JP3413775B2 - 放射線画像検出装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は被写体の３次元の放
射線画像情報を検出する放射線画像検出装置に関し、さ
らに詳しくは、散乱線による画質劣化の改善に関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】今日、医用画像の分野においては、３次
元の放射線画像情報を検出する技術の研究が成されてお
り、例えば、ヘリカルＣＴやコーンビームＣＴが提案さ
れている（「コーンビームＣＴ開発の現状とその将来」
映像情報（Ｍ）；１９８８年１月Ｐ１２２〜Ｐ１２７参
照）。 【０００３】ここで「コーンビームＣＴ」とは、Ｘ線源
と２次元のＸ線検出器とを被写体の回りに回転しながら
Ｘ線を照射し、Ｘ線検出器により検出された各回転位置
における透過放射線画像情報に基づいて、３次元の放射
線画像情報を取得するものである。このコーンビームＣ
Ｔによれば、上記ヘリカルＣＴが有する問題（詳細は省
略する）が解消され、３次元の放射線画像情報が短時間
で一度に取得できる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記コ
ーンビームＣＴにおいては、被写体に照射され散乱され
たＸ線（散乱線）をもＸ線検出器が検出するため、該散
乱線による信号成分が本来の画像信号に混ざり込み、コ
ントラストが低下したり、十分なＳ／Ｎが得られない
等、画像品質の劣化した画像が出力されるという問題を
有する。 【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、散乱線による画質劣化という問題を改善すること
のできる、３次元の放射線画像情報を検出する放射線画
像検出装置を提供することを目的とするものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明による放射線画像
検出装置は、面上に配置された多数の線源を有し、該線
源の夫々を順次切り替えながら被写体に放射線を照射す
る放射線源と、多数の線源が配置された面の面積より小
さな面積の検出領域を有し、各線源から発せられ被写体
を透過した放射線を順次検出する１つの放射線検出器
と、放射線源および放射線検出器を被写体の回りに相対
的に回転させる回転手段と、放射線源の被写体に対する
相異なる相対位置における、放射線検出器の出力信号に
基づいて、被写体の３次元の放射線画像情報を求める３
次元画像形成手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。 【０００７】また、本発明による放射線画像検出装置
は、面上に配置された多数の線源を有し、該線源の夫々
を順次切り替えながら被写体に放射線を照射する放射線
源と、面上に配置された多数のシンチレータ素子と該シ
ンチレータ素子を介して該シンチレータ素子に入射した
放射線を検出する多数の放射線検出器とを備え、各コリ
メータホールから出射され被写体を透過した放射線が全
てのシンチレータ素子に入射するようにシンチレータ素
子が配置されている放射線検出手段と、放射線源および
放射線検出手段を被写体の回りに相対的に回転させる回
転手段と、放射線源の被写体に対する相異なる相対位置
における、放射線検出器の各出力信号に基づいて、被写
体の３次元の放射線画像情報を求める３次元画像形成手
段とを備えたものとするのが望ましい。 【０００８】 【発明の効果】本発明による放射線画像検出装置によれ
ば、面上に配置された多数の線源を順次切り替えなが
ら、線源が配置された面の面積より小さな面積の検出領
域を有する放射線検出器により被写体の放射線画像情報
を検出して、放射線検出器の出力信号に基づいて線源の
所定の回転位置における２次元の放射線画像情報を求め
るようにしたので、各線源から放射線検出器の方向に集
束された放射線ビーム（例えばＸ線ビーム）を被写体に
照射することにより、散乱線による信号成分を含まない
透過放射線画像情報を求めることができ、もって散乱線
の影響を受けない３次元の放射線画像情報を得ることが
できる。 【０００９】また、放射線検出器を多数設けて放射線を
検出するようにすれば、放射線源の線源のピッチを小さ
くすることなく、被写体位置における解像度を高めるこ
とも可能となるので、高解像度の透過画像情報を求める
ことができ、ひいては高解像度の３次元画像情報を求め
ることができる。放射線源の線源のピッチを小さくする
のは、一般に困難であるから、この方法は極めて有効で
ある。また、１つの画素点の情報を複数の放射線検出器
により検出することができるから、該複数の放射線検出
器の出力を加算して１枚分の透過画像情報を求めれば、
Ｓ／Ｎのよい透過画像情報を得ることができる。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の実施
の形態による放射線画像検出装置の概略構成図であり、
図２はデータ処理に着目したブロック図である。 【００１１】図１および図２に示すように、この放射線
画像検出装置１は、放射線源１０と、放射線検出器２０
と、放射線検出器２０の出力信号Ｓをデジタル化するＡ
／Ｄ変換器３１と、２次元の透過放射線画像情報（透過
画像情報）Ｄ２を求める透過画像形成手段３０と、放射
線源１０の被写体９に対する相異なる相対位置におけ
る、放射線検出器２０の出力信号、すなわち透過画像形
成手段３０の出力に基づいて、被写体９の３次元の放射
