JP2008067920A - 放射線撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】新たなる撮像方法で断層撮影を行うことができる放射線撮像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】Ｘ線管が被検体の長手方向である体軸に対して垂直になる方向に沿って平行移動するように構成するとともに、Ｘ線管がピッチ毎に移動する度にＸ線管からＸ線を間欠的に照射して、間欠的に照射された被検体を透過したＸ線をＦＰＤが検出するように構成し、Ｘ線画像Ｏ_１，Ｏ_２，…，Ｏ_Ｉ，…，Ｏ_Ｍを上述したピッチごとに分解し、その分解された画像を同一の投影角度毎に合成して投影角度毎の投影画像Ｐ_１，Ｐ_２，…を得る。したがって、その合成された投影画像に基づいて再構成処理を行うことで、新たなる撮像方法で断層撮影を行うことができる。
【選択図】図８

Description

この発明は、検出された放射線に基づいて放射線画像を得ることで放射線撮像を行う放射線撮像装置に係り、特に、再構成処理を行って断層画像を得る技術に関する。

再構成処理を行って断層画像を得る放射線撮像装置として、Ｘ線ＣＴ(computed tomography)装置やＸ線断層撮影装置などがある。Ｘ線ＣＴ装置では、被検体の長手方向である体軸の軸心周りをＸ線管（放射線照射手段）とＸ線検出器（放射線検出手段）とが回転移動して断層画像を得る。Ｘ線断層撮影装置では、例えば図１０に示すように、被検体Ｍの体軸ｚ方向に沿ってＸ線管１０１およびＸ線検出器１０２が互いに逆方向に平行移動して断層画像を得る。Ｘ線ＣＴ装置と比較するとＸ線断層撮影装置の場合には、得られた断層画像の解像度は劣るものの、平行移動するのみで断層画像を得ることができるという利点がある。かかるＸ線ＣＴ装置やＸ線断層撮影装置で行われる撮像方式は、胸部、関節、消化器等の多くの部位で有効な撮像方法である（例えば、特許文献１参照）。

被検体を立位姿勢にして、その立位姿勢の状態で撮像を行うＸ線断層撮像装置に適用した場合には、図１１に示すように、被検体Ｍの体軸ｚ方向に沿ってＸ線管１０１およびＸ線検出器１０２が互いに逆方向に平行移動して断層画像を得る。なお、被検体Ｍが立位姿勢なので体軸ｚ方向は鉛直方向となる。したがって、Ｘ線管１０１およびＸ線検出器１０２は上下動に昇降する。立位姿勢での断層撮影は胸部などの部位で有効である。
特開２００５−２３７５１８号公報（第２，４，５，７，８頁、図１，５，７，８）

しかしながら、図１１のような立位姿勢で断層撮影を行う場合には、上述したようにＸ線管１０１およびＸ線検出器１０２を上下動に昇降させなければならない。特に、Ｘ線検出器１０２の連動に関わらず、Ｘ線管１０１を首振りさせながら上下動して昇降しながら断層撮影を行われなければならない。このように立位姿勢で断層撮影を行う場合は鉛直方向については手動がほとんどであって、連動させて一方（例えばＸ線検出器１０２）が電動であっても、それに連動される他方（例えばＸ線管１０１）では手動も行わなければならない。図１０に示すように、被検体が水平姿勢の場合では、Ｘ線管１０１およびＸ線検出器１０２が体軸ｚの方向のように水平方向に移動するので電動で制御が可能である。しかし、立位姿勢に限らず被検体が水平姿勢の場合であっても、図１０に示す以外の撮像方法で断層撮影装置を構成するのが望まれる。

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、新たなる撮像方法で断層撮影を行うことができる放射線撮像装置を提供することを目的とする。

発明者は、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。
すなわち、被検体が立位姿勢の状態で上下動以外の移動で断層撮影が得られる否かに着目してみた。上下動以外の移動でもっとも移動の制御が行いやすいのは水平方向である。してみれば、立位姿勢の状態で水平移動させた場合でも断層撮影は可能である。その場合、上述したように体軸方向は鉛直方向なので、被検体の長手方向である体軸の方向に対して垂直になる方向が水平方向となる。つまり、被検体の短手方向に、図１０や図１１に示すようにＸ線管１０１およびＸ線検出器１０２を互いに逆方向に平行移動させれば、断層撮影は可能である。

しかし、被検体の長手方向である体軸ｚの方向に沿ってＸ線管１０１およびＸ線検出器１０２を互いに逆方向に平行移動させる場合には長手方向の被検体の範囲内にＸ線管１０１およびＸ線検出器１０２の移動範囲が収まるので、移動スペースとして問題はないが、被検体の短手方向に沿ってＸ線管１０１およびＸ線検出器１０２を互いに逆方向に平行移動させる場合には短手方向の被検体の範囲に比べてＸ線管１０１およびＸ線検出器１０２の移動範囲がかなり広くなるので、被検体の範囲に対して移動スペースが拡がる。

してみると、Ｘ線管１０１に代表される放射線照射手段およびＸ線検出器１０２に代表される放射線検出手段が短手方向（すなわち被検体の長手方向に対して垂直になる方向）に沿って互いに同方向に平行移動するように構成すれば、短手方向の放射線照射手段および放射線検出手段の移動範囲が従来よりも狭くなるので、移動スペースとして問題はない。一方で、このように互いに同方向に平行移動させて得られる画像は投影画像であるので、さらなる撮像方式および断層画像を得るための構成が必要である。

そこで、前者のさらなる撮像方式として、放射線照射手段および放射線検出手段が所定距離毎に移動する度に放射線照射手段から放射線を間欠的に照射して、間欠的に照射された被検体を透過した放射線を放射線検出手段が検出するように構成する。後者の断層画像を得るための構成として、放射線画像を上述した所定距離ごとに分解し、その分解された画像を同一の投影角度毎に合成して投影角度毎の投影画像を得る。さすれば、その合成された投影画像に基づいて再構成処理を行うことで、被検体の範囲に対して移動スペースがさほどに拡がることなく断層画像を得ることができるという知見を得た。

