(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボリュームデータを構成するボクセルの一つに注目し、その注目ボクセルに逆投影される投影画像または測定画像の画素値を少なくとも一部の投影角度について取得する取得部と、
前記取得部によって取得された複数の前記画素値から特徴量を求め、前記特徴量に基づいて前記注目ボクセルが金属の領域内であるか金属の領域外であるかを識別する識別部と、
を備え、
前記ボリュームデータを構成するボクセルの少なくとも一部の間で前記注目ボクセルを変更し、変更した前記注目ボクセルそれぞれに対して前記取得部による取得処理と前記識別部による識別処理が実施され、
前記取得部は、２値化されていない前記画素値を取得し、
前記識別部は、前記取得部によって取得された複数の前記画素値の２値化を行うことなく、前記特徴量を求めることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記特徴量は、前記注目ボクセルが金属の領域内であった場合に、全ての投影角度において、前記注目ボクセルに逆投影される投影画像の２値化されていない画素は金属の領域外であるボクセルに逆投影される投影画像の２値化されていない画素に比べて高い値を持つ傾向、及び、前記注目ボクセルに逆投影される測定画像の２値化されていない画素は金属の領域外であるボクセルに逆投影される測定画像の２値化されていない画素に比べて低い値を持つ傾向の少なくとも一つを反映させた第１の特徴量を含む請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記特徴量は、前記注目ボクセルが金属の領域内であった場合に、全ての投影角度において、前記注目ボクセルに逆投影される投影画像の２値化されていない画素値の変動が金属の領域外であるボクセルに逆投影される投影画像の２値化されていない画素値の変動に比べて小さい傾向、及び、前記注目ボクセルに逆投影される測定画像の２値化されていない画素値の変動が金属の領域外であるボクセルに逆投影される測定画像の２値化されていない画素値の変動に比べて小さい傾向の少なくとも一つを反映させた第２の特徴量を含む請求項１または請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
ボリュームデータを構成するボクセルの一つである注目ボクセルに逆投影される、少なくとも一部の投影角度に対応する投影画像または測定画像の画素値を取得する取得ステップと、
前記取得ステップによって取得された複数の前記画素値から特徴量を求め、前記特徴量に基づいて前記注目ボクセルが金属の領域内であるか金属の領域外であるかを識別する識別ステップと、
を備え、
前記ボリュームデータを構成するボクセルの少なくとも一部の間で前記注目ボクセルを変更し、変更した前記注目ボクセルそれぞれに対して前記取得ステップによる取得処理と前記識別ステップによる識別処理が実施され、
前記取得ステップにおいて、２値化されていない前記画素値を取得し、
前記識別ステップにおいて、前記取得ステップによって取得された複数の前記画素値の２値化を行うことなく、前記特徴量を求めることを特徴とする画像処理方法。
【請求項５】
被写体に対してＸ線を照射するＸ線照射部と、
前記被写体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、
前記Ｘ線検出部の検出結果から投影画像または測定画像を生成する画像生成部と、
前記投影画像または前記測定画像に対して画像処理を行う請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像処理装置と、
を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線撮影領域に含まれる金属体の位置を特定する画像処理装置及び画像処理方法並びに画像処理装置を備えるＸ線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＴ（Computed Tomography）撮影の被写体にＸ線をほとんど通さない金属が含まれる場合、図１９に示すように再構成ボリュームデータ上で金属アーチファクトが発生する。このような金属アーチファクトが発生する原因は、Ｘ線がディテクタに届かないことによって金属同士の重なりを測定画像上および投影画像上で表現できないところにある。
【０００３】
特許文献１で提案されているＣＴ装置は、金属同士の重なりを表現できないことによる投影像としての矛盾を低減することで金属アーチファクトを低減している。具体的には、特許文献１で提案されているＣＴ装置は、投影画像を２値化することで金属の投影像を抽出し、その２値化された投影画像（金属の投影像が抽出された投影画像）を逆投影して得られたボリュームデータをさらに２値化することで金属を抽出して、これを順投影することで投影画像上の金属の位置を特定し、金属の位置の画素値を周りから補間することで金属同士の重なりを表現できないことによる投影像としての矛盾を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５３２４８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１で提案されているＣＴ装置は、投影画像が散乱線を多く含有する場合を想定しておらず、散乱線に対して脆弱である。
