IRUCAA@TDC : Charge-Coupled Device方式によるディジタル回転パノラマX線画像の画質に関する基礎的検討 : アナログ画像との比較
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(2) 977. 原 著方式による ディジタル回転パノラマⅩ線画像の画質に関する基礎的検討 アナログ画像との比較 原 田 功I-･ 西 川 慶 - 黒 柳 錦 也 東京歯科大学歯科放射線学講座 (主任:窯柳錦也教授) 年9月8日受付) 年9月20日受理). 抄 鋒: CCD方式のディジタル撮影とアナログ撮影とが行える回転パノラマⅩ線撮影装置を用い て,両撮影の断層面と断層域がほぼ一致することを確認し,その上で両画像の画薯を比較した｡画 賛の比較は,管電流 でアルミニウムテストオブジェクトと頭部ファントムを撮影し, 信号検出率と6部位の画質評価点を求めて行った｡信号検出率では管電流による変化がディジタル 画像で小さく,アナログ画像で大きかった｡ でディジタル画像が高く で 同等であったo画質評価点でも管電流による変化は同じで でディジタルが高く, 59mAでアナログ画像が高くなる傾向が見られたが,ディジタル画像は十分高い評価点を示し, ほとんどの部位で有意差がなかった｡ディジタル画像は,アナログ画像と同等の診断を約半分の線 量で可能にすると結論付けられたO 辛-ワード:回転パノラマⅩ線撮影法,ディジタル画像,画質. 緒 盲. 近年,コンピュータ技術の飛躍的な進歩によっ て医用画像のディジタル化が進んでいる｡医科領 域では,すべての画像診断をディジタル画像で 行うことも既に可能になっている｡歯科領域に おいても,日内法Ⅹ線撮影については 年 に鼻初のディジタルⅩ線画像診断システムが発 表され1),現在では数多くの機種が用いられてい る 一方,回転パノラマⅩ線撮影法について は 年代半ばにディジタル化の研究が始まっ たが 臨床で用いられたのは医科用の システム(富士. 別刷請求先: 〒 千葉市美浜区真砂1--212 東京歯科大学歯科放射線学講座 原田功一. メディカルシステム,東京)であった ｡し かし 年に歯科診療所で利用可能なディジ タル回転パノラマⅩ線画像診断システムが開発さ れ 我が国においても 年に臨床応用が始 まった｡ ディジタル回転パノラマⅩ線画像診断システ ムは,日内法用のディジタルシステムと同様 に,使用するⅩ線センサーによって2種類に分け られる｡その1つば 電荷結合素子)センサーを蛍光体と組合 せて利用するもので 方式と呼ばれる｡ほ とんどのシステムがこの方式を用いている｡他の 1つは歯科用のFCRシステムともいうべきもの で,ポリエステルの支持板に輝尽性蛍光体を塗布 した を利用するI P方式 rh 一.
(3) 978. 原田,他: 方式ディジタルパノラマⅩ線像の画賛. である｡両方式でⅩ線センサー部は全く異なる が,それ以外のシステム構成はほぼ同じである｡ このディジタル回転パノラマⅩ線画像診断シ ステムを用いると,口内法用のシステムと同じ利 点 が得られる｡すなわち,濃度やコン トラストの調節と距離や角度などの計測が可能に なる｡現像処理が不要になり,その失敗による再 撮影がなくなる｡画像データの保管と検索が容易 になる｡データに経時的劣化がなく,保存性に優 れる｡ディスプレイ上に画像が大きく表示され, 書き込みも行え,患者への説明が容易になる｡ま た,画像データを遠隔地に電送できる｡このよう な利点からディジタル化の意義は大きい｡さら に,アナログ画像より画質が優れているか,ある いは同等であり,患者の被曝低減に有効であれ ば,臨床上十分な価値があるといえる｡ディジタ ルロ内法Ⅹ線画像については,既に幾多の検討が. 画像の画質を比較し,その有用性について検討 した｡ 材料および方法 回転パノラマⅩ線画像は, Ⅹ線束の幅,垂重的 角度,移動軌跡などの種々の因子によって影響さ れる｡このため,ディジタル画像とアナログ画像 の画質を重接比較するには,これらの因子が同 一でなければならない｡そこで, 1機種でディジタ ル撮影とアナログ撮影とが可能な モリタ製作所,京都)を用いて,同一の条 件で待られたディジタル画像とアナログ画像を比 較した｡この を図1に,主な仕 様を表1に示す｡本装置では,パノラマ撮影の他 に,リニアスキャン撮影なども可能である｡ディ ジタル撮影に使用されるパーソナルコンピュータ は 富士通,東京 ディス. なされており,従来のⅩ線写真と同等の画質がよ り少ない被曝線量で得られることが明らかにされ ている ｡これに対して,パノラマ撮影によ る画像については,辰見ら17)はディジタル画像が. プレイは 富士通,東京)である｡. 優れていると報吾しているが,松本ら18)は異なる 結果を出している｡このように,画質に関する. for Windows Version 2. 0(Orion Co./Soreを用いている｡データ. 評価が未だ十分に定まっていない｡そこで,本 研究では患者の被曝低滅を計ることを考慮に入. の取り込みは12ビットの 階調で行われ,この うち画像情報として有効な範囲が8ビットの256. れて 方式のディジタル画像とアナログ. 階調データとして画像化される｡この自動濃度補. 蓋本ソフトには っ を, 画像データの操作および管理ソフトには. 図1恒1転パノラマⅩ線装置 (a)撮影装置 (b)画像表示とデータ管理に用いるパーソナルコンピュータ - 78 ll.
