JP2016152830A - 断層画像撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】断層画像撮影システムにおいて、Ｘ線の焦点の変位量を精度良く検知して、取得された画像の位置関係を高精度に担保する。【解決手段】基準位置において、Ｘ線の焦点２から検出面６に垂らした垂線方向において、焦点２からの距離ＹＭａ、ＹＭｂが異なる位置にマーカＭａ，Ｍｂを配置し、一連の撮影動作後に検出面６で検出されるマーカ像ＩＭａ２，ＩＭｂ２のＺ方向の差分ΔＺＩＭ２に基づき、焦点２のＺ方向の変位量ΔＺＦを算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、商品や荷物等の被検体の非破壊検査や、人体の断層撮影等に好適な断層画像撮影システムに関するものである。

Ｘ線検査装置の１つとして、断層画像撮影システムがある。係るシステムは、互いに対向配置したＸ線発生管とＸ線検出器との間に被検体を配置し、被検体に対してＸ線発生管及びＸ線検出器を相対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、取得した複数の画像から断層画像を生成する。このような断層画像生成を行う場合には、取得した複数の画像を再構成する際に、各画像の位置合わせが必要となるが、撮影時には、熱や機械的な経時変動が生じるため、撮影時の被検体、Ｘ線発生管、Ｘ線検出器の相対位置は、理想的な制御位置とずれることとなる。このずれの影響により、取得した複数の画像の位置関係を担保することができず、生成した断層画像の画質が劣化する。特に、高出力のＸ線検査装置においては、撮影中の発熱によるＸ線発生管の焦点の位置ずれの影響が問題となる。

この問題に対して、特許文献１には、Ｘ線発生管とＸ線検出器との間に３つのマーカを付与する方法が開示されている。係る方法では、被写体と共に３つのマーカ像が含まれる複数の画像を取得し、マーカ像の位置座標から９つの連立方程式を解くことでＸ線発生管の焦点の移動量を同定している。

特開平１０−２９５６８０号公報

しかしながら、特許文献１においては、Ｘ線の焦点の変位量を精度よく検知するための具体的なマーカ配置に関しては言及されていない。具体的には、焦点の変位量に対して、マーカ像の変位量が大きく検出できることが好ましい。

本発明の課題は、断層画像撮影システムにおいて、Ｘ線の焦点の変位量を精度良く検知して、取得された画像の位置関係を高精度に担保することにある。

本発明は、被検体が載置される載置部と、
前記載置部に対して曝射方向を向けて配置されたＸ線発生管と、
前記載置部を挟んで前記Ｘ線発生管に対して対向配置された検出面を有するＸ線検出器と、
前記Ｘ線発生管と前記Ｘ線検出器とを一体として、前記載置部を挟んで回転させる回転手段と、
前記回転手段によって前記Ｘ線発生管及び前記Ｘ線検出器を回転させながら、前記Ｘ線発生管からＸ線を照射し、前記Ｘ線検出器によって検出されたＸ線を画像データとして取得する制御手段と、を有し、
前記Ｘ線発生管と前記Ｘ線検出器との間であって、前記Ｘ線発生管のＸ線照射野内に少なくとも二つのマーカが配置された断層画像撮影システムであって、
前記Ｘ線発生管及び前記Ｘ線検出器が所定の回転角となる位置において、前記Ｘ線の焦点から前記検出面に垂らした垂線方向において前記マーカの少なくとも二つが互いに異なる位置となるように、前記マーカが前記載置部に配置されており、
前記制御手段が取得する画像データに含まれる前記二つのマーカ像の位置情報に基づいて、前記Ｘ線の焦点の位置の変位を検知する演算部を備えていることを特徴とする。

本発明においては、Ｘ線の焦点の変位量に対して、マーカ像の位置情報の差分が大きく検出されるため、Ｘ線の焦点の変位が微少であっても高精度に検知することができる。よって、本発明によれば、Ｘ線の焦点の変位による影響を軽減して、より高画質な断層画像を提供することが可能となる。

