JP5528052B2 - 放射線撮像装置及び同装置に用いるファントム装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線を用いて対象物を撮像する放射線撮像装置及び同装置に用いるファントム装置に係り、とくに、トモシンセス法に基づいて対象物のパノラマ画像などの画像を取得する放射線撮像装置及び同装置で用いるキャリブレーション用のファントム装置に関する。

近年、トモシンセシス法（tomosynthesis）に依る被検体の断層撮影法が盛んに行われるようになっている。このトモシンセシス法の原理はかなり古くから知られているが（例えば特許文献１を参照）、近年では、そのトモシンセシス法に依る画像再構成の簡便さを享受しようとする断層撮影法も提案されている（例えば特許文献２及び特許文献３を参照）。また、歯科用及びマンモグラフィでその例が多数見られるようになっている（例えば特許文献４、特許文献５、特許文献６を参照）。

従来、このトモシンセシス法を好んで適用した医用撮像装置の１つの歯科用のパノラマ撮像装置がある。このパノラマ撮像装置は、検出器の動きの制約上、撮像空間に機械的に設定される軌道に従った断層面（基準断層面と呼ぶ）を有し、この基準断層面に焦点が合うようになっている。このため、歯列が基準断層面に沿って位置したときにのみ、再構成される画像はぼけることはない。しかし、歯列が基準断層面からずれている場合、画像はぼける。したがって、不鮮明な部分を精度良く見たい場合は、ボケた部分が鮮明に見えるように被検体の位置決めをやり直してデータの再収集を行うか、ボケた部分の口内撮影を施して、より鮮明な画像を得ていた。

その一方で、近年、特許文献７のように、画像を高速（例えば３００FPS）に収集できる検出器を使用して、その検出データをすべてコンピュータに取り込み、トモシンセシス法を用いて、断層面をソフト的に自在に変えることができるＸ線パノラマ撮像装置が開発されている。この装置の場合、予め、検出器の検出面（Ｘ線の入射面）に平行な複数の断層面の距離の情報（ゲイン）を、ファントムを用いて求めるか、理論計算で求める。撮像時には、Ｘ線管及び検出器の対を被検体の顎部の周囲に回転させながらデータ収集を行う。このときの回転中心の位置は、歯列に対して接近したり離れたりする。収集されたデータは、上述の距離の情報を用いたトモシンセシス法をソフトウエア処理することで、ボケの少ない画像が作成される。

特開昭５７−２０３４３０ 特開平６−８８７９０ 特開平１０−２９５６８０ 特開平４−１４４５４８ 特開２００８−１１０９８ 米国特許公開 ＵＳ２００６／０２０３９５９ Ａ１ 特開２００７−１３６１６３

上述した特許文献７に記載のパノラマ撮像装置の場合、トモシンセシス法の対象となる複数の断層面が検出器の検出面に平行である仮定し、パノラマ画像を作成している。このため、別の断層面のパノラマ画像を作成するなど、断層面を変更したときに、画像の拡大率が変わるため、この変化に因る歪が画像の縦方向（歯列の上下方向）に生じる。画像がデジタル化されてからは、少なくとも基準断層面に歯列が正確に位置決めされた時に、前歯の中心だけは縦横の両方向に共に歪のない画像は作ることは可能ではある。しかし、この位置決めの条件から外れた場合、必ず画像に歪が発生する。また、歯列が基準断層面に沿って位置していない場合、再構成されたパノラマ画像には横方向のボケも生じる。したがって、焦点の合ったボケの少ない画像が作成されたとしても、画像の縦方向に歪が生じているため、画像上で２点の距離が正しく描出されていない。むろん、その２点間の距離も正確に計測できない。

この歪は、データ収集時において、縦方向の拡大率がＸ線管・検出器の対の歯列に対する回転角度に応じて変わることに起因する。勿論、断層面を変えたときにもこの歪は生じる。したがって、特許文献７に記載のパノラマ撮像装置の場合、作成されたパノラマ画像は定量的な計測には不向きであり、またサブトラクションなど時系列の変化を見ることも難しく、その臨床的な用途は限られている。このような理由が、従来のパノラマ撮像装置を真の口内撮影の代替手段としては使えず、歯科用ＣＴには及ばない、一つの理由である。

ところで、パノラマ撮像装置は、各メーカ間で違いがあるのは勿論のこと、同じメーカの製造であっても、その装置毎に機械的な動作にバラツキを有している。特に、Ｘ線管と検出器の対を回転させる機構では、そのようなバラツキの影響は誤差として、再構成されるパノラマ画像に影響する。このため、Ｘ線管と検出器との間の位置関係、Ｘ線管及び検出器の対の回転中心の移動状況、その移動の速度、更には、Ｘ線の投影方向などのファクタが設計通りかどうかなどについて、装置毎にチェックし、そのバラツキの情報を持っておくことが必要になる。この情報を得るということは、Ｘ線管と検出器の対を回転させる空間（撮像空間）における位置関係を３次元的に把握することを意味する。この情報は装置毎に把握して、得られた情報をパノラマ再構成に反映させるべきであるが、従来、そのような必要性がないと同時に、そのような仕組みも手法も無いのが現状であった。

本発明は、上述の従来の状況に鑑みてなされたもので、例えばメーカが違うことによりＸ線管及び検出器の回転の軌道に違いがあるような場合でも、Ｘ線管と検出器との間の位置関係、Ｘ線管と基準断層面の位置関係、更にはＸ線投影方向などのパラメータを取得して、それらの撮像空間内の位置関係を装置毎に容易に把握できるようにすることを、その目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明は、その１つの態様として、放射線を放出する放射線源と、前記放射線源と対峙して配置され、かつ、前記放射線が入射したときに当該放射線に対応したデジタル電気量の２次元データをフレーム単位で出力する検出器と、前記放射線源と前記検出器の対、前記検出器、又は、前記対象物の何れかを、当該放射線源、当該検出器、及び当該対象物のうちの残りの要素に対して相対的に移動させる移動手段と、前記移動手段により前記放射線源と前記検出器の対、当該検出器、又は、対象物を移動させている間に、前記検出器から出力される前記データをフレーム単位で収集するデータ収集手段と、前記データ収集手段により収集された前記データと、前記放射線源と前記検出器との間に存在する撮像空間に設定される基準断層面とを用いて、前記対象物の撮像部位の３次元画像を作成する第１の画像作成手段と、を備えたことを特徴とする放射線撮像装置において、前記基準断層面の３次元位置を含む前記撮像空間を規定するパラメータをキャリブレーションするためのファントムと、このファントムを前記撮像空間に配した状態で前記放射線源から放射線を放出させたときに前記データ収集手段が収集したデータに基づいてキャリブレーション用の画像を作成する第２の画像作成手段と、前記ファントムが有する既知の量の情報と前記キャリブレーション用の画像から得られた前記ファントムの投影位置情報とに基づいて前記パラメータをキャリブレーションするキャリブレーション手段と、を備えるたことを特徴とする。さらに、前記キャリブレーション手段によりキャリブレーションされた前記パラメータを用いて前記基準断層面をモデル化するモデル化手段と、を備えることもできる。

また、前述した目的を達成するため、本発明は別の態様として、放射線源を放出する放射線源と前記放射線を電気信号として検出する検出器とを対象物を挟んで相互に対向させ、当該放射線源と当該検出器との対を当該対象物の周りに回転させながら、当該放射線源から放出され、かつ対象物を透過した放射線を検出器により電気信号として検出し、この電気信号に基づいて前記対象物の撮像部位の画像を作成する放射線撮像装置における、前記放射線源と前記検出器との３次元な空間的な位置関係をキャリブレーションするためのファントム装置を提供する。このファントム装置は。前記放射線源と前記検出器の３次元的な位置関係のパラメータを取得するための第１のファントムと、前記放射線源と前記放射線検出器の相対的な移動時の、前記対象物に対する３次元的な位置関係のパラメータを取得するための第２のファントムと、を備えたことを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、例えばメーカが違うことによりＸ線管及び検出器の回転の軌道に違いがあるような場合でも、ファントムを使用して、Ｘ線管と検出器との間の位置関係、Ｘ線管と基準断層面の位置関係、更にはＸ線投影方向などのパラメータを取得できる。したがって、それらの撮像空間内の位置関係を装置毎に容易に把握できる。

添付図面において、
図１は、本発明の１つの実施形態に係る放射線撮像装置としてのＸ線によるパノラマ撮像装置の全体構成の概略を示す斜視図。 図２は、実施形態に係るパノラマ撮像装置が対象とする被検体の歯列、その歯列に設定される３Ｄ基準断層面、及びＸ線管と検出器との対が回転するときの回転中心の軌跡を説明する図。 図３は、パノラマ撮像装置におけるＸ線管、３Ｄ基準断層面、及び検出器のジオメトリを説明する斜視図。 図４は、パノラマ撮像装置の電気的な構成の概略を説明するブロック図。 図５は、パノラマ撮像装置のコントローラ及び画像プロセッサが協同して実行する撮像のための処理の概要を示すフローチャート。 図６は、Ｘ線管、３Ｄ基準断層面、回転中心、及び検出器の位置関係を説明する図。 図７は、フレームデータとパノラマ画像の写像位置との関係を説明するグラフ。 図８は、基準パノラマ画像の一例を模式的に示す図。 図９は、基準パノラマ画像にＲＯＩを設定したときの画像の一例を模式的に示す図。 図１０は、画像プロセッサが実行する歯の実在する位置・形状を同定する処理の概要を説明するフローチャート。 図１１は、Ｘ線管と検出器の対の回転中心の変化に伴う３Ｄパノラマ画像上のＺ軸方向の同一位置からＸ線管への投影角度の違いを説明する図。 図１２は、３Ｄ基準画像の一例を模式的に示す図。 図１３は、３Ｄ基準断層面に付加する複数の平行な断層面を説明する斜視図。 図１４は、Ｘ線管と検出器の対の回転中心の変化に伴う、３Ｄパノラマ画像上のＺ軸方向の同一位置からＸ線管へ投影したときの複数の断層面上の位置の違いを説明する図。 図１５は、同図の（１）、（２）が協働して３Ｄ基準画像上の位置毎に最適焦点の断層面を特定する処理を説明する図。 図１６は、最適焦点位置の特定処理における周波数解析の結果を例示するグラフ。 図１７は、最適焦点位置の特定処理における最適焦点の断層面の位置の一例を示すグラフ。 図１８は、断層面位置に応じて変わる周波数特性パターンを例示するグラフ。 図１９は、歯の実在する位置が３Ｄ基準断層面からずれている状態を説明する図。 図２０は、歯を３Ｄ基準断層面の位置からその実在する位置へシフトさせる状態を拡大率の大小に応じて説明する図。 図２１は、歯を３Ｄ基準断層面の位置からその実在する位置へシフトさせる状態を拡大率の大小に応じて説明する図。 図２２は、歯を３Ｄ基準断層面の位置からその実在する位置へシフトさせる状態を拡大率の大小に応じて説明する図。 図２３は、位置同定処理のために３Ｄ基準画像上の処理点を移動させる処理を説明する斜視図。 図２４は、処理点毎に特定される最適焦点の断層面位置の同定と、その異常な同定を説明する斜視図。 図２５は、最適焦点の断層面位置の同定とスムージングより作成された３Ｄオートフォーカス画像を模式的に示す図。 図２６は、３Ｄオートフォーカス画像を３Ｄ基準断層面に投影する処理の概念を説明する図。 図２７は、３Ｄ基準断層面に投影された画像とそこに設定されたＲＯＩとを模式的に説明する模式図。 ３Ｄオートフォーカス画像を基準パノラマ画像の２次元の面に投影する処理の概念を説明する図。 図２８は、２Ｄ参照画像とそこに設定されたＲＯＩとを模式的に説明する図。 図３０は、トモシンセス法に基づくパノラマ画像の再構成の原理を説明する図。 図３１は、検出器から出力されるフレームデータと投影角度との関係を示すグラフ。 図３２は、第１のファントムの概略を説明する斜視図。 図３３は、第１のファントムを用いたときのＸ線管及び検出器との位置関係を説明する図。 図３４は、第２、第３、及び第４のファントムの概略を説明する平面図。 図３５は、第２、第３、及び第４のファントムの概略を説明する側面図。 図３６は、第２のファントムを用いたときのＸ線管及び検出器との位置関係を説明する図。 図３７は、投影角度のずれを説明する図。 図３８は、投影角度の実際値の演算する手法を説明する図。 図３９は、ファントムを用いたキャリブレーションの概要を説明するフローチャート。 図４０は、３Ｄ基準断層面のモデル化と測定対象である実体物の位置関係を例示する図。 図４１は、ファントムの変形例を説明する斜視図。 図４２は、図４１に示すファントムを用いたときのＸ線管及び検出器との位置関係を説明する図。 図４３は、ファントムの別の変形例を説明する図。 図４４は、図４３に示すファントムの概略を示す側面図。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