また、さらに好ましくは、放射線検出手段を被検体に対して固定して放射線照射手段のみを短手方向に平行移動するように構成すれば、放射線検出手段の移動範囲は“０”になるので、放射線検出手段の移動スペースは不要となる。してみれば、少なくとも放射線照射手段を短手方向に平行移動するように構成するとともに、少なくとも放射線照射手段が所定距離毎に移動する度に放射線照射手段から放射線を間欠的に照射して、間欠的に照射された被検体を透過した放射線を放射線検出手段が検出するように構成して、同様に放射線画像の分解や合成を行えば、断層画像を得ることができるという知見を得た。

なお、被検体が立位姿勢の状態に限定されず水平姿勢などを含んだ一般的な姿勢で断層撮影を行う場合であっても、かかる方向での撮像によって新たなる撮像方法で断層撮影を行うことができるという知見を得た。

このような知見に基づくこの発明は、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、被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、前記被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段とを備え、検出された放射線に基づいて放射線画像を得ることで放射線撮像を行う放射線撮像装置であって、少なくとも前記放射線照射手段が被検体の長手方向に対して垂直になる方向に沿って相対的に平行移動するように構成するとともに、少なくとも放射線照射手段が被検体に対して所定距離毎に相対移動する度に放射線照射手段から放射線を間欠的に照射して、間欠的に照射された被検体を透過した放射線を前記放射線検出手段が検出するように構成し、前記装置は、前記放射線画像を前記所定距離ごとに分解する画像分解手段と、その分解された画像を同一の投影角度毎に合成して投影角度毎の投影画像を得る画像合成手段と、その合成された投影画像に基づいて再構成処理を行って断層画像を得る再構成処理手段とを備え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、少なくとも放射線照射手段が被検体の長手方向に対して垂直になる方向に沿って相対的に平行移動するように構成することで、被検体の長手方向に対して垂直になる方向である短手方向の放射線照射手段の移動範囲が従来よりも狭くなった状態でデータを放射線検出手段から得ることができる。一方、少なくとも放射線照射手段が被検体に対して所定距離毎に相対移動する度に放射線照射手段から放射線を間欠的に照射して、間欠的に照射された被検体を透過した放射線を放射線検出手段が検出するように構成する。そして、放射線画像を上述した所定距離ごとに画像分解手段は分解し、その分解された画像を同一の投影角度毎に画像合成手段が合成して投影角度毎の投影画像を得る。したがって、その合成された投影画像に基づいて再構成処理手段が再構成処理を行うことで、新たなる撮像方法で断層撮影を行うことができる。

上述した発明は、被検体を立位姿勢にして、その立位姿勢の状態で撮像を行う場合に適用してもよい（請求項２に記載の発明）。この場合には被検体が立位姿勢なので長手方向である体軸の方向は鉛直方向となり、少なくとも放射線照射手段を被検体に対して相対移動させる方向、すなわち長手方向に対して垂直になる方向（短手方向）は、鉛直方向に対して垂直になる水平方向となる。このことから、立位姿勢の状態で少なくとも放射線照射手段が立位姿勢である被検体に対して水平方向に沿って相対的に平行移動するように構成することになる。

上述した発明において、放射線照射手段が被検体の長手方向に対して垂直になる方向に沿って相対的に平行移動し、かつ放射線検出手段を被検体に対して相対的に固定するように構成するとともに、その放射線検出手段を被検体に対して相対的に固定した状態で放射線照射手段が被検体に対して所定距離毎に相対移動する度に放射線照射手段から放射線を間欠的に照射するように構成するのが好ましい（請求項３に記載の発明）。このように構成すれば、放射線検出手段の移動範囲は被検体に対して相対的に“０”になるので、被検体に対する放射線検出手段の相対移動スペースは不要となる。

このように放射線検出手段を被検体に対して相対的に固定する場合でも、請求項２に記載の発明と同様に、被検体を立位姿勢にして、その立位姿勢の状態で撮像を行う場合に適用してもよい（請求項４に記載の発明）。この場合にも被検体が立位姿勢なので長手方向である体軸の方向は鉛直方向となり、放射線照射手段を被検体に対して相対移動させる方向、すなわち長手方向に対して垂直になる方向（短手方向）は、鉛直方向に対して垂直になる水平方向となる。このことから、立位姿勢の状態で、かつ放射線検出手段を被検体に対して相対的に固定した状態で放射線照射手段が立位姿勢である被検体に対して水平方向に沿って相対的に平行移動するように構成することになる。

この発明では、少なくとも放射線照射手段が被検体の長手方向に対して垂直になる方向に沿って相対的に平行移動し、少なくとも放射線照射手段が被検体に対して所定距離毎に相対移動する度に放射線照射手段から放射線を間欠的に照射すればよいので、請求項３、４に記載の発明のように、放射線検出手段を被検体に対して相対的に固定してもよいし、放射線照射手段とともに放射線検出手段を相対移動させてもよい。すなわち、放射線照射手段および放射線検出手段が被検体の長手方向に対して垂直になる方向に沿って互いに同方向に相対的に平行移動するように構成するとともに、放射線照射手段および放射線検出手段が被検体に対して所定距離毎に相対移動する度に放射線照射手段から放射線を間欠的に照射するように構成してもよい（請求項５に記載の発明）。

請求項５に記載の発明によれば、放射線照射手段および放射線検出手段が被検体の長手方向に対して垂直になる方向に沿って互いに同方向に相対的に平行移動するように構成することで、被検体の長手方向に対して垂直になる方向である短手方向の放射線照射手段および放射線検出手段の移動範囲が従来よりも狭くなった状態でデータを放射線検出手段から得ることができる。

上述した請求項５に記載の発明において、放射線照射手段および放射線検出手段は被検体に対して互いに同速度で相対的に平行移動するのが好ましい（請求項６に記載の発明）。放射線照射手段および放射線検出手段が被検体に対して互いに同速度で相対的に平行移動することで、投影角度を同じ角度に保つことができて、放射線照射手段および放射線検出手段をより長く相対移動させることができる。その結果、長い視野の断層画像を得ることができる。

