JP2001190550A - X線ct撮影方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
ファクトによる偽像を除去し、診断に耐え得るX線吸収
係数分布情報の画像が得られるX線CT撮影方法を提案
する。 【解決手段】被写体に対して、X線発生器を旋回させて
X線を照射して得られた原X線投影画像をフィルタ処理
し逆投影して得られたX線吸収係数分布情報の原画像X
1から金属部分を抽出処理し、その金属部分の計算上の
投影画像XMを上記原X線投影画像に重ね合わせた補正
X線投影画像X2を再度フィルタ処理し逆投影すること
によって、上記被写体のX線吸収係数分布情報の画像X
3を得る。
Description
射して、その被写体のX線吸収係数分布情報の画像を得
るX線CT撮影方法及びその装置に関する。
ータを得た後、この投影データをRadonの原理によ
って解析処理して、X線を透過させた被写体のX線吸収
係数分布情報の画像、あるいは、その被写体の任意の断
層面画像を得る方法が従来からX線CTとして診断など
に広く使用されている。
ography)では、被写体に複数の金属物が含まれている
場合には、得られたX線吸収係数分布情報の画像におい
て、いわゆる金属アーチファクトと呼ばれる現象が生じ
て、その金属物に挟まれた部分に白抜けの偽像が発生
し、診断上問題となっていた。これは、その偽像部分に
ついては、本来の正確な画像が得られないからである。
生原因の説明図である。
2つの金属物I1,I2が存在している場合に、この被
写体にX線を旋回照射したときに得られる透過X線量の
グラフと、そのグラフから得られるX線吸収係数のグラ
フを、2つの照射旋回位置[1],[2]について対応
させて示している。なお、ここでは、解りやすくするた
めに、金属物I1,I2以外の部分はX線を完全に透過
させるものとする。
した場合の影が重ならない場合には、金属物I1,I2
の透過X線量は図示するように正しいグラフとなり、こ
れから得られるX線吸収係数のグラフも正しいものにな
っている。ただし、ここで、注意が必要なのは、金属物
I1,I2は、それぞれ単体でX線を吸収してしまい、
その透過X線量、つまり、その金属物I1,I2を透過
して、X線フィルムや2次元X線イメージセンサを感光
させるX線量は既に「0」となっていることである。
を照射した場合の影が重なる場合には、金属物I1,I
2の透過X線量は、双方の影が重なった部分について
は、本来、それだけ吸収量が多いので、図に点線で示し
たようなグラフにならなければならないが、すでに、金
属物I1,I2の単体でX線を吸収してしまって、透過
X線量は「0」となっているので、得られるグラフは図
1(a)[2]の実線のようになってしまう。したがっ
て、このグラフから得られるX線吸収係数のグラフも図
1(b)[2]の実線のようになってしまい、本来、得
られるべき点線のようなグラフを得ることができない。
フィルター処理し、逆投影して得られたX線吸収係数分
布情報の画像で金属物間に発生する像を偽像(アーチフ
ァクト)と呼んでいる。この偽像は、被写体の正しいX
線吸収係数分布情報を覆い隠すもので、正しい画像を得
ることができない。したがって、この金属アーチファク
トによる偽像を除くことが、例えば、歯科診療などにお
いて、金属物であるインプラントが施された歯牙を持つ
患者の正しいX線吸収係数分布情報を得るために必要で
あった。
CT撮影が、このような事情にあるのに着目して開発さ
れたもので、インプラントなどがある場合でも、金属ア
ーチファクトによる偽像を除去し、診断に耐え得るX線
吸収係数分布情報の画像が得られるX線CT撮影方法と
装置を提案することを目的とする。
T撮影方法は、被写体に対して、X線発生器を旋回させ
てX線を照射して得られた原X線投影画像をフィルタ処
理し逆投影して得られたX線吸収係数分布情報の原画像
から金属部分を抽出処理し、その金属部分の計算上の投
影画像を上記原X線投影画像に重ね合わせた補正X線投
影画像を再度フィルタ処理し逆投影することによって、
上記被写体のX線吸収係数分布情報の画像を得ることを
特徴とする。
T撮影方法でX線吸収係数分布情報の原画像を得、この
金属アーチファクトによる偽像を含んだ原画像から、閾
値処理、あるいは、微分処理によって、金属部分を抽出
処理して、その位置を算出し、この金属部分について予
め得られたデータを用いて、その正しい投影画像を計算
で求めて、その投影画像を原X線投影画像に重ね合わせ
て補正X線投影画像を求め、これの画像を再度フィルタ
処理し逆投影することによって、被写体のX線吸収係数
分布情報の画像を得るようにしたものである。
は、両画像を比較して、X線吸収係数分布情報の大きい
方を選択するという方法で行い、両画像のつなぎ目につ
いては、ズムージングを行ってもよい。
像処理の時間は、従来法に比べて約2.5倍かかるが、
複数の金属物、例えば歯科ではインプラント、によって
