JP4655356B2 - X-ray equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は患者の歯や骨あるいはその周辺組織をX線撮影するものであり、特にパノラマX線撮影装置など撮影領域が立体的な曲面で広範囲にわたる被写体を簡便に3次元表示させることのできる医科または歯科向けのX線撮影装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来この種のX線撮影装置は、特開平11−253433号公報や特開2000−139902号公報に示すようなX線CT撮影装置が一般的であった。これは図6に示すように患者1をはさんで対向する位置にX線源2と2次元X線撮影手段3が配置され、X線源2から患者1に向けたX線ビーム投影像を2次元X線撮影手段3で撮影する。また軸線4を中心とする軌道5上をX線源2と2次元X線撮影手段3が回転しながら、患者1内部の2次元X線断面像を異なる角度から多数撮影し、後に3次元X線CT画像として合成するものである。
【0003】
一方通常パノラマ撮影装置とよばれているものは、特開平9−135829号公報に示されるような構成が一般的である。図7のようにX線源2側に細い縦長1次スリット6が、1次元X線撮影手段7側に細い縦長2次スリット8が取り付けられている。X線源2から発せられるX線ビームは1次スリット6、患者1、2次スリット8を経由して1次元X線撮影手段7に入射する。そして例えば図8の太線で示される所定の(歯列弓などの)軌跡近傍のみで結像する曲面断層撮影を行うものであり、撮影された短冊状の1次元X線画像を時間遅延積分(TDI)法によって図9のような2次元パノラマX線画像に展開する。つまり図9は、図10のような曲面に沿った1次元断層X線画像を2次元平面上に展開して表示したものであり、このパノラマ画像がそのまま診断に使用されている。さらにこのパノラマ撮影装置は一般にセファロ撮影とよばれるモードで図11のような断層撮影像を得ることが可能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のX線撮影装置のうち、X線CTのような装置では多数の2次元断層撮影を繰り返し行うため人体への被曝量が多い上、装置形状は大型で非常に高価である。人体内部構造を輪切り状にして詳細に検査しなければならない場合はともかく、歯列弓や頭蓋骨表面など特定曲面の1次所見を得るためにX線CTを用いるのは適さない。このような装置の取扱いには専門知識、資格を有する放射線技師が必要であり、また設置面積が制約される小規模な診療所、個人開業医院への導入は困難である。
【0005】
一方通常のパノラマ撮影装置は所定断層位置ごとの1次元画像を2次元に展開したものであり、一般の歯科医院にも普及が進んでいる。しかしながら一般の患者には、撮影された自身のパノラマ画像をシャウカッセンやコンピュータディスプレイ上に映し出されても実際の患部との対応がとりにくく、直感的にイメージしにくい。つまり医師の診断には使えても患者説明、インフォームドコンセント用のツールとしては使いづらいという課題がある。
【0006】
また撮影の都度、同一人物であっても被写体位置、角度等によって被写体像は変わってくるため画一的な変換式に基づいて撮影された2次元X線画像を3次元空間上に展開することは誤差が大きくなるという課題を有していた。
【0007】
また患者が自分自身(内側)の視点からX線像を見たり、鏡を見るようにX線像を自由に移動させながら立体的に患部の様子を把握することが困難であった。
【0008】
また患者が気になっている患部の状態を拡大したり視点を変えて見たい場合も、既に撮影されたX線画像をコンピュータの手動マウス操作などによって表示変換させるだけなので、実際の患部との対応をつかみにくいという課題を有していた。
【0009】
また患者にとって、患部を外側から見た可視画像と撮影されたX線画像との位置関係がわかりにくいという課題を有していた。
【0010】
また患者が実際の患部に手鏡をあてがうような直感的にわかりやすい簡単な行為だけで該当患部のX線画像を拡大表示したり他の角度から観察することはできなかった。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明のX線撮影装置は患者の歯や骨のX線画像を撮影するX線撮影手段と、人体の歯や骨の形状データベースに基づきこのX線画像を3次元空間に展開および記憶する3次元変換手段と、患者の3次元X線画像を表示するX線画像表示手段とを備えたものである。
【0012】
これによってX線撮影された2次元画像を簡便に3次元空間に展開し、任意の視点や任意の拡大率などに変換して3次元X線画像を表示することができるので、専門外の患者でも直感的に患部と画像との対応づけができる。3次元表示されたX線画像を見ながら、医師の診断治療内容を正確に理解することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の発明は、患者の歯や骨のX線画像を撮影するX線撮影手段と、人体の歯や骨の形状データベースに基づきこのX線画像を3次元空間に展開および記憶する3次元変換手段と、患者の3次元X線画像を表示するX線画像表示手段を備えたことにより、X線撮影された2次元画像は簡便に3次元空間に展開され、立体的な斜視図として表示される。よって専門外の患者でもこの3次元表示されたX線画像を見ながら、直感的に患部と画像との対応づけが容易となり、医師の診断治療内容を正確に理解することができる。
【0014】
