JPH0448169Y2

JPH0448169Y2 -

Info

Publication number: JPH0448169Y2
Application number: JP1988018059U
Authority: JP
Priority date: 1987-02-16
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1992-11-13
Also published as: US4878234A; EP0279294A1; JPS63140907U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、患者の顎のパノラマ断層撮影のため
の歯科用Ｘ線診断装置に関する。

〔従来の技術〕

垂直軸線を中心に回転可能であるユニツトを備
えており、このユニツトは一方ではＸ線源の、他
方では二次スリツトを有する絞りの保持体であ
り、さらにＸ線を可視光線に変換するための手段
と、ビーム強度に比例する電気的信号を形成する
検出装置とを備えており、さらにこの検出装置と
接続されて検出装置から得られた電圧をデイジタ
ル化するＡ−Ｄ変換器と、像メモリと、前記検出
装置から撮影過程の間に供給された信号から全体
像を計算する計算機を有するデータ処理装置とを
備えており、前記全体像がデータ処理装置に接続
されている像再現装置を介して再現され得る歯科
用Ｘ線診断装置は、たとえばドイツ連邦共和国特
許第2646638号明細書から知られている。Ｘ線フ
イルムによる通常の撮影技術にくらべて、この公
知の装置ではパノラマＸ線撮影がＸ線フイルム上
に電子的に記録かつ蓄積され、また最後にスクリ
ーン上に再現され得る。しかしこの公知の装置で
は、使用される検出器については何等説明されて
いない。

〔考案が解決しようとする課題〕

本考案の目的は、撮像器を利用して電子的にパ
ノラマ断層像、すなわち患者の顎全体の像を得る
ことができるようにすることである。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は、本考案によれば、実用新案登録請
求の範囲第１項に記載されたような構成により達
成される。

〔実施例〕

以下、図面に示されている実施例により本考案
を一層詳細に説明する。

第１図には、歯科用Ｘ線診断装置の主要部分が
著しく簡単化した斜視図で示されている。公知の
仕方で診断装置は垂直軸線を中心に揺動可能な回
転ユニツト１を含んでおり、その保持腕２の一方
の端にＸ線源３が、また他方の端に撮影ユニツト
４が保持されている。回転ユニツト１は公知の仕
方で患者頭部５の回りに揺動可能であり、それに
より患者の顎６の全体撮影が行われ得る。

撮影ユニツト４は公知の仕方でたとえば５×
125mmの寸法の二次スリツト８を有する絞り７を
含んでいる。二次スリツト８に、Ｘ線を可視光線
に変換するための手段が続いている。いまの実施
例ではそのために二次スリツト平面内に二次スリ
ツトと同一の寸法のシンチレーシヨン層９（第２
図）が設けられている。シンチレーシヨン層９に
フアイバ光学系の形態の像伝達要素１０が続いて
おり、これは５×125mmの二次スリツトのフオー
マツトをたとえば８×８mmの寸法を有するCCD
センサ１１の像帯域のフオーマツトに縮小する。

CCDセンサ１１は、第２図に示すようにチツ
プ内のメモリおよび像帯域１１ａ，１１ｂが空間
的に隔てられて配置されており、またシフトレジ
スタ１１ｃがCCDメモリ帯域１１ｂと接続され
ている形式のものである。この形式のCCDの代
わりに、像およびメモリ帯域が１つのチツプ内に
隣合つて配置されている形式のCCDも使用され
得る。

機能の説明を簡単にするため、以下の説明は、
第２図中に示されているようにすべての二次スリ
ツト８が単一のCCDセンサの表面上に結像され
るものとして行う。しかし、今日の視点から、第
３図に示されているように、二次スリツト８を覆
うため、より多くのCCDセンサを設けることが
示されている。この実施例に相応して二次スリツ
ト８を結像するため、二次スリツト平面に対して
ほぼ直角に配置された２つのCCDセンサ１２お
よび１３と、伝達要素として２つのフアイバ光学
的要素１４，１５とが設けられている。個々の
CCDセンサは第２図中に示されているものと同
一形式であり、像帯域から空間的に隔てられたメ
モリ帯域１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂおよび
続くシフトレジスタ１２ｃ；１３ｃを有する。

