JP6040502B2 - Dental X-ray equipment - Google Patents
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Description
この発明は、被検者の特定部位を撮影する歯科用X線撮影装置に係り、例えば、歯列弓などのパノラマ画像を撮影するX線パノラマCT装置や頭頸部X線CT装置に関し、特に、1回の断層撮影で任意裁断高さの断層像を再構成するトモシンセシスを行う装置に関するものである。 The present invention relates to a dental X-ray imaging apparatus for imaging a specific part of a subject, for example, an X-ray panoramic CT apparatus or a head and neck X-ray CT apparatus for imaging a panoramic image such as a dental arch. The present invention relates to an apparatus for performing tomosynthesis for reconstructing a tomographic image having an arbitrary cutting height by one tomography.
X線断層画像の撮影方法としてトモシンセシスが知られている。トモシンセシスでは、X線源から被検者に対して複数の異なる角度でX線を曝射し、前記被検者を透過したX線をX線検出器により検出し、複数の撮影画像(トモシンセシス用撮影画像)を撮影する。そして、これら複数のトモシンセシス用撮影画像を再構成して任意の断層位置(裁断高さ)における断層画像(再構成断層画像)を得る。 Tomosynthesis is known as an X-ray tomographic imaging method. In tomosynthesis, X-rays are emitted from a X-ray source to a subject at a plurality of different angles, X-rays transmitted through the subject are detected by an X-ray detector, and a plurality of captured images (for tomosynthesis are used). Take a picture. Then, the plurality of tomosynthesis captured images are reconstructed to obtain a tomographic image (reconstructed tomographic image) at an arbitrary tomographic position (cutting height).
従来、歯科用のパノラマX線撮影装置は、撮像空間に機械的に設定される軌道に沿った断層面(基準断層面という)を有し、この基準断層面に焦点が合うようになっている。このため、歯列弓が基準断層面に沿って位置したときには、再構成される画像はぼけることはない。しかし、歯列弓が基準断層面からずれている場合は、画像がぼけてしまう。したがって、不鮮明な部分を精度良く見たい場合は、ぼけた部分が鮮明に見えるように被検者の位置決めをやり直してデータの再収集を行うか、ぼけた部分の口内撮影を施して、より鮮明な画像を得ていた。 Conventionally, a dental panoramic X-ray imaging apparatus has a tomographic plane (referred to as a reference tomographic plane) along a trajectory mechanically set in an imaging space, and this reference tomographic plane is focused. . For this reason, when the dental arch is positioned along the reference tomographic plane, the reconstructed image is not blurred. However, when the dental arch is displaced from the reference tomographic plane, the image is blurred. Therefore, if you want to see the unclear part with high accuracy, reposition the subject so that the blurred part can be seen clearly and re-collect the data, or perform intraoral photography of the blurred part to make it clearer. I got a good picture.
そのような問題の解決を意図した従来技術の例として、特許文献1のように、画像を高速(例えば300FPS)に収集できる検出器を使用して、その検出データをすべてコンピュータに取り込み、トモシンセシス法を用いて、断層面をソフト的に自在に変えることができるX線パノラマ撮像装置が開発されている。この装置の場合、予め、検出器の検出面(X線の入射面)に平行な複数の断層面の距離の情報(ゲイン)を、事前計測によりファントムを用いて求める。撮像時には、X線管及び検出器の対を被検者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。この特許文献1には、前記顎顔面に関心領域を指定するステップ、歯列弓を頬側から舌側に向かって正視する方向に関する歯列弓正視情報を基に前記関心領域の指定により前記関心領域を正視したX線パノラマ画像を画像処理手段により生成するステップ、前記関心領域を正視したX線CT画像を表示手段に表示するステップ、を備えたX線パノラマ画像の表示方法が提案されている。
As an example of the prior art intended to solve such a problem, as in
上述した特許文献1に記載のパノラマ撮像装置の場合、トモシンセシス法の対象となる複数の断層面が検出器の検出面に平行であると仮定し、パノラマ画像を作成している。画像がデジタル化されてからは、少なくとも基準断層面に歯列が正確に位置決めされた時に、前歯の中心だけは縦横の両方向に共に歪のない画像は作ることは可能ではある。しかし、この位置決めの条件から外れた場合、必ず画像に歪が発生する。また、歯列が基準断層面に沿って位置していない場合、再構成されたパノラマ画像には横方向のぼけも生じる。
In the case of the panoramic imaging apparatus described in
この発明は、上述の従来の状況に鑑みてなされたもので、少なくとも基準断層面に歯列弓が外れた場合でも、焦点の合ったぼけの少ない画像を容易に提供できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and an object of the present invention is to easily provide an in-focus image with little blur even when the dental arch is out of the reference tomographic plane. And
この発明の歯科用X線撮影装置は、被検者にX線を照射するX線照射部と、入射するX線に応じたデジタル量の電気信号を一定のフレームレートで出力するX線検出部と、前記X線照射部と前記X線検出部の対を、被検者を挟んで互いに対向させた状態で被検者の周りを移動させる旋回手段と、前記旋回手段が前記X線照射部及び前記X線検出部を被検者の周りを移動させることに伴って前記検出部が出力するトモシンセシス用断層画像信号をフレームデータとして順次記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されたフレームデータに基づいて画像再構成演算してパノラマ画像を得る画像処理手段と、を備え、前記画像処理手段は、シフト加算法を用いてトモシンセシス用断層画像を再構成するシフト加算処理部と、フィルタ逆投影法(FBP法)を用いてトモシンセシス用断層画像を再構成するFBP処理部と、を有し、シフト加算画像又はFBP画像を選択して表示部に表示させることを特徴とする。 The dental X-ray imaging apparatus according to the present invention includes an X-ray irradiation unit that irradiates a subject with X-rays, and an X-ray detection unit that outputs a digital electric signal corresponding to the incident X-rays at a constant frame rate. And a turning means for moving the pair of the X-ray irradiation unit and the X-ray detection unit around the subject in a state of facing each other across the subject, and the turning means is the X-ray irradiation unit And storage means for sequentially storing tomosynthesis tomographic image signals output by the detection section as the X-ray detection section moves around the subject as frame data; and frame data stored in the storage means image reconstruction operation on e Bei image processing means for obtaining a panoramic image, a based on the image processing means includes a shift addition processing unit for reconstructing a tomographic image for tomosynthesis using shift-and-add method, filter reverse Projection method (F Anda FBP processor for reconstructing a tomographic image for tomosynthesis using Method P), select the shift-and-add image or FBP image, characterized in that on the display unit.
また、前記画像処理手段は、軌道において、前記X線検出部に入射するX線が透過するボクセルの範囲を指定し、前記X線検出部の中心に入射するX線が透過するボクセルの指定と高さの比を決めて再構成領域を占めるボクセル頂点の位置座標を算出し、軌道データと前記フレームデータを読み込み、畳み込み積分を行い、X線照射部を原点、X線検出部の中心位置を3D基準断層面のXY平面のy軸上になるように移動させ、各ボクセルを透過するX線が入射する検出器ピクセルを算出し、各検出器ピクセルのボクセルに対する寄与と画素値の積を算出してボクセルに返して再構成演算を行うことを特徴とする。 Further, the image processing means designates a range of voxels through which X-rays incident on the X-ray detection unit pass in a trajectory, and designates voxels through which X-rays incident on the center of the X-ray detection unit pass. Determine the height ratio and calculate the position coordinates of the voxel vertex that occupies the reconstruction area, read the trajectory data and the frame data, perform convolution integration, set the X-ray irradiation part as the origin, and the center position of the X-ray detection part Move the 3D reference tomographic plane so that it is on the y-axis of the XY plane, calculate the detector pixels that receive X-rays that pass through each voxel, and calculate the product of the contribution of each detector pixel to the voxel and the pixel value Then, it is returned to the voxel and a reconstruction operation is performed.
また、前記画像処理手段は、基準断面を挟んで奥行き方向に複数のパノラマ画像を再構成するように構成すればよい。 The image processing unit may be configured to reconstruct a plurality of panoramic images in the depth direction across the reference cross section.
