JP3743594B2

JP3743594B2 - Ｃｔ撮影装置

Info

Publication number: JP3743594B2
Application number: JP08029698A
Authority: JP
Inventors: 嘉則新井; 正和鈴木
Original assignee: J Morita Manufaturing Corp
Current assignee: J Morita Manufaturing Corp
Priority date: 1998-03-11
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2018-03-11
Also published as: DE19910107A1; US6243439B1; FI119867B; FI990534L; JPH11253433A; FI990534A0

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はＣＴ撮影装置、特に例えば歯顎顔面領域などを部分的に撮影するのに適した部分ＣＴ撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＴ撮影装置としては、被写体の周りの円軌道に沿って移動するＸ線源と、被写体に対してＸ線源の反対側を円軌道に沿って移動するＸ線撮像部とを有するものが一般的であり、撮像部は直線状に並べたラインセンサや円軌道上に並べたラインセンサで被写体を透過したＸ線を検出し、Ｘ線画像を再構築している。また被写体をベッドに載せて移動させながら、スパイラル状の軌道を使用して撮影するものや、例えばＴＶカメラなどの２次元の画像センサを使用して立体領域を１回の回転で撮影するようにしたものも知られている。
【０００３】
これらの装置の場合、装置の解像度を上げてもＸ線源とＸ線撮像部の本来の軌道からのずれや被写体の動きなどによって画像にぼけが生じる。このうち軌道のずれに対しては、このずれが毎回同一パターンで発生するのであればそのパターンに基づいて画像の再構築の際に補正することが可能であるが、パターンが一定でない場合は補正は困難となる。また被写体の動きに関しては、特に被写体が生体の場合には被写体自体が撮影中に動く可能性があり、いわゆるムービングアーチファクトが発生する。これを避けるためには例えば検査を受ける患者をベッドなどに固定する必要があり、装置全体が大きくなる等の問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明はこれらの点に着目し、特に歯牙や顎等の局部的なＣＴ撮影を行う装置において、Ｘ線源とＸ線撮像部の軌道のずれや被写体の動きなどがあっても、画像の処理によってこれらの影響を除くことにより画質を向上して高解像度の像を安定的に得ることができ、しかも小型で安価な部分ＣＴ撮影装置を得ることを課題としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するために、この発明のＣＴ撮影装置では、被写体の周りの円軌道に沿って回転移動するＸ線源と、被写体を挟んでＸ線源に対向配置されて円軌道に沿って回転移動する２次元Ｘ線撮像部とを有する撮像系を備え、この撮像系の１回の回転で被写体の内部の立体領域を撮影するように構成されたＣＴ撮影装置において、Ｘ線像として検出可能な物体を位置マーカーとして１個だけ用い、この位置マーカーを上記撮像系の１回の回転中に常に撮像視野中に位置するように配置して固定手段により被写体に固定し、位置マーカーと被写体を共に撮影して得られた２次元Ｘ線画像中の位置マーカーの像の位置と、計算によって得られた理想的な位置マーカーの位置とから各Ｘ線画像に対する補正量を算出し、この補正量を用いて上記２次元Ｘ線画像を補正してＣＴ撮影画像を構築するようにしている。
【０００６】
撮影で得られたＸ線画像中の位置マーカーの像は、理想的な場合にはサインカーブを描いて移動するから、画像中の実際の位置とサインカーブを描いて変化する理想的な位置との差が、軌道のずれや被写体の動きなどに起因するずれに相当することになる。従って、画像中に写し込まれた位置マーカーの像を追跡してその位置から補正量を求め、これを用いてＸ線画像を平行移動してバックプロジェクションを行うことにより、ムービングアーチファクトの影響などを除去して鮮明な画像を構築することができるのである。
【０００７】
上記の構成においては、位置マーカーを被写体に対して固定する手段が備えられる。これにより、位置マーカーが被写体に対して相対的に移動することがなくなり、補正を適正に行うことができる。この固定手段としては、例えば患者が口に入れて噛んだ状態に保たれるバイトブロックを利用することができ、バイトブロックに位置マーカーを固定できるような取付手段が備えられる。この取付手段は位置マーカーをバイトブロックに着脱自在又は移動自在に固定できる機構を備えたものが望ましい。
