JP7043380B2 - トモシンセシス撮影装置及びその作動方法 - Google Patents

Description

本開示の技術は、トモシンセシス撮影装置及びその作動方法に関する。

医療分野において、放射線、例えば，Ｘ線を利用したＸ線撮影装置が知られており、Ｘ線撮影装置の１つとして、トモシンセシス撮影が可能なトモシンセシス撮影装置が知られている。トモシンセシス撮影装置は、Ｘ線検出器と、Ｘ線源と、Ｘ線源を移動させる移動機構とを備えている（例えば特許文献１参照）。Ｘ線検出器は、被写体を透過したＸ線を検出して被写体の投影画像を撮像する撮像面として、２次元平面で構成される撮像面を有する。Ｘ線源は、Ｘ線を被写体に照射する１つのＸ線管を有する。移動機構は、Ｘ線源を移動させることにより、撮像面に対する、１つのＸ線管が照射するＸ線の照射角度を変化させる。

１回のトモシンセシス撮影においては、１つのＸ線管を移動させながら、異なる複数の照射角度でＸ線が照射されて、照射角度が異なる複数枚の投影画像が取得される。取得された複数枚の投影画像に基づいて、被写体の任意の位置の断面の断層画像が再構成される。トモシンセシス撮影は、例えば、乳房を被写体としたマンモグラフィ等に利用される。

特開２０１６－１３５３１９号公報

特許文献１に記載のトモシンセシス撮影装置のように、従来のトモシンセシス撮影装置は、１つのＸ線管を移動させながら撮影を行うため、１つのＸ線管を固定した状態で撮影する単純Ｘ線撮影と比較して、撮影時間が長い。しかも、トモシンセシス撮影では、１つのＸ線管を移動させることに加えて、Ｘ線の照射の度にＸ線管の移動が停止する場合もあり、このことも、撮影時間を長時間化させる要因である。

撮影時間の長時間化は、被写体にとって苦痛でしかないため、トモシンセシス撮影の撮影時間をできるだけ短くしたいという要望がある。

そこで、発明者らは、撮影時間の短縮化を目的として、照射角度が異なる複数のＸ線管を設けることを検討している。こうすれば、１つのＸ線管を移動させる場合と比べて、Ｘ線管の移動範囲は小さくなり、かつ、Ｘ線管の数が増加する分、Ｘ線管の停止回数も減るため、撮影時間を短くすることができる。

しかしながら、複数のＸ線管を設ける場合、各Ｘ線管の大きさによって、Ｘ線管の配置間隔は制約を受けてしまう。複数のＸ線管の配置間隔が大きいと、単位角度内の投影画像の撮影枚数が低下する。単位角度内の撮影枚数が低下すると、断層画像の再構成に使用する情報量が少なくなり、再構成された断層画像のアーチファクトが増加するという問題があった。

本開示の技術は、断層画像のアーチファクトを抑制しつつ、１つのＸ線管を移動させながらトモシンセシス撮影を行う従来と比べて、撮影時間を短くすることが可能なトモシンセシス撮影装置及びその作動方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示のトモシンセシス撮影装置は、被写体を透過した放射線を検出して被写体の投影画像を撮像する撮像面を有する放射線検出器と、撮像面に対する放射線の照射角度が異なる複数の放射線管を有しており、被写体に向けて、複数の放射線管のそれぞれから選択的に放射線を照射する放射線源と、複数の放射線管のうちの少なくとも１つを移動させる移動制御を行って、放射線管の撮像面に対する放射線の照射角度を変化させる線源制御部と、を備えている。

放射線源において、複数の放射線管は、１列に配列されていることが好ましい。

複数の放射線管の照射を選択的に行って、それぞれの放射線の照射に基づく複数枚の投影画像を取得する１回のトモシンセシス撮影において、線源制御部は、複数の放射線管のうちの選択された放射線管の照射順序を制御する照射制御と、複数の放射線管のうちの選択された放射線管の移動制御とを行うことが好ましい。

照射角度は、撮像面の中心から延びる撮像面の法線と、撮像面の中心と複数の放射線管のそれぞれの焦点とを結ぶ線分とのなす角度であり、さらに、１列に配列された複数の放射線管はＮ個有り、配列方向の一端に配置された放射線管を第１番目、他端に配置された放射線管を第Ｎ番目とした場合に、撮像面の中心と第１番目の放射線管の焦点とを結ぶ線分を第１線分、及び撮像面の中心と第Ｎ番目の焦点とを結ぶ線分を第Ｎ線分とし、かつ、第１線分と第Ｎ線分との間の角度を、複数の放射線管の配列方向における広がり角度Ｗとし、かつ、１回のトモシンセシス撮影において取得される複数枚の投影画像のそれぞれに対応する複数の照射角度のうち、法線を基準とする正方向と負方向のそれぞれの最大照射角度の絶対値の合計を、１回のトモシンセシス撮影に必要な放射線源のスキャン角度ＫＡとし、さらに、複数の放射線管の配置間隔をＰＴ、及びスキャン角度ＫＡから広がり角度Ｗを控除した残りの角度を差分ΔＡとした場合において、線源制御部は、ＫＡ≦Ｗの場合は、ＰＴの範囲内で移動範囲を設定して移動制御を行い、かつ、ＫＡ＞Ｗの場合は、ΔＡ及びＰＴのうち、大きい方の範囲内で移動範囲を設定して移動制御を行うことが好ましい。

複数の放射線管の数をＮ、移動範囲内において、複数の放射線管の照射が行われる停止位置の数をＮｐとした場合において、線源制御部は、１回のトモシンセシス撮影において、複数の放射線管に対して、合計で、Ｎ×Ｎｐ＝Ｍｐ回の照射を行わせることが可能であることが好ましい。

照射角度は、撮像面の中心から延びる撮像面の法線と、撮像面の中心と複数の放射線管のそれぞれの焦点とを結ぶ線分とのなす角度であり、線源制御部は、１回のトモシンセシス撮影で取得される複数枚の投影画像のそれぞれに対応する焦点の間隔を均等にする制御を行うことが好ましい。

放射線源は、複数の放射線管を分割して収容する複数のユニットで構成されることが好ましい。

線源制御部は、移動制御において、複数のユニットのそれぞれを個別に移動させることが可能であり、かつ、１回のトモシンセシス撮影において、複数のユニットのうちの移動対象となる少なくとも１つの移動対象ユニットを、照射のための次の停止位置に移動させる場合は、移動対象ユニットとは別のユニットが照射のために停止している間に、移動対象ユニットの移動を開始させることが好ましい。

撮影中は、放射線検出器の位置及び姿勢は固定されていることが好ましい。

被写体は、例えば乳房である。

放射線管は、電子を放出する陰極と、陰極が放出する電子が衝突する焦点から放射線を放射する陽極とを有している。

陽極は、固定陽極であることが好ましい。

陰極は、導電体の表面に電界を掛けたときに生じる電界放出現象を利用して電子を放出する電界放出型であることが好ましい。

放射線源において、例えば、複数の放射線管は、撮像面と平行な面内において直線状に配列されている。

放射線源において、例えば、複数の放射線管は、放射線管の配列方向における中央が撮像面から離れる方向に突出する凸型の円弧状に配列されている。

複数枚の投影画像に基づいて、被写体の断層画像を再構成する画像処理部を備えていることが好ましい。

本開示のトモシンセシス撮影装置の作動方法は、被写体を透過した放射線を検出して被写体の投影画像を撮像する撮像面を有する放射線検出器を備えたトモシンセシス撮影装置の作動方法において、撮像面に対する放射線の照射角度が異なる複数の放射線管を有する放射線源を用いて、被写体に向けて複数の放射線管のそれぞれから選択的に放射線を照射させる照射制御と、複数の放射線管のうちの少なくとも１つについて、放射線管の撮像面に対する放射線の照射角度を変化させるために、放射線管を移動させる移動制御とを含む線源制御ステップと、線源制御ステップを実行しながら、放射線検出器において、照射角度が異なる複数枚の投影画像を取得する取得ステップと、を備える。

本開示の技術によれば、断層画像のアーチファクトを抑制しつつ、１つのＸ線管を移動させながらトモシンセシス撮影を行う従来と比べて、撮影時間を短くすることができる。

乳房撮影装置の外観図である。 乳房撮影装置の側面図である。 検出器収容部及びＸ線検出器を示す図である。 ＣＣ撮影の様子を示す図である。 ＭＬＯ撮影の様子を示す図である。 トモシンセシス撮影の様子を示す図である。 乳房撮影装置の電気構成の概略を示すブロック図である。 断層画像の説明図である。 Ｘ線管の構成図である。 陰極の電子放出エリアを示す図である。 陽極の焦点を示す図である。 複数のＸ線管の照射位置を示す図である。 複数のＸ線管を配列方向に移動させる様子を示す図である。 トモシンセシス撮影の処理手順を示すフローチャートである。 スキャン角度よりも広がり角度が小さい場合の例を示す図である。 スキャン角度よりも広がり角度が小さい場合の別の例を示す図である。 図１６の例の拡大図である。図１７Ａは複数のＸ線管の第１停止位置を示す図である。図１７Ｂは複数のＸ線管の第２停止位置を示す図である。 円弧状に配列した複数のＸ線管の説明図である。 図１８に示す複数のＸ線管を移動させる様子を示す図である。 複数ユニットに分割されたＸ線源を示す図である。 複数ユニットに分割されたＸ線源の照射位置を示す図である。 図２１のＸ線源をユニット毎に移動させる様子を示す図である。 複数ユニットの移動制御の手順を示すフローチャートである。 手術用のＸ線撮影装置を示す図である。

