{第1実施形態}
以下、実施形態に基づく医療用のX線CT撮影装置及びその制御方法について説明する。図1はX線CT撮影装置10を示す概略図である。
X線CT撮影装置10は、被写体の頭部PのX線CT(Computed Tomography)撮影を行う装置であり、旋回支持部20と、旋回駆動機構30と、撮影領域位置設定部40と、旋回制御部60とを備える。
旋回支持部20は、X線発生器22とX線検出器24とを被写体の頭部Pを挟んで対向するように支持する。X線発生器22は、X線(X線ビーム)を発生させる。X線検出器24は、X線発生器22から出射されたX線を検出する。X線発生器22及びX線検出器24は、間に頭部Pを配設可能な間隔をあけた状態で、旋回支持部20によって支持されている。そして、X線発生器22から照射されたX線は、頭部Pを通って、X線検出器24に入射する。X線検出器24に入射したX線は、単位画素毎にX線の強度に応じた電気信号に変換される。この各電気信号に基づいてX線CT画像等が生成される。
旋回駆動機構30は、旋回機構32と、旋回軸移動機構38とを備える。
旋回機構32は、旋回支持部20を、X線発生器22とX線検出器24との間に位置する機構上の旋回軸X1を中心として旋回させる。例えば、旋回機構32は、電気モータを含んでおり、必要に応じて、ギヤ等の加減速機構を含む。旋回機構32は、X線発生器22とX線検出器24との間の位置で、旋回支持部20から突出する軸部33を回転駆動可能に支持している。この軸部33の中心軸が機構上の旋回軸X1となる。そして、旋回機構32の駆動によって、旋回支持部20が機構上の旋回軸X1を中心として旋回する。旋回機構32は、旋回支持部20を、機構上の旋回軸X1を中心として旋回させるものであれば、如何なる構成であってもよい。
旋回軸移動機構38は、機構上の旋回軸X1を当該機構上の旋回軸X1に交差する方向に移動させる。例えば、旋回軸移動機構38は、X−Yステージ機構等によって構成される。X−Yステージ機構は、2組のリニアアクチュエータを、互いの移動方向を交差させる方向にして組合わせたものである。リニアアクチュエータとしては、リニアガイド及びボールねじ送り機構を組合わせた直線移動機構、リニアモータ、エアシリンダ等のリニアアクチュエータを採用することができる。このX−Yステージ機構の2組のリニアアクチュエータのそれぞれの移動方向を、機構上の旋回軸X1と交差させた状態とし、上記旋回機構32を、2組のリニアアクチュエータのそれぞれの移動方向に移動可能に支持する。これにより、旋回機構32を機構上の旋回軸X1に交差する面に沿って移動させることができ、もって、機構上の旋回軸X1を機構上の旋回軸X1に交差する面に沿って移動させることができる。
旋回軸移動機構38は、上記例に限られず、機構上の旋回軸X1を機構上の旋回軸X1に交差する方向に移動させるものであればよい。
本X線CT撮影装置10は、X線発生器22から発生したX線を被写体Pに照射してX線CT撮影を行う際に、旋回機構32が旋回支持部20を、機構上の旋回軸X1を中心として旋回させるのと同期して、旋回軸移動機構38が機構上の旋回軸X1を移動させて、旋回支持部20に合成運動を行わせることにより、X線発生器22とX線検出器24とをX線CT撮影領域Rの中心周りに旋回駆動させる動作を実行可能とされている。なお、X線発生器22とX線検出器24とを撮影領域Rの中心A周りに旋回駆動させる場合には、当該中心Aを中心としてX線発生器22とX線検出器24が円状の軌跡を描きつつ旋回する場合、及び、X線発生器22とX線検出器24が中心Aの周りをX線発生器22とX線検出器24が円ではない軌跡を描きつつ旋回する場合を含む。
撮影領域位置設定部40は、頭部Pの歯列弓の局所に対するX線CT撮影領域R(以下、単に撮影領域Rと表記する場合がある)の位置の設定を受付可能に構成されている。少なくとも歯列弓の局所はX線CT撮影の対象領域として含まれるが、歯列弓の局所のみにとどまらず、顎関節領域を含むようにまで撮影領域Rの設定ができるようにしてもよい。すなわち、顎骨領域をX線CT撮影の対象とするため、歯列弓の局所に加えて顎骨領域を含むように、撮影領域Rの位置の指定ができるようにしてよい。撮影領域Rの位置の設定は、例えば、模式化された歯列弓画像に対してタッチパネル、マウス等のポインティングデバイスを通じて指定すること等によって行うことができる。歯列弓画像は、実際に撮影されたX線画像に基づくものであってもよい。歯列弓画像は、歯列弓を平面視した画像であってもよいし、正面視或は側面視した画像であってもよい。位置の指定は、方向キーを通じてなされてもよい。その他、撮影領域Rの位置の設定は、歯式を1つ又は複数指定或は選択することによってなされてもよい。歯式は、各歯を数字等で区別した式である。歯式は、日本式の歯式であってもよいし、FDI方式(Two-digit system)の歯式であってもよいし、アメリカ式(Universal system)の歯式であってもよい。上記設定は、操作者によってなされる。撮影領域位置設定部40は、受付けられた撮影領域Rの位置設定に基づいて、当該撮影領域Rの位置を旋回制御部60に対して設定する。
歯列弓に対する撮影領域Rの位置設定例としては、歯列弓の局所である一側の臼歯領域、歯列弓の局所である前歯領域である場合が想定される。図1においては、撮影領域Rとして前歯領域が設定された場合の頭部Pを頭部P1として示し、撮影領域Rとして臼歯領域が設定された場合の頭部Pを頭部P2として示している。撮影領域位置設定部は、機構上の旋回軸X1に直交な平面における撮影領域の位置の設定を受付け可能なものであれば、どのようなインターフェースによるものであってもよい。
旋回制御部60は、旋回機構32と旋回軸移動機構38とを制御する。特に、旋回制御部60は、撮影領域位置設定部40で設定された撮影領域Rの位置に応じて、旋回軸X1の位置制御を行う。
かかる旋回制御部60は、少なくとも1つのプロセッサを含む。例えば、旋回制御部60は、少なくとも1つのプロセッサと、RAM(Random Access Memory)、記憶部、入出力部等を備えたコンピュータによって構成されている。記憶部は、フラッシュメモリ、あるいは、ハードディスク装置等の不揮発性の記憶装置によって構成されており、旋回機構32と旋回軸移動機構38とを制御する際の旋回制御プログラム等を格納している。RAMは、少なくとも1つのプロセッサが所定の処理を行う際の作業領域として供される。入出力部は、旋回機構32、旋回軸移動機構38及び撮影領域位置設定部40等に接続されている。そして、少なくとも1つのプロセッサが記憶部に記憶された旋回制御プログラムに従って所定の演算処理を行い、設定された撮影領域Rの位置に応じて、旋回機構32と旋回軸移動機構38とを制御する。
図2は旋回制御部60による処理を示すフローチャートである。
すなわち、X線CT撮影を行う際、ステップS1において、撮影領域位置設定部40を通じて撮影領域Rの位置設定がなされる。
この後、次ステップS2において、撮影領域Rの位置設定に応じた旋回制御内容が決定される。
旋回制御内容は、X線発生器22とX線検出器24とを撮影領域Rの中心周りに旋回駆動させる際における、機構上の旋回軸X1の位置をどのように制御するかといった位置制御に関する情報を含む。機構上の旋回軸X1の位置制御の例としては、次の例を考えることができる。1つ目の位置制御例は、旋回機構32が旋回支持部20を、機構上の旋回軸X1を中心として旋回させるのと同期して、旋回軸移動機構38が機構上の旋回軸X1を移動させる例である。この場合、旋回機構32が旋回支持部20を、機構上の旋回軸X1を中心として旋回させるのと同期して、旋回軸移動機構38が機構上の旋回軸X1を撮影領域R周りに旋回させてもよい。この際、旋回軸移動機構38が機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aを回転中心として回転移動させてもよい。2つ目の位置制御例は、旋回機構32が旋回支持部20を、機構上の旋回軸X1を中心として旋回させる際に、機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aの位置に固定した状態とする例である。
機構上の旋回軸X1の位置制御を、上記1つ目の位置制御例と2つ目の位置制御例とで切替えることで、X線発生器22が旋回する軌跡、X線検出器24が旋回する軌跡を撮影領域Rに対して遠ざけるように又は近づけるように変更することができる。あるいは、2つ目の位置制御例において、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置(距離)を変更することで、X線発生器22が旋回する軌跡、X線検出器24が旋回する軌跡を撮影領域Rに対して遠ざけるように又は近づけるように変更することができる。これらの位置制御の例は、第2実施形態においてより具体的に説明される。
また、これらを組合わせることで、X線発生器22が旋回する軌跡、X線検出器24が旋回する軌跡をX線CT撮影領域Rに対して遠ざけるように又は近づけるように、より多段階に変更することができる。
なお、X線CT撮影領域Rは、被写体Pの歯列弓の局所に対してX線CT撮影の対象として設定された領域である。
なお、X線発生器22とX線検出器24は、撮影領域Rの中心A周りに360度旋回してもよいし、360度未満、例えば、180度旋回してもよい。
ここで、撮影領域位置設定部40で設定された撮影領域Rの位置に応じて歯列弓の局所のX線CT撮影を行う際において、X線発生器22とX線検出器24とが撮影領域Rを間に挟んで旋回するという軌道設定上の位置関係から、中心AとX線発生器22との間と、中心AとX線検出器24との間にはそれぞれ距離が取られる。その距離の設定において、撮影領域Rの中心AとX線発生器22との距離と、撮影領域Rの中心AとX線検出器24との距離とのうちの小さい方の距離を離隔距離Dとする。また、同じく、撮影領域位置設定部40で設定された撮影領域Rの位置に応じて歯列弓の局所のX線CT撮影を行う際において、X線発生器22とX線検出器24のうち撮影領域Rの中心Aに近い方の旋回範囲における、撮影領域Rの中心Aに対する頭部Pの表面の最大距離LDを想定する。X線発生器22とX線検出器24とが360度以上旋回する場合、最大距離LDは、撮影領域Rの中心Aに対する頭部Pの表面全体の最大距離となる。X線発生器22とX線検出器24とが360度未満旋回する場合、頭部Pの表面のうちX線発生器22とX線検出器24のうち撮影領域Rの中心Aに近い方の旋回範囲の内側に存在する領域と撮影領域Rの中心Aとによって最大距離LDが決る。これは、X線発生器22及びX線検出器24が360度未満で旋回してX線CT撮影を行う場合において、頭部Pのうち撮影領域Rの中心Aに近い方のX線発生器22又はX線検出器24が接触する可能性がある部分を想定して離隔距離Dを決定することを意味している。そして、撮影領域位置設定部40で設定された撮影領域Rの位置に応じて歯列弓の局所のX線CT撮影を行う際に、撮影領域位置設定部40で設定された撮影領域Rの位置に応じて、最大距離LDよりも離隔距離Dが大きくなるように、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置制御を行うとよい。
離隔距離DをX線発生器22とX線検出器24のいずれについて規定するか、すなわち、中心Aに対してX線発生器22よりもX線検出器24の方を近づけるか、X線検出器24よりもX線発生器22の方を近づけるかは、場合による。例えば、拡大率を下げたいときは、X線発生器22よりもX線検出器24の方を近づけ、拡大率を上げたいときはX線検出器24よりもX線発生器22の方を近づける。
図1に示す2つの撮影領域Rの位置の例に基づいて説明すると、X線発生器22から発生したX線を頭部Pに照射して歯列弓の局所のX線CT撮影を行う際において、撮影領域Rの中心AとX線発生器22との距離Dgと、撮影領域Rの中心AとX線検出器24との距離Ddとのうちの小さい方の距離を離隔距離Dとする。機構上の旋回軸X1は、X線発生器22よりもX線検出器24に近いため、離隔距離Dは、Ddとなる。
また、撮影領域Rの中心Aに対する頭部Pの表面の最大距離LD(1)、LD(2)を想定する。図1に示す例において、撮影領域Rとして臼歯領域が設定された頭部P2を想定した最大距離LD(2)は、撮影領域Rの中心Aと頭部Pのうち当該撮影領域Rとは反対側の横部分との間の距離である。歯列弓には、2分すると右側部分と左側部分があり、3分すると、中央部分(前歯中心)と右側部分と左側部分があると捉えることができる。いずれにおいても、左右の一方の臼歯領域、例えば左の臼歯領域に撮影領域Rを設定したとすると、最大距離LD(2)は頭部における左右の他方である右の表面との間の距離である。撮影領域Rとして前歯領域が設定された頭部P1を想定した最大距離LD(1)は、撮影領域Rの中心Aと頭部Pのうち後部分との間の距離である。通常、頭部は、幅方向よりも前後方向に長いため、最大距離LD(1)は最大距離LD(2)よりも大きくなる。なお、頭部P1と頭部P2は、同じ大きさ及び形状であることを想定している。
そして、撮影領域位置設定部40で設定された撮影領域Rの位置に応じて歯列弓の局所のX線CT撮影を行う際に、撮影領域位置設定部40で設定された撮影領域Rの位置に応じて、最大距離LD(1)、LD(2)よりも離隔距離Dが大きくなるように、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置制御を行う。
撮影領域Rとして臼歯領域が設定された場合、離隔距離Dd(以下、離隔距離Dd(2)とする場合がある)を当該最大距離LD(2)よりも大きくする。撮影領域Rとして前歯領域が設定された場合、離隔距離Dd(以下、離隔距離Dd(1)とする場合がある)を当該最大距離LD(1)よりも大きくする。なお、離隔距離Ddを大きくすると、X線発生器22は撮影領域Rの中心Aに近づくが、離隔距離Ddは、変更後の距離Dg以下の範囲で設定されることとする。
そして、撮影領域Rとして臼歯領域が設定され、最大距離LD(2)が比較的小さい場合には、当該比較的小さい最大距離LD(2)よりも大きい離隔距離Dd(2)でX線検出器24を旋回させる。このため、X線検出器24を頭部P2になるべく近づけつつ旋回させることができる。なお、X線発生器22は、X線検出器24よりも撮影領域Rの中心Aから離れた位置を旋回する。
また、撮影領域Rとして前歯領域が設定され、最大距離LD(1)が比較的大きい場合には、当該比較的大きい最大距離LD(1)よりも大きい離隔距離Dd(1)でX線検出器24を旋回させる。この離隔距離Dd(1)は、離隔距離Dd(2)よりも大きい。これにより、X線検出器24を頭部P1に接触させずに、頭部P2になるべく近づけつつ旋回させることができる。なお、X線発生器22は、X線検出器24よりも撮影領域Rの中心Aから離れた位置を旋回する。
