JP2007319340A - 断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照射手段および検出手段、または、被検体を回転軸周りに回転移動させる際に被検体の体軸が照射軸上にない場合であっても、検出手段に入射する電磁波の強度が検出手段のダイナミックレンジを超過することを抑制することができる断層撮影装置を提供する。
【解決手段】被検体ＭとＸ線管１との間に、端部の減衰度が高いウェッジフィルタ１３を設け、移動機構１５によってＸ線管１に対して相対的にウェッジフィルタ１３を移動させる。よって、被検体Ｍが照射軸Ａからずれていても、ウェッジフィルタ１３によってＦＰＤ３のダイナミックレンジを超える強度のＸ線が入射することがない。また、ウェッジフィルタ１３の端部がＦＰＤ３に投影されることがないのでＸ線の強度が急峻に変化してしまうこともない。さらに、ウェッジフィルタ１３は単一であるので移動機構１５も簡略にできる。
【選択図】図１

Description

この発明は、医療分野や、非破壊検査、ＲＩ（Radio isotope）検査、および光学検査などの工業分野などに用いられる断層撮影装置に関する。

この種の従来装置の一例を図７に示す。図示するように、Ｘ線管８１およびフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」という）８３は、互いに対向する位置でＣ字状アーム８４に保持される。Ｃ字状アーム８４は回転軸Ｂを中心として回転可能に支持される。Ｃ字状アーム８４が回転することによって、Ｘ線管８１およびＦＰＤ８３は一体に回転移動する。被検体Ｍ１は、その体軸Ｃ１がＸ線管８１およびＦＰＤ８３の回転軸Ｂとなるように位置決めされる。これにより、Ｘ線管８１およびＦＰＤ８３の回転移動の際、常に被検体Ｍ１の体軸Ｃ１はＦＰＤ８３の中央に投影される。

Ｘ線管８１と被検体Ｍ１との間には、Ｘ線を減衰させる２個のウェッジフィルタ８５、８６が設けられている。ウェッジフィルタ８５、８６は、常にＸ線の照射軸Ａを中心として対称となるように、互いに同期して照射軸Ａに対して進退可能に設置されている。ウェッジフィルタ８５、８６の間隔を離隔距離ｄとする。ウェッジフィルタ８５、８６の位置は、Ｘ線を照射する方向から見て、ウェッジフィルタ８５、８６の全体形状と、被検体Ｍ１の形状とが相補的になるように制御される。よって、Ｘ線は同程度に減衰されて、Ｘ線の強度はＦＰＤ８３の検出面内にわたって均一化される（補償効果と呼ばれる）。したがって、Ｘ線強度がＦＰＤ８３のダイナミックレンジを超過することがなく、ＦＰＤ８３から適切な撮影像が得られる。また、適切な撮影像を再構成することで適切な断層像を取得することができる（例えば、特許文献１、２参照）。
特開昭５５−４０５３１号公報 特開平８−６０５号公報

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、ＦＰＤ８３は最大サイズでも４０ｃｍ程度と小さい。Ｘ線管８１と被検体Ｍ１との距離を７０ｃｍ、Ｘ線管８１とＦＰＤ１３との距離を１１０ｃｍとしたとき、被検体Ｍ１の直径は約２５ｃｍ以下でなければ、被検体Ｍ１全体が投影されない。このため、人体の腹部の断層像を取得することは困難な場合がある。

よって、人体の特定の臓器（たとえば肝臓等）について断層像を得るときは、その臓器が中心となるように人体を偏心して配置する必要がある。図７において、被検体Ｍ２は偏心配置の例示である。

図７から明らかなように、被検体Ｍ２の体軸Ｃ２を回転軸Ｂから偏心させているので、被検体Ｍ２が照射軸Ａからずれる場合がある。この場合、ウェッジフィルタ８５、８６をいかに移動させても補償効果が低下する。すなわち、著しくＸ線強度の大きいＸ線がＦＰＤ８３の検出面のいずれかの位置に入射するおそれがある。この結果、Ｘ線強度がＦＰＤ８３のダイナミックレンジを超過すると、ＦＰＤ８３が適切にＸ線を検出することができないという不都合を招く。

図８を参照する。図８（ａ）は被検体Ｍ２のみを透過した後に得られる仮想的なＸ線強度のプロファイルであり、図８（ｂ）はウェッジフィルタ８５，８６のみを透過した後に得られる仮想的なＸ線強度のプロファイルであり、図８（ｃ）はウェッジフィルタ８５、８６および被検体Ｍ２を透過した実際のＸ線強度のプロファイルである。各図の縦軸は、Ｘ線強度に比例する信号値の対数表示であり、低いほどＸ線強度が小さい（Ｘ線が減衰している）ことを表す。また、図８（ｃ）には、ＦＰＤ８３のダイナミックレンジの上限値および下限値を明示する。

図８（ａ）におけるＸ線強度のプロファイルは谷状の湾曲曲線であるが、曲線全体が左にずれている。これは、被検体Ｍ２の体軸Ｃ２が照射軸Ａからずれているためである。図８（ｂ）におけるＸ線強度のプロファイルは山状の湾曲曲線であるが、左右に対称である。これは、ウェッジフィルタ８５、８６がＸ線の照射軸Ａに対して対称な位置にあるためである。この結果、図８（ｃ）に示すように、ＦＰＤ８３に入射するＸ線の一部は、その強度がＦＰＤ８３のダイナミックレンジの上限値を超過してしまう。

