JP2008173233A - Tomography apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、この発明は、被写体を撮影して断層面像および断層ボリュームデータの少なくともいずれかを生成する断層撮影装置に係り、特に、X線の散乱線を簡易に除去する技術に関する。 The present invention relates to a tomographic apparatus that captures a subject and generates at least one of a tomographic image and tomographic volume data, and more particularly to a technique for easily removing scattered X-rays.
従来、この種の装置の撮像系は、X線管と、フラットパネル型X線検出器(以下、単にFPDと適宜記載する)と、FPDの検出面上方に設けられる散乱線除去グリッドと、X線管およびFPDを対向させて支持するC字状のアームと、アームを回転させる回転駆動機構と、を備えて構成されている。散乱線除去グリッドは、X線を吸収する鉛等の箔と、X線透過性の高いアルミニウム等の中間物質が交互に平行して配列されている。このように構成される散乱線除去グリッドを備えることで、被写体を透過したX線のうち、被写体などにより散乱したX線は散乱線除去グリッドにより吸収(除去)され、散乱しないで直進するX線のみがFPDに到達する。この結果、FPDの検出結果に基づいて生成させる断層面像あるいは断層ボリュームデータに、散乱線に起因するアーチファクトが生じることを防止できる(例えば、特許文献1参照)。
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。
従来の散乱線除去グリッドは、製造することが容易ではないという不都合がある。また、断層面像等を生成する断層撮影装置には、散乱線除去グリッドにおいてX線を選択的に透過させる方向の距離、すなわち、高さが高いほど散乱線を除去する性能が向上する。しかしながら、散乱線除去グリッドの高さを高くするほど、散乱線除去グリッドの製造が困難になるという不都合がある。
However, the conventional example having such a configuration has the following problems.
The conventional scattered radiation removal grid has the disadvantage that it is not easy to manufacture. In addition, in a tomographic apparatus that generates a tomographic image or the like, the distance in the direction in which X-rays are selectively transmitted through the scattered radiation removal grid, that is, the performance of removing scattered radiation improves as the height increases. However, there is an inconvenience that the higher the height of the scattered radiation removal grid, the more difficult it is to manufacture the scattered radiation removal grid.
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、被写体を透過したX線のうち散乱線を簡易に、かつ、精度よく除去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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a tomographic apparatus capable of easily and accurately removing scattered rays from X-rays transmitted through a subject. And
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、被写体を撮影して断層面像および断層ボリュームデータの少なくともいずれかを生成する断層撮影装置において、被写体にX線を照射する照射手段と、被写体を透過したX線を検出する検出手段と、前記照射手段と前記検出手段とを互いに対向させた状態で回転させる回転手段と、前記検出手段の検出面上方に分離して設けられ、被写体を透過したX線を遮蔽する複数の遮蔽板と、前記照射手段および前記検出手段の回転によって作られる断層面と交差する移動方向に、各遮蔽板を前記検出手段に対して移動させる移動手段と、前記回転手段、前記移動手段および前記照射手段を制御して、前記照射手段および前記検出手段を回転させ、遮蔽板同士の間の1箇所以上に間隔があくように前記遮蔽板を移動させ、かつ、X線を照射させて、前記遮蔽板同士の間にあけられた間隔に応じた前記検出面内の一部である撮影領域にX線を入射させて被写体を撮影する撮影制御手段と、各撮影において前記検出手段から得られる前記撮影領域に応じた検出データに基づいて再構成演算処理を行い、断層面像および断層ボリュームデータの少なくともいずれかを生成する再構成手段と、を備えることを特徴とするものである。
In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration.
That is, according to the first aspect of the present invention, in the tomography apparatus for photographing a subject to generate at least one of a tomographic image and tomographic volume data, an irradiation unit for irradiating the subject with X-rays and the subject are transmitted X-rays which are provided separately from the detection means for detecting X-rays, the rotation means for rotating the irradiation means and the detection means in a state of being opposed to each other, and the detection surface of the detection means, and transmitted through the subject A moving means for moving each shielding plate relative to the detecting means in a moving direction intersecting a tomographic plane created by rotation of the irradiating means and the detecting means, the rotating means, The moving means and the irradiating means are controlled to rotate the irradiating means and the detecting means to move the shielding plate so that there is a gap at one or more places between the shielding plates. And an X-ray irradiation control unit that shoots the subject by causing the X-rays to enter an imaging region that is a part of the detection surface according to an interval formed between the shielding plates. And reconstruction means for performing reconstruction calculation processing based on detection data corresponding to the imaging area obtained from the detection means in each imaging, and generating at least one of a tomographic plane image and tomographic volume data. It is characterized by this.
[作用・効果]請求項1に記載の発明によれば、検出手段の検出面上方に複数の遮蔽板を備えるとともに、遮蔽板同士の間の1箇所以上に間隔があくように遮蔽板を移動させる移動手段を備えた簡易な構成で、被写体Mを透過したX線のうち散乱線を容易に除去することができる。また、文字通り板状の遮蔽板を検出面上方に設けているので、検出面を正面からみた場合にX線を遮蔽する面積を大きく連続的にとることができるので、散乱線を確実に精度よく除去できる。また、移動手段は、遮蔽板を断層面と交差する移動方向に移動させるので、検出手段の回転方向と交差する方向に撮影領域が移動し、断層ボリュームデータを生成するための検出データを好適に取得することができる。 [Operation / Effect] According to the first aspect of the present invention, a plurality of shielding plates are provided above the detection surface of the detecting means, and the shielding plates are moved so that there is an interval at one or more places between the shielding plates. The scattered radiation can be easily removed from the X-rays that have passed through the subject M with a simple configuration that includes the moving means to be moved. In addition, literally a plate-shaped shielding plate is provided above the detection surface, so that when the detection surface is viewed from the front, the X-ray shielding area can be taken large and continuously, so that scattered radiation can be reliably and accurately detected. Can be removed. Further, since the moving means moves the shielding plate in the moving direction intersecting the tomographic plane, the imaging region moves in the direction intersecting with the rotation direction of the detecting means, and the detection data for generating the tomographic volume data is preferably used. Can be acquired.
