(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影領域の一部にＸ線を照射するＸ線ソースと、
前記撮影領域の一部を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線センサーと、
前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線センサーが前記撮影領域の複数の方向から前記撮影領域の実質的な全面積を透過するＸ線を照射及び検出するように、前記Ｘ線ソース及び前記Ｘ線センサーの少なくとも一つを移動させる移動部と、
前記Ｘ線センサーで検出される前記撮影領域の全面積に対するＸ線検出結果を用いて前記撮影領域全体のＣＴ画像を実現する画像処理部と、
を含んでなり、
前記Ｘ線センサーは、前記撮影領域の長さ方向に対して垂直な断面を内包する最小円の半径＊拡大率未満の幅を有し、
前記撮影領域は、３次元画像を実現しようとする領域であり、
前記Ｘ線の照射及び検出は、前記３次元画像の実現に必要な複数の位置の夫々におけるＸ線照射方向が、当該位置における位置別Ｘ線照射方向と一致するように実行され、
前記複数の位置、および前記位置別Ｘ線照射方向は、前記撮影領域の実質的な全面積のＸ線照射角度範囲が、３次元画像の実現に必要な基準値以上となるように決定されている、Ｘ線画像撮影装置。
【請求項２】
前記撮影領域の一部は前記撮影領域の１／２未満の一部領域である、請求項１に記載のＸ線画像撮影装置。
【請求項３】
前記移動部は、前記撮影領域を挟んで前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線センサーとが互いに対向するように支持し、前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線センサーとの間の回転軸を中心に回転する回転アームを含む、請求項１に記載のＸ線画像撮影装置。
【請求項４】
前記移動部は、Ｘ線画像撮影の少なくとも一部の区間で前記回転軸を前記回転軸と交差する平面に沿って移動させる回転アーム移動部を含む、請求項３に記載のＸ線画像撮影装置。
【請求項５】
前記回転アーム移動部は、前記回転軸を前記平面上の曲線軌跡に沿って移動させる、請求項４に記載のＸ線画像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線画像撮影に係り、より具体的には、小さな幅、特に撮影領域（Ｆｉｅｌｄ  Ｏｆ  Ｖｉｅｗ、ＦＯＶ）の長さ方向に対して垂直な断面を内包する最小円の半径未満たる小さな幅のＸ線センサーで撮影領域全体の３次元Ｘ線画像を実現するＸ線画像撮影装置及びＸ線画像撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線は、物体を透過しながらコンプトン散乱（ｃｏｍｐｔｏｎ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）や光電効果（ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｅｆｆｅｃｔ）などの物質固有のＸ線減衰係数に応じて減衰する。
【０００３】
Ｘ線画像撮影は、このようなＸ線の透過特性を用いた放射線写真法であって、撮影対象の撮影領域（Ｆｉｅｌｄ  Ｏｆ  Ｖｉｅｗ、ＦＯＶ）を透過する過程で累積されたＸ線の減衰量に基づいて撮影領域の内部構造に対するＸ線画像を実現する。そして、このためのＸ線画像撮影装置は、撮影領域にＸ線を照射するＸ線ソース、撮影領域を透過したＸ線を検出するＸ線センサー、及びＸ線センサーの検出結果を用いて撮影領域のＸ線画像を実現する画像処理部を含む。
【０００４】
一方、最近、Ｘ線画像撮影は、半導体及び情報処理技術の発展に伴い、デジタルセンサーを利用したＤＲ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ）で速く代替される中で、Ｘ線画像撮影技術も多様に進歩している。
【０００５】
一例として、図１は歯科分野で使用される一般的な歯及び歯周辺組織のＸ線パノラマ画像であり、図２は一般的なＸ線パノラマ画像の撮影方法を簡略に示す模式図である。
【０００６】
Ｘ線パノラマ画像は、撮影領域２、すなわち、被検者の顎弓部分を挟んでＸ線ソース４とＸ線センサー５を対向させて移動させながら顎弓軌跡に対して区間ごとにＸ線撮影を行い、これらの撮影結果をつなぎ合わせて顎弓軌跡に沿った歯及び歯周辺組織の配置関係を一つの透過画像に繰り広げて表示する。これにより、歯及び歯周辺組織の全体的な配置関係を容易に把握することができるため、歯科専門医などに最も馴染んだ標準画像として活用されている。
【０００７】
このようなＸ線パノラマ画像撮影のために、Ｘ線ソース４とＸ線センサー５との間の回転軸３は、所定の角度範囲で回転するとともに、所定の長さの範囲で直線運動する２軸駆動方式を示し、これにより、回転軸３とＸ線センサー５との間の一定地点に定義される焦点区間を顎弓軌跡に沿ってスキャン移動させながら顎弓軌跡に対する区間ごとの歯及び歯周辺組織のＸ線検出結果を獲得する。
【０００８】
しかし、Ｘ線パノラマ画像は、長さ情報の精度に劣るうえ、歯の重なりや頚椎によるブラーリング（ｂｌｕｒｒｉｎｇ）など透過画像の限界が存在する。
【０００９】
別の例として、図３は歯科及び関連医療部門で使用される一般的な頭部のＸ線ＣＴ画像であり、図４は一般的なＸ線ＣＴ画像の撮影方法を簡略に示す模式図である。
【００１０】
