專利名稱：放射線攝像裝置及其放射線攝像方法
技術領域：
本發(fā)明涉及放射線攝像裝置及其放射線攝像方法，特別是，根據(jù)斷層X射線攝影合成方法(tomosynthesis)來處理從多方向掃描攝像對象而獲得的放射線數(shù)據(jù)從而重建斷層像數(shù)據(jù)，并且使用該斷層像數(shù)據(jù)來確定攝像對象內(nèi)部構造的三維位置的放射線攝像裝置及其放射線攝像方法。
背景技術：
近年，盛行根據(jù)斷層X射線攝影合成方法的被測體的斷層攝影方法。該斷層X射線攝影合成方法的原理早已知道(例如參照專利文獻1)，但是近年來，也提出了著眼于該斷層X射線攝影合成方法進行圖像重建時的簡單方便的斷層攝影方法(例如參照專利文獻 2及專利文獻3)。而且，其例多見于牙科及乳房X光攝影中(例如參照專利文獻4、專利文獻5、專利文獻6)。在牙科應用斷層X射線攝影合成方法時，通常，作為全景攝像裝置而實用化，該全景攝像裝置用于獲得將彎曲牙列展開成二維平面狀的全景圖像。該全景攝像裝置通常具有如下機構，該機構使配對的X射線管與沿著縱向長的寬度具有像素的X線檢測器，在被測體口腔部周圍，以其旋轉中心沿假定的牙列畫出一定軌道且復雜地移動該旋轉中心的方式， 進行旋轉。該一定軌道是用于將焦點聚焦在三維基準斷層面上的軌道，該三維基準斷層面沿視為標準形狀及尺寸的牙列預先設定。在該旋轉中，從X射線管照射的X線按一定間隔透過被測體并由X線檢測器作為數(shù)字化的幀數(shù)據(jù)而被檢測。因此，聚焦在三維基準斷層面上的幀數(shù)據(jù)以規(guī)定間隔被收集。通過斷層X射線攝影合成方法重建該幀數(shù)據(jù)，從而獲得三維基準斷層面的全景圖像。但是，這種以往的全景攝像裝置，并未考慮到每個被測體的牙列并不沿三維基準斷層面，以及很難確定牙列位置的問題。當然，由于牙列形狀或尺寸存在個體差異，而且每個人下巴大小也不同，所以難以確定適當位置。其結果為，多數(shù)情況下，重建的全景圖像出現(xiàn)散焦而無法進行精確檢查。為此，精確檢查齲齒或牙周炎等時，需要另外通過口內(nèi)攝影方法進行攝影或通過牙科用CT掃描儀進行攝影。如果重做全景攝像，或進行其它形式的X線攝影，則被測體遭受的X射線輻射量也增加。為了克服這些問題，提供有在專利文獻7中記載的裝置。在該公報中記載的全景攝像裝置，利用模型事先預測牙列縱深方向的位置和增益(相加幀數(shù)據(jù)所需的距離信息)。 而且，利用收集的幀數(shù)據(jù)并基于斷層X射線攝影合成方法形成三維基準斷層面的焦點最佳化圖像。進一步，在該焦點最佳化圖像上使用ROI (感興趣區(qū)域)指定部分區(qū)域，并且使用已經(jīng)收集的幀數(shù)據(jù)和增益，基于斷層X射線攝影合成方法求得在該部分區(qū)域的前后方向(連接X射線管與X射線檢測器的牙列的前后方向)的任意位置上的最佳焦點圖像。這樣，將焦點聚焦在三維基準斷層面上進行一次數(shù)據(jù)收集，而之后部分區(qū)域的最佳焦點圖像則可利用已經(jīng)收集的幀數(shù)據(jù)。在先技術文獻
專利文獻專利文獻1 日本特開昭57-203430專利文獻2 日本特開平6-88790專利文獻3 日本特開平10-295680
專利文獻4 日本特開平4-144548專利文獻5 日本特開2008-110098專利文獻6 美國專利公開US2006/0203959A1專利文獻7 日本特開2007-13616
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題但是，在該專利文獻7中記載的全景攝像裝置，并未考慮到作為攝像對象的牙齒的上下方向的彎曲或翹起。形成牙列的每個牙齒通常在上下方向不在相同位置。牙齒越接近牙根部越向口腔部內(nèi)側彎曲的情況較多。也就是說，在一個斷層面上很難對每個牙齒的整個區(qū)域進行聚焦。對此，需要將每個牙齒上下方向的整個區(qū)域進行聚焦，提高其描繪能力。也就是說，在該全景攝像裝置中，對于各部分區(qū)域，雖然可以進行在其前后方向的任意位置對焦的重建，但很難獲得對整個牙列聚焦的一張全景圖像。相反，即使連接最佳焦點的部分圖像而要表現(xiàn)整個全景圖像，也存在這種部分圖像的連接處出現(xiàn)不一致從而不連貫的問題。上述缺點，隨著圖像縱橫方向(牙列上下方向及寬度方向)的放大率根據(jù)掃描中旋轉中心位置的變化而不同變得明顯。放大率是指，牙齒實際大小與該牙齒陰影在檢測器的X射線入射面上形成的被擴大的投影圖像的大小之比。這是X射線管的X射線照射源小得可視為點，所以X射線從該點狀的X射線源呈放射狀照射而引起的。但是，基于斷層X 射線攝影合成方法重建存在于三維斷層面上的牙列時，在橫向，圖像在任何位置都等倍，但在縱向保留著放大。其結果，重建的全景圖像成為比實際牙列縱向長的圖像。而且，這種放大，即形成縱向長的程度，導致在靠近前牙部的位置與靠近兩側白齒部(所謂磨牙)位置之間，牙齒縱向的形狀變化不同，這些在全景圖像上引起牙齒彼此間的變形。況且，如果整個或部分牙列都不沿三維基準斷層面時，縱橫方向的放大引起的牙列部位間的圖像變形更加明顯。于是，進行數(shù)字化的幀數(shù)據(jù)收集并從該幀數(shù)據(jù)重建全景圖像的以往全景攝像裝置而言，在多數(shù)情況下，進行后處理將重建圖像上乘以縮小縱向尺寸的系數(shù)從而使縱橫比至少在前牙齒的中心處相同。但是，即使是這種情況，在全景圖像中白齒部的牙齒高度也會縮小描繪成比實際尺寸小。也就是說，依然存在放大率不同引起的各牙齒的圖像變形。這樣，以往沒有解決放大率引起的問題，也未實現(xiàn)全景圖像整個區(qū)域的最佳焦點化。因此，很多情況下，根據(jù)以往全景圖像描繪出的牙齒或牙莖難以進行高精確度的圖像解析或檢查。特別是，很難求得更準確的長度或距離。因此，在進行種植牙治療等時，很難高精確度地確定種植埋設部的位置。為了盡量彌補上述缺陷，已知有如下方法，在牙列所需位置上設置表示基準位置的某種標記的狀態(tài)下進行攝像，并且參照圖像上的基準位置進行補正從而保證精確度的方法。但是，此時，攝影與檢查的順序變復雜。而且操作者操作上負擔也大，所以還不是簡單適用于篩選等預防性檢查的方法。因此，能夠廣泛使用在篩選等預防性檢查至植牙治療等復雜治療上的全景圖像的需求極高。而且，觀看整個牙列前后方向的結構適合使用三維全景圖像。但是，目前未能提供解決上述各種缺陷的同時滿足這些需求的圖像。本發(fā)明是鑒于上述情況而提出，其目的在于提供一種能夠提供三維最佳焦點圖像的放射線攝像方法，該三維最佳焦點圖像，在以三維高精確度地描繪出攝像部位實際狀態(tài) (位置、形狀)的狀態(tài)下，對圖像整個區(qū)域進行最佳焦點化，并且，基本上排除了由于放大率不同引起的圖像變形。解決問題的方法為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種放射線攝像裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、使用放射線的攝像方法以及計算機程序，作為其范疇。其中，放射線攝像裝置具備放射線放出源，發(fā)出放射線；放射線檢測器，當所述放射線入射時以幀單位輸出與該放射線對應的數(shù)字電量(digital electrical quantity) 的二維數(shù)據(jù)；移動單元，使配對的所述放射線放出源與所述放射線檢測器、該放射線檢測器或對象物，相對于余下要素進行移動；數(shù)據(jù)收集單元，通過所述移動單元移動的過程中，以幀單位收集從所述放射線檢測器輸出的所述數(shù)據(jù)；圖像制作單元，使用通過所述數(shù)據(jù)收集單元收集的所述數(shù)據(jù)，將所述對象物的攝像部位的焦點進行最佳化，并且，制作出反映該攝像部位的實際大小以及形狀的三維最佳焦點圖像。而且，數(shù)據(jù)處理裝置用于處理從系統(tǒng)輸出的所述數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)具備放射線放出源，發(fā)出放射線；放射線檢測器，當所述放射線入射時以幀單位輸出與該放射線對應的數(shù)字電量的二維數(shù)據(jù)；移動單元，使配對的所述放射線放出源與所述放射線檢測器、該放射線檢測器或對象物，相對于余下要素進行移動；數(shù)據(jù)收集單元，在通過所述移動單元移動的過程中，以幀單位收集從所述放射線檢測器輸出的所述數(shù)據(jù)；該數(shù)據(jù)處理裝置具備數(shù)據(jù)存儲單元，輸入所述數(shù)據(jù)并存儲；圖像制作單元，利用通過所述數(shù)據(jù)存儲單元存儲的所述數(shù)據(jù)， 將所述對象物的攝像部位的焦點進行最佳化，并且，制作出反映該攝像部位的實際大小以及形狀的三維最佳焦點圖像。進一步，使用放射線的攝像方法，包括如下步驟數(shù)據(jù)收集步驟，使配對的放射線源與從該放射線源入射放射線時以幀單位輸出與該放射線對應的數(shù)字電量的二維數(shù)據(jù)的放射線檢測器、該檢測器或攝像對象物，相對于余下要素進行移動，同時在該移動中以幀單位收集從所述放射線檢測器輸出的所述數(shù)據(jù)；圖像制作步驟，使用在所述數(shù)據(jù)收集步驟中收集的所述數(shù)據(jù)，將所述對象物的攝像部位的焦點進行最佳化，并且，制作出反映該攝像部位的實際大小以及形狀的三維最佳焦點圖像。而且進一步，計算機程序預先存儲在存儲器中，且能夠從該存儲器讀取，并利用計算機處理從系統(tǒng)輸出的所述數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)具備放射線放出源，發(fā)出放射線；放射線檢測器，當所述放射線入射時以幀單位輸出與該放射線對應的數(shù)字電量的二維數(shù)據(jù)；移動單元， 使配對的所述放射線放出源與所述放射線檢測器、該放射線檢測器或對象物，相對于余下要素進行移動；數(shù)據(jù)收集單元，在通過所述移動單元移動的過程中，以幀單位收集從所述放射線檢測器輸出的所述數(shù)據(jù)。該程序在功能上使所述計算機執(zhí)行如下步驟使用所述數(shù)據(jù)，將把所述對象物攝像部位的所期望的基準斷層面投影到所述檢測器的檢測面上的投影圖像重建為基準面圖像的步驟；將沿所述基準斷層面的多個斷層面，設定在與該基準斷層面對置的方向上的步驟；使用所述基準斷層面的像素值，運算所述多個斷層面的各像素值的步驟；使用所述基準斷層面和被賦予了所述像素值的所述多個斷層面的像素數(shù)據(jù)，確定所述攝像部位的最佳焦點化的采樣位置的步驟；向所述確定的采樣位置，賦予基于所述基準面圖像上的對應采樣點的像素值的像素的步驟，該采樣點位于從所述X射線管經(jīng)由該各采樣位置觀察所述檢測器的視線上，且位于所述基準面圖像上；對被賦予所述像素值的所述采樣位置中的、所述基準斷層面及所述多個斷層面所具有的像素值頻率特性進行圖案識另IJ，來確定所述攝像部位的位置的步驟；在所述確定的攝像部位的位置中除去異常點的步驟；連接被除去所述異常點的所述攝像部位的位置，從而制作出反映該攝像部位的實際大小及形狀的三維最佳焦點圖像的步驟。發(fā)明效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明的利用放射線攝像裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、放射線的攝像方法以及計算機程序，使用收集的數(shù)據(jù)將對象物攝像部位的焦點進行最佳化，并且制作出反映該攝像部位實際大小以及形狀的三維最佳焦點圖像。也就是說，以三維最佳焦點圖像提供三維全景圖像，該三維最佳焦點圖像以三維高精確度地描繪出攝像對象的實際狀態(tài)(位置、形狀)的狀態(tài)下對圖像整個區(qū)域進行最佳焦點化，并基本上排除了不同放大率引起的圖像變形。


