JP3966425B2 - Local irradiation X-ray CT imaging system - Google Patents
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Description
本発明は、被写体の一部にＸ線コーンビームを照射して、その部分の任意の断層面画像及びパノラマ画像を得る局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置に関する。 The present invention relates to a locally irradiated X-ray CT imaging apparatus that irradiates a part of a subject with an X-ray cone beam and obtains an arbitrary tomographic plane image and panoramic image of the part.
被写体の全周囲からＸ線を照射して投影データを得た後、この投影データからＲａｄｏｎの原理によってＸ線を透過させた被写体の３次元的な吸収係数分布情報を解析し、これを利用して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。 After obtaining projection data by irradiating X-rays from the entire circumference of the subject, the three-dimensional absorption coefficient distribution information of the subject through which X-rays are transmitted is analyzed from this projection data according to the Radon principle. Conventionally, a method for obtaining an arbitrary tomographic image has been widely used for diagnosis and the like as X-ray CT.
従来のこのようなＸ線ＣＴ（computed tomography）では、被写体の全体にファンビームといわれる旋回方向に幅が広く、厚さの薄いＸ線ビームを輪切り様に一回転ずつ照射することを繰り返して、被写体全体に照射することが前提となっている。そのため、被写体内部の一部分のみの断層面を診断する場合にも、被写体の全体に幅の広いＸ線ファンビームを照射して、被写体全体の吸収係数分布情報を得た後、その部位の吸収係数分布情報を取り出して解析する必要があり、相当量のＸ線を被爆する上、撮影や解析にも時間を要している。このため、頻繁にＣＴ撮影することは被爆線量が増えることから避けねばならず、年に１回程度の診断撮影が限度になっている。 In such conventional X-ray CT (computed tomography), the entire subject is repeatedly irradiated with an X-ray beam that is wide in the swivel direction, called a fan beam, and is thin, one round at a time. It is assumed that the entire subject is irradiated. Therefore, even when diagnosing only a part of the tomographic plane inside the subject, after irradiating the entire subject with a wide X-ray fan beam and obtaining the absorption coefficient distribution information of the entire subject, the absorption coefficient of that part is obtained. It is necessary to extract and analyze the distribution information. In addition to being exposed to a considerable amount of X-rays, it takes time for imaging and analysis. For this reason, frequent CT imaging must be avoided because the exposure dose increases, and diagnostic imaging about once a year is limited.
また、従来のＸ線パノラマ撮影装置では、歯列弓の後方から歯列弓にＸ線ビームを略直交走査して撮影するため、旋回アームは、例えば、図２４の（ａ）〜（ｃ）に示したように、歯列弓Ｓの前歯部と、左右の臼歯部とでＸ線発生器１０１が異なる３つの回転中心イ、ロ、ハを連続させる動作をするようになっており、そのため、このＸ線発生器１０１を旋回させるための旋回アーム（不図示）の動作機構が複雑になる上に、制御も複雑な構成になっている。
Further, in the conventional X-ray panoramic imaging apparatus, since the X-ray beam is scanned from the rear of the dental arch to the dental arch substantially orthogonally, the swivel arm is, for example, shown in FIGS. As shown in FIG. 2, the
なお、図２５は、従来の別のパノラマ撮影装置の旋回アームの撮影時の動作軌道の軌跡を示している。ここで、Ｌｏは、矢印面上の左右対称軸線であり、歯列弓Ｓの線対称の中心線となっている。Ｌは、歯列弓の照射部分に略直交するＸ線ビーム束であり、Ｌａは、そのＸ線ビーム束Ｌが生成する包絡線である。この場合も、図に示すような包絡線Ｌａを生成するように旋回アームを動作させなければならず、動作機構と制御が複雑なものとなっている。 FIG. 25 shows the trajectory of the motion trajectory during shooting of the swivel arm of another conventional panoramic imaging apparatus. Here, Lo is a left-right symmetric axis on the arrow plane, and is a line-symmetrical center line of the dental arch S. L is an X-ray beam bundle substantially orthogonal to the irradiated portion of the dental arch, and La is an envelope generated by the X-ray beam bundle L. Also in this case, the swivel arm must be operated so as to generate an envelope La as shown in the figure, and the operation mechanism and control are complicated.
本発明は、従来のＸ線ＣＴ撮影方法が、このような事情にあるのに着目して開発されたもので、旋回方向に幅が狭く、同時に一定の上下方向の厚さを有するＸ線コーンビームで被写体の撮影すべき局所部位や、歯列弓の略中央の所定の部位のみを常時包み込みようにして照射するだけで、希望の局所照射面画像やパノラマ画像が得られ、歯科、口腔外科や耳鼻科などにおいて、歯列、顎顔面などの局所部位の診断撮影や、小形構造物の非破壊検査に好適な局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置を提案するものである。 The present invention was developed by paying attention to the conventional X-ray CT imaging method in view of such circumstances, and an X-ray cone having a narrow width in the turning direction and a constant vertical thickness at the same time. By simply irradiating only the local part of the subject to be imaged with the beam and the predetermined part at the approximate center of the dental arch at all times, the desired local irradiation surface image and panoramic image can be obtained. And otolaryngology propose a local irradiation X-ray CT imaging apparatus suitable for diagnostic imaging of local parts such as dentition and maxillofacial area and non-destructive inspection of small structures.
本発明は前記課題を達成するため、本発明者らの鋭意検討の結果到達されたものである。 The present invention has been achieved as a result of intensive studies by the present inventors in order to achieve the above-mentioned problems.
請求項１の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置では、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、Ｘ線発生器が放射するＸ線コーンビーム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と、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線の投影データを演算処理して、Ｘ線が透過した物体内部の３次元的な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、被写体の一部である歯列弓のパノラマ画像を得るために必要なオルソＸ線コーンビームの軌跡を含むような仮想局所部位を想定し、この仮想局所部位の中心位置に前記旋回アームの回転中心を固定して、該旋回アームを旋回させながら、前記Ｘ線発生器から前記仮想局所部位を包含するＸ線コーンビームを照射して、歯列弓のＸ線投影画像を２次元Ｘ線イメージセンサ上に順次生成し、この２次元Ｘ線イメージセンサ上に順次生成される歯列弓のＸ線投影画像のなかから前記オルソＸ線コーンビームによって生成された部分Ｘ線投影画像のみを抽出し、画像演算処理することによって、歯列弓の３次元的なＸ線吸収係数分布情報を画像情報として取り出して、その歯列弓のパノラマ画像を生成するようにしている。
In the local irradiation X-ray CT imaging apparatus according to
請求項２では、パノラマ画像を生成するために用いる断層Ｘ線ＣＴ撮影方法を実施するための解析手法を具体的な演算式の形で表した局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法を提案している。２ｒは、オルソＸ線コーンビームの旋回方向の幅とされ、歯列弓の逆投影データから、Ｘ線吸収係数分布を算出するのに、その点をオルソＸ線コーンビームが照射し始めるときのオルソＸ線コーンビームの照射角度φ（ｘ、ｙ）と、その点の照射が終了するときの照射角度ψ（ｘ、ｙ）を用い、積分範囲もその範囲に限定している点が相違する。なお、この解析手法の原理については、後述する。
請求項３では、Ｘ線発生器は前記所定幅のＸ線コーンビームのうち、前記オルソＸ線コーンビームのみを、旋回アームの旋回動作に同期して選択的に照射させる出射制御スリットを備え、この出射制御スリットにより照射されたオルソＸ線コーンビームによって、２次元Ｘ線イメージセンサ上に歯列弓の前記部分Ｘ線投影画像を生成するようにしている。 In claim 3, the X-ray generator includes an emission control slit for selectively irradiating only the ortho X-ray cone beam among the X-ray cone beams having the predetermined width in synchronization with the turning operation of the turning arm. The partial X-ray projection image of the dental arch is generated on the two-dimensional X-ray image sensor by the ortho X-ray cone beam irradiated by the exit control slit.
請求項４において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置では、Ｘ線発生器は前記所定幅のＸ線コーンビームのうち、前記オルソＸ線コーンビームのみを、撮影中に旋回アームの旋回動作に同期してＸ線発生器前方で走査方向にスリットを移動させることにより選択的に照射させる出射制御スリットを備え、この出射制御スリットにより照射されたオルソＸ線コーンビームによって、２次元Ｘ線イメージセンサ上に歯列弓の前記部分Ｘ線投影画像を生成するようにしている。
このようにすると、被写体のＸ線被爆量が、Ｘ線コーンビームからオルソＸ線コーンビームになる分だけ、少なくなる。
In the locally irradiated X-ray CT imaging apparatus proposed in
In this way, the amount of X-ray exposure of the subject is reduced by the amount from the X-ray cone beam to the ortho X-ray cone beam.
請求項５、６の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置では、選択スイッチの切替により、通常の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法と、パノラマ画像を生成するために用いる局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法を切り替えて行うものである。したがって、１台の装置で、通常のＸ線断層面画像と、パノラマ画像を生成することができる。
In the local irradiation X-ray CT imaging apparatus according to
請求項７において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、前記Ｘ線発生器からのＸ線コーンビームを前記２次元Ｘ線イメージセンサに向かって水平に局所照射し、前記旋回アームの旋回軸を鉛直方向にしたことを特徴としている。この装置では、旋回アームの旋回軸が鉛直で、旋回アームが水平に回転し、Ｘ線コーンビームが水平に局所照射されるので、装置の設置床面積を小さくすることができる。 The local irradiation X-ray CT imaging apparatus proposed in claim 7 irradiates the X-ray cone beam from the X-ray generator horizontally locally toward the two-dimensional X-ray image sensor, and sets the rotation axis of the revolving arm. It is characterized by its vertical orientation. In this apparatus, since the turning axis of the turning arm is vertical, the turning arm rotates horizontally, and the X-ray cone beam is locally irradiated horizontally, the installation floor area of the apparatus can be reduced.
請求項８において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、前記２次元Ｘ線イメージセンサが、縦３０センチメートル以下、横３０センチメートル以下の検出面のサイズを有し、１秒間に３０枚以上のＸ線投影画像データあるいは部分Ｘ線投影画像データを検出することを特徴とする。
局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法を用いる場合、局所部位のみのＸ線投影画像のみが得られればよいので、この装置では、２次元Ｘ線イメージセンサも小さくすることができ、また、得られるＸ線投影画像データも少なくなるので、その処理速度も速くなり、所定時間に検出することのできるＸ線投影画像データの枚数も多くなる。したがって、装置全体を小型化できると同時に、撮影速度も速くできる。
The local irradiation X-ray CT imaging apparatus proposed in
In the case of using the local irradiation X-ray CT imaging method, it is only necessary to obtain an X-ray projection image of only the local region. Therefore, in this apparatus, the two-dimensional X-ray image sensor can be reduced, and the obtained X-ray can be obtained. Since the projection image data is also reduced, the processing speed is increased, and the number of X-ray projection image data that can be detected in a predetermined time is increased. Therefore, the entire apparatus can be reduced in size, and at the same time, the photographing speed can be increased.
請求項９において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、少なくとも前記旋回アームを回転支持するための主フレームが、前記旋回アームを上下方向に位置設定可能なアーム上下位置調整手段を有することを特徴としている。旋回アームの回転平面の上下位置を調節することができ、被写体の高さに合わせることができる。
The local irradiation X-ray CT imaging apparatus proposed in
請求項１０において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、更に、被写体を保持する被写体保持手段が設けられ、この被写体保持手段には、被写体を少なくとも水平方向に位置設定可能とする被写体水平位置調節手段を備えていることを特徴とする。旋回アームの回転中心を、局所部位の中心位置に、あるいは、歯列弓の略中央の所定位置に合わせる必要があるが、そのために、旋回アーム側を移動させる替わりに、この装置では、被写体を保持する被写体保持手段をもうけ、その水平位置を設定可能とする被写体水平位置調節手段を備えて、被写体側を水平移動させるようにしている。
The local irradiation X-ray CT imaging apparatus proposed in
請求項１１において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、前記被写体保持手段には
更に、被写体を少なくとも上下方向に位置設定可能とする被写体上下位置調節手段を備えていることを特徴とする。
The local irradiation X-ray CT imaging apparatus proposed in
請求項１２において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、更に、前記旋回アームの回転中心及びＸ線コーンビーム照射軸芯を光学的に指示する光ビームを照射する光ビーム照射手段を設けたことを特徴とする。
この局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置では、旋回アームの回転中心の水平位置と上下位置を示す光ビーム照射手段を設けているので、被写体保持手段をその光ビームの指示に合わせて設定すれば、被写体の位置を、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法を実施するために適切な位置に設定することができる。
The local irradiation X-ray CT imaging apparatus proposed in
In this local irradiation X-ray CT imaging apparatus, since the light beam irradiation means indicating the horizontal position and the vertical position of the rotation center of the swivel arm is provided, if the subject holding means is set according to the instruction of the light beam, the subject Can be set to an appropriate position for carrying out the local irradiation X-ray CT imaging method.
請求項１３において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、前記被写体保持手段には、被写体から採取した咬合モデルを固定し、この咬合モデルにより想定される被写体の撮影すべき局所部位、あるいは仮想局所部位を、前記被写体水平位置調節手段、あるいは、被写体上下位置調節手段によって、前記光ビーム照射手段により指示された位置に移動させた後に、被写体をその咬合モデルに設定することによって、前記旋回アームの回転中心を局所部位の中心位置あるいは仮想局所部位の中心位置に固定するようにしたことを特徴とする。
ここに咬合モデルとは、一般には、歯科治療で用いるもので、歯の噛み合わせ状態を写しとったモデルをいい、被写体である患者ごとに作成されるものである。しかし、ここでは、これを含み、さらに広く、特定形状の物体の一部の外形を写しとったモデルをいい、この咬合モデルの位置決めをすると、それに嵌合させた特定形状の物体の内部点の位置を決めることができるものである。
この装置では、被写体の外部で位置決めするのではなく、このような咬合モデルで位置決めするので、より正確に、旋回アームの回転中心を被写体内部の局所部位の中心位置あるいは仮想局所部位の中心位置に固定することができる。
The local irradiation X-ray CT imaging apparatus proposed in claim 13 fixes an occlusion model collected from the subject to the subject holding means, and a local region to be imaged of the subject assumed by the occlusion model or a virtual local By moving the part to the position instructed by the light beam irradiating means by the subject horizontal position adjusting means or the subject vertical position adjusting means, and then setting the subject to the occlusal model, The center of rotation is fixed at the center position of the local part or the center position of the virtual local part.
