JP6007386B2 - 放射線撮像用のデータ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線撮像用のデータ処理装置に係り、特に、撮像対象を多数の方向からスキャンして得た放射線データをトモシンセシス法（tomosynthesis）に依り処理して断層像データを再構成し、その断層像データを用いて撮像対象の最適焦点画像を作成するためのデータ処理装置に関する。

近年、トモシンセシス法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）。

トモシンセシス法を歯科用に応用する場合、通常、湾曲した歯列を２次元平面状に展開したパノラマ画像を得るパノラマ撮像装置として実用化されている。このパノラマ撮像装置は、通常、被検体の口腔部の周囲にＸ線管と縦長の幅にわたって画素を有するＸ線検出器との対を、その回転中心が想定された歯列に沿った一定軌道を画くように、その回転中心を複雑に移動させながら回転させる機構を備える。この一定軌道は、標準の形状及びサイズと見做される歯列に沿って予め設定した３Ｄ基準断層面に焦点を当てるための軌道である。この回転中に、一定間隔で、Ｘ線管から照射されたＸ線が被検体を透過してＸ線検出器によりデジタル量のフレームデータとして検出される。このため、３Ｄ基準断層面に焦点を絞ったフレームデータが一定間隔毎に収集される。このフレームデータをトモシンセシス法で再構成して、３Ｄ基準断層面のパノラマ画像を得る。

しかしながら、この種の従来のパノラマ撮像装置の場合、個々の被検体の歯列が３Ｄ基準断層面に沿っていないことや、歯列の位置決めの難しさに配慮していない。当然に、歯列の形状やサイズには個体差があるし、顎部の大きさも個人によって異なることから適切な位置決めも難しい。この結果、再構成されたパノラマ画像に焦点ボケがあり、精査に耐えられないことも多い。このため、う蝕や歯槽膿漏などの精査には、別途、口内撮影法による撮影や歯科用のＣＴスキャナによる撮影が必要であった。パノラマ撮像をし直したり、別のモダリティによるＸ線撮影を行ったりすると、被検体へのＸ線被曝量も増えることになる。

このような問題を克服しようとして、特許文献７に記載の装置が提供されている。この公報に記載のパノラマ撮像装置の場合、ファントムを用いて歯列の奥行き方向の位置とゲイン（フレームデータの相互加算のための距離情報）とを事前に計測している。また、収集したフレームデータを用いてトモシンセシス法の元に３Ｄ基準断層面の焦点最適化画像を形成する。さらに、この焦点最適化画像上でＲＯＩを用いて部分領域を指定し、この部分領域の前後方向（Ｘ線管とＸ線検出器とを結ぶ歯列の前後方向）の任意位置における最適焦点画像を既収集済みのフレームデータとゲインとを用いてトモシンセシス法の元に求める。このように、３Ｄ基準断層面に焦点を当ててデータ収集は１回行い、その後の部分領域の最適焦点画像は収集済みのフレームデータを利用することができる。

特開昭５７−２０３４３０ 特開平６−８８７９０ 特開平１０−２９５６８０ 特開平４−１４４５４８ 特開２００８−１１００９８ 米国特許公開 US2006/0203959 A1 特開２００７−１３６１６３

しかしながら、この特許文献７に記載のパノラマ撮像装置の場合、撮像対象である歯の上下方向の曲がりや反りに配慮していない。歯列を形成する各歯は上下方向に同じ位置にはないのが通常である。歯は、歯根部に進むほど、口腔部内側に曲がっているケースが多い。つまり、１つの断層面上で各歯全域に焦点を合わせることは難しい。この点において、各歯の上下方向の全域にわたって焦点を合わせ、その描出能を上げる必要があった。つまり、このパノラマ撮像装置において、個々の部分領域については、その前後方向の任意の位置にて焦点を合わせた再構成は可能であるが、歯列全体に焦点を合わせた１枚のパノラマ画像を得ることは難しい。反対に、最適焦点の部分画像を繋げて全体のパノラマ画像を表現しようとしても、かかる部分画像の繋ぎ目に齟齬が生じて繋がらないという問題もあった。

