JP5878121B2 - Ｘ線断層像撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線を用いて対象物の断層像を撮影するＸ線断層像撮影装置に係り、とくに、トモシンセシス法に基づいて対象物の３次元のパノラマ画像などの断層像を撮影するＸ線断層像撮影装置に関する。

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（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、及び特許文献７を参照）。

従来、このトモシンセシス法を好んで適用した放射線撮像装置の１つに、Ｘ線を用いた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、Ｘ線検出器（以下、検出器と呼ぶ）の動きに制約があり、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）に焦点が合うようになっている。なお、撮像空間とは、被検体の顎部の周囲を回転するＸ線管及び検出器の間に位置する、Ｘ線パスが移動する空間を言う。

このため、撮像空間において歯列が基準断層面に沿って位置しているときにのみ、画像の焦点は最適化される。しかし、歯列が基準断層面からずれている場合、画像は最適な焦点を失い、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、ボケた部位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８のように、Ｘ線の検出データを高速（例えば３００fps）に収集できる検出器を使用し、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実行する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、検出データをトモシンセシス法で処理して断層面のパノラマ画像を生成するとともに、その断層面の位置をその面の前後方向に変更し、その変更した断層面のパノラマ画像を生成できる。この画像生成を行うために、予め、検出器の検出面（つまり、Ｘ線の入射面）に平行な複数の断層面の距離の情報（シフト・アンド・アッド量またはゲインと呼ばれる）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。

なお、特許文献９に示されるように、同じ１台の装置でありながら、パノラマ撮影とＸ線ＣＴ撮影を選択的に実行できる装置も知られている。

特開昭５７−２０３４３０ 特開平６−８８７９０ 特開平１０−２９５６８０ 特開平４−１４４５４８ 米国特許第５，４２８，６６０ 特開２００８−１１０９８ 米国特許公開 ＵＳ２００６／０２０３９５９ Ａ１ 特開２００７−１３６１６３ 特開平１１−３１８８１６

しかしながら、上述した放射線撮像装置としてのパノラマ撮像装置はＸ線被曝線量の問題から依然として使用しづらい面があった。一般に、パノラマ撮像装置は、Ｘ線口内撮影装置や歯科用ＣＴ装置と比較すると、Ｘ線被曝線量が少ない。しかしながら、Ｘ線口内撮影装置の代替になるほど、分解能はよくない。これらの理由のため、Ｘ線口内撮影装置やＣＴ装置による歯列の精査は依然として主流になっているのが現状であった。さらに、従来のパノラマ撮像装置の場合、その放射線の線量当量が「３ヶ月で１．３ｍＳｖ」を超える。このため、パノラマ撮像装置は、Ｘ線口内撮影装置やＣＴ装置などと同様に、あくまで放射線の管理区域内に設置する必要があった。

したがって、患者は治療椅子のある診察室から、放射線管理区域である撮影室に移動してパノラマ撮像を行なうことを余儀なくされている。このため、例えばリーマを用いた歯根先端の検出をする場合、患者はその歯にリーマを差し込まれた状態で診療室から撮影室に移動し、パノラマ撮像、口内撮影、あるいはＣＴ撮影を行う必要があった。この患者の移動は、患者自身にとっても、また歯科医にとっても厄介なことである。例えば、リーマを用いた歯根先端の位置を、患者を治療椅子に座らせた（寝かせた）ままの状態でＸ線画像を用いて確認できるような治療法を採ることができない。かかる理由から、歯科用パノラマ撮像装置は有用ではあるものの、理想的な使用期待に比べて使い勝手がよくないという指摘があった。

また、専用室としてのＸ線撮影室を用意しなければならないので、施設もその分、大掛かりになり、より省スペースで簡単にＸ線撮影をしたいとする要望には応えていない現状がある。

さらに、従来の各種タイプのパノラマ撮像装置は、前述した如く、Ｘ線被曝線量の低減化は図られているが、Ｘ線口内撮影装置にとって代わるほどの分解能の高い画像を提供できていないという状況にも直面している。

本発明は、上述の従来の状況に鑑みてなされたもので、放射線管理区域をより狭い範囲に止め、作業中であっても再構成した断層像を観察できるなど、使い勝手に優れ、且つ、高い分解能の断層像を提供することができるＸ線断層像撮影装置を提供する、ことをその目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明に係るＸ線断層像撮影装置は、その主たる態様として、供給される電流の値に応じた量のＸ線を照射するＸ線管と、前記Ｘ線に応答する複数の画素を２次元に配列して当該Ｘ線を入射させる入射面を有し、当該Ｘ線の入射に応じて前記複数の画素からデジタル電気量のデータをフレーム毎に出力する検出器と、曲線状の軌道を供するとともに、前記Ｘ線管及び前記検出器を当該軌道に沿って互いに独立して移動可能な状態で当該Ｘ線管及び当該検出器を支持する支持手段と、を備えたデータ収集器と、前記データ収集器が提供する前記軌道の内側に置かれる、被検体の撮像部位に対して当該撮像部位の湾曲した矩形状の３次元（３Ｄ）基準断層面のスキャン方向の各位置にて前記Ｘ線が常に所望の角度で透過するように、前記Ｘ線管及び前記検出器を前記軌道に沿って互いに独立して移動させる移動手段と、前記データ収集器により収集された前記データを用いて前記３Ｄ基準断層面のパノラマ画像をトモシンセシス法により生成するパノラマ画像生成手段と、前記データ収集器により収集された前記データと前記パノラマ画像生成手段により生成された前記パノラマ画像とを用いて、前記撮像部位に在る構造体の焦点が最適化され且つ前記Ｘ線のパスの角度の違いに起因した歪を抑制した断層像を生成する断層像生成手段と、を備える。前記断層像生成手段は、前記データ収集器により収集された前記データを用いて前記撮像部位の前記３Ｄ基準断層面におけるパノラマ画像を基準面画像として再構成する基準面画像再構成手段と、前記基準面画像のデータと前記検出器が出力したデータとを用いて３次元の前記最適焦点画像を作成する最適焦点画像作成手段と、を備え、前記画最適焦点像作成手段は、前記３Ｄ基準断層面に沿う複数の断層面を、当該３Ｄ基準断層面に対向した方向に設定する断層面設定手段と、前記複数の断層面のそれぞれの画素値を演算する画素値演算手段と、前記３Ｄ基準断層面と前記画素値演算手段により画素値が与えられた前記複数の断層面との画像データを用いて前記撮像部位の最適焦点化されたサンプル位置を同定する位置同定手段と、前記位置同定手段により同定されたサンプル位置に、前記Ｘ線管のＸ線焦点から当該各サンプル位置を介して前記検出器を臨む視線上に存在し且つ前記パノラマ画像の対応するサンプル点の画素値に基づく画素を与える画素値付与手段と、前記画素値付与手段により画素値が付与された前記サンプル位置における前記３Ｄ基準断層面及び前記複数の断層面が有する画素値が示す特性をパターン認識することにより前記歯列を決定する歯列決定手段と、前記歯列決定手段により決定された前記歯列の特異点を除去する特異点除去手段と、
を備えたことを特徴とする。

また、好適な実施形態として、当該Ｘ線断層像撮影装置は、前記検出器により収集されたフレームデータを用いてＣＴ（Computed Tomography）法に基づく断層像の再構成するＣＴ画像再構成手段を有し、前記移動手段は、前記Ｘ線管と前記検出器とを互いに正対させた状態で前記軌道上を移動させる手段であり、前記トモシンセシス法に代えてＣＴ撮影を行いたいときに前記検出器の姿勢を切り換える切換手段を有していてもよい。

本発明に係るＸ線断層像撮影装置によれば、放射線管理区域をより狭い範囲に止め、作業中であっても再構成した断層像を観察できるなど、使い勝手に優れ、且つ、高い分解能の断層像を提供することができる。

とくに、このＸ線断層像撮影装置を歯科用のＸ線口外撮影装置に適用すれば、放射線管理区域として大掛かりなＸ線撮影室を必要とせずに、患者を治療椅子に座らせた（寝かせた）状態で、治療中にその歯列のパノラマ画像を撮影することができるなど、使い勝手に優れ、且つ、Ｘ線口内撮影装置にとって代わる、高い分解能のパノラマ画像を供することができる。さらに、パノラマ撮影のみならず、ＣＴ撮影も選択的に実施することができ、１台２役の撮影機能を有するので、汎用性が極めて高い。

添付図面において、
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線断層像撮影装置としてのＸ線口外撮影装置の全体構成の概略を示す図。 図２は、本実施形態に係るＸ線口外撮影装置の電気的な概略構成を示すブロック図。 図３は、Ｘ線口外撮影装置で採用している直交撮影法を原理的に説明する図。 図４は、拡大率を説明する図。 図５は、実施形態に係る直交撮影法で採用している、Ｘ線管と検出器の回転速度と管電流の制御を説明する図。 図６は、図５で説明した制御の例を説明するグラフ。 図７は、図５の制御をより一般化して説明するための、Ｘ線管と検出器の回転移動を説明する図。 図８は、図５の制御をより一般化して説明するための、回転角度と制御量との関係を例示するグラフ。 図９は、図５の制御をより一般化して説明するための、回転角度と制御量との関係を例示する別のグラフ。 図１０は、図５の制御をより一般化して説明するための、回転角度と制御量との関係を例示する更に別のグラフ。 図１１（Ａ），（Ｂ）は、Ｘ線管に対するコリメータの独立した制御を説明する図。 図１２（Ａ），（Ｂ）は、回転角度とＸ線管及び検出器の回転の角速度との制御例を示すグラフ。 図１３は、プリスキャンの概要を説明するフローチャート。 図１４は、プリスキャンの概要を説明するフローチャート。 図１５（Ａ）〜（Ｆ）は、スキャン中のＸ線管と検出器の回転移動の様子を説明する図。 図１６は、ファントムの一例を示す一部破断した斜視図。 図１７は、ファントムのベースにおける、マーカを有する支柱の植設位置とキャリブレーションに用いる断層面の位置との関係を説明する図。 図１８は、基準断層面の位置に植設する支柱の一例を説明する斜視図。 図１９は、外側断層面の位置に植設する支柱の一例を説明する斜視図。 図２０（Ａ），（Ｂ）は、基準面パノラマ画像に映り込むマーカの位置と検出器とマーカの位置関係を説明する図。 図２１（Ａ），（Ｂ）は、本発明に係るパノラマ画像の再構成の原理を説明するための図。 図２２（Ａ），（Ｂ）は、図２１（Ａ），（Ｂ）における幾何学的な位置関係を数値化して説明する図。 図２３は、コントローラ及び画像プロセッサにより協働して実行される、撮像空間の構造解析及びキャリブレーションの手順の概略を説明するフローチャート。 図２４（Ａ）〜（Ｃ）は、Ｘ線の照射（投影）角度のずれを測定するための手順を説明する図。 図２５は、Ｘ線の照射角度のずれを説明する図。 図２６は、角速度曲線の一例とそれをＸ線の実際の照射角度のずれに応じて補正する様子を説明する図。 図２７は、Ｘ線照射角度θ＝０°におけるマーカとその結像位置との位置関係を説明する図。 図２８は、Ｘ線照射角度θ＝０°以外の角度におけるマーカとその結像位置との位置関係を説明する図。 図２９は、本実施形態における縦方向の拡大率の補正を加味した、Ｘ線管の位置を睨む方向の３次元投影の概念を説明する図。 図３０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３１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３２は、基準面パノラマ画像の一例を模式的に示す図。 図３３（Ａ），（Ｂ）は、パノラマ画像の縦方向の拡大率の相違を補正する処理を説明する図、 図３４は、基準面パノラマ画像にＲＯＩを設定したときの画像の一例を模式的に示す図。 図３５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３６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３７は、３Ｄ基準画像の一例を模式的に示す図。 図３８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３９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４０（１）は、その（Ａ）〜（Ｄ）の順に、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４０（２）は、その（Ｅ）〜（Ｈ）の順に、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４１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４２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４３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４４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４５（Ａ），（Ｂ）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４６（Ａ），（Ｂ）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４７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４８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４９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５０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５１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５２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。 図５３は、３Ｄオートフォーカス画像を基準面パノラマ画像の２次元の面に投影する処理の概念を説明する図。 図５４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５５は、本実施形態に係るＸ線口外撮影装置の装着の一例を説明する図。 図５６は、本実施形態に係るＸ線口外撮影装置の装着の別の一例を説明する図。 図５７は、本実施形態に係るＸ線口外撮影装置の装着の更に別の一例を説明する図。 図５８は、本発明の第２の実施形態に係るＸ線断層像撮影装置を説明する外観図である。 図５９は、第２の実施形態におけるＸ線管と検出器との別々の軌道を説明する図である。 図６０（ａ），（ｂ）は、第２の実施形態で使用する検出器の平面図及び側面図を示す。 図６１は、第２の実施形態で使用する検出器のパノラマ撮影モードに有効視野を説明する図である。 図６２は、第２の実施形態で使用する検出器のＣＴ撮影モードに有効視野を説明する図である。 図６３は、第２の実施形態においてパノラマ撮影モードからＣＴ撮影モードに移行させるときの検出器の回転及び高さ方向の移動を説明する図である。 図６４は、パノラマ撮影におけるＸ線管とその照射野の角度を説明する図である。 図６５は、第２の実施形態においてコントローラにより実行されるパノラマ撮影モードからＣＴ撮影モードへの移行制御を説明するフローチャートである。 図６６は、第２の実施形態においてコントローラにより実行されるスキャン及びデータ収集を説明するフローチャートである。 図６７（ａ），（ｂ）は、歯列の全域をＣＴ撮影するときのＸ線管及び検出器の体軸方向の移動と撮影領域とを説明する図である。 図６８（ａ），（ｂ）は、歯列の一部をＣＴ撮影するときのＸ線管及び検出器の体軸方向の移動と撮影領域とを説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１〜５４を参照して、本発明に係るＸ線断層像撮影装置としての歯科用Ｘ線口外撮影装置の第１の実施形態を説明する。

このＸ線口外撮影装置は、被検体Ｐの顎部の撮像対象（歯列など）を顎部の外部からＸ線でスキャンし、このスキャンで収集したデータをトモシンセシス法で処理し、その撮像対象の断層像を生成するモダリティである。このため、本実施形態に係るＸ線口外撮影装置は、既存の歯科治療で用いられているパノラマ撮像装置の機能は勿論のこと、従来のパノラマ撮像装置では得られなかった、小形・軽量化、高分解能な画像の提供、放射線管理区域として撮像室を設けなければならないという不便さに由来するワークフローの改善など、本発明の目的を達成し得る。

＜基本構成＞
この実施形態では、最初に、本実施形態に係るＸ線口外撮影装置の基本構成を説明する。その後で、このＸ線口外撮影装置の設置の様々な具体例を変形例として説明する。

図１に、実施形態に係るＸ線口外撮影装置１の基本構成を示す。このＸ線口外撮影装置１は、被検体Ｐ（患者）の口外から、その被検体Ｐの歯列を含む顎部の内部構造を示すパノラマ画像、及び、このパノラマ画像を用いて３次元（３Ｄ）断層像を提供するモダリティである。

このＸ線口外撮影装置１は、その基本要素として、顎部に対してＸ線によるスキャンを行ってＸ線透過データを収集するスキャン装置１０と、このスキャン装置１０のスキャン動作に関わる駆動を制御するとともに、スキャン装置１０が収集したＸ線透過データを受けて画像を再構成するコンピュータ１１と、スキャン装置１０に高電圧を供給する高電圧発生装置１２とを備える。なお、本実施形態で言うスキャンとは、被検体Ｐの撮像部位に対して予め定めた複数のパスのそれぞれに沿ってＸ線（Ｘ線ビームＸＢ）を照射し、画像再構成に必要な分のＸ線透過データのセットを収集する一連の動作である。

スキャン装置１０は、後述の変形例で説明するように様々な設置方法によって被検体Ｐの顎部（撮像部位）の周りに近接し、その顎部を囲うように配置される。具体的には、スキャン装置１０は、図１及び図３から分かるように、円状の軌道ＯＢを提供する円形のリング体２１を有する。軌道ＯＢは、リング体２１の外側面を成す円周面に沿って仮想的に創生される円軌道である。

スキャン時には、このリング体２１が被検体Ｐの顎部の周りに配置される。この配置の仕方は様々である。例えば後述の変形例で説明するように、リング体２１を歯科用の治療椅子のヘッドレストに固定的に又は着脱自在に設置してもよい。また、治療椅子とは別体のＣ形状のアームを用意し、このアームにリング体２１を支持させてもよい。さらに、被検体Ｐの肩部及び／又は頭部に載せたホルダに、このリング体２１を支持させるようにしてもよい。要するに、スキャン時にリング体２１を被検体Ｐの顎部の周りに位置させることができ、且つ、スキャンに必要なＸ線の量を減らすために、リング体２１の径を極力小さくして、小形化することが望ましい。

なお、図１に示す如く、リング体２１に対して、このリング体２１が提供する軌道ＯＢに沿った２次元面をＸＹ面とするＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸から成る直交座標を設定し、必要に応じて、これらの座標軸を用いて説明する。

このリング体２１は、前述のように、この外周面に沿った仮想的な円形の軌道ＯＢを提供する。同時に、このリング体２１は、スキャンを実施するため、Ｘ線管３１を備えるＸ線管ユニット３１Ｕと検出器３２を備える検出器ユニット３２Ｕとをその軌道ＯＢに沿って移動可能に支持している。リング体２１の外周面には、その周方向に沿って、例えばベアリング（図示せず）が形成されている。

Ｘ線管ユニット３１Ｕは、Ｘ線管３１のほかに、このユニット３１Ｕを軌道ＯＢに沿って移動させるウォームギヤなどの移動機構（図示しない）と、この移動機構を移動させる電動モータ４２とを備える。さらに、本実施形態では、このＸ線管ユニット３１Ｕに、コリメータ３３と、このコリメータ３３をＸ線管３１に対して相対的に移動可能な超音波モータ、ねじ機構などの駆動部３４とを備える。

なお、Ｘ線管３１及び検出器３２が回転しながらＸ線によるスキャンが実行されるので、リング体２１が供する円形軌道ＯＢによって囲まれる内部の空間は撮像空間ＩＳを形成している。

Ｘ線管３１は、例えば回転陽極型の真空管型のＸ線管、又は、電界放射型カーボンナノチューブカソードを用いたパルス点灯型のＸ線管で構成されており、そのターゲット（陽極）からＸ線を検出器２２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（いわゆるＸ線管焦点）の径は０．２５ｍｍ以下と小さく、したがって、このＸ線管２１は点状のＸ線源として機能する。