Ｘ線ＣＴ画像は、撮影領域２、すなわち、被検者の頭部を挟んでＸ線ソース４とＸ線センサー５を対向させて回転させながらＸ線撮影を行い、これらの撮影結果を所定の再構成アルゴリズムで再構成して撮影領域に対する３次元画像を表示する。これにより、撮影領域の全体に対する３次元画像（図３の右下段に相当）だけでなく、ユーザー所望の位置及び方向による断層画像（図３の左側上下段、右上段に相当）を正確に表示することができるため、歯科専門医等に高い精度が要求される分野、例えばインプラント施術などに活用されている。
【００１１】
このようなＸ線ＣＴ撮影のために、Ｘ線ソース４とＸ線センサー５との間の回転軸３は、撮影領域２の長さ方向に向かう中心軸に固定された状態で所定の角度範囲で回転する１軸駆動を行い、これにより回転軸３を中心にＸ線ソース４とＸ線センサー５間の接線の回転により定義される円柱状の撮影領域２全体に対して複数の方向からＸ線検出結果を獲得する。
【００１２】
しかし、一般的なＸ線ＣＴ画像は、Ｘ線パノラマ画像に比べて、撮影領域に照射される放射線量が相対的に多く、大面積、特に大きな幅のＸ線センサーが必要であるという欠点を示す。
【００１３】
さらに詳しくは、一般的なＸ線ＣＴ画像を得るために、Ｘ線センサーは撮影領域の複数の方向から撮影領域の全面積を透過したＸ線を検出しなければならない。
【００１４】
一例として、歯科分野でよく使用されるコーンビーム（ｃｏｎｅ  ｂｅａｍ）形態のＸ線で第１幅ｗ１（但し、ｗ１は撮影領域の最大幅）及び第１高さｔ１（但し、ｔ１は撮影領域の最大高さ）の撮影領域をＸ線ＣＴ撮影する場合について考察する。図５は該当場合を示している。
【００１５】
図示の如く、一般的なＸ線ＣＴ撮影において、Ｘ線ソース４とＸ線センサー５との間の回転軸３は、撮影領域２の長さ方向に向かった中心軸に固定された状態で所定の角度範囲で１軸回転を行う。このとき、Ｘ線センサー５の第２幅ｗ２は、Ｘ線ソース４と撮影領域２の中心軸との距離ｄ１に対するＸ線ソース４とＸ線センサー５との距離ｄ２の比で定義されるＸ線画像撮影装置の拡大率（ｄ２／ｄ１）が反映された第１幅ｗ１以上、すなわちｗ２≧（ｄ２／ｄ１）＊ｗ１でなければならず、Ｘ線センサー５の第２高さｔ２もＸ線撮影装置の拡大率（ｄ２／ｄ１）が反映された第１高さｔ１以上、すなわちｔ２≧（ｄ２／ｄ１）＊ｔ１であればこそ初めて撮影領域２の複数の方向から撮影領域２の全面積を透過したＸ線を検出することができる。その結果、撮影領域２は、長さ方向に垂直な断面の直径が第１幅である円形であって、第１高さの円柱状になる。
【００１６】
参考までに、目的に応じては、Ｘ線ＣＴ撮影の際にＸ線ソースとＸ線センサーとの間の回転軸が撮影領域の長さ方向に向かう中心軸と一致することを前提に、回転軸の左側または右側の撮影領域を透過する半値幅（Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  ｈａｌｆ  Ｍａｘｉｍｕｍ、ＦＷＨＭ）の非対称Ｘ線を用いてＸ線センサーの第２幅ｗ２をｗ２≧（ｄ２／ｄ１）＊ｗ／２まで縮小させる、いわゆるハーフビーム（ｈａｌｆ  ｂｅａｍ）またはハーフスキャン（ｈａｌｆ  ｓｃａｎ）方式が使用されることもできる。
【００１７】
しかし、いずれの方式でも、Ｘ線ＣＴ撮影のためのＸ線センサーは、その幅が撮影領域の長さ方向に対して垂直な断面を持つ円の半径以上であればこそ、撮影領域全体に対する３次元画像の実現が可能である。よって、Ｘ線パノラマ撮影のためのＸ線センサーに比べてはるかに大きな幅を示す。
【００１８】
実際、同じ撮影領域に対してＸ線パノラマ画像とＸ線ＣＴ画像を得ようとする場合、Ｘ線パノラマ撮影用Ｘ線センサーは、その幅が５〜２０ｍｍに過ぎないスリット形状を示すのに対し、Ｘ線ＣＴ撮影用Ｘ線センサーは、その幅が高さに匹敵する正方形若しくはこれに類似した形状を示す。
【００１９】
一般的なＸ線センサーはサイズに応じて価格が飛躍的に上昇するので、Ｘ線ＣＴ装置は大きな幅のＸ線センサー及びこれによる装備の高価化を回避することができず、Ｘ線センサーの面積増加により、被検者に照射される放射線量も増加するという欠点を示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、前述した欠点を解消するために案出されたもので、その目的は、小さな幅、特に撮影領域の長さ方向に対して垂直な断面を内包する最小円の半径未満たる小さな幅のＸ線センサーで撮影領域全体に対する３次元画像を実現するＸ線画像撮影方法及びＸ線画像撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために、本発明の一実施例は、撮影領域の一部にＸ線を照射するＸ線ソースと；前記撮影領域の一部を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線センサーと；前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線センサーが前記撮影領域の複数の方向から前記撮影領域の実質的な全面積を透過するＸ線を照射及び検出するように、前記Ｘ線ソース及び前記Ｘ線センサーの少なくとも一つを移動させる移動部と；前記Ｘ線センサーで検出される前記撮影領域の全面積に対するＸ線検出結果を用いて前記撮影領域全体の３次元画像を実現する画像処理部と；を含んでなる、Ｘ線画像撮影装置を提供する。
【００２２】
このとき、前記撮影領域の一部は前記撮影領域の１／２未満の一部領域であることを特徴とする。前記Ｘ線センサーは、前記撮影領域の長さ方向に対して垂直な断面を内包する最小円の半径＊拡大率未満の幅を有することを特徴とする。
【００２３】
