WO2015087456A1 - 放射線断層撮影装置 - Google Patents

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WO2015087456A1
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radiation
subject
ray
tomographic image
radiation source
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智晴 奥野
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株式会社島津製作所
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    • A61B6/06—Diaphragms

Definitions

  • the present invention relates to a radiation tomography apparatus including a radiation source and a radiation detector, and more particularly to a radiation tomography apparatus capable of capturing a tomographic image of a cut surface of a subject.
  • a radiation tomography apparatus using an imaging technique called tomosynthesis is used as an apparatus for acquiring a tomographic image of a cut surface of a subject using radiation (for example, Patent Documents 1 and 2).
  • each of a radiation source and a radiation detector is arranged to face each other with a subject interposed therebetween.
  • the radiation source captures a series of radiation transmission images while moving relative to the radiation detector. Based on the series of acquired radiation transmission images, the radiation tomographic image of the subject is reconstructed by digital processing and displayed on a display unit such as a monitor.
  • a flat panel detector FPD: Flat Panel Detector
  • a conventional radiation tomography apparatus 100 includes a radiation source 101, an FPD 103, and a moving mechanism 105. Further, a transparent image forming unit 107 is provided at the subsequent stage of the FPD 103, and a tomographic image reconstruction unit 109 is provided at the subsequent stage of the transparent image forming part 107.
  • the radiation source 101 intermittently irradiates the subject M with radiation while moving in the y direction, that is, the body axis direction of the subject M, as indicated by arrows in FIG.
  • the FPD 103 detects the radiation irradiated from the radiation source 101 and passed through the subject M, and outputs it as a radiation detection signal.
  • a region where radiation is incident and a radiation detection signal is output is defined as a detection surface 103a.
  • the moving mechanism 105 controls the movement of the radiation source 101 in the y direction and changes the irradiation angle of the radiation irradiated from the radiation source 101 so as to be inclined with respect to the y direction. Since the radiation irradiation angle is sequentially changed in conjunction with the movement of the radiation source 101 in the y direction, the radiation source 101 can always irradiate the region of interest in the subject M with radiation.
  • the transmission image forming unit 107 forms a radiation transmission image of the subject M based on the radiation detection signal output from the FPD 103. That is, when the radiation source 101 sequentially emits radiation, a large number of radiation transmission images having different radiation incident directions with respect to the region of interest are formed.
  • the tomographic image reconstruction unit 109 acquires a radiological tomographic image of the subject M at a desired cut surface by reconstructing a large number of acquired radiographic images.
  • the radiation tomography apparatus 100 is for standing-up subject imaging, and the radiation source 101 moves in the vertical direction.
  • the radiation source 101 moves in the vertical direction.
  • JP 2006-271513 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-10078
  • the conventional example having such a configuration has the following problems. That is, in the conventional radiation tomography apparatus, a region where all radiation transmission images for reconstructing a radiation tomographic image can be formed is a region P indicated by hatching in FIG.
  • the region P is abruptly narrowed away from the FPD 103 in the x direction. That is, the region P is wide because the back side of the subject M is close to the FPD 103.
  • the region P is narrow on the ventral side of the subject M, when the region of interest is on the ventral side, the area of the radiation tomographic image that can be acquired becomes extremely small and cannot be put to practical use. Further, depending on the physique of the subject M, the region of interest deviates from the region P, and thus there may be a case where no radiation tomographic image can be taken.
  • a conventional radiation tomography apparatus may have a configuration as shown in FIG. That is, the moving mechanism 111 moves the radiation source 101 and the FPD 103 in the y direction in opposite directions. That is, the radiation source 101 and the FPD 103 are synchronously moved in directions opposite to each other with the subject M interposed therebetween while maintaining the arrangement facing each other.
  • the region P is a region indicated by oblique lines in FIG. Therefore, it is possible to acquire a radiation tomographic image even when the region of interest is on the ventral side of the subject M.
  • the FPD 103 moving in the y direction may interfere with the subject M. Therefore, in order to avoid interference, it is necessary to install a partition A between the subject M and the FPD 103. In this case, since the imaging operation becomes complicated, it is impossible to perform efficient radiation imaging. Further, the subject M and the FPD 103 are separated from each other by the partition A, so that it is difficult to fix the subject M, and the positions of the subject M and the FPD 103 may be shifted. In this case, since the position of the subject M shown in the radiation tomographic image is shifted, accurate diagnosis cannot be performed.
  • a conventional radiation tomography apparatus has a configuration as shown in FIG. That is, the radiation source 101 irradiates the FPD 103 with radiation over a wider area than in the case shown in FIG.
  • the region P is enlarged to the region indicated by the oblique lines in FIG. 5C, it is possible to acquire a radiation tomographic image of a region of interest on the ventral side of the subject M without moving the FPD 103. It becomes possible.
  • the radiation source irradiates a wide range other than the region where the radiation tomographic image needs to be acquired.
  • the subject M is irradiated with radiation even at a site that does not need to be irradiated with radiation, there is a concern that the exposure dose increases unnecessarily.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a radiation tomography apparatus having a wider area that allows suitable radiation tomographic imaging to be performed without performing complicated imaging operations. With the goal.