線画像情報（再構成された３次元画像情報）を求める３
次元画像形成手段４０とを備えている。 【００１２】また、放射線源１０および放射線検出器２
０を被写体９の回りに相対的に回転させる不図示の回転
手段が備えられている。この回転手段としては、放射線
源１０と放射線検出器２０との相対位置を保ちながら、
被写体９を通る図中Ｚ−Ｚ’で示す線を回転軸として、
放射線源１０および放射線検出器２０を回転させるもの
であっても良いし、放射線源１０と放射線検出器２０と
を固定し、図中Ｚ−Ｚ’で示す線を回転軸として、被写
体９を回転させるものであっても良い。 【００１３】図２に示すように、３次元画像形成手段４
０は、透過画像形成手段３０からの透過画像情報Ｄ２を
収集するデータ収集サブシステム４１，収集した透過画
像情報Ｄ２を蓄積するフレームバッファ４２，３次元画
像情報Ｄ３を再構成するための主要部を成す多数のプロ
セッサ４３，フレームバッファ４２とプロセッサ４３と
の間でのデータ処理を制御するとともに求めた３次元画
像情報Ｄ３を画像表示手段５２および画像処理手段５３
に入力するＶＭＥ制御手段４４を有して成る。データ収
集サブシステム４１およびＶＭＥ制御手段４４は、放射
線画像検出装置１全体を制御するシステムコントローラ
５０と接続されており、またデータ収集サブシステム４
１はＸ線源制御手段１９とも接続されている。 【００１４】放射線源１０は、不図示の電子銃から発せ
られた電子ビームＬ１で該放射線源１０のターゲット・
コリメータ部１０ａの全面を走査することにより、電子
ビームＬ１が照射されたターゲット・コリメータ部１０
ａのターゲット面１２からＸ線を発生させるものである
（ＳＰＩＥ VOL.2708 P140〜P149；特にP142参照）。
放射線源１０には、Ｘ線源制御手段１９（図２）が接続
されており、該Ｘ線源制御手段１９により電子ビームＬ
１の発生と走査が制御される。 【００１５】図３は放射線源１０のターゲット・コリメ
ータ部１０ａの詳細を示す図である。ターゲット・コリ
メータ部１０ａには、電子ビームＬ１が照射される５ｍ
ｍ厚のベリリウムからなるターゲット基板１３上に形成
された１２μｍ厚のタングステンからなるターゲット面
１２と、１２．７ｍｍ厚／直径２５．４ｃｍのモリブデ
ンからなるコリメータ１６が設けられている。ターゲッ
ト基板１３とコリメータ１６との間には、ターゲット面
１２でＸ線が発生する祭に生じる熱を放熱するための液
冷手段１４が設けられている。コリメータ１６の両面に
はアルミ製のフィルタ１５，１７が蒸着されている。 【００１６】コリメータ１６は、ターゲット面１２で発
生したＸ線Ｌ２をビーム状にして放射線検出器２０に入
射させるためものであり、直径０．３８ｍｍのコリメー
タホール１６ａを２２０００個有している。何れのコリ
メータホール１６ａを通過したＸ線Ｌ２も、全て放射線
検出器２０に直進して入射するように、各コリメータホ
ール１６ａの向きが個別に設定されている。 【００１７】偏向ヨーク１１（図１）は、電子ビームＬ
１の向きを変えてターゲット面１２を走査するものであ
り、本例では２２０００個すべてのコリメータホール１
６ａからＸ線Ｌ２が照射される時間が１／３０秒になる
ように走査する。これにより、コリメータホール１６ａ
が順次切り替えられ、各コリメータホール１６ａからＸ
線ビームが照射される。すなわち、各コリメータホール
１６ａが線源に対応する。 【００１８】なお、放射線源は、面上に配置された多数
の線源の夫々を順次切り替えながら被写体に放射線（本
例ではＸ線）を照射することができるものであれば良
く、必ずしも上述のような構成のものに限定されるもの
ではない。 【００１９】放射線検出器２０は、各コリメータホール
１６ａから発せられ被写体９を透過したＸ線ビームＬ２
を順次検出し、検出信号Ｓ１を後段の透過画像検出手段
３０に入力するものである。放射線検出器２０は、線源
に相当する多数のコリメータホール１６ａが配置された
面の面積より小さな面積の検出領域を有している。放射
線検出器２０としては、Ｘ線を検出することができるも
のであれば、どのようなものを使用しても良い。例え
ば、フォトマル，ＣＺＴ（Ｃｄ，Ｚｎ，Ｔｅ），ＣｄＴ
ｅ，放射線固体検出器（特開平1-216290号，同10-21537
8号等参照），シンチレータとＣＣＤ撮像素子を組み合
わせたもの等種々のものを使用できる。放射線固体検出
器を使用する場合には、その１画素分を放射線検出器２
０としても良いし、数画素分を纏めて１つの放射線検出
器２０として、一度に放射線を検出するようにしても良
い。なお、コリメータホール１６ａを順次切り替えなが
ら放射線を検出するという点、また放射線源１０を被写
体９の回りに相対的に回転させながら各回転位置におい
て放射線を検出するという点に鑑みれば、リアルタイム
に放射線を検出できるものを放射線検出器２０として使
用するのが望ましい。 【００２０】このように、線源に相当する各コリメータ
ホール１６ａからのＸ線を１つの放射線検出器２０によ
り検出することにより透過画像情報Ｄ２を求める場合に
は、透過画像の解像度はコリメータホール１６ａのピッ
チＰ１およびコリメータホール１６ａと放射線検出器２
０との距離によって決まる。すなわち、コリメータホー
ル１６ａのフィルタ１７側と放射線検出器２０との間の
距離をＹ１、コリメータホール１６ａのフィルタ１７側
と被写体９の中心（Ｚ−Ｚ’で示す軸に相当する）との
間の距離をＹ２とすると、被写体９の中心における解像
度は、Ｐ１×（Ｙ１−Ｙ２）／Ｙ２で決まる。また、各
