(57)【要約】【課題】パノラマデジタル断層撮影において、1回の撮影により診断領域の全ての情報を大容量記憶装置に記憶しておき、撮影後、デジタル処理のみで所望の診断領域の断層像として任意に抽出し得る鮮明な多断層像の構築方法を提供する。【解決手段】大容量フレーム画像記憶手段に記憶されているフレーム画像にフレーム飛越し法による断層像構築処理を施してフレーム飛越し法による画像構築から所望の回転半径rを求め、次いでフレーム微少移動法による画像構築によってこの回転半径rから所望の微少間隔を一定間隔とする各半径上の断層像を得るようにする。【選択図】図２
2006180944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を被写体に照射するＸ線源と、該被写体を通過したＸ線を検出するＸ線撮像手段と、被写体を中心に位置させてＸ線源およびＸ線撮像手段を一定距離互に対向して固定し、前記被写体の周りを旋回させる旋回駆動手段と、前記Ｘ線撮像手段で得られた画像情報をフレーム画像として記憶する大容量フレーム画像記憶手段と、該大容量フレーム画像記憶手段に記憶されたフレーム画像を必要に応じ抽出し、デジタル処理によってパノラマ画像を形成する画像処理手段と、該画像処理された画像を記憶する大容量処理画像記憶手段と、該大容量画像処理記憶手段の処理された各断層像を表示する全画像表示記憶手段と、該全画像表示記憶手段の全画像を出力する出力手段とを備え、デジタル３次元Ｘ線撮影を行うに当たり、前記フレーム画像記憶手段を大容量フレーム画像記憶手段とし、該大容量フレーム画像記憶手段に記憶されているフレーム画像にフレーム飛越し法による断層像構築処理を施してフレーム飛越し法による画像構築から所望の回転半径rを求め、次いでフレーム微少移動法による画像構築によってこの回転半径rから所望の微少間隔をほぼ一定間隔とする各半径上の断層像を得るようにしたことを特徴とする多断層像構築方法。
【請求項２】
Ｘ線を被写体に照射するＸ線源と、該被写体を通過したＸ線を検出するＸ線撮像手段と、被写体を中心に位置させて前記Ｘ線源と前記Ｘ線撮像手段とを一定距離互に対向して固定し、前記被写体の周りを旋回させる旋回駆動手段と、前記Ｘ線撮像手段で得られた画像情報をフレーム画像として記憶する大容量フレーム画像記憶手段と、該大容量フレーム画像記憶手段に記憶されたフレーム画像を必要に応じ抽出し、デジタル処理によってパノラマ画像を形成する画像処理手段と、該画像処理された画像を記憶する大容量処理画像記憶手段と、該大容量処理画像記憶手段の処理された各断層像を表示し記憶する全画像表示記憶手段と、該全画像表示記憶手段の全画像を出力する出力手段とを備え、多数の断層像を構築するに当たり、前記Ｘ線源およびＸ線撮像手段による1回の撮影により、回転半径上の全円周のすべての被写体情報を有する複数n枚のフレーム画像を大容量フレーム画像記憶手段に記憶しておき、該大容量フレーム画像記憶手段に記憶されている複数n枚のフレーム画像から所望のフレーム画像を取り出し、該取り出されたフレーム画像を重ね合わせて所望の回転半径上の断層像を生成して前記大容量処理画像記憶手段に記憶し、該大容量処理画像記憶手段上でＸ線センサの1画素（1ピクセル）よりも小さい範囲のフレーム画像の微少ずらしによって、これらフレーム画像を重ね合わせ、これによって、構築された断層面の回転半径から微少間隔毎の回転半径の断層像を各々構築することを特徴とする多断層像構築方法。
【請求項３】
前記大容量フレーム画像記憶手段に記憶されているフレーム画像の平面上のデータを曲面上での円弧データに変換し、該変換された円弧データにフレーム飛越し法およびフレーム微少移動法による断層像構築処理を施して画像を鮮明化することを特徴とする請求項１に記載の多断層像構築方法。
【請求項４】
前記大容量フレーム画像記憶手段に記憶されている複数n枚のフレーム画像の平面上のデータを曲面上での円弧データに変換し、該変換された円弧データにフレーム飛越し法およびフレーム微少移動法による断層像構築処理を施して画像を鮮明化することを特徴とする請求項２に記載の多断層像構築方法。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４に記載の多断層像構築方法により得られた各半径の断層像から、横スライス画像を作成して、市販のボリュームレンダリングソフトを用い、立体パノラマ画像を形成して、全診断領域の立体像を得るようにしたことを特徴とする立体像構築方法。
【請求項６】
Ｘ線を被写体に照射するＸ線源と、該被写体を通過したＸ線を検出するＸ線撮像手段と、被写体を中心に位置させて前記Ｘ線源と前記Ｘ線撮像手段とを一定距離に相互に対向して固定し前記被写体の周りを旋回させる旋回駆動手段と、前記Ｘ線撮像手段で得られた画像情報をフレーム画像として記憶する大容量フレーム画像記憶手段と、該大容量フレーム画像記憶手段からフレーム画像を抽出しパノラマ画像をデジタル処理によって形成する画像処理手段と、該画像処理された画像を記憶する大容量処理画像記憶手段と、該大容量処理画像記憶手段の処理された各断層像を表示し記憶する全画像表示記憶手段と、該全画像表示記憶手段の全画像を出力する出力手段とを設けたデジタル３次元Ｘ線撮影装置において、Ｘ線源およびＸ線撮像手段による1回の撮影により回転半径上のすべての被写体情報を有する複数n枚のフレーム画像を大容量フレーム画像記憶手段に記憶する手段と、該大容量フレーム画像記憶手段に記憶されている複数n枚のフレーム画像から取り出したあるフレーム画像を重ね合わせてある回転半径上の断層像を前記画像処理手段により生成して大容量処理画像記憶手段に記憶する手段と、該大容量処理画像記憶手段から取出したフレーム画像を大容量処理画像記憶手段上でCCDセンサの1画素（1ピクセル）よりも小さい範囲のフレーム画像の微少ずらし処理によって、重ね合わせることにより構築した該断層面の回転半径から微少間隔毎の回転半径上の断層像を各々構築する手段とを備えることを特徴とするデジタル３次元Ｘ線撮影装置。
【請求項７】
前記Ｘ線センサは、CCDセンサ、TFTセンサ、MOSセンサ、XII（Xray Image intensifier）センサ、FPD（Flat Panel Detector）センサ、CdTeセンサ等から選択するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の多断層像構築方法。
【請求項８】
前記Ｘ線センサは、CCDセンサ、TFTセンサ、MOSセンサ、XII（Xray Image intensifier）センサ、FPD（Flat Panel Detector）センサ、CdTeセンサ等から選択するようにしたことを特徴とする請求項６に記載のデジタル３次元Ｘ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、1回のパノラマＸ線撮影で、回転半径上すべての被写体画像を有するフレーム画像を大容量フレーム画像記憶手段に記憶すること、さらにそのフレーム画像を重ね合わせ処理により、任意の回転半径の断層像を形成するフレーム画像の複数枚を用いて任意の回転半径から微少間隔毎の各回転半径の断層像を容易に形成することができる多断層像構築方法に関するものである。
また、本発明は各半径の断層像から、横スライス画像を作成して、市販のボリュームレンダリングソフトを用いることにより、立体像を形成することが可能であるデジタル３次元Ｘ線撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、フィルムを用いたパノラマＸ線撮影装置において、Ｘ線撮像手段（フィルムカセット）とＸ線源が相対し被写体の回りを回転し、歯列弓を透過したＸ線により歯列弓のＸ線像をパノラマ画像としてフィルム上に形成する方法がある。「例えば、特許文献１参照」。
【０００３】
また、フィルムカセットの代わりに、透過Ｘ線の像をCCDセンサを用いて、フィルム送り速度と同様にCCD電荷転送クロックの周波数を変化させることによって、所望のパノラマ画像をCRT上に歯列弓に沿った全顎のＸ線断層像として写し出すデジタル単断層パノラマＸ線撮影装置がある。「例えば、特許文献２参照」。
【０００４】
