JP2012005508A - 放射線撮影装置および方法並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】被写体をマーカとともに撮影することにより複数の放射線画像を取得し、複数の放射線画像に含まれるマーカ像を用いて複数の放射線画像の位置合わせを行う際に、マーカを配置する際の作業負荷を軽減する。
【解決手段】マーカ配置情報取得部３２がマーカＭ１〜Ｍ４の配置位置を表す配置情報Ｈを取得し、判定部３４が、配置情報Ｈを用いて一連の撮影におけるすべての線源位置にＸ線管１２が移動した際のマーカ像の位置を算出する。判定部３４はすべての線源位置ＳｉにおけるマーカＭ１〜Ｍ４の投影位置が、検出器１４の検出範囲Ａ０内に位置するか否かを判定することにより、マーカ配置の適否を判定して判定結果を出力する。制御部３６が、判定部３４が出力した判定結果に応じた通知を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、被写体をマーカとともに撮影することにより取得した、一連の複数の放射線画に含まれるマーカ像を用いて複数の放射線画像の位置合わせを行うようにした放射線撮影装置および放射線撮影方法並びに放射線撮影プログラム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、これにより取得し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、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は、撮影により取得した複数の撮影画像を再構成する際に、各撮影画像の位置合わせが必要となる。このため、トモシンセシス撮影時に、被写体あるいは被写体を載置する撮影台にマーカを付与し、被写体とともにマーカを撮影することにより、マーカ像が含まれる複数の撮影画像を取得することが行われている（特許文献１参照）。このように被写体とともにマーカを撮影することにより、複数の撮影画像のそれぞれに含まれるマーカ像を基準として複数の撮影画像の位置合わせを行いつつ、断層画像を再構成することができる。

ところで、Ｘ線等の放射線を用いて撮影を行う際には、被写体の観察に必要のない部分に放射線を照射することによる人体への弊害およびそれら観察に不要な部分からの散乱光による画質性能の低下等を防止するために、放射線が被写体の必要な部分にのみ照射されるように、被写体上の放射線の照射領域（照射野）を制限する照射野絞りを使用して撮影を行うことが多い。このように照射野絞りを使用してトモシンセシス撮影を行う際に、照射野がＸ線を検出するためのＸ線検出器からはみ出さないようにするために、照射野の端部をＸ線検出器の端部との接近を検出し、接近した場合にＸ線検出器の位置を適切に調整する手法が提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に記載された手法では、照射野の端部をＸ線検出器の端部との接近を検出するために、被写体に付与されたマーカを使用している。また、手術を行う際に、医療器具に付与されたマーカにより医療器具の位置を追跡し、マーカがＸ線画像内に収まるように、Ｘ線源の位置およびＸ線照射範囲を設定する手法も提案されている（特許文献３参照）。

特開２００２−５３１２０９号公報 特開２００９−１１６４５号公報 特表２００７−５３０１２２号公報

上述したようにトモシンセシス撮影時にマーカを使用する場合、取得される複数の撮影画像のすべてにマーカ像が含まれるようにマーカを配置する必要がある。とくに、照射野絞りを用いて撮影を行う場合には、Ｘ線検出器の検出範囲よりも狭い照射野領域内にマーカ像が含まれるようにマーカを配置する必要がある。しかしながら、マーカを適切に配置するためには、Ｘ線源の位置、Ｘ線検出器の位置およびマーカ位置の関係、さらには照射野絞りを使用した場合には照射野およびマーカ位置の関係を、複数回の撮影のそれぞれについて考慮する必要があるため、その作業負荷は非常に大きいものとなる。ここで、上記特許文献２の手法は、マーカを用いて照射野の端部とＸ線検出器の端部との接近を検出するものであり、マーカが含まれるように撮影を行うものではない。また、上記特許文献３の手法は、マーカが含まれるように撮影を行っているものの、それは医療器具を追跡するために行われるものである。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、被写体をマーカとともに撮影することにより複数の放射線画像を取得し、複数の放射線画像に含まれるマーカ像を用いて複数の放射線画像の位置合わせを行う際に、マーカを配置する際の作業負荷を軽減することを目的とする。

本発明による放射線撮影装置は、少なくとも１つのマーカとともに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、
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、
前記マーカの配置位置を表す配置情報を取得する配置情報取得手段と、
前記検出手段における前記撮影画像の取得範囲および前記配置情報に基づいて、前記マーカの配置の適否を判定する判定手段とを備えたことを特徴とするものである。

「マーカとともに被写体を撮影する」とは、被写体にマーカを付与するあるいは被写体を載置する撮影台にマーカを配置して、被写体に放射線を照射すると、マーカにも放射線が照射される状態とすることを意味する。

「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、前記判定結果を通知する通知手段をさらに備えるものとしてもよい。

この場合、前記通知手段を、前記判定結果が前記マーカの配置が適切でない旨の判定結果であった場合に、前記マーカの移動方向を表す情報をさらに通知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、前記判定手段を、前記複数の線源位置のうちの少なくとも前記相対移動させる移動範囲における端部近傍の線源位置の情報に基づいて前記判定を行うものとしてもよい。