請求項2に記載の発明は、特に患者の体表面可視画像を撮影するビデオカメラと、このビデオカメラの画像出力に基づき3次元空間における患者各部位の位置情報を抽出する抽出手段と、この抽出手段の出力に基づきこのX線画像を3次元空間に展開および記憶する3次元変換手段を備えたことにより、患者ごとあるいは撮影位置、角度によって異なる歯や骨など各部位の3次元空間上の位置をより正確に測定することができる。
【0015】
請求項3に記載の発明は、患者の3次元X線画像の表示を任意の視点あるいは任意の拡大率に変換するX線画像制御手段を備えたため、撮影完了後のX線画像に対し患者の直感に合わせたわかりやすい画像に自由に加工できる。例えば患者が自分自身(内側)の視点からX線像を見たり、鏡を見るようにX線像を自由に移動させながら立体的に患部の様子を把握することもできる。
【0016】
請求項4に記載の発明は、患者の体表面可視画像を撮影する第2のビデオカメラと、この第2のビデオカメラの画像出力に基づき3次元空間における患者各部位の位置情報を抽出する第2の抽出手段と、3次元変換手段およびこの第2の抽出手段の出力に基づきリアルタイムに患者のX線動画像を制御するX線画像制御手段と、このX線画像制御手段で変換された患者の3次元X線画像を表示するX線画像表示手段とを備えたものである。これにより撮影完了した患者の3次元X線画像は一旦3次元変換手段に記憶されており、後に患者が第2のビデオカメラに向かって体表面可視画像を映し出すだけで、3次元X線画像はこの可視画像に追従して視点や拡大率を自動的に更新して表示される。つまり患者は気になっている患部の状態を拡大したり視点を変えて見たい場合に、第2のビデオカメラに対し当該部位を近づけるだけでX線画像が表示されるので、マウスなどを用いたコンピュータ操作を全く行うことなく実際の患部との対応を把握することができる。
【0017】
請求項5に記載の発明は、第2のビデオカメラに映し出された患者の体表面可視画像がリアルタイムに表示される可視画像表示手段が接続されたことを特徴とするものであり、患者にとって、患部を外側から見た可視画像と撮影されたX線画像が同時並列に同様の角度から表示されるので患部の外側と内側の状態を明確に示すことができる。特に注目したい患部が複数にわたる場合でも第2のビデオカメラで映し出す部位を移動するだけでそのままX線画像もリアルタイムに追従するため、取扱いが非常に楽である。
【0018】
請求項6に記載の発明は、特にX線画像制御手段から出力される患者のX線動画像データとこの第2のビデオカメラから出力される患者の体表面可視動画像データを合成する画像合成手段と、この画像合成手段で合成された患者の動画像を表示する合成画像表示手段とを備えたものであるため、X線画像の外側に半透明の体表面可視画像が重ね合わせられた合成画像が、患者の動きに合わせて動画像表示される。よって1つの表示手段のみで、わかりやすく患部の状態を表現することができる。
【0019】
請求項7に記載の発明は、第2のビデオカメラが着脱可能な携帯型形状であるため、患者自身が第2のビデオカメラを手にとり、実際の患部に手鏡をあてがうような直感的にわかりやすい簡単な動作をするだけで特定患部を拡大撮影したり他の角度から観察することができる。
【0020】
請求項8に記載の発明は、患者と第2のビデオカメラの間にハーフミラーを介在させたことを特徴とするものであり、第2のビデオカメラに映し出された患者の体表面可視画像を表示する必要がない。例えば診療チェアー正面の鏡にこのハーフミラーを使用し壁の中に第2のビデオカメラを埋め込んでおけば、患者は装置に触れる必要さえなくなるため、レンズが破損したり、ケーブルが断線するなどといった装置故障が置きにくくなるとともに患者に監視されているという心理的圧迫感を与えることもなくなる。
【0021】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0022】
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるX線撮影装置の機能ブロック図である。
【0023】
図1において、9は患者1の2次元X線画像を撮影するX線撮影手段であり、従来例で示した歯科用パノラマX線撮影装置同様、患者1をはさんでX線源(図示せず)と対向する位置に配置されている。X線撮影手段9は、静止した患者1の周囲を旋回しながら所定断層面のX線撮影を行うことで従来例図13に示したものと同様のパノラマX線画像を得る。パノラマX線画像は単に歯冠部や骨、顎関節などの硬組織のみを映し出すものではなく、歯髄、歯槽骨、歯根膜、歯肉などの軟組織も映し出す。
【0024】
また図1において10はX線撮影中、同時に患者1の体表面2次元可視画像を各旋回角度ごとに複数枚撮影するビデオカメラである。11はビデオカメラ10の画像出力に応じ、3次元空間における患者1各部位の位置情報を抽出する抽出手段である。具体的に抽出手段11は、患者1の体表面2次元可視動画像を構成する各静止画像から背景を切り出すことで患者1の輪郭線を導出し、3次元空間上に患者1の外形寸法図をプロットする。
【0025】
12は形状データベースであり、あらかじめ人体の平均的骨格寸法図と、顔面・鼻・耳など体表面の平均的凹凸形状寸法図および両者の位置関係テーブルが登録されている。さらに多数の人体ごとの固有データに基づく近似補正手段を備えているため、患者1の体表面外形寸法図に対応する標準的な内部骨格構造図のテーブルを有している。13は3次元変換手段であり、抽出手段11および形状データベース12の出力に基づき患者1のX線画像を3次元空間にメッシュモデルとして展開および記憶する。
【0026】
