JP2008173233A - 断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体を透過したＸ線のうち散乱線を簡易に、かつ、精度よく除去することができる断層撮影装置を提供する。
【解決手段】ＦＰＤ１３の検出面１３ａ上方に分離して設けられた２枚の遮蔽板３１ａ、３１ｂと、各遮蔽板３１ａ、３１ｂをＦＰＤ１３に対して移動させる遮蔽板移動部３３を備え、撮影制御部３は、遮蔽板３１ａ、３１ｂ同士の間に間隔があくように移動させつつ、Ｘ線を照射させる。Ｘ線は、コリメータ２１によって照視野が絞られて、被写体Ｍに照射される。被写体Ｍを透過したＸ線のうち、散乱線は遮蔽板３１ａ、３１ｂによって遮蔽され、散乱しないで直進したＸ線のみを遮蔽板３１ａ、３１ｂ同士の間を通じて検出面１３ａに到達させる。よって、被写体Ｍを透過したＸ線のうち散乱線を容易かつ精度よく除去することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、この発明は、被写体を撮影して断層面像および断層ボリュームデータの少なくともいずれかを生成する断層撮影装置に係り、特に、Ｘ線の散乱線を簡易に除去する技術に関する。

従来、この種の装置の撮像系は、Ｘ線管と、フラットパネル型Ｘ線検出器（以下、単にＦＰＤと適宜記載する）と、ＦＰＤの検出面上方に設けられる散乱線除去グリッドと、Ｘ線管およびＦＰＤを対向させて支持するＣ字状のアームと、アームを回転させる回転駆動機構と、を備えて構成されている。散乱線除去グリッドは、Ｘ線を吸収する鉛等の箔と、Ｘ線透過性の高いアルミニウム等の中間物質が交互に平行して配列されている。このように構成される散乱線除去グリッドを備えることで、被写体を透過したＸ線のうち、被写体などにより散乱したＸ線は散乱線除去グリッドにより吸収（除去）され、散乱しないで直進するＸ線のみがＦＰＤに到達する。この結果、ＦＰＤの検出結果に基づいて生成させる断層面像あるいは断層ボリュームデータに、散乱線に起因するアーチファクトが生じることを防止できる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−２８０５１７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、次のような問題がある。
従来の散乱線除去グリッドは、製造することが容易ではないという不都合がある。また、断層面像等を生成する断層撮影装置には、散乱線除去グリッドにおいてＸ線を選択的に透過させる方向の距離、すなわち、高さが高いほど散乱線を除去する性能が向上する。しかしながら、散乱線除去グリッドの高さを高くするほど、散乱線除去グリッドの製造が困難になるという不都合がある。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、被写体を透過したＸ線のうち散乱線を簡易に、かつ、精度よく除去することができる断層撮影装置を提供することを目的とする。

この発明は、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、請求項１に記載の発明は、被写体を撮影して断層面像および断層ボリュームデータの少なくともいずれかを生成する断層撮影装置において、被写体にＸ線を照射する照射手段と、被写体を透過したＸ線を検出する検出手段と、前記照射手段と前記検出手段とを互いに対向させた状態で回転させる回転手段と、前記検出手段の検出面上方に分離して設けられ、被写体を透過したＸ線を遮蔽する複数の遮蔽板と、前記照射手段および前記検出手段の回転によって作られる断層面と交差する移動方向に、各遮蔽板を前記検出手段に対して移動させる移動手段と、前記回転手段、前記移動手段および前記照射手段を制御して、前記照射手段および前記検出手段を回転させ、遮蔽板同士の間の１箇所以上に間隔があくように前記遮蔽板を移動させ、かつ、Ｘ線を照射させて、前記遮蔽板同士の間にあけられた間隔に応じた前記検出面内の一部である撮影領域にＸ線を入射させて被写体を撮影する撮影制御手段と、各撮影において前記検出手段から得られる前記撮影領域に応じた検出データに基づいて再構成演算処理を行い、断層面像および断層ボリュームデータの少なくともいずれかを生成する再構成手段と、を備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、検出手段の検出面上方に複数の遮蔽板を備えるとともに、遮蔽板同士の間の１箇所以上に間隔があくように遮蔽板を移動させる移動手段を備えた簡易な構成で、被写体Ｍを透過したＸ線のうち散乱線を容易に除去することができる。また、文字通り板状の遮蔽板を検出面上方に設けているので、検出面を正面からみた場合にＸ線を遮蔽する面積を大きく連続的にとることができるので、散乱線を確実に精度よく除去できる。また、移動手段は、遮蔽板を断層面と交差する移動方向に移動させるので、検出手段の回転方向と交差する方向に撮影領域が移動し、断層ボリュームデータを生成するための検出データを好適に取得することができる。

上述した発明において、前記撮影制御手段は、撮影ごとに前記撮影領域が前記検出面の全体にわたって移動するように前記移動手段を制御することが好ましい（請求項２）。検出面を有効に利用することができる。