この場合、前記複数の撮影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断層角度、前記検出手段の検出面上の前記基準点に対応する対応点、前記検出面から前記放射線源までの最短距離および撮影回数に基づいて、前記線源位置の情報を算出する演算手段をさらに備えるものとしてもよい。

「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。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。

「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。

また、本発明による放射線撮影装置においては、前記判定手段を、前記線源位置の情報および前記配置情報を用いて、前記複数の線源位置のうちの少なくとも前記端部近傍の線源位置に前記放射線源が位置する際の、前記マーカの前記検出手段の検出面を含む平面上への投影位置を算出し、該投影位置が前記検出手段における前記撮影画像の取得範囲から外れるか否かを判定することにより、前記マーカの配置の適否を判定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、前記撮影画像の取得範囲を、前記検出手段の検出範囲としてもよい。

また、本発明による放射線撮影装置においては、前記被写体上の前記放射線の照射範囲を制限する照射野絞り手段をさらに備えるものとした場合、
前記撮影画像の取得範囲を、前記検出手段における前記放射線の照射範囲としてもよい。

また、本発明による放射線撮影装置においては、前記配置情報取得手段を、前記複数の撮影画像を取得する撮影前のプレ撮影または前記複数の撮影画像を取得する撮影における撮影開始から所定回数までのいずれかの撮影により取得された撮影画像に基づいて、前記配置情報を取得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をさらに備えるものとしてもよい。

本発明による放射線撮影方法は、少なくとも１つのマーカとともに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、
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を備えた放射線撮影装置における放射線撮影方法であって、
前記マーカの配置位置を表す配置情報を取得し、
前記検出手段における前記撮影画像の取得範囲および前記配置情報に基づいて、前記マーカの配置の適否を判定することを特徴とするものである。

なお、本発明による放射線撮影方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。

本発明によれば、マーカの配置を表す配置情報が取得され、検出手段における撮影画像の取得範囲および配置情報に基づいて、マーカの配置の適否が判定される。このため、操作者は、マーカが適切に配置されている場合には、マーカ位置を調整する作業は行う必要がなく、マーカが適切に配置されていない場合にのみ、マーカが適切に配置されているという判定結果が得られるようにマーカを配置すればよいこととなる。したがって、マーカを配置する際の操作者の負担を低減することができ、これによりマーカとともに被写体を撮影する際の利便性を向上させることができる。

また、マーカの配置が適切でない旨の判定結果であった場合、マーカの移動方向を表す情報を通知することにより、マーカを配置する際の作業の負担をさらに軽減することができる。

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 Ｘ線管の移動範囲の算出を説明するための図 本実施形態において使用されるマーカおよびマーカの配置位置を説明する撮影台の天板の平面図 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１の実施形態におけるマーカの配置情報の取得を説明するための図 マーカ像の投影位置の算出を説明するための図 各線源位置におけるマーカ配置の適否の判定結果を説明するための図 各線源位置におけるマーカ配置の適否の判定結果を説明するための図 各線源位置におけるマーカ配置の適否の判定結果を説明するための図 判定結果の通知画面を示す図 判定結果の通知画面を示す図 第２の実施形態におけるｘ方向のＸ線の照射範囲の算出を説明するための図 第２の実施形態におけるｙ方向のＸ線の照射範囲の算出を説明するための図 第３の実施形態におけるマーカの配置位置の算出を説明するための図 第３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３の実施形態における判定結果の通知画面を示す図

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、第１の実施形態によるＸ線撮影装置１０は、トモシンセシス撮影を行うためのものであり、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（照射範囲）を操作者が設定できるようになっている。なお、コリメータ６を用いて照射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。なお、可視光はコリメータ６に設けられた照射野ランプ（不図示）から発せられる。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を用いて調整することにより、Ｘ線の照射範囲を設定することができる。また、本実施形態においては、撮影台天板４に後述するようにマーカを配置し、複数の撮影画像に被写体２とともにマーカが含まれるように撮影を行うものである。

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。なお、第１の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、Ｘ線管１２の移動による複数の線源位置において被写体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、移動中の複数の線源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、線源位置Ｓ１から、異なる深さに存在する対象物（Ｔ１、Ｔ２）を投影すると、撮影画像Ｇ１上にはＰ１１、Ｐ１２の位置に投影され、線源位置Ｓ２から、対象物（Ｔ１、Ｔ２）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Ｔ１は、Ｐ１１、Ｐ２１、・・・、Ｐｎ１の位置に投影され、対象物Ｔ２は、Ｐ１２、Ｐ２２、・・・、Ｐｎ２の位置に投影される。

