(57)【要約】本発明は、Ｘ線源（４）により生み出されるＸ線（３）が、対象（２）を通って放射され、Ｘ線検出器（５）を用いて記録される、Ｘ線装置（１）により記録される、撮像される対象（２）の少なくとも一つの二次元Ｘ線画像（３１）を較正する方法に関する。対象（２）の構造（６）の既に存在する三次元モデル（７）を、二次元Ｘ線画像（３１）と比較し、対象（２）に相対するおよび／または互いに相対する、Ｘ線源（４）およびＸ線検出器（５）の実際の画像位置関係（１５、１７）を、二次元Ｘ線画像（３１）に対して判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源（４）により生み出されるＸ線（３）が、対象（２）を通って放射され、Ｘ線検出器（５）を用いて記録される、Ｘ線装置（１）を用いて記録される、撮像される前記対象（２）の少なくとも一つの二次元Ｘ線画像（３１）を較正する方法であって、前記対象（２）の構造（６）を備える既に存在する三次元モデル（７）を、前記二次元Ｘ線画像（３１）と比較し、前記対象（２）に相対するおよび／または互いに相対する、前記Ｘ線源（４）および前記Ｘ線検出器（５）の実際の画像位置関係（１５、１７）を、前記二次元Ｘ線画像（３１）に対して判定し、前記三次元モデル（７）と前記二次元Ｘ線画像（３１）との前記比較、および所定の画像位置関係（１３、１４）の考慮のため、仮想投影法を前記三次元モデル（７）の少なくとも一部に適用することによって、仮想二次元投影画像（３０、４０）を生み出し、前記二次元Ｘ線画像（３１）の中の前記構造（６）を、前記仮想二次元投影画像（３０、４０）の中の前記構造（６）と比較し、前記二次元Ｘ線画像（３１）の中の前記構造（６）を前記仮想二次元投影画像（３０、４０）と前記比較する間に、偏差を特定し、最適化方法の枠組み内で、前記画像位置関係（１３、１４）を徐々に変化させ、前記偏差が定義した閾値よりも小さくなるまで、各変化後に新しい仮想二次元投影画像（４０）を生成すること、を特徴とする方法。
【請求項２】
前記二次元Ｘ線画像（３１）を、前記対象（２）の周りを前記Ｘ線源（４）および前記Ｘ線検出器（５）が動いている間に、異なる記録角度（１１）から一つずつ記録し、再構成法を使用し、前記二次元Ｘ線画像（３１）の前記判定した画像位置関係（１５、１７）を把握することによって、前記対象（２）の三次元Ｘ線画像（９）、または前記対象（２）のパノラマ断層画像を、前記記録した二次元Ｘ線画像（３１）から生成することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記対象（２）の前記構造（６）は、上顎、下顎（６）、歯の一群、歯科補綴部、充填物、インレー、前記対象全体、前記対象の一部、患者の頭部、および／または個々の歯であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記構造（６、８）の前記既存三次元モデル（７）を、光学的三次元表面測定法を用いて記録し、前記三次元モデル（７）は、前記構造（６、８）の一表面のみを含み、前記比較の間、前記二次元Ｘ線画像（３１）の中の前記構造（６、８）の表面端部（３３）を、前記仮想二次元投影画像（３０、４０）の中の前記構造（６、８）の表面端部（３３）と比較することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記構造（６）の前記既存三次元モデル（７）を、光学的三次元表面測定法を活用して、前記構造（６、８）の印象を記録することによって生成し、前記三次元モデル（７）は、前記構造の一表面のみを含み、前記比較の間、前記二次元Ｘ線画像（３１）の中の前記構造の表面端部を、前記仮想二次元投影画像（３０）の中の前記構造の表面端部と比較することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記構造（６）の前記既存三次元モデル（７）は、三次元ボリューム測定法を用いて、特に、ＭＲＩ法、ＣＴ法またはＤＶＴ法を用いて記録されたものであり、前記構造のボリュームデータを包含し、前記比較中、前記二次元Ｘ線画像（３１）の中の前記構造を、前記仮想