上述した発明において、前記遮蔽板は２枚であることが好ましい（請求項３）。簡易な構造で散乱線を除去することができる。

上述した発明において、間隔があけられた遮蔽板同士の間は、空間であることが好ましい（請求項４）。簡易な構造で散乱線を除去することができる。

また、請求項５に記載の発明は、被写体を撮影して断層面像および断層ボリュームデータの少なくともいずれかを生成する断層撮影装置において、被写体にＸ線を照射する照射手段と、被写体を透過したＸ線を検出する検出手段と、前記照射手段と前記検出手段とを互いに対向させた状態で回転させる回転手段と、前記検出手段の検出面上方に設けられ、細長い開口が形成された、Ｘ線を遮蔽する遮蔽板と、前記照射手段および前記検出手段の回転によって作られる断層面と交差する移動方向に、前記遮蔽板を前記検出手段に対して移動させる移動手段と、前記回転手段、前記移動手段および前記照射手段を制御して、前記照射手段および前記検出手段を回転させ、前記遮蔽板を移動させ、かつ、Ｘ線を照射させて、前記開口に応じた前記検出面内の一部である撮影領域にＸ線を入射させて、被写体を撮影する撮影制御手段と、各撮影において前記検出手段から得られた検出データに基づいて再構成演算処理を行い、断層面像および断層ボリュームデータの少なくともいずれかを生成する再構成手段と、を備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項５に記載の発明によれば、検出手段の検出面上方に、開口が形成された遮蔽板を備えるとともに、この遮蔽板を移動させる移動手段を備えた簡易な構成で、被写体Ｍを透過したＸ線のうち散乱線を容易に除去することができる。また、文字通り板状の遮蔽板を検出面上方に設けているので、検出面を正面からみた場合にＸ線を遮蔽する面積を大きく連続的にとることができるので、散乱線を確実に精度よく除去できる。また、移動手段は、遮蔽板を断層面と交差する移動方向に移動させるので、検出手段の回転方向と交差する方向に撮影領域が移動し、断層ボリュームデータを生成するための検出データを好適に取得することができる。

上述した発明において、前記照射手段に付設されて被写体に照射されるＸ線の照視野を可変するコリメータと、を備え、前記撮影制御手段は、さらに、前記撮影領域にＸ線が照射されるように前記コリメータを制御することが好ましい（請求項６）。不要なＸ線を被写体に照射することを回避することができる。

上述した発明において、前記撮影制御手段は、前記撮影領域が、前記検出面上を前記移動方向の1方向に繰り返し移動するように前記移動手段を制御することが好ましい（請求項７）。検出面の任意の位置が撮影領域となるごとに検出手段が変位している量は、検出面の位置によらず同じである。したがって、得られる検出データに偏りが生じることがない。

上述した発明において、前記撮影制御手段は、前記検出面を区画した複数の分割領域のそれぞれが前記撮影領域となるように前記移動手段を制御することが好ましい（請求項８）。撮影領域が重複することがなく、かつ、接しつつ移動するので、効率よく被写体を撮影することができる。

上述した発明において、前記撮影制御手段は、前記検出手段の移動と前記撮影領域の移動を並行して行い、前記装置は、撮影ごとの前記検出手段の変位に応じて各検出データを補正する補間処理を行うとともに、補正された検出データをつなぎ合わせて、前記検出手段を任意の位置に静止させた場合に前記検出面全体から得られる１フレーム分の投影像に相当するフレームデータを得る補間合成手段と、を備え、前記再構成手段は、前記補間合成手段から得られた前記フレームデータに基づいて前記再構成演算処理を行うことが好ましい（請求項９）。補間合成手段を備えることで、検出手段の移動と撮影領域の移動を並行して行う場合であっても、複数の検出データをフレームデータとしてまとめることができる。これにより、再構成手段が再構成演算処理するデータ数を減らすことができ、再構成手段の処理負担を軽減することができる。

上述した発明において、前記移動手段は、前記遮蔽板を前記検出面上方から外れた位置まで移動可能であることが好ましい（請求項１０）。検出面全体でＸ線を検出するような撮影に切り換えることが容易にできる。

なお、本明細書は、次のような断層撮影装置に係る発明も開示している。

（１）請求項１から請求項１０のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記移動方向は断層面に略直交する方向であることを特徴とする断層撮影装置。

前記（１）に記載の発明によれば、断層面ボリュームデータを生成するための検出データをより好適に取得することができる。

（２）請求項１から請求項１０のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記検出手段は、前記検出面に配列され、Ｘ線を検出する複数の検出素子を有しており、前記装置は、さらに、前記撮影制御手段と連携して撮影ごとに撮影領域内の検出素子から得られる検出結果を検出データとして収集する収集手段と、を備えていることを特徴とする断層撮影装置。

前記（２）に記載の発明によれば、検出手段から好適に検出データを得ることができる。

（３）請求項１から請求項４のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記撮影領域が断層面と平行に前記検出面の両端まで延びるように、遮蔽板同士の間にあけられる間隔を形成することを特徴とする断層撮影装置。

前記（３）に記載の発明によれば、検出面を有効に利用することができる。

（４）請求項１から請求項４のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記装置は、間隔があけられた遮蔽板同士の間に、Ｘ線の透過を許容する透過許容部材を備えていることを特徴とする断層撮影装置。

前記（４）に記載の発明によれば、好適に撮影領域を形成することができる。

（５）請求項５に記載の断層撮影装置において、前記撮影領域が前記断層面と平行に前記検出面の両端まで延びるように、前記遮蔽板に開口が設けられていることを特徴とする断層撮影装置。

前記（５）に記載の発明によれば、検出面を有効に利用することができる。

（６）請求項５に記載の断層撮影装置において、前記遮蔽板に設けられた開口は単一であることを特徴とする断層撮影装置。

前記（６）に記載の発明によれば、簡易な構造とすることができる。

（７）請求項５に記載の断層撮影装置において、前記遮蔽板に設けられた開口内は空間であることを特徴とする断層撮影装置。

前記（７）に記載の発明によれば、簡易な構造とすることができる。

（８）請求項５に記載の断層撮影装置において、前記装置は、前記遮蔽板に設けられた開口内に配置され、Ｘ線の透過を許容する透過許容部材を有していることを特徴とする断層撮影装置。