さらに、前記画像処理手段は、基準断面を奥行き方向にスライドさせて焦点を調整するように構成できる。 Furthermore, the image processing means can be configured to adjust the focal point by sliding the reference cross section in the depth direction.
前記画像処理手段は、前記パノラマ画像のデータから、前記所望断層面のパノラマ画像のうちの指定された部分領域の位置に応じた最適焦点の部分断面像を生成するように構成できる。 The image processing means can be configured to generate a partial cross-sectional image having an optimum focus corresponding to the position of a specified partial region of the panoramic image of the desired tomographic plane from the panoramic image data.
この発明は、断層面の画像を得るためにトモシンセシス法(tomosynthesis)を用いているので、インプラント体周りにアーチファクトが発生しなくなり、骨の付き具合が分かる。また、シフト加算法またはFBP法による再構成を行うことを選択することで診断に好適な画像を得ることができる。 In the present invention, the tomosynthesis method (tomosynthesis) is used to obtain an image of the tomographic plane, so that no artifacts are generated around the implant body, and the condition of the bone is known. In addition, an image suitable for diagnosis can be obtained by selecting to perform reconstruction by the shift addition method or the FBP method .
以下、被検者(患者)の歯顎領域の歯科用パノラマ撮影装置又は頭頸部領域を撮影する歯科用X線撮影装置のトモシンセシス撮影のする場合の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。 Hereinafter, an embodiment in the case of performing tomosynthesis imaging of a dental panoramic imaging apparatus for a dental region of a subject (patient) or a dental X-ray imaging apparatus for imaging a head and neck region will be described in detail with reference to the drawings. To do. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in order to avoid duplication of description.
図1は、歯科用X線撮影装置としての歯科用頭頸部X線CT撮影装置の基本構成を説明するブロック図である。この装置を用いて、歯科用パノラマX線撮影又は頭頸部X線CT撮影が行える。歯科用頭頸部X線CT撮影装置は、X線撮影装置本体1と、X線CT画像表示装置2を備え、通信ケーブル等によってデータを送受信する構成になっている。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a basic configuration of a dental head and neck X-ray CT imaging apparatus as a dental X-ray imaging apparatus. Using this apparatus, dental panoramic X-ray imaging or head and neck X-ray CT imaging can be performed. Dental head and neck X-ray CT apparatus includes an X-ray imaging apparatus
X線撮影装置本体1は、被検者(患者)にX線を照射するX線照射部110と、被検者Oを透過したX線を検出するX線検出部120と、X線照射部110及びX線検出部120を対向して有する旋回アーム3とを備える。
The X-ray
パノラマ撮影機能は、X線照射部110及びX線検出部120が歯列弓の形状に沿った所定の軌跡を描くように、旋回アームを水平移動及び水平旋回させながら断層撮影を行う。
The panoramic imaging function performs tomographic imaging while the swivel arm is horizontally moved and swiveled so that the
X線撮影装置本体1は、X線照射部110とX線検出部120とを対向させて支持した旋回アーム3と、被検者Oの顎顔面を保持する被検者保持手段(頭部固定部)4と、旋回アーム3を駆動する駆動ユニット部160と、撮影装置本体制御部170とを備えている。撮影装置本体制御部170には操作パネル71aが付加されている。
The X-ray imaging apparatus
X線照射部110は、X線を照射するX線管等からなるX線発生器112と、X線ビームBの広がりを規制するスリット等からなるコリメータ111とで構成されており、X線検出部120は、2次元的に広がったCCDセンサやX線間接変換方式(FPD:フラットパネルディテクタ)センサ等からなるX線検出器121を設けたカセット122で構成されている。カセット122はX線検出部120に対して着脱自在であるが、X線検出器121は、カセット122を介さずにX線検出部120に固定的に設けてもよい。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、X線検出器121は、その横(幅)方向にも複数のX線検出素子を有する。このX線検出器121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」という。
The
駆動ユニット部160は、CT撮影時に旋回アーム3の旋回軸3cを対象撮影領域(画像再構成範囲)の中心に一致させたり、パノラマX線CT撮影時に、旋回軸を歯列弓に沿って回転移動させたりするために、旋回軸をXY方向(水平方向)に移動するXYテーブルを備えた旋回軸位置設定手段161を備えている。この旋回軸位置設定手段161は、旋回アーム3の旋回軸3cを水平移動させるX軸モータ、Y軸モータと、旋回アーム3を回転させるXYテーブルに設けられた旋回軸回転手段162の旋回用モータとを備えている。まず、旋回軸3cは、被検者Oの正中線に一致するように設定される。
The
更に、X線撮影装置本体1は、旋回アーム3を水平方向に直進移動するための旋回アーム位置設定手段31を備える。旋回アーム位置設定手段31で旋回アーム3を直進移動することによって、X線照射部110と被検者Oとの距離、X線検出部120と被検者Oとの距離を変更して、撮影対象の画像エリア(画像再構成範囲)を拡大し、X線検出部120を被検者Oに大幅に近接させた状態で、一度の撮影における撮影領域を増大できるようになっている。
Further, the X-ray imaging apparatus
撮影時には、X線照射部110及びX線検出部120の対は、被検者O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線発生器112及びX線検出器121の対は、その対の回転中心RCが、図7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の歯列に沿った断層面(以下、3D基準断層面)にX線焦点を合わせ且つその3D基準断層面を追従するように予め設計された軌道である。この3D基準断層面SSにX線焦点を追従させる際、X線照射部110及びX線検出部120は3D基準断層面からみたときに必ずしも同一の角速度で回転するわけではない。つまり、この回転は、「歯列に沿った移動」とも呼ぶことができる回転であって、角速度を適宜に変えながら回転している。
At the time of imaging, the pair of the
撮影装置本体制御部170は、駆動ユニット部160を制御する制御プログラムを含んだ各種制御プログラムを実行するCPU171と、X線照射部110を制御するX線発生部制御手段172と、X線検出部120を制御するX線検出部制御手段173とを備えている。操作パネル71aは、小型液晶パネルや複数の操作釦で構成されている。操作釦のほか、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力手段を用いることもできる。また、操作パネル71aが液晶モニタ等のディスプレイからなる表示手段を備えるようにしてもよい。
The imaging apparatus main
例えば、操作パネル71aに設けた表示手段に、X線撮影装置本体1の操作に必要な文字や画像等の情報を表示するように構成してもよい。また、X線パノラマ画像やX線CT画像を表示するX線CT画像表示装置2と接続して、X線CT画像表示装置2の表示手段26に表示される表示内容が表示手段にも表示されるようにしてもよく、表示手段26に表示される文字や画像の上でマウス等によるポインタ操作などを通してX線撮影装置本体1に各種の指令ができるようにしてもよい。
For example, information such as characters and images necessary for operating the X-ray imaging apparatus
X線撮影装置本体1は、操作パネル71a、あるいはX線CT画像表示装置2からの指令に従って、歯列弓のパノラマ撮影を実行する。また、各種指令や座標データ等をX線CT画像表示装置2から受け取る一方、撮影した画像データをX線CT画像表示装置2に送る。また、被撮影領域(撮影対象領域)rrの底辺は、X線照射部110から照射されるコーンビームの下縁の線が基準となる。
The X-ray imaging apparatus
X線撮影装置本体1と接続されるX線CT画像表示装置2は、例えば、パーソナルコンピュータやワークステーションで構成されており、表示装置本体20には、例えば、液晶モニタ等のディスプレイ装置からなる表示手段26や、キーボード、マウス等で構成された操作手段25が付加されている。表示手段26にCT画像等が表示される。また、表示手段26に表示された文字や画像の上でのマウスでのポインタ操作等を通じて各種指令を与えることができる。表示手段26はタッチパネルで構成することもできるので、この場合、表示手段26は操作手段25を兼ねる。
The X-ray CT image display device 2 connected to the X-ray imaging apparatus
操作手段25は、デンタル切り出し領域である関心領域や基準断層面を指定する手段として機能する。画像表示装置本体20は、各種プログラムを実行する制御装置(CPU)21と、ハードディスク等で構成され、各種撮影データや画像等を記憶する記憶部22と、画像再構成を行う画像生成手段23とを備えている。ここに、制御装置(CPU)21、記憶部22、画像生成手段23は画像処理手段を形成する。記憶部22には、後述する歯列弓正視情報等も記憶される。制御装置21(CPU21a)は、記憶部22に格納されたプログラムにより、各種動作を制御し、プログラムに従い、画像生成手段23の機能を果たすように動作する。
The
記憶部22には、パノラマ撮影から得たパノラマ撮影データ、トモシンセシス(tomosynthesis)用断層画像を再構成して任意の断層位置における断層画像(再構成断層画像)などを記憶することができる。
The
ここに表示手段26は、文字や記号を含む画像を表示する。表示手段26は関心領域指定手段として、歯列弓を表したパノラマ画像を表示し、そのパノラマ画像上でデンタル切り出し領域である関心領域の指定操作を受ける一方、断層画像(再構成断層画像)からデンタル切り出し領域である関心領域の部分断面CT画像(デンタル画像)等を表示する。
Here, the display means 26 displays an image including characters and symbols. The
図2は、座位タイプの歯科用頭頸部X線CT撮影装置のより具体的な正面図、図3は、側面図、図4は、上面図である。 FIG. 2 is a more specific front view of a sitting-type dental head and neck X-ray CT imaging apparatus, FIG. 3 is a side view, and FIG. 4 is a top view.
