JP2011067504A - 放射線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トモシンセシス撮影を行うに際し、断層面の位置によらず、ほぼ一定の断層厚の断層画像を生成できるようにする。
【解決手段】操作者は操作部２４から所望断層角度範囲を入力する。演算部２８は、所望断層角度θを用いて、Ｘ線管１２の移動範囲を算出する。制御部３４は、算出された移動範囲においてＸ線管１２を移動させつつトモシンセシス撮影を行い、画像取得部２０が複数の撮影画像を取得する。再構成部２２がある断層面の断層画像を生成する際に、選別部３０がその断層面の断層画像を生成するために使用する撮影画像を選別する。再構成部２２は選別部３０が選別した撮影画像を再構成して断層画像を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、断層画像を生成するトモシンセシス撮影を行うための放射線撮影装置に関するものである。

近年、Ｘ線撮影装置において、患部をより詳しく観察するために、Ｘ線管を移動させて異なる角度から被写体にＸ線を照射して撮影を行い、得た画像を加算して所望の断層面を強調した画像を得ることができるトモシンセシス撮影が提案されている。トモシンセシス撮影では、撮影装置の特性や必要な断層画像に応じて、Ｘ線管をＸ線検出器と平行に移動させたり、円や楕円の弧を描くように移動させて、異なる照射角で被写体を撮影した複数の撮影画像を取得して、これらの撮影画像を再構成して断層画像を生成する。

このようなトモシンセシス撮影を行う場合において、複数の撮影画像を重み付け加算等により組み合わせることにより、断層厚が異なる断層画像を取得する手法が提案されている（特許文献１参照）。また、複数の撮影画像に非一様の加重を用いて、画像端の不整合および被写体がないはずの位置に生じるゴーストの発生を防止する手法が提案されている（特許文献２参照）。さらに、撮影画像を再構成する際に、加算平均に代えて、最小、最大、メジアン等の順序統計量を用いる手法も提案されている（特許文献３参照）。

ところで、トモシンセシス撮影では、生成される断層画像の断層厚、すなわち被写体における深さ方向（放射線が進む方向）の分解能は、撮影の際の断層角度に依存することが知られている（非特許文献１参照）。なお、断層角度とは、Ｘ線検出器上、被写体を載置する撮影台の天板面上、関心領域を設定した場合における関心領域のＸ線検出器に最も近い面、あるいは被写体における任意の断層面等の、断層画像を取得する範囲を定める基準面上の基準点から、Ｘ線管の移動範囲を定める２つの端部を臨む角度である。非特許文献１によれば、断層角度が大きいほど、撮影画像における被写体内の対象物の厚さ方向への分離性がよくなるため、断層画像の断層厚は薄くなる。逆に断層角度が小さいほど、撮影画像における被写体内の対象物の厚さ方向への分離性が悪くなるため、断層画像の断層厚は厚くなる。

特開２００７−２０３０４６号公報 特開２００５−１５２６５８号公報 特表２００５−５２２３０５号公報 「トモシンセシスの原理と応用〜FPDが生み出した新技術〜」，医用画像情報学会雑誌，vol.24, no.2, pp.22, 2007(http://www.jstage.jst.go.jp/article/mii/24/2/22/_pdf/-char/ja/)

ここで、トモシンセシス撮影時における各線源位置から被写体に照射されるＸ線は、コーン状に広がっているため、被写体内の深さ方向の位置が異なると断層角度が異なるものとなる。このため、撮影により取得したすべての撮影画像を用いて各断層面の断層画像を生成すると、断層面の深さ方向の位置に応じて断層角度が異なり、その結果、生成された断層画像の断層厚が断層面毎に異なるものとなってしまう。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、トモシンセシス撮影を行うに際し、断層面の位置によらず、ほぼ一定の断層厚の断層画像を生成できるようにすることを目的とする。

本発明による放射線撮影装置は、被写体に放射線を照射する放射線源と、
前記被写体を透過した放射線を検出する検出手段と、
断層画像を取得する範囲を定める基準面上の所定の基準点を基準とした、所望断層角度に基づいて算出される移動範囲内において、前記放射線源を前記検出手段に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において前記被写体に前記放射線を照射して、前記複数の線源位置にそれぞれ対応する複数の撮影画像を取得する画像取得手段と、
前記複数の撮影画像を再構成することにより前記被写体の断層画像を生成する画像再構成手段と、
前記断層画像を生成する断層面の前記検出手段の検出面からの距離および前記所望断層角度に応じて、前記断層画像の再構成に使用する前記撮影画像を選別する選別手段とを備えたことを特徴とするものである。

「断層画像を取得する範囲を定める基準面」としては、例えば被写体を載置する撮影台の天板面、検出手段の検出面、関心領域を設定した場合における関心領域の検出手段に最も近い面、あるいは被写体における任意の断層面等を用いることができる。なお、「関心領域」とは、画像を用いた診断に際して、とくに関心度の高い領域であり、被写体内における断層画像を取得する対象となる領域である。本発明においては、関心領域は、被写体における深さ方向（すなわち放射線が進む方向）における範囲と、深さ方向に直交する面内の範囲とにより規定される３次元の領域となる。また、基準面上における２次元の領域として関心領域を設定することも可能である。