本発明の実施形態１の断層画像撮影システムを示すＸＹ平面の模式図である。 本発明の実施形態１の断層画像撮影システムを示すＹＺ平面の模式図である。 本発明の実施形態１のマーカ配置を示すＹＺ平面の模式図である。 本発明の実施形態１の焦点変位によるマーカ像の変位を示すＹＺ平面の模式図である。 本発明の実施形態２のマーカ配置を示す図であり（ａ）はＹＺ平面の模式図、（ｂ）はＸＺ平面の模式図である。 本発明の実施形態２の焦点変位によるマーカ像の変位を示すＹＺ平面の模式図である。 本発明の実施形態２のマーカ配置の別の例を示すＸＺ平面の模式図である。 本発明の実施形態３の断層画像撮影システムを示すＸＹ平面の模式図である。 本発明の実施形態３のマーカ配置を示すＹＺ平面の模式図である。 本発明の実施形態３のＸ線発生管の熱変形による焦点変位を示すＸＹ平面の模式図である。 本発明の実施形態３の焦点変位によるマーカ像の変位を示すＹＺ平面の模式図である。 本発明の実施形態３の焦点変位によるマーカ像の変位を示すＸＹ平面の模式図である。 本発明において、Ｘ線の焦点の変位量からＸ線検出器の変位量が排除されていることを説明するためのＹＺ平面の模式図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。尚、本明細書で特に図示又は記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。

〔実施形態１〕
図１、図２は、本発明の第１の実施形態の一例として断層画像撮影システムについて説明する図であり、本発明の説明に必要となる各部品の配置を模式図として示したものである。

本発明の断層画像撮影システムは、基本的に、載置部５と、Ｘ線発生管１と、Ｘ線検出器４と、Ｘ線発生管１とＸ線検出器４とを一体で回転させる回転手段１１とを備えている。Ｘ線発生管１は、曝射方向を載置部５に向けて配置されている。載置部５は、被検体７を載置するために回転手段１１とは独立して静止した部材であり、本例においては、被検体７を載置するための円筒形の空間を有している。Ｘ線検出器４は、載置部５を挟んでＸ線発生管１に対向配置された検出面６を有し、係る検出面６は複数の検出素子からなる検出素子列を有している。Ｘ線発生管１とＸ線検出器４とは、連結部１２によって回転手段１１に固定されており、該回転手段１１の回転軸３を中心として載置部５を挟んで回転させることができる。回転軸３は、載置部５に載置される被検体７を通り、図１，図２においては、便宜上、回転軸方向をＸ方向とし、回転軸３に直交する面をＹＺ平面とする。よって、図１はＸＹ平面図、図２はＹＺ平面図である。

尚、本例において、被検体７は、被験者の一部であって、乳房が含まれる。また、Ｘ線検出器４とＸ線発生管１とは、回転軸３から近い順に同心に内周面１９と外周面２０とを有したガントリ１５に収容されている。Ｘ線検出器４とＸ線発生管１とは、内周面１９と外周面２０との間の環状の空間に収容される。ガントリ１５は、内周面１９と外周面２０とに接続される環状の前面板１８を有しており、載置部５は、内周面１９で囲まれた領域であり、前面板１８に設けられた開口１７を介して乳房が挿入される乳房挿入部である。従って、本例は、マンモグラフィ（乳房Ｘ線撮影装置）に適用可能である。

尚、本発明の特徴であるマーカＭａ、Ｍｂは、内周面１９の前記回転軸３を挟んで対向する位置に一対設けられ、Ｘ線検出器４の検出面６の垂線方向に異なる位置に配置されている。本実施形態においては、図１に示すように、一対のマーカＭａ、Ｍｂの一方が回転軸３よりもＸ線発生管１に近接している時、一対のマーカＭａ、Ｍｂの他方は、回転軸３よりもＸ線検出器４に近接している。マーカＭａ、Ｍｂについては後述する。

Ｘ線発生管１は、内部のアノード電極とカソード電極の電位差によって加速される電子ビームをターゲット（いずれも不図示）に当てることで焦点２を生成し、焦点２からＸ線を放射する。そして、コリメータ（不図示）によって不要分を除去されたＸ線が、被検体７を透過し、Ｘ線検出器４で検出される。Ｘ線検出器４は、１回の撮影動作開始と同時に動作時間中Ｘ線検出を行い、撮影動作終了後、画像データとして制御部１６への送出を完了し、次の撮影動作開始時にＸ線検出を再開できるように設定されている。Ｘ線検出器４の検出面６は、複数の検出素子からなる検出素子列を、少なくとも１列有しており、係る検出素子列は回転軸３に直交している。

