JP5218430B2 - 断層撮影装置 - Google Patents

Description

この発明は、医療分野や工業分野などに用いられる断層撮影装置に関する。

従来の断層撮影装置としては、例えばＸ線断層撮影装置がある。このＸ線断層撮影装置では、図１３に示すように、被検体Ｍを挟んでＸ線管１０１とＸ線フィルム１０２とを対向配置して、Ｘ線管１０１を第１方向に直線移動させるのに同期して、Ｘ線フィルム１０２をその第１方向とは逆方向である第２方向に直線移動させるように連動させる。また、被検体Ｍの特定の断層面（基準面）上の任意の点がＸ線フィルム１０２上で常に同じ位置になるように、Ｘ線管１０１の被検体ＭへのＸ線照射角度を変えながら連続的に撮影を行っている。Ｘ線断層撮影装置では、このような直線移動（直線走査）以外にも、図１４に示すような円移動（円走査）による円断層や、図１５の平面図が示すような渦巻き移動（渦巻き走査）による渦巻き断層など各種の走査軌道が実現されている。

さらに、近年、Ｘ線フィルムの替わりに、フラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」と略記する）等の面検出器を使用したディジタル断層撮影装置が実用化されている。このディジタル断層では、基準面上の任意の点が面検出器上で常に同じ位置になるように、Ｘ線管の被検体へのＸ線照射角度を変えながら断続的に撮影を行っている。そして、各角度からの撮影により得られた複数枚の投影像を重ね合わせるようにＸ線検出信号の加算演算処理を行うことで、基準面での断層像を算出する。さらに、ディジタル断層では、各角度からの撮影により得られた複数枚の投影像をそれぞれ適量ずらしながら加算演算処理を行う「シフト加算法」と呼ばれる断層再構成法を用いることで、基準面以外の任意の断層面についても断層像を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
特開昭５９−５５２４１号公報（第２頁）

しかしながら、上述したシフト加算法による断層再構成を行った場合、基準面の断層像は、基準面以外の断層像に比べＳ／Ｎ比が悪くなる傾向がある。面検出器では各画素毎に感度バラツキを持つ。基準面以外の断層面では、上述したシフト加算を行うことで、断層像のある画素の生成には複数の投影像画素が寄与し、検出器画素の感度バラツキを均す効果が得られる。一方、基準面ではシフト量が“０”であるので、断層像のある画素の生成には、投影像の対応画素のみしか寄与せずに、検出器画素の感度バラツキがそのまま断層像に現れる。

この原因となる感度バラツキは、断層再構成前の感度補正によって補正されるべきものだが、実際には完全に補正することはできず、僅かに残った感度バラツキが断層像の基準面で現れる。特に、シフト加算法を一般化した周知のフィルタード・バックプロジェクション（FBP: Filtered Back Projection法）（「フィルタ補正逆投影法」とも呼ばれる）では、再構成関数と呼ばれる高周波通過フィルタを施す影響により、この感度バラツキが顕著に現れる。

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、感度バラツキに起因するＳ／Ｎ比劣化を改善することができる断層撮影装置を提供することを目的とする。

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。
すなわち、この発明の断層撮影装置は、電磁波に関する撮像系を備え、その撮像系によって断層撮影を行う断層撮影装置であって、前記撮像系は、被検体に対して透過性を有するビーム状の電磁波を被検体に照射する照射源と、前記被検体を透過した電磁波を検出する検出手段とを備えるとともに、前記装置は、前記照射源・検出手段の一方・他方の被検体に対する相対移動の接線方向が互いに異なった状態で、前記照射源・検出手段のそれぞれが断層面に平行な面内で相対移動するように撮像系を駆動させる駆動手段を備えていることを特徴とするものである。

この発明の断層撮影装置によれば、照射源・検出手段の一方の被検体に対する相対移動を「主走査」と定義づけ、照射源・検出手段の他方の被検体に対する相対移動を「主走査」とそれに直交した「副走査」とで合成された走査と定義づける。すると、一方・他方の被検体に対する相対移動の接線方向が互いに異なった状態で、照射源・検出手段のそれぞれが断層面に平行な面内で相対移動するように駆動手段は駆動させているので、一方のみに着目すると、たとえ基準面およびその近傍でも、副走査方向の寄与画素をもっている。したがって、その寄与画素でもって感度バラツキを均し、感度バラツキに起因するＳ／Ｎ比劣化を改善することができる。

