KR20130018896A - 방사선 촬상 장치 및 동장치에 이용하는 팬텀 - Google Patents

Abstract

파노라마 촬상 장치의 촬상 공간에, 미리 정한 단층면에 위치 결정되고 한편 이미 알고 있는 위치 정보를 X선으로 화상화 가능한 마커를 가지는 팬텀이 배치된다. X선원으로부터의 X선의 투과 데이터가 검출기로 수집되고, 파노라마 화상이 작성된다. 마커의 이미 알고 있는 위치 정보와 파노라마 화상 상의 마커 위치 정보로부터, X선관과 검출기의 사이의 거리 정보(Rs, Rd) 및 검출기에 대한 X선관의 높이 정보(B1)가 연산된다. 이 연산 결과와 수집 데이터로부터, X선관 및 검출기를 연결하는 라인의 위치 변화량을 가미한, X선관, 검출기, 및 단층면의 위치 관계를 규정하는 파라미터(Δx/Fi, θ, Δθ／ΔFi, D, A, CX, CY)가 연산된다. 이것에 의해 3D 화상 재구성의 파라미터가 캘리브레이션 된다.

Description

방사선 촬상 장치 및 동장치에 이용하는 팬텀{RADIATION IMAGING APPARATUS AND PHANTOM USED FOR THE SAME}

본 발명은, 방사선을 이용하여 대상물을 촬상하는 방사선 촬상 장치 및 동장치에 이용하는 팬텀과 관련되고, 특히 토모신세시스법에 근거하여 대상물의 파노라마 화상 등의 화상을 생성하는 방사선 촬상 장치 및 동장치에 이용하는 캘리브레이션이나 촬상 공간의 구조 해석에 이용하는 팬텀에 관한 것이다.

근년, 토모신세시스법(tomosynthesis)에 의해 피검체의 단층촬영법이 활발히 행해지게 되고 있다. 이 토모신세시스법의 원리는 극히 이전부터 알려져 있다(예를 들면 특허 문헌 1을 참조). 근래에는, 그 토모신세시스법으로 의해 화상 재구성의 간편함을 향수하려고 하는 단층촬영법도 제안되고 있다(예를 들면 특허 문헌 2 및 특허 문헌 3을 참조). 또, 치과용 및 맘모그라피(mammography) 그 예가 다수 볼 수 있게 되어 있다(예를 들면 특허 문헌 4, 특허 문헌 5, 특허 문헌 6을 참조).

종래, 이 토모신세시스법을 자주 적용한 방사선 촬상 장치 중 하나로, X선을 이용한 치과용의 파노라마 촬상 장치가 있다. 이 파노라마 촬상 장치는, X선 검출기(이하, 검출기라 함)의 움직임에 제약이 있기 때문에, 촬상 공간에 기계적으로 설정되는 궤도에 따른 단층면(기준 단층면이라 함)에 초점이 맞추도록 되어 있다. 또한, 촬상 공간이란, 피검체의 악부의 주위를 회전하는 X선관 및 검출기의 사이에 위치하는, X선 패스가 이동하는 공간을 말한다.

이 때문에, 촬상 공간에 있어 치열이 기준 단층면을 따라 위치하고 있을 때에만, 화상의 초점은 최적화된다. 그러나, 치열이 기준 단층면으로부터 어긋나 있는 경우, 화상은 최적한 초점을 잃어, 흐릿하게 된다. 따라서, 불선명한 부분을 정밀도 좋게 보고 싶은 경우에는, 흐린 부위가 선명하게 보이도록 피검체의 위치 결정을 다시 수행하여 데이터의 재수집을 실시하거나, 흐린 부분의 입 내 촬영을 실시하고, 보다 선명한 화상을 얻고 있었다.

그 한편으로, 근년, 특허 문헌 7과 같이, X선의 검출 데이터를 고속(예를 들면 300 FPS)으로 수집할 수 있는 검출기를 사용하여, 그 검출 데이터를 모두 컴퓨터로 독출하고, 토모신세시스법을 실행하는 X선 파노라마 촬상 장치가 개발되고 있다. 이 장치의 경우, 검출 데이터를 토모신세시스법으로 처리하여 단층면의 파노라마 화상을 생성함과 함께, 그 단층면의 위치를 그 면의 전후방향으로 변경하고, 그 변경한 단층면의 파노라마 화상을 생성할 수 있다. 이 화상 생성을 실시하기 위해서, 미리, 검출기의 검출면(즉, X선의 입사면)에 평행한 복수의 단층면의 거리의 정보(쉬프트, 앤드, 애드량 또는 게인으로 불린다)를, 팬텀을 이용하여 구하거나, 이론 계산으로 구한다. 촬상시에는, X선관 및 검출기의 쌍을 피검체의 악부의 주위로 회전시키면서 데이터 수집을 실시한다. 이 때의 회전 중심의 위치는, 치열에 대해서 접근하거나 떨어지거나 한다. 수집된 데이터는, 상술의 거리의 정보를 이용한 토모신세시스법을 소프트웨어 처리하는 것으로, 흐림이 적은 화상이 작성된다.

특허 문헌 1 : 일본특허공개 소57-203430 특허 문헌 2 : 일본특허공개 평6-88790 특허 문헌 3 : 일본특허공개 평10-295680 특허 문헌 4 : 일본특허공개 평4-144548 특허 문헌 5 : 일본특허공개 2008-11098 특허 문헌 6 : 미국 특허공개 US2006/0203959　A1 특허 문헌 7 : 일본특허공개 2007-136163

상술한 특허 문헌 7에 기재된 파노라마 촬상 장치의 경우, 재구성되는 복수의 단층면은, 각 회전각도의 위치에 있는 검출기와 X선관을 연결하는 라인상에 있는 위치에 존재한다고 가정하고, 이 가정을 근거로 토모신세시스법을 이용하여 각 단층면의 파노라마 화상을 작성하고 있다. 이 때문에, 다른 단층면의 파노라마 화상을 작성하는 등, 단층면을 변경했을 때에, 화상의 확대율이 바뀌기 때문에, 이 변화로 인한 왜곡이 화상의 세로 방향(치열의 상하 방향)에 생긴다. 화상은 디지털화되고 있기 때문에, 기준 단층면에 치열이 정확하게 위치 결정되고 있으면, 종횡의 양방향으로 모두 왜곡이 없는 화상은 작성하는 것은 가능하다.

그러나, 이 위치 결정의 조건으로부터 벗어난 경우, 반드시 화상에 왜곡이 발생한다. 또, 치열이 기준 단층면을 따라 위치하고 있지 않는 경우, 재구성된 파노라마 화상에는 가로 방향의 흐림도 생긴다. 그 경우, 화상 처리에 의해 초점이 맞은 화상이 작성되면, 가로 방향의 왜곡(흐림)은 적게 된다. 그러나, 그 경우에서도, 세로 방향의 왜곡은 쉬프트, 앤드, 애드량에는 관여하지 않기 때문에, 파노라마 화상에 세로 방향의 왜곡이 남는다. 화상에 왜곡이 있으면, 예를 들면 화상상의 2점의 거리가 실체에 비해 바르게 묘출(描出)되지 않는다. 물론, 그 2점 간의 거리도 정확하게 계측할 수 없는 등, 파노라마 화상을 이용한 계측 능력은 낮다.

상술한 세로 방향의 왜곡의 원인은 이하와 같다. 데이터 수집시에 있어 X선관과 검출기가 서로 다른 반경으로 또한 서로 정면으로 맞서면서 치열의 주위를 회전한다. 이 회전 동안, X선관 및 검출기의 쌍의 치열에 대한 회전 각도, 즉 X선관으로부터 검출기에 조사되는 X선속의 조사 각도를 순차 변화시켜 X선 스캔이 실행된다. 이 때, 회전 각도가 변화하는 것에 따라, X선관과 검출기의 회전의 중심(회전 중심 : X선관 및 검출기는 모두, 이 동일한 회전 중심을 중심으로 회전한다)의 위치가 치열에 가까워지거나 멀어지거나 한다. 이 회전 중심의 변화에 의해, 치열의 세로 방향의 확대율이 치열의 치열 방향의 각 위치에서 상이하여, 이것이 파노라마 화상의 세로 방향의 왜곡 발생의 원인이 되고 있었다.

물론, 단층면을 바꾸었을 때에도 이 왜곡은 생긴다. 이 때문에, 특허 문헌 7에 기재된 파노라마 촬상 장치에 의해 생성된 파노라마 화상은 정량적인 계측에는 적합하지 않다. 또, 서브 트랙션(traction) 등 시계열의 변화를 보는 것도 어렵다. 따라서, 그 임상적인 용도는 한정되어 있다. 이러한 이유가, 종래의 파노라마 촬상 장치를 진정한 입안 촬영의 대체 수단으로서는 사용하지 못하고, 치과용 CT에는 이르지 않는, 하나의 이유이다.

그런데, 파노라마 촬상 장치는, 각 메이커 간에 차이가 있는 것은 물론, 같은 메이커의 제조라도, 그 장치마다 기계적인 동작에 불균형을 가지고 있다. 특히, X선관과 검출기를 회전시키는 기구에서는, 그러한 불균형의 영향은 오차로서, 재구성되는 파노라마 화상에 영향을 준다. 이 때문에, X선관과 검출기와의 사이의 위치 관계, X선관 및 검출기의 쌍의 회전 중심의 이동 상황, 그 이동의 속도, 더욱이, X선의 조사 방향 등의 팩터가 설계 대로인가 등에 대해서, 장치마다 체크하고, 그 불균형의 정보를 가지고 있는 것이 필요하게 된다. 이 정보를 얻는다고 하는 것은, 촬상 공간의 구조(기준 단층면에 대한 위치 관계)를 3차원적으로 파악하는 것을 의미한다. 이 정보는 장치마다 파악하여, 얻을 수 있던 정보를 파노라마 재구성에 반영시켜야 하는 것이지만, 종래, 그러한 필요성이 없으면 동시에, 그러한 구조도 수법도 없다고 하는 것이 현재 상황이었다.

본 발명은, 상술의 종래의 상황을 고려한 것으로, 촬상 공간 내의 미리 정한 단층면에 대한, 방사선의 조사 각도 마다의 촬상계의 구조, 즉 촬상 공간의 3차원 구조를 팬텀을 이용한 스캔으로 적확하게 파악하여, 그 구조 정보를 이용하여 왜곡이 보다 적고, 촬영 대상의 3차원적인 실위치를 보다 정밀도 좋게 반영한 화상을 제공할 수 있는 방사선 촬상 장치 및 동장치에 이용하는 팬텀을 제공하는 것을, 그 목적으로 한다.

본 발명은, 특히, 상술한 구조 정보를 이용하여, 토모신세시스법에 기초하여 재구성되는 화상상의 세로 방향의 왜곡을 배제 또는 경감하여, 실체물의 3차원적인 위치를 보다 정밀도 좋게 반영한 단층상을 제공할 수 있는 방사선 촬상 장치 및 동장치에 이용하는 팬텀을 제공하는 것을, 또 다른 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 그 하나의 능태로서 방사선을 방출하는 방사선원과, 상기 방사선원에 대치하여 배치되고, 또한 상기 방사선을 입사 했을 때에 해당 방사선에 대응한 디지털 전기량의 2차원 데이터를 프레임 단위로 출력하는 검출기와, 상기 방사선원과 상기 검출기와의 사이에 제공되는 촬상 공간에 있어 해당 방사선원과 해당 검출기를 연결하는 라인이 위치적으로 변화하도록, 해당 방사선원 및 해당 검출기, 해당 방사선원, 또는, 상기 대상물 중 어느 하나를, 해당 방사선원, 해당 검출기, 및 해당 대상물 중 나머지의 요소에 대해서 상대적으로 이동시키는 이동 수단과, 상기 이동 수단에 의해 상기 방사선원 및 상기 검출기, 해당 검출기, 또는, 상기 대상물을 이동시키고 있는 동안에, 상기 검출기로부터 출력되는 상기 데이터를 프레임 단위로 수집하는 데이터 수집 수단을 구비하고, 상기 데이터 수집 수단에 의해 수집된 상기 데이터를 이용하여 상기 대상물의 촬상 부위의 3차원 화상을 생성하는 방사선 촬상 장치에 있어서, 상기 촬상 공간에 배치되는 것과 동시에, 이 배치에 의해 해당 촬상 공간 내의 미리 정한 단층면에 위치 결정되고 또한 이미 알고 있는 위치 정보를 상기 방사선으로 화상화 가능한 마커를 가지는 팬텀과, 상기 팬텀 장치를 상기 촬상 공간에 배치한 상태로, 상기 방사선원으로부터 방출된 방사선에 따라 상기 데이터 수집 수단에 의해 수집된 데이터에 근거하여 화상을 작성하는 화상 작성 수단과, 상기 마커의 이미 알고 있는 위치 정보와 상기 화상으로부터 얻을 수 있던 상기 마커의 위치의 정보에 근거하여, 상기 방사선원과 상기 검출기의 사이의 거리 정보 및 상기 검출기에 대한 상기 방사선원의 높이 정보를 연산하는 제1 연산 수단과, 상기 제1 연산 수단의 연산 결과와 상기 데이터에 근거하여, 상기 라인의 위치의 변화량을 가미한, 상기 촬상 공간에서의 상기 방사선원, 상기 검출기, 및 상기 단층면의 위치 관계를 규정하는 파라미터를 연산하는 제2 연산 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치가 제공된다.

또, 전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다른 능태로서, X선을 방출하는 X선원과 상기 X선을 전기신호로서 검출하는 검출기를 대상물을 사이에 두어 서로 대향시켜, 해당 X선원과 해당 검출기를 해당 대상물의 주위로 회전시키면서, 상기 X선을 해당 검출기에 의해 디지털 전기량의 프레임 데이터로서 검출하고, 상기 프레임 데이터에 근거하여 상기 대상물의 단층면의 파노라마 화상을 작성하는 파노라마 촬상 장치에서의, 상기 X선원과 상기 검출기와의 사이의 공간에 배치되는 팬텀에 있어서, 베이스와, 상기 단층면으로서의 기준 단층면을 상기 베이스에 투영하여 생성되는 기준면 궤도, 및, 해당 기준면 궤도로부터 이간하고 또한 해당 기준면 궤도에 병주하는 다른 궤도의 각각에 따라, 궤도마다 복수, 입설(立設)되는 지주와, 상기 복수의 각각 지주에 배설되어, X선 투과율이 적어도 해당 지주의 X선 투과율과는 다른 마커를 구비한 것을 특징으로 하는 팬텀이 제공된다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 방사선의 조사 각도 마다의 촬상계의 구조, 즉 촬상 공간의 3차원 구조를 팬텀을 이용한 스캔으로 적확하게 파악하여, 그 구조 정보를 이용하여 왜곡이 보다 적고, 촬영 대상의 3차원적인 열매 위치를 보다 정밀도 좋게 반영한 화상을 제공할 수 있는 방사선 촬상 장치 및 동장치에 이용하는 팬텀을 제공할 수 있다.

첨부 도면에 있어,
도 1은, 본 발명의 하나의 실시 형태와 관련되는 방사선 촬상 장치로서의 X선에 의한 파노라마 촬상 장치의 전체 구성의 개략을 나타내는 사시도.
도 2는, 실시 형태와 관련되는 파노라마 촬상 장치가 대상으로 하는 피검체의 치열, 그 치열로 설정되는 3D 기준 단층면, 및 X선관과 검출기와의 쌍이 회전할 때의 회전 중심의 궤적을 설명하는 도.
도 3은, 파노라마 촬상 장치에서의 X선관, 3D 기준 단층면, 및 검출기의 지오메트리를 설명하는 사시도.
도 4는, 파노라마 촬상 장치의 전기적인 구성의 개략을 설명하는 블록도.
도 5는, 파노라마 촬상 장치의 콘트롤러 및 화상 프로세서가 협동하여 실행하는 촬상을 위한 처리의 개요를 나타내는 플로우차트.
도 6은, X선관, 3D 기준 단층면, 회전 중심, 및 검출기의 위치 관계를 설명하는 도.
도 7은, 팬텀의 일례를 나타내는 일부 파단한 사시도.
도 8은, 팬텀의 베이스에서의, 마커를 가지는 지주의 식설(植設) 위치와 캘리브레이션에 이용하는 단층면의 위치와의 관계를 설명하는 도.
도 9는, 기준 단층면의 위치에 식설하는 지주의 일례를 설명하는 사시도.
도 10은, 외측 단층면의 위치에 식설하는 지주의 일례를 설명하는 사시도.
도 11은, 기준면 파노라마 화상에 비치는 마커의 위치와 검출기와 마커의 위치 관계를 설명하는 도.
도 12는, 본 발명과 관련되는 파노라마 화상의 재구성의 원리를 설명하기 위한 도.
도 13은, 도 13에서의 기하학적인 위치 관계를 수치화하여 설명하는 도.
도 14는, 콘트롤러 및 화상 프로세서에 의해 협동하여 실행되는, 촬상 공간의 구조 해석 및 캘리브레이션의 순서의 개략을 설명하는 플로우차트.
도 15는, X선의 조사(투영) 각도의 어긋남을 측정하기 위한 순서를 설명하는 도.
도 16은, X선의 조사 각도의 어긋남을 설명하는 도.
도 17은, 각속도 곡선의 일례와 그것을 X선의 실제의 조사 각도의 어긋남에 따라 보정하는 모습을 설명하는 도.
도 18은, X선 조사 각도 = 0도에서의 마커와 그 결상 위치와의 위치 관계를 설명하는 도.
도 19는, X선 조사 각도 = 0도 이외의 각도에서의 마커와 그 결상 위치와의 위치 관계를 설명하는 도.
도 20은, 본 실시 형태에서의 세로 방향의 확대율의 보정을 가미한, X선관의 위치를 주시 방향의 3차원 투영의 개념을 설명하는 도.
도 21은, 프레임 데이터와 파노라마 화상의 사상 위치와의 관계를 설명하는 그래프.
도 22는, 기준면 파노라마 화상의 일례를 모식적으로 나타내는 도.
도 23은, 기준면 파노라마 화상에 ROI를 설정했을 때의 화상의 일례를 모식적으로 나타내는 도.
도 24는, 화상 프로세서가 실행하는 치아의 실재하는 위치, 형상을 분류하는 처리의 개요를 설명하는 플로우차트.
도 25는, X선관과 검출기의 쌍의 회전 중심의 변화에 수반하는 3D 파노라마 화상상의 Z축 방향의 동일 위치로부터 X선관으로의 투영 각도의 어긋남을 설명하는 도.
도 26은, 3D 기준 화상의 일례를 모식적으로 나타내는 도.
도 27은, 3D 기준 단층면에 부가하는 복수의 평행한 단층면을 설명하는 사시도.
도 28은, X선관과 검출기의 쌍의 회전 중심의 변화에 수반하는, 3D 파노라마 화상상의 Z축 방향의 동일 위치로부터 X선관으로 투영 했을 때의 복수의 단층면 상의 위치의 어긋남을 설명하는 도.
도 29a는, 동 도의 (2)와 동일하게, 협동하여 3D 기준 화상상의 위치마다 최적 초점의 단층면을 특정하는 처리를 설명하는 도.
도 29b는, 동 도의 (1)과 동일하게, 협동하여 3D 기준 화상상의 위치마다 최적 초점의 단층면을 특정하는 처리를 설명하는 도.
도 30은, 최적 초점 위치의 특정 처리에서의 주파수 해석의 결과를 예시하는 그래프.
도 31은, 최적 초점 위치의 특정 처리에서의 최적 초점의 단층면의 위치의 일례를 나타내는 그래프.
도 32는, 단층면 위치에 따라 바뀌는 주파수 특성 패턴을 예시하는 그래프.
도 33은, 치아의 실재하는 위치가 3D 기준 단층면으로부터 어긋나 있는 상태를 설명하는 도.
도 34는, 치아를 3D 기준 단층면의 위치로부터 그 실재하는 위치로 쉬프트 시키는 상태를 확대율의 대소에 따라 설명하는 도.
도 35는, 치아를 3D 기준 단층면의 위치로부터 그 실재하는 위치로 쉬프트 시키는 상태를 확대율의 대소에 따라 설명하는 도.
도 36은, 치아를 3D 기준 단층면의 위치로부터 그 실재하는 위치로 쉬프트 시키는 상태를 확대율의 대소에 따라 설명하는 도.
도 37은, 위치 분류 위치를 위해서 3D 기준 화상상의 처리점을 이동시키는 처리를 설명하는 사시도.
도 38은, 처리점 마다 특정되는 최적 초점의 단층면 위치의 분류와, 그 이상(異常)한 분류를 설명하는 사시도.
도 39는, 최적 초점의 단층면 위치의 분류와 스무딩 의해 작성된 3D 오토 포커스 화상을 모식적으로 나타내는 도.
도 40은, 3D 오토 포커스 화상을 3D 기준 단층면에 투영하는 처리의 개념을 설명하는 도.
도 41은, 3D 기준 단층면에 투영된 화상과 거기에 설정된 ROI를 모식적으로 설명하는 모식도.
도 42는, 3D 오토 포커스 화상을 기준면 파노라마 화상의 2차원의 면에 투영하는 처리의 개념을 설명하는 도.
도 43은, 2D 참조 화상과 거기에 설정된 ROI를 모식적으로 설명하는 도.
도 44는, 팬텀의 변형예를 나타내는 도이다.
도 45는, 팬텀의 변형예를 나타내는 다른 도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

도 1~43을 참조하여, 본 발명과 관련되는 방사선 촬상 장치 및 동장치에 이용하는 팬텀의 하나의 실시 형태를 설명한다. 본 실시 형태에서는, 이 방사선 촬상 장치는, 치과용의 X선 파노라마 촬상 장치로서 실시되고 있다. 이하, 이 파노라마 촬상 장치를 상술한다.

