JP6521648B2

JP6521648B2 - Ｘ線撮影装置

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Publication number: JP6521648B2
Application number: JP2015016053A
Authority: JP
Inventors: 浩一尾川; 明敏勝又; 政廣辻田; 竜也長野
Original assignee: TAKARA TELESYSTEMS CORP.
Current assignee: TAKARA TELESYSTEMS CORP.
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2035-01-29
Also published as: JP2015177964A

Description

本発明は、Ｘ線を用いたＸ線撮影装置に係り、特に、Ｘ線管と、このＸ線管から照射され被検者の撮影部位を透過したＸ線を検出する検出器とを対向して備え、そのＸ線管と検出器とを被検者の周りに回転させる構造を備えたＸ線撮影装置に関する。

近年、トモシンセシス法に依る被検者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を参照）。

トモシンセシス法の歯科への応用の一つとして、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影装置が実用化されている。このパノラマ撮影装置は、通常、被検者の口腔部の周囲にＸ線管と縦長の２次元配置の画素を有する検出器との対を、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。Ｘ線管と検出器との間は一定値に保持される。上述の一定軌道は、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基準断層面(３次元的に存在する断層面)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線が被検者を透過して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、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、基準断層面のパノラマ画像を得る。

また、特許文献６には、Ｘ線管と検出器が同一中心点の周りに共に円軌道を描くように且つ互いに独立して回転可能な撮像系を持つパノラマ撮影装置の一例が開示されている。顎部はその円軌道の中に位置付けられる。Ｘ線管から照射されたＸ線は常に検出器の検出面に向くように、速度パターンが制御される。

特開昭５７−２０３４３０特開平６−８８７９０特開平１０−２９５６８０米国特許公開US2006/0203959 A1 特開２００７−１３６１６３国際公開WO2012/008492

しかしながら、上述した特許文献６に記載の装置の場合、Ｘ線管と検出器が常に同一の回転中心を通る位置で対向するようにスキャンされるため、撮影空間（オブジェクト空間）において焦点をあてる断層面（焦点面）の設定に未だ制約があった。つまり、被検者の歯列は個人によって違うので、焦点面の設定に、より高い自由度が望まれるが、そのような要望に応えきれていなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、撮影空間における焦点面の設定、即ちＸ線パスの軌道の設定の自由度を上げることができるＸ線撮影装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るＸ線撮影装置は、点状の焦点を有し、この焦点から広がりを持ったＸ線を照射するＸ線管と、このＸ線管から照射される前記Ｘ線を検出して当該Ｘ線の量に対応したデータを出力する検出器と、を備え、前記Ｘ線管と前記検出器を予め定めた所定の回転中心を通る中心軸の周りに回動可能に構成される。この装置は、前記Ｘ線管が前記Ｘ線を照射するように前記Ｘ線管を収容した管収容部と、この管収容部を前記中心軸に平行な第１の軸の周りに回動可能に支持する管支持部とを備えたＸ線管アームと、前記管収容部を前記管支持部に対して前記第１の軸の周りに回動させる第１の駆動手段と、前記Ｘ線を入射させるように前記検出器を収容した検出器収容部と、この検出器収容部を前記中心軸に平行な第２の軸の周りに回動可能に支持する検出器支持部とを備えた検出器アームと、前記検出器収容部を前記検出器支持部に対して前記第２の軸の周りに回動させる第２の駆動手段と、前記Ｘ線管アーム及び前記検出器アームを互いに独立して同軸で駆動可能に支持するとともに、当該両アームを駆動して前記中心軸の周りを回動させる第３の駆動手段と、前記Ｘ線管アーム、前記検出器アーム、前記管収容部、及び前記検出器収容部を前記Ｘ線によるスキャンのために互いに独立して回動させる速度パターンに応じて前記第１、第２、及び第３の駆動手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係るＸ線撮影装置によれば、１つの回転中心を通る同一の中心軸の周りに、Ｘ線管と検出器を互いに独立して回動させる。その上で、Ｘ線管及び検出器がそれぞれの回転位置において、上記回転軸に平行な第１及び第２の軸の周りに回動させることができる。つまり、Ｘ線管及び検出器は共にそれぞれが自転（姿勢制御）可能であるので、両者は常に対向した状態を維持できる。これにより、Ｘ線管及び検出器がそれぞれの円軌道上を回転するという比較的簡単で小型化が可能な構成でありながら、スキャン中には、Ｘ線管から検出器に向かうファンビーム状のＸ線のパスを容易に変更でき、従って、撮影空間に多様な角度から描かせることができる。このため、撮影空間に多様な焦点面を設定することができる。

添付図面において、
図１は、一実施形態に係るＸ線撮影装置としてのＸ線パノラマ撮影装置の正面側を示す斜視図である。図２は、一実施形態に係るＸ線撮影装置としてのＸ線パノラマ撮影装置の背面を示す斜視図である。図３は、Ｘ線パノラマ撮影装置と歯科用治療椅子との位置関係及び撮影時の被検者の位置を説明する斜視図である。図４は、底面部の内蔵させた散乱線遮蔽板を説明する部分断面図である。図５は、散乱線遮蔽カバーを説明する斜視図である。図６は、上面及び両側面を覆う散乱線遮蔽カバーと底面部を覆う散乱線遮蔽板とによる４面の遮蔽構造を説明する図である。図７は、Ｘ線パノラマ撮影装置の４軸独立駆動を説明する側面図である。図８は、Ｘ線パノラマ撮影装置の４軸独立駆動を説明する正面図である。図９は、Ｘ線パノラマ撮影装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。図１０は、標準的な歯列、３Ｄ基準断層面、及びＸ線パスの関係を説明する図である。図１１は、４軸独立制御のうちの２軸に係るＸ線管、検出器の部分的な公転を指示する速度パターンを例示するグラフである。図１２は、４軸独立制御のうちの残りの２軸に係るＸ線管、検出器の部分的な自転を指示する速度パターンを例示するグラフである。図１３は、パノラマ撮影の作業の手順を説明するフローチャートである。図１４は、パノラマ撮影時のＸ線管及び検出器の代表的な回転位置とレーザビームによる位置決めの様子とを説明する図である。図１５は、第１の変形例に係るパノラマ撮影装置に搭載される装置本体の内部構造を前方からみた斜視図である。図１５は、その第１の変形例に係る装置本体の内部構造を後方から見た斜視図である。図１７は、第２の変形例に係る散乱線遮蔽カバーを説明する斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

図１〜図１４を参照して、本発明に係るＸ線撮影装置としてのＸ線パノラマ撮影装置の１つの実施形態を説明する。

このパノラマ撮影装置１は、被検者の顎部（歯列を含む）のパノラマ画像を撮像する歯科用の診断装置として構成されている。

このパノラマ撮影装置１によれば、被検者の顎部の擬似的な３次元断層像（画像それ自体は２次元画像であるが、歯列などの撮影部位の形状に応じて３次元的に表示される断面像）を撮影できる。また、この装置１によれば、顎部の歯列のうちの部分的な領域をより精密に撮影する精密撮影を行うこともできる。

この精密撮影のための回転動作の制御は、本パノラマ撮影装置１の場合、「４軸独立制御」と呼ばれる独自の制御法をベースにしている。また、この「４軸独立制御」は、装置が可搬可能であって歯科用治療椅子２のサイドで使用可能であるために独自の散乱線遮蔽構造を採用している。このため、まず散乱線遮蔽構造を含む装置全体の構成を説明し、それに続いて４軸独立制御の構成を説明する。

なお、本実施形態では、本発明に係るＸ線撮影装置はパノラマ撮影装置として構成されているが、このＸ線撮影装置は、必ずしも歯科の分野に限られない。このＸ線撮影装置は、例えば、耳鼻咽喉撮影、手足の骨・関節部分など、他の様々な部位を撮影するように構成してもよい。さらに、このＸ線撮影装置はＸ線ＣＴ装置として実施してもよい。

図１及び図２に、本実施形態に係る歯科用のＸ線パノラマ撮影装置１の外観を前面側から、また背面側から示す。また、図３に、このパノラマ撮影装置１を歯科用治療椅子２のサイドに位置決めして使用する状態を示している。

このパノラマ撮影装置１は、図１及び図２から分かるように、４個のキャスタ１１（移動手段）を装着した台座部１２と、この台座部１２に搭載された電源ボックス１３と、台座部１２に搭載され且つ上下方向に昇降可能な昇降機１４と、制御及び画像処理を担うコンピュータを搭載したコンソール１５とを備える。コンソール１５は、ケーブルを介して又は無線通信を介して、装置１の本体ＢＤに接続されている。なお、ここでは、本体ＢＤとは、コンソール１５及び後述するフロア固定部５３（図３参照）を除いた装置部分を言う。
［装置の機構的な全体構成の概要］
最初に、このパノラマ撮影装置１の機構的な全体構成の概要を説明する。

