JP2013106884A - 放射線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体の無用な被曝を抑制するとともに診断に適した画像を取得することができる放射線撮影装置を提供する。
【解決手段】本発明は、撮影位置を被検体Ｍに対して変更しながら撮影された複数枚の元画像Ｐ０をつなぎ合わせて単一の合成画像Ｐ２を生成し、幅広い視野の撮影が可能となっている。そして、ＦＰＤ４に放射線が入射する範囲を元画像Ｐ０の撮影ごとに変更させるようにコリメータ３ａの開度が撮影ごとに調整される。これにより、被検体Ｍにおける検査の関心部位以外の部分に放射線が入射することを防ぐことができるとともに、同じ線質で複数の撮影を行うことができるので、得られた複数枚の元画像Ｐ０をつなぎ合わせれば、つなぎ目において写り込んでいる被検体Ｍの像が一致した診断に好適な合成画像Ｐ２が取得できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数枚の透視画像を重ね合わせて被検体の体幹部の広範囲が写り込んだ画像を生成する放射線撮影装置に係り、特に、脊椎側湾症診断に用いる放射線撮影装置に関する。

医療機関には、放射線で被検体Ｍの画像を撮影する放射線撮影装置が備えられている。この様な放射線撮影装置５１は、図１０に示すように立位の被検体Ｍを挟む位置に放射線源５３と放射線検出器５４とが設けられている。放射線源５３は、放射線を照射するものであり、検査室の床面に沿った水平方向に放射線を照射し、放射線検出器５４は、被検体Ｍを透過してきた放射線を検出する目的で設けられている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。

放射線検出器５４は、矩形の放射線を検出する検出面を有し、その放射線源５３の発する放射線ビームの中心軸と検出面とが直交するように（検出面を立て掛けるかのように）配置されている。放射線検出器５４は、支柱５２に支持されており、支柱５２に沿って鉛直方向に移動することができるようになっている。検出面の大きさとしては、直立した被検体Ｍの体側方向の幅が収まる程度が通常である。

実際の検査において、撮影しようとする被検体Ｍの範囲が放射線検出器５４の検出面よりも大きい場合がある。このようなときには、放射線検出器５４を鉛直方向に移動させながら複数回に亘って撮影を行い、そのとき取得される複数の画像をつなぎ合わせて一つの画像とする。この様な撮影方法は、被検体Ｍの胴体部分を撮影したい場合によく用いられる。この様な検査は、脊椎側湾症の診断においてよく行われる。この診断においては、脊椎の曲がり具合を検査しなければならず、一度の撮影で脊椎の全てを撮影することができないからである。

特開２００８−４３５７６号公報 特開２００９−２４０５６８号公報

しかしながら、従来の構成によれば、次のような問題点がある。
すなわち、従来構成によれば被検体の無用な被曝を招来してしまうという問題点がある。従来の撮影は、２回の撮影を同じ条件で行うことで、２枚の透視画像を得ている。同一条件とされる撮影条件には放射線の線量に関する条件も含まれている。

１回目の撮影の方が２回目の撮影よりも撮影に放射線の線量がより必要であるとする。仮に撮影条件を２回目の撮影に好適なように設定して２枚の透視画像を取得すると、１回目の撮影は、線量が不足した状態で撮影が行われたものとなってしまい、得られた画像は診断に適さない。

そこで、２枚の透視画像を得るときの撮影条件は、２回の撮影のうち、より放射線の線量が必要な方（１回目の撮影）を基準に決められる。すると、１回目、２回目の撮影ともに十分な線量で撮影が行われることになる。

２回目の撮影については、本来はより線量を少なくして撮影した方が被検体の無用な被曝を抑制できて好ましい。しかし、従来構成によれば、２回の撮影を同じ条件で行うので、複数回する撮影のうち、線量を必要としない撮影において被検体に必要以上の放射線が照射されてしまっている。

この様な事態は望ましくないので、１回目の撮影と２回目の撮影とで撮影条件を変更する構成を採用する放射線撮影装置が従来から考え出されている。つまり、１回目の撮影の放射線量よりも２回目の撮影の放射線量を少なくするように撮影条件を変えるのである。この様にすることで、被検体の無用な被曝は抑制される。

しかし、２回の撮影の間で放射線量を変えてしまうと、透視画像に写り込む被検体の様子が変わってきてしまう。放射線量を変えると放射線の線質も変わってしまうからである。具体的には被検体の組織が写り込む様子が２つの透視画像の間で異なるので、この違いを色調補正などの画像処理により消去するのは難しい。従って、２枚の透視画像をつなぎ合わせて単一の画像を生成しようとするときに、そのつなぎ目において、２枚の透視画像に写り込んでいる被検体の像が一致しないことになる。すると、完成した単一の画像は、透視画像のつなぎ目で乱れたものとなり、診断に適さない。

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数枚の透視画像を重ね合わせて単一の画像を生成する放射線撮影装置において、被検体の無用な被曝を抑制するとともに診断に適した画像を取得することができる放射線撮影装置を提供することにある。

