JP5398157B2 - Ｘ線撮影装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、マルチＸ線源を使用したＸ線撮像装置、特にはＸ線断層画像を提供する装置に関する。

カーボンナノチューブを冷陰極に使用したマルチＸ線源が知られている。公知のＸ線発生装置では、電子を放出する陰極としてカーボンナノチューブを用いたＸ線管を複数使用するとともに、Ｘ線管のＸ線を取り出すＸ線放射窓を二次元に配置することで、二次元Ｘ線源を形成する。Ｘ線発生装置の二次元Ｘ線源から放射されたＸ線は、被写体を透過してＸ線画像検出器に照射される。Ｘ線画像検出器では、照射されたＸ線の強度に基づいてＸ線画像の画像信号を生成する。Ｘ線発生装置の二次元Ｘ線源と被写体との間には、空孔が篩状に二次元的に配されたコリメータが、この空孔の軸方向が二次元Ｘ線源と被写体の方向となるように配置される（特許文献１）。

他方、複数Ｘ線源によるＸ線透過画像から被検体の断層画像を計算する技術が知られている。公知技術では、電子ビームをターゲット面に照射してＸ線を発生させ、該Ｘ線をコリメータホールを通すことでビーム状に形成する放射線源を使用する。コリメータホールは面上に多数設けられている。電子ビームを走査してコリメータホールを順次切り替えながら、被写体を透過したＸ線を放射線検出器で順次検出する。透過画像形成手段により、各画素点の被写体画像情報を担持する放射線検出器からの各検出信号に基づいて、透過画像情報を求める。放射線検出器にはコリメータホールから直進してくるＸ線が入射され、散乱線は殆ど入射されないので、透過画像情報には散乱線の情報が含まれず、よって散乱線の情報を含まない３次元画像情報が求められる（特許文献２）。
特開２００４−０８９４４５号公報 特開２０００−０６０８３５号公報

特許文献２に記載されているようにＸ線撮影系は焦点から検出器に向かって四角錐状に形成される。そのため、被検体の検出器に近い領域では広い範囲が撮影され、検出器から離れた領域では狭い範囲が撮影される。この現象をＸ線発生源近傍で観察すると、複数のＸ線源のピッチ間分は被検体の投影データが撮影できないことになる。即ち、Ｘ線源のピッチ間にデータ欠損領域が生じる。この課題は撮影系の拡大率が大きくなるに従って顕著となる。

他の課題として、散乱線除去とＸ線利用効率の相反現象がある。従来のＸ線撮影においては、Ｘ線ビームが形成する四角錐状のコーン角を大きくしてＸ線利用効率を高め、一度に広い被写体領域を撮影している。しかし、一度に広い領域にＸ線を照射すると散乱線により画像の解像度が低下する。そこで、このような散乱線を抑制するために散乱線抑制グリッドが使用されるが、散乱線抑制グリッドは有効な直接線も減衰させてしまうというディメリットがある。そこで、特許文献２ではコーン角を小さくして散乱線を低減させているが、コーン角を小さくするとＸ線の利用効率を低下させてしまう。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、マルチＸ線源を用いたＸ線撮影において、Ｘ線源のピッチ間に生じるデータ欠損領域を減少または解消するとともに、散乱線による影響を低減することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の一態様によるＸ線撮影装置は以下の構成を備える。すなわち、
第１の方向に所定のピッチを有して、複数のＸ線焦点が２次元状に配置されたマルチＸ線発生手段と、
前記複数のＸ線焦点の各々に対向設置された複数のスリット部材を有するスリット手段と、前記複数のスリット部材の各々は前記第１の方向に並ぶ複数のスリットを有し、前記複数のスリットの各々は、対向するＸ線焦点からのＸ線を前記第１の方向とは異なる第２の方向を長手方向とするスライス状のＸ線ビームに整形し、
前記スリット手段で整形されたＸ線ビームの、検出面におけるＸ線強度を検出する２次元検出手段と、
前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを、相対的な位置関係を保ちながら前記第１の方向へ移動する移動手段と、
前記移動手段により前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを前記所定のピッチだけ移動する間の複数位置においてＸ線撮影を行う実行手段と、
前記実行手段によるＸ線撮影によって得られたＸ線強度に基づいてＸ線画像を再構成する再構成手段とを備える。

また、上記の目的を達成するための本発明の他の一態様によるＸ線撮影装置は以下の構成を備える。すなわち、
第１の方向に所定のピッチを有して、複数のＸ線焦点が２次元状に配置されたマルチＸ線発生手段と、
前記複数のＸ線焦点の各々に対向設置された複数のスリット部材を有するスリット手段と、前記複数のスリット部材の各々は前記第１の方向に並ぶ複数のスリットを有し、前記複数のスリットの各々は、対向するＸ線焦点からのＸ線を前記第１の方向とは異なる第２の方向を長手方向とするスライス状のＸ線ビームに整形し、
前記スリット手段で整形されたＸ線ビームの、検出面におけるＸ線強度を検出する２次元検出手段と、
前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを、相対的な位置関係を変化させながら前記第１の方向へ移動する移動手段と、
前記移動手段により前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを前記所定のピッチだけ移動する間の複数位置においてＸ線撮影を行う実行手段と、
前記実行手段によるＸ線撮影によって得られたＸ線強度に基づいてＸ線画像を再構成する再構成手段とを備える。