また、前記移動部は、前記撮影領域を挟んで前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線センサーとが互いに対向するように支持し、前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線センサーとの間の回転軸を中心に回転する回転アームを含み、前記移動部は、Ｘ線画像撮影の少なくとも一部の区間で前記回転軸を前記回転軸と交差する平面に沿って移動させる回転アーム移動部を含むことを特徴とする。前記回転アーム移動部は、前記回転軸を前記平面上の曲線軌跡に沿って移動させることを特徴とする。
【００２４】
一方、本発明の他の実施例は、撮影領域の一部にＸ線を照射するＸ線ソースと；前記撮影領域の一部を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線センサーと；前記撮影領域を挟んで前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線センサーとが互いに対向するように支持し、前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線センサーとの間の回転軸を中心に回転可能である回転アームと；Ｘ線画像撮影の少なくとも一部の区間で前記回転軸を前記回転軸と交差する曲線軌跡に沿って移動させる回転アーム移動部と；を含んでなる、Ｘ線画像撮影装置を提供する。
【００２５】
このとき、前記回転アーム移動部は、前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線センサーが前記Ｘ線画像撮影中に前記撮影領域の複数の方向から前記撮影領域の実質的な全面積を透過するＸ線を照射及び検出するように前記回転軸を移動させることを特徴とする。または、前記回転アーム移動部を介して前記回転アームを支持する回転アーム支持部をさらに含み、前記回転アーム移動部は、前記回転軸が連結され、前記回転アーム支持部に移動可能に設置される移動ベースと；前記回転アーム支持部に対して前記移動ベースを移動させて前記回転軸が前記曲線軌跡に沿って移動するようにする第１駆動部と；前記移動ベースに対して前記回転軸を回転させる第２駆動部と；を含むことを特徴とする。このとき、前記回転アーム移動部は前記回転アーム支持部に設置される曲線レールをさらに含み、前記移動ベースは前記曲線レールに沿って移動可能に設置されることを特徴とする。
【００２６】
また、前記回転アーム移動部は、前記回転軸が連結され、前記回転アーム支持部に連結軸で連結される連結アームと；前記回転アーム支持部に対して前記連結軸を回転させて前記回転軸が前記曲線軌跡に沿って移動するようにする第１駆動部と；前記連結アーム駆動部に対して前記回転軸を回転させる第２駆動部と；を含むことを特徴とする。このとき、前記連結軸及び前記回転軸の少なくとも一つを前記連結アームに対して移動させる軸調整部をさらに含み、前記軸調整部は前記連結軸と前記回転軸間の間隔を調節することを特徴とする。
【００２７】
前記Ｘ線センサーは前記撮影領域の長さ方向に対して垂直な断面を内包する最小円の半径＊拡大率未満の幅を有することを特徴とし、前記撮影領域の一部は前記撮影領域の１／２未満の一部領域であることを特徴とする。
【００２８】
他方、本発明の一実施例は、ａ）撮影領域の複数の方向からそれぞれ前記撮影領域の１／２未満の一部領域に対してＸ線を照射及び検出して、前記撮影領域の実質的な全面積を透過したＸ線検出結果を得る段階と；ｂ）前記Ｘ線検出結果を用いて前記撮影領域全体の３次元画像を実現する段階と；を含んでなる、Ｘ線画像撮影方法を提供する。
【００２９】
この際、前記ｂ）段階は、前記Ｘ線検出結果を再構成アルゴリズムで再構成して前記３次元画像を実現することを特徴とし、前記再構成アルゴリズムは、ＣＳ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  Ｓｅｎｓｉｎｇ）基盤の反復再構成アルゴリズムまたはＢＰ（Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）を含むＦＢＰ（Ｆｉｌｔｅｒ  Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）アルゴリズムの少なくとも一つであることを特徴とする。前記ａ）段階の後であって前記ｂ）段階の前に、前記撮影領域の位置ごとの前記再構成条件が一定であるように前記Ｘ線検出結果を補正する段階をさらに含むことを特徴とし、前記Ｘ線検出結果は、前記撮影領域に対する前記Ｘ線の透過方向ごとに補正されることを特徴とする。
【００３０】
また、前記再構成条件は、前記Ｘ線検出結果の拡大率及び前記撮影領域内の前記Ｘ線の重畳回数の少なくとも一つであることを特徴とする。
【００３１】
さらに、本発明の別の実施例は、撮影領域の複数の方向からそれぞれ前記撮影領域の１／２未満の一部領域を透過するＸ線照射方向を決定する段階と；前記Ｘ線照射方向に沿って前記Ｘ線を照射し、前記撮影領域を透過したＸ線検出結果を得る段階と；前記Ｘ線検出結果を用いて前記撮影領域全体の３次元画像を実現する段階と；を含んでなる、Ｘ線画像撮影方法を提供する。
【００３２】
このとき、前記ａ）段階は、前記Ｘ線が前記撮影領域の実質的な全面積を透過するように前記Ｘ線照射方向を決定することを特徴とし、前記ａ）段階は、前記撮影領域の位置ごとの前記Ｘ線照射角度範囲が基準値以上となるように前記Ｘ線照射方向を決定することを特徴とし、前記基準値は９０°または１８０°以上３６０°未満であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は、撮影領域の一部をそれぞれ透過する複数の方向のＸ線で撮影領域全体の３次元画像を実現するＸ線画像撮影装置及びＸ線画像撮影方法を提供する。よって、既存のＸ線ＣＴ画像撮影に比べて小さな幅、特に撮影領域の長さ方向に対して垂直な断面を内包する最小円の半径未満たる小さな幅のＸ線センサーでも撮影領域全体に対して正確な３次元画像を得ることができる。