制御部１６は、不図示の操作部、表示部、記憶部、演算部を備えた、演算処理の高速な汎用のコンピュータ等によって構成された制御手段である。操作部はキーボード、マウス等であり、ユーザによって一連の撮影を行うためのパラメータが入力され、それらの情報に従って、断層画像撮影システムが動作する。表示部は液晶モニタ等であり、必要に応じて取得した画像データ及び再構成した３Ｄ断層画像、操作に必要なメッセージ等を表示する。タッチパネルとして操作部と兼ねても良い。記憶部は、ハードディスクや揮発性の高速メモリで構成され、Ｘ線検出器４から取得した画像データを、取得時刻、取得時のＸ線発生管１及びＸ線検出器４の回転角、Ｘ線発生管１からのＸ線放出強度等の情報と対応して記憶する。また、断層画像撮影システムを動作させるためにユーザによって入力されたパラメータを記憶する。演算部は、中央演算処理装置や画像処理装置によって構成され、取得した画像データから、マーカによる焦点変位（移動）の検知演算や、３Ｄ断層画像の再構成演算を行う。

Ｘ線発生管１とＸ線検出器４は、制御部１６の指令に応じて回転手段１１によって回転し、例えば図２の１’、４’に示すようにＸ線発生管１とＸ線検出器４の位置が順次変更する。そして、ユーザによって設定された撮影時間、撮影間隔で被検体７に対してＸ線を照射し、Ｘ線検出器４から画像データが送出される。回転手段１１が所定の回転角となるまでＸ線発生管１とＸ線検出器４とを回転させながら、係る操作を繰り返した後、得られた画像データ群を再構成演算することによって３Ｄ断層画像を得ることが可能である。

図３に、本発明の断層画像撮影システムの構成として、載置部５に付与されるマーカについて示す。図３は説明のために、便宜上、マーカの大きさや配置の縮尺が強調されるように示してある。マーカＭａ、Ｍｂは、載置部５や検査対象として想定している被検体７とはＸ線透過率が異なる円形の物体であり、例えば、透過率の低い鉛やタングステン、モリブデンといった材料で構成すると良い。

本発明では、マーカＭａ，ＭｂはＸ線発生管１のＸ線照射野内であって、載置部５に配置される。本例では、載置部５に設けた円筒状の内周面に配置されているが、本発明ではこれに限定されない。マーカＭａ，Ｍｂは、Ｘ線発生管１及びＸ線検出器４が所定の回転角となる位置（図３）において、焦点２から検出面６に垂らした垂線方向（Ｙ方向）における位置、即ち焦点２を基準として、Ｙ方向の距離ＹＭａ、ＹＭｂが互いに異なっている。好ましくは、図３の位置において、マーカＭａ，Ｍｂは、回転軸３に対して、一方がＸ線発生管側に、他方がＸ線検出器側に配置され、より好ましくは、二つのマーカＭａ，Ｍｂは、載置部５に載置される被検体７を挟んで配置される。尚、本例において、マーカＭａ，Ｍｂは、Ｘ方向及びＺ方向においてはそれぞれ焦点２からの距離が同じでマーカＭａとＭｂとの距離が０となるように配置されている。

更に、マーカＭａ、Ｍｂは、Ｙ方向の距離ＹＭａ、ＹＭｂの比を鑑み、投影像が同等の大きさとなるように構成されている。ここで、焦点２とＸ線検出器４とのＹ方向の距離はＹＦＳである。この状態で、焦点２から照射されたＸ線によって、マーカＭａ、Ｍｂはそれぞれマーカ像ＩＭａ、ＩＭｂとしてＸ線検出器４によって検出される。この時のマーカ像ＩＭａ、ＩＭｂの位置は同一となる。

図４に、焦点２が、例えば熱変形等によってＺ方向に変位量ΔＺＦだけ変位し、焦点２’となった場合の様子を示す。この状態で、焦点２’から照射されたＸ線によって、マーカＭａ、Ｍｂはそれぞれマーカ像ＩＭａ２、ＩＭｂ２としてＸ線検出器４によって検出される。この時のマーカ像ＩＭａ２、ＩＭｂ２のＺ方向の位置の差分をΔＺＩＭ２とする。以下に、ΔＺＩＭ２より焦点変位量ΔＺＦを求める方法を説明する。

上記の構成により断層画像撮影システムは、下記のように動作する。制御部１６が、図３のようにマーカ配置を規定した回転手段１１の回転角を基準位置として設定し、基準位置にて撮影動作を行い、基準画像データを取得する。制御部１６は、取得した基準画像データからパターン認識処理等を行うことによりマーカ像ＩＭａ２、ＩＭｂ２を検出し、検出したマーカ像それぞれの中心位置座標を基準位置情報として取得する。尚、本例においては、焦点２、マーカＭａ、マーカＭｂをＸＺ方向に同一となるように配置してあるので、基準位置においてはマーカ像ＩＭａ、ＩＭｂの位置は同一となる。従って、マーカ像位置が同一となるように回転手段１１の回転角を調整し、基準位置調整を行っても良い。

