JP4172201B2 - 放射線撮影装置及び放射線画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線撮影装置及び放射線画像形成装置に係り、詳細には、被検体の２次元、或いは３次元断層画像の形成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、被検体である患者の体外周から放射線を照射し、被検体を透過した放射線を検出して画像信号に変換し、この画像信号を再構成処理することによって生体の３次元断面画像を構築する放射線ＣＴ（コンピュータ断層撮影）装置が、医療の分野で利用されている。
【０００３】
このＣＴ装置においては、被検体を挟んで放射線源と放射線検出器が互いに対をなして構成され、被検体の仮想体軸を中心として被検体の周りをらせん状に回転移動しながら、多数の回転位置で透過放射線の強度を検出するヘリカルスキャンＣＴ方法が一般的であるが、被検体側を回転させることにより断層画像を得る方法も提案されている。
【０００４】
また、上記ＣＴ方法では、放射線源から円錐状のコーンビームと呼ばれる放射線を発生して被検体に対して面状に照射し、放射線検出器としてマルチチャンネルディテクタであるＦＰＤ（Flat Panel Detector）やＸ線カメラを使用して２次元的に透過放射線を検出し、３次元断層画像を再構成する技術も開発されている。また、上記マルチチャンネルディテクタにより高速に透過放射線を検出して再構成を行い、表示画面上にその再構成された３次元断層画像を動画で表示することにより、画像を確認しながら撮影位置を探すことができるＸ線テレビの技術も開発されている。
【０００５】
一方、放射線を被検体に対して面状に照射し、被検体各部の放射線透過度に応じた放射線エネルギーを蓄積性蛍光体プレートに２次元的に蓄積させ、この蓄積性蛍光体プレートを励起光で走査することによって蓄積された放射線エネルギーを蛍光として放射させてその蛍光を光電変換し、画像信号を得るＣＲ（Computed
Radiography）の技術が一般的に普及している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のＣＴ方法において、ＣＴ装置側が回転する方法では高速で回転することが必要であり装置自体も大がかりなものになるため、コスト高になるとともに装置の設置スペースを占有されることとなり、規模が小さな病院や診療所等では利用されることが少なかった。
【０００７】
また、コーンビーム状に放射線が照射された場合、コーンビームは同時に照射する範囲が広いため、被検体によって散乱線が多く発生し、画像ノイズが生じる原因となっていた。
【０００８】
本発明の課題は、高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成し、低コストで省スペースな放射線撮影装置及び放射線画像形成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、放射線撮影装置において、
円錐状の放射線を被検体に照射する放射線源と、
前記被検体を挟んで前記放射線源と対向配置され、当該被検体を透過した放射線強度を記録する矩形状の記録部と、
前記被検体と前記記録部の間に設置され、前記被検体の体軸方向に直交して所定間隔幅で配置された複数のスリットを備えた放射線遮蔽板と、
前記被検体の回転位相を変位させる回転変位手段と、
前記記録部又は前記放射線遮蔽板の位置を前記被検体の体軸方向に移動させる移動手段と、
前記回転変位手段により前記被検体の回転位相を変位させる毎に、前記放射線源により放射線を間欠的に照射させるとともに、前記移動手段により前記記録部又は前記放射線遮蔽板の位置を移動させ、前記放射線遮蔽板の複数のスリットを通過したそれぞれの透過放射線を回転変位毎の透過像として前記矩形状の記録部に記録させる制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項９に記載の発明は、放射線画像形成装置において、
請求項１〜８の何れか一項に記載の放射線撮影装置と、
前記記録部から読み取られた、前記複数のスリット毎に被検体の体軸方向に当該被検体の回転変位毎の透過像が並ぶサイノグラムを再構成して、前記間隔幅毎の２次元、或いは３次元断層画像を形成する画像処理手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
この請求項１、９記載の発明によれば、被検体と放射線源とを相対的に回転変位させて円錐状の放射線を被検体に照射し、回転変位毎に放射線遮蔽板を被検体の体軸方向に移動し、被検体を透過して放射線遮蔽板のスリットを通過した回転変位毎の透過放射線を体軸方向のサイノグラムとして記録部上に記録し、該記録されたサイノグラムを読み取って再構成し、２次元、或いは３次元断層画像を形成するので、散乱線による画像ノイズが少ない高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができ、診断能が向上するとともに低コストで省スペースな放射線画像形成装置を提供することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の放射線撮影装置において、
１対の前記放射線遮蔽板を、当該１対の放射線遮蔽板のスリット位置が一致するように前記放射線源と前記被検体の間、及び前記被検体と前記記録部の間に設置し、
前記制御手段は、前記移動手段により被検体の回転変位毎に前記１対の放射線遮蔽板を同期させて被検体の体軸方向に移動させることを特徴とする。
【００１３】
この請求項２記載の発明によれば、放射線源と被検体の間、被検体と記録部の間に１対の放射線遮蔽板をスリット位置が一致するように設置し、回転変位毎にその１対の放射線遮蔽板を同期させて被検体の体軸方向に移動し、被検体を透過して当該１対の放射線遮蔽板のスリットを通過した透過放射線を回転変位毎の透過像として記録部上に記録するので、散乱線による画像ノイズをより減少させるとともに被検体の被曝量を最小限に抑えることができ、さらに高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の放射線撮影装置において、
前記移動手段が、回転変位毎に前記放射線遮蔽板を被検体の体軸方向に移動させる移動量は、０．２ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の放射線撮影装置において、
前記放射線遮蔽板における各スリットの間隔幅は、５ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１６】
この請求項３、４記載の発明によれば、体軸方向における放射線遮蔽板の回転変位毎の移動量は、０．２ｍｍ以上、放射線遮蔽板における各スリットの間隔幅は、５ｍｍ以上とするので、記録部上に記録されるサイノグラムを構成する複数の透過像のそれぞれが実質的に重なることを防止して、回転変位毎の透過像を記録するスペースに余裕を持たせることができ、高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の放射線撮影装置において、
前記回転変位手段は、前記被検体を回転変位させる際の総回転変位量を３６０度以内とすることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、被検体を３６０度以内で回転させるので、被検体の負担を軽減させることができるとともに、放射線画像形成装置の省スペース化を図ることができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項５記載の放射線撮影装置において、
前記制御手段は、前記放射線源を制御して放射線を照射させる各所定の回転変位量を、１０度以内とすることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、放射線源と被検体とが所定の回転変位量だけ回転変位する毎に、間欠的に放射線を照射させるので、被検体の被曝量を最小限に抑えることができる。また、その放射線を照射する所定の回転変位量をそれぞれ１０度以内とするので、分解能を向上させてより高画質な２次元、或いは３次元画像を形成することができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の放射線撮影装置において、
前記制御手段は、前記放射線源を制御して、前記被検体の心拍に同期して放射線を照射させることを特徴とする。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、放射線源を制御して被検体の心拍に同期させて照射させるので、被検体の体内の状態のぶれを抑えて均一な条件の透過像から構成されるサイノグラムを記録することができ、より高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の放射線撮影装置において、
前記制御手段は、前記回転変位手段による回転変位に応じて、前記放射線源が照射する放射線量を制御することを特徴とする。
【００２４】
請求項８に記載の発明によれば、回転変位に応じて照射する放射線量を制御するので、回転変位毎の位置によって生じる被検体の体の厚みの変化に応じて放射線量を調整したサイノグラムを記録することができ、より高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の放射線画像形成装置において、
前記記録部から読み取られたサイノグラムをネットワーク上の外部機器に伝送する伝送手段をさらに備え、
