JP2003325501A - 放射線撮像装置及び放射線撮像方法、並びに、放射線撮像プログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速に放射線撮像を行い、位相コントラスト
法を用いて３次元画像データを取得することができる放
射線撮像装置等を提供する。 【解決手段】 この放射線撮像装置は、所定の波長を有
する放射線を発生する光源と、光源によって発生された
放射線が透過する被写体を保持する保持手段と、被写体
との距離が異なる複数の面に配置され、被写体を透過し
た放射線の強度を検出する複数の検出素子を含む検出手
段と、被写体と検出手段との相対位置、及び、被写体に
おける放射線の入射方向を変化させるように、保持手
段、及び／又は、光源及び検出手段を駆動する駆動手段
と、検出手段によって放射線の強度を検出することによ
り取得され、複数の面における放射線画像情報をそれぞ
れ表す検出データに基づいて、被写体を透過した放射線
の位相情報を求めると共に、該位相情報に基づいて画像
データを生成する画像構成手段とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線撮像により
得られた画像情報に基づいて画像を構成するために用い
られる放射線撮像装置及び放射線撮像方法、並びに、放
射線撮像プログラムに関する。なお、本願において、放
射線とは、Ｘ線、α線、β線、γ線、紫外線等の一般的
な放射線に加えて、電子線等の粒子線や電磁波を含む広
義の放射線を指すものとする。

【０００２】

【従来の技術】従来より、Ｘ線等を用いた撮像方法は様
々な分野で利用されており、特に医療分野においては、
診断のための最も重要な手段の一つとなっている。最初
のＸ線写真が実現されてから、Ｘ線写真法は数々の改良
を重ねられ、現在では蛍光スクリーンとＸ線フィルムを
組み合わせた方法が主流となっている。一方、近年にお
いては、Ｘ線ＣＴや超音波、ＭＲＩ等の様々なディジタ
ル化された装置が実用化されており、病院内での診断情
報処理システム等の構築が進められようとしている。Ｘ
線画像についても、撮像システムをディジタル化するた
めの多くの研究がなされている。撮像システムをディジ
タル化することにより、画質の劣化を招くことなく、大
量のデータを長期間保存することが可能であり、医療診
断情報システムへの発展にも役立つものである。

【０００３】近年では、厚さを有する被写体の３次元内
部情報を得るために、被写体とＸ線源及び検出器との相
対位置を変化させながらＸ線撮像を行うＸ線ＣＴ（comp
utedtomography）が実用化されている。例えば、図７の
（ａ）に示すシングルスライスＸ線ＣＴや、図７の
（ｂ）に示すマルチスライスＸ線ＣＴにおいては、回転
しながら回転軸方向に移動する被写体１００に向けてＸ
線源１０１からＸ線を照射するヘリカル（らせん状）ス
キャンが行われている。ヘリカルスキャンを行うことに
より、被写体に関する内部情報を連続的に得ることがで
きる。なお、図７の（ａ）に示すシングルスライスＸ線
ＣＴが、１層の検出器（センサ）１０２を用いて、被写
体が１回転するごとにメモリをクリアしながら繰り返し
Ｘ線の検出を行うのに対し、図７の（ｂ）に示すマルチ
スライスＸ線ＣＴは、被写体が１回転する間に、複数層
の検出器１０３を用いてＸ線を検出するので、短時間で
広範囲、且つ、精度の高い測定を行うことができる。

【０００４】このようにして得られる放射線画像は、被
写体を透過した放射線の強度を画像の明度に換算するこ
とにより生成されたものである。例えば、骨部を含む領
域を撮像する場合に、骨部を透過した放射線は大きく減
衰し、骨部以外の部位、即ち、軟部を透過した放射線は
僅かに減衰する。この場合には、異なる組織を透過した
放射線の強度差が大きいので、高コントラストの放射線
画像を得ることができる。

【０００５】一方、例えば、乳房等の軟部領域を撮像す
る場合に、軟部においては全体的に放射線が透過しやす
いので、軟部における組織の違いが透過放射線の強度差
として現れ難い。このため、軟部については、低コント
ラストの放射線画像しか得ることができない。このよう
に、放射線撮像法は、軟部における僅かな組織の違いを
可視化する方法としては適当ではない。

