JP4594844B2 - 頭頸部用コーンビームｘ線ｃｔ撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、頭頸部領域のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置の改良に関する。

更に詳しくは、Ｘ線ＣＴ装置特有のアーチファクトによる診断能の低下を簡便な方法で改善することが可能な頭頸部用コーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置に関する。

従来、歯科用を含む頭頸部用コーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置には、被検者の頭部を間に、旋回駆動ユニットから垂下する旋回アームの両端に、それぞれＸ線発生器と、例えば、４インチの有効視野のイメージインテンシファイア及びカメラ系からなる受像装置が対向配置され、旋回軸を中心に旋回しながら被検者の歯顎領域を含む頭頸部の関心部分に小径のコーンビームＸ線を照射し、被検者を透過したデータの画像処理を行いＣＴ画像を得る装置が公知である。

これらの装置には、撮影中に旋回アームの旋回軸が、移動せずに回転のみで撮影をおこなうタイプの局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置と、撮影時に必要に応じて旋回アームの旋回軸が回転と、体軸に対して直交する水平方向に時々刻々と移動させ、より広いエリアの撮影が可能なタイプのパノラマＸ線ＣＴ撮影装置が公知で、これらの装置の特徴は一度の撮影に対して被検者に対するＸ線被曝線量が少ないことである。

一方、これらの装置とは別に、９インチ、あるいは１２インチのイメージインテンシファイア及びカメラ系からなる受像装置を用いて、歯顎領域を含むより広い範囲の再構成画像エリアを得ることが出来る装置も公知であるが、一方で再構成画像エリアの広さに比例して、一撮影当たりの被検者に対するＸ線被曝線量がかなり増加することが指摘されている。

また、最近では受像装置にフラットパネル型（ＦＰ型）のデジタルセンサを用いた装置も公知である。

上記したこれらの装置は、何れも歯顎領域を含む頭頸部領域のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置のため、再構成画像上で特に歯顎領域に施術された金属補綴物等の高Ｘ線吸収体によるアーチファクトの影響を受けやすく、場合によっては診断能を大幅に低下させる原因となることが知られており、その改善を目的とした提案も一部行われている。

例えば、特開２００１−１９０５５０によれば、被写体に対して、Ｘ線発生器を旋回させてＸ線を照射して得られた基Ｘ線投影データをフィルタ処理し逆投影して得られたＸ線吸収係数分布情報の原画像から金属部分を抽出処理し、その金属部分の計算上の投影画像を上記原Ｘ線投影画像に重ね合わせた補正Ｘ線投影画像を再度フィルタ処理し逆投影することによって、アーチファクトの影響の少ない上記被写体のＸ線吸収係数分布情報の画像を得るための提案がなされている。また、特開２００２−１５３４５４によれば、前記高Ｘ線吸収体を計測データ上で識別する。高Ｘ線吸収体領域の計測データを変換する。高Ｘ線吸収体領域の計測データを平滑化する。変換及び平滑化後に再構成を実行すること等が提案されている。
特開２０００−１３９９０２ 特開２００２−２１９１２７ 特開２００３−１７５０３１ 特開２００１−１９０５５０ 特開２００２−１５３４５４

近年、歯科用を含む頭頸部用コーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置には、ますます普及傾向にあり、今まで以上に小型軽量化、機能の多様化、診断能の向上、処理速度の向上、操作性の向上等が要求されている。

