JP2015100642A

JP2015100642A - Ｘ線撮影装置

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Publication number: JP2015100642A
Application number: JP2013245379A
Authority: JP
Inventors: 和義西野; Kazuyoshi Nishino
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2015-06-04
Anticipated expiration: 2033-11-27
Also published as: JP6079588B2

Abstract

【課題】自然につながった長尺画像を取得することができるＸ線撮影装置を提供する。【解決手段】大凡の形状を求めるために、長尺撮影の前にモデルのデータを取得して、長尺撮影の移動方向に沿った位置に依存する信号強度の形状データを求める。次に、被検体に関する長尺撮影を行い、互いに隣接する２つのＸ線画像において重複する画素領域では、データ線に沿って輝度差（画素値の差分Δ）が生じる。上述の信号強度の形状データにより、重複する画素領域での画素値の差分Δから、スロット幅Ｄおよび重複する幅ｄから、当該画素領域以外の画素（ピクセル座標ｙ）でのオフセット補正値Ｃを算出する。このオフセット補正値Ｃに基づいてオフセット補正を行い、オフセット補正後のＸ線画像を連結して長尺撮影を作成することで、自然につながった長尺画像を取得する。【選択図】図６

Description

この発明は、Ｘ線撮影を行うＸ線撮影装置に係り、特に、複数のＸ線画像を連結して長尺画像を作成する技術に関する。

従来、この種の装置として、Ｘ線管（Ｘ線照射手段）とＸ線検出器（Ｘ線検出手段）とを同期動作させて被検体の体軸方向に沿って移動させてＸ線画像をそれぞれ取得して、体軸方向にＸ線画像を連結して長尺画像を作成する。特に、コリメータによりＸ線の開き量を調節して照視野をスリット状に絞り込んで得られたＸ線画像を体軸方向に連結して長尺画像を作成する長尺撮影（以下、「スロット撮影」と呼ぶ）を行う手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

従来のスロット撮影における画像合成手法（画像連結手法）は、撮影条件を固定にした場合においては、互いに隣接する（前後の）２つのＸ線画像において重複する画素領域（重なり部分）を補間演算等で画素値が滑らかになるように連結する（つなぎ合わせる）手法が基本である。撮影条件が撮影毎に変化する場合には、それぞれの撮影条件や重なり部分の信号強度のプロファイルに基づいて、それぞれのＸ線画像の輝度値を、対象となるＸ線画像毎に一様に画素値変換した後につなぎ合わせる手法がある。

特開２００４−２３６９２９号公報

しかしながら、従来手法によるつなぎ合わせを行うと、撮影条件が一定である場合においても、図９に示すような（合成された）長尺画像に縞々が発生するという問題がある。なお、図９はアクリル板のような均一な物体を撮影した場合の長尺画像であって、アクリル板のような均一な物体を撮影しても縞々が発生することが確認されている。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、自然につながった長尺画像を取得することができるＸ線撮影装置を提供することを目的とする。

発明者らは、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。

すなわち、図９の結果から直接線が強く当たる部分ではオフセット値の変動に起因する輝度変化（画素値変化）を起こす現象が判明した。スロット撮影の際には、Ｘ線検出器のデータ線が体軸方向（連結方向）に平行になるようにＸ線検出器をセッティングして、データ線に平行にＸ線管およびＸ線検出器を移動させてＸ線検出器で複数のＸ線画像をそれぞれ取得して連結する。したがって、データ線に沿って輝度変化（画素値変化）を起こす現象が図９の結果から確認される。特に、スロット撮影時のように、１つのＸ線検出器の面内でＸ線をほぼ受けない部分とＸ線が強く当たる（直接線が当たる）部分とが存在する場合には、その現象が顕著となる。

図１０は、長尺画像に関する信号強度のプロファイルであり、一番上のグラフはスロット幅が広い場合で、中央のグラフはスリット幅を少し狭めた場合で、一番下のグラフはスロット幅を実際のスロット撮影での幅に狭めた場合である。スロット幅が広い場合の一番上のグラフではプロファイルは均一であるが、スロット幅を実際のスロット撮影での幅に狭めた場合の一番下のグラフでは中央部に複雑な形状の輝度変化（画素値変化）が観察される。