(4) 歯科学報 表 の主な仕様 点火方式. 先点火. 整流方式 実効焦点. 走流. 管電圧. ステップ21段階 ステップ10段階 16秒(パノラマ撮影時). 管電流 撮影時間. つ上511日1了. CCDマトリクス. ×64. 画像マトリクス. ×. 画素サイズ. 96×96〃m2. データ取込bit数. 12. データ表示bit数. 8. 図2 ディジタルカセット. 東京)で行い,塊像液と定着液には とF(富 士写貢フイルム,東京)とを使用したo処理濫度 は35℃である｡. 償機能によって, Ⅹ線センサーの応答範囲内で は,線量によらずに安定した濃度の画像が自動的 に得られる｡ 図2にディジタルカセットを示す｡このカセッ トには短冊状のCCDセンサーとその制御回露が 内蔵されている｡ CCDセンサーはカセットの中 央に位置し,画素のマトリクスは ×64であ. 本研究では,まず,断層面と断層域を調べ,そ の上で信号検出率および画質評価点を求めて画質 を比較した｡画像の観察者は,東京歯科大学歯科 放射線学講座に所属する経験年数 年の歯科 医師5名である｡ディジタル画像はCRTディス プレイ上で観察させ,画像の濃度,コントラス. る｡アナログカセットには増感紙 化成オ. ト,表示拡大率を観察者に自由に調整させた｡ア ナログ画像では,約 のシャウカステンを. プトニクス,神奈J旧が貼付されており,フイル ムは 富士写貢フイルム,東京)を用い た｡図3はそれぞれのカセットを装壊したところ. 用い,観察目的部位以外は窯い遮光紙でマスクし て観察させた｡ 1.断層面および断層域. である｡ディジタル撮影では,撮影終了後約90秒 経つと画像がCRTディスプレイ上に自動的に表. 断層面および断層域は視覚的に決定した ｡ 図4に使用したアクリル製パビリオン ファント ムを示す｡これは,直径1mmのスチールボール. 示される｡アナログ撮影では,フイルムの現像処 理は自動塊像機 富士写真フイルム,. と直径 のワイヤーを用いて作製したもの. 図3 カセットの装壌 (a)ディジタル撮影(b)アナログ撮影 I-I 79 -.
(5) †】1し：. 原［m他：CCD方式ディジタル′りラマX繰傑の画質. 阿5 パどリオン フ．・ント⊥、再Ⅹ諸糾叶像. ので，焦点スリ、ソトカメラ記録系問距離をも くこ1 巨うン ノ′ニ. とに空間周披数を補lI三し，記録系位置でのMTF を求めた。. である。このファントムを管電圧65k＼7，帯電流. 2．画質. 1）信号検出率. 1nlAで撮影した。適正億度の画像を得るため. 図6に示す2揮類のアルミニウムテスト オブ. に，厚さ約5JJmの銅箔を通有使用した。閲5に. ジェクト（A，B）とアルミニウム ブロック（C）を そのⅩ線画像を示す。このような画像を観察者に ファントムとLて信号検出実験を行った。このテ. 提示し，列方向すなわち［ニト方lこ・］に並んだスチー. スト オブジェクトは，縦横30mm，厚さ5mm ルボール像の中で最も円形に見えるものと円形と のアルミニウムのブロックを6〉く6の36区画に分 して許容できる範囲を指摘させた。これを各列に 対して行わせ，最も円形に見えたスチールボール. けたもので，巾央の4＞／4の16区画が観察対象と. より断層面の位置を，l耳形として許′容できる前岡. なる。その1粧項呵中の10区画のランダムな位置に. より断層域を決定した。. 穴が付与されている。穴の虐径はいずれも2mm である。深さは，テスト オブジェクトAが0，1. さらに，断層域を数学的にも検討するため，ディ ジタル撮影とアナロブ撮影での記録系のmodu−. mm間隔の0．l∼l．Omm，Bが0．1mm間隔の. 1ationtransrerrunction（MTF）を適法2ご用5’に. 0．05∼0．95mmである。この2つのテスト オブ. 従って第：Lllした⊂，スリット像は，幅10／ノmのス. ジュクトで，合計20個のコントラストの異なる信. リットカメラ（Nuc】ear Associates，lnc，，NY，. 号を作成できる。これ貴下翫左側大臼歯郡和、⊥1位. USA）を用いて，リニアスキャン撮影モードで得. 置の断層面に設定して撮影を行った。その際，テ. た。照射条件としては，管電圧を65kVに固定. ストオブジェクトの向きを変えることで各4通り. し．適正濃度のスリット像が得られるように管電. の信号パターンを作成した。その向きはそれぞれ. 流を調整した。ディジタルスリット優に対して 乱数に従って決定した。 照射条件は，管電圧65kVで，管竃灘のみ1. は，線量応答の直線性が確認できたため，有効露 光量変換を行わずにMTFを算出した。アナログ. mAから9mAまで2mA間隔で変化させた。. スリット像の濃度分布はMicrodensitometer. 胃電流と照射線量が正確に比例していることは予. 2405型（阿部設計，東京）で計測した。濃度測定用. め碇諾しておいた。なお，頭部の解剖学的構造物. のスリットサイズは10＞′1000〃m2とした。有効. によるⅩ線の減弱を考慮して，厚さ約5／Jmの釦. 露光量変換を行うための特性曲線はBootstrap. 箔を3枚使用した。図7にⅩ線画像の一例を示. 法26’を用いて作成した。なお，得られたれ1TFは. す。このような画像を観察者に提示し，各区画中. スリットカメラの設定位置におけるMTl√となる. の信号の有無を指摘させた。画像の提示川副ま乱 80.