座位タイプのX線撮影装置本体1は、左右両側に支柱6が立設されている。支柱6は、床面に設置されたベース5に支持されている。支柱6の上部に、支持フレーム7が支持されており、支持フレーム7の中央部70内に駆動ユニット部160が設けられている。
The sitting-type X-ray imaging apparatus
駆動ユニット部160の下部には、旋回アーム3が旋回可能に支持されており、旋回アーム3の両側にX線検出部120及びX線照射部110が設けられている。X線撮影装置本体1は、被検者Oを座位状態にするための椅子部40を備える。さらに、X線撮影装置本体1は、椅子部40を上下動するための電動アクチュエータ40aが設けられている。電動アクチュエータ40aの動作で椅子部40を上下動して、被検者Oの個体差に応じて撮影対象領域の高さに位置決めする。
At the bottom of the
X線撮影装置本体1は、椅子部40の下部に横方向に延びるフレーム40bが設けられ、このフレーム40bは、上下方向に伸縮自在な電動アクチュエータ40cが取り付けられている。X線撮影装置本体1は、電動アクチュエータ40cの上部に、頭部支持ユニット71を有する。頭部支持ユニット71は、被検者が椅子部40から出入りしやすいように、水平方向に旋回可能で、基準位置に位置決めロック可能となっている。頭部支持ユニット71は、被検者の頭部を固定するための頭部固定部4、被検者Oがグリップするための一対のハンドル71bを備える。
The X-ray imaging apparatus
頭部固定部4は、撮影に際して被検者Oの頭部を安定的に固定するために、被検者Oの顎を乗せるためのチンレスト4aと、側頭部または外耳口を固定するための左右対称に開閉する側頭部押さえまたはイヤーロッド4bと、前頭部を支持するための前頭部押さえ(図示せず)とで、構成する3点固定方式を基本として、更に後頭部を前頭部に対してベルトを用いて固定するようになっている。
The
さらに、X線撮影装置本体1は、旋回アーム3の底面と頭部固定部4の上部とが干渉しないように干渉防止機構41を備える。干渉防止機構41は、頭部支持ユニット71に設けられた反射型のビームセンサー41aを備える。さらに、干渉防止機構41は、支柱6の所定の高さ位置に反射板41bを備える。反射板41bは、ビームセンサー41aに対向する位置に設けられており、ビームセンサー41aから照射されるビームが反射板41bで反射され、ビームセンサー41aが検知することで電動アクチュエータ40a、40cの上昇を停止するようになっている。これにより、被検者Oの頭部が旋回アーム3に干渉せず安全に構成されている。
Further, the X-ray imaging apparatus
また、支持フレーム7には、動作表示手段42d及びポジションビーム手段42cが設けられている。動作表示手段42dは、稼働中の装置がどのような操作を行っているか表示する。ポジションビーム手段42cは、選択されたモードの撮影対象領域(画像再構成範囲)がどの範囲かを被検者Oに弱いレーザービームを照射し、その範囲内に被検者Oを位置決めするように電動アクチュエータ40a、40cを操作できるようになっている。
The
さらに、支持フレーム7は、被検者Oの正中位置を確認するための正中用レーザービーム42aを備える。また、旋回アーム3の両側に位置付け用レーザービーム42bが設けられている。位置付け用レーザービーム42bは、X線焦点111aと予め設定された2次元X線検出器121の入力面121aの基準位置121bとを結ぶ直線上を一本の線状に指向するようになっている。さらに、X線焦点111aと2次元X線検出器121の入力面121aに予め設定された基準位置121bとを結ぶ水平な直線に対して直交し、且つ、旋回軸3cの中心を通る垂直の軸線を指向するようになっている。これにより、位置付け用レーザービーム42bは、被検者Oの対象撮影領域(画像再構成範囲)の中心位置を指示し、設定を容易にできるようになっている。
Further, the
駆動ユニット部160には、旋回軸位置設定手段161及び旋回軸回転手段162を備え、中空式で減速機を使用せずに負荷をモータに直結して駆動するダイレクトドライブ方式で高精度の位置決め機能を有するモータを備える。モータの回転駆動によって旋回軸3cが回転するようになっている。
A
また、旋回軸位置設定手段161は、Y方向に移動するYテーブルと、Yテーブル上でX方向に移動するXテーブルとを備える。
The turning axis
旋回アーム3は旋回アーム位置設定手段31を備える。旋回アーム位置設定手段31は、旋回可能な旋回テーブル、旋回テーブルの上を直動可能なスライドテーブルを備える。旋回アーム3の底面には干渉防止センサ(図示せず)が設けられており、旋回アーム3の底面と頭部固定部4の上部とが干渉しないようになっている。頭部固定部4の上部が干渉防止センサに当たると、電動アクチュエータ40a、40cの上昇を停止するようになっている。
The turning
図4の二点鎖線で示す範囲は、旋回アーム3の旋回軸3cの中心位置がXY方向に水平に移動可能な範囲を移動したときの最大回転半径の例を示している。
The range shown by the two-dot chain line in FIG. 4 shows an example of the maximum turning radius when the center position of the turning
X線撮影装置本体1は、X線照射部110から照射されるX線を絞るコリメータ(マスク)111を備える。
The X-ray imaging apparatus
図2に示おいては、記憶部22は、外部の記憶装置を記載しているが、装置本体20内にも記憶装置を備えている。この発明では、内部の記憶装置と外部の記憶装置で記憶部22を構成しているが、これに限らず、上記した各種データを格納できるものであればよい。
In FIG. 2, the
X線照射部110において、X線照射部110の前方に設けられたコリメータ111は、形状を異ならせた複数のスリットを形成したマスクで構成されており、スリットのいずれかを選択し、選択したスリットによってX線発生器112から照射されたX線ビームNBの広がりを制限する仕組みになっている。パノラマ撮影では、パノラマ用開口が選択され、その形状に対応したX線細隙ビームが、X線検出部120のX線検出器121に向かって照射される。そして、その状態で旋回アーム3を旋回させ、X線細隙ビームによって顎顔面を走査しつつ、X線検出器121の検出面に投影された透過画像をパノラマ撮影データとして蓄積することにより、パノラマ撮影が実行される。
In the
図5に、このX線パノラマCT撮像装置の制御及び処理のためのブロック図を示す。同図に示す如く、X線撮影装置本体1からのデータは通信ラインを介してX線CT画像表示装置2に与えられる。
FIG. 5 shows a block diagram for control and processing of this X-ray panoramic CT imaging apparatus. As shown in the figure, data from the X-ray imaging apparatus
X線CT画像表示装置2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やワークステーションで構成される。つまり、X線画像表示装置本体20は、その主要な構成要素して、内部バス28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27、24、記憶部22、制御装置21、画像生成手段23を備える。制御装置21は、CPU21aとOS等の制御プログラムが格納されたROM21bを備える。記憶部22は、バッファメモリ22a、画像メモリ22b、フレームメモリ22cを備える。制御装置21には、インターフェース24を介し操作手段25、表示手段26が接続されている。
The X-ray CT image display device 2 is configured by, for example, a personal computer or a workstation capable of storing a large amount of image data in order to handle a large amount of image data. That is, the main body of the X-ray
インターフェース27は、X線撮影装置本体1に接続されており、制御装置21とX線照射部110、X線検出部120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、これにより、制御装置21はX線撮影装置本体1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。
The
バッファメモリ22aは、インターフェース27を介して受信した、X線検出部120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。
The
また、画像生成手段23は、制御装置21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、ROM21bに予め格納されている。このため、このROM21bは、この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ROM21b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。
The
上述した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り、撮像前、または保守点検時などにキャリブレーションできるようになっている。なお、3D基準断層面SSは、複数の断層面から選択するようにしてもよい。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できる。 In the present embodiment, the 3D reference tomographic plane SS described above is prepared in advance on the apparatus side, and can be calibrated before imaging or during maintenance inspection. Note that the 3D reference tomographic plane SS may be selected from a plurality of tomographic planes. With this selection operation, the position of the 3D reference tomographic plane can be changed within a certain range in the depth (front-rear) direction of the dentition.