キャスタ１１は、台座部１２の下面の四隅に設けられている。このため、歯科医又はオペレータは、このパノラマ撮影装置１を押して移動可能であり、部屋から部屋へ、又は、部屋の置き場と歯科用治療椅子２のサイドとの間で自由に移動させることができる。このキャスタ１１は、ペダル１１Ｐ（図２参照）を踏んだり上げたりするこことで、ロック及びアンロックできるようになっている。

昇降機１４は、その内部に昇降機構（図示せず）を備え、台座部１２（つまり床面、つまり歯科用治療椅子２）に対して電動で所定の高さ範囲（例えば１０〜１５ｃｍ）の任意高さの位置に上下動可能に構成されている。電源ボックス１３はシステムの各部に必要な電力を供給する電源回路を備える。昇降機１４は、その内側に、図３に示すように患者Ｐの頭部Ｈを位置させてＸ線スキャンを実施するための略直方体状の撮影空間Ｓを提供している。

この昇降機１４の上下動方向をＹ軸とすると、図示のようなＸＹＺ直交座標を設定できる。Ｘ線撮影のときには患者Ｐの頭部Ｈを撮影空間（オブジェクト空間）Ｓに図３に示すように位置させるので、Ｚ軸の方向をその頭部Ｈの頭頂部から足先に向かう方向（正中線の方向）に一致させる。このため、Ｚ軸の方向は体軸方向とも一致する。さらに、このＺ軸の方向は、この装置１の前後の方向でもあるので、前後方向とも呼ぶことができる。本実施形態では、パノラマ撮影装置１の撮影空間Ｓに被検者Ｐの頭部Ｈを入れる側を前面（正面）と呼び、その反対側の面を後面（背面）と呼ぶ。

昇降機１４は、その下側に位置する底面部１４Ａと、この底面部１４Ａの前記Ｘ軸方向における背面の側にて当該底面部１４Ａに当接して位置する背面部１４Ｂとを備える。また、昇降機１４はさらに、底面部１４Ａの横方向、即ちＸ軸方向の両サイドに一部オーバーラップして重なり且つ前後方向に手動でスライド可能な散乱線遮蔽カバー（遮蔽体の一部を成す）１４Ｃを備える。この散乱線遮蔽カバー１４Ｃは、底面部１４Ａの横方向の両外側が設けられたレールＲＬにより支持され且つ前後方向にスライド可能に係合している。このスライドを手動で行うために、散乱線遮蔽カバー１４Ｃの上側で且つ後ろ側には取手１６が取り付けられている。

この散乱線遮蔽カバー１４Ｃは、後述するが、Ｘ線の散乱線を遮蔽する第１の遮蔽体の機能を担っている。

底面部１４Ａは、矩形状の樹脂製又は金属性の板材を折り返し且つその両端を接合して一定高さを持ち高さ方向、即ちＹ軸の方向の外側に向けて湾曲させた部材で構成される。この湾曲部材の内部は空洞になっている。この湾曲の理由は、撮影空間Ｓをなるべく広く確保し、かつデザイン性を考慮したためである。

この底面部１４Ａの内部の空洞の上側には、図４に示すように、鉛板からなる散乱線遮蔽板（第２の遮蔽体）２０が貼られている。この散乱線遮蔽板２０の横方向（Ｘ軸方向）の縁は、底面部１４Ａの高さ方向（Ｙ軸方向）への折り返しに沿って、一部、折り返されている。この鉛板の厚さは０．３ｍｍを有し、Ｘ線の散乱線を遮蔽する第２の遮蔽体の機能を担っている。

昇降機１４の背面部１４Ｂの内部には、モータ、動力伝達機構等を含む駆動系と、この駆動系の動作をモニタするエンコーダ（回転位置センサ）とを含む機構部分が内蔵されている。この機構部分として、２つの互いに独立して回転可能な電動モータに結合された２つのアーム２１，２２が背面部１４Ｂから撮影空間Ｓに突設されている。これらのアーム２１，２２は、ファン状のＸ線を照射するＸ線管２３を先端側に内蔵したＬ字状のＸ線管アーム２１と、Ｘ線を検出する検出器２４を先端側に内蔵したＬ字状の検出器アーム２２である。両アーム２１，２２それぞれの他端は回転中心Ｏを中心に同軸状にリンクし且つ互いに独立して回転できるように（図１中の矢印Ｔ，Ｄ参照）、図示しない２つモータの回転軸に各別に結合されている。モータは例えばステッピングモータであり、図示しないエンコーダによりその回転位置が検出される。なお、上記回転中心Ｏを通るＺ軸に平行な仮想的な直線を中心軸ＣＡと呼ぶことにする。この中心軸ＣＡは、アームの回転中心軸とも呼べる軸であり、物理的には、アームの回転中心Ｏとは異なるものであるが、Ｚ軸方向に沿って観察する時には同一の位置に存在する。

さらに、Ｘ線管アーム２１及び検出器アーム２２は、それぞれ、その先端側の部分、即ち、Ｘ線管２３、検出器２４を内蔵した部分のみを、その支持側、即ち、背面部１４Ｂに支持された支持部側に対して所定角度範囲内で独立して回転可能になっている。図１中の矢印Ｔ１，Ｄ１は、この回転を示している。つまり、Ｘ線管２３及び検出器２４は、背面部１４Ｂに対して、全部で４軸の独立回転の自由度を持っている。

Ｘ線管２３には図示しないコリメータが内蔵されている。このコリメータは、Ｘ線管２３が照射したＸ線を検出器２４のＸ線入射窓ＷＤの形状に合わせてコリメートする。Ｘ線入射窓ＷＤは細長い２次元の開口を呈している。このため、Ｘ線管２３から照射されるＸ線は、Ｘ線入射窓ＷＤの大きさに合わせた、断面が矩形状のファンビームＸＢに絞られている。

検出器２４は、後述するが、本実施形態では、Ｘ線を直接に電気信号に変換する半導体素子を２次元の画素に配列したモジュールを複数個の縦列配置した構造を有する。

撮影時には、撮影空間Ｓには後述するように、被検者Ｐの頭部Ｈが位置する。このとき、Ｘ線管２３と検出器２４が顎部を挟んで互いにほぼ対向して位置する。装置が起動すると、Ｘ線管２３と検出器２４とが互いに独立して頭部Ｈの周りを例えば２２０°の角度範囲に渡り回転し（図３の矢印参照）、その回転中に、Ｘ線管２３からＸ線が連続的に又はパルス状に照射される。このため、Ｘ線管２３から照射されたＸ線ＸＢは頭部Ｈの顎部を透過して検出器２４により検出される。この検出器２４から出力される電気信号は、フレームデータとして、一定レートでコンソール１５の画像プロセッサに送られる。画像プロセッサは、それらのフレームデータにトモシンセシス法に基づくシフト＆アッドの処理を施し、例えば顎部の歯列をその歯列面に沿って湾曲する断面に沿ったパノラマ画像を再構成する。

図１，図３に示すように、撮影空間Ｓには、Ｚ軸方向から見た場合、１つの回転中心Ｏが設定されている。この回転中心Ｏの位置において、上記両アーム２１，２２の装置本体側の回転軸と同軸にＬ字状のティーチングアーム２５が設けられている。このティーチングアーム２５は、歯科医が特に精密に診たい歯列の一部（目的歯）の範囲を指定するために使用される。つまり、所謂、部分撮影又は精密撮影と呼ばれる、従来の口内撮影法による撮影において実施する位置指定機能を持っている。ティーチングアーム２５の先端部からレーザビームを照射できるようになっている。このため、歯科医は、ティーチングアーム２５の先端を保持して同アームを顎部の周りに手動で回転させながら、レーザビームが歯列に当たる位置を目視で確認する。この目視による確認作業を通して、実際にＸ線撮影を行ったときの、円周方向における目的歯の角度位置及び目的歯を透過する透過Ｘ線の角度を事前に模擬的に検証できる。ティーチングアーム２５には図示しないエンコーダとスイッチが設けられている。このため、その角度位置及び透過Ｘ線の角度が決まると、歯科医はそのスイッチを押すことで、上記設定情報を記憶させることができる。この記憶情報は、実際の撮影のときに、コンソール１５の制御部により使用され、その情報にしたがってＸ線管２３及び検出器２４のＸ線照射動作及び回転動作が制御される。

勿論、本実施形態においては、この部分撮影（精密撮影）を実施しない構成を採ることもできる。つまり、その場合には、ティーチングアーム２５、これを駆動する機構、及び、部分撮影のためのソフトウェアが不要になるので、その分、構成も簡素化でき、また演算量も少なくすることができる。

一方、散乱線遮蔽カバー１４Ｃは、図５に示すように、撮影空間Ｓの上面及び左右の側面の画成及びＸ線遮蔽を担う。このため、散乱線遮蔽カバー１４Ｃは、その全体形状としては、一定幅のＸ線遮蔽機能を持つ板体を大略、逆Ｕ字状に曲げた形状を持つ。つまり、散乱線遮蔽カバー１４Ｃは、平坦な上面部（天井体）１４Ｕと、この上面部１４Ｕから湾曲して一体に形成された両方の側面部（壁体）１４Ｌ、１４Ｒとを有する。

