WO2003084406A1

WO2003084406A1 - Tomograph

Info

Publication number: WO2003084406A1
Application number: PCT/JP2003/004286
Authority: WO
Inventors: Iwao Miyano
Original assignee: Hitachi Medical Corporation
Priority date: 2002-04-04
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2003-10-16
Also published as: CN1642483A; EP1491145A1; US20050117693A1; JP2003290220A; EP1491145A4; JP4149189B2

Description

明細書

X線 CT装置技術分野

本発明は、被検体の一部に X線を照射しその投影画像を処理して断層像などを撮影する X線 CT装置に係り、特に被検体の一部に X線コーンビームを照射して、その部分の任意の CT断層画面及びパノラマ画像を得ることのできる歯科医療などの撮影に好適な X線 CT装置に関するものである。背景技術

歯科医療では、歯の裏にフィルムを当てて X線撮影する一般撮影、 X線管とフィルムを同時に回転させて撮影するパノラマ撮影、 X線管とフィルムの距離を大きく取って撮影するセファロ撮影などを行っているのが現状である。歯科用 X線パノラマ撮影は、歯列に沿って連続的に曲面断層を撮影し、一枚の画像で、歯列とその周辺の組織や骨の状態を示す断層像をパノラマ状に展開して表示するものである。

従来のパノラマ撮影装置は、被検体を挟んで対向する X線発生装置と二次元 X 線検出装置を搭載する旋回アームが、例えば前後左右の移動部と回転部とで支持され、被検体の周囲を歯列弓形状に近似させた複雑な軌道を描いて移動するものである。このようなものとして、例えば、特開平 06—78919号公報に記載された歯科用断層撮影装置がある。

また、歯科用の X線撮影装置として、パノラマ撮影以外に歯牙の横断面.画像を得ることのできる X線 CT装置が提案されている。このようなものとして、、例えば、特開平 09— 122118号公報に記載された医療用 X線断層撮影装置（第 1の従来技術）ゃ特開平 11—318886号公報に記載された X線 CT撮影も行えるパノラマ X線撮影装置（第 2の従来技術）がある。 X線コーンビームを用いた一般医療用 CT撮影装置の公知例としては、たとえば特開平 10—192267号公報に記載された装置（第 3の従来技術）がある。この装置によれば広範囲にわたって被検体の断層像を得ることができ、したがって歯列弓を含む顎部にも適用することができる。

一方、被検体の一部にのみ X線コーンビームを照射して、その部分の任意の断層画面及び立体画像、あるいはパノラマ画像を得るようにした X線 CT撮影方法及びその装置に関するものとして、特開 2000— 139902号公報に記載された局所照射 X線 CT撮影装置（第 4の従来技術）がある。この装置は特に歯科への応用において、歯列弓を含む顎部全体ではなく、歯牙や顎関節の周囲などの局所に限定して X線コーンビームを旋回照射することで、被検体の被曝量を低減し、かつ高分解能の CT断層画像や三次元立体画像を提供することを特徴としている。上記の従来技術では、何れも撮影後、画像表示装置に画像として表示するまでの画像演算処理に多大な時間（20分〜約 1時間）を要することが知られている。本発明の目的は、上述の点に鑑みてなされたものであり、歯列、歯茎及びその周辺の組織や骨の状態を示すパノラマ画像を得る際の画像処理に要する時間を大幅に短縮ィ匕することのできる X線 CT装置を提供することにある。発明の開示

上記目的を達成するため、本発明の X線 CT装置は、 X線を発生する X線発生手段と、この X線発生手段に対向して配置され、被検体を透過した前記 X線量を 2次元的に検出する X線検出手段と、前記 X線発生手段と前記 X線検出手段との間に前記被検体が位置するように前記 X線発生手段及び前記 X線検出手段を保持する保持手段と、前記保持手段を前記被検体の周囲に沿って回転駆動する第 1の回転駆動手段と、前記保持手段に取り付けられ前記第 1の回転駆動手段を収納する収納手段と、前記 X線検出手段で検出された前記 X線量に基づき前記被検体に関する画像を作成する画像処理手段と、この画像処理手段で作成された画像を表示する画像表示手段とを備えた X線 CT装置において、前記第 1の回転駆動手段の回転中心に平行でその回転中心が異なる位置関係となるように前記収納手段に収納され前記保持手段及び前記収納手段を一体的に回転駆動する第 2の回転駆動手段と、第 1の撮影モードには前記第 1の回転駆動手段を駆動制御すると共に、第 2の撮影モードには前記第 1の回転駆動手段及び第 2の回転駆動手段を個別に駆動制御する駆動制御手段とを備えたことを特徴とするものある。

第 1の回転駆動手段は、被検体を挟んで対向する X線発生手段と X線検出手段とを保持する保持手段を回転させるものである。 X線発生手段と X線検出手段とによって第 1の回転駆動手段の回転中心付近の局所部位の周囲を回転するように X線が照射される。第 2の回転駆動手段が保持手段と第 1の回転駆動手段を一体的に回転駆動することによって、第 1の回転駆動手段の回転中心は、所定の円周上を回転移動するようになる。そこで、第 2の回転駆動手段によって第 1の回転駆動手段の回転中心が歯列弓の形状に近似した円周上を移動させて、第 1の撮影モード（CT撮影）時には、 X線局所照射部位の位置決めを行い、第 2の撮影モード（パノラマ撮影）時には、第 1の回転駆動手段の回転中心が歯列弓の形状に概略近似した円周上に沿って移動させながら、照射方向が歯列弓に対して概略直交するように保持手段の回転角度すなわち撮影方向を適宜調整できるようにした。このように簡単な機械的手段により最適なパノラマ画像を得ることができるようになるので、複雑な画像演算処理は必要なくなり、パノラマ画像を得る際の画像処理に要する時間を大幅に短縮化することができる。円周の形状と実際の歯列弓形状の違いにより、 X線発生源からの被検体までの距離の差が生じ、その結果歯牙の位置によって透視画像の拡大率に差が生じる場合には、歯列弓に概略近似した円周上を移動する回転機構の回転角度に同期させて、採取された部分画像データごとに、画像演算処理においてこの差を補正して全体画像を再構成することにより、正確なパノラマ画像を得ることができる。図面の簡単な説明 '

