JP4400249B2

JP4400249B2 - 放射線断層撮影装置

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Publication number: JP4400249B2
Application number: JP2004049327A
Authority: JP
Inventors: 昇一岡村
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2004-02-25
Filing date: 2004-02-25
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2024-02-25
Also published as: CN1661468B; KR20060043028A; CN1661468A; JP2005237518A; US20050185755A1; KR100704245B1

Description

この発明は、被検体の周りに被検体を挟んで対向するように設定された２つの非周回軌道の一方の軌道上にコーン状の放射線ビームを照射する放射線照射手段を移動させるのと同期して、他方の軌道上に被検体の透過Ｘ線像を検出する面状の放射線像検出手段を移動させるのに伴って、異なる撮影角度から放射線像検出手段により検出される被検体の透過放射線像の放射線検出信号に基づいて、被検体の放射線断層画像を再構成する非周回型の放射線断層撮影装置に係り、特に放射線検出信号に含まれる時間遅れ分による放射線断層画像の画質低下を抑制するための技術に関する。

従来、病院などの医療機関では、コーン状のＸ線ビームを照射するＸ線管と被検体の透過Ｘ線像を検出するＸ線検出器が被検体の周りに設定された周回軌道を１周（少なくとも半周）巡るように移動するＸ線ＣＴ装置である周回型のＸ線断層撮影装置の他に、非周回型のＸ線断層撮影装置も用いられている。

非周回型のＸ線断層撮影装置は、被検体の周りに被検体を挟んで対向して設定された２つの非周回軌道（例えば二つの直線軌道）の一方の軌道上にコーン状のＸ線ビームを照射するＸ線管を移動させるのと同期して、他方の軌道上に被検体の透過Ｘ線像を検出する面状のＸ線検出器を移動させるのに伴って、異なる撮影角度でＸ線検出器により検出される被検体の複数個の透過放射線像の放射線検出信号に基づいて、被検体のＸ線断層画像を再構成する装置である。

この非周回方のＸ線断層撮影装置は、周回型装置に比べ、Ｘ線管とＸ線検出器を被検体の周りを半周以上にわたって移動させることなく、Ｘ線断層撮影を行なうことができる（特許文献１参照）。

また、非周回型のＸ線断層撮影装置の場合に用いられる被検体の透過Ｘ線像を検出する面状のＸ線検出器として、近年において従来型のイメージインテンシファイアに代えて、フラットパネル型放射線検出器（ＦＰＤ）が用いられるようになっている。

従来の非周回型のＸ線断層撮影装置におけるＸ線断層画像の再構成の方式を、図８を参照しながら具体的に説明する。

図８に示すように、被検体ＭにおけるＸ線の断層撮影対象層Ｍａが抽出されたような状態で鮮明に表示されることになる。Ｘ線断層撮影の場合、Ｘ線管５１によるＸ線の照射角度を変化させるように、図中右の位置Ｐ１から図中左の位置Ｐ２に水平移動するのと同時に、Ｘ線管５１の照射角度の変更と連動してＩ・Ｉ管５２の位置が図中左から図中右に水平移動させながら、撮影角度の異なる複数枚分の被検体の透過Ｘ線像のＸ線検出信号を取得する。これら取得されたＸ線検出信号を利用して透過Ｘ線像を重ね合わせて合成するように積分処理（加算する）する。

すなわち、断層撮影対象層Ｍａに位置する点Ａ，Ｂが、常にＩ・Ｉ管５２のＸ線検出面５２ａの同一点ａ，点ｂに投影されるように、Ｉ・Ｉ管５２をＸ線管５１の照射角度に合わせて移動させるのである。このように構成することで、断層撮影対象層Ｍａから外れた位置の点Ｃは、Ｘ線の照射角度の変化につれてＸ線検出面５２ａでの投影位置が変化する。Ｘ線管５１が位置Ｐ１にある時の撮影角度では、点ＣがＸ線検出面５２ａの点ｃ１に投影され、Ｘ線管５１が異なる位置Ｐ２に移った時の撮影角度では、点ＣがＸ線検出面５２ａの点ｃ２に投影される。