さらに、この散乱線遮蔽カバー１４Ｃは、その全体はＸ線遮蔽機能を持つものの、光透過性に関する２種類の部材を結合して形成されている。具体的には、この散乱線遮蔽カバー１４Ｃは、透光性を持たせた透光体部分１４ＴＲと、この透光体部分１４ＴＲと一体に結合された非透光性を持つ非透光体部分１４ＮＴとから成る。この透光体部分１４ＴＲ及び非透光体部分１４ＮＴは共に、上面部１４Ｕ及び両側面部１４Ｌ、１４Ｒを互いに部分的にカバーしている。

非透光体部分１４ＮＴは、上面部１４Ｕ及び両側面部１４Ｌ，１４Ｒに跨って、その後面側の一部を担い且つ底面側に延びるように側面方向から見たときに逆Ｌ字状に形成されている。この非透光体部分１４ＮＴは、例えば厚さ０．３ｍｍの鉛板を樹脂製又は金属性の板でサンドイッチ状に挟んだ積層体として形成されている。

一方、透光体部分１４ＴＲは、上面部１４Ｕ及び両側面部１４Ｌ，１４Ｒに跨って、非透光体部分１４ＮＴの前面側をカバーするように、大略、逆Ｕ字状に形成されている。特に、この透光体部分１４ＴＲの左右両側の高さは、非透光体部分１４ＮＴのそれより短いため、透光体部分１４ＴＲの底面側の端部は非透光体部分１４ＮＴに支持されるようになっている。

本実施形態では、この透光体部分１４ＴＲは、鉛成分を含む厚さ８．５ｍｍの透明アクリル樹脂で形成されており、これにより鉛当量０．３ｍｍＰｂのＸ線遮蔽能力を持たせている。したがって、透光体部分１４ＴＲはＸ線遮蔽機能を有する一方で、光透過性をも有する。アクリル樹脂自体は透明であるが、鉛成分を含んでいるため、実際には黄色みがかった色をしているが、透光性がある。このため、後述するように、撮影空間Ｓに患者Ｐの頭部Ｈが入ったときに、患者はカバー外側を見ることができる。勿論、オペレータも撮影空間Ｓの内部の様子を目視することができる。

透光体部分１４ＴＲを成す鉛入りアクリル樹脂の端部は、非透光体部分１４ＮＴの端部に差し込まれている。このため、このアクリル樹脂と非透光体部分１４ＮＴにサンドイッチされている鉛板とが相互に隙間無く連結している。したがって、透光体部分１４ＴＲ及び非透光体部分１４ＮＴの双方で、即ち、散乱線遮蔽カバー１４Ｃにより撮影空間Ｓの上面及び両側のＸ線遮蔽機能が確保される。本実施形態では、散乱線遮蔽カバー１４Ｃ及び底面部１４Ｃの散乱線遮蔽板２０によりＸ線遮蔽装置が構成されている。

この散乱線遮蔽カバー１４Ｃの見方を変えると、その全体で散乱線を遮蔽する機能を持つ一方で、その一部の部分、つまり、透光体部分１４ＴＲが光透過性を持つ、とも言える。

この結果、図６に示すように、撮影空間Ｓを画成する上面、両側面、及び、底面の４面にＸ線遮蔽機能が与えられたことになる。

なお、台座部１２の正面側先端には、図１，３に示すように、固定用のピン５０を内蔵したカバー部５１が設けられている。このピン５０は、図示しないワイヤー機構を介して、背面部１４の上側の縁に設けた操作レバー５２（図２参照）に連動して上下動するようになっている。一方で、歯科用治療椅子２の後面側の床面所定位置には、側面視で略三角形を成し且つ上記ピン５０を挿入可能な穴を穿設したフロア固定部５３が固設されている。このため、装置本体ＢＤを移動させて、その先端位置を上記フロア固定部５３に合わせた状態で、操作レバー５２を操作すれば、ピン５０を押し下げることができる。このピン５０がフロア固定部５３の穴に入ることで、装置本体ＢＤは歯科用治療椅子２に対して位置決めされる(図３参照)。

さらに、装置本体ＢＤを別の場所に移動するときにも、操作レバー５２を操作することで、ピン５０を引き上げ、フロア固定部５３から解除される。これにより、装置本体ＢＤを別の場所へ移動させることができる。

この装置本体ＢＤを移動させるために、その背面部１４Ｂの上端部に、操作レバー５２の両サイドに移動用ハンドル５４が固設されている。このため、オペレータはこの移動用ハンドル５４を持って、装置本体ＢＤをキャスタ１１の自在回転と共に、楽に移動させることができる。なお、この移動用ハンドル５４の位置や形状は、図２に締めした位置及び構造に限定されるものではなく、オペレータが手動で装置本体ＢＤを押したり移動させたりことができれば、その数も含めて、自在に変形可能である。例えば、移動用ハンドル５４は、背面部１４Ｂの上端部の両角部にそれぞれ固設され、かつ水平部分と垂直部分とを一体に持つＬ字状のハンドルとして形成してもよい。

なお、この背面部１４Ｂには、例えば２ｍの長さのコード５５を介してＸ線照射及びＸ線管・検出器の回転を指令する照射スイッチ５６が設けられている。この照射スイッチ５６はデッドマンスイッチとして構成されている。つまり、この照射スイッチ５６の押しボタンを押している間だけＸ線照射が行われるようになっている。この照射スイッチ５６のスイッチ信号はコンソール１５に送られる。

以上の構成のもとに、高さが１００〜１１５ｃｍ程度、横幅が８０〜９５ｃｍ程度、さらに、奥行が７５〜９０ｃｍ程度の可搬型のパノラマ撮影装置１が提供されている。しかも、その撮影空間Ｓを画成する上面、両側面、及び、底面の４面にはＸ線遮蔽機能が与えられているため、この撮影空間Ｓを実質的なＸ線遮蔽室と見做すこともできる。これ故、本実施形態では、移動用ハンドル５４を掴んで押すことで、Ｘ線遮蔽室（つまり、この装置１）をキャスタ１１で任意の場所まで簡単に運んで、そこで使用可能になっている。

［撮影系の４軸独立駆動の構成及び制御］
ここで、図７〜図１２を参照して、Ｘ線管２３及び検出器２４を備えた撮影系の４軸独立駆動のための構成及び制御を更に説明する。

このパノラマ撮影装置１は、前述したように、昇降機１４の昇降部から横方向に伸びたＸ線管アーム２１及び検出器アーム２２を備える。この２つのアーム２１，２２は、図７に示すように、共に、略Ｌ字状に形成され、それらアーム２１，２２夫々の支持部（管支持部、検出器支持部）２１Ｌ，２２Ｌの端部が互いに重なるように重合され、昇降機１４に取り付けられている。昇降機１４の内部には、それら２つのアーム２１，２２を互いに独立して、すなわち互いに異なる速度で回転させることができる回転駆動機構８３が装備されている。上記２つのアーム２１，２２の夫々の先端側の対向アーム部分２１Ａ，２２Ａには、前述したＸ線管２３及び検出器２４がそれぞれ装備されている。Ｘ線管２３のＸ線照射側の前面には、Ｘ線をファン状に成形するスリット（絞り）８４が配設される。このスリット８４の開口の面積は可変になっており、この開口面積の大きさが後述するモータなどの開口駆動部８５によって制御される。回転駆動機構８３と両アーム２１，２２により、Ｘ線管２３及び検出器２４に対する，相互に独立して駆動可能に支持する支持手段が構成される。

Ｘ線管２３はタングステン等の適宜な陽極材に用いた回転陽極型Ｘ線管として構成される。Ｘ線管２３は点状の管焦点（Ｘ線焦点）（例えば径が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ：本実施形態では０．１５ｍｍ）ＦＰを有する。このＸ線管２３は、後述する高電圧発生装置から供給される駆動電力に応答してＸ線を照射する。Ｘ線管２３から照射されたＸ線は、スリット８４で絞られてファン状のＸ線ビームに成形される。このＸ線ビームは、その後、被検者Ｐの顎部ＪＷを透過して減衰し、その減衰状態を反映した透過Ｘ線が検出器２４に入射する。

撮影時には、図８に示すように、Ｘ線管２３と検出器２４との間に画成される３次元の撮影空間Ｓの所定位置に被検者Ｐの顎部ＪＷが位置決めされる。このため、Ｘ線管２３と検出器２４は顎部を挟んで互いに対向（正対）する。照射されたＸ線ビームはスリット８４を通った後、顎部ＪＷ（歯列など）を透過し、検出器２４により検出される。撮影時には回転駆動機構８３により２つのアーム２１，２２が独立に回転駆動される。

