位置する。X線検出器128が−X方向の成分と+Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T2参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して+X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC62に位置する。X線検出器128が+Y方向側に位置(T3参照)するタイミングでは、旋回軸X1は−Y方向寄りの位置LC63に位置する。X線検出器128が+X方向の成分と+Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T4参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC64に位置する。X線検出器128が+X方向側に位置(T5参照)するタイミングでは、旋回軸X1は+X方向側の位置LC65に位置する。
X線検出器128が+X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T6参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して+X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC66に位置する。X線検出器128が−Y方向側に位置(T7参照)するタイミングでは、旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−Y方向寄りの位置LC67に位置する。X線検出器128が−X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りに位置(T8参照)するタイミングでは、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対して−X方向の成分と−Y方向の成分とを合成した方向寄りの位置LC68に位置する。
X線発生軌道EDは第1X線発生軌道ED1と第2X線発生軌道ED2とから構成される。X線検出器128が位置T1からT2、T3、T4を経てT5に移動する際、X線発生器126は、第1X線発生軌道ED1上を移動する。X線検出器128が位置T5からT6、T7、T8を経てT1に移動する際、X線発生器126は、第2X線発生軌道ED2上を移動する。
X線発生器126が第1X線発生軌道ED1を移動する期間の大部分において、旋回軸X1は、X線発生器126側にずれている。このため、旋回軸X1が第1軸距離変更軌道SE1を移動する期間の大部分においては、X線検出器128は、撮影領域Rの中心Aに対して、旋回軸X1とX線検出器128との距離L2から、旋回軸X1と撮影領域Rの中心Aとの距離を減算した距離分離れる。X線発生器126が第2X線発生軌道ED2を移動する期間においては、旋回軸X1は、X線検出器128側にずれている。このため、旋回軸X1が第2軸距離変更軌道SE2を移動する期間においては、X線検出器128は、撮影領域Rの中心Aに対して、旋回軸X1とX線検出器128との距離L2に、旋回軸X1と撮影領域Rの中心Aとの距離を加算した距離分離れる。いずれにせよ、旋回軸X1と撮影領域Rの中心Aとの距離は常に変動している。このため、周回軌道QEは、頭部Pの周り全体において、X線検出器128が撮影領域Rの中心Aに対して距離を変更しつつ移動する軌道の一例を示している。
第2軸距離変更軌道SE2上の位置(例えば、LC66,L67、LC68)における旋回軸X1は、ほとんど撮影領域Rの中心Aに対してX線検出器128側にずれており、従って、X線検出器128を撮影領域Rから遠ざける側にずらされている。一方、第1軸距離変更軌道SE1上の位置(例えば、LC62,LC63、LC64)における旋回軸X1は、撮影領域Rの中心Aに対してX線発生器126側にずれており、従って、X線検出器128を撮影領域Rに近づける側にずらされている。このため、X線検出器128は、頭部Pの後ろ寄りを通過する際に、頭部Pの前寄りを通過するよりも、撮影領域Rに対して大きく遠ざかることになる。
