JP2005230536A - Ｘ線撮影装置及びｘ線撮影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体を回転する回転装置の回転に従い、被写体の関心領域を透過したＸ線のＸ線センサへの到達線量の蓄積時間毎の積分値が変動する問題があった。
【解決手段】Ｘ線発生装置１１が発生するＸ線２５中で被写体を回転装置１５で回転する。そして、回転装置１５は複数の画像データを撮像する各電荷蓄積時間毎に２次元Ｘ線センサ１２に到達するＸ線２５の積分値が前記回転装置１５による回転中に一定値となるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、Ｘ線に対して相対的に被写体を回転しながらＸ線撮影を行って得られたＸ線画像データに基づいて画像を生成するＸ線撮影装置に関し、特に被写体の回転速度を好適に制御するための技術に関する。

近年、大画面のデジタルデータを取得するために、放射線撮影用の２次元Ｘ線センサ（「ＦＰＤ（Flat Panel Deteor）」とも呼ぶ）の開発が進んでいる（特許文献１参照）。特に医療用の放射線撮影の用途として、４３ｃｍ×４３ｃｍの大受光面を有する２次元Ｘ線センサを用いてＸ線単純撮影を行う撮影装置が実用化されている状況にある。

一方、被検体に対してＸ線を曝射し、該被検体を透過したＸ線量をＸ線検出器で検出し、このＸ線検出出力（Ｘ線のフォトン数）に基づいて被検体の透視画像データ（「スキャノグラム」あるいは「ＳＣＯＵＴ画像」と呼ばれる場合もある）、断層像或いは三次元画像データを得るＸ線撮影装置が知られている。

これらのうち、三次元画像データを生成するＸ線撮影装置として、２次元Ｘ線センサの開発技術の向上により、コーンビームＣＴ（Computed Tomography）装置（以下、ＣＢＣＴ装置という）が開発されている。通常のＸ線ＣＴ装置では、ファンビームと呼ばれる、Ｚ方向（体軸方向）に薄く切り出されたＸ線ビームが用いられる。これに対してＣＢＣＴ装置は、Ｚ方向にも広がったＸ線ビーム（以後「コーンビーム」と呼ぶ）を用い、このコーンビームを２次元検出器（２次元Ｘ線センサを内蔵する）で受像する。ファンビームを用いたＣＴ装置に比較して、コーンビームでは一回転でのスキャンで被写体を撮影できる範囲が広くなるので、ＣＴ撮影時の回転数が少なくてすみ、Ｘ線撮影の効率化が図れる利点がある。つまり、コーンビームの広がりであるコーン角（Ｚ方向への広がりの角度）を広く取ることにより撮影の効率化が図れる。しかし、一方で、コーン角を広く取りすぎると生成画像において生成エラーが生じるとうい問題がある。

また、コーンビームＣＴ装置（以下、ＣＢＣＴ装置という）には、特許文献２に示されるように、Ｘ線源と検出器のペアが被検体の周囲を回転しながらスキャン（画像データの収集）を行うタイプがある（なお、画像データを「投影画像」と呼ぶ場合もある）。しかし、一定のコーン角以下で、広い受光面を有する２次元検出器の受光面全体に放射線発生源からの放射線を照射するためには、２次元検出器と放射線発生源の距離を一定以上とらなければならない。従って、Ｘ線源（Ｘ線発生装置）と検出器のペアが被検体の周囲を回転しながらスキャン（画像データの収集）を行うタイプのＣＢＣＴ装置において、２次元検出器の大受光面が有効に使用される様に２次元検出器と放射線発生源の間の距離を確保することは、装置の大きさとの関係で非常に困難である。

他方、特許文献３に記載されているような、Ｘ線源と２次元検出器のペアを固定として、被写体を回転させる被写体回転型のＣＢＣＴ装置の開発が実用化に向けて進められている。被写体回転型のＣＢＣＴ装置は、被写体の一定回転角毎に画像データを取得し、取得した福すの画像データを用いて画像を再構成するものである。

ところで、Ｘ線の人体への入射方向によりＸ線の透過率は異なる。また、所定の画像ＳＮ比を得るため２次元検出器へ一定値以上のＸ線量が到達することも要求される。さらに、患者の被曝線量を最小化する要求もある。そのため、１つの画像データを撮像する間に２次元検出器に到達するＸ線量は所定の範囲内にあることが望ましい。

上記の課題を達するために、Ｘ線源が回転する従来タイプのＸ線ＣＴ装置であるスパイラルＣＴやマルチスライスＣＴにおいては、（１）透視画像データに基づきスライス位置毎にＸ線発生手段から放射されるＸ線を調整する方法、（２）Ｘ線の患者透過線量データをもとに回転角度ごとにＸ線源から放射されるＸ線を調整する方法が知られている。つまり、従来のＣＴ撮影装置では、Ｘ線発生装置の出力調整を行うことで検出器（センサ部）への到達Ｘ線量を調整している（特許文献４及び特許文献５参照）。

