(57)【要約】【課題】ＣＴ撮影装置でパノラマ画像を撮影した場合、パノラマ撮影装置で撮影した画像と比較すると鮮明さに欠けたものになっていた。【解決手段】Ｘ線照射部１と、Ｘ線遮断スリット２と、前記Ｘ線照射装置から射するＸ線を受けて前記短冊状の画像データを送出するＸ線受光部３と、前記Ｘ線照射装置と前記Ｘ線受光部が相対するように保持する回転アーム４と、前記回転アームを回転させる回転制御部５と、前記Ｘ線受光部から順次送出される短冊状の画像データに画像処理をして保持する短冊状画像処理保持部６と、前記短冊状画像処理保持部で保持した複数の短冊状の画像を重ね合わせ、１枚のパノラマ画像を生成するパノラマ画像生成部７とを備え、短冊状画像処理保持部６において、短冊画像の長手方向に対し係数を掛けることで、短冊画像全体の濃度差を均等とし、画像処理により歯牙部画像が鮮明なパノラマ画像を作成できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線照射部と、
複数の画素からなる短冊状の受光面を有し、かつ前記Ｘ線照射部からのＸ線が照射対象を透過して入射するＸ線を受けて前記短冊状の受光面の画像データを送出するＸ線受光部と、
前記Ｘ線照射部と前記Ｘ線受光部が相対するように保持する回転アームと、
前記回転アームを所定の速度パターンにより回転させる回転制御部と、
前記回転制御部により前記回転アームを回転させながら連続して前記Ｘ線受光部から順次送出される短冊状の画像データに対して画像処理をし保持する短冊状画像処理部と、
前記短冊状画像処理保持部で保持した複数の短冊状の画像を所定距離だけズラして重ね合わせて接合することで１枚のパノラマ画像を生成するパノラマ画像生成部と、
を備えた歯科用パノラマ撮影装置。
【請求項２】
前記短冊状画像処理部は、一様なＸ線照射に対し、前記短冊状の画像の長手方向に対し輝度補正処理を行うことを特徴とする請求項１記載の歯科用パノラマ撮影装置。
【請求項３】
前記短冊状画像処理部は、画素ごとに少なくとも２種類の異なる係数のいずれかを掛けた処理をすることを特徴とする請求項２記載の歯科用パノラマ撮影装置。
【請求項４】
前記短冊状画像処理部は、前記短冊状の画像の長手方向の片端部から反対側端部まで同じまたは所定のルールに基づき変化する係数を掛けた処理をすることを特徴とする請求項３記載の歯科用パノラマ撮影装置。
【請求項５】
前記短冊状画像処理保持部は、前記短冊状の画像の長手方向の片端部から反対側端部まで１次関数で単調変化する特性を有する係数を掛けた処理をすることを特徴とする請求項４記載の歯科用パノラマ撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は歯科用パノラマ撮影装置の技術分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、歯科診療においてＸ線撮影装置によって撮影された画像を用いた診断が行われている。その中でも、疾患部を含む全体の状態を診るために、歯牙全体を撮影するパノラマ撮影が広く行われている。これは被写体をはさんでＸ線照射部(装置)と受光部が一体に相対して保持するようにしたアームを回転させながらＸ線撮影を行う方法である。このパノラマ撮影法には、従来フィルムが用いられていたが、最近ではＣＣＤなどのデバイスセンサを用いたフィルムレス／デジタル撮影による方法が普及しつつある。このフィルムレス／デジタル撮影においてはＴＤＩ（Time Delay Integration）法と言われる方法が用いられている(例えば、特許文献１参照)。これは短冊状のセンサを用い、センサ幅方向の電荷転送の速度をアーム回転速度に合わせることにより、歯牙部の画素データをセンサ幅方向に蓄積ものである。これにより、歯牙部画像だけが鮮明となり他の部分はぼけさせることができる。一般的にこのＴＤＩ法を用いてＸ線パノラマ画像は撮影されている。
【０００３】
一方、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）と呼ばれる大面積のＸ線受光面を有するデバイスセンサを用い、パノラマ撮影と同様に被写体の回りをアームが回転しながら高速に連続撮影したフレーム画像を取得し、取得した複数のフレーム画像データを画像処理することで３次元データとして診断に用いるＣＴ撮影装置が普及しつつある。この撮影装置によりパノラマ撮影だけではできなかった、奥行き高さ方向への精密な歯牙画像データの取得が可能となり、インプラントなど従来困難であった歯科診療に多大な貢献を果たしている。
【０００４】