圖1是表示本發(fā)明一個實施方式涉及的作為放射線攝像裝置的X射線全景攝像裝置的整體構成的概略立體圖。圖2是用于說明作為實施方式涉及的全景攝像裝置的對象的被測體牙列、設定在該牙列上的三維基準斷層面以及X射線管與檢測器配對進行旋轉時旋轉中心軌跡的圖。圖3是用于說明在全景攝像裝置中X射線管、三維基準斷層面以及檢測器的幾何學的立體圖。圖4是用于概略說明全景攝像裝置的電構成的框圖。圖5是表示全景攝像裝置的控制器以及圖像處理器協(xié)同執(zhí)行的用于攝像處理的概要的流程圖。圖6是用于說明X射線管、三維基準斷層面、旋轉中心以及檢測器位置關系的圖。圖7是用于說明幀數(shù)據(jù)與全景圖像映射位置之間的關系的曲線圖。圖8是表示基準全景圖像一例的模式圖。圖9是表示在基準全景圖像上設定ROI時的圖像一例的模式圖。圖10是用于說明圖像處理器執(zhí)行的確定牙齒實際位置、形狀的處理的概要的流程圖。圖11是用于說明隨著配對的X射線管與檢測器的旋轉中心的變化，從三維全景圖像上的Z軸方向的同一位置向X射線管投影的角度的不同的圖。圖12是表示三維基準畫像一例的模式圖。圖13是用于說明附加到三維基準斷層面上的多個平行斷層面的立體圖。
圖14是用于說明隨著配對的X射線管與檢測器旋轉中心的變化，從三維全景圖像上的Z軸方向的同一位置向X射線管投影時在多個斷層面上的位置的不同的圖。圖15(1)是用于說明與圖15(2)協(xié)作而對三維基準圖像上的每個位置確定最佳焦點斷層面的圖。圖15(2)是用于說明與圖15(1)協(xié)作而對三維基準圖像上的每個位置確定最佳焦點斷層面的圖。圖16是例示出在最佳焦點位置確定處理中頻率分析結果的曲線圖。圖17是示出在最佳焦點位置確定處理中最佳焦點斷層面位置一例的曲線圖。圖18是例示出根據(jù)斷層面位置變化的頻率特性圖案的曲線圖。圖19是用于說明牙齒實際存在位置從三維基準斷層面偏離狀態(tài)的圖。圖20是根據(jù)放大率大小說明將牙齒從三維基準斷層面的位置移位至實際存在位置的狀態(tài)圖。圖21是根據(jù)放大率大小說明將牙齒從三維基準斷層面的位置移位至實際存在位置的狀態(tài)圖。圖22是根據(jù)放大率大小說明將牙齒從三維基準斷層面的位置移位至實際存在位置的處理的狀態(tài)圖。圖23是用于說明為了確定位置而移動三維基準圖像上的處理點的立體圖。圖M是用于說明確定在每個處理點上確定的最佳焦點斷層面的位置，和其確定異常的立體圖。圖25是表示通過確定最佳焦點斷層面位置和平滑處理而制作的三維自動對焦圖像的模式圖。圖沈是用于說明將三維自動對焦圖像投影到三維基準斷層面上的處理的概念圖。圖27是說明投影到三維基準斷層面上的圖像和設定在其中的ROI的模式圖。圖觀是用于說明將三維自動對焦圖像投影到基準全景圖像的二維面上的處理的概念圖。圖四是概要說明二維參照圖像和設定在其中的ROI的圖。圖30是用于說明作為變形例的地標和其使用例的圖。圖31是用于說明各種地標頻率特性的曲線的圖。圖32是用于說明作為變形例說明的地標和其使用例的圖。圖33是用于進一步說明作為其它變形例說明的地標和其使用例的圖。附圖標記1 牙科用全景攝像裝置(放射線攝像裝置)12 計算機14 攝影部31 :X射線管(放射線管)32 檢測器33:限束器41 高電壓發(fā)生器
53 緩沖存儲器54:圖像存儲器55 幀存儲器56:圖像處理器57 控制器58 操作器60 顯示器61 只讀存儲器
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的實施方式。參照圖1 四，說明使用本發(fā)明涉及的三維位置確定裝置、放射線攝像裝置以及放射線的攝像方法的一個實施方式。這些裝置及其方法，在本實施方式中，由于作為使用X 射線的牙科用全景攝像裝置來實施，下面詳細描述該全景攝像裝置。圖1表示這種全景攝像裝置1的外觀。該全景攝像裝置1，用X射線掃描被測體的下巴部，并根據(jù)該數(shù)字化的X射線透過數(shù)據(jù)來確定下巴部的三維結構的牙列實際位置(實際存在位置)，且制作該牙列的、對后述的放大率不均(不同)進行補償?shù)娜皥D像。除了這些基本性能，該全景攝像裝置1還能夠從這種全景圖像進一步進行多種形態(tài)顯示及測量等，可提供劃時代的性能。而且，能夠減少被測體的X射線輻射量，且操作者便于使用的攝像裝置。為了獲得上述基本性能，使用斷層X射線攝影合成方法(tomosynthesis)。說明該全景攝像裝置1的構成概要。如圖1所示，該全景攝像裝置1具備箱體 11，從被測體(患者)p收集例如被測體P站立姿勢下的數(shù)據(jù)；控制及運算裝置12，由計算機構成，用于控制該箱體11進行的數(shù)據(jù)收集，并且使用該收集數(shù)據(jù)制作全景圖像，且與操作者(醫(yī)生、技師)之間互動或自動進行全景圖像的后處理。箱體11具備架子部13 ；攝影部14，相對于該架子部13可上下移動。攝影部14 安裝成可在架子部13支柱的規(guī)定范圍內(nèi)上下移動。在此，為了便于說明，對全景攝像裝置，設定以架子部13長度方向即上下方向為Z 軸的MZ直角坐標。還有，對后述的二維全景圖像，將該橫軸方向表示為j軸、將縱軸方向表示為i軸(=Z軸)。攝影部14具備上下移動單元23，從側面觀看呈大致]狀；旋轉單元M，被該上下移動單元23可旋轉地支承。上下移動單元23，通過設置在架子部13的未圖示的上下驅動機構(例如馬達、以及齒條和小齒輪)，可在高度方向的規(guī)定范圍內(nèi)沿Z軸方向(縱軸方向) 移動。用于其移動的命令，從控制及運算裝置12發(fā)送給上述上下驅動機構。上下移動單元23，如上所述，從其一側的側面觀看呈大致]狀，并且一體地形成有分別位于上下側的上側臂23A及下側臂2 和與該上側、下側臂23A、2!3B連接的垂直臂 23C。垂直臂23C可上下移動地被所述架子部13支承。在該臂23A 23C中，上側臂23A 與垂直臂23C協(xié)作形成攝影空間(實際空間)。在上側臂23A的內(nèi)部設置有旋轉驅動用的旋轉驅動機構30A (例如電動馬達及減速齒輪等)。該旋轉驅動機構30A從控制及運算裝置 12接受旋轉驅動用指令。旋轉驅動機構30A的輸出軸，即電動馬達的旋轉軸，配置成從上側臂23A向下側(Z軸方向下側)突出，并且在該旋轉軸上可旋轉地結合有旋轉單元M。也就是說，旋轉單元M懸掛在上下移動單元23上，通過旋轉驅動機構30A的驅動力而旋轉。而且，旋轉驅動機構30A與移動機構30B連結。該移動機構30B由未圖示的電動馬達、齒輪等構成。該移動機構30B也從控制及運算裝置12接受旋轉驅動用指令而動作， 并且可沿XY面移動旋轉驅動機構30A即旋轉單元24。由此，可以使后述的配對的X射線管及檢測器的旋轉中心軌跡，在沿XY面的規(guī)定范圍中以二維地沿一定軌道移動。另一方面，下側臂2 具有規(guī)定長度并延設在與上側臂23A相同的方向，在其前端部形成有腮托25。在該腮托25上可拆卸地安裝有咬合塊沈(或簡稱為咬合)。被測體P 咬住該咬合塊26。因此，腮托25及咬合塊沈起到固定被測體P的口腔部的作用。旋轉單元對在其使用狀態(tài)下，具有從其一側側面觀看大致]狀的外觀，其開放端側朝向下側且旋轉自如地安裝在上側臂23A的馬達輸出軸上。詳細地說，一體地具備，在橫向即XY平面內(nèi)大致平行旋轉(轉動)的橫臂24A，和從該橫臂24A的兩端部向下方(Z軸方向) 延伸的左右縱臂(第一縱臂、第二縱臂)24B、24C。該橫臂24A及左右的第一、第二臂)24B、 24C位于攝影空間(實際空間)，并在控制及運算裝置12的控制下進行驅動及動作。在第一縱臂MB內(nèi)部的下端部裝備有作為放射線放出源的X射線管31。該X射線管31例如由旋轉陽極X射線管構成，從其靶(陽極)向第二縱臂24C放射狀地放射X射線。由于撞擊該靶的電子束焦點小，直徑為0.5mm Imm左右，所以該X射線管31具有點狀的X射線源。在X射線管31的X射線出射側安裝有狹縫狀的限束器33將入射到檢測器 32的較細的束狀X射線縮小到實際收集用窗口大小(例如寬5. Omm的窗口)。另外，構成放射線放出源的要素中也可以包括該限束器33。另一方面，在第二縱臂24C內(nèi)部的下端部裝備有作為放射線檢測單元的、將X射線檢測元件配置成二維狀(例如64X1500矩陣狀)的數(shù)字X射線檢測器32，用于檢測從該入射窗口入射的X射線。作為一例，該檢測器32具有由CdTe制作的縱向長的檢測面(例如橫向6. 4mmX縱向150mm)。還有，本實施方式由于采用斷層X射線攝影合成方法，所以檢測器32在其橫向(寬度)方向也需要具有多個X射線檢測元件。該檢測器32，使其縱向與Z軸方向一致地配置在縱向。該檢測器32橫向的有效寬度，通過所述限束器33設定為例如約5. 0mm。該檢測器32可以將例如以300fps幀率(1 幀例如是64X 1500像素)入射的X射線，作為與該X射線量相應的數(shù)字電量的像素數(shù)據(jù)來收集。下面，將該收集數(shù)據(jù)稱為“幀數(shù)據(jù)”。