JP7022404B2 - X-ray imaging device and image processing method in X-ray imaging - Google Patents
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Description
本発明は、X線を被検者に照射して収集したX線透過データから当該被検者のX線画像を得るX線撮影装置、及び、X線撮影における画像処理方法に係り、特に、X線画像の他に、被検者の光学像を取得し、X線画像及び光学像を互いに重ねて表示する、所謂、フージョンした画像を得るX線撮影装置、及び、X線撮影における画像処理方法に関する。 The present invention relates to an X-ray imaging apparatus that obtains an X-ray image of a subject from X-ray transmission data collected by irradiating the subject with X-rays, and an image processing method in X-ray imaging, in particular. In addition to the X-ray image, an X-ray imaging device that acquires an optical image of the subject and displays the X-ray image and the optical image on top of each other to obtain a so-called fused image, and image processing in X-ray imaging. Regarding the method.
従来、歯科診療等においてパノラマ撮影装置や歯科用X線CT装置等のX線撮影装置が多く用いられている。これにより口腔部のX線パノラマ画像やX線CT画像が得られる。この画像を観察すれば、歯や歯茎の内部の状態を読影できる。 Conventionally, X-ray imaging devices such as panoramic radiography devices and dental X-ray CT devices are often used in dental practice and the like. As a result, an X-ray panoramic image or an X-ray CT image of the oral cavity can be obtained. By observing this image, the internal state of the teeth and gums can be interpreted.
この種のX線撮影装置は、一般に、X線発生装置と検出器の対を被検者の周りに移動させながら、その移動中に、そのX線発生装置にビーム状のX線を一定間隔で被検者に向けて照射する構成を有する。さらに、このX線撮影装置は、被検者を透過したX線を検出器で収集し、その収集により得たX線透過データに基づき、X線画像をトモシンセシス法で再構成したり、CT再構成アルゴリズムで再構成したりするように構成されている。 This type of radiographer generally moves a pair of X-ray generator and detector around the subject, and during the movement, beam-shaped X-rays are sent to the X-ray generator at regular intervals. It has a configuration to irradiate the subject. Further, this X-ray imaging apparatus collects X-rays transmitted through the subject with a detector, and based on the X-ray transmission data obtained by the collection, the X-ray image is reconstructed by the tomosynthesis method, or CT is regenerated. It is configured to be reconstructed by a configuration algorithm.
このようなX線撮影装置において、上述のように生成したX線画像と被検者の体表の光学像とを互いに重ねて表示する技術、所謂、フージョン画像を生成・表示する技術の一例が特許文献1により知られている。具体的には、この特許文献1によれば、患者の体表面可視動画像を撮影するビデオカメラと、このビデオカメラの画像出力に基づき3次元空間における患者各部位の位置情報を抽出する第2の抽出手段と、3次元変換手段および前記第2の抽出手段の出力に基づきリアルタイムに患者のX線動画像を制御するX線画像制御手段と、このX線画像制御手段から出力される患者のX線動画像データと前記ビデオカメラから出力される患者の体表面可視動画像データを合成する画像合成手段と、この画像合成手段で合成された患者の動画像を表示する合成画像表示手段とを備えている。
In such an X-ray imaging apparatus, there is an example of a technique of superimposing an X-ray image generated as described above and an optical image of a subject's body surface on each other, that is, a technique of generating and displaying a so-called fusion image. It is known from
また、別の例として、特許文献2に記載の歯科用コンピュータ断層撮影(CT)装置が示されている。この装置は、X線撮影手段と、装置の撮影ステーションに位置している患者の顔を複数の異なる方向から写真撮影する少なくとも1台のカラーカメラと、撮影ステーションに位置している患者の顔の複数の異なる位置に光パターンを送るように取り付けられている、少なくとも1個のレーザまたは対応する照明構造と、少なくとも1台のカラーカメラに機能上接続されている手段であって、撮影ステーションに位置している患者の顔の複数の異なる位置に送られる光パターン情報から仮想3次元サーフェスモデルを作成する、手段と、少なくとも1台のカラーカメラによって検出された顔の画像情報と、患者の顔のサーフェスモデルとを合成して、患者の顔の仮想3次元テクスチャモデルを作成する手段と、を含んでいる。
Further, as another example, the dental computed tomography (CT) apparatus described in
さらに、特許文献3には、歯科診療システムが例示されている。このシステムによれば、腔内に向けてX線を出力するX線出力手段、このX線出力手段で出力されたX線が生体を透過した後のX線を可視化して撮影する可視化撮影手段を備え、この可視化撮影手段で撮影したX線画像と、この撮影部位に対応する実画像を併記又は重ね併せて表示する表示手段を備えている。 Further, Patent Document 3 exemplifies a dental practice system. According to this system, an X-ray output means that outputs X-rays toward the inside of a cavity, and a visualization imaging means that visualizes and photographs X-rays after the X-rays output by the X-ray output means have passed through a living body. It is provided with a display means for displaying the X-ray image taken by the visualization photographing means and the actual image corresponding to the imaging portion in parallel or superimposed.
このように特許文献1~3には、カメラ画像とX線画像とを融合させて提示することが説明されている。
As described above,
例えば歯周病を発病しているか、その進行具合はどうか、など微妙な変化を見つけるには、X線パノラマ画像やX線CT画像から判断できる歯茎内部の歯根部の状態だけでなく、患者の歯や歯茎の状態、特に、歯茎の色の変化を見ることが重要である。従来の場合、しかしながら、X線画像に疑わしい部分があると、実際に歯や歯茎の状態を目視で確認する必要がある。その逆も同じである。つまり、歯科医師はX線パノラマ画像の読影と目視(デンタルミラーを含む)による状態確認が必要であり、その読影のための歯科医師の負担は大きい。また、そのことは、患者にとっても、診断・治療の時間が長くなる、口を開けている時間が長くなるなど、その負担は大きくなる。 For example, in order to find subtle changes such as whether periodontal disease has developed or how it progresses, not only the condition of the root inside the gums that can be judged from the X-ray panoramic image or X-ray CT image, but also the condition of the tooth root of the patient It is important to look at the condition of the teeth and gums, especially the change in gum color. In the conventional case, however, if there is a suspicious part in the X-ray image, it is necessary to actually visually confirm the condition of the teeth and gums. The reverse is also true. That is, the dentist needs to interpret the X-ray panoramic image and visually confirm the state (including the dental mirror), and the burden on the dentist for the interpretation is heavy. In addition, this also increases the burden on the patient, such as longer diagnosis / treatment time and longer mouth opening time.
そこで、本発明は、上述した従来のX線撮影装置を使用するときに直面している状況に鑑みてなされたもので、特に、口腔部の病変(歯周病の発生やその進行状態)を診断するときに、歯列の奥側まで容易に目視することができ、且つ、歯科医師の労力負担を軽減させるとともに、患者の治療を受けるときの負担を軽減させることができるX線撮影装置及びそのX線撮影の画像処理方法を提供する、ことを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the situation faced when using the above-mentioned conventional X-ray apparatus, and in particular, a lesion in the oral cavity (occurrence of periodontal disease and its progress). An X-ray machine that can easily visually check the inner part of the dentition at the time of diagnosis, reduce the labor burden of the dentist, and reduce the burden of receiving treatment for the patient. It is an object of the present invention to provide an image processing method for radiography.
上述した目的を達成するため、本発明の一態様に係るX線撮影装置によれば、X線を発生するX線発生装置と、前記X線発生装置から発生されたX線を入射させ、その入射X線に応じたデジタル量の電気信号を画素毎に一定のフレームレートで出力可能な検出器と、前記X線発生装置及び前記検出器を保持し、被検者の口腔部を挟んで互いに対向させた状態で、当該X線発生装置及び当該検出器の対を当該口腔部の周りを移動させるように回転移動する回転移動機構と、前記回転移動機構が回転移動している間に、前記X線発生装置及び前記検出器を制御して前記口腔部を、当該口腔部の口を開けた状態で前記X線に拠りスキャンするスキャン指令手段と、前記スキャン指令手段のスキャン指令に応じて前記検出器から出力される前記電気信号に基づいてX線画像(例えばパノラマ画像)を生成するX線画像生成手段と、前記回転移動機構の一部に配置され、当該回転移動機構の回転駆動中にカラーの光学像を一定レートで撮影可能な光学カメラと、前記光学カメラが撮影した前記光学像から前記口腔部の、その内部の歯列全体を視野に入れたカラー光学像を作成するカラー光学像作成手段と、前記X線画像と前記カラー光学像を互いに位置的に対応させてフージョンさせたフージョン画像を作成するフージョン画像作成手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, according to the X-ray imaging apparatus according to one aspect of the present invention, an X-ray generator that generates X-rays and an X-ray generated from the X-ray generator are incident on the X-ray generator. A detector capable of outputting a digital amount of electric signals corresponding to incident X-rays at a constant frame rate for each pixel, the X-ray generator and the detector are held, and the oral cavity of the subject is sandwiched between them. The rotational movement mechanism that rotates and moves the pair of the X-ray generator and the detector so as to move around the oral cavity in a state of facing each other, and the rotational movement mechanism while the rotation movement mechanism is rotating and moving. The scan command means for controlling the X-ray generator and the detector to scan the oral cavity by the X-ray with the mouth of the oral cavity open, and the scan command means according to the scan command of the scan command means. An X-ray image generating means that generates an X-ray image (for example, a panoramic image) based on the electric signal output from the detector, and an X-ray image generating means that is arranged in a part of the rotational movement mechanism and is being driven during rotation of the rotational movement mechanism. An optical camera capable of taking a color optical image at a constant rate, and a color optical image for creating a color optical image from the optical image taken by the optical camera with the entire dentition inside the oral cavity in view. It is characterized by comprising a creating means and a fusion image creating means for creating a fusion image in which the X-ray image and the color optical image are positionally associated with each other and fused.