前記画像処理手段は、ネットワークを介して接続された画像処理装置であり、前記伝送手段によりネットワークを介して伝送されたサイノグラムを再構成して２次元、或いは３次元断層画像を形成することを特徴とする。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０記載の放射線画像形成装置において、
前記画像処理装置は、ネットワークを介して複数の前記伝送手段と接続され、複数の前記伝送手段により伝送されたそれぞれのサイノグラムを再構成してそれぞれの２次元、或いは３次元断層画像を形成することを特徴とする。
【００２７】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載の放射線画像形成装置において、
前記画像処理装置は、
前記形成された２次元、或いは３次元断層画像に対する診断結果を入力する入力手段と、
前記入力された診断結果を前記２次元、或いは３次元断層画像とともに前記サイノグラムの伝送元にネットワークを介して伝送する伝送手段と、
を備えることを特徴とする。
【００２８】
請求項１０、１１、１２に記載の発明によれば、画像処理手段は、複数の伝送手段と接続される画像処理装置であり、ネットワークを介して伝送されたそれぞれのサイノグラムを再構成してそれぞれの２次元、或いは３次元断層画像を形成し、入力された診断結果とともにサイノグラムの伝送元にネットワークを介して伝送するので、２次元、或いは３次元断層画像を形成する画像処理装置を共有化することができ、より低コスト化を図ることができる。また、画像とともに診断結果が得られて診断能がさらに向上する。
【００２９】
請求項１３に記載の発明は、請求項９〜１２の何れか一項に記載の放射線画像形成装置において、
前記制御手段は、前記スリット毎に空領域が存在するように、前記透過像を前記矩形状の記録部に記録させ、
前記画像処理手段は、前記矩形状の記録部に存在する前記空領域を認識して前記間隔幅ごとの２次元又は３次元の断層画像を形成することを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
以下の説明は、本発明に係る放射線画像形成装置の一実施の形態としての放射線画像形成システム１００についての説明である。
まず、構成を説明する。
図１は、実施の形態における放射線画像形成システム１００の全体構成を示す概念図である。
図１において、放射線画像形成システム１００は、コントローラ１０、放射線源２０、回転台３３、放射線撮影装置３０、放射線読取装置４０、画像処理装置５０から構成される。
【００３３】
なお、コントローラ１０と画像処理装置５０はネットワークＮを介して接続されて相互にデータの送受信が可能である。本実施の形態では、ネットワークＮを介して１台のコントローラ１０と１台の画像処理装置５０とが接続されているとして説明するが、ネットワークＮを介して画像処理装置５０に接続されるコントローラ１０の台数やその設置個所は特に限定しない。
【００３４】
また、ネットワークＮは、電話回線、専用線、移動体通信網、通信衛星網、ＣＡＴＶ回線などの様々な通信回線を適用可能なネットワークであり、ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）、インターネット等の様々な回線形態を適用可能である。
【００３５】
また、放射線源２０、放射線撮影装置３０、回転台３３、は、コントローラ１０に接続されてその撮影動作を制御され、放射線読取装置４０は、コントローラ１０に接続されてその読取装置を制御される。なお、コントローラ１０と、放射線源２０、放射線撮影装置３０、回転台３３、放射線読取装置４０とは、ネットワークを介して接続されることとしてもよいし、ＳＣＳＩ等のインターフェイス規格により専用線で接続されることとしてもよい。
【００３６】
コントローラ１０は、制御対象の各部を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）や撮影用の操作パネルや撮影結果を表示する表示画面など（図示せず）を備えて構成され、撮影時には放射線源２０の放射線量と照射タイミング、回転台３３の回転動作、及び放射線撮影装置３０におけるスリット遮蔽板３１の移動を制御してその撮影動作を同期させる。すなわち、コントローラ１０は、放射線源を制御する放射線制御手段、放射線遮蔽板を移動させる移動手段としての機能を有する。
【００３７】
また、コントローラ１０は、モデムやルータ等の伝送手段を備えて、放射線読取装置４０の通信部４４から入力されたサイノグラム画像データをネットワークＮを介して接続される画像処理装置５０に送信し、撮影されたサイノグラム画像データの２次元、或いは３次元断層画像の再構成を行わせ、該再構成された断層画像を画像処理装置５０から受信する。
【００３８】
放射線源２０は、コントローラ１０から指示された放射線量、照射タイミングで、被検体Ｍに対して放射線を円錐状（コーンビーム）に照射する。
【００３９】
画像処理装置５０は、モデムやルータ等の伝送手段を備えて、ネットワークＮを介してコントローラ１０から送信されたサイノグラム画像データを再構成して２次元断層画像、或いはその２次元断層画像をさらに再構成して３次元断層画像を形成し、サイノグラムの伝送元であるコントローラ１０に送信する。すなわち、画像処理装置５０は、放射線画像形成装置においてサイノグラムを再構成して２次元、或いは３次元断層画像を形成する画像処理手段としての機能を有する。このとき、形成された２次元、或いは３次元断層画像を画像処理装置５０側に存在する医師、或いはコンピュータ診断装置が診断し、その診断結果を入力キーボード、或いは通信インターフェイス等の入力手段により画像処理装置５０に入力して上記断層画像とともに送信することとしてもよい。
【００４０】
次に、本発明に係る放射線撮影装置３０、回転台３３の各部について詳細に説明する。
放射線撮影装置３０は、スリット遮蔽板３１、カセッテ３２ａに内蔵される蓄積性蛍光体プレート３２から構成される。
【００４１】
スリット遮蔽板３１は、図２にその正面図を示すように、被検体Ｍの体軸方向に直交する複数の直線状の開口部、すなわちスリット３１ａを設けた放射線遮蔽板であり、被検体Ｍと蓄積性蛍光体プレート３２の間に配置される。スリット遮蔽板３１は、被検体Ｍの体軸方向に沿って上下移動が可能に構成され、コントローラ１０から指示された移動量分だけ、上、或いは下方向の指示されたどちらか一方向に移動する。なお、各スリット３１ａの間隔幅は適宜設定可能だが、本実施の形態では、各スリット３１ａの間隔幅を５ｍｍに構成し、体軸方向の下方向に移動することとして説明を行う。
【００４２】
蓄積性蛍光体プレート３２は、輝尽性蛍光体層を形成したプレートであり、被検体Ｍを透過してスリット遮蔽板３１を通過した放射線を吸収して蓄積し、透過放射線の強度に応じた被検体Ｍのサイノグラムを記録する。蓄積性蛍光体プレート３２は、筐体であるカセッテ３２ａ内に内蔵され、カセッテ３２ａは放射線撮影装置３０、及び放射線読取装置４０に着脱可能に構成される。蓄積性蛍光体プレート３２にサイノグラムを記録した後、カセッテ３２ａを放射線撮影装置３０から取り出して放射線読取装置４０に差し込むことにより、記録されたサイノグラムが画像データとして読み出される。
【００４３】
すなわち、放射線源２０、スリット遮蔽板３１、蓄積性蛍光体プレート３２は、被検体のサイノグラムを１つ以上記録する記録手段としての機能を有する。
【００４４】
回転台３３は、被検体Ｍをのせて回転可能な円盤状に形成され、コントローラ１０からの回転指示により指示された回転速度で連続回転変位する。すなわち、回転台３３は、被検体を中心として被検体と放射線源とを回転変位させる回転変位手段としての機能を有する。なお、本実施の形態では、回転変位量を角度で示す。
【００４５】
次に、放射線読取装置４０について詳細に説明する。
放射線読取装置４０は、読取部４１、信号処理部４２、一次記憶部４３、通信部４４から構成される。
読取部４１は、励起光発生部、光電変換部等から構成され、カセッテ３２ａに内蔵された蓄積性蛍光体プレート３２を励起光走査して発生された輝尽光を光電変換し、輝尽光の光強度に応じた画像信号を得て信号処理部４２に出力する。すなわち、読取部４１は、読取手段としての機能を有する。
【００４６】
信号処理部４２は、Ａ／Ｄ変換器を備えて構成され、入力されたアナログ画像信号をデジタル画像データに変換するとともに、読取部４１に起因するシェーディング補正や感度ムラ補正等の各種補正処理を施して一次記憶部４３に記憶する。一次記憶部４３に記憶されたサイノグラム画像データは、通信部４４を介してコントローラ１０に出力され、コントローラ１０により画像処理装置５０に送信される。
【００４７】
次に、本実施の形態における動作を説明する。
図３〜図５は、本発明に係る放射線画像形成システム１００において実行される撮影動作を説明する図である。図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）は、被検体Ｍを各回転角で撮影する状況を被検体Ｍの頭部側から見た図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す状態で、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す状態で、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す状態で撮影されて蓄積性蛍光体プレート３２に記録された被検体Ｍのサイノグラムを示す図である。