Here, the occlusal model is generally used in dental treatment, refers to a model that captures the meshing state of teeth, and is created for each patient as a subject. However, here, it is a model that includes this, and is a broader model that captures the outline of a part of an object of a specific shape. When this occlusal model is positioned, the internal point of the object of the specific shape fitted to it is determined. The position can be determined.
With this device, positioning is performed with such an occlusal model rather than positioning outside the subject, so the rotation center of the swivel arm is more accurately set to the center position of the local part inside the subject or the center position of the virtual local part. Can be fixed.
請求項１４において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、前記旋回アームの旋回駆動手段として、その回転中心上に設けられた直結駆動の回転制御モータを用いていることを特徴とする。
ここで、回転制御モータとは、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いう。この装置では、直結駆動としているので、芯振れがなく、このような回転制御モータを用いているので、旋回アームを希望の速度で、正確に回転させ、また、希望の位置で停止させることができ、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法を有効に実施することができる。
The local irradiation X-ray CT imaging apparatus proposed in claim 14 is characterized in that a direct drive drive rotation control motor provided on the rotation center is used as the turning drive means of the turning arm.
Here, the rotation control motor refers to a motor that can freely control its rotation speed and rotation position, such as a servo motor. In this device, since it is a direct drive, there is no runout and such a rotation control motor is used. Therefore, the swivel arm can be accurately rotated at a desired speed and stopped at a desired position. The local irradiation X-ray CT imaging method can be effectively implemented.
請求項１５において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、前記旋回アームの回転中心に中空部を設けたことを特徴とする。この装置は、旋回アームの回転中心に中空部が設けられているので、この旋回アームを支持している主フレームから、旋回アームの両端に設けられたＸ線発生器や、２次元Ｘ線イメージセンサへの必要な配線などを、この中空部を介して行うことができ、これらの配線などへの旋回アームの回転の影響を極力少なくすることができるとともに、配線などの美的外観面でも優れている。 The local irradiation X-ray CT imaging apparatus proposed in claim 15 is characterized in that a hollow portion is provided at the center of rotation of the swivel arm. Since this apparatus is provided with a hollow portion at the rotation center of the swivel arm, an X-ray generator or a two-dimensional X-ray image provided at both ends of the swivel arm from the main frame supporting the swivel arm. Necessary wiring to the sensor can be performed through this hollow part, and the influence of rotation of the swivel arm on these wirings can be reduced as much as possible, and the aesthetic appearance of wiring etc. is also excellent. Yes.
請求項１６において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、前記２次元Ｘ線イメージセンサとして、ＴＦＴ、ＭＯＳ、ＣＣＤ、ＸＩＩ、ＸＩＣＣＤのいずれかを用いることを特徴とする。 The local irradiation X-ray CT imaging apparatus proposed in claim 16 is characterized in that any of TFT, MOS, CCD, XII, and XICCD is used as the two-dimensional X-ray image sensor.
請求項１７において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、請求項７〜２２のいずれかにおいて、前記旋回アームの待機位置は、被写体を局所照射Ｘ線ＣＴ撮影のために設定あるいは解除する時に、被写体の進入及び退去の際、障害とならない位置に配置されることを特徴とする。 The local irradiation X-ray CT imaging apparatus proposed in claim 17 is the local irradiation X-ray CT imaging apparatus according to any one of claims 7 to 22, wherein the standby position of the swivel arm is set or released when the subject is set for local irradiation X-ray CT imaging. It is characterized in that it is arranged at a position where it does not become an obstacle when the subject enters and leaves.
この装置では、旋回アームは、被写体の出入りに邪魔にならない待機位置で待機するようにしているので、便利である。 In this apparatus, the swivel arm is convenient because it waits at a standby position that does not interfere with the entry and exit of the subject.
本発明によれば、以下の効果を奏する。
請求項１によれば、旋回アームの中心位置を歯列弓の撮影位置に応じて前後、左右に移動させながら周回させる機構が不要となるので、旋回アーム駆動制御手段の構造を簡易にできる。
The present invention has the following effects.
According to the first aspect of the present invention, since a mechanism for rotating the center position of the swivel arm while moving back and forth, left and right in accordance with the photographing position of the dental arch is unnecessary, the structure of the swivel arm drive control means can be simplified.
請求項２によれば、歯列弓の仮想局所部位の中心位置に旋回アームの中心をおき、Ｘ線コーンビームをＸ線発生器からその仮想局所部位のみを含むように局所照射させながら、旋回アームを所定角度だけ旋回させて撮影を行うため、従来のパノラマ画像撮影方法のように、旋回アームの中心位置を前後、左右に振らせながら旋回させる複雑な運動を行うことなく、簡易な円運動を行わせるだけでパノラマ画像撮影を行うことが出来る。
また、歯列弓のＸ線投影画像を２次元Ｘ線イメージセンサに生成するので、従来のフィルム撮影に比べて感度がよく、Ｘ線の被爆量を抑制して、鮮明なパノラマ画像を得ることが出来る。また
According to
In addition, since the X-ray projection image of the dental arch is generated by a two-dimensional X-ray image sensor, the sensitivity is higher than that of conventional film photography, and the amount of X-ray exposure is suppressed to obtain a clear panoramic image. I can do it. Also
請求項３、４によれば、旋回アームの中心位置を歯列弓の撮影位置に応じて前後、左右に移動させながら周回させる機構が不要となるので、旋回アーム駆動制御手段の構造を簡易にできる。特に、Ｘ線発生器から照射するＸ線量はさらに抑制され、被爆線量が著しく軽減できる。
２次元Ｘ線イメージセンサには、正投影画像の撮影に必要なオルソＸ線コーンビームのみが入射されるので、従来のＸ線パノラマ撮影と同様に、周りの不要な投影画像を撮影時の段階から除去できる。本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影によれば、設置占有面積の少ない装置としての小型化が可能であり、患者を立位または座位としてＸ線を水平方向に旋回照射する縦型の装置として構成できる。
According to the third and fourth aspects, a mechanism for rotating the center position of the swivel arm while moving it back and forth and left and right according to the photographing position of the dental arch is unnecessary, and thus the structure of the swivel arm drive control means is simplified. it can. In particular, the X-ray dose emitted from the X-ray generator is further suppressed, and the exposure dose can be significantly reduced.
Since only the ortho X-ray cone beam necessary for photographing the orthographic projection image is incident on the two-dimensional X-ray image sensor, as in the case of the conventional X-ray panoramic photographing, the surrounding unnecessary projection images are captured. Can be removed. According to the local irradiation X-ray CT imaging of the present invention, the apparatus can be miniaturized as an apparatus having a small installation occupation area, and is configured as a vertical apparatus that irradiates X-rays in a horizontal direction while a patient is standing or sitting. it can.
請求項５，６において提案した局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置によれば、選択スイッチの切替により、通常の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法と、パノラマ画像を生成するために用いる局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法を切り替えて行うことができる。したがって、１台の装置で、通常のＸ線断層面画像と、パノラマ画像を生成することができる。
According to the local irradiation X-ray CT imaging apparatus proposed in
請求項７において提案した局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置によれば、旋回アームの旋回軸が鉛直で、旋回アームが水平に回転し、Ｘ線コーンビームが水平に局所照射されるので、装置が立設でき、設置床面積を少なくでき、一般の歯科医院でも設置できる。また、請求項８において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置によれば、装置全体を小型化できると同時に、撮影速度も速くできる。
According to the locally irradiated X-ray CT imaging apparatus proposed in claim 7, since the swing axis of the swing arm is vertical, the swing arm rotates horizontally, and the X-ray cone beam is horizontally irradiated locally, the apparatus stands up. It can be installed, the floor space can be reduced, and can be installed in general dental clinics. According to the locally irradiated X-ray CT imaging apparatus proposed in
請求項９において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置によれば、旋回アームの回転平面の上下位置を調節することができ、被写体の高さに合わせることができる。また、請求項１０において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置によれば、被写体を保持する被写体保持手段をもうけ、その水平位置を設定可能とする被写体水平位置調節手段を備えているので、被写体側を水平移動設定することができる。
According to the local irradiation X-ray CT imaging apparatus proposed in
請求項１１において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置によれば、被写体上下位置調節手段を備えているので、被写体の上下位置を設定することができる。また、請求項１２において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置によれば、旋回アームの回転中心の水平位置と上下位置を示す光ビーム照射手段を設けているので、被写体保持手段をその光ビームの指示に合わせて設定すれば、被写体の位置を、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法を実施するために適切な位置に設定することができる。
According to the local irradiation X-ray CT imaging apparatus proposed in
請求項１３において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置によれば、咬合モデルで位置決めするので、より正確に、旋回アームの回転中心を被写体内部の局所部位の中心あるいは歯列弓の正中線の所定の位置に固定することができる。また、請求項１４において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置によれば、旋回アームの旋回駆動手段として、その回転中心上に設けられた直結駆動の回転制御モータを用いているので、芯振れがなく、旋回アームを希望の速度で、正確に回転させ、また、希望の位置で停止させることができ、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法を有効に実施することができる。 According to the locally irradiated X-ray CT imaging apparatus proposed in claim 13, since the positioning is performed by the occlusal model, the center of rotation of the swivel arm is more accurately determined as the center of the local part inside the subject or the midline of the dental arch. Can be fixed in the position. Further, according to the local irradiation X-ray CT imaging apparatus proposed in claim 14, since the direct drive drive rotation control motor provided on the rotation center is used as the turning drive means of the turning arm, the center runout is caused. In addition, the swivel arm can be accurately rotated at a desired speed and stopped at a desired position, and the local irradiation X-ray CT imaging method can be effectively implemented.
請求項１５において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置よれば、旋回アームの回転中心に中空部が設けられているので、配線に便利がよく、これらの配線などへの旋回アームの回転の影響を極力少なくすることができるとともに、配線などの美的外観面でも優れている。また、請求項１６において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置によれば、２次元Ｘ線イメージセンサとして、ＴＦＴ、ＭＯＳ、ＣＣＤ、ＸＩＩ、ＸＩＣＣＤのいずれかを用いるので、多様な態様の２次元Ｘ線イメージセンサが構成できる。 According to the local irradiation X-ray CT imaging apparatus proposed in claim 15, since the hollow portion is provided at the center of rotation of the swivel arm, the wiring is convenient, and the influence of the rotation of the swivel arm on these wirings is affected. In addition to being able to reduce as much as possible, it is also excellent in terms of aesthetic appearance such as wiring. Further, according to the locally irradiated X-ray CT imaging apparatus proposed in claim 16, since any one of TFT, MOS, CCD, XII, and XICCD is used as the two-dimensional X-ray image sensor, two-dimensional X-rays having various modes are used. A line image sensor can be constructed.
請求項１７において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置によれば、旋回アームは、被写体の出入りに邪魔にならない待機位置で待機するようにしているので、便利である。 According to the locally irradiated X-ray CT imaging apparatus proposed in claim 17, the swivel arm is convenient because it stands by at a standby position that does not interfere with the entry and exit of the subject.
以下に、添付図とともに、本発明を説明する。 The present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図１、図２に、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法の基本原理を示す。これらの図において、１はＸ線発生器、２は２次元Ｘ線イメージセンサであり、これらは図８、９等で後述する旋回アーム３に対向配置されている。Ｐ、Ｐ′は撮影すべき局所部位となる臼歯、前歯をそれぞれ示しており、Ｓは歯列弓を示している。 1 and 2 show the basic principle of the local irradiation X-ray CT imaging method. In these drawings, 1 is an X-ray generator, 2 is a two-dimensional X-ray image sensor, and these are arranged to face a turning arm 3 described later in FIGS. P and P ′ indicate molars and anterior teeth which are local sites to be imaged, and S indicates a dental arch.
この撮影方法では、図１、図２に示したように、局所部位Ｐ、Ｐ′の中心位置Ｐａ、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、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の撮像面２ａには、拡大率の一定した局所部位Ｐ、Ｐ′のＸ線投影画像が順次生成される。
In this imaging method, as shown in FIGS. 1 and 2, the turning arm 3 is turned at a constant speed with the center positions Pa and Pa ′ of the local portions P and P ′ as the
２次元Ｘ線イメージセンサとしては、Ｘ線ＴＦＴ（Thin Film Transistor）センサ、Ｘ線ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）センサ、Ｘ線ＩＩ（Image
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）などを使用する。
As a two-dimensional X-ray image sensor, an X-ray TFT (Thin Film Transistor) sensor, an X-ray MOS (Metal Oxide Semiconductor) sensor, an X-ray II (Image
An Intensifier) camera, an X-ray amorphous selenium sensor, an X-ray CCD (Charge Coupled Device) sensor, an X-ray CCD sensor with an amplifier (XICCD), or the like is used.