これにより、カラー光学像作成手段は、口腔部の歯列全体を視野に入れたカラー光学像を得るので、歯科医師は観察、治療のときに、歯列のなるべく奥側の歯や歯茎の状態を一度に知ることができる。これは、その後のデンタルミラーの手技等などの手間を減らすことができ、歯科医師の労力負担を軽減させるとともに、患者の治療を受けるときの負担を軽減させることにもつながる。 As a result, the color optical image creating means obtains a color optical image with the entire dentition in the oral cavity in view, so that the dentist can observe and treat the condition of the teeth and gums on the inner side of the dentition as much as possible. Can be known at once. This can reduce the time and effort of the subsequent dental mirror procedure, etc., reduce the labor burden of the dentist, and also reduce the burden of receiving treatment for the patient.
ここで、「前記口腔部の、その内部の歯列全体を視野にいれたカラー光学像」とは、「統計データが示す標準的な馬蹄形の軌道を持つ歯茎と歯並び(歯列)の全体の表面を光学的に撮影しようとするカラー画像(医師等が目視する実像でもある)」を言う。歯茎や歯列の大きさは大人及び子供で異なる。口腔部に在る歯列の形状、歯茎、歯の抜け等は個人差があるので、本発明ではそのような定義が必要になる。 Here, the "color optical image of the oral cavity with the entire internal dentition in view" is "the entire gum and tooth alignment (dentition) having a standard horseshoe-shaped orbit shown by statistical data". A color image (which is also a real image seen by doctors, etc.) that attempts to optically photograph the surface. " The size of the gums and dentition varies between adults and children. Since there are individual differences in the shape of the dentition in the oral cavity, gums, missing teeth, etc., such a definition is required in the present invention.
添付図面において、
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(実施形態)を説明する。 Hereinafter, embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
まず、図1~図12を参照して、本発明に係るパノラマ画像撮影装置の実施形態を説明する。 First, an embodiment of the panoramic image capturing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 12.
このパノラマ画像撮影装置は、X線をスキャンさせてトモシンセシス法の下に被検者(患者)の口腔部のパノラマ画像を取得する構成と、このX線スキャンと併行して被検者の口腔部の光学像(表面像)を撮影する構成と、これらの撮影されたパノラマ画像と光学像とを互いにフージョン(融合、統合)したフージョン画像を得る構成とを備えることを特徴とする。つまり、本実施形態では、このパノラマ画像撮影装置は、光学像をも得ることができる複合装置として構成されている。 This panoramic image taking device is configured to scan X-rays and acquire a panoramic image of the oral cavity of the subject (patient) under the tomosynthesis method, and in parallel with this X-ray scan, the oral cavity of the subject. It is characterized in that it includes a configuration for capturing an optical image (surface image) of the above, and a configuration for obtaining a fusion image in which these captured panoramic images and optical images are fused (fused, integrated) with each other. That is, in the present embodiment, this panoramic image capturing device is configured as a composite device capable of obtaining an optical image.
パノラマ画像は湾曲した口腔部(歯茎、歯列、顎骨など)を2次元画像として再構成された画像である。このため、光学像も口腔部を撮影した2次元画像として作成される。フージョン画像は、後述するように、パノラマ画像と光学像とを融合(融合)させた1つの画像となる。この融合の具体的な態様としては、パノラマ画像の一部に光学像を重畳させて(重ねた)態様、光学像の一部にパノラマ画像を重畳させた(重ねた)態様などが挙がられる。 The panoramic image is an image in which a curved oral cavity (gingiva, dentition, jawbone, etc.) is reconstructed as a two-dimensional image. Therefore, the optical image is also created as a two-dimensional image of the oral cavity. As will be described later, the fusion image is one image in which a panoramic image and an optical image are fused (fused). Specific embodiments of this fusion include a mode in which an optical image is superimposed (superimposed) on a part of a panoramic image, a mode in which a panoramic image is superimposed (superimposed) on a part of an optical image, and the like.
このフージョン画像は、スキャン中の併行処理又はスキャン後の後処理として実施される。このため、フージョン画像を生成する処理プログラムは、パノラマ画像撮影装置に一体に組み込んでもよいし、コンピュータ等の処理装置を専用の設けてもよい。その場合、処理装置は、スキャンによる収集データの受信のため、パノラマ画像撮影装置に有線、無線で通信可能に接続されていることが望ましい。 This fusion image is performed as parallel processing during scanning or post-processing after scanning. Therefore, the processing program for generating the fusion image may be integrated into the panoramic image capturing device, or a processing device such as a computer may be provided for exclusive use. In that case, it is desirable that the processing device is connected to the panoramic image capturing device so as to be able to communicate by wire or wirelessly in order to receive the collected data by scanning.
このフージョン画像を得る目的は、医師がこの画像を見ることで、X線透過状態の読影と、目視による歯及び歯茎の状態の観察とを同時に行うことができる点にある。このため、一例として、パノラマ画像を読影した後、このフージョン画像を観察することで、歯茎や歯根部の内部を読影した後、歯茎の表面を観察することができ、その両者を比較することで疾病の状態をより多面的に知ることができる。特に、歯周病について、X線透過像(パノラマ画像)上では問題は無いが、光学像上で歯茎表面の色具合から発病を予測することができるなど、その用途は多大である。 The purpose of obtaining this fusion image is that the doctor can simultaneously perform the interpretation of the X-ray transmission state and the visual observation of the state of the teeth and gums by viewing this image. Therefore, as an example, by observing this fusion image after interpreting the panoramic image, it is possible to observe the surface of the gingiva after interpreting the inside of the gingiva and the root, and by comparing the two. It is possible to know the state of the disease from multiple aspects. In particular, there is no problem with periodontal disease on an X-ray transmission image (panoramic image), but the onset of periodontal disease can be predicted from the color of the gingival surface on an optical image, and its use is great.
このときに、後述するように、歯科医師はパノラマ画像撮影装置を稼働させて一度、スキャンを実施するだけでパノラマ画像及び表面像を撮影でき、しかも、そのフージョン画像を得られる。このため、従来のパノラマ画像撮影装置を用いる場合のように、パノラマ画像を見た後、患者の口を再度、開け、デンタルミラーで歯や歯茎の表面も目視観察するという手間を軽減させることができる。この手間の軽減は、診断や治療を効率化させる上で大きな要素となる。 At this time, as will be described later, the dentist can take a panoramic image and a surface image only by operating the panoramic image taking device and performing scanning once, and can obtain the fusion image. For this reason, it is possible to reduce the trouble of opening the patient's mouth again after viewing the panoramic image and visually observing the surface of the teeth and gums with the dental mirror, as in the case of using a conventional panoramic image capturing device. can. This reduction in labor is a major factor in improving the efficiency of diagnosis and treatment.
歯茎等を肉眼で目視するという観点から、光学像(表面像)はなるべく歯列全体を撮影できるようにしている。 From the viewpoint of visually observing the gums and the like with the naked eye, the optical image (surface image) is designed so that the entire dentition can be photographed as much as possible.