上述した発明において、前記撮影制御手段は、撮影ごとに前記撮影領域が前記検出面の全体にわたって移動するように前記移動手段を制御することが好ましい(請求項2)。検出面を有効に利用することができる。 In the above-described invention, it is preferable that the imaging control unit controls the moving unit so that the imaging region moves over the entire detection surface for each imaging. The detection surface can be used effectively.
上述した発明において、前記遮蔽板は2枚であることが好ましい(請求項3)。簡易な構造で散乱線を除去することができる。 In the above-described invention, it is preferable that the number of the shielding plates is two. Scattered rays can be removed with a simple structure.
上述した発明において、間隔があけられた遮蔽板同士の間は、空間であることが好ましい(請求項4)。簡易な構造で散乱線を除去することができる。 In the above-described invention, it is preferable that the space between the shield plates spaced apart is a space. Scattered rays can be removed with a simple structure.
また、請求項5に記載の発明は、被写体を撮影して断層面像および断層ボリュームデータの少なくともいずれかを生成する断層撮影装置において、被写体にX線を照射する照射手段と、被写体を透過したX線を検出する検出手段と、前記照射手段と前記検出手段とを互いに対向させた状態で回転させる回転手段と、前記検出手段の検出面上方に設けられ、細長い開口が形成された、X線を遮蔽する遮蔽板と、前記照射手段および前記検出手段の回転によって作られる断層面と交差する移動方向に、前記遮蔽板を前記検出手段に対して移動させる移動手段と、前記回転手段、前記移動手段および前記照射手段を制御して、前記照射手段および前記検出手段を回転させ、前記遮蔽板を移動させ、かつ、X線を照射させて、前記開口に応じた前記検出面内の一部である撮影領域にX線を入射させて、被写体を撮影する撮影制御手段と、各撮影において前記検出手段から得られた検出データに基づいて再構成演算処理を行い、断層面像および断層ボリュームデータの少なくともいずれかを生成する再構成手段と、を備えることを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in a tomography apparatus for photographing a subject and generating at least one of a tomographic plane image and tomographic volume data, an irradiating means for irradiating the subject with X-rays and the subject are transmitted. X-ray, which is provided with detection means for detecting X-rays, rotation means for rotating the irradiation means and the detection means in a state of being opposed to each other, and an elongated opening provided above the detection surface of the detection means A moving plate that moves the shielding plate relative to the detecting unit in a moving direction that intersects a tomographic plane formed by rotation of the irradiating unit and the detecting unit, the rotating unit, and the moving unit The irradiation means and the detection means are rotated, the shielding plate is moved, and the X-ray is irradiated to control the detection according to the opening. A tomographic plane that performs X-ray incidence on an imaging region that is a part of the plane, and performs reconstruction calculation processing based on detection data obtained from the detection means in each imaging, Reconstructing means for generating at least one of an image and tomographic volume data.
[作用・効果]請求項5に記載の発明によれば、検出手段の検出面上方に、開口が形成された遮蔽板を備えるとともに、この遮蔽板を移動させる移動手段を備えた簡易な構成で、被写体Mを透過したX線のうち散乱線を容易に除去することができる。また、文字通り板状の遮蔽板を検出面上方に設けているので、検出面を正面からみた場合にX線を遮蔽する面積を大きく連続的にとることができるので、散乱線を確実に精度よく除去できる。また、移動手段は、遮蔽板を断層面と交差する移動方向に移動させるので、検出手段の回転方向と交差する方向に撮影領域が移動し、断層ボリュームデータを生成するための検出データを好適に取得することができる。
[Operation / Effect] According to the invention described in
上述した発明において、前記照射手段に付設されて被写体に照射されるX線の照視野を可変するコリメータと、を備え、前記撮影制御手段は、さらに、前記撮影領域にX線が照射されるように前記コリメータを制御することが好ましい(請求項6)。不要なX線を被写体に照射することを回避することができる。 In the above-described invention, a collimator that is attached to the irradiation unit and changes the irradiation field of the X-ray irradiated to the subject, and the imaging control unit is further configured to irradiate the imaging region with X-rays. It is preferable to control the collimator. Irradiating an object with unnecessary X-rays can be avoided.
上述した発明において、前記撮影制御手段は、前記撮影領域が、前記検出面上を前記移動方向の1方向に繰り返し移動するように前記移動手段を制御することが好ましい(請求項7)。検出面の任意の位置が撮影領域となるごとに検出手段が変位している量は、検出面の位置によらず同じである。したがって、得られる検出データに偏りが生じることがない。 In the above-described invention, it is preferable that the imaging control unit controls the moving unit so that the imaging region repeatedly moves on the detection surface in one direction of the moving direction (Claim 7). The amount by which the detection means is displaced every time an arbitrary position on the detection surface becomes the imaging region is the same regardless of the position of the detection surface. Therefore, there is no bias in the obtained detection data.
上述した発明において、前記撮影制御手段は、前記検出面を区画した複数の分割領域のそれぞれが前記撮影領域となるように前記移動手段を制御することが好ましい(請求項8)。撮影領域が重複することがなく、かつ、接しつつ移動するので、効率よく被写体を撮影することができる。 In the above-described invention, it is preferable that the imaging control unit controls the moving unit so that each of a plurality of divided areas dividing the detection surface becomes the imaging area. Since the shooting areas do not overlap and move while touching, the subject can be shot efficiently.
