JP4742806B2 - Ｘ線撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は複数のＸ線検出器を用いたＸ線センサを用いたＸ線撮影装置に関するものである。

近年、工業用、医科および歯科用用途としてＸ線を用いた検査装置、診断装置がデジタル化してきている。そのためのＣＣＤあるいはＣＭＯＳといった飛躍的に技術進歩を遂げる可視光センサがＸ線センサとして組み込まれ、デジタル化技術が目覚しく発展してきている。

たとえば歯科用途では口腔内用だけでなく、図４で示すように被写体の周りを照射装置と検出器が一体となって旋回アーム１０３を形成し、旋回しながら撮影するパノラマ撮影にもデジタル化が進んできている（特許文献１参照）。図４においてＸ線検出器１０６は従来のフィルムに置き換わるもので、例えば図６に示すように複数のＣＣＤなどのデバイス１０６ａ〜１０６ｄをつなげて用いている。このように複数のセンサを用いるのは技術的に大面積のデバイスの作成は難しく、ある程度大きい面積のデバイスを複数つないで用いた方がコスト的に有利となるからである。

なお、パノラマ撮影で用いるセンサは複数のセンサを縦方向につなげその長さは人の顔の縦方向に収まる程度の長さとしている。また横方向は５ｍｍ〜７ｍｍであるが、図４で示すアームを旋回しながら画素データを送りながら全周分のデータを採り、例えば図３で示すようなパノラマＸ線画像を得る。

この時、アーム旋回速度は被撮影対象の特徴により図５に示すように刻々と変化するように設定されている。

図５は特許文献２の図３に示す図であるが簡単に説明すると、図５（ａ）には、旋回アームに関係する角度θの関数ｆ（θ）の一例を示す。Ｘ線撮影フィルムを用いるパノラマ断層撮影の場合のフィルム送り速度をｖとし、ｋを定数とすると、次の式のような関係式が得られる。

Ｖ＝ｆ（θ）×ω×１／ｋ
図５（ｂ）には、旋回アームの角速度ωの変化の一例を示す。スタート時と停止時に、緩やかに速度を変化させる処理が行われている。図５（ｃ）には、ｆ（θ）とωとの積としてのＴＤＩクロックの周波数Ｆｔｄｉの変化を示す。

これはパノラマ装置の場合、被写体が人間のみであるのでその特徴にあわせて、Ｘ線の撮影時間、すなわち旋回アームの移動速度を固定パターンで変化させている。そしてその動きにあわせてデバイスの素子にたまった電荷を横方向へ送る送り速度も変えることにより、フィルム撮影の時と同等の画像データが採れるようにしている。これは遅延積分法（ＴＤＩ（TimeDelay Integration））という公知の方式であり、例えば特許文献２等に詳細な説明が示されているのでここでは説明を省略する。

このようにして、縦長の幅の小さいセンサでありながら、ＴＤＩ法を用いて素子内の電荷を旋回アームの速度にあわせて送ることでパノラマ画像など横方向にいくらでも長いＸ線画像を撮ることができる。

ところで、前述したように、横方向にはいくらでも長くＸ線画像が取れるが、縦方向の長さはデバイスの大きさで決まる。そして、人の顔など縦方向に相当の距離を持つＸ線画像をＸ線検出器を用いて取得するには、複数のデバイスをつなげて用いる必要がある。しかし単純に複数のデバイスを縦方向につなげてＸ線撮影すると、取得する各画素データを元にＸ線画像を表示すると図３に示すようにつなぎ目部分にデータ欠落部分１１７が現われる。ここで、図３に示すＸ線画像は歯科用で用いるパノラマＸ線画像であり、図３で示す２つの長細いデバイス２ａと２ｂを２つつなげて形成したＸ線センサを前述したＴＤＩ法により、図４で示す被写体の周囲をＸ線照射部１０５とＸ線検出部１０６を対向させてなる旋回アーム１０３を旋回してデータを取得して画像を作成・表示したものである。

しかし、データ欠落部分をそのままにするとその部分の連続性がなくなり明らかに不自然な画像となる。そのため、データ欠落部分のデータを埋めることが必要となる。そこで通常採られる方法は、つなぎ目部分に最も近い行の画素データを用い、欠落したデータを補間する。具体的には図７で示す２つのセンサ１０２ａ、１０２ｂのつなぎ目部分において、つなぎ目に最も近いＭ列、Ｎ列の画素列を用いて形成される画像データをＭＡ、ＮＡとするとその２つのデータを用いて、補間対象のデータは（ＭＡ＋ＮＡ）／２としてデータ補間する。これは物理ギャップがセンサ１行分に相当する場合であって、２行分に相当する場合は、（２×ＭＡ＋ＮＡ）／３、（ＭＡ＋２×ＮＡ）／３、と２点のデータを補間する。すなわち傾斜配分で欠落データを補間する。これにより、つなぎ目の欠落がなく、つなぎ目部を違和感なく画像再生でき、検査者に都合が良い。
特開２０００−１７５９０６号公報（図３） 特開平０８−２１５１９１号公報（段落番号０００２ ０００３ 図４）

