JP4761804B2 - 放射線検査装置及び放射線検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射線検査装置及び放射線検査方法に関する。

放射線検査装置には、コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ：Computed Tomography Scanner）やラインセンサ式透視検査装置等の種類がある。

ＣＴには、放射線ビームに対して相対的に被検体に１回転の走査をさせて断面像を得るＲＲ（Rotate/Rotate）方式や放射線ビームに対して相対的に被検体に平行移動走査（Translate）とステップ回転（Rotate）を数回行わせて断面像を得るＴＲ方式とがある。また、被検体を中心に固定されたリング状の放射線検出器と被検体の周りを回転する放射線を持つＳＲ（Stationary/Rotate）方式のＣＴ等もある。

このような従来のＣＴは、放射線ビームの発生強度の時間変動（線源変動）により生じる断面像の劣化の軽減のため、安定度の高い放射線源を用いたり、線源変動を補正している。特に、交流電源に同期した変動のように早い変動は、画像に与える影響が大きく補正が必要である。なお、上記の各方式のＣＴの中では、特にＴＲ方式のＣＴが線源変動の影響を受けやすい。

従来、例えば線源変動の補正には、ＴＲ方式ＣＴでは、主検出器とは別に被検体に遮られないよう線源の近傍に設置した比較検出器で測定された放射線強度を用いる技術がある。また、ＲＲ方式ＣＴでは、主検出器の両端部のチャンネルを比較検出器として用いる技術がある。さらに、ＲＲ方式ＣＴあるいはＳＲ方式ＣＴにおいて、比較検出器を備えずに主検出器の出力のみを利用して線源変動の補正を行う技術もある（例えば、特許文献１）。

一方、ラインセンサ式透視検査装置は、１次元に並べたチャンネルを持つ放射線検出器を持ち、被検体をチャンネルと直交方向に相対的に動かしながら放射線を検出し、被検体の透過画像を得ている。このラインセンサ式透視検査装置においても、従来より、線源変動による画像の劣化を防止するため、被検体により遮られないよう線源の近傍に主検出器とは別に比較検出器を配置する技術がある。また、主検出器の両端のチャンネルを比較検出器として用いる技術がある。
特開２００３−７９６１２号公報

しかしながら、ＣＴ及びラインセンサ式透視検査装置共に、比較検出器を主検出器とは別に被検体に遮られないように線源の近傍に設置する場合、主検出器で検出されるデータと主検出器とは別構造の比較検出器で検出されるデータとでデータの特性が異なるものになりやすい。そのため、正確な補正をすることが困難である。また、比較検出器は線源の被検体側に配置するために被検体と干渉しやすく、また、配線は主検出器の出力配線と一緒にするため主検出器側まで引き回す必要があり比較検出器本体及び配線ともに邪魔なものである。

一方、主検出器の端部チャンネルを比較検出器として使用すればこのデータの特性が異なる問題及び比較検出器本体や配線が邪魔になる問題は生じないが、比較検出器が被検体に遮られる点が新たな問題となる。特にＴＲ方式のＣＴでは放射線ビームを覆う大きな被検体をスキャンするので、主検出器の両端チャンネルが同時に遮られることがあり、比較検出器の役目を果たさなくなる。また、ＲＲ方式のＣＴでは通常のスキャンはできるが、被検体が放射線ビームを覆うようなはみ出しスキャンが出来なくなり、正確な補正ができなくなる。また、ラインセンサ式透視検査装置の場合も、同様に、被検体による遮りが問題である。

このような問題を解決するため、上述した特許文献１では、ＲＲ方式のＣＴにおいて、主検出器の出力により線源変動を補正する技術が記載されている。具体的には、ファンビームのデータを平行ビームのデータ（パラレルデータ）に変換するいわゆるファンパラ変換で平行ビームのデータに並び替えられた投影データはその面積が一定である前提を利用して補正している。

図６を用いて、具体的に説明する。これは、「投影角をφとして、被検体４１の投影Ｄｉのプロファイルの面積Ｄｒｅｆ（φ）は、φによらず一定である」という前提である。ここで、線源変動があると面積は一定でなくなる。そこで、Ｄｒｅｆ（φ）を１回転分平均した値をＤｒｅｆとして、各投影ＤｉにφごとにＤｒｅｆ／Ｄｒｅｆ（φ）をかけて面積を一定値Ｄｒｅｆに補正することで、線源変動を補正する。

しかし、ファンパラ変換後の平行ビームデータは互いに収集時間（収集した時刻）が異なっており、各データの一端から他端まではファン角分回転するだけの時間差がある。したがって、この時間差内で変化する、例えば交流電源に同期した変動のような早い変動を補正することができないという問題がある。また、スキャン中に、被検体がＸ線ビームからはみ出すと、投影データの（プロファイルの）面積は投影角によらずに一定となる前提が成り立たずに誤差が生じるという問題がある。さらに、特許文献１に記載されているような平行ビームに並び替えずに同じ補正をする方法の場合、時間の同一性の問題は起こらないが、投影データの面積は投影角によらずに一定となる前提が成り立たすに誤差が生じるという問題がある。