前記（８）に記載の発明によれば、好適に撮影領域を形成することができる。

（９）請求項１から請求項６のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記撮影制御手段は、撮影ごとに前記撮影領域が前記検出面上を前記移動方向に往復するように前記移動手段を制御することを特徴とする断層撮影装置。

前記（９）に記載の発明によれば、各撮影の間に遮蔽板が移動する距離を一定にすることができ、効率よく撮影を行うことができる。

（１０）請求項１から請求項８のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記撮影制御手段は、前記撮影領域が前記検出面全体にわたって１回移動するごとに前記検出手段の位置を変え、前記装置は、前記検出手段が同じ位置にあるときに得られた検出データをつなぎ合わせて、合成データにまとめる合成手段と、を備え、前記再構成手段は、前記合成手段から得られた前記合成データに基づいて前記再構成演算処理を行うことを特徴とする断層撮影装置。

前記（１０）に記載の発明によれば、合成手段は、検出手段が同じ位置にあるときに得られた検出データをそのままつなぎ合わせるだけで、複数の検出データを合成データとしてまとめることができる。これにより、再構成手段が再構成演算処理するデータ数を減らすことができ、再構成手段の処理負担を軽減することができる。

この発明に係る断層撮影装置によれば、検出手段の検出面上方に複数の遮蔽板を備えるとともに、遮蔽板同士の間の１箇所以上に間隔があくように遮蔽板を移動させる移動手段を備えた簡易な構成で、被写体を透過したＸ線のうち散乱線を容易に除去することができる。また、文字通り板状の遮蔽板を検出面上方に設けているので、検出面を正面からみた場合にＸ線を遮蔽する面積を大きく連続的にとることができるので、散乱線を確実に精度よく除去できる。また、移動手段は、遮蔽板を断層面と交差する移動方向に移動させるので、検出手段の回転方向と交差する方向に撮影領域が移動し、断層面ボリュームデータを生成するための検出データを好適に取得することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例１を説明する。
図１は、実施例１に係る断層撮影装置を示す全体構成図であり、図２はＦＰＤの検出面の模式的に示す平面図であり、図３は、遮蔽板および遮蔽板移動部の構成を示す平面図である。

本実施例に係る断層撮影装置は、撮像系１と撮影制御部３と画像処理部５とモニタ７とに分けられる。撮像系１は、被写体ＭにＸ線を照射するＸ線管１１と、被写体Ｍを透過したＸ線を検出するフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、「ＦＰＤ」と略記する）１３と、被写体Ｍを挟んでＸ線管１１とＦＰＤ１３とを対向させて支持する略Ｃ字状のアーム１５と、このアーム１５を回転させる回転駆動機構１７と、を備えている。回転駆動機構１７は、床に固定的に設置される基台１９内で保持されている。回転駆動機構１７は、Ｘ線管１１およびＦＰＤ１３が断層面Ｂ内で回転するように、１軸Ａ周りでアーム１５を回転させる。したがって、１軸Ａは、断層面Ｂと直交する。ここで、Ｘ線管１１とＦＰＤ１３は、それぞれこの発明における照射手段と検出手段とに相当する。また、アーム１５および回転駆動機構１７は、この発明における回転手段に相当する。

Ｘ線管１１には、照射されるＸ線の照視野を調整するためのコリメータ２１が付設されている。コリメータ２１は、Ｘ線の通過を許容する開口が形成された、絞りリーフ２３と、この絞りリーフ２３をＸ線管１１に対して相対的に移動させるリーフ移動部２５とを備えている。絞りリーフ２３に設けられる開口は単一であり、細長く延びた帯状形状を呈する。絞りリーフ２３の材質としては、Ｘ線吸収率の高いものが好ましい。具体的には、鉛等が例示される。

図２に示すように、ＦＰＤ１３は、その検出面（受光部の前面）１３ａが断層面Ｂに対して直交するようにアーム１５に保持されている。検出面１３ａの形状は矩形であり、その一辺は１軸Ａと常に平行である。この検出面１３ａには、図２に示すように、複数個の検出素子ｄが１軸Ａ方向およびこれと直交する方向にそれぞれ配列されている。

ＦＰＤ１３の検出面１３ａ上方には、被写体Ｍを透過したＸ線を遮蔽する２枚の遮蔽板３１ａ、３１ｂが設けられている。遮蔽板移動部３３は、各遮蔽板３１ａ、３１ｂを互いに分離して保持し、ＦＰＤ１３に対して各遮蔽板３１ａ、３１ｂを一体に相対移動させる。

図３に示すように、各遮蔽板３１ａ、３１ｂの大きさは検出面１３ａに比べてやや小さい。ただし、各遮蔽板３１ａ、３１ｂの断層面Ｂに沿う方向（１軸Ａと直交する方向）の長さＬは、検出面１３ａの断層面Ｂに沿う方向（１軸Ａと直交する方向）の長さｌに比べて長い。このような遮蔽板３１ａ、３１ｂが、１軸Ａ方向に並んで配置されている。したがって、遮蔽板３１ａ、３１ｂ同士の間にあけられた間隔に応じた、Ｘ線の入射が許容される検出面１３ａ上の領域（以下、単に撮影領域と呼ぶ）Ｃは、断層面Ｂと平行な方向（１軸Ａと直交する方向）に検出面１３ａの両端まで延びている。なお、遮蔽板３１ａ、３１ｂの材質としても、Ｘ線吸収率の高い物質が好ましく、たとえば、鉛等が例示される。また、遮蔽板３１ａ、３１ｂ同士の間は、空間である。