また、従来例には次のような別の問題もある。各ウェッジフィルタ８５、８６の各エッジ８５ａ、８６ａ付近を通過するＸ線の強度は、急峻に変化する。各エッジ８５ａ、８６ａはＦＰＤ８３に投影されるため、ＦＰＤ８３から得られる投影像および断層像は、その影響により画質が劣化するという不都合がある。また、２個のウェッジフィルタ８５、８６を移動させるためにそれぞれ別個の駆動機構を設ける必要があり、構成が複雑となるという不都合がある。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、照射手段および検出手段、または、被検体を回転軸周りに回転移動させる際に被検体の体軸が照射軸上にない場合であっても、検出手段に入射する電磁波の強度が検出手段のダイナミックレンジを超過することを抑制することができる断層撮影装置を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、照射手段から照射される電磁波を、端部の減衰度が高い減衰体を介して被検体に照射し検出手段で検出したデータに基づき断層像を取得する断層撮影装置において、前記照射手段から照射される電磁波の照射軸に交差する回転軸周りに、前記照射手段および前記検出手段、または、被検体を回転移動させる回転手段と、前記回転手段による回転移動によって作られる断層面内で、前記照射手段に対して相対的に前記減衰体を移動させる移動手段と、前記回転移動に伴い前記検出手段によって検出される電磁波の強度が所定値以下となるよう、被検体の体軸と前記照射軸と前記回転軸との相対的な位置情報に基づいて前記移動手段を制御し前記減衰体を移動させる制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、制御手段による制御によって、移動手段は減衰体を照射手段に対して相対的に移動させるので、電磁波の照射軸から被検体の体軸がずれている場合であっても、検出手段に入射する電磁波の強度を所定値以下とすることができる。なお、所定値とは、検出手段が適切に検出することができる電磁波の強度範囲であるダイナミックレンジの上限値である。よって、検出手段は電磁波を適切に検出でき、検出手段から得られるデータに基づき適切な断層像を取得することができる。

本発明において、前記断層面と前記体軸との交点を体軸点とし、前記照射軸上において電磁波が出射される位置を出射源点として、前記制御手段は、前記減衰体における電磁波の減衰度が低い部位が、前記出射源点と前記体軸点とを結ぶ直線上に位置するように、制御することが好ましい（請求項２）。電磁波の強度を効果的に所定値以下とすることができる。

本発明において、前記移動手段は、前記照射軸と交差する、前記断層面内の１軸方向に前記減衰体を直線的に移動させることが好ましい（請求項３）。移動手段は、電磁波の照視野内における被検体の変動方向に減衰体を移動させるので、電磁波の強度を効果的に所定値以下にすることができる。

本発明において、前記移動手段は、前記断層面内の円または楕円に沿って、前記減衰体を平行に移動させることが好ましい（請求項４）。移動手段は、電磁波の照視野内における被検体の変動方向に減衰体を移動させるとともに、電磁波の照視野内に対する被検体の大きさが変動するのに対応して、出射源点から減衰体までの距離を変えるように移動させるので、電磁波の強度を所定値以下とすることを一層効果的に抑制することができる。

本発明において、前記移動手段は、前記断層面内の円弧に沿って、前記減衰体を回転させることが好ましい（請求項５）。照射手段から見た被検体の形状と減衰体自体の形状とが常に相補的になるので、電磁波の強度を所定値以下に効果的に抑制することができる。

本発明において、前記位置情報は、前記照射軸および前記回転軸の交点と前記体軸点とを結ぶ直線と、前記照射軸とのなす回転角度を含むことが好ましい（請求項６）。位置情報として回転移動に伴って変動する回転角度を含むことで、制御手段は適切に制御することができる。

本発明において、前記回転移動による前記照射手段、または、被検体の回転移動量を計測する計測手段と、前記計測手段の計測結果に基づいて前記回転角度を算出する位置情報取得手段と、を備えていることが好ましい（請求項７）。位置情報を確実かつ適切に取得することができる。

本発明において、前記回転手段を操作して前記回転移動を制御する回転制御手段と、前記回転制御手段の操作量に基づいて前記回転角度を算出する位置情報取得手段と、を備えていることが好ましい（請求項８）。位置情報を簡易かつ適切に取得することができる。

なお、本明細書は、次のような断面像再構成装置に係る発明も開示している。

（１）請求項１に記載の断層撮影装置において、前記制御手段は、前記減衰体の厚みの薄い部位が、前記出射源点と前記体軸点とを結ぶ直線上に位置するように、制御することを特徴とする断層撮影装置。

前記（１）に記載の発明によれば、電磁波の強度を効果的に所定値以下とすることができる。

（２）請求項１または請求項２に記載の断層撮影装置において、前記位置情報は、前記出射源点と前記体軸点と結ぶ直線と、前記照射軸とのなす第２回転角度を含むことを特徴とする断層撮影装置。

位置情報として回転移動に伴って変動する第２回転角度を含むことで、制御手段は適切に制御することができる。

（３）照射手段から照射される電磁波を、端部の減衰度が高い減衰体を介して被検体に照射し検出手段で検出したデータに基づき断層像を取得する断層撮影装置において、前記照射手段から照射される電磁波の照射軸に交差する回転軸周りに、前記照射手段および前記検出手段、または、被検体を回転移動させる回転手段と、前記回転手段による回転移動によって作られる断層面内で、前記照射手段に対して相対的に前記減衰体を移動させる移動手段と、前記回転移動に伴い前記検出手段によって検出される電磁波の強度が所定値以下となるよう、前記断層面と被検体の体軸との交点を体軸点とし、前記照射軸上において電磁波が出射される位置を出射源点として、前記体軸点と前記出射源点との相対的な位置情報に基づいて前記移動手段を制御し前記減衰体を移動させる制御手段と、を備えていることを特徴とする断層撮影装置。