この第6変形例のように、X線発生器126を円状に旋回させた場合であっても、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を変更して、X線検出器128を、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき、後側については撮影領域Rから遠ざかる周回軌道に沿って旋回させることができる。
第2実施形態に係る図10に示す制御、第1変形例に係る図12に示す制御、第3〜第6変形例に係る図14〜図17に示す制御を通して、頭部Pの前寄りにある一部を撮影領域Rとする場合において、Z方向から見たX線発生器126、X線検出器128、その間にある機構上の旋回軸X1のアラインメント上、撮影領域Rに対する機構上の旋回軸X1の位置の制御が次のようになる。
X線発生器126が頭部Pの前方を通過し、X線検出器128が頭部Pの後方を通過するとき(X線検出器後方通過タイミング)は、X線検出器128が頭部Pの前方を通過し、X線発生器126が頭部Pの後方を通過するとき(X線検出器前方通過タイミング)と比べて、機構上の旋回軸X1をX線発生器126からX線検出器128に向かう方向に移動させる。逆にいうと、X線検出器128が頭部Pの前方を通過し、X線発生器126が頭部Pの後方を通過するとき(X線検出器前方通過タイミング)は、X線発生器126が頭部Pの前方を通過し、X線検出器128が頭部Pの後方を通過するとき(X線検出器後方通過タイミング)と比べて、機構上の旋回軸X1をX線検出器128からX線発生器126に向かう方向に移動させる。
X線検出器128が周回軌道Qを移動する間、機構上の旋回軸X1の+y方向への最大変位位置を+Pyとし、−y方向への最大変位位置を−Pyとするとして、好ましくはX線検出器前方通過タイミングで機構上の旋回軸X1が−Pyに来て、X線検出器後方通過タイミングで機構上の旋回軸X1が+Pyに来るように制御する。
X線検出器前方通過タイミングとX線検出器後方通過タイミングの間は、好ましくは機構上の旋回軸X1が−Pyと+Pyの間を変位する。
同じX線CT撮影装置110を用いるものとし、第2変形例に係る図13に示す制御と、第2実施形態に係る図10に示す制御および第3〜第6変形例に係る図14〜図17に示す制御を比較して、好ましくは、図14〜図17に示す制御におけるX線検出器後方通過タイミングでのX線検出器128の撮影領域Rの中心Aに対する離隔度が、図13に示すX線検出器128の撮影領域Rの中心Aに対する離隔度よりも大きくなるように設定する。
<第7変形例>
また、第7変形例に係る図18に示すように、旋回支持部224が、X線検出器128を、X線の照射方向に沿って移動させるX線検出器移動機構226を備えていてもよい。X線検出器移動機構226は、ボールねじ機構及びモータ等を含む移動機構、リニアモータ等のリニアアクチュエータにより構成されており、旋回支持部224に組込まれている。このX線検出器移動機構226は、X線検出器128を旋回支持部224の延在方向に沿って移動させ、もって、当該X線検出器128を位置DT1と位置DT2の間で変位させられるようになっている。位置DT2に位置するX線検出器128とX線発生器126との距離は、位置DT1に位置するX線検出器128とX線発生器126との距離よりも大きい。例えば、歯列弓全域または顎領域全域を撮影領域Rとする装置構成とする場合は、旋回軸移動機構134は省略されてもよい。
X線検出器移動機構226によってX線検出器128を移動させることによって、頭部Pの前寄りにある一部を撮影領域RとしてX線CT撮影する場合に、撮影領域Rの中心に対するX線検出器128の距離を変更することで、X線検出器128を、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき、後側については撮影領域Rから遠ざかる周回軌道QFに沿って旋回させることができる。
図19は本変形例におけるX線検出器128の周回軌道QFの一例を示す。
旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aに一致させた状態で、かつ、X線検出器128を旋回軸X1から一定位置(例えば、位置DT1に位置させた状態)させた状態で、X線発生器126及びX線検出器128を旋回させるとする。