遮蔽板移動部３３は、モータ３５と、モータ３５に連結され、各遮蔽板３１ａ、３１ｂの一側方に配備される螺子軸３７を備えている。螺子軸３７は、軸心が１軸Ａと平行となるように、かつ、回転可能に軸受け４５によって保持されている。なお、この軸受け４５は、ＦＰＤ１３に対して固定的に設置されている。この螺子軸３７の螺子部には第１保持部３９がかみ合わされており、螺子軸３７の回転によって第１保持部３９が１軸Ａ方向に前後移動可能に構成されている。この第１保持部３９は、各遮蔽板３１ａ、３１ｂの一側部を保持している。各遮蔽板３１ａ、３１ｂの反対側の一側部は、第２保持部４１によって保持されている。なお、これら第１、第２保持部３９、４１は、図示するように、各遮蔽板３１ａ、３１ｂ同士を１軸Ａ方向に間隔をあけて保持している。第２保持部４１は、螺子軸３７と平行に対向配備されるガイド軸４３によって摺動可能に支持されている。ガイド軸４３も軸受け４５により支持されている。このように構成される遮蔽板移動部３３は、各遮蔽板３１ａ、３１ｂを、互いの間隔を一定にたもちつつ１軸Ａ方向に前後移動させる。ここで、遮蔽板移動部３３は、この発明における移動手段に相当する。

なお、上述した絞りリーフ２３に設けられる開口は、撮影領域Ｃの大きさ、形状に相当する照視野が得られるような大きさで形成されている。また、リーフ移動部２５の具体的な構成は図示を省略するが、遮蔽板移動部３３と同様な一軸駆動機構によって構成されており、絞りリーフ２３を１軸Ａ方向に前後移動させる。

撮影制御部３は、被写体Ｍの撮影を統括的に制御する。具体的には、図示省略の高電圧発生装置を介して、Ｘ線管１１から照射されるＸ線の照射を制御する。また、回転駆動機構１７を制御して、Ｘ線管１１およびＦＰＤ１３の回転させる。さらに、遮蔽板移動部３３を制御して、２枚の遮蔽板３１ａ、３１ｂを移動させるとともに、撮影領域ＣにＸ線が照射されるようにリーフ移動部２５を制御する。

図４を参照する。図４は、遮蔽板と絞りリーフの移動制御の一例を模式的に示す断面図である。本実施例では、１軸Ａと平行な検出面１３ａの１辺を３等分して、３つの領域（以下、単に分割領域という）Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に区画し、これら各分割領域Ｄ１〜Ｄ３を順次に撮影領域Ｃとする。たとえば、分割領域Ｄ２を撮影領域Ｃとする場合は、図４（ａ）に示す位置に、遮蔽板３１ａ、３１ｂおよび絞りリーフ２３を位置させる。また、分割領域Ｄ２から分割領域Ｄ３に撮影領域Ｃを移すときは、遮蔽板３１ａ、３１ｂおよび絞りリーフ２３を、図４（ｂ）に示す位置に同期して移動させる。

画像処理部５は、収集部５１と補間合成部５３と再構成部５５とを有する。収集部５１は、撮影ごとにＦＰＤ１３から撮影領域Ｃに応じた検出データを収集する。補間合成部５３は、各検出データについて撮影ごとのＦＰＤ１３の変位に応じた所定の補間処理を行い、補間処理によって補正された検出データをつなぎ合わせてフレームデータを得る。再構成部５５は、フレームデータに基づいて再構成演算処理を行い、被写体Ｍの断層面像および断層ボリュームデータの少なくともいずれかを生成する。モニタ７は、再構成部５５で生成された断層面像および断層ボリュームデータ断層像を表示する。

この画像処理部５は、所定のプログラムを読み出して実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、各種情報を記憶するＲＡＭ（Random-Access Memory）や固定ディスク等の記憶媒体等で実現される。収集部５１と補間合成部５３と再構成部５５は、それぞれこの発明における記憶手段と補完手段と再構成手段に相当する。

次に、実施例１に係る断層撮影装置の動作について、図５を参照して説明する。図５は、撮像系による撮影および画像処理部による処理の手順を示すフローチャートである。

＜ステップＳ１＞ 被写体を撮影する
撮影制御部３は、回転駆動機構１７を制御してアーム１５を１軸Ａ周りに回転させる。これにより、Ｘ線管１１およびＦＰＤ１３は断層面Ｂ内を回転する。また、撮影制御部３は、リーフ移動部２５と遮蔽板移動部３３とを制御して、撮影領域Ｃを各分割領域Ｄ１〜Ｄ３に移動させる。さらに、各分割領域Ｄ１〜Ｄ３に撮影領域Ｃを移動させるごとに、Ｘ線管１１からＸ線を間欠的に照射させる。

Ｘ線管１１から照射されたコーンビーム状のＸ線の一部は、絞りリーフ２３によって遮蔽される。これにより、コーンビーム状のＸ線は照視野が撮影領域Ｃに絞られて、被写体Ｍに照射される。被写体Ｍに入射したＸ線のうち、散乱しないで直進するＸ線（以下、適宜、直接Ｘ線と呼ぶ）は、遮蔽板３１ａと遮蔽板３１ｂとの間を通過して検出面１３ａに入射する。しかしながら、被写体Ｍにより散乱され、方向が変えられたＸ線（以下、適宜、散乱線と呼ぶ）は、遮蔽板３１ａ、３１ｂに吸収されて検出面１３ａには到達しない。結果、ＦＰＤ１３は、遮蔽板３１ａ、３１ｂとの間にあけられた間隔で規定される撮影領域Ｃで直接Ｘ線のみを検出し、撮影領域Ｃから外れた検出面１３ａ上ではＸ線を検出しない。