画像生成手段23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22bに読出し書込み可能に格納される。画像メモリ22b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22c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22cに記憶される画像データは、インターフェース24を介して表示手段26に与えられ、表示手段26の画面に表示される。
Frame data and image data processed by the image generating means 23 or being processed are stored in the
制御装置21のCPU21aは、ROM21b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、CPU21a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。
The
このため、被検者Oは、図2および図3に示すように、座位の姿勢でチンレスト4aの位置に顎を置いて、ヘッドレストに額を押し当てる。これにより、患者の頭部(顎部)の位置が旋回アーム3の回転空間のほぼ中央部で固定される。この状態で、旋回アーム3が被検者Oの頭部の周りをXY面に沿って回転する。図2、図3は、座位の場合を例示したが、図示しないが立位の装置の場合も当然有り得ることは勿論である。
Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, the subject O places his / her chin at the position of the
この回転の間に、X線照射部110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被検者Oの顎部(歯列部分)を透過してX線検出部120に入射する。X線検出部120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、通信ラインを介して、X線CT画像表示装置2のインターフェース27を介してバッファメモリ22a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22bに転送されて保管される。
During this rotation, pulsed X-rays are emitted from the
このため、画像生成手段23は、画像メモリ22bに保管されたフレームデータを用いて3D基準断層面SSに撮像焦点を当てた断層像をパノラマ画像(基準パノラマ画像)として再構成(作成)する。つまり、この基準パノラマ画像は、「3D基準断層面SSに沿って歯列が存在していると仮定したときのパノラマ画像」であると定義される。また、この画像生成手段23は、この基準パノラマ画像を用いて3次元(3D)画像を作成するなどの処理を行う。基準パノラマ画像が実際の歯列弓とずれている場合には、前後に基準面をずらして修正基準面画像を得る。修正基準面画像は、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最適焦点化した表面画像である。つまり、この前後にユーザーが操作手段25を用いてずらした修正基準面画像は、ボケが少なく、かつ、歯列の実在位置及びその実際のサイズを精度良く表現した最適焦点画像である。
Therefore, the
とくに、修正基準面画像は、被検者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、個々の被検者の歯列は3D基準断層面SS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する。 In particular, the corrected reference plane image is an image that takes into account the fact that it is mostly different for each subject. As a practical matter, the dentition of each subject is not along the 3D reference tomographic plane SS, and may be partially or entirely offset from the 3D reference tomographic plane SS.
X線照射部110から照射されたX線は被検者O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X線検出部120により検出される。X線照射部110とX線検出部120との間の距離は一定に保持され、かつ、回転中心からX線照射部110及びX線検出部120に至る距離も一定に保持される。その一方で、3D基準断層面SSに焦点を合わせたスキャンを行うため、1回のスキャン(データ収集)の間に、回転中心RCの位置の軌道は、馬蹄形状に湾曲している歯列に対して、一例として前述のように山形状に変化するように設計されている。
X-rays irradiated from the
従来のパノラマ画像は、実際の歯列のずれを考慮しないで作成されている。このため、従来のパノラマ画像から定量的な構造解析は非常に困難であり、被検者毎の様々な形状や位置にある歯列に関わらず、高精度に撮像できるパノラマ撮像装置が望まれていた。 A conventional panoramic image is created without considering the actual shift of the dentition. For this reason, quantitative structural analysis from conventional panoramic images is extremely difficult, and a panoramic imaging device capable of capturing images with high accuracy regardless of the dentitions in various shapes and positions for each subject is desired. It was.
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。トモシンセシス法では、X線照射部110から被検者Oに対して複数の異なる角度でX線を曝射し、前記被検者を透過した前記X線をX線検出部120により検出し、複数の撮影画像(トモシンセシス用撮影画像)を撮影する。そして、これら複数のトモシンセシス用撮影画像を再構成して任意の断層位置における撮影画像(再構成断層画像)を得る。
In this embodiment, a tomosynthesis method (tomosynthesis) is used to obtain an image of a tomographic plane. In the tomosynthesis method, X-rays are irradiated from the
複数のトモシンセシス断層画像データの再構成法としては、シフト加算法と、フィルタ逆投影法(FBP法、FBP:Filtered Back Projection)とが存在する。シフト加算法とFBP法は、再構成の原理が異なるため、断層方向の解像度及びコントラストが異なる。このため、それぞれの再構成法には、以下のような利点がある。 As a reconstruction method of a plurality of tomosynthesis tomographic image data, there are a shift addition method and a filtered back projection method (FBP method, FBP: Filtered Back Projection). Since the shift addition method and the FBP method have different reconstruction principles, the resolution and contrast in the tomographic direction are different. For this reason, each reconstruction method has the following advantages.
まず、シフト加算法の利点につき説明する。シフト加算法を用いると、金属アーチファクトが発生しないので、インプラント体への骨の付き具合が診断し易くなる。また、インレーやクラウンの近くのカリエスなども診断し易くなる。さらに、再構成計算が速く、撮影後、速やかに画像を表示して、診断することが出来る。また、ノイズが少なく、正中部分や顎関節部分など線量が少し足りなくなる部分でも診断がし易くなる。 First, the advantages of the shift addition method will be described. When the shift addition method is used, metal artifacts do not occur, and it becomes easy to diagnose how the bone is attached to the implant body. In addition, caries near the inlay and crown can be easily diagnosed. Furthermore, reconstruction calculation is fast, and it is possible to quickly display an image after diagnosis and make a diagnosis. In addition, there is little noise, and it becomes easy to make a diagnosis even in a portion where the dose is slightly short, such as a median portion or a temporomandibular joint portion.
FBP法の利点について、説明する。FBP法を用いると、高いコントラスト画像を作成することができ、根尖、根管、歯根膜などの診断がし易くなる。さらに、パノラマ画像からデンタル画像を切り出すとき、主に臼歯部で、歯の重なりを無くすことができ、カリエスなどの診断がし易くなる。また、奥行方向のパノラマ画像を複数枚作成して、ボリュームデータを作成することにより、歯列横断画像を作成することができる。 The advantages of the FBP method will be described. When the FBP method is used, a high-contrast image can be created, and it becomes easy to diagnose the apex, root canal, periodontal ligament and the like. Furthermore, when a dental image is cut out from a panoramic image, tooth overlap can be eliminated mainly at the molar portion, and it becomes easy to diagnose caries and the like. Further, by creating a plurality of panoramic images in the depth direction and creating volume data, it is possible to create a dentition crossing image.