このようにして撮影されたＸ線投影画像をコンピュータによって逆投影などの演算処理をすれば、局所部位Ｐ、Ｐ′の内部のＸ線吸収係数分布が画像情報となって取り出されるので、その局所部位Ｐ、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。旋回アーム３は、局所部位Ｐ、Ｐ′の中心位置Ｐａ、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、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、少なくとも局所部位Ｐ、Ｐ′に対して半周照射すれば、その部分の任意の断層面画像が生成できる。
If the X-ray projection image photographed in this way is subjected to arithmetic processing such as back projection by a computer, the X-ray absorption coefficient distribution inside the local parts P and P ′ is taken out as image information. If any tomographic planes of the parts P and P ′ are designated or designated in advance, the tomographic plane images can be obtained. The swivel arm 3 swivels with the
図３（ａ）はＸ線発生器１から放射されるＸ線コーンビーム１ａの詳細、図３（ｂ）は、従来のＸ線ファンビーム１ａ′を示している。このＸ線コーンビーム１ａは、走査方向の広がり角度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。
FIG. 3A shows details of the
Ｘ線コーンビーム１ａは任意の断面形状に形成できるが、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。
The
歯科治療用に用いる場合、この局所照射Ｘ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。旋回アーム３の旋回角度は、５度から３６０度以下の範囲で適宜設定することができる。例えば、最小限、撮影したい断層面に垂直な方向を中心に、５度程度旋回させて撮影すれば、そのＸ線投影データから、その断層面画像を生成することができる。一方、局所部位Ｐの任意の断面を全て生成できるようにするためには、１８０度から２４０度の旋回を行う必要がある。３６０度旋回すれば、どの方向の分解能も最良となるが、必ずしも３６０度の角度からの撮影を必要とするものではない。ついで、歯列弓のパノラマ画像を生成するために用いる局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法を説明する。 When used for dental treatment, in this locally irradiated X-ray CT imaging method, for example, a two-dimensional X-ray image sensor having a size of 10 centimeters long and 10 centimeters wide is used. That is, the diameter of the local part is 5 centimeters and the height is 5 centimeters. The turning angle of the turning arm 3 can be appropriately set within a range of 5 degrees to 360 degrees. For example, if imaging is performed by turning about 5 degrees around a direction perpendicular to the tomographic plane to be photographed, the tomographic plane image can be generated from the X-ray projection data. On the other hand, in order to be able to generate all arbitrary cross sections of the local site P, it is necessary to perform a 180-degree to 240-degree turn. If it turns 360 degrees, the resolution in any direction is the best, but it does not necessarily require shooting from an angle of 360 degrees. Next, a local irradiation X-ray CT imaging method used for generating a panoramic image of a dental arch will be described.
図４は、パノラマ画像を生成するために用いる局所照射Ｘ線ＣＴ撮影を行う場合に設定される旋回アームの回転中心の設定位置を説明する図である。本発明の、歯列弓のパノラマ画像を生成するために用いる局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法では、旋回アーム３の回転中心３ａを歯列弓Ｓの中央の対称軸線Ｌｏ上の所定位置（望ましくは歯列弓の内側）に固定させ、旋回アーム３を撮影条件に応じた旋回角度範囲を等速で旋回させながら、所定幅のＸ線コーンビームを局所照射することによって、歯列弓ＳのＸ線投影画像を得ることを特徴としている。
FIG. 4 is a diagram for explaining the set position of the rotation center of the swivel arm that is set when performing local irradiation X-ray CT imaging used for generating a panoramic image. In the local irradiation X-ray CT imaging method used for generating a panoramic image of a dental arch according to the present invention, the
一般に、正投射パノラマ撮影を行う場合、歯列弓Ｓに並んだすべての歯牙について、Ｘ線ビーム束を略直交させることが必要であるが、図４ではそのような条件を充たすＸ線ビーム束をＬで示している。歯列弓Ｓについて、すべての歯牙に対して直交するＸ線ビーム束Ｌ...を描くと、それらのＸ線ビーム束Ｌ...の包絡線Ｌａが生成されるので、この包絡線Ｌａに内接する内接円Ｇを考えれば、歯列弓Ｓに対する全てのＸ線ビーム束Ｌは、この内接円Ｇを通過する。
したがって、この内接円Ｇの中心Ｇａを旋回アーム３の回転中心３ａとして、その内接円Ｇを局所照射するように一定幅を有したＸ線コーンビーム１ａを周囲から局所照射すれば、そのＸ線コーンビーム１ａは、常時、歯列弓Ｓに直交するＸ線ビーム束を含んだものとなる。つまり、この例では、この内接円Ｇが、図５に示す通り、上述した仮想局所部位となり、符号Ｑで表す。また、ここでいう歯列弓Ｓに直交するＸ線ビーム束が、上述したオルソＸ線コーンビームであり、符号１ｂで表す。
In general, when performing normal projection panoramic imaging, it is necessary to make the X-ray beam bundles substantially orthogonal to all the teeth arranged in the dental arch S. In FIG. 4, the X-ray beam bundles satisfying such conditions are used. Is denoted by L. When an X-ray beam bundle L ... orthogonal to all teeth is drawn for the dental arch S, an envelope La of these X-ray beam bundles L ... is generated, so this envelope La When the inscribed circle G is inscribed in the X axis, all the X-ray beam bundles L with respect to the dental arch S pass through the inscribed circle G.
Therefore, if the center Ga of the inscribed circle G is set as the
このような仮想局所部位Ｑが形成されるように、Ｘ線コーンビーム１ａを局所照射すると、２次元Ｘ線イメージセンサ２上に順次生成される歯列弓ＳのＸ線投影画像のうちから、歯列弓Ｓに略直交するオルソＸ線コーンビーム１ｂによる部分Ｘ線投影画像を抽出し、画像演算処理することによって、歯列弓の３次元的なＸ線吸収係数分布情報を画像情報として取り出して、その歯列弓の連続した正投射パノラマ画像を生成することができる。
When the
歯列弓のパノラマ画像を生成するために用いる局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法は、このような原理に基づくものであり、その旋回アーム３の回転中心３ａの位置とＸ線コーンビーム１ａの幅、つまり、仮想局所部位Ｑの位置と大きさは、最終的に生成すべき画像の態様に合わせて、適宜、設定されるものである。要するに、画像の態様に合わせたオルソＸ線コーンビームが、Ｘ線コーンビームにふくまれるようにすればよい
The locally irradiated X-ray CT imaging method used to generate the panoramic image of the dental arch is based on such a principle, and the position of the
例えば、撮影時に設定される旋回アーム３の中心位置３ａとＸ線コーンビームの幅、つまり、仮想局所部位Ｑは、前記した包絡線Ｌａに内接する内接円Ｇには限定されず、図４においてＧ′あるいはＧ″で示すような内接円Ｇを包含する円とする場合もある。このような円を仮想局所部位Ｑとして規定すれば、その領域の中心は常に歯列弓Ｓの内側の対称軸線Ｌｏ上にある。
For example, the
これは、パノラマ画像としては、正投射パノラマ画像に限定されず、標準パノラマ画像、顎骨パノラマ画像なども存在するので、このようなものでは、歯列弓Ｓに対しては必ずしもオルソＸ線コーンビームを直交させる必要がない。したがって、そのような撮影方法のパノラマ画像を生成する場合には、これらのオルソＸ線コーンビーム１ｂの全てを含むように、旋回アーム３の回転中心３ａの歯列弓Ｓの対称軸線Ｌｏ上の位置とＸ線コーンビーム１ａの幅、つまり、仮想局所部位Ｑを決める必要があるからで、その例が、上記の内接円Ｇ′、Ｇ″である。
This is not limited to a normal projection panoramic image as a panoramic image, and a standard panoramic image, a jawbone panoramic image, and the like also exist. Therefore, in such a case, an ortho X-ray cone beam is not necessarily applied to the dental arch S. Need not be orthogonal. Therefore, when generating a panoramic image of such an imaging method, on the symmetry axis Lo of the dental arch S of the
このパノラマ画像を生成するための仮想局所部位Ｑは、生成されるパノラマ画像に対応して決められるが、Ｘ線被爆量の軽減という点からは、なるべく、小さい方がよいことは、いうまでもない。図４より解るように、旋回アーム３は３６０度旋回させる必要はなく、１８０度から２４０度程度の旋回をさせ、撮影するだけでよい。したがって、その角度の少ない分だけ、Ｘ線被爆量を少なくすることができ、撮影時間も短くすることができる。 The virtual local part Q for generating the panoramic image is determined corresponding to the generated panoramic image, but it is needless to say that it is better to reduce the X-ray exposure amount as much as possible. Absent. As can be seen from FIG. 4, the swing arm 3 does not need to be rotated 360 degrees, but only needs to be rotated 180 degrees to 240 degrees and photographed. Therefore, the amount of X-ray exposure can be reduced and the imaging time can be shortened by the smaller angle.
図５、図６はパノラマ画像を生成するために用いる局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法を説明するものである。図５では、旋回アーム３の回転中心３ａとＸ線コーンビーム１ａの幅を図の仮想局所部位Ｑを形成するように固定保持して、旋回アーム３を等速で旋回させており、Ｘ線発生器１は、旋回アーム３の旋回に伴って、走査方向に所定の幅のＸ線コーンビーム１ａを放射しながら、そのＸ線コーンビーム１ａによって２次元Ｘ線イメージセンサ２上に歯列弓ＳのＸ線投影画像を順次生成しており、このようにして２次元Ｘ線イメージセンサ２上に順次生成された歯列弓ＳのＸ線投影画像は、Ｘ線コーンビーム１ａの放射束のうちで歯列弓Ｓに略直交するオルソＸ線コーンビーム１ｂによって生成された部分Ｘ線投影画像のみを抽出し、その抽出した部分Ｘ線投影画像を演算処理して、歯列弓の３次元的なＸ線吸収係数分布情報を画像情報として取り出して、その歯列弓のパノラマ画像を生成している。
FIG. 5 and FIG. 6 illustrate a local irradiation X-ray CT imaging method used for generating a panoramic image. In FIG. 5, the
こうして、旋回アーム３はその回転中心３ａを固定したまま回転させ、かつ、所定幅のＸ線コーンビーム１ａを局所照射するという基本的な局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法を用いながら、パノラマ画像をも生成することができる。図６では、図５と同様に、旋回アーム３の回転中心３ａとＸ線コーンビーム１ａの幅を図の仮想局所部位Ｑを形成するように固定保持して、旋回アーム３を等速で旋回させているが、Ｘ線発生器１は、旋回アーム３の旋回角度が変化するのに応じて、出射制御スリット８を同期してＸ線コーンビーム１ａに直交する方向に移動制御させることによって、スリット窓孔８ａから歯列弓Ｓに直交するオルソＸ線コーンビーム１ｂのみを歯列弓Ｓに放射しており、これによって２次元Ｘ線イメージセンサ２上に投影された部分Ｘ線投影画像のみを抽出し、その抽出した部分画像を演算処理して、歯列弓の３次元的なＸ線吸収係数分布情報を画像情報として取り出して、その歯列弓のパノラマ画像を生成している。
In this way, the swivel arm 3 rotates while keeping the
このようにすると、図５の効果に加え、被写体のＸ線被爆量が、Ｘ線コーンビームからオルソＸ線コーンビームになる分だけ少なくなるという効果が得られる。図７（ａ）は、このような本発明方法によって、２次元Ｘ線イメージセンサ２上に生成されたＸ線投影画像から更に抽出された部分Ｘ線投影画像から、あるいは、２次元Ｘ線イメージセンサ２上に直接投影された部分Ｘ線投影画像から、逆投影などの演算処理、Ｘ線吸収係数分布情報の取り出しを経て生成されたＸ線部分パノラマ画像Ｖａと、このようなＸ線部分パノラマ画像Ｖａを整合配列させて合成して生成されたパノラマ画像Ｖの例を示すものである。これより、本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置について説明する。
In this way, in addition to the effect of FIG. 5, there is an effect that the X-ray exposure amount of the subject is reduced by the amount from the X-ray cone beam to the ortho X-ray cone beam. FIG. 7A shows a partial X-ray projection image further extracted from an X-ray projection image generated on the two-dimensional
図８は、本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置の概略構成を示すブロック図である。この局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置２０は、Ｘ線撮影手段Ａ、Ｘ線ビーム幅制限手段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。
FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of the local irradiation X-ray CT imaging apparatus of the present invention. This local irradiation X-ray
Ｘ線撮影手段Ａは旋回アーム３を有しており、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。Ｘ線発生器１は、出射制御スリット８とＸ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線コーンビーム１ａ、あるいはオルソＸ線コーンビーム１ｂが放射できるようになっている。この詳細については、後述する。
The X-ray imaging means A has a swivel arm 3, and the swivel arm 3 suspends the
一方の２次元Ｘ線イメージセンサ２は、フォトダイオードを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。この詳細についても後述する。旋回アーム３には、ＸＹテーブル３１と昇降制御モータ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手段を構成している。
One two-dimensional
また、旋回アーム３の回転中心３ａ、つまり、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。この回転制御モータ３３は、旋回アーム３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３ａに軸直結で設置されている。
Further, the
したがって、旋回アーム３を等速度回転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、本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法を有効に実施することができる。旋回アーム３の回転中心３ａには、中空部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。
Therefore, the swivel arm 3 can be rotated at the same speed, and the rotation position can be known along the time axis, so that the X-ray projection image is taken out by the two-dimensional
この中空部３ｂは、旋回アーム３に吊り下げ配置された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。
The
旋回アーム駆動制御手段Ｃは、この実施例ではＸＹテーブル３１と、昇降制御モータ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。また、旋回アーム３の回転中心３ａを水平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の内部の局所照射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。
In this embodiment, the swing arm drive control means C is configured by combining the XY table 31, the
また、パノラマＸ線撮影だけを行う場合は、旋回アーム３の回転中心３ａは、歯列弓Ｓの略中央付近に固定しておけば良いので、ＸＹテーブル３１は不要であり、被写体保持手段４にも、保持手段位置調整機構４１は不要であり、単純な装置構成とすることができる。被写体Ｏ（ここでは、人体頭部を例として説明する。）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４１ｂ、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。
When only panoramic X-ray imaging is performed, the
被写体保持手段４は、それぞれ駆動源として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４１ａ〜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。
The object holding means 4 is a table (not shown) that combines X-axis, Y-axis, and Z-axis linear movement tables each having an
このような直線移動テーブルと駆動方式を備えた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。こうして、被写体Ｏの水平位置を自由に設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。
The
また、上述したように、旋回アーム３側でも、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。
Further, as described above, the subject horizontal position adjusting means 42 is not necessarily required when the revolving arm 3 is also provided with the XY table 31 and the
また、被写***置調節手段としては、上述したものの他、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。
As the subject position adjusting means, in addition to the above, the subject holding means 4 is moved and set with the chair on which the subject O (here, the subject having the human head) is sitting. Means are also possible. If it does in this way, since the subject will be positioned appropriately for imaging | photography, maintaining the natural attitude | position which sat down on the chair, it will become an apparatus kind to a subject. The image processing apparatus D includes an arithmetic processor that operates at high speed for image processing analysis, and performs a predetermined arithmetic processing after pre-processing the X-ray projection image generated on the two-dimensional
表示装置Ｅには、撮影した局所部位Ｐの立体斜視図を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。 On the display device E, a stereoscopic perspective view of the photographed local part P is displayed in advance so as to be rotatable in the X, Y, and Z directions, and the tomographic plane is designated by designating a tomographic plane to be diagnosed by an operator or the like on the screen. Since the image is displayed, it is convenient for selecting a desired tomographic plane, and the internal state of the anterior jaw, the posterior jaw, the teeth, etc. taken as the local part P of the subject O can be accurately determined. .