「所望断層角度」とは、基準面上の基準点から放射線源の移動範囲を定める２つの端部を臨む角度である。

「放射線源を検出手段に対して相対的に移動させる」とは、検出手段を固定して放射線源のみを移動させる場合、および検出手段と放射線源との双方を同期させて移動する場合の両方を含む。

なお、本発明による放射線撮影装置においては、前記画像再構成手段を、さらに前記断層画像を生成する断層面上の位置にも応じて、前記断層画像の再構成に使用する前記撮影画像を選別する手段としてもよい。

また、本発明による放射線撮影装置においては、前記放射線源を移動させる範囲を、前記基準面と前記放射線源との距離、および前記基準面上の前記所定の基準点を基準とした前記所望断層角度に基づいて算出する演算手段をさらに備えるものとしてもよい。

また、本発明による放射線撮影装置においては、前記選別手段を、前記断層画像を生成する断層面と前記放射線源との距離、および前記断層面上の所定の基準点に対応する対応基準点を基準とした前記所望断層角度に基づいて、前記放射線源の移動範囲における撮像画像の選別範囲を算出し、該選別範囲内の線源位置において取得した撮影画像を選別する手段としてもよい。

また、本発明による放射線撮影装置においては、前記放射線源を移動させる範囲を、前記基準面と前記放射線源との距離、および前記基準面上の所定範囲の領域における、前記放射線源の移動方向において最も離れた位置にある２つの端部を基準とした前記所望断層角度に基づいて算出する演算手段をさらに備えるものとしてもよい。

また、本発明による放射線撮影装置においては、前記選別手段を、前記断層画像を生成する断層面と前記放射線源との距離、および前記断層面上の前記断層画像を再構成する再構成点を基準とした前記所望断層角度に基づいて、前記放射線源の移動範囲における撮像画像の選別範囲を算出し、該選別範囲内の線源位置において取得した撮影画像を選別する手段としてもよい。

また、本発明による放射線撮影装置においては、前記基準面を、前記被写体を載置する天板の天板面、または前記被写体の関心領域における前記検出手段に最も近い面としてもよい。

本発明によれば、断層画像を生成する断層面の検出手段の検出面からの距離および所望断層角度に応じて、断層画像の再構成に使用する撮影画像が選別される。このため、断層面の深さ方向の位置に拘わらず、放射線源の移動範囲内において、断層面上の所定の基準点に対応する対応基準点を基準とした一定の断層角度、すなわち所望断層角度に基づいて定められる範囲を算出し、算出した範囲内の撮影位置において取得した撮影画像のみを用いて断層画像を再構成することができる。したがって、断層面の深さ方向の位置に拘わらず、ほぼ一定の断層厚を有する断層画像を生成することができる。

この場合、基準面と放射線源との距離、および基準面上の所定の基準点を基準とした所望断層角度に基づいて、放射線源を移動させる範囲を算出することにより、断層画像の生成に十分な範囲の撮影画像を取得することができる。

また、断層画像を生成する断層面上の位置にも応じて、断層画像の再構成に使用する撮影画像を選別することにより、断層面の深さ方向の位置、および深さ方向に直交する方向の位置に拘わらず、放射線源の移動範囲内において、断層面上の断層画像を再構成する再構成点を基準とした一定の断層角度、すなわち所望断層角度に基づいて定められる範囲を算出し、算出した範囲内の撮影位置において取得した撮影画像を用いて断層画像を再構成することができる。したがって、断層面の深さ方向の位置および深さ方向に直交する方向の位置に拘わらず、一定の断層厚を有する断層画像を生成することができる。

この場合、基準面と放射線源との距離、および基準面上の所定範囲の領域における放射線源の移動方向において最も離れた位置にある２つの所定の基準点を基準とした所望断層角度に基づいて、放射線源を移動させる範囲を算出することにより、断層画像の生成に十分な範囲の撮影画像を取得することができる。

本発明の第１の実施形態による放射線撮影装置を適用したＸ線撮影装置の概略図 トモシンセシス撮影を説明するための図 第１の実施形態において、撮影台天板の天板面を基準面とした場合におけるＸ線管の移動範囲の算出を説明するための図 第１の実施形態において、撮影台天板の天板面を基準面とした場合における撮影画像の選別を説明するための図 第１の実施形態において、関心領域を設定した場合におけるＸ線管の移動範囲の算出を説明するための図 第１の実施形態において、関心領域を設定した場合における撮影画像の選別を説明するための図 第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャート 第２の実施形態において、撮影台天板の天板面を基準面とした場合におけるＸ線管の移動範囲の算出を説明するための図 第２の実施形態において、撮影台天板の天板面を基準面とした場合における撮影画像の選別を説明するための図 第２の実施形態において、関心領域を設定した場合におけるＸ線管の移動範囲の算出を説明するための図 第２の実施形態において、関心領域を設定した場合における撮影画像の選別を説明するための図 第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャート 第１の実施形態において、Ｘ線管と検出器とを同期させて移動する場合のＸ線管の移動範囲の算出を説明するための図 第２の実施形態において、Ｘ線管と検出器とを同期させて移動する場合のＸ線管の移動範囲の算出を説明するための図