図７は、このファンビームにおいて投影データの面積がその投影角によらずに一定となる前提が成立しなくなることを説明する図である。最も簡単な例として、回転中心Ｃに対して均質な円形の被検体４１を偏芯して配置してある。被検体４１がビームの焦点Ｆから遠いとき投影Ｄｉの面積Ｄｒｅｆ（φ）は小さくなり、近いときに大きくなる。また、ファンビームの場合も、被検体がファンビームからはみ出ると、はみ出た分の面積がさらにずれる。

また、このように投影データの面積は投影角によらずに一定となる前提を利用する特許文献１に記載の方法は、ＴＲ方式ＣＴについても同様の問題がある。ＴＲ方式ＣＴの場合は、ファンパラ変換を必要とせずに平行ビームデータを得ることができるが、平行ビームデータの一端から他端にかけて収集に時間差がある。同様に、早い変動の場合は、全く補正できない。ファンビームとして同じ補正を加えた場合、時間の同一性は良いが、ＴＲ方式では被検体がファンビームを横切るようにスキャンするので、大きくはみ出しが起こり、面積が一定であるという前提が成立しなくなるため、適用することすらできない。

さらに、このように投影データの面積は投影角によらずに一定となる前提をラインセンサ式透視検査装置に適用することはできない。ラインセンサ式透視検査装置では、平行ビームデータに変換することができず、ファンビームとして補正すると、スキャンにつれて被検体の透視部位が換わるので、透視部位の変化に伴って面積も変化する為である。

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、線源変動を測定するための被検体に遮られることのない検出器すなわち比較検出器が無い場合でも、交流電源に同期した変動のような比較的速い線源変動の影響を緩和できる放射線検査装置及び放射線検査方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の特徴に係る本発明は、放射線源の線源変動を補正する放射線検査装置であって、放射線源に対向して複数チャンネルを有する放射線検出器を配置し、この複数チャンネルそれぞれで時系列で検出される被検体の透過データを対数変換してから時間ごとにチャンネル間で平均して１つの平均透過データを算出し、該平均透過データを時間方向に高周波通過処理して前記時間ごとの線源変動の比較的早い変動成分である比較データを求め、前記透過データに対し時間ごとにこの比較データを減算あるいは除算して補正された透過データを得ることを要旨としている。

上記構成の本発明によれば、放射線源の放射線発生強度に早い時間変動があるとき、複数チャンネルそれぞれで検出される透過データには同期した時間変動成分が加算され、複数チャンネルの平均透過データの時間方向プロファイルは、被検体の構造成分はチャンネル平均により均されてなだらかになるのに対し、時間変動成分は均されずにそのまま残るので、このプロファイルに高周波通過処理を施すことで速い時間変動成分だけが取り出せて比較データとすることができ、各チャンネルデータからこの比較データを減算することで放射線発生強度の変動を補正することができる。

以上、説明したように本発明によれば、線源変動を測定するための被検体に遮られることのない検出器すなわち比較検出器が無い場合でも、交流電源に同期した変動のような比較的速い線源変動の影響を緩和できる放射線検査装置及び放射線検査方法を提供することができる。

以下に、図面を用いて本発明の各実施の形態について説明する。

（第１の実施の形態）
（ＴＲ方式ＣＴ）
図１に示すように、第１の実施の形態に係るＴＲ方式コンピュータ断層撮影装置（ＴＲ方式ＣＴ）１は、Ｘ線管１１、Ｘ線検出器１２、回転テーブル１３、機構部１４、データ処理部１５および表示部１６を有している。

Ｘ線管１１は、被検体４１を透過させて透過画像を得るために用いるＸ線ビーム４２を発生する。Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１と対向して配置され、Ｘ線管１１から発生したファン状のＸ線ビーム４２が被検体４１を透過したＸ線を検出する。具体的には、Ｘ線検出器１２は、Ｘ線ビーム４２に沿った各チャンネルｎで検出することにより得られた１次元の透過データを出力する。

回転テーブル１３には、被検体４１が載置される。機構部１４は、回転軸１３ａに基づいて回転テーブル１３を回転させる。また、機構部１４は、回転軸１３ａと共に、Ｘ線ビーム４２に沿って、Ｘ線ビーム４２を横切るように、回転テーブル１３を平行移動させる。