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたもので、歯顎領域を含む頭頸部領域のコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置特有の歯顎領域に施術された金属補綴物等の高Ｘ線吸収体によるアーチファクトの影響で再構成された画像が診断に支障をきたすと判断された場合、あるいは、再構成された画像の一部にアーチファクトの影響で診断に支障をきたすと判断された場合、その関心部領域に関して上記提案とは別に、通常の断層法を併用することで処理速度に対する影響の少ない、より簡便な方法で診断能の向上を図った装置の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、被検者を挟むように一端にコーンビームＸ線を照射するためのＸ線発生器と、他の一端に被検者を透過したＸ線を検知するためのＦＰ型２次元センサーが対向配置された旋回アームが、旋回して被検者の対象とする部位のＸ線ＣＴ撮影を行う、所謂、頭頸部用コーンビームＸ線ＣＴ撮影装置において、撮影によって得られた基Ｘ線投影データ（Ｘ線減弱係数）からコンピュータ処理により画像を再構成するＣＴ画像用再構成アルゴリズムに加えて、表示装置に再構成され表示されたＡｘｉａｌ画像の特に部分的な関心領域の中心位置を表示装置に設けられたカーソルで指示することで、前記基Ｘ線投影データより前記中心位置を回転中心とした前記関心領域の任意に選択された断層振角を持つ通常の断層画像を前記表示装置に表示するための断層画像用再構成アルゴリズムを合わせ持つことを特徴とする。

本発明によれば、表示装置に再構成され表示されたＭＰＲ画像がアーチファクトにより診断に大きく支障を来すと判断された場合に、Ａｘｉａｌ画像の特に読影したい部分的な関心領域の中心位置を目視によって表示装置に設けられたカーソルで指示し、断層撮影の断層振角を任意に選択することによって断層画像用再構成アルゴリズムを用いて撮影によって得られた基Ｘ線投影データ（Ｘ線減弱係数）からコンピュータ処理により指示した関心領域の中心位置を回転中心とした前記関心領域の任意に選択された断層振角を持つ通常の断層画像を前記表示装置に表示することを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて前記表示装置がその画面上に断層画像を表示させるための表示画像モード切換手段と、表示されたＡｘｉａｌ画像の特に部分的な関心領域の中心位置即ち、断層中心位置を表示装置に設けられたカーソルで指示する断層中心位置設定手段と、前記断層画像の表示にあたって断層振角を選択するための振角設定手段を有し、その入力手段としてシステム制御用ＰＣの入力装置あるいは、サブコンの何れか、または、両方から入力出来ることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１〜２に記載の発明に於いて、前記表示画像モード切換手段は、通常ＣＴ画像の表示を優先すること特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３に記載の発明に於いて、前記断層振角設定手段は、予め設定された例えば、８゜、１５゜、３０゜、４５゜、６０゜、７２゜のように少なくとも２つ以上の複数の断層振角の中から任意に択一的に選択が可能なことを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４に記載の発明に於いて、前記表示装置は、前記関心領域および、その中心の特定と、断層振角を選択されることによって、選択された断層振角での全周（３６０゜）分の断層画像即ち、３６０゜／断層振角に相当する枚数の断層画像を前記表示装置に連続的または、断続的に表示可能な断層画像用再構成アルゴリズムであることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５に記載の発明に於いて、前記表示画像モード切換手段記は、任意の断層振角で表示された従来法の断層画像を、その断層振角を変えることなく、前記関心領域全周に亘ってコマ送りすることで、その表示領域を順次変化させるための任意の角度を設定あるいは、選択する、コマ送り角度設定手段を有することを特徴としている。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明に於いて、前記断層画像用再構成アルゴリズムが前記関心領域およびその中心位置の特定と、前記断層振角を選択することによって、選択された振角での全周（３６０゜）分の断層画像の全部あるいは、一部を前記表示装置に表示し、表示された画像に対して、その断層振角を変えることなく、前記コマ送り角度設定手段によって設定あるいは、選択された角度でコマ送り状に表示領域を順次変化させ、前記関心領域の全周あるいは、一部の断層画像を前記表示装置に表示可能な断層画像用再構成アルゴリズムであることを特徴としている。