上述した発明において、前記撮影制御手段は、前記検出手段の移動と前記撮影領域の移動を並行して行い、前記装置は、撮影ごとの前記検出手段の変位に応じて各検出データを補正する補間処理を行うとともに、補正された検出データをつなぎ合わせて、前記検出手段を任意の位置に静止させた場合に前記検出面全体から得られる1フレーム分の投影像に相当するフレームデータを得る補間合成手段と、を備え、前記再構成手段は、前記補間合成手段から得られた前記フレームデータに基づいて前記再構成演算処理を行うことが好ましい(請求項9)。補間合成手段を備えることで、検出手段の移動と撮影領域の移動を並行して行う場合であっても、複数の検出データをフレームデータとしてまとめることができる。これにより、再構成手段が再構成演算処理するデータ数を減らすことができ、再構成手段の処理負担を軽減することができる。 In the above-described invention, the imaging control unit performs the movement of the detection unit and the movement of the imaging region in parallel, and the apparatus performs interpolation for correcting each detection data according to the displacement of the detection unit for each imaging. Interpolating and synthesizing to obtain frame data corresponding to a projection image for one frame obtained from the entire detection surface when the detection means is stopped at an arbitrary position by performing processing and connecting the corrected detection data It is preferable that the reconstruction means performs the reconstruction calculation process based on the frame data obtained from the interpolation synthesis means. By providing the interpolating and synthesizing means, a plurality of detection data can be collected as frame data even when the movement of the detecting means and the movement of the photographing area are performed in parallel. As a result, the number of data to be reconstructed by the reconstruction means can be reduced, and the processing load on the reconstruction means can be reduced.
上述した発明において、前記移動手段は、前記遮蔽板を前記検出面上方から外れた位置まで移動可能であることが好ましい(請求項10)。検出面全体でX線を検出するような撮影に切り換えることが容易にできる。 In the above-described invention, it is preferable that the moving means is capable of moving the shielding plate to a position deviated from above the detection surface. It is possible to easily switch to imaging that detects X-rays over the entire detection surface.
なお、本明細書は、次のような断層撮影装置に係る発明も開示している。 The present specification also discloses an invention relating to the following tomographic apparatus.
(1)請求項1から請求項10のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記移動方向は断層面に略直交する方向であることを特徴とする断層撮影装置。 (1) The tomographic apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein the moving direction is a direction substantially orthogonal to a tomographic plane.
前記(1)に記載の発明によれば、断層面ボリュームデータを生成するための検出データをより好適に取得することができる。 According to the invention described in (1) above, it is possible to more suitably acquire detection data for generating tomographic plane volume data.
(2)請求項1から請求項10のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記検出手段は、前記検出面に配列され、X線を検出する複数の検出素子を有しており、前記装置は、さらに、前記撮影制御手段と連携して撮影ごとに撮影領域内の検出素子から得られる検出結果を検出データとして収集する収集手段と、を備えていることを特徴とする断層撮影装置。 (2) The tomography apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein the detection means includes a plurality of detection elements arranged on the detection surface and configured to detect X-rays. Further, the tomography apparatus further comprises: a collection unit that collects detection results obtained from the detection elements in the imaging region as detection data for each imaging in cooperation with the imaging control unit.
前記(2)に記載の発明によれば、検出手段から好適に検出データを得ることができる。 According to the invention as described in said (2), detection data can be suitably obtained from a detection means.
(3)請求項1から請求項4のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記撮影領域が断層面と平行に前記検出面の両端まで延びるように、遮蔽板同士の間にあけられる間隔を形成することを特徴とする断層撮影装置。 (3) In the tomography apparatus according to any one of claims 1 to 4, an interval between the shielding plates is set so that the imaging region extends to both ends of the detection surface in parallel with the tomographic surface. A tomography apparatus characterized by forming.
前記(3)に記載の発明によれば、検出面を有効に利用することができる。 According to the invention described in (3) above, the detection surface can be used effectively.
(4)請求項1から請求項4のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記装置は、間隔があけられた遮蔽板同士の間に、X線の透過を許容する透過許容部材を備えていることを特徴とする断層撮影装置。 (4) In the tomography apparatus according to any one of claims 1 to 4, the apparatus includes a transmission allowing member that allows X-ray transmission between the shield plates spaced apart from each other. A tomographic apparatus characterized by comprising:
前記(4)に記載の発明によれば、好適に撮影領域を形成することができる。 According to the invention as described in said (4), an imaging | photography area | region can be formed suitably.
(5)請求項5に記載の断層撮影装置において、前記撮影領域が前記断層面と平行に前記検出面の両端まで延びるように、前記遮蔽板に開口が設けられていることを特徴とする断層撮影装置。
(5) The tomographic apparatus according to
前記(5)に記載の発明によれば、検出面を有効に利用することができる。 According to the invention as described in said (5), a detection surface can be utilized effectively.
(6)請求項5に記載の断層撮影装置において、前記遮蔽板に設けられた開口は単一であることを特徴とする断層撮影装置。
(6) The tomography apparatus according to
前記(6)に記載の発明によれば、簡易な構造とすることができる。 According to the invention as described in said (6), it can be set as a simple structure.
(7)請求項5に記載の断層撮影装置において、前記遮蔽板に設けられた開口内は空間であることを特徴とする断層撮影装置。
(7) The tomographic apparatus according to
前記(7)に記載の発明によれば、簡易な構造とすることができる。 According to the invention as described in said (7), it can be set as a simple structure.
(8)請求項5に記載の断層撮影装置において、前記装置は、前記遮蔽板に設けられた開口内に配置され、X線の透過を許容する透過許容部材を有していることを特徴とする断層撮影装置。
(8) The tomography apparatus according to
前記(8)に記載の発明によれば、好適に撮影領域を形成することができる。 According to the invention as described in said (8), an imaging | photography area | region can be formed suitably.
(9)請求項1から請求項6のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記撮影制御手段は、撮影ごとに前記撮影領域が前記検出面上を前記移動方向に往復するように前記移動手段を制御することを特徴とする断層撮影装置。 (9) In the tomography apparatus according to any one of claims 1 to 6, the imaging control unit includes the moving unit so that the imaging region reciprocates on the detection surface in the moving direction for each imaging. A tomographic apparatus characterized by controlling the tomography apparatus.
前記(9)に記載の発明によれば、各撮影の間に遮蔽板が移動する距離を一定にすることができ、効率よく撮影を行うことができる。 According to the invention as described in said (9), the distance which a shielding board moves between each imaging | photography can be made constant, and imaging | photography can be performed efficiently.
