JP5584995B2 - 放射線撮影装置およびキャリブレーションデータの取得方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射線源と、ＦＰＤとを備るとともにキャリブレーション補正機能を備えた放射線撮影装置、およびそのキャリブレーションデータの取得方法に関する。

被検体の放射線透視画像を撮影する放射線撮影装置には、コーン状の放射線ビームを照射する放射線源と、それを検出するフラットパネル・ディテクタ（以降、ＦＰＤと略記）が備えられたものがある。ＦＰＤは、放射線検出面を有し、それは放射線を検出する検出素子が２次元的に配列されて構成されている。この検出素子の感度にバラツキがある場合、そのバラツキの分布が放射線透視画像に重畳してしまうので、放射線撮影装置には、そのバラツキの分布を除去するキャリブレーション補正機能が備えられている。

この種の放射線撮影装置の構成について説明する。従来の放射線撮影装置５１は、図１２に示すように、被検体Ｍを載置する天板５２と、被検体Ｍに向けてコーン状の放射線ビームを照射する放射線源５３と、これを制御する放射線源制御部５６と、散乱放射線を吸収する放射線グリッド５５と、放射線を検知するＦＰＤ５４と、ＦＰＤ５４から取得された元画像にキャリブレーション補正を行うキャリブレーション補正部５６と、キャリブレーション補正に参照される補正用データを記憶する補正用データ記憶部５７と、各部を統括的に制御する主制御部５８と、放射線透視画像を表示する表示部５９とを備えている（例えば、特許文献１参照）。

従来の放射線撮影装置５１で放射線透視画像を撮影するには、まず、補正用データの取得が行われる。具体的には、天板５２に被検体Ｍを載置しない状態で、放射線源５３から放射線ビームが照射され、それをＦＰＤ５４が検知する。このときＦＰＤ５４に入射する放射線ビームの強度は、ＦＰＤ５４の部位に係らず一定であるとみなせるので、この状態で検出素子によって放射線の検出感度が異なれば、それは、検出素子の間での放射線の検出感度のバラツキに起因することになる。そして、このとき得られたバラツキの分布を基に補正用データが生成され、補正用データ記憶部５７に記憶される。そして、被検体Ｍを天板５２に載置して補正前の元画像の取得を行う。ＦＰＤ５４から出力された元画像は、キャリブレーション補正部５６に送出され、補正用データ記憶部５７で記憶される補正用データを基に、元画像の補正が行われる。具体的には、元画像の有するバラツキの分布の反転パターンが元画像に重ねられることにより、ＦＰＤ５４の検出感度のムラが打ち消されたうえで、キャリブレーション画像が生成される。

特開２００２−２６３０９２号公報

しかしながら、従来の構成によれば、次のような問題点がある。
すなわち、従来の構成によれば、放射線源５３は、天板５２を透過してＦＰＤ５４に入射するので、天板５２を透過した放射線ビームには、天板５２の影（天板５２の放射線の影）が写りこんでいる。補正用データには、検出素子の検出感度のバラツキのみならず、この影が重畳してしまうことになる。この様な補正用データを用いて放射線撮影画像データに補正を施すと、検出素子における検出感度のバラツキの分布と、天板５２の影の分布とが同時に除去されることになる。

ところで、放射線撮影装置において、補正データの取得を行ったあと、天板５２を移動させて、放射線透視画像を撮影する場合がある。この場合、放射線透視画像の各々に写りこむ天板５２の影の分布は異なっているので、補正用データに重畳した天板５２の影の分布と、元画像に重畳した天板５２の影の分布とは、一致したものとならない。したがって、キャリブレーション補正後の放射線透視画像には、補正データに重畳した天板５２の影の分布（正確には、その反転パターン）が余計に元画像に重ね合わせられることになる。そして、元画像に重畳している天板５２の影の分布は、補正用データに重畳している天板５２の影を打ち消すことがない。

この様な問題は、被検体の断層撮影を行うデジタルトモシンセシス装置において更に顕著なものとなる。この種の放射線撮影装置においては、複数枚の放射線透視画像を重ね合わせて１枚の放射線断層画像を取得する。このときに、補正用データに上述のような反転パターンが重畳していると、キャリブレーション補正後の放射線透視画像の全てに、この反転パターンが転写されてしまう。この放射線透視画像を重ね合わせて補正断層画像を取得しようとすれば、この反転パターンが幾度も重ね合わされてしまう。例えば、７４枚の放射線透視画像を重ね合わせれば、補正用データに写りこんでいる影の反転パターンの強度が７４倍に増強されて補正断層画像に写りこんでしまい、不鮮明な放射線断層画像しか得られない。

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、放射線源と、ＦＰＤの介在する位置の部材（例えば、天板）に起因する天板５２の影の分布がキャリブレーション補正に用いられる補正用データに重畳することを防止し、診断に好適な補正断層画像を生成できる放射線撮影装置を提供することにある。