【００３４】
併せて、本発明に係るＸ線画像撮影方法及びＸ線画像撮影装置は、Ｘ線画像撮影中にＸ線ソースまたはＸ線センサーと被検者との衝突などの物理的干渉の可能性がなく、機械的駆動に対する制御の便宜性を最大化し、振動などのＸ線撮影の信頼性低下要因を最小限に抑えることができるため、より安全で安定したＸ線画像撮影が可能であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】一般的なＸ線パノラマ画像を示す。
【図２】一般的なＸ線パノラマ画像の撮影方法を示す模式図である。
【図３】一般的なＸ線ＣＴ画像を示す。
【図４】一般的なＸ線ＣＴ画像撮影方法を示す模式図である。
【図５】一般的なＸ線ＣＴ画像撮影方法の撮影領域とＸ線ソース及びＸ線センサーの関係を示す模式図である。
【図６】本発明に係るＸ線画像撮影方法を示す模式図である。
【図７】本発明に係るＸ線画像撮影装置を示す模式図である。
【図８】撮影領域の３次元画像実現のための位置別Ｘ線照射角度範囲を示す模式図である。
【図９】撮影領域の３次元画像実現のための位置別Ｘ線照射方向を示す模式図である。
【図１０】撮影領域の３次元画像実現のための位置別Ｘ線照射方向を曲線軌跡に投影する過程を示す模式図である。
【図１１】撮影領域の３次元画像実現のための位置別Ｘ線照射方向を曲線軌跡に投影した結果を示す模式図である。
【図１２】Ｘ線照射方向によるＸ線検出結果の拡大率と撮影領域内のＸ線重畳度の差を説明するための模式図である。
【図１３】撮影領域内のＸ線重畳度の補償前後を示す模式図である。
【図１４】本発明に係るＸ線画像撮影方法を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の一実施例に係るＸ線画像撮影装置を示す側面図である。
【図１６】本発明の一実施例に係るＸ線画像撮影装置を示す平面図である。
【図１７】本発明の他の実施例に係るＸ線画像撮影装置を示す斜視図である。
【図１８】本発明に係るＸ線画像撮影結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。参考までに、以下では歯科用Ｘ線画像撮影を一例として説明するが、本発明の技術思想はこれに限定されない。以下の説明を参照する場合、本発明の技術思想は関連した全てのＸ線画像撮影に応用可能であることを、当業者であれば容易に分かる。
【００３７】
本格的な説明に先立ち、理解を助けるために関連図面を参照して、本発明に係るＸ線画像撮影方法の主要内容をまず考察する。
【００３８】
図６は本発明に係るＸ線画像撮影方法の撮影領域１８、Ｘ線ソース１１２及びＸ線センサー１１４の関係を簡略に示す模式図であり、図７は本発明に係るＸ線画像撮影方法のための構成概要を示す模式図である。
【００３９】
図示の如く、本発明に係るＸ線画像撮影方法は、撮影領域１８の複数の方向からそれぞれ撮影領域１８の一部にＸ線を照射するＸ線ソース１１２、撮影領域１８の複数の方向からそれぞれ撮影領域１８の一部を透過したＸ線を検出するＸ線センサー１１４、及びＸ線センサー１１４の検出結果を用いて撮影領域１８全体の３次元画像を実現する画像処理部１４０を利用する。参考までに、本明細書において、撮影領域１８は一貫してＦＯＶ、すなわち３次元画像実現領域を意味する。
【００４０】
Ｘ線ソース１１２は、Ｘ線の照射角度及び照射面積を制御するコリメータなどの調節手段を含み、これにより撮影領域１８の全面積に対して撮影領域１８の複数の方向からそれぞれ撮影領域１８の一部、特に撮影領域１８の１／２未満に後述のＸ線センサー１１４に対応するＸ線を照射する。そして、Ｘ線センサー１１４は、小さな幅、特に撮影領域１８
の長さ方向に対して垂直な断面を内包する最小円の半径＊拡大率未満の幅であって、Ｘ線ソース１１２に対向して配置され、撮影領域１８の全面積に対して撮影領域１８の複数の方向からそれぞれ撮影領域１８の１／２未満の一部領域を透過したＸ線を検出する。
【００４１】
このため、Ｘ線ソース１１２とＸ線センサー１１４の少なくとも一つは、所定の移動部によって移動可能であり、好ましくはアーム（ａｒｍ）またはガントリー（ｇａｎｔｒｙ）形態の機構物である回転アーム１１０の両端に固定され、撮影領域１８を挟んで対向して移動する。このため、回転アーム１１０のＸ線ソース１１２とＸ線センサー１１４との間には回転軸１１１が設けられ、前記回転軸１１１はＸ線画像撮影の少なくとも一部の区間で所定の角度範囲で回転しながら、回転軸１１１と交差する平面に沿って移動する。回転軸１１１の回転及び移動については該当部分でさらに詳しく説明する。
【００４２】
一方、本発明に係るＸ線画像撮影方法が歯科用である場合、撮影領域１８は、一例として、被検者の顎弓を含む頭部１０の一部領域であってもよい。つまり、図示の如く、撮影領域１８は長さ方向に対して垂直な断面が顎弓を含むアーチ状若しくは馬蹄状であってもよい。ところが、これに限定されず、本発明に係るＸ線画像撮影方法の撮影領域１８は、長さ方向に対して垂直な断面が円形、楕円形、アーチ形など、目的に応じて様々な図形の形状に変形できる。但し、撮影領域１８の形状を問わず、Ｘ線センサー１１４は、撮影領域１８の長さ方向に対して垂直な断面を内包する最小円の半径＊拡大率未満の幅を示す。
【００４３】
その結果、本発明に係るＸ線画像撮影方法は、撮影領域１８をそれぞれ部分的に透過するＸ線を撮影領域１８の複数の方向から撮影領域１８の全面積に照射及び検出することにより、撮影領域１８全体の３次元画像を実現する。このために、本発明に係るＸ線画像撮影方法は、撮影領域１８の３次元画像の実現に必要な位置別Ｘ線照射方向を定義することを特徴とする。