このように、シフト加算法とFBP法はそれぞれの利点を有し、いずれの再構成法が絶対的に優れているともいえない。従って、それぞれの要求を満たした再構成法を用いればよいが、歯科用パノラマX線装置のトモシンセシス撮影法においては、シフト加算法が一般的に用いられている。 Thus, the shift addition method and the FBP method have their respective advantages, and it cannot be said that any reconstruction method is absolutely superior. Therefore, a reconstruction method that satisfies each requirement may be used, but a shift addition method is generally used in the tomosynthesis imaging method of a dental panoramic X-ray apparatus.
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。再構成法としてのシフト加算法は、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、3次元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、例えば、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を用いられる。 In this embodiment, a tomosynthesis method (tomosynthesis) is used to obtain an image of a tomographic plane. The shift addition method as a reconstruction method is a plurality of frame data determined for each position of a locus projected on the XY plane of a three-dimensional 3D reference tomographic plane out of frame data (pixel data) collected at a constant rate by scanning. For example, a process of mutually shifting and shifting each other by an amount corresponding to the position is used.
再構成法としてのFBP法は、一群のフレームデータ(画像データ)を個別に、所定の第1の重み付け処理を行ない、次に、第1の重み付け処理後の各画像データに対して、所定のコンボリューション処理を施す。次に、コンボリューション処理後の各投影データに対して、所定の第2の重み付け処理を行なう。次に、第2の重み付け処理した後の画像データを個別に、所定の逆投影(バックプロジェクション:BP)処理をして、BP像(3次元ボリュームデータ)を生成する。 In the FBP method as a reconstruction method, a group of frame data (image data) is individually subjected to a predetermined first weighting process, and then each image data after the first weighting process is subjected to a predetermined weighting process. Perform convolution processing. Next, a predetermined second weighting process is performed on each projection data after the convolution process. Next, the image data after the second weighting process is individually subjected to a predetermined back projection (back projection: BP) process to generate a BP image (three-dimensional volume data).
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。 The “optimal focus” in the present embodiment means “the focus is best, and there is little out-of-focus blur”, and the resolution of the part of interest is better than other parts, or the entire image Say that the resolution is higher.
基準パノラマ画像が作成されると、そのデータは画像メモリ22bに保管されるともに、表示手段26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、操作手段25から与えるユーザーの意思が反映される。
When the reference panoramic image is created, the data is stored in the
本実施形態では、奥行き方向パノラマ画像を複数枚作成している。すなわち、図8に示すように、3D基準断面の軌跡に沿って前後にD方向、例えば27mmの断層情報により、複数のパノラマ画像が画像メモリ22bに格納される。
In the present embodiment, a plurality of depth direction panoramic images are created. That is, as shown in FIG. 8, a plurality of panoramic images are stored in the
表示手段26の表示画面26aには、3D基準断面の軌跡に沿ったパノラマ画像が表示される。ユーザーは表示された表示画面26aの切り出し用パノラマ画像表示部261の画像を見て焦点が合っていないと判断すると、基準面を修正するために、スライスポジション276を左右にスライドさせることにより奥行きの調整が行われる。前述したように、複数の奥行き方向のパノラマ画像が画像メモリ22bに格納されているので、スライスポジション276に従ってパノラマ画像が順次変更され、焦点が一番合っている時点で、修正基準面を設定する。
On the
このように、Dの断層情報により、歯列の個人差や位置付けのずれにも柔軟に対応できる。 As described above, the tomographic information of D can flexibly cope with individual differences and misalignment of the dentition.
図9及び図10に示すように、焦点が一番合った状態のパノラマ画像が表示画面26aに表示される。そして、保存ボタン273がクリックされると、このパノラマ画像をDICMデータとして画像メモリ22b等に格納する。図9はデンタル切り出しの動作の画面、図10は画像保存の画面である。画像保存画面においては、撮影モードを示すフレーム275、画像編集を示すフレーム277、基準面の奥行き方向を変更させるスライスポジション276が設けられている。
As shown in FIGS. 9 and 10, the panoramic image with the best focus is displayed on the
ところで、本実施形態では、対象物の所望断面のパノラマ画像のデータから、その画像の複数の部分領域のそれぞれの最適焦点の部分断面画像(デンタル画像)を生成する。このため、図9に示すように、所望断面のパノラマ画像から所望の部分領域(デンタル)を指定してデンタル切り出しが行えるように構成している。 By the way, in this embodiment, the partial cross-sectional image (dental image) of the optimal focus of each of the some partial area | region of the image is produced | generated from the data of the panoramic image of the desired cross section of a target object. For this reason, as shown in FIG. 9, a desired partial region (dental) is designated from a panoramic image of a desired cross section so that dental clipping can be performed.
切り出し用パノラマ画像表示部261に部分領域(関心領域)であるデンタル切り出し画像枠263が表示される。この画像枠263をデンタル画像を所望する領域に移動させる。すなわち、画像枠263内をドラッグしながら動かすことで表示枠263を移動させることができる。画像枠263に表示されている画像が切り出しデンタル画像表示部264に表示される。デンタル切り出し画像枠263に表示されている画像は、切り出し位置の基準となるものであるため、切り出しデンタル画像表示部264で編集した状態はこの画面上では反映されない。
The cutout panoramic
画像表示枠263をドロップすることで、その位置の画像を切り出し、デンタル画像表示部264に再表示するように構成されている。その際に、切り出しデンタル画像表示部264で編集した状態をすべて初期状態に戻される。
By dropping the
また、デンタル切り出し画像枠263内に十字のカーソルを表示し、そのカーソルをドラッグしながら回転させることで、切り出しデンタル画像表示部264に表示された画像も枠の中心を軸に回転させて表示するように構成される。
Further, by displaying a cross cursor in the dental
本実施形態では、デンタル切り出し画像枠263の大きさは、長辺4cm、短辺3cmである。
In the present embodiment, the size of the dental
上下左右回転角度変更ボタン・角度リセットボタン265は、切り出したデンタル画像の角度を変更並びにリセットするものである。上下左右のボタンをクリックすることで、切り出したデンタル画像の角度を調整する。クリック毎に変更された回転角度の画像を再作成し、切り出しデンタル画像表示部264に表示させる。リセットボタンをクリックすることで初回表示の上下左右回転の状態に戻される。奥行き調整ボタン、奥行き調整ボタン262は、切り出したデンタル画像の奥行き方向の調整並びにリセットするものである。
The up / down / left / right rotation angle change button /
テンプレート表示部268には、登録用のテンプレートが表示される。テンプレート表示部268の中の枠を選択していた状態で画像右クリックにより、右クリックメニューで削除が表示される。デンタル切り出し画像枠263を選択している状態では、右クリックメニューの表示は行わないように構成されている。
The
切り出し位置変更ボタン266は、デンタル切り出し位置を変更するもので、移動の幅は選択しているテンプレートによって変更する。移動順序は、右上8番、左上8番、右下8番、左下8番の順序である。
The cutout
奥行き調整ボタン262は、断層位置の奥行きを調整するもので、上下のボタンをクリックすることで前後に調整される。クリック毎に変更された回転角度の画像が切り出しデンタル画像表示部264に表示される。リセットボタンをクリックすることで初回表示の断層位置に戻される。
The
デンタル画像切り替えボタン267は、テンプレート上の1つの枠に登録されている画像を切り替える。
The dental
切り替えられた際には、デンタル切り出し画像枠263の枠の角度をその画像に対応した状態で再表示する。また、新規画像作成時は無効とされる。
When switched, the angle of the dental
テンプレート選択ボタン269は、10枚法、14枚法、個別の3パターンからユーザーが希望するテンプレートを選択する。選択したテンプレートがテンプレート表示部268に表示される。
A
歯番変更ボタン270は、登録歯番の変更を行うものである。画像処理部271は、現在表示中のデンタル画像に画像処理を変える場合にそれぞれのアイコンをクリックする。画像処理は、切り出したデンタル画像個別に保持される。保存ボタン272は、現在テンプレートに等位録されている画像を画像メモリ22bや外部の記憶装置に保存する。10枚法、14枚法の場合は、テンプレート上に表示された画像をアルバムに登録する。個別の場合には、アルバム登録は行わない。
The tooth
閉じるボタン273は、このボタンをクリックすることで、デンタル切り出しモードを終了する。終了時1枚でもテンプレートへの登録を行っていた際には、画像を破棄するかどうかの確認メッセージを表示する。はいを選択した場合はすべてを破棄し、いいえを選択した場合はデンタル切り出し画面に戻るように構成されている。
The
(画像処理)
図11のフローチャートを参照して、制御装置21及び画像生成手段23により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、及び基準パノラマ画像を用いた各種態様に応じた表示などが含まれる。
(Image processing)
Processing executed by the
(データ収集及び基準パノラマ画像の再構成)
まず、制御装置21は、被検者Oの位置決めなど撮影の準備が済むと、操作手段25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、旋回アーム3及びX線照射部110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線照射部110及びX線検出部120の対を被検者Oの顎部の周囲に回転させながら、その回転動作の間に、X線照射部110から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線照射部110及びX線検出部120の対は、3D基準断層面SS(図7参照)を焦点化するように予め設定されている駆動条件に基づいて回転駆動される。この結果、X線照射部110から曝射されたX線は被検者Oを透過してX線検出部120により検出される。したがって、前述したように、X線検出器121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22aに一時保管される。
(Data collection and reconstruction of standard panoramic images)
First, when the preparation for imaging such as positioning of the subject O is completed, the
このスキャンの指令が済むと、処理の指示は画像生成手段23に渡される。画像生成手段23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き、シフト換算法またはFBP法により、図8に示すように、3D基準断層面SSを中心として、前後Dの奥行き方向にパノラマ画像を複数枚作成して、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、前歯部の中心で縦横の拡大率の比が同じになるように係数を掛ける処理も実行される。 When this scan command is completed, the processing instruction is transferred to the image generation means 23. Based on the tomosynthesis method corresponding to the spatial position of the 3D reference tomographic plane SS, the image generation means 23 uses the shift conversion method or the FBP method to obtain a depth of front and rear D around the 3D reference tomographic plane SS as shown in FIG. A plurality of panoramic images are created in the direction, and each pixel value of the reconstructed image is stored (step S2). In this reconstruction process, a process of multiplying a coefficient so that the ratio of the vertical and horizontal enlargement ratios is the same at the center of the front tooth portion is also executed.