また、フレーム画像を逐次重ね合わせて任意の画素単位のフレーム移動でパノラマ画像を形成することは既知である。「例えば、非特許文献１参照」
更に、複数のシフトレジスタからの撮像された複数の画像データが格納されたフレームメモリ内の画像データをシフトし、同一画素毎に加算して断層画像を生成することも既知である。「例えば、特許文献３参照」
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２１１２００号公報
【特許文献２】実用新案公報（Y2）平4−48169号
【特許文献３】特開平８−２５７０２６号公報（特許公報第3319905号）
【非特許文献１】第21回歯科放射線学会総会プログラム・講演抄録pp80 昭和55年「オルソパントモグラフィのテレビ化」  城西歯科大学歯科放射線教室  村松和徳、山田英彦，奥村泰彦，丹羽克味，金井良維
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、フィルムを用いたパノラマＸ線撮影装置においては、1回の撮影ではあらかじめ設定した1つの断層面のパノラマ画像しか得られず、異なる断層像が必要な場合は再度撮影する必要がある。これにより、撮影回数が多くなり手間がかかることと、人体にＸ線の被曝線量が増大するという問題が生じる。
【０００７】
デジタル単断層パノラマＸ線撮影装置においては、歯列弓に沿ったCCD電荷転送クロックの周波数、すなわち、CCDセンサから転送されてくる画像信号の転送速度に応じて形成されるパノラマ像があるが、これはフィルムと同様の単断層像しか得られない。
【０００８】
また、フレーム画像を逐次重ね合わせて任意の画素単位のフレーム移動でパノラマ画像を形成することおよび複数のシフトレジスタからの撮像された複数の画像データが格納されたフレームメモリ内の画像データをシフトし、同一画素毎に加算して断層画像を生成することも上述したように既知であるが、大容量処理画像記憶手段を用いてCCDセンサの1画素よりも小さい間隔でフレーム微少移動を行い微少間隔毎でのパノラマ断層像を形成することについての詳細なアルゴリズムは全く報告されていない。
更に、平面上での直線データから曲面上での円弧データに変換およびかかる変換時に生ずる画素間にまたがるデータ成分の分配を行なって画像を鮮明化することについての具体的な記載も何等開示されてはいない。
【０００９】
また、Ｘ線CT撮影装置を用いれば、任意のスライス画像や立体像を形成できるが、像の分解能が悪く、更には患者の被曝線量が多く、装置形状は大型で設置スペースも広くなり、非常に高価であるという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、パノラマデジタル断層撮影において、1回の撮影により診断領域の全ての情報を大容量フレーム画像記憶装置に記憶しておき、撮影後、デジタル処理のみで所望の診断領域の断層像として任意に抽出し得る鮮明な多断層像の構築方法を提供せんとするものである。
本発明の他の目的は、かかる多断層像を用いることにより、立体像を形成する立体像構築方法を提供せんとするものである。
本発明の更に他の目的は、医療だけでなく非破壊検査装置にも用いられる多断層像構築方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の多断層像構築方法は、Ｘ線を発生し、被写体に照射するＸ線源と、被写体を通過したＸ線を検出するＸ線撮像手段と、被写体を中心に位置させてＸ線源およびＸ線撮像手段を一定距離互に対向して固定し、前記被写体の周りを旋回させる旋回駆動手段と、該Ｘ線撮像手段で得られた画像情報をフレーム画像として記憶する大容量フレーム画像記憶手段と、該大容量フレーム画像記憶手段に記憶されたフレーム画像を必要に応じ抽出し、デジタル処理によってパノラマ画像を形成する画像処理手段と、該画像処理された画像を記憶する大容量処理画像記憶手段と、該大容量処理画像記憶手段の処理された各断層像を表示する全画像表示記憶手段と、該全画像表示記憶手段の全画像を出力する出力手段とを備え、デジタル３次元Ｘ線撮影を行うに当たり、前記大容量フレーム画像記憶手段に記憶されているフレーム画像にフレーム飛越し法による断層像構築処理を施してフレーム飛越し法による画像構築から所望の回転半径rを求め、次いでフレーム微少移動法による画像構築によってこの回転半径rから所望の微少間隔を一定間隔とする各半径上の断層像を得るようにしたことを特徴とする。
【００１２】
又、本発明の多断層像構築方法は、前記大容量フレーム画像記憶手段に記憶されているフレーム画像の平面上のデータを曲面上での円弧データに変換し、該変換された円弧データにフレーム飛越し法およびフレーム微少移動法による断層像構築処理を施して画像を鮮明化することを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明の多断層像構築方法は、Ｘ線を発生し、被写体に照射するＸ線源と、被写体を通過したＸ線を検出するＸ線撮像手段と、被写体を中心に位置させてＸ線源とＸ線撮像手段とを一定距離互に対向して固定し、前記被写体の周りを旋回させる旋回駆動手段と、該Ｘ線撮像手段で得られた画像情報をフレーム画像として記憶する大容量フレーム画像記憶手段と、該大容量フレーム画像記憶手段に記憶されたフレーム画像を必要に応じ抽出し、デジタル処理によってパノラマ画像を形成する画像処理手段と、該画像処理された画像を記憶する大容量処理画像記憶手段と、該大容量処理画像記憶手段の処理された各断層像を表示する全画像表示記憶手段と、該全画像表示記憶手段の全画像を出力する出力手段とを備え、多数の断層像を構築するに当たり、前記Ｘ線源およびＸ線撮像手段による1回の撮影により、回転半径上の全円周のすべての被写体情報を有する複数n枚のフレーム画像を前記大容量フレーム画像記憶手段に記憶しておき、該大容量フレーム画像記憶手段に記憶されている複数n枚のフレーム画像から所望のフレーム画像を取り出し、該取り出されたフレーム画像を重ね合わせて所望の回転半径上の断層像を生成して前記大容量処理画像記憶手段に記憶し、該大容量処理画像記憶手段上でＸ線センサの1画素（1ピクセル）よりも小さい範囲のフレーム画像の微少ずらしによって、これらフレーム画像を重ね合わせ、これによって、構築された断層面の回転半径から微少間隔毎の回転半径の断層像を各々構築することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のデジタル３次元Ｘ線撮影装置は、Ｘ線を被写体に照射するＸ線源と、該被写体を通過したＸ線を検出するＸ線撮像手段と、被写体を中心に位置させて前記Ｘ線源と前記Ｘ線撮像手段とを一定距離に相互に対向して固定し前記被写体の周りを旋回させる旋回駆動手段と、前記Ｘ線撮像手段で得られた画像情報をフレーム画像として記憶する大容量フレーム画像記憶手段と、該大容量フレーム画像記憶手段からフレーム画像を抽出しパノラマ画像をデジタル処理によって形成する画像処理手段と、該画像処理された画像を記憶する大容量処理画像記憶手段と、該大容量処理画像記憶手段の処理された各断層像を表示し記憶する全画像表示記憶手段と、該全画像表示記憶手段の全画像を出力する出力手段とを設けたデジタル３次元Ｘ線撮影装置において、Ｘ線源およびＸ線撮像手段による1回の撮影により回転半径上のすべての被写体情報を有する複数n枚のフレーム画像を大容量フレーム画像記憶手段に記憶する手段と、該大容量フレーム画像記憶手段に記憶されている複数n枚のフレーム画像から取り出したあるフレーム画像を重ね合わせてある回転半径上の断層像を前記画像処理手段により生成して大容量処理画像記憶手段に記憶する手段と、前記大容量フレーム画像記憶手段から取出したフレーム画像を大容量処理画像記憶手段上でCCDセンサの1画素（1ピクセル）よりも小さい範囲のフレーム画像の微少ずらし処理によって、重ね合わせることにより構築した該断層面の回転半径から微少間隔毎の回転半径上の断層像を各々構築する手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明の立体像構築方法は、上述した多断層像構築方法により得られた各半径の断層像から、横スライス画像を作成して、市販のボリュームレンダリングソフトを用い、立体パノラマ画像を形成して、全診断領域の立体像を得るようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、旋回駆動装置はＸ線を発生するＸ線源と、被写体を通過したＸ線を検出するＸ線撮像手段とを、該被写体を間にして該Ｘ線源及び該Ｘ線撮像手段を相互に対向し、旋回させるものとし、従来から公知のデジタル単断層パノラマＸ線撮影装置の撮影方法と同様な方法で行い、撮影は回転軸を中心に1回転、もしくは、1回のパノラマ撮影時の回転とし、画像形成を行う際にフレーム画像を大容量処理画像記憶手段を用いて、CCDセンサの1画素のサイズよりも小さい微少間隔でフレーム画像の重ね合わせを行い、所望部位の断層像から微少間隔毎に深さの異なる断層像を高解像度で生成することができる。