この発明の断層撮影装置の一例（前者の一例）は、照射源・検出手段の少なくとも一方の被検体に対する相対移動は曲線移動である。前者の一例において、照射源・検出手段の一方の被検体に対する相対移動は直線移動であるとともに、照射源・検出手段の他方の被検体に対する相対移動は上述した曲線移動であり、その曲線移動の一部の上述した接線方向は直線移動の方向に一致することである。この発明の断層撮影装置の他の一例（後者の一例）は、照射源・検出手段の両方が被検体に対して相対的にそれぞれ直線移動してもよい。

また、上述した前者の一例において、照射源・検出手段の両方が被検体に対して相対的にそれぞれ曲線移動してもよい。

これらの相対移動については、直線運動の成分や円運動の成分を含んでいてもよい。すなわち、照射源・検出手段の少なくとも一方の被検体に対する相対移動が直線運動の成分を含んでいてもよいし、照射源・検出手段の少なくとも一方の被検体に対する相対移動が円運動の成分を含んでいてもよい。なお、（円運動も含め）曲線運動の成分を一切含まず、直線運動の成分のみを含んでいる場合には、合成された相対移動は上述した直線移動となり、円運動の成分を含んでいる場合には、たとえ他に直線運動の成分を含んでいたとしても、合成された相対移動は上述した曲線移動となる。各々の成分に分解する場合には、上述した主走査・副走査で分けてもよいし、それ以外のベクトルで分けてもよい。

この発明に係る断層撮影装置によれば、照射源・検出手段の一方・他方の被検体に対する相対移動の接線方向が互いに異なった状態で、照射源・検出手段のそれぞれが断層面に平行な面内で相対移動するように駆動手段は駆動させているので、たとえ基準面およびその近傍でも、寄与画素でもって感度バラツキを均し、感度バラツキに起因するＳ／Ｎ比劣化を改善することができる。

実施例に係る断層撮影装置のブロック図である。 フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の駆動に関するＦＰＤ駆動機構の概略構成を示す模式図である。 Ｘ線管の駆動に関するＸ線管駆動部の概略構成を示す模式図である。 側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の等価回路である。 平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の等価回路である。 水平面内の主走査や副走査の説明に供する平面図である。 直線断層シフト量の説明に供するＸ線管およびフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の概略側面図である。 断層高さを横軸とした場合における断層像１画素の生成に寄与する検出器画素数を縦軸としたグラフである。 主走査のみの移動の場合における断層像１画素の生成に寄与する画素の分布の模式図である。 副走査を考慮した場合における断層像１画素の生成に寄与する画素の分布の模式図である。 Ｓ／Ｎ比劣化の改善度を示した断層高さを横軸とした場合における断層像の標準偏差を縦軸としたグラフである。 （ａ），（ｂ）は、変形例に係るＸ線管およびフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の移動を模式的に示した平面図である。 従来の直線走査の断層撮影装置の概略構成を示した側面図である。 従来の円走査の断層撮影装置の概略構成を示した側面図である。 渦巻き走査を模式的に示した平面図である。

符号の説明

２ … Ｘ線管
３ … フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
１４ … ＦＰＤ駆動機構
１５ … Ｘ線管駆動部
Ａ … 主走査
Ｂ … 副走査
Ｈ … 水平面
Ｍ … 被検体

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。図１は、実施例に係る断層撮影装置のブロック図であり、図２は、フラットパネル型Ｘ線検出器の駆動に関するＦＰＤ駆動機構の概略構成を示す模式図であり、図３は、Ｘ線管の駆動に関するＸ線管駆動部の概略構成を示す模式図である。本実施例では電磁波として放射線を例に採るとともに、検出手段としてフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、「ＦＰＤ」と略記する）を例に採って説明する。

断層撮影装置は、図１に示すように、被検体Ｍを載置する天板１と、その被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管２と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するＦＰＤ３とを備えている。Ｘ線管２は、この発明における照射源に相当し、ＦＰＤ３は、この発明における検出手段に相当する。

断層撮影装置は、他に、天板１の昇降および水平移動を制御する天板制御部４や、ＦＰＤ３の走査を制御するＦＰＤ制御部５や、Ｘ線管２の管電圧や管電流を発生させる高電圧発生部６を有するＸ線管制御部７や、ＦＰＤ３から電荷信号であるＸ線検出信号をディジタル化して取り出すＡ／Ｄ変換器８や、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたＸ線検出信号に基づいて種々の処理を行う画像処理部９や、これらの各構成部を統括するコントローラ１０や、処理された画像などを記憶するメモリ部１１や、オペレータが入力設定を行う入力部１２や、処理された画像などを表示するモニタ１３などを備えている。