このような直接線の入射による輝度変化を補正せずに、従来手法によるつなぎ合わせを行うと、撮影条件が一定である場合においても、図９でも述べたように長尺画像に縞々が発生する。一方、直接線の入射を抑制するように体軸に直交する方向を狭めると、図１１に示すように縞々が発生せずに、直接線の入射量に依存する現象であることが確認されている。そこで、図１１に示すように直接線の入射を抑制するように体軸に直交する方向を狭めてスロット撮影を行うことも考えられる。しかし、背骨が曲がった状態の被検体でＸ線画像を撮影しようとすると、端部の情報が反映されなくなるので、体軸に直交する方向を狭めてスロット撮影を行うことは好ましくない。

一方で、このような現象が起こるのは、直接線の入射量以外にも、Ｘ線検出器のセンサから画素値を読み出すまでの間が、スリット状の画像における最初のゲート線での読み出しと最後のゲート線での読み出しとの間で時間差として生じ、その時間差に起因してオフセット値が長尺撮影の移動方向（すなわちデータ線に沿った方向）に依存して変動するのが原因であると考えられる。つまり、図１２に示すように、最初のゲート線Ｇ_{ＳＴＡＲＴ}での画素値をデータ線Ｄに沿って読み出す時間ｔ_{ＳＴＡＲＴ}と、最後のゲート線Ｇ_ＥＮＤでの画素値をデータ線Ｄに沿って読み出す時間ｔ_ＥＮＤとにおいて時間差が生じる結果、データ線Ｄに沿ってオフセット値が変動する。なお、図１２の符号ＭＵＸはマルチプレクサ(multiplexer)である。

そこで、直接線の入射を抑制する手法でなく、画素値のプロファイルに基づいてオフセット補正を行えば、ゲート線の位置に依存した輝度変化（画素値変化）を抑え、自然につながった画像を取得することができるという知見を得た。

このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線撮影を行うＸ線撮影装置であって、被検体に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、当該Ｘ線検出手段で得られた複数のＸ線画像を連結して長尺画像を作成する際に、前記Ｘ線検出手段のデータ線に平行に移動させて前記Ｘ線検出手段で前記複数のＸ線画像をそれぞれ取得して連結する画像連結手段と、長尺撮影の前に予め得られたモデルのデータであって、長尺撮影の移動方向に沿った位置に依存する信号強度の形状データを記憶する形状データ記憶手段と、当該形状データ記憶手段で記憶された前記信号強度の形状データ、および前記被検体に関する互いに隣接する２つのＸ線画像において重複する画素領域での画素値の差分に基づいて、長尺撮影の移動方向に沿った位置に依存するオフセット補正値を算出するオフセット補正値算出手段と、前記被検体に関する互いに隣接する２つのＸ線画像のうち、移動方向の上流側にあるＸ線画像において、対象となる画素値から、当該画素値の画素に対応した位置に依存する前記オフセット補正値を減算する処理を前記データ線毎にそれぞれ行ってオフセット補正後のＸ線画像を作成するオフセット補正手段とを備え、当該オフセット補正手段によって得られたオフセット補正後のＸ線画像を前記画像連結手段は連結して前記長尺撮影を作成することを特徴とするものである。

［作用・効果］この発明に係るＸ線撮影装置によれば、Ｘ線検出手段で得られた複数のＸ線画像を連結して長尺画像を作成する際に、Ｘ線検出手段のデータ線に平行に移動させてＸ線検出手段で複数のＸ線画像をそれぞれ取得して連結する。その結果、補正を行わない場合には、直接線が強く当たった際にはデータ線に沿って輝度変化（画素値変化）が生じて長尺画像に縞々が発生する。この輝度変化（画素値変化）はデータ線や連結位置に応じて特性が大きく変化することがなく、長尺撮影の移動方向に沿った位置に依存する信号強度の形状において、傾き等を除けば一定の形であると考えられる。例えば、信号強度が当該位置に対して線形に変化した場合には、他の箇所（データ線や連結位置）でも線形に変化すると考えられる。逆に、例えば、信号強度が当該位置に対して２次曲線で変化した場合には、他の箇所でも２次曲線で変化すると考えられる。

