JP2020048994A - トモシンセシス撮影装置及びその作動方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1及び図2に示す乳房撮影装置10は、被写体である、被検者Hの乳房BRにX線を照射して乳房BRのX線画像を撮影する。乳房撮影装置10は、トモシンセシス撮影機能を有しており、トモシンセシス撮影装置の一例である。乳房撮影装置10は、装置本体11と制御装置12とで構成される。
また、上記例では、スキャン角度KAが広がり角度W以下の場合(KA≦Wの場合)を例に説明したが、図15に示すように、スキャン角度KAが広がり角度Wより大きい場合(KA>Wの場合)も有り得る。図15に示すX線源241は、5個のX線管36とハウジング37とで構成されている。このように、スキャン角度KAが広がり角度Wより大きい場合(KA>Wの場合)でも、1つのX線管36を移動させながらトモシンセシス撮影を行う従来と比べて、複数のX線管36の移動量が小さい。そのため、断層画像のアーチファクトを抑制しつつ、従来と比べて撮影時間を短縮することができる。
第1に、図13に示すように、スキャン角度KAが広がり角度W以下の場合(KA≦Wの場合)は、移動制御部41Bは、配置間隔PTの範囲内で複数のX線管36の移動範囲を設定して移動制御を行う。
第2に、スキャン角度KAが広がり角度Wよりも大きい場合(KA>Wの場合)であって、かつ、図15に示すように、差分ΔAが配置間隔PT(角度PA)以上の場合(ΔA≧PAの場合)は、移動制御部41Bは、差分ΔAの範囲内で複数のX線管36の移動範囲を設定して移動制御を行う。
第3に、スキャン角度KAが広がり角度Wよりも大きい場合(KA>Wの場合)であって、かつ、図16に示すように、差分ΔAが配置間隔PT(角度PA)未満の場合(ΔA<PAの場合)は、移動制御部41Bは、配置間隔PTの範囲内で複数のX線管36の移動範囲を設定して、移動制御を行う。
第2及び第3のケースをまとめると、スキャン角度KAが広がり角度Wよりも大きい場合(KA>Wの場合)は、移動制御部41Bは、差分ΔAと配置間隔PT(角度PA)を比較して、大きい方の範囲内で移動範囲を設定して、移動制御を行う。
図18及び図19は、第2実施形態のX線源242を示す。第2実施形態において、第1実施形態と同様な点については説明を省略し、相違点を中心に説明する。X線源242は、複数のX線管36が撮像面26Aと平行な方向から見た場合に円弧状に等間隔に配列されている。第2実施形態のX線源242においても、第1実施形態の直線状に配列されたX線源24と同様に、撮像面26Aと直交するZ方向から平面視した場合の配列方向は1列である。ただし、X線源242においては、複数のX線管36は、Z方向から平面視した場合の配列方向の中央が撮像面26Aから離れる方向に突出する凸型の円弧状に配列されている。この点が、第1実施形態のX線源24と異なる。
図20から図23は、第3実施形態のX線源243を示す。第3実施形態において、第1実施形態と同様な点については説明を省略し、相違点を中心に説明する。図20に示すように、X線源243は、複数のX線管36を分割して収容する2つの第1ユニット243A及び第2ユニット243Bで構成される。本例においては、第1ユニット243A及び第2ユニット243Bは、それぞれ6本のX線管36とハウジング37とで構成される。X線源243は、第1実施形態のX線源24と同様に、線源収容部25に収容される。
図24に示す第4実施形態は、第1実施形態の変形である。すなわち、線源制御部41は、移動制御を行わずに、焦点位置制御部41Cによる焦点位置制御のみ行う。図24に示すフローチャートは、図14に示す第1実施形態のフローチャートから、移動制御に関わるステップ(ステップS1002からステップS1004、及びステップS1009)を取り除いたものである。その他のステップは、第1実施形態と同様である。このように、移動制御を行わずに、焦点位置制御のみを行う場合でも、図6と図12の比較において明らかなように、スキャン角度KA内の照射位置の密度を高めることができる。そのため、第4実施形態においても、断層画像のアーチファクトを抑制しつつ、1つのX線管を移動させながらトモシンセシス撮影を行う従来と比べて、撮影時間を短縮させることができる。
(X線管のその他の態様)
第1実施形態等においては、X線管36として、電界放出型であり、かつ、複数の電界放出エリアを有する陰極51を有するものを使用したが、こうしたX線管36でなくてもよい。例えば、図25に示すX線管361のように、複数の陰極511を有しており、各陰極51を選択的に使用して、2つの焦点F1及びF2を切り替えてもよい。2つの陰極511を選択することで、電子EB1及びEB2のいずれかが放出される。焦点位置制御部41Cは、電圧を印加する陰極511を選択することにより、焦点F1及びF2を切り替える。陰極511としては、陰極51と同様の電界放出型の冷陰極でもよいし、フィラメントの加熱により熱電子を放出する熱陰極でもよい。