【０００８】
また位置マーカーとしては、例えば球、円柱のような回転体、あるいは直方体や６角柱、８角柱のように中心線に対して対称な形状とすることが望ましい。これにより、位置マーカーをその中心線がＸ線源とＸ線撮像部の円軌道の軸線と平行となるような姿勢で配置しておけば、位置マーカーは軌道上のどこから見ても左右対称の形状となるので、補正量の算出が容易となる。
【０００９】
また、装置はＸ線源とＸ線撮像部が水平面内の円軌道に沿って回転移動するように構成される。これにより装置の構造の複雑化が避けられ、取り扱いも容易となる。
【００１０】
また、被写体となる患者頭部を固定する手段を備えた患者用椅子を設け、この椅子を少なくとも前後左右に移動可能に構成される。これにより、装置全体の構成が簡単となる。
【００１１】
また、上記のように位置マーカーを被写体と共に撮影するのではなく、本撮影に先立って位置マーカーのみを撮影し、得られた２次元Ｘ線画像中の位置マーカーの像の位置から各Ｘ線画像における撮像系に関する誤差データを算出することも可能である。これにより、このデータを用いて本撮影時における２次元Ｘ線画像を補正して撮像系の誤差を除去することが可能となり、また、このデータを誤差の原因となる機械あるいは電気系等の不具合箇所の発見や改修に利用することも可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、この発明のＣＴ撮影装置の概略構造を説明する。図１はＸ線源と２次元Ｘ線撮像部とを有する撮像系と被写体との関係を示す図、図２は装置全体の斜視図である。
【００１３】
図１において、１はＸ線源、２は２次元Ｘ線撮像部、３は被写体、４は位置マーカー、５は軸線、６は軸線５が直交する平面上の円軌道、７はＸ線ビームである。Ｘ線源１と２次元Ｘ線撮像部２は被写体３を挟んで対向配置され、被写体３の周りの円軌道６に沿って回転移動しながらＸ線ビーム７を被写体３に照射し、１回の回転で被写体３の内部の目標とする立体領域をＸ線撮影するように構成されている。なお、Ｘ線源１とＸ線撮像部２が移動する円軌道は軸線５を中心とする同心円であればよく、同一の円軌道である必要はない。
【００１４】
図２は歯科や耳鼻科など、人の顔や頭部を被写体とする用途の装置の一例を示したものであり、図において１１は装置本体であって、基台１２に支柱１３が立設され、この支柱１３に昇降フレーム１４が昇降自在に取り付けられ、この昇降フレーム１４の上端に設けられた水平アーム１５に旋回アーム１６が旋回可能に支持されている。この旋回アーム１６の一端にはＸ線源１が、他端には２次元Ｘ線撮像部２がそれぞれ取り付けられており、昇降フレーム１４の下部には水平アーム１５と平行にアーム状の被写体位置調整機構１７が昇降可能に設けられている。このアーム１７は先端部がＸ線源１と２次元Ｘ線撮像部２の中間付近の下部に位置しており、先端部の中央にはバイトブロック１８が、両側にイヤロッド１９がそれぞれ設けられている。
【００１５】
以上の構成は、従来から知られている歯科用パノラマＸ線撮影装置に準じた構成であって、そのＸ線検出部のフィルムカセットが２次元Ｘ線撮像部２に、チンレストがバイトブロック１８にそれぞれ変わり、旋回アーム１６を水平面内で移動させるＸ−Ｙテーブルが省かれている点などを除けば、大きな相違点はない。このため、ＣＴ撮影装置としての専用機ではなく、パノラマＸ線撮影装置にこの発明の装置の機能を付加した兼用機とすることも可能である。
【００１６】
また、昇降フレーム１４や被写体位置調整機構１７の昇降、旋回アーム１６の旋回駆動、Ｘ線源１と２次元Ｘ線撮像部２を含む撮像系の動作などを制御する制御装置とその周辺の付属回路等もパノラマＸ線撮影装置に準じて適宜構成することができ、この発明による補正量の算出とずれを補正してＣＴ撮影画像を構築することは、上記の制御装置に備えられているＣＰＵやメモリを利用して行うこともできるし、外部のコンピュータによって処理することもできる。なお、これ以上の構造や制御回路などの詳細な具体例については後述する。
【００１７】
ＣＴ撮影に際しては、まずパノラマ撮影に準じて患者の頭部をＸ線源１と２次元Ｘ線撮像部２の間に挿入する。なお、患者は基台１２に立ち、あるいは図２には示してないが上下に電動で動く椅子を付設してこれに座る。そして所定の撮影部分がＸ線撮像部２の撮像視野中に位置するように被写体位置調整機構１７で頭部の位置を調整した後、頭部の両側をイヤロッド１９，１９で押さえ、更に口の中に挿入されたバイトブロック１８を患者自身が噛むことによって患者頭部を固定する。