一方、被写体回転型のＣＢＣＴ装置では、被写体（被験者）の回転を停止すると通常の単純撮影用のＸ線撮影装置としても使用することが出来る。つまり、一台でＣＴ撮影と単純撮影の両方を行うことが可能であるという利点を有する。また、一般病院に既に設置さている単純撮影用のＸ線発生装置を被写体回転型のＸ線撮影装置に流用することも提案されている。さらに、既設の単純撮影用のＸ線撮影装置と、被写体回転型のＸ線撮影装置に対して、一台のＸ線発生装置を共有して使用する要求もある。
特開平０９−２８８１８４号公報 特開平１０−２１３７２号公報 特開２０００−２１７８１０号公報 特開平０７−１２４１５２号公報 特開平０８−２０６１０７号公報

上述した、特許文献４，５に記載された技術では、特定の被写体からの透過データをもとにコンピュータがＸ線発生装置を制御することでＸ線の出力調整、すなわち到達Ｘ線量の調整が行われる。しかし、一般病院に既に設置さている単純撮影用のＸ線発生装置を被写体回転型のＸ線撮影装置に使用する場合には、Ｘ線発生装置の出力を回転機構の回転に合わせて制御することは困難である。一般には、Ｘ線発生装置は外部システムと連携してＸ線出力を制御するような構成にはなっていないからである。
このように、本発明者は鋭意研究の結果、被写体回転型のＸ線ＣＴ装置の開発にあたり、Ｘ線発生装置と被写体を回転する回転装置を連携し、２次元Ｘ線センサへの到達線量を所定値に制御することは困難であることを新たに見出した。

そこで、本発明の目的は、Ｘ線に対して相対的に被写体を回転しながら撮影処理を行うＸ線撮影装置において、外部より出力調整が可能なＸ線発生装置を用いなくとも、各撮影処理におけるＸ線センサへの到達線量が所定の値になるように制御可能な構成を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の一態様により提供されるＸ線撮影装置は、以下の構成を備える。すなわち、
Ｘ線を発生するＸ線発生手段と、
該Ｘ線の照射領域内で相対的に被写体を回転させる回転機構を有する回転手段と、
前記回転手段により被写体を回転させながら、該被写体を透過したＸ線により、複数回の撮像処理を行って複数の第１の画像データを取得するためのＸ線センサとを備え、
前記回転手段は、前記複数回の撮像処理の各々の電荷蓄積時間における前記Ｘ線センサに到達する前記Ｘ線の積分値が、前記回転機構の回転中に一定値となるように該回転機構の回転速度を制御する。

また、上記の目的を達成するための本発明の別の態様により提供されるＸ線撮影方法は、
Ｘ線発生手段よりＸ線を発生するＸ線発生工程と、
前記Ｘ線の照射領域内で相対的に被写体を回転するための回転機構を回転させる回転工程と、
前記回転工程により被写体を回転させながら、被写体を透過した前記Ｘ線により複数回の撮像処理を行なって複数の第１の画像データを取得する撮像工程とを備え、
前記回転工程では、前記複数回の撮像処理の各々の電荷蓄積時間における前記Ｘ線センサに到達する前記Ｘ線の積分値が、前記回転機構の回転中に一定値となるように該回転機構の回転速度を制御する。

本発明によれば、Ｘ線に対して相対的に被写体を回転しながら撮影処理を行うＸ線撮影装置において、外部より出力調整が可能なＸ線発生装置を用いなくとも、各撮影処理におけるＸ線センサへの到達線量が所定の値になるように制御することが可能となる。

以下、本発明の好ましい実施形態を、添付図面（図１乃至６）を参照しながら詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は第１の実施形態に係るＸ線撮影装置の全体的な構成を示すブロック図である。図２は、実施形態に係るＸ線撮影装置の具体的な配置例を説明する図である。図３は実施形態に係るＸ線撮影装置における処理を説明するための概念図である。図４は第１の実施形態における処理の流れを示すフローチャートである。図５はＸ線源が一定Ｘ線量でＸ線を放射し、回転装置１５が一定回転速度で回転している場合において、関心領域を透過して２次元Ｘ線センサ１２に到達したＸ線の線量（Ｘ線到達線量）を示す図である。図５において、縦軸は２次元Ｘ線センサ１２へのＸ線到達線量であり、横軸は回転装置１５の回転角度を示している。図５の例では、被写体側面（１８０度、３６０度）での到達線量は小さくなり、被写体正面、背面（９０度、２７０度）での到達線量は大きくなる傾向が示されている。図６は回転装置１５の回転テーブルにおける回転角度と回転速度との関係を示す図である。縦軸が回転速度であり、横軸が回転角度を示している。この例では被写体側面（１８０度、３６０度）での回転速度は小さく、被写体正面、背面（９０度、２７０度）での回転速度は大きい傾向を示している。第１の実施形態によるＸ線撮影装置では、Ｘ線撮影中にＸ線透過線量を検出し、検出されたＸ線透過線量に基づいて回転テーブルの回転速度を制御する。例えば、Ｘ線透過線量が図５に示されるような特性を有する場合には、図６に示されるような速度制御が実行されることになる。

