JP6065217B2 - 放射線撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は被検体に対して放射線を照射して透視像をイメージングする放射線撮影装置に関し、特に放射線源と放射線検出器とがＣアームによって一体的に支持されてるタイプの放射線撮影装置に関する。

医療機関には放射線で被検体Ｍの画像を取得する放射線撮影装置が備えられている。この様な従来装置の構成について説明する。従来構成によれば、図１４に示すように放射線を照射する放射線源５３と放射線を検出するＦＰＤ５４を有している。この放射線源５３とＦＰＤ５４とはＣアーム５７により支持されている。撮影対象の被検体Ｍは、放射線源５３とＦＰＤ５４とに挟まれる位置にある天板５２に載置される（例えば特許文献１参照）。

このような放射線撮影装置は、Ｃアーム５７を停止させた状態で被検体Ｍの透視を繰り返して行い、動画（ライブ像）を生成できるようになっている。術者はこのライブ像を視認しながらカテーテルを被検体Ｍの血管に挿入することにより各種の治療を行うことができる。

この様な放射線撮影装置は、従来より被検体Ｍの断層画像を生成することができる。すなわち、放射線源５３およびＦＰＤ５４とを互いの位置関係を保ちながら被検体Ｍを中心に一回転させ、その間に連写された放射線画像を用いて断層画像の再構成を行うのである。この様な断層画像の取得原理は、ガントリを有するＣＴ装置における断層画像の取得原理と同じである。そこで、この様な断層画像の取得方法をＣＴ装置に準じた方法と呼ぶことにする。

ところで、被検体Ｍの断層画像の取得方法には、上述のようなＣＴ装置が利用している方法以外に、トモシンセシスによる取得方法がある。すなわち、放射線源５３およびＦＰＤ５４を被検体Ｍに対して互いに反対方向に移動させ、その間に連写された放射線画像を重ね合わせることで特定の平面で被検体Ｍを切断したときの断層画像を得る方法である。両者の方法は、被検体Ｍを異なる方向から連写する点においては類似しているが、トモシンセシスによる方法の方が、放射線源および放射線検出器を被検体Ｍに対して一回転させる必要がない点、および生成できる裁断面が限られる点が上述のＣＴ装置に準じた方法とは異なる。また、このトモシンセシスによる方法は、ＣＴ装置に準じた方法とは違い、画像を重ね合わせればよいだけなので、断層画像を生成するときの演算が比較的低負荷であり、それだけ鮮明な断層画像が取得できるという利点がある。

特開２０１０−１８８１１２

しかしながら、従来構成においては次のような問題点がある。
すなわち、放射線源５３とＦＰＤ５４とはＣアーム５７により支持されるタイプ（Ｃアームタイプ）の放射線撮影装置にトモシンセシスによる方法で断層画像を生成しようとすると、生成される断層画像が術者の想定通りとならないのである。

トモシンセシスによる断層画像の取得は、本来はＣアームタイプの装置では行われず、図１５に示されるような装置で行われる。この様な撮影装置は、被検体Ｍを載置する天板５２の上側にある放射線源５３と下側にあるＦＰＤ５４とが互いに反対方向に移動しながら放射線画像を連写することで断層画像を取得する。被検体Ｍを載置する天板５２は、放射線源５３およびＦＰＤ５４の移動の妨げとならないように設置されている。したがって、放射線源５３およびＦＰＤ５４は、撮影の際、確実に規定の移動様式に従って移動することができる。

この様なトモシンセシス撮影の様式を図１４で説明したＣアームタイプの装置に適用しようと考えた場合、Ｃアーム５７を傾斜させることにより放射線源５３およびＦＰＤ５４を被検体Ｍに対して互いに反対方向に移動させる様式を採用することになる。具体的に、ＦＰＤ５４が放射線源５３の鉛直上側の位置にあるときのＣアーム５７の傾斜を０°とすると、例えば、Ｃアーム５７が−３０°から３０°まで傾斜されながら放射線画像が連写されるということになる。

ところが、図１４で説明したＣアームタイプの装置は、そもそも外科手術用である。したがってＣアーム５７は、被検体Ｍを載置した天板５２に対して移動ができるようになっているのである。この点が図１５で説明した装置と異なる。図１４に係るＣアームタイプの装置を用いてトモシンセシスによる断層画像を取得しようとすると、Ｃアーム５７と天板５２の位置関係によっては、放射線源５３およびＦＰＤ５４が移動できる範囲に制約が出てしまう。つまり、Ｃアーム５７が規定通りの−３０°から３０°まで傾斜できない場合が出てくるのである。この様な制約は、Ｃアーム５７を傾斜させ過ぎると放射線源５３やＦＰＤ５４が天板５２などに衝突してしまうという理由により生じる。

このようなＣアーム５７の傾斜の制約が次のような問題を生じさせる。いま、Ｃアーム５７の傾斜が０°の状態で被検体Ｍの透視をしていた術者が、透視の撮影視野についての断層画像を取得しようとしたとする。このとき術者が観察している透視像は、被検体Ｍを水平な平面に投影した像である。したがって、術者は、生成される断層画像は、被検体Ｍを水平な平面で切断したときに得られる像であると予想する。