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態による放射線撮影装置を適用したＸ線撮影装置の概略図である。図１に示すように、本実施形態によるＸ線撮影装置１０は、Ｘ線管１２およびフラットパネルＸ線検出器（以下、単に検出器とする）１４を備える。Ｘ線管１２は移動機構１６により直線または円弧に沿って移動し、移動経路上の複数の位置において、撮影台天板４上の被写体２にＸ線を照射する。本実施形態においては直線に沿って矢印Ａ方向にＸ線管１２を移動させるものとする。なお、被写体２へのＸ線照射量は後述する制御部により所定量となるように制御される。また、Ｘ線管１２にはコリメータ（照射野絞り）６が接続されており、被写体２に照射されるＸ線の範囲を操作者が設定できるようになっている。

検出器１４は、被写体２を透過したＸ線を検出するために、被写体２を載置する撮影台天板４を間に挟んでＸ線管１２と対向するように配置されている。検出器１４は、移動機構１８により必要に応じて直線または円弧に沿って移動し、移動経路上の複数の位置において被写体２を透過したＸ線を検出する。本実施形態においては直線に沿って矢印Ｂ方向に検出器１４を移動させるものとする。

また、Ｘ線撮影装置１０は、画像取得部２０および再構成部２２を備える。画像取得部２０は、直線に沿ってＸ線管１２を移動させて異なる角度から被写体２にＸ線を照射し、被写体２を透過したＸ線を検出器１４により検出して、移動中の複数の位置における複数の撮影画像を取得する。再構成部２２は、画像取得部２０が取得した複数の撮影画像を再構成することにより、被写体２の所望の断面を示す断層画像を生成する。以下に、断層画像を再構成する方法を説明する。

図２に示すように、Ｘ線管１２をＳ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎの各位置から異なる照射角で被写体２を撮影すると、それぞれ撮影画像Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｎが得られるものとする。そこで、例えば、線源の位置Ｓ１から、異なる深さに存在する対象物（Ｏ１、Ｏ２）を投影すると、撮影画像Ｇ１上にはＰ１１、Ｐ１２の位置に投影され、線源の位置Ｓ２から、対象物（Ｏ１、Ｏ２）を投影すると、撮影画像Ｇ２上にはＰ２１、Ｐ２２の位置に投影される。このように、繰り返し異なる線源位置Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎから投影を行うと、各線源位置に対応して対象物Ｏ１は、Ｐ１１、Ｐ２１、・・・、Ｐｎ１の位置に投影され、対象物Ｏ２は、Ｐ１２、Ｐ２２、・・・、Ｐｎ２の位置に投影される。

対象物Ｏ１の存在する断面を強調したい場合には、撮影画像Ｇ２を（Ｐ２１−Ｐ１１）分移動させ、撮影画像Ｇ３を（Ｐ３１−Ｐ１１）分移動させ、・・・、撮影画像Ｇｎを（Ｐｎ１−Ｐ１１）分移動させた画像を加算することにより、対象物Ｏ１の深さにある断面上の構造物を強調した断層画像が作成される。また、対象物Ｏ２の存在する断面を強調したい場合には、撮影画像Ｇ２は（Ｐ２２−Ｐ１２）分移動させ、撮影画像Ｇ３を（Ｐ３２−Ｐ１２）分移動させ、・・・、撮影画像Ｇｎを（Ｐｎ２−Ｐ１２）分移動させて加算する。このようにして、必要とする断層の位置に応じて各撮影画像Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｎを位置合わせして加算することにより、所望の位置における断層画像を強調した画像を取得することができる。

また、Ｘ線撮影装置１０は、操作部２４、表示部２５および記憶部２６を備える。操作部２４はキーボード、マウスあるいはタッチパネル方式の入力装置からなり、操作者によるＸ線撮影装置１０の操作を受け付ける。また、断層画像を取得する範囲を定める所望断層角度の入力も受け付ける。本実施形態においては、操作者が操作部２４から入力した情報に従って、Ｘ線撮影装置１０の各部が動作する。表示部２５は液晶モニタ等の表示装置であり、画像取得部２０が取得した撮影画像および再構成部２２が再構成した断層画像の他、操作に必要なメッセージ等を表示する。記憶部２６は、Ｘ線撮影装置１０を動作させるために必要な各種パラメータ等を記憶している。

また、Ｘ線撮影装置１０は演算部２８を備える。演算部２８は、Ｘ線管１２の移動範囲を、基準面とＸ線管１２との距離および基準面上の所定の基準点を基準とした所望断層角度に基づいて算出する。図３は第１の実施形態におけるＸ線管１２の移動範囲の算出を説明するための図である。なお、図３においては基準面を撮影台天板４の天板面とする。ここで、撮影台天板４の天板面および検出器１４の検出面とＸ線管１２の移動経路とは平行となっているため、Ｘ線管１２の移動経路上における撮影台天板４の天板面および検出器１４の検出面に最も近い距離を、撮影台天板４の天板面および検出器１４の検出面とＸ線管１２との距離とする。また、後述する断層面もＸ線管１２の移動経路と平行となっているため、Ｘ線管１２の移動経路上における断層面に最も近い距離を、断層面とＸ線管１２との距離とする。なお、Ｘ線管１２が円弧に沿って移動する場合は、断層面、撮影台天板４の天板面および検出器１４の検出面とＸ線管１２との距離は、Ｘ線管１２の移動経路上における断層面、撮影台天板４の天板面および検出器１４の検出面から最も遠い距離である。

