JP5396657B2 - 複合ｘ線撮影方法および撮影装置 - Google Patents
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Description
本発明はコーンビームCTの視野内ではコーンビームCT法による像再構成を行うと共にコーンビームCTの視野外では多断層像構築方法による像再構成を行うようにしたコーンビームCT法および多断層像構築方法の組み合わせによる複合Ｘ線撮影方法および装置に関するものである。
コーンビームCT法によるＸ線撮影画像と多断層像構築方法によるＸ線撮影画像とを比較すると、コーンビームCT法によるＸ線撮影画像のほうは距離分解能が良く、ボクセルの３軸方向の距離分解能を等しくすることができる利点があるが、FOV（Field of view(視野)）がビーム内に限定されることから視野が左程広くならない、という欠点がある。
一方、パノラマ撮影法によるＸ線撮影画像のほうはFOV（Field of view(視野)）が広い等の利点があるが、ビーム方向の距離分解能が左程良好ではない、という欠点がある。
一方、パノラマ撮影法によるＸ線撮影画像のほうはFOV（Field of view(視野)）が広い等の利点があるが、ビーム方向の距離分解能が左程良好ではない、という欠点がある。
本発明の目的は、コーンビームCT法によるＸ線撮影と多断層像構築方法によるＸ線撮影の双方のＸ線撮影法を組合せて複合化し、双方の利点を生かし、良好な距離精度および広視野を有する画像のＸ線撮影を得るようにした複合Ｘ線撮影方法および装置を提供せんとするものである。
本発明複合Ｘ線撮影方法は、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線源および前記Ｘ線撮像手段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フレーム画像記憶手段と、該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処理画像記憶手段と、該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、更に、前記フレーム画像記憶手段からフレーム画像を抽出しCT画像をデジタル処理によって形成するCT用画像処理手段と、該画像処理された画像を記憶するCT用処理画像記憶手段と、該CT用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CT用画像表示記憶手段と、該CT用画像表示記憶手段の画像を出力する出力手段とを備え、コーンビームCTの視野内ではコーンビームCT法による像再構成を行い、コーンビームCTの視野外では多断層像構築方法による像再構成を行い、他に処理画像記憶手段および前記CT用処理画像記憶手段にそれぞれ記憶されている各断層像を合成して複合画像を形成する画像合成手段と、該画像合成手段により合成された複合画像を記憶する合成画像記憶手段と、該合成画像記憶手段の複合画像を出力する出力手段とを備え、１回の撮影で得られたフレーム画像から、CT像再構成によるCT画像、多断層像構築方法によるによる多断層像のパノラマ画像およびこれら両画像の複合画像の何れか所望の画像を選択して画像表示し得るようにする。
本発明複合Ｘ線撮影装置は、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線源および前記Ｘ線撮像手段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フレーム画像記憶手段と、該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処理画像記憶手段と、該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、更に、前記フレーム画像記憶手段からフレーム画像を抽出しデジタル処理によってCT画像を形成するCT用画像処理手段と、該画像処理された断層画像を記憶するCT用処理画像記憶手段と、該CT用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CT用画