図１において、１１はＸ線発生装置であり、被写体１６に向けてＸ線を照射する。１５は回転装置であり、被写体を乗せて回転する回転テーブルを含む。また、１２は２次元Ｘ線センサであり、回転装置１５に載って回転する被写体を透過したＸ線を受光し、順次に電気信号に変換する。この順次取得された電気信号はデータ収集回路２６に入力され、データ収集回路２６内のＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換されて画像データとなる。画像データは前処理回路１０５に供給される。なお、Ａ／Ｄ変換器は２次元Ｘ線センサ１２内に設けられてもよい。

２次元Ｘ線センサ１２では、所定時間の間電荷が積分蓄積され、蓄積終了後に電気信号として出力される。そして、該電気信号が画像データとして生成される。つまり、電荷の蓄積と掃き出しの組み合わせ毎に画像データが生成される。特に、被写体回転型のＸ線撮影装置では、所定の回転角度毎に画像データを順次に取得する必要があり、回転角度毎に到達線量が変化する（図５）ので、回転角度に従い蓄積時間を制御する必要がある。

前処理回路１０５はデータ収集回路２６から供給されたＸ線画像データに対して、オフセット補正処理やゲイン補正処理、ＬＯＧ変換等の前処理を行う。１４は生成回路であり、複数の回転角度から得られた複数の画像データから生成画像データ（３次元ボクセルとも呼ぶ）を生成（再構成）する。前処理回路１０５で前処理が行われた画像データは制御回路（ＣＰＵ）１８の制御により、ＣＰＵバス２４を介してメインメモリ２０、生成回路１４に転送され、生成画像データ（「断面画像データ」、「３次元ボクセル」と呼ばれる場合もある）が生成される。生成回路１４は、例えば、フィルタ処理、逆投影処理等を行いて生成画像データを生成する。生成画像データを生成する方法はどのような方法を用いてもよいが、フィルタ処理では、ラマチャンドラン関数あるいはシェップローガン関数を用いるのが一般的である。また、フィルタ処理された画像データは逆投影される。これらフィルタ処理から逆投影までのアルゴリズムとしては、例えばフェルドカンプのアルゴリズムを使用したものが挙げられるが、これに限定されるものではない。逆投影が完了して生成画像データが生成されると、この生成画像データに基づいて断面像が表示器１９に表示される。又、生成された生成画像データはメインメモリ２０に保存される。

次に、上面図と側面図により本実施形態のＸ線撮影装置を示す図２を参照して、本Ｘ線撮影装置の具体的な配置を説明する。Ｘ線発生装置１１より被写体に向けてコーンビームのＸ線が放射される。図２では、Ｘ線発生装置１１をＸ線の焦点として示している。図２に示す様にＸ線の垂直方向（体軸方向、Ｚ方向）の広がり角をコーン角と呼び、Ｘ線の水平方向の広がりをファン角と呼ぶ。また、回転装置１５は、Ｘ線発生装置１１で放射されたＸ線が照射される被写体１６を載せて回転する回転テーブルを有する。この構成により、被写体１６はＸ線照射領域内でＸ線に対して相対的に回転することになる。また、１０３は胸当てであり、被写体１６を固定するために設けられている。胸当て１０３は、回転テーブルに固定された支柱によって支持されている。

Ｘ線発生装置１１より放射されたＸ線は被写体１６と胸当て１０３及び散乱線除去グリッド（図示しない）を透過して２次元Ｘ線センサ１２で検出され電気信号に変換される。上述したように２次元Ｘ線センサ１２では、所定時間の間電荷を積分蓄積し、その蓄積終了後に電気信号の取得を行う。このような、電気信号の取得毎に画像データが生成される。つまり、電荷の蓄積と電気信号の取得のタイミング毎に画像データが生成される。また、２次元Ｘ線センサ１２からの電気信号の読出し方法にはいくつかの種類がある。例えば、画像データごとに蓄積電荷を掃き出す破壊読出し方法、電荷の掃き出しを行わず累積的に電荷蓄積を行う非破壊読出し方法等が代表的な電気信号の取得方法である。本実施形態ではいずれの取得方法を用いてもよい。なお、いずれの取得方法であっても１つの画像データを取得するために電荷を蓄積した時間を電荷蓄積時間と呼ぶものとする。非破壊読み出し方法の場合であれば、電気信号を取得し、次に電気信号を取得するまでの電荷を蓄積した時間を電荷蓄積時間と呼ぶものとする。また、Ｘ線が連続的又は非連続的に照射されるいずれの場合であっても１画像データを取得するために電荷を蓄積した時間を電荷蓄積時間と呼ぶものとする。

なお、本実施形態ではＸ線を使用しているが、Ｘ線に限定するものではなく、放射線に波長範囲を広げてもよい。

次に、図１、図３を参照して、本実施形態に係るＸ線撮影装置の撮影処理について説明する。

図３において、１は回転テーブルのある回転角度で撮像された画像データを示している。この画像データは、投影画像と呼ばれることもある。画像データ（投影画像）１において、２は被写体中の関心領域を示している。透過線量計算回路１７は、２次元Ｘ線センサ１２により収集された画像データ中の関心領域２における透過線量の平均値３を計算する。なお、関心領域は２次元Ｘ線センサ１２上に設定された所定領域とする。

