JP6307763B2 - 画像再構成装置、画像再構成方法、及びｘ線撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、測定画像を再構成する画像再構成装置及び画像再構成方法並びに画像再構成装置を備えるＸ線撮影装置に関する。

Ｘ線撮影装置で被写体をＣＴ撮影して得られる測定画像を再構成する際に再構成ボリュームデータが生成される。再構成ボリュームデータにおいて被写体内の注目する１点に対応するボクセルが持つ値μは、次の式（１）によって定義されるＣＴ値Ｈに変換され、ＣＴ値の具体的な値から病変の有無などが診断されることが多い。以下、便宜上μを再構成ボリュームデータのボクセル値と呼ぶことにする。
ここで、μ_waterは水のボクセル値であり、μ_airは空気のボクセル値である。

歯科用ＣＴ撮影の場合は、被写体がＦＯＶ（Field of View；有効視野）からはみ出すことが多い（例えば特許文献１参照）。一例として、ＦＯＶが広い全歯ＣＴ撮影モードで頭部ファントムを撮影して得られた測定画像を再構成した再構成ボリュームデータを図１７（ａ）に示し、ＦＯＶが狭い局所ＣＴ撮影モードで同一の頭部ファントムを撮影して得られた測定画像を再構成した再構成ボリュームデータを図１７（ｂ）に示す。

また、図１７の再構成ボリュームデータの各注目点に対応する各ＣＴ値を図１８に示す。注目点１は前歯のエナメル質であり、注目点２は前歯の象牙質であり、注目点３は歯列内側の軟組織であり、注目点４は歯列外側の軟組織である。図１８から明らかなように、ＦＯＶの大きさが異なり被写体のＦＯＶからのはみ出し方が異なることで、同一の注目点に対応するＣＴ値が硬組織になるほど大きく変動している。

特開２０１２−０６１０１６号公報（図１２、図１４）

上述した通りＣＴ値の具体的な値から病変の有無などが診断されることが多いため、同一の注目点に対応するＣＴ値が撮影モードによって大きく異なると、診断に悪影響が出るおそれがあり好ましくない。

本発明は、上記の状況に鑑み、被写体がＦＯＶからはみ出し、そのはみ出し方が互いに異なる複数の撮影モード間での硬組織のＣＴ値の変動を抑えることができる画像再構成装置、画像再構成方法、及びＸ線撮影装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明に係る画像再構成装置は、Ｘ線が照射された領域に対応する測定画像から再構成ボリュームデータを生成する再構成ボリュームデータ生成手段と、前記再構成ボリュームデータのボクセル値を所定の一次式を用いてＣＴ値に変換する値変換処理手段とを備え、被写体がＦＯＶからはみ出し、そのはみ出し方が互いに異なる複数の撮影モードでの前記測定画像それぞれを再構成することができる画像再構成装置であって、前記所定の一次式に含まれる第１の係数として用いる水のボクセル値を前記複数の撮影モード間で統一しており、前記所定の一次式に含まれる第２の係数として用いる空気のボクセル値を前記複数の撮影モード間で統一している構成（第１の構成）としている。

このような構成によると、被写体がＦＯＶからはみ出し、そのはみ出し方が互いに異なる複数の撮影モード間で、再構成ボリュームデータのボクセル値とＣＴ値との関係を示す一次式の傾きを固定することができるので、硬組織のＣＴ値の変動を抑えることができる。硬組織のＣＴ値の変動を抑えることができるので、硬組織を診断対象とする歯科用Ｘ線撮影に特に適している。

また、上記第１の構成の画像再構成装置において、前記再構成ボリュームデータ生成手段が、Ｘ線が照射された領域に対応する測定画像を対数変換して投影画像を得る対数変換処理手段と、前記投影画像の横方向端部に所定の画素値を外挿し、外挿後の前記投影画像に対して高周波強調フィルタを畳み込み積分する積分処理手段とを有し、前記高周波強調フィルタの長さを前記複数の撮影モード間で統一している構成（第２の構成）とすることが好ましい。

このような構成によると、複数の撮影モード間で統一している水のボクセル値を真の値に近づけることが容易になるので、ＣＴ値を真の値に近づけることが容易になる。

また、上記第２の構成の画像再構成装置において、前記複数の撮影モードのうちの少なくとも一つにおいて、前記値変換処理手段が生成した前記再構成ボリュームデータの各ＣＴ値から、被写体が水である場合に前記値変換処理手段が生成した前記再構成ボリュームデータのＣＴ値と同一の値を減算して、前記値変換処理手段が生成した前記再構成ボリュームデータの各ＣＴ値を補正する補正手段を備える構成（第３の構成）とすることが好ましい。

このような構成によると、再構成ボリュームデータのボクセル値とＣＴ値との関係を示す一次式の傾きを固定することによって生じる水のＣＴ値の定義値からのずれを補正することができるので、被写体がＦＯＶからはみ出し、そのはみ出し方が互いに異なる複数の撮影モード間での硬組織のＣＴ値の変動をより一層抑えることができる。また、軟組織のＣＴ値の変動も抑えることができる。