つまり、撮影領域Rとして臼歯のX線CT撮影を行う際に、X線発生器22及びX線検出器24のうち撮影領域Rの中心Aに近い方(ここではX線検出器24)が、撮影領域Rとして前歯のX線CT撮影を行う際におけるX線発生器22及びX線検出器24のうち撮影領域Rの中心Aに近い方(ここではX線検出器24)よりも、撮影領域Rの中心Aに対して近い軌跡を通過するように、旋回軸X1の位置制御を行う。
撮影領域Rの位置に応じた機構上の旋回軸X1の旋回制御内容は、例えば、設定される撮影領域Rの位置(例えば、前歯領域か臼歯領域か等)に応じて、記憶部に事前に記憶された参照テーブルを参照して決定することができる。例えば、参照テーブルは、複数の撮影領域Rの位置のそれぞれに旋回軸X1の旋回制御内容を対応付けたテーブルとすることができる。
上記1つ目の位置制御例を想定すると、旋回制御内容は、機構上の旋回軸X1を一定位置に固定することとして規定される。上記2つ目の位置制御例を想定すると、旋回制御内容は、機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aの周りに移動させるパターンとして規定される、より具体的な例は、機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aを回転中心として所定の軸旋回半径で回転させるパターンである。所定の軸旋回半径は、撮影領域Rの位置に応じて予め設定された値としてもよい。所定の軸旋回半径は、設定される撮影領域Rの中心Aの位置に応じて、その都度、当該中心Aと頭部Pの外周部との最大距離を演算し、その演算結果に基づいて予め設定された演算式等を用いた演算処理等によって求められてもよい。この場合の頭部Pの外周境界としては、例えば、標準的な頭部の外周境界を示すデータとして予め記憶されたものを用いることができる。これにより、旋回軸X1の位置制御を含む旋回制御内容が決定される。
次ステップS3において、決定された旋回制御内容に基づいて、旋回制御部60が、旋回機構32と旋回軸移動機構38とを制御し、X線発生器22及びX線検出器24を、頭部Pの撮影領域Rの中心A周りに旋回させる。この際、X線発生器22から照射されたX線が頭部Pを通ってX線検出器24に入射し、X線CT画像を生成するのに用いられるデータが得られる。このデータに基づいて、X線CT画像が生成される。
このように構成されたX線CT撮影装置10及びその制御方法によると、撮影領域位置設定部40等で設定された撮影領域Rの位置に応じて、旋回軸X1の位置制御を行うため、これにより、X線発生器22及びX線検出器24が旋回する軌道を変更して、被写体P周りを旋回するX線発生器22及びX線検出器24が被写体Pに接触することを抑制することができる。
特に、撮影領域Rの位置に応じて、旋回軸X1の位置制御を行って、X線検出器24の旋回軌跡を変更させるため、撮影領域Rの位置に応じて、X線検出器24と頭部Pとの接触を抑制しつつ、X線検出器24をなるべく頭部Pに近づけてX線CT撮影を行うことができる。これにより、なるべく鮮明なX線画像を生成することができる。
{第2実施形態}
第2実施形態に係るX線CT撮影装置について説明する。
図3はX線CT撮影装置110の全体構成を示す概略図である。ここでは、X線CT撮影装置110は、CT撮影だけでなく、パノラマ撮影、セファロ撮影等も実行可能に構成されている例で説明する。
<全体構成>
X線CT撮影装置110は、撮影本体部120と、X線画像処理装置180とを備える。撮影本体部120は、X線CT撮影等のX線撮影を実行して、投影データを収集する装置である。X線画像処理装置180は、撮影本体部120において収集した投影データを処理して、各種画像を生成する装置である。
撮影本体部120は、旋回支持部124と、旋回駆動機構130とを備える。旋回支持部124は、X線発生器126とX線検出器128とを被写体である頭部Pを挟んで対向するように支持している。旋回駆動機構130は、旋回機構132と、旋回軸移動機構134とを備える。旋回機構132は、旋回支持部124を、X線発生器126とX線検出器128との間の機構上の旋回軸X1を中心として旋回させる機構である。旋回軸移動機構134は、機構上の旋回軸X1を当該旋回軸X1に交差する方向に移動させる機構である。
より具体的には、ベース120B上に支柱121が垂直姿勢で支持されている。この支柱121に昇降部122が昇降可能に設けられている。昇降部122は、昇降駆動機構によって昇降駆動される。昇降駆動機構としては、ボールねじ機構及びモータ等を含む移動機構、リニアモータ等のリニアアクチュエータが用いられ、支柱121内に組込まれて昇降部122を昇降駆動する。昇降部122には、水平方向に延びるように水平アーム123が支持されている。この水平アーム123の先端部に旋回駆動機構130が組込まれている。後述する頭部固定装置用アーム141が支柱121から水平アーム123と同じ方向に延びている。この頭部固定装置用アーム141の先端部に頭部固定装置142が設けられ、頭部固定装置142に頭部Pが保持される。図3においては、昇降部122の基端部は支柱121の背後を昇降する。このように、昇降部122の基端部が昇降する側を背面とし、その裏を正面とするとして、図3においては水平アーム123が昇降部122から正面視で支柱121の右に延出している。頭部Pは、頭部固定装置142に図示の右を後方とし、左を前方とする向きに保持される。
ここで、説明の便宜上方向を規定しておく。
XYZ直交座標系は、撮影本体部120が設置される3次元空間において定義される直交座標系である。機構上の旋回軸X1の軸方向と平行な方向がZ軸方向である。本実施形態では、機構上の旋回軸X1の軸方向と平行な方向と、昇降部122の昇降方向とをZ軸方向として一致させている。Z軸方向に直交する方向がY軸方向であり、Z軸方向にもY軸方向にも直交する方向がX軸方向である。頭部固定装置142に固定された頭部Pの前後の方向をY軸方向とし、頭部の左右の方向をX軸方向とする。本願では、Z軸方向をZ方向、Y軸方向をY方向、X軸方向をX方向と呼ぶこともある。
頭部Pからベース120Bに向かう方すなわち下側を−Z側とし、逆に頭部Pからベース120Bより遠ざかっていく方すなわち上側を+Z側とする。頭部Pの前の方を+Y側とし、後の方が−Y側とする。頭部Pの右の方を+X側とし、左の方が−X側とする。図3に各軸方向と、各+、−を図示する。
xyz直交座標系は、機構上の旋回軸X1の軸周りに回転する、X線発生およびX線検出をする撮像系を構成する旋回支持部124において定義される直交座標系である。ここでは、機構上の旋回軸X1の軸方向をz軸方向としており、z軸方向はXYZ直交座標系におけるZ軸方向に一致する。また、X線発生器126とX線検出器128とが対向する方向をy軸方向とし、y軸方向およびz軸方向に直交する方向をx軸方向とする。旋回支持部124が機構上の旋回軸X1を回転軸にして回転することによって、xyz直交座標系がXYZ直交座標系に対してZ軸(=z軸)周りに回転する。本願では、z軸方向をz方向、y軸方向をy方向、x軸方向をx方向と呼ぶこともある。
y軸方向において、X線検出器128を+y側とし、X線発生器126側を−yとする。また、x軸方向において、−y側から+y側に向かって右側を+x側とし、左側を−x側とする。さらに、z軸方向において鉛直方向上側を+z側とし、下側を−zとする。
図4は旋回駆動機構130を示す概略底面図である。図3及び図4に示すように、旋回駆動機構130は、一種のブラケットとしての水平アーム123に支持された旋回軸移動機構134と、当該旋回軸移動機構134によって移動可能に支持された旋回機構132とを備える。
旋回軸移動機構134は、機構上の旋回軸X1を、機構上の旋回軸X1に交差する方向、ここでは、機構上の旋回軸X1に直交する方向に移動させる機構である。ここでは、旋回軸移動機構134は、XYテーブル機構によって構成されていて、機構上の旋回軸X1が接続される旋回機構132を機構上の旋回軸X1に交差する方向に移動させることを通じて機構上の旋回軸X1を機構上の旋回軸X1に交差する方向に移動させている。より具体的には、旋回軸移動機構134は、固定テーブル134Bと、X方向可動支持部135と、X方向駆動部136と、Y方向可動支持部137と、Y方向駆動部138と、可動テーブル139とを備える。
X方向可動支持部135は、間隔をあけた平行状態で固定テーブル134B上に支持されたX方向に延在する一対のリニアガイド135aを備える。また、Y方向可動支持部137は、Y方向に延在する一対のリニアガイド137aを備える。一対のリニアガイド137aは、一対のリニアガイド135aに対して交差する姿勢(ここでは直交する姿勢)で、かつ、間隔をあけた平行状態で、一対のリニアガイド135a上にその延在方向であるX方向に沿って移動可能に支持されている。可動テーブル139は、一対のリニアガイド137a上にその延在方向であるY方向に沿って移動可能に支持されている。そして、Y方向可動支持部137がX方向可動支持部135上をX方向に沿って移動することで、可動テーブル139がX方向に移動できる。また、可動テーブル139がY方向可動支持部137上をY方向に沿って移動することで、可動テーブル139がY方向に移動できる。これらにより、可動テーブル139が機構上の旋回軸X1に対して直交する平面内を自在に移動することができる。
X方向駆動部136は、Y方向可動支持部137をX方向に沿って往復駆動させる機構である。X方向駆動部136としては、例えば、モータ136aによって正逆両方向に回転駆動されるボールねじ136bに、Y方向可動支持部137に固定されたナット部136cを螺合させたボールねじ機構等を用いることができる。
Y方向駆動部138は、可動テーブル139をY方向に沿って往復駆動させる機構である。Y方向駆動部138としては、例えば、モータ138aによって正逆両方向に回転駆動されるボールねじ138bに、可動テーブル139に固定されたナット部138cを螺合させたボールねじ機構等を用いることができる。
旋回機構132は、モータ132aを備えており、上記可動テーブル139に垂下状に支持されている。旋回支持部124の延在方向中間部から上方に突出する軸部124cが旋回機構132によって垂下状態で支持されている。モータ132aの回転運動は、当該軸部124cに伝達され、モータ132aの駆動によって旋回支持部124が軸部124cを中心として旋回される。この軸部124cの中心軸が機構上の旋回軸X1である。旋回軸X1は、旋回支持部124に支持されたX線発生器126とX線検出器128との間に位置している。モータ132aの回転運動は、必要に応じて、ギヤ、プーリー等の伝達機構を介して軸部124cに伝達される。上記軸部124cは、重力方向に沿った鉛直方向に沿って配設されている。従って、機構上の旋回軸X1も鉛直方向に沿って配設されている。
そして、X方向駆動部136及びY方向駆動部138の駆動によって、可動テーブル139に支持された旋回機構132を機構上の旋回軸X1に対して直交する平面に沿って移動させることができる。特に、X方向駆動部136によるX方向の駆動とY方向駆動部138によるY方向の駆動とを組合わせることによって、旋回機構132を円状又は円弧状の軌道を描くように回転移動させることができる。
可動テーブル139をX方向に移動させる機構、Y方向に移動させる機構は、上記例に限られず、リニアモータ等のリニアアクチュエータを用いた構成を採用することができる。また、旋回軸移動機構134が上記構成であることは必須ではない。旋回軸移動機構は、旋回機構を機構上の旋回軸X1に対して交差する1つの直線方向に沿ってのみ移動させる機構であってもよい。また、旋回軸移動機構は、複数の関節を有するロボットアームのように、旋回機構を支持したアームを旋回させ、もって、旋回機構を機構上の旋回軸X1に対して交差する方向において旋回移動させる機構であってもよい。
旋回機構は、旋回支持部に設けられていてもよい。例えば、旋回軸移動機構は、旋回機構を介さずに機構上の旋回軸X1を直接移動させるものでもよい。より具体的な例としては、可動テーブル139に機構上の旋回軸X1に応じたシャフトを回動不能に固定して機構上の旋回軸X1に交差する方向に移動可能に構成し、このシャフトに、旋回支持部124を回動可能に接続する。そして、旋回機構132を旋回支持部124に設けてこの旋回機構132により、上記シャフトに対する回転力を生じさせることで、旋回支持部124がシャフトに対して旋回するように構成してもよい。
そして、X線発生器126から発生したX線を被写体である頭部Pに照射してX線CT撮影を行う際に、旋回機構132が旋回支持部124を、機構上の旋回軸X1を中心として旋回させるのと同期して、旋回軸移動機構134が機構上の旋回軸X1を移動させて、旋回支持部124に合成運動を行わせることにより、X線発生器126とX線検出器128とを撮影領域Rの中心周りに旋回駆動させる動作を実行できる。
図3に示すように、旋回支持部124は、X線発生器126とX線検出器128とが頭部Pを挟んで対向するように支持された部分である。ここでは、旋回支持部124は、長尺状のアーム本体部124aの両端部に垂下支持部124bが設けられた形状、すなわち、下向きに開口するU字形状とされている。アーム本体部124aの延在方向中間部に上方に向けて突出する上記軸部124cが突設され、当該軸部124cが旋回機構32によって垂下状態で支持されている。
一方の垂下支持部124bにX線発生器126が設けられている。X線発生器126は、X線管を備え、当該X線管から照射されるX線をX線検出器128に向けて出射可能に構成されている。X線発生器126が設けられる側の垂下支持部124bは、X線発生器126を含むX線発生部126aでもある。
ここでは、X線検出器128に対してX線が照射される側に、X線発生器126から発生したX線の規制量を調整するX線規制部129が設けられる。X線規制部129は、X線規制孔が形成された部材であり、当該X線規制孔の形状及び大きさに応じて、X線発生器126から発生したX線の一部の通過を許容しその通過範囲の外を遮蔽する。これにより、X線検出器128に進むX線ビームの範囲を規制する。このX線規制部129は、X線規制孔を複数種類設けて、X線を規制するX線規制孔を切替えること、或は、X線規制孔を形成する部材を移動させてX線規制孔の開口幅を調整すること等によって、X線発生器126から発生したX線のうち遮蔽される量、すなわち、規制量を調整する。
他方の垂下支持部124bにX線検出器128が設けられており、これにより、X線検出器128は、X線発生器126に対して頭部Pを挟んで対向して配設される。X線検出器128は、面状の検出面を有するX線検出器を備え、X線発生器126から照射され、頭部Pを通過したX線(X線ビーム)を検出可能に構成されている。このX線検出器128により、X線撮影による投影データを得ることができる。X線検出器128が設けられる側の垂下支持部124bはX線検出器128を含むX線検出部128aでもある。