【００４８】
まず、コントローラ１０は、スリット遮蔽板３１のスリット移動量、及び回転台３３の回転角を初期設定位置、つまりスリット移動量０ｍｍ、回転角０度にして撮影準備を行っておく。次いで、被検体Ｍが回転台３３上に乗った状態でオペレータから撮影指示を受けると、回転台３３の回転変位を開始すると同時に、図３（ａ）に示すようにスリット移動量０ｍｍ、回転角０度の状態で放射線源２０から放射線をコーンビーム状に照射し撮影を行う。
【００４９】
放射線源２０から照射されて被検体Ｍを透過した放射線は、スリット遮蔽板３１に設けられたスリット３１ａを通過する際にこのスリット遮蔽板３１により被検体Ｍにより生じた散乱線が除去されるとともに、コーンビームがファンビーム（扇状）となって蓄積性蛍光体プレート３２に吸収されて透過像として記録される。
【００５０】
このとき、図３（ａ）に示すように、最初の撮影で蓄積性蛍光体プレート３２に記録された透過像はスリット遮蔽板３１の各スリット番号の初期位置と一致する位置に記録される。なお、撮影は被検体Ｍの心拍を計測しながら行い、被検体Ｍの体内の状態のぶれを抑えて状態を均一にするために放射線の照射タイミングを被検体Ｍの心拍に同期させることが好ましい。
【００５１】
次いで、図４（ａ）に示すように、回転台３３が１０度回転変位した位置でスリット遮蔽板３１を０．２ｍｍだけ下方向に移動させ、この状態で上記と同様に放射線源２０から放射線を照射して撮影を行う。このとき、被検体Ｍを透過して蓄積性蛍光体プレート３２に記録された透過像は、図４（ｂ）に示すように、回転角０度、スリット移動量０ｍｍの状態で記録された初期位置からスリット番号毎に、０．２ｍｍ下側に記録されることとなる。
【００５２】
このようにして、回転台３３が回転角１０度毎回転変位する位置で、スリット遮蔽板３１を０．２ｍｍづつ下方向へ移動させて撮影を行うことにより、蓄積性蛍光体プレート３２上には、各スリット番号において記録された透過像が０．２ｍｍ毎に下側へ記録されていく。例えば、図５（ａ）に示すように、回転台３３を０〜２００度まで連続回転変位させて、その間、回転角１０度の回転変位量毎に計２１回の撮影を行った場合、蓄積性蛍光体プレート３２上には、図５（ｂ）に示すようにスリット番号毎に２１の透過像からなるサイノグラムが記録されることとなる。このとき、スリット移動量は１０度の回転変位毎に０．２ｍｍであるので、１つのスリット３１ａで記録されるサイノグラムは、約４．２ｍｍの幅で記録されることとなる。
【００５３】
また、コントローラ１０は、回転台３３の回転角に応じて放射線源２０を制御して発生させる放射線量を調整し、サイノグラムを構成する各透過像の放射線強度が均一になるように調整する。例えば図３（ａ）に示すように、回転角が０度の時に被検体Ｍの後方（背中）から正面（胸部）に放射線を照射する場合は、被検体Ｍの厚みが小さいので放射線量を小さく調整し、図３（ａ）の状態から徐々に回転変位する毎に被検体Ｍの厚みは大きくなり９０度回転変位した状態が被検体Ｍの厚みが一番大きくなるので、それに応じて放射線量を徐々に大きく調整していく。つまり、回転角が０から９０度、１８０度から２７０度までは徐々に放射線量が大きくなるように調整し、９０度から１８０度、２７０度から３６０度までは徐々に放射線量を小さくするように調整する。なお、回転変位に応じて調整する放射線の調整量は、予め最適な調整量を算出しておくこととする。
【００５４】
なお、上述の説明では、回転台３３が１０度回転変位する毎に、スリット遮蔽板３１のスリット移動量を０．２ｍｍ毎として説明していたがこの撮影位置を決定する回転角、及びスリット移動量は一例であり、その値は適宜設定可能とする。ただし、スリット移動量が小さすぎると蓄積性蛍光体プレート３２上に記録される各透過像の間隔が小さくなり、隣接する透過像同士が実質的に重なり再構成が困難になる可能性もあるため、０．２ｍｍ以上が好ましい。同様に各スリット３１ａの間隔幅も小さすぎると、蓄積性蛍光体プレート３２上に記録される各透過像の間隔幅が小さくなり実質的に重なる可能性があるとともに記録する透過像数が制限されるため、５ｍｍ以上に設定することが好ましい。さらに、撮影毎の回転角が大きく分解能が粗くなると、２次元、或いは３次元画像を再構成するための情報量が少なくなり解像度が落ちるため、放射線を照射して回転変位毎の透過像を記録する回転角は１０度以下が好ましい。
【００５５】
このようにして被検体Ｍの撮影を終了すると、コントローラ１０は各回転角で撮影されて蓄積性蛍光体プレート３２に記録された複数のサイノグラムを読取部４１により読み取らせる。次いで、読み取られたサイノグラムの画像データを通信部４４から入力されるとネットワークＮを介して画像処理装置５０に送信する。
【００５６】
画像処理装置５０は、受信した画像データを解析してスリット３１ａ毎のサイノグラムの画像データを認識する。上述した例で具体的に説明すると、スリット遮蔽板３１はスリット間隔幅が５ｍｍで構成されており、スリット３１ａ毎のサイノグラムが４．２ｍｍの幅で記録されているので、画像データが記録されていない空領域がスリット３１ａ毎に存在する。その空領域を認識して画像処理装置５０はスリット３１ａ毎のサイノグラム画像データを認識する。
【００５７】
次いで、画像処理装置５０は、認識したスリット３１ａ毎のサイノグラム画像データを再構成して、体軸方向におけるスリット３１ａの間隔幅毎の２次元断層画像を形成し、３次元断層画像を要求されている場合は形成された２次元画像をさらに再構成して３次元断層画像を形成し、コントローラ１０に送信する。例えば、スリット３１ａの間隔幅が５ｍｍに構成されている場合、体軸方向に５ｍｍ毎の２次元、或いは３次元断層画像データが形成される。なお、画像処理装置５０は、形成された３次元断層画像データについて画像処理装置５０側に存在する医師、或いはコンピュータ診断装置により診断が行われ、その診断結果が入力手段により入力されてコントローラ１０に出力するよう指示された場合は、形成された２次元、或いは３次元断層画像データとともにその診断結果をコントローラ１０に送信する。コントローラ１０は、画像処理装置５０から形成された２次元、或いは３次元断層画像データをその診断結果とともに受信して断層撮影処理を終了する。
【００５８】
以上のように、被検体Ｍを回転台３３により回転変位させて、回転台３３が所定の回転変位量だけ回転変位すると、被検体Ｍの体軸方向に直交する複数のスリット３１ａを備えたスリット遮蔽板３１が体軸方向に所定の移動量だけ移動するとともに放射線源２０が放射線を円錐状に照射し、その所定の回転変位毎の被検体Ｍの透過像を蓄積性蛍光体プレート３２に記録する。そして、放射線読取装置４０が複数の透過像から構成されたサイノグラムを読み取ると該読み取られたサイノグラムをコントローラ１０が画像処理装置５０に送信し、画像処理装置５０が再構成して２次元、或いは３次元断層画像を形成するので、一般的に普及しているＣＲの撮影装置、読取装置、放射線源を応用して高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができ、低コスト、及び省スペース化を実現することができる。
【００５９】
また、スリット遮蔽板３１は放射線遮蔽板であるので、放射範囲の広いコーンビームであっても被検体Ｍにより発生する散乱線を除去することができ、画像ノイズを減少させることができる。さらに、スリット３１ａを設けて回転変位毎にスリット遮蔽板３１を体軸方向に移動させることにより、１枚の蓄積性蛍光体プレート３２に複数の透過像から構成されるサイノグラムを記録することができる。
【００６０】
また、撮影時には、所定の各回転角に被検体Ｍが回転変位する毎に放射線を間欠的に照射するので、被検体Ｍの被曝量を最小限に抑えることができる。さらに、被検体Ｍの心拍を測定し、放射線の照射タイミングを測定された心拍に同期させるので、被検体Ｍの体内のぶれを抑えて均一な条件で各サイノグラムを得ることができ、高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。さらに、回転角に応じて放射線量を調節するので、回転角によって変動する被検体Ｍの厚みにより生じる透過放射線量のばらつきを抑えることができ、高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。
【００６１】
また、回転台３３を設けて撮影時には被検体Ｍが回転変位する構成としたので、既存のＣＲの撮影装置や放射線源を応用することができ、低コスト、及び省スペース化を実現することができる。さらに、２次元、或いは３次元断層画像の形成に要する総回転変位量は３６０度以内、つまり１回転以内で済むので、被検体Ｍである患者の負担を軽減させることができる。
【００６２】
また、コントローラ１０が放射線読取装置４０により読み取られたサイノグラムをネットワークＮを介して接続される画像処理装置５０に送信し、画像処理装置５０により再構成された２次元、或いは３次元断層画像、又はその断層画像と共に診断結果を得ることができるので、再構成を行う画像処理装置５０を特に備えていない場合でも容易に２次元、或いは３次元断層画像を取得することができるとともに、読影を行う医師がいない場合でも容易に診断結果を取得することができる。また、画像処理装置５０は、ネットワークＮを介して接続される複数のコントローラ１０から送信された３次元断層画像の再構成が可能であるので、より低コストな放射線画像形成システム１００を提供することができる。
【００６３】
従って、規模が小さく読影医がいないような病院や診療所等であっても、既存のＣＲの装置を応用して、スペースを占有することなく低コストで高画質な３次元断層画像の形成を行うことができ、診断能を大きく向上させることができる。