(10)請求項1から請求項8のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記撮影制御手段は、前記撮影領域が前記検出面全体にわたって1回移動するごとに前記検出手段の位置を変え、前記装置は、前記検出手段が同じ位置にあるときに得られた検出データをつなぎ合わせて、合成データにまとめる合成手段と、を備え、前記再構成手段は、前記合成手段から得られた前記合成データに基づいて前記再構成演算処理を行うことを特徴とする断層撮影装置。 (10) In the tomography apparatus according to any one of claims 1 to 8, the imaging control unit changes the position of the detection unit each time the imaging region moves once over the entire detection surface, The apparatus includes combining means for joining detection data obtained when the detection means are at the same position and combining them into combined data, and the reconstruction means is the combining means obtained from the combining means. A tomography apparatus that performs the reconstruction calculation processing based on data.
前記(10)に記載の発明によれば、合成手段は、検出手段が同じ位置にあるときに得られた検出データをそのままつなぎ合わせるだけで、複数の検出データを合成データとしてまとめることができる。これにより、再構成手段が再構成演算処理するデータ数を減らすことができ、再構成手段の処理負担を軽減することができる。 According to the invention described in the above (10), the synthesizing unit can combine a plurality of detection data as synthesized data by simply connecting the detection data obtained when the detection unit is at the same position. As a result, the number of data to be reconstructed by the reconstruction means can be reduced, and the processing load on the reconstruction means can be reduced.
この発明に係る断層撮影装置によれば、検出手段の検出面上方に複数の遮蔽板を備えるとともに、遮蔽板同士の間の1箇所以上に間隔があくように遮蔽板を移動させる移動手段を備えた簡易な構成で、被写体を透過したX線のうち散乱線を容易に除去することができる。また、文字通り板状の遮蔽板を検出面上方に設けているので、検出面を正面からみた場合にX線を遮蔽する面積を大きく連続的にとることができるので、散乱線を確実に精度よく除去できる。また、移動手段は、遮蔽板を断層面と交差する移動方向に移動させるので、検出手段の回転方向と交差する方向に撮影領域が移動し、断層面ボリュームデータを生成するための検出データを好適に取得することができる。 The tomographic apparatus according to the present invention includes a plurality of shielding plates above the detection surface of the detection means, and a moving means for moving the shielding plates so that there is a gap at one or more locations between the shielding plates. With a simple configuration, scattered rays can be easily removed from the X-rays transmitted through the subject. In addition, literally a plate-shaped shielding plate is provided above the detection surface, so that when the detection surface is viewed from the front, the X-ray shielding area can be taken large and continuously, so that scattered radiation can be reliably and accurately detected. Can be removed. In addition, since the moving means moves the shielding plate in the moving direction intersecting the tomographic plane, the detection area for moving the imaging area in the direction intersecting the rotation direction of the detecting means and generating tomographic plane volume data is preferable. Can be obtained.
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を示す全体構成図であり、図2はFPDの検出面の模式的に示す平面図であり、図3は、遮蔽板および遮蔽板移動部の構成を示す平面図である。
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 is an overall configuration diagram illustrating a tomography apparatus according to a first embodiment, FIG. 2 is a plan view schematically illustrating a detection surface of an FPD, and FIG. 3 is a configuration of a shielding plate and a shielding plate moving unit. FIG.
本実施例に係る断層撮影装置は、撮像系1と撮影制御部3と画像処理部5とモニタ7とに分けられる。撮像系1は、被写体MにX線を照射するX線管11と、被写体Mを透過した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)13と、被写体Mを挟んでX線管11とFPD13とを対向させて支持する略C字状のアーム15と、このアーム15を回転させる回転駆動機構17と、を備えている。回転駆動機構17は、床に固定的に設置される基台19内で保持されている。回転駆動機構17は、X線管11およびFPD13が断層面B内で回転するように、1軸A周りでアーム15を回転させる。したがって、1軸Aは、断層面Bと直交する。ここで、X線管11とFPD13は、それぞれこの発明における照射手段と検出手段とに相当する。また、アーム15および回転駆動機構17は、この発明における回転手段に相当する。
The tomography apparatus according to this embodiment is divided into an imaging system 1, an
X線管11には、照射されるX線の照視野を調整するためのコリメータ21が付設されている。コリメータ21は、X線の通過を許容する開口が形成された、絞りリーフ23と、この絞りリーフ23をX線管11に対して相対的に移動させるリーフ移動部25とを備えている。絞りリーフ23に設けられる開口は単一であり、細長く延びた帯状形状を呈する。絞りリーフ23の材質としては、X線吸収率の高いものが好ましい。具体的には、鉛等が例示される。
The
図2に示すように、FPD13は、その検出面(受光部の前面)13aが断層面Bに対して直交するようにアーム15に保持されている。検出面13aの形状は矩形であり、その一辺は1軸Aと常に平行である。この検出面13aには、図2に示すように、複数個の検出素子dが1軸A方向およびこれと直交する方向にそれぞれ配列されている。