このため、本実施形態に係るパノラマ画像撮影装置(11)は、その基本構成として、後述する詳細説明から判るように、X線を発生するX線発生装置(31,31A)と、前記X線発生装置から発生されたX線を入射させ、その入射X線に応じたデジタル量の電気信号を画素毎に一定のフレームレートで出力可能な検出器(32)と、前記X線発生装置及び前記検出器を保持し、被検者の口腔部を挟んで互いに対向させた状態で、当該X線発生装置及び当該検出器の対を当該口腔部の周りを移動させるように回転移動する回転移動機構(24)とを備える。また、このパノラマ画像撮影装置(11)は、前記回転移動機構が回転移動している間に、前記X線発生装置及び前記検出器を制御して前記口腔部を、当該口腔部の口を開けた状態で前記X線に拠りスキャンするスキャン指令部(57)と、前記スキャン指令部のスキャン指令に応じて前記検出器から出力される前記電気信号に基づいてX線画像(例えばパノラマ画像)を生成するX線画像生成部(53、56(S54))と、前記回転移動機構の一部に配置され、当該回転移動機構の回転駆動中にカラーの光学像を一定レートで撮影可能な光学カメラ(91)と、を備える。さらに、このパノラマ画像撮影装置(11)は、前記光学カメラが撮影した前記光学像から前記口腔部の、その内部の歯列全体を視野にいれたカラー光学像を作成するカラー光学像作成部(53、56(S51,S52,S53))と、前記X線画像と前記カラー光学像を互いに位置的に対応させてフージョンさせたフージョン画像を作成するフージョン画像作成部(56(S55,S56))と、を備える。 Therefore, the panoramic image capturing device (11) according to the present embodiment has, as its basic configuration, an X-ray generator (31, 31A) that generates X-rays and the X-rays, as can be seen from the detailed description described later. A detector (32) capable of incident X-rays generated from a generator and outputting a digital amount of electric signals corresponding to the incident X-rays at a constant frame rate for each pixel, the X-ray generator, and the above. A rotational movement mechanism that rotates and moves the X-ray generator and the pair of detectors so as to move around the oral cavity while holding the detector and facing each other across the oral cavity of the subject. (24) and. Further, the panoramic image capturing device (11) controls the X-ray generator and the detector to open the oral cavity and the mouth of the oral cavity while the rotational movement mechanism is rotating and moving. An X-ray image (for example, a panoramic image) is obtained based on the scan command unit (57) that scans based on the X-ray in the state of being in the state and the electric signal output from the detector in response to the scan command of the scan command unit. An optical camera that is arranged in a part of the rotation movement mechanism and an X-ray image generation unit (53, 56 (S54)) to be generated, and can take a color optical image at a constant rate while the rotation movement drive of the rotation movement mechanism is being driven. (91) and. Further, the panoramic image capturing apparatus (11) is a color optical image creating unit (11) that creates a color optical image from the optical image taken by the optical camera with the entire dentition inside the oral cavity as a field of view. 53, 56 (S51, S52, S53)) and a fusion image creating unit (56 (S55, S56)) that creates a fusion image in which the X-ray image and the color optical image are positionally associated with each other and fused. And.
ここで、「前記口腔部の、その内部の歯列全体を視野にいれたカラー光学像」とは、「統計データが示す標準的な馬蹄軌道に沿った、歯茎と歯並び(歯列)の全体表面を光学的に撮影しようとするカラー画像」を言う。このカラー光学像は、医師等が目視する歯や歯列の表面の実像(表面像)に相当する。歯茎や歯列の大きさは大人及び子供で異なる。このため、本実施形態においては、口腔部に在る歯列の形状、歯茎、歯の抜け等は個人差があるので、そのような定義が必要になる。勿論、そのような標準的な馬蹄軌道から外れた歯列や口腔部を持つ患者の場合、医師はその都度、従来法も含めた個別に対応した治療になる。 Here, the "color optical image of the oral cavity with the entire dentition inside the oral cavity in view" means "the entire gum and dentition (dentition) along the standard horseshoe trajectory shown by the statistical data". A color image that attempts to capture the surface optically. " This color optical image corresponds to a real image (surface image) of the surface of a tooth or a dentition visually observed by a doctor or the like. The size of the gums and dentition varies between adults and children. Therefore, in the present embodiment, the shape of the dentition in the oral cavity, the gums, the omission of teeth, and the like vary from person to person, and such a definition is required. Of course, in the case of a patient with a dentition or oral cavity that deviates from such a standard horseshoe orbit, the doctor will treat each time individually, including the conventional method.
以下、この複合型のパノラマ画像撮影装置の構成、動作、及び画像処理を説明する。 Hereinafter, the configuration, operation, and image processing of this composite type panoramic image capturing device will be described.
本実施形態に係るパノラマ画像撮影装置のうち、パノラマ画像の取得に関する構成及び動作は、本出願人が既に公開している特開2007-136163(特願2006-284593;特許4844886号)と同じである。このため、本願では、かかるパノラマ画像の取得に関する構成及び動作は、その概要を述べるに留める。この構成及び動作に、光学像(表面像)を撮影するための構成、及び、フージョン画像を生成するための構成が一体に組み込まれている。 Among the panoramic image capturing devices according to the present embodiment, the configuration and operation relating to the acquisition of the panoramic image are the same as those of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-136163 (Japanese Patent Application No. 2006-284593; Patent No. 4844886) already published by the applicant. be. Therefore, in the present application, the configuration and operation relating to the acquisition of such a panoramic image will be described only in outline. A configuration for capturing an optical image (surface image) and a configuration for generating a fusion image are integrally incorporated in this configuration and operation.
図1に、この実施形態に係るパノラマ画像撮影装置1の概要を示す。同図に示すように、このパノラマ画像撮影装置1は、被検者(患者)Pからパノラマ画像生成のためのグレーレベルの原画像データを例えば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生成し、かつ、操作者(医師、技師)との間でインターラクティブ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。
FIG. 1 shows an outline of the panoramic
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。なお、図1に示すように、説明の都合上、スタンド部13の長手方向をZ軸とするX、Y、Z軸の直交座標系を設定する。
The
撮影部14は、その側面からみて、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、支柱部22の内部に設置された図示しない駆動機構を介して、高さ方向の所定範囲に渡ってZ軸方向(縦方向)に移動可能になっている。
The photographing
回転ユニット24は、上下動ユニット23に垂下されており、回転移動機構30の駆動に付勢されて回転する。この回転ユニット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の形状を有し、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の長手方向の両端部から下方(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。この回転ユニット24は、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。なお、回転移動機構30には、その回転角位置を検出するエンコーダ30Aが装備されている。
The
左右の縦アーム24B,24Cの先端部分にX線管31及び検出器32にそれぞれ装備されている。X線管31は例えば回転陽極型のX線管である。
The
検出器32は例えば、CdTe(テルル化カドミウム)等の半導体材料で形成されたX線検出素子、又はイメージングプレートを用いたデジタル形X線検出器である。この検出器32は、一例として、横6.4mm×縦150mmのX線検出面32A(図2参照)を有し、この検出面には上記X線検出素子から成る、例えば64×1500画素が形成されている。これにより、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。
The
さらに、一方の縦アーム24Cに設けた検出器32の近傍(例えば上側の近傍)に、撮影視野を対向する、もう一方の縦アーム24Bに向けた光学カメラ91が装備されている。この光学カメラ91は例えばCMOSセンサを用いたカメラであり、一例として、画素数は720×640程度、画素サイズは50μm×50μm程度である。この光学カメラ91は、後述するように、患者Pの口腔部の歯列や開口器の特徴点をカラーで撮影するためのものである。このため、画素数や画素サイズは、そのような撮影が可能であれば、別の画素数や画素サイズであってもよい。勿論、撮影画素にCCDなどを用いた光学カメラであってもよい。
Further, in the vicinity of the
さらに、この一方の縦アーム24Cにおいて、患者Pの口腔部に向けて照明光を照射する照明装置92が備えられる。これは口腔部の内部を明るくして、より鮮明な光学像をカラー撮影するためである。
Further, in one of the vertical arms 24C, a
図2に、このパノラマ画像撮影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。 FIG. 2 shows an electrical block diagram for controlling and processing the panoramic image capturing device.
