(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を放出する放射線源と、
前記放射線源に対象物を挟んで対峙して配置され、かつ、前記放射線が入射したときに当該放射線に対応したデジタル電気量の２次元データをフレーム単位で出力する検出器と、
前記放射線源と前記検出器との間に提供される撮像空間において当該放射線源と当該検出器とを仮想的に結ぶラインが位置的に変化するように、当該放射線源及び当該検出器を前記対象物に対して相対的に移動させる移動手段と、
前記移動手段により前記放射線源及び前記検出器、当該検出器、又は、前記対象物を移動させている間に、前記検出器から出力される前記データをフレーム単位で収集するデータ収集手段と、
を備え、前記データ収集手段により収集された前記データを用いて前記対象物の撮像部位の３次元画像を生成する放射線撮像装置において、
前記撮像空間に配置されるとともに、この配置によって当該撮像空間内の予め定めた断層面に位置付けられ且つ既知の位置情報を前記放射線で画像化可能なマーカを有するファントムと、
前記ファントムを前記撮像空間に配置した状態で、前記放射線源から放出された放射線に応じて前記データ収集手段により収集されたデータに基づいて画像を作成する画像作成手段と、
前記マーカの既知の位置情報と前記画像から得られた前記マーカの位置の情報とに基づき、前記放射線源と前記検出器の間の距離情報及び前記検出器に対する前記放射線源の高さ情報を演算する第１の演算手段と、
前記第１の演算手段の演算結果と前記データに基づいて、前記ラインの位置の変化量を加味した、前記撮像空間における前記放射線源、前記検出器、及び前記断層面の位置関係を規定するパラメータを演算する第２の演算手段と、を備えたことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記第２の演算手段により演算されるパラメータをキャリブレーションデータとして記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
【請求項３】
前記放射線により前記対象物の撮像部位を撮像したときに、前記キャリブレーションデータを前記記憶手段から読み出し、当該キャリブレーションデータを用いて当該撮像部位の実在位置を３次元的に演算する第３の演算手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
【請求項４】
前記第２の演算手段は、前記ラインの位置の変化量として、当該ラインが移動することに伴う当該ライン上の所定位置の移動量を加味して前記パラメータを演算する手段であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の放射線撮像装置。
【請求項５】
前記移動手段は、前記放射線源と前記検出器の対を前記対象物の周りに互いに異なる、円軌道及び楕円軌道を含む、曲率を有する軌道並びに角速度で回転させる手段であり、
前記第２の演算手段は、前記放射線源と前記検出器が回転するときに共有する回転中心の位置を前記ライン上の所定位置として用い、この回転中心の位置の変化量を加味して前記パラメータを演算する手段であることを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。
【請求項６】
前記放射線源は前記放射線としてのＸ線を曝射するＸ線管であり、
前記検出器は前記Ｘ線を検出する検出器であり、
前記移動手段は、前記Ｘ線管と前記検出器の対を前記対象物の周りに互いに異なる、円軌道及び楕円軌道を含む、曲率を有する軌道並びに角速度で回転させ、且つ、当該Ｘ線管と当該検出器とを常に互いに正対させるように回転させる手段であり、
前記画像作成手段は、前記データ収集手段により収集されたデータをトモシンセシス法に基づいて前記画像としてのパノラマ画像を作成する手段である、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の放射線撮像装置。
【請求項７】
前記軌道は円軌道であり、
前記所定位置の移動量は、前記放射線源と前記検出器が互いに異なる円軌道を回転中心を共有して回転するときの当該回転中心の位置の変化量である、ことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
【請求項８】
前記第１の演算手段は、前記距離情報として、前記Ｘ線管と前記回転中心との間の第１の距離及び当該回転中心と前記検出器との間の第２の距離を演算するとともに、前記高さ情報として、前記高さ方向における前記検出器の基準位置からの前記Ｘ線管の高さを演算する手段であることを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
前記第２の演算手段は、前記パラメータとして、前記データのフレーム番号の入力とする関数であって、前記検出器の検出面の移動距離と当該フレーム番号の変化率、前記Ｘ線管から放射されるＸ線束の前記対象物への投影角度、当該投影角度と前記フレーム番号の変化率、前記回転中心から前記撮像部位までの第３の距離、前記回転中心の位置の変化量、及び当該回転中心の位置座標を演算する手段であることを特徴とする請求項８に記載の放射線撮像装置。
【請求項１０】
前記ファントムは、
ベースと、
前記断層面としての基準断層面を前記ベースへ投影して生成される基準面軌道、及び、当該基準面軌道から離間し且つ当該基準面軌道に併走する他の軌道のそれぞれに沿って、軌道毎に複数、立設される支柱と、
前記複数のそれぞれ支柱に配設され、Ｘ線透過率が少なくとも当該支柱のＸ線透過率とは異なるマーカと、を備えたことを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１１】
前記基準面軌道は、前記撮像部位である歯列を辿った略馬蹄形の基準断層面を前記ベースへ投影して生成される軌道であり、前記支柱は、当該基準面軌道から離間し且つ当該基準面軌道に併走する略馬蹄形の他の軌道のそれぞれに沿って、軌道毎に複数、立設されていることを特徴とする請求項１０に記載の放射線撮像装置。
【請求項１２】
前記マーカは、予め設定されている前記Ｘ線の照射角度が前記回転中心の位置の変化を与えない角度である基準角度における前記第１の距離、前記第２の距離、前記高さ、及び前記第３の距離の情報を得るために前記基準面軌道及び前記他の軌道のそれぞれに位置させ、高さ方向の画像の拡大率を測定するための第１のマーカと、
前記基準角度以外の照射角度における前記第３の距離の情報を得るために前記基準面軌道及び前記他の軌道の何れか一方に位置させ、高さ方向の画像の拡大率を測定するための第２のマーカとを含んでいる、ことを特徴とする請求項１１に記載の放射線撮像装置。    
【請求項１３】
前記マーカは、前記投影角度の実際値の情報を得るために、予め設定されている前記Ｘ線の照射角度毎に、前記基準面軌道及び前記他の軌道のそれぞれに配置された第３のマーカを更に含んでいることを特徴とする請求項１２に記載の放射線撮像装置。
【請求項１４】
前記第１及び第２のマーカは、高さ方向において既知の２点の位置情報を与えるマーカであり、前記第３のマーカは前記高さ方向に沿い且つ前記基準面軌道及び前記他の軌道において当該高さ方向の位置が互いに異なり且つライン状の又はラインを想定可能なマーカであることを特徴とする請求項１３に記載の放射線撮像装置。
【請求項１５】
前記第１の演算手段は、
前記Ｘ線の照射の基準角度において前記画像から、前記データのフレーム番号の入力とする関数であって、前記検出器の検出面の移動距離と当該フレーム番号の変化率と、前記Ｘ線管から放射されるＸ線束の前記対象物への投影角度と前記フレーム番号の変化率とを算出する第１の変化率算出手段と、
この第１の変化率算出手段の算出結果と前記第１のマーカの拡大率とを用いて前記第１の距離、前記第２の距離、及び前記高さを算出する第１の情報算出手段とを備えたことを特徴とする請求項１２〜１４の何れか一項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１６】
前記第２の演算手段は、
前記第３のマーカの前記画像への画像化情報を用いて前記Ｘ線の照射角度の実際値を前記予め定めた照射角度毎に算出する角度算出手段と、
前記Ｘ線の照射角度の実際値毎に前記検出器の検出面の移動距離と当該フレーム番号の変化率と、前記Ｘ線管から放射されるＸ線束の前記対象物への投影角度と前記フレーム番号の変化率とを算出する第２の変化率算出手段と、
この第２の変化率算出手段の算出結果と前記第２のマーカの拡大率とを用いて前記Ｘ線の照射角度の実際値毎に、前記回転中心から前記撮像部位までの第３の距離、前記回転中心の位置の変化量、及び当該回転中心の位置座標を算出する第２の情報算出手段とを備えたことを特徴とする請求項１５に記載の放射線撮像装置。
【請求項１７】
前記第２の演算手段は、
前記予め設定したＸ線の照射角度毎に前記検出器の検出面の移動距離と当該フレーム番号の変化率と、前記Ｘ線管から放射されるＸ線束の前記対象物への投影角度と前記フレーム番号の変化率とを算出する第２の変化率算出手段と、
この第２の変化率算出手段の算出結果と前記第２のマーカの拡大率とを用いて前記Ｘ線の照射角度の実際値毎に、前記回転中心から前記撮像部位までの第３の距離、前記回転中心の位置の変化量、及び当該回転中心の位置座標を算出する第２の情報算出手段とを備えたことを特徴とする請求項１５に記載の放射線撮像装置。
【請求項１８】
前記記憶手段は、前記Ｘ線の照射角度の実際値毎に又は予め設定された前記Ｘ線の照射角度毎に、前記検出器の検出面の移動距離と前記フレーム番号の変化率、前記投影角度と前記フレーム番号の変化率、前記回転中心から前記撮像部位までの第３の距離、前記回転中心の位置の変化量、及び当該回転中心の位置座標をルックアップテーブルとして有することを特徴とする請求項１６又は１７に記載の放射線撮像装置。
【請求項１９】
前記第３の演算手段は、前記基準断層面とは異なる複数の断層面を前記第１の距離、前記第２の距離、前記投影角度のフレーム番号の変化率、前記第３の距離及び前記回転中心の位置の変化量を加味して設定する断層面設定手段と、前記画像のデータ用いて当該断層面設定手段が設定した断層面それぞれの画像を再構成する再構成手段と、この再構成した複数の断層像を用いて前記撮像部位の実在位置を、前記照射角度の実際値及び前記回転中心の位置座標を用いて、常に前記Ｘ線源を睨む方向に３次元的に同定する同定手段を備えたことを特徴とする請求項１６〜１８の何れか一項に記載の放射線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を用いて対象物を撮像する放射線撮像装置及び同装置に用いるファントムに係り、とくに、トモシンセス法に基づいて対象物のパノラマ画像などの画像を生成する放射線撮像装置及び同装置で用いるキャリブレーションや撮像空間の構造解析に用いるファントムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、トモシンセシス法（tomosynthesis）に依る被検体の断層撮影法が盛んに行われるようになっている。このトモシンセシス法の原理はかなり古くから知られている（例えば特許文献１を参照）。近年では、そのトモシンセシス法に依る画像再構成の簡便さを享受しようとする断層撮影法も提案されている（例えば特許文献２及び特許文献３を参照）。また、歯科用及びマンモグラフィでその例が多数見られるようになっている（例えば特許文献４、特許文献５、特許文献６を参照）。【０００３】
従来、このトモシンセシス法を好んで適用した放射線撮像装置の１つに、Ｘ線を用いた歯科用のパノラマ撮像装置がある。このパノラマ撮像装置は、Ｘ線検出器（以下、検出器と呼ぶ）の動きに制約があるため、撮像空間に機械的に設定される軌道に従った断層面（基準断層面と呼ぶ）に焦点が合うようになっている。なお、撮像空間とは、被検体の顎部の周囲を回転するＸ線管及び検出器の間に位置する、Ｘ線パスが移動する空間を言う。【０００４】
このため、撮像空間において歯列が基準断層面に沿って位置しているときにのみ、画像の焦点は最適化される。しかし、歯列が基準断層面からずれている場合、画像は最適な焦点を失い、ぼける。したがって、不鮮明な部分を精度良く見たい場合は、ボケた部位が鮮明に見えるように被検体の位置決めをやり直してデータの再収集を行うか、ボケた部分の口内撮影を施して、より鮮明な画像を得ていた。【０００５】
その一方で、近年、特許文献７のように、Ｘ線の検出データを高速（例えば３００FPS）に収集できる検出器を使用し、その検出データをすべてコンピュータに取り込み、トモシンセシス法を実行するＸ線パノラマ撮像装置が開発されている。この装置の場合、検出データをトモシンセス法で処理して断層面のパノラマ画像を生成するとともに、その断層面の位置をその面の前後方向に変更し、その変更した断層面のパノラマ画像を生成できる。この画像生成を行うために、予め、検出器の検出面（つまり、Ｘ線の入射面）に平行な複数の断層面の距離の情報（シフト・アンド・アッド量またはゲインと呼ばれる）を、ファントムを用いて求めるか、理論計算で求める。撮像時には、Ｘ線管及び検出器の対を被検体の顎部の周囲に回転させながらデータ収集を行う。このときの回転中心の位置は、歯列に対して接近したり離れたりする。収集されたデータは、上述の距離の情報を用いたトモシンセシス法をソフトウエア処理することで、ボケの少ない画像が作成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５７−２０３４３０
【特許文献２】特開平６−８８７９０
【特許文献３】特開平１０−２９５６８０
【特許文献４】特開平４−１４４５４８
【特許文献５】特開２００８−１１０９８
【特許文献６】米国特許公開 ＵＳ２００６／０２０３９５９  Ａ１
【特許文献７】特開２００７−１３６１６３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献７に記載のパノラマ撮像装置の場合、再構成される複数の断層面は、各回転角度の位置に在る検出器とＸ線管とを結ぶライン上のある位置に存在すると仮定し、この仮定の元にトモシンセス法を用いて各断層面のパノラマ画像を作成している。このため、別の断層面のパノラマ画像を作成するなど、断層面を変更したときに、画像の拡大率が変わるため、この変化に因る歪が画像の縦方向（歯列の上下方向）に生じる。画像はデジタル化されているので、基準断層面に歯列が正確に位置決めされていれば、縦横の両方向に共に歪のない画像は作ることは可能ではある。【０００８】
しかし、この位置決めの条件から外れた場合、必ず画像に歪が発生する。また、歯列が基準断層面に沿って位置していない場合、再構成されたパノラマ画像には横方向のボケも生じる。その場合、画像処理によって焦点の合った画像が作成されれば、横方向の歪（ボケ）は少なくなる。しかし、その場合でも、縦方向の歪はシフト・アンド・アッド量には関与しないため、パノラマ画像に縦方向の歪が残る。画像に歪があると、例えば画像上の２点の距離が実体に比して正しく描出されない。むろん、その２点間の距離も正確に計測できないなど、パノラマ画像を用いた計測能力は低い。【０００９】