本発明によれば、マルチＸ線源を用いたＸ線撮影において、Ｘ線源のピッチ間に生じるデータ欠損領域を減少または解消するとともに、散乱線による影響を低減することが可能となる。

以下、添付図面（図１乃至図１０）を参照しながら、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は第１実施形態のＸ線撮影システムの構成例を示す図である。マルチＸ線発生部１６は、Ｘ線ビーム１３を発生する複数のＸ線焦点としてのＸ線源１２と、Ｘ線源１２からのＸ線ビーム１３を一次的に整形するコリメータ２０とを有する。Ｘ線源１２は例えばカーボンナノチューブ等の冷陰極からの電子を加速しターゲットに衝突させることによりＸ線を発生する構造である。マルチＸ線発生部１６の内部には、Ｘ線源１２が２次元状に、例えば格子状に２６列×２６行＝６７６個、格子ピッチ＝１５mmで配置されている。ただし、Ｘ線源１２は冷陰極を用いたものに限定されものではなく、熱電子源を用いたものであってもよい。

Ｘ線ビーム１３はスリット部１７により二次的に整形される。スリット部１７はＸ線源１２毎に設けられたスリット部材としてのスリット板２１（図４で後述する）の集合体である。これらのスリット板２１はＸ線源１２毎に個別に配置される。より具体的には、スリット板２１は、２次元検出部１４の検出面に到達しないＸ線ビーム１３がスリット板２１から透過しないように製造、配置される。これは被写体の撮影に寄与しないＸ線ビーム１３を出力させないためである。

スリット板２１に入力されたコーン状のＸ線ビーム１３は、スリット板２１に設けられた複数のスリットにより複数のスライスビームに変化する。ただし、スリット部１７によるＸ線ビーム整形は、スライスビームへの整形に限られるものではなく、格子状への整形であってもよい。Ｘ線ビーム１３をスライス状に整形する場合はスリット板２１におけるＸ線透過孔は溝（細長い孔）で構成され、Ｘ線ビーム１３を格子状に整形する場合はスリット板２１におけるＸ線透過孔は小孔の列で構成される。なお、Ｘ線ビームが格子状に整形される場合であっても、複数のＸ線透過孔を通過する複数のＸ線ビームにより、スライス状のＸ線ビームが形成されることになる。よって、本明細書では、このような小孔の列を透過して得られたＸ線ビームも、スライス状に整形されたＸ線ビームの範疇にあるものとする。このようにスリット部１７は、複数のＸ線焦点の各々に対向設置された複数のスリット板２１を有し、複数のスリット板２１の各々は第１の方向としてのＸ方向に並ぶ複数のスリットを有する。そして、これら複数のスリットの各々は、対向するＸ線焦点からのＸ線を上記第１の方向とは異なる第２の方向であるＹ方向を長手方向とするスライス状のＸ線ビームに整形する。２次元検出部１４は、前記スリット手段で整形されたＸ線ビームの、検出面におけるＸ線強度を検出する。

スリット部１７の目的は散乱線の低減である。Ｘ線ビーム１３を２次元検出部の全面に同時照射すると、散乱線は２次元検出部１４の検出面内に予測不可能な程度に発生する。そこで、従来技術では散乱線除去グリッドが被検体と２次元検出部１４との中間に設置される。散乱線除去グリッドは、通常は、撮影焦点を有するように製造され、Ｘ線ビームの焦点と散乱線除去グリッドの撮影焦点が合致するように撮影系が調整される。しかし、本実施形態のようにＸ線ビーム焦点が複数ある撮影系では散乱線除去グリッドを使用することは出来ない。

他方、散乱線除去グリッドを構成する鉛スリットは有効なＸ線ビーム１３も減衰させる副作用を有する。本実施形態では散乱線を計算により低減する。具体的にはＸ線ビーム１３をスライス状、格子状に形成して、２次元検出部１４においてＸ線が入射しない領域を設定する。しかし、Ｘ線が入射しない領域であっても実際には散乱線が入射する。よって、当該領域では、散乱線信号のみを検出することができる。これらの散乱線信号に基づいて、２次元検出部１４の全域の散乱線分布を内挿計算により予測する。そして、２次元検出部１４で検出されたＸ線入射領域の信号値から内挿計算された散乱線信号を減算することで散乱線を低減することができる。上記の過程を図６を参照して、更に説明する。