Ｘ線管２１の前面側の所定位置には、スリット状の開口を有するコリメータ３３が位置付けられている。Ｘ線管２１から曝射されたＸ線は、このコリメータ３３の開口を通過する。このため、検出器３２に入射させるＸ線を、その検出面（すなわち実際の収集用の窓（例えば５．０ｍｍ幅の窓））に絞ることができる。コリメータ３３は、移動機構３４によってその位置及び姿勢、又は、位置のみが移動可能に形成されている。コリメータ３３及び移動機構３４は、Ｘ線管ユニット３１Ｕの内部に設置されているため、Ｘ線管３１と伴に移動する。

Ｘ線管ユニット３１Ｕと同様に、検出器ユニット３２Ｕは、Ｘ線を検出する検出器３２のほかに、このユニット３２Ｕを軌道ＯＢに沿って移動させるウォームギヤなどの移動機構（図示せず）と、この移動機構を移動させる電動モータ５２とを備える。

一方、検出器３２は、放射線検出手段として機能するデバイスであり、Ｘ線検出素子を２次元状（例えば、６４×１５００のマトリクス状）に配置した検出面を有するデジタル形Ｘ線検出器である。この検出器３２は、その検出面に入射する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、本実施形態は画像再構成法として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の検出時の横方向（ＸＹ面に沿った方向）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の高速なフレームレート（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量の電気信号に直接変換でき、その電気信号をフレーム毎に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。

なお、電動モータ４２、５２及び駆動部３４は、コンピュータ１１から送信されてくる駆動信号に応じて、互いに独立して駆動可能になっている。このため、Ｘ線管ユニット３１Ｕ及び検出器ユニット３２Ｕは、軌道ＯＢに沿って互いに独立して移動可能であり、また、Ｘ線管ユニット３１Ｕの内部において、コリメータ３３はＸ線管３１に対して独立して相対的に移動可能に構成されている。なお、必要に応じて、コリメータ３３を使用しない構成も可能である。また、コリメータ３３から電動モータ４２、５２及び駆動部３４への駆動信号は、有線によって送信してもよいし、無線によって送信してもよい。

なお、本発明に係るＸ線断層像撮影装置は、必ずしも歯科用Ｘ線口外撮影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実体形状（位置）を３次元的に把握する装置にも実施することができる。例えば医療用では以下のような装置に本発明を実施することができる。

（１）腕、足などの骨のスキャン撮影装置： 腕、足を回転体に入れることで撮影可能、また検出器をフォトンカウンティング型検出器や、２つのエネルギーのＸ線を照射することで、イメージングと骨塩定量を同時に行うシステム。リング体としての円形ドーム体を縦方向に移動する構造を採用することで、スキャン領域を変更することもできるシステム。

（２）肺がん検診装置： リング体としての円形ドーム体に胸部を挿入し、胸部をカバーする検出器で、スキャンし一気に多層断層面を再構成するようなシステム。

（３）マンモスキャナー： リング体としての円形ドームに乳房を設定し、スキャンし一気に多層断層面を再構成するシステム。

（４）頭蓋骨外形把握用スキャナ： 頭部を、リング体としての円形ドーム体に入れて、頭蓋骨表層を３次元的に把握するシステム。

（５）セファロメトリー装置： 頭部を、リング体としての円形ドーム体に入れて、セファロメトリーに相当する面で再構成を行い、拡大率による歪のない画像を提供する装置。また整形外科、美容整形などの審美的な診断装置。

（６）死体鑑定用装置： 軽量な可動構造にして、死体の歯列撮影を可能な構造にすることで、死体の個人判定に用いるシステム。３次元構造と精密な歯列構造を表現できるために、精度の高い鑑定が期待できる。

（７）動物（ペット）検査Ｘ線装置： 動物のＸ線検査を、ドーム型の検査装置。これにより、撮影領域を自在に選択できるために、大半の検査に対応できる。

なお、家庭に持ち込める装置として、上述した（１）、（３）項、ならびに、本実施形態で一例として後述するＸ線口外撮影装置を、軽量な可動構造にすることで家庭に持ち込み可能な装置に展開することができる。もちろん小型車に車載して歯科診療所のない地方に歯科診療を提供することもできる。

一方、非破壊検査用としては、以下のような装置に本発明を適用することができる。

（８）内部構造検査装置： 小型梱包物、金属内部構造、食品、フレキシブル実装基板、ＩＣなどなどの内部構造検査装置。検査ドーム内の３次元の任意面で再構成が可能なので、３次元構造が、非検査物の性質によっては検査できる。また検出器をフォトンカウンティング型検出器や、２つのエネルギーのＸ線を照射することで、物質を同定することも可能である。

（９）空港での手荷物検査装置： 検査ドーム内を手荷物をステップワイズに送り込みスキャンすることで、ＣＴより低線量かつ高速安価に検査できる。

（１０）アセンブル物の検査装置： 立体的に配置されるアセンブル物の構造を３次元的に検査する装置、再構成面を自在に指定することで、標準化した構造体の特定部位の内部検査が可能になる。

（１１）絵画のＸ線検査装置： 凹凸のある絵画の内部を分析する際の検査装置。ある程度大きなドームを構成することで可能になる。

このような多様な用途に展開できるが、本実施形態では、Ｘ線口外撮影装置について説明している。

次に、図２に戻って、このＸ線口外撮影装置１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は高電圧発生装置１２に電気的に接続され、これによりＸ線管３１はＸ線曝射のための高電圧の供給を受ける。また、Ｘ線管３１を移動させる電動モータ４２は制御ライン４５を介してドライバ４６Ａに接続され、このドライバ４６Ａがコンピュータ１１に接続されている。検出器３２は通信ライン４７を介してコンピュータ１１に接続されている。検出器３２を移動させる電動モータ５２は制御ライン４８を介してドライバ４６Ｂに接続され、このドライバ４６Ｂがコンピュータ１１に接続されている。さらに、コリメータ３３を移動させる駆動部３４も制御ライン４９を介してドライバ４６Ｃに接続され、このドライバ４６Ｃがコンピュータ１１に接続されている。高電圧発生装置１２は、コンピュータ１１から与えられる制御信号により、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する。

コンピュータ１１は、収集したフレームデータを含む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、コンピュータ１１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、バッファメモリ５２、画像メモリ５３、画像プロセッサ５４、コントローラとしてのＣＰＵ５５、ＲＯＭ５６、ＲＡＭ５７、及びフレームメモリ５８を備える。また、コンピュータ１１は別のインターフェース５９を備え、このインターフェース５９を介して、モニタ６０及び操作器６１に接続されている。なお、インターフェース５１には、パノラマ像などの画像や医師に説明される画像などを見ることができる患者用モニタ６２にも接続されている。

バッファメモリ５２は、インターフェース５１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５４は、ＣＰＵ５５の制御下に置かれ、後述する３Ｄ基準断層面ＳＳ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ＲＯＭ５６に予め格納されている。このＲＯＭ５６はプログラムを格納する記録媒体として機能する。また、ＲＯＭ５６にはＬＵＴ（ルックアップテーブル）が確保され、このＬＵＴに後述する管電流Ｉの補正特性、及び、Ｘ線管２１及び検出器３２の回転角度θを演算するための参照関数が予め格納されている。なお、このプログラムは予めＲＯＭ５６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、通信回線又は持ち運び可能なメモリを使い、ＲＡＭ５７を介してコントローラ５５のワークエリアにインストールするようにしてもよい。

画像プロセッサ５４により処理される又は処理途中のフレームデータ、画像データなどのデータは、画像メモリ５３に読出し書込み可能に格納される。画像メモリ５３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５８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５８に記憶される画像データは、所定周期でモニタ６０の画面に表示される。

コントローラ（ＣＰＵ）５５は、ＲＯＭ５６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５５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Ｐの顎部は、図１に示すように、スキャン装置１０の内側、すなわち撮像空間ＩＳに、動かない状態で位置付けられる。この位置付け状態でスキャンが開始されると、Ｘ線管３１及びコリメータ３３、並びに、検出器３２がリング体２１に沿って、つまり軌道ＯＢに沿って回転する。

この回転の間に、コントローラ５５からの制御の元で、高電圧発生装置１２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。このパルス駆動には、半波整流した駆動信号を使う場合もあるし、インバータ回路を用いたＤＣ駆動方式の駆動信号を使う場合もある。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、入射Ｘ線を直接検出し、対応するデジタル電気量の２次元のフレームデータ（例えば６４×１５００画素）を非常に高速のフレームレート（例えば３００fps）で順次出力する。このフレームデータは、通信ライン４７を介してコンピュータ１１に送られ、そのインターフェース５１を介してバッファメモリ５２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。このフレームデータを用いて、従来から良く診療に使用される２次元のパノラマ画像や、顎部をその輪郭に沿って再構成した擬似３次元のパノラマ画像（透過像）がトモシンセシス法を応用して再構成される。

＜画期的な構成、スキャン制御、画像処理の特徴＞
撮影時には、リング体２１の内側の撮像空間ＩＳに被検体Ｐの顎部が位置付けられる。したがって、Ｘ線管３１から曝射されたＸ線はコリメータ３３によりコリメートされＸ線ビームＸＢとなって被検体Ｐに向かって照射される。このＸ線ビームＸＢは被検体Ｐの顎部を透過して検出器３２の検出面に入射し、検出面に並んだＸ線検出素子によりデジタル量の電気信号に画素毎に直接変換される。この結果、前述したように検出器２２からフレームデータが高速なフレームレートで出力される。

このフレームデータは、Ｘ線管３１（及びコリメータ３３）並びに検出器３２が軌道ＯＢに沿って移動しながら、所定間隔毎に間欠的（例えば３００fps毎）に収集される。

この間欠的な収集の間に、Ｘ線管３１及び検出器３２は、被検体Ｐの額部を挟んで互いに斜めに対向した位置又は互いに正対して位置をとりながら顎部の周りを回転することを特徴とする。「Ｘ線管３１及び検出器３２が互いに正対して」とは、Ｘ線管３１から照射されたＸ線ビームＸＢの中心軸（Ｘ線ビームをＸＹ面に投影したときのビーム広がりの中心軸）が検出器３２の検出面に直交する状態を言う。また、「Ｘ線管３１及び検出器３２が互いに斜めに対向して」とは、上記Ｘ線ビームの中心軸が検出器３２の検出面に９０°以外の角度（０°＜角度＜９０°）で入射する状態を言う。

ここで、本実施形態に係るＸ線口外撮影装置で採用されている、従来には無い、画期的な構成上の特徴を説明する。

＜円形軌道＞
歯科用のパノラマ撮像装置においても、他の医療用のモダリティと同様に、高分解能な画像の提供とともに、省電力化や小形・軽量化が求められている。

そこで、本Ｘ線口外撮影装置は、まず、小形・軽量化を図るために、スキャン部、すなわち、本実施形態においてはスキャン装置１０におけるＸ線管３１及び検出器３２の移動する軌道を円形にする。つまり、リング体２１で円形軌道ＯＢを作る。しかも、このリング体２１の径は極力小さくする。リング体２１は、撮像対象が顎部、さらには歯列であることから、被検体の頭部が収まる程度の大きさであればよい。このため、リング体２１は、例えば２４０ｍｍ程度の内径であって、２７０ｍｍ程度の外径を有する程度に作る。つまり、軌道ＯＢの径は、一例として、約２７０ｍｍである。このように小さい径の軌道ＯＢを設定することで、この軌道ＯＢ上を回転移動するＸ線管３１及び検出器３２は、従来のパノラマ撮像装置のスキャン部に比べて、互いに非常に近い距離で接近することになる。これにより、スキャン装置１０は従来のそれに比べて小形化及び軽量化を図ることができる。

なお、Ｘ線管３１及び検出器３２は同一の円形軌道ＯＢ上を回転するので、その円形軌道ＯＢの中心、すなわち回転中心ＯからＸ線管３１までの距離及び回転中心Ｏから検出器３２までの距離は等しい。しかしながら、本発明に係る軌道は必ずしもこれに限定されず、回転中心ＯからＸ線管までの距離と回転中心Ｏから検出器までの距離は互いに異なっていてもよい。つまり、Ｘ線管と検出器が互いに径の異なる２つの円形軌道に沿って独自に回転するようにすることもできる。このときの２つの円形軌道は同軸である方が設計上、容易である。

また、Ｘ線管３１及び検出器３２の間の距離が小さくなることで、同じＸ線量を想定するのであれば、Ｘ線管３１が照射するＸ線の強度を下げることができる。つまり、Ｘ線強度その自身は距離の２乗に比例して減衰し、同じ検出器の幅と画素サイズであれば距離の３乗相当の減衰になるので、僅かな距離の短縮化であっても、要求されるＸ線強度を下げることができる。

このように、Ｘ線管３１と検出器３２との間に距離は、従来のパノラマ撮像装置の場合よりも小さい値に設計されており、Ｘ線管３１に流す電流Ｉを７５０μＡ程度の値に抑えられる。この電流Ｉの値は、従来の約１／１０以下の値になる。このため、従来のパノラマ撮像装置の場合には必要であった放射線管理区域としての別室（放射線撮影室）は不要となり、放射線管理区域をＸ線管３１と検出器３２が回転する撮像空間ＩＳに止めることができる。

つまり、治療中の患者Ｐにスキャン装置１０を装着することができれば、治療をしながら（患者Ｐを移動させないで治療用椅子に座らせたまま）、歯列の断層像を取得することができる。勿論、Ｘ線管電流Ｉが少ない分、被曝量も少なくなるので、熟練を要せずに全体を粗くプリスキャンを行い、ヘッドレストを制御することで顎の角度を最適に位置付けて治療部位を的確にスキャンするなど、多様な撮影を行うこともできるのである。

＜管焦点、検出器＞
また、Ｘ線管電流Ｉを少なくするだけでは、画像の分解能が下がるので、使用に耐えられる高精細な断層像を生成することはできない。このため、本実施形態では、Ｘ線管焦点を０．２５ｍｍ以下の小さい値に設定すること、検出器３２として直接変換型のデジタル型検出器を用いて高速にフレームデータを収集することも必要である。

＜直交撮影と独立駆動＞
その一方で、このＸ線口外撮影装置１は、被検体の顎部の馬蹄形を成す歯列に沿った断層面の画像をトモシンセシス法で再構成する。図３に示すように、歯列ＴＲの位置はスキャン装置１０のＸＹ面における幾何学的中心Ｏには位置せず、顎部の前側に寄っている。加えて、歯列ＴＲの後方にはスキャン時の障害物としての頸椎ＣＳが位置する。歯列ＴＲそのものをとっても歯と歯の重なりがある。このため、その重なりが極力写り込まないように、かつ、極力、頸椎ＣＳを避けて歯列を通過するようにＸ線ビームＸＢのパスがＸ線照射角度θ毎に選択されている。このようにパスを選択すると、各照射角度θにおいてパスは歯列ＴＲに直交又は直交に近い値を採る（なお、「直交」とは、「Ｘ線ビームが歯と歯の間を通り抜けるようにしたい」との意味であり、必ずしも９０度を意味するものではない）。このため、このようなパスに沿ったスキャンは、所謂、直交撮影と呼ばれる。このような観点を加味して、Ｘ線ビームＸＢのパスは例えば図３に示すように設定される。

この図３は、本実施形態で採用したＸ線管３１、検出器３２、被検体Ｐの顎部の歯列ＴＲ、及び、この歯列ＴＲに沿った３Ｄ（３次元）基準断層面ＳＳと、Ｘ線ビームＸＢのパスとのＸ線照射角度（スキャン角度）θ毎の位置関係をＸＹ面に投影して示す。３Ｄ基準断層面ＳＳとは、基準面として採用する断層面が単なる平面ではなく、３次元的な空間の広がりを有しているので、擬似的な３次元という意味で、そのように呼んでいる。また、「Ｘ線ビーム」とは、Ｘ線管３１から曝射され且つコリメータ３３でコリメートされたＸ線である。Ｘ線ビームの（パスの）方向（つまりＸ線照射角度）は、Ｘ線管３１のＸ線焦点とＸ線管３１の検出面に入射するＸ線の中心位置（図３においてＸＹ面に投影した中心位置）とを結ぶラインの方向を言う。Ｘ線ビームのパスの位置及び方向は、歯列ＴＲに沿った各位置によって変わるように設定されている。

この歯列ＴＲをＸＹ面に対する投影したときの輪郭（形状）は個人差がある。このため、本実施形態では、統計的に標準的な輪郭を採用している。この標準的な輪郭は、略馬蹄形を成すもので、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。この輪郭に沿って３Ｄ基準断層面ＳＳが設定されている。この３Ｄ基準断層面ＳＳは、図示した位置からＺ軸方向に沿って立ち上がる擬似的な３次元な広がりを有する断面（仮想面）である。この３Ｄ基準断層面ＳＳ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る。なお、３Ｄ基準断層面ＳＳ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ＳＳ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ＳＳ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。

このような統計的に標準的な歯列ＴＲを採用し、図３に示すように、歯列ＴＲのどの位置を採ってもＸ線ビームＸＢのパスが極力、その輪郭に直交するように、且つ、Ｘ線ビームＸＢのパスが極力、頸椎を避けて通過するように、各Ｘ線照射角度θにおけるパスの方向（すなわちＸ線照射方向）が設定される。本実施形態は、そのような歯の重なりやノイズ成分としての頸椎の影響を回避することを優先したＸ線ビームＸＢのパスを設定している。このＸ線照射角度θは、Ｘ線管ユニット３１Ｕ及び検出器ユニット３２Ｕからみれば、回転角度に相当する。このため、この角度θは、回転角度でもあり、Ｘ線照射角度でもあり、またスキャン角度でもある。以下、必要に応じて、この角度θを使い分ける。

なお、この図３に示す直交撮影を重視したＸ線ビームＸＢのパスの設定法は、所望のパス位置の設定ということの代表であり、必ずしも、歯列の各位置においてＸ線ビームＸＢのパスが正確に歯列に直交するという意味ではないし、また、上述の直交撮影以外の撮影に対するパスの設定を排除するという意味ではない。

上述のように直交撮影を所望してＸ線ビームＸＢのパスを設定すると、図３から分かるように、歯列ＴＲの前歯部の中心位置ではＸ線管３１（コリメータ３３）と検出器３２は互いに正対している。つまり、Ｘ線ビームＸＢのパスはリング体２１の幾何学的な中心Ｏを通る。しかし、前歯の中心の位置から左右の臼歯部の方向にＸ線ビームＸＢのパスが移動するにつれて、そのパスは幾何学的中心Ｏから外れた軌道を通る。さらに、臼歯部の奥に進むにつれて、そのパスは中心Ｏに接近するように移動する。そして、本実施形態の場合、このパスは再び中心Ｏを通過する。Ｘ線ビームＸＢのパスがどの程度まで移動するかは、スキャン範囲Φ（例えば、Φ＝１９０〜２１０°＝±８５°〜±１０５°）の設定による。