14はX線画像制御手段であり、3次元変換手段13で展開されたX線画像の各表面ボクセルの位置、方向および輝度を決定し、陰面消去等のサーフェスレンダリング処理を施して2次元平面に投影した3次元表示画像を生成する。このX線画像制御手段14にはマウス、ジョイスティックのような入力デバイスが設けられ、直感的な操作のみで任意の視点から任意の対象方向へ任意の拡大率(距離)で表示させるよう指定することができる。15はX線画像制御手段14で生成された患者1の3次元X線画像を表示するX線画像表示手段である。図2はX線画像表示手段15で表示された患者1の3次元X線画像の一例を示すものである。従来例で示した図9、図11といった2次元X線画像に対し、ビデオカメラ10で撮影された体表面の画像や形状データベース12から患者1の頭蓋骨形状を導出し、この曲面に歯列弓軌跡上で結像させた2次元のパノラマX線画像を貼り合わせたものである。
【0027】
以上のように本実施の形態において、X線撮影手段9で撮影された患者1の2次元X線画像を3次元変換手段13で3次元化し、X線画像制御手段14によって任意の視点、方向、距離からの3次元像に自由に表示し直せるため、専門外の患者でも簡便な操作で直感的に患部と画像との対応づけができる。3次元表示されたX線画像を見ながら、医師の診断治療内容を正確に理解することができる。
【0028】
ここでビデオカメラ10による患者1の体表面可視画像の撮影はX線撮影装置9によるX線撮影と同時に行うとしたが別々に行ってもよい。また3次元空間上の患者1の位置をより正確に測定するために異なる角度から複数台のビデオカメラ10によって撮影してもよい。またX線撮影は従来例図9で示した通常のパノラマ撮影と図11で示したセファロ撮影を個々に行い、複数枚の異なるX線画像から患者1の3次元X線画像を決定してもよい。
【0029】
X線撮影手段9で撮影された2次元X線画像を3次元変換手段13によって3次元X線画像に構成する際に、欠落している情報は形状データベース12によって推定し、補完(外挿)してもよい。但しこの場合、推定によって補完された画像部分は、実測された画像部分と明確に分別できるように半透明にしたり、あいまい度に応じて色の濃さを変えていくなどの処理を行うものとする。例えば撮影条件によって天井面、底面の計測情報が得られていないばあい、側面から見た表面形状には着色するが、天井面や底面には色をつけないあるいは透明なままにして、3次元形状を構成する。
【0030】
これによりX線画像表示手段15によって任意の角度から患者1の3次元X線画像を観察した時に色がついていないあるいは透明な領域の画像は推定による補完なので表示精度に欠けることがはっきりわかる。
【0031】
また生の計測データから座標変換によって求められた各ボクセルのサイズは視点や拡大率によって表示寸法精度が変わってくる。よって各ボクセルが密(高精度)な領域は濃い色で、疎な領域は薄い色で表現するといった連続的な濃淡のついた3次元画像を生成することで表示寸法精度を示してもよい。さらに生まれつきの体表の形態異常、外傷による頭蓋・顔面骨の骨折、骨欠損、頭頚部の悪性腫瘍切除に伴う体表組織の欠損など患者1個別の状況に応じ、補完処理を禁止してもよい。X線画像制御手段14は、手動操作なき場合、患者1の3次元X線画像を表示画面内で連続的に回転させつづけるようにしてもよい。また患者1内部の視点(口腔内)から外側に向かって3次元X線画像(内側曲面)が見えるようなドームイメージで表示させてもよい。新たにX線撮影手段9や第1のビデオカメラ10で撮影された患者1の画像データを形状データベース12にフィードバックし、自動的にこの形状データベース12の更新、拡充を図るようにしてもよい。もちろん3次元変換手段13の出力を患者ごとの電子カルテシステムに連動させ、特定患部の経年変化観察、治療前後の効果確認等に役立ててもよい。
【0032】
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施例2におけるX線撮影装置の機能ブロック図である。本発明の実施例1で説明したものと同一機能を有するブロックには同一番号を付与し、説明を省略する。
【0033】
図3においてX線撮影手段9および第1のビデオカメラ10は、X線室100内にあり、それぞれ実施例1と同様の機能を有している。一方他の構成要素は診療室101内にあり、この診療室101内では医者(図示せず)が患者1のX線画像を観察し、患者1に対する説明を行う。X線室100内のX線撮影手段9および第1のビデオカメラ10で撮影された患者1のX線画像データおよび可視画像データは、それぞれ第1の抽出手段11および3次元変換手段13に伝送される。
【0034】
図3には明示しないがX線室100と診療室101間は高速通信LANケーブルで接続されている。患者1は最初X線室100内においてX線撮影を行い、次に診療室101の診療チェアーユニットに移動して撮影された患者1の3次元X線画像をX線画像表示手段15で見ながら医師の診断内容を聞く。
【0035】
16はX線撮影の完了した患者1自らがX線撮影された患者などを外部から手に持って映し出すことができる携帯型の第2のビデオカメラである。
【0036】
図4に第2のビデオカメラ16の外観図を示す。図4において矢印方向が撮影領域であり、全長は20cm程度の手持ち携帯型形状となっている。電池駆動で作動し、無線でビデオ画像信号を第2の抽出手段17に送信する。手元操作によりズームアップや上下左右反転の制御が可能である。被写体である患者1各部位の近接撮影から遠方撮影までオートフォーカスによってボケのない画像撮影ができる。
【0037】