しかし、被検体Ｍを水平な平面で切断するような断層画像は、Ｃアーム５７が例えば−３０°から３０°まで傾斜させることにより得られる画像なのである。つまり、被検体Ｍの水平面での断層画像を得るには、Ｃアーム５７を０°を中心に同じ大きさだけ正方向および負方向に移動させなければならない。例えば、Ｃアーム５７が−２０°から３０°までの範囲しか傾斜ができない状態で断層画像の取得がなされると、得られる断層画像は、水平な平面から傾いた平面で被検体Ｍを裁断したときの像となる。つまり、得られる断層画像は、術者の予想通りとはならず、断層画像を観察した術者が混乱を来してしまう。

この様な術者の混乱を抑制するには、断層画像の取得方法を工夫すればよいのではないかという疑問が浮かぶ。すなわち、断層画像を取得しようとする際に、Ｃアーム５７が−２０°から３０°までの範囲しか傾斜ができない状態で放射線画像の連写がなされた場合、Ｃアーム５７の傾斜角度が−２０°から２０°までの間に撮影された放射線画像を重ね合わせることで断層画像を生成するようにし、Ｃアーム５７の傾斜角度が２０°から３０°までの範囲の間に撮影された放射線画像は断層画像の生成に用いないようにすればいいのではないかというのである。

この様な方法によれば、確かにＣアーム５７の傾斜角度の制約により断層画像の裁断面が傾いてしまう不具合はなくなる。しかし、トモシンセシスによる断層画像の取得には、Ｃアーム５７をある程度大きく傾斜させなければならない。撮影方向を十分に変化させないで放射線画像を連写し、それを重ね合わせたとしても、得られる結果は、単なるスポット撮影で得られる像に近いものであり、ある特定の裁断面における被検体像のみを表した断層画像とは呼べないのである。

従って、上述の例では、Ｃアーム５７の傾斜角度が−２０°から２０°までの間に撮影された放射線画像を選んで重ね合わせたほうがより透視像との矛盾がない断層画像が得られ、Ｃアーム５７の傾斜角度が−２０°から３０°までの間に撮影された放射線画像の全てを重ね合わせたほうがより特定の裁断面における被検体像のみを表した断層画像が得られるということになる。いずれの様式で断層画像を生成すればよいのかは一概に判断できるものではない。

とはいえ、断層画像を生成するには、どちらかの様式に従う必要がある。従来構成に係るＣアームタイプの装置は、トモシンセシス撮影が想定された構成となっておらず、断層画像を具体的にどのように生成するかについてまでは、考慮が及んでいない。

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、Ｃアームを有する放射線撮影装置において、術者の思惑通りの断層画像を取得することが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、放射線を被検体に照射する放射線源と、被検体を透過してきた放射線を検出して画像を取得する検出手段と、放射線源および検出手段を、これらが結ぶ撮影方向軸が被検体の周りに回転可能に保持する保持機構と、撮影方向軸を回転させながら、初期角度から終了角度までの複数の撮影方向からの放射線画像を生成する画像生成手段と、撮影された複数の放射線画像に基づいて断層画像を生成する断層画像生成手段と、初期角度及び終了角度の中間の角度における撮影方向に直交する平面における断層画像を断層画像生成手段に生成させる第１のモードと、あらかじめ設定された第１のモードとは異なる平面における断層画像を断層画像生成手段に生成させる第２のモードとを選択させるモード選択手段とを備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明の放射線撮影装置は、放射線源と検出手段が保持機構によって支持される構成となっている。そして、本発明によれば、断層画像を生成する際に２つのモードを選択できるようになっている。２つのモードとは、鮮明な断層画像を取得できる第１のモードと術者にとって理解のしやすい裁断面における断層画像を取得できる第２のモードである。
第１のモードが選択された場合、連写された放射線画像の全てを重ね合わせることにより断層画像が生成される。この様にすることにより、裁断面以外の被検体像は確実にぼかされ、より鮮明な断層画像が生成できる。しかし、このときの裁断面は、断層画像を生成する前に行っていた透視像の撮影における撮影方向に準じているわけではない。透視像を見ていた術者が断層画像を見た場合、術者は画像に写り込む被検体像同士に矛盾を感じてしまう。
また、第２のモードが選択された場合、あらかじめ設定された平面を裁断面とした断層画像が生成される。したがって、透視像を見ていた術者が断層画像を見た場合、術者は画像に写り込む被検体像同士に矛盾を感じない。しかし、このときの断層画像は、連写された放射線画像の一部を重ね合わせて生成されたものなので必ずしも鮮明であるとは限らない。
本発明の構成によれば、術者は撮影の目的に合わせてこの２つのモードを使い分けることができる。この様にすることで術者の思惑通りの断層画像を確実に生成できる放射線撮影装置が提供できる。

また、上述の放射線撮影装置において、第２のモードが選択された場合、断層画像生成手段は、透視像撮影時の保持機構を一方向および逆方向に同じだけ回転させたときに得られる一連の放射線画像を重ね合わせて断層画像を生成すればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置のより具体的な構成を表したものとなっている。すなわち、第２のモードが選択された場合、断層画像生成手段は、透視像撮影時の保持機構を一方向および逆方向に同じだけ回転させたときに得られる一連の放射線画像を重ね合わせて断層画像を生成すれば、確実に透視像撮影時の撮影方向に直交する平面を裁断面として断層画像を生成することができる。

また、上述の放射線撮影装置において、断層画像生成手段は、連写された放射線画像をずらしながら重ね合わせることにより、裁断面を裁断面に直交する方向に移動させて断層画像を生成すればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置のより具体的な構成を表したものとなっている。断層画像生成手段が連写された放射線画像をずらしながら重ね合わせれば、裁断面を裁断面に直交する方向に移動に移動させることができ、より術者の思惑通りの断層画像を生成できるようになる。