上述した請求項５または請求項６に記載の発明のように放射線照射手段とともに放射線検出手段を互いに同方向に相対移動させる場合でも、請求項２、４に記載の発明と同様に、被検体を立位姿勢にして、その立位姿勢の状態で撮像を行う場合に適用してもよい（請求項７に記載の発明）。この場合にも被検体が立位姿勢なので長手方向である体軸の方向は鉛直方向となり、放射線照射手段および放射線検出手段を被検体に対して相対移動させる方向、すなわち長手方向に対して垂直になる方向（短手方向）は、鉛直方向に対して垂直になる水平方向となる。このことから、立位姿勢の状態で放射線照射手段および放射線検出手段が立位姿勢である被検体に対して水平方向に沿って同方向に相対的に平行移動するように構成することになる。

また、上述したこれらの発明の一例は、再構成処理手段によって得られた断層画像を出力する出力手段を備えることである（請求項８に記載の発明）。出力手段を備えることで出力の閲覧に供することができる。なお、出力手段としては、表示出力するモニタに代表さされる表示手段であってもよいし、印刷出力するプリンタに代表される印刷手段であってもよい。

この発明に係る放射線撮像装置によれば、少なくとも放射線照射手段が被検体の長手方向に対して垂直になる方向に沿って相対的に平行移動するように構成するとともに、少なくとも放射線照射手段が被検体に対して所定距離毎に相対移動する度に放射線照射手段から放射線を間欠的に照射して、間欠的に照射された被検体を透過した放射線を放射線検出手段が検出するように構成し、放射線画像を上述した所定距離ごとに画像分解手段は分解し、その分解された画像を同一の投影角度毎に画像合成手段が合成して投影角度毎の投影画像を得る。したがって、その合成された投影画像に基づいて再構成処理手段が再構成処理を行うことで、新たなる撮像方法で断層撮影を行うことができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るＸ線断層撮影装置のブロック図であり、図２は、Ｘ線管の駆動に関するＸ線管駆動部の概略構成を示す模式図であり、図３は、Ｘ線管駆動部によるＸ線管の水平方向（短手方向）の平行移動を示す模式図である。本実施例では放射線検出手段としてフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、「ＦＰＤ」と略記する）を例に採るとともに、放射線撮像装置としてＸ線断層撮影装置を例に採って説明する。

Ｘ線断層撮影装置は、被検体Ｍを立位姿勢にして、その立位姿勢の状態で被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管２と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するＦＰＤ３とを備えている。Ｘ線管２は、この発明における放射線照射手段に相当し、ＦＰＤ３は、この発明における放射線検出手段に相当する。

Ｘ線断層撮影装置は、他に、Ｘ線管２の管電圧や管電流を発生させる高電圧発生部６を有するＸ線管制御部７や、ＦＰＤ３から電荷信号であるＸ線検出信号をディジタル化して取り出すＡ／Ｄ変換器８や、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたＸ線検出信号に基づいて種々の処理を行う画像処理部９や、これらの各構成部を統括するコントローラ１０や、処理された画像などを記憶するメモリ部１１や、オペレータが入力設定を行う入力部１２や、処理された画像などを表示するモニタ１３などを備えている。モニタ１３は、この発明における出力手段に相当する。

高電圧発生部６は、Ｘ線を照射させるための管電圧や管電流を発生してＸ線管２に与える。Ｘ線管制御部７は、Ｘ線管２を被検体Ｍの長手方向である体軸ｚ方向に対して垂直になる方向（すなわち水平方向、短手方向）に沿って平行移動させる制御を行う。この制御は、図２に示すように、支柱１５ａやネジ棒１５ｂやモータ１５ｃやエンコーダ１５ｄなどからなるＸ線管駆動部１５を制御することで行う。具体的には、支柱１５ａはＸ線管２を上端側に装着支持し、下端側にネジ棒１５ｂにネジ結合している。ネジ棒１５ｂは被検体Ｍの体軸ｚ方向に対して垂直になる方向である水平方向に沿って延在しており、モータ１５ｃの回転によって回転する。例えば、モータ１５ｃを正転させると、図２、図３中の一点鎖線に示すように支柱１５ａとともにＸ線管２が被検体Ｍの右側に平行移動し、モータ１５ｃを逆転させると、図２、図３中の二点鎖線に示すように支柱１５ａとともにＸ線管２が被検体Ｍの左側に平行移動する（ただし、被検体ＭはＦＰＤ３側に向いている）。エンコーダ１５ｄはＸ線管２の移動方向と移動量（移動距離）に対応したモータ１５ｃの回転方向および回転量を検出する。エンコーダ１５ｄによる検出結果をＸ線管制御部７に送る。なお、図１は側面方向からの図であって、図２、図３（ａ）は正面方向からの図であって、図３（ｂ）は平面方向からの図であることに留意されたい。

また、Ｘ線管制御部７は、Ｘ線管２側のコリメータ２ａの照視野の設定の制御を行う。本実施例では、被検体Ｍの長手方向（体軸ｚ方向）および短手方向（体軸ｚに水平面内に直交する方向）に広がりを有するファンビーム状のＸ線を照射するようにコリメータを制御して照視野を設定する。また、Ｘ線管２が後述するピッチ（所定距離）毎に移動する度にＸ線管２から（ファンビーム状の）Ｘ線を間欠的に照射するようにＸ線管制御部７は制御する。そして、間欠的に照射された被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出する。また、本実施例では、Ｘ線管制御部７は、コリメータ２ａによる後述する図６に示す照視野の設定も行う。

コントローラ１０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されており、メモリ部１１は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体などで構成されている。また、入力部１２は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。

画像処理部９は、Ｘ線検出信号に対してラグ補正やゲイン補正などを行って、ＦＰＤ３の検出面に投影されたＸ線画像を出力する補正部９ａと、補正されたＸ線画像をピッチごとに分解する画像分解部９ｂと、その分解された画像を同一の投影角度毎に合成して投影角度毎の投影画像を得る画像合成部９ｃと、その合成された投影画像に基づいて再構成処理を行って断層画像を得る再構成処理部９ｄとを備えている。画像分解部９ｂは、この発明における画像分解手段に相当し、画像合成部９ｃは、この発明における画像合成手段に相当し、再構成処理部９ｄは、この発明における再構成処理手段に相当する。画像分解部９ｂや画像合成部９ｃや再構成処理部９ｄの具体的な機能については、図６〜図９で後述する。