図 1は本発明に係る X線 CT装置の全体構成を示す側面図であり、一部断面構成を示す図である。図 2は図 1の一部断面構成部を分かりやすいように拡大して示した部分拡大図である。図 3は図 1の実施の形態に係る X線 CT装置によって撮影する場合の位置決めの手順を示す図である。図 4は図 3の一部拡大図である。図 5は図 1の実施の形態に係る X線 CT装置によってパノラマ撮影する場合の動作を示す図である。図 6は図 5の一部拡大図である。図 7は第 2の回転系の回転角度がそれぞれ異なる場合における第 1の回転系 6の回転中心と歯牙の中心との間のずれを示す図である。図 8は図 7の各 X線コーンビームよって撮影された透視画像の拡大率補正前と補正後の状態を示す図である。図 9はこの発明に係る X線 CT装置の第 2の回転系の回転部機構の変形例を示す図であり、上方側から見た図である。図 10は図 9の X線 CT装置によって描かれる回転半径の様子を示す図である。図 11はこの実施の形態に係る X線 CT装置に使用される位置合わせ器具の概略構成を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

以下添付図面に従って本発明に係る X線 CT装置の好ましい実施の形態について説明する。図 1は、本発明に係る X線 CT装置の全体構成を示す側面図であり、一部断面構成を示している。図 2は図 1の一部断面構成部を分かりやいように拡大して示した部分拡大図である。

この X線 CT装置は、固定架台 1、旋回アーム 2、 X線発生装置 3、二次元 X 線検出装置 4、第 1の回転系 6、第 2の回転系 5、椅子 8、頭受け装置 9から構成される。固定架台 1は、支柱 laによって支持された逆 L字型形状をしており、その先端部に第 2の回転系 5及ぴ第 1の回転系 6を有する。旋回アーム 2は、固定架台 1の先端部に吊り下げられている。第 1の回転系 6は、旋回アーム 2を吊り下げた状態で保持し、固定架台 1の先端部の回転軸 6aを回転中心として旋回アーム 2を所定速度で回転させる。第 2の回転系 5は、第 1の回転系 6全体が回転軸 5aを中心として所定の速度で回転できるようになつている。つまり、第 2 回転系 5との第 1の回転系 6の位置関係は、平行でその回転中心が異なるようになっており、それぞれに回転系は 1つの収納部に収納されている。第 2回転系 5 及び第 1の回転系 6の詳細については後述する。

ここでは第 2の回転系 5及び第 1の回転系 6とそれらに付属する旋回アーム 2 などが被検者 7の頭上方向に配置される例を示した力 S、被検者 7の足元方向に配置してもよい。これによつて、被検者 7が X線 CT装置の撮影位置に合わせて椅子に座るとき、被検者 7が旋回アーム 2など回転系に衝突するかどうかを意識しないで済むようになる。

X線発生装置 3は、 X線を発生するものであり、旋回アーム 2の一方の先端部に設けられる。 X線発生装置 3は、内部の X線発生源 3aから照射された X線 3b をコーンビーム状に絞る絞り装置 3cを備えている。二次元 X線検出装置 4は、 X 線発生装置 3に対向して配置され、被検体を透過した X線量を 2次元的に検出するものであり、旋回アーム 2の他方の先端部に設けられている。すなわち、 X線発生装置 3と二次元 X線検出装置 4は、旋回アーム 2によって互いに対向するように配置されている。旋回アーム 2は、固定架台 1の先端部を回転中心として第 1の回転系 6によって約 405° 回転駆動されるようになっている。撮影する範囲は、 360° であるが、回転速度が一定になったところから撮影を開始するため、 45° だけ回転範囲を広く取ってある。この広く取った回転範囲は第 1の回転系 6 が定速回転に達するまでの加速回転、撮影終了後に第 1の回転系 6が停止するまでの減速回転のために設けられるもので、 45° に限定されるものではない。撮影開始後は、画像取りこみと同期して X線発生装置 3が X線をパルス照射して X 線による被曝を軽減させている。このタイミングは、第 1の回転系 6に内蔵された位置検出用エンコーダにより制御される。固定架台 1の支柱 laの内部には撮影装置の制御系が組み込まれている。

二次元 X線検出装置 4から採取された画像データは、画像処理装置 12に送られる。画像処理装置 12は、 X線 CT装置の設置された撮影室よりも離れた操作室内に設置される。画像処理装置 12は、受信した画像データに演算処理を施し、二次元断層画像、 CT画像または三次元立体画像を再構成し、それを画像表示装置 13に表示する。画像表示装置 13には、図示しないキーボードゃマウスなどの入力装置が設けられており、画像処理装置 12がコンピュータ装置として機能するようになっている。この入力装置は、画像再構成条件を入力することができるため、上記二次元断層画像、 CT画像または三次元立体画像、あるいはパノラマ画像の何れを再構成するのかを入力できるようになつている。