取得されたＸ線検出信号を積分すれば、例えば、点Ｃの信号はＸ線断層画像全体に分布したようになり、その結果、積分を完全に終えたＸ線断層画像における点Ｃはボケ像となる。つまり、断層撮影対象層Ｍａから離れている距離が大きくなるほど点Ｃのボケ度合も大きくなる。したがって、異なる撮影角度から取得した複数枚分の透過Ｘ線像のＸ線検出信号を利用して透過Ｘ線像を合成するように積分することにより、断層撮影対象層Ｍａだけが鮮明に現れた像、すなわち被検体Ｍを断層撮影対象層Ｍａの位置で切断して見たようなＸ線断層画像が得られる。
特開２００２−２６３０９３号公報（第２頁、および、図１〜図３）

しかしながら、従来の非周回型のＸ線断層撮影装置の場合、Ｘ線断層画像にはＸ線検出信号に含まれる時間遅れ分による画質低下が伴うという問題がある。

すなわち、先に取得したＸ線検出信号の読み出し残分が時間遅れ分として次のＸ線検出信号にノイズ（誤差分）として重畳する。このノイズがＸ線断層画像の画質低下を起こす原因となり、問題となっている。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分による放射線断層画像の画質低下を抑制できる非周回型の放射線断層撮影装置を提供することを主たる目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明に係る放射線断層撮影装置は、（ａ）天板の上の被検体にコーン状の放射線ビームを照射する放射線照射手段と、（ｂ）被検体を挟んで対向配置され、被検体の透過放射線像を検出する面状のフラットパネル型放射線検出器と、（ｃ）被検体を挟んで対向するように設定された２つの非周回軌道の一方の軌道上に放射線照射手段を移動させるのと同期して、他方の軌道上にフラットパネル型放射線検出器を移動させる撮像系走査手段と、（ｄ）前記撮像系走査手段の走査による放射線照射手段とフラットパネル型放射線検出器の移動に伴って異なる撮影角度からフラットパネル型放射線検出器により検出される被検体の透過放射線像の放射線検出信号に基づいて、被検体の放射線断層画像を再構成する断層画像再構成手段を備えた放射線断層撮影装置において、（ｅ）前記フラットパネル型放射線検出器から出力される放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を除去した遅れ除去放射線検出信号を求める時間遅れ除去手段を備えているとともに、
前記時間遅れ除去手段は、放射線検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を式Ａ〜Ｃ、
Ｘ _k ＝Ｙ _k −Σ _n=1 ^N ［α _n ・〔１−exp(Ｔ _n ) 〕・exp(Ｔ _n )・Ｓ _nk ］…Ａ
Ｔ _n ＝−Δｔ／τ _n …Ｂ
Ｓ _nk ＝Ｘ _k-1 ＋exp(Ｔ _n )・Ｓ _n(k-1) …Ｃ
但し，
Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｙ _k ：ｋ番目のサンプリング時点で取り出されたＸ線検出信号
Ｘ _k ：Ｙ _k から時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号
Ｘ _k-1 ：一時点前のＸ _k
Ｓ _n(k-1) ：一時点前のＳ _n
exp ：指数関数
Ｎ：インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字
α _n ：指数関数ｎの強度
τ _n ：指数関数ｎの減衰時定数
により行うように構成し、
当該時間遅れ除去手段により求められる遅れ除去放射線検出信号を用いて前記断層画像再構成手段による放射線断層画像の再構成を行うように構成したことを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１の発明の放射線断層撮影装置（以下、適宜「断層撮影装置」という）により断層撮影を実行する場合、撮像系走査手段による走査により、被検体を挟むように対向して設定された２つの非周回軌道の一方の軌道上に放射線照射手段を移動させるのと同期して、他方の軌道上に面状のフラットパネル型放射線検出器を移動（走査）させる。この走査に伴って異なる照射角度から放射線照射手段で被検体にコーン状の放射線ビームを照射し、フラットパネル型放射線検出器で複数枚に相当する被検体の透過放射線像を検出するとともに、検出される被検体の透過放射線像の放射線検出信号に基づいて断層画像再構成手段が放射線断層画像を再構成する。

この放射線断層画像を再構成するに際して、時間遅れ除去手段でフラットパネル型放射線検出器から出力される放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を除去した遅れ除去放射線検出信号を求める。断層画像再構成手段は、時間遅れ除去手段で求められた遅れ除去放射線検出信号を用いて放射線断層画像を再構成する。

