JP4458773B2 - 画像撮影装置 - Google Patents
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- A—HUMAN NECESSITIES
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- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、フラットパネルを使用するＸ線デジタル断層撮影装置などの画像撮影装置、更には、被写体の断層撮影を行う際にＸ線発生装置の軌道を制御してＸ線の不必要な曝射を抑制する画像撮影方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１に開示されるＸ線断層撮影装置においては、１回の断層撮影で得られる撮影データを収集することによって、複数の断面を再構成することが可能になっており、具体的には、Ｘ線発生器、２次元検出器、当該Ｘ線発生器と当該２次元検出器とを相対的に反対方向に移動させる駆動機構、当該発生器と検出器の移動位置を検出する位置検出器、前記相対移動毎の画像を位置と関連させて記憶する記憶装置、被撮影体の深さの任意の点の画像情報の記憶位置を算出し、画像表示信号を計算する装置が開示されている。
【０００３】
また、ＣＴにおいては、ＣＴ断面の撮影前に断面位置を決定するためのスキャノグラム（SCANOGRAM、体軸方向が見渡せるプロジェクション画像）を事前に撮影し、それをもとにデータ収集するための断面位置の設定を行う場合がある。但し、近年のスパイラル方式のＣＴにおいては、データ収集においては細かく断面位置を設定することなく、断面画像の計算の際にのみ計算断面の指定を行うことも行われている。
【０００４】
尚、ここでは、断面と断層という用語を区別して使用している。即ち、
断面はＣＴで撮影されるような人体の体軸に対して直交する面を意味し、断層は従来のアナログ断層撮影装置で撮影されるような人体の体軸に沿った面を意味する。
【０００５】
他方、特許文献２には、断層角度にあわせてＸ線絞りを制御してＸ線曝射範囲をフィルム面のみに制限して、散乱線を軽減させる技術が開示されている。この技術は従来のアナログ断層撮影装置において、被写体中のある断層面ｐに対して投影データを収集する際に、その断層角ξとＸ線発生装置のファン角θに注目したものである。
【０００６】
具体的には、断層角ξが大きくなるにしたがって、断層面ｐを構成するのに必要となるファン角θが小さくなることを開示している。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５７−２０３４３０号公報
【特許文献２】
特開平６−２１７９６９公報。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記断層撮影装置は、ＣＴによって臨床の現場で使われることが少なくなったが、デジタル断層撮影技術の進歩により一回の断層撮影で多断層の再構成が可能になり、ＣＴに較べて撮影スループットが大きく、被曝線量が小さいことなどの理由により再び注目されている。
【０００９】
従って、ＣＴと同様に断層撮影装置においても、断層撮影する断層面を任意に設定するための設定用画像を事前に撮影することが望まれる。
【００１０】
つまり、断層撮影の開始前に目的とする断層面の位置、範囲、形状などを任意に設定できるようにして、撮影及びその後の診断の効率化を図り、他方では撮影に必要な放射線のみを曝射して被検者の被爆量を低減することが望まれている。
【００１１】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、断層撮影の開始前に目的とする断層面の位置、範囲、形状などを任意に設定でき、撮影及びその後の診断の効率化を図ると共に、被写体としての人体への被爆量を低減できる画像撮影装置及び画像撮影方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、画像撮影装置において、被写体を透過したＸ線をＸ線画像検出器により撮像して断層面設定用のＸ線画像を取得する撮影手段と、前記断層面設定用のＸ線画像に基づいて断層面を設定する断層面設定手段と、設定された前記断層面に基づいて断層撮影条件を設定する撮影条件設定手段とを備え、前記断層面設定用のＸ線画像は、前記設定された断層面を撮影する際に被写体の体軸に沿って移動するＸ線源の移動方向に対して直交する方向に沿って撮影され、前記断層面設定手段は、少なくとも断層面の位置、範囲、形状のいずれかを設定し、前記断層面の形状は、曲面を含む。
【００１３】
本発明は、画像撮影装置において、被写体を透過したＸ線をＸ線画像検出器により撮像して断層面設定用のＸ線画像を取得する撮影手段と、前記断層面設定用のＸ線画像に基づいて断層面を設定する断層面設定手段と、設定された前記断層面に基づいて断層撮影条件を設定する撮影条件設定手段とを備え、前記断層面設定用のＸ線画像は、前記設定された断層面を撮影する際に被写体の体軸に沿って移動するＸ線源の移動方向に対して直交する方向に沿って撮影され、前記断層面設定手段は、少なくとも断層面の位置、範囲、形状のいずれかを設定し、前記断層面の位置は複数設定可能であって、各位置での断層面の範囲が異なる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２３】