上述した縦方向の歪の原因は以下のようである。データ収集時においてＸ線管と検出器とが互いに異なる半径で且つ互いに正対しながら歯列の周りを回転する。この回転の間、Ｘ線管及び検出器の対の歯列に対する回転角度、すなわちＸ線管から検出器に照射されるＸ線束の照射角度を順次変化させてＸ線スキャンが実行される。このとき、回転角度が変化するにつれて、Ｘ線管と検出器の回転の中心（回転中心：Ｘ線管及び検出器は共に、この同一の回転中心を中心に回転する）の位置が歯列に近づいたり、離れたりする。この回転中心の変化によって、歯列の縦方向の拡大率が歯列の歯列方向の各位置で異なり、これがパノラマ画像の縦方向の歪発生の原因となっていた。【００１０】
勿論、断層面を変えたときにもこの歪は生じる。このため、特許文献７に記載のパノラマ撮像装置によって生成されたパノラマ画像は定量的な計測には不向きである。また、サブトラクションなど時系列の変化を見ることも難しい。したがって、その臨床的な用途は限られている。このような理由が、従来のパノラマ撮像装置を真の口内撮影の代替手段としては使えず、歯科用ＣＴには及ばない、一つの理由である。【００１１】
ところで、パノラマ撮像装置は、各メーカ間で違いがあるのは勿論のこと、同じメーカの製造であっても、その装置毎に機械的な動作にバラツキを有している。特に、Ｘ線管と検出器を回転させる機構では、そのようなバラツキの影響は誤差として、再構成されるパノラマ画像に影響する。このため、Ｘ線管と検出器との間の位置関係、Ｘ線管及び検出器の対の回転中心の移動状況、その移動の速度、更には、Ｘ線の照射方向などのファクタが設計通りかどうかなどについて、装置毎にチェックし、そのバラツキの情報を持っておくことが必要になる。この情報を得るということは、撮像空間の構造（基準断層面に対する位置関係）を３次元的に把握することを意味する。この情報は装置毎に把握して、得られた情報をパノラマ再構成に反映させるべきであるが、従来、そのような必要性がないと同時に、そのような仕組みも手法も無いというのが現状であった。【００１２】
本発明は、上述の従来の状況に鑑みてなされたもので、撮像空間内の予め定めた断層面に対する、放射線の照射角度毎の撮像系の構造、すなわち撮像空間の３次元構造をファントムを用いたスキャンで的確に把握し、その構造情報を用いて歪がより少なく、撮影対象の３次元的な実位置をより精度良く反映した画像を提供することができる放射線撮像装置及び同装置に用いるファントムを提供することを、その目的とする。【００１３】
本発明は、特に、上述した構造情報を用いて、トモシンセス法の基で再構成される画像上の縦方向の歪を排除または軽減し、実体物の３次元的な位置をより精度良く反映した断層像を提供することができる放射線撮像装置及び同装置に用いるファントムを提供することを、更なる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した目的を達成するために、本発明は、その１つの態様として、放射線を放出する放射線源と、前記放射線源に対峙して配置され、かつ、前記放射線を入射したときに当該放射線に対応したデジタル電気量の２次元データをフレーム単位で出力する検出器と、前記放射線源と前記検出器との間に提供される撮像空間において当該放射線源と当該検出器とを結ぶラインが位置的に変化するように、当該放射線源及び当該検出器、当該放射線源、又は、前記対象物の何れかを、当該放射線源、当該検出器、及び当該対象物のうちの残りの要素に対して相対的に移動させる移動手段と、前記移動手段により前記放射線源及び前記検出器、当該検出器、又は、前記対象物を移動させている間に、前記検出器から出力される前記データをフレーム単位で収集するデータ収集手段と、を備え、前記データ収集手段により収集された前記データを用いて前記対象物の撮像部位の３次元画像を生成する放射線撮像装置において、前記撮像空間に配置されるとともに、この配置によって当該撮像空間内の予め定めた断層面に位置付けられ且つ既知の位置情報を前記放射線で画像化可能なマーカを有するファントムと、前記ファントム装置を前記撮像空間に配置した状態で、前記放射線源から放出された放射線に応じて前記データ収集手段により収集されたデータに基づいて画像を作成する画像作成手段と、前記マーカの既知の位置情報と前記画像から得られた前記マーカの位置の情報とに基づき、前記放射線源と前記検出器の間の距離情報及び前記検出器に対する前記放射線源の高さ情報を演算する第１の演算手段と、前記第１の演算手段の演算結果と前記データに基づいて、前記ラインの位置の変化量を加味した、前記撮像空間における前記放射線源、前記検出器、及び前記断層面の位置関係を規定するパラメータを演算する第２の演算手段と、を備えたことを特徴とする放射線撮像装置が提供される。【００１５】
また、前述した目的を達成するため、本発明は別の態様として、Ｘ線を放出するＸ線源と前記Ｘ線を電気信号として検出する検出器とを対象物を挟んで相互に対向させ、当該Ｘ線源と当該検出器を当該対象物の周りに回転させながら、前記Ｘ線を当該検出器によりデジタル電気量のフレームデータとして検出し、前記フレームデータに基づいて前記対象物の断層面のパノラマ画像を作成するパノラマ撮像装置における、前記Ｘ線源と前記検出器との間の空間に配置されるファントムであって、ベースと、前記断層面としての基準断層面を前記ベースへ投影して生成される基準面軌道、及び、当該基準面軌道から離間し且つ当該基準面軌道に併走する他の軌道のそれぞれに沿って、軌道毎に複数、立設される支柱と、前記複数のそれぞれ支柱に配設され、Ｘ線透過率が少なくとも当該支柱のＸ線透過率とは異なるマーカと、を備えたことを特徴とするファントムが提供される。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、放射線の照射角度毎の撮像系の構造、すなわち撮像空間の３次元構造をファントムを用いたスキャンで的確に把握し、その構造情報を用いて歪がより少なく、撮影対象の３次元的な実位置をより精度良く反映した画像を提供することができる放射線撮像装置及び同装置に用いるファントムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
添付図面において、
【図１】図１は、本発明の１つの実施形態に係る放射線撮像装置としてのＸ線によるパノラマ撮像装置の全体構成の概略を示す斜視図。
【図２】図２は、実施形態に係るパノラマ撮像装置が対象とする被検体の歯列、その歯列に設定される３Ｄ基準断層面、及びＸ線管と検出器との対が回転するときの回転中心の軌跡を説明する図。
【図３】図３は、パノラマ撮像装置におけるＸ線管、３Ｄ基準断層面、及び検出器のジオメトリを説明する斜視図。
【図４】図４は、パノラマ撮像装置の電気的な構成の概略を説明するブロック図。
【図５】図５は、パノラマ撮像装置のコントローラ及び画像プロセッサが協同して実行する撮像のための処理の概要を示すフローチャート。
【図６】図６は、Ｘ線管、３Ｄ基準断層面、回転中心、及び検出器の位置関係を説明する図。
【図７】図７は、ファントムの一例を示す一部破断した斜視図。
【図８】図８は、ファントムのベースにおける、マーカを有する支柱の植設位置とキャリブレーションに用いる断層面の位置との関係を説明する図。
【図９】図９は、基準断層面の位置に植設する支柱の一例を説明する斜視図。
【図１０】図１０は、外側断層面の位置に植設する支柱の一例を説明する斜視図。
【図１１】図１１は、基準面パノラマ画像に映り込むマーカの位置と検出器とマーカの位置関係を説明する図。
【図１２】図１２は、本発明に係るパノラマ画像の再構成の原理を説明するための図。
【図１３】図１３は、図１３における幾何学的な位置関係を数値化して説明する図。
【図１４】図１４は、コントローラ及び画像プロセッサにより協働して実行される、撮像空間の構造解析及びキャリブレーションの手順の概略を説明するフローチャート。
【図１５】図１５は、Ｘ線の照射（投影）角度のずれを測定するための手順を説明する図。
【図１６】図１６は、Ｘ線の照射角度のずれを説明する図。
【図１７】図１７は、角速度曲線の一例とそれをＸ線の実際の照射角度のずれに応じて補正する様子を説明する図。
【図１８】図１８は、Ｘ線照射角度＝０°におけるマーカとその結像位置との位置関係を説明する図。
【図１９】図１９は、Ｘ線照射角度＝０°以外の角度におけるマーカとその結像位置との位置関係を説明する図。
【図２０】図２０は、本実施形態における縦方向の拡大率の補正を加味した、Ｘ線管の位置を睨む方向の３次元投影の概念を説明する図。
【図２１】図２１は、フレームデータとパノラマ画像の写像位置との関係を説明するグラフ。
【図２２】図２２は、基準面パノラマ画像の一例を模式的に示す図。
【図２３】図２３は、基準面パノラマ画像にＲＯＩを設定したときの画像の一例を模式的に示す図。
【図２４】図２４は、画像プロセッサが実行する歯の実在する位置・形状を同定する処理の概要を説明するフローチャート。
【図２５】図２５は、Ｘ線管と検出器の対の回転中心の変化に伴う３Ｄパノラマ画像上のＺ軸方向の同一位置からＸ線管への投影角度の違いを説明する図。
【図２６】図２６は、３Ｄ基準画像の一例を模式的に示す図。
【図２７】図２７は、３Ｄ基準断層面に付加する複数の平行な断層面を説明する斜視図。
【図２８】図２８は、Ｘ線管と検出器の対の回転中心の変化に伴う、３Ｄパノラマ画像上のＺ軸方向の同一位置からＸ線管へ投影したときの複数の断層面上の位置の違いを説明する図。
【図２９（１）】図２９は、同図の（２）と同様に、協働して３Ｄ基準画像上の位置毎に最適焦点の断層面を特定する処理を説明する図。
【図２９（２）】図２９は、同図の（１）と同様に、協働して３Ｄ基準画像上の位置毎に最適焦点の断層面を特定する処理を説明する図。
【図３０】図３０は、最適焦点位置の特定処理における周波数解析の結果を例示するグラフ。
【図３１】図３１は、最適焦点位置の特定処理における最適焦点の断層面の位置の一例を示すグラフ。
【図３２】図３２は、断層面位置に応じて変わる周波数特性パターンを例示するグラフ。
【図３３】図３３は、歯の実在する位置が３Ｄ基準断層面からずれている状態を説明する図。
【図３４】図３４は、歯を３Ｄ基準断層面の位置からその実在する位置へシフトさせる状態を拡大率の大小に応じて説明する図。
【図３５】図３５は、歯を３Ｄ基準断層面の位置からその実在する位置へシフトさせる状態を拡大率の大小に応じて説明する図。
【図３６】図３６は、歯を３Ｄ基準断層面の位置からその実在する位置へシフトさせる状態を拡大率の大小に応じて説明する図。
【図３７】図３７は、位置同定位置のために３Ｄ基準画像上の処理点を移動させる処理を説明する斜視図。
【図３８】図３８は、処理点毎に特定される最適焦点の断層面位置の同定と、その異常な同定を説明する斜視図。
【図３９】図３９は、最適焦点の断層面位置の同定とスムージングより作成された３Ｄオートフォーカス画像を模式的に示す図。
【図４０】図４０は、３Ｄオートフォーカス画像を３Ｄ基準断層面に投影する処理の概念を説明する図。
【図４１】図４１は、３Ｄ基準断層面に投影された画像とそこに設定されたＲＯＩとを模式的に説明する模式図。
【図４２】図４２は、３Ｄオートフォーカス画像を基準面パノラマ画像の２次元の面に投影する処理の概念を説明する図。
【図４３】図４３は、２Ｄ参照画像とそこに設定されたＲＯＩとを模式的に説明する図。
【図４４】図４４は、ファントムの変形例を示す図である。
【図４５】図４５は、ファントムの変形例を示す別の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
図１〜４３を参照して、本発明に係る放射線撮像装置及び同装置に用いるファントムの１つの実施形態を説明する。本実施形態では、この放射線撮像装置は、歯科用のＸ線パノラマ撮像装置として実施されている。以下、このパノラマ撮像装置を詳述する。
【００２０】
図１に、かかるパノラマ撮像装置１の外観を示す。このパノラマ撮像装置１は、被検体の顎部をＸ線でスキャンし、そのデジタル量のＸ線透過データから顎部の歯列の実際の３次元的位置（実在位置）を同定し、かつ、その歯列の縦方向の拡大率の変化（違い）を補償した歯列のパノラマ画像をトモシンセシス法（tomosynthesis）の元で生成（再構成）することができる。
【００２１】
このパノラマ撮像装置１の構成の概要を説明する。図１に示すように、このパノラマ撮像装置１は、被検体（患者）Ｐからデータを例えば被検体Ｐの立位や車椅子に座った姿勢で収集する筐体１１と、この筐体１１が行うデータの収集を制御し、その収集したデータを取り込んでパノラマ画像を作成し、かつ、操作者（医師、技師など）との間でインターラクティブに又は自動的にパノラマ画像の後処理を行うための、コンピュータで構成される制御・演算装置１２とを備える。
【００２２】
筐体１１は、スタンド部１３と、このスタンド部１３に対して上下動可能な撮影部１４とを備える。撮影部１４は、スタンド部１３の支柱に所定範囲で上下動可能に取り付けられている。
【００２３】
ここで、説明の便宜のため、パノラマ撮像装置については、スタンド部１３の長手方向、すなわち上下方向をＺ軸とするＸＹＺ直交座標系を設定する。なお、後述する２次元のパノラマ画像については、その横軸方向をｊ軸、縦軸方向をi軸（＝Ｚ軸）と表記する。
【００２４】
撮影部１４は、側面からみて、略コ字状を成す上下動ユニット２３と、この上下動ユニット２３に回転（回動）可能に支持された回転ユニット２４とを備える。上下動ユニット２３は、スタンド部１３に設置された、図示しない上下駆動機構（例えば、モータ及びラック＆ピニオン）を介して、高さ方向の所定範囲に渡ってＺ軸方向（縦軸方向）に移動可能になっている。この移動のための指令が、制御・演算装置１２から上記上下動駆動機構に出される。
【００２５】
上下動ユニット２３は、前述したように、その一方の側面からみて略コ字状を成し、上下それぞれの側の上側アーム２３Ａ及び下側アーム２３Ｂと、その上側、下側アーム２３Ａ，２３Ｂを繋ぐ縦アーム２３Ｃとが一体に形成されている。縦アーム２３Ｃが、前述したスタンド部１３に上下動可能に支持されている。上側アーム２３Ａの内部には、回転駆動用の回転駆動機構３０Ａ（例えば、電動モータ及び減速ギヤなど）が設置されている。この回転駆動機構３０Ａは、制御・演算装置１２から回転駆動用の指令を受ける。回転駆動機構３０Ａの出力軸、すなわち電動モータの回転軸は、上側アーム２３Ａから下側（Ｚ軸方向下側）に突出するように配置されており、この回転軸に、回転ユニット２４が回転可能に結合されている。つまり、回転ユニット２４は、上下動ユニット２３に垂下されており、回転駆動機構３０Ａの駆動に付勢されて回転する。
【００２６】
また、回転駆動機構３０Ａは移動機構３０Ｂに連結している。この移動機構３０Ｂは図示しない電動モータ、ギヤなどから構成されている。この移動機構３０Ｂも、制御・演算装置１２から回転駆動用の指令を受けて動作し、回転駆動機構３０Ａ、すなわち回転ユニット２４をＸＹ面に沿って移動可能に構成されている。これにより、後述するＸ線管及び検出器の対の回転中心の移動の軌跡を、ＸＹ面に沿った所定範囲において２次元的に一定軌道に沿って移動させることができる。
【００２７】
一方、下側アーム２３Ｂは、その先端部にチンレスト２５が形成されている。このチンレスト２５には、ヘッドレスト２６が着脱自在に取り付けられる。このため、被検体Ｐは、バイトブロック（単にバイトとも呼ばれる）を咥え、顎をチンレスト２５に載せ、且つ、額をヘッドレストに押し当てる。これにより、被検体Ｐの口腔部が後述する撮像空間内の所定位置に固定される。
【００２８】