本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線撮影装置は、キャリブレーション補正機能を備えたトモシンセシス撮影装置である放射線撮影装置であって、被検体を載置する天板と、放射線を照射する放射線源と、放射線を検出する放射線検出手段と、放射線検出手段、放射線源の少なくともいずれか一方と天板との相対位置を変更させる移動手段と、移動手段を制御する移動制御手段と、放射線検出手段が出力する検出信号を基に被検体の像が写りこんだ被検体画像、および後述のエアー画像を生成する画像生成手段と、被検体が天板に載置されていない状態で、放射線検出手段、放射線源の少なくともいずれか一方と天板との相対位置を変更させながら連写された一連のエアー画像を重ね合わせて単一のキャリブレーション画像を生成するキャリブレーション画像生成手段と、キャリブレーション画像を用いて被検体画像のキャリブレーション補正を行う補正手段とを備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明の構成によれば、被検体が天板に載置されていない状態で放射線検出手段、放射線源の少なくともいずれか一方が移動されながら連写された一連のエアー画像を取得する。エアー画像に天板の影が写りこむ場合、一連のエアー画像には、天板の影が移動しながら写りこんでいる。したがって、一連のエアー画像には、天板の影のパターンが変更されながら写りこむことになる。本発明によれば、補正手段は、この様な一連のエアー画像を用いて被検体画像のキャリブレーション補正を行う構成となっているので、被検体画像に一定の天板の影のパターンが写りこむことがない。

一方、一連のエアー画像には、放射線検出手段の部分的な検出感度のムラも写しこんでいる。この検出感度のムラは、放射線検出手段のみによるので、一連のエアー画像において同一の模様となって表れる。したがって、一連のエアー画像から検出感度のムラを知ることができる。この検出感度のムラは、被検体画像にも写りこんでおり、補正手段は、これをキャリブレーション補正により除去するに当たって一連のエアー画像を使用することができる。
また、上述の構成は、キャリブレーション画像を生成するキャリブレーション画像生成手段を更に備えている。これにより、一連のエアー画像は重ね合わせられて単一のキャリブレーション画像が生成される。このキャリブレーション画像は、エアー画像が何度も重ね合わせられたものであるので、天板の影が増強されて写りこんでいるとも思われる。しかし、本発明によれば、そうはならない。エアー画像を重ね合わせても天板の影が打ち消し合うことになるので、キャリブレーション画像に天板の影が写りこむことがない。しかし、このキャリブレーション画像には、キャリブレーション補正に用いられる検出感度のムラを正確に写しこんでいる。したがって補正手段がキャリブレーション画像を用いて断層画像のキャリブレーション補正を行えば、天板の影が写りこまない補正断層画像を生成することができる。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の放射線撮影装置において、移動手段は、放射線源、および放射線検出手段を同期的かつ互いに反対方向に移動させ、被検体が天板に載置された状態で放射線検出手段および放射線源が移動されながら連写された一連の被検体画像を重ね合わせて断層画像を生成する断層画像生成手段を更に備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の構成によれば、被検体の断層画像を取得する放射線撮影装置に本発明を適用することができる。本発明の構成によれば、被検体画像を重ね合わせて断層画像を取得する際にキャリブレーション補正も行われる。その際、エアー画像がキャリブレーション補正に用いられることになる。一連のエアー画像に写りこんだ天板の影は、そのパターンが変わりながら断層画像に重ね合わせられることになるので、天板の影の像は、エアー画像が重ね合わせられる際に互いに打ち消し合うことになり、終に断層画像に表れることがない。

エアー画像は、キャリブレーション補正の際に何度も重ね合わせられる。このとき、従来構成によれば天板の影がエアー画像の重ね合わせの回数に応じて増強されてしまい、不鮮明な放射線断層画像しか得られない。しかし、本発明に係る放射線撮影装置では、エアー画像を重ね合わせても天板の影が打ち消し合うことになるので、放射線断層画像に天板の影が写りこむことがない。

また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の放射線撮影装置において、天板は、放射線源および放射線検出手段とに挟まれる位置に配置されていることを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の構成は、本発明に係る放射線撮影装置をより具体的に示したものである。天板が放射線源および放射線検出手段とに挟まれる位置に配置されていれば、一連のエアー画像には確実に天板の影が写りこむことになる。しかし、そうであってもエアー画像を重ね合わせれば天板の影が打ち消し合うことになるので、放射線断層画像に天板の影が写りこむことがない。

また、請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線撮影装置において、移動制御手段は、エアー画像の撮影の開始時点において、放射線源を天板の長手方向における前方に位置させるとともに、放射線検出手段を同方向における後方に位置させ、移動制御手段は、エアー画像の撮影中、放射線源を同方向における後方側に移動させるとともに、放射線検出手段を同方向における前方側に位置させ、移動制御手段は、エアー画像の撮影の終了時点において、放射線源を同方向における後方に位置させるとともに、放射線検出手段を同方向における前方に位置させることを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の構成は、放射線源と放射線検出手段の移動を具体的に示したものである。天板の影のパターンをエアー画像の各々で確実に違えるようにするには、天板をできるだけ多様な方向から撮影することで一連のエアー画像を取得したほうがよい。したがって、上述の構成においては、エアー画像の撮影の開始時点において、放射線源が天板の長手方向における前方に、放射線検出手段が同方向における後方に位置しており、それから放射線源、放射線検出手段は移動していき、エアー画像の撮影の終了時点において、放射線源は同方向における後方に、放射線検出手段は同方向における前方に位置する構成となっている。これにより一連のエアー画像に写りこむ天板の影のパターンを大きく異ならせることができる。

また、請求項５に係る発明は、請求項１に記載の放射線撮影装置において、キャリブレーション画像生成手段は、一連のエアー画像を平均して、キャリブレーション画像を生成することを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の構成はキャリブレーション画像生成手段の具体的な構成を示すものである。すなわち、一連のエアー画像を平均して、キャリブレーション画像が生成される。この様にすれば、キャリブレーション画像に天板の影が写りこむことがない。