生じる偽像を効率良く防ぐことができる。
求項1において、上記X線発生器を旋回させてX線を照
射する際に、その旋回の回転中心を、上記被写体の一部
である撮影すべき局所部位の中心に固定し、X線発生器
を、その局所部位のみを包含するX線コーンビームを局
所照射させながら半回転あるいは1回転させることによ
って、その局所部位のX線吸収係数分布情報の画像を得
ることを特徴とする。
に加え、X線CT撮影方法にいわゆる局所照射のX線C
T撮影方法を用いたもので、双方の効果が相乗的に発揮
される。
は、その旋回の回転中心を、上記被写体の一部である撮
影すべき局所部位の中心に固定し、X線発生器からはそ
の局所部位のみを包含するX線コーンビームを局所照射
することによって得られたX線投影画像をフィルター処
理、逆投影するという方法であり、X線コーンビームを
局所照射する局所部位については、常に投影データが得
らるが、その局所部位を取り囲む被写体の他の部分につ
いては、局所部位に比べて、X線コーンビームは旋回に
伴って一時的に透過するだけで、投影データへの影響も
少ないので、逆投影する場合に、局所部位以外の投影デ
ータへの影響を略無視することができるという思想に基
づいている。
に用いるX線コーンビームが従来のX線ビームに比べ、
その照射範囲が限定され、また、原則として、1旋回、
あるいは半旋回の照射で足りるので、撮影時間が大幅に
短縮でき、被写体のX線被爆量を著しく軽減でき、特
に、歯科治療のように、診断等のために必要な断層面画
像の範囲が限定される場合には、有効である。
線発生器と2次元X線イメージセンサとを対向配置させ
た旋回アームを有したX線撮影手段と、旋回アームの回
転中心を撮影に先立って移動設定可能として、または被
写体を撮影に先立って移動設定可能として、撮影中は、
旋回アームの回転中心を撮影すべき局所部位の中心位置
に固定した状態で旋回アームを旋回駆動する旋回アーム
駆動制御手段と、X線投影画像を逆投影して、X線が透
過した物体内部の吸収係数分布情報を画像情報として取
り出す画像処理装置とを備え、上記X線発生器を旋回さ
せて被写体を包含するX線を照射し、得られた原X線投
影画像を、上記画像処理装置において、フィルタ処理し
逆投影し、得られたX線吸収係数分布情報の原画像から
金属部分を抽出処理し、その金属部分の計算上の投影画
像を上記原X線投影画像に重ね合わせた補正X線投影画
像を再度フィルタ処理し逆投影することによって、上記
被写体のX線吸収係数分布情報の画像を得ることを特徴
とする。
影方法を実現する装置であり、請求項1と同様の効果を
発揮する。
求項3において、更に、X線発生器が放射するX線の少
なくとも走査方向の広がりを制限させるX線ビーム幅制
限手段を備え、上記X線発生器を旋回させてX線を照射
する際に、その旋回の回転中心を、上記被写体の一部で
ある撮影すべき局所部位の中心に固定し、X線発生器
を、上記X線ビーム幅制限手段によってその局所部位の
みを包含するX線コーンビームを局所照射させながら半
回転あるいは1回転させることによって、その局所部位
のX線吸収係数分布情報の画像を得ることを特徴とす
る。
影方法を実現する装置であり、請求項2と同様の効果を
発揮する。
の実施の形態について説明する。
原理を示している。なお、これより、歯科診療の場合を
例に説明するが、本発明の方法の適用分野は、この分野
に限るものではない。
第7歯S7、第8歯S8に金属物であるインプラントI
1,I2が埋設されている場合に、この部分の撮影に本
発明のX線CT撮影方法を適用する例について説明す
る。
線CT撮影と同様に、これらの被写体O(S7,S8)
に対してX線を旋回照射させて原X線投影画像を得、こ
れをフィルタ処理し逆投影して得られたX線吸収係数分
布情報の原画像X1を得る。この原画像X1は、上述し
た金属アーチファクトの為、金属物であるインプラント
I1,I2の周囲に、その周囲部分を覆い隠すような偽
像を伴った形で得られる。このような原画像X1では、
診療に用いることができない。
画像X1から金属部分だけを抜き出す抽出処理を行う。
これには、金属部分は、他の部分より、X線吸収係数分
布情報が大きいので、所定の閾値処理をして、金属部分
を抜き出す方法、また、微分処理により、金属部分を抜
き出す方法がある。いずれにしても、このように金属部
分を抜き出して、その埋設位置を算出し、その後に、こ
の金属部分であるインプラントI1,I2についての既
知のデータから、この金属部分の計算上の投影画像XM
を作成する。
るように、この投影画像XMの濃度レベルを調整して、
原X線投影画像に重ね合わせて、図1(d)に示す補正
X線投影画像X2を得る。このようにすると、たとえ、
金属物であるインプラントI1,I2が重なるような投
影画像においても、図10(a)に示した点線部分のよ
うな正しい投影画像が得られ、結果、図10(b)に点
線で示した部分のような正しいX線吸収係数分布情報の