【０００６】
Ｘ線をほとんど通さない金属が被写体に含まれる場合、Ｘ線はその金属で遮断されるため、ディテクタにおける金属の投影像が写る領域の光子数はほとんど０になるはずである。しかしながら実際には、図２０に示すように周囲で発生する散乱線が金属の投影像が写る領域に入り込んでくるため、ディテクタにおける金属の投影像が写る領域の光子数は０に近い値とはならない。さらに、被写体の形状や投影角度、金属の位置によって散乱線の量は変動するため、ディテクタにおける金属の投影像が写る領域の光子数も変動する。
【０００７】
特に歯科用ＣＴ装置のディテクタは、医科用ＣＴ装置のディテクタには備わっているコリメータを備えておらず、散乱線に対して無防備である。実際に歯科用ＣＴ装置で得られた図２１に示す投影画像を閾値処理によって２値化して金属の投影像を白領域として抽出しようとすると、図２２に示すようになり、金属の投影像ではない領域も多量に白領域として抽出されてしまうことが分かる。
【０００８】
上記の通り歯科用ＣＴ装置で得られる投影画像では金属の投影像を精度良く抽出できるような２値化が困難であるため、特許文献１で提案されているＣＴ装置をそのまま歯科用ＣＴ装置に適用しても金属の抽出と金属アーチファクトの除去が適切に行われない。特に金属が大きくなれば、金属の投影像を精度良く抽出できるような２値化の困難さはより顕著になる。
【０００９】
本発明は、上記の状況に鑑み、散乱線に対して頑健な金属抽出を行う画像処理装置、画像処理方法、及びＸ線撮影装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明に係る画像処理装置は、ボリュームデータを構成するボクセルの一つに注目し、その注目ボクセルに逆投影される投影画像または測定画像の画素値を少なくとも一部の投影角度について取得する取得部と、前記取得部によって取得された複数の画素値から特徴量を求め、前記特徴量に基づいて前記注目ボクセルが金属の領域内であるか金属の領域外であるかを識別する識別部と、を備え、前記ボリュームデータを構成するボクセルの少なくとも一部の間で前記注目ボクセルを変更し、変更した前記注目ボクセルそれぞれに対して前記取得部による取得処理と前記識別部による識別処理が実施される構成（第１の構成）とする。
【００１１】
また、上記第１の構成の画像処理装置において、前記特徴量は、前記注目ボクセルが金属の領域内であった場合に、全ての投影角度において、前記注目ボクセルに逆投影される投影画像の画素は金属の領域外であるボクセルに逆投影される投影画像の画素に比べて高い値を持つ傾向、及び、前記注目ボクセルに逆投影される測定画像の画素は金属の領域外であるボクセルに逆投影される測定画像の画素に比べて低い値を持つ傾向の少なくとも一つを反映させた第１の特徴量を含む構成（第２の構成）であることが好ましい。
【００１２】
また、上記第１または第２の構成の画像処理装置において、前記特徴量は、前記注目ボクセルが金属の領域内であった場合に、全ての投影角度において、前記注目ボクセルに逆投影される画像の画素値の変動が金属の領域外であるボクセルに逆投影される投影画像の画素値の変動に比べて小さい傾向、及び、前記注目ボクセルに逆投影される測定画像の画素値の変動が金属の領域外であるボクセルに逆投影される測定画像の画素値の変動に比べて小さい傾向の少なくとも一つを反映させた第２の特徴量を含む構成（第３の構成）であることが好ましい。
【００１３】
また、例えば、上記第１〜第３のいずれかの構成の画像処理装置において、前記識別部の識別結果によって抽出された金属の領域を順投影する順投影処理部と、前記順投影処理部によって生成された金属の順投影画像を用いて、前記投影画像または前記測定画像から金属の投影像を除去し、除去した領域の画素値を周りから補間する補間処理部と、前記補間処理部によって生成された画像に、前記順投影処理部によって生成された金属の順投影画像を加算する加算処理部と、前記加算処理部によって生成された画像を再構成して金属アーチファクト除去済み再構成ボリュームデータを生成する再構成処理部と、をさらに備える構成（第４の構成）としても良い。また、例えば、上記第１〜第３のいずれかの構成の画像処理装置において、前記識別部の識別結果によって抽出された金属の領域を順投影する順投影処理部と、前記順投影処理部によって生成された金属の順投影画像を用いて、前記投影画像または前記測定画像から金属の投影像を除去し、除去した領域の画素値を周りから補間する補間処理部と、前記補間処理部によって生成された画像を再構成して、金属が除去された再構成ボリュームデータを生成する再構成処理部と、前記再構成処理部によって生成された金属が除去された再構成ボリュームデータに、金属が前記識別部の識別結果によって抽出されたボリュームデータを加算して金属アーチファクト除去済み再構成ボリュームデータを生成する加算部と、をさらに備える構成（第５の構成）としても良い。
