JP2014068985A - 放射線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体に対して斜め方向から見たときの投影画像を鮮明に取得でき、再度の撮影を行わなくても投影画像の投影方向を調節できる放射線撮影装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るＸ線撮影装置１は、Ｘ線管３およびＦＰＤ４を同じ方向または互いに反対方向に移動させながら画像を連写することにより、取得された被検体のボクセルデータＢを取得し、これを利用して、スポット撮影で取得される投影画像に相当する画像（再構成画像Ｐ１）を取得する。本発明に係る放射線撮影装置の再構成画像Ｐ１は、ボクセルデータＢを仮想的な平面に投影させることで生成されるので、画像に歪みが生じない。また、一度ボクセルデータＢを生成してしまえば、これ以上被検体Ｍの撮影を行なうことなく、投影方向の異なる複数の再構成画像Ｐ１の生成を行うことができ、被検体Ｍに対する被曝を抑えつつ操作性に優れた装置を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検体に放射線を照射して画像を取得する放射線撮影装置に関し、特に撮影中に放射線源および放射線検出器が互いに反対方向に移動する放射線撮影装置に関する。

医療機関には放射線を照射して被検体Ｍのイメージングを行う放射線撮影装置が配備されている。このような放射線撮影装置は、図１４に示すように放射線を照射する放射線源５３と、放射線を検出するＦＰＤ５４とを備えている。放射線源５３とＦＰＤ５４との間には被検体Ｍを載置する天板５２が備えられている（例えば、特許文献１参照）。この様な装置にあっては、ＦＰＤ５４が被検体を載置する天板５２と平行な関係を保った状態で移動が可能となっている。

このような放射線撮影装置を用いて被検体Ｍの撮影を行うと、被検体をある方向から透視したときの画像が取得される。この様に取得される投影画像は、立体的な被検体の像を平面上に投影させたような投影像を写し込んでいる。

この様な装置とは別に被検体をある面で裁断したときの断層像を取得できる放射線断層撮影装置がある。この様な放射線断層撮影装置で取得された断層画像には、被検体の断層像が写り込んでいる。この様な装置における断層像を生成するときの仮想断面を裁断面と呼ぶことにする。

投影画像および断層画像は、いずれも被検体の内部構造を表した画像である。しかし、両画像には異なる性質がある。すなわち、断層画像の方が被検体の構造を示す情報が少ないのである。例えば断層画像は、裁断面上での被検体の内部構造しか写し込んでいない。したがって、術者が１枚の断層画像を視認したとしても、術者が知り得るのは裁断面における被検体の内部構造に過ぎない。このように断層画像の観察では、裁断面上にない被検体の内部構造がどのようになっているか知りようがない。

これに比べて、投影画像は、断層画像とは違い被検体の内部構造の情報をより多く保持している。すなわち、投影画像は、互いに平行となっている裁断面について生成された複数の断層画像を積算したかのような画像となっている。したがって、術者が投影画像を視認すると、断層画像を視認した場合と比べて、被検体の内部構造の情報をより多く得ることができる。このように、断層画像よりも投影画像の方が診断に有利な場合がある。従って、実際の診断において投影画像の撮影がよくなされる。

特開２００５−３１３２３号公報

しかしながら、従来構成によれば、次のような問題点がある。
すなわち、従来の投影画像の撮影方法では画像に歪みが生じる。

上述のようなＦＰＤ５４が被検体を載置する天板５２と平行な関係を保った状態で移動が可能となっている装置にあっては、ＦＰＤ５４が被検体を載置する天板５２と平行な関係を保った状態で移動する構成となっている。したがって、被検体に対して斜め方向から照射される放射線ビームを用いて撮影を行おうとして、放射線源５３を図１４の右方向に移動させると、放射線源５３から発する放射線ビームを受光するには、必然的にＦＰＤ５４は、左方向に移動しなければならなくなる（図１５参照）。

つまり、この様な装置は、Ｃアームを備えた放射線撮影装置のように放射線源５３とＦＰＤ５４との位置関係が保たれた状態でＦＰＤ５４が被検体に対して移動するような構成とすることはできない。

つまり、図１４のような装置で被検体に対して斜め方向から照射される放射線ビームを用いて撮影を行うと、放射線はＦＰＤ５４に対して斜め方向から入射する。これが投影画像の歪みを生む結果となる。

ＦＰＤ５４は、放射線を電荷に変換する変換層を備えている。放射線がＦＰＤ５４に対して斜め方向に入射するようになると、変換層にも放射線ビームが斜め方向から入射するようになる。このとき、変換層の浅い部分で放射線が電荷に変換された場合と、深い部分で変換された場合とで比較すると、放射線のＦＰＤ５４における入射位置が見かけ上変化する。このように、放射線がＦＰＤ５４に向けて斜め方向に入射すると、放射線の検出位置にバラツキが生じてしまい、画質の劣化が生じるのである。

また、従来の撮影装置では、自由に投影方向を変更できないという問題点がある。投影画像は、被検体に放射線を一度だけ照射するスポット撮影という方法で撮影される。このとき取得される投影画像は、放射線源５３と被検体ＭとＦＰＤ５４とが特定の位置関係を有する状態で撮影されたものである。したがって、投影画像は、被検体を特定の撮影方向から撮影した画像なのである。

術者が投影画像を視認したとき、撮影方向が不適切であったと判断したものとする。この様な事態は、例えば、被検体の関節を撮影したときに関節を斜め方向から撮影してしまった場合などに発生する。このとき術者が撮影方向が調整された投影画像を取得しようとした場合、再びスポット撮影を行って新たな投影画像を撮影するしかない。投影画像は、単なる２次元的な画像であり、これを基に撮影方向の異なる画像を生成することができないからである。

投影画像の撮影を何度も繰り返すこととなれば、被検体に対する被曝が増大する。また、複数の投影画像を取得するようにすると、撮影に要する時間が増大してしまい、スムーズな診断の妨げとなってしまう。

