JP2010119507A - 断層画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影に要する時間を短縮できるとともに、高い分解能の断層画像を形成できる断層画像撮影装置を提供する。
【解決手段】本発明は、断層画像撮影装置に関するものであり、所定の経路に沿って移動するとともに、被写体（１８）に対して異なる角度から異なる時間に放射線を照射する複数の放射線源（１４、１６）と、前記各放射線源（１４、１６）から出力される前記放射線の線量が等しくなるように調整する線量調整部（３０）と、前記被写体（１８）を透過した前記放射線を検出し、放射線画像情報に変換する放射線検出器（２０）と、前記各放射線源（１４、１６）を移動させて検出した前記放射線画像情報に基づき、前記被写体（１８）の断層画像を形成する断層画像形成部（４２）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の放射線源を用いて被写体の断層画像を撮影する断層画像撮影装置に関する。

主として医療の分野において、被写体（例えば、患者）に対して異なる角度から放射線を照射し、得られた各放射線画像情報を処理することにより、前記被写体の断層画像を形成する断層画像撮影装置が利用されている。断層画像撮影装置としては、ＣＴ装置やトモシンセシス装置が知られている。

ＣＴ装置は、対向して配置した放射線源及び放射線検出器を被写体を中心として回転させながら撮影を行い、得られた放射線画像情報を処理することにより、放射線源の回転面上の断層画像を形成するものである。一方、トモシンセシス装置は、例えば、対向して配置した放射線源及び放射線検出器を被写体に沿って相対的に移動させながら撮影を行い、その移動方向に沿った断層画像を形成するものである。この場合、ＣＴ装置は、放射線源及び放射線検出器を回転させるため、装置が大がかりで高価となる傾向がある。これに対して、トモシンセシス装置は、放射線の照射角度に制限があることから、放射線源及び放射線検出器の移動範囲が小さく、ＣＴ装置に比較すると、コンパクトで比較的安価に構成することができる。

ところで、これらの断層画像撮影装置では、放射線源及び放射線検出器を移動させながら撮影を行うため、特に、分解能の高い断層画像を得るためには、多数の放射線画像情報を取得する必要があることから、撮影が終了するまでに長時間を要してしまう。

そこで、特許文献１に開示されたトモシンセシス装置では、２つの放射線源を移動方向と直交する方向に所定距離だけ離間させて配置し、これらの放射線源を同時に移動させながら、一方が放射線を出力するオン状態となる間、他方をオフ状態とする制御を繰り返すことにより、短い撮影時間で多数の放射線画像情報を取得可能としている。

特開２００４−１８８２００号公報

しかしながら、複数の放射線源を用いて放射線画像情報を取得する場合、各放射線源から出力される放射線の線量が異なっていると、撮影時間の短縮を図ることはできても、形成した断層画像の分解能が低下する不具合が生じてしまう。

本発明は、前記の不具合を解消するためになされたものであって、撮影に要する時間を短縮できるとともに、高い分解能の断層画像を形成できる断層画像撮影装置を提供することを目的とする。

本発明は、所定の経路に沿って移動するとともに、被写体に対して異なる角度から異なる時間に放射線を照射する複数の放射線源と、
前記各放射線源から出力される前記放射線の線量が等しくなるように調整する線量調整部と、
前記被写体を透過した前記放射線を検出し、放射線画像情報に変換する放射線検出器と、
前記各放射線源を移動させて検出した前記放射線画像情報に基づき、前記被写体の断層画像を形成する断層画像形成部と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明は、所定の経路に沿って移動するとともに、被写体に対して異なる角度から異なる時間に放射線を照射する複数の放射線源と、
前記被写体を透過した前記放射線を検出し、放射線画像情報に変換する放射線検出器と、
前記各放射線源から出力される前記放射線の線量の差を相殺すべく、前記放射線画像情報を補正する画像補正部と、
前記各放射線源を移動させて検出した補正後の前記放射線画像情報に基づき、前記被写体の断層画像を形成する断層画像形成部と、
を備えることを特徴とする。

本発明の断層画像撮影装置では、出力される放射線の線量が等しくなるように調整した複数の放射線源を用いて放射線画像情報を取得することにより、短時間で撮影を完了させることができるとともに、その放射線画像情報に基づいて、被写体の高い分解能からなる断層画像を形成することができる。また、複数の放射線源を用いて取得した多数の放射線画像情報から、高い分解能の断層画像を形成することができる。