【００１７】
また、本発明によれば、1回のデジタルパノラマ撮影で、撮影後に任意の断層面のパノラマ画像を形成できるため、得られたパノラマ画像が所望の断層面からはずれていたとしても再撮影を行う必要はなく、大容量処理画像記憶手段を用いて生成された各微少間隔毎の断層像を大容量処理画像記憶手段から呼び出すだけで、画像情報を無駄にすることなく必要な断層像が得られる。さらに、筒面状のデータ構築も可能となり、このデータを利用して、任意の立体像を形成することが可能となる。
【００１８】
すなわち、フレーム画像の重ね合わせ方が、CCDセンサの1画素サイズ（1画素または数画素単位）でフレーム間を移動して行われる場合には、得られる断層像が離散的な深さの像になり、この間のデータが欠落し画像形成ができないという問題点があったが、本発明によれば、大容量処理画像記憶手段上でCCDセンサの1画素サイズよりも小さい間隔でフレーム画像を重ね合わせることによって上記問題点を解決することができる。すなわち、多断層撮影が可能となるものである。
【００１９】
また、本発明のデジタルパノラマ撮影装置の特徴として、Ｘ線CT撮影装置ではCT像が横スライスの断層像に対し、半径の異なる円周上の縦スライス断層像が形成される。すなわち、図1に示すような多断層撮影が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
1．撮影原理
従来のデジタルパノラマ撮影装置は、単断層を撮影する原理であり、撮影原理は、本願人による歯科用パノラマ断層撮影装置で説明されている。次に、本発明の装置について説明する。図2に示すように、Ｘ線を発生し被写体１に照射するＸ線源２と、被写体１を通過したＸ線を検出するＸ線撮像手段3と、被写体１を中心に位置させてＸ線源２とＸ線撮像手段3とを一定距離に相互に対向して固着し、前記被写体１の周りを旋回駆動手段4によって相対的に旋回させるものとし、撮影は旋回駆動手段4を回転軸とし、該回転軸を回転中心aとして1回転させる。この時、前記被写体１は、前記旋回駆動手段4の真下、すなわち、回転中心aに位置するものとする。
（特開平10−211200号参照）
【００２１】
次に、前記Ｘ線撮像手段3として、CCDセンサは被写体１を透過したＸ線像をA/D変換手段５によって一定の面積を持つフレーム画像としてのデジタル電気信号に変換するものである。また、前記Ｘ線撮像手段3で得られた画像情報をフレーム画像として記憶する大容量フレーム画像記憶手段６を設け、このフレーム画像の抽出やパノラマ画像をデジタル処理によって任意の断層面形成を行う画像処理手段７と、該画像処理を行った画像を記憶させる大容量処理画像記憶手段８と、該大容量処理画像記憶手段８により、各断層像を表示させる全画像表示記憶手段９を設け、該全画像表示記憶手段９を出力する出力手段10（例えば、CRTディスプレイ、液晶パネルのような画像表示装置や画像をプリントアウトするプリンタ等）を設ける。
【００２２】
ここで重要なことは、上述した本願人による単断層デジタルパノラマＸ線撮影装置と本願とがパノラマ撮影方法は同一であるが、上述した本願人による単断層デジタルパノラマＸ線撮影装置はCCDセンサを用いるものの、処理する信号に対してTDI（Time Delay Integration）法を用いているため、フレーム画像として記憶できないことである。（特開平10−211200号参照）
【実施例１】
【００２３】
フレーム飛越し法による断層像構築方法
まず、図2に示すように、被写体1をＸ線源2とＸ線撮像手段3との間の中心位置に導入する。これらＸ線源2とＸ線撮像手段3は、円の直径方向に対向して配置し、旋回駆動手段4に回転自在に固着し、これらＸ線源2とＸ線撮像手段3の回転中心aに被写体１が位置し得るように配設する。撮影は旋回駆動手段4を回転駆動しながらＸ線源２からＸ線を照射し、被写体１を透過したＸ線をＸ線撮像手段3（CCDセンサ）で受け、得られたＸ線画像をA/D変換手段５によりA／D変換し、フレーム画像のデジタル電気信号に変換する。このA/D変換されたフレーム画像を大容量フレーム画像記憶手段6に記憶させるという手順をとる。
【００２４】
本実施例では、Ｘ線源から照射されるＸ線は平行ビームであるものと仮定して以下の説明を行う。
例えば、CCDセンサの画素サイズは縦1ピクセル×横6ピクセルの１ラインセンサとし、CCDセンサの1画素サイズを100μmとして、回転半径300mm上に位置している被写体の撮影部位を360°の撮影角度で1画素ずつシフトしながら段歩的にまたは連続的に撮影すると、前記大容量フレーム画像記憶手段６に記憶されるフレーム画像枚数は以下のようになる。
【００２５】
即ち、図3に示すように、Ｘ線源２（図３には示さない）およびＸ線源２から照射された平行ビームを受けるＸ線撮像手段3は、旋回駆動手段4（図示せず）を回転中心aを中心として回転し、1回転のＸ線撮影を行うと、回転中心aから半径r上の断層像が得られる。この際、
１半径300mmの円周は2πr＝1884mmとなる。
ここで、得られるフレーム枚数をnとし、1画素づつシフトさせて撮影を行うと、CCDセンサ1画素の画素サイズが100μmであるため、半径300mm上で得られるフレーム枚数nは、n＝1884000μm／100μm＝18840枚となる。
【００２６】
すなわち、前記大容量フレーム画像記憶手段６には18840枚のフレーム画像が記憶される。次に、この大容量フレーム画像記憶手段６に記憶されているフレーム画像を使用して、以下に説明する『フレーム飛越し法』によって、任意の断層像の構築を行う。
【００２７】
（l）前記大容量フレーム画像記憶手段６に記憶されているフレーム画像18840枚を全て取り出し、図４、図5に示すようにフレーム画像をＸ軸方向にフレーム1とフレーム2をCCDセンサの1画素単位でずらして重ね合わせ、次にフレーム2とフレーム3をCCDセンサの1画素単位でずらして重ね合わせるという手順で、フレーム画像18840枚を撮影順にCCDセンサの1画素毎にずらして重ね合わせた時に得られる断層像は、II，III，IV，V，VIの断層像（図６参照）となり、得られた断層像は回転中心aからの距離r＝300mm上に位置していることがわかる。
【００２８】
（2）次に、前記大容量フレーム画像記憶手段６に記憶されているフレーム画像（図４、図5参照）の中から、図7、図8に示すように、1フレームおきのフレーム画像を取り出した（2フレーム（2画素）づつずらしたフレーム画像）フレーム1、フレーム3、フレーム5の画像について、取り出したフレーム1とフレーム3をＸ軸方向にCCDセンサの1画素単毎にずらして重ね合わせ、次にフレーム3とフレーム5をCCDセンサ1画素ずらして重ね合わせるという手順で、前記大容量フレーム画像記憶手段６から取り出したフレーム画像をCCDセンサの1画素ずつずらして重ね合わせた時に得られる断層像は、図1８に示すようにB、C、D、E、Fの断層像となる。
【００２９】
すなわち、前記大容量フレーム画像記憶手段６に記憶されているフレーム画像18840枚から、1フレームおきのフレーム画像を取り出し、取り出した各フレーム画像毎にＸ軸方向にCCDセンサの1画素単位でずらし重ねた場合、全てのフレーム画像を使用してCCDセンサの1画素単位でずらして重ね合わせた時のフレーム枚数18840枚の1／2となることから、得られる断層像B、C、D、E、F、はr／2（CCDセンサの最初の18840枚を用いて1画素づつずらした場合の半径rの1／2）、すなわち150mmの半径上の断層像となる。