その後、制御部１６は一連の撮影動作を行い、複数の画像データを取得する。一連の撮影動作終了後、再び基準位置にて撮影動作を行って変位画像データを取得し、マーカ像ＩＭａ２、ＩＭｂ２それぞれの中心位置座標を変位位置情報として取得する。そして、マーカ像ＩＭａ２のＺ方向座標からマーカ像ＩＭｂ２のＺ方向座標を引いた差分ΔＺＩＭ２を算出し、焦点変位量ΔＺＦを算出する。具体的には以下の通りである。但し、本明細書において式中の記号「＊(アスタリスク)」は乗算を意味する算術演算子である。

ΔＺＩＭ２
＝ΔＺＦ＊（ＹＦＳ−ＹＭａ）／ＹＭａ−ΔＺＦ＊（ＹＦＳ−ＹＭｂ）／ＹＭｂ
＝ΔＺＦ＊（（ＹＦＳ／ＹＭａ−１）−（ＹＦＳ／ＹＭｂ−１））
＝ΔＺＦ＊ＹＦＳ＊（１／ＹＭａ−１／ＹＭｂ）
ΔＺＦ＝ΔＺＩＭ２／（ＹＦＳ＊（１／ＹＭａ−１／ＹＭｂ））・・・（１）

異なる種類のマーカを用いれば、マーカ像ＩＭａ，ＩＭｂを互いに区別することができ、符号により変位の向きが同定できる。更に、ｎ枚目の画像データそれぞれが取得された際の焦点２の変位量ΔＺＦｎを、基準画像データ取得時刻を０、変位画像データ取得時刻をＴ、ｎ個目の画像データ取得時刻をｔとして、
ΔＺＦｎ＝（ｔ／Ｔ）＊ΔＺＦ・・・（２）
として算出する。変位が線形でないことが予め想定できている場合は、想定される変位に応じて重み付けする係数β（ｔ）を用意しておき、
ΔＺＦｎ＝β（ｔ）＊ΔＺＦ・・・（３）
としても良い。

上記式（１）では、変位位置情報の差分から焦点変位量ΔＺＦが算出できるので、基準位置情報取得後にＸ線検出器４がＺ方向に移動してしまっていても、その成分は排除できる。図１３を用いて説明する。

図１３において、Ｘ線検出器の検出面６は基準位置から一連の撮影動作を行って再び基準位置に戻った際に、Ｚ方向にｄだけ変位している。ここで、最初の基準位置におけるマーカ像ＩＭａ，ＩＭｂの基準となる検出素子からの距離をそれぞれＺＩＭａ，ＺＩＭｂ、一連の撮影動作を行った後の基準位置におけるマーカ像の基準となる検出素子からの距離をそれぞれＺＩＭａ２，ＺＩＭｂ２とする。

ΔＺＩＭ＝ＺＩＭａ−ＺＩＭｂ・・・（４）
ΔＺＩＭ２＝ＺＩＭａ２−ＺＩＭｂ２・・・（５）

次に、ＩＭａ，ＩＭｂそれぞれの一連の撮影動作前後での変位をΔＺＩＭａ，ΔＺＩＭｂとする。

ΔＺＩＭａ＝ＺＩＭａ２＋ｄ−ＺＩＭａ＝ΔＺＦ＊（ＹＦＳ−ＹＭａ）／ＹＭａ
＝ΔＺＦ＊（ＹＦＳ／ＹＭａ−１）・・・（６）
ΔＺＩＭｂ＝ＺＩＭｂ２＋ｄ−ＺＩＭｂ＝ΔＺＦ＊（ＹＦＳ−ＹＭｂ）／ＹＭｂ
＝ΔＺＦ＊（ＹＦＳ／ＹＭｂ−１）・・・（７）
上記式（６）、（７）より、
ΔＺＩＭａ−ΔＺＩＭｂ＝ＺＩＭａ２＋ｄ−ＺＩＭａ−（ＺＩＭｂ２＋ｄ−ＺＩＭｂ）
＝ΔＺＦ＊（（ＹＦＳ／ＹＭａ−１）−（ＹＦＳ／ＹＭｂ−１））
ＺＩＭａ２−ＺＩＭｂ２−（ＺＩＭａ−ＺＩＭｂ）
＝ΔＺＦ＊ＹＦＳ＊（１／ＹＭａ−１／ＹＭｂ）・・・（８）
上記式（８）に式（４）、（５）を代入すると、
ΔＺＩＭ２−ΔＺＩＭ＝ΔＺＦ＊ＹＦＳ＊（１／ＹＭａ−１／ＹＭｂ）
ΔＺＦ＝（ΔＺＩＭ２−ΔＺＩＭ）／（ＹＦＳ＊（１／ＹＭａ−１／ＹＭｂ））・・・（９）
となる。