信号処理は第４図の原理回路図により説明され
る。それによれば検出装置（CCDセンサ）から
得られた信号はＡ−Ｄ変換器１６に与えられ、こ
のＡ−Ｄ変換器に予処理ユニツト１７、像メモリ
１８、像読出しユニツト１９、モニタ２０および
計算機２１を有するデイジタル像処理システムが
接続されている。符号２２に付されているのは、
CCDセンサほ駆動するクロツク発生器であり、
これについては後で一層詳細に説明する。

CCDセンサ１１（第２図）のシフトレジスタ
１１ｃの出力端に生ずる像情報はＡ−Ｄ変換器１
６のなかでデイジタル化され、その後に直接に像
メモリ１８のなかに入力され、もしくはユニツト
１７のなかでの予処理の後に像メモリ１８のなか
に記憶される。そのために計算機２１は必要な制
御または読出し命令を発する。

Ａ−Ｄ変換器１６から得られた信号を像メモリ
１８のなかに直接に入力することは、像メモリ１
８が妥当なコストまたは大きさで相応に大きい容
量を有する場合には、有利である。この場合、デ
ータは回転の間に先ず記憶のみされ、また撮影の
終了後、すなわち患者頭部の回りのＸ線源の回転
後に初めて処理、すなわち所望の断層位置の断層
像が得られるように加え合わされる。そのために
比較的大量のデータが処理されなければならない
が、この方法は、より多くの種々の断層を後で表
示することができるという利点を有する。

前記の観点のもとに必要な像メモリ容量が経済
的に妥当な費用で得られないのならば、前記の予
処理ユニツト１７を中間接続するのが有利であ
る。それによりＡ−Ｄ変換器１６からのデイジタ
ルデータが計算機２１からの制御命令に相応して
適時に、すなわち所望の断層位置の断層像が得ら
れるように加え合わされる。その結果として得ら
れる評価されたデータは続いて像メモリ１８のな
かに与えられる。こうして予処理ユニツト１７の
中間接続により、より小さい容量を有する像メモ
リが使用され得る。しかしながら断層位置はこの
ような予処理ユニツトの中間接続により固定的に
定められている。すなわち、予処理ユニツトが用
いられておらず像データが撮影の後に初めて断層
像として合成される前記の装置と異なり、断層位
置を或る限度内で変更することはもはや不可能で
ある。

両方法を折衷する方法として、予処理ユニツト
１７のなかで記憶前に像メモリのなかで多くの隣
接する像スリツトが適時に加え合わされ、またこ
れらの和スリツトが１つの像スリツトとして加え
合わされる過程が記憶の後に行われる方法もあ
る。

第５図ないし第７図により像の生成について次
に説明する。

Ｘ線源３のなかに位置する一次絞りにより制限
された長方形のスリツト状のＸ線束が患者を貫通
する。放射束は二次絞り７の二次スリツト８に当
たり、その後にシンチレーシヨン層９に当たり、
そこで可視光線に変換され、この可視光線が最後
にCCDセンサにより検出される。CCDセンサに
より検出された信号は患者頭部を貫通したＸ線の
強度に比例している。

従来の断層撮影技術では二次絞りの後ろ、すな
わち二次スリツト８の後ろで、照射すべきＸ線フ
イルムが特定の速度で動かされ、その際に選定さ
れた速度はトモグラフ層の位置に影響する。すな
わちフイルム速度の変更によりトモグラフ層が変
更される。Ｘ線フイルムが電子的検出装置により
置換されるいまの場合には、検出器に生ずる信号
は、後で一層詳細に説明するように、特定の仕方
でモニタ上に再現可能なパノラマ断層像に処理さ
れる。

第５図および第６図により先ず二次スリツトと
CCDセンサの像帯域との間の関係を説明する。
二次スリツト８が１つまたはそれ以上のCCDセ
ンサの像帯域の上に結像されるものとする。ｘ方
向、すなわち二次スリツト８の長辺方向に対して
垂直な方向の結像比は１：n_x、またｙ方向の結像
比は１：n_yである。二次スリツトが約５mmの幅
を、また現在使用可能なCCDセンサが８mmの帯
域幅を有するならば、いまの場合にはn_x＝１であ
る。使用される像センサの数および大きさに応じ
て結像尺度n_yはスリツト長辺方向に１と約20との
間である。