【０００６】ところで、被写体を透過した放射線に含ま
れている情報としては、強度情報の他に位相情報があ
る。近年、この位相情報を利用して画像を生成する位相
コントラスト法が研究されている。位相コントラスト法
は、Ｘ線等が被写体を透過することによって生じた位相
差を画像の明度に変換して表示する画像構成技術であ
る。

【０００７】位相コントラスト法には、干渉計やゾーン
プレートを用いることにより生じた干渉光に基づいて位
相差を求める手法や、回折光に基づいて位相差を求める
手法がある。この内、回折光に基づいて位相差を求める
回折法は、次のような原理に基づいて位相差を求める。
例えば、Ｘ線は、光と同様に波が進行することにより物
質中を伝搬する。その伝搬する速度は、物質が有する屈
折率によって異なる。このため、位相の揃ったＸ線を被
写体に向けて照射すると、被写体における組織の違いに
よりＸ線の伝わり方に相違が生じる。これにより被写体
を透過するＸ線の波面が歪むので、透過Ｘ線に基づいて
得られたＸ線画像に回折縞が生じる。この回折縞のパタ
ーンは、Ｘ線を結像させるスクリーンと被写体との距離
やＸ線の波長によって異なっている。従って、回折縞パ
ターンの異なる２枚以上のＸ線画像を解析することによ
り、スクリーンの各位置において生じたＸ線の位相差を
求めることができる。この位相差を明度に換算すること
により、被写体における組織の違いが明確に現れたＸ線
画像を得ることができる。

【０００８】特に、被写体の軟部を透過した後の放射線
においては、透過した組織の違いにより、透過放射線に
おいて強度差よりも位相差の方が大きくなる。このた
め、位相コントラスト法を用いることにより、組織間の
微妙な相違を可視化することができる。

【０００９】このような位相コントラスト法を利用して
画像を構成するために、放射線撮像を行う際の撮像条件
や、回折縞パターンから位相を復元する様々な手法が検
討されている。例えば、P. Clotensらによる「Quantita
tive aspects of coherent hard X-ray imaging : Talb
ot images and holographic reconstruction」（Proc.
SPIE, Vol. 3154 (1997), pp. 72-82）には、Ｘ線が物
体を透過する際に、位相シフトのみを考慮すれば良い物
体、即ち、位相物体について、物体とセンサとの間の距
離を変えて撮像された複数のＸ線画像に基づいて位相を
復元することが記載されている。この文献においては、
図８に示すような構成が想定されている。即ち、波長λ
を有するＸ線を、位相物体である被写体１０４に照射す
る。被写体１０４を透過したＸ線は、被写体１０４から
の距離ｄ₁、ｄ₂、…、ｄ_Nの位置において、センサ１０
５に入射する。これにより、Ｘ線回折光の強度Ｉ
_d1（ｘ，ｙ）、Ｉ_d2（ｘ，ｙ）、…、Ｉ_dN（ｘ，ｙ）が
それぞれ検出される。ここで、Ｉ _dn（ｘ，ｙ）は、被写
体１０４からの距離ｄ_nにおいてセンサ１０５の画素
（ｘ，ｙ）によって検出されたＸ線の強度を表す。ただ
し、ｎ＝１、２、…、Ｎである。これらの値を用いて、
被写体１０４を透過した直後のＸ線の位相φ（ｘ，ｙ）
は、次式を用いて求められる。

【数１】 ここで、Ｎは画像の枚数、ｆは空間周波数、φ（ｆ）
は、周波数が０でないときの位相シフト量の周波数成
分、Ｉ_dn（ｆ）は、強度Ｉ_dn（ｘ，ｙ）をフーリエ変換
することによって求められた周波数成分である。ただ
し、ｆ≠０である。

【００１０】また、P. Clotensらによる「Holotomograp
hy: Quantitative phase tomography with micrometer
resolution using hard synchrotron radiation x ray
s」（APPLIED PHYSICS LETTERS, Vol. 75, No. 19 (199
9), pp. 2912-2914）には、位相コントラスト法を用い
てＸ線ＣＴを行うことが記載されている。位相コントラ
スト画像を構成するためには、例えば、撮像距離の異な
る複数の画像情報が必要である。このため、上記文献に
おいては、被写体を回転させて複数の方向からＸ線撮像
を行い、これを、被写体と検出器との距離を変えて複数
回行うことにより、被写体の３次元内部情報を表す位相
コントラスト画像を得ている。

