JP3919048B2 - 局所照射ｘ線ｃｔ撮影装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
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を得る局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【特許文献１】
【発明の開示】
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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り、請求項１において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、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、被写体の撮影すべき局所部位の寸法に応じて制限させる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撮影すべき局所部位の中心位置に固定した状態で旋回アームを旋回駆動する旋回アーム駆動制御手段と、Ｘ線の投影データを再構成して、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、Ｘ線発生器から放射するＸ線コーンビームを、上記Ｘ線ビーム幅制限手段によって、被写体の一部である撮影すべき局所部位のみを包含する走査方向に広がるビーム幅に制限して照射しながら、旋回アームを上記回転中心を固定して所定の角度範囲で旋回駆動させて、２次元Ｘ線イメージセンサ上にＸ線投影画像を生成し、上記画像処理装置では、このようにして生成された X 線投影画像を逆投影し再構成する際に、それぞれの X 線投影画像から、局所部位以外の X 線投影画像を減算することで、局所部位の３次元的な吸収係数分布情報を取得し、その３次元的な吸収係数分布情報に基づいて、局所部位の任意の断層面画像を生成するようにした。
【０００８】
旋回アームは、必ずしも、局所部位の周囲を１回転させる必要はなく、半回転、つまり１８０度回転させてもよい。画像処理装置は、被写体の一部である局所部位を撮影して得られたＸ線投影データを従来より公知とされている逆投影などの演算手法で処理して、画像再構成処理を行うようになっており、旋回アームを旋回させて２次元Ｘ線イメージセンサに順次生成された投影データは画像処理装置に取込まれて画像処理され、被写体内部の３次元的な吸収係数分布を画像情報として取り出し出来るので、所望の断層面を指定し、あるいは予め設定しておけば、その断層面画像が生成できる。旋回アームは、必ずしも、局所部位の周囲を１回転させる必要はなく、半回転、つまり１８０度回転させてもよい。
【０００９】
請求項２において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、Ｘ線ビーム幅制御手段で制限されるＸ線コーンビームの旋回方向のビーム幅を２ｒとし、局所部位のＸ線投影画像を再構成して、その局所部位の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、所定の条件式に従って、その局所部位のＸ線吸収係数の２次元分布情報ｆｓ（ｘ、ｙ）を算出することを特徴とする。
【００１０】
請求項３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。
【００１１】
請求項４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。
【００１２】
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。
【００１３】
請求項５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。
【００１４】
請求項６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設け、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。
【００１５】
請求項７において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、請求項６において、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。
【００１６】
請求項８において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、請求項１〜７のいずれかにおいて、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。
【００１７】
請求項９において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、請求項８において、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。
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。
【００１８】
請求項１０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。
【００１９】
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。
【００２０】
請求項１１において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、請求項１０において、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。
【００２１】
請求項１２において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、請求項１〜１１のいずれかにおいて、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。
【００２２】
請求項１３において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、請求項１〜１２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。
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。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の請求項１，２において提案された局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置によれば、撮影に要するＸ線量を抑制できるので、被診断者に対するＸ線被爆量を著しく軽減することができる。このため、歯科、耳鼻科などの人体の一部の診断部位を撮影する場合などに適用すれば、これらの分野における診断をより確実で誤りなく行うことができ特に有益である。
【００２４】
また、旋回アームの中心位置を固定保持し、旋回アームを旋回駆動させてＸ線コーンビームを被写体の撮影すべき局所部位にのみ局所照射して撮影を行うため、従来のＸ線ＣＴ撮影に比べて、撮影時間が大幅に短縮でき、しかも被写体に対するＸ線被爆量を著しく軽減できる。従来のＣＴ撮影に比べて１／２０〜１／１００程度に軽減できる。
【００２５】
また、コンピュータを用いて吸収係数の分布情報を解析して画像情報を得るので、障害骨などの影響も受けにくいため、装置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Ｘ線ＣＴ撮影装置として構成できる。したがって、設置床面積の少ない歯科医院等に適する小形Ｘ線ＣＴ装置とすることができる。
【００２６】
請求項３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。請求項４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。
【００２７】
請求項５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。請求項６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。
【００２８】
請求項７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。
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、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。
【００２９】
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、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。
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、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。
【００３０】
請求項１１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。
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、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。
【００３１】
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、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に、添付図とともに、本発明を説明する。
【実施例１】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
このパノラマ画像を生成するための仮想局部領域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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、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。
【００４９】
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線ビーム幅調整手段Ｂ、旋回アーム駆動制御手段Ｃ、画像処理装置Ｄ、表示部Ｅ、被写体保持手段４、主フレーム１０、操作部１１、操作パネル１２などを備えている。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
したがって、旋回アーム３を等速度回転を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。
【００５４】
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。
【００５５】