一般に、画像データの値は２次元Ｘ線センサ１２に到達したＸ線の蓄積量に線形に比例するため、平均値３が示す平均画素値は関心領域２の透過線量を代表する値となる。また、この平均画素値は、２次元Ｘ線センサ１２上の所定領域（関心領域２に対応する領域）に到達した到達線量を代表する値でもある。なお、２次元Ｘ線センサ１２に到達したＸ線の蓄積量と出力信号の値の関係が定まっていれば、蓄積量と出力信号の関係が非線形であっても、画像データの値から関心領域２における透過線量を代表する値を計算することは可能である。また、関心領域２とすべき２次元Ｘ線センサ上の領域（領域の位置及びサイズ）を操作パネル２１より指定可能としてもよい。被写体が人体の場合は人体の中央部分が最も線量減衰が大きいので、図３に示すように中央部分に関心領域２を設定するのが適切である。また、透過線量として関心領域２内の画素値の平均値のほかに、最大値、最小値、中間値等の統計量の値を基準にすることも考えられる。ここで、制御回路１８と透過線量計算回路１７は２次元Ｘ線センサ１２の所定領域におけるＸ線透過線量を算出しているので、これらにより透過線量測定回路（１３）が構成されていることになる。

なお、透過線量測定回路１３は２次元Ｘ線センサ１２とは独立に構成することも可能である。例えば、透過線量測定回路１３はＸ線センサ（図示しない）を備え、このＸ線センサの出力から被写体の所定領域を透過したＸ線量を測定するように構成されてもよい。また、単純撮影で用いられる通常のフォトタイマを透過線量測定回路１３として使用することも可能である。

２２は、回転速度計算回路であり、透過線量測定回路１３の出力信号に基づき回転装置１５に設定すべき回転速度を計算する。例えば、回転速度は関心領域２の透過線量の平均値３と概ね比例関係となるように計算される。より具体的には、平均値３をあらかじめ定められた値である基準値４で除算し、除算して得られた値を定数倍した値を回転速度とする方法が挙げられる。平均値３が大きな値である場合には回転速度を上げることで２次元Ｘ線センサ１２への到達線量を減らす。つまり、平均値３が基準値４より小なるときは回転速度を下げる方向、大なるときは回転速度を上げる方向に回転速度が制御される。こうして算出された回転速度５は回転装置１５のテーブル回転速度制御部６に供給されて、回転テーブルの回転速度が制御されることになる。また、本実施形態では所定回転角度毎に画像データが取得される。例えば、３６０度の回転中に１０００枚の画像データを取得（撮影）する場合には、０．３６度毎に１枚の画像データを取得するべく、電荷の蓄積と掃き出しが行われることになる。よって、回転テーブルの回転速度の変化に応じて２次元Ｘ線センサ１２の蓄積時間も変化する。こうして、回転角度に依存しないほぼ一定量の透過線量を得ることが出来る。つまり、回転装置１５の回転角度に従い順次に回転速度及び２次元Ｘ線センサ１２の蓄積時間が決定され、制御回路１８を介して該回転速度及び該蓄積時間がそれぞれ制御される。これにより、１つの画像データを取得するための蓄積時間内の２次元Ｘ線センサ１２への到達線量の積分値は一定値に制御される。

ただし、通常、被写体側面の透過線量は被写体正面の半分であるので、側面の撮影角度では速度が半分になってしまい低速に過ぎる場合もある。また、角度ごとの透過線量を完全に平滑化する必要がない場合もある。その場合には、回転速度を透過線量変動の定数倍に変更することが考えられる。また、各回転角度での透過線量を、Ｘ線の量子ノイズの観点からＳＮを所定の範囲内に制御するため、平均値３の平方根を使用して基準値４と比較するようにしてもよい。

なお、透過線量計算回路１７及び回転速度計算回路２２はソフトウエアで構成することも可能である。この場合には、制御回路１８が供給されたプログラムコードを実行することにより、前述の機能が実現される。

このようなＸ線撮影装置において、メインメモリ２０には制御回路（ＣＰＵ）１８での処理に必要な各種のデータなどが記憶されると共に、制御回路１８の作業用としてのワークメモリが含まれている。制御回路１８はメインメモリ２０を用いて、操作パネル２１からの操作に従った装置全体の動作制御等を行う。

制御回路１８により、本実施形態のＸ線撮影装置は次のように動作する。

撮影開始（Ｓ１０１）の指令が操作パネル２１から入力されると、制御回路１８の指示により回転装置１５は回転テーブルの回転を始める（Ｓ１０２、Ｓ１０３）。ここで、制御回路１８は回転装置１５から発生されるエンコーダ信号（図示しない）を監視し、回転テーブルが所定の回転速度、及び回転角度に到達したかを確認する。