上述した不都合は、画像の縦横方向（歯列の上下方向及び幅方向）の拡大率がスキャン中の回転中心の位置の変化に応じて異なることによって助長される。拡大率とは、歯の実際の大きさと、その歯の陰影が検出器のＸ線入射面に作る拡大された投影像の大きさとの比を言う。これはＸ線管のＸ線照射源は点と見做されるほど小さいので、その点状のＸ線源からＸ線が放射状に照射されることによる。但し、トモシンセシス法に基づいて３Ｄ断層面に在る歯列を再構成する場合、横方向については、画像はどの位置も等倍になるが、縦方向については拡大がそのまま残る。この結果、再構成されたパノラマ画像は実際の歯列よりも縦長の画像となる。しかも、かかる拡大、つまり縦長になる程度は、前歯部付近の位置と両方の臼歯部（いわゆる奥歯）付近の位置との間で歯の縦方向の形状の変化に違いがあり、これがパノラマ画像上で歯相互間の歪となっている。ましてや、歯列が３Ｄ基準断層面に全体的にも或いは部分的にも沿っていない場合、縦横方向の拡大に因る歯列部位間の画像歪は一層顕著になる。

そこで、デジタル量でフレームデータ収集を行い、そのフレームデータからパノラマ画像を再構成する従来のパノラマ撮像装置では、少なくとも前歯の中心で縦横比が同じになるように縦方向のサイズを縮める係数を再構成画像に掛ける後処理をすることが多い。ただ、この場合でも、パノラマ画像における臼歯部の歯の高さはその実寸よりも小さく縮んで描出される。つまり、依然として、拡大率の相違に伴う歯個々に画像歪があった。

このように、従来では、拡大率に因る問題は解決されておらず、パノラマ画像全域の最適焦点化は達成されていなかった。このため、従来のパノラマ画像に描出された歯や歯茎から精度の高い読影や診察を行うことは困難である場合が多い。とくに、より正確な長さや距離を求めることは困難であった。このため、インプラント治療などにおいて、インプラント埋設部の位置を精度良く決めるのは難しい。

これを少しでも補償するために、何らかの基準位置を示すマーカを歯列の所望の位置に設置した状態で撮像し、画像上で基準位置を参照して補正することで精度を保つ方法も知られてはいる。しかし、この場合、撮影と診断の手順が煩雑になる。操作者の操作上の負担も大きいことから、スクリーニングなどの予防的な診察に簡単に適用できる方法ではなかった。したがって、スクリーニングなどの予防的な治療からインプラント治療などの複雑な治療まで幅広く使用できるパノラマ画像へのニーズは極めて高かった。

また、歯列全体の前後方向における構造を診るには３次元のパノラマ画像が適切である。しかしながら、従来、上述の様々な不都合を解消しつつ、そのようなニーズに適う画像は提供されていなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、撮像部位の実際の状態（位置、形状）を３次元的により高精度に描出した状態で画像全域を最適焦点化し、かつ、拡大率の相違に拠る画像の歪みを殆ど排除した最適焦点画像を提供することができるデータ処理法を提供することを、その目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明はデータ処理装置を提供する。

データ処理装置は、放射線を放射状に放出する点状の線源を有する放射線放出源（３１，４１）と、入射する前記放射線に対応したデジタル電気量のフレームデータを出力可能な放射線検出器（３２）とを撮影空間に備え、その撮影空間の３次元的に仮想的に配された湾曲した基準断層面に位置合わせをする湾曲部位を有する対象物を介して前記放射線放出源と前記放射線検出器を互いに対向させ、且つ、その基準断層面を焦点化するように当該放射線放出源と当該放射線検出器の対を当該対象物の周りに回転させ、一定のフレームレートで当該放射線検出器から出力される前記フレームデータを処理するデータ処理装置（５６）において、前記フレームデータから前記基準断層面に沿って再構成した画像を作成する基準面画像作成手段と、前記基準断層面の前記画像と前記フレームデータとに基づいて、当該画像上で縦横に分布させた複数の指定位置それぞれに相当する前記湾曲部位の最適焦点化された位置を、当該各指定位置を通る前記放射線の放射状の照射方向に沿って探索する最適焦点位置探索手段と、前記最適焦点化された位置の画素を結合して前記湾曲部位の前記撮影空間における実在状態を示す最適焦点画像を作成する最適焦点画像作成手段と、を備えたことを特徴とする。