メモリ部１１は、画像処理部９で処理された各々の画像を書き込んで記憶するように構成されている。Ｘ線管制御部７も、コントローラ１０と同様にＣＰＵなどで構成されている。

次に、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３の構造について、図４および図５を参照して説明する。図４は、側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の等価回路であり、図５は、平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の等価回路である。

ＦＰＤ３は、図４に示すように、ガラス基板３１と、ガラス基板３１上に形成された薄膜トランジスタＴＦＴとから構成されている。薄膜トランジスタＴＦＴについては、図４、図５に示すように、縦・横式２次元マトリクス状配列でスイッチング素子３２が多数個（例えば、1024個×1024個）形成されており、キャリア収集電極３３ごとにスイッチング素子３２が互いに分離形成されている。すなわち、ＦＰＤ３は、２次元アレイ放射線検出器でもある。

図４に示すようにキャリア収集電極３３の上にはＸ線感応型半導体３４が積層形成されており、図４、図５に示すようにキャリア収集電極３３は、スイッチング素子３２のソースＳに接続されている。ゲートドライバ３５からは複数本のゲートバスライン３６が接続されているとともに、各ゲートバスライン３６はスイッチング素子３２のゲートＧに接続されている。一方、図５に示すように、電荷信号を収集して１つに出力するマルチプレクサ３７には増幅器３８を介して複数本のデータバスライン３９が接続されているとともに、図４、図５に示すように各データバスライン３９はスイッチング素子３２のドレインＤに接続されている。

図示を省略する共通電極にバイアス電圧を印加した状態で、ゲートバスライン３６の電圧を印加（または０Ｖに）することでスイッチング素子３２のゲートがＯＮされて、キャリア収集電極３３は、検出面側で入射したＸ線からＸ線感応型半導体３４を介して変換された電荷信号（キャリア）を、スイッチング素子３２のソースＳとドレインＤとを介してデータバスライン３９に読み出す。なお、スイッチング素子がＯＮされるまでは、電荷信号はキャパシタ（図示省略）で暫定的に蓄積されて記憶される。各データバスライン３９に読み出された電荷信号を増幅器３８で増幅して、マルチプレクサ３７で１つの電荷信号にまとめて出力する。出力された電荷信号をＡ／Ｄ変換器８でディジタル化してＸ線検出信号として出力する。

次に、コリメータ２ａによる照視野の具体的な設定について、図６を参照して説明するとともに、画像分解部９ｂや画像合成部９ｃや再構成処理部９ｄの具体的な機能について、図７〜図９を参照して説明する。図６は、コリメータによる照視野の具体的な設定をピッチ（所定距離）ごとに表した模式図であり、図７は、Ｘ線管およびフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）による撮像原理をピッチ（所定距離）ごとに表した模式図であり、図８、図９は、画像の分離および投影画像への合成を表した模式図である。なお、ＦＰＤ３の検出面に投影されたＸ線画像は、補正部９ａによってラグ補正やゲイン補正などの処理が既に終了しているものとして説明する。

本実施例では、図６（ａ）〜図６（ｅ）に示すように、Ｘ線管２が被検体Ｍの体軸ｚ方向に対して垂直になる方向である水平方向（短手方向）に沿って平行移動し、かつＦＰＤ３を被検体Ｍに対して固定する。このとき、Ｘ線管２がピッチ毎に移動する度に、ＦＰＤ３の外部にＸ線が照射されないようにコリメータ２ａの照視野の設定の制御をＸ線管制御部７（図１を参照）が行う。例えば、図６（ａ）に示すように被検体Ｍの右端からＸ線管２を移動させた場合には、ＦＰＤ３の外部にＸ線が照射されないようにコリメータ２ａも移動させる。被検体Ｍの左方向に平行移動させると、Ｘ線管２およびコリメータ２ａの移動位置は、図６（ｂ）〜図６（ｅ）の順にそれぞれ設定される。図６（ｂ）〜図６（ｅ）においても、ＦＰＤ３の外部にＸ線が照射されないな位置にコリメータ２ａを移動させる。なお、コリメータ２ａの照視野の幅を変更してもよい。

ＦＰＤ３の検出面に投影されたＸ線画像を、図７（ａ）〜図７（ｄ）に示すように、Ｘ線管２がピッチｄ毎に移動する度に、図７（ｅ）〜図７（ｈ）に示すように、Ｏ_１，Ｏ_２，…，Ｏ_Ｉ，…，Ｏ_Ｍとする（１≦Ｉ≦Ｍ）。Ｘ線管２がピッチｄ毎に移動する度にＸ線管２はＸ線を間欠的に照射する。すなわち、ピッチｄ毎に移動する度にＸ線をパルス照射する。なお、図７ではコリメータ２ａ（図１、図３（ｂ）、図６を参照）によるＸ線の照視野の制限を無視して図示するとともに、ＦＰＤ３の水平方向の長さを延ばして図示する。

具体的には、最初にＸ線管２が、図７（ａ）に示す位置でＸ線を照射した場合には、次に、ピッチｄを移動させた図７（ｂ）に示す位置でＸ線を照射する。図７（ａ）でＸ線をＦＰＤ３が検出することでＸ線画像Ｏ_１（図７（ｅ）を参照）が得られ、図７（ｂ）でＸ線をＦＰＤ３が検出することでＸ線画像Ｏ_２（図７（ｆ）を参照）が得られる。以下、同様にＸ線管２がピッチｄ毎に移動すると、（Ｉ−１）番目には、図７（ｃ）に示す位置でＸ線を照射し、図７（ｃ）でＸ線をＦＰＤ３が検出することでＸ線画像Ｏ_Ｉ（図７（ｇ）を参照）が得られる。最終的には、（Ｍ−１）番目には、図７（ｄ）に示す位置でＸ線を照射し、図７（ｄ）でＸ線をＦＰＤ３が検出することでＸ線画像Ｏ_Ｍ（図７（ｈ）を参照）が得られる。本実施例では図７（ａ）の撮像開始位置を被検体Ｍの右端とし、図７（ｄ）の撮像終了位置を被検体Ｍの左端とし、図７（ａ）〜図７（ｄ）とＸ線管２が移動するのに伴って右側から左側に順に移動する（ただし、被検体ＭはＦＰＤ３側に向いている）。