上記したこれらのコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置は、何れも歯顎領域を含む頭頸部領域の撮影を対象としているため、再構成画像上で特に歯顎領域に施術された金属補綴物等の高Ｘ線吸収体による影響を受けやすく、場合によっては診断能を大幅に低下させるアーチファクトの原因となることが知られているのに対して、本発明によれば、表示装置の画面上に設けられた表示画像モード切換手段で従来法の断層画像を表示させるための表示画像モードに切り換えた後、表示装置に画像再構成され表示されたＣＴ Ａｘｉａｌ画像の特に部分的な関心領域の中心位置を表示装置に設けられたカーソルで指示することで、基Ｘ線投影データより中心位置を回転中心とした関心領域の任意に選択された断層振角を持つ通常の断層画像を表示装置に表示するための断層画像用再構成アルゴリズムによって、例えば、８゜、１５゜、３０゜、４５゜、６０゜、７２゜のように複数の断層振角の中から任意に択一的に選択された断層画像を、選択された断層振角での全周（３６０゜）分の断層画像即ち、３６０゜／断層振角に相当する枚数の断層画像が表示装置に連続的または断続的に表示される。更に必要に応じてコマ送り角度設定手段によって設定あるいは、選択された角度でコマ送り状に表示領域を順次変化させ、関心領域の全周あるいは、一部の断層画像を表示装置に表示可能なため、金属補綴物等の高Ｘ線吸収体によるＣＴ画像としてのアーチファクトの影響が極端に少なくなり、断層中心部以外は暈像としてぼかされる。また、暈像としてぼかされ障害陰影となった部分についてもコマ送り角度選択手段によって選択された角度でコマ送り状に表示領域を順次変化させることで、更に障害陰影の少ない方向からの断層画像の表示が可能なため、特に部分的な関心領域に対してＣＴ画像でアーチファクトの影響が大きい場合に上記モードを活用することで関心領域の特定部位の診断能が大幅に改善できる。

しかも、基データをフィルタ処理し逆投影して得られたＸ線吸収係数分布情報の原画像から金属部分を抽出処理し、その金属部分の計算上の投影画像を上記原Ｘ線投影画像に重ね合わせた補正Ｘ線投影画像を再度フィルタ処理し逆投影する。あるいは、高Ｘ線吸収体を計測データ上で識別する。高Ｘ線吸収体領域の計測データを変換する。高Ｘ線吸収体領域の計測データを平滑化する。変換及び平滑化後に再構成を実行することによって、アーチファクトの影響の少ない上記被写体のＸ線吸収係数分布情報の画像を得る等の複雑な処理を必要とするのに対して、本発明は、ＣＴ撮影で得られた基Ｘ線投影データ（Ｘ線減弱係数）から従来の断層撮影法に基づいてプログラムされた断層画像用再構成アルゴリズムで断層画像再構成計算処理された従来の断層画像を有効利用することで前記ＣＴ画像上でのアーチファクトの影響に起因する診断能の低下を簡便に改善できる効果を有する。

以下に、図面に従って本発明の実施態様について説明する。

図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の頭頸部用コーンビームＸ線ＣＴ撮影装置の一実施例の全体図である。機構の概略は従来装置と何ら変わることなく図中、１は支柱、２は上下遊動ユニット、３は旋回駆動ユニット、４は旋回アーム、５はＸ線発生器、６はＦＰ型２次元センサー、あるいはＸ線ＩＩ＋ＣＣＤカメラ等を用いた受像装置、７は椅子、８は頭部規格固定装置、９は操作部を兼ねたシステム制御用ＰＣで、９’はその入力装置、１０は画像メモリ装置、１１は表示装置を、また１２はサブコントローラを示している。

図において、旋回駆動ユニット３内には、旋回アーム４を旋回させるためのアームローテーション制御モータ１３ａを含む旋回駆動機構１３と、モータ出力軸または、旋回軸１３ｂ（以降旋回軸１３ｂ）と、同じく旋回アーム４を水平方向に任意に被検者の撮影対象部位に対して、旋回アーム４の旋回軸１３ｂ中心の位置を、被検者の正中ラインに対し、直交する水平方向に移動可能なＸ軸制御モータ１４ａを有するＸ軸駆動機構１４と、この動きと直交する水平方向に移動可能なＹ軸制御用モータ１５ａを有するＹ軸駆動機構１５と、前記旋回駆動機構１３の旋回軸１３ｂと、図示しないこれらの制御用コントローラにより構成されている。撮影に際して被検者Ｍは、装置中央の椅子７に座った状態でその頭部を、頭部規格固定装置８で位置付けされ合わせて、その高さも椅子上下動機構および、頭部固定装置上下動機構で調整される。またこの上下同操作時の安全機構として椅子７と頭部規格固定装置８の間および、旋回アーム４の下面で、被検者Ｍの頭頂部が干渉する範囲に干渉防止機構１６が設けられ、また、受像装置６の前面に必要に応じて干渉防止機構１６’が設けられている。

