［特別講演資料］
1．はじめに
歯の X 線写真が撮影され，その有用性が認識されたの は，レントゲンが X 線を発見してからほどない 1910 年頃 であったとされている．現在の日本には約 70,000 件の歯 科診療施設があるが，ほぼすべてが X 線撮影の設備を保 有している．その主なものは，1∼2 本の歯と周囲の骨の 状態を精密に観察するための口内法 X 線撮影，患者のす べての歯と顎の全体の展開像を作るパノラマ X 線撮影， そして歯と顎骨の三次元的な画像を撮影する歯科用コーン ビーム CB（CBCT）である（Table 1）． ここでは，歯科用CBCTとパノラマ撮影を題材に，最近の 臨床応用のトレンド，および研究開発の動向について解説する．2．歯科用 CBCT の現状と問題点
歯科用 CBCT が登場したのは 2000 年頃である．登場当 時は，歯学部・歯科大学の放射線科や総合病院の口腔外科 に向けた装置と考えられ，普及台数も 300 台程度ではない かと予想されていた．歯科用 CBCT が予想を大きく上回 る成長を示した背景として，しばしば歯科インプラント （人工歯根）治療が盛んになった事が挙げられるが，全身 用 CT と比較して低価格かつ低被曝である事も重要な要因 である．全身用 CT が，患者臥位で扇形 X 線束（ファン ビーム）を被写体周囲で高速に連続回転させて撮影するガ ントリー型であったのに対して，歯科用 CBCT は，座位 または立位で円錐型 X 線束（コーンビーム）を 10 秒程度歯科画像診断の最新事情
勝又
明敏
朝日大学歯学部歯科放射線学分野 〒501-0296 岐阜県瑞穂市穂積 1851 （2014 年 10 月 4 日受理）Progress of Diagnostic Imaging in Dentistry
Akitoshi KATSUMATA
Department of oral radiology, Asahi University School of Dentistry 1851 Hozumi, Mizuho, Gifu, 5010296, Japan
（Received on October 4, 2014）
Abstract : Intraoral radiograph, panoramic radiograph, and cone beam CT（CBCT）are most important imaging modalities in dentistry. The development of arm-type CBCT has paved the way for the general dentist to own CT. Moreover, clinical application of surgical simulation and navigation system with 3D CT imaging is getting popular.
However in compare with medical whole-body CT, dental CBCT has several disadvantages in the accuracy of CT value. These are projection data discontinuity related artifact, x-ray beam hardening phenomenon, halation of x-ray detector, scattered x-ray and so on.
The highly sensitive photon-counting x-ray detector will provide new functions to panoramic radiography, such as the tomosynthesis technique and energy quantitative radiography. Tomosynthesis imaging enables clear depiction of teeth without blurry. This image may take place of intraoral radiograph. Energy quantitation may enable the image-based quantity and quality analysis of hard tissue anatomy and/or restorative dental materials in vivo. In addition, coordinating application of computer-aided detection/diagnosis（CAD）and teleradiology will enhance the diagnostic capabilities of dental practitioners.
Keywords : Dental panoramic radiograph, Intraoral radiograph, Dental cone-beam CT, Tomosynthesis