攝影時，X射線管31及檢測器32，隔著被測體P的口腔部彼此對峙，并且其每對， 被驅動為以一體地圍繞口腔部周圍旋轉。但是，該旋轉并不是單純的畫圓的旋轉。也就是說，配對的X射線管31及檢測器32，如圖2所示，以其配對的旋轉中心RC旋轉驅動為，在大致馬蹄形的牙列內(nèi)側畫出將兩個圓弧連接而成的人字形的一定軌跡。該一定軌跡是預先設計的軌跡，即，在沿口腔部標準的形狀及尺寸的牙列的斷層面(下面、三維基準斷層面)SS 上對焦X射線的焦點且追蹤該三維基準斷層面SS。當使X射線焦點追蹤該三維基準斷層面 SS時，X射線管31及檢測器32從三維基準斷層面SS觀看時并不一定以相同角速度旋轉。 也就是說，該旋轉屬于可稱為“沿牙列移動”的旋轉，即適當變換角速度的同時進行旋轉。但是，X射線管31及檢測器32需要隔著被測體P 口腔部以對峙的同時進行移動。 然而，該對峙狀態(tài)，并不一定要求X射線管31及檢測器32必須正對著。根據(jù)裝置設計情況，也可以包括如下旋轉位置，X射線管31及檢測器32彼此單獨旋轉移動，從而在隔著被測體 P 口腔部的情況下，χ射線照射變得傾斜。從Z軸方向觀看三維基準斷層面SS時在XY面上的軌跡，如上所述，呈大致馬蹄形，圖2表示一例。該三維基準斷層面SS的軌跡，例如記載在文獻“R.M0lteni，‘A universal test phantom for dental panoramic radiography' MedicaMudi. vol. 36， no. 3，1991”。該三維基準斷層面SS的空間位置信息預先存儲在只讀存儲器61中。還有，如上所述，該三維基準斷層面SS也可以設定在公知面上，但也可以按照被測者個人而預先設定。作為這種設定方法，可以是如下中的任一個，由相機攝影的表面圖像制作的所期望的三維斷面，通過包括MRI (核磁共振成像)裝置、CT (電腦斷層掃描)掃描儀或超聲波診斷裝置的醫(yī)用模式拍攝的被測者的所期望的三維斷面，或由通過該醫(yī)用手段拍攝的該被測者的三維數(shù)據(jù)來確定的所期望的三維斷面。這些三維基準斷層面SS使用公知方法設定，并且預先存儲在只讀存儲器61中。X射線管31、三維基準斷層面SS、檢測器32、旋轉軸AXz以及這些旋轉軸AXz貫穿的旋轉中心RC的幾何學位置關系如圖3所示。三維基準斷層面SS與檢測器32的入射口 (X射線檢測面Ldet，參照圖6)平行，是沿Z軸方向的彎曲的斷面，二維展開時設定為細長矩形的斷面。圖4是表示用于控制及處理該全景攝像裝置的電性的框圖。如該圖所示，X射線管31通過高電壓發(fā)生器41及通信線路42與控制及運算裝置12連接，檢測器32通過通信線路43與控制及運算裝置12連接。高電壓發(fā)生器41設在架子部13、上下移動單元23或旋轉單元M上，通過來自控制及運算裝置12的控制信號，與對于X射線管31的管電流及管電壓等X射線放射條件以及放射時機的序列相應地被進行控制?？刂萍斑\算裝置12，例如為了處理大量圖像數(shù)據(jù)，由可存儲大容量圖像數(shù)據(jù)的例如個人計算機構成。具體為，控制及運算裝置12，作為其主要構成要素具備通過內(nèi)部總線 50彼此可通信地連接的接口 51、52、62 ；緩沖存儲器53 ；圖像存儲器M ；幀存儲器55 ；圖像處理器56;控制器(CPU) 57及D/A轉換器59。在控制器57上可通信地連接有操作器58， 而且，D/A轉換器59還與顯示器60連接。其中，接口 51、52分別與高電壓發(fā)生器41、檢測器32連接，對在控制器57與高電壓發(fā)生器41、檢測器32之間交叉的控制信息或收集數(shù)據(jù)的通信進行中繼。而且其它接口 62用于連接內(nèi)部總線50與通信線路，以使控制器57可與外部裝置進行通信。由此，控制器 57不僅可以獲得通過外部的口內(nèi)X射線攝影裝置攝影的口內(nèi)圖像，同時可以將由本攝影裝置攝影的全景圖像以例如DIC0M(Digital Imaging and Communications in Medicine 醫(yī)學數(shù)字影像和通信)標準發(fā)送給外部服務器。緩沖存儲器53臨時存儲通過接口 52接收的來自檢測器32的數(shù)字化的幀數(shù)據(jù)。而且，圖像處理器56處于控制器57的控制下，具有如下功能，制作由裝置側提供的規(guī)定的三維基準斷層面的全景圖像以及與操作者之間互動執(zhí)行全景圖像后利用所需的處理。用于實現(xiàn)該功能的程序，預先存儲在只讀存儲器61中。為此，該只讀存儲器61作為存儲本發(fā)明涉及的程序的記錄介質(zhì)而發(fā)揮作用。還有，該程序也可以預先存儲在只讀存儲器61中，但根據(jù)情況，也可以從外部系統(tǒng)通過通信電路或可便攜式存儲器安裝在未圖示的 RAM等記錄介質(zhì)上。
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也可以包括如下旋轉位置，X射線管31及檢測器32彼此單獨旋轉移動，從而在隔著被測體 P 口腔部的情況下，χ射線照射變得傾斜。
在本實施方式中，由裝置預先準備上述三維基準斷層面。還有，三維基準斷層面也可以在攝影之前從預先準備在裝置里的多個斷層面中進行選擇。也就是說，作為三維基準斷層面的固定斷面不變，但通過選擇動作，也可以將三維基準斷層面的位置，在牙列縱深方向(前后)的一定范圍內(nèi)進行變更。通過圖像處理器56處理或處理過程中的幀數(shù)據(jù)及圖像數(shù)據(jù)可讀寫地存儲在圖像存儲器M中。圖像存儲器M使用例如硬盤等大容量的記錄介質(zhì)(非失意性且可讀寫)。 而且，幀存儲器55使用于顯示重建的全景圖像數(shù)據(jù)、后處理的全景圖像數(shù)據(jù)等。存儲在幀存儲器陽中的圖像數(shù)據(jù)，以規(guī)定周期被D/A轉換器59呼出并轉換成模擬信號，而顯示在顯示器60的畫面上?？刂破?7根據(jù)預先存儲在可讀存儲器61中的負責整個控制及處理的程序來控制裝置構成要素的整個動作。這種程序被設定為，能夠互動地接受來自操作者的各控制項目的操作信息。因此，如后述，控制器57能夠執(zhí)行幀數(shù)據(jù)的收集(掃描)等。因此，如圖1所示，患者以站立或坐姿把下巴放在腮托25位置并咬住咬合塊沈，同時將前額靠在頭靠觀上。由此，患者頭部(下巴部)位置固定在旋轉單元M的旋轉空間的大致中央部。在這種狀態(tài)下，通過控制器57的控制，旋轉單元M沿XY面及/或沿XY面的斜面圍繞患者頭部周圍旋轉(參照圖1中的箭頭)。該旋轉過程中，在控制器57的控制下，高電壓發(fā)生器41以規(guī)定周期的脈沖模式向 X射線管31供給放射用高電壓(被指定的管電壓及管電流)，從而以脈沖模式驅動X射線管31。由此，從X射線管31以規(guī)定周期放射脈沖X射線。該X射線透過患者下巴部(牙列部分)入射到檢測器32中。如上所述，檢測器32以很高的幀率(例如300fps)檢測入射X射線，并以幀單位依次輸出所對應電量的二維數(shù)字數(shù)據(jù)(例如64X1500像素)。該幀數(shù)據(jù)經(jīng)由通信線路43，并經(jīng)由控制及運算裝置12的接口 52臨時存儲在緩沖存儲器53中。 該臨時存儲的幀數(shù)據(jù)，之后轉送到圖像存儲器53被保管。因此，圖像處理器56利用保管在圖像存儲器53中的幀數(shù)據(jù)，將焦點對焦在三維基準斷層面SS上的斷層像重建(制作)為全景圖像(基準全景圖像)。也就是說，該基準全景圖像被定義為“假設牙列存在于三維基準斷層面SS上時的全景圖像”。而且，該圖像處理器56，使用該基準全景標準圖像進行制作基準三維(3D)圖像及三維(3D)自動對焦圖像等的處理。圖5表示該處理的概要。三維基準圖像被定義為“假設牙列存在于三維基準斷層面SS上時的三維圖像”。三維自動對焦圖像被定義為“利用幀數(shù)據(jù)或基準全景圖像數(shù)據(jù)將牙列從三維基準圖像自動進行最佳焦點化的表面圖像(虛擬三維表面圖像”。也就是說，該三維自動對焦圖像是模糊較少且高精確度地表現(xiàn)牙列實際存在位置及其實際尺寸的經(jīng)過最佳焦點化的表面圖像。特別是，三維自動對焦圖像是考慮了幾乎每個被測體都不同的事實的圖像。作為實際問題，每個被測體的牙列不會沿三維基準斷層面SS (參照圖6)，而部分或整體偏離三維基準斷層面SS，或從該面傾斜。因此，三維自動對焦圖像被制作成，能夠自動且高精確度地確定每個被測體牙列的實際三維空間位置、形狀的同時，從該確定結果能夠自動描繪出實際牙列形狀。從X射線管31 (作為點狀的X射線源而發(fā)揮作用)照射的X射線透過被測體P的口腔部之后，被在Z軸方向具有一定長度的縱向長的檢測器32檢測。為此，X射線的照射方向如圖3、6所示的傾斜。所以，牙齒實際大小與該牙齒陰影在檢測器32的X射線入射面 Ldet上形成的投影圖像的大小之比(在本實施方式中，將該比稱為“放大率”)，與旋轉中心RC的位置相應地變化。也就是說，以圖6的例(但是，僅說明牙齒高度的例)進行說明， 牙齒實際高度Pjeal與在X射線入射面Ldet上的高度P1Clet之比根據(jù)旋轉中心RC的位置相應地變化。該旋轉中心RC的位置，如圖2的例示，其軌跡預先設定，以便能夠在一次掃描(數(shù)據(jù)收集)的過程中變化。其理由如下。如圖6所示，X射線管31與檢測器32之間的距離Dall保持恒定，且從旋轉中心RC至X射線管31及檢測器32的距離D1、D2也保持一定。另一方面，為了將焦點對焦在三維基準斷層面SS上而進行掃描，在一次掃描的過程中， 對于馬蹄形狀彎曲的牙列，旋轉中心RC的位置軌跡，作為一例被設計成如上所述的人字狀 (參照圖幻變化的軌跡。具體地說，從旋轉中心RC至三維基準斷層面SS的距離D3和從檢測器32至三維基準斷層面SS的距離D4(D3+D4 = D2)隨著掃描的進行而發(fā)生變化。相應地，由于旋轉中心RC接近或遠離牙列，所以X射線管31也接近或遠離牙列。由于X射線管31的X射線源被視為點狀，所以對高度而言，即使是相同高度的牙齒，X射線管31越接近牙列，則檢測面 Ldet上的投影圖像越大。S卩，放大率大。以圖2的例進行說明，掃描前牙時與掃描臼齒部時相比，旋轉中心RC更接近牙列，因此放大率相應變大。例如，以圖2進行說明，掃描前牙部時的例如X射線照射方向為0度時的距離dl，對于掃描臼齒部時的例如X射線照射方向為 60度、75度時的距離d2、d3，具有dl < d2、dl < d3、d2 < d3的關系。