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、被検体に対して斜め方向から見たときの投影画像を鮮明に取得でき、再度の撮影を行わなくても投影画像の投影方向を調節できる放射線撮影装置を提供することにより、被検体に対する無用な被曝を抑制するとともにスムーズな診断が可能な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、放射線源を被検体に対し平行移動させる放射線源移動手段と、放射線源を回転させる放射線源回転手段と、放射線源回転手段及び放射線源移動手段を制御する放射線源移動制御手段と、被検体を透過した放射線を検出する検出手段と、検出手段を被検体に対し平行移動させる検出器移動手段と、検出器移動手段を制御する検出器移動制御手段と、放射線源および検出手段を同じ方向または互いに反対方向に移動させながら連写された画像を基に被検体の３次元像を写し込んだボクセルデータを生成するボクセルデータ生成手段と、ボクセルデータを任意の投影方向から平面に投影したときの投影像を写し込んだ再構成画像を生成する再構成画像生成手段とを備え、再構成画像生成手段は、少なくとも投影方向と直交する平面上の再構成画像を生成する機能を備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明に係る放射線撮影装置は、複数の裁断面における被検体の断層画像を撮影できる構成を備えている。すなわち、本発明に係る放射線撮影装置は、放射線源および検出手段を同じ方向または互いに反対方向に移動させながら画像を連写することにより、被検体の立体像（ボクセルデータ）を取得できるようになっているのである。本発明は、このような断層画像を撮影できる装置を利用して、スポット撮影で取得される投影画像に相当する画像（再構成画像）を取得できるようになっている。この様な画像は、被検体の断面しか表せない断層画像と比べて被検体の３次元像が２次元画像上で圧縮されたような画像となっているので、被検体を全体的に捉えることができ診断に好適である。

しかも、本発明に係る放射線撮影装置の再構成画像は、複数の断層画像を基にして生成される。したがって、被検体に対して斜め方向から見た時の再構成画像は、スポット撮影で投影画像を撮影したときよりも鮮明となる。スポット撮影の時と比べ、再構成画像を生成するときに用いられるデータの点数が多いからである。

また、ボクセルデータを仮想的な平面に投影させることで生成される。したがって、一度ボクセルデータを生成してしまえば、これ以上被検体の撮影を行なうことなく、投影方向の再設定さえすれば、投影方向の異なる複数の再構成画像の生成を行うことができる。したがって、被検体に対する被曝を抑えながら、診断に好適な投影方向から見た被検体の投影像を取得することができるのである。

また、本発明の構成によれば、放射線源および検出手段が被検体周りに一回転するＣＴ装置を用いて同様の構成とするよりも鮮明な撮影ができる。すなわち、本発明によれば、検出手段を高速で回転させる必要がないので、より解像度の高い検出手段を搭載できる。したがって、より鮮明でスポット撮影で得られる画像に近い投影像を写し込んだ再構成画像が生成できるのである。

また、上述の放射線撮影装置において、プリセットされた投影方向を記憶する記憶手段を備え、再構成画像生成手段は、プリセットされた投影方向に基づいて再構成画像を生成した後、入力手段から入力された投影方向に基づいて再構成画像を生成すればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明のより具体的な構成を示すものとなっている。すなわち、術者が投影方向を指定して再構成画像が生成される前に、プリセットされた投影方向で再構成画像が生成されれば、術者は診断に好適となるようにプリセットの投影方向を微調整するだけでよく、操作性の優れた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、記憶手段が記憶するプリセットの投影方向が以前に再構成画像生成手段が動作したときに基にした投影方向に一致しており、経過観察用に構成してもよい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明のより具体的な構成を示すものとなっている。すなわち、以前に再構成画像生成手段が動作したときに基にした投影方向と同じ投影方向で再構成画像を生成できるようにすれば、以前の投影方向を再現して再構成画像を生成できるので、経過観察用として優れた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、再構成画像生成手段が記憶手段に記憶されたプリセットの投影方向を複数読み出してこれらに基づいて生成された再構成画像の各々に写り込む被検体の内部構造の形状を認識する形状認識手段と、被検体の内部構造の形状を評価することにより再構成画像を選択する選択する画像選択手段とを備えればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明のより具体的な構成を示すものとなっている。投影方向の異なる複数の再構成画像の各々に写り込んだ被検体の内部構造の形状を認識して、この認識の基に画像の各々を評価して選択するようにすれば、術者による投影方向の入力の負担が軽減される。このように、本発明の放射線撮影装置に術者の入力を支援するような構成を備えてもよい。

本発明に係る放射線撮影装置は、放射線源および検出手段を同じ方向または互いに反対方向に移動させながら画像を連写することにより、取得された被検体の立体像（ボクセルデータ）を取得し、これを利用して、スポット撮影で取得される投影画像に相当する画像（再構成画像）を取得する。本発明に係る放射線撮影装置の再構成画像は、ボクセルデータを仮想的な平面に投影させることで生成されるので、一度ボクセルデータを生成してしまえば、これ以上被検体の撮影を行なうことなく、投影方向の異なる複数の再構成画像の生成を行うことができ、被検体に対する被曝を抑えつつ操作性に優れた装置を提供できる。

実施例１に係る放射線撮影装置の全体構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係るボクセルデータの取得原理を説明する模式図である。 実施例１に係るボクセルデータを説明する模式図である。 実施例１に係るボクセルデータを説明する模式図である。 実施例１に係る再構成画像の生成について説明する模式図である。 実施例１に係る再構成画像を説明する模式図である。 実施例１に係る再構成画像を説明する模式図である。 実施例１に係る投影方向の取り得る範囲を説明する模式図である。 実施例２に係る放射線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例３に係る放射線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例３に係るボクセルデータの取得原理を説明する模式図である。 実施例３に係るボクセルデータの取得原理を説明する模式図である。 実施例３に係るボクセルデータの取得原理を説明する模式図である。 従来構成の放射線撮影装置の構成を説明する模式図である。 従来構成の放射線撮影装置の構成を説明する模式図である。

次に、本発明に係る放射線断層撮影装置の実施例について図面を参照しながら説明する。なお、実施例におけるＸ線は、本発明の構成の放射線に相当する。なお、ＦＰＤは、フラットパネル型Ｘ線検出器（フラット・パネル・ディテクタ）の略である。