また、上記目的を達成するために本発明に係る画像再構成方法においては、Ｘ線が照射された領域に対応する測定画像から再構成ボリュームデータを生成する再構成ボリュームデータ生成ステップと、前記再構成ボリュームデータのボクセル値を所定の一次式を用いてＣＴ値に変換する値変換処理ステップとを備え、被写体がＦＯＶからはみ出し、そのはみ出し方が互いに異なる複数の撮影モードでの前記測定画像それぞれを再構成することができる画像再構成方法であって、前記所定の一次式に含まれる第１の係数として用いる水のボクセル値を前記複数の撮影モード間で統一しており、前記所定の一次式に含まれる第２の係数として用いる空気のボクセル値を前記複数の撮影モード間で統一している。

また、上記目的を達成するために本発明に係るＸ線撮影装置においては、被写体に対してＸ線を照射するＸ線照射部と、前記被写体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、前記Ｘ線検出部の検出結果に基づく測定画像を再構成する上記いずれかの構成の画像再構成装置とを備える構成としている。

本発明によると、被写体がＦＯＶからはみ出し、そのはみ出し方が互いに異なる複数の撮影モード間で、再構成ボリュームデータのボクセル値とＣＴ値との関係を示す一次式の傾きを固定することができるので、硬組織のＣＴ値の変動を抑えることができる。

本発明の一実施形態に係るＸ線撮影装置の本体部の外観を示す図である。 パノラマ撮影モードの標準軌道を示す図である。 局所ＣＴ撮影モードの軌道を示す図である。 局所ＣＴ撮影モードにおいて、撮影対象部位の中心を前歯の位置に設定した場合の撮影対象部位の中心及びＦＯＶを示す図である。 局所ＣＴ撮影モードにおいて、撮影対象部位の中心を左顎の位置に設定した場合の撮影対象部位の中心及びＦＯＶを示す図である。 局所ＣＴ撮影モードにおいて、撮影対象部位の中心を左第２小臼歯の位置に設定した場合の撮影対象部位の中心及びＦＯＶを示す図である。 全歯ＣＴ撮影モードの軌道を示す図である。 全顎ＣＴ撮影モードの軌道を示す図である。 画像処理装置の構成を示す図である。 測定画像を示す図である。 Ｘ線が照射された領域に対応する測定画像を示す図である。 本発明の一実施形態における外挿後の投影画像を示す図である。 従来の外挿後の投影画像を示す図である。 本発明の一実施形態と従来例との各注目点に対応する各ボクセル値を示す図である。 本発明の第１実施例と従来例との各注目点に対応する各ＣＴ値を示す図である。 本発明の第１実施例と本発明の第２実施例との各注目点に対応する各ＣＴ値を示す図である。 再構成ボリュームデータを示す図である。 従来の手法で図１７の再構成ボリュームデータの各注目点に対応する各ＣＴ値を示す図である。

本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。

まず始めに、本発明の一実施形態に係るＸ線撮影装置の本体部１（以下、「Ｘ線撮影装置の本体部１」と称す）の構成について図１を参照して説明する。図１はＸ線撮影装置１の本体部の外観を示す図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は側面図である。

Ｘ線撮影装置の本体部１は、歯科用あるいは耳鼻科用等のＸ線撮影装置の本体部であって、床面に載置されるベース２と、ベース２から鉛直方向に立設された下部ポール３と、鉛直方向にスライド可能に下部ポール３に接続される上部ポール４と、上部ポール４の上端部に固定されている固定アーム５と、回転可能に固定アーム５に接続される旋回アーム６と、上部ポール４の中央部に固定されており被写体（例えば歯など）を含む人体の頭部を保持する頭部保持部７とを備えている。実施形態では、固定アーム５が上部ポール４に固定されているが、例えば、Ｘ線撮影装置の本体部１を設置する部屋の壁や天井に固定アーム５が直接あるいは部屋の壁や天井との距離を調整することができる調整機構を介して取り付けられる態様であってもよい。

旋回アーム６は、被写体に対してＸ線を照射するＸ線照射部８と、被写体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部９とを対向して配置している。本実施形態では、Ｘ線検出部９として、照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子が二次元状に配置されている二次元Ｘ線検出器を用いる。

Ｘ線撮影装置の本体部１の撮影モードは特に限定されないが、例えば、パノラマ撮影モードやＣＴ撮影モードを挙げることができる。パノラマ撮影モードでは、Ｘ線照射部８及びＸ線検出部９が歯列弓の形状に沿った所定の軌跡を描くように、旋回アーム６の旋回軸を旋回軸に垂直な方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動させ、旋回アーム６を旋回軸回りに旋回させながら断層撮影を行う。ＣＴ撮影モードでは、頭部の対象撮影領域（ＦＯＶ）を中心にして旋回アーム６を回転させながら、対象撮影領域（ＦＯＶ）の断層撮影を行う。