また、上述の放射線撮影装置において、断層画像生成手段は、トモシンセシス画像を生成すればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置のより具体的な構成を表したものとなっている。断層画像生成手段は、トモシンセシス画像を生成するようにすれば、放射線源および検出手段が被検体を中心に一回転させなくても確実に断層画像を生成することができる。

また、上述の放射線撮影装置において、外科手術用となっていればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置のより具体的な構成を表したものとなっている。本発明は外科手術用の放射線撮影装置に適用が可能である。

本発明の放射線撮影装置は、放射線源と検出手段が保持機構によって支持される構成となっている。そして、本発明によれば、断層画像を生成する際に２つのモードを選択できるようになっている。２つのモードとは、鮮明な断層画像を取得できる第１のモードと、術者にとって理解のしやすい裁断面における断層画像を取得できる第２のモードである。本発明によれば、術者は撮影の目的に合わせてこの２つのモードを使い分けることができるので術者の思惑通りの断層画像を確実に生成できる放射線撮影装置が提供できる。

実施例１に係るＸ線撮影装置の全体構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係るＣアームの傾斜を説明する模式図である。 実施例１に係るＣアームの傾斜を説明する模式図である。 実施例１に係る操作卓を説明する平面図である。 実施例１に係る断層画像の取得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。 従来構成の放射線撮影装置を説明する模式図である。 従来構成のトモシンセシス装置を説明する模式図である。

以降、本発明の実施例を説明する。実施例におけるＸ線は、本発明の放射線に相当する。また、ＦＰＤは、フラット・パネル・ディテクタの略である。なお、本発明の放射線撮影装置は、外科手術用となっている。

＜Ｘ線撮影装置の構成＞
実施例１に係るＸ線撮影装置１は、図１に示すように被検体Ｍを載置する天板２と、天板２の下側に設けられたＸ線を照射するＸ線管３と、天板２の上側に設けられた被検体Ｍを透過してきたＸ線を検出するＦＰＤ４と、Ｘ線管３の管電流、管電圧を制御するＸ線管制御部６と、Ｘ線管３，ＦＰＤ４を支持するＣアーム７と、Ｃアーム７を支持する支柱８と、Ｃアーム７を傾斜させるＣアーム傾斜機構２１と、これを制御するＣアーム傾斜制御部２２とを備えている。Ｃアーム傾斜機構２１がＣアーム７を傾斜させると、Ｘ線管３およびＦＰＤ４は、このＣアーム７の移動に追従して移動する。なお、図１における符号Ａは被検体Ｍの体軸方向を表し、符号Ｓは被検体Ｍの体側方向を表している。Ｘ線管３は、本発明の放射線源に相当し、ＦＰＤ４は、本発明の検出手段に相当する。Ｃアーム７は、Ｘ線管３及びＦＰＤ４を結ぶ撮影方向軸を被検体Ｍの周りに回転可能に保持し、本発明の保持機構に相当する。Ｃアーム傾斜機構２１は、本発明のアーム傾斜手段に相当し、Ｃアーム傾斜制御部２２は、本発明のアーム傾斜制御手段に相当する。

Ｃアーム７は、Ｃアーム傾斜機構２１により傾斜することもできる。すなわち、Ｃアーム７は、図２の左側に示すように、Ｃアーム７の両端が支柱８から突き出す方向を突出方向としたとき、Ｃアーム７は、突出方向と直交する平面上の仮想円ＶＡに両端が沿うように傾斜することができる。すなわち、Ｃアーム７は、Ｘ線管３が鉛直上側、ＦＰＤ４が鉛直下側にあるとき、Ｃアーム７が存在する平面に垂直なＣアーム７の曲率中心を通過する軸を中心軸としてＣアーム７が傾斜される。Ｃアーム傾斜機構２１は、Ｃアーム７を駆動させることによりＸ線管３およびＦＰＤ４を傾斜させる。なお、図２の右側に示すようにＦＰＤ４が突き出るようにしてＣアーム７が傾斜された場合をＣアーム７が一方向に傾斜されたものとし、Ｃアーム７は負の方向に傾斜されたものとする。また、図３に示すようにＸ線管３が突き出るようにしてＣアーム７が傾斜された場合をＣアーム７が逆方向に傾斜されたとし、Ｃアーム７は正の方向に傾斜されたものとする。

Ｘ線管制御部６は、所定の管電流、管電圧、パルス幅でＸ線管３を制御する目的で設けられている。Ｘ線管制御部６の制御によりＸ線がＸ線管３から発せられると、Ｘ線は、被検体Ｍを透過してＦＰＤ４の検出面に入射する。ＦＰＤ４は入射したＸ線を検出して検出信号を生成する。この検出信号は、画像生成部１１（図１参照）に送出され、そこで被検体Ｍが写り込んだ画像が生成される。画像生成部１１は、本発明の画像生成手段に相当する。

画像生成部１１は、ＦＰＤ４から出力される検出信号を基に画像を生成する。このとき生成される画像をＸ線画像Ｐ１と呼ぶことにする。Ｘ線画像Ｐ１は、ＦＰＤ４の有するＸ線を検出する検出面と同一形状の矩形となっており、検出面上で検出したＸ線の強度をマッピングしたものとなっている。Ｘ線画像Ｐは、本発明の放射線画像に相当する。Ｘ線画像Ｐ１は、Ｘ線管３及びＦＰＤ４を結ぶ撮影方向軸が回転されながら、複数の撮影方向から撮影される。