도 1에, 관련하는 파노라마 촬상 장치(1)의 외관을 나타낸다. 이 파노라마 촬상 장치(1)는, 피검체의 악부를 X선으로 스캔하여, 그 디지털량의 X선 투과 데이터로부터 악부의 치열의 실제의 3차원적 위치(실재 위치)를 분류하고, 또한, 그 치열의 세로 방향의 확대율의 변화(차이)를 보상한 치열의 파노라마 화상을 토모신세시스법(tomosynthesis)을 근거로 생성(재구성)할 수 있다.

이 파노라마 촬상 장치(1)의 구성의 개요를 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이 파노라마 촬상 장치(1)는, 피검체(환자)(P)로부터 데이터를 예를 들면 피검체(P)의 입위(standing position)나 휠체어에 앉은 자세로 수집하는 케이스(11)와, 이 케이스(11)가 실시하는 데이터의 수집을 제어하고, 그 수집한 데이터를 취입하여 파노라마 화상을 작성하고, 또한, 조작자(의사, 기사 등)와의 사이에 인터랙티브(interactive)로 또는 자동적으로 파노라마 화상의 후처리를 수행하기 위한, 컴퓨터로 구성되는 제어 연산 장치(12)를 구비한다.

케이스(11)는, 스탠드부(13)와, 이 스탠드부(13)에 대해서 상하동 가능한 촬영부(14)를 구비한다. 촬영부(14)는, 스탠드부(13)의 지주에 소정 범위에서 상하동 가능하게 장착되고 있다.

여기서, 설명의 편의를 위해, 파노라마 촬상 장치에 대해서는, 스탠드부(13)의 긴 방향, 즉 상하 방향을 Z축으로 하는 XYZ 직교좌표계를 설정한다. 또한, 후술하는 2차원의 파노라마 화상에 대해서는, 그 가로축 방향을 j축, 세로축 방향을 i축(=Z축)이라고 표기한다.

촬영부(14)는, 측면으로부터 보아, 대략 コ자형을 이루는 상하동 유닛(23)과, 이 상하동 유닛(23)에 회전(회동) 가능하게 지지되는 회전 유닛(24)을 구비한다. 상하동 유닛(23)은, 스탠드부(13)에 설치된, 도시하지 않는 상하 구동 기구(예를 들면, 모터 및 랙(rack) ＆ 피니언(pinion))를 통해, 높이 방향의 소정 범위에 걸쳐 Z축 방향(세로축 방향)으로 이동 가능하게 되어 있다. 이 이동을 위한 지령이, 제어 연산 장치(12)로부터 상기 상하동구동 기구로 나온다.

상하동 유닛(23)은, 전술한 것처럼, 그 일방의 측면으로부터 보아 대략 コ자형을 이루고, 상하 각각의 측의 상측 암(23A) 및 하측 암(23B)과, 그 상측, 하측 암(23A, 23B)을 연결하는 세로 암(23C)이 일체로 형성되고 있다. 세로 암(23C)이, 전술한 스탠드부(13)에 상하동 가능하게 지지되고 있다. 상측 암(23A)의 내부에는, 회전 구동용의 회전 구동 기구(30A)(예를 들면, 전동 모터 및 감속 기어 등)가 설치되어 있다. 이 회전 구동 기구(30A)는, 제어 연산 장치(12)로부터 회전 구동용의 지령을 받는다. 회전 구동 기구(30A)의 출력축, 즉 전동 모터의 회전축은, 상측 암(23A)으로부터 하측(Z축 방향 하측)으로 돌출하도록 배치되어 있고, 이 회전축에, 회전 유닛(24)이 회전 가능하게 결합되고 있다. 즉, 회전 유닛(24)은, 상하동 유닛(23)에 수하(垂下, pendency )되어 있고, 회전 구동 기구(30A)의 구동에 부세(biasing)되어 회전한다.

또, 회전 구동 기구(30A)는 이동 기구(30B)에 연결하고 있다. 이 이동 기구(30B)는 도시하지 않는 전동 모터, 기어 등으로 구성되어 있다. 이 이동 기구(30B)도, 제어 연산 장치(12)로부터 회전 구동용의 지령을 받아 동작하고, 회전 구동 기구(30A), 즉 회전 유닛(24)을 XY면을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다. 이것에 의해, 후술하는 X선관 및 검출기의 쌍의 회전 중심의 궤적을, XY면에 따른 소정 범위에서 2차원적으로 일정 궤도를 따라 이동시킬 수 있다.

한편, 하측 암(23B)은, 그 첨단부에 친레스트(25, chin rest)가 형성되고 있다. 이 친레스트(25)에는, 헤드레스트(26, headrest)가 착탈 자유롭게 장착된다. 이 때문에, 피검체(P)는, 바이트 블록(단지 바이트라고도 칭한다)을 물고, 턱을 친레스트(25)에 놓고, 또한, 이마를 헤드레스트로 꽉 누른다. 이것에 의해, 피검체(P)의 구강부가 후술하는 촬상 공간 내의 소정 위치에 고정된다.

회전 유닛(24)은, 그 사용 상태에서, 그 일방의 측면으로부터 보아 대략 コ자형으로 형성되어, 그 개방단측을 하측으로 향해 회전 자유롭게 상측 암(23A)의 모터 출력 축으로 장착되고 있다. 구체적으로는, 가로 방향, 즉 XY평면 내에서 대략 평행으로 회전(회동)하는 가로 암(24A)과, 이 가로 암(24A)의 양단부에서 하방(Z축 방향)으로 연장한 좌우의 세로 암(제1 세로 암, 제2 세로 암)(24B, 24C)을 일체로 구비한다. 회전 유닛(24)도 제어 연산 장치(12)의 제어 하에서 구동 및 동작하게 되어 있다.

제1 세로 암(24B)의 내부의 하단부에 방사선 방출원으로서의 X선관(31)이 장비되고 있다. 이 X선관(31)은, 예를 들면 회전 양극 X선관으로 구성되어 있고, 그 타겟(양극)으로부터 X선을 제2 세로 암(24C)을 향해 방사상에 방사시킨다. 이 타겟에 충돌시키는 전자선의 초점은, 예를 들어 지름 0.5 mm(~1 mm)로 작고, 따라서, 이 X선관(31)은 점형상의 X선원으로서 기능한다. X선관(31)의 전면의 소정 위치에는, 슬릿 형상의 콜리메이터(33)가 장착되고 있다. 이 콜리메이터(33)에 의해, 검출기(32)에 입사시키는 X선을, 그 검출면(즉 실제의 수집용의 창(예를 들면 5.0 mm 폭의 창))으로 좁힐 수 있다.

한편, 제2 세로 암(24C)의 내부의 하단부에 방사선 검출 수단으로서의, X선 검출 소자를 2차원 형상(예를 들면, 64×1500의 매트릭스 형상)으로 배치한 디지털형 X선 검출기(32)가 장비되어 있고, 그 검출면에 입사하는 X선을 검출한다. 이 검출기(32)는, 일례로서 CdTe로 만들어진, 종장형의 검출면(예를 들면, 가로 6.4mm × 세로 150 mm)을 가지고 있다. 또한 본 실시 형태는 터모신테시스법을 채용하고 있기 때문에, 검출기(32)는 그 횡(폭) 방향에도 복수의 X선 검출 소자를 가지는 것이 필수이다.

이 검출기(32)는, 그 세로 방향을 Z축 방향으로 일치시켜 세로 방향에 배치된다. 이 검출기(32)의 검출시의 가로 방향의 유효폭은, 전술한 콜리메이터(33)에 의해 예를 들면 약 5.0 mm로 설정된다. 이 검출기(32)는, 예를 들면 300 fps의 프레임 레이트(1 프레임은, 예를 들면, 64 × 1500 화소)로 입사 X선을, 해당 X선의 양에 따라 디지털 전기량의 화상 데이터로서 수집할 수 있다. 이하, 이 수집 데이터를 「프레임 데이터」라 칭한다.

촬영시에는, X선관(31) 및 검출기(32)는, 피검체(P)의 구강부를 사이에 두고 서로 비스듬히 대향하고 또한 서로 정대(正對)하여 위치하여, 구강부의 주위를 회전한다. 「X선관(31) 및 검출기(32)가 서로 정대하여」란, X선관(31)으로부터 조사된 X선빔의 중심축(XY면에 투영했을 때의 중심축)이 검출기(32)의 검출면에 직교하는 상태를 말한다. 또, 「X선관(31) 및 검출기(32)가 서로 비스듬히 대향하고」란, 상기 X선빔의 중심축이 검출기(32)의 검출면에 90도 이외의 각도(0도 < 각도 < 90도)로 입사하는 상태를 말한다. 따라서, 토모신세시스법에 근거하여 스캔을 실행할 때에 필요한 X선관(31) 및 검출기(32)의 회전(이동)의 시키는 방법에는, 이와 같이 다양한 능태를 채용하는 것이 가능하다.

다만, 본 실시 형태에서는, X선관(31) 및 검출기(32)는, 피검체(P)의 구강부를 사이에 두고 항상 서로 정대하도록 위치하고, 이들의 쌍 마다, 일체로 구강부의 주위를 회전하도록 구동된다. 다만, 이 회전은 단순한 원을 그리는 회전은 아니다. 즉, 본 실시 형태의 경우, X선관(31) 및 검출기(32)의 쌍은, 그 이동하는 회전 중심 RC(도 2, 3 참조)을 중심으로 회전 구동된다. 후술하지만, 회전 중심 RC로부터 X선관(31) 및 검출기(32)까지의 거리는 세로 방향의 확대율을 고려하여 결정되고 있다. 회전 중심 RC은, 도 2에 도시한 것과 같이, 치열의 속측으로부터 전치를 향해 거의 직선 형상으로 왕복하는 궤도 A, 또는, 동일하게 치열의 속측으로부터 전치를 향해 직선적으로 진행되고, 그 후, 예각으로 꺾여 직선적으로 돌아오고, 조금 각도를 붙인 3각형 모양의 궤도 B를 그리도록 회전 구동된다. 이 때문에, X선관(31) 및 검출기(32)는, 각속도를 적당하게 바꾸면서 회전하고 있다.

또한, 회전 중심 RC의 궤도로서는, 일방의 어금니부의 측으로부터 전치를 향해 원호 형상으로 진행되고, 그 후, 동일하게 원호 형상으로 반대측의 어금니부의 측으로 돌아오는 산형 모양의 궤도 C도 있다. 이 궤도 C는, 특히, 표준적인 형상 및 사이즈의 치열에 따른 단층면(이하, 3D 기준 단층면)에 X선 초점을 맞추고 또 그 3D 기준 단층면을 기계적으로 추종하도록 미리 설계된 궤도이다. 이 3D 기준 단층면(SS)에 X선 초점을 추종시키는 경우도, X선관(31) 및 검출기(32)는 각속도를 적당하게 바꾸면서 회전하고 있다.

이와 같이, X선관(31) 및 검출기(32)가 회전하면서 X선에 의한 스캔이 실행되기 때문에, X선관(31) 및 검출기(32)의 회전 궤적에 의해 둘러싸이는 내부의 공간은 촬상 공간을 형성하고 있다.

3D 기준 단층면(SS)를 Z축 방향으로부터 보았을 때의 XY면상의 궤적은, 상술한 것과 같은, 대략 말굽형을 이루고 있기 때문에, 도 2에 일례를 도시한다. 이 3D 기준 단층면(SS)의 궤적은, 예를 들면 문헌 「R. Molteni, “A universal test phantom for dental panoramic radiography” MedicaMudi, vol. 36, no. 3, 1991」에 의해서도 알려져 있다. X선관(31), 3D 기준 단층면(SS), 검출기(32), 및, 회전 중심 RC의 위치를 관통하는 회전축 AXz의 기하학적인 위치 관계는 도 3에 나타나게 된다. 다만, 회전 중심 RC의 위치는, 도 2에 점선 A, B, 및 C로 도시한 것과 같이, X선 조사 각도에 따라 바뀐다. 3D 기준 단층면(SS)은 검출기(32)의 입사구(X선 검출면 Ldet : 도 6 참조)에 평행이며, Z축 방향에 따른 만곡한 단면이고 2차원으로 전개했을 때에는 홀쪽한 구형 모양의 단면으로서 설정되어 있다.

도 4에, 이 파노라마 촬상 장치의 제어 및 처리를 위한 전기적인 블록도를 도시한다. 동일 도면에 도시한 바와 같이, X선관(31)은 고전압 발생기(41) 및 통신 라인(42)을 통해 제어 연산 장치(12)에 접속되고, 검출기(32)는 통신 라인(43)을 통해 제어 연산 장치(12)에 접속되고 있다. 고전압 발생기(41)는, 스탠드부(13), 상하동 유닛(23), 또는 회전 유닛(24)에 구비할 수 있고, 제어 연산 장치(12)로부터의 제어 신호에 의해, X선관(31)에 대한 관전류 및 관전압 등의 X선 폭사 조건, 및, 폭사 타이밍의 스케줄에 따라 제어된다.

제어 연산 장치(12)는, 예를 들면 대량의 화상 데이터를 취급하기 때문에, 대용량의 화상 데이터를 격납 가능한, 예를 들면 퍼스널 컴퓨터로 구성된다. 즉, 제어 연산 장치(12)는, 그 주요한 구성요소로서, 내부 버스(50)를 통해 서로 통신 가능하게 접속된 인터페이스(51, 52, 62), 버퍼메모리(53), 화상 메모리(54), 프레임 메모리(55), 화상 프로세서(56), 컨트롤러(CPU)(57), 및 D/A 변환기(59)를 구비한다. 컨트롤러(57)에는 조작기(58)가 통신 가능하게 접속되고, 또, D/A 변환기(59)는 모니터(60)에도 접속되고 있다.

이 중, 인터페이스(51, 52)는 각각 고전압 발생기(41), 검출기(32)에 접속되어 있고, 컨트롤러(57)와 고전압 발생기(41), 검출기(32)와의 사이에서 교환되는 제어 정보나 수집 데이터의 통신을 매개한다. 또, 다른 인터페이스(62)는, 내부 버스(50)와 통신 라인을 연결하기 때문에, 컨트롤러(57)가 외부의 장치와 통신 가능하게 되어 있다. 이것에 의해, 컨트롤러(57)는, 외부에 있는 구내 X선 촬영 장치에 의해 촬영된 구내 화상도 취입되는 것과 동시에, 본 촬영 장치로 촬영한 파노라마 화상을 예를 들면 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine) 규격에 의해 외부의 서버로 송출할 수 있게 되어 있다.

버퍼 메모리(53)는, 인터페이스(52)를 통해 수신한, 검출기(32)로부터의 디지털량의 프레임 데이터를 일시적으로 기억한다.

또, 화상 프로세서(56)는, 컨트롤러(57)의 제어 하에 놓여져 있고, 촬상 공간의 구조 해석, 캘리브레이션을 위한 처리, 3D 기준 단층면의 파노라마 화상의 작성 및 그 파노라마 화상의 후이용을 위한 처리를 조작자와의 사이에 인터랙티브로 실행하는 기능을 가진다. 이 기능을 실현하기 위한 프로그램은, ROM(61)에 미리 격납되고 있다. 이 때문에, 이 ROM(61)은, 본 발명과 관련되는 프로그램을 격납하는 기록 매체로서 기능한다. 또한 이 프로그램은 미리 ROM(61)에 격납해 두어도 무방하지만, 경우에 따라서는, 외부 시스템으로부터 통신회선이나 운반 가능한 메모리를 통해, 도시하지 않는 RAM 등의 기록 매체에 인스톨 하도록 하여도 무방하다.

상술한 3D 기준 단층면은, 본 실시 형태에서는, 장치측에서 미리 준비되어 있다. 또한 3D 기준 단층면은, 장치측에서 미리 준비된 복수의 단층면으로부터 촬영 전에 선택하도록 하여도 무방하다. 즉, 3D 기준 단층면으로서의 고정한 단면인 것에는 변화는 없지만, 이러한 선택 동작에 의해, 3D 기준 단층면의 위치를, 치열의 깊이(전후) 방향의 일정 범위에서 변경 가능하게 하여도 무방하다.

화상 프로세서(56)에 의해 처리되는 또는 처리 도중의 프레임 데이터 및 화상 데이터, 및, 캘리브레이션용의 룩업테이블(LUT)은, 화상 메모리(54)에 독출하여 쓰기 가능하게 격납된다. 화상 메모리(54)에는, 예를 들면 하드 디스크 등의 대용량의 기록 매체(불휘발성 또한 독출하여 쓰기 가능)가 사용된다. 또, 프레임 메모리(55)는, 재구성된 파노라마 화상 데이터, 후처리되는 파노라마 화상 데이터 등을 표시하기 위해 사용된다. 프레임 메모리(55)에 기억되는 화상 데이터는, 소정 주기로 D/A 변환기(59)로 호출되어 아날로그 신호로 변환되어, 모니터(60)의 화면에 표시된다.

