JP2018099175A - 放射線撮影装置、放射線撮影システム、放射線撮影方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】
回転手段の回転方向に対するラジアル方向及びスラスト方向の距離情報に基づいて、機構部によるずれを補正し、高精度の放射線画像を再構成することができる放射線撮影装置を提供する。
【解決手段】
本発明の放射線撮影装置は、放射線を発生させる放射線発生手段及び前記放射線を検出する放射線検出手段の少なくとも１つを回転させる回転手段と、前記回転手段を回転可能に保持する固定手段と、前記回転手段の回転方向に対するラジアル方向及びスラスト方向において、前記回転手段と前記固定手段との距離情報を取得する距離センサとを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、放射線撮影装置、放射線撮影システム、放射線撮影方法、及びプログラムに関する。

例えば、乳がんの放射線撮影装置として、マンモグラム装置が標準的に使用されている。しかし、マンモグラム装置は、デンスブレスト（乳腺の多い乳房）の場合は、病変部と乳腺構造が重なり合うため、病変検出の感度や特異度が低下することが知られている。このマンモグラム装置の欠点を補う技術として、トモシンセシスや乳房専用ＣＴが注目されている。これらの装置の特徴は、乳房の３Ｄ画像を提供することにより、病変部と乳腺構造を分離して観察できるようにするものである。

乳房専用ＣＴにおいて、下記の技術が開示されている。特許文献１には、Ｘ線ファンビームの実際の回転中心が理想の回転中心に対しずれが生じても、補正手段によりそのずれ量を補正することが開示されている。特許文献２には、回転中心のずれ及び投影像のゆがみなどが補正されて、差分画像や投影像及び再構成像のコントラストや高解像度の画像を得ることが開示されている。

また、撮影領域内にアライメント用ファントムを配置してスキャンを行い、各投影画像のＸ線の光線式を求める技術が開示されている（非特許文献１）。

特開平４−３２５１４４号公報 特開２００２−２９１７２６号公報 A.Rougee, C.Picard, Y.Trousset, C.Ponchut, Geometrical calibration for 3D X-ray imaging, SPIE

放射線撮影装置には、高分解能の画像が要求される場合がある。例えば、乳房専用ＣＴでは、検診においてマンモグラムに代替する必要性から、微小石灰化の描出が必要である。そのため、放射線撮影装置における機構部のずれを抑えるために特殊な機構が必要になる。

本発明では、特殊な機構を必要とせずに、放射線撮影装置における機構部の回転に起因する距離情報に基づいて、放射線撮影装置における機構部によるずれを補正することを目的とする。

本発明の放射線撮影装置は、放射線を発生させる放射線発生手段及び前記放射線を検出する放射線検出手段の少なくとも１つを回転させる回転手段と、前記回転手段を回転可能に保持する固定手段と、前記回転手段の回転方向に対するラジアル方向及びスラスト方向において、前記回転手段と前記固定手段との距離情報を取得する距離センサとを備える。

放射線撮影装置における機構部の回転に起因する距離情報に基づいて、放射線撮影装置における機構部によるずれを補正することができる。

本発明の第１の実施形態に係る放射線撮影システムの外観図である。 本発明の第１の実施形態に係る撮影部内部の正面図である。 本発明の第１の実施形態に係る撮影部内部の側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る距離センサ配置の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る信号のタイミングの一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るキャリブレーションフローの一例を示すフロー図である。 本発明の第１の実施形態に係る撮影フローの一例を示すフロー図である。 本発明の第１の実施形態に係る光線式の算出を説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係る距離センサ配置の一例を示す図である。 距離センサが回転フレームの外側に配置される例を示す図である。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の放射線撮影システムの外観図である。放射線画像の撮影を行う撮影部６は、支柱部３で保持されている。撮影部６内には、回転フレーム（図示しない）があり、回転フレームの中央に撮影領域が設定されている。回転フレームはカバー部で覆われている。カバー部は、前面カバー１３０と側面カバー１４０を含む。前面カバー１３０の中央には、乳房を挿入するための孔部７がある。

回転フレームには、放射線発生部と放射線検出部が固定されており、被写体である乳房の周囲を３６０度回転して、投影データを撮影する。回転フレームの中央には、撮影領域があり、撮影領域に収まるように、乳房保持部（図示しない）が配置される。

図２は、第１の実施形態の撮影部の内部の正面図である。支柱部３は撮影部６を保持する。撮影部６は、固定フレーム（固定部）１０と回転フレーム１１より構成される。固定フレーム（固定部）１０は、回転フレーム１１を回転可能に保持する。回転フレーム１１には、放射線を発生させる放射線発生部１２と放射線を検出する放射線検出部１３が搭載される。