そして、所定の回転速度及び回転角度に到達した時点でＸ線発生装置１１に信号を送りＸ線曝射を開始するとともに、画像データの収集を補正回路１０６を介して行う。次に、関心領域２の透過線量を透過線量計算回路１７により計算し（Ｓ１０６）、その透過線量計算結果に基づき回転速度計算回路２２は回転速度（図３の５）を計算し、決定する（Ｓ１０７）。回転速度計算は、平均値３とあらかじめ定められる基準値との比較を行い回転速度を計算をする。そして、制御回路１８及びテーブル回転速度制御部６は決定された回転速度をもとに、回転装置１５の回転速度制御（Ｓ１０３）を順次行う。回転装置１５が所定の回転角度を回転し、所定数の画像データが収集されるまで上記Ｓ１０３〜Ｓ１０７の撮像処理が継続される。所定角度毎の撮像処理、すなわち必要な画像データ（図３の７）の収集が完了すれば（Ｓ１０４）、回転装置１５の回転を終了して（Ｓ１０８）、生成画像データ（図３の３次元ボクセル９）の生成を行う（Ｓ１０９）。そして、生成画像データを表示して撮影が完了する（Ｓ１１０）。

以上説明したように、第１実施形態によれば、被写体を透過した線量に基づき回転装置１５の回転角度毎に回転速度及び２次元センサの蓄積時間が決定される。このため、回転角度毎の画像データを取得するための蓄積時間内における２次元Ｘ線センサ１２への到達線量の積分値が一定に制御される効果を有する。

すなわち、Ｘ線撮影装置の出力を外部より可変としなくとも、該透過線量を一定量に制御することが出来る効果を有する。従って、Ｘ線撮影装置の出力を順次制御することは不要であるため、既存のＸ線発生装置を用いた制御を簡易にできる効果がある。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態を図７及び図８を使用して説明する。図７は第２の実施形態に係るＸ線撮影処理の流れを示すフローチャートである。図８は回転装置１５の回転角と回転速度の関係を記述する複数のテーブル３０，３１，３２の例を示す。このテーブルは、胸部、腹部などの撮影部位、又は被写体の体格の大小関係等に対応してメインメモリ２０に記憶されている。例えば、３０は体格の小さい人の胸部撮影、３１は体格の大きな人の胸部撮影、３２は腹部撮影に対応した回転速度制御のテーブル例である。人体断面は一般的には楕円形であるので、回転角度と関心領域の透過線量の関係は一般化できる。そのため、上記のようにテーブルを撮影部位及び／又は体格によって一般化することが可能となる。

なお、第２の実施形態に係るＸ線撮影装置の構成は第１の実施形態（図１、図２）と同様であり、説明を省略する。また、図３に示される撮影処理の概要においては、参照番号３，４，５で示された回転テーブルの回転速度の決定処理が、図７に示されるテーブルを用いた回転速度の決定処理に置き換えられることになる。

次に、図７のフローチャートを参照して第２の実施形態による撮影処理の流れを説明する。

メインメモリ２０に記憶される複数テーブルから一つのテーブルが、操作パネル２１への操作入力に従って選択される（Ｓ２０１）。撮影開始（Ｓ２０２）の指令が操作パネル２１から入力されると、制御回路１８の指示により回転装置１５は回転テーブルの回転を始める（Ｓ２０３〜Ｓ２０５）。制御回路１８は回転装置１５から発生されるエンコーダ信号（図示しない）を監視し、所定の一定速度、及び角度に到達したかを確認する。そして、所定の速度、及び角度に到達した時点でＸ線発生装置１１に信号を送りＸ線曝射を開始する。所定の回転角度（例えば図８では５４０度）を回転し終えるまでの間、Ｓ２０４〜Ｓ２０６の処理が繰り返されて、所定角度毎の画像データの収集が行われる。より具体的には、制御回路１８は、選択されたテーブルに従い、回転装置１５の回転テーブルの回転角度毎に回転速度及び蓄積時間（１画像データを取得するための時間）を決定する（Ｓ２０４）。そして、決定された回転速度に従い、回転装置１５の回転角度毎に回転速度及び蓄積時間を順次制御し（Ｓ２０５）、撮影処理を行なって画像データを収集する（Ｓ２０６）。

図８の例では、背面位置（０度）から回転を開始して、９０度回転した側面位置で一定速度になり、Ｘ線曝射が開始する。投影角度が正面に進むに従って、回転テーブルの回転速度があがり、１８０度回転した正面位置で最高回転高速になる。ただし、最高回転速度は使用する２次元Ｘ線センサ１２の最高フレームレートが上限となる。

回転装置１５の回転テーブルが所定の回転角度（図８の例では５４０度）を回転し、所定数の画像データが収集されるまで撮像が継続される（但し、撮像は９０度〜４５０度の間で行われる）。所定角度毎に撮像された画像データの収集が完了すれば（Ｓ１０４）、回転装置１５の回転を終了して（Ｓ１０８）、生成画像データ（３次元ボクセル９）の生成を行う（Ｓ１０９）。そして、生成画像データを表示して撮影が完了する（Ｓ１１０）。

