Ｘ線ＣＴ装置、インプラント施術の支援装置及びインプラント施術の支援プログラム
【課題】インプラント施術を支援する支援画像を表示可能なＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】被検体にＸ線を照射し被検体の断層画像を収集する撮影部と、インプラントの埋入位置を設定するため、撮影部による撮影画像から解剖学的に侵食してはならない部位、及び骨密度が予め設定した値よりも高い部位を抽出する抽出部と、抽出した部位の情報をもとにインプラントの埋入位置を算出する算出部と、インプラントの埋入位置を指示するインプラント画像を撮影画像に重畳してインプラント施術を支援する支援画像を生成する画像生成部と、画像生成部で生成した支援画像を表示する表示部と、を備える。
【解決手段】被検体にＸ線を照射し被検体の断層画像を収集する撮影部と、インプラントの埋入位置を設定するため、撮影部による撮影画像から解剖学的に侵食してはならない部位、及び骨密度が予め設定した値よりも高い部位を抽出する抽出部と、抽出した部位の情報をもとにインプラントの埋入位置を算出する算出部と、インプラントの埋入位置を指示するインプラント画像を撮影画像に重畳してインプラント施術を支援する支援画像を生成する画像生成部と、画像生成部で生成した支援画像を表示する表示部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置（コンピュータ断層像撮影装置）に係り、特に歯科用のインプラント施術を支援するＸ線ＣＴ装置、インプラント施術の支援装置及びインプラント施術の支援プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医用画像診断装置としてＸ線ＣＴ装置が使用されている。Ｘ線ＣＴ装置は、患者にＸ線を曝射し、患者を透過したＸ線をＸ線検出器で検出することで投影データを収集し、再構成することにより患者の断層画像を取得することができる。
【０００３】
また歯科治療を行う際に歯の欠損部分に確実かつ強固に義歯を植え立てる方法として歯科用のインプラントが用いられている。インプラントは、歯の矯正や欠損した歯牙の治療に利用されるが、歯牙の周辺には神経や血管等の解剖学的に侵食してはならない部位があるため、インプラントを埋入する位置や方向を正確に決定する必要がある。
【０００４】
従来、インプラントの施術では、Ｘ線ＣＴ装置で撮影した歯牙領域の画像をもとに医師が読影を行い、神経の位置や血管の位置等を把握し、手動でマーキングを行っていた。また歯牙周辺の骨密度や骨位置等の情報を撮影結果から取得し、インプラント治療を行う際の参考にしている。例えば、撮影画像から骨と神経の位置関係を把握し、骨密度が高い部分を探し、インプラントの埋入位置や角度を検討し、埋入後に出っ張らないようにする。
【０００５】
しかしながら、上記した手法では医師の読影の技術によって結果が大きく変わってしまい、医師の負担も大きく、医師個人の知識やノウハウが重要となってしまう。
【０００６】
特許文献１には、Ｘ線撮影によって得た連続スライス画像から被検体の歯牙の断層画像を生成して表示する画像診断装置が開示されている。この例では、断層画像上にパノラマ曲線を描画し、連続スライス画像からパノラマ断層画像を生成して表示するようにしている。しかしながら、特許文献１の例ではインプラント施術を支援するには不十分であり、インプラントを埋入する位置や方向を正確に支援することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３６２１１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、インプラントの施術では、Ｘ線ＣＴ装置で撮影した歯牙領域の画像をもとに医師が読影を行い、撮影画像から骨と神経の位置関係を把握し、骨密度が高い部分を探してインプラントの埋入位置や角度を検討していたが、医師の読影技術によって結果が大きく変わってしまい、医師の負担が大きくなるという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、インプラント施術を支援する支援画像を表示可能なＸ線ＣＴ装置、インプラント施術の支援装置及びインプラント施術の支援プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項1記載の本発明のＸ線ＣＴ装置は、被検体にＸ線を照射し前記被検体の断層画像を収集する撮影部と、インプラントの埋入位置を設定するため、前記撮影部による撮影画像から解剖学的に侵食してはならない部位、及び骨密度が予め設定した値よりも高い部位を抽出する抽出部と、前記抽出した部位の情報をもとに前記インプラントの埋入位置を算出する算出部と、前記インプラントの埋入位置を指示するインプラント画像を前記撮影画像に重畳してインプラント施術を支援する支援画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部で生成した支援画像を表示する表示部と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
また請求項７記載の本発明のインプラント施術の支援装置は、インプラントの埋入位置を設定するため、被検体を撮影した画像から解剖学的に侵食してはならない部位、及び骨密度が予め設定した値よりも高い部位を抽出する抽出部と、前記抽出した部位の情報をもとに前記インプラントの埋入位置を算出する算出部と、前記インプラントの埋入位置を指示するインプラント画像を前記撮影画像に重畳してインプラント施術を支援する支援画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部で生成した支援画像を表示する表示部と、を具備したことを特徴とする。
【００１２】