【００４４】
さらに具体的には、本発明に係るＸ線画像撮影方法は、撮影領域１８をそれぞれ部分的に透過する複数の方向のＸ線を用いるので、撮影領域１８の位置別Ｘ線照射方向が互いに異なり得る。一方、Ｘ線検出結果の再構成による３次元画像実現のためには、撮影領域１８の実質的な全面積にわたって一定の範囲のＸ線照射角度を必要とする。Ｘ線照射角度範囲は、再構成アルゴリズムによって異なるが、一例としてＣＳ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  Ｓｅｎｓｉｎｇ）基盤の反復再構成アルゴリズムを使用する場合には９０°以上であり、解析的方法の代表的な例としてＢＰ（Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）を含むＦＢＰ（Ｆｉｌｔｅｒ  Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）アルゴリズムを使用する場合には１８０°以上であると知られている。
【００４５】
しかし、本発明に係るＸ線画像撮影方法において、Ｘ線は撮影領域１８の複数の方向から撮影領域１８をそれぞれ部分的に通過するので、位置別Ｘ線照射方向が互いに異なり、これにより、位置によっては３次元画像の実現に必要なＸ線照射角度範囲が大きく異なるか或いは不足する可能性がある。
【００４６】
したがって、本発明に係るＸ線画像撮影方法は、撮影領域１８をそれぞれ部分的に透過する全方向のＸ線を考慮して撮影領域１８の３次元画像実現のための位置別Ｘ線照射方向を決定し、これにより撮影領域１８の実質的な全面積にわたって３次元画像の実現に必要なＸ線照射角度範囲を確保することを一特徴とする。
【００４７】
図８は本発明に係るＸ線画像撮影方法において、３次元画像の実現に必要な位置別Ｘ線照射角度範囲を示す。
【００４８】
このとき、Ｘ線照射角度範囲は、撮影領域１８を部分的に透過する全方向のＸ線を考慮して決定され、撮影領域１８の実質的な全面積のＸ線照射角度範囲が基準値以上となるように撮影領域１８の位置別Ｘ線照射方向を決定する。参考までに、Ｘ線照射角度範囲の基準値は９０°または１８０°以上３６０°以下であってもよい。
【００４９】
図９は本発明に係るＸ線画像撮影方法において、撮影領域１８の３次元画像実現のための位置別Ｘ線照射方向を示す模式図である。参考までに、図９では撮影領域１８が被検者の顎弓を含むアーチ状若しくは馬蹄状であるという仮定の下に、３次元画像実現のための位置別Ｘ線照射方向を顎弓軌跡１８２上に矢印で表示し、便宜上(1)〜(9)に区分する。それぞれの矢印が指す方向はＸ線照射方向に該当する。
【００５０】
このとき、任意に(2)地点を考察すると、Ｘ線の照射面積などによって多少の差があるが、撮影領域１８の他の地点、すなわち図面を前提とする場合は、少なくとも(1)、(3)、(4)、(7)地点を透過するＸ線の一部は(2)地点を透過する。言い換えれば、(2)地点の３次元画像実現に必要なＸ線照射角度範囲の一部は、他の地点を透過するＸ線で充足されることが分かる。したがって、図９の矢印は、撮影領域１８を部分的に透過する全方向のＸ線と３次元画像の実現に必要なＸ線照射角度範囲を考慮して、３次元画像実現のための撮影領域１８の位置別Ｘ線照射方向を顎弓軌跡１８２上に簡略に表示したものと理解できる。
【００５１】
一方、以上の説明の如く、撮影領域１８の３次元画像実現のための位置別Ｘ線照射方向が定義されると、Ｘ線ソースとＸ線センサーとの間の回転軸を適切に移動及び回転させて(1)〜(9)地点でそれぞれ矢印とＸ線照射方向とを一致させる場合、３次元画像の実現に必要な位置別Ｘ線照射角度範囲が充足できる。
【００５２】
ところが、これはＸ線照射方向のみを考慮したものなので、実際撮影の際にＸ線ソース及び／またはＸ線センサーと被検者間の物理的な衝突が発生することがあり、Ｘ線ソースとＸ線センサーの不要な回転及び移動により撮影効率が低下することがある。  
【００５３】
したがって、本発明に係るＸ線撮影方法は、撮影領域１８の３次元画像の実現に必要な位置別Ｘ線照射方向を定義し、その後、前記位置別Ｘ線照射方向を少なくとも一つの曲線軌跡１６０ｃに投影させてＸ線ソースとＸ線センサーとの間の回転軸の移動軌跡を決定することをもう一つの特徴とする。
【００５４】
図１０及び図１１はそれぞれ本発明に係るＸ線画像撮影方法において撮影領域１８の３次元画像実現に必要な位置別Ｘ線照射方向を少なくとも一つの曲線軌跡１６０ｃに投影させる過程及び結果を簡単に示す模式図である。
【００５５】
図１０に示すように、本発明に係るＸ線画像撮影方法は、予め定義された撮影領域１８の位置別Ｘ線照射方向を該当方向に延長させて少なくとも一つの曲線軌跡１６０ｃに交差するように投影する。図面から、(1)〜(9)地点のＸ線照射方向がそれぞれ曲線軌跡１６０ｃ上の(a)〜(i)地点に一対一で投影されることを確認することができる。
【００５６】
このとき、たとえ図１０では撮影領域１８の位置別Ｘ線照射方向が単一の曲線軌跡１６０ｃに交差投影されると示したが、これに限定されない。言い換えれば、曲線軌跡１６０ｃは、円形や楕円形など始点と終点が会う閉曲線形状、又は始点と終点が互いに分離された開曲線形状であり、サイズや形状の異なる１つ以上であって、撮影領域１８の内部または外部にあるか或いは撮影領域１８を横切ることができる。例えば、曲線軌跡１６０ｃの数と形状は、予め定義された撮影領域１８の位置別Ｘ線照射方向の実質的な全部が交差投影されることを前提に適切に調節できる。
【００５７】