二次元投影画像（３０）の中の前記構造をシミュレーションした投影と比較することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記仮想投影法において、前記対象（２）に相対する前記Ｘ線源（４）および前記Ｘ線検出器（５）の前記画像位置関係（１３、１４、１５、１７）だけでなく、撮像される前記構造（６、８）の厚さ、ならびに、したがって、前記構造（６、８）による前記Ｘ線減弱および／または前記構造（６、８）の材料、また前記構造に依存する前記Ｘ線源弱も考慮されることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記最適化方法の実行のために、既知の較正による前記所定の画像位置関係（１３、１４）を、前記最初の解として使用することを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記二次元Ｘ線画像（３１）を前記仮想二次元投影画像（３０、４０）と比較するとき、前記偏差の判定のために類似度が計算され、傾斜差分法、直接差分法、相関法、第１順位および／もしくはより高い順位の相互相関法、統計的方法、または最小二乗誤差の方法を使用することを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記対象（２）の第１構造（６、８）を、本方法により、この第１構造に対して、前記二次元Ｘ線画像（３１）の前記第１の実際の画像位置関係を判定する第１ステップで選択し、前記対象の第２構造を、本方法により、この第２構造に対して、前記二次元Ｘ線画像（３１）の前記第２の実際の画像位置関係を判定する第２ステップで選択することを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
第１三次元Ｘ線画像（９）を、前記第１の実際の画像位置関係を使用して再構成し、第２三次元Ｘ線画像を、前記第２の実際の画像位置関係を使用して再構成し、続いて、前記第１構造（６、８）を鮮明に表示する、前記第１三次元Ｘ線画像の中の第１領域を、前記第２構造を鮮明に表示する、前記第２三次元Ｘ線画像の中の第２領域と統合して、前記対象（２）の一つの全体三次元Ｘ線画像にすることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１構造は、下顎または前記下顎の一部であり、前記第２構造は、上顎または前記上顎の一部であることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像される対象の二次元Ｘ線画像を測定するＸ線装置を較正する方法に関し、Ｘ線源により生み出されるＸ線が、対象を通って放射され、Ｘ線検出器を用いて記録されるという点において、各二次元Ｘ線画像を記録し、二次元Ｘ線画像の中の対象の表示を、対象に相対するＸ線源およびＸ線検出器の実際の画像位置関係によって画定する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置またはＤＶＴのＸ線装置など、三次元測定用のＸ線装置を較正するいくつかの方法が、最先端の技術により知られている。
【０００３】
独国特許出願公開第１０２００８０３５４１２号は、対象の少なくとも一つのサブエリアの歯の三次元Ｘ線画像をコンパイルする方法を開示し、ボリュームを、対象の周りを回る一軌道の間に、複数の投影画像からの三次元Ｘ線画像としてコンパイルする。Ｘ線画像をコンパイルする前に、対象の少なくとも一部が視覚表示として示され、装置および患者の現行位置に対する、視覚表示の相対位置を把握する。装置に相対する対象の位置決め、ならびに設定データおよび／または制御データの選択の関数である、撮像されるボリュームを、視覚表示の中で少なくともおおよそ正しい位置に重ね、視覚表示の中で撮像されるボリュームの位置および／またはサイズを変化させると、三次元Ｘ線画像生成用の設定データおよび／または制御データを判定する。撮像されるボリュームを、おおよその領域として概略的にのみ、視覚表示の中に重ねる。二つの画像の記録角度は異なり得る。視覚表示はまた、三次元Ｘ線画像など、既存三次元画像でもあり得る。位置的に正しく視覚表示の中に撮像されるボリュームを重ねるように、位置登録を実施し、視覚表示の中に撮像されるボリュームの位置を正しく表示するために、装置の患者に対する相対位置を、視覚表示の中の装置および患者の現行位置と比較する。