主フレーム１０は、この装置２０全体を支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。操作パネル１２は、装置２０の必要な設定のための入力や、操作をするためのものであって、その詳細は後述する。
The
図９は本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置の一例の外観正面図、図１０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。局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置２０は、門型の非常に剛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。
FIG. 9 is an external front view of an example of the local irradiation X-ray CT imaging apparatus of the present invention, and FIG. 10 is an external side view thereof. From this, the parts already described are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The local irradiation X-ray
この主フレーム１０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た旋回アーム３を回転可能に支持するアーム１０ａ、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。
The
この主フレーム１０を構成する部材は、それぞれ、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。
Each of the members constituting the
このように主フレーム１０は、旋回アーム３の旋回振れが生じないような構造体としてあるので、特に、旋回振れがないことが要求される局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置として、ふさわしい。なお、主フレームは、剛性の高い構造とできるならば、横ビーム１０ｂや、縦ビーム１０ｃは不要としてもよい。
As described above, the
操作パネル１２は、主フレーム１０の一方の縦ビーム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。
The
図１１は、本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置の操作パネルを示す正面図である。この操作パネル１２は、まず、局所照射Ｘ線ＣＴ撮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局所ＣＴ撮影モードスイッチ９ａと、パノラマ撮影モードスイッチ９ｂとから構成され、局所ＣＴ撮影モードスイッチ９ａを操作したときには、通常の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法により、局所部位の任意の断層面画像を生成する撮影モードとなり、パノラマ撮影モードスイッチ９ｂを操作したときには、パノラマ画像を生成するために用いる局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法により、歯列弓のパノラマ画像を生成するモードとなる。
FIG. 11 is a front view showing an operation panel of the local irradiation X-ray CT imaging apparatus of the present invention. The
すでに、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法について説明した通り、本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法によれば、パノラマ画像を生成する場合でも、旋回アーム３の回転中心３ａは、所定の位置に固定したままでよく、その回転角度や、Ｘ線コーンビームの幅を替えたり、スリット制御したりするだけでよいので、一台の装置で、両方の画像を生成することのできる局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置を簡単に構成することができる。
As already described for the local irradiation X-ray CT imaging method, according to the local irradiation X-ray CT imaging method of the present invention, the
なお、このような選択スイッチ９を設けるかわりに、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、通常の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法と、パノラマ画像を生成する場合の方法とで、異なるものとしておき、カセットの入れ替えによって、局所ＣＴ撮影モードと、パノラマ撮影モードとを切り替えることもできる。
Instead of providing such a
選択スイッチ９の下には、被写体選択スイッチ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。
Under the
スイッチ１２ｄ、１２ｅは、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。
The
その下の位置スイッチ１２ｈ〜１２ｋは、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。
The position switches 12h to 12k below it are for selecting a more detailed position of the local part P to be photographed. When the
その下の調整スイッチ１２ｌ〜１２ｓは、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。スイッチ１２ｌを操作すると、調整対象として、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。スイッチ１２ｌを操作した場合に、スイッチ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１２ｐ、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１２ｒ、１２ｓ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。
The adjustment switches 12l to 12s below it are for adjusting the position of the swing arm 3 or the position of the subject holding means 4. When the switch 12l is operated, the turning arm 3 is selected as an adjustment target, and when the
スイッチ１２ｍを操作した場合に、スイッチ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１２ｒ、１２ｓ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。
When the
最下段の電源スイッチ１２ｔは、装置２０全体の電源をオンオフするもので、スタートスイッチ１２ｕは、撮影スタートスイッチである。こうして、この操作パネル１２により、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置２０全体の設定、操作をすることができる。図１２は、本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置における局所照射Ｘ線ＣＴ撮影の手順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、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影の手順を説明する。
The
まず、操作パネル１２の選択スイッチ９によって、局所ＣＴ撮影モードか、パノラマ撮影モードかを選択する（Ｓ１）。ついで、被写体Ｏを、被写体保持手段４のチンレスト４ａに設定し（Ｓ２）、旋回アーム３の回転中心３ａが、局所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、パノラマ撮影モードのときは、被写体Ｏの仮想局所部位Ｑの中心位置Ｑａになるように設定する（Ｓ３）。
First, the
ついで、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、上記局所部位Ｐあるいは仮想局所部位Ｑになるように設定する（Ｓ４）。ついで、撮影を開始し、旋回アーム３を撮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線コーンビーム１ａを、撮影モードに対応させた態様で局所照射する（Ｓ５、Ｓ６）。
Next, the height of the swivel arm 3 is adjusted so that the vertical height of the
ついで、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法で説明したように、撮影モードに対応した態様で、逆射影を含む画像演算処理を行い（Ｓ７）、断層面画像あるいはパノラマ画像を生成し（Ｓ８）、その画像を表示装置Ｅに表示し（Ｓ９）、また、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（Ｓ１０）、終了する。 Next, as described in the local irradiation X-ray CT imaging method, image calculation processing including back projection is performed in a mode corresponding to the imaging mode (S7), and a tomographic image or panoramic image is generated (S8). The image is displayed on the display device E (S9), and if necessary, printed output or stored in the storage means (S10), and the process is terminated.
次に、Ｘ線ビーム幅制限手段について説明する。本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法においては、撮影すべき局所部位が特定されると、Ｘ線発生器１から放射させるＸ線コーンビーム１ａのビーム幅を調整し、更に局所部位の位置に応じた位置に旋回アーム３の回転中心３ａを設定する必要がある。
Next, X-ray beam width limiting means will be described. In the local irradiation X-ray CT imaging method of the present invention, when the local site to be imaged is specified, the beam width of the
Ｘ線ビーム幅制限手段Ｂは、前者の目的のために設けられ、Ｘ線発生器１のＸ線源から所定の放射角度で放射されるＸ線束の縦、横寸法を任意に調整する。この調整は手動で行う他、設定スイッチなどを操作して自動的に行ってもよい。このようなビーム幅制限手段Ｂとしては、予め異なる複数の窓孔を形成したスリット制御板（不図示）をＸ線発生器１の前方に設置して、スリット制御板をスライドさせたり、異なる窓孔を形成した一次スリットを多数準備して、そのうちから撮影すべき局所部位のみを完全に包み込むＸ線コーンビームを規定する装置や手段が可能であるが、相互に独立して可動する複数の部材で窓孔を形成するようにすれば、それらの部材を調整するだけで、任意の窓孔が形成できる。
The X-ray beam width limiting means B is provided for the former purpose, and arbitrarily adjusts the vertical and horizontal dimensions of the X-ray beam emitted from the X-ray source of the
図１３は、そのようなＸ線ビーム幅制限手段の一例を示す要部正面図、図１４は、Ｘ線ビーム幅制限手段のビーム幅制限態様を示す要部正面図である。このＸ線ビーム幅制限手段Ｂは、左右方向制限手段８１、上下方向制限手段８２、スリット孔８３から構成されている。左右方向制限手段８１は、一対の左右スリット板８１ａ、８１ｂと、このそれぞれに設けられた雌ネジ８１ｃ、８１ｄと、この雌ネジ８１ｃ、８１ｄに螺合するネジ軸８１ｅと、このネジ軸８１ｅを回転駆動する左右用モータ８１ｆから構成されている。雌ネジ８１ｃ、８１ｄは、それぞれ、右ネジと左ネジの対の雌ネジで構成され、それに対応して、ネジ軸８１ｅにも、その長手方向の中央から振り分けに右ネジと左ネジの雄ネジが形成されている。
FIG. 13 is a main part front view showing an example of such X-ray beam width limiting means, and FIG. 14 is a main part front view showing a beam width limiting mode of the X-ray beam width limiting means. This X-ray beam width limiting means B is composed of a horizontal direction limiting means 81, a vertical direction limiting means 82, and a
したがって、左右用モータ８１ｆを回転駆動することによって、左右スリット板８１ａ、８１ｂは、同じ距離だけ、互いに近づいたり、遠ざかったりして、スリット孔８３の左右方向の幅を中心対称に制限する。上下方向制限手段８２は、一対の上下スリット板８２ａ、８２ｂと、このそれぞれに設けられた雌ネジ８２ｃ、８２ｄと、この雌ネジ８２ｃ、８２ｄに螺合するネジ軸８２ｅと、このネジ軸８２ｅを回転駆動する上下用モータ８２ｆから構成されて、全体に、左右方向制限手段８１と直交するように配置されている。雌ネジ８２ｃ、８２ｄは、それぞれ、右ネジと左ネジの対の雌ネジで構成され、それに対応して、ネジ軸８２ｅにも、その長手方向の中央から振り分けに右ネジと左ネジの雄ネジが形成されている。
Therefore, by rotating the left and right motor 81f, the left and
したがって、上下用モータ８２ｆを回転駆動することによって、上下スリット板８２ａ、８２ｂは、同じ距離だけ、互いに近づいたり、遠ざかったりして、スリット孔８３の上下方向の幅を中心対称に制限する。こうして、このＸ線ビーム幅制限手段Ｂによって、スリット孔８３の幅、つまり、Ｘ線コーンビームの上下、左右の幅を制限することができる。
Accordingly, when the vertical motor 82f is driven to rotate, the
図１４（ａ）では、このようなＸ線ビーム幅制限手段Ｂによって、スリット孔８３を、上下左右共に小さくした例、図１４（ｂ）では、スリット孔８３を長方形形状にした例を示している。図１５は、本発明の出射制御スリットの一例を示す要部正面図である。この出射制御スリット８は、Ｘ線ビームコントローラ８ｂによって制御され、上述したＸ線ビーム幅制限手段Ｂの上に重ねて用いられ、Ｘ線ビーム幅制限手段Ｂで上下左右方向の幅を規定されたＸ線コーンビーム１ａのうち、旋回アーム３の回転動作に同期させて用いられ、オルソＸ線コーンビーム１ｂだけが出射されるようにするものである。
FIG. 14A shows an example in which the
出射制御スリット８は、スリット窓孔８ａと開放窓孔８ａ′とを有したスリット板８ｃ、このスリット板８ｃが直線往復運動をするようにガイドする４つのガイドローラ８ｄ、スリット板８ｃに設置された雌ネジ（不図示）に螺合するネジ軸８ｅ、このネジ軸８ｅを回転駆動する制御モータ８ｆから構成されている。したがって、Ｘ線ビームコントローラ８ｂによって、制御モータ８ｆを制御することによって、スリット窓孔８ａ、あるいは、開放窓孔８ａの位置を自由に制御することができる。 The exit control slit 8 is installed in a slit plate 8c having a slit window hole 8a and an open window hole 8a ', four guide rollers 8d for guiding the slit plate 8c to reciprocate linearly, and the slit plate 8c. The screw shaft 8e is screwed into a female screw (not shown), and a control motor 8f is rotationally driven to drive the screw shaft 8e. Therefore, the position of the slit window hole 8a or the open window hole 8a can be freely controlled by controlling the control motor 8f by the X-ray beam controller 8b.
通常の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影の場合は、Ｘ線ビーム幅制限手段Ｂのスリット孔８３の部分に、開放窓孔８ａ′が重なるように、スリット板８ｃを移動させ、Ｘ線ビーム幅制限手段Ｂで生成されるＸ線コーンビーム１ａを、そのまま、局所照射させるようにしている。ところが、パノラマ画像を生成するために用いる局所照射Ｘ線ＣＴ撮影の場合には、Ｘ線コーンビーム１ａのうち、さらに、オルソＸ線コーンビーム１ｂだけが照射されるように、スリット窓孔８ａをＸ線ビーム幅制限手段Ｂのスリット孔８３の部分に重なるように移動させ、Ｘ線ビームコントローラ８ｂによって、旋回アーム３の回転動作に同期させて制御する。
In the case of normal local irradiation X-ray CT imaging, the slit plate 8c is moved so that the open window hole 8a 'overlaps with the
このようにして、例えば、図６で説明したように、オルソＸ線コーンビーム１ｂだけが照射されるようにすることができる。図１６は、本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置の画像信号処理系を示すブロック図である。この処理系は、画像処理装置Ｄを中心とし、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。
In this way, for example, as described with reference to FIG. 6, only the ortho X-ray cone beam 1b can be irradiated. FIG. 16 is a block diagram showing an image signal processing system of the local irradiation X-ray CT imaging apparatus of the present invention. This processing system is composed of an
このような画像処理装置Ｄは、たとえば、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。２次元Ｘ線イメージセンサ２から受けた画像データは、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演算処理が行われ、断層面画像、あるいは、パノラマ画像が生成され、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。
Such an image processing apparatus D can be constituted by, for example, an image processing microprocessor. The image data received from the two-dimensional
この外部記憶手段Ｆとしては、ハードディスク装置、光磁気ディスク装置などを用いることができる。２次元Ｘ線イメージセンサ２としては、ＭＯＳイメージセンサを好適に用いることができるが、以下、このＭＯＳイメージセンサについて、より、詳細に説明する。
As the external storage means F, a hard disk device, a magneto-optical disk device, or the like can be used. As the two-dimensional
まず、図１７を参照して、ＭＯＳイメージセンサの動作原理と、それを用いた２次元Ｘ線イメージセンサの構造について説明する。図１７（ａ）において、受光画素を構成するフォトダイオードＰＤは入射した光を電気信号に変換する。フォトダイオードＰＤには、ＭＯＳＦＥＴから成るスイッチＳＷが直列接続されており、さらに演算増幅器Ｑ１の反転端子に接続される。演算増幅器Ｑ１は、帰還抵抗Ｒ１が接続されて電流電圧変換回路を構成しており、入力電流が電圧信号として出力される。また演算増幅器Ｑ１の非反転端子にはグランド（ＧＮＤ）に対して電圧Ｖ１が印加されている。 First, the principle of operation of a MOS image sensor and the structure of a two-dimensional X-ray image sensor using the same will be described with reference to FIG. In FIG. 17A, a photodiode PD that constitutes a light receiving pixel converts incident light into an electrical signal. A switch SW made of a MOSFET is connected in series to the photodiode PD, and is further connected to the inverting terminal of the operational amplifier Q1. The operational amplifier Q1 is connected to a feedback resistor R1 to form a current-voltage conversion circuit, and an input current is output as a voltage signal. A voltage V1 is applied to the non-inverting terminal of the operational amplifier Q1 with respect to the ground (GND).