すなわち、請求項１の発明の断層撮影装置は、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分による放射線断層画像の画質低下を抑制することができる。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の放射線断層撮影装置において、前記断層画像再構成手段は、異なる撮影角度から検出される被検体の透過放射線像の放射線検出信号について、前記時間遅れ除去手段が求める遅れ除去放射線検出信号を利用して透過放射線像を重ね合わせて合成するように積分することによって放射線断層画像を再構成することを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項２の発明の断層撮影装置によれば、断層画像再構成手段による放射線断層画像の再構成を、異なる撮影角度で検出される被検体の透過放射線像の放射線検出信号について求めた遅れ除去放射線検出信号を利用し、透過放射線像を重ね合わせて合成するように積分処理するという簡単なデータ処理で行なうことができる。

また、請求項１の発明の断層撮影装置によれば、面状の放射線像検出手段であるフラットパネル型放射線検出器は薄型・軽量であるので、フラットパネル型放射線検出器まわりの構造が簡素化される。また、フラットパネル型放射線検出器は画像歪みが少ないので、放射線検出信号が被検体の透過放射線像の形状と的確に対応したものとなる。

この発明の放射線断層撮影装置によると、放射線断層撮影時の撮像系走査の実行に際して撮像系走査手段が、被検体を挟むように対向して設定された２つの非周回軌道の一方の軌道上にコーン状の放射線ビームを照射する放射線照射手段を移動させるのと同期して、他方の軌道上に被検体の透過放射線像を検出する面状のフラットパネル型放射線検出器を移動させるので、非周回型の撮像系走査が行なわれる。

また、放射線断層画像の再構成実行の際は、断層画像再構成手段が、異なる撮影角度でフラットパネル型放射線検出器により検出される被検体の透過放射線像の放射線検出信号に基づいて放射線断層画像を再構成するに際して、時間遅れ除去手段で放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を予め除去した遅れ除去放射線検出信号を用いるので、画質低下を引き起こす放射線検出信号に含まれる時間遅れ分が放射線断層画像から除去される。

すなわち、この発明によれば、放射線検出信号に含まれる時間遅れ分による放射線断層画像の画質低下を抑制できる非周回型の放射線断層撮影装置を提供することができる。

以下、この発明の放射線断層撮影装置の実施例を図面を参照して説明する。

図１は実施例に係る医用のＸ線断層撮影装置の全体構成を示すブロック図である。

Ｘ線断層撮影装置は、図１に示すように、Ｘ線断層撮影対象としての被検体Ｍを載置する天板１と、天板１の上の被検体Ｍにコーン状のＸ線ビームを照射する放射線照射手段としてのＸ線管２と、被検体Ｍを挟んで対向配置され、被検体Ｍの透過Ｘ線像を検出する面状の放射線像検出手段としてのフラットパネル型Ｘ線検出器３（以下、適宜「ＦＰＤ」という）と、被検体Ｍを挟んで対向するように設定された２つの非周回軌道としての直線軌道ＮＡ，ＮＢの一方の直線軌道ＮＡ上にＸ線管２を移動させるのと同期して、他方の直線軌道ＮＢ上にＦＰＤ３を移動させる撮像系走査手段としての撮像系走査機構４とを備えている。

実施例装置により断層撮影を実行する場合、撮像系走査機構４による走査により、直線軌道ＮＡにＸ線管２を移動させるのと同期して、直線軌道ＮＢ上にＦＰＤ３を移動させることにより非周回型の撮像系走査を行ないながら、逐次に異なる照射角度からＸ線管２で被検体Ｍにコーン状のＸ線ビームを照射する。ＦＰＤ３は、異なる撮影角度の被検体Ｍの透過Ｘ線像のＸ線検出信号を検出する。

具体的には、撮像系走査機構４にはＸ線管２の位置移動機能およびＸ線照射角度（首振り角度）の変更機能や、ＦＰＤ３の位置移動機能などが備わっている。図１に示すように、撮像系走査機構４は、撮像系走査制御部４Ａの制御にしたがって、Ｘ線管２を位置Ｆ１→位置Ｆ２→位置Ｆ３へと水平移動させると同時に、Ｘ線管２の首振り角度を調整してＸ線照射角度を変化させる。また、Ｘ線照射角度の変更に合わせて、ＦＰＤ３を位置ｆ１→位置ｆ２→位置ｆ３と移動させて撮像系の走査を行なう。