しかしながら、前述したつなぎ目に最も近い画素、すなわちデバイスの最も端部に位置する画素は、ノイズ成分となるいわゆる暗電流の部分が他の画素部分より大きいなど、他の画素と性質が異なることが多い。これは他の画素は周囲すべてが同じ画素に囲まれていて、他の画素から受ける暗電流の影響などがほぼ同様の特性を有するのに対し、端部の画素は片側の隣接面に画素がないので、暗電流の影響などが他と異なっているためと考えられる。

また、複数のデバイスを用いて１つの画像データを生成するには、各デバイス画像処理工程ではデバイスの感度特性のばらつきを補正するため予め各デバイスの感度特性を取得し、通常撮影時にはデータ取得した元データから感度特性データによる補正を行う。このときデバイス端部の画素はこの特性が他の画素とは異なる特性を示し、単純な感度補正処理では他の画素と色目が異なることがある。そして、この特殊な特性を有するつなぎ目に最も近い画素のデータを用いて補間対象を補間することで、結果的につなぎ目部の色目が他と異なり、つなぎ目部が滑らかにならないことがあるという課題を有していた。

本発明は、このデバイス端部の画素データを用いずさらに内側のデータを用い、デバイス端部の行を補間対象に含めて、補間対象データの補間を行うことで、つなぎ目を滑らかにするＸ線撮影装置を提供することを目的とする。

本発明のＸ線撮影装置は、上記課題を解決するために、複数の素子からなる素子集合体を有し入射するＸ線の強度に応じて各素子がＸ線強度信号を出力するＸ線センサと、Ｘ線センサから出力する電気信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部で変換されたデジタルデータを前記Ｘ線センサがＸ線を受けた各素子の位置の情報に置き換えＸ線画像データを作成する画像処理部とを備え、センサは複数の素子集合体を隣接してなり、画像処理部はセンサの素子集合体の隣接境界に最も近い素子から数えて少なくとも２番目以上の素子から出力するＸ線強度信号を用いて隣接境界側の素子データ及び隣接境界間データを補間するようにしたものである。

また本発明は、隣接境界間データの補間はすることを２番目以上の素子から出力するＸ線強度信号を用いて傾斜配分して補間するようにしたものである。

また本発明のＸ線撮影装置は、特に歯科用パノラマ撮影用に用いるものである。

以上のように、本発明は、センサつなぎ目部（隣接境界）に最も近い画素データを用いず、さらに内側の画素データを用いて、デバイス端部の行を補間対象に含めて、補間対象データを補間することによりセンサつなぎ目部の筋が視認できない程滑らかなＸ線画像を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１から図３を用いて説明する。

（実施の形態１）
基本的な動作はすでに従来技術で述べた歯科用パノラマＸ線撮影装置と同じであり、被写体９を透過したＸ線８がＸ線センサ２に当たる。そしてＸ線センサ２は２つの素子集合体２ａ、２ｂを縦長方向に隣接してつなげた状態で基板に配置したものであり、図２に示すように各素子集合体２ａ、２ｂに２次元に配列された素子１がそれそれ自身が受けたＸ線強度に相当する信号を出力する。このとき、すでに述べたようにＴＤＩ法という旋回アームの動きに合わせた速度で横方向に各素子に蓄積された電荷を送ることで所望のパンラマ画像を得ることができる。なお、ＣＣＤ素子の原理として横方向に送られた電荷は最終列で累積されそのデータが縦方向に順に出力していくことで、各画素のデータを所定の位置のデータとして再生できる。

さらに図１においてセンサ制御部３のＡ／Ｄ変換部４においてＸ線センサから出力されるアナログ信号を順にＡ／Ｄ変換しメモリ（図示せず）に記憶する。さらにＬＡＮ通信やＵＳＢなどの所定のＩ／Ｆ手段を用いて画像処理部６にデータを送付し、画像処理部６で画像元データを濃度調整、感度補正など色々な画像処理を加え、画像データの配列を手順どおり行い、表示部」７でＸ線画像に再生する。なお、センサ駆動部５はＸ線センサ２の素子集合体２ａ、２ｂを駆動状態にするもので、画像処理部６の上記所定のＩ／Ｆ手段により通信し、作業者の駆動開始の入力により動作する。