図６を参照する。図６は、各撮影におけるＸ線管およびＦＰＤの位置と撮影領域との関係の一例を模式的に示す図である。図６（ａ）〜（ｄ）の上段は、断層面Ｂを正面視したときの正面図であり、下段はＦＰＤの検出面に対する遮蔽板の位置を示す図である。ここでは、撮影領域Ｃが各分割領域Ｄ１〜Ｄ３を一方向に順次移動することを繰り返すように制御する場合を説明する。

図６に示すように、撮影ごとにＦＰＤ１３を回転させ、遮蔽板３１ａ、３１ｂを移動させる。これにより、撮影ごとにＦＰＤ１３の位置は変位し、検出面１３ａにおける撮影領域Ｃの範囲も移動する。よって、撮影領域Ｃが検出面１３ａ全体にわたって一回移動する間、すなわち、１フレーム分の撮影を行っている際（たとえば、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示す撮影を行う期間）もＦＰＤ１３の位置は変位している。そして、検出面１３ａの一端側から他端側まで撮影領域Ｃが移る（図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照）と、撮影領域Ｃは一端側に戻って（図６（ｄ）を参照）、再び一端側から他端側へ移る動作を繰り返す。

＜ステップＳ２＞ 検出データを収集する
収集部５１は、撮影ごとにＦＰＤ１３から検出結果を収集する。このとき、収集部５１は、撮影制御部３と連携して、各撮影における撮影領域Ｃ内の検出素子ｄから得られる検出結果のみを検出データとして扱う。なお、各撮影において撮影領域Ｃから外れた検出素子ｄから検出結果を収集するか否かについてはいずれでもよく、適宜に選択される事項である。たとえば、全ての検出素子ｄから一律に収集する場合には、遮蔽板３１ａ、３１ｂの位置情報を参照して、全ての検出素子ｄの検出結果から検出データを抽出するように収集部５１が構成される。

ここで、各撮影における撮影領域Ｃは、それぞれ異なる位置にある検出面１３ａの一部を切り取ったものであるので、たとえ１フレーム分の撮影で得られた一群の検出データ同士をつなぎあわせても、検出面１３ａの輪郭に相当する矩形形状の投影像にはならない。

図７を参照する。図７（ａ）は、各撮影における検出データの位置ずれを模式的に示す図である。図の縦軸は１軸Ａ方向の距離であり、図の横軸は１軸Ａから見た撮影領域の角度（たとえば、図４（ａ）では、撮影領域は角度α〜角度βの範囲にある）に相当する。図７（ａ）において、各撮影で得られた検出データを、符号ｅ１〜ｅ１２を付して模式的に示している。また、１フレーム分の撮影によって得られた一群の検出データを、符号ｆ１〜ｆ４を付して模式的に示している。図から明らかなように、一群の検出データに含まれる各検出データ間であっても、各撮影間でのＦＰＤ１３の変位に応じて互いに角度域がずれている。

＜ステップＳ３＞ 補間処理を行う
補間合成部５３は、１フレーム分の撮影で得られた一群の検出データのそれぞれについて、これと隣接する角度（位置）における撮影で得られた他の一群の検出データを用いて線形的な補間処理を行う。そして、この補間処理により補正された検出データをつなぎ合わせてフレームデータを得る。このフレームデータは、一群の検出データが得られたときのＦＰＤ１３の各位置の略中間にＦＰＤ１３を静止させて、検出面１３ａ全体を使って撮影したならば得られたであろう、１フレーム分の投影像に相当する。

図７（ｂ）は、図７（ａ）に示される検出データから得られるフレームデータの模式図である。図において、フレームデータを、符号ｇ１〜ｇ３を付して模式的に示す。たとえば、一群の検出データｆ１およびこれと隣接する角度（位置）で得られた一群の検出データｆ２とを補間処理して、つなぎ合わせることで、両者の略中間の角度（位置）におけるフレームデータｇ１が算出される。なお、フレームデータｇ１の輪郭は、検出面１３ａと同様に矩形形状である。

＜ステップＳ４＞ 再構成処理を行う
再構成部５５は、術者が必要とする画像を適宜に受け付けて、補間合成部５３から得られたフレームデータに基づいて再構成演算処理を行い、断層面像または断層ボリュームデータ、あるいは、双方を生成する。再構成演算処理としては、例えば適当な再構成関数を用いて畳み込み積分を行うと共に、畳み込み積分結果を逆投影する処理が挙げられる。なお、生成された断層面像または断層ボリュームデータは、オペレータの指示等に基づいて適宜、モニタ７に表示される。

このように、実施例１に係る断層撮影装置によれば、２枚の遮蔽板３１ａ、３１ｂによる簡易な構成で、被写体Ｍを透過したＸ線のうち散乱線を容易に除去することができる。また、文字通り板状の遮蔽板３１ａ、３１ｂを検出面１３ａの上方に設けているので、検出面１３ａを正面からみた場合にＸ線を遮蔽する面積を大きく連続的にとることができ、従来の散乱線除去グリッドに備えられる鉛等の箔のように小さく細切れではない。したがって、散乱線を確実に精度よく除去できる。