  • the present invention has the following configuration. That is, the radiation tomography apparatus according to the present invention includes a radiation source that irradiates a subject with radiation, radiation detection means that detects radiation transmitted through the subject, and the radiation source is moved in the body axis direction of the subject.
  • Radiation source moving means Radiation source moving means, radiation irradiation control means for controlling the radiation source to repeat radiation irradiation while the radiation source moving means moves the radiation source, and for each radiation irradiation by the radiation source,
  • a transmission image forming unit that forms a transmission image using a detection signal output from the radiation detection unit, a tomographic image acquisition unit that reconstructs a plurality of transmission images formed by the transmission image formation unit, and acquires a tomographic image;
  • a practical area of the radiation detection means for outputting a detection signal used by the tomographic image acquisition means to acquire a tomographic image is opposed to the radiation source across the subject.
  • a practical area displacing means for displacing within the detection surface of the radiation detecting means so as to move in the opposite direction, and the practical area displacing means includes the radiation detecting means on which the radiation emitted from the radiation source is incident.
  • X-ray incident area displacing means is provided for displacing the X-ray incident area in the opposite direction in the detection plane of the radiation detecting means across the subject and facing the radiation source.
  • the practical area changing unit is configured to irradiate the practical area of the radiation detecting unit that outputs a detection signal used by the tomographic image forming unit to acquire a tomographic image with the subject interposed therebetween. It is displaced within the detection surface of the radiation detection means so as to move in the opposite direction facing the source. Therefore, a radiation transmission image for reconstructing a radiation tomographic image can be acquired in a region away from the radiation detection means. That is, even when the region of interest is on the ventral side of the subject, a radiographic image can be suitably acquired. Therefore, a radiation tomographic image can be taken over a wider range including the ventral side of the subject M.
  • the practical area displacing means moves the X-ray incident area of the radiation detecting means on which the radiation emitted from the radiation source is incident, in the detection plane of the radiation detecting means, facing the radiation source in the opposite direction across the subject. Displace.
  • the region for detecting radiation is a part of the radiation detection means, the exposure dose of the subject can be kept low. Therefore, a radiation tomographic image can be taken over a wider range including the ventral side of the subject while suppressing the influence of radiation on the subject.
  • the radiation irradiation by the radiation source is performed in a state where the position of the radiation detection means is fixed.
  • the radiation detection means since it is not necessary to move the radiation detection means, it is not necessary to install a screen or the like for preventing interference between the subject and the radiation detection means. This eliminates the need for complicated work for installing a partition and the like, so that a radiation tomographic image can be taken efficiently.
  • the subject M and the radiation detection means are not obstructed by the screen, and the subject M can contact the radiation detection means and fix the position of the body. It becomes easy to adjust the position. Therefore, since it is possible to preferably avoid the displacement of the position of the subject shown in the radiation tomographic image, it is easy to capture a radiation tomographic image suitable for diagnosis. Furthermore, since the distance between the subject M and the radiation detection means can be reduced by the thickness of the screen, the enlargement ratio of the formed radiation transmission image can be suppressed. As a result, it is possible to acquire a higher quality radiation tomographic image.
  • the tomographic image acquisition by the tomographic image acquisition means is performed on a subject taking a standing posture.
  • the position of the body can be fixed by contacting the radiation detection means, it is possible to preferably avoid the displacement of the position of the subject shown in the radiation tomographic image. Therefore, a higher quality radiation tomographic image can be acquired.
  • a region of interest with a weight applied can be imaged, so that a tomographic image with a clear abnormality of the region of interest can be acquired.
  • radiographic tomographic images can be taken more efficiently.
  • the practical area changing unit is configured to irradiate the practical area of the radiation detecting unit that outputs a detection signal used by the tomographic image forming unit to acquire a tomographic image with the subject interposed therebetween. It is displaced within the detection surface of the radiation detection means so as to move in the opposite direction facing the source. Therefore, a radiation transmission image for reconstructing a radiation tomographic image can be acquired in a region away from the radiation detection means. That is, even when the region of interest is on the ventral side of the subject, a radiographic image can be suitably acquired. Therefore, a radiation tomographic image can be taken over a wider range including the ventral side of the subject M.
  • the radiation tomography apparatus 1 includes an X-ray tube 5 and an X-ray detector 11 that are disposed to face each other with a subject M interposed therebetween.
  • the X-ray tube 5 is attached to a column 3 that is erected vertically to the floor so as to be movable up and down.
  • the X-ray tube 5 is provided with a collimator 7 that limits the irradiated X-rays to a cone shape that is a pyramid.
  • the X-ray detector 11 is attached to a support column 9 that stands vertically to the floor surface.
  • the X-ray detector 11 detects X-rays that have been irradiated and transmitted from the X-ray tube 5 to the subject M, converts them into electrical signals, and outputs them as X-ray detection signals.
  • a flat panel detector (FPD) is used as an example of the X-ray detector 11.
  • the X-ray tube 5 is provided with an X-ray tube moving mechanism 13, an X-ray irradiation control unit 15, and an X-ray tube rotating mechanism 17.
  • the X-ray tube 5 is configured to move along the support column 3 in the y direction, that is, in the body axis direction of the subject M in accordance with the operation of the X-ray tube moving mechanism 13. In the embodiment, since the subject M has a standing posture, the X-ray tube 5 moves in the vertical direction.