Ｚ軸方向、即ち前後方向からみた場合、Ｘ線管２３及び検出器２４は、図８に示すように、予めシステム側で定めた中心軸ＣＡ（回転中心Ｏ）を中心とする円形の軌道Ｔｘ，Ｔｄに沿ってそれぞれ回転駆動される。この中心軸ＣＡから円形軌道Ｔｘ，Ｔｄまでの半径Ｄｘ、ＤｄはＸ線被ばく、検出精度、装置の小形化、患者との機械的な干渉などを考慮して、互いに異なった値に設定されている。本実施形態では、Ｄｘ≠Ｄｄであって、特にＤｘ＞Ｄｄに設定されている。中心軸ＣＡから検出器２４までの距離（半径Ｄｄ）の方が、中心軸ＣＡからＸ線管２３までのそれ（半径Ｄｘ）よりも小さい理由は、検出器２４の位置を極力、顎部ＪＷに接近させ、Ｘ線の入射強度の減弱を少なくするためである。中心軸ＣＡからＸ線管２３までの距離（半径Ｄｘ）は、規格で定められたＸ線管・皮膚間距離を確保できる値に設定されている。これにより、中心軸ＣＡを中心にＸ線管２３と検出器２４は顎部の周りを各々、所定の円形軌道Ｔｘ、Ｔｄに沿って回転する。その回転中に所定間隔でＸ線ビームの照射及び検出が実行される。

このため、Ｘ線管２３及び検出器２４を常に互いに対向（正対）させ、且つ、顎部ＪＷ（歯列）に対する予め定めた複数の所望のＸ線パスに沿ったＸ線の照射及び検出を実行させるため、Ｘ線管２３及び検出器２４は互いに異なる角速度で且つ互いに独立して駆動される。

なお、上述した「互いに対向」とは、図８に示すように、Ｚ軸方向に沿って見た場合、Ｘ線管２３の点状の管焦点（焦点位置）ＦＰから照射されてスリット８４によりコーン状に成形されたＸ線ビームの照射範囲と、検出器２４のＸ線検出面２４Ａとが一致している状態を言う。特に、そのＸ線ビームのＸＹ面に沿った方向の中心線Ｔが、そのＸ線検出面の幅方向（ＸＹ面に沿った方向の幅）の検出中心位置Ｃに９０°で交差する状態を「正対している状態」と呼ぶ（図８参照）。なお、図８において、機械的な回転中心ＯからＸ軸方向に伸びる直線位置を回転角θ＝０とし、この回転位置から時計方向及び反時計方向に±の回転方向が設定されている。

このため、上述した「常に互いに対向（又は正対）」を実現するため、前記アーム２１，２２のうち、Ｘ線管２３、検出器２４を収容している対向アーム部分（管収容部、検出器収容部）２１Ａ，２２Ａは、第１の軸（即ち、Ｘ線管の首振り回転中心軸）ＡＸｓ、第２の軸（即ち、検出器の首振り回転中心軸）ＡＸｄを中心にそれぞれ独立して回動（自転、すなわち姿勢）可能になっている（図７，８参照）。そのためのモータ等の回転駆動機構２１Ｂ，２２Ｂがアーム２１，２２にそれぞれ装備されている（図７参照）。この回転駆動機構２１Ｂ，２２Ｂの駆動制御は後述するコンソール１５からの指令に応じて電源ボックス１３に備えたコントローラにより実行される。

なお、本実施形態では、図８に示す円軌道Ｔｘ，Ｔｄは、それぞれ、ＸＹ面で見たときの前述した第１、第２の軸ＡＸｓ、ＡＸｄの軌道を示している。本実施形態では、前述した回転駆動機構８３によって互いに独立して回転駆動されるアーム２，２２に２軸の回転自由度が与えられ、Ｘ線管２３の自転（所謂、首振り回転）及び検出器２４の自転（所謂、首振り回転）に２軸の回転自由度が与えられる。これにより、合計４軸の回転自由度が与えられている。

検出器２４は、Ｘ線撮像素子を２次元に配列した、複数の検出モジュールを有する。複数の検出モジュールは互いに独立したブロックとして作成され、それらを基板上に所定の矩形状に実装して検出器２４の全体が作成される。

この検出器２４の構造及びその検出信号のサブピクセル法による処理は、例えば国際公開公報ＷＯ２０１２／０８６６４８Ａ１により知られている。

個々の検出モジュールはＸ線を直接、電気パルス信号に変換する半導体材料で作成される。このため、検出器２４は、半導体による直接変換方式の光子計数型Ｘ線検出器である。

検出モジュールそれぞれの画素数は例えば４０×４０画素であり、各画素Ｓ_ｎのサイズは例えば２００μｍ×２００μｍである。この画素サイズは、入射するＸ線を多数の光子の集まりとして検出可能な値に設定されている。各画素は、Ｘ線の各光子の入射に反応し、各光子が持つエネルギに応じた振幅の電気パルスを出力する。つまり、各画素は、その画素に入射するＸ線を直接、電気信号に変換することができる。

このため、検出器２４は、入射するＸ線の光子を、検出器２４の検出面を構成する画素毎に計数して、その計数した値を反映させた電気量のデータを例えば３００ｆｐｓの高いフレームレートで出力する。このデータはフレームデータとも呼ばれる。

半導体層、すなわち半導体セルの半導体材料としては、テルル化カドミウム半導体（ＣｄＴｅ半導体）、カドミュームジンクテルライド半導体（ＣｄＺｎＴｅ半導体（ＣＺＴ半導体））、シリコン半導体（Ｓｉ半導体）、臭化タリューム（Ｔ１Ｂｒ）、ヨウ化水銀（ＨｇＩ_２）などが用いられる。なお、この半導体セルを用いる検出器の代わりに、フォトダイオードとシンチレータの組合せ構造を持つ検出器を用いてもよい。

一方、このパノラマ撮影装置１では、その４本のレーザビームを位置決め手段として使用している。具体的には、背面部１４Ｂの撮影空間Ｓの側の上部に設けた正中レーザ２１１、及び、検出器アーム２２の対向アーム部分２２Ｂの側面の所定位置それぞれに設けた水平レーザ２１２、咬合平面レーザ２１３、及び犬歯レーザ２１４を備える（図７参照）。これらのレーザ２１１〜２１４は、位置決めのときに線状のレーザマーカを被検体Ｐの頭部に投影させるもので、コンソール１５を介してその駆動が制御される。正中レーザ２１１は、被検体Ｐの頭部Ｈの正中線を、水平レーザ２１２はフランクフルト平面を、咬合平面レーザ２１３は咬合平面を、犬歯レーザ２１４は歯列の中の犬歯をそれぞれ位置合わせするためのものである（図１４、（Ｂ´）参照）。

さらに、フェイルセーフ用のセンサとして、衝撃を検知するショックセンサ２１５，２１６がＸ線管アーム２１及び検出器アーム２２の対向アーム部分２１Ｂ、２２Ｂにそれぞれ設置されている（図７参照）。これは万が一、例えば、それらのアーム２１，２２に何か物が当たったときに、それを感知してスキャンを中止させるもので、それらショックセンサ２１５，２１６の出力信号はコンソール１５も送られる。

コンソール１５は、図９に示すように、信号の入出力を担うインターフェース（Ｉ／Ｆ）１３１を備え、このインターフェース１３１にバス１３２を介して通信可能に接続されたコントローラ１３３、第１の記憶部１３４、データプロセッサ（ＣＰＵ）１３５、表示器１３６、入力器１３７、キャリブレーション演算器１３８、第２の記憶部１３９、第１〜第４のＲＯＭ１４０Ａ〜１４０Ｄ、及び閾値付与器１４０Ｅを備えている。

コントローラ１３３は、第１のＲＯＭ１４０Ａに予め与えられたプログラムに沿ってパノラマ撮影装置１の駆動を制御する。この制御には、Ｘ線管２３に高電圧を供給する高電圧発生装置１４０Ｆへの指令値の送出、スリット８４の開口面積を変更するために開口駆動部８５への指令値の送出、及びキャリブレーション演算器１３８への駆動指令も含まれる。第１の記憶部１３４は、検出器２４からインターフェース１３１を介して送られてきた計数値であるフレームデータ、及び、画像データを保管する。また、コントローラ１３３は、照射スイッチ５６のスイッチ信号をインターフェース１３１を介して受信し、後述するようにスキャンを制御する。同様に、コントローラ１３３は、ショックセンサ２１５，２１６の信号もインターフェース１３１を介して受信し、後述するスキャンの継続・中止を制御する。さらに、コントローラ１３３はインターフェースを１３１を介して、位置決め用のレーザ１５１〜１５４に接続され、位置決めが指令が出されたときに、それらのレーザ１５１〜１５４を駆動するように構成されている。

データプロセッサ１３５は、コントローラ１３３の管理の下に、第２のＲＯＭ１４０Ｂに予め与えられたプログラムに基づいて動作する。また、パノラマ撮影のときに、データプロセッサ１３５は、その動作により、第１の記憶部１３４に保管されたフレームデータに、公知のシフト・アンド・アッド（shift and add）と呼ばれる演算法に基づくトモシンセシス法を実施する。これにより、被検者Ｐの口腔部のある断層面のパノラマ画像が得られる。表示器１３６は、作成される画像の表示や、装置の動作状況を示す情報及び入力器１３７を介して与えられるオペレータの操作情報の表示を担う。入力器１３７は、オペレータが撮像に必要な情報を装置に与えるために使用される。