上記実施形態では、トモシンセシス撮影装置の一例として乳房撮影装置10を説明した。乳房撮影(マンモグラフィー)において、トモシンセシス撮影を行うことの有用性は認められているため、本開示のトモシンセシス撮影装置を乳房撮影装置10に適用することは好ましい。もちろん、トモシンセシス撮影装置としては乳房撮影装置10に限らず、他の撮影装置に適用してもよい。
11 装置本体
12 制御装置
13 ネットワーク
14 画像DBサーバ
16 端末装置
21 スタンド
21A 台座
21B 支柱
22 アーム
22A 連結部
23 フェイスガード
24、241、242、243 X線源(放射線源)
25 線源収容部
26 X線検出器(放射線検出器)
26A 撮像面
27 検出器収容部
28 アーム部
29 圧迫板
31 高電圧発生装置
36、361、362 X線管(放射線管)
37 ハウジング
41 線源制御部
41A 照射制御部
41A エミッタ電極
41B 移動制御部
41C 焦点位置制御部
42 検出器制御部
43 画像処理部
44 コンソール
46 移動機構
51、511 陰極
51A エミッタ電極
51B ゲート電極
51C 半導体基板
51D 集束電極
52 陽極
53 スイッチ
54 X線透過窓
56 照射野限定器
56A 遮蔽板
59 偏向器
100 撮影装置
101 本体
102 アーム
103 X台車
104 線源収容部
106 検出器収容部
107 寝台
243A ユニット
243B ユニット
ΔA、ΔB 差分
BR 乳房
CP 中心
DF 焦点間隔
DG 焦点間隔
DM 移動距離
EB、EB1、EB2 電子
F、F1、F2 焦点
H 被検者
KA スキャン角度
L 線分
N X線管の数(放射線管の数)
Nf 焦点の数をNf
Np 停止位置の数
PA 照射角度
PT 配置間隔
R 法線
SA 照射角度
SP、SP1〜SP9 投影画像
T1〜TN 断層画像
TF1〜TFN 断層面
W 広がり角度
Claims (21)
- 被写体を透過した放射線を検出して前記被写体の投影画像を撮像する撮像面を有する放射線検出器と、
前記撮像面に対する前記放射線の照射角度が異なる複数の放射線管を有しており、前記被写体に向けて、前記複数の放射線管から選択的に前記放射線を照射する放射線源と、
前記複数の放射線管のうちの少なくとも1つについて、前記放射線が放射される焦点の位置を切り替える焦点位置制御を行って、前記放射線管の前記撮像面に対する前記放射線の照射角度を変化させる線源制御部と、を備えているトモシンセシス撮影装置。 - 前記放射線源において、前記複数の放射線管は、1列に配列されており、
前記焦点位置制御によって切り替えられる複数の前記焦点は、前記放射線管の配列方向に沿って配置されている請求項1に記載のトモシンセシス撮影装置。 - 前記複数の放射線管の照射を選択的に行って、それぞれの前記放射線の照射に基づく複数枚の前記投影画像を取得する1回のトモシンセシス撮影において、
前記線源制御部は、前記複数の放射線管のうちの選択された前記放射線管の照射順序を制御する照射制御と、前記複数の放射線管のうちの選択された放射線管の前記焦点位置制御とを行う請求項2に記載のトモシンセシス撮影装置。 - 前記複数の放射線管の数をN、及び前記放射線管毎の前記焦点の数をNfとした場合において、
前記線源制御部は、前記1回のトモシンセシス撮影において、前記複数の放射線管に対して、合計で、N×Nf=Mf回の照射を行わせることが可能である請求項3に記載のトモシンセシス撮影装置。 - 前記線源制御部は、前記1回のトモシンセシス撮影において、同一の前記放射線管について前記複数の焦点を切り替えて複数回照射させる場合は、同一の前記放射線管の前記複数回の照射の間に、少なくとも1つの別の前記放射線管の照射を挿入する請求項3又は4に記載のトモシンセシス撮影装置。
- 前記線源制御部は、前記複数の放射線管のうちの少なくとも1つの前記照射角度を変化させるために、前記放射線管を移動させる移動制御を行う請求項3から5のいずれか1項に記載のトモシンセシス撮影装置。
- 前記照射角度は、前記撮像面の中心から延びる前記撮像面の法線と、前記撮像面の中心と前記複数の放射線管のそれぞれの前記焦点とを結ぶ線分とのなす角度であり、
さらに、1列に配列された前記複数の放射線管はN個有り、配列方向の一端に配置された前記放射線管を第1番目、他端に配置された前記放射線管を第N番目とした場合に、前記撮像面の中心と前記第1番目の前記放射線管の前記焦点とを結ぶ線分を第1線分、及び前記撮像面の中心と前記第N番目の前記焦点とを結ぶ線分を第N線分とし、かつ、前記第1線分と前記第N線分との間の角度を、前記複数の放射線管の前記配列方向における広がり角度Wとし、