対象物Ｔ１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位置合わせして加算することにより、対象物Ｔ１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Ｔ２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）分移動させて位置合わせして加算する。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。なお、本実施形態においては、撮影台天板４にマーカを配置し、マーカが撮影されるように複数の撮影画像を取得するものであるため、撮影画像にはマーカ像が含まれる。したがって、各撮影画像Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｎの位置合わせはマーカ像に基づいて行われる。

また、Ｘ線撮影装置１０は、操作部２４、表示部２６および記憶部２８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、トモシンセシス撮影を行うために必要な、撮影条件等の各種情報の入力および情報の修正の指示も受け付ける。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２６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、後述する判定結果の通知画面および操作に必要なメッセージ等を表示する。なお、表示部２６は音声を出力するスピーカを内蔵するものであってもよい。記憶部２８は、Ｘ線撮影装置１０を動作させるために必要な撮影条件を設定する各種パラメータ等を記憶している。なお、各種パラメータは、撮影部位に応じた標準値が記憶部２８に記憶されており、必要に応じて操作者が操作部２４から指示を行うことにより修正される。

撮影条件を設定するためのパラメータとしては、基準面、断層角度、線源距離、ショット数、ショット間隔、並びにＸ線管１２の管電圧および管電流、並びにＸ線の曝射時間等が挙げられる。なお、これらのパラメータのうち、ショット数、ショット間隔、並びにＸ線管１２の管電圧および管電流、並びにＸ線の曝射時間は、これらがそのまま撮影条件となりうるものである。

図３は各種パラメータを説明するための図である。基準面は、断層画像を取得する範囲を定める面であり、例えば撮影台天板４の天板面、検出器１４の検出面あるいは被写体２における任意の断層面等を用いることができる。図３においては、被写体２の厚さを２等分する面（以下中心面とする）を基準面として用いる。断層角度は、基準面上の基準点Ｂ０からＸ線管１２の移動範囲を定める２つの端部を臨む角度である。ここで、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検出器１４の検出面に最も近い距離を線源距離とする。なお、図３および以降の説明においては、Ｘ線管１２の移動経路に平行な方向をｘ方向、Ｘ線管１２の移動経路に垂直な方向をｚ方向、紙面に垂直な方向をｙ方向とする。

ショット数は、断層角度の範囲内においてＸ線管１２が端から端まで移動する間の撮影回数である。ショット間隔は、各ショット間の時間間隔である。

なお、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（すなわち線源距離）をｓｚ、断層角度をθ、検出器１４の検出面と基準面（すなわち被写体２の中心面）との距離をｄ０、検出器１４の検出面と撮影台天板４の天板面までの距離をｍｚ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、Ｘ線撮影装置１０は演算部３０を備える。演算部３０は、Ｘ線管１２の移動範囲等の撮影条件を記憶部２８に記憶されたパラメータにしたがって算出する。

ここで、図３に示す関係を参照すると、線源距離ｓｚ、距離ｄ０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Ｏ１とすると、基準面とＸ線管１２との距離はｓｚ−ｄ０となるため、演算部３０は、Ｘ線管１２の移動範囲ｓ０を、-（ｓｚ−ｄ０）・ｔａｎ（θ／２）〜（ｓｚ−ｄ０）・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る。

また、演算部３０は、Ｘ線管１２の移動範囲ｓ０をショット数により等分することにより、各撮影におけるＸ線管１２の位置（以下線源位置とする）を算出する。これにより、図２に示すようにＸ線管１２の線源位置Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎを算出することができる。

また、演算部３０は、撮影時間および線源走行速度を撮影条件として算出する。撮影時間は、ショット数×ショット間隔により算出できる。線源走行速度は、移動範囲ｓ０／撮影時間により算出できる。

また、Ｘ線撮影装置１０は、撮影台天板４におけるマーカの配置位置の情報（配置情報Ｈ）を取得するマーカ配置情報取得部３２を備える。図４は本実施形態において使用されるマーカおよびマーカの配置位置を説明する撮影台の天板の平面図である。図４に示すように、本実施形態においては、４つの円形のマーカＭ１〜Ｍ４を使用するものとし、Ｘ線の照射方向において、被写体２とマーカＭ１〜Ｍ４とが重なるように、操作者が撮影台天板４上に４つのマーカＭ１〜Ｍ４を配置する。なお、マーカＭ１〜Ｍ４は、Ｘ線吸収率が高い例えば鉛等の材料からなる。マーカＭ１〜Ｍ４の大きさは１ｃｍ程度であり、それぞれが固有の形状の孔が形成されてなる。これにより、撮影画像に含まれる４つのマーカＭ１〜Ｍ４はそれぞれが識別可能とされている。なお、図４においては、マーカＭ１〜Ｍ４の大きさは拡大して示している。また、マーカの形状は円形に限定されるものではなく、公知の任意の形状のものを使用できる。また、マーカの数も４つに限定されるものではなく、１以上の任意の数であればよい。マーカ配置情報取得部３２が行う処理については後述する。

また、Ｘ線撮影装置１０は、検出器１４における撮影画像の取得範囲および配置情報Ｈに基づいて、マーカＭ１〜Ｍ４の配置の適否を判定する判定部３４を備える。判定部３４が行う処理については後述する。