【００３０】
（3）次に、前記大容量フレーム画像記憶手段６に記憶されているフレーム画像（図４、図5参照）の中から図10、図11に示すように、2フレームおきのフレーム画像である（3フレーム（3画素）づつずらしたフレーム画像）フレーム1、フレーム4を取り出し、（1）及び（2）と同様にして、取り出したフレーム1とフレーム4をＸ軸方向にCCDセンサ1画素単位でずらして重ね合わせるという手順で、前記大容量フレーム画像記憶手段６から取り出したフレーム画像をCCDセンサの1画素単位でずらして重ね合わせた時に得られる断層像は、図２１に示すように、い、う、え、お、かの断層像となる。
【００３１】
すなわち、前記大容量フレーム画像記憶手段６に記憶されているフレーム画像18840枚から、2フレームおきに、取り出した各フレーム画像をＸ軸方向にCCDセンサの1画素単位でずらし重ねた場合、全てのフレーム画像を使用し1画素単位でずらして重ね合わせた時のフレーム枚数18840枚の1／3となることから、得られる断層像、い、う、え、お、か、はr／3（CCDセンサの最初の18840枚を用いて1画素づつずらした場合の半径rの1／3）、すなわち100mmの半径上の断層像となる。
【００３２】
つまり、前記大容量フレーム画像記憶手段６に記憶されている各フレーム画像の中から、kフレームおきに、取り出した各フレーム画像をＸ軸方向にCCDセンサの1画素単位でずらして重ね合わせると、得られる断層像は、全てのフレーム画像を使用しCCDセンサの1画素単位でずらして重ね合わせた時の得られる断層像半径rのr／k上の半径に位置していることになる。
【００３３】
ここで、本発明の実施例として、回転半径300mm上に位置する断層像を撮影すると仮定し、大容量フレーム画像記憶手段６に記憶されているフレーム画像枚数n枚を算出し、次に、大容量フレーム画像記憶手段６に記憶されている各フレーム画像の中から、kフレームおきにフレーム画像を取り出し、取り出した各フレーム画像をＸ軸方向にCCDセンサの1画素単位でずらして重ね合わせた時に得られる断層像の回転半径と得られるフレーム枚数とを計算し、次表１に示す。
【００３４】
【表１】
2006180944.tif 000003
【００３５】
すなわち、フレーム飛び越し法による画像構築では、n枚のフレーム画像から得られる断層像位置、つまり回転中心aからの回転半径rとし、次にkフレームずつ抽出し、取り出した各フレーム画像をＸ軸方向に1画素づつずらして重ね合わせて得られる断層像の位置における回転半径はそれぞれr／2、r／3、‥‥となるが、半径rとr／2との間、半径r／2とr／3との間‥‥のそれぞれの断層像を抽出することは図1３から明らかなように不可能である。さらに、回転半径の間隔が微少距離となる断層像を得ようとすると、大容量フレーム画像記憶手段６に記憶されている各フレーム画像の中から、Ｘ軸方向に30フレームおきに取り出したフレーム画像を使用し、フレーム画像をCCDセンサの1画素単位で重ね合わせることとなるが、この時の回転半径は10mm前後となってしまう。
【００３６】
これより、フレーム飛び越し法による画像構築では再生される回転半径rの間隔を細かくしようとすれば、1回の撮影で得られる断層像の回転半径を十分大きくとり、フレームを取り出すときの飛越し間隔を大きくすることで細かな回転半径の間隔上の断層像が得られるが、その場合、回転半径が小さくなり、必要とする診断領域（例えば歯列弓域）をカバーすることが難しくなることを確かめた。
【００３７】
また、本願発明で使用するCCDセンサをそのまま用いるのであれば、回転半径を大きくし、大きな飛越し法を行うことは、重ね合わせに使用するフレーム画像の枚数が減少し、断層効果のある画像を得るには致命的な欠陥となる。更に、相応の外周を設定すれば、前述した計算のように必要な半径間隔上の断層像が得られても、その回転半径が小さすぎて実用に供し得ないなどの問題が生じることをも確かめた。
【００３８】
したがって、フレーム飛び越し法による画像構築だけでは、臨床診断に提供し得る断層像を得ることは困難である。
【００３９】
そこで、本願発明では、フレーム飛び越し法による画像構築に加え、フレーム画像の微少移動による画像構築法を用いることにより、上記問題を解決できることを見いだした。この解決法を以下に説明する。
【００４０】
フレーム微少移動法による断層像構築方法
今、必要とするのは『フレーム飛び越し法』によって、必要とする断層像の回転中心aからの距離、つまり回転半径rを決定し、決定した回転半径rに位置する断層像から微少間隔の距離±△rで、なおかつ微少間隔で得られる断層像間が一定間隔である±△r上の断層像を取得することである。
【００４１】
そこで、必要とする断層像の回転中心aから微少距離かつ一定間隔の±△r上の断層像を構築することを可能にする方法として、半径rに位置する断層像を構築するのに要したフレーム画像を使用し、このフレーム画像の重ね合わせをごく小さい間隔（CCDセンサの1画素サイズより小さい範囲）で、Ｘ軸方向にずらして重ね合わせること（以下フレーム微少移動法という）を行う。
【００４２】
すなわち、フレーム移動量を大容量処理画像記憶手段でCCDセンサの1画素サイズより小さいフレーム移動量でＸ軸方向にずらして重ね合わせれば、必要とする断層像の回転中心aから微少距離かつ一定間隔の±△r上の断層像が得られることを確かめた。すなわち、『フレーム飛び越し法』により必要とする断層像の回転半径rを求め、そのフレーム画像を用いて、『フレーム微少移動法』により、必要とする回転半径r上の断層像面から微少距離かつ一定間隔のほぼr±△r上の断層像を得ることができる。
【００４３】
今、必要とするのは、回転半径r（r=50.0mm）から±30.0mm程度内に位置している被写体の断層像である。
ここでは、一例として、必要とする断層像の回転半径rを50.0mmに設定し、CCDセンサの1画素サイズよりも小さい間隔のフレーム移動によって、微少間隔かつ一定間隔の距離での画像構築を行い、半径50.0mm近傍のr±△r上に位置する断層像の構築を行う。
【００４４】
ここで、前述した『フレーム飛び越し法』では回転半径300mm上に位置している被写体を撮影した場合を例示したが、これはデータ上、300mm付近程度まで撮影可能であることを標記したものであり、実際に必要とする被写体の断層像の半径は回転中心から50.0mm程度である。これは被写体頭部中心から歯列弓域までの距離がおおよそ回転中心からの半径が50.0mmくらいと推定されるためであり、回転中心aに被写体の頭部の中心を位置させれば回転中心aから半径20.0mm〜80.0mm程度の円周上の断層像を取得することで全診断領域をカバーできるためである。
【００４５】
そこで、前述した『フレーム飛び越し法』により求めた「得られる断層像の回転半径とフレーム枚数の計算結果」から回転半径が50.0mmとなる5フレームおきに取り出したフレーム画像（5つおきのフレーム画像）3140枚を利用して『フレーム微少移動法』による画像構築の説明を以下に示す。
【００４６】
まず、回転半径50.0mm程度の断層像を構築するために『フレーム飛び越し法』による画像構築で前記大容量フレーム画像記憶手段６に記憶されているフレーム画像18840枚から5フレームおきに取り出したフレーム画像3140枚を利用し、CCDセンサの1画素サイズよりもさらに微少なフレームの重ね合わせ処理を行うことにより、微少半径r±△rの曲面の断層像を構築することが可能となる。フレーム画像の重ね合わせの間隔を例えば、フレーム飛び越し法で行った半径のみ、1画素（100μm）間隔、その近傍の半径△rは、1／100画素として1μm毎、すなわち100μm間隔、101μm間隔、102μm間隔の3種類で、それぞれフレーム微少移動法によって断層像を構築させる。
【００４７】
まず、必要とする回転半径50.0mm上の断層像を構築するには、前記大容量フレーム画像記憶手段６から5フレームおきに取り出したフレーム画像3140枚を使用してCCDセンサの1画素サイズよりも微少なフレーム微少移動による重ね合わせを行う。
【００４８】