寸法ａ・ｂ（ａ＝行間隔、ｂ＝列間隔）を有す
るCCD像帯域面上の１つの（像点）画素は二次
スリツト平面内の（n_xａ）（n_yｂ）の１つの画素
に相応する。第５図および第６図による簡単化さ
れた概要図では二次スリツト内の１ないしｎの光
−像点はCCDセンサ内の１ないしｎの電荷−像
点に相応する。二次スリツトの長辺方向について
も類似のことが言える。従つて、二次スリツトの
方向に１つの線が１つのCCD行の上に結像され
る。

クロツク発生器２２を介して相応のクロツクパ
ルスを与えることにより像は像帯域１１ａからメ
モリ領域１１ｂへ運ばれ、またそこからシフトレ
ジスタ１１ｃを介して読出され、またＡ−Ｄ変換
器に入力される。正常作動の際には、すなわち
CCDセンサの標準クロツク列では像積分時間は
約20ｍｓである。その後に像はメモリ帯域のなか
へクロツクされる。そのためにはCCDセンツの
行の数に応じた多数のクロツクが必要である。
300行を有するCCD形式および2μsのクロツクの
場合には像帯域は約0.6ｍｓの後に空にされ、ま
たその後に直ちに新しい像を撮影し得る。従来の
断層撮影技術ではフイルムは特定の速度で二次ス
リツトの後ろを動かされる、すなわちフイルムの
運動中に二次スリツトに位置する像情報が特定の
時間にわたり像上で積分されるが、本考案によれ
ば、像情報のこの積分は、シンチレータに生ずる
光像がCCDセンサの表面上に結像され、またそ
れにより生ずる電荷像が特定のクロツク列で像帯
域からメモリ帯域のなかへクロツクされ、またそ
の後に行ごとにシフトレジスタを介してクロツク
アウトされることによつて電子的に模擬される。
その際にクロツク列は、電荷像が、二次スリツト
平面に関して、従来の断層撮影技術におけるフイ
ルムの速度と同一の速度をｘ方向に有するように
選定されている。求められるクロツク周波数はフ
イルムの等価速度（ｖ）に対して下記の関係にあ
る。

f_Takt＝ｖ／（n_x・ａ）ここで、f_Taktは毎秒の行数、また（n_x・ａ）は
二次スリツト平面に関してのCCD行間隔である。
30mm／ｓの典型的なフイルム速度および20μｍの
行間隔では、ｘ方向に１：１の結像比の場合にク
ロツク周波数は1500Hzとなる。

像積分の過程は時点t₀ないしt_sにおける第５図
および第６図中に示されている像点１……ｎのう
ちの５つの像点に対して第７図に示されている。
第７図ａ〜ｆには相異なる強度（Ｉ）を有する５
つの像点に対して光像（LiB）が示されており、
またその下にCCDセンサの像帯域のなかに生ず
る付属の電荷像（LB）ヶ示されている。この図
からわかるように、時点t₀では特定の“光像点
１”に対して相応の電荷像が存在する。時点t₁で
この電荷像（LB_t0）はｘ方向に、すなわちCCD
センサのスリツト方向にシフトされる。同時に再
び新しい光像点が電荷像点（LB_t1）になる。次
いで時点t₂で再び電荷像がｘ方向にシフトされる
（以下同様）。個々の電荷像（LB_t0，LB_t1……）
の積分は当該の時点（t₁……t₅）でそれぞれその
下に示されている全体電荷像（LB_t1ges，LB_t2ges
……）を生ずる。以上の考案から認識されるよう
に、電荷像のなかに次々の（時間的にずらされ
て）同一の場所（二次スリツト）に生ずる光像が
場所的にずらされてかつ加え合わされる。この過
程はまさに、従来の断層撮影技術で行われるよう
な運動フイルムの挙動に相当する。時間的に相続
く光像の場所的にずらされた加え合わせは、考案
されているCCD行がメモリ帯域１１ｂに到達す
る（時間t₅での電荷像LB_t0を参照）まで継続す
る。行がシフトレジスタ１１ｃに到達すると、こ
れは直列にクロツクアウトされ、Ａ−Ｄ変換さ
れ、また次いで像メモリのなかに列として読込ま
れる。