如圖2所示的旋轉中心RC軌跡只是一例，但是該旋轉中心RC接近后遠離牙列的情況，通常適用于將焦點對焦在三維基準斷層面SS上進行掃描的全景攝像裝置。這樣，由于放大率根據(jù)掃描牙列的哪個部分牙齒而改變，所以要定量分析口腔部構造或隨時間的變化時，成為主要障礙。加之，上述放大率的問題假定牙列沿三維基準斷層面SS為例進行了說明，但是實際上牙列基本未沿著三維基準斷層面。被測體的實際牙列，不管是其整體或部分，基本上不在三維基準斷層面SS的位置上，攝像時不得不考慮這些因素。以往的全景圖像，制作時并未考慮上述放大率引起的問題及實際牙列從三維基準斷層面SS上偏離的問題。所以，從以往的全景圖像定量分析構造非常困難，因此期望對每個被測體的各種形狀或位置的牙列，且與同一被測體的牙列中的牙齒位置無關地，都能夠進行高精確度攝像的全景攝像裝置。在此，本實施例涉及的全景攝像裝置，其特征之一如下，能夠消除在同一牙列由于放大率在其每個部分不同而引起的圖像失真，同時自動且高精確度地確定實際被測體牙列的三維空間位置(包括形狀)。由此，能夠提供以往沒有的、位置(形狀)確定精確度極高的三維全景圖像。在本實施例中，為了獲得斷層面的圖像使用了斷層X射線攝影合成方法 (tomosynthesis)。也就是說采用，在通過掃描以一定幀率收集的幀數(shù)據(jù)(像素數(shù)據(jù))中， 將根據(jù)在三維基準斷層面的XY面上投影的軌跡的各位置而確定的多個幀數(shù)據(jù)，以其位置相應的量進行移位并進行相加的處理(移位&加法)。所以，在本實施例中所說的“最佳焦點”是指“焦點最準，未出現(xiàn)散焦”的意思，說明所注目的部位的分辨率比其它部位高，或圖像整體分辨率更高。
基準全景圖像制作成后，該數(shù)據(jù)保管在圖像存儲器M中，同時以適當方式顯示在顯示器60上。其中，顯示方式等反映了操作者通過操作器58施加的意圖。圖像處理接著，使用圖5說明通過控制器57及圖像處理器56協(xié)作執(zhí)行的處理。該處理包括如上所述的通過掃描收集數(shù)據(jù)、作為前處理的重建基準全景圖像、和作為主要處理的制作三維自動對焦圖像(表面圖像)以及使用該三維自動對焦圖像的對應于各種方式的顯示或測量等。收集數(shù)據(jù)及重建基準全景圖像首先，控制器57，當被測體P的位置確定等攝影準備結束后，控制器57從可讀存儲器61讀取三維基準斷層面SS的位置信息(步驟SO)。該三維基準斷層面SS如上所述可以是以統(tǒng)計方式確定的斷面，也可以是根據(jù)每個被測者預先設定的斷面。其次，控制器57響應通過操作器58提供的操作者指令，發(fā)出用于數(shù)據(jù)收集的掃描指令(步驟Si)。由此，旋轉驅動機構30A、移動機構30B以及高電壓發(fā)生器41按預先設定的控制序列進行驅動。為此，使配對的X射線管31及檢測器32圍繞被測體P的下巴部周圍旋轉，同時在該旋轉動作過程中，X射線管31以規(guī)定周期放射脈沖(或連續(xù)波)X射線。 此時，如上所述，配對的X射線管31及檢測器32，在規(guī)定驅動條件下旋轉驅動，以便將三維基準斷層面SS(參照圖6)進行最佳焦點化。其結果，從X射線管31放射的X射線透過被測體P后被檢測器32檢測。因此，如上所述，從檢測器32例如以300fps幀率輸出反映出 X射線透過量的數(shù)字化幀數(shù)據(jù)(像素數(shù)據(jù))。該幀數(shù)據(jù)臨時保管在緩沖存儲器53中。該掃描指令結束后，處理指示被傳遞給圖像處理器56。圖像處理器56根據(jù)對應的基于斷層X射線攝影合成方法的移位&加法，在三維基準斷層面SS的空間位置重建基準全景圖像PIst，同時存儲該重建圖像的各像素值(步驟S2)。還有，在該重建處理中，與以往相同地，也執(zhí)行乘以系數(shù)的處理以使前牙中心縱橫放大比率相同。該重建方法雖然已知，但簡單說明如下。使用于該重建的幀數(shù)據(jù)集，通過映像特性求得，該映像特性表示，例如圖7所示的全景圖像在橫向的映像位置與為了制作該映像位置圖像而相加的幀數(shù)據(jù)集之間的關系。表示該映像特性的曲線，由幀數(shù)據(jù)方向(橫軸)上的、根據(jù)兩側白齒部的傾斜較為陡峭的兩個曲線部分，和根據(jù)前牙部傾斜比白齒部緩和的曲線部分形成。在該投影特性上，如圖所示，指定在全景圖像的橫向上的所需映像位置。根據(jù)這些，求得為了制作該映像位置圖像而使用的幀數(shù)據(jù)集和其移位量(重疊程度也就是傾斜度)。于是，使這些幀數(shù)據(jù)(像素值)依據(jù)這些指定移位量移位(shift)的同時進行相力口，從而求得指定映像位置(范圍)的縱向的圖像數(shù)據(jù)。通過在全景圖像的橫向的整個范圍內(nèi)進行上述映像位置的指定和移位&相加，從而重建將焦點對焦在三維基準斷層面SS上時的基準全景圖像PIst。圖像處理器56隨后將該基準全景圖像PIst顯示在顯示器60上(步驟S3)。圖8 表示該基準全景圖像PlSt的例。該基準全景圖像PIst是將幀數(shù)據(jù)進行移位的同時進行相加的圖像，因此是矩形的二維圖像。至于放大率，由于進行了乘以系數(shù)的處理以使前牙中心縱橫放大比率相同，所以與以往相同地，改善了一些放大率引起的前牙部的縱橫的圖像變形。但是，隨著接近臼齒部牙齒縱橫比被破壞。也就是說，臼齒部的牙齒被描繪成小于實際尺寸。以往，很多情況下，只能接受這種存在變形的全景圖像。在基準全景圖像上的ROI設定其次，圖像處理器56判斷操作者是否使用操作器58在基準全景圖像PIst上設定 ROI (感興趣區(qū)域)(步驟S4)。在此設定的ROI是圖像判讀人員特別感興趣的例如矩形的部分區(qū)域。當然，ROI也可以不必是矩形。還有，該ROI也可以根據(jù)通過后述的自動對焦而制作的全景圖像設定，該處理也后述。當在該步驟S4中判斷為“是”時，圖像處理器56基于操作者的操作信息在基準全景圖像PIst上設定ROI (步驟SQ。之后，剪切通過ROI設定的部分區(qū)域的部分圖像，而且例如放大表示該部分圖像(步驟S6)。該部分圖像例如圖9所示，在原基準全景圖像PIst 上疊加表示。而且，也可以以所謂模板表示，即將區(qū)域排列成規(guī)定順序以將該一個以上的部分圖像以上牙、下牙的牙列模式表示。其次，圖像處理器56判斷是否結束處理。該判斷是根據(jù)是否有來自操作者的規(guī)定操作信息來判斷(步驟S7)。如果判斷為不結束處理時(在步驟S7中“否”)，返回步驟S4 中反復上述處理。另一方面，如果能夠判斷處理結束了時，結束圖5所示的處理。另一方面，圖像處理器56在步驟S4中判斷為“否”時，即判斷為不設定ROI時，轉到下一個判斷。也就是說，根據(jù)操作者的操作信息判斷是否制作作為主要處理的三維自動對焦圖像(步驟S8)。如果判斷為也不進行該制作時(在步驟S8中“否”)，與上述相同地、 返回步驟S7中進行判斷是否處理結束。確定最佳焦點的斷面位置對此，判斷為制作三維自動對焦圖像時(在步驟S8中“是”)，轉到步驟S9的子程序處理。在該步驟S9中執(zhí)行的處理是本發(fā)明特征之一的處理，是補正由于在Z軸方向傾斜的X射線照射方向而引起的牙列尺寸變形，同時自動確定牙列實際存在位置、形狀的處理。圖10表示用于確定該實際存在位置、形狀的子程序處理。首先，圖像處理器56考慮X射線照射方向而制作三維基準斷層面SS的圖像(步驟S51)。具體地說，將基準全景圖像PIst (矩形)進行坐標轉換以便形成與三維基準斷層面SS(彎曲面)平行的彎曲面從而制作三維全景圖像。然后，根據(jù)斷層面變更的運算求得幀數(shù)據(jù)并通過將其進行坐標轉換，從而將該三維全景圖像的各像素沿X射線照射方向DRx 投影到三維基準斷層面SS上，從而制作該彎曲三維基準斷層面SS的投影圖像。該投影圖像的像素值保管在圖像存儲器M中。在此進行的投影，如圖11中所說明，朝向旋轉中心RC(RC1、RC2)的位置、即X射線管31的位置的沿傾斜的投影方向進行。以圖11的例子說明，即使是在三維全景圖像上的高度方向(Z軸方向)上具有相同位置Pn的像素，根據(jù)X射線管31位置的不同，投影到三維基準斷層面SS圖像上的位置SSI、SS2也不同。根據(jù)該投影處理制作的投影圖像稱為三維基準圖像PIref。該三維基準圖像 PIref，通過在每個基準全景圖像PIref的位置，考慮所述放大率的傾斜方向的投影而制作。原先前牙部的牙齒放大率大，但該放大通過上述投影改正為實際尺寸，另一方面，臼齒部的牙齒放大率小，但該放大也通過上述投影改正為實際尺寸。所以，基準全景圖像PIref 是以牙齒實際尺寸表示的圖像，消除了掃描中由于旋轉中心RC移動帶來的放大率大小引起的變形。但是，該三維基準圖像PIref是假定牙列沿三維基準斷層面SS存在時的圖像。由于被測體P的實際牙齒沿三維基準斷層面SS存在的情況罕見，所以需要進一步進行后述的確定實際位置的處理。圖像處理器56將該三維基準圖像PIref顯示在顯示器60上，供操作者參照(步驟S5》。圖12表示該樣子。之后，圖像處理器56，在三維基準斷層面SS上附加與該面平行的多個彎曲斷層面 (步驟S5!3)。圖13表示該樣子。在該圖上，在三維基準斷層面SS的X射線照射方向DRx (牙列縱深方向)的前后分別附加有多個斷層面。作為一例，在三維基準斷層面SS的前后以間隔Dl (例如0. 5mm)設定有多個斷層面SFm SFl，在其后側以間隔D2 (例如0. 5mm)設定有多個斷層面SRl Sfoi。間隔Dl、D2也可以相同，也可以彼此不同。而且，附加的斷層面， 也可以在三維基準斷層面SS的前后各有一張(m、n = 1)，也可以在前后任一面上有一張或多張。還有，該假設附加的斷層面SFm SF1、SR1 Sfoi的位置數(shù)據(jù)，與三維基準斷層面 SS的位置數(shù)據(jù)一同預先存儲在可讀存儲器61中，通過將這些讀取到圖像處理器56的工作區(qū)，從而實現(xiàn)這種附加。斷層面SFm SF1、SS、SRl Sfoi的高度考慮了 X射線照射方向 DRx的最大傾斜和牙列高度而適當設定。而且，每次確定處理時，也可以將附加的斷層面位置(間隔D1、D》及張數(shù)互動地進行變更。其次，圖像處理器56，與在步驟S51中的進行相同地，通過斷層面變更的運算來求得幀數(shù)據(jù)并對其進行坐標轉換，從而將考慮X射線照射方向DRx角度的基準全景圖像PIst 分別投影到附加的斷層面SFm SF1、SR1 Sfoi上(步驟S54)。其結果，制作附加斷層面 SFm SFl、SRl Sfoi各自的投影圖像。