口内法撮影 パノラマ撮影 歯科用 CBCT 歯科医院への普及率 ほぼ 100% 約 95% 約 10% 年間撮影件数 1億枚／年 1,200万枚／年 不明 装置の導入費（概算） 200∼300 万円 300∼500 万円 800∼1,200 万円 撮影領域あるいは画像のサ イズ 約 40×30 mm の検出器 （標 準 型＃2 サ イ ズ の フ イ ルム，あるいはイメージン グプレート＝IP） 約300×150 mmの画像サイズ 円筒形 直径40 mm∼200 mm の撮影領域 （Field of view＝FOV） 解像度（おおよその画素サ イズ） 0.05 mm 0.1 mm 0.1 mm（50 mm の FOV） 0.4 mm（200 mm の FOV） 主な撮影の目的 う蝕（虫歯）や歯周病の診断と治療 歯列と顎全体の総覧的観察 インプラント手術，埋伏智歯の抜歯など Table 1 主な歯科 X 線撮影
で一周だけ回転させて撮影するアーム型 CT で，広い撮影 室を持たない歯科医院への設置に適している．アーム型 CTの機構は，歯科医院が既に使っているパノラマ X 線装 置と共通しており，パノラマ撮影装置と兼用の CBCT も 多い[1]（Fig.1）． Fig.1 全身用 CT と歯科用 CBCT 医療における CT の役割は，二次元（スライス）画像に よる生体組織や病変の観察，あるいは CT 値を基にした組 織や病変の評価といった Observation（観察）からはじまっ た．やがて，医療技術とコンピュータ（情報処理）の進歩 によって，CT 画像が各種手術・放射線治療などの治療計 画，すなわち Simulation（シミュレーション）に利用され る様になり，さらには，CT 画像上で手術野をガイドした り，治療に用いる治具を製作したりする Navigation（ナビ ゲーション）の段階に進んでいる．そして，今後さらに， ロボット手術や人工組織・臓器の作製に CT が利用される Operation（オペレーション）へと進むことになる． 日本の歯科では，1990 年頃より歯学部・歯科大学の放 射線科に全身用 CT が普及した．はじめ，CT は口腔外科 で治療される腫瘍，外傷，あるいは唾液腺や上顎洞の疾患 の観察にのみ使用された．やがて，顎の骨を切って顔の歪 みを修正する顎変形症の治療計画などで，CT 画像上で顎 顔面の解剖学的指標（ランドマーク）の三次元位置座標を 計測・解析して手術計画に利用するナビゲーション的な試 みも始まった（Fig.2）[2]． 歯科でナビゲーションとシミュレーションが本格的に利 用されたのは，2000 年頃にインプラント（人工歯根）治 療の支援ソフトウエアが登場してからである．インプラン ト治療では，太さや長さの異なる複数のインプラントを， 様々な制約のもとで正確な位置と角度に配列する必要があ り，CT データによるシミュレーションが大変役に立つ （Table 2）． ナビゲーションとシミュレーションに求められる機能の うち，多断面再構築（MPR）画像の表示や距離／大きさの 計測に関しては，歯科用 CBCT でも全身用 CT と同等に使 う事ができる．ところが，インプラント埋入予定部位の骨 の状態の推定，あるいは 3D プリンタなどを用いた正確な 手 術 用 ス テ ン ト の 作 製 に は，CT 画 像 デ ー タ が ハ ン ス フィールド値に基づいている事が求められる．もとより歯 科用 CBCT は，40∼50 mm の小さな範囲の骨硬組織形態 を描出するために開発されたため，水の X 線吸収を基に したハンスフィールド値は必要とされなかった[3]．また， 体内の一部の領域のみ CT 撮影すると，撮影領域の外の解 剖構造の影響により，撮影領域が小さくなるほど CT 値が 不安定になる特性がある[4]．さらに，撮影に用いる X 線 管が小さくエネルギーが低いために，CT 値に影響する ビームハードニング（線質硬化）現象の影響も受けやすい． このため，シミュレーションソフトウエアによっては， 正確を期すために全身用 CT 画像を使用するように指定し ているものもある．しかし，現実には歯科用 CBCT 画像 を基にインプラント治療をおこなう歯科医院がほとんどで あり，手術用ステントが適合しなかったり，インプラント 予定部位の骨の状態が誤って判定されたりする事例が少な くない．CBCT における CT 値の問題は，CBCT 装置とシ ミュレーションソフトウエアの双方から改善すべき点で ある．
3．パノラマ X 線撮影の新技術
現在普及しているパノラマ X 線撮影は，細長いスリッ ト 状 の X 線 束 に よ り 10 秒 前 後 の 時 間 を か け て 被 写 体 （顔）の周りをスキャンして展開像を撮影する方法である [5]．パノラマ X 線撮影の原理は，スリットを通過した細 い X 線束で被写体を走査しつつ画像を取得するスキャノ グラム（細隙撮影）と，X 線管と検出器（フイルムなど） が同調した回転運動をおこない，被写体の内部の一定の厚 みの領域を鮮明に写し出し，それに重なりあう領域の構造 を運動によるボケ像として処理する断層撮影を組み合わせ ソフトウエアの機能 使用される画像（情報） インプラント予定部位顎骨の断面画像表示と顎骨形態（幅と 高さ）の計測 !XYZ 平面の多断面再構築（MPR）画像!U 字型の歯列の横断面・縦断面を示す MPR 画像 バーチャルインプラントの表示と埋入 !MPR 画像 !