制御手段による制御によって、移動手段は減衰体を照射手段に対して相対的に移動させるので、電磁波の照射軸から被検体の体軸がずれている場合であっても、検出手段に入射する電磁波の強度を所定値以下とすることができる。なお、所定値とは、検出手段が適切に検出することができる電磁波の強度範囲であるダイナミックレンジの上限値である。よって、検出手段は電磁波を適切に検出でき、検出手段から得られる撮影像を再構成することで適切な断層像を取得することができる。

この発明に係る断層撮影装置によれば、制御手段による制御によって、移動手段は減衰体を照射手段に対して相対的に移動させるので、電磁波の照射軸から被検体の体軸がずれている場合であっても、検出手段に入射する電磁波の強度を所定値以下とすることができる。なお、所定値とは、検出手段が適切に検出することができる電磁波の強度範囲であるダイナミックレンジの上限値である。よって、検出手段は電磁波を適切に検出でき、検出手段から得られるデータに基づき適切な断層像を取得することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例１を説明する。
図１は、実施例１に係る断層撮影装置の概略構成を示したブロック図であり、図２は、断層面で切断した断層撮影装置の要部断面図である。

実施例１に係る断層撮影装置は、被検体ＭにＸ線を照射するＸ線管１と、Ｘ線管１に対向して配置され、Ｘ線を検出するフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、「ＦＰＤ」と略記する）３とを備えている。Ｘ線管１およびＦＰＤ３はＣ字状アーム５の両端にそれぞれ保持されている。回転機構７は、Ｃ字状アーム５を保持するとともに、Ｃ字状アーム５を摺動する。Ｃ字状アーム５の摺動によって、Ｘ線管１およびＦＰＤ３は、Ｘ線の照射軸Ａに交差する回転軸Ｂ周りに回転移動する。ここで、Ｘ線管１およびＦＰＤ３の回転移動によって作られる平面を断層面Ｈと呼ぶ。この回転機構７は、図示省略の基台によって床に固定的に設けられている。また、回転センサ１１は、Ｃ字状アーム５の回転量を検出することで、Ｘ線管１の回転移動量を間接的に計測する。回転センサ１１としては、ロータリエンコーダ等が例示される。Ｘ線管１とＦＰＤ３と回転センサ１１は、それぞれこの発明における照射手段と検出手段と計測手段とに相当する。また、Ｃ字状アーム５および回転機構７は、この発明における回転手段に相当する。

被検体Ｍは、図示省略の天板に載置されている。天板は、Ｘ線管１とＦＰＤ３との間であって、被検体Ｍの体軸Ｃが回転軸Ｂから外れるような位置に配置されている。

Ｘ線管１と被検体Ｍとの間には、Ｘ線を減衰させる単一のウェッジフィルタ１３が設けられている。ウェッジフィルタ１３は端部ほど減衰度が高い。より詳しくは、ウェッジフィルタ１３は、その端部がＸ線の照視野内に入ることがない程度に大きく、被検体Ｍの形状と相補的な形状を呈し、その表裏面は滑らかに形成されている。図１、図２では、Ｘ線管１側の面が平面であって反対側の面が湾曲に凹んでいる。本実施例におけるウェッジフィルタ１３は、断面視で中央の部位が最も薄く、かつ、減衰量（減衰度）が最も小さい（低い）。移動機構１５は、Ｃ字状アーム５に固定的に支持されるとともに、保持部材１７を介してウェッジフィルタ１３と連結している。そして、ウェッジフィルタ１３を、断層面Ｈ内において照射軸Ａと直交する１軸ｕ方向に直線的に移動させる。ウェッジフィルタ１３と移動機構１５は、それぞれこの発明における減衰体と移動手段に相当する。

フィルタ制御部１９は、移動機構１５を制御してウェッジフィルタ１３を移動させる。位置情報取得部２１は、上述した回転センサ１１からの検出結果に基づき、照射軸Ａ、回転軸Ｂ、体軸Ｃの相対的な位置情報を算出し、フィルタ制御部１９に出力する。フィルタ制御部１９は、相対的な位置情報に基づいて、ウェッジフィルタ１３を移動させる移動量を算出し、算出した移動量に基づいて移動機構１５を制御する。フィルタ制御部１９と位置情報取得部２１は、所定のプログラムを読み出して実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、各種情報を記憶するＲＡＭ（Random-Access Memory）や固定ディスク等の記憶媒体等で実現される。フィルタ制御部１９と位置情報取得部２１とは、それぞれこの発明における制御手段と位置情報取得手段に相当する。

位置情報取得部２１とフィルタ制御部１９とについて、より詳しく説明する。回転軸Ｂと体軸Ｃとは、Ｘ線管１、ＦＰＤ３、Ｃ字状アーム５、天板等の構造、寸法から自ずと決まる。したがって、断層面Ｈの位置、さらには、断層面Ｈと体軸Ｃとの交点である体軸点ｃも既知である。位置情報取得部２１が有する記憶部には予め、回転軸Ｂ、体軸点ｃ等の既知の位置情報が設定されている。