図６のＧ０信号は、１つのＸ線源から射出したＸ線ビーム１３が、スリット部１７のスリットを経て、被検体を透過した後に２次元検出部１４で検出される理想的なプロファイル信号を示す。これは理想的な補正がされた後の信号でもある。しかし、現実には被検体内での散乱により、２次元検出部１４はＧ１のような信号値を出力する。Ｇ１信号からＸ線ビーム１３の直進成分が入力する領域をゼロにした信号がＧ２であり、Ｇ２信号は散乱線のみを表している。Ｇ３信号は、Ｇ２信号に基づいてＸ線ビーム１３の直進成分が入力する領域の散乱線を予測したものである。なお、Ｇ２信号中のＸ線ビーム１３の直進成分が入力する領域に近接する領域の寄与を小さくして、予測計算する必要がある。近接する領域の範囲は、経験的に決定されてもよいし、直進成分が入力する領域の信号値の高さを元に決定されてもよい。こうして、予測された散乱信号Ｇ３を信号Ｇ１から減算した信号Ｇ４が散乱補正後の信号となる。

なお、予測計算には公知の内挿計算技術を用いることができる。そのような公知技術にはいろいろあるが、resampling、線形（直線）内挿、多項式補間（スプラインなど）、関数のあてはめ（fitting）、重みつき平均、変分法などを使用するができる。例えば、Ｘ線ビーム１３の直進成分が入力する領域を除外して多項式補間を行う、或いは、Ｘ線ビーム１３の直進成分が入力する領域の重みを小さくして重みつき平均を行う、ことで散乱信号の予測を行うことができる。

図１に戻り、Ｘ線ビーム１３は被検体を直進透過し、或は被検体で散乱した後に２次元検出部１４に到達する。２次元検出部１４は格子状に配列された複数の画素から構成される。本実施形態では、各画素（検出器）は半導体検出器により構成されるが、他の光電変換素子でもよい。検出器の画素サイズは、検出する病変のサイズにより決定される。数ミリの石灰化を検出する乳房撮影であれば画素サイズは１００ミクロン程度が、１ｃｍ程度の結節を検出する胸部撮影であれば画素サイズは２００〜４００ミクロン程度が要求される。また、２次元検出部１４の外形サイズも撮影対象に依存して決定される。乳房撮影であれば外形サイズは２００×２４０ｍｍ程度、胸部撮影であれば４３０×４３０ｍｍ程度が要求される。

次に、撮影の直交座標系１５について説明する。Ｘ、Ｙ軸はマルチＸ線発生部１６及び２次元検出部１４の各格子が配列される方向で、Ｚ軸はＸ線ビーム１３が発射される方向である。Ｘ軸はマルチＸ線発生部１６及びスリット部１７がそれぞれの移動機構によりスライドする方向である。マルチＸ線発生部１６を移動するための機構はマルチＸ線移動部１８、スリット部１７を移動するための機構はスリット移動部１９である。一般に医師は画像を観察するとき、人体の体軸を上下方向にして画像観察する。人間の目は水平方向の分解能の方が高いので、診断画像においても水平方向の分解能を高くすることが好ましい。そこで、図１に示すように体軸方法とＸ軸方向が合致するように人体を配置した場合は、Ｙ軸方向に伸びたＸ線ビームスライスの方が分解能的に有利である。即ち、Ｙ軸方向に伸びたＸ線ビームスライスがＸ軸方向にスライドする撮影系が望ましい。

図４はスリット部１７をＺ軸方向の上方に位置するマルチＸ線発生部１６から観察した図である。マルチＸ線発生部１６において、Ｘ線源１２は格子状に複数個配置されており、スリット部１７にはそれぞれに対応してスリット板２１が設けられている。スリット板２１は、Ｘ線遮蔽効率の高い鉛板にＸ線ビーム１３を形成する為のスリットが複数個設けられた構成を有する。Ｘ線ビーム１３をスライス状に形成する場合は、図４のようにスリットはＹ方向に伸びる長方形を有する。図示しないが、Ｘ線ビーム１３を格子状の小正方形にする場合のスリット板２１は、小正方形のスリットが格子状に配置されたものとなる。

図２は図４のスリット部１７を使用した場合の撮影系のＸＺ面を示している。図２では３つのＸ線源ｉ，ｊ，ｋが同時にＸ線曝射するように描かれているが、実際には複数のＸ線源１２は同時に曝射するのではなく、高速に切替曝射するように制御される。他方、切替曝射されると同時にマルチＸ線移動部１８とスリット移動部１９により、マルチＸ線発生部１６とスリット部１７が相対位置固定のまま、２次元検出部１４に対してスライドする。スライド距離はマルチＸ線発生部１６の格子ピッチｐと同じである。後述のように、マルチＸ線発生部１６とスリット部１７を格子ピッチｐ分スライドする間に複数回の撮影を実行することにより、複数のＸ線源１２間の投影データを過不足なく収集することができる。