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、昇降制御後モータ３２と、回転制御モータ３３とを組み合わせて構成されるが、このような構成に限られない。最も簡易な構造では、旋回アーム３の中心位置３ａは、手回しハンドルを操作して、任意の位置に設定できるようにしてもよい。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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
また、被写体位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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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）。
【００７７】
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）。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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象に制限する。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。
【００８３】
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象に制限する。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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
図２１は、本発明の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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
図２３は、本発明の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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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は本発明の局所照射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）は本発明の局所照射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、本発明の局所照射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は本発明の局所照射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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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３２３２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。
［本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法］
本発明の局所照射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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
［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、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。
【０１２１】
上述したように、本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置では、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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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線コーンビームの旋回中心を固定させたままで、その仮想局所部位のみを含むように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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
本発明の局所照射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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法の原理説明図（臼歯を撮影する例）
【図２】本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法の原理説明図（前歯を撮影する例）
【図３】（ａ）、（ｂ）はＸ線コーンビームとＸ線ファンビームとの対比説明図
【図４】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撮影方法を実施する場合の旋回アームの回転中心の設定位置を説明する図
【図５】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撮影方法を実施する説明図
【図６】出射制御スリットを用いて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撮影方法を実施する説明図
【図７】（ａ）は歯列弓のＸ線部分画像、（ｂ）は歯列弓のパノラマ画像の説明図
【図８】本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置の一例の基本構成図
【図９】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】本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置の一例の外観側面図
【図１１】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
【図１２】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
【図１３】本発明のＸ線ビーム幅制限手段の一例を示す要部正面図
【図１４】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
【図１５】出射制御スリットの一例を示す要部正面図
【図１６】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
【図１７】２次元Ｘ線イメージセンサに用いられるＭＯＳの一例について説明するもので、（ａ）は、その回路図、（ｂ）は、そのタイミングチャート、（ｃ）は、それを用いた２次元Ｘ線イメージセンサの構造を示す断面図
【図１８】２次元Ｘ線イメージセンサに用いられるＭＯＳの一例の駆動回路を示す回路図
【図１９】２次元Ｘ線イメージセンサに用いられるＭＯＳの一例の駆動回路の動作を説明するタイミングチャート
【図２０】２次元Ｘ線イメージセンサに用いられるＭＯＳを２段に接続した一例を示す回路図
【図２１】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
【図２２】局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置において、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
【図２３】旋回アームの待機位置を説明する平面図
【図２４】（ａ）〜（ｃ）は従来のＸ線パノラマ撮影方法を実施する場合の旋回アームの動作説明図
【図２５】従来のＸ線パノラマ撮影装置における旋回アームの動作軌跡の説明図
【図２６】本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法における投影データを説明する図
【図２７】本発明の局所照射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）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撮影方法の原理説明図
【図２９】（ａ），（ｂ）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】従来のＸ線ＣＴにおいて解析される投影データを示す図
【図３２】断層Ｘ線撮影の基本原理を解析するための数式（式１）〜（式４）を示す図
【図３３】局所照射Ｘ線ＣＴ撮影の基本原理を解析するための数式（式５）〜（式８）を示す図
【図３４】パノラマ画像を生成するために用いる局所照射Ｘ線ＣＴ撮影の基本原理を解析するための数式（式９）〜（式１２）を示す図
【符号の説明】
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
待機位置
【技術分野】
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を得る局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【特許文献１】
【発明の開示】
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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り、請求項１において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、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、被写体の撮影すべき局所部位の寸法に応じて制限させる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撮影すべき局所部位の中心位置に固定した状態で旋回アームを旋回駆動する旋回アーム駆動制御手段と、Ｘ線の投影データを再構成して、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、Ｘ線発生器から放射するＸ線コーンビームを、上記Ｘ線ビーム幅制限手段によって、被写体の一部である撮影すべき局所部位のみを包含する走査方向に広がるビーム幅に制限して照射しながら、旋回アームを上記回転中心を固定して所定の角度範囲で旋回駆動させて、２次元Ｘ線イメージセンサ上にＸ線投影画像を生成し、上記画像処理装置では、このようにして生成された X 線投影画像を逆投影し再構成する際に、それぞれの X 線投影画像から、局所部位以外の X 線投影画像を減算することで、局所部位の３次元的な吸収係数分布情報を取得し、その３次元的な吸収係数分布情報に基づいて、局所部位の任意の断層面画像を生成するようにした。