放射線発生部１２と放射線検出部１３で形成される放射線ビーム１４中の撮影領域に、被写体１５が配置される。放射線発生部１２及び放射線検出部１３を回転させる回転フレーム１１の回転により放射線ビーム１４が回転し、被写体１５の３６０度方向の投影データが撮影される。制御部１６は、投影データをデータ記憶部１７に記憶する。

制御部１６は、回転フレーム１１の回転角度に応じて、放射線検出部１３から投影データを読み取るタイミングを制御する。制御部１６は、投影データの記録又は読み取りと同じタイミングで、距離センサ１８から距離情報を取得する。

制御部１６は、回転フレーム１１の回転角度に応じて、距離センサ１８が距離情報を取得するタイミングを制御する。距離センサ１８は、回転フレーム１１の回転方向に対するラジアル方向及びスラスト方向において、回転フレーム１１と固定フレーム１０との距離情報を取得する。つまり、距離情報は、回転フレーム１１の回転方向に対するラジアル方向とスラスト方向の固定フレーム１０と回転フレーム１１との距離情報である。距離情報は、複数の距離センサで取得されてもよい。図２では、３つの距離センサ１８が搭載されている。距離センサ１８には、接触式やレーザ式などのセンサが用いられる。

投影データ記録のタイミングは、放射線パルスの曝射位置で決定される。乳房専用ＣＴでは、高分解能が要求されるので、パルス放射線が使用される。曝射位置は、放射線パルスの立ち上りと立ち下りで規定される。投影データの記録と同じタイミングで記録される。

距離情報は、放射線パルスの立ち上り、放射線パルスの立ち下り、及び放射線パルスの立ち上がりと立ち下りの中央の３つのタイミングで計測及び記録される。制御部１６は、回転フレーム１１の回転角度に応じて、放射線発生部１２が放射線を照射するタイミングを制御する。制御部１６は、放射線を照射するタイミングを規定する放射線パルス（パルス信号）の立ち上がり、立ち下がり、及び立ち上がり及び立ち下がりの中央の３つのタイミングの少なくとも１つで、距離センサ１８が距離情報を取得するタイミングを制御する。

距離情報を計測及び記憶するタイミングは、放射線パルスに同期させる同期信号が制御部１６から送信されることにより、制御される。放射線パルス幅（単位はｍｓｅｃ）は、撮影開始前に決定されているので、例えば、放射線パルスの立ち下りから半パルス幅遅延した時刻に、距離情報が計測及び記録されるタイミングが設定されてもよい。距離情報を記録するタイミングは、放射線パルスの立ち上り、放射線パルスの立ち下り、及び放射線パルスの立ち上がりと立ち下りの中央の３つのタイミングの少なくとも１つであればよい。

図２では、３つの位置で、ラジアル方向及びスラスト方向の距離情報が取得される。３つの位置の距離情報を使用することにより、固定フレーム１０に対する回転フレーム１１の３次元空間上の位置を特定（計算）することが可能である。

図３Ａは、第１の実施形態の撮影部６の内部の側面図を表わす。回転フレーム１１には、撮影系フレーム１９が固定されており、撮影系フレーム１９に放射線発生部１２及び放射線検出部１３が設置されている。回転フレーム１１は、ベアリング２０を介して固定フレーム１０に回転可能に取り付けられる。被写体（乳房）１５は、図２の前面カバー１３０の孔部７から挿入される。前面カバー１３０は、固定フレーム１０に取り付けられている。

被写体１５は、構造的に、固定フレーム１０に固定されていることになる。この状態で、回転フレーム１１が固定フレーム１０に対して回転する際に、ベアリング２０に起因するガタが生じる。放射線パルスのタイミングで、距離センサ１８が、固定フレーム１０と回転フレーム１１との間に生じるガタを記録する。この場合、距離センサ１８は、固定フレーム１０と回転フレーム１１との間の距離をラジアル方向及びスラスト方向に計測する。複数の距離センサ１８が設けられることで、回転フレーム１１の３次元上の位置を特定することができる。ここで、３次元上の位置は、固定フレーム１０の位置を基準とする。

距離センサ１８による距離情報の計測は、図３Ｂに示す距離読取部２１と距離計測面２２により行われる。本実施形態では、距離読取部２１は回転フレーム１１上に設置され、距離計測面２２は固定フレーム１０上の面である。

距離読取部２１が回転フレーム１１上に設置されれば、制御部１６と距離読取部２１とがともに回転フレーム１１上にあるため、距離情報を計測及び記憶するタイミングを制御する同期信号が、回転フレーム１１上において有線で送信される。同期信号の伝達速度や正確性及び構成の簡素性や費用を考慮すると、無線より有線で同期信号を送信するほうが好適である。