また、散乱線の除去性能は、スリットの開口幅と遮蔽物の高さとの比（グリッド比）によって定まる。従来の散乱線除去グリッドの場合は、箔の間に中間物質を挟んでおり、この中間物質によって、直接線が減衰する。そのため、あまりグリッド比を高くすると、中間物質による直接Ｘ線の減衰が問題となる。従ってグリッド比を高くできない。また、中間物質を挟まないエアグリッドというものも存在する。しかし、箔自体の機械的強度に限界があるため、高グリッド比のエアグリッドを製作することができない。これに対し、本願発明の場合は、遮蔽板３１ａ、３１ｂの高さくしても上述した直接Ｘ線の減衰や機械的強度の問題は生じないため、グリッド比をいくらでも高く出来るので、散乱線を確実に制度よく除去できる。

また、従来の断層撮影装置では、散乱線除去グリッドのみでは散乱線の除去が不十分なために、ソフトウエア上での散乱線除去処理を併用して改善を図る場合があるが、本実施例ではこのようなソフトウエア上での散乱線除去処理を併用することを要しない。

また、各遮蔽板３１ａ、３１ｂの間には、何も設けることなく空間としているので、従来の散乱線除去グリッドのようにＸ線を透過させる領域がアルミニウム等の中間物質である場合に比べてさらに簡易な構造とすることができる。

また、遮蔽板移動部３３を備えることで、撮影領域Ｃが断層面Ｂと直交する１軸Ａ方向に移動するように各遮蔽板３１ａ、３１ｂを移動させることができ、３次元ボリュームデータを生成するための検出データを効果的に取得することができる。

また、単一の遮蔽板移動部３３で、各遮蔽板３１ａ、３１ｂを共通して移動させるように構成することで、各遮蔽板３１ａ、３１ｂ同士の間に一定の間隔をあけつつ移動させることができる。

また、撮影領域Ｃが断層面Ｂと平行に検出面１３ａの両端まで延びるように、遮蔽板３１ａ、３１ｂの間隔があけられているので、遮蔽板移動部３３は撮影ごとに撮影領域Ｃを移動させる際、直前の撮影領域Ｃと重複しない位置まで移動させる距離が短くて済み、効率がよい。

また、撮影制御部３を備えることで、各分割領域Ｄ１〜Ｄ３が順次、撮影領域Ｃとなるので、撮影領域Ｃ同士が互いに重複することがなく、接しているので、効率よく被写体Ｍを撮影することができる。

また、撮影制御部３を備えることで、撮影領域Ｃは各分割領域Ｄ１〜Ｄ３を一方向に順次移動することを繰り返すので、分割領域Ｄ１が撮影領域Ｃとなる撮影ごとのＦＰＤ１３の変位量は、分割領域Ｄ２、Ｄ３がそれぞれ撮影領域Ｃとなる撮影ごとのＦＰＤ１３の変位量と同じである。よって、分割領域Ｄ１から検出データｅ１、ｅ４、・・・を得る各撮影間に撮影領域Ｃの角度域が変化する量は、分割領域Ｄ２（Ｄ３）に応じた検出データｅ２、ｅ５、・・・（ｅ３、ｅ６、・・・）を得る各撮影間に撮影領域Ｃの角度域の変化量と等しい。すなわち、検出面１３ａに対する撮影領域Ｃの位置によって、得られる検出データに偏りが生じることがない。

また、補間合成部５３を備えることで、１フレーム分の撮影によって得られた一群の検出データをフレームデータとしてまとめることができる。これにより、再構成部５５が逆投影等の再構成演算処理するデータの数を減らすことができ、再構成部５５の処理負担を軽減することができる。

また、コリメータ２１（絞りリーフ２３およびこれを移動するリーフ移動部２５）を備えることで、照視野を撮影領域Ｃとすることができ、直接Ｘ線として撮影領域Ｃに到達し得ない不要なＸ線を被写体Ｍに照射することを回避することができる。これにより、被写体Ｍの被爆量を低減することができる。また、撮影領域Ｃに到達し得ないＸ線が散乱して撮影領域Ｃに到達するおそれがない。

この発明は、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、２枚の遮蔽板３１ａ、３１ｂを備える構成であったが、これに限られない。たとえば、Ｘ線の透過を許容する細長い開口が形成された遮蔽板を備えるように構成してもよい。

図８を参照して説明する。図８は、変形例に係る断層撮影装置が備える遮蔽板と遮蔽板移動部の平面図である。図８（ａ）に示するように、遮蔽板３２は、Ｘ線の透過を許容する細長い開口Ｈを有している。このような遮蔽板３２によれば、１枚の遮蔽板３２で、撮影領域ＣをＦＰＤ１３の検出面１３ａの一部に形成することができる。

また、３枚以上の遮蔽板を備えるように構成してもよい。この場合、遮蔽板同士の間は複数（２箇所以上）となるが、１箇所で間隔を設けてもよいし、複数箇所で間隔を設けてもよい。

遮蔽板を３枚以上備える場合には、３枚以上の遮蔽板を一枚ずつ移動させて、間隔が設けられる遮蔽板同士の間の箇所を、順次シフトしていくように構成してもよい。

（２）上述した実施例では、２枚の遮蔽板３１ａ、３１ｂの間に設けた間隔は空間としていたが、これに限られない。たとえば、２枚の遮蔽板３１ａ、３１ｂの間に、Ｘ線の吸収の少ない物質で形成された透過許容部材を設けてもよい。透過許容部材の材質としては、アルミニウム等が例示される。このように構成することで、遮蔽板３１ａ、３１ｂの間の間隔を一定に保つためのスペーサとして透過許容部材を機能させることができる。