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、支柱部22、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。なお、X線管31には、照射するX線の視野を制限するスリット31Aが設けられている。
As shown in the figure, the
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、第1の画像メモリ54(記憶手段)、第2の画像メモリ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に接続されている。
The control /
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、並びに、検出器32、光学カメラ91及び照明装置92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仲介する。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、必要に応じて、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やその画像に基づく焦点最適化画像を例えば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。
Of these, the
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。
The
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、患者の歯列に沿った標準断層面のパノラマ画像(X線像)の生成(再構成)、カラー光学像から撮影対象である歯列の特徴点の自動検出処理、フージョン用のカラー光学像の作成処理、パノラマ画像とカラー光学像とのフージョン(融合、合成、重畳)処理を自動的に又は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。
Further, the
このパノラマ画像の再構成に用いる標準断層面は、本実施形態では、予め用意した大人用、子供用等の複数サイズの標準断層面から選択された断層面として提供される。この標準断層面は、人の歯列の形状及びサイズの統計データから設定されている仮想の湾曲した断層面(縦方向から見たときは馬蹄形を成す断層面)を言う。図3に、選択された大人用の標準断層面を例示している。このため、標準の形状及びサイズを持つ被検者の歯は、この断層面を中心とし且つその湾曲した面に沿って並ぶので、標準断層面のパノラマ画像それ自体で既に最適焦点画像になる。しかし、実際には、個々の被検者は標準断層面からその全体が又は局所的にずれた歯列を有している。 In the present embodiment, the standard tomographic plane used for reconstructing the panoramic image is provided as a tomographic plane selected from standard tomographic planes of a plurality of sizes for adults, children, and the like prepared in advance. This standard fault plane is a virtual curved fault plane (a horseshoe-shaped fault plane when viewed from the vertical direction) set from statistical data on the shape and size of human dentition. FIG. 3 illustrates a selected standard fault plane for adults. Therefore, the teeth of the subject having the standard shape and size are aligned around this tomographic plane and along the curved plane thereof, so that the panoramic image of the standard tomographic plane itself is already the optimum focal image. However, in practice, individual subjects have dentitions that are wholly or locally offset from the standard tomographic plane.
このため、最初に再構成される初期画像である、標準断層面のパノラマ画像において関心部位の焦点がぼけている場合には、既に収集済みのフレームデータを使って最適焦点(焦点が合っている)の画像を得ることができる。つまり、再度、スキャンを実施する必要はない。この実施形態のパノラマ画像撮影装置1は、前述したように、特開2007-136163公報に記載の構成を採用している。このため、この2度目の再構成も最初に収集済のフレームデータと、撮像空間上の新たな所望の断面位置に応じたゲイン(後述する)とに応じて再構成するだけで得られる。この新たな位置とは、図4に示すように、焦点化する断層面自体を標準断層面の位置から歯列の奥行方向に沿って所望距離だけずらした位置であってもよいし、標準断層面の画像上で、その関心部位を含む領域を歯列の奥行方向に移動又はその領域の一つの軸を中心に回転させた(傾けた)オブリークな部分断層面であってもよい。
Therefore, if the area of interest is out of focus in the panoramic image of the standard tomographic plane, which is the initial image to be reconstructed first, the optimum focus (in focus) is performed using the already collected frame data. ) Can be obtained. That is, there is no need to perform the scan again. As described above, the panoramic
図2に戻って、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第1の画像メモリ54に読出し書込み可能に格納される。第1の画像メモリ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、第2の画像メモリ55は、生成されたパノラマ画像データ、及び/又は、後処理されたパノラマ画像データを表示するために使用される。第2の画像メモリ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。
Returning to FIG. 2, the frame data and the image data processed or in the process of being processed by the
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、光学カメラ91及び照明装置92の駆動指令を含む、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、操作者から所定事項についてインターラクティブに操作情報を受け付ける。このため、コントローラ57は、後述するように、標準断層面のパノラマ画像の生成、及び、そのパノラマ画像の焦点最適化(すなわち画像のボケをより減らす処理)を担う再構成に必要なパラメータ(ゲイン又はシフト&アッド量と呼ばれる)の設定、フレームデータの収集(スキャン)、操作器58から出力される、操作者の操作情報を加味してインターラクティブに動作可能になっている。なお、このスキャンと共に、光学カメラ91は、撮影したカラー画像データを一定レートで出力する。この光学カメラ91は、X線スキャンのための回転ユニット24に取り付けられているので、この光学カメラ91自体を被検体の周りに回転させる必要はない。
The
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マウスピース26を咥えるともに、開口器(図11のMS1を参照)を入れて口を開いた状態でヘッドレスト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)。
Therefore, as shown in FIG. 1, the patient holds the mouthpiece 26 with the jaw placed at the position of the chin rest 25 in a standing or sitting posture, and inserts a gag (see MS1 in FIG. 11). Press the forehead against the
この回転の最中に、コントローラ57からの制御の元で、高電圧発生器41が例えば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に供給し、X線管31を例えばパルスモードで駆動する。これにより、X線管31から所定周期でパルス状X線が曝射される。勿論、X線管31を連続モードで駆動して、X線が連続的に照射されるようにしてもよい。
During this rotation, under the control of the
このように照射された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の入射面32A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、対応する電気量のフレームデータ(例えば64×1500画素)として順次出力する。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、第1の画像メモリ54に転送されて保管される。
The X-rays irradiated in this way pass through the jaw (dentition portion) of the patient located at the imaging position and are incident on the
このため、画像プロセッサ56は、第1の画像メモリ54に保管されたフレームデータを用いた再構成により歯列に沿った標準断層面に沿ったパノラマ画像を生成可能である。また、画像プロセッサ56は、そのパノラマ画像上で指定される関心領域(ROI)を成すフレームデータを用いた再構成により焦点最適化画像を生成可能である。パノラマ画像それ自体も、焦点を最適化しようとの意図を以って生成される標準断層面全体の断面像である。しかしながら、実際には、個々の被検体の歯列の形状に違いがあるため、標準断層面だけでは個々の領域について焦点ボケが最も少ない(装置の発揮し得る能力の範囲において焦点が一番合った、すなわち焦点が最適化された)画像を得ることは難しい。このため、標準断層面のパノラマ画像(少なくとも歯列全体をカバーする断面像)をベースにして、内部構造をより明瞭に(ボケの少ない、焦点の合った)示す断面像を得るための再構成を行なう。この後処理の再構成は通常、ベースとなるパノラマ画像の一部の領域を対象にすることが多い。本実施形態では、この一部領域の断面像も焦点最適化画像と見做す。
Therefore, the
このようにベースとなるパノラマ画像を含む焦点最適化画像の生成は、再構成と呼ばれる処理を伴う。この再構成はトモシンセシス(tomosynthesis)法に基づく処理により行われる。このトモシンセシス法は、例えば前述した特開2007-136163を初め、特開平4-144548などにより公知であり、簡単には、複数枚のフレームデータ(画素値の2次元マッピング)を、スキャン方向に対応する方向に沿って互いにシフトさせ且つ重ね合わせて加算する処理である。この重ね合わせ量が前述したようにゲイン(又はシフト&アッド量)と呼ばれる。このゲインに基づくシフト・アンド・アッドの処理により、歯列奥行方向(図4参照)の所望位置の断層面の画素値が強調される一方で、それ以外の断層面の画素値がぼかされる。これにより、その所望位置の断層面のパノラマ画像が得られる。 The generation of a focus-optimized image including the base panoramic image thus involves a process called reconstruction. This reconstruction is performed by a process based on the tomosynthesis method. This tomosynthesis method is known, for example, from JP-A-2007-136163 described above, JP-A-4-1444548, etc., and simply corresponds to a plurality of frame data (two-dimensional mapping of pixel values) in a scanning direction. It is a process of shifting each other and superimposing and adding along the direction in which the data is applied. This superposition amount is called a gain (or shift & add amount) as described above. The shift-and-add process based on this gain emphasizes the pixel values of the tomographic plane at the desired position in the dentition depth direction (see FIG. 4), while blurring the pixel values of the other tomographic planes. As a result, a panoramic image of the tomographic surface at the desired position can be obtained.
なお、パノラマ画像上に設定される関心領域は、通常、パノラマ画像の一部を成す部分領域として当該パノラマ画像上に指定されるが、パノラマ画像全体を関心領域として設定することも可能である。勿論、部分的な焦点最適化画像は医師などが欲した場合に生成される。 The region of interest set on the panoramic image is usually designated on the panoramic image as a partial region forming a part of the panoramic image, but the entire panoramic image can also be set as the region of interest. Of course, a partially focused image is generated when a doctor or the like wants it.