一方、距離読取部２１が固定フレーム１０上に設置されれば、制御部１６が回転フレーム１１上にあり、距離読取部２１が固定フレーム１０にあるため、有線を用いる場合、回転フレーム１１から固定フレーム１０を介して、同期信号を送信する必要がある。具体的には、同期信号をスリップリングやケーブルベア（登録商標）を介して送信する必要がある。スリップリングは一方向に連続回転させられるメリットはあるが、高速のデータ通信をするためには、高価なスリップリングが必要となる。

したがって、制御部１６と距離読取部２１とがともに回転フレーム１１側に設置されることが好ましい。つまり、距離センサ１８は、回転フレーム１１側に設置され、回転フレーム１１とともに回転する。例えば、回転フレーム１１の回転側面は、固定フレーム１０の側面に沿って回転する。距離センサ１８は、回転側面に設置され、ラジアル方向及びスラスト方向の固定フレーム１０の側面までの距離を計測する。

図３Ｃに示すように、回転オン信号により、回転フレーム１１が回転する。距離計測のタイミングは、放射線パルスによる放射線曝射のタイミングで規定される。放射線パルスによる放射線曝射は、制御部１６が決定する回転角ごとに行われる。

回転角を計測するために、回転フレーム１１上に回転角読取部（図示せず）が配置され、固定フレーム１０上に円周状に配置された回転角測定面と対向する。回転フレーム１１の回転により回転角読取部が回転角測定面を読み込むごとに、エンコーダ信号が生成される。

制御部１６は、回転フレーム１１が１回転するときの撮影角度の数（ビュー数）を基準に、放射線を曝射する回転角を決定する。制御部１６は、回転角読取部からのエンコーダ信号をカウントし、所定の回転角になったら、同期信号を出力し、放射線パルスの所定のタイミングに同期させて、所定のパルス幅及びデューティー比で放射線を曝射させる。ビュー数が１０００である場合は、放射線パルスを１０００回出力し、１０００回放射線を曝射させる。放射線の曝射に応じて、制御部１６は、放射線検出部１３からの画像信号を読み取る。

また、距離センサ１８は、放射線パルスの所定のタイミングに同期して、距離情報を計測及び記録する。放射線パルスは、１０ｍｓｅｃから２０ｍｓｅｃの幅を有している。例えば、パルス幅が１０ｍｓｅｃの場合、放射線パルスの立ち上り、立ち上りから５ｍｓｅｃ後、及び放射線パルスの立ち下りの３つのタイミングで、距離センサ１８は距離情報を計測及び記録する。これらの３つのタイミングのうち少なくとも１つのタイミングで、距離センサ１８は距離情報を計測及び記録してのよい。この場合、放射線パルスの立ち上がりと立ち下がりの中央で、距離情報が記録されてもよい。

図４は、本実施形態のキャリブレーションフローを示す図である。キャリブレーションフローでは、各撮影角度（投影角度）において放射線の光線式と距離情報とが関連付けられた（リンクされた）光線テーブルが作成される。アライメント用ファントムのキャリブレーション撮影を行う命令及びビュー数（キャリブレーションデータ）が、図示しない表示入力部から入力される（ステップＳ１０１)。

キャリブレーションにおけるビュー数（第１のビュー数）は、後述の撮影フローにおけるビュー数（第２のビュー数）と同じでなくてもよい。撮影フローで照射された放射線の投影角度の光線式は、キャリブレーションにより作成された光線距離テーブルのデータを補間することにより、算出されてもよい。

アライメント用ファントムが撮影部６の撮影領域に設置される（ステップＳ１０２）。アライメント用ファントムは、非特許文献１に記載されたものでよい。例えば、アライメント用ファントムは、アクリル中にタングステン球を複数配置したものである。

アライメント用ファントムの放射線画像の撮影開始の指示が表示入力部から行われ、回転フレーム１１が回転する（ステップＳ１０３)。制御部１６は、放射線発生部１２のインターロックを解除し、放射線検出部１３の起動を行い、エンコーダをリセットして、回転フレーム１１の回転を開始する。

回転フレーム１１の回転（第１の回転）が始まると、エンコーダ信号が発生する。制御部１６は、エンコーダ信号のカウントアップを行う（ステップＳ１０４)。カウントが規定値ｑ１になるたびに、放射線パルスが所定のパルス幅で発生する（ステップＳ１０５)。

放射線パルスの所定のタイミングに同期して、距離情報（第１の距離情報）が計測及び記録され、回転フレーム１１の回転（第１の回転）により距離情報（第１の距離情報）が取得される（ステップＳ１０６)。放射線パルスに応じて、制御部１６は、放射線画像の画像信号を、放射線検出部１３から取得する（ステップＳ１０７)。放射線画像には、アライメント用ファントムの陰影が写り込んでいる。回転フレーム１１の回転（第１の回転）により、アライメント用ファントムの放射線画像（第１の放射線画像）が取得される。