【００１１】ところで、上記の位相コントラストＸ線Ｃ
Ｔにおいては、物体を回転させながら行うＸ線撮像と、
センサの移動及び固定とが交互に行われる。このような
撮像方法によれば、先に述べた通常のＸ線ＣＴにおける
ヘリカルスキャンのように連続的に撮像を行うことがで
きないので、１枚の位相コントラスト画像を得るために
必要な全体の撮像時間が長くなってしまう。このため、
このような撮像方法は、生体のように刻々と状態が変化
する被検体を撮像する場合には適していない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記の点に鑑
み、本発明は、高速に放射線撮像を行い、位相コントラ
スト法を用いて画像データを生成して３次元画像を構成
することができる放射線撮像方法及び放射線撮像装置、
並びに、放射線撮像プログラムを提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明に係る放射線撮像装置は、所定の波長を有す
る放射線を発生する光源と、光源によって発生された放
射線が透過する被写体を保持する保持手段と、被写体と
の距離が異なる複数の面に配置され、被写体を透過した
放射線の強度を検出する複数の検出素子を含む検出手段
と、被写体と検出手段との相対位置、及び、被写体にお
ける放射線の入射方向を変化させるように、保持手段、
及び／又は、光源及び検出手段を駆動する駆動手段と、
検出手段によって放射線の強度を検出することにより取
得され、複数の面における放射線画像情報をそれぞれ表
す検出データに基づいて、被写体を透過した放射線の位
相情報を求めると共に、該位相情報に基づいて画像デー
タを生成する画像構成手段とを具備する。

【００１４】また、本発明に係る放射線撮像方法は、所
定の波長を有する放射線を発生する光源と、該光源によ
って発生された放射線が透過する被写体を保持する保持
手段と、被写体との距離が異なる複数の面に配置され、
被写体を透過した放射線の強度を検出する複数の検出素
子を含む検出手段とを用いて被写体を撮像する放射線撮
像方法であって、被写体と検出手段との相対位置、及
び、被写体における放射線の入射方向を変化させるよう
に、保持手段、及び／又は、光源及び検出手段を駆動し
ながら該検出手段によって放射線の強度を検出すること
により、複数の面における放射線画像情報をそれぞれ表
す検出データを取得するステップ（ａ）と、ステップ
（ａ）において取得された検出データに基づいて、被写
体を透過した放射線の位相情報を求めると共に、該位相
情報に基づいて画像データを生成するステップ（ｂ）と
を具備する。

【００１５】さらに、本発明に係る放射線撮像プログラ
ムは、所定の波長を有する放射線を発生する光源と、該
光源によって発生された放射線が透過する被写体を保持
する保持手段と、被写体との距離が異なる複数の面に配
置され、被写体を透過した放射線の強度を検出する複数
の検出素子を含む検出手段とを用いて被写体を撮像する
ために用いられる放射線撮像プログラムであって、被写
体と検出手段との相対位置、及び、被写体における放射
線の入射方向を変化させるように、保持手段、及び／又
は、光源及び検出手段を駆動しながら該検出手段によっ
て放射線の強度を検出することにより、複数の面におけ
る放射線画像情報をそれぞれ表す検出データを取得する
手順（ａ）と、手順（ａ）において取得された検出デー
タに基づいて、被写体を透過した放射線の位相情報を求
めると共に、該位相情報に基づいて画像データを生成す
る手順（ｂ）とをＣＰＵに実行させる。

【００１６】本発明によれば、被写体との距離が異なる
複数の検出素子を有する検出手段を用いて被写体をスキ
ャンすることにより、被写体との距離が異なる複数の面
における放射線画像情報をそれぞれ表す検出データを連
続的且つ高速に取得することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一の構
成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係る放射線撮像装置の構
成を示すブロック図である。この放射線撮像装置は、放
射線によって被写体をヘリカルスキャンすることにより
被写体に関する放射線画像情報を表す画像信号を出力す
る撮像部１と、放射線画像情報を表す画像信号に基づい
て被写体を透過した放射線の位相情報を復元し、復元さ
れた位相情報に基づいて画像データを生成する画像構成
部２と、撮像部１における放射線撮像動作や画像構成部
２における画像信号の処理動作等を制御する制御部３
と、放射線撮像動作や画像信号の処理動作等を各部に行
わせるためのプログラム等を記録する記録媒体４と、画
像データに基づいて可視画像を表示する表示部５と、可
視画像をフィルム等にプリント出力する出力部６とを有
している。