ボリュームおよびサーフェスレンダリング 3D 画像 下顎管・上顎洞などの解剖構造の表示，およびインプラント との干渉のチェック !MPR 画像 !ボリュームおよびサーフェスレンダリング 3D 画像 インプラント埋入予定部位の骨の状態のチェック !MPR 画像!CT 値（ハンスフィールド値） インプラント埋入手術ステントの作製（造形） !サーフェスレンダリング 3D 画像 Table 2 インプラントシミュレーション（ナビゲーション）システムの機能 Fig.2 3DCT座標計測による顔面非対称の評価たものである．断層撮影により明瞭に描出される範囲，す なわち断層域の位置と大きさが被写体の歯列・顎骨と一致 することが，良好な画像を得るために特に大切であるとさ れている．そして，断層域が薄くなる前歯部では歯の画像 がボケやすい事が欠点とされている[6]（Fig.3）． パノラマ撮影には細い筋状の X 線束を用いるため，細 い線状に配列した半導体検出器を用いてデジタル化するこ とができる．他の撮影法と比較して検出器の面積が小さく， デジタル化のコストを低く抑えられるため，今日では，日 本で年間数千台生産されるパノラマ撮影装置のほとんどが 半導体デジタル方式となっている． 半導体方式のデジタルパノラマ撮影ではトモシンセシス （Tomosynthesis）法の応用が注目されている．半導体検出 器は，細長い「短冊形」のフレーム画像を高速で出力する ので，これを重ね合わせてパノラマ画像が構築されている． パノラマ画像の構築時に，このフレームの重ね合わせのず らし量（シフト量）を人為的に操作する事で，断層域の位 置を変えるのがトモシンセシス法である．一回の断層撮影 で得たフレーム画像データを，シフト量を変化させて加算 することで，任意の深さ（フォーカス深度）の断層像を何 枚でも再構成することができる．標準的な断層（フォーカ ス）面を構築する場合と比べてシフト量を大きくしてフ レーム同士の重なりが少なくなる様にすると歯列の外側に， シフト量を減らしてフレーム同士の重なりを大きくすると 歯列の内側にフォーカス面が移動する（Fig.4）． 従来のパノラマ X 線撮影では上下顎の前歯の画像がボ ケやすいという点が大きな欠点とされていた．パノラマの 撮影では，前歯は傾斜が大きく，歯冠の尖端から歯根の尖 端までをフォーカスの合う場所に納めることが困難だから である．トモシンセシス法を使えば，フォーカス位置の異 なるバウムクーヘン状の複数の画像から，細かく区切った 部位ごとにフォーカスの合った画像を自動的に抽出して一 枚の画像を合成する「オートフォーカス」が可能となり， 前歯部でもボケのないパノラマ像が得られる．また，オー トフォーカスの課程で，画像上の部位ごとにフォーカスの 合う位置の空間位置座標が計算されることから，二次元の パノラマ画像を空間上に表示する「パノラマ画像三次元 マッピング」が可能となる[7]（Fig.5）． Fig.5 パノラマ画像 3D マッピング法 これまで，パノラマ画像は歯列上の部位ごとに拡大率が 違ってくるため，歯の長さなどの距離計測には適さないと されていた．そのため歯の長さの計測には，もっぱら二等 分面法による口内法撮影が用いられている．それに対して パノラマ三次元マッピング画像では，空間位置座標から距 Fig.3 パノラマ X 線撮影の断層域とパノラマ画像 Fig.4 トモシンセシス法のパノラマ画像への応用
離を計算するため，拡大や歪みの影響を受けずに歯の長さ などの正確な計測が可能となる．歯科の X 線撮影で最も 頻繁に撮影されている口内法 X 線写真は，検出器を患者 口腔内にセットするために，患者に苦痛や負担を与えると ともに，唾液を介しての感染への対策が必要となる．口腔 内に検出器を入れずに，トモシンセシス法と三次元マッピ ングを用いた精密な画像を 3∼4 cm の小さい範囲で撮影 する技術が確立されれば，やがては口内法撮影が置き換え られる事になろう． パノラマ画像は，上下左右の歯から顎関節までを含む展 開像を撮影し，口腔全体の歯科治療計画立案の出発点とな る情報を提供する役割を担っている．そのため，画像全体 を精査して，何か重要な疾患を示唆する所見がないかを チェックすることは大変重要である．しかし，経営規模の 小さな大部分の歯科医院では，診療放射線技師や放射線科 医は勤務しておらず，パノラマの撮影から読影・診断まで を一人の歯科医師が担当しなければならない．医師（歯科 医師）のパノラマ画像観察（診断）を支援するコンピュー タ 支 援 診 断・検 出（Computer Aided Diagnosis/Detection : CAD）が導入されれば，大変役に立つと考える[8]．CAD はコンピュータ画像処理アルゴリズムを応用して X 線写 真や CT などの診療画像から診断に有用な情報を検出／抽 出するシステムである．診断画像医科領域の CAD は，マ ンモグラフィ，肺がん，大腸などの分野で既に実用化され ている． 歯科の CAD システムはこれまで検討されていなかった が，歯科で広く用いられているパノラマ画像から，骨粗鬆 症の進行を表す下顎骨の変化，頸動脈の石灰化を疑う所見， 上顎洞炎の所見などを検出するプログラムの開発が進みつ つある[9]．全身疾患に関連した異常を検索するだけでな く，パノラマ画像から歯周病，う蝕，根尖病巣といった基 本的な歯科疾患をスクリーニングする CAD も技術的には 十分に可能であり，研究開発が進みつつある（Fig.6）． また，歯科医師が単独で診療する事が多い歯科医院では， CADで異常が指摘されても，どの様に対応すべきかに迷 うケースも生じてくる．このため，病変を自動的に検出す る CAD と遠隔画像診断を結びつけて，精度の高い画像診 断を効率よく提供することも検討されている．