컨트롤러(57)는, ROM(61)에 미리 격납되고 있는 제어 및 처리의 전체를 담당하는 프로그램에 따라, 장치의 구성요소의 전체의 동작을 제어한다. 이러한 프로그램은, 조작자로부터 각각 제어 항목에 대해 인터랙티브로 조작 정보를 받아들이도록 설정되어 있다. 이 때문에, 컨트롤러(57)는, 후술하는 것과 같이, 프레임 데이터의 수집(스캔) 등을 실행 가능하게 구성되어 있다.

이 때문에, 환자는, 도 1에 도시한 바와 같이, 입위 또는 좌위 등의 자세로 친레스트(25)의 위치에 턱을 두어 바이트 블록을 입에 무는 것과 동시에, 헤드레스트(26)에 이마를 꽉 누른다. 이것에 의해, 환자의 머리 부분(악부)의 위치가 회전 유닛(24)의 회전 공간의 거의 중앙부에서 고정된다. 이 상태에서, 컨트롤러(57)의 제어의 소스, 회전 유닛(24)이 환자 악부의 주위를 XY면에 따라 회전한다.

또한, 바이트 블록을 씹는 것에 의한 위치 결정 대신에, 환자는 면과 같은 것을 씹고, 이어 라드로 귀를 고정하고, 뒤는 정면의 거울로 회전이 구부러지지 않은가를 확인하는 것으로, 위치 결정 하도록 해도 무방하다.

이 회전 동안에, 컨트롤러(57)로부터의 제어의 소스로, 고전압 발생기(41)가 소정 주기의 플러스모드로 폭사용의 고전압(지정된 관전압 및 관전류)을 X선관(31)에 공급시키고, X선관(31)을 플러스모드로 구동시킨다. 이것에 의해, X선관(31)으로부터 소정 주기로 펄스 형상의 X선이 폭사된다. 이 펄스 구동에는, 반파 정류한 구동 신호를 사용하는 경우도 있고, 인버터 회로를 이용한 DC구동 방식의 구동 신호를 사용하는 경우도 있다. 이 X선은, 촬영 위치에 위치하는 환자의 악부(치열 부분)를 투과하여 검출기(32)에 입사한다. 검출기(32)는, 전술한 바와 같이, 매우 고속의 프레임 레이트(예를 들면 300 fps)로 입사 X선을 검출하고, 대응하는 전기량의 2차원의 디지털 데이터(예를 들면 64 × 1500 화소)를 프레임 단위로 순차 출력한다. 이 프레임 데이터는, 통신 라인(43)을 통해, 제어 연산 장치(12)의 인터페이스(52)를 통해 버퍼 메모리(53)에 일시적으로 보관된다. 이 일시 보관된 프레임 데이터는, 그 후, 화상 메모리(53)에 전송되어 보관된다.

이 때문에, 화상 프로세서(56)는, 화상 메모리(53)에 보관된 프레임 데이터를 이용하여 3D 기준 단층면(SS)에 촬상 초점을 맞춘 단층상을 파노라마 화상으로서 재구성 한다. 즉, 이 기준 파노라마 화상은, 「3D 기준 단층면(SS)에 따라 치열이 존재하고 있다고 가정했을 때의 파노라마 화상」인 것으로 정의된다. 또, 이 화상 프로세서(56)는, 이 기준면 파노라마 화상을 이용하여 3차원(3D) 화상 및 3D 오토 포커스 화상을 작성하는 등의 처리를 실시한다. 이 처리의 개요를 도 5에 도시한다. 또한, 상기 3D 기준 화상은, 「3D 기준 단층면(SS)에 따라 치열이 존재하고 있다고 가정했을 때 3차원 화상」으로서 정의된다. 또, 3D 오토 포커스 화상은, 「3D 기준 화상으로부터 프레임 데이터 또는 기준면 파노라마 화상의 데이터를 이용하여 치열을 자동적으로 최적 초점화한 표면 화상」으로서 정의된다. 즉, 이 3D 오토 포커스 화상은, 흐림이 적고, 또한, 치열의 실재 위치 및 그 실제의 사이즈를 정밀도 좋게 표현한 최적 초점 화상이다.

특히, 3D 오토 포커스 화상은, 피검체 각각에 의해 치열의 실재 위치가 다르다고 하는 사실을 고려한 화상이다. 즉, 피검체 각각의 치열은 3D 기준 단층면(SS)(도 6 참조)에 따르고 있는 것은 없고, 3D 기준 단층면(SS)로부터 부분적으로 또는 전체적으로 어긋나 있거나, 그 면으로부터 기울어 있거나 한다. 이 때문에, 3D 오토 포커스 화상은, 피검체 각각의 치열의 실제의 3차원 위치 형상을 자동적으로 또 정밀도 좋게 분류함과 함께, 그 분류 결과로부터 실제의 치열 형상을 자동적으로 묘출하는 것으로 작성된다.

X선관(31)(X선관 초점은 점 형상으로 간주된다)으로부터 조사된 X선은, 콜리메이터(33)를 통해 조사된다. 이 X선(X선속)은, 피검체(P)의 구강부를 투과하여, Z축 방향으로 일정한 길이를 가지고 또한 가로폭이 있는 종장의 세로길이의 검출기(32)에 의해 검출된다. 이 때문에, X선의 조사 방향은 도 3, 6에 도시한 바와 같이 오블리크(oblique)가 된다. 따라서, 치아의 실제의 크기와 그 치아의 음영이 검출기(32)의 검출면 Ldet에 작성하는 투영상의 크기와의 비(본 실시예에서는, 이 비를 「확대율」이라고 한다)는, 회전 중심 RC의 위치에 따라 변화한다. 이 확대율은 세로 방향 및 가로 방향(즉, 통상, 치아의 세로 방향 및 가로 방향이 된다)의 각각에 존재한다. 도 6의 세로 방향의 예로 말하면, 치아의 실제의 높이 P₁real과 검출면 Ldet 상의 높이 P₁det와의 비가 회전 중심 RC의 위치에 따라 바뀐다. 이 회전 중심 RC의 위치는, 도 2에 예시한 것과 같이, 1회의 스캔(데이터 수집)의 동안에 변화하도록, X선관(31) 및 검출기(32)의 쌍의 회전 궤도가 미리 설정되어 있다.

이 이유는 이하와 같다. 도 6에 도시한 바와 같이, X선관(31)과 검출기(32)와의 사이의 거리 Rs+Rd는 일정하게 유지되고, 또한, 회전 중심 RC으로부터 X선관(31) 및 검출기(32)에 이르는 거리 Rs, Rd(본 실시 형태에서는 Rs > Rd)도 일정하게 보지(保持)된다. 그 한편, 3D 기준 단층면(SS)에 초점을 맞춘 스캔을 실시하기 때문에, 1회의 스캔(데이터 수집)의 동안에, 회전 중심 RC의 위치의 궤도는, 대략 말굽 형상으로 만곡하고 있는 치열에 대해서, 일례로서 전술과 같이 예각인 3각형 모양의 궤도 B(도 2 참조)를 채용하고 있다.

구체적으로는, 회전 중심 RC로부터 3D 기준 단층면(SS)까지의 거리 D와 검출기(32)에서 3D 기준 단층면(SS)까지의 거리 Rd-D가 스캔이 진행되는 것에 따라 변화한다. 이것에 따라, 회전 중심 RC은 치열에 가까워지거나 멀어지거나 하므로, X선관(31)도 치열에 가까워지거나 멀어지거나 한다. X선관(31)의 X선 초점은 점 형상이라 간주되기 때문에, 높이에 대해 말하면, 동일 높이의 치아이더라도, X선관(31)이 치열에 가까울수록 검출면 Ldet로의 투영상은 커진다. 즉, 확대율은 크다. 도 2의 예로 말하면 전치부를 스캔할 때의 쪽이 어금니부(어금니측)를 스캔할 때와 비교하여, 회전 중심 RC이 치열에 가깝게 되고, 그 만큼, 확대율은 커진다. 예컨대, 전치부를 스캔하는 X선 조사 방향 θ=0도 일 때의 거리 d1은, 어금니부를 스캔하는 X선 조사 방향 θ=60도, 75도 일 때의 거리 d2, d3에 대해서, d1＜d2, d1＜d3, d2＜d3의 관계에 있다. 도 2에 도시하는 회전 중심 RC의 궤적은 어디까지나 일례이지만, 이 회전 중심 RC이 치열에 가까워지고 멀어지는 것은, 3D 기준 단층면(SS)에 초점을 맞추도록 X선을 스캔하는 파노라마 촬상 장치의 경우, 통상, 적합한 설계 사항이다.

이와 같이 확대율은 치열의 위치에 의해 바뀌므로, 이 확대율의 영향을 보정한 파노라마 화상을 하지 않는 한, 구강부의 구조나 시계열적인 변화를 정밀도 좋게 또한 정량적으로 해석할 수 없다.

더욱이, 피검체의 실제의 치열은, 그 전체이든 부분적이든, 3D 기준 단층면(SS)의 위치에는 없는 것이 대부분이다. 이 때문에, 확대율의 영향을 회피하는 경우, 치열의 3D 기준 단층면으로부터의 어긋남도 맞추어 고려해야 한다.

하지만, 종래의 파노라마 화상은, 상술한 확대율로 인한 문제 및 실제의 치열의 어긋남을 고려하지 않고 작성되고 있다. 이 때문에, 종래의 파노라마 화상을 이용한 치열의 정량적인 구조 해석은 매우 곤란하다. 따라서, 피검체 마다의 다양한 형상의 치열이나 다양한 위치에 있는 치열을 대상으로 하는 경우이라도, 또, 동일 치열 내의 치아의 위치의 여하와 관련되지 않고, 3차원의 실재 위치를 정밀도 좋게 분류할 수 있는 파노라마 화상이 바람직하고 있었다.

이 점, 본 실시예와 관련되는 파노라마 촬상 장치는, 동일한 치열이라도 확대율이 치아의 위치마다 다른 것에 기인한 화상의 일그러짐을 해소하면서, 치열의 실제의 3차원 위치(형상을 포함한다)를 자동적으로 또한 정밀도 좋게 분류하는 것을 특징 중 하나로 하고 있다. 이것에 의해, 지극히 위치(형상)의 분류 정밀도가 높은 3차원 파노라마 화상을 제공할 수 있다.

본 실시예에서는, 단층면의 화상을 얻기 위해서 토모신세시스법(tomosynthesis)을 이용하고 있다. 즉, 스캔에 의해 일정 레이트로 수집되는 다수의 프레임 데이터는, 2차원의 파노라마 화상의 사상 위치에 따라 서로 쉬프트 시키면서 서로 가산 처리(쉬프트 ＆ 애드)된다. 이 때문에, 본 실시예에서 말하는 「최적 초점」이란, 「초점이 제일 잘 맞고 있고, 초점 흐름이 적다」라고 하는 의미이며, 주목하는 부위가 그 이외의 부위보다 해상도가 좋은, 또는, 화상의 전체의 해상도가 보다 높은 것을 말한다.

기준면 파노라마 화상이 작성되면, 그 데이터는 화상 메모리(54)에 보관되는 것과 동시에, 모니터(60)에 적당한 능태로 표시된다. 이 중, 표시 능태 등에 대해서, 조작기(58)로부터 부여하는 조작자의 의사가 반영된다.

(촬상 공간을 규정하는 파라미터의 캘리브레이션)

촬상을 설명하기 전에, 도 7~도 20을 이용하여, 팬텀을 사용한, 촬상 공간에서의 기준 단층면에 대한 촬상계의 3차원 구조를 나타내는 기하학적인 파라미터의 값이나 변화량을 추정하는 처리, 즉 캘리브레이션을 설명한다. 이 캘리브레이션의 결과는, 화상 재구성에 반영될 수 있는 것과 동시에, 필요에 따라, 촬상 공간의 구조 해석이나 설계에 이용된다.

이 캘리브레이션에 수반하는 처리는, 콘트롤러(57) 및 화상 프로세서(56)가 협동하여 실행된다. 캘리브레이션 전용의 프로세서를 설치해도 무방하다. 이 캘리브레이션에는, 본 실시예에서는, 피검체(P)의 치열을 모방한 팬텀을 이용하는 것을 특징으로 한다.

(팬텀)

도 7에, 이 팬텀(101)의 일부 파단한 외관을 나타낸다. 이 팬텀(101)은, 이러한 캘리브레이션에 필요한 파라미터의 측정을 1개로 맞출 수 있는 만능형 팬텀이다. 또한, 본 발명과 관련되는 팬텀은, 반드시, 이 만능형 팬텀으로 한정되는 것은 아니고, 후술하는 것과 같이 3D 화상 재구성에 필요한 파라미터를 캘리브레이션을 실시할 수 있는 것이면, 그 형태는 다양한 변형 가능한 것은 물론이다. 이 변형예의 몇 개를 후에 설명된다.

이 만능형 팬텀(101)은, 투명한 수지제의 판 모양의 베이스(111) 및 천판(112)과, 이 베이스(111) 및 천판(112)에 협지된 복수의 지주(113)를 구비한다. 이러한 지주(113)(113′)에는, 후술하는 것과 같이 X선 투과율이 수지재와는 다른 금속제의 마커를 구비하고 있다. 또한, 수지의 종류는 예를 들면 아크릴 수지이지만, X선 투과율이 마커의 그것과 다른 것이면 무방하다. 또, 수지가 투명으로 한 것은, 마커가 보기 쉽기 때문이다.

지주(113)(113′)의 각각은, 그 상하단이 베이스(111) 및 천판(112)에 삽입되어 고정되고 있다. 이하, 이것을 상세히 서술한다.

베이스(111)는, 도 7, 8에 도시한 바와 같이, 사각 판 모양을 이루고, 투명한 수지 부재로 제조된다. 이 베이스(111)의 표면에는, 3차원의 기준 단층면(SS)을 XY면에 투영 했을 때의 기준면 궤도 ORs와, 이 기준면 궤도 Ors 보다 소정 거리 DS, 예를 들면 20mm 외측에 해당 기준면 궤도 ORs에 예를 들면 평행으로 이어지는 외측면 궤도 ORouter가 설정되어 있다. 이러한 궤도 ORs, ORouter는, 오퍼레이터에게 알기 쉽게, 베이스(111)의 면상에 실제로 선으로서 묘출해도 무방하고, 가상적인 것이라도 무방하다.

이 베이스(111)의 상면에는, 이러한 양쪽 모두의 궤도 ORs, ORouter와 기준 단층면(SS)에 초점이 맞도록 X선관(31) 및 검출기(32)를 회전 이동시킬 때의 X선 조사 각도 θ 각각과의 교점에 사각 식설혈(植設穴)(111A)이 형성된다. 또한, 상기 양궤도 ORs, ORouter 간의 거리 DS는 반드시 20mm로 설정할 필요는 없고, 한정된 사이즈 관계 안에서 후술하는 파라미터를 보다 정밀도 좋게 연산할 수 있는 값이면 무방하다.

복수의 지주(113)는, 각각, 도 9, 10에 도시한 바와 같이, 아크릴 등의 수지제의 각주로서 형성되고 있다. 각 지주(113)는, 일정 길이의 각주 모양의 지주 본체(113A)와, 그 상하단 각각 일체로 돌설된 사각주 모양의 돌기(113B)를 구비한다. 지주 본체(113A)는, 그 긴 방향에 직교하는 단면 사이즈가 예를 들면 5mm × 5mm 이며, 그 길이가 92mm 이다. 각 돌기(113B)의 사이즈는, 지주 본체(113A)의 그것보다 작은 단면이고, 예를 들면 높이 5mm 정도의 길이가 되어 있다.

각 지주 본체(113A)의 일면에는, 캘리브레이션용의 제1, 제2, 및 제3 마커(114, 115, 및 116)이 배설되고 있다. 이러한 마커(114, 115, 및 116)는 모두, 알루미늄제 또는 황동제의 소경의 라드이며, 그 지름은 예를 들면 0.6mm 이다. 이 중, 제1 및 제2 마커(114, 115)는, 지주 본체(113A)의 상단, 하단으로부터 각각 소정 거리, 예를 들면 10mm, 15mm 만 떨어진 위치에 횡방향으로 배설되고 있다. 지주 본체(11A)의 표면에 예를 들면 지름 0.6mm의 단면 반원 모양의 깎기를 넣을 수 있고, 그 깎기 부분에 소경 라드로서의 제1 및 제2 마커(114, 115)를 고정 설치한다.

더욱이, 도 9에 도시한 바와 같이, 제3 마커(116)는, 지주 본체(113A)의 상단으로부터 예를 들면 30mm 떨어진 위치를 중심으로 세로 방향에 따라 고정 설치 되고 있다. 이 제3 마커(116)는 일정한 길이를 가지고, 그 길이는 예를 들면 20mm 이다. 이 제3 마커(116)는, 상술한 제1 및 제2 마커(114, 115)와 같은 방법으로 식설되고 있다.

또한, 상술한 지주(113) 및 마커 위치의 치수는 어디까지나 예시이며, 그 외의 적당한 치수로 설계할 수 있다.

이상, 기준면 궤도 ORs에 따라 배설되는 팬텀(113)을 도 7에 대해 설명하였다.

한편, 외측면 궤도 ORouter에 따라 배설되는 팬텀(113′)은, 도 10에 나타낸 것처럼 구성되어 있다. 여기서 흥미로운 특징은, 도 32에 나타낸 팬텀(113)을 상하 역상으로 한 것이 도 10의 팬텀(113′)으로 되어 있다고 하는 것이다. 이 때문에, 각 팬텀(113′)에도 제2, 제1 마커(115, 114)가 상하단 집합으로 횡 방향에 위치하고, 또한 제1 마커(114) 집합의 위치에서 세로 방향에 위치하고 있다. 마커의 식설 방법도 완전히 동일하기 때문에, 팬텀(101)을 조립할 때, 기준면 궤도 ORs와 외측면 궤도 ORouter와의 사이에 역상으로 방향을 바꾸면 무방하고, 파츠의 공통화를 도모하고, 제조 코스트를 내릴 수 있다. 물론, 서로의 역상의 방향을 혼동하지 않도록 X선 투과에 영향을 주지 않는 상하단의 표적을 붙이거나, 식설용의 돌기(113B) 및 식설혈(111A)의 형상을, 상하의 베이스(111) 및 천판(112)의 사이에서 달리하는 등의 변형을 시행해도 무방하다.

상술한 바와 같이, 제1 및 제2 마커(114, 115)와, 제3 마커(116)의 식설 방향 및 길이는 서로 다르다. 그 이유는, 캘리브레이션에서 다른 파라미터의 측정이 필요하고, 그 파라미터의 속성에 맞춘 형상이 다른 종류의 마커가 필요하다는 것에 의한다. 이와 같이, 본 실시예에서는, 1개의 팬텀(101)에 모든 필요한 종류의 마커를 효율적으로 또한 낭비없게 배치한 것도 특징 중 하나이다. 이러한 이유로, 파라미터의 종류에 맞춘 복수의 팬텀을 사용하지 않아도 무방하다고 하는 효과가 있다.

제1 및 제2 마커(114, 115)는, 후술하지만, 촬상 공간에 존재하는 X선관(31), 검출기(32), 회전 중심 RC, 및 3D 기준 단층면(SS)의 사이의 거리 관계의 정보 및 X선관(31)의 검출기(32)에 대한 높이 위치의 정보를 얻기 위한 마커이다. 이것에 대해, 제3 마커(116)는, 후술하는 게인으로 불리는 양(=ΔX/Fi), 및, X선 조사 각도 θ 각각 대하여 실제의 투영 각도를 측정하기 위한 마커이다.