なお、複数の放射線源から出力される放射線の線量を調整する代わりに、線量の差を相殺すべく、取得した放射線画像情報を補正することにより、同様にして、高い分解能の断層画像を形成することができる。

図１は、本発明の断層画像撮影装置に係る第１実施形態のトモシンセシス装置１０の構成を示す。

トモシンセシス装置１０は、移動機構１２によって矢印方向に移動する２つの放射線源１４、１６と、放射線源１４、１６から出力され、被写体１８を透過した放射線Ｘ１、Ｘ２を検出し、放射線画像情報に変換する放射線検出器２０とを備える。トモシンセシス装置１０は、放射線源１４、１６を、ａ→ｂ及びｃ→ｄの範囲で移動させながら放射線Ｘ１、Ｘ２を被写体１８に照射することにより、領域１９の断層画像を形成する。なお、放射線検出器２０は、撮影台２２に収納されており、例えば、放射線Ｘ１、Ｘ２を電気信号に変換して取り出す固体検出器の１つであるＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を使用することができる。

放射線源１４及び１６は、第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６により制御され、所定の線量からなる放射線Ｘ１、Ｘ２を出力する。第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６は、撮影条件設定部２８によって設定され、撮影条件調整部３０（線量調整部）で調整された撮影条件に従い、それぞれの放射線源１４、１６を制御する。なお、撮影条件には、例えば、放射線源１４、１６に供給される管電圧、管電流、放射線Ｘ１、Ｘ２の照射時間が含まれる。この場合、放射線Ｘ１、Ｘ２の線量は、管電流（ｍＡ）と照射時間（ｓ）との積（ｍＡｓ値）によって決まる。

撮影条件調整部３０には、調整データメモリ３２が接続される。調整データメモリ３２には、撮影条件設定部２８で設定された撮影条件を調整するための調整データが記憶される。調整データは、放射線源１４、１６から出力される放射線Ｘ１、Ｘ２の線量が等しくなるように、撮影条件を調整するデータであり、例えば、放射線源１４、１６のいずれか一方のｍＡｓ値を調整する係数として設定することができる。なお、この調整データは、所定の撮影条件に設定された放射線源１４、１６から出力された放射線Ｘ１、Ｘ２の線量を測定して、調整データメモリ３２に予め記憶させておく。

移動機構１２は、放射線源１４、１６をａ→ｂ及びｃ→ｄの方向に同期させて移動させる放射線源同期移動制御部３４により駆動制御される。第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６には、放射線源切替部３６が接続される。放射線源切替部３６は、放射線源同期移動制御部３４から取得した放射線源１４、１６の各位置情報に従い、第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６を制御し、放射線源１４、１６のオンオフの切替制御を行う。すなわち、放射線源切替部３６は、第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６を制御し、放射線源１４をオン状態として放射線Ｘ１を出力させる間、放射線源１６をオフ状態とし、また、放射線源１４をオフ状態とする間、放射線源１６をオン状態として放射線Ｘ２を出力させる処理を繰り返す。

放射線検出器２０には、画像処理部３８が接続される。画像処理部３８は、放射線源切替部３６からの放射線源１４、１６の切替信号に従い、放射線源１４、１６が各位置に移動した状態で放射線検出器２０から取得した放射線画像情報を処理し、画像メモリ４０に記憶させる。画像メモリ４０に記憶された各放射線画像情報は、断層画像形成部４２によって処理され、領域１９の断層画像として表示部４４に表示される。

第１実施形態のトモシンセシス装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作について説明する。

先ず、撮影条件設定部２８を用いて、被写体１８の撮影部位に対応した管電圧、管電流及び放射線Ｘ１、Ｘ２の照射時間を含む撮影条件を設定する。なお、これらの撮影条件は、放射線源１４、１６に共通に設定する。設定された撮影条件は、撮影条件調整部３０において、調整データメモリ３２に記憶されている調整データを用いて、放射線源１４、１６から出力される放射線Ｘ１、Ｘ２の線量が等しくなるように調整される。例えば、放射線源１４、１６のいずれか一方のｍＡｓ値を調整する係数が調整データとして調整データメモリ３２から読み出され、その調整データによって前記一方の撮影条件が調整される。