図１は、実施例１に係る放射線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。図１に示すように、実施例１に係るＸ線撮影装置１は、Ｘ線断層撮影の対象である被検体Ｍを載置する天板２と、天板２の上部（天板２の１面側）に設けられた被検体Ｍに対してコーン状のＸ線ビームを被検体Ｍに向けて照射するＸ線管３と、天板２の下部（天板の他面側）に設けられ、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するＦＰＤ４と、コーン状のＸ線ビームの中心軸とＦＰＤ４の中心点とが常に一致する状態でＸ線管３とＦＰＤ４との各々を被検体Ｍの関心部位を挟んで互いに反対方向に同期移動させる同期移動機構７と、これを制御する同期移動制御部８と、ＦＰＤ４のＸ線を検出するＸ線検出面を覆うように設けられた散乱Ｘ線を吸収するＸ線グリッド５とを備えている。この様に、天板２は、Ｘ線管３とＦＰＤ４とに挟まれる位置に配置されている。Ｘ線管３は、本発明の放射線源に相当し、ＦＰＤ４は、本発明の放射線検出手段に相当する。

同期移動機構７は、Ｘ線管３を被検体Ｍに対して体軸方向Ａに移動させるＸ線管移動機構７ａと、ＦＰＤ４を被検体Ｍに対して体軸方向Ａに移動させるＦＰＤ移動機構７ｂとを備えている。また、同期移動制御部８は、Ｘ線管移動機構７ａを制御するＸ線管移動制御部８ａとＦＰＤ移動機構７ｂを制御するＦＰＤ移動制御部８ｂとを備えている。Ｘ線管移動機構７ａ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８ａは、本発明の放射線源移動制御手段に相当する。ＦＰＤ移動機構７ｂは、本発明の検出器移動手段に相当し、ＦＰＤ移動制御部８ｂは、本発明の検出器移動制御手段に相当する。

Ｘ線管３は、Ｘ線管制御部６の制御にしたがってコーン状でパルス状のＸ線ビームを被検体Ｍに対して繰り返し照射する構成となっている。このＸ線管３には、Ｘ線ビームを角錐となっているコーン状にコリメートするコリメータが付属している。そして、このＸ線管３と、ＦＰＤ４はＸ線投影画像を撮像する撮像系３，４を生成している。Ｘ線管制御部６は、Ｘ線管３の電圧を制御することにより、Ｘ線管３に高電圧を与えてＸ線を照射させることもできるし、Ｘ線管３に低電圧を与えてＸ線を照射させることもできる。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。

同期移動機構７は、被検体Ｍに対してＸ線管３とＦＰＤ４とを同期させて移動させる構成となっている。この同期移動機構７は、同期移動制御部８の制御にしたがって被検体Ｍの体軸方向Ａに平行な直線軌道（天板２の長手方向）に沿ってＸ線管３を直進移動させる。このＸ線管３とＦＰＤ４との移動方向は、天板２の長手方向に一致している。しかも、検査中、Ｘ線管３の照射するコーン状のＸ線ビームは、常に被検体Ｍの関心部位に向かって照射されるようになっており、このＸ線照射角度は、Ｘ線管３の角度を変更することによって、たとえば初期角度−２０°から最終角度２０°まで変更される。この様なＸ線照射角度の変更は、Ｘ線管傾斜機構９が行う。Ｘ線管傾斜制御部１０は、Ｘ線管傾斜機構９を制御する目的で設けられている。

そして、さらに実施例１に係るＸ線撮影装置１は、各制御部６，８，１０，１８ｂ，２２を統括的に制御する主制御部２５と、再構成画像Ｐ１を表示する表示部２７とを備えている。この主制御部２５は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することにより各制御部６，８，１０および後述の各部１１，１２，１３，１４を実現している。記憶部２３は、Ｘ線管３の制御に関わるパラメータやプリセットされた投影方向などのＸ線撮影装置１の制御に関するデータの一切を記憶する。操作卓２６は、術者のＸ線撮影装置１に対する各操作を入力させるものである。記憶部２３は、本発明の記憶手段に相当し、操作卓２６は、本発明の入力手段に相当する。

また、同期移動機構７は、上述のＸ線管３の直進移動に同期して、天板２の下部に設けられたＦＰＤ４を被検体Ｍの体軸方向Ａ（天板２の長手方向）に直進移動させる。そして、その移動方向は、Ｘ線管３の移動方向と反対方向となっている。つまり、Ｘ線管３が移動することによってＸ線管３の焦点の位置と照射方向が変化するコーン状のＸ線ビームは、常にＦＰＤ４のＸ線検出面の全面で受光される構成となっている。このように、一度の検査において、ＦＰＤ４は、Ｘ線管３と互いに反対方向に同期して移動しながら、たとえば７４枚の投影画像を取得するようになっている。具体的には、撮像系３，４は、実線の位置を初期位置として、破線で示した位置を介して、図１に示した一点鎖線で示す位置まで対向移動する。すなわち、Ｘ線管３とＦＰＤ４の位置を変化させながら複数のＸ線投影画像が撮影されることになる。ところで、コーン状のＸ線ビームは常にＦＰＤ４のＸ線検出面の全面で受光されるので、撮影中コーン状のＸ線ビームの中心軸は、常にＦＰＤ４の中心点と一致している。また、撮影中、ＦＰＤ４の中心は、直進移動するが、この移動はＸ線管３の移動の反対方向となっている。つまり、体軸方向ＡにＸ線管３とＦＰＤ４とを同期的、かつ互いに反対方向に移動させる構成となっている。