画像生成手段23は次いで、この基準パノラマ画像を表示手段26の表示画面26aに表示させる(ステップS3)。この基準パノラマ画像の例を図9、図10に模式的に示す。
Next, the image generation means 23 displays this reference panoramic image on the
(最適焦点の断面位置の特定)
これに対して、前後に基準面をずらして修正基準面画像を得る処理を行うと判断した場合(ステップS4、YES)、ステップS5において、基準パノラマ画像が実際の歯列弓とずれている場合には、前後に基準面をずらして修正基準面画像を得る。
(Identification of optimal focus cross-sectional position)
On the other hand, when it is determined that the process of obtaining the corrected reference plane image by shifting the reference plane back and forth (YES in step S4), the reference panoramic image is shifted from the actual dental arch in step S5. First, a corrected reference plane image is obtained by shifting the reference plane back and forth.
画像生成手段23は、その前後に移動させた基準画像を表示手段26に表示させ、操作者の参照に供する。
The
この後、画像生成手段23は、その修正基準面画像を他の態様で観察する機会を操作者に与える。つまり、画像生成手段23は、操作者から操作情報に基づいて、その修正基準面画像を他の態様で表示するか否かを判断する。 Thereafter, the image generation means 23 gives the operator an opportunity to observe the corrected reference plane image in another manner. That is, the image generation means 23 determines whether or not to display the corrected reference plane image in another manner based on operation information from the operator.
その一例として、画像生成手段23は、修正基準面画像(3次元パノラマ画像)のデンタル切り出し画像(部分領域)を観察するか否かを判断する(ステップS6)。このステップS6の判断がYESになると、画像生成手段23は操作者の操作情報に基づいて修正基準画面像にデンタル切り出し用枠を設定するか否か判断する(ステップS7)。次いで、このステップS7の判断がYESになると、画像生成手段23は操作者の操作情報に基づいて設定された部分領域の部分画像を切り出し(ステップS8)、その部分画像を例えば拡大して表示する(ステップS9)。この部分画像は、例えば、図9に示すように、切り出しデンタル画像表示部264に表示される。
As an example, the
この後、画像生成手段23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S10)、この判断がYESの場合は処理を終了する。これに対し、NOの場合は処理をステップS6に戻して上述した処理を繰り返す。
Thereafter, the
以上のように、本実施形態によれば、パノラマ撮像空間を3次元的に把握することで、投影方向が3次元的に表現できる。従って、パノラマ画像の焦点が合っている限りは、3次元表現された画像に歪が生じず、正確なパノラマ撮影画像を構築することができる。このことにより、パノラマ画像をより、位置決めの良否に関わらず安定に表示でき、かつパノラマ画像全体で鮮明な画像を作るようなこともできる。 As described above, according to the present embodiment, the projection direction can be expressed three-dimensionally by grasping the panoramic imaging space three-dimensionally. Therefore, as long as the panoramic image is in focus, the three-dimensionally expressed image is not distorted and an accurate panoramic image can be constructed. As a result, the panoramic image can be displayed more stably regardless of whether the positioning is good or not, and a clear image can be created with the entire panoramic image.
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。再構成法としてはシフト加算法またはFBP法を用いている。前述したように、シフト加算法とFBP法は、再構成の原理が異なるため、断層方向の解像度及びコントラストが異なる。このため、診断に用いる目的において、それぞれ適した再構成法がある。まず、断層面の画像を得るためにトモシンセシス法(tomosynthesis)を用いることにより、シフト加算法、FBP法のどちらを用いても好適な例につき説明する。 In this embodiment, a tomosynthesis method (tomosynthesis) is used to obtain an image of a tomographic plane. As the reconstruction method, the shift addition method or the FBP method is used. As described above, since the shift addition method and the FBP method have different reconstruction principles, the resolution and contrast in the tomographic direction are different. For this reason, there are reconstruction methods suitable for the purpose of diagnosis. First, a preferred example will be described in which either the shift addition method or the FBP method is used by using a tomosynthesis method (tomosynthesis) to obtain an image of a tomographic plane.
CT撮影を行うとインプラント体周りにアーチファクトが発生し、骨の付き具合が分かりづらいという難点がある。そこで、トモシンセシス法によるCT撮影を行い、所望するデンタル領域をCT撮影の投影データの一部を用いてシフト加算法またはFBP法でインプラント体部分の断層画像を作成することにより、インプラント体周りにアーチファクトが発生しなくなり、骨の付き具合が分かる。 When CT imaging is performed, artifacts are generated around the implant body, which makes it difficult to understand how bones are attached. Therefore, CT imaging by the tomosynthesis method is performed, and a tomographic image of the implant body part is created by using the shift addition method or the FBP method for a desired dental region using a part of the projection data of the CT imaging, thereby artifacts around the implant body. Will not occur, and you can see how the bones are attached.
次に、FBP法によるパノラマ再構成形成の一例を図12のフローチャートに従い説明する。 Next, an example of panorama reconstruction formation by the FBP method will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、ディフェクト登録データを読み込み、ディフェクトテーブルを作成する(ステップS21)。そして、選択された軌道データを読み込む(ステップS22)。 First, the defect registration data is read and a defect table is created (step S21). Then, the selected trajectory data is read (step S22).
次に、白黒反転用ルックアップテーブルを作成する(ステップS23)。続いて、濃度補正用画像を読み込み、濃度補正データを作成する(ステップS24)。 Next, a black and white inversion lookup table is created (step S23). Subsequently, the density correction image is read and density correction data is created (step S24).
そして、パノラマ撮影を行い(ステップS25)、パノラマ投影画像を読み込む(ステップS26)。投影画像を読み込み、投影画像に対して、ディフェクト補正、濃度橋正、白黒反転を行う(ステップS27)。 Then, panorama shooting is performed (step S25), and a panorama projection image is read (step S26). The projection image is read and defect correction, density bridge correction, and black / white reversal are performed on the projection image (step S27).