位置情報取得部２１は、Ｘ線管１が回転移動する際、回転センサ１１から得られるＸ線管１の回転移動量に基づいて照射軸Ａの位置情報を求める。そして、既知の位置情報を参照して、照射軸Ａと回転軸Ｂの交点（以下、単に「交点ａ」と記載する）と体軸点ｃとを結ぶ直線と、照射軸Ａとのなす回転角度θ_１を算出する。この回転角度θ_１が上述した相対的な位置情報に相当する。

フィルタ制御部１９の記憶部にも、以下に示す既知の位置情報が予め設定されている。すなわち、Ｘ線管１からＸ線が出射される位置を出射源点ｅとして、出射源点ｅと交点ａの間の第１距離Ｄ１、ウェッジフィルタ１３が照射軸Ａ上に位置するときの出射原点ｅとウェッジフィルタ１３の間の第２距離Ｄ２と、交点ａと体軸点ｃとの間の偏心距離ｒである。

フィルタ制御部１９は、Ｘ線管１が回転移動する際、照射軸Ａと１軸ｕとの交点に対する１軸ｕ方向への変位を、ウェッジフィルタ１３の移動量Ｆとして算出する。具体的には、数式（１）で与えられる。

ここで、第１、第２距離Ｄ１、Ｄ２と偏心距離ｒはともに定数であるので、移動量Ｆは回転角度θ_１のみに依存して変化する。この移動量Ｆは、ウェッジフィルタ１３の減衰量（減衰度）が最も小さい（低い）部位（本実施例１ではウェッジフィルタ１３の中央である）を、出射源点ｅと体軸点ｃとを結ぶ直線上に位置させる値である。

画像処理部３１は、ＦＰＤ３で検出されたデータ（撮影像）を収集し、複数の撮影像を再構成処理して断層像を生成する。モニタ３３は、生成された断層像を表示する。この画像処理部３１は、所定のプログラムを読み出して実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、各種情報を記憶するＲＡＭ（Random-Access Memory）や固定ディスク等の記憶媒体等で実現される。

次に、実施例１に係る断層撮影装置の動作について説明する。

図示省略の天板に被検体Ｍを載置した状態で、回転機構７はＣ字状アーム５を摺動させる。このとき、回転センサ１１はＣ字状アーム５の移動量を検出して、位置情報取得部２１に出力する。位置情報取得部２１は、回転センサ１１の検出結果に応じたＸ線管１の回転移動量に基づいて、回転角度θ_１を求める。フィルタ制御部１９は、回転角度θ_１に基づいてウェッジフィルタ１３を移動させる移動量Ｆを算出して移動機構１５を制御する。移動機構１５は、ウェッジフィルタ１３を１軸ｕ方向に移動量の距離だけ進退させる。

Ｃ字状アーム５の摺動に伴い、Ｘ線管１とＦＰＤ３は回転移動する。このとき、Ｘ線管１は、種々の角度から被検体ＭにＸ線を照射する。照射されたＸ線は、ウェッジフィルタ１３および被検体Ｍを透過することによって減衰する。ＦＰＤ３は、減衰したＸ線を検出する。

図３を参照して、ある撮影角度における、ＦＰＤ３に入射するＸ線強度のプロファイルを説明する。図３（ａ）は被検体Ｍのみを透過した後に得られる仮想的なＸ線強度のプロファイルであり、図３（ｂ）はウェッジフィルタ１３のみを透過した後に得られる仮想的なＸ線強度のプロファイルであり、図３（ｃ）はウェッジフィルタ１３および被検体Ｍを透過した実際のＸ線強度のプロファイルである。各図の縦軸は、Ｘ線強度に比例する信号値の対数表示であり、低いほどＸ線強度が小さい（Ｘ線が減衰している）ことを表す。また、図３（ｃ）では、ＦＰＤ３が適切にＸ線を検出することができるＸ線の強度の上限値および下限値を明示する。また、本明細書では、この下限値から上限値までの範囲をダイナミックレンジと呼ぶ。

図３（ａ）におけるＸ線強度のプロファイルは谷状の湾曲曲線であるが、曲線全体が左にずれている。これは、被検体Ｍの体軸Ｃが照射軸Ａからずれていることを示すものである。

このとき、図３（ｂ）におけるＸ線強度のプロファイルは山状の湾曲曲線であるが、曲線全体が左にずれた位置にシフトしている。これは、フィルタ制御部１９の制御により、ウェッジフィルタ１３がＸ線管１に対して相対的に移動した結果、ウェッジフィルタ１３の厚みが最も薄い部位が照射軸Ａからずれていることを示す。

この結果、図３（ｃ）に示すように、ＦＰＤ３に入射するＸ線強度のプロファイルは、図３（ａ）と図３（ｂ）とに示すＸ線強度のプロファイルを足し合わせたものに相当する。このように、入射するＸ線強度は、ＦＰＤ３のダイナミックレンジの範囲内において分布している。したがって、ＦＰＤ３は、適切にＸ線を検出することができる。

画像処理部３１は、ＦＰＤ３から複数の撮影像を収集し、所定の再構成処理を行って断層像を作成する。再構成処理としては、例えば適当な再構成関数を用いて畳み込み積分を行うと共に、畳み込み積分結果を逆投影する処理が挙げられる。そして、オペレータの指示等に基づいて、適宜モニタ３３に断層像を出力する。