また、キャリブレーション演算器１３８は、コントローラ１３３の管理の下に、第３のＲＯＭ１４０Ｃに予め内蔵されているプログラムの下で動作し、データ計数回路における画素毎のエネルギ弁別回路毎に与える、Ｘ線エネルギ弁別のためのデジタル量の閾値をキャリブレーションする。

閾値付与器１４０Ｅは、コントローラ１３３の制御の下で、撮像時に第２の記憶部１３９に格納されているデジタル量の閾値を画素毎に且つ弁別回路毎に呼び出して、その閾値を指令値としてインターフェース１３１を介して検出器２４の光子計数回路に送信する。この処理を実行するため、閾値付与器１４０Ｅは第４のＲＯＭ１４０Ｄに予め格納されたプログラムを実行する。

コントローラ１３３、データプロセッサ１３５、キャリブレーション演算器１３８、閾値付与器１４０Ｅは共に、与えられたプログラムで稼動するＣＰＵ（中央処理装置）を備えている。それらのプログラムは、第１〜第４のＲＯＭ１４０Ａ〜１４０Ｄのそれぞれに事前に格納されている。

また、本実施形態では、国際公開公報ＷＯ２０１１／１４２３４３（国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０６０７３１）により知られるように、ファントムを使って撮影空間Ｓの構造が解析され、検出器２４の収集チャンネルがキャリブレートされる。このキャリブレーションは撮像前、保守点検時などの適宜なタイミングで実行される。

図１０に、標準的な歯列ＴＲ、この歯列ＴＲの馬蹄形の３Ｄ基準断層面のＸＹ面への投影の軌跡ＳＳ（標準軌道と呼ぶ）、頸椎ＣＳの位置、及び、被検者Ｐの顎部ＪＷの周方向ＣＲにおける各回転角θの位置におけるＸ線ビームのパスＸＢを例示する。なお、このパスＸＢは、Ｘ線管２３のＸ線焦点ＦＰと検出器２４の検出面２４Ａ（図８参照）の横幅方向（Ｙ軸方向）の中心位置Ｃとを結ぶ経路を示す。

なお、図７，８から分かるように、Ｘ線管２３の管焦点ＦＰは第１の軸（即ち、Ｘ線管の首振り回転中心軸）ＡＸｓの線上に位置し、検出器２４の検出面２４Ａの横幅方向の中心位置Ｃは第２の軸（即ち、検出器の首振り回転中心軸）ＡＸｄの線上に位置する。これにより、Ｘ線管２３及び検出器２４の自転（回動）とＸ線パスの幾何学的な位置関係が簡単になり、Ｘ線管２３及び検出器２４の姿勢制御の設計がより容易になる。

この３Ｄ基準断層面の軌跡ＳＳ（標準軌道）に対して、例えば標準撮影及び直交撮影と呼ばれる２種類の撮影法（共にパノラマ撮影）を実施するための速度パターンを設定できる。標準撮影は、この軌跡ＳＳに対して左右の顎骨をなるべく回避するようにＸ線を照射する撮影法である。直交撮影はこの軌跡ＳＳに対して常になるべくパスが直交するようにＸ線を照射する撮影法である。なお、図１０は、標準撮影におけるスキャン範囲θ＝２２０°（所定の折返し位置をθ＝０°にすれば±１１０°の範囲）の半分におけるＸ線パスを模式的に示している。

更に、同じ標準撮影であっても、３Ｄ基準断層面の軌跡ＳＳ（標準軌道）の大きさが大人、子供等の違いによって異なる。直交撮影も同様である。このため、予め、標準撮影及び／又は直交撮影のための複数種類の速度パターンが、Ｘ線管２３の中心軸ＣＡの周りの周方向の部分的な範囲の回転（ここでは部分的な公転）、Ｘ線管２３の軸ＡＸｓを中心とした部分的な範囲の回転（ここでは部分的な自転）、検出器２４の中心軸ＣＡの周りの周方向の部分的な範囲の回転（部分的な公転）、及び検出器２４の軸ＡＸｄを中心とした部分的な範囲の回転（部分的な自転）に伴うって用意されている。

この速度パターンは、横軸にスキャン時間（例えば１２秒）を採り、縦軸に公転又は自転の角度を採ったものである。なお、本実施形態において、公転とは、Ｘ線管２３及び検出器２４が中心軸ＣＡから所定距離離れた軌道Ｔｘ，Ｔｄのそれぞれに沿って周方向に回転又は回動することであり、自転とはＸ線管２３及び検出器２４それ自体がそれぞれの回転軸ＡＸｓ、ＡＸｄの周りに回転又は回動することである。また、部分的とは周方向全体の一部の範囲を回転することであり、また３６０の自転範囲のうちの一部の角度範囲を指す。

図１１及び図１２に、標準撮影及び直交撮影を行うときのＸ線管２３の公転及び自転を示す速度パターン及び検出器２４の公転及び自転を示す速度パターンを例示する。例えば、図１１、１２それぞれの曲線Ａ，Ｂは図１０に示すように周方向の角度θを設定したときの約２２０°の範囲におけるＸ線管２３及び検出器２４の大人用の直交撮影向けの公転及び自転の速度パターンをそれぞれ示す。この速度パターンＡ，Ｂから分かるように、左右の顎骨の部分はなるべく粗くスキャンするように、それらの部分で回転速度を上げ、歯列ＴＲの部分で密になるように速度が設定されている。同様に、図１１，１２それぞれの曲線Ａ´、Ｂ´は、かかる約２２０°の範囲におけるＸ線管２３及び検出器２４の大人用の標準撮影向けの公転及び自転の速度パターンをそれぞれ示す。

なお、子供用の直交撮影及び標準撮影向けの公転及び自転の速度パターンは、図１１及び図１２における横軸１〜１１秒に部分を利用している。つまり、公転及び自転の角度範囲は同じであるが、収集時間を短縮することによって、収集範囲が小さめの子供用の標準軌道を確保している。これは、子供と大人の歯列の違いは、大人になるほど奥歯側の顎部が発達するが、前歯側の大きさはそれほど変わらないという統計に依る。

また、図１２の曲線Ａ，ＢはＸ線管２３及び検出器２４の部分的な自転、所謂、一定角度内の首振りの速度パターンを示す。この一定角度として、約±１５°が設定されている。なお、この角度は、Ｘ線管２３及び検出器２４が互いに正対している状態のときに角度＝０°と設定されている。この首振りは、上述した図１１に示すように、Ｘ線管２３及び検出器２４それ自体の公転速度が一定でないため、Ｘ線パスＸＢが常に中心軸ＣＡを通るパスにはならず、むしろ中心軸ＣＡを外したＸ線パスＸＢの方が遥かに多い。これは、図１０の矢印ＹＪで示す如く、Ｘ線パスＸＢの設計の自由度を上げるためである。Ｘ線パスＸＢが中心軸ＣＡを通らないときには、何もしないとＸ線管２３と検出器２４は互いに正対状態からずれて検出感度が低下する。このため、Ｘ線パスが中心軸ＣＡを通らない場合、そのＸ線パスＸＢの中心軸ＣＡからのずれ量に応じてＸ線管２３及び検出器２４の首振りを協働的に行う必要がある。勿論、検出器２４の内の一方の首振りでもよいが、その場合、Ｘ線パスＸＢの設定の自由度が下がるので、両者の首振りを併用した方がよい。このような速度パターンは、メーカ側で装置に事前にインストールしている。

つまり、本実施形態において用意されている速度パターンの種類は、
・大人用標準撮影の速度パターン（図１１の曲線Ａ´，Ｂ´及び図１２の曲線Ａ´，Ｂ´から成る速度パターン群）、
・大人用直交撮影の速度パターン（図１１の曲線Ａ，Ｂ及び図１２の曲線Ａ，Ｂから成る速度パターン群）、
・子供用標準撮影の速度パターン（図１１における時間短縮された曲線Ａ´，Ｂ´及び図１２における時間短縮された曲線Ａ´，Ｂ´から成る速度パターン群）、
・大人用直交撮影の速度パターン（図１１における時間短縮された曲線Ａ，Ｂ及び図１２における時間短縮された曲線Ａ，Ｂから成る速度パターン群）、
である。

さらに、Ｘ線管２３及び検出器２４の速度パターンについては、上述したような標準的な３Ｄ基準断層面に対するものとは限らない。これは、任意形状の３Ｄ基準断層面に対する速度パターンであってもよい。例えば、前述した図１０に示す３Ｄ基準断層面のＸＹ面への投影軌跡（標準軌道）ＳＳの形状が、前歯付近がより狭まったり或いは広くなったりした馬蹄形であることもある。逆に奥歯付近がより狭い或いは広い馬蹄形を成すこともある。そのような変形した投影軌跡ＳＳを持つ３Ｄ基準断層面に対する標準撮影及び／又は直交撮影を行う上記４種類の速度パターンを設定することもできる。そのような変形形状に係る速度パターンは、システム側で事前に準備しておくこともできるし、医療現場又は研究の場でコンピュータに計算させて記憶させておくこともできる。

