特許 6761642 モーションアーチファクト低減方法およびこれを用いる歯科用Ｘ線ＣＴ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6761642

(24)【登録日】2020年9月9日

(45)【発行日】2020年9月30日

(54)【発明の名称】モーションアーチファクト低減方法およびこれを用いる歯科用Ｘ線ＣＴ装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/03 20060101AFI20200917BHJP

   A61B 6/14 20060101ALI20200917BHJP

【ＦＩ】

   A61B6/03ZDM

   A61B6/03 350L

   A61B6/14 310

   A61B6/03 333A

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-25626(P2016-25626)

(22)【出願日】2016年2月15日

(65)【公開番号】特開2017-143873(P2017-143873A)

(43)【公開日】2017年8月24日

【審査請求日】2019年1月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000141598

【氏名又は名称】株式会社吉田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100069420

【弁理士】

【氏名又は名称】奈良 武

(72)【発明者】

【氏名】高橋 信生

【審査官】 伊藤 昭治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−２２３４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３８９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２１６１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６３９８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ６／００ − ６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検者に向けてＸ線を照射するＸ線源と、被検者を通過したＸ線を検出するＸ線撮像手段と、被検者の周りに前記Ｘ線源およびＸ線撮像手段を対向して一体的に支持する旋回アームと、該旋回アームを旋回させるための旋回手段と、該旋回手段を支持する装置フレームと、を備える歯科用Ｘ線ＣＴ撮影装置において、被検者に対して固定された位置から被検者の３次元位置データをリアルタイムに取得可能な３次元位置入力手段を具備し、前記３次元位置入力手段は、顔貌に帯状のレーザを発振し、顔の凹凸によって変化するレーザの縞パターンをＣＣＤカメラで撮影する手段であって、Ｘ線によるＣＴスキャン中に、同時に前記３次元位置入力手段によって被検者頭部の３次元位置データを取得する工程と、撮影終了後に、Ｘ線によるＣＴスキャン開始時の被検者の３次元位置データと、ＣＴスキャン中に得られた３次元位置データとを比較する工程と、比較した３次元位置データを基に、Ｘ線ＣＴスキャンにより取得したプロジェクションデータの再構成演算の補正を行う工程とを設け、
前記被験者に対して固定された位置を、前記旋回手段を支持する装置フレームのＸ線源やＸ線撮像装置の旋回の邪魔にならない下方、或いは上方から患者の頭部を望むように配置した位置とし、前記補正を行う工程はＣＴスキャン中に得られた３次元位置データが変化した場合に、ＣＴスキャン開始時の被検者頭部の位置データにＸ線源からのＸ線を投影したかのように、Ｘ線ＣＴスキャンにより取得したプロジェクションデータを補正して、ＣＴ再構成時に、逆投影演算を行うことを特徴とする歯科用Ｘ線ＣＴ装置のモーションアーチファクト低減方法。