上記X線発生器126とX線検出器128との間には、頭部Pを配設可能な間隔が設けられている。
なお、本実施形態では、X線発生器126及びX線検出器128は、U字形状をなす旋回支持部の両端部に取付けられているが、X線発生器及びX線検出器は、環状部材によって対向状態に支持されていてもよい。かかる環状部材については、その周方向の一部又は環状部材の内部を横切る支持部材に軸部を設けて、旋回可能に支持することができる。また、本実施形態では、X線発生器126及びX線検出器128は、鉛直軸周りに回転可能に支持されているが、鉛直方向に対して斜め方向の軸等の周りに回転可能に支持されていてもよいし、水平軸周りに回転可能に支持されていてもよい。
そして、頭部Pの高さに合せて昇降部122によって旋回支持部124を昇降させることができる。また、旋回駆動機構130により、X線発生器126及びX線検出器128が頭部Pの周りを旋回するように、旋回支持部124を旋回させることができる。
また、支柱121のうち水平アーム123よりも下側の部分に水平方向に延びる頭部固定装置用アーム141が設けられている。水平アーム123と頭部固定装置用アーム141は支柱121側を基端部として同方向に延在する。頭部固定装置用アーム141は、水平アーム123の下側に向けて延在しており、その先端部に頭部固定装置142が設けられている。頭部固定装置142は、上記X線発生器126とX線検出器128との間に位置している。頭部固定装置142は、被写体である頭部Pの顎を載置支持可能なチンレスト142aと、被写体である頭部Pをその両外側から挟んで保持する保持部142bとを含む。そして、頭部Pの顎がチンレスト142a上に支持されると共に、頭部Pが保持部142bによって挟込まれることで、頭部PがX線発生器126とX線検出器128との間の一定位置に保持される。頭部固定装置142を、少なくともチンレスト142a、保持部142bの一方で構成するようにしてもよい。また、前記支柱121から水平アーム123が延びる側とは反対側に水平方向に延びるようにセファロ撮影用頭部固定装置垂下用アーム143が設けられ、このセファロ撮影用頭部固定装置垂下用アーム143にセファロ撮影用頭部固定装置144が吊下げ状態で支持されている。セファロ撮影用頭部固定装置144には、セファロ撮影用のX線検出器128bが組込まれている。
頭部固定装置用アーム141の延在方向中間部には、操作パネル装置158を含む本体制御部150が設けられている。なお、図3において、本体制御部150の操作パネル装置158を、吹出し内に拡大して描いた。
X線撮影を行う際には、頭部固定装置142によって被写体である頭部Pを固定した状態で、所望の撮影モードに応じて、旋回支持部124を停止或は回転させた状態でX線撮影を行う。これにより、X線CT撮影画像、パノラマ撮影画像等を生成するのに必要なX線画像データを得ることができる。例えば、旋回支持部124を旋回させた状態でX線撮影を行うことで、X線CT撮影画像を生成するのに必要なX線CT画像データを得ることができる。また、旋回支持部124を一定範囲回転させた状態でX線撮影を行うことで、パノラマ撮影画像を得ることができる。X線CT撮影装置110は、その他、セファロ撮影画像、擬似口内法撮影画像を得るためのX線撮影を行ってもよい。例えば、旋回支持部124を停止させた状態で前記支柱121から水平方向に延びるセファロ撮影用頭部固定装置垂下用アーム143に支持されたセファロ撮影用頭部固定装置144に頭部Pを位置固定させてX線発生器126からX線照射してX線撮影を行うことで、セファロ撮影画像を得ることができる。なお、パノラマ撮影画像の撮影機能、セファロ撮影画像の撮影機能等は省略されることもある。
本体制御部150は、撮影本体部120に対する各指示を受付け可能に構成されると共に、撮影本体部120の各動作を制御可能に構成されている。本体制御部150は、前記支柱121から水平方向に延びる頭部固定装置用アーム141に固定されている。この本体制御部150には、前記本体制御部150からの各種情報を表示すると共に本体制御部150に対する各種指令を受付けるための操作パネル装置158が設けられている。ここでは、操作パネル装置158は、液晶表示パネル等の表示装置と、表示装置の表示画面上に配設されたタッチ検出部とを備えるタッチパネルである。表示画面に対する利用者のタッチ操作をタッチ検出部にて検出することで、本X線CT撮影装置110に対する操作を受付け可能に構成されている。操作パネル装置158の近く等に、押しボタン等が設けられていてもよい。また、表示装置と、利用者の操作を受付ける入力装置とは別々に設けられていてもよい。
撮影本体部120の上記各部は、防X線室146内に収容されている。この防X線室146の壁の外側には、前記本体制御部150にX線照射指示を行うデッドマンスイッチと呼ばれる押しボタンスイッチが設けられている。
X線画像処理装置180は、例えばコンピュータやワークステーション等で構成された情報処理本体部182を備えており、通信ケーブルによって前記撮影本体部120との間で各種データを送受信可能に接続されている。但し、撮影本体部120とX線画像処理装置180との間で、無線通信でデータの送受が行われてもよい。この情報処理本体部182は、撮影本体部120から送信されたデータに基づいて各種画像処理等を実行することができる。
X線画像処理装置180には、例えば液晶モニタ等のディスプレイ装置で構成される表示部188、および、キーボードやマウス等で構成される操作部189が接続されている。オペレータは、表示部188に表示された文字や画像の上で、マウス等を介したポインタ操作等によって、情報処理本体部182に対して各種指令を与えることができる。なお、表示部188は、タッチパネルで構成されていてもよい。
本X線画像処理装置180の処理の一部又は全部が、本体制御部150によって実行されてもよい。あるいは、本体制御部150の処理の一部又は全部がX線画像処理装置180によって実行されてもよい。
<X線CT撮影装置のブロック図について>
図5はX線CT撮影装置110の電気的構成を示すブロック図である。
撮影本体部120の本体制御部150は、撮影本体部120のX線撮影動作を制御するものであり、少なくとも1つのプロセッサとしてのCPU(Central Processing Unit)151、RAM(Random Access Memory)152、記憶部153、入出力部154a、154b、操作入力部155、画像出力部156等が、バスライン157を介して相互接続されたコンピュータによって構成されている。記憶部153は、フラッシュメモリ、あるいは、ハードディスク装置等の不揮発性の記憶装置によって構成されている。記憶部153には、X線撮影に関する諸指示を受付けると共に当該諸指示に従って旋回駆動機構130、X線発生器126、X線規制部129等を制御してX線撮影動作を制御する撮影プログラム153aが格納されている。また、記憶部153には、頭部Pにおける撮影領域Rの位置が設定された際に、設定された撮影領域Rの位置に応じて旋回駆動機構130の旋回制御内容を決定する際に参照される参照テーブル153bが格納されている。参照テーブル153bは、撮影領域Rの位置に、旋回駆動機構130の旋回制御内容等を対応付けたテーブルである。頭部Pにおける撮影領域Rの位置、標準的(例えば、標準的な成人)な頭部Pの形状、大きさ、機構上の旋回軸X1に対するX線発生器126及びX線検出器128の各距離等を考慮して、X線発生器126及びX線検出器128の旋回時にそれらが頭部Pに接触しないような旋回駆動機構130の旋回制御内容が、理論的、実験的に決定されている。撮影領域Rの位置に応じた旋回制御内容の例については後述する。RAM152は、CPU151が所定の処理を行う際の作業領域として供される。入出力部154aは、本撮影本体部120の旋回支持部124を旋回させる旋回機構132のモータ、旋回支持部124を移動させる旋回軸移動機構134のモータ、X線発生器126及びX線検出器128、128b、X線規制部129等に接続されており、入出力部154bは、X線画像処理装置180と通信可能に接続されている。また、操作入力部155は、操作パネル装置158のタッチ検出部158bに接続されており、画像出力部156は操作パネル装置158の表示部158aに接続されている。
この本体制御部150では、撮影プログラム153aに記述された手順及びタッチ検出部158bを通じて受付けられた指示等に従って、CPU151が、演算処理を行うことにより、被写体の頭部Pの歯列弓の局所に対する撮影領域Rの位置の設定を受付ける撮影領域位置設定部151a及びX線CT撮影等のX線撮影を行う際に旋回機構132及び旋回軸移動機構134を制御する旋回制御部151bとしての機能を実行する。そして、CPU151が、旋回駆動機構130を、具体的には旋回機構132及び旋回軸移動機構134を制御して、X線発生器126及びX線検出器128を頭部Pの周りに旋回させつつ、頭部Pを通過してX線検出器128で検出されたX線の検出結果を得ることができる。CPU151は、X線発生器126からセファロ撮影用頭部固定装置144に固定された頭部Pに照射され、X線検出器128bで検出されたX線の検出結果も得ることができる。
なお、上記撮影プログラム153a及び参照テーブル153bは、予め記憶部153に格納されているものであるが、CD−ROMあるいはDVD−ROM、外部のフラッシュメモリ等の記録媒体に記録された形態で、あるいは、ネットワークを介した外部サーバからのダウンロードなどにより、既存のX線CT撮影装置又は当該X線CT撮影装置の制御を行う情報処理本体部に提供されることもあり得る。
X線画像処理装置180は、撮影本体部120からの撮影データに基づいてX線の画像データ185bを生成するものであり、情報処理本体部182は、少なくとも1つのプロセッサとしてのCPU183、RAM184、記憶部185、入出力部186、操作入力部189a及び画像出力部188a等が、バスライン182aを介して相互接続されたコンピュータによって構成されている。記憶部185は、フラッシュメモリ、あるいは、ハードディスク装置等の不揮発性の記憶装置によって構成されており、情報処理本体部182が、撮影本体部120からの撮影データに基づいてX線の画像データ185bを生成する画像処理プログラム185a及びX線の画像データ185b等を格納している。記憶部185には、X線の画像データ185bと頭部Pの特定情報(患者の特定情報)等を対応付けた管理データが格納されていてもよい。また、X線画像処理装置180が本体制御部150から撮影条件に関するデータ等を受取り、生成したX線の画像データ185bに当該撮影条件に関するデータ等を対応付けて記憶部185に記憶するようにしてもよい。RAM184は、CPU183が所定の処理を行う際の作業領域として供される。入出力部186は、撮影本体部120と接続されており、当該入出力部186を介して撮影本体部120で得られたX線撮影データが入力される。X線画像処理装置180から撮影本体部120への信号、例えば命令信号等の出力も、出力部186を介して行われる。また、操作入力部189aは操作部189に接続されており、画像出力部188aは表示部188に接続されている。操作入力部189aは、例えば操作部189に加えられたマニュアル操作をバスライン182aの信号形式に適した電気的信号に変換するように構成されてよい。画像出力部188aは、例えば画像データ185bその他のグラフィックデータを、表示部188の表示に適した信号、接続形式等に合致するように変換するように構成されてよい。
情報処理本体部182では、画像処理プログラム185aに従って、CPU183が、演算処理を行うことにより、撮影本体部120で得られたX線撮影データに基づいて所望のX線画像データを生成する画像処理部としての処理を実行する。すなわち、本体制御部150を通じて受付けられた指示に応じて、CT画像、パノラマ撮影画像、セファロ撮影画像等のデータを生成する。記憶部185は、生成されたX線の画像データ185bを記憶する。
なお、上記各部において実現される一部あるいは全部の機能は、専用の論理回路等でハードウェア的に実現されてもよい。また、上記各部において実現される一部あるいは全部の機能は、1つのプロセッサによって統合して処理されてもよいし、複数のプロセッサによって適宜分散して処理されてもよい。
<撮影領域Rの位置の設定及び撮影中の旋回処理について>
撮影プログラム153aについて、図6に示すフローチャートを参照して、撮影領域Rの位置の設定及び撮影中の旋回処理を中心に説明する。
CT撮影を行う旨が設定されると、ステップS11において、撮影領域Rの位置の設定操作が受付けられる。
ここで、撮影領域Rの位置の設定操作の受付例について説明する。図7は操作パネル装置158における表示例を示す図である。操作パネル装置158の表示部158aには、撮影モードを選択するための画像として、パノラマ選択画像191a(“Pan”の文字参照)、セファロ選択画像191b(“Ceph”の文字参照)、CT選択画像191c(“CT”の文字参照)が表示されている。表示部158aには、撮影条件を設定するための画像として、撮影領域設定用画像194が表示されている。ここでは、撮影領域設定用画像194は、表示部158aの右側(図の手前に向う方向視の左側)に表示されている。表示部158aには、イラスト画像195が表示されている。ここでは、イラスト画像195は、表示部158aのうちパノラマ選択画像191a、セファロ選択画像191b及びCT選択画像191cの下側に表示されている。このイラスト画像195は、撮影領域Rを示すための画像であり、ここでは、歯列弓がイラスト画像として表示されている。
上記表示部158aには、その表示領域に対するタッチ位置を検出する2次元位置検出部としてのタッチ検出部158bとしてここではタッチパネルが設けられている。
操作者がパノラマ選択画像191a、セファロ選択画像191b及びCT選択画像191cのいずれかをタッチすると、当該タッチ操作がタッチ検出部158bによって検知される。これにより、本体制御部150において、パノラマ撮影を行うか、セファロ撮影を行うか、或は、X線CT撮影を行うかが受付けられる。これは各撮影の撮影モードの選択操作の受付といってよい。
また、操作者が撮影領域設定用画像194をタッチすると、図8に示すように、そのタッチ操作に応じて、撮影領域設定用画像194に対応する複数の撮影領域選択画像194a、194b、194c、194d、194eが表示される。複数の撮影領域選択画像194a、194b、194c、194d、194eは、相互に大きさ(直径、高さ)等が異なる領域を示している。利用者が複数の撮影領域選択画像194a、194b、194c、194d、194eのいずれかに選択的にタッチすることで、撮影領域の設定操作が受付けられる。