像表示記憶手段と、該CT用画像表示記憶手段の画像を出力する出力手段とを備え、コーンビームCTの視野内ではコーンビームCT法による像再構成を行い、コーンビームCTの視野外では多断層像構築方法による像再構成を行う手段を更に備え、他に前記処理画像記憶手段および前記CT用処理画像記憶手段にそれぞれ記憶されている各断層像を合成して複合画像を形成する画像合成手段と、該画像合成手段により合成された複合画像を記憶する合成画像記憶手段と、該合成画像記憶手段の複合画像を出力する出力手段とを備えると共に、１回の撮影で得られたフレーム画像から、CT像再構成法によるCT画像、多断層像構築方法による多断層像のパノラマ画像およびこれら両画像の複合画像の何れか所望の画像を選択して画像表示する手段を更に備えるようにする。
更に本発明複合Ｘ線撮影方法では、CT像再構成法によるCT画像にアーチファクトによる画像障害が発生する場合には、１回の撮影で得られたフレーム画像のうち、アーチファクトの影響を受けている領域のフレーム画像部分のみをソフト上で抽出し、該抽出されたフレーム画像に対して多断層像構築を行うことによって、多断層像を得、アーチファクトの影響がでている範囲の画像をパノラマ画像として得るようにする。
更に本発明複合Ｘ線撮影装置では、CT像再構成法によるCT画像にアーチファクトによる画像障害が発生する場合には、１回の撮影で得られたフレーム画像のうち、アーチファクトの影響を受けている領域のフレーム画像部分のみをソフト上で抽出し、該抽出されたフレーム画像に対して多断層像構築を行うことによって、多断層像を得る手段とを備え、アーチファクトの影響がでている範囲の画像をパノラマ画像として得るようにする。
本発明によれば、CT撮影画像とパノラマ撮影画像との接合は、Ｘ線源とＸ線撮像手段との撮像系を一軸回転することによって撮像しているため、CT撮影画像とパノラマ撮影画像との中心が一致しており、従って両画像の重ね合わせが容易であり、簡単に行うことができる。
また、本発明によれば、コーンビームCT法によるＸ線撮影と多断層像構築方法によるＸ線撮影の双方のＸ線撮影法を組合せて複合化し、双方の利点を生かし、良好な距離精度および広視野を達成することができる。
図1に示すように、被写体（歯および顎骨）1を中心とし、Ｘ線源2およびＸ線受像器（FPD等）３を対向配置し回転アーム（図示せず）により固定して撮像系を構成し、先ず最初、被写体１を中心として撮像系の回転アームを一軸回転により３６０度または１８０度強回転し、その間にＸ線を照射し、被写体１の各角度からのプロジェクション情報（CT画像データおよびパノラマ画像データ（図３a参照））をＸ線受像器３で取得し、プロジェクションデータ（フレーム画像）を大容量フレーム画像記憶手段６に保管する。
斯様にして取得したデータを、コーンビームＣＴであればコーンビームＣＴ再構成法に従って、ボリュームデータに変換し、多断層像構築方法であればその理論に従って多断層像のパノラマデータへ変換する。
本発明によれば、同一の撮影装置を用いて同一の撮影（一回の撮影）で得られるプロジェクションデータ（投影像データ）を基にコーンビームＣＴ法のボリュームデータと、多断層像構築方法によるフレーム画像データの両方を作成することができる。
本発明によれば、同一の撮影装置を用いて同一の撮影（一回の撮影）で得られるプロジェクションデータ（投影像データ）を基にコーンビームＣＴ法のボリュームデータと、多断層像構築方法によるフレーム画像データの両方を作成することができる。
本発明では 図３a、３ｂ、３ｃおよび３ｄに示すように、斯様にして、取得したコーンビームＣＴボリュームデータと、多断層像構築方法によるフレーム画像データとを用いて、コーンビームCT のFOV 内は、コーンビームCTによる像の再構成（その像再構成範囲をＰで示す（図３ｃ参照））を行うと共にコーンビームCT のFOV 外は、多断層像構築方法によるフレーム画像の再構成（その像再構成範囲をＲで示す（図３ｄ参照））を行い、両者を合成して複合画像（図３b参照）を構成する。
本発明によれば、上記コーンビームＣＴ法のボリュームデータおよび多断層像構築方法によるフレーム画像データはそれぞれ単独でCT画像（図３c参照）および多断層像のパノラマ画像（図３d参照）として作成し、表示することもできる。