【請求項2】

被検者に向けてＸ線を照射するＸ線源と、被検者を通過したＸ線を検出するＸ線撮像手段と、被検者の周りに前記Ｘ線源およびＸ線撮像手段を対向して一体的に支持する旋回アームと、該旋回アームを旋回させるための旋回手段と、該旋回手段を支持する装置フレームとを備える歯科用Ｘ線ＣＴ撮影装置に於いて、被検者に対して固定された位置から被検者の３次元位置データをリアルタイムに取得可能な３次元位置入力手段を具備し、前記３次元位置入力手段は、顔貌に帯状のレーザを発振し、顔の凹凸によって変化するレーザの縞パターンをＣＣＤカメラで撮影する手段であって、Ｘ線によるＣＴスキャン中に、同時に前記３次元位置入力手段により被検者頭部の３次元位置データを取得する手段と、撮影終了後に、Ｘ線によるＣＴスキャン開始時の被検者の３次元位置データおよびＣＴスキャン中に得られた３次元位置データを比較する手段と、該比較した３次元位置データを基に、Ｘ線ＣＴスキャンにより取得したプロジェクションデータの再構成演算の補正を行う手段とを設けて被検者の動きによるモーションアーチファクトを軽減するようにし、
前記被験者に対して固定された位置を、前記旋回手段を支持する装置フレームのＸ線源やＸ線撮像装置の旋回の邪魔にならない下方、或いは上方から患者の頭部を望むように配置した位置とすることにより構成したことを特徴とする歯科用Ｘ線ＣＴ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はＸ線撮影時に生じるモーションアーチファクトを低減する方法およびこれを用いる歯科用Ｘ線ＣＴ装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、ＣＴ撮影中、被検者の体動により、モーションアーチファクトが発生する。これを軽減するには特許４３１４２６０号に記載されているように、ＣＴ撮影装置に支持部と、該支持部に設けられ被検者の両側頭部を押さえる一対の側頭部押え部と、該側頭部押え部を被検者の側頭部に押当させ且つ押当を解除するように動作させる為の作動機構部と、該作動機構部を押当方向に付勢する付勢手段と、作動機構部を該付勢手段の付勢力に抗して押当解除方向に操作する為の操作部とを備え、被検者（被写体）の頭部をＣＴ撮影装置の撮影個所に剛固に緊締してブレをなくすようにした被検者頭部固定装置がある。

【0003】

最近は、特許３７８５５７６号に記載されているように、Ｘ線発生器と、被写体保持手段に保持された被写体を挟んで前記Ｘ線発生器に対向配置されたＸ線撮像器とを備え、被写体のＸ線画像を得る医療用Ｘ線撮影装置で用いられる被写体ブレ補正手段であって、被検者(被写体)のブレを検出するセンサ手段を、前記被写体保持手段上の撮影目的位置の近傍に設置して、この被写体保持手段の基準位置に対する前記撮影目的位置の位置変化量を検出し、Ｘ線撮影中の前記センサ手段による位置変化量の検出情報に基づき前記Ｘ線撮像器で得られた画像のブレ補正を行うようにして被検者（被写体）を左程強く緊締することなく被検者（被写体）のブレを補正することが行われている。

【0004】

更に、特許出願２０１４−１１１９６０号明細書に記載の従来のモーションアーチファクトを低減する方法は、被検者に向けてＸ線を照射するＸ線源と、被検者を通過したＸ線を検出するＸ線撮像手段と、被検者の周りに前記Ｘ線源およびＸ線撮像手段を対向して一体的に支持する旋回アームと、該旋回アームを旋回させるための旋回手段と、該旋回手段を支持する装置フレームとを備える歯科用Ｘ線撮影装置に、リアルタイムスキャン可能な３Ｄスキャナを設置する歯科用Ｘ線ＣＴ撮影装置において、撮影開始時に前記３Ｄスキャナで顔貌の３Ｄデータを取得する工程Ａと、Ｘ線によるＣＴスキャン中に常時３Ｄスキャナで顔貌の３Ｄデータを取得する工程Ｂと、３Ｄスキャナにより得られた前記工程Ａ及び前記工程Ｂから得られた情報から、顔貌の位置変化に応じて、Ｘ線ＣＴスキャンにより取得したプロジェクションデータの再構成演算の補正を行う工程とを設けるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４３１４２６０号公報

【特許文献2】特許第３７８５５７６号公報

【特許文献3】特許出願２０１４−１１１９６０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

斯様に、特許出願２０１４−１１１９６０号明細書に記載の従来のモーションアーチファクトを低減する方法は「撮影開始時に前記３Ｄスキャナで顔貌の３Ｄデータを取得する工程Ａ」を実施した後に、「Ｘ線によるＣＴスキャン中に常時３Ｄスキャナで顔貌の３Ｄデータを取得する工程Ｂ」を実施して、「３Ｄスキャナにより得られた前記工程Ａ及び前記工程Ｂから得られた情報から、顔貌の位置変化に応じて、Ｘ線ＣＴスキャンにより取得したプロジェクションデータの再構成演算の補正を行う工程を実施する」ようにしている。
従って、３Ｄスキャナは旋回アームに取付けられ旋回しながら顔貌の３Ｄデータを得る必要があるため、撮影開始時に顔貌の３Ｄデータを取得するためにはＸ線を照射しない状態で被検者の周りを一度旋回する必要があり、改善の余地があった。