また図3において、第2のビデオカメラ16には可視画像表示手段19が接続されており、常時第2のビデオカメラ16で撮影されている被写体(患者1)の動画像が表示される。第2の抽出手段17は、第2のビデオカメラ16の動画像出力(例えば1秒間に30フレームの静止画を転送)に応じ、3次元空間における患者1各部位の位置情報を抽出するものである。X線画像制御手段18は3次元変換手段13の出力つまり患者1の3次元X線画像を、リアルタイムに更新される第2の抽出手段17からの画像に重ね合わせていきX線動画像を生成する。
【0038】
すなわちX線画像制御手段18は、表示画像の手動操作なしで第2のビデオカメラ16に映し出された動画像に同期、追従して既に撮影完了しているX線画像をアニメーション表示させる制御を行っている。このX線画像制御手段18は、第2のビデオカメラの撮影を患者1から離した時など、3次元変換手段13の出力と第2の抽出手段17の出力との対応が不能となった場合、X線画像の表示を静止させる。X線画像表示手段15は、既に撮影された患者1の3次元X線画像データを用いて表示可能な視点、方向、距離の限界までは可視画像表示手段18の表示に同期、追従してリアルタイムに表示内容を更新していく。
【0039】
以上のように、本実施例においてはX線画像制御手段18が、第2のビデオカメラ16の撮影に対応して3次元X線画像表示を更新していくため、例えば「患者1の正面から歯列全体をビデオ撮影している状態に引き続き、左上2番前歯を斜め下方からクローズアップした撮影に切り替える。」などという処理が、X線画像表示手段15と可視画像表示手段18の双方で連動してなされる。実際どの歯がどのX線像と対応しているといった説明は一切行わなくても自然に理解できる。
【0040】
第2のビデオカメラ16は既に撮影完了し3次元空間上に展開、記憶されている患者1の3次元X線画像の表示制御に関し、複雑なコンピュータ操作を行って表示方向や拡大率を変更するといった意識を全く与えることなしに所望の角度や所望の拡大率を指定する入力デバイスとなる。この第2のビデオカメラ16は低電圧の電池駆動であり商用AC電源から絶縁されているため、万一の故障時でも感電する危険性はない。ワイヤレスであるため狭く奥まった部位も容易にでき、ケーブル断線故障といった問題もない。
【0041】
患者1などの操作者は単に第2のビデオカメラ16を手にとり、実際の患部に手鏡をあてがうような直感的にわかりやすい簡単な動作をするだけで特定患部を拡大撮影したり他の角度から観察することができる。この動作は可視画像表示手段18ではなくX線画像表示手段15のみを見ながら行うこともできるので、診療室101内で被曝することなく(X線源なしで)、見たい部位を変えながらまるで自由にX線動画像撮影を行えるといった劇的なプレゼンテーション効果を生み出すことができる。
【0042】
なおここでX線室100内と診療室101内の構成を一人の患者1向けに1:1で接続するものとしたが、複数の患者が共通のX線室100内設備を利用する一方、診療室101内設備の一部は各患者用として複数の診療チェアーごと個別に設けた1:Nネットワークシステムを構築してもよい。膨大な人体の形状データベース12や高速画像処理能力が必要とされる3次元変換手段13の機能は診療室101内で完結させるのではなく、遠隔の情報処理センター(ホストコンピュータ)にアクセスすることで同様の効果をあげてもよい。つまり1診療医院内だけで独立するのでなく、複数の診療医院がデータベースを共有することで、自動的に蓄積内容の拡充、更新を図っていくようにしてもよい。
【0043】
(実施の形態3)
図5は、本発明の実施の形態3におけるX線撮影装置の機能ブロック図である。本発明の実施例2で説明したものと同一機能を有するブロックには同一番号を付与し、説明を省略する。実施例3におけるX線撮影手段が実施例2と異なる点は、可視画像表示手段の代わりにハーフミラー20を備え、このハーフミラー20の背面に据置き型の第2のビデオカメラ21を埋設したことにある。加えてX線画像制御手段18の出力と第2のビデオカメラ21の出力を1つの動画像に合成する画像合成手段22と画像合成手段22によって生成された合成動画像を表示する合成画像表示手段23を備えたことにある。ハーフミラー20は患者1が座る診療チェアーユニットに組み込まれ、患者1自らがこのハーフミラー20に映った患部の様子を目視観察できるようになっている。ハーフミラー20により第2のビデオカメラに映し出された患者の体表面可視画像を表示する必要がない。これにより患者1は装置に触れる必要さえなくなるため、故障が起きにくくなるとともに機械操作に対する懸念や監視されているという心理的圧迫感を患者1に全く与えなくてすむ。
【0044】
画像合成手段22は、X線画像制御手段18から出力された患者1の3次元X線画像の外側表面に、第2のビデオカメラ21から第2の抽出手段17を介して出力される患者1の体表面可視画像を半透明化して貼り付けるものである。体表面可視画像の透明度はX線画像制御手段18内に設けられた合成比調合手段(図示せず)によって、0%〜100%の任意に設定できる。透明度0%の時は第2のビデオカメラ16で撮影された体表面の動画像表示となり、透明度100%の時はX線画像制御手段18が出力する3次元X線画像のみの動画像表示となる。このようにX線画像制御手段18の出力と第2のビデオカメラ21の出力を1つの動画像に合成する画像合成手段22とこの画像合成手段22によって生成された合成動画像を表示する合成画像表示手段23を備えたことにより、1つの動画像画面内に体表面の可視画像と内部のX線画像が3次元表示できる。これによってX線画像の各部位が体表面のどの部位に対応しているかは、専門知識を持たない患者1にも一目瞭然となる。
【0045】