As shown in FIG. 2, the
FPD13の検出面13a上方には、被写体Mを透過したX線を遮蔽する2枚の遮蔽板31a、31bが設けられている。遮蔽板移動部33は、各遮蔽板31a、31bを互いに分離して保持し、FPD13に対して各遮蔽板31a、31bを一体に相対移動させる。
Above the
図3に示すように、各遮蔽板31a、31bの大きさは検出面13aに比べてやや小さい。ただし、各遮蔽板31a、31bの断層面Bに沿う方向(1軸Aと直交する方向)の長さLは、検出面13aの断層面Bに沿う方向(1軸Aと直交する方向)の長さlに比べて長い。このような遮蔽板31a、31bが、1軸A方向に並んで配置されている。したがって、遮蔽板31a、31b同士の間にあけられた間隔に応じた、X線の入射が許容される検出面13a上の領域(以下、単に撮影領域と呼ぶ)Cは、断層面Bと平行な方向(1軸Aと直交する方向)に検出面13aの両端まで延びている。なお、遮蔽板31a、31bの材質としても、X線吸収率の高い物質が好ましく、たとえば、鉛等が例示される。また、遮蔽板31a、31b同士の間は、空間である。
As shown in FIG. 3, the size of each shielding
遮蔽板移動部33は、モータ35と、モータ35に連結され、各遮蔽板31a、31bの一側方に配備される螺子軸37を備えている。螺子軸37は、軸心が1軸Aと平行となるように、かつ、回転可能に軸受け45によって保持されている。なお、この軸受け45は、FPD13に対して固定的に設置されている。この螺子軸37の螺子部には第1保持部39がかみ合わされており、螺子軸37の回転によって第1保持部39が1軸A方向に前後移動可能に構成されている。この第1保持部39は、各遮蔽板31a、31bの一側部を保持している。各遮蔽板31a、31bの反対側の一側部は、第2保持部41によって保持されている。なお、これら第1、第2保持部39、41は、図示するように、各遮蔽板31a、31b同士を1軸A方向に間隔をあけて保持している。第2保持部41は、螺子軸37と平行に対向配備されるガイド軸43によって摺動可能に支持されている。ガイド軸43も軸受け45により支持されている。このように構成される遮蔽板移動部33は、各遮蔽板31a、31bを、互いの間隔を一定にたもちつつ1軸A方向に前後移動させる。ここで、遮蔽板移動部33は、この発明における移動手段に相当する。
The shielding
なお、上述した絞りリーフ23に設けられる開口は、撮影領域Cの大きさ、形状に相当する照視野が得られるような大きさで形成されている。また、リーフ移動部25の具体的な構成は図示を省略するが、遮蔽板移動部33と同様な一軸駆動機構によって構成されており、絞りリーフ23を1軸A方向に前後移動させる。
Note that the opening provided in the
撮影制御部3は、被写体Mの撮影を統括的に制御する。具体的には、図示省略の高電圧発生装置を介して、X線管11から照射されるX線の照射を制御する。また、回転駆動機構17を制御して、X線管11およびFPD13の回転させる。さらに、遮蔽板移動部33を制御して、2枚の遮蔽板31a、31bを移動させるとともに、撮影領域CにX線が照射されるようにリーフ移動部25を制御する。
The
図4を参照する。図4は、遮蔽板と絞りリーフの移動制御の一例を模式的に示す断面図である。本実施例では、1軸Aと平行な検出面13aの1辺を3等分して、3つの領域(以下、単に分割領域という)D1、D2、D3に区画し、これら各分割領域D1〜D3を順次に撮影領域Cとする。たとえば、分割領域D2を撮影領域Cとする場合は、図4(a)に示す位置に、遮蔽板31a、31bおよび絞りリーフ23を位置させる。また、分割領域D2から分割領域D3に撮影領域Cを移すときは、遮蔽板31a、31bおよび絞りリーフ23を、図4(b)に示す位置に同期して移動させる。
Please refer to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of movement control of the shielding plate and the diaphragm leaf. In the present embodiment, one side of the
画像処理部5は、収集部51と補間合成部53と再構成部55とを有する。収集部51は、撮影ごとにFPD13から撮影領域Cに応じた検出データを収集する。補間合成部53は、各検出データについて撮影ごとのFPD13の変位に応じた所定の補間処理を行い、補間処理によって補正された検出データをつなぎ合わせてフレームデータを得る。再構成部55は、フレームデータに基づいて再構成演算処理を行い、被写体Mの断層面像および断層ボリュームデータの少なくともいずれかを生成する。モニタ7は、再構成部55で生成された断層面像および断層ボリュームデータ断層像を表示する。
The
この画像処理部5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。収集部51と補間合成部53と再構成部55は、それぞれこの発明における記憶手段と補完手段と再構成手段に相当する。
The
次に、実施例1に係る断層撮影装置の動作について、図5を参照して説明する。図5は、撮像系による撮影および画像処理部による処理の手順を示すフローチャートである。 Next, the operation of the tomography apparatus according to Embodiment 1 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of photographing by the imaging system and processing by the image processing unit.
<ステップS1> 被写体を撮影する
撮影制御部3は、回転駆動機構17を制御してアーム15を1軸A周りに回転させる。これにより、X線管11およびFPD13は断層面B内を回転する。また、撮影制御部3は、リーフ移動部25と遮蔽板移動部33とを制御して、撮影領域Cを各分割領域D1〜D3に移動させる。さらに、各分割領域D1〜D3に撮影領域Cを移動させるごとに、X線管11からX線を間欠的に照射させる。
<Step S <b>1> Shooting a Subject The
X線管11から照射されたコーンビーム状のX線の一部は、絞りリーフ23によって遮蔽される。これにより、コーンビーム状のX線は照視野が撮影領域Cに絞られて、被写体Mに照射される。被写体Mに入射したX線のうち、散乱しないで直進するX線(以下、適宜、直接X線と呼ぶ)は、遮蔽板31aと遮蔽板31bとの間を通過して検出面13aに入射する。しかしながら、被写体Mにより散乱され、方向が変えられたX線(以下、適宜、散乱線と呼ぶ)は、遮蔽板31a、31bに吸収されて検出面13aには到達しない。結果、FPD13は、遮蔽板31a、31bとの間にあけられた間隔で規定される撮影領域Cで直接X線のみを検出し、撮影領域Cから外れた検出面13a上ではX線を検出しない。
A part of cone beam-shaped X-rays irradiated from the
図6を参照する。図6は、各撮影におけるX線管およびFPDの位置と撮影領域との関係の一例を模式的に示す図である。図6(a)〜(d)の上段は、断層面Bを正面視したときの正面図であり、下段はFPDの検出面に対する遮蔽板の位置を示す図である。ここでは、撮影領域Cが各分割領域D1〜D3を一方向に順次移動することを繰り返すように制御する場合を説明する。 Please refer to FIG. FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an example of the relationship between the X-ray tube and FPD positions and the imaging region in each imaging. 6A to 6D are front views when the tomographic plane B is viewed from the front, and the lower stage is a diagram illustrating the position of the shielding plate with respect to the detection surface of the FPD. Here, a case will be described in which the imaging region C is controlled so as to repeatedly move the divided regions D1 to D3 sequentially in one direction.