このように、本実施形態では、Ｘ線ビームＸＢのパスを、幾何学的な中心Ｏよりも撮影対象である歯列ＴＲの形状を優先させ、「直交撮影」ができるように設定されていることにも特徴がある。これを実現するための措置として、Ｘ線管３１（及びコリメータ３３）及び検出器３２を互いに円軌道ＯＢに沿って互いに独立して回転可能にし、且つ、コリメータ３３をＸ線管３１に対して移動可能に構成している。

＜濃度ムラ対策＞
しかしながら、上述の構成を実施すると、Ｘ線強度が低いので、検出器３２に入射する単位時間当たりのフォトン数が少なくなる。このため、既存のトモシンセシス法で画像を再構成すると、画素濃度が低いことから、ノイズの影響も大きく、また濃度ムラも大きい。

・独自の画像再構成
そこで、本実施形態では、照射するＸ線強度を下げた場合でも、耐ノイズ性も高く、構造物の実際の大きさや形状を反映した高精細な３次元的広がりを持つ画像（３次元的画像）を提供可能な画像再構成法をも併せて採用する。この画像再構成法を実施した処理は後述される。

・拡大率の変化に対する対策
一方、歯列ＴＲがリング体２１の幾何学的中心Ｏに位置していないこと、Ｘ線管３１及び検出器３２を円形軌道ＯＢに沿って動かし、且つ、直交撮影の撮影を優先していることによって、Ｘ線照射角度θの値毎に、歯列ＴＲとＸ線管３１との間の距離が大きく変化する。つまり、歯列をスキャンしたときの拡大率がＸ線照射角度θ毎に変わる。拡大率とは、歯の実際の大きさとその歯の陰影が検出器３２の検出面に作る投影像の大きさとの比である。これを、図４を使って説明する。このため、上述した画像処理法は、この拡大率の影響を排除又は低減する処理をも含む。これは、画像再構成の全体処理と伴に後述される。

・管電流の調整
さらに、本実施形態に係るＸ線口外撮影装置では、Ｘ線管３１及び検出器３２は幾何学的な中心Ｏ（固定）を持つ円形軌道ＯＢに沿って互いに独立して回転（移動）するものの、前述したように直交撮影に重きを置いていることから、回転角度θの夫々の位置におけるＸ線ビームＸＢのパスは必ずしも幾何学中心Ｏを通過していない。幾何学的中心Ｏを通過していないというよりも、直交撮影を優先して、幾何学中心Ｏに囚われずにＸ線ビームＸＢのパスを設定している、と言える。幾何学中心Ｏを通過しているＸ線ビームＸＢのパスは１回のスキャンの間で前歯の中心部の１点を通過するパスと、左右それぞれの臼歯部の１点を通過する、合計３箇所に過ぎない（図３参照）。

このようなスキャンを実現するために、軌道ＯＢを移動する検出器３２の回転角速度Ｖθが軌道ＯＢ上の位置に応じて制御される。このため、例えば図５に示す如く、検出器３２がある角度範囲Ａ（臼歯部の一部）を通過するときの回転角速度Ｖθ_Ａは、別の角度範囲Ｂ（前歯部の一部）を通過する回転角速度Ｖθ_Ｂよりも大きい。この検出器３２の移動中に、Ｘ線ビームＸＢは一定間隔で入射する。このことは、検出器３２に入射するＸ線のフォトン数が軌道ＯＢの位置に応じて変化することを意味する。フォトン数が変化すると、再構成されるパノラマ画像の画素値にムラ（濃度ムラ）が生じて画質が低下する。そこで、この画素値のムラを排除又は抑制するために、検出器３２の軌道ＯＢ上の回転位置、すなわち、その相手方のＸ線管３１の軌道ＯＢ上の回転位置に応じて、その管電流Ｉを調整するのである。図５の例で言えば、軌道ＯＢ上の角度範囲Ａに対向する角度範囲Ａ´を移動するときのＸ線管３１の管電流Ｉ_Ａを、別の角度範囲Ｂに対向する角度範囲Ｂ´を移動する管電流Ｉ_Ｂよりも相対的に下げる。これをＸ線管２１の回転角度θの全体に展開すると、回転角度θ対管電流Ｉの特性は一般的には図６のように表される。つまり、左右の臼歯部をスキャンするときには、前歯部をスキャンするときよりも、管電流Ｉの値を上げる。なお、管電流Ｉの最大値は、前述した別室（放射線撮影室）を要求しない値に設定されている。この図８に示す管電流Ｉの補正特性が予め、後述するＲＯＭのルックアップテーブルに予め格納されている。この管電流ＩのＸ線照射角度毎の制御も実施される。

なお、図３に示すように、極力、頸椎を避けつつ、且つ、所望のスキャン角度θを採る撮影になるようにＸ線ビームＸＢのパスを設定しているが、頸椎を完全に避けてパスを設定することは困難である。どうしても、頸椎を通るＸ線ビームＸＢのパスが含まれてしまう。そこで、頸椎を通過するパスに沿ってＸ線ビームが照射されるときには、その分、Ｘ線強度を上げるように管電流Ｉを制御してもよい。

なお、上述したような管電流を調整する方法に変えて、又は、一緒に、Ｘ線管２１に印加する管電圧を調整してもよい。管電圧を上げると、Ｘ線のフォトン数が増え、一方、それを下げると、フォトン数が下がるので、管電流の上下と同様の調整機能を発揮することができる。

・データ収集時間の調整
さらに、この管電流Ｉの制御に代えて又は一緒に、Ｘ線透過データの収集時間を制御してもよい。この概念を、図７〜１０を用いて説明する。

本実施形態の場合、図７に示すように、所定時間Ｔｉの経過を想定すると、この時間の間に、Ｘ線管３１は軌道ＯＢに沿ってｘｉの距離を移動し、検出器３２は同じく軌道ＯＢに沿ってｄｉの距離だけ移動する。このため、データ収集時間の調整として、この所定時間Ｔｉの値を、検出器３２におけるフォトン数のカウントが大体同じになるように決めればよい。

仮に、頸椎などの障害陰影が無いとすれば、単純に、Ｘ線管３１と検出器３２の移動（回転）に伴う歯列ＴＲに沿った移動距離Ｓｉに反比例した速度で両者を移動させ、
ΣＣ／Ｓｉ＝ΣＴｉ＝全体の収集時間（ここで、Ｃは定数）
となるようにＸ線管３１及び検出器３２の移動を制御すればよい。この様子を図８に示す。

しかしながら、実際には、図９に例示される、頸椎や反対側の顎骨で吸収されるファクタＡｉ（１以下の定数）を考慮する必要がある。そのため、
ΣＣ／（Ｓｉ・Ａｉ）＝ΣＴｉ＝全体の収集時間
となるように、Ｘ線管３１と検出器３２の移動（回転）を制御する。この制御の一例を図１０に示す。これにより、パノラマ画像の横方向（つまり、Ｘ線ビームＸＢをスキャンさせる方向）の濃度が一定値に近づく。なお、この濃度ムラの調整とともに、前述したように、パノラマ画像の縦方向における拡大率の補正を行なうことが望ましい。

なお、画像の濃度ムラを改善する手法として、管電流を変える、管電圧を変える、及び、データ収集時間を変える、という３つの手法を説明したが、これらの３つの手法は適宜に組み合わせて（例えば３つの手法、２つの手法）実施してもよいし、何れか１つを単独で実施してもよい。

＜コリメータの独立制御＞
本実施形態では、さらに、コリメータ３３の位置及び姿勢が制御されることも１つの特徴である。この趣旨を以下に説明する。

本実施形態では、コリメータ３３の位置及び姿勢も、前述したようにＸ線管３１と検出器３２とを結ぶライン、すなわちＸ線照射方向に応じて制御される。コリメータ３３の位置とは、図１１（Ａ）に模式的に示すように、コリメータ３３のＸ線管３１に対する、Ｘ線ビームＸＢの方向に直交する、ＸＹ面に沿った方向の位置を言う。また、コリメータ３３の姿勢とは、同図（Ｂ）に模式的に示すように、Ｘ線ビームＸＢに対する回転した姿勢を言う。

このようにコリメータ３３の位置及び姿勢を制御する理由は、本実施形態におけるスキャン法が前述したパノラマ撮影を円形軌道にて実現することに基づき検出器とＸ線管の位置が必ずしも常に対向位置にはないことに拠る。本実施形態におけるスキャン法が前述した直交撮影に基づくものであることに拠る。Ｘ線管３１と検出器３２が常に正対していれば、コリメータ２３の位置及び姿勢は固定状態でよい。しかしながら、図３から分かるように、歯列ＴＲの前歯部の中心及び左右の臼歯部側の各一点を除く、大部分の回転角度θの位置で、検出器３２がＸ線管３１に対して斜めの方向に位置付けられる。つまりＸ線管３１の正面方向Ｐからシフトした位置に検出器２２が移動するため、この検出器３２の検出面に正確にＸ線ビームＸＢを入射させるには、コリメータ３３の位置及び／又は姿勢を適宜に制御する必要がある。

なお、コリメータ３３はその位置及び姿勢の一方のみを、便宜的に、Ｘ線管２１の回転角度θに応じて制御するようにしてもよい。

＜その他＞
さらに、本実施形態に係るスキャン装置１０には、Ｘ線管３１及び検出器３２の回転位置を検出する回転センサ３６，３７、及び、被検体Ｐの顎部がスキャンに動いたことを検知する動きセンサ３８を備えている。回転センサ３６，３７は、コントローラが指令するモータ駆動用のパルス信号のパルス数から演算により求めるようにしてもよい。

さらに、後述するＲＯＭ５６のＬＵＴには、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、横軸を回転角度θとし且つ縦軸を回転角速度Ｖ_θとする回転制御パターンが参照関数として予め格納されている。この回転制御パターンは、前述した図３に示すように、所謂「直交撮影」を達成し且つパノラマ画像の横方向の濃度ムラを低減する上で必要な、Ｘ線管３１、検出器３２、及び被検体Ｐの顎部の歯列ＴＲの位置関係を回転角度θ毎に規定する参照関数である。この参照関数は、したがって、直交撮影に必要な速度制御ファクタに加え、前述した濃度ムラ対策のうちの、管電流の調整ファクタ及びデータ収集時間の調整ファクタのうちの少なくとも何れか一方のファクタに基づいて予め規定されている。

図１２（Ａ）は、Ｘ線管３１が採るべき回転角度θ毎の回転角速度Ｖ_θを定めている。この回転角度θ−回転角速度Ｖ_θを規定するグラフによれば、回転角度θ＝０°の位置で回転角速度Ｖ_θが高く、回転角度θ＝０°から左右に角度が増加するにつれて回転角速度Ｖ_θが下がるように設定されている。なお、回転角度θ＝０°の位置は基準位置として、前述した図３から分かる。すなわち、本実施形態では、円形軌道ＯＢ内に位置する歯列ＴＲに沿って３Ｄ基準断層面ＳＳ（図３ではＺ軸方向から見ている）を設定している。この３Ｄ基準断層面ＳＳに対して歯列ＴＲの前歯部の中心をＸ線ビームＸＢが通るときに、そのＸ線ビームＸＢは円形軌道ＯＢの幾何学的中心Ｏを通るように設定されている。そこで、前歯部の中心及び幾何学的中心Ｏを通るラインの回転角度θをθ＝０°に定めている。

これに対し、図１２（Ｂ）は、検出器３２が採るべき回転角度θ毎の回転角速度Ｖ_θを定めている。この回転角度θ−回転角速度Ｖ_θを規定するグラフは、その大小の関係が上述した同図（Ａ）のものとは反対又はそれに近い軌跡を描くように設定されている。

＜スキャン＞
さらに、本実施形態に係るＸ線口外撮影装置１において実施される、顎の角度をチェックするためのプリスキャン、及び、データ収集のためのメインスキャンについて説明する。

・プリスキャン
このＸ線口外撮影装置１では、１回のスキャンに伴う患者に対するＸ線被曝の量が少ないので、実際の診療のための画像データ（フレームデータ）を収集するメインスキャンに先立ってプリスキャンを実施する。プリスキャンを実施した場合でも、患者のＸ線被曝量を低く抑えることができる。プリスキャンは、画素サイズを荒くして、電流を下げ、かつ高速にデータ収集を行うものである。

このプリスキャンの手順を図１３に示す。

患者の顔、すなわち顎部の周囲にスキャン装置１０をセットする。これにより、患者の顎の周囲に近接するような状態でリング体２１が位置付けられる。この状態で、コントローラ５５による制御が開始される。

このプリスキャンが開始されると、コントローラ５５はまず、ステップＳ１にて、位置検出器３６及び３７から位置情報を読み込み、Ｘ線管３１及び検出器３２の軌道ＯＢ上の位置を演算する。次いで、コントローラ５５は、ステップＳ２にて、この演算した位置が初期位置か否かを判断し、初期位置でなければ、その処理をステップＳ３に移行させる。ステップＳ３にて、モータ４２及び５２を回転させてＸ線管３１及び検出器３２を軌道ＯＢ上の予め設定されている初期位置に復帰させる。なお、この場合、コリメータ３３のＸ線管３１に対する位置及び姿勢は所定位置で固定されている。

一方、ステップＳ２の判断においてＸ線管３１及び検出器３２が既に軌道ＯＢ上の初期位置に在る場合、コントローラ５５は、ステップ４にて操作器６１から送信されてくるオペレータの操作信号を監視しながら、プリスキャンを開始するか否か判断しながら待機する。

このステップＳ４の判断がＹＥＳ、すなわちオペレータがスキャンの開始を指令した場合、コントローラ５５は、その処理をステップＳ５に移行させ、プリスキャン条件をＲＯＭ５６のＬＵＴから読み出し、プリスキャンを実行させる。このプリスキャン条件には、Ｘ線管３１の曝射条件（管電圧、管電流）、スキャン速度（Ｘ線管３１、検出器３２の回転速度）、及び、画像処理における画素の束ね数が含まれる。例えば、後述するメインスキャンに比べて、管電流を１／２に、スキャン速度を２倍に、画素の束ね数＝４とするプリスキャン条件が読み出される。

なお、プリスキャンの場合、その目的に鑑みると、読影可能であるかぎり粗い画素の２次元パノラマ画像又は３次元の断層像（３次元パノラマ画像）の生成が許される。そのため、本実施形態では、プリスキャン条件としては、上述したようにスキャン速度を上げ、且つ、管電流を下げること以外の条件は、後述するメインスキャンと同様に実行する。つまり、後述するように、管電流の補正、コリメータの姿勢・位置制御、及び、スキャン範囲（回転角度θの範囲）＝例えば２１０°、実在位置を考慮した自動焦点化の３次元画像処理法（後述する）を設定している。

しかしながら、プリスキャン条件は必ずしもメインスキャンのスキャン条件と同じでなくてもよく、従来公知の種々のパノラマ画像の処理法を設定するようにしてもよい。

コントローラ５５は、ステップＳ６にて、再び、位置検出器３６及び３７から回転位置情報を読み込み、Ｘ線管３１及び検出器３２の軌道ＯＢ上に沿った現在の回転位置を演算する。次いで、コントローラ５５は、ステップＳ７にて、この回転位置に基づき、スキャンが終了したか否かを判断する。つまり、Ｘ線管３１及び検出器３２が共に軌道ＯＢ上に沿って、設定した回転角度（例えば２１０°）の間を移動しながらスキャンを行ない、予め定めた回転位置の終点まで到達したか否かを判断する。

このステップＳ７の判断がＹＥＳ、すなわち終点到達を示す場合、コントローラ５５は、前述した同様にステップＳ８、Ｓ９にてＸ線管３１及び検出器３２を、それらの軌道ＯＢ上の初期位置に戻して、スキャン制御を終わる。

これに対して、ステップＳ７にてＮＯ、すなわちＸ線管３１及び検出器３２が未だそれらの終点位置に到達していない場合、その処理をステップＳ６に戻して繰り返す。

画像プロセッサ５４は、このように収集されたプリスキャンのフレームデータに、後述するメインスキャン時のトモシンセシス法を適用する。これにより、後述するが、メインスキャン時と同様に、対象物の空間的な実在位置を考慮し、常にＸ線管の焦点を睨む向きに沿って自動的に最適焦点化した３次元（擬似的３次元）のパノラマ画像を再構成する。この再構成された３次元パノラマ画像は、画像上のそれぞれの位置にて、隣接する４つの画素を１つに束ねてパノラマ画像が形成される。このパノラマ画像のサイズは縮小されており、粗い画質であるが、歯列ＴＲなどの位置確認用としては充分である。Ｘ線量は、スキャン速度を２倍にし、管電流は１/２にするので、トータルでＸ線量は１/４になる。これにより、Ｘ線被曝量も少なくなる。

オペレータは、この再構成された３次元のパノラマ画像を観察して、歯列ＴＲを的確に捉えているか、顎（首）の角度が的確かなどの確認を行う。必要であれば、顎部の位置付けを修正する。また、このパノラマ画像には頸椎ＣＳが写りこんでいるので、背後に回ったときのＸ線管３１からのＸ線ビームができるだけ頸椎ＣＳの間を通過し良好な画像になるように、顎（首）の角度も修正する。

なお、再構成された３次元画像の位置を見て、所望の３次元位置に顎が設定されているかを解析し、顎の位置を自動的に変えるようにチンレストの角度を制御することもできる。なお、従来の再構成法によってパノラマ画像を再構成した場合も、オペレータが、その画像から顎部の位置を判断し、位置の修正を促すことができる。

・メインスキャン
次に、図１４を参照して、コントローラ５５の制御下で実行されるメインスキャンの制御を説明する。

コントローラ５５は、予めＲＯＭ５６に格納されていたスキャン制御のためのプログラムをそのワークエリアに読み出し、このプログラムを順次実行する。

このプログラムが開始されると、コントローラ５５はまず、ステップＳ１１にて、位置検出器３６及び３７から位置情報を読み込み、Ｘ線管３１及び検出器３２の軌道ＯＢ上の位置を演算する。次いで、コントローラ５５は、ステップＳ１２にて、この演算した位置が初期位置か否かを判断し、初期位置でなければ、その処理をステップＳ１３に移行させる。ステップＳ１３にて、モータ４２及び５２を回転させてＸ線管３１及び検出器３２を軌道ＯＢ上の予め設定されている初期位置に復帰させる。