図8に示す例では、撮影領域選択画像194a、194bは、直径が40mmである撮影領域Rを選択するための画像である。撮影領域選択画像194aは撮影領域Rの高さが80mmであることを示し、撮影領域選択画像194bは、撮影領域Rの高さが40mmであることを示している。撮影領域Rの高さに拘らず、撮影領域Rが直径40mmであるということは、歯列弓の局所、厳密には体軸方向から見た局所を領域指定することを示している。従って、撮影領域選択画像194a、194bは、歯列弓の局所を対象としてX線CT撮影を行うことを受付けるための画像であるといえる。
また、撮影領域選択画像194c、194d、194eは、直径が80mmである撮影領域Rを選択するための画像である。また、撮影領域選択画像194c、194d、194eは、それぞれ撮影領域Rの高さが80mm、50mm、40mmであることを示している。撮影領域Rの高さに拘らず、撮影領域Rが直径80mmであるということは、歯列弓の全体を領域指定することを示している。従って、撮影領域選択画像194b、194c、194dは、歯列弓の全体、厳密には体軸方向から見た全体を対象としてX線CT撮影を行うことを受付けるための画像であるといえる。
X線検出器128の検出面が狭い場合、局所、例えば上述の直径40mmの撮影領域RしかX線CT撮影できない構成でも構わない。
また、顎骨全体を撮影対象とする場合、検出面の広いX線検出器128を用いて、直径130mmまたはそれ以上の撮影領域Rが選択できるようにしてもよい。
また、X線検出器128の検出面は広くなくとも、直径80mmを超える撮影領域Rについてはオフセットスキャンを行うようにして、例えば直径130mm以上の撮影領域Rの撮影ができるようにしてもよい。このようにして、局所および/または歯列弓全域の撮影領域Rについてはオフセットスキャンではないノーマルスキャン、歯列弓全域を超える撮影領域RについてはオフセットスキャンでのX線CT撮影を行うように構成することもできる。
なお、オフセットスキャンは、例えば旋回軸移動機構134によって機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心からx方向の成分を含む方向にオフセットさせ、その状態で旋回機構132が旋回支持部124を、機構上の旋回軸X1を中心として旋回させるのと同期して、旋回軸移動機構134が機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心を円の中心とする円軌道に沿って移動させて、旋回支持部124に合成運動を行わせることにより、X線発生器126とX線検出器128とをオフセット状態を保って撮影領域Rの中心周りに旋回駆動させる動作を実行することにより、実現可能である。
図7に戻って、イラスト画像195には、撮影領域画像195a(又は撮影領域画像195b)が重畳されて表示される。撮影領域画像195a、195bとしては、上記撮影領域設定用画像194を介して設定されたものに応じた大きさの円が表示される。撮影領域画像195aは、歯列弓の局所を対象とする撮影領域Rが選択された場合に表示される画像であり、撮影領域画像195bは、歯列弓全体を対象とする撮影領域Rが選択された場合に表示される画像である。撮影領域画像195aが選択された場合、操作者がイラスト画像195のいずれかの位置にタッチすることで、撮影領域画像195aが歯列弓のいずれかの局所を指定する位置に移動する。これにより、歯列弓の任意の位置(例えば、前歯領域、右の臼歯領域、左の臼歯領域)に撮影領域Rを指定することができる。
上記例では、タッチパネルを利用して撮影モードの指定、撮影領域Rの指定等を行う例で説明したが、物理的に操作を受付けるスイッチ(押ボタン)等を介して各種設定を受付けるようにしてもよい。
このように、ステップS11において、撮影領域位置設定部151aは、操作パネル装置158を通じて頭部Pの歯列弓の局所に対する撮影領域Rの位置の設定操作を受付ける。ここでは、撮影領域位置設定部151aは、操作パネル装置158を通じて、撮影領域選択画像194a、194bのいずれかの選択操作、及び、イラスト画像195に対する撮影領域画像195a又は195bを利用した位置設定の受付により、撮影領域Rの位置設定を受付ける。
次ステップS12では、設定された撮影領域の位置に応じて旋回制御内容、規制量を決定する。旋回制御内容は、X線発生器126及びX線検出器128をどのような軌跡で頭部P周りに旋回させるかを示す。かかる旋回制御内容は、X線発生器126及びX線検出器128の少なくとも一方の軌跡、旋回機構132による旋回支持部124の旋回速度に対する旋回軸移動機構による機構上の旋回軸X1の移動軌跡、旋回機構132による旋回支持部124の旋回速度に対するX方向駆動部136及びY方向駆動部138による旋回軸X1の移動座標等によって表される。
旋回制御内容が決ると、X線発生器126とX線検出器128とを撮影領域Rの中心A周りに旋回駆動させる際における、撮影領域Rの中心AとX線発生器126との距離と、撮影領域Rの中心AとX線検出器128との距離とのうちの小さい方の距離を離隔距離Dと想定したとき、当該離隔距離Dが定る。本実施形態では、旋回支持部124において旋回軸X1はX線検出器128に近い側にあって、軌道の設定上、できるだけ旋回軸X1の位置を撮影領域Rの中心Aと一致させるようにすることを優先させ、かつ、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離を撮影領域Rの中心Aに対するX線発生器126の距離よりも小さくするようにするので、離隔距離Dは、撮影領域Rの中心AとX線検出器128との距離である。なお、頭部Pは頭部固定装置142によって一定位置に保持されていること、及び、上記のように撮影領域が設定されていることから、本装置110における撮影領域Rの位置は算定されているか、少なくとも算定可能である。
また、撮影領域Rの中心Aに対するX線発生器126の距離も定るので、X線発生器126から照射されたX線が頭部Pを通ってX線検出器128に入射する際の倍率も定る。X線発生器126とX線検出器128との距離をDA、撮影領域Rの中心Aに対するX線発生器126の距離をD1とすると、倍率mは、m=DA/D1となる。撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離をD2とし、n=DA/D2のように倍率を算定してもよい。倍率mの増減と倍率nの増減は反比例の関係にある。
また、旋回制御内容が決ると、X線発生器126から発生したX線が撮影領域Rの全体を通るようにするためのX線の最小幅が決るので、X線規制部129により規制すべきX線の規制幅(X線規制孔)の量も、当該最小幅よりも大きい範囲でかつその周囲に過剰にX線が照射されないようにする範囲で設定することができる。撮影領域Rの大きさが同じであるとすると、規制幅は、X線発生器126とX線検出器128とを撮影領域Rの中心A周りに旋回駆動させる際における撮影領域Rの中心AとX線発生器126との距離に応じて設定されているともいえる。当該X線規制部129により、撮影領域Rの中心AとX線発生器126との距離に応じてX線発生器126から発生したX線の規制量を調整する。
X線規制部129は、例えば4枚のX線遮蔽部材から構成され、X線発生器126のX線照射口の前面の、当該X線照射口を中心とする+z側、−z側、+x側、−x側にそれぞれ設けられる。+z側の遮蔽部材、−z側の遮蔽部材はそれぞれz方向に変位可能に独立駆動され、+x側の遮蔽部材、−x側の遮蔽部材はそれぞれx方向に変位可能に独立駆動され、その駆動は図示しないX線規制部駆動制御部によって制御される。これらのX線遮蔽部材が囲繞する空間がX線が通過可能な領域であり、X線規制孔である。当該4枚のX線遮蔽部材の変位駆動制御により、所望の形状のX線規制孔が形成される。当該X線が通過可能な領域すなわちX線規制孔は言い換えればX線通過許容部である。上述の規制幅とは、規制がかかった空間の幅の意味で、当該X線通過許容部の幅であり、すなわちX線規制孔の幅である。したがって、規制量を大きくするためには、規制幅を小さくし、規制量を小さくするためには、規制幅を大きくするという関係が成立する。
上記設定された撮影領域の位置に応じた旋回制御内容、規制量の決定は、例えば、図9に示すような参照テーブルを参照して行うことができる。すなわち、撮影領域の位置に対して旋回制御内容、離隔距離D(倍率m)及び規制幅Wを対応付けた参照テーブルが事前に登録されている。図9に示す例では、撮影領域の位置を前歯としたときに対して、旋回制御内容として機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aを中心として半径rで旋回させること、離隔距離D(1)(倍率m(1))、規制幅W(1)が対応付けられている。撮影領域の位置を臼歯としたときに対して、旋回制御内容として機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aに一致させた状態で旋回させること、離隔距離D(2)(倍率m(2))、規制幅W(2)が対応付けられている。なお、なお、離隔距離D(1)、倍率m(1)、規制幅W(1)、離隔距離D(2)、倍率m(2)、規制幅W(2)、半径rには具体的な数値が規定される。後述するように、撮影領域の位置を前歯としたときには、撮影領域の位置を臼歯としたときよりも、X線検出器128を撮影領域の中心Aに対してより遠くに位置させることになるので(逆にX線発生器126は撮影領域Rの中心Aに近づく)、離隔距離D(1)>離隔距離D(2)、倍率m(1)>倍率m(2)、規制幅W(1)>規制幅W(2)である。
なお、規制幅W(n)の情報については、規制幅W(n)に対応する規制量WL(n)の情報を伴ってもよく、規制幅W(n)の情報に代えて規制量WL(n)の情報でもよい。
設定された撮影領域Rに基づいて、撮影領域Rが前歯であるか臼歯であるかが判定され、その判定結果に基づいて、対応する旋回制御内容、離隔距離D(倍率m)及び規制幅Wが決定される。設定された撮影領域Rに基づく撮影領域Rの位置(前歯又は臼歯)の判定は、例えば、設定された撮影領域Rの中心Aの座標が予め設定された前歯領域及び臼歯領域のいずれに属するかを判断することで判定することができる。参照テーブルにおける撮影領域は、歯列弓に対してより多数の領域に分割されていてもよい。
ここでは、参照テーブルでは、頭部Pの体格(大きさ)が同じであることを前提として、撮影領域Rの位置に対応する旋回制御内容が規定されているが、異なる大きさの頭部P(例えば、大人の体格用の頭部と子どもの体格用の頭部)のそれぞれに対して、上記と同様に、撮影領域Rの位置に対応する旋回制御内容が規定されていてもよい。この場合、走者者により操作入力された体格に応じて、当該体格に応じた撮影領域Rの位置制御を行うとよい。この点については、後述する変形例においても説明する。
次ステップS13では、決定された規制量に対応する規制幅W(1)、W(2)に応じてX線規制部129を制御し、X線検出器128から撮影領域Rに応じた幅のX線が照射されるようにする。
次ステップS14では、決定された旋回制御内容に基づく旋回制御を行ってCT撮影を行う。すなわち、X線検出器128から発生したX線を、頭部Pに照射してX線CT撮影を行う際に、撮影領域位置設定部151aで設定された撮影領域の位置に応じて旋回軸X1の位置制御を行う。
ここでは、撮影領域位置設定部151aで設定された撮影領域の位置に応じて、旋回機構32に上記合成運動を行わせる駆動制御と、機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aの位置に固定した状態で旋回支持部124を旋回させる駆動制御とを切替える例を説明する。
この場合、X線発生器126とX線検出器128とを撮影領域Rの中心A周りに旋回駆動させる際において、撮影領域位置設定部151aで設定された撮影領域Rの位置に応じて歯列弓の局部のX線CT撮影を行う際に、撮影領域位置設定部151aで設定された撮影領域Rの位置に応じて、最大距離LDよりも離隔距離Dが大きくなるように、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を制御するとよい。なお、第1実施形態で説明したように、最大距離LDは、設定された撮影領域Rの位置に応じて歯列弓の局所のX線CT撮影を行う際において、X線発生器22とX線検出器24のうち撮影領域Rの中心Aに近い方の旋回範囲における、撮影領域Rの中心Aに対する頭部Pの表面の最大距離LDであり、撮影領域Rの位置によって変る。X線発生器126及びX線検出器128が360度以上旋回してCT撮影を行う場合には、最大距離LDは、撮影領域Rの中心Aに対する頭部Pの周囲全体表面の最大距離LDである。X線発生器126及びX線検出器128が360度未満(例えば180度)旋回してCT撮影を行う場合には、最大距離LDは、撮影領域Rの中心Aに近い方のX線発生器126又はX線検出器128が旋回する範囲の内側に存在する頭部Pの表面と撮影領域Rの中心Aとの最大距離となる。離隔距離Dは、撮影領域Rの中心AとX線発生器126との距離と、撮影領域Rの中心AとX線検出器128との距離とのうちの小さい方の距離である。なお、本実施形態では、機構上の旋回軸X1は、撮影領域Rの中心AとX線検出器128との間に配設された位置関係を保ちつつ、撮影領域Rの中心A周りに旋回する。
ここでは、撮影領域Rが前歯である場合、X線発生器126から発生したX線を頭部Pに照射してX線CT撮影を行う際に、旋回機構132が旋回支持部124を、機構上の旋回軸X1を中心として旋回させるのと同期して、旋回軸移動機構134が機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aを回転中心として回転移動させて、旋回支持部124に合成運動を行わせる。また、撮影領域Rが臼歯である場合、X線発生器126から発生したX線を頭部Pに照射してX線CT撮影を行う際に、旋回軸移動機構134が機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aの位置に固定した状態のまま、旋回機構132が旋回支持部124を機構上の旋回軸X1を中心として旋回させる。
なお、X線発生器126とX線検出器128に対する旋回軸X1の位置によっては、撮影領域Rの位置に応じた駆動制御の切替が逆になる場合もある。例えば、旋回軸X1がX線発生器126とX線検出器128との中間に近い位置にある場合等には、撮影領域Rが前歯であるときに機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心の位置に固定した状態で旋回支持部124を旋回させる駆動制御を実行し、撮影領域Rが臼歯であるときに旋回支持部124に上記合成運動を行わせる駆動制御を実行してもよい。
上記旋回動作を、図10及び図11を参照してより具体的に説明する。