天板制御部４は、天板１を水平移動させて被検体Ｍを撮像位置にまで収容したり、昇降、回転および水平移動させて被検体Ｍを所望の位置に設定したり、水平移動させながら撮像を行ったり、撮像終了後に水平移動させて撮像位置から退避させる制御などを行う。これらの制御は、モータやエンコーダ（図示省略）などからなる天板駆動機構（図示省略）を制御することで行う。

ＦＰＤ制御部５は、ＦＰＤ３を被検体Ｍの長手方向である体軸ｚ方向に沿って平行移動させる制御を行う。この制御は、図２に示すように、ラック１４ａやピニオン１４ｂやモータ１４ｃやエンコーダ１４ｄなどからなるＦＰＤ駆動機構１４を制御することで行う。具体的には、ラック１４ａは被検体Ｍの体軸ｚ方向に沿って延在している。ピニオン１４ｂはＦＰＤ３を支持し、その一部はラック１４ａに嵌合しており、モータ１４ｃの回転によって回転する。例えば、モータ１４ｃを正転させると、図２中の一点鎖線に示すようにラック１４ａに沿ってＦＰＤ３が被検体Ｍの頭側に平行移動し、モータ１４ｃを逆転させると、図２中の二点鎖線に示すようにラック１４ａに沿ってＦＰＤ３が被検体Ｍの足元側に平行移動する。エンコーダ１４ｄはＦＰＤ３の移動方向と移動量（移動距離）に対応したモータ１４ｃの回転方向および回転量を検出する。エンコーダ１４ｄによる検出結果をＦＰＤ制御部５に送る。

高電圧発生部６は、Ｘ線を照射させるための管電圧や管電流を発生してＸ線管２に与える。Ｘ線管制御部７は、Ｘ線管２を後述する主走査Ａ（図６を参照）に沿って平行移動させる制御を行う。この制御は、図３に示すように、支柱１５ａやネジ棒１５ｂやモータ１５ｃやエンコーダ１５ｄなどからなるＸ線管駆動部１５を制御することで行う。具体的には、支柱１５ａはＸ線管２を上端側に装着支持し、下端側にネジ棒１５ｂにネジ結合している。ネジ棒１５ｂは被検体Ｍの主走査に沿って延在しており、モータ１５ｃの回転によって回転する。例えば、モータ１５ｃを正転させると、図３中の一点鎖線に示すように支柱１５ａとともにＸ線管２が被検体Ｍの足元側に主走査に沿って平行移動し、モータ１５ｃを逆転させると、図３中の二点鎖線に示すように支柱１５ａとともにＸ線管２が被検体Ｍの頭側に主走査に沿って平行移動する。エンコーダ１５ｄはＸ線管２の移動方向と移動量（移動距離）に対応したモータ１５ｃの回転方向および回転量を検出する。エンコーダ１５ｄによる検出結果をＸ線管制御部７に送る。

なお、図６に示すように、ＦＰＤ３の平行移動を主走査Ａおよび後述する副走査Ｂに分解したときに、図１に示すように、主走査に関してＸ線管２およびＦＰＤ３が互いに逆方向に平行移動するように構成するために、主走査に分解された図２のモータ１４ｃの回転方向、および図３のモータ１５ｃの回転方向が互いに逆方向になるように、ＦＰＤ制御部５およびＸ線管制御部７は制御する。ＦＰＤ駆動機構１４およびＸ線管駆動部１５は、この発明における駆動手段に相当する。

また、Ｘ線管制御部７は、Ｘ線管２側のコリメータ（図示省略）の照視野の設定の制御を行う。本実施例では、主走査Ａ（図６を参照）および副走査Ｂ（図６を参照）に広がりを有するファンビーム状のＸ線を照射するようにコリメータを制御して照視野を設定する。

コントローラ１０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されており、メモリ部１１は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体などで構成されている。また、入力部１２は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。