以上説明した様に、第２実施形態では、図８に示すような回転角度と回転速度の関係を予め登録したテーブルをに基づいて、回転装置１５の回転角度毎に回転速度及び２次元センサの蓄積時間を定めることにより、各回転角度毎の画像データを取得するための蓄積時間内における２次元Ｘ線センサ１２への到達線量の積分値が一定値に制御される。従って、第１の実施形態で示したような透過線量測定回路等が不要となり、第１の実施形態よりも簡易な構成で透過Ｘ線量の制御を実現することができるという効果を有する。

また、第１の実施形態と同様に、Ｘ線撮影装置の出力が外部からできない場合、すなわち出力が一定に保たれる場合であっても、撮影時の透過線量を一定量に制御することが出来る効果を有する。従って、Ｘ線撮影装置の出力を順次制御することが不要となるため、既存のＸ線発生装置を用いて、Ｘ線発生タイミングを定めるだけで被写体回転型のＸ線撮影装置を実現することができるという効果がある。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態を図９及び図１０を使用して説明する。図９は第３の実施形態に係るＸ線撮影処理の流れを示すフローチャートであり、図１０は第３の実施形態に係る回転装置１５の回転角度と回転速度の関係を記述するテーブル３３及び補正後のテーブル３４を示す図である。なお、図１０に示されるテーブルはメインメモリ２０に記憶される。

なお、第３の実施形態に係るＸ線撮影装置の構成は第１の実施形態（図１、図２）と同様であり、説明を省略する。また、図３に示される撮影処理の概要においては、参照番号３，４，５で示された回転テーブルの回転速度の決定処理が、図１０に示されるように補正されたテーブルを用いた回転速度の決定処理に置き換えられることになる。

次に、図９のフローチャートに従って第３の実施形態の処理を説明する。

撮影開始（Ｓ３０１）の指令が操作パネル２１から入力されると、制御回路１８の指示により、まず、被写体に対して一定回転範囲で予備撮影を行う（Ｓ３０２）。例えば、回転装置１５の回転テーブルの回転角度が９０度から１８０度の範囲で予備撮影を行う。被写体を透過した透過線量を過線量測定回路１３で測定しメインメモリ２０に記憶する。ここで、予備撮影でのＸ線量は、本撮影でのＸ線量より減弱した線量で行うものである。なお、予備撮影においても、第１実施形態で説明したように、２次元Ｘ線センサ１２に設定された関心領域における透過線量を計測する。

次に制御回路１８は、メインメモリ２０に記憶した測定値に基づき、テーブル３４を補正する（Ｓ３０３）。例えば、測定値の平均値とあらかじめ定められている基準値の比に基づき修正する（例えば基準値／平均値をテーブル３４に乗ずる）。

次に制御回路１８は、本撮影を開始するべく回転テーブルの回転を開始する（Ｓ２０３）。なお、上記予備撮影と本撮影の間で回転テーブルの回転を継続させるようにしてもよい。制御回路１８は回転装置１５から発生されるエンコーダ信号（図示しない）を監視し、所定の一定速度、及び角度に到達したかを確認する。そして、所定の速度、及び角度に到達した時点でＸ線発生装置１１に信号を送りＸ線曝射を開始する。所定の回転角度（例えば図１０では５４０度）を回転し終えるまでの間、Ｓ２０４〜Ｓ２０６の処理が繰り返されて、所定角度毎の画像データの収集が行われる。より具体的には、制御回路１８は、Ｓ３０３で修正されたテーブルに従い、回転装置１５の回転テーブルの回転角度毎に回転速度及び蓄積時間（１画像データを取得するための時間）を決定する（Ｓ２０４）。そして、決定された回転速度に従い、回転装置１５の回転角度毎に回転速度及び蓄積時間を順次制御し（Ｓ２０５）、撮影処理を行なって画像データを収集する（Ｓ２０６）。

図１０の例では、背面位置（０度）から回転を開始して、９０度回転した側面位置で一定速度になり、Ｘ線曝射が開始する。投影角度が正面に進むに従って、回転テーブルの回転速度があがり、１８０度回転した正面位置で最高回転高速になる。ただし、最高回転速度は使用する２次元Ｘ線センサ１２の最高フレームレートが上限となる。

回転装置１５の回転テーブルが所定の回転角度（図１０の例では５４０度）を回転し、所定数の画像データが収集されるまで撮像が継続される（但し、撮像は９０度〜４５０度の間で行われる）。所定角度毎に撮像された画像データの収集が完了すれば（Ｓ１０４）、回転装置１５の回転を終了して（Ｓ１０８）、生成画像データ（３次元ボクセル９）の生成を行う（Ｓ１０９）。そして、生成画像データを表示して撮影が完了する（Ｓ１１０）。

以上説明した様に、テーブルを測定値に基づき修正することで、被写体差がある場合でも、さらに、第２の実施形態よりも精度よく透過線量を一定量に制御することが出来る効果を有する。