図１〜４０を参照して、本発明に係る３次元位置同定装置、放射線撮像装置、及び放射線を用いた撮像方法の１つの実施形態を説明する。これらの装置及び方法は、本実施形態では、Ｘ線を用いた歯科用のパノラマ撮像装置として実施されているので、以下、このパノラマ撮像装置を詳述する。

図１に、かかるパノラマ撮像装置１の外観を示す。このパノラマ撮像装置１は、被検体の顎部をＸ線でスキャンし、そのデジタル量のＸ線透過データから顎部に在る３次元構造の歯列の実際位置（実在位置）を同定し、かつ、その歯列の、後述する拡大率の変化（違い）を補償したパノラマ画像を作成する。この基本性能に加え、このパノラマ撮像装置１は、かかるパノラマ画像から更に種々の形態の表示及び計測を行うことができるなど、画期的な性能を提供することができる。また、被検体にとってはＸ線の被曝量を減らすことができ、かつ、操作者にとっては使い勝手の良い撮像装置を提供できる。上述の基本性能を得るには、トモシンセシス法（tomosynthesis）を使用している。

このパノラマ撮像装置１の構成の概要を説明する。図１に示すように、このパノラマ撮像装置１は、被検体（患者）Ｐからデータを例えば被検体Ｐの立位の姿勢で収集する筐体１１と、この筐体１１が行うデータの収集を制御し、その収集したデータを取り込んでパノラマ画像を作成し、かつ、操作者（医師、技師など）との間でインターラクティブに又は自動的にパノラマ画像の後処理を行うための、コンピュータで構成される制御・演算装置１２とを備える。

筐体１１は、スタンド部１３と、このスタンド部１３に対して上下動可能な撮影部１４とを備える。撮影部１４は、スタンド部１３の支柱に所定範囲で上下動可能に取り付けられている。

ここで、説明の便宜のため、パノラマ撮像装置については、スタンド部１３の長手方向、すなわち上下方向をＺ軸とするＸＹＺ直交座標系を設定する。なお、後述する２次元のパノラマ画像については、その横軸方向をｊ軸、縦軸方向をi軸（＝Ｚ軸）と表記する。

撮影部１４は、側面からみて、略コ字状を成す上下動ユニット２３と、この上下動ユニット２３に回転（回動）可能に支持された回転ユニット２４とを備える。上下動ユニット２３は、スタンド部１３に設置された、図示しない上下駆動機構（例えば、モータ及びラック＆ピニオン）を介して、高さ方向の所定範囲に渡ってＺ軸方向（縦軸方向）に移動可能になっている。この移動のための指令が、制御・演算装置１２から上記上下動駆動機構に出される。

上下動ユニット２３は、前述したように、その一方の側面からみて略コ字状を成し、上下それぞれの側の上側アーム２３Ａ及び下側アーム２３Ｂと、その上側、下側アーム２３Ａ，２３Ｂを繋ぐ縦アーム２３Ｃとが一体に形成されている。縦アーム２３Ｃが、前述したスタンド部１３に上下動可能に支持されている。このアーム２３Ａ〜２３Ｃのうち、上側アーム２３Ａと縦アーム２３Ｃとが協働し撮影空間（実空間）を形成している。上側アーム２３Ａの内部には、回転駆動用の回転駆動機構３０Ａ（例えば、電動モータ及び減速ギヤなど）が設置されている。この回転駆動機構３０Ａは、制御・演算装置１２から回転駆動用の指令を受ける。回転駆動機構３０Ａの出力軸、すなわち電動モータの回転軸は、上側アーム２３Ａから下側（Ｚ軸方向下側）に突出するように配置されており、この回転軸に、回転ユニット２４が回転可能に結合されている。つまり、回転ユニット２４は、上下動ユニット２３に垂下されており、回転駆動機構３０Ａの駆動に付勢されて回転する。

また、回転駆動機構３０Ａは移動機構３０Ｂに連結している。この移動機構３０Ｂは図示しない電動モータ、ギヤなどから構成されている。この移動機構３０Ｂも、制御・演算装置１２から回転駆動用の指令を受けて動作し、回転駆動機構３０Ａ、すなわち回転ユニット２４をＸＹ面に沿って移動可能に構成されている。これにより、後述するＸ線管及び検出器の対の回転中心の軌跡を、ＸＹ面に沿った所定範囲において２次元的に一定軌道に沿って移動させることができる。

一方、下側アーム２３Ｂは、上側アーム２３Ａと同一方向に所定長さを有して延設されており、その先端部にチンレスト２５が形成されている。このチンレスト２５には、バイトブロック２６（または単にバイトと呼ばれる）が着脱自在に取り付けられる。被検体Ｐは、このバイトブロック２６を咥える。このため、チンレスト２５及びバイトブロック２６が被検体Ｐの口腔部の固定機能を果たす。

回転ユニット２４は、その使用状態において、その一方の側面からみて略コ字状に形成された外観を有し、その開放端側を下側に向けて回転自在に上側アーム２３Ａのモータ出力軸に取り付けられている。詳しくは、横方向、すなわちＸＹ平面内で平行に回転（回動）する横アーム２４Ａと、この横アーム２４Ａの両端部から下方（Ｚ軸方向）に伸びた左右の縦アーム（第1の縦アーム、第２の縦アーム）２４Ｂ，２４Ｃとを備える。この横アーム２４Ａ及び左右の第1、第２アーム２４Ｂ，２４Ｃは撮影空間（実空間）に位置し、制御・演算装置１２の制御下で駆動及び動作するようになっている。

第1の縦アーム２４Ｂの内部の下端部に放射線放出源としてのＸ線管３１が装備されている。このＸ線管３１は、例えば回転陽極Ｘ線管で構成されており、そのターゲット（陽極）からＸ線を第２の縦アーム２４Ｃに向けて放射状に放射させる。このターゲットに衝突させる電子線の焦点は、径０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度と小さく、したがって、このＸ線管３１は点状のＸ線源を有する。Ｘ線管３１のＸ線出射側には、検出器３２に入射する、比較的に細いビーム状のＸ線を実際の収集用の窓（例えば５．０ｍｍ幅の窓）に絞るスリット状のコリメータ３３が装着されている。なお、放射線放出源を構成する要素には、このコリメータ３３を含めてもよい。

一方、第２の縦アーム２４Ｃの内部の下端部に放射線検出手段としての、Ｘ線検出素子を２次元状（例えば、６４×１５００のマトリクス状）に配置したデジタル形Ｘ線検出器３２が装備されており、この入射窓から入射するＸ線を検出する。この検出器３２は、一例として、ＣｄＴｅで作られた、縦長形の検出面（例えば、横６．４ｍｍ×縦１５０ｍｍ）を有している。なお、本実施形態はトモシンセシス法を採用しているため、検出器３２はその横（幅）方向にも複数のＸ線検出素子を持つことが必須である。

この検出器３２は、その縦方向をＺ軸方向に一致させて縦方向に配置される。この検出器３２の横方向の有効幅は、前述したコリメータ３３によって例えば約５．０ｍｍに設定される。この検出器３２は、例えば３００ｆｐｓのフレームレート（１フレームは、例えば、６４×１５００画素）で入射Ｘ線を、当該Ｘ線の量に応じたデジタル電気量の画像データとして収集することができる。以下、この収集データを「フレームデータ」と呼ぶ。

撮影時には、Ｘ線管３１及び検出器３２の対は、被検体Ｐの口腔部を挟んで互いに対峙するように位置し、その対毎、一体に口腔部の周りを回転するように駆動される。ただし、この回転は単純な円を画く回転ではない。つまり、Ｘ線管３１及び検出器３２の対は、その対の回転中心ＲＣが、図２に示す如く、略馬蹄形の歯列の内側で円弧を２つ繋いだような山形状の一定の軌道を画くように回転駆動される。この一定の軌道は、口腔部の標準的な形状及びサイズな歯列に沿った断層面（以下、３Ｄ基準断層面）にＸ線焦点を合わせ且つその３Ｄ基準断層面を追従するように予め設計された軌道である。この３Ｄ基準断層面ＳＳにＸ線焦点を追従させる際、Ｘ線管３１及び検出器３２は３Ｄ基準断層面からみたときに必ずしも同一の角速度で回転するわけではない。つまり、この回転は、「歯列に沿った移動」とも呼ぶことができる回転であって、角速度を適宜に変えながら回転している。

３Ｄ基準断層面をＺ軸方向から見たときのＸＹ面上の軌跡は、上述したように、略馬蹄形を成すもので、図２に一例を示す。この３Ｄ基準断層面の軌跡は、例えば文献「R. Molteni, “A universal test phantom for dental panoramic radiography” MedicaMudi, vol. 36, no.3, 1991」によっても知られている。Ｘ線管３１、３Ｄ基準断層面ＳＳ、検出器３２、回転軸ＡＸｚ、及び、この回転軸ＡＸｚが貫く回転中心ＲＣの幾何学的な位置関係は図３に示すようになる。３Ｄ基準断層面ＳＳは検出器３２の入射口（Ｘ線検出面Ｌdet：図６参照）に平行であり、Ｚ軸方向に沿った湾曲した断面であって２次元に展開したときには細長い矩形状の断面として設定されている。

図４に、このパノラマ撮像装置の制御及び処理のための電気的なブロック図を示す。同図に示す如く、Ｘ線管３１は高電圧発生器４１及び通信ライン４２を介して制御・演算装置１２に接続され、検出器３２は通信ライン４３を介して制御・演算装置１２に接続されている。高電圧発生器４１は、スタンド部１３、上下動ユニット２３、又は回転ユニット２４に備えられ、制御・演算装置１２からの制御信号により、Ｘ線管３１に対する管電流及び管電圧などのＸ線曝射条件、並びに、曝射タイミングのシーケンスに応じて制御される。

制御・演算装置１２は、例えば大量の画像データを扱うため、大容量の画像データを格納可能な、例えばパーソナルコンピュータで構成される。つまり、制御・演算装置１２は、その主要な構成要素して、内部バス５０を介して相互に通信可能に接続されたインターフェース５１，５２，６２、バッファメモリ５３、画像メモリ５４、フレームメモリ５５、画像プロセッサ５６、コントローラ（ＣＰＵ）５７、及びＤ／Ａ変換器５９を備える。コントローラ５７には操作器５８が通信可能に接続され、また、Ｄ／Ａ変換器５９はモニタ６０にも接続されている。

このうち、インターフェース５１，５２はそれぞれ高電圧発生器４１、検出器３２に接続されており、コントローラ５７と高電圧発生器４１、検出器３２との間で交わされる制御情報や収集データの通信を媒介する。また、別のインターフェース６２は、内部バス５０と通信ラインとを結ぶもので、コントローラ５７が外部の装置と通信可能になっている。これにより、コントローラ５７は、外部に在る口内Ｘ線撮影装置により撮影された口内画像をも取り込めるとともに、本撮影装置で撮影したパノラマ画像を例えばＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）規格により外部のサーバに送出できるようになっている。

バッファメモリ５３は、インターフェース５２を介して受信した、検出器３２からのデジタル量のフレームデータを一時的に記憶する。

また、画像プロセッサ５６は、コントローラ５７の制御下に置かれ、装置側が提供する所定の３Ｄ基準断層面のパノラマ画像の作成及びそのパノラマ画像の後利用のための処理を操作者との間でインターラクティブに実行する機能を有する。この機能を実現するためのプログラムは、ＲＯＭ６１に予め格納されている。このため、このＲＯＭ６１は、本発明に係るプログラムを格納する記録媒体として機能する。なお、このプログラムは予めＲＯＭ６１に格納しておいてもよいが、場合によっては、外部システムから通信回線や持ち運び可能なメモリを介して、図示しないＲＡＭなどの記録媒体にインストールするようにしてもよい。

上述した３Ｄ基準断層面は、本実施形態では、装置側で予め用意されているものであり、工場出荷前、撮像前、または保守点検時などにキャリブレーションできるようになっている。なお、３Ｄ基準断層面は、装置側で予め用意された複数の断層面から撮影前に選択するようにしてもよい。つまり、３Ｄ基準断層面としての固定した断面であることには変わりは無いが、かかる選択動作によって、３Ｄ基準断層面の位置を、歯列の奥行き（前後）方向の一定範囲で変更可能にしてもよい。

画像プロセッサ５６により処理される又は処理途中のフレームデータ及び画像データは画像メモリ５４に読出し書込み可能に格納される。画像メモリ５４には、例えばハードディスクなどの大容量の記録媒体（不揮発性且つ読出し書込み可能）が使用される。また、フレームメモリ５５は、再構成されたパノラマ画像データ、後処理されるパノラマ画像データなどを表示するために使用される。フレームメモリ５５に記憶される画像データは、所定周期でＤ／Ａ変換器５９に呼び出されてアナログ信号に変換され、モニタ６０の画面に表示される。