【００１８】図２は、撮像部１の構成を示す模式図であ
る。撮像部１は、光源１１と、センサ１２とを有してい
る。光源１１は、放射線ビームを発生する。光源１１と
しては、コヒーレント性及び単色性が高いビームを発生
することができる光源を用いることが望ましい。ここ
で、単色性が高いビームとは、主に単一波長を有するビ
ームのことをいう。このため、本実施形態においては、
光源１１として、Ｘ線を発生する放射光光源を用いてい
る。放射光とは、電子を加速したり、電子の進行方向を
曲げることによって発生する光（電磁波）のことをい
う。このような放射光光源においては、電子の加速度等
を調節することにより、発生するＸ線の波長を設定する
ことができる。光源１１から発生したＸ線は、被写体１
０を透過することによって回折し、センサ１２に入射す
る。

【００１９】センサ１２は、被写体１０との距離が異な
る複数の段に配置された複数の検出素子を有するマルチ
スライス検出器であり、入射した回折光の強度を表す検
出信号を出力する。センサ１２の各段は、例えば、ＣＣ
Ｄ（coupled charge device）等のように、入射したＸ
線の強度を電気信号に変換して出力する複数の検出素子
を有する１次元又は２次元センサによって構成されてい
る。なお、以下において、被写体１０とセンサ１２の各
段の検出面との間の距離を「撮像距離」という。また、
図２において、第ｎ段のセンサ１２（ｎ）の撮像距離を
ｄ_nとする（ｎ＝１、２、…、Ｎ）。

【００２０】センサ１２の各段の検出素子には、増幅器
１５及びＡ／Ｄ変換器１６が接続されている。増幅器１
５は、センサ１２の各段の検出素子から出力された検出
信号を増幅する。また、Ａ／Ｄ変換器１６は、増幅器１
５によって増幅された検出信号をディジタル信号（「画
像信号」又は「検出データ」という）に変換する。

【００２１】また、撮像部１は、被写体１０を戴置させ
るために用いられる保持台１３と、保持台１３を駆動す
る駆動部１４とを有している。駆動部１４は、保持台１
３をθ方向に回転させながら、回転軸方向であるｙ方向
に移動させる。このように、保持台１３を駆動すること
により、センサ１２と被写体１０との相対位置を変化さ
せると共に、被写体１０に対するＸ線の照射方向を変更
する。これにより、検出対象となる被写体１０の範囲が
変化して、被写体１０に対するヘリカルスキャンが実現
される。

【００２２】再び、図１を参照すると、画像構成部２
は、記憶部２１と、データ再配列部２２と、位相復元部
２３と、画像処理部２４とを含んでいる。記憶部２１
は、撮像部１から出力された検出データを順次記憶す
る。また、データ再配列部２２は、記憶部２１に時系列
に記憶されている検出データが、その検出データが得ら
れたときの回転角ごとに配列されるようにデータ配列を
変換し、再び記憶部２１に記憶させる。位相復元部２３
は、回転角が等しく撮像距離が異なる放射線画像情報を
表す検出データに基づいて、回転角ごとに位相情報を復
元する。画像処理部２４は、位相復元部２３によって回
転角ごとに復元された位相情報に基づいて画像データを
生成し、これらの画像データを用いて３次元画像データ
を構成する。画像処理部２４は、さらに、構成された３
次元画像データに対して階調処理等の所定の画像処理を
施しても良い。

【００２３】画像構成部２は、ディジタル回路で構成し
ても良いし、ソフトウェアとＣＰＵで構成しても良い。
その場合には、画像構成部２の各部２１〜２４に所定の
処理を行わせるための画像構成プログラムを記録媒体４
に記録し、ＣＰＵを含む制御部３が、記録媒体４に記録
された画像構成プログラムに基づいて検出データを処理
する。記録媒体４としては、フレキシブルディスク、ハ
ードディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤＲＯＭ、又
は、ＤＶＤＲＯＭ等が該当する。

【００２４】制御部３は、撮像部１の駆動部１４を制御
することにより保持台１３の回転速度及びｙ方向への移
動速度を調節する。また、制御部３は、撮像部１の制御
と同時に、画像構成部２における検出信号の取り込みタ
イミングを制御する。これにより、被写体１０の所定の
領域に対して所定の方向から放射線を照射することによ
って得られる放射線画像情報を表す検出データが、画像
構成部２に取り込まれる。