Ｘ線源ｉ，ｊ，ｋを例に説明すると、Ｘ線ビームｉ１，ｊ１，ｋ１は平行ビームを形成するが、Ｘ線ビームの間隔は概略、格子ピッチｐである。概略ｐである理由は、Ｘ線源ｉ，ｊ，ｋの曝射間隔に依存した時間Δｔ分だけ、マルチＸ線発生部１６が移動しているからである。即ち、各曝射間隔をΔｔの間にΔＬ移動すると仮定すると、Ｘ線ビームの間隔はΔＬ＋ｐとなる。ところで、マルチＸ線発生部１６のスライドによりＸ線源ｉがＸ線ｊの位置に移動する中間地点２８でＸ線源ｉを曝射することにより、平行ビームの間隔を約半分のｐ／２にすることができる。Ｘ線源ｉがＸ線ｊの位置に移動する間に、等間隔でｎ回の撮影を行えば、平行ビームの間隔をｐ／ｎにすることができる。これにより画像再構成空間２７での投影データの欠損領域（データ欠損領域３１（図７Ａ））をなくすことができる。

なお、図７Ａ，Ｂを使用して画像再構成空間２７でのデータ欠損領域３１について説明する。仮定として、
・Ｘ線源１２の焦点サイズが０.５ｍｍ□、
・Ｘ線源１２の格子ピッチｐが１５ｍｍ、
・Ｘ線源１２から２次元検出部１４までの距離が４５０ｍｍ、
・Ｘ線源１２からスリット板２１までの距離が１５ｍｍ、
・スリット板２１のＸ軸方向のスリット幅を１ｍｍ、
・Ｘ線源１２から画像再構成空間２７までの距離を２３０ｍｍとする。

上記の仮定を用いると、画像再構成空間２７のＸ線源１２に最も近い位置でのＸ軸方向のＸ線ビーム幅は約８ｍｍ（＝０.５ｍｍ×拡大率１５倍＋０.５ｍｍ）となる。この条件でマルチＸ線発生部１６のスライド中間位置でデータ収集しない場合は、図７Ａの斜線で示した部分（データ欠損領域３１）のデータが欠損することになる。これに対し、図７Ｂに示すように、スライド中間位置（中間地点２８）でデータ収集を行うとデータ欠損領域３１は解消される。

図７Ａ，図７Ｂの例では、格子ピッチｐを２等分する中間地点２８で曝射を行っているが、本発明はこれに限定されるものではない。マルチＸ線発生部１６とスリット部１７とを所定のピッチ（格子ピッチｐ）だけ移動する間の複数位置においてＸ線撮影が実行されるようにすればよい。一般的には格子ピッチｐをＮ等分した地点でのＮ−１回の追加的な曝射（撮影）をすることが可能である（Ｎは２以上の自然数）。格子ピッチｐの間隔でＮ−１回の追加的な曝射を行うことの効果は、図７Ａで示す空間的なデータ欠損領域３１の発生を回避する他に、投影データのＳＮ比改善にも貢献する。

図３は第１実施形態の撮影系のＸＹ面を示している。図４のようにＹ方向に延びるスライス状のＸ線ビーム１３に整形する場合は、ＸＹ面では各Ｘ線源１２からのＸ線ビーム１３により２次元検出部１４の全幅が照射されるように設計される。なお図３では３つのＸ線源ｉ，ｊ，ｋが同時にＸ線曝射するように描かれているが、上述したように、実際には複数のＸ線源１２は同時にＸ線曝射することなく、高速に切替曝射される。Ｘ線源１２を冷陰極で構成する場合、１msec周期程度の高速の切替曝射が容易に行える。図８は切替曝射を行った場合、各Ｘ線源Ｘmnが２次元検出部１４上に形成するＸ線像を示している。図８では、各Ｘ線源１２は６個のＸ線スライスＸmn−ｈ（ｈ＝１…６）を形成している。Ｘ線源ＸmnがＸＹ軸のどの方向にfast-scanするかに制限はない。Ｘ軸方向に並んだＸ線源１２からのデータ（Ｘ線画像データ）をパラレルデータとして同時に逆投影する場合は、図９Ａで示すような手順で、Ｘ軸方向にfast-scanすることが好ましい。同時に処理するデータを短時間中に撮影するためである。

図５は第１実施形態のＸ線撮影システムの構成例を示すブロック図である。第１実施形態のシステムはコンピュータ１１及び図示しないプログラムによりその全体が制御される。被写体の撮影開始の指示、画像再構成の指示、画像表示は操作部２２を介して行われる。操作部２２により撮影開始が指示されると、制御部２３が撮影系を構成する各部の制御を開始する。

即ち、撮影開始の指示に応じて、制御部２３は、データ収集部２５に指令を出して、２次元検出部１４をデータ収集可能状態にする。続いて制御部２３は、高電圧発生部２４に指令を出して複数のＸ線源１２を順次曝射状態にする。制御部２３は、各曝射に同期して２次元検出部１４に被写体のＸ線投影データを収集させる。２次元検出部１４は、Ｘ線投影データをデジタル化してデータ収集部２５に転送する。制御部２３は、上記複数の曝射データ収集に並行してマルチＸ線移動部１８及びスリット移動部１９を制御して、マルチＸ線発生部１６及びスリット部１７を、それらの相対的な位置関係を保ちながらスライドする。