ここで、図３および以降の説明においては、Ｘ線管１２の移動範囲をｓ０、Ｘ線管１２と検出器１４の検出面との距離をｄ、所望断層角度をθ、検出器１４の検出面と基準面（すなわち撮影台天板４の天板面）との距離をａ０とする。また、基準面上の所定の基準点Ｂ０として、検出器１４の重心を通る垂線と基準面との交点を用いるものとする。また、所望断層角度θは操作部２４から入力されるが、所望断層角度θそのものあるいは角度の振り角（すなわちθ／２）により入力される。本実施形態においては、所望断層角度θそのものを入力するものとする。

図３に示す関係に基づいて、距離ｄ、距離ａ０および所望断層角度θから、Ｘ線管１２の移動範囲ｓ０を算出することができる。すなわち、基準点Ｂ０を通る垂線とＸ線管１２の移動経路との交点を原点Ｏとすると、基準面とＸ線管１２との距離はｄ−ａ０となるため、演算部２８は、Ｘ線管１２の移動範囲ｓ０を、-（ｄ−ａ０）・ｔａｎ（θ／２）〜（ｄ−ａ０）・ｔａｎ（θ／２）として算出する。なお、これにより、算出した移動範囲ｓ０の両端の位置が定まり、Ｘ線管１２が両端位置にある場合における検出器１４へのＸ線の照射範囲が重なる部分（グレーで示す）を、Ｘ線撮影装置１０における断層画像を再構成可能な領域として求めることができる。

また、Ｘ線撮影装置１０は選別部３０を備える。選別部３０は、ある断層面における断層画像を再構成部２２が生成する際に、画像生成部２０が取得したすべての撮影画像から、その断層画における断層画像を生成するために使用する撮影画像を選別する。図４は第１の実施形態において、撮影台天板４の天板面を基準面とした場合における撮影画像の選別を説明するための図である。なお、断層画像を再構成する断層面Ｗ１の検出器１４の検出面からの距離をｚ１（＞ａ０）とする。また、断層面Ｗ１上の撮影台天板４の基準点Ｂ０と対応する対応基準点Ｂ１は、検出器１４の重心を通る垂線と断層面Ｗ１との交点となる。

ここで、断層面Ｗ１において再構成される断層画像の断層厚を、基準面を断層面とする断層画像の断層厚と同一とするためには、Ｘ線管１２の移動範囲において、断層面Ｗ１の対応基準点Ｂ１を基準とした所望断層角度θにより定められる範囲を撮影画像の選別範囲として算出し、選別範囲内のＸ線管１２の線源位置において取得した撮影画像を再構成して、断層面Ｗ１の断層画像を生成すればよい。

このため、選別部３０は、距離ｄ、距離ｚ１および所望断層角度θに基づいて、Ｘ線管１２の移動範囲において、断層面Ｗ１の対応基準点Ｂ１を基準とした所望断層角度θにより定められる範囲を撮影画像の選別範囲ｓ１として算出し、選別範囲ｓ１内の線源位置において取得した撮影画像を選別する。なお、断層面Ｗ１とＸ線管１２との距離はｄ−ｚ１となるため、選別範囲ｓ１は、−（ｄ−ｚ１）・ｔａｎ（θ／２）〜（ｄ−ｚ１）・ｔａｎ（θ／２）となる。

なお、断層面Ｗ１よりもさらに検出器１４の検出面からの距離が離れた（ｚ２＞ｚ１）断層面Ｗ２については、Ｘ線管１２の移動範囲において、断層面Ｗ２の対応基準点Ｂ２を基準とした所望断層角度θにより定められる範囲を撮影画像の選別範囲ｓ２として算出する。なお、断層面Ｗ２とＸ線管１２との距離はｄ−ｚ２となるため、選別範囲ｓ２は、−（ｄ−ｚ２）・ｔａｎ（θ／２）〜（ｄ−ｚ２）・ｔａｎ（θ／２）となる。

また、Ｘ線撮影装置１０は関心領域設定部３２を備える。操作者は、操作部２４を用いて、被写体２の深さ方向の範囲（例えば撮影台天板からの高さの範囲）を設定し、深さ方向に直交する面内の範囲をコリメータ６を用いて設定する。なお、コリメータ６を用いて範囲を設定する際には、Ｘ線に代えて可視光がコリメータ６を介して被写体２に照射される。これにより、操作者は被写体２に照射された可視光の範囲をコリメータ６を用いて調整すれば、深さ方向に直交する面内の範囲を設定することができる。関心領域設定部３２は、操作者が操作部２４を用いて設定した被写体２の深さ方向の範囲、および操作者がコリメータ６を用いて設定した深さ方向に直交する面内の範囲に基づいて、３次元状の関心領域を設定する。なお、関心領域を設定した場合、基準面は関心領域において検出器１４の検出面に最も近い面となる。

以下、関心領域を設定した場合のＸ線管１２の移動範囲の算出について説明する。図５は第１の実施形態において関心領域を設定した場合におけるＸ線管１２の移動範囲の算出を説明するための図である。なお、図５において関心領域をＫ０、関心領域Ｋ０の検出器１４の検出面に最も近い面（すなわち基準面）の検出器１４の検出面からの距離をａ１とする。また、関心領域Ｋ０の基準面における所定の基準点Ｂ０として、検出器１４の重心を通る垂線と基準面との交点を用いるものとする。