【００２５】表示部５は、例えば、ＣＲＴ等のディスプ
レイ装置であり、画像構成部２において構成された画像
データに基づいて可視画像を表示する。また、出力部６
は、例えば、レーザプリンタであり、画像データに基づ
いて可視画像をフィルム等にプリント出力する。

【００２６】次に、図１〜図４を参照しながら、本発明
の一実施形態に係る放射線撮像方法について説明する。
図３は、本実施形態に係る放射線撮像方法を説明するた
めの図である。図３に示すように、被写体１０の回転速
度をｖθ、ｙ方向への移動速度をｖ_yとする。また、各
段のセンサ１２（ｎ）の視野範囲をΔｙとし、本実施形
態において、被写体１０は、１回転する間にΔｙだけ上
昇するものとする。即ち、被写体が１回転する周期をΔ
Ｔとすると、被写体のｙ方向への移動速度ｖ_yは、ｖ_y＝
Δｙ／ΔＴと表される。ここで、センサの視野範囲と
は、そのセンサに入射するＸ線の空間領域のことをい
う。

【００２７】また、本実施形態においては、説明を簡単
にするために、回転角θ₁、θ₂、及び、θ₃のときに検
出データを取り込むものとする。このとき、それぞれの
回転角の間隔をΔθ＝θ₂−θ₁＝θ₃−θ₂＝θ₁−θ₃＋
２πとすると、検出データの取り込み間隔Δｔは、Δｔ
＝Δθ／ｖθと表される。なお、本実施形態において
は、Δθ×３＝２πであることから、ΔＴ＝Δｔ×３で
ある。また、回転角θ_nのときに、光源から発生するＸ
線に対して垂直な面をθ_n面という（ｎ＝１、２、
３）。

【００２８】図４は、本発明の一実施形態に係る放射線
撮像方法を示すフローチャートである。まず、ステップ
Ｓ１において、放射線撮像を開始する。これにより、図
２に示すように、光源１０から波長λを有するＸ線が発
生し、保持台１３及び被検体１０が、回転運動及び垂直
移動を行う。

【００２９】次に、ステップＳ２において、画像構成部
２は、検出データの取り込みを開始する。即ち、画像構
成部２は、センサ１２に含まれるそれぞれの検出素子か
ら出力され、増幅器１５及びＡ／Ｄ変換器によって処理
された検出データを、制御部３の制御に従ってΔｔごと
のタイミングで取り込む。取り込まれた検出データは、
記憶部２１に、センサ１２の画素ごとに時系列に記憶さ
れる。

【００３０】図５の（ａ）は、記憶部２１に記憶されて
いる検出データを示している。図５の（ａ）において、
ｔ₁〜ｔ₉は、検出データの取り込み時刻を示している。
また、ｄ₁〜ｄ₅は、センサ１２の各段のセンサ１２
（１）〜１２（５）によって検出されたデータ、即ち、
撮像距離ｄ₁〜ｄ₅における検出データであることを示し
ている。

【００３１】例えば、時刻ｔ₁には、被写体１０のθ₁面
に向けてＸ線が照射され、このＸ線をセンサ１２（１）
〜１２（５）によってそれぞれ検出することにより得ら
れた検出データＩθ₁（ｘ，ｙ₁）〜Ｉθ₁（ｘ，ｙ₅）
が、記憶部２１の記憶領域（ｔ１，ｄ１）〜（ｔ１，ｄ
５）にそれぞれ記憶される。これらのデータは、被写体
１０の領域ｙ₁〜ｙ₅に関する画像情報を表している。

【００３２】また、時刻ｔ₄には、再び被写体１０のθ₁
面に向けてＸ線が照射され、このＸ線をセンサ１２
（１）〜１２（５）によってそれぞれ検出することによ
り得られた検出データＩθ₁（ｘ，ｙ₂）〜Ｉθ₁（ｘ，
ｙ₆）が、記憶部２１の記憶領域（ｔ１，ｄ１）〜（ｔ
１，ｄ５）にそれぞれ記憶される。ここで、時刻ｔ
₄は、時刻ｔ₁のΔＴ時間後の時刻であり、この間に被写
体１０は１回転してΔｙだけｙ方向に上昇している。こ
のため、センサ１２（１）〜センサ１２（５）には、被
写体１０のｙ₂〜ｙ₆領域に関する画像情報が入力され
る。