さらに、請求項８記載の本発明のインプラント施術の支援プログラムは、コンピュータに、前記インプラントの埋入位置を設定するため、被検体を撮影した画像から解剖学的に侵食してはならない部位、及び骨密度が予め設定した値よりも高い部位を抽出する抽出機能と、前記抽出した部位の情報をもとに前記インプラントの埋入位置を算出する算出機能と、前記インプラントの埋入位置を指示するインプラント画像を前記撮影画像に重畳してインプラント施術を支援する支援画像を生成する画像生成機能と、前記支援画像を表示する表示機能と、を実現させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、インプラント施術を支援する支援画像を平面画像や立体画像で表示することができ、かつ解剖学的に侵食してはならない部位や、骨密度などの強度を表示することができるため、インプラント施術を支援しインプラントの埋入にかかる時間を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作を説明するフローチャート。
【図３】インプラント施術を支援する表示画像の一例を示す説明図。
【図４】表示画像の他の例を示す説明図。
【図５】表示画像のさらに他の例を示す説明図。
【図６】３Ｄの表示画像の一例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置（コンピュータ断層撮影装置）の構成を示すブロック図である。Ｘ線ＣＴ装置１００は、架台１０とコンピュータシステム２０から構成される。架台１０は、患者（被検体）Ｐに関する投影データを収集するもので、回転フレーム１１、Ｘ線管球１２、Ｘ線検出器１３、データ収集部１４、非接触型のデータ伝送装置１５、スリップリング１６、架台駆動部１７を含む。Ｘ線管球１２、Ｘ線検出器１３、及びデータ収集部１４は、患者の断層画像を収集する撮影部を構成する。
【００１７】
回転フレーム１１は、回転駆動するリングであり、Ｘ線管球１２とＸ線検出器１３を搭載している。回転フレーム１１の中央部分は開口しており、開口部に、寝台の天板１８に載置された患者Ｐが挿入される。Ｘ線管球１２は、Ｘ線を発生する真空管であり、Ｘ線管球１２には、Ｘ線の曝射に必要な電力（管電流、管電圧）が高電圧発生部２８（後述）からスリップリング１６を介して供給される。Ｘ線管球１２は、供給された高電圧により電子を加速させターゲットに衝突させることで、有効視野領域ＦＯＶ内に載置された患者Ｐに対してＸ線を曝射する。
【００１８】
Ｘ線検出器１３は、患者Ｐを透過したＸ線を検出するものであり、Ｘ線管球１２に対向して回転フレーム１１に取り付けられている。Ｘ線検出器１３は、例えばマルチスライスタイプの検出器であり、シンチレータとフォトダイオードを組み合わせて構成した複数の検出素子が、二次元的に配列されている。
【００１９】
データ収集部１４は、ＤＡＳ(Data Acquisition System) と呼ばれ、Ｘ線検出器１３からチャンネルごとに出力される信号を電圧信号に変換し、増幅し、さらにデジタル信号に変換する。このデジタルデータは、非接触型のデータ伝送装置１５を介してコンピュータシステム２０に送られる。架台駆動部１７は、回転フレーム１１を回転駆動する。この回転駆動により、Ｘ線管球１２とＸ線検出器１３とが対向しながら、患者Ｐの体軸を中心に螺旋状に回転することになる。
【００２０】
コンピュータシステム２０は、バスライン２０１を含み、前処理部２１、システム制御部２２、記憶部２３、再構成処理部２４、画像処理部２５、表示部２６、操作部２７、高電圧発生部２８を備えている。前処理部２１は、データ収集部１４からの生データを、非接触データ伝送装置１５を介して受け取り感度補正やＸ線強度補正を行う。
【００２１】
システム制御部２２は、バスライン２０１に接続されている。またシステム制御部２２はＣＰＵ２２１を含み、ＲＯＭに格納されたプログラムに従ってＸ線ＣＴ装置１００の全体的な制御を行い、スキャン処理画像生成処理、画像表示処理等を行う。
【００２２】
前処理部２１によって各種の補正を受けた生データは、投影データと呼ばれ、バスライン２０１を介して記憶部２３に一旦記憶される。再構成処理部２４は、複数種類の再構成法を装備し、操作者によって選択された再構成法により画像データを再構成する。
【００２３】
画像処理部２５は、再構成処理部２４によって生成された再構成画像データに対して、ウィンドウ変換、ＲＧＢ処理等の表示のための画像処理を行い、表示部２６に出力する。また画像処理部２５は、システム制御部２２の制御のもとにインプラント施術を支援する支援画像を表示部２６に表示する。
【００２４】
インプラントの情報は予めプログラミングされており、インプラントの形状、本数、サイズ等をユーザに選択させ、選択されたインプラントの画像を画面上に表示させる。インプラント画像は、患者を撮影した画像とともに表示する。このため画像処理部２５は、オペレータの指示に基づき、任意断面の断層像、任意方向からの投影像、３次元画像等の生成を行い、表示部２６に出力する。
【００２５】
また画像処理部２５は、インプラント画像の表示に際して、解剖学的に侵食してはならない血管や神経、副鼻腔等の部位を抽出する。また撮影した骨部位を抽出し、骨密度(骨の強度)を算出する。さらに抽出した部位の情報をもとにインプラントの埋入位置を算出し、インプラントの埋入位置を指示するインプラント画像を生成する。またインプラント画像を撮影画像に重畳してインプラント施術を支援する支援画像を生成する。
【００２６】
記憶部２３は、生データのほかに、再構成処理した断層像データ等の画像データを記憶する。表示部２６は、画像処理部２５から入力したコンピュータ断層画像等のＣＴ画像やインプラント施術を支援する支援画像を表示する。操作部２７は、キーボードや各種スイッチ、マウス等を備え、操作者（オペレータ）によって操作され、各種のスキャン条件等を入力する。またインプラントの埋入に際してインプラントの選択やインプラント位置の修正操作等を行う。