そこで、大凡の形状を求めるために、長尺撮影の前にファントム（例えばアクリル板）等を用いてモデルのデータを取得する。そして、長尺撮影の移動方向に沿った位置に依存する信号強度の形状データを形状データ記憶手段に記憶する。次に、被検体に向けてＸ線照射手段がＸ線を照射して、被検体を透過したＸ線をＸ線検出手段が検出し、Ｘ線検出手段のデータ線に平行に移動させてＸ線検出手段で被検体に関する複数のＸ線画像をそれぞれ取得して連結して被検体に関する長尺画像を画像連結手段が作成することにより、被検体に関する長尺撮影を行う。長尺撮影において得られた被検体に関するＸ線画像であって、互いに隣接する２つのＸ線画像において重複する画素領域では、本来であればこの部分の輝度（画素値）は隣り合う撮像で同一輝度（同一画素値）になるべきであるが、データ線に沿った輝度変化（画素値変化）により輝度差（画素値の差分）が生じる。この差分がオフセット値（オフセット補正値）の変動である。このようにして、差分を求めることで、対象となるデータ線での位置に依存した変化を求めることができる。なお、差分を求めているので被検体に関する情報はキャンセルされて、データ線に沿った輝度変化（画素値変化）が純粋に求められる。

また、形状データ記憶手段に記憶された信号強度の形状データにより、上述した重複する画素領域での画素値の差分から、当該画素領域以外の画素でのオフセット補正値をオフセット補正値算出手段は算出することができる。さらに、被検体に関する互いに隣接する２つのＸ線画像のうち、移動方向の上流側にあるＸ線画像において、対象となる画素値から、当該画素値の画素に対応した位置に依存するオフセット補正値を減算する処理をデータ線毎にそれぞれ行ってオフセット補正後のＸ線画像をオフセット補正手段は作成する。当該オフセット補正手段によって得られたオフセット補正後のＸ線画像を画像連結手段が連結して長尺撮影を作成することで、ゲート線の位置に依存した輝度変化（画素値変化）を抑えたＸ線画像がつなぎ合わされた長尺画像が得られる。その結果、自然につながった長尺画像を取得することができる。

この発明に係るＸ線撮影装置によれば、大凡の形状を求めるために、長尺撮影の前にモデルのデータを取得して、長尺撮影の移動方向に沿った位置に依存する信号強度の形状データを形状データ記憶手段に記憶する。次に、被検体に関する長尺撮影を行い、互いに隣接する２つのＸ線画像において重複する画素領域では、データ線に沿った輝度変化（画素値変化）により輝度差（画素値の差分）が生じる。また、形状データ記憶手段に記憶された信号強度の形状データにより、上述した重複する画素領域での画素値の差分から、当該画素領域以外の画素でのオフセット補正値をオフセット補正値算出手段は算出することができる。さらに、被検体に関する互いに隣接する２つのＸ線画像のうち、移動方向の上流側にあるＸ線画像において、対象となる画素値から、当該画素値の画素に対応した位置に依存するオフセット補正値を減算する処理をデータ線毎にそれぞれ行ってオフセット補正後のＸ線画像をオフセット補正手段は作成する。当該オフセット補正手段によって得られたオフセット補正後のＸ線画像を画像連結手段が連結して長尺撮影を作成することで、自然につながった長尺画像を取得することができる。

実施例に係るＸ線撮影装置の概略斜視図である。実施例に係るＸ線撮影装置の概略正面図である。実施例に係るＸ線撮影装置の概略側面図およびブロック図である。側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の等価回路である。平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の等価回路である。長尺撮影の移動方向に沿った位置に対して信号強度が線形に増加したときのオフセット補正値，重複する画素領域での画素値の差分および連結方向に沿ったＸ線画像の幅であるスロット幅との関係を示したプロファイルの概略図である。長尺撮影の移動方向に沿った位置に対して信号強度が線形に増加したときのＸ線画像に関するプロファイルの概略図である。オフセット補正後の画像である。直接線の入射により得られた画像（直接線入射画像）である。長尺画像に関する信号強度のプロファイルである。直接線の入射を抑制して得られた画像（直接線抑制画像）である。オフセット値の変動に関する説明に供するゲート線およびデータ線の概略図である。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るＸ線撮影装置の概略斜視図であり、図２は、実施例に係るＸ線撮影装置の概略正面図であり、図３は、実施例に係るＸ線撮影装置の概略側面図およびブロック図である。図３では、天板保持部等の図示を省略する。

Ｘ線撮影装置は、図１〜図３に示すように、被検体Ｍを載置する天板１と、その被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管２と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するフラットパネル型Ｘ線検出器（FPD: Flat Panel Detector）（以下、「ＦＰＤ」と略記する）３とを備えている。ＦＰＤ３は天板１内に収容されている。Ｘ線管２は、この発明におけるＸ線照射手段に相当し、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３は、この発明におけるＸ線検出手段に相当する。