【００３３】次に、ステップＳ３において、データ再配
列部２２は、記憶部２１に時系列に記憶されている検出
データの配列を変換する。即ち、データ再配列部２２
は、撮像距離ごとに時系列に記憶されている検出データ
が、図５の（ｂ）に示すように、回転角ごとに配列され
るように、各検出データが記憶される記憶領域を指定す
る。

【００３４】図５の（ａ）に示すｔ１列、ｔ２列、…の
データは、図５の（ｂ）に示すように、θ１領域、θ２
領域、θ３領域の順に記憶される。この際に、それぞれ
の回転角ごとの記憶領域において、例えば、θ１領域の
ａ１列、ａ２列、ａ３列に示すように、検出データは、
列ごとに行アドレスをずらして記憶される。このように
検出データを配列することにより、被写体１０の共通の
領域に関する画像情報であって、異なる撮像距離におけ
る画像情報を表す検出データが集められる。例えば、θ
１領域のｂ３行には、θ₁面に向けて照射され、被写体
１０の（ｘ，ｙ₃）領域を透過したＸ線を、撮像距離
ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃においてそれぞれ検出することにより得
られた検出データＩ_d1（ｘ，ｙ₃）、Ｉ_d2（ｘ，ｙ₃）、
Ｉ_d3（ｘ，ｙ ₃）が記憶されている。

【００３５】次に、ステップＳ４において、位相復元部
２３は、記憶部２１に記憶されている検出データに基づ
いて位相情報を復元する。位相情報の復元は、次のよう
に行われる。ここでは、説明のために、図５の（ｂ）に
示すθ１領域のｂ３行の検出データＩ_d1（ｘ，ｙ₃）、
Ｉ_d2（ｘ，ｙ₃）、Ｉ_d3（ｘ，ｙ₃）に基づいて、θ₁面
に向けて被写体１０の領域（ｘ，ｙ₃）を透過したＸ線
の位相情報を復元する。

【００３６】まず、検出データＩ_d1（ｘ，ｙ₃）、Ｉ_d2
（ｘ，ｙ₃）、Ｉ_d3（ｘ，ｙ₃）に対してフーリエ変換を
施し、検出データの周波数成分Ｉ_d1（ｆ）、Ｉ
_d2（ｆ）、Ｉ _d3（ｆ）をそれぞれ求める。 Ｉ_dn（ｆ）＝Ｆ［Ｉ_dn（ｘ，ｙ₃）］ …（１） ここで、Ｆ［ ］はフーリエ変換を表す。また、ｎ＝
１、２、３である。

【００３７】次に、次式（２）を用いて位相φを求め
る。

【数２】 ここで、ｆは、空間周波数を表し、φ（ｆ≠０）は、空
間周波数が０でないときの位相シフト量の周波数成分を
表している。また、Ｎは放射線画像の枚数であり、Ｎ＝
３である。なお、式（２）の導出については、P. Clote
nsらによる「Quantitative aspects of coherent hard
X-ray imaging : Talbot images and holographic reco
nstruction」（Proc. SPIE, Vol. 3154 (1997), pp. 72
-82）を参照されたい。位相復元部２３は、このような
処理を、図５の（ｂ）に示すθ１、θ２、θ３領域の各
行ｂ１、ｂ２、…における検出データに対して行う。こ
れにより、被写体１０の領域（ｘ，ｙ_m）を異なる複数
の方向から透過した放射線画像情報を表す位相データφ
θ₁〜₃（ｘ，ｙ_m）が得られる。ここで、ｍ＝１、２、
…である。

【００３８】次に、ステップＳ５において、画像処理部
２４は、ステップＳ４において得られた位相データに基
づいて３次元画像データを構成する。３次元画像データ
を構成する手法は、通常のＣＴにおける手法と同様であ
る。また、画像処理部２４は、構成された３次元画像デ
ータに対して、階調処理や補間処理等の画像処理を行っ
ても良い。ステップＳ６において、表示部５や出力部６
は、このようにして生成された画像データに基づいて可
視画像を画面やフィルム等に表示する。