図10及び図11に示す例では、機構上の旋回軸X1はX線発生器126とX線検出器128との中央位置よりもX線検出器128寄りの位置にある。撮影軌道の設定上、撮影領域Rの中心Aに対してはX線発生器126よりもX線検出器128の方を近づけるようにするので、離隔距離DはX線検出器128と撮影領域Rの中心Aとの間の距離となる。
機構上の旋回軸X1をX線発生器126とX線検出器128との中央位置よりもX線検出器128寄りの位置に設ける構成は、拡大率をなるべく小さくし、投影像を鮮明にするためにX線検出器128を撮影領域Rにできるだけ近づけたいという要請と、X線撮影中の機構上の旋回軸X1の移動量をできるだけコンパクトに抑えたいという要請に応えるものである。パノラマ撮影を例にとると、当該構成により、X線撮影の間、機構上の旋回軸X1の軸方向と平行な方向から見て(または体軸方向から見て)、X線検出器128を歯列弓の近傍に配置し、かつ、機構上の旋回軸X1を歯列弓の近傍に配置した状態で機構上の旋回軸X1の移動量を小さく抑えることができる。
図10に示す例では、撮影領域Rとして歯列弓Arの局所である一側の臼歯領域が指定されている。図11に示す例では、撮影領域Rとして歯列弓Arの局所である前歯領域が指定されている。前歯の領域を第1撮影領域R(1)とし、臼歯の領域を第2撮影領域R(2)とする。なお、図10及び図11では、説明の便宜上、旋回支持部124を180度旋回させた範囲を示しているが、同様の軌跡を描くことで、360度回転する。もちろん、旋回支持部124を180度回転させてCT撮影を行う場合もあり得る。この場合については、後の変形例でも説明する。
頭部Pの表面に対する、撮影領域Rの最大距離LDを想定する。前歯領域を第1撮影領域R(1)とした場合、前歯領域は頭部Pの前寄りの位置にあるので、頭部Pの後部表面が、第1撮影領域R(1)から最も離れ、第1撮影領域R(1)の中心Aと頭部Pの後部表面との距離が最大距離LD(1)となる(図11参照)。臼歯領域を第2撮影領域R(2)とした場合、臼歯領域は頭部Pの前後方向中央寄りの位置でかつ幅方向一方側寄りの位置にあるので、頭部Pの他方側の側部表面が第2撮影領域R(2)から最も離れ、第2撮影領域R(2)の中心Aと頭部Pの後部表面との距離が最大距離LD(2)となる(図10参照)。頭部Pは前後方向に長い楕円形状に類似する形状を呈することから、通常、前歯を第1撮影領域R(1)とした場合の最大距離LD(1)の方が、臼歯領域を第2撮影領域R(2)とした場合の最大距離LD(2)よりも大きくなる。よって、臼歯領域を第2撮影領域R(2)とした場合よりも、前歯を第1撮影領域R(1)とした場合において、X線発生器126及びX線検出器128のうち撮影領域に近い方のものを、外側で旋回させるとよい。
そこで、臼歯領域を第2撮影領域R(2)としてX線CT撮影を行う場合、図10に示すように、機構上の旋回軸X1を第2撮影領域R(2)の中心Aに一致させた状態で、旋回支持部124を旋回させる。この場合の中心AとX線検出器128との間の距離が離隔距離D(2)である。ここでは、離隔距離D(2)は、機構上の旋回軸X1とX線検出器128との距離と同じである。
前歯領域を第1撮影領域R(1)として、上記と同じ軌跡でX線発生器126及びX線検出器128を旋回させると、X線検出器128が頭部Pに接触する恐れがある。仮に同じ軌跡でX線発生器126及びX線検出器128を旋回させた場合の頭部Pを図10に二点鎖線で示す。実線で示す頭部Pについての第2撮影領域R(2)は、二点鎖線で示す頭部Pについては第1撮影領域R(1)である(図11参照)。二点鎖線で示す頭部Pについては、X線検出器128が−Y側に来たときに頭部Pに接触する恐れがあることが見て取れる。
そこで、前歯領域を第1撮影領域R(1)としてX線CT撮影を行う場合、図11に示すように、機構上の旋回軸X1を、第1撮影領域R(1)の中心Aを中心として半径rで旋回させながら、旋回支持部124を機構上の旋回軸X1を中心として旋回させる。すなわち、機構上の旋回軸X1は半径rの円軌道CLf上を移動する。この場合の中心AとX線検出器128との間の距離が離隔距離D(1)である。ここでは、X線検出器128を撮影領域Rの中心Aから遠ざけるため、機構上の旋回軸X1は撮影領域Rの中心Aに対してX線検出器側に離れる。つまり、機構上の旋回軸X1は、中心AとX線検出器128との間に位置した状態で、円軌道CLfを移動する。離隔距離D(1)は、機構上の旋回軸X1とX線検出器128との距離に半径rを加算した大きさとなる。
この場合、X線発生器126は、図10に示す場合よりも小さい半径を描いて旋回する。X線検出器128は、図10に示す場合よりも大きい半径を描いて旋回する。図11に示すX線発生器126の軌道とX線検出器128の軌道の関係は、図10に示すそれらの関係よりも互いに近寄ったものとなる。このため、X線発生器126もX線検出器128も頭部Pと接触せずに、頭部Pの周りを旋回することができる。
ここで、より具体的な制御例を説明するため、機構上の旋回軸X1の座標を、一旦、図11を離れて考える。例えば、撮影領域Rの中心AのXYZ座標系におけるX、Yそれぞれの座標を(X(a)、Y(a))とし、旋回機構132による旋回支持部124の旋回角度をθ(+X側にX線発生器126があり、−X側にX線検出器(及び旋回軸X1)がある状態から、これらが右周りに回転する角度とする)とする。X方向駆動部136により機構上の旋回軸X1のX座標が“X(a)−rcosθ”となり、Y方向駆動部138により機構上の旋回軸X1のY座標が“Y(a)+rsinθ”となるように、旋回機構132及び旋回軸移動機構134を制御する。この制御内容は、機構上の旋回軸X1を旋回させる下記の各変形例においても、同様に適用できる。
そして、X線発生器126及びX線検出器128が頭部Pの撮影領域Rの周りを旋回することで、当該撮影領域RのX線CT画像を生成するのに必要なX線画像データが得られ、当該データに基づいてX線CT画像が生成される。
<効果等>
以上のように構成されたX線CT撮影装置110及びその制御方法によると、撮影領域位置設定部151a等で設定された撮影領域Rの位置に応じて、旋回軸X1の位置制御を行うため、当該位置に応じてX線発生器126及びX線検出器128の軌跡を制御することが可能となり、頭部Pの周りを旋回するX線発生器126及びX線検出器128が被写体に接触することを抑制できる。
また、通常、頭部Pは、前後方向に長い。このため、撮影領域Rとして歯列弓Arの前歯のX線CT撮影を行う際には、前歯と頭部Pの後部との距離が大きくなり、X線発生器126或はX線検出器128が頭部に接触し易い。一方、撮影領域Rとして歯列弓Arの臼歯のX線CT撮影を行う際には、臼歯と頭部Pの側部又は後部との距離は比較的小さくなる。そこで、臼歯のX線CT撮影を行う際に、X線発生器126及びX線検出器128のうち撮影領域Rの中心Aに近い方(ここではX線検出器128)が、前歯のX線CT撮影を行う際におけるX線発生器126及びX線検出器128のうち撮影領域Rの中心Aに近い方よりも、撮影領域Rの中心Aに対して近い軌跡を通過するように、旋回軸X1の位置制御を行うと、頭部P周りを旋回するX線発生器126及びX線検出器128が頭部P接触することを抑制できる。
また、撮影領域Rの中心AとX線発生器126との距離と撮影領域Rの中心AとX線検出器128との距離とのうちの小さい方の距離である離隔距離D(1)、D(2)が、撮影領域Rの中心Aに対する頭部Pの表面の最大距離LD(1)、LD(2)よりも大きくなるように、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を変更するため、頭部P周りを旋回するX線発生器126及びX線検出器128が頭部Pに接触することを抑制できる。
また、これらのように撮影領域Rの位置に応じて、X線検出器128の旋回軌跡を変更させるため、X線検出器128と頭部Pとの接触を抑制しつつ、X線検出器128をなるべく頭部Pに近づけてX線CT撮影を行うことができる。これにより、なるべく鮮明なX線画像を生成することができる。
より具体的な例として、撮影領域位置設定部151aは、撮影領域Rとして、第1撮影領域R(1)と、最大距離LD(2)が第1撮影領域R(1)の最大距離LD(1)よりも小さい第2撮影領域R(2)を受付可能である。そして、撮影領域位置設定部151aで設定された撮影領域R(1)、R(2)の位置に応じて、撮影領域Rが第1撮影領域R(1)であるときの離隔距離D(1)が、撮影領域Rが第2撮影領域R(2)であるときの離隔距離D(2)よりも大きくなるように、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を変更することで、X線発生器126及びX線検出器128が頭部Pに接触することを抑制することができる。
この場合において、撮影領域Rが第1撮影領域R(1)であるときに、機構上の旋回軸X1の位置を第1撮影領域R(1)の中心Aから離すように、第1撮影領域R(1)の中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を変更して旋回支持部124に合成運動を行わせることで、離隔距離D(1)を大きくして、頭部P周りを旋回するX線発生器126及びX線検出器128が頭部Pに接触することを抑制できる。また、撮影領域Rが第2撮影領域R(2)であるときに、機構上の旋回軸X1を第2撮影領域R(2)の中心Aの位置に固定した状態とすることで、頭部P周りを旋回するX線発生器126及びX線検出器128が頭部Pに接触することを抑制しつつ、X線検出器128が頭部P周りでなるべく近くを旋回させることができる。
このように、旋回機構132が旋回支持部124を機構上の旋回軸X1を中心として旋回させるのと同期して、旋回軸移動機構134が機構上の旋回軸X1を移動させて、旋回支持部124に合成運動を行わせることにより、X線発生器126とX線検出器128とを撮影領域Rの中心A周りに旋回させる際に、旋回軸移動機構134が機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aを回転中心として回転移動させるため、X線CT撮影を行う際に機構上の旋回軸X1を移動させても、X線発生器126及びX線検出器128をなるべく円に近い軌道に沿って旋回させ、また、拡大率をなるべく一定に保つこともできる。
また、撮影領域Rが第2撮影領域R(2)であるときのように、機構上の旋回軸X1を第2撮影領域R(2)の中心Aに一致させることで、X線発生器126及びX線検出器128の実際上の旋回中心を撮影領域Rの中心Aとすることができ、X線発生器126及びX線検出器128からなる撮像系の旋回の精度を高くすることができる。
また、X線発生器126から発生したX線を頭部Pに照射してX線CT撮影を行う間、撮影領域Rの中心に対するX線発生器126の距離、及び、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離のそれぞれを一定に保ちつつ、X線CT撮影を行うことができる。
また、機構上の旋回軸X1は、X線発生器126よりもX線検出器128に近い位置に設定されている。このため、X線検出器128が撮影領域R近くを旋回することになり、X線CT画像をなるべく鮮明にできる。
<変形例>
上記第1実施形態又は第2実施形態を前提として、変形例について説明する。
上記図10及び図11に示す例では、主としてX線発生器126及びX線検出器128が360度旋回する場合を想定して説明した。しかしながら、X線発生器126及びX線検出器128が360度未満、例えば、180度旋回してCT撮影を行う場合もある。
この場合においても、設定された撮影領域Rの位置に応じて歯列弓Arの局所のX線CT撮影を行う際に、旋回軸X1の位置制御を行うとよい。より具体的には、設定された撮影領域Rの位置に応じて、撮影領域Rの中心AとX線発生器126との距離と、撮影領域Rの中心AとX線検出器128との距離とのうちの小さい方の距離を離隔距離Dとし、X線発生器126とX線検出器128のうち撮影領域Rの中心Aに近い方の旋回範囲における、撮影領域Rの中心Aに対する頭部Pの表面の最大距離LDを想定したとき、最大距離LDよりも離隔距離Dが大きくなるように、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を制御するとよい。
例えば、図12及び図13に示すように、X線検出器128が頭部Pの一側方から前方を通って他側方に向うように、撮影領域Rの周りを旋回するとする。X線発生器126は、頭部Pの他側方から後方を通って一側方に向うように、撮影領域Rの周りを旋回する。
まず、図12に示すように、撮影領域R(1)の位置が歯列弓Arの前歯である場合を考える。図12に示す例では、X線検出器128は、X線発生器126よりも撮影領域R(1)の中心Aに対して近くを旋回する。このX線検出器128の旋回範囲は、頭部Pの前方を中心として左右両方向の180度の範囲を旋回する。この旋回範囲における、撮影領域R(1)の中心Aに対する頭部Pの表面の最大距離LD(1)は、当該中心Aと頭部Pの側方部分との距離となる。このようにX線発生器126とX線検出器128の軌道を設定することでX線検出器128が頭部後方を通過する軌道を回避する。
そこで、離隔距離D(1)が上記最大距離LD(1)よりも大きくなるように、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を設定する。
ここでは、機構上の旋回軸X1を撮影領域R(1)の中心Aに一致させた状態で、旋回支持部124を旋回させる。この場合の中心AとX線検出器128との間の距離が離隔距離D(1)である。ここでは、離隔距離D(1)は、機構上の旋回軸X1とX線検出器128との距離と同じである。
これにより、X線検出器128が頭部Pと接触することを回避しつつ、X線検出器128を撮影領域R(1)の周りに旋回させることができる。この際、当該X線検出器128を撮影領域R(1)に近づけながら、旋回軸X1を1箇所に置くことによるより安定した旋回を得ることができ、鮮明なX線CT画像を得ることができる。
一方、図12の2点鎖線の頭部Pに示すように、撮影領域R(2)の位置が歯列弓Arの臼歯に設定されている場合を考える。この場合、X線検出器128の旋回範囲における、撮影領域R(2)の中心Aに対する頭部Pの表面の最大距離LD(2)は、当該中心Aと頭部Pの両側方部分のうち中心Aから遠い方の側方部分との距離となる。この最大距離LD(2)は、上記最大距離LD(1)よりも大きい。このため、上記と同様の旋回軌跡でX線検出器128を旋回させると、X線検出器128が頭部Pに接触してしまう恐れがある。
そこで、図13に示すように、離隔距離D(2)が上記最大距離LD(2)よりも大きくなるように、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を設定する。