本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線撮影装置は、放射線を照射する放射線源と、放射線を検出する検出手段と、放射線源を被検体に対して移動させる放射線源移動手段と、検出手段を被検体に対して移動させる検出器移動手段と、放射線源移動手段を制御する放射線源移動制御手段と、検出器移動手段を制御する検出器移動制御手段と、放射線から照射される放射線ビームの広がりを制限するコリメータと、コリメータの開度を制御するコリメータ制御手段と、検出手段が出力する検出信号を基に元画像を生成する画像生成手段と、各制御手段の制御により撮影位置を被検体に対して変更しながら撮影された複数枚の元画像をつなぎ合わせて単一の合成画像を生成する合成画像生成手段とを備え、コリメータ制御手段がコリメータの開度を制御することにより、検出手段に放射線が入射する範囲を元画像の撮影ごとに変更させることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明は、撮影位置を被検体に対して変更しながら撮影された複数枚の元画像をつなぎ合わせて単一の合成画像を生成し、幅広い視野の撮影が可能となっている。そして、検出手段に放射線が入射する範囲を元画像の撮影ごとに変更させるようにコリメータの開度が撮影ごとに調整される。これにより、被検体における検査の関心部位以外の部分に放射線が入射することを防ぐことができる。つまり、被検体が無用に放射線被曝をすることを防ぐことができるのである。しかも本発明によれば、放射線源の出力を変更することで放射線被曝を抑制する構成を採用する必要がない。したがって、同じ線質で複数の撮影を行うことができるので、撮影の際に被検体が透過される様子は同一なものとなる。この様にして得られた元画像をつなぎ合わせれば、つなぎ目において写り込んでいる被検体の像が一致した診断に好適な合成画像が取得できる。

また、上述の放射線撮影装置において、放射線源を制御する放射線源制御手段を備え、放射線源制御手段は、一連の元画像の撮影において同一の照射条件で放射線源を制御すればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置の具体的構成を示すものとなっている。同一の照射条件で撮影された元画像をつなぎ合わせて合成画像を生成するようにすれば、元画像のつなぎ目における画像の乱れを確実に防止することができる。

また、上述の放射線撮影装置において、放射線源移動制御手段および検出器移動制御手段は、放射線源および検出手段を互いの位置関係を保った状態で放射線源から検出手段に向かう照射方向と直交する移動方向に移動させればより望ましい。

また、上述の放射線撮影装置において、検出器移動制御手段は、検出手段を移動方向に移動させ、放射線源移動制御手段は、検出手段の移動に合わせて放射線源の向きが検出手段に向くように変更させればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置の具体的構成を示すものとなっている。すなわち、放射線源および検出手段を互いの位置関係を保った状態で放射線源から検出手段に向かう照射方向と直交する移動方向に移動するか、放射線源は位置を変更しないようにして放射線源の向きを検出手段の移動に合わせて検出手段に向くように変更するようにすれば、より撮影条件を同じくして複数の撮影を実行することができる。

また、上述の放射線撮影装置において、コリメータは、照射方向、および移動方向のいずれにも直交する直交方向における放射線ビームの広がりを制限するものであればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置の具体的構成を示すものとなっている。コリメータが直交方向における放射線ビームの広がりを制限するものであれば、画像同士をつなぎ合わせる際に、元画像における互いのつなぎ目がコリメータの影に完全に覆われることがないので、放射線撮影装置は、確実に細長状の被検体を単一の合成画像に納めることができる。

また、上述の放射線撮影装置において、元画像撮影の回数とコリメータの開度とが関連づけられたテーブルを記憶する記憶手段を備え、コリメータ制御手段は、テーブルを参照することにより元画像撮影の回数に対応するコリメータの開度を認識して、このコリメータの開度に基づいて制御を行えばより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置の具体的構成を示すものとなっている。すなわち、コリメータ制御手段がテーブルを参照することにより元画像撮影の回数に対応するコリメータの開度を認識して、このコリメータの開度に基づいて制御を行えば、確実にコリメータの開度を撮影ごとに変更できる放射線撮影装置が提供できる。

また、上述の放射線撮影装置において、コリメータ制御手段が動作する際のコリメータの開度は、被検体を撮影するときの関心領域を基に決められればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置の具体的構成を示すものとなっている。すなわち、コリメータの開度が関心領域を基に決められれば、関心領域のみに放射線が被検体に照射されるようにコリメータの開度を決定できるのでより確実に放射線被曝を抑制することができる。

また、上述の放射線撮影装置において、検出手段が連続した元画像の撮影の間に出力した信号を基に元画像に現れるコリメータおよび被検体の偽像を除去する偽像除去手段を備えればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置の具体的構成を示すものとなっている。本発明における放射線撮影装置の撮影中に検出手段にはコリメータの影が投影される。このコリメータの影は、検出手段において極端に放射線の入射が少ない領域を作り出す。すると、コリメータの影が検出手段にはっきりと写り込みすぎてしまい、このコリメータの影が次の撮影で偽像として現れやすくなる。上述の構成によれば偽像除去手段を備えているので、このコリメータの影の偽像を除去することができ、診断に好適な合成画像が提供できる。

また、上述の放射線撮影装置において、コリメータ制御手段は、被検体の肺野に放射線が照射されないようにコリメータを制御すればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置の具体的構成を示すものとなっている。被検体の肺野には、心臓などの重要な臓器が分布している。被検体の肺野に放射線が照射されないようにすることにより、これらの臓器を保護することができる。