（３）上述した実施例では、遮蔽板移動部３１は、２枚の遮蔽板３１ａ、３１ｂの間隔を一定に保ちつつ移動させたが、これに限られない。たとえば、この間隔を適宜に伸縮させてもよい。具体的には、２枚の遮蔽板３１ａ、３１ｂをそれぞれ別個に移動させる複数の１軸駆動機構を備えるように遮蔽板移動部を構成して、撮影領域Ｃを広狭させてもよい。

また、これに応じて、絞りリーフ２３に設けられる開口の幅等についても伸縮可能に構成して、Ｘ線の照視野の大きさ、形状を撮影領域Ｃに応じて可変できるようにコリメータ２１を変更してもよい。

（４）上述した実施例では、遮蔽板移動部３３は、投影領域Ｃが検出面１３ａ上を移動するように遮蔽板３１ａ、３１ｂを移動させたが、これに限られない。たとえば、遮蔽板移動部を、遮蔽板を検出面１３ａの上方から外れた位置まで退避可能に構成してもよい。具体的には、図８（ｂ）に示すように、遮蔽板３２を検出面１３ａ上方から外れた位置まで移動可能に構成される遮蔽板移動部３４を構成する。これにより、検出面１３ａ全体でＸ線を検出するように切り換えることが容易にできる。なお、従来の散乱線除去グリッドでは検出面１３ａの上方に固定的に取り付けられており、これをＦＰＤ１３から取り外す作業は操作者自身が手作業となるため、容易に上述したように撮影条件を切り換えることができない。

（５）上述した実施例では、撮影制御部３は、分割領域Ｄ１〜Ｄ３が順次に撮影領域Ｃとなるように制御したが、これに限られない。たとえば、異なる複数の撮影領域Ｃが互いに重複するように、撮影ごとに撮影領域Ｃを移動させるように制御してもよい。

（６）上述した実施例では、撮影制御部３は、撮影領域Ｃが各分割領域Ｄ１〜Ｄ３を一方向に順次移動する動作を繰り返すように制御したが、これに限られない。たとえば、撮影領域Ｃが各分割領域Ｄ１〜Ｄ３を両方向に順次往復移動するように制御してもよい。

（７）上述した実施例では、撮影領域Ｃを移動させて１フレーム分の撮影を行っているときに、ＦＰＤ１３を並行して回転させたが、これに限られない。たとえば、撮影領域Ｃを移動させて１フレーム分の撮影を行っているときは、ＦＰＤ１３を静止させるように制御し、１フレーム分の撮影ごとにＦＰＤ１３を回転させるようにしてもよい。これによれば、一群の検出データに含まれる各検出データに応じた撮影領域Ｃの角度域が等しいので、実施例で説明した補間処理を要せず、補間合成部５３を省略することができる。この場合、ＦＰＤ１３が同じ位置にあるときに得られた検出データをそのままつなぎ合わせて、合成データにまとめる合成部を備えて、再構成部５５が合成データに基づいて再構成演算処理を行うように変更してもよい。

（８）上述した実施例では、補間合成部５３を備えていたが、これに限られない。すなわち、補間合成部５３を省略して、再構成部５５が直接、検出データに基づいて直接再構成演算処理を行うように構成してもよい。

（９）上述した実施例では、コリメータ２１がＸ線管１１から照射される照視野を移動させていたが、これに限られない。たとえば、Ｘ線管１１を首振り可能にアーム１５に設けて、Ｘ線の照視野を移動させるように構成してもよい。また、Ｘ線管１１を、１軸Ａ方向に平行移動可能にアーム１５に設けて、Ｘ線の照視野を移動させるように構成してもよい。このような各変形例によれば、検出面１３ａの中央部に比べて端部の検出データが歪むことを防止することができる。

（１０）上述した実施例では、撮影制御部３は撮影ごとにＸ線を間欠的に照射するようにＸ線管１１を制御していたが、これに限られない。たとえば、Ｘ線を連続的に照射し続けるようにＸ線管１１を制御してもよい。

（１１）上述した実施例では、撮影領域Ｃが断層面Ｂに平行な方向に細長い形状を呈するように各遮蔽板３１ａ、３１ｂの間隔をあけるように説明したが、これに限られない。たとえば、撮影領域Ｃとしては、１軸Ａと平行な方向に細長く延びる形状でない限り、適宜に設計選択できる事項である。また、遮蔽板移動部３３は断層面Ｂに直交する１軸Ａ方向に移動させていたが、これに限られない。たとえば、断層面Ｂと交差する方向であれば、適宜な移動方向に遮蔽板３１ａ、３１ｂを移動させるように遮蔽板移動部３３を変更してもよい。また、これに応じて、リーフ移動部２５についても断層面Ｂと交差する適宜な方向に絞りリーフ２３を移動させるように変更してもよい。

（１２）上述した実施例では、ＦＰＤ１３を用いているが、この発明としては、イメージインテンシファイアや多列検出器などを用いるものでも良い。

（１３）上述した実施例では、断層撮影装置は医用であったが、これに限られない。たとえば、非破壊検査、ＲＩ（Radio Isotope）検査、および光学検査などの工業分野や、原子力分野などに用いられる断層撮影装置にも適用できる。なお、各実施例において、被写体Ｍと記載したが、被写体Ｍは人体に限られるものではない。