【００６４】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る好適な放射線画像形成システム１００の一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、上述した説明では、各回転角での撮影時に、輝尽性蛍光プレート３２を固定してスリット遮蔽板３１を所定の一方向に移動させることにより、蓄積性蛍光体プレート３２にサイノグラムを記録することとしていたが、これに限らず、スリット遮蔽板３１を固定して蓄積性蛍光体プレート３２を所定の一方向に移動させて被検体の各回転角における撮影を行うこととしてもよい。
【００６５】
また、上述した説明では、被検体Ｍにコーンビームの放射線を照射し、その透過放射線がスリット遮蔽板３１を通過する際にファンビームとなる構成としたが、これに限らず、図６に示すように、スリット遮蔽板３１と同一のスリット遮蔽板３１１をその各スリット位置が一致するように放射線源２０と被検体Ｍの間に設置してスリット遮蔽板３１に同期動作させ、被検体Ｍに放射線がコーンビーム状で照射される前にファンビーム状となる構成としてもよい。このように構成することにより被検体Ｍにより発生する散乱線をより除去するとともに、被検体Ｍの被曝量を最小限に抑えることができる。
【００６６】
また、上述した説明では、カセッテ３２ａに蓄積性蛍光体プレート３２を内蔵して、サイノグラムを記録したカセッテ３２ａを放射線読取装置４０に差し込んで読み取るカセッテ方式としたが、これに限らず、放射線読取装置４０にスリット遮蔽板３１、輝尽性蛍光体プレート３２を内蔵した、撮影装置と読取装置を組み合わせた内蔵方式であってもよい。
【００６７】
また、上述した説明では、回転台３３を備えて被検体を回転変位させて各回転角で撮影を行うこととしたが、被検体を中心としてその外周を撮影できるのであればこれに限らない。
【００６８】
その他、本実施の形態における放射線画像形成システム１００を構成する各装置、又は構成部分の細部構成、及び細部動作に関しても本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜設定可能である。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１、９記載の発明によれば、被検体と放射線源とを相対的に回転変位させて円錐状の放射線を被検体に照射し、回転変位毎に放射線遮蔽板を被検体の体軸方向に移動し、被検体を透過して放射線遮蔽板のスリットを通過した透過放射線を被検体の体軸方向のサイノグラムとして記録部上に記録し、該記録されたサイノグラムを読み取って再構成し、２次元、或いは３次元断層画像を形成するので、散乱線による画像ノイズが少ない高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができ、診断能が向上するとともに低コストで省スペースな放射線画像形成装置を提供することができる。
【００７０】
請求項２記載の発明によれば、放射線源と被検体の間、被検体と記録部の間に１対の放射線遮蔽板をスリット位置が一致するように設置し、回転変位毎にその１対の放射線遮蔽板を同期させて被検体の体軸方向に移動し、被検体を透過して当該１対の放射線遮蔽板のスリットを通過した透過放射線を回転変位毎の透過像として記録部上に記録するので、散乱線による画像ノイズをより減少させるとともに被検体の被曝量を最小限に抑えることができ、さらに高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。
【００７１】
請求項３、４記載の発明によれば、体軸方向における放射線遮蔽板の回転変位毎の移動量は、０．２ｍｍ以上、放射線遮蔽板における各スリットの間隔幅は、５ｍｍ以上とするので、記録部上に記録されるサイノグラムを構成する複数の透過像のそれぞれが実質的に重なることを防止して、回転変位毎の透過像を記録するスペースに余裕を持たせることができ、高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。
【００７２】
請求項５記載の発明によれば、被検体を３６０度以内で回転させるので、被検体の負担を軽減させることができるとともに、放射線画像形成装置の省スペース化を図ることができる。
【００７３】
請求項６記載の発明によれば、放射線源と被検体とが所定の回転変位量だけ回転変位する毎に、間欠的に放射線を照射させるので、被検体の被曝量を最小限に抑えることができる。また、その放射線を照射する所定の回転変位量をそれぞれ１０度以内とするので、分解能を向上させてより高画質な２次元、或いは３次元画像を形成することができる。
【００７４】
請求項７記載の発明によれば、放射線源を制御して被検体の心拍に同期させて照射させるので、被検体の体内の状態のぶれを抑えて均一な条件の透過像から構成されるサイノグラムを記録することができ、より高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。
【００７５】
請求項８記載の発明によれば、回転変位に応じて照射する放射線量を制御するので、回転変位毎の位置によって生じる被検体の体の厚みの変化に応じて放射線量を調整したサイノグラムを記録することができ、より高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。
【００７６】
請求項１０、１１、１２に記載の発明によれば、画像処理手段は、複数の伝送手段と接続される画像処理装置であり、ネットワークを介して伝送されたそれぞれのサイノグラムを再構成してそれぞれの２次元、或いは３次元断層画像を形成し、入力された診断結果とともにサイノグラムの伝送元にネットワークを介して伝送するので、２次元、或いは３次元断層画像を形成する画像処理装置を共有化することができ、より低コスト化を図ることができる。また、画像とともに診断結果が得られて診断能がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した実施の形態の放射線画像形成システム１００の全体構成を示す概念図である。
【図２】図１のスリット遮蔽板３１を正面から示す図である。
【図３】（ａ）は、回転角０度で被検体を撮影する状況を被検体Ｍの頭部から示した図であり、（ｂ）は、その状況で撮影された際に蓄積性蛍光体プレート３２に記録された透過像を示す図である。
【図４】（ａ）は、回転角１０度で被検体を撮影する状況を被検体Ｍの頭部から示した図であり、（ｂ）は、その状況で撮影された際に蓄積性蛍光体プレート３２に記録された透過像からなるサイノグラムを示す図である。
【図５】（ａ）は、回転角２００度で被検体を撮影する状況を被検体Ｍの頭部から示した図であり、（ｂ）は、その状況で撮影された際に蓄積性蛍光体プレート３２に記録された透過像からなるサイノグラムを示す図である。
【図６】他の実施の形態の放射線画像形成システム１００ａを示す図である。
【符号の説明】
１０ コントローラ
２０ 放射線源
３０ 放射線撮影装置
３１ スリット遮蔽板
３２ 蓄積性蛍光体プレート
３２ａ カセッテ
３３ 回転台
４０ 放射線読取装置
４１ 信号処理部
４２ 一次記憶部
４３ 通信部
５０ 画像処理装置
１００ 放射線画像形成システム
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線撮影装置及び放射線画像形成装置に係り、詳細には、被検体の２次元、或いは３次元断層画像の形成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、被検体である患者の体外周から放射線を照射し、被検体を透過した放射線を検出して画像信号に変換し、この画像信号を再構成処理することによって生体の３次元断面画像を構築する放射線ＣＴ（コンピュータ断層撮影）装置が、医療の分野で利用されている。
【０００３】
このＣＴ装置においては、被検体を挟んで放射線源と放射線検出器が互いに対をなして構成され、被検体の仮想体軸を中心として被検体の周りをらせん状に回転移動しながら、多数の回転位置で透過放射線の強度を検出するヘリカルスキャンＣＴ方法が一般的であるが、被検体側を回転させることにより断層画像を得る方法も提案されている。
【０００４】
また、上記ＣＴ方法では、放射線源から円錐状のコーンビームと呼ばれる放射線を発生して被検体に対して面状に照射し、放射線検出器としてマルチチャンネルディテクタであるＦＰＤ（Flat Panel Detector）やＸ線カメラを使用して２次元的に透過放射線を検出し、３次元断層画像を再構成する技術も開発されている。また、上記マルチチャンネルディテクタにより高速に透過放射線を検出して再構成を行い、表示画面上にその再構成された３次元断層画像を動画で表示することにより、画像を確認しながら撮影位置を探すことができるＸ線テレビの技術も開発されている。
【０００５】
一方、放射線を被検体に対して面状に照射し、被検体各部の放射線透過度に応じた放射線エネルギーを蓄積性蛍光体プレートに２次元的に蓄積させ、この蓄積性蛍光体プレートを励起光で走査することによって蓄積された放射線エネルギーを蛍光として放射させてその蛍光を光電変換し、画像信号を得るＣＲ（Computed
Radiography）の技術が一般的に普及している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のＣＴ方法において、ＣＴ装置側が回転する方法では高速で回転することが必要であり装置自体も大がかりなものになるため、コスト高になるとともに装置の設置スペースを占有されることとなり、規模が小さな病院や診療所等では利用されることが少なかった。