［第１実施形態］
図１及び図２に示す乳房撮影装置１０は、被写体である、被検者Ｈの乳房ＢＲにＸ線を照射して乳房ＢＲのＸ線画像を撮影する。乳房撮影装置１０は、トモシンセシス撮影機能を有しており、トモシンセシス撮影装置の一例である。乳房撮影装置１０は、装置本体１１と制御装置１２とで構成される。

制御装置１２は、ネットワーク１３を介して、画像ＤＢ（Data Base）サーバ１４及び端末装置１６に通信可能に接続されている。乳房撮影装置１０が撮影したＸ線画像は、制御装置１２から画像ＤＢサーバ１４に送信されて、画像ＤＢサーバ１４に蓄積される。画像ＤＢサーバ１４は、例えば、ＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）サーバである。端末装置１６は、画像ＤＢサーバ１４からＸ線画像を読み出して、Ｘ線画像を表示する。端末装置１６は、例えば、医師がＸ線画像を閲覧するために用いられる。

装置本体１１は、台座２１Ａと、台座２１Ａから高さ方向（Ｚ方向）に延びる支柱２１Ｂとを有するスタンド２１と、支柱２１Ｂに対して、移動自在に設けられたＣ字形状のＣアーム２２とを有している。

Ｃアーム２２は、Ｘ線源２４を収容する線源収容部２５と、Ｘ線検出器２６を収容する検出器収容部２７と、線源収容部２５と検出器収容部２７とを一体的に支持するアーム部２８とを備えている。アーム部２８において、線源収容部２５は、高さ方向（Ｚ方向）の上方に設けられており、検出器収容部２７は、線源収容部２５と対向する姿勢で、高さ方向の下方に設けられている。Ｃアーム２２は、Ｘ線源２４とＸ線検出器２６とを対向する姿勢で収容する収容部の一例である。

Ｘ線源２４は、複数のＸ線管３６と、これらのＸ線管３６を収容するハウジング３７とで構成される。Ｘ線源２４は放射線源の一例であり、Ｘ線管３６は放射線管の一例である。Ｘ線源２４は、乳房ＢＲに向けて、複数のＸ線管３６のそれぞれから選択的にＸ線を照射する。線源収容部２５内において、複数のＸ線管３６は、Ｘ方向に１列に配列されている。ここで、１列とは、後述するＸ線検出器２６の撮像面２６Ａと直交するＺ方向から複数のＸ線管３６を平面視した場合の配列状態を意味する。

Ｘ線検出器２６は、各Ｘ線管３６から照射され、乳房ＢＲを透過したＸ線を検出して、乳房ＢＲのＸ線画像を出力する。Ｘ線検出器２６は放射線検出器の一例である。

Ｃアーム２２には、線源収容部２５と検出器収容部２７との間に圧迫板２９が設けられている。圧迫板２９は、アーム部２８に支持されており、Ｚ方向に移動自在である。検出器収容部２７は、乳房ＢＲを載せる撮影台として機能する。圧迫板２９は、乳房ＢＲが載せられた状態の検出器収容部２７に向かってＺ方向に移動して、検出器収容部２７との間で乳房ＢＲを挟み込んで圧迫する。圧迫板２９は、プラスチックなどＸ線を透過する材料で形成される。

Ｃアーム２２は、連結部２２Ａを介して、支柱２１Ｂに連結されている。連結部２２Ａにより、Ｃアーム２２は、Ｚ方向に移動自在である。これにより、Ｃアーム２２は、被検者Ｈの身長に応じて高さ調節が可能となっている。また、Ｃアーム２２は、後述するように、Ｙ軸回りに回転自在に設けられている（図５参照）。

支柱２１Ｂ内には、Ｘ線源２４に印加するための高電圧を発生する高電圧発生装置３１が設けられている。支柱２１Ｂ及び連結部２２Ａには、高電圧発生装置３１から延びる電圧ケーブル（図示せず）が配設されている。電圧ケーブルの一端は、支柱２１Ｂ及び連結部２２Ａを介して、線源収容部２５内に配設されて、Ｘ線源２４に接続される。

また、符号２３は、フェイスガードである。フェイスガード２３は、Ｘ線遮蔽部材で構成されており、Ｘ線を遮蔽して被検者Ｈの顔をＸ線から防護する。フェイスガード２３は、例えば、線源収容部２５の下方に取り付けられている。なお、フェイスガード２３を支柱２１Ｂに固定して、Ｃアーム２２がＹ軸回りに回転しても、フェイスガード２３が回転しないようにしてもよい。

図３に示すように、Ｘ線検出器２６は、乳房ＢＲを透過したＸ線を検出して、乳房ＢＲのＸ線投影像である、投影画像を撮像する撮像面２６Ａを有している。撮像面２６Ａは、Ｘ線を電気信号に変換する画素が２次元に配列された２次元平面で構成される。このようなＸ線検出器２６は、ＦＰＤ（Flat Panel Detector)とも呼ばれる。Ｘ線検出器２６は、例えば、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータを有し、シンチレータが発する可視光を電気信号に変換する間接変換型でもよいし、Ｘ線を直接電気信号に変換する直接変換型でもよい。

また、撮像面２６Ａに対する各Ｘ線管３６の相対的な位置について、Ｘ方向に関しては、各Ｘ線管３６の配列方向（Ｘ方向）の中心と、撮像面２６ＡのＸ方向の中心（図６に示すＣＰ参照）とが一致する。また、Ｙ方向に関しては、乳房撮影装置１０においては、乳房ＢＲの胸壁側に対してもＸ線が照射されるように、各Ｘ線管３６の焦点Ｆ（図６参照）は、撮像面２６のＹ方向の中心よりも、手前（支柱２１Ｂとは反対側）にオフセットされている。

図４及び図５に示すように、Ｃアーム２２は、Ｘ線源２４とＸ線検出器２６の撮像面２６Ａとを対向させた姿勢を保持しながら、Ｙ軸回りに回転する。これにより、図４に示す頭尾方向（ＣＣ；Craniocaudal view）撮影と、図５に示す内外斜位方向（ＭＬＯ；Mediolateral Oblique view）撮影との２方向の撮影が可能となっている。ＣＣ撮影は、Ｚ方向と平行な上下方向から乳房ＢＲを挟みこんで撮影する撮影方法であり、ＭＬＯ撮影は、Ｚ方向に対して６０°程度の角度傾けた方向から乳房ＢＲを挟みこんで撮影する撮影方法である。ＣＣ撮影及びＭＬＯ撮影においては、異なる２方向の投影画像（ＣＣ）及び投影画像（ＭＬＯ）が得られる。

なお、図４に示す状態は、Ｃアーム２２の初期状態であり、撮像面２６Ａは、Ｘ－Ｙ平面と平行であり、撮像面２６ＡとＸ線源２４とはＺ方向において対向する。本例において、Ｃアーム２２内の撮像面２６Ａ及び複数のＸ線管３６の配列方向を規定するために、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向を用いているが、これは、Ｃアーム２２が、図４に示す初期状態にある場合を前提とした規定である。図５においては、Ｃアーム２２が初期状態からＹ軸回りに回転している状態を示しており、複数のＸ線管３６の配列方向はＸ方向に対して傾斜する。以下の説明においては、Ｃアーム２２が図４に示す初期状態にあることを前提として説明する。

図６に一例として示すように、Ｘ線源２４は、例えば、９個のＸ線管３６を有しており、９個のＸ線管３６は、撮像面２６Ａと平行な面内において、Ｘ方向に沿って直線状に配列されている。また、各Ｘ線管３６の配置間隔は等間隔である。

９個のＸ線管３６のそれぞれの焦点Ｆは、各Ｘ線管３６においてＸ線が放射される焦点であり、各Ｘ線管３６の照射位置である。このため、９個のＸ線管３６のそれぞれは、撮像面２６Ａに対する照射角度ＳＡが異なっている。ここで、照射角度ＳＡとは、Ｘ－Ｚ平面内において、撮像面２６ＡのＸ方向の中心ＣＰ（図３も参照）から延びる撮像面２６Ａの法線Ｒ（図３も参照）と、各Ｘ線管３６の照射位置である焦点Ｆと中心ＣＰとを結ぶ線分Ｌとのなす角度をいう。

トモシンセシス撮影においては、Ｘ線の照射角度ＳＡが異なる複数枚の投影画像ＳＰを取得することが必要である。乳房撮影装置１０は、それぞれ照射角度ＳＡが異なる複数のＸ線管３６を有しているため、複数のＸ線管３６を固定した状態でも、異なる照射角度ＳＡの投影画像ＳＰを取得することが可能である。