しかしながらＣＴ撮影装置による３次元データの診断だけでは不十分な点が多く、パノラマ撮影画像による診断が尚も求められている。しかし、パノラマ撮影装置とＣＴ撮影装置は共に高価で占有面積も大きいため、ＣＴ撮影装置においてパノラマ撮影装置で撮影したようなパノラマ画像を取得する試みが成されている。(例えば、特許文献２参照)。
【０００５】
しかし、ＣＴ撮影で用いられるセンサのデバイスは通常ＣＭＯＳタイプのものが用いられている。ＣＭＯＳタイプのデバイスセンサは電荷転送という機能がなく、各画素の電荷量を高速に取得することでフレーム画像を取得する。したがってパノラマ撮影装置で用いられているＴＤＩ法による撮影を行うことができない。そこでＦＰＤのフレーム画像の一部だけを使用し、連続して高速に読み出した複数の短冊状のフレーム画像をアームの回転速度に対応させ所定距離分だけ重ね合わせながら接合していくことで擬似的にＴＤＩ法と同様のパノラマ画像を取得する方法が用いられている。
【０００６】
ところで、パノラマ撮影では、センサ受光部以外への不要な被曝を避けるためＸ線照射部直後にＸ線を遮蔽する遮蔽材を設け、遮蔽材にはＸ線照射が必要な部分のみスリットを設けている。パノラマ撮影では被写体の上部および中央部に対し下部はＸ線が透過する部分が多く、センサ受光部に上部から下部まで一様にＸ線照射を行うと、歯牙部分とそれ以外の部分でのＸ線分布の割合が悪くなり、後処理として画像処理を行う場合に、肝心の歯牙部分の鮮明さが不十分となる。そこで、予め前述したスリットの形状を逆三角形などの形状にし、上中部に比べ下部にＸ線が受光する量を少なくすることで歯牙部分と下部とのＸ線分布の割合が同様になるようにしている。ＴＤＩ法によるパノラマ撮影ではセンサ受光部分の幅が下部のみ小さくても幅方向に連続して足し合わせることにより幅方向に滑らかに画像がつながっていく。
【特許文献１】特開平８−２１５１９１号公報
【特許文献２】特開２００８−２３２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成のようにＸ線照射部の直後に逆三角形状のスリットを設け、ＣＴ撮影装置でパノラマ撮影を行った場合、短冊状のフレーム画像は、スリット内の領域はＸ線が照射され、スリット外はＸ線が照射されないため、逆三角形状の画像が撮影される。この短冊状画像をパノラマ画像へ合成するために、所定距離重ねあわせながら接合していくと、逆三角形の形状が滑らかに連続的に存在するにもかかわらず、撮影のタイミングと送りのタイミングが一定間隔ではないため画素データの重ね合わせは不連続的な処理で行われ、生成されるパノラマ画像においては、ところどころスリットの境界線が強調されることにより、縦縞状のノイズとして画像に表れる。
【０００８】
そこでＣＴ撮影装置ではパノラマ撮影時のスリットは逆三角形形状ではなく通常の矩形形状としている。このためセンサ受光面全体が一様に透過Ｘ線を受けることとなり、ＴＤＩ法を用いたパノラマ画像と比較し、歯牙部と下部との輝度差が大きく、肝心の歯牙部は、画像処理を施しても鮮明な画像を得るのは困難となる。この結果、ＴＤＩ法によるパノラマ画像と比較すると鮮明さに欠けたものになっていた。
【０００９】
本願は、上記の問題を解消し、ＣＴ撮影装置でのパノラマ撮影であっても、従来のＴＤＩ法によるパノラマ画像と同等の照射Ｘ線量に対する受光側の画像データの輝度差が受光面全体で、できるだけ均一で鮮明な画像を得ることができるように、つまり生成されるパノラマ画像において、スリットの境界線が縦縞状のノイズとして画像に表れることなく、さらにセンサ受光面全体が一様に透過Ｘ線を受けて、歯牙部と下部との輝度差が大きくなるのを防ぎ、肝心の歯牙部に関し鮮明な画像を得ることのできるパノラマ撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の歯科用パノラマ撮影装置は、Ｘ線照射部と、複数の画素からなる短冊状の受光面を有し、かつ前記Ｘ線照射部からのＸ線が照射対象を透過して入射するＸ線を受けて前記短冊状の受光面の画像データを送出するＸ線受光部と、前記Ｘ線照射部と前記Ｘ線受光部が相対するように保持する回転アームと、前記回転アームを所定の速度パターンにより回転させる回転制御部と、前記回転制御部により前記回転アームを回転させながら連続して前記Ｘ線受光部から順次送出される短冊状の画像データに対して画像処理をし保持する短冊状画像処理部と、前記短冊状画像処理保持部で保持した複数の短冊状の画像を所定距離だけズラして重ね合わせて接合することで１枚のパノラマ画像を生成するパノラマ画像生成部とを備えたものである。
【００１１】
この構成によれば、スリットが逆三角形形状でなくても、得られるパノラマ画像全体の濃度差(輝度差)を歯牙部と下部とで均等に近づけることができ、画像処理により歯牙部画像を鮮明なものにすることができる。