パノラマ画像及び/又は部分的な焦点最適化画像は、そのデータが第1の画像メモリ54に保管されるともに、適宜な態様で、モニタ60に表示される。
The panoramic image and / or the partially focused image is stored in the
このパノラマ画像撮影装置1を用いたパノラマ画像の撮影及び読影は、大略、上述のようである。標準断層面のパノラマ画像(この画像も焦点最適化画像である)及び指定領域の部分的な焦点最適化画像の生成に使用されるゲインは、本実施形態では、前述した特開2007-136163に示すように、事前にファントムを用いたキャリブレーションにより設定されている。このゲインは、それぞれのセットのフレームデータをどの程度位置をずらせて重ねるかという「重ね合わせの程度を示す量」である。このゲインが小さいときには重ね合わせの程度が密であり、ゲインが大きいときには重ね合わせの程度が粗になる。
The shooting and interpretation of a panoramic image using the panoramic
このゲインの一例を、簡単化した図5のモデルを用いて説明する。このモデルにおいて、X線管31と検出器32が互いのオブジェクトOB(患者の顎部の歯列)に対する距離D1とD2(それぞれ、歯列の各点におけるX線管と検出器とを結ぶ直線に沿った方向(奥行き方向)の距離)の相対的な比を一定に保持し且つ相対的な動作速度をある値に保持して動くとする。この場合、オブジェクトOBがぼけない又はボケが少ない(つまり焦点が合っている)フレームデータの重ね合わせの量(ゲイン)が決まる。
An example of this gain will be described using the simplified model of FIG. In this model, the
換言すれば、上述のようにスキャンすると、スキャンされるX線の被検体に対する相対的な移動速度とゲインとで焦点面(焦点が合った連続する断面)を確定させることができる。この焦点面は、距離D1,D2の比に対応するので、焦点面は各奥行き方向において検出器32から平行移動した面に位置する。
In other words, when scanned as described above, the focal plane (continuous cross section in focus) can be determined by the relative moving speed and gain of the X-rays to be scanned with respect to the subject. Since this focal plane corresponds to the ratio of the distances D1 and D2, the focal plane is located on the plane translated from the
一般的には、ゲインが小さくなるほど、焦点位置は各奥行き方向DdpにおいてX線管31により近くなり、ゲインが大きくなるほど、焦点位置は各奥行き方向DdpにおいてX線管31から遠ざかる。このため、歯列の各位置で当該歯列に直交する奥行き方向におけるX線管31と検出器32との距離間隔が定量的に分かるファントムを用いて、ゲインをいくらにすれば焦点が合うのかという定量的な計測(設定)を、奥行き方向それぞれに沿った直線上の各位置について事前に行なっておく。
In general, the smaller the gain, the closer the focal position is to the
つまり、各位置(標準面からの各距離)とゲインとの関係がファントムを用いて事前に計測され、その関係情報が例えば第1の画像メモリ54にルックアップテーブルLUTとして格納される。
That is, the relationship between each position (each distance from the standard plane) and the gain is measured in advance using a phantom, and the relationship information is stored in, for example, the
[カラー光学像から対象物の特徴点の位置を設定する処理]
次に、図6~図8を参照して、このパノラマ画像撮影装置により実行される画像処理の一部を成す、撮影されたカラー光学像から、撮影対象である歯列の特徴点の撮影空間(3次元実空間)上の位置を設定する処理の概要を説明する。
[Process to set the position of the feature point of the object from the color optical image]
Next, with reference to FIGS. 6 to 8, from the captured color optical image that forms part of the image processing performed by this panoramic image capturing device, the imaging space of the feature points of the dentition to be captured. The outline of the process of setting the position on (three-dimensional real space) will be described.
この処理は、スキャン終了後直ちに、又は、スキャン後の後処理としてデータ収集後に画像プロセッサ56により実行される。
This process is executed by the
図6は、図1に示すパノラマ画像撮影装置11によりスキャン可能な対象物OBJと光学カメラ91により撮影されるカラー光学像V1,V2との幾何学的関係を説明している。同図において、パノラマ画像撮影装置11の例えば固定部分を基準にとった絶対座標系xyzを示す。z軸方向は同装置11の縦方向に相当する。
FIG. 6 describes the geometrical relationship between the object OBJ that can be scanned by the panoramic
2つのカラー光学像V1,V2は実際には2次元の画像である。対象物OBJは歯列を抽象的に模擬する。この2つのカラー光学像V1,V2(以下、第1の光学画V1,第2の光学像V2)は、エンコーダ30A(図1参照)の検出信号を基に演算される、回転ユニット24の回転角θ=θ1、θ2の位置の画像である。これらの回転角位置は、回転ユニット24の回転に伴うパノラマ撮影スキャンの途中の所定2カ所の位置であり、予め決められている。勿論、このパノラマ撮影スキャンは3次元空間で実行され処理されるが、説明を容易にするため、図6の模式図はz軸(縦軸)方向から見た2次元で表示している。
The two color optical images V 1 and V 2 are actually two-dimensional images. The object OBJ abstractly simulates the dentition. The two color optical images V 1 and V 2 (hereinafter, the first optical image V 1 and the second optical image V 2 ) are rotated based on the detection signal of the
いま、対象物OBJには、他の部位とは区別し易い形状を持つ特徴領域があり、その中心点を特徴点OB1,OB2,OB3と仮定し、それらの特徴点OB1,OB2,OB3を第1及び第2の光学像V1,V2から抽出するものとする。この抽出処理は、コントローラ57の管理下にある画像プロセッサ56により、一例として、デフォルトで実行される。
Now, the object OBJ has a feature region having a shape that can be easily distinguished from other parts, and the center point is assumed to be feature points OB 1 , OB 2 , and OB 3 , and these feature points OB 1 , OB. 2. OB 3 shall be extracted from the first and second optical images V 1 and V 2 . This extraction process is executed by default by the
なお、図6に示す特徴点位置設定の原理図の場合、第1及び第2の光学像V1,V2の位置において、第1の光学像V1には対象物OBJの特徴点OB1,OB2が写り込む。ただし、第3の特徴点OB3は第1の光学像V1の視野には無いので写らない。一方、第2の光学像V2には、3つの特徴点OB1,OB2,OB3の全てが写り込むという例になっている。第1の光学像V1と2つの特徴点OB1,OB2との間の距離はf1,f2であり、第2の光学像V2と3つの特徴点OB1,OB2,OB3との間の距離はf1、f2、f3である。
In the case of the principle diagram of the feature point position setting shown in FIG. 6, at the positions of the first and second optical images V 1 and V 2 , the first optical image V 1 has the feature point OB 1 of the object OBJ. , OB 2 is reflected. However, since the third feature point OB 3 is not in the field of view of the first optical image V 1 , it is not captured. On the other hand, the second optical image V 2 is an example in which all three feature points OB 1 , OB 2 , and OB 3 are reflected. The distances between the first optical image V 1 and the two feature points OB 1 and OB 2 are f 1 and f 2 , and the second
光学カメラ91はX線スキャンと併行して一定レートで多数のカラー画像を撮影し、それのデータをバッファメモリ53を介して第1の画像メモリ54に順次、回転角θに対応させて格納している。このため、「対象物の特徴点の位置を設定する処理」が指令されると、画像プロセッサ56は、第1の画像メモリ54に格納されている回転角θ=θ1、θ2の位置のカラー画像データを読み出し、以下のように処理する。
The
まず、画像プロセッサ56は、図7に示すように、第1の光学像V1をモニタ60に表示させる(ステップS10)。次いで、第1の光学像V1上で、そこに写り込んでいる1つ目の特徴点OB1の位置P1B2を自動的に確認・決定する(ステップS11)。この確認・決定は、特徴点OB1の形状をパターン認識で処理するなどの手法で行われる。次いで、第1の光学像V1上で、そこに写り込んでいる2つ目の特徴点OB2の位置P1B1を自動的に確認・決定する(ステップS12)。
First, the
次いで、画像プロセッサ56は、第1の光学像V1上で、1つ目の特徴点OB1の位置P1B2を公知のデプススキャンのよりフォーカス(合焦)処理し、その合焦時の距離f1を決めて記憶する(ステップS13)。さらに、第1の光学像V1上で、2つ目の特徴点OB2の位置P1B2を同様にフォーカス処理し、その合焦時の距離f2を決めて記憶する(ステップS14)。
Next, the
同様に、画像プロセッサ56により、第2の光学像V2がモニタ60に表示される(ステップS15)。この第2の光学像V2上で2つの特徴点OB1,OB2の位置を確認し、その位置P2B1,P2B2をそれぞれ確認・決定する(ステップS16,S17)。さらに、この第2の光学像V2上で、第3の特徴点OB3の位置P2B3を確認・決定する(ステップS18)。これらの確認・決定は、特徴点の形状を閾値処理及びパターン認識などの手法で行われる。この第3の特徴点OB3は、第1の光学像V1を出力するときの光学カメラ91の視野の死角に存在するので、第1の光学像V1には写り込こんではいないが、第2の光学像V2を出力するときの光学カメラ91の視野には存在するので、第2の光学像V2には写り込こんでいる。
Similarly, the
さらに、画像プロセッサ56は第1の特徴点OB1を公知のデプススキャンによりフォーカスし、その合焦時の距離f5を決めて記憶する(ステップS19)。また、第2の特徴点OB2を同様にフォーカスし、その合焦時の距離f3を決めて記憶する(ステップS20)。さらに、第3の特徴点OB3を同様にフォーカスし、その合焦時の距離f4を決めて記憶する(ステップS21)。
Further, the
次いで、図8に示すように、画像プロセッサ56はモニタ60に第1の光学像V1を再度、表示させ、その画像上で、そこに写り込んでいる第1の特徴点OB1の位置P1B1を演算する(ステップS31)。次いで、その第1の光学像V1上で、そこに写り込んでいる第2の特徴点OB2の位置P1B2を演算する(ステップS32)。
Then, as shown in FIG. 8, the
さらに、画像プロセッサ56はモニタ60に第2の光学像V2を再度、表示させ、この画像上で、そこに写り込んでいる第1の特徴点OB1の位置P2B1を演算する(ステップS33)。同様に、第2の光学像V2上で、第2の特徴点OB2の位置P2B2を演算する(ステップS34)。さらに、第2の光学像V2上で、第3の特徴点OB3の位置P2B3を演算する(S35)。
Further, the
次いで、図9に示すように、第1~第2の特徴点のうちの、第1の特徴点OB1の2次元空間上の位置、即ち、対象物OBJの表面上の1つの点の位置を、上述のように求めた位置P1B2、距離f1、位置P1B2、及び距離f5の幾何学関係から演算し、記憶する(ステップS41)。さらに、第2の特徴点OB2の2次元空間上の位置を、上述のように求めた位置P1B1、距離f2、位置P2B2、及び距離f3の幾何学関係から演算し、記憶する(ステップS42)。さらに、第3の特徴点OB3の2次元空間上の位置を、上述のように求めた位置P2B2、距離f4の幾何学関係から演算し、記憶する(ステップS43)。 Then, as shown in FIG. 9, the position of the first feature point OB 1 in the two-dimensional space among the first to second feature points, that is, the position of one point on the surface of the object OBJ. Is calculated and stored from the geometrical relationship of the position P 1 B 2 , the distance f 1 , the position P 1 B 2 , and the distance f 5 obtained as described above (step S41). Further, the position of the second feature point OB 2 in the two-dimensional space is calculated from the geometric relations of the positions P 1 B 1 , the distance f 2 , the position P 2 B 2 , and the distance f 3 obtained as described above. And memorize (step S42). Further, the position of the third feature point OB 3 on the two-dimensional space is calculated and stored from the geometrical relationship of the position P 2 B 2 and the distance f 4 obtained as described above (step S43).
