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技術 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

出願人 株式会社吉田製作所
発明者 高橋信生
出願日 2016年2月15日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2016-025626
公開日 2017年8月24日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 2017-143873
状態 特許登録済
技術分野 放射線診断機器
主要キーワード 撮影個所 頭部固定装置 X線撮像器 ズレ分 移動補正 CTスキャン中 プロジェクションデータ 位置変化量
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年8月24日)のものです。
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図面 (3)

課題

CT撮影中の被検者体動による、モーションアーチファクトを軽減することのできるCT撮影装置を提供する。

解決手段

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、X線によるCTスキャン中に、同時に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再構成演算補正を行う工程とを設ける。

概要

背景

従来、CT撮影中、被検者体動により、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。

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。

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。

概要

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ことのできるCT撮影装置を提供する。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、X線によるCTスキャン中に、同時に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る。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

被検者に向けてX線照射する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、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再構成演算補正を行う工程とを設けた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

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3

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4

前記3次元位置入力手段は1乃至複数個スキャナで構成されている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5

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、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たことを特徴とする歯科用X線CT装置。

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

0005

特許第4314260号公報
特許第3785576号公報
特許出願2014−111960号明細書

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、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たことを特徴とする。

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。

0010

更に、本発明方法では、前記3次元位置入力手段は1乃至複数個のスキャナで構成されていることを特徴とする。

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、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るようにする。

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

本発明モーションアーチファクト軽減方法原理を示す説明図である。
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。

0016

以下、本発明の実施の形態を図に基いて説明する。

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、本発明はこれに限定されるものではなく、3次元座標を取得できる手段であれば如何なるものでも用いることができる。
例えば、3次元位置入力手段としては、顔貌に帯状レーザ発振し、顔の凹凸によって変化するレーザの縞パターン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。

実施例

0024

また3次元位置入力手段を構成するスキャナは1個であっても、複数個で構成してもよい。スキャナ1個で構成する場合は例えば、装置フレームにスキャナを固定し、X線源やX線撮像手段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て固定することができる。
スキャナを複数個で構成した場合は、例えば2個のスキャナを本歯科用X線撮影装置外の天井や壁に患者の頭部を望むように別な角度から2カ所に固定し、スキャナの投影視野に旋回アームが横切ることにより発生する死角を補うように夫々スキャナを配置することができる。

0025

1被検者
2X線源
3X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
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

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