画像を得ることができる。
得られたX線吸収係数分布情報の画像X3である。
に比べ、約2.5倍かかるが、金属アーチファクトによ
る偽像のない、診断に耐える画像を得ることができる。
方法の原理説明図である。この方法は、図1で説明した
金属アーチファクトを除去する補正方法に、さらに、出
願人自ら開発した局所照射を組み合わせたものであり、
ここでは、その局所照射の方法について説明する。
元X線イメージセンサであり、これらは図4,5,6等
で後述する旋回アーム3(ここでは不図示)に対向配置
されている。Pは撮影すべき局所部位となる第8歯をそ
れぞれ示しており、Sは歯列弓を示している。
に、局所部位Pの中心位置Paを旋回アーム3の回転中
心3aとして、旋回アーム3を等速で旋回させる。この
とき、X線発生器1は、局所部位Pのみを包含する大き
さのビーム幅を有したX線コーンビーム1aを放射する
ので、2次元X線イメージセンサ2には、拡大率の一定
した局所部位PのX線投影画像が順次生成される。
TFT(Thin Film Transistor)センサ、X線MOS
(Metal Oxide Semiconductor)センサ、X線II(Ima
ge Intensifier)カメラ、X線アモルファスセレンセン
サ、X線CCD(Charge Coupled Device)センサ、増
幅器付きX線CCDセンサ(XICCD)、CdZnT
eセンサなどを使用する。
コンピュータによってフィルタ処理、逆投影の演算処理
をすれば、局所部位Pの内部のX線吸収係数分布情報が
画像情報となって取り出されるので、その局所部位Pの
任意の断層面を指定し、あるいは予め指定しておけば、
その断層面画像が得られる。
部位Pの中心位置Paに回転中心3aを固定保持して旋
回する。この際、X線コーンビーム1aは、常に局所部
位Pのみを包含するように局所照射する。撮影条件に応
じて、局所部位Pに対して半周あるいは全周照射すれ
ば、その部分のX線吸収係数分布情報の画像が生成でき
る。
X線コーンビーム1a、図3(b)は、従来のX線ファ
ンビーム1a′を示している。
広がり角度θ′が大きく、上下方向の広がりが小さい従
来のX線ファンビーム1a′に比べて、走査方向の広が
り角度θが小さく、また上下方向に一定の厚みを持って
おり、一度のビーム照射によって撮影すべき局所部位P
の全体にX線を透過させる程度の大きさのビーム束であ
る。
形成できるが、断面形状を矩形に形成して、被写体の一
部にのみX線コーンビーム1aを全周囲から照射した場
合には、図3(a)に示したように、X線コーンビーム
1aが共通に局所照射される局所部位Pは円柱形状にな
るので、その内部のX線吸収係数の分布が算出でき、そ
の円柱内部の任意の断面の断層面画像が得られる。ま
た、断面形状を円形に形成して、被写体の一部のみにX
線コーンビームを局所照射すれば、X線コーンビームが
共通に照射された部分は球になるので、その内部のX線
吸収係数の分布が算出でき、球内部の任意の断面の断層
面画像が得られる。
線CT撮影方法では、2次元X線イメージセンサとし
て、例えば、縦10センチメートル、横10センチメー
トルの寸法のものを使用し、その場合、この円柱、すな
わち局所部位の直径は5センチメートル、高さが5セン
チメートルとなる。
コーンビームは従来のX線ビームに比べ、その照射範囲
が限定され、また、原則として、1旋回、あるいは半旋
回の照射で足りるので、撮影時間が大幅に短縮でき、被
写体のX線被爆量を著しく軽減でき、特に、歯科治療の
ように、診断等のために必要な断層面画像の範囲が限定
される場合には、有効である。具体的には、その被爆量
は、従来のCT撮影に比べて1/20〜1/100程度
に軽減できる。これより、本発明のX線CT撮影装置に
ついて説明する。
の基本構成を示すブロック図である。
段A、X線ビーム幅調整手段B、旋回アーム駆動制御手
段C、画像処理装置D、表示部E、被写体保持手段4、
主フレーム10、操作部11、操作パネル12などを備
えている。
り、この旋回アーム3は、X線発生器1と2次元X線イ
メージセンサ2とを対向した状態で吊り下げ配置してい
る。
線ビームコントローラ8bとを備えたX線ビーム幅制限
手段Bを有しており、X線管より発射するX線ビームを
X線ビーム幅制限手段Bで調整して、所望のビーム幅の
X線ビームあるいはX線コーンビーム1aを放射できる
ようになっている。
ォトダイオードを2次元配列したMOSイメージセンサ
の上に、光学像を伝送する光ファイバ素子が設置され、
更にその上にX線を可視光線に変換するシンチレータ層
を形成した公知の構成のものが採用されている。
降制御モータ32と回転制御モータ33とが設けられて
おり、X軸制御モータ31a、Y軸制御モータ31bを
制御することによって、その回転中心3aをXY方向に
設定可能とし、昇降制御モータ32を駆動することによ
って上下に昇降するとともに、撮影時には回転制御モー
タ33を等速度で駆動させて旋回アーム3を被写体Oの