【０００４】
米国特許出願公開第２０１１／０２５５７６５号は、患者の歯のＸ線画像からアーチファクトを除去する、システムおよび方法を開示し、システムは、患者の歯の表面画像を生成する、表面スキャナを備える。表面画像の表面データ、およびＣＴスキャンのボリュームデータを、組み合わせたデータセットを生成するように、整合させ、互いに対して正しく位置付けて重ねる。歯の表面を超えて表面データの中に延在する、ボリュームデータのデータ点を特定して除去し、その結果として、金属部により生み出されるアーチファクトが除去される。
【０００５】
一実施形態では、表面データの表面モデルを、ＣＴ投影データと同じ二次元形式で、順投影データを生成するように投影する。順投影データを、アーチファクトを特定するように、ＣＴ投影データと組み合わせる。互いに対する２セットの投影データを、手動で事前に位置決めする必要はない。
【０００６】
ＤＶＴ法では、Ｘ線管および表面デジタル画像センサが、対象の周りを回転し、Ｘ線管の一部軌道上で、複数の二次元Ｘ線画像を異なる記録角度から生成する。続いて、再構成法を使用して、三次元Ｘ線画像を個々の二次元Ｘ線画像から再構成する。対象に相対するＸ線管およびＸ線検出器の、正しい撮像幾何または画像位置関係が、再構成法には重要である。通常、この画像位置関係を画定するのに、較正ファントムが使用される。Ｘ線装置がまだ工場にあるときに、このような較正測定が実施され、Ｘ線装置の初めての動作後は定期的に実施される。
【０００７】
この方法の欠点は、例えば、Ｘ線装置の機構による摩耗の結果として、またはＸ線装置の駆動において摩擦力を変化させることによって、較正中に画定された元の位置関係が変化し得ることである。位置関係が変化する結果として、対象に相対するＸ線エミッタおよびＸ線検出器の実際の位置関係が、較正測定に由来する所定の位置関係に合致しなくなる。そのため、再構成プロセスが歪み、細部、縞および／または影のぼやけなどのアーチファクトが、再構成した三次元Ｘ線画像に発生し得る。また、患者が撮像中に動く場合にも、動きのアーチファクトが発生し得る。
【０００８】
不正確な画像位置関係もまた、パノラマ断層画像を生成する装置のＸ線画像に、または既知の較正された位置関係に依存する、口内のＸ線画像にさらなる誤差を引き起こす。
【０００９】
そのため、本発明の目的は、較正ファントムを使用しなくても、対象を誤差なく測定することを保証する、Ｘ線装置を較正する方法を提供することである。
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、Ｘ線源により生み出されるＸ線が、対象を通って放射され、Ｘ線検出器を用いて記録される、Ｘ線装置により記録される、撮像される対象の少なくとも一つの二次元Ｘ線画像を較正する方法に関する。対象の構造を備える既に存在する三次元モデルを、二次元Ｘ線画像と比較し、対象に相対するおよび／または互いに相対する、Ｘ線源およびＸ線検出器の実際の画像位置関係を、二次元Ｘ線画像用に対して判定する。
【００１１】
二次元Ｘ線画像を、例えば、ＤＶＴのＸ線装置を用いて記録し得る。そのため、一軌道の途上で、複数の二次元Ｘ線画像を異なる記録角度から生成する。Ｘ線源は、概して、対象の周りを１８０°から３６０°回転し、Ｘ線源が通常、パルスで動くＸ線の円錐の扇形を生成する。Ｘ線は、三次元対象を透過し、各それぞれの記録角度またはそれぞれの記録時点に対して、Ｘ線検出器上に二次元Ｘ線画像として、弱めたグレースケールのＸ線画像を作り出す。
【００１２】
既存三次元モデルと二次元Ｘ線画像との比較は、例えば、三次元モデルの中の構造の点を、二次元Ｘ線画像の中の対応する構造の点に割り当てることによって実施し得る。
【００１３】
対象に相対するまたは互いに相対する、Ｘ線源およびＸ線検出器の判定された実際の画像位置関係を記憶して、後にＸ線画像の補正、再構成、最適化および／または計算に使用し得る。