データ処理部１５は、Ｘ線検出器１２で検出された透過データを入力して処理し、断面像を生成する。データ処理部１５は、中央処理制御装置やメモリを有する一般的なコンピュータで、ソフトウェアの機能ブロックとして、スキャン制御部１５ａ、比較データ生成部１５ｂおよび再構成部１５ｃを有している。具体的に、スキャン制御部１５ａは、ＴＲ方式ＣＴ１におけるスキャンを制御する。比較データ生成部１５ｂは、Ｘ線検出器１２から入力した透過データに基づいて、比較データを生成する。再構成部１５ｃは、比較データを用いて補正された透過データから被検体の断面像を再構成して出力する。

表示部１６は、データ処理部１５の再構成部１５ｃで生成された断面像等を表示する。また、図示は省略しているが、ＴＲ方式ＣＴ１は、データ処理部１５からの指令に基づいて、機構部１４を制御する機構制御部と、Ｘ線管１１を制御するＸ線制御部を有している。

この図１における点Ｆは、Ｘ線ビーム４２の焦点であり、角度θ₀は測定されるファンビームであるＸ線ビーム４２のファン角である。ＴＲ方式ＣＴ１では、被検体４１に対して角度θ₀のステップ回転と平行移動走査とを交互に繰り返してスキャンが行われる。

（検査方法）
次に、第１の実施の形態に係るＴＲ方式ＣＴ１における検査方法について説明する。第１の実施の形態に係るＴＲ方式ＣＴ１の検査におけるスキャン方法は、一般的なＴＲ方式のスキャン方法と同一であり、θ₀のステップ回転と平行移動走査とが交互に繰り返される。

回転テーブル１３の回転位置をφ、平行移動位置をｘとし、例えばθ₀＝３０°の場合、ＴＲ方式ＣＴ１で被検体４１の検査が開始されると、まず、回転テーブル１３が回転位置φ＝０°の状態で機構部１４により往路の平行移動走査がされる。この機構部１４による平行移動の間にＸ線検出器１２の各チャンネルｎで同時に平行移動位置ｘについて等間隔で透過データが検出され、検出された透過データがデータ処理部１５に対して出力される。次に、回転テーブル１３が３０°回転され、φ＝３０°で復路の平行移動が行われ、同様に透過データが検出される。

上述した条件の場合、ＴＲ方式ＣＴ１では、平行移動が終わる毎に回転テーブル１３が３０°回転して６回の平行移動走査がされて透過データの検出が繰り返され、スキャンが終了する。

平行移動走査は略一定速度で行われるため、１回の平行移動で得られる透過データは略一定時間間隔で得られる。また、これらの各平行移動走査でチャンネルｎで得られた透過データは時系列であり、時間をｔとして、Ｉ（ｎ，ｔ）と表すことができる。なお、この透過データＩ（ｎ，ｔ）は、測定Ｘ線量に比例している。

このステップ回転及び平行移動走査は、データ処理部１５の入力手段を介して、スキャン開始指示がスキャン制御部１５ａに入力されると、スキャン制御部１５ａがＸ線管１１、Ｘ線検出器１２、機構部１４を制御することで行われる。

図２に示すフローチャートを用いて、データ処理部１５における透過データの補正処理を説明する。

まず、データ処理部１５では、Ｘ線検出器１２から入力されて、メモリに記憶された透過データＩ（ｎ，ｔ）に対し、オフセット補正と対数変換及びエアー補正（ゲイン補正）を加えて、透過データＰ（ｎ，ｔ）を得る（Ｓ０１）。オフセット補正を省略すると、透過データＰ（ｎ，ｔ）を求める式は、式（１）で表される。

ここで、Ｉ_A（ｎ）は、被検体の無い状態で取得し、メモリに予め記憶させたチャンネルｎにおけるデータであるエアーデータである。

次に、比較データ生成部１５ｂは、式（１）により求めた透過データＰ（ｎ，ｔ）から比較データを生成する（Ｓ０２，Ｓ０３）。

具体的には、比較データ生成部１５ｂは、時間ｔ毎に透過データＰ（ｎ，ｔ）を全てのチャンネルｎについて平均し、平均透過データＰｍ（ｔ）を算出する（Ｓ０２）。平均透過データＰｍ（ｔ）を求める式は、式（２）で表される。

ここで、Ｎは、全チャンネル数（例えば、数十ないし数百）である。

次に、ステップＳ０２で求められた平均透過データＰｍ（ｔ）について、時間方向に高周波通過処理（ハイパス処理）して比較データＰｒｅｆ（ｔ）を求める（Ｓ０３）。

ここで、高周波通過処理は、具体的には、まず、平均透過データＰｍ（ｔ）を各時間ｔで時間ｔを中心とする２・ｔ１幅の区間内のデータ点で平均することで、低周波通過処理（ローパス処理）して、低周波データＰｍｌｐ（ｔ）を求める。この低周波通過処理は、式（３）で表される。なお、式（３）における「点数」とは、シグマの加算に用いる加算点数とされる値である。