旋回アーム 2は、固定架台 1に対して水平に回転可能な状態で支持される。この実施の形態の場合、旋回アーム 2は、第 2の回転系 5及び第 1の回転系 6の上下二重構成になっている。これらの第 2及び第 1の回転系 5， 6は、軸受による回転支持機構と、サーボモーターと歯車などの組み合わせによつて回転する駆動機構および位置検出機構、回転部のケーブル処理機構により構成される。第 2の回転系 5の回転中心 5aは固定架台 1に対して固定され、第 1の回転系 6の回転中心 6aは旋回アーム 2に対して固定されている。両者の回転中心 5a， 6aは一定の距離 dだけ離された位置に置かれている。第 1の回転系 6の回転中心 6aは、第 2の回転系 5の駆動装置 5bによって第 2の回転系 5の回転中心 5aを回転軸として回転する。また、第 2の回転系 5の駆動装置 5b (位置検出装置を含む）とケ —ブル処理機構（具体的構成は図示せず）は、固定架台 1 の内部に収納される。第 1の回転系 6の駆動装置 6b (位置検出装置を含む）とケーブル処理機構 6cは、第 2の回転系 5の上部側に収納される。これら二つの回転中心 5aと回転中心 6a との間の距離 dは、被検者 7 の歯列弓に概略一致する寸法、例えば直径 70〜 100mm程度である。第 1の回転系 6は、 CT画像データを採取するために 360° 以上（約 405° 程度）回転する必要がある。これに対して第 2の回転系 5は、歯列弓に近似することを目的としているため、最大 ± 120° 程度まで回転できれば十分である。

また、被検者 7には残存歯が異なるなどの個人差があり、第 2の回転系 5の回転角度は最大 ± 120° に限らず、任意に入力装置を用いて設定可能である。

第 2の回転系 5と第 1の回転系 6のケープノレ処理機構は、回転によるケーブルの動きに沿ったガイドレールを用いることで、ケーブル処理機構の共通化を図つている。これにより、ケーブル処理機構を複数要さずにその設置空間の小型化を図ることができる。

—方、被検者 7は上下移動可能な椅子 8に座している。椅子 8の上下移動機構

8aによって被検者 7の検査部位 7aは、撮影装置の撮影中心の高さに位置決め設定される。椅子 8の背もたれ部 8bは、角度調整が可能で、任意の角度で固定可能になっている。被検者 7の前後方向の概略調整は、椅子の背もたれ部 8bの角度調整と上下移動機構 8aによる位置調整とを組み合わせて行う。頭受け装置 9 は、背もたれ部 8bの後部に設けられ、椅子 8に対して被検者 7の頭部を所望の位置に固定するために、被検者 7の座高の高さ、検査部位の位置に応じて上下前後 ·左右に自在に位置調整可能に取り付けられている。被検者 7の頭部は、術者によって所望の位置に移動された後、へッドバンド 9b等で固定される。被検者 7の検査部位 7aの中心は、術者によって旋回アーム 2の回転中心（前述の第 1 の回転系 6の回転中心） 6aに合わせられる。

椅子 8は、上下移動機構 8aによって上下方向に移動するものであって、角度調整が可能である背もたれ部 8bに頭受け装置 9を取り付けられることができるものであれば、実施の形態のような専用の椅子でなくてもよレ、。すなわち、上下動ストロークなどの仕様を満足するものであれば、たとえば美容/理容で使用されるような椅子を利用することもできる。また、耳鼻科等で使用される治療用椅子でもよい。

また、図 1では、被検者 7は固定架台 1を設置する床面に垂直な支柱 laに対して背を向けた状態を示したが、この実施の形態では撮影装置と椅子が分離されていることから、支柱 laに対する被検者の角度位置は、 CT撮影が可能な回転範囲にあるならば、いずれの角度にあってもよい。例えば、被検者 7を支柱 laに対向する向きに置いて撮影を行うこともできる。この場合、位置決め用の光学マ一力一の投光器を支柱側に設置すれば、被検者 7に対向する方向から光学マーカ一を投影することができるので、位置決めしやすくなるという利点がある。あるいは装置が設置される撮影室のレイアウトに応じて、装置据付時に、支柱 la と椅子 8の設置方向を自由に設定することもできる。

図 3は、この実施の形態に係る X線 CT装置によって撮影する場合の位置決めの手順を示す図であり、図 4はその一部拡大図を示す図である。 1〜2本程度の歯牙に限定して局所の CT撮影を行う場合は、対象とする歯牙 11aが位置する領域の中心 7bと、 X線 CT装置の第 1の回転系 6 (旋回アーム）の回転中心 6aとが一致するように、第 2の回転系 5を回転させる。ただし、第 2の回転系 5の回転中心 5aと第 1の回転系 6の回転中心 6aとの間の一定距離 dを回転半径とする円 10は、歯列弓 11の形状 ·寸法に概略一致させたものであるため、歯牙の位置によっては、この円 10と歯列弓 11とは必ずしも一致しない場合がある。すなわち、被検者 7を椅子 8の左右中央に座らせただけでは、検査部位の中心 7bと旋回ァームの中心 6aを一致させることはできなレ、。