4．新しい X 線検出器と画像情報
歯科 X 線検査の重要なキーワードは低被曝である．発 癌などの確率的影響のリスクを評価する実効線量において， パノラマ撮影の一件の被曝は約 10 μSv（0.01 mSv）と見 積もられており，胸部や腹部の X 線撮影の数分の 1 であ る．歯科用 CBCT の被曝も，同じ検査を全身用 CT でおこ なった場合の 10 分の 1 程度とされている．これは，歯科 用 CBCT が，小さい撮影領域（FOV）を低いエネルギー の X 線で撮影しているためであるが，前述の様に CT 値が 不正確となる原因のひとつともなっている．一般に，X 線 量と画像情報の量はトレードオフの関係にあるとされる． 歯科用 CBCT 装置のコストを低く抑え，かつ低被曝であ るためには画質や CT 値の精度などで妥協が必要であった． これに対して，高感度の新しい半導体 X 線検出器を用 いた歯科画像診断システムが検討されている[10]．テルル 化カドミニウム（CdTe）の結晶を用いた光子計数（フォ トンカウンティング）型検出器は，感度が高い事に加えて X線をエネルギー帯域に分けて収集できる特徴がある．こ れを歯科用 CBCT に応用すれば，被曝を増やさずに CT 値 の精度を改善できる可能性があるが，シンチレータを用い た従来型検出器と比較して，CdTe 検出器を平面上状にす ることでコストが上昇する点が解決すべき課題である．一 方で，パノラマ X 線装置においては，CdTe 検出器の応用 が先行している．パノラマ装置の場合，検出器はスリット 状の X 線束にあわせた細長いもので足りるからである． 先に述べたトモシンセシス法の応用にも，感度が高くフ レーム画像データを高速で出力可能なフォトンカウンティ ング検出器が適している． フォトンカウンティング型検出器の大きな可能性は，被 写体を透過した X 線をエネルギー帯域に分けて検出する 能力にある．被写体を透過した X 線は，物質の密度や原 子番号によってエネルギースペクトルが変化する．すなわ ち，高いエネルギー帯域の X 線と低いエネルギー帯域の X線の比率が変化することになる．この，エネルギースペ クトル変化の程度と X 線減弱の程度（X 線透過度）を散 布図にプロットして分析すれば，骨や歯の密度を定量的に 分析して骨粗鬆症や歯周病を評価することや，歯に詰めた 金属や樹脂を分析してアレルギーの原因を探ったりする事 が可能である（Fig.7）． Fig.7 フォトンカウンティング型検出器によるX線エネルギー分析 Fig.6 パノラマ CAD の課題の例最後に，歯科画像診断の発展と普及の障害となりそうな 医療情報に関する問題点について述べたい．医科では，ほ とんどの撮影装置で医療画像の標準形式である DICOM 形 式が用いられ，DICOM 画像のデータベースとなる画像保 存通信（PACS）システムも普及している．一方，歯科で は未だ DICOM 形式に対応していない X 線装置も多く， PACSも普及していない．このため，シミュレーションや ナビゲーションのために撮影装置以外のコンピュータで画 像を取り扱う場合，遠隔診断に画像転送する場合，あるい は他の医療機関に画像を提供する場合に画像品質やセキュ リティに問題がある[11]． これからの歯科医療では，情報通信や画像情報処理技術 がますます大きな役割を担うことになる．診療放射線技師 や医療情報技術者が勤務していない歯科医療の現場では， 歯科医院を経営する歯科医師自身が医用情報に関する必要 な知識と技術を持たなければ，医療界全体のデジタル化に 大きく遅れをとることになりかねない．逆に，歯科医師が 医療情報通信（ICT）とデジタル画像情報処理についての 知識と技術を身につければ，歯科界全体が大きく前進でき ることは疑いない．
謝 辞
本稿で紹介致しました新しい技術について，共同研究／ プロジェクトに携わった産学官の方々の多大なご協力をい ただきました．大学関係者，特に有地榮一郎，有地淑子， 尾川浩一，小林 馨，下田信次，原 武史，藤田広志の各 氏，企業関係として特に長野竜也，林 達郎，小久保崇史， 山河 勉の各氏に誌上を借りて厚くお礼申し上げます．参考文献
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[10] Ogawa K, Kobayashi T, Kaibuki F, et al : Development of an energy-binned photon-counting detector for x-ray and gamma-ray imaging, Nuclear Insts and Meths in Phys Res, 664, 29-37, 2012.
[11] 勝又明敏：デジタル画像情報を共有する仕組みと遠隔 医療の展開，日本歯科評論 増刊 2013 画像撮影・診断 の新たな展開，ヒョーロン・パブリッシャーズ，2013．