これにより、光学カメラ91により撮影されたカラー画像データから第1、第2及び第3の特徴点OB1,OB2,及びOB3の実空間上の位置、即ち、対象物OBJの表面の特徴的な部位(点)の位置が求められる。この実空間上の位置情報は後述するようにパノラマ画像上での対応する位置の探索に用いられる。
As a result, the positions of the first, second and third feature points OB 1 , OB 2 and OB 3 in the real space from the color image data taken by the
このため、上述した第1、第2及び第3の特徴点OB1,OB2,及びOB3と同様に、患者口腔部の標準的な歯列に見られる特徴部位(点)を予めデフォルト情報として持っていればよい。勿論、それらの特徴部位(点)をその都度、医師がインターラクティブに指定するようにしてもよい。 Therefore, as with the first, second, and third feature points OB 1 , OB 2 , and OB 3 described above, the feature sites (points) found in the standard dentition of the patient's oral cavity are previously defaulted. You just have to have it. Of course, the doctor may interactively designate those characteristic sites (points) each time.
また、光学カメラ91が撮影する回転角度の位置はθ=θ1、θ2の2カ所としたが、その指定する特徴点の数や位置に応じて、3カ所以上であってもよい。例えば、縦方向(z軸方向)から見た場合に、歯列の前歯側正面の位置、及び、左右の奥歯側面の2カ所の位置の合計3カ所であってもよい。これらの位置は、エンコーダ30Aの検出信号に応じて回転角度指令値θ=θ11、θ12、θ13(後述の図10参照)をデフォルト設定しておけばよい。光学カメラ91は、X線スキャン中の一定フレームレートでそのカラー画像データを出力しているので、この回転角度θ=θ11、θ12、θ13の位置で撮影されたカラー画像データを読み出すことにより、第1、第2、第3の光学像V11、V12、V13が得られる(図10参照)。
Further, although the positions of the rotation angles taken by the
なお、対象物上で指定した特徴点それぞれが2つの光学像に写り込んでいる場合、前述した深さ方向の合焦スキャン、所謂、デプススキャン(depth scan)は不要になる。 When each of the feature points specified on the object is reflected in the two optical images, the above-mentioned in-focus scan in the depth direction, so-called depth scan, becomes unnecessary.
[フージョン画像の作成例]
フージョン画像の作成の一例を説明する。
被検者は図11に例示する開口器MSIを入れて口を広げるとともに、マウスピース26を前歯中央部(1,2番の歯)で加える状態でX線スキャンを受ける。このとき、従来と同様のX線スキャンによるパノラマ撮影と併行して、光学カメラ91による光学撮影が実行される。なお、図11は単に開口器の例示として挙げており、同図では治療器が使用されているが、X線スキャンのときにはそのような治療器の使用はない。
[Example of creating a fusion image]
An example of creating a fusion image will be described.
The subject is subjected to an X-ray scan with the mouthpiece 26 inserted at the center of the anterior teeth (
この図10には、このフージョン画像の作成の概要が示されている。この場合、前述したデプススキャンを使用しない例である。具体的には、図10に示すように、標準的歯列の上下何れかにおける、左右の1,2番の間の切れ目が成す特有の形状の中央部、及び、左右の6番の歯の外側が成す特有な面形状の中央部に特徴点M1L,M1R,ML,MRをデフォルトで設定することができる。この場合、図10に示すように、これらの特徴点を視野に入れるように回転角度θ=θ11、θ12、θ13の位置を指定して3枚の光学像V11、V12、V13を得るようにすることができる。この場合、標準的歯列の場合、特徴点M1L,M1R,ML,MRはそれぞれ、2つの光学像に写り込むので、デプススキャンは不要になり、単純に光学像の位置、長さ、距離の関係から、特徴点M1L,M1R,ML,MRの実空間上の位置を推定できる。 FIG. 10 shows an outline of the creation of this fusion image. In this case, it is an example in which the above-mentioned depth scan is not used. Specifically, as shown in FIG. 10, the central portion of the unique shape formed by the cut between the left and right Nos. 1 and 2 on either the upper or lower side of the standard dentition, and the left and right No. 6 teeth. The feature points M 1L , M 1R , ML , and MR can be set by default in the central part of the peculiar surface shape formed on the outside. In this case, as shown in FIG. 10, three optical images V 11 , V 12 , and V are specified by designating the positions of the rotation angles θ = θ 11 , θ 12 , and θ 13 so as to take these feature points into the field of view. 13 can be obtained. In this case, in the case of a standard dentition, the feature points M 1L , M 1R , ML , and MR are reflected in the two optical images, respectively, so that depth scanning becomes unnecessary and the position and length of the optical image are simply obtained. From the relationship of distance, the positions of the feature points M 1L , M 1R , ML , and MR can be estimated in real space.