図６では、各Ｘ線管３６及びその照射角度ＳＡ等を区別するために、配列方向の一端である左端に配置されたＸ線管３６を１番目、他端に配置されたＸ線管３６を９番目として、符号に括弧付きの数字（１）～（９）を付す。左端のＸ線管３６（１）の照射角度ＳＡ（１）は、Ｘ線管３６（１）の焦点Ｆと撮像面２６Ａの中心ＣＰとを結ぶ線分Ｌ（１）と、法線Ｒとのなす角度である。また、左から２番目のＸ線管３６（２）の照射角度ＳＡ（２）は、Ｘ線管３６（２）の焦点Ｆと撮像面２６Ａの中心ＣＰとを結ぶ線分Ｌ（２）と、法線Ｒとのなす角度である。１番目のＸ線管３６（１）の照射角度ＳＡ（１）の方が、b２番目のＸ線管３６（２）の照射角度ＳＡ（２）よりも大きい。

同様に、右端のＸ線管３６（９）の照射角度ＳＡ（９）は、Ｘ線管３６（９）の焦点Ｆと撮像面２６Ａの中心ＣＰとを結ぶ線分Ｌ（９）と、法線Ｒとのなす角度である。また、右から２番目のＸ線管３６（８）の照射角度ＳＡ（８）は、Ｘ線管３６（８）の焦点Ｆと撮像面２６Ａの中心ＣＰとを結ぶ線分Ｌ（８）と、法線Ｒとのなす角度である。９番目のＸ線管３６（９）の照射角度ＳＡ（９）の方が、８番目のＸ線管３６（８）の照射角度ＳＡ（８）よりも大きい。本例のように、各Ｘ線管３６が、撮像面２６Ａと平行な面内において、Ｘ方向に沿って直線状に配列されている場合は、各Ｘ線管３６の位置が中心ＣＰから遠くなるほどＸ線管３６の照射角度ＳＡは大きくなる。

また、符号Ｗは、Ｘ線源２４における両端のＸ線管３６に対応する線分Ｌの間の角度であり、Ｘ線源２４の複数のＸ線管３６の配列方向（Ｘ方向）における広がり角度という。本例においては、左端のＸ線管３６（１）に対応する線分Ｌ（１）と右端のＸ線管３６（９）に対応する線分Ｌ（９）とのなす角度が、広がり角度Ｗである。

乳房撮影装置１０における１回のトモシンセシス撮影とは、複数のＸ線管３６によるＸ線の照射を選択的に行って、選択されたＸ線管３６のそれぞれのＸ線の照射に基づく複数枚の投影画像ＳＰを取得する撮影をいう。複数枚の投影画像ＳＰは照射角度ＳＡが異なる。図６においては、投影画像ＳＰ１から投影画像ＳＰ９の９枚の投影画像ＳＰを取得する様子を示している。

図７に示すように、制御装置１２は、装置本体１１の各部を制御する。制御装置１２は、線源制御部４１、検出器制御部４２、画像処理部４３及びコンソール４４を備えている。

線源制御部４１は、照射制御部４１Ａ、及び移動制御部４１Ｂを備えている。照射制御部４１Ａは、Ｘ線源２４の照射条件、各Ｘ線管３６の照射タイミング及び照射順序を制御する。照射条件は、例えば、Ｘ線管３６の管電圧、管電流及び照射時間であり、乳房ＢＲの大きさ及び撮影目的などに応じて設定される。管電圧はＸ線のエネルギーを規定し、管電流及び照射時間はＸ線の累積線量を規定する。管電圧については、高電圧発生装置３１を通じて設定される。

移動制御部４１Ｂは、移動機構４６を介してＸ線源２４の移動を制御する。本例において、Ｘ線源２４は、撮像面２６Ａと平行な方向（Ｘ方向）に移動することが可能である。移動機構４６は、線源収容部２５に内蔵されており、例えば、ラックアンドピニオン式のスライド機構とこれを駆動するモータとで構成される。移動制御部４１Ｂは、移動機構４６を介して、Ｘ線源２４の移動タイミング及び移動量を制御する。

検出器制御部４２は、Ｘ線検出器２６のリセット処理などの準備動作の開始タイミング、及びＸ線源２４の照射タイミングに合わせて、Ｘ線検出器２６に撮像動作を開始させる同期制御等を行う。また、検出器制御部４２は、Ｘ線検出器２６から投影画像ＳＰを取得する。

画像処理部４３は、検出器制御部４２から取得した投影画像ＳＰに対して、周波数処理、ノイズフィルタリング処理及びダイナミックレンジ調整処理などの画像処理を施す。画像処理部４３は、このような一般的な画像処理に加えて、照射角度ＳＡが異なる複数枚の投影画像ＳＰに基づいて、乳房ＢＲの任意の断層面の構造物を描出する断層画像を再構成する。

図８に示すように、画像処理部４３は、複数枚の投影画像ＳＰから、フィルタ補正逆投影法（ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法）又はシフト加算法等の周知の方法を用いて、乳房ＢＲの任意の断層面ＴＦ１～ＴＦＮに対応する断層画像Ｔ１～ＴＮを生成する。断層面ＴＦは、Ｘ線検出器２６の撮像面２６Ａと平行な面である。断層画像Ｔ１～ＴＮにおいては、乳房ＢＲの各断層面ＴＦ１～ＴＦＮのそれぞれに存在する構造物を強調した画像が得られる。

図７において、コンソール４４は、放射線技師又は医師などの医療スタッフが乳房撮影装置１０を操作するための操作端末である。コンソール４４は、撮影条件の設定機能、及びＸ線検出器２６が取得したＸ線画像を確認用にディスプレイに表示する機能を有する。撮影条件としては、Ｘ線源２４の照射条件に加えて、トモシンセシス撮影を行う場合のスキャン角度ＫＡ（図１２等参照）などがある。

ここで、スキャン角度ＫＡとは、１回のトモシンセシス撮影において取得される複数枚の投影画像ＳＰのそれぞれに対応する複数の照射角度ＳＡのうち、法線Ｒを基準とする正方向（時計方向）と負方向（反時計方向）のそれぞれの最大照射角度ＳＡの絶対値の合計をいう。

つまり、Ｘ線源２４をＸ方向に移動しない場合には、図６に示す広がり角度Ｗが、スキャン角度ＫＡの最大値となる。スキャン角度ＫＡは、図６に示す広がり角度Ｗよりも小さく設定される場合もあれば、Ｘ線源２４の移動制御により、広がり角度Ｗよりも大きく設定される場合もある。スキャン角度ＫＡが大きいほど、照射角度ＳＡが大きな投影画像ＳＰが得られる。スキャン角度ＫＡが大きいほど、深さ分解能が高くなり、断層画像において、乳腺の重なりや病変構造を明瞭に分離した描出が可能となる。また、スキャン角度ＫＡが小さいほど、Ｘ線の照射角度ＳＡが小さくなるため、乳房ＢＲ全体における画像化できる領域が大きい。スキャン角度ＫＡは、撮影目的に応じて設定される。スキャン角度ＫＡは、例えば、１５°から６０°の範囲で設定される。

図９に示すように、Ｘ線管３６は、陰極５１及び陽極５２を備えている。陰極５１及び陽極５２は略円筒形状の真空のガラス容器に収容されている。陰極５１は、陽極５２に向けて電子ＥＢを放出する電子放出源である。陽極５２は、陰極５１から放出された電子ＥＢが衝突するターゲットである。陽極５２には、例えばタングステン又はモリブデンなどが使用される。本例のＸ線管３６は、陽極５２に固定陽極を用いた固定陽極型である。固定陽極は、回転陽極型のように円板状の陽極を回転させる回転構造を持たないものをいう。

陰極５１と陽極５２は、高電圧発生装置３１に電気的に接続されている。照射制御部４１Ａは、高電圧発生装置３１を制御して、陰極５１と陽極５２間に高電圧を印加する。後述するように、本例の陰極５１は冷陰極型である。照射制御部４１Ａと陰極５１とは、制御用信号線で接続されている。照射制御部４１Ａは、陰極５１と陽極５２に高電圧を掛けた状態で、制御用信号線を通じて、後述するゲート電極５１Ｂに印加するゲート電圧を制御する。このゲート電圧の制御により、陰極５１からの電子ＥＢの放出が制御される。陰極５１から放出された電子ＥＢが陽極５２に衝突すると、電子ＥＢが衝突した焦点ＦからＸ線が放射される。