図４は、本発明に係る操作卓３１を表している。操作卓３１には、Ｘ線管３の管電圧、管電流などの設定値を表示する表示パネルや、撮影開始の指示を行うボタンなどが配列されている。実施例１の構成において特徴的なのは、断層画像を生成するときの裁断面を術者に選択させる選択ボタン３１ａが設けられていることにある。この選択ボタン３１ａの機能の詳細は、後述のものとする。操作卓３１は、本発明の入力手段に相当し、選択ボタン３１ａは、本発明のモード選択手段に相当する。

また、主制御部３４（図１参照）は、各制御部を統括的に制御する目的で設けられている。この主制御部３４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Ｘ線管制御部６および各部１１，１２，２２を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されてもよい。記憶部２８（図１参照）は、撮影に用いられるパラメータ等のＸ線撮影装置１の制御に関するパラメータの一切を記憶する。

本発明に係るＸ線撮影装置１は、外科手術用であるので、主な用途としては、手術が進行する様子をＸ線撮影して、動画Ｖを表示することにある。本発明に係るＸ線撮影装置１は、このような動画撮影の他の撮影が可能である。すなわち、本発明の装置は、被検体Ｍをある裁断面で切断したときの断層画像を取得できるようになっている。この断層画像は、静止画であり、動画撮影とは異なる様式で撮影される。すなわち、動画撮影は、Ｃアーム７が停止された状態でなされるのに対し、断層画像撮影では、Ｃアーム７が傾斜されながらＸ線画像Ｐ１……Ｐｎの撮影を連写することでなされる。動画Ｖは、本発明の透視像に相当する。

＜断層画像の取得原理＞
この断層画像の取得原理について説明する。実施例１の構成では、被検体Ｍを平面上で裁断したときの画像である断層画像を複数生成することにより断層画像を生成する。図５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（鉛直方向に対して水平な）仮想平面（基準裁断面ＭＡ）について説明すると、図５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Ｂ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Ｘ線画像Ｐ１……Ｐｎが画像生成部１１にて生成される。一連のＸ線画像Ｐ１……Ｐｎを撮影するときのＸ線管３およびＦＰＤ４の同期移動は、Ｃアーム７を傾斜させることにより実現される。

この様にして得られた一連のＸ線画像Ｐ１……Ｐｎには、被検体Ｍ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Ｘ線画像Ｐ１……Ｐｎを断層画像生成部１２にて再構成すれば、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Ｍ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１２でＸ線投影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、一連の投影画像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、投影画像を単純に重ね合わせると、基準裁断面ＭＡにおける断層画像が得られる。断層画像生成部１２は、本発明の断層画像生成手段に相当する。

さらに、断層画像生成部１２は、基準裁断面ＭＡに水平な任意の裁断面においても、同様な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Ｍ画像を所定のピッチで体軸方向Ａにずらしながら再構成を行うようにすれば、基準裁断面ＭＡに平行な裁断面における断層画像が得られる。このような一連の断層画像の再構成は、断層画像生成部１２が行う。このようにして、断層画像生成部１２は、トモシンセシス画像を生成する。

＜Ｘ線撮影装置の動作＞
続いて、Ｘ線撮影装置１の動作について説明する。後述の動作説明は、被検体Ｍの透視像（動画）を取得していた状態から被検体Ｍの断層画像が必要となった状態を想定している。したがって、後述の動作説明においては、被検体Ｍの動画撮影がいったん中止され、引き続いて断層画像の撮影がなされる。以降、Ｘ線撮影装置の動作を説明する図６の各ステップの詳細を順を追って説明する。

＜被検体載置ステップＳ１＞
Ｘ線撮影装置１を用いて被検体Ｍの撮影を行うには、まず、被検体Ｍが天板２に載置される。そして、術者の指示に従って支柱８が駆動され、被検体Ｍに対する支柱８の位置が調整される。この支柱８の移動に追従してＣアーム７も移動し、術者は、被検体Ｍにおける撮影目的の部位である関心部位をＸ線撮影装置１の撮影視野に合わせることができる。

＜動画撮影開始ステップＳ２＞
術者が操作卓３１を通じて透視像の撮影の指示を行うと、Ｘ線管３からＸ線が間歇的に照射され、Ｘ線の照射の度に被検体Ｍの透視像を写し込んだフレームが撮影される。撮影された複数のフレームは、撮影順に表示部３２に次々と表示される。この様にして表示部３２には、被検体Ｍの透視像の動画Ｖが表示される。フレームは、画像生成部１１により生成される。このように、画像生成部１１は、術者による動画Ｖを生成する旨の指示がなされると、被検体ＭをＸ線管３からＦＰＤ４に向かう方向である撮影方向から透視したときの動画Ｖを生成する。

このときの動画Ｖの撮影は、説明の便宜上、図７に示すようにＦＰＤ４がＸ線管３の鉛直上向きにある状態でなされ、被検体Ｍを鉛直上向きに透視した撮影であるものとする。このときのＣアーム７の傾斜角度を０°とする。ところで、Ｃアーム７は、傾斜可能となっているので、被検体Ｍを斜め方向から透視するような撮影も可能ではある。また、動画Ｖの撮影が開始される際、動画撮影時の撮影方向（Ｘ線管３からＦＰＤ４に向かう方向）の傾斜角度を示す情報として、Ｃアーム７の傾斜角度が記憶部２８に記憶される。