次に、低周波データＰｍlｐ（ｔ）と平均透過データＰｍ（ｔ）により、各時間ｔについて、式（４）を用いて比較データＰｒｅｆ（ｔ）を算出する。すなわち、低周波通過処理したデータを減算することで、高周波通過処理の代用とする。

続いて、求めた比較データＰｒｅｆ（ｔ）について、比較検出器で得たデータのように用いてＲＥＦ補正すなわち線源変動の補正を行う。具体的には、各チャンネルｎ及び時間ｔで式（５）を用いてＲＥＦ補正を行って、補正済み透過データＰ’（ｎ，ｔ）を求める（Ｓ０４）。

その後、全ての平行移動走査で得られた透過データＩ（ｎ，ｔ）に対して、同様にそれぞれ式（１）乃至式（５）の処理を施し、補正済み透過データＰ’（ｎ，ｔ）を得る。

再構成部１５ｃは、これらの補正済み透過データＰ’（ｎ，ｔ）に基づいて被検体４１の断面像を再構成して出力する。

その後、表示部１６は、再構成部１５ｃから出力された断面像を表示する。

図３は、本発明の第１の実施の形態に係るＴＲ方式ＣＴ１の効果を説明する図である。本発明の第１の実施の形態に係るＴＲ方式ＣＴ１では、上述したような処理により補正することで、放射線源であるＸ線管１１から放射されるＸ線の強度の変動を補正することが出来るようになった。これは、透過データＰ（ｎ，ｔ）も、時間ｔについて変動を生じるが、その変動は全てのチャンネルｎについて同期し、全チャンネルで取得する透過データについて同一の変動をしていることを利用するものである。

具体的に、図３を用いて説明すると、Ｘ線管１１から出力されるＸ線ビーム４２のＸ線強度５０が±１０％幅で周期が２０ｍｓで変動する場合を例にして説明する。この場合、透過データＩ（ｎ，ｔ）が、±１０％幅の一定の割合で変動するので、対数変換した透過データＰ（ｎ，ｔ）は、±０．１の一定幅で変動する。なお、図３では、透過データＰ（ｎ，ｔ）のｔ方向全体を示すが、分かり易いように全体長（数秒）に比べ、変動周期（２０ｍｓ）を長めに描いている。

図３において、透過データＰ（ｎ，ｔ）は、変動がない場合の各元プロファイル５１１〜５１Ｎに対し、各チャンネルｎで共通の±０．１の変動を加算したものとなる。透過データＰ（ｎ，ｔ）をチャンネルｎで平均した平均透過データＰｍ（ｔ）は、変動がない場合の元プロファイル５２に変動を加算したものとなるが、この変動成分は、各チャンネルｎに共通の±０．１の変動成分そのままである。

また、変動成分は、速い変化をするのに対し、元プロファイル５２は、なだらかな変化である。これは、元プロファイル５２は、元プロファイル５１１〜５１Ｎの平均であり、元プロファイル５１１〜５１Ｎは被検体４１の構造を反映した細かい凹凸をもつが、これらの凹凸が各チャンネルｎで揃っていないので、多数のチャンネルｎで平均したとき均されてなだらかになるためである。

このため、平均透過データＰｍ（ｔ）に高周波通過処理を行うことで、±０．１の速い速度成分のみを取り出すことができ、変動成分である比較データＰｒｅｆ（ｔ）が求められる。透過データＰ（ｎ，ｔ）からこの比較データＰｒｅｆ（ｔ）を減算することで、±０．１の変動成分をなくした元プロファイル５１１〜５１Ｎを取り出すことが出来る。すなわち、Ｘ線の強度変動を補正することが出来る。

ここで、仮に高周波通過処理を行わない場合、元プロファイル５１１〜５１Ｎを取り出すことができないことは明らかである。また、この補正で、速い速度なら周期的でない変動も補正できることは明らかである。

上述した本発明の第１の実施の形態によれば、線源変動を測定するための被検体にさえぎられることのない検出器である比較検出器がない場合であっても、交流電源に同期した変動のような比較的速い線源変動の影響を取り除くこと、または、緩和させることが出来る。

また、本発明の第１の実施の形態によれば、線源変動以外の原因によるチャンネル間で同期した変動も取り除くこと、または、緩和させることが出来る。例えば、Ｘ線検出器出力に電源周波数に同期したノイズが乗る場合、また、平行移動の速度むらがＸ線検出器のＸ線測定時間（積算時間）を変動させて出力させる場合などである。

（第２の実施の形態）
（ラインセンサ式透視検査装置）
図４に示すように、第２の実施の形態に係るラインセンサ式透視検査装置２は、Ｘ線管２１、Ｘ線検出器２２、搬送機構２３、データ処理部２４、表示部２５を有している。