周りに旋回できるように、また同時に昇降できるように
している。この昇降制御モータ32は、旋回アーム3の
アーム上下位置調整移動手段を構成している。
り、旋回軸が鉛直に設けられ、旋回アーム3が水平に回
転し、X線コーンビーム1aが水平に局所照射されるの
で、装置を占有床面積の少ない縦型として構成すること
ができる。
の旋回駆動手段を構成しており、サーボモータなどのよ
うに、その回転速度、回転位置を自由に制御することが
できるモータを用い、また、旋回アーム3の回転中心3
aに軸直結で設置されている。
させることができるとともに、その回転位置も時間軸に
沿って知ることができるので、タイミングを合わせて、
2次元X線イメージセンサ2でX線投影画像を取り出す
のに都合がよく、また、芯振れがなく、本発明のX線C
T撮影方法を有効に実施することができる。
3bが設けられている。このような中空部3bを設ける
ためには、回転中心3a上に有る関連部品に全て、中空
孔を設ける必要があるが、例えば、回転制御モータ33
としては、そのために、中空軸を使用したサーボモータ
を使用することができる。
げ配置されたX線発生器1と2次元X線イメージセンサ
2と、主フレーム10側に設けた操作部11との間の接
続線を配置するためのものである。回転部分に対して、
電気配線を接続する場合、その接続線の配置方法が問題
になるが、このように、旋回アーム3の回転中心3aを
通して接続線を配置すると、回転による捻じれなどの影
響を最小限にすることができるとともに、配線の美観上
も好ましい効果を得ることができる。
ではXYテーブル31と、昇降制御後モータ32と、回
転制御モータ33とを組み合わせて構成されるが、この
ような構成に限られない。最も簡易な構造では、旋回ア
ーム3の中心位置3aは、手回しハンドルを操作して、
任意の位置に設定できるようにしてもよい。
方向に移動設定するためのXYテーブル31は、その回
転中心3aを被写体Oの内部のX線CT撮影すべき局所
部位Pの中心位置に設定するためのものであるが、次に
述べるような保持手段位置調整機構41を備えた被写体
保持手段4が設置されている場合には、被写体側で、同
様の調整をすることができるので、必ずしも、設けなく
ともよいものである。
説明する。)は、被写体保持手段4のチンレスト4aに
下顎を載せ、イヤロッド4bの先端を両外耳穴に嵌め
て、位置設定されるようになっている。この被写体保持
手段4は、X軸制御モータ41a、Y軸制御モータ41
b、Z軸制御モータ41cを備えた保持手段位置調整機
構41を備え、この保持手段位置調整機構41によっ
て、上下方向は被写体Oの高さに合わせ、左右方向は、
撮影に適した位置に被写体Oの位置を設定できるように
なっている。
てX軸制御モータ41a、Y軸制御モータ41b、Z軸
制御モータ41cをそなえたX軸、Y軸、Z軸直線移動
テーブルを組み合わせたテーブル(不図示)に載置され
ている。これらのX軸、Y軸、Z軸直線移動テーブル
は、それぞれ周知のクロスローラガイドや、通常のベア
リングとガイドを組み合わせたものなどで構成され、正
確に直線移動ができるものである。駆動源のモータ41
a〜41cによる、これらのX軸、Y軸、Z軸直線移動
テーブルの移動は、ラックとピニオン方式や、ボールネ
ジ方式や、通常のネジ軸を用いる方式などを適用できる
が、正確に位置決めできるものが望ましい。
備えたX軸制御モータ41aとY軸制御モータ41b
で、被写体水平位置調節手段42を構成し、また、Z軸
制御モータ41cで、被写体上下位置調節手段43を構
成している。
定できる被写体水平位置調節手段42と、被写体Oの上
下位置を自由に設定できる被写体上下位置調節手段43
を備えているので、被写体Oの高さに被写体保持手段4
の高さを合わせることができると共に、旋回アーム3の
回転中心3aに、被写体Oの内部の局所部位Pの中心位
置Paを合わせるのに便利がよい。
も、その回転中心3aの位置を移動設定するXYテーブ
ル31と昇降制御モータ32を備えている場合には、被
写体水平位置調節手段42は、必ずしも必要なものでは
ない。しかし、まず、被写体Oのあらましの位置設定を
被写体水平位置調節手段42と被写体上下位置調節手段
43によって行い、その後に、微調整を、旋回アーム3
側のXYテーブル31と昇降制御モータ32によって行
うという使い方も便利な場合があるので、双方を備えて
もよい。
したものの他、被写体O(ここではその人体頭部を有す
る被検者をさす。)の座っている椅子と共に被写体保持
手段4を移動させて位置設定するという手段も可能であ
る。このようにすると、被検者は、椅子に座った自然な
姿勢を保ったままで、撮影に適切な位置決めがなされる
ので、被検者にとって優しい装置となる画像処理装置D
は、画像処理解析に高速で作動する演算プロセッサを含
んでおり、2次元X線イメージセンサ2上に生成された
X線投影画像を前処理した後、所定の演算処理を実行す