Ｘ線撮影装置は、Ｘ線管２を支持する支柱２１を備えるとともに、天板１を支持する主支柱３１を備えている。Ｘ線管２の照射側にはＸ線管２から照射されるＸ線の開き量を調節することで照視野を制御するコリメータ２２を配設している。本実施例では、主支柱３１の一端が上述したようにＸ線管２を支持し、他端が天板１内に収容されたＦＰＤ３を支持することで、Ｘ線管２およびＦＰＤ３が被検体Ｍの長手方向に沿って互いに同方向に天板１に対して平行移動する（図３を参照）。また、コリメータ２２によって、ＦＰＤ３に投影される照視野よりも狭く絞った状態で（図３を参照）、Ｘ線管２およびＦＰＤ３が被検体Ｍの長手方向に沿って互いに同方向に天板１に対して平行移動しながら、Ｘ線管２からスリット状のＸ線を照射して、ＦＰＤ３がＸ線を検出してＸ線撮影を行う。

主支柱３１は、床面に設置された基台３２に立設されており、天板１を起倒（傾斜）可能に保持する天板保持部３３を配設している。床面に設置された基台３２に主支柱３１を立設し、天板１を保持する天板保持部３３を配設することで、天板１が保持された状態で、天板１内に収容されたＦＰＤ３、ＦＰＤ３を他端で支持した支柱２１、その支柱２１の一端に支持されたＸ線管２およびＸ線管２の照射側に配設されたコリメータ２２も支持される。

天板保持部３３内には、天板１を水平軸の軸心周りに回転させて傾斜させる扇形ラック３４と、扇形ラック３４および主支柱３１に挿入される支軸３５と、扇形ラック３４に嵌合されるピニオン３６と、ピニオン３６を一端に配設した回転軸３７と、回転軸３７を回転させるモータ３８とを収容している。モータ３８が回転軸３７を回転させることで、回転軸３７の一端に配設されたピニオン３６が回転し、ピニオン３６の回転に連動して、それに嵌合された扇形ラック３４が支軸３５を支点として支軸３５周りに回転する。扇形ラック３４が支軸３５周りに回転することで、天板１を水平軸の軸心周りに回転させて傾斜させる。

このように、天板１が水平軸の軸心周りに回転して傾斜すると、天板１を起立姿勢・傾斜姿勢・水平姿勢（臥位姿勢）に起倒させることが可能になる。また、天板１の傾斜に連動して、Ｘ線管２およびＦＰＤ３が傾斜傾斜するとともに、Ｘ線管２を支持する支柱２１も傾斜する。なお、天板１を起立姿勢に傾斜させる際に、天板１の水平軸の軸心周りの回動位置から天板１下部の距離が、支柱３１の支軸３５から支柱３１下部までの高さよりも長い場合には、起立姿勢が実現できないので、この場合には天板１を上部に移動させれば起立姿勢を実現することができる。

Ｘ線撮影装置は、他に、図３に示すように、支柱２１とともにそれに支持されたＸ線管２およびコリメータ２２を被検体Ｍの体軸である長手方向に沿って天板１に対して平行移動させるために、モータ（図示省略）を駆動させる支柱駆動機構４や、ＦＰＤ３を長手方向に沿って天板１に対して平行移動させるために、モータ（図示省略）を駆動させるＦＰＤ駆動機構５や、上述した天板１を起倒（傾斜）させるためにモータ３８（図２を参照）を駆動させる天板回転機構６や、連結する軸（すなわち体軸に直交する軸）の軸心周りにＸ線管２を回転移動させるために、モータ（図示省略）を駆動させるＸ線管回転機構７と、ＦＰＤ３から電荷信号であるＸ線検出信号をディジタル化して取り出すＡ／Ｄ変換器８や、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたＸ線検出信号に基づいて種々の処理を行う画像処理部９や、これらの各構成部を統括するコントローラ１０や、処理されたＸ線画像などを記憶するメモリ部１１や、操作者が入力設定を行う入力部１２や、処理されたＸ線画像などを表示するモニタ１３などを備えている。なお、Ｘ線管２の管電圧や管電流を発生させる高電圧発生部等については、特徴部分に関連していないので、図示および説明については省略する。