エンコーダ信号のカウントアップ、放射線パルスの発生、距離情報の取得、及び放射線画像の取得は、回転角度（投影角度）に応じたビュー数の回数繰り返される。

放射線画像を解析することにより、各回転角度（投影角度）の放射線の光線式が計算される（ステップＳ１０８）。制御部１６は、回転フレーム１１の第１の回転により取得された放射線画像（第１の放射線画像）における放射線の光線式（第１の光線式）を算出する。

本実施形態では、光線式の計算方法として、非特許文献１に記載されている方法が適用されるが、他の公知の計算方法が適用されてもよい。非特許文献１では、放射線の光線を規定するＳＩＤ（Ｓｏｕｒｃｅ Ｉｍａｇｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）やＳＯＤ(Ｓｏｕｒｃｅ Ｏｂｊｅｃｔ Ｄｉｓｔａｎｃｅ)などの９個のパラメータが算出されるが、これらに限られない。

ステップＳ１０８で算出された光線式（本実施形態では、９個のパラメータ）とステップＳ１０６で計測された距離情報が、回転角度（投影角度）ごとに関連付けられる（ステップＳ１０９)。ステップＳ１０９で関連付けられたテーブルを光線距離テーブル（光線距離情報）と呼ぶ。制御部１６は、アライメント用ファントムの周りで回転フレーム１１を回転させることにより、第１の距離情報及び第１の光線式を取得する。制御部１６は、回転フレーム１１の回転角度に応じて、第１の回転により取得された第１の距離情報を第１の光線式に関連付ける光線距離情報を生成する。

以上の処理が正常に終了して、キャリブレーション撮影が終了する（ステップＳ１１０)。

図５は、本実施形態の被写体を撮影する撮影フローを示す図である。撮影フローでは、被写体１５の各投影角度における撮影を行い、放射線画像を再構成する前に、光線距離テーブルを利用して、被写体１５の各投影角度における放射線の光線式と決定する。決定された光線式に基づいて、被写体１５の放射画像が再構成される。制御部１６は、距離情報に応じて、固定フレーム１０に対する回転フレーム１１のずれを補正し、被写体１５の放射線画像を再構成する。

被写体１５の撮影を行う命令及びビュー数（被写体データ）が、図示しない表示入力部から行われる（ステップＳ２０１)。被写体１５の撮影におけるビュー数（第２のビュー数）は、キャリブレーションにおけるビュー数（第１のビュー数）と同じでなくてもよい。被写体１５の撮影で照射された放射線の投影角度の光線式は、キャリブレーションにより作成された光線距離テーブルのデータを補間することにより、算出されてもよい。

被写体１５が撮影部６の撮影領域に設置される（ステップＳ２０２)。被写体１５の放射線画像の撮影開始の指示が表示入力部から行われ、回転フレーム１１が回転する（ステップＳ２０３)。制御部１６は、放射線発生部１２のインターロックを解除し、放射線検出部１３の起動を行い、エンコーダをリセットして、回転フレーム１１の回転を開始する。

回転フレーム１１の回転（第２の回転）が始まると、エンコーダ信号が発生する。制御部１６は、エンコーダ信号のカウントアップを行う（ステップＳ２０４)。カウントが規定値ｑ２になるたびに、放射線パルスが所定のパルス幅で発生する（ステップＳ２０５)。

放射線パルスの所定のタイミングに同期して、距離情報が計測及び記録され、回転フレーム１１の第２の回転により距離情報（第２の距離情報）が取得される（ステップＳ２０６)。放射線パルスに応じて、制御部１６は、放射線画像の画像信号を、放射線検出部１３から取得する（ステップＳ２０７)。放射線画像には、被写体（乳房）１５の陰影が写り込んでいる。回転フレーム１１の第２の回転により、被写体１５の放射線画像（第２の放射線画像）が取得される。

エンコーダ信号のカウントアップ、放射線パルスの発生、距離情報の取得、及び放射線画像の取得は、回転角度（投影角度）に応じたビュー数の回数繰り返される。

被写体１５の放射線画像の撮影における距離情報を解析することにより、各回転角度（投影角度）の放射線の光線式（本実施形態では、９個のパラメータ）が計算される（ステップＳ２０８）。ステップＳ２０８における光線式（第２の光線式）の計算では、上記のキャリブレーションフローのステップＳ１０９で作成された光線距離テーブル（光線距離データ）が使用される。

ステップＳ２０８で算出された光線式（本実施形態では、９個のパラメータ）とステップＳ２０７で取得された被写体１５の放射線画像が、回転角度（投影角度）ごとに関連付けられる（ステップＳ２０９)。

ステップＳ２０８で算出された光線式に基づいて、被写体１５の放射線画像を順投影又は逆投影して、被写体１５の再構成画像が計算される（ステップＳ２１０)。再構成画像が完成すると、撮影が完了する（ステップＳ２１１)。