以下に本発明の実施例を説明する。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とをアーム４aを介して一定距離に相互に対向して固着配置し、前記被写体１の周りを旋回駆動手段4のアーム４a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の軸を回転軸とし、該回転軸を回転中心aとしてアーム４a を1回転、即ち３６０度または１８０度強回転させる。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。
次に、前記Ｘ線撮像手段3としてFPD(Flat Panel Detector)を使用し、そのCCDセンサは被写体１を透過したＸ線像をA/D変換手段５によって一定の面積を持つフレーム画像としてのデジタル電気信号に変換するものである。また、前記Ｘ線撮像手段3で得られ、A/D変換手段５によって一定の面積を持つフレーム画像としてのデジタル電気信号に変換さ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６を設ける。
多断層のパノラマ画像を構成する場合には、前記大容量フレーム画像記憶手段６は、第１スイッチ手段１１を介してフレーム画像の抽出やパノラマ画像をデジタル処理によって任意の断層面の形成を行うパノラマ用画像処理手段７に接続し、その後段に、画像処理を行った画像を記憶する大容量処理画像記憶手段８と、該大容量処理画像記憶手段８に記憶された各断層像を表示する全画像表示記憶手段９とを設け、更に、該全画像表示記憶手段９のパノラマ画像を出力する第１出力手段１０（例えば、CRTディスプレイ、液晶パネルのような画像表示装置や画像をプリントアウトするプリンタ等）を設ける。
CT画像を構成する場合には、更に、図２に示すように、前記大容量フレーム画像記憶手段６は、第２スイッチ手段１２を介してCT用画像処理手段１７に接続し、大容量フレーム画像記憶手段６のフレーム画像を抽出し、CT画像のデジタル処理を行うことによって任意の断層面を形成し、このCT用画像処理手段１７の後段に、該画像処理を行った画像を記憶するCT用画像記憶手段１８と、該CT用画像記憶手段１８に記憶された各断層像を表示するCT用画像表示記憶手段１９と、該CT用画像表示記憶手段１９の表示画像を出力する第２出力手段２０とを設ける。
これらCT用画像形成要素１７，１８，１９、２０は前記パノラマ用画像形成用要素７，８，９，１０と並列に配置する。
これらCT用画像形成要素１７，１８，１９、２０は前記パノラマ用画像形成用要素７，８，９，１０と並列に配置する。
更に、本発明において、CT画像と多断層像のパノラマ画像とを合成し複合画像を構成する場合には、第３スイッチ手段１３を介して制御される画像合成手段２１を前記大容量処理画像記憶手段８および前記CT用画像記憶手段１８にそれぞれ接続して、前記大容量処理画像記憶手段８の記憶画像および前記CT用画像記憶手段１８の記憶画像をそれぞれ取出し合成して複合画像を形成し、該画像合成手段２１の後段に、該画像合成手段２１により合成された複合画像を記憶する合成画像記憶手段２２と、該合成画像記憶手段２２の出力を所望の目的で複合画像として取出す第３出力手段２３と設ける。
このCT画像と多断層像のパノラマ画像との複合化に当たっては、一軸回転のため、回転中心が同一であり、回転軸の位置がわかっているので、相対的な位置から位置合わせを行うことができ、複合画像を容易に作成表示することができる。
上述した例では、コーンビームCTによる像の再構成範囲Ｐ内の被写体の歯列の撮影部位に、金属補綴材或はインプラント等の金属修復物を含む被写体部位が含まれない場合の例について説明した。
しかし、被写体の歯列の撮影部位に、金属補綴材或はインプラント等の金属製のフィクスチャーを含む場合には、即ち、図４に示すように、被写体部位ＡおよびＢがインプラントの場合には、これら被写体部位ＡおよびＢ間に位置する被写体部位ＣのＸ線撮影像が得られなくなる場合がある。その理由は、被写体部位ＡおよびＢに存在する金属のため、アーチファクトが生じるからである。