【００１８】
次いで撮像系の動作を開始するのであるが、撮影を開始する前に、撮像部２によって撮影されている位置マーカー４の像の２次元Ｘ線画像中の概略位置を検出し、旋回アーム１６の旋回中に常に撮像視野中に位置するように位置マーカー４の配置や撮像系の方向などを設定する。位置マーカー４の概略位置はマーカー４の初期位置と装置の機械系の寸法で決定できる。
【００１９】
そしてＸ線源１と２次元Ｘ線撮像部２を動作させながら旋回アーム１６を旋回させ、１回転する間に被写体である患者頭部の複数枚のＸ線画像を位置マーカー４と共に撮影してこれを記録する。目的とするＣＴ撮影画像は、こうして記録された２次元Ｘ線画像にこの発明による補正処理を施して再構築するのであり、補正処理の詳細については後述する。なお、制御装置の能力が大きければ、２次元Ｘ線画像を撮影しながらリアルタイムで補正を行うなどの処理も可能である。
【００２０】
位置マーカー４は、金属などＸ線像として検出されるような材質で構成されるのであるが、円軌道６上のどこから見ても像の形状が変わらないものや、横から見て左右対称に見えるものであることが望ましいので、回転体などの中心線に対して対称な形状が適している。図３は位置マーカー４の形状を例示したものであり、(ａ)は球状、(ｂ)は円柱状（あるいは円板状）、(ｃ)は円錐状、(ｄ)は紡錘状、(ｅ)は中央のくびれた円柱状の回転体の例、(ｆ)は回転体ではないが中心線に対して対称な四角柱の例である。
【００２１】
このような形状であれば、その軸線が円軌道６の軸線５と平行となるような姿勢で配置することにより、円軌道６上のどこから見ても同一あるいは左右対称な像として検出されるので、補正量を容易に算出することができる。ちなみに、位置マーカー４の大きさとしては例えば(ａ)の球状の場合は直径４mm程度以上、(ｂ)の円柱状の場合は直径と高さがそれぞれ４mm程度以上が好ましく、小さ過ぎると補正量を求める際の重心位置の精度が低下する可能性がある。
【００２２】
この位置マーカー４は、Ｘ線撮影中に被写体に対して相対的に移動しないように被写体に固定されることが必要である。このための固定手段としては適宜のものを採用すればよいが、図４はバイトブロック１８を利用した例を示している。すなわち、円弧状の本体部分に同じく円弧状のスリット１８ａを形成し、このスリット１８ａに図３の(ｅ)に示すような形状の位置マーカー４を装着したものであり、位置マーカー４はスリット１８ａ内を手で移動させることができ、しかも口の中で歯などに触れても簡単には移動しない程度の力で保持されるようにしてある。このようなバイトブロック１８は、大人用や子供用など患者の体格に応じて選択できるように、複数種類を用意しておくことが望ましい。なお、バイトブロック１８は例えばプラスチック等で構成されるが、その材料としてはＸ線像として検出されにくいＸ線透過性材料が用いられている。
【００２３】
なお、スリット１８ａの内縁にマーカーの軸部の直径と同じくらいの円弧状の凹凸をわずかに形成してもよく、これによりクリック感が得られ、また位置マーカー４の位置決めが容易となり、更に所定位置での適度の保持力を得ることも容易となる。上記のようなスリット１８ａの代わりに穴を多数設けておき、任意の穴に位置マーカー４を挿入するような構成とすることもできる。なお、歯科におけるＣＴ撮影の対象は歯牙やその周囲が多いが、図４の(ｂ)のように、バイトブロック１８の上下両面から位置マーカー４が突出しないで埋め込まれた状態になっている場合には、歯牙などの像と位置マーカー４の像とが重なることがないので好都合である。
【００２４】
図４の(ｂ)は位置マーカー４を上部材４ａと下部材４ｂで構成し、取付手段として一方に雄ねじ、他方に雌ねじを設けて両者をねじ結合するようにしたものであり、着脱が自在であると共に取付位置の変更も容易である。なお、この例は位置マーカー４がバイトブロック１８への取付手段を備えているものであるが、取付手段は例えばバイトブロック１８など位置マーカー以外に設けることも可能である。
【００２５】
次に、ずれの補正について説明する。図５の(ａ)は１回の撮影で得られたＸ線画像中の位置マーカー４の像４′を例示したものであり、Ｘ線源１とＸ線撮像部２の軌道のずれがなく、しかも回転体形状の位置マーカー４をその軸線が円軌道６の軸線５と完全に一致する状態で配置してあれば、Ｘ線画像中の位置マーカーの像４′は動かない。しかし、一般的には位置マーカー４を軸線５上に正確に配置するのは困難であり、撮像系のずれがない理想的な状態では位置マーカーの像４′は図５の(ａ)の矢印のように左右に移動し、その移動は(ｂ)に破線で示すようにサインカーブを描き、水平方向をＸ軸とすればそのｘ座標がｓｉｎ（φ＋α）の形で変化する。
【００２６】