【００２７】
高電圧発生部２８は、スリップリング１６を介して、Ｘ線の曝射に必要な電力をＸ線管球１２に供給する。尚、Ｘ線ＣＴ装置１００は、ネットワークを介して、ＲＩＳ（Radiology Information System）サーバ、ＰＡＣＳ等（図示せず）の他の装置と通信を行い、ネットワークを介して、ＰＡＣＳ等に画像データ、患者情報等を保存することもできる。
【００２８】
さらにシステム制御部２２は、入力されたスキャン条件に基づいて、高電圧発生部２８、架台駆動部１７、及び天板１９の体軸方向への送り量、送り速度、Ｘ線管球１２とＸ線検出器１３の回転速度、回転ピッチ、及びＸ線の曝射タイミング等を制御し、患者の所望の撮影領域に対して多方向からＸ線コーンビーム又はＸ線ファンビームを曝射させ、Ｘ線ＣＴ画像のデータ収集（スキャン）処理を行う。
【００２９】
以下、本発明の特徴であるインプラント施術を支援する画像表示処理について説明する。尚、以下の説明では歯科治療におけるインプラントの埋入を例に述べる。図２は、Ｘ線ＣＴ装置１００の動作を示すフローチャートであり、主に画像処理部２５の動作を示すものである。
【００３０】
図２において、ステップＳ１では患者（被検体）の歯牙を中心とする部位の撮影を行う。ステップＳ２では、撮影した画像を表示する際に、解剖学的に侵食してはならない部位である血管や神経、副鼻腔等の場所を抽出する。血管や神経、副鼻腔等の部位は、ＣＴ値を基に抽出する。
【００３１】
次にステップＳ３では、撮影した画像をもとに骨密度(骨の強度)を算出する。骨密度は、撮影した画像のＣＴ値から推定し、骨密度が予め設定した値よりも高い部位を抽出する。ステップＳ４ではステップＳ２、Ｓ３で抽出した神経や血管部分、及び骨部分の画像を表示する。例えば患者の下顎や上顎部分を上（下）から見た画像と、横から見た画像と、正面から見た画像を表示する。これらの画像は、所謂、平面図、側面図、正面図に相当する３方向から見た平面画像である。また３方向画像に加えて、下顎や上顎部分の全体を見るために３Ｄ画像を表示する。
【００３２】
また骨密度が高い部分と骨密度が低い部分を区別するため、骨密度が高い部分は温色系で色表示し、骨密度が低い部分は冷色系で色表示するように階層的に着色を施す。また神経と血管の部分も同様に色を変えて視覚的に見やすいように着色して表示する。
【００３３】
ステップＳ５では、インプラント情報を入力する。このステップＳ５では、予めインプラントの情報をプログラミングしておき、インプラントの形状、本数、サイズ等のインプラント情報をユーザ（医師、技師等）が選択できるようにしている。
【００３４】
ステップＳ６では、インプラントの埋入位置や埋入方向、埋入の深さ等を算出し、撮影画像に重ねてインプラントの埋入を指示するインプラント画像を表示する。即ち、ステップＳ２、Ｓ３で算出した解剖学的に侵食してはならない部分の情報と骨密度の値、及びインプラントの情報(形状、本数、サイズ等)をもとに、インプラントの位置、方向、埋入深さ等を決定する。またステップＳ６では、インプラント画像を表示し、インプラントの最適な位置を表示する。
【００３５】
インプラントの埋入位置としては、解剖学的に侵食してはならない部分から例えば３ｍｍほど離れている部分を候補として挙げる。次にインプラントを埋入すると骨が薄すぎてインプラントが飛び出さないような場所や角度を考慮し、その中で最も骨密度の高い位置を最適な埋入位置を算出して表示する。
【００３６】
またインプラントの埋入本数が２本以上選択されたときには、インプラントを埋め込むのに実歯とインプラントの間で最低限あけなければならない間隔、インプラント同士で最低限あけなければならない間隔などの条件も自動的に加味して埋入位置を決定する。さらにインプラントの埋入位置を決めた後に、画面上に表示されたインプラントを手動で操作し操作者が埋入位置を修正することができるようにする。
【００３７】
上記したように画像処理部２５は、解剖学的に侵食してはならない血管や神経、副鼻腔等の部位や骨部位を抽出する抽出部と、抽出した部位の情報をもとにインプラントの埋入位置を算出する算出部と、インプラント画像を撮影画像に重畳してインプラント施術を支援する支援画像を生成する画像生成部として機能する。
【００３８】
以下、図３〜図６を参照してインプラントの施術を支援する支援画像について説明する。
【００３９】
図３は、患者の下顎部分を上から見た画像であり、下顎などの骨部分３１と、歯牙３２及び血管・神経部分３３を含む。血管・神経部分３３は、骨部分３１や歯牙３２と区別可能な色（例えば赤色）で表示し、解剖学的に侵食してはならない部分であることを明示するようにしている。また骨部分３１は凡例４０で示すように、骨密度が高い部分は温色系４１で色表示し、骨密度が低い部分は冷色系４２で色表示するように階層的に着色する（尚、図では着色を省いている）。
【００４０】
図３において、インプラント３４は、例えば欠損した歯牙３２１の部分に埋入されるものとし、埋入位置３５が明確に分かるように表示する。インプラント３４の情報は予めプログラミングされているため、形状、本数、サイズなどがユーザによって選択され、選択されたインプラント３４の形状が画面上に表示される。インプラントを選択するため、各種のインプラントを模した画像を画面に表示し、操作部２７の操作によって選択するようにしている。
【００４１】
図４は下顎部分を横から見た画像である。横から見た画像では、インプラント３４の埋入位置と埋入方向（角度α）が分かる。図４で斜線を施した部分は骨密度の高い部分である。またインプラント３４を埋入したときに、血管・神経部分３３を侵食しないように、インプラント３４の先端と血管・神経部分３３の間隔は、例えば３ｍｍ以上離れた部分を埋入の候補として表示する。尚、図４において、インプラント３４の埋入の深さや、埋入角度α、骨の厚さを示す数値等の画像を同時に表示してもよい。
【００４２】