コリメータホール１６ａからのＸ線を１つの放射線検出
器２０により検出するので、総画素数はコリメータホー
ル１６ａの総数と同じになる。 【００２１】以下上記構成の放射線画像検出装置１の作
用について説明する。 【００２２】Ｘ線源制御手段１９からの指令を受けた放
射線源１０は、電子ビームＬ１を発生するとともに、該
電子ビームＬ１でターゲット・コリメータ部１０ａの全
面を走査する。この電子ビームＬ１の走査により、ター
ゲット面１２の電子ビームＬ１の照射を受けた部分１２
ａからＸ線Ｌ２が発生する。このＸ線Ｌ２は、コリメー
タ１６により放射線検出器２０の方向に向かうビーム状
のＸ線Ｌ２に形成され、被写体９を照射する。被写体９
を透過した被写体画像情報を担持するＸ線Ｌ２が放射線
検出器２０に入射する。放射線検出器２０は、該被写体
画像情報を担持するＸ線Ｌ２を検出し、検出信号Ｓを出
力する。 【００２３】上述のように、放射線源１０はＸ線源制御
手段１９からの指令を受けて電子ビームＬ１を走査して
いる。これによりコリメータホール１６ａが順次切り替
えられ、被写体９の異なる位置を透過したＸ線Ｌ２が放
射線検出器２０に順次入射する。したがって、Ｘ線Ｌ２
は被写体９の相異なる位置（画素点）での被写体画像情
報を担持しており、放射線検出器２０からの各出力信号
は、各画素点における被写体画像情報を表す信号とな
る。 【００２４】放射線検出器２０からの各出力信号は透過
画像形成手段３０に入力される。透過画像形成手段３０
は、Ｘ線源制御手段１９からの電子ビームＬ１の走査信
号と同期をとることにより、すなわちコリメータホール
１６ａの切り替えと同期をとることにより、各出力信号
すなわち各画素点における被写体の放射線透過画像情報
を表す信号に基づいて透過画像情報Ｄ２を生成する。 【００２５】ここで、この放射線画像検出装置１は、Ｘ
線ビームＬ２を被写体９に照射するようにしているの
で、放射線検出器２０には被写体９を透過したＸ線ビー
ムＬ２のみが入射し散乱線は殆ど入射しないので、各画
素点における被写体画像情報を表す信号には散乱線によ
る信号成分が含まれず、散乱線の情報を含まない透過画
像情報Ｄ２を求めることができる。 【００２６】このようにして、放射線源１０および放射
線検出器２０の所定の回転位置における透過画像情報Ｄ
２が求められたら、放射線源１０および放射線検出器２
０を被写体９の回りに所定の角度だけ回転させて、上述
と同様にその回転位置における透過画像情報Ｄ２を求め
る。このような処理を、被写体９の全周に亘って透過画
像情報Ｄ２が求められるまで繰り返す。 【００２７】透過画像情報Ｄ２は、３次元画像形成手段
４０のデータ収集サブシステム４１に入力される。上述
のように、放射線源１０の全てのコリメータホール１６
ａが切り替えられるには１／３０秒を要するので、例え
ば１２秒で被写体９の回りを１回転させた場合には、３
６０枚（１２秒×３０枚）分の透過画像情報Ｄ２を収集
できる。収集した各回転位置における透過画像情報Ｄ２
は、一旦フレームバッファ４２に蓄積される。 【００２８】３次元画像情報Ｄ３は、多数のプロセッサ
４３を有する並列処理ユニットにより求められる。この
３次元画像情報Ｄ３を求めるに際しては、フェルドカン
プアルゴリズム（Feldkamp LA,Davis LC,Kress JW,Prac
tical cone-beam algoritm.J Opt Soc Am A 1984;1:P61
2〜P619）等，周知の３次元データを再構成する計算方
法を使用することができる。ここでは、この３次元画像
情報Ｄ３の求め方についての説明は省略する。 【００２９】求められた３次元画像情報Ｄ３はＶＭＥ制
御手段４４を介して画像表示手段５２や画像処理手段５
３に入力される。画像表示手段５２には３次元画像情報
Ｄ３に基づく３次元画像や、画像表示手段５２により３
次元画像情報Ｄ３を処理して得た、例えば矢状断層像
（正中断層像）やレンダリング画像等が表示される。こ
こで、上述のように透過画像情報Ｄ２には散乱線の情報
を含んでいないので、３次元画像情報Ｄ３にも散乱線の
情報が含まれず、もって散乱線の影響を受けない３次元
画像，矢状断層像，レンダリング画像等を表示すること
ができる。 【００３０】次に放射線検出器を多数設けた態様の放射
線画像検出装置について説明する。 【００３１】図４はこの態様の放射線画像検出装置２の
概略構成図である。 【００３２】図４に示すように、この放射線画像検出装
置２は、多数の放射線検出器２１がアレイ状に配列され
て成る放射線検出手段２２を備えている点で上記放射線
画像検出装置１と異なるが、その他の構成は上記放射線
画像検出装置１と同様である。 【００３３】図５は放射線検出手段２２の詳細を示す図
である。この放射線検出手段２２は、縦横に最大１２個
で、合計９６個の放射線検出器２１を円状に配列した検
出部２２ａを有している（図５（Ｂ））。本例では、放
射線検出器２１としてフォトマルを使用しており、フォ
トマルの前段部にはＸ線を可視光に変換するシンチレー
タ部２２ｂを設け、変換された可視光をファイバ２４で
各フォトマル２１まで導光するようにしている（ＳＰＩ
Ｅ VOL.2708 P140〜P149；特にP142参照）。シンチレ
ータ部２２ｂも、フォトマル部２２ａと同様に縦横に最
大１２個で、合計９６個のシンチレータ素子２３を円状
に配列して成る（図５（Ｂ））。シンチレータ素子２３
の配列された面の面積は、コリメータホール１６ａが配
置された面の面積より小さく設定されている。 【００３４】この放射線検出手段２２は、コリメータホ