また、本発明に係る放射線撮影装置におけるキャリブレーションデータの取得方法は、被検体を載置する天板と、放射線を照射する放射線源と、放射線を検出する放射線検出手段と、放射線検出手段が出力する検出信号を基に後述のエアー画像を生成する画像生成手段とを備えたトモシンセシス撮影装置である放射線撮影装置のキャリブレーション補正に用いられるキャリブレーションデータの取得方法であって、天板に被検体が載置されていない状態で、放射線検出手段、放射線源の少なくともいずれか一方と天板との相対位置を変更させながら連写された一連のエアー画像を重ね合わせて単一のキャリブレーション画像を生成することを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の発明によれば、キャリブレーション補正に際し、天板の影の影響を受けることがないキャリブレーションデータの取得方法が提供できる。すなわち、天板に被検体が載置されていない状態で、放射線検出手段、放射線源の少なくともいずれか一方と天板との相対位置を変更させながら連写された一連のエアー画像をキャリブレーションデータとして用いるのである。単一のエアー画像をキャリブレーション補正に用いると、エアー画像に写りこんだ天板の影が被検体を写しこんだ画像に重畳される可能性があるが、本発明によれば、天板の影が位置を変えながら一連のエア画像に写りこんでおり、キャリブレーション補正はこの一連のエア画像を基に行われるので、キャリブレーション補正に際し、天板の影の影響を受けることがない。

本発明の構成によれば、被検体が天板に載置されていない状態で放射線検出手段および放射線源が移動されながら連写された一連のエアー画像を取得する。このエアー画像は、キャリブレーション補正が施された補正断層画像を生成する際に何度も重ね合わせられる。このとき、従来構成によれば天板の影がエアー画像の重ね合わせの回数に応じて増強されてしまい、不鮮明な放射線断層画像しか得られない。しかし、本発明に係る放射線撮影装置では、エアー画像を重ね合わせても、一連のエアー画像に重畳する天板の影のパターンが異なっており、天板の影が打ち消し合うことになるので、放射線断層画像に天板の影が写りこむことがない。

実施例１に係るＸ線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係る断層画像取得の原理を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明するフローチャートである。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例２に係るＸ線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例２に係るＸ線撮影装置の動作を説明するフローチャートである。 実施例２に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例２に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 従来構成を説明する機能ブロック図である。

次に、実施例１に係る放射線撮影装置の各実施例を図面を参照しながら説明する。なお、各実施例におけるＸ線は、本発明の放射線に相当する。

図１は、実施例１に係る放射線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。図１に示すように、実施例１に係るＸ線撮影装置１は、Ｘ線断層撮影の対象である被検体Ｍを載置する天板２と、天板２の上部に設けられた被検体Ｍに対してコーン状のＸ線ビームを照射するＸ線管３と、天板２の下部に設けられ、被検体Ｍの透過Ｘ線像を検出するシート状のフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、ＦＰＤと略記）４と、コーン状のＸ線ビームの中心とＦＰＤ４の中心が常に一致する状態でＸ線管３とＦＰＤ４との各々を被検体Ｍの関心部位を挟んで互いに反対方向に同期移動させる同期移動機構７と、これを制御する同期移動制御部８と、ＦＰＤ４のＸ線を検出するＸ線検出面を覆うように設けられた散乱Ｘ線を吸収するＸ線グリッド５とを備えている。Ｘ線撮影装置は、本発明の放射線撮影装置に相当し、Ｘ線管は、本発明の放射線源に相当する。また、ＦＰＤは、本発明の放射線検出手段に相当し、同期移動制御部は、本発明の移動制御手段に相当する。また、同期移動機構は、本発明の移動手段に相当する。

Ｘ線管３は、Ｘ線管照射制御部６の制御にしたがってコーン状でパルス状のＸ線ビームを被検体Ｍに対して繰り返し照射する構成となっている。このＸ線管３には、Ｘ線ビームを角錐となっているコーン状にコリメートするコリメータが付属している。そして、このＸ線管３と、ＦＰＤ４はＸ線透視画像を撮像する撮像系３，４を生成している。

そして、さらに実施例１に係るＸ線撮影装置１は、各制御部６，８を統括的に制御する主制御部２５と、Ｘ線断層画像を表示する表示部２２とを備えている。この主制御部２５は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することにより各制御部６，８，および後述の画像生成部１１，キャリブレーション画像生成部１２，断層画像生成部１３，補正部１４を実現している。キャリブレーション画像生成部は、本発明のキャリブレーション画像生成手段に相当し、補正部は、本発明の補正手段に相当する。また、断層画像生成部は、本発明の断層画像生成手段に相当し、画像生成部は、本発明の画像生成手段に相当する。

同期移動機構７は、Ｘ線管３とＦＰＤ４とを同期させて移動させる構成となっている。この同期移動機構７は、同期移動制御部８の制御にしたがって被検体Ｍの体軸方向Ａに平行な直線軌道に沿ってＸ線管３を直進移動させる。しかも、検査中、Ｘ線管３の照射するコーン状のＸ線ビームは、常に被検体Ｍの関心部位に向かって照射されるようになっており、このＸ線照射角度は、コリメータの角度を変更することによって、たとえば初期角度−２０°から最終角度２０°まで変更される。