このように、実施例１に係る断層撮影装置によれば、１軸ｕ方向に直線的にウェッジフィルタ１３を移動させる移動機構１５を備えることで、被検体Ｍの体軸Ｃが照射軸Ａからずれる場合であっても、その方向にウェッジフィルタ１３を移動させることができる。また、回転角度θ_１に応じてウェッジフィルタ１３の移動量Ｆを算出して移動機構１５を制御するフィルタ制御部１９を備えることで、ウェッジフィルタ１３の減衰量（減衰度）が最も小さい（低い）部位を出射原点ｅと体軸点ｃとを結ぶ直線上に位置させることができる。よって、ＦＰＤ３に入射するＸ線の強度がＦＰＤ３のダイナミックレンジの上限値を超過することを効果的に防止できる。

なお、ＦＰＤ１３は最大サイズでも４０ｃｍであり、例えば、第１距離Ｄ１が７０ｃｍ、出射源点ｅとＦＰＤ１３との距離が１１０ｃｍのときの有効視野は２５ｃｍに過ぎない。この場合、被検体Ｍを人体として、Ｘ線管１とＦＰＤ３の回転移動中、腹部内の肝臓等の臓器を常に照視野内におさめるためには、被検体Ｍの体軸Ｃを回転軸Ｂから偏心させる必要があるが、本実施例１によれば、関心部位の適切な撮影像を常に得ることができる。

また、ウェッジフィルタ１３が単一であるので、ウェッジフィルタ１３の端部がＦＰＤ３に投影されることがなく、ＦＰＤ３によって検出されるＸ線強度が急峻に変化することを防止できる。また、ウェッジフィルタ１３を移動させる移動機構１５も単一で済み、従来に比べて装置構成を簡略化できる。

また、回転センサ１１を備えることで、Ｘ線管１の回転移動量を正確かつ適切に取得できる。また、移動機構１５がＣ字状アーム５に設けられているので、Ｘ線管１に対して相対的にウェッジフィルタ１３を移動させることを簡便に実現できる。

次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。なお、実施例１と同じ構成については同符号を付すことで詳細な説明を省略する。図４は、実施例２に係る断層撮影装置の概略構成を示したブロック図であり、図５は断層面で切断した断層撮影装置の要部断面図である。

実施例２に係る断層撮影装置は、被検体ＭにＸ線を照射するＸ線管１とＦＰＤ３とが固定されている。したがって、照射軸Ａも不動である。

また、実施例１で説明した天板に変えて、実施例２では、被検体Ｍを回転させる回転テーブル４１と、この回転テーブル４１を保持する基台４３とを備えている。回転テーブル４１は、その回転軸Ｂが照射軸Ａと交差するように位置決めされている。そして、被検体Ｍの体軸Ｃが回転軸Ｂから偏心した位置となるように、立位姿勢の被検体Ｍを所定位置４１ａに載置する。基台４３は、床に固定して設けられており、その内部には回転テーブル４１を回転させる回転駆動機構（図示省略）が設けられている。ここで、被検体Ｍの回転移動によって照射軸Ａが被検体Ｍに作る平面を断層面Ｈと呼ぶ。回転センサ４５は、回転テーブル４１の回転量を検出することで、被検体Ｍの回転移動量を間接的に計測する。回転テーブル４１および回転駆動機構は、この発明における回転手段に相当する。また、回転センサ４５は、この発明における計測手段に相当する。

単一のウェッジフィルタ１３には移動機構４６が連結されている。この移動機構４６は、Ｘ線管１と被検体Ｍとの間であって、断層面Ｈ内の楕円Ｇに沿ってウェッジフィルタ１３を平行に移動させる。図示するように、楕円Ｇの中心点ｇは照射軸Ａ上であることが望ましい。また、楕円Ｇの長軸は、断層面Ｈ内において照射軸Ａと直交する１軸ｕ方向とし、短軸は照射軸Ａ方向とすることが望ましい。ただし、楕円Ｇはこれに限定されるものではなく、ウェッジフィルタ１３が常にＸ線管１と被検体Ｍとの間を移動させることができれば、適宜に変更できる。移動機構４６は、この発明における移動手段に相当する。

フィルタ制御部４７は、移動機構４６を制御してウェッジフィルタ１３の移動させる。位置情報取得部４９は、上述した回転センサ４５からの検出結果に基づき、照射軸Ａ、回転軸Ｂ、体軸Ｃの相対的な位置情報を算出し、フィルタ制御部１９に出力する。フィルタ制御部４７は、相対的な位置情報に基づいて、ウェッジフィルタ１３を移動させる移動量を算出し、算出した移動量に基づいて移動機構を制御する。フィルタ制御部４７と位置情報取得部４９は、所定のプログラムを読み出して実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、各種情報を記憶するＲＡＭ（Random-Access Memory）や固定ディスク等の記憶媒体等で実現される。フィルタ制御部４７と位置情報取得部４９は、それぞれこの発明における制御手段と位置情報取得手段に相当する。

位置情報取得部４９とフィルタ制御部４７とについて、より詳しく説明する。位置情報取得部４９が有する記憶部には予め、既知の位置情報として照射軸Ａと回転軸Ｂと断層面Ｈの位置情報が設定されている。位置情報取得部４９は、被検体Ｍが回転移動する際、回転センサ４５から検出される被検体Ｍの回転移動量に基づいて、かつ、既知の位置情報を参照して、回転平面と体軸Ｃとの交点である体軸点ｃの位置情報を求める。さらに、照射軸Ａと回転軸Ｂとの交点ａと体軸点ｃとを結ぶ直線と、照射軸Ａとのなす回転角度θ_１を算出する。この回転角度θ_１が上述した相対的な位置情報に相当する。