一方、ステップＳ１２の判断においてＸ線管３１及び検出器３２が既に軌道ＯＢ上の初期位置に在る場合、コントローラ５５は、ステップ１４にて操作器６１から送信されてくるオペレータの操作信号を監視しながら、メインスキャンを開始するか否か判断しながら待機する。

このステップＳ１４の判断がＹＥＳ、すなわちオペレータがメインスキャンの開始を指令した場合、コントローラ５５は、その処理をステップＳ１５に移行させ、Ｘ線管３１及び検出器３２それぞれの参照関数（回転パターン）をＲＯＭ５６のＬＵＴから読み出し、その参照関数に基づいてメインスキャンを開始させる。この参照関数は、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、横軸を回転位置θとし且つ縦軸を回転角速度Ｖ_θである。

コントローラ５５は、ステップＳ１６にて、再び、位置検出器３６及び３７から回転位置情報を読み込み、Ｘ線管３１及び検出器３２の軌道ＯＢ上に沿った現在の回転位置を演算する。次いで、コントローラ５５は、ステップＳ１７にて、この回転位置に基づき、スキャンが終了したか否かを判断する。つまり、Ｘ線管３１及び検出器３２が共に軌道ＯＢ上に沿って、設定した回転角度（例えば２１０°）の間を移動しながらスキャンを行ない、予め定めた回転位置の終点まで到達したか否かを判断する。

このステップＳ１７の判断がＹＥＳ、すなわち終点到達を示す場合、コントローラ５５は、前述した同様にステップＳ１８、Ｓ１９にてＸ線管３１及び検出器３２を、それらの軌道ＯＢ上の初期位置に戻して、スキャン制御を終わる。

これに対して、ステップＳ１７にてＮＯ、すなわちＸ線管３１及び検出器３２が未だそれらの終点位置に到達していない場合、コントローラ５５はステップＳ２０の処理に移行する。この処理により、ステップＳ１６で検出したＸ線管３１及び検出器３２の現在の回転位置θに応じた回転角速度Ｖθが演算される。つまり、コントローラ５５はＲＯＭ５６のＬＵＴを参照し、図１２（Ａ），（Ｂ）に示す関数に現在の回転位置θを適用することで、現在指令すべき回転角速度Ｖ_θが決められる。

次いで、コントローラ５５は、ステップＳ２１にて、Ｘ線管２１に供給する管電流Ｉを現在の回転位置θに応じて演算する。この演算の意図は、前述したように、検出器２２が検出するＸ線のフォトン数の差を補正することである。なお、前述したようにデータ収集時間で充分に濃度ムラの変化を抑制できる場合には、この管電流Ｉの調整処理は実行しなくてもよい。

さらに、コントローラ５５は、そのステップＳ２２にて、前述したステップＳ２０で求めたＸ線管３１及び検出器３２の回転角度θを利用して、コリメータ３３の位置／姿勢を制御する指令値を演算する。この指令値は、コリメータ３３を駆動する駆動部３４の駆動信号として演算される。

このようにＸ線管３１及び検出器３２の回転速度Ｖ、Ｘ線管３１の管電流Ｉ、並びに、コリメータ３３の位置／姿勢の指令値が求められるので、コントローラ５５はステップＳ２２にて、それらの値をモータ４２、５２、３４及び高電圧発生装置１２に指令する。これにより、Ｘ線管３１は高電圧発生装置１２から所定管電圧Ｖ及び演算した管電流Ｉに応じてパルス駆動信号を受け、この駆動信号に応じた強度及びフォトン数のＸ線を発生させる。また、モータ４２、５２の例えばパルス駆動によりＸ線管３１及び検出器３２が互いに独立した回転速度で軌道ＯＢに沿って移動（回転）する。さらに、Ｘ線管３１及び検出器３２の各回転位置にて、Ｘ線管３１から照射されたＸ線ビームがコリメータ３３により検出器３２の検出面を正確に方向付けられるようにコリメートされる。この結果、Ｘ線ビームＸＢは常に検出器３２の検出面に確実に入射できる。

その後、コントローラ５５の処理はステップＳ１６に戻され、前述したステップＳ１６〜Ｓ２３がスキャン終了及び初期位置への復帰まで繰り返される。

したがって、図１５（Ａ）に示すように初期位置に在るＸ線管３１及び検出器３２（及びコリメータ３３）は、その回転駆動の開始に伴って円形軌道ＯＢを移動し始める（図１５（Ｂ））。この移動を行ないながら、Ｘ線管３１から一定間隔でＸ線が照射される。このＸ線ビームＸＢのパスは予め定めた直交撮影などに専念したパスとなり、極力、歯列ＴＲに直交するように設定されている。Ｘ線管３１及び検出器３２の移動に伴って、被検体Ｐの顎部の前側を回るように移動する（図１５（Ｃ），（Ｄ））。この移動中も勿論、一定間隔のＸ線スキャンが実行される。やがて、Ｘ線管３１及び検出器３２はそれらの回転の終点（すなわち、２１０°のスキャン終了の位置）まで到達すると（図１５（Ｅ））、スキャンを終了させて、元の初期位置まで戻る（図１５（Ｆ））。

なお、コントローラ５５は、また動きセンサ３８の信号を常時監視しており、被検体Ｐの動きを検出した場合、操作器６１又は別途の図示しない非常用スイッチからの指示に応じて、スキャンを中止するとともに、その旨を警告する。これにより、被検体Ｐがスキャンに驚いて動いたとき、不用意に動いて画質が担保できないときなどに、再撮像を行うことができる。

＜３Ｄ再構成＞
一方、患者の顎部の撮像を行う場合は、後述するように、撮像空間ＩＳにおける歯列の実体位置を正確に把握した３Ｄ再構成が実行される。これは、図２９に概説するように、３Ｄ基準断層面ＳＳから、Ｘ線管３１を睨む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次元位置が高精度に同定される。以下、この位置同定の処理を含む撮像を説明する。

・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、ファントムを使った、撮像空間における基準断層面に対する撮像系の３次元構造を示す幾何学的なパラメータの値や変化量を推定する処理、すなわち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の結果は、画像再構成に反映させられるとともに、必要に応じて、撮像空間の構造解析や設計に用いられる。

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。このキャリブレーションには、本実施形態では、被検体Ｐの歯列を模したファントムを用いることを特徴とする。

（ファントム）
図１６に、このファントム（ファントム装置）１０１の一部破断した外観を示す。このファントム１０１は、かかるキャリブレーションに必要なパラメータの測定を１個で間に合わせることができる万能型ファントムである。なお、本発明に係るファントムは、必ずしも、この万能型ファントムに限定されるものではなく、後述するように３Ｄ画像再構成に必要なパラメータのキャリブレーションを実施できるものであれば、その形態は様々に変形可能であることは勿論である。この変形例の幾つかも後に説明される。

この万能型ファントム１０１は、透明な樹脂製の板状のベース１１１及び天板１１２と、このベース１１１及び天板１１２に挟持された複数の支柱１１３とを備える。これらの支柱１１３（１１３´）には、後述するようにＸ線透過率が樹脂材とは異なる金属製のマーカを備えている。なお、樹脂の種類は例えばアクリル樹脂であるが、Ｘ線透過率がマーカのそれと異なるものであればよい。また、樹脂が透明としたのは、マーカが見易いからである。

支柱１１３（１１３´）のそれぞれは、その上下端がベース１１１及び天板１１２に差し込まれて固定されている。以下、これを詳述する。

ベース１１１は、図１６，１７に示すように、四角い板状を成し、透明な樹脂部材で製造される。このベース１１１の上面には、３次元の基準断層面ＳＳをＸＹ面に投影したときの基準面軌道ＯＲsと、この基準面軌道ＯＲsよりも所定距離ＤＳ、例えば２０ｍｍ外側に当該基準面軌道ＯＲsに例えば平行に引かれた外側面軌道ＯＲouterとが設定されている。これらの軌道ＯＲs, ＯＲouterは、オペレータに分かり易いように、ベース１１１の面上に実際に線として描出してもよいし、仮想的なものであってもよい。

このベース１１１の上面には、それらの両方の軌道ＯＲs, ＯＲouterと基準断層面ＳＳに焦点が合うようにＸ線管３１及び検出器３２を回転移動させるときのＸ線照射角度θそれぞれとの交点に四角い植設穴１１１Ａが形成される。なお、上記両軌道ＯＲs、ＯＲouter間の距離ＤＳは必ずしも２０ｍｍに設定する必要はなく、限られたサイズ関係の中で後述するパラメータをより精度良く演算できる値であればよい。

複数の支柱１１３は、それぞれ、図１８，１９に示すように、アクリルなどの樹脂製の角柱として形成されている。各支柱１１３は、一定長さの角柱状の支柱本体１１３Ａと、その上下端それぞれに一体に突設された四角柱状の突起１１３Ｂとを備える。支柱本体１１３Ａは、その長手方向に直交する断面サイズが例えば５ｍｍ×５ｍｍであり、その長さが９２ｍｍである。各突起１１３Ｂのサイズは、支柱本体１１３Ａのそれよりも小さい断面であって、例えば高さ５ｍｍ程度の長さになっている。

各支柱本体１１３Ａの一面には、キャリブレーション用の第１、第２、及び第３のマーカ１１４，１１５、及び１１６が配設されている。これらのマーカ１１４，１１５、及び１１６は全て、アルミ製又は黄銅製の小径のロッドであり、その径は例えば０．６ｍｍである。このうち、第１及び第２のマーカ１１４、１１５は、支柱本体１１３Ａの上端、下端からそれぞれ所定距離、例えば１０ｍｍ、１５ｍｍだけ離れた位置に横向きに配設されている。支柱本体１１Ａの表面に例えば径０．６ｍｍの断面半円状の削りを入れて、その削り部分に小径ロッドとしての第１及び第２のマーカ１１４、１１５を固設する。

さらに、図１８に示すように、第３のマーカ１１６は、支柱本体１１３Ａの上端から例えば３０ｍｍ離れた位置を中心に縦方向に沿って固設されている。この第３のマーカ１１６は一定の長さを有し、その長さは例えば２０ｍｍである。この第３のマーカ１１６は、上述した第１及び第２のマーカ１１４，１１５と同様の方法で植設されている。

なお、上述した支柱１１３及びマーカ位置の寸法はあくまで例示であって、その他の適宜な寸法で設計することができる。

以上、基準面軌道ＯＲsに沿って配設されるファントム１１３を図１６について説明した。

一方、外側面軌道ＯＲouterに沿って配設されるファントム１１３´は、図１９に示したように構成されている。ここで興味深い特徴は、図１８に示したファントム１１３を上下逆さまにしたものが図１９のファントム１１３´になっているということである。このため、各ファントム１１３´にも第２、第１のマーカ１１５，１１４が上下端寄りに横向きに位置し、且つ第３のマーカ１１６が第１のマーカ１１４寄りの位置で縦向きに位置している。マーカの植設方法も全く同じであるので、ファントム１０１を組み立てるときに、基準面軌道ＯＲsと外側面軌道ＯＲouterとの間で逆さまに向きを変えればよく、パーツの共通化を図り、製造コストを下げることができる。勿論、互いの逆さまの向きを混同しないようにＸ線透過に影響を与えない上下端の目印を付けたり、植設用の突起１１３Ｂ及び植設穴１１１Ａの形状を、上下のベース１１１及び天板１１２の間で違えるなどの変形を施してもよい。

上述のように、第１及び第２のマーカ１１４，１１５と第３のマーカ１１６の植設方向及び長さは互いに異なる。その理由は、キャリブレーションにおいて異なるパラメータの測定が必要であり、そのパラメータの属性に合わせた形状の異なる種類のマーカが必要であることによる。このように、本実施形態では、１つのファントム１０１に全ての必要な種類のマーカをスペース的に効率的に配したことも特徴の１つである。これ故に、パラメータの種類に合わせた複数のファントムを使用しなくても良いという効果がある。

第１及び第２のマーカ１１４，１１５は、後述するが、撮像空間に存在するＸ線管３１、検出器３２、回転中心ＲＣ、及び３Ｄ基準断層面ＳＳの間の距離関係の情報及びＸ線管３１の検出器３２に対する高さ位置の情報を得るためのマーカである。これに対し、第３のマーカ１１６は、後述するゲインと呼ばれる量（＝ΔＸ／ΔＦｉ）、および、Ｘ線照射角度θそれぞれに対する実際の投影角度を測定するためのマーカである。

すなわち、基準面軌道ＯＲs及び外側面軌道ＯＲouterに在る第１、第２、及び第３のマーカ１１４，１１５、及び１１６が基準面パノラマ画像及び外側面パノラマ画像に写り込む。これを例えばＸ線照射角度θ＝７５°についてみた場合、例えば基準面パノラマ画像には図２０（Ａ）に示すように描出される。つまり、図２０（Ｂ）に示す幾何学的関係から、基準面パノラマ画像には、上から、基準面軌道ＯＲsに在る第１のマーカ１１４（ＯＲｓ）、外側面軌道ＯＲouterに在る第２のマーカ１１５（ＯＲouter）、基準面軌道ＯＲsに在る第３のマーカ１１６（ＯＲｓ）、外側面軌道ＯＲouterに在る第３のマーカ１１６（ＯＲouter）、基準面軌道ＯＲsに在る第２のマーカ１１５（ＯＲｓ）、及び、外側面軌道ＯＲouterに在る第１のマーカ１１４（ＯＲouter）の順で並んで黒く描出される。

逆に言えば、このような並びで描出されるように、外側面軌道ＯＲouterの基準面軌道ＯＲsに対する離間距離及び各マーカの縦方向の位置を設定してある。ただし、外側面軌道ＯＲouterに在るマーカ１１４（ＯＲouter），１１５（ＯＲouter），１１６（ＯＲouter）の画像は、基準面軌道ＯＲsに在るそれらの画像よりはボケている。なお、シフト・アンド・アッド量を変更して外側断層面に焦点を合わせてパノラマ画像を再構成すれば、そのボケの程度、つまり、最適焦点の画像か否かの関係は逆になる。

パノラマ画像上では、４つのマーカ１１４（ＯＲｓ）、１１５（ＯＲouter）、１１５（ＯＲｓ）、及び１１４（ＯＲouter）の画像は横向の黒線として描出され、Ｘ線管３１、検出器３２、回転中心ＲＣ、及び基準断層面ＳＳの間の距離関係のパラメータ、並びに、Ｘ線管３１の検出器３２に対する高さ位置のパラメータを測定するために使用される。また、２つのマーカ１１６（ＯＲｓ）及び１１６（ＯＲouter）の画像は、縦向きの黒線として描出され、後述するゲインと呼ばれる量（＝ΔＸ／ΔＦｉ）、および、Ｘ線照射角度θそれぞれに対する実際の投影角度を測定するために使用される。Ｘ線の照射角度が設計値又は想定値からずれている場合、実際の投影角度もそれらの値からずれるので、２つのマーカ１１６（ＯＲｓ）及び１１６（ＯＲouter）の縦向きの黒線の位置は一致せず、横向方向にずれて描出される。このずれ量を演算することで実際の投影角度のずれを測定できる。

このように、ファントム１０１は、撮像空間における撮像系の距離及び高さに関して一度のスキャンで必要充分な位置情報を与えることができる。このため、このファントム１０１は異なる種類のパラメータを単独で測定可能な汎用性を発揮する。

なお、天板１１２は必ずしも設けなくてもよい。しかし、ベース１１１に植設した複数の支柱１１３には、そのマーカ１１４，１１５，１１６の高精度な空間位置を保つことが要求される。このため、設置や保管のときに、支柱１１３が傾いたり、ずれたり、損傷したりすることを防止するためには、天板１１２は設ける方がよい。天板１１２とベース１１１との間に、両板を支えるためだけの樹脂性の支柱を設けてもよい。

・再構成の原理
ここで、Ｘ線口外撮影装置１における再構成の基本原理を数式的に説明する。

この再構成においては、Ｘ線管３１と検出器３２の対の回転中心ＲＣが、ほぼ、回転角度θ＝０°のときの幾何学中心Ｏを通る直線に沿って移動する（図３参照）。このため、この回転中心ＲＣの移動分を考慮した再構成を行うことが特徴である。なお、この項の説明では、この回転中心ＲＣの移動を一般化して、つまり、必ずしも上述した直線に沿って移動する場合に限らず、どのように移動した場合にも対応できるように一般化して説明する。

図２１（Ａ）は、略馬蹄形の歯列の周りを、互いに正対し且つそれぞれ異なる曲線軌道Ｔ_Ｓ,Ｔ_Ｄに沿って回転（移動）するＸ線管３１及び検出器３２の様子を示す。Ｘ線管３１が一方の軌道Ｔ_Ｓに沿って回転し、検出器３２が他方の軌道Ｔ_Ｄに沿って回転する。つまり、Ｘ線管３１及び検出器３２は対となって回転するが、その対の回転の中心（回転中心）ＲＣも移動する。同図（Ａ）の例は、回転中心ＲＣが移動する状態を代表的に示している。

いま、図２１（Ａ）に示すように、Ｘ線管３１及び検出器３２の対の回転中心ＲＣが位置Ｏに在り、Ｘ線管３１の焦点位置をＳ_１、検出器３２の幅方向の中心位置をＣ_１、Ｘ線管３１の回転半径（以下、Ｘ線管・回転中心距離）をＲ_Ｓ、検出器３２の回転半径（以下、検出器・回転中心距離）をＲ_Ｄ、回転中心ＲＣの位置Ｏから歯列のある点Ｑまでの距離（以下、回転中心・基準断層面間距離）をＤ、及び、回転中心ＲＣが描く軌道をＴ_Ｏとする。この距離ＲｓとＲｄは固定値である。

さらに、図２１（Ｂ）は、Ｘ線管３１の焦点位置ＳがＳ_１からＳ_２に回転移動するときの状態を示すもので、この移動により、回転中心ＲＣの軌道Ｔ_Ｏは半径αの円上を角速度ωで動いて、回転中心ＲＣがＯ（Ｓ_１）からＯ（Ｓ_２）に移動するものとする。この場合、その回転中心ＲＣの２つの位置Ｏ（Ｓ_１）、Ｏ（Ｓ_２）が両方の焦点位置ＳであるＳ_１、Ｓ_２ の間に作る角度θ_１はθ_１ ＝ωｔ（ｔ：時間）となる。一方、かかる回転移動によって、歯列の点Ｑの検出器３２への投影点はそれまでのＰ_Ａ（Ｓ_１）からＰ_Ａ（Ｓ_２）に変化する。このとき、検出器３２の幅方向の中心位置はそれぞれＣ_１、Ｃ_２である。