図５は、下顎部分を正面から見た画像である。図５は、下顎の右側の部分に欠損した歯牙３２１があることや、インプラント３４の埋入位置や埋入方向が分かる。また血管・神経部分３３の位置も分かる。こうして、複数の角度方向から見た３つの平面画像を表示することにより、インプラント３４の埋入位置と埋入方向等をユーザは正確に把握することができる。
【００４３】
図６は、下顎部分の全体を立体的に表示した３Ｄ画像である。３つの平面画像以外に３Ｄ画像を表示することで、インプラント３４の埋入位置をより明確に表示することができ、血管・神経部分３３とインプラント３４との位置関係も明確に把握することができる。
【００４４】
尚、図３〜図６で表示されたインプラント３４の埋入位置等は、ＣＰＵ２２１と画像処理部２５によって算出した候補であり、ユーザが修正することができる。この場合、表示されたインプラント３４の画像は手動操作によって修正され、修正されたインプラント３４の画像が表示される。
【００４５】
また修正する場合も、血管・神経部分３３の位置や骨密度が色によって視覚的に区分可能な形態で表示されるため、解剖学的に侵食してはならない部分との間隔や、骨が薄すぎてインプラントが飛び出さないような場所や角度を考慮して修正することができる。
【００４６】
また、２本以上のインプラント３４を埋入するときには、インプラント３４と実歯との間で最低限あけなければならない間隔や、インプラント同士で最低限あけなければならない間隔が自動的に加味されて表示される。
【００４７】
図３〜図６に示す画像は、いずれかの画像を選択的に表示することもできるが、１画面に任意の画像を同時に表示するようにしてもよい。また下顎部分の撮影画像の表示例を掲げたが、上顎部分の画像を表示してもよい。この場合は上顎部分を下から見た画像や下から見た立体画像を表示すると良い。
【００４８】
このように本発明の実施形態では、インプラント施術を支援する画像を平面画像や立体画像で表示することができ、かつ解剖学的に侵食してはならない部位や、骨密度などの強度を表示することができるため、インプラント施術を支援し、インプラントの埋入にかかる時間を低減することができる。
【００４９】
尚、以上の説明では、Ｘ線ＣＴ装置によって撮影した画像を処理する例を説明したが、部分ＣＴ撮影を行う歯科治療専用のＸ線撮影装置を使用してもよい。また、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１００…Ｘ線ＣＴ装置
１０…架台
１１…回転フレーム
１２…Ｘ線管球
１３…Ｘ線検出器
１４…データ収集部
１５…データ伝送装置
１６…スリップリング
１７…架台駆動部
１８…寝台
２０…コンピュータシステム
２１…前処理部
２２…システム制御部
２２１…ＣＰＵ
２３…記憶部
２４…再構成処理部
２５…画像処理部
２６…表示部
２７…操作部
２８…高電圧発生部
３１…骨部分画像
３２…歯牙画像
３３…血管・神経画像
３４…インプラント画像
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置（コンピュータ断層像撮影装置）に係り、特に歯科用のインプラント施術を支援するＸ線ＣＴ装置、インプラント施術の支援装置及びインプラント施術の支援プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医用画像診断装置としてＸ線ＣＴ装置が使用されている。Ｘ線ＣＴ装置は、患者にＸ線を曝射し、患者を透過したＸ線をＸ線検出器で検出することで投影データを収集し、再構成することにより患者の断層画像を取得することができる。
【０００３】
また歯科治療を行う際に歯の欠損部分に確実かつ強固に義歯を植え立てる方法として歯科用のインプラントが用いられている。インプラントは、歯の矯正や欠損した歯牙の治療に利用されるが、歯牙の周辺には神経や血管等の解剖学的に侵食してはならない部位があるため、インプラントを埋入する位置や方向を正確に決定する必要がある。
【０００４】
従来、インプラントの施術では、Ｘ線ＣＴ装置で撮影した歯牙領域の画像をもとに医師が読影を行い、神経の位置や血管の位置等を把握し、手動でマーキングを行っていた。また歯牙周辺の骨密度や骨位置等の情報を撮影結果から取得し、インプラント治療を行う際の参考にしている。例えば、撮影画像から骨と神経の位置関係を把握し、骨密度が高い部分を探し、インプラントの埋入位置や角度を検討し、埋入後に出っ張らないようにする。
【０００５】
しかしながら、上記した手法では医師の読影の技術によって結果が大きく変わってしまい、医師の負担も大きく、医師個人の知識やノウハウが重要となってしまう。
【０００６】
特許文献１には、Ｘ線撮影によって得た連続スライス画像から被検体の歯牙の断層画像を生成して表示する画像診断装置が開示されている。この例では、断層画像上にパノラマ曲線を描画し、連続スライス画像からパノラマ断層画像を生成して表示するようにしている。しかしながら、特許文献１の例ではインプラント施術を支援するには不十分であり、インプラントを埋入する位置や方向を正確に支援することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３６２１１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、インプラントの施術では、Ｘ線ＣＴ装置で撮影した歯牙領域の画像をもとに医師が読影を行い、撮影画像から骨と神経の位置関係を把握し、骨密度が高い部分を探してインプラントの埋入位置や角度を検討していたが、医師の読影技術によって結果が大きく変わってしまい、医師の負担が大きくなるという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、インプラント施術を支援する支援画像を表示可能なＸ線ＣＴ装置、インプラント施術の支援装置及びインプラント施術の支援プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項1記載の本発明のＸ線ＣＴ装置は、被検体にＸ線を照射し前記被検体の断層画像を収集する撮影部と、インプラントの埋入位置を設定するため、前記撮影部による撮影画像から解剖学的に侵食してはならない部位、及び骨密度が予め設定した値よりも高い部位を抽出する抽出部と、前記抽出した部位の情報をもとに前記インプラントの埋入位置を算出する算出部と、前記インプラントの埋入位置を指示するインプラント画像を前記撮影画像に重畳してインプラント施術を支援する支援画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部で生成した支援画像を表示する表示部と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