但し、曲線軌跡１６０ｃは、後述する本発明に係るＸ線画像撮影装置においてＸ線ソースとＸ線センサーとの間の回転軸の実際移動軌跡になるので、被検者との衝突などの物理的干渉の可能性がなく、Ｘ線ソースとＸ線センサーの機械的移動による制御の便宜性を最大化し、振動などのＸ線画像の信頼性低下要因を最小限に抑えることができるように設計される必要がある。  
【００５８】
このために、好ましくは、曲線軌跡１６０ｃは、サイズの異なる２つ以下の円形軌跡を含む同心円若しくはこれに類似した形状を示すが、各円形軌跡を追従する回転軸の移動及び回転は逆方向の方向転換なしに一方向に定義される。
【００５９】
その結果、図１１に示すように、撮影領域１８の３次元画像実現に必要な位置別Ｘ線照射方向の実質的な全部は、少なくとも一つの曲線軌跡１６０ｃに交差投影できる。少なくとも１つの曲線軌跡１６０ｃは、後述する本発明に係るＸ線画像撮影装置におけるＸ線ソースとＸ線センサーとの間の回転軸の移動軌跡となる。
【００６０】
一方、このように少なくとも一つの曲線軌跡１６０ｃが決定されると、前記曲線軌跡１６０ｃに沿って回転軸を移動させながらＸ線ソースとＸ線センサーを適切に回転させ、曲線軌跡１６０ｃ上に投影されたＸ線照射方向に従ってそれぞれＸ線撮影を行い、該当位置でそれぞれ撮影領域１８の一部を透過したＸ線検出結果を得る。  
【００６１】
こうして得られたＸ線検出結果は、撮影領域１８の複数の方向からそれぞれ撮影領域１８の一部、正確には撮影領域１８の１／２未満の一部領域別に撮影領域１８の全面積を透過したＸ線検出結果であって、撮影領域１８の実質的な全面積にわたって３次元画像の実現に必要なＸ線照射角度範囲を満足する。  
【００６２】
従って、前記Ｘ線検出結果は、本発明に係るＸ線画像撮影方法の画像処理部（図７の１４０参照、以下同じ。）で再構成過程を経て撮影領域１８全体の３次元画像として実現できる。このため、画像処理部１４０は所定の再構成アルゴリズムを含む。
【００６３】
但し、本発明に係るＸ線画像撮影方法は、撮影領域１８の複数の方向からそれぞれ撮影領域１８の一部を透過したＸ線を用いるので、Ｘ線照射方向によって再構成条件が異なり得る。それ故に、本発明に係るＸ線画像撮影方法は、Ｘ線照射方向に応じた再構成条件を撮影領域１８の位置ごとに均一に調節し、これは本発明の別の特徴になる。
【００６４】
さらに具体的には、Ｘ線３次元画像の最小単位はボクセル（ｖｏｘｅｌ）であり、再構成とは、複数の方向のＸ線センサー１１４の検出結果を用いて、Ｘ線の透過経路上にあるボクセルのＣＴナンバー若しくはＨＵ（Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ  Ｕｎｉｔ）を取得する一連の過程とされる。これを任意のボクセルを基準に見ると、該当ボクセルを透過する複数の方向のＸ線検出結果を用いて前記ボクセルのＣＴナンバー若しくはＨＵを取得するものなので、そのためには任意のボクセルを透過する複数の方向のＸ線においてボクセルの再構成条件、例えば拡大率やＸ線重畳度などが一定でなければならない。
【００６５】
しかし、本発明に係るＸ線画像撮影方法は、撮影領域１８の複数の方向から撮影領域１８の一部をそれぞれ透過したＸ線の検出結果を用いるので、撮影領域１８の位置ごとの再構成条件が異なり得る。例えば、図１２は本発明に係るＸ線画像撮影方法において、Ｘ線照射方向に応じたＸ線検出結果の拡大率及び撮影領域１８内の位置別Ｘ線重畳度が相違し得ることを示す模式図である。
【００６６】
図示の如く、本発明に係るＸ線画像撮影方法で任意の二つの撮影地点でそれぞれＸ線画像撮影を行った場合、撮影領域１８内の一点Ｍ１を透過したＸ線はそれぞれＲ１とＲ２位置のＸ線検出結果として得られる。このとき、本発明に係るＸ線画像撮影方法は、Ｘ線照射方向を少なくとも一つの曲線軌跡に投影させるので、Ｍ１とＲ１との距離と、Ｍ１とＲ２との距離は互いに異なることがあり、結果として、Ｘ線照射方向によって撮影領域１８の同一地点に対するＸ線検出結果の拡大率が互いに異なることがある。同様に、撮影領域１８内の一点Ｍ１を透過したＸ線はそれぞれＲ１とＲ２位置のＸ線検出結果になるが、撮影領域１８内の他の点Ｍ２を透過したＸ線はＲ２でのみ検出されるので、Ｍ１、Ｍ２が同じ物質であっても、ボクセルのＣＴナンバー若しくはＨＵが互いに異なることがある。
【００６７】
したがって、本発明に係るＸ線画像処理方法は、再構成過程中にまたは再構成過程前にＸ線照射方向に応じたＸ線検出結果の拡大率と撮影領域１８内のＸ線重畳度をＸ線照射方向ごとに補償し、これにより撮影領域１８の位置別再構成条件を均一にする。そして、所定の再構成アルゴリズムによる再構成過程を介して撮影領域１８の３次元画像を実現する。
【００６８】
参考までに、図１３は本発明に係るＸ線画像処理方法において、Ｘ線重畳度をＸ線照射方向ごとに補償する過程を示す模式図である。すなわち、図１３の左側（ａ）を参照すると、撮影領域１８の複数の方向からそれぞれ撮影領域１８の一部を透過したＸ線が撮影領域１８の位置ごとに互いに異なる重畳度を示す。一方、本発明に係るＸ線画像撮影方法において撮影領域１８内のＸ線重畳度をＸ線照射方向ごとに補償すると、図１３の右側（ｂ）に示すように撮影領域１８の位置別Ｘ線重畳度を均一にすることがすることができる。
【００６９】
以下、図１４を参照して、上述した本発明に係るＸ線画像撮影方法を順次考察する。図１４は本発明に係るＸ線画像撮影方法を示すフローチャートである。
【００７０】
まず、本発明に係るＸ線画像撮影方法は、撮影目的などを考慮して撮影領域を決定する（ｓｔ１）。  
【００７１】
このとき、撮影領域の長さ方向に対して垂直な断面は、円形、楕円形、アーチ形などの様々な図形の形状を示すことができる。そして、撮影領域のＸ線画像撮影のためのＸ線センサーは撮影領域を内包する最小円の半径＊拡大率未満の小さな幅を示し、Ｘ線ソースとＸ線センサーはそれらの間の回転軸に沿って移動及び回転が可能な回転アームの両端に固定される。