Ｘ線管２はＸ線照射制御部２Ａの制御を受けながら適時に被検体Ｍにコーン状のＸ線ビームを照射する。

ＦＰＤ３は、図２に示すように、被検体Ｍからの透過Ｘ線像が投影されるＸ線検出面３Ａに多数個のＸ線検出素子３ａが被検体Ｍの体軸方向Ｘと幅方向Ｙに沿って縦横に配列された構成となっている。実施例装置に用いられるＦＰＤ３の場合、例えば、縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ程の広さのＸ線検出面３Ａに、Ｘ線検出素子３ａが縦１０２４×横１０２４のマトリックス状に配列されている。ＦＰＤ３は薄型・軽量であるので、ＦＰＤ３まわりの構造が簡潔なものになるとともに、表面がフラットであるので画像歪みが少ない、結果、放射線検出信号が被検体Ｍの透過放射線像の形状と的確に対応したものとなる。

なお、実施例装置の場合、天板１は天板系駆動機構（図示省略）によって左右や前後の移動の他に上下移動も可能となっており、天板１の移動によってＸ線管２およびＦＰＤ３と被検体Ｍとの位置関係を変えることで、撮影部位あるいは撮影倍率の調整を行なうことができる構成となっている。

また、実施例のＸ線断層撮影装置は、図１に示すように、ＦＰＤ３の後段にＦＰＤ３からＸ線検出信号（放射線検出信号）を所定のサンプリング時間間隔Δｔでディジタル化して取り出す信号サンプリング手段としてのＡ／Ｄ変換器５と、Ａ／Ｄ変換器５で取り出したＸ線検出信号を一時的に記憶する検出信号メモリ６と、ＦＰＤ３から取り出されたＸ線検出信号に含まれる時間遅れ分を除去した遅れ除去Ｘ線検出信号（遅れ除去放射線検出信号）を求める時間遅れ除去部７と、Ｘ線検出信号から時間遅れ分を除いた遅れ除去Ｘ線検出信号を一時的に記憶する遅れ除去信号メモリ８とを備えている。

Ａ／Ｄ変換器５は、透過Ｘ線像のＸ線検出信号をサンプリング時間間隔Δｔで連続的に取り出して、次のＸ線検出信号メモリ６へ送り込む。すなわち、図３に示すように、例えば１／３０秒間隔のサンプリング時間間隔Δｔで、その時点の透過Ｘ線像についての全Ｘ線検出信号が収集され、Ｘ線検出信号メモリ６に記憶されてゆくのである。

また、Ａ／Ｄ変換器５は、Ｘ線を照射するより以前からＸ線検出信号のサンプリング動作（取り出し）を開始するように構成されている。Ｘ線を照射する以前のＡ／Ｄ変換器５によるＸ線検出信号の取り出し開始は、オペレータの手動操作によって行われる構成でもよいし、Ｘ線照射指示操作などと連動して自動的に行われる構成でもよい。

時間遅れ除去部７は、Ｘ線検出信号メモリ６で記憶した各Ｘ線検出信号を読み出して、Ｘ線検出信号に含まれる時間遅れ分について減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして再帰的演算処理により各Ｘ線検出信号から時間遅れ分を除去した遅れ除去Ｘ線検出信号を求める。この求まる遅れ除去Ｘ線検出信号を遅れ除去信号メモリ８へ送信するとともに、断層画像再構成部９にも送信する。

つまり、ＦＰＤ３の場合、１回の撮像で取得される信号成分のうち取り出せずに残存し、この残存分が次の撮像時のＸ線検出信号に時間遅れ分として含まれるので、時間遅れ除去部７で当該Ｘ線検出信号の残存分を除去して時間遅れのない遅れ除去Ｘ線検出信号にするのである。この時間遅れ除去部７の場合、Ｘ線検出信号に含まれる時間遅れ分を減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとするので、１個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとする場合に比べ、求められた遅れ除去Ｘ線検出信号は時間遅れ分が十分に除去されたものとなる。

具体的には、時間遅れ除去部７は、各Ｘ線検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を式Ａ〜Ｃを利用して行なう。

なお、図１および式Ａ〜Ｃが示すように、現時点の遅れ除去Ｘ線検出信号を求める際、時間遅れ除去部７で行なわれる再帰的演算処理において、遅れ除去信号メモリ８に一時的に記憶されている一時点前の遅れ除去Ｘ線検出信号が用いられる。