즉, 기준면 궤도 ORs 및 외측면 궤도 ORouter에 있는 제1, 제2, 및 제3 마커(114, 115, 및 116)가 기준면 파노라마 화상 및 외측면 파노라마 화상에 비쳐 들어온다. 이것을 예를 들면 X선 조사 각도 θ=75도에 대해 보았을 경우, 예를 들면 기준면 파노라마 화상에는 도 11(A)에 도시한 바와 같이 묘출된다. 즉, 도 11(B)에 도시하는 기하학적 관계로부터, 기준면 파노라마 화상에는, 위로부터, 기준면 궤도 ORs에 있는 제1 마커(114)(ORs), 외측면 궤도 ORouter에 있는 제2 마커(115)(ORouter), 기준면 궤도 ORs에 있는 제3 마커(116)(ORs), 외측면 궤도 ORouter에 있는 제3 마커(116)(ORouter), 기준면 궤도 ORs에 있는 제2 마커(115)(ORs), 및, 외측면 궤도 ORouter에 있는 제1 마커(114)(ORouter)의 순서로 나란히 검게 묘출된다.

반대로 말하면, 이러한 나란히 묘출되도록, 외측면 궤도 ORouter의 기준면 궤도 ORs에 대한 이간 거리 및 각 마커의 세로 방향의 위치를 설정해 둔다. 다만, 외측면 궤도 ORouter에 있는 마커(114(ORouter), 115(ORouter), 116(ORouter))의 화상은, 기준면 궤도 ORs에 있는 이들 화상보다는 흐릿하다. 또한, 쉬프트, 앤드, 애드량을 변경하여 외측 단층면에 초점을 맞추어 파노라마 화상을 재구성하면, 그 흐림의 정도, 즉, 최적 초점의 화상인지의 관계는 역으로 된다.

파노라마 화상상에서는, 4개의 마커(114(ORs), 115(ORouter), 115(ORs), 및 114(ORouter))의 화상은 가로 향의 흑선으로서 묘출되고, X선관(31), 검출기(32), 회전 중심 RC, 및 기준 단층면(SS)의 사이의 거리 관계의 파라미터, 및, X선관(31)의 검출기(32)에 대한 높이 위치의 파라미터를 측정하기 위해서 사용된다. 또, 2개의 마커(116(ORs) 및 116(ORouter))의 화상은, 세로 방향의 흑선으로서 묘출되고, 후술하는 게인으로 불리는 양(=ΔX/Fi), 및, X선 조사 각도 θ 각각에 대하는 실제의 투영 각도를 측정하기 위해서 사용된다. X선의 조사 각도가 설계치 또는 상정치로부터 어긋나 있는 경우, 실제의 투영 각도도 이들의 값으로부터 어긋나기 때문에, 2개의 마커(116(ORs) 및 116(ORouter))의 세로 방향의 흑선의 위치는 일치하지 않고, 가로 향 방향에 어긋나게 묘출된다. 이 어긋남을 연산하는 것으로 실제의 투영 각도의 어긋남을 측정할 수 있다.

이와 같이, 팬텀(101)은, 촬상 공간에서의 촬상계의 거리 및 높이에 관해서 한 번의 스캔으로 필요 충분한 위치 정보를 줄 수 있다. 이 때문에, 이 팬텀(101), 다른 종류의 파라미터를 단독으로 측정 가능한 범용성을 발휘한다.

또한, 천판(112)은 반드시 설치하지 않아도 무방하다. 그러나, 베이스(111)에 식설한 복수의 지주(113)에는, 그 마커(114, 115, 116)가 고정밀의 공간 위치를 유지하는 것이 요구된다. 이 때문에, 설치나 보관 시에, 지주(113)가 기울거나 어긋나거나 손상하거나 하는 것을 방지하기 위해서는, 천판(112)는 설치하는 쪽이 좋다. 천판(112)과 베이스(111)와의 사이에, 양판을 지지하기 위해서 만의 수지성의 지주를 설치해도 무방하다.

＜재구성의 원리＞

여기서, 파노라마 촬상 장치에서의 재구성의 기본 원리를 수식적으로 설명한다.

도 12(A)는, 대략 말발굽형의 치열의 주위를, 서로 정대하고 또한 각각 다른 곡선 궤도 T_S, T_D에 따라 회전(이동)하는 X선관(31) 및 검출기(32)의 모습을 나타낸다. X선관(31)이 일방의 궤도 T_S에 따라 회전하고, 검출기(32)가 타방의 궤도 T_D에 따라 회전한다. 즉, X선관(31) 및 검출기(32)는 쌍이 되어 회전하지만, 그 쌍의 회전의 중심(회전 중심)(RC)도 이동한다. 동 도(A)의 예에서는, 회전 중심 RC은 도 2의 산 형상의 궤도 C를 따라 이동하는 경우로 나타내고 있지만, 도 2의 궤도 A나 궤도 B이라도 같은 원리가 성립된다.

지금, 도 12(A)에 도시한 바와 같이, X선관(31) 및 검출기(32)의 쌍의 회전 중심 RC이 위치 O에 있고, X선관(31)의 초점 위치를 S₁, 검출기(32)의 폭방향의 중심 위치를 C₁, X선관(31)의 회전 반경(이하, X선관, 회전 중심 거리)을 R_S, 검출기(32)의 회전 반경(이하, 검출기, 회전 중심 거리)을 R_D, 회전 중심 RC의 위치 O로부터 치열이 있는 점 Q까지의 거리(이하, 회전 중심, 기준 단층면 거리)를 D, 및, 회전 중심 RC이 그리는 궤도를 T_O로 한다. 이 거리 Rs와 Rd는 고정치이다.

더욱이, 도 12(B)는, X선관(31)의 초점 위치 S가 S₁으로부터 S₂로 회전 이동할 때의 상태를 도시하는 것으로, 이 이동에 의해, 회전 중심 RC의 궤도 T_O는 반경 α의 원상을 각속도 ω로 움직이고, 회전 중심 RC이 O(S₁)로부터 O(S₂)로 이동하는 것으로 한다. 이 경우, 그 회전 중심 RC의 2개의 위치 O(S₁), O(S₂)가 양방의 초점 위치 S가 S₁, S₂로 만드는 각도 θ₁은 θ₁=wt(t : 시간)가 된다. 한편, 이러한 회전이동에 의해, 치열의 점 Q의 검출기(32)로의 투영점은 그것까지의 P_A(S₁)로부터 P_A(S₂)로 변화한다. 이 때, 검출기(32)의 폭방향의 중심 위치는 각각 C₁, C₂이다.

이 도 12(B)의 기하학적 관계를, 회전 중심 RC의 위치가 O(S₁)로부터 O(S₂)로의 이동과 그 궤도 T_O와의 관계에 주목하여 발출(拔出)하면, 도 13(A)과 같이 나타내진다. 이 양 위치 O(S₁), O(S₂) 간의 거리는 미소한 것으로부터, 각도 θ₁과 반경 α을 사용하여 θ₁α로 나타낼 수 있다. 이 결과, 회전 중심 위치 O(S₁), O(S₂), X선 초점 위치 S₂, 및 재구성위치 Q는 모두 거리의 관계로 나타낼 수 있고, 도 13(A)에 나타내게 된다. 즉, X선관위치 S₂와 회전 중심 위치 O(S₂)와의 사이의 거리가 X선관, 회전 중심간 거리 Rs, 및, 회전 중심 위치 O(S₂)와 검출기 중심 위치 C2와의 사이의 거리가 검출기 회전 중심간 거리 Rd이기 때문에, 회전 중심 위치 O(S₁)와 O(S₂)의 사이의 거리가 αθ₁, 회전 중심 위치 O(S₂)와 재구성위치 Q와의 사이의 거리가 D-αθ₁, 재구성위치 Q로부터 선분 O(S₂)-C₂에 수직으로 내린 선분이 (D-αθ₁) sinθ₁, 더욱이 그 수선의 교점 B와 회전 중심 위치 O(S₂)와의 사이에 거리가 (D-αθ₁) cosθ₁이 된다.

본 실시 능태에서는, 촬상 공간에서의 촬상계의 기하학적인 위치 관계의 해석(구조 해석)이나, 촬상 공간에서의 치열의 실체 위치의 추출을 실시하는 3D 화상 재구성(오토 포커스라고 부른다)에 필요한 파라미터를 캘리브레이션 하기 위한 연산에 「회전 중심 위치 O(S₁), O(S₂) 간의 거리 α」를 고려하는 점이 포인트이다.

(게인의 연산)

상술한 도 13(B)에 나타내는 거리 관계를 이용하여 게인으로 불리는 양(=ΔX/Fi)을 구한다.

도 13(B)에 나타내는 기하학적 관계로부터,

x=[(Rs+Rd)/{Rs+(D-αθ₁)}]*(D-αθ₁) sinθ₁　… (1)

의 관계가 성립된다. αθ₁을 보정항 M(=αθ₁)라고 파악하면, θ₁ 및 x는 미소하기 때문에, 근사식으로서

Δx/Δθ={(Rs+Rd)/(Rs+(D-M))}(D-M) … (2)

가 성립된다.

검출기(32)가 출력하는 프레임 데이터를 Fi로 두면,

Δx/Δθ=(Δx/ΔFi)(ΔFi/Δθ) … (3)

이기 때문에,

Δx/ΔFi=(Δθ/ΔFi){(Rs+Rd)/(Rs+(D-M))}(D-M) … (4)

가 된다.

이 (4)식의 좌변 Δx/Fi는 게인(쉬프트, 앤드, 애드량의 변화율)으로 불린다. 이 게인 ΔX/Fi는, 복수의 프레임 데이터를 서로 쉬프트하여 가산하는 토모신세시스법(즉, 쉬프트, 앤드, 애드 연산)에서의 쉬프트, 앤드, 애드량의 변화율을 나타내고 있다.

또, (4)식의 우변 중의 RS+RD는, 검출기와 X선관과의 사이의 거리(검출기, X선관간 거리)를 나타내고, Rs+(D-M)은 「회전 중심 위치 O(S₁), O(S₂) 간의 이동거리 αθ₁」의 분만큼 보정된, X선관과 초점과의 사이의 거리(초점 위치 X선관간 거리)를 나타내고 있다. 또, (D-M)은, 이러한 이동거리 αθ의 분만큼 공제한, 새로운 회전 중심의 위치와 재구성점 Q와의 사이의 거리를 나타내고 있다.

이 결과, 게인 ΔX/Fi의 곡선(이하, 단순히 「게인 곡선」이라고 한다)은, 검출기 X선관간 거리 R_S+R_D, 초점 위치 X선관간 거리 RS+(D-M), 회전 중심 재구성점간 거리(D-M), 및, 프레임 데이터 Fi와 회전 각도 θ와의 관계를 나타내는 각속도 곡선 Δθ／ΔFi(도 17 참조)에 근거하여 연산할 수 있다. 이 게인 곡선을 적분하고, 전치의 중심 위치를 화상의 중심 위치가 되도록 하면, 회전 각도의 각각으로, 회전 중심 RC으로부터 거리 D의 위치에서 초점이 맞은 파노라마 화상을 재구성 할 수 있다.

또한, 일본특허공개 2007-136163에 나타나고 있듯이, 상술한 게인 ΔX/Fi의 대소는 통상의 전기 회로 등의 그것과는 개념이 상이하고, 게인 ΔX/Fi가 큰 만큼, 프레임 데이터끼리를 서로 가산할 때의 프레임 데이터의 중합시킨 양(쉬프트량)은 작아진다. 반대로, 게인 ΔX/Fi가 작아질수록, 그 중합시킨 양은 커진다.

본 실시예에서는, 촬상 공간의 구조 해석이나 캘리브레이션에 필요한 파라미터를 상술한(4)식의 게인식에 근거하고, 또한 캘리브레이션 팬텀을 사용하여 구한다. 이 때문에, 먼저 캘리브레이션 팬텀의 구성 및 기능을 설명한다.

(파라미터의 연산)

다음으로, 도 14에 근거하여, 촬상 공간의 구조 해석이나 캘리브레이션에 필요한 파라미터를 측정하기 위한 연산에 대해 설명한다. 즉, 여기서 예시드는 파라미터로서는,

- 구조 해석에서, X선관 회전 중심 거리 R_S, X선관 회전 중심 거리 R_S, X선관(31)의 검출기(32)에 대한 Z축 방향의 높이 B1, 및,

- 캘리브레이션에서, 게인 Δx/Fi, X선 조사 각도 θ, 각속도 곡선 Δθ／ΔFi, 회전 중심-기준 단층면 거리 D, 보정항 M, 이동하는 회전 중심 RC의 XY 면상의 좌표(CX, CY)

이다.

이 중, 캘리브레이션용의 파라미터 「Δx/Fi, θ, Δθ／ΔFi, D, M, (CX, CY)」는, 입력치 Fi의 룩업테이블 LUT로서 기억 갱신된다.

이러한 파라미터를 연산하기 위한 처리로서

처리 1 (팬텀의 설치와 캘리브레이션용의 X선촬영(스캔)),

처리 2 (게인 Δx/Fi의 프로파일의 연산),

처리 3 (X선 조사 각도 θ의 어긋남(실제의 투영 각도 θ′)의 연산)

처리 4 (각속도 곡선 θ=f(Fi) : Δθ/ΔFi의 연산),

처리 5 (파라미터 Rs, Rd, B1의 연산),

처리 6 (파라미터 Δx/Fi, θ, Δθ／ΔFi, D, M, (CX, CY)의 연산, 갱신 : 즉 캘리브레이션)

및,

처리 7 (치열의 실체 위치를 추출한 3D 재구성)

을 예시할 수 있다. 이것을 처리는, 콘트롤러(57)와 화상 프로세서(56)가 협동하여 실행하는, 도 14에 나타내는 플로우차트 중에서 실행된다. 이 플로우차트에 따라 설명한다.

＜처리 1＞

콘트롤러(57)는 오퍼레이터에게 팬텀(101)을, 파노라마 촬상 장치의 촬상 공간의 소정 위치에 설치하도록 화면이나 음성으로 지시한다(스텝 S1). 이 소정 위치란, 촬상시에 환자 P가 턱을 놓는 친레스트(25)의 위치이다.

다음으로, 콘트롤러(47)은 캘리브레이션용 스캔의 실행을 조작기(58)로 지시한다(스텝 S2). 이 지시에 응답하여, 콘트롤러(57)는 ROM(61)에 미리 격납하고 있는 캘리브레이션용 스캔의 프로그램을 그 워크메모리에 독출한다. 콘트롤러(57)는, 이 프로그램을 실행하는 것으로, 콜리메이터(33)가 장착된 X선관(31)과 검출기(32)를 팬텀의 주위를 회전시킨다. 이 회전 동안에, X선관(31)의 점 형상의 X선 초점으로부터 예를 들면 펄스 X선이 폭사된다. 이 펄스 X선은 콜리메이터(33)에 의해 콜리메이트 되어 팬 형상의 X선빔이 된다. 이 X선빔이 팬텀을 투과하여, 검출기(32)의 검출면에 입사한다. 이것에 의해, 검출기(32)는 팬텀을 투과하여 X선을 검출하고, 거기에 대응하는 디지털 전기량의 프레임 데이터를 일정 시간마다(예를 들면 300 fps)에 출력한다.

X선관(31)과 검출기(32)는, 단순히 팬텀의 주위를 도는 것이 아니라, 도 12(A)에 도시한 바와 같이, X선관(31)과 검출기(32)가 항상 정대하여도, 그 양자를 연결하는 선분상의 회전 중심 RC의 위치가 팬텀의 전측에 접근한 후, 떨어지는 궤도를 추종 하도록 회전한다. 즉, 실제의 스캔시에는, 치열의 전치 부근으로 나아가는 만큼, 회전 중심 RC이 치열에 접근하고, 회전 중심 RC의 위치가 어긋나 간다. 이 이동을 허용하도록, X선관(31) 및 검출기(32)의 회전 위치, 각속도가 각각 개별적으로 제어된다.

검출기(32)로부터 출력된 프레임 데이터는 버퍼 메모리(53)에 일시 보관된다. 화상 프로세서(53)는, 그 프레임 데이터를 이용하여 토모신세시스법의 바탕으로 기준 단층면(SS)의 기준면 파노라마 화상을 재구성한다(스텝 S3).

＜처리 2＞

그 다음으로, 화상 프로세서(56)는 게인 ΔX/Fi를 구한다(스텝 S4).

우선, 재구성된 기준면 파노라마 화상 상에서, 기준 단층면(SS)에 따른 궤도를 더듬는 기준면 위치에 X선 조사 각도 θ 마다 배치된, 팬텀(101)의 지주의 마커가 중심으로 묘출되고 있는 프레임 데이터의 번호 Fi₀를 결정한다. 이 결정은, 오퍼레이터가 기준면 파노라마 화상을 보면서 결정하면 좋다. 또한, 이 기준면 파노라마 화상에는, 기준 단층면(SS) 보다 20mm 외측의 단층면의 궤도를 더듬는 외측면 위치에 X선 조사 각도 θ 마다 배치한 지주의 팬텀도 당연하게 비쳐 들어온다.

다음으로, 기준면 위치의 지주 각각의 팬텀에 대해서, 제일 초점이 잘 맞는 프레임 데이터 Fi의 중합시킨 량(쉬프트, 앤드, 애드량) X를 구한다. 이것도 오퍼레이터가 기준면 파노라마 화상을 관찰하면서 조작기(58)을 조작하고, 중심 프레임 데이터 Fi₀의 양사이드에 있는 프레임 데이터 Fi를 겹쳐 그 화상의 흐릇함을 관찰하는 방법을 시행 착오로 반복해 결정한다. 이 결과, 기준 단층면(SS)에 따른 각 지주의 마커에 대응한 중심 프레임 데이터 Fi₀와 그 최적한 중합시킨 량 X가 정해졌으므로, 그러한 데이터를 매끄럽게 연결시켜 중합시킨 량의 프로파일 Px를 구한다. 이 프로파일 Px로부터 X선 조사 각도 θ의 설정치 마다의 게인 ΔX/Fi를 구한다.

또한, 중합시킨 량을 가로축으로 취하고, 마커 형상의 엣지 통계량(예를 들면 반치폭)을 세로축으로 취한 그래프를 생성하고, 이 그래프의 엣지 통계량이 피크가 되는 점을 추정하도록 하여도 무방하다. 이 추정치로부터 최적한 중합시킨 량을 연산하면 무방하다. 이것에 의하면, 기준면 파노라마 화상상에서, 찍혀 들어온 마커 형상의 위치를 점 ROI 등으로 지정하면, 그 지정 위치에서의 최적한 중합시킨 량을 거의 자동적으로 연산할 수 있다.

다음으로, 화상 프로세서(56)는, 콘트롤러(57)로부터의 지시에 근거하여 캘리브레이션의 정도의 지시를 받는다. 본 실시 형태에서는, X선 조사 각도 θ에 대해 캘리브레이션을 실시하지 않고, 시스템이 미리 가지고 있는 X선 조사 각도 θ의 설계치를 그대로 채용하는 간이형의 캘리브레이션과, 팬텀(101)을 스캔하여 얻은 파노라마 화상으로부터 X선 조사 각도 θ도 캘리브레이션 하는 상세형의 캘리브레이션이 미리 준비되어 있다. 이 때문에, 콘트롤러(57)는, 예를 들면 모니터(60)로의 화상 표시를 통해서, 간이형 캘리브레이션을 실시하거나, 상세형 캘리브레이션을 실시하거나, 오퍼레이터로부터 사전에 정보를 얻는다. 따라서, 화상 처리 프로세서(56)는 콘트롤러(57)으로부터의 지시를 받아, 캘리브레이션이 간이형인지 상세형인지를 판단한다(스텝 S5).