本例では、ΔＺＩＭ＝０であるから、上記式（９）は、
ΔＺＦ＝ΔＺＩＭ２／（ＹＦＳ＊（１／ＹＭａ−１／ＹＭｂ））・・・（１０）
となり、前記式（１）に一致する。

Ｘ線検出器４の移動成分ｄは、マーカ像ＩＭａ，ＩＭｂのＺ方向座標から別途算出できる。

同様にしてＸ方向の焦点変位量ΔＸＦを算出する。こうして算出した各焦点変位量を、各画像データと関連付けて記憶し、それぞれの画像データを、それぞれが取得された時点での焦点変位を考慮した焦点位置からの画像データとして、回転角情報を補正し、再構成演算を行う。例えば、Ｘ線発生管１及びＸ線検出器４の回転角θにおいて取得した画像データに対し、焦点変位が回転と同方向にΔＺ発生していた場合は、焦点２と回転軸３の距離をＲとして、
θ’＝θ＋ａｒｃｔａｎ（ΔＺ／Ｒ）・・・（１１）
から取得された画像データとして再構成演算を行えば良い。本発明は再構成演算の方式には限定されず、例えばフィルタ補正逆投影法等の一般的な方式を用いれば良い。こうして、焦点変位による画像データ群の位置関係の不整合が軽減された３Ｄ断層画像が生成される。

尚、基準画像データを被検体７載置後に取得し、一連の撮影動作で取得する１つ目の画像データと兼用すれば良い。さらに、特に被検体７が人体である場合、変位位置情報を取得するための撮影は、被検体７を取り除いて行えば、被検体７への曝射量を最小限とすることができる。或いは、被検体７を載置したままＸ線照射量を減らしても良い。或いは、基準画像データは、被検体７を載置せずに取得し、被検体７載置後、一連の撮影動作で取得した最後の画像データを変位画像データと兼用しても良い。

また、マーカの形状は円形に限らず、任意の形状のもので良い。また、マーカの数も２つに限定されるものではなく、２以上用意し、例えばそれぞれの検知結果を平均すれば精度を上げることができる。更には、基準位置、即ち二つのマーカのＹ方向の距離が異なる位置を複数設定し、複数の回転角においてマーカ像を撮影すれば、ｎ個目の画像データそれぞれが取得された際の焦点移動ΔＺＦｎの精度を上げることができる。

また、載置部５の空間は円筒形に限らず、例えば円錐形や立方体であっても良い。また、載置部５へのマーカの配置も内周面に限らず、外周面等、配置が容易な箇所を選択すれば良い。また、マーカと形状及び組成の少なくとも一方が微小に異なる複数の第二のマーカを内部に複数備えても良い。この場合、制御部１６が微小な違いからマーカを判別する。

ここで、例として、焦点２とＸ線検出器４との距離（ＹＦＳ）＝４００［ｍｍ］、焦点２とマーカＭａとの距離（ＹＭａ）＝５０［ｍｍ］、焦点２とマーカＭｂとの距離（ＹＭｂ）＝２５０［ｍｍ］、焦点変位量（ΔＺＦ）＝４０［μｍ］であるとする。この場合、マーカ像ＩＭａ２のＺ方向座標からマーカ像ＩＭｂ２のＺ方向座標を引いた差分（ΔＺＩＭ２）は、前記式（１０）より、
ΔＺＩＭ２＝ΔＺＦ＊ＹＦＳ＊（１／ＹＭａ−１／ＹＭｂ）
＝０．０４＊４００＊（１／５０−１／２５０）＝０．２５６［ｍｍ］
となり、焦点変位量ΔＺＦを拡大して検出できる。

一方で、ＹＭａ＝ＹＭｂとしてマーカを配置した場合、ΔＺＩＭ２＝０となり、変位位置情報の差分からは焦点変位量ΔＺＦを検出できない。この場合、基準位置情報との差分（図１３中のΔＺＩＭａ，ΔＺＩＭｂ）から、焦点移動ΔＺＦが検出できるが、基準位置情報取得後のＸ線検出器４の変位成分（図１３中のｄ）が重畳されてしまう。