ることによって、X線を透過させた物体内部の吸収係数
分布情報を算出し、表示装置Eに撮影された局所部位P
の任意の断層面画像や、パノラマ画像を表示させ、また
必要な記憶媒体に画像情報として記憶させる。また、画
像処理装置Dは、上述した金属部分の抽出処理、この金
属部分の計算上の投影画像の作成、原X線投影画像への
重ね合わせなどの処理も行う。
体斜視図をXYZ方向にそれぞれ回転可能に予め表示さ
せておき、その画面において、術者などが診断したい断
層面を指定することによって、その断層面画像が表示さ
れるようになっているので、希望する断層面の選択に便
利であり、被写体Oの局所部位Pとして撮影された前
顎、後顎、歯牙などの内部の状態が正確に判断できる。
持している構造体で、その詳細は後述する。操作部11
は、この装置20全体を制御し、かつ、操作パネル12
からの入力を受けて、種々の設定制御司令を行うもので
ある。
のための入力や、操作をするためのものであって、その
詳細は後述する。
は、本発明のX線CT撮影方法や、局所照射のX線CT
撮影方法を実現することができる。
外観正面図、図6はその外観側面図である。これより、
すでに説明した部分については、同一の符号を付して、
重複説明を省略する。
性の高い構造体である主フレーム10を全体の支持体と
して構成されている。
次元X線イメージセンサ2とを対向した状態で吊り下げ
配置した旋回アーム3を回転可能に支持するアーム10
a、このアーム10aの旋回アーム3支持部付近の左右
サイドを、旋回アーム3の回転による振れ防止の為に固
定している1対の横ビーム10b、この横ビーム10b
を支えている一対の縦ビーム10c、アーム10aを固
定載置しているコラム10d、コラム10dと一対の縦
ビーム10cが固定載置され、この装置20全体の基礎
となっているベース10eから構成されている。
れぞれ、剛性の高い鋼鉄材が用いられ、また、適宜、筋
交いや、角補強部材が設けられて変形に強いものとなっ
ている。また、特に、旋回アーム3を回転支持するアー
ム10aは、それ自身、剛性の高いものとなっている
が、さらに、その回転支持部には、回転振れ防止のため
の1対の横ビーム10b、縦ビーム10cが設けられ、
回転時に、旋回アーム3の回転中心3aが変動しないよ
うになっている。
3の旋回振れが生じないような構造体としているので、
特に、旋回振れがないことが要求される局所照射のX線
CT撮影装置としてふさわしい。
きるならば、横ビーム10bや、縦ビーム10cは不要
としてもよい。
の縦ビーム10cの反コラム10d側の表面で、術者
が、立位で操作がし易いような位置に設けられている。
パネルの一例を示す正面図である。
影装置の撮影モードを選択するための選択スイッチ9を
備え、この選択スイッチ9は、互いに排他的に切り替え
られる通常のCT撮影モードスイッチ9aと、局所照射
のCT撮影モードスイッチ9bとから構成され、通常の
CT撮影モードスイッチ9aを操作したときには、通常
のX線CT撮影方法により、被写体全体のX線吸収係数
分布情報の画像を生成する撮影モードとなり、局所照射
のCT撮影モードスイッチ9bを操作したときには、局
所照射のX線CT撮影方法により、被写体の局所部位の
X線吸収係数分布情報の画像を生成するモードとなる。
かわりに、2次元X線イメージセンサ2として使用する
センサをカセット式にしておき、このカセットを、通常
のX線CT撮影方法と、局所照射の方法とで、異なるも
のとしておき、カセットの入れ替えによって、通常CT
撮影モードと、局所照射CT撮影モードとを切り替える
こともできる。
ッチ12a、12b、12cが設けられている。これら
の被写体選択スイッチ12a、12b、12cは、その
下側に設けられた歯位置選択スイッチ12d〜12gと
組み合わせて使用され、撮影モードに対応して、所定の
位置に被写体保持手段4(図8参照)を位置付けるため
に用いる。スイッチ12aは被写体Oが小さい子供のと
き、スイッチ12bは被写体Oが普通の子供のとき、ス
イッチ12cは被写体Oが大人のときに操作する。
合に用いられ、撮影する局所部位Pが、上顎歯か、下顎
歯かを選択するもので、スイッチ12dを操作すると、
上顎歯が選択され、スイッチ12eを操作すると下顎歯
が選択される。スイッチ12f、12gは、撮影する局
所部位の左右を選択するためのもので、スイッチ12f
を操作すると左顎歯が、スイッチ12gを操作すると右
顎歯が選択される。
撮影する局所部位Pのさらに詳しい位置を選択するため
のもので、スイッチ12hを操作すると、歯列弓Sの対
称軸線Loを基準にして、第1、2番目の歯が選択さ
れ、スイッチ12iを操作すると、第3、4番目の歯が
選択され、スイッチ12jを操作すると、第5、6番目
の歯が選択され、スイッチ12kを操作すると、第7、
8番目の歯が選択される。
旋回アーム3の位置調整、あるいは、被写体保持手段4
の位置調整をするためのものである。
して、旋回アーム3が選択され、スイッチ12mを操作