図５に示す関係に基づいて、距離ｄ、距離ａ１および断層角度θから、Ｘ線管１２の移動範囲ｓ０を算出することができる。すなわち、基準点Ｂ０を通る垂線とＸ線管１２の移動経路との交点を原点Ｏとすると、基準面とＸ線管１２との距離はｄ−ａ１となるため、演算部２８は、Ｘ線管１２の移動範囲ｓ０を、−（ｄ−ａ１）・ｔａｎ（θ／２）〜（ｄ−ａ１）・ｔａｎ（θ／２）として算出する。なお、これにより、算出した移動範囲ｓ０の両端の位置が定まり、Ｘ線管１２が両端位置にある場合における検出器１４へのＸ線の照射範囲が重なる部分を、Ｘ線撮影装置１０における断層画像を再構成可能な領域として求めることができる。

図６は第１の実施形態において関心領域を設定した場合における撮影画像の選別を説明するための図である。なお、関心領域Ｋ０内における断層画像を再構成する断層面Ｗ１の検出器１４の検出面からの距離をｚ１（＞ａ１）とする。また、断層面Ｗ１上の撮影台天板４の基準点Ｂ０と対応する対応基準点Ｂ１は、検出器１４の重心を通る垂線と断層面Ｗ１との交点となる。

ここで、関心領域Ｋ０内の断層面Ｗ１において再構成される断層画像の断層厚を、基準面を断層面とする断層画像の断層厚と同一とするためには、断層面Ｗ１の対応基準点Ｂ１を基準とした所望断層角度θにより定められる範囲を撮影画像の選別範囲として算出し、選別範囲内のＸ線管１２の線源位置において取得した撮影画像を再構成して、断層面Ｗ１の断層画像を生成すればよい。

このため、選別部３０は、関心領域Ｋ０を設定した場合においても、距離ｄ、距離ｚ１および所望断層角度θに基づいて、Ｘ線管１２の移動範囲において、断層面Ｗ１の対応基準点Ｂ１を基準とした所望断層角度θにより定められる範囲を撮影画像の選別範囲ｓ１として算出し、選別範囲ｓ１内の線源位置において取得した撮影画像を選別する。なお、断層面Ｗ１とＸ線管１２との距離はｄ−ｚ１となるため、選別範囲ｓ１は、−（ｄ−ｚ１）・ｔａｎ（θ／２）〜（ｄ−ｚ１）・ｔａｎ（θ／２）となる。

さらに、Ｘ線撮影装置１０は、Ｘ線撮影装置１０の各部を制御するための制御部３４を備える。制御部３４は、操作部２４からの指示に応じてＸ線撮影装置１０の各部を制御する。

次いで第１の実施形態において行われる処理について説明する。図７は第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、制御部３４は操作者による所望断層角度θの入力を操作部２４により受け付ける（ステップＳＴ１）。演算部２８は所望断層角度θを用いて、Ｘ線管１２の移動範囲を算出する（ステップＳＴ２）。次いで、制御部３４は、算出された移動範囲においてＸ線管１２を移動させつつトモシンセシス撮影を行い（ステップＳＴ３）、画像取得部２０が複数の撮影画像を取得する（ステップＳＴ４）。

次いで、再構成部２２が断層画像を生成する断層面を最初の断層面に設定し（ｉ＝１、ステップＳＴ５）、選別部３０がその断層面の断層画像を生成するために使用する撮影画像を選別し（ステップＳＴ６）、再構成部２２が、選別した撮影画像を再構成して断層画像を生成する（ステップＳＴ７）。そして、再構成部２２はすべての断層面の断層画像を生成したか否かを判定し（ステップＳＴ８）、ステップＳＴ８が否定されると、断層画像を生成する断層面を次の断層面に設定し（ｉ＝ｉ＋１、ステップＳＴ９）、ステップＳＴ６に戻る。ステップＳＴ８が肯定されると、処理を終了する。なお、生成された断層画像は、不図示のＨＤＤ等の記憶装置に記憶されるか、またはネットワークを介して外部のサーバに送信される。

このように、第１の実施形態によれば、断層画像を生成する断層面の検出器１４の検出面からの距離および所望断層角度θに応じて、断層画像の再構成に使用する撮影画像を選別するようにしたものである。このため、断層面の深さ方向の位置に拘わらず、Ｘ線管１２の移動範囲内において、断層面上の所定の基準位置を基準とした一定の断層角度、すなわち所望断層角度θに基づいて定められる選別範囲ｓ１を算出し、算出した範囲内の撮影位置において取得した撮影画像を用いて断層画像を再構成することができる。したがって、断層面の深さ方向の位置に拘わらず、ほぼ一定の断層厚を有する断層画像を生成することができる。

また、基準面とＸ線管１２との距離、および基準面上の所定の基準点Ｂ０を基準とした所望断層角度θに基づいて、Ｘ線管１２の移動範囲ｓ０を算出することにより、断層画像の生成に十分な範囲の撮影画像を取得することができる。