このように高い自由度を以って設定された複数の速度パターンは、第１の記憶部１３４（記憶手段：図９参照）にテーブルとして格納されている。このため、コントローラ１３３は、この第１の記憶部１３４から、オペレータとのインターラクティブなやり取りを介して、所望の速度パターンをそのワークエリアに読み出す。スキャンが開始されると、コントローラ１３３は読み出されている速度パターンに従って図９に示す回転駆動機構８３、２１Ｂ、２２Ｂを制御する。これにより、Ｘ線管２３から照射され、被検体Ｐの顎部ＪＷを通って検出器２４に入射するＸ線は、周方向の回転角θ毎に、所望の標準撮影又は直交撮影で指定されているパスＸＢを通る。このため、検出器２４は常にＸ線管２３に正対した姿勢を維持しつつ、検出したフレームデータを出力する。このフレームデータは、データプロセッサ１３５によりパノラマ画像に再構成される。

次いで、図１３をも参照しながら、本実施形態に係るパノラマ撮影装置１によるパノラマ撮影の手順の一例を説明する。

このパノラマ撮影装置１の使用するときには、まず、このパノラマ撮影装置１を歯科用治療椅子２の後ろ側の所定位置に位置付け、床面に固定する。このときに、前述した操作レバー５２を操作してピン５０を押し下げ、そのピン５０をフロア固定部５３に係合させる。これにより、パノラマ撮影装置１の本体ＢＤの歯科用治療椅子２に対する位置付け及び固定が達成される。これにより、歯科用治療椅子２に座った状態でその背もたれを倒したときに、患者Ｐの頭部Ｈに対するパノラマ撮影装置１のスキャンの位置決めが容易になる。

このパノラマ撮影装置１の位置付けが終わると、オペレータ（又は歯科医）は装置の電源をオンにする。これにより、コンソール１５のコントローラ１３３が起動して以下の処理をインターラクティブに実行する。まず、コントローラ１３３は、表示器１３６にログイン画面を表示させるので、ログインを行う（図１３、ステップＳ１）。これが済むと、コントローラ１３３は表示器１３６にパノラマ撮影用のＧＵＩ（graphical user interface）（図示せず）を表示させる。このため、このＧＵＩが提供する患者情報入力画面から、歯科医は患者情報（撮影日時、患者ＩＤ，患者名など）を入力する（ステップＳ２）。

次いで、同様に、表示器１３６のＧＵＩ画面上で撮影種別の選択が行われる（ステップＳ３）。この撮影種別は、本実施形態においては、デフォルトで設定されている、大人用の標準撮影、大人用の直交撮影、子供用の標準撮影、子供用の直交撮影の４種類の中から１種類が選択される。勿論、カスタマイズされたサイズの軌道を持つ撮影法が設定されていれば、それを選択してもよい。この選択に応じて、コントローラ１３３は、第１の記憶部１３４のテーブルから、選択された撮影法を実施するための速度パターンがそのワークエリアに読み出される。例えば、大人用の標準撮影が選択された場合、図１１，１２に記載の速度パターンＡ´、Ｂ´の４種類のパターンデータが読み出される。

次いで、撮影条件が設定される（ステップＳ４）。この設定は、管電圧及び管電流を設定するものであり、上述のように撮影種別が選択されると、コントローラ１３３は自動的に推奨撮影条件を設定するが、これをカスタマイズできるＧＵＩがこのステップである。

この撮影条件の設定が済むと、コントローラ１３３は歯科医による患者Ｐの位置付けを行うように画面表示し、その間待機する（ステップＳ５）。

そこで、歯科医は、患者Ｐ及び介添者にＸ線防護衣を着用させ、患者Ｐを歯科用治療椅子２に座らせる。次いで、散乱線遮蔽カバー１４Ｃを手動で後ろ側に退避させる（図３の仮想線「退避位置」参照）。この段階では、Ｘ線管アーム２１及び検出器アーム２２はそれぞれの待機位置に位置付けられている（図１４（Ａ）参照）。

さらに、患者Ｐの頭部Ｈをその治療椅子２のヘッドレストＨＲに付けたまま、その背もたれを倒して頭部Ｈを撮影空間Ｓに導入する。このとき、前述したように、パノラマ撮影装置１の本体ＢＤと歯科用治療椅子２とは床面を介し互いに固定された状態にある。それ故、歯科用治療椅子２のヘッドレストＨＲ（図３参照）は、撮影空間Ｓのほぼ中央に位置する。つまり、患者Ｐの頭部Ｈも撮影空間Ｓにおいて待機しているＸ線管アーム２１及び検出器アーム２２の相互のほぼ中間部に案内される。

この導入が終わると、歯科医は表示器１３６のＧＵＩのレーザ照射ボタン（図示せず）を押して位置決めの照射ボタンを押す。これに応答して、コントローラ１３３は、検出器アーム２２のみを回転させて位置決め用の位置、即ち、患者の頭部Ｈの真横の位置に移動させる（図１４（Ｂ）参照）。さらに、コントローラ１３３は正中レーザ２１１、水平レーザ２１２、咬合平面レーザ２１３、及び犬歯レーザ２１４を駆動させる（ステップＳ６）。この４種類のレーザビームは患者Ｐの顔に投影される（図１４（Ｂ´）参照）。

次いで、表示器１３６のＧＵＩは歯科医に患者Ｐの顔の位置決めを行うように指示する（ステップＳ７）。まず、歯科医は、犬歯レーザ２１４からの線状のビームＢＭ１が患者Ｐの犬歯に合うように、昇降機１４の高さをコントローラ１３３を介して調整する。次いで、残りのレーザ２１１〜２１３からのビームを見ながら、患者の顔の位置を微調整する。具体的には、咬合平面レーザ２１３からの線状のビームＢＭ２が患者Ｐの咬合平面に合うように患者の体軸方向の位置を調整する。また、頭部Ｈの正中矢状面が正中レーザ２１１からの線状のビームＢＭ３に重なるように合わせる。さらに、フランクフルト平面が水平レーザ２１２から照射された線状のビームＢＭ４に重なるように合わせる。

位置決め後、散乱線遮蔽カバー１４Ｃを前方向の撮影位置まで移動させる（図３の実線「撮影位置」参照）。これにより、図３の実線で示すように、画成された撮影空間Ｓに被検者Ｐの頭部Ｈが位置した状態になる。なお、Ｘ線遮蔽をより確実に行うため、この位置決めの後、散乱線遮蔽カバー１４Ｃの前面を鉛入りのＸ線防護掛布で覆ってもよい。これは、例えば、カバー１４Ｃの前面上部の縁に形成したヒンジ等の着脱自在に掛けることで容易に行える。

そこで、表示器１３６のＧＵＩは準備完了の表示を行うので、ＧＵＩ上のセットアップボタンを押す（ステップＳ８）。これに応答して、コントローラ１３３はＸ線管アーム２１及び検出器アーム２２を所定のセットアップ位置まで回転移動させる（図１４（Ｃ）参照）。歯科医は、このセットアップ状態を最終確認する。このとき、患者Ｐの状態やアーム位置等、散乱線遮蔽カバー１４Ｃの内部の状況を、その透光体部分１４ＴＲによる窓部分越しに観察して確認することができる。

この確認で問題が無ければ、歯科医はスキャンを実行する。このスキャンは、歯科医が照射スイッチ５６を持って少し離れた場所からそのスイッチ５６を押し、且つ押し続けることで実行される（ステップＳ９）。これにより、前述したように、選択した撮影種別に沿った速度パターンに沿って、Ｘ線管アーム２１及び検出器アーム２２の互いに独立した公転運動、並びに、対向アーム部分２１Ａ，２２Ａ、即ち、Ｘ線管２３及び検出器２４の自転運動が互いに独立して制御される。つまり、前述した４軸独立制御によるスキャンによってフレームデータの収集が行われる。図１４（Ｄ）の符号Ｋｓ，Ｋｄは、Ｘ線管アーム２１及び検出器アーム２２の公転運動によるＸ線管２３及び検出器２４の移動の軌跡を模式的に示している。この符号Ｋｓ，Ｋｄで示すように、Ｘ線管２３は頭部Ｈの後側を回り、検出器２４はその反対に頭部Ｈの前側を回る。この回転中、Ｘ線管２３及び検出器２４の姿勢は互いに正対するように制御され、Ｘ線スキャンが行われる。