具体的には、画像プロセッサ56は、歯列の4つの特徴点M1L,M1R,ML,MRが写り込んだ3枚の、第1~第3の光学像V11、V12、V13を取集する(図10、ステップS51)、この第1~第3の光学像V11、V12、V13のぞそれぞれから前述のように、4つの特徴点M1L,M1R,ML,MRの実空間上の位置を特定する(ステップS52)。次いで、第1~第3の光学像V11、V12、V13を4つの特徴点M1L,M1R,ML,MRの位置を基準に繋ぎ合わせ、拡大縮小等の処理を行う(合成処理:ステップS53)。これにより、1枚のカラー光学像IMOPが作成される。
Specifically, the
一方で、検出器32が出力するフレームデータからX線パノラマ画像IMPAが再構成される(ステップS54)。このX線パノラマ画像IMPAは、公知の手法を使って、一度、再構成したパノラマ画像から口腔領域を部分的に切り出して再度、焦点を絞った口腔領域画像であってもよい。そこで、画像プロセッサ56は、カラー光学像IMOPの4つの特徴点M1L,M1R,ML,MRの位置が、X線パノラマ画像IMPA上のどこの位置にそれぞれ相当するのか、前述した特徴点M1L,M1R,ML,MRの実空間上の位置、即ち歯列のマーカ位置の情報を基に探索する(ステップS55)。これにより、図10に示すように、X線パノラマ画像IMPA上に、4つの特徴点M1L,M1R,ML,MRに対応する位置(点)M1L´,M1R´,ML´‘,MR´が画像プロセッサ56により設定される。
On the other hand, the X-ray panoramic image IM PA is reconstructed from the frame data output by the detector 32 (step S54). The X-ray panoramic image IM PA may be an oral region image in which the oral region is partially cut out from the once reconstructed panoramic image and refocused by using a known method. Therefore, in the
そこで、画像プロセッサ56は、それらの特徴点M1L,M1R,ML,MR及びその対応点M1L´,M1R´,ML´‘,MR´を互いに一致させ、適宜に縮小拡大しながら、パノラマ画像IMPA上に歯列のカラー光学像をIMOPをフージョン(重ねる、合成する)して、フージョン画像IMFUが作成される(ステップS56)。また、このステップ56により、フージョン画像IMFUはモニタ60に表示される。
Therefore, the
このフローにより実際に作成されたフージョン画像IMFUの一例を図12に示す。フージョン画像IMFUにおいて、顎骨などのX線透過像を背景とし、その口腔部の歯列部分には、カラー光学像IMOPが重畳されている。
このカラー光学像IMOPはカラーで歯茎や歯列をなるべく、その奥の端までを表示することができる。このため、歯科医師は単にX線吸収により内部構造をグレーレベルで示す顎骨部分に加え、奥歯付近において、歯茎の色や歯の根本付近の歯周病等の状態を表面状態から判断できる。このように、光学カメラが撮影した光学像から口腔部の、その内部の歯列全体を視野にいれたカラー光学像を作成するようにしている。このことから、カラー光学像IMOPは歯列の前歯付近は勿論のこと、歯列のなるべく奥まで目視画像と同様の表面像をカラーで見せてくれるので、診断の手間軽減のみならず、診断ツールとして極めて有効になる。歯科医師はこのカラー光学像IMOPを観察することで、図11のように開口器MSIを再度嵌めて、デンタルミラーで奥歯やその歯茎付近を見直す等の手間が大きく軽減可能になる。
FIG. 12 shows an example of the fusion image IM FU actually created by this flow. In the fusion image IM FU , an X-ray transmission image such as a jawbone is used as a background, and a color optical image IM OP is superimposed on the dentition portion of the oral cavity.
This color optical image IM OP can display the gums and dentition in color as much as possible to the inner end. Therefore, the dentist can judge from the surface state the color of the gums and the state of periodontal disease near the root of the tooth in the vicinity of the back teeth, in addition to the jawbone portion whose internal structure is shown at a gray level by simply absorbing X-rays. In this way, a color optical image is created from the optical image taken by the optical camera with the entire dentition inside the oral cavity as a visual field. For this reason, the color optical image IM OP shows not only the vicinity of the anterior teeth of the dentition but also the surface image similar to the visual image in color as far as possible in the dentition, which not only reduces the time and effort for diagnosis but also diagnoses. Extremely effective as a tool. By observing this color optical image IM OP , the dentist can greatly reduce the trouble of refitting the opening device MSI as shown in FIG. 11 and reviewing the back teeth and the vicinity of the gums with a dental mirror.
また、病巣の広がりや構造的な異常をパノラマ画像IMPAとカラー光学像IMOPとを見比べて判断することもできる。 It is also possible to judge the extent of lesions and structural abnormalities by comparing the panoramic image IM PA and the color optical image IM OP .
なお、上述した実施形態において、X線管31及びスリット31AはX線発生装置の要部をなす。コントローラ57はX線スキャンを指令するスキャン指令手段(同指令部)に相当する。バッファメモリ53、画像プロセッサ56(同プロセッサの処理S54)はX線画像生成手段(同生成部)の要部をなす。バッファメモリ53、画像プロセッサ56(同プロセッサの処理S51、S52,S53)はカラー光学像作成手段(同作成部)の要部をなす。さらに、画像プロセッサ56(同プロセッサの処理S55、S56)はフージョン画像作成手段(同作成部)の要部をなす。さらに、モニタ60は表示手段に相当する。
In the above-described embodiment, the
[変形例]
変形例を図13に基づき説明する。
この変形例は、カラー光学像を歯列の一番奥の歯まで写り込むようにするための開口器の例に関する。図13に示す開口器MOPは口裂(上下唇)を圧排すると共に、口腔前庭部(頬粘膜と歯列との間)にミラーを置いて、このミラーの反射像をも含めたカラー画像をカメラに収めるように構成した開口器MOPである。図13(A)に示す如く、開口器は上唇及び下唇を圧俳するフラップ101U,101Lと、左右の口角を圧俳するフラップ101L,101Rと、これらのフラップを繋ぐ弾力性を持つ繋ぎ101Cとを備える。同図に置いて、符号MS2は唇を示している。
[Modification example]
A modification will be described with reference to FIG.
This variant relates to an example of a gag for allowing a color optical image to be reflected to the innermost teeth of the dentition. The gag M OP shown in FIG. 13 is a color image including the reflection image of the mirror by placing a mirror in the oral vestibule (between the buccal mucosa and the dentition) while excluding the mouth fissure (upper and lower lips). It is an opening device M OP configured to fit in the camera. As shown in FIG. 13 (A), the opening device includes
さらに、左右のフラップ101L,101Rには、図13(B)に示すようにミラー102L,102Rを備える。このミラー102L,102Rは、被検者の口に開口器MOPを嵌めたときに、頬FSの内側と歯列の奥側との間に位置し、光学反射面MIRが歯列に対して斜めに位置するようになっている。
Further, the left and
これにより、歯とミラー102L,102Rそれぞれとの間には隙間SPが生成される。このため、奥歯それぞれで反射した照明光の反射光はがミラー102L(102R)で反射して開口部分から外側に向かう。このため、前述した光学カメラ91でミラー102L,102Rのミラー像を一緒に捕捉される。このため、このミラー像をも含めて撮影したカラー画像を適宜処理することで、歯列のより奥側まで確実に光学撮影できるので、歯列全体に渡ってカラー光学像を得ることができ、フージョン画像の有用性がより高まることになる。
As a result, a gap SP is generated between the tooth and each of the
その他の変形例を説明する。 Other modification examples will be described.
その他の変形例として、X線スキャンと併行して撮影したカラー光学像に限らず、既存の又は別に撮影した口腔内写真(カラー写真)を、いま撮影したパノラマ画像にフージョンさせてもよい。 As another modification, not only the color optical image taken in parallel with the X-ray scan but also an existing or separately taken intraoral photograph (color photograph) may be fused to the panoramic image just taken.
さらに、歯列の石膏模型の情報(3次元形態情報、咬合状態の情報)を採り込み、それらの情報に基づくデータを前述したパノラマ画像及び/カラー光学像にフージョンさせてもよい。 Further, information on the dentition plaster model (three-dimensional morphological information, occlusal state information) may be taken in, and the data based on the information may be fused to the panoramic image and / color optical image described above.
さらに、前述した実施形態ではフージョン画像を単独で表示することは勿論、撮影したパノラマ画像及びカラー光学像と組み合わせて、例えば画面分割の方法でモニタ60に表示させてもよい。オペレータとの間でインターラクティブにそれらの画像を選択して表示させてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the fusion image may be displayed alone, or may be combined with the captured panoramic image and the color optical image and displayed on the
さらに、カラー光学像を撮影する光学カメラ91は必ずしも前述したようにX線スキャンと併行して一定レートでカラー画像を出力するという構成に限定されない。例えば、エンコーダ30Aからの角度情報を基に、回転角度θ=θ11、θ12、θ13の位置に到達したときに光学カメラ91のシャッターをオンにして、合計3枚のカラー画像のみを得るようにしてもよい。これにより、装置側のメモリ容量を減らすことができる。
Further, the
本実施形態では、被検者Pの歯列は統計的な標準軌道に沿うものとして説明してきたが、個人差があって、デフォルトで設定している歯列の特徴点(マーカ)の位置が使えない場合、医師は、その都度、手動で特徴点を指定するようにすればよい。これにより、実施形態で説明してフージョンのアルゴリズムに沿ってフージョン画像を作成することができる。 In the present embodiment, the dentition of the subject P has been described as being along a statistical standard trajectory, but there are individual differences, and the positions of the feature points (markers) of the dentition set by default are different. If it cannot be used, the doctor may manually specify the feature point each time. Thereby, the fusion image can be created according to the fusion algorithm described in the embodiment.