次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、本発明の第２の実施形態によるＸ線撮影装置は第１の実施形態によるＸ線撮影装置１０と同一の構成を有し、行われる処理のみが異なるため、ここでは構成についての詳細な説明は省略する。第２の実施形態によるＸ線撮影装置１０は、断層画像を生成する断層面の深さ方向の位置のみならず、断層面上の深さ方向に直交する方向の位置にも応じて、断層画像の再構成に使用する撮影画像を選別するようにした点が第１の実施形態と異なる。

以下、第２の実施形態におけるＸ線管１２の移動範囲の算出について説明する。図８は第２の実施形態におけるＸ線管１２の移動範囲の算出を説明するための図である。なお、図８においては基準面を撮影台天板４の天板面とする。また、図８においても、Ｘ線管１２の移動範囲をｓ０、Ｘ線管１２と検出器１４の検出面との距離をｄ、所望断層角度をθ、検出器１４の検出面と基準面との距離をａ０とする。また、第２の実施形態においては、基準面上に２次元状の関心領域Ｋ１を設定する。関心領域Ｋ１のＸ線管１２の走行方向における２つの縁部をそれぞれＥ１，Ｅ２とする。また、Ｘ線管１２の移動方向における、基準点Ｂ０と縁部Ｅ１，Ｅ２との距離をｂ０とする。また、関心領域Ｋ１の所定の基準点Ｂ０として、検出器１４の重心を通る垂線と基準面との交点を用いるものとする。

第２の実施形態においては、Ｘ線管１２の移動範囲ｓ０は、関心領域Ｋ１の縁部Ｅ１を基準として算出した移動範囲と、縁部Ｅ２を基準として算出した移動範囲とを合わせたものとなる。したがって、基準点Ｂ０を通る垂線とＸ線管１２の移動経路との交点を原点Ｏとすると、基準面とＸ線管１２との距離はｄ−ａ０となるため、演算部２８は、Ｘ線管１２の移動範囲ｓ０を、−（（ｄ−ａ０）・ｔａｎ（θ／２）＋ｂ０）〜（（ｄ−ａ０）・ｔａｎ（θ／２）＋ｂ０）として算出する。なお、これにより、算出した移動範囲ｓ０の両端の位置が定まり、Ｘ線管１２が両端位置にある場合における検出器１４へのＸ線の照射範囲が重なる部分を、Ｘ線撮影装置１０における断層画像を再構成可能な領域として求めることができる。

次いで、第２の実施形態における撮影画像の選別について説明する。図９は第２の実施形態における撮影画像の選別を説明するための図である。なお、断層画像を再構成する断層面Ｗ１の検出器１４の検出面からの距離をｚ１（＞ａ０）とする。また、断層面Ｗ１上の断層画像を再構成する再構成点をＸ０とする。また、Ｘ線管１２の移動方向における、検出器１４の重心を通る垂線と断層面Ｗ１との交点から再構成点Ｘ０までの距離をｘ０とする。また、図９においては再構成点Ｘ０を点として説明しているが、実際には紙面の垂直方向に延びる直線状の画素列となる。

ここで、断層面Ｗ１の再構成点Ｘ０において再構成される断層画像の画素列の断層厚を、基準面を断層面とする断層画像の断層厚と同一とするためには、Ｘ線管１２の移動範囲において、断層面Ｗ１の再構成点Ｘ０を基準とした所望断層角度θにより定められる範囲を撮影画像の選別範囲として算出し、選別範囲内のＸ線管１２の線源位置において取得した撮影画像を再構成して、断層面Ｗ１の断層画像を生成すればよい。

このため、選別部３０は、距離ｄ、距離ｚ１および所望断層角度θに基づいて、Ｘ線管１２の移動範囲において、断層面Ｗ１の再構成点Ｘ０を基準とした所望断層角度θにより定められる範囲を撮影画像の選別範囲ｓ１として算出し、選別範囲ｓ１内の線源位置において取得した撮影画像を選別する。なお、断層面Ｗ１とＸ線管１２との距離はｄ−ｚ１となるため、選別範囲ｓ１は、−（ｄ−ｚ１）・ｔａｎ（θ／２）＋ｘ０〜（ｄ−ｚ１）・ｔａｎ（θ／２）＋ｘ０となる。

次に、第２の実施形態において、３次元状の関心領域を設定した場合のＸ線管１２の移動範囲の算出について説明する。図１０は第２の実施形態において３次元状の関心領域を設定した場合のＸ線管１２の移動範囲の算出を説明するための図である。なお、図１０において関心領域をＫ２、関心領域Ｋ２の検出器１４の検出面に最も近い面（すなわち基準面）の検出器１４の検出面からの距離をａ１とする。また、関心領域Ｋ２のＸ線管１２の走行方向における２つの縁部をそれぞれＥ３，Ｅ４とする。また、Ｘ線管１２の移動方向において、基準点Ｂ０と縁部Ｅ３，Ｅ４との距離をｂ１とする。また、関心領域Ｋ２の所定の基準点Ｂ０として、検出器１４の重心を通る垂線と基準面との交点を用いるものとする。