  • the X-ray irradiation control unit 15 is configured to output a high voltage to the X-ray tube 5. And based on the high voltage output and control signal which X-ray irradiation control part 15 gave, the X-ray dose which X-ray tube 5 irradiates, and the timing which irradiates X-rays are controlled. Further, the X-ray tube 5 is configured to be rotatable around an axis in the z direction by an X-ray tube rotating mechanism 17. Therefore, by operating the X-ray tube rotating mechanism 17, the X-ray tube 5 can change the angle of X-ray irradiation without changing its own spatial position.
  • the X-ray tube 5 corresponds to the radiation source in the present invention
  • the X-ray detector 11 corresponds to the radiation detection means in the present invention
  • the X-ray tube moving mechanism 13 corresponds to the radiation source moving means in the present invention
  • the X-ray irradiation control unit 15 corresponds to the radiation irradiation control means in the present invention.
  • the X-ray tube rotating mechanism 17 and the collimator opening / closing unit 19 correspond to a practical area displacement unit and an X-ray incident area displacement unit in the present invention.
  • a collimator opening / closing unit 19 is connected to the collimator 7.
  • the collimator opening / closing unit 19 controls the opening / closing of two pairs of movable blades provided in the collimator 7. That is, the cone-shaped X-rays emitted from the X-ray tube 5 are configured to change the shape according to the control of the collimator opening / closing unit 19.
  • the transmission image forming unit 21 is provided in the subsequent stage of the X-ray detector 11, and the tomographic image acquiring unit 23 is provided in the subsequent stage of the transmission image forming unit 21.
  • a monitor 25 is connected to the tomographic image acquisition unit 23.
  • the transmission image forming unit 21 forms an X-ray transmission image of the subject M based on the X-ray detection signal output from the X-ray detector 11.
  • the tomographic image acquisition unit 23 acquires an X-ray tomographic image by reconstructing a plurality of X-ray transmission images formed by the transmission image forming unit 21.
  • the radiation tomography apparatus 1 includes a monitor 25 and a main control unit 27.
  • the monitor 25 displays the X-ray tomographic image formed in the tomographic image acquisition unit 23.
  • the X-ray tube moving mechanism 13, the X-ray irradiation control unit 15, the X-ray tube rotation mechanism 17, and the collimator opening / closing unit 19 are comprehensively controlled by the main control unit 27.
  • the transmission image forming unit 21 corresponds to the transmission image forming unit in the present invention
  • the tomographic image acquisition unit 23 corresponds to the tomographic image acquisition unit in the present invention.
  • a control signal is output from the main control unit 27 to the X-ray tube moving mechanism 13, the X-ray irradiation control unit 15, and the X-ray tube rotation mechanism 17.
  • the X-ray tube moving mechanism 13 moves the X-ray tube 5 straight along the support column 3 in the y direction, that is, in the body axis direction of the subject M based on the given control signal.
  • the X-ray tube 5 is controlled by the X-ray tube moving mechanism 13 to move straight from the position indicated by the solid line in FIG. 3 to the position indicated by the broken line.
  • the X-ray irradiation control unit 15 irradiates the cone-shaped X-ray beam 29 from the X-ray tube 5 that moves straight in the y direction based on the signal output from the main control unit 27.
  • the irradiated X-ray beam 29 passes through the subject M and is detected by the X-ray detector 11.
  • the X-ray detector 11 that has detected the X-rays outputs an X-ray detection signal, and the output X-ray detection signal is transmitted to the transmission image forming unit 21.
  • the transmission image forming unit 21 forms an X-ray transmission image based on the transmitted X-ray detection signal.
  • an area where X-rays are actually incident is hereinafter referred to as an “X-ray incident area”. To do.
  • the X-ray incident area is controlled to move opposite to the X-ray tube 5 with the subject M interposed therebetween in synchronization with the movement of the X-ray tube 5 in the y direction. That is, the X-ray tube rotating mechanism 17 rotates the X-ray tube 5 about the z-direction axis based on the signal output from the main control unit 27 to control the tilt angle of the X-ray tube 5.
  • the collimator opening / closing unit 19 controls the opening / closing of the movable blades provided in the collimator 7 based on the signal output from the main control unit 27, and controls the shape of the X-ray beam 29 emitted from the X-ray tube 5.
  • the X-ray incident area is smaller than the entire detection surface of the X-ray detector 11 (particularly, the length of the X-ray incident area in the y direction is the y direction of the detection surface of the X-ray detector 11). It is set to be shorter than the length of. Then, in synchronization with the straight movement of the X-ray tube 5 from the position indicated by the solid line to the position indicated by the broken line, the X-ray incident region is opposite to the X-ray tube 5 in the detection plane of the X-ray detector 11. Displaces straight in the direction.
  • the X-ray detector 11 does not move, but the X-ray incident region is from the position on one end side of the detection surface of the X-ray detector 11 indicated by reference numeral 11a in FIG. 3 to the other end side of the detection surface indicated by reference numeral 11b. Displace to the position of.
  • the X-ray beam 29 is intermittently emitted from the X-ray tube 5.