即ち、使用するフレーム画像3140枚を、図２０に示すように、大容量処理画像記憶手段８上でフレーム画像のフレーム1において、フレーム画像の1番目（左端）の座標を（Ｘ1、Y1）、2番目の座標を（Ｘ2、Y1）、3番目の座標を（Ｘ3、Y1）…と設定する。次に、大容量処理画像記憶手段８上でCCDの1画素つまり100μm単位でのフレーム移動を行わせるために、上述したように設定したフレーム1のＸ軸方向1番目の座標は（Ｘ1、Y1）そのままとし、Ｘ軸方向における2番目の座標（Ｘ2、Y1）を（Ｘ100、Y1）に変換し、Ｘ軸方向における3番目の座標（Ｘ3、Y1）を（Ｘ200、Y1）に変換し、この方法でＸ軸方向におけるn=1以外のn番目の座標（Ｘn、Y1）を（Ｘ100n−100、Y1）に変換して、変換されたフレーム画像を配列させる。
【００４９】
ここで、配列されたフレーム1の各座標間には濃度データが存在しないため、配列された各座標間には配列された座標の先頭の濃度データを使用して補間を行う。例えば、（Ｘ1、Y1）から（Ｘ99、Y1）間のデータは（Ｘ1、Y1）の濃度データを使用して補間する。または、座標間での直線補間法を用いることもできる。
【００５０】
次に、2枚目のフレーム2については、フレーム1と同様に、フレーム画像の1番目（左端）の座標を（Ｘ1、Y1）、2番目の座標を（Ｘ2、Y1）、3番目の座標を（Ｘ3、Y1）‥‥とし、フレーム2の座標を設定する。そして、フレーム2のＸ軸方向における１番目座標（Ｘ1、Y1）をフレーム1のフレーム画像の2番目の座標（Ｘ2、Y1）が変換された（Ｘ100、Y1）に重ね合わせる。次にフレーム2のＸ軸方向における2番目の座標（Ｘ2、Y1）をフレーム1のフレーム画像の3番目の座標（Ｘ3、Y1）が変換された（Ｘ200、Y1）に重ね合わせる。次にフレーム2のＸ軸方向における3番目の座標（Ｘ3、Y1）をフレーム1のフレーム画像メモリ4番目の座標（Ｘ4、Y1）が変換された（Ｘ300、Y1）に重ね合わせる。
【００５１】
次に、3枚目のフレーム3については、フレーム1と同様に、フレーム画像の1番目（左端）の座標を（Ｘ1、Y1）、2番目の座標を（Ｘ2、Y1）、3番目の座標を（Ｘ3、Y1）・・・とし、フレーム3の座標を設定する。そして、フレーム3のＸ軸方向における1番目の座標（Ｘ1、Y1）をフレーム2のフレーム画像の2番目の座標（Ｘ2、Y1）を重ね合わせた（Ｘ200、Y1）座標に重ね、フレーム3のＸ軸方向における2番目の座標（Ｘ2、Y1）をフレーム2のフレーム画像の3番目の座標（Ｘ3、Y1）を重ね合わせた（Ｘ300、Y1）座標に重ね、フレーム3のＸ軸方向における3番目の座標（Ｘ3、Y1）をフレーム2のフレーム画像の4番目の座標（Ｘ4、Y1）を重ね合わせた（Ｘ400、Y1）座標に重ねていく。すると、各フレーム画像を100μm間隔（CCDセンサの1画素）で重ね合わせることにより、図２０に示すように半径50.0mm上の断層像を抽出することができる。
【００５２】
次に、取得されているフレーム画像3140枚を使用し、フレーム画像のずらしをCCDセンサの1画素サイズよりも微少なサイズ、例えば、CCDセンサの1画素の1／100サイズである1μmづつとして重ね合わせを行う。つまりフレーム移動は101μmづつのずらしを行うために、図２１に示すように、使用するフレーム画像3140枚を大容量処理画像記憶手段８上で、フレーム画像のフレーム1において、フレーム画像の1番目（左端）の座標を（Ｘ1、Y1）、2番目の座標を（Ｘ2、Y1）、3番目の座標を（Ｘ3、Y1）…と設定する。次に、大容量処理画像記憶手段８上で101μm単位でのフレーム移動を行わせるために、上述したように設定したフレーム1のＸ軸方向における1番目の座標は（Ｘ1、Y1）のままとし、Ｘ軸方向における2番目の座標（Ｘ2、Y1）を（Ｘ100、Y1）に変換し、Ｘ軸方向における3番目の座標（Ｘ3、Y1）を（Ｘ200、Y1）に変換し、この方法でＸ軸方向におけるn=1以外のn番目の座標（Ｘn、Y1）を（Ｘ100n−100、Y1）に変換していき、変換されたフレーム画像を図1５に示すように配列させる。
【００５３】
ここで、配列されたフレーム1の座標間には濃度データが存在しないため、配列された各座標間には配列された座標の先頭の濃度データを使用して補間を行う。例えば、（Ｘ1、Y1）から（Ｘ99、Y1）間のデータは座標（Ｘ1、Y1）の濃度データを使用して補間する。または、座標間での直線補間法を用いることもできる。
【００５４】
次に、2枚目のフレーム2については、フレーム1と同様に、フレーム画像の1番目（左端）の座標を（Ｘ1、Y1）、2番目の座標を（Ｘ2、Y1）、3番目の座標を（Ｘ3、Y1）…とし、フレーム画像の2枚目（フレーム2）の座標を設定する。そして、フレーム2のＸ軸方向における1番目の座標（Ｘ1、Y1）をフレーム1のフレーム画像の2番目の座標（Ｘ2、Y1）が変換された（Ｘ100、Y1）の1μm隣の（Ｘ101、Y1）に重ね合わせる。次に、フレーム2のＸ軸方向における2番目の座標（Ｘ2、Y1）をフレーム1のフレーム画像の3番目の座標（Ｘ3、Y1）が変換された（Ｘ200、Y1）の1μm隣の（Ｘ201、Y1）に重ね合わせる。次に、フレーム2のＸ軸方向における3番目の座標（Ｘ3、Y1）をフレーム1のフレーム画像の4番目の座標（Ｘ4、Y1）が変換された（Ｘ300、Y1）の1μm隣の（Ｘ301、Y1）に重ね合わせる。
【００５５】
次に、3枚目のフレーム3については、フレーム1と同様に、フレーム画像の1番目（左端）の座標を（Ｘ1、Y1）、2番目の座標を（Ｘ2、Y1）、3番目の座標を（Ｘ3、Y1）…とし、フレーム画像の3枚目（フレーム3）の座標を設定する。そして、フレーム3のＸ軸方向における1番目の座標（Ｘ1、Y1）をフレーム2のフレーム画像の2番目の座標（Ｘ2、Y1）を重ね合わせた（Ｘ201、Y1）の1μm隣の（Ｘ202、Y1）に重ね、フレーム3のＸ軸方向における2番目の座標（Ｘ2、Y1）をフレーム2のフレーム画像の3番目の座標（Ｘ3、Y1）を重ね合わせた（Ｘ301、Y1）の1μm隣の（Ｘ302、Y1）に重ね、フレーム3のＸ軸方向における3番目の座標（Ｘ3、Y1）をフレーム2のフレーム画像の4番目の座標（Ｘ4、Y1）を重ね合わせた（Ｘ401、Y1）の1μm隣の（Ｘ402、Y1）に重ねていく。斯様にすると、各フレーム画像を101μm間隔でずらして重ねあわせることにより、図1５に示すような半径50.5mm上の断層像を抽出することができる。
【００５６】
次に、取得されたフレーム画像3140枚を使用し、フレーム画像のずらしを101μmずらしと同様に102μmづつとして重ね合わせを行う。つまりフレーム移動は102μmづつのずらしを行うために、図２２に示すように、使用するフレーム画像3140枚を大容量処理画像記憶手段８上で、フレーム画像のフレーム1において、フレーム画像の1番目（左端）の座標を（Ｘ1、Y1）、2番目の座標を（Ｘ2、Y1）、3番目の座標を（Ｘ3、Y1）‥‥と設定する。次に、大容量処理画像記憶手段８上で102μm単位でのフレーム移動を行わせるために、上述したように設定したフレーム1のＸ軸方向における1番目の座標は（Ｘ1、Y1）のままとし、Ｘ軸方向2番目の座標（Ｘ2、Y1）を（Ｘ100、Y1）に変換し、Ｘ軸方向における3番目の座標（Ｘ3、Y1）を（Ｘ200、Y1）に変換し、この方法でＸ軸方向におけるn=1以外のn番目の座標（Ｘn、Y1）を（Ｘ100n−100、Y1）に変換していき、変換されたフレーム画像を図２２に示すように配列させる。
【００５７】
ここで、配列されたフレーム1の座標間には濃度データが存在しないため、配列された各座標間には配列された座標の先頭の濃度データを使用して補間を行う。例えば、座標（Ｘ1、Y1）から座標（Ｘ99、Y1）間のデータは座標（Ｘ1、Y1）の濃度データを使用して補間する。または、座標間での直線補間法を用いることもできる。
【００５８】