また、ＦＰＤ４の後段には、そこから出力される検出信号を基にＸ線管３およびＦＰＤ４を互いに反対方向に移動させながら連写された投影画像を生成する画像生成部１１が備えられており（図１参照），この画像生成部１１の更に後段には、被検体Ｍの３次元像を写し込んだボクセルデータＢを生成するボクセルデータ生成部１２と、ボクセルデータＢをある方向から平面に投影したときの投影像を写し込んだ再構成画像Ｐ１を生成する再構成画像生成部１３とを備えている。また、実施例１に係るＸ線撮影装置１は、再構成画像生成部１３の後段に後処理部１４を備える構成としてもよいが、この後処理部１４の具体的な構成については後述のものとする。ボクセルデータ生成部１２は、本発明のボクセルデータ生成手段に相当し、再構成画像生成部１３は、本発明の再構成画像生成手段に相当する。

＜ボクセルデータＢの取得原理および＞
続いて、実施例１に係るＸ線撮影装置１のボクセルデータＢの取得原理について説明する。実施例１の構成では、被検体Ｍを平面上で裁断したときの画像である断層画像を複数生成することによりボクセルデータＢを生成する。図２は、実施例１に係るＸ線撮影装置の断層画像の取得方法を説明する図である。例えば、天板２に平行な（鉛直方向に対して水平な）仮想平面（基準裁断面ＭＡ）について説明すると、図２に示すように、基準裁断面ＭＡに位置する点Ｐ，Ｑが、常にＦＰＤ４のＸ線検出面の不動点ｐ，ｑのそれぞれに投影されるように、Ｘ線管３によるコーン状のＸ線ビームＢの照射方向に合わせてＦＰＤ４をＸ線管３の反対方向に同期移動させながら一連の投影画像Ｐが画像生成部１１にて生成される。一連の元画像Ｐ０ａ，Ｐ０ｂには、被検体Ｍの投影像が位置を変えながら写り込んでいる。そして、この一連の元画像Ｐ０ａ，Ｐ０ｂをボクセルデータ生成部１２にて再構成すれば、基準裁断面ＭＡに位置する像（たとえば、不動点ｐ，ｑ）が集積され、Ｘ線断層画像としてイメージングされることになる。一方、基準裁断面ＭＡに位置しない点Ｉは、ＦＰＤ４における投影位置を変化させながら一連の被検体Ｍ画像に点ｉとして写り込んでいる。この様な点ｉは、不動点ｐ，ｑとは異なり、ボクセルデータ生成部１２でＸ線投影画像を重ね合わせる段階で像を結ばずにボケる。このように、一連の投影画像の重ね合わせを行うことにより、被検体Ｍの基準裁断面ＭＡに位置する像のみが写り込んだＸ線断層画像が得られる。このように、投影画像を単純に重ね合わせると、基準裁断面ＭＡにおける断層画像が得られる。

さらに、ボクセルデータ生成部１２は、基準裁断面ＭＡに水平な任意の裁断面においても、同様な断層画像を得ることができる。撮影中、ＦＰＤ４において上記点ｉの投影位置は移動するが、投影前の点Ｉと基準裁断面ＭＡとの離間距離が大きくなるにしたがって、この移動速度は増加する。これを利用して、取得された一連の被検体Ｍ画像を所定のピッチで体軸方向Ａにずらしながら再構成を行うようにすれば、基準裁断面ＭＡに平行な裁断面における断層画像が得られる。このような一連の断層画像の再構成は、ボクセルデータ生成部１２が行う。

ボクセルデータ生成部１２は、互いに平行な裁断面の各々について断層画像を生成し、これらを各裁断面上に仮想的に配列することにより被検体Ｍの３次元像を写し込んだボクセルデータＢを生成する。つまり、ボクセルデータ生成部１２は、被検体Ｍのスライス画像を被検体Ｍの３次元形状に倣って積み重ねてボクセルデータＢを生成するのである。図３は、ボクセルデータ生成部１２が断層画像を生成するときの裁断面の各々を表しており、図４は、ボクセルが３次元仮想空間上に配列されて構成されるボクセルデータＢを概念的に表したものである。図３を参照すれば分かるように裁断面の各々は天板２に平行となっている。

＜画像再構成部の動作＞
生成されたボクセルデータＢは、再構成画像生成部１３に送出される。再構成画像生成部１３は、３次元情報のボクセルデータＢをある投影方向から平面に投影したときの投影像を写し込んだ２次元画像の再構成画像Ｐ１を生成する。したがって、再構成画像生成部１３が動作するには、投影させる方向を指定する必要がある。投影方向の指定は、術者が操作卓２６を通じて行うようにしてもよいし、記憶部２３に予めプリセットされていてもよい。このように操作卓２６は、術者に投影方向を入力させることができる。

図５は、再構成画像生成部１３が再構成画像Ｐ１を生成する様子を表している。図５における投影方向は、図中の矢印が示すように紙面の上側から下側にかけてであるものとする。まず、投影方向と直交するとともに、投影方向にボクセルデータＢを突き抜けた先の空間に位置する平面Ｆを考えることにする。この平面Ｆは、図５における紙面と直交しているので図５において直線であるかのように表されている。

ここで、投影方向と平行なボクセルデータＢを貫通する直線Ｎを考える。この直線Ｎは、ボクセルデータＢを貫通する間に複数のボクセルを通過することになる。再構成画像生成部１３は、直線Ｎ上のボクセルの画素値を例えば積分してその積分値を、直線Ｎと平面Ｆとが交わる点ｎに配置する。こうして、平面Ｆ上に再構成画像Ｐ１を構成する画素の一つが配置されたことになる。

再構成画像生成部１３は、投影方向と平行な他の直線についても同様の動作を行い、平面Ｆ上に画素を次々と配置する。この様にすることで、積分値が２次元状に配列された再構成画像Ｐ１が生成されるのである。この再構成画像Ｐ１は、投影方向と直交する平面上に生成されることになる。この様な再構成画像Ｐ１の生成方法を順投影法と呼ぶ。

ところで、再構成画像生成部１３が動作するときに参照する投影方向は、術者の入力によるものである。したがって、再構成画像生成部１３は、術者が投影方向を入力する度に上述の動作を行って再構成画像Ｐ１を生成することになる。