次に、図６を用いて、ステップＳ２０８における光線式の算出について、非特許文献１に記載されている方法に則って詳述する。図６に示すように、アライメント用ファントム又は被写体１５の基準（Ｏ，Ｘ，Ｙ，Ｚ）の座標系は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で表される。また、放射線焦点（投影）の基準（Ｓ，Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）の座標は、（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）で表され、放射線焦点Ｓから放射線検出部１３の検出面への垂線が放射線検出部１３の検出面と交わる点は、Ｓ’（Ｃ，Ｌ）で表わされる。また、放射線焦点Ｓから放射線検出部１３の検出面への垂線の長さは、Ｄで表される。

ここで、Ｚ軸を回転軸として、回転フレーム１１が回転することを想定する。光線式は、（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ，Θ，φ，Ψ，Ｃｓ，Ｌｓ，Ｄ）で記述される。ここで、（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）は、被写体１５の座標系Ｏに対する放射線焦点Ｓのオフセットである。（Θ，φ，Ψ）は、被写体１５の座標系Ｏと放射線焦点Ｓの座標系とのオイラー角である。（Ｃｓ，Ｌｓ）は、放射線焦点Ｓから放射線検出部１３の検出面への垂線が放射線検出部１３の検出面と交わる点の位置である。Ｄは、放射線焦点Ｓから放射線検出部１３の検出面への垂線の長さである。

キャリブレーションフローのステップＳ１０８で、回転角度（投影角度）が０度の場合の第１の光線式は、（Ｘｓ０，Ｙｓ０，Ｚｓ０，Θ０，φ０，Ψ０，Ｃｓ０，Ｌｓ０，Ｄ０）で記述される。

また、ステップＳ１０６で、投影角度が０度の場合において、回転フレーム１１の回転角度０度の位置に設置されている距離センサ１８のラジアル方向及びスラスト方向の計測値（第１の距離情報）をＲ０（０）及びＴＨ０（０）とする。また、投影角度が０度の場合において、回転フレーム１１の回転角度９０度の位置に設置されている距離センサ１８のラジアル方向及びスラスト方向の計測値（第１の距離情報）をＲ０（９０）及びＴＨ０（９０）とする。ここで、距離センサ１８は、回転フレーム１１の回転角度が０度と９０度の位置に設置されている。

撮影フローのステップＳ２０６で、投影角度が０度の場合において、回転フレーム１１の回転角度０度の位置に設置されている距離センサ１８のラジアル方向及びスラスト方向の計測値（第２の距離情報）をＲ１（０）及びＴＨ１（０）とする。また、投影角度が０度の場合において、回転フレーム１１の回転角度９０度の位置に設置されている距離センサ１８のラジアル方向及びスラスト方向の計測値（第２の距離情報）をＲ１（９０）及びＴＨ１（９０）とする。

この場合、制御部１６は、撮影フローのステップＳ２０８において、回転角度（投影角度）が０度の場合の第２の光線式（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１，Θ１，φ１，Ψ１，Ｃｓ１，Ｌｓ１，Ｄ１）を、式（１）により算出する。

Ｘｓ１＝Ｘｓ０＋α（Ｒ１（０）−Ｒ０（０））
Ｙｓ１＝Ｙｓ０＋β（Ｒ１（９０）−Ｒ０（９０））
Ｚｓ１＝Ｚｓ０＋γ（ＴＨ１（０）−ＴＨ０（０））
Θ１＝Θ０
Φ１＝Φ０
Ψ１＝Ψ０
Ｃｓ１＝Ｃｓ０
Ｌｓ１＝Ｌｓ０
Ｄ１＝Ｄ０ ・・・・・（１）

ここで、α，β，γは、０．５程度の定数で、回転フレーム１１の円周とＳＩＤの比率に相当する。このように、制御部１６は、第１の距離情報と第２の距離情報との差に基づいて、第１の光線式から、第２の光線式を算出する。

また、式（１）では、放射線焦点Ｓと放射線検出部１３との位置関係が変化せず、座標系Ｏと放射線焦点Ｓの座標系とのオイラー角が変化しないことを前提にしている。また、放射線焦点Ｓから放射線検出部１３の検出面への垂線が放射線検出部１３の検出面と交わる点の位置及び放射線焦点Ｓから放射線検出部１３の検出面への垂線の長さが変化しないことを前提にしている。固定フレーム１０に対する回転フレーム１１の移動は、放射線焦点Ｓの移動に反映されている。

投影フローにおける各投影角度で、式（１）を計算することにより、ステップＳ２０９において、ビュー数に応じた各回転角度（投影角度）で算出された光線式が、被写体１５の放射線画像に関連付けられる。この場合、各投影角度ζの光線式は、式（２）により計算されてもよい。