Ｘ線管３６は、絶縁油が充填されたハウジング３７内に収容される。ハウジング３７には、Ｘ線透過窓５４が設けられている。Ｘ線透過窓５４は、Ｘ線を透過する材料で形成されており、ハウジング３７内を密閉しつつ、Ｘ線をハウジング３７の外部に射出する。Ｘ線透過窓５４の前面には、乳房ＢＲにおけるＸ線の照射野を限定する照射野限定器５６（コリメータとも呼ばれる）が設けられている。Ｘ線透過窓５４から放出されるＸ線は、照射野限定器５６に入射する。照射野限定器５６は、Ｘ線を遮蔽する複数枚の遮蔽板５６Ａを有している。複数枚の遮蔽板５６Ａは、例えば、矩形状をした照射開口を画定する。複数枚の遮蔽板５６Ａを移動させることで、照射開口の大きさが調節される。

図１０に示すように、本例の陰極５１は、冷陰極型であり、より具体的には、導電体の表面に電界を掛けたときに生じる電界放出現象を利用して電子を放出する電界放出型である。こうしたＸ線管３６の直径は、例えば、約５０ｍｍ以下である。

電界放出型の陰極５１は、例えば、結晶化シリコンなどで形成された半導体基板５１Ｃ上に、エミッタ電極５１Ａとゲート電極５１Ｂとが設けられた構造である。エミッタ電極５１Ａは、例えば、カーボンナノチューブをコーン形状にしたものである。エミッタ電極５１Ａは、電子ＥＢを放出する電子放出エリアとして機能する。

エミッタ電極５１Ａにはゲート電極５１Ｂが接続されている。上述したとおり、Ｘ線の照射の際には、照射制御部４１Ａは、高電圧発生装置３１を制御して、陰極５１と陽極５２間に高電圧を掛ける。この状態で、照射制御部４１Ａは、ゲート電極５１Ｂにゲート電圧を印加する。ゲート電極５１Ｂにゲート電圧が印加されると、ゲート電極５１Ｂと接続されたエミッタ電極５１Ａから電子ＥＢが放出される。

また、エミッタ電極５１Ａの周囲には、集束電極５１Ｄが設けられており、集束電極に集束電圧を印加することで、エミッタ電極５１Ａが放出する電子ＥＢが陽極５２に向けて加速されて、かつ、電子ＥＢのビームが集束する。

なお、本例のように、各Ｘ線管３６を、撮像面２６Ａと平行な面内で直線状に配列した場合には、後述する円弧状に配列した場合（図１８参照）と異なり、Ｘ線管３６の配置間隔ＰＴが等間隔であっても、隣接するＸ線管３６同士の照射角度ＳＡの差は、同じにならず、等間隔とはならない。具体的には、図１２において、Ｘ線管３６（８）の照射角度ＳＡ（８）と、Ｘ線管３６（９）の照射角度ＳＡ（９）との差として示すＰＡを、配置間隔ＰＴに対応する角度ＰＡとすると、配置間隔ＰＴに対応する角度ＰＡは、中央付近が最大で、両端に向かって徐々に小さくなる。このように、複数のＸ線管３６を直線状に配列した場合には、各Ｘ線管３６の配置間隔ＰＴが同じでも、配置間隔ＰＴに対応する角度ＰＡは、中央付近から両端付近に向かって徐々に小さくなる。ただし、配置間隔ＰＴが等しければ、角度ＰＡの変化率には規則性が生じる。

図１３に示すように、線源制御部４１の移動制御部４１Ｂは、複数のＸ線管３６の照射角度ＳＡを変化させるために、複数のＸ線管３６を配列方向（Ｘ方向）に沿って移動させる移動制御を行う。本例においては、複数のＸ線管３６は、１つのハウジング３７に収容されているため、移動制御部４１Ｂは、複数のＸ線管３６のすべてを一体的に移動させる。

Ｘ線の照射は、複数のＸ線管３６を予め設定された停止位置で停止させた状態で行われる。線源制御部４１は、複数のＸ線管３６を停止位置に移動し、その停止位置で、複数のＸ線管３６を選択的に照射させて撮影を行う。そして、複数のＸ線管３６を次の停止位置に移動して、その停止位置で、複数のＸ線管３６を選択的に照射させて撮影を行う。１回のトモシンセシス撮影では、こうした移動、停止、及び照射が繰り返される。

１回のトモシンセシス撮影における、複数のＸ線管３６の停止位置、移動ピッチ、及び複数のＸ線管３６の移動範囲は、予め設定される。移動ピッチは、各停止位置の間隔である。移動範囲は、１回のトモシンセシス撮影で複数のＸ線管３６が移動する移動量の合計である。

Ｘ線源２４には、Ｘ線管３６の配置間隔ＰＴが生じ、配置間隔ＰＴは、Ｘ線管３６の直径などの制約を受けるため、狭めるには限界がある。配置間隔ＰＴの範囲には、複数のＸ線管３６を移動させなければ、照射位置を設定することができない。

そのため、移動ピッチを配置間隔ＰＴ未満に設定することで、配置間隔ＰＴの隙間に照射位置を設定することができる。これにより、スキャン角度ＫＡ内の照射位置の数が増加する。移動ピッチを小さくして、停止位置の数を増やすほど、スキャン角度ＫＡ内の照射位置の密度が高くなる。

例えば、複数のＸ線管３６を、図１３において実線で示す位置から、破線で示す位置に移動させると、Ｘ線管３６（８）の焦点Ｆに対応する線分Ｌ（８）が、線分Ｌ（８－Ｐ２）に変化し、Ｘ線管３６（９）の焦点Ｆに対応する線分Ｌ（９）が、線分Ｌ（９－Ｐ２）に変化する。その他のＸ線管３６についても同様であるため、複数のＸ線管３６の移動により、配置間隔ＰＴの隙間に照射位置が設定される。スキャン角度ＫＡ内の照射位置の密度が高くなる。

移動範囲は、図１２に示すように、スキャン角度ＫＡが広がり角度Ｗ以下の場合（ＫＡ≦Ｗの場合）は、Ｘ線管３６の配置間隔ＰＴの範囲内で移動範囲が設定される。これは、スキャン角度ＫＡが広がり角度Ｗ以下の場合は、複数のＸ線管３６を配置間隔ＰＴ分移動させると、各Ｘ線管３６が、隣接するＸ線管３６の位置に１つ分ずれた状態となるだけであり、それ以上移動させても、照射位置の密度を高めることにはなんら寄与しないためである。

移動制御部４１Ｂは、設定された移動範囲内において、予め設定された移動ピッチ及び停止位置の数に応じて、移動制御を行う。このような移動制御を行うことで、線源制御部４１は、１回のトモシンセシス撮影において、最大で以下に示す回数のＸ線の照射が可能である。すなわち、複数のＸ線管３６の数をＮ、移動範囲内において、複数のＸ線管３６の照射が行われる停止位置の数をＮｐとした場合において、線源制御部４１は、１回のトモシンセシス撮影において、複数のＸ線管３６に対して、合計で、Ｎ×Ｎｐ＝Ｍｐ回の照射を行わせることが可能である。

したがって、このような移動制御を行った場合は、Ｘ線検出器２６は、１回のトモシンセシス撮影において、照射角度ＳＡがそれぞれ異なる複数枚の投影画像ＳＰを最大でＭｐ枚取得することが可能である。本例のように、９個のＸ線管３６のすべてを使用し、さらに、停止位置の数が２つ設定されている場合は、Ｍｐ＝Ｎ×Ｎｐ＝９×２＝１８となり、合計１８枚の照射角度ＳＡが異なる投影画像ＳＰが取得される。

また、このような移動制御を行う場合において、移動制御部４１Ｂは、１回のトモシンセシス撮影で取得される複数枚の投影画像ＳＰのそれぞれに対応する焦点Ｆの間隔を均等にする制御を行う。このような制御は、一例として次のように行われる。

図１３において、Ｘ線源２４を実線で示す位置を第１停止位置とし、破線で示す位置を第２停止位置とする。第１停止位置は図１２に示す位置と同じ位置であり、第２停止位置は、第１停止位置からＸ方向に予め設定された移動距離ＤＭ、移動させた位置である。

本例において、各Ｘ線管３６は等間隔に配置されており、各Ｘ線管３６の配置間隔ＰＴは同一である。移動距離ＤＭは配置間隔ＰＴの１／２に設定されている。そうすると、実線で示す第１停止位置と破線で示す第２停止位置において、各Ｘ線管３６の焦点Ｆは、すべて重ならならない。

加えて、第１停止位置における各Ｘ線管３６の間の配置間隔ＰＴの中間位置に、第２停止位置におけるＸ線管３６が配置される。各焦点Ｆの直線状の移動軌跡内において、第１停止位置の焦点Ｆと第２停止位置の焦点Ｆが混在し、これらすべての焦点Ｆの間隔は、配置間隔ＰＴの１／２となり、均等になる。ここで、均等の範囲には、完全に等しい場合の他に、プラスマイナス５％の誤差を含むものとする。

以下、上記構成による作用について、図１４に示すフローチャートを参照しながら説明する。乳房撮影装置１０でトモシンセシス撮影を行う場合は、ステップＳ１００１において、コンソール４４を通じて乳房撮影装置１０に撮影条件が設定される。撮影条件には、Ｘ線の照射条件の他、スキャン角度ＫＡ、停止位置及び移動ピッチなどが含まれる。照射条件は、被写体の厚みなどに応じて設定される。また、例えば、スキャン角度ＫＡ、停止位置及び移動ピッチは、これらの適切な組み合わせが撮影メニューとして予め登録されている。このような場合は、撮影条件の設定は、撮影メニューを選択することにより行われる。