術者の操作卓２６を通じた投影方向の入力方法は、特に限定はされないが、例えば、天板２に対する投影方向の角度を操作卓２６に入力させる方法などが考えられる。

表示部２７は、再構成画像生成部１３が生成した再構成画像Ｐ１を表示する。表示部２７は、再構成画像生成部１３が再構成画像Ｐ１を生成する度に画像の表示を最新のものに更新する。従って、表示部２７に表示されている画像は、術者が投影方向の指定を行う度に更新されることになる。

＜再構成画像と断層画像との違いについて＞
ここで、再構成画像Ｐ１と断層画像との違いを明らかにして、再構成画像Ｐ１が有する診断上の優位性について説明する。図６は、再構成画像Ｐ１を理解する上での概念図である。なお、図６においてはボクセルデータＢに写り込む被検体像を球形のオブジェクトで表すことにする。

図６左側は、断層画像の概念図である。図６左側を見れば分かるように、断層画像は、被検体像の１切片を表した画像に過ぎない。したがって、断層画像には、図６左側の網掛けで示すように被検体像のごく一部しか写り込んでいない。一方、図６右側は、再構成画像Ｐ１の概念図である。図６右側を見れば分かるように、再構成画像Ｐ１は、被検体像の全体を投影した画像となっている。すなわち、再構成画像Ｐ１は、被検体像の複数の切片を積分して得られたような画像となっている。従って、再構成画像Ｐ１は、図６左側で示した断層画像も含んでいるのである。したがって、再構成画像Ｐ１には、図６右側の網掛けで示すように被検体像の立体像を一枚の画像に写し込んだものとなっている。

従って、再構成画像Ｐ１を視認すると、被検体像全体を診断することができるので、被検体像全体に亘って生じている異常を発見することができる。一方、断層画像を視認しても、ある裁断面における被検体Ｍの異常を発見することしかできない。このように、再構成画像Ｐ１は、正確な診断をする上で有効な画像なのである。

ここで、再構成画像Ｐ１と同様の画像はスポット撮影で得られることからすると、再構成画像Ｐ１を取得する意義は無いのではないかとも思われる。確かに、スポット撮影を行えば、図６右側で説明したものと同様な画像を撮影することはできる。しかし、スポット撮影によると、投影方向を自由に調節することができない。スポット撮影における被検体像の投影は、実際のＸ線を用いて行われるからである。

これに比べて実施例１の再構成画像Ｐ１をするときの被検体像の投影は、ボクセルデータＢを用いて仮想的に行われる。したがって、実施例１の構成によれば、１つのボクセルデータＢから投影方向の異なる複数の再構成画像Ｐ１を生成することができる。ボクセルデータＢは、実施例１のＸ線撮影装置１を用いて一度撮影すれば取得できることからすると、一度の撮影で投影方向の異なる複数の再構成画像Ｐ１が取得できるということになる。

図７は、本発明の再構成画像生成部１３が図６右側で説明した再構成画像Ｐ１を生成した後、術者が新たに設定した投影方向に基づいて新たな再構成画像Ｐ１を生成する様子を示している。この様に、再構成画像生成部１３が再構成画像Ｐ１を生成するときに同じボクセルデータＢを使い回すことにより、被検体Ｍの撮影が一度きりで済むようになっている。

ところで、ボクセルデータＢを生成する際に、異なる方向から７４枚の投影画像Ｐ０が撮影されている。したがって、ボクセルデータＢを生成しなくても、既に多様な角度から撮影された投影画像Ｐ０が得られているので、再構成画像生成部１３の動作は不要なのではないかとも思われる。しかし、本発明の構成によれば、撮影時の投影方向Ｐ０以外の投影方向以外の方向から被検体を見た時の画像が取得できる点で有利な構成となっている。この様な画像の取得は、再構成画像生成部１３無くしては達し得ないものである。

＜投影方向の取り得る範囲について＞
次に、術者が操作卓２６を通じて設定しうる投影方向の範囲について説明する。投影方向は、天板２に直交する方向である直交方向から、天板２の長手方向（体軸方向Ａ）の一端側に向けて傾斜させることができる。また、投影方向は、上述の直交方向から天板２の長手方向の他端側に向けて傾斜させることができる。したがって、投影方向は、天板２の長手方向の一端側に向けて最も傾斜した状態（一端側最大傾斜状態）から、天板２の長手方向の他端側に向けて最も傾斜した状態（他端側最大傾斜状態）まで変更できる。一端側最大傾斜状態の投影方向を一端側最大傾斜方向Ｄ１と呼び、他端側最大傾斜状態の投影方向を他端側最大傾斜方向Ｄ２と呼ぶことにする。

一端側最大傾斜方向Ｄ１および他端側最大傾斜方向Ｄ２は、Ｘ線管３およびＦＰＤ４の移動様式に基づいて決定される。すなわち、一端側最大傾斜方向Ｄ１は、図８に示すように元画像Ｐ０の連写開始時（１枚目の元画像Ｐ０の撮影時）におけるＸ線管３から照射されるＸ線の照射方向に一致している。また、他端側最大傾斜方向Ｄ２は、同じく図８に示すように元画像Ｐ０の連写終了時（７４枚目の元画像Ｐ０の撮影時）におけるＸ線管３から照射されるＸ線の照射方向に一致している。このように投影方向に限界を持たせることにより、確実に鮮明な再構成画像Ｐ１が生成できる。

なお、必ずしも一端側最大傾斜方向Ｄ１を元画像Ｐ０連写開始時のＸ線の照射方向に一致させる必要はない。一端側最大傾斜方向Ｄ１を元画像Ｐ０連写開始時のＸ線の照射方向から天板２の一端側に更に傾斜させるように設定することもできる。しかし、一端側最大傾斜方向Ｄ１と元画像Ｐ０連写開始時のＸ線の照射方向とが一致しなくなるにしたがって、一端側最大傾斜方向Ｄ１で生成された再構成画像Ｐ１は次第に不鮮明となる。とはいえ、傾斜方向の限界値を好適に選択すれば、視認性に十分堪えうる再構成画像Ｐ１が取得できる。この様な事情は、他端側最大傾斜方向Ｄ２についても同様である。すなわち、他端側最大傾斜方向Ｄ２を元画像Ｐ０連写終了時のＸ線の照射方向から天板２の他端側に更に傾斜させるように設定することもできる。