撮影領域 7a力 S、歯牙数本以上を含むのに十分な大きさがあれば、被検者 7の中心位置を椅子の中心位置と一致させたときに、検査部位の中心 7b と旋回ァームの中心 6aが多少ずれていても、対象とする検査部位が撮影範囲 7aの中心近傍に含まれていれば十分目的を達成することができる。し力し、二次元 X線検出装置 4の検出部寸法の制限などにより対象部位が 1〜2本程度の歯牙に限局された場合、あるいは大人と子供のように歯列弓 11 の形状 ·寸法が個人で異なり、この実施の形態に係る X線 CT装置における第 2の回転系 5の回転中心 5aと第 1 の回転系 6の回転中心 6bとの距離 dを回転半径とする円 10と、被検者の歯列弓 11の形状'寸法との間に明らかな差異があって、その結果、対象とする検査部位である歯牙 11aが撮影領域 7aから外れる可能性がある場合には、検査部位の中心 7bと旋回アームの回転中心 6aの位置をできるだけ正確に合わせる必要がある。この実施の形態の場合は、椅子 8の背もたれ部 8bの角度調整と上下移動機構 8a の上下位置調整とを適宜組み合わせて前後方向を概略調整し、検查部位 11a の中心 7bと第 1の回転系 6 (旋回アーム 2) の回転中心 6aを概略一致させ、頭部を椅子 8の頭受け 9aに固定してから、頭受け装置 9の前後左右動機構を使用して微調整することにより、検査部位 11aの中心 7bと第 1の回転系 6 (旋回ァーム 2) の中心 6aを完全に一致させることができる。

上述の位置合わせ手順において、一般に被検者 7が口腔を閉じた状態の体表面に投影された線状光学マーカーを基準とした位置合わせが行われるため、場合によつては対象とする歯牙の位置と撮影範囲の中心が完全に一致しているか外部から確認しにくいことがある。

そこで、より確実な位置合わせ方法としては、上述のように光学マーカーで外部から一端位置合わせを行った後、撮影装置の旋回アーム 2の方向を変えて直交二方向からの X線透視撮影を行うことによって、歯牙の位置を透視画像上で目視確認しながら、遠隔で被検者 7の位置を微調整する方法がある。この場合は、被検者 7の全体を動かして微調整するよりも、頭受け装置 9を遠隔操作して被検者 7 の頭部の位置を直接微調整したほうが、より緻密で正確な位置調整が可能となる。また、安全性の観点からも、 X線 CT装置と被検者 7である患者の接触を避けるため、あるいは外部から被検者 7に加えられる外力と移動距離を軽減するために、被検者 7の移動量はできるだけ小さくすることが望ましい。この実施の形態に係る X線 CT装置の場合は、装置側で概略位置を合わせた後、椅子 8の頭受け装置 9に特定した微調整を行うことを特徴としている。この実施の形態によれば頭部の微調整範囲は高々 ±15mm程度であり、頭受け装置 9の移動による被検者への負担は、被検者全体を動かして位置調整を行う場合（最大 ±50mm程度）に比較してはるかに少なく、また位置決め精度も向上し、位置決めに要する時間も短縮することができる。

また、回転機構により位置決めする他に、第 2の回転系をパノラマ撮影用にのみ用いることとし、被検者 7の位置決めは、椅子の上下動と、頭受け装置 9の上下 -前後 ·左右動との組み合わせによつて行つてもよい。

頭受け装置 9の材質に関して、その周囲を旋回アーム 2が回転して X線コーンビームを照射する都合上、 X線コーンビーム 3bが照射される部位の頭受け 9aは、 X線が吸収されて画像データ採取の障害とならないように、たとえばカーボンフアイバーなどの、放射線透過性があり、しかも頭部を保持 ·固定するのに十分な強度を持った材質のものをすることが望ましレ、。

頭受け装置 9を使用する利点として、特に被検者 7の後頭部が頭受け 9aによつて保持されるので、頭受け 9aが、旋回アーム 2の回転中に X線 CT装置の本体と接触しないことが保証される構造になっていれば、頭部を頭受け 9aに固定することによって、被検者 7自身が目.視確認できない領域（すなわち後頭部）の安全が確保されるという効果がある。

この実施の形態では、被検者 7の固定及び位置調整手段として、頭受け装置 9 のみを使用した例を提示したが、頭受け装置 9に限定されず、顎受け（チンレスト）とィヤーロッドの組み合わせ、あるいは被検者毎の歯型に合わせて作成された咬合モデルを使用した固定具等を併用することが可能であり、これらが前後左右に微調整可能な構成になっていれば、これらの位置を微調整することで同様の位置決め機能を実現することができる。

以上のように被検者 7の位置が固定された状態で、 X線発生装置 3から X線コ —ンビーム 3bを照射しながら旋回アーム 2を回転させて CT撮影を行う。旋回アーム 2の回転に応じて、 X線発生装置 3 (図示せず）と対向して旋回アーム 2 の他端に取り付けられた二次元 X線検出装置 4は、旋回アーム 2の回転角度毎に応じて二次元 X線検出装置 4の位置から二次元 X線検出装置 41の位置に回転移動し、最終的に検査部位 11aの周囲 360° における透視画像データを採取する。採取された画像データは、画像処理装置 12で演算処理され、二次元断層画像または三次元立体画像として再構成され、画像表示装置 13に表示される。