旋回駆動ユニット３より、水平動が自在なように支承された前記旋回駆動機構１３の旋回軸１３ｂは、旋回アーム４と固着連結されているが、必要に応じて、この旋回軸１３ｂと旋回アーム４との連結部には、旋回アーム４に対向配置された前記Ｘ線発生器５の焦点と、前記旋回軸中心と、前記ＦＰ型２次元センサー等を用いた受像装置６の入力中心とを一直線に結ぶ線上を水平面内で、Ｘ線発生器５の焦点と旋回アーム４の旋回軸中心間の寸法を、撮影に先立って任意に可変移動させるための、アーム旋回軸位置制御モータと直動システムで構成される旋回軸位置可変機構が設けられる場合もある。

通常この種の装置は、被検者を間に一端にコーンビームＸ線を照射するためのＸ線発生器５と、他の一端に被検者を透過したＸ線を検知するための受像装置６が対向配置された旋回アーム４が、基本的に被検者Ｍの周囲を３６０゜旋回することによって全周方向からの基Ｘ線投影データ（Ｘ線減弱係数）を収集し、その投影データからコンピュータを用いてＣＴ画像再構成計算処理を行い、被検者の撮影対象部位のＸ線ＣＴ画像を表示装置に表示し、診断に供するものであるが、本発明の場合は、撮影時間の短縮等を目的に撮影時の旋回角度が被検者の周囲を１８０゜以外にも１８０゜〜３６０゜間での角度、旋回することによって得られた基Ｘ線投影データ（Ｘ線減弱係数）をもとに、前記同様コンピュータ処理によりＣＴ画像を再構成し、診断に供する場合もある。

また、この種の装置は、撮影対象部位に対する再構成範囲を大、中、小の様に表現方法は異なるが複数持ち合わせる場合が多く、例えば、ＦＰ型２次元センサーを用いた場合、Ｌ（φ１７０×Ｈ１２０）、Ｍ（φ１０２×Ｈ１０２）、Ｓ（φ６５×Ｈ６５）、ＳＳ（φ５０×Ｈ５０）の再構成範囲を択一的に選択することが可能である。本発明の図１の装置の場合、例えば、φ７５×Ｈ７５、φ５０×Ｈ５０の再構成範囲を択一的に選択することが可能である。

