JP4727982B2 - 多断層像構築方法およびデジタル3次元x線撮影装置 - Google Patents
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Description
また、本発明は各半径の断層像から、横スライス画像を作成して、市販のボリュームレンダリングソフトを用いることにより、立体像を形成することが可能であるデジタル3次元X線撮影装置に関するものである。
更に、複数のシフトレジスタからの撮像された複数の画像データが格納されたフレームメモリ内の画像データをシフトし、同一画素毎に加算して断層画像を生成することも既知である。「例えば、特許文献3参照」
更に、平面上での直線データから曲面上での円弧データに変換およびかかる変換時に生ずる画素間にまたがるデータ成分の分配を行なって画像を鮮明化することについての具体的な記載も何等開示されてはいない。
本発明の他の目的は、かかる多断層像を用いることにより、立体像を形成する立体像構築方法を提供せんとするものである。
本発明の更に他の目的は、医療だけでなく非破壊検査装置にも用いられる多断層像構築方法を提供せんとするものである。
従来のデジタルパノラマ撮影装置は、単断層を撮影する原理であり、撮影原理は、本願人による歯科用パノラマ断層撮影装置で説明されている。次に、本発明の装置について説明する。図2に示すように、X線を発生し被写体1に照射するX線源2と、被写体1を通過したX線を検出するX線撮像手段3と、被写体1を中心に位置させてX線源2とX線撮像手段3とを一定距離に相互に対向して固着し、前記被写体1の周りを旋回駆動手段4によって相対的に旋回させるものとし、撮影は旋回駆動手段4を回転軸とし、該回転軸を回転中心aとして1回転させる。この時、前記被写体1は、前記旋回駆動手段4の真下、すなわち、回転中心aに位置するものとする。
(特開平10−211200号参照)
まず、図2に示すように、被写体1をX線源2とX線撮像手段3との間の中心位置に導入する。これらX線源2とX線撮像手段3は、円の直径方向に対向して配置し、旋回駆動手段4に回転自在に固着し、これらX線源2とX線撮像手段3の回転中心aに被写体1が位置し得るように配設する。撮影は旋回駆動手段4を回転駆動しながらX線源2からX線を照射し、被写体1を透過したX線をX線撮像手段3(CCDセンサ)で受け、得られたX線画像をA/D変換手段5によりA/D変換し、フレーム画像のデジタル電気信号に変換する。このA/D変換されたフレーム画像を大容量フレーム画像記憶手段6に記憶させるという手順をとる。
例えば、CCDセンサの画素サイズは縦1ピクセル×横6ピクセルの1ラインセンサとし、CCDセンサの1画素サイズを100μmとして、回転半径300mm上に位置している被写体の撮影部位を360°の撮影角度で1画素ずつシフトしながら段歩的にまたは連続的に撮影すると、前記大容量フレーム画像記憶手段6に記憶されるフレーム画像枚数は以下のようになる。
(a)半径300mmの円周は2πr=1884mmとなる。
ここで、得られるフレーム枚数をnとし、1画素づつシフトさせて撮影を行うと、CCDセンサ1画素の画素サイズが100μmであるため、半径300mm上で得られるフレーム枚数nは、n=1884000μm/100μm=18840枚となる。
今、必要とするのは『フレーム飛び越し法』によって、必要とする断層像の回転中心aからの距離、つまり回転半径rを決定し、決定した回転半径rに位置する断層像から微少間隔の距離±△rで、なおかつ微少間隔で得られる断層像間が一定間隔である±△r上の断層像を取得することである。
ここでは、一例として、必要とする断層像の回転半径rを50.0mmに設定し、CCDセンサの1画素サイズよりも小さい間隔のフレーム移動によって、微少間隔かつ一定間隔の距離での画像構築を行い、半径50.0mm近傍のr±△r上に位置する断層像の構築を行う。
100μmずつ重ね合わせる場合、半径rが3140×100μm/2π=50.0mm上の断層像が得られる。
101μmずつ重ね合わせた場合、半径rが3140×101μm/2π=50.5mm上の断層像が得られる。
102μmずつ重ね合わせた場合、半径rが3140×102μm/2π=51.0mm上の断層像が得られる。
103μmずつ重ね合わせた場合、半径rが3140×103μm/2π=51.5mm上の断層像が得られる。
・
・
110μmずつ重ね合わせた場合、半径rが3140×110μm/2π=55.0mm上の断層像が得られる。
この領域での説明は微少領域なので、シミュレーションによって説明を行う。
図19に示すように、ここで使用するCCDセンサはサイズを横256ピクセル、縦1ピクセルとし、1画素サイズを100μmとする。被写体となる対象物を半径50.0mm上とし、グレイレベル(8ビット)で255の対象物として置き、その他はグレイレベル0とする。被写体のサイズは100μmとする。投影角度は30度(−15.00〜15.00)、回転角は、0.1度ステップとして行う。図19において、A、B、Cは一直線上にあり、回転角度θ=0°に一致させており、CはCCDセンサ画素0番目の中心点である。
※通常グレイレベルは0〜255とし、0を黒、255を白となるように仮定するが、本発明ではシミュレーションを行い易くするために、逆に、グレイレベルとして、0を白、255を黒と仮定する。
図20に示すように、投影角度−15.0°〜+15.0°まで対象物を0.1°ステップで回転させたときのCCDセンサ上に投影されるデータをシミュレーションする。各ステップ毎に得られるCCDセンサ上の投影データをメモリ上に保管する。