画像処理部９は、Ｘ線検出信号に対してラグ補正やゲイン補正などを行って、ＦＰＤ３の検出面に投影されたＸ線画像を出力する補正部９ａと、補正されたＸ線画像（投影像）についてシフト加算法を用いて断層再構成を行って断層像を出力する再構成処理部９ｂとを備えている。シフト加算法については、図７〜図１１で後述する。

メモリ部１１は、画像処理部９で処理された各々の画像を書き込んで記憶するように構成されている。ＦＰＤ制御部５やＸ線管制御部７も、コントローラ１０と同様にＣＰＵなどで構成されている。

次に、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３の構造について、図４および図５を参照して説明する。図４は、側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の等価回路であり、図５は、平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の等価回路である。

ＦＰＤ３は、図４に示すように、ガラス基板３１と、ガラス基板３１上に形成された薄膜トランジスタＴＦＴとから構成されている。薄膜トランジスタＴＦＴについては、図４、図５に示すように、縦・横式２次元マトリクス状配列でスイッチング素子３２が多数個（例えば、1024個×1024個）形成されており、キャリア収集電極３３ごとにスイッチング素子３２が互いに分離形成されている。すなわち、ＦＰＤ３は、２次元アレイ放射線検出器でもある。

図４に示すようにキャリア収集電極３３の上にはＸ線感応型半導体３４が積層形成されており、図４、図５に示すようにキャリア収集電極３３は、スイッチング素子３２のソースＳに接続されている。ゲートドライバ３５からは複数本のゲートバスライン３６が接続されているとともに、各ゲートバスライン３６はスイッチング素子３２のゲートＧに接続されている。一方、図５に示すように、電荷信号を収集して１つに出力するマルチプレクサ３７には増幅器３８を介して複数本のデータバスライン３９が接続されているとともに、図４、図５に示すように各データバスライン３９はスイッチング素子３２のドレインＤに接続されている。

図示を省略する共通電極にバイアス電圧を印加した状態で、ゲートバスライン３６の電圧を印加（または０Ｖに）することでスイッチング素子３２のゲートがＯＮされて、キャリア収集電極３３は、検出面側で入射したＸ線からＸ線感応型半導体３４を介して変換された電荷信号（キャリア）を、スイッチング素子３２のソースＳとドレインＤとを介してデータバスライン３９に読み出す。なお、スイッチング素子がＯＮされるまでは、電荷信号はキャパシタ（図示省略）で暫定的に蓄積されて記憶される。各データバスライン３９に読み出された電荷信号を増幅器３８で増幅して、マルチプレクサ３７で１つの電荷信号にまとめて出力する。出力された電荷信号をＡ／Ｄ変換器８でディジタル化してＸ線検出信号として出力する。

次に、主走査や副走査について、図６を参照して説明する。図６は、水平面内の主走査や副走査の説明に供する平面図である。

本明細書では、「課題を解決するための手段」の段落でも述べたように、撮像系からなる照射源（本実施例ではＸ線管２）・検出手段（本実施例ではＦＰＤ３）の一方の被検体Ｍに対する相対移動を「主走査」と定義づけ、照射源（Ｘ線管２）・検出手段（ＦＰＤ３）の他方の被検体Ｍに対する相対移動を「主走査」とそれに直交した「副走査」とで合成された走査と定義づける。本実施例では、撮像系からなる照射源・検出手段の一方をＸ線管２とするとともに、他方をＦＰＤ３とする。そして、図６に示すように、一方であるＸ線管２の平行移動を主走査Ａとするとともに、体軸ｚに沿った他方であるＦＰＤ３の平行移動を主走査Ａとそれに直交した副走査Ｂとで合成された走査とする。つまり、体軸ｚに沿ったＦＰＤ３の平行移動は、Ｘ線管２の平行移動に平行である主走査Ａと、副走査Ｂとに分解される。

また、上述したように、ＦＰＤ３の平行移動を主走査Ａおよび副走査Ｂに分解したときに、主走査Ａに関してＸ線管２およびＦＰＤ３が互いに逆方向に平行移動している。これらのＸ線管２およびＦＰＤ３は、合成された体軸ｚも含み、主走査Ａおよび副走査Ｂを含んだ水平面Ｈ内でそれぞれ移動（走査）する。したがって、水平面Ｈは、この発明における断層面に相当する。

