JPH08215191A - パノラマx線撮影装置 - Google Patents
パノラマx線撮影装置Info
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Abstract
断層像を得る。 【構成】 FFTCCD素子3cをTDI法に従って駆
動するためのクロック信号は、タコジェネレータ7が検
出するアームの角速度ωと、角度検出器6によって検出
される回転角度θに応答し断層軌道を決める関数値f
(θ)に基づいて設定される。角度検出器6には、回転
角度θと、X線パノラマ撮影を写真フィルムで行う場合
のフィルム送り速度との関係に基づいて設定された形状
を有するカム6aが設けられる。角速度ωおよび角度θ
に対応する関数値f(θ)の信号は、アナログ乗算器1
4によって積算され、V/Fコンバータ15で周波数変
換されてTDIクロック信号が作成される。
Description
ために人体頭部の全顎について断層撮影を行うパノラマ
X線撮影装置に関する。
全顎について断層撮影を行うパノラマX線撮影装置の先
行技術としては、たとえば特開昭57−31844号公
報などに、X線フィルムの送り速度を調整する先行技術
が開示されている。特開昭60−163642号公報に
は、歯列弓の湾曲に合わせてフィルムの送り速度を調整
する先行技術が開示されている。特開昭57−1661
44号公報には、X線の検出をCCDなどを含むX線イ
メージセンサを利用して行い、電気的な画像処理を行っ
て画面表示する先行技術が開示されている。特開昭61
−22841号公報には、CCDセンサ上に動きを伴っ
て形成されるX線像に対し、その動きに合わせて「時間
遅延および集積(TDI)」と称する技術に従って遅延
積分(TimeDelay Integration)を行う先行技術が開示
されている。
び特開平2−84942号公報には、患者の顎のパノラ
マ断層撮影を、TDI法によってCCDセンサを駆動し
て行う先行技術が開示されている。この2つの先行技術
は、従来からのパノラマX線装置の撮像用写真フィルム
の代わりに、X線CCD検出器を用いる。すなわち、鉛
直線を軸として旋回可能な水平なアームの両端にX線源
とCCDセンサとを対向配備し、中間に患者の頭部を介
在させる。X線源から発生されるX線は、一次スリット
で絞られ、患者の顎を透過した後、CCDセンサの直前
で二次スリットにより絞られる。CCDセンサには、二
次スリットのX線像が可視光に変換された画像が入射さ
れ、垂直シフトレジスタを二次スリット像の移動に合わ
せてシフト用垂直転送クロックの遅延時間を調整しなが
ら信号電荷の蓄積を行うと、TDI法による所望の断層
画像が得られる。
号公報および特開平2−84942号公報の先行技術で
は、TDI法によるCCDセンサの垂直転送クロックの
調整を、内部のCPUの制御によって行っているけれど
も、アームの旋回との関係については示されていない。
したがって、これらの先行技術では、アームは一定の回
転速度で旋回することを前提としていると考えられ、こ
れに対してフィルム送り速度が設定されていると想定さ
れる。
ロックとが全く独立に作成されていると、パノラマX線
画像を取込んでいる際に、何らかの不測の障害でアーム
の旋回速度が変化することによって、垂直転送クロック
との間の関係が所望のものからずれてしまい、きれいな
断層像が得られなくなる。また、アームの旋回の開始に
は、患者に対する安全性や装置自体の安定性を考慮し
て、スロースタート機能を付加することが望ましい。そ
の際にも、アーム旋回速度とCCDセンサの垂直転送ク
ロックとが同期していないと、きれいな断層像が得られ
ない。さらに、アームの旋回速度には、装置固有のバラ
ツキや経年変化が生じる可能性がある。さらに、X線源
から放射されるX線の強度には上限および下限があり、
また人体に向けて照射することができるX線の強度にも
限界がある。このため、頭部が大きな患者のパノラマX
線撮影を行うときには、X線源の強度を上限にしても時
間をかけて低速で撮影する必要がある。頭部が小さな患
者には、X線強度を弱くして、さらに時間をかけないで
高速で撮影する必要がある。
の障害や機器固有のバラツキなども含む理由によって変
化しても、所望の断層像を撮影することができるパノラ