  • the number of times of irradiation with the X-ray beam 29 is several tens of times or more, for example, 74 times. Since an X-ray transmission image is taken every time X-rays are irradiated, a series of X images taken from different directions with respect to the region of interest of the subject M each time the X-ray tube 5 is moved in the y direction. A line transmission image is acquired. When acquisition of a series of X-ray transmission images is completed, the acquired X-ray transmission image data is sent from the transmission image forming unit 21 to the tomographic image acquisition unit 23.
  • the tomographic image acquisition unit 23 reconstructs the series of X-ray transmission images. By reconstructing an X-ray transmission image, X-ray tomographic image data of the subject M at a desired cutting position can be acquired.
  • the monitor 25 displays the X-ray tomographic image data acquired by the tomographic image acquisition unit 23.
  • the filter back projection method is used as a method for reconstructing an X-ray transmission image, but a shift addition method or the like may be used instead.
  • the region where all the series of X-ray transmission images in the tomography operation are formed is a region P indicated by hatching in FIG. . Therefore, it is possible to acquire a radiation tomographic image even when the region of interest is on the ventral side of the subject M. That is, unlike the conventional example, in the embodiment, a radiation tomographic image can be taken over a wider range including the ventral side of the subject M without moving the X-ray detector 11.
  • the radiation tomography apparatus 1 since it is not necessary to move the X-ray detector 11, it is not necessary to install a screen for preventing a collision between the subject M and the X-ray detector 11. This eliminates the need for complicated work for installing a partition and the like, so that a radiation tomographic image can be taken efficiently. Furthermore, the subject M and the X-ray detector 11 are not obstructed by the screen, and the subject M can contact the X-ray detector 11 to fix the position of the body. It becomes easy to adjust the detector 11 to an appropriate position. Therefore, since it is possible to preferably avoid the position of the subject M appearing in the radiation tomographic image, it is easy to capture a radiation tomographic image suitable for diagnosis.
  • the distance between the subject M and the X-ray detector 11 can be reduced by the thickness of the screen, the enlargement ratio of the formed radiation transmission image can be suppressed. As a result, it is possible to acquire a higher quality radiation tomographic image.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as follows.