フィルタ制御部４７の記憶部にも、以下に示す既知の位置情報が予め設定されている。すなわち、出射源点ｅと回転軸Ｂ（交点ａ）との間の第１距離Ｄ１と、出射源点ｅと中心ｇとの間の第３距離Ｄ３と、体軸点ｃと回転軸Ｂ（交点ａ）との間の偏心距離ｒである。

フィルタ制御部４７は、被検体Ｍが回転移動する際、中心点ｇに対する長軸方向の変位成分Ｉｕおよび短軸方向の変位成分ＩＡを算出し、これらの合成をウェッジフィルタ１３の移動量とする。具体的には、数式（２）、数式（３）で与えられる。

ここで、ｋは１以下の正の定数が与えられる。なお、ｋの値を１としてもよく、この場合は、楕円Ｇは中心ｇの円となる。また、第１、第３距離Ｄ１、Ｄ３と偏心距離ｒはともに定数であるので、移動量Ｆは回転角度θ_１のみに依存して変化する。この移動量Ｆは、ウェッジフィルタ１３の減衰量（減衰度）が最も小さい（低い）部位を、照射源点ｅと体軸点ｃとを結ぶ直線上に位置させ、かつ、照射源点ｅと体軸点ｃとの距離ＳＯＤの増減に応じて照射源点ｅとウェッジフィルタ１３との距離ＳＳＤを増減させる値である。

次に、実施例２に係る断層撮影装置の動作について説明する。

回転テーブル４１は被検体Ｍを載置した状態で回転軸Ｂ周りに回転する。このとき、回転センサ４５は回転テーブル４１の移動量を検出して、位置情報取得部４９に出力する。位置情報取得部４９は、回転センサ４５の検出結果に応じた被検体Ｍの回転移動量に基づいて、回転角度θ_１を求める。フィルタ制御部４７は、回転角度θ_１に基づいてウェッジフィルタ１３を移動させる移動量Ｆを算出し、算出した移動量に基づいてウェッジフィルタ１３の制御を行う。

被検体Ｍが回転移動する際、Ｘ線管１は、種々の角度から被検体ＭにＸ線を照射する。照射されたＸ線は、ウェッジフィルタ１３および被検体Ｍを透過することによって減衰する。ＦＰＤ３は、減衰したＸ線を検出する。

このように、実施例２に係る断層撮影装置によれば、フィルタ制御部４７がウェッジフィルタ１３を楕円Ｇ上で制御することで、Ｘ線の照視野に対して被検体Ｍの位置が変動する方向と同じ方向にウェッジフィルタ１３を移動させるとともに、Ｘ線の照視野に対する被検体Ｍの大きさの変動に応じて、ウェッジフィルタ１３と照射源点ｅの距離を変える。これにより、Ｘ線の強度がＦＰＤ３のダイナミックレンジの上限値を超過することを、一層効果的に抑制できる。

次に、図面を参照してこの発明に係る実施例３を説明する。なお、実施例１と同じ構成については同符号を付すことで詳細な説明を省略する。

図６はこの発明の断層撮影装置の一実施例であるマルチスライスタイプのＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。

実施例３に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線ファンビーム（以下、単にＸ線と呼ぶ）を被検体Ｍに照射するＸ線管２と、多数のＸ線検出素子４ａがＸ線の広がり方向（横への広がり）にライン状に配列されている多チャンネル型のＸ線検出器４と、これらＸ線管２とＸ線検出器４とを互いに対向させつつ回転可能に収容するガントリ６１を備えている。回転機構６３は、Ｘ線の照射軸Ａと交差する回転軸Ｂ周りにＸ線管２及びＸ線検出器４を回転させる。回転制御部６５は、回転機構６３を操作してＸ線管２とＸ線検出器６４の回転移動を制御する。Ｘ線管２とＸ線検出器４と回転機構６３と回転制御部６５は、それぞれこの発明における照射手段と検出手段と回転手段と回転制御手段に相当する。

単一のウェッジフィルタ１３には移動機構６７が連結されている。移動機構６７は、断層面Ｈ内における円弧にそって、ウェッジフィルタ１３を回転させる。本実施例３では、円弧の中心を照射源点ｅと一致させている。移動機構６７は、この発明における移動手段に相当する。

フィルタ制御部６９は、移動機構６５を制御してウェッジフィルタ１３の移動させる。位置情報取得部７１は、上述した回転制御部６５による操作量の入力を受けて、照射軸Ａ、回転軸Ｂ、体軸Ｃの相対的な位置情報を算出し、フィルタ制御部１９に出力する。上述したフィルタ制御部６９は、この位置情報に基づいて、ウェッジフィルタ１３を回転させる移動量を算出し、算出した移動量に基づいて移動機構６７を制御する。フィルタ制御部６９と位置情報取得部７１は、所定のプログラムを読み出して実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、各種情報を記憶するＲＡＭ（Random-Access Memory）や固定ディスク等の記憶媒体等で実現される。フィルタ制御部６９と位置情報取得部７１は、それぞれこの発明における制御手段と位置情報取得手段に相当する。