画像処理部９は、後述する形状データメモリ部１１ａで記憶された信号強度の形状データ、および被検体Ｍに関する互いに隣接する２つのＸ線画像において重複する画素領域での画素値の差分に基づいて、長尺撮影の移動方向に沿った位置に依存するオフセット補正値を算出するオフセット補正値算出部９ａと、被検体Ｍに関する互いに隣接する２つのＸ線画像のうち、移動方向の上流側にあるＸ線画像において、対象となる画素値から、当該画素値の画素に対応した位置に依存するオフセット補正値を減算する処理を後述するデータ線４９（図４および図５を参照）毎にそれぞれ行ってオフセット補正後のＸ線画像を作成するオフセット補正部９ｃと、ＦＰＤ３で得られた複数のＸ線画像を連結して長尺画像を作成する画像連結部９ｃとを備えている。なお、画像連結部９ｃにより複数のＸ線画像を連結して長尺画像を作成する際には、データ線４９に平行にＦＰＤ３を移動させてＦＰＤ３で複数のＸ線画像をそれぞれ取得して連結する。オフセット補正値算出部９ａは、この発明におけるオフセット補正値算出手段に相当し、オフセット補正部９ｂは、この発明におけるオフセット補正手段に相当し、画像連結部９ｃは、この発明における画像連結手段に相当する。オフセット補正値算出部９ａやオフセット補正部９ｂや画像連結部９ｃの具体的な機能については、図６〜図７で後述する。

コントローラ１０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されており、メモリ部１１は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体などで構成されている。また、入力部１２は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。Ｘ線撮影装置では、被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出して、検出されたＸ線に基づいて画像処理部９で画像処理を行ってＸ線画像を作成することで被検体ＭのＸ線撮影を行う。

本実施例では、メモリ部１１は、長尺撮影の前に予め得られたモデルのデータであって、長尺撮影の移動方向に沿った位置に依存する信号強度の形状データを記憶する形状データメモリ部１１ａを備えている。形状データメモリ部１１ａは、この発明における形状データ記憶手段に相当する。形状データメモリ部１１ａの具体的な機能についても、図６〜図７で後述する。

次に、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３の構造について、図４および図５を参照して説明する。図４は、側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の等価回路であり、図５は、平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の等価回路である。

ＦＰＤ３は、図４に示すように、ガラス基板４１と、ガラス基板４１上に形成された薄膜トランジスタＴＦＴとから構成されている。薄膜トランジスタＴＦＴについては、図４、図５に示すように、縦・横式２次元マトリクス状配列でスイッチング素子４２が多数個（例えば、1024個×1024個）形成されており、キャリア収集電極４３ごとにスイッチング素子４２が互いに分離形成されている。すなわち、ＦＰＤ３は、２次元アレイ放射線検出器でもある。

図４に示すようにキャリア収集電極４３の上にはＸ線感応型半導体４４が積層形成されており、図４、図５に示すようにキャリア収集電極４３は、スイッチング素子４２のソースＳに接続されている。ゲートドライバ４５からは複数本のゲート線４６が接続されているとともに、各ゲート線４６はスイッチング素子４２のゲートＧに接続されている。一方、図５に示すように、電荷信号を収集して１つに出力するマルチプレクサ４７には増幅器４８を介して複数本のデータ線４９が接続されているとともに、図４、図５に示すように各データ線４９はスイッチング素子４２のドレインＤに接続されている。データ線４９は、この発明におけるデータ線に相当する。

図示を省略する共通電極にバイアス電圧を印加した状態で、ゲート線４６の電圧を印加（または０Ｖに）することでスイッチング素子４２のゲートがＯＮされて、キャリア収集電極４３は、検出面側で入射したＸ線からＸ線感応型半導体４４を介して変換された電荷信号（キャリア）を、スイッチング素子４２のソースＳとドレインＤとを介してデータ線４９に読み出す。なお、スイッチング素子がＯＮされるまでは、電荷信号はキャパシタ（図示省略）で暫定的に蓄積されて記憶される。各データ線４９に読み出された電荷信号を増幅器４８で増幅して、マルチプレクサ４７で１つの電荷信号にまとめて出力する。出力された電荷信号をＡ／Ｄ変換器８でディジタル化してＸ線検出信号として出力する。

次に、オフセット補正値算出部９ａやオフセット補正部９ｂや画像連結部９ｃや形状データメモリ部１１ａの具体的な機能について、図６〜図７を参照して説明する。図６は、長尺撮影の移動方向に沿った位置に対して信号強度が線形に増加したときのオフセット補正値，重複する画素領域での画素値の差分および連結方向に沿ったＸ線画像の幅であるスロット幅との関係を示したプロファイルの概略図であり、図７は、長尺撮影の移動方向に沿った位置に対して信号強度が線形に増加したときのＸ線画像に関するプロファイルの概略図である。