すると、調整対象として、被写体保持手段4が選択され
る。
チ12n、12oを操作すると、昇降制御モータ32が
駆動され、旋回アーム3が上下に昇降し、スイッチ12
p、12qを操作するとX軸制御モータ31aが駆動さ
れ、旋回アーム3が左右に移動し、スイッチ12r12
sを操作するとY軸制御モータ31bが駆動され、旋回
アーム3が前後に移動する。
チ12n、12oを操作すると、保持手段位置調整機構
41のZ軸制御モータ41cが駆動され、被写体保持手
段4が上下に昇降し、スイッチ12p、12qを操作す
るとX軸制御モータ41aが駆動され、被写体保持手段
4が左右に移動し、スイッチ12r12sを操作すると
Y軸制御モータ41bが駆動され、被写体保持手段4が
前後に移動する。
tは、本発明の金属アーチファクト除去処理するか否か
を選択するスイッチである。撮影前に、患者の歯牙に金
属物のないことが明らかな場合には、この処理をする必
要がないので、このスイッチを無しのモードにしておけ
ば、画像処理の時間を節約することができる。
全体の電源をオンオフするもので、スタートスイッチ1
2vは、撮影スタートスイッチである。
線CT撮影装置20全体の設定、操作をすることができ
る。
を示すフローチャートである。このフローチャートに沿
って、X線CT撮影の手順を説明する。
よって、通常のCT撮影モードか、局所照射のCT撮影
モードかを選択する(S1)。ついで、インプラント処
理スイッチ12tによって、金属アーチファクト除去処
理の補正をするか否かのモード選択を行う(S2)。
チンレスト4aに設定し、旋回アーム3の回転中心3a
が、通常のCT撮影モードのときは、被写体Oの中心位
置になるように,局所照射のCT撮影モードのときは、
被写体Oの局所部位Pの中心位置Paになるように設定
し、旋回アーム3の高さを、調整して、X線発生器1か
ら局所照射されるX線コーンビーム1aの上下高さが、
被写体Oあるいは局所部位Pになるように設定する(S
3)。
影モードに対応させた所定の角度範囲で旋回させなが
ら、X線を撮影モードに対応させた態様で照射する(S
4)。
タ処理し、逆射影を行い,X線吸収係数分布情報の原画
像をえる(S5)。ここで、先に設定した補正モード
が、金属アーチファクト処理を行わないモードの場合に
は、その得られた原画像のままで、目的とする画像を生
成し(S7)、その画像を表示装置Eに表示し、必要に
応じて、プリント出力、または、記憶手段に記憶させて
(S8)、終了する。
除去処理を行なうモードの場合には、既に、その補正済
みか否かの判断をして、既に補正済みなら、その補正後
のデータから、X線吸収係数分布情報の画像を得、表
示、プリント出力、記憶保存などを行う(S11,S
7,S8)。
分の抽出処理を行い、金属部分の計算上の投影画像を作
成し、これを原X線投影画像に重ね合わせて、補正X線
投影画像を作成し、これを原投影画像として通常の処理
を行わせる(S11,S12,S13,S5,S6,S
11,S7,S8)。
明の金属アーチファクト除去処理をするX線CT撮影
と、しないX線CT撮影、また、通常のX線CT撮影、
局所照射のX線CT撮影のいずれをもすることができ
る。
信号処理系を示すブロック図である。
し、それに接続されたX線発生器1、2次元X線イメー
ジセンサ2、操作パネル12、表示装置E、外部記憶手
段Fから構成され、画像処理装置Dは、制御手段Da、
フレームメモリDb、 A/D変換手段Dcを備えてい
る。
画像処理用マイクロプロセッサで構成することができ
る。
像データは、A/D変換手段Dcによってデジタル信号
に変換され、デジタル変換された画像データがフレーム
メモリDbに格納される。フレームメモリDbに格納さ
れた複数の画像データは、演算用メモリDdに記憶さ
れ、その記憶された画像データに対して、選択された撮
影モードに対応した所定のフィルタ処理、逆投影、金属
部分の抽出処理、金属部分の投影画像の計算、重ね合わ
せなどの演算処理が行われ、X線吸収係数分布情報の画
像、あるいは、断層面画像が生成され、表示装置Eに表
示され、また、必要に応じて、外部記憶手段Fに記憶さ
れる。
スク装置、光磁気ディスク装置などを用いることができ
る。
線CT撮影方法及びX線CT撮影装置を用いる例につい
て説明したが、本発明の方法と装置は、医療分野だけで
なく、一般に、構造体内部の異質物を発見するための非
破壊検査などにおいても、用いられるものである。 [[局所照射のX線CT撮影方法の原理説明]]図11
は本発明の局所照射のX線CT撮影方法における投影デ
ータを説明する図、図12(a)、(b)、(c)は本
発明の局所照射のX線CT撮影方法に使用される条件関
数の説明図、図13は、通常のX線CTにおいて解析さ
れる投影データを説明する図、図14は、通常のX線C
T撮影方法に用いられる式を表す図、図15は本発明の
局所照射のX線CT撮影方法に用いられる式を表す図で
ある。