ここで、パノラマ撮影モードについて図２を参照してより詳細に説明する。図２はパノラマ撮影モードの標準（成人用）軌道を示している。パノラマ撮影モードの標準（成人用）軌道では、Ｘ線照射部８及びＸ線検出部９が仮想歯列弓２０１の形状に沿った所定の軌跡を描いてＸ線ビームの軌跡が包絡線状の軌跡２０２になるように、Ｘ線照射部８及びＸ線検出部９が配置されている旋回アーム６を、撮影開始位置Ｐ１から図２に示す軌道に沿って撮影終了位置Ｐ２まで移動させる。撮影開始位置Ｐ１と撮影終了位置Ｐ２との間における旋回アーム６の旋回角度は約２２０度である。なお、撮影終了位置Ｐ２を除く図２に示された旋回アーム６の位置は被写体の撮影領域の左半分における各撮影位置である。Ｘ線照射部８のＸ線焦点８Ａから射出されるＸ線は、Ｘ線照射部８に設けられているＸ線絞り８Ｂによって絞られ、Ｘ線検出部９上でのＸ線ビーム幅Ｗが調整される。

パノラマ撮影モードは、上述した標準（成人用）軌道の他に、小児用軌道、直行軌道、顎関節撮影軌道、上顎洞撮影軌道などを有していることが好ましい。小児用軌道は、仮想歯列弓２０１の形状が小さくなる点が標準軌道と異なっている。直行軌道は、各撮影位置でのＸ線ビームが患者歯列弓２０３の歯と歯の間を通過するようにしている点が標準軌道と異なっている。顎関節撮影軌道（側面）は、Ｘ線照射部８及びＸ線検出部９が仮想歯列弓２０１の両端部分（顎関節撮影可能部分）の形状に沿った所定の軌跡を描くように旋回アーム６を移動させる点が標準軌道と異なっている。顎関節撮影軌道（正面）は、Ｘ線照射部８及びＸ線検出部９が仮想線２０４の形状に沿った所定の軌跡を描くように旋回アーム６を移動させる点が標準軌道と異なっている。上顎洞撮影軌道は、Ｘ線照射部８及びＸ線検出部９が仮想線２０５の形状に沿った所定の軌跡を描くように旋回アーム６を移動させる点が標準軌道と異なっている。

続いて、ＣＴ撮影モードについて図３〜図８を参照してより詳細に説明する。なお、図３〜図８において図２と同一の部分には同一の符号を付す。

局所ＣＴ撮影モードは、歯顎領域内の上下歯牙領域全体よりも狭い特定の領域を撮影対象とするＣＴ撮影モードである。局所ＣＴ撮影モードのＦＯＶは例えば直径５１ｍｍ高さ５５ｍｍの円柱形状の空間領域である。図３は局所ＣＴ撮影モードの軌道を示している。局所ＣＴ撮影モードでは、図３に示すように、Ｘ線検出部９の中心がＸ線照射部８と旋回アーム６の旋回軸中心２０６とを結ぶラインの延長線上にくるように旋回アーム６を旋回させながら複数の撮影位置で撮影が行われる。また、局所ＣＴ撮影モードでは、通常、図３に示すように、旋回アーム６の旋回軸中心２０６は定位置になっている。なお、図３には撮影位置として４箇所が図示されているが、これはあくまで例示であり撮影位置は図示された箇所に限定されるものではない。

局所ＣＴ撮影モードは、後述する全歯ＣＴ撮影モードや全顎ＣＴ撮影モードに比べてＸ線検出部９上でのＸ線ビーム幅Ｗが狭いため、Ｘ線検出部９のサイズが小さくても実施可能である。

なお、局所ＣＴ撮影モードでは、撮影対象部位（関心領域）の中心を何処に設定するかに応じて旋回アーム６の旋回軸中心２０６の位置を変えるようにしており、通常、図３に示すように、撮影対象部位（関心領域）の中心と旋回アーム６の旋回軸中心２０６の位置とが一致するように位置調整がなされる。局所ＣＴ撮影モードにおける撮影対象部位（関心領域）の中心は任意に設定することができる。図３に示した位置設定の他にも、例えば、図４に示すように撮影対象部位（関心領域）の中心２０８を仮想歯列弓２０１上の前歯の位置に設定することもでき、図５に示すように撮影対象部位（関心領域）の中心２０８を仮想歯列弓２０１上の左顎の位置に設定することもでき、図６に示すように撮影対象部位（関心領域）の中心２０８を仮想歯列弓２０１上の右第２小臼歯の位置に設定することもでき、その他種々の位置設定が可能である。

全歯ＣＴ撮影モードは、上下歯牙領域全体を撮影対象とするＣＴ撮影モードである。全歯ＣＴ撮影モードのＦＯＶは例えば直径９７ｍｍ高さ１００ｍｍの円柱形状の空間領域である。図７は全歯ＣＴ撮影モードの軌道を示している。全歯ＣＴ撮影モードでは、図７に示すように、Ｘ線検出部９の中心がＸ線照射部８と旋回アーム６の旋回軸中心２０６とを結ぶラインの延長線上にくるように旋回アーム６を旋回させながら複数の撮影位置で撮影が行われる。また、全歯ＣＴ撮影モードでは、通常、図７に示すように、旋回アーム６の旋回軸中心２０６は定位置になっている。なお、図７には撮影位置として４箇所が図示されているが、これはあくまで例示であり撮影位置は図示された箇所に限定されるものではない。