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３６を備える。制御部３６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。また、制御部３６は、記憶部２８に記憶されたＸ線管１２の管電圧および管電流、並びにＸ線の曝射時間によりＸ線管１２に基づいて、被写体２へのＸ線照射量を制御する。

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５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。なお、第１の実施形態においては、マーカＭ１〜Ｍ４の配置の適否を判定する処理に特徴を有するため、ここではその処理についてのみ説明するものとし、トモシンセシス撮影による複数の撮影画像の取得および断層画像の再構成については説明を省略する。また、第１の実施形態においては、Ｘ線管１２のみを移動し、検出器１４は移動させないでトモシンセシス撮影を行うものとして説明する。また、処理の開始前には、操作者がコリメータ６を用いてＸ線の照射範囲を設定し、Ｘ線の照射範囲と検出器１４との位置関係さらには被写体２との位置関係を確認しながら、マーカＭ１〜Ｍ４を撮影台天板４に配置する。また、検出器１４の重心と原点Ｏ１とを結ぶ直線と、撮影台天板４との交点を撮影台天板４上の座標位置を定める原点Ｏ２とする。また、検出器１４の重心を検出器１４上の座標位置を定める原点Ｏ３とする。また、原点Ｏ３においてｚ方向の座標値は０であるものとする。なお、原点Ｏ３は撮影画像の原点ともなる。

操作者による処理開始の指示を操作部２４が受け付けることにより制御部３６が処理を開始し、移動機構１６がＸ線管１２を原点Ｏ１に移動して、マーカ配置確認のためのプレショット撮影を行い、プレショット画像を取得する（ステップＳＴ１）。そして、マーカ配置情報取得部３２が、プレショット画像を用いて、マーカＭ１〜Ｍ４の配置位置を表す配置情報Ｈを取得する（ステップＳＴ２）。

図６は第１の実施形態におけるマーカの配置情報の取得を説明するための図である。なお、本実施形態においては４つのマーカＭ１〜Ｍ４を使用しているが、ここでは説明を簡単にするために、マーカＭ１の配置情報の取得についてのみ説明する。また、操作者は、図６に示す検出器１４の検出範囲Ａ１内にＸ線の照射範囲Ａ１０が収まるように、コリメータ６を調整しているものとする。マーカＭ１の撮影台天板４上の配置位置を（ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）（未知）、プレショット画像におけるマーカ像の位置を（ｐｘ０，ｐｙ０）とする。マーカ配置情報取得部３２は、マーカＭ１の撮影台天板４上の２次元状の配置位置（ｍｘ，ｍｙ）を配置情報Ｈとして下記の式（１）により算出する。

ｍｘ＝ｐｘ０×（ｓｚ−ｍｚ）／ｓｚ
ｍｙ＝ｐｙ０×（ｓｚ−ｍｚ）／ｓｚ （１）
ｓｚは線源距離、ｍｚは検出器１４の検出面と撮影台天板４の天板面までの距離であり、パラメータとして記憶部２８に記憶されている。また、マーカ像の位置は、プレショット画像においてパターン認識処理を行うことにより検出することができる。したがって、配置情報Ｈは上記式（１）により算出することができる。なお、本実施形態においては４つのマーカＭ１〜Ｍ４を使用しているが、そのそれぞれが固有の孔が形成されているため、４つのマーカＭ１〜Ｍ４のマーカ像をそれぞれ別個に認識することができる。また、本実施形態においてはマーカＭ１〜Ｍ４の形状は円形であるため、マーカ配置情報取得部３２は、円の中心位置をマーカ像の位置（ｐｘ０，ｐｙ０）として算出する。

なお、マーカ配置情報取得部３２は、すべてのマーカＭ１〜Ｍ４についての配置情報が取得できたか否かを判定する（ステップＳＴ３）。プレショット画像に一部のマーカのマーカ像が含まれない場合等のようにステップＳＴ３が否定されると、適切にマーカＭ１〜Ｍ４が配置されていないことから、マーカの配置が不適切である旨の情報を判定部３４に出力し（配置不適切情報出力、ステップＳＴ４）、ステップＳＴ８に進む。

ステップＳＴ３が肯定されると、判定部３４が、配置情報Ｈを用いて一連の撮影におけるすべての線源位置にＸ線管１２が移動した際のマーカ像の投影位置を算出する（ステップＳＴ５）。図７はマーカ像の投影位置の算出を説明するための図である。Ｘ線管１２の移動範囲ｓ０における任意の線源位置Ｓｉ（ｉ＝１〜ｎ）の座標を（ｓｘｉ，ｓｙｉ，ｓｚｉ）、マーカＭ１の撮影台天板４上の配置位置を（ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）とすると、座標（ｓｘｉ，ｓｙｉ，ｓｚｉ）は演算部３０により算出されて記憶部２８に記憶されており、配置位置（ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）はマーカ配置情報取得部３２により取得されているため、双方とも既知である。線源位置ＳｉにＸ線管１２が位置するときのマーカの投影位置の座標を（ｐｘｉ，ｐｙｉ）とすると、判定部３４は、（ｐｘｉ，ｐｙｉ）を下記の式（２）により算出する。なお、図７においては、Ｘ線管１２が線源位置Ｓ１にある場合の、マーカＭ１の投影位置の座標（ｐｘ１，ｐｙ１）を算出する例を示している。