回転ユニット２４は、その使用状態において、その一方の側面からみて略コ字状に形成され、その開放端側を下側に向けて回転自在に上側アーム２３Ａのモータ出力軸に取り付けられている。詳しくは、横方向、すなわちＸＹ平面内で略平行に回転（回動）する横アーム２４Ａと、この横アーム２４Ａの両端部から下方（Ｚ軸方向）に伸びた左右の縦アーム（第1の縦アーム、第２の縦アーム）２４Ｂ，２４Ｃとを一体に備える。回転ユニット２４も制御・演算装置１２の制御下で駆動及び動作するようになっている。
【００２９】
第1の縦アーム２４Ｂの内部の下端部に放射線放出源としてのＸ線管３１が装備されている。このＸ線管３１は、例えば回転陽極Ｘ線管で構成されており、そのターゲット（陽極）からＸ線を第２の縦アーム２４Ｃに向けて放射状に放射させる。このターゲットに衝突させる電子線の焦点は、例えば径０．５ｍｍ（〜１ｍｍ程度）と小さく、したがって、このＸ線管３１は点状のＸ線源として機能する。Ｘ線管３１の前面の所定位置には、スリット状のコリメータ３３が取り付けられている。このコリメータ３３により、検出器３２に入射させるＸ線を、その検出面（すなわち実際の収集用の窓（例えば５．０ｍｍ幅の窓））に絞ることができる。
【００３０】
一方、第２の縦アーム２４Ｃの内部の下端部に放射線検出手段としての、Ｘ線検出素子を２次元状（例えば、６４×１５００のマトリクス状）に配置したデジタル形Ｘ線検出器３２が装備されており、その検出面に入射するＸ線を検出する。この検出器３２は、一例として、ＣｄＴｅで作られた、縦長形の検出面（例えば、横６．４ｍｍ×縦１５０ｍｍ）を有している。なお、本実施形態はトモシンセシス法を採用しているため、検出器３２はその横（幅）方向にも複数のＸ線検出素子を持つことが必須である。
【００３１】
この検出器３２は、その縦方向をＺ軸方向に一致させて縦方向に配置される。この検出器３２の検出時の横方向の有効幅は、前述したコリメータ３３によって例えば約５．０ｍｍに設定される。この検出器３２は、例えば３００ｆｐｓのフレームレート（１フレームは、例えば、６４×１５００画素）で入射Ｘ線を、当該Ｘ線の量に応じたデジタル電気量の画像データとして収集することができる。以下、この収集データを「フレームデータ」と呼ぶ。
【００３２】
撮影時には、Ｘ線管３１及び検出器３２は、被検体Ｐの口腔部を挟んで互いに斜めに対向して又は互いに正対して位置し、口腔部の周りを回転する。「Ｘ線管３１及び検出器３２が互いに正対して」とは、Ｘ線管３１から照射されたＸ線ビームの中心軸（ＸＹ面に投影したときの中心軸）が検出器３２の検出面に直交する状態を言う。また、「Ｘ線管３１及び検出器３２が互いに斜めに対向して」とは、上記Ｘ線ビームの中心軸が検出器３２の検出面に９０°以外の角度（０°＜角度＜９０°）で入射する状態を言う。したがって、トモシンセス法に拠るスキャンを実行するときに必要なＸ線管３１及び検出器３２の回転（移動）のさせ方には、このように様々な態様を採ることができる。
【００３３】
ただし、本実施形態においては、Ｘ線管３１及び検出器３２は、被検体Ｐの口腔部を挟んで常に互いに正対するように位置し、それらの対毎、一体に口腔部の周りを回転するように駆動される。ただし、この回転は単純な円を画く回転ではない。つまり、本実施形態の場合、Ｘ線管３１及び検出器３２の対は、その移動する回転中心ＲＣ（図２，３参照）を中心に回転駆動される。後述するが、回転中心ＲＣからＸ線管３１及び検出器３２までの距離は縦方向の拡大率を考慮して決められている。回転中心ＲＣは、図２に示す如く、歯列の奥側から前歯に向けてほぼ直線状に往復する軌道Ａ、又は、同様に歯列の奥側から前歯に向けて直線的に進み、その後、鋭角に折り返して直線的に戻るという、少し角度を付けた３角形状の軌道Ｂを描くように回転駆動される。このため、Ｘ線管３１及び検出器３２は、角速度を適宜に変えながら回転している。
【００３４】
なお、回転中心ＲＣの軌道としては、一方の臼歯部の側から前歯に向けて円弧状に進み、その後、同様に円弧状に反対側の臼歯部の側戻るという山形状の軌道Ｃもある。この軌道Ｃは、特に、標準的な形状及びサイズの歯列に沿った断層面（以下、３Ｄ基準断層面）にＸ線焦点を合わせ且つその３Ｄ基準断層面を機械的に追従するように予め設計された軌道である。この３Ｄ基準断層面ＳＳにＸ線焦点を追従させる場合も、Ｘ線管３１及び検出器３２は角速度を適宜に変えながら回転している。
【００３５】
このように、Ｘ線管３１及び検出器３２が回転しながらＸ線によるスキャンが実行されるので、Ｘ線管３１及び検出器３２の回転軌跡によって囲まれる内部の空間は撮像空間を形成している。
【００３６】
３Ｄ基準断層面をＺ軸方向から見たときのＸＹ面上の軌跡は、上述したように、略馬蹄形を成すもので、図２に一例を示す。この３Ｄ基準断層面の軌跡は、例えば文献「R. Molteni, “A universal test phantom for dental panoramic radiography” MedicaMudi, vol. 36, no.3, 1991」によっても知られている。Ｘ線管３１、３Ｄ基準断層面ＳＳ、検出器３２、及び、回転中心ＲＣの位置を貫く回転軸ＡＸｚの幾何学的な位置関係は図３に示すようになる。ただし、回転中心ＲＣの位置は、図２に点線Ａ、Ｂ、及びＣで示したように、Ｘ線照射角度に応じて変わる。３Ｄ基準断層面ＳＳは検出器３２の入射口（Ｘ線検出面Ｌdet：図６参照）に平行であり、Ｚ軸方向に沿った湾曲した断面であって２次元に展開したときには細長い矩形状の断面として設定されている。
【００３７】
図４に、このパノラマ撮像装置の制御及び処理のための電気的なブロック図を示す。同図に示す如く、Ｘ線管３１は高電圧発生器４１及び通信ライン４２を介して制御・演算装置１２に接続され、検出器３２は通信ライン４３を介して制御・演算装置１２に接続されている。高電圧発生器４１は、スタンド部１３、上下動ユニット２３、又は回転ユニット２４に備えられ、制御・演算装置１２からの制御信号により、Ｘ線管３１に対する管電流及び管電圧などのＸ線曝射条件、並びに、曝射タイミングのシーケンスに応じて制御される。
【００３８】
制御・演算装置１２は、例えば大量の画像データを扱うため、大容量の画像データを格納可能な、例えばパーソナルコンピュータで構成される。つまり、制御・演算装置１２は、その主要な構成要素して、内部バス５０を介して相互に通信可能に接続されたインターフェース５１，５２，６２、バッファメモリ５３、画像メモリ５４、フレームメモリ５５、画像プロセッサ５６、コントローラ（ＣＰＵ）５７、及びＤ／Ａ変換器５９を備える。コントローラ５７には操作器５８が通信可能に接続され、また、Ｄ／Ａ変換器５９はモニタ６０にも接続されている。
【００３９】
このうち、インターフェース５１，５２はそれぞれ高電圧発生器４１、検出器３２に接続されており、コントローラ５７と高電圧発生器４１、検出器３２との間で交わされる制御情報や収集データの通信を媒介する。また、別のインターフェース６２は、内部バス５０と通信ラインとを結ぶもので、コントローラ５７が外部の装置と通信可能になっている。これにより、コントローラ５７は、外部に在る口内Ｘ線撮影装置により撮影された口内画像をも取り込めるとともに、本撮影装置で撮影したパノラマ画像を例えばＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）規格により外部のサーバに送出できるようになっている。
【００４０】
バッファメモリ５３は、インターフェース５２を介して受信した、検出器３２からのデジタル量のフレームデータを一時的に記憶する。
【００４１】
また、画像プロセッサ５６は、コントローラ５７の制御下に置かれ、撮像空間の構造解析、キャリブレーションのための処理、３Ｄ基準断層面のパノラマ画像の作成、及びそのパノラマ画像の後利用のための処理を操作者との間でインターラクティブに実行する機能を有する。この機能を実現するためのプログラムは、ＲＯＭ６１に予め格納されている。このため、このＲＯＭ６１は、本発明に係るプログラムを格納する記録媒体として機能する。なお、このプログラムは予めＲＯＭ６１に格納しておいてもよいが、場合によっては、外部システムから通信回線や持ち運び可能なメモリを介して、図示しないＲＡＭなどの記録媒体にインストールするようにしてもよい。
【００４２】
上述した３Ｄ基準断層面は、本実施形態では、装置側で予め用意されているものである。なお、３Ｄ基準断層面は、装置側で予め用意された複数の断層面から撮影前に選択するようにしてもよい。つまり、３Ｄ基準断層面としての固定した断面であることには変わりは無いが、かかる選択動作によって、３Ｄ基準断層面の位置を、歯列の奥行き（前後）方向の一定範囲で変更可能にしてもよい。
【００４３】
画像プロセッサ５６により処理される又は処理途中のフレームデータ、画像データ、及び、キャリブレーション用のルックアップテーブル（ＬＵＴ）は、画像メモリ５４に読出し書込み可能に格納される。画像メモリ５４には、例えばハードディスクなどの大容量の記録媒体（不揮発性且つ読出し書込み可能）が使用される。また、フレームメモリ５５は、再構成されたパノラマ画像データ、後処理されるパノラマ画像データなどを表示するために使用される。フレームメモリ５５に記憶される画像データは、所定周期でＤ／Ａ変換器５９に呼び出されてアナログ信号に変換され、モニタ６０の画面に表示される。
【００４４】
コントローラ５７は、ＲＯＭ６１に予め格納されている制御及び処理の全体を担うプログラムに沿って、装置の構成要素の全体の動作を制御する。かかるプログラムは、操作者からそれぞれに制御項目についてインターラクティブに操作情報を受け付けるように設定されている。このため、コントローラ５７は、後述するように、フレームデータの収集（スキャン）などを実行可能に構成されている。
【００４５】
このため、患者は、図１に示すように、立位又は座位などの姿勢でチンレスト２５の位置に顎を置いてバイトブロックを咥えるともに、ヘッドレスト２６に額を押し当てる。これにより、患者の頭部（顎部）の位置が回転ユニット２４の回転空間のほぼ中央部で固定される。この状態で、コントローラ５７の制御の元、回転ユニット２４が患者の顎部の周りをＸＹ面に沿って回転する。
【００４６】
なお、バイトブロックを噛むことによる位置決めの代わりに、患者は綿のようなものを噛み、イヤーロッドで耳を固定し、後は正面の鏡で回転が曲がっていないか確認することで、位置決めするようにしてもよい。
【００４７】
この回転の間に、コントローラ５７からの制御の元で、高電圧発生器４１が所定周期のパルスモードで曝射用の高電圧（指定された管電圧及び管電流）をＸ線管３１に供給させ、Ｘ線管３１をパルスモードで駆動させる。これにより、Ｘ線管３１から所定周期でパルス状のＸ線が曝射される。このパルス駆動には、半波整流した駆動信号を使う場合もあるし、インバータ回路を用いたＤＣ駆動方式の駆動信号を使う場合もある。このＸ線は、撮影位置に位置する患者の顎部（歯列部分）を透過して検出器３２に入射する。検出器３２は、前述したように、非常に高速のフレームレート（例えば３００ｆｐｓ）で入射Ｘ線を検出し、対応する電気量の２次元のデジタルデータ（例えば６４×１５００画素）をフレーム単位で順次出力する。このフレームデータは、通信ライン４３を介して、制御・演算装置１２のインターフェース５２を介してバッファメモリ５３に一時的に保管される。この一時保管されたフレームデータは、その後、画像メモリ５３に転送されて保管される。
【００４８】
このため、画像プロセッサ５６は、画像メモリ５３に保管されたフレームデータを用いて３Ｄ基準断層面ＳＳに撮像焦点を当てた断層像を基準面パノラマ画像として再構成する。つまり、この基準面パノラマ画像は、「３Ｄ基準断層面ＳＳに沿って歯列が存在していると仮定したときのパノラマ画像」であると定義される。また、この画像プロセッサ５６は、この基準面パノラマ画像を用いて３次元（３Ｄ）画像及び３Ｄオートフォーカス画像を作成するなどの処理を行う。この処理の概要を図５に示す。なお、上記３Ｄ基準画像は、「３Ｄ基準断層面ＳＳに沿って歯列が存在していると仮定したとき３次元画像」として定義される。また、３Ｄオートフォーカス画像は、「３Ｄ基準画像からフレームデータ又は基準面パノラマ画像のデータを用いて歯列を自動的に最適焦点化した表面画像」として定義される。つまり、この３Ｄオートフォーカス画像は、ボケが少なく、かつ、歯列の実在位置及びその実際のサイズを精度良く表現した最適焦点画像である。
【００４９】
とくに、３Ｄオートフォーカス画像は、被検体個々によって歯列の実在位置が異なるという事実を考慮した画像である。つまり、被検体個々の歯列は３Ｄ基準断層面ＳＳ（図６参照）に沿っていることは無く、３Ｄ基準断層面ＳＳから部分的に又は全体的にずれていたり、その面から傾いていたりする。このため、３Ｄオートフォーカス画像は、被検体個々の歯列の実際の３次元位置・形状を自動的に且つ精度良く同定するとともに、その同定結果から実際の歯列形状を自動的に描出することで作成される。
【００５０】
Ｘ線管３１（Ｘ線管焦点は点状と見做される）から照射されたＸ線は、コリメータ３３を通して照射される。このＸ線（Ｘ線束）は、被検体Ｐの口腔部を透過して、Ｚ軸方向に一定の長さを有し且つ横幅のある縦長の検出器３２により検出される。このため、Ｘ線の照射方向は図３，６に示すようにオブリークになる。したがって、歯の実際の大きさとその歯の陰影が検出器３２の検出面Ｌdetに作る投影像の大きさとの比（本実施例では、この比を「拡大率」という）は、回転中心ＲＣの位置に応じて変化する。この拡大率は縦方向及び横方向（つまり、通常、歯の縦方向及び横方向になる）のそれぞれに存在する。図６の縦方向の例で言えば、歯の実際の高さＰ1realと検出面Ｌdet上の高さＰ1detとの比が回転中心ＲＣの位置に応じて変わる。この回転中心ＲＣの位置は、図２に例示した如く、１回のスキャン（データ収集）の間に変化するように、Ｘ線管３１及び検出器３２の対の回転軌道が予め設定されている。
【００５１】
この理由は以下のようである。図６に示すように、Ｘ線管３１と検出器３２との間の距離Ｒｓ＋Ｒｄは一定に保持され、かつ、回転中心ＲＣからＸ線管３１及び検出器３２に至る距離Ｒｓ，Ｒｄ（本実施形態ではＲｓ＞Ｒｄ）も一定に保持される。その一方で、３Ｄ基準断層面ＳＳに焦点を合わせたスキャンを行うため、１回のスキャン（データ収集）の間に、回転中心ＲＣの位置の軌道は、略馬蹄形状に湾曲している歯列に対して、一例として、前述のように鋭角な３角形状の軌道Ｂ（図２参照）を採用している。
【００５２】
具体的には、回転中心ＲＣから３Ｄ基準断層面ＳＳまでの距離Ｄと、検出器３２から３Ｄ基準断層面ＳＳまでの距離Ｒｄ−Ｄとがスキャンが進むにつれて変化する。これに応じて、回転中心ＲＣは歯列に近づいたり遠ざかったりするので、Ｘ線管３１も歯列に近づいたり遠ざかったりする。Ｘ線管３１のＸ線焦点は点状と見做されるので、高さについて言えば、同一高さの歯であっても、Ｘ線管３１が歯列に近いほど検出面Ｌdetへの投影像は大きくなる。すなわち、拡大率は大きい。図２の例で言えば前歯部をスキャンするときの方が臼歯部（奥歯側）をスキャンするときに比べて、回転中心ＲＣが歯列に近くなり、その分、拡大率は大きくなる。例えば、前歯部をスキャンするＸ線照射方向θ＝０°のときの距離ｄ１は、臼歯部をスキャンするＸ線照射方向θ＝６０°、７５°のときの距離ｄ２、ｄ３に対して、ｄ１＜ｄ２、ｄ１＜ｄ３、ｄ２＜ｄ３の関係にある。図２に示す回転中心ＲＣの軌跡はあくまで一例であるが、この回転中心ＲＣが歯列に近づいて遠ざかることは、３Ｄ基準断層面ＳＳに焦点を合わせるようにＸ線をスキャンさせるパノラマ撮像装置の場合、通常、当てはまる設計事項である。