位置情報取得部７１とフィルタ制御部６９とについて、より詳しく説明する。位置情報取得部７１が有する記憶部には予め、体軸点ｃ（回転軸Ｂと体軸Ｃとの交点である）の位置情報（既知）が設定されている。そして、位置情報取得部７１は、回転制御部６５から得られる操作量に基づいて照射軸Ａおよび出射源点ｅの位置情報を求める。そして、既知の位置情報を参照して、体軸点ｃと出射源点ｅとを結ぶ直線と、照射軸Ａとのなす第２角度θ_２を算出する。この第２角度θ_２が上述した相対的な位置情報に相当する。

フィルタ制御部６９は、ウェッジフィルタ１３の減衰量（減衰度）の最も小さい（低い）部位が、出射源点ｅと体軸点ｃとを結ぶ直線上に位置するようにウェッジフィルタ１３の移動量を算出する。

フィルタ制御部６９は、ウェッジフィルタ１３の照射軸Ａに対する回転角度をウェッジフィルタ１３の移動量として求める。この場合、移動量は、第２角度θ_２と等しい角度で与えられる。

このような、実施例３に係る断層撮影装置によれば、Ｘ線管２から見た被検体Ｍの形状とウェッジフィルタ１３自体の形状とが常に相補的な関係を保つことができる。これによって、Ｘ線の強度をＸ線検出器４のダイナミックレンジの上限値以下に抑制することを効果的に実現できる。

位置情報取得部７１は、回転制御部６５の操作量に基づいてＸ線管２の回転移動量を算出するので、Ｘ線管２の回転移動量を計測する回転センサ等を省略することができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例１、２では、相対的な位置情報は回転角度θ_１であったが、フィルタ１３の移動量を適切に求めることができれば、これに限られない。たとえば、実施例３で説明したような体軸点ｃと出射源点ｅとを結ぶ直線と、照射軸Ａとのなす第２角度θ_２を相対的な位置情報としてもよい。

また、上述した各実施例において、ウェッジフィルタ１３の移動量を説明したが、ウェッジフィルタ１３を出射源点ｅと体軸点ｃとの結ぶ直線上に移動または回転させることができれば、適宜に設計変更できる。

たとえば、相対的な位置情報として出射源点ｅと体軸点ｃとの位置関係を求めることで、ウェッジフィルタ１３の移動量を求めるように構成してもよい。たとえば、Ｘ線管１（２）が回転移動する場合は、被検体Ｍは固定されているので体軸点ｃの位置情報は既知である。よって、位置情報取得部２１（７１）は、体軸点ｃに対する出射源点ｅの位置を算出する。そして、フィルタ制御部１９（６９）は、出射源点ｅと体軸点ｃとを間にウェッジフィルタ１３を位置させるように移動機構１５（６７）を制御する。なお、被検体Ｍが回転移動する場合は、出射源点ｅの位置情報が既知となり、位置情報取得部４９が出射源点ｅに対する体軸点ｃを求める点が異なるが、フィルタ制御部４７の処理は略同じでよい。

（２）上述した各実施例では、ウェッジフィルタ１３の減衰量（減衰度）が最も小さい（低い）部位を、出射源点ｅと体軸点ｃとを結ぶ直線上に位置させるように構成した。しかし、ＦＰＤ３のダイナミックレンジの上限値を超過することを防止できる程度にＸ線強度を均一化させることができれば、出射源点ｅと体軸点ｃとを結ぶ直線上に位置させるのは、厳密にウェッジフィルタ１３の減衰量が最も小さい部位でなく、その付近としてもよい。また、ウェッジフィルタ１３が最も薄い部位付近を、出射源点ｅと体軸点ｃとを結ぶ直線上に位置させるように変更してもよい。

（３）上述した実施例１、２では、Ｘ線管１およびＦＰＤ３の回転軸Ｂが照射軸Ａに交差するように説明したが、所望の断層像が得られる限り、回転軸Ｂと照射軸Ａとは厳密に直交しても直交してなくてもよい。

（４）上述した実施例１、２では、１軸ｕを断層面Ｈ内において照射軸Ａと直交する軸と説明したが、これに限らず、断層面Ｈ内であれば任意の角度で照射軸Ａと交差する軸を１軸ｕとしてよい。この場合であっても、移動機構１５は、Ｘ線の照視野内における被検体Ｍの変動方向にウェッジフィルタ１３を移動させることができる。ただ、実施例１の場合であれば、１軸ｕが照射軸Ａと直交しているときに、ウェッジフィルタ１３の移動量が最も少なくて済み、効率がよい。

（５）上述した実施例３では、ウェッジフィルタ１３を回転させる円弧の中心を、出射原点ｅと同じ位置としていたが、これに限られない。円弧が、Ｘ線管２とＸ線検出器４との間であれば、任意の点を中心としてよい。この場合、フィルタ制御部６９は、ウェッジフィルタ１３の移動量はそのまま第２角度θ_２とせずに、適切な処理により算出される。

（６）上述した実施例１、２では、Ｃ字状アーム５の移動量を計測する回転センサ１１、または、回転テーブル４１の回転量を計測する回転センサ４５を設けていたが、それぞれＸ線管１または被検体Ｍの回転移動量が測定できれば、適宜にその他の物理量を計測するセンサに変更することができる。たとえば、光学センサを用いてＸ線管２または被検体Ｍの位置を計測する方法や、回転テーブル４１の面内圧力を計測する方法によって回転移動量を求めてもよいし、被検体Ｍの投影像が投影されるＦＰＤ３の検出結果から回転移動量を求めるようにしてもよい。