しかし、被写体の歯列の撮影部位に、金属補綴材或はインプラント等の金属製のフィクスチャーを含む場合には、即ち、図４に示すように、被写体部位ＡおよびＢがインプラントの場合には、これら被写体部位ＡおよびＢ間に位置する被写体部位ＣのＸ線撮影像が得られなくなる場合がある。その理由は、被写体部位ＡおよびＢに存在する金属のため、アーチファクトが生じるからである。
以下に、１回の撮影によって得られたフレーム画像から必要な部分のフレーム画像、即ち、アーチファクトの発生原因となる被写体部位Ａおよび被写体部位Ｂ間に存在し、アーチファクトの影響を受ける被写体部位Ｃのフレーム画像を取出して多断層像構築処理を行う他の例について説明する。
アーチファクトの影響がでている範囲の画像をパノラマ画像として得るためには、１回の撮影で得られたフレーム画像のうち、アーチファクトの影響を受けている領域のフレーム画像部分のみをソフト上で抽出し、抽出されたフレーム画像に対して多断層像構築処理を施すことによって、多断層像、即ちパノラマ画像を得ることができる。
図４に示すように、アーチファクトの発生原因となる被写体部位Ａおよび被写体部位Ｂ間にアーチファクトの影響を受ける被写体部位Ｃが存在する被写体１に対してＸ線源２からＸ線を照射し、該被写体１を透過したのち、Ｘ線受像器（FPD等）３に照射させて、Ｘ線受像器（FPD等）３にＣＴ画像データを発生させ、フレーム画像を形成する。
このＣＴ画像データにより形成されたフレーム画像には、アーチファクトを起こした部分を含む領域のフレーム画像部分とアーチファクトの影響を受けない領域を含むフレーム画像部分とが含まれている。
従って、図５および図６に示すように、Ｘ線透過によるフレーム画像（図６a）のうち、アーチファクトの影響を受けない領域を含むフレーム画像部分（図６b）は多断層像構築不使用データとして使用せず、アーチファクトの影響を受ける部分を含む領域、即ちアーチファクトを起こした部分を含む領域のフレーム画像部分（図６ｃ）のみを多断層像構築データとして取出し、このフレーム画像部分に対して多断層像構築処理を施し、パノラマ画像を構築する。
本例によれば、前例のように、スリットをせばめて撮影する必要はなく、１回の撮影で得られたフレーム画像のうち必要な部分を抜出し、その抜出したフレーム画像に対して重ね合わせ処理を施すだけである。
実際の多断層像構築方法によるパノラマＸ線撮影画像は、本願発明の出願人が先に出願した特許公開２００６−１８０９４４号に記載された方法および装置を用いて形成する。従って、ここではその詳細な説明は省略する。
また、本発明では、１軸回転（回転中心固定）の例を実施例として説明したが、この応用例として、ＣＴ撮影が１軸回転、多断層像構築方法によるパノラマ撮影を多軸回転させることによって、アーチファクトの影響を受けない画像を得ることも可能である。
上述した例では、本発明複合Ｘ線撮影方法および装置を医療用、特に歯科用のＸ線撮影に使用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、非破壊検査等にも使用し得ることはもちろんである。
１ 被写体
２ Ｘ線源
３ Ｘ線撮像手段
４ 旋回駆動手段
４a アーム
５ A/D変換手段
６ 大容量フレーム画像記憶手段
７ パノラマ用画像処理手段７
８ 処理画像記憶手段
９ 全画像表示記憶手段
１０ 第１出力手段
１１ 第１スイッチ手段
１２ 第２スイッチ手段
１３ 第３スイッチ手段
１７ CT用画像処理手段
１８ CT用画像記憶手段
１９ CT用画像表示記憶手段
２０ 第２出力手段
２１ 画像合成手段
２２ 合成画像記憶手段
２３ 第３出力手段
２ Ｘ線源
３ Ｘ線撮像手段
４ 旋回駆動手段
４a アーム
５ A/D変換手段
６ 大容量フレーム画像記憶手段
７ パノラマ用画像処理手段７
８ 処理画像記憶手段
９ 全画像表示記憶手段
１０ 第１出力手段
１１ 第１スイッチ手段
１２ 第２スイッチ手段
１３ 第３スイッチ手段
１７ CT用画像処理手段
１８ CT用画像記憶手段
１９ CT用画像表示記憶手段
２０ 第２出力手段
２１ 画像合成手段
２２ 合成画像記憶手段
２３ 第３出力手段
Claims (4)