＜動画撮影終了ステップＳ３，断層画像撮影開始ステップＳ４＞
ここで、術者が断層画像の取得の必要性を認識したとする。Ｘ線撮影装置１は、図１５で説明したような断層画像を生成する専用の撮影装置を用いなくとも、天板２上の被検体Ｍをそのまま断層撮影することができるように工夫がされている。断層画像の取得に先立って、まずは術者が操作卓３１を通じて透視像の撮影を終了させる。こうして、動画撮影は中止される。そして、術者は、断層画像を取得する旨を操作卓３１を通じてＸ線撮影装置１に通知する。

断層画像を取得するには、Ｃアーム７を傾斜させながら複数枚のＸ線画像Ｐ１……Ｐｎを連写しなければならない。ここで問題となるのは、Ｘ線管３およびＦＰＤ４が天板２および被検体Ｍに衝突する可能性である。このような衝突を防ぐには、Ｘ線画像Ｐ１……Ｐｎの連写をする前にＣアーム７が傾斜できる角度を予め設定しておく必要がある。

しかしながら、Ｃアーム７の傾斜に伴いＸ線管３およびＦＰＤ４が天板２にどのように近づいて衝突するのかは、予想するのが困難である。動画撮影の度に天板２とＣアーム７の位置関係が異なるからである。例えば、天板２がＣアーム７の回転中心の付近にあれば、Ｃアーム７を傾斜させたとしてもＸ線管３およびＦＰＤ４が天板２に近づくことがなく、衝突は生じにくい。しかし、例えば図７に示すように、天板２の一部がＣアーム７の傾斜の軌跡を示す仮想円ＶＡ上にある場合、Ｃアーム７の傾斜の仕方によっては、Ｘ線管３およびＦＰＤ４が天板２に近づいてしまい、衝突が生じてしまう。

この様な衝突を確実に防止する目的で、実施例１の構成によれば、Ｘ線画像Ｐ１……Ｐｎの連写に先立ってＣアーム７を実際に傾斜させてみるようにしている。このようにしてＣアーム７がどの程度傾斜できるかを確実に知ることができるのである。具体的には、術者がＣアーム７を可能な限り傾斜させてみて、Ｃアーム７が傾斜できる範囲の設定がなされる。つまり、術者は、Ｃアーム７を一方向に可能な限り傾斜させ、このときの傾斜を連写時におけるＣアーム７の初期角度としてＸ線撮影装置１に認識させる。つづいて、術者は、Ｃアーム７を逆方向に可能な限り傾斜させ、このときの傾斜を連写時におけるＣアーム７の終了角度としてＸ線撮影装置１に認識させる。Ｃアーム７の傾斜は、術者による操作卓３１を通じた指示により行われる。すなわち、Ｃアーム傾斜制御部２２は、術者の指示に従いＣアーム７を傾斜するようにＣアーム傾斜機構２１を制御する。

＜傾斜角度初期値入力ステップＳ５＞
図８は、術者が初期角度をＸ線撮影装置１に認識させようとして、Ｃアーム７を一方向にいっぱいまで傾斜させた状態を表している。このときのＣアーム７の傾斜角度は、−４５°であるものとする。術者が操作卓３１を通じてＣアーム７の傾斜角度の初期値の設定の指示を行うと、傾斜角度−４５°がＣアーム７の傾斜の初期値として設定される。なお、このときＸ線管３からはＸ線は照射されていない。

＜傾斜角度終了値入力ステップＳ６＞
図９は、術者が終了角度をＸ線撮影装置１に認識させようとして、Ｃアーム７を逆方向にいっぱいまで傾斜させた状態を表している。このときのＣアーム７の傾斜角度は、＋１５°であるものとする。術者が操作卓３１を通じてＣアーム７の傾斜角度の終了値の設定の指示を行うと、傾斜角度＋１５°がＣアーム７の傾斜の終了値として設定される。なお、このときＸ線管３からはＸ線は照射されていない。以上のように操作卓３１は、断層画像の生成に伴うＸ線画像Ｐ１……Ｐｎの連写の間に傾斜されるＣアーム７の傾斜角度の初期値と終了値とを術者に入力させる構成となっている。

Ｃアーム７の傾斜の初期値が−４５°であることからすると、Ｃアーム７の傾斜の初期値は本来は＋４５°であることが望ましい。この様にＣアーム７を大きく傾斜させながらＸ線画像Ｐ１……Ｐｎを撮影するようにすれば、裁断面以外の被検体Ｍの像が適切にぼかされ視認性に優れた断層画像が得られるからである。しかし、図９を見れば分かるように、Ｃアーム７を＋１５°からこれ以上傾斜させると、Ｘ線管３が天板２に衝突してしまう。術者はこの様な事情に鑑みて、Ｃアーム７の傾斜の終了値を＋１５°に設定せざるを得なかったのである。