(6) 歯科学報＼′01．1D仇 No．川（2000）. 981. 図7 アルミニ・＝り、千て卜1ノ∴ニソトのX線画傑. Bonrerrorliと検定（Dunn多重比較検定）を行っ ノン こ二「ノ∴ 千∴ 卜 Tノノlツ＼，L とアルミニウム 7ロ‖ノンL Cノ. た。また，各設定管電流およびファントム厚での. ディジタル画像とアナログ画像の検出率を比較 するため，Mann−WhitneyU検定を行った。有. に従って決定した。信号検出率は，正しく検出で. 意水準はすべて5％に設定した。統計解析ソフト. きた信雪・の数をもとに算出した。臨床では被写体 には StatView ror Windows Version 4．54 の部位によってⅩ線不透過性が異なるため，さら. （AbacusConcepts．Tne．，Berkeley．C＾．US∧）. に，厚さ5mmのアルミニウム ブロックを2枚. を使用した。 2）画質評価点. 用い，厚さ10mm，15mmのフ7ントムとしてl司. 図8に示す歯科用頭部フアントムPTU−2型. 様の実験を行った。 そして，ディジタル画像とアナログ画像のそれ. （京都科学」亮滞）を用いて，′りラマ画像の画質. ぞれについて，各設定管電流および各ファントム. 評価を行った。照射条件は，管電圧65kVで．管. 厚での桧山率を比較するため，分散分析法. 電流のみ1mAから9mAまで2mA間隔で変. （anal〉′Sis or、・ariance；ANOVA）を用いて有. 化させた。そして，得られた画像を観察者に提示. 意差を検宜し，有意差が認められた場合には. し，図9に示す左側の6部位についてその画質を. ニ三ミニ∵芝警憲瞥が −‥て▼￣. ナ改警；；，きぞ竿深さヲ・；ミご ㌻怒 霊ぢ∵綴ね巨 糾′蒜笹川蒜烹姦きを蒜．， ；冨∧∧ニ慧ン済琴姦登小二 ミ⊇．悪疫芸き澄喜怒 jこ ．葦．誓豚㌣√. ミ；緑；芸誉渥：…≒芸：′芸；済. 緑卵㍉箋怨姦 ∼. 攣 ∵ヤ章句＝＝＝誉. 回付 l 1．」抑刺ぬ線 2．l∴散第 ▼大臼歯∩蓋取外形 3．下顎頭外形 4．下顎管 5．下等白犬歯歯根膜腔. 6．下顎第・大臼歯歯髄腔. 】．て丹 ㌫フ丁ニト⊥L、 81.
(7) 982. 鹿田,他 方式ディジタルパノラマⅩ線像の画質. 評価させた｡画質の評価方法としては. でほぼ一致した｡. 解析における 連続確信度法 と同じ方法を用いた｡すなわ ち, ``全く描出されておらず,完全に診断に通さ. 図11は,ディジタル記録系とアナログ記録系の MTFである｡空間周波数 以下で ディジタル記録系の方がわずかに低いMTFを示. ない"をo員, ``細部まで十分に描出され,完全 に診断に適す''を10点, "どちらともいえない''. したが,両者はほぼ同じであった｡ 2.画質. を5点として,その評価を のスケール上の 位置で表した｡この位置を計測し,評価点とした｡ そして,ディジタル画像とアナログ画像のそれ. 1)信号検出率 図12は,ディジタル画像とアナログ画像におけ. ぞれについて,各設定管電流での画質評価点を 比較するため,部位ごとに分散分析法を用いて. る信号検出実験の結巣である｡グラフ中の誤差棒 は1標準偏差を表す｡両者とも,管電流の増加に 伴って信号検出率が増加し,ファントムが厚いほ. 有意差を検定し,有意差が認められた場合には 検定を行った｡また,各設定管電. ど検出率が低いという傾向がみられた｡また, ディジタル画像では管電流とファントム厚による. 流でのディジタル画像とアナログ画像の画質評価 点を比較するため 検定を 行った｡. 影響が小さく,安定した検出率が得られた｡ディ ジタル画像における信号検出率の最低値と最高値 は,ファントム厚が5mmのとき と. 結 果. mmのとき と のとき と であった｡アナログ画像では,それぞれ と. 1.断層面および断層域 図10は,視覚的に求めたディジタル撮影とアナ. と と であった｡ 表2および表3にディジタル画像の信号検出率. ログ撮影の断層面と断層域である｡この図は,パ ビリオン ファントムを鉛重方向から撮影して得. について行った有意差検定の結果を示す｡表2は 設定管電流問の検定結果をファントム厚別に示し. たⅩ線写貢上で,パノラマ画像において鼻も円形 に見えたスチールボールと円形として許容された 範囲のスチ-ルボールをそれぞれ連ね,さらに平. たものである｡ファントム厚が5mmのときには 管電流問での有意差はみられなかった｡ と では のときのみ他の管電流との. 滑化処理を行って作成したものである｡断層面と 断層域は,ともにディジタル撮影とアナログ撮影. 問に有意差がみられた｡表3はファントム厚問の 検定結果を設定管電流別に示したものである｡管. l.0. 0,8. i ＼. -. ディジタル記録系. - ｣ヨ】 アナログ言 己録系. tl. LL m E.･<. 20.4 0､三. 0. 0 2 4 6 8 10. 図10 ディジタル撮影とアナログ撮影における断層面 と断層域 - 82. 空間周波数 図11ディジタル記録系とアナログ記録系のMTF.