ｐｘｉ＝ｍｘ−（ｓｘｉ−ｍｘ）×ｍｚ／（ｓｚｉ−ｍｚ）
ｐｙｉ＝ｍｘ−（ｓｙｉ−ｍｙ）×ｍｚ／（ｓｚｉ−ｍｚ） （２）
そして、判定部３４はすべての線源位置ＳｉにおけるマーカＭ１〜Ｍ４の投影位置が、検出器１４の検出範囲Ａ０内に位置するか否かを判定することにより、マーカ配置の適否を判定し（ステップＳＴ６）、判定結果を出力する（ステップＳＴ７）。図８および図９は、すべての線源位置におけるマーカ配置の適否の判定結果を説明するための図である。なお、図８，９においては、２つのマーカＭ１，Ｍ２のみの判定結果を示すものとし、各線源位置ＳｉにおけるマーカＭ１，Ｍ２の投影位置が、検出器１４の検出範囲Ａ０内にある場合を○、ない場合を×で示している。図８の判定結果は、すべての線源位置ＳｉにおいてマーカＭ１，Ｍ２の双方の投影位置が、検出器１４の検出範囲Ａ０内にあるものとなっている。一方、図９の判定結果は、線源位置Ｓｎ−１，ＳｎにおいてマーカＭ１の投影位置が検出範囲Ａ０内になく、線源位置Ｓ１，Ｓ２においてマーカＭ２の投影位置が検出範囲Ａ０内にないものとなっている。したがって、判定結果が図８に示すものの場合、判定部３４はマーカ配置は適切であると判定する。逆に判定結果が図９に示すものの場合、判定部３４はマーカ配置は不適切であると判定する。なお、実際の撮影時には、Ｘ線管１２は算出した移動経路を正確に移動するものではなく、いくらかの誤差を持って移動するため、実際のマーカの投影位置には誤差が生じる。したがって、マーカの投影位置が検出範囲Ａ０内にあるか否かの判定は、ある程度の誤差を持って行うようにすることが好ましい。

なお、マーカＭ１〜Ｍ４の投影位置が検出範囲Ａ０内から外れるのは、線源位置ＳｉがＸ線管１２の移動範囲ｓ０の両端の近傍にある場合が多い。したがって、判定部３４においては、Ｘ線管１２の移動範囲ｓ０の両端の近傍にある所定数の線源位置においてのみマーカＭ１〜Ｍ４の投影位置を算出して、マーカＭ１〜Ｍ４の投影位置が検出範囲Ａ０内に位置するか否かを判定するようにしてもよい。これにより、演算時間を短縮して処理を高速に行うことができる。

また、断層画像を再構成する際の撮影画像の位置合わせ時には、線源位置が隣接する撮影画像間において共通するマーカ像が検出できればよい。このため、図９に示すように、線源位置Ｓ１，Ｓ２においてマーカＭ２の投影位置が検出範囲Ａ０から外れている場合であっても、線源位置Ｓ１，Ｓ２において取得した２つの撮影画像はマーカＭ１のマーカ像が含まれているため、マーカＭ１のマーカ像を用いて位置合わせを行うことができる。また、線源位置Ｓｎ−１，ＳｎにおいてマーカＭ１の投影位置が検出範囲Ａ０から外れている場合であっても、線源位置Ｓｎ−１，Ｓｎにおいて取得した２つの撮影画像はマーカＭ２のマーカ像が含まれているため、マーカＭ２のマーカ像を用いて位置合わせを行うことができる。したがって、図９に示すように、隣接する線源位置において取得される撮影画像間において共通するマーカ像が検出できる場合には、マーカ配置は適切であると判定するようにしてもよい。なお、このように判定を行う場合、図１０に示すように、隣接する線源位置において取得される撮影画像間において共通するマーカ像が検出できない場合には、マーカ配置は不適切であると判定すればよい。

次いで、制御部３６は、判定部３４が出力した判定結果の通知を行い（ステップＳＴ８）、処理を終了する。なお、通知はマーカの配置が不適切な場合にのみ行うようにしてもよく、マーカの配置が適切な場合にも行うようにしてもよい。具体的には、マーカの配置が不適切な場合、表示部２６に図１１に示すように、「マーカの配置が不適切です。マーカを移動してください」のようなメッセージを含む通知画面５０を表示するようにすればよい。一方、マーカの配置が適切な場合には、「マーカの配置は適切です。」のようなメッセージを含む通知画面を表示すればよい。また、ステップＳＴ３が否定され、マーカの配置が不適切である旨の情報が判定部３４に出力された場合には、例えば、「マーカの配置が不適切です。すべてのマーカを移動してください」のようなメッセージを含む通知画面としてもよい。