這些投影圖像的像素值保管在圖像存儲器M中。在此制作的投影圖像稱為三維附加圖像PIsfm'"、PIsfl、PIsrl、…PIsrn。這些三維附加圖像PIsfm···、PIsfU PIsrU…PIsrn也通過在每個基準全景圖像PIst的位置上考慮所述放大率的傾斜方向投影而分別制作。如用圖14的例進行說明，即使是在三維全景圖像上的高度方向(Z軸方向)上相同位置Pn的像素，根據(jù)X射線管31位置的不同，分別投影在三維附加圖像PIsfm…、PIsf l、PIsrl、…PIsrn上的不同位置。因此，這些三維附加圖像PIsfm…、PIsfl、Plsrl、…PIsrn也是以牙齒實際尺寸表示的圖像，是消除了掃描中由于旋轉中心RC移動而放大率大小引起的變形的圖像。但是，這些三維附加圖像PIsfm···、PIsfl、Plsrl、…PIsrn也是假定牙列分別沿附加斷層面 SFm SF1、SRl Sfoi存在時的圖像。還有，這些被制作的多張三維附加圖像PIsfm···、PIsfl、Plsrl、…PIsrn，也可以直接作為三維圖像或作為經(jīng)過坐標轉換的矩形二維圖像顯示在顯示器60上。之后，圖像處理器56指定三維基準圖像PIref、即在三維基準斷層面SS上的初始位置P(x、y、z) =P(0、0、0)(步驟S55，參照圖15(A))。結束該步驟后，在三維基準圖像PIref中，指定以指定位置P(x、y、ζ)為中心的一定長度的線段Lc (步驟S56，參照圖 15(B))。該線段Lc具有相當于2"個(η= 1、2、3···，例如128)像素的長度。還有，線段Lc 可以沿彎曲的三維基準斷層面SS的一部分彎曲，也可以在視為直線的范圍內(nèi)設定。其次，圖像處理器56，在被指定的線段Lc(x、y、ζ)的圖像上下虛擬地附加多根相同長度的線段Ladd (步驟S57，參照圖15 (C))。進一步，從圖像存儲器M中讀取分別構成上述線段L及多個線段Ladd的2η個像素的各像素值Pij,并將其分配給各線段(步驟S58)。該像素值Pij是已經(jīng)在步驟S51、S54 中取得而保管的值。其次，將對應于多個線段L及Ladd的像素的像素值Pij彼此相加，求得構成線段 Lc(X、y、z)的頻率分析用的2"個像素值Pu*(步驟S59，參照圖15(D))。通過該相加，即使在線段L(x、y、ζ)的原像素值中混入有隨機噪聲時，也能夠減少對該像素值的變化進行后述頻率分析時的隨機噪聲。其次，圖像處理器56，分別在附加的三維附加圖像PIsfl···、PIsfU PIsrU ... PIsrn中確定，在上述三維基準圖像PIref上目前指定的線段Lc (χ、y、ζ)在通過目前指定的位置P (χ、y、ζ)的X射線照射方向DRx上所對置線段Lfm Lf 1、Lrl Lrn的位置(步驟S60，參照圖15(E))。此時，由于已知線段Lc的目前中心位置P(x、y、z)及其長度，以及掃描中X射線管31的旋轉位置，從而能夠運算連接線段Lc兩端與X射線管31而成的、從 Z軸方向觀看呈扇狀的X射線照射范圍RA。因此，只要指定位置P (χ、y、ζ)，就能夠確定位于該X射線照射范圍RA內(nèi)的線段Lfm Lf 1、Lrl Lrn的位置。還有，在三維基準圖像PIref上指定位置P (x、y、z)的步驟S60在全部位置指定結束之前反復進行。所以，實際上，從位置發(fā)生遠近的X射線管照射的X射線在Hl H2范圍 (Z軸方向的范圍)內(nèi)以扇形透過假設的斷層面SFm SF1、SR1 Sfoi(圖15(F))。因此， 也可以將斷層面SFm SFl、SS、SRl Sfoi其本身設定為其高度根據(jù)每個掃描方向而變化且彼此平行的大致馬蹄形斷面。如上所述確定線段Lfm Lfl、Lrl Lrn之后，圖像處理器56從圖像存儲器M 讀取這些線段的像素值Pij* (步驟S61)。如圖15 (E)所示，由于X射線管31是點源，所以X射線照射范圍RA呈扇狀(從Z 軸方向觀看時)。因此，線段Lfm Lf l、Lrl Lrn的各像素數(shù)自2"個偏離。于是，圖像處理器56，為了使附加的線段Lfm Lfl、Lrl Lrn的像素數(shù)與作為基準線段Lc (x、y、z)的像素數(shù)2n個相同，對線段Lfm Lfl、Lrl Lrn的各自像素數(shù)乘以與間隔D1、D2相應的系數(shù)(步驟S6》。所以，如圖15(G)模式表示，所有線段Lfm Lfl、Lrl Lrn彼此平行且由相同的2n個像素構成。之后，圖像處理器56對準備的所有線段Lfl Lfm、Lc、Lrl Lrn的像素值變化進行頻率分析(步驟S63)。其結果，關于各線段Lfl Lfm、L、Lrl Lrn，如圖15 (H)所示，能夠獲得橫軸作為頻率及縱軸作為傅立葉系數(shù)(振幅值)的分析結果。還有，在該頻率分析中使用快速傅立葉變換(FFT)，但也可以使用小波變換。而且， 取代這種頻率分析法，也可以使用用于描繪邊緣(edge)而進行一階微分運算的索貝爾濾波器進行等價處理。使用該濾波器時，可以將作為邊緣最大的斷層面位置視為最佳焦點位置。其次，從所有線段Lfm Lfl、Lrl Lrn的頻率分析結果消除噪聲(步驟S64)。 在圖16中，例示出有關一個線段的頻率分析特性。去除分析的最高頻率的一定范圍區(qū)域的頻率成分系數(shù)，而采用其余高頻成分系數(shù)。其理由是，由于最高頻率側的一定范圍區(qū)域的頻率成分是噪聲成分。進一步，圖像處理器56，按照每線段對各自線段的頻率分析特性系數(shù)進行平方和， 同時將其平方和的值作為縱軸，且將以X射線照射方向DRx貫穿初始位置p(x、y、ζ)的多個斷層面SFm SFl、SS、SRl Sfoi位置作為橫軸的作為曲線(profile)進行運算(步驟 S65)。圖17表示該曲線的一例。在該圖中斷面位置是指，多個斷層面SFm SFl、SS、SRl SRn的X射線照射方向DRX(牙列縱深方向)的位置。在圖18中，例示出了物質(zhì)為搪瓷、海綿骨、空氣、咬合塊時多個曲線rai、ra2、ra3、 PR4的典型圖案。假設，在通過目前指定位置P(X、y、z)的X射線照射方向DRx的任何位置上存在搪瓷物質(zhì)、即牙齒時，該曲線PRl具有尖銳的頂點。而且，在這種X射線照射方向DRx 上存在海綿骨時，該曲線PR2形成緩坡凸曲線。同樣地，在這種X射線照射方向DRx上只存在空氣時，該曲線PR3形成表示不具有確定頂點趨勢的曲線。進一步，在這種X射線照射方向DRx上存在咬合塊時，該曲線PR4具有兩個尖銳的頂點。其中，相當于X射線照射方向DRx 內(nèi)側(X射線管側)的頂點表示有關搪瓷物質(zhì)的頂點，而相當于外側(檢測器側)的頂點表示有關咬合塊的頂點。如圖18所示的表示曲線PRl PR4圖案的數(shù)據(jù)，作為參照曲線，例如作為參照表預先存儲在可讀存儲器61中。于是，圖像處理器56使用這種參照表，確定在通過目前指定的位置P(x、y、z)的X 射線照射方向DRx上有關牙齒的最佳焦點位置(步驟S66)。也就是說，利用圖案識別技術判斷在前步驟S65中求得的曲線屬于參照表PRl PR4的哪一個。首先，求得的曲線屬于參照曲線ra2、PR4時，從處理對象排除。另一方面， 求得的曲線屬于參照曲線I3Rl (搪瓷)時，表示該頂點斷面位置、即多個斷層面SFl SFm、 SS、FR1 Ffoi中的任一位置為最佳焦點而進行確定。進一步，求得的曲線屬于參照曲線PR4 時，表示其內(nèi)側(X射線管側)頂點斷面位置(搪瓷位置)、即多個斷層面SFm SF1、SS、 FRl FRn中的任一位置為最佳焦點而進行確定。根據(jù)這些位置確定處理來確定位于當前指定的位置P(X、y、z)上的牙齒部分實際上位于縱深方向的哪個位置。也就是說，在沿三維基準斷層面SS上的三維基準圖像PIref 上描繪的牙齒部分，實際上可能存在于其斷層面SS的前側，或也可能存在于后側。其實際位置根據(jù)上述確定處理來正確確定。換言之，假定位于三維基準斷層面SS上而描繪出的三維基準圖像PIref的牙齒部分，根據(jù)上述確定處理，移位到實際存在的位置。其結果，如圖19 圖22所示，隨著每指定一次位置P(x、y、z)，在三維基準斷層面 SS上(三維基準圖像PIref)的位置Pl移位到Plreal (或P2移位到P2real)。特別是，設定在多個附加斷層面SFm SFl、FRl Ffoi上的線段Lfm Lfl、Lrl Lrn的位置，考慮了 X射線照射方向DRx的斜角θ而設定。所以，被移位的位置Plreal，與斜角θ小時(參照圖20(A)、圖21(A))相比，在斜角θ大時(參照圖20(B)、圖21(B))更低。因此，該移位位置Plreal，已補償了傾斜的X射線照射角度θ、即放大率大小引起的變形。還有，如圖22 所示，當牙齒沿三維基準斷層面SS實際存在時，Pl = Plreal,所以假定存在有牙齒的三維基準斷層面SS作為實際存在位置而確定。此時被視為進行了移位量=0的移位。圖像處理器56，在步驟S65中，將這些確定的表示牙齒實際存在位置的數(shù)據(jù)按照每個位置P(x、y、z)存儲在該工作區(qū)。這樣，確定(過濾)經(jīng)過在三維基準圖像PIref (即三維基準斷層面SQ上目前指定的位置P(x、y、z)，即，當前最初指定的初始位置P(0、0、0)的縱深方向上是否存在牙齒的一部分(搪瓷)，以及這種牙齒的一部分存在時，結束在其縱深方向上的最佳焦點位置的確定。