Ｘ_k＝Ｙ_k −Σ_n=1 ^N［α_n・〔１−exp(Ｔ_n ) 〕・exp(Ｔ_n ）・Ｓ_nk］…Ａ
Ｔ_n ＝−Δｔ／τ_n …Ｂ
Ｓ_nk＝Ｘ_k-1 ＋exp(Ｔ_n ）・Ｓ_n(k-1)…Ｃ
但し， Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｙ_k ：ｋ番目のサンプリング時点で取り出されたＸ線検出信号
Ｘ_k ：Ｙ_k から時間遅れ分を除去した遅れ除去Ｘ線検出信号
Ｘ_k-1 ：一時点前のＸ_k
Ｓ_n(k-1)：一時点前のＳ_n
exp ：指数関数
Ｎ：インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字
α_n：指数関数ｎの強度
τ_n ：指数関数ｎの減衰時定数
つまり、式Ａの２項の『Σ_n=1 ^N ［α_n ・〔１−exp(Ｔ_n ) 〕・exp(Ｔ_n )・Ｓ_nk］』が時間遅れ分に該当するので、実施例装置では、時間遅れ分を除去した遅れ除去Ｘ線検出信号Ｘk が式Ａ〜Ｃという簡潔な漸化式によって速やかに求められる。

次に、時間遅れ除去部７による再帰的演算処理のプロセスを図面を参照しながら具体的に説明する。

図４は、実施例装置における時間遅れ除去のための再帰的演算処理のプロセスを示すフローチャートである。

〔ステップＱ１〕ｋ＝０とセットされて，式ＡのＸ₀＝０，式ＣのＳ_n0＝０がＸ線照射前の初期値として全てセットされる。指数関数の数が３個（Ｎ＝３）の場合は、Ｓ₁₀，Ｓ₂₀，Ｓ₃₀が全て０にセットされることになる。

〔ステップＱ２〕式Ａ，Ｃでｋ＝１とセットされる。式Ｃ、つまりＳ_n1＝Ｘ₀ ＋exp(Ｔ_n )・Ｓ_n0にしたがってＳ₁₁，Ｓ₂₁，Ｓ₃₁が求められ、さらに求められたＳ₁₁，Ｓ₂₁，Ｓ₃₁とＸ線検出信号Ｙ₁が式Ａに代入されることで遅れ除去Ｘ線検出信号Ｘ₁ が求められる。

〔ステップＱ３〕式Ａ，Ｃでｋを１だけ増加（ｋ＝ｋ＋１）した後に、式Ｃに１時点前のＸ_k-1 が代入されてＳ_1k，Ｓ_2k，Ｓ_3kが求められ、さらに求められたＳ_1k，Ｓ_2k，Ｓ_3kとＸ線検出信号Ｙ_k が式Ａに代入されることで遅れ除去Ｘ線検出信号Ｘ_kが求められる。

〔ステップＱ４〕未処理のＸ線検出信号Ｙ_k があれば、ステップＱ３に戻り、未処理のＸ線検出信号Ｙ_k がなければ、次のステップＱ５に進む。

〔ステップＱ５〕１回のサンプリング分（透過Ｘ線像ひとつ分）の遅れ除去Ｘ線検出信号Ｘ_k が求出されて１回のサンプリング分についての再帰的演算処理が終了となる。

なお、実施例装置の場合、時間遅れ除去部７で遅れ除去Ｘ線検出信号を求める際に、Ｘ線を照射するより以前にＡ／Ｄ変換器５で取り出されたＸ線検出信号を用いるので、Ｘ線を照射した時点でＸ線検出信号に含まれる時間遅れ分を除去してＸ線を照射した時点から直ちに遅れ除去Ｘ線検出信号を適正に求めることができる。

さらに、実施例のＸ線断層撮影装置は、図１に示すように、撮像系走査機構４の走査によるＸ線管２とＦＰＤ３の移動に伴って、連続的または間欠的に異なる撮影角度でＦＰＤ３により検出される複数枚に相当する被検体Ｍの透過Ｘ線像のＸ線検出信号に基づいて、被検体ＭのＸ線断層画像を再構成する断層画像再構成部９を時間遅れ除去部７の後段に備えている。

断層画像再構成部９は、異なる撮影角度で検出される被検体Ｍの透過Ｘ線像のＸ線検出信号について時間遅れ除去部７が求める遅れ除去Ｘ線検出信号を重ね合わせて合成するように信号積分処理部１０で積分処理することによりＸ線断層画像を再構成する。