【００５３】
このように拡大率は歯列の位置によって変わるので、この拡大率の影響を補正したパノラマ画像をしない限り、口腔部の構造や時系列的な変化を精度良くかつ定量的に解析することはできない。
【００５４】
さらに、被検体の実際の歯列は、その全体にせよ部分的にせよ、３Ｄ基準断層面ＳＳの位置には無いことが殆どである。このため、拡大率の影響を回避する場合、歯列の３Ｄ基準断層面からのずれも合わせて考慮しなければならない。
【００５５】
しかしながら、従来のパノラマ画像は、上述した拡大率に因る問題及び実際の歯列のずれを考慮しないで作成されている。このため、従来のパノラマ画像を用いた歯列の定量的な構造解析は非常に困難である。したがって、被検体毎の様々な形状の歯列や様々な位置にある歯列を対象とする場合であっても、また、同一歯列の中の歯の位置の如何に関わらず、３次元の実在位置を精度良く同定することができるパノラマ画像が望まれていた。
【００５６】
この点、本実施例に係るパノラマ撮像装置は、同一の歯列であっても拡大率が歯の位置毎に異なることに因る画像の歪みを解消しつつ、歯列の実際の３次元位置（形状を含む）を自動的に且つ精度良く同定することを特徴の一つとしている。これにより、極めて位置（形状）の同定精度の高い３次元パノラマ画像を提供することができる。
【００５７】
本実施例では、断層面の画像を得るためにトモシンセシス法（tomosynthesis）を用いている。つまり、スキャンによって一定レートで収集される多数のフレームデータは、２次元のパノラマ画像の写像位置に応じて互いにシフトさせつつ相互に加算処理（シフト＆アッド）される。このため、本実施例で言う「最適焦点」とは、「焦点が一番合っている、焦点ボケが少ない」という意味であり、注目する部位がそれ以外の部位よりも解像度が良い、又は、画像の全体の解像度がより高いことを言う。
【００５８】
基準面パノラマ画像が作成されると、そのデータは画像メモリ５４に保管されるともに、モニタ６０に適宜な態様で表示される。このうち、表示態様などについて、操作器５８から与える操作者の意思が反映される。
【００５９】
（撮像空間を規定するパラメータのキャリブレーション）
撮像を説明する前に、図７〜図２０を用いて、ファントムを使った、撮像空間における基準断層面に対する撮像系の３次元構造を示す幾何学的なパラメータの値や変化量を推定する処理、すなわちキャリブレーションを説明する。このキャリブレーションの結果は、画像再構成に反映させられるとともに、必要に応じて、撮像空間の構造解析や設計に用いられる。
【００６０】
このキャリブレーションに伴う処理は、コントローラ５７及び画像プロセッサ５６が協働して実行される。キャリブレーション専用のプロセッサを設けてもよい。このキャリブレーションには、本実施例では、被検体Ｐの歯列を模したファントムを用いることを特徴する。
【００６１】
（ファントム）
図７に、このファントム１０１の一部破断した外観を示す。このファントム１０１は、かかるキャリブレーションに必要なパラメータの測定を１個で間に合わせることができる万能型ファントムである。なお、本発明に係るファントムは、必ずしも、この万能型ファントムに限定されるものではなく、後述するように３Ｄ画像再構成に必要なパラメータをキャリブレーションを実施できるものであれば、その形態は様々に変形可能であることは勿論である。この変形例の幾つかも後に説明される。
【００６２】
この万能型ファントム１０１は、透明な樹脂製の板状のベース１１１及び天板１１２と、このベース１１１及び天板１１２に挟持された複数の支柱１１３とを備える。これらの支柱１１３（１１３´）には、後述するようにＸ線透過率が樹脂材とは異なる金属製のマーカを備えている。なお、樹脂の種類は例えばアクリル樹脂であるが、Ｘ線透過率がマーカのそれと異なるものであればよい。また、樹脂が透明としたのは、マーカが見易いからである。
【００６３】
支柱１１３（１１３´）のそれぞれは、その上下端がベース１１１及び天板１１２に差し込まれて固定されている。以下、これを詳述する。
【００６４】
ベース１１１は、図７，８に示すように、四角い板状を成し、透明な樹脂部材で製造される。このベース１１１の上面には、３次元の基準断層面ＳＳをＸＹ面に投影したときの基準面軌道ＯＲsと、この基準面軌道ＯＲsよりも所定距離ＤＳ、例えば２０ｍｍ外側に当該基準面軌道ＯＲsに例えば平行に引かれた外側面軌道ＯＲouterとが設定されている。これらの軌道ＯＲs, ＯＲouterは、オペレータに分かり易いように、ベース１１１の面上に実際に線として描出してもよいし、仮想的なものであってもよい。
【００６５】
このベース１１１の上面には、それらの両方の軌道ＯＲs, ＯＲouterと基準断層面ＳＳに焦点が合うようにＸ線管３１及び検出器３２を回転移動させるときのＸ線照射角度θそれぞれとの交点に四角い植設穴１１１Ａが形成される。なお、上記両軌道ＯＲs、ＯＲouter間の距離ＤＳは必ずしも２０ｍｍに設定する必要はなく、限られたサイズ関係の中で後述するパラメータをより精度良く演算できる値であればよい。
【００６６】
複数の支柱１１３は、それぞれ、図９，１０に示すように、アクリルなどの樹脂製の角柱として形成されている。各支柱１１３は、一定長さの角柱状の支柱本体１１３Ａと、その上下端それぞれに一体に突設された四角柱状の突起１１３Ｂとを備える。支柱本体１１３Ａは、その長手方向に直交する断面サイズが例えば５ｍｍ×５ｍｍであり、その長さが９２ｍｍである。各突起１１３Ｂのサイズは、支柱本体１１３Ａのそれよりも小さい断面であって、例えば高さ５ｍｍ程度の長さになっている。
【００６７】
各支柱本体１１３Ａの一面には、キャリブレーション用の第１、第２、及び第３のマーカ１１４，１１５、及び１１６が配設されている。これらのマーカ１１４，１１５、及び１１６は全て、アルミ製又は黄銅製の小径のロッドであり、その径は例えば０．６ｍｍである。このうち、第１及び第２のマーカ１１４、１１５は、支柱本体１１３Ａの上端、下端からそれぞれ所定距離、例えば１０ｍｍ、１５ｍｍだけ離れた位置に横向きに配設されている。支柱本体１１Ａの表面に例えば径０．６ｍｍの断面半円状の削りを入れて、その削り部分に小径ロッドとしての第１及び第２のマーカ１１４、１１５を固設する。
【００６８】
さらに、図９に示すように、第３のマーカ１１６は、支柱本体１１３Ａの上端から例えば３０ｍｍ離れた位置を中心に縦方向に沿って固設されている。この第３のマーカ１１６は一定の長さを有し、その長さは例えば２０ｍｍである。この第３のマーカ１１６は、上述した第１及び第２のマーカ１１４，１１５と同様の方法で植設されている。
【００６９】
なお、上述した支柱１１３及びマーカ位置の寸法はあくまで例示であって、その他の適宜な寸法で設計することができる。
【００７０】
以上、基準面軌道ＯＲsに沿って配設されるファントム１１３を図７について説明した。
【００７１】
一方、外側面軌道ＯＲouterに沿って配設されるファントム１１３´は、図１０に示したように構成されている。ここで興味深い特徴は、図３２に示したファントム１１３を上下逆さまにしたものが図１０のファントム１１３´になっているということである。このため、各ファントム１１３´にも第２、第１のマーカ１１５，１１４が上下端寄りに横向きに位置し、且つ第１のマーカ１１４寄りの位置で縦向きに位置している。マーカの植設方法も全く同じであるので、ファントム１０１を組み立てるときに、基準面軌道ＯＲsと外側面軌道ＯＲouterとの間で逆さまに向きを変えればよく、パーツの共通化を図り、製造コストを下げることができる。勿論、互いの逆さまの向きを混同しないようにＸ線透過に影響を与えない上下端の目印を付けたり、植設用の突起１１３Ｂ及び植設穴１１１Ａの形状を、上下のベース１１１及び天板１１２の間で違えるなどの変形を施してもよい。
【００７２】
上述のように、第１及び第２のマーカ１１４，１１５と第３のマーカ１１６の植設方向及び長さは互いに異なる。その理由は、キャリブレーションにおいて異なるパラメータの測定が必要であり、そのパラメータの属性に合わせた形状の異なる種類のマーカが必要であることによる。このように、本実施例では、１つのファントム１０１に全ての必要な種類のマーカを効率的に且つ無駄無く配したことも特徴の１つである。これ故に、パラメータの種類に合わせた複数のファントムを使用しなくても良いという効果がある。
【００７３】
第１及び第２のマーカ１１４，１１５は、後述するが、撮像空間に存在するＸ線管３１、検出器３２、回転中心ＲＣ、及び３Ｄ基準断層面ＳＳの間の距離関係の情報及びＸ線管３１の検出器３２に対する高さ位置の情報を得るためのマーカである。これに対し、第３のマーカ１１６は、後述するゲインと呼ばれる量（＝ΔＸ／ΔＦｉ）、および、Ｘ線照射角度θそれぞれに対する実際の投影角度を測定するためのマーカである。
【００７４】
すなわち、基準面軌道ＯＲs及び外側面軌道ＯＲouterに在る第１、第２、及び第３のマーカ１１４，１１５、及び１１６が基準面パノラマ画像及び外側面パノラマ画像に写り込む。これを例えばＸ線照射角度θ＝７５°についてみた場合、例えば基準面パノラマ画像には図１１（Ａ）に示すように描出される。つまり、図１１（Ｂ）に示す幾何学的関係から、基準面パノラマ画像には、上から、基準面軌道ＯＲsに在る第１のマーカ１１４（ＯＲｓ）、外側面軌道ＯＲouterに在る第２のマーカ１１５（ＯＲouter）、基準面軌道ＯＲsに在る第３のマーカ１１６（ＯＲｓ）、外側面軌道ＯＲouterに在る第３のマーカ１１６（ＯＲouter）、基準面軌道ＯＲsに在る第２のマーカ１１５（ＯＲｓ）、及び、外側面軌道ＯＲouterに在る第１のマーカ１１４（ＯＲouter）の順で並んで黒く描出される。
【００７５】
逆に言えば、このような並びで描出されるように、外側面軌道ＯＲouterの基準面軌道ＯＲsに対する離間距離及び各マーカの縦方向の位置を設定してある。ただし、外側面軌道ＯＲouterに在るマーカ１１４（ＯＲouter），１１５（ＯＲouter），１１６（ＯＲouter）の画像は、基準面軌道ＯＲsに在るそれらの画像よりはボケている。なお、シフト・アンド・アッド量を変更して外側断層面に焦点を合わせてパノラマ画像を再構成すれば、そのボケの程度、つまり、最適焦点の画像か否かの関係は逆になる。
【００７６】
パノラマ画像上では、４つのマーカ１１４（ＯＲｓ）、１１５（ＯＲouter）、１１５（ＯＲｓ）、及び１１４（ＯＲouter）の画像は横向の黒線として描出され、Ｘ線管３１、検出器３２、回転中心ＲＣ、及び基準断層面ＳＳの間の距離関係のパラメータ、並びに、Ｘ線管３１の検出器３２に対する高さ位置のパラメータを測定するために使用される。また、２つのマーカ１１６（ＯＲｓ）及び１１６（ＯＲouter）の画像は、縦向きの黒線として描出され、後述するゲインと呼ばれる量（＝ΔＸ／ΔＦｉ）、および、Ｘ線照射角度θそれぞれに対する実際の投影角度を測定するために使用される。Ｘ線の照射角度が設計値又は想定値からずれている場合、実際の投影角度もそれらの値からずれるので、２つのマーカ１１６（ＯＲｓ）及び１１６（ＯＲouter）の縦向きの黒線の位置は一致せず、横向方向にずれて描出される。このずれを演算することで実際の投影角度のずれを測定できる。
【００７７】
このように、ファントム１０１は、撮像空間における撮像系の距離及び高さに関して一度のスキャンで必要充分な位置情報を与えることができる。このため、このファントム１０１、異なる種類のパラメータを単独で測定可能な汎用性を発揮する。
【００７８】
なお、天板１１２は必ずしも設けなくてもよい。しかし、ベース１１１に植設した複数の支柱１１３には、そのマーカ１１４，１１５，１１６が高精度な空間位置を保つことが要求される。このため、設置や保管のときに、支柱１１３が傾いたり、ずれたり、損傷したりすることを防止するためには、天板１１２は設ける方がよい。天板１１２とベース１１１との間に、両板を支えるためだけの樹脂性の支柱を設けてもよい。
【００７９】
＜再構成の原理＞
ここで、パノラマ撮像装置における再構成の基本原理を数式的に説明する。
【００８０】
図１２（Ａ）は、略馬蹄形の歯列の周りを、互いに正対し且つそれぞれ異なる曲線軌道ＴＳ,ＴＤに沿って回転（移動）するＸ線管３１及び検出器３２の様子を示す。Ｘ線管３１が一方の軌道ＴＳに沿って回転し、検出器３２が他方の軌道ＴＤに沿って回転する。つまり、Ｘ線管３１及び検出器３２は対となって回転するが、その対の回転の中心（回転中心）ＲＣも移動する。同図（Ａ）の例では、回転中心ＲＣは図２の山形状の軌道Ｃに沿って移動する場合で示しているが、図２の軌道Ａや軌道Ｂであっても同様の原理が成り立つ。
【００８１】
いま、図１２（Ａ）に示すように、Ｘ線管３１及び検出器３２の対の回転中心ＲＣが位置Ｏに在り、Ｘ線管３１の焦点位置をＳ１、検出器３２の幅方向の中心位置をＣ１、Ｘ線管３１の回転半径（以下、Ｘ線管・回転中心距離）をＲＳ、検出器３２の回転半径（以下、検出器・回転中心距離）をＲＤ、回転中心ＲＣの位置Ｏから歯列のある点Ｑまでの距離（以下、回転中心・基準断層面距離）をＤ、及び、回転中心ＲＣが描く軌道をＴＯとする。この距離ＲｓとＲｄは固定値である。
【００８２】
さらに、図１２（Ｂ）は、Ｘ線管３１の焦点位置ＳがＳ１からＳ２に回転移動するときの状態を示すもので、この移動により、回転中心ＲＣの軌道ＴＯは半径αの円上を角速度ωで動いて、回転中心ＲＣがＯ（Ｓ１）からＯ（Ｓ２）に移動するものとする。この場合、その回転中心ＲＣの２つの位置Ｏ（Ｓ１）、Ｏ（Ｓ２）が両方の焦点位置ＳがＳ１、Ｓ２に作る角度θ１はθ１＝ｗｔ（ｔ：時間）となる。一方、かかる回転移動によって、歯列の点Ｑの検出器３２への投影点はそれまでのＰＡ（Ｓ１）からＰＡ（Ｓ２）に変化する。このとき、検出器３２の幅方向の中心位置はそれぞれＣ１、Ｃ２である。
【００８３】
この図１２（Ｂ）の幾何学的関係を、回転中心ＲＣの位置がＯ（Ｓ１）からＯ（Ｓ２）への移動とその軌道ＴＯとの関係に着目して抜き出すと、図１３（Ａ）のように表される。この両位置Ｏ（Ｓ１）、Ｏ（Ｓ２）間の距離は微小であるから、角度θ１と半径αを使ってθ１αと表すことができる。この結果、回転中心位置Ｏ（Ｓ１）、Ｏ（Ｓ２）、Ｘ線焦点位置Ｓ２、及び再構成位置Ｑは全て距離の関係で表すことができ、図１３（Ａ）に示すようになる。つまり、Ｘ線管位置Ｓ２と回転中心位置Ｏ（Ｓ２）との間の距離がＸ線管・回転中心間距離Ｒｓ、及び、回転中心位置Ｏ（Ｓ２）と検出器中心位置Ｃ２との間の距離が検出器・回転中心間距離Ｒｄであるから、回転中心位置Ｏ（Ｓ１）とＯ（Ｓ２）の間の距離がαθ１、回転中心位置Ｏ（Ｓ２）と再構成位置Ｑとの間の距離がＤ−αθ１、再構成位置Ｑから線分Ｏ（Ｓ２）−Ｃ２に垂直に下ろした線分が（Ｄ−αθ１）sinθ１、さらに、その垂線の交点Ｂと回転中心位置Ｏ（Ｓ２）との間に距離が（Ｄ−αθ１）cosθ１となる。
【００８４】
本実施態様では、撮像空間における撮像系の幾何学的な位置関係の解析（構造解析）や、撮像空間における歯列の実体位置の抽出を行う３Ｄ画像再構成（オートフォーカスと呼ぶ）に必要なパラメータをキャリブレーションするための演算に「回転中心位置Ｏ（Ｓ１）、Ｏ（Ｓ２）間の距離α」を考慮する点がポイントである。
【００８５】
（ゲインの演算）
上述した図１３（Ｂ）に示す距離関係を用いてゲインと呼ばれる量（＝ΔＸ／ΔＦｉ）を求める。
【００８６】
図１３（Ｂ）に示す幾何学的関係から、
x=[(Rs+Rd)/{Rs+(D-αθ１)}]・(D-αθ１)sinθ１      …（１）
の関係が成り立つ。αθ１を補正項Ｍ（＝αθ１）と捉えると、θ１及びｘは微小なので、近似式として