【００１４】
上記目的を達成するために本発明に係る画像処理方法は、ボリュームデータを構成するボクセルの一つである注目ボクセルに逆投影される、少なくとも一部の投影角度に対応する投影画像または測定画像の画素値を取得する取得ステップと、前記取得ステップによって取得された複数の画素値から特徴量を求め、前記特徴量に基づいて前記注目ボクセルが金属の領域内であるか金属の領域外であるかを識別する識別ステップと、を備え、前記ボリュームデータを構成するボクセルの少なくとも一部の間で前記注目ボクセルを変更し、変更した前記注目ボクセルそれぞれに対して前記取得ステップによる取得処理と前記識別ステップによる識別処理が実施される構成（第６の構成）とする。
【００１５】
上記目的を達成するために本発明に係るＸ線撮影装置は、被写体に対してＸ線を照射するＸ線照射部と、前記被写体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、前記Ｘ線検出部の検出結果から投影画像または測定画像を生成する画像生成部と、前記投影画像または前記測定画像に対して画像処理を行う上記第１〜第５のいずれかの構成の画像処理装置と、を備える構成（第７の構成）とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、特許文献１のように投影画像を２値化しなくてもボリュームデータ上で金属の領域を抽出することができる。したがって、注目ボクセルが金属の領域であるか否かを識別する際に、散乱線に対して頑健な傾向を反映させた特徴量を基準として識別を行うことができる。これにより、散乱線に対して頑健な金属抽出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線撮影装置の本体部の外観を示す図
【図２】局所ＣＴ撮影モードの軌道を示す図
【図３】局所ＣＴ撮影モードにおいて、撮影対象部位の中心を前歯の位置に設定した場合の撮影対象部位の中心及び画像再構成範囲を示す図
【図４】局所ＣＴ撮影モードにおいて、撮影対象部位の中心を左顎の位置に設定した場合の撮影対象部位の中心及び画像再構成範囲を示す図
【図５】局所ＣＴ撮影モードにおいて、撮影対象部位の中心を右第２小臼歯の位置に設定した場合の撮影対象部位の中心及び画像再構成範囲を示す図
【図６】全歯ＣＴ撮影モードの軌道を示す図
【図７】全顎ＣＴ撮影モードの軌道を示す図
【図８】画像処理装置の構成を示す図
【図９】測定画像及び投影画像の各例を示す図
【図１０Ａ】金属抽出処理および金属アーチファクト除去処理を示すフローチャート
【図１０Ｂ】金属抽出処理および他の金属アーチファクト除去処理を示すフローチャート
【図１１】金属アーチファクトが発生している再構成ボリュームデータを示す図
【図１２】二値化した再構成ボリュームデータを示す図
【図１３】投影画像を示す図
【図１４】金属が抽出されたボリュームデータを示す図
【図１５】金属の順投影画像を示す図
【図１６】金属の投影像を除去した投影画像を示す図
【図１７Ａ】補正済み投影画像を示す図
【図１７Ｂ】金属が除去された再構成ボリュームデータを示す図
【図１８】金属アーチファクト除去済み再構成ボリュームデータを示す図
【図１９】金属アーチファクトが発生している再構成ボリュームデータを示す図
【図２０】散乱線によって金属の投影像が写る領域にＸ線が入り込むことを示すイメージ図
【図２１】投影画像を示す図
【図２２】図２１の投影画像を２値化した画像を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。
【００１９】
まず始めに、本発明の一実施形態に係るＸ線撮影装置の本体部１（以下、「Ｘ線撮影装置の本体部１」と称す）の構成について図１を参照して説明する。図１はＸ線撮影装置の本体部１の外観を示す図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は側面図である。
【００２０】
Ｘ線撮影装置の本体部１は、歯科用あるいは耳鼻科用等のＸ線撮影装置の本体部であって、床面に載置されるベース２と、ベース２から鉛直方向に立設された下部ポール３と、鉛直方向にスライド可能に下部ポール３に接続される上部ポール４と、上部ポール４の上端部に固定されている固定アーム５と、回転可能に固定アーム５に接続される旋回アーム６と、上部ポール４の中央部に固定されており被写体（例えば歯など）を含む人体の頭部を保持する頭部保持部７とを備えている。実施形態では、固定アーム５が上部ポール４に固定されているが、例えば、Ｘ線撮影装置の本体部１を設置する部屋の壁や天井に固定アーム５が直接あるいは部屋の壁や天井との距離を調整することができる調整機構を介して取り付けられる態様であってもよい。