先ず、長尺撮影の前にファントム（例えばアクリル板）等を用いてモデルのデータを取得する。長尺撮影と同じ撮影条件で、長尺撮影と同じ線量のＸ線をＸ線管２（図１〜図３を参照）から照射して、連結方向に沿ったＸ線画像の幅であるスロット幅（すなわち長手方向のスロット幅）について長尺撮影と同じスロット幅で、アクリル板などからなるファントムの撮影を行ってファントムに関するＸ線画像を取得する。ファントムに関するＸ線画像を取得するのは、長尺撮影の移動方向に沿った位置に依存する信号強度の形状を調べるためである。

ＦＰＤ３（図１〜図３を参照）に入射する直接線が徐々に強くなるように、最初は体軸に直交する方向が広いファントムを用意して、用意したファントムを用いてＸ線画像を取得し、あるデータ線を横軸とした信号強度のプロファイルを作成する。最初に得られる信号強度のプロファイルではデータ線に沿って依存せずにオフセット値が変動しないが、直接線が徐々に強くなるように、体軸に直交する方向が徐々に狭くなるファントムを逐次に用意して、それぞれの信号強度のプロファイルを作成すると、ある程度に狭くなったファントムにおいて、データ線に沿ってオフセット値が変動する。長尺撮影の移動方向に沿った位置に対して信号強度が線形に増加した場合には、図６や図７に示すような長尺撮影の移動方向に沿った位置に依存する信号強度の形状データが信号強度のプロファイルとして得られる。この信号強度の形状データを形状データメモリ部１１ａ（図３を参照）に一旦書き込んで記憶する。

なお、入射する直接線が徐々に強くなるように、体軸に直交する方向が徐々に狭くなるファントムを逐次に用意して、それぞれの信号強度のプロファイルを作成する場合について説明したが、このような作成手法に限定されない。入射する直接線が徐々に強くなるように、最初に体軸に直交する方向においてコリメータ２２（図１〜図３を参照）の開き幅を狭くした状態でファントムにＸ線を照射して信号強度のプロファイルを作成して、体軸に直交する方向が徐々に広くなるようにコリメータ２２の開き幅を逐次に広くして、それぞれの信号強度のプロファイルを作成してもよい。

このように、ファントムに関するＸ線画像を取得して、信号強度のプロファイルにより大凡の形状を求めると、長尺撮影においても、長尺撮影の移動方向に沿った位置に依存する信号強度の形状において、傾き等を除けば一定の形であると考えられる。ここでは、長尺撮影の移動方向に沿った位置に対して信号強度が線形に増加している場合について説明しており、ファントムに関するＸ線画像を取得すると、信号強度が当該位置に対して線形に増加したモデルのデータが得られ、長尺撮影においても他の箇所（データ線や連結位置）でも線形に変化すると考えられる。

次に、被検体Ｍ（図２や図３を参照）に向けてＸ線管がＸ線を照射して、被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出し、ＦＰＤ３のデータ線に平行に移動させてＦＰＤ３で被検体Ｍに関する複数のＸ線画像をそれぞれ取得して連結して被検体Ｍに関する長尺画像を画像連結部９ｃ（図３を参照）が作成することにより、被検体Ｍに関する長尺撮影を行う。なお、実際には後述するオフセット補正を行った後に連結して長尺画像を作成する。

長尺撮影において得られた被検体Ｍに関するＸ線画像であって、図６に示すように、互いに隣接する２つのＸ線画像（図７のＮ枚目のＸ線画像，図７のＮ＋１枚目のＸ線画像）では、本来であればこの部分の輝度（画素値）は隣り合う撮像で同一輝度（同一画素値）になるべきであるが、データ線に沿った輝度変化（画素値変化）により輝度差（画素値の差分）が生じる。図７では約１００画素値ほどの差が生じている。

図６に示すように、この互いに隣接する２つのＸ線画像（Ｎ枚目のＸ線画像，Ｎ＋１枚目のＸ線画像）において重複する画素領域での画素値の差分（図６では、重複する画素領域の中央点での画素値の差分）をΔとする。また、連結方向に沿ったＸ線画像の幅であるスロット幅をＤピクセルとし、重複する幅をｄピクセルとする。さらに、移動方向の上流側にあるＸ線画像（Ｎ枚目のＸ線画像）についてピクセル座標をｙとしてピクセル座標ｙをｙ＝０〜Ｄ−１の範囲で動かすときに、そのオフセット補正値をＣとする。長尺撮影の移動方向に沿った位置に対して信号強度が線形に増加したときには、オフセット補正値Ｃは下記（１）式で表される。