Δx/Δθ={(Rs+Rd)/(Rs+(D-M))}(D-M)      …（２）
が成り立つ。
【００８７】
検出器３２が出力するフレームデータをＦｉとおくと、
Δx/Δθ=(Δx/ΔFi)(ΔFi/Δθ)      …（３）
なので、
Δx/ΔFi=(Δθ/ΔFi){(Rs+Rd)/(Rs+(D-M))}(D-M)      …（４）
となる。
【００８８】
この（４）式の左辺Δｘ／ΔＦｉはゲイン（シフト・アンド・アッド量の変化率）と呼ばれる。このゲインΔＸ／ΔＦｉは、複数のフレームデータを互いにシフトして加算するトモシンセス法（つまり、シフト・アンド・アッド演算）におけるシフト・アンド・アッド量の変化率を示している。
【００８９】
また、（４）式の右辺中のＲＳ＋ＲＤは、検出器とＸ線管との間の距離（検出器・Ｘ線管間距離）を表し、ＲＳ＋（Ｄ−Ｍ）は「回転中心位置Ｏ（Ｓ１）、Ｏ（Ｓ２）間の移動距離αθ１」の分だけ補正された、Ｘ線管と焦点との間の距離（焦点位置・Ｘ線管間距離）を表している。また、（Ｄ−Ｍ）は、かかる移動距離αθの分だけ差し引いた、新しい回転中心の位置と再構成点Ｑとの間の距離を表している。
【００９０】
この結果、ゲインΔＸ／ΔＦｉの曲線（以下、単に「ゲイン曲線」という）は、検出器・Ｘ線管間距離ＲＳ＋ＲＤ、焦点位置・Ｘ線管間距離ＲＳ＋（Ｄ−Ｍ）、回転中心・再構成点間距離（Ｄ−Ｍ）、及び、フレームデータＦｉと回転角度θとの関係を表す角速度曲線Δθ／ΔＦｉ（図１７参照）に基づいて演算できる。このゲイン曲線を積分し、前歯の中心位置を画像の中心位置になるようにすれば、回転角度のそれぞれにて、回転中心ＲＣから距離Ｄの位置で焦点の合ったパノラマ画像を再構成することができる。
【００９１】
なお、特開２００７−１３６１６３に示されているように、上述したゲインΔＸ／ΔＦｉの大小は通常の電気回路などのそれとは概念が異なり、ゲインΔＸ／ΔＦｉが大きいほど、フレームデータ同士を相互に加算するときのフレームデータの重ね合わせ量（シフト量）は小さくなる。反対に、ゲインΔＸ／ΔＦｉが小さくなるほど、その重ね合わせ量は大きくなる。
【００９２】
本実施例では、撮像空間の構造解析やキャリブレーションに必要なパラメータを上述した（４）式のゲイン式に基づき、且つ、キャリブレーションファントムを使って求める。このため、先にキャリブレーションファントムの構成及び機能を説明する。
【００９３】
（パラメータの演算）
次に、図１４に基づいて、撮像空間の構造解析やキャリブレーションに必要なパラメータを測定するための演算について説明する。つまり、ここで挙げるパラメータとしては、
・構造解析において、Ｘ線管・回転中心距離ＲＳ、Ｘ線管・回転中心距離ＲＳ、Ｘ線管３１の検出器３２に対するＺ軸方向の高さＢ１、及び、
・キャリブレーションにおいて、ゲインΔｘ／ΔＦｉ、Ｘ線照射角度θ、角速度曲線Δθ／ΔＦｉ、回転中心・基準断層面距離Ｄ、補正項Ｍ、移動する回転中心ＲＣのＸＹ面上の座標（ＣＸ，ＣＹ）
である。
【００９４】
この内、キャリブレーション用のパラメータ「Δｘ／ΔＦｉ、θ、Δθ／ΔＦｉ、Ｄ、Ｍ、（ＣＸ，ＣＹ）」は、入力値ＦｉのルックアップテーブルＬＵＴとして記憶・更新される。
【００９５】
これらのパラメータを演算するための処理として、
処理１（ファントムの設置とキャリブレーション用のＸ線撮影（スキャン））、
処理２（ゲインΔｘ／ΔＦｉのプロファイルの演算）、
処理３（Ｘ線照射角度θのずれ（実際の投影角度θ´）の演算）
処理４（角速度曲線θ＝ｆ（Ｆｉ）：Δθ/ΔFiの演算）、
処理５（パラメータＲｓ，Ｒｄ，Ｂ１の演算）、
処理６（パラメータΔｘ／ΔＦｉ、θ、Δθ／ΔＦｉ、Ｄ、Ｍ、（ＣＸ，ＣＹ）の演算、更新：つまりキャリブレーション）
及び、
処理７（歯列の実体位置を抽出した３Ｄ再構成）
が挙げられる。これを処理は、コントローラ５７と画像プロセッサ５６が協働して実行する、図１４に示すフローチャートの中で実行される。このフローチャートに沿って説明する。
【００９６】
＜処理１＞
コントローラ５７はオペレータにファントム１０１を、パノラマ撮像装置の撮像空間の所定位置に設置するように画面や音声で指示する（ステップＳ１）。この所定位置とは、撮像時に患者Ｐが顎を載せるチンレスト２５の位置である。
【００９７】
次いで、コントローラ４７はキャリブレーション用スキャンの実行を操作器５８で指示する（ステップＳ２）。この指示に応答して、コントローラ５７はＲＯＭ６１に予め格納しているキャリブレーション用スキャンのプログラムをそのワークメモリに読み出す。コントローラ５７は、このプログラムを実行することで、コリメータ３３が付いたＸ線管３１と検出器３２とをファントムの周りを回転させる。この回転の間に、Ｘ線管３１の点状のＸ線焦点から例えばパルスＸ線が曝射され。このパルスＸ線はコリメータ３３によりコリメートされてファン状のＸ線ビームとなる。このＸ線ビームがファントムを透過し、検出器３２の検出面に入射する。これにより、検出器３２はファントムを透過してＸ線を検出して、それに対応するデジタル電気量のフレームデータを一定時間毎（例えば３００fps）に出力する。
【００９８】
Ｘ線管３１と検出器３２は、単純にファントムの周りを回るのではなく、図１２（Ａ）に示すように、Ｘ線管３１と検出器３２とが常に正対しつつも、その両者を結ぶ線分上の回転中心ＲＣの位置がファントムの前側に接近した後、離れる軌道を追従するように回転する。つまり、実際のスキャン時には、歯列の前歯付近に進むほど、回転中心ＲＣが歯列に接近し、回転中心ＲＣの位置がずれていく。この移動を許容するように、Ｘ線管３１及び検出器３２の回転位置、角速度がそれぞれ個別に制御される。
【００９９】
検出器３２から出力されたフレームデータはバッファメモリ５３に一時保管される。画像プロセッサ５３は、そのフレームデータを用いてトモシンセス法の元に基準断層面ＳＳの基準面パノラマ画像を再構成する（ステップＳ３）。
【０１００】
＜処理２＞
次いで、画像プロセッサ５６はゲインΔＸ／ΔＦｉを求める（ステップＳ４）。
【０１０１】
まず、再構成された基準面パノラマ画像上で、基準断層面ＳＳに沿った軌道を辿る基準面位置にＸ線照射角度θ毎に配置された、ファントム１０１の支柱のマーカが中心に描出されているフレームデータの番号Ｆｉ０を決める。この決定は、オペレータが基準面パノラマ画像を目視しながら決めればよい。なお、この基準面パノラマ画像には、基準断層面ＳＳよりも２０ｍｍ外側の断層面の軌道を辿る外側面位置にＸ線照射角度θ毎に配置した支柱のファントムも当然に写り込んでいる。
【０１０２】
次いで、基準面位置の支柱それぞれのファントムに対して、一番焦点が合うフレームデータＦｉの重ね合わせ量（シフト・アンド・アッド量）Ｘを求める。これもオペレータが基準面パノラマ画像を観察しながら操作器５８を操作し、中心フレームデータＦｉ０の両サイドにあるフレームデータＦｉを重ねてその画像のボケを観察するという方法を試行錯誤で繰り返して決める。この結果、基準断層面ＳＳに沿った各支柱のマーカに対応した中心フレームデータＦｉ０とその最適な重ね合わせ量Ｘが決まったので、それらのデータを滑らかに繋ぎ合せて重ね合わせ量のプロファイルＰｘを求める。このプロファイルＰｘからＸ線照射角度θの設定値毎のゲインΔＸ／ΔＦｉを求める。
【０１０３】
なお、重ね合わせ量を横軸にとり、マーカ像のエッジ統計量（例えば半値幅）を縦軸にとったグラフを生成し、このグラフのエッジ統計量がピークとなる点を推定するようにしてもよい。この推定値から最適な重ね合わせ量を演算すればよい。これによれば、基準面パノラマ画像上で、写りこんでいるマーカ像の位置を点ＲＯＩなどで指定すれば、その指定位置における最適な重ね合わせ量をほぼ自動的に演算することができる。
【０１０４】
次いで、画像プロセッサ５６は、コントローラ５７からの指示に基づいてキャリブレーションの程度の指示を受ける。本実施形態では、Ｘ線照射角度θについてキャリブレーションを実施せずに、システムが予め有しているＸ線照射角度θの設計値をそのまま採用する簡易型のキャリブレーションと、ファントム１０１をスキャンして得たパノラマ画像からＸ線照射角度θもキャリブレーションする詳細型のキャリブレーションとが予め用意されている。このため、コントローラ５７は、例えばモニタ６０への画像表示を通じて、簡易型キャリブレーションを行うのか、詳細型キャリブレーションを行うのか、オペレータから事前に情報を得る。したがって、画像処理プロセッサ５６はコントローラ５７からの指示を受けて、キャリブレーションが簡易型であるのか詳細型であるのかを判断する（ステップＳ５）。
【０１０５】
画像プロセッサ５６が簡易型キャリブレーションを行うと判断した場合、例えば図２に示すように予め決まっている照射角度θ＝０°、±１５°、±３０°、…の値をそのまま読み出して設定する（ステップＳ６）。これに対し、詳細型キャリブレーションを行うと判断した場合、パノラマ画像からＸ線照射角度θのずれ、即ち実際の照射角度θ´を演算する。
【０１０６】
＜処理３＞
次に、Ｘ線照射角度θに対する実際の照射角度（投影角度）θ´のずれ量θshiftを演算する（ステップＳ７）。
【０１０７】
この演算には、再構成された基準面パノラマ画像上で、基準断層面ＳＳよりも２０ｍｍ外側の断層面に沿った、外側面位置に沿ってＸ線照射角度θ毎に配置された支柱のマーカについて、ステップＳ４と同様に、Ｘ線照射角度θ毎のゲインΔＸ／ΔＦｉ、及び、そのゲインΔＸ／ΔＦｉのプロファイルを生成する。このプロファイルのデータを用いて、基準断層面ＳＳよりも２０ｍｍ外側の断面の外側面パノラマ画像を再構成する。この外側面パノラマ画像において、かかる外側面位置に在る支柱１１３´それぞれのファントムの横方向（２次元基準面パノラマ画像上での横方向）の物理的な中心位置を決める。この決定もオペレータがパノラマ画像を目視しながら行う。
【０１０８】
ステップＳ４において基準面位置に在る支柱それぞれのマーカが使用している中心フレームデータの番号Ｆｉ０は既に決定している。そこで、当該中心フレームデータに対する外側面パノラマ画像におけるマーカの横方向（２次元基準面パノラマ画像上での横方向）の位置（図１５（Ａ）参照）、及び、外側面位置にあるマーカ１１６の外側面パノラマ画像における横方向の位置（図１５（Ｂ）参照）から、両者間の画像上のずれ量Ｐshiftを演算する。このずれ量Ｐshiftを実長のずれ量Ｌに変換する（図１５（Ｃ）参照）。このずれ量Ｌと両軌道ＯＲｓ、ＯＲouter間の既知の距離ＤＳ（実施形態では２０ｍｍ）とを用いて、
実際の照射角度θ´のずれ量θshift＝arctan(L/DS)
の演算を角度θ（＝０°、±１５°、±３０°、…）毎に行う。これにより、所定値刻みのＸ線照射角度θそれぞれに対する実際の照射角度θ´のずれ量Ｐshiftを求めることができる。このずれ量Ｐshiftの例を図１６に示す。
【０１０９】
＜処理４＞
次に、画像プロセッサ５６は、投影角曲線θ＝ｆ（Ｆｉ）、すなわち角速度曲線Δθ/ΔFiを演算する（ステップＳ８）。
【０１１０】
詳細型キャリブレーションの場合、既に、各Ｘ線照射角度θからの実際の照射角度θ´のずれ量θshiftが求められている。このため、このずれ量θshiftから基準断層面ＳＳに在るマーカの照射角度θ´をそれぞれ求める。簡易型キャリブレーションの場合は、簡便的に採用した設計値θがそのまま使用される。
【０１１１】
一方、前述したステップＳ４において、基準断層面ＳＳに在る、Ｘ線照射角度θ毎のマーカの中心フレームデータＦｉ０の番号は求められている。したがって、照射角度の実際値θ´又は照射角度の設計値θのそれぞれのフレームデータＦｉを繋ぎ合わせてスムージングを掛けることで、投影角曲線θ＝ｆ（Ｆｉ）を求める。この投影角曲線θ＝ｆ（Ｆｉ）の一例を図１７に示す。同図において、投影角曲線θ´＝ｆ（Ｆｉ）は、元の投影角曲線θ＝ｆ（Ｆｉ）から、実際の照射角度θ´の分だけ補正された曲線を示す。
【０１１２】
＜処理５：Ｘ線照射角度θ＝０度の位置における定数パラメータの演算＞
次に、画像プロセッサ５６は、Ｘ線ビームの照射角度θ＝０°のときのＸ線管・回転中心間距離ＲＳ、検出器・回転中心間距離Ｒｄ、及び、Ｘ線管の焦点位置の高さ情報Ｂ１を定数パラメータとしてパノラマ画像から演算する（ステップＳ９）。
【０１１３】
図１８に示すように、Ｘ線管３１及び検出器３２が対向して配置されており、その間に、回転中心ＲＣ及び基準断層面ＳＳが位置しているとする。基準断層面ＳＳの位置に上下に６７ｍｍ、互いに離間した２つのマーカ１１４，１１５が存在しているとする。Ｘ線管３１のＸ線焦点は点光源と見做せるほど小さい焦点（例えば０．５ｍｍの径）。また、Ｘ線の照射角度θは０°であるとする。つまり、コリメータ３３で絞られたＸ線ビームは基準断層面ＳＳに存在すると仮定される歯列の前歯の中心部に照射される。このＸ線ビームは、２つのマーカ１１４，１１５をオブリークに透過して検出器３２の検出面の高さＢ２，Ｂ３の位置にそれらの投影点を作る。つまり、マーカ１１４，１１５の位置は縦方向（Ｚ軸方向）に拡大されて画像として投影点Ｂ２，Ｂ３を作る。なお、検出器３２の検出面の最下限の位置を座標０の原点として設定しており、この点を通る水平面（ＸＹ座標面）から起算してＸ線焦点位置の高さをＢ１としている。したがって、検出器３２の検出面には、座標０の原点、Ｘ線焦点高さＢ１、及び、マーカ１１４，１１５の投影高さＢ２，Ｂ３が下から順に並ぶ。
【０１１４】
この図１８に模式的に示すＸ線照射角度θ＝０°における幾何学関係に、前記ゲインの式（４）：Δx/ΔFi=(Δθ/ΔFi){(Rs+Rd)/(Rs+(D-M))}(D-M)を適用する。Ｘ線照射角度θ＝０°のときは、図１３（Ａ），（Ｂ）から分かるように、補正項Ｍ＝０と見做せる。このため、（４）式は、
Δx/ΔFi=(Δθ/ΔFi){(Rs+Rd)/(Rs+D)}D     …  （５）
と表すことができる。マーカ１１４，１１５に対する画像の拡大率の計算から
(Rs+Rd)/(Rs+D)=(B3(D)-B2(D))／６７＝Ｋ（Ｄ） …  （６）
が成り立つ。ここで、拡大率Ｋ（Ｄ）は、検出器３２により、基準断層面の位置であってＸ線照射角度θ＝０°の位置にあるマーカ１１４，１１５の投影点Ｂ２，Ｂ３の位置を検出すれば判るので、既知の値である。
【０１１５】
同様に、
(Rs+Rd)/(Rs+D+20)=(B3(D+20)-B2(D+20))／６７＝Ｋ（D+20） …  （７）
が成り立ち、拡大率Ｋ（Ｄ+20）は、検出器３２により、基準断層面よりも２０ｍｍ外側の位置であってＸ線照射角度θ＝０°の位置にあるファントムの投影点Ｂ２，Ｂ３の位置を検出すれば判るので、既知の値である。
【０１１６】
このため、上記（６）、（７）式
(Rs+Rd)/(Rs+D)＝Ｋ（Ｄ）    …  （８）
(Rs+Rd)/(Rs+D+20)＝Ｋ（Ｄ+20）       …  （９）
において、
Ｘ＝Ｒｓ＋Ｒｄ，Ｙ＝Ｒｓ＋Ｄ      …  （１０）
とおくと、
Ｘ／Ｙ＝Ｋ（Ｄ）  …  （１１）
Ｘ／（Ｙ＋２０）＝Ｋ（Ｄ＋２０）  …  （１２）
となり、この２つの式からＸ，Ｙの値を求めておく。
【０１１７】
一方、前記（５）式は、（８）式を使えば、
Δx/ΔFi=(Δθ/ΔFi)・Ｋ（Ｄ）・Ｄ  …  （１３）
と書き換えることができる。この（１３）式において、回転中心・基準断層面間距離Ｄ以外の項は既知であるので、（１３）式からＸ線照射角度θ＝０°における回転中心・基準断層面間距離Ｄが分かる。距離Ｄが既知になると、Ｘ，Ｙの値が既に分っているので、（１０）式を使って、Ｘ線照射角度θ＝０°におけるＸ線管・回転中心間距離ＲＳ、及び、検出器・回転中心間距離Ｒｄがそれぞれ求められる。