続いて、計算時間を短縮するため、各軌道において、X線検出器121に入射するX線が透過するボクセルの範囲を指定する歯列方向計算範囲テーブルを作成する(ステップS28)。
Subsequently, in order to shorten the calculation time, in each orbit, creating a tooth row direction calculation range table X-ray entering the
その後、後述するステップS39での各断層の歯列位置補正を行うために使用するテーブルを作成する。すなわち、各軌道においてX線検出器121の中心に入射するX線が透過するボクセルを指定するテーブルと高さの比を決めるためのテーブルを作成する(ステップS29)。
Thereafter, a table used for correcting the dentition position of each slice in step S39 described later is created. That is, a table for determining a ratio of height to a table for designating a voxel through which X-rays incident on the center of the
次に、再構成領域を占める各ボクセル頂点の実際の位置座標を算出する(ステップS30)。 Next, the actual position coordinates of each voxel vertex occupying the reconstruction area are calculated (step S30).
軌道データ(アーム角度と懸垂軸位置)と処理後の投影データを読み込む(ステップS31)。上記投影データに畳み込み積分をする(ステップS32)。 The trajectory data (arm angle and suspension axis position) and the projection data after processing are read (step S31). Convolution integration is performed on the projection data (step S32).
計算を簡単化するため、X線源が原点、X線検出器121の中心位置がy軸上+y方向になるよう回転移動と並行移動をする。
To simplify the calculations, the origin X-ray source, the center position of the
そして、各ボクセルを透過するX線が入射する検出器ピクセルを算出する(ステップS33)。各検出器ピクセルのボクセルに対する寄与と画素値の積を算出してボクセルに返し再構成計算、FBP法、和をとっていく(ステップS34)。軌道データが終了するか否か判断し(ステップS35)、終了していない場合にはステップS31に戻り、前述の動作を繰り返す。 Then, X-rays to calculate the detector pixel incident transmitted through each voxel (Step S3 3). The product of the contribution of each detector pixel to the voxel and the pixel value is calculated and returned to the voxel to perform reconstruction calculation, FBP method, and sum (step S34). It is determined whether or not the trajectory data is finished (step S35). If it is not finished, the process returns to step S31 and the above-described operation is repeated.
一方、各ボクセルをX線が透過した回数(n)は軌道によって異なるので、その回数を計算過程で算出しておき、最終結果をnで分割する(ステップS36、S37)。 On the other hand, since the number (n) of transmission of X-rays through each voxel varies depending on the trajectory, the number is calculated in the calculation process, and the final result is divided by n (steps S36 and S37).
再構成計算をした後の画像は、内側の断層の歯列が左右上下方向に拡大・縮小されているので、それを補正する(ステップS39)。その後、表示手段26に再構成画像を表示させる。 In the image after the reconstruction calculation, the dentition of the inner slice is enlarged / reduced in the left / right and up / down directions, and is corrected (step S39). Thereafter, the reconstructed image is displayed on the display means 26.
上記したように、シフト加算法を用いると、金属アーチファクトが発生しないので、インプラント体への骨の付き具合が診断し易くなる。また、インレーやクラウンの近くのカリエスなども診断し易くなる。さらに、再構成計算が速く、撮影後、速やかに画像を表示して、診断することが出来る。また、ノイズが少なく、正中部分や顎関節部分など線量が少し足りなくなる部分でも診断がし易くなる。一方、FBP法を用いると、高いコントラスト画像を作成することができ、根尖、根管、歯根膜などの診断がし易くなる。さらに、パノラマ画像からデンタル画像を切り出すとき、主に臼歯部で、歯の重なりを無くすことができ、カリエスなどの診断がし易くなる。 As described above, when the shift addition method is used, metal artifacts do not occur, so that it is easy to diagnose how the bone is attached to the implant body. In addition, caries near the inlay and crown can be easily diagnosed. Furthermore, reconstruction calculation is fast, and it is possible to quickly display an image after diagnosis and make a diagnosis. In addition, there is little noise, and it becomes easy to make a diagnosis even in a portion where the dose is slightly short, such as a median portion or a temporomandibular joint portion. On the other hand, when the FBP method is used, a high-contrast image can be created, and it becomes easy to diagnose the apex, root canal, periodontal ligament and the like. Furthermore, when a dental image is cut out from a panoramic image, tooth overlap can be eliminated mainly at the molar portion, and it becomes easy to diagnose caries and the like.
上記事情に鑑み、トモシンセシス撮影時に、ユーザーがシフト加算法またはFBP法のどちらで再構成を行うか選択できるようにした実施形態を図6に示す。画像処理手段20aは、トモシンセシス用撮影画像のデータに所定の処理を行って表示手段26に出力する。画像処理手段20aは、第1メモリ22dと、第2メモリ22eと、シフト加算処理部23aと、第3メモリ22fと、FBP処理部23bと、表示制御部23cとを有する。
In view of the above circumstances, FIG. 6 shows an embodiment in which the user can select whether to perform reconstruction by the shift addition method or the FBP method at the time of tomosynthesis imaging. The image processing unit 20a performs predetermined processing on the data of the tomosynthesis captured image and outputs the processed data to the
第1メモリ22dは、トモシンセシス撮影で得られたトモシンセシス用撮影画像のデータを記憶する。シフト加算処理部23aは、トモシンセシス用撮影画像のデータをシフト加算法により再構成し、シフト加算画像のデータを出力する。第2メモリ22eは、シフト加算処理部23aから出力されたシフト加算画像のデータを記憶する。FBP処理部23bは、トモシンセシス用撮影画像のデータをFBP法により再構成し、FBP画像のデータを出力する。第3メモリ22fは、FBP処理部23bから出力されたFBP画像のデータを記憶する。表示制御部23cは、第2メモリ22eに記憶されているシフト加算画像のデータ及び第3メモリ22fに記憶されているFBP画像のデータを処理して、シフト加算画像又はFBP画像の表示制御を行う。
The
次に、本実施形態を用いてトモシンセシス撮影を行う方法について説明する。図13には、当該方法のフローチャートが示されている。 Next, a method for performing tomosynthesis imaging using this embodiment will be described. FIG. 13 shows a flowchart of the method.
ステップS51において、ユーザーから操作手段25に対してトモシンセシス撮影の要求があるかどうかを判定する。トモシンセシス撮影の要求がない場合(S51:No)、撮影制御部は、ステップS51の処理を継続する。トモシンセシス撮影の要求があった場合(S51:Yes)、ステップS52において、撮影制御部は、トモシンセシス撮影を開始する。旋回アーム3を作動させて、被検者Oを挟んでX線照射部110とX線検出部120とを回転させながら、X線照射部110からX線を出力させ、被検者Oを透過したX線をX線検出部120で検出し、X線画像情報(トモシンセシス用撮影画像のデータ)に変換する。
In step S51, determines whether for the user on the operation unit 25 a request for tomosynthesis photographing. If there is no request for tomosynthesis imaging (S51: No), the imaging control unit continues the process of step S51. When there is a request for tomosynthesis imaging (S51: Yes), in step S52, the imaging control unit starts tomosynthesis imaging. The
トモシンセシス撮影が終了すると、ステップS3において、制御装置21の画像処理手段20aは、事前に設定された表示設定に応じて、シフト加算画像又はFBP画像の少なくとも1つを表示手段26に表示させる。
When the tomosynthesis imaging is completed, in step S3, the image processing unit 20a of the
図14には、本実施形態において、画像処理手段20aにおける処理のフローチャートが示されている。なお、本実施形態において、表示設定としては、表示画像種類、表示形式、表示倍率、表示対象領域及び画像補正処理がある。これらの表示設定は、トモシンセシス撮影前に選択しておき、トモシンセシス撮影中又はトモシンセシス撮影後に変更することもできる。 FIG. 14 shows a flowchart of processing in the image processing means 20a in the present embodiment. In the present embodiment, display settings include display image type, display format, display magnification, display target area, and image correction processing. These display settings can be selected before tomosynthesis imaging and can be changed during tomosynthesis imaging or after tomosynthesis imaging.