一方、撮像系のずれがあったり、被写体が動いたりした場合には、位置マーカーの像４′は(ｂ)の実線のように理想状態での破線に対してずれたカーブを描く。従って、破線と実線の差を補正量として実線の位置を補正すれば、ずれのない画像が得られることになる。以下、図６のフローチャートにより補正のための処理手順を説明する。
【００２７】
図６のステップＳ１は、Ｘ線源１と２次元Ｘ線撮像部２を動作させながら旋回アーム１６を旋回させ、旋回アーム１６が１回転する間に被写体３の２次元Ｘ線画像を複数枚撮影するステップであり、この撮影枚数をＮとする。次いでステップＳ２では各画像中の位置マーカーの像４′の位置を検出する。この位置は、像４′を２値化して画像内における重心を求めることによって得られる。
【００２８】
重心の位置を角度の関数ｆ（φ）とすると、理想的にはこれはＬ・ｃｏｓ（φ＋α）の形になる。Ｌは位置マーカー４の重心と軸線５との距離によって決まる定数である。Ｎ枚の各画像の像４′の重心の位置を添え字nで区別すれば、その位置は（ｘn，ｙn）で表され、重心のｘ座標はｆ（φn）＝ｘnと書ける。また、重心のＹ軸方向（軸線５の方向）のｙ座標は理想的には定数である。ｆ（φn）をフーリエ変換してその１次の項をとると、これはちょうどＬ・ｃｏｓ（φ＋α）を表すことになるので、ステップＳ３では式(１)及び(２)を計算してＸ1及びＹ1を求め、ステップＳ４で式(３)及び(４)を計算すると、ずれのない場合、すなわち理想的な場合のｆ（φ）＝Ｌ・ｃｏｓ（φ＋α）が求められる。
【００２９】
従って、Ｘ軸方向についてはステップＳ５の式(５)によって、各画像における像４′の重心位置ｘnから各画像の角度での理想的な場合のｆ（φn）を引けば、その画像での必要な補正量Ｘaが求められる。また、Ｙ軸方向についてはステップＳ５の式(６)によって、各画像における像４′の重心位置ｙnからステップＳ３の式(２)で求めた定数Ｙ1を引けば、その画像での必要な補正量Ｙaが求められる。
【００３０】
ステップＳ６ではこれらの補正量を用いて、各角度での２次元画像をそれぞれＸ軸方向については−Ｘaだけ平行移動し、Ｙ軸方向については−Ｙaだけ平行移動してＣＴ撮影画像を再構築する。これによって、撮影中におけるＸ線源１とＸ線撮像部２の本来の軌道からのずれや被写体３の動きなどに起因するずれが補正され、ぼけのない鮮明な３次元のＣＴ撮影画像が得られるのである。
【００３１】
なお上記のような処理ではなく、ｆ（φn）をフーリエ変換してその１次の項のみを消去したものを逆フーリエ変換すれば、その結果がちょうど補正量となるので、このような処理でＸ軸方向の補正量を求めることもできる。また、上記の例ではＹ軸方向については定数として扱っているが、Ｙ軸方向についてもＸ軸方向と同様に補正できることはもちろんであり、この発明によればすべての方向の撮像系のずれや被写体の動きを補正して鮮明な３次元のＣＴ撮影画像を得ることができるのである。
【００３２】
また、ムービングアーチファクトの補正のためには上記のように撮影の際に被写体と同時に位置マーカー４を写し込む必要があるが、撮像系のずれなどの機械あるいは電気系等の誤差を補正する場合には、本撮影に先立って位置マーカー４のみを撮影して誤差データを得ておき、このデータを用いて本撮影の結果を補正することもできる。このように位置マーカーのみを撮影する場合の位置マーカー４としては、直径５mm、高さ４０mm程度の棒材が適しており、多少傾斜した配置でも実用上の問題は生じない。なお、この誤差データは誤差の原因となる機械あるいは電気系等の不具合箇所の発見や改修に利用することもできる。
【００３３】
上記のように、位置マーカー４の固定手段としてバイトブロック１８を利用するのは歯科診療の場合に適しているが、位置マーカー４の固定は状況に応じて適宜の手段を採用すればよい。例えば耳鼻科の診療にこの装置を用いる場合には、位置マーカー４を患者の耳の近くに粘着テープなどで固定することで所期の目的を達することができる。
【００３４】
次に、図２に例示したＸ線撮影装置において、部分ＣＴＸ線撮影とパノラマＸ線撮影の両機能を備えた場合の構造と制御回路などの具体例を説明する。図７は装置の主要部の概略構成を示すと共に制御回路をブロック図で示した図、図８は被写体位置調整機構１７の断面図、図９はモータ制御系のブロック図、図１０は操作パネルの正面図、図１１は画像信号処理系のブロック図、図１２は装置の変形例を示す図である。
【００３５】