Ｘ線管２１は、被検体４１を透過させて透過画像を得るために用いるＸ線ビーム４２を発生する。Ｘ線検出器２２は、Ｘ線管２１と対向して配置され、Ｘ線管２１から発生したファン状のＸ線ビーム４２が被検体４１を透過したＸ線を検出する。具体的には、Ｘ線検出器２２は、Ｘ線ビーム４２に沿った各チャンネルｎで検出することにより得られた１次元の透過データを出力する。搬送機構２３は、載置された被検体４１をＸ線ビーム４２を横切るように平行移動させる。

データ処理部２４は、Ｘ線検出器２２で検出された透過データを入力して処理し、透過画像を生成する。このデータ処理部２４は、図示しない中央処理制御装置やメモリを有する一般的なコンピュータで、ソフトウェアの機能ブロックとして、比較データ生成部２４ａを有している。具体的に比較データ生成部２４ａは、Ｘ線検出器２２から入力した透過データに基づいて、比較データを生成する。

表示部２５は、データ処理部２４で生成された透過画像等を表示する。また、図示は省略しているが、ラインセンサ式透視検査装置２は、搬送機構２３を制御する機構制御部と、Ｘ線管２１を制御するＸ線管制御部を有している。

（検査方法）
次に、第２の実施の形態に係るラインセンサ式透視検査装置２における検査方法について説明する。第２の実施の形態に係るラインセンサ式透視検査装置２は、一般的なラインセンサ式透視検査装置の検査方法と同一であり、平行移動される被検体の透過データが用いられる。

Ｘ線検出器２２は、被検体４１が搬送機構２３に載置されて平行移動し、Ｘ線ビーム４２を通過するとき、Ｘ線検出器２２の各チャンネルｎで同時にこの平行移動の一定間隔で透過データを検出して出力する。Ｘ線検出器２２から出力された透過データは、データ処理部２４に入力され、図示しないメモリに記憶される。

平行移動は略一定速度で行われるので、平行移動走査で得られる透過データは、時系列で、略一定時間間隔で得られる。平行移動走査において、Ｘ線検出器２２の各チャンネルｎにおいて時間ｔで得られた透過データをＩ（ｎ，ｔ）と記載する。なお、上述した第１の実施の形態における場合と同様に、透過データＩ（ｎ，ｔ）は、測定Ｘ線量に比例している。

データ処理部２４は、透過データＩ（ｎ，ｔ）に対して、第１の実施の形態で上述した式（１）乃至（５）の処理を施す。具体的に、データ処理部２４において入力された透過データＩ（ｎ，ｔ）から式（１）を用いてＰ（ｎ，ｔ）が生成されると、比較データ生成部２４ａでは、式（１）乃至（４）を用いて比較データＰｒｅｆ（ｔ）を求める。その後、データ処理部２４は、この比較データＰｒｅｆ（ｔ）を用いて式（５）により補正された透過データＰ’（ｎ，ｔ）を求める。さらに、データ処理部２４は、この透過データＰ’（ｎ，ｔ）を各チャンネルｎ及び時間ｔで縦横に並べて透過画像を生成して出力する。

表示部２５にデータ処理部２４により出力された透過画像が入力されて表示される。

上述した本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、線源変動を測定するための被検体に遮られることのない検出器である比較検出器が無い場合でも、交流電源に同期した変動のような比較的速い線源変動の影響を取り除くこと、または、緩和させることができる。

また、本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、線源変動以外の原因によるチャンネル間で同期した変動も取り除くこと、または、緩和させることができる。

（第３の実施の形態）
（ＲＲ方式ＣＴ）
図５に示すように、本発明の第３の実施の形態に係るＲＲ方式ＣＴ３は、Ｘ線管３１、Ｘ線検出器３２、回転テーブル３３、機構部３４、データ処理部３５、表示部３６を有している。

Ｘ線管３１は、被検体４１を透過させて透過画像を得るために用いるＸ線ビーム４２を発生する。Ｘ線検出器３２は、Ｘ線管３１と対向して配置され、Ｘ線管３１から発生したファン状のＸ線ビーム４２が被検体４１を透過したＸ線を検出する。具体的には、Ｘ線検出器３２は、Ｘ線ビーム４２に沿った各チャンネルｎで検出することにより得られた１次元の透過データを出力する。

回転テーブル３３には、被検体４１が載置される。機構部３４は、回転軸３３ａに基づいて回転テーブル３３を回転させる。

データ処理部３５は、Ｘ線検出器３２からの透過データを処理する。このデータ処理部３５は、図示しない中央処理制御装置やメモリを有する一般的なコンピュータで、ソフトウェアの機能ブロックとして、比較データ生成部３５ｂを有している。具体的に、スキャン制御部３５ａは、ＲＲ方式ＣＴ３におけるスキャンを制御する。比較データ生成部３５ｂは、Ｘ線検出器３２から入力した透過データに基づいて、比較データを生成する。再構成部３５ｃは、比較データを用いて補正された透過データから被検体の断面像を再構成して出力する。