這些結束后，例如圖23所示，圖像處理器56判斷關于在三維基準圖像PIref上預先設定的所有判斷位置P是否結束了上述確定處理(步驟S67)。該判斷，通過判斷當前處理的位置P(x、y、ζ)是否為最終位置P (ρ、q、r)來進行。該判斷為“否”，即關于所有判斷位置P的確定處理未結束時，圖像處理器56，使該判斷位置P(x、y、z)移位一個單位(步驟 S68)，而且將該處理返回至所述步驟S55中，反復上述一連串的確定處理。還有，如圖23所示，多個判斷位置P沿三維基準圖像PIref (即三維基準斷層面 SS)以規(guī)定間隔二維地預先配置。在該圖的例中，沿三維基準圖像PIref的縱軸方向i及橫軸方向j隔著縱橫相同的規(guī)定間隔d而配置。但是，該規(guī)定間隔d也可以分別在縱軸方向 i及橫軸方向j彼此不同。在步驟S68的處理中，移位方向也可以是沿三維基準圖像PIref 的縱向、橫向以及對角線方向的任一方向。如圖23所示，也可以很規(guī)則地反復進行沿三維基準圖像PIref的縱軸方向i移位后向橫軸方向j移位又沿縱軸方向i移位(參照圖的標記SC)。與此相反，也可以反復進行向橫軸方向j移位后，向縱軸方向i移位。進一步，也可以向對角線方向移位。另一方面，當關于所有多個判斷位置P的上述一連串判斷結束時，在所述反復判斷中所述步驟S67中的判斷為“是”。也就是說，在三維基準斷層面SS的縱深方向上的每個判斷位置P的最佳焦點判斷位置的檢測(包括判斷有無最佳焦點位置)處理結束。此時， 轉到最佳焦點斷面位置的結合處理上。結合最佳焦點斷面位置的處理當在上述步驟S67中判斷為“是”時，圖像處理器56讀取在步驟S65中確定并存儲的表示最佳焦點斷面位置的數(shù)據(jù)(步驟S68)。該斷面位置的數(shù)據(jù)是分別通過斷面位置 P(x、y、z)的X射線照射方向DRxW位置。圖對模式表示該樣子。在該圖中，黑圓圈表示三維基準圖像PIref (三維基準斷層面SS)的判斷位置P(x、y、z)。在此，以i、j表示彎曲三維基準圖像PIref的縱向及橫向。在圖M中，如白圓圈所示，例如，對于i、j = 0、0的判斷位置Ρ(Χ(Ι。、^、Ζ(Ι。)的最佳焦點斷面位置是向內(nèi)側(X射線管側)靠近一個的斷層面SRI的位置，對于其旁邊i、j =0、1的判斷位置Ρ(Χ(Ι1、 、Ζ(Ι1)的最佳焦點斷面位置是向內(nèi)側再靠近一個的斷層面SR2的位置，對于其旁邊i、j =0、3的判斷位置Ρ(Χ(Ι3、％3、Ζ(Ι3)的最佳焦點斷面位置是向內(nèi)側進一步靠近一個的斷層面SR3的位置等等。還有，圖M為了便于看圖， 示出了在Z軸方向(縱向)的一個位置上的步驟S68，但是在該Z軸方向的其它位置上也分別進行步驟S68的處理。其次，圖像處理器56進行除去噪聲的處理(步驟S70)。在圖M的例中，例如假設對于圖像縱橫方向位置i、j = 0、3的判斷位置P(xQ3、y03> z03)的最佳焦點斷面位置是向外側(檢測器側)靠近m個的斷層面SFm的位置。這種情況，圖像處理器56，對斷面位置之差進行例如閾值判斷從而視為噪聲、屬于異常。此時，進行如下處理，例如進行平滑化使相鄰斷面之間的位置數(shù)據(jù)平滑連接，并且置換成該平滑化的新位置數(shù)據(jù)，或選擇性地使接近檢測器外側的數(shù)據(jù)優(yōu)先等。還有，也可以不必進行通過這種置換的補償，而只將異常數(shù)據(jù)從處理對象除去。該異常數(shù)據(jù)排除也可增加Z軸方向數(shù)據(jù)的異常。之后，圖像處理器56，結合除去噪聲的位置(及搪瓷位置)，將該結合位置的數(shù)據(jù)進行三維的平滑，制作追蹤搪瓷的表面圖像(步驟S71)。進一步，該圖像處理器56，將該表面圖像，即其所有部位自動進行了最佳焦點處理的三維全景圖像作為三維自動對焦圖像PIfocus以規(guī)定視角顯示在顯示器60上(步驟S72)。由此，如圖25所示，能夠提供以所需視角觀看的、沿被測體P 口腔部的牙列構造體最清晰可見的輪廓形成的三維自動對焦圖像PIfocus。在該圖中，彎曲的馬蹄形范圍S是用于表示三維自動對焦圖像PIfocus的范圍，實線部分表示牙列實際位置及形狀。也可以用如下方法，如A-A'線及B-B'線所示，牙莖(牙槽骨)部分或下頌竇、鄂關節(jié)、頸動脈等，保持自牙齒(主要是搪瓷)端部具有一定距離的斷層距離，從而制作斷層面進行三維斷層面投影。此時，不能保證這些部位處于最佳焦點，但作為三維全景圖像，可重建為無不適感的圖像。當然，這些部位也可以在計算最佳焦點面的方面下功夫，根據(jù)診斷目的也可以采用直接計算而使用的方法。這樣，三維自動對焦圖像PIfocus沿牙列彎曲的同時，其表面凹凸不平，通過該 “凹凸不平”以像素濃淡來表示每個牙齒的實際位置及其形狀(輪廓)。其它部分也可以以無不適感的圖像表現(xiàn)。這樣制作表示每個被測體P的牙列實際存在位置、形狀的三維自動對焦圖像 PIfocus。各種顯示處理之后，圖像處理器56向操作者提供以其它方式觀察該三維自動對焦圖像PIfocus 的機會。也就是說，圖像處理器56基于來自操作者的操作信息判斷是否互動顯示該三維自動對焦圖像PIfocus。作為其一例，圖像處理器56判斷是否需要觀察三維自動對焦圖像(三維全景圖像)PIf0cus的部分區(qū)域(圖5，步驟S10)。在該步驟SlO中判斷為“是”時，進一步基于來自操作者的操作信息來判斷觀察該部分區(qū)域是在三維基準斷層面SS上進行，還是在基準全景圖像的矩形面(二維)上進行(步驟Sll)。如果在該步驟Sll中判斷為使用三維基準斷層面SS時，圖像處理器56將三維自動對焦圖像PIfocus沿通過每個像素的X射線照射方向DIix重投影在三維基準斷層面SS上(步驟Si》。圖沈表示該重投影的樣子。該重投影通過次像素方法執(zhí)行，該次像素方法，例如將用三維全景圖像的次像素區(qū)分的對應的像素值重投影到三維基準斷層面的各個像素。向該三維基準斷層面SS的重投影圖像，作為三維參照圖像PIpraj_3D，顯示在顯示器 60上(步驟S13)。圖27表示該三維參照圖像PIpraj_3D的一例。另一方面，如果在步驟Sll中判斷為使用基準全景圖像PIst的矩形面時，圖像處理器56將三維自動對焦圖像PIfocus重投影在該矩形面、即基準全景圖像的面上(步驟 S14)。該重投影也是通過眾所周知的次像素方法執(zhí)行，將用三維全景圖像的次像素區(qū)分的對應的像素值重投影到標準全景圖像面的各個像素。圖觀表示該重投影的概念。該重投影圖像作為二維參照圖像PIp_-2D，顯示在顯示器60上(步驟S15)。圖27表示該二維參照圖像PIPMj-2D的一例。然后，操作者在該三維參照圖像PIpraj_3D或二維參照圖像PIpraj_2D上設定所要的例如矩形的ROI (感興趣區(qū)域)(步驟S16，參照圖27及圖29)。被該ROI指定的部分區(qū)域的圖像例如被放大，例如重疊顯示在當前顯示的三維參照圖像PIpraj,或二維參照圖像PIp_-2D 上(步驟S17)。當然，該顯示也可以是與全景圖像不同的單獨圖像，也可以是與該全景圖像分屏顯示，也可以是模仿牙列的、由多個區(qū)域形成的一個模板中顯示。
之后，圖像處理器56根據(jù)操作信息判斷這種一連串處理是否結束(步驟S18)，該判斷為“是”時將處理返回至所述步驟S7中。與此相反，“否”時將處理返回至步驟SlO中并反復進行上述處理。另一方面，在所述步驟SlO中判斷不觀察部分圖像時，圖像處理器56互動判斷是否旋轉、移動及/或放大、縮小顯示目前顯示的三維自動對焦圖像PIfocus (步驟S19)。如果該判斷為“是”時，根據(jù)指令信息，對三維自動對焦圖像PIfocus進行旋轉、移動及/或放大、縮小，并顯示該圖像(步驟S20、S21)之后，處理轉到步驟S18，并反復進行與所述同樣處理。當然，顯示方式的種類并不限定于上述方式，例如可以采用彩色化等其它各種方式。當操作者指示結束處理時，圖像處理器56通過步驟S18、S7來結束這種處理。還有，也可以進行上述步驟S16中的設定處理后，不必進行步驟S17中的顯示處理，而轉到步驟S19中的處理。此時，設定的ROI與旋轉、移動、放大、縮小的圖像一同在步驟S21中顯示。作用效果根據(jù)本實施例涉及的全景攝像裝置，能夠取得如下顯著的作用效果。首先，與以往由全景攝像裝置制作的全景圖像不同，作為三維自動對焦圖像 PIf0cus (三維全景圖像)提供至少對牙列部整個區(qū)域進行聚焦的圖像。根據(jù)該圖像，即使各牙齒在上下方向彎曲時，其實際存在位置及形狀在其上下方向的每個部位(采樣點)也被最佳焦點化。此外，該最佳焦點化的處理，只要操作者發(fā)出一次該旨意的指令即可自動執(zhí)行，并顯示該三維自動對焦圖像PIfocus。也就是說，發(fā)揮出自動對焦的作用。此外，圖像觀察的種類也很多，即，旋轉顯示該三維自動對焦圖像PIfocus，或放大顯示ROI區(qū)域的同時進行顯示。由此，對于圖像判讀人員來說，整個牙列的精確檢查變得極其容易，而且提高了該精確檢查的精確度。由于基本不必重做X射線攝影，所以也不會導致這種重新攝影帶來的X射線輻射量的增加。因此，本實施例的全景攝像裝置也適用于篩選。此外，根據(jù)掃描中的旋轉位置、即配對的X射線管31及檢測器32的旋轉中心RC 的位置變化而變化的放大率，也在三維自動對焦圖像PIfocus的制作處理中進行補償。由此，能夠校正放大率變化引起的失真，從而提供正確反應實際尺寸及實際形狀的圖像。以往的全景攝像裝置在觀看全景圖像時，放大率變化引起從白齒部至前牙部發(fā)生放大率的變化，這成為在圖像上測定、掌握距離或長度時的精確度降低的原因。而根據(jù)本實施例，能夠解決這些問題，可提供非常忠實地反映實際尺寸的高精確度圖像或測量信息。因此，也適用于觀察作為攝像對象的牙列的詳細構造。特別是，將三維自動對焦圖像PIfocus重投影在三維基準斷層面或基準全景圖像的二維矩形面上時，雖然顯示圖像存在一定程度的變形，但實現(xiàn)了與三維自動對焦圖像的位置對應。因此，能夠準確地測量例如牙齒縱向長度等距離。進一步，根據(jù)本實施例涉及的全景攝像裝置，由于預先掌握了數(shù)據(jù)收集時(掃描時)對于牙列的X射線管31及檢測器32的三維位置，所以不需要如以往事先使用模型預測斷層距離信息的過程。因此，相應地，對操作者來說操作性也良好，而且減輕圖像處理器 56的處理負擔。