図１７（ｂ）において、正の読出しパルスＲＤがスイッチＳＷのゲートに入ると、スイッチＳＷが開いて、フォトダイオードＰＤが逆バイアス状態になり、接合容量Ｃ１に一定の電荷が充電される。次に、スイッチＳＷが閉じて、蓄積期間中に光が入射すると、充電されていた電荷は光入射による電荷によって放電し、フォトダイオードＰＤのカソード電位はグランド電位に近づいていく。この放電電荷量は入射光量に比例して増加する。 In FIG. 17B, when a positive read pulse RD enters the gate of the switch SW, the switch SW is opened, the photodiode PD is in a reverse bias state, and a constant charge is charged in the junction capacitor C1. Next, when the switch SW is closed and light is incident during the accumulation period, the charged charge is discharged by the charge due to the light incident, and the cathode potential of the photodiode PD approaches the ground potential. This discharge charge amount increases in proportion to the amount of incident light.
次に、読出しパルスＲＤがスイッチＳＷのゲートに入ってスイッチＳＷが開くと、蓄積時間内に放電した電荷に相当する電荷が帰還抵抗Ｒ１を介して供給されるとともに、フォトダイオードＰＤは再び逆バイアス状態になって初期化される。このとき帰還抵抗Ｒ１の両端には充電電流による電位差が生じ、演算増幅器Ｑ１から電圧信号として出力される。この充電電流は光入射による放電電流に相当するため、この出力電圧により入射光量が検知される。 Next, when the read pulse RD enters the gate of the switch SW and the switch SW opens, a charge corresponding to the charge discharged within the accumulation time is supplied via the feedback resistor R1, and the photodiode PD is again reverse biased. It becomes a state and is initialized. At this time, a potential difference due to the charging current is generated at both ends of the feedback resistor R1, and is output as a voltage signal from the operational amplifier Q1. Since this charging current corresponds to a discharge current due to light incidence, the amount of incident light is detected by this output voltage.
図１７（ｃ）は、このＭＯＳイメージセンサを用いた２次元Ｘ線イメージセンサ２の構造を示す断面図である。受光画素となるフォトダイオードＰＤが２次元配列したＭＯＳイメージセンサ２１の上に、光学像を伝送する光ファイバ素子（ＦＯＰ）２２が設置され、さらにその上にＸ線を可視光に変換するシンチレータ層２３が形成される。被写体を通過したＸ線像は、シンチレータ層２３によって可視光像に変換され、さらに光ファイバ素子２２によって伝送され、そのままＭＯＳイメージセンサ２１で光電変換される。
FIG. 17C is a cross-sectional view showing the structure of a two-dimensional
図１８は、ＭＯＳイメージセンサ２１の駆動回路である。受光画素となるフォトダイオードＰＤがｍ行×ｎ列のマトリクス状に配列しており、各フォトダイオードＰＤに接合容量Ｃ１が並列接続され、読出し用のスイッチＳＷが直列接続されている。スイッチＳＷのゲートはアドレス選択回路ＳＬが接続され、画像処理装置Ｄからの信号に基づいて読出すべきフォトダイオードＰＤが選択される。
FIG. 18 shows a drive circuit for the
スイッチＳＷの出力側は列単位で共通接続され、電流電圧変換回路を構成する演算増幅器Ｑ１に入力される。演算増幅器Ｑ１の出力は、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路によってサンプリングされる。各サンプルホールド回路はｍ段のシフトレジスタＳＲによって開閉するスイッチＳＷｂに接続されている。各スイッチＳＷｂが順番に開閉することによって、サンプリングされた信号は時系列信号として画像処理装置ＤのＡ／Ｄ変換手段Ｄｃに出力される。なお、各演算回路Ｑ１と各サンプルホールド回路との間に積分回路を設けることもできる。積分回路は電流（または電圧）を積算し、サンプルホールド回路は上述の積算した量（積算量）をサンプリングする。 The output side of the switch SW is commonly connected in units of columns, and is input to the operational amplifier Q1 constituting the current-voltage conversion circuit. The output of the operational amplifier Q1 is sampled by a sample hold (S / H) circuit. Each sample and hold circuit is connected to a switch SWb that is opened and closed by an m-stage shift register SR. By opening and closing each switch SWb in order, the sampled signal is output to the A / D conversion means Dc of the image processing apparatus D as a time series signal. An integrating circuit may be provided between each arithmetic circuit Q1 and each sample and hold circuit. The integration circuit integrates the current (or voltage), and the sample and hold circuit samples the above-described integrated amount (integrated amount).
このように積分回路を設けることによって、その出力は積算時間を含んだものとなり、その結果検出信号の感度を上げることができる。図１９は、図１８の駆動回路の動作を示すタイミング図である。ここではアドレス選択回路ＳＬとしてシフトレジスタを用いる例を説明する。アドレス選択回路ＳＬは、画像処理装置Ｄからのスタートパルスによって起動され、画像処理装置Ｄからの読出しクロックに同期して、第１列の読出しパルスＲＤ１、第２列の読出しパルスＲＤ２、・・・、第ｎ列の読出しパルスＲＤｎを順番に出力する。 By providing the integration circuit in this way, the output includes the integration time, and as a result, the sensitivity of the detection signal can be increased. FIG. 19 is a timing chart showing the operation of the drive circuit of FIG. Here, an example in which a shift register is used as the address selection circuit SL will be described. The address selection circuit SL is activated by a start pulse from the image processing device D, and in synchronization with a read clock from the image processing device D, the first column read pulse RD1, the second column read pulse RD2,. The readout pulse RDn of the nth column is output in order.
たとえば、第１列の読出しパルスＲＤ１が第１列の各スイッチＳＷのゲートに入力されると、第１列の各フォトダイオードＰＤへの入射光量に相当する電荷が読出され、演算増幅器Ｑ１から電圧信号が出力される。次に演算増幅器Ｑ１の出力がピークになる時点をサンプリングするように、サンプルリングパルスＳＰが各サンプルホールド回路に入力される。 For example, when the read pulse RD1 in the first column is input to the gate of each switch SW in the first column, the charge corresponding to the amount of light incident on each photodiode PD in the first column is read out, and the voltage from the operational amplifier Q1 A signal is output. Next, the sampling pulse SP is input to each sample and hold circuit so as to sample the point in time when the output of the operational amplifier Q1 reaches its peak.
サンプリングされた信号はシフトレジスタＳＲより次のサンプリングパルスＳＰが入るまでにｍ個のパルスから成るシフトロックＣＫによって転送され、１走査線分の画像信号として外部に出力される。第２列以降についても同様に、１つの読出しパルスによってｍ行分の信号が並列的に読出され、シフトレジスタＳＲによって１走査線分の時系列信号が構成される。 The sampled signal is transferred from the shift register SR by a shift lock CK consisting of m pulses until the next sampling pulse SP is input, and is output to the outside as an image signal for one scanning line. Similarly for the second and subsequent columns, signals for m rows are read out in parallel by one readout pulse, and a time series signal for one scanning line is constituted by the shift register SR.
図２０は、ＭＯＳイメージセンサを多段接続した回路例である。ｍ行ｎ列の受光画素を有する２つのＭＯＳイメージセンサ２１ａ、２１ｂが列方向に連続して配置され、アドレス選択回路ＳＬであるシフトレジスタＳＬａからの各読出しパルスＲＤ１〜ＲＤｎが同一列で駆動されるように接続されている。１つの読出しパルスによって２ｍ個のフォトダイオードから信号が並列的に読出されて、各列に対応した２ｍ個の演算増幅器Ｑ１およびサンプルホールド回路に入力される。
FIG. 20 is a circuit example in which MOS image sensors are connected in multiple stages. Two
２つのシフトレジスタＳＲａ、ＳＲｂが２つのＭＯＳイメージセンサ２１ａ、２１ｂに対応して配置され、２ｍ個のスイッチＳＷｂを順番に開閉することによって各サンプルホールド回路からの出力を画像処理装置Ｄへ時系列信号として転送する。画像処理装置Ｄに送給された信号はＡ／Ｄ変換手段Ｄｃによってデジタル信号に変換され、しかる後、フレームメモリＤｂに格納される。
Two shift registers SRa and SRb are arranged corresponding to the two
図２０においては、２個のＭＯＳイメージセンサ２１ａ、２１ｂを用いた例を説明したが、ＭＯＳイメージセンサを３段以上接続することもできる。歯列弓のパノラマ画像を生成する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法に用いる２次元Ｘ線イメージセンサ２は、例えば、縦３０センチメートル程度、横１０〜３０センチメートル程度の検出面のサイズを有したものを使用する。また、１秒間に３０枚以上のＸ線投影画像データあるいは部分Ｘ線投影画像データを検出するようなものが望ましい。
In FIG. 20, an example using two
局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法を用いる場合、局所部位のみのＸ線投影画像のみが得られればよいので、この装置では、２次元Ｘ線イメージセンサ２も小さくすることができ、また、得られるＸ線投影画像データも少なくなるので、その処理速度も速くなり、所定時間に検出することのできるＸ線投影画像データの枚数も多くなる。したがって、装置全体を小型化できると同時に、撮影速度も速くできる。
In the case of using the local irradiation X-ray CT imaging method, it is only necessary to obtain an X-ray projection image of only a local region, so that in this apparatus, the two-dimensional
図２１は、咬合モデルと光ビーム照射手段を用いた局所照射Ｘ線ＣＴ撮影のための被写体の位置決め方法の一例の説明図である。この図において、６ａは、旋回アーム３の回転中心３ａを光ビーム６ｂで示す回転中心用光ビーム照射手段であり、６ｃは、Ｘ線コーンビームの照射軸芯を光ビーム６ｄで示すＸ線用光ビーム照射手段である。それぞれ、回転中心３ａ、あるいは、Ｘ線コーンビームの照射軸芯と重ねて表示されている。これらの回転中心用光ビーム照射手段６ａとＸ線用光ビーム照射手段６ｃで、光ビーム照射手段６を構成している。
FIG. 21 is an explanatory diagram showing an example of a method for positioning an object for local irradiation X-ray CT imaging using an occlusion model and a light beam irradiation means. In this figure, 6a is a rotation center light beam irradiating means for indicating the
被写体保持手段４には、通常のチンレスト４ａの替わりに、咬合モデル固定板４４が設置されており、その先端部に咬合モデルＭが設置されている。まず、咬合モデルＭを図のように咬合モデル固定板４４に設置し、その後に、この咬合モデルＭを保持している被写体保持手段４に備えられた保持手段位置調整機構４１のＺ軸制御モータ４１ｃによって、被検者が、咬合モデルＭを嵌めやすい高さとし、しかる後に、保持手段位置調整機構４１の被写体水平位置調節手段４２、あるいは、旋回アーム３側のＸＹテーブル３１の双方、あるいは、どちらか一方によって、水平位置を調整することによって、咬合モデルＭの撮影希望歯牙が、光ビーム照射手段６の回転中心３ａを示す光ビーム６ｂと、Ｘ線コーンビームの照射軸芯を示す光ビーム６ｄとが交差する位置になるように設定して、局所部位Ｐの位置を決定する。
The subject holding means 4 is provided with an occlusal model fixing plate 44 instead of the normal chin rest 4a, and an occlusal model M is installed at the tip thereof. First, the occlusal model M is installed on the occlusal model fixing plate 44 as shown in the figure, and then the Z-axis control motor of the holding means position adjusting mechanism 41 provided in the subject holding means 4 holding the occlusal model M. 41c makes it easy for the subject to fit the occlusal model M. After that, both the subject horizontal position adjusting means 42 of the holding means position adjusting mechanism 41 and / or the XY table 31 on the swivel arm 3 side, On the other hand, by adjusting the horizontal position, the imaging desired tooth of the occlusal model M has a light beam 6b indicating the
その後に、被検者が、この咬合モデルＭを咥えるようにすると、局部部位Ｐなどの位置決めを正確にすることができる。また、咬合モデルＭを用いない場合には、被写体保持手段４には、図１０に示すように、チンレスト４ａが設置されるが、その場合でも、光ビーム照射手段６を用いて、被検者、あるいは、被写体Ｏの位置設定を容易にすることができる。 After that, when the subject holds the occlusal model M, the positioning of the local part P and the like can be made accurate. When the occlusal model M is not used, the subject holding means 4 is provided with a chin rest 4a as shown in FIG. Alternatively, the position of the subject O can be easily set.
図２２は、本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置における局所照射Ｘ線ＣＴ撮影のための被写体の位置決めの他例の説明図である。この図は、本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置において生成された歯列弓のパノラマ画像を示している。このパノラマ画像は、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置の表示装置Ｅに表示されたもので、この画像には、画像処理装置Ｄによって付加された位置情報７１も合わせて表示されている。 FIG. 22 is an explanatory diagram of another example of positioning of a subject for local irradiation X-ray CT imaging in the local irradiation X-ray CT imaging apparatus of the present invention. This figure shows a panoramic image of the dental arch generated by the locally irradiated X-ray CT imaging apparatus of the present invention. This panoramic image is displayed on the display device E of the local irradiation X-ray CT imaging apparatus, and the position information 71 added by the image processing device D is also displayed on this image.