また、同期移動機構７は、上述のＸ線管３の直進移動に同期して、天板２の下部に設けられたＦＰＤ４を被検体Ｍの体軸方向Ａに沿って直進移動させる。そして、その移動方向は、Ｘ線管３の移動方向と反対方向となっている。つまり、Ｘ線管３が移動することによって照射源位置と照射方向が変化するコーン状のＸ線ビームは、常にＦＰＤ４のＸ線検出面の全面で受光される構成となっている。このように、一度の検査において、ＦＰＤ４は、Ｘ線管３と互いに反対方向に同期して移動しながら、たとえば７４枚のＸ線透視画像を取得するようになっている。具体的には、撮像系３，４は、実線の位置を初期位置として、破線で示した位置を介して、図１に示した一点鎖線で示す位置まで対向移動する。すなわち、Ｘ線管３とＦＰＤ４の位置を変化させながら複数のＸ線透視画像が撮影されることになる。ところで、コーン状のＸ線ビームは常にＦＰＤ４のＸ線検出面の全面で受光されるので、撮影中コーン状のＸ線ビームの中心は、常にＦＰＤ４の中心と一致している。また、撮影中ＦＰＤ４の中心は、直進移動するが、この移動はＸ線管３の移動の反対方向となっている。つまり、体軸方向Ａに沿って、Ｘ線管３とＦＰＤ４とを同期的、かつ互いに反対方向に移動させる構成となっている。

また、ＦＰＤ４の後段には、そこから出力される検出信号を基にＸ線透視画像を生成する画像生成部１１が備えられており、この画像生成部１１の更に後段には、複数の画像を重ね合わせるキャリブレーション画像生成部１２と、断層画像生成部１３とを備えている。

また、画像生成部１１，キャリブレーション画像生成部１２，断層画像生成部１３が生成する各画像は、記憶部２３に記憶される。なお、記憶部２３は、各部が動作するのに参照される設定値を記憶する。

続いて、実施例１に係るＸ線撮影装置１の断層画像の取得原理について説明する。図２は、実施例１に係るＸ線撮影装置の断層画像の取得方法を説明する図である。例えば、天板２に平行な基準裁断面ＭＡについて説明すると、図２に示すように、基準裁断面ＭＡに位置する点Ｐ，Ｑが、常にＦＰＤ４のＸ線検出面の不動点ｐ，ｑのそれぞれに投影されるように、Ｘ線管３によるコーン状のＸ線ビーム１９の照射方向に合わせてＦＰＤ４をＸ線管３の反対方向に同期移動させながら一連の被検体画像が画像生成部１１にて生成される。一連の被検体画像Ｐｍには、被検体の投影像が位置を変えながら写り込んでいる。そして、この一連の被検体画像Ｐｍを断層画像生成部１３にて重ね合わせれば、基準裁断面ＭＡに位置する像（たとえば、不動点ｐ，ｑ）が集積され、Ｘ線断層画像としてイメージングされることになる。一方、基準裁断面ＭＡに位置しない点Ｉは、ＦＰＤ４における投影位置を変化させながら一連の被検体画像に点ｉとして写り込んでいる。この様な点ｉは、不動点ｐ，ｑとは異なり、断層画像生成部１３でＸ線透視画像を重ね合わせる段階で像を結ばずにボケる。このように、一連の被検体画像Ｐｍの重ね合わせを行うことにより、被検体Ｍの基準裁断面ＭＡに位置する像のみが写り込んだＸ線断層画像が得られる。このように、Ｘ線透視画像を単純に重ね合わせると、基準裁断面ＭＡにおけるＸ線断層画像が得られる。

さらに、断層画像生成部１３の設定を変更することにより、基準裁断面ＭＡに平行な任意の裁断位置においても、同様なＸ線断層画像を得ることができる。撮影中、ＦＰＤ４において上記点ｉの投影位置は移動するが、投影前の点Ｉと基準裁断面ＭＡとの離間距離が大きくなるにしたがって、この移動速度は増加する。これを利用して、取得された一連の被検体画像を所定のピッチで体軸方向Ａにずらしながら、重ね合わせれば、基準裁断面ＭＡに平行な裁断位置におけるＸ線断層画像が得られる。このような一連の被検体画像の重ね合わせは、断層画像生成部１３が行う。

次に、実施例１におけるＸ線透視画像の方法について説明する。実施例１に係るＸ線撮影装置の動作は、図３に示すように、被検体Ｍを天板２に載置しないでエアー画像Ｐａを取得するエアー画像取得ステップＳ１と、一連のエアー画像Ｐａからキャリブレーション画像を生成するキャリブレーション画像生成ステップＳ２と、被検体Ｍを天板２に載置した状態で被検体画像Ｐｍを取得する被検体画像取得ステップＳ３と、一連の被検体画像Ｐｍを重ね合わせて断層画像Ｐｄを生成する断層画像生成ステップＳ４と、断層画像Ｐｄの輝度補正を行う輝度補正ステップＳ５とを備えている。以降、これらの各ステップの詳細を順を追って説明する。