このスキャン中に、歯科医は散乱線遮蔽カバー１４Ｃの透光体部分１４ＴＲから内部を見ながら患者の様子を観察している。このため、コントローラ１３３はスキャン中に、照射スイッチ５６のオフ、即ち、歯科医が何等かの不都合を感じて照射スイッチ５６の押しボタンを離したか（つまり、スイッチＯＦＦ）どうかを監視する（ステップＳ１０）。異常が無ければ、ステップＳ１０の判断はＮＯとなるので、そのままスキャンを継続させるが、ＹＥＳの判断の場合、即座にスキャンの中止を各駆動部に指示する（ステップＳ１１）。この監視は、ショックセンサについても同様である（ステップＳ１２、Ｓ１１）。歯科医は異常が無ければ、照射スイッチ５６を押し続けられ、回転角が所定角度範囲の終点に達すると、スキャンが自動的に終了する（ステップＳ１３）。即ち、Ｘ線管アーム２１及び検出器アーム２２は、動作パターンで指令されたスキャン範囲θ（例えば約２２０°）を例えば１２秒掛けて（成人の場合）移動しながらスキャンし、スキャンが終わると、自動的に初期の待機位置に戻る（図１４（Ｄ）参照）。

この後、散乱線遮蔽カバー１４Ｃを後ろ側に退避させ、患者を解放する（ステップＳ１３）。

これにより一連のパノラマ撮影が終わる。このスキャンによって収集されたフレームデータは第１の記憶部１３４に保管される。このため、データプロセッサ１３５は、シフト＆アッド処理のための所定のプロファイルカーブ（フレームデータ同士の重ね合わせ量を規定する曲線）を用いて、このフレームデータから歯列ＴＲの断層像を再構成することができる。この再構成には、具体的には、例えばUS-2012-0230467 A1公報に記載の手法を採用できる。

[第１の変形例]
ここで、上述した実施形態に係る変形例（第１の変形例）を図１５及び図１６を参照して説明する。ここで、前述したパノラマ撮影装置１の構成要素と同一又は同等の機能を発揮する構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。

図１５及び図１６には、前述したパノラマ撮影装置１に、前述した駆動機構に代えて搭載可能な本体ＢＤの内部構造の一例を示すもので、外側を覆うカバー等を取り外した状態を示している。

この例の場合、その構造は至ってシンプル化されており、床面を介して歯科用治療椅子２に位置決めされるベース部ＢＳと、このベース部ＢＳから立脚する高さ調整可能なタワー部ＴＷと、このタワー部ＴＷの上部に設けた駆動部ＤＶと、その上部の位置で当該タワー部ＴＷに横向き取り付けられると共に駆動部ＤＶにリンクするアーム部ＡＭとを備える。

このうち、ベース部ＢＳは前述した実施形態と同様に台座部１２を有し、その上にテレスコピック型の昇降機１４１が取り付けられている。この昇降機１４１は前述した実施形態で説明した昇降機１４の機能を担う。この昇降機１４１は、高さ方向に例えば２７０ｍｍのストロークを以って、内側の固定支柱に対して外側の可動支柱１４２が上下動可能に構成されている。この昇降機１４１にはＤＣモータ及び高さセンサ等の駆動機構が内蔵されている。

この可動支柱１４２には、前述した回転駆動機構８３と同様の回転機構を持つ駆動部ＤＶが設けられている。この駆動部ＤＶは、可動支柱１４２の上部の両側面から突設させた支持板１４３，１４４と、それらの支持板１４３，１４４にそれぞれ配設した電磁ブレーキ付きでギヤボックス付の電動モータ１４５，１４６とを備える。また、駆動部ＤＶは、可動支柱１４２の上部を、支持板１４３，１４４の突設方向に直交する前後方向（Ｚ軸方向）に貫通して設けられた回転駆動機構１４７を備える。この回転駆動機構１４７の前面側の端部は可動支柱１４２から突設しており、この突設した部分に、前述したＸ線管アーム２１の支持部２１Ｌ及び検出器アーム２２の支持部２２Ｌが同軸状に取り付けられている。また、この回転駆動機構１４７の後面側の端部も可動支柱１４２から突設しており、この突設した部分に、２つの減速機１４８，１４９が同軸状に取り付けられている。モータ１４５，１４６はそれぞれ、ステッピングモータであり、出力軸側にギヤボックス１４５Ａ，１４６Ａを備えており、これらのギヤボックス１４５Ａ，１４６Ａがベルト１５０，１５１を介して減速機１４８，１４９にリンクしている。

このため、Ｘ線管回転用のモータ１４５が回転すると、その回転力はギヤボック１４５Ａ及び減速機１４８により減速されて回転駆動機構１４７に伝わる。同様に、検出器回転用のモータ１４６が回転すると、その回転力はギヤボックス１４６Ａ及び減速機１４９により減速されて回転駆動機構１４７に伝わる。回転駆動機構１４７は、その内部に、ベアリング等のよってその内側及び外側で互いに独立して回転を伝える公知のシャフト機構を内蔵する。このため、シャフト機構の内外の２つの軸がＸ線管アーム２１の支持部２１Ｌ及び検出器アーム２２の支持部２２Ｌにそれぞれリンクしている。したがって、Ｘ線管回転用のモータ１４５の回転によってＸ線管アーム２１が前述したように周方向に回転し、また検出器回転用のモータ１４６の回転によって検出器アーム２２が同様に周方向に回転する。それらの回転方向、回転速度、及び回転範囲は、２つのモータ１４５，１４６の駆動を別々に制御することで、互いに独立して制御できる。

また、アーム部ＡＭとして設けられた、Ｘ線管用の支持部２１Ｌ及び検出器用の支持部２２Ｌの先端部には、対向アーム部分２１Ａ、２２Ａの自転運動をさせるためのギヤボックス付の電動モータ１５２，１５３がそれぞれ設けられている。これらの電動モータ１５２，１５３はステッピングモータであり、それらの出力軸は、Ｘ線管側及び検出器側の対向アーム部分２１Ａ，２２Ａにそれぞれリンクしている。このため、電動モータ１５２，１５３の回転によってＸ線管側及び検出器側の対向アーム部分２１Ａ，２２Ａ、即ち、Ｘ線管２３及び検出器２４の前述した自転運動を互いに独立して制御できるようになっている。

以上のように、この変形例に係る機構によっても前述した４軸の回転動作を独立して制御でき、前述したスキャン制御を行うことができる。

このように、上述した実施形態及びその変形例に係るパノラマ撮影装置１によれば、Ｘ線管２３と検出器２４が別々の円形軌道上を独立して動く中で、常に正対状態なるように４軸（即ちＸ線管２３の部分的な公転、自転、及び検出器２４の部分的な公転、自転）の姿勢制御が行われる。このため、装置の小型化を図ることができるとともに、Ｘ線パスの軌道設計の自由度は極めて高い。しかも、Ｘ線パスの軌道を任意に決めて思惑通りの画像が撮像できるようにする。

具体的には、１つの回転中心Ｏを通る同一の中心軸ＣＡの周りに、その中心軸ＣＡからの距離（径）が異なる円状の２つの軌道に沿って、Ｘ線管２３と検出器２４を互いに独立して回動（公転）させる。その上で、Ｘ線管２３及び検出器２４がそれぞれの回転位置において、回転軸ＣＡに平行な第１及び第２の軸ＡＸｓ、ＡＸｄの周りに回動（自転、又は首振り）させることができる。つまり、Ｘ線管２３及び検出器２４は共にそれぞれが自転（姿勢制御）可能であるので、両者は常に正対した状態を維持できる。これにより、Ｘ線管２３及び検出器２４がそれぞれの円軌道上を回転するという比較的簡単で小型化が可能な構成でありながら、スキャン中には、Ｘ線管２３から検出器２４に向かうファンビーム状のＸ線のパスを、撮影空間Ｓに多様な角度から描かせることができ、また容易に変更できる。このため、撮影空間Ｓに多様な焦点面を設定することができる。

加えて、中心軸ＣＡからＸ線管２３及び検出器２４までの距離が異なる。つまり、検出器２４を被検者Ｐの撮影部位ＪＷになるべく接近した位置で回転させることができる。これにより、Ｘ線管２３の焦点サイズ（本実施形態では０．１５ｍｍ）が同じあれば、検出器２４が被検者Ｐに接近するほど拡大率が上がり、分解能が上がる分、検出器２４の検出精度も向上する。

このように本パノラマ撮影装置１では、Ｘ線管２３から照射されるＸ線ＸＢは常に検出器２４のＸ線入射窓ＷＤの大きさに絞られている。しかも、Ｘ線管２３と検出器２４は４軸独立で駆動制御され、且つ、スキャン中、両者は常に被検者Ｐの顎部を介して対向している。このため、Ｘ線管から照射されるＸ線ＸＢは検出器２４に入射する。したがって、撮影空間Ｓから漏れ出る散乱線の量は少ない。特に、矩形状の開口を持つファンビーム状に絞られたＸ線が中心軸ＣＡの周りに回転するため、撮影空間Ｓの前後方向に漏れる散乱線の量は更に少ない。

特に、図１５及び図１６にて説明した回転駆動機構を備えたパノラマ撮影装置の場合、ベース部ＢＳからタワー部ＴＷを立設し、そのタワー部ＴＷの上部に、公転運動をさせる２つの電動モータ１４５，１４６を設けた。このため、これらの駆動源をベース部ＢＳに配置する構造に比べて、回転伝達ベルトの引き回しが簡素化される。