ール１６ａのフィルタ１７側と放射線検出手段２２のシ
ンチレータ２２ｂとの間の距離Ｙ３と、コリメータホー
ル１６ａのフィルタ１７側と被写体９の中心（Ｚ−Ｚ’
で示す軸に相当する）との間の距離Ｙ４とが、Ｙ３／Ｙ
４＝４となるように設定されている。 【００３５】放射線源１０は、各コリメータホール１６
ａからのＸ線Ｌ２が全てのシンチレータ素子２３に入射
するように、各コリメータホール１６ａの向きや走査ピ
ッチが設定されている。 【００３６】このように多数の放射線検出器２１をアレ
イ状に配列した放射線検出手段２２を使用した場合に
は、被写体９の中心における透過画像の解像度は、上記
放射線画像検出装置１の場合に対して、（Ｙ３−Ｙ４）
2 倍に改善される（ＳＰＩＥVOL.2708 P140〜P149；特
にP143参照）。 【００３７】以下上記構成の放射線画像検出装置２の作
用について説明する。 【００３８】電子ビームＬ１を発し、ターゲット面１２
からＸ線Ｌ２を発生させ、被写体９を透過したＸ線Ｌ２
を各放射線検出器２１により検出する方法は、上記放射
線画像検出装置１の場合と同様である。ここで、各コリ
メータホール１６ａからのＸ線Ｌ２が全てのシンチレー
タ素子２３に入射するように設定されているが、Ｙ３／
Ｙ４≠２となるように設定した場合には、同じ画素点を
通るＸ線Ｌ２は全てのシンチレータ素子２３に入射する
訳ではなく、放射線検出器２１の総数の略１／（Ｙ３−
Ｙ４）2 倍の放射線検出器が透過画像を求めるに際して
寄与する（ＳＰＩＥ VOL.2708 P140〜P149；特にP143
参照）。したがって、コリメータホール１６ａの総数を
Ｍ、放射線検出器２１の総数をＮとすると、総画素数は
凡そ「Ｍ×Ｎ／（Ｙ３−Ｙ４）2 」となる。一方、１つ
の画素点の画像情報は、凡そＮ／（Ｙ３−Ｙ４）2 個の
放射線検出器２１により検出される。 【００３９】各放射線検出器２１からの出力信号Ｓは、
Ａ／Ｄ変換器３３によりデジタル化された後、透過画像
形成手段３２に入力される。透過画像形成手段３２は、
Ｘ線源制御手段１９からの電子ビームＬ１の走査信号と
同期をとることにより、すなわちコリメータホール１６
ａの切り替えと同期をとることにより、各出力信号すな
わち各画素点における被写体画像情報を表す信号に基づ
いて透過画像情報Ｄ２を生成する。この際、上述のよう
に、全ての放射線検出器２１が各画素点の透過画像情報
を担持している訳ではないので、透過画像形成手段３２
は、画素点毎に使用する放射線検出器２１を選択して、
透過画像情報Ｄ２を求める。 【００４０】ここで、この放射線画像検出装置２におい
ても、Ｘ線ビームＬ２を被写体９に照射するようにして
いるので、各放射線検出器２１には被写体９を透過した
Ｘ線ビームＬ２のみが入射し散乱線は殆ど入射しないの
で、各画素点における被写体画像情報を表す信号には散
乱線による信号成分が含まれず、散乱線の情報を含まな
い透過画像情報Ｄ２を求めることができる。また、１つ
の画素点の情報を複数の放射線検出器２１により検出す
るので、該複数の放射線検出器２１の出力を加算して１
枚分の透過画像情報Ｄ２を求めれば、Ｓ／Ｎのよい透過
画像情報Ｄ２を得ることができる。 【００４１】このようにして、放射線源１０および放射
線検出手段２２の所定の回転位置における透過画像情報
Ｄ２が求められたら、放射線源１０および放射線検出手
段２２を被写体９の回りに所定の角度だけ回転させて、
上述と同様にその回転位置における透過画像情報Ｄ２を
求める。このような処理を、被写体９の全周に亘って透
過画像情報Ｄ２が求められるまで繰り返す。３次元画像
形成手段４０は、収集された被写体９の全周についての
透過画像情報Ｄ２に基づいて、上記放射線画像検出装置
１の場合と同様に、３次元画像情報Ｄ３を求める。 【００４２】このように、放射線検出器を多数設けた放
射線画像検出装置とすれば、放射線源の線源のピッチを
変えることなく、高解像度の透過画像情報Ｄ２を求める
ことができ、惹いては高解像度の３次元画像情報Ｄ３を
求めることができる。 【００４３】また、上述のように透過画像情報Ｄ２には
散乱線の情報を含んでいないので、上記放射線画像検出
装置１の場合と同様に、３次元画像情報Ｄ３にも散乱線
の情報が含まれず、もって散乱線の影響を受けない３次
元画像，矢状断層像，レンダリング画像等を表示するこ
とができる。さらに、上述のようにＳ／Ｎのよい透過画
像情報Ｄ２を使用できるので、Ｓ／Ｎのよい３次元画像
情報Ｄ３を得ることができる。
射線画像情報を検出する放射線画像検出装置に関し、さ
らに詳しくは、散乱線による画質劣化の改善に関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】今日、医用画像の分野においては、３次
元の放射線画像情報を検出する技術の研究が成されてお
り、例えば、ヘリカルＣＴやコーンビームＣＴが提案さ
れている（「コーンビームＣＴ開発の現状とその将来」
映像情報（Ｍ）；１９８８年１月Ｐ１２２〜Ｐ１２７参
照）。 【０００３】ここで「コーンビームＣＴ」とは、Ｘ線源
と２次元のＸ線検出器とを被写体の回りに回転しながら
Ｘ線を照射し、Ｘ線検出器により検出された各回転位置
における透過放射線画像情報に基づいて、３次元の放射
線画像情報を取得するものである。このコーンビームＣ
Ｔによれば、上記ヘリカルＣＴが有する問題（詳細は省
略する）が解消され、３次元の放射線画像情報が短時間