また、上述の放射線撮影装置において、立位撮影用となっていればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置の具体的構成を示すものとなっている。本発明を立位撮影に応用すれば、脊椎側湾症の検査に好適な放射線撮影装置が提供できる。

本発明は、撮影位置を被検体に対して変更しながら撮影された複数枚の元画像をつなぎ合わせて単一の合成画像を生成し、幅広い視野の撮影が可能となっている。そして、検出手段に放射線が入射する範囲を元画像の撮影ごとに変更させるようにコリメータの開度が撮影ごとに調整される。これにより、被検体における検査の関心部位以外の部分に放射線が入射することを防ぐことができるとともに、同じ線質で複数の撮影を行うことができるので、得られた複数枚の元画像をつなぎ合わせれば、つなぎ目において写り込んでいる被検体の像が一致した診断に好適な合成画像が取得できる。

実施例１に係るＸ線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係るコリメータの構成について斜視図である。 実施例１に係るＦＰＤの構成について断面図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明するフローチャートである。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 本発明の１変形例に係るＸ線撮影装置の構成を説明する模式図である。 従来構成のＸ線撮影装置の構成を説明する模式図である。

以降、本発明の実施例を説明する。実施例におけるＸ線は、本発明の放射線に相当する。また、ＦＰＤは、フラット・パネル・ディテクタの略である。

まず、実施例１に係るＸ線撮影装置１の構成について説明する。Ｘ線撮影装置１は、立位の被検体Ｍの撮影を行うように構成されており、図１に示すように、床面から鉛直方向に伸びた支柱２と、Ｘ線を照射するＸ線管３と、支柱２に支持されるＦＰＤ４と、鉛直方向に伸びるとともに天井に支持されている懸垂支持体７を有している。懸垂支持体７は、Ｘ線管３を懸垂支持するものである。Ｘ線管３は、本発明の放射線源に相当し、ＦＰＤ４は、本発明の検出手段に相当する。

ＦＰＤ４は、支柱２に対し鉛直方向にスライドすることができる。また、懸垂支持体７は、鉛直方向に伸縮自在となっており、懸垂支持体７の伸縮に伴ってＸ線管３の鉛直方向における位置が変更される。ＦＰＤ４の支柱２に対する鉛直方向の移動は、両者２，４の間に設けられたＦＰＤ移動機構１５により実行される。したがって、鉛直方向は、Ｘ線管３・ＦＰＤ４の移動方向ｍとなっている。これは、ＦＰＤ移動制御部１６により制御される。ＦＰＤ移動機構１５は、本発明の検出器移動手段に相当し、ＦＰＤ移動制御部１６は、本発明の検出器移動制御手段に相当する。

Ｘ線管３の移動について説明する。Ｘ線管３は、懸垂支持体７に設けられたＸ線管移動機構１３により行われる。Ｘ線管移動制御部１４は、Ｘ線管移動機構１３を制御する目的で設けられている。Ｘ線管３は、Ｘ線管移動機構１３により（１）鉛直方向（移動方向ｍ），（２）ＦＰＤ４に対する接近・離反方向、（３）Ｘ線管３からＦＰＤ４に向かう照射方向と直交する水平の方向（直交方向ｖ：図１における紙面貫通方向、被検体Ｍの体側方向）に移動する。Ｘ線管３が鉛直方向に移動する場合、懸垂支持体７は、伸縮することになる。照射方向、移動方向、直交方向ｖは、いずれも互いに直交する。Ｘ線管移動機構１３は、本発明の放射線源移動手段に相当し、Ｘ線管移動制御部１４は、本発明の放射線源移動制御手段に相当する。

Ｘ線撮影装置１に設けられるコリメータ３ａについて説明する。コリメータ３ａは、Ｘ線管３に付設されており、Ｘ線管３から照射されるＸ線をコリメートして、４角錐形状（コーン状）のＸ線ビームＢとするものである。

このコリメータ３ａの詳細について説明する。コリメータ３ａは、図２に示すように、中心軸Ｃを基準として鏡像対称に移動する１対のリーフ３ｂを有し、同じく中心軸Ｃを基準として鏡像対称に移動するもう１対のリーフ３ｂを備えている。このコリメータ３ａは、リーフ３ｂを移動させることで、ＦＰＤ４が有する検出面４ａの全面にコーン状のＸ線ビームＢを照射させることもできれば、たとえば、ＦＰＤ４の中心部分だけにファン状のＸ線ビームＢを照射させることもできる。なお、中心軸Ｃは、Ｘ線ビームＢの中心を示す軸ともなっている。なお、リーフ３ｂの対の一方は、４角錐形状となっているＸ線ビームの移動方向ｍの広がりを調整するものであり、もう一方のリーフ３ｂの対は、Ｘ線ビームの直交方向ｖの広がりを調整するものである。コリメータ３ａの開度の変更は、コリメータ移動機構１８ａが行う。コリメータ制御部１８ｂは、コリメータ移動機構１８ａを制御するものである。また、コリメータ３ａを鏡像対称に移動させる構成とせずに、一対のリーフ３ｂが独立に移動する構成としてもよい。コリメータ制御部１８ｂは、本発明のコリメータ制御手段に相当する。