この後、被検者Ｈの乳房ＢＲが撮影台として機能する検出器収容部２７に載せられる。そして、乳房ＢＲが、圧迫板２９で圧迫されることにより、ポジショニングされる。この後、コンソール４４を通じて撮影開始の操作指示が入力されると、トモシンセシス撮影が開始される。

ステップＳ１００２において、移動制御部４１Ｂは、撮影条件として設定された停止位置の数をカウントするカウンタ内の停止位置の数Ｎｐに「０」をセットして初期化する。そして、ステップＳ１００３において、移動制御部４１Ｂは、停止位置の数Ｎｐに「１」をインクリメントする。

ステップＳ１００４において、移動制御部４１Ｂは、Ｘ線源２４（複数のＸ線管３６）をＮｐ回目の停止位置に移動して、Ｘ線源２４をその停止位置にセットする。

ステップＳ１００５において、照射制御部４１Ａは、スキャン角度ＫＡに応じて選択されたＸ線管３６について、例えば、左端から１番目のＸ線管３６から右端に向かって順番にＸ線を照射させる。これにより、Ｘ線検出器２６は、各Ｘ線管３６の焦点Ｆに対応する、乳房ＢＲの複数枚の投影画像ＳＰを取得する。

ステップＳ１００６において、移動制御部４１Ｂは、次の停止位置が有るかを判定する。次の停止位置が有る場合は（ステップＳ１００６でＹ）、ステップＳ１００３に戻り、停止位置の数Ｎｐに「１」をインクリメントして、ステップＳ１００５までの処理を繰り返す。照射制御部４１Ａは、例えば、次の停止位置においても、前回の停止位置と同じ照射順序で複数のＸ線管３６を照射させる。

ステップＳ１００６において、停止位置の数Ｎｐが予め設定された数Ｎｐに到達した場合は、移動制御部４１Ｂは、次の停止位置が無いと判定する（ステップＳ１００６でＮ）。そして、乳房撮影装置１０は、１回のトモシンセシス撮影を終了する。

なお、乳房撮影装置１０を用いてトモシンセシス撮影を行う例を説明したが、乳房撮影装置１０は、トモシンセシス撮影以外にも単純Ｘ線撮影をすることが可能である。単純Ｘ線撮影とは、Ｘ線の照射角度ＳＡがほぼゼロ度の照射位置から、乳房ＢＲに向けてＸ線を照射して投影画像ＳＰを得る撮影をいう。乳房撮影装置１０は、複数のＸ線管３６を有しているので、乳房撮影装置１０においては、例えば、これらの配列方向の中央に位置するＸ線管３６、図１２に示す例では、端から５番目に位置する中央のＸ線管３６（５）が１つ選択されて、単純Ｘ線撮影が行われる。また、単純Ｘ線撮影を行う代わりに、トモシンセシス撮影で取得した複数枚の投影画像ＳＰに基づいて画像合成処理を施して、単純Ｘ線撮影で得られるのと等価な合成２次元画像を生成してもよい。

以上詳細に説明したように、本例の乳房撮影装置１０は、複数のＸ線管３６を有しており、各Ｘ線管３６の照射位置が異なるため、各Ｘ線管３６の撮像面２６Ａに対する照射角度ＳＡが異なる。そのため、１つのＸ線管を移動させながら照射位置を変化させてトモシンセシス撮影を行う従来と比較して、複数の照射角度ＳＡで投影画像ＳＰを取得するために要するＸ線管の移動量が少なくなる。したがって、１回のトモシンセシス撮影の撮影時間を短縮することができる。

また、線源制御部４１の移動制御部４１Ｂは、複数のＸ線管３６の照射角度ＳＡを変化させるために、複数のＸ線管３６を移動させる移動制御を行っている。Ｘ線管３６を移動させることで、各Ｘ線管３６の配置間隔ＰＴよりも小さい間隔で照射位置を設定できる。そのため、移動制御を行わない場合と比べて、スキャン角度ＫＡ内の照射位置を増加させることができ、スキャン角度ＫＡ内の投影画像ＳＰの撮影枚数の低下が抑制される。スキャン角度ＫＡ内の投影画像ＳＰの撮影枚数を増加させると、再構成される断層画像のアーチファクト（ノイズ）が抑制される。

また、複数のＸ線管３６は１列に配列されている。これにより、移動制御を行った場合でも、複数のＸ線管３６の複数の停止位置におけるそれぞれの焦点Ｆは、すべて１列に配列されることになる。したがって、１つのＸ線管３６を１方向に移動させる従来技術と同様の断層画像の再構成の計算が行えるため、計算処理が簡単である。

また、線源制御部４１は、照射制御部４１Ａが、複数のＸ線管３６のうちの選択されたＸ線管３６の照射順序を制御する照射制御を行い、かつ、移動制御部４１Ｂが、複数のＸ線管３６のうちの選択されたＸ線管３６の移動制御を行う。照射順序を制御することで、種々の要請に応じた適切な制御が可能となる。

また、線源制御部４１は、上記例において、照射順序制御と移動制御とを組み合わせて、次のような制御を行っている。照射制御部４１Ａは、第１停止位置と第２停止位置の２つの位置のそれぞれにおいて、選択された複数のＸ線管３６に複数回照射を行わせる。この際に、照射順序制御部４１Ａは、各停止位置において同じ照射順序で複数のＸ線管３６にＸ線の照射を行わせている。このため、１回のトモシンセシス撮影における各Ｘ線管３６の複数回の照射において、照射間隔が同じになる。このため、照射間隔が長短に起因する、各Ｘ線管３６の劣化の偏りが防止される。

１回のトモシンセシス撮影において、線源制御部４１は、スキャン角度ＫＡが広がり角度Ｗ以下の場合において、配置間隔ＰＴを移動範囲としてその範囲内で移動制御を行っている。このため、Ｘ線管３６の無駄な移動を抑制することができる。

また、図１３で示したように、線源制御部４１は、１回のトモシンセシス撮影で取得される複数枚の投影画像ＳＰのそれぞれに対応する焦点Ｆの間隔を均等にする制御を行っている。このように焦点Ｆの間隔を均等にすると、断層画像を再構成する場合の計算がしやすい。図１２において説明したとおり、本例のように、Ｘ線管３６を直線状に配列した場合は、Ｘ線管３６の配置間隔ＰＴを等間隔にしても、配置間隔ＰＴに対応する角度ＰＡは均等にならず、中央から両端に向かって配置間隔ＰＴに対応する角度ＰＡは、徐々に小さくなる。しかし、配置間隔ＰＴを等間隔にすることで、角度ＰＡの変化率には規則性が生じる。したがって、１回のトモシンセシス撮影において取得される複数枚の投影画像ＳＰのそれぞれに対応する複数の照射角度ＳＡの変化にも規則性が生じる。そのため、複数の照射角度ＳＡがランダムに変化する場合と比較して、断層画像を再構成する場合の計算がしやすい。

また、さらに、複数の焦点Ｆが中心ＣＰに関して対称に配置されるように制御してもよい。そうすれば、さらに、取得される複数枚の投影画像ＳＰには、左右対称の角度を有する複数組の投影画像ＳＰが含まれることになるため、計算がしやすい。

また、Ｘ線管３６として、陽極５２が固定陽極の固定陽極型を使用している。固定陽極型は、回転陽極型のような回転構造を持たないため、小型化が可能である。複数のＸ線管３６を使用する場合は、１つのＸ線管３６を使用する場合と比べて、Ｘ線源２４全体の大きさが大きくなりがちである。そのため、Ｘ線管３６が小型化されると、Ｘ線源２４も小型化されるため、非常にメリットが大きい。また、本例のように複数のＸ線管３６を配列する場合は、Ｘ線管３６の直径が小さいほど、Ｘ線管３６の配置間隔ＰＴを狭くできるため、スキャン角度ＫＡ内の照射位置の密度をより高めることができる。

また、Ｘ線管３６として、電界放出型の陰極５１を有するＸ線管３６を使用している。電界放出型の陰極５１は冷陰極型であり、フィラメントを加熱して熱電子を放出する熱陰極型と比較して、発熱が少ない。そのため、熱対策用の部材が低減されるため、Ｘ線管３６を小型化しやすい。Ｘ線管３６の小型化のメリットは上述のとおりである。

また、上記例では、Ｘ線源２４において、Ｘ線管３６の数を９個とした例で説明したが、２つ以上８個以下でもよいし、１０個以上でもよい。

また、複数のＸ線管３６の照射順序は、上記例のように、配列方向の一端に配置されたＸ線管３６から順に照射しなくてもよく、照射順序は、種々の変更が可能である。例えば、中央に配置されたＸ線管３６を照射して次に一端に配置されたＸ線管３６を照射するというように、ランダムに照射を行ってもよい。また、各停止位置において照射順序を変えてもよい。