マX線撮影装置を提供することである。
回アームの両端にX線発生手段およびX線CCD検出手
段をそれぞれ対向配備し、X線発生手段とX線CCD検
出手段との間に配置される人体頭部の全顎をX線CCD
検出手段をTDI法に従って駆動して断層撮影するパノ
ラマX線撮影装置において、旋回アームが旋回する回転
角度θを検出する角度検出手段と、旋回アームの回転角
速度ωを検出する角速度検出手段と、角度検出手段によ
って検出される旋回アームの回転角度θに応答し、断層
軌道を決める関数値f(θ)を表す信号を導出する関数
発生手段とを含み、角速度検出手段によって検出された
角速度ωと関数発生手段から導出される関数値f(θ)
に基づいて決定された周波数でX線CCD検出手段を駆
動するためのTDIクロック信号を導出することを特徴
とするパノラマX線撮影装置である。また本発明は、前
記旋回アームには、X線照射が歯列弓に垂直に当たるよ
うに旋回中心を移動させるスライディングセンタ機構が
設けられ、前記関数値f(θ)には、旋回中心の位置変
化に対する補償が施されていることを特徴とする。また
本発明は、前記X線CCD検出手段をTDI法に従って
駆動する速度vは、前記関数値f(θ)、前記回転角速
度ωおよび定数kを用いて、関係式
本発明は、前記角速度検出手段は、前記角度検出手段が
検出する角度θを微分処理することによって、角速度ω
を検出することを特徴とする。また本発明は、前記角度
検出手段は、前記角速度検出手段が検出する角速度ωを
積分処理することによって、角度θを検出することを特
徴とする。
手段が配備され、旋回アームの他端には人体頭部を挟む
ようにしてX線CCD検出手段が配備される。X線CC
D検出手段は、関数発生手段に予め設定される回転角度
θの関数値f(θ)と回転角速度ωに基づいて決定され
たクロック周波数で駆動され、TDI法によるパノラマ
X線撮影が行われる。TDI法のクロック周波数が旋回
アームの回転角度θに対応するので、必ずしも均一では
ない人体頭部の条件に合わせて明瞭な断層像を得ること
ができる。特に、頸椎などが存在してX線強度が減衰す
るために、旋回速度を遅くする歯列弓の正面部分などに
おいても、X線CCD検出手段による画像の蓄積時間を
長くすることができ、充分な映像を得ることができる。
さらに、旋回の立上がりや停止の際に、加減速制御を行
って円滑な起動や停止を行っても、速度変化に充分に対
応して明確な断層像を得ることができる。
イディングセンタ機構が設けられ、X線CCD検出手段
のTDI法による駆動は、旋回中心の位置変化に対する
補償が施されるので、診断のしやすいパノラマX線画像
を容易に得ることができる。
線CCD検出手段を駆動する速度vは、前記関数値f
(θ)とアームの角速度ωとの積に基づいて設定される
ので、X線撮像フィルムによって実績があるデータに基
づいて関数値f(θ)をテーブル化しておくことなどに
よって、迅速かつ容易に設定することができる。
θを微分処理することによって検出するので、角度検出
センサと角速度検出センサとを共用することができる。
ωを積分処理することによって検出するので、角度検出
センサと角速度検出センサとを共用することができる。
図2はその電気的構成を示し、図3はTDIクロック周
波数を設定する過程を示し、図4はX線検出用のフルフ
レームトランスファ(以下、「FFT」と略称する)形
のCCDセンサの基本構成を示し、図5はスライディン
グセンタについての基本的な考え方を示し、図6はスラ
イディングセンタを実現するための構成例を示す。
体1は、対向配備されるX線源2およびX線CCD検出
器3の間でX線の放射経路に介在する形となる。X線源
2およびX線CCD検出器3は、旋回可能なアーム4の
両端に取付けられる。X線CCD検出器3には、照射さ
れたX線を可視光に変換するシンチレータ3a、シンチ
レータ3aの像を導く光ファイバプレート(略称「FO
P」)3b、光ファイバ3bによって導かれた画像を撮
像するFFTCCD素子3cが含まれる。アーム4は、
アームモータ5によって回転駆動される。アーム4の旋
回角度は、角度検出器6によって検出される。角度検出
器6には、アームモータ5の回転軸に取付けられるカム
6aと、カム6aによって可動接点が変位されるポテン