表示部３６は、データ処理部３５の再構成部３５ｃで生成された断面像等を表示する。

（検査方法）
次に、第３の実施の形態に係るＲＲ方式ＣＴ３における検査方法について説明する。

本発明の第３の実施の形態に係るＲＲ方式ＣＴ３のスキャンは、一般的なＲＲ方式ＣＴのスキャンと同様で、被検体４１を回転させて行う。被検体４１が載置される回転テーブル３３の回転位置をφとして説明する。

スキャンが開始されると、被検体４１は回転テーブル３３の回転により１回転され、Ｘ線検出器３２の各チャンネルｎにより、この回転の間にφの一定間隔おきに被検体４１の透過データが同時に検出され、出力される。Ｘ線検出器３２から出力された被検体４１の透過データは、データ処理部３５に入力されて図示しないメモリに記憶される。

回転は略一定速度で行われるので、Ｘ線検出器３２では、略一定時間間隔で透過データが得られる。回転中に得られた透過データは、時系列であり、時間をｔとしてＩ（ｎ，ｔ）と表すことができる。なお、上述した第１の実施の形態における場合と同様に、透過データＩ（ｎ，ｔ）は、測定Ｘ線量に比例した量とする。

データ処理部３５は、入力した透過データＩ（ｎ，ｔ）に対して、第１の実施の形態で上述した式（１）乃至（５）の処理を施す。具体的に、データ処理部３５において入力された透過データＩ（ｎ，ｔ）から式（１）を用いてＰ（ｎ，ｔ）が生成されると、比較データ生成部３５ｂでは、式（２）乃至（４）を用いて比較データＰｒｅｆ（ｔ）を求める。その後、データ処理部３５は、この比較データＰｒｅｆ（ｔ）を用いて式（５）により、補正された透過データＰ’（ｎ，ｔ）を求める。再構成部３５ｃは、これらの補正済み透過データＰ’（ｎ，ｔ）を用いて、被検体４１の断面像を再構成して出力する。

表示部３６は、データ処理部３５の再構成部３５ｃから出力された断面像画を表示する。

本発明の第３の実施の形態に係るＲＲ方式ＣＴによれば、上述した第１の実施の形態と同様に、線源変動を測定するための被検体に遮られることのない検出器である比較検出器が無い場合であっても、交流電源に同期した変動のような比較的速い線源変動の影響を取り除くこと、または、緩和させることができる。

また、本発明の第３の実施の形態に係るＲＲ方式ＣＴによれば、上述した第１の実施の形態と同様に、線源変動以外の原因によるチャンネル間で同期した変動も取り除くこと、または、緩和させることができる。

さらに、本発明の第３の実施の形態に係るＲＲ方式ＣＴによれば、ＲＲ方式のスキャン中に被検体がＸ線ビームからはみ出した場合であっても、その影響を受けることなく、線源変動の影響を取り除くこと、または、緩和させることができる。

（第１の変形例）
上述した第１乃至第３の実施の形態で、比較検出器を取り付け、線源変動補正を二重に行うこともできる。この場合、比較検出器は被検体４１に遮られないように、Ｘ線管の近傍に配置する。この比較検出器で検出された透過データＩｒｅｆｃｈ．（ｔ）に式（６）を用いて対数変換を施した透過データＰｒｅｆｃｈ．（ｔ）を得る。なお、式（６）における「定数」は、放射線検査装置ごとにあらかじめ定められた数である。

その後、式（１）で得られた透過データＰ（ｎ，ｔ）に対し、式（７）に示すようにＲＥＦ補正を施す。

また、式（７）により得られた透過データＰ（ｎ，ｔ）に式（２）乃至（５）の演算を加えて補正済み透過データＰ’（ｎ，ｔ）を得る。すなわち、式（１），（６），（７），（２），（３），（４），（５）の順番で演算する。

ここで、ＲＥＦ補正は、式（７）および（５）で２重にされる。このように２重に線源変動補正をすることにより、線源変動を測定するための検出器である比較検出器による１回目のＲＥＦ補正（式（７））が不正確であることにより残存する変動を、２回目のＲＥＦ補正（式（５））を加えて緩和することが出来る。

（第２の変形例）
上述した第１乃至第３の実施の形態では、対数変換した透過データにＲＥＦ補正を加えたが、対数変換せずにＲＥＦ補正を加えることもできる。この場合、式（１）乃至（５）は、次の式（１）’乃至（５）’で置き換えることが出来る。