なおここで、ハーフミラー20は患者1が座る診療チェアーユニットに組み込まれるものとしたが、第2のビデオカメラ16と一体化して取り外しできる手鏡のような平板形状としてもよい。あるいはハーフミラー20と合成画像表示手段23あるいは第2のビデオカメラ21と合成画像表示手段23を一体化して、患者1は1つの画面を見るだけですむようにしてもよい。同様にハーフミラー20の反射率をほとんどなくしてもよい。単に患者1がハーフミラー20に右顔を近づければ、合成画像表示手段23における患者1のX線画像表示中、右顔部分がそのままアップ表示したり、ハーフミラー20に対し顎を突き出せば、顔を下側から見た表示になるようにしてもよい。動画像表示中、任意のポーズで画面表示を静止させ、この静止画面に対し、拡大、縮小、輪郭強調、コントラウト強調、実寸法計測、カラー化等々の画像処理を施してもよい。実施例では詳述しなかったが、画像の保存はこのような特定の静止画像に対して行ってもよいし、3次元空間におけるX線画像データ、あるいは撮影されたままの生データ形式いずれでも構わない。
【0046】
【発明の効果】
以上のように請求項1記載の発明によれば、専門外の患者でも直感的に患部と画像との対応づけができる。3次元表示されたX線画像を見ながら、医師の診断治療内容を正確に理解することができる。
【0047】
また請求項2記載の発明によれば、患者ごとあるいは撮影位置、角度によって異なる歯や骨などの各部位の3次元空間上の位置をより正確に測定することができる。
【0048】
また請求項3記載の発明によれば、撮影完了後のX線画像を患者の直感に合わせてわかりやすい画像に自由に加工・修正できる。例えば患者が自分自身(内側)の視点からX線像を見たり、鏡を見るようにX線像を自由に移動させながら立体的に患部の様子を把握することもできる。
【0049】
また請求項4記載の発明によれば、患者は第2のビデオカメラに対し当該部位を近づけるだけでX線画像が表示されるので、コンピュータ操作を全く行わずに実際の患部との対応を把握することができる。
【0050】
また請求項5記載の発明によれば、第2のビデオカメラで映し出す部位を移動するだけでそのままX線画像もリアルタイムに追従するため、取扱いが非常に楽である。
【0051】
また請求項6記載の発明によれば、1つの表示手段のみで、わかりやすく患部の状態を表現することができる。
【0052】
また請求項7記載の発明によれば、患者自身が第2のビデオカメラを手にとり、実際の患部に手鏡をあてがうような直感的にわかりやすい簡単な動作をするだけで特定患部を拡大撮影したり他の角度から観察することができる。
【0053】
また請求項8記載の発明によれば、ビデオカメラに映し出された患者の体表面可視画像を表示する必要がない。例えば診療チェアー正面の鏡にこのハーフミラーを使用し壁の中に第2のビデオカメラを埋め込んでおけば、患者は装置に触れる必要さえなくなるため、故障が起きにくくなるとともに、機械操作に対する懸念や監視されているという心理的圧迫感を患者に全く与えなくてすむ。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるX線撮影装置の機能ブロック図
【図2】本発明の第1の実施の形態のX線撮影装置で撮影した3次元X線画像の図
【図3】本発明の第2の実施の形態におけるX線撮影装置の機能ブロック図
【図4】本発明の第2の実施において使用する第2のビデオカメラの外観図
【図5】本発明の第3の実施の形態におけるX線撮影装置の機能ブロック図
【図6】従来のCT型X線撮影装置の構成図
【図7】従来のパノラマ撮影型X線撮影装置の構成図
【図8】パノラマX線撮影の断層軌跡を示した図
【図9】パノラマX線撮影で表示される2次元X線画像の図
【図10】パノラマX線撮影の断層軌跡を立体表示した図
【図11】セファロ撮影で表示される2次元X線画像の図
【符号の説明】
1 患者
2 X線源
3 2次元X線撮影手段
4 軸線
5 軌道
6 1次スリット
7 1次元X線撮影手段
8 2次スリット
9 X線撮影手段
10 ビデオカメラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention performs X-ray imaging of a patient's teeth and bones or surrounding tissues, and in particular, a medical department capable of easily three-dimensionally displaying a wide range of subjects with a three-dimensional curved imaging area such as a panoramic X-ray imaging apparatus. Alternatively, the present invention relates to a dental X-ray imaging apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of X-ray imaging apparatus is generally an X-ray CT imaging apparatus as disclosed in JP-A-11-253433 and JP-A-2000-139902. As shown in FIG. 6, an
[0003]