〔実施形態２〕
図５は、本発明の第２の実施形態の一例として断層画像撮影システムのマーカ配置の別の例について説明する図である。本例では、マーカＭａ、ＭｂをＸ方向及びＺ方向においても互いに焦点２からの距離が異なるように配置してある。その他の構成は実施形態１と同様であり、詳細な説明は省略する。図５（ａ）、（ｂ）に示すようにマーカＭａ、Ｍｂは、載置部５の外周となるガントリ１５の内周面１９に配置されている。マーカＭａ，Ｍｂは、焦点２を基準として、Ｙ方向の距離がそれぞれＹＭａ、ＹＭｂ、Ｚ方向の距離がそれぞれＺＭａ、ＺＭｂ、Ｘ方向の距離がＸＭとなるように配置されている。また、いずれのマーカも同一Ｘ線照射野内にある。この状態で、焦点２から放射されたＸ線によって、マーカＭａ、Ｍｂはそれぞれマーカ像ＩＭａ、ＩＭｂとしてＸ線検出器４によって検出される。この時のマーカ像ＩＭａ、ＩＭｂのＺ方向の位置の差分をΔＺＩＭ、Ｘ方向の位置の差分をΔＸＩＭとする。

図６に、焦点２が、例えばＸ線発生管１の熱変形によってＺ方向にΔＺＦ変位し、焦点２’となった場合の様子を示す。この状態で、焦点２’から照射されたＸ線によって、マーカＭａ、Ｍｂはそれぞれマーカ像ＩＭａ２、ＩＭｂ２としてＸ線検出器４によって検出される。この時のマーカ像ＩＭａ、ＩＭｂのＺ方向の位置の差分をΔＺＩＭ２、Ｘ方向の位置の差分をΔＸＩＭ２とする。

上記の構成による断層画像撮影システムの動作は基準位置を図５（ａ）のように設定した以外は実施形態１と同じである。Ｚ方向の焦点変位量ΔＺＦは、前記実施形態１において説明した式（４）乃至（７）から導き出される式（９）によって算出される。

ΔＺＦ＝（ΔＺＩＭ２−ΔＺＩＭ）／（ＹＦＳ＊（１／ＹＭａ−１／ＹＭｂ））・・・（９）
同様にＸ方向の焦点移動ΔＸＦを算出する。即ち、
ΔＸＦ＝（ΔＸＩＭ２−ΔＸＩＭ）／（ＹＦＳ＊（１／ＹＭａ−１／ＹＭｂ））・・・（１２）

こうして、実施形態１と同様に焦点変位による画像データ群の位置関係の不整合が軽減された３Ｄ断層画像が生成可能となる。

更に、図７のようにマーカＭａ、Ｍｂを結ぶ仮想直線がＹ方向に対して傾いた場合について説明する。このように、焦点２を基準として、Ｘ方向の距離がＸＭａ、ＸＭｂとなるように配置されている（ΔＸＩＭが異なる座標として検出される）場合、互いのマーカ像を結ぶ方向をＺ’と再定義する。そして、Ｚ’方向のマーカ像位置座標からΔＺ’ＩＭ２、ΔＺ’ＩＭを算出し、焦点移動ΔＺ’Ｆを、
ΔＺ’Ｆ＝（ΔＺ’ＩＭ２−ΔＺ’ＩＭ）／（ＹＦＳ＊（１／ＹＭａ−１／ＹＭｂ））・・・（１３）
として算出すれば良い。

ここで、載置部５の−Ｘ方向が開口１７であり、乳房を挿入して検査する装置である場合、開口１７の逆側（＋Ｘ方向側）には被検体７の関心領域が存在しない可能性が比較的高い。従って、この様な場合、焦点２から検出面６に至る垂線（Ｙ方向）に対して被検体７を載置部５に搬入する側とは反対側（＋Ｘ方向側）に、Ｘ方向の距離ＸＭを大きめにしてマーカを配置する。これにより、関心領域像にマーカ像が重なってしまう確率を減らすことができる。また、図５におけるマーカ配置を、ＸＺ方向を入れ替えた配置とし、ＺＭａ，ＺＭｂ（入れ替え後のＸＭａ，ＸＭｂ）を大きめとしても良い。

〔実施形態３〕
図８は本発明の第３の実施形態の断層画像撮影システムについて説明する図である。本例では、Ｘ線発生管１の配置とマーカＭａ，Ｍｂの配置が実施形態１，２と異なっている。その他の構成は実施形態２と同様であり、詳細な説明は省略する。