【０００８】
旋回アームは、必ずしも、局所部位の周囲を１回転させる必要はなく、半回転、つまり１８０度回転させてもよい。画像処理装置は、被写体の一部である局所部位を撮影して得られたＸ線投影データを従来より公知とされている逆投影などの演算手法で処理して、画像再構成処理を行うようになっており、旋回アームを旋回させて２次元Ｘ線イメージセンサに順次生成された投影データは画像処理装置に取込まれて画像処理され、被写体内部の３次元的な吸収係数分布を画像情報として取り出し出来るので、所望の断層面を指定し、あるいは予め設定しておけば、その断層面画像が生成できる。旋回アームは、必ずしも、局所部位の周囲を１回転させる必要はなく、半回転、つまり１８０度回転させてもよい。
【０００９】
請求項２において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、Ｘ線ビーム幅制御手段で制限されるＸ線コーンビームの旋回方向のビーム幅を２ｒとし、局所部位のＸ線投影画像を再構成して、その局所部位の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、所定の条件式に従って、その局所部位のＸ線吸収係数の２次元分布情報ｆｓ（ｘ、ｙ）を算出することを特徴とする。
【００１０】
請求項３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。
【００１１】
請求項４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。
【００１２】
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。
【００１３】
請求項５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。
【００１４】
請求項６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設け、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。
【００１５】
請求項７において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、請求項６において、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。
【００１６】
請求項８において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、請求項１〜７のいずれかにおいて、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。
【００１７】
請求項９において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、請求項８において、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。
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。
【００１８】
請求項１０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。
【００１９】
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。
【００２０】
請求項１１において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、請求項１０において、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。
【００２１】
請求項１２において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、請求項１〜１１のいずれかにおいて、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。
【００２２】
請求項１３において提案する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置は、請求項１〜１２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。
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。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の請求項１，２において提案された局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置によれば、撮影に要するＸ線量を抑制できるので、被診断者に対するＸ線被爆量を著しく軽減することができる。このため、歯科、耳鼻科などの人体の一部の診断部位を撮影する場合などに適用すれば、これらの分野における診断をより確実で誤りなく行うことができ特に有益である。
【００２４】
また、旋回アームの中心位置を固定保持し、旋回アームを旋回駆動させてＸ線コーンビームを被写体の撮影すべき局所部位にのみ局所照射して撮影を行うため、従来のＸ線ＣＴ撮影に比べて、撮影時間が大幅に短縮でき、しかも被写体に対するＸ線被爆量を著しく軽減できる。従来のＣＴ撮影に比べて１／２０〜１／１００程度に軽減できる。
【００２５】
また、コンピュータを用いて吸収係数の分布情報を解析して画像情報を得るので、障害骨などの影響も受けにくいため、装置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Ｘ線ＣＴ撮影装置として構成できる。したがって、設置床面積の少ない歯科医院等に適する小形Ｘ線ＣＴ装置とすることができる。
【００２６】
請求項３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。請求項４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。
【００２７】
請求項５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。請求項６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。
【００２８】
請求項７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。
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、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。
【００２９】
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、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。
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、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。
【００３０】
請求項１１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。
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、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。
【００３１】
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、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に、添付図とともに、本発明を説明する。
【実施例１】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
このパノラマ画像を生成するための仮想局部領域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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、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。
【００４９】
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線ビーム幅調整手段Ｂ、旋回アーム駆動制御手段Ｃ、画像処理装置Ｄ、表示部Ｅ、被写体保持手段４、主フレーム１０、操作部１１、操作パネル１２などを備えている。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
したがって、旋回アーム３を等速度回転を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。
【００５４】
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。
【００５５】
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、昇降制御後モータ３２と、回転制御モータ３３とを組み合わせて構成されるが、このような構成に限られない。最も簡易な構造では、旋回アーム３の中心位置３ａは、手回しハンドルを操作して、任意の位置に設定できるようにしてもよい。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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
また、被写体位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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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）。
【００７７】
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）。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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象に制限する。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。
【００８３】
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象に制限する。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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