この位置情報７１は、パノラマ画像の歯列弓の周方向に実質的に等間隔に付された横ゲージ７２と、その位置を示す番号７３、歯列弓に対して上下方向の縦ゲージ７４と、その位置を示す記号７５から構成されている。歯列弓を構成する特定の歯牙の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影をしたい場合は、まず、この図のように、その歯列弓のパノラマ画像を撮影し、しかる後に、この画像において、局所部位Ｐを、指定するとよい。例えば、左下臼歯である図に示した歯牙７６の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影をしたい場合は、横ゲージ７２の番号７３の「３」と、縦ゲージ７４の記号７５の「Ｅ」を、表示装置Ｅに設けられた入力手段（不図示）によって、入力すればよい。
This position information 71 includes a
そうすると、上述した旋回アーム３のＸＹテーブル３１と昇降制御モータ３２、被写体保持手段４の保持手段位置調整機構４１によって、旋回アーム３や、被写体Ｏの位置合わせが行われる。なお、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法においては、局所部位の任意の点のＸ線吸収係数が求められるので、それを加工して、パノラマ画像や、断層面画像として生成した場合も、実際の物に比例した画像が得られる。したがって、このような画像に目盛を付すことによって、歯列弓や歯牙の内部の任意の位置が、位置情報として、定量的に表現できる。これは、特定の歯牙や、歯牙の中に埋設されたインプラントなどの位置を定量的に把握できることを意味し、歯科治療などにおいて、非常に、役に立つものである。
Then, the swing arm 3 and the subject O are aligned by the above-described XY table 31 of the swing arm 3, the
図２３は、旋回アームの待機位置を説明する平面図である。この待機位置［０］は、被検者などが、装置の旋回アーム３下部に、進入あるいは退去するために設定されるものである。この図において、旋回アーム３は、その待機位置［０］では、主フレーム１０のアーム１０ａの突出方向に対して、ほぼ、直角の位置となっている。
FIG. 23 is a plan view for explaining the standby position of the swing arm. This standby position [0] is set in order for the subject or the like to enter or leave the lower part of the swing arm 3 of the apparatus. In this figure, the swivel arm 3 is substantially perpendicular to the projecting direction of the
この待機位置［０］は、図の上方向から、白抜き矢印で示すように、被写体Ｏである被検者が、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置２０に出入りするためのもので、このような待機位置［０］に、旋回アーム３は、待機するようになっている。したがって、被検者などが出入りするのに、旋回アーム３などが、障害とならず便利である。
This standby position [0] is for the subject who is the subject O to enter and exit the local irradiation X-ray
装置２０の設置場所によっては、他の方向から、出入りする方が、都合がよい場合があるが、その場合には、例えば、図に一点鎖線で示したように、図の待機位置［０］を、被検者の出入り方向に対して旋回アーム３をほぼ直角の位置にすればよい。なお、上記では、歯科などの医療用に、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法及び局所照射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Ｘ線ＣＴ撮影方法の原理説明］
図２６は局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法における投影データを説明する図、図２７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法に使用される条件関数の説明図、図２８（ａ），（ｂ）、図２９（ａ），（ｂ）は、本発明のパノラマ画像を生成するために用いる局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法の原理説明図、図３０（ａ），（ｂ）は、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法のアーチファクト対策の説明図、図３１は、従来のＸ線ＣＴにおいて解析される投影データを説明する図、図３２は、従来のＸ線ＣＴ撮影方法に用いられる条件式を表す図、図３３は局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法に用いられる条件式を表す図、図３４は、パノラマ画像を生成するために用いる局所照射Ｘ線ＣＴ撮影に用いられる条件式を表す図であり、これらによって、Ｘ線コーンビームを用いた局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法について検討する。
［従来の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３１）を考えると、その場合の投影データは図３２の（式１）、投影データを逆投影したデータは図３２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。
Depending on the installation location of the
[Description of Principle of Local Irradiation X-ray CT Imaging Method]
FIG. 26 is a diagram for explaining projection data in the local irradiation X-ray CT imaging method, and FIGS. 27A, 27B, and 27C are explanatory diagrams of condition functions used in the local irradiation X-ray CT imaging method. 28 (a), (b), FIG. 29 (a), and (b) are explanatory diagrams of the principle of the local irradiation X-ray CT imaging method used for generating the panoramic image of the present invention, and FIG. FIG. 31 is a diagram for explaining projection data analyzed in the conventional X-ray CT, and FIG. 32 is a diagram for explaining the conventional X-ray CT imaging method. FIG. 33 is a diagram illustrating a conditional expression used, FIG. 33 is a diagram illustrating a conditional expression used for the local irradiation X-ray CT imaging method, and FIG. 34 is a conditional expression used for local irradiation X-ray CT imaging used to generate a panoramic image. These are X-ray cornby Consider the X-ray CT method using.
[Conventional X-ray CT imaging method]
Considering the case where the
ここに、被写体９の断層面を含む平面に固定座標系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。
Here, a fixed coordinate system xOy is defined on the plane including the tomographic plane of the subject 9, and the continuous two-dimensional function f (x, y) is obtained using the two-dimensional distribution information of the X-ray absorption coefficient at the coordinates (x, y) as an original image. ). Further, it is assumed that the parallel X-ray beam is irradiated from any angle direction θ of 0 <θ <π and the X-ray intensity after passing through the
この場合において、Ｘ線ビームを透過させた被写体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。このＣＴによる画像再構成といわれる演算処理は、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。 In this case, since the two-dimensional distribution information f (x, y) of the absorption coefficient inside the subject 9 through which the X-ray beam is transmitted can be obtained by (Equation 3), this integral is calculated and is calculated in the vertical direction. If it is repeated in a certain z-axis direction, three-dimensional absorption coefficient distribution information of the X-ray of the subject 9 can be obtained. The calculation process called CT image reconstruction uses the 2D Fourier transform method, the 1 · 2D Fourier transform method, the 1D Fourier transform method, and the convolution method. Therefore, the above-described convolution method is widely adopted, and according to this convolution method, it is only necessary to perform a superposition integration and back projection operation which is a simple sum of products, and the calculation can be performed simply and at high speed.
図３２の（式４）は、ｆ（ｘ、ｙ）をコンボリューション法によって求めるものである。なお、図３２の座標変換式は、ｘＯｙ座標のｘ、ｙ座標と、ＸＯＹ座標のＸ、Ｙ座標間の座標変換式である。
［局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法］
局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法では、以上のような従来手法に対して、図２６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２７で図示し、図３３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。
(Equation 4) in FIG. 32 is to obtain f (x, y) by the convolution method. 32 is a coordinate conversion formula between the x and y coordinates of the xOy coordinate and the X and Y coordinates of the XOY coordinate.
[Local irradiation X-ray CT imaging method]
In the local irradiation X-ray CT imaging method, as shown in FIG. 26, the X-ray cone beam is locally irradiated only on the local part P of the subject 9 and the radiation beam width is set to 2r as compared with the conventional method as described above. 27, and using a conditional function as shown in (Formula 5) of FIG.
この条件関数（式５）を用いると、被写体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３３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。
When this conditional function (Formula 5) is used, the back projection data qs (X, θ) of the local part P of the subject 9, the back projection data qn (X, θ) other than the local part P of the subject 9, and the
つまり、被写体９の全体の投影データは、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３３（式７）の関係が成立し、結果として、図３３（式８）が導かれる。 That is, the entire projection data of the subject 9 is equal to the integration of the projection data passing through the local portion P and other portions serving as the passages before and after the local portion P, and thus each of the back projections. The relationship of q (X, θ) = qs (X, θ) + qn (X, θ)... FIG. 33 (Formula 7) is established between the backprojection data of FIG. 8) is derived.
したがって、局所部位ＰのＸ線吸収係数の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。本発明の特徴は、従来のＸ線コーンビームを用いた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。
Therefore, the two-dimensional distribution information fs (x, y) of the X-ray absorption coefficient of the local part P is obtained from the two-dimensional distribution information f (x, y) of the X-ray absorption coefficient of the
この撮影方法は、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れるが、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。 In this imaging method, projection data is always obtained for a local site where the X-ray cone beam is locally irradiated, but the X-ray cone beam for other parts of the object surrounding the local site is smaller than that for the local site. It is based on the idea that the effect on the projection data other than the local part can be substantially ignored in the case of backprojection, since the effect on the projection data is small with only a temporary transmission with the turning. The conditional function (formula 5) expresses such an idea as a formula.
換言すれば、２次元分布情報ｆｎ（ｘ、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。 In other words, the two-dimensional distribution information fn (x, y) is an error component and indicates a signal outside the rects function, that is, the signal of the rectn function. It has been found that the two-dimensional distribution information fn (x, y) indicating the error component is substantially “0”. That is, according to the present invention, the error component can be ignored, and only the desired local portion P can be clearly reconstructed.
また、歯科撮影に応用する場合には、診断対象として、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。
［本発明のパノラマ画像生成に用いる局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法］
ついで、本発明のパノラマ画像生成に用いる局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法について検討する。
上述したように、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法は、被写体のさらに局所部位にのみ、局所照射して、その局所部位の断層面画像を得ることを特徴とするが、この方法を巧みに利用して、歯科で多用されている歯列弓のパノラマ画像を生成しようとするのが、この方法である。
従来、パノラマ画像を生成する場合、歯列弓に対して、そのパノラマ画像の態様に合わせて、Ｘ線ビーム束が複雑な軌跡を描くように、Ｘ線ビーム束の旋回中心を撮影中に移動させながら照射しなければならなかった。
一方、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法では、旋回中心を所定の位置に固定させたままで、Ｘ線コーンビームを旋回させる。したがって、このような旋回中心を固定した旋回のみを実現する装置をそのまま利用して、いかにして、パノラマ画像を得るかが、課題であった。
In addition, when applied to dental imaging, the main objective is to analyze the shape of teeth, implants, and the like as a diagnostic target, and these sites have a higher X-ray absorption coefficient than other tissue sites. Therefore, the two-dimensional distribution information fs (x, y) of the X-ray absorption coefficient is a larger value than the two-dimensional distribution information fn (x, y) of the X-ray absorption coefficient of other portions. Therefore, a clear tomographic plane image is generated even more.
[Local irradiation X-ray CT imaging method used for panoramic image generation of the present invention]
Next, a local irradiation X-ray CT imaging method used for panoramic image generation according to the present invention will be examined.
As described above, the local irradiation X-ray CT imaging method is characterized by locally irradiating only a further local part of the subject to obtain a tomographic image of the local part. Thus, this method is intended to generate a panoramic image of a dental arch frequently used in dentistry.
Conventionally, when generating a panoramic image, the swivel center of the X-ray beam bundle is moved during imaging so that the X-ray beam bundle draws a complicated trajectory with respect to the dental arch according to the form of the panoramic image. I had to irradiate it.
On the other hand, in the local irradiation X-ray CT imaging method, the X-ray cone beam is turned while the turning center is fixed at a predetermined position. Therefore, it is a problem how to obtain a panoramic image by using an apparatus that realizes only turning with a fixed turning center as it is.
また、歯列弓に対して３６０度の全ての方向から、Ｘ線ファンビームを照射し、旋回中心を撮影中に１カ所に固定して撮影するＣＴ撮影において、歯列弓のＸ線投影データのみを抽出して、再構成する方法が知られている。しかし、この方法では、Ｘ線被爆量も大きく、また、撮影装置も大型化していたので、この問題の解決も望まれていた。 X-ray projection data of dental arches in CT imaging in which X-ray fan beams are irradiated from all directions of 360 degrees with respect to the dental arch and the center of rotation is fixed at one place during imaging. A method of extracting only the image and reconstructing it is known. However, with this method, the amount of X-ray exposure was large, and the imaging apparatus was also enlarged, so it was desired to solve this problem.
パノラマ画像生成に用いる局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法では、歯列弓のパノラマ画像を生成するのに、従来のパノラマ画像を生成するのに必要であった所定の軌跡によって照射されるオルソＸ線コーンビームが常に通るような仮想局所部位を算定し、この仮想局所部位の中心位置に、Ｘ線コーンビームの発生源の旋回中心を固定させたままで、その仮想局所部位を含むようにＸ線コーンビームを局所照射して、得られた歯列弓のＸ線投影画像から、オルソＸ線コーンビームによる部分Ｘ線投影画像のみを抽出して、その部分Ｘ線投影画像をもとに、逆投影して、歯列弓の３次元吸収係数分布情報をもとめ、その３次元吸収係数分布情報から、歯列弓のパノラマ画像を生成するというものである。 In the locally irradiated X-ray CT imaging method used for generating a panoramic image, an ortho-X-ray cone irradiated with a predetermined trajectory necessary for generating a conventional panoramic image is used to generate a panoramic image of a dental arch. A virtual local site where the beam always passes is calculated, and the X-ray cone beam is included so as to include the virtual local site while the rotation center of the X-ray cone beam source is fixed at the center position of the virtual local site. Is extracted from the X-ray projection image of the dental arch obtained, and only the partial X-ray projection image by the ortho X-ray cone beam is extracted, and back projection is performed based on the partial X-ray projection image. Then, the three-dimensional absorption coefficient distribution information of the dental arch is obtained, and a panoramic image of the dental arch is generated from the three-dimensional absorption coefficient distribution information.