  • the position of the X-ray detector 11 is always fixed, but the present invention is not limited to this. That is, the X-ray detector 11 may be configured to move in the y direction along the support column 9. In this case, in addition to the X-ray incident area or the use area, the X-ray detector 11 can be moved to face the X-ray tube 5. Therefore, the area where the X-ray tomographic image can be acquired can be made wider. In particular, when the knee is a site of interest, the X-ray detector 11 and the subject M are unlikely to interfere with each other, so such a configuration is effective.
  • the position where the X-ray tube 5 is moved vertically from the position indicated by the solid line to the position indicated by the broken line may not be vertically symmetrical with respect to the center of the X-ray detector 11 in the y direction. .

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Abstract

　本発明に係る放射線断層撮影装置１によれば、は断層画像取得部２３が断層画像を取得するために使用する検出信号を出力するＸ線検出器１１の実用領域を、被検体Ｍを挟んでＸ線管５と対向して逆方向に移動するようにＸ線検出器１１の検出面内で変位させる。そのため、Ｘ線検出器からｘ方向に離れた領域において、Ｘ線断層画像を再構成させるためのＸ線透過画像を取得できる。すなわち関心部位が被検体Ｍの腹側にある場合でも好適にＸ線透過画像を取得できる。従って、被検体Ｍの腹側を含む、より広い範囲についてＸ線断層画像を撮影することができる。

Description

放射線断層撮影装置
　本発明は、放射線源および放射線検出器を備えた放射線断層撮影装置に係り、特に被検体の裁断面の断層画像を撮影することができる放射線断層撮影装置に関する。
　医療分野において、放射線を利用して被検体の裁断面の断層画像を取得する装置として、トモシンセシスと呼ばれる画像撮影技術による放射線断層撮影装置が用いられる（例えば特許文献１，２）。この放射線断層撮影装置は、放射線源と放射線検出器の各々が被検体を挟んで互いに対向配置される。放射線源は放射線検出器に対して移動しながら一連の放射線透過画像を撮影する。そして取得された一連の放射線透過画像に基づいて、被検体の放射線断層画像をデジタル処理によって再構築させ、モニタなどの表示部に表示する。なお、放射線検出器として、フラットパネル型検出器（ＦＰＤ：Ｆｌａｔ　Ｐａｎｅｌ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）が主に用いられる。
　図４を用いて、従来例に係る放射線断層撮影装置の構成を説明する。従来の放射線断層撮影装置１００は、放射線源１０１と、ＦＰＤ１０３と、移動機構１０５とを備えている。また、ＦＰＤ１０３の後段には透過画像形成部１０７が設けられており、透過画像形成部１０７の後段には断層画像再構成部１０９が設けられている。
　放射線源１０１は、図４において矢印で示されるように、ｙ方向、すなわち被検体Ｍの体軸方向に移動しながら被検体Ｍに対して間歇的に放射線を照射する。ＦＰＤ１０３は、放射線源１０１から照射されて被検体Ｍを通過した放射線を検出し、放射線検出信号として出力する。なお、ＦＰＤ１０３において、放射線が入射されて放射線検出信号が出力される領域を検出面１０３ａとする。
　移動機構１０５は、放射線源１０１のｙ方向への移動を制御するとともに、放射線源１０１から照射される放射線の照射角度を、ｙ方向に対して傾斜するように変更させる。放射線源１０１のｙ方向への移動と連動して放射線の照射角度を順次変更させるので、放射線源１０１は常に被検体Ｍにおける関心部位に向けて放射線を照射することができる。
　透過画像形成部１０７はＦＰＤ１０３から出力される放射線検出信号に基づいて、被検体Ｍの放射線透過画像を形成する。すなわち、放射線源１０１が放射線を順次照射させることによって、関心部位に対する放射線の入射方向が相違する多数の放射線透過画像が形成される。断層画像再構成部１０９は、取得された多数の放射線透過画像を再構成することによって、所望の裁断面における被検体Ｍの放射線断層画像を取得する。
　なお、放射線断層撮影装置１００は立位の被検体撮影用となっており、放射線源１０１は鉛直方向に移動することとなる。このような構成を備えることによって、特に膝部などを関心部位として撮影を行う場合、体重がかかった状態の関心部位を撮影できる。従って、関心部位の異常が明瞭な断層画像を取得できる。
特開２００６－２７１５１３号公報 特開２０１２－１００７３８号公報
　しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題点がある。
　すなわち、従来の放射線断層撮影装置では、放射線断層画像を再構成させるための放射線透過画像を全て形成できる領域は図５（ａ）の斜線で示される領域Ｐである。領域ＰはＦＰＤ１０３からｘ方向に離れるにつれて急激に狭くなる。つまり被検体Ｍの背中側はＦＰＤ１０３に近いので、領域Ｐが広い。しかし被検体Ｍの腹側では領域Ｐは狭いので、関心部位が腹側にある場合は取得できる放射線断層画像の面積は著しく小さくなり実用に供し得ない。また、被検体Ｍの体格によっては関心部位が領域Ｐから外れるので、放射線断層画像を全く撮影できない場合もある。