もちろん、上記例のように、各停止位置で同じ照射順序にし、かつ、複数のＸ線管３６を、一端から他端に向かって順番に照射することで、照射順序制御を簡便にすることができるという効果が得られる。

また、乳房撮影装置１０において、１回のトモシンセシス撮影中は、Ｘ線検出器２６の位置及び姿勢は固定されている。Ｘ線管３６のみを移動するため、移動機構及び移動制御が簡単である。

（スキャン角度ＫＡと広がり角度Ｗに応じたＸ線源の移動範囲）
また、上記例では、スキャン角度ＫＡが広がり角度Ｗ以下の場合（ＫＡ≦Ｗの場合）を例に説明したが、図１５に示すように、スキャン角度ＫＡが広がり角度Ｗより大きい場合（ＫＡ＞Ｗの場合）も有り得る。図１５に示すＸ線源２４１は、５個のＸ線管３６とハウジング３７とで構成されている。このように、スキャン角度ＫＡが広がり角度Ｗより大きい場合（ＫＡ＞Ｗの場合）でも、１つのＸ線管３６を移動させながらトモシンセシス撮影を行う従来と比べて、複数のＸ線管３６の移動量が小さい。そのため、断層画像のアーチファクトを抑制しつつ、従来と比べて撮影時間を短縮することができる。

また、図１５に示すように、スキャン角度ＫＡからＸ線源２４１の広がり角度Ｗを控除した残りの角度を、差分ΔＡとする。図１５に示す例では、この差分ΔＡは、配置間隔ＰＴに対応する角度ＰＡ以上である（ΔＡ≧ＰＡ）。この場合は、図１５に示すように、破線で示す位置までＸ線源２４１を移動させれば、スキャン角度ＫＡのトモシンセシス撮影を行うために最低限必要な移動量を確保することができる。移動制御部４１Ｂは、差分ΔＡの範囲内で複数のＸ線管３６の移動範囲を設定し、その範囲内で移動制御を行う。

また、図１６に示すように、図１５の例と同様に、スキャン角度ＫＡが広がり角度Ｗより大きい場合（ＫＡ＞Ｗの場合）でも、図１５の例と異なり、差分ΔＡが配置間隔ＰＴに対応する角度ＰＡ未満の場合（ΔＡ＜ＰＡの場合）もある。この場合は、差分ΔＡではなく、図１３で示したスキャン角度ＫＡが広がり角度Ｗ以下の場合（ＫＡ≦Ｗの場合）と同様に、配置間隔ＰＴの範囲内で複数のＸ線管３６の移動範囲が設定される。

というのも、図１７に示すように、差分ΔＡが配置間隔ＰＴに対応する角度ＰＡ未満の場合（ΔＡ＜ＰＡの場合）、差分ΔＡを移動範囲として設定しても、焦点間隔ＤＧ内において、照射位置を設定できない部分が生じてしまうためである。

図１７において、図１７Ａは、第１停止位置の複数のＸ線管３６（Ｘ線源２４）を示し、図１７Ｂは、第２停止位置の複数のＸ線管３６（Ｘ線源２４）を示す。図１７において、移動範囲は差分ΔＡである。ここで、上述したとおり、本例のようにＸ線管３６を直線状に配列する場合は、配置間隔ＰＴに対応する角度ＰＡは中央から両端に向かうほど小さくなる。そのため、正確には、配置間隔ＰＴとそれに対応する角度ＰＡは異なるが、移動範囲の規定に関しては、角度ＰＡの最大値を配置間隔ＰＴと等価とみなしても問題はないため、ここでは配置間隔ＰＴと角度ＰＡの最大値を等価とみなして説明する。

図１７の例では、差分ΔＡは、配置間隔ＰＴ（角度ＰＡ）よりも小さい。そうすると、Ｘ線源２４を差分ΔＡだけ移動させても、焦点間隔ＤＧ内において、配置間隔ＰＴ（角度ＰＡ）とΔＡの差分ΔＢの範囲では、照射位置を設定することができない。そのため、このように、差分ΔＡが配置間隔ＰＴ（角度ＰＡ）よりも小さい場合は、図１３に示したスキャン角度ＫＡが広がり角度Ｗ以下の場合と同様に、配置間隔ＰＴ（角度ＰＡ）の範囲内で複数のＸ線管３６の移動範囲が設定される。

以上をまとめると、移動制御部４１Ｂが行う移動制御の移動範囲は、以下のようになる。
第１に、図１３に示すように、スキャン角度ＫＡが広がり角度Ｗ以下の場合（ＫＡ≦Ｗの場合）は、移動制御部４１Ｂは、配置間隔ＰＴの範囲内で複数のＸ線管３６の移動範囲を設定して移動制御を行う。
第２に、スキャン角度ＫＡが広がり角度Ｗよりも大きい場合（ＫＡ＞Ｗの場合）であって、かつ、図１５に示すように、差分ΔＡが配置間隔ＰＴ（角度ＰＡ）以上の場合（ΔＡ≧ＰＡの場合）は、移動制御部４１Ｂは、差分ΔＡの範囲内で複数のＸ線管３６の移動範囲を設定して移動制御を行う。
第３に、スキャン角度ＫＡが広がり角度Ｗよりも大きい場合（ＫＡ＞Ｗの場合）であって、かつ、図１６に示すように、差分ΔＡが配置間隔ＰＴ（角度ＰＡ）未満の場合（ΔＡ＜ＰＡの場合）は、移動制御部４１Ｂは、配置間隔ＰＴの範囲内で複数のＸ線管３６の移動範囲を設定して、移動制御を行う。
第２及び第３のケースをまとめると、スキャン角度ＫＡが広がり角度Ｗよりも大きい場合（ＫＡ＞Ｗの場合）は、移動制御部４１Ｂは、差分ΔＡと配置間隔ＰＴ（角度ＰＡ）を比較して、大きい方の範囲内で移動範囲を設定して、移動制御を行う。

複数のＸ線管３６（Ｘ線源２４又はＸ線源２４１）の移動範囲を、こうした移動範囲に設定することで、必要最低限の移動範囲とすることができる。このため、複数のＸ線管３６（Ｘ線源２４又はＸ線源２４１）の無駄な移動を抑制することができる。

［第２実施形態］
図１８及び図１９は、第２実施形態のＸ線源２４２を示す。第２実施形態において、第１実施形態と同様な点については説明を省略し、相違点を中心に説明する。Ｘ線源２４２は、複数のＸ線管３６が撮像面２６Ａと平行な方向から見た場合に円弧状に等間隔に配列されている。第２実施形態のＸ線源２４２においても、第１実施形態の直線状に配列されたＸ線源２４と同様に、撮像面２６Ａと直交するＺ方向から平面視した場合の配列方向は１列である。ただし、Ｘ線源２４２においては、複数のＸ線管３６は、Ｚ方向から平面視した場合の配列方向の中央が撮像面２６Ａから離れる方向に突出する凸型の円弧状に配列されている。この点が、第１実施形態のＸ線源２４と異なる。

このような複数のＸ線管３６が円弧状に配列されたＸ線源２４２の場合は、第１実施形態で示した複数のＸ線管３６が直線状に配列されたＸ線源２４と異なり、各Ｘ線管３６の配置間隔ＰＴとそれに対応する角度ＰＡは一致する。

図１９に示すように、移動制御部４１ＢがＸ線源２４２を移動させる場合は、Ｘ線源２４２の円弧状の配列に従って、Ｘ線源２４２を撮像面２６Ａの中心ＣＰを回転中心として回転させる。これにより、複数のＸ線管３６は、円弧状の軌跡上を移動する。第２実施形態においても、移動制御部４１Ｂは、複数のＸ線管３６の移動範囲を、第１実施形態と同様に設定する。図１９に示す例では、スキャン角度ＫＡが広がり角度Ｗ以下の場合（ＫＡ≦Ｗの場合）であるため、移動制御部４１Ｂは、配置間隔ＰＴの範囲内で移動範囲を設定して移動制御を行う。

また、第２実施形態において、焦点を均等にする移動制御なども、第１実施形態と同様の移動制御が可能である。

［第３実施形態］
図２０から図２３は、第３実施形態のＸ線源２４３を示す。第３実施形態において、第１実施形態と同様な点については説明を省略し、相違点を中心に説明する。図２０に示すように、Ｘ線源２４３は、複数のＸ線管３６を分割して収容する２つの第１ユニット２４３Ａ及び第２ユニット２４３Ｂで構成される。本例においては、第１ユニット２４３Ａ及び第２ユニット２４３Ｂは、それぞれ６本のＸ線管３６とハウジング３７とで構成される。Ｘ線源２４３は、第１実施形態のＸ線源２４と同様に、線源収容部２５に収容される。

このように、複数のＸ線管３６を、第１ユニット２４３Ａ及び第２ユニット２４３Ｂの複数のユニットに分割して収容することで、例えば、故障したＸ線管３６が収容されているユニットのみを交換することが可能となり、メインテナンスが容易となる。