このようにすれば、従来と同様なオルソＸ線コーンビームを用いた歯列弓のパノラマ画像を、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法を利用して得ることができる。この着想の基本は、被写体全体にＸ線コーンビームを照射するＸ線ＣＴ撮影方法から、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法に至る着想をさらに展開させたものである。仮想局所部位を上記のように選ぶと、パノラマ画像を得ようとする歯列弓には、局所照射されたＸ線コーンビームが、所定の角度範囲だけ限定的にしか照射されないが、その中で特に、オルソＸ線コーンビームによる照射角度範囲だけの部分Ｘ線投影画像を抽出することで、パノラマ画像用としては十分な画像データを得ることができ、その部分Ｘ線投影画像データから吸収係数分布情報を求め、パノラマ画像を生成するというものである。 In this way, a panoramic image of the dental arch using an ortho X-ray cone beam similar to the conventional one can be obtained using the local irradiation X-ray CT imaging method. The basis of this concept is a further development of the concept from an X-ray CT imaging method in which an entire subject is irradiated with an X-ray cone beam to a local irradiation X-ray CT imaging method. When the virtual local site is selected as described above, the dental arch to obtain a panoramic image is irradiated with the locally irradiated X-ray cone beam only in a limited range of angles. In particular, by extracting a partial X-ray projection image only within an irradiation angle range by an ortho X-ray cone beam, sufficient image data can be obtained for a panoramic image, and an absorption coefficient distribution can be obtained from the partial X-ray projection image data. Information is obtained and a panoramic image is generated.
この歯列弓のパノラマ画像をえるための仮想局所部位は、歯列弓の中央付近、すなわち、歯列弓の対称軸線上であって、歯列弓と頚椎部の間の適切な部位となることが多く、ここには障害物が少ないので、その点でも有利である。したがって、このパノラマ画像生成に用いる局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法に用いる条件式も、ほとんど同様であるが、積分範囲、逆投影のためのフィルタ関数、Ｘ線投影データに用いるフィルタ関数などについて、若干の考慮が必要である。 The virtual local site for obtaining the panoramic image of the dental arch is near the center of the dental arch, that is, on the axis of symmetry of the dental arch, and is an appropriate site between the dental arch and the cervical vertebra. Often there are few obstacles, which is also advantageous. Accordingly, the conditional expressions used for the local irradiation X-ray CT imaging method used for generating the panoramic image are almost the same, but the integration range, the filter function for back projection, the filter function used for X-ray projection data, etc. are slightly different. It is necessary to consider this.
この方法では、ｘＯｙ座標、ＸＯＹ座標の中心は、仮想局所部位の中心となり、歯列弓の正投射パノラマ画像を生成する場合には、歯列弓の中心となる。ここでは、その例について説明する。図２８（ａ）は、そのような投影方法の説明図、（ｂ）は、積分範囲の説明図である。この方法で用いる図３４の（式９）、（式１０）は、上述の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法の図３３の（式５）、（式６）と同じである。ただし、「２ｒ」の値が、Ｘ線コーンビームではなく、オルソＸ線コーンビームの旋回方向のビーム幅である点が相違する。 In this method, the center of the xOy coordinate and the XOY coordinate is the center of the virtual local site, and when generating a normal projection panoramic image of the dental arch, it is the center of the dental arch. Here, an example will be described. FIG. 28A is an explanatory diagram of such a projection method, and FIG. 28B is an explanatory diagram of an integration range. (Equation 9) and (Equation 10) in FIG. 34 used in this method are the same as (Equation 5) and (Equation 6) in FIG. 33 of the above-described local irradiation X-ray CT imaging method. However, the difference is that the value of “2r” is not the X-ray cone beam but the beam width in the turning direction of the ortho X-ray cone beam.
ここで、ｑｓ（Ｘ，θ）は、実際に照射されたオルソＸ線コーンビームによる部分Ｘ線投影画像データからの逆投影データであり、ｑｎ（Ｘ，θ）は、実際には照射されなかったが、従来のＸ線ＣＴ撮影方法では存在するＸ線ビーム束によるＸ線投影画像データからの逆投影データである。この方法では、オルソＸ線コーンビームの照射野が限定されているため、実際に得られるのは、ｒｅｃｔｓ（Ｘ）に関する部分、つまり、ｑｓ（Ｘ，θ）のみであり、ｑｎ（Ｘ，θ）＝０となる。したがって、逆投影は、ｑｓ（Ｘ，θ）を用いて行い、（式１０）から（式１１）が導かれる。 Here, qs (X, θ) is back projection data from partial X-ray projection image data by an ortho X-ray cone beam actually irradiated, and qn (X, θ) is not actually irradiated. However, it is back projection data from X-ray projection image data by an X-ray beam bundle existing in the conventional X-ray CT imaging method. In this method, since the irradiation field of the ortho X-ray cone beam is limited, only the portion relating to rects (X), that is, qs (X, θ) is actually obtained, and qn (X, θ) is obtained. ) = 0. Therefore, back projection is performed using qs (X, θ), and (Expression 11) is derived from (Expression 10).
通常の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法では、ｆｓ（ｘ、ｙ）を求めるときのθの積分範囲は、［０，２π］，あるいは、［０，π］とするが、この方法の場合は、この積分範囲は、さらに限定されたものである。図２８（ｂ）は、その積分範囲を示すもので、これに示すように、この方法の場合の積分範囲は、歯列弓Ｓの点（ｘ，ｙ）について考えれば、オルソＸ線コーンビームが点（ｘ，ｙ）に照射を開始するときの角度
φ（ｘ、ｙ）から、照射を終了するときの角度ψ（ｘ、ｙ）までとなる。
In the normal local irradiation X-ray CT imaging method, the integral range of θ when obtaining fs (x, y) is [0, 2π] or [0, π]. In this method, This integration range is further limited. FIG. 28B shows the integration range. As shown in this figure, the integration range in this method is an ortho X-ray cone beam when the point (x, y) of the dental arch S is considered. Is from the angle φ (x, y) when the irradiation is started to the point (x, y) to the angle ψ (x, y) when the irradiation is ended.
この入射開始、終了の意味は、計算のための設計上の値であって、実際にオルソＸ線コーンビームが点（ｘ，ｙ）を照射している角度よりも小さい値、つまり、角度φ（ｘ、ｙ）から角度ψ（ｘ、ｙ）までの間の、任意の積分範囲を選ぶことができる。この角度φ（ｘ、ｙ）、角度ψ（ｘ、ｙ）は、歯列弓の任意の点について、設計値として決定することができるため、これらは、ｘ，ｙの関数となる。 The meaning of the start and end of incidence is a design value for calculation, which is smaller than the angle at which the ortho X-ray cone beam is actually irradiating the point (x, y), that is, the angle φ. An arbitrary integration range between (x, y) and the angle ψ (x, y) can be selected. Since the angle φ (x, y) and the angle ψ (x, y) can be determined as design values for any point of the dental arch, these are functions of x and y.
この角度φ（ｘ、ｙ）、角度ψ（ｘ、ｙ）を用いて、本発明における逆投影の式は、図３２の（式１２）で表される。この（式１２）のｆｓ（ｘ，ｙ）を計算する範囲は、図２９（ａ）に示す必要な歯列弓Ｓの範囲でよい。また、あらかじめ、図２９（ｂ）に示すように式：ｙ＝ｆｐ（ｘ）で表される歯列弓の所定断層面を定めておいて、この面上の点（ｘ，ｆｐ（ｘ））についてのみ、（式１２）のｆｓ（ｘ，ｙ）を計算してもよい。
［アーチファクト対策］
つぎに、ｆｓ（ｘ、ｙ）を演算処理する場合に発生するアーチファクト対策について述べる。このアーチファクトとは、偽像とも呼ばれ、画像処理において、特に、その条件式などの値が、急激に変化する部分で生じるデータの不整合のことをいい、これを除去するために、以下のアーチファクト対策を講じるとよい。
＜アーチファクト対策１＞
上述の条件関数ｒｅｃｔｓ（Ｘ）の端が、０→１に急激に変化することにより、特に、オルソＸ線コーンビームが照射を開始し、あるいは、終了する角度φ（ｘ、ｙ）、角度ψ（ｘ、ｙ）で、点（ｘ，ｙ）を通るビーム上にある点によるアーチファクトが生じ易いため、これを除くために、（式１０）を計算するときに、ｒｅｃｔｓ（Ｘ）の代わりに、端において、よりスムーズに変化するフィルタ関数を用いると良い。
Using this angle φ (x, y) and angle ψ (x, y), the back projection equation in the present invention is expressed by (Equation 12) in FIG. The range for calculating fs (x, y) in (Equation 12) may be the range of the necessary dental arch S shown in FIG. In addition, as shown in FIG. 29B, a predetermined tomographic plane of the dental arch represented by the formula: y = fp (x) is determined in advance, and a point (x, fp (x) on this plane is determined. ) Only, fs (x, y) of (Expression 12) may be calculated.
[Artifact measures]
Next, countermeasures against artifacts that occur when fs (x, y) is calculated will be described. This artifact is also called a fake image, and in image processing, it refers to data inconsistency that occurs particularly in the portion where the value of the conditional expression changes rapidly. Take anti-artifact measures.
<
When the end of the conditional function rects (X) changes abruptly from 0 to 1, in particular, the angle φ (x, y) and the angle ψ at which the ortho X-ray cone beam starts or ends irradiation. At (x, y), artifacts due to points on the beam passing through the point (x, y) are likely to occur, so to eliminate this, instead of rects (X) when calculating (Equation 10) A filter function that changes more smoothly at the end may be used.
このフィルタ関数の例としては、以下のハミング関数、ハニング関数、あるいは、ブラックマン関数が良い。
ハミング関数：Hamming(τ,X)= 0.54 - 0.46*cos(2π*X/2τ)
ハニング関数：Hanning(τ,X)= 0.5*（(1.0 - cos(2π*X/2τ))
ブラックマン関数：Blackman(τ,X)=0.42 - 0.5*cos(2π*X/2τ) +0.08*cos(4π*X/2τ)このような関数を用いる意味は、図３０（ａ）に示すような位置関係において、フィルタ関数を用いて、両端アーチファクトを除くことにある。
Examples of this filter function are the following Hamming function, Hanning function, or Blackman function.
Hamming function: Hamming (τ, X) = 0.54-0.46 * cos (2π * X / 2τ)
Hanning function: Hanning (τ, X) = 0.5 * ((1.0-cos (2π * X / 2τ))
Blackman function: Blackman (τ, X) = 0.42−0.5 * cos (2π * X / 2τ) + 0.08 * cos (4π * X / 2τ) The meaning of using such a function is shown in FIG. In such a positional relationship, a filter function is used to remove both-end artifacts.
また、この場合に用いる関数は、上記の３つの関数に限らず、端が滑らかに「０」に近づくものであれば何でも良い。なお、上式で用いた「*」は、乗算を示す。
＜アーチファクト対策２＞
別のアーチファクトの要素として、図３０（ｂ）に示すような、Ｘ線コーンビームの照射開始時と終了時に発生するものが考えられる。これについても、上記、アーチファクト対策１と同様のフィルタ関数を用いることができる。
In addition, the function used in this case is not limited to the above three functions, and any function may be used as long as the end smoothly approaches “0”. Note that “*” used in the above expression indicates multiplication.
<
As another artifact element, one generated at the start and end of X-ray cone beam irradiation as shown in FIG. Also in this case, the same filter function as that in the
Ａ Ｘ線撮影手段
Ｂ Ｘ線ビーム幅制限手段
Ｃ 旋回アーム駆動制御手段
Ｄ 画像処理装置
Ｇ、Ｇ′、Ｇ′′ 内接円
Ｌ Ｘ線ビーム束
Ｌｏ 対称軸線
Ｌａ 旋回アームの軌道包絡線
Ｍ 咬合モデル
Ｏ 被写体
Ｐ、Ｐ′ 局所部位
Ｐａ、Ｐａ′ 局所部位の中心位置
Ｑ 仮想局所部位
Ｓ 歯列弓
１ Ｘ線発生器
１ａ Ｘ線コーンビーム
１ｂ オルソＸ線コーンビーム
２ ２次元Ｘ線イメージセンサ
３ 旋回アーム
３ａ 旋回アームの回転中心
３ｂ 中空部
３３ 回転制御モータ
４ 被写体保持手段
４ａ チンレスト
４ｂ イヤロッド
４１ 保持手段調整機構
４２ 被写体水平位置調節手段
４３ 被写体上下位置調節手段
５ アーム上下位置調整手段
６ 光ビーム照射手段
８ 出射制御スリット
８ａ スリット窓孔
８ｂ Ｘ線ビームコントローラ
９ 選択スイッチ
１０ 主フレーム
２０ 局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置
［０］ 待機位置
A X-ray imaging means B X-ray beam width limiting means C Swivel arm drive control means D Image processing devices G, G ′, G ″ Inscribed circle L X-ray beam bundle Lo Symmetric axis La Trajectory envelope of swivel arm M Occlusion Model O Subject P, P 'Local site Pa, Pa' Local site center position Q Virtual local site
Claims (17)
Ｘ線発生器が放射するＸ線コーンビーム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と、
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線の投影データを演算処理して、Ｘ線が透過した物体内部の３次元的な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、
被写体の一部である歯列弓のパノラマ画像を得るために必要なオルソＸ線コーンビームの軌跡を含むような仮想局所部位を想定し、この仮想局所部位の中心位置に前記旋回アームの回転中心を固定して、該旋回アームを旋回させながら、前記Ｘ線発生器から前記仮想局所部位を包含するＸ線コーンビームを照射して、歯列弓のＸ線投影画像を２次元Ｘ線イメージセンサ上に順次生成し、この２次元Ｘ線イメージセンサ上に順次生成される歯列弓のＸ線投影画像のなかからオルソＸ線コーンビームによって生成された部分Ｘ線投影画像のみを抽出し、画像演算処理することによって、歯列弓の３次元的なＸ線吸収係数分布情報を画像情報として取り出して、その歯列弓のパノラマ画像を生成するようにしたことを特徴とする局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置。 X-ray imaging means having a swivel arm in which an X-ray generator and a two-dimensional X-ray image sensor are arranged opposite to each other;
X-ray beam width limiting means for limiting at least the spread in the scanning direction of the X-ray cone beam emitted by the X-ray generator;
A swing arm drive control means for driving the swing arm to rotate, and an image processing apparatus that performs arithmetic processing on X-ray projection data and extracts three-dimensional absorption coefficient distribution information inside the object through which X-rays are transmitted as image information. Prepared,
Assuming a virtual local part including a locus of an ortho X-ray cone beam necessary for obtaining a panoramic image of a dental arch that is a part of the subject, the rotation center of the swivel arm is located at the center position of the virtual local part. The X-ray generator irradiates the X-ray cone beam including the virtual local site while rotating the swivel arm, and the X-ray projection image of the dental arch is converted into a two-dimensional X-ray image sensor. Only the partial X-ray projection image generated by the ortho-X-ray cone beam is extracted from the X-ray projection images of the dental arch that are sequentially generated on the two-dimensional X-ray image sensor. Local irradiation X-ray CT characterized in that, by performing arithmetic processing, three-dimensional X-ray absorption coefficient distribution information of the dental arch is extracted as image information and a panoramic image of the dental arch is generated. Shoot Apparatus.