上述の撮影手順をまとめると以下の（1) 〜（5) のような順番で実行されることになる。

(1) 第 2の回転系 5を回転させて被検者 7の撮影領域を概略位置決めする。

(2) 椅子 8の頭受け装置 9を微調整して被検者 7の位置を固定する。

(3) 必要であれば直交二方向からの X線透視撮影を行って、歯牙の位置を透視画像上で目視確認しながら、遠隔で被検者の位置を微調整する。

(4) X線コーンビーム 3bを照射しながら第 1の回転系 6 (旋回アーム 2) を回転させて CT画像データを採取する。

(5) 採取された画像データを画像処理装置 12で演算処理し、二次元断層画像または三次元立体画像として再構成し、画像表示装置 13に表示する。図 5は、この実施の形態に係る X線 CT装置によってパノラマ撮影する場合の動作を示す図であり、図 6はその一部拡大図を示す図である。まず、被検者 7の左右方向の中心を、第 2の回転系 5の回転中心 5aに合わせる。椅子 8の左右方向中心が、第 2の回転系 5の回転中心 5aの直下にあるようにあらかじめ設置されていれば、頭受け装置 9による微調整以外の被検者 7の左右位置調整はほとんど必要ない。ただし、被検者 7の歯列弓 11が被検者 7の左右中心に対してほぼ左右対称であることを前提とする。続いて、第 2の回転系 5の回転中心 5aと第 1 の回転系 6の回転中心 6aとの距離 dを回転半径とする円 10と歯列弓 11の形状' 寸法とが概略一致するように、椅子 8の背もたれ部 8bの角度調整と上下移動機構 8aの上下位置調整とを組み合わせて被検者 7の前後方向位置を適宜調整し、その後頭部を頭受け装置 9に固定してから、頭受け装置 9の前後左右動機構によつて微調整する。これによつて、第 1の回転系 6の回転中心 6aは円 10上に位置するようになる。

以上のように被検者 7の位置が固定された状態で、第 2の回転系 5を回転させながら、第 2の回転系 5の回転角度に応じて、第 1の回転系 6により旋回アーム 2を回転させ、歯列弓 11の各歯牙に略直交する方向で、対向する歯列弓 11の歯牙と干渉しない方向に X線コーンビーム 3bを照射して歯列弓 11を断層撮影する。第 2の回転系 5の回転中心 5aと第 1の回転系 6の回転中心 6aとの距離 dを回転半径とする円 10と実際の歯列弓 11との形状 ·寸法の違いにより、歯牙の位置によっては X線発生源 3aから被検体 7までの距離の差が生じ、その結果二次元 X線検出器 4に投影された透視画像の拡大率や濃度に差が生じる。すなわち、歯牙 11aを撮影する場合は、二次元 X線検出器 41から照射された X線コーンビーム 3blは、第 1の回転系 6の回転中心 6al及び歯牙 11aの中心を通過するが、第 1の回転系 6の回転中心 6alと歯牙 11aの中心との間には若干のずれがある。同様に、歯牙 libを撮影する場合は、二次元 X線検出器 42から照射された X 線コーンビーム 3b2は、第 1の回転系 6の回転中心 6a2及び歯牙 libの中心を通過する力第 1の回転系 6の回転中心 6a2と歯牙 libの中心との間には若干のずれがある。歯牙 11cを撮影する場合は、二次元 X線検出器 43から照射された X線コーンビーム 3b3は、第 1の回転系 6の回転中心 6a3及び歯牙 11cの中心を通過するが、第 1の回転系 6の回転中心 6a3と歯牙 11cの中心との間には若干のずれがある。

従って、第 2の回転系 5の回転角度に同期させて、画像演算処理においてこれらの若干のずれによる差分を補正して力、ら、角度ごとの部分画像データを繋レ、で全角度にわたって連続した画像として再構成することにより、正確なパノラマ画像を得ることができる。図 7は、第 2の回転系 5の回転角度がそれぞれ異なる場合における第 1の回転系 6の回転中心と歯牙の中心との間のずれを示す図である。撮影対象となる歯牙が徐々に左端から右端に変化するに従って、第 1の回転系 6 の回転中心 6aは円 10上を移動させる。これに伴って X線コーンビーム 3bl〜3b6 の照射角度も矢印 70のように徐々に変ィ匕させる。これらの X線コーンビーム 3bl 〜3b6に照射によつて二次元 X線検出器 42には透視画像 bl〜b6が撮影される。第 2の回転系 5の回転中心 5aと第 1の回転系 6の回転中心 6aとの距離 dを回転半径とする円 10 と実際の歯列弓との形状 ·寸法の違いにより、歯牙の位置によっては X線発生源 3aから被検体 7までの距離の差が生じ、その結果二次元 X 線検出器 4に投影された透視画像の拡大率や濃度に差が生じる。

図 8は、図 7の各 X線コーンビーム 3bl〜3b6のよつて撮影された透視画像 bl 〜b6の拡大率補正前と補正後の状態を示す図である。図 8 (A) に示すように、拡大率捕正前の各透視画像 bl〜b6は、ほぼ同じ大きさの画像である。これに、それぞれの第 1の回転系 6の回転中心（円 10上の点）と歯牙の中心との間のずれに応じてその拡大率 kl〜k6を補正前の透視画像 bl〜b6に乗算することによつて、図 8 (B) のように透視画像 bl〜b6の大きさを補正することができる。そして、大きさの補正された画像に ¾づいてパノラマ画像を再構築する。なお、図では、濃度については示していないが、濃度についても補正を加えることは言うまでもない。