【0007】

本発明の目的は、上記従来の欠点に鑑みなされたもので、ＣＴ撮影中の被検者の体動による、モーションアーチファクトを軽減すると共に、被検者を強固に位置付けすることなく簡単に容易に撮影することのできるＣＴ撮影方法および装置を提供せんとするにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明歯科用Ｘ線ＣＴ装置のモーションアーチファクト低減方法は、被検者に向けてＸ線を照射するＸ線源と、被検者を通過したＸ線を検出するＸ線撮像手段と、被検者の周りに前記Ｘ線源およびＸ線撮像手段を対向して一体的に支持する旋回アームと、該旋回アームを旋回させるための旋回手段と、該旋回手段を支持する装置フレームと、を備える歯科用Ｘ線ＣＴ撮影装置において、被検者に対して固定された位置から被検者の３次元位置データをリアルタイムに取得可能な３次元位置入力手段を具備し、前記３次元位置入力手段は、顔貌に帯状のレーザを発振し、顔の凹凸によって変化するレーザの縞パターンをＣＣＤカメラで撮影する手段であって、Ｘ線によるＣＴスキャン中に、同時に前記３次元位置入力手段によって被検者頭部の３次元位置データを取得する工程と、撮影終了後に、Ｘ線によるＣＴスキャン開始時の被検者の３次元位置データと、ＣＴスキャン中に得られた３次元位置データとを比較する工程と、比較した３次元位置データを基に、Ｘ線ＣＴスキャンにより取得したプロジェクションデータの再構成演算の補正を行う工程とを設け、前記被験者に対して固定された位置を、前記旋回手段を支持する装置フレームのＸ線源やＸ線撮像装置の旋回の邪魔にならない下方、或いは上方から患者の頭部を望むように配置した位置とし、前記補正を行う工程はＣＴスキャン中に得られた３次元位置データが変化した場合に、ＣＴスキャン開始時の被検者頭部の位置データにＸ線源からのＸ線を投影したかのように、Ｘ線ＣＴスキャンにより取得したプロジェクションデータを補正して、ＣＴ再構成時に、逆投影演算を行うことを特徴とする。

【0009】

又、本発明方法では、前記固定された位置を歯科用Ｘ線ＣＴ撮影装置の旋回手段を支持する装置フレーム、又は歯科用Ｘ線ＣＴ撮影装置外の被検者頭部を確認できる位置とすることを特徴とする。
前記補正を行う工程はＣＴスキャン中に得られた３次元位置データが変化した場合に、ＣＴスキャン開始時の被検者頭部の位置データにＸ線源からのＸ線を投影したかのように、Ｘ線ＣＴスキャンにより取得したプロジェクションデータを補正して、ＣＴ再構成時に、逆投影演算を行い得るようにする。

【0011】

本発明歯科用Ｘ線ＣＴ装置は、被検者に向けてＸ線を照射するＸ線源と、被検者を通過したＸ線を検出するＸ線撮像手段と、被検者の周りに前記Ｘ線源およびＸ線撮像手段を対向して一体的に支持する旋回アームと、該旋回アームを旋回させるための旋回手段と、該旋回手段を支持する装置フレームとを備える歯科用Ｘ線ＣＴ撮影装置に於いて、被検者に対して固定された位置から被検者の３次元位置データをリアルタイムに取得可能な３次元位置入力手段を具備し、前記３次元位置入力手段は、顔貌に帯状のレーザを発振し、顔の凹凸によって変化するレーザの縞パターンをＣＣＤカメラで撮影する手段であって、Ｘ線によるＣＴスキャン中に、同時に前記３次元位置入力手段により被検者頭部の３次元位置データを取得する手段と、撮影終了後に、Ｘ線によるＣＴスキャン開始時の被検者の３次元位置データおよびＣＴスキャン中に得られた３次元位置データを比較する手段と、該比較した３次元位置データを基に、Ｘ線ＣＴスキャンにより取得したプロジェクションデータの再構成演算の補正を行う手段とを設けて被検者の動きによるモーションアーチファクトを軽減するようにし、前記被験者に対して固定された位置を、前記旋回手段を支持する装置フレームのＸ線源やＸ線撮像装置の旋回の邪魔にならない下方、或いは上方から患者の頭部を望むように配置した位置とすることにより構成したことを特徴とする