同様に、投影方向は、天板２に直交する方向である直交方向から天板２の短手方向（体軸方向Ａ）の一端側および他端側に向けて傾斜することもできる。しかし、これら方向に投影方向を傾斜させていくにしたがって、生成された再構成画像Ｐ１は、次第に不鮮明とはなる。とはいえ、傾斜させる限界値を好適に選択すれば、視認性に十分堪えうる再構成画像Ｐ１が取得できる。

＜Ｘ線撮影装置の動作：ボクセルデータの取得＞
次に、Ｘ線撮影装置１の動作について簡単に説明する。本発明におけるＸ線撮影装置を用いて診断を行うには、まず、被検体Ｍが天板２に載置され、一連の元画像Ｐ０の撮影が行われる。つまり、Ｘ線管３およびＦＰＤ４は、互いに反対方向に移動され、元画像Ｐ０が７４枚撮影されることになる。ボクセルデータ生成部１２は、連写された元画像Ｐ０を基にボクセルデータＢを生成する。

＜Ｘ線撮影装置の動作：プリセットされた投影方向に係る再構成画像Ｐ１の生成＞
続いて、再構成画像生成部１３は、ボクセルデータＢをボクセルデータ生成部１２より取得するとともに、プリセットされた投影方向を記憶部２３より読み出す。このときの投影方向は、天板２に直交する方向と一致している。再構成画像生成部１３は、これらを基に初回の再構成画像Ｐ１を生成する。従って、初回の再構成画像Ｐ１は、術者が操作卓２６を通じて投影方向の設定を行わなくても自動で生成されるのである。再構成画像Ｐ１は、表示部２７に表示される。

＜Ｘ線撮影装置の動作：術者が指定した投影方向に係る再構成画像Ｐ１の生成＞
術者が表示部２７に表示された初回の再構成画像Ｐ１を視認して、投影方向の微調整を行う必要があるものと判断したとする。術者は、操作卓２６を通じて天板２に垂直方向となっていた投影方向を傾斜させる。すると、再構成画像生成部１３は、術者が指定した投影方向に基づいて再構成画像Ｐ１を生成し、表示部２７に表示されている画像が更新される。術者は、このような投影方向の微調整を診断に好適な再構成画像Ｐ１が取得されるまで繰り返す。このようにして本発明のＸ線撮影装置１の動作は終了となる。

このように、再構成画像生成部１３は、プリセットされた投影方向に基づいて再構成画像Ｐ１を生成した後、操作卓２６から入力された投影方向に基づいて再構成画像Ｐ１を生成する。

以上のように、本発明に係るＸ線撮影装置１は、複数の裁断面における被検体Ｍの断層画像を撮影できる構成を備えている。すなわち、本発明に係るＸ線撮影装置１は、Ｘ線管３およびＦＰＤ４を互いに反対方向に移動させながら画像を連写することにより、被検体Ｍの立体像（ボクセルデータＢ）を取得できるようになっているのである。本発明は、このような断層画像を撮影できる装置を利用して、スポット撮影で取得される投影画像に相当する画像（再構成画像）を取得できるようになっている。この様な画像は、被検体Ｍの断面しか表せない断層画像と比べて被検体Ｍの３次元像が２次元画像上で圧縮されたような画像となっているので、被検体Ｍを全体的に捉えることができ診断に好適である。

しかも、本発明に係るＸ線撮影装置１の再構成画像Ｐ１は、ボクセルデータＢを仮想的な平面Ｆに投影させることで生成される。したがって、被検体に対して斜め方向から見た時の再構成画像Ｐ１は、スポット撮影で投影画像を撮影したときよりも鮮明となる。スポット撮影の時と比べ、再構成画像Ｐ１を生成するときに用いられるデータの点数が多いからである。

また、一度ボクセルデータＢを生成してしまえば、これ以上被検体Ｍの撮影を行なうことなく、投影方向の再設定さえすれば、投影方向の異なる複数の再構成画像Ｐ１の生成を行うことができる。したがって、被検体Ｍに対する被曝を抑えながら、診断に好適な投影方向から見た被検体Ｍの投影像を取得することができるのである。

また、本発明の構成によれば、Ｘ線管３およびＦＰＤ４が被検体Ｍ周りに一回転するＣＴ装置を用いて同様の構成とするよりも鮮明な撮影ができる。すなわち、本発明によれば、ＦＰＤ４を高速で回転させる必要がないので、より解像度の高いＦＰＤ４を搭載できる。したがって、より鮮明でスポット撮影で得られる画像に近い投影像を写し込んだ再構成画像Ｐ１が生成できるのである。

そして、上述のように、投影方向と直交する平面Ｆ上にボクセルデータＢを投影して再構成画像Ｐ１を生成すれば、投影像が一方向に引き延ばされて歪むことがなく診断に好適な再構成画像Ｐ１が生成できる。

上述のように、術者が投影方向を指定して再構成画像Ｐ１が生成される前に、プリセットされた投影方向で再構成画像Ｐ１が生成されれば、術者は診断に好適となるようにプリセットの投影方向を微調整するだけでよく、操作性の優れたＸ線撮影装置１が提供できる。

次に、実施例２に係るＸ線撮影装置１の構成について説明する。実施例２の構成は、実施例１の再構成画像Ｐ１を生成するときに投影方向を最適化する機能が備わっている。この様な動作は、図１における後処理部１４が実現する。

実施例２における再構成画像生成部１３の動作は、複数の再構成画像Ｐ１を生成する点で実施例１のものとは異なっている。すなわち、実施例２における再構成画像生成部１３は、プリセットされた複数の投影方向を記憶部２３から読み出して、それらの各々について再構成画像Ｐ１を生成するのである。したがって、実施例２においては、プリセットされた投影方向に係る再構成画像Ｐ１を生成する際に複数の再構成画像Ｐ１が生成されることになる。