また請求項７記載の本発明のインプラント施術の支援装置は、インプラントの埋入位置を設定するため、被検体を撮影した画像から解剖学的に侵食してはならない部位、及び骨密度が予め設定した値よりも高い部位を抽出する抽出部と、前記抽出した部位の情報をもとに前記インプラントの埋入位置を算出する算出部と、前記インプラントの埋入位置を指示するインプラント画像を前記撮影画像に重畳してインプラント施術を支援する支援画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部で生成した支援画像を表示する表示部と、を具備したことを特徴とする。
【００１２】
さらに、請求項８記載の本発明のインプラント施術の支援プログラムは、コンピュータに、前記インプラントの埋入位置を設定するため、被検体を撮影した画像から解剖学的に侵食してはならない部位、及び骨密度が予め設定した値よりも高い部位を抽出する抽出機能と、前記抽出した部位の情報をもとに前記インプラントの埋入位置を算出する算出機能と、前記インプラントの埋入位置を指示するインプラント画像を前記撮影画像に重畳してインプラント施術を支援する支援画像を生成する画像生成機能と、前記支援画像を表示する表示機能と、を実現させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、インプラント施術を支援する支援画像を平面画像や立体画像で表示することができ、かつ解剖学的に侵食してはならない部位や、骨密度などの強度を表示することができるため、インプラント施術を支援しインプラントの埋入にかかる時間を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作を説明するフローチャート。
【図３】インプラント施術を支援する表示画像の一例を示す説明図。
【図４】表示画像の他の例を示す説明図。
【図５】表示画像のさらに他の例を示す説明図。
【図６】３Ｄの表示画像の一例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置（コンピュータ断層撮影装置）の構成を示すブロック図である。Ｘ線ＣＴ装置１００は、架台１０とコンピュータシステム２０から構成される。架台１０は、患者（被検体）Ｐに関する投影データを収集するもので、回転フレーム１１、Ｘ線管球１２、Ｘ線検出器１３、データ収集部１４、非接触型のデータ伝送装置１５、スリップリング１６、架台駆動部１７を含む。Ｘ線管球１２、Ｘ線検出器１３、及びデータ収集部１４は、患者の断層画像を収集する撮影部を構成する。
【００１７】
回転フレーム１１は、回転駆動するリングであり、Ｘ線管球１２とＸ線検出器１３を搭載している。回転フレーム１１の中央部分は開口しており、開口部に、寝台の天板１８に載置された患者Ｐが挿入される。Ｘ線管球１２は、Ｘ線を発生する真空管であり、Ｘ線管球１２には、Ｘ線の曝射に必要な電力（管電流、管電圧）が高電圧発生部２８（後述）からスリップリング１６を介して供給される。Ｘ線管球１２は、供給された高電圧により電子を加速させターゲットに衝突させることで、有効視野領域ＦＯＶ内に載置された患者Ｐに対してＸ線を曝射する。
【００１８】
Ｘ線検出器１３は、患者Ｐを透過したＸ線を検出するものであり、Ｘ線管球１２に対向して回転フレーム１１に取り付けられている。Ｘ線検出器１３は、例えばマルチスライスタイプの検出器であり、シンチレータとフォトダイオードを組み合わせて構成した複数の検出素子が、二次元的に配列されている。
【００１９】
データ収集部１４は、ＤＡＳ(Data Acquisition System) と呼ばれ、Ｘ線検出器１３からチャンネルごとに出力される信号を電圧信号に変換し、増幅し、さらにデジタル信号に変換する。このデジタルデータは、非接触型のデータ伝送装置１５を介してコンピュータシステム２０に送られる。架台駆動部１７は、回転フレーム１１を回転駆動する。この回転駆動により、Ｘ線管球１２とＸ線検出器１３とが対向しながら、患者Ｐの体軸を中心に螺旋状に回転することになる。
【００２０】
コンピュータシステム２０は、バスライン２０１を含み、前処理部２１、システム制御部２２、記憶部２３、再構成処理部２４、画像処理部２５、表示部２６、操作部２７、高電圧発生部２８を備えている。前処理部２１は、データ収集部１４からの生データを、非接触データ伝送装置１５を介して受け取り感度補正やＸ線強度補正を行う。
【００２１】
システム制御部２２は、バスライン２０１に接続されている。またシステム制御部２２はＣＰＵ２２１を含み、ＲＯＭに格納されたプログラムに従ってＸ線ＣＴ装置１００の全体的な制御を行い、スキャン処理画像生成処理、画像表示処理等を行う。
【００２２】
前処理部２１によって各種の補正を受けた生データは、投影データと呼ばれ、バスライン２０１を介して記憶部２３に一旦記憶される。再構成処理部２４は、複数種類の再構成法を装備し、操作者によって選択された再構成法により画像データを再構成する。
【００２３】