On the other hand, what is commonly referred to as a panorama photographing apparatus generally has a configuration as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-135829. As shown in FIG. 7, a thin vertically long primary slit 6 is attached to the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, among conventional X-ray imaging apparatuses, an apparatus such as X-ray CT repeatedly performs a number of two-dimensional tomographic imagings, so that the amount of exposure to the human body is large, and the apparatus shape is large and very expensive. It is not appropriate to use X-ray CT to obtain a primary finding of a specific curved surface such as a dental arch or a skull surface, in any case where the internal structure of the human body has to be inspected in detail. The handling of such a device requires specialized and qualified radiologists, and is difficult to introduce into small clinics and private clinics where the installation area is limited.
[0005]
On the other hand, a normal panoramic imaging apparatus develops a one-dimensional image for each predetermined tomographic position in a two-dimensional manner, and is widely used in general dental clinics. However, for a general patient, even if the captured panoramic image is displayed on a shaw cassen or a computer display, it is difficult to correspond to the actual affected area, and it is difficult to image intuitively. In other words, there is a problem that it is difficult to use as a tool for patient explanation and informed consent even if it can be used for doctor's diagnosis.
[0006]
In addition, since the subject image changes depending on the subject position, angle, etc., even if the person is the same, each time a photograph is taken, a two-dimensional X-ray image photographed based on a uniform conversion formula is developed in a three-dimensional space. Had the problem of increased error.
[0007]
Also, it is difficult for the patient to see the X-ray image from his own (inside) viewpoint or to move the X-ray image freely as if looking at a mirror and to grasp the state of the affected area in three dimensions.
[0008]
Also, if you want to enlarge the state of the affected area that the patient is interested in or change the viewpoint, you can simply display and convert the X-ray image that has already been taken by manual mouse operation of the computer. The problem was that it was difficult to grasp the response.
[0009]
In addition, the patient has a problem that the positional relationship between a visible image of the affected part viewed from the outside and a photographed X-ray image is difficult to understand.