Ｘ線管２がピッチｄ毎に移動することで、各Ｘ線画像Ｏ_１，Ｏ_２，…，Ｏ_Ｉ，…，Ｏ_Ｍをピッチｄ毎に画像分解部９ｂは分解することができる。具体的には、図７（ｉ）の拡大図に示すように、Ｘ線管２からＦＰＤ３を結ぶ照射軸と被検体の短手方向の軸（体軸ｚに対して直交する水平軸）とのなす角度である投影角度をピッチｄ毎に、θ_１，θ_２，…，θ_Ｊ，…，θ_Ｎ−１，θ_Ｎとする（１≦Ｊ≦Ｎ）。すると、ピッチｄ毎に分解された画像は、同一の投影角度θ_１，θ_２，…，θ_Ｊ，…，θ_Ｎ−１，θ_Ｎとに分けられた画像にそれぞれ一致する。

図７（ｅ）に示すようにＸ線画像Ｏ_１は、ピッチｄ毎にＯ_１１，Ｏ_１２，…，Ｏ_１Ｊ，…，Ｏ_{１（Ｎ−１）}，Ｏ_１Ｎと分解され、分解された画像Ｏ_１１は投影角度θ_１で照射されて得られた画像となり、分解された画像Ｏ_１２は投影角度θ_２で照射されて得られた画像となり、以下、同様に分解された画像Ｏ_１Ｊは投影角度θ_Ｊで照射されて得られた画像となり、最終的に分解された画像Ｏ_１Ｎは投影角度θ_Ｎで照射されて得られた画像となる。

同様に、図７（ｆ）に示すようにＸ線画像Ｏ_２は、ピッチｄ毎にＯ_２１，Ｏ_２２，…，Ｏ_２Ｊ，…，Ｏ_{２（Ｎ−１）}，Ｏ_２Ｎと分解され、分解された画像Ｏ_２１は投影角度θ_１で照射されて得られた画像となり、分解された画像Ｏ_２２は投影角度θ_２で照射されて得られた画像となり、以下、同様に分解された画像Ｏ_２Ｊは投影角度θ_Ｊで照射されて得られた画像となり、最終的に分解された画像Ｏ_２Ｎは投影角度θ_Ｎで照射されて得られた画像となる。

（Ｉ−１）番目には、図７（ｇ）に示すようにＸ線画像Ｏ_Ｉは、ピッチｄ毎にＯ_Ｉ１，Ｏ_Ｉ２，…，Ｏ_ＩＪ，…，Ｏ_{Ｉ（Ｎ−１）}，Ｏ_ＩＮと分解され、分解された画像Ｏ_Ｉ１は投影角度θ_１で照射されて得られた画像となり、分解された画像Ｏ_Ｉ２は投影角度θ_２で照射されて得られた画像となり、以下、同様に分解された画像Ｏ_ＩＪは投影角度θ_Ｊで照射されて得られた画像となり、最終的に分解された画像Ｏ_ＩＮは投影角度θ_Ｎで照射されて得られた画像となる。

最終的には、（Ｍ−１）番目には、図７（ｈ）に示すようにＸ線画像Ｏ_Ｍは、ピッチｄ毎にＯ_Ｍ１，Ｏ_Ｍ２，…，Ｏ_ＭＪ，…，Ｏ_{Ｍ（Ｎ−１）}，Ｏ_ＭＮと分解され、分解された画像Ｏ_Ｍ１は投影角度θ_１で照射されて得られた画像となり、分解された画像Ｏ_Ｍ２は投影角度θ_２で照射されて得られた画像となり、以下、同様に分解された画像Ｏ_ＭＪは投影角度θ_Ｊで照射されて得られた画像となり、最終的に分解された画像Ｏ_ＭＮは投影角度θ_Ｎで照射されて得られた画像となる。

このように分解された各画像を、図８、図９に示すように同一の投影角度θ_１，θ_２，…，θ_Ｊ，…，θ_Ｎ−１，θ_Ｎ毎にそれぞれ画像合成部９ｃは合成する。上述したように各Ｘ線画像Ｏ_１，Ｏ_２，…，Ｏ_Ｉ，…，Ｏ_Ｍは、各ピットｄごとに分解された（すなわち各投影角度θ_１，θ_２，…，θ_Ｊ，…，θ_Ｎ−１，θ_Ｎごとに分けられた）画像を、図８（ａ）〜図８（ｄ）、図８（ｆ）〜図８（ｉ）、図９（ａ）〜図９（ｄ）、図９（ｆ）〜図９（ｉ）に示すように有している。

例えば、投影角度θ_１の場合には、図８（ａ）に示すＸ線画像Ｏ_１中の画像Ｏ_１１と、図８（ｂ）に示すＸ線画像Ｏ_２中の画像Ｏ_２１と、…、図８（ｃ）に示すＸ線画像Ｏ_Ｉ中の画像Ｏ_Ｉ１と、…、図８（ｄ）に示すＸ線画像Ｏ_Ｍ中の画像Ｏ_Ｍ１とを合成することで、図８（ｅ）に示すように投影角度θ_１での投影画像Ｐ_１を得る。

同様に、投影角度θ_２の場合には、図８（ｆ）に示すＸ線画像Ｏ_１中の画像Ｏ_１２と、図８（ｇ）に示すＸ線画像Ｏ_２中の画像Ｏ_２２と、…、図８（ｈ）に示すＸ線画像Ｏ_Ｉ中の画像Ｏ_Ｉ２と、…、図８（ｉ）に示すＸ線画像Ｏ_Ｍ中の画像Ｏ_Ｍ２とを合成することで、図８（ｊ）に示すように投影角度θ_２での投影画像Ｐ_２を得る。