【００１２】
さらに本発明の歯科用パノラマ撮影装置は、短冊状画像処理部では、一様なＸ線照射に対し、短冊状の画像の長手方向に対し輝度補正処理を行う。
【００１３】
さらに本発明の歯科用パノラマ撮影装置は、短冊状画像処理部では、画素ごとに少なくとも２種類の異なる係数のいずれかを掛けた処理を行う。
【００１４】
さらに本発明の歯科用パノラマ撮影装置は、短冊状画像処理部では、短冊状の画像の長手方向に片端部から反対側端部まで同じまたは所定のルールに基づき変化する係数を掛けた処理を行う。
【００１５】
さらに本発明の歯科用パノラマ撮影装置は、短冊状画像処理部では、短冊状の画像の長手方向に片端部から反対側端部まで１次関数で単調変化する特性を有する係数を掛けた処理をして短冊状画像を保持する。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明によると、ＣＴ撮影装置において、従来のパノラマ装置と同様の鮮明なパノラマ撮影画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明である、一様なＸ線照射に対し、得られた短冊画像の長手方向に対し、輝度補正をおこなう、歯科用パノラマ撮影装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における歯科用パノラマ撮影装置の構成を機能ブロック図で表したものである。
【００１９】
実施例１はＸ線照射部１と、Ｘ線量調整スリット２と、複数の画素からなる短冊状の受光面を有し前記Ｘ線照射部からのＸ線が照射対象を透過して入射するＸ線を受けて前記短冊状の受光面の画像データを送出するＸ線受光部３と、前記Ｘ線照射部と前記Ｘ線受光部が相対するように保持する回転アーム４と、前記回転アームを所定の速度パターンにより回転させる回転制御部５と、前記回転制御部により前記回転アームを回転させながら連続して前記Ｘ線受光部から順次送出される短冊状の画像データに画像処理をして保持する短冊状画像処理部６と、前記短冊状画像処理部６で保持した複数の短冊状の画像を一定の方向に所定距離だけ重ね合わせて接合して１枚のパノラマ画像を生成するパノラマ画像生成部７とから構成される。
【００２０】
図２は、ＣＴパノラマ撮影装置において、Ｘ線量を調整するためのＸ線量調整スリット２の形状例を示したものである。パノラマ撮影装置では、Ｘ線調整スリット２は図２(ａ)に示すように、逆三角形状の形状をしており、上部と比較し下部に行くほどＸ線が遮られ、照射線量は減少していく。また一方、図２(ｂ)もＣＴパノラマ撮影装置で使用されているＸ線量調整スリット２である。前記従来の課題にあるように、逆三角形状のスリットでは重ね合わせ後の画像にスリット境界部分が縦縞状のノイズとして現れるために、一様照射ができるよう矩形形状のスリットを使用している。本実施例では、スリットを設けて一様照射を行っているが、もちろんスリットを設置せず、一様なＸ線照射を行う場合も含む。
【００２１】
図３は、短冊状の受光面の画像データを送出するＸ線受光部３を示したものである。図３に示すように、ＦＰＤの中央領域のみを受光面として使用し短冊状の画像を取得することで高速に画像を取得することができる。読み込まれた短冊状の画像を重ね合わせることでパノラマ画像として再構成を行う。
【００２２】
図４は、短冊画像の長手方向(図１の縦方向)に対し短冊状画像処理部６で輝度補正処理をおこなうことで、歯牙部とそれ以外の部分での輝度差を小さくし、画像処理により歯牙部画像が鮮明なパノラマ画像を作成する動作のフローチャートを示す。
【００２３】
まず工程１において、図１の回転アーム４を制御することで軌道上の各点における画像を取得する手法について説明する。回転制御部５によって所定の軌道上を回転アーム４が旋回する。そして、軌道上の各位置において被写体９に対し、Ｘ線照射部１よりＸ線量調整スリット２を通して一様なＸ線が照射される。
【００２４】
被写体９を透過したＸ線を受け、Ｘ線受光部３では短冊状の画像データを送出する。図５(ａ)は本実施例でＸ線受光部３より送出された短冊画像のシミュレーション図である。得られた短冊画像はＸ線が一様照射されているために、画像上部の歯牙領域と画像下部の歯牙以外の領域において透過Ｘ線量が異なるため、輝度差が大きな画像となっている。
【００２５】
次に、工程２において、短冊画像処理部６に保存された短冊画像に対し、補正係数による輝度値の補正を行う。
【００２６】