[0010]
Moreover, the X-ray image of the affected part cannot be enlarged and observed from another angle only by a simple action that is intuitive and easy to understand, such as a patient applying a hand mirror to the actual affected part.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned conventional problems, the X-ray imaging apparatus of the present invention is based on X-ray imaging means for imaging X-ray images of a patient's teeth and bones, and a human tooth and bone shape database. Is provided with a three-dimensional conversion means for expanding and storing the information in a three-dimensional space, and an X-ray image display means for displaying a three-dimensional X-ray image of the patient.
[0012]
As a result, a 2D image taken by X-ray can be easily developed in a 3D space and converted into an arbitrary viewpoint, an arbitrary magnification, etc., and a 3D X-ray image can be displayed. But you can intuitively associate the affected area with the image. It is possible to accurately understand the diagnostic treatment contents of the doctor while viewing the X-ray image displayed in three dimensions.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The invention according to claim 1 develops and stores an X-ray image in a three-dimensional space based on an X-ray imaging means for imaging an X-ray image of a patient's teeth and bones and a shape database of human teeth and bones. By providing the three-dimensional conversion means and the X-ray image display means for displaying the three-dimensional X-ray image of the patient, the two-dimensional image taken by X-ray is easily developed in the three-dimensional space, and is a three-dimensional perspective view. Is displayed. Therefore, even a non-specialized patient can easily associate the affected area with the image intuitively while viewing the three-dimensional X-ray image, and can accurately understand the diagnosis and treatment contents of the doctor.
[0014]
The invention according to
[0015]
Since the invention according to
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a second video camera that captures a body surface visible image of a patient, and a position information of each part of the patient in a three-dimensional space based on an image output of the second video camera. 2 extraction means, three-dimensional conversion means and X-ray image control means for controlling a patient's X-ray moving image in real time based on the output of the second extraction means, and a patient converted by the X-ray image control means X-ray image display means for displaying the three-dimensional X-ray image. As a result, the three-dimensional X-ray image of the patient who has completed imaging is temporarily stored in the three-dimensional conversion means, and the three-dimensional X-ray image can be obtained simply by projecting the body surface visible image toward the second video camera later. Following this visible image, the viewpoint and magnification are automatically updated and displayed. In other words, when the patient wants to enlarge the state of the affected area or change the viewpoint, the X-ray image is displayed just by bringing the part closer to the second video camera. It is possible to grasp the correspondence with the actual affected area without performing any computer operation.
[0017]
The invention according to
[0018]
According to the sixth aspect of the present invention, in particular, image synthesis for synthesizing the patient's X-ray moving image data output from the X-ray image control means and the patient's body surface visible moving image data output from the second video camera. And a synthetic image display means for displaying a patient moving image synthesized by the image synthesizing means, so that a semitransparent body surface visible image is superimposed on the outside of the X-ray image. An image is displayed as a moving image in accordance with the movement of the patient. Therefore, the state of the affected part can be easily expressed with only one display means.
[0019]
The invention according to claim 7 has a portable shape in which the second video camera can be attached and detached, so that the patient himself can easily grasp the second video camera and apply a hand mirror to the actual affected area. The specific affected area can be magnified and observed from other angles with a simple operation.
[0020]
The invention according to
[0021]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0022]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a functional block diagram of an X-ray imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
[0023]
In FIG. 1, reference numeral 9 denotes an X-ray imaging means for imaging a two-dimensional X-ray image of a patient 1, and like the dental panoramic X-ray imaging apparatus shown in the conventional example, an X-ray source (not shown) across the patient 1 is shown. Z)). The X-ray imaging means 9 obtains a panoramic X-ray image similar to that shown in FIG. 13 by performing X-ray imaging of a predetermined tomographic plane while turning around the stationary patient 1. The panoramic X-ray image does not simply show hard tissues such as crowns, bones, and temporomandibular joints but also soft tissues such as dental pulp, alveolar bone, periodontal ligament, and gingiva.
[0024]
In FIG. 1,
[0025]
[0026]
[0027]
As described above, in the present embodiment, the two-dimensional X-ray image of the patient 1 imaged by the X-ray imaging means 9 is three-dimensionalized by the three-dimensional conversion means 13 and the X-ray image control means 14 selects an arbitrary viewpoint and direction. Since a 3D image from a distance can be freely displayed again, even a non-specialized patient can intuitively associate an affected area with an image with a simple operation. It is possible to accurately understand the diagnostic treatment contents of the doctor while viewing the X-ray image displayed in three dimensions.