で一度に取得できる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記コ
ーンビームＣＴにおいては、被写体に照射され散乱され
たＸ線（散乱線）をもＸ線検出器が検出するため、該散
乱線による信号成分が本来の画像信号に混ざり込み、コ
ントラストが低下したり、十分なＳ／Ｎが得られない
等、画像品質の劣化した画像が出力されるという問題を
有する。 【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、散乱線による画質劣化という問題を改善すること
のできる、３次元の放射線画像情報を検出する放射線画
像検出装置を提供することを目的とするものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明による放射線画像
検出装置は、面上に配置された多数の線源を有し、該線
源の夫々を順次切り替えながら被写体に放射線を照射す
る放射線源と、多数の線源が配置された面の面積より小
さな面積の検出領域を有し、各線源から発せられ被写体
を透過した放射線を順次検出する１つの放射線検出器
と、放射線源および放射線検出器を被写体の回りに相対
的に回転させる回転手段と、放射線源の被写体に対する
相異なる相対位置における、放射線検出器の出力信号に
基づいて、被写体の３次元の放射線画像情報を求める３
次元画像形成手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。 【０００７】また、本発明による放射線画像検出装置
は、面上に配置された多数の線源を有し、該線源の夫々
を順次切り替えながら被写体に放射線を照射する放射線
源と、面上に配置された多数のシンチレータ素子と該シ
ンチレータ素子を介して該シンチレータ素子に入射した
放射線を検出する多数の放射線検出器とを備え、各コリ
メータホールから出射され被写体を透過した放射線が全
てのシンチレータ素子に入射するようにシンチレータ素
子が配置されている放射線検出手段と、放射線源および
放射線検出手段を被写体の回りに相対的に回転させる回
転手段と、放射線源の被写体に対する相異なる相対位置
における、放射線検出器の各出力信号に基づいて、被写
体の３次元の放射線画像情報を求める３次元画像形成手
段とを備えたものとするのが望ましい。 【０００８】 【発明の効果】本発明による放射線画像検出装置によれ
ば、面上に配置された多数の線源を順次切り替えなが
ら、線源が配置された面の面積より小さな面積の検出領
域を有する放射線検出器により被写体の放射線画像情報
を検出して、放射線検出器の出力信号に基づいて線源の
所定の回転位置における２次元の放射線画像情報を求め
るようにしたので、各線源から放射線検出器の方向に集
束された放射線ビーム（例えばＸ線ビーム）を被写体に
照射することにより、散乱線による信号成分を含まない
透過放射線画像情報を求めることができ、もって散乱線
の影響を受けない３次元の放射線画像情報を得ることが
できる。 【０００９】また、放射線検出器を多数設けて放射線を
検出するようにすれば、放射線源の線源のピッチを小さ
くすることなく、被写体位置における解像度を高めるこ
とも可能となるので、高解像度の透過画像情報を求める
ことができ、ひいては高解像度の３次元画像情報を求め
ることができる。放射線源の線源のピッチを小さくする
のは、一般に困難であるから、この方法は極めて有効で
ある。また、１つの画素点の情報を複数の放射線検出器
により検出することができるから、該複数の放射線検出
器の出力を加算して１枚分の透過画像情報を求めれば、
Ｓ／Ｎのよい透過画像情報を得ることができる。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の実施
の形態による放射線画像検出装置の概略構成図であり、
図２はデータ処理に着目したブロック図である。 【００１１】図１および図２に示すように、この放射線
画像検出装置１は、放射線源１０と、放射線検出器２０
と、放射線検出器２０の出力信号Ｓをデジタル化するＡ
／Ｄ変換器３１と、２次元の透過放射線画像情報（透過
画像情報）Ｄ２を求める透過画像形成手段３０と、放射
線源１０の被写体９に対する相異なる相対位置におけ
る、放射線検出器２０の出力信号、すなわち透過画像形
成手段３０の出力に基づいて、被写体９の３次元の放射
線画像情報（再構成された３次元画像情報）を求める３
次元画像形成手段４０とを備えている。 【００１２】また、放射線源１０および放射線検出器２
０を被写体９の回りに相対的に回転させる不図示の回転
手段が備えられている。この回転手段としては、放射線
源１０と放射線検出器２０との相対位置を保ちながら、
被写体９を通る図中Ｚ−Ｚ’で示す線を回転軸として、
放射線源１０および放射線検出器２０を回転させるもの
であっても良いし、放射線源１０と放射線検出器２０と
を固定し、図中Ｚ−Ｚ’で示す線を回転軸として、被写
体９を回転させるものであっても良い。 【００１３】図２に示すように、３次元画像形成手段４
０は、透過画像形成手段３０からの透過画像情報Ｄ２を
収集するデータ収集サブシステム４１，収集した透過画
像情報Ｄ２を蓄積するフレームバッファ４２，３次元画
像情報Ｄ３を再構成するための主要部を成す多数のプロ
セッサ４３，フレームバッファ４２とプロセッサ４３と
の間でのデータ処理を制御するとともに求めた３次元画
像情報Ｄ３を画像表示手段５２および画像処理手段５３
に入力するＶＭＥ制御手段４４を有して成る。データ収
集サブシステム４１およびＶＭＥ制御手段４４は、放射