また、通知画面の表示に代えてまたはこれに加えて、音声またはビープ音を用いるようにしてもよい。また、マーカの配置が不適切な場合に、図１２に示すように、仮想的なマーカＭ１〜Ｍ４の投影像５２を、配置が適切なマーカと配置が不適切なマーカとを識別可能なように表示してもよい。なお、図１２においては、配置が不適切なマーカに斜線を付与して示しているが、ＯＫまたはＮＧ等の文字を付与する等により、配置が適切なマーカと配置が不適切なマーカとを識別可能なように表示してもよい。またこの場合、配置が不適切なマーカに対して、マーカの移動方向を示す矢印５４を付与するようにしてもよい。これにより、操作者はいずれのマーカの配置が不適切であるか、さらにはどのようにマーカを移動すればよいかを知ることができるため、操作者の負担をより軽減できる。また、マーカの配置が適切な場合にもその旨の通知を行うようにしてもよい。

このように、第１の実施形態においては、マーカの配置の適否を判定し、その判定結果を通知するようにしたため、操作者は、マーカが適切に配置されている場合には、マーカ位置を調整する作業は行う必要がなく、マーカが適切に配置されていない場合にのみ、マーカが適切に配置されているという判定結果が得られるようにマーカを配置すればよいこととなる。したがって、マーカを配置する際の操作者の負担を低減することができ、これによりマーカとともに被写体を撮影する際の利便性を向上させることができる。

次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態によるＸ線撮影装置の構成は、第１の実施形態によるＸ線撮影装置１０の構成と同一であるため、ここでは行われる処理についてのみ説明し、構成についての詳細な説明は省略する。上記第１の実施形態においては、マーカの投影位置が検出器１４の検出範囲Ａ０内にあるか否かに応じてマーカの配置の適否を判定しているが、第２の実施形態においては、マーカの投影位置がＸ線の照射範囲内にあるかに応じて、マーカの配置の適否を判定するようにした点が第１の実施形態と異なる。このため、第２の実施形態においては、演算部３０が、すべての線源位置Ｓｉにおける検出器１４の検出面上におけるＸ線の照射範囲Ａ１０ｉを算出するようにしている。

図１３は第２の実施形態におけるｘ方向のＸ線の照射範囲Ａ１０の算出を説明するための図、図１４はｙ方向のＸ線の照射範囲Ａ１０の算出を説明するための図である。Ｘ線管１２の移動範囲ｓ０における任意の線源位置Ｓｉ（ｉ＝１〜ｎ）の座標を（ｓｘｉ，ｓｙｉ，ｓｚｉ）、各線源位置ＳｉにおけるＸ線管１２の首振り角をα、ｘ方向におけるコリメータ６によるＸ線の絞り角をθｘ、ｙ方向におけるコリメータ６によるＸ線の絞り角をθｙとすると、演算部３０は、ｘ方向のＸ線の照射範囲を定めるｘｍｉｎおよびｘｍａｘをそれぞれ下記の式（３）、（４）により算出する。なお、首振り角αは、各線源位置Ｓｉおよび検出器１４の検出面の原点Ｏ３の位置関係から算出でき、絞り角θｘ、θｙはコリメータ６の設定値を操作者が操作部２４から入力することにより取得できる。

ｘｍｉｎ＝ｓｘｉ−ｓｚｉ×ｔａｎ（９０−α−θｘ／２） （３）
ｘｍａｘ＝ｓｘｉ−ｓｚｉ×ｔａｎ（９０−α＋θｘ／２） （４）
また、演算部３０は、ｙ方向のＸ線の照射範囲を定めるｙｍｉｎおよびｙｍａｘをそれぞれ下記の式（５）、（６）により算出する。

ｙｍｉｎ＝−ｓｚｉ×ｔａｎ（θｙ／２） （５）
ｙｍａｘ＝ｓｚｉ×ｔａｎ（θｙ／２） （６）
なお、第２の実施形態においては、線源位置Ｓｉによらずにコリメータ６の絞り量を一定としてもよく、線源位置Ｓｉが原点から離れるほどコリメータ６の絞り量を大きくするようにしてもよい。これにより、線源位置に拘わらず、Ｘ線の照射範囲の大きさを一定とすることができる。

ここで、コリメータ６を用いてのＸ線の絞り各θｘ、θｙは、プレショットにより取得されるプレショット画像に対して、例えば特開平１０−２７５２１３号公報に記載されたような照射野認識処理を行って照射野領域（すなわち照射範囲）を認識し、認識した照射範囲および検出器１４の検出面からＸ線管の移動経路までの距離を用いて算出するようにしてもよい。特開平１０−２７５２１３号公報に記載された手法は、プレショット画像中の所定の点について設定した放射状の直線方向に沿ってエッジ候補点を検出し、これらのエッジ候補点についてハフ（Hough）変換を適用して所定数の基準候補線を求め、これらの基準候補線で囲まれる領域を照射野領域として認識する手法である。