コントローラ５７は、ＲＯＭ６１に予め格納されている制御及び処理の全体を担うプログラムに沿って、装置の構成要素の全体の動作を制御する。かかるプログラムは、操作者からそれぞれに制御項目についてインターラクティブに操作情報を受け付けるように設定されている。このため、コントローラ５７は、後述するように、フレームデータの収集（スキャン）などを実行可能に構成されている。

このため、患者は、図１に示すように、立位又は座位の姿勢でチンレスト２５の位置に顎を置いてバイトブロック２６を咥えるともに、ヘッドレスト２８に額を押し当てる。これにより、患者の頭部（顎部）の位置が回転ユニット２４の回転空間のほぼ中央部で固定される。この状態で、コントローラ５７の制御の元、回転ユニット２４が患者頭部の周りをＸＹ面に沿って、及び／又は、ＸＹ面にオブリークな面に沿って回転する（図１中の矢印参照）。

この回転の間に、コントローラ５７からの制御の元で、高電圧発生器４１が所定周期のパルスモードで曝射用の高電圧（指定された管電圧及び管電流）をＸ線管３１に供給させ、Ｘ線管３１をパルスモードで駆動させる。これにより、Ｘ線管３１から所定周期でパルス状のＸ線が曝射される。このＸ線は、撮影位置に位置する患者の顎部（歯列部分）を透過して検出器３２に入射する。検出器３２は、前述したように、非常に高速のフレームレート（例えば３００ｆｐｓ）で入射Ｘ線を検出し、対応する電気量の２次元のデジタルデータ（例えば６４×１５００画素）をフレーム単位で順次出力する。このフレームデータは、通信ライン４３を介して、制御・演算装置１２のインターフェース５２を介してバッファメモリ５３に一時的に保管される。この一時保管されたフレームデータは、その後、画像メモリ５３に転送されて保管される。

このため、画像プロセッサ５６は、画像メモリ５３に保管されたフレームデータを用いて３Ｄ基準断層面ＳＳに撮像焦点を当てた断層像をパノラマ画像（基準パノラマ画像）として再構成（作成）する。つまり、この基準パノラマ画像は、「３Ｄ基準断層面ＳＳに沿って歯列が存在していると仮定したときのパノラマ画像」であると定義される。また、この画像プロセッサ５６は、この基準パノラマ画像を用いて３次元（３Ｄ）画像及び３次元（３Ｄ）オートフォーカス画像を作成するなどの処理を行う。この処理の概要を図５に示す。３Ｄ基準画像は、「３Ｄ基準断層面ＳＳに沿って歯列が存在していると仮定したとき３次元画像」として定義される。３Ｄオートフォーカス画像は、「３Ｄ基準画像からフレームデータ又は基準パノラマ画像のデータを用いて歯列を自動的に最適焦点化した表面画像」として定義される。つまり、この３Ｄオートフォーカス画像は、ボケが少なく、かつ、歯列の実在位置及びその実際のサイズを精度良く表現した最適焦点画像である。

とくに、３Ｄオートフォーカス画像は、被検体個々によって異なることが殆どであるという事実を考慮した画像である。実際問題として、個々の被検体の歯列は３Ｄ基準断層面ＳＳ（図６参照）に沿っていることは無く、３Ｄ基準断層面ＳＳから部分的に又は全体的にずれていたり、その面から傾いていたりする。このため、３Ｄオートフォーカス画像は、個々の被検体の歯列の実際の３次元空間位置・形状を自動的に且つ精度良く同定するとともに、その同定結果から実際の歯列形状を自動的に描出することで作成される。

Ｘ線管３１（点状のＸ線源）から照射されたＸ線は被検体Ｐの口腔部を透過して、Ｚ軸方向に一定の長さを有する縦長の検出器３２により検出される。このため、Ｘ線の照射方向は図３，６に示すようにオブリークになる。したがって、歯の実際の大きさとその歯の陰影が検出器３２の検出面Ｌdetに作る投影像の大きさとの比（本実施例では、この比を「拡大率」という）は、回転中心ＲＣの位置に応じて変化する。つまり、図６の例（但し、歯の高さのみについて説明する例）で言えば、歯の実際の高さＰ₁realと検出面Ｌdet上の高さＰ₁detとの比が回転中心ＲＣの位置に応じて変わる。この回転中心ＲＣの位置は、図２に例示する如く、１回のスキャン（データ収集）の間に変化するように、その軌道が予め設定されている。この理由は以下のようである。図６に示すように、Ｘ線管３１と検出器３２との間の距離Ｄ_allは一定に保持され、かつ、回転中心ＲＣからＸ線管３１及び検出器３２に至る距離Ｄ１，Ｄ２も一定に保持される。その一方で、３Ｄ基準断層面ＳＳに焦点を合わせたスキャンを行うため、１回のスキャン（データ収集）の間に、回転中心ＲＣの位置の軌道は、馬蹄形状に湾曲している歯列に対して、一例として前述のように山形状（図２参照）に変化するように設計されている。

具体的には、回転中心ＲＣから３Ｄ基準断層面ＳＳまでの距離Ｄ３と検出器３２から３Ｄ基準断層面ＳＳまでの距離Ｄ４（Ｄ３＋Ｄ４＝Ｄ２）とがスキャンが進むにつれて変化する。これに応じて、回転中心ＲＣは歯列に近づいたり遠ざかったりするので、Ｘ線管３１も歯列に近づいたり遠ざかったりする。Ｘ線管３１のＸ線源は点状と見做されるので、高さについて言えば、同一高さの歯であっても、Ｘ線管３１が歯列に近いほど検出面Ｌdetへの投影像は大きくなる。すなわち、拡大率は大きい。図２の例で言えば前歯部をスキャンするときの方が臼歯部（奥歯側）をスキャンするときに比べて、回転中心ＲＣが歯列に近くなり、その分、拡大率は大きくなる。例えば、図２で言えば、前歯部をスキャンする、例えばＸ線照射方向０°のときの距離ｄ１は、臼歯部をスキャンする、例えばＸ線照射方向６０°、７５°のときの距離ｄ２、ｄ３に対して、ｄ１＜ｄ２、ｄ１＜ｄ３、ｄ２＜ｄ３の関係にある。図２に示す回転中心ＲＣの軌跡はあくまで一例であるが、この回転中心ＲＣが歯列に近づいて遠ざかることは、３Ｄ基準断層面ＳＳに焦点を合わせてスキャンするパノラマ撮像装置の場合、通常、当てはまる事項である。

このように拡大率は歯列のどこの歯の部分をスキャンするかによって変わるので、口腔部の構造や時系列的な変化を定量的に解析しようとするときに障害になる。

これに加えて、上述した拡大率の問題は歯列が３Ｄ基準断層面ＳＳに沿っているものと仮定して説明したが、実際はそうではないことが殆どである。被検体の実際の歯列は、その全体にせよ部分的にせよ、３Ｄ基準断層面ＳＳの位置には無いことが殆どあるので、撮像にはそのことも考慮しなければならない。

従来のパノラマ画像は、上述した拡大率に因る問題及び実際の歯列のずれを考慮しないで作成されている。このため、従来のパノラマ画像から定量的な構造解析は非常に困難であり、被検体毎の様々な形状や位置にある歯列であっても、また、同一被検体の歯列の中の歯の位置の如何に関わらず、高精度に撮像できるパノラマ撮像装置が望まれていた。

そこで、本実施例に係るパノラマ撮像装置は、同一の歯列であっても拡大率が部分毎に異なることに因る画像の歪みを解消しつつ、実際の被検体の歯列の３次元空間位置（形状を含む）を自動的に且つ精度良く同定することを特徴の一つとしている。これにより、従来には無い、極めて位置（形状）の同定精度の高い３次元パノラマ画像を提供することができる。

本実施例では、断層面の画像を得るためにトモシンセシス法（tomosynthesis）を用いている。つまり、スキャンによって一定レートで収集されるフレームデータ（画素データ）のうち、３Ｄ基準断層面のＸＹ面に投影される軌跡の各位置について定まる複数のフレームデータを、その位置に応じた量だけ互いにシフトさせて相互加算する処理（シフト＆アッド）を用いられる。このため、本実施例で言う「最適焦点」とは、「焦点が一番合っている、焦点ボケが少ない」という意味であり、注目する部位がそれ以外の部位よりも解像度が良い、又は、画像の全体の解像度がより高いことを言う。

基準パノラマ画像が作成されると、そのデータは画像メモリ５４に保管されるともに、モニタ６０に適宜な態様で表示される。このうち、表示態様などについて、操作器５８から与える操作者の意思が反映される。

（撮像空間を規定するパラメータのキャリブレーション） 撮像を説明する前に、図３０〜図４３を用いて、ファントムを使った、撮像空間を規定するパラメータのキャリブレーションを説明する。このキャリブレーションに伴う処理は、コントローラ５７及び画像プロセッサ５６が協働して実行される。キャリブレーション専用のプロセッサを設けてもよい。

＜再構成の原理＞ ここで、パノラマ撮像装置における再構成の基本原理を数式的に説明する。

図３０（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、Ｘ線管３１と検出器３２の回転中心ＲＣがある位置Ｏに居るときのＸ線管３１の軌道Ｔｓと検出器３２の軌道ＴＤ、それに歯列の位置関係を示す。同図（Ａ），（Ｂ）では投影方向が互いに異なる。ここで、Ｘ線管３１の焦点位置をＳ_１，Ｓ_２、検出器３２の幅方向の中心位置をＣ_１，Ｃ_２、検出器３２の幅方向右端の位置をＰ_１、検出器３２の幅方向左端の位置をＰ_２、Ｘ線管３１及び検出器３２の回転中心ＲＳのある位置をＯ、Ｘ線管の回転半径をＲ_ｓ、検出器３２の回転半径をＲＤ、回転中心の位置Ｏから歯列再構成位置までの距離をｄ、及び、再構成点Ａ，Ｂの焦点を最適化するためのフレームデータ（検出器３２が検出したデータ）のシフト量をＸとすると、
（R_S+dcosθ）:dsinθ=（R_S+R_D）:X
が成り立つので、 X={（R_S+R_D）/（R_S+dcosθ）}dsinθ … （1）
が求められる。

この式（１）から、
ΔX={（R_S+R_D）/（R_S+d）}dΔθ … （２）
が得られ、さらに、
ΔX/Δθ={（R_S+R_D）/（R_S+d）}d … （３Ａ）
θ＝ｆ（Fi） … （３Ｂ）
が求められる。

式（３Ａ）、（３Ｂ）を用いて、 ΔX/ΔFi=（ΔX/Δθ）（Δθ/ΔFi）
と表すことができ、Ｆｉをフレームデータとすると、
ΔX/ΔFi=[{（R_S+R_D）/（R_S+d）}d]（Δθ/ΔFi） … （４）
となる。

この式（４）の左辺ΔＸ／ΔＦｉはゲイン（スピード値）と呼ばれる、トモシンセス法に従うシフト・アンド・アッドにおけるフレームデータ同士の重ね合わせ量を意味している。また、式（４）の右辺中のＲ_Ｓ＋Ｒ_Ｄは検出器とＸ線管との間の距離（検出器・Ｘ線管距離）を表し、Ｒ_Ｓ＋ｄはＸ線管と焦点との間の距離（焦点位置・Ｘ線管距離）を表している。この結果、ゲイン曲線（スピード曲線）は、検出器・Ｘ線管距離Ｒ_Ｓ＋Ｒ_Ｄ、焦点位置・Ｘ線管距離Ｒ_Ｓ＋ｄ、及び、フレームデータと回転角度との関係を表す曲線の傾きΔθ／ΔＦｉ（図３１参照）に基づいて演算できる。このゲイン曲線を積分し、前歯の中心を画像の中心位置になるようにすれば、回転角度のそれぞれの位置において焦点の合ったパノラマ画像を再構成することができる。

なお、特開２００７−１３６１６３に示されているように、上述したゲインΔＸ／ΔＦｉの大小は通常の電気回路などのそれとは概念が異なり、ゲインΔＸ／ΔＦｉが大きいほど、フレームデータ同士を相互に加算するときのフレームデータの重ね合わせ量は小さくなる。反対に、ゲインΔＸ／ΔＦｉが小さくなるほど、その重ね合わせ量は大きくなる。

本実施形態では、焦点の合ったパノラマ画像を再構成するため、検出器・Ｘ線管距離Ｒ_Ｓ＋Ｒ_Ｄおよび焦点位置・Ｘ線管距離Ｒ_Ｓ＋ｄなどの諸量を常に精度良く保つようにしている。このため、それらの諸量を適宜なタイミングで測定し、それまでの情報を更新するキャリブレーションを実行している。このキャリブレーションのために、以下に説明するファントムを採用している。

＜ファントム＞ このファントムは、Ｘ線管３１の位置を測定するための第１のファントム１６１と、パノラマ拡大率を測定するための第２のファントム１７１と、投影角度を測定するための第３のファントム１７１Ａとを有する。このファントムは、個々のパノラマ撮像装置の１つの付属品として提供されることもあるし、共通部品として提供されることもある。第１のファントム１６１、第２のファントム１７１、及び第３のファントム１７１Ａを合わせてファントム装置が構成される。