この補正処理は、処理すべき情報量が少なく、補正処理自体が容易なものである。

' また、補正の基準となる歯列弓 11の形状 ·寸法として、基本的に大人と子供用の二種類の標準サイズ歯列弓があれば、これを基準にして自動補正することができ、ソフトウエア上で使用する補正係数のテーブルも二種類のみとなるので、画像処理装置 12に搭載すべきメモリー容量を低減でき、画像処理時間も短縮することができる。標準サイズ以外にも、個人ごとにカスタムメイドの歯列弓 11 の形状 ·寸法をソフトウェア上で作成できれば、より正確な補正が可能となることはいうまでもない。

上述のパノラマ撮影手順をまとめると以下の（1) 〜（6) のような順番で実行されることになる。

(1) 椅子 8の背もたれ 8bの角度調整と上下移動機構 8aの上下位置調整を組み合わせて、旋回アーム 2 (第 1の回転系 6) の回転中心 6aの描く軌跡（円軌道） 10と歯列弓 11とが概略一致するように、被検者 7の撮影領域を概略位置決めする。

(3) 第 2の回転系 5を回転させて、歯列弓 11の端（奥歯）に照射開始位置を合わせ、同時に歯列弓 11と略直交する方向で、対向する歯列弓 11の歯牙と干渉しない方向に旋回アーム 2の回転角度を合わせ、 X線コーンビーム 3bの照射を開始する。

(4) 歯列弓 11に沿って第 2の回転系 5を回転させながら、歯列弓 11と略直交する方向で、対向する歯列弓 11の各歯牙と干渉しない方向に旋回アーム 2 の回転角度を合わせ、 X線コーンビーム 3bを連続照射し、第 2の回転系 5 の回転角度ごとに部分透視画像データを採取する。

(5) 部分透視画像データ採取位置が歯列弓の他端（開始位置と逆の端の奥歯）に達したら撮影手順を終了する。

(6) 第 2の回転系 5の回転角度ごとに採取した部分透視画像データの拡大率と濃度を、第 2の回転系 5の回転角度に同期させて画像処理装置 12で補正した後、補正済み部分透視画像データを繋いで、全角度にわたって連続した歯列弓 11のパノラマ画像を再構成し、画像表示装置 13に表示する。図 9は、本発明に係る X線 CT装置の第 2の回転系の回転部機構の変形例を示す図であり、図 1の X線 CT装置を上方側から見た図である。図 10は、この X 線 CT装置によつて描かれる回転半径の様子を示す図であり、図 4に対応した拡大図である。図 1における X線 CT装置では、第 2の回転系 5の回転中心 5aと第 1の回転系 6の回転中心 6aとの距離（回転半径） dを固定のものとしていた力図 9の X線 CT装置ではこの回転半径 dを自在に可変できるような構成にし、歯列弓 11に沿った複雑な形状の軌跡に沿って第 1の回転系 6の回転中心 6aを追従させるようにした。直線駆動系は、第 2の回転系 5の上に搭載されたサーボモ一ターなどの駆動手段 14a と、この駆動手段 14aに駆動される送りねじゃラック · ピニオンなどの直線駆動機構 14bとから構成される。直線駆動系は、第 1の回転系 6の回転中心 6aを矢印 14cの方向に移動させて、第 2の回転系 5の回転中心 5aと第 1の回転系 6の回転中心 6aとの距離（回転半径） dを所望の位置に移動させる。このようにして、直線駆動系によって第 1の回転系 6の回転中心 6a の位置が補正されることによって、第 1の回転系 6の回転中心 6aの描く軌跡は、図 10に示すように歯列弓 11に沿った曲線 10aのようになる。従って、前述のような第 1の回転系 6の回転中心 6aと歯牙 11の中心との間にはずれが生じなくなるので、これに伴って行っていた画像演算処理における補正処理は不要となり、演算時間を短縮することができる。

直線駆動系が第 1の回転系 6の回転中心 6aを移動させる範囲は、図 4の歯列弓 11 の各歯牙の中心と回転半径 10 との間の距離に相当する差分であり、約土 15mm程度で十分である。また、移動量が少なければ、荷重支持 ·駆動装置を小型化することができ、置の重量によるたわみなどを低減できる。したがつて簡単な機構で精密な位置調整が可能となる。

図 9の X線 CT装置によれば、被検者の歯列弓の形状 ·寸法によらず、装置側での正確な位置決めが容易になり、この回転半径調の整機構を遠隔操作可能な構成にすれば、頭受け装置 9による微調整が不要となり、被検者 7の負担を著しく軽減するとともに、椅子 8の位置調整および被検者つを固定する機構を簡略化することができる。また、ノ、ソラマ撮影における透視画像の拡大率や濃度の差に対する画像補正も不要となるので、画像の演算処理時間を短縮することができる。この X線 CT装置では撮影中に被検者を動かす必要がないことから、次のような撮影方法を実施することができる。すなわち、図 10 に示したように、歯列弓 11全体をカバーするように 2〜3本程度の歯牙を含むような局所領域 7a〜7iについて X線 CT撮影を連続して複数回（図 10では 9回）繰り返し実行することによって、複数個の局所撮影領域 7aを組み合わせた CT画像データを採取すれば、小視野の X線検出装置を使った装置でも、歯列弓全体を表示する CT画像データを採取することができる。

上述の局所領域の撮影手順をまとめると以下の（1) 〜 (7) のような順番で実行されることになる。

(1) 旋回アーム 2の回転中心 6aの描く軌跡（歯列弓形状軌道） 10aと被検者 7 の歯列弓 11 とが一致するように、被検者 7の撮影領域を位置決めして固定する。