以上のように、データ処理装置によれば、収集データを用いて対象物の撮像部位の焦点を最適化し、かつ、その撮像部位の実際の大きさ及び形状を反映させた最適焦点画像として作成される。つまり、撮像対象の実際の状態（位置、形状）を３次元的により高精度に描出した状態で画像全域を最適焦点化し、かつ、拡大率の相違に因る画像の歪みが殆ど排除される。

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（２）と協働して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１５（１）と協働して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。 図２８は、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２９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、変形例として説明されるランドマークとその使用例を説明する図。 図３１は、各種のランドマークの周波数特性のプロファイルを説明する図。 図３２は、別の変形例として説明されるランドマークとその使用例を説明する図。 図３３は、さらに別の変形例として説明されるランドマークとその使用例を説明する図。

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１〜２９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の位置（実在位置）を同定し、かつ、その歯列の、後述する拡大率のばらつき（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平面内で略平行に回転（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とを一体に備える。この横アーム２４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）ＳＳにＸ線焦点を合わせ且つその３Ｄ基準断層面ＳＳ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ＳＳ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。

ところで、Ｘ線管３１及び検出器３２は被検体Ｐの口腔部を挟んで対峙するように位置しながら移動する必要がある。しかしながら、その対峙状態は、必ずしもＸ線管３１及び検出器３２は必ずしも正対することを要求するものではない。装置の設計の都合によっては、Ｘ線管３１と検出器３２は互いに独立して回転移動し、被検体Ｐの口腔部を挟みながらも、Ｘ線照射が斜めになる回転位置を含むようにしてもよい。

３Ｄ基準断層面ＳＳ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ＳＳ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。この３Ｄ基準断層面ＳＳの空間位置情報は予めＲＯＭ６１に格納してある。

なお、この３Ｄ基準断層面ＳＳは、このように公知の面に設定してもよいが、被検者個人に合わせて予め設定しておいてもよい。そのような設定法として、カメラにより撮影された表面像から作成された所望の３次元断面、ＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置、ＣＴ（コンピュータトモグラフィ）スキャナ、又は超音波診断装置を含む医用モダリティにより撮影された被検者の所望の３次元断面、又は、当該医用モダリティにより撮像された当該被検者の３次元データから決めた所望の３次元断面の何れかであってもよい。これらの３Ｄ基準断層面ＳＳは公知の手法を使って設定し、予めＲＯＭ６１に格納しておけばよい。

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。プリンタ６４も内部バス５０に通信可能に接続されている。

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。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５４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５４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、この基準パノラマ標準画像を用いて基準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（擬似的な３Ｄ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化された表面画像である。

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線源として機能する）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Ｘ線入射面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Ｘ線入射面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の例で言えば前歯をスキャンするときの方が臼歯部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重大な障害になる。

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３Ｄ基準断層面ＳＳから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その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。

（画像処理）
続いて、図５を用いて、コントローラ５７及び画像プロセッサ５６により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、コントローラ５７は、３Ｄ基準断層面ＳＳの位置情報をＲＯＭ６１から読み出す（ステップＳ０）。この３Ｄ基準断層面ＳＳは前述したように、統計的に定めた断面であってもよいし、被検者各人から予め設定しておいた断面であってもよい。