Ｃ＝Δ／（Ｄ−ｄ）×ｙ … （１）
上記（１）式から明らかなように、上記（１）式は、傾きΔ／（Ｄ−ｄ）を有したピクセル座標ｙに関する１次関数である。

よって、長尺撮影の前にファントム等を用いてモデルのデータを取得することで、大凡の形状（ここでは長尺撮影の移動方向に沿った位置に対して信号強度が線形に増加する１次関数の形）がわかり、長尺撮影において実際の傾きΔ／（Ｄ−ｄ）をデータ線や連結位置毎に求めれば、長尺撮影の移動方向に沿った位置に依存するオフセット補正値Ｃを算出することができる。このように、オフセット補正値算出部９ａ（図３を参照）は、形状データメモリ部１１ａで記憶された信号強度の形状データ、および被検体Ｍに関する互いに隣接する２つのＸ線画像（Ｎ枚目のＸ線画像，Ｎ＋１枚目のＸ線画像）において重複する画素領域での画素値の差分Δに基づいて、上記（１）式から長尺撮影の移動方向に沿った位置に依存するオフセット補正値Ｃを算出することができる。

さらに、被検体Ｍに関する互いに隣接する２つのＸ線画像（Ｎ枚目のＸ線画像，Ｎ＋１枚目のＸ線画像）のうち、移動方向の上流側にあるＸ線画像（Ｎ枚目のＸ線画像）において、対象となる画素値から、当該画素値の画素（ピクセル座標ｙ）に対応した位置に依存するオフセット補正値Ｃを減算する処理をデータ線毎にそれぞれ行ってオフセット補正後のＸ線画像をオフセット補正部９ｂ（図１を参照）は作成する。当該オフセット補正部９ｂによって得られたオフセット補正後のＸ線画像を画像連結部９ｃが連結して長尺画像を最終的に作成する。

このオフセット補正を行った後に、長尺合成（画像連結）を行ったオフセット補正後の画像の例を図８に示す。図８の結果から、直接線の入射を抑制せずとも図９の縞々がなくなって自然につながった長尺画像が取得されたことが確認されている。

本実施例に係るＸ線撮影装置によれば、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３で得られた複数のＸ線画像を連結して長尺画像を作成する際に、ＦＰＤ３のデータ線４９（図４および図５を参照）に平行に移動させてＦＰＤ３で複数のＸ線画像をそれぞれ取得して連結する。その結果、補正を行わない場合には、直接線が強く当たった際にはデータ線４９に沿って輝度変化（画素値変化）が生じて長尺画像に縞々が発生する。この輝度変化（画素値変化）はデータ線４９や連結位置に応じて特性が大きく変化することがなく、長尺撮影の移動方向に沿った位置に依存する信号強度の形状において、傾き（上記（１）式ではΔ／（Ｄ−ｄ））等を除けば一定の形であると考えられる。例えば、信号強度が当該位置に対して線形に変化した場合には、他の箇所（データ線や連結位置）でも線形に変化すると考えられる。逆に、例えば、信号強度が当該位置に対して２次曲線で変化した場合には、他の箇所でも２次曲線で変化すると考えられる。

そこで、大凡の形状を求めるために、長尺撮影の前にファントム（例えばアクリル板）等を用いてモデルのデータを取得する。そして、長尺撮影の移動方向に沿った位置に依存する信号強度の形状データを形状データメモリ部１１ａに記憶する。次に、被検体Ｍに向けてＸ線管２がＸ線を照射して、被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出し、ＦＰＤ３のデータ線４９に平行に移動させてＦＰＤ３で被検体Ｍに関する複数のＸ線画像をそれぞれ取得して連結して被検体Ｍに関する長尺画像を画像連結部９ｃが作成することにより、被検体に関する長尺撮影を行う。長尺撮影において得られた被検体Ｍに関するＸ線画像であって、互いに隣接する２つのＸ線画像（Ｎ枚目のＸ線画像，Ｎ＋１枚目のＸ線画像）において重複する画素領域では、本来であればこの部分の輝度（画素値）は隣り合う撮像で同一輝度（同一画素値）になるべきであるが、データ線４９に沿った輝度変化（画素値変化）により輝度差（画素値の差分）が生じる。この差分がオフセット値（オフセット補正値）の変動である。このようにして、差分Δを求めることで、対象となるデータ線４９での位置に依存した変化を求めることができる。なお、差分Δを求めているので被検体Ｍに関する情報はキャンセルされて、データ線４９に沿った輝度変化（画素値変化）が純粋に求められる。