(2) 歯列弓 11の一端に位置する奥歯の中心、すなわち居所領域 7aの中心に旋回アーム 2の回転中心 6aを合わせる。

(3) 旋回アーム 2を回転させながら X線コーンビーム 3bを照射し、 CT画像データを採取する。

(4) 第 2の回転系 5を回転させ、採取された CT画像データを居所領域 7aと隣接し、かつその一部がオーバーラップするような次の居所領域 7bの中心に、旋回アーム 2の回転中心 6aを合わせる。

(5) CT画像の採取及び位置合わせを歯列弓 11に沿った居所領域 7b〜7iについて繰り返す。 (6) 歯列弓 11 の他端（開始位置とは逆の端の奥歯の中心、すなわち局所領域 7iにおける CT画像データ採取が終了したら撮影手順を終了する。

(7) 採取された CT画像データを画像処理装置 12で演算処理し、歯列弓 11の全体の画像を再構成し、画像表示装置 13に表示する。

この局所領域の撮影方法によれば、同じ領域に対して、より高分解能の画像を得ることができる。また、このデータから歯列弓に沿って歯列に直交する方向の透視画像データを抽出してパノラマ状の画像を再構成することもできる。同様にして任意断面の断層画像、立体画像を再構成することもできる。さらに、 X線の照射部位を局所領域に制限することによって被検者 7の被曝線量を低減することができる。本実施例によれば、 CT撮影の回数が少なくなるほど被曝量を低減することができる。

この局所領域の撮影方法は、図 3〜図 6の撮影方法においても、局所 CT撮影ごとに患者の位置決めを行って局所 CT撮影を断続的に繰り返せば、同様の撮影が可能であることはいうまでもない。

なお、この実施の形態に係る X線 CT装置は、特に歯科用に好適なものである、この技術は歯科用に限定されず、一般の X線 CT装置にも適用可能であることは言うまでもなレ、。例えば、被検体が X線 CT装置の撮影可能範囲より大きい場合などに、その一部に局所 CT撮影を行う場合や、全体に対して連続局所 CT 撮影を行う場合、あるいは歯列弓の形状に相似した中空円筒状物体などの内面からのパノラマ画像を撮影する場合などにも適用可能である。

図 11は、この実施の形態に係る X線 CT装置に使用される位置合わせ器具の概略構成を示す図である。この位置合わせ器具 20 は、被検者ごとの歯型に合わせて作成された咬合部 15と、この咬合部 15に接合部 15aを介して接合されたフランジ 16とから構成される。フランジ 16は、咬合部 15と平行面上に固定された薄板からなる。被検者 7が咬合部 15を口腔内に装着したとき、フランジ 16は接合部 15aを介して被検者 7の口腔外に露出する。フランジ 16上には、第 2の回転系 5の回転中心 5aを通る直交軸 17， 18にそれぞれ一致するようにラインマーク 16a〜16cが刻印されている。また、各ラインマーク 16a〜16cの両側近傍には、これらのラインマーク 16a〜16cを中心として等間隔の目盛 16dが刻まれている。この目盛 16dは、 CT撮影時において、対象とする撮影領域の中心と旋回アーム 2の回転中心 6aを一致させるために、被検体の位置をシフトさせるときの移動量の目安となるものである。

X線 CT装置側には、フランジ 16のラインマーク 16a〜： L6cと一致する 3方向力、ら被検者 7の顔面に対して光学マーカーを投影する投光器（図示せず）が取り付けてあり、これらの光軸の交点が第 2の回転系 5の回転中心 5aを通るように位置決め設定する。そして、ラインマーク 16a〜16c と光学マーカ一とが一致するように、この位置合わせ器具 20を装着した被検者 7の位置を微調整すれば、口腔外から第 2の回転系 5の回転中心 5aの位置を目視で確認することができる。従って、 X線透視撮影を行わなくても、光学マーカーを基準とした位置合わせだけで正確な位置決めが可能となる。

接合部 15aとフランジ 16の取り付け位置を変えることによって、咬合部 15と第 2の回転系 5の回転中心 5aとの位置関係を変えることができる。すなわち、旋回アーム 2の回転中心 6aの描く軌跡（円軌道） 10と歯列弓 11とが概略一致するように調整することが可能である。この調整には、円軌道 10と歯列弓 11の一致状態を確認するために、図 11 のような実物大の図をあらかじめ用意しておき、図と実物が一致することを確認しながら組み合わせる方法が便利である。また、この図は、 3方向からの光学マーカー投光器の光軸の交点が、第 2の回転系 5の回転中心 5aを通ることを確認する場合にも使用できる。なお、この位置合わせ器具 20を図 3〜図 6に示した X線 CT装置に適用する場合について説明した、図 9及び図 10に示した X線 CT装置についても、円軌道 10の代わりに、歯列弓形状軌道 10aを使用することでまったく同様に適用することができる。さらに、位置合わせ器具 20 をカメラなどで読み取り、画像処理を行って自動的に上述の位置合わせ処理を行うようにしてもよい。

上述の位置合わせ器具 20を用いた撮影手順をまとめると以下の（1) 〜（4) のような順番で実行されることになる。

(1) 位置合わせ器具 20を被検者 7に装着させ、被検者 7の歯形モデルから咬合部 15を作成する。

(2) 旋回アーム 2の回転中心 6aの描く軌跡（円軌道） 10又は歯列弓形状軌道 10aと、歯列弓 11とが概略一致するように接合部 15aとフランジ 16の取り付け位置を調整して、両者を接合，固定する。