因此，能夠提供以三維高精確度地描繪牙列實際狀態(tài)(位置、形狀)的狀態(tài)下對圖像整個區(qū)域進行最佳焦點化，且基本消除了放大率不同引起的圖像失真的三維全景圖像。變形例在上述實施方式中，說明了獲得被測者口腔部牙列最佳焦點化的三維圖像的例， 但是可以進一步進行展開。作為一例，在口腔部設置由具有適當X射線吸收率的放射線吸收材料形成的地標(標記)，在該設置狀態(tài)下進行與所述實施方式相同的數(shù)據(jù)收集，識別該地標位置的同時，制作在包括該地標的面上聚焦的圖像。圖30(A)表示地標的一例。在該圖中所示的回形針70，具有兩個矩形的作為地標的小片71，并且將該兩個小片71用具有彈簧機構的線材71彼此錯開對置地連接。該小片 71由X射線吸收率比口腔部更高的適當材料形成，并作為對于X射線的地標。圖30(B)、(C)表示將該回形針70設置在被測者牙列的一部分的狀態(tài)。兩個小片 71在牙齒(牙列)前后彼此錯開地、也就是在沿牙列的方向上位置不同地夾住牙莖并通過線材72固定、配置。在該配置狀態(tài)下，通過所述圖10的自動對焦處理，掌握兩個小片71的三維位置，同時制作將分別包括小片71三維位置的斷面CR1、CR2(參照圖30(C))進行最佳焦點化的兩個圖像。在制作該圖像中采用的頻率特性圖案是，如圖31所示，在海綿骨頻率特性PR2的兩側分別出現(xiàn)小片71頻率特性頂點的兩個曲線冊5。圖像處理器56，分別參照該兩個曲線PR5，進行與所述實施方式相同的重建處理。由此，能夠獲得兩個小片71各自的三維位置Plreal (P1, Mal，參照圖20 22)，和分別包括這些的斷面CR1、CR2的兩個最佳焦點圖像(也可以是部分圖像)。在制作該兩個最佳焦點圖像的階段，從位置信息可知兩個小片71位置的彼此間在牙列前后方向上的距離Dbn，且這些小片71在橫向(即沿牙列的方向)上的錯開量從回形針設計時已知Lbn，所以圖像處理器56能夠運算出由兩個小片71夾住的牙槽骨的厚度。由此，不僅能夠診斷牙槽骨，也有利于判斷將所要觀察的牙槽骨斷面設定在該厚度方向的何處等。進一步，圖32表示其它地標。該地標是緊貼并覆蓋在被測者的臉表面上的網(wǎng)目狀的伸縮自如的口罩80。由于形成該口罩80的線材各自的X射線吸收率與口腔部的X射線吸收率不同，所以在臉上緊貼口罩80，相當于用X射線標記在臉表面上劃出了網(wǎng)格狀的線。 該線也可以做成平行的線狀。還有，作為放在該臉表面上的地標，如圖33所示，也可以將鋇等X射線吸收劑以線狀或網(wǎng)格狀涂在臉表面。圖33所示的網(wǎng)格狀的線81，成為對X射線的地標。進一步，作為放在臉表面上的其它地標的一例，也可以將具有速干性的化妝品中混合粒狀X射線吸收劑，并將該化妝品涂布在臉上。由此，能夠將粒狀X射線吸收劑作為地標放在臉表面上。上述網(wǎng)目狀地標80、涂布X射線吸收劑而成的地標81及粒狀地標，其頻率特性的曲線如圖31的曲線PR6。圖像處理器56采用該曲線PR6進行重建所述自動對焦的處理。 由此，獲得該地標各自的三維位置，同時獲得沿這些三維位置的面的最佳焦點化圖像、即臉表面的X射線透過圖像。通過將該圖像重疊在所述三維自動對焦圖像上顯示，從而能夠提供代替頭部測量法的圖像。另一方面，在所述牙科用全景攝像裝置中，也可以將配對的X射線管及檢測器設置在天花板上。而且，也可以將整個裝置制作成小型化及移動型(移動結構)結構，從而搭載在醫(yī)療車上，或者可攜帶到家中進行攝影。在本發(fā)明涉及的放射線攝像裝置中可采用的檢測器，但并不限定于上述使用CdTe 的數(shù)字檢測器，也可以是公知的光子計數(shù)型檢測器。作為該光子計數(shù)型檢測器，例如已知有日本特開2004-325183中公開的檢測器。而且，在本發(fā)明涉及的放射線攝像裝置中使用的檢測器不必是相同種類的產(chǎn)品。 由于需要根據(jù)攝像對象種類變更所產(chǎn)生的X射線能量，所以也可以選擇形成相應X射線吸收系數(shù)的X射線檢測元件的材料。X射線的產(chǎn)生能量較大時，選擇具備將LaBr3、CdTe、CZT、 GOS等作為材料的X射線檢測元件的檢測器。另外，X射線的產(chǎn)生能量較小時，選擇具備將 Si、CdTe、CZT、CsI等作為材料的X射線檢測元件的檢測器。而且，并不限定于僅顯示三維全景圖像(表面圖像)的方式。例如，圖17所示，也可以從斷層面和頻率特性曲線求得認為該焦點聚焦的寬度，并從對斷層面位置的振幅的平方和的曲線，推測各牙齒及牙槽骨的厚度，即測量縱深方向的厚度。將獲得該測量信息的結構，例如與上述光子計數(shù)型檢測器組合，而實施在第一小白齒附近的牙槽骨附近，就能夠定
量測量骨鹽含量。而且，如果將本發(fā)明涉及的攝像，實施在口腔部的下頌竇附近，則一定程度上也能夠提供有關下頌竇立體構造的圖像信息。通過觀察該圖像上的左右差，能夠比以往更高精確度地發(fā)現(xiàn)下頌竇炎(積膿癥)等病變部。同樣地，將本發(fā)明涉及的攝像重點實施在頸動脈附近時，也能夠生動立體地顯示被認為是動脈硬化原因之一的頸動脈鈣化等，從而能夠提供比以往更高精確度的診斷信息。進一步，本發(fā)明涉及的放射線攝像裝置，并不僅限實施在牙科用全景攝像裝置上， 可廣泛實施在使用斷層X射線攝影合成方法掌握對象物內(nèi)部的三維形狀(位置)的裝置上。作為這種應用，例如作為醫(yī)療用有使用斷層X射線攝影合成方法的乳房X光攝影儀、肺癌檢查用掃描儀。進一步，本發(fā)明涉及的放射線攝像裝置，也能夠適用于伽馬相機或SPECT 等被稱為發(fā)射單光子計算機斷層掃描儀(ECT)的核醫(yī)學診斷裝置中。此時，從作為放射線源的被測體服用的RI (放射性同位素)放射的伽馬線，通過安裝在檢測器上的具有特定方向孔道的限束器收集。此時，RI及限束器構成放射線放出源。進一步，在本發(fā)明涉及的放射線攝像裝置中，檢測器的數(shù)量并不限定于一個，也可以適用同時或并用兩個以上檢測器的形式。而且，本發(fā)明涉及的放射線攝像裝置，作為產(chǎn)業(yè)用，具有如下用途，取得在輸送帶上運輸?shù)闹圃煳锘虍a(chǎn)品的內(nèi)容物和其位置信息，取得與平板顯示器連接的柔性基板的三維配線構造、鑄造物氣孔的立體分布和大小信息，取得在機場行李檢查內(nèi)容物的位置信息等。 對象物可以沿直線、圓形、曲線等各種方向進行移動。即，三維基準斷層面也可以是呈平面狀、圓筒狀、曲面狀的斷層面。特別是，在上述產(chǎn)業(yè)上應用時，根據(jù)情況，也可以使攝像對象物相對于配對的X射線管及檢測器進行移動。進一步，根據(jù)攝像系統(tǒng)的設計，也可以僅使檢測器相對于攝像對象物或被測體及放射線源進行移動。產(chǎn)業(yè)上可利用性根據(jù)本發(fā)明，提供一種能夠提供三維全景圖像的放射線攝像方法，該三維全景圖像，以三維高精確度地描繪出攝像對象的實際狀態(tài)(位置、形狀)的狀態(tài)下對圖像整個區(qū)域進行最佳焦點化，且基本消除了放大率不同引起的圖像變形的圖像。
權利要求
1.一種放射線攝像裝置，其具備 放射線放出源，發(fā)出放射線；放射線檢測器，當所述放射線入射時以幀單位輸出與該放射線對應的數(shù)字電量的二維數(shù)據(jù)；移動單元，使配對的所述放射線放出源與所述放射線檢測器、該放射線檢測器或所要攝像的對象物，相對于該放射線放出源、該放射線檢測器以及該對象物中的余下要素進行移動；數(shù)據(jù)收集單元，在通過所述移動單元使配對的所述放射線放出源與所述放射線檢測器、該放射線檢測器或所述對象物，相對于所述余下要素進行相對移動的過程中，以幀單位收集從所述放射線檢測器輸出的所述數(shù)據(jù)；圖像制作單元，使用通過所述數(shù)據(jù)收集單元收集的所述數(shù)據(jù)，將所述對象物的攝像部位的焦點進行最佳化，并且制作出反映該攝像部位的實際大小以及形狀的三維最佳焦點圖像。
2.根據(jù)權利要求1所述的放射線攝像裝置，其特征在于， 所述放射線放出源具有用于照射所述放射線的放射線源，所述放射線源與所述放射線檢測器被配置成隔著所述對象物彼此對峙， 所述移動單元使配對的所述放射線源與所述放射線檢測器移動，以使所述放射線的掃描焦點在所述對象物的所期望的基準斷層面上聚焦，所述數(shù)據(jù)收集單元通過所述移動單元使配對的所述放射線源與所述放射線檢測器移動，同時在該移動過程中以幀單位收集從所述放射線檢測器輸出的所述數(shù)據(jù)， 所述圖像制作單元具備基準面圖像重建單元，使用由所述數(shù)據(jù)收集單元收集的所述數(shù)據(jù)，將把所述基準斷層面投影到所述檢測器的檢測面上的投影圖像重建為基準面圖像；最佳焦點圖像制作單元，使用所述基準面圖像的數(shù)據(jù)和所述幀數(shù)據(jù)，制作所述三維最佳焦點圖像。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的放射線攝像裝置，其特征在于，所述基準斷層面的部分或整體是如下三維斷面中的任一個，即，由通過相機攝影的表面圖像制作的所述對象物的所期望的三維斷面，通過包括核磁共振成像裝置、電腦斷層掃描儀或超聲波診斷裝置的醫(yī)用模式進行攝影的所述對象物的所期望的三維斷面，或由通過該醫(yī)用模式攝像的該對象物的三維數(shù)據(jù)來確定的該對象物的所期望的三維斷面。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的放射線攝像裝置，其特征在于， 所述對象物是被測者的口腔部，通過在所述口腔部設置由放射線吸收材料形成的地標的狀態(tài)下，驅動所述移動單元， 并利用所述數(shù)據(jù)收集單元收集所述數(shù)據(jù)，所述最佳焦點圖像制作單元，識別所述地標的三維位置，并制作將焦點聚焦在通過該地標識別的三維位置上的圖像。
5.根據(jù)權利要求2所述的放射線攝像裝置，其特征在于， 所述放射線源是產(chǎn)生作為所述放射線的X射線的X射線管， 所述放射線檢測器是用于檢測所述X射線的檢測器，所述基準斷層面是在所述實際空間中的彎曲的矩形三維基準斷層面，所述對象物的攝像部位是被測體的牙列，所述基準面圖像重建單元是重建所述牙列的全景圖像的單元。
6.根據(jù)權利要求5所述的放射線攝像裝置，其特征在于，所述最佳焦點圖像制作單元具備斷層面設定單元，將沿所述三維基準斷層面的多個斷層面，設定在與該三維基準斷層面對置的方向上；像素值運算單元，運算所述多個斷層面的各像素值；位置確定單元，使用所述三維基準斷層面以及通過所述像素值運算單元被賦予了像素值的所述多個斷層面的圖像數(shù)據(jù)，確定所述攝像部位的最佳焦點化的采樣位置；像素值賦予單元，向通過所述位置確定單元確定的采樣位置，賦予基于所述全景圖像上的對應采樣點的像素值的像素，該采樣點位于從所述X射線管經(jīng)由該各采樣位置觀察所述檢測器的視線上，且位于所述全景圖像上；牙列確定單元，對通過所述像素值賦予單元賦予了像素值的所述采樣位置上的、所述三維基準斷層面及所述多個斷層面所具有的像素值的特性進行圖案識別，從而確定所述牙列；異常點除去單元，除去通過所述牙列確定單元確定的所述牙列的異常點。
7.根據(jù)權利要求6所述的放射線攝像裝置，其特征在于，所述異常點除去單元，具備 分類單元，基于各所述采樣點中的所述頻率特性，按具有同種特性的物質(zhì)進行分類； 平滑單元，按照被所述分類單元分類的物質(zhì)，將每個該物質(zhì)平滑連接。
8.根據(jù)權利要求5所述的放射線攝像裝置，其特征在于，具備全景圖像顯示單元，顯示通過所述基準面圖像重建單元重建的所述三維基準斷層面的所述全景圖像；感興趣區(qū)域設定單元，使操作者在通過所述全景圖像顯示單元顯示的全景圖像上設定感興趣區(qū)域；部分圖像顯示單元，從所述全景圖像剪切設定有所述感興趣區(qū)域的區(qū)域的圖像并進行顯不。