図２について述べたように昇降フレーム１４は昇降自在となっているが、この昇降は昇降フレーム１４に内蔵されている昇降制御モータ４０によって行われ、水平アーム１５は昇降フレーム１４と共に昇降する。この水平アーム１５と旋回アーム１６との間には、水平アーム１５に装着されてこれに対して前後方向（図２において右下から左上の方向）に移動自在なＸ軸テーブルと、この方向に対して垂直な横方向（図２において左下から右上の方向）に移動自在なようにＸ軸テーブルに装着されたＹ軸テーブルとからなるＸ−Ｙテーブルを備えた平面移動機構２０が設けられ、旋回アーム１６はＹ軸テーブルに回転自在に設けられた回転軸２２で支持されている。
【００３６】
平面移動機構２０にはＸ軸制御モータ４２とＹ軸制御モータ４４が設けられており、これらのモータを駆動することにより旋回アーム１６を水平面内において前後左右に移動させることができる。また平面移動機構２０には、旋回アーム１６を回転させるための回転制御モータ４６が設けられている。この平面移動機構２０は、ＣＴ断層撮影の場合には撮影前に旋回アーム１６の旋回中心位置を設定するために用いられ、パノラマ断層撮影の場合には撮影の開始前に旋回中心位置を設定すると共に、撮影終了まで所定の軌跡に沿って旋回中心位置を逐次移動させるために用いられる。
【００３７】
旋回アーム１６の一端に設けられたＸ線源１は１次スリット切換手段１ａを備えており、他端に設けられた２次元Ｘ線撮像部２はイメージセンサ２ａと２次スリット切換手段２ｂを備えている。１次スリット切換手段１ａには１次スリット幅制御モータ５２と１次スリット高さ制御モータ５６が設けられており、これらのモータを駆動することによりＸ線源１から照射されるＸ線の幅と高さが規制され、不要なＸ線が被写体に照射されることが防止される。また、２次スリット切換手段２ｂには２次スリット幅制御モータ５４と２次スリット高さ制御モータ５８が設けられており、これらのモータを駆動することによりイメージセンサ２ａに入射されるＸ線の幅と高さが規制され、不要なＸ線がイメージセンサ２ａに入ることが防止される。なお各スリットの幅と高さは、ＣＴ断層撮影とパノラマ断層撮影のいずれかが選択されると、その選択されたモードに応じたスリット開口となるように自動的に設定される。
【００３８】
被写体位置調整機構１７は図８のように構成されている。すなわち、装置本体１１の昇降フレーム１４内には案内フレーム９０を設けてあり、この案内フレーム９０は横方向（図８において紙面に垂直な方向）に間隔を置いて配設された一対の側壁部９２（図８では片方のみ示す）を有し、一対の側壁部９２間に接続壁部９４が設けられてその中央部には上下方向に延びる細長いスロット９６が形成されている。また側壁部９２間には第１の移動テーブル９８が上下方向に移動自在に装着されており、このテーブル９８には矩形状の第１のテーブル本体１００が設けられ、一対のコロ１０２がその両端部に回転自在に装着されている。また、一対の側壁部９２には接続壁部９４と所定の間隔を隔てて一対の案内壁部１０４（図８では片方のみ示す）が設けられており、接続壁部９４と案内壁部１０４との間に上記コロ１０２が回転自在に受け入れられている。
【００３９】
第１のテーブル本体１００の中央部には、接続壁部９４のスロット９６を貫通して延びるブロック部材１０６が設けられ、また接続壁部９４の上下両端部には取付部材１１０，１１８が固定されており、この取付部材１１０，１１８間にはねじ軸１１２が回転自在に支持され、このねじ軸１１２にブロック部材１０６が螺合されている。取付部材１１８を貫通したねじ軸１１２の下端にはＺ軸制御モータ１１４が連結され、このモータ１１４を駆動することによって第１の移動テーブル９８が上下方向に移動するように構成されている。
【００４０】
第１の移動テーブル９８には第２の移動テーブル１１６が前後方向（図８において左右方向）に移動自在に装着されており、第１のテーブル本体１００の外面には案内フレーム１１８が固定されている。この案内フレーム１１８は横方向に間隔を置いて配設された一対の側壁部１２０（図８では片方のみ示す）を有し、一対の側壁部１２０間に接続壁部１２２が設けられると共に、各側壁部１２０に案内壁部１２４が設けられている。第２の移動テーブル１１６は側壁部１２０の間で前後方向に移動自在となっており、このテーブル１１６には矩形状の第２のテーブル本体１２８が設けられて一対のコロ１３０がその両端部に回転自在に装着され、これらのコロ１３０が接続壁部１２２と一対の案内壁部１２４との間に回転自在に受け入れられている。
【００４１】
第１の移動テーブル９８と同様に、第２のテーブル本体１２８には、接続壁部１２２に形成されたスロット１３２を貫通して延びるブロック部材１３４が設けられ、このブロック部材１３４が接続壁部１２２に設けられた取付部材１３６，１３８間に回転自在に支持されたねじ軸１４０に螺合されている。取付部材１３６を貫通したねじ軸１４０の一端にはＸ軸制御モータ１４２が連結され、このモータ１４２を駆動することによって第２の移動テーブル１１６が前後方向に移動するように構成されている。