＜連写開始ステップＳ７＞
Ｃアーム７の傾斜の初期値と終了値が設定された後、術者が操作卓３１を通じてＸ線画像Ｐ１……Ｐｎの連写の指示を行うと、Ｃアーム傾斜制御部２２は、Ｃアーム７を傾斜の初期値である−４５°だけ傾斜するようにＣアーム傾斜機構２１を制御する。これにより、Ｃアーム７は、図８に示した状態となる。そして、Ｘ線画像Ｐ１……Ｐｎの連写に合わせてＣアーム７の傾斜が開始される。Ｘ線画像Ｐ１……Ｐｎの連写は、Ｃアーム７の傾斜角度が終了値の＋１５°となるまで行われる。図１０は、こうして得られたＸ線画像Ｐ１……Ｐｎを表している。このうち、Ｘ線画像Ｐ１は、Ｃアーム７の傾斜角度が−４５°であるときに撮影されたものであり、Ｘ線画像Ｐｎは、Ｃアーム７の傾斜角度が＋１５°であるときに撮影されたものである。また、Ｘ線画像Ｐｍは、Ｃアーム７の傾斜角度が−１５°であるときに撮影されたものであるとする。

＜モード選択ステップＳ８：本発明における特徴的な構成＞
続いて、本発明における特徴的な構成である、モード選択ステップＳ８について説明する。Ｘ線画像Ｐ１……Ｐｎの連写が終了すると、操作卓３１は、術者に２つのモードを選択するように促す。術者は、操作卓３１の選択ボタン３１ａを通じてこのモードのうちの一つを選択することにより、断層画像の裁断面を選択することができる。術者が選ぶ２つのモードとは、具体的には裁断深さ優先モードと視野優先モードとである。この選択ボタン３１ａは、術者による断層画像を生成する旨の指示がなされたとき、断層画像の裁断面を透視像生成時の撮影方向に直交する平面に設定する視野優先モードとするか、それともＣアーム７の傾斜角度が術者が入力した２つの値の中間の値にあるときの撮影方向に直交する平面に設定する裁断深さ優先モードとするかを術者に選択させる。裁断深さ優先モードは、本発明の第１のモードに相当する。

＜裁断深さ優先モードについて＞
図１１は、裁断深さ優先モードにおける断層画像Ｑａの生成方法について説明している。裁断深さ優先モードでは、図１１に示すように、Ｘ線画像Ｐ１……Ｐｎの全てを重ね合わせて断層画像Ｑａが生成される。可能な限り多くのＸ線画像を重ね合わせることにより生成された断層画像Ｑａは、視認性に優れた画像となっている。裁断面ｄａ以外の被検体像が画像の重ね合わせにより確実にぼかされるからである。Ｘ線画像Ｐ１……Ｐｎの重ね合わせは断層画像生成部１２が行う。

しかし、この裁断深さ優先モードは、裁断面ｄａの向きに問題がある。すなわち、裁断面ｄａは、天板２に対し傾斜してしまっている。すなわち裁断面ｄａは、天板２を−１５°だけ傾斜させた平面となっているである。裁断面ｄａがこの様に傾斜してしまう理由について説明する。断層画像Ｑａの裁断面ｄａの傾斜は、Ｘ線画像Ｐ１……Ｐｎを連写する際のＣアーム７の初期角度と終了角度によって決定される。すなわち、裁断面ｄａは、−４５°と＋１５°との中間の角度である−１５°だけ傾斜した状態となってしまう。ここでいう中間の角度とは、−４５°から＋１５°までの間にある任意の角度という意味ではない。むしろ、中間の角度とは、鉛直方向から−４５°だけ傾斜した線分と＋１５°だけ傾斜した線分とを考えたとき、互いの線分のなす角を二等分することができる線分の傾斜角度である。このように、裁断深さ優先モードとは、Ｘ線画像Ｐを連写したときの各撮影方向に対応するＣアーム７の移動角度の最大値及び最小値の中間の角度における撮影方向に直交する平面における断層画像を生成するモードである。

裁断深さ優先モードで得られる断層画像Ｑａは、視野優先モードと比較してより深い裁断面での断層画像を得ることができるものの、動画Ｖとは食い違う画像となってしまう。動画Ｖの撮影は、図７で説明したように、被検体Ｍを鉛直下向きから見上げるようにして行われる。これに対して断層画像Ｑａは、被検体Ｍを斜め方向から裁断したときの画像となってしまっている。断層画像の撮影目的によっては、裁断深さを犠牲にしても動画Ｖとの間で食い違いが生じないような断層画像を得たい場合もある。そこで、本発明におけるＸ線撮影装置１には、裁断深さ優先モードとは別に視野優先モードが用意されている。

＜視野優先モードについて＞
図１２は、視野優先モードにおける断層画像Ｑｂの生成方法について説明している。裁断深さ優先モードでは、図１２に示すように、Ｘ線画像Ｐｍ……Ｐｎを重ね合わせて断層画像Ｑｂが生成される。すなわち、視野優先モードにおいて重ね合わせられるＸ線画像は、Ｃアーム７の傾斜角度が−１５°となっているときに撮影されたＸ線画像Ｐｍをはじめとして、それからＣアーム７の傾斜角度が＋１５°となるまでに連写されたものとなっている。このときの断層画像Ｑｂの裁断面ｄｂは、天板２に平行となり、これはあらかじめ設定されている。すなわち、視野優先モードとは、あらかじめ設定された平面における断層画像を生成するモードである。裁断面ｄｂは、−１５°と＋１５°との中間の角度である０°だけ傾斜した状態（すなわち、傾斜していない状態）となる。ここでいう中間の角度とは、−１５°から＋１５°までの間にある任意の角度という意味ではない。むしろ、中間の角度とは、−１５°だけ鉛直方向から傾斜した線分と＋１５°だけ傾斜した線分とを考えたとき、互いの線分のなす角を二等分することができる線分の傾斜角度である。Ｘ線画像Ｐｍ……Ｐｎの重ね合わせは断層画像生成部１２が行う。