さらに、特徴点の設定は、歯列のカラー光学像からパターン認識等の処理によって自動認識する場合に限られず、図11に例示した開口器MSIのフレーム部分FRMに、光学的に不透明であって、好適には色が付き、かつ、X線透過率が口腔部の組織のそれとは異なる、例えば点状の鉛製マーカを複数、設けてもよい。このマーカもカラー光学像及びX線パノラマ画像に写り込むので、その位置に基づいて前述と同様にフージョン画像を作成できる。 Further, the setting of the feature points is not limited to the case where the color optical image of the dentition is automatically recognized by processing such as pattern recognition, and the frame portion FRM of the opening device MSI illustrated in FIG. 11 is optically opaque. A plurality of, for example, punctate lead markers, which are preferably colored and whose X-ray transmittance is different from that of the tissue of the oral cavity, may be provided. Since this marker is also reflected in the color optical image and the X-ray panoramic image, a fusion image can be created based on the position in the same manner as described above.
以上のように、本発明は様々な変形例を取り込んで、または、協働して実施することができる。勿論、発明の趣旨を逸脱しない限り、上述した以外の変形例も同様である。 As described above, the present invention can be implemented by incorporating various modifications or in collaboration with each other. Of course, the same applies to modifications other than those described above, as long as the gist of the invention is not deviated.
Claims (8)
前記X線発生装置から発生されたX線が被検体を透過して入射したX線の画素毎の量に応じたデジタル量の電気信号から成るフレームデータを一定のフレームレートで出力可能な検出器(32)と、
前記X線発生装置及び前記検出器を互いに対向した状態で保持するとともに、前記被検体としての被検者の口腔部を当該X線発生装置及び当該検出器の間に位置させた状態で、当該X線発生装置及び当該検出器の対を当該口腔部の周りを回転して移動させる回転移動機構(24)と、
前記回転移動機構により前記X線発生装置及び前記検出器を回転移動させながら、前記口腔部を、当該口腔部の口を開けた状態で前記X線に拠りスキャンするように前記X線発生装置及び前記検出器を制御してスキャン指令手段(57)と、
前記スキャン指令手段のスキャン指令に応じて前記検出器から出力される前記フレームデータに基づいてX線画像を生成するX線画像生成手段(53、56(S54))と、
前記回転移動機構の一部に配置され、当該回転移動機構の駆動中に前記口を空けた口腔部のカラーの光学像を一定レートで撮影可能な光学カメラ(91)と、
前記光学カメラが撮影した前記光学像から前記口腔部の、その内部の歯列全体を視野にいれたカラー光学像を作成するカラー光学像作成手段(53、56(S51,S52,S53))と、
前記X線画像と前記カラー光学像を互いに位置的に対応させてフージョンさせたフージョン画像を作成するフージョン画像作成手段(56(S55,S56))と、
を備えたことを特徴とするX線撮影装置(11)。 X-ray generators (31, 31A) that generate X-rays and
A detector capable of outputting frame data consisting of a digital amount of electrical signals corresponding to the amount of X-rays generated from the X-ray generator through the subject and incident on each pixel at a constant frame rate. (32) and
The X-ray generator and the detector are held facing each other, and the oral cavity of the subject as the subject is positioned between the X-ray generator and the detector. A rotary movement mechanism (24) that rotates and moves a pair of an X-ray generator and the detector around the oral cavity, and
While rotating and moving the X-ray generator and the detector by the rotational movement mechanism, the X-ray generator and the X-ray generator so as to scan the oral cavity by the X-ray with the mouth of the oral cavity open. By controlling the detector, the scan command means (57) and
An X-ray image generation means (53, 56 (S54)) that generates an X-ray image based on the frame data output from the detector in response to a scan command of the scan command means.
An optical camera (91) arranged in a part of the rotational movement mechanism and capable of taking a color optical image of the oral cavity with the mouth open while the rotational movement mechanism is being driven at a constant rate.
A color optical image creating means (53, 56 (S51, S52, S53)) for creating a color optical image from the optical image taken by the optical camera with the entire dentition inside the oral cavity as a visual field. ,
A fusion image creating means (56 (S55, S56)) for creating a fusion image in which the X-ray image and the color optical image are positionally associated with each other and fused.
An X-ray imaging apparatus (11), characterized in that it is provided with.
前記カラー光学像作成手段は、前記口腔部内の前記カラー光学像から口腔領域画像を部分的に切り出した口腔領域画像を作成するように構成され、
前記フージョン画像作成手段は、前記パノラマ画像に前記口腔領域画像を互いに位置的に対応させて重畳した画像を前記フージョン画像として作成するように構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載のX線撮影装置。 The X-ray image generation means is configured to create a panoramic image of the oral cavity as the X-ray image.
The color optical image creating means is configured to create an oral region image in which an oral region image is partially cut out from the color optical image in the oral cavity.
The first aspect of the present invention is characterized in that the fusion image creating means is configured to create an image in which the panoramic image is superposed on the panoramic image by positionally corresponding to each other as the oral region image. X-ray imaging device.
前記フージョン画像作成手段は、前記口腔部のカラー光学像に、前記パノラマ画像から部分的に切り出した前記口腔領域画像を互いに位置的に対応させて重畳した画像を前記フージョン画像として作成するように構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載のX線撮影装置。 The X-ray image generation means is configured to create a panoramic image of the oral cavity as the X-ray image and to create an oral region image in which the oral region is partially cut out from the panoramic image.
The fusion image creating means is configured to create an image in which the color optical image of the oral cavity is superimposed on the color optical image of the oral cavity by positionally corresponding the oral region images partially cut out from the panoramic image to each other. The X-ray imaging apparatus according to claim 1, wherein the X-ray imaging apparatus is used.
前記X線画像生成手段は、前記歯列の前記特徴点に対応した特徴点を前記X線画像から抽出するように構成され、
前記フージョン画像作成手段は、前記特徴点を基準位置として前記X線画像と前記カラー光学像をフージョンするように構成されている、請求項4に記載のX線撮影装置。 The color optical image creating means obtains the depth to the surface of the dentition of the oral cavity at a plurality of positions of the optical camera rotated by the rotational movement mechanism, and the depth is obtained from the data indicating the depth. It is configured to extract the characteristic points indicating the characteristic parts of the dentition.
The X-ray image generation means is configured to extract feature points corresponding to the feature points of the dentition from the X-ray image.
The X-ray imaging apparatus according to claim 4, wherein the fusion image creating means is configured to fuse the X-ray image and the color optical image with the feature point as a reference position.
前記X線発生装置から発生されたX線が被検体を透過して入射したX線の画素毎の量に応じたデジタル量の電気信号から成るフレームデータを一定のフレームレートで出力可能な検出器と、
前記X線発生装置及び前記検出器を互いに対向した状態で保持するとともに、前記被検体としての被検者の口腔部を当該X線発生装置及び当該検出器の間に位置させた状態で、当該X線発生装置及び当該検出器の対を当該口腔部の周りを回転して移動させる回転移動機構と、
前記回転移動機構により前記X線発生装置及び前記検出器を回転移動させながら、前記口腔部を、当該口腔部の口を開けた状態で前記X線に拠りスキャンするように前記X線発生装置及び前記検出器を制御してスキャン指令手段と、
前記回転移動機構の一部に配置され、当該回転移動機構の駆動中に前記口を空けた口腔部のカラーの光学像を一定レートで撮影可能な光学カメラと、
を備えたX線撮影装置における画像処理方法において、
前記スキャン指令手段のスキャンに応じて前記検出器から出力される前記フレームデータに基づいてX線画像を生成し、
前記光学カメラが撮影した前記光学像から前記口腔部の、その内部の歯列全体を視野にいれたカラー光学像を作成し、
前記X線画像と前記カラー光学像を互いに位置的に対応させてフージョンさせたフージョン画像を作成する、
を備えたことを特徴とする画像処理方法。 An X-ray generator that generates X-rays and an X-ray generator
A detector capable of outputting frame data consisting of a digital amount of electrical signals corresponding to the amount of X-rays generated from the X-ray generator through the subject and incident on each pixel at a constant frame rate. When,
The X-ray generator and the detector are held facing each other, and the oral cavity of the subject as the subject is positioned between the X-ray generator and the detector. A rotary movement mechanism that rotates and moves a pair of an X-ray generator and the detector around the oral cavity, and
While rotating and moving the X-ray generator and the detector by the rotational movement mechanism, the X-ray generator and the X-ray generator so as to scan the oral cavity by the X-ray with the mouth of the oral cavity open. By controlling the detector, the scan command means and
An optical camera that is arranged in a part of the rotational movement mechanism and can take an optical image of the color of the oral cavity with the mouth open while the rotational movement mechanism is being driven at a constant rate.
In the image processing method in the X-ray imaging apparatus equipped with
An X-ray image is generated based on the frame data output from the detector in response to the scan of the scan command means.
From the optical image taken by the optical camera, a color optical image in which the entire dentition inside the oral cavity is taken into consideration is created.
To create a fusion image in which the X-ray image and the color optical image are positionally associated with each other and fused.
An image processing method characterized by being equipped with.
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