【００２１】
旋回アーム６は、被写体に対してＸ線を照射するＸ線照射部８と、被写体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部９とを対向して配置している。本実施形態では、Ｘ線検出部９として、照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子が二次元状に配置されている二次元Ｘ線検出器を用いる。
【００２２】
Ｘ線撮影装置の本体部１の撮影モードは特に限定されないが、例えば、パノラマ撮影モードやＣＴ撮影モードを挙げることができる。パノラマ撮影モードでは、Ｘ線照射部８及びＸ線検出部９が歯列弓の形状に沿った所定の軌跡を描くように、旋回アーム６の旋回軸を旋回軸に垂直な方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動させ、旋回アーム６を旋回軸回りに旋回させながら断層撮影を行う。ＣＴ撮影モードでは、頭部の対象撮影領域（画像再構成範囲）を中心にして旋回アーム６を回転させながら、対象撮影領域（画像再構成範囲）の断層撮影を行う。
【００２３】
ここで、ＣＴ撮影モードについて図２〜図７を参照してより詳細に説明する。
【００２４】
局所ＣＴ撮影モードは、歯顎領域内の上下歯牙領域全体よりも狭い特定の領域を撮影対象とするＣＴ撮影モードである。局所ＣＴ撮影モードの画像再構成範囲は例えば直径５１ｍｍ高さ５５ｍｍの円柱形状の空間領域である。図２は局所ＣＴ撮影モードの軌道を示している。局所ＣＴ撮影モードでは、図２に示すように、Ｘ線検出部９の中心がＸ線照射部８と旋回アーム６の旋回軸中心２０６とを結ぶラインの延長線上にくるように旋回アーム６を旋回させながら複数の撮影位置で撮影が行われる。また、局所ＣＴ撮影モードでは、通常、図２に示すように、旋回アーム６の旋回軸中心２０６は定位置になっている。なお、図２には撮影位置として４箇所が図示されているが、これはあくまで例示であり撮影位置は図示された箇所に限定されるものではない。
【００２５】
局所ＣＴ撮影モードは、後述する全歯ＣＴ撮影モードや全顎ＣＴ撮影モードに比べてＸ線検出部９上でのＸ線ビーム幅Ｗが狭いため、Ｘ線検出部９のサイズが小さくても実施可能である。
【００２６】
なお、局所ＣＴ撮影モードでは、撮影対象部位（関心領域）の中心を何処に設定するかに応じて旋回アーム６の旋回軸中心２０６の位置を変えるようにしており、通常、図２に示すように、撮影対象部位（関心領域）の中心と旋回アーム６の旋回軸中心２０６の位置とが一致するように位置調整がなされる。局所ＣＴ撮影モードにおける撮影対象部位（関心領域）の中心は任意に設定することができる。図２に示した位置設定の他にも、例えば、図３に示すように撮影対象部位（関心領域）の中心２０８を仮想歯列弓２０１上の前歯の位置に設定することもでき、図４に示すように撮影対象部位（関心領域）の中心２０８を仮想歯列弓２０１上の左顎の位置に設定することもでき、図５に示すように撮影対象部位（関心領域）の中心２０８を仮想歯列弓２０１上の右第２小臼歯の位置に設定することもでき、その他種々の位置設定が可能である。
【００２７】
全歯ＣＴ撮影モードは、上下歯牙領域全体を撮影対象とするＣＴ撮影モードである。全歯ＣＴ撮影モードの画像再構成範囲は例えば直径９７ｍｍ高さ１００ｍｍの円柱形状の空間領域である。図６は全歯ＣＴ撮影モードの軌道を示している。全歯ＣＴ撮影モードでは、図６に示すように、Ｘ線検出部９の中心がＸ線照射部８と旋回アーム６の旋回軸中心２０６とを結ぶラインの延長線上にくるように旋回アーム６を旋回させながら複数の撮影位置で撮影が行われる。また、全歯ＣＴ撮影モードでは、通常、図６に示すように、旋回アーム６の旋回軸中心２０６は定位置になっている。なお、図６には撮影位置として４箇所が図示されているが、これはあくまで例示であり撮影位置は図示された箇所に限定されるものではない。
【００２８】
全歯ＣＴ撮影モードは、上述した局所ＣＴ撮影モードに比べて撮影対象が広範囲になりＸ線検出部９上でのＸ線ビーム幅Ｗが広くなるため、その広いＸ線ビーム幅Ｗに見合ったＸ線検出部９のサイズを必要とする。
【００２９】
全顎ＣＴ撮影モードは、歯顎領域の全ての範囲を撮影対象とするＣＴ撮影モードである。全顎ＣＴ撮影モードの画像再構成範囲は例えば直径１６１ｍｍ高さ１００ｍｍの円柱形状の空間領域である。図７は全顎ＣＴ撮影モードの軌道を示している。全顎ＣＴ撮影モードでは、図７に示すように、Ｘ線検出部９の中心がＸ線照射部８と旋回アーム６の旋回軸中心２０６とを結ぶラインの延長線上からずれるように旋回アーム６を旋回させながら複数の撮影位置で撮影が行われる。また、全顎ＣＴ撮影モードでは、通常、図７に示すように、旋回アーム６の旋回軸中心２０６は定位置になっている。なお、図７には撮影位置として４箇所が図示されているが、これはあくまで例示であり撮影位置は図示された箇所に限定されるものではない。