【００１４】
このように、本較正方法は、一度にまたは定義した間隔で実施して、較正を検証する必要がある。
【００１５】
本方法の一つの利点は、対象を測定するために、最初に較正ファントムで較正する必要がないことである。これにより、保守要件が減少する。
【００１６】
本方法の別の利点は、特定の記録角度からの三次元モデルとの比較によって、個々の各二次元Ｘ線画像に対して較正を実施することであり、その結果、画像位置関係の変化をもたらす、Ｘ線装置の予期せぬ不調は即時に補正される。
【００１７】
本方法の別の利点は、軌道にある間に動いている患者の三次元Ｘ線画像を生成できることである。例えば、頭部が側方に動いた場合、または患者が咀嚼運動をしている場合でさえ、下顎全体を動きアーチファクトなしに、鮮明に撮像構造として再構成し得る。これは、Ｘ線源およびＸ線検出器に相対する、この構造、例えば、下顎の正確な画像位置関係を、個々の二次元Ｘ線画像と、仮想二次元投影画像の中の三次元モデルの仮想投影とを比較することによって判定するためである。下顎など、表示される対象の構造に対する較正は、それゆえ、患者の動きにかかわらず、考え得る最善の手法で判定される。
【００１８】
三次元モデルを二次元Ｘ線画像と比較するとき、三次元モデルの少なくとも一部に仮想投影法を適用して、所定の画像位置関係を考慮することによって、仮想二次元投影画像を生成し、二次元Ｘ線画像の中の構造を、仮想二次元投影画像の中の構造と比較する。
【００１９】
そのため、仮想投影法では、それぞれの二次元Ｘ線画像の撮像幾何を、コンピュータを活用してシミュレーションし、それによって、対応する仮想二次元投影画像を生成する。投影法では、構造の三次元モデルに対する、仮想Ｘ線源および仮想Ｘ線検出器の画像位置関係を、そのようにシミュレーションして、円錐の扇形の形態であるＸ線が、三次元モデルを通って放射され、仮想Ｘ線検出器上に三次元モデルを表示する手法をシミュレーションする。この結果、同じ画像位置関係で、二次元Ｘ線画像の中の構造の画像の形状が、仮想二次元投影画像の中の構造の仮想投影に合致する。
【００２０】
代替方法では、二次元Ｘ線画像に仮想逆投影法を適用することによって、三次元モデルと二次元Ｘ線画像との比較を実施することができ、そのとき、二次元Ｘ線画像は三次元空間に表示される。この投影を、続いて既存三次元モデルと比較する。
【００２１】
二次元Ｘ線画像の中の構造を、仮想二次元投影画像と比較すると、偏差が特定され、最適化方法の枠組み内で、画像位置関係を徐々に変化させ、偏差が定義した閾値よりも小さくなるまで、各変化後に新しい仮想二次元投影画像を生成する。
【００２２】
対象に相対するＸ線源およびＸ線検出器の所定の画像位置関係は、較正もしくはその後の較正に基づくことができ、またはモデルに基づいて数学的に判定され得る。それゆえ、所定の画像位置関係は最初の解であり、それに基づき、最適化方法を使用して実際の画像位置関係を判定する。いわゆるカルマンフィルタを最適化方法に使用することができ、それを用いて、最初の解を安定させる。カルマンフィルタを使用して、測定装置によって引き起こされる干渉を除去する。
【００２３】
閾値は、この閾値に達しないとき、二次元Ｘ線画像の中の構造が、できるかぎり仮想二次元投影画像に相当するように定義され、その結果、最適化方法終了後に判定される画像位置関係は、表示される対象の構造に対する、それぞれの二次元Ｘ線画像の実際の画像位置関係に相当する、または少なくとも類似する。
【００２４】
比較は比較演算子を活用して実施し得る。そのとき、比較演算子を最適化方法で最適化する。最適化方法は、例えば、所定の閾値に達した後に完了し得る。最適化の品質精度である閾値は、例えば、それぞれのＸ線装置の較正精度である１０％であり得る。
【００２５】
最適化方法は、比較演算子を直接最適化するか、または仮想二次元投影画像と二次元Ｘ線画像の中の構造との偏差を最適化するかのいずれかであり得る。
【００２６】
対象の周りをＸ線源およびＸ線検出器が動いている間に、二次元Ｘ線画像を、有利に、異なる記録角度から一つずつ記録し、再構成法を使用し、二次元Ｘ線画像の判定された実際の画像位置関係を把握することによって、対象の三次元Ｘ線画像、または対象のパノラマ断層画像を、記録した二次元Ｘ線画像から生成する。