Ｘｓ１＝Ｘｓ０＋α（Ｒ１（０）−Ｒ０（０））・ｃｏｓ（ζ）
Ｙｓ１＝Ｙｓ０＋β（Ｒ１（９０）−Ｒ０（９０））・ｃｏｓ（ζ）
Ｚｓ１＝Ｚｓ０＋γ（ＴＨ１（０）−ＴＨ０（０））
Θ１＝Θ０
Φ１＝Φ０
Ψ１＝Ψ０
Ｃｓ１＝Ｃｓ０
Ｌｓ１＝Ｌｓ ０
Ｄ１＝Ｄ０ ・・・・・（２）

このように、制御部１６は、回転フレーム１１の回転角度、第１の距離情報、及び第２の距離情報の関数に基づいて、第１の光線式から、第２の光線式を算出する。

式（１）又は式（２）により、制御部１６は、第１の距離情報及び第２の距離情報に基づいて、第１の放射線画像における放射線の第１の光線式から、第２の放射線画像における第２の光線式を算出する。制御部１６は、光線式（第２の光線式）に基づいて、被写体１５の放射線画像を再構成する。

なお、制御部１６は、光線式（第２の光線式）に基づいて再構成された放射線画像から、ゲイン補正用の放射線画像を生成してもよい。この場合、撮影領域にアライメント用ファントムや被写体１５を配置しない状態で、放射線発生部１２が放射線を照射しながら、距離情報及び放射線画像を取得することにより、第２の光線式に基づいて、ゲイン補正用の放射線画像を生成する。

式（１）及び式（２）では、回転フレーム１１を固定フレーム１０に対して回転可能に設置するためのベアリングなどのガタに起因する回転フレーム１１の移動と放射線の光線式との関係を補正する場合を説明した。

ただし、放射線の光線式のズレは、ベアリングなどのガタ以外に、回転フレーム１１の歪みや回転フレーム１１に固定された放射線発生部１２及び放射線検出部１３の撓みにも影響される。この場合は、定式化することが難しい場合があるので、キャリブレーションフローを複数回行うことで、回転角度ζと距離情報（ラジアル方向の計測値Ｒｎ及びスラスト方向の計測値ＴＨｎ）の関数により、例えば式（３）を用いて光線式を計算する。

Ｘｓ１＝Ｘｓａ＋Ｆ１（ζ，Ｒｎ，ＴＨｎ）
Ｙｓ１＝Ｙｓａ＋Ｆ２（ζ，Ｒｎ，ＴＨｎ）
Ｚｓ１＝Ｚｓａ＋Ｆ３（ζ，Ｒｎ，ＴＨｎ）
Θ１＝Θａ＋Ｆ４（ζ，Ｒｎ，ＴＨｎ）
Φ１＝Φａ＋Ｆ５（ζ，Ｒｎ，ＴＨｎ）
Ψ１＝Ψａ＋Ｆ６（ζ，Ｒｎ，ＴＨｎ）
Ｃｓ１＝Ｃｓａ＋Ｆ７（ζ，Ｒｎ，ＴＨｎ）
Ｌｓ１＝Ｌｓａ＋Ｆ８（ζ，Ｒｎ，ＴＨｎ）
Ｄ１＝Ｄａ＋Ｆ９（ζ，Ｒｎ，ＴＨｎ） ・・・・・（３）

ここで、Ｘｓａ，Ｙｓａ，Ｚｓａ，Θａ，Φａ，Ψａ，Ｃｓａ，Ｌｓａ，Ｄａは、複数回のキャリブレーションによる平均的な光線式（例えば、平均値）を表わしている。Ｆ１乃至Ｆ９は、複数回のキャリブレーションによる回転角度ζ、ラジアル方向の計測値Ｒｎ、及びスラスト方向の計測値ＴＨｎから導出される関数である。被写体１５を撮影した時の各投影角度ζでの光線式は、ラジアル方向の計測値Ｒｎ及びスラスト方向の計測値ＴＨｎから、式（３）を用いて算出される。

このように、制御部１６は、回転フレーム１１の回転角度及び複数の距離情報の関数に基づいて、回転フレーム１１の複数の回転により取得された複数の放射線画像における放射線の光線式の平均から、被写体１５の放射線画像における光線式を算出する。制御部１６は、アライメント用ファントムの周りで回転フレーム１１を複数回転させることにより、複数の距離情報及び放射線の光線式を取得する。