また、形状データメモリ部１１ａに記憶された信号強度の形状データにより、上述した重複する画素領域での画素値の差分Δから、本実施例の場合には上記（１）式に代入することで、当該画素領域以外の画素（すなわちピクセル座標ｙ）でのオフセット補正値Ｃをオフセット補正値算出部９ａは算出することができる。さらに、被検体Ｍに関する互いに隣接する２つのＸ線画像（Ｎ枚目のＸ線画像，Ｎ＋１枚目のＸ線画像）のうち、移動方向の上流側にあるＸ線画像（Ｎ枚目のＸ線画像）において、対象となる画素値から、当該画素値の画素（ピクセル座標ｙ）に対応した位置に依存するオフセット補正値Ｃを減算する処理をデータ線４９毎にそれぞれ行ってオフセット補正後のＸ線画像をオフセット補正部９ｂは作成する。当該オフセット補正部９ｂによって得られたオフセット補正後のＸ線画像を画像連結部９ｃが連結して長尺撮影を作成することで、ゲート線４９の位置に依存した輝度変化（画素値変化）を抑えたＸ線画像がつなぎ合わされた長尺画像が得られる。その結果、自然につながった長尺画像を取得することができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）長尺撮影においては、水平姿勢（臥位姿勢）で行ってもよいし、起立姿勢で行ってもよいし、傾斜姿勢で行ってもよい。

（２）上述した実施例では、長尺撮影の移動方向に沿った位置に対して信号強度が線形に増加した場合を例に採って説明したが、単純な線形増加に限定されない。長尺撮影の前にファントム等を用いて得られたモデルのデータであって、長尺撮影の移動方向に沿った位置に依存する信号強度の形状データに応じて適用すればよい。単純な線形増加でないような場合でも、予めその形状をモデル化（例えばパラメータを含む２次曲線等で作成）しておき、被検体に関する互いに隣接する２つのＸ線画像において重複する画素領域での画素値の差分からフィッティング等を行うことで、モデルのパラメータ（例えば傾き）を推定することが可能である。例えば、信号強度が（長尺撮影の移動方向に沿った）位置に対して２次曲線で変化した場合には、他の箇所でも２次曲線で変化すると考えられ、信号強度の形状データを、オフセット補正値ＣをＣ＝ａ×ｙ^２（ａは傾き）でモデル化して、上述した差分からデータ線毎にフィッティング等をそれぞれ行うことで、データ線毎の傾きａをそれぞれ推定することができ、各々のオフセット補正値Ｃを算出することができる。

２ … Ｘ線管
３ … フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
９ａ … オフセット補正値算出部
９ｂ … オフセット補正部
９ｃ … 画像連結部
１１ａ … 形状データメモリ部
４９ … データ線
Δ … 重複する画素領域での画素値の差分
Ｄ … スロット幅
ｄ … 重複する幅
Ｃ … オフセット補正値
Ｍ … 被検体

Claims

Ｘ線撮影を行うＸ線撮影装置であって、
被検体に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段と、
前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、
当該Ｘ線検出手段で得られた複数のＸ線画像を連結して長尺画像を作成する際に、前記Ｘ線検出手段のデータ線に平行に移動させて前記Ｘ線検出手段で前記複数のＸ線画像をそれぞれ取得して連結する画像連結手段と、
長尺撮影の前に予め得られたモデルのデータであって、長尺撮影の移動方向に沿った位置に依存する信号強度の形状データを記憶する形状データ記憶手段と、
当該形状データ記憶手段で記憶された前記信号強度の形状データ、および前記被検体に関する互いに隣接する２つのＸ線画像において重複する画素領域での画素値の差分に基づいて、長尺撮影の移動方向に沿った位置に依存するオフセット補正値を算出するオフセット補正値算出手段と、
前記被検体に関する互いに隣接する２つのＸ線画像のうち、移動方向の上流側にあるＸ線画像において、対象となる画素値から、当該画素値の画素に対応した位置に依存する前記オフセット補正値を減算する処理を前記データ線毎にそれぞれ行ってオフセット補正後のＸ線画像を作成するオフセット補正手段と
を備え、
当該オフセット補正手段によって得られたオフセット補正後のＸ線画像を前記画像連結手段は連結して前記長尺撮影を作成することを特徴とするＸ線撮影装置。