撮影領域Rが歯列弓局所撮影領域Rまたは顎局所撮影領域Rであり、前歯領域にあるとし、X線検出器128が頭部Pの前方を旋回する際には、X線検出器128を位置DT1に位置させた状態のままとする。この場合、X線検出器128は、撮影領域Rに対して一定距離を保ったまま、円弧状の軌道QF1(位置T1〜T8参照)を旋回する。
X線検出器128が頭部Pの後方を旋回する際、X線検出器128を位置DT1に位置させた状態のままとする。この場合、X線検出器128は、撮影領域Rに対して一定距離を保ったまま、円弧状の軌道QF1を旋回する。すると、X線検出器128が頭部Pの後部と接触する恐れがある(図19において1点鎖線で示すX線検出器128参照)。
そこで、X線検出器128が頭部Pの後方を旋回する際、X線検出器128を位置DT1から位置DT2に向けて移動させ、X線発生器126から大きく離すようにする。例えば、X線検出器128が頭部Pの真横を通過するときから、X線発生器126が頭部Pの真後ろを通過するときに向けて、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を徐々に大きくし、X線発生器126が頭部Pの真後ろを通過するときに、X線検出器128が撮影領域Rの中心Aから最も離れるようにする。すなわち、X線検出器128は頭部Pの真後ろで位置DT2に位置する。すると、X線検出器128は、頭部Pの後部に向けて大きく突出する半楕円状の軌道QF2を描いて移動することになり、X線検出器128が頭部Pに接触し難くなる。このように、X線検出器128が頭部Pの前方を旋回する際には円弧状の軌道QF1の半円弧状の部分を移動し、X線検出器128が頭部Pの後方を旋回する際には半楕円状の軌道QF2を移動し、軌道QF1、QF2からなる周回軌道QFを移動することで、X線検出器128が頭部Pに接触し難くなる。
なお、X線発生器126は、撮影領域Rの中心Aを中心とする円状の軌道に沿って旋回する。
このように、距離変更機構として、旋回軸X1を移動させる機構ではなく、X線検出器128をX線発生器126に対して離間移動させるX線検出器移動機構226を用いることによって、頭部Pの前寄りにある一部を撮影領域RとしてX線CT撮影する場合に、旋回機構132とX線検出器移動機構226とにより、X線発生器126とX線検出器128とを、それらの間に撮影領域Rを位置させつつ頭部Pの周囲を旋回移動させると共に、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を変更することで、X線検出器128を、頭部Pの前側については撮影領域Rに近づき、後側については撮影領域Rから遠ざかる周回軌道QFに沿って旋回させることができる。
現に図示の状況で特にどの領域を撮影領域Rとしているかという見方をしたとき、図13に示す機構上の旋回軸X1の軌道S(SN)を側頭領域用軌道SSRと称することとし、図10、図12、図14、図15、図16、図17に示す機構上の旋回軸X1の軸距離変更軌道S(Sα、SA、SB、SC、SD、SE)を前頭領域用軸距離変更軌道SFRと称してもよい。
機構上の旋回軸X1の移動の有無に着目したとき、図13に示す機構上の旋回軸X1の軌道SNのように、旋回軸X1を固定した軌道を軸固定軌道SFXと称することとし、機構上の旋回軸X1のゼロを超える変位量の変位軌道を変位軌道STRと称してもよい。
機構上の旋回軸X1の軌道をX線検出器128の旋回範囲と対応付けて、次のように称してもよい。図10、図12、図14、図15、図16、図17に示す機構上の旋回軸X1の軸距離変更軌道Sについて、X線検出器128が−X側から+Y側を経て+X側に旋回する期間の機構上の旋回軸X1の軌道(Sα1、SA1、SB1、SC1、SD1、SE1)を前方周回期軌道SFHと称することとし、X線検出器128が+X側から−Y側を経て−X側に旋回する期間の機構上の旋回軸X1の軌道(Sα2、SA2、SB2、SC2、SD2、SE2)を後方周回期軌道SRHと称することとして、前方周回期軌道SFHと後方周回期軌道SRHとが前頭領域用軸距離変更軌道SFRを構成すると考えてもよい。