ここでは、機構上の旋回軸X1を撮影領域R(2)の中心Aを中心として半径rで旋回させながら、旋回支持部124を機構上の旋回軸X1を中心として旋回させる。すなわち、機構上の旋回軸X1は半径rの半円軌道CLh上を移動する。なお、旋回軸X1は、中心AとX線検出器128との間に位置しつつ半円軌道CLh上を移動する。この場合の中心AとX線検出器128との間の距離が離隔距離D(2)である。ここでは、離隔距離D(2)は、機構上の旋回軸X1とX線検出器128との距離に半径rを加算した大きさである。図12に示す場合と比較すると、離隔距離D(2)は、離隔距離D(1)に半径rを加算した大きさとなる。
これにより、X線検出器128が頭部Pと接触することを回避しつつ、X線検出器128を撮影領域R(2)の周りに旋回させることができる。この際、当該X線検出器128をなるべく撮影領域R(2)に近づけつることができ、鮮明なX線CT画像を得ることができる。
本変形例では、X線発生器126及びX線検出器128を360゜未満(好ましくは、270゜以下、ここでは、180゜)回転させることから、X線発生器126及びX線検出器128のうち撮影領域Rの中心Aに近い方(ここではX線検出器128)が頭部Pの後方を旋回しないようにすることができる。そこで、X線発生器126及びX線検出器128のうち撮影領域Rの中心Aに近い方が旋回する範囲において、X線発生器126及びX線検出器128が頭部Pに接触しないように、旋回軸X1の位置を制御している。
ここでは、X線検出器128がX線発生器126よりも撮影領域Rの中心Aに近く、また、X線検出器128が頭部Pの前半を旋回することが前提である。この場合には、前歯をX線CT撮影する場合のX線検出器128が、臼歯をX線CT撮影する場合のX線検出器128よりも、撮影領域Rの中心Aから離れた位置を旋回するように、旋回軸X1の位置制御を行うとよい。
また、上記第2実施形態及び上記変形例では機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aの位置に固定した状態とする場合と、当該旋回軸X1を中心Aの周りに旋回させる場合とで切替えて、当該旋回軸X1の位置制御を行う例について説明したが、必ずしもそのような位置制御である必要は無い。
図14及び図15に示す変形例では、旋回支持部124に合成運動を行わせる際に、撮影領域Rの位置に応じて、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の距離を変更する例を説明する。すなわち、本変形例では、臼歯(最大距離LD(2)が比較的小さい撮影領域R(2))が設定されたとき、及び、前歯(最大距離LD(1)が比較的大きい撮影領域R(1))が設定されたときの両方において、機構上の旋回軸X1の位置を撮影領域R(1)、R(2)の中心Aから離すように、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置制御を行う例を説明する。
図14は臼歯(最大距離LD(2)が比較的小さい撮影領域R(2))が設定されたときの旋回動作を示す説明図であり、図15は前歯(最大距離LD(1)が比較的大きい撮影領域R(1))が設定されたときの旋回動作を示す説明図である。本変形例では、機構上の旋回軸X1は、X線発生器126とX線検出器128との中央位置にある。このため、機構上の旋回軸X1に対するX線発生器126の距離、及び、同旋回軸X1に対するX線検出器128の距離は同じである。なお、図14及び図15では、説明の便宜上、旋回支持部124を180度旋回させた範囲を示しているが、同様の軌跡を描くことで、360度回転する。もちろん、旋回支持部124を180度回転させてCT撮影を行う場合もあり得る。
撮影領域R(2)として臼歯領域が設定されたとき、最大距離LD(2)は比較的小さくなる。この場合、図14に示すように、機構上の旋回軸X1を、撮影領域R(2)の中心Aを中心として半径r(2)で旋回させながら、旋回支持部124を機構上の旋回軸X1を中心として旋回させる。より具体的には、旋回機構132により旋回支持部124を機構上の旋回軸X1を中心として旋回させるのに同期して、旋回軸移動機構134により機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aを中心として半径r(2)で旋回させる。すなわち、機構上の旋回軸X1は半径r(2)の円軌道CL(2)上を移動する。本例では、X線検出器128を撮影領域Rの中心Aに近づけるため、機構上の旋回軸X1は、X線発生器126側に寄せられる。つまり、機構上の旋回軸X1は、撮影領域Rの中心AとX線発生器126との間に位置した状態で、撮影領域Rの中心A周りを旋回する。
仮に機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aに一致させてX線発生器126とX線検出器128を旋回させてCT撮影すると、X線検出器128が撮影領域Rから大きく離れる。頭部Pへの当接は避けつつX線検出器128を撮影領域Rになるべく接近させて撮影したい場合に図14に示すような軌道が好適である。
この場合、機構上の旋回軸X1に対するX線発生器126の距離、及び、同旋回軸X1に対するX線検出器128の距離を、DPとすると、旋回時における撮影領域Rの中心AとX線発生器126との距離は、距離DP+半径r(2)であり、一定に保たれる。旋回時における撮影領域Rの中心AとX線検出器128との距離は、距離DP−半径r(2)であり、一定に保たれる。これらのうち小さい方の距離である距離DP−半径r(2)が離隔距離D(2)となる。この離隔距離D(2)は、旋回軸X1に対して直交する方向において、上記最大距離LD(2)よりも大きく設定されている。このため、X線検出器128は、最大距離LD(2)が比較的小さい撮影領域R(2)が設定されたときに、頭部Pと接触せずに、頭部Pの周りを旋回することができる。X線発生器126は、撮影領域Rの中心Aに対してX線検出器128よりも遠く離れた位置を旋回するので、X線発生器126も被写体である頭部Pと接触せずに、頭部Pの周りを旋回することができる。
最大距離LD(1)が比較的大きい撮影領域R(1)が設定された場合、上記と同様にX線検出器128が旋回すると、X線検出器128は、頭部Pの後部に当接する可能性がある。
そこで、図15に示す例では、機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aを中心として半径r(1)で旋回させながら、旋回支持部124を機構上の旋回軸X1を中心として旋回させる。より具体的には、旋回機構132により旋回支持部124を機構上の旋回軸X1を中心として旋回させるのに同期して、旋回軸移動機構134により機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aを中心として半径r(1)で旋回させる。なお、半径r(1)<半径r(2)とする。機構上の旋回軸X1は半径r(1)の円軌道CL(1)上を移動する。本例でも機構上の旋回軸X1は、撮影領域Rの中心AとX線発生器126との間に位置した状態で、撮影領域Rの中心A周りを旋回する。
頭部Pへの当接は避けつつX線検出器128を撮影領域Rになるべく接近させて撮影したい場合に図15に示すような軌道が好適である。
この場合、旋回時における撮影領域Rの中心AとX線発生器126との距離は、距離DP+半径r(1)であり、一定に保たれる。旋回時における撮影領域Rの中心AとX線検出器128との距離は、距離DP−半径r(1)であり、一定に保たれる。これらのうち小さい方の距離である距離DP−半径r(1)が離隔距離D(1)となる。半径r(1)<半径r(2)であるから、離隔距離D(1)は、上記離隔距離D(2)よりも大きい。なお、この離隔距離D(1)は、旋回軸X1に対して直交する方向において、最大距離LD(1)よりも大きく設定されている。このため、X線検出器128は、最大距離LD(1)が比較的大きい撮影領域R(1)が設定されたときに、頭部Pと接触せずに、頭部Pの周りを旋回することができる。X線発生器126は、撮影領域Rの中心Aに対してX線検出器128よりも遠く離れた位置を旋回するので、X線発生器126も被写体である頭部Pと接触せずに、頭部Pの周りを旋回することができる。
このように、臼歯(最大距離LD(2)が比較的小さい撮影領域R(2))が設定されたとき、及び、前歯(最大距離LD(1)が比較的大きい撮影領域R(1))が設定されたときの両方において、機構上の旋回軸X1が撮影領域Rの中心Aから離れてもよい。この場合において、X線発生器126とX線検出器128との間における旋回軸X1の位置関係によっては、上記半径r(1)、r(2)の大小関係が逆となる場合もあり得る。
また、上記第2実施形態の説明において言及したように、最大距離LD(2)が比較的小さい撮影領域R(2)が設定されたときに、機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aを中心として半径rで旋回させながら、旋回支持部124を機構上の旋回軸X1を中心として旋回させ、最大距離LD(1)が比較的大きい撮影領域R(1)が設定されたときに、機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aに一致させた状態で、旋回支持部124を旋回させてもよい。例えば、上記変形例のように、機構上の旋回軸X1がX線発生器126とX線検出器128との中央位置又はその近くにある場合等には、最大距離LD(1)が比較的大きい撮影領域R(1)が設定されたときに、機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aに一致させた状態で、旋回支持部124を旋回させてもよい。
{第3実施形態}
第3実施形態に係るX線CT撮影装置について説明する。なお、本実施の形態の説明において、第2実施形態で説明したものと同様構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
図16はX線CT撮影装置210の電気的構成を示すブロック図である。なお、第3実施形態に係るX線CT撮影装置210は、上記第2実施形態で説明したX線CT撮影装置110と同様構成の装置に実装されている。
X線CT撮影装置210が、上記X線CT撮影装置210と異なるのは、被写体体格設定部251a(以下、体格設定部251aと略す)を備える点、及び、撮影プログラム153aに対応する撮影プログラム253aが被写体の体格設定部251aで設定された被写体の体格の大きさに応じて、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を制御する処理を含んでいる点である。従って、旋回制御部151bに対応する旋回制御部251bは、当該撮影プログラム253aに基づいて、被写体の体格設定部251aで設定された被写体の体格の大きさに応じて、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を制御する。例えば、旋回制御部251bは、被写体の体格設定部251aで設定された被写体の体格の大きさに応じて、設定された被写体の体格が前記第1の体格であるときの離隔距離Dが、設定された被写体の体格が第1の体格よりも小さい第2の体格であるときの離隔距離Dよりも大きくなるように、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を変更する。
被写体の体格の大きさに応じた旋回軸X1の位置制御例としては、上記第1実施形態又は第2実施形態で説明したのと同様に、被写体の体格の大きさに応じて、旋回支持部124に合成運動を行わせる駆動制御と、旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aの位置に固定した状態で旋回支持部124を旋回させる駆動制御とを切替えることで実現できる。あるいは、旋回支持部124に合成運動を行わせる際に、被写体の体格の大きさに応じて、撮影領域Rの中心Aに対する旋回軸X1の距離を変更することによっても実現できる。
図17は旋回制御部251bによる処理を示すフローチャートである。
すなわち、X線CT撮影を行う際、ステップS21において、撮影領域位置設定部151aを通じて撮影領域Rの大きさの設定受付がなされる。撮影領域Rの大きさの設定受付は、第2実施形態で説明したのと同様に行うことができる。すなわち、図8に示すように、撮影領域設定用画像194をタッチすると、そのタッチ操作に応じて、撮影領域設定用画像194に対応する複数の撮影領域選択画像194a、194b、194c、194d、194eが表示される。撮影領域選択画像194a、194bのいずれかがタッチされると、歯列弓の局所を対象とするX線CT撮影が受付けられる。撮影領域選択画像194c、194d、194eのいずれかがタッチされると、歯列弓の全体を対象とするX線CT撮影が受付けられる。
次ステップS22において、ステップS21で受付けられた撮影領域Rの大きさの設定受付に応じて、歯列弓の局所を対象とするX線CT撮影が選択されたか、歯列弓の全体を対象とするX線CT撮影が選択されたかが判別される。歯列弓の局所を対象とするX線CT撮影が選択された場合、ステップS23に進み、歯列弓の全体を対象とするX線CT撮影が選択された場合、ステップS29に進む。
ステップS23に進むと、体格の入力設定が受付けられる。
ここで、体格の入力操作の受付例について説明する。図18は第2実施形態で説明した操作パネル装置158における表示例において、体格の入力操作の受付のための画像を追加した表示例を示している。操作パネル装置158の表示部158aには、体格設定用画像293が追加して表示されている。ここでは、体格設定用画像293は、表示部158aの右側であって、撮影領域設定用画像194の上側に表示されている。
操作者が体格設定用画像293をタッチすると、図19に示すように、体格設定用画像293に対応する選択画像が表示される。複数の体格選択画像として、通常サイズ選択画像293a(Mサイズ)及び大サイズ選択画像293b(Lサイズ)が表示される。利用者が通常サイズ選択画像293a及び大サイズ選択画像293bのいずれかに選択的にタッチすることで、被写体である頭部Pの体格の入力操作が受付けられる。
上記例では、タッチパネルを利用して体格の設定を行う例で説明したが、物理的に操作を受付けるスイッチ(押ボタン)等を介して体格の設定を受付けるようにしてもよい。
図17に戻って、ステップS24において、体格設定部251aは、操作パネル装置158を通じて頭部Pの体格の入力操作を受付けると、受付けた内容に応じて旋回制御部251bに頭部Pの体格の設定を行う。ここでは、体格設定部251aは、操作パネル装置158を通じて、複数の選択候補の体格サイズである通常サイズ選択画像293a及び大サイズ選択画像293bから1つを選択する入力操作の受付により、頭部Pの体格の設定を行う。大サイズ選択画像293bが第1の体格の受付用の画像であり、通常サイズ選択画像293aが第1の体格よりも小さい第2の体格の受付用の画像であり、いずれかが選択されることで、第1の体格及び第2の体格が選択的に設定される。