＜第４の実施形態＞
第４の実施形態として、補正回路１０６で実施されるオフセット補正、及びゲイン補正のためのデータ収集、及びその処理について説明する。オフセット補正は、画像データの１画素毎に行われる処理である。ここで、オフセットとは、Ｘ線に起因する光の入射がなくても、画素毎に電荷が蓄積していく現象であり、その電荷量は積分時間に依存する。そのため、長時間であれば一般に値は大きくなる。しかし、その電荷量は積分時間に対して線形ではないためオフセット値を予測するのは一般に困難である。そのため、Ｘ線曝射を伴う撮影中の積分時間がわかっている場合には、撮影前に本撮影と同じ積分時間で各画素毎のオフセット量を収集して補正することが行われる。

しかし、回転装置１５の回転速度を変化させて撮影する場合には、画像データごとのオフセットデータが必要となる。図１１は横軸が回転装置１５の回転テーブルの回転角度を示し、縦軸が回転速度を示す。最初、人体側面から回転が開始するように、人体を装置に設置する。例えば、この位置の回転角度を０度とする。回転テーブルの回転速度がＳ１になった時点から前オフセットデータが収集される。前オフセットデータは、速度Ｓ２を経過して速度Ｓ３になり、Ｘ線が人体正面から入射する位置（回転角度９０度）になるまで収集される。この場合、画像データを取得するタイミングに合わせ、一定の回転角度範囲毎に前オフセットデータが収集される。

前オフセットデータはメインメモリ２０に保存される。Ｘ線が人体正面から入射する位置（回転角度９０度）に達すると、Ｘ線曝射が開始されてＸ線データの収集がされる。図１１はフルスキャンの場合を示しているので、回転装置１５が３６０度回転する間、Ｘ線が曝射される。その間、回転装置１５の回転速度は、Ｓ３からＳ１の間で変化する。

３６０度回転するとＸ線曝射が停止されて、後オフセットデータが速度Ｓ１になるまで収集される。次に、前オフセットデータと後オフセットデータを、オフセット処理においてどのように利用するかを説明する。前オフセットデータと後オフセットデータは、蓄積時間が同じであっても異なることが多い。原因は、２次元Ｘ線センサ１２の温度特性によることが考えられる。そのため、オフセットデータの利用方法は、例えば以下の２つの方法がある。
・ 前オフセットデータと後オフセットデータを、対応する蓄積時間ごとに平均する方法。
・ Ｘ線データの前半（９０度から２７０度まで）に対しては前オフセットデータ、Ｘ線データの後半（２７０度から９０度まで）に対しては後オフセットデータを適用する方法。

いずれの場合であっても、オフセット処理は、画像データから、当該画像データが収集された蓄積時間と同じ蓄積時間のオフセットデータを減算することによって実施される。

第４の実施形態の場合、オフセットデータも、回転テーブルが出力するエンコーダパルスを使用して、一定数のエンコーダパルス数毎に収集されるとしている。仮に、３６０度回転中に１０００方向の投影データを収集する場合は、回転テーブルの０.３６度の回転毎に画像データが収集されることになる。よって、各画像データの撮影処理における蓄積時間に対応させるために、オフセットデータも０.３６度の回転毎にデータ収集されることになる。ところで、回転テーブル１５の速度が変化している区間では、厳密には０.３６度毎に積分時間が変化しているが、オフセット値が蓄積時間の微妙な変化に対応しない場合がある。例えば、速度Ｓ１を一回転８秒の速度、速度Ｓ３を一回転５秒の速度とすると、０.３６度回転するのに要する時間（つまり蓄積時間）は、それぞれ８msec、５msecである。そして、速度Ｓ１から速度Ｓ３までを２５０蓄積区間に分割するとすれば、隣接する１区間の蓄積時間変化は、約０．０１msecとなり、非常に小さな変化である。そこで、連続的に変化する積分時間のデータをＮ個まとめて平均化し、平均区間に対応する積分時間のＸ線データのオフセット補正に使用することが考えられる。平均化することによって、オフセットデータのばらつきの修正も可能になる。

以上では、オフセットデータの収集方法について説明したが、ゲインデータに対しても同様に考えることができる。ゲインデータは、撮影領域中を空気の状態にして、被写体のスキャンに先立って定期的（例えば数ヶ月に一度）に撮影される。ゲインデータは、被写体を撮影したときの線量に近似した方が、補正エラーが小さいことがわかっている。よって、回転装置１５の回転速度を変化させる場合には、照射されるＸ線量も変化するので、ゲインデータも回転速度を変動させて撮影することが望ましい。このことは、上述した全てのテーブルにおいて共通であり、ゲインデータは対応するテーブルを使用しながら空気のみを撮影することによって収集できる。

以上説明したように第４の実施形態では、回転装置の回転角度に対応した補正データを用意することで、精度の高い補正を行うことが出来る効果がある。

なお、以上の実施形態ではフルスキャンの例を示しているが、ハーフスキャンにも適用できることは言うまでもない。また、被写体を回転するタイプのＸ線撮影装置を例に示しているが、被写体を固定し、Ｘ線センサ及びＸ線発生装置を回転するＸ線撮影装置によりＸ線画像データを収集する場合においても、本願発明の撮影制御を適用できることは当業者には明らかである。