断層画像再構成部９による再構成で取得されたＸ線断層画像は、断層画像メモリ１１に送信されて記憶される。また、Ｘ線断層画像は、必要に応じて画像モニタ１２の画面に映し出されたり、プリンタ（図示省略）によりシートに焼き付けられたりして表示される。

実施例に係る非周回型のＸ線断層撮影装置におけるＸ線断層画像の再構成の方式は、図５を参照して具体的に説明する。

ここでは、被検体Ｍにおける断層撮影対象層Ｍａが抽出された状態で鮮明に表示されることになる。Ｘ線断層撮影の場合、Ｘ線管２によるＸ線の照射角度を変化させると同時に、Ｘ線管２の照射角度の変更と連動してＦＰＤ３の位置も変化させながら、撮影角度の異なる複数枚に相当する被検体Ｍの透過Ｘ線像のＸ線検出信号を取得する。この取得されたＸ線検出信号を透過Ｘ線像を重ね合わせて合成するように積分する（加算する）。

すなわち、断層撮影対象層Ｍａに位置する点Ｇ，Ｈが、常にＦＰＤ３のＸ線検出面３Ａの同一点ｇ，点ｈに投影されるように、ＦＰＤ３をＸ線管２の照射角度に合わせて移動させる。こうすると、断層撮影対象層Ｍａから外れた位置の点Ｉは、Ｘ線の照射角度の変化につれてＸ線検出面３Ａでの投影位置が変化する。Ｘ線管２が位置Ｋ１にある時の照射角度では、点Ｉが位置ｋ１にあるＸ線検出面３Ａの点ｉ１に投影され、Ｘ線管２が異なる位置Ｋ２に移った時の照射角度では、点Ｉが位置ｋ２にあるＸ線検出面３Ａの点ｉ２に投影される。

したがって、Ｘ線検出信号を積分すれば、点Ｉの信号はＸ線断層画像全体に分布したようになり、その結果、積分を完全に終えたＸ線断層画像では点Ｃはボケ像となる。断層撮影対象層Ｍａから離れている距離が大きくなるほど点のボケ度合も大きくなる。したがって、異なる撮影角度の複数枚に相当する透過Ｘ線像のＸ線検出信号を透過Ｘ線像を合成するように積分することにより、断層撮影対象層Ｍａだけが鮮明に現れた像が得られる。すなわち被検体Ｍを断層撮影対象層Ｍａの位置で切断して見たようなＸ線断層画像が得られる。

このように、実施例装置によれば、断層画像再構成部９の信号積分処理部１０で遅れ除去Ｘ線検出信号を積分するという簡単なデータ処理でもってＸ線断層画像が再構成できる。

なお、実施例装置は、撮影実行に必要な指令やデータ等を入力するための操作部１３も装備している。この操作部１３は、キーボードやマウスなどの入力機器類で構成されている。

また、実施例装置の場合、Ｘ線照射制御部２Ａや撮像系走査制御部４Ａ、Ａ／Ｄ変換器５、時間遅れ除去部７、断層画像再構成部９などは、操作部１３から入力される指示やデータあるいは断層撮影の進行に伴って主制御部１４から送信される各種命令にしたがって制御・処理を実行する。

次に、上述した構成を有する実施例装置による断層撮影の実行プロセスを図面を参照しながら具体的に説明する。

図６は、実施例装置によるＸ線断層撮影の実行プロセスを示すフローチャートである。

〔ステップＳ１〕オペレータが操作部１３による入力操作によって断層撮影の開始を指令する。

〔ステップＳ２〕Ｘ線未照射の状態でＡ／Ｄ変換器５がサンプリング時間間隔Δｔ（＝１／３０秒）でＦＰＤ３からＸ線照射前の透過Ｘ線像ひとつ分のＸ線検出信号Ｙ_k を取り出し始めるとともに、取り出したＸ線検出信号がＸ線検出信号メモリ６へ記憶されてゆく。

〔ステップＳ３〕オペレータの設定にしたがって撮像系走査機構４が直線軌道ＮＡにＸ線管２を移動させるのと同期して、直線軌道ＮＢ上にＦＰＤ３を移動させる非周回型の撮像系走査を開始する。