次いで、コントローラ５７は、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。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３Ｄ基準断層面ＳＳ（図６参照）を最適焦点化するように所定の駆動条件の下で回転駆動される。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は操作者から操作器５８を使って基準パノラマ画像ＰＩstにＲＯＩ（関心領域）が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、Ｚ軸方向にオブリークな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、Ｘ線照射方向を考慮して３Ｄ基準断層面ＳＳの画像を作成する（ステップＳ５１）。具体的には、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。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）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（図６参照）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線分毎に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)に抽出されている歯の部分が、実際には、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（例えばθ₁, θ_１´：図２０（Ａ）、図２１（Ａ）参照）よりも大きい場合（例えばθ_２, θ_２´：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Ｓ６６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Ｓ６６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さらに１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（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次元パノラマ画像を、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、所望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断層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、従来周知のサブピクセル法により実行される。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。

（作用効果）
本実施例に係るパノラマ撮像装置によれば、以下のような顕著な作用効果を奏する。

まず、従来のパノラマ撮像装置で作成するパノラマ画像とは異なり、少なくとも歯列部の全域に焦点を合わせた画像が３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocus（３次元パノラマ画像）として提供される。この画像によれば、各歯が上下方向にて湾曲している場合であっても、その実存の位置及び形状がその上下方向の部位（サンプル点）毎に最適焦点化されている。しかも、この最適焦点化の処理は、操作者が１回、その旨の指令を出すだけで自動的に実行され、その３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusが表示される。つまり、オートフォーカス機能が発揮される。しかも、この３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusを回転させて表示させたり、ＲＯＩによる領域を拡大表示しながらの表示をさせたり、画像観察のバリエーションも多い。これにより、読影者にとって、歯列全体の精査が極めて容易になり、かつ、その精査の精度も高くなる。Ｘ線撮影のやり直しも殆ど必要がなくなるので、かかるやり直し撮影に伴うＸ線被曝量の増大もない。このため、本実施例のパノラマ撮像装置はスクリーニングにも適している。

しかも、スキャン中の回転位置、すなわちＸ線管３１及び検出器３２の対の回転中心ＲＣの位置の変化に応じた拡大率の変化も、３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusを作成する処理中で補償されている。このため、拡大率の変化に起因した歪みが是正され、実寸サイズ及び実際の形状を正確に反映させた画像を提供することができる。

従来のパノラマ撮像装置の場合、パノラマ画像で診た場合、拡大率の変化に因って、臼歯部から前歯部にかけて拡大率の変化が生じており、画像上で距離や長さの測定・把握の精度低下の要因になっていた。これに対し、本実施例によれば、そのような問題が解消され、実寸を極めて忠実に反映させた高精度な画像または計測情報を提供することができる。このため、撮像対象である歯列の詳細な構造観察にも適している。

とくに、３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusを３Ｄ基準断層面あるいは基準パノラマ画像の２次元矩形面に再投影する場合でも、表示された画像にある程度の歪みはあるものの、３次元オートフォーカス画像との位置的な対応はとれている。このため、例えば歯の縦方向の長さなど、距離を正確に計測することができる。

さらに、本実施例に係るパノラマ撮像装置によれば、データ収集時（スキャン時）のＸ線管３１及び検出器３２の位置を歯列に対して３次元的に事前に把握しているため、従来のようにファントムを用いて断層距離情報を事前に計測しておくという手間が不要である。したがって、その分、操作者にとって操作性も良く、また画像プロセッサ５６の処理負担も軽減されている。

したがって、歯列の実際の状態（位置、形状）を３次元的により高精度に描出した状態で画像全域を最適焦点化し、かつ、拡大率の相違に拠る画像の歪みを殆ど排除した３次元パノラマ画像を提供することができる。

（変形例）
上述した実施形態では、被検者の口腔部の歯列の最適焦点化した３次元画像を得る例を説明したが、これを更に展開することができる。一例として、口腔部に、適宜なＸ線吸収率を有する放射線吸収材で成るランドマーク（マーカ）を設置し、この設置状態で前述した実施形態と同様にデータを収集し、そのランドマークの位置を認識するとともに、そのランドマークを含む面に焦点を合わせた画像を作成することである。