より多くのCCD行の電荷を加え合わせ、また
行として像メモリのなかへ格納することも考えら
れる（これについては予処理ユニツト１７に関す
る注釈を参照）。

二次スリツトを通り過ぎるフイルムの積分挙動
をCCDセンサにより電子的に模擬する第２の方
法は下記の方法である。

通常15kHzであるCCDセンサの標準クロツク列
が、たとえば20ｍｓのCCD要素の像積分時間
（t_BA）の間に行が従来の撮影技術におけるフイル
ム速度に相応するクロツクレート（f_Takt）で像帯
域のなかへシフトされるように変更される。像積
分時間（t_BA）の間に電荷像は像帯域のなかでた
とえば0.1mmと１mmとの間変化する。像積分時間
（t_BA）の後に全体電荷像が、CCD要素が耐える最
高のクロツクレートでメモリ帯域のなかへシフト
される。これは約300のCCD行および2μsのクロ
ツク時間の場合に約0.6ｍｓにわたり継続する。
その後に次の像撮影時間が開始する。この撮影時
間の間にメモリ帯域のなかの像がクロツクアウト
され、またデイジタル化された情報が像メモリの
なかで相応にずらされて加え合わされる。その際
に像およびメモリ帯域は相異なつてクロツクされ
得る。

時間的経過を次に説明する。

時点t₀で像帯域は空である。像帯域には周波数 f_Takt＝ｖ／（n_x・ａ）を有するクロツクが与えられている。像積分時間
t_BAの間、像は像帯域からメモリ帯域のなかへク
ロツクされる。その際に時間t_v（たとえば0.6ｍ
ｓ）が経過する。像帯域からメモリ帯域への像の
クロツクアウトの後に像帯域は空であり、またメ
モリ帯域に１つのクロツクが情報をクロツクアウ
トするために与えられる。このクロツク周波数は
非常に高く、たとえば15000行／秒であつてよい。
クロツクアウトの際にそれぞれ P_x／（n_x・ａ）行が加え合わされる。ここで、二次スリツト平面
に関してのP_xは１つの画素のｘ方向の長さであ
る。この和行は列として像メモリのなかに格納さ
れる。この過程は周期的に繰り返される。

こうして各積分時間t_BAの間に出力される１つ
の像は像メモリのなかでＺ・n_x・ａ／P_x 列を占める。ここで、ＺはCCD行数に対する１
つの尺度である。像メモリのなかの個数像の加え
合わせはそれに対してずらされて行われ、その際
に m_BSS＝ｖ・（t_BA＋t_v）／P_x が成り立つ。ここで、m_BSSは像メモリ列番号のな
かのずれであり、このずれだけずらされて２つの
相続く像が区分して入れられる。

最初にあげた方法に比較して最後にあげた方法
の特別な利点は、暗電流効果（電荷像の生成の間
に電荷帯域のなかに光に起因しない電荷が蓄積す
る現象）により惹起される擾乱を回避し得ること
である。

前記のように、従来の技術では、パノラマ断層
撮影装置の二次スリツト（５×120mm）の寸法を
覆う検出器を得ることは不可能である。市販され
ており従つて比較的安価なCCD撮像器は400ない
し600像点（画素）において７×９mmの大きさの
フオーマツトを有する。二次スリツトの寸法が前
記のように５×120mmであり、像点が50×1200で
ある場合、７×９mmの寸法の２つのこのような撮
像器の配置により二次スリツトを覆うことは可能
であろう。しかし、そのためにはフオーマツトを
相応に変換する必要がある。

第８図および第９図にはフオーマツト変換器の
構成が示されている。第８図では、第１図中の原
理図に相応して二次スリツトのフオーマツトを単
一のCCDセンサの上に結像させることを前提と
している。以下に説明する構成は、二次スリツト
の１つの結像が多くのCCDセンサの上に分割さ
れている第３図に相応する装置にも同様に当ては
まる。