全歯ＣＴ撮影モードは、上述した局所ＣＴ撮影モードに比べて撮影対象が広範囲になりＸ線検出部９上でのＸ線ビーム幅Ｗが広くなるため、その広いＸ線ビーム幅Ｗに見合ったＸ線検出部９のサイズを必要とする。

全顎ＣＴ撮影モードは、歯顎領域の全ての範囲を撮影対象とするＣＴ撮影モードである。全顎ＣＴ撮影モードのＦＯＶは例えば直径１６１ｍｍ高さ１００ｍｍの円柱形状の空間領域である。図８は全顎ＣＴ撮影モードの軌道を示している。全顎ＣＴ撮影モードでは、図８に示すように、Ｘ線検出部９の中心がＸ線照射部８と旋回アーム６の旋回軸中心２０６とを結ぶラインの延長線上からずれるように旋回アーム６を旋回させながら複数の撮影位置で撮影が行われる。また、全顎ＣＴ撮影モードでは、通常、図８に示すように、旋回アーム６の旋回軸中心２０６は定位置になっている。なお、図８には撮影位置として４箇所が図示されているが、これはあくまで例示であり撮影位置は図示された箇所に限定されるものではない。

全顎ＣＴ撮影モードは、Ｘ線検出部９の中心をＸ線照射部８と旋回アーム６の旋回軸中心２０６とを結ぶラインの延長線上からずらして撮影を行っているので、上述した全歯ＣＴ撮影モードよりもＦＯＶ２０７を拡大することができる。したがって、Ｘ線検出部９のサイズアップを抑えながら歯顎領域の全ての範囲を撮影対象とすることができる。

なお、全顎ＣＴ撮影モードにおいて、Ｘ線検出部９をサイズアップして、Ｘ線検出部９上でのＸ線ビーム幅Ｗを図８に示す場合よりも拡大し、ＦＯＶを例えば直径２３０ｍｍ高さ１６４ｍｍの円柱形状の空間領域にすることで、歯顎領域の全ての範囲のみならず、頭頸部領域の全ての範囲を撮影対象とすることも可能である。

上述したパノラマ撮影モード及びＣＴ撮影モードでは、撮影時に患者歯列弓２０３が想定した位置（図２、図３、図７、図８に図示した位置）に存在することで、撮影者が意図していた通りの撮影を行うことができる。患者歯列弓２０３の想定した位置への位置合わせを容易に実現する方法としては、例えば、光ビームを利用する方法を挙げることができる。当該光ビームとしては、例えば、頭の正中線の位置を示す正中線光ビーム、眼窩下縁と外耳道を結ぶ線の位置を示す水平線光ビーム、犬歯の位置（断層撮影の基準位置）を示す断層基準線光ビームなどがあり、これらの光ビームの出力部をＸ線撮影装置に設け、これらの光ビームを参考にして患者が頭の位置を微調整するとよい。

また、旋回アーム６から離れた位置に設置するセファロ用ユニット（不図示）を用い、セファロ撮影モードでの撮影が行えるようにしてもよい。セファロ用ユニットは、被写体を透過 したＸ線を検出して、被写体をセファロ撮影するためのセファロ用Ｘ線検出部と、頭部を固定するための頭部固定部とを備える。セファロ撮影は、歯科矯正の診断等に用いられ、頭部規格Ｘ線撮影法（セファロ撮影法）を用いて撮影する。セファロ撮影では、例えば、頭部固定部のイヤーロッドを頭部の左右の外耳孔部に挿入して固定し、旋回アーム６に設けられたＸ線照射部８からＸ線を照射して、被写体を透過したＸ線をセファロ用Ｘ線検出部で検出する。

本発明の一実施形態に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線撮影装置の本体部１の他に、図９に示す画像処理装置１０も備えている。

画像処理装置１０は、ＲＯＭ１０２やＨＤＤ１０７に格納されているプログラムに従って画像処理装置１０全体を制御するＣＰＵ１０１と、固定的なプログラムやデータを記録するＲＯＭ１０２と、作業メモリを提供するＲＡＭ１０３と、Ｘ線撮影装置の本体部１内に格納されＸ線撮影装置の本体部１の各部を制御する制御部（不図示）との間で通信を行うための通信インターフェース部１０４と、画像データを一時的に記憶するＶＲＡＭ１０５と、ＶＲＡＭ１０５に記憶された画像データに基づいて画像を表示する表示部１０６と、前記制御部及びＣＰＵ１０１が協働してＸ線撮影動作を制御するための撮影制御プログラム、再構成画像を生成するための画像再構成処理プログラム等の各種プログラム、各種プログラムを実行する際に用いられる各種パラメータの設定値、並びに、再構成画像データ等の各種データを記憶するＨＤＤ１０７と、キーボード、ポインティングデバイス等の入力部１０８とを備えている。