本発明の画像撮影装置及び画像撮影方法は、Ｘ線断層撮影において、断層面（裁断面とも言う）の位置、範囲、及び形状の設定を可能とするためのプロジェクション（設定用）画像を収集可能として、プロジェクション画像で設定された断層面の位置、範囲、及び形状をもとにＸ線発生装置の制御を行うものである。
【００２４】
ここで、Ｘ線発生装置の制御とは、主としてＸ線管球の運動（並進走査などのＸ線源の軌道）、断層角ξ、ファン角θを制御することであるが、これ限定されることなく管電流や管電圧の制御を行うことも可能である。
【００２５】
図１は本発明の断層撮影方法を概略的に示し、第１のプロセス（図１（ａ））においては、断層面設定用画像の撮影が行われる。
【００２６】
Ｘ線断層撮影は、被写体（例えば、被検者や患者）９が寝台テーブル２５に寝た状態（臥位）で撮影されるのが普通であるが、この臥位の状態で被写体９を側面から撮影できるようにＸ線発生装置（Ｘ線管球）１３とＸ線画像検出器１９を位置決めする。これは被写体９に対する側面撮影と考えることができる。
【００２７】
図示の例では、被写体９の側面撮影画像を一枚のみ使用することを前提にしているが、一枚に限定されるものではなく、複数枚の側面撮影画像を使用することにより、第２のプロセスで行われる断層面位置の設定を３次元的に行うことが可能になる。
【００２８】
第２のプロセス（図１（ｂ））では断層面情報が設定される。この断層面情報は、具体的には、断層面の位置、範囲、および形状の少なくともいずれかを含み、また、断層面を計算する際の断層面の厚さ（ＣＴにおける断面のスライス厚）などの設定も可能である。
【００２９】
このスライス厚の設定は、データ収集条件には大きく影響するものではないが、断層面を計算する際のデータの平均化の範囲を設定するものである。
【００３０】
設定される断層面情報は、従来であれば断層位置、裁断ピッチに相当する情報であるが、本発明に係る実施形態においては、裁断ピッチを指定したのちに断層面の枚数を指定するような従来の設定に限定されず、断層面の場所、大きさ、形状（平面なのか、あるいはある器官に沿った曲面であるのか）が設定可能である。
【００３１】
第２のプロセスで使用する設定用画面が一枚のみの場合は、被写体９の正面方向の断層面情報がないために正面方向から見た断層面の範囲を指定することは出来ない。しかし、通常の使用においては、撮影者（放射線科の医師や放射線技師など）が撮影に先だって被写体正面からのＸ線曝射範囲を手動で設定するので問題は生じない。
【００３２】
しかし、撮影に使用するＸ線管球の軌道（移動）方法（直線軌道、楕円軌道、渦巻き軌道など）によっては、正確なファン角θの制御が可能ではなく、また上記設定する断層面の場所、大きさが異なる場合は設定が行えない。
【００３３】
そこで、前述したように複数枚の設定用画面を使用することが考えられる。
【００３４】
具体的には、複数枚の画像をステレオ表示などして３次元空間を撮影者に提供することにより設定可能とする。
【００３５】
第３のプロセス（図１（ｃ））においては、上記第２のプロセスで設定された断層面情報をもとに、それら設定された断層面の情報が必要量得られるように、軌道、断層角、ファン角が計算されてデータ収集が実行される。
【００３６】
上記データ収集の後に、バックプロジェクション法などの計算方法により各断層面の計算が行われてディスプレイなどの表示装置に表示される。
【００３７】
［第１実施形態］
図２は本発明に係る第１実施形態の断層撮影装置のブロック図であり、断層撮影の要求（オーダ）は、Ｘ線断層撮影装置に直接入力される場合もあるが、一般には放射線情報システム（ＲＩＳ）１１から入力される。この放射線情報システム１１からの情報には断層撮影をする被写体の部分情報の他に被写体の固有情報が含まれる。上記被写体の部分情報とは、頭部、胸部、腹部などの部位情報である。
【００３８】
これら部位情報と被写体の固有情報（身長、年齢、体重）などをもとに、予め設定されたＸ線条件テーブル（図示しない）を参照することによりＸ線条件が設定される。
【００３９】
上記Ｘ線条件が設定されると同時に、撮影部位に対応した断層面設定用画像２３を取得するために撮影位置にＸ線管球１３およびＸ線画像検出器１９が移動される。この移動は被写体の固有情報をもとに自動的に移動することも可能であるが、撮影者が手動で移動してもよい。
【００４０】
断層面設定用画像２３は一般的に側面撮影画像として撮影され、断層撮影画像とは直交する面となる。
【００４１】
この設定用画像２３が表示装置２２に表示され、この設定用画像２３をもとに断層面の設定を行う。
【００４２】
図３は、頭部を被写体として断層面設定用画像２３と断層面情報入力部２１により入力された断層面情報を示す。
【００４３】
ここでは、サイズの異なる５枚の断層面が設定されている。