図２は、本発明の全体の一実施例を示すブロック図である。図に於いて、椅子７を介して安定的に位置づけされた被験者Ｍを間にコーンビームＸ線を照射するためのＸ線発生器５と、被検者を透過したＸ線を検知するための受像装置６が対向配置された旋回アーム４が、基本的に被検者Ｍの周囲を例えば３６０゜旋回することによって全周方向からの基Ｘ線投影データ（Ｘ線減弱係数）を収集し、その投影データからコンピュータを用いてＣＴ画像再構成計算処理を行い、被検者の撮影対象部位のＸ線ＣＴ画像を表示装置に表示出来るように構成されている。図中６’は受像装置６の受像部で、Ｂは受像部６’の上下幅の全幅を示し、ａは前記受像部６’の上下方向をｂで２等分された受像部６’の上下方向の中心位置を示している。本発明のＸ線発生器５と受像装置６の幾何学的な位置関係は、前記Ｘ線発生器５のＸ線焦点と前記受像部６’の上下方向の中心位置ａとを結ぶ直線が水平線に対して図に示すように上方に角度を成すように配置される。図でも理解できるように前記Ｘ線発生器５のＸ線焦点を機転とした水平ラインと前記受像装置６の受像部６’の下縁がほぼ一致するように配置されることで前記受像装置６の被写体への干渉を大幅に改善できるため装置の小型化につながる。位置決め表示灯は、撮影に際して被検者Ｍをポジショニングするためのもので、上下遊動ユニット２、旋回駆動ユニット３、旋回アーム４にそれぞれ設けられたレーザービームを利用して撮影範囲の特定を上下左右から正確に特定できるもので従来公知で有るため詳述しない。本発明の主要部分である、従来公知の頭頸部用コーンビームＸ線ＣＴ撮影装置に、撮影によって得られた基Ｘ線投影データ（Ｘ線減弱係数）からコンピュータ処理により画像を再構成され、表示装置１１に表示されたＡｘｉａｌ画像の特に部分的な関心領域の中心位置を例えばシステム制御用ＰＣ９の入力装置を介し、表示装置に設けられたカーソルで指示することで、前記基Ｘ線投影データより前記中心位置を回転中心とし、予め任意に選択された断層振角の従来法の断層画像を前記表示装置に表示するための手段と断層画像用再構成アルゴリズムを付加させることで再構成画像上で特に歯顎領域に施術された金属補綴物等の高Ｘ線吸収体による影響で、アーチファクトのひどい画像に対して、当該部位を通常の断層撮影の画像に切り換えて、しかもみる角度を適宜変化させることが出来るようにすることで、従来アーチファクトが原因で診断能を大幅に低下させる要因であった部位の診断能が簡単な手法で容易に診断能の向上が計れる。

図３は、本発明の主要部のフローチャートである。また、図４は、本発明の主要部のブロック図である。図に於いて、被検者Ｍの撮影対象部位に対してその周囲を例えば３６０゜旋回撮影することで撮影対象部位に対して全周方向からの基Ｘ線投影データ（Ｘ線減弱係数）を収集し、その投影データからＣＴ画像再構成計算処理を行い、被検者の撮影対象部位のＸ線ＣＴ画像を表示装置１１に表示されたＣＴ画像がアーチファクトによる読影あるいは診断に影響を及ぼさないと判断される場合は、そのまま画像診断が行われる。

これに対して本発明の断層画像用再構成アルゴリズムによる流れは、前記同様、被検者Ｍの撮影対象部位に対してその周囲を旋回撮影することで撮影対象部位の周囲方向からの基Ｘ線投影データ（Ｘ線減弱係数）を収集し、その投影データからＣＴ画像再構成計算処理を行い、被検者の撮影対象部位のＸ線ＣＴ画像を表示装置１１に表示された画像がアーチファクトによって読影あるいは診断に影響を及ぼすと判断されると、表示装置１１の画面上に表示された表示画像モード切換手段１７の画面上で、システム制御用ＰＣ９の入力装置を介し、断層画像モードに切り換える。次に表示装置１１に表示されたＡｘｉａｌＣＴ画像で特に読影の障害となっている部分的な関心領域の中心位置を前記同様表示装置１１の画面上に表示された断層中心位置設定手段１８の画面上で前記システム制御用ＰＣ９の入力装置を介し、表示装置に設けられたカーソルで指示した後、次に断層振角の設定を表示装置１１の画面上に表示された予め設定済みの例えば、８゜、１５゜、３０゜、４５゜、６０゜、７２゜少なくとも２つ以上の設定値の中から択一的に断層振角設定手段１９を用い前記入力手段で指示する。次に表示送り角度をコマ送り角度を新たに設定することなく断層振角通りとした場合は、断層画像再構成計算処理によって表示装置に表示される断層画像は、前記関心領域の中心位置を回転中心として、断層振角設定手段１９で設定された断層振角が例えば３０゜とすると、３６０゜／３０゜＝１２個の断層画像が振角単位の送り角で表示可能となる。また、設定する前記断層振角は、角度の値が少ないほど断層厚さが厚くなり、角度の値が大きいほど断層厚さが薄くなることが知られており、歯科の領域では通常上記した８゜〜７２゜程度の断層振角が用いられているがこの値にこだわる必要は無い。