(b)のシミュレーションで得られた投影データを『フレーム微少移動法』によって再構成処理を行う。xの距離は次式により算出することができる。
そこで、例えば、回転半径50.0mmの断層像と回転半径50.5mmの断層像の間にはデータが存在しないため、その間は半径50.0mmの断層像データを半径50.5mm未満まで使用して補間を行う。各半径毎に同様な処理を行い隣り合う半径間のデータを使用して補間を行う。このようにして得られた各々の断層像間のデータを使用し、この縦スライスから例えば1ピクセルごとの断層像を水平方向にスライスして横スライス画像を作成して横スライス画像データを得、かくして得られた横スライスデータを市販のボリュームレンダリングソフトの使用によって、立体像を形成することができる。
2 X線源
3 X線撮像手段
4 旋回駆動手段
5 A/D変換手段
6 大容量フレーム画像記憶手段
7 画像処理手段
8 大容量処理画像記憶手段
9 全画像表示記憶手段
10 出力手段
Claims (5)
- X線を被写体に照射するX線源と、該被写体を通過したX線を検出するX線撮像手段と、被写体を中心に位置させて前記X線源と前記X線撮像手段とを一定距離互に対向して固定し、前記被写体の周りを旋回させる旋回駆動手段と、前記X線撮像手段で得られた画像情報をフレーム画像として記憶する大容量フレーム画像記憶手段と、該大容量フレーム画像記憶手段に記憶されたフレーム画像を必要に応じ抽出し、デジタル処理によってパノラマ画像を形成する画像処理手段と、該画像処理された画像を記憶する大容量処理画像記憶手段と、該大容量処理画像記憶手段の処理された各断層像を表示し記憶する全画像表示記憶手段と、該全画像表示記憶手段の全画像を出力する出力手段とを備え、多数の断層像を構築するに際し、前記X線源およびX線撮像手段による1回の撮影により、回転半径上の全円周のすべての被写体情報を有する複数n枚のフレーム画像を大容量フレーム画像記憶手段に記憶しておき、該大容量フレーム画像記憶手段に記憶されている複数n枚のフレーム画像から所望のフレーム画像を取り出し、該取り出されたフレーム画像を重ね合わせて所望の回転半径上の断層像を生成して前記大容量処理画像記憶手段に記憶し、該大容量処理画像記憶手段上でX線センサの1画素(1ピクセル)よりも小さい範囲のフレーム画像の微少ずらしによって、これらフレーム画像を重ね合わせ、これによって、構築された断層面の回転半径から微少間隔毎の回転半径の断層像を各々構築するに当たり、前記大容量フレーム画像記憶手段に記憶されている複数n枚のフレーム画像の平面上のデータを曲面上での円弧データに変換し、該変換された円弧データにフレーム飛越し法およびフレーム微少移動法による断層像構築処理を施して画像を鮮明化することを特徴とする多断層像構築方法。
- 請求項1に記載の多断層像構築方法により得られた各半径の断層像から、横スライス画像を作成して、市販のボリュームレンダリングソフトを用い、立体パノラマ画像を形成して、全診断領域の立体像を得るようにしたことを特徴とする立体像構築方法。
- X線を被写体に照射するX線源と、該被写体を通過したX線を検出するX線撮像手段と、被写体を中心に位置させて前記X線源と前記X線撮像手段とを一定距離に相互に対向して固定し前記被写体の周りを旋回させる旋回駆動手段と、前記X線撮像手段で得られた画像情報をフレーム画像として記憶する大容量フレーム画像記憶手段と、該大容量フレーム画像記憶手段からフレーム画像を抽出しパノラマ画像をデジタル処理によって形成する画像処理手段と、該画像処理された画像を記憶する大容量処理画像記憶手段と、該大容量処理画像記憶手段の処理された各断層像を表示し記憶する全画像表示記憶手段と、該全画像表示記憶手段の全画像を出力する出力手段とを設け、さらに、前記X線源およびX線撮像手段による1回の撮影により回転半径上のすべての被写体情報を有する複数n枚のフレーム画像を大容量フレーム画像記憶手段に記憶する手段と、該大容量フレーム画像記憶手段に記憶されている複数n枚のフレーム画像から取り出したあるフレーム画像を重ね合わせてある回転半径上の断層像を前記画像処理手段により生成して大容量処理画像記憶手段に記憶する手段と、該大容量処理画像記憶手段から取出したフレーム画像を大容量処理画像記憶手段上でCCDセンサの1画素(1ピクセル)よりも小さい範囲のフレーム画像の微少ずらし処理によって、重ね合わせることにより構築した該断層面の回転半径から微少間隔毎の回転半径上の断層像を各々構築する手段とを備えるデジタル3次元X線撮影装置において、前記大容量フレーム画像記憶手段に記憶されている複数n枚のフレーム画像の平面上のデータを曲面上での円弧データに変換する手段と、該変換された円弧データにフレーム飛越し法およびフレーム微少移動法による断層像構築処理を施す手段とを設け、生成画像を鮮明化することを特徴とするデジタル3次元X線撮影装置。
- 前記X線センサは、CCDセンサ、TFTセンサ、MOSセンサ、XII(Xray Image intensifier)センサ、FPD(Flat Panel Detector)センサ、CdTeセンサ等から選択するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の多断層像構築方法。
- 前記X線センサは、CCDセンサ、TFTセンサ、MOSセンサ、XII(Xray Image intensifier)センサ、FPD(Flat Panel Detector)センサ、CdTeセンサ等から選択するようにしたことを特徴とする請求項3に記載のデジタル3次元X線撮影装置。
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