後処理部１４は、再構成画像Ｐ１の各々に写り込む被検体Ｍの内部構造の形状を認識する形状認識部１４ａと、被検体Ｍの内部構造の形状を再構成画像Ｐ１を評価して選択する画像選択部１４ｂとを備えている。図９は、この形状認識部１４ａと画像選択部１４ｂとの動作を説明している。なお、図９においては、被検体Ｍの関節について診断をする目的で被検体Ｍの関節を撮影し、既にボクセルデータＢは得られているものとする。形状認識部１４ａは、本発明の形状認識手段に相当し、画像選択部１４ｂは、本発明の画像選択手段に相当する。

図９の上段および中段は、ボクセルデータＢを異なる投影方向から投影したときの再構成画像Ｐ１が生成される様子を示している。このとき生成された再構成画像Ｐ１は、符号Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃで表されている。

形状認識部１４ａは、再構成画像生成部１３が生成した複数の再構成画像Ｐ１の各々について被検体Ｍの関節の形状を取り出す形状認識処理を施す。図９の中段および下段は、この動作について説明している。この様な動作は、エッジ検出などの画像処理により実現される。図９下段では、形状認識部１４ａが認識した関節の形状を太線で表している。なお、形状認識部１４ａで認識された被検体Ｍの関節の形状が各再構成画像Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃの間で異なるのは、各画像の間で被検体Ｍの関節を眺める方向が異なるからである。形状認識部１４ａで認識された関節の形状の各々は、画像選択部１４ｂに出力される。このように形状認識部１４ａは、投影方向の異なる再構成画像Ｐ１の各々に写り込む被検体Ｍの内部構造の形状を認識する。

画像選択部１４ｂは、各再構成画像Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃに写り込んでいる関節の隙間を示す値を評価値として算出する。したがって、画像選択部１４ｂは、各再構成画像Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃに対して評価を行っていることになる。そして、画像選択部１４ｂは評価値同士を比較して、関節の隙間が最も広く写り込んでいる（評価値の最も高い）再構成画像Ｐ１ｂを選択して、表示部２７に送出する。表示部２７は、再構成画像Ｐ１ｂを表示する。このようにして、実施例２の構成によれば、術者が操作卓２６を通じて投影方向の設定を行わなくても、関節の隙間が視認しやすいように写り込んだ再構成画像Ｐ１ｂが表示部２７に表示される。このように、画像選択部１４ｂは、被検体Ｍの内部構造の形状を画像の各々を評価して選択する。

術者が表示部２７に表示された再構成画像Ｐ１を視認して、投影方向の微調整を行う必要があるものと判断した場合は、術者の指示により投影方向が再構成画像Ｐ１ｂの生成時の投影方向から傾斜される。再構成画像生成部１３は、この新たに設定された投影方向にしたがって再構成画像Ｐ１を新たに生成し、表示部２７の再構成画像Ｐ１の表示が更新されるのである。

以上のように、投影方向の異なる複数の再構成画像Ｐ１の各々に写り込んだ被検体Ｍの内部構造の形状を認識して、この認識の基に画像の各々を評価して選択するようにすれば、術者による投影方向の入力の負担が軽減される。このように、本発明のＸ線撮影装置１に術者の入力を支援するような構成を備えてもよい。

続いて、実施例３に係るＸ線撮影装置について説明する。実施例３の構成は、図１０に示すように、Ｘ線管３とＦＰＤ４とが互いの位置関係を保った状態で同じ方向（被検体Ｍの体軸方向Ａ）に移動されながらボクセルデータＢを取得することができる構成である。すなわち、同期移動機構７は、Ｘ線管３を天板２の長手方向における一端側に向けて移動させるのに同期してＦＰＤ４を天板２の長手方向における一端側に向けて移動させるような動作をする。

実施例３に係るＸ線撮影装置の構成は図１における機能ブロック図と同様である。図１に関して実施例３の構成が実施例１と異なる点は、Ｘ線管３とＦＰＤ４との相対位置が保たれた状態で両者が同じ方向に移動すること（図１０参照），Ｘ線管３が傾斜しないことである。したがって、実施例３においては図１におけるＸ線管傾斜機構９，Ｘ線管傾斜制御部１０は必ずしも必要とされない。

実施例３に係るボクセルデータＢの得原理について説明する。まず、図１０に示すように撮像系３，４が相対位置を保った状態で被検体Ｍに対して移動しながら間歇的にＸ線を照射する。つまり一度の照射が終了する毎にＸ線管３は被検体Ｍの体軸方向Ａに移動し、再びＸ線の照射を行う。こうして複数枚の透過画像が取得され、透過画像の加工画像（後述の長尺透過画像）がフィルタバックプロジェクション法により断層画像に再構成される。完成した断層画像は、被検体Ｍをある裁断面で裁断したときの断層像が写りこんだ画像となっている。この断層画像がボクセルデータＢの基となる。

断層画像を生成するには、異なる方向から被検体Ｍを透視したときの画像が必要となる。実施例３に係るＸ線撮影装置は、得られた透過画像を分割してつなぎ合わせてこの画像を生成するようにしている。この動作について説明する。図１１は、Ｘ線管３のＸ線を照射する焦点がｄ１の位置にあるときのＦＰＤ４の位置を表している。この撮影において、被検体Ｍの体軸方向ＡにおけるＦＰＤ４の１／５の幅だけＸ線管３およびＦＰＤ４が天板２に対してこの方向に移動する度に透過画像の撮影が行われるものとする。

Ｘ線はＸ線管３から放射状に広がってＦＰＤ４に到達するので、生成された透過画像を被検体Ｍの体軸方向Ａに５分割すると、ＦＰＤ４に対するＸ線の入射角度は、矢印に示すように、その分割区の間で互いに異なっている。そのうちのあるの１つの方向ｋに注目する。この方向ｋに進んできたＸ線は、被検体Ｍの斜線の部分を通過してＦＰＤ４に写り込んでいるので、方向ｋのＸ線が入射したＦＰＤ４の分割区には、被検体Ｍの斜線部が写り込んでいる。透過画像において、この分割区に相当する部分を断片Ｒ１とする。