画像処理部２５は、再構成処理部２４によって生成された再構成画像データに対して、ウィンドウ変換、ＲＧＢ処理等の表示のための画像処理を行い、表示部２６に出力する。また画像処理部２５は、システム制御部２２の制御のもとにインプラント施術を支援する支援画像を表示部２６に表示する。
【００２４】
インプラントの情報は予めプログラミングされており、インプラントの形状、本数、サイズ等をユーザに選択させ、選択されたインプラントの画像を画面上に表示させる。インプラント画像は、患者を撮影した画像とともに表示する。このため画像処理部２５は、オペレータの指示に基づき、任意断面の断層像、任意方向からの投影像、３次元画像等の生成を行い、表示部２６に出力する。
【００２５】
また画像処理部２５は、インプラント画像の表示に際して、解剖学的に侵食してはならない血管や神経、副鼻腔等の部位を抽出する。また撮影した骨部位を抽出し、骨密度(骨の強度)を算出する。さらに抽出した部位の情報をもとにインプラントの埋入位置を算出し、インプラントの埋入位置を指示するインプラント画像を生成する。またインプラント画像を撮影画像に重畳してインプラント施術を支援する支援画像を生成する。
【００２６】
記憶部２３は、生データのほかに、再構成処理した断層像データ等の画像データを記憶する。表示部２６は、画像処理部２５から入力したコンピュータ断層画像等のＣＴ画像やインプラント施術を支援する支援画像を表示する。操作部２７は、キーボードや各種スイッチ、マウス等を備え、操作者（オペレータ）によって操作され、各種のスキャン条件等を入力する。またインプラントの埋入に際してインプラントの選択やインプラント位置の修正操作等を行う。
【００２７】
高電圧発生部２８は、スリップリング１６を介して、Ｘ線の曝射に必要な電力をＸ線管球１２に供給する。尚、Ｘ線ＣＴ装置１００は、ネットワークを介して、ＲＩＳ（Radiology Information System）サーバ、ＰＡＣＳ等（図示せず）の他の装置と通信を行い、ネットワークを介して、ＰＡＣＳ等に画像データ、患者情報等を保存することもできる。
【００２８】
さらにシステム制御部２２は、入力されたスキャン条件に基づいて、高電圧発生部２８、架台駆動部１７、及び天板１９の体軸方向への送り量、送り速度、Ｘ線管球１２とＸ線検出器１３の回転速度、回転ピッチ、及びＸ線の曝射タイミング等を制御し、患者の所望の撮影領域に対して多方向からＸ線コーンビーム又はＸ線ファンビームを曝射させ、Ｘ線ＣＴ画像のデータ収集（スキャン）処理を行う。
【００２９】
以下、本発明の特徴であるインプラント施術を支援する画像表示処理について説明する。尚、以下の説明では歯科治療におけるインプラントの埋入を例に述べる。図２は、Ｘ線ＣＴ装置１００の動作を示すフローチャートであり、主に画像処理部２５の動作を示すものである。
【００３０】
図２において、ステップＳ１では患者（被検体）の歯牙を中心とする部位の撮影を行う。ステップＳ２では、撮影した画像を表示する際に、解剖学的に侵食してはならない部位である血管や神経、副鼻腔等の場所を抽出する。血管や神経、副鼻腔等の部位は、ＣＴ値を基に抽出する。
【００３１】
次にステップＳ３では、撮影した画像をもとに骨密度(骨の強度)を算出する。骨密度は、撮影した画像のＣＴ値から推定し、骨密度が予め設定した値よりも高い部位を抽出する。ステップＳ４ではステップＳ２、Ｓ３で抽出した神経や血管部分、及び骨部分の画像を表示する。例えば患者の下顎や上顎部分を上（下）から見た画像と、横から見た画像と、正面から見た画像を表示する。これらの画像は、所謂、平面図、側面図、正面図に相当する３方向から見た平面画像である。また３方向画像に加えて、下顎や上顎部分の全体を見るために３Ｄ画像を表示する。
【００３２】
また骨密度が高い部分と骨密度が低い部分を区別するため、骨密度が高い部分は温色系で色表示し、骨密度が低い部分は冷色系で色表示するように階層的に着色を施す。また神経と血管の部分も同様に色を変えて視覚的に見やすいように着色して表示する。
【００３３】
ステップＳ５では、インプラント情報を入力する。このステップＳ５では、予めインプラントの情報をプログラミングしておき、インプラントの形状、本数、サイズ等のインプラント情報をユーザ（医師、技師等）が選択できるようにしている。
【００３４】
ステップＳ６では、インプラントの埋入位置や埋入方向、埋入の深さ等を算出し、撮影画像に重ねてインプラントの埋入を指示するインプラント画像を表示する。即ち、ステップＳ２、Ｓ３で算出した解剖学的に侵食してはならない部分の情報と骨密度の値、及びインプラントの情報(形状、本数、サイズ等)をもとに、インプラントの位置、方向、埋入深さ等を決定する。またステップＳ６では、インプラント画像を表示し、インプラントの最適な位置を表示する。
【００３５】
インプラントの埋入位置としては、解剖学的に侵食してはならない部分から例えば３ｍｍほど離れている部分を候補として挙げる。次にインプラントを埋入すると骨が薄すぎてインプラントが飛び出さないような場所や角度を考慮し、その中で最も骨密度の高い位置を最適な埋入位置を算出して表示する。
【００３６】
またインプラントの埋入本数が２本以上選択されたときには、インプラントを埋め込むのに実歯とインプラントの間で最低限あけなければならない間隔、インプラント同士で最低限あけなければならない間隔などの条件も自動的に加味して埋入位置を決定する。さらにインプラントの埋入位置を決めた後に、画面上に表示されたインプラントを手動で操作し操作者が埋入位置を修正することができるようにする。
【００３７】
上記したように画像処理部２５は、解剖学的に侵食してはならない血管や神経、副鼻腔等の部位や骨部位を抽出する抽出部と、抽出した部位の情報をもとにインプラントの埋入位置を算出する算出部と、インプラント画像を撮影画像に重畳してインプラント施術を支援する支援画像を生成する画像生成部として機能する。
【００３８】
以下、図３〜図６を参照してインプラントの施術を支援する支援画像について説明する。
【００３９】