法、局所照射のX線CT撮影方法について説明する。 [通常のX線CT撮影方法]今、被写体9をxy座標系
に置いて、傾きθの角度から被写体9の全体にX線ビー
ムを照射して、XY座標系に投影データを生成した場合
(図13)を考えると、その場合の投影データは図14
の(式1)、投影データを逆投影したデータは図14の
コンボリューション法による(式2)で示される。この
ことは従来の解析方法からよく知られている。
定座標系xOyを定義し、この座標(x、y)における
X線吸収係数の2次元分布情報を原画像として連続2次
元関数f(x、y)で表現する。また、0<θ<πのあ
らゆる角度方向θから平行X線ビームが照射され、被写
体9を透過した後のX線強度が投影データとして検出さ
れるものとする。
た被写体9内部の吸収係数の2次元分布情報f(x、
y)は(式3)で求められるので、この積分を計算し、
それを、上下方向であるz軸方向に繰り返せば、被写体
9のX線の3次元的な吸収係数分布情報が得られる。
処理は、2次元フーリエ変換法、1・2次元フーリエ変
換法、1次元フーリエ変換法、コンボリューション法が
採用されるが、近時では演算時間を大幅に短縮するた
め、上述したコンボリューション法が広く採用されてお
り、このコンボリューション法によれば、単純な積和と
なる重畳積分と逆投影作業を行うだけでよく、演算が単
純かつ高速で行える。
ボリューション法によって求めるものである。なお、図
14の座標変換式は、xOy座標のx、y座標と、XO
Y座標のX、Y座標間の座標変換式である。 [本発明の局所照射のX線CT撮影方法]本発明の通常
の局所照射のX線CT撮影方法では、以上のような従来
手法に対して、図11で示すように、被写体9の局所部
位PのみにX線コーンビームを局所照射し、その放射ビ
ーム幅を2rとし、図12で図示し、図15の(式5)
で示したような条件関数を用いることを特徴とする。
9の局所部位Pの逆投影データqs(X、θ)、被写体
9の局所部位P以外の逆投影データqn(X、θ)、被
写体9の全体の逆投影データq(X、θ)の間には、図
15の(式6)の関係が成立する。なお、(式6−1)
において、第2項は、[−r,r]の区間の大部分で
は、ほぼ「0」になる。
その局所部位Pと、その局所部位Pの前後の通路となる
その他の部分とを通過する投影データとを積分したもの
に等しいから、逆投影されたそれぞれの逆投影データの
間には、q(X、θ)=qs(X、θ)+qn(X、
θ)…図15(式7)の関係が成立し、結果として、図
15(式8)が導かれる。
2次元分布情報fs(x、y)は、被写体9全体のX線
吸収係数の2次元分布情報f(x、y)から、局所部位
以外の部分のX線吸収係数の2次元分布情報fn(x、
y)を減算すれば求められる。
を用いたX線CT撮影方法に対して、X線コーンビーム
の旋回方向のビーム幅を、従来の被写体全体を照射する
ものから、さらに小さくし、X線コーンビームの被写体
の一部である局所部位だけを局所照射した点にある。こ
のような着想は、X線CT撮影の場合には、X線ビーム
は、被写体全体に照射して撮影するという従来の思想
を、大きく変えるものである。
照射する局所部位については、常に投影データが得らる
が、その局所部位を取り囲む被写体の他の部分について
は、局所部位に比べて、X線コーンビームは旋回に伴っ
て一時的に透過するだけで、投影データへの影響も少な
く、逆投影する場合に、局所部位以外の投影データへの
影響を略無視することができるという思想に基づいてお
り、上述の条件関数(式5)は、このような思想を、式
として表現したものである。
y)は、誤差成分であり、rects関数の外側の、つ
まり、rectn関数の信号を示しており、本願発明者
は、発明研究の過程において、この誤差成分を示す2次
元分布情報fn(x、y)は、ほぼ「0」になるという
知見を見いだしたものである。つまり、本発明による
と、誤差成分は無視することができ、所望の局所部位P
のみ鮮明に画像再構成ができる。
対象として、歯牙やインプラントなどの形状などを分析
するのが主眼であり、これらの部位は、他の組織部位に
比べてX線吸収係数の高い部位といえるので、そのX線
吸収係数の2次元分布情報fs(x、y)は、その他の
部分のX線吸収係数の2次元分布情報fn(x、y)に
比べて大きい値となる。したがって、なおさら、鮮明な
断層面画像が生成される。
れば、いったん、従来のX線CT撮影方法でX線吸収係
数分布情報の原画像を得、この金属アーチファクトによ
る偽像を含んだ原画像から、閾値処理、あるいは、微分
処理によって、金属部分を抽出処理して、その位置を算
出し、この金属部分について予め得られたデータを用い
て、その正しい投影画像を計算で求めて、その投影画像
を原X線投影画像に重ね合わせて補正X線投影画像を求
め、これの画像を再度フィルタ処理し逆投影することに
よって、被写体のX線吸収係数分布情報の画像を得るよ
うにしたので画像処理の時間は、従来法に比べて約2.