図２１は、本発明の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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
図２３は、本発明の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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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は本発明の局所照射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）は本発明の局所照射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、本発明の局所照射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は本発明の局所照射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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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３２３２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。
［本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法］
本発明の局所照射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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
［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、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。
【０１２１】
上述したように、本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置では、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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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線コーンビームの旋回中心を固定させたままで、その仮想局所部位のみを含むように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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
本発明の局所照射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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法の原理説明図（臼歯を撮影する例）
【図２】本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法の原理説明図（前歯を撮影する例）
【図３】（ａ）、（ｂ）はＸ線コーンビームとＸ線ファンビームとの対比説明図
【図４】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撮影方法を実施する場合の旋回アームの回転中心の設定位置を説明する図
【図５】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撮影方法を実施する説明図
【図６】出射制御スリットを用いて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撮影方法を実施する説明図
【図７】（ａ）は歯列弓のＸ線部分画像、（ｂ）は歯列弓のパノラマ画像の説明図
【図８】本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置の一例の基本構成図
【図９】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】本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置の一例の外観側面図
【図１１】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
【図１２】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
【図１３】本発明のＸ線ビーム幅制限手段の一例を示す要部正面図
【図１４】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
【図１５】出射制御スリットの一例を示す要部正面図
【図１６】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
【図１７】２次元Ｘ線イメージセンサに用いられるＭＯＳの一例について説明するもので、（ａ）は、その回路図、（ｂ）は、そのタイミングチャート、（ｃ）は、それを用いた２次元Ｘ線イメージセンサの構造を示す断面図
【図１８】２次元Ｘ線イメージセンサに用いられるＭＯＳの一例の駆動回路を示す回路図
【図１９】２次元Ｘ線イメージセンサに用いられるＭＯＳの一例の駆動回路の動作を説明するタイミングチャート
【図２０】２次元Ｘ線イメージセンサに用いられるＭＯＳを２段に接続した一例を示す回路図
【図２１】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
【図２２】局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置において、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
【図２３】旋回アームの待機位置を説明する平面図
【図２４】（ａ）〜（ｃ）は従来のＸ線パノラマ撮影方法を実施する場合の旋回アームの動作説明図
【図２５】従来のＸ線パノラマ撮影装置における旋回アームの動作軌跡の説明図
【図２６】本発明の局所照射Ｘ線ＣＴ撮影方法における投影データを説明する図
【図２７】本発明の局所照射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）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撮影方法の原理説明図
【図２９】（ａ），（ｂ）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】従来のＸ線ＣＴにおいて解析される投影データを示す図
【図３２】断層Ｘ線撮影の基本原理を解析するための数式（式１）〜（式４）を示す図
【図３３】局所照射Ｘ線ＣＴ撮影の基本原理を解析するための数式（式５）〜（式８）を示す図
【図３４】パノラマ画像を生成するために用いる局所照射Ｘ線ＣＴ撮影の基本原理を解析するための数式（式９）〜（式１２）を示す図
【符号の説明】
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
待機位置
Claims (13)
- 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、被写体の撮影すべき局所部位の寸法に応じて制限させる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撮影すべき局所部位の中心位置に固定した状態で旋回アームを旋回駆動する旋回アーム駆動制御手段と、
Ｘ線の投影データを再構成して、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、
Ｘ線発生器から放射するＸ線コーンビームを、上記Ｘ線ビーム幅制限手段によって、被写体の一部である撮影すべき局所部位のみを包含する走査方向に広がるビーム幅に制限して照射しながら、旋回アームを上記回転中心を固定して所定の角度範囲で旋回駆動させて、２次元Ｘ線イメージセンサ上にＸ線投影画像を生成し、上記画像処理装置では、このようにして生成された X 線投影画像を逆投影し再構成する際に、それぞれのＸ線投影データから、局所部位以外のＸ線投影データを減算することで、局所部位の３次元的な吸収係数分布情報を取得し、その３次元的な吸収係数分布情報に基づいて、局所部位の任意の断層面画像を生成するようにした局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置。 - 請求項１において、
上記画像処理装置は、
上記Ｘ線ビーム幅制御手段で制限されるＸ線コーンビームの旋回方向のビーム幅を２ｒとし、局所部位のＸ線投影画像を再構成して、その局所部位の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、その局所部位のＸ線吸収係数の２次元分布情報ｆｓ（ｘ、ｙ）を算出することを特徴とする、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置
条件式：
- 請求項１，２のいずれかにおいて、
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する局所照射Ｘ線ＣＴ撮影装置。 - 請求項１〜３のいずれかにおいて、
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。 - 請求項１〜４のいずれかにおいて、
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。 - 請求項１〜５のいずれかにおいて、
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。 - 請求項６において、
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。 - 請求項１〜７のいずれかにおいて、
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。 - 請求項８において、
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。 - 請求項１〜９のいずれかにおいて、
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。 - 請求項１０において、
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。 - 請求項１〜１１のいずれかにおいて、
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。 - 請求項１〜１２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。
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