【００４２】
更に第２の移動テーブル１１６には、第３の移動テーブル１４４が横方向（図８において紙面に垂直な方向）に移動自在に装着されており、第２のテーブル本体１２８の上面には一対の案内部材１４６が前後方向に間隔を置いて固定されている。各案内部材１４６には所定の間隔を置いて一対の案内壁部１４８，１５０が設けられ、第３の移動テーブル１４４には矩形状の第３のテーブル本体１５２が設けられて一対のコロ１５４がその両端部に回転自在に装着され、これらのコロ１５４が案内壁部１４８，１５０の間に回転自在に受け入れられている。
【００４３】
第３のテーブル本体１５２にはブロック部材１５３が設けられ、第２の移動テーブル１１６の場合に準じて第２のテーブル本体１２８に設けられた図示しない取付部材間にはねじ軸１５６が回転自在に支持されており、このねじ軸１５６に上記ブロック部材１５３が螺合されている。ねじ軸１５６の一端にはＹ軸制御モータ１５８が連結され、このモータ１５８を駆動することによって第３のテーブル本体１５２が横方向に移動するように構成されている。
【００４４】
バイトブロック１８はその支持ロッド１８ｂの基部が、またイヤロッド１９はその基部がそれぞれ第３のテーブル本体１５２に固定されており、第１のテーブル本体１００に取り付けられた被写体位置調整機構１７の保護カバー１７ａには前端にスロットが形成され、バイトブロック１８とイヤロッド１９がこのスロットを通して前方上方に突出している。従って、次に述べる制御手段１７０によって上述した各モータ１１４，１４２及び１５８を駆動することにより、バイトブロック１８とイヤロッド１９は上下、前後、左右に移動し、被写体である患者を所定の撮影領域に位置付けることができるのである。
【００４５】
図７及び図８に示す各モータには例えばステッピングモータが使用され、図９に示すようにＸ線撮影装置の制御手段１７０によってその動作を制御される。この制御手段１７０は例えばマイクロプロセッサを用いて構成され、入力手段１７４からの入力信号に基づいて制御動作を行う。図１０は入力手段１７４の一部を構成する操作パネル１７６の例を示したもので、操作パネル１７６の各スイッチの操作に応じて各種の信号を発し、次に述べるような動作が行われるように構成されている。
【００４６】
図１０において、下部に配置されているスイッチ１７８はＸ線撮影装置の電源スイッチであり、押すごとにオンとオフが繰り返される。最上部のスイッチ１８０，１８２は撮影モードの選択スイッチであって、スイッチ１８０を押すと部分ＣＴ断層撮影モードに、またスイッチ１８２を押すとパノラマ断層撮影モードとなる。その下の１８６，１８８，１９０は被写体選択スイッチであり、その下側に配置された歯位置選択スイッチ１９２〜２１０と組み合わせて使用され、バイトブロック１８が撮影モードと撮影部位に対応した所定の位置に位置付けされるのである。
【００４７】
ちなみに、スイッチ１８６は被写体が幼児の場合、１８８は子供の場合、１９０は大人の場合にそれぞれ押される。またスイッチ１９２は撮影対象が上顎歯の場合、１９４は下顎歯の場合に押され、スイッチ１９８は撮影対象が左顎歯の時に、２００は右顎歯の時に押される。またスイッチ２０４〜２１０は撮影される歯の位置を特定するものであり、スイッチ２０４は歯列弓の中央線を基準として１〜２番目の歯の時に、２０６は３〜４番目の歯の時に、２０８は５〜６番目の歯の時に、２１０は７〜８番目の歯の時にそれぞれ押され、これらの操作に応じてバイトブロック１８が所定の位置に位置付けされる。その下のスイッチ２１２〜２２２はバイトブロック１８の位置の微調整用であり、２１２，２１４は上下の位置、２１６，２１８は左右の位置、２２０，２２２は前後の位置をそれぞれ微調整する時に押される。また、右下のスイッチ２２４は以上の各種設定が終了してから押される撮影スタートスイッチであり、これを押すと被写体へのＸ線の照射が開始され、Ｘ線撮影が行われる。
【００４８】
制御手段１７０は、この撮影開始に先立って撮影モードに応じて各モータをあらかじめ駆動し、あるいは撮影中に駆動する作動制御手段１７２及びバイトブロック位置記憶手段２２６と、このための諸情報を記憶した処理情報記憶手段２２８を備えている。すなわち、上述したような各スイッチの操作に応じて、被写体位置調整機構１７、平面移動機構２０の各モータが駆動され、更に１次スリット切換手段１ａと２次スリット切換手段２ｂの各モータが駆動されて各種の設定が行われる。また撮影が開始されると回転制御モータ４６が駆動されて旋回アーム１６が旋回し、パノラマ撮影の場合には平面移動機構２０の各モータも駆動されるのである。
【００４９】