(8) 歯科学報. 983. (b) I. ;【 Ir< I ..-.. / Y. --JI,.. J--lI.T. -I. / 華 了.... 6. 0. /. . . . . F. . ￣. . 4. 榔玉堂叶煙. I.tI! .-lJ..了 ⊥. . . . ハ . 厚 さ 5mm. ヰ. . O. +. . 厚さ5m. U . 厚さ. - 負 .l 厚さ. 0. ● -. 2. -. .日 日 ▲日 日 厚 さ15m. 戻 ⊥. 0 2 4 6 8 10. "日 . △日 日 . 厚さ 用. 管電流. 管電流 図12 信号検出率 (a)ディジタル画像(b)アナログ画像. 電流1mAのときにファントム厚の違いによる. でも他の管電流との間に有意差がみられた｡ま. 有意差がみられた｡表4および表5はアナログ画. た,ファントム厚の違いによって管電流5mA. 像の結果である｡ファントム厚が5mmのとき,. まで有意差がみられた｡表6は,各設定管電流で. 有意差がみられたのは管電流1mAと他の管電. のディジタル画像とアナログ画像の信号検出率に. 流との問であった｡ と では 表3 ディジタル画像における各ファントム厚での信 号検出率に関する有意差検定の結果 検定). 表2 ディジタル画像における各設定管電流での信 号検出率に関する有意差検定の結果 検定) ファントム厚5mm 管電流. 1mA 3mA 5mA 7mA. n. A m A m A m A m. ファントム厚 管電流 n. A m A 負 A m A m. ファントム厘 管電流 + + +. A m A m. ヽ ‖ つ ヽ U. A m A m. + :有意差あり(pく 有意差なし. 寸:有意差あり 有意差なし - 83.
(9) 原田,他 方式ディジタルパノラマⅩ線像の画賛. 984. 表4 アナログ画像における各設定管電流での信号 検出率に関する有意差検定の結果 検定) ファントム厚5mm 管電流. 表5 アナログ画像における各ファントム厘での信 号検出率に閑する有意差検定の結果 検定). 1mA 3mA 5mA 7mA. 管電流1mA ファントム厚. 5mm. lOmm. l ー 5 . + + + +. 9. < < < < m m m. 15mm lOmm. 3. 管電流3mA ファントム厚. m. 15mm. ファントム厚 管電流. 5mm 10mm + +. 10mm. . A m. 5 . 5mm. lOmm. 3. + + ｣-. -. A m. 7. + i. . + + ･- +. . + ∼ i ･+. 9. A m. 管電流5mA ファントム厚. A m. ファントム厚 管電流 A m A m A m °rJ. A m. + :有意差あり :有意差なし. + :有意差あり :有意差なし 表6 ディジタル画像とアナログ画像の信号検出率 に関する有意差検定の結果 検定). の信号検出率が得られた管電流は,ディジタル画 像においては3mA以上,アナログ画像にお いては7mA以上であった｡また,管電流1mA. 管電流. ファントム厚 ファントム厚. + + +. ファントム厚5mm. ではディジタル画像がすべてのファントム厚にお いてアナログ画像より有意に高い信号検出率を示. + +. + :有意差あり :有意差なし. ついて行った有意差検定の結果をファントム厚別 に示したものである｡管電流1mAではすべて のファントム厚で有意差がみられ およ び5mAでもファントム厚が のときには 有意差がみられた｡ すなわち,これまでの結果をまとめると,どの ファントム厚においても安定した信号検出率が 得られた管電流は,ディジタル画像においては 3mA以上,アナログ画像においては5mA以 上であった｡すべてのファントム厚において同等 一 84. し および5mAでもファントム厚が15 mmのときにはディジタル画像が有意に高い検出 率を示した｡管電流7mA以上では,ディジ タル画像とアナログ画像の信号検出率は同等で あった｡ 2)画質評価点 図13は各部位における画質評価の結果である｡ ディジタル画像とアナログ画像はともに,すべて の部位で管電流の増加に伴って画質評価点が上が る傾向がみられた｡上顎洞底線においては,管電 流5mA付近まではディジタル画像が,それ以 上ではアナログ画像が高い評価点を示した｡評価.