＜第１のファントム＞ 第１のファントム１６１の一例を図３２に示す。この第１のファントム１６１は、検出器３２の検出面Ｌdetに設置されるもので、基板１６２の面に直交するように植設される４本の支柱１６３と、この３本の支柱１６３のうちの２本ずつの先端部を架設する２本の縦バー１６４と、この２本のバー１６４同士を所定２箇所の位置で繋ぐ横バー１６５とを備える。４本の支柱１６３は例えば直径３．０ｍｍ、長さ１４１ｍｍのステンレス製の棒であり、基板１６２にネジ止めされる。２本の縦バー１６４はそれぞれ適度な太さ及び長さ（約２００ｍｍ）の例えばステンレス製の角柱である。この縦バー１６４の両端それぞれにおける支柱１６３の位置から所定距離、例えば５０ｍｍの位置において、各横バー１６５が両縦バー１６４に架設されている。この横バー１６５は例えば直径０．８ｍｍ、長さ８０ｍｍのアルミ合金製の丸棒からなる。

この第１のファントム１６１を検出器３２に装着したときのＸ線管３１との間の幾何学的な位置関係を図３３に示す。

この図３３において、検出器３２に沿った縦方向の基準０ｍｍ（検出器の０座標）からの距離（高さ）Ｄ２〜Ｄ６及び検出器３２の検出面と２本の上側、下側横バー１６５との間の距離ＤＰは既知の量（単位はｍｍ）である。このため、Ｘ線管３１の基準座標面からの距離（高さ）及びＸ線管３１の位置から検出器３２の検出面Ｌdetまでの距離ＨＸとすると、
HX:（D2-D1）=DP:（D3-D2）
HX:（D6-D1）=DP:（D6-D5）
が成り立つので、これらの関係式から
D1=（D2（D6-D5）-D6（D3-D2））/（D2+D6-D3-D5） … （５）
HX=DP（D6-D2）/（D2+D6-D3-D5） … （６）
が求められる。さらに、検出器３２の縦方向の中心位置Ｄ４とＸ線管３１との間の縦方向の距離Ｌは、
L=D4-（D2（D6-D5）-D6（D3-D2））/（D2+D6-D3-D5） … （７）
として演算される。

＜第２のファントム及び第３のファントム＞
続いて、第２のファントム１７１及び第３のファントム１７１Ａの一例を、図３４，３５を用いて説明する。なお、図３５は第２のファントム１７１及び第３のファントム１７１Ａを上方から、すなわちＺ軸方向（縦方向）に沿ってＸＹ面を見たときの概略を示し、図３４におけるＡ方向から見た側面図を示す。

なお、この第２及び第３のファントム１７１，１７１Ａの違いは、後述する位置計測用の丸棒の設置の仕方にある。本実施形態では、第２及び第３のファントム１７１，１７１Ａは一組のファントムとして提供され、かかる丸棒を移動させることで、第２及び第３のファントムとして使い分けることができる。

この第２のファントム１７１（及び第３のファントム１７１Ａ）は、透明でアクリル製の略四角形の板状の基板（厚さは例えば１０ｍｍ）１７２と、この基板１７２の上で抜き差しして移動可能に且つ直立して配置される複数の丸棒１７３とを備える。複数の丸棒１７３は、例えば直径０．８ｍｍで長さ５０ｍｍのアルミ合金製の直線状の棒体である。この棒体は直線性を長期間維持できる強度を有している。

この丸棒１７３の本数は、基板１７２上に刻印した−９７．５°〜＋９７．５°まで離散的な代表する投影方向Ｄrecの数の分だけ用意されている。投影方向Ｄrecは、Ｘ線管３１と検出器３２を回転させながらＸ線を照射させる方向であり、ＸＹ面をＺ軸方向から見たときの検出器の幅方向の中心を基準にした投影角度θに相当する。

丸棒１７３の数は、この例の場合、「１５本」である。基板７２の上面の各投影方向Ｄrecの所定範囲ＲＡには、丸棒７３を着脱自在に抜き差し可能な丸穴１７４が成形されている。一例として、所定範囲ＲＡに所定間隔の３０個の丸穴１７４（例えば深さ５ｍｍ）が形成されている。このため、丸棒７３を別の丸穴１７４に移動させることで、丸棒１７３の位置を各投影方向Ｄrecにおいて、その前後に変更することができる。複数個の丸穴１７４は、かかる丸棒１７３を移動させるときのスケールとして機能する。

第２のファントム１７１の場合、各丸棒１７３（１７３ｆと表記）が３Ｄ基準断層面ＳＳをなぞる位置、すなわち、この３Ｄ基準断層面ＳＳをＸＹ面に投影したときの軌跡と投影方向Ｄrec（すなわち投影角度θ（Ｘ線管３１と検出器３２の対を回転させるときの回転角度でもある）の方向）とが交差する位置に挿入されている。

第３のファントム１７１Ａの場合、各丸棒１７３（１７３ｒと表記）は各投影方向Ｄrecの所定範囲ＲＡにおいて、第２のファントム１７１として使用するときの丸棒１７３ｆの位置から投影方向外側に所定距離Ｄpre(ここでは２０ｍｍ)離れた位置の丸穴１７４に差し込まれる。

なお、上述した第１のファントム１６１もそうであるが、この第２及び第３のファントム１７１，１７１Ａはカメラの三脚を利用して撮像空間に設置することができる。

この第２のファントム１７１とＸ線管３１及び検出器３２との間の幾何学的な位置関係を図３６に示す。同図において、Ｘ線管３１から検出器３２までの距離ＨＸ、丸棒１７３の長さＳ、各回転位置θにおける丸棒１７３の下端の検出器３２への投影位置Ｄ７（θ）、及び、その回転位置θにおける丸棒１７３の上端の検出器３２への投影位置Ｄ８（θ）は既知の量であるから、
HX:（Rs+d）=（D8（θ）-D7（θ））:S
が成り立つ。このため、焦点位置・Ｘ線管距離Ｒ_Ｓ＋ｄは、
（Rs+d）=HX*S/（D8（θ）-D7（θ）） …（８）
から求められる。つまり、第２のファントム１７１とそのパノラマ画像に写り込んだ投影方向手前の丸棒１７３ｆの上下端の位置Ｄ７（θ）、Ｄ８（θ）の情報とを使って、全ての投影角度θ、すなわち全ての投影方向Ｄrecにおける焦点位置・Ｘ線管距離Ｒ_Ｓ＋ｄを演算することができる。

なお、第２又は第３のファントム１７１（１７１Ａ）において、投影方向Ｄrec毎に２本の丸棒１７３（１７３ｆ、１７３ｒ）を所定距離Ｄpreだけ離間させて同時に垂設し、これを後述する投影角度測定専用の第４のファントム１７１Ｂとしてもよい。

＜投影角度の測定＞
Ｘ線の投影角度の測定には、第２及び第３のファントム１７１、１７１Ａの両方を使用する。最初に例えば第２のファントム１７１を使ってデータを収集し、次に第３のファントム１７１Ａを使うときには、丸棒１７３を差し込み直して移動させればよい。なお、第４のファントム１７１Ｂを使って一度にデータ収集し、投影角度θの測定に供することもできる。

最初に、投影角度の測定の意義について説明する。３Ｄ基準断層面ＳＳのおけるゲイン（スピード値）は、前述したように、
ΔX/ΔFi=[{（R_S+R_D）/（R_S+d）}d]（Δθ/ΔFi）=G_θ（d） … （９）
として与えられる。しかしながら、その途中の演算には誤差が含まれるため、第２のファントム１７１の３Ｄ基準断層面ＳＳの位置に置かれた丸棒１７３ｆの投影画像が最も焦点の合うゲインであるため、これを各投影角度θおけるゲインＧ_θ（ｄ）として与える。さらに、各投影角度θにおいて画像焦点が合うときの結像中心の位置に対応するフレームＦ_θも投影角度θを正確に求めるために使用される。回転中心の位置Ｏから歯列再構成位置までの距離をｄがｄ＋ｄ_０だけ変化したときのゲインＧ_θ（d）（1-d₀/（Rs+d））は、
Ｇ_θ（d）（1-d₀/（Rs+d））≒（R_S+R_D）/（RS+d+d₀）・Dθ/DFi
…（１０）
から求められる。

具体的な投影角度の求め方を説明する。前述の如く、第１及び第２のファントム１６１，１７１を用いて２次元のパノラマ投影の焦点距離はほぼ正確に補正することができる。しかしながら、本実施形態のパノラマ撮像装置のように３次元投影を要する場合、それだけでは不十分であり、検出器３２の投影角度θ（すなわち投影方向Ｄrec）とフレームデータＦｉとの関係がマッチしていることが重要である。つまり、どの投影角度θのときにどのフレームデータＦｉを使用するという関係である。この投影角度θのずれを図３７に模式的に示す。
この関係がずれる要因の大きなものは、パノラマ撮像装置を設計するメーカの仕様の違いや装置の機械的な調整のバラツキである。投影角度θとフレームデータＦｉとの関係がリニアで且つＸ線管と検出器を結ぶ直線が基準ラインと成す角度が第２のファントム７１の各投影方向Ｄrecと一致していれば、３次元再構成処理は容易化される。しかし、投影角度θとフレームデータＦｉとの関係は通常、リニアではなく、また第２のファントム７１で定めた投影方向Ｄrecを呈しないパノラマ撮像装置もある。そこで、以下に説明するように、投影角度θのそれぞれの位置、すなわち歯列のそれぞれの位置を透過するＸ線の投影角度を測定する必要がある。

この測定の手順を、図３８を用いて説明する。同図（Ａ）は、ある投影角度θにおいて３Ｄ基準断層面ＳＳのゲインＧ_θ（ｄ）のときに第２のファントム１７１及び第３のファントム１７１Ａ（、または、それらに代えて第４のファントム１７１Ｂ）を撮像したパノラマ画像の一部である。なお、この画像は、同ファントム１７１（１７１Ａ、１７１Ｂ）の図３４における右側を想定している。同図（Ａ）において、左側に見える物体Ｉ_７３ｆは３Ｄ基準断層面ＳＳの位置においた前側丸棒７３ｆの画像であり、これに焦点が合っている。また、右側に見える物体Ｉ_７３ｒは、３Ｄ基準断層面ＳＳよりも２０ｍｍという所定距離だけ奥側に置いた後ろ側丸棒１７３ｆの画像であり、多少ぼけている（図では、ぼけを幅広にして示している）。上述の投影角度θにおいてＸ線管３１から照射されるＸ線の投影方向が第２のファントム１７１のそれと全く同じになっているならば、前側丸棒７３ｆ及び後ろ側丸棒１７３ｆの画像は互いに重なって描出される。このため、同図（Ａ）に示すように、前側丸棒１７３ｆ及び後ろ側丸棒１７３ｆの両画像が互いに分かれるということは実際のＸ線投影方向が第２のファントム１７１で指定している設計方向からずれていることを意味している。しかも、同図の例の場合、投影角度は第２のファントム１７１のそれよりも大きい（深い）と推定される。

そこで、同図（Ａ）おける前側丸棒１７３ｆに拠る画像Ｉ_７３ｆ（つまり３Ｄ基準断層面ＳＳの位置を示す画像）のフレームデータＦ_θを記憶する。そして、次のステップとして、フレームデータＦ_θを中心にゲインＧ_θ（ｄ）を大きくして後ろ側丸棒１７３ｆの画像に焦点を合わせる。これにより、同図（Ｂ）に示すように、後ろ側丸棒１７３ｆがより細くシャープな物体としてＩ_７３ｒとして描出される。そこで、同図（Ｂ）のパノラマ画像上で両方の画像Ｉ_７３ｆ及びＩ_７３ｒの間の距離Ｌを実測する。これにより、同図（Ｃ）に示すように、前側丸棒１７３ｆ、後ろ側丸棒１７３ｒ、及び後ろ側丸棒１７３ｒの実際の投影位置Ｉ_７３ｒの幾何学的な関係が分かる。

そこで、図３８（Ｃ）の関係を用いると、Ｘ線の実際の投影方向はArcTan（L/20mm）度だけ、前側丸棒１７３ｆを設計通りに通る方向よりも大きくなっている。このため、図３４に示すファントム１７１（１７１Ａ、１７１Ｂ）の左半分及び右半分側の部分それぞれについて、
投影角度θ´＝ArcTan（L/20mm）＋θ … （１１）
の式から実際の投影角度θ´が演算される。

また、ファントム１７１（１７１Ａ、１７１Ｂ）の中心部、すなわち投影角度０度の丸棒１７３ｆ、１７３ｒについてはパノラマ画像上で上述のように分離しないように、ファントム自体の配置方向を初期設定する。このため、投影角度０度の丸棒７３ｆ、７３ｒから左右に振った領域の丸棒について、予め定めた離散的な投影方向のそれぞれの角度の実際値が演算される。