Ｘ線管制御部６は、Ｘ線管３の管電圧、管電流やＸ線の照射時間を制御するものである。Ｘ線管制御部６は、所定の管電流・管電圧・パルス幅で放射線を出力するようにＸ線管３を制御する。管電流等のパラメータは、記憶部３７に記憶されている。Ｘ線管制御部６は、本発明の放射線源制御手段に相当する。

ＦＰＤ４は、Ｘ線を検出する検出面４ａ（図１参照）を有している。検出面４ａは、鉛直方向に起立してＸ線撮影装置１に配置されている。これにより、起立した被検体Ｍを効率的に撮影できるようになっている。検出面４ａは、Ｘ線管３のＸ線照射口に面するように配置されている。いいかえれば、検出面４ａは、直交方向ｖ，移動方向ｍの２方向がなす平面に沿って配置されている。また、検出面４ａは、矩形となっており、１辺が直交方向ｖに、その１辺と直交する他の１辺が移動方向ｍに一致している。

ＦＰＤ４の構造について説明する。ＦＰＤ４は、蛍光を介することなくＸ線を直接キャリア対に変換する直接変換型のＸ線検出器となっている。ＦＰＤ４は、図３に示すように、キャリアの移動によって誘起される電荷を蓄積して読み出すアクティブマトリックス基板３４と、Ｘ線をキャリア対（電荷）に変換するアモルファスセレン層３１と、絶縁の目的で設けられている第２高抵抗膜３２と、アモルファスセレン層３１を電場に置く目的で設けられている共通電極３３と、絶縁の目的で設けられているエポキシ樹脂層３５と、ガラスで構成される補助板３６と、絶縁の目的で設けられている第１高抵抗膜３７とを有している。また、ＦＰＤ４は、アクティブマトリックス基板３４，第１高抵抗膜３７，アモルファスセレン層３１，第２高抵抗膜３２，共通電極３３，エポキシ樹脂層３５，および補助板３６の順に積層された構成となっている。

アモルファスセレン層３１は、比抵抗１０^９Ωｃｍ以上（好ましくは１０^１１Ωｃｍ以上）となっている高純度のアモルファスセレンで構成される。その積層方向の厚さは、０．２ｍｍ〜３．０ｍｍとなっている。このアモルファスセレン層３１にＸ線が照射されると、正孔と電子のペアであるキャリア対が発生する。アモルファスセレン層３１は、強い電場に置かれているので、キャリアは、それに伴って移動し、アクティブマトリックス基板３４に形成された収集電極３４ａに電荷が誘起される。

アクティブマトリックス基板３４には、ガラス基板上にキャリア収集用の収集電極３４ａが形成されている。収集電極３４ａは、第１高抵抗膜３７に接するとともに、アクティブマトリックス基板３４の表面に２次元的に配列されている。この収集電極３４ａは、図３に示すように、電荷蓄積用のコンデンサ３４ｃに接続されている。コンデンサ３４ｃは、収集電極３４ａで収集された電荷が蓄積される。コンデンサ３４ｃは、トランジスタ３４ｔに接続されている。このトランジスタ３４ｔは、コンデンサ３４ｃに接続される入力端子の他に、電流制御用のゲートＧと、検出信号読み出し用の読み出し電極Ｐとを有している。トランジスタ３４ｔのゲートＧがオンされると、コンデンサ３４ｃに蓄積している電荷は読み出し電極Ｐに向けて流れる。この様にして、アモルファスセレン層３１で生じた電荷はＸ線の検出信号として読み出される。

アモルファスセレン層３１にＸ線が照射されると、層の内部でキャリア対が発生する。このキャリア対は、共通電極３３により発生している電場によって共通電極３３または収集電極３４ａに向かい、層の外部に移動する。電荷の内の一部は、移動せず、アモルファスセレン層３１に残存する。この電荷は検出信号を読み出した後もアモルファスセレン層３１に残存し続け、やがて減衰して消滅する。従って、複数回に亘って元画像Ｐ０を取得しようとするとき、前回の撮影における像が今回の撮影において偽像となって現れることがある。

元画像Ｐ０を撮影した時、次の撮影で偽像として現れやすいのは、元画像Ｐ０に写り込んだコリメータ３ａのリーフ３ｂの影である。リーフ３ｂは、Ｘ線を吸収するので、リーフ３ｂの影は元画像Ｐ０において極端に暗くはっきりと写り込み、次の撮影で偽像となって現れやすい。また、リーフ３ｂの影ほどでないとしても被検体像も次の撮影で偽像となって現れる。

次に、Ｘ線撮影装置１の画像処理に係る各部について説明する。画像生成部１１は、ＦＰＤ４から出力された検出データを組み立てて、被検体Ｍの投影像が写りこんでいる元画像Ｐ０を生成する。画像合成部１２は複数枚の元画像Ｐ０をつなぎ合わせて合成画像Ｐ２を生成する。画像生成部１１は、本発明の画像生成手段に相当し、画像合成部１２は、本発明の合成画像生成手段に相当する。