（Ｊ−１）番目には、投影角度θ_Ｊの場合には、図９（ａ）に示すＸ線画像Ｏ_１中の画像Ｏ_１Ｊと、図９（ｂ）に示すＸ線画像Ｏ_２中の画像Ｏ_２Ｊと、…、図９（ｃ）に示すＸ線画像Ｏ_Ｉ中の画像Ｏ_ＩＪと、…、図９（ｄ）に示すＸ線画像Ｏ_Ｍ中の画像Ｏ_ＭＪとを合成することで、図９（ｅ）に示すように投影角度θ_Ｊでの投影画像Ｐ_Ｊを得る。

最終的には、（Ｎ−１）番目には、投影角度θ_Ｎの場合には、図９（ｆ）に示すＸ線画像Ｏ_１中の画像Ｏ_１Ｎと、図９（ｇ）に示すＸ線画像Ｏ_２中の画像Ｏ_２Ｎと、…、図９（ｈ）に示すＸ線画像Ｏ_Ｉ中の画像Ｏ_ＩＮと、…、図９（ｉ）に示すＸ線画像Ｏ_Ｍ中の画像Ｏ_ＭＮとを合成することで、図９（ｊ）に示すように投影角度θ_Ｎでの投影画像Ｐ_Ｎを得る。

以上をまとめると、画像合成部９ｃは、分解された各画像を同一の投影角度θ_１，θ_２，…，θ_Ｊ，…，θ_Ｎ−１，θ_Ｎ毎に合成して、図８（ｅ）、図８（ｊ）、図９（ｅ）、図９（ｊ）に示すように投影角度θ_１，θ_２，…，θ_Ｊ，…，θ_Ｎ−１，θ_Ｎ毎の投影画像Ｐ_１，Ｐ_２，…，Ｐ_Ｊ，…、Ｐ_Ｎを得る。

再構成処理部９ｄは、その合成された投影画像Ｐ_１，Ｐ_２，…，Ｐ_Ｊ，…、Ｐ_Ｎに基づいて再構成処理を行って断層画像を得る。再構成処理については、周知のフィルタード・バックプロジェクション（FBP: Filtered Back Projection）（「フィルタ補正逆投影法」とも呼ばれる）を用いて行えばよい。

投影画像Ｐ_１，Ｐ_２，…，Ｐ_Ｊ，…、Ｐ_Ｎの枚数はＮ［Frame］であって、Ｘ線管２の映像系の移動速度をｖ［mm/sec］とし、ＦＰＤ３の視野サイズをＶ［ｍｍ］とし、撮像周期（「パルス時間幅」とも呼ばれる）をＴ［sec/Frame］とすると、移動速度ｖ［mm/sec］はｖ［mm/sec］＝Ｖ［ｍｍ］／Ｎ［Frame］×１／Ｔ［sec/Frame］で表される。また、撮像周期の逆数は撮像速度であって、撮像速度をＦ［Frame/sec］とすると、移動速度ｖ［mm/sec］はｖ［mm/sec］＝Ｖ［ｍｍ］／Ｎ［Frame］×Ｆ［Frame/sec］とも表される。また、ピッチｄ［ｍｍ］はｄ［ｍｍ］＝Ｖ［ｍｍ］／Ｎ［Frame］で表される。

例えば、本実施例で用いられる視野サイズＶを１７インチ（＝４３０［mm］）とし、投影画像Ｐ_１，Ｐ_２，…，Ｐ_Ｊ，…、Ｐ_Ｎの枚数Ｎを５０［Frame］とし、撮像速度Ｆを１５［Frame/sec］とすると、移動速度ｖはｖ［mm/sec］＝４３０［ｍｍ］／５０［Frame］×１５［Frame/sec］＝１２９［mm/sec］となり、ピッチｄは４３０［ｍｍ］／５０［Frame］＝８．６［mm/ Frame］となる。したがって、Ｘ線管２を１２９［mm/sec］で平行移動し、撮像速度１５［Frame/sec］のタイミングでＸ線を間欠的に照射することで、Ｘ線管２がピッチ８．６［mm/ Frame］毎に移動する度にＸ線管２からＸ線を間欠的に照射する。そして、５０枚の投影画像Ｐ_１，Ｐ_２，…，Ｐ_Ｊ，…、Ｐ_５０を得ることができる。また、例えばＦＰＤ３の水平方向の長さを長くする、あるいはＦＰＤ３もＸ線管２とともに同方向に平行移動させて、Ｘ線管２が移動する距離が長くなるのにしたがって、図８、図９に示すように各投影画像Ｐ_１，Ｐ_２，…，Ｐ_Ｊ，…、Ｐ_Ｎの領域も長尺状になる。

本実施例に係るＸ線断層撮影装置によれば、Ｘ線管２が被検体Ｍの長手方向である体軸ｚの方向に対して垂直になる方向に沿って平行移動するように構成することで、長手方向に対して垂直になる方向である短手方向のＸ線管２の移動範囲が従来よりも狭くなった状態でデータをＦＰＤ３から得ることができる。一方、Ｘ線管２がピッチ（所定距離）毎に移動する度にＸ線管２からＸ線を間欠的に照射して、間欠的に照射された被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出するように構成する。そして、Ｘ線画像を上述したピッチごとに画像分解部９ｂは分解し、その分解された画像を同一の投影角度毎に画像合成部９ｃが合成して投影角度毎の投影画像を得る。したがって、その合成された投影画像に基づいて再構成処理部９ｄが再構成処理を行うことで、新たなる撮像方法で断層撮影を行うことができる。

本実施例では、Ｘ線管２が被検体Ｍの体軸ｚ方向に対して垂直になる方向である水平方向（短手方向）に沿って平行移動し、かつＦＰＤ３を被検体Ｍに対して固定するように構成するとともに、そのＦＰＤ３を被検体Ｍに対して固定した状態でＸ線管２がピッチ毎に移動する度にＸ線管２からＸ線を間欠的に照射するように構成している。このように構成すれば、ＦＰＤ３の移動範囲は被検体Ｍに対して“０”になるので、被検体Ｍに対するＦＰＤ３の移動スペースは不要となる。