【００４４】
図３の例においては、設定された断層面は平面であるが、平面に限定される必要はなく曲面などの任意の面を設定することが可能である。図４は断層面が曲面の場合を示す。
【００４５】
図２に示すように、断層面情報入力部２１で設定された断層面情報をもとに、データ収集制御部１５において、上記断層面を再構成するのに必要なデータが収集できるようにＸ線発生装置１３、Ｘ線画像検出器１９、寝台テーブル２５を駆動するための制御データが計算され、この制御データに基づきＸ線管球運動部１６、Ｘ線画像検出器運動部１４、寝台テーブル運動部１８がコントロールされる。そして、データ収集制御部１５において決定されたデータ収集計画によりデータ収集が実行される。
【００４６】
データ収集の際には、設定用画像２３を収集した際の寝台テーブル位置が基準に使用されるので、この二回の撮影間で被写体の動きがないことが前提になっている。
【００４７】
Ｘ線の透過データはＸ線画像検出器１９で検出され、データが収集された幾何学情報をもとに指定された断層面にバックプロジェクション（逆投影）される。再構成された断層面は表示装置２２に表示され、撮影が終了する。
【００４８】
次に、Ｘ線発生装置１３、Ｘ線画像検出器１９、寝台テーブル２５、Ｘ線管球運動部１６、Ｘ線画像検出器運動部１４、寝台テーブル運動部１８、及びファン角制御部１７に対する断層面情報に基づく制御方法について説明する。
【００４９】
図５は設定用画像を撮影した際の座標系の平面図、図６は図５のＸ軸のマイナス方向からの側面図を夫々示す。但し、ここで、前提条件として説明の簡単のために寝台テーブル２５は固定とし（テーブルに被写体９も固定されている）、Ｘ線管球１３とＸ線画像検出器１９を移動させてデータ収集を行うものとする。よって、図示の３次元座標系は寝台テーブル２５の１つのコーナー部２５ａを基準に決められている。
【００５０】
Ｘ線の焦点はＸ線画像検出器１９の中心に位置するように座標（Xs、Ys、Zs）に配置され、被写体９は寝台テーブル２５の中央（-、Y0、-）に設定され、Ｘ線画像検出器１９の中心が座標（Xｓ、Yd、Zs）に配置されるとすると、被写体９は拡大率（Ys-Y0）／（Ys-Yd）でＸ線画像検出器１９上に画像が形成される。
【００５１】
このようにして撮影された画像の例を図７に示し、この撮影画像に対して図示のように断層面が設定される。設定される断層面は矩形あるいは円形を前提とするが、矩形に限定するにしても、前述したようにＹ方向の情報が欠落している。そこで、Ｙ方向のＸ線広がり情報は、撮影者が設定するＸ線絞り状態がＹ方向の絞り情報として使用される。
【００５２】
このＹ方向の絞り情報は、選択される軌道によって利用形態が異なる。つまり、直線軌道の場合は撮影者によって設定された絞り情報を断層撮影中に変更させる必要はなく、Ｙ方向の絞り状態は不変のままでよい。
【００５３】
他方、円軌道、楕円軌道の際はＹ方向に断層角が発生するので、それに従ってＹ方向の絞りを変化させると散乱線を最適に制御することが可能である。
【００５４】
よって、円軌道、楕円軌道の場合は、撮影者によって設定された絞り情報がＹ方向の設定情報として使用される。
【００５５】
図５は撮影者が指定したＹ方向の絞り情報の例を示す。ただし、図５は設定用画像を撮影する際の図であり、断層データを撮影する際の図ではない。また、Ｙ方向の絞り情報（Y01からY02）は被写体９のＹ方向の有効幅を便宜的に表したものである。
【００５６】
図８は、図７で設定された断層面を実際の撮影系に重ね合わせて示しており、この重ね合わせの際には、前述した拡大率を考慮して重ね合わせることになる。ここで断層面の中心は、設定された断層面中で最も大きな面積を有する断層面上に設定すると効率がよいが、精密には下記に示すファン角θの計算において、データを収集する複数の撮影位置でのファン角θの累積値が最も小さくなる様に設定することが被曝量低減の上では望ましい。
【００５７】
しかし、一般には計算が煩雑になるので、最も大きな断層面上、あるいは設定された断層面中の中央の断面に設定される。
【００５８】
次に、断層面および断層角ξと、ファン角θの関係を説明する。
【００５９】
重要な点は、設定された複数の断層面に対して十分なデータが設定されるようにファン角θが求められることである。つまり、図９に示すように被写体中に範囲を限定して断層面が設定されている場合は、被写体中の一部分にＸ線が照射されることになる。
【００６０】
図９はＸ方向のファン角θの例を示し、断層角をξ、断層中心、焦点および検出器のＺ座標をそれぞれZt、Zts、Ztdとして、複数の断層面を包含するＸ線ビームが断層中心を通過する２点をX1、X2とすると、ファン角θ＝θ１＋θ２として、
（Xs-X2）/L=tanθ-tan(ξ-θ2)・・・（１）
-（X1-Xs）/L=tanθ-tan(ξ+θ1)・・・（２）
が成立する。ここで、L=(Ztd-Zt)である。
【００６１】
上記式１と式２よりファン角θを計算することができる。
【００６２】