図３は、患者の下顎部分を上から見た画像であり、下顎などの骨部分３１と、歯牙３２及び血管・神経部分３３を含む。血管・神経部分３３は、骨部分３１や歯牙３２と区別可能な色（例えば赤色）で表示し、解剖学的に侵食してはならない部分であることを明示するようにしている。また骨部分３１は凡例４０で示すように、骨密度が高い部分は温色系４１で色表示し、骨密度が低い部分は冷色系４２で色表示するように階層的に着色する（尚、図では着色を省いている）。
【００４０】
図３において、インプラント３４は、例えば欠損した歯牙３２１の部分に埋入されるものとし、埋入位置３５が明確に分かるように表示する。インプラント３４の情報は予めプログラミングされているため、形状、本数、サイズなどがユーザによって選択され、選択されたインプラント３４の形状が画面上に表示される。インプラントを選択するため、各種のインプラントを模した画像を画面に表示し、操作部２７の操作によって選択するようにしている。
【００４１】
図４は下顎部分を横から見た画像である。横から見た画像では、インプラント３４の埋入位置と埋入方向（角度α）が分かる。図４で斜線を施した部分は骨密度の高い部分である。またインプラント３４を埋入したときに、血管・神経部分３３を侵食しないように、インプラント３４の先端と血管・神経部分３３の間隔は、例えば３ｍｍ以上離れた部分を埋入の候補として表示する。尚、図４において、インプラント３４の埋入の深さや、埋入角度α、骨の厚さを示す数値等の画像を同時に表示してもよい。
【００４２】
図５は、下顎部分を正面から見た画像である。図５は、下顎の右側の部分に欠損した歯牙３２１があることや、インプラント３４の埋入位置や埋入方向が分かる。また血管・神経部分３３の位置も分かる。こうして、複数の角度方向から見た３つの平面画像を表示することにより、インプラント３４の埋入位置と埋入方向等をユーザは正確に把握することができる。
【００４３】
図６は、下顎部分の全体を立体的に表示した３Ｄ画像である。３つの平面画像以外に３Ｄ画像を表示することで、インプラント３４の埋入位置をより明確に表示することができ、血管・神経部分３３とインプラント３４との位置関係も明確に把握することができる。
【００４４】
尚、図３〜図６で表示されたインプラント３４の埋入位置等は、ＣＰＵ２２１と画像処理部２５によって算出した候補であり、ユーザが修正することができる。この場合、表示されたインプラント３４の画像は手動操作によって修正され、修正されたインプラント３４の画像が表示される。
【００４５】
また修正する場合も、血管・神経部分３３の位置や骨密度が色によって視覚的に区分可能な形態で表示されるため、解剖学的に侵食してはならない部分との間隔や、骨が薄すぎてインプラントが飛び出さないような場所や角度を考慮して修正することができる。
【００４６】
また、２本以上のインプラント３４を埋入するときには、インプラント３４と実歯との間で最低限あけなければならない間隔や、インプラント同士で最低限あけなければならない間隔が自動的に加味されて表示される。
【００４７】
図３〜図６に示す画像は、いずれかの画像を選択的に表示することもできるが、１画面に任意の画像を同時に表示するようにしてもよい。また下顎部分の撮影画像の表示例を掲げたが、上顎部分の画像を表示してもよい。この場合は上顎部分を下から見た画像や下から見た立体画像を表示すると良い。
【００４８】
このように本発明の実施形態では、インプラント施術を支援する画像を平面画像や立体画像で表示することができ、かつ解剖学的に侵食してはならない部位や、骨密度などの強度を表示することができるため、インプラント施術を支援し、インプラントの埋入にかかる時間を低減することができる。
【００４９】
尚、以上の説明では、Ｘ線ＣＴ装置によって撮影した画像を処理する例を説明したが、部分ＣＴ撮影を行う歯科治療専用のＸ線撮影装置を使用してもよい。また、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１００…Ｘ線ＣＴ装置
１０…架台
１１…回転フレーム
１２…Ｘ線管球
１３…Ｘ線検出器
１４…データ収集部
１５…データ伝送装置
１６…スリップリング
１７…架台駆動部
１８…寝台
２０…コンピュータシステム
２１…前処理部
２２…システム制御部
２２１…ＣＰＵ
２３…記憶部
２４…再構成処理部
２５…画像処理部
２６…表示部
２７…操作部
２８…高電圧発生部
３１…骨部分画像
３２…歯牙画像
３３…血管・神経画像
３４…インプラント画像
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体にＸ線を照射し前記被検体の断層画像を収集する撮影部と、
インプラントの埋入位置を設定するため、前記撮影部による撮影画像から解剖学的に侵食してはならない部位、及び骨密度が予め設定した値よりも高い部位を抽出する抽出部と、
前記抽出した部位の情報をもとに前記インプラントの埋入位置を算出する算出部と、
前記インプラントの埋入位置を指示するインプラント画像を前記撮影画像に重畳してインプラント施術を支援する支援画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部で生成した支援画像を表示する表示部と、
を具備して成るＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記画像生成部は、前記支援画像として、患部を複数の角度方向から見た平面画像、又は立体画像を生成することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記画像生成部は、前記インプラント画像として、前記インプラントの埋入位置における埋入方向及び埋入深さを示す画像を生成することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記画像生成部は、前記抽出部で抽出した前記侵食してはならない部位を識別可能にし、前記骨密度を段層的に表示する画像を生成することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記算出部は、前記インプラントの形状、本数、サイズを含む情報をもとに前記インプラントの埋入位置を算出することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記表示部に表示された前記インプラント画像をユーザ操作によって修正可能にしたことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