図８に示すように、本例のＸ線発生管１は、その管軸８１がＹ方向に対してＺ軸回りに傾いて配置されている。また、図９に示すようにマーカＭａ、Ｍｂは、載置部５の外周となるガントリ１５の内周面１９に、焦点２を基準として、Ｙ方向の距離がそれぞれＹＭａ、ＹＭｂ、Ｘ方向の距離がいずれも０、Ｚ方向の距離がＺＭａ、０となるように配置されている。また、いずれのマーカも同一Ｘ線照射野内にある。この状態で、焦点２から照射されたＸ線によって、マーカＭａ、Ｍｂはそれぞれマーカ像ＩＭａ、ＩＭｂとしてＸ線検出器４によって検出され、この時のマーカ像ＩＭａのＺ方向の位置をΔＺＩＭとする。

図１０に、Ｘ線発生管１が、曝射動作に伴う熱変形によって、管軸方向に延伸した場合の様子を示す。焦点２が、Ｙ方向にΔＹＦ、−Ｘ方向にΔＸＦ移動し、焦点２’となっている。図１１に示すように、この状態で、焦点２’から放射されたＸ線によって、マーカＭａ、Ｍｂはそれぞれマーカ像ＩＭａ２、ＩＭｂ２としてＸ線検出器４によって検出される。この時のマーカ像ＩＭａのＺ方向の位置をΔＺＩＭ２、マーカ像ＩＭａ、ＩＭｂのＸ方向の位置の差分をΔＸＩＭ２とする。

上記の構成による断層画像撮影システムの動作は基準位置を図９のように設定した以外は、実施形態１、２と同様である。本例においては、焦点２、マーカＭａ、マーカＭｂをＸ方向に同一となるように配置してあるので、基準位置におけるマーカ像ＩＭａ、ＩＭｂのＸ方向の位置の差分は０となる。そして、実施形態２と同様にして、マーカ像ＩＭａ２のＺ方向座標ΔＺＩＭ２を算出し、焦点移動ΔＹＦを算出する。具体的には、以下の通りである。

ΔＺＩＭ＝ＺＭａ＊ＹＦＳ／ＹＭａ
ΔＺＩＭ２＝ＺＭａ＊（ＹＦＳ−ΔＹＦ）／（ＹＭａ−ΔＹＦ）
ΔＺＩＭ２−ΔＺＩＭ＝ＺＭａ＊（（ＹＦＳ−ΔＹＦ）／（ＹＭａ−ΔＹＦ）−ＹＦＳ／ＹＭａ）
＝ＺＭａ＊ΔＹＦ＊（ＹＦＳ−ＹＭａ）／（ＹＭａ＊（ＹＭａ−ΔＹＦ））
ΔＹＦ＝（ＹＭａ）²＊（ΔＺＩＭ２−ΔＺＩＭ）／（ＺＭａ＊（ＹＦＳ−ＹＭａ）＋ＹＭａ＊（ΔＺＩＭ２−ΔＺＩＭ））・・・（１４）
上記式（１４）の右辺の分母及び分子をそれぞれＹＭａ＊（ΔＺＩＭ２−ΔＺＩＭ）で割る。

ΔＹＦ＝ＹＭａ／（ＺＭａ＊（ＹＦＳ−ＹＭａ）／（ＹＭａ＊（ΔＺＩＭ２−ΔＺＩＭ））＋１）
＝ＹＭａ／（（ＹＦＳ／ＹＭａ−１）＊ＺＭａ／（ΔＺＩＭ２−ΔＺＩＭ）＋１）・・・（１５）

一方、マーカ像ＩＭａ２のＸ方向座標ＸＩＭａ２からマーカ像ＩＭｂ２のＸ方向座標ＸＩＭｂ２を引いた差分ΔＸＩＭ２を算出し、−Ｘ方向の焦点変位量ΔＸＦを以下の通り算出する。

ΔＸＩＭ２＝ＸＩＭａ２−ＸＩＭｂ２
＝ΔＸＦ＊（（ＹＦＳ−ＹＭａ）／（ＹＭａ−ΔＹＦ）−（ＹＦＳ−ＹＭｂ）／（ＹＭｂ−ΔＹＦ））
ΔＸＦ＝ΔＸＩＭ２／（（ＹＦＳ−ＹＭａ）／（ＹＭａ−ΔＹＦ）−（ＹＦＳ−ＹＭｂ）／（ＹＭｂ−ΔＹＦ））・・・（１６）

ここで、ΔＹＦは式（１５）より求まる。こうして、実施形態１，２と同様に焦点２の変位量が高精度に算出され、該変位量に基づいて、画像データ群の位置関係の不整合が軽減された３Ｄ断層画像が生成可能となる。