図6に示すように、撮影ごとにFPD13を回転させ、遮蔽板31a、31bを移動させる。これにより、撮影ごとにFPD13の位置は変位し、検出面13aにおける撮影領域Cの範囲も移動する。よって、撮影領域Cが検出面13a全体にわたって一回移動する間、すなわち、1フレーム分の撮影を行っている際(たとえば、図6(a)〜図6(c)に示す撮影を行う期間)もFPD13の位置は変位している。そして、検出面13aの一端側から他端側まで撮影領域Cが移る(図6(a)〜図6(c)を参照)と、撮影領域Cは一端側に戻って(図6(d)を参照)、再び一端側から他端側へ移る動作を繰り返す。
As shown in FIG. 6, the
<ステップS2> 検出データを収集する
収集部51は、撮影ごとにFPD13から検出結果を収集する。このとき、収集部51は、撮影制御部3と連携して、各撮影における撮影領域C内の検出素子dから得られる検出結果のみを検出データとして扱う。なお、各撮影において撮影領域Cから外れた検出素子dから検出結果を収集するか否かについてはいずれでもよく、適宜に選択される事項である。たとえば、全ての検出素子dから一律に収集する場合には、遮蔽板31a、31bの位置情報を参照して、全ての検出素子dの検出結果から検出データを抽出するように収集部51が構成される。
<Step S2> Collecting Detection Data The
ここで、各撮影における撮影領域Cは、それぞれ異なる位置にある検出面13aの一部を切り取ったものであるので、たとえ1フレーム分の撮影で得られた一群の検出データ同士をつなぎあわせても、検出面13aの輪郭に相当する矩形形状の投影像にはならない。
Here, since the shooting area C in each shooting is a part of the
図7を参照する。図7(a)は、各撮影における検出データの位置ずれを模式的に示す図である。図の縦軸は1軸A方向の距離であり、図の横軸は1軸Aから見た撮影領域の角度(たとえば、図4(a)では、撮影領域は角度α〜角度βの範囲にある)に相当する。図7(a)において、各撮影で得られた検出データを、符号e1〜e12を付して模式的に示している。また、1フレーム分の撮影によって得られた一群の検出データを、符号f1〜f4を付して模式的に示している。図から明らかなように、一群の検出データに含まれる各検出データ間であっても、各撮影間でのFPD13の変位に応じて互いに角度域がずれている。
Please refer to FIG. FIG. 7A is a diagram schematically showing a positional deviation of detection data in each photographing. The vertical axis in the figure is the distance in the direction of one axis A, and the horizontal axis in the figure is the angle of the imaging area viewed from the one axis A (for example, in FIG. 4A, the imaging area is in the range of angle α to angle β. Equivalent). In FIG. 7A, the detection data obtained by each photographing is schematically shown with reference numerals e1 to e12. In addition, a group of detection data obtained by imaging for one frame is schematically shown with reference numerals f1 to f4. As is apparent from the figure, even between the detection data included in the group of detection data, the angular regions are shifted from each other in accordance with the displacement of the
<ステップS3> 補間処理を行う
補間合成部53は、1フレーム分の撮影で得られた一群の検出データのそれぞれについて、これと隣接する角度(位置)における撮影で得られた他の一群の検出データを用いて線形的な補間処理を行う。そして、この補間処理により補正された検出データをつなぎ合わせてフレームデータを得る。このフレームデータは、一群の検出データが得られたときのFPD13の各位置の略中間にFPD13を静止させて、検出面13a全体を使って撮影したならば得られたであろう、1フレーム分の投影像に相当する。
<Step S3> Interpolation processing The interpolating / combining
図7(b)は、図7(a)に示される検出データから得られるフレームデータの模式図である。図において、フレームデータを、符号g1〜g3を付して模式的に示す。たとえば、一群の検出データf1およびこれと隣接する角度(位置)で得られた一群の検出データf2とを補間処理して、つなぎ合わせることで、両者の略中間の角度(位置)におけるフレームデータg1が算出される。なお、フレームデータg1の輪郭は、検出面13aと同様に矩形形状である。
FIG. 7B is a schematic diagram of frame data obtained from the detection data shown in FIG. In the figure, the frame data is schematically shown with reference numerals g1 to g3. For example, a group of detection data f1 and a group of detection data f2 obtained at an angle (position) adjacent thereto are interpolated and joined together to obtain frame data g1 at an angle (position) substantially between the two. Is calculated. Note that the outline of the frame data g1 has a rectangular shape like the
<ステップS4> 再構成処理を行う
再構成部55は、術者が必要とする画像を適宜に受け付けて、補間合成部53から得られたフレームデータに基づいて再構成演算処理を行い、断層面像または断層ボリュームデータ、あるいは、双方を生成する。再構成演算処理としては、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。なお、生成された断層面像または断層ボリュームデータは、オペレータの指示等に基づいて適宜、モニタ7に表示される。
<Step S <b>4> Performing reconstruction processing The
このように、実施例1に係る断層撮影装置によれば、2枚の遮蔽板31a、31bによる簡易な構成で、被写体Mを透過したX線のうち散乱線を容易に除去することができる。また、文字通り板状の遮蔽板31a、31bを検出面13aの上方に設けているので、検出面13aを正面からみた場合にX線を遮蔽する面積を大きく連続的にとることができ、従来の散乱線除去グリッドに備えられる鉛等の箔のように小さく細切れではない。したがって、散乱線を確実に精度よく除去できる。
As described above, according to the tomography apparatus according to the first embodiment, the scattered radiation among the X-rays transmitted through the subject M can be easily removed with a simple configuration using the two
また、散乱線の除去性能は、スリットの開口幅と遮蔽物の高さとの比(グリッド比)によって定まる。従来の散乱線除去グリッドの場合は、箔の間に中間物質を挟んでおり、この中間物質によって、直接線が減衰する。そのため、あまりグリッド比を高くすると、中間物質による直接X線の減衰が問題となる。従ってグリッド比を高くできない。また、中間物質を挟まないエアグリッドというものも存在する。しかし、箔自体の機械的強度に限界があるため、高グリッド比のエアグリッドを製作することができない。これに対し、本願発明の場合は、遮蔽板31a、31bの高さくしても上述した直接X線の減衰や機械的強度の問題は生じないため、グリッド比をいくらでも高く出来るので、散乱線を確実に制度よく除去できる。
The scattered radiation removal performance is determined by the ratio (grid ratio) between the opening width of the slit and the height of the shield. In the case of a conventional scattered radiation removing grid, an intermediate material is sandwiched between foils, and the direct material is attenuated by this intermediate material. Therefore, if the grid ratio is increased too much, direct X-ray attenuation by the intermediate substance becomes a problem. Therefore, the grid ratio cannot be increased. There are also air grids that do not sandwich intermediate materials. However, since the mechanical strength of the foil itself is limited, an air grid with a high grid ratio cannot be manufactured. On the other hand, in the case of the present invention, even if the
また、従来の断層撮影装置では、散乱線除去グリッドのみでは散乱線の除去が不十分なために、ソフトウエア上での散乱線除去処理を併用して改善を図る場合があるが、本実施例ではこのようなソフトウエア上での散乱線除去処理を併用することを要しない。 In addition, in the conventional tomography apparatus, since the removal of scattered radiation is insufficient with only the scattered radiation removal grid, there is a case where improvement is sometimes made by using the scattered radiation removal processing on software together. Then, it is not necessary to use the scattered radiation removal processing on such software together.