（７）上述した各実施例において、照射軸Ａと体軸Ｃのいずれか、または、第１、第２、第３距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３と偏心距離ｒは既知として説明したが、これらを計測して得るように構成してもよい。

（８）上述した各実施例においては、Ｘ線管１、２はＸ線を照射し、ＦＰＤ２、Ｘ線検出器４はＸ線を検出するものであったが、Ｘ線に限定されない。Ｘ線以外の放射線、電磁波、光を照射、検出させる場合にも適用できる。

（９）上述した各実施例では、医用のＸ線撮像装置であったが、これに限られない。たとえば、非破壊検査、ＲＩ（Radio Isotope）検査、および光学検査などの工業分野や、原子力分野などに用いられる放射線撮像装置にも適用できる。なお、各実施例において、被検体Ｍと記載したが、被検体Ｍは人体に限られるものではない。

実施例１に係る断層撮影装置の概略構成を示すブロック図である。 断層面で切断した断層撮影装置の要部断面図である。 図３（ａ）は被検体Ｍのみを透過した後に得られる仮想的なＸ線強度のプロファイルであり、図３（ｂ）はウェッジフィルタのみを透過した後に得られる仮想的なＸ線強度のプロファイルであり、図３（ｃ）はウェッジフィルタおよび被検体Ｍを透過した実際のＸ線強度のプロファイルである。 実施例２に係る断層撮影装置の概略構成を示すブロック図である。 断層面で切断した断層撮影装置の要部断面図である。 実施例３に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成を示すブロック図である。 従来技術に係る断層撮影装置の要部断面図である。 図８（ａ）は被検体Ｍのみを透過した後に得られる仮想的なＸ線強度のプロファイルであり、図８（ｂ）はウェッジフィルタのみを透過した後に得られる仮想的なＸ線強度のプロファイルであり、図８（ｃ）はウェッジフィルタおよび被検体Ｍ２を透過した実際のＸ線強度のプロファイルである。

符号の説明

１、２ …Ｘ線管
３ …フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
４ …Ｘ線検出器
５ …Ｃ字状アーム
７、６３ …回転機構
１１、４５ …回転センサ
１３ …ウェッジフィルタ
１５、４６、６７ …移動機構
１９、４７、６９ …フィルタ制御部
２１、４９、７１ …位置情報取得部
４１ …回転テーブル
４３ …基台
６５ …回転制御部
Ｍ …被検体
Ａ …照射軸
Ｂ …回転軸
ａ …交点
Ｃ …体軸
ｃ …体軸点
Ｄ１ …第１距離
Ｄ２ …第２距離
Ｄ３ …第３距離
ｒ …偏心距離
Ｆ …移動量
Ｇ …楕円
Ｈ …断層面
Ｉｕ …長軸方向の変位成分
ＩＡ …短軸方向の変位成分
ｕ …１軸
θ_１ …回転角度
θ_２ …第２角度

Claims (8)

1. 照射手段から照射される電磁波を、端部の減衰度が高い減衰体を介して被検体に照射し検出手段で検出したデータに基づき断層像を取得する断層撮影装置において、前記照射手段から照射される電磁波の照射軸に交差する回転軸周りに、前記照射手段および前記検出手段、または、被検体を回転移動させる回転手段と、前記回転手段による回転移動によって作られる断層面内で、前記照射手段に対して相対的に前記減衰体を移動させる移動手段と、前記回転移動に伴い前記検出手段によって検出される電磁波の強度が所定値以下となるよう、被検体の体軸と前記照射軸と前記回転軸との相対的な位置情報に基づいて前記移動手段を制御し前記減衰体を移動させる制御手段と、を備えていることを特徴とする断層撮影装置。
2. 請求項１に記載の断層撮影装置において、前記断層面と前記体軸との交点を体軸点とし、前記照射軸上において電磁波が出射される位置を出射源点として、前記制御手段は、前記減衰体における電磁波の減衰度が低い部位が、前記出射源点と前記体軸点とを結ぶ直線上に位置するように、制御することを特徴とする断層撮影装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の断層撮影装置において、前記移動手段は、前記照射軸と交差する、前記断層面内の１軸方向に前記減衰体を直線的に移動させることを特徴とする断層撮影装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の断層撮影装置において、前記移動手段は、前記断層面内の円または楕円に沿って、前記減衰体を平行に移動させることを特徴とする断層撮影装置。
5. 請求項１または請求項２に記載の断層撮影装置において、前記移動手段は、前記断層面内の円弧に沿って、前記減衰体を回転させることを特徴とする断層撮影装置。
6. 請求項２に記載の断層撮影装置において、前記位置情報は、前記照射軸および前記回転軸の交点と前記体軸点とを結ぶ直線と、前記照射軸とのなす回転角度を含むことを特徴とする断層撮影装置。
7. 請求項６に記載の断層撮影装置において、前記回転移動による前記照射手段、または、被検体の回転移動量を計測する計測手段と、前記計測手段の計測結果に基づいて前記回転角度を算出する位置情報取得手段と、を備えていることを特徴とする断層撮影装置。
8. 請求項６に記載の断層撮影装置において、前記回転手段を操作して前記回転移動を制御する回転制御手段と、前記回転制御手段の操作量に基づいて前記回転角度を算出する位置情報取得手段と、を備えていることを特徴とする断層撮影装置。

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