ステップS61において、画像処理手段20aは、表示画像種類を特定する。表示画像種類は、表示手段26の画面に表示される画像を示し、この表示画像種類としては、シフト加算画像又はFBP画像のうち少なくとも1つが選択される。すなわち、シフト加算画像又はFBP画像のうちいずれか1つ又は全てが選択される。具体的な処理としては、表示画像種類の設定に応じた画像を表示制御部23cに出力する。すなわち、シフト加算画像が選択されている場合、シフト加算処理部23aは、第1メモリ22dからトモシンセシス用撮影画像のデータを読み出し、これを再構成してシフト加算画像のデータを得る。シフト加算画像のデータは、第2メモリ22eに一時的に記憶した後、表示制御部23cに出力する。FBP画像が選択されている場合、FBP処理部23bは、第1メモリ22dからトモシンセシス用撮影画像のデータを読み出し、これを再構成してFBP画像のデータを得る。FBP画像のデータは、第3メモリ22fに一時的に記憶した後、表示制御部23cに出力する。
In step S61, the image processing unit 20a specifies the display image type. The display image type indicates an image displayed on the screen of the
ステップS62において、画像処理手段20aは、表示形式を特定する。表示形式としては、並列画像表示及び枠表示が選択可能である。並列画像表示は、2つの画像を並列に表示する表示形式である。2つの画像を並列に表示する並列画像表示の場合、いずれの画像を表示するか及びその位置を選択可能である。 In step S62, the image processing unit 20a specifies the display format. As the display format, parallel image display and frame display can be selected. The parallel image display is a display format in which two images are displayed in parallel. In the case of parallel image display in which two images are displayed in parallel, it is possible to select which image is to be displayed and its position.
ステップS63において、表示制御部62は、表示倍率を特定する。表示倍率は、各画像のどの範囲を画像表示領域に表示させるか、すなわち、表示手段26の画面上における各画像の表示倍率を示す。表示手段26の画像表示領域に表示する各画像の縦横の長さ(ドット)を規定することで表示倍率を規定する。
In step S63, the
ステップS64において、表示制御部23cは、表示対象領域を特定する。表示対象領域は、例えば、各画像の全領域のうちいずれの領域を表示するかを設定する。表示対象領域は、表示対象領域に含まれる各画素の座標又は特定の画素(例えば、表示対象領域の四隅の画素)の座標により規定される。
In step S64, the
ステップS65において、表示制御部23cは、画像補正処理を行う。画像補正処理には、ゲイン調整(感度補正)、オフセット調整(階調補正)、エッジ強調(周波数強調)、反転(濃淡の逆転)等の処理がある。表示制御部23cに複数の画像のデータが入力されている場合、表示制御部23cは、画像毎に画像補正処理を行う。例えば、単純X線画像にはゲイン調整を行い、FBP画像には、エッジ強調を行うことも可能である。
In step S65, the
ステップS66において、表示制御部62は、ステップS61〜S65の処理の結果生成された画像(画像表示領域)を示す信号(画像信号Si)を表示手段26に出力する。この画像信号を受信した表示手段26は、画像信号iに応じた画像を表示する。
In step S66, the
以上のように、本実施形態では、シフト加算画像又は及びFBP画像を表示することができる。これにより、ユーザーは、シフト加算画像又はFBP画像の両方を見ることができるため、効率良く診断を行うことができる。 As described above, in this embodiment, a shift addition image or an FBP image can be displayed. Thereby, since the user can see both the shift addition image and the FBP image, the diagnosis can be performed efficiently.
上記実施形態では、単純X線画像、シフト加算画像及びFBP画像の3つの画像を表示可能な構成を示したが、これに限らず、いずれか2つのみを表示可能な構成にも適用可能である。また、上記3つの画像以外の画像を表示する構成に適用してもよい。 In the above-described embodiment, a configuration capable of displaying three images, that is, a simple X-ray image, a shift addition image, and an FBP image has been shown. is there. Further, the present invention may be applied to a configuration that displays an image other than the three images.
上記実施形態では、3つのメモリ(第1メモリ22d、第2メモリ22e及び第3メモリ22f)を示したが、別々のメモリである必要はなく、1つのメモリにおける別々のメモリ領域であってもよい。
In the above embodiment, three memories (the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記した実施形態は歯科用X線撮影装置を用いてパノラマ撮影をトモシンセシス法で行う例を示しているが、これ以外に全顎を対象とする頭頸部領域のCT画像、3D画像、セファロ画像撮影にもトモシンセシス法を用いることもできる。この発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. Although the above-described embodiment shows an example in which panoramic imaging is performed by a tomosynthesis method using a dental X-ray imaging apparatus, CT images, 3D images, and cephalo imaging of the head and neck region for the entire jaw are also taken. Alternatively, the tomosynthesis method can also be used. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
1 X線撮影装置本体
2 X線CT画像表示装置
3 旋回アーム
110 X線照射部
120 X線検出部
20 画像表示装置本体
21 CPU
22 記憶手段
25 操作手段
DESCRIPTION OF
22 storage means 25 operation means
Claims (5)
入射するX線に応じたデジタル量の電気信号を一定のフレームレートで出力するX線検出部と、
前記X線照射部と前記X線検出部の対を、被検者を挟んで互いに対向させた状態で被検者の周りを移動させる旋回手段と、
前記旋回手段が前記X線照射部及び前記X線検出部を被検者の周りを移動させることに伴って前記検出部が出力するトモシンセシス用断層画像信号をフレームデータとして順次記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されたフレームデータに基づいて画像再構成演算してパノラマ画像を得る画像処理手段と、を備え、
前記画像処理手段は、軌道において、前記X線検出部に入射するX線が透過するボクセルの範囲を指定し、前記X線検出部の中心に入射するX線が透過するボクセルの指定と高さの比を決めて再構成領域を占めるボクセル頂点の位置座標を算出し、軌道データと前記フレームデータを読み込み、畳み込み積分を行い、X線照射部を原点、X線検出部の中心位置を3D基準断層面のXY平面のy軸上になるように移動させ、各ボクセルを透過するX線が入射する検出器ピクセルを算出し、各検出器ピクセルのボクセルに対する寄与と画素値の積を算出してボクセルに返して再構成演算を行うことを特徴とする歯科用X線撮影装置。 An X-ray irradiation unit for irradiating the subject with X-rays;
An X-ray detector that outputs a digital amount of an electrical signal corresponding to incident X-rays at a constant frame rate;
Swiveling means for moving the pair of the X-ray irradiation unit and the X-ray detection unit around the subject in a state of facing each other across the subject;
Storage means for sequentially storing tomosynthesis tomographic image signals output by the detection unit as frame data as the turning unit moves the X-ray irradiation unit and the X-ray detection unit around the subject;
Image processing means for obtaining a panoramic image by performing image reconstruction calculation based on the frame data stored in the storage means,
The image processing means designates a range of voxels through which X-rays incident on the X-ray detection unit pass in a trajectory, and specifies and heights of voxels through which X-rays incident on the center of the X-ray detection unit pass. The position coordinates of the voxel vertices occupying the reconstruction area are calculated by determining the ratio of the trajectory, the trajectory data and the frame data are read, the convolution integration is performed, the X-ray irradiation part is the origin, and the center position of the X-ray detection part is the 3D standard The detector pixel is moved so that it is on the y-axis of the XY plane of the tomographic plane, the X-rays that pass through each voxel are calculated, and the product of the contribution of each detector pixel to the voxel and the pixel value is calculated. A dental X-ray imaging apparatus that performs reconstruction calculation by returning to a voxel .
The image processing means includes a shift addition processing unit that reconstructs a tomosynthesis tomographic image using a shift addition method, an FBP processing unit that reconstructs a tomosynthesis tomographic image using a filter back projection method (FBP method), and 5. The dental X-ray imaging apparatus according to claim 1, wherein the shift addition image or the FBP image is selected and displayed on the display unit .
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