화상 프로세서(56)이 간이형 캘리브레이션을 실시한다고 판단했을 경우, 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이 미리 정해져 있는 조사 각도 θ=0도, ±15도, ±30도, … 의 값을 그대로 독출하여 설정한다(스텝 S6). 이것에 대해, 상세형 캘리브레이션을 실시한다고 판단했을 경우, 파노라마 화상으로부터 X선 조사 각도 θ의 어긋남, 즉 실제의 조사 각도 θ′를 연산한다.

＜처리 3＞

다음으로, X선 조사 각도 θ에 대한 실제의 조사 각도(투영 각도) θ′의 편차량 θshift를 연산한다(스텝 S7).

이 연산에는, 재구성된 기준면 파노라마 화상상에서, 기준 단층면(SS) 보다 20mm 외측의 단층면을 따른, 외측면 위치를 따라 X선 조사 각도 θ 마다 배치된 지주의 마커에 대해, 스텝 S4와 동일하게, X선 조사 각도 θ 마다의 게인 ΔX/Fi, 및, 그 게인 ΔX/Fi의 프로파일을 생성한다. 이 프로파일의 데이터를 이용하여, 기준 단층면(SS) 보다 20mm 외측의 단면의 외측면 파노라마 화상을 재구성 한다. 이 외측면 파노라마 화상에서, 이러한 외측면 위치에 있는 지주(113′) 각각의 팬텀의 가로 방향(2차원 기준면 파노라마 화상상에서의 가로 방향)의 물리적인 중심 위치를 결정한다. 이 결정도 오퍼레이터가 파노라마 화상을 보면서 실시한다.

스텝 S4에서 기준면 위치에 있는 지주 각각의 마커가 사용하고 있는 중심 프레임 데이터의 번호 Fi₀는 이미 결정하고 있다. 거기서, 해당 중심 프레임 데이터에 대한 외측면 파노라마 화상에서의 마커의 가로 방향(2차원 기준면 파노라마 화상상에서의 가로 방향)의 위치(도 15(A) 참조), 및, 외측면 위치에 있는 마커(116)의 외측면 파노라마 화상에서의 가로 방향의 위치(도 15(B) 참조)로부터, 양자 사이의 화상상의 편차량 Pshift를 연산한다. 이 편차량 Pshift를 실제 길이의 편차량 L로 변환한다(도 15(C) 참조). 이 편차량 L과 양 궤도 ORs, ORouter 간의 이미 알고 있는 거리 DS(실시 형태에서는 20mm)를 이용하여,

실제의 조사 각도 θ′의 편차량 θshift=arctan(L/DS)

의 연산을 각도 θ(=0도, ±15도, ±30도, …) 마다 실시한다. 이것에 의해, 소정치 씩의 X선 조사 각도 θ 각각에 대하여 실제의 조사 각도 θ′의 편차량 Pshift를 구할 수 있다. 이 편차량 Pshift의 예를 도 16에 나타낸다.

＜처리 4＞

다음으로, 화상 프로세서(56)는, 투영각 곡선 θ=f(Fi), 즉 각속도 곡선 Δθ/ΔFi를 연산한다(스텝 S8).

상세형 캘리브레이션의 경우, 이미, 각 X선 조사 각도 θ로부터의 실제의 조사 각도 θ′의 편차량 θshift가 구해지고 있다. 이 때문에, 이 편차량 θshift로부터 기준 단층면(SS)에 있는 마커의 조사 각도 θ′를 각각 구한다. 간이형 캘리브레이션의 경우는, 간편적으로 채용한 설계치 θ가 그대로 사용된다.

한편, 전술한 스텝 S4에서, 기준 단층면(SS)에 있는, X선 조사 각도 θ 마다의 마커의 중심 프레임 데이터 Fi₀의 번호는 구해지고 있다. 따라서, 조사 각도의 실제치 θ′ 또는 조사 각도의 설계치 θ의 각각의 프레임 데이터 Fi를 연결해 맞추어 스무딩을 거는 것으로, 투영각 곡선 θ=f(Fi)를 구한다. 이 투영각 곡선 θ=f(Fi)의 일례를 도 17에 나타낸다. 동 도에서, 투영각 곡선 θ′=f(Fi)는, 원의 투영각 곡선 θ=f(Fi)로부터, 실제의 조사 각도 θ′의 분만큼 보정된 곡선을 나타낸다.

＜처리 5 : X선 조사 각도 θ=0번의 위치에서의 정수 파라미터의 연산＞

다음으로, 화상 프로세서(56)는, X선 빔의 조사 각도 θ=0도 시의 X선관 회전 중심간 거리 R_S, 검출기 회전 중심간 거리 Rd, 및, X선관의 초점 위치의 높이 정보 B1을 정수 파라미터로서 파노라마 화상으로부터 연산한다(스텝 S9).

도 18에 도시한 바와 같이, X선관(31) 및 검출기(32)가 대향하여 배치되어 있고, 그 사이에, 회전 중심 RC 및 기준 단층면(SS)이 위치하고 있다고 한다. 기준 단층면(SS)의 위치에 상하에 67mm, 서로 이간한 2개의 마커(114, 115)가 존재하고 있다고 한다. X선관(31)의 X선 초점은 점광원으로 간주할 수 있을 만큼 작은 초점(예를 들면 0. 5 mm의 지름). 또, X선의 조사 각도 θ는 0도라고 한다. 즉, 콜리메이터(33)로 좁혀진 X선빔은 기준 단층면(SS)에 존재한다고 가정되는 치열의 전치의 중심부에 조사된다. 이 X선빔은, 2개의 마커(114, 115)를 오블리크에 투과하여 검출기(32)의 검출면의 높이 B2, B3의 위치에 그들의 투영점을 만든다. 즉, 마커(114, 115)의 위치는 세로 방향(Z축 방향)으로 확대되어 화상으로서 투영점 B2, B3를 만든다. 또, 검출기(32)의 검출면의 최하한의 위치를 좌표 0의 원점으로서 설정해두고, 이 점을 통과하는 수평면(XY좌표면)으로부터 기산하여 X선 초점 위치의 높이를 B1로 하고 있다. 따라서, 검출기(32)의 검출면에는, 좌표 0의 원점, X선 초점 높이 B1, 및, 마커(114, 115)의 투영 높이 B2, B3가 아래로부터 순서대로 나열한다.

이 도 18에 모식적으로 나타내는 X선 조사 각도 θ=0도에서의 기하학 관계에, 상기 게인의 식(4) : Δx/ΔFi=(Δθ/ΔFi){(Rs+Rd)/(Rs+(D-M))}(D-M)를 적용한다. X선 조사 각도 θ=0도의 때는, 도 13(A), (B)로부터 알 수 있듯이, 보정항 M=0로 간주할 수 있다. 이 때문에, (4) 식은,

Δx/ΔFi=(Δθ/ΔFi){(Rs+Rd)/(Rs+D)}D … (5)

라고 나타낼 수 있다. 마커(114, 115)에 대한 화상의 확대율의 계산으로부터

(Rs+Rd)/(Rs+D)=(B3(_D) -B2(_D))/67=K(_D) … (6)

이 성립된다. 여기서, 확대율 K(D)는, 검출기(32)에 의해, 기준 단층면의 위치인 X선 조사 각도 θ=0도의 위치에 있는 마커(114, 115)의 투영점 B2, B3의 위치를 검출하면 알 수 있으므로, 이미 알고 있는 값이다.

동일하게,

(Rs+Rd)/(Rs+D+20)=(B3_(D+20) -B2_(D+20))/67=K_(D+20) … (7)

가 성립되고, 확대율 K(D+20)은, 검출기(32)에 의해, 기준 단층면 보다 20mm 외측의 위치인 X선 조사 각도 θ=0도의 위치에 있는 팬텀의 투영점 B2, B3의 위치를 검출하면 알 수 있으므로, 이미 알고 있는 값이다.

이 때문에, 상기 (6), (7) 식

(Rs+Rd)/(Rs+D)=K_(D) … (8)

(Rs+Rd)/(Rs+D+20)=K_(D+20) … (9)

로 하고,

X=Rs+Rd, Y=Rs+D … (10)

라 하면,

X/Y=K_(D) … (11)

X/(Y+20)=K_(D+20) … (12)

가 되고, 이 2개의 식으로부터 X, Y의 값을 구해 둔다.

한편, 상기 (5) 식은, (8) 식을 사용하면,

Δx/ΔFi=(Δθ/ΔFi)*K(D)*D … (13)

로 고쳐 쓸 수 있다. 이 (13) 식에서, 회전 중심-기준 단층면간 거리 D 이외의 항은 알고 있으므로, (13) 식으로부터 X선 조사 각도 θ=0도에서의 회전 중심-기준 단층면간 거리 D를 알 수 있다. 거리 D가 이미 알고 있는 것이 되면, X, Y의 값이 이미 알고 있으므로, (10) 식을 사용하여, X선 조사 각도 θ=0도에서의 X선관 회전 중심간 거리 R_S, 및, 검출기 회전 중심간 거리 Rd를 각각 구할 수 있다.

이 거리 D, Rs, Rd가 구해질 수 있으면, 도 18에서 기하학적으로 성립하는,

(B2_(D+20)-B1)/H=K_(D+20) … (14)

(B2_(D)-B1)/H=K_(D) … (15)

의 2식을 푸는 것으로, X선관(31)의 상하 방향(Z축 방향)의 위치 B1, 및, 하측의 팬텀의 X선관(31)으로부터의 높이 H를 구한다.

(처리 6 : X선 조사 각도 θ=0번 이외의 각도 위치에서의, 프레임 데이터 Fi를 입력으로 하는 함수 파라미터의 연산)

이 때에는, 조사 각도 θ 마다의 X선관(31), 검출기(32), 회전 중심 RC, 및 팬텀(마커)의 기하학적인 위치 관계는, 도 19와 같이 나타내진다.

X선 조사 각도 θ가 0번 이외의 각도이라도, 전술한 식(6) 및 (8)은 성립하고 있다. 이 때문에, 이러한 식에 근거하여, 각 각도 θ에서의 마커(114, 115)가 위치 B2, B3으로 만드는 투영상B3_(D), B2_(D)를 구하는 것으로, 각 조사 각도 θ에서의 회전 중심-기준 단층면 거리 D가 연산된다(스텝 S10). 이 거리 D를 알 수 있으면, 이미 알고 있는 X선 조사 각도 θ 또는 그 실제치 θ′를 이용하여 회전 중심 RC의 위치 좌표(CX, CY)도 연산된다(스텝 S11).

더욱이 X선 조사 각도 θ가 0도 이외의 각도일 때에는, 도 13(A), (B)로부터 알 수 있듯이, 보정항 M(≠0)의 고려가 필요하다. 이 때문에, (4) 식:

Δx/ΔFi=(Δθ/ΔFi){(Rs+Rd)/(Rs+(D-M))}(D-M)

을 이용할 필요가 있다. 이미, 각 X선 조사 각도 θ에서의 보정항 M 이외의 항은 연산되고 있으므로, 그들을 (4) 식에 적용시켜 보정항 M이 연산된다(스텝 S12). 이와 같이 스텝 S10~S12를 통해, 함수 파라미터 Δx/ΔFi, θ, Δθ/ΔFi, D, M, (CX, CY)가 연산된다.

다음으로, 화상 프로세서(56)는, 화상 메모리(54)에 기입되고 있는, 그러한 함수 파라미터를 이번에 구한 새로운 값으로 갱신한다(스텝 S13). 이것에 의해, 3D 화상 재구성에 필요한 파라미터가 캘리브레이션 된 것이 된다.

이상의 구조 해석 및 캘리브레이션을 위한 연산이 끝나면, 화상 프로세서(56)는, 연산한 정수 파라미터 Rd, Rs, B1 및 함수 파라미터 Δx/ΔFi, θ, Δθ/ΔFi, D, M, (CX, CY)가 인쇄하거나 표시하거나 출력하는지를, 오퍼레이터의 조작 정보로부터 판단한다(스텝 S14). 그러한 출력이 필요한 경우, 화상 프로세서(56)가 그러한 값을 인쇄 또는 표시한다(스텝 S15).

더욱이, 이러한 파라미터의 출력이 끝나거나, 또는, 그러한 출력이 불필요한 경우, 처리는 콘트롤러(57)에게 넘겨져 컴퓨터(57)가 오퍼레이터와의 사이에서, 인터렉티브로 환자의 촬상을 실시하는지를 판단한다(스텝 S16). 촬상이 불필요한 경우는, 일련의 처리를 종료한다. 이것에 의해, 촬상 공간의 구조 해석 및 간이형 또는 상세형의 캘리브레이션이 완료한다.

한편, 환자의 악부의 촬상을 실시하는 경우는, 후술하듯이, 촬상 공간에서의 치열의 실체 위치를 정확하게 파악한 3D 재구성이 실행된다. 이것은, 도 20에 개념 설명하도록, 3D 기준 단층면(SS)로부터, X선관(31)을 주시하는 X선의 기울기의 조사 방향에 따라 투영을 실시하고, 치열 등의 촬상 대상(실체물)의 3차원 위치가 고정밀도로 분류된다. 이하, 이 위치 분류의 처리를 포함한 촬상을 설명한다.

＜피검체의 촬상＞

도 5로 돌아와서, 콘트롤러(57) 및 화상 프로세서(56)이 협동하여 실행되는 촬상을 위한 처리를 설명한다. 이 처리에는, 상술한 것처럼, 스캔에 의해 데이터 수집, 프레(pre) 처리로서의 기준면 파노라마 화상의 재구성, 및, 메인의 처리로서의 3차원 오토 포커스 화상(3차원 표면 화상)의 작성 및 그 3차원 오토 포커스 화상을 이용한 각종 모양에 따른 표시나 계측 등이 포함된다.

(데이터 수집 및 기준면 파노라마 화상의 재구성)

우선, 콘트롤러(57)는, 피검체(P)의 위치 결정 등 촬영의 준비가 끝나면, 조작기(58)를 통해 주어지는 조작자의 지시에 응답하여, 데이터 수집을 위한 스캔을 지령한다(도 5, 스텝 S1). 이것에 의해, 회전 구동 기구(30A), 이동 기구(30B), 및, 고전압 발생기(41)가 미리 설정되어 있는 제어 시퀀스에 따라 구동하도록 지령된다. 이 때문에, X선관(31) 및 검출기(32)의 쌍을 피검체(P)의 악부의 주위로 회전시키면서, 그 회전 동작의 사이에, X선관(31)에 펄스 형상 또는 연속파의 X선을 소정 주기로 또는 연속적으로 폭사시킨다. 이 때, X선관(31) 및 검출기(32)의 쌍은, 전술한 것처럼 캘리브레이션 된 3D 기준 단층면(SS)(도 6 참조)를 초점화하도록 미리 설정되어 있는 구동 조건에 근거하여 회전 구동된다. 이 결과, X선관(31)으로부터 폭사된 X선은 피검체(P)를 투과하여 검출기(32)에 의해 검출된다. 따라서, 전술한 것처럼, 검출기(32)로부터 예를 들면 300fps의 레이트로 X선 투과량을 반영한 디지털량의 프레임 데이터(화소 데이터)가 출력된다. 이 프레임 데이터는 버퍼 메모리(53)에 일시 보관된다.

이 스캔의 지령이 끝나면, 처리의 지시는 화상 프로세서(56)에게 건네진다. 화상 프로세서(56)는, 3D 기준 단층면(SS)를 X선 조사 방향의 프레임 번호 Fi 마다, 룩업테이블 LUT로부터 조사 각도, 각속도, 회전 중심 기준 단층면간 거리 D, 및 보정항 M의 최신치를 독출하여, 해당 3D 기준 단층면(SS)을 보정한다. 이것에 의해, 이 단층면(SS)가 부분적으로 그 전후방향으로 위치 변경되어 스무딩 된다(스텝 S2A). 다음으로, 이 보정된 3D 기준 단층면(SS)의 공간 위치에 대응한 토모신세시스법에 근거하는 쉬프트＆애드에 근거한 기준면 파노라마 화상 PIst를 재구성함과 동시에, 그 재구성한 화상의 각 화소치를 기억한다(스텝 S2B).

또한, 이 재구성 처리에서, 종래와 같게, 전치부의 중심에서 종횡의 확대율의 비가 같게 되도록 계수를 곱하는 처리도 실행된다.

이 재구성의 방법은 공지이지만, 약간 설명해 둔다. 이 재구성에 사용하는 프레임 데이터 세트는, 예를 들면 도 21에 나타내는 파노라마 화상의 가로 방향의 사상 위치와 그 사상 위치의 화상을 작성하기 위해서 상호 가산하는 프레임 데이터 세트와의 관계를 나타내는 사상 특성으로부터 구한다. 이 사상 특성을 나타내는 곡선은, 프레임 데이터 방향(가로축)에서 양사이드의 어금니부에 따라 경사가 급한 양곡선 부분과 전치부에 따라 경사가 어금니부의 그것보다 완만한 곡선 부분으로 구성되어 있다. 이 투영 특성상에서, 도시한 바와 같이, 파노라마 화상의 가로 방향에서의 소망한 사상 위치를 지정한다. 이것에 따라, 그 사상 위치의 화상을 작성하기 위해서 사용하는 프레임 데이터 세트와 그 쉬프트량(중합시킨 정도 : 즉 경사도)이 구해진다. 거기서, 이들 프레임 데이터(화소치)를 그 지정한 쉬프트량으로 쉬프트 시키면서 서로 가산하여, 지정한 사상 위치(범위)의 세로 방향의 화상 데이터를 구한다. 파노라마 화상의 가로 방향의 전범위에 걸쳐, 상기 사상 위치의 지정과 쉬프트＆애드를 실시하는 것에 의해, 3D 기준 단층면(SS)에 초점을 맞혔을 때의 기준면 파노라마 화상 PIst가 재구성된다.

화상 프로세서(56)는 다음으로, 이 기준면 파노라마 화상 PIst를 모니터(60)에 표시시킨다(스텝 S3). 이 기준면 파노라마 화상 PIst의 예를 도 22에 모식적으로 나타낸다.

이 기준면 파노라마 화상 PIst는, 프레임 데이터를 쉬프트 시키면서 서로 가산한 화상이기 때문에, 구형 모양의 2차원 화상이다. 확대율에 대해 말하면, 전치부의 중심에서 종횡의 확대율의 비가 같게 되도록 계수를 곱하는 처리를 실시하고 있기 때문에, 종래와 같게, 확대율로 인한 전치부의 종횡의 화상 왜곡은 어느 정도 개선되고 있다. 그러나, 어금니부로 진행하는 것에 따라 치아의 종횡비는 무너진다. 즉, 어금니부의 치아는 실치수 보다 줄어들어 묘출된다. 종래는, 많은 경우, 이러한 왜곡이 있는 파노라마 화상으로 만족하고 있었다.