撮影条件設定部２８で設定された撮影条件、及び、撮影条件調整部３０により調整された撮影条件は、第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６に供給される。技師によって図示しないショットスイッチが操作されると、第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６は、供給された撮影条件に従って放射線源１４、１６を制御し、各放射線源１４、１６から等しい線量に調整された放射線Ｘ１、Ｘ２が出力される。

放射線源１４、１６は、放射線Ｘ１、Ｘ２の出力を開始する当初、ａ及びｃの各位置に配置されている。放射線源同期移動制御部３４は、移動機構１２を駆動し、放射線源１４、１６をａ→ｂ及びｃ→ｄの方向に同期させて移動させる。

移動機構１２によって移動する放射線源１４、１６の各位置情報は、放射線源同期移動制御部３４から放射線源切替部３６に供給される。放射線源切替部３６は、放射線源１４、１６の各位置情報に従い、第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６を制御し、放射線源１４、１６のオンオフの切り替えを行う。すなわち、放射線源切替部３６は、放射線源１４をオン状態とする間、放射線源１６をオフ状態とし、また、放射線源１４をオフ状態とする間、放射線源１６をオン状態とする処理を交互に繰り返すことにより、いずれか一方の放射線源１４、１６から出力された放射線Ｘ１、Ｘ２を被写体１８に照射する。

被写体１８を透過した放射線Ｘ１、Ｘ２は、放射線検出器２０により検出され、放射線画像情報に変換される。変換された放射線画像情報は、放射線源同期移動制御部３４から供給される放射線源１４、１６の各位置情報と、放射線源切替部３６から供給される放射線源１４、１６の切替信号とに従い、放射線源１４、１６の各位置における放射線画像情報が画像処理部３８によって取り込まれ、画像メモリ４０に記憶される。

放射線源１４、１６がｂ及びｄの位置まで移動し、その間の放射線画像情報が全て画像メモリ４０に記憶されると、撮影が完了する。この場合、放射線源１４、１６の移動に要する時間は、１つの放射線源をｃの位置からｂの位置まで同じ移動速度で移動させたときの１／２の時間で済む。従って、必要な放射線画像情報の情報量を維持した状態で、撮影が完了するまでの時間を１／２に短縮することができる。また、各放射線源１４、１６の移動に要する時間を、１つの放射線源をｃの位置からｂの位置まで移動させるのに要する時間と同じに設定すれば、取得できる放射線画像情報の情報量を倍にすることができる。これにより、後述するようにして、高い分解能を有する断層画像を形成することができる。

撮影が完了すると、断層画像形成部４２は、画像メモリ４０に記憶された放射線画像情報を読み出して処理することにより、被写体１８の領域１９における断層画像を形成する。なお、断層画像の形成方法としては、シフト加算法やフィルタ逆投影法（ＦＢＰ法）が知られている。形成された断層画像は、表示部４４に表示されることで、医師による読影診断に供せられる。この場合、断層画像は、多数の放射線画像情報に基づき高分解能に形成することができるため、詳細な読影診断が期待できる。

図２は、第１実施形態のトモシンセシス装置１０において、放射線源１４、１６から出力される放射線Ｘ１、Ｘ２の線量が等しくなるように、一方の放射線源１４から出力される放射線Ｘ１の線量を線量検出器４６により検出し、その線量を基準として、他方の放射線源１６から出力される放射線Ｘ２の線量を調整するように構成したものである。この場合、予め撮影条件を調整するための調整データを作成しておく必要がない。また、放射線Ｘ１、Ｘ２の線量が時間的に変動する場合であっても、その変動を考慮して放射線Ｘ１、Ｘ２の線量が常に等しくなるように調整することができる。さらに、各放射線Ｘ１、Ｘ２の線量を検出し、その線量が一定値となるように調整を行うようにしてもよい。

図３は、第２実施形態のトモシンセシス装置５０の構成を示す。なお、第１実施形態のトモシンセシス装置１０と同一の構成要素については、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

トモシンセシス装置５０は、放射線源１４、１６から出力される放射線Ｘ１、Ｘ２の線量の差を相殺すべく、放射線検出器２０から取得した放射線画像情報を補正する補正データを記憶する補正データメモリ５２を備える。