（１４）上述した各変形例を、適宜に組み合わせてもよい。

実施例１に係る断層撮影装置を示す全体構成図である。 ＦＰＤの検出面の模式的に示す平面図である。 遮蔽板および遮蔽板移動部の構成を示す平面図である。 遮蔽板と絞りリーフの移動制御の一例を模式的に示す断面図である。 撮像系による撮影および画像処理部による処理の手順を示すフローチャートである。 各撮影におけるＸ線管およびＦＰＤの位置と撮影領域との関係の一例を模式的に示す図であり、図６（ａ）〜（ｄ）の上段は、断層面を正面視したときの正面図であり、下段は、ＦＰＤの検出面に対する遮蔽板の位置を示す図である。 図７（ａ）は、各撮影における検出データの位置ずれを模式的に示す図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示される検出データから得られるフレームデータの模式図である。 変形例に係る断層撮影装置が備える遮蔽板と遮蔽板移動部の平面図である。

符号の説明

３ …撮影制御部
１１ …Ｘ線管
１３ …フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
１３ａ …検出面
１５ …アーム
１７ …回転駆動機構
２１ …コリメータ
３１ａ、３１ｂ、３２ …遮蔽板
３３、３４ …遮蔽板移動部
５１ …収集部
５３ …補間合成部
５５ …再構成部
Ａ …１軸
Ｂ …断層面
Ｃ …撮影領域
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ …分割領域
ｄ …検出素子

Claims (10)

1. 被写体を撮影して断層面像および断層ボリュームデータの少なくともいずれかを生成する断層撮影装置において、被写体にＸ線を照射する照射手段と、被写体を透過したＸ線を検出する検出手段と、前記照射手段と前記検出手段とを互いに対向させた状態で回転させる回転手段と、前記検出手段の検出面上方に分離して設けられ、被写体を透過したＸ線を遮蔽する複数の遮蔽板と、前記照射手段および前記検出手段の回転によって作られる断層面と交差する移動方向に、各遮蔽板を前記検出手段に対して移動させる移動手段と、前記回転手段、前記移動手段および前記照射手段を制御して、前記照射手段および前記検出手段を回転させ、遮蔽板同士の間の１箇所以上に間隔があくように前記遮蔽板を移動させ、かつ、Ｘ線を照射させて、前記遮蔽板同士の間にあけられた間隔に応じた前記検出面内の一部である撮影領域にＸ線を入射させて被写体を撮影する撮影制御手段と、各撮影において前記検出手段から得られる前記撮影領域に応じた検出データに基づいて再構成演算処理を行い、断層面像および断層ボリュームデータの少なくともいずれかを生成する再構成手段と、を備えることを特徴とする断層撮影装置。
2. 請求項１に記載の断層撮影装置において、
   前記撮影制御手段は、撮影ごとに前記撮影領域が前記検出面の全体にわたって移動するように前記移動手段を制御することを特徴とする断層撮影装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の断層撮影装置において、前記遮蔽板は２枚であることを特徴とする断層撮影装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の断層撮影装置において、間隔があけられた遮蔽板同士の間は、空間であることを特徴とする断層撮影装置。
5. 被写体を撮影して断層面像および断層ボリュームデータの少なくともいずれかを生成する断層撮影装置において、被写体にＸ線を照射する照射手段と、被写体を透過したＸ線を検出する検出手段と、前記照射手段と前記検出手段とを互いに対向させた状態で回転させる回転手段と、前記検出手段の検出面上方に設けられ、細長い開口が形成された、Ｘ線を遮蔽する遮蔽板と、前記照射手段および前記検出手段の回転によって作られる断層面と交差する移動方向に、前記遮蔽板を前記検出手段に対して移動させる移動手段と、前記回転手段、前記移動手段および前記照射手段を制御して、前記照射手段および前記検出手段を回転させ、前記遮蔽板を移動させ、かつ、Ｘ線を照射させて、前記開口に応じた前記検出面内の一部である撮影領域にＸ線を入射させて、被写体を撮影する撮影制御手段と、各撮影において前記検出手段から得られた検出データに基づいて再構成演算処理を行い、断層面像および断層ボリュームデータの少なくともいずれかを生成する再構成手段と、を備えることを特徴とする断層撮影装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記照射手段に付設されて被写体に照射されるＸ線の照視野を可変するコリメータと、を備え、前記撮影制御手段は、さらに、前記撮影領域にＸ線が照射されるように前記コリメータを制御することを特徴とする断層撮影装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記撮影制御手段は、前記撮影領域が、前記検出面上を前記移動方向の1方向に繰り返し移動するように前記移動手段を制御することを特徴とする断層撮影装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記撮影制御手段は、前記検出面を区画した複数の分割領域のそれぞれが前記撮影領域となるように前記移動手段を制御することを特徴とする断層撮影装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記撮影制御手段は、前記検出手段の移動と前記撮影領域の移動を並行して行い、前記装置は、撮影ごとの前記検出手段の変位に応じて各検出データを補正する補間処理を行うとともに、補正された検出データをつなぎ合わせて、前記検出手段を任意の位置に静止させた場合に前記検出面全体から得られる１フレーム分の投影像に相当するフレームデータを得る補間合成手段と、を備え、前記再構成手段は、前記補間合成手段から得られた前記フレームデータに基づいて前記再構成演算処理を行うことを特徴とする断層撮影装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれかに記載の断層撮影装置において、前記移動手段は、前記遮蔽板を前記検出面上方から外れた位置まで移動可能であることを特徴とする断層撮影装置。

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