9.根據(jù)權利要求5所述的放射線攝像裝置，其特征在于，具備最佳焦點圖像顯示單元，顯示由所述最佳焦點圖像制作單元制作的所述最佳焦點圖像；制作單元，當由操作者在通過所述最佳圖像顯示單元顯示的最佳焦點圖像上設定感興趣區(qū)域時，將所述最佳焦點圖像沿所述視線方向投影到彎曲的所述三維基準斷層面上，并將該投影圖像制作成全景圖像；感興趣區(qū)域設定單元，使操作者在通過所述制作單元制作的全景圖像上設定感興趣區(qū)域；部分圖像顯示單元，從所述全景圖像剪切設定有所述感興趣區(qū)域的區(qū)域的圖像并進行顯不。
10.根據(jù)權利要求5所述的放射線攝像裝置，其特征在于，具備最佳焦點圖像顯示單元，顯示由所述最佳焦點圖像制作單元制作的所述最佳焦點圖像；制作單元，當由操作者在通過所述最佳圖像顯示單元顯示的最佳焦點圖像上設定感興趣區(qū)域時，將所述最佳焦點圖像沿所述視線方向投影到二維斷層面上，并將該投影圖像制作成全景圖像；感興趣區(qū)域設定單元，使操作者在通過所述制作單元制作的全景圖像上設定感興趣區(qū)域；部分圖像顯示單元，從所述全景圖像剪切設定有所述感興趣區(qū)域的區(qū)域的圖像并進行顯不。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的放射線攝像裝置，其特征在于， 所述部分圖像顯示單元將所述剪切圖像放在模仿牙列的模板并進行顯不。
12.根據(jù)權利要求5所述的放射線攝像裝置，其特征在于，具備，三維顯示單元，對由所述基準面圖像重建單元重建的全景圖像及由所述最佳焦點圖像制作單元制作的最佳焦點圖像中的至少一個進行三維顯示。
13.根據(jù)權利要求12所述的放射線攝像裝置，其特征在于，所述三維顯示單元，將所述全景圖像及所述最佳焦點圖像中的至少一個，通過旋轉及移動中的至少一種方式進行顯示。
14.一種數(shù)據(jù)處理裝置，用于處理從系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)具備 放射線放出源，發(fā)出放射線；放射線檢測器，當所述放射線入射時以幀單位輸出與該放射線對應的數(shù)字電量的二維數(shù)據(jù)；移動單元，使配對的所述放射線放出源與所述放射線檢測器、該放射線檢測器或所要攝像的對象物，相對于該放射線放出源、該放射線檢測器以及該對象物中的余下要素進行移動；數(shù)據(jù)收集單元，在通過所述移動單元使配對的所述放射線放出源與所述放射線檢測器、該放射線檢測器或所述對象物，相對于所述余下要素進行移動的過程中，以幀單位收集從所述放射線檢測器輸出的所述數(shù)據(jù)； 其特征在于，該數(shù)據(jù)處理裝置具備 數(shù)據(jù)存儲單元，輸入并存儲所述數(shù)據(jù)；圖像制作單元，使用被所述數(shù)據(jù)存儲單元存儲的所述數(shù)據(jù)，將所述對象物的攝像部位的焦點進行最佳化，并制作出反映該攝像部位的實際大小以及形狀的三維最佳焦點圖像。
15.根據(jù)權利要求14所述的數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，所述圖像制作單元具備基準面圖像重建單元，使用被所述數(shù)據(jù)存儲單元存儲的所述數(shù)據(jù)，將把所述對象物的基準斷層面投影到所述檢測器的檢測面上的投影圖像重建為基準面圖像；最佳焦點圖像制作單元，使用所述基準面圖像的數(shù)據(jù)制作所述三維最佳焦點圖像。
16.根據(jù)權利要求15所述的數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)是牙科用的全景攝像裝置，在該全景攝像裝置中，所述放射線源使用了產(chǎn)生作為所述放射線的X射線的X射線管，所述放射線檢測器使用了用于檢測所述X射線的檢測器，所述基準斷層面為在所述實際空間中彎曲的矩形三維基準斷層面，所述對象物的攝像部位為被測體的牙列，所述最佳焦點圖像制作單元具備斷層面設定單元，將沿所述三維基準斷層面的多個斷層面，設定在與該三維基準斷層面對置的方向上；像素值運算單元，運算所述多個斷層面的各像素值；位置確定單元，使用所述三維基準斷層面以及通過所述像素值運算單元被賦予了像素值的所述多個斷層面的圖像數(shù)據(jù)，確定所述攝像部位的最佳焦點化的采樣位置；像素值賦予單元，向通過所述位置確定單元確定的采樣位置，賦予基于所述全景圖像上的對應采樣點的像素值的像素，該采樣點位于從所述X射線管經(jīng)由該各采樣位置觀察所述檢測器的視線上，且位于所述全景圖像上；牙列確定單元，對通過所述像素值賦予單元賦予了像素值的所述采樣位置上的、所述三維基準斷層面及所述多個斷層面所具有的像素值的特性進行圖案識別，從而確定所述牙列；異常點除去單元，除去通過所述牙列確定單元確定的所述牙列的異常點。
17.根據(jù)權利要求16所述的數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，具備，異常點除去單元，除去通過所述牙列確定單元確定的所述攝像部位的異常點。
18.根據(jù)權利要求17所述的數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，所述異常點除去單元，具備 分類單元，基于各所述采樣點中的所述頻率特性，按具有同種特性的物質(zhì)進行分類； 平滑單元，按照被所述分類單元分類的物質(zhì)，將每個該物質(zhì)平滑連接。
19.一種使用放射線的攝像方法，其特征在于，包括如下步驟數(shù)據(jù)收集步驟，使配對的放射線放出源與放射線檢測器、該放射線檢測器或攝像的對象物，相對于該放射線放出源、該放射線檢測器以及該對象物中的余下要素進行相對移動的同時，在該移動中以幀單位收集從所述放射線檢測器輸出的所述數(shù)據(jù)，其中，該放射線檢測器在從該放射線放出源入射放射線時以幀單位輸出與該放射線對應的數(shù)字電量的二維數(shù)據(jù)；圖像制作步驟，使用在所述數(shù)據(jù)收集步驟中收集的所述數(shù)據(jù)，將所述對象物的攝像部位的焦點進行最佳化，并制作出反映該攝像部位的實際大小以及形狀的三維最佳焦點圖像。
20.根據(jù)權利要求19所述的使用放射線的攝像方法，其特征在于，所述圖像制作步驟包括如下步驟使用通過所述數(shù)據(jù)收集步驟收集的所述數(shù)據(jù)，將把所述對象物的攝像部位的所期望的基準斷層面投影到所述放射線檢測器的檢測面上的投影圖像，重建為基準面圖像的步驟； 將沿所述基準斷層面的多個斷層面，設定在與該基準斷層面對置的方向上的步驟； 使用所述基準斷層面的像素值運算所述多個斷層面的各像素值的步驟； 使用所述基準斷層面以及被賦予了所述像素值的所述多個斷層面的圖像數(shù)據(jù)，確定所述攝像部位的最佳焦點化的采樣位置的步驟；向被確定的所述采樣位置，賦予基于所述基準面圖像上的對應采樣點的像素值的像素的步驟，該采樣點位于從所述X射線管經(jīng)由該各采樣位置觀察所述檢測器的視線上，且位于所述基準面圖像上對被賦予所述像素值的所述采樣位置中的、所述基準斷層面及所述多個斷層面所具有的像素值的特性進行圖案識別，從而確定所述攝像部位的位置的步驟； 除去所述確定的攝像部位的位置中的異常點的步驟。
21. 一種程序，預先存儲在存儲器中，且能夠從該存儲器讀取，并通過計算機對從系統(tǒng)輸出的所述數(shù)據(jù)進行處理，該系統(tǒng)具備放射線放出源，發(fā)出放射線；放射線檢測器，當所述放射線入射時以幀單位輸出與該放射線對應的數(shù)字電量的二維數(shù)據(jù)；移動單元，使配對的所述放射線放出源與所述放射線檢測器、該放射線檢測器或所要攝像的對象物，相對于該放射線放出源、該放射線檢測器以及該對象物中的余下要素進行相對移動；數(shù)據(jù)收集單元，通過所述移動單元，使配對的所述放射線放出源與所述放射線檢測器、該放射線檢測器或所述對象物，相對于所述余下要素進行移動的過程中，以幀單位收集從所述放射線檢測器輸出的所述數(shù)據(jù)；其特征在于，該程序在功能上使所述計算機執(zhí)行如下步驟使用所述數(shù)據(jù)，將把所述對象物攝像部位的所期望的基準斷層面投影到所述檢測器的檢測面上的投影圖像重建為基準面圖像的步驟；將沿所述基準斷層面的多個斷層面，設定在與該基準斷層面對置的方向上的步驟； 使用所述基準斷層面的像素值，運算所述多個斷層面的各像素值的步驟； 使用所述基準斷層面和被賦予了所述像素值的所述多個斷層面的像素數(shù)據(jù)，確定所述攝像部位的最佳焦點化的采樣位置的步驟；向所述確定的采樣位置，賦予基于所述基準面圖像上的對應采樣點的像素值的像素的步驟，該采樣點位于從所述X射線管經(jīng)由該各采樣位置觀察所述檢測器的視線上，且位于所述基準面圖像上；對被賦予了所述像素值的所述采樣位置中的、所述基準斷層面及所述多個斷層面所具有的像素值的特性進行圖案識別，從而確定所述攝像部位的位置的步驟； 在所述確定的攝像部位位置中除去異常點的步驟；連接被除去所述異常點的所述攝像部位的位置，從而制作出反映該攝像部位的實際大小以及形狀的三維最佳焦點圖像的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種作為放射線攝像裝置的全景攝像裝置。該全景攝像裝置具備X射線管(31)，發(fā)出作為放射線的X射線；檢測器(32)，當X射線入射時，輸出與該X射線對應的數(shù)字電量的幀數(shù)據(jù)；移動單元(23、24)，使上述配對的X射線管(31)與檢測器(32)相對于被測體進行移動。該裝置進一步具備數(shù)據(jù)收集單元(12、41、52～57)，在使配對的X射線管與檢測器移動的過程中，收集從檢測器輸出的幀數(shù)據(jù)；最佳焦點圖像制作單元(12、56)，使用該收集數(shù)據(jù)，將被測體的攝像部位的焦點進行最佳化，并且制作出反映該攝像部位的實際大小以及形狀的三維最佳焦點圖像。
文檔編號A61B6/02GK102469977SQ20108003393
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月29日 優(yōu)先權日2009年7月30日
發(fā)明者尾川浩一, 山河勉, 勝又明敏, 辻田政廣, 長野竜也, 鬼頭和秀 申請人:株式會社電視系統(tǒng)