　このような問題に対処するために、従来の放射線断層撮影装置では図５（ｂ）で示すような構成をとる場合がある。すなわち、移動機構１１１は放射線源１０１と、ＦＰＤ１０３とをｙ方向に、互いに逆向きに移動させる。つまり、放射線源１０１と、ＦＰＤ１０３は互いに対向する配置を保ったまま、被検体Ｍを挟んで互いに反対向きに同期移動することとなる。この場合、領域Ｐは図５（ｂ）の斜線で示される領域である。従って、関心部位が被検体Ｍの腹側にある場合でも放射線断層画像を取得することが可能となる。
　しかし、従来の放射線断層撮影装置において図５（ｂ）で示す構成をとる場合、ｙ方向に移動するＦＰＤ１０３が被検体Ｍと干渉するおそれがある。そこで干渉を回避するために、被検体ＭとＦＰＤ１０３の間に衝立Ａを設置する必要がある。この場合、撮影作業が煩雑となるので、効率的な放射線撮影を行えなくなる。また衝立Ａによって被検体ＭとＦＰＤ１０３が離れてしまうことにより被検体Ｍの固定が困難になってしまい、被検体ＭとＦＰＤ１０３との位置がずれてしまうことがある。この場合、放射線断層画像に写る被検体Ｍの位置がずれるので、正確な診断を行うことができない。
　また、このような問題に対処する別の方法として、従来の放射線断層撮影装置において図５（ｃ）に示すような構成をとる場合もある。すなわち放射線源１０１からＦＰＤ１０３に対して、図５（ａ）に示す場合と比べてより広い領域に放射線を照射させる。この場合、領域Ｐは図５（ｃ）の斜線で示される領域に拡大されるので、ＦＰＤ１０３を移動させなくとも、被検体Ｍの腹側にある関心部位について、放射線断層画像を取得することが可能となる。
　しかし図５（ｃ）で示す構成をとる場合、放射線源は、放射線断層画像を取得する必要のある領域以外の広い範囲に対して放射線を照射する。その結果、被検体Ｍは放射線を照射する必要が無い部位についても放射線の照射を受けるので、被曝量が無用に増大するという問題が懸念される。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、煩雑な撮影作業を行うことなく、好適な放射線断層画像の撮影を可能とする領域がより広い放射線断層撮影装置を提供することを目的とする。
　本発明は、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、本発明に係る放射線断層撮影装置は、被検体に放射線を照射する放射線源と、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段と、前記放射線源を被検体の体軸方向に移動させる放射線源移動手段と、前記放射線源移動手段が前記放射線源を移動させている間に、前記放射線源に放射線照射を繰り返させる制御を行う放射線照射制御手段と、前記放射線源による放射線照射毎に前記放射線検出手段が出力する検出信号を用いて透過画像を形成する透過画像形成手段と、前記透過画像形成手段が形成した複数の透過画像を再構成させて断層画像を取得する断層画像取得手段と、前記断層画像取得手段が断層画像を取得するために使用する検出信号を出力する前記放射線検出手段の実用領域を、被検体を挟んで前記放射線源と対向して逆方向に移動するように、前記放射線検出手段の検出面内で変位させる実用領域変位手段とを備え、前記実用領域変位手段は、前記放射線源から照射された放射線が入射する前記放射線検出手段のＸ線入射領域を、前記放射線検出手段の検出面内で、被検体を挟んで前記放射線源と対向して逆方向に変位させるＸ線入射領域変位手段を備えることを特徴とするものである。
　本発明に係る放射線断層撮影装置によれば、実用領域変更手段は断層画像形成手段が断層画像を取得するために使用する検出信号を出力する放射線検出手段の実用領域を、被検体を挟んで放射線源と対向して逆方向に移動するように放射線検出手段の検出面内で変位させる。そのため、放射線検出手段から離れた領域において、放射線断層画像を再構成させるための放射線透過画像を取得できる。すなわち関心部位が被検体の腹側にある場合でも好適に放射線透過画像を取得できる。従って、被検体Ｍの腹側を含む、より広い範囲について放射線断層画像を撮影することができる。
　そして、実用領域変位手段は放射線源から照射された放射線が入射する放射線検出手段のＸ線入射領域を、放射線検出手段の検出面内で、被検体を挟んで放射線源と対向して逆方向に変位させる。この場合、放射線を検出する領域は放射線検出手段の一部であるので、被検体の被曝量は低く抑えられる。従って、被検体に対する放射線の影響を抑えつつ、被検体の腹側を含む、より広い範囲について放射線断層画像を撮影することができる。
　また、本発明に係る放射線断層撮影装置は、前記放射線源による放射線の照射は、前記放射線検出手段の位置が固定されている状態で行われることが好ましい。この場合、放射線検出手段を移動させる必要がないので、被検体と放射線検出手段の干渉を防止するための衝立などを設置する必要が無い。そのため衝立などを設置する煩雑な作業が不要となるので、放射線断層画像を効率的に撮影することが可能となる。
　さらに被検体Ｍと放射線検出手段が衝立によって遮られることがなく、また被検体Ｍは放射線検出手段に接触して体の位置を固定することができるので、被検体Ｍと放射線検出手段を適切な位置に合わせることが容易になる。従って、放射線断層画像に写る被検体の位置がずれることを好適に回避できるので、診断に適した放射線断層画像を撮影することが容易となる。さらに衝立の厚さの分、被検体Ｍと放射線検出手段との距離を近づけることができるので、形成される放射線透過画像の拡大率を抑制できる。その結果、より品質の高い放射線断層画像を取得することが可能となる。
　また、本発明に係る放射線断層撮影装置は、前記断層画像取得手段による断層画像の取得は、立位体勢をとる被検体に対して行われることが好ましい。この場合、放射線検出手段に接触して体の位置を固定することができるので、放射線断層画像に写る被検体の位置がずれることを好適に回避できる。そのためより品質の高い放射線断層画像を取得できる。特に膝部などを関心部位として撮影を行う場合、体重がかかった状態の関心部位を撮影できるので、関心部位の異常が明瞭な断層画像を取得できる。さらに、被検体が立位体勢をとる場合、横臥体勢をとる場合と比べて放射線断層撮影装置を小型化すること、および撮影に要する時間を短縮することが容易である。従って、放射線断層画像の撮影をより効率的に行うことが可能となる。