(3) 接合 ·固定した器具の咬合部 15を被検者の歯列弓 11に装着する。

(4) フランジ 16のラインマーク 16a〜16cを、装置の光学マーカーに合わせ、被検者を位置決めする。

以上説明した実施の形態によれば、歯科用 X線コーンビーム CT撮影装置におレ、て、簡単な回転機構により、局所 CT撮影時の位置合わせが容易に行えるとともに、位置決め機構を簡略化できる。またパノラマ撮影も簡単に行え、画像演算処理時間を大幅に短縮し、画像処理装置を簡略化できる。さらに、被検者を動かすことなく局所 CT撮影とパノラマ撮影が行え、椅子の位置調整およぴ被検者固定機構を簡略ィ匕することができる。また、パノラマ撮影における、撮影部位による透視画像の拡大率や濃度の差に対する画像補正も不要となる。小視野の X線 CT装置でも、局所 CT撮影を連続して複数回繰り返すことにより、歯列弓全体の CT画像データを高分解能で採取することができる。また、この画像データから歯列弓全体のパノラマ状の画像や、任意断面の断層画像、立体画像を再構成することもできる。

なお、上述の実施の形態では、旋回アーム 2は単体で構成される場合に着いて説明したが、旋回アームを二重構造とし、それらを相対的にスライドさせて、旋回アームの長さを半径方向に伸縮自在にし、 X線発生装置 3と二次元 X線検出装置 4との間の距離を調整できるようにしてもよい。産業上の利用可能性

以上説明したように本発明の X線 CT装置によれば、歯列弓を含む顎部全体や歯牙や顎関節の周囲などの局所に X線コーンビームを照射して、歯歹 ij、歯苤及びその周辺の組織や骨の状態を示すパノラマ画像を得る際の画像処理に要する時間を大幅に短縮化することができる。

Claims

8

求の範囲

X線を発生する X線発生手段と、この X線発生手段に対向して配置され、被検体を透過した前記 X線量を 2次元的に検出する X線検出手段と、前記 X線発生手段と前記 X線検出手段との間に前記被検体が位置するように前記 X線発生手段及び前記 X線検出手段を保持する保持手段と、前記保持手段を前記被検体の周囲に沿って回転駆動する第 1の回転駆動手段と、前記保持手段に取り付けられ前記第 1の回転駆動手段を収納する収納手段と、前記 X線検出手段で検出された前記 X線量に基づき前記被検体に関する画像を作成する画像処理手段と、この画像処理手段で作成された画像を表示する画像表示手段とを備えた X線 CT装置において、前記第 1の回転駆動手段の回転中心に平行でその回転中心が異なる位置関係となるように前記収納手段に収納され前記保持手段及び前記収納手段を一体的に回転駆動する第 2の回転駆動手段と、第 1の撮影モードには前記第 1の回転駆動手段を駆動制御すると共に、第 2の撮影モードには前記第 1の回転駆動手段及び第 2の回転駆動手段を個別に駆動制御する駆動制御手段とを備えたことを特徴とする X線 CT装置。

2. 請求項 1の X線 CT装置において、前記駆動制御手段は、前記第 1の撮影モード及び前記第 2の撮影モードの各モードの実行により制御されることを特徴とする X線 CT装置。請求項 1の X線 CT装置において、前記第 1の撮影モードは前記被検体の二次元断層像又は三次元立体像を再構成するものであり、第 2の撮影モ一ドは前記被検体のパノラマ画像を再構成するものであることを特徴とする X線 CT装置。

4. 請求項 1の X線 CT装置において、前記第 1の回転駆動手段と前記第 2 の回転駆動手段はそれぞれの回転中心の距離が前記被検体の撮影部位の大きさに基づレ、て配置されることを特徴とする X線 CT装置。

5. 請求項 1の X線 CT装置において、前記第 2の回転駆動手段は、前記保持手段及び前記第 1の回転駆動手段が前記被検体の所定の撮影領域に位置するようその回転角度が設定されることを特徴とする X線 CT装置。

6. 請求項 1の X線 CT装置において、前記第 2の撮影モードを行う場合に、該円周と前記被検体の撮影部位との距離の違いによって生じる前記被検体の透視画像の拡大率の差を画像演算処理によつて補正することを特徴とする X線 CT装置。請求項 1の X線 CT装置において、前記第 2の回転駆動手段は、前記被検体の撮影部位の形状に近似させた円周上で該旋回アーム回転軸の中心を回転可能とし、前記第 1の撮影モード時には X線局所照射部位の位置決めを行い、前記第 2の撮影モード時には旋回アームの回転角度と組み合わせて撮影方向を調整することを特徴とする X線 CT装置。

8. 請求項 1の X線 CT装置において、前記第 2の回転駆動手段は、前記被検体の撮影部位の形状に近似させた円周上で該旋回アーム回転軸の中心を回転可能とし、円周の直径寸法を可変とする機構を有することを特徴とする X線 CT装置。

9. 請求項 1の X線 CT装置において、前記第 2の回転駆動手段により、前記被検体の撮影部位に沿って局所的に前記第 1の撮影モードを連続して複数回繰り返すことにより、前記被検体の撮影部位全体の前記第 1の撮影モ一ドの画像データを採取し、この画像データから前記被検体の撮影部位全体のパノラマ状の画像、任意断面の断層画像及び立体画像を再構成することを特徴とする X線 CT装置。