また、本実施例では、被検体Ｍを立位姿勢にして、その立位姿勢の状態で撮像を行う場合に適用している。この場合には被検体Ｍが立位姿勢なので長手方向である体軸ｚの方向は、図１に示すように鉛直方向となり、Ｘ線管２を移動させる方向、すなわち長手方向に対して垂直になる方向（短手方向）は、鉛直方向に対して垂直になる水平方向となる。このことから、立位姿勢の状態でＸ線管２が立位姿勢である被検体Ｍに対して水平方向に沿って平行移動するように構成することになる。

また、被検体Ｍが立位姿勢の状態で断層撮影を行っても、従来のようにＸ線管２およびＦＰＤ３を上下動に昇降させる必要はなく、Ｘ線管２を水平方向に沿って平行移動させるだけでよい。従来では立位姿勢で断層撮影を行う場合は鉛直方向については手動で昇降移動を行っていたが、本実施例では水平移動で断層撮影を実現することができるので、電動で制御が可能であるという効果をも奏する。

本実施例では、再構成処理部９ｄによって得られた断層画像を表示出力するモニタ１３を備えている。このようなモニタ１３を備えることで表示の閲覧に供することができる。なお、モニタ１３のような表示手段に限定されず、プリンタに代表される印刷手段を備えてもよい。この場合には、印刷手段が、この発明における出力手段に相当し、断層画像を印刷手段が印刷出力することで、印刷の閲覧に供することができる。なお、モニタ１３およびプリンタの双方を備えてもよい。

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）上述した実施例では、放射線撮像装置としてＸ線断層撮影装置を例に採って説明したが、ＰＥＴ(Positron Emission Tomography)装置やＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission CT）装置などに代表されるＥＣＴ（Emission Computed Tomography）装置のように、Ｘ線以外の放射線（ＰＥＴ装置の場合にはγ線）を検出して、検出された放射線に基づいて放射線画像を得ることで放射線撮像を行う放射線撮像装置に適用してもよい。

（２）上述した実施例では、放射線検出手段としてフラットパネル型Ｘ線検出器を例に採って説明したが、イメージインテンシファイア(Ｉ．Ｉ)のように、通常において用いられるＸ線検出手段であれば特に限定されない。また、上述した変形例（１）のようにＥＣＴ装置に適用した場合のように、通常において用いられる放射線検出手段であれば特に限定されない。

（３）上述した実施例では、モニタ１３に代表される出力手段を備えたが、必ずしも出力手段を備える必要はない。

（４）上述した実施例では、Ｘ線管２に代表される放射線照射手段のみが被検体Ｍの長手方向に対して垂直になる方向に沿って平行移動して、かつＦＰＤ３に代表される放射線検出手段を被検体Ｍに対して固定するように構成するとともに、その放射線検出手段を被検体Ｍに対して固定した状態で放射線照射手段がピッチ毎に移動する度に放射線照射手段から放射線を間欠的に照射するように構成していたが、少なくとも放射線照射手段が被検体Ｍの長手方向に対して垂直になる方向に沿って相対的に平行移動し、少なくとも放射線照射手段が被検体Ｍに対してピッチ（所定距離）毎に相対移動する度に放射線照射手段から放射線を間欠的に照射するのであれば、実施例のように、Ｘ線管２に代表される放射線照射手段のみを相対移動させて、かつＦＰＤ３に代表される放射線検出手段を被検体Ｍに対して相対的に固定してもよいし、放射線照射手段とともに放射線検出手段を相対移動させてもよい。

（５）上述した変形例（４）で述べたように、放射線照射手段とともに放射線検出手段を相対移動させる場合には、放射線照射手段および放射線検出手段は互いに同速度で平行移動してもよいし、放射線照射手段および放射線検出手段が被検体Ｍの長手方向に対して垂直になる方向に沿って互いに同方向に相対的に平行移動して、いずれか一方を速く移動させて、他方を遅く移動させてもよい。放射線照射手段および放射線検出手段が被検体Ｍに対して互いに同速度で相対的に平行移動することで、投影角度を同じ角度に保つことができて、放射線照射手段および放射線検出手段をより長く相対移動させることができる。その結果、長い視野の断層画像を得ることができる。

（６）上述した実施例では、Ｘ線管２に代表される放射線照射手段のみを移動させて、ＦＰＤ３に代表される放射線検出手段を被検体Ｍに対して固定することで、放射線照射手段が被検体Ｍに対して相対移動し、放射線検出手段を被検体Ｍに対して相対的に固定するように構成したが、少なくとも放射線照射手段が被検体Ｍの長手方向に対して垂直になる方向に沿って相対的に平行移動するのであれば、具体的な移動については限定されない。

例えば、Ｘ線管２に代表される放射線照射手段を固定して、ＦＰＤ３に代表される放射線検出手段と被検体Ｍを載置する天板とを被検体Ｍの長手方向に対して垂直になる方向に沿って互いに同速度で平行移動させることで、放射線照射手段が被検体Ｍに対して相対移動し、放射線検出手段を被検体Ｍに対して相対的に固定するように構成してもよい。また、Ｘ線管２に代表される放射線照射手段を被検体Ｍの長手方向に対して垂直になる方向に沿って移動させるとともに、ＦＰＤ３に代表される放射線検出手段と被検体Ｍを載置する天板とを被検体Ｍの長手方向に対して垂直になる方向に沿って互いに同速度で平行移動させることで、放射線照射手段が被検体Ｍに対して相対移動し、放射線検出手段を被検体Ｍに対して相対的に固定するように構成してもよい。