線画像検出装置１全体を制御するシステムコントローラ
５０と接続されており、またデータ収集サブシステム４
１はＸ線源制御手段１９とも接続されている。 【００１４】放射線源１０は、不図示の電子銃から発せ
られた電子ビームＬ１で該放射線源１０のターゲット・
コリメータ部１０ａの全面を走査することにより、電子
ビームＬ１が照射されたターゲット・コリメータ部１０
ａのターゲット面１２からＸ線を発生させるものである
（ＳＰＩＥ VOL.2708 P140〜P149；特にP142参照）。
放射線源１０には、Ｘ線源制御手段１９（図２）が接続
されており、該Ｘ線源制御手段１９により電子ビームＬ
１の発生と走査が制御される。 【００１５】図３は放射線源１０のターゲット・コリメ
ータ部１０ａの詳細を示す図である。ターゲット・コリ
メータ部１０ａには、電子ビームＬ１が照射される５ｍ
ｍ厚のベリリウムからなるターゲット基板１３上に形成
された１２μｍ厚のタングステンからなるターゲット面
１２と、１２．７ｍｍ厚／直径２５．４ｃｍのモリブデ
ンからなるコリメータ１６が設けられている。ターゲッ
ト基板１３とコリメータ１６との間には、ターゲット面
１２でＸ線が発生する祭に生じる熱を放熱するための液
冷手段１４が設けられている。コリメータ１６の両面に
はアルミ製のフィルタ１５，１７が蒸着されている。 【００１６】コリメータ１６は、ターゲット面１２で発
生したＸ線Ｌ２をビーム状にして放射線検出器２０に入
射させるためものであり、直径０．３８ｍｍのコリメー
タホール１６ａを２２０００個有している。何れのコリ
メータホール１６ａを通過したＸ線Ｌ２も、全て放射線
検出器２０に直進して入射するように、各コリメータホ
ール１６ａの向きが個別に設定されている。 【００１７】偏向ヨーク１１（図１）は、電子ビームＬ
１の向きを変えてターゲット面１２を走査するものであ
り、本例では２２０００個すべてのコリメータホール１
６ａからＸ線Ｌ２が照射される時間が１／３０秒になる
ように走査する。これにより、コリメータホール１６ａ
が順次切り替えられ、各コリメータホール１６ａからＸ
線ビームが照射される。すなわち、各コリメータホール
１６ａが線源に対応する。 【００１８】なお、放射線源は、面上に配置された多数
の線源の夫々を順次切り替えながら被写体に放射線（本
例ではＸ線）を照射することができるものであれば良
く、必ずしも上述のような構成のものに限定されるもの
ではない。 【００１９】放射線検出器２０は、各コリメータホール
１６ａから発せられ被写体９を透過したＸ線ビームＬ２
を順次検出し、検出信号Ｓ１を後段の透過画像検出手段
３０に入力するものである。放射線検出器２０は、線源
に相当する多数のコリメータホール１６ａが配置された
面の面積より小さな面積の検出領域を有している。放射
線検出器２０としては、Ｘ線を検出することができるも
のであれば、どのようなものを使用しても良い。例え
ば、フォトマル，ＣＺＴ（Ｃｄ，Ｚｎ，Ｔｅ），ＣｄＴ
ｅ，放射線固体検出器（特開平1-216290号，同10-21537
8号等参照），シンチレータとＣＣＤ撮像素子を組み合
わせたもの等種々のものを使用できる。放射線固体検出
器を使用する場合には、その１画素分を放射線検出器２
０としても良いし、数画素分を纏めて１つの放射線検出
器２０として、一度に放射線を検出するようにしても良
い。なお、コリメータホール１６ａを順次切り替えなが
ら放射線を検出するという点、また放射線源１０を被写
体９の回りに相対的に回転させながら各回転位置におい
て放射線を検出するという点に鑑みれば、リアルタイム
に放射線を検出できるものを放射線検出器２０として使
用するのが望ましい。 【００２０】このように、線源に相当する各コリメータ
ホール１６ａからのＸ線を１つの放射線検出器２０によ
り検出することにより透過画像情報Ｄ２を求める場合に
は、透過画像の解像度はコリメータホール１６ａのピッ
チＰ１およびコリメータホール１６ａと放射線検出器２
０との距離によって決まる。すなわち、コリメータホー
ル１６ａのフィルタ１７側と放射線検出器２０との間の
距離をＹ１、コリメータホール１６ａのフィルタ１７側
と被写体９の中心（Ｚ−Ｚ’で示す軸に相当する）との
間の距離をＹ２とすると、被写体９の中心における解像
度は、Ｐ１×（Ｙ１−Ｙ２）／Ｙ２で決まる。また、各
コリメータホール１６ａからのＸ線を１つの放射線検出
器２０により検出するので、総画素数はコリメータホー
ル１６ａの総数と同じになる。 【００２１】以下上記構成の放射線画像検出装置１の作
用について説明する。 【００２２】Ｘ線源制御手段１９からの指令を受けた放
射線源１０は、電子ビームＬ１を発生するとともに、該
電子ビームＬ１でターゲット・コリメータ部１０ａの全
面を走査する。この電子ビームＬ１の走査により、ター
ゲット面１２の電子ビームＬ１の照射を受けた部分１２
ａからＸ線Ｌ２が発生する。このＸ線Ｌ２は、コリメー
タ１６により放射線検出器２０の方向に向かうビーム状
のＸ線Ｌ２に形成され、被写体９を照射する。被写体９
を透過した被写体画像情報を担持するＸ線Ｌ２が放射線
検出器２０に入射する。放射線検出器２０は、該被写体
画像情報を担持するＸ線Ｌ２を検出し、検出信号Ｓを出
力する。 【００２３】上述のように、放射線源１０はＸ線源制御
手段１９からの指令を受けて電子ビームＬ１を走査して
いる。これによりコリメータホール１６ａが順次切り替
えられ、被写体９の異なる位置を透過したＸ線Ｌ２が放
射線検出器２０に順次入射する。したがって、Ｘ線Ｌ２