これより明らかなように、ファン角θは全ての断層面を含むように計算された２点X1、X2および断層角ξの関数であることが理解できる。また、図示はしてないが、θ１とθ２には限界があるので、Ｘ線管球全体としてファン角θ（＝θ１＋θ２）を実現するためにＸ線管球を首振りにする（Ｘ線管球の軌道に沿った移動を固定して（又は移動させながら）をＸ線管球自体を回動して走査する）ことも必要である。一般には、断層角ξが大きな領域ではＸ線管球の首振りが必要になる。
【００６３】
以上の例では、断層撮影時のＸ線管球の軌道が直線軌道の場合に限って説明したが、円軌道、楕円軌道であっても計算方法は同様である。ただし、円軌道、楕円軌道でのＹ方向の断層面情報は、以下の第２実施形態に示す複数の設定用画像を撮影する場合以外は、撮影者によるＸ線絞り情報を使用することになる。
【００６４】
以上説明したように、断層面を設定するための設定用画像をもとに、設定された断層面を含むように最適なＸ線絞り条件を算出することが可能になる。他方、設定画像を解析することにより十分なＳＮ比を得るのに必要なＸ線曝射量（管電圧と管電流の組合せ）を算出することが可能である。
【００６５】
［第２実施形態］
第１実施形態では、断層面設定用画像が一枚の場合について説明したが、設定用画像を複数枚使用することによってより厳密にデータ収集条件を設定することが可能になる。
【００６６】
具体的には、図１０に示すように、Ｚ方向の異なる２点から設定用画像を収集することにより、Ｙ方向の断層面の設定が可能になる。設定に使用する表示装置は、撮影者が２枚の画像を左右の目でステレオ視することができるものである。つまり、表示画面上は９０度回転して表示される。ただし、ステレオ感を表すのに、液晶シャッターなどのステレオ表示器具を使う必然性はなく、設定用画像を１００ｍｓ程度で切り替えて表示することにより、人間の意視覚の残像特性を利用することも可能である。
【００６７】
【他の実施形態】
本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（本発明の断層撮影方法）を、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。その場合、プログラムの機能を有していれば、形態は、プログラムである必要はない。
【００６８】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明のクレームでは、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００６９】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【００７０】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【００７１】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。
【００７２】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００７３】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００７４】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、断層撮影の開始前に目的とする断層面の位置、範囲、形状などを任意に設定でき、画質を最適化して撮影及びその後の診断の効率化を図ると共に、被写体としての人体への被爆量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の断層撮影方法を概略的に示す図。
【図２】第１実施形態のＸ線断層撮影装置のブロック図。
【図３】設定画像を使用した断層面の設定例（平面）を示す図。
【図４】設定画像を使用した断層面の設定例（曲面）を示す図。
【図５】設定用画像の撮影系の平面図。
【図６】設定用画像の撮影系をＸ軸のマイナス方向から見た側面図。
【図７】断層面設定例を示す図。
【図８】断層面設定のためのデータ収集条件を示す図。
【図９】ファン角の計算方法を説明する図。
【図１０】第２実施形態として複数の設定用画像の収集条件を示す図。
【符号の説明】
１１ 放射線情報システム（ＲＩＳ）
１２ 断層位置設定用画像入力部
１３ Ｘ線発生装置
１４ Ｘ線画像検出器運動部
１５ データ収集制御部
１６ Ｘ線管球運動部
１７ ファン角制御部
１８ 寝台テーブル運動部
１９ Ｘ線画像検出器
２０ 断層面計算装置
２１ 断層面情報入力部
２２ 表示装置
２３ 設定用画像
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、フラットパネルを使用するＸ線デジタル断層撮影装置などの画像撮影装置、更には、被写体の断層撮影を行う際にＸ線発生装置の軌道を制御してＸ線の不必要な曝射を抑制する画像撮影方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１に開示されるＸ線断層撮影装置においては、１回の断層撮影で得られる撮影データを収集することによって、複数の断面を再構成することが可能になっており、具体的には、Ｘ線発生器、２次元検出器、当該Ｘ線発生器と当該２次元検出器とを相対的に反対方向に移動させる駆動機構、当該発生器と検出器の移動位置を検出する位置検出器、前記相対移動毎の画像を位置と関連させて記憶する記憶装置、被撮影体の深さの任意の点の画像情報の記憶位置を算出し、画像表示信号を計算する装置が開示されている。
