トモシンセシス法に基づく新しい歯科用パノラマX線撮影システムの開発

Development of a new dental panoramic radiographic system based on a tomosynthesis method.

抄録

本研究の目的は、高品質なパノラマ画像を再構成するための新しい実用的な方法を開発することであり、これにより放射線技師は、パノラマ装置の画像レイヤー内で患者の顎の位置を正確に特定するという煩わしい作業から解放される。さらに、歯科医師は生スキャンデータの取得後、再構成するパノラマ平面を自由に選択することができる。CdTe（テルル化カドミウム）半導体検出器を備えた高速データ収集装置が使用され、トモシンセシスに基づく高度なデジタル信号処理技術が開発された。このシステムは、検出器で取得された多数の垂直ストリップ画像を処理し、高解像度かつ高コントラストの画像を生成する。取得したストリップ画像にトモシンセシス技術を正しく適用するために、キャリブレーションファントムを用いたスキャンにおいて、X線管と検出器を含むパノラマ装置の実際の動きを計測し、シフトアンドアドトモシンセシス操作に必要なシフト量テーブルを作成した。PC-1000パノラマユニットに高フレームレート半導体検出器SCAN-300FPCを装着したPanoACT-1000パノラマユニットを用いた実験の結果、ドライスカルファントムのストリップ画像に適用することで、撮影面の位置と傾きを変えることができるトモシンセシス技術が可能であることが示された。このシステムにより、患者の位置の不規則性に関係なく、最適な画質のパノラマ画像を抽出することができた。さらに、特定の位置の微細な解剖学的ディテールを研究するために、元のデータ取得で使用したパラメータとは異なるパラメータで、任意の平面の微細な画像を自由に再構成することができた。

The objective of this study was to develop a new practical method to reconstruct a high-quality panoramic image in which radiographers would be free from the onerous task of correctly locating the patient's jaws within the image layer of the panoramic unit. In addition, dentists would be able to freely select any panoramic plane to be reconstructed after the acquisition of the raw scan data. A high-speed data acquisition device was used with a CdTe (cadmium telluride) semiconductor detector and a sophisticated digital signal-processing technique based on tomosynthesis was developed. The system processes many vertical strip images acquired with the detector and generates a high-resolution and high-contrast image. To apply the tomosynthesis technique to the acquired strip images correctly, the actual movement of the panoramic unit was measured, including the X-ray tube and detector, in a scan using a calibration phantom and the authors generated a shift amount table needed for the shift-and-add tomosynthesis operation. The results of the experiments with a PanoACT-1000 panoramic unit, which was a PC-1000 panoramic unit fitted with a high frame rate semiconductor detector SCAN-300FPC, demonstrated the capability of a tomosynthesis technique which, when applied to the strip images of a dry skull phantom, could change the location and inclination of an imaging plane. This system allowed the extraction of an optimum-quality panoramic image regardless of irregularities in patient positioning. Moreover, the authors could freely reconstruct a fine image of an arbitrary plane with different parameters from those used in the original data acquisition to study fine anatomical details in specific locations.