かつ、前記1回のトモシンセシス撮影において取得される複数枚の前記投影画像のそれぞれに対応する複数の前記照射角度のうち、前記法線を基準とする正方向と負方向のそれぞれの最大照射角度の絶対値の合計を、前記1回のトモシンセシス撮影に必要な前記放射線源のスキャン角度KAとし、
さらに、前記複数の放射線管の配置間隔をPT、及び前記スキャン角度KAから前記広がり角度Wを控除した残りの角度を差分ΔAとした場合において、
前記線源制御部は、
KA≦Wの場合は、PTの範囲内で移動範囲を設定して前記移動制御を行い、かつ、
KA>Wの場合は、ΔA及びPTのうち、大きい方の範囲内で移動範囲を設定して前記移動制御を行う請求項6に記載のトモシンセシス撮影装置。 - 前記複数の放射線管の数をN、前記放射線管毎の前記焦点の数をNf、前記移動範囲内において前記複数の放射線管の照射が行われる停止位置の数をNpとした場合において、
前記線源制御部は、前記1回のトモシンセシス撮影において、前記複数の放射線管に対して、合計で、N×Nf×Np=Mp回の照射を行わせることが可能である請求項7に記載のトモシンセシス撮影装置。 - 前記線源制御部は、前記1回のトモシンセシス撮影で取得される複数枚の前記投影画像のそれぞれに対応する前記焦点の間隔を均等にする制御を行う請求項6から8のいずれか1項に記載のトモシンセシス撮影装置。
- 前記放射線源は、前記複数の放射線管を分割して収容する複数のユニットで構成される請求項6から9のいずれか1項に記載のトモシンセシス撮影装置。
- 前記線源制御部は、前記移動制御において、前記複数のユニットのそれぞれを個別に移動させることが可能であり、
かつ、前記1回のトモシンセシス撮影において、前記複数のユニットのうちの移動対象となる少なくとも1つの移動対象ユニットを、照射のための次の停止位置に移動させる場合は、前記移動対象ユニットとは別のユニットが照射のために停止している間に、前記移動対象ユニットの移動を開始させる請求項10に記載のトモシンセシス撮影装置。 - 撮影中は、前記放射線検出器の位置及び姿勢は固定されている請求項1から11のいずれか1項に記載のトモシンセシス撮影装置。
- 前記被写体が乳房である請求項1から12のいずれか1項に記載のトモシンセシス撮影装置。
- 前記放射線管は、電子を放出する陰極と、前記陰極が放出する前記電子が衝突する前記焦点から放射線を放射する陽極とを有している請求項1から13のいずれか1項に記載のトモシンセシス撮影装置。
- 前記陽極は、固定陽極である請求項14に記載のトモシンセシス撮影装置。
- 前記陰極は、導電体の表面に電界を掛けたときに生じる電界放出現象を利用して電子を放出する電界放出型である請求項14又は15に記載のトモシンセシス撮影装置。
- 前記陰極は、1つの半導体基板上において分割され、独立に駆動することが可能な複数の電子放出エリアを有しており、
前記線源制御部は、前記複数の電子放出エリアを選択的に駆動して、前記電子の発生位置を変化させることで、前記陽極における前記焦点の位置を切り替える請求項16に記載のトモシンセシス撮影装置。 - 前記放射線源において、前記複数の放射線管は、前記撮像面と平行な面内において直線状に配列されている請求項2から17のいずれか1項に記載のトモシンセシス撮影装置。
- 前記放射線源において、前記複数の放射線管は、前記放射線管の配列方向における中央が前記撮像面から離れる方向に突出する凸型の円弧状に配列されている請求項2から17のいずれか1項に記載のトモシンセシス撮影装置。
- 複数枚の前記投影画像に基づいて、前記被写体の断層画像を再構成する画像処理部を備えている請求項1から19のいずれか1項に記載のトモシンセシス撮影装置。
- 被写体を透過した放射線を検出して前記被写体の投影画像を撮像する撮像面を有する放射線検出器を備えたトモシンセシス撮影装置の作動方法において、
前記撮像面に対する前記放射線の照射角度が異なる複数の放射線管を有する放射線源を用いて、前記被写体に向けて、前記複数の放射線管から選択的に前記放射線を照射させる照射制御と、前記複数の放射線管のうちの少なくとも1つについて、前記放射線管の前記撮像面に対する前記放射線の照射角度を変化させるために、前記放射線が放射される焦点の位置を切り替える焦点位置制御とを含む線源制御ステップと、
前記線源制御ステップを実行しながら、前記放射線検出器において、前記照射角度が異なる複数枚の前記投影画像を取得する取得ステップと、を備えるトモシンセシス撮影装置の作動方法。
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