図１２は、Ｘ線管３のＸ線を照射する焦点がｄ１からＦＰＤ４の１／５の幅だけ移動したｄ２の位置にあるときのＦＰＤ４の位置を表している。Ｘ線管３とＦＰＤ４の位置関係は変化しないので、このときの撮影においてもＦＰＤ４には、方向ｋに進んできたＸ線が写り込んでいる分割区があるはずであり、方向ｋのＸ線が入射したＦＰＤ４の分割区には、被検体Ｍの斜線部が写り込んでいる。透過画像において、この分割区に相当する部分を断片Ｒ２とする。

断片Ｒ１と断片Ｒ２とを比較すると、撮像系３，４に対する被検体Ｍの位置が異なるので、両断片Ｒ１，Ｒ２に写り込んでいる被検体Ｍの部分は互いに異なっている。Ｘ線管３をＦＰＤ４の１／５の幅だけずらすことにより、焦点ｄ１〜ｄ９において９回の撮影を行ったとして、そのときの方向ｋのＸ線が入射したＦＰＤ４の分割区における透過画像の各断片Ｒ１〜Ｒ９には、それぞれ異なる被検体Ｍの位置が写り込んでいる。そこで、図１３に示すように透過画像の各断片Ｒ１〜Ｒ９をこの順に被検体Ｍの体軸方向Ａにつなぎ合わせれば、ある方向ｋで被検体Ｍの全身にＸ線を照射したときに撮影される画像を得ることができる。この画像を長尺透過画像と呼ぶことにする。

実施例３に係るＸ線撮影装置は、ボクセルデータ生成部１２において方向ｋ以外の方向についても長尺透過画像を生成する。そして、ボクセルデータ生成部１２は、被検体Ｍを投影した方向が異なる複数の長尺透過画像を基に被検体Ｍを所定の裁断位置で裁断したときの断層画像を生成し、これらを積み重ねてボクセルデータＢを生成するのである。

実施例３に係る再構成画像Ｐ１の生成動作は、実施例１における装置の動作と同様であるので説明を省略する。

以上のように、実施例３の構成によれば、スロット撮影を仮想的に行うことにより取得された長尺画像を撮影しこれらから断層画像を撮影する構成となっている。この様な撮影を行うようにすれば、ボクセルデータＢを広範囲に亘って取得できる放射線撮影装置を提供できる。

本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例の構成に加え、本発明のＸ線撮影装置に経過観察用の機能を備えるようにしてもよい。すなわち、本変形例に係るＸ線撮影装置は、一度撮影を行うと、術者が最終的に診断に用いた再構成画像Ｐ１の投影方向を記憶部２３に記憶させる。そして、同じ被検体Ｍを用いて後日に同様の撮影を行うと、再構成画像生成部１３は、以前の投影方向を記憶部２３から読み出して、この投影方向に基づいて再構成画像Ｐ１を生成する。時間をおいて撮影された二つの再構成画像Ｐ１は、投影方向を同じくしているので、画像の比較を簡便に行うことができる。つまり、本変形例によれば、記憶部２３が記憶するプリセットの投影方向が以前に再構成画像生成部１３が動作したときに基にした投影方向に一致しているということになる。このように、以前に再構成画像生成部１３が動作したときに基にした投影方向と同じ投影方向で再構成画像Ｐ１を生成できるようにすれば、以前の投影方向を再現して再構成画像Ｐ１を生成できるので、経過観察用として優れたＸ線撮影装置１が提供できるのである。

（２）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。

（３）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。

Ｐ１ 再構成画像
３ Ｘ線管（放射線源）
４ ＦＰＤ（検出手段）
７ａ Ｘ線管移動機構（放射線源移動手段）
７ｂ ＦＰＤ移動機構（検出器移動手段）
８ａ Ｘ線管移動制御部（放射線源移動制御手段）
８ｂ ＦＰＤ移動制御部（検出器移動制御手段）
１２ ボクセルデータ生成部（ボクセルデータ生成手段）
１３ 再構成画像生成部（再構成画像生成手段）
１４ａ 形状認識部（形状認識手段）
１４ｂ 画像選択部（画像選択手段）
２３ 記憶部（記憶手段）
２６ 操作卓（入力手段）

Claims (4)

1. 放射線を照射する放射線源と、
   前記放射線源を被検体に対し平行移動させる放射線源移動手段と、
   前記放射線源を回転させる放射線源回転手段と、
   前記放射線源回転手段及び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、
   被検体を透過した放射線を検出する検出手段と、
   前記検出手段を被検体に対し平行移動させる検出器移動手段と、
   前記検出器移動手段を制御する検出器移動制御手段と、
   前記放射線源および前記検出手段を同じ方向または互いに反対方向に移動させながら連写された画像を基に被検体の３次元像を写し込んだボクセルデータを生成するボクセルデータ生成手段と、
   前記ボクセルデータを任意の投影方向から平面に投影したときの投影像を写し込んだ再構成画像を生成する再構成画像生成手段とを備え、
   前記再構成画像生成手段は、少なくとも投影方向と直交する平面上の再構成画像を生成する機能を備え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、
   プリセットされた投影方向を記憶する記憶手段を備え、
   前記再構成画像生成手段は、プリセットされた投影方向に基づいて前記再構成画像を生成した後、前記入力手段から入力された投影方向に基づいて前記再構成画像を生成することを特徴とする放射線撮影装置。
3. 請求項２に記載の放射線撮影装置において、
   前記記憶手段が記憶するプリセットの投影方向が以前に前記再構成画像生成手段が動作したときに基にした投影方向に一致しており、経過観察用となっている放射線撮影装置。
4. 請求項１に記載の放射線撮影装置において、
   前記再構成画像生成手段が前記記憶手段に記憶されたプリセットの投影方向を複数読み出してこれらに基づいて生成された再構成画像の各々に写り込む被検体の内部構造の形状を認識する形状認識手段と、
   被検体の内部構造の形状を評価することにより前記再構成画像を選択する画像選択手段とを備えることを特徴とする放射線撮影装置。

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