(10) 歯科学報. 985. ヽ J. 拍手は川田. a. ヽはつU 1. +. ′. . ′ ′. . ′ メ. ハ. / /. . I7lイン ､` :"夕ルTLiT g像. . +. . ′ 至′. . アナログ画像 E l. {. +. . ディジタル画像 アナログ画像 I l. l. し. l a .l l. 丁. 噸畢舘餌固. /. ヰ. ′ ′. 負 クL1 0. /. 噸畢島賦厘. 噴き島触固. AuU 6 4 2 0. i. ′ ′ I ′. ′ 翠. 夕ルγ 衝鼻 T イン Lq イ. - ∫ 負 .-. アナログ画像 I. 管電流. 管電流. 管電流. +. 0 2 4 6 8 10. 0 2 4 6 8 10. 0 2 4 6 8 10. ′ ′. Ⅲは丁は川田. ′ ′ ′ I′ ′ 戻. + l. lP I ､Lタル 像 7l イン 裡 J アナD グ画像 I i. 0 2 4 6 8 10. /. 〟. ＼＼. ′ ′ +. ′ 至′. ディジタル画像 アナログ画像 i l. l. 0 2 4 6 8 10. 管電流. 管電流. A クL. /. /. 噸畢島練固. T. 噸畢島餌固. 噸畢島餌fil. U) ,_JD It- { J 1.,. O 白U. ヽ. rTl. ヽ ■ / ー. d. I. ′. /. /. / ′ ′ ′ ′. タ ル Ti i像 樫-. +. T イン. l IE r ー. ア ナ ロ グ画 I 像. 0 2 4 6 8 10. 管電流. 図13 画質評価点. (a)上顎渦底線(b) 上顎第一大臼歯口蓋頼外形(C)下顎頭外形 (d)下顎管 (e) 下顎犬歯歯板漠腔 (f)下顎第--大臼歯歯髄腔. 点の最低値と最高値は,ディジタル画像では3.1 と アナログ画像では0.8と9.3であった｡上. では2.1と アナログ画像では0.3と7.5であっ た｡下顎犬歯歯根膜腔においては,管電流3mA. 顎第-大臼歯口蓋根外形においては,管電流4 mA付近まではディジタル画像が,それ以上で. 付近まではディジタル画像が,それ以上ではアナ ログ画像が高い評価点を示した｡評価点の最低値 と最高値は,ディジタル画像では4.0と アナ. はアナログ画像が高い評価点を示した｡評価点 の最低値と鼻高値は,ディジタル画像では1.2と アナログ画像では0.1と9.5であった｡下顎. ログ画像では0. 7と8.2であった｡下顎第-人臼歯 歯髄腔においては,管電流4mA付近までは. 衰貢外形においても,管電流4mA付近までは ディジタル画像が,それ以上ではアナログ画像が. ディジタル画像が,それ以上ではアナログ画像が 高い評価点を示した｡評価点の最低値と鼻高値. 高い評価点を示した｡評価点の鼻低値と最高値 は,ディジタル画像では4.3と アナログ画像 ではO.4と9.5であった｡下顎管においては,どの. は,ディジタル画像では2.2と アナログ画像 ではO.4と8.7であった｡ 表7にディジタル画像の各設定管電流での画質. 管電流でもディジタル画像が高い評価点を示し た｡評価点の最低値と最高値は,ディジタル画像. 評価点について行った有意差検定の結果を部位別 に示す｡すべての部位で管電流1mAと他の管. - 85 -.
(11) 廃Eg,他 方式ディジタルパノラマⅩ線像の画賛. 986. 表8 アナログ画像における各設定管電流での画質 評価点に関する有意差検定の結果 Bonferroni i *S). 表7 ディジタル画像における各設定管電流での画 質評価点に関する有意差検定の結果 検定) 上顎渦底線. 1mA 3mA 5mA 7mA. 1mA 3mA 5mA 7mA. 上顎渦底線. + + +. + + + +. 上顎第-大臼歯口蓋板外形. 上顎第一大臼歯口蓋根外形. 下顎頭外形. 3mA 5mA 7mA. 下顎頭外形. ｢ † ｢ +. 下顎管. 下顎管. 1mA 3mA 5mA 7mA. 3mA 5mA 7mA { 1 f 十. 下顎犬歯歯根肢腔. ト顎犬歯歯根漠腔. 3mA 5mA 7mA { + + 十. A A A m m m qu 7 5 3 A m. 下顎第一大臼歯歯髄腔. 3mA 5mA 7mA. 1mA 3mA 5mA 7mA. 下顎第一大臼歯歯髄腔 A m A m. + l + 十. A m A m. , つU パr.,. 十:有意差あり(pく 有意差なし. + :有意差あり(pく 有意差なし. 電流との問で有意差がみられた｡表8はアナログ 画像の結果で,上顎渦底線,上顎第-大臼歯口蓋 根外形,下顎頭外形,それに加えて下顎第-大臼 歯歯髄腔で1と3mAにおいて,下顎管と下顎 犬歯歯根膜腔は管電流1mAにおいて,他の管 電流との間に有意差がみられた｡ 表9は,ディジタル画像とアナログ画像の各設 定管電流での画賛評価点について行った有意差検 定の結果を部位別に示したものである｡上顎洞底 線では1と 上顎第一大臼歯口蓋根外形で -86 -. 表9 ディジタル画像とアナログ画像の画賛評価点 に関する有意差検定の結果 検定) 管電流 上顎渦底線 + + 上顎第-大臼歯口蓋根外形 下顎頭外形 十 十 下顎管 下顎犬歯歯根膜腔 十 下顎第一大臼歯歯雇腔 +. + :有意差あり - :有意差なし.