高精度の放射線画像を再構成するためには、放射線発生部１２と放射線検出部１３との位置関係を正確に把握することが重要である。そこで、アライメント用ファントムをキャリブレーションすることにより光線距離データを生成し、被写体１５の撮影する際の距離情報に基づいて、光線距離データから光線式を生成する。補正された光線式を用いて、被写体１５の放射線画像を再構成することで、高精度の放射線画像を再構成することができる。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態の放射線撮影システムにおける距離センサの配置を示す図である。図７に示すように、回転フレーム１１の回転方向に９０度間隔で４つの距離センサ１８１，１８２，１８３，１８４が回転フレーム１１に配置される。各距離センサは、回転フレーム１１の回転方向に対するラジアル方向とスラスト方向の固定フレーム１０と回転フレーム１１との距離情報を計測及び記憶可能である。距離センサを４つ設けることで、距離センサを２つ設ける場合より、冗長性を持って回転フレーム１１の３次元上の位置を特定することができる。

回転フレーム１１の回転角度０度の位置に設置されている距離センサ１８１のラジアル方向及びスラスト方向の計測値をＲ（０）及びＴＨ（０）が計測される。回転フレーム１１の回転角度９０度の位置に設置されている距離センサ１８２のラジアル方向及びスラスト方向の計測値をＲ（９０）及びＴＨ（９０）が計測される。

回転フレーム１１の回転角度１８０度の位置に設置されている距離センサ１８３のラジアル方向及びスラスト方向の計測値をＲ（１８０）及びＴＨ（１８０）が計測される。また、回転フレーム１１の回転角度２７０度の位置に設置されている距離センサ１８４のラジアル方向及びスラスト方向の計測値をＲ（２７０）及びＴＨ（２７０）が計測される。

式（１）乃至式（３）において、被写体１５を撮影する際の光線式に、ラジアル方向の計測値をＲ（０），Ｒ（９０），Ｒ（１８０），Ｒ（２７０）及びスラスト方向ＴＨ（０），ＴＨ（９０），ＴＨ（１８０），ＴＨ（２７０）が考慮されてもよい。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において変更・変形することが可能である。

第１の実施形態及び第２の実施形態では、距離センサ１８の距離読取部２１は回転フレーム１１側に配置されているが、距離センサ１８の距離読取部２１が回転フレーム１１の外側である固定フレーム１０側に配置されてもよい。

放射線発生部１２及び放射線検出部１３は、回転フレーム１１側に配置されるので、放射線曝射のタイミング及び放射線画像取得のタイミングは、回転フレーム１１側で生成されることが好ましい。また、放射線曝射のタイミングのタイミングに応じて距離情報を取得することが好ましいので、距離読取部２１も回転フレーム１１側にあることが好ましい。

ただし、空間的な制約から、距離読取部２１を回転フレーム１１の外側に配置する要請がある。例えば、図８に示すように、距離読取部１８５及び距離読取部１８５により計測された距離情報を記憶する距離情報記憶部１８６が、固定フレーム１０側に配置されてもよい。

回転フレーム１１の回転側面は、固定フレーム１０の側面に沿って回転する。距離センサ１８は、固定フレーム１０に設置され、ラジアル方向及びスラスト方向の回転側面までの距離を計測する。

この場合、放射線曝射のタイミングのタイミングに応じて距離読取部１８５が距離情報を計測するタイミングを制御するために、回転フレーム１１側の回路と回転フレーム１１の外側（例えば、固定フレーム１０側）の回路の時刻を一致させればよい。例えば、回転フレーム１１側（例えば、制御部１６）から固定フレーム１０側（例えば、距離情報記憶部１８６）へ時刻信号を出力し、回転フレーム１１と固定フレーム１０の時刻を一致させる。

制御部１６は、制御部１６と距離センサ１８との時刻を一致させ、時刻に応じて、放射線発生部１２が放射線を照射するタイミングを制御し、距離センサ１８は、時刻に応じて、距離情報を取得する。

また、図１に示すように、前面カバー１３０に孔部７が設けられているが、前面カバー１３０の反対側１５０にはカバーがなく、撮影技師は、前面カバー１３０の反対側１５０から回転フレーム１１の中央の撮影領域に容易にアクセスできる。

本発明は、上記の実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、システム又は装置のコンピュータ（ＣＰＵやＭＰＵなど）がプログラムを読み出すことにより実行されてもよい。また、本発明は、システム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能であり、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

６ 撮影部
７ 孔部
１０ 固定フレーム（固定部）
１１ 回転フレーム（回転部）
１２ 放射線発生部
１３ 放射線検出部
１５ 被写体
１６ 制御部
１８，１８１，１８２，１８３，１８４ 距離センサ
２１，１８５ 距離読取部
２２ 距離計測面
１３０ 前面カバー
１４０ 側面カバー
１８６ 距離情報記憶部

Claims (19)