〔ステップＳ４〕オペレータの設定にしたがってＸ線が断続的ないし連続的に被検体Ｍに照射されるのと平行して、サンプリング時間間隔ΔｔでＡ／Ｄ変換器５による透過Ｘ線像ひとつ分のＸ線検出信号Ｙ_kの取り出しとＸ線検出信号メモリ６への記憶とが繰り返し行なわれる。

〔ステップＳ５〕Ｘ線検出信号メモリ６からＸ線検出信号Ｙ_k を透過Ｘ線像の１枚分ずつ読み出して時間遅れ除去部７で式Ａ〜Ｃを利用して再帰的演算処理を行なうことにより各Ｘ線検出信号Ｙ_k から時間遅れ分を除去した遅れ除去Ｘ線検出信号Ｘ_k を求める。この求まった遅れ除去Ｘ線検出信号Ｘ_kを、遅れ除去信号メモリ８へ記憶する処理が繰り返し行なわれる。

〔ステップＳ６〕遅れ除去信号メモリ８に記憶されている遅れ除去Ｘ線検出信号Ｘ_k を断層画像再構成部９の信号積分処理部１０が透過Ｘ線像を合成するように時々刻々と積分処理（加算する）を行なう。

〔ステップＳ７〕撮像系走査機構４による撮像系走査および信号積分処理部１０による積分処理が完了するまで、ステップＳ４〜ステップＳ６の処理が続けられる。撮像系走査機構４による撮像系走査および信号積分処理部１０による積分処理が完了すれば、断層撮影対象層ＭａについてのＸ線断層画像が完成したことになり、次のステップＳ８へ進む。

〔ステップＳ８〕断層撮影対象層ＭａのＸ線断層画像が、断層画像メモリ１１に記憶されるとともに、必要に応じて画像モニタ１２の画面に映し出されたり、プリンタ（図示省略）によりシートに焼き付けられたりして表示されて、断層撮影は終了する。

以上のように、この実施例のＸ線断層撮影装置によれば、撮像系走査の実行の際は、撮像系走査機構４が、被検体Ｍを挟んで対向するように設定された２つの直線軌道ＮＡ，ＮＢのうちの一方の直線軌道ＮＡ上にコーン状のＸ線ビームを照射するＸ線管２を移動させるのと同期して、他方の直線軌道ＮＢ上に被検体Ｍの透過Ｘ線像を検出するＦＰＤ３を移動させるので、非周回型の撮像系走査が行なわれる。また、Ｘ線断層画像再構成の実行の際は、断層画像再構成部９が、連続的または間欠的に異なる撮影角度でＦＰＤ３により検出される被検体Ｍの透過Ｘ線像のＸ線検出信号に基づいてＸ線断層画像を再構成するにあたって、時間遅れ除去部７でＸ線検出信号に含まれる時間遅れ分を除去した遅れ除去Ｘ線検出信号を用いるので、画質低下を引き起こすＸ線検出信号に含まれる時間遅れ分がＸ線断層画像の再構成時に予め除去される。

したがって、Ｘ線検出信号に含まれる時間遅れ分によるＸ線断層画像の画質低下を抑制することができる非周回型のＸ線断層撮影装置を提供できる。

この発明は、上記の実施例に限られるものではなく、以下のように変形実施することも可能である。

（１）上記実施例では、被検体Ｍを挟んで対向するように設定された２つの非周回軌道が直線軌道ＮＡ，ＮＢであったが、図７に示すように、非周回軌道が円弧軌道Ｎａ，Ｎｂとなるように走査する構成としてもよい。

（２）上記実施例では、面状の放射線検出手段としてＦＰＤ３を用いる構成であったが、ＦＰＤ以外のイメージインテンシファイアなどを用いた構成であってもよい。

（３）上記実施例では、断層画像再構成部９の断層画像再構成が信号積分処理部１０による積分処理で行なわれる構成であったが、断層画像再構成部９の断層画像再構成が、例えば、遅れ除去Ｘ線検出信号Ｘk をコンボリューション処理した投影データを更に被検体Ｍの断層撮影対象層に仮想設定した格子点群に逆投影する処理で行なわれるように構成してもよい。

（４）上記実施例では、非周回型の撮像系走査の際、Ｘ線管２およびＦＰＤ３が直線的に移動する構成であったが、断層撮影の際にＸ線管２およびＦＰＤ３が、渦巻き移動、楕円移動など他の移動態様をとる構成のものも変形例としてあげられる。