【００３９】なお、本実施形態においては、図３に示す
ように、センサ１２を構成する各段のセンサとして、１
列の検出素子が配置されている１次元センサを用いてい
るが、図６の（ａ）に示すように、複数列の検出素子が
配置されている２次元センサを用いても良い。また、本
実施形態においては、図３に示すように、センサ１２
（１）、センサ１２（２）、…の順に各段における撮像
距離を長くしているが、各段における撮像距離を配置順
に長く、或いは、短くする必要はない。例えば、図６の
（ａ）に示すように、各段のセンサが、撮像距離に関わ
らずランダムに並んでいても良い。

【００４０】また、本実施形態においては、各段のセン
サの視野範囲Δｙが全て等しいものとして説明したが、
図６の（ｂ）に示すように、各段のセンサの視野範囲が
異なっていても良い。この場合には、ステップＳ３にお
いてデータ配列を変換する際に、データを記憶する領域
のアドレスの割当てを変更すれば良い。

【００４１】さらに、被写体１０をヘリカルスキャンす
る際に、視野の抜けを無くすためには、図６の（ｂ）に
おいて、被写体１０のｙ方向における速度ｖ_yと、各段
のセンサの視野範囲Δｙ₁、Δｙ₂、…、Δｙ_Nとが、次
の関係を満たすようにすれば良い。 ｖ_y≦ｍｉｎ｛Δｙ₁、Δｙ₂、…、Δｙ_M｝／ΔＴ ここで、ｍｉｎ｛Δｙ₁、Δｙ₂、…、Δｙ_M｝は、各段
のセンサの視野範囲Δｙ₁、Δｙ₂、…、Δｙ_Mの最小値
を示す。

【００４２】また、本実施形態においては、光源及びセ
ンサの位置を固定し、被写体を回転させながら回転軸方
向に移動させることによりヘリカルスキャンを行ってい
るが、反対に、被写体位置を固定し、光源及びセンサを
回転させながら回転軸方向に移動させることにより、被
写体をヘリカルスキャンしても良い。或いは、光源及び
センサと被写体とのいずれか一方を回転させ、他方を回
転軸方向に移動させることにより被写体をヘリカルスキ
ャンしても良い。

【００４３】本実施形態においては、被写体を撮像する
際にＸ線を用いているが、被写体を透過することにより
回折縞を生じるビームであればＸ線に限らず用いること
ができる。このようなビームとして、例えば、電子線を
含む粒子線等が挙げられる。

【００４４】さらに、本実施形態においては、被写体を
撮像する際に放射光光源を用いているが、放射光ではな
いビームを発生する光源を用いても良い。例えば、立命
館大学が開発した電子蓄積型高輝度硬Ｘ線発生装置は、
卓上型でありながら放射光並みに輝度及び指向性の高い
Ｘ線を発生することができる。この装置が発生するＸ線
はコヒーレント性を有しており、また、単一波長ではな
いが、単色化結晶と組み合わせることにより、単色化す
ることが可能である。また、技術研究組合フェムト秒テ
クノロジー研究機構（ＦＥＳＴＡ）が開発した線源は、
逆コンプトン散乱の原理に基づいて極短パルス高輝度Ｘ
線を発生する。この線源は、小型で持ち運びが可能であ
り、コヒーレント性を有すると共に、指向性及び単色性
の高いＸ線を発生することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、被
写体との距離が異なる複数の検出素子を有する検出手段
を用いて被写体をスキャンすることにより、被写体との
距離が異なる複数の面における放射線画像情報をそれぞ
れ表す検出データを連続的且つ高速に取得することがで
きる。さらに、被写体における放射線の入射方向ごとに
再配列された検出データに基づいて放射線の位相情報を
復元し、復元された位相情報に基づいて３次元画像デー
タを構成することにより、位相コントラスト法による微
妙な組織の違いが表現された３次元画像を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る放射線撮像装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】図１に示す撮像部の構成を示す模式図である。