なお、式（１０）において、所定距離Ｄpre＝「２０ｍｍ」は一例を示すものである。この距離Ｄpreは、投影角度θの検出精度を上げるためにはなるべく大きくし、検出器３２の側（つまり、投影方向の奥側）に寄せておく方がよいが、設計などの都合によって適宜な値に設定してよい。

（３Ｄモデル化）
上述した一連の演算（推定）は図３９に示すフローに沿って実行され、それぞれの演算で得られたパラメータに基づいた３Ｄ基準断層面ＳＳの３次元モデルを作成する。この３次元モデルにより、撮像空間における３Ｄ基準断層面ＳＳのＸ線管３１や検出器３２に対する位置関係を把握することができる。

具体的には、最初に、前述した第１のファントム１６１を検出器３２に図示しない冶具で設置し、一定範囲の投影角度又はピンポイントの投影角度で撮像を行う。この撮像は必ずしも全ての投影角度で実施する必要はないので、Ｘ線管３１及び検出器３２の対を被検体の周り全てに又はその大部分にわたって回転させる必要はない。このため、データ収集時間が短くなり、また処理するデータ量も少なく演算負荷も小さくなる。そして、第１のファントム１６１で与えられる既知の量とパノラマ画像で与えられる情報を使い、式（５）、（６）、（７）に基づいてＸ線管３１の位置情報を求める（ステップＳ１３１）。なお、画像再構成は公知のトモシンセス法で行われる。

次いで、第２のファントム１７１をＸ線管３１及び検出器３２の間の撮像空間に例えば三脚で配置し、全ての投影角度の範囲にわたって撮像を行い、その第２のファントム１７１のパノラマが画像を取得する。そして、このパノラマ画像から得られる位置情報と第２のファントム１７１の前側丸棒１７３ｆに拠る既知の量とから焦点位置・Ｘ線管距離Ｒ_Ｓ＋ｄ及びゲインＧ_θ（ｄ）を式（８）、（９）から演算する（ステップＳ１３２）。

上述したステップＳ１３２に係る演算は離散的な投影角度θの位置のみで行っている。このため、撮像対象である歯列の離散的なスキャン位置以外の位置においても焦点位置・Ｘ線管距離Ｒ_Ｓ＋ｄ及びゲインＧ_θ（ｄ）を求めた方がよい。このため、ステップＳ１３２で演算した値を用いて、かかる離散的なスキャン位置を埋める位置における焦点位置・Ｘ線管距離Ｒ_Ｓ＋ｄ及びゲインＧ_θ（ｄ）を適宜な補間法によって推定する（ステップＳ１３３）。これらステップＳ１３１〜Ｓ１３２で演算された諸量はメモリに格納される（ステップＳ１３４）。

次いで、第３のファントム１７１Ａを撮像空間に例えば三脚で配置し、全ての投影角度の範囲にわたって撮像を行い、その第３のファントム１７１Ａのパノラマが画像を取得する。そこで、この画像における第３のファントム１７１Ａの後ろ側の丸棒１７３ｒの位置情報と、ステップＳ１３２において取得された第２のファントム１７１の前側の丸棒１７３ｆの位置情報とから、前述した式（１１）に基づいて、各丸棒１７３（１７３ｆ、１７３ｒ）を通る投影方向毎に、実際の投影角度θ´を測定（演算）し、その測定値を記憶する（ステップＳ１３５）。なお、前側丸棒１７３ｆと後ろ側丸棒１７３ｒを同時に垂設させた第４のファントム１７１Ｂのパノラマ画像を取得し、このパノラマ画像から上述の実際の投影角度θ´を演算するようにしてもよい。

さらに、丸棒１７３（１７３ｆ、１７３ｒ）を通る投影方向以外の投影方向についても、適宜な補間法を用いて投影角度θ´が補間値を得て記憶する（ステップＳ１３６）。

次いで、これらステップＳ１３１〜Ｓ１３３，Ｓ１３５，Ｓ１３６で取得した情報をパラメータとして、３Ｄ基準断層面ＳＳの撮像空間における位置関係を特定するための３次元モデルを作成する（ステップＳ１３７）。この３次元モデルの作成の概要を図４０に示す。つまり投影角度θ毎に撮像空間上で３Ｄ基準断層面ＳＳの投影データを作成し、３Ｄ基準断層面ＳＳの３次元モデルを作成する。このステップＳ１３７で作成した３次元モデルの情報及びステップＳ１３１〜Ｓ１３３，Ｓ１３５，Ｓ１３６で取得した情報は、実際の撮像時のキャリブレーションデータとして取り込まれ、それまでの既存のキャリブレーションデータを更新する（ステップＳ１３８）。

図４０に例示するように、モデル化した３Ｄ基準断層面ＳＳから、Ｘ線の斜めの照射方向に沿って投影が行われ、歯列などの撮像対象（実体物）の３次元位置を同定することができる。この位置同定の処理は、後述される。

なお、本発明に係る放射線撮像装置で採用可能なファントムは上述したものに限定されず、上述以外にも様々な構成で実施することができる。以下、この変形例を説明する。

＜第１の変形例＞
第１の変形例を図４１、４２に示す。図４１に示すファントム１８１は前述した第１のファントム１６１の代わりに使用可能である。同図に示すように、この第１のファントム１８１はアクリル製の例えば断面５ｍｍ×５ｍｍ、長さ９２ｍｍの角柱体でなる。この角柱体の１つ側面上の長手方向における４箇所の既知の位置、例えば下から１０ｍｍ、２４ｍｍ、２４ｍｍ、２４ｍｍの４箇所の位置それぞれに、アルミ製又は黄銅製の例えば直径０．６ｍｍの小径ロッド１８２を取り付けている。この取り付けは、第１のファントム１８１の表面に例えば直径０．６ｍｍの半円状の削りを入れ、ファントム表面と小径ロッド１８２の中心とが面一になるようになされる。この第１のファントム１８１は、その下端の取り付け部１８３を使って撮像空間に配置される。

この配置がなされたときの撮像空間におけるＸ線管３１、検出器３２、及び小径ロッド１８２の位置関係を図４２に示す。同図に示す諸量において距離ａ，ｂ，ｃ，ｄは既知の量であり、Ｈｘ，Ｈｚ，Ｈｆ，Ｅｆは未知の量である。未知数が４つあるので、
Hz-Hf:Ef=Hz:H+a
Hz-Hf:Ef+e=Hz:Hx+b
Hz-Hf:Ef+2e=Hz:Hx+c
Hz-Hf:Ef+3e=Hz:Hx+d
が成り立つ。これらの式から
Hf/（Hx+a）=（Ef+e）/（Hx+b）
Hf/（Hx+a）=（Ef+2e）/（Hx+c）
Hf/（Hx+a）=（Ef+3e）/（Hx+d）
が導かれ、これらの式から
（Ef+e）/（Hx+b）=（Ef+2e）/（Hx+c）
（Ef+e）/（Hx+b）=（Ef+3e）/（Hx+d）
が求められる。このうち、前者から
Ef=（eHx+2be-ec）/（c-b）
が、後者から
Ef=（2eHx+3be-de）/（c-b）
が求められる。この両式から、
（eHx+2be-ec）/（c-b）=
（eHx+2be-ec）/（c-b）
… （１２）
が得られる。

したがって、式（１２）からＨｘが求まるので、その前の式から順次、Ｅｆ、Ｈｚ，Ｈｆも求めることができる。

これにより、前述した第１のファントム１６１よりも未知変数が多く、簡単な構造でありながら、Ｘ線管３１と検出器３２までの距離Ｈｚを演算することができる。

（第２の変形例）
この第２のへ変形例を図４３、図４４を用いて説明する。この変形例は、前述した第１のファントム１６１及び第２のファントム１７１に代えて使用可能なものである。図４３，４４に示すファントム１９１は、前述した第２のファントム１７１と同様に、透明でアクリル製の略四角形の板状の基板１９２と、この基板１９２の上に移動可能に且つ直立して植設させる複数の角棒１９３とを備える。この角棒１９３を用いる点、及び、この角棒１９３を基板１９２に植設するための穴１９４が角形に成形されている点が前述した第２のファントム１７１と相違するが、その他の構造は第２のファントム１７１のそれと同一である。

複数の角棒１９３には、各投影方向Ｄrecにおいてその前側に植設させる前側角棒１９３ｆと、その後ろ側に植設させる後ろ側角棒１９３ｆとがある。複数の前側角棒１９３ｆのそれぞれは、前述した第１のファントム１８１の小径ロッド１８２と同様に４本の横置き小径ロッド１９５を有するほか、この横置き小径ロッド１９５と同一の部材及び取り付け法により縦形に組み付け縦置き小径ロッド１９５Ｖも有する。複数の後ろ側角棒１９３ｒのそれぞれには、上記小径ロッド１９５Ｖのみを有している。前側角棒１９２ｆ及び後ろ側角棒１９２ｒ共に前述した第１のファントム１８１と同様のサイズを有し、かつ、その下端の取り付け部１９６を、前記第２のファントム１７１と同様に位置決めされた角穴１９４に差し込んで基板１９２上の植設するようになっている。

このため、前側角棒１９３ｆの４つの横置き小径ロッド１９５によりＸ線管３１の位置を求めることができ、且つ、各投影方向Ｄrecにおける前側角棒１９３ｆ及び後ろ側角棒１９３ｒの２本の縦置き小径ロッド１９５Ｖにより、投影角度θ毎に、焦点位置・Ｘ線管距離及び投影角度を測定することができる。
なお、上述した変形例に示す構成において、小径ロッドは、Ｘ線透過率がファントムの支持部や撮像空間の媒質とは異なる、ある一定の長さを有する要素であったが、かかるＸ線透過率の条件を満たす限り、小径ロッドに代えて、点状の位置指示用の要素を設けてもよい。

（画像処理）
図５に戻って、コントローラ５７及び画像プロセッサ５６が協働して実行される処理を説明する。この処理には、上述したように、スキャンによりデータ収集、プレ処理としての基準パノラマ画像の再構成、並びに、メインの処理としての３次元オートフォーカス画像（表面画像）の作成及びその３次元オートフォーカス画像を用いた各種態様に応じた表示や計測などが含まれる。

＜データ収集及び基準パノラマ画像の再構成＞
まず、コントローラ５７は、被検体Ｐの位置決めなど撮影の準備が済むと、操作器５８を介して与えられる操作者の指示に応答し、データ収集のためのスキャンを指令する（ステップＳ１）。これにより、回転駆動機構３０Ａ、移動機構３０Ｂ、及び、高電圧発生器４１が予め設定されている制御シーケンスに沿って駆動するように指令される。このため、Ｘ線管３１及び検出器３２の対を被検体Ｐの顎部の周囲に回転させながら、その回転動作の間に、Ｘ線管３１にパルス状又は連続波のＸ線を所定周期で又は連続的に曝射させる。このとき、Ｘ線管３１及び検出器３２の対は、前述したようにキャリブレーションされた３Ｄ基準断層面ＳＳ（図６参照）を焦点化するように予め設定されている駆動条件に基づいて回転駆動される。この結果、Ｘ線管３１から曝射されたＸ線は被検体Ｐを透過して検出器３２により検出される。したがって、前述したように、検出器３２から例えば３００ｆｐｓのレートでＸ線透過量を反映したデジタル量のフレームデータ（画素データ）が出力される。このフレームデータはバッファメモリ５３に一時保管される。

このスキャンの指令が済むと、処理の指示は画像プロセッサ５６に渡される。画像プロセッサ５６は、３Ｄ基準断層面ＳＳの空間位置に対応したトモシンセシス法に基づくシフト＆アッドに拠り基準パノラマ画像ＰＩstを再構成するとともに、その再構成した画像の各画素値を記憶する（ステップＳ２）。なお、この再構成処理において、従来と同様に、前歯部の中心で縦横の拡大率が同じになるように係数を掛ける処理も実行される。

この再構成の仕方は公知ではあるが、若干説明しておく。この再構成に使用するフレームデータのセットは、例えば図７に示すパノラマ画像の横方向の写像位置とその写像位置の画像を作成するために相互加算するフレームデータのセットとの関係を示す写像特性から求められる。この写像特性を示す曲線は、フレームデータ方向（横軸）において両サイドの臼歯部に応じて傾斜が急な両曲線部分と前歯部に応じて傾斜が臼歯部のそれよりも緩やかな曲線部分とから成っている。この投影特性上で、図示の如く、パノラマ画像の横方向における所望の写像位置を指定する。これに応じて、その写像位置の画像を作成するために使用するフレームデータのセットとそのシフト量（重ね合わせの程度：つまり傾斜度）が求められる。そこで、それらのフレームデータ（画素値）をその指定したシフト量を以ってシフトさせながら相互に加算して、指定した写像位置（範囲）の縦方向の画像データを求める。パノラマ画像の横方向の全範囲に亘って、上記写像位置の指定とシフト＆アッドを行うことにより、３Ｄ基準断層面ＳＳに焦点を当てたときの基準パノラマ画像ＰＩstが再構成される。