偽像除去部１７は、複数回に亘って元画像Ｐ０を取得しようとするときに現れる偽像を除去する目的で設けられている。すなわち、偽像除去部１７は、連続した元画像Ｐ０の撮影の間にＦＰＤ４のゲートＧをオンし、読み出し電極Ｐから信号を出力させる。偽像除去部１７は、本発明の偽像除去手段に相当する。

偽像除去部１７の動作のタイミングについて説明する。例えば、２回の元画像Ｐ０の撮影をするとき、まず、（１）Ｘ線管３によって１回目のＸ線照射が行われ、（２）画像生成部１１によって１回目の検出信号の取得が行われる。続いて、（３）２回目のＸ線照射が行われ、（４）２回目の検出信号の取得が行われる。偽像除去部１７は、（２）の動作の後、（３）の動作の前にＦＰＤ４より信号を出力させる。このようにすることで、２回目の撮影における元画像Ｐ０に現れる偽像パターンを取得し、元画像Ｐ０から偽像を除去することができる。

１回目の検出信号取得において、ゲートＧは、画像生成部１１によってオンされたので、このときにＦＰＤ４が有するＸ線検出に係る情報は全て出力されたはずである。しかし、上述のように読み出されなかった電荷がアモルファスセレン層３１に残存し続けているので、偽像除去部１７がＦＰＤ４のゲートＧをオンすると、ＦＰＤ４は残存した電荷の一部を信号として出力するのである。この信号の強さは、ＦＰＤ４において２次元的に配列されている検出素子（具体的には図３における収集電極３４ａから構成される）の各々で異なっており、残存した電荷に応じて強い信号が出力される。

偽像除去部１７は、ＦＰＤ４の出力を基に、ＦＰＤ４における電荷の残存の分布を示すマップを生成する。このマップは、Ｘ線を照射しないで取得されたダーク画像ともなっているので、以降、マップをダーク画像Ｄと呼ぶことにする。偽像除去部１７を動作させてもなお、アモルファスセレン層３１には電荷が残存し続けている。

操作卓３８は、術者の各指示を入力させる目的で設けられており、画像合成部１２に対する各種指示もこの操作卓３８を通じて行われる。記憶部３７は、後述のテーブルＴ，Ｘ線管３の制御情報、Ｘ線管３の位置情報、ＦＰＤ４の鉛直方向の位置情報などのＸ線撮影に用いられる各種パラメータの一切を記憶する。なお、Ｘ線撮影装置１は、図１に示すように、各部６，１４，１６，１１，１２，１７，１８ｂを統括的に制御する主制御部４１を備えている。この主制御部４１は、ＣＰＵによって構成され、種々のプログラムを実行することにより、各部を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されてもよい。表示部３９は、撮影された合成画像Ｐ２を表示させる目的で設けられている。

＜Ｘ線撮影装置の動作＞
次に、Ｘ線撮影装置１の動作について説明する。この動作説明においては、脊椎側湾症の診断を目的とした合成画像Ｐ２を取得するものとする。したがって、動作説明における検査の関心部位は被検体Ｍの骨盤および脊椎である。実施例１に係るＸ線撮影装置１を用いて合成画像Ｐ２を取得するには、図４に示す様に、まず被検体Ｍが載置され（被検体載置ステップＳ１），元画像Ｐ０の撮影が開始される（元画像撮影開始ステップＳ２）。そして、元画像撮影の間にコリメータ３ａが調整され（コリメータ調整ステップＳ３），同時にダーク画像Ｄも取得される（ダーク画像取得ステップＳ４）。元画像から偽像が取り除かれた後、（偽像除去ステップＳ５），複数の元画像をつなぎ合わせて合成画像Ｐ２が生成される（合成画像生成ステップＳ６）。以降、これらの各ステップについて順を追って説明する。なお、以降の説明において、まず被検体Ｍの脊椎が写り込んだ元画像Ｐ０ａを撮影し、次に骨盤が写り込んだ元画像Ｐ０ｂを撮影するものとする。

＜被検体載置ステップＳ１＞
撮影に先立って、被検体ＭがＸ線管３とＦＰＤ４とに挟まれる位置に起立される。これにより、Ｘ線撮影装置１に被検体Ｍが載置されたことになる。術者が操作卓３８を通じてＸ線管３およびＦＰＤ４の位置の調整を行うと、Ｘ線管３およびＦＰＤ４はそれぞれの移動を制御する各制御部１４，１６の制御に従って、移動方向ｍに移動する。そして、Ｘ線管３およびＦＰＤ４は被検体Ｍの脊椎を撮影する位置で停止する。

＜元画像撮影開始ステップＳ２，コリメータ調整ステップＳ３＞
術者が操作卓３８を通じて元画像の撮影開始の指示を与えると、まず元画像Ｐ０ａの撮影が開始される。まず、コリメータ制御部１８ｂは、被検体Ｍの脊椎が写り込んだ元画像Ｐ０ａを撮影するのに適したＸ線ビームの絞りとなるようにコリメータ３ａのリーフ３ｂの移動を開始させる。