【００３０】
全顎ＣＴ撮影モードは、Ｘ線検出部９の中心をＸ線照射部８と旋回アーム６の旋回軸中心２０６とを結ぶラインの延長線上からずらして撮影を行っているので、上述した全歯ＣＴ撮影モードよりも画像再構成範囲２０７を拡大することができる。したがって、Ｘ線検出部９のサイズアップを抑えながら歯顎領域の全ての範囲を撮影対象とすることができる。
【００３１】
なお、全顎ＣＴ撮影モードにおいて、Ｘ線検出部９をサイズアップして、Ｘ線検出部９上でのＸ線ビーム幅Ｗを図７に示す場合よりも拡大し、画像再構成範囲を例えば直径２３０ｍｍ高さ１６４ｍｍの円柱形状の空間領域にすることで、歯顎領域の全ての範囲のみならず、頭頸部領域の全ての範囲を撮影対象とすることも可能である。
【００３２】
上述したＣＴ撮影モードでは、撮影時に患者歯列弓２０３が想定した位置（図２、図６、図７に図示した位置）に存在することで、撮影者が意図していた通りの撮影を行うことができる。患者歯列弓２０３の想定した位置への位置合わせを容易に実現する方法としては、例えば、光ビームを利用する方法を挙げることができる。当該光ビームとしては、例えば、頭の正中線の位置を示す正中線光ビーム、眼窩下縁と外耳道を結ぶ線の位置を示す水平線光ビーム、犬歯の位置（断層撮影の基準位置）を示す断層基準線光ビームなどがあり、これらの光ビームの出力部をＸ線撮影装置に設け、これらの光ビームを参考にして患者が頭の位置を微調整するとよい。
【００３３】
また、旋回アーム６から離れた位置に設置するセファロ用ユニット（不図示）を用い、セファロ撮影モードでの撮影が行えるようにしてもよい。セファロ用ユニットは、被写体を透過したＸ線を検出して、被写体をセファロ撮影するためのセファロ用Ｘ線検出部と、頭部を固定するための頭部固定部とを備える。セファロ撮影は、歯科矯正の診断等に用いられ、頭部規格Ｘ線撮影法（セファロ撮影法）を用いて撮影する。セファロ撮影では、例えば、頭部固定部のイヤーロッドを頭部の左右の外耳孔部に挿入して固定し、旋回アーム６に設けられたＸ線照射部８からＸ線を照射して、被写体を透過したＸ線をセファロ用Ｘ線検出部で検出する。
【００３４】
本発明の一実施形態に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線撮影装置の本体部１の他に、図８に示す画像処理装置１０も備えている。
【００３５】
画像処理装置１０は、ＲＯＭ１０２やＨＤＤ１０７に格納されているプログラムに従って画像処理装置１０全体を制御するＣＰＵ１０１と、固定的なプログラムやデータを記録するＲＯＭ１０２と、作業メモリを提供するＲＡＭ１０３と、Ｘ線撮影装置の本体部１内に格納されＸ線撮影装置の本体部１の各部を制御する制御部（不図示）との間で通信を行うための通信インターフェース部１０４と、画像データを一時的に記憶するＶＲＡＭ１０５と、ＶＲＡＭ１０５に記憶された画像データに基づいて画像を表示する表示部１０６と、前記制御部及びＣＰＵ１０１が協働してＸ線撮影動作を制御するための撮影制御プログラム、再構成ボリュームデータを生成するための画像再構成処理プログラム、金属を抽出するための金属抽出処理プログラム等の各種プログラム、各種プログラムを実行する際に用いられる各種パラメータの設定値、並びに、再構成ボリュームデータ等の各種データを記憶するＨＤＤ１０７と、キーボード、ポインティングデバイス等の入力部１０８とを備えている。
【００３６】
画像処理装置１０は、画像処理装置１０と前記制御部との通信方法は、有線通信でもよく、無線通信でもよく、有線と無線を組み合わせた通信であってもよい。画像処理装置１０としては、例えば、パーソナルコンピュータを挙げることができる。なお、画像処理装置１０は、画像処理以外に、Ｘ線撮影装置の本体部１の遠隔操作、画像表示も行う。ＨＤＤ１０７に記憶されている各プログラムは、画像処理装置１０にプリインストールされていてもよく、光ディスク等の記憶媒体に格納された形態で流通されて画像処理装置１０にインストールされてもよく、ネットワークを介して流通されて画像処理装置１０にインストールされてもよい。
【００３７】
Ｘ線検出部９から出力され、画像処理装置１０が受信する画像は、測定画像と呼ばれる。測定画像の各画素値は、Ｘ線検出部９の各検出素子に到達したＸ線光子の個数に近似的に比例した値を表しているとみなすことができる。
【００３８】
画像再構成処理プログラムで使用される再構成アルゴリズムは、Ｘ線光子の個数ではなく、Ｘ線の線減弱係数の線積分を用いて断面を再構成する。このため、画像再構成処理において、Ｘ線光子の個数の分布を示す測定画像を、線減弱係数の線積分の分布を示す画像（投影画像）に変換する必要がある。以下、測定画像から投影画像への変換（対数変換）について詳述する。
【００３９】
画素のラベルをi、被写体が存在しないときの測定画像の画素値をI0(i)、今回再構成を所望する被写体を置いたときの測定画像の画素値をI(i)、Ｘ線の経路をs、位置sにおける線減弱係数をμ(s)とすると、次の式（１）が成り立つ。この式（１）は、Ｘ線の減弱の様子を表す方程式である。