【０１１８】
この距離Ｄ，Ｒｓ，Ｒｄが求められると、図１８において幾何学的に成立する、
（Ｂ２（Ｄ＋２０）−Ｂ１）／Ｈ＝Ｋ（Ｄ＋２０）  …  （１４）
（Ｂ２（Ｄ）−Ｂ１）／Ｈ＝Ｋ（Ｄ）  …  （１５）
の２式を解くことで、Ｘ線管３１の上下方向（Ｚ軸方向）の位置Ｂ１、及び、下側のファントムのＸ線管３１からの高さＨを求める。
【０１１９】
（処理６：Ｘ線照射角度θ＝０度以外の角度位置における、フレームデータＦｉを入力とする関数パラメータの演算）
このときには、照射角度θ毎のＸ線管３１、検出器３２、回転中心ＲＣ、及びファントム（マーカ）の幾何学的な位置関係は、図１９のように表される。
【０１２０】
Ｘ線照射角度θが０度以外の角度であっても、前述した式（６）及び（８）は成立している。このため、これらの式に基づいて、各角度θにおけるマーカ１１４，１１５が位置Ｂ２，Ｂ３に作る投影像B3(D)、B2(D)を求めることで、各照射角度θにおける回転中心・基準断層面距離Ｄが演算される（ステップＳ１０）。この距離Ｄが分かれば、既に既知となっているＸ線照射角度θ又はその実際値θ´を用いて回転中心ＲＣの位置座標（ＣＸ，ＣＹ）も演算される（ステップＳ１１）。
【０１２１】
さらに、Ｘ線照射角度θが０°以外の角度のときには、図１３（Ａ），（Ｂ）から分かるように、補正項Ｍ（&sup1;０）の考慮が必要である。このため、（４）式：
Δx/ΔFi=(Δθ/ΔFi){(Rs+Rd)/(Rs+(D-M))}(D-M)
を用いる必要がある。既に、各Ｘ線照射角度θにおける補正項Ｍ以外の項は演算されているので、それらを（４）式に当てはめて補正項Ｍが演算される（ステップＳ１２）。このようにステップＳ１０〜Ｓ１２を通して、関数パラメータΔx/ΔFi、θ、Δθ/ΔFi、Ｄ、Ｍ、（ＣＸ，ＣＹ）が演算される。
【０１２２】
次いで、画像プロセッサ５６は、画像メモリ５４に書き込まれている、それらの関数パラメータを今回求めた新しい値で更新する（ステップＳ１３）。これにより、３Ｄ画像再構成に必要なパラメータがキャリブレーションされたことになる。
【０１２３】
以上の構造解析及びキャリブレーションのための演算が終わると、画像プロセッサ５６は、演算した定数パラメータＲｄ，Ｒｓ，Ｂ１及び関数パラメータΔx/ΔFi、θ、Δθ/ΔFi、Ｄ、Ｍ、（ＣＸ，ＣＹ）が印刷したり表示したりして出力するか否かを、オペレータの操作情報から判断する（ステップＳ１４）。そのような出力が必要な場合、画像プロセッサ５６がそれらの値を印刷又は表示する（ステップＳ１５）。
【０１２４】
さらに、かかるパラメータの出力が終わるか、又は、そのような出力が不要な場合、処理はコントローラ５７に渡され、コンピュータ５７がオペレータとの間で、インターラクティブに患者の撮像を行うか否かを判断する（ステップＳ１６）。撮像が不要な場合は、一連の処理を終わる。これにより、撮像空間の構造解析及び簡易型又は詳細型のキャリブレーションが完了する。
【０１２５】
一方、患者の顎部の撮像を行う場合は、後述するように、撮像空間における歯列の実体位置を正確に把握した３Ｄ再構成が実行される。これは、図２０に概説するように、３Ｄ基準断層面ＳＳから、Ｘ線管３１を睨むＸ線の斜めの照射方向に沿って投影が行われ、歯列などの撮像対象（実体物）の３次元位置が高精度に同定される。以下、この位置同定の処理を含む撮像を説明する。
【０１２６】
＜被検体の撮像＞
図５に戻って、コントローラ５７及び画像プロセッサ５６が協働して実行される撮像のための処理を説明する。この処理には、上述したように、スキャンによりデータ収集、プレ処理としての基準面パノラマ画像の再構成、並びに、メインの処理としての３次元オートフォーカス画像（３次元表面画像）の作成及びその３次元オートフォーカス画像を用いた各種態様に応じた表示や計測などが含まれる。
【０１２７】
（データ収集及び基準面パノラマ画像の再構成）
まず、コントローラ５７は、被検体Ｐの位置決めなど撮影の準備が済むと、操作器５８を介して与えられる操作者の指示に応答し、データ収集のためのスキャンを指令する（図５、ステップＳ１）。これにより、回転駆動機構３０Ａ、移動機構３０Ｂ、及び、高電圧発生器４１が予め設定されている制御シーケンスに沿って駆動するように指令される。このため、Ｘ線管３１及び検出器３２の対を被検体Ｐの顎部の周囲に回転させながら、その回転動作の間に、Ｘ線管３１にパルス状又は連続波のＸ線を所定周期で又は連続的に曝射させる。このとき、Ｘ線管３１及び検出器３２の対は、前述したようにキャリブレーションされた３Ｄ基準断層面ＳＳ（図６参照）を焦点化するように予め設定されている駆動条件に基づいて回転駆動される。この結果、Ｘ線管３１から曝射されたＸ線は被検体Ｐを透過して検出器３２により検出される。したがって、前述したように、検出器３２から例えば３００ｆｐｓのレートでＸ線透過量を反映したデジタル量のフレームデータ（画素データ）が出力される。このフレームデータはバッファメモリ５３に一時保管される。
【０１２８】
このスキャンの指令が済むと、処理の指示は画像プロセッサ５６に渡される。画像プロセッサ５６は、３Ｄ基準断層面ＳＳをＸ線照射方向のフレーム番号Ｆｉ毎に、ルックアップテーブルＬＵＴから照射角度、角速度、回転中心・基準断層面間距離Ｄ、及び補正項Ｍの最新値を読み出して、当該３Ｄ基準断層面ＳＳを補正する。これにより、この断層面ＳＳが部分的にその前後方向に位置変更されてスムージングされる（ステップＳ２Ａ）。次いで、この補正された３Ｄ基準断層面ＳＳの空間位置に対応したトモシンセシス法に基づくシフト＆アッドに拠り基準面パノラマ画像ＰＩstを再構成するとともに、その再構成した画像の各画素値を記憶する（ステップＳ２Ｂ）。
【０１２９】
なお、この再構成処理において、従来と同様に、前歯部の中心で縦横の拡大率の比が同じになるように係数を掛ける処理も実行される。
【０１３０】
この再構成の仕方は公知ではあるが、若干説明しておく。この再構成に使用するフレームデータのセットは、例えば図２１に示すパノラマ画像の横方向の写像位置とその写像位置の画像を作成するために相互加算するフレームデータのセットとの関係を示す写像特性から求められる。この写像特性を示す曲線は、フレームデータ方向（横軸）において両サイドの臼歯部に応じて傾斜が急な両曲線部分と前歯部に応じて傾斜が臼歯部のそれよりも緩やかな曲線部分とから成っている。この投影特性上で、図示の如く、パノラマ画像の横方向における所望の写像位置を指定する。これに応じて、その写像位置の画像を作成するために使用するフレームデータのセットとそのシフト量（重ね合わせの程度：つまり傾斜度）が求められる。そこで、それらのフレームデータ（画素値）をその指定したシフト量を以ってシフトさせながら相互に加算して、指定した写像位置（範囲）の縦方向の画像データを求める。パノラマ画像の横方向の全範囲に亘って、上記写像位置の指定とシフト＆アッドを行うことにより、３Ｄ基準断層面ＳＳに焦点を当てたときの基準面パノラマ画像ＰＩstが再構成される。
【０１３１】
画像プロセッサ５６は次いで、この基準面パノラマ画像ＰＩstをモニタ６０に表示させる（ステップＳ３）。この基準面パノラマ画像ＰＩstの例を図２２に模式的に示す。
【０１３２】
この基準面パノラマ画像ＰＩstは、フレームデータをシフトさせながら相互に加算した画像であるので、矩形状の２次元画像である。拡大率について言えば、前歯部の中心で縦横の拡大率の比が同じになるように係数を掛ける処理を行っているので、従来と同様に、拡大率に因る前歯部の縦横の画像歪はある程度改善されている。しかし、臼歯部に進むにつれて歯の縦横比は崩れてくる。つまり、臼歯部の歯は実寸より縮んで描出される。従来は、多くの場合、このような歪が在るパノラマ画像で我慢していた。
【０１３３】
（基準面パノラマ画像上でのＲＯＩ設定）
次いで、画像プロセッサ５６は操作者から操作器５８を使って基準面パノラマ画像ＰＩstにＲＯＩ（関心領域）が設定するか否かを判断する（ステップＳ４）。ここで設定するＲＯＩは、読影者が特に関心を寄せる例えば矩形状の部分領域である。勿論、ＲＯＩは必ずしも矩形でなくてもよい。なお、このＲＯＩは、後述するオートフォーカスにより作成したパノラマ画像について設定してもよく、この処理も後述される。
【０１３４】
このステップＳ４の判断がＹＥＳとなると、画像プロセッサ５６は操作者の操作情報に基づいて基準面パノラマ画像ＰＩstにＲＯＩを設定する（ステップＳ５）。次いで、ＲＯＩにより設定された部分領域の部分画像を切り出し、その部分画像を例えば拡大して表示する（ステップＳ６）。この部分画像は、例えば図２３に示すように、元の基準面パノラマ画像ＰＩstに重畳して表示される。また、この１つ以上の部分画像を上歯、下歯の歯列の模式的に表すようにブロックを所定順に並べた、いわゆるテンプレートに収めるように表示してもよい。
【０１３５】
次いで、画像プロセッサ５６は処理を終了させるか否かを判断する。この判断は操作者からの所定の操作情報が有るか否かによる（ステップＳ７）。未だ処理を終了させないと判断した場合（ステップＳ７、ＮＯ）、ステップＳ４まで戻って上述した処理を繰り返す。一方、処理終了の判断ができた場合、図５に示す処理を終了させる。
【０１３６】
一方、画像プロセッサ５６は、ステップＳ４の判断でＮＯとなる場合、すなわちＲＯＩを設定しないと判断した場合、次の判断に移行する。つまり、メインの処理としての３Ｄオートフォーカス画像を作成するか否かを、操作者の操作情報から判断する（ステップＳ８）。この作成も行わないと判断した場合（ステップＳ８、ＮＯ）、ステップＳ７に戻って処理終了か否かを前述と同様に判断する。
【０１３７】
（最適焦点の断面位置の特定）
これに対して、３Ｄオートフォーカス画像を作成すると判断した場合（ステップＳ８、ＹＥＳ）、ステップＳ９のサブルーチン処理に移行する。このステップＳ９で実行される処理は、本発明の特徴の一つを成すもので、回転中心ＲＣの位置変化を考慮し、且つ、各画素から常にＸ線管３１のＸ線焦点を睨んだオブリークな投影方向ＤＲｘに沿って、歯列の縦方向の歪みを補正しながら行なう、自動的な歯列の実存位置・形状の同定処理である。
【０１３８】
この実在位置・形状の同定のためのサブルーチン処理を図２４に示す。
【０１３９】
まず、画像プロセッサ５６は、基準面パノラマ画像ＰＩst（矩形）を３Ｄ基準断層面ＳＳ（湾曲面）に平行な湾曲面に座標変換して３Ｄパノラマ画像を一度、作成する。そして、ルックアップテーブルＬＵＴからフレーム番号Ｆｉ毎の照射角度θおよび回転中心の位置座標（ＣＸ，ＣＹ）の最新値を読み出し、この位置座標（ＣＸ，ＣＹ）からＸ線管・回転中心間距離ＲＳだけ方向を延長し、Ｘ線照射角度θ毎にＸ線管３１の位置を演算する。そして、作成した３Ｄパノラマ画像の画素それぞれから常にＸ線管３１のＸ線焦点を睨んだオブリークな投影方向ＤＲｘを決める。その上で、各投影方向ＤＲｘに沿って３Ｄ基準断層面ＳＳに、断層面変更の演算によりフレームデータを求め、これを座標変換することで投影し、その湾曲した３Ｄ基準断層面ＳＳの投影画像を作成する（ステップＳ５１）。この投影像の画素値は画像メモリ５４に保管される。
【０１４０】
ここで行われる投影は、図２５に説明するように、回転中心ＲＣ（ＲＣ１、ＲＣ２）の位置、すなわちＸ線管３１の位置に向けたオブリークな投影方向ＤＲｘに沿って行われる。図２５の例で言えば、３Ｄパノラマ画像上の高さ方向（Ｚ軸方向）における同じ位置Ｐｎの画素であっても、Ｘ線管３１の位置の違いによって３Ｄ基準断層面ＳＳの画像上の異なる位置ＳＳ１、ＳＳ２に投影される。
【０１４１】
この投影処理により作成される投影画像を３Ｄ基準画像ＰＩrefと呼ぶことにする。この３Ｄ基準画像ＰＩrefは、基準面パノラマ画像ＰＩstの部位毎に、前述した縦方向の拡大率を考慮した斜め方向の投影によって作成されている。前歯部の歯の拡大率が大であったものが、その拡大は上述の投影により実サイズに是正され、一方、臼歯部の歯の拡大率が小であったものが、その拡大も上述の投影よりに実サイズに是正される。このため、３Ｄ基準画像ＰＩrefは歯の実寸で表示された画像であり、スキャン中に回転中心ＲＣが移動することによる拡大率の大小による歪が除去された画像である。ただし、この３Ｄ基準画像ＰＩrefは歯列が３Ｄ基準断層面ＳＳに沿って存在すると仮定したときの画像でもある。被検体Ｐの実際の歯は３Ｄ基準断層面ＳＳに沿っていることは稀であるので、後述する更なる実在位置の同定処理が必要になる。
【０１４２】
画像プロセッサ５６は、その３Ｄ基準画像ＰＩrefをモニタ６０に表示させ、操作者の参照に供する（ステップＳ５２）。この様子を図２６に示す。
【０１４３】
この後、画像プロセッサ５６は、３Ｄ基準断層面ＳＳに、その面に平行な複数の湾曲した断層面を付加する（ステップＳ５３）。この様子を図２７に示す。同図には、３Ｄ基準断層面ＳＳの投影方向ＤＲｘ（歯列の奥行き方向）の前後それぞれに複数の断層面が付加されている。この複数の断層面のそれぞれも、３Ｄ基準断層面ＳＳが回転中心・基準断層面間距離Ｄ及び補正項Ｍで補正された分だけ、その面の前後方向の位置が部分的に補正された断層面である。
【０１４４】
一例として、３Ｄ基準断層面ＳＳの前側に複数の断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１を間隔Ｄ１（例えば０．５ｍｍ）で設定し、その後側に複数の断層面ＳＲ１〜ＳＲｎを間隔Ｄ２（例えば０．５ｍｍ）で設定している。間隔Ｄ１、Ｄ２は同じであっても、互いに相違していてもよい。また、付加する断層面は、３Ｄ基準断層面ＳＳの前後に１枚ずつ（ｍ、ｎ＝１）であってもよいし、前後の何れかに１枚又は複数枚であってもよい。
【０１４５】
なお、この仮想的に付加する断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＳＲ１〜ＳＲｎの位置データは、３Ｄ基準断層面ＳＳの位置データと共に予めＲＯＭ６１に格納されているので、これを画像プロセッサ５６のワークエリアに読み出すことで、かかる付加が実行される。断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＳＳ、ＳＲ１〜ＳＲｎの高さは投影方向ＤＲｘの最大の傾きと歯列の高さとを考慮して適宜に設定されている。また、同定処理の都度、付加する断層面の位置（間隔Ｄ１、Ｄ２）及び枚数をインターラクティブに変更するようにしてもよい。
【０１４６】
次いで、画像プロセッサ５６は、ステップＳ５１で行ったと同様に、回転中心ＲＣの位置座標（ＣＸ，ＣＹ）の変化に応じた投影方向ＤＲｘを求め、その投影方向ＤＲＸに沿って、基準面パノラマ画像ＰＩstを、付加した断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＳＲ１〜ＳＲｎそれぞれに、断層面変更の演算によりフレームデータを求めて、これを座標変換することで投影する（ステップＳ５４）。この結果、付加断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＳＲ１〜ＳＲｎそれぞれの投影画像が作成される。これらの投影像の画素値は画像メモリ５４に保管される。
【０１４７】