矢印２５により示されているＸ線照射の際にシ
ンチレータ層９のシンチレータ材料が発光し、そ
の際に放出された光子の一部分は伝達のために設
けられているフアイバ光学系のフアイバにより捕
捉されて撮像器に導かれる。この例ではフアイバ
光学系はフアイバの長手方向またはシンチレータ
層９の平面に対して角度αに鋭くされている個別
フアイバ２６の束から成つている。その際にシン
チレータ表面はｙ方向に係数sinαだけ縮小されて
撮像器（CCDセンサ１１）の上に結像される。
紙面に対して垂直なｘ方向には、この結像は無歪
みにとどまる。なぜならば、ｘ方向にはCCDセ
ンサの幅がスリツト幅と一致しているからであ
る。sinαが約0.15であれば、たとえば60mmから９
mmへのフオーマツトの変換が行われる。すなわち
このような検出器により７×60mmのスリツトが７
×９mmの市販品のCCDセンサの上に結像され得
る。２つのこのようなCCDセンサを、第３図に
示されているように、重ねて配置すれば、二次ス
リツトは通常の歯科用パノラマ断層撮影装置によ
り覆われ得る。この原理により、もちろん、たと
えば、前記のように、スリツトあたり１つのセン
サまたは３つまたは４つのセンサの使用および角
度αの適当な選定により他のフオーマツトを覆う
こともできる。

場合によつては光損失により生ずる困難は、撮
像器と上側のフアイバ光学系終端との間に像増倍
器、たとえば近焦点−像増倍器を挿入することに
より除き得る。

システムの分解能は、フイルム／箔システムの
場合のように、発光層の厚みに関係する。この効
果は特にｙ方向、すなわちスリツトの長手方向に
重要である。なぜならば、長手方向の発光層の有
効厚みは実際の厚みよりも係数１／sinαだけ大き
いからである。この問題点を避けるための有利な
実施例によれば、シンチレータ層９は均一ではな
く第９図による装置に相応した構造に埋め込まれ
ている。シンチレータ装置は、この場合、それぞ
れ２つのブリツジ２８の間にシンチレータ材料で
満たされているチヤンバ２９を画成する櫛状また
は熊手状の保持体２７から成つている。保持体２
７は約100μｍの厚みであり、またＸ線透過性材
料、たとえばアルミニウム、合成樹脂などから成
つている。Ｘ線源と反対側の空間の面３０はフア
イバ２６の端面と良好に光学的に接触しており、
その他の境界面３１は鏡面化されまたは他の方法
で反射性に構成されていてよい。このような装置
により、光フアイバをほぼ90°だけｙ方向からｘ
方向に方向転換させることが可能である。