（５）上記実施例では、医用装置であったが、この発明は、医用に限らず、非破壊検査機器などの工業用装置にも適用することができる。

（６）実施例装置は、放射線としてＸ線を用いる装置であったが、この発明はＸ線以外の放射線を用いる装置にも適用することができる。

実施例に係るＸ線断層撮影装置の全体構成を示すブロック図である。Ｘ線断層撮影装置に用いられているＦＰＤの構成を示す平面図である。実施例装置による断層撮影実行時のＸ線検出信号のサンプリング状況を示す模式図である。実施例装置における時間遅れ除去用の再帰的演算処理を示すフローチャートである。実施例装置によるＸ線断層画像の再構成方式を説明するための模式図である。実施例装置による断層撮影の処理を示すフローチャートである。変形例に係るＸ線断層撮影装置の撮像系の概略構成を示す模式図である。従来装置によるＸ線断層画像の再構成方式を説明するための模式図である。

符号の説明

１ … 天板
２ … Ｘ線管（放射線照射手段）
３ … ＦＰＤ（面状の放射線検出手段）
４ … 撮像系走査機構（撮像系走査手段）
５ … Ａ／Ｄ変換器（信号サンプリング手段）
７ … 時間遅れ除去部（時間遅れ除去手段）
９ … 断層画像再構成部（断層画像再構成手段）
１０ … 信号積分処理部
Ｍ … 被検体
ＮＡ，ＮＢ … 直線軌道（非周回軌道）
Ｎａ，Ｎｂ … 円弧軌道（非周回軌道）

Claims

（ａ）天板の上の被検体にコーン状の放射線ビームを照射する放射線照射手段と、（ｂ）被検体を挟んで対向配置され、被検体の透過放射線像を検出する面状のフラットパネル型放射線検出器と、（ｃ）被検体を挟んで対向するように設定された２つの非周回軌道の一方の軌道上に放射線照射手段を移動させるのと同期して、他方の軌道上にフラットパネル型放射線検出器を移動させる撮像系走査手段と、（ｄ）前記撮像系走査手段の走査による放射線照射手段とフラットパネル型放射線検出器の移動に伴って異なる撮影角度からフラットパネル型放射線検出器により検出される被検体の透過放射線像の放射線検出信号に基づいて、被検体の放射線断層画像を再構成する断層画像再構成手段を備えた放射線断層撮影装置において、（ｅ）前記フラットパネル型放射線検出器から出力される放射線検出信号に含まれる時間遅れ分を除去した遅れ除去放射線検出信号を求める時間遅れ除去手段を備えているとともに、
前記時間遅れ除去手段は、放射線検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を式Ａ〜Ｃ、
Ｘ _k ＝Ｙ _k −Σ _n=1 ^N ［α _n ・〔１−exp(Ｔ _n ) 〕・exp(Ｔ _n )・Ｓ _nk ］…Ａ
Ｔ _n ＝−Δｔ／τ _n …Ｂ
Ｓ _nk ＝Ｘ _k-1 ＋exp(Ｔ _n )・Ｓ _n(k-1) …Ｃ
但し，
Δｔ：サンプリング時間間隔
ｋ：サンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字
Ｙ _k ：ｋ番目のサンプリング時点で取り出されたＸ線検出信号
Ｘ _k ：Ｙ _k から時間遅れ分を除去した補正後Ｘ線検出信号
Ｘ _k-1 ：一時点前のＸ _k
Ｓ _n(k-1) ：一時点前のＳ _n
exp ：指数関数
Ｎ：インパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数
ｎ：インパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字
α _n ：指数関数ｎの強度
τ _n ：指数関数ｎの減衰時定数
により行うように構成し、
当該時間遅れ除去手段により求められる遅れ除去放射線検出信号を用いて前記断層画像再構成手段による放射線断層画像の再構成を行うように構成したことを特徴とする放射線断層撮影装置。
請求項１に記載の放射線断層撮影装置において、前記断層画像再構成手段は、異なる撮影角度から検出される被検体の透過放射線像の放射線検出信号について、前記時間遅れ除去手段が求める遅れ除去放射線検出信号を利用して透過放射線像を重ね合わせて合成するように積分することによって放射線断層画像を再構成することを特徴とする放射線断層撮影装置。