図９Ａは、データ収集部２５によるデータ収集処理を示すフローチャートである。図９Ａの処理手順では、Ｘ軸方向へfast-scanが行われている。ここで、図９Ｂに示すように、ＭはＸ軸方向のＸ線源１２の配列数、ＮはＹ軸方向の配列数、ＫはマルチＸ線発生部１６がＳｐだけスライドする間に各Ｘ線源（Ｘmn）が曝射する回数を示している。ステップＳ１０２では、ＸmnのＸ線曝射によりデータ収集が開始され、同時にマルチＸ線発生部１６のスライドが開始される。第１実施形態においては、スリット部１７もマルチＸ線発生部１６との相対位置を同じくしたままでスライドする。ステップＳ１０３では、Ｘmnkの曝射による画像Ｉmnkがデータ収集部２５に保存される。ここで、ｋはマルチＸ線発生部１６がＳｐ分スライドする間に各Ｘ線源Ｘmnが曝射する回数を示している。ステップＳ１０３、Ｓ１０４において、まずＸ方向に並ぶＭ個のＸ線源を順次駆動してＸ線画像を収集する。Ｍ個の撮影が終わると、ステップＳ１０５、Ｓ１０６により、次の列（Ｙ方向に隣の列）について、Ｘ方向に並ぶＭ個のＸ線源を順次駆動してＸ線画像を収集する。こうして、Ｎ列目まで処理を繰り返す。以上の処理がスライド期間中にＫ回繰り返される（ステップＳ１０７、Ｓ１０８）。

次に、操作部２２により画像再構成が指示されると、データ収集部２５に保存されている投影データが順次に画像再構成部２６に転送されて３次元ボリュームデータが再構成される。画像再構成はフィルタ補正逆投影法が適当であるが、逐次近似法による画像再構成でもよい。本実施形態の特徴として投影データがパラレルデータを構成することに特徴がある。図２に示すようにＸ線ビームｉ１，ｊ１，ｋ１、Ｘ線ビームｉ２，ｊ２，ｋ２はそれぞれ平行ビームを構成する。同様に図７Ｂに示すようにマルチＸ線発生部１６及びスリット部１７のスライド途中（Ｓｐ／２やＳｐ／３）で収集される同一曝射方向のデータも、Ｘ線ビームｉ１，ｊ１，ｋ１、Ｘ線ビームｉ２，ｊ２，ｋ２に平行なビームを構成する。投影データは各曝射単位でデータ収集部２５に保存されるが、画像再構成部２６にはパラレルデータを構成するように処理した後（並べ替えられた後）に転送される。

次に、パラレルデータを構成するためのデータ切出し処理、及びデータ並替え処理を説明する。図６のＧ０信号が示すようにＸ線透過データは２次元検出部１４上に局所的に形成される。図６に示した散乱線補正が行われた後にデータ切出し処理が行われる。データ切出し処理、データ並替え処理以前に散乱線補正を行うことで、作業用メモリの削減、メモリアクセス回数の削減が行える。

データ切出し処理は、図８に示す２次元検出部１４の全体画像中からＸ11-1に例示されるようなＸ線入射領域を幾何学的に切出す処理である。２次元検出部１４の全体画像中のＸ線入射部分Ｘmn-hの位置は、Ｘ線曝射タイミングで計算することができる。ただし、パラレルデータはＸ線スライスＸmn-hに対応するＸ線スライス画像Ｉmn-hを連続させて構成することに限定されない。例えば、Ｘ線スライス画像Ｉmn-hをＸ軸方向にＬ分割したスライスをそれぞれ連続させて構成することもできる。分割数を増加させることでパラレルデータの平行度を増加させることができる。例えば、画像Ｉmn-hは厳密にはファンデータであり、つなぎ合わせても厳密なパラレルデータになっていない。２次元検出器の素子列まで分解するとより完全なパラレルデータを得ることができる。

以上のように、図８で例示するＩ11-1、Ｉ21-1、Ｉ31-1のセット、Ｉ11-2、Ｉ21-2、Ｉ31-2のセット、Ｉ12-1、Ｉ22-1、Ｉ32-1のセットは、それぞれパラレルデータを構成している。データ並替え処理は、このことに注目して、各セット毎（パラレルデータ毎）に１枚の画像に繋ぎ合わせる処理である。

図１０は上記に説明したデータ再構成の処理を示すフローチャートである。ここで、図９Ｂに示したように、ＭはＸ軸方向のＸ線源１２の配列数、ＮはＹ軸方法の配列数、ＫはマルチＸ線発生部１６がＳｐスライドする間に各Ｘ線源Ｘmnが曝射する回数を示している。ステップＳ２０１では、画像再構成部２６は、データ収集部２５に保存されたＩmnkに対して画像Ｉmnkを単位として、図６で説明した散乱線補正を実行する。ステップＳ２０２〜Ｓ２０４で各変数に初期値が設定される。そして、ステップＳ２０５〜Ｓ２０９では、画像Ｉmnkを散乱線補正した後の補正後画像Ｉ’mnkからｈ番目のスリットに対応するものを切出してＩ’mnk-hとする。こうして、ステップＳ２０５〜Ｓ２０９では、同じｈ番目のスリットのＸ線画像（Ｘ線源との相対的な位置関係が一致するスリットにより成形されたスライスビームにより得られたＸ線画像）が切り出される。そして、ステップＳ２１０では切り出した画像Ｉ’mnk-hがパラレルデータを構成することに着目して１枚の画像に繋ぎ合わせる。繋ぎ合わせた後の画像を画像再構成部２６に転送してフィルタ補正逆投影処理が行われる。なお、各セットに対しては、例えば、入射方向の異なるパラレルデータとして別々に逆投影を施せばよい。ここで、スリット位置の個数Ｈは、実際のスリット数に制限されず、実際のスリット数の整数倍でもよい。スリット位置の個数Ｈを増加させることにより繋ぎ合わせ画像のパラレル度を向上させることができる。