断層画像生成部１２の具体的な動作について説明する。術者により視野優先モードが選択されると、断層画像生成部１２は、動画撮影時の撮影方向（Ｘ線管３からＦＰＤ４に向かう方向）を示すＣアーム７の傾斜角度を記憶部２８から読み出す。本動作説明の場合、読み出される傾斜角度は、０°である。続いて、断層画像生成部１２は、Ｘ線画像Ｐ１……Ｐｎ連写時におけるＣアーム７の初期角度および終了角度とのうち、いずれが動画撮影時のＣアーム７の傾斜角度に近いかを判定する。本動作説明の場合、動画撮影時のＣアーム７の傾斜角度が０°であり、初期角度が−４５°、終了角度が＋１５°であるから、傾斜角度がより動画撮影時のＣアーム７の傾斜角度に近いのは、終了角度であることになる。すなわち、動画撮影時のＣアーム７の傾斜（０°）を初期角度とするまでＣアーム７を−４５°も傾斜させなければならないのに対し、動画撮影時のＣアーム７の傾斜（０°）を終了角度とするまでＣアーム７を＋１５°だけ傾斜させればよいというわけである。視野優先モードは、本発明の第２のモードに相当する。

続いて、断層画像生成部１２は、動画撮影時のＣアーム７の傾斜（０°）から、終了角度の大きさだけ終了角度とは逆方向にＣアーム７を傾けるときの角度を算出する。今回、算出される角度は−１５°である。この角度を断層画像生成上の初期角度と呼ぶことにする。そして、断層画像生成部１２は、Ｃアーム７が断層画像生成上の初期角度から終了角度まで傾斜されながら撮影されたＸ線画像Ｐｍ……Ｐｎを重ね合わせて、断層画像Ｑｂを生成する。

本動作説明の場合、傾斜角度がより動画撮影時のＣアーム７の傾斜角度に近いと判定されたのは、終了角度である。これが逆に初期角度が近いと判定された場合であっても断層画像生成部１２は上述と同様な動作を行う。すなわち、断層画像生成部１２は、動画撮影時のＣアーム７の傾斜から、初期角度の大きさだけ初期角度とは逆方向にＣアーム７を傾けるときの角度を算出する。この角度を断層画像生成上の終了角度と呼ぶことにする。そして、断層画像生成部１２は、Ｃアーム７が初期角度から断層画像生成上の終了角度まで傾斜されながら撮影されたＸ線画像Ｐを重ね合わせて、断層画像Ｑｂを生成する。

この視野優先モードは、裁断深さ優先モードと比較して、裁断深さが稼げないという問題点がある。断層画像Ｑｂを生成するときに重ね合わせられるＸ線画像Ｐｍ……Ｐｎの枚数が裁断深さ優先モードのときと比べて少なく、裁断面ｄｂ以外の被検体像が画像の重ね合わせにより確実にぼかされるとは限らないからである。とはいえ、視野優先モードで得られる断層画像Ｑｂは、裁断面が天板２に平行となっているので、動画撮影時と同じ方向から観察したときの被検体Ｍを写し込んでいる。したがって、動画Ｖと断層画像Ｑｂとの間に画像上の食い違いが発生しない。断層画像の撮影目的によっては、撮影視野の整合性を犠牲にしてもより深い裁断面での断層画像を得たい場合もある。そこで、本発明におけるＸ線撮影装置１には、視野優先モードとは別に上述の裁断深さ優先モードが用意されている。

＜断層画像生成ステップＳ９＞
断層画像生成部１２は、Ｘ線画像Ｐ１……Ｐｎを基に、術者が選択したモードに応じて断層画像Ｑａ，Ｑｂを生成する。すなわち、術者が裁断深さ優先モードを選択した場合、断層画像生成部１２は、Ｘ線画像Ｐ１……Ｐｎの全てを重ね合わせて断層画像Ｑａを生成し、術者が視野優先モードを選択した場合、Ｃアーム７が初期角度から断層画像生成上の終了角度、または断層画像生成上の初期角度から終了角度まで傾斜される間に連写されたＸ線画像Ｐを重ね合わせて断層画像Ｑａ，Ｑｂを生成する。断層画像Ｑａ，Ｑｂが表示部３２に表示されて、本発明に係る動作は終了となる。このように、断層画像生成部１２は、視野優先が選択された場合、連写されたＸ線画像Ｐ１……Ｐｎの一部（Ｘ線画像Ｐｍ……Ｐｎ）を重ね合わせ、裁断深さ優先が選択された場合、連写されたＸ線画像Ｐ１……Ｐｎの全てを重ね合わせることにより断層画像を生成する。また、断層画像生成部１２は、視野優先モードが選択された場合、透視像撮影時のＣアーム７を一方向および逆方向に同じだけ傾斜させたときに得られる一連のＸ線画像Ｐを重ね合わせて断層画像を生成する。