CCDセンサ１１をＸ線照射に対して保護する
には、第８図に示す鉛保護３２を設けるとよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるＸ線診断装置の主要部分
の概要図、第２図はＸ線撮影ユニツトの一部分の
斜視図、第３図は第２図に示されている実施例に
対する変形例の斜視図、第４図は原理回路図、第
５図および第６図はそれぞれ像生成の説明のため
に二次スリツトおよび像撮影センサを簡単化して
示す図、第７図ａ〜ｆは像生成の過程を説明する
ための図、第８図は像フオーマツト変換のための
原理図、第９図は第８図中の一部分を拡大して示
す斜視図である。１……回転ユニツト、２……保持腕、３……Ｘ
線源、４……Ｘ線撮影ユニツト、５……患者、７
……絞り、８……二次スリツト、９……シンチレ
ータ層、１０……伝達要素、１１〜１３……
CCD層、１４，１５……フアイバ光学要素、１
６……Ａ−Ｄ変換器、１７……予処理ユニツト、
１８……像メモリ、１９……像読出しユニツト、
２０……モニタ、２１……計算機、２２……クロ
ツク発生器、２６……フアイバ、２７……ブロツ
ク、２８……ブリツジ、２９……チヤンバ、３
０，３１……内面、３２……鉛保護、３３……基
板。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】１）患者の顎のパノラマ断層撮影のための歯科
用Ｘ線診断装置であつて、ａ）垂直軸線を中心に回転可能であるユニツ
ト１を備えており、このユニツトは一方では
Ｘ線源３の、他方では二次スリツトを有する
絞り７の保持体であり、ｂ）Ｘ線を可視光線に変換するための手段９
を備え、ｃ）ビーム強度に比例する電気的信号を形成
する１つまたは複数のCCDセンサ１１，１
２，１３から成る検出装置を備え、ｄ）該CCDセンサと接続されたクロツク発
生器２２を備え、ｅ） CCDセンサのシフトレジスタ１１ｃと
接続されたＡ−Ｄ変換器１６を備え、ｆ）計算機２１を有するデータ処理装置を備
え、ｇ）像メモリ１８を備え、ｈ）像読出しユニツト１９を備え、ｉ）像再現装置２０を備えるようになつたも
のにおいて、前記CCDセンサは、二次スリツト８の像帯域
の上に結像し得るように配置され、その際スリツ
トの長辺の方向の１つの線が１つのCCD行の上
に結像されており、前記CCDセンサは、クロツク発生器２２によ
り関係式 f_Takt＝ｖ／（n_x・ａ）によりクロツク制御されることによりTDI（Time
−Delay−Integration）法により駆動され、その
際光像（LiB）に対応する電荷像（LB）は検出
器平面における時間的に連続する像の場所的にず
れた積分により１つの全電荷像（LB_ges）に加算
され、その際電荷像（LB）は像帯域１１ａから
転送されシフトレジスタ１１ｃを介して読出さ
れ、前記データ処理装置２１は、Ａ・Ｄ変換器１
６、像メモリ１８および像読出しユニツト１９に
相応する制御命令ないし読出し命令を導き、検出
器装置（センサ１１，１２，１３）により撮影進
行中供給される信号から像再現装置２０を介して
光学的に表示可能な断層像を計算することを特徴とする歯科用Ｘ線診断装置。２）複数のCCD行の電荷が加え合わされ、ま
たこれらの積分された電荷の和がその後に像メ
モリ１８のなかに記憶されることを特徴とする
請求項１記載のＸ線診断装置。３） CCDセンサ１１の像積分時間（t_BA）の間
に像行が従来の撮影技術におけるフイルム速度
ｖに相応するクロツクレート（f_Takt）で像帯域
１１ａへシフトされ、また像積分時間（t_BA）
の後に全体電荷像がより高いクロツクレートで
メモリ帯域１１ｂへシフトされることを特徴と
する請求項１記載のＸ線診断装置。４）二次スリット８の長さにわたり分布された
多くのCCDセンサ１１，１２，１３が設けら
れており、またこれが、像帯域１１ａ，１２
ａ，１３ａが二次スリツト８の平面に対して
90°以上の角度のもとに延びているように配置
されており、また二次スリツト８と像帯域１１
ａ，１２ａ，１３ａとの間に像変換器９および
像伝達光学系２６，１４，１５が設けられてい
ることを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装
置。５）像伝達のためのフアイバ光学系２６が設け
られており、像帯域１１ａのほうに向けられた
一方の端はフアイバ方向に対して垂直に、また
二次スリツト８のほうに向けられた他方の端は
フアイバ方向に対して前記角度（α）のもとに
終端していることを特徴とする請求項４記載の
Ｘ線診断装置。６）二次スリツト８のほうに向けられたフアイ
バ光学系２６の端が、光透過性材料から成りス
リツトの大きさに相応するブロツク２７と接続
されており、またこのブロツク２７が、シンチ
レータ材料で満たされており少なくともフアイ
バ光学系２６に向けて開いているチヤンバ２９
を有していることを特徴とする請求項５記載の
Ｘ線診断装置。７）ブロツク２７が櫛状に配置された薄いブリ
ツジ２８を有し、それによりスリツト方向に重
なり合つて配置された多数のチヤンバ２９が形
成されることを特徴とする請求項６記載のＸ線
診断装置。８）ブロツク２７のチヤンバ２９を画成する内
面３０，３１が鏡面化されていることを特徴と
する請求項６記載のＸ線診断装置。９）像帯域１１ａ，１２ａ，１３ａから空間的
に隔てられたメモリ領域１１ｂ，１２ｂ，１３
ｂを有するCCDセンサ１１，１２，１３が使
用されていることを特徴とする請求項１ないし
８の１つに記載のＸ線診断装置。