は被写体９の相異なる位置（画素点）での被写体画像情
報を担持しており、放射線検出器２０からの各出力信号
は、各画素点における被写体画像情報を表す信号とな
る。 【００２４】放射線検出器２０からの各出力信号は透過
画像形成手段３０に入力される。透過画像形成手段３０
は、Ｘ線源制御手段１９からの電子ビームＬ１の走査信
号と同期をとることにより、すなわちコリメータホール
１６ａの切り替えと同期をとることにより、各出力信号
すなわち各画素点における被写体の放射線透過画像情報
を表す信号に基づいて透過画像情報Ｄ２を生成する。 【００２５】ここで、この放射線画像検出装置１は、Ｘ
線ビームＬ２を被写体９に照射するようにしているの
で、放射線検出器２０には被写体９を透過したＸ線ビー
ムＬ２のみが入射し散乱線は殆ど入射しないので、各画
素点における被写体画像情報を表す信号には散乱線によ
る信号成分が含まれず、散乱線の情報を含まない透過画
像情報Ｄ２を求めることができる。 【００２６】このようにして、放射線源１０および放射
線検出器２０の所定の回転位置における透過画像情報Ｄ
２が求められたら、放射線源１０および放射線検出器２
０を被写体９の回りに所定の角度だけ回転させて、上述
と同様にその回転位置における透過画像情報Ｄ２を求め
る。このような処理を、被写体９の全周に亘って透過画
像情報Ｄ２が求められるまで繰り返す。 【００２７】透過画像情報Ｄ２は、３次元画像形成手段
４０のデータ収集サブシステム４１に入力される。上述
のように、放射線源１０の全てのコリメータホール１６
ａが切り替えられるには１／３０秒を要するので、例え
ば１２秒で被写体９の回りを１回転させた場合には、３
６０枚（１２秒×３０枚）分の透過画像情報Ｄ２を収集
できる。収集した各回転位置における透過画像情報Ｄ２
は、一旦フレームバッファ４２に蓄積される。 【００２８】３次元画像情報Ｄ３は、多数のプロセッサ
４３を有する並列処理ユニットにより求められる。この
３次元画像情報Ｄ３を求めるに際しては、フェルドカン
プアルゴリズム（Feldkamp LA,Davis LC,Kress JW,Prac
tical cone-beam algoritm.J Opt Soc Am A 1984;1:P61
2〜P619）等，周知の３次元データを再構成する計算方
法を使用することができる。ここでは、この３次元画像
情報Ｄ３の求め方についての説明は省略する。 【００２９】求められた３次元画像情報Ｄ３はＶＭＥ制
御手段４４を介して画像表示手段５２や画像処理手段５
３に入力される。画像表示手段５２には３次元画像情報
Ｄ３に基づく３次元画像や、画像表示手段５２により３
次元画像情報Ｄ３を処理して得た、例えば矢状断層像
（正中断層像）やレンダリング画像等が表示される。こ
こで、上述のように透過画像情報Ｄ２には散乱線の情報
を含んでいないので、３次元画像情報Ｄ３にも散乱線の
情報が含まれず、もって散乱線の影響を受けない３次元
画像，矢状断層像，レンダリング画像等を表示すること
ができる。 【００３０】次に放射線検出器を多数設けた態様の放射
線画像検出装置について説明する。 【００３１】図４はこの態様の放射線画像検出装置２の
概略構成図である。 【００３２】図４に示すように、この放射線画像検出装
置２は、多数の放射線検出器２１がアレイ状に配列され
て成る放射線検出手段２２を備えている点で上記放射線
画像検出装置１と異なるが、その他の構成は上記放射線
画像検出装置１と同様である。 【００３３】図５は放射線検出手段２２の詳細を示す図
である。この放射線検出手段２２は、縦横に最大１２個
で、合計９６個の放射線検出器２１を円状に配列した検
出部２２ａを有している（図５（Ｂ））。本例では、放
射線検出器２１としてフォトマルを使用しており、フォ
トマルの前段部にはＸ線を可視光に変換するシンチレー
タ部２２ｂを設け、変換された可視光をファイバ２４で
各フォトマル２１まで導光するようにしている（ＳＰＩ
Ｅ VOL.2708 P140〜P149；特にP142参照）。シンチレ
ータ部２２ｂも、フォトマル部２２ａと同様に縦横に最
大１２個で、合計９６個のシンチレータ素子２３を円状
に配列して成る（図５（Ｂ））。シンチレータ素子２３
の配列された面の面積は、コリメータホール１６ａが配
置された面の面積より小さく設定されている。 【００３４】この放射線検出手段２２は、コリメータホ
ール１６ａのフィルタ１７側と放射線検出手段２２のシ
ンチレータ２２ｂとの間の距離Ｙ３と、コリメータホー
ル１６ａのフィルタ１７側と被写体９の中心（Ｚ−Ｚ’
で示す軸に相当する）との間の距離Ｙ４とが、Ｙ３／Ｙ
４＝４となるように設定されている。 【００３５】放射線源１０は、各コリメータホール１６
ａからのＸ線Ｌ２が全てのシンチレータ素子２３に入射
するように、各コリメータホール１６ａの向きや走査ピ
ッチが設定されている。 【００３６】このように多数の放射線検出器２１をアレ
イ状に配列した放射線検出手段２２を使用した場合に
は、被写体９の中心における透過画像の解像度は、上記
放射線画像検出装置１の場合に対して、（Ｙ３−Ｙ４）
2 倍に改善される（ＳＰＩＥVOL.2708 P140〜P149；特
にP143参照）。 【００３７】以下上記構成の放射線画像検出装置２の作
用について説明する。 【００３８】電子ビームＬ１を発し、ターゲット面１２
からＸ線Ｌ２を発生させ、被写体９を透過したＸ線Ｌ２
を各放射線検出器２１により検出する方法は、上記放射
線画像検出装置１の場合と同様である。ここで、各コリ