＜エアー画像取得ステップＳ１＞
術者が操作卓２１を通じて、エアー画像Ｐａの取得の指示を行うと、同期移動制御部８は、Ｘ線管３，およびＦＰＤ４を所定の初期位置までに移動させる。このときの撮像系３，４は、図１の実線に示すような配置となっている。すなわち、初期位置におけるＸ線管３は、体軸方向Ａ（天板２の長手方向）の前段に位置し、ＦＰＤ４は、体軸方向Ａの後段に位置している。このときＸ線管３は、初期角度−２０度まで傾斜されている。なお、このとき天板２には、被検体Ｍは載置されていない。

Ｘ線管照射制御部６は、Ｘ線管３を制御し、Ｘ線管３は所定のパルス幅、管電圧、管電流でＸ線ビームをＦＰＤ４に向けて照射する。Ｘ線ビームは、天板２を透過した後、ＦＰＤ４に入射する。画像生成部１１は、ＦＰＤ４が出力した検出信号をエアー画像（被検体を移しこんでいない画像）に組み立てる。

以降、同期移動制御部８は、Ｘ線管３，およびＦＰＤ４を同期的かつ互いに反対方向に移動させる。Ｘ線管照射制御部６は、移動の最中にＸ線ビームを間歇的に照射し、画像生成部１１は、その度ごとにエアー画像Ｐａを生成する。こうして、一連のエアー画像Ｐａが生成される。このとき、同期移動制御部８は、Ｘ線管３を体軸方向Ａの後段側に移動させ、ＦＰＤ４を体軸方向Ａの前段側に移動させる。

そして、同期移動制御部８は、Ｘ線管３，およびＦＰＤ４を所定の最終位置までに移動させる。このときの撮像系３，４は、図１の一点鎖線に示すような配置となっている。すなわち、最終位置におけるＸ線管３は、体軸方向Ａ（天板２の長手方向）の後段に位置し、ＦＰＤ４は、体軸方向Ａの前段に位置している。このときＸ線管３は、最終角度２０度まで傾斜されている。この状態で最後のエアー画像Ｐａが取得され、一連のエアー画像Ｐａの取得は終了となる。エアー画像Ｐａは、例えば７４枚取得される。

このとき取得されるエアー画像Ｐａの１つを具体的に示したのが図４である。図４における縞模様は、ＦＰＤ４が有するＸ線の検出感度のムラを表している。ＦＰＤ４のＸ線検出面にはＸ線検出素子が２次元的に配列されている。このＸ線検出素子のＸ線検出特性は、全て一定であるとは限らない。したがって、エアー画像Ｐａには、何らかの模様が現れるのである。この模様は、撮影される日によって変動する。以降、Ｘ線の検出感度のムラを便宜上、縞模様で表す。したがって、実際のエアー画像Ｐａに表れる検出感度のムラは、図４のような縞模様になるとは限らない。

エアー画像Ｐａには、これとは別の粒状のパターンが表れている。これは、Ｘ線が天板２を透過する際に吸収を受ける際に、吸収の度合いが天板２の部分によって異なるために現れた、いわば天板２の影である。天板２の影は、後述の輝度補正（キャリブレーション補正）の際に邪魔となる。

図５は、この天板２の影が一連のエアー画像Ｐａにどのように重畳しているかを示している。図５におけるＰａ１は、最初に撮影されたエアー画像であり、図１の撮像系３，４が実線位置にあるときのものである。Ｐａ３７は、３７番目に撮影されたエアー画像であり、図１の撮像系３，４が破線位置にあるときのものである。Ｐａ７４は、７４番目に撮影されたエアー画像Ｐａであり、図１の撮像系３，４が一点鎖線位置にあるときのものである。

エアー画像Ｐａ１，Ｐａ３７，Ｐａ７４を比較すれば分かるように、３者には同一の縞模様が重畳している。ＦＰＤ４の検出感度のムラは、撮像系３，４と天板２との位置関係の変化の影響を受けず、一定であるからである。そして、３者には異なる粒状のパターンが写りこんでいる。撮像系３，４が天板２に対して移動したので、天板２の影がこれに伴って変動したからである。画像生成部１１は、一連のエアー画像Ｐａに撮像系３，４の位置に対応したシリアルナンバーを付与してこれらをキャリブレーション画像生成部１２に送出する。

＜キャリブレーション画像生成ステップＳ２＞
キャリブレーション画像生成部１２は、一連のエアー画像Ｐａを平均してキャリブレーション画像Ｃを生成する。このとき生成されたキャリブレーション画像Ｃには、図６（ａ）に示すように縞模様のみが写りこんでおり、一連のエアー画像Ｐａに写りこんでいた粒状のパターンは、消去されている。粒状のパターンは、一連のエアー画像Ｐａが重ね合わせられる際に相殺され、キャリブレーション画像Ｃに出現することができない。一方、検出感度のムラは、一連のエアー画像Ｐａを通じて同じ形状で写りこんでいるのでキャリブレーション画像Ｃにも検出感度のムラの縞模様がはっきりと写りこむことになる。このキャリブレーション画像Ｃは、補正部１４に送出される。キャリブレーション画像Ｃは、本発明のキャリブレーションデータに相当する。

以上の各ステップは、被検体Ｍを撮影する前の準備段階である。被検体Ｍの撮影を同日に複数回行う場合等、ＦＰＤ４の検出感度のムラが不変と見なせる場合は、いったんキャリブレーション画像Ｃを生成すれば足り、上述の各ステップを省略して、次の被検体画像取得ステップＳ３から行うことができる。