図２１に示すように、第１ユニット２４３Ａ及び第２ユニット２４３ＢのＸ線管３６は、第１実施形態と同様に、撮像面２６Ａと平行な面内において、Ｘ方向に沿って直線状に１列に配列されている。このため、第１実施形態と同様に、各Ｘ線管３６を停止させた状態でも、異なる複数の照射角度ＳＡからＸ線を照射することが可能である。

図２２に示すように、第１ユニット２４３Ａ及び第２ユニット２４３Ｂは、配列方向（Ｘ方向）に沿って移動することが可能である。移動制御部４１Ｂは、第１ユニット２４３Ａ及び第２ユニット２４３Ｂに対して、第１実施形態と同様の移動制御を行うことが可能である。この移動制御により、スキャン角度ＫＡ内における照射位置の密度を高めることができるといった効果については、第１実施形態と同様である。

移動制御において、第１実施形態と異なる点は、以下の点である。線源制御部４１の移動制御部４１Ｂは、移動制御において、第１ユニット２４３Ａ及び第２ユニット２４３Ｂのそれぞれを個別に移動させることが可能である。そのため、移動制御部４１Ｂは、１回のトモシンセシス撮影において、次のような移動制御を行う。

すなわち、図２３に示すように、移動制御部４１Ｂは、移動制御においては、複数のユニットのうちの移動対象となる移動対象ユニットを、照射のための次の停止位置に移動させる場合は、ステップＳ１１０１において、移動対象ユニットとは別のユニットが照射のために停止しているか否かを判定する。そして、別のユニットが停止していると判定した場合は（ステップＳ１１０１でＹ）、移動制御部４１Ｂは、ステップＳ１１０２に進み、別のユニットが停止している間に、移動対象ユニットを、照射のための次の停止位置へ移動を開始させる。上述したとおり、移動制御においては、複数のＸ線管３６の停止、照射及び移動が繰り返される。移動制御部４１Ｂは、こうした処理をトモシンセシス撮影が終了するまで（ステップＳ１１０３でＹ）、繰り返す（ステップＳ１１０３でＮ）。

具体的には、図２２に示すＸ線源２４３においては、第１ユニット２４３Ａが移動対象ユニットである場合、第２ユニット２４３Ｂが照射のために停止中か判定する。第２ユニット２４３Ｂが停止中の場合、その間に第１ユニット２４３Ａの次の停止位置への移動を開始する。このような移動制御を行うことで、１つのユニットの撮影タイミングと、別のユニットの移動タイミングをオーバーラップさせることができるため、オーバーラップさせない場合と比べて、トモシンセシス撮影全体の撮影時間を短縮することができる。

また、本例において、複数のＸ線管３６を２つのユニットに分割して収容した例で説明したが、もちろん、ユニットの数は３つ以上でもよい。さらに、ユニットに収容されるＸ線管３６の個数は必ずしも複数個無くてもよく、少なくとも１個有ればよい。もちろん、Ｘ線管３６を複数個収容するユニットとした方が、ハウジング３７の数が減るため、小型化及び低コスト化に寄与する。また、各ユニット内のＸ線管３６の個数は、１つのユニットが５個で、別にユニットが６個というように、同数でなくてもよい。

また、本例において、複数のＸ線管３６のすべてを移動させる例で説明したが、例えば、スキャン角度ＫＡが広がり角度Ｗよりも小さい場合は、スキャン角度ＫＡに応じて選択されたＸ線管３６を移動させれば足りる。そのため、複数のＸ線管３６が複数のユニットに分割されている場合は、複数のＸ線管３６のすべてを移動させなくてもよく、選択された少なくとも１つのＸ線管３６を移動させればよい。

［その他］
（Ｘ線管のその他の態様）
第１実施形態等においては、Ｘ線管３６の陰極５１として、電界放出型の冷陰極のものを使用したが、こうしたＸ線管３６でなくてもよい。例えば、Ｘ線管３６としては、フィラメントの加熱により熱電子を放出する熱陰極を有するものでもよい。

熱陰極を有するＸ線管の照射制御は、例えば、次のように行われる。まず、フィラメントに通電してフィラメントを加熱させる。この状態で、熱陰極と陽極との間に高電圧を印加する。これにより、熱陰極から熱電子が放出される。

（トモシンセシス撮影装置のその他の態様）
上記実施形態では、トモシンセシス撮影装置の一例として乳房撮影装置１０を説明した。乳房撮影（マンモグラフィー）において、トモシンセシス撮影を行うことの有用性は認められているため、本開示のトモシンセシス撮影装置を乳房撮影装置１０に適用することは好ましい。もちろん、トモシンセシス撮影装置としては乳房撮影装置１０に限らず、他の撮影装置に適用してもよい。

例えば、図２４に示すように、本開示のトモシンセシス撮影装置は、乳房撮影装置１０以外の撮影装置１００にも適用可能である。図２７に示す撮影装置１００は、手術時に被検者Ｈを撮影するＸ線撮影装置である。

撮影装置１００は、制御装置を内蔵する本体１０１と、Ｃアーム１０２とを備えている。本体１０１には、台車１０３が設けられている。Ｃアーム１０２には、線源収容部１０４と、検出器収容部１０６とが設けられている。線源収容部１０４と検出器収容部１０６は、第１実施形態と同様に対向した姿勢で保持される。

検出器収容部１０６は、被検者Ｈが仰臥する寝台１０７の下方に挿入される。寝台１０７はＸ線を透過する材料で形成されている。線源収容部１０４は、被検者Ｈの上方において、被検者Ｈを挟んで検出器収容部１０６と対向する位置に配置される。

線源収容部１０４内には、第１実施形態のＸ線源２４と同様の複数のＸ線管３６を有するＸ線源２４４が内蔵されている。撮影装置１００は、乳房ＢＲよりも大きな範囲を撮影範囲とするので、Ｘ線管３６のサイズは、乳房撮影装置１０のＸ線源２４よりも大きくてもよいし、Ｘ線管３６の個数を多くしてもよい。

撮影装置１００は、Ｘ線源２４４に対して、第１実施形態のＸ線源２４と同様の移動制御を行うことで、トモシンセシス撮影を行うことができる。

撮影装置１００においても、乳房撮影装置１０と同様に、トモシンセシス撮影の他に、単純Ｘ線撮影を行うことが可能である。また、単純Ｘ線撮影を行う代わりに合成２次元画像を生成することも可能である。さらに、撮影装置１００は、静止画のＸ線画像を撮影する他、動画のＸ線画像を撮影することも可能である。

本開示のトモシンセシス撮影装置は、こうした手術用の撮影装置１００以外でも、天井吊り下げ型のＸ線源と、立位撮影台又は臥位撮影台とを組み合わせた一般的なＸ線撮影装置に適用することが可能である。また、病棟を巡回して患者を撮影するために用いられる、カート型の移動式Ｘ線撮影装置などに適用することも可能である。

また、上記実施形態において、例えば、線源制御部（照射制御部及び移動制御部）、検出器制御部、及び画像処理部抽出部といった各種の処理を実行する処理部（Processing Unit）のハードウェア的な構造としては、下記に示す各種のプロセッサ（Processer）を用いることができる。各種プロセッサとしては、ソフトウェア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ（Field‐Programmable Gate Array）などの製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Programmable Logic Device）、及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。

また、上記各種処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせなど）で実行してもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、システムオンチップ（System On Chip：ＳＯＣ）などのように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。

このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサの１つ以上を用いて構成される。

さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路（Circuitry）を用いることができる。

本開示の技術は、上述の種々の実施形態や種々の変形例を適宜組み合わせることも可能である。上記実施形態では、放射線としてＸ線を利用する撮影装置を例に説明したが、γ線を利用する撮影装置を例に説明してもよい。また、上記実施形態に限らず、要旨を逸脱しない限り種々の構成を採用し得ることはもちろんである。

１０ 乳房撮影装置
１１ 装置本体
１２ 制御装置
１３ ネットワーク
１４ 画像ＤＢサーバ
１６ 端末装置
２１ スタンド
２１Ａ 台座
２１Ｂ 支柱
２２ アーム
２２Ａ 連結部
２３ フェイスガード
２４、２４１、２４２、２４３ Ｘ線源（放射線源）
２５ 線源収容部
２６ Ｘ線検出器（放射線検出器）
２６Ａ 撮像面
２７ 検出器収容部
２８ アーム部
２９ 圧迫板
３１ 高電圧発生装置
３６ Ｘ線管（放射線管）
３７ ハウジング
４１ 線源制御部
４１Ａ 照射制御部
４１Ａ エミッタ電極
４１Ｂ 移動制御部
４２ 検出器制御部
４３ 画像処理部
４４ コンソール
４６ 移動機構
５１ 陰極
５１Ａ エミッタ電極
５１Ｂ ゲート電極
５１Ｃ 半導体基板
５１Ｄ 集束電極
５２ 陽極
５４ Ｘ線透過窓
５６ 照射野限定器
５６Ａ 遮蔽板
１００ 撮影装置
１０１ 本体
１０２ アーム
１０３ Ｘ台車
１０４ 線源収容部
１０６ 検出器収容部
１０７ 寝台
２４３Ａ ユニット
２４３Ｂ ユニット
ΔＡ、ΔＢ 差分
ＢＲ 乳房
ＣＰ 中心
ＤＭ 移動距離
ＥＢ 電子
Ｆ 焦点
Ｈ 被検者
ＫＡ スキャン角度
Ｌ 線分
Ｎ Ｘ線管の数（放射線管の数）
Ｎｐ 停止位置の数
ＰＡ 照射角度
ＰＴ 配置間隔
Ｒ 法線
ＳＡ 照射角度
ＳＰ、ＳＰ１～ＳＰ９ 投影画像
Ｔ１～ＴＮ９ 断層画像
ＴＦ１～ＴＦＮ 断層面
Ｗ 広がり角度