図５は、１回目の撮影時におけるコリメータ開度の調節を示している。すなわち、図５１回目の撮影で得られる元画像Ｐ０ａを表しており、そのうちの網掛けの部分は、元画像Ｐ０ａに写り込むコリメータ３ａのリーフ３ｂの影を表している。脊椎を撮影する１回目の撮影においてはコリメータ３ａの開度は照射方向、および移動方向ｍのいずれにも直交する直交方向ｖについて狭くなるように調節される（図５参照）。リーフ３ｂが移動することにより被検体Ｍの脊椎のみにＸ線が照射されるようコリメータ３ａの開度が調整される。これにより、被検体Ｍの肺野にＸ線が照射されることがない。被検体Ｍの肺野には心臓などの重要な臓器が分布している。被検体Ｍの肺野にＸ線が照射されないようにすることにより、これらの臓器を保護することができる。１回目の撮影における関心領域は被検体Ｍの脊椎であり、肺野や心臓は関心領域外である。コリメータ３ａの開度は、被検体を撮影するときの関心領域を基に決められて、脊椎のみにＸ線が照射されるように狭く設定される。

元画像Ｐ０ａが撮影される際のコリメータ３ａの開度について説明する。記憶部３７には、元画像撮影の回数とコリメータ３ａの開度とが関連づけられたテーブルＴを有していいる（図６参照）。コリメータ制御部１８ｂは、テーブルＴを参照することにより元画像撮影の回数に対応するコリメータ３ａの開度を認識して、このコリメータ３ａの開度に基づいて制御を行う。各撮影の回数に対応するコリメータ３ａの開度は、予めファントムを用いた撮影を行い、その結果から決定されたものである。

また、コリメータ３ａの開度を術者が決定する構成としてもよい。すなわち、記憶部３７には複数の開度に関する設定値が記憶されており、術者が操作卓３８を通じて被検体Ｍの体格などのデータを入力すると、コリメータ制御部１８ｂは、これに応じたコリメータ開度の設定値を記憶部３７から読み出して用いる構成となっている。この構成においては、被検体Ｍの体格情報、撮影回数、およびコリメータ３ａの開度が関連したテーブルＴが必要となる。術者がコリメータ開度を直接入力できるようにしてもよい。コリメータ開度は、被検体の関心部位を基に決定される。

コリメータ開度調節の後、Ｘ線管制御部６は、記憶部３７に記憶されている照射時間・管電流・管電圧に従い、Ｘ線を照射する。Ｘ線ビームはコリメータ３ａによって広がりが直交方向ｖに制限されて、被検体Ｍに入射する。このとき被検体Ｍの脊椎に相当するスリット上の領域にのみＸ線が入射し、被検体Ｍの肺野にはＸ線は入射しない（図５参照）。この様にすることで被検体Ｍの無用な被曝を防ぐことができる。Ｘ線は、被検体Ｍを透過して、ＦＰＤ４の検出面４ａに入射し、そこで検出される。ＦＰＤ４はＸ線の検出信号を画像生成部１１に出力し、画像生成部１１は、元画像Ｐ０ａを生成する。

＜ダーク画像取得ステップＳ４＞
１回目の撮影が終了して元画像Ｐ０ａが取得されると、Ｘ線管３およびＦＰＤ４は、それぞれの移動を制御する各制御部１４，１６の制御に従って、被検体Ｍの骨盤の位置までの移動を開始する。すなわち、Ｘ線管３およびＦＰＤ４は、移動方向ｍに移動することにより１回目の撮影における撮影視野と２回目の撮影における撮影視野とが移動方向ｍから一部オーバーラップする位置まで移動される。この様にするのは、元画像同士を重ね合わせる際に、画像の間に撮影されていない隙間が生じることを防止する必要があるからである。

偽像除去部１７は、Ｘ線管３およびＦＰＤ４の移動の最中にＦＰＤ４から信号を出力させ、ダーク画像Ｄを取得する。このダーク画像Ｄは、２回目の撮影に現れる偽像のパターンを表しているものであり、具体的には図７の上段左側のようにコリメータ３ａが写り込んでいる。

Ｘ線管３およびＦＰＤ４は、被検体Ｍの骨盤の位置まで到達して停止する。そこで、コリメータ制御部１８ｂは、２回目の撮影に先立って、コリメータ３ａの開度を調節する。このコリメータ３ａの開度はコリメータ制御部１８ｂが記憶部３７に記憶されたテーブルＴを参照して決定されるものである。図６に示す様に２回目の撮影は、コリメータ開度１００％で行われるのであるから、コリメータ３ａはコリメータ制御部１８ｂにより全開とされる。２回目の撮影における関心領域は被検体Ｍの骨盤である。コリメータ３ａの開度は、被検体を撮影するときの関心領域を基に決められて、骨盤にＸ線が照射されるように広く設定される。このように、実施例１の構成によれば、ＦＰＤ４にＸ線が入射する範囲を元画像の撮影ごとに変更される構成となっている。

コリメータ開度調節の後、Ｘ線管制御部６は、記憶部３７に記憶されている照射時間・管電流・管電圧に従い、Ｘ線を照射する。このときのＸ線の照射条件は、１回目の撮影と同一の条件となっている。Ｘ線は、被検体Ｍを透過して、ＦＰＤ４の検出面４ａに入射し、そこで検出される。ＦＰＤ４はＸ線の検出信号を画像生成部１１に出力し、画像生成部１１は、元画像Ｐ０ｂを生成する。このようにして、撮影位置を被検体Ｍに対して変更しながら複数枚の元画像Ｐ０ａ，Ｐ０ｂが生成されるのである。このとき撮影された元画像Ｐ０ｂは、図７の上段右側のようになっている。元画像Ｐ０ｂには、被検体Ｍの像と、１回目に撮影したコリメータ３ａの影に由来する偽像とが写り込んでいる。この元画像Ｐ０ｂは、偽像除去部１７に送出される。