なお、本明細書での断層面とは、横断像に平行な面、すなわちアキシャル(Axial)像に平行な面のみならず、冠状断像に平行な面（本実施例のような水平面Ｈ）、すなわちコロナル(coronal)像に平行な面や、矢状断像に平行な面、すなわちサジタル(sagittal)像に平行な面、あるいはそれ以外の斜め方向での面なども示すことに留意されたい。したがって、本明細書では、後述する相対移動の接線方向も含んで、撮像系からなる照射源（本実施例ではＸ線管２）・検出手段（本実施例ではＦＰＤ３）の被検体Ｍに対する相対移動の軌跡によって断層面が決定される。このように、撮像系からなる照射源（Ｘ線管２）・検出手段（ＦＰＤ３）の被検体Ｍに対する相対移動を含む断層面として、本実施例のようなコロナル像に平行な面（水平面Ｈ）に限定されず、アキシャル像に平行な面、サジタル像に平行な面あるいはそれ以外の斜め方向の面を採用してもよい。

また、本実施例では、図６に示すように、Ｘ線管２・ＦＰＤ３の両方が直線移動している。したがって、Ｘ線管２・ＦＰＤ３の移動の接線方向も上述した直線移動の方向に一致する。また、本実施例では、（円運動も含め）曲線運動の成分を一切含まず、直線運動の成分のみを含んでいる。このように、直線運動の成分のみを含んでいる場合には、合成された相対移動は上述した直線移動となる。ＦＰＤ３の移動を例に採ると、主走査Ａでは直線運動の成分のみを含み、副走査Ｂでも直線運動の成分のみを含んでおり、その他の曲線運動の成分を一切含んでいない。したがって、合成されたＦＰＤ３の移動は直線移動となる。

本実施例に係る断層撮影装置によれば、撮像系からなるＸ線管２・フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３の一方（ここではＸ線管２）・他方（ここではＦＰＤ３）の被検体Ｍに対する相対移動の接線方向が互いに異なった状態で、撮像系からなるＸ線管２・ＦＰＤ３のそれぞれが断層面（本実施例では水平面Ｈ）に平行な面内で相対移動するようにＦＰＤ駆動機構１４およびＸ線管駆動部１５は駆動させているので、一方であるＸ線管２のみに着目すると、たとえ基準面およびその近傍でも、副走査方向の寄与画素をもっている。したがって、その寄与画素でもって感度バラツキを均し、感度バラツキに起因するＳ／Ｎ比劣化を改善することができる。

具体的に、副走査方向の寄与画素について、シフト加算法とともに、図７〜図１１を参照して説明する。図７は、直線断層シフト量の説明に供するＸ線管およびフラットパネル型Ｘ線検出器の概略側面図であり、図８は、断層高さを横軸とした場合における断層像１画素の生成に寄与する検出器画素数を縦軸としたグラフであり、図９は、主走査のみの移動の場合における断層像１画素の生成に寄与する画素の分布の模式図であり、図１０は、副走査を考慮した場合における断層像１画素の生成に寄与する画素の分布の模式図であり、図１１は、Ｓ／Ｎ比劣化の改善度を示した断層高さを横軸とした場合における断層像の標準偏差を縦軸としたグラフである。

［従来のシフト加算法に用いられるパラメータ・寄与画素範囲］
図７に示すように、主走査Ａに関してＸ線管２およびＦＰＤ３が互いに逆方向に平行移動した場合に、Ｘ線管２の焦点からＦＰＤ３の検出面までの距離をＳＩＤ(Source Image Distance)とし、Ｘ線管２の焦点から基準面までの距離をＳＯＤ(Source Object Distance)とし、基準面から任意裁断面までの距離（断層高さ）をｈとし、投影角度をθとし、シフト量をｓ（θ，ｈ）（図７では「ｓ」で表記）とする。本実施例のような副走査を考慮せずに、ＦＰＤ３も主走査のみに沿って平行移動する場合には、従来のシフト量ｓ（θ，ｈ）は、下記（１）式のように表される。

ｓ（θ，ｈ）＝ＳＩＤ×（ｈ×ｔａｎθ）／（ＳＯＤ＋ｈ） …（１）
シフト加算法では、図７に示すように、投影角度θの各投影像について、上記（１）式で求められたシフト量ｓ（θ，ｈ）をそれぞれずらして全投影像を加算する。シフト加算法自体は周知であるので、その説明を省略する。そして、シフト加算法によって断層像を得る。