- 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線源および前記Ｘ線撮像手段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フレーム画像記憶手段と、該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処理画像記憶手段と、該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、更に、前記フレーム画像記憶手段からフレーム画像を抽出しＣＴ画像をデジタル処理によって形成するＣＴ用画像処理手段と、該画像処理された画像を記憶するＣＴ用処理画像記憶手段と、該ＣＴ用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ＣＴ用画像表示記憶手段と、該ＣＴ用画像表示記憶手段の画像を出力する出力手段とを備え、コーンビームＣＴの視野内ではコーンビームＣＴ法による像再構成を行い、コーンビームＣＴの視野外では多断層像構築方法による像再構成を行い、他に、前記処理画像記憶手段および前記ＣＴ用処理画像記憶手段にそれぞれ記憶されている各断層像を合成して複合画像を形成する画像合成手段と、該画像合成手段により合成された複合画像を記憶する合成画像記憶手段と、該合成画像記憶手段の複合画像を出力する出力手段とを備え、１回の撮影で得られたフレーム画像から、ＣＴ像再構成によるＣＴ画像、多断層像構築方法による多断層像のパノラマ画像およびこれら両画像の複合画像の何れか所望の画像を選択して画像表示するようにしたことを特徴とする複合Ｘ線撮影方法。
- 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線源および前記Ｘ線撮像手段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フレーム画像記憶手段と、該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処理画像記憶手段と、該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、更に、前記フレーム画像記憶手段からフレーム画像を抽出しデジタル処理によってＣＴ画像を形成するＣＴ用画像処理手段と、該画像処理された断層画像を記憶するＣＴ用処理画像記憶手段と、該ＣＴ用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ＣＴ用画像表示記憶手段と、該ＣＴ用画像表示記憶手段の画像を出力する出力手段とを備え、コーンビームＣＴの視野内ではコーンビームＣＴ法による像再構成を行い、コーンビームＣＴの視野外では多断層像構築方法による像再構成を行う手段を更に備え、他に、前記処理画像記憶手段および前記ＣＴ用処理画像記憶手段にそれぞれ記憶されている各断層像を合成して複合画像を形成する画像合成手段と、該画像合成手段により合成された複合画像を記憶する合成画像記憶手段と、該合成画像記憶手段の複合画像を出力する出力手段とを備えると共に、１回の撮影で得られたフレーム画像から、ＣＴ像再構成法によるＣＴ画像、多断層像構築方法によるパノラマ画像およびこれら両画像の複合画像の何れか所望の画像を選択して表示する手段を更に備えるようにしたことを特徴とする複合Ｘ線撮影装置。
- 請求項１において、ＣＴ像再構成法によるCT画像にアーチファクトによる画像障害が発生する場合には、１回の撮影で得られたフレーム画像のうち、アーチファクトの影響を受けている領域のフレーム画像部分のみをソフト上で抽出し、該抽出されたフレーム画像に対して多断層像構築を行うことによって、多断層像を得、アーチファクトの影響がでている範囲の画像をパノラマ画像として得るようにしたことを特徴とする複合Ｘ線撮影方法。
- 請求項２において、ＣＴ像再構成法によるＣＴ画像にアーチファクトによる画像障害が発生する場合には、１回の撮影で得られたフレーム画像のうち、アーチファクトの影響を受けている領域のフレーム画像部分のみをソフト上で抽出し、該抽出されたフレーム画像に対して多断層像構築を行うことによって、多断層像を得る手段とを備え、アーチファクトの影響がでている範囲の画像をパノラマ画像として得るようにしたことを特徴とする複合Ｘ線撮影装置。
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