これに対して、同じく断層振角設定手段１９で設定された断層振角が例えば３０゜とし、コマ送り角度設定手段２０によってコマ送り角度表を例えば１０゜に設定すると、断層画像再構成計算処理によって表示装置に表示される断層画像は、断層振角３０゜の断層画像が１０゜刻みのコマ送り状に表示可能となる。従ってコマ送り角度設定手段２０を有効利用することで、ＣＴ画像のアーチファクトによる読影あるいは診断への障害回避の選択肢が更に増加する結果となる。

上記した断層振角設定手段１９は、実施例では、８゜、１５゜、３０゜、４５゜、６０゜、７２゜のように予め設定された断層振角の中からの選択としたが例えば、任意の角度を入力するような形でも良いし、また例えば、６゜〜７６゜の範囲を２゜ステップで段階的選択することも可能である。同様にコマ送り角度設定手段２０は、任意の角度を入力する以外に予め設定された角度から択一的あるいは段階的に選択可能にすることも可能である。

本発明の頭頸部用コーンビームＸ線ＣＴ撮影装置の一実施例を示す全体図で 正面図および側面図 本発明の全体の一実施例を示すブロック図 本発明のＣＴ画像表示と通常の断層画像表示を行う実施例を示すフローチャ ート 本発明の主要部のブロック図

符号の説明

１ 支柱
２ 上下遊動ユニット
３ 旋回駆動ユニット
４ 旋回アーム
５ Ｘ線発生器
６ ＦＰ型２次元センサー
７ 椅子
８ 頭部規格固定装置
９ システム制御用ＰＣ
１０ 画像メモリ装置
１１ 表示装置
１２ サブコントローラ（サブコン）
１３ 旋回駆動機構
１３ａ アームローテーション制御モータ
１３ｂ 旋回軸
１４ Ｘ軸駆動機構
１５ Ｙ軸駆動機構
１６ 干渉防止機構
１７ 表示画像モード切換手段
１８ 断層中心位置設定手段
１９ 断層振角設定手段
２０ コマ送り角度設定手段

Claims (3)

1. 被検者（Ｍ）の頭部にコーンビームＸ線を照射するためのＸ線発生器（５）と、前記被検者（Ｍ）の頭部を透過した前記コーンビームＸ線を検知するための受像装置（６）と、一端に前記Ｘ線発生器（５）を他端に前記受像装置（６）を対向配置した旋回アーム（４）と、を備え、前記旋回アーム（４）が旋回することで、前記被検者（Ｍ）の対象部位のＸ線ＣＴ撮影を行う頭頸部用コーンビームＸ線ＣＴ撮影装置であって、
   前記Ｘ線ＣＴ撮影によって得られた前記対象部位における全周分の基Ｘ線投影データの全部を用いて前記対象部位におけるアキシャル画像を再構成するＣＴ画像再構成手段と、前記基Ｘ線投影データの一部を用いて前記対象部位における任意の断層振角の断層画像を再構成する断層画像再構成手段と、前記ＣＴ画像再構成手段または前記断層画像再構成手段により再構成される画像を表示するための表示装置（１１）と、を備え、
   前記ＣＴ画像再構成手段により再構成された前記アキシャル画像を前記表示装置（１１）に表示し、前記表示装置（１１）に表示された前記アキシャル画像の中心位置を回転中心とした前記任意の断層振角の断層画像を前記断層画像再構成手段により再構成して前記表示装置（１１）に表示することを特徴とする頭頸部用コーンビームＸ線ＣＴ撮影装置。
2. 前記断層振角を設定するための断層振角設定手段（１９）を備えたことを特徴とする請求項１記載の頭頸部用コーンビームＸ線ＣＴ撮影装置。
3. 前記中心位置を中心とする任意の角度ごとに前記断層振角の断層画像を取得して、前記対象部位の全周分における前記断層画像を前記表示装置（１１）に連続的または断続的に表示することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の頭頸部用コーンビームＸ線ＣＴ撮影装置。

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