次に、2枚目のフレーム2については、フレーム1と同様に、フレーム画像の1番目（左端）の座標を（Ｘ1、Y1）、2番目の座標を（Ｘ2、Y1）、3番目の座標を（Ｘ3、Y1）…とし、フレーム画像の2枚目（フレーム2）の座標を設定する。そして、フレーム2のＸ軸方向における1番目の座標（Ｘ1、Y1）をフレーム1のフレーム画像の2番目の座標（Ｘ2、Y1）が変換された（Ｘ100、Y1）の2μm隣の（Ｘ102、Y1）に重ね合わせる。次に、フレーム2のＸ軸方向における2番目の座標（Ｘ2、Y1）をフレーム1のフレーム画像の3番目の座標（Ｘ3、Y1）が変換された（Ｘ200、Y1）の2μm隣の（Ｘ202、Y1）に重ね合わせる。次に、フレーム2のＸ軸方向における3番目の座標（Ｘ3、Y1）をフレーム1のフレーム画像の4番目の座標（Ｘ4、Y1）が変換された（Ｘ300、Y1）の2μm隣の（Ｘ302、Y1）に重ね合わせる。
【００５９】
次に、3枚目のフレーム3については、フレーム1と同様に、フレーム画像の1番目（左端）の座標を（Ｘ1、Y1）、2番目の座標を（Ｘ2、Y1）、3番目の座標を（Ｘ3、Y1）‥‥とし、フレーム画像の3枚目（フレーム3）の座標を設定する。そして、フレーム3のＸ軸方向における1番目の座標（Ｘ1、Y1）をフレーム2のフレーム画像の2番目の座標（Ｘ2、Y1）を重ね合わせた（Ｘ202、Y1）の2μm隣の（Ｘ204、Y1）に重ね、フレーム3のＸ軸方向における2番目の座標（Ｘ2、Y1）をフレーム2のフレーム画像の3番目の座標（Ｘ3、Y1）を重ね合わせた（Ｘ302、Y1）の2μm隣の（Ｘ304、Y1）に重ね、フレーム3のＸ軸方向における3番目の座標（Ｘ3、Y1）をフレーム2のフレーム画像の4番目の座標（Ｘ4、Y1）を重ね合わせた（Ｘ402、Y1）の2μm隣の（Ｘ404、Y1）に重ねていく。すると、各フレーム画像を102μm間隔でずらして重ねあわせることにより、図２２に示すような半径51.0mm上の断層像を抽出することができる。
【００６０】
大容量フレーム画像記憶手段６に記憶されている18840枚のフレーム画像から5フレームおきに取り出したフレーム画像（5つおきのフレーム画像）3140枚を取り出し、この取り出したフレーム画像3140枚を使用し、回転半径50.0mmの断層像を構築する『フレーム微少移動法』によって、決定される回転半径r±△rを計算した結果を以下に記載する。
【００６１】
回転半径rの移動距離
100μmずつ重ね合わせる場合、半径rが3140×100μm／2π＝50.0mm上の断層像が得られる。
101μmずつ重ね合わせた場合、半径rが3140×101μm／2π＝50.5mm上の断層像が得られる。
102μmずつ重ね合わせた場合、半径rが3140×102μm／2π＝51.0mm上の断層像が得られる。
103μmずつ重ね合わせた場合、半径rが3140×103μm／2π＝51.5mm上の断層像が得られる。
・
・
110μmずつ重ね合わせた場合、半径rが18840×110μm／2π＝55.0mm上の断層像が得られる。
【００６２】
つまり、フレーム微少移動法による画像構築の試算では、ほぼ±△r＝0.5mmの等間隔で回転半径を変化させて図15に示すように取得したい断層像を得ることが可能となった。また、同様に、フレーム微少移動距離を100μmより小さい99μmにすれば、半径49.5mm上の断層像を抽出することができる。
【００６３】
上述した方法では、曲面の被写体を平面のCCDセンサにて、投影させているので、厳密に言うと中心付近と端の部分でのずらしの幅が異なり、画像のボケが生じることがある。CCDセンサの構造上、平面または直線であるのに対し、抽出する断層面は曲面であるため、平面でのデータを曲面である円弧データに変換してから重ね合わせ処理を行うのがより最適であることを確かめた。
【００６４】
従って、以下に示す方法により、画像のボケを解決し、鮮明化することが可能となる。
この領域での説明は微少領域なので、シミュレーションによって説明を行う。
【００６５】
１シミュレーションの設定
図２２に示すように、ここで使用するCCDセンサはサイズを横256ピクセル、縦1ピクセルとし、１画素サイズを100μmとする。被写体となる対象物を半径50.0mm上とし、グレイレベル（8ビット）で255の対象物として置き、その他はグレイレベル0とする。被写体のサイズは100μmとする。投影角度は30度（−15.00〜15.00）、回転角は、0.1度ステップとして行う。図２２において、A、B、Cは一直線上にあり、回転角度θ＝0°に一致させており、CはCCDセンサ画素０番目の中心点である。
※通常グレイレベルは0〜255とし、0を黒、255を白となるように仮定するが、本発明ではシミュレーションを行い易くするために、逆に、グレイレベルとして、0を白、255を黒と仮定する。
【００６６】
２シミュレーションによる投影
図２０に示すように、投影角度−15.0°〜＋15.0°まで対象物を0.1°ステップで回転させたときのCCDセンサ上に投影されるデータをシミュレーションする。各ステップ毎に得られるCCDセンサ上の投影データをメモリ上に保管する。
【００６７】
投影されるデータがCCDセンサ上の画素間にまたがる場合には、図２１に示すように画素間に投影されるデータ成分の配分を行う。
【００６８】
即ち、xの小数点を切り捨てた値p1の位置の画素（P1）とp1＋100μm（画素幅）の値p2の位置の画素（P2）に成分が配分される。
【００６９】
この時、p1をP1画素の中心までの距離、p2をP2画素の中心までの距離、xを被写体が角度θにあるときのCCDセンサ上に投影された点までの距離、P1から投影された被写体中心までの距離SSは、SS＝x−p1となり、P1の成分は255×（1−SS）、P2の成分は255×（SS）と配分することができる。
【００７０】
３  再構成処理
２のシミュレーションで得られた投影データを『フレーム微少移動法』によって再構成処理を行う。xの距離は次式により算出することができる。
【００７１】
【数１】
2006180944.tif 000004
【００７２】
図２２に示すように、各ステップにより得られた投影データを上記式（1）で求められる距離xnの割合でずらしながら加算して平均化処理を行う。
【００７３】
任意の回転半径の再構成画像を得るためには、式（1）のrの値を変化させることによって、ずらしの割合が可変されて画像抽出が可能となる。
【００７４】
図２３は、半径50.0mmの断層面上のシミュレーション結果である。濃度強度分布で、半径50.0mm上の濃度レベルが65％となり、半径49．5mmと50．5mmでは、37％と約1／2の濃度レベルとなり、この半径50.0mmの断層面が強調されて画像抽出が可能となる。同様に図21、22は半径50.5mm、半径51.0mmのシミュレーション結果である。半径50.0mmと同様に濃度強度分布がその半径上で、両隣りの半径の濃度より、約2倍となり、その半径上の画像抽出が可能となることが確かめられた。
【００７５】
この実施例は、平行ビームを使用して行っており、コーンビームの使用時には各半径に拡大率補正及び、濃度補正を行うことによって多層の曲面断層像の抽出を行うことが可能となる。
【００７６】
また、立体像を得るためには、回転半径50.0mmの断層像から0.5mm間隔で各々の半径上での断層像を構築させ、これらの断層像を図２０に示すように重ねていく。
【００７７】
この時、各々の断層像間にはデータが存在しない。
そこで、例えば、回転半径50.0mmの断層像と回転半径50.5mmの断層像の間にはデータが存在しないため、その間は半径50.0mmの断層像データを半径50.5mm未満まで使用して補間を行う。各半径毎に同様な処理を行い隣り合う半径間のデータを使用して補間を行う。このようにして得られた各々の断層像間のデータを使用し、この縦スライスから例えば1ピクセルごとの断層像を水平方向にスライスして横スライス画像を作成して横スライス画像データを得、かくして得られた横スライスデータを市販のボリュームレンダリングソフトの使用によって、立体像を形成することができる。
【００７８】
上述したように、本発明による立体像再構築アルゴリズムは、診断領域の中心付近に回転中心を設定し、まず、フレーム飛越し法による画像構築から必要とする回転半径rを求め、次にフレーム微少移動法による画像構築によってこの回転半径rから必要とする微少間隔の±△rを一定間隔とする各半径上の断層像を得ることによって多断層撮影を得ることができ、さらにかくして得た多断層像を横スライスして市販のボリュームレンダリングソフトを用いることにより全診断領域の立体像を得ることができる。
【００７９】