第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６は、撮影条件設定部２８によって設定された共通の撮影条件に従い、放射線源１４、１６を制御して放射線Ｘ１、Ｘ２を被写体１８に照射する。一方、画像処理部３８（画像補正部）は、放射線検出器２０から取得した放射線画像情報を補正データメモリ５２に記憶されている補正データを用いて補正することにより、放射線Ｘ１、Ｘ２の線量の差を相殺した放射線画像情報を生成する。補正された放射線画像情報は、一旦画像メモリ４０に記憶された後、断層画像形成部４２によって処理されることで、所望の断層画像が形成される。形成された断層画像は、表示部４４に表示され、診断読影に供せられる。

また、図２に示すように、放射線Ｘ１、Ｘ２の線量を検出し、その線量に従った補正データを用いて放射線画像情報を補正することも可能である。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

例えば、上述した各実施形態では、放射線源１４、１６を同一方向に移動させながら撮影を行うものとして説明したが、図４に示すように、放射線源１４、１６を近接させたａ及びｄの位置から移動を開始させ、それぞれを離間する矢印方向に移動させた後、ｂ及びｃの位置で撮影を完了させるように動作させてもよい。このように、放射線源１４、１６を対称となる異なる方向に動作させた場合、放射線源１４、１６の移動に伴って発生する振動を相殺することができ、一層好適な放射線画像情報の取得が可能となる。

第１実施形態のトモシンセシス装置の構成図である。 第１実施形態のトモシンセシス装置の構成を一部変更した構成図である。 第２実施形態のトモシンセシス装置の構成図である。 トモシンセシス装置を構成する放射線源の移動方向に関する他の態様の説明図である。

符号の説明

１０、５０…トモシンセシス装置
１２…移動機構
１４、１６…放射線源
１８…被写体
２０…放射線検出器
２２…撮影台
２４…第１放射線源制御部
２６…第２放射線源制御部
２８…撮影条件設定部
３０…撮影条件調整部
３２…調整データメモリ
３４…放射線源同期移動制御部
３６…放射線源切替部
３８…画像処理部
４０…画像メモリ
４２…断層画像形成部
４４…表示部
４６…線量検出器
５２…補正データメモリ

Claims (6)

1. 所定の経路に沿って移動するとともに、被写体に対して異なる角度から異なる時間に放射線を照射する複数の放射線源と、
   前記各放射線源から出力される前記放射線の線量が等しくなるように調整する線量調整部と、
   前記被写体を透過した前記放射線を検出し、放射線画像情報に変換する放射線検出器と、
   前記各放射線源を移動させて検出した前記放射線画像情報に基づき、前記被写体の断層画像を形成する断層画像形成部と、
   を備えることを特徴とする断層画像撮影装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記各放射線源から出力される前記放射線の線量が等しくなるように調整する調整データを記憶する調整データメモリを備え、
   前記線量調整部は、前記調整データを用いて前記放射線源を調整することを特徴とする断層画像撮影装置。
3. 請求項１記載の装置において、
   前記放射線源から出力される前記放射線の線量を検出する線量検出器を備え、
   前記線量調整部は、検出された前記放射線の線量が等しくなるように、前記放射線源を調整することを特徴とする断層画像撮影装置。
4. 所定の経路に沿って移動するとともに、被写体に対して異なる角度から異なる時間に放射線を照射する複数の放射線源と、
   前記被写体を透過した前記放射線を検出し、放射線画像情報に変換する放射線検出器と、
   前記各放射線源から出力される前記放射線の線量の差を相殺すべく、前記放射線画像情報を補正する画像補正部と、
   前記各放射線源を移動させて検出した補正後の前記放射線画像情報に基づき、前記被写体の断層画像を形成する断層画像形成部と、
   を備えることを特徴とする断層画像撮影装置。
5. 請求項４記載の装置において、
   前記各放射線源から出力される前記放射線の線量の差を相殺すべく、前記放射線画像情報を補正する補正データを記憶する補正データメモリを備え、
   前記画像補正部は、前記補正データを用いて前記放射線画像情報を補正することを特徴とする断層画像撮影装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置において、
   当該断層画像撮影装置は、トモシンセシス装置であることを特徴とする断層画像撮影装置。

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