また、上記実施形態の機能を実現する様に各種のデバイスを動作させる様に該各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに、前記実施形態機能（例えば、図４，７、９，のフローチャートにより実現される機能）を実現するためのソフトウエアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（CPUあるいはMPU）を格納されたプログラムに従って前記各種デバイスを動作させることによって実施したものも本発明の範疇に含まれる。

またこの場合、前記ソフトウエアのプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムコードを格納した記憶媒体は本発明を生成する。

かかるプログラムコードを格納する記憶媒体としては例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM,、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることが出来る。

またコンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、前述の実施形態の機能が実現されるだけではなく、そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティングシステム)、あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して前述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。

更に供給されたプログラムコードが、コンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能格納ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も本発明に含まれることは言うまでもない

実施形態によるＸ線撮影装置の全体生成図例を示す図である。 被写体回転型のＸ線撮影装置の配置例を示す図である。 第１実施形態による撮影処理の概要を説明するための概念図である。 第１の実施形態によるＸ線撮影処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態における回転角度と透過線量の関係を示す図である。 第１の実施形態における回転角度と回転速度の関係を示す図である。 第２の実施形態２によるＸ線撮影処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態における、回転角度と回転速度の関係を記述するテーブルを示す図である。 第３の実施形態によるＸ線撮影処理を示すフローチャートである。 第３の実施形態における、回転角度と回転速度の関係を記述するテーブルを示す図である。 第４の実施形態における、回転角度とオフセットデータの関係を示す図である。

符号の説明

１１ Ｘ線発生装置
１２ ２次元Ｘ線センサ
１３ 透過線量測定回路
１４ 生成回路
１５ 回転装置
１６ 被写体
１７ 透過線量計算回路
１８ 制御回路
２０ メインメモリ
２１ インタフェース手段
２２ 回転速度計算手段
１０６ 補正回路

Claims (12)

1. Ｘ線を発生するＸ線発生手段と、
   該Ｘ線の照射領域内で相対的に被写体を回転させる回転機構を有する回転手段と、
   前記回転手段により被写体を回転させながら、該被写体を透過したＸ線により、複数回の撮像処理を行って複数の第１の画像データを取得するためのＸ線センサとを備え、
   前記回転手段は、前記複数回の撮像処理の各々の電荷蓄積時間における前記Ｘ線センサに到達する前記Ｘ線の積分値が、前記回転機構の回転中に一定値となるように該回転機構の回転速度を制御することを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 前記回転機構の回転角度と回転速度の関係を予め記述したテーブルを更に備え、
   前記回転手段は該テーブルに基づき前記回転機構を回転することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
3. 前記回転機構の回転角度と回転速度の関係を予め記述した複数のテーブルと、
   該複数のテーブル中から利用すべきテーブルを選択する選択手段とを更に備え、
   前記回転手段は前記選択手段によって選択されたテーブルに従い前記回転機構を回転することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
4. 前記選択手段は前記被写体の部位及び／又は前記被写体の体格に応じてテーブルを選択することを特徴とする請求項３に記載のＸ線撮影装置。
5. 前記被写体を透過した前記Ｘ線の透過線量を順次に測定する透過線量測定手段と、
   前記透過線量の値に従い前記回転機構の回転速度を計算する回転速度計算手段とを更に備え、
   前記回転手段は前記回転速度計算手段の計算結果に従った回転速度で前記回転機構を回転することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
6. 前記被写体を透過した前記Ｘ線の透過線量を測定する透過線量測定手段と、
   前記透過線量に従い前記テーブルの値を修正する修正手段とをさらに備え、
   前記回転手段は前記修正手段による修正後のテーブルに従って前記回転機構の回転速度を制御することを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮影装置。
7. 前記透過線量測定手段は、前記画像データ中の特定領域の画素値に基づいて前記透過線量を測定することを特徴とする請求項５又は６に記載のＸ線撮影装置。
8. 前記回転機構の回転角度に対応して前記Ｘ線センサの出力を補正する補正用データに基づき前記第１の画像データを補正する補正手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
9. 前記補正用データは、オフセット補正に用いる画像データ、又はゲイン補正に用いる画像データであることを特徴とする請求項８に記載のＸ線撮影装置。
10. 前記Ｘ線センサの電荷蓄積時間を前記回転機構の回転角度に従い変更する変更手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のＸ線撮影装置。
11. 前記複数の第１の画像データに基づいて第２の画像データを生成する生成装置を更に備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のＸ線撮影装置。
12. Ｘ線発生手段よりＸ線を発生するＸ線発生工程と、
    前記Ｘ線の照射領域内で相対的に被写体を回転するための回転機構を回転させる回転工程と、
    前記回転工程により被写体を回転させながら、被写体を透過した前記Ｘ線により複数回の撮像処理を行なって複数の第１の画像データを取得する撮像工程とを備え、
    前記回転工程では、前記複数回の撮像処理の各々の電荷蓄積時間における前記Ｘ線センサに到達する前記Ｘ線の積分値が、前記回転機構の回転中に一定値となるように該回転機構の回転速度を制御することを特徴とするＸ線撮影方法。

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