画像処理装置１０と前記制御部との通信方法は、有線通信でもよく、無線通信でもよく、有線と無線を組み合わせた通信であってもよい。画像処理装置１０としては、例えば、パーソナルコンピュータを挙げることができる。なお、画像処理装置１０は、画像処理以外に、Ｘ線撮影装置の本体部１の遠隔操作、画像表示も行う。ＨＤＤ１０７に記憶されている各プログラムは、画像処理装置１０にプリインストールされていてもよく、光ディスク等の記憶媒体に格納された形態で流通されて画像処理装置１０にインストールされてもよく、ネットワークを介して流通されて画像処理装置１０にインストールされてもよい。

画像再構成処理プログラムを実行すると、画像処理装置１０は画像再構成処理装置として機能する。

Ｘ線検出部９から出力され、画像処理装置１０が受信する画像は、測定画像と呼ばれる。測定画像の各画素値は、Ｘ線検出部９の各検出素子に到達したＸ線量子の個数に比例した値を表しているとみなすことができる。

ここで、ＦＯＶが広い全歯ＣＴ撮影モードで頭部ファントムを撮影して得られた測定画像を図１０（ａ）に示し、ＦＯＶが狭い局所ＣＴ撮影モードで同一の頭部ファントムを撮影して得られた測定画像を図１０（ｂ）に示す。また、ＦＯＶが広い全歯ＣＴ撮影モードでのＸ線が照射された領域に対応する測定画像を図１１（ａ）に示し、ＦＯＶが狭い局所ＣＴ撮影モードでのＸ線が照射された領域に対応する測定画像を図１１（ｂ）に示す。図１１（ａ）は図１０（ａ）と同一であり、図１１（ｂ）は図１０（ｂ）からＸ線が照射された領域のみを切り取った画像である。

画像再構成処理プログラムで使用される再構成アルゴリズムは、Ｘ線量子の個数ではなく、Ｘ線の線減弱係数の線積分を用いて断面を再構成する。このため、画像再構成処理において、Ｘ線が照射された領域に対応する測定画像は、次の式（２）によって線減弱係数の線積分の分布を示す画像（投影画像）に対数変換される。
ここで、iは画素のラベルであり、I₀(i)は被写体が存在しないときの測定画像の画素値であり、I(i)は今回再構成を所望する被写体を置いたときの測定画像の画素値であり、sはＸ線の経路であり、μ(s)は位置sにおける線減弱係数である。

Ｘ線撮影装置で被写体をＣＴ撮影し、再構成ボリュームデータを生成したとき、被写体がＦＯＶ内に完全に収まっている場合は、散乱線やビームハードニングの影響を無視すれば、次の式（３）が成り立つ。
ここで、μ_trueは被写体内の注目する１点での線減弱係数であり、μは被写体内の注目する１点に対応する再構成ボリュームデータのボクセル値であり、aは定数である。

画像再構成処理において、上述した対数変換処理後に、上述した再構成ボリュームデータのボクセル値を算出するために、投影画像の横方向端部に所定の画素値が外挿され、外挿後の前記投影画像に対して高周波強調フィルタを畳み込み積分する積分処理が行われる。

本実施形態では、全歯ＣＴ撮影モード及び局所ＣＴ撮影モードの双方において、外挿後の投影画像の横方向画素数を、図１２に示すように全歯ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数の３倍に統一し、また高周波強調フィルタの長さを全歯ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数の２倍に統一している。なお、図１２では、投影画像の縦方向を限定しているが、実際の画像再構成処理においてはＸ線が照射された領域全てが用いられる。

これに対して、従来では、図１３に示すように、全歯ＣＴ撮影モードにおいて、外挿後の投影画像の横方向画素数を全歯ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数の定数倍（例えば３倍）にし、局所ＣＴ撮影モードにおいて、外挿後の投影画像の横方向画素数を局所ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数の定数倍（例えば３倍）にし、また全歯ＣＴ撮影モードでの高周波強調フィルタの長さを全歯ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数の定数倍（例えば２倍）にし、局所ＣＴ撮影モードでの高周波強調フィルタの長さを局所ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数の定数倍（例えば２倍）にしている。なお、図１３では、投影画像の縦方向を限定しているが、実際の画像再構成処理においてはＸ線が照射された領域全てが用いられる。

畳み込み積分は、本来は負の無限大から正の無限大までを積分区間とする。しかし、実際はどこかで積分を打ち切らなければならない。

ここで、図１３に示す従来例のように、全歯ＣＴ撮影モードと局所ＣＴ撮影モードとで、外挿後の投影画像の横方向画素数及び高周波強調フィルタの長さが異なれば、積分を打ち切るタイミングがずれ、その結果、上記式（３）における定数aの値が大きく変動することになる。

一方、図１２に示す本実施形態のように、全歯ＣＴ撮影モード及び局所ＣＴ撮影モードの双方において、外挿後の投影画像の横方向画素数を全歯ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数の３倍に統一し、また高周波強調フィルタの長さを全歯ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数の２倍に統一すれば、積分を打ち切るタイミングを揃えることができ、その結果、上記式（３）における定数aの値が変動することを抑えることができる。これにより、図１４に示すように、図１２に示す本実施形態（図１４中の本発明）は図１３に示す従来例（図１４中の従来）に比べて全歯ＣＴ撮影モード及び局所ＣＴ撮影モード間でのボクセル値の変動を抑えることができる。なお、図１４中の各注目点は図１７で示した各注目点と同様である。