メータホール１６ａからのＸ線Ｌ２が全てのシンチレー
タ素子２３に入射するように設定されているが、Ｙ３／
Ｙ４≠２となるように設定した場合には、同じ画素点を
通るＸ線Ｌ２は全てのシンチレータ素子２３に入射する
訳ではなく、放射線検出器２１の総数の略１／（Ｙ３−
Ｙ４）2 倍の放射線検出器が透過画像を求めるに際して
寄与する（ＳＰＩＥ VOL.2708 P140〜P149；特にP143
参照）。したがって、コリメータホール１６ａの総数を
Ｍ、放射線検出器２１の総数をＮとすると、総画素数は
凡そ「Ｍ×Ｎ／（Ｙ３−Ｙ４）2 」となる。一方、１つ
の画素点の画像情報は、凡そＮ／（Ｙ３−Ｙ４）2 個の
放射線検出器２１により検出される。 【００３９】各放射線検出器２１からの出力信号Ｓは、
Ａ／Ｄ変換器３３によりデジタル化された後、透過画像
形成手段３２に入力される。透過画像形成手段３２は、
Ｘ線源制御手段１９からの電子ビームＬ１の走査信号と
同期をとることにより、すなわちコリメータホール１６
ａの切り替えと同期をとることにより、各出力信号すな
わち各画素点における被写体画像情報を表す信号に基づ
いて透過画像情報Ｄ２を生成する。この際、上述のよう
に、全ての放射線検出器２１が各画素点の透過画像情報
を担持している訳ではないので、透過画像形成手段３２
は、画素点毎に使用する放射線検出器２１を選択して、
透過画像情報Ｄ２を求める。 【００４０】ここで、この放射線画像検出装置２におい
ても、Ｘ線ビームＬ２を被写体９に照射するようにして
いるので、各放射線検出器２１には被写体９を透過した
Ｘ線ビームＬ２のみが入射し散乱線は殆ど入射しないの
で、各画素点における被写体画像情報を表す信号には散
乱線による信号成分が含まれず、散乱線の情報を含まな
い透過画像情報Ｄ２を求めることができる。また、１つ
の画素点の情報を複数の放射線検出器２１により検出す
るので、該複数の放射線検出器２１の出力を加算して１
枚分の透過画像情報Ｄ２を求めれば、Ｓ／Ｎのよい透過
画像情報Ｄ２を得ることができる。 【００４１】このようにして、放射線源１０および放射
線検出手段２２の所定の回転位置における透過画像情報
Ｄ２が求められたら、放射線源１０および放射線検出手
段２２を被写体９の回りに所定の角度だけ回転させて、
上述と同様にその回転位置における透過画像情報Ｄ２を
求める。このような処理を、被写体９の全周に亘って透
過画像情報Ｄ２が求められるまで繰り返す。３次元画像
形成手段４０は、収集された被写体９の全周についての
透過画像情報Ｄ２に基づいて、上記放射線画像検出装置
１の場合と同様に、３次元画像情報Ｄ３を求める。 【００４２】このように、放射線検出器を多数設けた放
射線画像検出装置とすれば、放射線源の線源のピッチを
変えることなく、高解像度の透過画像情報Ｄ２を求める
ことができ、惹いては高解像度の３次元画像情報Ｄ３を
求めることができる。 【００４３】また、上述のように透過画像情報Ｄ２には
散乱線の情報を含んでいないので、上記放射線画像検出
装置１の場合と同様に、３次元画像情報Ｄ３にも散乱線
の情報が含まれず、もって散乱線の影響を受けない３次
元画像，矢状断層像，レンダリング画像等を表示するこ
とができる。さらに、上述のようにＳ／Ｎのよい透過画
像情報Ｄ２を使用できるので、Ｓ／Ｎのよい３次元画像
情報Ｄ３を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による放射線画像検出装置の概略構成図
【図２】上記放射線画像検出装置の、データ処理に着目
したブロック図 【図３】放射線源のターゲット・コリメータ部の詳細を
示す図 【図４】本発明による多数の放射線検出器を備えた放射
線画像検出装置の概略構成図 【図５】放射線検出手段の詳細を示す図 【符号の説明】 １，２ 放射線画像検出装置 ９ 被写体 10 放射線源 16 コリメータ 16a コリメータホール（線源に相当する） 20，21 放射線検出器 22 放射線検出手段 30，32 透過画像形成手段 31，33 Ａ／Ｄ変換器 40 ３次元画像形成手段 L1 電子ビーム L2 Ｘ線ビーム
したブロック図 【図３】放射線源のターゲット・コリメータ部の詳細を
示す図 【図４】本発明による多数の放射線検出器を備えた放射
線画像検出装置の概略構成図 【図５】放射線検出手段の詳細を示す図 【符号の説明】 １，２ 放射線画像検出装置 ９ 被写体 10 放射線源 16 コリメータ 16a コリメータホール（線源に相当する） 20，21 放射線検出器 22 放射線検出手段 30，32 透過画像形成手段 31，33 Ａ／Ｄ変換器 40 ３次元画像形成手段 L1 電子ビーム L2 Ｘ線ビーム
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 面上に配置された多数の線源を有し、該
線源の夫々を順次切り替えながら被写体に放射線を照射
する放射線源と、 前記多数の線源が配置された面の面積より小さな面積の
検出領域を有し、各線源から発せられ被写体を透過した
放射線を順次検出する１つの放射線検出器と、 前記放射線源および前記放射線検出器を前記被写体の回
りに相対的に回転させる回転手段と、 前記放射線源の前記被写体に対する相異なる相対位置に
おける、前記放射線検出器の出力信号に基づいて、前記
被写体の３次元の放射線画像情報を求める３次元画像形
成手段とを備えたことを特徴とする放射線画像検出装
置。
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