画像再構成部２６は、データ収集部２５から転送される画像を内部の３Ｄメモリ空間に逆投影する。逆投影アルゴリズムは公知技術を使用することができる。フィルタ補正逆投影処理の場合は、データ収集部２５から転送された画像に対して直流成分を除去するフィルタ処理を行った後にデータ収集された幾何学系に従ってデータが逆投影される。前述の説明では、データをパラレルデータに並べ替えた後に逆投影する再構成法を説明したが、これに限られずファンデータのままで再構成する直接再構成でもよい。

以上説明したように、第１実施形態によれば、被写体領域を構成する３Ｄ空間に対して密度の高い投影データを収集することが可能になる。同時にＸ線ビームはスリット状に構成されるので、画像処理による散乱線補正の精度を向上することができる。また、画像処理による散乱線補正を可能にすることにより、散乱線補正グリッドが不要になり被写体（患者）の被曝を低減することが可能になる。

［第２実施形態］
図１１は、第２実施形態によるＸ線撮影システムの構成例を示す図である。以下では、第１実施形態との相違を説明する。第１実施形態では、マルチＸ線発生部１６とスリット部１７が相対位置関係を一致させたままスライドする。これに対して、第２実施形態では、マルチＸ線発生部１６とスリット部１７の相対位置関係が変位するようにスライドする。相対位置が変化するように移動する趣旨は、被検体に入射するＸ線ビームスライスの方向数を増加させ、再構成画像の画質を上げることにある。図１１は、マルチＸ線発生部１６の位置が固定されているとして、スリット部１７が（１）の位置２９、（２）の位置３０でのスリットを通過するＸ線ビーム１３を示している。被写体が構成する３Ｄ空間に対して入射方法の異なるＸ線ビーム１３を発生していることがわかる。なお、第２実施形態においても、マルチＸ線発生部１６は撮影終了までに２次元検出部１４に対して格子ピッチｐだけ移動する。そして、スリット部１７は、マルチＸ線発生部に対して往復運動をする。この往復運動の間にＸ線データを取ると、異なる方向のパラレル投影データが撮影可能となる。

なお、図１１では、（１）と（２）の２つの相対位置のみでＸ線の曝射を行っているが、マルチＸ線発生部１６とスリット部１７が異なる相対位置関係になる場合は複数個存在する。即ち、３以上の相対位置関係においてＸ線の曝射を行うようにしてもよい。なお、移動は、スリットのＸ方向のピッチ間隔となる。また、マルチＸ線発生部１６とスリット部１７と相対関係をＸ線源１２毎に同一にすることが難しいため、再構成アルゴリズムは各投影画像をそのまま逆投影する直接法を使用する。また、相対位置の変位はマルチＸ線発生部１６のスライド方向に限定されることはなく、スライド方向に直行するように変位しても入射角度の異なる投影データを収集することができる。

以上説明したように、第２実施形態によれば、被写体領域を構成する３Ｄ空間に対して入射角度の分解数を向上することが可能になり再構成画像の分解能、ＳＮを向上させることが可能になる。

以上、実施形態を詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能である。具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。

尚、本発明は、ソフトウェアのプログラム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前述した実施形態の機能が達成される場合を含む。この場合、供給されるプログラムは実施形態で図に示したフローチャートに対応したコンピュータプログラムである。

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。

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の形態であっても良い。

コンピュータプログラムを供給するためのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体としては以下が挙げられる。例えば、フロッピー（登録商標）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）などである。

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が挙げられる。この場合、ダウンロードされるプログラムは、圧縮され自動インストール機能を含むファイルであってもよい。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、本発明に含まれるものである。

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するという形態をとることもできる。この場合、所定の条件をクリアしたユーザに、インターネットを介してホームページから暗号を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用して暗号化されたプログラムを実行し、プログラムをコンピュータにインストールさせるようにもできる。

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などとの協働で実施形態の機能が実現されてもよい。この場合、ＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。

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て前述の実施形態の機能の一部或いは全てが実現されてもよい。この場合、機能拡張ボードや機能拡張ユニットにプログラムが書き込まれた後、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う。