第２の実施形態においては、関心領域Ｋ２を設定した場合、Ｘ線管１２の移動範囲は、関心領域Ｋ２の縁部Ｅ３を基準として算出した移動範囲と、縁部Ｅ４を基準として算出した移動範囲とを合わせたものとなる。したがって、基準点Ｂ０を通る垂線とＸ線管１２の移動経路との交点を原点Ｏとすると、基準面とＸ線管１２との距離はｄ−ａ１となるため、演算部２８は、Ｘ線管１２の移動範囲ｓ０を、−（（ｄ−ａ１）・ｔａｎ（θ／２）＋ｂ１）〜（（ｄ−ａ１）・ｔａｎ（θ／２）＋ｂ１）として算出する。なお、これにより、算出した移動範囲ｓ０の両端の位置が定まり、Ｘ線管１２が両端位置にある場合における検出器１４へのＸ線の照射範囲が重なる部分を、Ｘ線撮影装置１０における断層画像を再構成可能な領域として求めることができる。

次いで、第２の実施形態において、３次元状の関心領域を設定した場合の撮影画像の選別について説明する。図１１は第２の実施形態において３次元状の関心領域を設定した場合の撮影画像の選別を説明するための図である。なお、断層画像を再構成する断層面Ｗ１の検出器１４の検出面からの距離をｚ１（＞ａ１）とする。また、断層面Ｗ１上の断層画像を再構成する基準点をＸ０とする。また、検出器１４の重心を通る垂線と断層面Ｗ１との交点から再構成点Ｘ０までの距離をｘ０とする。また、図１１においては再構成点Ｘ０を点として説明しているが、実際には紙面の垂直方向に延びる直線状の画素列となる。

ここで、断層面Ｗ１の再構成点Ｘ０において再構成される断層画像の画素列の断層厚を、基準面を断層面とする断層画像の断層厚と同一とするためには、Ｘ線管１２の移動範囲において、断層面Ｗ１の再構成点Ｘ０を基準とした所望断層角度θにより定められる範囲を撮影画像の選別範囲として算出し、選別範囲内のＸ線管１２の線源位置において取得した撮影画像を再構成して、断層面Ｗ１の断層画像を生成すればよい。

このため、選別部３０は、距離ｄ、距離ｚ１および所望断層角度θに基づいて、Ｘ線管１２の移動範囲において、断層面Ｗ１の再構成点Ｘ０を基準とした所望断層角度θにより定められる範囲を撮影画像の選別範囲ｓ１として算出し、選別範囲ｓ１内の線源位置において取得した撮影画像を選別する。なお、断層面Ｗ１とＸ線管１２との距離はｄ−ｚ１となるため、選別範囲ｓ１は、−（ｄ−ｚ１）・ｔａｎ（θ／２）＋ｘ０〜（ｄ−ｚ１）・ｔａｎ（θ／２）＋ｘ０となる。

次いで第２の実施形態において行われる処理について説明する。図１２は第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、制御部３４は操作者による所望断層角度θの入力を操作部２４により受け付ける（ステップＳＴ１１）。演算部２８は所望断層角度θを用いて、Ｘ線管１２の移動範囲を算出する（ステップＳＴ１２）。次いで、制御部３４は、算出された移動範囲においてＸ線管１２を移動させつつトモシンセシス撮影を行い（ステップＳＴ１３）、画像取得部２０が複数の撮影画像を取得する（ステップＳＴ１４）。

次いで、再構成部２２が断層画像を生成する断層面を最初の断層面に設定し（ｉ＝１、ステップＳＴ１５）、さらにその断層面における断層画像を再構成する画素列を最初の画素列に設定する（ｊ＝ｊ＋１、ステップＳＴ１６）。そして、選別部３０がその断層面の断層画素におけるその画素列を再構成するために使用する撮影画像を選別し（ステップＳＴ１７）、再構成部２２が、選別した撮影画像を再構成して断層画像のその画素列を再構成する（ステップＳＴ１８）。そして、再構成部２２は、断層画像のすべての画素列を再構成した否かを判定し（ステップＳＴ１９）、ステップＳＴ１９が否定されると、断層画像を再構成する画素列を次の画素列に設定し（ｊ＝ｊ＋１，ステップＳＴ２０）、ステップＳＴ１７に戻る。

ステップＳＴ１９が肯定されると、再構成部２２はすべての断面の断層画像を生成したか否かを判定し（ステップＳＴ２１）、ステップＳＴ２１が否定されると、断層画像を生成する断層面を次の断層面に設定し（ｉ＝ｉ＋１、ステップＳＴ２２）、ステップＳＴ１６に戻る。ステップＳＴ２１が肯定されると、処理を終了する。なお、生成された断層画像は、不図示のＨＤＤ等の記憶装置に記憶されるか、またはネットワークを介して外部のサーバに送信される。

このように、第２の実施形態においては、断層画像を生成する断層面上の位置にも応じて、断層画像の再構成に使用する撮影画像を選別するようにしたため、断層面の深さ方向の位置、および深さ方向に直交する方向の位置に拘わらず、Ｘ線管１２の移動範囲内において、断層面上の断層画像を再構成する再構成点を基準とした一定の断層角度、すなわち所望断層角度θに基づいて定められる範囲を算出し、算出した範囲内の撮影位置において取得した撮影画像を用いて断層画像を再構成することができる。したがって、断層面の深さ方向の位置および深さ方向に直交する方向の位置に拘わらず、一定の断層厚を有する断層画像を生成することができる。