ショメータ6bが含まれる。アーム4の旋回角速度は、
タコジェネレータ7によって検出される。
の撮像した画像は、CPU8がタイミングを制御するC
CD駆動回路9によってTDI法に従う蓄積が行われ
る。画像信号は、アナログ/デジタル(以下、「A/
D」と略称する)10によってデジタル信号に変換さ
れ、CPU8に入力される。CPU8は、画像信号をV
RAM11に書込む。VRAM11に書込まれた画像
は、画像読出し回路12によって読出され、画像表示装
置13でパノラマX線断層画像として表示される。
DIクロック信号は、アナログ乗算器14によってタコ
ジェネレータ7からの角速度ωと、角度検出器6からの
角度θの関数f(θ)とを表す信号を乗算して、さらに
電圧/周波数(以下、「V/F」と略称する)コンバー
タ15によって周波数変換して得られる。角度検出器6
のカム6aは、アームの旋回角度θに対するフィルム送
り速度の関係に基づいて形状が設定されている。タコジ
ェネレータ7内には、交流信号として導出される角速度
ωに対応する信号を電圧レベルに変換するための整流回
路7aが設けられている。
の形状として設定される、角度θの関数f(θ)の一例
を示す。この形状には、スライディングセンタ機能や陰
影障害の除去機能が反映されている。X線撮影フィルム
を用いるパノラマ断層撮影の場合のフィルム送り速度を
vとし、kを定数とすると、次の第1式のような関係式
が得られる。
化の一例を示す。スタート時と停止時に、緩やかに速度
を変化させるソフトスタート処理が行われる。図3
(c)には、f(θ)とωとの積としてのTDIクロッ
クの周波数Ftdiの変化を示す。
は、2次元マトリクス構成の受光部20の垂直シフトレ
ジスタ21の配列方向21aが幾何学的には水平方向、
すなわち、細長い形状の二次スリットの長手方向に垂直
となるように配置する。X線の断層像は、シンチレータ
3aで可視光に変換され、光ファイバプレート3bによ
って受光部20上に導入される。アーム4の旋回ととも
にX線の断層像に対応する画像は、この配列方向21a
に移動する。この移動に合わせて垂直シフトレジスタ2
1にシフト用のTDIクロックを与えれば、断層像に対
応する信号が選択的に積算される。積算された画像信号
は、水平シフトレジスタ22を水平転送クロックで配列
方向22aに駆動して取り出される。
直シフトレジスタ21の配列方向21aについて1ピク
セルの幅dを有するものとすると、次の第2式のような
関係式でクロック周波数Ftdiが求められる。
には円弧状であるけれども、かなり変形している。アー
ム4の旋回中心の軌跡31を図6に示すようなスライデ
ィングセンタ機構32a,32bで相対的に移動させる
ことによって、X線が歯列弓30に垂直に入射し、明瞭
な断層像を得ることができる。スライディング機構32
a、32bの構成は、図6(a),(b)にそれぞれ示
す。アームモータ5をX−Yテーブル33で水平面内で
変位させるか、アームを支持するX−Yテーブル33を
アームモータ5で水平面内で変位させる機構を設ければ
よい。
は、旋回中心および歯列弓30内の個別の歯牙間の距離
と、歯牙およびX線CCD検出器3の間の距離との比率
が変化する。特に歯牙と旋回中心との間の距離が小さく
なる人体の正中線O−O付近では、関数値f(θ)も小
さく設定される。さらに、実線で示す軌跡31では、旋
回中心が34に示す位置にあり、仮想線で示すようにX
線が照射されるとき下顎枝35による陰影障害が発生す
る。この対策としては、軌跡31を変更する必要があ
る。詳細な考え方は、特開昭60−163642号公
報、特にその明細書第2頁目左下欄および右下欄などに
開示されている。
角度θまたは角速度ωの一方を、他方から演算処理によ
って変換する構成を示す。図7(a)では、角度検出器
40からの回転角度θを表す信号を、関数発生器41で
関数値f(θ)を表す信号に変換し、微分器42が微分
処理して角速度ωを表す信号に変換する部分構成を示
す。図7(b)では、タコジェネレータ43などの角速
度検出器からの角速度ωを表す信号を、積分器44によ
って回転角度θを表す信号に変換する部分構成を示す。
アナログ乗算器14以下の他の部分は図2の構成と同様
である。角度θまたは角速度ωの一方が得られれば、微
分器42または積分器44による電気的な信号処理によ