(기준면 파노라마 화상상에서의 ROI 설정)

다음으로, 화상 프로세서(56)는 조작자로부터 조작기(58)를 사용하여 기준면 파노라마 화상 PIst에 ROI(관심 영역)가 설정하는지를 판단한다(스텝 S4). 여기서 설정하는 ROI는, 독영자(讀影者)가 특별히 관심을 기울이는 예를 들면 구형 모양의 부분 영역이다. 물론, ROI는 반드시 구형이 아니어도 무방하다. 또한, 이 ROI는, 후술하는 오토 포커스에 의해 작성한 파노라마 화상에 대해 설정하여도 무방하고, 이 처리도 후술된다.

이 스텝 S4의 판단이 YES가 되면, 화상 프로세서(56)는 조작자의 조작 정보에 근거하여 기준면 파노라마 화상 PIst에 ROI를 설정한다(스텝 S5). 다음으로, ROI에 의해 설정된 부분 영역의 부분 화상을 절출하고, 그 부분 화상을 예를 들면 확대하여 표시한다(스텝 S6). 이 부분 화상은, 예를 들면 도 23에 도시한 바와 같이, 원의 기준면 파노라마 화상 PIst에 중첩하여 표시된다. 또, 이 1개 이상의 부분 화상을 윗니, 아랫니의 치열의 모식적으로 도시한 바와 같이 블록을 소정순서로 나열한, 이른바 템플릿에 수집되도록 표시하여도 무방하다.

다음으로, 화상 프로세서(56)는 처리를 종료시키는지를 판단한다. 이 판단은 조작자로부터의 소정의 조작 정보가 있는지에 따른다(스텝 S7). 아직 처리를 종료시키지 않는다고 판단했을 경우(스텝 S7, NO), 스텝 S4까지 돌아가 상술한 처리를 반복한다. 한편, 처리 종료의 판단이 나온 경우, 도 5에 나타내는 처리를 종료시킨다.

한편, 화상 프로세서(56)는, 스텝 S4의 판단에서 NO가 되는 경우, 즉 ROI를 설정하지 않는다고 판단했을 경우, 다음의 판단으로 이행한다. 즉, 메인의 처리로서의 3D 오토 포커스 화상을 작성하는지를, 조작자의 조작 정보로부터 판단한다(스텝 S8). 이 작성도 실시하지 않는다고 판단했을 경우(스텝 S8, NO), 스텝 S7에 돌아와 처리 종료인지를 전술과 같게 판단한다.

(최적 초점의 단면 위치의 특정)

이것에 대해서, 3D 오토 포커스 화상을 작성한다고 판단했을 경우(스텝 S8, YES), 스텝 S9의 서브루틴 처리로 이행한다. 이 스텝 S9에서 실행되는 처리는, 본 발명의 특징 중 하나를 이루는 것으로, 회전 중심 RC의 위치 변화를 고려하여, 또한, 각 화소로부터 항상 X선관(31)의 X선 초점을 응시한 오블리크인 투영 방향 DRx에 따라, 치열의 세로 방향의 일그러짐을 보정하면서 실행하는, 자동적인 치열의 실존 위치 형상의 분류 처리이다.

이 실재 위치 형상의 분류를 위한 서브루틴 처리를 도 24에 나타낸다.

우선, 화상 프로세서(56)는, 기준면 파노라마 화상 PIst(구형)를 3D 기준 단층면(SS)(만곡면)에 평행한 만곡면으로 좌표 변화하여 3D 파노라마 화상을 한 번, 작성한다. 그리고, 룩업테이블 LUT로부터 프레임 번호 Fi 마다의 조사 각도 θ 및 회전 중심의 위치 좌표(CX, CY)의 최신치를 독출하고, 이 위치 좌표(CX, CY)로부터 X선관 회전 중심간 거리 R_S만 방향을 연장하며, X선 조사 각도 θ마다 X선관(31)의 위치를 연산한다. 그리고, 작성한 3D 파노라마 화상의 화소 각각으로부터 항상 X선관(31)의 X선 초점을 응시한 오블리크인 투영 방향 DRx를 결정한다. 그 위에, 각 투영 방향 DRx에 따라 3D 기준 단층면(SS)에, 단층면 변경의 연산에 의해 프레임 데이터를 구하고 이것을 좌표변화 하는 것으로 투영하며, 그 만곡한 3D 기준 단층면(SS)의 투영 화상을 작성한다(스텝 S51). 이 투영상의 화소치는 화상 메모리(54)에 보관된다.

여기서 행해지는 투영은, 도 25에 설명하는 것과 같이 회전 중심 RC(RC1, RC2)의 위치, 즉 X선관(31)의 위치로 향한 오블리크인 투영 방향 DRx에 따라 수행된다. 도 25의 예로 말하면, 3D 파노라마 화상상의 높이 방향(Z축 방향)에서의 같은 위치 Pn의 화소이라도, X선관(31)의 위치의 차이에 따라 3D 기준 단층면(SS)의 화상상이 다른 위치 SS1, SS2에 투영된다.

이 투영 처리에 의해 작성되는 투영 화상을 3D 기준 화상 PIref라고 부르기로 한다. 이 3D 기준 화상 PIref는, 기준면 파노라마 화상 PIst의 부위마다, 전술한 세로 방향의 확대율을 고려한 경사 방향의 투영에 의해 작성되고 있다. 전치부의 치아의 확대율이 대(大)인 것이, 그 확대는 상술의 투영에 의해 실제 사이즈로 시정되고, 한편, 어금니부의 치아의 확대율이 소(小)인 것이, 그 확대도 상술의 투영보다 실제 사이즈로 시정된다. 이 때문에, 3D 기준 화상 PIref는 치아의 실치수로 표시된 화상이며, 스캔 중에 회전 중심 RC이 이동하는 것에 의한 확대율의 대소에 의한 왜곡이 제거된 화상이다. 다만, 이 3D 기준 화상 PIref는 치열이 3D 기준 단층면(SS)에 따라 존재한다고 가정했을 때의 화상이기도 하다. 피검체(P)의 실제의 치아는 3D 기준 단층면(SS)에 따르고 있는 것은 드물기 때문에, 후술하는 한층 더 실재 위치의 분류 처리가 필요하게 된다.

화상 프로세서(56)는 그 3D 기준 화상 PIref를 모니터(60)에 표시시켜, 조작자의 참조로 제공한다(스텝 S52). 이 모습을 도 26에 나타낸다.

이 후, 화상 프로세서(56)는, 3D 기준 단층면(SS)에, 그 면에 평행한 복수의 만곡한 단층면을 부가한다(스텝 S53). 이 모습을 도 27에 나타낸다. 동 도에는, 3D 기준 단층면(SS)의 투영 방향 DRx(치열의 깊이 방향)의 전후 각각 복수의 단층면이 부가되고 있다. 이 복수의 단층면의 각각도, 3D 기준 단층면(SS)이 회전 중심-기준 단층면간 거리 D 및 보정항 M으로 보정된 만큼만, 그 면의 전후 방향의 위치가 부분적으로 보정된 단층면이다.

일례로서 3D 기준 단층면(SS)의 전측에 복수의 단층면 SFm~SF1를 간격 D1(예를 들면 0.5mm)로 설정하고, 그 후측으로 복수의 단층면 SR1~SRn를 간격 D2(예를 들면 0.5mm)으로 설정하고 있다. 간격 D1, D2는 동일해도, 서로 상위하고 있어도 무방하다. 또, 부가하는 단층면은, 3D 기준 단층면(SS)의 전후에 1매씩(m, n=1)이라도 무방하고, 전후의 어느 쪽에 1매 또는 복수 매이라도 무방하다.

또한, 이 가상적으로 부가하는 단층면 SFm~SF1, SR1~SRn의 위치 데이터는, 3D 기준 단층면(SS)의 위치 데이터와 함께 미리 ROM(61)에 격납되고 있으므로, 이것을 화상 프로세서(56)의 워크 에리어에 독출하는 것으로, 이러한 부가가 실행된다. 단층면 SFm~SF1, SS, SR1~SRn의 높이는 투영 방향 DRx의 최대의 기울기와 치열의 높이를 고려하여 적당하게 설정되어 있다. 또, 분류 처리의 정도, 부가하는 단층면의 위치(간격 D1, D2) 및 매수를 인터렉티브로 변경하도록 하여도 무방하다.

다음으로, 화상 프로세서(56)는, 스텝 S51에서 수행한 것과 동일하게, 회전 중심 RC의 위치 좌표(CX, CY)의 변화에 따라 투영 방향 DRx를 구하고, 그 투영 방향 DRX에 따라, 기준면 파노라마 화상 PIst를, 부가한 단층면 SFm~SF1, SR1~SRn 각각, 단층면 변경의 연산에 의해 프레임 데이터를 구하고, 이것을 좌표 변화하는 것으로 투영한다(스텝 S54). 이 결과, 부가 단층면 SFm~SF1, SR1~SRn 각각의 투영 화상이 작성된다. 이러한 투영상의 화소치는 화상 메모리(54)에 보관된다.

여기서 작성되는 투영 화상을 3D 부가 화상 PIsfm …, PIsf1, PIsr1, …, PIsrn라고 부른다. 이러한 3D 부가 화상 PIsfm, …, PIsf1, PIsr1, …, PIsrn도, 각각, 기준면 파노라마 화상 PIst의 위치마다, 전술한 세로 방향의 확대율을 고려한 경사 방향의 투영에 의해 작성되고 있다. 이것을 도 28의 예로 말하면, 3D 파노라마 화상상의 높이 방향(Z축 방향)에서의 같은 위치 Pn의 화소이라도, X선관(31)의 위치의 차이에 따라 3D 부가 화상 PIsfm, …, PIsf1, PIsr1, …, PIsrn 각각의 상에서 다른 위치로 투영된다.

이 때문에, 이러한 3D 부가 화상 PIsfm, …, PIsf1, PIsr1, …, PIsrn도 치아의 실치수로 표시된 화상이며, 스캔 중에 회전 중심 RC이 이동하는 것에 의한 확대율의 대소에 의한 왜곡이 제거된 화상이다. 다만, 이러한 3D 부가 화상 PIsfm, …, PIsf1, PIsr1, …, PIsrn은 치열이 각각의 부가 단층면 SFm~SF1, SR1~SRn에 따라 존재한다고 가정했을 때의 화상이기도 하다.

또한, 이 작성된 복수 매의 3D 부가 화상 PIsfm, …, PIsf1, PIsr1, …, PIsrn은 그대로 3차원 화상으로서 또는, 좌표 변화한 위에 직사각형장의 2차원 화상으로서 모니터(60)에 표시시키도록 하여도 무방하다.

이 후, 화상 프로세서(56)는 3D 기준 화상 PIref, 즉 3D 기준 단층면(SS)에서의 초기 위치 P(x, y, z)=P(0,0,0)를 지정한다(스텝 S55 : 도 29(A) 참조). 이것이 끝나면, 3D 기준 화상 PIref에서, 지정한 위치 P(x, y, z)를 중심으로 하는 일정 길이의 선분 Lc를 지정한다(스텝 S56 : 도 29(B) 참조). 이 선분 Lc는 2ⁿ개(n=1, 2, 3, …；예를 들면 128) 분의 화소에 상당하는 길이를 가진다. 또한, 선분 Lc는 만곡하는 3D 기준 단층면(SS)의 일부를 따라 만곡하고 있어도 무방하고, 직선으로 간주할 수 있는 범위에서 설정해도 무방하다.

다음으로, 화상 프로세서(56)는, 지정된 선분 Lc(x, y, z)의 화상상의 상하에 복수 개의 동일 길이의 선분 Ladd를 가상적으로 부가한다(스텝 S57:도 29(C) 참조).

더욱이, 상술한 선분 L 및 복수의 선분 Ladd의 각각을 구성하는 2ⁿ개 분의 화소 각각의 화소치 P_ij를 화상 메모리(54)로부터 독출하고, 이것을 각 선분에 할당한다(스텝 S58). 이 화소치 P_ij는, 전술한 스텝 S51, S54에서 이미 취득하여 보관하고 있던 값이다.

다음으로, 복수의 선분 L 및 Ladd의 대응하는 화소의 화소치 P_ij 서로를 가산하고, 선분 Lc(x, y, z)를 구성하는 주파수 해석용의 2ⁿ개의 화소치 P_ij*를 구한다(스텝 S59 : 도 29(D) 참조). 이 가산에서, 선분 L(x, y, z)의 원의 화소치에 통계적 노이즈가 혼입해 있는 경우에서도, 그 화소치의 변화에 대해 후술하는 주파수 해석을 수행할 때의 통계적 노이즈를 저감 시킬 수 있다.

다음으로, 화상 프로세서(56)는, 부가한 3D 부가 화상 PIsf1, …, PIsf1, PIsr1, …, PIsrn의 각각에 있어, 상술의 3D 기준 화상 PIref 상에서 현재 지정되고 있는 선분 Lc(x, y, z)가, 현재 지정되고 있는 위치 P(x, y, z)를 통과하는 투영 방향 DRx에 대해 대향하는 선분 Lfm~Lf1, Lr1~Lrn의 위치를 특정한다(스텝 S60 : 도 29(E) 참조). 이 때, 선분 Lc의 현재의 중심 위치 P(x, y, z) 및 그 길이, 및, 스캔중의 X선관(31)의 회전 위치를 알 수 있기 때문에, 선분 Lc의 양단과 X선관(31)과의 연결할 수 있는, Z축 방향으로부터 보았을 때에 부채 모양이 되는 X선 조사 범위 RA를 연산할 수 있다. 이 때문에, 위치 P(x, y, z)가 지정되면, 그 X선 조사 범위 RA에 위치하는 선분 Lfm~Lf1, Lr1~Lrn의 위치를 특정할 수 있다.

또한, 3D 기준 화상 PIref 상에 위치 P(x, y, z)를 지정하는 스텝 S60의 처리는 전부(全部)의 위치 지정이 끝날 때까지 반복된다. 이 때문에, 실효적으로는, 가상한 단층면 SFm~SF1, SS, SR1~SRn를, 위치가 원근하는 X선관(31)으로부터 조사된 X선은 범위 H1~H2(Z축 방향의 범위)로 부채형으로 투과하게 된다(도 29(F)). 이 때문에, 단층면 SFm~SF1, SS, SR1~SRn 그 자체를, 그 높이가 스캔 방향마다 바뀌는 한편 서로 평행한 대략 말굽형의 단면으로서 설정하여도 무방하다.

상술한 바와 같이 선분 Lfm~Lf1, Lr1~Lrn가 정해지면, 화상 프로세서(56)는, 그러한 선분의 화소치 P_ij*를 화상 메모리(54)로부터 독출한다(스텝 S61).

도 29(E)에 도시한 바와 같이, X선관(31)은 점원(点源)이기 때문에, X선 조사 범위 RA는 부채 모양(Z축 방향으로부터 보았을 때에)으로 되어 있다. 이 때문에, 선분 Lfm~Lf1, Lr1~Lrn 각각의 화소수는 2ⁿ개로부터 어긋나 버리고 있다. 때문에, 화상 프로세서(56)는, 부가한 선분 Lfm~Lf1, Lr1~Lrn의 화소수가 기준이 되는 선분 Lc(x, y, z)의 화소수 2ⁿ개와 같게 되도록, 선분 Lfm~Lf1, Lr1~Lrn 각각 화소수에 간격 D1, D2에 따른 계수를 곱한다(스텝 S62). 따라서, 도 29(G)에 모식적으로 도시한 바와 같이, 모든 선분 Lfm~Lf1, Lc, Lr1~Lrn는 서로 평행으로 또한 동일한 2ⁿ개의 화소로 이루어진다.

이 후, 화상 프로세서(56)는, 준비된 모두 선분 Lf1~Lfm, Lc, Lr1~Lrn의 화소의 값의 변화를 주파수 해석한다(스텝 S63). 이 결과, 선분 Lf1~Lfm, L, Lr1~Lrn 각각에 대해, 도 29(H)에 도시한 바와 같이, 가로축에 주파수 및 세로축에 푸리에 계수(진폭치)로 하는 해석 결과를 얻을 수 있다.

또한, 이 주파수 해석에는 고속 푸리에 변환(FFT)을 이용하고 있지만, 웨이블릿(wavelet) 변환을 이용하여도 무방하다. 또, 그러한 주파수 해석법에 대신하여, 엣지 묘출을 위한 일차 미분 연산을 실시하는 소벨 필터를 이용하여 등가인 처리를 실시하여도 무방하다. 이 필터를 사용하는 경우, 엣지의 최대가 되는 단층면의 위치를 최적 초점 위치라고 간주할 수 있다.

다음으로, 모든 선분 Lf1~Lfm, Lc, Lr1~Lrn에 대한 주파수 해석의 결과로부터 노이즈를 제거한다(스텝 S64). 도 30에는, 1개의 선분에 대한 주파수 해석 특성을 예시한다. 해석한 최고 주파수의 일정 범위의 영역의 주파수 성분의 계수는 제외하고, 그 나머지의 고주파수 성분의 계수를 채용한다. 그 이유는, 최고 주파수측의 일정 범위의 영역의 주파수 성분은, 노이즈 성분이기 때문이다.

게다가 화상 프로세서(56)는, 각각의 선분에 대한 주파수 해석 특성의 계수를 선분마다 2승 가산함과 함께, 그 2승 가산치를 세로축으로 하고, 한편, 초기 위치 P(x, y, z)=P(0,0,0)를 투영 방향 DRx에 관통하는 복수의 단층면 SFm~SF1, SS, SR1~SRn 위치를 가로축으로 하여 프로파일로서 연산한다(스텝 S65). 이 프로파일의 일례를 도 31에 나타낸다. 동 도에서 단면 위치란, 복수의 단층면 SF1~SFm, SS, FR1~FRn의 투영 방향 DRx(치열의 깊이 방향)의 위치이다.

도 32에는, 물질이 에나멜질, 해면골, 공기, 바이트 블록인 경우의 복수 종류의 프로파일 PR1, PR2, PR3, PR4의 전형적인 패턴이 예시되고 있다. 만일, 현재 지정하고 있는 위치 P(x, y, z)를 통과하는 투영 방향 DRx 중 어느 하나의 위치에 에나멜질의 물질, 즉 치아가 존재하고 있는 경우, 그 프로파일 PR1는 샤프한 피크를 가진다. 또, 이러한 투영 방향 DRx에 해면골이 존재하고 있는 경우, 그 프로파일 PR2는 완만한 철곡선(凸曲線)이 된다. 동일하게 이러한 투영 방향 DRx에 공기 밖에 존재하고 있는 경우, 그 프로파일 PR3는 특정의 피크를 가지지 않는 경향을 나타내는 곡선이 된다. 게다가 이러한 투영 방향 DRx에 바이트 블록이 존재하고 있는 경우, 그 프로파일 PR4는, 2개의 샤프한 피크를 가진다. 이 중, 투영 방향 DRx의 내측(X선관의 옆)에 상당하는 피크가 에나멜질의 물질에 대한 피크를 나타내고, 외측(검출기의 옆)에 상당하는 피크가 바이트 블록에 대한 피크를 나타낸다. 도 32에 나타내는 프로파일 PR1~PR4의 패턴을 나타내는 데이터는, 참조 프로파일로서 예를 들면 ROM(61)에 참조 테이블로서 미리 기억되고 있다.

때문에, 화상 프로세서(56)는, 이러한 참조 테이블을 이용하여, 현재 지정하고 있는 위치 P(x, y, z)를 통과하는 투영 방향 DRx에서의, 치아에 대한 최적 초점의 위치를 특정한다(스텝 S66).