【０００３】
また、ＣＴにおいては、ＣＴ断面の撮影前に断面位置を決定するためのスキャノグラム（SCANOGRAM、体軸方向が見渡せるプロジェクション画像）を事前に撮影し、それをもとにデータ収集するための断面位置の設定を行う場合がある。但し、近年のスパイラル方式のＣＴにおいては、データ収集においては細かく断面位置を設定することなく、断面画像の計算の際にのみ計算断面の指定を行うことも行われている。
【０００４】
尚、ここでは、断面と断層という用語を区別して使用している。即ち、
断面はＣＴで撮影されるような人体の体軸に対して直交する面を意味し、断層は従来のアナログ断層撮影装置で撮影されるような人体の体軸に沿った面を意味する。
【０００５】
他方、特許文献２には、断層角度にあわせてＸ線絞りを制御してＸ線曝射範囲をフィルム面のみに制限して、散乱線を軽減させる技術が開示されている。この技術は従来のアナログ断層撮影装置において、被写体中のある断層面ｐに対して投影データを収集する際に、その断層角ξとＸ線発生装置のファン角θに注目したものである。
【０００６】
具体的には、断層角ξが大きくなるにしたがって、断層面ｐを構成するのに必要となるファン角θが小さくなることを開示している。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５７−２０３４３０号公報
【特許文献２】
特開平６−２１７９６９公報。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記断層撮影装置は、ＣＴによって臨床の現場で使われることが少なくなったが、デジタル断層撮影技術の進歩により一回の断層撮影で多断層の再構成が可能になり、ＣＴに較べて撮影スループットが大きく、被曝線量が小さいことなどの理由により再び注目されている。
【０００９】
従って、ＣＴと同様に断層撮影装置においても、断層撮影する断層面を任意に設定するための設定用画像を事前に撮影することが望まれる。
【００１０】
つまり、断層撮影の開始前に目的とする断層面の位置、範囲、形状などを任意に設定できるようにして、撮影及びその後の診断の効率化を図り、他方では撮影に必要な放射線のみを曝射して被検者の被爆量を低減することが望まれている。
【００１１】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、断層撮影の開始前に目的とする断層面の位置、範囲、形状などを任意に設定でき、撮影及びその後の診断の効率化を図ると共に、被写体としての人体への被爆量を低減できる画像撮影装置及び画像撮影方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、画像撮影装置において、被写体を透過したＸ線をＸ線画像検出器により撮像して断層面設定用のＸ線画像を取得する撮影手段と、前記断層面設定用のＸ線画像に基づいて断層面を設定する断層面設定手段と、設定された前記断層面に基づいて断層撮影条件を設定する撮影条件設定手段とを備え、前記断層面設定用のＸ線画像は、前記設定された断層面を撮影する際に被写体の体軸に沿って移動するＸ線源の移動方向に対して直交する方向に沿って撮影され、前記断層面設定手段は、少なくとも断層面の位置、範囲、形状のいずれかを設定し、前記断層面の形状は、曲面を含む。
【００１３】
本発明は、画像撮影装置において、被写体を透過したＸ線をＸ線画像検出器により撮像して断層面設定用のＸ線画像を取得する撮影手段と、前記断層面設定用のＸ線画像に基づいて断層面を設定する断層面設定手段と、設定された前記断層面に基づいて断層撮影条件を設定する撮影条件設定手段とを備え、前記断層面設定用のＸ線画像は、前記設定された断層面を撮影する際に被写体の体軸に沿って移動するＸ線源の移動方向に対して直交する方向に沿って撮影され、前記断層面設定手段は、少なくとも断層面の位置、範囲、形状のいずれかを設定し、前記断層面の位置は複数設定可能であって、各位置での断層面の範囲が異なる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２３】
本発明の画像撮影装置及び画像撮影方法は、Ｘ線断層撮影において、断層面（裁断面とも言う）の位置、範囲、及び形状の設定を可能とするためのプロジェクション（設定用）画像を収集可能として、プロジェクション画像で設定された断層面の位置、範囲、及び形状をもとにＸ線発生装置の制御を行うものである。
【００２４】
ここで、Ｘ線発生装置の制御とは、主としてＸ線管球の運動（並進走査などのＸ線源の軌道）、断層角ξ、ファン角θを制御することであるが、これ限定されることなく管電流や管電圧の制御を行うことも可能である。
【００２５】