(12) 歯科学報. 987. は1と 顎頭外形では1と3と9 顎管,下顎犬歯歯根月莫腔,下顎第-大臼 歯歯髄腔では1 mAで有意差がみられた｡. 影の断層域が-致することが証明された0 2.画賛 1)信 検出率. すなわち,これまでの結果をまとめると,各設 定管電流の画質評価点について,ディジタル画像. ウム ブロックをファントムとして使用し,ディ. は管電流1 mAですべての部位において他の管 電流より有意に低かった｡アナログ画像では,管. ジタル画像とアナログ画像の信号検出率を比較し た結果,図12と表2-6のように,両者とも管電. 電流1 mAですべての部位において他の管電流 より有意に低く でも4部位で有意に低. 流の増加すなわち線量の増加に伴って検出率が増 加した｡ディジタル画像では,線量の影響が小さ. かった｡また,ディジタル画像とアナログ画像の 画質評価点を比較すると,ディジタル画像は管電 流1mAではすべての部位で では上顎. く,安定した検出率が得られた｡しかし,線量の 増加に伴ってわずかに検出率が増加した｡これ. 洞底線と下顎頭外形で有意に高い評価点を示し た｡しかし,アナログ画像は5と7mAで上顎 第一大臼歯口蓋板外形 で上顎第一大臼 歯口蓋根外形と下顎頭外形において有意に高い評 価点を示した｡しかし,それ以外の組合せでは. アルミニウム テスト オブジェクトとアルミニ. は,線量の増加とともに室子モトルが減少し 信号検出の障害となる雑音の影響が小さくなった ためと考えられたo一方,アナログ画像では線量 の増加とともに検出率が著しく上がった｡これ は,線室が少ないとコントラストが低く信号の検. まったく有意差がみられなかった｡. 出が困難であり,線量を多くするとコントラスト が高くなり検出が容易になるためと考えられた｡. 考 察 上 断層面および断層域. また,両画像ともにファントムが厚くなると検出 率が低下したのは,ファントムが厚いほどコント ラストが低くなるためと思われた｡ディジタル画. 断層面は最も鮮明に描出される被写体内の面で あり,断層域は許容できる程度のボケを伴って描 出される被写体内の層である｡これらを視覚的に. 像ではファントム厚の影響が小さかったが,これ は濃度やコントラストの調整によって信号の検出 が容易になるためと考えられた｡. 調べた結果,図10のように,ディジタル撮影とア ナログ撮影で両者ともほぼ一致した｡. すべてのファントム厚で安定した信号検出率が 得られた管電流は,ディジタル画像で 以. 回転パノラマⅩ線撮影法における断層面の位置 は,数学的にはⅩ線束が被写体を通過する速度 とフイルム送り速度の相対的関係で決まる. 上,アナログ画像で 以上であった｡すべ てのファントム厚において同等の信号検出率が得 られた管電流は,ディジタル画像においては3. CCD方式のディジタル システムの場合,この フイルム送りがなく,数式が成り立たないため,. mA以上,アナログ画像においては7mA以上 であった｡さらに,ディジタル画像とアナログ画. 視覚的に調べた｡その結果,ディジタル撮影とア ナログ撮影で得られる画像は,同一位置の構造物 を描出していると考えられた｡. 像の信号検出率の有意差検定では,ディジタル画 像が1mAですべてのファントム厚, 3と5mA. 一方,断層域は数学的には焦点,運動,記録系 の3つのMTFで決まる30)｡本研究ではディジタ. でファントム厚 において有意に高い検出率 を示した｡ 以上では,有意差がなく同等 であった｡したがって,ディジタル画像ではアナ. ル撮影とアナログ撮影を同一機種で行い,焦点と 運動のMTFは同じであるため,断層域は記録系 のMTFで決まる｡両記録系のMTFを比較した. ログ画像を侍るための線量の約半分で同等の信号 検出能が待られると考えられた｡ 2)画質評価点. 結果,図11のようにほぼ同じで,数学的にも両撮. 頭部ファントムのパノラマ画像に対して画賛評. - 87 ….
(13) 988. 原田,他: CCf)方式ディジタルパノラマⅩ線像の画質. て比較させた辰見らの結果では,ディジタル画像. 価を行った結果,図13と表7-9のように,ディ ジタル画像とアナログ画像はともに,すべての部. の評価点はアナログ画像以上であったが,このこ とはディジタル画像が構造物を十分描出してお. 位で管電流の増加すなわち線量の増加に伴って画 質評価点が上がる傾向を示し,安定した画質評価 点が得られた管電流はディジタル画像では3mA 以上,アナログ画像では5mA以上であった｡. り,臨床で用いることが可能な画質であることを 示している｡しかし,実際には臨床でディジタル. そして,線量が少ないときにディジタル画像の評. 画像とアナログ画像を対比して観察することがな いため,本研究では松本らと同様に両画像を個別. 価が高かったのに対し,線量が多くなるとアナロ グ画像の評価が上がる傾向がみられた｡しかし, ディジタル画像で画質評価点の最高値が最も低. に評価させた｡その結果,ディジタル画像におい て1mAですべての部位 で2部位,ア ナログ画像では管電流5mA以上で1ないし2. かった下顎第I-大臼歯歯髄腔においても7.3点の 評価が得られており, "診断に適するとも適さな. 部位で有意に高い評価が得られた｡これらの部位 において統計的有意差が認められたのは,評価法. いともいえない"の5点を大きく上回っていた｡ 有意に高い評価点が得られたのは,ディジタル画. として 解析の分野で統計誤差を小さくす るために5段階評定法に代わって利用されるよう. 像では1mAですべての部位 で2部 位,アナログ画像では5と7mAで1部位, 9. になってきた連続確信度法28)を用いたことに起因 すると思われた｡. mAで2部位であった｡他は有意差がみられな かった｡したがって,ディジタル画像ではアナロ グ画像を得るための線量の約半分で適正な画像が. これまでの報吾には,線量を変化させて得た ディジタル画像とアナログ画像のそれぞれの画質 を評価し,相互比較したものはない｡このため,. 得られるものと思われた｡このことは,信号検出 実験の結果と-致する.. ディジタル画像でどこまで被曝線量の低減が計れ るか不明であった｡本研究では,線量を変えて得. 辰見ら17)は の臨床評価のた めに,頭部ファントムを種々の照射条件で撮影し て得たディジタル画像とアナログ画像の画質を5. た両画像の信号検出率および画質評価点を比較 し,ディジタル画像ではアナログ画像と同等の画 質が約半分の線量で得られることを明らかにした｡. 段階評定7去で比較したo この研究では,両画像を 同時に観察者に提示して,それぞれの優劣を評価. すでに述べたように, Ⅹ線画像のディジタル化 には通常多くの利点がある｡しかも,本研究の結. させた｡その結果,ディジタル画像では照射条件 に依存せず,ほぼ一定の評価点が維持され,しか もアナログ画像より高い評価点が得られた｡松本. 果より,ディジタル画像ではアナログ画像と同等 の診断がより少ない線量で可能になると患われ た｡したがって,ディジタル回転パノラマⅩ線画. ら18'は での至適撮影条件を求 め,その条件で得た頭部ファントムのディジタル. 像は臨床上十分な価値を有すると考えられた｡. 画像とアナログ画像の画質を比較した｡この研究 でも5段階評定法が用いられているが,ディジタ. 結 論 回転パノラマⅩ線撮影において,同I-条件で得 られたCCD方式のディジタル画像とアナログ画. ル画像とアナログ画像の提示は個別に行ってい る｡その結果,アナログ画像がより高い評価点を 示す傾向にあったが,統計的有意差は認められな. 像とを比較した｡まず両撮影の断層面と断層域を 調べ,それらがほぼ一致することを確認し,その. かった｡このように,ディジタル画像とアナログ 画像を同時に提示するか個別に提示するかで結果 が異なっている｡. 上で信号検出率ならびに画質評価点を求めて両画 像の画質を比較した｡ 1.信号検出率については,ディジタル画像は線 量による変化が小さく,アナログ画像は大き. ディジタル画像とアナログ画像を同時に提示し 88.