ここで作成される投影画像を３Ｄ付加画像ＰＩsfm …, ＰＩsf1, ＰＩsr1, …, ＰＩsrnと呼ぶ。これらの３Ｄ付加画像ＰＩsfm, …, ＰＩsf1, ＰＩsr1, …, ＰＩsrnも、それぞれ、基準面パノラマ画像ＰＩstの位置毎に、前述した縦方向の拡大率を考慮した斜め方向の投影によって作成されている。これを図２８の例で言えば、３Ｄパノラマ画像上の高さ方向（Ｚ軸方向）における同じ位置Ｐｎの画素であっても、Ｘ線管３１の位置の違いによって３Ｄ付加画像ＰＩsfm, …, ＰＩsf1, ＰＩsr1, …, ＰＩsrnそれぞれの上で異なる位置に投影される。
【０１４８】
このため、これらの３Ｄ付加画像ＰＩsfm, …, ＰＩsf1, ＰＩsr1, …, ＰＩsrnも歯の実寸で表示された画像であり、スキャン中に回転中心ＲＣが移動することによる拡大率の大小による歪が除去された画像である。ただし、これらの３Ｄ付加画像ＰＩsfm, …, ＰＩsf1, ＰＩsr1, …, ＰＩsrnは歯列がそれぞれの付加断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＳＲ１〜ＳＲｎに沿って存在すると仮定したときの画像でもある。
【０１４９】
なお、この作成された複数枚の３Ｄ付加画像ＰＩsfm, …, ＰＩsf1, ＰＩsr1, …, ＰＩsrnはそのまま３次元画像として、又は、座標変換した上で長方形状の２次元画像としてモニタ６０に表示させるようにしてもよい。
【０１５０】
この後、画像プロセッサ５６は３Ｄ基準画像ＰＩref、すなわち３Ｄ基準断層面ＳＳにおける初期位置Ｐ(x、y、z）＝Ｐ(0,0,0)を指定する（ステップＳ５５：図２９（Ａ）参照）。これが済むと、３Ｄ基準画像ＰＩrefにおいて、指定した位置Ｐ（ｘ、ｙ、ｚ）を中心とする一定長さの線分Ｌｃを指定する（ステップＳ５６：図２９（Ｂ）参照）。この線分Ｌｃは２ｎ個（ｎ＝１，２，３、…；例えば１２８）分の画素に相当する長さを有する。なお、線分Ｌｃは湾曲する３Ｄ基準断層面ＳＳの一部に沿って湾曲していてもよいし、直線と見做せる範囲で設定してもよい。
【０１５１】
次いで、画像プロセッサ５６は、指定された線分Ｌｃ（ｘ、ｙ、ｚ）の画像上の上下に複数本の同一長さの線分Ｌaddを仮想的に付加する（ステップＳ５７：図２９（Ｃ）参照）。
【０１５２】
さらに、上述した線分Ｌ及び複数の線分Ｌaddのそれぞれを構成する２ｎ個分の画素それぞれの画素値Ｐijを画像メモリ５４から読み出し、これを各線分に割り当てる（ステップＳ５８）。この画素値Ｐijは、前述したステップＳ５１，Ｓ５４で既に取得して保管していた値である。
【０１５３】
次いで、複数の線分Ｌ及びＬaddの対応する画素の画素値Ｐij同士を加算して、線分Ｌｃ（ｘ、ｙ、ｚ）を構成する周波数解析用の２ｎ個の画素値Ｐij＊を求める（ステップＳ５９：図２９（Ｄ）参照）。この加算より、線分Ｌ（ｘ、ｙ、ｚ）の元の画素値に統計的ノイズが混入している場合でも、その画素値の変化について後述する周波数解析を行なうときの統計的ノイズを低減させることができる。
【０１５４】
次いで、画像プロセッサ５６は、付加した３Ｄ付加画像ＰＩsf1, …, ＰＩsf1, ＰＩsr1, …, ＰＩsrnのそれぞれにおいて、上述の３Ｄ基準画像ＰＩref上で現在指定されている線分Ｌｃ(x、y、z)が、現在指定されている位置Ｐ(x,y,z）を通る投影方向ＤＲｘにおいて対向する線分Ｌfm〜Ｌf1、Ｌr1〜Ｌrnの位置を特定する（ステップＳ６０：図２９（Ｅ）参照）。このとき、線分Ｌｃの現在の中心位置Ｐ(x,y,z)及びその長さ、並びに、スキャン中のＸ線管３１の回転位置が分っているので、線分Ｌｃの両端とＸ線管３１との結んでできる、Ｚ軸方向から見たときに扇状となるＸ線照射範囲ＲＡを演算できる。このため、位置Ｐ(x、y、z)が指定されれば、そのＸ線照射範囲ＲＡに位置する線分Ｌｆｍ〜Ｌf1、Ｌr1〜Ｌrnの位置を特定できる。
【０１５５】
なお、３Ｄ基準画像ＰＩref上に位置Ｐ(x,y,z)を指定するステップＳ６０の処理は全部の位置指定が終わるまで繰り返される。このため、実効的には、仮想した断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＳＳ、ＳＲ１〜ＳＲｎを、位置が遠近するＸ線管３１から照射されたＸ線は範囲Ｈ１〜Ｈ２（Ｚ軸方向の範囲）で扇形に透過していることになる（図２９（Ｆ））。このため、断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＳＳ、ＳＲ１〜ＳＲｎそのものを、その高さがスキャン方向毎に変わり且つ互いに平行な略馬蹄形の断面にとして設定してもよい。
【０１５６】
上述のように線分Ｌfm〜Ｌf1、Ｌr1〜Ｌrnが決まると、画像プロセッサ５６は、それらの線分の画素値Ｐij＊を画像メモリ５４から読み出す（ステップＳ６１）。
【０１５７】
図２９（Ｅ）に示すように、Ｘ線管３１は点源であるから、Ｘ線照射範囲ＲＡは扇状（Ｚ軸方向から見たときに）になっている。このため、線分Ｌfm〜Ｌf1、Ｌr1〜Ｌrnそれぞれの画素数は２ｎ個からずれてしまっている。そこで、画像プロセッサ５６は、付加した線分Ｌｆｍ〜Ｌｆ１、Ｌｒ１〜Ｌrnの画素数が基準となる線分Ｌｃ(x,y,z）の画素数２ｎ個と同じになるように、線分Ｌfm〜Ｌf1、Ｌr1〜Ｌrnそれぞれに画素数に間隔Ｄ１，Ｄ２に応じた係数を掛ける（ステップＳ６２）。したがって、図２９（Ｇ）に模式的に示すように、全ての線分Ｌfm〜Ｌf1、Ｌｃ、Ｌr1〜Ｌrnは互いに平行で且つ同一の２ｎ個の画素から構成される。
【０１５８】
この後、画像プロセッサ５６は、準備された全て線分Ｌf1〜Ｌfm、Ｌｃ、Ｌr1〜Ｌrnの画素の値の変化を周波数解析する（ステップＳ６３）。この結果、線分Ｌf1〜Ｌfm、Ｌ、Ｌr1〜Ｌrnそれぞれについて、図２９（Ｈ）に示すように、横軸に周波数及び縦軸にフーリエ係数（振幅値）とする解析結果が得られる。
【０１５９】
なお、この周波数解析には高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いているが、ウェーブレット変換を用いてもよい。また、そのような周波数解析法に代えて、エッジ描出のための一次微分演算を行うソーベルフィルタを用いて等価な処理を行ってもよい。このフィルタを使用する場合、エッジの最大になる断層面の位置を最適焦点位置と見做すことができる。
【０１６０】
次いで、全ての線分Ｌf1〜Ｌfm、Ｌｃ、Ｌr1〜Ｌrnに対する周波数解析の結果からノイズを除去する（ステップＳ６４）。図３０には、１つの線分に対する周波数解析特性を例示する。解析した最高周波数の一定範囲の領域の周波数成分の係数は除外し、その残りの高周波数成分の係数を採用する。その理由は、最高周波数側の一定範囲の領域の周波数成分は、ノイズ成分であるためである。
【０１６１】
さらに、画像プロセッサ５６は、それぞれの線分に対する周波数解析特性の係数を線分毎に二乗加算するとともに、その二乗加算値を縦軸とし、かつ、初期位置Ｐ（x,y,z)＝Ｐ(0,0,0)を投影方向ＤＲｘに貫く複数の断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＳＳ、ＳＲ１〜ＳＲｎ位置を横軸としたプロファイルとして演算する（ステップＳ６５）。このプロファイルの一例を図３１に示す。同図において断面位置とは、複数の断層面ＳＦ１〜ＳＦｍ、ＳＳ、ＦＲ１〜ＦＲｎの投影方向ＤＲｘ（歯列の奥行き方向）の位置である。
【０１６２】
図３２には、物質がエナメル質、海綿骨、空気、バイトブロックである場合の複数種のプロファイルＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ３,ＰＲ４の典型的なパターンが例示されている。仮に、現在指定している位置Ｐ(x、y、z)を通る投影方向ＤＲｘの何れかの位置にエナメル質の物質、すなわち歯が存在している場合、そのプロファイルＰＲ１はシャープなピークを有する。また、かかる投影方向ＤＲｘに海綿骨が存在している場合、そのプロファイルＰＲ２はなだらかな凸曲線となる。同様に、かかる投影方向ＤＲｘに空気しか存在している場合、そのプロファイルＰＲ３は特定のピークを持たない傾向を示す曲線となる。さらに、かかる投影方向ＤＲｘにバイトブロックが存在している場合、そのプロファイルＰＲ４は、２つのシャープなピークを有する。このうち、投影方向ＤＲｘの内側（Ｘ線管の側）に相当するピークがエナメル質の物質に対するピークを示し、外側（検出器の側）に相当するピークがバイトブロックに対するピークを示す。図３２に示すプロファイルＰＲ１〜ＰＲ４のパターンを示すデータは、参照プロファイルとして、例えばＲＯＭ６１に参照テーブルとして予め記憶されている。
【０１６３】
そこで、画像プロセッサ５６は、かかる参照テーブルを用いて、現在指定している位置Ｐ(x、y、z)を通る投影方向ＤＲｘにおける、歯に対する最適焦点の位置を特定する（ステップＳ６６）。
【０１６４】
つまり、前のステップＳ６５で求めたプロファイルが参照プロファイルＰＲ１〜ＰＲ４の何れに該当するのか、パターン認識の手法で判断する。
【０１６５】
まず、求めたプロファイルが参照プロファイルＰＲ２、ＰＲ４である場合には処理の対象から外す。一方、求めたプロファイルが参照プロファイルＰＲ１（エナメル質）に該当する場合、そのピークを呈する断面位置、すなわち、複数の断層面ＳＦ１〜ＳＦｍ、ＳＳ、ＦＲ１〜ＦＲｎのうちの何れかの位置が最適焦点であるとして特定する。さらに、求めたプロファイルが参照プロファイルＰＲ４に該当する場合、その内側（Ｘ線管の側）にピークを呈する断面位置（エナメル質の位置）、すなわち、複数の断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＳＳ、ＦＲ１〜ＦＲｎのうちの何れかの位置が最適焦点であるとして特定する。
【０１６６】
これらの位置の特定処理により、いま指定している位置Ｐ(x、y、z)に在る歯の部分が、実際は、奥行き方向のどの位置に在るかを決めたことになる。つまり、３Ｄ基準断層面ＳＳ上に沿った３Ｄ基準画像ＰＩrefに描出された歯の部分は実際には、その断層面ＳＳの前側に在るかもしれないし、後側に在るかもしれない。この実在位置が上述の特定処理により正確に決定される。別の言い方をすれば、３Ｄ基準断層面ＳＳ上に在ると仮定して描出された３Ｄ基準画像ＰＩrefの歯の部分が、上述の特定処理により、実在する位置にシフトされると言える。
【０１６７】
この結果、図３３〜図３６に示すように、位置Ｐ(x,y,z)の１回の指定毎に、３Ｄ基準断層面ＳＳ（３Ｄ基準画像ＰＩref）における位置Ｐ１がＰ１real（またはＰ２がＰ２real）にシフトされる。とくに、複数の付加断層面ＳＦｍ〜ＳＦ１、ＦＲ１〜ＦＲｎに設定する線分Ｌfm〜Ｌｆ1、Ｌｒ1〜Ｌrnの位置が投影方向ＤＲｘのオブリーク角度θを考慮して設定されている。このため、シフトされる位置Ｐ１realは、オブリーク角度θが小さい場合（図３４（Ａ）、図３５（Ａ）参照）よりも大きい場合（図３４（Ｂ）、図３５（Ｂ）参照）の方が低くなる。したがって、このシフト位置Ｐ１realは、オブリークなＸ線照射角度θ、すなわち拡大率の大小による歪みが補償されている。なお、図３６に示すように、歯が３Ｄ基準断層面ＳＳに沿って実在する場合、Ｐ１＝Ｐ１realとなって、歯が位置するものと仮定していた３Ｄ基準断層面ＳＳが実在位置として決まる。この場合はシフト量＝０のシフトが実行されたことになる。
【０１６８】
画像プロセッサ５６は、ステップＳ６５において、これらの特定した、歯の実在位置を示すデータを位置Ｐ(x,y,z)毎に、そのワークエリアに記憶する。
【０１６９】
このようにして、３Ｄ基準画像ＰＩref（すなわち３Ｄ基準断層面ＳＳ）で現在指定されている位置Ｐ(x,y,z）、つまり、いまの場合、最初に指定した初期位置Ｐ(0,0,0）を通る奥行き方向において歯の一部分（エナメル質）が存在しているか否かの特定（フィルタリング）し、及び、そのような歯の一部分が存在している場合に、その奥行き方向における最適焦点位置の特定が完了する。
【０１７０】
これが済むと、画像プロセッサ５６は、例えば図３７に示す如く、３Ｄ基準画像ＰＩref上に予め設定した全ての判断位置Ｐについて上述した特定処理が完了したか否かを判断する（ステップＳ６７）。この判断は、現在処理している位置Ｐ(x,y,z）が最終の位置Ｐ(p、q、r)か否かで判定することで行う。この判断がＮＯとなって、全ての判断位置Ｐについて特定処理が完了していない場合、画像プロセッサ５６は、その判断位置Ｐ(x,y,z)を１つ分シフトさせ（ステップＳ６８）、その処理を前述したステップＳ５５に戻し、上述した一連の特定処理を繰り返す。
【０１７１】
なお、図３７に示すように、複数の判断位置Ｐは３Ｄ基準画像ＰＩref（すなわち３Ｄ基準断層面ＳＳ）に沿って所定間隔を以って２次元的に予め配置されている。同図の例では、３Ｄ基準画像ＰＩrefの縦軸方向ｉ及び横軸方向ｊに沿って縦横同一の所定間隔ｄを空けて配置されている。ただし、この所定間隔ｄは縦軸方向ｉ及び横軸方向ｊそれぞれにて互いに相違させてもよい。ステップＳ６８の処理におけるシフトの方向は、３Ｄ基準画像ＰＩrefに沿った縦、横、及び斜めの何れの方向であってもよい。図３７に示すように、３Ｄ基準画像ＰＩrefの縦軸方向ｉに沿ってシフトさせた後、横軸方向ｊにシフトしてまた縦軸方向ｉに沿ってシフトさせることを規則正しく繰り返してもよい（図の符号ＳＣを参照）。その逆に、横軸方向ｊにシフトさせて後、縦軸方向ｉにシフトさせることを繰り返してよい。さらに、斜め方向にシフトさせてもよい。
【０１７２】
その一方で、複数の判断位置Ｐの全てにおいて上述した一連の判断が終了すると、上述した繰り返し判断の中で前述したステップＳ６７における判断がＹＥＳとなる。つまり、３Ｄ基準断層面ＳＳの奥行き方向における判断位置Ｐ毎に最適焦点の断面位置の検出（最適焦点位置の有無の判断を含む）の処理が完了したことになる。この場合、最適焦点の断面位置の結合処理に移行する。
【０１７３】
（最適焦点の断面位置を結合する処理）
上述したステップＳ６７の判断がＹＥＳとなると、画像プロセッサ５６はステップＳ６５において特定し記憶していた最適焦点の断面位置を表すデータを読み出す（ステップＳ６９）。この断面位置のデータは、それぞれの判断位置Ｐ(x、y、z)を通る投影方向ＤＲｘの位置である。この様子を図３８に模式的に示す。同図において、黒丸は３Ｄ基準画像ＰＩref（３Ｄ基準断層面ＳＳ）の判断位置Ｐ(x、y、z)を示す。ここで、湾曲した３Ｄ基準画像ＰＩrefの縦方向及び横方向を(i, j)と表す。図３８において、白丸で示す如く、例えば、ｉ，ｊ＝０，０の判断位置Ｐ（ｘ00、ｙ00、ｚ00）に対する最適焦点断面位置が内側（Ｘ線管の側）に１つ寄った断層面ＳＲ１の位置であり、その隣のｉ，ｊ＝０，１の判断位置Ｐ（ｘ01、ｙ01、ｚ01）に対する最適焦点断面位置が内側さらに１つ寄った断層面ＳＲ２の位置であり、その隣のｉ，ｊ＝０，２の判断位置Ｐ（ｘ02、ｙ02、ｚ02）に対する最適焦点断面位置が内側さらに１つ寄った断層面ＳＲ３の位置であり、といった具合になる。なお、図３８は、図を見易くするため、Ｚ軸方向（縦方向）の１つの位置におけるステップＳ６８を示しているが、このＺ軸方向の他の位置それぞれについてもステップＳ６８の処理が実行される。
【０１７４】