【数１】
0006413059.tif 000002
【００４０】
式（１）の左辺が測定画像の画素値であるのに対し、右辺の指数関数の中身は投影画像の画素値を正負反転したものである。よって、式（１）を指数関数の中身に関して解くことで、測定画像から投影画像への変換（対数変換）の変換式が求まる。よって、対数変換の変換式は次の式（２）のようになる。
【数２】
0006413059.tif 000003
【００４１】
ここで、測定画像の一例を図９（ａ）に示し、図９（ａ）の測定画像を対数変換して得られる投影画像を図９（ｂ）に示す。
【００４２】
次に、画像処理装置１０が実施する金属抽出処理および金属アーチファクト除去処理について図１０Ａのフローチャートを参照して説明する。
【００４３】
まず、画像処理装置１０は、従来の一般的な再構成アルゴリズムによって投影画像を再構成し、図１１に示す再構成ボリュームデータを生成する（ステップＳ１）。なお、ステップＳ１の処理は画像再構成処理プログラムに従って実施される。被写体にＸ線をほとんど通さない金属が含まれているため、図１１に示す再構成ボリュームデータ上には金属アーチファクトが発生している。
【００４４】
ステップＳ１に続くステップＳ２において、画像処理装置１０は、再構成ボリュームデータに対して閾値処理を行い、閾値ＴＨ１以上の値であるボクセルを金属候補領域とし、金属候補領域に属するボクセルに一定値（第１の一定値）を与え、金属候補領域に属していないボクセルに第１の一定値よりも小さい一定値（第２の一定値）を与えることによって、つまり二値化処理を行うことによって、図１２に示す二値化した再構成ボリュームデータを得る。なお、上記の閾値処理においては、金属領域が不足なく金属候補領域に含まれるような閾値ＴＨ１を設定する。図１２に示す二値化した再構成ボリュームデータでは、金属候補領域が白領域となっている。
【００４５】
ステップＳ２に続くステップＳ３において、画像処理装置１０は、金属候補領域内の注目ボクセルに対し、その注目ボクセルに逆投影される全ての投影角度に対応する投影画像の画素値を取得する。ここで、注目ボクセルに逆投影される全ての投影角度に対応する投影画像のうちの３つの投影画像の例を図１３（ａ）〜（ｃ）に示す。例えば、図１３（ａ）に示す投影画像の画素Ｐ１の値、図１３（ｂ）に示す投影画像の画素Ｐ２の値、および図１３（ｃ）に示す投影画像の画素Ｐ３の値は同一の注目ボクセルに逆投影される画素値である。
【００４６】
ステップＳ３に続くステップＳ４において、画像処理装置１０は、ステップＳ３で取得した投影画像の画素値の平均が閾値ＴＨ２以上、かつステップＳ３で取得した投影画像の画素値の投影角度に関する微分係数の絶対値の最大値が閾値ＴＨ３以下である場合に、注目ボクセルは金属領域内であるとみなし、それ以外の場合は金属領域外であるとみなす。
【００４７】
ステップＳ４に続くステップＳ５において、画像処理装置１０は、金属候補領域内の全てのボクセルに対してステップＳ３およびＳ４の処理が施されたかを確認する。
【００４８】
金属候補領域内のボクセルでステップＳ３およびＳ４の処理がまだ施されていないボクセルが残っていれば（ステップＳ５のＮＯ）、注目ボクセルを金属候補領域内のボクセルでステップＳ３およびＳ４の処理がまだ施されていないボクセルに変更して（ステップＳ６）、ステップＳ３に戻る。
【００４９】
一方、金属候補領域内の全てのボクセルに対してステップＳ３およびＳ４の処理が施されていれば（ステップＳ５のＹＥＳ）、画像処理装置１０は金属の抽出を完了する（ステップＳ７）。これにより、図１４に示す金属が抽出されたボリュームデータが得られる。
【００５０】
ステップＳ７に続くステップＳ８において、画像処理装置１０は、図１４に示すボリュームデータを順投影し、図１５に示す金属の順投影画像を生成する。
【００５１】
ステップＳ８に続くステップＳ９において、画像処理装置１０は、ステップＳ８で得られた金属の順投影画像を用いて、元の観測された投影画像（ステップＳ３で用いた投影画像）から金属の投影像を除去し、除去した領域の画素値を周りから補間する。これにより、図１６に示す金属の投影像を除去した投影画像が得られる。
【００５２】
ステップＳ９に続くステップＳ１０において、画像処理装置１０は、ステップＳ９で得られた図１６に示す金属の投影像を除去した投影画像に、ステップＳ８で得られた図１５に示す金属の順投影画像を加算する。これにより、図１７Ａに示す補正済み投影画像が得られる。
【００５３】
ステップＳ１０に続くステップＳ１１において、画像処理装置１０は、全ての投影角度に対してステップＳ８〜Ｓ１０の処理が施されたかを確認する。
【００５４】
ステップＳ８〜Ｓ１０の処理がまだ施されていない投影角度が残っていれば（ステップＳ１１のＮＯ）、ステップＳ８〜Ｓ１０の処理がまだ施されていない投影角度に変更して（ステップＳ１２）、ステップＳ８に戻る。
【００５５】