また、本実施例では、Ｘ線撮像手段としてCCDセンサを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばTFTセンサ、MOSセンサ、XII（X-ray Image Intensifier）センサ、FPD（Flat Panel Detector）センサ、CdTeセンサ等を使用しても上述したところと同様の多断層撮影を行うことができることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の多断層像構築方法は、上述したように歯科用３次元X線撮影装置に適用して多大なる効果を得ることができるが、本発明はこれに限定されるものではなく、医療用のX線診断装置およびMRI診断装置に適用しても多大なる効果を得ることができる。更に、本発明の多断層像構築方法は、非破壊検査装置にも適用することができ、その効果は絶大なものである。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の多断層像構築方法により形成される円筒状断層像を示す斜視図である。
【図２】本発明の多断層像構築方法の処理手順を示すフローチャート図である。
【図３】本発明の多断層像構築方法のX線撮影の状態を示す説明図である。
【図４】本発明の多断層像構築方法において投影された全フレーム画像を示す説明図である。
【図５】本発明の多断層像構築方法において投影された全フレーム画像を示す図４の要部拡大図である。
【図６】本発明の多断層像構築方法により抽出された半径300ｍｍ上の断層像を示す説明図である。
【図７】本発明の多断層像構築方法により投影された１フレームおきのフレーム画像を示す説明図である。
【図８】本発明の多断層像構築方法により投影された１フレームおきのフレーム画像を示す図７の要部拡大図である。
【図９】本発明の多断層像構築方法により抽出された半径150ｍｍ上の断層像を示す説明図である。
【図１０】本発明の多断層像構築方法により投影された2フレームおきのフレーム画像を示す説明図である。
【図１１】本発明の多断層像構築方法により投影された2フレームおきのフレーム画像を示す図1０の要部拡大図である。
【図１２】本発明の多断層像構築方法により抽出された半径100mm上の断層像を示す説明図である。
【図１３】本発明の多断層像構築方法におけるフレーム飛越し法で抽出された断層像を示す説明図である。
【図１４】本発明の多断層像構築方法における100μm単位のフレーム微少移動法の説明図である。
【図１５】本発明の多断層像構築方法における101μm単位のフレーム微少移動法の説明図である。
【図１６】本発明の多断層像構築方法における102μm単位のフレーム微少移動法の説明図である。
【図１７】本発明の多断層像構築方法により構築される立体像データ配列を示す斜視図である。
【図１８】本発明の多断層像構築方法においてフレーム微少移動法によって抽出された円筒状の断層像を示す上面図である。
【図１９】本発明の多断層像構築方法において平面上の直線データを曲面上の円弧データに変換する際のシミュレーションの設定を示す説明図である。
【図２０】図1９のシミュレーションの設定における各角度のステップ毎の投影データを示す説明図である。
【図２１】本発明の多断層像構築方法によりCCDセンサ上の画素間にまたがって投影されるデータのデータ成分の配分法を示す説明図である。
【図２２】本発明の多断層像構築方法におけるシミュレーションによる微少移動と加算処理の状態を示す概略図である。
【図２３】本発明の多断層像構築方法におけるシミュレーション結果による半径50.0mmを断層面とした場合の信号成分強度とそれ以外の半径上の信号成分強度との分布状態の関係を示す説明図である。
【図２４】本発明の多断層像構築方法におけるシミュレーション結果による半径50.5mmを断層面とした場合の信号成分強度とそれ以外の半径上の信号成分強度との分布状態の関係を示す説明図である。
【図２５】本発明の多断層像構築方法におけるシミュレーション結果による半径51.0mmを断層面とした場合の信号成分強度とそれ以外の半径上の信号成分強度との分布状態の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  被写体
２  Ｘ線源
３  Ｘ線撮像手段
４  旋回駆動手段
５  A/D変換手段
６  大容量フレーム画像記憶手段
７  画像処理手段
８  大容量処理画像記憶手段
９  全画像表示記憶手段
１０  出力手段
【図１】
2006180944.tif 000005
【図２】
2006180944.tif 000006
【図３】
2006180944.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006180944.tif 000010
【図７】
2006180944.tif 000011
【図８】
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【図９】
2006180944.tif 000013
【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】
2006180944.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月10日(2005.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
即ち、図３に示すように、Ｘ線源２（図３には示さない）およびＸ線源２から照射された平行ビームを受けるＸ線撮像手段３は、旋回駆動手段４（図示せず）を回転中心ａを中心として回転し、１回転のＸ線撮影を行うと、回転中心ａから半径ｒ上の断層像が得られる。この際、
（ａ）半径３００ｍｍの円周は２πｒ＝１８８４ｍｍとなる。
ここで、得られるフレーム枚数をｎとし、１画素づつシフトさせて撮影を行うと、ＣＣＤセンサ１画素の画素サイズが１００μmであるため、半径３００ｍｍ上で得られるフレーム枚数nは、ｎ＝１８８４０００μm／１００μm＝１８８４０枚となる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
（2）次に、前記大容量フレーム画像記憶手段６に記憶されているフレーム画像（図４、図５参照）の中から、図７、図８に示すように、１フレームおきのフレーム画像を取り出した（２フレーム（２画素）づつずらしたフレーム画像）フレーム１、フレーム３、フレーム５の画像について、取り出したフレーム１とフレーム３をＸ軸方向にＣＣＤセンサの１画素単毎にずらして重ね合わせ、次にフレーム３とフレーム５をＣＣＤセンサ１画素ずらして重ね合わせるという手順で、前記大容量フレーム画像記憶手段６から取り出したフレーム画像をＣＣＤセンサの１画素ずつずらして重ね合わせた時に得られる断層像は、図９に示すようにＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの断層像となる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
（３）次に、前記大容量フレーム画像記憶手段６に記憶されているフレーム画像（図４、図５参照）の中から図１０、図１１に示すように、２フレームおきのフレーム画像である（３フレーム（３画素）づつずらしたフレーム画像）フレーム１、フレーム４を取り出し、（１）及び（２）と同様にして、取り出したフレーム１とフレーム４をＸ軸方向にＣＣＤセンサ１画素単位でずらして重ね合わせるという手順で、前記大容量フレーム画像記憶手段６から取り出したフレーム画像をＣＣＤセンサの１画素単位でずらして重ね合わせた時に得られる断層像は、図１２に示すように、い、う、え、お、かの断層像となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