【０００７】
また、コーンビーム状に放射線が照射された場合、コーンビームは同時に照射する範囲が広いため、被検体によって散乱線が多く発生し、画像ノイズが生じる原因となっていた。
【０００８】
本発明の課題は、高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成し、低コストで省スペースな放射線撮影装置及び放射線画像形成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、放射線撮影装置において、
円錐状の放射線を被検体に照射する放射線源と、
前記被検体を挟んで前記放射線源と対向配置され、当該被検体を透過した放射線強度を記録する矩形状の記録部と、
前記被検体と前記記録部の間に設置され、前記被検体の体軸方向に直交して所定間隔幅で配置された複数のスリットを備えた放射線遮蔽板と、
前記被検体の回転位相を変位させる回転変位手段と、
前記記録部又は前記放射線遮蔽板の位置を前記被検体の体軸方向に移動させる移動手段と、
前記回転変位手段により前記被検体の回転位相を変位させる毎に、前記放射線源により放射線を間欠的に照射させるとともに、前記移動手段により前記記録部又は前記放射線遮蔽板の位置を移動させ、前記放射線遮蔽板の複数のスリットを通過したそれぞれの透過放射線を回転変位毎の透過像として前記矩形状の記録部に記録させる制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項９に記載の発明は、放射線画像形成装置において、
請求項１〜８の何れか一項に記載の放射線撮影装置と、
前記記録部から読み取られた、前記複数のスリット毎に被検体の体軸方向に当該被検体の回転変位毎の透過像が並ぶサイノグラムを再構成して、前記間隔幅毎の２次元、或いは３次元断層画像を形成する画像処理手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
この請求項１、９記載の発明によれば、被検体と放射線源とを相対的に回転変位させて円錐状の放射線を被検体に照射し、回転変位毎に放射線遮蔽板を被検体の体軸方向に移動し、被検体を透過して放射線遮蔽板のスリットを通過した回転変位毎の透過放射線を体軸方向のサイノグラムとして記録部上に記録し、該記録されたサイノグラムを読み取って再構成し、２次元、或いは３次元断層画像を形成するので、散乱線による画像ノイズが少ない高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができ、診断能が向上するとともに低コストで省スペースな放射線画像形成装置を提供することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の放射線撮影装置において、
１対の前記放射線遮蔽板を、当該１対の放射線遮蔽板のスリット位置が一致するように前記放射線源と前記被検体の間、及び前記被検体と前記記録部の間に設置し、
前記制御手段は、前記移動手段により被検体の回転変位毎に前記１対の放射線遮蔽板を同期させて被検体の体軸方向に移動させることを特徴とする。
【００１３】
この請求項２記載の発明によれば、放射線源と被検体の間、被検体と記録部の間に１対の放射線遮蔽板をスリット位置が一致するように設置し、回転変位毎にその１対の放射線遮蔽板を同期させて被検体の体軸方向に移動し、被検体を透過して当該１対の放射線遮蔽板のスリットを通過した透過放射線を回転変位毎の透過像として記録部上に記録するので、散乱線による画像ノイズをより減少させるとともに被検体の被曝量を最小限に抑えることができ、さらに高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の放射線撮影装置において、
前記移動手段が、回転変位毎に前記放射線遮蔽板を被検体の体軸方向に移動させる移動量は、０．２ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の放射線撮影装置において、
前記放射線遮蔽板における各スリットの間隔幅は、５ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１６】
この請求項３、４記載の発明によれば、体軸方向における放射線遮蔽板の回転変位毎の移動量は、０．２ｍｍ以上、放射線遮蔽板における各スリットの間隔幅は、５ｍｍ以上とするので、記録部上に記録されるサイノグラムを構成する複数の透過像のそれぞれが実質的に重なることを防止して、回転変位毎の透過像を記録するスペースに余裕を持たせることができ、高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の放射線撮影装置において、
前記回転変位手段は、前記被検体を回転変位させる際の総回転変位量を３６０度以内とすることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、被検体を３６０度以内で回転させるので、被検体の負担を軽減させることができるとともに、放射線画像形成装置の省スペース化を図ることができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項５記載の放射線撮影装置において、
前記制御手段は、前記放射線源を制御して放射線を照射させる各所定の回転変位量を、１０度以内とすることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、放射線源と被検体とが所定の回転変位量だけ回転変位する毎に、間欠的に放射線を照射させるので、被検体の被曝量を最小限に抑えることができる。また、その放射線を照射する所定の回転変位量をそれぞれ１０度以内とするので、分解能を向上させてより高画質な２次元、或いは３次元画像を形成することができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の放射線撮影装置において、
前記制御手段は、前記放射線源を制御して、前記被検体の心拍に同期して放射線を照射させることを特徴とする。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、放射線源を制御して被検体の心拍に同期させて照射させるので、被検体の体内の状態のぶれを抑えて均一な条件の透過像から構成されるサイノグラムを記録することができ、より高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の放射線撮影装置において、
前記制御手段は、前記回転変位手段による回転変位に応じて、前記放射線源が照射する放射線量を制御することを特徴とする。
【００２４】
請求項８に記載の発明によれば、回転変位に応じて照射する放射線量を制御するので、回転変位毎の位置によって生じる被検体の体の厚みの変化に応じて放射線量を調整したサイノグラムを記録することができ、より高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の放射線画像形成装置において、
前記記録部から読み取られたサイノグラムをネットワーク上の外部機器に伝送する伝送手段をさらに備え、
前記画像処理手段は、ネットワークを介して接続された画像処理装置であり、前記伝送手段によりネットワークを介して伝送されたサイノグラムを再構成して２次元、或いは３次元断層画像を形成することを特徴とする。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０記載の放射線画像形成装置において、
前記画像処理装置は、ネットワークを介して複数の前記伝送手段と接続され、複数の前記伝送手段により伝送されたそれぞれのサイノグラムを再構成してそれぞれの２次元、或いは３次元断層画像を形成することを特徴とする。
【００２７】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載の放射線画像形成装置において、
前記画像処理装置は、
前記形成された２次元、或いは３次元断層画像に対する診断結果を入力する入力手段と、
前記入力された診断結果を前記２次元、或いは３次元断層画像とともに前記サイノグラムの伝送元にネットワークを介して伝送する伝送手段と、
を備えることを特徴とする。
【００２８】
請求項１０、１１、１２に記載の発明によれば、画像処理手段は、複数の伝送手段と接続される画像処理装置であり、ネットワークを介して伝送されたそれぞれのサイノグラムを再構成してそれぞれの２次元、或いは３次元断層画像を形成し、入力された診断結果とともにサイノグラムの伝送元にネットワークを介して伝送するので、２次元、或いは３次元断層画像を形成する画像処理装置を共有化することができ、より低コスト化を図ることができる。また、画像とともに診断結果が得られて診断能がさらに向上する。
【００２９】
請求項１３に記載の発明は、請求項９〜１２の何れか一項に記載の放射線画像形成装置において、
前記制御手段は、前記スリット毎に空領域が存在するように、前記透過像を前記矩形状の記録部に記録させ、
前記画像処理手段は、前記矩形状の記録部に存在する前記空領域を認識して前記間隔幅ごとの２次元又は３次元の断層画像を形成することを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
以下の説明は、本発明に係る放射線画像形成装置の一実施の形態としての放射線画像形成システム１００についての説明である。