【００２７】
対象を中心とするＸ線源およびＸ線検出器の運動は、対象を取り巻く一部軌道の形態である円形回転であることができ、または対象に相対するＸ線源およびＸ線検出器の配向および位置を変えることによって、異なる運動でもあり得る。
【００２８】
結果的に、本方法は、ＤＶＴのＸ線装置またはＣＴのＸ線装置の較正に使用し得る。各個々の二次元Ｘ線画像に対して、そのように画像位置関係の較正を検証し補正する。そのため、これにより、動的な検証が可能になり、その結果、装置の突然の機械的障害さえも考慮される。再構成法では、二次元Ｘ線画像の中のグレースケール画像は、対象を通り、測定されたＸ線経路に沿った吸収の合計に相当する。そのとき、Ｘ線経路は小さいボクセルに分解される。逆投影では、測定された各Ｘ線経路に沿って測定された値を、該経路に沿って置くボクセルに、それぞれできるだけ上手く分配する。二次元Ｘ線画像には、これを様々な記録角度から行い、そのため、表示される対象の三次元Ｘ線画像の優れた予測が、結果として得られる。
【００２９】
パノラマ断層画像の再構成のために、コンピュータを使用して、パノラマ断層画像を、異なる記録方向から取られた二次元Ｘ線画像より計算する。
【００３０】
それゆえ、最初の解は、対象を中心としたＸ線源およびＸ線検出器の計画経路であり、例えば、工場での計算から取られたものであり得る。個々の記録角度に対して、対象に相対するＸ線源およびＸ線検出器の個々の位置を接続するこの経路は、その後、最適化され、または実際の経路を判定するまで、徐々に最適化方法の途上でより正確に画定される。それから、実際の経路を再構成に使用し、その結果、誤差のない三次元Ｘ線画像またはパノラマ断層画像を再構成する。
【００３１】
対象の構造は、有利に、上顎、下顎、歯の一群、歯科補綴部、充填物、インレー、対象全体、対象の一部、患者の頭部、および／または個々の歯であり得る。
【００３２】
そのため、対象はまた、複数の歯および歯科補綴部から成る顎の一部でもあり得る。
【００３３】
構造の既存三次元モデルは、光学的三次元表面測定法を用いて有利に記録することができ、三次元モデルは構造の一表面のみを含む。比較する間に、二次元Ｘ線画像の中の構造の表面端部を、そのとき、仮想二次元投影画像の中の構造の表面端部と比較する。
【００３４】
構造の既存三次元モデルは、構造の全体表面、またはさらに構造の表面の一部のみを備え得る。三次元表面スキャナを活用して測定する場合、例えば、歯の可視表面のみを測定し得る。表面測定方法は、例えば、縞投影方法、共焦点測定法またはレーザー走査法であり得る。二次元Ｘ線画像の中の構造の表面端部と比較し得る、構造の表面端部が、それゆえ、三次元モデルの仮想投影の中に出現する。歯の端部、すなわち、例えば、二次元Ｘ線画像の中にはっきり見える歯のくぼみさえも、比較に使用し得る。
【００３５】
既存三次元モデルもまた、構造の表面または特徴的な点を示す点群を描写のみし得る。
【００３６】
構造の既存三次元モデルを、光学的三次元表面測定法を活用して、構造の印象を記録することによって有利に生成し、三次元モデルは、構造の一表面のみを含み、比較の間、二次元Ｘ線画像の中の構造の表面端部を、仮想二次元投影画像の中の構造の表面端部と比較する。
【００３７】
結果的に、構造の一つの印象のみを測定し、その結果、該構造の表面をそこから判定する。例えば、１本以上の歯の印象を測定し得る。
【００３８】
構造の既存三次元モデルは、三次元ボリューム測定法を用いて、特に、ＭＲＩ法、ＣＴ法またはＤＶＴ法を用いて有利に記録することができ、構造のボリュームデータを包含し、比較中、二次元Ｘ線画像の中の構造を、仮想二次元投影画像の中の構造をシミュレーションした投影と比較する。
【００３９】
そのため、三次元モデルもまた、構造の内部組成に関する情報を伴うボリュームデータを備え得る。構造内の部分構造、例えば、歯と周囲の歯肉との間の分離表面、または歯根もしくは顎骨の形状もまた、比較に使用し得る。
【００４０】
磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）は、物理的に核磁気共鳴の原理に基づき、歯と周囲の歯肉との間など、軟組織と硬組織との間の分離表面を、三次元Ｘ線画像よりもはっきりと表示する。
【００４１】
コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）は、異なる記録角度による対象の個々の二次元Ｘ線画像からの、三次元Ｘ線画像の再構成に基づき、多列検出器をＸ線検出器として使用する。
【００４２】
デジタルボリューム断層撮影（ＤＶＴ）では、三次元Ｘ線画像は、同様に、異なる記録角度による個々の二次元Ｘ線画像から再構成され、平面検出器をＸ線検出器として使用する。
【００４３】
有利なことに、投影方法では、対象に相対するＸ線源およびＸ線検出器の画像位置関係だけでなく、撮像される構造の厚さ、ならびに、したがって構造によるＸ線減弱および／または構造の材料をも、仮想投影法に対して考慮する。そのため、構造に依存するＸ線減弱も考慮される。すなわち、仮想投影画像および二次元Ｘ線画像の比較は、構造の端部に制限されるだけでなく、さらなる画像内容をも含む。
【００４４】
そのため、構造の厚さおよび材料を考慮することによって、仮想二次元投影画像の中での投影シミュレーションの改良が可能になる。光学表面スキャナを用いて構造を測定する間に、例えば、構造が生来の歯、またはセラミック、金もしくはプラスチックから成る歯科補綴部のどちらであるかを判定できる。金、プラスチックまたはセラミックに対するＸ線減弱のそれぞれの要因を、それによって考慮する。
【００４５】
最適化方法を実行するとき、既知の工場較正による所定の画像位置関係を、最初の解として有利に使用し得る。
【００４６】
結果的に、実際の画像位置関係に既に非常に近い最初の解が使用される。
【００４７】
結果として、最適化方法に必要な時間および演算の試みが減少する。
【００４８】
二次元Ｘ線画像を仮想二次元投影画像と比較するとき、有利なことに、偏差の判定のために類似度が計算され、傾斜差分法、直接差分法、相関法、第１順位および／もしくはより高い順位の相互相関法、統計的方法、または最小二乗誤差の方法を使用する。
【００４９】
言及した方法を使用する場合、例えば、歯の端部など、二次元Ｘ線画像および仮想二次元投影画像の中で合致するパターンを互いに比較して、実際の画像位置関係を判定する。これらのパターンの類似が増加するにつれ、類似度が高まる。二次元Ｘ線画像の中およびシミュレーションした二次元投影画像の中の画像位置関係が合致するとき、パターンは互いに合致しなくてはならず、または互いに少なくとも一部似ていなくてはならない。そのため、この場合、類似度は最大となり、その結果、最適化方法が完了し得る。
【００５０】
統計的方法は、例えば、いわゆる相互情報量法であり得る。
【００５１】
最適化方法を使用することによって、最適、また最適による実画像の関係を判定するまで、類似度は有利に増加することができ、偏差は減少し得る。
【００５２】
結果として、最適化方法を使用するとき、画像関係の解は最適解に近づく。
【００５３】
最適化方法の途上での画像位置関係の変化は、変換行列を用いて有利に記述し得る。
【００５４】
変換行列を使用することによって、三次元モデルは、それゆえ仮想的に、Ｘ線源およびＸ線検出器に対して徐々にずれ、または回転し得る。
【００５５】
本方法により、対象の第１構造に対する、二次元Ｘ線画像の第１の実際の画像位置関係を判定する第１ステップにおいて、この第１構造を有利に選択することができ、本方法により、対象の第２構造に対する、二次元Ｘ線画像の第２の実際の画像位置関係を判定する第２ステップにおいて、この第２構造を選択する。
【００５６】
それゆえ、それぞれ選択した構造に対する、対応する実際の画像位置関係が判定される。
【００５７】
第１三次元Ｘ線画像を、第１の実際の画像位置関係を使用して有利に再構成することができ、第２三次元Ｘ線画像を、第２の実際の画像位置関係を使用して再構成することができ、続いて、第１構造を鮮明に表示する、第１三次元Ｘ線画像の中の第１領域を、第２構造を鮮明に表示する、第２三次元Ｘ線画像の中の第２領域と統合して、対象の一つの全体三次元Ｘ線画像にする。