って、角速度ωまたは角度θの他方が得られる。たとえ
ば、一定のサンプリング周期毎の角度θの差を微分値と
して、あるいは一定のサンプリング周期毎の角速度ωの
値を積算して積分値として、それぞれ求めることができ
る。
て、CPU50によるデジタル演算処理によってTDI
クロック周波数を算出する構成を示す。本構成で図2の
構成に対応する部分には同一の参照符を付す。本実施例
では、関数値f(θ)を、CPU50内のメモリにテー
ブルデータとして設定する。角度検出器6およびタコジ
ェネレータ7の出力は、A/D回路51,52によって
デジタル変換され、CPU50に入力される。CPUは
予め設定されているプログラムに従って1/k×f
(θ)×ω÷dを計算して、TDIクロックを発生させ
るための処理および制御を行う。
マ断層撮影画像を画像表示装置13に画面表示して歯科
の診断や治療に用いるようにしているけれども、プリン
タなどで画像をプリントアウトすることも容易である。
D検出手段をTDI法に従って駆動するためのクロック
周波数は、旋回アームの回転角度θとその角速度ωとに
基づいて設定されるので、旋回アームの旋回速度が不測
の障害や装置固有のバラツキで変化しても、良好な断層
像を得ることができる。
イディングセンタ機構が設けられ、TDI法のためのク
ロック周波数は旋回中心の位置変化に対する補償が施さ
れているので、湾曲した歯列弓に対して好ましい幾何学
的配置でX線断層像を全周にわたって得ることができ
る。
使用したパノラマ断層撮影を行う周知技術を利用して関
数値f(θ)のテーブルを用意することなどによって、
TDI駆動のための最適な駆動速度vを容易に得ること
ができる。
θを微分処理して得ることができるので、アームの旋回
に対するセンサを集約して、処理を簡単にすることがで
きる。
ωを積分処理して得ることができるので、アームの旋回
に対するセンサを集約して、処理を簡単にすることがで
きる。
正面図である。
ある。
原理を示す簡略化した正面図である。
スライディングセンタの原理を示す模式図である。
るための機構の例を示す簡略化した正面図である。
角度検出のための電気的構成を示すブロック図である。
ブロック図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 旋回可能な旋回アームの両端にX線発生
手段およびX線CCD検出手段をそれぞれ対向配備し、
X線発生手段とX線CCD検出手段との間に配置される
人体頭部の全顎をX線CCD検出手段をTDI法に従っ
て駆動して断層撮影するパノラマX線撮影装置におい
て、 旋回アームが旋回する回転角度θを検出する角度検出手
段と、 旋回アームの回転角速度ωを検出する角速度検出手段
と、 角度検出手段によって検出される旋回アームの回転角度
θに応答し、断層軌道を決める関数値f(θ)を表す信
号を導出する関数発生手段とを含み、 角速度検出手段によって検出された角速度ωと関数発生
手段から導出される関数値f(θ)に基づいて決定され
た周波数でX線CCD検出手段を駆動するためのTDI
クロック信号を導出することを特徴とするパノラマX線
撮影装置。 - 【請求項2】 前記旋回アームには、X線照射が歯列弓
に垂直に当たるように旋回中心を移動させるスライディ
ングセンタ機構が設けられ、 前記関数値f(θ)には、旋回中心の位置変化に対する
補償が施されていることを特徴とする請求項1記載のパ
ノラマX線撮影装置。 - 【請求項3】 前記X線CCD検出手段をTDI法に従
って駆動する速度vは、前記関数値f(θ)、前記回転
角速度ωおよび定数kを用いて、関係式 【数1】 として設定されることを特徴とする請求項1または2記
載のパノラマX線撮影装置。 - 【請求項4】 前記角速度検出手段は、前記角度検出手
段が検出する角度θを微分処理することによって、角速
度ωを検出することを特徴とする請求項1〜3のいずれ
かに記載のパノラマX線撮影装置。 - 【請求項5】 前記角度検出手段は、前記角速度検出手
段が検出する角速度ωを積分処理することによって、角
度θを検出することを特徴とする請求項1〜3のいずれ
かに記載のパノラマX線撮影装置。
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