尚、本例としてはＺＭｂ＝０として説明したが、特にこれに限るものではない。

１：Ｘ線発生管、２：Ｘ線の焦点、３：回転軸、４：Ｘ線検出器、５：載置部、７：被検体、１１：回転手段、１５：ガントリ、１６：制御部、１７：開口、１８：前面板、１９：内周面、２０：外周面、Ｍａ，Ｍｂ：マーカ、ＩＭａ，ＩＭｂ，ＩＭａ２，ＩＭｂ２：マーカ像

Claims (14)

1. 被検体が載置される載置部と、
   前記載置部に対して曝射方向を向けて配置されたＸ線発生管と、
   前記載置部を挟んで前記Ｘ線発生管に対して対向配置された検出面を有するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線発生管と前記Ｘ線検出器とを一体として、前記載置部を挟んで回転させる回転手段と、
   前記回転手段によって前記Ｘ線発生管及び前記Ｘ線検出器を回転させながら、前記Ｘ線発生管からＸ線を照射し、前記Ｘ線検出器によって検出されたＸ線を画像データとして取得する制御手段と、を有し、
   前記Ｘ線発生管と前記Ｘ線検出器との間であって、前記Ｘ線発生管のＸ線照射野内に少なくとも二つのマーカが配置された断層画像撮影システムであって、
   前記Ｘ線発生管及び前記Ｘ線検出器が所定の回転角となる位置において、前記Ｘ線の焦点から前記検出面に垂らした垂線方向において前記マーカの少なくとも二つが互いに異なる位置となるように、前記マーカが前記載置部に配置されており、
   前記制御手段が、前記制御手段が取得する画像データに含まれる前記二つのマーカ像の位置情報に基づいて、前記Ｘ線の焦点の位置の変位を検知する演算部を備えていることを特徴とする断層画像撮影システム。
2. 前記Ｘ線発生管及び前記Ｘ線検出器が前記所定の回転角となる位置において、前記マーカの少なくとも二つは、前記回転手段の回転軸に対して、一方がＸ線発生管側に、他方がＸ線検出器側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の断層画像撮影システム。
3. 前記マーカの少なくとも二つが、前記載置部に載置される被検体を挟んで配置されていることを特徴とする請求項２に記載の断層画像撮影システム。
4. 前記マーカの少なくとも二つが、前記回転手段の回転軸を介して、前記垂線方向において互いに対向して配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の断層画像撮影システム。
5. 前記マーカの少なくとも二つを互いに結ぶ仮想直線が、前記垂線方向に対して傾いていることを特徴とする請求項２又は３に記載の断層画像撮影システム。
6. 前記マーカが、前記回転手段の回転軸方向において、前記垂線に対して前記被検体を前記載置部に搬入する側とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の断層画像撮影システム。
7. 前記Ｘ線発生管は、管軸方向が前記垂線に対して傾いて配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の断層画像撮影システム。
8. 前記検出面が、前記回転手段の回転軸に直交する方向に複数の検出素子からなる検出素子列を有している請求項１乃至７のいずれか１項に記載の断層画像撮影システム。
9. 前記載置部は、前記マーカと形状及び組成の少なくともいずれかが異なる複数の第２のマーカを備えていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の断層画像撮影システム。
10. 前記演算部が、前記Ｘ線発生管及び前記Ｘ線検出器が前記所定の回転角となる位置において取得された画像データに含まれる前記二つのマーカ像の位置情報の差分と、前記位置情報の取得後に取得された画像データに含まれる二つのマーカ像の位置情報の差分とに基づいて、前記焦点の位置の変位を算出することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の断層画像撮影システム。
11. 前記制御手段が、前記焦点の位置の変位に基づいて、任意の回転角で取得された画像データの回転角を補正することを特徴とする請求項１０に記載の断層画像撮影システム。
12. 前記被検体は、被験者の乳房であって、
    前記回転軸から近い順に内周面と外周面を有し、前記Ｘ線検出器と前記Ｘ線発生管とが収容されるガントリを有し、
    前記ガントリは、前記内周面と前記外周面とに接続される環状の前面板を有し、
    前記載置部は、前記前面板に設けられた開口を介して前記乳房が挿入される乳房挿入部である事を特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の断層画像撮影システム。
13. 前記垂線方向に異なる位置に配置された前記２つのマーカは、前記内周面に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の断層画像撮影システム。
14. 前記垂線方向に異なる位置に配置された前記２つのマーカの一方が、前記回転軸よりも前記Ｘ線発生管に近接しているとき、前記垂線方向に異なる位置に配置された前記２つのマーカの他方は、前記回転軸よりも前記Ｘ線検出器に近接していることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の断層画像撮影システム。

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