【００５８】
そのため、結果として、少なくとも選択した構造が、この構造の対応する三次元Ｘ線画像の中に鮮明に表示される。
【００５９】
有利なことに、第１構造は、下顎または下顎の一部であることができ、第２構造は、上顎または上顎の一部であり得る。
【００６０】
それゆえ、第１三次元Ｘ線画像を、選択した構造として下顎と共に生成し、その結果、記録中に下顎が動いた場合でも、下顎を鮮明に表示する一方で、患者の上顎および頭部の残りがぼやける。したがって、第２三次元Ｘ線画像では、患者の上顎および頭部の残りを鮮明に表示する一方で、下顎がぼやける。その後、二つの三次元Ｘ線画像の鮮明領域を、下顎および上顎の両方を鮮明に示す、一つの全体三次元Ｘ線画像に統合し得る。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
本発明を図表の参照により説明する。図面は以下を示す。
【図１】図１は本方法を説明する見取り図である。
【図２】図２は、最初の解に対する最適化方法を説明する見取り図である。
【図３】図３は、最後の解に対する最適化方法を説明する見取り図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
図１は、患者の頭部など、撮像される対象２の二次元Ｘ線画像の測定のために、Ｘ線装置１を較正する本方法を説明する見取り図を示す。Ｘ線源４により生み出される円錐形状の扇形形態であるＸ線３が、対象２を通って放射され、平面検出器など、Ｘ線検出器５を用いて記録されるという点で、各二次元Ｘ線画像を記録する。対象２は、破線で示されている、下顎などの撮像される構造６を包含する。三次元モデル７は、撮像される構造６、すなわち、光学的三次元表面測定法を用いて記録された、下顎に対して既に存在する。本ケースでは、既存三次元モデル７は、下顎６の右側に４本の臼歯８のみを含む。例えば、三次元モデルを、縞投影方法または共焦点測定方法に基づき、三次元歯科用小型カメラを用いて記録し得る。三次元モデルはまた、最初に歯８の印象を採得し、その後歯科用小型カメラを活用して、この印象を測定することによって生成し得る。それゆえ、三次元モデル７は、臼歯８の可視表面のみを含む。三次元Ｘ線画像９の測定中、Ｘ線源４およびＸ線検出器５は、測定ボリューム内において回転点１０の周りを徐々に回転し、対象２、およびしたがって構造６の個々の二次元Ｘ線画像を、矢印で示す異なる記録角度１１から記録し、対象の三次元Ｘ線画像９を、再構成法を使用することによって、異なる記録角度１１から記録した二次元Ｘ線画像より生成する。撮像される構造６のサブエリア１２、すなわち、下顎を、三次元Ｘ線画像９の中に破線で示す。Ｘ線源４の所定の画像位置関係１３を実線で示す。その真向かいに、Ｘ線検出器５の所定の画像位置関係１４を、同様に実線で示す。それぞれの記録角度１６に対するＸ線源４の実際の画像位置関係１５を、そこにまでずらして破線で示す。同様にずれたＸ線検出器５の実際の画像位置関係１７も、破線で示す。したがって、コーンビームの円錐の形態であるＸ線１８は同様にずれて、所定の記録角度１６から顕著に逸脱する、実際の記録角度１９から対象２を記録する。この偏差は、例えば、整合から得られる機構または駆動により、およびＸ線装置１の駆動において増大する摩擦力によって引き起こされ得る。それゆえ、本方法は、矢印２０により示される、このずれを補う働きをする。また、所定の画像位置関係１３、１４と、実際の画像位置関係１５、１７との間のこのずれは、回転点１０に対して半径方向にも起こり得る。全記録角度１１に対する、Ｘ線源４の個々の画像位置関係１３およびＸ線検出器５の所定の画像位置関係１４は、その後、実線により示される軌道経路２１を形成する。各個々の記録角度１１に対して最適化方法を実行した後、破線で示される実際の軌道経路２２を形成する、Ｘ線源４の実際の画像位置関係１５、およびＸ線検出器５の実際の画像位置関係１７を判定する。所定の軌道経路２１と実際の軌道経路２２との偏差は、駆動機構の障害だけでなく、軌道の移動中、患者の動きによっても引き起こされ得る。