図３０（Ａ）にランドマークの一例を示す。同図に示すクリップ７０は、２つの四角形のランドマークとしての小片７１を有し、この２つの小片７１をばね機構付きの線材７２で互い違いに対向するように繋いでいる。この小片７１は、口腔部のＸ線吸収率よりも高い適宜な材料で形成され、Ｘ線に対するランドマークとして機能する。

このクリップ７０を被検者の歯列の一部に設置した状態を図３０（Ｂ）（Ｃ）に示す。２つの小片７１は、歯（歯列）の前後に互い違いに、つまり、歯列に沿った方向において位置が異なるように歯茎を挟んで線材７２により固定・配置される。この配置状態において、前述した図１０のオートフォーカスの処理を介して、２つの小片７１の３次元的な位置を把握するとともに、それぞれの小片７１の３次元的な位置を含む断面ＣＲ１，ＣＲ２（図３０（Ｃ）を参照）を最適焦点化した２つの画像を作成する。この画像作成において採用する周波数特性パターンは、図３１に示すように、海綿骨の周波数特性ＰＲ２の両側それぞれの傍に小片７１の周波数特性のピークが現われる２つのプロファイルＲＲ４である。画像プロセッサ５６は、この２つのプロファイルＲＲ４を各別に参照して、前述した実施形態と同様の再構成処理を行う。これにより、２つの小片７１それぞれの３次元位置Ｐ_１real(Ｐ₁´real：図２０〜２２参照)と、それらを各別に含む断面ＣＲ１，ＣＲ２の２つの最適焦点画像（部分像であってもよい）が得られる。

この２つの最適焦点画像を作成する段階で２つの小片７１の位置の相互間の歯列前後方向の距離Ｄ_ＢＮが位置情報Ｐから分かり、且つ、それらの小片７１の横方向（すなわち歯列に沿った方向）のずれ量はクリップの設計から既知Ｌ_ＢＮであるから、画像プロセッサ５６は、２つの小片７１により挟まれた歯槽骨の厚みを演算することができる。これにより、歯槽骨の診断は勿論のこと、観察したい歯槽骨の断面をその厚み方向のどこに設定するかなどの判断にも有効である。

さらに、図３２に別のランドマークを示す。このランドマークは、被検者の顔の表面に密着して被される、メッシュ状の伸縮自在のマスク８０である。このマスク８０を形成する線材それぞれのＸ線吸収率が口腔部のそれとは異なるので、マスク８０を顔に密着させることで、顔表面にＸ線マーカで格子状の線を引いたことと等価である。この線は単に並行なライン状にしてもよい。なお、この顔表面に置くランドマークとして、図３３に示すように、バリュームなどのＸ線吸収剤を顔表面に線上に或いは格子状に塗るようにしてもよい。図３３に示す格子状のライン８１は、Ｘ線に対するランドマークとなっている。さらに、顔表面に置く別のランドマークとしては、一例として速乾性のある化粧剤に粒状のＸ線吸収剤を混ぜ、この化粧剤を顔面に塗布するようにしてもよい。これにより、粒状のＸ線吸収剤をランドマークとして顔表面に置くことができる。

上述したメッシュ状のランドマーク８０、Ｘ線吸収剤の塗布によるランドマーク８１、及び粒状のランドマークの場合、その周波数特性のプロファイルは図３１のグラフＰＲ６のようになる。画像プロセッサ５６は、このプロファイルＰＲ６を採用して前述したオートフォーカスの再構成処理を行う。これにより、このランドマークそれぞれの３次元的位置とともに、それらの３次元的位置に沿った面の最適焦点化画像、すなわち顔の表面のＸ線透過像が得られる。この画像を、前述した３Ｄオートフォーカス画像に重ね合わせ表示することで、セファロメトリーの代用画像を提供することができる。