＜被検体画像取得ステップＳ３，断層画像生成ステップＳ４＞
次に、天板２に被検体Ｍを載置して、エアー画像取得ステップＳ１と同様の撮影を行う。このとき画像生成部１１が生成する画像の各々には、被検体Ｍの透視像が写りこんでおり、上述のエアー画像Ｐａと区別して、被検体画像Ｐｍと呼ぶことにする。被検体画像取得ステップＳ３における撮像系３，４の移動様式は、エアー画像取得ステップＳ１におけるそれと同一である。このとき取得される被検体画像Ｐｍは、図６（ｂ）に示すように、ドット領域で示す被検体Ｍの透視像と、検出感度のムラの縞模様とが写りこんでいる。

画像生成部１１は、一連の被検体画像Ｐｍに撮像系３，４の位置に対応したシリアルナンバーを付与してこれらを断層画像生成部１３に送出する。断層画像生成部１３は、一連の被検体画像Ｐｍを所定のピッチで体軸方向Ａにずらしながら重ね合わせ、断層画像Ｐｄを生成する。このとき生成される断層画像Ｐｄは、図６（ｃ）に示すように、被検体Ｍの断層像と、検出感度のムラの縞模様とが写りこんでいる。断層画像Ｐｄは、補正部１４に送出される。なお、被検体画像Ｐｍにも天板２の影は写りこむ。しかし、断層画像Ｐｄを生成する際に一連の被検体画像Ｐｍは重ね合わせられるので、被検体画像Ｐｍに写りこむ天板２の影は、相殺されて消去される。一連の被検体画像Ｐｍには、それぞれパターンの異なる天板２の影が写りこんでいるからである。

＜輝度補正ステップＳ５＞
補正部１４は、断層画像Ｐｄにキャリブレーション画像Ｃの反転パターンを重ね合わせて補正断層画像Ｐｄｃを生成する。つまり、補正部１４は、断層画像Ｐｄからキャリブレーション画像Ｃを減算するのである。この補正断層画像Ｐｄｃは、図７に示すように、断層画像Ｐｄ（図６参照）から検出感度のムラの縞模様が除去されたものとなっている。この補正断層画像Ｐｄｃが表示部２２に表示されてＸ線撮影装置１の動作は終了となる。

以上のように、実施例１の構成によれば、被検体Ｍが天板２に載置されていない状態でＦＰＤ４およびＸ線管３が移動されながら連写された一連のエアー画像Ｐａを取得する。エアー画像Ｐａに天板２の影が写りこむ場合、一連のエアー画像Ｐａには、天板２の影が移動しながら写りこんでいる。これら一連のエアー画像Ｐａを用いて補正断層画像Ｐｄｃを生成すると、一連のエアー画像Ｐａが何度も補正断層画像Ｐｄｃに重ねられることになる。実施例１の構成によれば、補正断層画像Ｐｄｃに重ね合わせられる天板２の影のパターンは互いに異なっている。したがって、天板２の影の像は、エアー画像Ｐａが重ね合わせられる際に互いに打ち消し合って補正断層画像Ｐｄｃに表れることがない。

一方、一連のエアー画像Ｐａには、ＦＰＤ４の部分的な検出感度のムラも写しこんでいる。この検出感度のムラは、ＦＰＤ４のみによるので、一連のエアー画像Ｐａにおいて同一の模様となって表れている。したがって、一連のエアー画像Ｐａを重ね合わせることで検出感度のムラを知ることができる。この検出感度のムラは、被検体画像Ｐｍにも写りこんでおり、補正部１４は、これを除去するに当たってキャリブレーション画像Ｃを使用することができる。

エアー画像Ｐａは、補正断層画像Ｐｄｃを生成する際に何度も重ね合わせられる。このとき、従来構成によれば天板２の影がエアー画像Ｐａの重ね合わせの回数に応じて増強されてしまい、不鮮明な放射線断層画像しか得られない。しかし、実施例１に係るＸ線撮影装置１では、エアー画像Ｐａを重ね合わせても天板２の影が打ち消し合うことになるので、放射線断層画像に天板２の影が写りこむことがない。

また、天板２の影のパターンをエアー画像Ｐａの各々で確実に違えるようにするには、天板２をできるだけ多様な方向から撮影することで一連のエアー画像Ｐａを取得したほうがよい。したがって、実施例１の構成においては、エアー画像Ｐａの撮影の開始時点において、Ｘ線管３が天板２の長手方向における前方に、ＦＰＤ４が同方向における後方に位置しており（図１の実線で示す位置）、それからＸ線管３，ＦＰＤ４は移動していき、エアー画像Ｐａの撮影の終了時点において、Ｘ線管３は同方向における後方に、ＦＰＤ４は同方向における前方に位置する（図１の一点鎖線で示す位置）構成となっている。これにより一連のエアー画像Ｐａに写りこむ天板２の影のパターンを大きく異ならせることができる。

また、実施例１の構成は、キャリブレーション画像Ｃを生成するキャリブレーション画像生成部１２を更に備えている。これにより、一連のエアー画像Ｐａは重ね合わせられて単一のキャリブレーション画像Ｃが生成される。このキャリブレーション画像Ｃは、エアー画像Ｐａが何度も重ね合わせられたものであるので、天板２の影が増強されて写りこんでいるとも思われる。しかし、実施例１によれば、そうはならない。エアー画像Ｐａを重ね合わせても天板２の影が打ち消し合うことになるので、キャリブレーション画像Ｃに天板２の影が写りこむことがない。そのうえ、このキャリブレーション画像Ｃには、検出感度のムラを正確に写しこんでいる。したがって補正部１４がキャリブレーション画像Ｃを重合画像に重ね合われば、天板２の影が写りこまない補正断層画像Ｐｄｃを生成することができる。