さらに、この変形例では、図９に示すコンソール１５の回路を実装する制御基板（図示せず）は、タワー部ＴＷの上面のスペースＵＳに配置するようにしている。このため、ベース部ＢＳを成す電源ボックス１３には、交流１００Ｖから直流２４Ｖの電圧変換するコンバータだけを搭載し、その直流出力を制御基板や電動モータに送るケーブルだけを引き回せばよい。このため、かかる制御基板を電源ボックス１３に置く場合に比べて、配線の引き回しも簡素になる。

さらに、Ｘ線管アーム２１及び検出器アーム２２を中心軸ＣＡの周りに回転させる際、これらのアームの反対側、すなわち、回転駆動機構１４７の背面側にはカウンターウェイトを設けてはいない。これらのアーム２１，２２の回転は速度パターンに沿って精密に制御することによって制御している。通常、このようなアームを、その回転径方向が高さ方向であるように回転させる場合、その重力に起因した回転ムラを抑制するカウンターウェイトを設けることが多い。しかし、本変形例ではカウンターウェイトを設けていないので、その分、構造が簡単になり、また軽量化される。

[第２の変形例]
さらに、上述した実施形態に係るパノラマ撮影装置１に搭載可能な散乱線遮蔽カバー１４Ｃに係る変形例を説明する。

このカバー１４Ｃに形成する透光体部分１４ＴＲは、前述した図５の形状に代えて、図１７に示すように、両側面に設ける適宜な矩形状の透光体窓１４ＴＲ´としてもよい。この透光体窓１４ＴＲ´、鉛を含有した樹脂材料で形成するが、これ以外の非透光体部分１４ＮＴは金属性の板材で形成している。これによっても散乱線遮蔽の効果は期待でき、且つ、鉛含有の部分を減らすことで全体の重量を軽減させることができる。

この透光体窓１４ＴＲ´は、スキャンに歯科医が患者の様子を観察できることが第一であり、閉所が苦手な患者の不快感軽減ができれば尚良い。このため、透光体窓１４ＴＲ´の形状は矩形に限定されず、スリット状、円形、三角形でもよい。さらに、この透光体窓１４ＴＲ´は、カバー１４Ｃの一方の側面だけに設けもよい。透光体窓１４ＴＲ´の高さ方向の位置は、通常、立位でスキャン操作を行う歯科医が中の患者の頭部を透光体窓１４ＴＲ´を通して観察可能に設定される。

一方、本実施形態及び変形例の場合、撮影空間Ｓを画成する上面、両側面、及び、底面の４面は、前述した散乱線遮蔽カバー１４Ｃ及び底面部１４Ｃの散乱線遮蔽板２０により囲まれ、Ｘ線遮蔽がなされている。このため、パノラマ撮影又は部分撮影時において撮影空間Ｓから外部に漏れるＸ線を確実に減少させ、又は、遮蔽することができる。これにより、Ｘ線管２３が駆動するパノラマ撮影や部分撮影が行われても、撮影空間Ｓの外側に与えるＸ線の影響を殆ど無視できるようになる。

このパノラマ撮影装置１は移動可能である。したがって、「可搬型の歯科用のＸ線遮蔽室」とでも呼ぶべきＸ線遮蔽がなされた空間を持ったパノラマ撮影装置を提供できる。これにより、患者が歯科用治療椅子に仰向けに寝た状態のまま顎部のＸ線撮影を行うことができる。その撮影時に顎部周辺の極めて局所化された小さな撮影空間から外部に漏れることを大幅に軽減することができる。

また、被検者にとって、散乱線遮蔽カバー１４Ｃの中に頭部Ｈを入れるのであるが、そのカバー１４Ｃには透光体部分１４ＴＲが設けられている。このため、常に外部を見ることができ、閉所が苦手は患者にも対応できている。

一方、上述した実施形態及び変形例では、装置１の本体ＢＤ（コンソールを除く）を移動させる移動手段としてキャスタ１１を設けている。しかしながら、この移動手段は、キャスタに限定されない。装置１の本体に把持部を設け、この把持部を持って手持ちで移動させてもよい。また、台座部１２の下面に、電動で回転する車輪を設けてもよい。本願に係る装置１の本体ＢＤを歯科用治療椅子２のサイドまで自在に移動させることができる手段であればよい。

なお、本発明は上述した実施形態及び変形例で示した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の主旨を逸脱しない限り、更に様々に変形して実施可能なものである。

１歯科用パノラマ撮影装置（Ｘ線撮影装置）
１１キャスタ（移動手段）
１２台座部
１４昇降機
１４Ｂ背面部
１４Ｃ散乱線遮蔽カバー
１４Ｌ、１４Ｒ側面部
１４Ｕ上面部
１７コンソール（読出し手段、制御手段）
２１Ｘ線管アーム
２１Ａ対向アーム部分
２１Ｌ支持部
２２検出器アーム
２２Ａ対向アーム部分
２２Ｌ支持部
２３Ｘ線管
２４検出器
２１Ｂ、２２Ｂ、８３；１４５、１４６、１４７、１４８、１４９、１５０、１５１、１５５、１５３（回転駆動部（駆動手段））
１３３コントローラ
１３４第１の記憶部
１３５データプロセッサ
Ｏ回転中心（アームの回転中心）
ＣＡ中心軸（アームの回転中心軸）
ＡＸｓ第１の軸（Ｘ線管の首振り回転中心軸）
ＡＸｄ第２の軸（検出器の首振り回転中心軸）
Ｃ検出器の横幅方向の中心位置（検出中心位置）
ＦＰＸ線管のＸ線焦点（Ｘ線焦点位置）

Claims

点状の焦点を有し、この焦点から広がりを持ったＸ線を照射するＸ線管と、
このＸ線管から照射される前記Ｘ線を検出して当該Ｘ線の量に対応したデータを出力する検出器と、を備え、前記Ｘ線管と前記検出器を予め定めた所定の回転中心を通る中心軸の周りに回動可能なＸ線撮影装置において、
前記Ｘ線管が前記Ｘ線を照射するように前記Ｘ線管を収容した管収容部と、この管収容部を前記中心軸に平行な第１の軸の周りに回動可能に支持する管支持部とを備えたＸ線管アームと、
前記管収容部を前記管支持部に対して前記第１の軸の周りに回動させる第１の駆動手段と、
前記Ｘ線を入射させるように前記検出器を収容した検出器収容部と、この検出器収容部を前記中心軸に平行な第２の軸の周りに回動可能に支持する検出器支持部とを備えた検出器アームと、
前記検出器収容部を前記検出器支持部に対して前記第２の軸の周りに回動させる第２の駆動手段と、
前記Ｘ線管アーム及び前記検出器アームを互いに独立して同軸で駆動可能に支持するとともに、当該両アームを駆動して前記中心軸の周りを回動させる第３の駆動手段と、
前記Ｘ線管アーム、前記検出器アーム、前記管収容部、及び前記検出器収容部を前記Ｘ線によるスキャンのために互いに独立して回動させる速度パターンに応じて前記第１、第２、及び第３の駆動手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
前記中心軸から前記第１の軸までの第１の距離は、前記中心軸から前記第２の軸までの第２の距離よりも大きい値に設定され、
前記Ｘ線管と前記検出器は互いに異なる円軌道上に沿って回転可能であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
前記Ｘ線管アーム及び前記検出器アームは、前記中心軸に直交する断面に沿った径方向において前記Ｘ線の散乱線を遮蔽する散乱線遮蔽体で覆われた撮影空間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線撮影装置。
前記速度パターンは、前記Ｘ線管アームを前記中心軸の周りに回動させる第１の速度パターンと、前記検出器アームを前記中心軸の周りに回動させる第２の速度パターンと、前記管収容部を前記第１の軸の周りに回動させる第３の速度パターンと、前記検出器収容部を前記第２の軸の周りに回動させる第４の速度パターンとを含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のＸ線撮影装置。
前記Ｘ線撮影装置は歯科用のＸ線パノラマ撮影装置であり、
前記第１、第２、第３、及び第４の速度パターンは、被検者の歯列に対して予め設定されている基準断層面に最適焦点化するように前記Ｘ線をスキャンさせる速度パターンであることを特徴とする請求項４に記載のＸ線撮影装置。
前記Ｘ線撮影装置は歯科用のＸ線パノラマ撮影装置であり、
前記第１、第２、第３、及び第４の速度パターンは、被検者の歯列に対して予め設定されている基準断層面に直交するように前記Ｘ線を照射し且つ当該基準断層面を最適焦点化するように前記Ｘ線をスキャンさせる速度パターンであることを特徴とする請求項４に記載のＸ線撮影装置。
前記速度パターンは、前記中心軸の周りの所定角度範囲をスキャンするときの時間を横軸に採り、その所定角度範囲の角度を縦軸に採ったパターンであり、
前記速度パターンを予め設定して記憶している記憶手段と、
前記スキャン時に前記記憶手段から前記速度パターンの情報を読み出して前記制御手段に提供する読出し手段と、を備えた
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のＸ線撮影装置。