【００７２】
次に、本発明に係るＸ線画像撮影方法は撮影領域の３次元画像実現のための位置別Ｘ線照射方向を定義する（ｓｔ２）。
【００７３】
このとき、位置別Ｘ線照射方向は、撮影領域を透過する全方向のＸ線を考慮して、撮影領域の３次元画像の再構成に必要なＸ線照射角度範囲を満足するように決定される。
【００７４】
次いで、本発明に係るＸ線撮影方法は、少なくとも一つの曲線軌跡を設定する（ｓｔ３）。そして、撮影領域の３次元画像の実現に必要な位置別Ｘ線照射方向を前記曲線軌跡に投影させる。
【００７５】
このとき、曲線軌跡は、３次元画像の実現に必要な位置別Ｘ線照射方向を該当方向に延長する場合、これらの実質的な全部が交差する一つ以上であって、その数または形状に特別な制限はない。但し、曲線軌跡はＸ線ソースとＸ線センサーとの間の回転軸の回転及び移動軌跡であることを勘案して、被検者との衝突などの物理的干渉の可能性がなく、Ｘ線ソースとＸ線センサーの物理的、機械的移動による制御の便宜性を最大化し、振動などのＸ線画像の信頼性低下要因を最小限に抑えることができるように設計される必要がある。よって、曲線軌跡は、好ましくは大きさの異なる二つ以下の円形軌跡を含む同心円またはこれに類似した形状を示し、それぞれの円形軌跡における回転軸の移動と回転は逆方向の方向転換なしに一方向に定義される。
【００７６】
次に、本発明に係るＸ線画像撮影方法は、少なくとも一つの曲線軌跡をＸ線ソースとＸ線センサーとの間の回転軸の移動軌跡として決定し、前記曲線軌跡に沿って回転軸を移動させながらＸ線ソースとＸ線センサーを適切に回転させ、曲線軌跡上に投影されたＸ線照射方向に沿ってＸ線撮影を行うことにより、それぞれ撮影領域の一部を透過したＸ線検出結果を得る（ｓｔ４）。
【００７７】
その後、本発明に係るＸ線画像撮影方法は、Ｘ線照射方向に応じた再構成条件として、Ｘ線検出結果の拡大率と撮影領域の位置別Ｘ線重畳度を均一に調節し（ｓｔ５）、最後に所定の再構成アルゴリズムによる再構成を介して撮影領域の３次元画像を実現する（ｓｔ６）。  
【００７８】
一方、上述した本発明に係るＸ線画像撮影方法で撮影領域の３次元画像を実現するためには、Ｘ線ソースとＸ線センサーとの間の回転軸が曲線軌道に沿って移動しながら回転可能でなければならない。したがって、本発明は、Ｘ線撮影の少なくとも一部の区間でＸ線ソースとＸ線センサーとの間の回転軸が曲線軌道に沿って回転及び移動可能なＸ線画像撮影装置を提供する。
【００７９】
以下、本発明に係るＸ線画像撮影装置の実施例を説明する。  
図１５及び図１６はそれぞれ本発明の一実施例に係るＸ線画像撮影装置の一部を示す平面図と側面図であって、便宜上、Ｘ線ソース１１２とＸ線センサー１１４を含む撮影部１０２の一部のみを示す。
【００８０】
図示の如く、本実施例に係るＸ線画像撮影装置の撮影部１０２は、Ｘ線ソース１１２とＸ線センサー１１４を支持する回転アーム１１０、回転アーム１１０を支持する回転アーム支持部１２０、及び回転アーム１１０と回転アーム支持部１２０とを連結し、回転アーム支持部１２０に対して回転アーム１１０の回転及び移動を可能にする回転アーム移動部１５０を含む。  
【００８１】
回転アーム１１０はガントリーまたはこれに類似した形態であって、Ｘ線ソース１１２とＸ線センサー１１４は回転アーム１１０の両端に対向して設置される。そして、回転アーム１１０のＸ線ソース１１２とＸ線センサー１１４との間には回転軸１１１が備えられる。
【００８２】
回転アーム支持部１２０は、図１７を参照すると、カラム４００に交差するように連結され、カラム４００に沿って昇降することができ、回転アーム移動部１５０を介して回転アーム１１０を支持する。
【００８３】
回転アーム移動部１５０は、回転アーム１１０と回転アーム支持部１２０とを連結する一方で、回転アーム１１０の回転軸１１１が回転アーム支持部１２０に対して回転及び移動できるようにする。このための回転アーム移動部１５０は、曲線軌跡を定義する曲線レール１５１と、曲線レール１５１に沿って移動し、回転アーム１１０の回転軸１１１が回転可能に連結される移動ベース１５２とを含む。
【００８４】
前記曲線レール１５１は回転アーム支持部１２０に設置できる。移動ベース１５２は、回転軸１１１を回転させる回転アーム駆動部１１５、及び曲線レール１５１に沿って移動ベース１５２を移動させる運行駆動部１５３を含む。好ましくは、曲線レール１５１を挟んで運行駆動部１５３と対向するように配置され、移動ベース１５２が曲線レール１５１に沿って移動可能にガイドするガイドローラ１５４を含む。
【００８５】
運行駆動部１５３は、一例として、モーター及び曲線レール１５１に転がり接触するプーリーを含んでもよく、他の例としては、曲線レール１５１の外周面にラックが形成された場合にそれに噛合されるピニオンを含んでもよい。回転アーム駆動部１１５も、一例としてモーターを含んでもよく、必要に応じて、モーターの回転力を回転アーム１１０の回転軸１１１へ伝達するギアを含むことができる。
【００８６】
曲線レール１５１は、図示の如く、回転軸１１１の移動経路である曲線軌跡を定義する。回転軸１１１は移動ベース１５２によって曲線レール１５１による曲線軌跡に沿って移動するが、回転軸１１１の移動は回転軸１１１の回転と並行して行われ得る。ここで、並行は同時または順次の場合を含む。その結果、回転軸１１１は、Ｘ線撮影の少なくとも一部の区間で曲線レール１５１による曲線軌道に沿って移動及び回転する。
【００８７】
一方、曲線レール１５１は、円形に限定されず、円形または楕円形のように始点と終点が合う閉曲線型であってもよく、始点と終点が互いに分離された開曲線型であってもよい。つまり、曲線レール１５１の形態は回転軸１１１の曲線軌跡に応じて設計できる。これについては前述している。