この図２１（Ｂ）の幾何学的関係を、回転中心ＲＣの位置がＯ（Ｓ_１）からＯ（Ｓ_２）への移動とその軌道Ｔ_Ｏとの関係に着目して抜き出すと、図２２（Ａ）のように表される。この両位置Ｏ（Ｓ_１）、Ｏ（Ｓ_２）間の距離は微小であるから、角度θ_１と半径αを使ってθ_１αと表すことができる。この結果、回転中心位置Ｏ（Ｓ_１）、Ｏ（Ｓ_２）、Ｘ線焦点位置Ｓ_２、及び再構成位置Ｑは全て距離の関係で表すことができ、図２２（Ｂ）に示すようになる。つまり、Ｘ線管位置Ｓ_２と回転中心位置Ｏ（Ｓ_２）との間の距離がＸ線管・回転中心間距離Ｒｓ、及び、回転中心位置Ｏ（Ｓ_２）と検出器中心位置Ｃ２との間の距離が検出器・回転中心間距離Ｒｄであるから、回転中心位置Ｏ（Ｓ_１）とＯ（Ｓ_２）の間の距離がαθ_１、回転中心位置Ｏ（Ｓ_２）と再構成位置Ｑとの間の距離がＤ−αθ_１、再構成位置Ｑから線分Ｏ（Ｓ_２）−Ｃ_２に垂直に下ろした線分が（Ｄ−αθ_１）sinθ_１、さらに、その垂線の交点Ｂと回転中心位置Ｏ（Ｓ_２）との間の距離が（Ｄ−αθ_１）cosθ_１となる。

本実施態様では、撮像空間における撮像系の幾何学的な位置関係の解析（構造解析）や、撮像空間における歯列の実体位置の抽出を行う３Ｄ画像再構成（オートフォーカスと呼ぶ）に必要なパラメータをキャリブレーションするための演算に「回転中心位置Ｏ（Ｓ_１）、Ｏ（Ｓ_２）間の距離α」を考慮する点がポイントである。

・ゲインの演算
上述した図２２（Ｂ）に示す距離関係を用いてゲインと呼ばれる量（＝ΔＸ／ΔＦｉ）を求める。

図２２（Ｂ）に示す幾何学的関係から、
x=[(Rs+Rd)/{Rs+(D-αθ_１)}]・(D-αθ_１)sinθ_１ … （１）
の関係が成り立つ。αθ_１を補正項Ｍ（＝αθ_１）と捉えると、θ_１及びｘは微小なので、近似式として
Δx/Δθ={(Rs+Rd)/(Rs+(D-M))}(D-M) … （２）
が成り立つ。

検出器３２が出力するフレームデータをＦｉとおくと、
Δx/Δθ=(Δx/ΔFi)(ΔFi/Δθ) … （３）
なので、
Δx/ΔFi=(Δθ/ΔFi){(Rs+Rd)/(Rs+(D-M))}(D-M) … （４）
となる。

この（４）式の左辺Δｘ／ΔＦｉはゲイン（シフト・アンド・アッド量の変化率）と呼ばれる。このゲインΔＸ／ΔＦｉは、複数のフレームデータを互いにシフトして加算するトモシンセシス法（つまり、シフト・アンド・アッド演算）におけるシフト・アンド・アッド量の変化率を示している。

また、（４）式の右辺中のＲ_Ｓ＋Ｒ_Ｄは、検出器とＸ線管との間の距離（検出器・Ｘ線管間距離）を表し、Ｒ_Ｓ＋（Ｄ−Ｍ）は「回転中心位置Ｏ（Ｓ_１）、Ｏ（Ｓ_２）間の移動距離αθ_１」の分だけ補正された、Ｘ線管と焦点との間の距離（焦点位置・Ｘ線管間距離）を表している。また、（Ｄ−Ｍ）は、かかる移動距離αθの分だけ差し引いた、新しい回転中心の位置と再構成点Ｑとの間の距離を表している。

この結果、ゲインΔＸ／ΔＦｉの曲線（以下、単に「ゲイン曲線」という）は、検出器・Ｘ線管間距離Ｒ_Ｓ＋Ｒ_Ｄ、焦点位置・Ｘ線管間距離Ｒ_Ｓ＋（Ｄ−Ｍ）、回転中心・再構成点間距離（Ｄ−Ｍ）、及び、フレームデータＦｉと回転角度θとの関係を表す角速度曲線Δθ／ΔＦｉ（図２７参照）に基づいて演算できる。このゲイン曲線を積分し、前歯の中心位置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にて、回転中心ＲＣから距離Ｄの位置で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（シフト量）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、撮像空間の構造解析やキャリブレーションに必要なパラメータを上述した（４）式のゲイン式に基づき、且つ、キャリブレーションファントムを使って求める。このため、先にキャリブレーションファントムの構成及び機能を説明する。

・パラメータの演算
次に、図２３に基づいて、撮像空間の構造解析やキャリブレーションに必要なパラメータを測定するための演算について説明する。つまり、ここで挙げるパラメータとしては、
・構造解析において、Ｘ線管・回転中心距離Ｒ_Ｓ、検出器・回転中心距離Rd、Ｘ線管３１の検出器３２に対するＺ軸方向の高さＢ１、及び、
・キャリブレーションにおいて、ゲインΔｘ／ΔＦｉ、Ｘ線照射角度θ、角速度曲線Δθ／ΔＦｉ、回転中心・基準断層面間距離Ｄ、補正項Ｍ、移動する回転中心ＲＣのＸＹ面上の座標（ＣＸ，ＣＹ）
である。

この内、キャリブレーション用のパラメータ「Δｘ／ΔＦｉ、θ、Δθ／ΔＦｉ、Ｄ、Ｍ、（ＣＸ，ＣＹ）」は、入力値ＦｉのルックアップテーブルＬＵＴとして記憶・更新される。

これらのパラメータを演算するための処理として、
処理１（ファントムの設置とキャリブレーション用のＸ線撮影（スキャン））、
処理２（ゲインΔｘ／ΔＦｉのプロファイルの演算）、
処理３（Ｘ線照射角度θのずれ（実際の投影角度θ´）の演算）
処理４（角速度曲線θ＝ｆ（Ｆｉ）：Δθ/ΔFiの演算）、
処理５（パラメータＲｓ，Ｒｄ，Ｂ１の演算）、
処理６（パラメータΔｘ／ΔＦｉ、θ、Δθ／ΔＦｉ、Ｄ、Ｍ、（ＣＸ，ＣＹ）の演算、更新：つまりキャリブレーション）
及び、
処理７（歯列の実体位置を抽出した３Ｄ再構成）
が挙げられる。これを処理は、コントローラ５５と画像プロセッサ５４が協働して実行する、図２３に示すフローチャートの中で実行される。このフローチャートに沿って説明する。

（処理１）
コントローラ５５はオペレータにファントム１０１を、Ｘ線口外撮影装置１の撮像空間ＩＳの所定位置に設置するように画面や音声で指示する（ステップＳ３１）。この所定位置とは、撮像時に患者Ｐが顎を載せるチンレスト２５の位置である。

次いで、コントローラ５５はキャリブレーション用スキャンの実行を操作器６１で指示する（ステップＳ３２）。この指示に応答して、コントローラ５５はＲＯＭ６１に予め格納しているキャリブレーション用スキャンのプログラムをそのワークメモリに読み出す。コントローラ５５は、このプログラムを実行することで、コリメータ３３が付いたＸ線管３１と検出器３２とをファントムの周りを回転させる。この回転の間に、Ｘ線管３１の点状のＸ線焦点から例えばパルスＸ線が曝射され。このパルスＸ線はコリメータ３３によりコリメートされてファン状のＸ線ビームとなる。このＸ線ビームがファントムを透過し、検出器３２の検出面に入射する。これにより、検出器３２はファントムを透過してＸ線を検出して、それに対応するデジタル電気量のフレームデータを一定時間毎（例えば３００fps）に出力する。

Ｘ線管３１と検出器３２は、単純にファントムの周りを回るのではなく、その両者を結ぶ線分上の回転中心ＲＣの位置がファントムの前側に接近した後、離れる軌道を追従するように回転する。つまり、実際のスキャン時には、歯列の前歯付近に進むほど、回転中心ＲＣが歯列に接近し、回転中心ＲＣの位置がずれていく。この移動を許容するように、Ｘ線管３１及び検出器３２の回転位置、角速度がそれぞれ個別に制御される。

検出器３２から出力されたフレームデータはバッファメモリ５２に一時保管される。画像プロセッサ５４は、そのフレームデータを用いてトモシンセシス法の元に基準断層面ＳＳの基準面パノラマ画像を再構成する（ステップＳ３３）。

（処理２）
次いで、画像プロセッサ５４はゲインΔＸ／ΔＦｉを求める（ステップＳ３４）。

まず、再構成された基準面パノラマ画像上で、基準断層面ＳＳに沿った軌道を辿る基準面位置にＸ線照射角度θ毎に配置された、ファントム１０１の支柱のマーカが中心に描出されているフレームデータの番号Ｆｉ_０を決める。この決定は、オペレータが基準面パノラマ画像を目視しながら決めればよい。なお、この基準面パノラマ画像には、基準断層面ＳＳよりも２０ｍｍ外側の断層面の軌道を辿る外側面位置にＸ線照射角度θ毎に配置した支柱のファントムも当然に写り込んでいる。

次いで、基準面位置の支柱それぞれのファントムに対して、一番焦点が合うフレームデータＦｉの重ね合わせ量（シフト・アンド・アッド量）Ｘを求める。これもオペレータが基準面パノラマ画像を観察しながら操作器６１を操作し、中心フレームデータＦｉ_０の両サイドにあるフレームデータＦｉを重ねてその画像のボケを観察するという方法を試行錯誤で繰り返して決める。この結果、基準断層面ＳＳに沿った各支柱のマーカに対応した中心フレームデータＦｉ_０とその最適な重ね合わせ量Ｘが決まったので、それらのデータを滑らかに繋ぎ合せて重ね合わせ量のプロファイルＰｘを求める。このプロファイルＰｘからＸ線照射角度θの設定値毎のゲインΔＸ／ΔＦｉを求める。

なお、重ね合わせ量を横軸にとり、マーカ像のエッジ統計量（例えば半値幅）を縦軸にとったグラフを生成し、このグラフのエッジ統計量がピークとなる点を推定するようにしてもよい。この推定値から最適な重ね合わせ量を演算すればよい。これによれば、基準面パノラマ画像上で、写りこんでいるマーカ像の位置を点ＲＯＩなどで指定すれば、その指定位置における最適な重ね合わせ量をほぼ自動的に演算することができる。

次いで、画像プロセッサ５４は、コントローラ５５からの指示に基づいてキャリブレーションの程度の指示を受ける。本実施形態では、Ｘ線照射角度θについてキャリブレーションを実施せずに、システムが予め有しているＸ線照射角度θの設計値をそのまま採用する簡易型のキャリブレーションと、ファントム１０１をスキャンして得たパノラマ画像からＸ線照射角度θもキャリブレーションする詳細型のキャリブレーションとが予め用意されている。このため、コントローラ５５は、例えばモニタ６０への画像表示を通じて、簡易型キャリブレーションを行うのか、詳細型キャリブレーションを行うのか、オペレータから事前に情報を得る。したがって、画像プロセッサ５４はコントローラ５５からの指示を受けて、キャリブレーションが簡易型であるのか詳細型であるのかを判断する（ステップＳ３５）。

画像プロセッサ５４が簡易型キャリブレーションを行うと判断した場合、例えば予め決まっている照射角度θ＝０°、±１５°、±３０°、…の値をそのまま読み出して設定する（ステップＳ３６）。これに対し、詳細型キャリブレーションを行うと判断した場合、パノラマ画像からＸ線照射角度θのずれ、即ち実際の照射角度θ´を演算する。

（処理３）
次に、Ｘ線照射角度θに対する実際の照射角度（投影角度）θ´のずれ量θshiftを演算する（ステップＳ３７）。

この演算では、再構成された基準面パノラマ画像上で、基準断層面ＳＳよりも２０ｍｍ外側の断層面に沿った、外側面位置に沿ってＸ線照射角度θ毎に配置された支柱のマーカについて、ステップＳ３４と同様に、Ｘ線照射角度θ毎のゲインΔＸ／ΔＦｉ、及び、そのゲインΔＸ／ΔＦｉのプロファイルを生成する。このプロファイルのデータを用いて、基準断層面ＳＳよりも２０ｍｍ外側の断面の外側面パノラマ画像を再構成する。この外側面パノラマ画像において、かかる外側面位置に在る支柱１１３´それぞれのファントムの横方向（２次元基準面パノラマ画像上での横方向）の物理的な中心位置を決める。この決定もオペレータがパノラマ画像を目視しながら行う。

ステップＳ３４において基準面位置に在る支柱それぞれのマーカが使用している中心フレームデータの番号Ｆｉ_０は既に決定している。そこで、当該中心フレームデータに対する外側面パノラマ画像におけるマーカの横方向（２次元基準面パノラマ画像上での横方向）の位置（図２４（Ａ）参照）、及び、外側面位置にあるマーカ１１６の外側面パノラマ画像における横方向の位置（図２４（Ｂ）参照）から、両者間の画像上のずれ量Ｐshiftを演算する。このずれ量Ｐshiftを実長のずれ量Ｌに変換する（図２４（Ｃ）参照）。このずれ量Ｌと両軌道ＯＲｓ、ＯＲouter間の既知の距離ＤＳ（実施形態では２０ｍｍ）とを用いて、
実際の照射角度θ´のずれ量θshift＝arctan(L/DS)
の演算を角度θ（＝０°、±１５°、±３０°、…）毎に行う。これにより、所定値刻みのＸ線照射角度θそれぞれに対する実際の照射角度θ´のずれ量θshiftを求めることができる。このずれ量θshiftの例を図２５に示す。

（処理４）
次に、画像プロセッサ５４は、投影角曲線θ＝ｆ（Ｆｉ）、すなわち角速度曲線Δθ/ΔFiを演算する（ステップＳ３８）。

詳細型キャリブレーションの場合、既に、各Ｘ線照射角度θからの実際の照射角度θ´のずれ量θshiftが求められている。このため、このずれ量θshiftから基準断層面ＳＳに在るマーカの照射角度θ´をそれぞれ求める。簡易型キャリブレーションの場合は、簡便的に採用した設計値θがそのまま使用される。

一方、前述したステップＳ３４において、基準断層面ＳＳに在る、Ｘ線照射角度θ毎のマーカの中心フレームデータＦｉ_０の番号は求められている。したがって、照射角度の実際値θ´又は照射角度の設計値θのそれぞれのフレームデータＦｉを繋ぎ合わせてスムージングを掛けることで、投影角曲線θ＝ｆ（Ｆｉ）を求める。この投影角曲線θ＝ｆ（Ｆｉ）の一例を図２６に示す。同図において、投影角曲線θ´＝ｆ（Ｆｉ）は、元の投影角曲線θ＝ｆ（Ｆｉ）から、実際の照射角度θ´の分だけ補正された曲線を示す。

（処理５：Ｘ線照射角度θ＝０度の位置における定数パラメータの演算）
次に、画像プロセッサ５４は、Ｘ線ビームの照射角度θ＝０°のときのＸ線管・回転中心間距離Ｒ_Ｓ、検出器・回転中心間距離Ｒｄ、及び、Ｘ線管の焦点位置の高さ情報Ｂ１を定数パラメータとしてパノラマ画像から演算する（ステップＳ３９）。

図２７に示すように、Ｘ線管３１及び検出器３２が対向して配置されており、その間に、回転中心ＲＣ及び基準断層面ＳＳが位置している。基準断層面ＳＳの位置に上下に６７ｍｍ、互いに離間した２つのマーカ１１４，１１５が存在している。Ｘ線管３１のＸ線焦点は点光源と見做せるほど小さい焦点である（例えば０．５ｍｍの径）。また、Ｘ線の照射角度θは０°であるとする。つまり、コリメータ３３で絞られたＸ線ビームは基準断層面ＳＳに存在すると仮定される歯列の前歯の中心部に照射される。このＸ線ビームは、２つのマーカ１１４，１１５をオブリークに透過して検出器３２の検出面の高さＢ２，Ｂ３の位置にそれらの投影点を作る。つまり、マーカ１１４，１１５までの高さは縦方向（Ｚ軸方向）に拡大されて画像として投影点Ｂ２，Ｂ３を作る。なお、検出器３２の検出面の最下限の位置を座標０の原点として設定しており、この点を通る水平面（ＸＹ座標面）から起算してＸ線焦点位置の高さをＢ１としている。したがって、検出器３２の検出面に沿って、座標０の原点、Ｘ線焦点高さＢ１、及び、マーカ１１４，１１５の投影高さＢ２，Ｂ３が下から順に並ぶ。

この図２７に模式的に示すＸ線照射角度θ＝０°における幾何学関係に、前記ゲインの式（４）：Δx/ΔFi=(Δθ/ΔFi){(Rs+Rd)/(Rs+(D-M))}(D-M)を適用する。Ｘ線照射角度θ＝０°のときは、図２２（Ａ），（Ｂ）から分かるように、補正項Ｍ＝０と見做せる。このため、（４）式は、
Δx/ΔFi=(Δθ/ΔFi){(Rs+Rd)/(Rs+D)}D … （５）
と表すことができる。マーカ１１４，１１５に対する画像の拡大率の計算から
(Rs+Rd)/(Rs+D)=(B3_(D)-B2_(D))／６７＝Ｋ_（Ｄ） … （６）
が成り立つ。ここで、拡大率Ｋ（Ｄ）は、検出器３２により、基準断層面の位置であってＸ線照射角度θ＝０°の位置にあるマーカ１１４，１１５の投影点Ｂ２，Ｂ３の位置を検出すれば判るので、既知の値である。

同様に、
(Rs+Rd)/(Rs+D+20)=(B3_(D+20)-B2_(D+20))／６７＝Ｋ_（D+20） … （７）
が成り立ち、拡大率Ｋ（Ｄ+20）は、検出器３２により、基準断層面よりも２０ｍｍ外側の位置であってＸ線照射角度θ＝０°の位置にあるファントムの投影点Ｂ２，Ｂ３の位置を検出すれば判るので、既知の値である。