なお、上記実施形態においては、操作者が入力した所望断層角度θを用いて、Ｘ線管１２の移動範囲の算出および撮影画像の選別を行っているが、Ｘ線撮影装置１０においてあらかじめ設定された断層角度を用いてＸ線管１２の移動範囲の算出および撮影画像の選別を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、Ｘ線管１２のみを移動させているが、Ｘ線管１２と検出器１４とを同期させて移動させるようにしてもよい。この場合においても上記第１および第２の実施形態と同様にＸ線管１２の移動範囲を設定し、断層面の深さ方向の位置、または断層面の深さ方向の位置および深さ方向に直交する方向の位置に応じて、断層画像の再構成に使用する撮影画像の選択を行うことができる。

図１３は第１の実施形態において、Ｘ線管１２と検出器１４とを同期させて移動する場合のＸ線管１２の移動範囲の算出を説明するための図、図１４は第２の実施形態において、Ｘ線管１２と検出器１４とを同期させて移動する場合のＸ線管１２の移動範囲の算出を説明するための図である。図１３および図１４に示すように、Ｘ線管１２と検出器１４とを同期させて移動する場合においても、算出されるＸ線管１２の移動範囲は、Ｘ線管１２のみを移動する場合のＸ線管１２の移動範囲と同一となる。また、図示は省略しているが、関心領域を設定する場合においても、算出されるＸ線管１２の移動範囲は、Ｘ線管１２のみを移動する場合のＸ線管１２の移動範囲と同一となる。しかしながら、算出した移動範囲ｓ０の両端位置にＸ線管１２がある場合における検出器１４へのＸ線の照射範囲が重なる部分（グレーで示す）は、Ｘ線管１２のみを移動する場合と比較して大きくなるため、Ｘ線管１２と検出器１４とを同期させて移動することにより、Ｘ線管１２のみを移動する場合と比較して、Ｘ線撮影装置１０における断層画像を再構成可能な領域を大きくすることができる。

なお、Ｘ線管１２と検出器１４とを同期させて移動する場合においても、断層画像の再構成に使用する撮影画像の選別は、第１および第２の実施形態と同様に行えばよい。

また、上記第１および第２の実施形態においては、被写体を臥位にて撮影台に載置してトモシンセシス撮影を行っているが、立位の撮影台を用いてトモシンセシス撮影を行う場合にも本願発明を適用できることはもちろんである。

２ 被写体
４ 撮影台天板
６ コリメータ
１０ Ｘ線撮影装置
１２ Ｘ線管
１４ 検出器
１６，１８ 移動機構
２０ 画像取得部
２２ 再構成部
２４ 操作部
２５ 表示部
２６ 記憶部
２８ 演算部
３０ 選別部
３２ 関心領域設定部
３４ 制御部

Claims (7)

1. 被写体に放射線を照射する放射線源と、
   前記被写体を透過した放射線を検出する検出手段と、
   断層画像を取得する範囲を定める基準面上の所定の基準点を基準とした、所望断層角度に基づいて算出される移動範囲内において、前記放射線源を前記検出手段に対して相対的に移動させ、前記放射線源の移動による複数の線源位置において前記被写体に前記放射線を照射して、前記複数の線源位置にそれぞれ対応する複数の撮影画像を取得する画像取得手段と、
   前記複数の撮影画像を再構成することにより前記被写体の断層画像を生成する画像再構成手段と、
   前記断層画像を生成する断層面の前記検出手段の検出面からの距離および前記所望断層角度に応じて、前記断層画像の再構成に使用する前記撮影画像を選別する選別手段とを備えたことを特徴とする放射線撮影装置。
2. 前記画像再構成手段は、さらに前記断層画像を生成する断層面上の位置にも応じて、前記断層画像の再構成に使用する前記撮影画像を選別する手段であることを特徴とする請求項１記載の放射線撮影装置。
3. 前記放射線源を移動させる範囲を、前記基準面と前記放射線源との距離、および前記基準面上の前記所定の基準点を基準とした前記所望断層角度に基づいて算出する演算手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の放射線撮影装置。
4. 前記選別手段は、前記断層画像を生成する断層面と前記放射線源との距離、および前記断層面上の所定の基準点に対応する対応基準点を基準とした前記所望断層角度に基づいて、前記放射線源の移動範囲における撮像画像の選別範囲を算出し、該選別範囲内の線源位置において取得した撮影画像を選別する手段であることを特徴とする請求項１または３記載の放射線撮影装置。
5. 前記放射線源を移動させる範囲を、前記基準面と前記放射線源との距離、および前記基準面上の所定範囲の領域における、前記放射線源の移動方向において最も離れた位置にある２つの端部を基準とした前記所望断層角度に基づいて算出する演算手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の放射線撮影装置。
6. 前記選別手段は、前記断層画像を生成する断層面と前記放射線源との距離、および前記断層面上の前記断層画像を再構成する再構成点を基準とした前記所望断層角度に基づいて、前記放射線源の移動範囲における撮像画像の選別範囲を算出し、該選別範囲内の線源位置において取得した撮影画像を選別する手段であることを特徴とする請求項２または５記載の放射線撮影装置。
7. 前記基準面が、前記被写体を載置する天板の天板面、または前記被写体の関心領域における前記検出手段に最も近い面であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の放射線撮影装置。