所望の２次元Ｘ線画像は、上記のような制御によって撮影されたＸ線画像を図１１に例示した画像信号処理系で処理することによって得られる。画像信号処理手段２３６は例えば画像処理用マイクロプロセッサで構成されたもので、Ａ／Ｄ変換手段２３８、フレームメモリ２４０及び演算用画像メモリ２４１等を備えており、イメージセンサ２ａで検出されて画像信号処理手段２３６に送られた画像信号は、Ａ／Ｄ変換手段２３８でデジタル信号に変換された後、複数の２次元画像としてフレームメモリ２４０に格納される。そしてこれを演算用画像メモリ２４１に読み出すと共に、処理情報記憶手段２２８に記憶されている情報を用いて処理することにより断層画像を生成し、例えば液晶ディスプレイなどの表示手段２４８に表示し、必要に応じて外部のコンピュータの記憶装置や光ディスク等のハードディスクなどの外部記憶手段２４６に記憶する。
【００５０】
特にこの発明の場合には、処理情報記憶手段２２８に図６に示すような処理手順を記憶させてあり、位置マーカー４の像の重心位置を求めてこれから補正量を算出し、この補正量で２次元Ｘ線画像を補正して所望のＣＴ撮影画像を構築するのである。
【００５１】
なお、上述の例では平面移動機構２０と被写体位置調整機構１７の両方を備えているが、原理的にはいずれか一方があれば撮影に先立つ位置調整は可能であるし、特に部分ＣＴ撮影の場合には被写体位置調整機構１７があれば実用上問題がないので、平面移動機構２０を省略してコストダウンを図ることができる。また上述の例のように、被写体位置調整機構１７で被写体である患者頭部の位置を直接調整する代わりに、患者が座る椅子にＸ−Ｙ−Ｚの３方向駆動手段を設け、患者の頭部を椅子に固定する構造を採用することもできる。
【００５２】
図１２はこのようにＸ−Ｙ−Ｚの３方向駆動手段を椅子に設けた例であり、Ｘ−Ｙテーブル３２ａを内蔵した支持台３２で椅子３０の支柱３１を支持すると共に、支柱３１には上下移動機構３１ａを内蔵して椅子３０の全体をＸ−Ｙ−Ｚの３方向に移動できるように構成してある。また、椅子３０から上方に突設した支持アーム３３の先端にバイトブロック１８とイヤロッド１９を取り付け、支持アーム３３には高さ調整用のねじ部３４を設けてある。支持台３２のＸ−Ｙテーブル３２ａや支柱３１の上下移動機構３１ａは例えば図８の被写体位置調整機構１７に準じた構成とするなど適宜の構成を採用すればよく、このような構成によって、図２の被写体位置調整機構１７や図７の平面移動機構２０をなくすことが可能となる。
【００５３】
なお、制御手段１７０、画像信号処理手段２３６等を含む制御回路は装置本体１１の適所に適宜内装され、操作パネル１７６や表示手段２４８は例えば昇降フレーム１４の背面に配置される。また、操作パネル１７６や表示手段２４８と共に制御装置としてユニット化し、これを例えば昇降フレーム１４の背面に取り付けたり、装置本体１１から分離して操作しやすいように使用者の近くに設置したりできるようにしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明のＣＴ撮影装置は、Ｘ線像として検出可能な位置マーカーを１個だけ用いてこれを常に撮像視野中に位置するように配置して被写体に固定し、位置マーカーと被写体を共に撮影して得られた２次元Ｘ線画像中の位置マーカーの像の位置から各Ｘ線画像に対する補正量を算出し、この補正量を用いて２次元Ｘ線画像を補正してＣＴ撮影画像を構築するようにしたものである。
【００５５】
従って、Ｘ線源とＸ線撮像部等で構成される撮像系の本来の軌道からのずれなどの機械あるいは電気系等に起因する誤差と、被写体の動きなどに起因する撮影中のずれのすべてに対して、水平と垂直の全方向について補正し、ぼけのない鮮明な３次元のＣＴ撮影画像を得ることができるので正確な診断が可能となる。特に生体を被写体とする場合に生ずるムービングアーチファクトを容易に除去することができるので、被写体となる患者の負担が軽減されると共に患者の動きをあまり気にすることなく撮影を行うことができ、また装置の機械系の精度をある程度下げることができるので、装置の小型化やコスト低減が可能となり、装置の校正も簡単となる。
【００５６】
更に、位置マーカーを被写体に対して固定する手段を備えているので、位置マーカーが被写体に対して相対的に移動することを防止して補正を適正に行うことができる。
【００５７】
また、歯科診療における装置においてバイトブロックに位置マーカーを固定する取付手段を設けたものでは、歯牙等の撮影対象の像が位置マーカーの像と重なることがないので好都合である。また、この取付手段が位置マーカーをバイトブロックに着脱自在又は移動自在に固定できる機構を備えているものでは、取り扱いが容易となる。
【００５８】
また、位置マーカーを回転体の形状あるいは中心線に対して対称な形状としたものでは、適切な配置によって撮像系の軌道上のどこから見ても位置マーカーが同一の形状あるいは左右対称の形状となるので、補正量の算出が容易となる。