インプラントの埋入位置を設定するため、被検体を撮影した画像から解剖学的に侵食してはならない部位、及び骨密度が予め設定した値よりも高い部位を抽出する抽出部と、
前記抽出した部位の情報をもとに前記インプラントの埋入位置を算出する算出部と、
前記インプラントの埋入位置を指示するインプラント画像を前記撮影画像に重畳してインプラント施術を支援する支援画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部で生成した支援画像を表示する表示部と、を具備して成るインプラントの施術支援装置。
【請求項８】
インプラント施術を支援するプログラムであって、コンピュータに、
前記インプラントの埋入位置を設定するため、被検体を撮影した画像から解剖学的に侵食してはならない部位、及び骨密度が予め設定した値よりも高い部位を抽出する抽出機能と、
前記抽出した部位の情報をもとに前記インプラントの埋入位置を算出する算出機能と、
前記インプラントの埋入位置を指示するインプラント画像を前記撮影画像に重畳してインプラント施術を支援する支援画像を生成する画像生成機能と、
前記支援画像を表示する表示機能と、
を実現させるためのインプラント施術の支援プログラム。
【請求項１】
被検体にＸ線を照射し前記被検体の断層画像を収集する撮影部と、
インプラントの埋入位置を設定するため、前記撮影部による撮影画像から解剖学的に侵食してはならない部位、及び骨密度が予め設定した値よりも高い部位を抽出する抽出部と、
前記抽出した部位の情報をもとに前記インプラントの埋入位置を算出する算出部と、
前記インプラントの埋入位置を指示するインプラント画像を前記撮影画像に重畳してインプラント施術を支援する支援画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部で生成した支援画像を表示する表示部と、
を具備して成るＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記画像生成部は、前記支援画像として、患部を複数の角度方向から見た平面画像、又は立体画像を生成することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記画像生成部は、前記インプラント画像として、前記インプラントの埋入位置における埋入方向及び埋入深さを示す画像を生成することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記画像生成部は、前記抽出部で抽出した前記侵食してはならない部位を識別可能にし、前記骨密度を段層的に表示する画像を生成することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記算出部は、前記インプラントの形状、本数、サイズを含む情報をもとに前記インプラントの埋入位置を算出することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記表示部に表示された前記インプラント画像をユーザ操作によって修正可能にしたことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
インプラントの埋入位置を設定するため、被検体を撮影した画像から解剖学的に侵食してはならない部位、及び骨密度が予め設定した値よりも高い部位を抽出する抽出部と、
前記抽出した部位の情報をもとに前記インプラントの埋入位置を算出する算出部と、
前記インプラントの埋入位置を指示するインプラント画像を前記撮影画像に重畳してインプラント施術を支援する支援画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部で生成した支援画像を表示する表示部と、を具備して成るインプラントの施術支援装置。
【請求項８】
インプラント施術を支援するプログラムであって、コンピュータに、
前記インプラントの埋入位置を設定するため、被検体を撮影した画像から解剖学的に侵食してはならない部位、及び骨密度が予め設定した値よりも高い部位を抽出する抽出機能と、
前記抽出した部位の情報をもとに前記インプラントの埋入位置を算出する算出機能と、
前記インプラントの埋入位置を指示するインプラント画像を前記撮影画像に重畳してインプラント施術を支援する支援画像を生成する画像生成機能と、
前記支援画像を表示する表示機能と、
を実現させるためのインプラント施術の支援プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−８３３６０（Ｐ２０１１−８３３６０Ａ）
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３７１３３（Ｐ２００９−２３７１３３）
【出願日】平成２１年１０月１４日（２００９．１０．１４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１４日（２００９．１０．１４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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