その他にも、放射線照射手段および放射線検出手段を固定して、被検体Ｍを載置する天板のみを被検体Ｍの長手方向に対して垂直になる方向に沿って移動させることで、放射線照射手段および放射線検出手段が被検体Ｍの長手方向に対して垂直になる方向に沿って互いに同方向に相対的に平行移動するように構成してもよい。また、放射線照射手段および放射線検出手段を被検体Ｍの長手方向に対して垂直になる方向に沿って互いに同方向に相対的に平行移動させ、被検体Ｍを固定あるいは被検体Ｍを載置する天板も被検体Ｍの長手方向に対して垂直になる方向に沿って平行移動させることで、放射線照射手段および放射線検出手段が被検体Ｍの長手方向に対して垂直になる方向に沿って互いに同方向に相対的に平行移動するように構成してもよい。

（７）上述した実施例では、被検体Ｍを立位姿勢にして、その立位姿勢の状態で撮像を行う場合に適用し、かつＸ線管２に代表される放射線照射手段が被検体Ｍの長手方向に対して垂直になる方向に沿って平行移動して、ＦＰＤ３に代表される放射線検出手段を被検体Ｍに対して固定するように構成したが、被検体Ｍを立位姿勢にして、その立位姿勢の状態で撮像を行う場合に適用し、かつ少なくとも放射線照射手段が被検体Ｍの長手方向に対して垂直になる方向に沿って相対的に平行移動するのであれば、上述した変形例（４）、（５）で、かつ被検体Ｍを立位姿勢にして、その立位姿勢の状態で撮像を行う場合に適用してもよい。

（８）上述した実施例では、被検体Ｍを立位姿勢にして、その立位姿勢の状態で撮像を行う場合に適用したが、被検体Ｍが水平姿勢の場合でも適用することができる。この場合には、被検体Ｍの長手方向に対して垂直になる方向は鉛直方向になる。したがって、少なくともＸ線管２に代表される放射線照射手段を鉛直方向に沿って相対的に平行移動させればよい。また、被検体Ｍが立位姿勢や水平姿勢に限定されず水平面に対して斜め方向の姿勢で撮像を行う場合にも適用することができる。

実施例に係るＸ線断層撮影装置のブロック図である。 Ｘ線管の駆動に関するＸ線管駆動部の概略構成を示す模式図である。 Ｘ線管駆動部によるＸ線管の水平方向（短手方向）の平行移動を示す模式図であって、（ａ）は正面視した図であって、（ｂ）は平面視した図である。 側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の等価回路である。 平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の等価回路である。 （ａ）〜（ｅ）は、コリメータによる照視野の具体的な設定をピッチ（所定距離）ごとに表した平面視した模式図である。 （ａ）〜（ｉ）は、Ｘ線管およびフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）による撮像原理をピッチ（所定距離）ごとに表した模式図である。 （ａ）〜（ｊ）は、画像の分離および投影画像への合成を表した模式図である。 （ａ）〜（ｊ）は、画像の分離および投影画像への合成を表した模式図である。 従来のＸ線断層撮影装置の概略構成を示した側面図である。 立位姿勢の状態で撮像を行う場合の従来のＸ線断層撮影装置の概略構成を示した側面図である。

符号の説明

２ … Ｘ線管
３ … フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
１３ … モニタ
９ｂ … 画像分解部
９ｃ … 画像合成部
９ｄ … 再構成処理部
ｄ … ピッチ
ｚ … 体軸
Ｍ … 被検体

Claims (8)

1. 被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、前記被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段とを備え、検出された放射線に基づいて放射線画像を得ることで放射線撮像を行う放射線撮像装置であって、少なくとも前記放射線照射手段が被検体の長手方向に対して垂直になる方向に沿って相対的に平行移動するように構成するとともに、少なくとも放射線照射手段が被検体に対して所定距離毎に相対移動する度に放射線照射手段から放射線を間欠的に照射して、間欠的に照射された被検体を透過した放射線を前記放射線検出手段が検出するように構成し、前記装置は、前記放射線画像を前記所定距離ごとに分解する画像分解手段と、その分解された画像を同一の投影角度毎に合成して投影角度毎の投影画像を得る画像合成手段と、その合成された投影画像に基づいて再構成処理を行って断層画像を得る再構成処理手段とを備えることを特徴とする放射線撮像装置。
2. 請求項１に記載の放射線撮像装置において、被検体を立位姿勢にして、その立位姿勢の状態で少なくとも前記放射線照射手段が立位姿勢である被検体に対して水平方向に沿って相対的に平行移動するように構成することを特徴とする放射線撮像装置。
3. 請求項１に記載の放射線撮像装置において、前記放射線照射手段が被検体の長手方向に対して垂直になる方向に沿って相対的に平行移動し、かつ前記放射線検出手段を被検体に対して相対的に固定するように構成するとともに、その放射線検出手段を被検体に対して相対的に固定した状態で放射線照射手段が被検体に対して所定距離毎に相対移動する度に放射線照射手段から放射線を間欠的に照射するように構成することを特徴とする放射線撮像装置。
4. 請求項３に記載の放射線撮像装置において、被検体を立位姿勢にして、その立位姿勢の状態で、かつ前記放射線検出手段を被検体に対して相対的に固定した状態で前記放射線照射手段が立位姿勢である被検体に対して水平方向に沿って相対的に平行移動するように構成することを特徴とする放射線撮像装置。
5. 請求項１に記載の放射線撮像装置において、前記放射線照射手段および放射線検出手段が被検体の長手方向に対して垂直になる方向に沿って互いに同方向に相対的に平行移動するように構成するとともに、放射線照射手段および放射線検出手段が被検体に対して所定距離毎に相対移動する度に放射線照射手段から放射線を間欠的に照射するように構成することを特徴とする放射線撮像装置。
6. 請求項５に記載の放射線撮像装置において、前記放射線照射手段および放射線検出手段は前記被検体に対して互いに同速度で相対的に平行移動することを特徴とする放射線撮像装置。
7. 請求項５または請求項６に記載の放射線撮像装置において、被検体を立位姿勢にして、その立位姿勢の状態で前記放射線照射手段および放射線検出手段が立位姿勢である被検体に対して水平方向に沿って同方向に相対的に平行移動するように構成することを特徴とする放射線撮像装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の放射線撮像装置において、前記再構成処理手段によって得られた断層画像を出力する出力手段を備えることを特徴とする放射線撮像装置。

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