【0012】

上述したように、本発明によれば、再構成画像からモーションアーチファクトを除去することが可能である。その上、本発明ではコーンビームＣＴの撮影中に被検者の体動を、固定位置からカメラなどを用いて撮影し、被検者の頭部の動きをＸ線撮影と同期して記録しておく。

【0013】

被検者頭部の体動を、Ｘ線撮影された単純撮影画像と同期させ、被検者頭部の体動が生じた場合の被検者の体動後の位置を、Ｘ線によるＣＴスキャン開始時の被検者の位置（撮影時に位置付けされた位置）と比較して、ズレ分の角度・位置を把握して、補正パラメータとして加えて計算を行う。

【0014】

なお、被検者の体動後の位置は、被検者の体動前の位置と比較して相対的にズレ分の角度・位置を把握して、補正パラメータとして加えて計算を行ってもよい。
つまり、Ｘ線によるＣＴスキャン開始時の被検者の位置データ（体動前の位置データを含む）にＸ線源からのＸ線を投影したかのように、ＣＴスキャン中に取得されたＸ線の投影データを移動補正して逆投影処理を施し再構成演算を実施する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明モーションアーチファクト軽減方法の原理を示す説明図である。

【図2】本発明モーションアーチファクト軽減方法を実施する歯科用Ｘ線撮像装置を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態を図に基いて説明する。

【実施例】

【0017】

図面を参照し本発明を説明する。図１および図２に示すように、被検者１に向けてＸ線を照射するＸ線源２と、被検者を通過したＸ線を検出するＸ線撮像手段３と、被検者の周りに前記Ｘ線源２およびＸ線撮像手段３を対向して一体的に支持する旋回アーム４aと、該旋回アームを旋回させるための旋回手段４と、該旋回手段４を支持する装置フレーム(図１には示さないが図２に２５で示す)とを備える歯科用Ｘ線撮影装置において、被検者１に対して固定された位置から被検者の３次元位置データをリアルタイムに取得可能な３次元位置入力手段１０を設け、Ｘ線によるＣＴスキャン中に、同時に前記３次元位置入力手段１０によって被検者頭部の３次元位置データを取得し、第１スイッチ２２又は第２スイッチ２３を経て３Ｄ（三次元）画像メモリ１１又は２４に記憶させ、撮影終了後に、Ｘ線によるＣＴスキャン開始時に第１スイッチ２２を経て３Ｄ画像メモリ１１に記憶した被検者の３次元位置データと、ＣＴスキャン中に第２スイッチ２３を経て３Ｄ画像メモリ２４に常時得られた３次元位置データとを比較手段２０にて比較し、該比較した３次元位置データを基に、補正手段８にてＸ線ＣＴスキャンにより取得したプロジェクションデータの再構成演算の補正を行うようにする。

【0018】

即ち、この３次元位置入力手段１０によって被検者の３次元位置データを取得し、Ｘ線ＣＴスキャン開始直後に第１スイッチ２２をＯＮ状態にしてＸ線ＣＴスキャン開始直後の３次元位置データを３Ｄ画像メモリ１１に供給し、次いで比較手段２０に供給する。

【0019】

その後、第１スイッチ２２をオフ状態にし、第２スイッチ２３をオン状態にし、Ｘ線によるＣＴスキャンを行い、このＣＴスキャン中にも常時３次元位置入力手段１０によって被検者体動の３次元位置データを取得し、この３次元位置データは第２スイッチ２３を経て３Ｄ画像メモリ２４に供給し、次いで比較手段２０に供給する。比較手段２０では、３Ｄ画像メモリ１１と３Ｄ画像メモリ２４の位置データを比較し、角度や位置が異なる場合は角度や位置の違いを補正情報として補正手段８に供給し、補正手段８および再構成演算手段１６にてＸ線ＣＴスキャンにより取得したプロジェクションデータの再構成演算の補正を行うようにする。