第１実施形態のＸ線撮影装置における撮影系を説明する図である。 第１実施形態による撮影系のＸＺ面を示す図である。 第１実施形態による撮影系のＹＺ面を示す図である。 第１実施形態の撮影系のＸＹ面であり、スリット部の詳細な構成を示す図である。 第１実施形態のＸ線撮影装置のシステム構成例を示すブロック図である。 第１実施形態による散乱線補正を説明する概念図である。 第１実施形態における再構成空間とデータ欠損の関係を示す図である。 第１実施形態における再構成空間とデータ欠損の関係を示す図である。 第１実施形態における、切替曝射を行った場合の、各Ｘ線源Ｘmnが２次元検出部１４上に形成するＸ線像を示す図である。 第１実施形態のデータ収集処理を説明するフローチャートである。 第１実施形態によるＸ線源の２次元配置例を示す図である。 第１実施形態によるデータ再構成処理を説明するフローチャートである。 第２実施形態の撮影系のＸＺ面を示す図である。

Claims (13)

1. 第１の方向に所定のピッチを有して、複数のＸ線焦点が２次元状に配置されたマルチＸ線発生手段と、
   前記複数のＸ線焦点の各々に対向設置された複数のスリット部材を有するスリット手段と、前記複数のスリット部材の各々は前記第１の方向に並ぶ複数のスリットを有し、前記複数のスリットの各々は、対向するＸ線焦点からのＸ線を前記第１の方向とは異なる第２の方向を長手方向とするスライス状のＸ線ビームに整形し、
   前記スリット手段で整形されたＸ線ビームの、検出面におけるＸ線強度を検出する２次元検出手段と、
   前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを、相対的な位置関係を保ちながら前記第１の方向へ移動する移動手段と、
   前記移動手段により前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを前記所定のピッチだけ移動する間の複数位置においてＸ線撮影を行う実行手段と、
   前記実行手段によるＸ線撮影によって得られたＸ線強度に基づいてＸ線画像を再構成する再構成手段と、を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 前記再構成手段は、
   前記複数のスリット部材の複数のスリットのうちの、対向するＸ線焦点との相対的な位置関係が同じであるスリットにより整形されたＸ線ビームにより得られたＸ線画像データをパラレルデータとし、パラレルデータ毎にひとまとまりのＸ線画像データとなるように並べ替える並べ替え手段を有し、
   前記並べ替え手段で並べ替えられたＸ線画像データに基づいて３次元画像を再構成することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
3. １つのＸ線焦点から発生し、対向するスリット部材によって整形されたＸ線ビームを前記２次元検出手段が検出することで得られたＸ線画像データから、散乱線による影響を除去する補正手段を更に備え、
   前記再構成手段は、前記補正手段により補正された後のＸ線画像データを用いることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線撮影装置。
4. 第１の方向に所定のピッチを有して、複数のＸ線焦点が２次元状に配置されたマルチＸ線発生手段と、
   前記複数のＸ線焦点の各々に対向設置された複数のスリット部材を有するスリット手段と、前記複数のスリット部材の各々は前記第１の方向に並ぶ複数のスリットを有し、前記複数のスリットの各々は、対向するＸ線焦点からのＸ線を前記第１の方向とは異なる第２の方向を長手方向とするスライス状のＸ線ビームに整形し、
   前記スリット手段で整形されたＸ線ビームの、検出面におけるＸ線強度を検出する２次元検出手段と、
   前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを、相対的な位置関係を変化させながら前記第１の方向へ移動する移動手段と、
   前記移動手段により前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを前記所定のピッチだけ移動する間の複数位置においてＸ線撮影を行う実行手段と、
   前記実行手段によるＸ線撮影によって得られたＸ線強度に基づいてＸ線画像を再構成する再構成手段と、を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
5. 複数のＸ線焦点が第１の方向に所定のピッチを有するように配置されたマルチＸ線発生手段と、
   前記複数のＸ線焦点の各々に対向設置された複数のスリット部材を有するスリット手段と、前記複数のスリット部材の各々は前記第１の方向に並ぶ複数のスリットを有し、前記複数のスリットの各々は、対向するＸ線焦点からのＸ線を前記第１の方向とは異なる第２の方向を長手方向とするスライス状のＸ線ビームに整形し、
   前記スリット手段で整形されたＸ線ビームの、検出面におけるＸ線強度を検出する２次元検出手段と、
   前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを、相対的な位置関係を保ちながら前記第１の方向へ移動する移動手段と、
   前記移動手段により前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを前記所定のピッチだけ移動する間の複数位置においてＸ線撮影を行う実行手段と、
   前記実行手段によるＸ線撮影によって得られたＸ線強度に基づいてＸ線画像を再構成する再構成手段と、を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
6. 複数のＸ線焦点が第１の方向に所定のピッチを有するように配置されたマルチＸ線発生手段と、
   前記複数のＸ線焦点の各々に対向設置された複数のスリット部材を有するスリット手段と、前記複数のスリット部材の各々は前記第１の方向に並ぶ複数のスリットを有し、前記複数のスリットの各々は、対向するＸ線焦点からのＸ線を前記第１の方向とは異なる第２の方向を長手方向とするスライス状のＸ線ビームに整形し、
   前記スリット手段で整形されたＸ線ビームの、検出面におけるＸ線強度を検出する２次元検出手段と、