なお本実施の形態ではＸ線センサ２はセンサ制御部３と一体となっているが、一体でなくても本発明による効果を妨げるものではない。

そして画像処理部６においては、２つの素子集合体２ａ、および２ｂの画素データを再配列して画像を構成し表示部にＸ線画像を表示する。この時、２つの素子集合体２ａ、および２ｂによる画像データの境界部をつなげる処理をする際、図２で示すように、２つのセンサ２ａと２ｂの間の物理ギャップ（素子の存在しない行）に相当する行とそれを挟むセンサ２ａのセンサ端部行およびセンサ２ｂの端部行の３つの行の画像データを、境界から見てさらに外側の行（図中Ｑ行およびＲ行）により補正する。すなわち、Ｑ行の素子によって出力したデータをＱＡ、Ｒ行の素子によって出力したデータをＲＡとすると、Ｑ行のＲ行側寄りの次の行は（３×ＱＡ+ＱＢ）／４、さらに次の行は（ＱＡ+ＱＢ）／２、さらに次のＲ行の隣の行は（ＱＡ+３×ＱＢ）／４、と演算してデータを補間する。すなわち、出力されるセンサ２ａ、２ｂのセンサ端部の行によって生成されるデータは用いずに画像の再生処理を行う。

なお本実施の形態では２つの素子集合体について記載したが、３個以上の素子集合体を接続してなるＸ線センサの場合であってもよく、すべてのつなぎ目において本実施の形態の処理を行ってもよいし、場合によってはつなぎ目位置によって本処理を有効、無効のうちいずれかに設定できるようにしてもよい。

また本実施の形態では補間処理に用いる行をセンサ端部より１つ内側（境界部から見て外側）（境界端部から数えて２番目）のデータを用いるようにしたがデバイスの特徴、個体差によってさらにセンサ内側のデータを使用して、補間対象行を広げることができるようにしてもよい。また、センサー端部のデータも２つの素子集合体のどちらか一方だけであれば影響度合いの大きさを考慮した場合用いることもできる。

以上のように、本実施の形態によれば、センサ端部のデータを極力用いないようにすることで、通常の特性を有する行のデータのみを用いてデータ補間できるのでセンサ画素ばらつきを補正する感度補正が有効となり、つなぎ目部に不自然さを残すことなくつなぎめが滑らかな画像を得ることができる。

本発明のＸ線装置は複数のセンサをつないで用いる場合に、画像のつなぎ目部を滑らかにすることができ、特に歯科用パノラマＸ線装置に有効であり、その他Ｘ線で大きな被写体を撮影する用途として産業上有用である。

本発明のＸ線撮影装置の実施の形態１における全体構成を示すブロック図 本発明のＸ線撮影装置の実施の形態１におけるＸ線センサおよびつなぎ目処理を示す図 Ｘ線撮影装置における撮影画像の一例として歯科用Ｘ線パノラマ画像を示す図 従来のＸ線撮影装置における全体構成を示す図 ＴＤＩ動作の実施例の動作を示すグラフ 従来のＸ線センサを示す図 従来のＸ線センサおよび従来のつなぎ目処理を示す図

符号の説明

１ 素子
２ Ｘ線センサ
２ａ，２ｂ 素子集合体
４ Ａ／Ｄ変換部
６ 画像処理部

Claims (2)

1. 複数の素子からなる素子集合体を有し入射するＸ線の強度に応じて各素子がＸ線強度信号を出力するＸ線センサと、
   前記Ｘ線センサから出力する電気信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換部と、
   前記Ａ／Ｄ変換部で変換されたデジタルデータを前記Ｘ線センサがＸ線を受けた各素子の位置の情報に置き換えＸ線画像データを作成する画像処理部とを備え、
   前記Ｘ線センサは複数の素子集合体を隣接してなり、
   前記画像処理部は、隣接する前記素子集合体の隣接境界において、それぞれの前記素子集合体の隣接境界に最も近い素子から数えて２番目以上内側の素子から出力するＸ線強度信号を用いてそれぞれの前記素子集合体の隣接境界に最も近い素子及び前記隣接境界における素子集合体間のデータを補間し、
   前記補間は、前記複数の素子集合体間において前記補間に用いる素子集合体に含まれる素子の範囲を選択可能としたことを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 歯科用パノラマ撮影用に用いる請求項１に記載のＸ線撮影装置。