また、キャリブレーション画像生成部１２は、一連のエアー画像Ｐａを平均して、キャリブレーション画像Ｃが生成される。この様にすれば、キャリブレーション画像Ｃに天板２の影が写りこむことがない。

次に、実施例２に係るＸ線撮影装置１について説明する。実施例２に係るＸ線撮影装置１の構成は、実施例１のものと殆ど同様であるが、図８に示すように、キャリブレーション画像生成部１２を有しないのである。

実施例２に係るＸ線撮影装置の動作について説明する。実施例２に係るＸ線撮影装置１の動作は、図９に示すように、エアー画像取得ステップＴ１と、被検体画像取得ステップＴ２と、エアー画像と被検体画像とを重ね合わせる個別補正ステップＴ３と、補正された被検体画像から断層画像Ｐｄｃを生成する断層画像生成ステップＴ４とを備えている。実施例１は、断層画像Ｐｄに写りこんだ縞模様を消去する構成となっていたが、実施例２は、断層画像Ｐｄを生成する前に被検体画像Ｐｍの各々から縞模様を消去する構成となっている。

＜エアー画像取得ステップＴ１，被検体画像取得ステップＴ２＞
実施例２に係るエアー画像取得ステップＴ１，および被検体画像取得ステップＴ２の各々は、各実施例に係るエアー画像取得ステップＳ１，および被検体画像取得ステップＳ３の各々と同様であるので説明を省略する。取得された一連のエアー画像Ｐａと一連の被検体画像Ｐｍは、補正部１４に送出される。

実施例２における一連の被検体画像と、一連のエアー画像は１対１で対応している。すなわち、被検体画像の枚数とエアー画像の枚数とが同一である（具体的には被検体画像、エアー画像の枚数はそれぞれ７４枚である）。しかも、ある被検体画像とそれに対応するエアー画像には、撮像系３，４が天板２の同一部分を同一の方向から撮影したときの天板２の影が写りこんでいるのである。すなわち、取得されたエアー画像Ｐａ１，Ｐａ３７，Ｐａ７４（図５参照）の各々に対応する被検体画像をＰｍ１，Ｐｍ３７，Ｐｍ７４（図１０参照）とすると、エアー画像Ｐａの各々に対応する被検体画像Ｐｍの各々には同一の検出感度のムラ（縞模様）と同一の天板２の影（粒状のパターン）が写りこんでいる。すなわち、エアー画像Ｐａに対応する被検体画像Ｐｍには、天板２の一領域が写りこんでおり、これと同一の領域がエアー画像Ｐａにも写りこんでいる。しかも、この被検体画像Ｐｍには、天板２を同一の方向から写しこんでいるので、エアー画像Ｐａとこれに対応する被検体画像Ｐｍには同一の粒状のパターンが写りこんでいるのである。

＜個別補正ステップＴ３＞
補正部１４は、被検体画像Ｐｍとそれに対応するエアー画像Ｐａの反転パターンを重ね合わせて一連のキャリブレーション被検体画像Ｐｍｃを生成する。つまり、補正部１４は、被検体画像Ｐｍの各々からこれらに対応するエアー画像Ｐａを減算するのである。このように両画像を１対１で減算すると、被検体画像Ｐｍに写りこんでいた縞模様と粒状のパターン（図１０参照）と、エアー画像Ｐａに写りこんでいた縞模様と粒状のパターン（図５参照）とが相殺して、これらが一連のキャリブレーション被検体画像Ｐｍｃに表れることがない。このキャリブレーション被検体画像Ｐｍｃは、図１１に示すように、被検体画像Ｐｍ（図１０参照）から検出感度のムラの縞模様、および天板２の影（粒状のパターン）除去されたものとなっている。７４枚のキャリブレーション被検体画像Ｐｍｃは、断層画像生成部１３に送出される。補正部１４は、各画像に付与されたシリアルナンバーを基にエアー画像Ｐａと被検体画像Ｐｍとを対応付ける。

断層画像生成部１３は、一連のキャリブレーション被検体画像Ｐｍｃを所定のピッチで体軸方向Ａにずらしながら重ね合わせ、図７に示すような補正断層画像Ｐｄｃを生成する。このとき生成される断層画像Ｐｄｃは被検体Ｍの断層像のみが写りこんでいる。補正断層画像Ｐｄｃが表示部２２に表示されてＸ線撮影装置１の動作は終了となる。

以上のように、実施例２の構成は、キャリブレーション画像生成部１２を必要としない別の態様を示すものである。すなわち、補正部１４は、被検体画像Ｐｍの各々についてこれに対応するエアー画像Ｐａを１対１で重ね合わせることで、被検体画像Ｐｍの各々から検出感度のムラを予め除去する。そうすれば、断層画像生成部１１が補正された被検体画像Ｐｍを重ね合わせるだけで補正断層画像Ｐｄｃを生成することができる。