このため、上記（６）、（７）式
(Rs+Rd)/(Rs+D)＝Ｋ_（Ｄ） … （８）
(Rs+Rd)/(Rs+D+20)＝Ｋ_（Ｄ+20） … （９）
において、
Ｘ＝Ｒｓ＋Ｒｄ，Ｙ＝Ｒｓ＋Ｄ … （１０）
とおくと、
Ｘ／Ｙ＝Ｋ_（Ｄ） … （１１）
Ｘ／（Ｙ＋２０）＝Ｋ_{（Ｄ＋２０）} … （１２）
となり、この２つの式からＸ，Ｙの値を求めておく。

一方、前記（５）式は、（８）式を使えば、
Δx/ΔFi=(Δθ/ΔFi)・Ｋ_（Ｄ）・Ｄ … （１３）
と書き換えることができる。この（１３）式において、回転中心・基準断層面間距離Ｄ以外の項は既知であるので、（１３）式からＸ線照射角度θ＝０°における回転中心・基準断層面間距離Ｄが分かる。距離Ｄが既知になると、Ｘ，Ｙの値が既に分っているので、（１０）式を使って、Ｘ線照射角度θ＝０°におけるＸ線管・回転中心間距離Ｒ_Ｓ、及び、検出器・回転中心間距離Ｒｄがそれぞれ求められる。

この距離Ｄ，Ｒｓ，Ｒｄが求められると、図２７において幾何学的に成立する、
（Ｂ２_{（Ｄ＋２０）}−Ｂ１）／Ｈ＝Ｋ_{（Ｄ＋２０}） … （１４）
（Ｂ２_（Ｄ）−Ｂ１）／Ｈ＝Ｋ_（Ｄ） … （１５）
の２式を解くことで、Ｘ線管３１の上下方向（Ｚ軸方向）の位置Ｂ１、及び、下側のファントムのＸ線管３１からの高さＨを求める。

（処理６：Ｘ線照射角度θ＝０度以外の角度位置における、フレームデータＦｉを入力とする関数パラメータの演算）
このときには、照射角度θ毎のＸ線管３１、検出器３２、回転中心ＲＣ、及びファントム（マーカ）の幾何学的な位置関係は、図２８のように表される。

Ｘ線照射角度θが０度以外の角度であっても、前述した式（６）及び（８）は成立している。このため、これらの式に基づいて、各角度θにおけるマーカ１１４，１１５が位置Ｂ２，Ｂ３に作る投影像B3_(D)、B2_(D) の位置を求めることで、各照射角度θにおける回転中心・基準断層面間距離Ｄが演算される（ステップＳ４０）。この距離Ｄが分かれば、既に既知となっているＸ線照射角度θ又はその実際値θ´を用いて回転中心ＲＣの位置座標（ＣＸ，ＣＹ）も演算される（ステップＳ４１）。

さらに、Ｘ線照射角度θが０°以外の角度のときには、図２２（Ａ），（Ｂ）から分かるように、補正項Ｍ（≠０）の考慮が必要である。このため、（４）式：
Δx/ΔFi=(Δθ/ΔFi){(Rs+Rd)/(Rs+(D-M))}(D-M)
を用いる必要がある。既に、各Ｘ線照射角度θにおける補正項Ｍ以外の項は演算されているので、それらを（４）式に当てはめて補正項Ｍが演算される（ステップＳ４２）。このようにステップＳ４０〜Ｓ４２を通して、関数パラメータΔx/ΔFi、θ、Δθ/ΔFi、Ｄ、Ｍ、（ＣＸ，ＣＹ）が演算される。

次いで、画像プロセッサ５４は、画像メモリ５３に書き込まれている、それらの関数パラメータを今回求めた新しい値で更新する（ステップＳ４３）。これにより、３Ｄ画像再構成に必要なパラメータがキャリブレーションされたことになる。

以上の構造解析及びキャリブレーションのための演算が終わると、画像プロセッサ５４は、演算した定数パラメータＲｄ，Ｒｓ，Ｂ１及び関数パラメータΔx/ΔFi、θ、Δθ/ΔFi、Ｄ、Ｍ、（ＣＸ，ＣＹ）を印刷したり表示したりして出力するか否かを、オペレータの操作情報から判断する（ステップＳ４４）。そのような出力が必要な場合、画像プロセッサ５４がそれらの値を印刷又は表示する（ステップＳ４５）。

さらに、かかるパラメータの出力が終わるか、又は、そのような出力が不要な場合、処理はコントローラ５５に渡され、コンピュータ５７がオペレータとの間で、インターラクティブに患者の撮像を行うか否かを判断する（ステップＳ４６）。撮像が不要な場合は、一連の処理を終わる。これにより、撮像空間の構造解析及び簡易型又は詳細型のキャリブレーションが完了する。

一方、患者の顎部の撮像を行う場合は、後述するように、撮像空間における歯列の実体位置を正確に把握した３Ｄ再構成が実行される。これは、図２９に概説するように、３Ｄ基準断層面ＳＳから、Ｘ線管３１を睨む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次元位置が高精度に同定される。以下、この位置同定の処理を含む撮像を説明する。

＜画像再構成＞
次に、図３０を用いて、コントローラ５５及び画像プロセッサ５４が協働して実行される撮像のための処理を説明する。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面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（３次元表面画像）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面パノラマ画像の再構成）
まず、コントローラ５５は、被検体Ｐの位置決めなど撮影の準備が済むと、操作器６１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（図３０、ステップＳ５１）。これにより、Ｘ線管ユニット３１Ｕ及び検出器ユニット３２Ｕ等の機構部、及び、高電圧発生装置１２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５２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５４に渡される。画像プロセッサ５４は、Ｘ線照射方向のフレーム番号Ｆｉ毎に、ルックアップテーブルＬＵＴから照射角度、角速度、回転中心・基準断層面間距離Ｄ、及び補正項Ｍの最新値を読み出して、３Ｄ基準断層面ＳＳを補正する。これにより、この断層面ＳＳが部分的にその前後方向に位置変更されてスムージングされる（ステップＳ５２Ａ）。次いで、この補正された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＆アッドに拠り基準面パノラマ画像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Ｓ５２Ｂ）。

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重み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３１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面パノラマ画像ＰＩstが再構成される。

画像プロセッサ５４は次いで、この基準面パノラマ画像ＰＩstをモニタ６０に表示させる（ステップＳ５３）。この基準面パノラマ画像ＰＩstの例を図３２に模式的に示す。

この基準面パノラマ画像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。

加えて、本実施形態の場合、Ｘ線管３１及び検出器３２が共に物理的に同一の円形軌道ＯＢに沿って回転していることから、再構成された基準面パノラマ画像ＰＩstの縦方向の拡大率の変化の因る歪は大きい。つまり、図３３（Ａ）に例示するように、基準面パノラマ画像ＰＩstの横方向の各位置おける拡大率Ｋ（Ｋ１、Ｋ２、…、Ｋｎ）は全部異なる。

そこで、画像プロセッサ５４は、既に求めている回転角度θ毎の拡大率Ｋの値を用いて、この拡大率Ｋが画像横方向の各位置にてほぼ同じ値になるように係数１／Ｋ（１／Ｋ１，１／Ｋ２，…,１／Ｋｎ）を横方向各位置における各列の画素列に乗じる（ステップＳ５３Ａ）。この結果、図３３（Ｂ）に示すように、表示される基準面パノラマ画像ＰＩstの輪郭自体は矩形状のものから多少波打ったものに変わるが、表示される歯列ＴＲの縦方向の大きさや形状は画像横方向の各位置においてほぼ同一になる。この拡大率の相違に因る縦方向の歪が補正された基準面パノラマ画像ＰＩstの画素値は再び画像メモリ５３に格納され、その後の表示処理や３Ｄ再構成処理に使用される。

なお、この拡大率Ｋは、予め装置側で用意している値を使用して上記補正を行なってもよい。

（基準面パノラマ画像上でのＲＯＩ設定）
次いで、画像プロセッサ５４は、操作者が操作器６１を使って基準面パノラマ画像ＰＩstにＲＯＩ（関心領域）を設定したか否かを判断する（ステップＳ５４）。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Ｓ５４の判断がＹＥＳとなると、画像プロセッサ５４は操作者の操作情報に基づいて基準面パノラマ画像ＰＩstにＲＯＩを設定する（ステップＳ５５）。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Ｓ５６）。この部分画像は、例えば図３４に示すように、元の基準面パノラマ画像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５４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Ｓ５７）。未だ処理を終了させないと判断した場合（ステップＳ５７、ＮＯ）、ステップＳ５４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３１に示す処理を終了させる。

一方、画像プロセッサ５４は、ステップＳ５４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Ｓ５８）。この作成も行わないと判断した場合（ステップＳ５８、ＮＯ）、ステップＳ５７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Ｓ５８、ＹＥＳ）、ステップＳ５９のサブルーチン処理に移行する。このステップＳ５９で実行される処理は、本発明の特徴の一つを成すもので、回転中心ＲＣの位置変化を考慮し、且つ、各画素から常にＸ線管３１のＸ線焦点を睨んだオブリークな投影方向ＤＲｘに沿って、歯列の縦方向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３５に示す。

まず、画像プロセッサ５４は、基準面パノラマ画像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、ルックアップテーブルＬＵＴからフレーム番号Ｆｉ毎の照射角度θおよび回転中心の位置座標（ＣＸ，ＣＹ）の最新値を読み出し、この位置座標（ＣＸ，ＣＹ）からＸ線管・回転中心間距離Ｒ_Ｓだけ方向を延長し、Ｘ線照射角度θ毎にＸ線管３１の位置を演算する。そして、作成した３Ｄパノラマ画像の画素それぞれから常にＸ線管３１のＸ線焦点を睨んだオブリークな投影方向ＤＲｘを決める。その上で、各投影方向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Ｓ１５１）。この投影像の画素値は画像メモリ５３に保管される。

ここで行われる投影は、図３６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ＤＲｘに沿って行われる。図３６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、基準面パノラマ画像ＰＩstの部位毎に、前述した縦方向の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５４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Ｓ１５２）。この様子を図３７に示す。

この後、画像プロセッサ５４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Ｓ１５３）。この様子を図３８に示す。同図には、３Ｄ基準断層面ＳＳの投影方向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。この複数の断層面のそれぞれも、３Ｄ基準断層面ＳＳが回転中心・基準断層面間距離Ｄ及び補正項Ｍで補正された分だけ、その面の前後方向の位置が部分的に補正された断層面である。

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５４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の高さは投影方向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５４は、ステップＳ１５１で行ったと同様に、回転中心ＲＣの位置座標（ＣＸ，ＣＹ）の変化に応じた投影方向ＤＲｘを求め、その投影方向ＤＲＸに沿って、基準面パノラマ画像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Ｓ１５４）。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５３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、基準面パノラマ画像ＰＩstの位置毎に、前述した縦方向の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３９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５４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Ｓ１５５：図４０（Ａ）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Ｓ１５６：図４０（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５４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Ｓ１５７：図４０（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５３から読み出し、これを各線分に割り当てる（ステップＳ１５８）。この画素値Ｐ_ijは、前述したステップＳ１５１，Ｓ１５４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Ｓ１５９：図４０（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５４は、付加した３Ｄ付加画像ＰＩsfm, …, 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）を通る投影方向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Ｓ１６０：図４０（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Ｓ１６０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４０（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５４は、それらの線分の画素値Ｐ_ij ^＊を画像メモリ５３から読み出す（ステップＳ１６１）。

図４０（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５４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Ｓ１６２）。したがって、図４０（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５４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Ｓ１６３）。この結果、線分Ｌf1〜Ｌfm、Ｌｃ、Ｌr1〜Ｌrnそれぞれについて、図４０（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Ｓ１６４）。図４１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５４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)を投影方向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Ｓ１６５）。このプロファイルの一例を図４２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の投影方向ＤＲｘ（歯列の奥行き方向）の位置である。

図４３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)を通る投影方向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、かかる投影方向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、かかる投影方向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、かかる投影方向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、投影方向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４３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５４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)を通る投影方向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Ｓ１６６）。

つまり、前のステップＳ１６５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４４〜図４７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の位置が投影方向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（４５（Ａ）、図４６（Ａ）参照）よりも大きい場合（図４５（Ｂ）、図４６（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４７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５４は、ステップＳ１６５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５４は、例えば図４８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Ｓ１６７）。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５４は、その判断位置Ｐ(x,y,z)を１つ分シフトさせ（ステップＳ１６８）、その処理を前述したステップＳ１５５に戻し、上述した一連の特定処理を繰り返す。

なお、図４８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Ｓ１６８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４８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Ｓ１６７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Ｓ１６７の判断がＹＥＳとなると、画像プロセッサ５４はステップＳ１６５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Ｓ１６９）。この断面位置のデータは、それぞれの判断位置Ｐ(x、y、z)を通る投影方向ＤＲｘの位置である。この様子を図４９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４９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４９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Ｓ１６８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Ｓ１６８の処理が実行される。

次いで、画像プロセッサ５４はノイズの除去を行う（ステップＳ１７０）。図４９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（ｘ₀₃、ｙ₀₃、ｚ₀₃）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５４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５４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Ｓ１７１）。さらに、この画像プロセッサ５４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Ｓ１７２）。

これにより、図５０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Ｓ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）を画素値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５４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５４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５４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３１、ステップＳ６０）。このステップＳ６０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、基準面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Ｓ６１）。このステップＳ６１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５４は、３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusを３Ｄ基準断層面ＳＳに、その個々の画素を通る投影方向ＤＲｘに沿って再投影する（ステップＳ６２）。この再投影の様子を図５１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Ｓ６３）。この３Ｄ参照画像ＰＩ_proj-3Dの一例を図５２に示す。

一方、ステップＳ６１において基準面パノラマ画像ＰＩstの矩形面を使用すると判断されると、画像プロセッサ５４は３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusをその矩形面、つまり基準面パノラマ画像の面に再投影する（ステップＳ６４）。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５３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Ｓ６５）。この２Ｄ参照画像ＰＩ_proj-2Dの一例を図５４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Ｓ６６：図５２及び図５４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Ｓ６７）。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５４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Ｓ６８）、この判断がＹＥＳの場合は処理を前述したステップＳ５７に戻す。これに対し、ＮＯの場合は処理をステップＳ６０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Ｓ６０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５４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Ｓ５９）。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Ｓ７０，Ｓ７１）。この後、処理はステップＳ６８に移され、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６４５６はステップＳ６８、Ｓ５７を経て、かかる処理を終了させる。

なお、上述したステップＳ６６の設定処理を行った後、ステップＳ６７の表示処理を行わずに、ステップＳ６９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Ｓ７１において表示される。

以上のように、本実施形態によれば、パノラマ撮像空間の構造を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。

本Ｘ線口外撮影装置１のスキャンは以上のように実行される。このため、Ｘ線管２１及び検出器２２は、被検体に接近した軌道ＯＢに沿って移動しながら、Ｘ線ビームＸＢで歯列ＴＲをスキャンすることができる。本実施形態の場合、歯列ＴＲの前歯部の中心部の位置と検出器２２の間の距離は一例として、５４ｍｍと接近している。さらに、Ｘ線管２１と検出器２２との間の距離は、軌道ＯＢの幾何学的な中心Ｏを通るＸ線ビームＸＢのパスであっても３００ｍｍであり、その他のＸ線ビームのパスの長さはそれよりも小さい。このため、Ｘ線管２１の管電流を５００μＡ程度の値にしても充分に撮像可能である。この管電流は従来の１／１０以下の値である。このため、被検体Ｐに与えるＸ線被曝の量は著しく小さくなる。放射線管理区域はスキャン装置１０が形成する撮像空間の内部に限定される。つまり、スキャン装置１０、具体的には、リング体２１(軌道体)の外側は放射線管理区域の規定から外れるので、歯科医はスキャン装置１０の傍らに立ったまま撮像を行うことができる。つまり、放射線管理区域がより狭い範囲で済む。

このように、放射線管理区域を、従来とは全く違って、スキャン装置１０の内側である非常に狭い範囲に止めて省スペースでコンパクトに形成ことができる。そして、患者を治療椅子に座わらせた状態で、治療中にその歯列のパノラマ画像を撮影することができる。このため、歯科医にとって非常に使い勝手に優れる。さらに、前述した本願独自の、対象物の実在位置、形状を３次元的により高精度に検出する処理に拠って、従来のＸ線口内撮影装置と同等或いはそれ以上の高い分解能のパノラマ画像を供することができる。

勿論、念のため、撮像時にはスキャン装置１０をＸ線シールド板で覆うこともできるが、これは必須ではない。

以上のように、従来よりも少ないＸ線量で撮像することができるので、複数回スキャンを実行する場合でも、Ｘ線被曝の許容量までに余裕を持てる。したがって、プリスキャンを行って事前に関心部位をサーチし、その後で、その関心部位を部分的に詳細にスキャンすることもできる。この様子を患者も患者用モニタで診ることができるし、医師が患者用モニタを使って説明しながら治療することもできる。

このように、放射線管理区域をスキャン装置という狭い空間に止めて省スペース化を図り、患者を治療椅子に座らせた（寝かせた）状態で、治療中にその歯列のパノラマ画像を撮影することができる。このため、使い勝手に優れ、且つ、Ｘ線口内撮影装置にとって代わることができるほどの、高い分解能の３次元パノラマ画像を提供することができる。

（装着例）
以上説明したＸ線口外撮影装置１は、具体的には、様々な態様で設置できる。例えば、図５５に示すように、スキャン装置１０を治療椅子の背もたれにアーム２０１を介して固設又は着脱自在に取り付け、患者は治療椅子に座った状態で、上から吊持されたスキャン装置１０の装着を受けるようにしてもよい。この図５５の装着例においては、更にスキャン装置１０を、患者Ｐの肩に置いた肩パッド２０２によっても支持するようにしている。これにより、患者Ｐの顎部の位置決めもより容易になる。アーム２０１はキャスタ付きのポール２０２に取り付けられており、このポール２０２には、コンピュータ１１およびタッチパネル式のモニタ６０及び操作器６１が取り付けられている。この図５５の装着例の変形としては、スキャン装置１０自体を患者の肩又は頭部に肩パッド又は頭部パットを介して単独で設置した状態で撮像するようにしてもよい。

さらに、図５６に示すように、スキャン装置１０を歯科用の治療椅子のヘッドレスト部分に固定的に又は着脱自在に取り付けることができる。

さらに、米国特許第５，４２８，６６０号に見られるように、別体としてのアーム装置２０４の先端にスキャン装置１０を取り付け、撮像時に、治療椅子に座っている患者Ｐの頭部の周辺にそのスキャン装置１０を位置決め可能に構成することもできる。この例を図５７に示す。