(14) 歯科学報. 100, No. 10 (2000). 989. 2)窯柳錦也,早川書彦:歯科用デジタルⅩ線画像診断 システムの現状と将来.臼歯医師会誌. かった｡管電流 でディジタル画像が アナログ画像より高い検出率を示し,ファントム が厚いほどその差が大きかった｡管電流. 757, 1998. 3) Buyers'guide to digital radiography. ljentistry. で両者の間に有意差はみられなかった｡ 2.画質評価点も,すべての評価部位でディジタ. T川lnl∴ 02-115. 掴. 事1 , ＼ 士Iis. Rつ〉言 .ト∴ T. : Digltalx-rays are here ; why aren'tyou using them? CDA J, 27 : 926-934, 1999.. ル画像は線量による変化が小さく,アナログ画 像は大きかった｡管電流 でパノラ マ画像のほとんどの部位でディジタル画像がア. 5) Toyofuku, F., Konishi, K. and Kanda, S. : FluoroscopIC COmPuted tomography : an attempt at 31D imaglng Of teeth and jaw bones. Oral. ナログ画像より高い評価を示した｡管電流59mAでアナログ画像の評価がより高くなる. Rこ う上 2 : 9-13. 198丘. 6)新井嘉則:画像再構成時間の短縮と画賛の向上を目 的としたデジタルパノラマ撮影装置の開発試作.歯放 線, 28:. 傾向が見られたが,ディジタル画像の画質評価 点も7点以上を示し,ほとんどの部位でアナロ グ画像との有意差はみられなかった｡. 7) McDavid, W. D., Dove, S. B., Welander, U. こ ･°njt､,五: ･用1iL､ L<1･ 五汀` acquisition of rotational panoramic radiographs.. 以上のように,画質評価点についてディジタル 画像は線量が少ない場合にアナログ画像より高い. Oral Sure Oral Med Oral Patho1, 7上. 499-502, 1991. 8) K 吊上L.Kこ 上. こ 主で言. 評価を示し,線量が多くなると及ばなかった｡し かし,ディジタル画像の画質評価点は十分高く, ほとんどの部位でアナログ画像との間に有意差が. no M. : Computed panoramic tomography with scanning laser-stimulated luminescence. Oral Surg･ Oral Med Oral Pathol, 60 : 448-453, 1985.. 9)堂原義美,末永重明,末永浩-,小林保浩,野井倉 武窯,篠原慎治,冨吉 司,栢岩雄 の顎･顔面領域への応用につい て.歯放線, 25: 10)三原一博,船橋正夫,安部勝人,石坂蕃枝,泉川 章人,小林斉雄,佐藤健乳 赤木史明,中村 通, 八木昭大: FCRシステムに付随する周辺機器の整備 第1報 歯科用パノラマ撮影装置 の FCR対応型-の改造.富士メディカルフォーラム, No.159 : 25-28, 1988. u) Hassfeld, S., Zoller, J., Wiedenmann, R. and Muhling, J. : The new Siemens Orthophos Digital, a direct digital dental panoramic radiography system. In Computer Assisted Radiology, 'A .廿 U‥ ln鋸11t旧主Ii‥. なかった｡しかも,信号検出率でディジタル画像 は安定した値を示し,線量が少ないときにアナロ グ画像より有意に高く,線量が多くなると有意差 はみられなかった｡したがって,回転パノラマⅩ 線撮影によるディジタル画像はアナログ画像と同 等の診断を約半分の線量で可能にし,その有用性 が高いと結論付けられた｡ 本論文の要旨の一部は,第183回日本歯科放射線学会関 東地方会 年12月11日,東京),第269回東京歯科大 学学会例会 年6月17札 千葉)において発表した.. Jaffe, C. C. and Vannier M. W. eds), 1002-1007, Sprlnger-Verlag, Berlin, 1995.. 謝 辞. 12)西川慶-,窯柳錦也:デンタル･パノラマ複合型 デジタルⅩ線画像診断システム｢ ｣の特 徴.臼歯評論. 稿を終えるにあたり,各種実験にご助力頂いた東京 歯科大学干葉病院放射線科藤森久雄技師長に深謝致し ますo さらに,観察実験にご協力撒いた東京歯科大学 歯科放射線学講座諸氏に心から御礼申し上げます｡. 13) Wenzel, A. : Digital radiography and caries m l 飢つねdioL27: 3-仕 1998. ∴ 11 : N--'t tH ･ ･43:. 文 献. 335-342, 1993.. 11 ,P‥W つく言 W 丁∴. 15) Versteeg, C. H., Sanderink, G･ C･ H･ and van. AIRay･ A new system for direct digital intraoral radiography･ Oral Surg Oral Med OralPathol,. der Stelt, P. F･ : Efficacy of digital intra-oral. 74 : 818-823, 1992.. 215-224, 1997.. radiography in clinical dentistry･ J Dent, 25 :. 89.