体格設定部251aは、頭部Pの体格を自動的に認識して体格の設定を行ってもよい。頭部Pの体格を自動的に認識する例としては、例えば、被写体である頭部Pを撮像し、その撮像画像から頭部領域を抽出し、その抽出された頭部領域から頭部の大きさを認識して体格を設定すること、頭部を固定する頭部固定装置142に頭部Pを左右又は前後方向から挟んで保持する保持部を設け、その保持部の開度をセンサ等で検出することで、頭部の大きさを認識して体格を設定すること等が考えられる。
次ステップS25において撮影領域Rの位置設定を受付ける。この受付は、上記第2実施形態で説明したのと同様に行うことができる。
次ステップS26において、設定された撮影領域Rの位置、体格に応じて旋回制御内容、規制量を決定する。旋回制御内容及び規制量は、上記第2実施形態で説明したのと同様に表される。
撮影領域Rに対する旋回制御内容、規制量は、上記第2実施形態で説明したのと同様に決定することができる。本第3実施形態が上記第2実施形態と異なるのは、頭部Pの体格に応じても、旋回制御内容、規制量を決定する点である。
すなわち、一定の大きさ(標準的な大きさ)の頭部Pを想定し、撮影領域Rの位置に応じて機構上の旋回軸X1の位置を調整した場合、頭部Pの体格が大きければ、X線発生器126又はX線検出器128が頭部Pに対して接触する恐れが生じる。そこで、頭部Pの体格をも考慮して、旋回制御内容、規制量を決定する。
この場合、体格設定部251aで設定された頭部Pの体格の大きさに応じて、設定された頭部Pの体格が第1の体格であるときの離隔距離Dが、設定された頭部Pの体格が第2の体格であるときの離隔距離Dよりも大きくなるように、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を変更するとよい。
設定された撮影領域Rの位置、体格に応じた旋回制御内容、規制量の決定は、例えば、図20に示すような参照テーブルを参照して行うことができる。すなわち、上記第2実施形態と同様に、撮影領域の位置に対して旋回制御内容、離隔距離D(倍率m)及び規制幅Wを対応付けた参照テーブルが事前に登録されている。この参照テーブルが上記第2実施形態で説明した参照テーブルと異なるのは、撮影領域の位置だけではなく、体格の大きさに対しても、旋回制御内容、離隔距離D(倍率m)及び規制幅Wが対応付けられている点である。
図20に示す例では、図9に示すのと同様のテーブルが、通常の体格P(M)と大きい体格P(L)のそれぞれに対して設定されている。
通常の体格P(M)でかつ撮影領域Rの位置が前歯である場合に対して、旋回制御内容として機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aを中心として半径r(M1)で旋回させること、離隔距離D(M1)(倍率m(M1))、規制幅W(M1)が対応付けられている。通常の体格P(M)でかつ撮影領域の位置が臼歯である場合に対して、旋回制御内容として機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aに一致させた状態で旋回させること、離隔距離D(M2)(倍率m(M2))、規制幅W(M2)が対応付けられている。
大きい体格P(L)でかつ撮影領域の位置が前歯である場合に対して、機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aを中心として半径r(L1)で旋回させること、離隔距離D(L1)(倍率m(L1))、規制幅W(L1)が対応付けられている。大きい体格P(L)でかつ撮影領域の位置が臼歯である場合に対して、機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aを中心として半径r(L2)で旋回させること、離隔距離D(L2)(倍率m(L2))、規制幅W(L2)が対応付けられている。
通常の体格P(M)でかつ撮影領域の位置が臼歯である場合を基準にして考えると、上記第2実施形態で説明したように、X線発生器126と撮影領域Rの中心Aとの間の距離と、X線検出器128と撮影領域Rの中心Aとの距離のうち小さい方の離隔距離D(M2)を最も小さくすることができる。第2実施形態で説明したように、機構上の旋回軸X1がX線発生器126よりもX線検出器128に近い場合を想定すると、倍率m(M2)も最も小さく設定でき、かつ、規制幅W(M2)を最も小さく設定できる。
これに対して、通常の体格P(M)でかつ撮影領域の位置が前歯である場合、上記第2実施形態で説明したように、最大距離LDが大きくなることから、機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aを中心として半径r(M1)で旋回させることによって、離隔距離D(M1)を離隔距離D(M2)よりも大きくするとよい。また、倍率m(M1)を倍率m(M2)よりも大きく設定し、かつ、規制幅W(M1)を規制幅W(M2)よりも大きく設定する必要がある。
大きい体格P(L)でかつ撮影領域の位置が臼歯である場合を想定すると、当該大きい体格P(L)を有する頭部Pと接触しないようにするためには、機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aを中心として半径r(L2)で旋回させることによって、離隔距離D(L2)を離隔距離D(M2)よりも大きくする必要がある。また、倍率m(L2)を倍率m(M2)よりも大きく設定し、かつ、規制幅W(L2)を規制幅W(M2)よりも大きく設定する必要がある。
大きい体格P(L)でかつ撮影領域の位置が前歯である場合を想定すると、当該大きい体格P(L)を有する頭部Pと接触しないようにするためには、機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aを中心として半径r(L1)で旋回させる。この際の半径r(L1)を上記半径r(M1)よりも大きくすることによって、離隔距離D(L1)を離隔距離D(M1)よりも大きくする必要がある。また、倍率m(L1)を倍率m(M1)よりも大きく設定し、かつ、規制幅W(L1)を規制幅W(M1)よりも大きく設定する必要がある。
次ステップS27では、決定された規制量に対応する規制幅W(M1)、W(M2)、W(L1)、W(L2)に応じてX線規制部129を制御し、X線検出器128から撮影領域Rに応じた幅のX線が照射されるようにする。
次ステップS28では、決定された旋回制御内容に基づく旋回制御を行ってCT撮影を行う。旋回制御は、第2実施形態において説明した旋回制御に、頭部Pの体格の大きさを考慮した制御内容である。
この旋回制御に基づく旋回動作を、図22及び図23を参照してより具体的に説明する。
まず、通常の体格P(M)である場合の旋回動作については、第2実施形態において図10及び図11で説明した通りであるとする。
すなわち、通常の体格P(M)であり、かつ、撮影領域Rの位置が臼歯である場合、機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aに一致させた状態で、旋回支持部124を旋回させれば、X線発生器126及びX線検出器128は頭部Pに接触することなく、撮影領域R周りを旋回できるとする(図10参照)。この場合の離隔距離D(M2)は、機構上の旋回軸X1とX線検出器128との距離と一致する。
大きい体格P(L)でかつ撮影領域Rの位置が臼歯である場合、機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aに一致させた状態で、旋回支持部124を旋回させると、X線発生器126又はX線検出器128は頭部Pに接触する可能性が生じ得る。そこで、図22に示すように、X線検出器128が撮影領域Rの中心Aに対してより外周側を旋回するようにする。
ここでは、上記参照テーブルにおいて規定されているように、機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aを中心として半径r(L2)で旋回させる。これにより、離隔距離D(L2)は、上記離隔距離D(M2)を基準とすると(図10の離隔距離D(2)参照、離隔距離D(M2)は、撮影領域Rの中心Aと機構上の旋回軸X1との距離と同じである)、離隔距離D(M2)に半径r(L2)を付加した大きさとなり、上記離隔距離D(M2)よりも大きくなる。従って、倍率m(L2)は倍率m(M2)よりも大きくなる。また、図22から撮影領域RがX線発生器126側に近づくことがわかり、規制幅W(L2)を規制幅W(M2)よりも大きく設定する必要があることも理解できる。
また、通常の体格P(M)であり、かつ、撮影領域Rの位置が前歯である場合、機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aを中心として半径r(M1)で旋回させる(図11参照)。この場合の撮影領域Rの中心AとX線検出器128との距離D(M1)は、上記離隔距離D(M2)を基準とすると(図10においては離隔距離D(2)と表記、離隔距離D(M2)は、撮影領域Rの中心Aと機構上の旋回軸X1との距離と同じである)、離隔距離D(M2)に半径r(M1)を付加した大きさとなる。大きい体格P(L)でかつ撮影領域Rの位置が前歯である場合にも、同様の旋回動作で旋回させると、X線発生器126又はX線検出器128は頭部Pに接触する可能性が生じ得る。そこで、図23に示すように、X線検出器128が撮影領域Rの中心Aに対してより外周側を旋回するようにする。
ここでは、上記参照テーブルにおいて規定されているように、機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aを中心として半径r(L1)で旋回させる。この半径r(L1)を、上記半径r(M1)よりも大きくする。この場合、上記離隔距離D(M2)を基準とすると(図10では離隔距離D(2)と表記、離隔距離D(M2)は、撮影領域Rの中心Aと機構上の旋回軸X1との距離と同じである)、離隔距離D(L1)は、離隔距離D(M2)に半径r(L1)を付加した大きさとなり、上記離隔距離D(M1)よりも大きくなる。従って、倍率m(L1)は倍率m(M1)よりも大きくなる。また、図23から撮影領域RがX線発生器126側に近づくことがわかり、規制幅W(L1)を規制幅W(M1)よりも大きく設定する必要があることも理解できる。
そして、X線発生器126及びX線検出器128が頭部Pの撮影領域Rの周りを旋回することで、当該歯列弓の局所の撮影領域RのX線CT画像を生成するのに必要なX線画像データが得られ、当該データに基づいてX線CT画像が生成される。
ここで、機構上の旋回軸X1を撮影領域の中心Aに一致させた状態で旋回支持部124を旋回させる構成について、説明を補う。
機構上の旋回軸X1を撮影領域の中心Aに一致させた状態で旋回支持部124を旋回させること(図10参照)と、機構上の旋回軸X1を撮影領域の中心Aを中心として半径rで旋回させながら旋回支持部124を旋回させること(図11参照)とを対比して考えたとき、機構上の旋回軸X1を撮影領域の中心Aに一致させた状態で旋回支持部124を旋回させることは、旋回軸移動機構134による機構上の旋回軸X1の円移動の半径の値がゼロである場合と見ることもできる。今、当該半径を半径r(M2)と呼ぶとすると、半径r(M2)=0であり、機構上の旋回軸X1がX線発生器126とX線検出器128との中央位置よりもX線検出器128寄りの位置にある構成については、上述の半径r(M1)と半径r(M2)の間に、半径r(M1)>半径r(M2)の関係が成り立つ。
一方、ステップS22において、歯列弓の全体を対象とするX線CT撮影が選択されたと判断された場合、ステップS29に進む。
ステップS29に進むと、体格の入力設定が受付けられ、次ステップS30において、受付けられた体格に基づいて体格を設定する。ステップS29及びステップS30は、上記ステップS23及びS24と同様である。
次ステップS31において、設定された体格に応じて旋回制御内容、規制量を決定する。旋回制御内容及び規制量は、上記第2実施形態で説明したのと同様に表される。
すなわち、歯列弓の全体を対象とするX線CT撮影が選択された場合、頭部Pに対する撮影領域Rの中心Aは一定である。しかしながら、頭部Pの体格の大きさが異なっている場合、当該体格が大きいとX線発生器126又はX線検出器128が頭部Pに接触する恐れがある。体格が大きいときに合せて、X線発生器126及びX線検出器128の軌跡を設定すると、例えば、X線検出器128が撮影領域Rから大きく離れ、鮮明な画像を得にくいといった問題が生じ得る。そこで、設定された体格に応じて旋回制御内容、規制量を決定する。
体格に応じた旋回制御内容、規制量の決定は、例えば、図21に示すような参照テーブルを参照して行うことができる。すなわち、体格に対して旋回制御内容、離隔距離D(倍率m)及び規制幅Wを対応付けた参照テーブルが事前に登録されている。
図21に示す例では、通常の体格P(M)に対して、旋回制御内容として機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aに一致させた状態で旋回させること、離隔距離D(M)(倍率m(M))、規制幅W(M)が対応付けられている。通常の体格P(M)よりも大きい体格P(L)に対して、旋回制御内容として機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aを中心として半径rで旋回させること、離隔距離D(L)(倍率m(L))、規制幅W(L)が対応付けられている。なお、離隔距離D(M)、倍率m(M)、規制幅W(M)、離隔距離D(L)、倍率m(L)、規制幅W(L)、半径rには具体的な数値が規定され。体格P(M)よりも体格P(L)が大きいので、離隔距離D(M)<離隔距離D(L)、倍率m(M)<倍率m(L)、規制幅W(M)<規制幅W(L)である。
次ステップS32では、決定された規制量に対応する規制幅W(M)、W(L)に応じてX線規制部129を制御し、X線検出器128から撮影領域Rに応じた幅のX線が照射されるようにする。