一方、本実施形態では円形のリング体２１を用いて円形軌道ＯＢを創出するスキャン装置１０を例示したが、軌道ＯＢを提供する部材の形状は必ずしも円形である必要はない。例えば、楕円形であってもよいし、曲線の一部を有する様々な形状であってもよい。さらに、スキャンの角度範囲を考慮すると、リング体２１の一部が繋がっておらずに、開放されていてもよい。そのような開放口から電源や制御に必要なコードを内部の回路に接続することができる。

また、画像の濃度ムラを改善する手法として、画像を再構成した後の処理において実施することもできる。例えば、滑らかな重み係数を基準面パノラマ画像ＰＩstの横方向の各画素列に沿って乗じるようにしてもよい。

また、本実施形態に係るファントムを用いて撮像空間の構造解析及び３Ｄ画像再構成に必要な拡大率などの各種のパラメータをキャリブレーションすることができる。その一方で、ファントムを用いずに、必要なパラメータとして予め設計した設計値をそのまま簡便的に用いてもよい。

ところで、本発明に係る放射線撮像装置は、前述したように、歯科用のＸ線口外撮影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実体形状（位置）を３次元的に把握する装置としても実施することができる。

（第２の実施形態）
続いて、図５８〜図６８を参照して、本発明の第２の実施形態に係るＸ線断層像撮影装置を説明する。

なお、本実施形態に係るＸ線断層像撮影装置の構成要素のうち、前述した第１の実施形態と同一又は同等の構成要素には同一符号を付して、その説明を簡単化又は省略する。

本実施形態に係るＸ線断層像撮影装置は、トモシンセシス法に基づく断層像撮影（パノラマ撮影）のための構成を有し、かつ、その構成を維持したままで、術者からの要求に応じて、ＣＴ（Computed Tomography）法に基づく断層像撮影（Ｘ線ＣＴ撮影）に切り換え、そのＸ線ＣＴ撮影を実施する機能を有する。つまり、１台２役の機能を担った複合システムが提供される。

図５８に示すように、このＸ線断層像撮影装置３００は、スキャン装置３０１と、本体キャビネット３０２とを備える。スキャン装置３０１は、互いに独立して回転可能な第１、第２の２本のアーム３１１，３１２を備える。この第１、第２のアーム３１１，３１２の先端部に、同アームに交差するようにＸ線管ユニット３１Ｕ及び検出器ユニット３２Ｕがそれぞれ取り付けられている。このため、第１、第２のアーム３１１，３１２、Ｘ線管ユニット３１Ｕ、及び検出器ユニット３２Ｕにより図示のようにＬ字状を成す２つのアーム部が回転中心Ｏを通る中心軸ＣＡの周りに回転可能になっている。この回転により２つのアーム部の間に形成される空間は撮像空間ＩＳとして提供される。この撮像空間ＩＳにベッドや歯科用椅子に寝た状態の被検体Ｐ（患者）の顎部を位置付けする。

なお、中心軸ＣＡの方向を直交座標系のＺ軸とし、このＺ軸に沿って被検体Ｐの頭部を位置させるので、このＺ軸を体軸方向と呼ぶことにする。

Ｘ線管ユニット３１Ｕと検出器ユニット３２Ｕは共に、被検体Ｐの顎部を間にして互いに正対して又は斜めに対向する。Ｘ線管ユニット３１Ｕには、第１の実施形態と同様に、Ｘ線管３１及びコリメータ３３が設けられている。また、検出器ユニット３２Ｕには、第１の実施形態と同様に、Ｘ線検出器３２Ａが設けられている。

第１及び第２のアーム３１１，３１２それぞれの他端は同一の支持部３２０に回転可能に支持され、且つ、共に中心軸ＣＡの周りに回転可能である。この支持部３２０は、キャスタ付きの本体キャビネット３０２に取り付けられている。本体キャビネット３０２は、前述したコンピュータ１１及び高電圧発生装置１２をその内部に備え、また術者とのインターラクティブな対話のために、その外部にモニタ６０及び操作器６１を備える。

さらに、Ｘ線管ユニット３１ＵにはＸ線管３１とコリメータ３３とが内蔵され、検出器ユニット３２Ｕには検出器３２Ａとが内蔵されている。このため、Ｘ線管３１から曝射されたＸ線はコリメータ３３でその照射野が絞られ、被検体Ｐの顎部を透過する。この透過Ｘ線が検出器３２Ａで検出される。したがって、パノラマ撮影モード及びＣＴ撮影モードの何れにおいても、Ｘ線管３１及び検出器３２Ａが対になって被検体Ｐの顎部の周りを回転しながら（但し、Ｘ線管３１及び検出器３２Ａの回転は互いに独立して制御される）、Ｘ線により顎部をスキャンできる。つまり、同一のスキャン装置３０１により、パノラマモード及びＣＴモードの撮影を行うことができる。

ただし、パノラマ撮影モードとＣＴ撮影モードを同一のスキャン装置３０１により、且つ、そのジオメトリ（回転中心ＯからＸ線管３１（のＸ線管焦点）及び検出器３２Ａ（の検出素子）までのそれぞれの距離）を変えないで実行するために、回転中心ＯからＸ線管３１までの距離を少し長めにとっている。つまり、回転中心Ｏから検出器３２Ａまでの距離ｒ１は例えば１５ｃｍであるが、回転中心ＯからＸ線管３１（のＸ線管焦点）までの距離ｒ２は例えば２１．５ｃｍである。この結果、図５９に模式的に示すように、回転中心Ｏの周りに、第１の円軌道ＯＢ１に沿って検出器３２Ａが回転し、また径が第１の円軌道ＯＢ１より大きい第２の円軌道ＯＢ２に沿ってＸ線管３１が回転する。このように２つの円軌道ＯＢ１、ＯＢ２を有することは、Ｘ線管３１及び検出器３２が共に同一の円軌道ＯＢ上を回転する第１の実施形態とは異なる。なお、このような２つの径の異なる円軌道ＯＢ１，ＯＢ２を用いるスキャン装置の構成を前述した第１の実施形態で説明したＸ線口外撮影装置に適用することもできる。

さらに、同一のスキャン装置３０１でパノラマ撮影モードとＣＴ撮影モードとを両立させるために、コリメータ３３による照射野の制御、検出器３２Ａの姿勢変更、Ｘ線管３１と検出器３２Ａの被検体Ｐの体軸方向Ｚへの移動、スキャン装置３０１自体の被検体顎部に対する位置変更を行う。これらの特徴事項は後述する動作説明に関連させて適宜に説明する。

Ｘ線管３１に対する管電圧は例えば７０ｋＶ、管電流は例えば９００μＡ〜１．３ｍＡに設定し、第１の実施形態と同様に、放射線管理区域はスキャン装置３０１が形成する撮像空間ＩＳの内部に限定されるようになっている。

ここで、検出器３２Ａについて説明する。検出器３２Ａは、第１の実施形態と同様に、Ｘ線をデジタル電気量に直接変換する半導体検出器として構成される。本実施形態では、この半導体検出器をモジュール化し、複数個（１７個×４個）のモジュールＭＪを２次元状に配列することで、図６０（ａ）（ｂ）に示すように、縦長の矩形状の有効視野（Ｘ線が入射する有効領域）を持たせている。例えば、図６０（ａ）における縦方向（第１の方向）ＬＯＮ＝１４．２ｃｍ、横方向（第２の方向）ＬＡＴ＝３．２ｃｍの有効視野Ｆ３２が提供される。複数のモジュールＭＪは箱状のケース３２ｂに収められている。

この検出器３２Ａに対して、コリメータ３３の開口制御及びモジュールＭＪのマスク処理が撮影モード毎に実行される。パノラマ撮影モードのときには、上記マスク処理とコリメータ３３の開口の絞りとにより、図６１に示すように、例えば細いスリット状の有効視野Ｆpanoが設定される。この有効視野Ｆpanoは縦方向ＬＯＮ＝１０ｃｍ、横方向ＬＡＴ＝０．６ｃｍである。なお、図６１の仮想線ＫＳで示すように、コリメータ３３により縦方向ＬＡＴのサイズをより短くした有効視野Ｆpano-sを設定することもできる。この短い有効視野Ｆpano-sは顎部の上下の歯列を主に撮影したい場合に適用される。

一方、ＣＴ撮影モードのときには、検出器３２Ａは、パノラマ撮影モードのときに比べて、横にほぼ９０°倒して（回転させて）使用される。つまり、横長の検出器３２Ａとして使用される。このときも、上記マスク処理とコリメータ３３の開口の絞りとにより、図６２に示すように、例えばスリット状の２種類の有効視野Ｆct-fとＦct-pが設定される。一方の有効視野Ｆct-fは顎部の歯列全体をＣＴ撮影する場合に適し、横方向（図６２中の縦方向ＬＯＮ）で１４．２ｃｍ、縦方向（同図中で横方向ＬＡＴ）で３．２ｃｍのサイズを有する。もう一方の有効視野Ｆct-pは、歯列の一部（例えば前歯部、左臼歯部、又は、右臼歯部など）ＣＴ撮影する場合に適し、横方向（縦方向ＬＯＮ）で７．１ｃｍ、縦方向（横方向ＬＡＴ）で３．２ｃｍのサイズを有する。

なお、ＣＴ撮影モードのときに検出器３２Ａを倒す（回転させる）角度は、必ずしも９０°又はほぼ９０°の角度でなくてもよく、検出器の有効視野の形状に鑑み、パノラマ撮影モードのときの検出器の長手方向に対して斜めに交差するように倒してもよい。要するに、ＣＴ撮影モードのときに、照射野を広くしてスキャンの効率を上げるため、体軸方向に一定幅以上の視野（画素領域）を確保するようにできればよい。

この検出器３２Ａは、パノラマ撮影モードとＣＴ撮影モードとに兼用される。このため、パノラマ撮影モードからＣＴ撮影モードに移行する場合、検出器３２Ａを約９０°回転させる必要がある。この様子を図６３に示す。このため、検出器３２Ａのケース３２ｂにはＸ線入射面の反対側に回転軸３２ｃが設けられ、この回転軸３２ｂを中心に手動で又はモード変更の指示に応じて自動的に回転可能になっている。回転軸３２ｃは検出器３２Ａの長手方向の中心に位置している。

また、歯科用ＣＴ撮影は、単に、検出器３２Ａを９０度倒す（回転）させるだけでは不十分である。つまり、i)Ｘ線管３１及び検出器３２Ａの体軸方向Ｚの移動、ii)検出器３２Ａを９０度倒す（回転）、iii)検出器３２Ａの体軸方向Ｚへのスライド、iv)スキャン装置３０１の体軸方向Ｚの移動、及び、v)スキャン装置３０１の体軸方向Ｚに直交する面に沿って左側又は右側へのシフト、などの位置調整が必要である。

これらの位置変更は、歯列のパノラマ撮影におけるジオメトリの特殊性、及び、Ｘ線ＣＴ撮影に必要な位置決めに起因している。

歯列のパノラマ撮影においては、これは第１の実施形態では特に言及していないが、首部に頸椎ＣＳが存在していることを常に意識したＸ線パスの設定を行う必要がある（図６４参照）。Ｘ線がなるべく頸椎ＣＳの骨と骨の間を透過して歯列ＴＲに入射するように、それらの骨の間の隙間の傾きを考慮している。このため、Ｘ線管から照射されたＸ線のパスは少し上目使いになるように、Ｘ線管の歯列に対する位置付け及びコリメータの開口制御がなされている。この様子を図６４に模式的に示す。

したがって、ＣＴ撮影に移行した場合、この検出器３２Ａを単純に約９０°回転させただけでは、体軸方向Ｚにおいて回転中心Ｏの位置と歯列ＴＲの位置がずれてしまう。このため、ＣＴ撮影に移行すると、体軸方向ＺにおいてＸ線管３１と検出器３２Ａの対の位置を所定距離Ｈ１（例えば５ｃｍ）だけ上げる、つまり、頭部側に所定距離Ｈ１だけシフトさせる。これにより、歯列ＴＨと回転中心Ｏとの体軸方向Ｚにおける高さがほぼ一致する。

ＣＴ撮影においては、次いで、検出器３２Ａの回転軸３２ｃを中心に検出器３２Ａを約９０°倒して（回転させて）、縦横の関係を逆にする。この後、検出器３２Ａだけを所定距離Ｈ２（例えば４．３ｃｍ）だけ体軸方向Ｚにおいて下げる、つまり、頭部から離れる方向に所定距離Ｈ２だけシフトさせる。これにより、ＣＴ撮影に対する、スキャン装置３０１における検出器３２Ａの初期位置が決まる。

また、ＣＴ撮影においては、スキャン装置３０１の体軸方向Ｚの移動、及び、スキャン装置３０１の体軸方向Ｚに直交する面に沿って左側又は右側へのシフトも必要になる。これらの移動は、被検体Ｐの歯列の部分を撮影するときに有効な位置の微調整である。本実施形態では、部分歯列のＣＴ撮影として、前歯部撮影モード、左臼歯部撮影モード、及び、右臼歯部撮影モードが用意されている。前歯部撮影モードのときに、スキャン装置３０１自体を体軸方向Ｚの頭部側へ所定距離Ｈ３（例えば３ｃｍ）移動させる。また、左臼歯部撮影モードのときには、スキャン装置３０１自体を被検体Ｐから見て左側に所定距離Ｈ４（例えば３ｃｍ）だけ平行移動させる。反対に、右臼歯部撮影モードのときには、スキャン装置３０１自体を被検体Ｐから見て右側に所定距離Ｈ４（例えば３ｃｍ）だけ平行移動させる。この左臼歯部、右臼歯部の撮影モードにおいては従って、同一面ながら、回転中心Ｏの位置も左側、又は、右側に所定距離だけＨ４だけ平行に移動する。この移動により左臼歯部又は右臼歯部の位置が回転中心Ｏにより近くなる。

なお、スキャン装置３０１を移動するということは、文字通り、本体キャビネット３０２に支持されているスキャン装置３０１を移動させる構成であってもよいし、スキャン装置３０１の支持部３２０が支持している第１及び第２のアーム３１１，３１２だけを移動させるようにしてもよい。

上述したスキャン装置３０１の体軸方向Ｚ及びそれに直交する面に沿った移動、Ｘ線管３１及び検出器３２Ａの体軸方向への移動、検出器３２Ａの回転軸３２ｂの周りへの回転、並びに、検出器３２Ａの体軸方向Ｚの移動は、回転移動機構によりなされる。この回転移動機構としては、支持部３２０を上下方向及び水平面内の縦横方向に移動可能な機構Ｍ１、及び、支持部３２０に在って第１、第２のアーム３１１，３１２を中心軸ＣＡの周りに互いに独立して回転可能な機構Ｍ２を含む。さらに、上記回転移動機構は、第１のアーム３１１の内部に在ってＸ線管ユニット３１Ｕを中心軸ＣＡの方向に移動可能であるとともに、中心軸ＣＡに平行な軸の周りに自転させることが可能な機構Ｍ３、及び、第２のアーム３１２の内部に在って検出器ユニット３２Ｕを中心軸ＣＡの方向に移動可能であるとともに、中心軸ＣＡに平行な軸の周りに自転させることが可能な機構Ｍ４を含む。これらの機構Ｍ１〜Ｍ４は、図示しないドライバを介してコントローラ５５の制御の下で駆動するようになっている。

続いて、図６５〜図６６を参照して、コントローラ５５により実行される、パノラマ撮影からＣＴ撮影への移行に関わる処理を説明する。

なお、この処理は、パノラマ撮影の状態からオペレータの希望に応答してＣＴ撮影に移行させるものである。このＸ線断層像撮影装置３００は、パノラマ撮影及びＣＴ撮影の両機能を持ちながらも、パノラマ撮影の機能を基本とし、これにＣＴ撮影の機能を付加的に持たせるという設計思想を採っている。このため、パノラマ撮影からＣＴ撮影への移行に関わる処理を説明することが相応しい。しかしながら、パノラマ撮影とＣＴ撮影との両機能を対等に有し、ユーザがＸ線断層像撮影装置３００を起動させた時点で両撮影モードの何れかを選択するようにしてもよい。なお、ＣＴ撮影モードからパノラマ撮影モードに戻る場合、コントローラ５５の指令の下に図６５で説明する手順とは逆の手順でＸ線管３１及び検出器３２Ａがパノラマ撮影の初期位置に戻ればよい。

図６５において、コントローラ５５は、ステップＳ２０１にて、オペレータから操作器６１を介した指令情報に基づいてＣＴ撮影モードが指令されているか否かを判断する。この判断がＹＥＳであれば、歯列全域ＣＴ撮影モード又は部分歯列ＣＴ撮影モードの何れかが指示されていることになるので、ステップＳ２０２〜Ｓ２０４の共通処理が先に実行される。

まず、コントローラ５５は、Ｘ線管３１及び検出器３２Ａの対を体軸方向Ｚに沿って所定距離Ｈ１（例えば５ｃｍ）だけ頭部方向に移動させる（ステップＳ２０２）。次いで、コントローラ５５は、検出器３２Ａを９０度、回転させて横向きにする（ステップＳ２０３）。次いで、検出器３２Ａを体軸方向Ｚに沿って所定距離Ｈ２（例えば４．３ｃｍ）だけ体軸方向Ｚにて下げる（ステップＳ２０４）。なお、図６４の仮想線は図６６（ｄ）の状態を示している。

次に、コントローラ５５は、ステップＳ２０５にて、オペレータからの操作情報に基づいてＣＴ撮影モードが歯列全域ＣＴ撮影モードか否かを判断する。この判断がＹＥＳ、すなわち歯列全域ＣＴ撮影モードのときには、ステップＳ２０６にて、コリメータ３３の開口を調整して、Ｘ線の照射野を検出器３２ＡのＸ線入射面の有効視野Ｆct-fに一致させる。次いで、コントローラ５５は、ステップＳ２０６にて、オペレータからの操作情報に基づいて、スキャン装置３０１の体軸方向Ｚの位置を最終的に微調整し、撮影位置を定める。この調整は手動であっても自動的に行われてもよい。

さらに、ステップＳ２０８において、Ｘ線管３１に与えるＣＴ撮影用の管電圧及び管電流を設定し、ステップＳ２０９に移行する。ここでは、スキャンが指令されてデータ収集される。このステップＳ２０９の処理は後で詳述する。

前述したステップＳ２０５においてＮＯの判断のときには、部分歯列ＣＴ撮影モードが指令されている。したがって、コントローラ５５は、オペレータからの操作情報にしたがって、前歯部ＣＴ撮影モードが指令されているのか（ステップＳ２１０）、右臼歯部ＣＴ撮影モードが指令されているのか（ステップＳ２１１でＹＥＳ）、又は、左臼歯部ＣＴ撮影モードが指令されているのか（ステップＳ２１１でＮＯ）が判断される。