画像プロセッサ５６は次いで、この基準パノラマ画像ＰＩstをモニタ６０に表示させる（ステップＳ３）。この基準パノラマ画像ＰＩstの例を図８に模式的に示す。

この基準パノラマ画像ＰＩstは、フレームデータをシフトさせながら相互に加算した画像であるので、矩形状の２次元画像である。拡大率について言えば、前歯部の中心で縦横の拡大率の比が同じになるように係数を掛ける処理を行っているので、従来と同様に、拡大率に因る前歯部の縦横の画像歪はある程度改善されている。しかし、臼歯部に進むにつれて歯の縦横比は崩れてくる。つまり、臼歯部の歯は実寸より縮んで描出される。従来は、多くの場合、このような歪が在るパノラマ画像で我慢していた。

＜基準パノラマ画像上でのＲＯＩ設定＞
次いで、画像プロセッサ５６は、操作者が操作器５８を使って指定した情報に基づいて、基準パノラマ画像ＰＩstにＲＯＩ（関心領域）を設定するか否かを判断する（ステップＳ４）。ここで設定するＲＯＩは、読影者が特に関心を寄せる例えば矩形状の部分領域である。勿論、ＲＯＩは必ずしも矩形でなくてもよい。なお、このＲＯＩは、後述するオートフォーカスにより作成したパノラマ画像について設定してもよく、この処理も後述される。

このステップＳ４の判断がＹＥＳとなると、画像プロセッサ５６は操作者の操作情報に基づいて基準パノラマ画像ＰＩstにＲＯＩを設定する（ステップＳ５）。次いで、ＲＯＩにより設定された部分領域の部分画像を切り出し、その部分画像を例えば拡大して表示する（ステップＳ６）。この部分画像は、例えば図９に示すように、元の基準パノラマ画像ＰＩstに重畳して表示される。また、この１つ以上の部分画像を上歯、下歯の歯列の模式的に表すようにブロックを所定順に並べた、いわゆるテンプレートに収めるように表示してもよい。

次いで、画像プロセッサ５６は処理を終了させるか否かを判断する。この判断は操作者からの所定の操作情報が有るか否かによる（ステップＳ７）。未だ処理を終了させないと判断した場合（ステップＳ７、ＮＯ）、ステップＳ４まで戻って上述した処理を繰り返す。一方、処理終了の判断ができた場合、図５に示す処理を終了させる。

一方、画像プロセッサ５６は、ステップＳ４の判断でＮＯとなる場合、すなわちＲＯＩを設定しないと判断した場合、次の判断に移行する。つまり、メインの処理としての３Ｄオートフォーカス画像を作成するか否かを、操作者の操作情報から判断する（ステップＳ８）。この作成も行わないと判断した場合（ステップＳ８、ＮＯ）、ステップＳ７に戻って処理終了か否かを前述と同様に判断する。

＜最適焦点の断面位置の特定＞
これに対して、３Ｄオートフォーカス画像を作成すると判断した場合（ステップＳ８、ＹＥＳ）、ステップＳ９のサブルーチン処理に移行する。このステップＳ９で実行される処理は、本発明の特徴の一つを成すもので、オブリークなＸ線照射方向に起因した歯列のサイズの歪みを補正しながら行なう、自動的な歯列の実存位置・形状の同定処理である。

この実在位置・形状の同定のためのサブルーチン処理を図１０に示す。
まず、画像プロセッサ５６は、基準パノラマ画像ＰＩst（矩形）を３Ｄ基準断層面ＳＳ（湾曲面）に平行な湾曲面に座標変換して３Ｄパノラマ画像を一度、作成する。そして、この３Ｄパノラマ画像の画素それぞれをＸ線照射方向ＤＲｘに沿って３Ｄ基準断層面ＳＳに、断層面変更の演算によりフレームデータを求め、これを座標変換することで投影し、その湾曲した３Ｄ基準断層面ＳＳの投影画像を作成する（ステップＳ５１）。この投影像の画素値は画像メモリ５４に保管される。

ここで行われる投影は、図１１に説明するように、回転中心ＲＣ（ＲＣ１、ＲＣ２）の位置、すなわちＸ線管３１の位置に向けたオブリークな投影方向に沿って行われる。図１１の例で言えば、３Ｄパノラマ画像上の高さ方向（Ｚ軸方向）における同じ位置Ｐｎの画素であっても、Ｘ線管３１の位置の違いによって３Ｄ基準断層面ＳＳの画像上の異なる位置ＳＳ１、ＳＳ２に投影される。

この投影処理により作成される投影画像を３Ｄ基準画像ＰＩrefと呼ぶことにする。この３Ｄ基準画像ＰＩrefは、基準パノラマ画像ＰＩstの位置毎に、前述した拡大率を考慮した斜め方向の投影によって作成されている。前歯部の歯の拡大率が大であったものが、その拡大は上述の投影により実サイズに是正され、一方、臼歯部の歯の拡大率が小であったものが、その拡大も上述の投影よりに実サイズに是正される。このため、３Ｄ基準画像ＰＩrefは歯の実寸で表示された画像であり、スキャン中に回転中心ＲＣが移動することによる拡大率の大小による歪が除去された画像である。ただし、この３Ｄ基準画像ＰＩrefは歯列が３Ｄ基準断層面ＳＳに沿って存在すると仮定したときの画像でもある。被検体Ｐの実際の歯は３Ｄ基準断層面ＳＳに沿っていることは稀であるので、後述する更なる実在位置の同定処理が必要になる。

画像プロセッサ５６は、その３Ｄ基準画像ＰＩrefをモニタ６０に表示させ、操作者の参照に供する（ステップＳ５２）。この様子を図１２に示す。

この後、画像プロセッサ５６は、３Ｄ基準断層面ＳＳに、その面に平行な複数の湾曲した断層面を付加する（ステップＳ５３）。この様子を図１３に示す。同図には、３Ｄ基準断層面ＳＳのＸ線照射方向ＤＲｘ（歯列の奥行き方向）の前後それぞれに複数の断層面が付加されている。一例として、３Ｄ基準断層面ＳＳの前側に複数の断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１を間隔Ｄ１（例えば０．５ｍｍ）で設定し、その後側に複数の断層面ＳＲ１〜ＳＲｎを間隔Ｄ２（例えば０．５ｍｍ）で設定している。間隔Ｄ１、Ｄ２は同じであっても、互いに相違していてもよい。また、付加する断層面は、３Ｄ基準断層面ＳＳの前後に１枚ずつ（ｍ、ｎ＝１）であってもよいし、前後の何れかに１枚又は複数枚であってもよい。

なお、この仮想的に付加する断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＳＲ１〜ＳＲｎの位置データは、３Ｄ基準断層面ＳＳの位置データと共に予めＲＯＭ６１に格納されているので、これを画像プロセッサ５６のワークエリアに読み出すことで、かかる付加が実行される。断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＳＳ、ＳＲ１〜ＳＲｎの高さはＸ線照射方向ＤＲｘの最大の傾きと歯列の高さとを考慮して適宜に設定されている。また、同定処理の都度、付加する断層面の位置（間隔Ｄ１、Ｄ２）及び枚数をインターラクティブに変更するようにしてもよい。

次いで、画像プロセッサ５６は、ステップＳ５１で行ったと同様に、Ｘ線照射方向ＤＲｘの角度を考慮して、基準パノラマ画像ＰＩstを、付加した断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＳＲ１〜ＳＲｎそれぞれに、断層面変更の演算によりフレームデータを求めて、これを座標変換することで投影する（ステップＳ５４）。この結果、付加断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＳＲ１〜ＳＲｎそれぞれの投影画像が作成される。これらの投影像の画素値は画像メモリ５４に保管される。

ここで作成される投影画像を３Ｄ付加画像ＰＩsfm …, ＰＩsf1, ＰＩsr1, …, ＰＩsrnと呼ぶ。これらの３Ｄ付加画像ＰＩsfm, …, ＰＩsf1, ＰＩsr1, …,
ＰＩsrnも、それぞれ、基準パノラマ画像ＰＩstの位置毎に、前述した拡大率を考慮した斜め方向の投影によって作成されている。これを図１４の例で言えば、３Ｄパノラマ画像上の高さ方向（Ｚ軸方向）における同じ位置Ｐｎの画素であっても、Ｘ線管３１の位置の違いによって３Ｄ付加画像ＰＩsfm,
…, ＰＩsf1, ＰＩsr1, …, ＰＩsrnそれぞれの上で異なる位置に投影される。

このため、これらの３Ｄ付加画像ＰＩsfm, …, ＰＩsf1, ＰＩsr1, …, ＰＩsrnも歯の実寸で表示された画像であり、スキャン中に回転中心ＲＣが移動することによる拡大率の大小による歪が除去された画像である。ただし、これらの３Ｄ付加画像ＰＩsfm,
…, ＰＩsf1, ＰＩsr1, …, ＰＩsrnは歯列がそれぞれの付加断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＳＲ１〜ＳＲｎに沿って存在すると仮定したときの画像でもある。

なお、この作成された複数枚の３Ｄ付加画像ＰＩsfm, …, ＰＩsf1, ＰＩsr1, …, ＰＩsrnはそのまま３次元画像として、又は、座標変換した上で長方形状の２次元画像としてモニタ６０に表示させるようにしてもよい。

この後、画像プロセッサ５６は３Ｄ基準画像ＰＩref、すなわち３Ｄ基準断層面ＳＳにおける初期位置Ｐ（x,y,z）＝Ｐ（0,0,0）を指定する（ステップＳ５５：図１５（Ａ）ｘ、参照）。これが済むと、３Ｄ基準画像ＰＩrefにおいて、指定した位置Ｐ（x,y,z）を中心とする一定長さの線分Ｌｃを指定する（ステップＳ５６：図１５（Ｂ）参照）。この線分Ｌｃは２^ｎ個（ｎ＝１，２，３、…；例えば１２８）分の画素に相当する長さを有する。なお、線分Ｌｃは湾曲する３Ｄ基準断層面ＳＳの一部に沿って湾曲していてもよいし、直線と見做せる範囲で設定してもよい。

次いで、画像プロセッサ５６は、指定された線分Ｌｃ（x,y,z）の画像上の上下に複数本の同一長さの線分Ｌaddを仮想的に付加する（ステップＳ５７：図１５（Ｃ）参照）。

さらに、上述した線分Ｌｃ及び複数の線分Ｌaddのそれぞれを構成する２^ｎ個分の画素それぞれの画素値Ｐ_ijを画像メモリ５４から読み出し、これを各線分に割り当てる（ステップＳ５８）。この画素値Ｐ_ijは、前述したステップＳ５１，Ｓ５４で既に取得して保管していた値である。

次いで、複数の線分Ｌｃ及びＬaddの対応する画素の画素値Ｐ_ij同士を加算して、線分Ｌｃ（ｘ、ｙ、ｚ）を構成する周波数解析用の２^ｎ個の画素値Ｐ_ij ^＊を求める（ステップＳ５９：図１５（Ｄ）参照）。この加算より、線分Ｌ（ｘ、ｙ、ｚ）の元の画素値に統計的ノイズが混入している場合でも、その画素値の変化について後述する周波数解析を行なうときの統計的ノイズを低減させることができる。

次いで、画像プロセッサ５６は、付加した３Ｄ付加画像ＰＩsfmＰＩsf1, …, ＰＩsf1, ＰＩsr1,
…, ＰＩsrnのそれぞれにおいて、上述の３Ｄ基準画像ＰＩref上で現在指定されている線分Ｌｃ(x、y、z)が、現在指定されている位置Ｐ(x,y,z）を通るＸ線照射方向ＤＲｘにおいて対向する線分Ｌfm〜Ｌf1、Ｌr1〜Ｌrnの位置を特定する（ステップＳ６０：図１５（Ｅ）参照）。このとき、線分Ｌｃの現在の中心位置Ｐ(x,y,z)及びその長さ、並びに、スキャン中のＸ線管３１の回転位置が分っているので、線分Ｌｃの両端とＸ線管３１とを結んでできる、Ｚ軸方向から見たときに扇状となるＸ線照射範囲ＲＡを演算できる。このため、位置Ｐ(x、y、z)が指定されれば、そのＸ線照射範囲ＲＡに位置する線分Ｌｆｍ〜Ｌf1、Ｌr1〜Ｌrnの位置を特定できる。

なお、３Ｄ基準画像ＰＩref上に位置Ｐ（x,y,z）を指定するステップＳ６０の処理は全部の位置指定が終わるまで繰り返される。このため、実効的には、仮想した断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＳＳ、ＳＲ１〜ＳＲｎを、位置が遠近するＸ線管３１から照射されたＸ線は範囲Ｈ１〜Ｈ２（Ｚ軸方向の範囲）で扇形に透過していることになる（図１５（Ｆ））。このため、断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＳＳ、ＳＲ１〜ＳＲｎそのものを、その高さがスキャン方向毎に変わり且つ互いに平行な略馬蹄形の断面にとして設定してもよい。