即ち、使用するフレーム画像３１４０枚を、図１４に示すように、大容量処理画像記憶手段８上でフレーム画像のフレーム１において、フレーム画像の１番目（左端）の座標を（Ｘ１、Ｙ１）、２番目の座標を（Ｘ２、Ｙ１）、３番目の座標を（Ｘ３、Ｙ１）…と設定する。次に、大容量処理画像記憶手段８上でＣＣＤの１画素つまり１００μm単位でのフレーム移動を行わせるために、上述したように設定したフレーム１のＸ軸方向１番目の座標は（Ｘ１、Ｙ１）そのままとし、Ｘ軸方向における２番目の座標（Ｘ２、Ｙ１）を（Ｘ１００、Ｙ１）に変換し、Ｘ軸方向における３番目の座標（Ｘ３、Ｙ１）を（Ｘ２００、Ｙ１）に変換し、この方法でＸ軸方向におけるｎ＝１以外のｎ番目の座標（Ｘｎ、Ｙ１）を（Ｘ１００ｎ−１００、Ｙ１）に変換して、変換されたフレーム画像を配列させる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
次に、３枚目のフレーム３については、フレーム１と同様に、フレーム画像の１番目（左端）の座標を（Ｘ１、Ｙ１）、２番目の座標を（Ｘ２、Ｙ１）、３番目の座標を（Ｘ３、Ｙ１）・・・とし、フレーム３の座標を設定する。そして、フレーム３のＸ軸方向における１番目の座標（Ｘ１、Ｙ１）をフレーム２のフレーム画像の２番目の座標（Ｘ２、Ｙ１）を重ね合わせた（Ｘ２００、Ｙ１）座標に重ね、フレーム３のＸ軸方向における２番目の座標（Ｘ２、Ｙ１）をフレーム２のフレーム画像の３番目の座標（Ｘ３、Ｙ１）を重ね合わせた（Ｘ３００、Ｙ１）座標に重ね、フレーム３のＸ軸方向における３番目の座標（Ｘ３、Ｙ１）をフレーム２のフレーム画像の４番目の座標（Ｘ４、Ｙ１）を重ね合わせた（Ｘ４００、Ｙ１）座標に重ねていく。すると、各フレーム画像を１００μm間隔（ＣＣＤセンサの１画素）で重ね合わせることにより、図１４に示すように半径５０．０ｍｍ上の断層像を抽出することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
次に、取得されたフレーム画像３１４０枚を使用し、フレーム画像のずらしを１０１μmずらしと同様に１０２μmづつとして重ね合わせを行う。つまりフレーム移動は１０２μmづつのずらしを行うために、図１６に示すように、使用するフレーム画像３１４０枚を大容量処理画像記憶手段８上で、フレーム画像のフレーム１において、フレーム画像の１番目（左端）の座標を（Ｘ１、Ｙ１）、２番目の座標を（Ｘ２、Ｙ１）、３番目の座標を（Ｘ３、Ｙ１）‥‥と設定する。次に、大容量処理画像記憶手段８上で１０２μm単位でのフレーム移動を行わせるために、上述したように設定したフレーム１のＸ軸方向における１番目の座標は（Ｘ１、Ｙ１）のままとし、Ｘ軸方向２番目の座標（Ｘ２、Ｙ１）を（Ｘ１００、Ｙ１）に変換し、Ｘ軸方向における３番目の座標（Ｘ３、Ｙ１）を（Ｘ２００、Ｙ１）に変換し、この方法でＸ軸方向におけるｎ＝１以外のｎ番目の座標（Ｘｎ、Ｙ１）を（Ｘ１００ｎ−１００、Ｙ１）に変換していき、変換されたフレーム画像を図１６に示すように配列させる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
次に、３枚目のフレーム３については、フレーム１と同様に、フレーム画像の１番目（左端）の座標を（Ｘ１、Ｙ１）、２番目の座標を（Ｘ２、Ｙ１）、３番目の座標を（Ｘ３、Ｙ１）‥‥とし、フレーム画像の３枚目（フレーム３）の座標を設定する。そして、フレーム３のＸ軸方向における１番目の座標（Ｘ１、Ｙ１）をフレーム２のフレーム画像の２番目の座標（Ｘ２、Ｙ１）を重ね合わせた（Ｘ２０２、Ｙ１）の２μm隣の（Ｘ２０４、Ｙ１）に重ね、フレーム３のＸ軸方向における２番目の座標（Ｘ２、Ｙ１）をフレーム２のフレーム画像の３番目の座標（Ｘ３、Ｙ１）を重ね合わせた（Ｘ３０２、Ｙ１）の２μm隣の（Ｘ３０４、Ｙ１）に重ね、フレーム３のＸ軸方向における３番目の座標（Ｘ３、Ｙ１）をフレーム２のフレーム画像の４番目の座標（Ｘ４、Ｙ１）を重ね合わせた（Ｘ４０２、Ｙ１）の２μm隣の（Ｘ４０４、Ｙ１）に重ねていく。すると、各フレーム画像を１０２μm間隔でずらして重ねあわせることにより、図１６に示すような半径５１．０ｍｍ上の断層像を抽出することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
つまり、フレーム微少移動法による画像構築の試算では、ほぼ±△r＝０．５ｍｍの等間隔で回転半径を変化させて図１８に示すように取得したい断層像を得ることが可能となった。また、同様に、フレーム微少移動距離を１００μmより小さい９９μmにすれば、半径４９．５ｍｍ上の断層像を抽出することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
（ａ）シミュレーションの設定
図１９に示すように、ここで使用するＣＣＤセンサはサイズを横２５６ピクセル、縦１ピクセルとし、１画素サイズを１００μmとする。被写体となる対象物を半径５０．０ｍｍ上とし、グレイレベル（８ビット）で２５５の対象物として置き、その他はグレイレベル０とする。被写体のサイズは１００μmとする。投影角度は３０度（−１５．００〜１５．００）、回転角は、０．１度ステップとして行う。図１９において、Ａ、Ｂ、Ｃは一直線上にあり、回転角度θ＝０°に一致させており、ＣはＣＣＤセンサ画素０番目の中心点である。
※通常グレイレベルは０〜２５５とし、０を黒、２５５を白となるように仮定するが、本発明ではシミュレーションを行い易くするために、逆に、グレイレベルとして、０を白、２５５を黒と仮定する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
（ｂ）シミュレーションによる投影
図２０に示すように、投影角度−１５．０°〜＋１５．０°まで対象物を０．１°ステップで回転させたときのＣＣＤセンサ上に投影されるデータをシミュレーションする。各ステップ毎に得られるＣＣＤセンサ上の投影データをメモリ上に保管する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
（ｃ）再構成処理
（ｂ）のシミュレーションで得られた投影データを『フレーム微少移動法』によって再構成処理を行う。xの距離は次式により算出することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
図２３は、半径５０．０ｍｍの断層面上のシミュレーション結果である。濃度強度分布で、半径５０．０ｍｍ上の濃度レベルが６５％となり、半径４９．５ｍｍと５０．５ｍｍでは、３７％と約1／2の濃度レベルとなり、この半径５０．０ｍｍの断層面が強調されて画像抽出が可能となる。同様に図２４、２５は半径５０．５ｍｍ、半径５１．０ｍｍのシミュレーション結果である。半径５０．０ｍｍと同様に濃度強度分布がその半径上で、両隣りの半径の濃度より、約２倍となり、その半径上の画像抽出が可能となることが確かめられた。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
また、立体像を得るためには、回転半径５０．０ｍｍの断層像から０．５ｍｍ間隔で各々の半径上での断層像を構築させ、これらの断層像を図１７に示すように重ねていく。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
本発明の多断層像構築方法は、上述したように歯科用３次元Ｘ線撮影装置に適用して多大なる効果を得ることができるが、本発明はこれに限定されるものではなく、医療用のＸ線診断装置に適用しても多大なる効果を得ることができる。更に、本発明の多断層像構築方法は、非破壊検査装置にも適用することができ、その効果は絶大なものである。
【手続補正書】
【提出日】平成18年4月5日(2006.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
回転半径rの移動距離
100μmずつ重ね合わせる場合、半径rが3140×100μm／2π＝50.0mm上の断層像が得られる。
101μmずつ重ね合わせた場合、半径rが3140×101μm／2π＝50.5mm上の断層像が得られる。
102μmずつ重ね合わせた場合、半径rが3140×102μm／2π＝51.0mm上の断層像が得られる。
103μmずつ重ね合わせた場合、半径rが3140×103μm／2π＝51.5mm上の断層像が得られる。
・
・
110μmずつ重ね合わせた場合、半径rが3140×110μm／2π＝55.0mm上の断層像が得られる。