Claims (14)

1. 被写体を透過した放射線を検出して前記被写体の投影画像を撮像する撮像面を有する放射線検出器と、
   前記撮像面に対する前記放射線の照射角度が異なる１列に配列された複数の放射線管を有しており、前記被写体に向けて、前記複数の放射線管のそれぞれから選択的に前記放射線を照射する放射線源と、
   前記複数の放射線管のうちの少なくとも１つを移動させる移動制御を行って、前記放射線管の前記撮像面に対する前記放射線の照射角度を変化させる線源制御部と、を備え、
   前記複数の放射線管の照射を選択的に行って、それぞれの前記放射線の照射に基づく複数枚の前記投影画像を取得する１回のトモシンセシス撮影において、
   前記線源制御部は、前記複数の放射線管のうちの選択された前記放射線管の照射順序を制御する照射制御と、前記複数の放射線管のうちの選択された前記放射線管の移動制御とを行い、
   前記照射角度は、前記撮像面の中心から延びる前記撮像面の法線と、前記撮像面の中心と前記複数の放射線管のそれぞれの焦点とを結ぶ線分とのなす角度であり、
   １列に配列された前記複数の放射線管はＮ個有り、配列方向の一端に配置された前記放射線管を第１番目、他端に配置された前記放射線管を第Ｎ番目とした場合に、前記撮像面の中心と前記第１番目の前記放射線管の前記焦点とを結ぶ線分を第１線分、及び前記撮像面の中心と前記第Ｎ番目の前記焦点とを結ぶ線分を第Ｎ線分とし、かつ、前記第１線分と前記第Ｎ線分との間の角度を、前記複数の放射線管の前記配列方向における広がり角度Ｗとし、
   かつ、前記１回のトモシンセシス撮影において取得される複数枚の前記投影画像のそれぞれに対応する複数の前記照射角度のうち、前記法線を基準とする正方向と負方向のそれぞれの最大照射角度の絶対値の合計を、前記１回のトモシンセシス撮影に必要な前記放射線源のスキャン角度ＫＡとし、
   さらに、前記複数の放射線管の配置間隔をＰＴ、及び前記スキャン角度ＫＡから前記広がり角度Ｗを控除した残りの角度を差分ΔＡとした場合において、
   ＫＡ≦Ｗの場合は、ＰＴの範囲内で移動範囲を設定して前記移動制御を行い、かつ、
   ＫＡ＞Ｗの場合は、ΔＡ及びＰＴのうち、大きい方の範囲内で移動範囲を設定して前記移動制御を行うトモシンセシス撮影装置。
2. 前記複数の放射線管の数をＮ、前記移動範囲内において、前記複数の放射線管の照射が行われる停止位置の数をＮｐとした場合において、
   前記線源制御部は、前記１回のトモシンセシス撮影において、前記複数の放射線管に対して、合計で、Ｎ×Ｎｐ＝Ｍｐ回の照射を行わせることが可能である請求項１に記載のトモシンセシス撮影装置。
3. 前記照射角度は、前記撮像面の中心から延びる前記撮像面の法線と、前記撮像面の中心と前記複数の放射線管のそれぞれの焦点とを結ぶ線分とのなす角度であり、
   前記線源制御部は、前記１回のトモシンセシス撮影で取得される複数枚の前記投影画像のそれぞれに対応する前記焦点の間隔を均等にする制御を行う請求項１又は２に記載のトモシンセシス撮影装置。
4. 前記放射線源は、前記複数の放射線管を分割して収容する複数のユニットで構成される請求項１から３のいずれか１項に記載のトモシンセシス撮影装置。
5. 前記線源制御部は、前記移動制御において、前記複数のユニットのそれぞれを個別に移動させることが可能であり、
   かつ、前記１回のトモシンセシス撮影において、前記複数のユニットのうちの移動対象となる少なくとも１つの移動対象ユニットを、照射のための次の停止位置に移動させる場合は、前記移動対象ユニットとは別のユニットが照射のために停止している間に、前記移動対象ユニットの移動を開始させる請求項４に記載のトモシンセシス撮影装置。
6. 撮影中は、前記放射線検出器の位置及び姿勢は固定されている請求項１から５のいずれか１項に記載のトモシンセシス撮影装置。
7. 前記被写体が乳房である請求項１から６のいずれか１項に記載のトモシンセシス撮影装置。
8. 前記放射線管は、電子を放出する陰極と、前記陰極が放出する前記電子が衝突する焦点から放射線を放射する陽極とを有している請求項１から７のいずれか１項に記載のトモシンセシス撮影装置。
9. 前記陽極は、固定陽極である請求項８に記載のトモシンセシス撮影装置。
10. 前記陰極は、導電体の表面に電界を掛けたときに生じる電界放出現象を利用して電子を放出する電界放出型である請求項８又は９に記載のトモシンセシス撮影装置。
11. 前記放射線源において、前記複数の放射線管は、前記撮像面と平行な面内において直線的に配列されている請求項１から１０のいずれか１項に記載のトモシンセシス撮影装置。
12. 前記放射線源において、前記複数の放射線管は、前記放射線管の配列方向における中央が前記撮像面から離れる方向に突出する凸型の円弧状に配列されている請求項１から１０のいずれか１項に記載のトモシンセシス撮影装置。
13. 複数枚の前記投影画像に基づいて、前記被写体の断層画像を再構成する画像処理部を備えている請求項１から１２のいずれか１項に記載のトモシンセシス撮影装置。
14. 被写体を透過した放射線を検出して前記被写体の投影画像を撮像する撮像面を有する放射線検出器を備えたトモシンセシス撮影装置の作動方法において、
    前記撮像面に対する前記放射線の照射角度が異なる１列に配列された複数の放射線管を有する放射線源を用いて、前記被写体に向けて前記複数の放射線管のそれぞれから選択的に前記放射線を照射させる照射制御と、前記複数の放射線管のうちの少なくとも１つについて、前記放射線管の前記撮像面に対する前記放射線の照射角度を変化させるために、前記放射線管を移動させる移動制御とを含む線源制御ステップと、
    前記線源制御ステップを実行しながら、前記放射線検出器において、前記照射角度が異なる複数枚の前記投影画像を取得する取得ステップと、を備え、
    前記複数の放射線管の照射を選択的に行って、それぞれの前記放射線の照射に基づく複数枚の前記投影画像を取得する１回のトモシンセシス撮影において、
    前記線源制御ステップは、前記複数の放射線管のうちの選択された前記放射線管の照射順序を制御する照射制御と、前記複数の放射線管のうちの選択された前記放射線管の移動制御とを行い、
    前記照射角度は、前記撮像面の中心から延びる前記撮像面の法線と、前記撮像面の中心と前記複数の放射線管のそれぞれの焦点とを結ぶ線分とのなす角度であり、
    １列に配列された前記複数の放射線管はＮ個有り、配列方向の一端に配置された前記放射線管を第１番目、他端に配置された前記放射線管を第Ｎ番目とした場合に、前記撮像面の中心と前記第１番目の前記放射線管の前記焦点とを結ぶ線分を第１線分、及び前記撮像面の中心と前記第Ｎ番目の前記焦点とを結ぶ線分を第Ｎ線分とし、かつ、前記第１線分と前記第Ｎ線分との間の角度を、前記複数の放射線管の前記配列方向における広がり角度Ｗとし、
    かつ、前記１回のトモシンセシス撮影において取得される複数枚の前記投影画像のそれぞれに対応する複数の前記照射角度のうち、前記法線を基準とする正方向と負方向のそれぞれの最大照射角度の絶対値の合計を、前記１回のトモシンセシス撮影に必要な前記放射線源のスキャン角度ＫＡとし、
    さらに、前記複数の放射線管の配置間隔をＰＴ、及び前記スキャン角度ＫＡから前記広がり角度Ｗを控除した残りの角度を差分ΔＡとした場合において、
    ＫＡ≦Ｗの場合は、ＰＴの範囲内で移動範囲を設定して前記移動制御を行い、かつ、
    ＫＡ＞Ｗの場合は、ΔＡ及びＰＴのうち、大きい方の範囲内で移動範囲を設定して前記移動制御を行うトモシンセシス撮影装置の作動方法。

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