[0028]
Here, the imaging of the body surface visible image of the patient 1 by the
[0029]
When a two-dimensional X-ray image captured by the X-ray imaging unit 9 is formed into a three-dimensional X-ray image by the three-
[0030]
As a result, when the X-ray image display means 15 observes the three-dimensional X-ray image of the patient 1 from an arbitrary angle, it can be clearly seen that the display accuracy is lacking because the image of the uncolored or transparent region is complemented by estimation.
[0031]
The size of each voxel obtained by coordinate conversion from raw measurement data varies in display size accuracy depending on the viewpoint and the enlargement ratio. Therefore, display dimensional accuracy may be shown by generating a continuous three-dimensional image in which each voxel is expressed in a dark color in a dense (high accuracy) region and a light color in a sparse region. In addition, even if the patient's individual morphological abnormalities, cranial / facial bone fractures due to trauma, bone defects, body tissue defects associated with resection of head and neck malignant tumors, supplementary treatment may be prohibited. Good. The X-ray image control means 14 may continuously rotate the three-dimensional X-ray image of the patient 1 within the display screen when there is no manual operation. Further, the dome image may be displayed so that a three-dimensional X-ray image (inner curved surface) can be seen from the viewpoint (inside the oral cavity) inside the patient 1 toward the outside. The image data of the patient 1 newly imaged by the X-ray imaging means 9 or the
[0032]
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a functional block diagram of the X-ray imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention. Blocks having the same functions as those described in the first embodiment of the present invention are given the same numbers, and descriptions thereof are omitted.
[0033]
In FIG. 3, the X-ray imaging unit 9 and the
[0034]
Although not clearly shown in FIG. 3, the
[0035]
[0036]
FIG. 4 shows an external view of the
[0037]
In FIG. 3, a visible image display means 19 is connected to the
[0038]
In other words, the X-ray image control means 18 performs control to display an animated X-ray image that has already been taken in synchronization with and following the moving image displayed on the
[0039]
As described above, in the present embodiment, the X-ray image control means 18 updates the three-dimensional X-ray image display corresponding to the imaging of the
[0040]
The
[0041]
The operator such as the patient 1 simply takes the
[0042]
Here, the configuration in the
[0043]
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a functional block diagram of the X-ray imaging apparatus according to
[0044]
The
[0045]
Here, the
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, even an unspecialized patient can intuitively associate an affected area with an image. It is possible to accurately understand the diagnostic treatment contents of the doctor while viewing the X-ray image displayed in three dimensions.
[0047]
According to the second aspect of the present invention, it is possible to more accurately measure the position in the three-dimensional space of each part such as a tooth or a bone, which differs depending on the patient or the photographing position and angle.
[0048]
According to the third aspect of the present invention, the X-ray image after completion of imaging can be freely processed and corrected into an easy-to-understand image in accordance with the patient's intuition. For example, the patient can see the X-ray image from his / her own (inside) viewpoint, or can grasp the state of the affected area in three dimensions while freely moving the X-ray image so as to look at a mirror.
[0049]
According to the fourth aspect of the present invention, since the X-ray image is displayed only by bringing the patient closer to the second video camera, the patient can grasp the correspondence with the actual affected part without performing any computer operation. can do.
[0050]
According to the fifth aspect of the present invention, since the X-ray image follows in real time just by moving the part projected by the second video camera, handling is very easy.
[0051]
According to the sixth aspect of the present invention, the state of the affected area can be easily expressed with only one display means.
[0052]
According to the seventh aspect of the present invention, the patient himself / herself takes the second video camera and takes a magnified image of the specific affected part simply by performing an intuitive and easy operation such as applying a hand mirror to the actual affected part. It can be observed from other angles.
[0053]
According to the eighth aspect of the present invention, there is no need to display the body surface visible image of the patient projected on the video camera. For example, if this half mirror is used as a mirror in front of a medical chair and a second video camera is embedded in the wall, the patient will not even need to touch the device. There is no need to give the patient the psychological pressure of being monitored.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram of an X-ray imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram of a three-dimensional X-ray image captured by the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a functional block diagram of an X-ray imaging apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an external view of a second video camera used in the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a functional block diagram of an X-ray imaging apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional CT type X-ray imaging apparatus.
FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional panoramic radiography apparatus.
FIG. 8 is a diagram showing a tomographic trajectory of panoramic radiography
FIG. 9 is a diagram of a two-dimensional X-ray image displayed in panoramic X-ray photography.
FIG. 10 is a diagram showing a stereoscopic view of a tomographic trajectory of panoramic X-ray photography.
FIG. 11 is a diagram of a two-dimensional X-ray image displayed by cephalometric imaging.
[Explanation of symbols]
1 patient
2 X-ray source
3 Two-dimensional X-ray imaging means
4 axis
5 orbit
6 Primary slit
7 One-dimensional X-ray imaging means
8 Secondary slit
9 X-ray imaging means
10 Video camera
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