【００５９】
また、Ｘ線源とＸ線撮像部が水平面内の円軌道に沿って回転移動するように構成したものでは、装置の構造の複雑化が避けられると共に取り扱いも容易となり、例えば歯科用のパノラマＸ線撮影装置にＣＴ撮影機能を付加した兼用機とすることも可能となる。
【００６０】
また、被写体となる患者頭部を固定する手段を備えた患者用椅子を設け、この椅子を少なくとも前後左右に移動可能に構成したものでは、装置全体の構成が簡単となる。
【００６１】
また、本撮影に先立って位置マーカーのみを撮影し、得られた２次元Ｘ線画像中の位置マーカーの像の位置から各Ｘ線画像における撮像系に関する誤差データを算出するようにしたものでは、このデータを用いて本撮影時における２次元Ｘ線画像を補正して撮像系の誤差を除去することができ、更にこのデータを誤差の原因となる機械あるいは電気系等の不具合箇所の発見や改修に利用することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の装置における撮像系と被写体との関係を示す図である。
【図２】この発明の一実施形態の装置全体の斜視図である。
【図３】この発明の装置に使用する位置マーカーの形状例を示す斜視図である。
【図４】この発明の一実施形態におけるバイトブロックの斜視図及び要部の断面図である。
【図５】同実施形態における画像中の位置マーカーの像及びその移動状況を示す図である。
【図６】同実施形態における補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】同実施形態の装置の主要部の概略構成を示すと共に制御回路をブロック図で示した図である。
【図８】同実施形態の装置における被写体位置調整機構の断面図である。
【図９】同実施形態の装置におけるモータ制御系のブロック図である。
【図１０】同実施形態の装置における操作パネルの正面図である。
【図１１】同実施形態の装置における画像信号処理系のブロック図である。
【図１２】同実施形態の装置の変形例を示す全体の斜視図である。
【符号の説明】
１Ｘ線源
２２次元Ｘ線撮像部
３被写体
４位置マーカー
４′画像中の位置マーカーの像
５軸線
６円軌道
１１装置本体
１６旋回アーム
１７被写体位置調整機構
１８バイトブロック
２０平面移動機構
３０椅子

Claims

被写体の周りの円軌道に沿って回転移動するＸ線源と、被写体を挟んでＸ線源に対向配置されて円軌道に沿って回転移動する２次元Ｘ線撮像部とを有する撮像系を備え、この撮像系の１回の回転で被写体の内部の立体領域を撮影するように構成されたＣＴ撮影装置において、
Ｘ線像として検出可能な物体を位置マーカーとして１個だけ用い、この位置マーカーを上記撮像系の１回の回転中に常に撮像視野中に位置するように配置して固定手段により被写体に固定し、位置マーカーと被写体を共に撮影して得られた２次元Ｘ線画像中の位置マーカーの像の位置と、２次元Ｘ線画像を撮影した時の撮像系の各回転角度ごとに計算によって得られた理想的な位置マーカーの位置とから各Ｘ線画像に対する補正量を算出し、この補正量を用いて上記２次元Ｘ線画像を補正してＣＴ撮影画像を構築することを特徴とするＣＴ撮影装置。
位置マーカーをバイトブロックに固定する取付手段を備えた請求項１記載のＣＴ撮影装置。
位置マーカーの取付手段が位置マーカーをバイトブロックに着脱自在又は移動自在に固定できる機構を備えたものである請求項２記載のＣＴ撮影装置。
位置マーカーが中心線に対して対称な形状である請求項１乃至３のいずれかに記載のＣＴ撮影装置。
Ｘ線源と撮像装置が水平面内の円軌道に沿って回転移動するように構成された請求項１乃至４のいずれかに記載のＣＴ撮影装置。
被写体となる患者頭部を固定する手段を備えた患者用椅子を設け、この椅子を少なくとも前後左右に移動可能に構成された請求項１乃至５のいずれかに記載のＣＴ撮影装置。
被写体の周りの円軌道に沿って回転移動するＸ線源と、被写体を挟んでＸ線源に対向配置されて円軌道に沿って回転移動する２次元Ｘ線撮像部とを有する撮像系を備え、この撮像系の１回の回転で被写体の内部の立体領域を撮影するように構成されたＣＴ撮影装置において、
Ｘ線像として検出可能な物体を位置マーカーとして１個だけ用い、この位置マーカーを上記撮像系の１回の回転中に常に撮像視野中に位置するように配置して本撮影に先立って位置マーカーのみを撮影し、得られた２次元Ｘ線画像中の位置マーカーの像の位置と、２次元Ｘ線画像を撮影した時の撮像系の各回転角度ごとに計算によって得られた理想的な位置マーカーの位置とから、各回転角度における上記撮像系に関する誤差データを算出するように構成されたことを特徴とするＣＴ撮影装置。