まず、構成を説明する。
図１は、実施の形態における放射線画像形成システム１００の全体構成を示す概念図である。
図１において、放射線画像形成システム１００は、コントローラ１０、放射線源２０、回転台３３、放射線撮影装置３０、放射線読取装置４０、画像処理装置５０から構成される。
【００３３】
なお、コントローラ１０と画像処理装置５０はネットワークＮを介して接続されて相互にデータの送受信が可能である。本実施の形態では、ネットワークＮを介して１台のコントローラ１０と１台の画像処理装置５０とが接続されているとして説明するが、ネットワークＮを介して画像処理装置５０に接続されるコントローラ１０の台数やその設置個所は特に限定しない。
【００３４】
また、ネットワークＮは、電話回線、専用線、移動体通信網、通信衛星網、ＣＡＴＶ回線などの様々な通信回線を適用可能なネットワークであり、ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）、インターネット等の様々な回線形態を適用可能である。
【００３５】
また、放射線源２０、放射線撮影装置３０、回転台３３、は、コントローラ１０に接続されてその撮影動作を制御され、放射線読取装置４０は、コントローラ１０に接続されてその読取装置を制御される。なお、コントローラ１０と、放射線源２０、放射線撮影装置３０、回転台３３、放射線読取装置４０とは、ネットワークを介して接続されることとしてもよいし、ＳＣＳＩ等のインターフェイス規格により専用線で接続されることとしてもよい。
【００３６】
コントローラ１０は、制御対象の各部を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）や撮影用の操作パネルや撮影結果を表示する表示画面など（図示せず）を備えて構成され、撮影時には放射線源２０の放射線量と照射タイミング、回転台３３の回転動作、及び放射線撮影装置３０におけるスリット遮蔽板３１の移動を制御してその撮影動作を同期させる。すなわち、コントローラ１０は、放射線源を制御する放射線制御手段、放射線遮蔽板を移動させる移動手段としての機能を有する。
【００３７】
また、コントローラ１０は、モデムやルータ等の伝送手段を備えて、放射線読取装置４０の通信部４４から入力されたサイノグラム画像データをネットワークＮを介して接続される画像処理装置５０に送信し、撮影されたサイノグラム画像データの２次元、或いは３次元断層画像の再構成を行わせ、該再構成された断層画像を画像処理装置５０から受信する。
【００３８】
放射線源２０は、コントローラ１０から指示された放射線量、照射タイミングで、被検体Ｍに対して放射線を円錐状（コーンビーム）に照射する。
【００３９】
画像処理装置５０は、モデムやルータ等の伝送手段を備えて、ネットワークＮを介してコントローラ１０から送信されたサイノグラム画像データを再構成して２次元断層画像、或いはその２次元断層画像をさらに再構成して３次元断層画像を形成し、サイノグラムの伝送元であるコントローラ１０に送信する。すなわち、画像処理装置５０は、放射線画像形成装置においてサイノグラムを再構成して２次元、或いは３次元断層画像を形成する画像処理手段としての機能を有する。このとき、形成された２次元、或いは３次元断層画像を画像処理装置５０側に存在する医師、或いはコンピュータ診断装置が診断し、その診断結果を入力キーボード、或いは通信インターフェイス等の入力手段により画像処理装置５０に入力して上記断層画像とともに送信することとしてもよい。
【００４０】
次に、本発明に係る放射線撮影装置３０、回転台３３の各部について詳細に説明する。
放射線撮影装置３０は、スリット遮蔽板３１、カセッテ３２ａに内蔵される蓄積性蛍光体プレート３２から構成される。
【００４１】
スリット遮蔽板３１は、図２にその正面図を示すように、被検体Ｍの体軸方向に直交する複数の直線状の開口部、すなわちスリット３１ａを設けた放射線遮蔽板であり、被検体Ｍと蓄積性蛍光体プレート３２の間に配置される。スリット遮蔽板３１は、被検体Ｍの体軸方向に沿って上下移動が可能に構成され、コントローラ１０から指示された移動量分だけ、上、或いは下方向の指示されたどちらか一方向に移動する。なお、各スリット３１ａの間隔幅は適宜設定可能だが、本実施の形態では、各スリット３１ａの間隔幅を５ｍｍに構成し、体軸方向の下方向に移動することとして説明を行う。
【００４２】
蓄積性蛍光体プレート３２は、輝尽性蛍光体層を形成したプレートであり、被検体Ｍを透過してスリット遮蔽板３１を通過した放射線を吸収して蓄積し、透過放射線の強度に応じた被検体Ｍのサイノグラムを記録する。蓄積性蛍光体プレート３２は、筐体であるカセッテ３２ａ内に内蔵され、カセッテ３２ａは放射線撮影装置３０、及び放射線読取装置４０に着脱可能に構成される。蓄積性蛍光体プレート３２にサイノグラムを記録した後、カセッテ３２ａを放射線撮影装置３０から取り出して放射線読取装置４０に差し込むことにより、記録されたサイノグラムが画像データとして読み出される。
【００４３】
すなわち、放射線源２０、スリット遮蔽板３１、蓄積性蛍光体プレート３２は、被検体のサイノグラムを１つ以上記録する記録手段としての機能を有する。
【００４４】
回転台３３は、被検体Ｍをのせて回転可能な円盤状に形成され、コントローラ１０からの回転指示により指示された回転速度で連続回転変位する。すなわち、回転台３３は、被検体を中心として被検体と放射線源とを回転変位させる回転変位手段としての機能を有する。なお、本実施の形態では、回転変位量を角度で示す。
【００４５】
次に、放射線読取装置４０について詳細に説明する。
放射線読取装置４０は、読取部４１、信号処理部４２、一次記憶部４３、通信部４４から構成される。
読取部４１は、励起光発生部、光電変換部等から構成され、カセッテ３２ａに内蔵された蓄積性蛍光体プレート３２を励起光走査して発生された輝尽光を光電変換し、輝尽光の光強度に応じた画像信号を得て信号処理部４２に出力する。すなわち、読取部４１は、読取手段としての機能を有する。
【００４６】
信号処理部４２は、Ａ／Ｄ変換器を備えて構成され、入力されたアナログ画像信号をデジタル画像データに変換するとともに、読取部４１に起因するシェーディング補正や感度ムラ補正等の各種補正処理を施して一次記憶部４３に記憶する。一次記憶部４３に記憶されたサイノグラム画像データは、通信部４４を介してコントローラ１０に出力され、コントローラ１０により画像処理装置５０に送信される。
【００４７】
次に、本実施の形態における動作を説明する。
図３〜図５は、本発明に係る放射線画像形成システム１００において実行される撮影動作を説明する図である。図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）は、被検体Ｍを各回転角で撮影する状況を被検体Ｍの頭部側から見た図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す状態で、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す状態で、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す状態で撮影されて蓄積性蛍光体プレート３２に記録された被検体Ｍのサイノグラムを示す図である。
【００４８】
まず、コントローラ１０は、スリット遮蔽板３１のスリット移動量、及び回転台３３の回転角を初期設定位置、つまりスリット移動量０ｍｍ、回転角０度にして撮影準備を行っておく。次いで、被検体Ｍが回転台３３上に乗った状態でオペレータから撮影指示を受けると、回転台３３の回転変位を開始すると同時に、図３（ａ）に示すようにスリット移動量０ｍｍ、回転角０度の状態で放射線源２０から放射線をコーンビーム状に照射し撮影を行う。
【００４９】
放射線源２０から照射されて被検体Ｍを透過した放射線は、スリット遮蔽板３１に設けられたスリット３１ａを通過する際にこのスリット遮蔽板３１により被検体Ｍにより生じた散乱線が除去されるとともに、コーンビームがファンビーム（扇状）となって蓄積性蛍光体プレート３２に吸収されて透過像として記録される。
【００５０】
このとき、図３（ａ）に示すように、最初の撮影で蓄積性蛍光体プレート３２に記録された透過像はスリット遮蔽板３１の各スリット番号の初期位置と一致する位置に記録される。なお、撮影は被検体Ｍの心拍を計測しながら行い、被検体Ｍの体内の状態のぶれを抑えて状態を均一にするために放射線の照射タイミングを被検体Ｍの心拍に同期させることが好ましい。
【００５１】
次いで、図４（ａ）に示すように、回転台３３が１０度回転変位した位置でスリット遮蔽板３１を０．２ｍｍだけ下方向に移動させ、この状態で上記と同様に放射線源２０から放射線を照射して撮影を行う。このとき、被検体Ｍを透過して蓄積性蛍光体プレート３２に記録された透過像は、図４（ｂ）に示すように、回転角０度、スリット移動量０ｍｍの状態で記録された初期位置からスリット番号毎に、０．２ｍｍ下側に記録されることとなる。
【００５２】
このようにして、回転台３３が回転角１０度毎回転変位する位置で、スリット遮蔽板３１を０．２ｍｍづつ下方向へ移動させて撮影を行うことにより、蓄積性蛍光体プレート３２上には、各スリット番号において記録された透過像が０．２ｍｍ毎に下側へ記録されていく。例えば、図５（ａ）に示すように、回転台３３を０〜２００度まで連続回転変位させて、その間、回転角１０度の回転変位量毎に計２１回の撮影を行った場合、蓄積性蛍光体プレート３２上には、図５（ｂ）に示すようにスリット番号毎に２１の透過像からなるサイノグラムが記録されることとなる。このとき、スリット移動量は１０度の回転変位毎に０．２ｍｍであるので、１つのスリット３１ａで記録されるサイノグラムは、約４．２ｍｍの幅で記録されることとなる。