図６は短冊画像の輝度値に対し補正係数を掛けた場合の輝度値の変化を示したものであり、長手方向座標軸の右方向が、短冊画像の下部方向である。図６(ａ)のように画像下部の輝度値が上中部に比べ高い短冊画像に対し、例えば、図６(ｂ)のような画像下部方向にゲインが一定ルールに基づき徐々に小さく変化するような補正係数（たとえば１次関数で単調変化する特性を有する補正係数）を設定することで、輝度補正後は図６(ｃ)のように、短冊画像の輝度値はほぼ一様の輝度値となる。本実施例で輝度補正をおこなった短冊画像のシミュレーション図を図５(ｂ)に示す。補正前の短冊画像(図５(a))と比較し、画像下部の輝度が画像上部の輝度に近い値となっている。
【００２７】
なお、補正係数は、透過したＸ線が少なく輝度の小さい画像上部の歯牙領域と、透過したＸ線が多く輝度の大きい画像下部の歯牙以外の領域に対応して、少なくとも大小２種類の補正係数をあらかじめ登録記憶しておき、歯牙領域と歯牙以外の領域にそれぞれ異なる補正係数をかけて、両者の輝度の差が小さくなるように補正してもよい。
【００２８】
工程３では輝度補正が行われた短冊画像を軌道時の速度に応じて複数枚重ね合わせ、一枚のパノラマ画像を作成する。パノラマ画像への再構成の方法を図７に示す。回転アーム４が所定軌道上を旋回し、所定の個々の位置において撮影された短冊画像を撮影時間順に重ね合わせる。重ね合わせる際に、歯牙部分の画像が位置ズレなく重なるように、回転アーム４の旋回速度に対応して、横方向へのずらし量を調整する。
【００２９】
工程４では、作成されたパノラマ画像に対し、後処理としての画像処理を行う。例えば、ノイズ除去やコントラスト強調である。画像処理後のパノラマ画像は画像表示用ディスプレイ８に表示される。図８は本実施例におけるパノラマ画像を示したものである。図９は比較のために示した従来のＣＴパノラマ装置で撮影されたパノラマ画像である。画像下部に線量過多領域があるため、画像処理後の画像において歯牙領域のコントラストが不十分となっている。これに対して図８は、本実施例において再構成された画像で、画像下部の線量過多領域が補正係数によって補正されているため、後処理の画像処理が効果的に行われ、歯牙領域に充分なコントラストが得られている。
【００３０】
以上のように本願発明のパノラマ撮影装置は、生成されるパノラマ画像において、スリットの境界線が縦縞状のノイズとして画像に表れることなく、さらにセンサ受光面全体が一様に透過Ｘ線を受けて、歯牙部と下部との輝度差が大きくなるのを防ぎ、肝心の歯牙部に関し鮮明な画像を得ることができる。
【００３１】
なお、本実施例は輝度補正の際に、補正係数を1次関数で減少する特性で説明したが、それに特化するものでない。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明にかかる歯科用パノラマ撮影装置は、ＣＴ撮影装置において、従来のパノラマ装置と同様の鮮明なパノラマ撮影画像を得ることができるので、歯科用パノラマ撮影装置の技術分野等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１における歯科用パノラマ撮影装置の機能ブロック図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１、および従来技術におけるＸ線量調整の逆三角形状のスリットを示す図（ｂ）矩形形状のスリットを示す図
【図３】本発明の実施の形態１におけるセンサ使用領域を示しす図
【図４】本発明の実施の形態１におけるパノラマ画像作成手法のフローチャート
【図５】（ａ）本発明の実施の形態１における輝度補正前の取得短冊画像のシミュレーション図（ｂ）輝度補正後の取得短冊画像のシミュレーション図
【図６】（ａ）画像下部の輝度値が上中部に比べ高い短冊画像の図（ｂ）画像下部方向にゲインが小さくなるように補正するための補正係数を示す図（ｃ）輝度補正後、短冊画像の輝度値がほぼ一様となったことを示す説明図
【図７】本発明の実施の形態１におけるパノラマ画像の再構成方法を示した図
【図８】本発明の実施の形態１における再構成されたパノラマ画像説明図
【図９】従来のＣＴパノラマ装置で撮影された構成されたパノラマ画像説明図
【符号の説明】
【００３４】
１  Ｘ線照射部
２  Ｘ線量調整スリット
３  Ｘ線受光部
４  回転アーム
５  回転制御部
６  短冊画像処理部
７  パノラマ画像生成部
８  画像表示用ディスプレイ
９  被写体
【図６】
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【図７】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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