図１は本発明の断層撮影方法を概略的に示し、第１のプロセス（図１（ａ））においては、断層面設定用画像の撮影が行われる。
【００２６】
Ｘ線断層撮影は、被写体（例えば、被検者や患者）９が寝台テーブル２５に寝た状態（臥位）で撮影されるのが普通であるが、この臥位の状態で被写体９を側面から撮影できるようにＸ線発生装置（Ｘ線管球）１３とＸ線画像検出器１９を位置決めする。これは被写体９に対する側面撮影と考えることができる。
【００２７】
図示の例では、被写体９の側面撮影画像を一枚のみ使用することを前提にしているが、一枚に限定されるものではなく、複数枚の側面撮影画像を使用することにより、第２のプロセスで行われる断層面位置の設定を３次元的に行うことが可能になる。
【００２８】
第２のプロセス（図１（ｂ））では断層面情報が設定される。この断層面情報は、具体的には、断層面の位置、範囲、および形状の少なくともいずれかを含み、また、断層面を計算する際の断層面の厚さ（ＣＴにおける断面のスライス厚）などの設定も可能である。
【００２９】
このスライス厚の設定は、データ収集条件には大きく影響するものではないが、断層面を計算する際のデータの平均化の範囲を設定するものである。
【００３０】
設定される断層面情報は、従来であれば断層位置、裁断ピッチに相当する情報であるが、本発明に係る実施形態においては、裁断ピッチを指定したのちに断層面の枚数を指定するような従来の設定に限定されず、断層面の場所、大きさ、形状（平面なのか、あるいはある器官に沿った曲面であるのか）が設定可能である。
【００３１】
第２のプロセスで使用する設定用画面が一枚のみの場合は、被写体９の正面方向の断層面情報がないために正面方向から見た断層面の範囲を指定することは出来ない。しかし、通常の使用においては、撮影者（放射線科の医師や放射線技師など）が撮影に先だって被写体正面からのＸ線曝射範囲を手動で設定するので問題は生じない。
【００３２】
しかし、撮影に使用するＸ線管球の軌道（移動）方法（直線軌道、楕円軌道、渦巻き軌道など）によっては、正確なファン角θの制御が可能ではなく、また上記設定する断層面の場所、大きさが異なる場合は設定が行えない。
【００３３】
そこで、前述したように複数枚の設定用画面を使用することが考えられる。
【００３４】
具体的には、複数枚の画像をステレオ表示などして３次元空間を撮影者に提供することにより設定可能とする。
【００３５】
第３のプロセス（図１（ｃ））においては、上記第２のプロセスで設定された断層面情報をもとに、それら設定された断層面の情報が必要量得られるように、軌道、断層角、ファン角が計算されてデータ収集が実行される。
【００３６】
上記データ収集の後に、バックプロジェクション法などの計算方法により各断層面の計算が行われてディスプレイなどの表示装置に表示される。
【００３７】
［第１実施形態］
図２は本発明に係る第１実施形態の断層撮影装置のブロック図であり、断層撮影の要求（オーダ）は、Ｘ線断層撮影装置に直接入力される場合もあるが、一般には放射線情報システム（ＲＩＳ）１１から入力される。この放射線情報システム１１からの情報には断層撮影をする被写体の部分情報の他に被写体の固有情報が含まれる。上記被写体の部分情報とは、頭部、胸部、腹部などの部位情報である。
【００３８】
これら部位情報と被写体の固有情報（身長、年齢、体重）などをもとに、予め設定されたＸ線条件テーブル（図示しない）を参照することによりＸ線条件が設定される。
【００３９】
上記Ｘ線条件が設定されると同時に、撮影部位に対応した断層面設定用画像２３を取得するために撮影位置にＸ線管球１３およびＸ線画像検出器１９が移動される。この移動は被写体の固有情報をもとに自動的に移動することも可能であるが、撮影者が手動で移動してもよい。
【００４０】
断層面設定用画像２３は一般的に側面撮影画像として撮影され、断層撮影画像とは直交する面となる。
【００４１】
この設定用画像２３が表示装置２２に表示され、この設定用画像２３をもとに断層面の設定を行う。
【００４２】
図３は、頭部を被写体として断層面設定用画像２３と断層面情報入力部２１により入力された断層面情報を示す。
【００４３】
ここでは、サイズの異なる５枚の断層面が設定されている。
【００４４】
図３の例においては、設定された断層面は平面であるが、平面に限定される必要はなく曲面などの任意の面を設定することが可能である。図４は断層面が曲面の場合を示す。
【００４５】
図２に示すように、断層面情報入力部２１で設定された断層面情報をもとに、データ収集制御部１５において、上記断層面を再構成するのに必要なデータが収集できるようにＸ線発生装置１３、Ｘ線画像検出器１９、寝台テーブル２５を駆動するための制御データが計算され、この制御データに基づきＸ線管球運動部１６、Ｘ線画像検出器運動部１４、寝台テーブル運動部１８がコントロールされる。そして、データ収集制御部１５において決定されたデータ収集計画によりデータ収集が実行される。
【００４６】
データ収集の際には、設定用画像２３を収集した際の寝台テーブル位置が基準に使用されるので、この二回の撮影間で被写体の動きがないことが前提になっている。