＜ＣＴ値算出の第１実施例＞
再構成ボリュームデータのボクセル値μを上記式（１）によって定義されるＣＴ値Ｈに変換する場合、水のボクセル値μ_waterと空気のボクセル値μ_airとが用いられる。空気のボクセル値μ_airは撮影モードの違いに関係なくほぼ０とみなせる。一方、水のボクセル値μ_waterは、例え本実施形態のように上記式（３）における定数aの値が変動することを抑えたとしても、全歯ＣＴ撮影モードと局所ＣＴ撮影モードとの間で変動を完全に０にすることはできない。

そこで、従来では、全歯ＣＴ撮影モードにおいて再構成ボリュームデータのボクセル値をＣＴ値に変換するときに用いる水のボクセル値μ_waterを全歯ＣＴ撮影モードでの水の撮影で得られた水のボクセル値とし、局所ＣＴ撮影モードにおいて再構成ボリュームデータのボクセル値をＣＴ値に変換するときに用いる水のボクセル値μ_waterを局所ＣＴ撮影モードでの水の撮影で得られた水のボクセル値としていたのに対し、本実施例では、全歯ＣＴ撮影モード及び局所ＣＴ撮影モードの双方において、再構成ボリュームデータのボクセル値をＣＴ値に変換するときに用いる水のボクセル値μ_waterを全歯ＣＴ撮影モードでの水の撮影で得られた水のボクセル値に統一している。この統一により、再構成ボリュームデータのボクセル値μとＣＴ値Ｈとの関係を示す一次式の傾きを固定することができる（上記式（１）参照）。なお、全歯ＣＴ撮影モードでの水の撮影で得られた水のボクセル値に関しては、全歯ＣＴ撮影モードで事前に水を撮影して得られたボクセル値をＲＯＭ１０２に記憶しておけばよい。

その結果、図１５に示すように、本発明の第１実施例は従来例（外挿後の投影画像の横方向画素数、高周波強調フィルタの長さ、及び再構成ボリュームデータのボクセル値をＣＴ値に変換するときに用いる水のボクセル値が全て不統一。）に比べて全歯ＣＴ撮影モード及び局所ＣＴ撮影モード間での硬組織のＣＴ値の変動を抑えることができる。なお、図１５中の各注目点は図１７で示した各注目点と同様である。さらに、水のボクセル値と同様に、全歯ＣＴ撮影モード及び局所ＣＴ撮影モードの双方において、再構成ボリュームデータのボクセル値をＣＴ値に変換するときに用いる空気のボクセル値μ_airを全歯ＣＴ撮影モードでの空気の撮影で得られた空気のボクセル値に統一することが望ましい。この統一により、再構成ボリュームデータのボクセル値μとＣＴ値Ｈとの関係を示す一次式の傾きをより一層固定することができる。

＜ＣＴ値算出の第２実施例＞
ＣＴ値算出の第１実施例のように、再構成ボリュームデータのボクセル値をＣＴ値に変換するときに用いる水のボクセル値μ_waterを統一した場合、その影響を受けて局所ＣＴ撮影モードでの水のＣＴ値が０にならなくなる。上記式（１）から分かるように、ＣＨ値Ｈは水のＣＴ値が０になるように定義付けられており、ＣＴ値算出の第１実施例においても全歯ＣＴ撮影モードでの水のＣＴ値は定義通り０であるため、局所ＣＴ撮影モードでの水のＣＴ値が０からずれていることは、ＣＴ値の変動の要因となる。

そこで、本発明の第２実施例では本発明の第１実施例の処理に加えて、局所ＣＴ撮影モードにおいて、全歯ＣＴ撮影モードでの水の撮影で得られた水のボクセル値を用いて変換した再構成ボリュームデータの各ＣＴ値から、被写体が水である場合に局所ＣＴ撮影モードにおいて、全歯ＣＴ撮影モードでの水の撮影で得られた水のボクセル値を用いて変換した再構成ボリュームデータのＣＴ値と同一の値を減算して、局所ＣＴ撮影モードにおいて、全歯ＣＴ撮影モードでの水の撮影で得られた水のボクセル値を用いて変換した再構成ボリュームデータの各ＣＴ値を補正する処理が実行される。なお、被写体が水である場合に局所ＣＴ撮影モードにおいて、全歯ＣＴ撮影モードでの水の撮影で得られた水のボクセル値を用いて変換した再構成ボリュームデータのＣＴ値と同一の値に関しては、局所ＣＴ撮影モードで事前に水を撮影して得られたボクセル値を全歯ＣＴ撮影モードでの水の撮影で得られた水のボクセル値を用いて変換して得られるＣＴ値をＲＯＭ１０２に記憶しておけばよい。