上述のように線分Ｌfm〜Ｌf1、Ｌr1〜Ｌrnが決まると、画像プロセッサ５６は、それらの線分の画素値Ｐ_ij ^＊を画像メモリ５４から読み出す（ステップＳ６１）。

図１５（Ｅ）に示すように、Ｘ線管３１は点源であるから、Ｘ線照射範囲ＲＡは扇状（Ｚ軸方向から見たときに）になっている。このため、線分Ｌfm〜Ｌf1、Ｌr1〜Ｌrnそれぞれの画素数は２^ｎ個からずれてしまっている。そこで、画像プロセッサ５６は、付加した線分Ｌｆｍ〜Ｌｆ１、Ｌｒ１〜Ｌrnの画素数が基準となる線分Ｌｃ(x、y、z）の画素数２^ｎ個と同じになるように、線分Ｌfm〜Ｌf1、Ｌr1〜Ｌrnそれぞれの画素数に間隔Ｄ１，Ｄ２に応じた係数を掛ける（ステップＳ６２）。したがって、図１５（Ｇ）に模式的に示すように、全ての線分Ｌfm〜Ｌf1、Ｌｃ、Ｌr1〜Ｌrnは互いに平行で且つ同一の２^ｎ個の画素から構成される。

この後、画像プロセッサ５６は、準備された全て線分Ｌf1〜Ｌfm、Ｌｃ、Ｌr1〜Ｌrnの画素の値の変化を周波数解析する（ステップＳ６３）。この結果、線分Ｌf1〜Ｌfm、Ｌ、Ｌr1〜Ｌrnそれぞれについて、図１５（Ｈ）に示すように、横軸に周波数及び縦軸にフーリエ係数（振幅値）とする解析結果が得られる。

なお、この周波数解析には高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いているが、ウェーブレット変換を用いてもよい。また、そのような周波数解析法に代えて、エッジ描出のための一次微分演算を行うソーベルフィルタを用いて等価な処理を行ってもよい。このフィルタを使用する場合、エッジの最大になる断層面の位置を最適焦点位置と見做すことができる。

次いで、全ての線分Ｌf1〜Ｌfm、Ｌｃ、Ｌr1〜Ｌrnに対する周波数解析の結果からノイズを除去する（ステップＳ６４）。図１６には、１つの線分に対する周波数解析特性を例示する。解析した最高周波数側の一定範囲の領域の周波数成分の係数は除外し、その残りの高周波数成分の係数を採用する。その理由は、最高周波数側の一定範囲の領域の周波数成分は、ノイズ成分であるためである。

さらに、画像プロセッサ５６は、それぞれの線分に対する周波数解析特性の係数を二乗加算するとともに、その二乗加算値を縦軸とし、かつ、初期位置Ｐ（x,y,z)＝Ｐ(0,0,0)をＸ線照射方向ＤＲｘに貫く複数の断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＳＳ、ＳＲ１〜ＳＲｎの位置を横軸としたプロファイルとして演算する（ステップＳ６５）。このプロファイルの一例を図１７に示す。同図において断面位置とは、複数の断層面ＳＦ１〜ＳＦｍ、ＳＳ、ＦＲ１〜ＦＲｎのＸ線照射方向ＤＲｘ（歯列の奥行き方向）の位置である。

図１８には、物質がエナメル質、海綿骨、空気、バイトブロックである場合の複数種のプロファイルＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ３,ＰＲ４の典型的なパターンが例示されている。仮に、現在指定している位置Ｐ（x,y,z）を通るＸ線照射方向ＤＲｘの何れかの位置にエナメル質の物質、すなわち歯が存在している場合、そのプロファイルＰＲ１はシャープなピークを有する。また、かかるＸ線照射方向ＤＲｘに海綿骨が存在している場合、そのプロファイルＰＲ２はなだらかな凸曲線となる。同様に、かかるＸ線照射方向ＤＲｘに空気しか存在している場合、そのプロファイルＰＲ３は特定のピークを持たない傾向を示す曲線となる。さらに、かかるＸ線照射方向ＤＲｘにバイトブロックが存在している場合、そのプロファイルＰＲ４は、２つのシャープなピークを有する。このうち、Ｘ線照射方向ＤＲｘの内側（Ｘ線管の側）に相当するピークがエナメル質の物質に対するピークを示し、外側（検出器の側）に相当するピークがバイトブロックに対するピークを示す。図１８に示すプロファイルＰＲ１〜ＰＲ４のパターンを示すデータは、参照プロファイルとして、例えばＲＯＭ６１に参照テーブルとして予め記憶されている。

そこで、画像プロセッサ５６は、かかる参照テーブルを用いて、現在指定している位置Ｐ（x,y,z）を通るＸ線照射方向ＤＲｘにおける、歯に対する最適焦点の位置を特定する（ステップＳ６６）。

つまり、前のステップＳ６５で求めたプロファイルが参照プロファイルＰＲ１〜ＰＲ４の何れに該当するのか、パターン認識の手法で判断する。まず、求めたプロファイルが参照プロファイルＰＲ２、ＰＲ４である場合には処理の対象から外す。一方、求めたプロファイルが参照プロファイルＰＲ１（エナメル質）に該当する場合、そのピークを呈する断面位置、すなわち、複数の断層面ＳＦ１〜ＳＦｍ、ＳＳ、ＦＲ１〜ＦＲｎのうちの何れかの位置が最適焦点であるとして特定する。さらに、求めたプロファイルが参照プロファイルＰＲ４に該当する場合、その内側（Ｘ線管の側）にピークを呈する断面位置（エナメル質の位置）、すなわち、複数の断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＳＳ、ＦＲ１〜ＦＲｎのうちの何れかの位置が最適焦点であるとして特定する。

これらの位置の特定処理により、いま指定している位置Ｐ(x、y、z)に描出されている歯の部分が、実際は、奥行き方向のどの位置に在るかを決めたことになる。つまり、３Ｄ基準断層面ＳＳ上に沿った３Ｄ基準画像ＰＩrefに描出された歯の部分は実際には、その断層面ＳＳの前側に在るかもしれないし、後側に在るかもしれない。この実在位置が上述の特定処理により正確に決定される。別の言い方をすれば、３Ｄ基準断層面ＳＳ上に在ると仮定して描出された３Ｄ基準画像ＰＩrefの歯の部分が、上述の特定処理により、実在する位置にシフトされると言える。

この結果、図１９〜図２２に示すように、位置Ｐ（x,y,z）の１回の指定毎に、３Ｄ基準断層面ＳＳ（３Ｄ基準画像ＰＩref）における位置Ｐ１がＰ１real（またはＰ２がＰ２real）にシフトされる。とくに、複数の付加断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＦＲ１〜ＦＲｎに設定する線分Ｌfm〜Ｌｆ1、Ｌｒ1〜Ｌrnの位置がＸ線照射方向ＤＲｘのオブリーク角度θを考慮して設定されている。このため、シフトされる位置Ｐ１realは、オブリーク角度θが小さい場合（図２０（Ａ）、図２１（Ａ）参照）よりも大きい場合（図２０（Ｂ）、図２１（Ｂ）参照）の方が低くなる。したがって、このシフト位置Ｐ１realは、オブリークなＸ線照射角度θ、すなわち拡大率の大小による歪みが補償されている。なお、図２２に示すように、歯が３Ｄ基準断層面ＳＳに沿って実在する場合、Ｐ１＝Ｐ１realとなって、歯が位置するものと仮定していた３Ｄ基準断層面ＳＳが実在位置として決まる。この場合はシフト量＝０のシフトが実行されたことになる。

画像プロセッサ５６は、ステップＳ６５において、これらの特定した、歯の実在位置を示すデータを位置Ｐ（x,y,z）毎に、そのワークエリアに記憶する。
このようにして、３Ｄ基準画像ＰＩref（すなわち３Ｄ基準断層面ＳＳ）で現在指定されている位置Ｐ（x,y,z）、つまり、いまの場合、最初に指定した初期位置Ｐ（0,0,0）を通る奥行き方向において歯の一部分（エナメル質）が存在しているか否かの特定（フィルタリング）し、及び、そのような歯の一部分が存在している場合に、その奥行き方向における最適焦点位置の特定が完了する。

これが済むと、画像プロセッサ５６は、例えば図２３に示す如く、３Ｄ基準画像ＰＩref上に予め設定した全ての判断位置Ｐについて上述した特定処理が完了したか否かを判断する（ステップＳ６７）。この判断は、現在処理している位置Ｐ（x,y,z）が最終の位置Ｐ（p、q、r）か否かで判定することで行う。この判断がＮＯとなって、全ての判断位置Ｐについて特定処理が完了していない場合、画像プロセッサ５６は、その判断位置Ｐ（x,y,z）を１つ分シフトさせ（ステップＳ６８）、その処理を前述したステップＳ５５に戻し、上述した一連の特定処理を繰り返す。

なお、図２３に示すように、複数の判断位置Ｐは３Ｄ基準画像ＰＩref（すなわち３Ｄ基準断層面ＳＳ）に沿って所定間隔を以って２次元的に予め配置されている。同図の例では、３Ｄ基準画像ＰＩrefの縦軸方向ｉ及び横軸方向ｊに沿って縦横同一の所定間隔ｄを空けて配置されている。ただし、この所定間隔ｄは縦軸方向ｉ及び横軸方向ｊそれぞれにて互いに相違させてもよい。ステップＳ６８の処理におけるシフトの方向は、３Ｄ基準画像ＰＩrefに沿った縦、横、及び斜めの何れの方向であってもよい。図２３に示すように、３Ｄ基準画像ＰＩrefの縦軸方向ｉに沿ってシフトさせた後、横軸方向ｊにシフトしてまた縦軸方向ｉに沿ってシフトさせることを規則正しく繰り返してもよい（図の符号ＳＣを参照）。その逆に、横軸方向ｊにシフトさせて後、縦軸方向ｉにシフトさせることを繰り返してよい。さらに、斜め方向にシフトさせてもよい。

その一方で、複数の判断位置Ｐの全てにおいて上述した一連の判断が終了すると、上述した繰り返し判断の中で前述したステップＳ６７における判断がＹＥＳとなる。つまり、３Ｄ基準断層面ＳＳの奥行き方向における判断位置Ｐ毎に最適焦点の断面位置の検出（最適焦点位置の有無の判断を含む）の処理が完了したことになる。この場合、最適焦点の断面位置の結合処理に移行する。

＜最適焦点の断面位置を結合する処理＞
上述したステップＳ６７の判断がＹＥＳとなると、画像プロセッサ５６はステップＳ６５において特定し記憶していた最適焦点の断面位置を表すデータを読み出す（ステップＳ６９）。この断面位置のデータは、それぞれの判断位置Ｐ(x、y、z)を通るＸ線照射方向ＤＲｘの位置である。この様子を図２４に模式的に示す。同図において、黒丸は３Ｄ基準画像ＰＩref（３Ｄ基準断層面ＳＳ）の判断位置Ｐ(x、y、z)を示す。ここで、湾曲した３Ｄ基準画像ＰＩrefの縦方向及び横方向を(i, j)と表す。図２４において、白丸で示す如く、例えば、ｉ，ｊ＝０，０の判断位置Ｐ（ｘ₀₀、ｙ₀₀、ｚ₀₀）に対する最適焦点断面位置は内側（Ｘ線管の側）に１つ寄った断層面ＳＲ１の位置であり、その隣のｉ，ｊ＝０，１の判断位置Ｐ（ｘ₀₁、ｙ₀₁、ｚ₀₁）に対する最適焦点断面位置も内側に1つ寄った断層面ＳＲ１の位置であり、その隣のｉ，ｊ＝０，２の判断位置Ｐ（ｘ₀₂、ｙ₀₂、ｚ₀₂）に対する最適焦点断面位置は内側に２つ寄った断層面ＳＲ２の位置であり、といった具合になる。なお、図２４は、図を見易くするため、Ｚ軸方向（縦方向）の１つの位置におけるステップＳ６８を示しているが、このＺ軸方向の他の位置それぞれについてもステップＳ６８の処理が実行される。

次いで、画像プロセッサ５６はノイズの除去を行う（ステップＳ７０）。図２４の例で例えば、画像の縦横方向の位置ｉ，ｊ＝０，３の判断位置Ｐ（ｘ ₀₃ 、ｙ ₀₃ 、ｚ ₀₃ ）に対する最適焦点断面位置が外側（検出器の側）にｍ個も寄った断層面ＳＦｍの位置である。このような場合、画像プロセッサ５６は、断面位置同士の差分を例えば閾値判断に掛けてノイズであり異常であると見做す。この場合、隣接する断面同士の位置のデータを滑らかに繋がるように例えば平滑化し、その平滑化した新たな位置データに置換する、又は、選択的に検出器の外側に近いデータを優先させる、などの処理を行う。なお、このような置換による補償を行わずに、単に、異常データを処理対象から外すようにしてもよい。この異常データの排除にＺ軸方向のデータの異常を加味することも当然可能である。