1. 放射線を発生させる放射線発生手段及び前記放射線を検出する放射線検出手段の少なくとも１つを回転させる回転手段と、
   前記回転手段を回転可能に保持する固定手段と、
   前記回転手段の回転方向に対するラジアル方向及びスラスト方向において、前記回転手段と前記固定手段との距離情報を取得する距離センサと
   を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
2. 前記距離情報に応じて、前記固定手段に対する前記回転手段のずれを補正し、被写体の放射線画像を再構成する制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
3. 前記回転手段の回転角度に応じて、前記距離センサが前記距離情報を取得するタイミングを制御する制御手段を備える請求項１又は２に記載の放射線撮影装置。
4. 前記制御手段は、
   前記回転手段の第１の回転により取得された第１の放射線画像における前記放射線の第１の光線式を算出し、
   前記回転手段の前記回転角度に応じて、前記第１の回転により取得された第１の距離情報を前記第１の光線式に関連付ける光線距離情報を生成することを特徴とする請求項２又は３に記載の放射線撮影装置。
5. 前記制御手段は、前記回転手段の第１の回転により取得された第１の距離情報及び前記回転手段の第２の回転により取得された第２の距離情報に基づいて、前記回転手段の前記第１の回転により取得された第１の放射線画像における前記放射線の第１の光線式から、前記回転手段の前記第２の回転により取得された第２の放射線画像における第２の光線式を算出することを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
6. 前記制御手段は、アライメント用ファントムの周りで前記回転手段を回転させることにより、前記第１の距離情報及び前記第１の光線式を取得することを特徴とする請求項５に記載の放射線撮影装置。
7. 制御手段は、前記第１の距離情報と前記第２の距離情報との差に基づいて、前記第１の光線式から、前記第２の光線式を算出することを特徴とする請求項５に記載の放射線撮影装置。
8. 制御手段は、前記回転手段の回転角度、前記第１の距離情報、及び前記第２の距離情報の関数に基づいて、前記第１の光線式から、前記第２の光線式を算出することを特徴とする請求項５に記載の放射線撮影装置。
9. 前記制御手段は、前記回転手段の回転角度及び前記回転手段の複数の回転により取得された複数の距離情報の関数に基づいて、前記回転手段の前記複数の回転により取得された複数の放射線画像における前記放射線の光線式の平均から、被写体の放射線画像における光線式を算出することを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
10. 前記制御手段は、アライメント用ファントムの周りで前記回転手段を複数回転させることにより、前記複数の距離情報及び前記放射線の光線式を取得することを特徴とする請求項９に記載の放射線撮影装置。
11. 前記距離センサは、前記回転手段に設置され、前記回転手段とともに回転することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
12. 前記回転手段の回転側面は、前記固定手段の側面に沿って回転し、
    前記距離センサは、
    前記回転側面に設置され、
    前記ラジアル方向及び前記スラスト方向の前記固定手段の側面までの距離を計測することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
13. 前記回転手段の回転側面は、前記固定手段の側面に沿って回転し、
    前記距離センサは、
    前記固定手段に設置され、
    前記ラジアル方向及び前記スラスト方向の前記回転側面までの距離を計測することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
14. 前記制御手段は、
    前記回転手段の回転角度に応じて、前記放射線発生手段が前記放射線を照射するタイミングを制御し、
    前記放射線を照射するタイミングを規定するパルス信号の立ち上がり、立ち下がり、及び前記立ち上がり及び前記立ち下がりの中央の３つのタイミングの少なくとも１つで、前記距離センサが前記距離情報を取得するタイミングを制御することを特徴とする請求項２乃至１３の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
15. 前記制御手段は、前記制御手段と前記距離センサとの時刻を一致させ、前記時刻に応じて、前記放射線発生手段が前記放射線を照射するタイミングを制御し、
    前記距離センサは、前記時刻に応じて、前記距離情報を取得することを特徴とする請求項１３に記載の放射線撮影装置。
16. 前記制御手段は、前記第２の光線式に基づいて再構成された放射線画像から、ゲイン補正用の放射線画像を生成することを特徴とする請求項５に記載の放射線撮影装置。
17. 放射線を発生させる放射線発生手段と、
    前記放射線を検出する放射線検出手段と
    前記放射線発生手段及び前記放射線検出手段の少なくとも１つを回転させる回転手段と、
    前記回転手段を回転可能に保持する固定手段と、
    前記回転手段の回転方向に対するラジアル方向及びスラスト方向において、前記回転手段と前記固定手段との距離情報を取得する距離センサと、
    を備えることを特徴とする放射線撮影システム。
18. 放射線を発生させる放射線発生手段及び前記放射線を検出する放射線検出手段の少なくとも１つを含む回転手段を回転させる工程と、
    前記回転手段の回転方向に対するラジアル方向及びスラスト方向において、前記回転手段を回転可能に保持する固定手段と前記回転手段との距離情報を取得する工程と、
    を備えることを特徴とする放射線撮影方法。
19. コンピュータを請求項１乃至１６の何れか１項に記載の放射線撮影装置の各手段として機能させるためのプログラム。
    

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