また、ある被検体画像Ｐｍと、それに重ねられるエアー画像Ｐａの各々には天板２の影が写りこんでいる。被検体画像Ｐｍとこれに対応するエアー画像Ｐａには天板２が同一のパターンとなって写りこむ。両画像は、同一の方向から天板２の同一部分を写し込んだものであるからである。両画像を重ね合わせれば、被検体画像Ｐｍの各々から検出感度のムラを除去できるばかりか、天板２の影も除去できるのである。したがって、被検体画像Ｐｍを重ね合わせて生成される補正断層画像Ｐｄｃに天板２の影が写りこむことがない。

本発明は上述の各実施例の構成に限られず、下記のような変形実施することができる。

（１）上述の各実施例において一連のエアー画像Ｐａの枚数は７４枚となっていたが、これを少なくする構成とすることもできる。この場合、エアー画像Ｐａは、離散的に取得されたほうがよい。すなわち、一連のエアー画像Ｐａは、撮像系３，４が図１における実線が示す初期位置から、一点鎖線が示す最終位置まで移動する間に取得されたものであれば、より望ましい。

（２）上述した各実施例は、医用の装置であったが、本発明は、工業用や、原子力用の装置に適用することもできる。

（３）上述した各実施例のいうＸ線は、本発明における放射線の一例である。したがって、本発明は、Ｘ線以外の放射線にも適応できる。

（４）上述した実施例１の構成は、断層画像以外のスポット撮影にも用いることができる。スポット撮影とは、Ｘ線管３，ＦＰＤ４とを移動させずして、単発の被検体画像Ｐｍを取得するものである。この場合、被検体の撮影の前にキャリブレーション画像生成ステップを予め行っておけば、被検体画像Ｐｍに天板２の影を写し込まずして、キャリブレーション補正を行うことができる。本変形例において、被検体画像Ｐｍとエアー画像Ｐａとは、天板２の同一位置を同一方向から写しこんだものとなっている。

Ｃ キャリブレーション画像
Ｐａ エアー画像
Ｐｍ 被検体画像
１ Ｘ線撮影装置（放射線撮影装置）
２ 天板
３ Ｘ線管（放射線源）
４ ＦＰＤ（放射線検出手段）
７ 同期移動機構（移動手段）
８ 同期移動制御部（移動制御手段）
１１ 画像生成部（画像生成手段）
１２ キャリブレーション画像生成部（キャリブレーション画像生成手段）
１３ 断層画像生成部（断層画像生成手段）
１４ 補正部（補正手段）

Claims (6)

1. キャリブレーション補正機能を備えたトモシンセシス撮影装置である放射線撮影装置であって、
   被検体を載置する天板と、
   放射線を照射する放射線源と、
   放射線を検出する放射線検出手段と、
   前記放射線検出手段、前記放射線源の少なくともいずれか一方と前記天板との相対位置を変更させる移動手段と、
   前記移動手段を制御する移動制御手段と、
   前記放射線検出手段が出力する検出信号を基に被検体の像が写りこんだ被検体画像、および後述のエアー画像を生成する画像生成手段と、
   被検体が前記天板に載置されていない状態で、前記放射線検出手段、前記放射線源の少なくともいずれか一方と前記天板との相対位置を変更させながら連写された一連のエアー画像を重ね合わせて単一のキャリブレーション画像を生成するキャリブレーション画像生成手段と、
   前記キャリブレーション画像を用いて前記被検体画像のキャリブレーション補正を行う補正手段とを備えることを特徴とする放射線撮影装置。
2. 請求項１に記載の放射線撮影装置において、
   前記移動手段は、前記放射線源、および前記放射線検出手段を同期的かつ互いに反対方向に移動させ、
   被検体が前記天板に載置された状態で前記放射線検出手段および前記放射線源が移動されながら連写された一連の被検体画像を重ね合わせて断層画像を生成する断層画像生成手段を更に備えることを特徴とする放射線撮影装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の放射線撮影装置において、
   前記天板は、前記放射線源および前記放射線検出手段とに挟まれる位置に配置されていることを特徴とする放射線撮影装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線撮影装置において、
   前記移動制御手段は、前記エアー画像の撮影の開始時点において、前記放射線源を天板の長手方向における前方に位置させるとともに、前記放射線検出手段を同方向における後方に位置させ、
   前記移動制御手段は、前記エアー画像の撮影中、前記放射線源を同方向における後方側に移動させるとともに、前記放射線検出手段を同方向における前方側に位置させ、
   前記移動制御手段は、前記エアー画像の撮影の終了時点において、前記放射線源を同方向における後方に位置させるとともに、前記放射線検出手段を同方向における前方に位置させることを特徴とする放射線撮影装置。
5. 請求項１に記載の放射線撮影装置において、
   前記キャリブレーション画像生成手段は、前記一連のエアー画像を平均して、前記キャリブレーション画像を生成することを特徴とする放射線撮影装置。
6. 被検体を載置する天板と、放射線を照射する放射線源と、放射線を検出する放射線検出手段と、前記放射線検出手段が出力する検出信号を基に後述のエアー画像を生成する画像生成手段とを備えたトモシンセシス撮影装置である放射線撮影装置のキャリブレーション補正に用いられるキャリブレーションデータの取得方法であって、
   前記天板に被検体が載置されていない状態で、前記放射線検出手段、前記放射線源の少なくともいずれか一方と前記天板との相対位置を変更させながら連写された一連のエアー画像を重ね合わせて単一のキャリブレーション画像を生成することを特徴とする放射線撮影装置におけるキャリブレーションデータの取得方法。

Images