즉, 이전의 스텝 S65에서 구한 프로파일이 참조 프로파일 PR1~PR4 중 어느 하나에 해당하는지, 패턴 인식의 수법으로 판단한다.

우선, 구한 프로파일이 참조 프로파일 PR2, PR4인 경우에는 처리의 대상에서 제외한다. 한편, 구한 프로파일이 참조 프로파일 PR1(에나멜질)에 해당하는 경우, 그 피크를 나타내는 단면 위치, 즉, 복수의 단층면 SF1~SFm, SS, FR1~FRn 중 어느 하나의 위치가 최적 초점인 것으로 특정한다. 게다가 구한 프로파일이 참조 프로파일 PR4에 해당하는 경우, 그 내측(X선관의 옆)에 피크를 나타내는 단면 위치(에나멜질의 위치), 즉, 복수의 단층면 SFm~SF1, SS, FR1~FRn 중에서 어느 하나의 위치가 최적 초점으로서 특정한다.

이러한 위치의 특정 처리에 의해, 지금 지정하고 있는 위치 P(x, y, z)에 있는 치아의 부분이, 실제로는, 깊이 방향의 어느 위치에 있을까를 결정한 것이 된다. 즉, 3D 기준 단층면(SS) 상에 따른 3D 기준 화상 PIref에 묘출된 치아의 부분은 실제로는, 그 단층면 SS의 전측에 있을지도 모르고, 후측에 있을지도 모른다. 이 실재 위치가 상술의 특정 처리에 의해 정확하게 결정된다. 다른 말로 하면, 3D 기준 단층면(SS) 상에 있다고 가정하여 묘출된 3D 기준 화상 PIref의 치아의 부분이, 상술의 특정 처리에 의해, 실재하는 위치로 쉬프트 된다고 말할 수 있다.

이 결과, 도 33~도 36에 도시한 바와 같이, 위치 P(x, y, z)의 1회의 지정마다, 3D 기준 단층면(SS)(3D 기준 화상 PIref)에서의 위치 P1이 P1real(또는 P2가 P2real)로 쉬프트 된다. 특히, 복수의 부가 단층면 SFm~SF1, FR1~FRn으로 설정하는 선분 Lfm~Lf1, Lr1~Lrn의 위치가 투영 방향 DRx의 오블리크 각도 θ를 고려하여 설정되어 있다. 이 때문에, 쉬프트 되는 위치 P1real는, 오블리크 각도 θ가 작은 경우(도 34(A), 도 35(A) 참조) 보다 큰 경우(도 34(B), 도 35(B) 참조)가 낮아진다. 따라서, 이 쉬프트 위치 P1real은, 오블리크인 X선 조사 각도 θ, 즉 확대율의 대소에 의한 일그러짐이 보상되고 있다. 또한, 도 36에 도시한 바와 같이, 치아가 3D 기준 단층면(SS)에 따라 실재하는 경우, P1=P1real가 되어, 치아가 위치하는 것으로 가정하고 있던 3D 기준 단층면(SS)가 실재 위치로서 정해진다. 이 경우는 쉬프트량=0의 쉬프트가 실행된 것이 된다.

화상 프로세서(56)는, 스텝 S65에서, 이러한 특정한, 치아의 실재 위치를 나타내는 데이터를 위치 P(x, y, z) 마다, 그 워크 에리어에 기억한다.

이와 같이 하여, 3D 기준 화상 PIref(즉 3D 기준 단층면(SS))로 현재 지정되고 있는 위치 P(x, y, z), 즉, 현재의 경우, 최초로 지정한 초기 위치 P(0,0,0)를 통과하는 깊이 방향에서 치아의 일부분(에나멜질)이 존재하고 있는지의 특정(필터링)하고, 및, 그러한 치아의 일부분이 존재하고 있는 경우에, 그 깊이 방향에서의 최적 초점 위치의 특정이 완료한다.

이것이 끝나면, 화상 프로세서(56)는, 예를 들면 도 37에 도시한 바와 같이, 3D 기준 화상 PIref 상에 미리 설정한 모든 판단 위치 P에 대해 상술한 특정 처리가 완료한지를 판단한다(스텝 S67). 이 판단은, 현재 처리하고 있는 위치 P(x, y, z)가 최종의 위치 P(p, q, r)가 아닌지를 판정하는 것으로 실시한다. 이 판단이 NO가 되고, 모든 판단 위치 P에 대해 특정 처리가 완료하고 있지 않는 경우, 화상 프로세서(56)는, 그 판단 위치 P(x, y, z)를 1개분 쉬프트 시키고(스텝 S68), 그 처리를 전술한 스텝 S55에 되돌리고, 상술한 일련의 특정 처리를 반복한다.

또한, 도 37에 도시한 바와 같이, 복수의 판단 위치 P는 3D 기준 화상 PIref(즉 3D 기준 단층면(SS))에 따라 소정 간격으로 2차원적으로 미리 배치되고 있다. 동 도의 예에서는, 3D 기준 화상 PIref의 세로축 방향 i 및 가로축 방향 j에 따라 종횡 동일한 소정 간격 d를 비워 배치되고 있다. 다만, 이 소정 간격 d는 세로축 방향 i 및 가로축 방향 j 각각에서 서로 상위시켜도 무방하다. 스텝 S68의 처리에서의 쉬프트의 방향은, 3D 기준 화상 PIref에 따른 세로, 가로, 및 기울기 중 어느 하나의 방향이라도 무방하다. 도 37에 도시한 바와 같이, 3D 기준 화상 PIref의 세로축 방향 i에 따라 쉬프트 시킨 후, 가로축 방향 j로 쉬프트하고 또 세로축 방향 i에 따라 쉬프트 시키는 것을 규칙적으로 반복하여도 무방하다(도의 부호 SC를 참조). 그 반대로, 가로축 방향 j에 쉬프트 시킨 후, 세로축 방향 i에 쉬프트 시키는 것을 반복하여도 무방하다. 더욱이 경사 방향에 쉬프트 시켜도 무방하다.

그 한편, 복수의 판단 위치 P의 모두에서 상술한 일련의 판단이 종료하면, 상술한 반복 판단 중에서 전술한 스텝 S67에서의 판단이 YES가 된다. 즉, 3D 기준 단층면(SS)의 깊이 방향에서의 판단 위치 P 마다 최적 초점의 단면 위치의 검출(최적 초점 위치의 유무의 판단을 포함한다)의 처리가 완료한 것이 된다. 이 경우, 최적 초점의 단면 위치의 결합 처리로 이행한다.

(최적 초점의 단면 위치를 결합하는 처리)

상술한 스텝 S67의 판단이 YES가 되면, 화상 프로세서(56)는 스텝 S65에서 특정하여 기억하고 있던 최적 초점의 단면 위치를 나타내는 데이터를 독출한다(스텝 S69). 이 단면 위치의 데이터는, 각각의 판단 위치 P(x, y, z)를 통과하는 투영 방향 DRx의 위치이다. 이 모습을 도 38에 모식적으로 나타낸다. 동 도에서, 검은 동그라미는 3D 기준 화상 PIref(3D 기준 단층면(SS))의 판단 위치 P(x, y, z)를 나타낸다. 여기서, 만곡한 3D 기준 화상 PIref의 세로 방향 및 가로 방향을 (i, j)으로 나타낸다. 도 38에서, 흰 동그라미로 도시한 바와 같이, 예를 들면, i, j=0, 0의 판단 위치 P(x₀₀, y₀₀, z₀₀)에 대한 최적 초점 단면 위치가 내측(X선관의 옆)에 1개에 따른 단층면 SR1의 위치이며, 그 근처의 i, j=0, 1의 판단 위치 P(x₀₁, y₀₁, z₀₁)에 대한 최적 초점 단면 위치가 내측 게다가 1개에 따른 단층면 SR2의 위치이며, 그 근처의 i, j=0, 2의 판단 위치 P(x₀₂, y₀₂, z₀₂)에 대한 최적 초점 단면 위치가 내측 게다가 1개에 따른 단층면 SR3의 위치라고 하는 것과 같은 정도가 된다. 또한 도 38은, 도면을 보기 쉽게 하기 위해, Z축 방향(세로 방향) 중 하나의 위치에서의 스텝 S68를 나타내고 있지만, 이 Z축 방향의 다른 위치 각각에 대해서도 스텝 S68의 처리가 실행된다.

다음으로, 화상 프로세서(56)는 노이즈의 제거를 실시한다(스텝 S70). 도 38의 예로 예를 들면, 화상의 종횡 방향의 위치 i, j=0, 3의 판단 위치 P(x₀₃, y₀₃, z₀₃)에 대한 최적 초점 단면 위치가 외측(검출기의 옆)에 m개에 의한 단층면 SFm의 위치로 한다. 이러한 경우, 화상 프로세서(56)는, 단면 위치끼리의 차분을 예를 들면 임계치 판단에 걸리는 노이즈이고 이상(異常)이라고 간주한다. 이 경우, 인접하는 단면끼리의 위치의 데이터를 매끄럽게 연결되도록 예를 들면 평활화 하고, 그 평활화 한 새로운 위치 데이터로 치환하고, 또는, 선택적으로 검출기의 외측에 가까운 데이터를 우선시키는, 등의 처리를 실시한다. 또한, 이러한 치환에 의한 보상을 실시하지 않고, 단지, 이상 데이터를 처리 대상에서 제외하도록 하여도 무방하다. 이 이상 데이터의 배제에 Z축 방향의 데이터의 이상을 가미하는 것도 당연히 가능하다.

이 후, 화상 프로세서(56)는, 노이즈 제거한 위치(즉 에나멜질의 위치)를 결합하고, 이 결합한 위치의 데이터를 3차원적으로 스무딩하고, 에나멜질의 부분의 형상을 트레이스(trace) 한 표면 화상을 작성한다(스텝 S71). 게다가 이 화상 프로세서(56)는, 이 표면 화상을, 그 부위 모두가 자동적으로 최적 초점 처리에 첨부된 3차원 파노라마 화상, 즉 3D 오토 포커스 화상 PIfocus로서 모니터(60)에 소정의 뷰 각도로 표시시킨다(스텝 S72).

이것에 의해, 도 39에 도시한 바와 같이, 소정의 뷰 각도로 본, 피검체(P)의 구강부의 치열의 구조체가 가장 명료하게 보이는 윤곽에 따라 할 수 있는 3D 오토 포커스 화상 PIfocus를 제공할 수 있다. 동 도에서, 만곡하고 있는 말발굽형의 범위 S는, 3D 오토 포커스 화상 PIfocus를 표시하기 위한 범위이며, 실선 부분이 치열의 실제의 위치 및 형상을 나타내고 있다. A-A′선 및 B-B′선으로 도시한 바와 같이, 잇몸(치조골)의 부분이나 아랫턱동, 악관절, 경동맥 등은, 치아(주로 에나멜질)의 단부로부터 일정 거리로 한 단층 거리를 키프(keep)하여, 단층면을 만들어 3D 단층면 투영하는 방법도 가능하다. 이 경우는, 이러한 부위가 최적 초점이 되어 있는 것은 보증할 수 없지만, 3D의 파노라마 화상으로서는, 위화감을 기억하지 않는 화상으로서 재구성 가능하다. 물론, 이러한 부위도 최적 초점면의 계산에 궁리를 더해 그대로 계산하여 이용하는 방법도, 진단의 목적에 따라서는 있을 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

이와 같이, 3D 오토 포커스 화상 PIfocus는, 치열에 따라 만곡하면서도, 그 표면은 울퉁불퉁하고 있고, 이 「울퉁불퉁」에 의해 각각의 치아의 실제의 위치 및 그 형상(윤곽)을 화소의 농담으로 나타내고 있다. 그 외의 부분도 위화감이 없는 화상으로서 표현할 수 있다.

이와 같이 각각의 피검체(P)의 치열의 실재 위치 형상을 나타내는 3D 오토 포커스 화상 PIfocus가 작성된다.

(여러 가지의 표시 처리)

이 후, 화상 프로세서(56)는, 그 3D 오토 포커스 화상 PIfocus를 다른 모양으로 관찰할 기회를 조작자에게 준다. 즉, 화상 프로세서(56)는, 조작자로부터 조작 정보에 근거하여, 그 3D 오토 포커스 화상 PIfocus를 다른 모양으로 인터렉티브로 표시하는지를 판단한다.

그 일례로서 화상 프로세서(56)는, 3D 오토 포커스 화상(3차원 파노라마 화상) PIfocus의 부분 영역을 관찰하는지를 판단한다(도 5, 스텝 S10). 이 스텝 S10의 판단이 YES가 되면, 게다가 그 부분 영역의 관찰을 3D 기준 단층면(SS)로 실시하는지, 또는, 기준면 파노라마 화상의 구형면(2차원)에서 실시하는지, 조작자로부터의 정보를 기초로 하여 판단한다(스텝 S11). 이 스텝 S11에서 3D 기준 단층면(SS)을 사용한다고 판단되면, 화상 프로세서(56)는, 3D 오토 포커스 화상 PIfocus를 3D 기준 단층면(SS)에, 각각의 화소를 통과하는 투영 방향 DRx에 따라 재투영 한다(스텝 S12). 이 재투영의 모습을 도 40에 나타낸다. 이 재투영은 예를 들면 3D 기준 단층면의 일화소를, 대응하는 3차원의 화소를 서브 픽셀로 단락지어 재투영하는 서브 픽셀법에 의해 실행된다.

이 3D 기준 단층면(SS)에의 재투영상은, 3D 참조 화상 PI_{proj -3D}로서 모니터(60)에 표시된다(스텝 S13). 이 3D 참조 화상 PI_{proj -3D}의 일례를 도 41에 나타낸다.

한편, 스텝 S11에서 기준면 파노라마 화상 PIst의 구형면을 사용한다고 판단되면, 화상 프로세서(56)는 3D 오토 포커스 화상 PIfocus를 그 구형면, 즉 기준면 파노라마 화상의 면에 재투영한다(스텝 S14). 이 재투영도, 표준 파노라마 화상면의 일획소를, 대응하는 3차원의 화소를 서브 픽셀로 단락지어 재투영하는 이른바 서브 픽셀법에 의해 실행되는 것은 말할 필요도 없다. 이 재투영의 개념을 도 42에 나타낸다. 이 재투영상은, 2D 참조 화상 PI_{proj -2D}로서 모니터(60)에 표시된다(스텝 S15). 이 2D 참조 화상 PI_{proj -2D}의 일례를 도 43에 나타낸다.

때문에, 조작자는, 이 3D 참조 화상 PI_{proj -3D} 또는 2D 참조 화상 PI_{proj -2D}에 소망한, 예를 들면 구형의 ROI(관심 영역)를 설정한다(스텝 S16 : 도 41 및 도 43을 참조). 이 ROI에 의해 지정된 부분 영역의 화상은 예를 들면 확대되어, 예를 들면 현재 표시되고 있는 3D 참조 화상 PI_{proj -3D} 또는 2D 참조 화상 PI_{proj -2D}에 중첩 표시된다(스텝 S17). 물론, 이 표시는, 파노라마 화상과는 별개의 단독 화상이라도 무방하고, 동 파노라마 화상과의 분할 표시이라도 무방하고, 치열을 모방한 복수의 블록으로 이루어지는 템플릿의 하나로 얻은 표시이라도 무방하다.

이 후, 화상 프로세서(64)는 이러한 일련의 처리를 종료하는지를 조작 정보로부터 판단하고(스텝 S18), 이 판단이 YES의 경우는 처리를 전술한 스텝 S7로 되돌린다. 이것에 대해, NO의 경우는 처리를 스텝 S10에 되돌려 상술한 처리를 반복한다.

그 한편, 전술한 스텝 S10에서 부분 화상의 관찰을 하지 않는다고 판단하는 경우, 화상 프로세서(56)는, 현재 표시되고 있는 3D 오토 포커스 화상 PIfocus를 회전, 이동, 및/또는 확대-축소하여 표시하는지를 인터렉티브로 판단한다(스텝 S19). 이 판단이 YES가 되는 경우, 지령 정보에 따라 3D 오토 포커스 화상 PIfocus를 회전, 이동, 및/또는 확대-축소하고, 그 화상을 표시한다(스텝 S20, S21). 이 후, 처리는 스텝 S81로 옮겨져 전술과 같은 처리를 반복한다.

물론, 표시 모양의 종류는 상술한 것으로 한정되지 않고, 예를 들면 컬러화 등, 그 외의 여러가지 모양을 뽑을 수 있다.

조작자가 처리의 종료를 지시하고 있는 경우, 화상 프로세서(64)는 스텝 S18, S7를 거쳐, 이러한 처리를 종료시킨다.

또한 상술한 스텝 S16의 설정 처리를 실시한 후, 스텝 S17의 표시 처리를 실시하지 않고 , 스텝 S19의 처리로 이행하도록 하여도 무방하다. 그 경우, 설정한 ROI는, 회전, 이동, 확대-축소한 화상과 함께 스텝 S21에서 표시된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 의하면, 파노라마 촬상 공간의 구조를 3차원적으로 파악하는 것으로, 투영 방향이 3차원적으로 표현할 수 있다. 따라서, 파노라마 화상의 초점이 맞고 있는 한, 3차원 표현된 화상에 왜곡이 생기지 않고, 정확한 파노라마 촬영 화상을 구축할 수 있다. 이것에 의해, 파노라마 화상을 보다, 위치 결정의 좋고 나쁨에 관계없이 안정적으로 표시할 수 있고, 또한 파노라마 화상 전체로 선명한 화상을 만드는 것 같은 일도 할 수 있다.

또, 본 실시 형태와 관련되는 팬텀을 이용하여 촬상 공간의 구조 해석 및 3D 화상 재구성에 필요한 파라미터를 캘리브레이션 할 수 있다. 캘리브레이션도, X선 조사 각도 θ를 대상으로 하지 않는 간이형으로부터, X선 조사 각도 θ를 고려한 상세형의 캘리브레이션까지 선택적으로 실행할 수 있다. 이 때문에, 장치 마다, 그리고, 의료 시설에 고정시킨 후에도, 필요성에 따라 적당한 타이밍에 캘리브레이션을 간단하게 실시할 수 있다. 게다가, 이 구조 해석이나 캘리브레이션은 X선관(31) 및 검출기(32)의 쌍의 회전 중심 RC의 위치 변화 αθ1을 고려하고 있다. 3D 화상 재구성은, 그 위치 변화 αθ1을 보상한 파라미터도 참작하여 실행된다. 따라서, 장치 마다의 파라미터의 개체 차이나 경시적인 파라미터의 변화가 확실히 보상되므로, 치열의 실체 위치가 정확하게 묘출된, 즉, 3차원의 거리의 정밀도가 높은, 3차원 표면 화상을 얻을 수 있다.

한편, 기준 단층면의 궤도가 불명의 파노라마 촬상 장치에 대해서도, 팬텀(101)을 이용한 촬상을 통해, 그 촬상 공간을 특징 지우는 정수 파라미터 및 함수 파라미터를 계측 할 수도 있다.

(팬텀의 변형예)

또한, 본 발명과 관련되는 방사선 촬상 장치에서 채용 가능한 팬텀은 상술한 것으로 한정되지 않고, 상술 이외에도 다양한 구성으로 실시할 수 있다. 이하, 이 변형예를 설명한다.