一方、前述した歯科用のパノラマ撮像装置において、Ｘ線管及び検出器の対を天井に設置してもよい。また、装置全体を小型化ならびに稼動型（モービル構造）にし、検診車への搭載や、家庭への持ち込みによる撮影が可能なような構造にも出来る。

本発明に係る放射線撮像装置において採用可能な検出器は、上述したＣｄＴｅを用いたデジタル検出器に限らず、公知のフォトンカウンティング型の検出器であってもよい。このフォトンカウンティング型の検出器としては、例えば特開２００４−３２５１８３に開示されたものが知られている。

また、本発明に係る放射線撮像装置で使用される検出器は常に同じ種類のものである必要はない。撮像対象の種類に応じて発生させるＸ線のエネルギを変更する必要があるので、それに合わせてＸ線吸収係数となるようにＸ線検出素子の材料を選択するようにしてもよい。Ｘ線の発生エネルギが大きい場合には、ＬａＢｒ_３，ＣｄＴｅ，ＣＺＴ，ＧＯＳなどを材料とするＸ線検出素子を備えた検出器を選択すればよい。また、Ｘ線の発生エネルギが小さくて済む場合、Ｓｉ，ＣｄＴｅ,ＣＺＴ，ＣｓＩなどを材料とするＸ線検出素子を備えた検出器を選択すればよい。

また、３次元パノラマ画像（表面画像）を表示する態様のみに限定されない。例えば、図１７に示す、断層面の位置に対する振幅の二乗加算値のプロファイルから、その焦点が合っていると思われる幅を断層面と周波数特性グラフから求めて各歯及び歯槽骨の厚さを推定、すなわち奥行き方向の厚さを計測するようにしてもよい。この計測情報を得る構成を、例えば上述したフォトンカウンティング型の検出器との組み合わせで、第一小臼歯付近の歯槽骨付近で実施すれば、骨塩量を定量的に計測することができる。

また、本発明に係る撮像を、口腔部の下顎洞付近にも施せば、下顎洞の立体的な構造に関する画像情報をもある程度、提供することができる。この画像上で左右差を観察することで下顎洞炎（蓄膿症）などの病変部を従来よりも高精度に発見することもできる。同様に、本発明に係る撮像を頚動脈付近に注目して実施すれば、動脈硬化の一因と言われる頚動脈の石灰化なども鮮明に立体的に表示でき、従来よりも高い精度の診断情報を提供することができる。

さらに、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。さらに、本発明に係る放射線撮像装置は、ガンマカメラやＳＰＥＣＴなどのエミッションＣＴ（ＥＣＴ）と呼ばれる核医学診断装置にも適用できる。その場合、放射線源として被検体に投与したＲＩ（ラジオアイソトープ）から放射されるガンマ線が、検出器に取り付けた特定方向に導孔を有するコリメータを介して収集される。この場合、ＲＩ及びコリメータが放射線放出源を構成している。

さらに、本発明に係る放射線撮像装置における検出器の数は、必ずしも１つに限定されるものではなく、２つ以上の検出器を同時に又は並行して稼動させるモダリティにも適用できる。

また、本発明に係る放射線撮像装置は、産業用として、ベルトコンベアで運搬される製造物や商品の内容物とその位置情報の取得、フラットパネルディスプレイに接続されるフレキシブル基板の３次的配線構造、鋳物のスの立体的な分布と大きさの情報の取得、空港における手荷物検査の内容物の位置情報の取得などの用途がある。対象物は、直線的、円形、曲面状など様々な方向に沿って移動させることができる。すなわち、３Ｄ基準断層面も平面状、円筒形状、曲面状を成す断層面であってもよい。

特に、上述した産業用の応用の場合、都合によっては、撮像対象物をＸ線管及び検出器の対に対して相対的に移動させるようにしてもよい。さらに、撮像系の設計によっては、検出器だけを撮像対象物又は被検体、及び、放射線源に対して移動させるようにしてもよい。