　本発明に係る放射線断層撮影装置によれば、実用領域変更手段は断層画像形成手段が断層画像を取得するために使用する検出信号を出力する放射線検出手段の実用領域を、被検体を挟んで放射線源と対向して逆方向に移動するように放射線検出手段の検出面内で変位させる。そのため、放射線検出手段から離れた領域において、放射線断層画像を再構成させるための放射線透過画像を取得できる。すなわち関心部位が被検体の腹側にある場合でも好適に放射線透過画像を取得できる。従って、被検体Ｍの腹側を含む、より広い範囲について放射線断層画像を撮影することができる。
実施例に係る放射線断層撮影装置の構成を説明する概略図である。 実施例に係る放射線断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例に係る放射線断層撮影装置の動作を説明する概略図である。 従来例に係る放射線断層撮影装置の構成を説明する概略図である。 従来例に係る放射線断層撮影装置の動作を説明する概略図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。なお、放射線の一例としてＸ線を用いて説明する。
＜全体構成の説明＞
　実施例に係る放射線断層撮影装置１は図１に示すように、被検体Ｍを挟んで対向配置されたＸ線管５とＸ線検出器１１とを備えている。Ｘ線管５は、床面に垂直に立てられた支柱３に上下移動自在に取り付けられている。Ｘ線管５には、照射されるＸ線を角錐となっているコーン状に制限するコリメータ７が設けられている。Ｘ線検出器１１は、床面に垂直に立てられた支柱９に取り付けられている。Ｘ線検出器１１はＸ線管５から被検体Ｍに照射されて透過したＸ線を検出して電気信号に変換し、Ｘ線検出信号として出力する。Ｘ線検出器１１の一例として、フラットパネル型検出器（ＦＰＤ：Ｆｌａｔ　Ｐａｎｅｌ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）などが用いられる。
　また図２に示すように、Ｘ線管５にはＸ線管移動機構１３と、Ｘ線照射制御部１５と、Ｘ線管回転機構１７が付設されている。Ｘ線管５はＸ線管移動機構１３の作動に従って、支柱３に沿ってｙ方向、すなわち被検体Ｍの体軸方向に移動するように構成されている。なお、実施例では被検体Ｍは立位体勢をとっているので、Ｘ線管５は鉛直方向に移動する。
　Ｘ線照射制御部１５はＸ線管５に高電圧を出力するように構成されている。そして、Ｘ線照射制御部１５が与えた高電圧出力および制御信号に基づいて、Ｘ線管５が照射するＸ線量、およびＸ線を照射するタイミングが制御される。また、Ｘ線管５はＸ線管回転機構１７によって、ｚ方向の軸周りに回転可能となるように構成されている。従ってＸ線管回転機構１７の作動によって、Ｘ線管５は自身の空間的な位置を変えることなく、Ｘ線を照射する角度を変更させることができる。
　なお、Ｘ線管５は本発明における放射線源に相当し、Ｘ線検出器１１は本発明における放射線検出手段に相当する。そしてＸ線管移動機構１３は、本発明における放射線源移動手段に相当し、Ｘ線照射制御部１５は、本発明における放射線照射制御手段に相当する。さらにＸ線管回転機構１７およびコリメータ開閉部１９は、本発明における実用領域変位手段およびＸ線入射領域変位手段に相当する。
　コリメータ７にはコリメータ開閉部１９が接続されている。コリメータ開閉部１９は、コリメータ７に設けられている二対の可動羽根の開閉を制御する。すなわち、コリメータ開閉部１９の制御に従って、Ｘ線管５から照射されるコーン状のＸ線は、その形状を変更するように構成されている。
　Ｘ線検出器１１の後段には透過画像形成部２１が備えられており、透過画像形成部２１の後段には断層画像取得部２３が備えられている。また、断層画像取得部２３にはモニタ２５が接続されている。透過画像形成部２１は、Ｘ線検出器１１から出力されるＸ線検出信号に基づいて被検体ＭのＸ線透過画像を形成する。断層画像取得部２３は、透過画像形成部２１で形成された複数のＸ線透過画像を再構成することによって、Ｘ線断層画像を取得する。
　さらに放射線断層撮影装置１は、モニタ２５と主制御部２７を備えている。モニタ２５は、断層画像取得部２３において形成されたＸ線断層画像を表示する。Ｘ線管移動機構１３、Ｘ線照射制御部１５、Ｘ線管回転機構１７、およびコリメータ開閉部１９は主制御部２７によって統括制御されている。なお、透過画像形成部２１は本発明における透過画像形成手段に相当し、断層画像取得部２３は本発明における断層画像取得手段に相当する。
＜実施例における動作の説明＞
　次に、図を参照して実施例に係る放射線断層撮影装置１の動作について説明する。なお、図３に示すように、放射線断層撮影装置１において被検体Ｍは立位姿勢をとっており、Ｘ線管５は図３において実線で示される位置にあるものとする。
　Ｘ線透過画像を取得する準備が完了すると、主制御部２７からＸ線管移動機構１３、Ｘ線照射制御部１５、およびＸ線管回転機構１７へ制御信号が出力される。Ｘ線管移動機構１３は与えられた制御信号に基づいて、Ｘ線管５をｙ方向すなわち被検体Ｍの体軸方向へ、支柱３に沿って直進移動させる。具体的には、Ｘ線管５はＸ線管移動機構１３によって、図３における実線で示される位置から、破線で示される位置へ直進移動するように制御される。
　Ｘ線照射制御部１５は主制御部２７から出力された信号に基づいて、ｙ方向へ直進移動するＸ線管５からコーン状のＸ線ビーム２９を照射させる。照射されたＸ線ビーム２９は被検体Ｍを透過し、Ｘ線検出器１１によって検出される。Ｘ線を検出したＸ線検出器１１はＸ線検出信号を出力し、出力されたＸ線検出信号は透過画像形成部２１へ送信される。透過画像形成部２１は、送信されたＸ線検出信号に基づいてＸ線透過画像を形成させる。なお、Ｘ線検出器１１においてＸ線管５から照射されたＸ線を検出することが可能な検出面全域の中で、実際にＸ線が入射される領域を以下「Ｘ線入射領域」とする。