さて、断層像の１画素の生成に寄与する検出器画素の範囲は、断層の最大偏角θ_ｍａｘでのシフト量ｓ（すなわちｓ（θ_ｍａｘ，ｈ））を画素サイズｄで割ることにより見積もることができる。寄与画素範囲をｐとすると、寄与画素範囲ｐは、下記（２）式のように表される。なお、下記（２）式中の｜２×ｓ（θ_ｍａｘ，ｈ）／ｄ｜は「２×ｓ（θ_ｍａｘ，ｈ）／ｄ」の絶対値を示す。

ｐ（ｈ）＝｜２×ｓ（θ_ｍａｘ，ｈ）／ｄ｜＋１ …（２）
断層高さｈの絶対値が大きくなれば大きくなるほど、シフト量ｓ（θ，ｈ）の絶対値も大きくなるので、図８、図９に示すように、基準面（図９ではｈ＝０）から離れるのにしたがって、寄与画素範囲ｐが増えるのがわかる（図９では灰色部分が寄与画素範囲）。なお、図８、図１１では、試算条件として、ＳＩＤ＝1200mm、ＳＯＤ=1000mm、投影角度=±20°（断層角=40°）、投影像数=120frame/40°、検出器画素サイズ=0.2mmとしている。

検出器感度バラツキに起因するノイズは、寄与画素範囲ｐが大きくなると均される。したがって、本実施例のような副走査を考慮せずに、ＦＰＤ３も主走査のみに沿って平行移動する場合には、図１１の黒塗りの菱形に示すように、基準面およびその近傍での断層像はＳ／Ｎ比が悪く、基準面から離れるのにしたがって、寄与画素範囲ｐが大きくなりＳ／Ｎ比が良くなるという傾向を持つ（図１１では縦軸は断層像の標準偏差）。

［副走査を考慮したシフト加算法に用いられるパラメータ・寄与画素範囲］
そこで、断層高さｈの違いによるＳ／Ｎ比の変動を緩和するために、図６に示すように、副走査Ｂも考慮して、ＦＰＤ３は、主走査Ａおよび副走査Ｂで合成された体軸ｚで平行移動する。上述した試算条件（ＳＩＤ＝1200mm、ＳＯＤ=1000mm、投影角度=±20°（断層角=40°）、投影像数=120frame/40°、検出器画素サイズ=0.2mm）では、ＦＰＤ３の検出器の１画素が0.2mm正方の条件で試算している。主走査については、ＳＯＤ×ｔａｎ（２０°）×２＝728mmでＸ線管２は移動し、（ＳＩＤ−ＳＯＤ）×ｔａｎ（２０°）×２＝146mmでＦＰＤ３は移動する。副走査については、図１１の「４０画素」の場合には、検出器の１画素が0.2mm正方の条件では０．２ｍｍ／画素×４０画素＝8mmとなる。すなわち、ＦＰＤ３では、主走査方向に146mm移動する間に、副走査方向に8mm移動する。

副走査での移動量をｘ（θ）とし、副走査での投影像に対するシフト量をｔ（θ）とすると、シフト量ｔ（θ）は、下記（３）式のように表される。なお、副走査は主走査に直交しており、副走査方向に移動しても投影角度θは変化しないので、シフト量ｔ（θ）は、断層高さｈに依存せずに、各投影角θごとでの移動量で決定される。

ｔ（θ）＝−ｆ（θ） …（３）
副走査を考慮したシフト加算法では、主走査については、上記（１）式で求められたシフト量ｓ（θ，ｈ）をそれぞれずらして全投影像を加算するとともに、副走査については、上記（３）式で求められたシフト量ｓ（θ，ｈ）をそれぞれずらして全投影像を加算する。そして、シフト加算法によって断層像を得る。

同様に、副走査において断層像の１画素の生成に寄与する検出器画素の範囲は、断層の最大偏角θ_ｍａｘでのシフト量ｔ（すなわちｔ（θ_ｍａｘ））を画素サイズｄで割ることにより見積もることができる。寄与画素範囲をｑとすると、寄与画素範囲ｑは、下記（４）式のように表される。なお、下記（４）式中の｜２×ｔ（θ_ｍａｘ）／ｄ｜は「２×ｔ（θ_ｍａｘ）／ｄ」の絶対値を示す。