まず、式（１）’により、エアー補正（ゲイン補正）を加えて透過データＬ（ｎ，ｔ）を得る。

次に、式（２）’により、透過データＬ（ｎ，ｔ）を調和平均し、平均透過データＬｍ（ｔ）を算出する。

次に、式（３）’により、平均透過データＬｍ（ｔ）を各時間ｔで、時間ｔを中心とする２・ｔ１幅の区間で調和平均することで、低周波通過処理した低周波データＬｍｌｐ（ｔ）を求める。なお、式（３）’における「点数」とは、Πの乗算に用いられる乗算点数とされる値である。

続いて、各時間ｔについて、式（４）’を用いて低周波データＬｍｌｐ（ｔ）により、比較データＬｒｅｆ（ｔ）を求める。

このように、低周波通過処理したデータで除算することで、高周波通過処理の代用とする。次に、求められた比較データＬｒｅｆ（ｔ）で式（５）’により、ＲＥＦ補正を行う。

このように対数変換せずにＲＥＦ補正を行なう場合は除算が用いられる。これにより、上述した各実施の形態と同様の効果を得ることが出来る。

式（１）’乃至（５）’は、数学的に第１の実施の形態で上述した式（１）乃至（５）と等価である。これは、式（１）’乃至（５）’は、それぞれ両辺を対数変換して、さらに記号の置き換えを行なえば、式（１）乃至（５）に全く同じになることで証明される。具体的にこの置き換えは、ｌｏｇ（Ｌ（ｎ，ｔ））をＰ（ｎ，ｔ）とし、ｌｏｇ（Ｌｍ（ｔ））をＰｍ（ｔ）とし、Ｌｏｇ（Ｌｍｌｐ（ｔ））をＰｍｌｐ（ｔ）とし、Ｌｏｇ（Ｌｒｅｆ（ｔ））をＰｒｅｆ（ｔ）とし、ｌｏｇ（Ｌ’（ｎ，ｔ））をＰ’（ｎ，ｔ）と置き換えることである。

（第３の変形例）
上述した第１乃至第３の実施の形態では、平均透過データＰｍ（ｔ）を求めるとき、全チャンネルで平均したが、全チャンネルをゾーン分けし、各ゾーンでそれぞれ平均透過データＰｍ（ｔ）を求めても良い。この場合、各ゾーンそれぞれで比較データＰｒｅｆ（ｔ）を求めゾーンごとにＲＥＦ補正を行うようにする。これは、線源変動に方向性がある場合、すなわちＸ線ビーム内の位置によって線源変動が異なるような場合に用いると効果がある。

このゾーン分けを細かくして、チャンネルごとにゾーンを変えるような方法もある。例えば、チャンネルｎの周囲ｎ１〜ｎ２チャンネル（ｎ１＝ｎ−ｐ，ｎ２＝ｎ＋ｐ：ｐは放射線検査装置ごとに定められる定数）の範囲で平均透過データＰｍ（ｔ）を求め、さらに、比較データＰｒｅｆ（ｔ）を求めて、チャンネルごとに異なった比較データＰｒｅｆ（ｔ）を用いることもできる。

（第４の変形例）
上述した第１乃至第３の実施の形態において、高周波通過処理は他の方法でもよい。たとえば、Ｐｍ（ｔ）をフーリエ変換し、周波数空間でハイパスフィルタ掛けし、逆フーリエ変換で元に戻すような処理であってもよい。

（第５の変形例）
上述した第１乃至第３の実施の形態において、２次元分解能のＸ線検出器を用いてもよい。この場合、Ｘ線ビーム４２の厚みを増やし、厚み方向にチャンネル列ｍを持ったＸ線検出器を用いる。

この場合、同様に、各走査で得られた透過データはそれぞれ時系列であり、時間をｔとして、Ｉ（ｍ，ｎ，ｔ）で表せる。上述した各実施の形態と同様に処理を行うが、式（１）乃至（５）の代わりに、以下の式（８）、（９）、（３）、（４）、（１０）を計算する。

ここで、Ｉ_A（ｍ，ｎ）は、チャンネルｍ，ｎにおけるエアーデータである。なお、式（９）における「点数」とは、Σの加算に用いる加算点数とされる数である。

ここで加算は全チャンネルか、あるいは所定のゾーンを定めて行う。高域通過処理は全く同じに式（３）、（４）で行う。

ＲＥＦ補正は各ｍ，ｎ，ｔで、式（１０）により、補正済み透過データＰ’（ｍ，ｎ，ｔ）を得る。

次に、１スキャン分のＰ’（ｍ，ｎ，ｔ）を用いて、第１及び第３の実施の形態のＣＴの場合、複数枚の断面像を作成する。また、第２の実施の形態のラインセンサ式透視検査装置の場合、各列ｍごとに透視画像を作成するか、あるいは、各列ｍのデータを組合せて透過画像を作成する。