その結果、図１６に示すように、本発明の第２実施例は本発明の第１実施例に比べて全歯ＣＴ撮影モード及び局所ＣＴ撮影モード間での硬組織のＣＴ値の変動をより一層抑えることができる。また、本発明の第２実施例では、全歯ＣＴ撮影モード及び局所ＣＴ撮影モード間での軟組織のＣＴ値の変動も抑えることができる。なお、図１６中の各注目点は図１７で示した各注目点と同様である。

＜変形例など＞
上述した実施形態では、外挿後の投影画像の横方向画素数を全歯ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数の３倍に統一し、高周波強調フィルタの長さを全歯ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数の２倍に統一したが、高周波強調フィルタの長さは、全歯ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数の２倍に限定されることは無く、他の定数倍であってもよい。外挿後の投影画像の横方向画素数は、高周波強調フィルタの長さが全歯ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数のＮ倍である場合に、全歯ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数の（Ｎ＋１）倍以上にするとよい。高周波強調フィルタの長さを全歯ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数の定数倍に統一すると、高周波強調フィルタの長さが長くなるので、アーチファクトの発生を低減することができる。

また上述した実施形態とは異なり、全歯ＣＴ撮影モード及び局所ＣＴ撮影モードの双方において、高周波強調フィルタの長さを局所ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数の定数倍に統一してもよい。外挿後の投影画像の横方向画素数は、高周波強調フィルタの長さが局所ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数のＮ倍である場合に、局所ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数の（Ｎ＋１）倍以上にするとよい。この場合、外挿後の投影画像の横方向画素数が全歯ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数を下回らないように上記の定数倍を設定する。高周波強調フィルタの長さを局所ＣＴ撮影モードでの外挿前の投影画像の横方向画素数の定数倍に統一すると、高周波強調フィルタの長さが短くなるので、畳み込み積分を実行する際に画像処理装置１０にかかる負担を低減することができる。

また上述した実施形態及び上述した変形例とは異なり、全歯ＣＴ撮影モード及び局所ＣＴ撮影モードの双方において、高周波強調フィルタの長さを外挿前の投影画像の横方向画素数の定数倍以外の値に統一してもよい。この場合、トレードオフの関係にあるアーチファクトの発生と畳み込み積分を実行する際に画像処理装置１０にかかる負担とを所望の関係に調整することができる。

また上述した実施形態では、外挿後の投影画像の横方向画素数及び高周波強調フィルタの長さの統一について、全歯ＣＴ撮影モード及び局所ＣＴ撮影モードのみについて述べたが、被写体がＦＯＶからはみ出す他の撮影モード（例えば全顎ＣＴ撮影モードなど）が搭載されている場合には、被写体がＦＯＶからはみ出す他の撮影モードについても外挿後の投影画像の横方向画素数及び高周波強調フィルタの長さを統一する。

また上述した実施形態では、右側外挿部の全ての画素値を外挿前の投影画像の右側端部の画素値と同一に設定し、左側外挿部の画素値を外挿前の投影画像の左側端部の画素値から左方向に進むにつれて平方根関数的に減少し零に至るように設定しているが、当該設定に限定されることは無く、例えば右側外挿部の全ての画素値を外挿前の投影画像の右側端部の画素値と同一に設定し、左側外挿部の全ての画素値を外挿前の投影画像の左側端部の画素値と同一に設定してもよい。

また上述した実施形態では、全歯ＣＴ撮影モード及び局所ＣＴ撮影モードの双方において、外挿後の投影画像の横方向画素数及び高周波強調フィルタの長さをそれぞれ統一したが、従来通り外挿後の投影画像の横方向画素数及び高周波強調フィルタの長さをそれぞれ統一しなくてもよい。ただし、外挿後の投影画像の横方向画素数及び高周波強調フィルタの長さをそれぞれ統一しない場合は、複数の撮影モード間での水のボクセル値のばらつきが大きいため、水のボクセル値をどの値に統一すれば、真の値に近づけることができるかが分かりづらいのに対して、上述した実施形態のように外挿後の投影画像の横方向画素数及び高周波強調フィルタの長さをそれぞれ統一する場合は、複数の撮影モード間での水のボクセル値のばらつきが小さくなるため、水のボクセル値をどの値に統一すれば、真の値に近づけることができるかが分かり易くなる。

また上述したＣＴ値算出の第１実施例及び第２実施例とは異なり、全歯ＣＴ撮影モード及び局所ＣＴ撮影モードの双方において、再構成ボリュームデータのボクセル値をＣＴ値に変換するときに用いる水のボクセル値を局所ＣＴ撮影モードでの水の撮影で得られた水のボクセル値に統一してもよい。ただし、被写体のＦＯＶからのはみ出しが少ない撮影モードでの水の撮影で得られた水のボクセル値に統一した方が、ＣＴ値を真の値に近づけることができるので好ましい。

また上述したＣＴ値算出の第１実施例及び第２実施例並びに上述した変形例とは異なり、全歯ＣＴ撮影モード及び局所ＣＴ撮影モードの双方において、再構成ボリュームデータのボクセル値をＣＴ値に変換するときに用いる水のボクセル値を、全歯ＣＴ撮影モードでの水の撮影で得られた水のボクセル値及び局所ＣＴ撮影モードでの水の撮影で得られた水のボクセル値以外の値に統一してもよい。空気のボクセル値について同様の統一を行ってもよい。