ｑ＝｜２×ｔ（θ_ｍａｘ）／ｄ｜＋１ …（４）
上記（４）式は、上記（２）式中の主走査でのシフト量ｓ（θ_ｍａｘ，ｈ）を副走査でのシフト量ｔ（θ_ｍａｘ）に置き換えた式となる。そして、合成後の寄与画素範囲は、上記（２）式で求められた主走査における寄与画素範囲ｐ、上記（４）式で求められた副走査における寄与画素範囲ｑを用いて、ｍａｘ（ｐ（ｈ），ｑ）で表される。なお、ｍａｘ（ｐ（ｈ），ｑ）は、ｐ（ｈ），ｑのいずれか大きい方の値を示す。

副走査を考慮することで、シフト量は、上記（１）式で求められた主走査でのシフト量ｓ（θ，ｈ）の成分だけでなく、上記（３）式で求められた副走査でのシフト量ｔ（θ）の成分をも持つことになる。例えば、主走査方向に移動している間に、副走査方向に５画素分シフトするようにＦＰＤ３を動かした場合には、図１０に示すように、基準面（図１０ではｈ＝０）およびその近傍であっても、少なくとも５画素分の寄与画素を持つことになる。したがって、本実施例のように副走査を考慮する場合には、図１１の黒塗りの方形（図１１では「■」で表記）やアスタリスク（図１１では「＊」で表記）や白塗りの三角（図１１では「△」で表記）に示すように、基準面およびその近傍でのＳ／Ｎ比劣化を緩和することができる。

なお、図１１の黒塗りの方形は副走査シフト範囲が１０画素のときであり、図１１のアスタリスクは副走査シフト範囲が２０画素のときであり、図１１の白塗りの三角は副走査シフト範囲が４０画素のときである。本実施例のような副走査を考慮しない図１１の黒塗りの菱形のグラフと比較すると、本実施例のように副走査を考慮した図１１の黒塗りの方形やアスタリスクや白塗りの三角のグラフでは、基準面およびその近傍であっても標準偏差がさほどに大きくならないことがわかる。また、副走査シフト範囲が大きくなれば大きくなるほど、標準偏差がさほどに大きくならずにＳ／Ｎ比劣化改善が確認できる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、Ｘ線などに代表される放射線を検出して、その放射線から断層画像を取得するものであったが、放射線以外にも、被検体に対して透過性を有する電磁波であれば特に限定されない。例えば光を検出して、その光から断層画像を取得するものであってもよい。この場合には、フラットパネル型検出器（ＦＰＤ）は、光の入射によりキャリアが生成される光感応型の検出器となる。また、放射線についても、Ｘ線以外のα線やβ線やγ線に適用してもよい。

（２）上述した実施例では、検出手段としてフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）を例に採って説明したが、電磁波を検出する手段であれば、特に限定されない。また、Ｘ線を検出する手段についても、従来のＸ線フィルムやイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ）であってもよい。

（３）上述した実施例では、照射源としてＸ線管を例に採って説明したが、透過性を有する電磁波を照射する手段であれば、特に限定されない。

（４）上述した実施例では、撮像中では被検体Ｍを固定しており、撮像系からなる照射源（実施例ではＸ線管）・検出手段（実施例ではＦＰＤ）の両方が移動したが、撮像系からなる照射源・検出手段の一方・他方の被検体に対する相対移動の接線方向が互いに異なった状態で、撮像系からなる照射源・検出手段のそれぞれが断層面に平行な面内で相対移動するのであれば、被検体の方を移動させてもよい。例えば、図１２（ａ）の平面図に示すように、ＦＰＤ３のみを固定させて、被検体Ｍを載せた天板１を主走査方向に移動させて、Ｘ線管２を主走査および副走査方向に移動させてもよい。逆に、Ｘ線管２のみを固定させて、天板１を主走査方向に移動させて、ＦＰＤ３を主走査および副走査方向に移動させてもよい。このように移動しても、撮像系からなる照射源・検出手段の一方・他方の被検体に対する相対移動の接線方向が互いに異なった状態で、撮像系からなる照射源・検出手段のそれぞれが断層面に平行な面内で相対移動する。

（５）上述した実施例では、撮像系からなる照射源・検出手段の一方を照射源（実施例ではＸ線管）とするとともに、他方を検出手段（実施例ではＦＰＤ）としたが、逆に、撮像系からなる照射源・検出手段の一方を検出手段とするとともに、他方を照射源としてもよい。