また、各遮蔽板31a、31bの間には、何も設けることなく空間としているので、従来の散乱線除去グリッドのようにX線を透過させる領域がアルミニウム等の中間物質である場合に比べてさらに簡易な構造とすることができる。
In addition, since there is no space between the shielding
また、遮蔽板移動部33を備えることで、撮影領域Cが断層面Bと直交する1軸A方向に移動するように各遮蔽板31a、31bを移動させることができ、3次元ボリュームデータを生成するための検出データを効果的に取得することができる。
Further, by providing the shielding
また、単一の遮蔽板移動部33で、各遮蔽板31a、31bを共通して移動させるように構成することで、各遮蔽板31a、31b同士の間に一定の間隔をあけつつ移動させることができる。
In addition, the single shielding
また、撮影領域Cが断層面Bと平行に検出面13aの両端まで延びるように、遮蔽板31a、31bの間隔があけられているので、遮蔽板移動部33は撮影ごとに撮影領域Cを移動させる際、直前の撮影領域Cと重複しない位置まで移動させる距離が短くて済み、効率がよい。
Further, since the
また、撮影制御部3を備えることで、各分割領域D1〜D3が順次、撮影領域Cとなるので、撮影領域C同士が互いに重複することがなく、接しているので、効率よく被写体Mを撮影することができる。
In addition, by providing the
また、撮影制御部3を備えることで、撮影領域Cは各分割領域D1〜D3を一方向に順次移動することを繰り返すので、分割領域D1が撮影領域Cとなる撮影ごとのFPD13の変位量は、分割領域D2、D3がそれぞれ撮影領域Cとなる撮影ごとのFPD13の変位量と同じである。よって、分割領域D1から検出データe1、e4、・・・を得る各撮影間に撮影領域Cの角度域が変化する量は、分割領域D2(D3)に応じた検出データe2、e5、・・・(e3、e6、・・・)を得る各撮影間に撮影領域Cの角度域の変化量と等しい。すなわち、検出面13aに対する撮影領域Cの位置によって、得られる検出データに偏りが生じることがない。
In addition, by providing the
また、補間合成部53を備えることで、1フレーム分の撮影によって得られた一群の検出データをフレームデータとしてまとめることができる。これにより、再構成部55が逆投影等の再構成演算処理するデータの数を減らすことができ、再構成部55の処理負担を軽減することができる。
In addition, by providing the interpolation /
また、コリメータ21(絞りリーフ23およびこれを移動するリーフ移動部25)を備えることで、照視野を撮影領域Cとすることができ、直接X線として撮影領域Cに到達し得ない不要なX線を被写体Mに照射することを回避することができる。これにより、被写体Mの被爆量を低減することができる。また、撮影領域Cに到達し得ないX線が散乱して撮影領域Cに到達するおそれがない。
Further, by providing the collimator 21 (the
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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as follows.
(1)上述した実施例では、2枚の遮蔽板31a、31bを備える構成であったが、これに限られない。たとえば、X線の透過を許容する細長い開口が形成された遮蔽板を備えるように構成してもよい。
(1) In the above-described embodiment, the configuration includes the two
図8を参照して説明する。図8は、変形例に係る断層撮影装置が備える遮蔽板と遮蔽板移動部の平面図である。図8(a)に示するように、遮蔽板32は、X線の透過を許容する細長い開口Hを有している。このような遮蔽板32によれば、1枚の遮蔽板32で、撮影領域CをFPD13の検出面13aの一部に形成することができる。
This will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a plan view of the shielding plate and the shielding plate moving part provided in the tomography apparatus according to the modification. As shown in FIG. 8A, the shielding
また、3枚以上の遮蔽板を備えるように構成してもよい。この場合、遮蔽板同士の間は複数(2箇所以上)となるが、1箇所で間隔を設けてもよいし、複数箇所で間隔を設けてもよい。 Moreover, you may comprise so that three or more shielding plates may be provided. In this case, there are a plurality (two or more) between the shielding plates, but a gap may be provided at one place, or a gap may be provided at a plurality of places.
遮蔽板を3枚以上備える場合には、3枚以上の遮蔽板を一枚ずつ移動させて、間隔が設けられる遮蔽板同士の間の箇所を、順次シフトしていくように構成してもよい。 When three or more shielding plates are provided, three or more shielding plates may be moved one by one, and locations between the shielding plates provided with a gap may be sequentially shifted. .