【0020】

図１および図２を参照し明らかなように、比較手段２０では、Ｘ線ＣＴスキャン開始直後に取得され、第１スイッチ２２を経て３Ｄ画像メモリ１１に記憶された被検者の３次元位置データと、第２スイッチ２３を経、且つ３Ｄ画像メモリ２４に常時供給されてＸ線ＣＴスキャン中に常時得られた被検者の３次元位置データとを比較し、被検者体動の位置変化を監視する。

【0021】

この際、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、Ｘ線ＣＴスキャン開始直後に取得した被検者の動きの３次元位置データと、Ｘ線ＣＴスキャン中に取得した被検者の動きの３次元位置データとの角度・位置情報に違いがある場合は以下に示すように処理する。
ａ：被検者の動きに応じ、補正手段８で、被検者の動きに対するＸ線の入射角および位置を三角測距の原理を用いて算出する。被検者の位置がＸ線ＣＴスキャン開始時の被検者の位置と異なる場合は、入射角・位置関係の差分を補正するように再構成演算手段１６にてＣＴスキャンによって取得したプロジェクションデータに逆投影処理を施して再構成演算を実施する。
すなわち、あたかもＸ線ＣＴスキャン開始直後に取得した位置データにＸ線源からのＸ線を投影したかのように、ＣＴスキャン中に取得したＸ線投影データを入射角度差分だけ移動補正して逆投影処理を施して再構成演算を実施する。その際プロジェクションデータに周波数窓関数によるフィルタリング処理を行なえば適宜ボケ部を削除することができる。
ｂ：ａの方式において補正不能な顔貌の位置変化が生じた場合には、ＣＴスキャンを即座に停止することもできる。

【0022】

図１を参照し、Ｘ線ＣＴスキャンによって得られたコーンビームＣＴ画像の処理は、以下のように行う。
本発明では、Ｘ線撮像手段３からＡ／Ｄ変換手段５を経て大容量フレーム画像記憶手段６に記憶されたＸ線撮影データは、比較手段２０からの補正情報がない場合は、補正手段では何もせず、大容量フレーム画像記憶手段６からのフレーム画像の逆投影処理を行って再構成演算手段１６に供給し、更には処理画像記憶手段１７に供給し再構成画像を記憶する。
ここで比較手段２０からの補正情報がある場合は、補正手段８によって補正されたフレーム画像の逆投影処理を再構成演算手段１６で行って、処理画像記憶手段１７に供給し、再構成した画像を記憶する。記憶された再構成画像は画像表示記憶手段１８を経て処理された画像を表示記憶し、出力手段１９に供給し、表示手段(図示なし)に所望のコーンビームＣＴ画像を得るようにしている。

【0023】

上述した例では、被検者の頭部位置を表示するのに、３次元位置入力手段は３次元スキャナを使用して構成できるが、本発明において、特に３次元位置入力手段としては、顔貌に帯状のレーザを発振し、顔の凹凸によって変化するレーザの縞パターンをＣＣＤカメラで撮影することで三次元データが得られる三次元レジストレータ又はステレオカメラを用いるのが好適である。

【符号の説明】

【0025】

１ 被検者
２ Ｘ線源
３ Ｘ線撮像手段
４ 旋回手段
４ａ 旋回アーム
５ Ａ／Ｄ変換器
６ 大容量フレーム画像記憶手段
８ 補正手段
９ 補綴物
１０ ３次元位置入力手段
１１ ３Ｄ画像メモリ
１６ 再構成演算手段
１７ 処理画像記憶手段
１８ 画像表示記憶手段
１９ 出力手段
２０ 比較手段
２２ 第１スイッチ
２３ 第２スイッチ
２４ ３Ｄ画像メモリ
２５ 装置フレーム

【図1】

【図2】