전술한 팬텀(101)에는, 기준면 궤도 ORs와는 상이한 다른 궤도로서 이 기준면 궤도 Ors 보다도 외측의 궤도인 외측면 궤도 ORouter를 설치하도록 했지만, 기준면 궤도 ORs와 보다 내측으로 소정 거리만 이간시켜 설치한 궤도이라도 무방하다.

또, 팬텀(101)은, 상이한 2개의 궤도 ORs, ORouter에 식설하는 지주(113, 113′)는, 생산성을 향상시키는 것에 더해 유리하도록, 모두 같은 형상 및 치수의 것으로 하여, 조립시에 한쪽을 꺼꾸로 설치할 뿐의 구조로 하였다. 하지만, X선 조사 각도 θ=0 이외의 각도에 설치하는 지주(113, 113′) 가운데, 한쪽, 예를 들면 외측면 궤도 ORouter에 설치하는 팬텀(113′)은, 게인 ΔX/Fi 및 X선 조사 각도 θ를 측정할 수 있으면 충분하므로, 제1 및 제2 마커(114, 115)를 제외하도록 하여도 무방하다. 이 간략화한 일례를 도 44에 나타낸다.

게다가 지주(113, 113′)에 대해서는, 전술한 실시 형태에서는 홀쪽한 각주 모양에 형성했지만, 홀쪽한 환봉(201, 丸棒)이라도 무방하다(도 45(A) 참조). 또, 지주(113, 113′) 대신에, 끈 모양의 현수체(202, 懸垂體)를 준비하고, 그 현수체의 도중에 마커를 설치하는 구조이라도 무방하다(도 45(B) 참조).

제1, 제2, 및 제3 마커(114, 115, 116)의 각각에 대해서도, 반드시 라인 모양이 아니라도 무방하고, 복수의 점이 라인 모양으로 나란한 정렬의 마커이라도 무방하다(도 45(C) 참조). 특히, 제1 및 제2 마커(114, 115)는 상하 방향의 위치를 알 수 있으면 좋기 때문에, 1개의 점 모양의 마커로 해도 무방하다(도 45(D) 참조). 더욱이, 제1, 제2, 및 제3 마커(114, 115, 116)를 1개의 마커체로 구성할 수 있다. 예를 들면 도 32에서, 제1 마커(114)와 제2 마커(115)를 상하로 연결하는 홀쪽한 마커판(203)을 설치하고, 그 마커판(203)의 제3 마커(116)에 상당하는 부분에 슬릿 S를 형성한다(도 45(E) 참조). 이 마커판의 상하단 위치가 제1, 제2 마커의 기능을 달성하고, 또한 슬릿 S가 제3 마커(116)의 기능을 달성하므로, 이 마커판을 지주(113)의 소정 위치에 장착하도록 하여도 무방하다.

게다가, 마커(114~116)는 그 외의 팬텀의 부위와는 X선 투과율이 다르면 좋기 때문에, 예를 들면 지주(113, 113′)를 금속성으로 하고, 마커에 상당하는 부분을 X선 투과율이 다른 물질(단순한 함몰도 포함한다)로 형성할 수 있다.

이와 같이, 필요한 위치나 거리의 정보를 얻기 위해서 팬텀(101)에게 부여되어야 할 구조의 변형예는 많이 존재하는 것은 말할 필요도 없다. 또한, 모든 정보를 한 번에 측정 가능한 구조 이외, 필요한 정보를 개별적으로 나누어 수집할 수 있는 복수의 팬텀을 준비하여도 무방하고, 그러한 팬텀도 본 발명의 주지(主旨)에 포함되는 것은 말할 필요도 없다. 예를 들면, 전술한 만능형 팬텀(101)의 기준면 궤도 ORs에만 전술한 한 세트의 지주체(113)을 식설한 제1 팬텀과, 외측면 궤도 ORouter(혹은, 도시하지 않지만 내측면 궤도)에만 전술한 한 세트의 지주체(113′)을 식설한 제2 팬텀을 준비할 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 팬텀에 대해 2회의 스캔을 실행하고, 각각의 스캔 결과로부터 2개의 파노라마 화상을 재구성하여, 전술한 측정을 수행할 수 있다.

게다가 이러한 제1 및 제2 팬텀은, 물리적으로 전술한 1개의 만능형 팬텀(101)에 결합 가능한 구성으로 할 수 있다. 이 경우에는, 제1 및 제2 팬텀 자체는 개별적으로 보관하고, 측정시에는 1개의 팬텀으로서 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 실시 형태의 것으로 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 한층 더 적당하게 변형 가능한 것이며, 그것들도 본 발명에 포함되는 것이라고 말할 필요도 없다. 예를 들면, X선관(31)과 검출기(32)를 피검체(P)의 구강부의 주위로 회전(이동)시킬 때, X선관(31)과 검출기(32)가 서로 비스듬히 대향하면서 X선에 의한 스캔을 하도록, 회전 유닛(24)의 구조를 변경하여도 좋고, 이러한 「서로 비스듬히 대향한 스캔」과 실시 형태로 설명한 「서로 정대한 스캔」을 적당하게 조합하여도 무방하다. 이 조합은, 구강부의 치열의 어느 부위를 스캔하는지에 따라 설정할 수 있다. 이것에 의해, 항상 치열의 각 부위에 극력, 직교한 상태로 X선을 스캔시켜, 치아의 겹침이나 경추의 찍임새 등을 극력, 회피한 각도로 X선 조사를 실시하고, 아치 팩트 등의 보다 작은 파노라마 화상을 재구성 시킬 수 있다.

그런데, 본 발명과 관련되는 방사선 촬상 장치는, 치과용의 파노라마 촬상 장치에 실시하는 것으로 한정되지 않고, 토모신세시스법을 이용하여 대상물의 실체 형상(위치)을 3차원적으로 파악하는 장치에도 실시할 수 있다. 그러한 응용으로서, 예를 들면 의료용으로서는, 토모신세시스법을 이용한 맘모그라피, 폐암 검사용 스캐너로의 용도가 있다.

<산업상의 이용 가능성>

본 발명에 의하면, 팬텀을 이용한 계측에 의해, 촬상 공간의 구조를 규정하는, X선관, 3D 기준 단층면, 및 검출기의 위치, 거리, 각도의 파라미터를 용이하게 또한 정밀도 좋게 해석할 수 있는 것과 동시에, 캘리브레이션 하여 촬상에 대비할 수 있다. 따라서, 대상물을 정밀도 좋게 3차원적으로 촬상할 수 있는, 방사선을 이용한 촬상 장치를 제공할 수 있다.

1 : 치과용의 파노라마 촬상 장치(방사선 촬상 장치)
12 : 컴퓨터
14 : 촬영부
31 : X선관(방사선원)
32 : 검출기
33 : 콜리메이터
41 : 고전압 발생기
53 : 버퍼 메모리
54 : 화상 메모리
55 : 프레임 메모리
56 : 화상 프로세서
57 : 콘트롤러
58 : 조작기
60 : 모니터
101 : 팬텀
111 : 베이스
113, 113′ : 지주체
114~116 : 팬텀

Claims (21)

1. 방사선을 방출하는 방사선원과,
   상기 방사선원에 대치하여 배치되고, 한편, 상기 방사선을 입사했을 때에 해당 방사선에 대응한 디지털 전기량의 2차원 데이터를 프레임 단위로 출력하는 검출기와,
   상기 방사선원과 상기 검출기와의 사이에 제공되는 촬상 공간에서 해당 방사선원과 해당 검출기를 연결하는 라인이 위치적으로 변화하도록, 해당 방사선원 및 해당 검출기, 해당 방사선원, 또는, 상기 대상물 중 어느 하나를, 해당 방사선원, 해당 검출기, 및 해당 대상물 중 나머지의 요소에 대해서 상대적으로 이동시키는 이동 수단과,
   상기 이동 수단에 의해 상기 방사선원 및 상기 검출기, 해당 검출기, 또는, 상기 대상물을 이동시키고 있는 동안에, 상기 검출기로부터 출력되는 상기 데이터를 프레임 단위로 수집하는 데이터 수집 수단
   를 구비하고, 상기 데이터 수집 수단에 의해 수집된 상기 데이터를 이용하여 상기 대상물의 촬상 부위의 3차원 화상을 생성하는 방사선 촬상 장치에 있어서,
   상기 촬상 공간에 배치되는 것과 동시에, 이 배치에 의해 해당 촬상 공간 내의 미리 정한 단층면에 위치 결정되고 한편 이미 알고 있는 위치 정보를 상기 방사선으로 화상화 가능한 마커를 가지는 팬텀과,
   상기 팬텀 장치를 상기 촬상 공간에 배치한 상태로, 상기 방사선원으로부터 방출된 방사선에 따라 상기 데이터 수집 수단에 의해 수집된 데이터에 근거하여 화상을 작성하는 화상 작성 수단과,
   상기 마커의 이미 알고 있는 위치 정보와 상기 화상으로부터 얻을 수 있던 상기 마커의 위치의 정보에 근거하여, 상기 방사선원과 상기 검출기의 사이의 거리 정보 및 상기 검출기에 대한 상기 방사선원의 높이 정보를 연산하는 제1 연산 수단과,
   상기 제1 연산 수단의 연산 결과와 상기 데이터에 근거하여, 상기 라인의 위치의 변화량을 가미한, 상기 촬상 공간에서의 상기 방사선원, 상기 검출기, 및 상기 단층면의 위치 관계를 규정하는 파라미터를 연산하는 제2 연산 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
2. 상기 제2 연산 수단에 의해 연산되는 파라미터를 캘리브레이션 데이터로서 기억하는 기억 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
3. 상기 방사선에 의해 상기 대상물의 촬상 부위를 촬상했을 때에, 상기 캘리브레이션 데이터를 상기 기억 수단으로부터 독출하고, 해당 캘리브레이션 데이터를 이용하여 해당 촬상 부위의 실재 위치를 3차원적으로 연산하는 제3 연산 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 연산 수단은, 상기 라인의 위치의 변화량으로서, 해당 라인이 이동하는 것에 따라 해당 라인 상의 소정 위치의 이동량을 가미하여 상기 파라미터를 연산하는 수단인 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 이동 수단은, 상기 방사선원과 상기 검출기의 쌍을 상기 대상물의 주위에 서로 다른, 원궤도 및 타원궤도를 포함한, 곡율을 가지는 궤도 및 각속도로 회전시키는 수단이며,
   상기 제2 연산 수단은, 상기 방사선원과 상기 검출기가 회전할 때에 공유하는 회전 중심의 위치를 상기 라인 상의 소정 위치로서 이용하고, 이 회전 중심의 위치의 변화량을 가미하여 상기 파라미터를 연산하는 수단인 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 방사선원은 상기 방사선으로서의 X선을 폭사하는 X선관이고,
   상기 검출기는 상기 X선을 검출하는 검출기이며,
   상기 이동 수단은, 상기 X선관과 상기 검출기의 쌍을 상기 대상물의 주위에 서로 다른, 원궤도 및 타원궤도를 포함한, 곡율을 가지는 궤도 및 각속도로 회전시키고, 한편, 해당 X선관과 해당 검출기를 항상 서로 정대시키도록 회전시키는 수단이며,
   상기 화상 작성 수단은, 상기 데이터 수집 수단에 의해 수집된 데이터를 토모신세시스법에 근거하여 상기 화상으로서의 파노라마 화상을 작성하는 수단인,
   것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 궤도는 원궤도이고,
   상기 소정 위치의 이동량은, 상기 방사선원과 상기 검출기가 서로 다른 원궤도를 회전 중심을 공유하여 회전할 때의 해당 회전 중심의 위치의 변화량인, 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 연산 수단은, 상기 거리 정보로서 상기 X선관과 상기 회전 중심과의 사이의 제1 거리 및 해당 회전 중심과 상기 검출기와의 사이의 제2 거리를 연산함과 동시에, 상기 높이 정보로서, 상기 높이 방향에서의 상기 검출기의 기준 위치로부터의 상기 X선관의 높이를 연산하는 수단인 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제2 연산 수단은, 상기 파라미터로서 상기 데이터의 프레임 번호의 입력으로 하는 함수이며, 상기 검출기의 검출면의 이동거리와 해당 프레임 번호의 변화율, 상기 X선관으로부터 방사되는 X선속의 상기 대상물로의 투영 각도, 해당 투영 각도와 상기 프레임 번호의 변화율, 상기 회전 중심으로부터 상기 촬상 부위까지의 제3 거리, 상기 회전 중심의 위치의 변화량), 및 해당 회전 중심의 위치 좌표를 연산하는 수단인 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 팬텀은,
    베이스와,
    상기 단층면으로서의 기준 단층면을 상기 베이스로 투영하여 생성되는 기준면 궤도, 및, 해당 기준면 궤도로부터 이간하고 한편 해당 기준면 궤도에 병주하는 다른 궤도의 각각에 따라, 궤도마다 복수, 입설되는 지주와,
    상기 복수의 각각 지주에 배설되어, X선 투과율이 적어도 해당 지주의 X선 투과율과는 다른 마커를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 팬텀이 가지는 지주는, 상기 촬상 부위인 치열을 따라 대략 말발굽형의 기준 단층면을 상기 베이스로 투영하여 생성되는 기준면 궤도, 및, 해당 기준면 궤도로부터 이간하고 한편 해당 기준면 궤도에 병주하는 대략 말발굽형의 다른 궤도의 각각에 따라, 궤도마다 복수, 입설되고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 마커는, 미리 설정되어 있는 상기 X선의 조사 각도가 상기 위치의 변화를 주지 않는 각도인 기준 각도에서의 상기 제1 거리, 상기 제2 거리, 상기 높이, 및 상기 제3 거리의 정보를 얻기 위해서 상기 기준면 궤도 및 상기 다른 궤도의 각각 위치시켜, 높이 방향의 화상의 확대율을 측정하기 위한 제1 마커를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 기재의 방사선 촬상 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 마커는, 상기 기준 각도 이외의 조사 각도에서의 상기 제3 거리의 정보를 얻기 위해서 상기 기준면 궤도 및 상기 다른 궤도 중 어느 한편에 위치시켜, 높이 방향의 화상의 확대율을 측정하기 위한 제2 마커를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 마커는, 상기 투영 각도의 실제치의 정보를 얻기 위해서, 미리 설정되어 있는 상기 X선의 조사 각도마다, 상기 기준면 궤도 및 상기 다른 궤도의 각각 배치된 제3 마커를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 마커는, 높이 방향에서 이미 알고 있는 2점의 위치 정보를 부여하는 마커이며, 상기 제3 마커는 상기 높이 방향에 따라 한편 상기 기준면 궤도 및 상기 다른 궤도에서 해당 높이 방향의 위치가 서로 상이하고 한편 라인 모양의 또는 라인을 상정 가능한 마커인 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 연산 수단은,
    상기 X선의 조사의 기준 각도에서 상기 화상으로부터, 상기 데이터의 프레임 번호의 입력으로 하는 함수이고, 상기 검출기의 검출면의 이동거리와 해당 프레임 번호의 변화율과, 상기 X선관으로부터 방사되는 X선속의 상기 대상물로의 투영 각도와 상기 프레임 번호의 변화율을 산출하는 제1 변화율 산출 수단과,
    이 제1 변화율 산출 수단의 산출 결과와 상기 제1 마커의 확대율을 이용하여 상기 제1 거리, 상기 제2 거리, 및 상기 높이를 산출하는 제1 정보 산출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 연산 수단은,
    상기 제3 마커의 상기 화상으로의 화상화 정보를 이용하여 상기 X선의 조사 각도의 실제치를 상기 미리 정한 조사 각도 마다 산출하는 각도 산출 수단과,
    상기 X선의 조사 각도의 실제치 마다 상기 검출기의 검출면의 이동거리와 해당 프레임 번호의 변화율과, 상기 X선관으로부터 방사되는 X선속의 상기 대상물로의 투영 각도와 상기 프레임 번호의 변화율을 산출하는 제2 변화율 산출 수단과,
    이 제2 변화율 산출 수단의 산출 결과와 상기 제2 마커의 확대율을 이용하여 상기 X선의 조사 각도의 실제치 마다, 상기 회전 중심으로부터 상기 촬상 부위까지의 제3 거리, 상기 회전 중심의 위치의 변화량, 및 해당 회전 중심의 위치 좌표를 산출하는 제2 정보 산출 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
18. 제16항에 있어서,
    상기 제2 연산 수단은,
    상기 미리 설정한 X선의 조사 각도마다 상기 검출기의 검출면의 이동거리와 해당 프레임 번호의 변화율과, 상기 X선관으로부터 방사되는 X선속의 상기 대상물로의 투영 각도와 상기 프레임 번호의 변화율을 산출하는 제2 변화율 산출 수단과,
    이 제2 변화율 산출 수단의 산출 결과와 상기 제2 마커의 확대율을 이용하여 상기 X선의 조사 각도의 실제치 마다, 상기 회전 중심으로부터 상기 촬상 부위까지의 제3 거리, 상기 회전 중심의 위치의 변화량, 및 해당 회전 중심의 위치 좌표를 산출하는 제2 정보 산출 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 기억 수단은, 상기 X선의 조사 각도의 실제치 마다 또는 미리 설정된 상기 X선의 조사 각도마다, 상기 검출기의 검출면의 이동거리와 상기 프레임 번호의 변화율, 상기 투영 각도와 상기 프레임 번호의 변화율, 상기 회전 중심으로부터 상기 촬상 부위까지의 제3 거리, 상기 회전 중심의 위치의 변화량, 및 해당 회전 중심의 위치 좌표를 룩업테이블로서 가지는 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 연산 수단은, 상기 기준 단층면은 다른 복수의 단층면을 상기 제1 거리, 상기 제2 거리, 상기 투영 각도의 프레임 번호의 변화율, 상기 제3 거리 및 상기 회전 중심의 위치의 변화량을 가미하여 설정하는 단층면 설정 수단과, 상기 화상의 데이터 이용하여 해당 단층면 설정 수단이 설정한 단층면 각각의 화상을 재구성하는 재구성수단과, 이 재구성한 복수의 단층상을 이용하여 상기 촬상 부위의 실재 위치를, 상기 조사 각도의 실제치 및 상기 회전 중심의 위치 좌표를 이용하여, 항상 상기 X선원을 주시 방향으로 3차원적으로 분류하는 분류 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
21. X선을 방출하는 X선원과 상기 X선을 전기신호로서 검출하는 검출기를 대상물을 사이에 두어 서로 대향시켜, 해당 X선원과 해당 검출기를 해당 대상물의 주위로 회전시키면서, 상기 X선을 해당 검출기에 의해 디지털 전기량의 프레임 데이터로서 검출하고, 상기 프레임 데이터에 근거하여 상기 대상물의 단층면의 파노라마 화상을 작성하는 파노라마 촬상 장치에서의, 상기 X선원과 상기 검출기와의 사이의 공간에 배치되는 팬텀이고,
    베이스와,
    상기 단층면으로서의 기준 단층면을 상기 베이스로 투영하여 생성되는 기준면 궤도, 및, 해당 기준면 궤도로부터 이간하고 한편 해당 기준면 궤도에 병주하는 다른 궤도의 각각에 따라, 궤도마다 복수, 입설되는 지주와,
    상기 복수의 각각 지주에 배설되고, X선 투과율이 적어도 해당 지주의 X선 투과율과는 다른 마커를 구비하는 것을 특징으로 하는 팬텀.

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