図13に示す機構上の旋回軸X1の軌道SNについて、X線検出器128が−X側から+Y側を経て+X側に旋回する期間の機構上の旋回軸X1の軌道(SN1)を前方周回期軌道SFHと称することとし、X線検出器128が+X側から−Y側を経て−X側に旋回する期間の機構上の旋回軸X1の軌道(SN2)を後方周回期軌道SRHと称することとして、前方周回期軌道SFHと後方周回期軌道SRHとが側頭領域用軌道SSRを構成するとしてもよい。
第1撮影領域R1に対するX線CT撮影と第2撮影領域R2に対するX線CT撮影とについて、中心Aに対するX線検出器128の距離に関するYLa1/YLa2>YL1/YL2の関係の設定例については前述したが、別の観点から、軸移動の制御を次のように設定してもよい。
第1撮影領域R1の中心Aの位置PR1のXY座標を座標(Xr1,Yr1)とし、第2撮影領域R2の中心Aの位置PR2のXY座標を座標(Xr2,Yr2)とする。
第1撮影領域R1の撮影に関し、X線検出器128が頭部Pに対して最も後側の地点(頭部Pの後方で周回軌道上Y方向の座標が最小となる地点)を通過するときの旋回軸X1の位置Pxr1のXY座標を座標(Xxr1,Yxr1)とし、Yr1に対するYxr1のX線検出器128がある方向(X線発生器126からX線検出器128に向かう方向)への偏りの量(X線検出器128側に偏る場合は正、X線検出器128とは反対側に偏る場合は負となる)をDVxr1とする。
第2撮影領域R2の撮影に関し、X線検出器128が頭部Pに対して最も後側の地点(頭部Pの後方で周回軌道上Y方向の座標が最小となる地点)を通過するときの旋回軸X1の位置Pxr2のXY座標を座標(Xxr2,Yxr2)とし、Yr2に対するYxr2のX線検出器128がある方向への偏りの量をDVxr2とする。
DVxr1>DVxr2となるように旋回軸X1の移動制御をする。これにより、X線検出器128は、第2撮影領域R2を撮影する場合よりも、第1撮影領域R1を撮影する場合で、撮影中心Aを基準として後方に遠く離れた位置を通過する。
理解を容易にするため、数値の例を挙げる。
PR1のXY座標(Xr1,Yr1)が(0,0)、PR2のXY座標(Xr2,Yr2)が(−50,−50)、位置Pxr1のXY座標(Xxr1,Yxr1)が(0,−60)、位置Pxr2のXY座標(Xxr2,Yxr2)が(−50,−50)の場合、DVxr1=60、DVxr2=0、である。
別の数値の例を挙げる。
PR1のXY座標(Xr1,Yr1)が(0,0)、PR2のXY座標(Xr2,Yr2)が(−50,−50)、位置Pxr1のXY座標(Xxr1,Yxr1)が(0,0)、位置Pxr2のXY座標(Xxr2,Yxr2)が(−50,0)、の場合、DVxr1=0、DVxr2=−50、である。
機構上の旋回軸X1をX線発生器126とX線検出器128との中央位置よりもX線検出器128寄りの位置に設ける構造条件において、好適には、DVxr2≧0である。つまり、第2撮影領域については、X線検出器128が頭部Pの後方を通過する際、旋回軸X1を撮影領域R2の中心Aの位置に滞留させるか、中心Aから後方にずらす。また、DVxr1>DVxr2であることから、結果的に、第1撮影領域については、X線検出器128が頭部Pの後方を通過する際、旋回軸X1を撮影領域R1の中心Aから後方にずらす。
第1撮影領域R1の撮影に関し、X線検出器128が頭部Pに対して最も前側の地点(頭部Pの前方で周回軌道上Y方向の座標が最大となる地点)を通過するときの旋回軸X1の位置Pxf1のXY座標を座標(Xxf1,Yxf1)とし、Yr1に対するYxf1のX線検出器128がある方向への偏りの量をDVxf1とする。
第2撮影領域R2の撮影に関し、X線検出器128が頭部Pに対して最も前側の地点(頭部Pの前方で周回軌道上Y方向の座標が最大となる地点)を通過するときの旋回軸X1の位置Pxf2のXY座標を座標(Xxf2,Yxf2)とし、Yr2に対するYxf2のX線検出器128がある方向への偏りの量をDVxf2とする。
DVxr1>DVxf1である。これにより、第1撮影領域R1を撮影する場合、X線検出器128は、前方を通過する場合よりも後方を通過する場合に、撮影中心Aから遠く離れた位置を通過する。
好適には、DVxf1≦DVxf2である。これにより、X線検出器128は、第1撮影領域R1を撮影する場合において、第2撮影領域R2を撮影する場合と比較して、撮影中心Aを基準として、前方で接近度として同等の位置または同等よりも近い位置を通過する。