【００５３】
また、コントローラ１０は、回転台３３の回転角に応じて放射線源２０を制御して発生させる放射線量を調整し、サイノグラムを構成する各透過像の放射線強度が均一になるように調整する。例えば図３（ａ）に示すように、回転角が０度の時に被検体Ｍの後方（背中）から正面（胸部）に放射線を照射する場合は、被検体Ｍの厚みが小さいので放射線量を小さく調整し、図３（ａ）の状態から徐々に回転変位する毎に被検体Ｍの厚みは大きくなり９０度回転変位した状態が被検体Ｍの厚みが一番大きくなるので、それに応じて放射線量を徐々に大きく調整していく。つまり、回転角が０から９０度、１８０度から２７０度までは徐々に放射線量が大きくなるように調整し、９０度から１８０度、２７０度から３６０度までは徐々に放射線量を小さくするように調整する。なお、回転変位に応じて調整する放射線の調整量は、予め最適な調整量を算出しておくこととする。
【００５４】
なお、上述の説明では、回転台３３が１０度回転変位する毎に、スリット遮蔽板３１のスリット移動量を０．２ｍｍ毎として説明していたがこの撮影位置を決定する回転角、及びスリット移動量は一例であり、その値は適宜設定可能とする。ただし、スリット移動量が小さすぎると蓄積性蛍光体プレート３２上に記録される各透過像の間隔が小さくなり、隣接する透過像同士が実質的に重なり再構成が困難になる可能性もあるため、０．２ｍｍ以上が好ましい。同様に各スリット３１ａの間隔幅も小さすぎると、蓄積性蛍光体プレート３２上に記録される各透過像の間隔幅が小さくなり実質的に重なる可能性があるとともに記録する透過像数が制限されるため、５ｍｍ以上に設定することが好ましい。さらに、撮影毎の回転角が大きく分解能が粗くなると、２次元、或いは３次元画像を再構成するための情報量が少なくなり解像度が落ちるため、放射線を照射して回転変位毎の透過像を記録する回転角は１０度以下が好ましい。
【００５５】
このようにして被検体Ｍの撮影を終了すると、コントローラ１０は各回転角で撮影されて蓄積性蛍光体プレート３２に記録された複数のサイノグラムを読取部４１により読み取らせる。次いで、読み取られたサイノグラムの画像データを通信部４４から入力されるとネットワークＮを介して画像処理装置５０に送信する。
【００５６】
画像処理装置５０は、受信した画像データを解析してスリット３１ａ毎のサイノグラムの画像データを認識する。上述した例で具体的に説明すると、スリット遮蔽板３１はスリット間隔幅が５ｍｍで構成されており、スリット３１ａ毎のサイノグラムが４．２ｍｍの幅で記録されているので、画像データが記録されていない空領域がスリット３１ａ毎に存在する。その空領域を認識して画像処理装置５０はスリット３１ａ毎のサイノグラム画像データを認識する。
【００５７】
次いで、画像処理装置５０は、認識したスリット３１ａ毎のサイノグラム画像データを再構成して、体軸方向におけるスリット３１ａの間隔幅毎の２次元断層画像を形成し、３次元断層画像を要求されている場合は形成された２次元画像をさらに再構成して３次元断層画像を形成し、コントローラ１０に送信する。例えば、スリット３１ａの間隔幅が５ｍｍに構成されている場合、体軸方向に５ｍｍ毎の２次元、或いは３次元断層画像データが形成される。なお、画像処理装置５０は、形成された３次元断層画像データについて画像処理装置５０側に存在する医師、或いはコンピュータ診断装置により診断が行われ、その診断結果が入力手段により入力されてコントローラ１０に出力するよう指示された場合は、形成された２次元、或いは３次元断層画像データとともにその診断結果をコントローラ１０に送信する。コントローラ１０は、画像処理装置５０から形成された２次元、或いは３次元断層画像データをその診断結果とともに受信して断層撮影処理を終了する。
【００５８】
以上のように、被検体Ｍを回転台３３により回転変位させて、回転台３３が所定の回転変位量だけ回転変位すると、被検体Ｍの体軸方向に直交する複数のスリット３１ａを備えたスリット遮蔽板３１が体軸方向に所定の移動量だけ移動するとともに放射線源２０が放射線を円錐状に照射し、その所定の回転変位毎の被検体Ｍの透過像を蓄積性蛍光体プレート３２に記録する。そして、放射線読取装置４０が複数の透過像から構成されたサイノグラムを読み取ると該読み取られたサイノグラムをコントローラ１０が画像処理装置５０に送信し、画像処理装置５０が再構成して２次元、或いは３次元断層画像を形成するので、一般的に普及しているＣＲの撮影装置、読取装置、放射線源を応用して高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができ、低コスト、及び省スペース化を実現することができる。
【００５９】
また、スリット遮蔽板３１は放射線遮蔽板であるので、放射範囲の広いコーンビームであっても被検体Ｍにより発生する散乱線を除去することができ、画像ノイズを減少させることができる。さらに、スリット３１ａを設けて回転変位毎にスリット遮蔽板３１を体軸方向に移動させることにより、１枚の蓄積性蛍光体プレート３２に複数の透過像から構成されるサイノグラムを記録することができる。
【００６０】
また、撮影時には、所定の各回転角に被検体Ｍが回転変位する毎に放射線を間欠的に照射するので、被検体Ｍの被曝量を最小限に抑えることができる。さらに、被検体Ｍの心拍を測定し、放射線の照射タイミングを測定された心拍に同期させるので、被検体Ｍの体内のぶれを抑えて均一な条件で各サイノグラムを得ることができ、高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。さらに、回転角に応じて放射線量を調節するので、回転角によって変動する被検体Ｍの厚みにより生じる透過放射線量のばらつきを抑えることができ、高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。
【００６１】
また、回転台３３を設けて撮影時には被検体Ｍが回転変位する構成としたので、既存のＣＲの撮影装置や放射線源を応用することができ、低コスト、及び省スペース化を実現することができる。さらに、２次元、或いは３次元断層画像の形成に要する総回転変位量は３６０度以内、つまり１回転以内で済むので、被検体Ｍである患者の負担を軽減させることができる。
【００６２】
また、コントローラ１０が放射線読取装置４０により読み取られたサイノグラムをネットワークＮを介して接続される画像処理装置５０に送信し、画像処理装置５０により再構成された２次元、或いは３次元断層画像、又はその断層画像と共に診断結果を得ることができるので、再構成を行う画像処理装置５０を特に備えていない場合でも容易に２次元、或いは３次元断層画像を取得することができるとともに、読影を行う医師がいない場合でも容易に診断結果を取得することができる。また、画像処理装置５０は、ネットワークＮを介して接続される複数のコントローラ１０から送信された３次元断層画像の再構成が可能であるので、より低コストな放射線画像形成システム１００を提供することができる。
【００６３】
従って、規模が小さく読影医がいないような病院や診療所等であっても、既存のＣＲの装置を応用して、スペースを占有することなく低コストで高画質な３次元断層画像の形成を行うことができ、診断能を大きく向上させることができる。
【００６４】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る好適な放射線画像形成システム１００の一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、上述した説明では、各回転角での撮影時に、輝尽性蛍光プレート３２を固定してスリット遮蔽板３１を所定の一方向に移動させることにより、蓄積性蛍光体プレート３２にサイノグラムを記録することとしていたが、これに限らず、スリット遮蔽板３１を固定して蓄積性蛍光体プレート３２を所定の一方向に移動させて被検体の各回転角における撮影を行うこととしてもよい。
【００６５】
また、上述した説明では、被検体Ｍにコーンビームの放射線を照射し、その透過放射線がスリット遮蔽板３１を通過する際にファンビームとなる構成としたが、これに限らず、図６に示すように、スリット遮蔽板３１と同一のスリット遮蔽板３１１をその各スリット位置が一致するように放射線源２０と被検体Ｍの間に設置してスリット遮蔽板３１に同期動作させ、被検体Ｍに放射線がコーンビーム状で照射される前にファンビーム状となる構成としてもよい。このように構成することにより被検体Ｍにより発生する散乱線をより除去するとともに、被検体Ｍの被曝量を最小限に抑えることができる。
【００６６】
また、上述した説明では、カセッテ３２ａに蓄積性蛍光体プレート３２を内蔵して、サイノグラムを記録したカセッテ３２ａを放射線読取装置４０に差し込んで読み取るカセッテ方式としたが、これに限らず、放射線読取装置４０にスリット遮蔽板３１、輝尽性蛍光体プレート３２を内蔵した、撮影装置と読取装置を組み合わせた内蔵方式であってもよい。
【００６７】
また、上述した説明では、回転台３３を備えて被検体を回転変位させて各回転角で撮影を行うこととしたが、被検体を中心としてその外周を撮影できるのであればこれに限らない。
【００６８】