（６）上述した実施例では、撮像系からなる照射源（実施例ではＸ線管）・検出手段（実施例ではＦＰＤ）の両方が直線移動していたが、撮像系からなる照射源・検出手段の一方・他方の被検体に対する相対移動の接線方向が互いに異なった状態で、撮像系からなる照射源・検出手段のそれぞれが断層面に平行な面内で相対移動するのであれば、撮像系からなる照射源・検出手段の少なくとも一方の被検体に対する相対移動を直線運動にして、上述した接線方向は直線移動の方向に一致してもよいし、撮像系からなる照射源・検出手段の一方の被検体に対する相対移動が直線移動で、撮像系からなる照射源・検出手段の他方の被検体に対する相対移動が曲線移動であってもよい。例えば、図１２（ｂ）の平面図に示すように、ＦＰＤ３を直線移動させて、Ｘ線管２を曲線運動させてもよい。逆に、Ｘ線管２を直線運動させて、ＦＰＤ３を曲線運動させてもよい。このように移動しても、撮像系からなる照射源・検出手段の一方・他方の被検体に対する相対移動の接線方向（図１２（ｂ）の一点鎖線を参照）が互いに異なった状態で、撮像系からなる照射源・検出手段のそれぞれが断層面に平行な面内で相対移動する。もちろん、撮像系からなる照射源・検出手段の両方が曲線移動してもよい。なお、曲線移動は上述した渦巻き移動などに例示されるように特に限定されない。

（７）上述した実施例では、撮像系からなる照射源（実施例ではＸ線管）・検出手段（実施例ではＦＰＤ）の両方は、曲線運動の成分を一切含まず、直線運動の成分のみを含んでいたが、これに限定されない。すなわち、撮像系からなる照射源・検出手段の少なくとも一方の被検体に対する相対移動が直線運動の成分を含んでいてもよいし、撮像系からなる照射源・検出手段の少なくとも一方の被検体に対する相対移動が円運動の成分を含んでいてもよい。なお、（円運動も含め）曲線運動の成分を一切含まず、直線運動の成分のみを含んでいる場合には、合成された相対移動は上述した直線移動となり、円運動の成分を含んでいる場合には、たとえ他に直線運動の成分を含んでいたとしても、合成された相対移動は上述した曲線移動となる。各々の成分に分解する場合には、上述した主走査・副走査で分けてもよいし、それ以外のベクトルで分けてもよい。もちろん、円運動以外の曲線運動の成分を含んでもよい。

（８）上述した実施例では、主走査および副走査で合成された方向を体軸方向としたが、これに限定されない。主走査方向を体軸方向としてもよいし、主走査方向、主走査および副走査で合成された方向のいずれも体軸方向とは別の方向にしてもよい。

Claims (7)

1. 電磁波に関する撮像系を備え、その撮像系によって断層撮影を行う断層撮影装置であって、前記撮像系は、被検体に対して透過性を有するビーム状の電磁波を被検体に照射する照射源と、前記被検体を透過した電磁波を検出する検出手段とを備えるとともに、前記装置は、前記照射源・検出手段の一方・他方の被検体に対する相対移動の接線方向が互いに異なった状態で、前記照射源・検出手段のそれぞれが断層面に平行な面内で相対移動するように撮像系を駆動させる駆動手段を備えていることを特徴とする断層撮影装置。
2. 請求項１に記載の断層撮影装置において、前記照射源・検出手段の少なくとも一方の前記被検体に対する相対移動は曲線移動であることを特徴とする断層撮影装置。
3. 請求項１に記載の断層撮影装置において、前記照射源・検出手段の両方が前記被検体に対して相対的にそれぞれ前記直線移動することを特徴とする断層撮影装置。
4. 請求項２に記載の断層撮影装置において、前記照射源・検出手段の一方の前記被検体に対する相対移動は直線移動であるとともに、前記照射源・検出手段の他方の前記被検体に対する相対移動は前記曲線移動であり、その曲線移動の一部の前記接線方向は前記直線移動の方向に一致することを特徴とする断層撮影装置。
5. 請求項２に記載の断層撮影装置において、前記照射源・検出手段の両方が前記被検体に対して相対的にそれぞれ前記曲線移動することを特徴とする断層撮影装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記照射源・検出手段の少なくとも一方の前記被検体に対する相対移動が直線運動の成分を含んでいることを特徴とする断層撮影装置。
7. 請求項１、請求項２、請求項４または請求項５のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記照射源・検出手段の少なくとも一方の前記被検体に対する相対移動が円運動の成分を含んでいることを特徴とする断層撮影装置。

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