<共通変形例>
上記各実施形態及び各変形例では、頭部Pの前寄りを撮影する例として、前歯を撮影する場合について説明したが,頭部Pの前寄りにある一部を撮影領域とする場合としては、鼻、眼、副鼻腔領域等を対象とする場合もあり得る。
また、頭部を撮影する場合において、頭部は、斜め上向きでX線CT撮影されてもよい。この場合、旋回軸X1に直交する方向において、斜め上向き姿勢の頭部の前向き又は顎が向く方向を前、その反対側を後ろ側とすればよい。
なお、上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組合わせることができる。
例えば、同じX線CT撮影装置110を用いて、第2変形例に係る図13に示す制御と、第2実施形態に係る図10に示す制御とが、撮影領域Rの指定位置によって使い分けられる構成としてもよい。また、第2変形例に係る図13に示す制御と、第2実施形態に係る図10に示す制御および第3〜第6変形例に係る図14〜図17に示す制御のうちの少なくとも一部とが、撮影領域Rの指定位置によって使い分けられる構成としてもよい。また、第2実施形態に係る図10に示す制御および第3〜第6変形例に係る図14〜図17に示す制御のうちの一部と他の一部が選択可能で使い分けられる構成としてもよい。また、少なくとも、第2変形例に係る図13に示す制御と、第2実施形態に係る図10に示す制御とが、撮影領域Rの指定位置によって使い分けられ、さらに第3〜第6変形例に係る図14〜図17に示す制御のうちの少なくとも一部も選択可能に構成されてもよい。
好適には、少なくとも頭部Pの前寄りにある一部領域を第1撮影領域R1としたときと、頭部Pの左右いずれか寄りにある一部領域を第2撮影領域R2としたときとでX線検出器128の周回軌道Qを上述のように変更可能に構成する。
撮影領域Rが前歯領域と臼歯領域の間にある場合に、さらに細かい制御を行うようにしてもよい。例えば、撮影領域Rが歯列弓上の、前歯領域から若干左右いずれかの臼歯側に寄った領域である場合に、機構上の旋回軸X1の変位について図10に示す軸距離変更軌道Sの制御を応用するものの、タイミングT7における機構上の旋回軸X1の位置LC12の位置を若干+y方向にずらし、X線検出器128の撮影領域Rに対する離隔度を若干減ずるように調整するなどである。撮影領域Rが左右いずれかの臼歯領域から若干前歯側に寄った領域である場合に機構上の旋回軸X1の位置について図13に示す機構上の旋回軸X1の位置制御を応用するものの、タイミングT7における機構上の旋回軸X1の位置をタイミングT3におけるよりも若干−y方向にずらすことも考えられる。この調整は撮影領域Rの指定位置に応じて段階的に行えるようにしてもよいし、座標演算などで無段階に調整できるようにしてもよい。
頭部Pの前寄りにある一部領域を第1撮影領域R1とし、頭部Pの左右いずれか寄りにある一部領域を第2撮影領域R2とし、その間にある、例えば歯列弓上の、前歯領域から若干左右いずれかの臼歯領域の間にある一部領域を第3撮影領域R3とするとしたとき、第3撮影領域R3についても前述の最小値DL1、最大値DL2、最小値DLa1、最大値DLa2と同様に、中心Aに対するX線検出器128の距離の最小値DLb1、最大値DLb2を考え、DLa1/DLa2>DLb1/DLb2>DL1/DL2のように設定してもよいし、前述のYL1、YL2、YLa1、YLa2と同様に、中心Aに対するX線検出器128の距離YLb1、YLb2を考え、YLa1/YLa2>YLb1/YLb2>YL1/YL2のように設定してもよい。
また、歯列弓に沿った領域について、頭部Pの前寄りにある一部領域と左右いずれか寄りにある一部領域との間に境界を設け、前頭領域用軸距離変更軌道SFRを適用する領域と側頭領域用軌道SSRを適用する領域を分けるようにしてもよい。
なお、第1撮影領域R1を上述の構成にては頭部Pの前寄りの一部の領域として説明してきたが、頭部Pの後ろ寄りの一部の領域を第1撮影領域R1してもよい。この場合、制御のパターンを頭部Pの前後に線対称にして設定すればよい。このようにすることで、例えば頭部の後ろ寄りの一部の脳腫瘍の有無の診断などに寄与することができる。
以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。