また上述したＣＴ値算出の第１実施例及び第２実施例では、再構成ボリュームデータのボクセル値をＣＴ値に変換するときに用いる水のボクセル値の統一について、全歯ＣＴ撮影モード及び局所ＣＴ撮影モードのみについて述べたが、被写体がＦＯＶからはみ出す他の撮影モード（例えば全顎ＣＴ撮影モードなど）が搭載されている場合には、被写体がＦＯＶからはみ出す他の撮影モードについても再構成ボリュームデータのボクセル値をＣＴ値に変換するときに用いる水のボクセル値を統一する。空気のボクセル値について同様の統一を行ってもよい。

また上述したＣＴ値算出の第２実施例では、局所ＣＴ撮影モードのみにおいて、再構成ボリュームデータの各ＣＴ値を補正したが、例えば再構成ボリュームデータのボクセル値をＣＴ値に変換するときに用いる水のボクセル値を、全歯ＣＴ撮影モードでの水の撮影で得られた水のボクセル値と局所ＣＴ撮影モードでの水の撮影で得られた水のボクセル値との平均値に統一する場合には、全歯ＣＴ撮影モードと局所ＣＴ撮影モードの双方において、再構成ボリュームデータの各ＣＴ値を補正する必要がある。

１ 本発明の一実施形態に係るアーム型Ｘ線撮影装置の本体部
２ ベース
３ 下部ポール
４ 上部ポール
５ 固定アーム
６ 旋回アーム
７ 頭部保持部
８ Ｘ線照射部
８Ａ Ｘ線焦点
８Ｂ Ｘ線絞り
９ Ｘ線検出部
１０ 画像処理装置
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ 通信インターフェース部
１０５ ＶＲＡＭ
１０６ 表示部
１０７ ＨＤＤ
１０８ 入力部
２０１ 仮想歯列弓
２０２ 包絡仮想歯列弓
２０３ 患者歯列弓
２０４、２０５ 仮想線
２０６ 旋回アームの旋回軸中心
２０７ ＦＯＶ
Ｐ１ 撮影開始位置
Ｐ２ 撮影終了位置
Ｗ Ｘ線検出部上でのＸ線ビーム幅

Claims (5)

1. Ｘ線が照射された領域に対応する測定画像から再構成ボリュームデータを生成する再構成ボリュームデータ生成手段と、
   前記再構成ボリュームデータのボクセル値を所定の一次式を用いてＣＴ値に変換する値変換処理手段とを備え、
   被写体がＦＯＶ（Field of View）からはみ出し、そのはみ出し方が互いに異なる複数の撮影モードでの前記測定画像それぞれを再構成することができる画像再構成装置であって、
   前記所定の一次式に含まれる第１の係数として用いる水のボクセル値を前記複数の撮影モード間で統一しており、
   前記所定の一次式に含まれる第２の係数として用いる空気のボクセル値を前記複数の撮影モード間で統一していることを特徴とする画像再構成装置。
2. 前記再構成ボリュームデータ生成手段が、
   Ｘ線が照射された領域に対応する測定画像を対数変換して投影画像を得る対数変換処理手段と、
   前記投影画像の横方向端部に所定の画素値を外挿し、外挿後の前記投影画像に対して高周波強調フィルタを畳み込み積分する積分処理手段とを有し、
   前記高周波強調フィルタの長さを前記複数の撮影モード間で統一している請求項１に記載の画像再構成装置。
3. 前記複数の撮影モードのうちの少なくとも一つにおいて、前記値変換処理手段が生成した前記再構成ボリュームデータの各ＣＴ値から、被写体が水である場合に前記値変換処理手段が生成した前記再構成ボリュームデータのＣＴ値と同一の値を減算して、前記値変換処理手段が生成した前記再構成ボリュームデータの各ＣＴ値を補正する補正手段を備える請求項２に記載の画像再構成装置。
4. Ｘ線が照射された領域に対応する測定画像から再構成ボリュームデータを生成する再構成ボリュームデータ生成ステップと、
   前記再構成ボリュームデータのボクセル値を所定の一次式を用いてＣＴ値に変換する値変換処理ステップとを備え、
   被写体がＦＯＶからはみ出し、そのはみ出し方が互いに異なる複数の撮影モードでの前記測定画像それぞれを再構成することができる画像再構成方法であって、
   前記所定の一次式に含まれる第１の係数として用いる水のボクセル値を前記複数の撮影モード間で統一しており、
   前記所定の一次式に含まれる第２の係数として用いる空気のボクセル値を前記複数の撮影モード間で統一していることを特徴とする画像再構成方法。
5. 被写体に対してＸ線を照射するＸ線照射部と、
   前記被写体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、
   前記Ｘ線検出部の検出結果に基づく測定画像を再構成する請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像再構成装置とを備えることを特徴とするＸ線撮影装置。