一方、全ての投影角度に対してステップＳ８〜Ｓ１０の処理が施されていれば（ステップＳ１１のＹＥＳ）、画像処理装置１０は、ステップＳ１０で得られた補正済み投影画像を再構成する。これにより、図１８に示す金属アーチファクト除去済み再構成ボリュームデータが得られる。
【００５６】
上述したステップＳ１〜Ｓ７の処理を実施することにより、特許文献１のように投影画像を２値化しなくても、ボリュームデータ上で金属を抽出することができる。したがって、歯科用ＣＴのように散乱線を多く含有するような場合であっても、図１４のように金属を精密に抽出することができる。
【００５７】
さらに、上述したステップＳ８〜Ｓ１３の処理を実施することにより、金属アーチファクト除去も可能になる。
【００５８】
また、本発明は歯科用ＣＴに限定されず、ＣＴ一般に対して適用できる。特に、コリメータを備えているディテクタを用いたＣＴ撮影であっても散乱線を完全に遮断できているわけではないため、本発明を適用することによって、より正確に金属の抽出と金属アーチファクトの除去ができるようになる。さらに、本発明を適用することによって、ディテクタがコリメータを備える必要が無くなれば、コストダウンにも繋がる。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々変形が可能である。以下、幾つかの変形例について説明する。
【００６０】
＜ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ５、及びＳ６の変形例＞
（I）ステップＳ１で実施した通常の再構成とステップＳ２で実施した２値化を実施せず、ボリュームデータを構成する全てのボクセルに対してステップＳ３およびＳ４を実施しても良い。
（II）ステップＳ１で実施した通常の再構成とステップＳ２で実施した２値化を実施せず、金属領域が不足なく含まれる領域（例えば、歯列およびインプラントが設置される可能性のある領域）を予め定め、予め定められた領域内のボクセルに対してステップＳ３およびＳ４を実施しても良い。
【００６１】
＜ステップＳ３の変形例＞
（III）投影画像の代わりに測定画像を用いても良い。なお、投影画像と測定画像の両方を用いても良い。
（IV）全ての投影角度に対応する画像の画素値ではなく、一部の投影角度に対応する画像の画素値を取得してもよい。
（V）取得した画素値の記憶形式としては、例えば、注目ボクセルにスタックまたはキューを持たせ、取得した画素値をスタックまたはキューに格納する形式を挙げることができる。
【００６２】
＜ステップＳ４の変形例＞
（VI）投影画像の画素値の代わりに、投影画像の平均や最大値などを１に正規化した画素値を用いても良い。
（VII）微分係数は投影画像の正規化した画素値から算出しても良い。
（VIII）微分係数は１枚先の投影画像との差分として算出しても良いし、２枚以上先の投影画像との差分として算出しても良い。
（IX）ステップＳ３で取得した投影画像の画素値の平均が閾値ＴＨ２以上である場合に、注目ボクセルは金属領域内であるとみなしても良い。
（X）ステップＳ３で取得した投影画像の画素値の投影角度に関する微分係数の絶対値の最大値が閾値ＴＨ３以下である場合に、注目ボクセルは金属領域内であるとみなしても良い。
（XI）ステップＳ３で取得した投影画像の画素値の平均が閾値ＴＨ２以上であるという条件の代わりに、ステップＳ３で取得した投影画像の画素値が閾値ＴＨ４を超える回数が閾値ＴＨ５以上であるという条件を用いても良い。
（XII）ステップＳ３で取得した投影画像の画素値の投影角度に関する微分係数の絶対値の最大値が閾値ＴＨ３以下であるという条件の代わりに、ステップＳ３で取得した投影画像の画素値の投影角度に関する微分係数の絶対値が閾値ＴＨ６を超える回数が閾値ＴＨ７以下であるという条件を用いても良い。
（XIII）ステップＳ３で取得した投影画像の画素値の投影角度に関する微分係数の絶対値の最大値が閾値ＴＨ３以下であるという条件の代わりに、ステップＳ３で取得した投影画像の画素値の標準偏差が閾値ＴＨ８以下であるという条件を用いても良い。
（XIV）ステップＳ３で取得した投影画像の画素値の最大値と最小値の差が閾値ＴＨ９以下である場合に、注目ボクセルは金属領域内であるとみなしても良い。
（XV）投影画像の代わりに測定画像を用いても良い。この場合、「投影画像の画素値の平均が閾値ＴＨ２以上であるという条件」は「測定画像の画素値の平均が閾値ＴＨ１０以下であるという条件」に置き換わる。同様に、「投影画像の画素値が閾値ＴＨ４を超える回数が閾値ＴＨ５以上であるという条件」は「測定画像の画素値が閾値ＴＨ１１未満である回数が閾値ＴＨ１２以上であるという条件」に置き換わる。同様に、「投影画像の画素値の投影角度に関する微分係数の絶対値の最大値が閾値ＴＨ３以下であるという条件」は、「測定画像の画素値の投影角度に関する微分係数の絶対値の最大値が閾値ＴＨ１３以下であるという条件」に置き換わる。同様に、「投影画像の画素値の投影角度に関する微分係数の絶対値が閾値ＴＨ６を超える回数が閾値ＴＨ７以下であるという条件」は、「測定画像の画素値の投影角度に関する微分係数の絶対値が閾値ＴＨ１４を超える回数が閾値ＴＨ１５以下であるという条件」に置き換わる。同様に、「投影画像の画素値の標準偏差が閾値ＴＨ８以下であるという条件」は、「測定画像の画素値の標準偏差が閾値ＴＨ１６以下であるという条件」に置き換わる。同様に、「投影画像の画素値の最大値と最小値の差が閾値ＴＨ８以下であるという条件」は、「測定画像の画素値の最大値と最小値の差が閾値ＴＨ１７以下であるという条件」に置き換わる。なお、投影画像と測定画像の両方を用いても良い。