【００４７】
Ｘ線の透過データはＸ線画像検出器１９で検出され、データが収集された幾何学情報をもとに指定された断層面にバックプロジェクション（逆投影）される。再構成された断層面は表示装置２２に表示され、撮影が終了する。
【００４８】
次に、Ｘ線発生装置１３、Ｘ線画像検出器１９、寝台テーブル２５、Ｘ線管球運動部１６、Ｘ線画像検出器運動部１４、寝台テーブル運動部１８、及びファン角制御部１７に対する断層面情報に基づく制御方法について説明する。
【００４９】
図５は設定用画像を撮影した際の座標系の平面図、図６は図５のＸ軸のマイナス方向からの側面図を夫々示す。但し、ここで、前提条件として説明の簡単のために寝台テーブル２５は固定とし（テーブルに被写体９も固定されている）、Ｘ線管球１３とＸ線画像検出器１９を移動させてデータ収集を行うものとする。よって、図示の３次元座標系は寝台テーブル２５の１つのコーナー部２５ａを基準に決められている。
【００５０】
Ｘ線の焦点はＸ線画像検出器１９の中心に位置するように座標（Xs、Ys、Zs）に配置され、被写体９は寝台テーブル２５の中央（-、Y0、-）に設定され、Ｘ線画像検出器１９の中心が座標（Xｓ、Yd、Zs）に配置されるとすると、被写体９は拡大率（Ys-Y0）／（Ys-Yd）でＸ線画像検出器１９上に画像が形成される。
【００５１】
このようにして撮影された画像の例を図７に示し、この撮影画像に対して図示のように断層面が設定される。設定される断層面は矩形あるいは円形を前提とするが、矩形に限定するにしても、前述したようにＹ方向の情報が欠落している。そこで、Ｙ方向のＸ線広がり情報は、撮影者が設定するＸ線絞り状態がＹ方向の絞り情報として使用される。
【００５２】
このＹ方向の絞り情報は、選択される軌道によって利用形態が異なる。つまり、直線軌道の場合は撮影者によって設定された絞り情報を断層撮影中に変更させる必要はなく、Ｙ方向の絞り状態は不変のままでよい。
【００５３】
他方、円軌道、楕円軌道の際はＹ方向に断層角が発生するので、それに従ってＹ方向の絞りを変化させると散乱線を最適に制御することが可能である。
【００５４】
よって、円軌道、楕円軌道の場合は、撮影者によって設定された絞り情報がＹ方向の設定情報として使用される。
【００５５】
図５は撮影者が指定したＹ方向の絞り情報の例を示す。ただし、図５は設定用画像を撮影する際の図であり、断層データを撮影する際の図ではない。また、Ｙ方向の絞り情報（Y01からY02）は被写体９のＹ方向の有効幅を便宜的に表したものである。
【００５６】
図８は、図７で設定された断層面を実際の撮影系に重ね合わせて示しており、この重ね合わせの際には、前述した拡大率を考慮して重ね合わせることになる。ここで断層面の中心は、設定された断層面中で最も大きな面積を有する断層面上に設定すると効率がよいが、精密には下記に示すファン角θの計算において、データを収集する複数の撮影位置でのファン角θの累積値が最も小さくなる様に設定することが被曝量低減の上では望ましい。
【００５７】
しかし、一般には計算が煩雑になるので、最も大きな断層面上、あるいは設定された断層面中の中央の断面に設定される。
【００５８】
次に、断層面および断層角ξと、ファン角θの関係を説明する。
【００５９】
重要な点は、設定された複数の断層面に対して十分なデータが設定されるようにファン角θが求められることである。つまり、図９に示すように被写体中に範囲を限定して断層面が設定されている場合は、被写体中の一部分にＸ線が照射されることになる。
【００６０】
図９はＸ方向のファン角θの例を示し、断層角をξ、断層中心、焦点および検出器のＺ座標をそれぞれZt、Zts、Ztdとして、複数の断層面を包含するＸ線ビームが断層中心を通過する２点をX1、X2とすると、ファン角θ＝θ１＋θ２として、
（Xs-X2）/L=tanθ-tan(ξ-θ2)・・・（１）
-（X1-Xs）/L=tanθ-tan(ξ+θ1)・・・（２）
が成立する。ここで、L=(Ztd-Zt)である。
【００６１】
上記式１と式２よりファン角θを計算することができる。
【００６２】
これより明らかなように、ファン角θは全ての断層面を含むように計算された２点X1、X2および断層角ξの関数であることが理解できる。また、図示はしてないが、θ１とθ２には限界があるので、Ｘ線管球全体としてファン角θ（＝θ１＋θ２）を実現するためにＸ線管球を首振りにする（Ｘ線管球の軌道に沿った移動を固定して（又は移動させながら）をＸ線管球自体を回動して走査する）ことも必要である。一般には、断層角ξが大きな領域ではＸ線管球の首振りが必要になる。
【００６３】
以上の例では、断層撮影時のＸ線管球の軌道が直線軌道の場合に限って説明したが、円軌道、楕円軌道であっても計算方法は同様である。ただし、円軌道、楕円軌道でのＹ方向の断層面情報は、以下の第２実施形態に示す複数の設定用画像を撮影する場合以外は、撮影者によるＸ線絞り情報を使用することになる。
【００６４】
以上説明したように、断層面を設定するための設定用画像をもとに、設定された断層面を含むように最適なＸ線絞り条件を算出することが可能になる。他方、設定画像を解析することにより十分なＳＮ比を得るのに必要なＸ線曝射量（管電圧と管電流の組合せ）を算出することが可能である。