前記オルソＸ線コーンビームの旋回方向のビーム幅を２ｒとし、前記抽出した部分Ｘ線投影画像を演算処理して、歯列弓の３次元的なＸ線吸収係数分布情報を画像情報として取り出す場合に、以下の条件式に従って、その歯列弓のＸ線吸収係数の２次元分布情報ｆｓ（ｘ、ｙ）を算出する手法を含むことを特徴とする局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置
条件式
When the beam width in the turning direction of the ortho X-ray cone beam is set to 2r, the extracted partial X-ray projection image is processed, and three-dimensional X-ray absorption coefficient distribution information of the dental arch is extracted as image information Including a method of calculating two-dimensional distribution information fs (x, y) of the X-ray absorption coefficient of the dental arch according to the following conditional expression:
Ｘ線発生器は前記所定幅のＸ線コーンビームのうち、前記オルソＸ線コーンビームのみを、旋回アームの旋回動作に同期して選択的に照射させる出射制御スリットを備え、この出射制御スリットにより照射されたオルソＸ線コーンビームによって、２次元Ｘ線イメージセンサ上に歯列弓の前記部分Ｘ線投影画像を生成するようにしたことを特徴とする局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置。 In claim 1,
The X-ray generator includes an emission control slit that selectively irradiates only the ortho X-ray cone beam of the X-ray cone beam having the predetermined width in synchronization with the turning operation of the turning arm. A locally irradiated X-ray CT imaging apparatus characterized in that the partial X-ray projection image of a dental arch is generated on a two-dimensional X-ray image sensor by an irradiated ortho X-ray cone beam.
Ｘ線発生器は前記所定幅のＸ線コーンビームのうち、前記オルソＸ線コーンビームのみを、撮影中に旋回アームの旋回動作に同期してＸ線発生器前方でＸ線走査方向にスリットを移動させることにより選択的に照射させる出射制御スリットを備え、この出射制御スリットにより照射されたオルソＸ線コーンビームによって、２次元Ｘ線イメージセンサ上に歯列弓の前記部分Ｘ線投影画像を生成するようにしたことを特徴とする局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置。 In claim 1,
In the X-ray generator, only the ortho X-ray cone beam out of the X-ray cone beam having the predetermined width is slit in the X-ray scanning direction in front of the X-ray generator in synchronization with the turning motion of the turning arm during imaging. An exit control slit for selectively irradiating by moving is provided, and the partial X-ray projection image of the dental arch is generated on the two-dimensional X-ray image sensor by the ortho X-ray cone beam irradiated by the exit control slit. A locally-irradiated X-ray CT imaging apparatus characterized by being configured to do so.
Ｘ線発生器が放射するＸ線コーンビーム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線の投影データを演算処理して、Ｘ線が透過した物体内部の３次元的な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た局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置であって、
選択スイッチを備え、この選択スイッチを局所ＣＴ撮影モードに設定した場合には、局所部位の任意の断層面画像を生成するようにする一方、
この選択スイッチをパノラマ撮影モードに設定した場合には、被写体の一部である歯列弓のパノラマ画像を得るために必要なオルソＸ線コーンビームの軌跡を含むような仮想局所部位を想定し、この仮想局所部位の中心位置に前記旋回アームの回転中心を固定して、該旋回アームを旋回させながら、前記Ｘ線発生器から前記仮想局所部位を包含するＸ線コーンビームを照射して、歯列弓のＸ線投影画像を２次元Ｘ線イメージセンサ上に順次生成し、この２次元Ｘ線イメージセンサ上に順次生成される部分Ｘ線投影画像のみを抽出し、再構成することによって、歯列弓の３次元的なＸ線吸収係数分布情報を画像情報として取り出し、その取り出した画像によってその歯列弓のパノラマ画像を生成するようにしたことを特徴とする局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置。
X-ray imaging means having a swivel arm in which an X-ray generator and a two-dimensional X-ray image sensor are arranged opposite to each other;
X-ray beam width limiting means for limiting at least the spread in the scanning direction of the X-ray cone beam emitted by the X-ray generator;
A swivel arm drive that turns the swivel arm while the swivel arm's center of rotation is fixed so that the swivel arm's rotation center can be set to move before shooting, or the subject can be set to move before shooting. Control means;
A local irradiation X-ray CT imaging apparatus including an image processing apparatus that performs arithmetic processing on projection data of X-rays and extracts three-dimensional absorption coefficient distribution information inside an object through which X-rays are transmitted as image information,
When a selection switch is provided and this selection switch is set to the local CT imaging mode, while generating an arbitrary tomographic image of the local region,
When this selection switch is set to the panoramic imaging mode, a virtual local region including an ortho X-ray cone beam locus necessary for obtaining a panoramic image of a dental arch that is a part of the subject is assumed. The rotation center of the swivel arm is fixed at the center position of the virtual local site, and the X-ray generator irradiates an X-ray cone beam including the virtual local site while swiveling the swivel arm. An X-ray projection image of a row bow is sequentially generated on a two-dimensional X-ray image sensor, and only partial X-ray projection images sequentially generated on the two-dimensional X-ray image sensor are extracted and reconstructed. Local irradiation X-ray C characterized in that three-dimensional X-ray absorption coefficient distribution information of a row arch is extracted as image information, and a panoramic image of the dental arch is generated from the extracted image. Imaging apparatus.
Ｘ線発生器が放射するＸ線コーンビーム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線の投影データを演算処理して、Ｘ線が透過した物体内部の３次元的な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、
更に、上記Ｘ線発生器は、前記所定幅のＸ線コーンビームのうちオルソＸ線コーンビームのみを旋回アームの旋回動作に同期して選択的に照射させる出射制御スリット、または、前記所定幅のＸ線コーンビームのうち、オルソＸ線コーンビームのみを、撮影中に旋回アームの旋回動作に同期してＸ線発生器前方でＸ線走査方向にスリットを移動させることにより選択的に照射させる出射制御スリットを備えた局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置であって、
選択スイッチを備え、この選択スイッチを局所ＣＴ撮影モードに設定した場合には、局所部位の任意の断層面画像を生成するようにする一方、
この選択スイッチをパノラマ撮影モードに設定した場合には、被写体の一部である歯列弓のパノラマ画像を得るために必要なオルソＸ線コーンビームの軌跡を含むような仮想局所部位を想定し、この仮想局所部位の中心位置に前記旋回アームの回転中心を固定して、該旋回アームを旋回させながら、前記Ｘ線発生器から前記仮想局所部位を包含するＸ線コーンビームを照射して、歯列弓のＸ線投影画像を２次元Ｘ線イメージセンサ上に順次生成し、この２次元Ｘ線イメージセンサ上に順次生成される部分Ｘ線投影画像のみを抽出し、再構成することによって、歯列弓の３次元的なＸ線吸収係数分布情報を画像情報として取り出し、その取り出した画像によってその歯列弓のパノラマ画像を生成するようにしたことを特徴とする局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置。
X-ray imaging means having a swivel arm in which an X-ray generator and a two-dimensional X-ray image sensor are arranged opposite to each other;
X-ray beam width limiting means for limiting at least the spread in the scanning direction of the X-ray cone beam emitted by the X-ray generator;
A swivel arm drive that turns the swivel arm while the swivel arm's center of rotation is fixed so that the swivel arm's rotation center can be set to move before shooting, or the subject can be set to move before shooting. Control means;
An image processing device that computes X-ray projection data and extracts three-dimensional absorption coefficient distribution information inside the object through which X-rays have passed, as image information,
Further, the X-ray generator may include an emission control slit that selectively irradiates only the ortho X-ray cone beam of the X-ray cone beam having the predetermined width in synchronism with the turning operation of the turning arm, or the X-ray generator having the predetermined width. Out of the X-ray cone beams, only the ortho X-ray cone beam is selectively irradiated by moving the slit in the X-ray scanning direction in front of the X-ray generator in synchronization with the turning motion of the turning arm during imaging. A local irradiation X-ray CT imaging apparatus having a control slit,
When a selection switch is provided and this selection switch is set to the local CT imaging mode, while generating an arbitrary tomographic image of the local region,
When this selection switch is set to the panoramic imaging mode, a virtual local region including an ortho X-ray cone beam locus necessary for obtaining a panoramic image of a dental arch that is a part of the subject is assumed. The rotation center of the swivel arm is fixed at the center position of the virtual local site, and the X-ray generator irradiates an X-ray cone beam including the virtual local site while swiveling the swivel arm. An X-ray projection image of a row bow is sequentially generated on a two-dimensional X-ray image sensor, and only partial X-ray projection images sequentially generated on the two-dimensional X-ray image sensor are extracted and reconstructed. Local irradiation X-ray C characterized in that three-dimensional X-ray absorption coefficient distribution information of a row arch is extracted as image information, and a panoramic image of the dental arch is generated from the extracted image. Imaging apparatus.
前記２次元Ｘ線イメージセンサが、縦３０センチメートル以下、横３０センチメートル以下の検出面のサイズを有し、１秒間に３０枚以上のＸ線投影画像データあるいは部分Ｘ線投影画像データを検出することを特徴とする局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置。 In any one of Claims 1-7,
The two-dimensional X-ray image sensor has a detection surface size of 30 centimeters or less and 30 centimeters or less and detects 30 or more pieces of X-ray projection image data or partial X-ray projection image data per second. A local irradiation X-ray CT imaging apparatus.
少なくとも前記旋回アームを回転支持するための主フレームが、前記旋回アームを上下方向に位置設定可能なアーム上下位置調整手段を有することを特徴とする局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置。 In any one of Claims 1-8,
The local irradiation X-ray CT imaging apparatus characterized in that at least a main frame for rotatingly supporting the swivel arm has arm vertical position adjusting means capable of setting the swivel arm in the vertical direction.
更に、被写体を保持する被写体保持手段が設けられ、この被写体保持手段には、被写体を少なくとも水平方向に位置設定可能とする被写体水平位置調節手段を備えていることを特徴とする局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置。 In any one of Claims 1-9,
Further, a subject holding means for holding a subject is provided, and the subject holding means includes a subject horizontal position adjusting means for enabling the subject to be positioned at least in the horizontal direction. Shooting device.
前記被写体保持手段には 更に、被写体を少なくとも上下方向に位置設定可能とする被写体上下位置調節手段を備えていることを特徴とする局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置。 In claim 10,
The local irradiation X-ray CT imaging apparatus characterized in that the subject holding means further includes subject vertical position adjusting means for enabling the subject to be positioned at least in the vertical direction.
更に、前記旋回アームの回転中心及びＸ線コーンビーム照射軸芯を光学的に指示する光ビームを照射する光ビーム照射手段を設けたことを特徴とする局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置。 In any one of Claims 1-11,
The local irradiation X-ray CT imaging apparatus further comprises a light beam irradiation means for irradiating a light beam that optically indicates the rotation center of the swivel arm and the X-ray cone beam irradiation axis.
前記被写体保持手段には、被写体から採取した咬合モデルを固定し、この咬合モデルにより想定される被写体の撮影すべき局所部位、あるいは仮想局所部位を、前記被写体水平位置調節手段、あるいは、被写体上下位置調節手段によって、前記光ビーム照射手段により指示された位置に移動させた後に、被写体をその咬合モデルに設定することによって、前記旋回アームの回転中心を局所部位の中心位置あるいは仮想局所部位の中心位置に固定するようにしたことを特徴とする局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置。 In claim 12,
The subject holding means fixes an occlusion model collected from the subject, and a local part to be photographed or a virtual local part of the subject assumed by the occlusion model is set as the subject horizontal position adjusting means or subject vertical position. After the adjustment unit moves the light beam irradiation unit to the position designated by the light beam irradiation unit, the subject is set to the occlusion model, whereby the rotation center of the swivel arm is set to the center position of the local part or the center position of the virtual local part. A locally irradiated X-ray CT imaging apparatus characterized by being fixed to
前記旋回アームの旋回駆動手段として、その回転中心上に設けられた直結駆動の回転制御モータを用いていることを特徴とする局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置。 In any one of Claims 1-13,
A local irradiation X-ray CT imaging apparatus characterized in that a rotation control motor of direct connection drive provided on the center of rotation is used as the turning drive means of the turning arm.
前記旋回アームの回転中心に中空部を設けたことを特徴とする局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置。 In claim 14,
A local irradiation X-ray CT imaging apparatus, wherein a hollow portion is provided at the rotation center of the swivel arm.
前記２次元Ｘ線イメージセンサとして、ＴＦＴ、ＭＯＳ、ＣＣＤ、ＸＩＩ、ＸＩＣＣＤのいずれかを用いることを特徴とする局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置。 In any one of Claims 1-15,
One of TFT, MOS, CCD, XII, and XICCD is used as the two-dimensional X-ray image sensor.
前記旋回アームの待機位置は、被写体を局所照射Ｘ線ＣＴ撮影のために設定あるいは解除する時に、被写体の進入および退去の際、障害とならない位置に配置されることを特徴とする局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置。 In any one of Claims 1-16,
The standby position of the swivel arm is disposed at a position that does not become an obstacle when the subject enters and leaves when the subject is set or released for local irradiation X-ray CT imaging. CT imaging device.
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