（XVI）上記以外の「複数の投影画像の画素値から求まる特徴量」または「複数の測定画像の画素値から求まる特徴量」を用いて、注目ボクセルが金属領域であるか否かを判定しても良い。
【００６３】
＜金属アーチファクト除去処理の変形例＞
画像処理装置１０は、図１０Ａのフローチャートに示された金属抽出処理および金属アーチファクト除去処理の代わりに、図１０Ｂのフローチャートに示された金属抽出処理および金属アーチファクト除去処理を実施しても良い。
【００６４】
図１０Ｂのフローチャートの金属抽出処理（ステップＳ１〜Ｓ７）は、図１０Ａのフローチャートの金属抽出処理と同一である。図１０Ｂのフローチャートの金属アーチファクト除去処理は、図１０Ａのフローチャートの金属抽出処理のステップＳ１０〜Ｓ１３をステップＳ１０’〜Ｓ１３’に置換したものである。
【００６５】
以下、図１０Ｂのフローチャートの金属アーチファクト除去処理について説明する。ステップＳ８において、画像処理装置１０は、図１４に示すボリュームデータを順投影し、図１５に示す金属の順投影画像を生成する。
【００６６】
ステップＳ８に続くステップＳ９において、画像処理装置１０は、ステップＳ８で得られた金属の順投影画像を用いて、元の観測された投影画像（ステップＳ３で用いた投影画像）から金属の投影像を除去し、除去した領域の画素値を周りから補間する。これにより、図１６に示す金属の投影像を除去した投影画像が得られる。
【００６７】
ステップＳ９に続くステップＳ１０’において、画像処理装置１０は、全ての投影角度に対してステップＳ８〜Ｓ９の処理が施されたかを確認する。
【００６８】
ステップＳ８〜Ｓ９の処理がまだ施されていない投影角度が残っていれば（ステップＳ１０’のＮＯ）、ステップＳ８〜Ｓ９の処理がまだ施されていない投影角度に変更して（ステップＳ１１’）、ステップＳ８に戻る。
【００６９】
一方、全ての投影角度に対してステップＳ８〜Ｓ９の処理が施されていれば（ステップＳ１０’のＹＥＳ）、画像処理装置１０は、ステップＳ９で得られた図１６に示す金属の投影像を除去した投影画像をそのまま再構成する（ステップＳ１２’）。これにより、図１７Ｂに示す金属が除去された再構成ボリュームデータが得られる。図１７Ｂに示す金属が除去された再構成ボリュームデータでは金属の領域が軟組織のような像になる。
【００７０】
ステップＳ１２’に続くステップＳ１３’において、画像処理装置１０は、ステップＳ１２’で得られた図１７Ｂに示す金属が除去された再構成ボリュームデータに、図１４に示すボリュームデータを加算する。これにより、図１８に示す金属アーチファクト除去済み再構成ボリュームデータが得られる。
【００７１】
なお、上述した図１０Ａのフローチャートに対する変形は図１０Ｂのフローチャートに対しても適用できる。
【符号の説明】
【００７２】
１  本発明の一実施形態に係るアーム型Ｘ線撮影装置の本体部
２  ベース
３  下部ポール
４  上部ポール
５  固定アーム
６  旋回アーム
７  頭部保持部
８  Ｘ線照射部
８Ａ  Ｘ線焦点
８Ｂ  Ｘ線絞り
９  Ｘ線検出部
１０  画像処理装置
１０１  ＣＰＵ
１０２  ＲＯＭ
１０３  ＲＡＭ
１０４  通信インターフェース部
１０５  ＶＲＡＭ
１０６  表示部
１０７  ＨＤＤ
１０８  入力部
２０１  仮想歯列弓
２０３  患者歯列弓
２０６  旋回アームの旋回軸中心
２０７  画像再構成範囲
Ｗ  Ｘ線検出部上でのＸ線ビーム幅
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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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】
0006413059.tif 000020
【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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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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