その他、本実施の形態における放射線画像形成システム１００を構成する各装置、又は構成部分の細部構成、及び細部動作に関しても本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜設定可能である。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１、９記載の発明によれば、被検体と放射線源とを相対的に回転変位させて円錐状の放射線を被検体に照射し、回転変位毎に放射線遮蔽板を被検体の体軸方向に移動し、被検体を透過して放射線遮蔽板のスリットを通過した透過放射線を被検体の体軸方向のサイノグラムとして記録部上に記録し、該記録されたサイノグラムを読み取って再構成し、２次元、或いは３次元断層画像を形成するので、散乱線による画像ノイズが少ない高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができ、診断能が向上するとともに低コストで省スペースな放射線画像形成装置を提供することができる。
【００７０】
請求項２記載の発明によれば、放射線源と被検体の間、被検体と記録部の間に１対の放射線遮蔽板をスリット位置が一致するように設置し、回転変位毎にその１対の放射線遮蔽板を同期させて被検体の体軸方向に移動し、被検体を透過して当該１対の放射線遮蔽板のスリットを通過した透過放射線を回転変位毎の透過像として記録部上に記録するので、散乱線による画像ノイズをより減少させるとともに被検体の被曝量を最小限に抑えることができ、さらに高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。
【００７１】
請求項３、４記載の発明によれば、体軸方向における放射線遮蔽板の回転変位毎の移動量は、０．２ｍｍ以上、放射線遮蔽板における各スリットの間隔幅は、５ｍｍ以上とするので、記録部上に記録されるサイノグラムを構成する複数の透過像のそれぞれが実質的に重なることを防止して、回転変位毎の透過像を記録するスペースに余裕を持たせることができ、高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。
【００７２】
請求項５記載の発明によれば、被検体を３６０度以内で回転させるので、被検体の負担を軽減させることができるとともに、放射線画像形成装置の省スペース化を図ることができる。
【００７３】
請求項６記載の発明によれば、放射線源と被検体とが所定の回転変位量だけ回転変位する毎に、間欠的に放射線を照射させるので、被検体の被曝量を最小限に抑えることができる。また、その放射線を照射する所定の回転変位量をそれぞれ１０度以内とするので、分解能を向上させてより高画質な２次元、或いは３次元画像を形成することができる。
【００７４】
請求項７記載の発明によれば、放射線源を制御して被検体の心拍に同期させて照射させるので、被検体の体内の状態のぶれを抑えて均一な条件の透過像から構成されるサイノグラムを記録することができ、より高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。
【００７５】
請求項８記載の発明によれば、回転変位に応じて照射する放射線量を制御するので、回転変位毎の位置によって生じる被検体の体の厚みの変化に応じて放射線量を調整したサイノグラムを記録することができ、より高画質な２次元、或いは３次元断層画像を形成することができる。
【００７６】
請求項１０、１１、１２に記載の発明によれば、画像処理手段は、複数の伝送手段と接続される画像処理装置であり、ネットワークを介して伝送されたそれぞれのサイノグラムを再構成してそれぞれの２次元、或いは３次元断層画像を形成し、入力された診断結果とともにサイノグラムの伝送元にネットワークを介して伝送するので、２次元、或いは３次元断層画像を形成する画像処理装置を共有化することができ、より低コスト化を図ることができる。また、画像とともに診断結果が得られて診断能がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した実施の形態の放射線画像形成システム１００の全体構成を示す概念図である。
【図２】図１のスリット遮蔽板３１を正面から示す図である。
【図３】（ａ）は、回転角０度で被検体を撮影する状況を被検体Ｍの頭部から示した図であり、（ｂ）は、その状況で撮影された際に蓄積性蛍光体プレート３２に記録された透過像を示す図である。
【図４】（ａ）は、回転角１０度で被検体を撮影する状況を被検体Ｍの頭部から示した図であり、（ｂ）は、その状況で撮影された際に蓄積性蛍光体プレート３２に記録された透過像からなるサイノグラムを示す図である。
【図５】（ａ）は、回転角２００度で被検体を撮影する状況を被検体Ｍの頭部から示した図であり、（ｂ）は、その状況で撮影された際に蓄積性蛍光体プレート３２に記録された透過像からなるサイノグラムを示す図である。
【図６】他の実施の形態の放射線画像形成システム１００ａを示す図である。
【符号の説明】
１０ コントローラ
２０ 放射線源
３０ 放射線撮影装置
３１ スリット遮蔽板
３２ 蓄積性蛍光体プレート
３２ａ カセッテ
３３ 回転台
４０ 放射線読取装置
４１ 信号処理部
４２ 一次記憶部
４３ 通信部
５０ 画像処理装置
１００ 放射線画像形成システム
Claims (13)
- 円錐状の放射線を被検体に照射する放射線源と、
前記被検体を挟んで前記放射線源と対向配置され、当該被検体を透過した放射線強度を記録する矩形状の記録部と、
前記被検体と前記記録部の間に設置され、前記被検体の体軸方向に直交して所定間隔幅で配置された複数のスリットを備えた放射線遮蔽板と、
前記被検体の回転位相を変位させる回転変位手段と、
前記記録部又は前記放射線遮蔽板の位置を前記被検体の体軸方向に移動させる移動手段と、
前記回転変位手段により前記被検体の回転位相を変位させる毎に、前記放射線源により放射線を間欠的に照射させるとともに、前記移動手段により前記記録部又は前記放射線遮蔽板の位置を移動させ、前記放射線遮蔽板の複数のスリットを通過したそれぞれの透過放射線を回転変位毎の透過像として前記矩形状の記録部に記録させる制御手段と、
を備えることを特徴とする放射線撮影装置。 - １対の前記放射線遮蔽板を、当該１対の放射線遮蔽板のスリット位置が一致するように前記放射線源と前記被検体の間、及び前記被検体と前記記録部の間に設置し、
前記制御手段は、前記移動手段により被検体の回転変位毎に前記１対の放射線遮蔽板を同期させて被検体の体軸方向に移動させることを特徴とする請求項１記載の放射線撮影装置。 - 前記移動手段が、回転変位毎に前記放射線遮蔽板を被検体の体軸方向に移動させる移動量は、０．２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の放射線撮影装置。
- 前記放射線遮蔽板における各スリットの間隔幅は、５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の放射線撮影装置。
- 前記回転変位手段は、前記被検体を回転変位させる際の総回転変位量を３６０度以内とすることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の放射線撮影装置。
- 前記制御手段は、前記放射線源を制御して放射線を照射させる各所定の回転変位量を、１０度以内とすることを特徴とする請求項５記載の放射線撮影装置。
- 前記制御手段は、前記放射線源を制御して、前記被検体の心拍に同期して放射線を照射させることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の放射線撮影装置。
- 前記制御手段は、前記回転変位手段による回転変位に応じて、前記放射線源が照射する放射線量を制御することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の放射線撮影装置。
- 請求項１〜８の何れか一項に記載の放射線撮影装置と、
前記記録部から読み取られた、前記複数のスリット毎に被検体の体軸方向に当該被検体の回転変位毎の透過像が並ぶサイノグラムを再構成して、前記間隔幅毎の２次元、或いは３次元断層画像を形成する画像処理手段と、
を備えることを特徴とする放射線画像形成装置。 - 前記記録部から読み取られたサイノグラムをネットワーク上の外部機器に伝送する伝送手段をさらに備え、
前記画像処理手段は、ネットワークを介して接続された画像処理装置であり、前記伝送手段によりネットワークを介して伝送されたサイノグラムを再構成して２次元、或いは３次元断層画像を形成することを特徴とする請求項９に記載の放射線画像形成装置。 - 前記画像処理装置は、ネットワークを介して複数の前記伝送手段と接続され、複数の前記伝送手段により伝送されたそれぞれのサイノグラムを再構成してそれぞれの２次元、或いは３次元断層画像を形成することを特徴とする請求項１０記載の放射線画像形成装置。
- 前記画像処理装置は、
前記形成された２次元、或いは３次元断層画像に対する診断結果を入力する入力手段と、
前記入力された診断結果を前記２次元、或いは３次元断層画像とともに前記サイノグラムの伝送元にネットワークを介して伝送する伝送手段と、
を備えることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の放射線画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記スリット毎に空領域が存在するように、前記透過像を前記矩形状の記録部に記録させ、
前記画像処理手段は、前記矩形状の記録部に存在する前記空領域を認識して前記間隔幅ごとの２次元又は３次元の断層画像を形成することを特徴とする請求項９〜１２の何れか一項に記載の放射線画像形成装置。
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