断層画像Ｑａ，Ｑｂを生成する際、術者は、操作卓３１を通じて、断層画像Ｑａ，Ｑｂの裁断面ｄａ，ｄｂを平行移動させることができる。すなわち、術者は、操作卓３１を通じて裁断面ｄａ，ｄｂの移動方向と移動量を入力すると、単にＸ線画像Ｐを重ね合わせていた断層画像生成部１２は、Ｘ線画像Ｐをずらしながら重ね合わせるように動作するようになる。この様にすることで、裁断面ｄａ，ｄｂは、裁断面ｄａ，ｄｂに直交する方向に移動する。このとき移動前の裁断面ｄａ，ｄｂと移動後の裁断面ｄａ，ｄｂとを比較すると、裁断面同士は互いに平行となっている。この様な構成とすることで、術者が所望の位置で被検体Ｍを裁断したときの断層画像Ｑａ，Ｑｂが取得できるようになる。図１３は、術者の操作卓３１を通じた入力により、裁断面ｄａが移動されている様子を表している。

以上のように、本発明のＸ線撮影装置１は、Ｘ線管３とＦＰＤ４がＣアーム７によって支持される構成となっている。そして、本発明によれば、断層画像Ｑａ，Ｑｂを生成する際に２つのモードを選択できるようになっている。２つのモードとは、鮮明な断層画像Ｑａを取得できる裁断深さ優先モードと術者にとって理解のしやすい裁断面における断層画像Ｑｂを取得できる視野優先モードである。

裁断深さ優先モードが選択された場合、連写されたＸ線画像Ｐ１……Ｐｎの全てを重ね合わせることにより断層画像Ｑａが生成される。この様にすることにより、裁断面以外の被検体像は確実にぼかされ、より鮮明な断層画像が生成できる。しかし、このときの裁断面は、断層画像Ｑａを生成する前に行っていた動画Ｖの撮影における撮影方向に準じているわけではない。動画Ｖを見ていた術者が断層画像Ｑａを見た場合、術者は画像に写り込む被検体像同士に矛盾を感じてしまう。

また、視野優先モードが選択された場合、断層画像生成前に行っていた動画Ｖの撮影方向に直交する平面を裁断面とした断層画像Ｑｂが生成される。したがって、動画Ｖを見ていた術者が断層画像Ｑｂを見た場合、術者は画像に写り込む被検体像同士に矛盾を感じない。しかし、このときの断層画像Ｑｂは、連写されたＸ線画像Ｐの一部を重ね合わせて生成されたものなので必ずしも鮮明であるとは限らない。

本発明の構成によれば、術者は撮影の目的に合わせてこの２つのモードを使い分けることができる。この様にすることで術者の思惑通りの断層画像を確実に生成できるＸ線撮影装置１が提供できる。

また、視野優先モードが選択された場合、断層画像生成部１２は、透視像撮影時のＣアーム７を一方向および逆方向に同じだけ傾斜させたときに得られる一連のＸ線画像Ｐを重ね合わせて断層画像を生成すれば、確実に透視像撮影時の撮影方向に直交する平面を裁断面として断層画像を生成することができる。

そして、断層画像生成部１２が連写されたＸ線画像Ｐをずらしながら重ね合わせれば、裁断面を裁断面に直交する方向に移動に移動させることができ、より術者の思惑通りの断層画像を生成できるようになる。

上述のように、断層画像生成部１２は、トモシンセシス画像を生成するようにすれば、Ｘ線管３およびＦＰＤ４が被検体Ｍを中心に一回転させなくても確実に断層画像を生成することができる。

本発明は、上述の構成に限られず下記のように変形実施することができる。

（１）上述の視野優先モードの断層画像は天板２に平行な平面となるように設定されていたが本発明はこの構成に限られない。あらかじめ設定される平面は天板２に直交する物であってもよいし、天板２に対して所定の角度だけ傾斜していてもよい。

Ｐ Ｘ線画像（放射線画像）
Ｑ 断層画像
Ｖ 動画（透視像）
３ Ｘ線管（放射線源）
４ ＦＰＤ（検出手段）
７ Ｃアーム（アーム）
１１ 画像生成部（画像生成手段）
１２ 断層画像生成部（断層画像生成手段）
２１ Ｃアーム傾斜機構（アーム傾斜手段）
２２ Ｃアーム傾斜制御部（アーム傾斜制御手段）
３１ 操作卓（入力手段）
３１ａ 選択ボタン（モード選択手段）

Claims (5)

1. 放射線を被検体に照射する放射線源と、
   被検体を透過してきた放射線を検出して画像を取得する検出手段と、
   前記放射線源および検出手段を、これらが結ぶ撮影方向軸が被検体の周りに回転可能に保持する保持機構と、
   前記撮影方向軸を回転させながら、初期角度から終了角度までの複数の撮影方向からの放射線画像を生成する画像生成手段と、
   撮影された複数の放射線画像に基づいて断層画像を生成する断層画像生成手段と、
   前記初期角度及び前記終了角度の中間の角度における撮影方向に直交する平面における断層画像を前記断層画像生成手段に生成させる第１のモードと、あらかじめ設定された前記第１のモードとは異なる平面における断層画像を前記断層画像生成手段に生成させる第２のモードとを選択させるモード選択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、
   前記第２のモードが選択された場合、前記断層画像生成手段は、透視像撮影時の前記保持機構を一方向および逆方向に同じだけ回転させたときに得られる一連の前記放射線画像を重ね合わせて前記断層画像を生成す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、
   前記断層画像生成手段は、連写された前記放射線画像をずらしながら重ね合わせることにより、裁断面を裁断面に直交する方向に移動させて前記断層画像を生成す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、
   前記断層画像生成手段は、トモシンセシス画像を生成することを特徴とする放射線撮影装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線撮影装置において、
   外科手術用となっていることを特徴とする放射線撮影装置。

Images