(2)上述した実施例では、2枚の遮蔽板31a、31bの間に設けた間隔は空間としていたが、これに限られない。たとえば、2枚の遮蔽板31a、31bの間に、X線の吸収の少ない物質で形成された透過許容部材を設けてもよい。透過許容部材の材質としては、アルミニウム等が例示される。このように構成することで、遮蔽板31a、31bの間の間隔を一定に保つためのスペーサとして透過許容部材を機能させることができる。
(2) In the above-described embodiment, the interval provided between the two
(3)上述した実施例では、遮蔽板移動部31は、2枚の遮蔽板31a、31bの間隔を一定に保ちつつ移動させたが、これに限られない。たとえば、この間隔を適宜に伸縮させてもよい。具体的には、2枚の遮蔽板31a、31bをそれぞれ別個に移動させる複数の1軸駆動機構を備えるように遮蔽板移動部を構成して、撮影領域Cを広狭させてもよい。
(3) In the above-described embodiment, the shielding plate moving unit 31 is moved while keeping the distance between the two
また、これに応じて、絞りリーフ23に設けられる開口の幅等についても伸縮可能に構成して、X線の照視野の大きさ、形状を撮影領域Cに応じて可変できるようにコリメータ21を変更してもよい。
Correspondingly, the
(4)上述した実施例では、遮蔽板移動部33は、投影領域Cが検出面13a上を移動するように遮蔽板31a、31bを移動させたが、これに限られない。たとえば、遮蔽板移動部を、遮蔽板を検出面13aの上方から外れた位置まで退避可能に構成してもよい。具体的には、図8(b)に示すように、遮蔽板32を検出面13a上方から外れた位置まで移動可能に構成される遮蔽板移動部34を構成する。これにより、検出面13a全体でX線を検出するように切り換えることが容易にできる。なお、従来の散乱線除去グリッドでは検出面13aの上方に固定的に取り付けられており、これをFPD13から取り外す作業は操作者自身が手作業となるため、容易に上述したように撮影条件を切り換えることができない。
(4) In the above-described embodiment, the shielding
(5)上述した実施例では、撮影制御部3は、分割領域D1〜D3が順次に撮影領域Cとなるように制御したが、これに限られない。たとえば、異なる複数の撮影領域Cが互いに重複するように、撮影ごとに撮影領域Cを移動させるように制御してもよい。
(5) In the above-described embodiment, the
(6)上述した実施例では、撮影制御部3は、撮影領域Cが各分割領域D1〜D3を一方向に順次移動する動作を繰り返すように制御したが、これに限られない。たとえば、撮影領域Cが各分割領域D1〜D3を両方向に順次往復移動するように制御してもよい。
(6) In the above-described embodiment, the
(7)上述した実施例では、撮影領域Cを移動させて1フレーム分の撮影を行っているときに、FPD13を並行して回転させたが、これに限られない。たとえば、撮影領域Cを移動させて1フレーム分の撮影を行っているときは、FPD13を静止させるように制御し、1フレーム分の撮影ごとにFPD13を回転させるようにしてもよい。これによれば、一群の検出データに含まれる各検出データに応じた撮影領域Cの角度域が等しいので、実施例で説明した補間処理を要せず、補間合成部53を省略することができる。この場合、FPD13が同じ位置にあるときに得られた検出データをそのままつなぎ合わせて、合成データにまとめる合成部を備えて、再構成部55が合成データに基づいて再構成演算処理を行うように変更してもよい。
(7) In the above-described embodiment, the
(8)上述した実施例では、補間合成部53を備えていたが、これに限られない。すなわち、補間合成部53を省略して、再構成部55が直接、検出データに基づいて直接再構成演算処理を行うように構成してもよい。
(8) In the above-described embodiment, the interpolation /
(9)上述した実施例では、コリメータ21がX線管11から照射される照視野を移動させていたが、これに限られない。たとえば、X線管11を首振り可能にアーム15に設けて、X線の照視野を移動させるように構成してもよい。また、X線管11を、1軸A方向に平行移動可能にアーム15に設けて、X線の照視野を移動させるように構成してもよい。このような各変形例によれば、検出面13aの中央部に比べて端部の検出データが歪むことを防止することができる。
(9) In the above-described embodiment, the
(10)上述した実施例では、撮影制御部3は撮影ごとにX線を間欠的に照射するようにX線管11を制御していたが、これに限られない。たとえば、X線を連続的に照射し続けるようにX線管11を制御してもよい。
(10) In the above-described embodiment, the
(11)上述した実施例では、撮影領域Cが断層面Bに平行な方向に細長い形状を呈するように各遮蔽板31a、31bの間隔をあけるように説明したが、これに限られない。たとえば、撮影領域Cとしては、1軸Aと平行な方向に細長く延びる形状でない限り、適宜に設計選択できる事項である。また、遮蔽板移動部33は断層面Bに直交する1軸A方向に移動させていたが、これに限られない。たとえば、断層面Bと交差する方向であれば、適宜な移動方向に遮蔽板31a、31bを移動させるように遮蔽板移動部33を変更してもよい。また、これに応じて、リーフ移動部25についても断層面Bと交差する適宜な方向に絞りリーフ23を移動させるように変更してもよい。
(11) In the above-described embodiment, the description has been made so that the
(12)上述した実施例では、FPD13を用いているが、この発明としては、イメージインテンシファイアや多列検出器などを用いるものでも良い。
(12) Although the
(13)上述した実施例では、断層撮影装置は医用であったが、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断層撮影装置にも適用できる。なお、各実施例において、被写体Mと記載したが、被写体Mは人体に限られるものではない。 (13) In the above-described embodiments, the tomography apparatus is for medical use, but is not limited thereto. For example, the present invention can also be applied to tomography apparatuses used in industrial fields such as non-destructive inspection, RI (Radio Isotope) inspection, and optical inspection, and in the nuclear field. In each embodiment, the subject M is described, but the subject M is not limited to the human body.
(14)上述した各変形例を、適宜に組み合わせてもよい。 (14) You may combine each modification mentioned above suitably.
3 …撮影制御部
11 …X線管
13 …フラットパネル型X線検出器(FPD)
13a …検出面
15 …アーム
17 …回転駆動機構
21 …コリメータ
31a、31b、32 …遮蔽板
33、34 …遮蔽板移動部
51 …収集部
53 …補間合成部
55 …再構成部
A …1軸
B …断層面
C …撮影領域
D1、D2、D3 …分割領域
d …検出素子
3 ...
13a ...
Claims (10)
前記撮影制御手段は、撮影ごとに前記撮影領域が前記検出面の全体にわたって移動するように前記移動手段を制御することを特徴とする断層撮影装置。 The tomography apparatus according to claim 1,
The tomography apparatus, wherein the imaging control unit controls the moving unit so that the imaging region moves over the entire detection surface for each imaging.
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