＜偽像除去ステップＳ５＞
偽像除去部１７は、複数回に亘る元画像の撮影において、１回目以降に撮影された元画像Ｐ０ｂについて、元画像Ｐ０ｂの撮影とその直前の撮影との間に取得されたダーク画像Ｄを基に元画像Ｐ０ｂに現れる偽像を除去して、偽像除去画像Ｐ１ｂを生成する。以上のような偽像除去部１７の動作は、ＦＰＤ４が連続した元画像Ｐ０ａ，Ｐ０ｂの撮影の間に出力した信号を基に元画像Ｐ０ｂに現れるコリメータ３ａの偽像を除去するものであると表現することもできる。すなわち、偽像除去部１７は、ダーク画像Ｄに重み付けを施して、元画像Ｐ０ｂから減算することにより偽像除去画像Ｐ１ｂを生成する。なお、１回目の撮影で得られる元画像Ｐ０ａについては、必ずしも偽像除去部１７の動作をする必要は無い。

また、１回目で被検体Ｍの骨盤を撮影し、２回目で被検体Ｍの脊椎を撮影するような動作をする場合は、１回目の撮影でコリメータ３ａは全開となっているので、２回目の撮影でコリメータ３ａの影の偽像が写り込むことがない。したがって、この様な構成をとる場合は、２回目の撮影で得られた元画像においても必ずしも偽像除去部１７の動作をする必要は無い。

＜合成画像生成ステップＳ６＞
被検体Ｍの脊椎が写り込んだ元画像Ｐ０ａと、被検体Ｍの骨盤が写り込んだ偽像除去画像Ｐ１ｂとは、画像合成部１２に送出される。画像合成部１２は、両画像Ｐ０ａ，Ｐ１ｂをＸ線管３・ＦＰＤ４の移動方向ｍにつなぎ合わせて、図８に示すような被検体Ｍの脊椎と骨盤の両方が写り込んだ合成画像Ｐ２を生成する。なお、図８における斜線の部分は、コリメータ３ａの開度の調節により被検体ＭにＸ線が照射されていない領域である。この合成画像Ｐ２が表示部３９に表示されて撮影は終了となる。

合成画像Ｐ２において脊椎の部分と骨盤の部分とがどのように写り込んでいるかを説明する。１回目の撮影と２回目の撮影とでＸ線の照射条件は同一であったのであるから、合成画像Ｐ２における脊椎と骨盤は同じ線質を有するＸ線で撮影されたものとなっている。つまり、合成画像Ｐ２のつなぎ目の部分では、元画像Ｐ０ａと偽像除去画像Ｐ１ｂとに写り込む被検体Ｍの像が一致することにある。すると、合成画像Ｐ２のつなぎ目で画像が乱れることがない。

以上のように、実施例１の構成は、撮影位置を被検体Ｍに対して変更しながら撮影された複数枚の元画像Ｐ０をつなぎ合わせて単一の合成画像Ｐ２を生成し、幅広い視野の撮影が可能となっている。そして、ＦＰＤ４に放射線が入射する範囲を元画像Ｐ０の撮影ごとに変更させるようにコリメータ３ａの開度が撮影ごとに調整される。これにより、被検体Ｍにおける検査の関心部位以外の部分に放射線が入射することを防ぐことができる。このようにすることで、被検体Ｍが無用に放射線被曝をすることを防ぐことができる。しかも、実施例１の構成によれば、Ｘ線管３の出力を変更することで放射線被曝を抑制する構成を採用する必要がない。したがって、同じ線質で複数の撮影を行うことができるので、撮影の際に被検体Ｍが透過される様子は同一なものとなる。この様にして得られた元画像Ｐ０をつなぎ合わせれば、つなぎ目において写り込んでいる被検体Ｍの像が一致した診断に好適な合成画像Ｐ２が取得できる。

また、上述の構成によれば、撮影中にＦＰＤ４にはコリメータ３ａの影が投影される。このコリメータ３ａの影は、ＦＰＤ４において極端に放射線の入射が少ない領域を作り出す。すると、コリメータ３ａの影がＦＰＤ４にはっきりと写り込みすぎてしまい、このコリメータ３ａの影が次の撮影で偽像として現れやすくなる。実施例１の構成によれば偽像除去部１７を備えているので、このコリメータ３ａの影の偽像を除去することができ、診断に好適な合成画像Ｐ２が提供できる。

本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施をすることができる。

（１）上述の構成によれば、コリメータ３ａの絞り方についての限定はなかったが、鏡像対象にコリメータ３ａを移動させるようにしてもよい。この様にすると、コリメータ移動機構１８ａの構造を単純なものとすることができる。また、図９に示す様に、コリメータ３ａのリーフ３ｂの移動を独立なものとして、元画像Ｐ０ａにコリメータ３ａの影が非対称に現れるようにしてもよい。被検体の背骨の湾曲が目視できる場合においては、この様にした方が診断に適した合成画像Ｐ２が得られる。