(15) 990. 原田,他: CCD方式ディジタルパノラマX線像の画質. 16) Preston, J･ D･ : Digital radiography-not if, butwhen. CDA J,27 : 935-941, 1999.. 17)辰見正人,吉浦-紀,湯浅賛治,田畑 修,中山 英二,河津俊幸,筑井 徹,加藤誠,神田重信:デジ タルパノラマⅩ線撮影装置｢ ｣の臨 床評価 18)松本義之,林靖久,四井資隆,板垣恵輔,川崎 靖典,古跡孝和,古跡養之董: CCDデジタルパノラ マⅩ線画像システムの至通撮影条件について.歯科 医, 63: 一 言 A. study of the focal troughs of three panoramic dental x-ray machines. Part I. The area of shar11 ･ つ っ:11人 ･ 上 39: 318-328, 1975.. 20)沼田正敏,沼田昭浩言召田久次:新しい方法による 0 ･ P装置の断層域の測定について.冒大歯学, 5上 887-891, 1977.. 24) ICRU Report 41 : Modulation transfer function of screen-film systems, International Commission on Radiation Units and Measurements, Bethesda, MD, 1986. 25) Fujita, H., Tsai, D.-Y., Itoh, T., Doi, K., Morishita, J., Ueda, K. and Ohtsuka, A. : A simple method for determining the modulation transfer function in digital radiography. IEEE Trans Med Imaglng, MIlll : 34-39, 1992. 26)上田克彦: ブ-トストラップ法,実験画像評価初 学者のための実験入門書第1版(大塚昭義,砂屋敷 忠,小寺吉衛編 日本アクセル･シュプリ ンガー出版,東京 27) Rockette, H. E., Cur, D. and Metz, C. E. : The use of continuous and discrete confidence jL 〔､ ､刊つ, つ つつ ･ studies of diagnostic imaglng techniques. Invest Radiol, 27 : 169-172, 1992.. C･ R･ : A method of increasing the anterior layer. 28)ディジタル画像のROC解析検討班: ROC解析の 基礎と鼻近の進歩.日放線技会誌. thickness in rotational panoramic radiogTaPhy･ Dentomaxillofac Radiol, 12 : 133-136, 1983.. 29) Welander, U. : A mathematical modelofnarrow. 211 W , LT‥ ML､ 上 W. 1993.. 22) Scarfe, W. C., Eraso, F. E. and Farman, A.. beam rotation methods. Acta RadioI Diagn, 15 : 305-317, 1974.. ⑧. OPIOO. Dentomaxillofac Radiol, 27 : 51-57,. 30) McDavid, W. D., Welander, U, Kanerva, H.. 1998.. 23) Doi, K., IIolje, G., Loo, L.lN., Chan, H.-P" SElt ･ik･J11 , Wagっ F･ : MTF's and wiener spectra of radiographic screen-film systems. HHS Publication FDA 821 8187, Bureau of RadiologlCal Health, Rockville, MD, 1982.. and Morris, C･ R. : Transfer fucntion analysis in rotational panoramic radiography. Acta つ1.24 : 27-32.. 31)宮川 正監訳,柄川 竹中栄一共訳:放射線診 断の物理 初版(ターボゴシアン著 朝倉 書店,東京. 90 一.
(16) 歯科学報. 991. Image Quality of Digital Rotational Panoramic X-ray Imaging System with Charge-Coupled Device Sensor. C日日中 上日出＼＼. `'日田UHti川1月上＼nOl朝日. Kouichi HARA｡A, Keiichi NTSHTKAWA, Kinya KUROYANAGI Department of Oral and Maxillofacial Radiology, Tokyo Dental College (Chairman : Prof. Kinya Kuroyanagi) ･｡ 月 つ･ 小 用 肌丁J･. Image quality ln digitalrotational panoramic radiography using a charge-coupled device sensor was compared with conventional analog radiograph. The panoramic x-ray machine used in this study was a Veraviewepocs (J. Morita Co.), which is available for both digital and analog radiography. For each of them, the central plane and the focal trough were determined visually using a phantom made of steel spheres. The slgnal detection rates with digital and analog･ 1mageS Were compared using aluminum test objects. Scores for the image clarlty Of 6 anatomical landmarks in panoramic images of a hea･d phantom were also compared. Both phantoms were exposed at a tube current varying froml to9mA.. The central plane and the focal troughin digita_1 and analog radiography were almost identical. The slgnal detection rates and the scores for image clarity With the digital image increased gradually with the increase in the tube current, whereas those with thFt analog image increased marked･1y･ The digital ima･ge showed slgnificantly higher detection rates below the tube current of 5mA. Above 7mA, the rates of both images became comparable. The digital image also showed higher scores for image clarity below the tube current of 3mA･ Above 5mA, higher scores were obtained with the analog Image. However, the scores of the digital image were sufficiently hig･h and no slgnificant difference was found in almost all landmarks. Therefore, it can be concluded that a digltal image can produce an identical diagnostic accuracy to an analog radiograph, with a half radiation exposure. (The Shihwa Gahuho, loo : 977-991, 2000). 一 91一.
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