次いで、画像プロセッサ５６はノイズの除去を行う（ステップＳ７０）。図３８の例で例えば、画像の縦横方向の位置ｉ，ｊ＝０，３の判断位置Ｐ（ｘ03、ｙ03、ｚ03）に対する最適焦点断面位置が外側（検出器の側）にｍ個も寄った断層面ＳＦｍの位置であるとする。このような場合、画像プロセッサ５６は、断面位置同士の差分を例えば閾値判断に掛けてノイズであり異常であると見做す。この場合、隣接する断面同士の位置のデータを滑らかに繋がるように例えば平滑化し、その平滑化した新たな位置データに置換する、又は、選択的に検出器の外側に近いデータを優先させる、などの処理を行う。なお、このような置換による補償を行わずに、単に、異常データを処理対象から外すようにしてもよい。この異常データの排除にＺ軸方向のデータの異常を加味することも当然可能である。
【０１７５】
この後、画像プロセッサ５６は、ノイズ除去した位置（すなわちエナメル質の位置）を結合し、この結合した位置のデータを３次元的にスムージングして、エナメル質の部分の形状をトレースした表面画像を作成する（ステップＳ７１）。さらに、この画像プロセッサ５６は、この表面画像を、その部位全てが自動的に最適焦点処理に付された３次元パノラマ画像、すなわち３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusとしてモニタ６０に所定のビュー角度で表示させる（ステップＳ７２）。
【０１７６】
これにより、図３９に示すように、所定のビュー角度で見た、被検体Ｐの口腔部の歯列の構造体が最も明瞭に見える輪郭に沿ってできる３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusを提供できる。同図において、湾曲している馬蹄形の範囲Ｓは、３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusを表示するための範囲であり、実線部分が歯列の実際の位置及び形状を表している。Ａ−Ａ´線及びＢ−Ｂ´線で示す如く、歯茎（歯槽骨）の部分や下顎洞、顎関節、頚動脈などは、歯（主にエナメル質）の端部から一定距離にした断層距離をキープし、断層面を作り３Ｄ断層面投影する方法も可能である。この場合は、これらの部位が最適焦点になっていることは保証できないが、３Ｄのパノラマ画像としては、違和感を覚えない画像として再構成可能である。勿論、これらの部位も最適焦点面の計算に工夫を加え、そのまま計算し用いる方法も、診断の目的によっては有り得るのは言うまでもない。
【０１７７】
このように、３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusは、歯列に沿って湾曲しながらも、その表面はでこぼこしており、この「でこぼこ」により個々の歯の実際の位置及びその形状（輪郭）を画素の濃淡で表している。その他の部分も違和感のない画像として表現できる。
【０１７８】
このように個々の被検体Ｐの歯列の実在位置・形状を表す３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusが作成される。
【０１７９】
（種々の表示処理）
この後、画像プロセッサ５６は、その３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusを他の態様で観察する機会を操作者に与える。つまり、画像プロセッサ５６は、操作者から操作情報に基づいて、その３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusを他の態様でインターラクティブに表示するか否かを判断する。
【０１８０】
その一例として、画像プロセッサ５６は、３Ｄオートフォーカス画像（３次元パノラマ画像）ＰＩfocusの部分領域を観察するか否かを判断する（図５、ステップＳ１０）。このステップＳ１０の判断がＹＥＳになると、さらに、その部分領域の観察を３Ｄ基準断層面ＳＳで行うのか、又は、基準面パノラマ画像の矩形面（２次元）で行うのか、操作者からの情報を基づいて判断する（ステップＳ１１）。このステップＳ１１において３Ｄ基準断層面ＳＳを使用すると判断されると、画像プロセッサ５６は、３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusを３Ｄ基準断層面ＳＳに、個々の画素を通る投影方向ＤＲｘに沿って再投影する（ステップＳ１２）。この再投影の様子を図４０に示す。この再投影は例えば３Ｄ基準断層面の一画素を、対応する３次元の画素をサブピクセルで区切り再投影するサブピクセル法により実行される。
【０１８１】
この３Ｄ基準断層面ＳＳへの再投影像は、３Ｄ参照画像ＰＩproj-3Dとして、モニタ６０に表示される（ステップＳ１３）。この３Ｄ参照画像ＰＩproj-3Dの一例を図４１に示す。
【０１８２】
一方、ステップＳ１１において基準面パノラマ画像ＰＩstの矩形面を使用すると判断されると、画像プロセッサ５６は３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusをその矩形面、つまり基準面パノラマ画像の面に再投影する（ステップＳ１４）。この再投影も、標準パノラマ画像面の一画素を、対応する３次元の画素をサブピクセルで区切り再投影するいわゆるサブピクセル法により実行されるのは言うまでもない。この再投影の概念を図４２に示す。この再投影像は、２Ｄ参照画像ＰＩproj-2Dとして、モニタ６０に表示される（ステップＳ１５）。この２Ｄ参照画像ＰＩproj-2Dの一例を図４３に示す。
【０１８３】
そこで、操作者は、この３Ｄ参照画像ＰＩproj-3Dまたは２Ｄ参照画像ＰＩproj-2Dに所望の、例えば矩形のＲＯＩ（関心領域）を設定する（ステップＳ１６：図４１及び図４３を参照）。このＲＯＩにより指定された部分領域の画像は例えば拡大され、例えば現在表示されている３Ｄ参照画像ＰＩproj-3Dまたは２Ｄ参照画像ＰＩproj-2Dに重畳表示される（ステップＳ１７）。勿論、この表示は、パノラマ画像とは別個の単独画像であってもよいし、同パノラマ画像との分割表示であってもよいし、歯列を模した複数のブロックから成るテンプレートの１つに収めた表示であってもよい。
【０１８４】
この後、画像プロセッサ６４はかかる一連の処理を終了するか否かを操作情報から判断し（ステップＳ１８）、この判断がＹＥＳの場合は処理を前述したステップＳ７に戻す。これに対し、ＮＯの場合は処理をステップＳ１０に戻して上述した処理を繰り返す。
【０１８５】
その一方で、前述したステップＳ１０において部分画像の観察をしないと判断する場合、画像プロセッサ５６は、現在表示されている３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusを回転、移動、及び／又は拡大・縮小して表示するか否かをインターラクティブに判断する（ステップＳ１９）。この判断がＹＥＳのなる場合、指令情報に応じて３Ｄオートフォーカス画像ＰＩfocusを回転、移動、及び／又は拡大・縮小し、その画像を表示する（ステップＳ２０，Ｓ２１）。この後、処理はステップＳ８１に移され、前述と同様の処理を繰り返す。
【０１８６】
勿論、表示態様の種類は上述したものに限定されず、例えばカラー化など、その他の様々な態様を採り得る。
【０１８７】
操作者が処理の終了を指示している場合、画像プロセッサ６４はステップＳ１８、Ｓ７を経て、かかる処理を終了させる。
【０１８８】
なお、上述したステップＳ１６の設定処理を行った後、ステップＳ１７の表示処理を行わずに、ステップＳ１９の処理に移行するようにしてもよい。その場合、設定したＲＯＩは、回転、移動、拡大・縮小した画像と共にステップＳ２１において表示される。
【０１８９】
以上のように、本実施形態によれば、パノラマ撮像空間の構造を３次元的に把握することで、投影方向が３次元的に表現できる。従って、パノラマ画像の焦点が合っている限りは、３次元表現された画像に歪が生じず、正確なパノラマ撮影画像を構築することができる。このことにより、パノラマ画像をより、位置決めの良否に関わらず安定に表示でき、かつパノラマ画像全体で鮮明な画像を作るようなこともできる。
【０１９０】
また、本実施形態に係るファントムを用いて撮像空間の構造解析及び３Ｄ画像再構成に必要なパラメータをキャリブレーションすることができる。キャリブレーションも、Ｘ線照射角度θを対象としない簡易型から、Ｘ線照射角度θを考慮した詳細型のキャリブレーションまで選択的に実行できる。このため、装置毎に、そして、医療施設に据え付けた後にも、必要性に応じて適宜なタイミングでキャリブレーションを簡単に行える。しかも、この構造解析やキャリブレーションはＸ線管３１及び検出器３２の対の回転中心ＲＣの位置変化αθ１を考慮している。３Ｄ画像再構成は、その位置変化αθ１を補償したパラメータをも参酌して実行される。したがって、装置毎のパラメータの個体差や経時的なパラメータの変化が確実に補償されるので、歯列の実体位置が正確に描出された、つまり、３次元の距離の精度が高い、３次元表面画像が得られる。
【０１９１】
一方、基準断層面の軌道が不明のパノラマ撮像装置に対しても、ファントム１０１を用いた撮像を通して、その撮像空間を特徴付ける定数パラメータ及び関数パラメータを計測することもできる。
【０１９２】
（ファントムの変形例）
なお、本発明に係る放射線撮像装置で採用可能なファントムは上述したものに限定されず、上述以外にも様々な構成で実施することができる。以下、この変形例を説明する。
【０１９３】
前述したファントム１０１には、基準面軌道ＯＲsとは異なる他の軌道として、この基準面軌道ＯＲsよりも外側の軌道である外側面軌道ＯＲouterを設けるようにしたが、基準面軌道ＯＲsとよりも内側に所定距離だけ離間させて設けた軌道であってもよい。
【０１９４】
また、ファントム１０１は、異なる２つの軌道ＯＲs、ＯＲouterに植設する支柱１１３、１１３´は、生産性を向上させる上で有利なように、共に同じ形状及び寸法のものにし、組み立て時に一方を逆さまに設置するだけの構造にした。しかしながら、Ｘ線照射角度θ＝０以外の角度に設置する支柱１１３、１１３´のうち、一方、例えば外側面軌道ＯＲouterに設置するファントム１１３´は、ゲインΔＸ／ΔＦｉおよびＸ線照射角度θを測定できれば足りるので、第１及び第２のマーカ１１４，１１５を外すようにしてもよい。この簡略化した一例を図４４に示す。
【０１９５】
さらに、支柱１１３，１１３´については、前述した実施形態では細長い角柱状に形成したが、細長い丸棒２０１であってもよい（図４５（Ａ）参照）。また、支柱１１３、１１３´の代わりに、紐状の懸垂体２０２を用意し、その懸垂体の途中にマーカを設置する構造であってもよい（図４５（Ｂ）参照）。
【０１９６】
第１、第２、及び第３のマーカ１１４，１１５，１１６の夫々についても、必ずしもライン状でなくてよく、複数の点がライン状に並んだ点列のマーカであってもよい（図４５（Ｃ）参照）。特に、第１及び第２のマーカ１１４，１１５は上下方向の位置が分かればよいので、１つの点状のマーカにしてもよい（図４５（Ｄ）参照）。さらには、第１、第２、及び第３のマーカ１１４，１１５，１１６を１つのマーカ体で構成することもできる。例えば図３２において、第１のマーカ１１４と第２のマーカ１１５を上下に繋ぐ細長いマーカ板２０３を設け、そのマーカ板２０３の第３のマーカ１１６に相当する部分にスリットＳを形成する（図４５（Ｅ）参照）。このマーカ板の上下端位置が第１、第２のマーカの機能を果たし、且つ、スリットＳが第３のマーカ１１６の機能を果たすので、このマーカ板を支柱１１３の所定位置に貼り付けるようにしてもよい。
【０１９７】
さらに、マーカ１１４〜１１６はその他のファントムの部位とはＸ線透過率が異なればよいので、例えば支柱１１３，１１３´を金属性とし、マーカに相当する部分をＸ線透過率が異なる物質（単なる凹みも含む）で形成することもできる。
【０１９８】
このように、必要な位置や距離の情報を得るためにファントム１０１に与えられるべき構造の変形例は数多く存在することは言うまでもない。なお、すべての情報を一度に測定可能な構造のほか、必要な情報を個別に分けて収集できる複数のファントムを用意してもよく、そのようなファントムも本発明の主旨に含まれることは言うまでもない。例えば、前述した万能型ファントム１０１の基準面軌道ＯＲsのみに前述した一組の支柱体１１３を植設した第１のファントムと、外側面軌道ＯＲouter（或いは、図示していなが内側面軌道）のみに前述した一組の支柱体１１３´を植設した第２のファントムとを用意することができる。この場合、第１及び第２のファントムについて２回のスキャンを実行し、それぞれのスキャン結果から２つのパノラマ画像を再構成し、前述した測定を行なうことができる。
【０１９９】
さらに、これらの第１及び第２のファントムは、物理的に前述した１つの万能型ファントム１０１に結合可能な構成にすることもできる。この場合には、第１及び第２のファントム自体は個別に保管し、測定時には１つのファントムとして使用できる。
【０２００】
なお、本発明は上述した実施形態のものに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲でさらに適宜に変形可能なものであり、それらも本発明に含まれることは言うまでもない。例えば、Ｘ線管３１と検出器３２を被検体Ｐの口腔部の周りに回転（移動）させるときに、Ｘ線管３１と検出器３２とが互いに斜めに対向しながらＸ線によるスキャンが行われるように、回転ユニット２４の構造を変更してもよいし、かかる「互いに斜めに対向したスキャン」と実施形態で説明した「互いに正対したスキャン」とを適宜に組み合わせてもよい。この組み合わせは、口腔部の歯列のどの部位をスキャンするかに応じて設定することができる。これにより、常に歯列の各部位に極力、直交した状態でＸ線をスキャンさせ、歯の重なりや頸椎の写りこみなどを極力、回避した角度でＸ線照射を行い、アーチファクトなどのより少ないパノラマ画像を再構成させることができる。
【０２０１】
ところで、本発明に係る放射線撮像装置は、歯科用のパノラマ撮像装置に実施するものに限定されず、トモシンセシス法を用いて対象物の実体形状（位置）を３次元的に把握する装置にも実施することができる。そのような応用として、例えば医療用としては、トモシンセシス法を用いたマンモグラフィ、肺がん検査用スキャナへの用途がある。
【産業上の利用可能性】
【０２０２】
本発明によれば、ファントムを用いた計測により、撮像空間の構造を規定する、Ｘ線管、３Ｄ基準断層面、及び検出器の位置・距離・角度のパラメータを容易に且つ精度良く解析できるとともに、キャリブレーションして撮像に備えることができる。したがって、対象物を精度良く３次元的に撮像できる、放射線を用いた撮像装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０２０３】
１  歯科用のパノラマ撮像装置（放射線撮像装置）
１２  コンピュータ
１４  撮影部
３１  Ｘ線管（放射線源）
３２  検出器
３３  コリメータ
４１  高電圧発生器
５３  バッファメモリ
５４  画像メモリ
５５  フレームメモリ
５６  画像プロセッサ
５７  コントローラ
５８  操作器
６０  モニタ
１０１  ファントム
１１１  ベース
１１３、１１３´  支柱体
１１４〜１１６  ファントム
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９（１）】
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【図２９（２）】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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