（２）上述した実施例は、２回目の撮影においてコリメータ３ａの開度が全開とされていたが、本発明はこの構成に限られない。被検体の脚部の部分に対して無用な放射線被曝を防ぐことを目的として２回目の撮影においてコリメータ３ａを調整することにより、放射線ビームの広がりをＸ線管３・ＦＰＤ４の移動方向ｍに制限してもよい。この場合、元画像Ｐ０同士のつなぎ目にコリメータ３ａの影が写り込まないようにコリメータ３ａのリーフ３ｂの移動を独立制御とすることが望ましい。

（３）上述した実施例は、Ｘ線管３とＦＰＤ４とが互いの位置関係を保った状態で移動する構成となっていたが、Ｘ線管３の位置を変更させず、ＦＰＤ４のみＦＰＤ４の平面上の直線に沿って移動させる構成とすることもできる。この場合、ＦＰＤ移動制御部１６は、ＦＰＤ４を移動方向に移動させ、Ｘ線管移動制御部１４は、ＦＰＤ４の移動に合わせてＸ線管３の向きがＦＰＤ４の中心に向くように傾斜させる。

（４）上述した実施例は、医用の装置であったが、本発明は、工業用や、原子力用の装置に適用することもできる。

（５）上述した実施例のいうＸ線は、本発明における放射線の一例である。したがって、本発明は、Ｘ線以外の放射線にも適応できる。

Ｐ０ 元画像
Ｐ２ 合成画像
３ Ｘ線管（放射線源）
３ａ コリメータ
４ ＦＰＤ（検出手段）
１１ 画像生成部（画像生成手段）
１２ 画像合成部（合成画像生成手段）
１３ Ｘ線管移動機構（放射線源移動手段）
１４ Ｘ線管移動制御部（放射線源移動制御手段）
１５ ＦＰＤ移動機構（検出器移動手段）
１６ ＦＰＤ移動制御部（検出器移動制御手段）
１８ｂ コリメータ制御部（コリメータ制御手段）

Claims (10)

1. 放射線を照射する放射線源と、
   放射線を検出する検出手段と、
   前記放射線源を被検体に対して移動させる放射線源移動手段と、
   前記検出手段を被検体に対して移動させる検出器移動手段と、
   前記放射線源移動手段を制御する放射線源移動制御手段と、
   前記検出器移動手段を制御する検出器移動制御手段と、
   放射線から照射される放射線ビームの広がりを制限するコリメータと、
   前記コリメータの開度を制御するコリメータ制御手段と、
   前記検出手段が出力する検出信号を基に元画像を生成する画像生成手段と、
   各制御手段の制御により撮影位置を被検体に対して変更しながら撮影された複数枚の前記元画像をつなぎ合わせて単一の合成画像を生成する合成画像生成手段とを備え、
   前記コリメータ制御手段が前記コリメータの開度を制御することにより、前記検出手段に放射線が入射する範囲を前記元画像の撮影ごとに変更させることを特徴とする放射線撮影装置。
2. 請求項１に記載の放射線撮影装置において、
   放射線源を制御する放射線源制御手段を備え、
   前記放射線源制御手段は、一連の元画像の撮影において同一の照射条件で前記放射線源を制御することを特徴とする放射線撮影装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の放射線撮影装置において、
   前記放射線源移動制御手段および前記検出器移動制御手段は、前記放射線源および前記検出手段を互いの位置関係を保った状態で前記放射線源から前記検出手段に向かう照射方向と直交する移動方向に移動させることを特徴とする放射線撮影装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の放射線撮影装置において、
   前記検出器移動制御手段は、前記検出手段を移動方向に移動させ、
   前記放射線源移動制御手段は、前記検出手段の移動に合わせて前記放射線源の向きが前記検出手段に向くように変更させることを特徴とする放射線撮影装置。
5. 請求項３に記載の放射線撮影装置において、
   前記コリメータは、前記照射方向、および前記移動方向のいずれにも直交する直交方向における放射線ビームの広がりを制限するものであることを特徴とする放射線撮影装置。
6. 請求項５に記載の放射線撮影装置において、
   元画像撮影の回数と前記コリメータの開度とが関連づけられたテーブルを記憶する記憶手段を備え、
   前記コリメータ制御手段は、前記テーブルを参照することにより元画像撮影の回数に対応する前記コリメータの開度を認識して、この前記コリメータの開度に基づいて制御を行うことを特徴とする放射線撮影装置。
7. 請求項６に記載の放射線撮影装置において、
   前記コリメータ制御手段が動作する際のコリメータの開度は、被検体を撮影するときの関心領域を基に決められることを特徴とする放射線撮影装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の放射線撮影装置において、
   前記検出手段が連続した前記元画像の撮影の間に出力した信号を基に前記元画像に現れる前記コリメータおよび被検体の偽像を除去する偽像除去手段を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の放射線撮影装置において、
   前記コリメータ制御手段は、被検体の肺野に放射線が照射されないように前記コリメータを制御することを特徴とする放射線撮影装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の放射線撮影装置において、
    立位撮影用となっていることを特徴とする放射線撮影装置。

Images