本発明によれば、撮像対象の実際の状態（位置、形状）を３次元的により高精度に描出した状態で画像全域を最適焦点化し、かつ、拡大率の相違に拠る画像の歪みを殆ど排除した３次元パノラマ画像を提供することができる放射線撮像法を提供することができ、産業上の利用性は極めて大である。

１ 歯科用のパノラマ撮像装置（放射線撮像装置）
１２ 制御・演算装置（コンピュータ）
１４ 撮影部
３１ Ｘ線管（放射線管）
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（データ処理装置）
５７ コントローラ
５８ 操作器
６０ モニタ
６１ ＲＯＭ

Claims (7)

1. 放射線を放射状に放出する点状の線源を有する放射線放出源と、入射する前記放射線に対応したデジタル電気量のフレームデータを出力可能な放射線検出器とを撮影空間に備え、その撮影空間の３次元的に仮想的に配された湾曲した基準断層面に位置合わせをする湾曲部位を有する対象物を介して前記放射線放出源と前記放射線検出器を互いに対向させ、且つ、その基準断層面を焦点化するように当該放射線放出源と当該放射線検出器の対を当該対象物の周りに回転させ、一定のフレームレートで当該放射線検出器から出力される前記フレームデータを処理するデータ処理装置において、
   前記フレームデータから前記基準断層面に沿って再構成した画像を作成する基準面画像作成手段と、
   前記基準断層面の前記画像と前記フレームデータとに基づいて、当該画像上で縦横に分布させた複数の指定位置それぞれに相当する前記湾曲部位の最適焦点化された位置を、当該各指定位置を通る前記放射線の放射状の照射方向に沿って探索する最適焦点位置探索手段と、
   前記最適焦点化された位置の画素を結合して前記湾曲部位の前記撮影空間における実在状態を示す最適焦点画像を作成する最適焦点画像作成手段と、
   を備えたことを特徴とするデータ処理装置。
2. 前記放射線放出源は、前記放射線としてのＸ線を発生するＸ線管であり、
   前記放射線検出器は、前記Ｘ線を検出する検出器であり、
   前記対象物の前記湾曲部位は、被検体の口腔部の歯列であり、
   前記基準断層面は、前記歯列に沿って設定された、湾曲した矩形状の３次元基準断層面であり、
   前記基準面画像作成手段は、前記画像として、前記フレームデータに基づいてトモシンセシス法により前記基準断層面に沿ったパノラマ画像を作成する手段である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。
3. 前記検出器は、前記Ｘ線の光子を、そのエネルギ領域別且つ画素別に計数し、その計数値に基づく当該画素毎のＸ線強度を前記フレームデータとして出力可能な光子計数型の検出器である、ことを特徴とする請求項２に記載のデータ処理装置。
4. 前記放射線放出源と前記放射線検出器とを結ぶ仮想的なラインは当該放射線放出源と当該放射線検出器を前記対象物の周りに回転させるときの回転中心の位置を含み、
   前記回転中心の位置と前記湾曲部位との間に距離は前記回転に伴って徐々に変化するように当該回転が実行させる、
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のデータ処理装置。
5. 前記最適焦点画像作成手段は、
   前記最適焦点位置探索手段により探索された、前記湾曲部位の最適焦点化された前記位置それぞれを、前記照射方向において異常な位置である否かを判断し、当該異常な位置である場合、その位置をノイズとして除去するノイズ除去手段と、
   このノイズ除去手段によるノイズ除去の処理を経た前記各画素を結合し、かつスムージング化して前記最適焦点画像を作成するスムージング手段と、
   を備えた、ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のデータ処理装置。
6. 前記複数の指定位置は、前記基準断層面の前記画像上において相互に所定距離、離間している、ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のデータ処理装置。
7. 前記最適焦点画像作成手段は、全面が前記湾曲部位の前記撮影空間における実在状態を示す前記最適焦点画像を作成するように構成された、ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のデータ処理装置。

Images