それゆえ、工場較正により事前に定義され得る、所定の軌道経路２１を使用する元の再構成では、例えば、干渉アーチファクトを包含するため、撮像される構造６のぼやけた画像を特に表示する、ぼやけた三次元Ｘ線画像を再構成する。判定した実際の軌道経路２２を使用する再構成では、はっきりと鮮明に、細部および撮像される構造６、例えば、下顎を特に表示する、三次元Ｘ線画像９を生成する。三次元Ｘ線画像９および三次元モデル７は、モニタなどの表示装置２３を用いて表示される。個々の二次元Ｘ線画像など、Ｘ線検出器５の画像データを、ケーブルまたは無線でコンピュータ２４に送信する。再構成法および最適化方法もまた、コンピュータ２４を用いて行われる。ユーザがカーソル２７を活用して操作することが可能になるように、コンピュータ２４を、キーボード２５およびマウス２６などの入力手段に接続する。
【００６３】
図２は、最適化方法を説明する見取り図を示す。図１からの三次元モデル７に投影方法を適用し、記録角度１６に関して、Ｘ線源４の所定の画像位置関係１３およびＸ線検出器５の所定の画像位置関係１４を考慮することによって、仮想二次元投影画像３０を生成する。それゆえ、三次元モデル７を仮想Ｘ線源で照射して、Ｘ線吸収をシミュレーションした後、仮想Ｘ線検出器上に二次元投影画像３０を表示することによって、仮想三次元モデル７のＸ線照射を仮想的にシミュレーションする。実際の記録角度１９からの実際の二次元Ｘ線画像３１を、比較のために表示する。この場合、臼歯８を伴うサブエリア１２のみが表示される。三次元モデル７、およびしたがって臼歯８の二次元投影画像３０が、その形態において、関連する二次元Ｘ線画像３１から顕著に逸脱していることがはっきりと見て取れる。これは、所定の記録角度１６と実際の記録角度１９とのずれ２０によって引き起こされる。特に、歯の端部３２は、二次元投影画像３０および二次元Ｘ線画像３１の両方で見ることができるため、比較方法に使用し得る。歯の咬頭３３および歯のくぼみ３４などの特徴的構造も、比較方法に使用し得る。比較方法に対して、二つの構造間における信頼性の高い類似の尺度である、類似度を判定する。図１のコンピュータ２４を活用して、自動的に比較方法を行い得る。
【００６４】
図３は、最適化方法を説明する見取り図を示し、図２と比較すると、図１からの仮想Ｘ線源の実際の位置関係１５および仮想Ｘ線検出器の実際の画像位置関係１７を活用して、投影方法を使用することによって、実際の二次元投影画像４０を生成する。二次元Ｘ線画像３１と比較すると、歯８の歯の端部３２、歯の咬頭３３および歯のくぼみ３４の形状が合致することが、ここで明らかとなる。仮想投影画像は、幾何学的画像位置関係のいずれの偏差に基づいて計算されたものであり、それゆえ、そのいずれの偏差も、仮想製作画像および二次元Ｘ線画像の中の構造間において、より低い類似度を呈する結果を導く。それゆえ、類似度はその最大に達し、その結果、最適化方法を完了することができ、Ｘ線源およびＸ線検出器の実際の画像位置関係を判定する。最適化方法は、図２の最初の解から図３の最終解へ段階的に進む。所定の画像位置関係１３と実際の画像位置関係１５との間の変化２０は、例えば、変換行列を用いて記述され得る。
符号の説明
1  Ｘ線装置
2  撮像される対象
3  Ｘ線
4  Ｘ線源 
5  Ｘ線検出器
6  撮像される構造
6  下顎
7  三次元モデル
8  臼歯
9  三次元Ｘ線画像
10  回転点
11  記録角度
12  サブエリア
13  所定の画像位置関係
14  所定の画像位置関係
15  実際の画像位置関係
16  記録角度
17  実際の画像位置関係
18  Ｘ線
19  実際の記録角度
20  矢印
20  ずれ
21  所定の軌道経路
22  実際の軌道経路
23  表示装置
24  コンピュータ
25  キーボード
26  マウス
27  カーソル
30  仮想二次元投影画像
31  実際の二次元Ｘ線画像
32  歯の端部
33  歯の咬頭
34  歯のくぼみ
40  判定した仮想二次元投影画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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