この後、画像プロセッサ５６は、ノイズ除去した位置（すなわちエナメル質の位置）を結合し、この結合した位置のデータを３次元的にスムージングして、エナメル質の部分の形状をトレースした表面画像を作成する（ステップＳ７１）。さらに、この画像プロセッサ５６は、この表面画像を、その部位全てが自動的に最適焦点処理に付された３次元パノラマ画像、すなわち３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusとしてモニタ６０に所定のビュー角度で表示させる（ステップＳ７２）。
これにより、図２５に示すように、所定のビュー角度で見た、被検体Ｐの口腔部の歯列の構造体が最も明瞭に見える輪郭に沿ってできる３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusを提供できる。同図において、湾曲している馬蹄形の範囲は、３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusを表示するための範囲であり、実線部分が歯列の実際の位置及び形状を表している。Ａ−Ａ´線及びＢ−Ｂ´線で示す如く、歯茎（歯槽骨）の部分や下顎洞、顎関節、頚動脈などは、歯（主にエナメル質）の端部から一定距離にした断層距離をキープし、断層面を作り３Ｄ断層面投影する方法も可能である。この場合は、これらの部位が最適焦点になっていることは保証できないが、３Ｄのパノラマ画像としては、違和感を覚えない画像として再構成可能である。勿論、これらの部位も最適焦点面の計算に工夫を加え、そのまま計算し用いる方法も、診断の目的によっては有り得るのは言うまでもない。

このように、３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusは、歯列に沿って湾曲しながらも、その表面はでこぼこしており、この「でこぼこ」により個々の歯の実際の位置及びその形状（輪郭）を画素の濃淡で表している。その他の部分も違和感のない画像として表現できる。

このように個々の被検体Ｐの歯列の実在位置・形状を表す３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusが作成される。

＜種々の表示処理＞
この後、画像プロセッサ５６は、その３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusを他の態様で観察する機会を操作者に与える。つまり、画像プロセッサ５６は、操作者から操作情報に基づいて、その３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusを他の態様でインターラクティブに表示するか否かを判断する。

その一例として、画像プロセッサ５６は、３Ｄオートフォーカス画像（３次元パノラマ画像）ＰＩfocusの部分領域を観察するか否かを判断する（図５、ステップＳ１０）。このステップＳ１０の判断がＹＥＳになると、さらに、その部分領域の観察を３Ｄ基準断層面ＳＳで行うのか、又は、基準パノラマ画像の矩形面（２次元）で行うのか、操作者からの情報を基づいて判断する（ステップＳ１１）。このステップＳ１１において３Ｄ基準断層面ＳＳを使用すると判断されると、画像プロセッサ５６は、３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusを３Ｄ基準断層面ＳＳに、個々の画素を通るＸ線照射方向ＤＲｘに沿って再投影する（ステップＳ１２）。この再投影の様子を図２６に示す。この再投影は例えば３Ｄ基準断層面の一画素を、対応する３次元の画素をサブピクセルで区切り再投影するサブピクセル法により実行される。

この３Ｄ基準断層面ＳＳへの再投影像は、３Ｄ参照画像ＰＩ_proj-3Dとして、モニタ６０に表示される（ステップＳ１３）。この３Ｄ参照画像ＰＩ_proj-3Dの一例を図２７に示す。

一方、ステップＳ１１において基準パノラマ画像ＰＩstの矩形面を使用すると判断されると、画像プロセッサ５６は３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusをその矩形面、つまり基準パノラマ画像の面に再投影する（ステップＳ１４）。この再投影も、標準パノラマ画像面の一画素を、対応する３次元の画素をサブピクセルで区切り再投影するいわゆるサブピクセル法により実行されるのは言うまでもない。この再投影の概念を図２８に示す。この再投影像は、２Ｄ参照画像ＰＩ_proj-2Dとして、モニタ６０に表示される（ステップＳ１５）。この２Ｄ参照画像ＰＩ_proj-2Dの一例を図２９に示す。

そこで、操作者は、この３Ｄ参照画像ＰＩ_proj-3Dまたは２Ｄ参照画像ＰＩ_proj-2Dに所望の、例えば矩形のＲＯＩ（関心領域）を設定する（ステップＳ１６：図２７及び図２９を参照）。このＲＯＩにより指定された部分領域の画像は例えば拡大され、例えば現在表示されている３Ｄ参照画像ＰＩ_proj-3Dまたは２Ｄ参照画像ＰＩ_proj-2Dに重畳表示される（ステップＳ１７）。勿論、この表示は、パノラマ画像とは別個の単独画像であってもよいし、同パノラマ画像との分割表示であってもよいし、歯列を模した複数のブロックから成るテンプレートの１つに収めた表示であってもよい。

この後、画像プロセッサ５６はかかる一連の処理を終了するか否かを操作情報から判断し（ステップＳ１８）、この判断がＹＥＳの場合は処理を前述したステップＳ７に戻す。これに対し、ＮＯの場合は処理をステップＳ１０に戻して上述した処理を繰り返す。

その一方で、前述したステップＳ１０において部分画像の観察をしないと判断する場合、画像プロセッサ５６は、現在表示されている３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusを回転、移動、及び／又は拡大・縮小して表示するか否かをインターラクティブに判断する（ステップＳ１９）。この判断がＹＥＳのなる場合、指令情報に応じて３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusを回転、移動、及び／又は拡大・縮小し、その画像を表示する（ステップＳ２０，Ｓ２１）。この後、処理はステップＳ８１に渡され、前述と同様の処理を繰り返す。

勿論、表示態様の種類は上述したものに限定されず、例えばカラー化など、その他の様々な態様を採り得る。

操作者が処理の終了を指示している場合、画像プロセッサ５６はステップＳ１８、Ｓ７を経て、かかる処理を終了させる。

なお、上述したステップＳ１６の設定処理を行った後、ステップＳ１７の表示処理を行わずに、ステップＳ１９の処理に移行するようにしてもよい。その場合、設定したＲＯＩは、回転、移動、拡大・縮小した画像と共にステップＳ２１において表示される。

以上のように、本実施形態によれば、パノラマ撮像空間を３次元的に把握することで、投影方向が３次元的に表現できる。従って、パノラマ画像の焦点が合っている限りは、３次元表現された画像に歪が生じず、正確なパノラマ撮影画像を構築することができる。このことにより、パノラマ画像をより、位置決めの良否に関わらず安定に表示でき、かつパノラマ画像全体で鮮明な画像を作るようなこともできる。

また、本実施形態に係る第１及び第２のファントムを用いて撮像空間のおける３Ｄ基準断層面の位置を簡単に把握できる。このため、装置毎に、そして、診療所に据え付けた後にもキャリブレーションを簡単に行えるので、装置毎の個体差や経時的な変化なども補完したキャリブレーションが可能になる。これにより、常に高精度で安定した距離精度の高い画像が得られる。
このようなファントムを用いた計測では、装置のバラツキが抑えられるだけではなくて、装置の軌道がまったく分からないパノラマ装置に対しても、３次元的なパノラマ撮像空間を把握することもできる。そのために、本特徴を生かせる検出器と本発明を適用したソフトウエア（装置）があれば、どのような装置でも本発明の特徴を活かすことができる。

ところで、本発明に係る放射線撮像装置は、歯科用のパノラマ撮像装置に実施するものに限定されず、トモシンセシス法を用いて対象物の内部の３次元的な形状（位置）を把握するものに広く実施することができる。そのような応用として、例えば医療用としては、トモシンセシス法を用いたマンモグラフィ、肺がん検査用スキャナへの用途がある。

なお、本発明は上述した実施形態のものに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲でさらに適宜に変形可能なものであり、それらも本発明に含まれることは言うまでもない。

本発明によれば、撮像空間の位置関係を規定する３Ｄ基準断層面の位置などの情報のキャリブレーションなどを容易に且つ的確に実施でき、対象物を精度良く撮像できる、放射線を用いた医療用の診断機器を提供することができる。

１ 歯科用のパノラマ撮像装置（放射線撮像装置）
１２ コンピュータ
１４ 撮影部
３１ Ｘ線管（放射線源）
３２ 検出器
３３ コリメータ
４１ 高電圧発生器
５３ バッファメモリ
５４ 画像メモリ
５５ フレームメモリ
５６ 画像プロセッサ
５７ コントローラ
５８ 操作器
６０ モニタ

Claims (4)

1. 放射線を放出する放射線源と、
   前記放射線源と対峙して配置され、かつ、前記放射線が入射したときに当該放射線に対応したデジタル電気量の２次元データをフレーム単位で出力する検出器と、
   前記放射線源と前記検出器を対象物の周りに回転移動させる移動手段と、
   前記移動手段により前記放射線源と前記検出器を前記対象物の周りに回転移動させている間に、前記検出器から出力される前記データをフレーム単位で収集するデータ収集手段と、
   前記データ収集手段により収集された前記データと、前記放射線源と前記検出器との間に存在する撮像空間に仮想的に設定される基準断層面の位置情報とを用いて、前記対象物の撮像部位の３次元画像を作成する第１の画像作成手段と、を備えたことを特徴とする放射線撮像装置において、
   支持部と、当該支持部の既知の位置に設けられた位置指示要素とを有し、当該位置指示要素を、前記放射線に対する透過率を当該支持部及び前記撮像空間の媒質の透過率とは異ならせて構成した第１、第２、及び第３のファントムを備えるとともに、
   前記第１のファントムを、前記放射線源と前記検出器の３次元的な位置関係を取得するように構成し、
   前記第２のファントムを、前記放射線源と前記放射線検出器の前記移動時の、前記基準断層面に対する３次元的な位置関係を取得するように構成し、
   前記第３のフォントムを、前記放射線源から前記検出器に向かって放射される放射線の投影角度を測定するように構成したファントム装置と、
   このファントム装置を前記撮像空間に配した状態で前記放射線源から放射線を放出させたときに前記データ収集手段が収集したデータに基づいてキャリブレーション用の画像を作成する第２の画像作成手段と、
   前記第１、第２、及び第３のファントムが有する前記位置指示要素の前記既知の位置の情報と前記キャリブレーション用の画像に投影された前記位置指示要素の位置情報とに基づいて、前記撮像空間における前記放射線源、前記基準断層面、及び前記検出器の３次元な位置関係をキャリブレーションするキャリブレーション手段と、を備えたことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記放射線源は前記放射線としてのＸ線を照射するＸ線管であり、
   前記検出器は前記Ｘ線管から照射された前記Ｘ線を検出する検出器であり、
   前記第１の画像作成手段は、前記３次元画像として、前記データ収集手段により収集されたデータをトモシンセシス法に基づいて処理して前記対象物の撮像部位の焦点を最適化した３次元画像を作成する手段であり、
   前記第２の画像作成手段は、前記データ収集手段により収集されたデータをトモシンセシス法に基づいて処理して前記キャリブレーション用の画像を作成する手段である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 放射線源を放出する放射線源と前記放射線を電気信号として検出する検出器とを対象物を挟んで相互に対向させ、
   当該放射線源と当該検出器との対を当該対象物の周りに回転移動させながら、当該放射線源から放出され、かつ当該対象物を透過した放射線を当該検出器により電気信号として検出し、
   この電気信号と当該放射線源及び当該検出器の間の撮像空間に仮想的に設定される基準断層面の位置情報とに基づいて前記対象物の撮像部位の画像を作成する放射線撮像装置において使用され、
   前記撮像空間における前記放射線源、前記基準断層面、及び前記検出器の３次元な位置関係をキャリブレーションするためのファントム装置であって、
   支持部と、当該支持部の既知の位置に設けられた位置指示要素とを有し、当該位置指示要素を、前記放射線に対する透過率を当該支持部及び前記撮像空間の媒質の透過率とは異ならせて構成した第１、第２、及び第３のファントムを備え、
   前記第１のファントムを、前記放射線源と前記検出器の３次元的な位置関係を取得するように構成し、
   前記第２のファントムを、前記放射線源と前記放射線検出器の前記回転移動時の、前記基準断層面に対する３次元的な位置関係を取得するように構成し、
   前記第３のファントムを、前記放射線源から前記検出器に向かって放射される放射線の投影角度を測定するように構成し、
   前記位置指示要素の前記既知の位置の情報と、当該位置指示要素がパノラマ画像に投影されたときの当該画像上の当該位置指示要素の位置情報とを前記キャリブレーションにおいて使用可能にする、
   ことを特徴とするファントム装置。
4. 前記第３のファントムと前記第２のファントムは一組のファントムとして作成された構造であることを特徴とする請求項３に記載のファントム装置。
   

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