ここで、第２の実施形態においては、判定部３４はすべての線源位置ＳｉにおけるマーカＭ１〜Ｍ４の投影位置が、各線源位置ＳｉにおけるＸ線の照射範囲Ａ１０ｉ内に位置するか否かを判定することにより、マーカ配置の適否を判定することとなる。

なお、第２の実施形態においては、Ｘ線管１２が移動するにつれてマーカ像の投影位置が外れることとなるのは、Ｘ線管１２の移動方向（すなわちｘ方向）においてのみである。したがって、演算部３０は、ｘ方向のＸ線の照射範囲を定めるｘｍｉｎおよびｘｍａｘのみを算出するようにし、判定部３４においてＸ線の照射範囲Ａ１０ｉのｘ方向においてのみ、マーカ像の投影位置が照射範囲Ａ１０ｉ内に位置するか否かにより、マーカ配置の適否を判定するようにしてもよい。

次いで、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、第３の実施形態によるＸ線撮影装置の構成は、第１の実施形態によるＸ線撮影装置１０の構成と同一であるため、ここでは行われる処理についてのみ説明し、構成についての詳細な説明は省略する。上記第１の実施形態においては、マーカ配置情報取得部３２が、プレショット画像を用いて、マーカＭ１〜Ｍ４の配置位置を表す配置情報Ｈを取得しているが、第３の実施形態においては、トモシンセシス撮影の１回目の撮影により取得された撮影画像を用いてマーカＭ１〜Ｍ４の配置位置を表す配置情報Ｈを取得するようにした点が第１の実施形態と異なる。

図１５は第３の実施形態におけるマーカの配置位置の算出を説明するための図である。なお、ここでは説明を簡単にするために、マーカＭ２の配置位置の算出についてのみ説明する。１回目の線源位置Ｓ１の座標を（ｓｘ１，ｓｙ１，ｓｚ１）、マーカＭ２の撮影台天板４上の配置位置を（ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）、１回目の撮影画像におけるマーカ像の位置を（ｐｘ０，ｐｙ０）とする。マーカ配置情報取得部３２は、マーカＭ２の撮影台天板４上の２次元状の配置位置（ｍｘ，ｍｙ）を配置情報Ｈとして下記の式（７）により算出する。

ｍｘ＝ｐｘ０＋（ｓｘ−ｐｘ０）×ｍｚ／ｓｚ
ｍｙ＝ｐｙ０＋（ｓｙ−ｐｙ０）×ｍｚ／ｓｚ （７）
座標（ｓｘ１，ｓｙ１，ｓｚ１）は演算部３０により算出されて記憶部２８に記憶されており、ｍｚは検出器１４の検出面と撮影台天板４の天板面までの距離であり、パラメータとして記憶部２８に記憶されている。また、マーカ像の位置は、上記第１の実施形態と同様に、撮影画像においてパターン認識処理を行うことにより検出することができる。したがって、配置情報Ｈは上記式（７）により算出することができる。

次いで、第３の実施形態において行われる処理について説明する。図１６は第３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。操作者による処理開始の指示を操作部２４が受け付けることにより制御部３６が処理を開始し、移動機構１６がＸ線管１２を最初の線源位置Ｓ１に移動し、Ｘ線管１２から被写体２に向けてＸ線を照射して、１回目の撮影を行い、撮影画像を取得する（ステップＳＴ１１）。そして、マーカ配置情報取得部３２が、撮影画像を用いて、マーカＭ１〜Ｍ４の配置位置を表す配置情報Ｈを取得する（ステップＳＴ１２）。

次いで、マーカ配置情報取得部３２は、すべてのマーカＭ１〜Ｍ４についての配置情報が取得できたか否かを判定する（ステップＳＴ１３）。ステップＳＴ１３が否定されると、適切にマーカＭ１〜Ｍ４が配置されていないことから、マーカの配置が不適切である旨の情報を判定部３４に出力し（配置不適切情報出力、ステップＳＴ１４）、ステップＳＴ１８に進む。

ステップＳＴ１３が肯定されると、判定部３４が、配置情報Ｈを用いて一連の撮影におけるすべての線源位置にＸ線管１２が移動した際のマーカ像の投影位置を算出する（ステップＳＴ１５）。なお、マーカ像の投影位置の算出は上記第１の実施形態と同様に行われるため、ここでは詳細な説明は省略する。

そして、判定部３４はすべての線源位置ＳｉにおけるマーカＭ１〜Ｍ４の投影位置が、検出器１４の検出範囲Ａ０内に位置するか否かを判定することにより、マーカ配置の適否を判定し（ステップＳＴ１６）、判定結果を出力する（ステップＳＴ１７）。次いで、制御部３６は、判定部３４が出力した判定結果の通知を行い（ステップＳＴ１８）、処理を終了する。