（その他の変形例）
上述した各変形例を組み合わせることもできる。

また、上述した本発明の第１乃至第３の実施の形態によれば、放射線としてＸ線を用いたが、Ｘ線でなくても透過性の放射線であれば良い。例えば、赤外線、電波、γ線などの電磁波、または、電子や中性子などの粒子線などを用いた放射線検査装置にも適用することができる。

さらに、上述した本発明の第１乃至第３の実施の形態によれば、被検体を動かしてスキャンを行っているが、被検体の代わりにＸ線源やＸ線検出器側を動かして相対的にスキャンを行うようにすることもできる。

また、上述した本発明の第２の実施の形態に係るラインセンサ式透視検査装置２では、平行移動走査してスキャンしているが、直線には限られない。例えば、被検体をＸ線管中心に回転させたり、また、被検体がパイプである場合には、パイプ軸をＸ線ビーム面に配置し、パイプをパイプ軸の周りに回転させてスキャンすることもできる。

また、第１及び第３の実施の形態に係るＣＴは他の方式に係るＣＴの場合にも、適用することができる。さらには、ＣＴ以外の断層撮影装置（ラミノグラフあるいはトモシンセンス装置）にも適用することが出来る。

さらに、本発明は、多数チャンネルの放射線検出器で時系列でデータ収集する放射線検査装置であれば、どのような形式の装置にも適用することができる。

上述したように、本発明に係る放射線検査装置によれば、線源変動を測定するための被検体に遮られることのない検出器すなわち比較検出器が無い場合でも、交流電源に同期した変動のような比較的速い線源変動影響を緩和することができる。

あるいは、線源変動を測定するための検出器すなわち比較検出器による補正が不正確であることを緩和できる放射線検査装置を提供することができる。

あるいは、放射線検出器の出力に生じる線源変動の影響と類似したノイズを緩和できる放射線検査装置を提供することができる。

本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の第１の実施の形態に係るＴＲ方式ＣＴの概略構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＴＲ方式ＣＴの処理部における透過データの補正処理を説明するフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係るＴＲ方式ＣＴの効果を説明する図である。 本発明の第２の実施の形態に係るラインセンサ式透視検査装置２の概略構成図である。 本発明の第３の実施の形態に係るＲＲ方式ＣＴの概略構成図である。 投影データの（プロファイルの）面積が投影角によらずに一定となることについて説明する図である。 ファンビームの場合に図６の前提が成り立たなくなることを説明する図である。

符号の説明

１…ＴＲ方式ＣＴ
２…ラインセンサ式透視検査装置
３…ＲＲ方式ＣＴ
１１…Ｘ線管
１２…Ｘ線検出器
１３…回転テーブル
１３ａ…回転軸
１４…機構部
１５…データ処理部
１５ａ…スキャン制御部
１５ｂ…比較データ生成部
１５ｃ…再構成部
１６…表示部
２１…Ｘ線管
２２…Ｘ線検出器
２３…搬送機構
２４…データ処理部
２４ａ…比較データ生成部
２５…表示部
３１…Ｘ線管
３２…Ｘ線検出器
３３…回転テーブル
３３ａ…回転軸
３４…機構部
３５…データ処理部
３５ａ…スキャン制御部
３５ｂ…比較データ生成部
３５ｃ…再構成部
３６…表示部
４１…被検体
４２…Ｘ線ビーム
５０…Ｘ線強度
５２…元プロファイル
５１１〜５１Ｎ…元プロファイル

Claims (2)

1. 放射線源の線源変動を補正する放射線検査装置であって、
   放射線源に対向して複数チャンネルを有する放射線検出器を配置し、この複数チャンネルそれぞれで時系列で検出される被検体の透過データを対数変換してから時間ごとにチャンネル間で平均して１つの平均透過データを算出し、該平均透過データを時間方向に高周波通過処理して前記時間ごとの線源変動の比較的早い変動成分である比較データを求め、前記透過データに対し時間ごとにこの比較データを減算あるいは除算して補正された透過データを得るように構成されたことを特徴とする放射線検査装置。
2. 放射線源の線源変動を補正する放射線検査方法であって、
   放射線源に対向して複数チャンネルを有する放射線検出器を配置し、この複数チャンネルそれぞれで時系列で検出される被検体の透過データを対数変換してから時間ごとにチャンネル間で平均して１つの平均透過データを算出し、該平均透過データを時間方向に高周波通過処理して前記時間ごとの線源変動の比較的早い変動成分である比較データを求め、前記透過データに対し時間ごとにこの比較データを減算あるいは除算して補正された透過データを得ることを特徴とする放射線検査方法。

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