【００６５】
［第２実施形態］
第１実施形態では、断層面設定用画像が一枚の場合について説明したが、設定用画像を複数枚使用することによってより厳密にデータ収集条件を設定することが可能になる。
【００６６】
具体的には、図１０に示すように、Ｚ方向の異なる２点から設定用画像を収集することにより、Ｙ方向の断層面の設定が可能になる。設定に使用する表示装置は、撮影者が２枚の画像を左右の目でステレオ視することができるものである。つまり、表示画面上は９０度回転して表示される。ただし、ステレオ感を表すのに、液晶シャッターなどのステレオ表示器具を使う必然性はなく、設定用画像を１００ｍｓ程度で切り替えて表示することにより、人間の意視覚の残像特性を利用することも可能である。
【００６７】
【他の実施形態】
本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（本発明の断層撮影方法）を、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。その場合、プログラムの機能を有していれば、形態は、プログラムである必要はない。
【００６８】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明のクレームでは、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００６９】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【００７０】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【００７１】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。
【００７２】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００７３】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００７４】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、断層撮影の開始前に目的とする断層面の位置、範囲、形状などを任意に設定でき、画質を最適化して撮影及びその後の診断の効率化を図ると共に、被写体としての人体への被爆量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の断層撮影方法を概略的に示す図。
【図２】第１実施形態のＸ線断層撮影装置のブロック図。
【図３】設定画像を使用した断層面の設定例（平面）を示す図。
【図４】設定画像を使用した断層面の設定例（曲面）を示す図。
【図５】設定用画像の撮影系の平面図。
【図６】設定用画像の撮影系をＸ軸のマイナス方向から見た側面図。
【図７】断層面設定例を示す図。
【図８】断層面設定のためのデータ収集条件を示す図。
【図９】ファン角の計算方法を説明する図。
【図１０】第２実施形態として複数の設定用画像の収集条件を示す図。
【符号の説明】
１１ 放射線情報システム（ＲＩＳ）
１２ 断層位置設定用画像入力部
１３ Ｘ線発生装置
１４ Ｘ線画像検出器運動部
１５ データ収集制御部
１６ Ｘ線管球運動部
１７ ファン角制御部
１８ 寝台テーブル運動部
１９ Ｘ線画像検出器
２０ 断層面計算装置
２１ 断層面情報入力部
２２ 表示装置
２３ 設定用画像
Claims (2)
- 画像撮影装置において、
被写体を透過したＸ線をＸ線画像検出器により撮像して断層面設定用のＸ線画像を取得する撮影手段と、
前記断層面設定用のＸ線画像に基づいて断層面を設定する断層面設定手段と、
設定された前記断層面に基づいて断層撮影条件を設定する撮影条件設定手段とを備え、
前記断層面設定用のＸ線画像は、前記設定された断層面を撮影する際に被写体の体軸に沿って移動するＸ線源の移動方向に対して直交する方向に沿って撮影され、
前記断層面設定手段は、少なくとも断層面の位置、範囲、形状のいずれかを設定し、
前記断層面の形状は、曲面を含むことを特徴とする画像撮影装置。 - 画像撮影装置において、
被写体を透過したＸ線をＸ線画像検出器により撮像して断層面設定用のＸ線画像を取得する撮影手段と、
前記断層面設定用のＸ線画像に基づいて断層面を設定する断層面設定手段と、
設定された前記断層面に基づいて断層撮影条件を設定する撮影条件設定手段とを備え、
前記断層面設定用のＸ線画像は、前記設定された断層面を撮影する際に被写体の体軸に沿って移動するＸ線源の移動方向に対して直交する方向に沿って撮影され、
前記断層面設定手段は、少なくとも断層面の位置、範囲、形状のいずれかを設定し、
前記断層面の位置は複数設定可能であって、各位置での断層面の範囲が異なることを特徴とする画像撮影装置。
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