ここで、第３の実施形態においては、１枚目の撮影画像が取得されるため、図１７に示すように１回目の撮影画像５８に重ねて、仮想的なマーカＭ１〜Ｍ４の投影像を、配置が適切なマーカと配置が不適切なマーカとを識別可能なように表示してもよい。またこの場合、配置が不適切なマーカに対して、移動方向を示す矢印６０を付与するようにしてもよい。

なお、上記第３の実施形態においては、マーカの投影位置が検出器１４の検出範囲Ａ０内にあるか否かに応じてマーカの配置の適否を判定しているが、第２の実施形態と同様に、すべての線源位置ＳｉにおけるマーカＭ１〜Ｍ４の投影位置が、各線源位置ＳｉにおけるＸ線の照射範囲Ａ１０ｉ内に位置するか否かを判定することにより、マーカ配置の適否を判定するようにしてもよい。

また、上記第３の実施形態においては、１回目の撮影を行う線源位置において取得した撮影画像を用いてマーカの配置情報Ｈを取得しているが、１回目の線源位置に限定されるものではなく、一連の撮影の初期の段階における任意の線源位置において取得した撮影画像を用いるようにしてもよい。

なお、上記第１から第３の実施形態においては、プレショット画像あるいは１回目の撮影画像を用いてマーカの配置情報Ｈを取得しているが、撮影台にマーカ位置を検出するセンサを設け、センサによりマーカの配置情報Ｈを取得するようにしてもよい。また、マーカを配置した撮影台をデジタルカメラ等により撮影し、その撮影画像を用いてマーカの配置情報Ｈを取得するようにしてもよい。

また、上記第１から第３の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。この場合においては、各線源位置Ｓｉにおいて算出したマーカの投影位置が、移動した検出器１４の検出範囲Ａ０内あるいはＸ線の照射範囲Ａ１０ｉ内に位置するか否かを判定することにより、マーカ配置の適否を判定するようにすればよい。

また、上記第１〜第３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
２６ 表示部
２８ 記憶部
３０ 演算部
３２ マーカ配置情報取得部
３４ 判定部
３６ 制御部

Claims (12)

1. 少なくとも１つのマーカとともに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、
   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、
   前記マーカの配置位置を表す配置情報を取得する配置情報取得手段と、
   前記検出手段における前記撮影画像の取得範囲および前記配置情報に基づいて、前記マーカの配置の適否を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする放射線撮影装置。
2. 前記判定結果を通知する通知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。
3. 前記通知手段は、前記判定結果が前記マーカの配置が適切でない旨の判定結果であった場合、前記マーカの移動方向を表す情報をさらに通知する手段であることを特徴とする請求項２記載の放射線撮影装置。
4. 前記判定手段は、前記複数の線源位置のうちの少なくとも前記相対移動させる移動範囲における端部近傍の線源位置の情報に基づいて前記判定を行う手段であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の放射線撮影装置。
5. 前記複数の撮影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断層角度、前記検出手段の検出面上の前記基準点に対応する対応点、前記検出面から前記放射線源までの最短距離および撮影回数に基づいて、前記線源位置の情報を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４記載の放射線撮影装置。
6. 前記判定手段は、前記線源位置の情報および前記配置情報を用いて、前記複数の線源位置のうちの少なくとも前記端部近傍の線源位置に前記放射線源が位置する際の、前記マーカの前記検出手段の検出面を含む平面への投影位置を算出し、該投影位置が前記検出手段における前記撮影画像の取得範囲から外れるか否かを判定することにより、前記マーカの配置の適否を判定する手段であることを特徴とする請求項４または５記載の放射線撮影装置。
7. 前記撮影画像の取得範囲が、前記検出手段の検出範囲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。
8. 前記被写体上の前記放射線の照射範囲を制限する照射野絞り手段をさらに備え、
   前記撮影画像の取得範囲が、前記検出手段における前記放射線の照射範囲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。
9. 前記配置情報取得手段は、前記複数の撮影画像を取得する撮影前のプレ撮影または前記複数の撮影画像を取得する撮影における撮影開始から所定回数までのいずれかの撮影により取得された撮影画像に基づいて、前記配置情報を取得する手段であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の放射線撮影装置。
10. 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をさらに備えたことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の放射線撮影装置。
11. 少なくとも１つのマーカとともに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、
    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を備えた放射線撮影装置における放射線撮影方法であって、
    前記マーカの配置位置を表す配置情報を取得し、
    前記検出手段における前記撮影画像の取得範囲および前記配置情報に基づいて、前記マーカの配置の適否を判定することを特徴とする放射線撮影方法。
12. 少なくとも１つのマーカとともに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、
    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を備えた放射線撮影装置における放射線撮影方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記マーカの配置位置を表す配置情報を取得する手順と、
    前記検出手段における前記撮影画像の取得範囲および前記配置情報に基づいて、前記マーカの配置の適否を判定する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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