   前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを、相対的な位置関係を変化させながら前記第１の方向へ移動する移動手段と、
   前記移動手段により前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを前記所定のピッチだけ移動する間の複数位置においてＸ線撮影を行う実行手段と、
   前記実行手段によるＸ線撮影によって得られたＸ線強度に基づいてＸ線画像を再構成する再構成手段と、を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
7. 前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを、前記検出面と平行な面内で前記第１の方向へ移動させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
8. 第１の方向に所定のピッチを有して、複数のＸ線焦点が２次元状に配置されたマルチＸ線発生手段と、
   前記複数のＸ線焦点の各々に対向設置された複数のスリット部材を有するスリット手段と、前記複数のスリット部材の各々は前記第１の方向に並ぶ複数のスリットを有し、前記複数のスリットの各々は、対向するＸ線焦点からのＸ線を前記第１の方向とは異なる第２の方向を長手方向とするスライス状のＸ線ビームに整形し、
   前記スリット手段で整形されたＸ線ビームの、検出面におけるＸ線強度を検出する２次元検出手段と、を備えたＸ線撮影装置の制御方法であって、
   移動手段が、前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを、相対的な位置関係を保ちながら前記第１の方向へ移動する移動工程と、
   実行手段が、前記移動工程により前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを前記所定のピッチだけ移動する間の複数位置においてＸ線撮影を行う実行工程と、
   再構成手段が、前記実行工程によるＸ線撮影によって得られたＸ線強度に基づいてＸ線画像を再構成する再構成工程と、を有することを特徴とするＸ線撮影装置の制御方法。
9. 第１の方向に所定のピッチを有して、複数のＸ線焦点が２次元状に配置されたマルチＸ線発生手段と、
   前記複数のＸ線焦点の各々に対向設置された複数のスリット部材を有するスリット手段と、前記複数のスリット部材の各々は前記第１の方向に並ぶ複数のスリットを有し、前記複数のスリットの各々は、対向するＸ線焦点からのＸ線を前記第１の方向とは異なる第２の方向を長手方向とするスライス状のＸ線ビームに整形し、
   前記スリット手段で整形されたＸ線ビームの、検出面におけるＸ線強度を検出する２次元検出手段と、を備えたＸ線撮影装置の制御方法であって、
   移動手段が、前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを、相対的な位置関係を変化させながら前記第１の方向へ移動する移動工程と、
   実行手段が、前記移動工程により前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを前記所定のピッチだけ移動する間の複数位置においてＸ線撮影を行う実行工程と、
   再構成手段が、前記実行工程によるＸ線撮影によって得られたＸ線強度に基づいてＸ線画像を再構成する再構成工程と、を有することを特徴とするＸ線撮影装置の制御方法。
10. 請求項８または９に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
11. 請求項１０に記載のプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
12. 複数のＸ線焦点が第１の方向に所定のピッチを有するように配置されたマルチＸ線発生手段と、
    前記複数のＸ線焦点の各々に対向設置された複数のスリット部材を有するスリット手段と、前記複数のスリット部材の各々は前記第１の方向に並ぶ複数のスリットを有し、前記複数のスリットの各々は、対向するＸ線焦点からのＸ線を前記第１の方向とは異なる第２の方向を長手方向とするスライス状のＸ線ビームに整形し、
    前記スリット手段で整形されたＸ線ビームの、検出面におけるＸ線強度を検出する２次元検出手段と、を備えたＸ線撮影装置のための制御装置であって、
    前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを、相対的な位置関係を保ちながら前記第１の方向へ移動する移動手段と、
    前記移動手段により前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを前記所定のピッチだけ移動する間の複数位置においてＸ線撮影を行う実行手段と、
    前記実行手段によるＸ線撮影によって得られたＸ線強度に基づいてＸ線画像を再構成する再構成手段と、を備えることを特徴とするＸ線撮影装置の制御装置。
13. 複数のＸ線焦点が第１の方向に所定のピッチを有するように配置されたマルチＸ線発生手段と、
    前記複数のＸ線焦点の各々に対向設置された複数のスリット部材を有するスリット手段と、前記複数のスリット部材の各々は前記第１の方向に並ぶ複数のスリットを有し、前記複数のスリットの各々は、対向するＸ線焦点からのＸ線を前記第１の方向とは異なる第２の方向を長手方向とするスライス状のＸ線ビームに整形し、
    前記スリット手段で整形されたＸ線ビームの、検出面におけるＸ線強度を検出する２次元検出手段と、を備えたＸ線撮影装置のための制御装置であって、
    前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを、相対的な位置関係を変化させながら前記第１の方向へ移動する移動手段と、
    前記移動手段により前記マルチＸ線発生手段と前記スリット手段とを前記所定のピッチだけ移動する間の複数位置においてＸ線撮影を行う実行手段と、
    前記実行手段によるＸ線撮影によって得られたＸ線強度に基づいてＸ線画像を再構成する再構成手段と、を備えることを特徴とするＸ線撮影装置の制御装置。

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