【図３】本発明の一実施形態に係る放射線撮像方法を説
明するための図である。

【図４】本発明の一実施形態に係る放射線撮像方法を示
すフローチャートである。

【図５】図１に示すデータ再配列部におけるデータ配列
の変換を説明するための図である。

【図６】本発明の一実施形態に係る放射線撮像装置にお
いて使用されるセンサについて説明するための図であ
る。

【図７】従来のＸ線ＣＴにおける撮像動作を説明するた
めの図である。

【図８】位相復元の原理を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 撮像部 ２ 画像構成部 ３ 制御部 ４ 記録媒体 ５ 表示部 ６ 出力部 １０、１００、１０４ 被写体 １１、１０１ 光源 １２、１０２、１０３、１０５ センサ １２（１）、１２（２）、… 検出素子 １３ 保持台 １４ 駆動部 １５ 増幅器 １６ Ａ／Ｄ変換器 ２１ 記憶部 ２２ データ再配列部 ２３ 位相復元部 ２４ 画像処理部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の波長を有する放射線を発生する光
   源と、 前記光源によって発生された放射線が透過する被写体を
   保持する保持手段と、 被写体との距離が異なる複数の面に配置され、被写体を
   透過した放射線の強度を検出する複数の検出素子を含む
   検出手段と、 被写体と前記検出手段との相対位置、及び、被写体にお
   ける放射線の入射方向を変化させるように、前記保持手
   段、及び／又は、前記光源及び前記検出手段を駆動する
   駆動手段と、 前記検出手段によって放射線の強度を検出することによ
   り取得され、前記複数の面における放射線画像情報をそ
   れぞれ表す検出データに基づいて、被写体を透過した放
   射線の位相情報を求めると共に、該位相情報に基づいて
   画像データを生成する画像構成手段と、を具備する放射
   線撮像装置。
2. 【請求項２】 前記駆動手段が、被写体と前記検出手段
   との相対位置を変化させると共に被写体における放射線
   の入射方向を変化させることにより、前記検出手段が被
   写体に対してらせんを描いて移動するように、前記保持
   手段、又は、前記光源及び前記検出手段を駆動する、請
   求項１記載の放射線撮像装置。
3. 【請求項３】 前記画像構成手段が、 前記検出手段によって取得された検出データを記憶する
   記憶手段と、 前記記憶手段に記憶されている検出データを、それぞれ
   の検出データの取得タイミングに従って被写体における
   放射線の入射方向ごとに再配列するデータ再配列手段
   と、 前記データ再配列手段によって再配列された検出データ
   に基づいて、被写体を透過した放射線の位相情報を復元
   する位相復元手段と、 前記位相復元手段によって復元された位相情報に基づい
   て３次元画像データを生成する画像処理手段と、 を含む、請求項２記載の放射線撮像装置。
4. 【請求項４】 所定の波長を有する放射線を発生する光
   源と、前記光源によって発生された放射線が透過する被
   写体を保持する保持手段と、被写体との距離が異なる複
   数の面に配置され、被写体を透過した放射線の強度を検
   出する複数の検出素子を含む検出手段とを用いて被写体
   を撮像する放射線撮像方法であって、 被写体と前記検出手段との相対位置、及び、被写体にお
   ける放射線の入射方向を変化させるように、前記保持手
   段、及び／又は、前記光源及び前記検出手段を駆動しな
   がら前記検出手段によって放射線の強度を検出すること
   により、前記複数の面における放射線画像情報をそれぞ
   れ表す検出データを取得するステップ（ａ）と、 ステップ（ａ）において取得された検出データに基づい
   て、被写体を透過した放射線の位相情報を求めると共
   に、該位相情報に基づいて画像データを生成するステッ
   プ（ｂ）と、を具備する放射線撮像方法。
5. 【請求項５】 所定の波長を有する放射線を発生する光
   源と、前記光源によって発生された放射線が透過する被
   写体を保持する保持手段と、被写体との距離が異なる複
   数の面に配置され、被写体を透過した放射線の強度を検
   出する複数の検出素子を含む検出手段とを用いて被写体
   を撮像するために用いられる放射線撮像プログラムであ
   って、 被写体と前記検出手段との相対位置、及び、被写体にお
   ける放射線の入射方向を変化させるように、前記保持手
   段、及び／又は、前記光源及び前記検出手段を駆動しな
   がら前記検出手段によって放射線の強度を検出すること
   により、前記複数の面における放射線画像情報をそれぞ
   れ表す検出データを取得する手順（ａ）と、 手順（ａ）において取得された検出データに基づいて、
   被写体を透過した放射線の位相情報を求めると共に、該
   位相情報に基づいて画像データを生成する手順（ｂ）
   と、をＣＰＵに実行させる放射線撮像プログラム。