5倍かかるが、複数の金属物、例えば歯科ではインプラ
ント、によって生じる偽像を効率良く防ぐことができ
る。
ば、請求項1の効果に加え、X線CT撮影方法にいわゆ
る局所照射のX線CT撮影方法を用いたもので、双方の
効果が相乗的に発揮される。つまり、偽像を効率良く防
ぐことができると共に、撮影時間が大幅に短縮でき、被
写体のX線被爆量を著しく軽減でき、特に、歯科治療の
ように、診断等のために必要な断層面画像の範囲が限定
される場合には、有効である。
ば、請求項1に記載のX線CT撮影方法を実現する装置
であるので、請求項1と同様の効果を発揮する。
ば、請求項2に記載のX線CT撮影方法を実現する装置
であるので、請求項2と同様の効果を発揮する。
明図
ンビームとの対比説明図
示すブロック図
を示す正面図
フローチャート
示すブロック図
図
る投影データを説明する図
される条件関数の説明図
データを示す図
Claims (4)
- 【請求項1】被写体に対して、X線発生器を旋回させて
X線を照射して得られた原X線投影画像をフィルタ処理
し逆投影して得られたX線吸収係数分布情報の原画像か
ら金属部分を抽出処理し、その金属部分の計算上の投影
画像を上記原X線投影画像に重ね合わせた補正X線投影
画像を再度フィルタ処理し逆投影することによって、上
記被写体のX線吸収係数分布情報の画像を得ることを特
徴とするX線CT撮影方法。 - 【請求項2】請求項1において、 上記X線発生器を旋回させてX線を照射する際に、その
旋回の回転中心を、上記被写体の一部である撮影すべき
局所部位の中心に固定し、X線発生器を、その局所部位
のみを包含するX線コーンビームを局所照射させなが
ら、半回転あるいは1回転させることによって、その局
所部位のX線吸収係数分布情報の画像を得ることを特徴
とするX線CT撮影方法。 - 【請求項3】X線発生器と2次元X線イメージセンサと
を対向配置させた旋回アームを有したX線撮影手段と、 旋回アームの回転中心を撮影に先立って移動設定可能と
して、または被写体を撮影に先立って移動設定可能とし
て、撮影中は、旋回アームの回転中心を撮影すべき局所
部位の中心位置に固定した状態で旋回アームを旋回駆動
する旋回アーム駆動制御手段と、 X線投影画像を逆投影して、X線が透過した物体内部の
吸収係数分布情報を画像情報として取り出す画像処理装
置とを備え、 上記X線発生器を旋回させて被写体を包含するX線を照
射し、得られた原X線投影画像を、上記画像処理装置に
おいて、フィルタ処理し逆投影し、得られたX線吸収係
数分布情報の原画像から金属部分を抽出処理し、その金
属部分の計算上の投影画像を上記原X線投影画像に重ね
合わせた補正X線投影画像を再度フィルタ処理し逆投影
することによって、上記被写体のX線吸収係数分布情報
の画像を得ることを特徴とするX線CT撮影装置。 - 【請求項4】請求項3において、 更に、X線発生器が放射するX線の少なくとも走査方向
の広がりを制限させるX線ビーム幅制限手段を備え、 上記X線発生器を旋回させてX線を照射する際に、その
旋回の回転中心を、上記被写体の一部である撮影すべき
局所部位の中心に固定し、X線発生器を、上記X線ビー
ム幅制限手段によってその局所部位のみを包含するX線
コーンビームを局所照射させながら、半回転あるいは1
回転させることによって、その局所部位のX線吸収係数
分布情報の画像を得ることを特徴とするX線CT撮影装
置。
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