前歯部ＣＴ撮影モードが指令されている場合、ステップＳ２１２において、スキャン装置３０１を体軸方向Ｚの頭部側へ所定距離Ｈ３（例えば３ｃｍ）移動させる。右臼歯部ＣＴ撮影モードが指令されている場合、ステップＳ２１３に移行して、スキャン装置３０１自体を被検体Ｐから見て右側に所定距離Ｈ４（例えば３ｃｍ）だけ平行移動させる。反対に、左臼歯部ＣＴ撮影モードが指令されている場合、ステップＳ２１４に移行して、スキャン装置３０１自体を被検体Ｐから見て左側に所定距離Ｈ４（例えば３ｃｍ）だけ平行移動させる。

これらの部分ＣＴ撮影に対するスキャン装置３０１の位置的な微調整が済むと、コントローラ５５はその処理をステップＳ２１５に進め、コリメータ３３の開口を調整して、Ｘ線の照射野が検出器３２ＡのＸ線入射面に仮想的に設定した部分的な有効視野Ｆct-pに一致させる。この後、前述したステップＳ２０８、Ｓ２０９が実行される。

なお、上述した処理のうち、ステップＳ２０２、Ｓ２０３、Ｓ２０４、Ｓ２１２、Ｓ２１３、及びＳ２１４で実行されると同等の操作を、オペレータが手動で行うように構成してもよい。

また、上述した距離Ｈ１、Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４は被検体の体格、特に額部（歯列を含む）の統計的なサイズに基づく微調整の量であって、その都度、オペレータが被検体の体格に鑑みてそれらの量を増減させることができる。

次に、図６６を参照して、ＣＴ撮影モードにおけるデータ収集を説明する。コントローラ５５はまず、ステップＳ２５１において、Ｘ線管３１及び検出器３２Ａの対を初期位置において互いに正対するように位置付ける。この位置付が完了すると、ステッＳ２５２、Ｓ２５３の処理を通じて、第１及び第２のアーム３１１，３１２を中心軸ＣＡの右回り（又は左周り）に例えば所定角度範囲θct（＋２１０°又は−２１０°）回転させるとともに、この回転の間、検出器３２Ａが検出した透過Ｘ線の所定周期毎のフレームデータを収集し、このフレームデータをバッファメモリ５２に一時保管する。

次いで、第１及び第２のアーム３１１，３１２が予め所定角度範囲θctの終点位置まで到達すると、コントローラ５５は、ステップＳ２５４にて、それらの回転を停止させる。次いで、ステップＳ２５５において、Ｘ線管３１及び検出器３２Ａの対、すなわち第１及び第２のアーム３１１，３１２を体軸方向Ｚにおいて所定距離Ｈ５（例えば１９ｍｍ）だけ胸部側に移動させる。

この後、ステップＳ２５６，Ｓ２５７の処理を通じて、第１及び第２のアーム３１１，３１２を中心軸ＣＡの右回り（又は左周り）に、前述した終点位置から初期位置に向けて所定角度範囲θct（−２１０°又は＋２１０°）回転させるとともに、この回転の間、検出器３２Ａが検出した透過Ｘ線の所定周期毎のフレームデータを収集し、このフレームデータをバッファメモリ５２に一時保管する。

このようにして所定角度θctの往路スキャン、所定距離Ｈ５の体軸方向の移動、及び所定角度θctの往路スキャンが実行される。この一連のスキャンが終わると、１及び第２のアーム３１１，３１２の回転が停止される（ステップＳ２５８）。

以上のデータ収集により、歯列全域ＣＴ撮影モードのときには、図６７（ａ），（ｂ）に示すように、回転中心Ｏの周りに、歯列全域をカバーする所定領域Ｂ１（例えば８５ｍｍφ×３８ｍｍの高さ）の撮影領域を確保できる。また、部分歯列ＣＴ撮影モードのときには、図６８（ａ），（ｂ）に示すように、少なくとも前歯部、右臼歯部、または左臼歯部をカバーする所定領域Ｂ２（例えば４５ｍｍφ×３８ｍｍの高さ）の撮影領域を確保できる。

スキャンが終わると、これら何れかの３次元領域Ｂ１又はＢ２の透過データが収集されているので、画像プロセッサ５４は、この収集データに所望のアルゴリズムを適用して３次元のＣＴデータを再構成することができる。この３次元の再構成データに適宜な断面変換処理を施して、例えば歯列全域に沿った断面や歯列の部分的な断面に沿った断層像を切り出すことができる。

上述した構成要素以外の構成要素は、第１の実施形態で説明したものと同一又は同等に構成されている。

このため、本実施形態に係るＸ線口外撮影装置は、パノラマ撮影を行うことができる一方で、同じ装置で、Ｘ線ＣＴ撮影をも簡単に行うことができる。スキャン装置を取り換えたりする必要もないので、使い勝手が良く、汎用性が高い。勿論、前述した第１の実施形態の作用効果も併せて享受できる。

なお、上述した第２の実施形態に係るＸ線断層像撮影装置を、マンモグラフィを行うＣＴ装置に適用してもよい。例えば、ベッド上にうつ伏せに寝た患者の乳房部をベッドに開けた穴から垂下させ、通常のマンモグラフィで使われるＸ線吸収の少ない乳房プレス板のときよりも弱いプレス力で乳房部を挟む。これにより固定された乳房部の周りを、前述したスキャン装置３０１の第１及び第２のアーム３１１，３１２、すなわちＸ線管３１及び検出器３２Ａに前述と同様に所定角度範囲の回転（往路）、体軸方向への移動、及び所定角度範囲の回転（復路）を実行させる。これにより、乳房のトモシンセシス用あるいはＸ線ＣＴ断層用のＸ線透過データを収集でき、マンモグラフィのための断層像を生成することができる。

また、患者が座した状態で、頭部の代わりに乳房部を位置決めし、その乳房部を通常のマンモグラフィで使われるＸ線吸収の少ない乳房プレス板のときよりも弱いプレス力で挟み、その状態で上述と同様に乳房部をスキャンする。これにより、前記と同様のマンモグラフィが可能になる。

その際、検出器は一列ではなく、多列、例えば３列離散的に配置あるいは平面検出器の一部を使用することで、トモシンセシスによる収集の投影角が広角になる。これにより、更に断層像として鮮明度が向上し、患者のＸ線被ばくの少ない画像を得ることもできる。このように、本発明に係るＸ線断層像撮影装置が備える検出器の数は必ずしも１個に限定されるものではない。複数個の検出器又はそれと同等の平面検出器も本発明に係る検出器の概念に含まれる。

またマンモグラフィに適用する検出器においては、乳房側における検出器視野と検出器端面との間の距離を数ｍｍレベルまで小さくし、その端面際まで検査領域を確保することはトモシンセシス法及びＸ線ＣＴ断層法共に重要である。

したがって、このような装置の場合も、第２の実施形態で説明した利点を享受することができる。

本発明に係るＸ線断層像撮影装置によれば、例えば、これを歯科用のパノラマ撮影装置に適用することができる。この場合、放射線管理区域をスキャナ部分であるスキャン装置に止めることで小形化を図ることができ、患者を治療椅子に座らせた（寝かせた）状態で、治療中にその歯列のパノラマ画像を撮影することができるなど、使い勝手に優れ、且つ、Ｘ線口内撮影装置にとって代わるほどの、高い分解能のパノラマ画像を提供することができる。また、このＸ線断層像撮影装置は、パノラマ撮影に加えて、Ｘ線ＣＴ撮影も行うことができので、医療現場での汎用性が高い。さらに、このＸ線断層像撮影装置は、歯科用に限らず、歯科以外の医療用の装置、並びに、非破壊検査用の装置にも適用でき、上述と同様の利用可能性を発揮できる。

１ Ｘ線口外撮影装置（Ｘ線断層像撮影装置）
１０，３０１ スキャン装置
１１ コンピュータ
２１ リング体
３１ Ｘ線管
３１Ｕ Ｘ線管ユニット
３２、３２Ａ 検出器
３２Ｕ 検出器ユニット
３３ コリメータ
５４ 画像プロセッサ
５５ コントローラ（ＣＰＵ）
３００ Ｘ線断層像撮影装
３０２ 本体キャビネット
３１１ 第１のアーム
３１２ 第２のアーム
３２０ 支持部
Ｐ 被検体
ＯＢ、ＯＢ１、ＯＢ２ 軌道
ＴＲ 歯列
ＩＳ 撮像空間
Ｏ 回転中心
ＣＡ 中心軸

Claims (22)

1. 供給される電流の値に応じた量のＸ線を照射するＸ線管と、
   前記Ｘ線に応答する複数の画素を２次元に配列して当該Ｘ線を入射させる入射面を有し、当該Ｘ線の入射に応じて前記複数の画素からデジタル電気量のデータをフレーム毎に出力する検出器と、
   曲線状の軌道を供するとともに、前記Ｘ線管及び前記検出器を当該軌道に沿って互いに独立して移動可能な状態で当該Ｘ線管及び当該検出器を支持する支持手段と、を備えたデータ収集器と、
   前記データ収集器が提供する前記軌道の内側に置かれる、被検体の撮像部位に対して当該撮像部位の湾曲した矩形状の３次元（３Ｄ）基準断層面のスキャン方向の各位置にて前記Ｘ線が常に所望の角度で透過するように、前記Ｘ線管及び前記検出器を前記軌道に沿って互いに独立して移動させる移動手段と、
   前記データ収集器により収集された前記データを用いて前記３Ｄ基準断層面のパノラマ画像をトモシンセシス法により生成するパノラマ画像生成手段と、
   前記データ収集器により収集された前記データと前記パノラマ画像生成手段により生成された前記パノラマ画像とを用いて、前記撮像部位に在る構造体の焦点が最適化され且つ前記Ｘ線のパスの角度の違いに起因した歪を抑制した断層像を生成する断層像生成手段と、を備え、
   前記断層像生成手段は、
   前記データ収集器により収集された前記データを用いて前記撮像部位の前記３Ｄ基準断層面におけるパノラマ画像を基準面画像として再構成する基準面画像再構成手段と、
   前記基準面画像のデータと前記検出器が出力したデータとを用いて３次元の前記最適焦点画像を作成する最適焦点画像作成手段と、を備え、
   前記画最適焦点像作成手段は、
   前記３Ｄ基準断層面に沿う複数の断層面を、当該３Ｄ基準断層面に対向した方向に設定する断層面設定手段と、
   前記複数の断層面のそれぞれの画素値を演算する画素値演算手段と、
   前記３Ｄ基準断層面と前記画素値演算手段により画素値が与えられた前記複数の断層面との画像データを用いて前記撮像部位の最適焦点化されたサンプル位置を同定する位置同定手段と、
   前記位置同定手段により同定されたサンプル位置に、前記Ｘ線管のＸ線焦点から当該各サンプル位置を介して前記検出器を臨む視線上に存在し且つ前記パノラマ画像の対応するサンプル点の画素値に基づく画素を与える画素値付与手段と、
   前記画素値付与手段により画素値が付与された前記サンプル位置における前記３Ｄ基準断層面及び前記複数の断層面が有する画素値が示す特性をパターン認識することにより歯列を決定する歯列決定手段と、
   前記歯列決定手段により決定された前記歯列の特異点を除去する特異点除去手段と、
   を備えたことを特徴とするＸ線断層像撮影装置。
2. 前記移動手段が前記Ｘ線管及び前記検出器を移動させている間に、前記Ｘ線の単位時間当たりに照射されるＸ線量が前記各位置で均一化されるように当該Ｘ線量を調整するＸ線量調整手段を備えた特徴とする請求項１に記載のＸ線断層像撮影装置。
3. 前記Ｘ線量調整手段は、前記各位置に応じて前記Ｘ線管に供給する前記電流の値を調整する管電流調整手段、前記各位置に応じて前記Ｘ線管に印加する管電圧を調整する管電圧調整手段、及び、前記各位置に応じて前記検出器による前記データの収集時間を調整する収集時間調整手段のうちの少なくとも一方で構成されることを特徴とする請求項２に記載のＸ線断層像撮影装置。
4. 前記撮像対象は、被検者の顎部の歯列であり、
   前記管電流調整手段は、前記Ｘ線のパスが前記歯列のスキャンによって陰影障害となる頸椎を通るパスであるときに、前記電流の値を他のパスを通るときのそれよりも大きくする手段である、ことを特徴とする請求項３に記載のＸ線断層像撮影装置。
5. 前記撮像対象は、被検者の顎部の歯列であり、
   前記収集時間調整手段は、前記Ｘ線のパスが前記歯列のスキャンによって陰影障害となる頸椎を通るパスであるときに、前記収集時間を他のパスを通るときのそれよりも長くする手段である、ことを特徴とする請求項３又は４に記載のＸ線断層像撮影装置。
6. 前記パノラマ画像生成手段により生成された前記パノラマ画像の前記スキャン方向とは直交する高さ方向の歪みを、当該高さ方向における前記Ｘ線の前記３Ｄ基準断層面に対する拡大率の、前記スキャン方向の位置間のばらつきに基づいて補正する拡大率補正手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のＸ線断層像撮影装置。
7. 前記データ収集器は、前記Ｘ線管から照射される前記Ｘ線をコリメートするコリメータを当該Ｘ線管に対して独立して移動可能に備え、
   前記移動手段は、前記スキャン方向の各位置における前記Ｘ線の前記３Ｄ基準断層面に対する透過角度に応じて、前記コリメータを前記Ｘ線管に対して移動させる手段を備える、ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のＸ線断層像撮影装置。
8. 前記コリメータは、前記Ｘ線の照射方向に直交する方向に移動可能に、又は、当該照射方向に対して回転可能に備えられている、ことを特徴とする請求項７に記載のＸ線断層像撮影装置。
9. 前記軌道は、円形又は楕円形の軌道であることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載のＸ線断層像撮影装置。
10. 前記軌道は、前記撮像対象を含む被検体の部位を内在可能な円形であることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載のＸ線断層像撮影装置。
11. 前記軌道体は、前記軌道を提供するも、その円形の軌道体の一部が開放されていることを特徴とする請求項１０に記載のＸ線断層像撮影装置。
12. 前記Ｘ線管は０．３ｍｍ以下の径のＸ線焦点を有し、前記支持手段は前記Ｘ線管の焦点位置と前記検出器の入射面との間の距離は４０ｃｍ以下になるように前記Ｘ線管及び前記検出器を支持する、ことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載のＸ線断層像撮影装置。
13. 前記データ収集器は、少なくとも前記データの収集時には前記支持手段の外側を前記Ｘ線に対して遮蔽するＸ線遮蔽手段を有する、ことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線断層像撮影装置。
14. 前記撮像部位は、前記被検体の歯列であり、
    前記基準面画像再構成手段は、前記歯列のパノラマ画像を再構成する手段である、ことを特徴とする請求項１〜１３の何れか一項に記載のＸ線断層像撮影装置。
15. 前記特異点除去手段は、前記サンプル点のそれぞれにおける前記周波数特性に基づいて同種の特性を示す物質毎に分類する分類手段と、この分類手段により分類された物質毎に当該各物質を滑らかに繋ぐスムージング手段とを備えた、ことを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載のＸ線断層像撮影装置。
16. 当該Ｘ線断層像撮影装置は、前記検出器により収集されたフレームデータを用いてＣＴ（Computed Tomography）法に基づく断層像の再構成するＣＴ画像再構成手段を有し、
    前記移動手段は、前記Ｘ線管と前記検出器とを互いに正対させた状態で前記軌道上を移動させる手段であり、
    前記トモシンセシス法に代えてＣＴ撮影を行いたいときに前記検出器の姿勢を切り換える切換手段を有することを特徴とする請求項１〜１５の何れか一項に記載のＸ線断層像撮影装置。
17. 前記切換手段は、
    前記Ｘ線管と前記検出器とを前記被検体の体軸方向の頭部よりに所定距離だけ移動させる位置変更手段と
    前記検出器を、前記撮像対象としての被検体の顎部に前記トモシンセシス法を実施するときの第１の姿勢から、前記被検体の顎部に前記ＣＴ法を実施するときの第２の姿勢に変わるように当該検出器の角度を変更する角度変更手段と、
    を備える請求項１６に記載のＸ線断層像撮影装置。
18. 前記検出器の前記入射面は互いに直交する第１の辺及び第２の辺を有し、
    第１の辺の方向に並ぶ前記画素の数は前記第２の辺の方向に並ぶ前記画素の数よりも少なく、
    前記角度変更手段は、前記検出器を、前記撮像対象としての被検体の顎部に前記トモシンセシス法を実施するときに前記第１の辺の方向が横方向になる第１の姿勢から、前記被検体の顎部に前記ＣＴ法を実施するときに前記第２の辺の方向が横方向になる第２の姿勢に変わるように当該検出器の角度を変更するように構成された手段である、請求項１７に記載のＸ線断層像撮影装置。
19. 前記データ収集器は、前記Ｘ線器の前記入射面に入射するＸ線の領域を変更するための変更可能な開口を有するコリメータと、
    前記第１の姿勢及び前記第２の姿勢に応じて前記コリメータの開口の面積を制御する第１の開口制御手段と、を有することを特徴とする請求項１７に記載のＸ線断層像撮影装置。
20. 前記軌道は、前記Ｘ線管と前記検出器とが前記被検体の顎部の周りに回転するときの回転中心からの径が所定長さの第１の軌道と、当該回転中心からの径が第１の軌道のそれよりも長い第２の軌道とを含み、
    前記支持手段は、
    前記Ｘ線管を前記第２の軌道に沿って移動可能に支持する第１のアームと、
    前記検出器を前記第１の軌道に沿って移動可能に支持する第２のアームと、
    を備えたことを特徴とする請求項１６〜１９の何れか一項に記載のＸ線断層像撮影装置。
21. 前記第１のアームは、前記Ｘ線管を前記検出器に正対させた状態で支持し且つ当該Ｘ線管を前記第２の軌道に沿って移動可能に支持し、
    前記第２のアームは、前記検出器を前記Ｘ線管に正対させた状態で支持し且つ当該検出器を前記第１の軌道に沿って移動可能に支持する、
    ように構成した請求項２０に記載のＸ線断層像撮影装置。
22. 前記ＣＴ撮影を行うときに、前記顎部の歯列の全域をＣＴ撮影するのか又は当該歯列の部分をＣＴ撮影するのかをオペレータとの間でインターラクティブに決めるＣＴ撮影モード決定手段と、
    このＣＴ撮影モード決定手段により決定されたＣＴ撮影の態様に応じて前記コリメータの開口の面積を制御する第２の開口制御手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項１９に記載のＸ線断層像撮影装置。

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