【００８８】
その結果、本発明の一実施例に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線ソース１１２とＸ線センサー１１４との間の回転軸１１１がＸ線画像撮影の少なくとも一部の区間で曲線軌道に沿って移動及び回転可能であり、Ｘ線ソース１１２とＸ線センサー１１４は撮影領域の複数の方向から撮影領域の全面積に対して、撮影領域の一部を透過するそれぞれＸ線をそれぞれ照射及び検出することができる。
【００８９】
図１７は本発明の他の実施例に係るＸ線画像撮影装置を示す斜視図である。
本実施例に係る撮影部１０２は、一実施例と比較すると、回転アーム支持部１２０と回転アーム１１０とを連結する回転アーム移動部１５０が連結アーム１３０を含むことに特徴がある。  
【００９０】
連結アーム１３０の一方には回転軸１１１が連結され、回転アーム１１０が連結アーム１３０に対して回転軸１１１を中心に回転することができ、連結アーム１３０のもう一方は回転アーム支持部１２０に連結軸１２１を介して接続され、連結アーム１３０が回転アーム支持部１２０に対して連結軸１２１を中心に回転することができる。
【００９１】
このため、たとえ図示してはいないが、回転アーム支持部１２０には、連結アーム１３０の連結軸１２１を回転させる駆動部が備えられてもよく、連結アーム１３０または回転アーム１１０には、回転軸１１１を回転させる別の駆動部が備えられてもよい。
【００９２】
このとき、好ましくは、連結アーム１３０には、回転軸１１１及び連結軸１２１の少なくとも一つを移動させることが可能な軸調整部１３１ａが備えられてもよく、一例として、前記軸調整部１３１ａは回転軸１１１及び連結軸１２１の少なくとも一つを連結アーム１３０の長さ方向に沿って移動させて二軸間の距離を調整する。このような軸調整部１３１ａを介してＸ線撮影中に回転軸１１１の移動軌跡たる曲線軌跡を多様に調節することができる。
【００９３】
その結果、本発明の他の実施形態に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線ソース１１２とＸ線センサー１１４との間の回転軸１１１がＸ線画像撮影の少なくとも一部の区間で曲線軌道に沿って移動及び回転し、Ｘ線ソース１１２とＸ線センサー１１４は、撮影領域の複数の方向から撮影領域の全面積に対して、それぞれ撮影領域の一部を透過するＸ線を照射及び検出することができる。
【００９４】
図１８は本発明に係るＸ線画像撮影方法ないしはＸ線画像撮影装置で実現された撮影領域の３次元画像を示す。別個の図として示してはいないが、このような３次元画像表示のために、本発明に係るＸ線画像撮影装置はディスプレイ装置を含むことができ、これとは異なり、前記３次元画像は本発明に係るＸ線画像撮影装置に有線または無線で接続される別途のコンピュータなどのディスプレイ装置に表示されることも可能である。
【００９５】
図示の如く、ディスプレイ装置は、撮影領域の３次元画像を表示し（右下段を参照）、ユーザー所望の任意の位置及び方向による様々な断層画像を提供することができる。例えば、撮影領域が被検者の顎弓を含むアーチ状ないしは馬蹄状である場合、ディスプレイ装置を介しては被検者の顎弓部分が３次元画像として表示され、その他にも３次元画像内の様々な断層画像が一緒に表示できる。
【００９６】
このとき、好ましくは、画像処理部若しくは別途のコンピュータには所定のプログラムが搭載され、３次元画像で入力部などを用いてユーザーが指定した位置を基準に顎弓の全体軌跡を示すアキシャル断層画像をディスプレイ装置に表示し、アキシャル断層画像でユーザーが指定した軌跡に対して垂直なパノラマ断面をディスプレイ装置に表示することができる。
【００９７】
このようなパノラマ断面は、歯科専門医に最も馴染んだ標準画像であるのはもちろんのこと、３次元画像から断面変換されたものであるから、長さ情報が非常に正確であり、歯の重なりや頚椎によるブラーリングなど、既存の透過画像に見られる限界がない。よって、その活用範囲が非常に広い。
【００９８】
以上の説明及び図面は、本発明の技術思想を説明するための例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。すなわち、本発明は幾らでも様々な変形または応用が可能であるが、これらの変形または応用が本発明の範囲内にあれば本発明の権利範囲に属するというべきなので、本発明の権利範囲は以下の特許請求の範囲及びその均等範囲に解釈されるべきである。
【図１】
0006546173.tif 000002
【図２】
0006546173.tif 000003
【図３】
0006546173.tif 000004
【図４】
0006546173.tif 000005
【図５】
0006546173.tif 000006
【図６】
0006546173.tif 000007
【図７】
0006546173.tif 000008
【図８】
0006546173.tif 000009
【図９】
0006546173.tif 000010
【図１０】
0006546173.tif 000011
【図１１】
0006546173.tif 000012
【図１２】
0006546173.tif 000013
【図１３】
0006546173.tif 000014
【図１４】
0006546173.tif 000015
【図１５】
0006546173.tif 000016
【図１６】
0006546173.tif 000017
【図１７】
0006546173.tif 000018
【図１８】
0006546173.tif 000019