　このとき、Ｘ線入射領域はＸ線管５のｙ方向への移動に同期して、被検体Ｍを挟んでＸ線管５と対向移動するように制御される。すなわち、Ｘ線管回転機構１７は主制御部２７から出力された信号に基づいてＸ線管５をｚ方向の軸回りに回転させ、Ｘ線管５の傾斜角度を制御する。そしてコリメータ開閉部１９は主制御部２７から出力された信号に基づいてコリメータ７に設けられた可動羽根の開閉を制御し、Ｘ線管５から照射されるＸ線ビーム２９の形状を制御する。その結果、Ｘ線入射領域は、Ｘ線検出器１１の検出面全域よりも面積の小さな領域に（特に、Ｘ線入射領域のｙ方向の長さがＸ線検出器１１の検出面のｙ方向の長さよりも短く）なるように設定される。そして、Ｘ線管５が実線で示される位置から破線で示される位置への直進移動に同期して、Ｘ線入射領域はＸ線検出器１１の検出面内を、Ｘ線管５と互いに逆方向に直進変位する。すなわちＸ線検出器１１は移動しないが、Ｘ線入射領域は図３において符号１１ａで示されるＸ線検出器１１の検出面の一端側の位置から、符号１１ｂで示される検出面の他端側の位置へと変位する。
　こうして、Ｘ線管５を実線で示す位置から破線で示す位置へ上下移動させる間、Ｘ線管５からＸ線ビーム２９が断続的に照射される。Ｘ線ビーム２９の照射回数は数十回以上に及び、一例として７４回照射される。Ｘ線が照射される毎にＸ線透過画像が撮影されるので、Ｘ線管５をｙ方向へ移動させる度に、被検体Ｍの関心部位に対してそれぞれ異なる方向から撮影された一連のＸ線透過画像が取得される。一連のＸ線透過画像を取得し終えると、取得されたＸ線透過画像のデータは透過画像形成部２１から断層画像取得部２３へと送られる。
　一連のＸ線透過画像が取得されると、断層画像取得部２３は一連のＸ線透過画像を再構成する。Ｘ線透過画像を再構成することによって、所望の裁断位置における被検体ＭのＸ線断層画像データを取得することができる。モニタ２５は断層画像取得部２３において取得されたＸ線断層画像データを表示させる。なお、実施例においてはＸ線透過画像を再構成させる方法としてフィルタバックプロジェクション法を用いるが、これに代えてシフト加算法などを用いてもよい。
　このような構成を有することにより、実施例に係る放射線断層撮影装置１において、断層撮影動作における一連のＸ線透過画像が全て形成される領域とは、図３において斜線で示される領域Ｐとなる。従って、関心部位が被検体Ｍの腹側にある場合でも放射線断層画像を取得することが可能となる。すなわち従来例と異なり、実施例ではＸ線検出器１１を移動させなくとも、被検体Ｍの腹側を含む、より広い範囲について放射線断層画像を撮影することができる。
　そして実施例に係る放射線断層撮影装置１では、Ｘ線検出器１１を移動させる必要がないので、被検体ＭとＸ線検出器１１の衝突を防止するための衝立などを設置する必要が無い。そのため衝立などを設置する煩雑な作業が不要となるので、放射線断層画像を効率的に撮影することが可能となる。さらに被検体ＭとＸ線検出器１１が衝立によって遮られることがなく、また被検体ＭはＸ線検出器１１に接触して体の位置を固定することができるので、被検体ＭとＸ線検出器１１を適切な位置に合わせることが容易になる。従って、放射線断層画像に写る被検体Ｍの位置がずれることを好適に回避できるので、診断に適した放射線断層画像を撮影することが容易となる。さらに衝立の厚さの分、被検体ＭとＸ線検出器１１との距離を近づけることができるので、形成される放射線透過画像の拡大率を抑制できる。その結果、より品質の高い放射線断層画像を取得することが可能となる。
　本発明は、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線検出器１１の位置を常に固定する構成としたが、これに限られない。すなわち、Ｘ線検出器１１は支柱９に沿ってｙ方向に移動する構成としてもよい。この場合、Ｘ線入射領域または使用領域に加えて、Ｘ線検出器１１をＸ線管５と対向移動させることができる。従って、Ｘ線断層画像を取得できる領域をより広くすることができる。特に膝部を関心部位とする場合、Ｘ線検出器１１と被検体Ｍが干渉する可能性が低いので、このような構成が有効である。
　（２）上述した実施例において、Ｘ線管５を実線で示す位置から破線で示す位置へ上下移動させる位置は、ｙ方向においてＸ線検出器１１の中心に対して上下対称としなくてもよい。
　１　　…放射線断層撮影装置　
　５　　…Ｘ線管（放射線源）　
　１１　…Ｘ線検出器（放射線検出手段）　
　１３　…Ｘ線管移動機構（放射線源移動手段）
　１５　…Ｘ線照射制御部（放射線照射制御手段）
　１７　…Ｘ線管回転機構
　１９　…コリメータ開閉部
　２１　…透過画像形成部（透過画像形成手段）
　２３　…断層画像取得部（断層画像取得手段）

Claims (3)

  1. 　被検体に放射線を照射する放射線源と、
    　被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段と、
    　前記放射線源を被検体の体軸方向に移動させる放射線源移動手段と、
    　前記放射線源移動手段が前記放射線源を移動させている間に、前記放射線源に放射線照射を繰り返させる制御を行う放射線照射制御手段と、
    　前記放射線源による放射線照射毎に前記放射線検出手段が出力する検出信号を用いて透過画像を形成する透過画像形成手段と、
    　前記透過画像形成手段が形成した複数の透過画像を再構成させて断層画像を取得する断層画像取得手段と、
    　前記断層画像取得手段が断層画像を取得するために使用する検出信号を出力する前記放射線検出手段の実用領域を、被検体を挟んで前記放射線源と対向して逆方向に移動するように、前記放射線検出手段の検出面内で変位させる実用領域変位手段とを備え、
    　前記実用領域変位手段は、前記放射線源から照射された放射線が入射する前記放射線検出手段のＸ線入射領域を、前記放射線検出手段の検出面内で、被検体を挟んで前記放射線源と対向して逆方向に変位させるＸ線入射領域変位手段を備えることを特徴とする放射線断層撮影装置。
  2. 　請求項１に記載の放射線断層撮影装置において、
    前記放射線源による放射線の照射は、前記放射線検出手段の位置が固定されている状態で行われる放射線断層撮影装置。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の放射線断層撮影装置において、
    前記断層画像取得手段による断層画像の取得は、立位体勢をとる被検体に対して行われる放射線断層撮影装置。
    　
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