次ステップS33では、決定された旋回制御内容に基づく旋回制御を行ってCT撮影を行う。すなわち、X線検出器128から発生したX線を、頭部Pに照射してX線CT撮影を行う際に、機構上の旋回軸X1の移動が必要であれば、旋回機構132が旋回支持部124を、機構上の旋回軸X1を中心として旋回させるのと同期して、旋回軸移動機構134が機構上の旋回軸X1を移動させて、旋回支持部124に合成運動を行わせることにより、X線発生器126とX線検出器128とを撮影領域Rの中心A周りに旋回させる。機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aに一致させた状態とするのであれば、当該機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aの位置に固定した状態で、旋回機構132が旋回支持部124を、機構上の旋回軸X1を中心として旋回させる。これにより、X線発生器126とX線検出器128とを撮影領域Rの中心A周りに旋回駆動させる際において、体格設定部251aで設定された頭部Pの体格P(M)、又は体格P(L)の大きさに応じて、設定された体格が第1の体格P(L)であるときの離隔距離D(L)が、設定された体格が第1の体格P(L)よりも小さい第2の体格P(M)であるときの離隔距離D(M)よりも大きくなるように、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を変更する。なお、本実施形態では、機構上の旋回軸X1は、撮影領域Rの中心AとX線検出器128との間に配設された位置関係を保ちつつ、撮影領域Rの中心A周りに旋回する。
ここでは、比較的大きい第1の体格P(L)である場合、X線発生器126から発生したX線を頭部Pに照射してX線CT撮影を行う際に、旋回機構132が旋回支持部124を、機構上の旋回軸X1を中心として旋回させるのと同期して、旋回軸移動機構134が機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aを回転中心として回転移動させる。
この旋回動作を、図24及び図25を参照してより具体的に説明する。図24は体格が比較的小さい第2の体格P(M)であるときの旋回動作を示す説明図であり、図25は体格が比較的大きい第1の体格P(L)であるときの旋回動作を示す説明図である。なお、図24及び図25では、説明の便宜上、旋回支持部124を180度旋回させた範囲を示しているが、同様の軌跡を描くことで、360度回転する。もちろん、旋回支持部124を180度回転させてCT撮影を行う場合もあり得る。
体格が比較的小さい第2の体格P(M)である場合、図24に示すように、機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aに一致させた状態で、旋回支持部124を旋回させる。この場合、X線発生器126及びX線検出器128は、撮影領域Rの中心Aと一致する機構上の旋回軸X1を中心として旋回する。旋回時における撮影領域Rの中心AとX線発生器126との距離はD1に保たれ、撮影領域Rの中心AとX線検出器128との距離はD2に保たれる。撮影領域Rに対して設定される、X線発生器126、X線検出器128のX線撮影中の軌道上、X線発生器126よりもX線検出器128の方が撮影領域Rの中心Aに近いので、離隔距離D(M)は、撮影領域Rの中心AとX線検出器128との距離D2となる。離隔距離D(M)は、旋回軸X1に対して直交する方向において、撮影領域Rの中心Aと小さい方の第2の体格P(M)を有する頭部P(P2)の表面との最大距離よりも大きく設定されている。このため、X線検出器128は、小さい方の第2の体格P(M)を有する頭部P(P2)と接触せずに、頭部P(P2)の周りを旋回することができる。X線発生器126は、X線検出器128よりも撮影領域Rの中心Aよりも遠く離れた位置を旋回するので、X線発生器126も頭部P(P2)と接触せずに、頭部P(P2)の周りを旋回することができる。撮影領域Rに対して設定される、X線発生器126、X線検出器128のX線撮影中の軌道上、X線検出器128よりもX線発生器126の方が撮影中心Aに近い場合は、図示しない離隔距離Dは、撮影領域Rの中心AとX線発生器126との距離となる。
第2の体格P(M)を有する頭部Pにも、第1の体格P(L)を有する頭部Pにもチンレスト142aを共通に用いるため、両方の頭部Pで撮影領域Rは頭部前部で共通の位置になり、第1の体格P(L)を有する頭部Pの後頭部領域の方が、第2の体格P(M)を有する頭部Pよりも−Y側に大きな領域を占める。体格が比較的大きい第1の体格P(L)である場合、上記と同様にX線検出器128が旋回すると、X線検出器128は、第1の体格P(L)を有する頭部Pに当接する可能性がある。
そこで、体格が比較的大きい第1の体格P(L)である場合、図25に示すように、機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aを中心として半径rで旋回させながら、旋回支持部124を機構上の旋回軸X1を中心として旋回させる。すなわち、機構上の旋回軸X1は半径rの円軌道CLa上を移動する。つまり、機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aから離すように撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を変更する。より具体的には、旋回機構132により旋回支持部124を機構上の旋回軸X1を中心として旋回させるのに同期して、旋回軸移動機構134により機構上の旋回軸X1を、撮影領域Rの中心Aを中心として半径rで旋回させる。ここでは、X線検出器128を撮影領域Rの中心Aから遠ざけるため、機構上の旋回軸X1をX線検出器128側にずらす。つまり、機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心AとX線検出器128との間に配設した状態で、機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心A周りに旋回させる。
この場合、X線発生器126及びX線検出器128は、機構上の旋回軸X1を中心として旋回する。旋回時における撮影領域Rの中心AとX線発生器126との距離は、図24に示す距離D1を基準とすると、距離D1−半径rであり、一定に保たれる。旋回時における撮影領域Rの中心AとX線検出器128との距離は、図24に示す距離D2を基準とすると、距離D2+半径rであり、一定に保たれる。これらのうち小さい方が離隔距離D(L)となる。ここでは、(距離D1−半径r)≧(距離D2+半径r)の範囲で半径rが決められているとする。このため、離隔距離D(L)は、距離D2+半径rである。この離隔距離D(L)は、旋回軸X1に対して直交する方向において、撮影領域Rの中心Aと大きい方の第1の体格P(L)を有する頭部Pの表面との最大距離よりも大きく設定されている。このため、X線検出器128は、大きい方の第1の体格P(L)を有する頭部Pと接触せずに、頭部Pの周りを旋回することができる。X線発生器126は、撮影領域Rの中心Aに対してX線検出器128と同程度又はこれよりも遠く離れた位置を旋回するので、X線発生器126も頭部Pと接触せずに、頭部Pの周りを旋回することができる。
図25に示す例では、X線CT撮影中、機構上の旋回軸X1の中心Aに対する偏りはX線検出器128側に生じる。また、中心Aから機構上の旋回軸X1に向かう方向と、X線発生器126からX線検出器128に向かう方向が平行に保たれる。
なお、図24に示すように、体格が比較的小さい第2の体格P(M)と、図25に示すように、体格が比較的大きい第1の体格P(L)である場合とを比較すると、前者よりも後者の方が、撮影領域Rの中心AとX線検出器128との距離が大きい。このため、X線発生器126から照射されたX線が撮影領域Rの全体を通過するようにするためには、第2の体格P(M)のときにおけるX線規制部129によるX線の規制幅W(M)を、第1の体格P(L)のときにおけるX線規制部129によるX線の規制幅W(L)よりも大きく設定するとよい。これにより、撮影領域Rに見合った範囲でX線を照射することができる。つまり、規制幅W(L)、W(M)は、X線発生器126とX線検出器128とを撮影領域Rの中心A周りに旋回駆動させる際における、X線発生器126と撮影領域Rの中心Aとの距離に応じて設定されており、当該X線規制部129により、距離に応じてX線発生器126から発生したX線の規制量を調整する。
X線規制部129によるX線の規制幅Wは、x方向の規制幅Wxのみ調整してもよいが、y方向の規制幅Wyも加えて調整してよい。
そして、X線発生器126及びX線検出器128が頭部Pの撮影領域Rの周りを旋回することで、歯列弓全体を対象とする撮影領域RのX線CT画像を生成するのに必要なX線画像データが得られ、当該データに基づいてX線CT画像が生成される。
<効果等>
この第3実施形態に係るX線CT撮影装置210によっても、上記第2実施形態のX線CT撮影装置110と同様の作用効果を得ることができる。
加えて、体格設定部251aで設定された被写体(頭部P)の体格の大きさに応じて、旋回軸X1の位置制御を行う。ここでは、体格が大きいときの離隔距離Dが被写体の体格が小さいときの離隔距離Dよりも大きくなるように、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を変更するため、被写体周りを旋回するX線発生器126及びX線検出器128が被写体に接触することを抑制することができる。また、このように体格の大きさに応じて、X線検出器128の旋回軌跡を変更させるため、X線検出器128と頭部Pとの接触を抑制しつつ、X線検出器128をなるべく頭部Pに近づけてX線CT撮影を行うことができる。これにより、なるべく鮮明なX線画像を生成することができる。
歯列弓全体をCT撮影する場合において、被写体の体格が第2の体格P(M)であるときに機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aの位置に一致させ、被写体の体格が第1の体格P(L)であるときに機構上の旋回軸X1の位置を撮影領域Rの中心Aから離すように、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を変更することによって、大きい第1の体格P(L)であるときに、離隔距離Dを大きくすることができる。
また、歯列弓の局所又は全部をX線CT撮影する際において、旋回機構132が旋回支持部124を機構上の旋回軸X1を中心として旋回させるのと同期して、旋回軸移動機構134が機構上の旋回軸X1を移動させて、旋回支持部124に合成運動を行わせることにより、X線発生器126とX線検出器128とを撮影領域Rの中心A周りに旋回させる際に、旋回軸移動機構134が機構上の旋回軸X1を撮影領域Rの中心Aを回転中心として回転移動させるため、X線CT撮影を行う際に機構上の旋回軸X1を移動させても、X線発生器126及びX線検出器128をなるべく円に近い軌道に沿って旋回させることができる。
また、X線発生器126から発生したX線を被写体に照射してX線CT撮影を行う間、撮影領域Rの中心Aに対するX線発生器126の距離、及び、撮影領域Rの中心Aに対するX線検出器128の距離のそれぞれを一定に保って、X線CT撮影を行うことができる。
<変形例>
本実施形態において、歯列弓の局所をCT撮影する際、及び、歯列弓の全部をX線CT撮影する際の両方において、設定された体格に応じて、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を変更しているが、必ずしもその必要は無い。歯列弓の局所をCT撮影する際にのみ、設定された体格に応じて、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を変更してもよい。この場合において、歯列弓の特定の歯(例えば、前歯又は臼歯)をCT撮影する際のみ、設定された体格に応じて、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を変更してもよい。また、歯列弓の全部をX線CT撮影する際にのみ、設定された体格に応じて、撮影領域Rの中心Aに対する機構上の旋回軸X1の位置を変更してもよい。
第1の体格とこれよりも小さい第2の体格をCT撮影する場合に、X線発生器及びX線検出器の旋回軌跡を変更することを中心に説明したが、3つ以上の体格の大きさに応じて、X線発生器及びX線検出器の旋回軌跡が変更されてもよい。あるいは、連続的な体格の大きさの設定に応じて、X線発生器及びX線検出器の旋回軌跡が連続的に変更されてもよい。いずれにせよ、2つの体格の大きさを想定したときに、X線発生器及びX線検出器の旋回軌跡が上記各例のように制御されればよい。
{変形例}
上記各実施形態及び各変形例では、X線発生器及びX線検出器の旋回軌跡が円形である例で説明したが、X線発生器及びX線検出器が、楕円軌跡、円と楕円との組合せ軌跡を描いて旋回してもよい。
また、上記各実施形態及び各変形例では、2つの撮影領域の位置が異なり、当該2つの撮影領域の位置に応じて、X線発生器及びX線検出器の旋回軌跡を変更することを中心に説明したが、3つ以上の撮影領域の位置に応じて、X線発生器及びX線検出器の旋回軌跡が変更されてもよい。あるいは、連続的な撮影領域の位置の違いに応じて、X線発生器及びX線検出器の旋回軌跡が連続的に変更されてもよい。いずれにせよ、互いに位置が異なる2つの撮影領域を比較したときに、X線発生器及びX線検出器の旋回軌跡が上記各例のように制御されればよい。
また、上記各実施形態及び各変形例では、撮影領域Rの全体に対してX線を照射するノーマルスキャンを前提として説明したが、撮影領域の中心からずれた領域で当該撮影領域よりも狭い範囲にX線を照射するオフセットスキャンを行う場合においても、適用することができる。
本願発明にかかるX線CT撮影装置において、各実施形態、変形例をそれぞれ単独で備えるものであってもよいが、齟齬をきたさない限り、組合わされた構成であってもよい。例えば、第2実施形態も第3実施形態も備えるものとし、同じ頭部の異なる局所への対応も、大きさが異なる、複数の被写体の各局所への対応も双方可能に構成する例などである。
機構上の旋回軸X1を撮影領域の中心Aを中心として旋回させながら旋回支持部124を旋回させる構成に関し、この機構上の旋回軸X1の円移動の軌道の半径について、上述のとおり、本願発明では当該半径の大と小の切換または変更が可能である。
当該半径の値を半径r(n)とすると、半径r(n1)>半径r(n2)の関係にある切換または変更が可能である。
半径r(n2)には、上述の、値が0である半径r(M2)である場合も含まれるし、0より大きい半径である場合も含まれる。
半径r(n1)と半径r(n2)の間に、半径r(n1)>半径r(nm)>半径r(n2)の関係となる中間の半径r(nm)が定められて、撮影領域Rの位置に応じて切換、変更がなされてもよく、この中間の半径r(nm)も小から大まで複数定められてもよい。
撮影領域Rの位置指定があってから座標演算する構成のように、半径r(n2)から半径r(n1)までが無段階に定まる構成としてもよい。
半径r(n2)、半径r(nm)、半径r(n1)が同一の頭部に対して撮影領域Rの位置に応じて適用されてもよいし、体格の異なる頭部間で撮影領域Rの位置に応じて適用されてもよい。
以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。