JP2012050537A - Ｘ線画像撮影装置およびトモシンセシス撮影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で装置サイズを増大させることなく、Ｘ線の画角を大きくする、ないしは、Ｘ線源の首振り角度を小さくすることができるＸ線画像撮影装置およびトモシンセシス撮影方法を提供する。
【解決手段】Ｘ線画像撮影装置は、トモシンセシス撮影により、Ｘ線源を一方向に移動しつつ、首振り角度を変えてＸ線源からＸ線を被写体に照射し、被写体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出して、撮影角度の異なる複数枚のＸ線画像の投影データを取得する撮影部と、撮影部によって取得された複数枚のＸ線画像の投影データを用いて、被写体の所定高さの断面におけるＸ線断層画像を再構成する画像処理部とを備える。撮影部は、Ｘ線検出器をＸ線源の移動方向ないしその逆方向に移動することなく、Ｘ線検出器の撮像面の、Ｘ線源の移動方向に対する傾斜角度を変更する傾斜角度変更部と、Ｘ線源の位置とＸ線検出器の撮像面の傾斜角度とを同期して変化させるように制御する同期制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、トモシンセシス撮影により取得された複数枚のＸ線画像の投影データを用いて、被写体の任意高さの断面におけるＸ線断層画像を再構成するＸ線画像撮影装置およびトモシンセシス撮影方法に関するものである。

トモシンセシス撮影を行うＸ線画像撮影装置では、例えば、図９に示すように、Ｘ線源２４を一方向に移動しつつ、撮影台２６の上に位置決めされた被写体３４に異なる角度でＸ線を照射し、被写体３４に照射されたＸ線をフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）２８で検出することにより、１回の撮影操作で、被写体３４の、撮影角度の異なる複数枚のＸ線画像の投影データが取得される。そして、取得された複数枚のＸ線画像の投影データを用いて画像合成処理を行って、被写体３４の任意高さの断面におけるＸ線断層画像の再構成が行われる。

以下、Ｘ線断層画像の再構成について説明する。

図１０（Ａ）に示すように、トモシンセシス撮影時に、Ｘ線源が一方向に移動されて、位置Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３から被写体３４にＸ線が照射され、それぞれ、被写体３４のＸ線画像（の投影データ）Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が得られるとする。

ここで、図１０（Ａ）に示すように、被写体３４の高さの異なる２つの位置に撮影対象物Ａ，Ｂが存在する場合を考えてみる。各撮影位置Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３において、Ｘ線源から照射されたＸ線は、被写体３４を透過してＦＰＤに入射される。その結果、各撮影位置Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に対応するＸ線画像Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３において、２つの撮影対象物Ａ，Ｂは、それぞれ異なる位置に投影される。

例えば、Ｘ線画像Ｐ１の場合、Ｘ線源の位置Ｓ１が、Ｘ線源の移動方向に対して、撮影対象物Ａ，Ｂよりも左側に位置するため、撮影対象物Ａ，Ｂは、それぞれ、撮影対象物Ａ，Ｂよりも右側にずれたＰ１Ａ，Ｐ１Ｂの位置に投影される。同様に、Ｘ線画像Ｐ２の場合には、ほぼ直下のＰ２Ａ，Ｐ２Ｂの位置に、Ｘ線画像Ｐ３の場合には、左側にずれたＰ３Ａ，Ｐ３Ｂの位置に投影される。

撮影対象物Ａが存在する高さの断面におけるＸ線断層画像を再構成する場合、撮影対象物Ａの投影位置Ｐ１Ａ，Ｐ２Ａ，Ｐ３Ａが一致するように、例えば、同図（Ｂ）に示すように、Ｘ線画像Ｐ１を左へ、Ｘ線画像Ｐ３を右にシフトさせて合成する（シフト加算法）。これにより、撮影対象物Ａが存在する高さの断面が強調されたＸ線断層画像が再構成される。また、撮影対象物Ｂが存在する高さの断面を含む、任意高さの断面におけるＸ線断層画像も同様にして再構成することができる。

ここで、上記のように、トモシンセシス撮影を行う先行技術文献として、例えば、特許文献１がある。また、トモシンセシス撮影ではなくＣＴ撮影に関するものであるが、ＦＰＤの検出面をＸ線管の方を向くように傾いた姿勢で支持する先行技術文献として、例えば、特許文献２がある。しかしながら、本発明に直接的に関連性のある先行技術文献は存在していない。

特開２００９−２５２９６号公報 特開２００９−１１５４６２号公報

ところで、トモシンセシス撮影を行う従来のＸ線画像撮影装置では、撮影時にＸ線源は一方向に移動するが、ＦＰＤの撮像面の位置は通常固定されており、移動しない構成となっている。

しかし、ＦＰＤの撮像面が固定されていると、トモシンセシス撮影時のＸ線源の位置によっては、Ｘ線がＦＰＤの撮像面に対して斜めに照射され、Ｘ線源からＦＰＤの撮像面に照射されるＸ線の画角が小さくなる。そのため、撮影位置に応じてＦＰＤで受光されるＸ線の照射距離や線量にばらつきが生じ、撮影されるＸ線画像にムラや歪みが生じるという問題点があった。また、Ｘ線源の首振り角度が大きくなり、Ｘ線源のサイズが大型化するという別の問題点もあった。

また、トモシンセシス撮影を行う従来のＸ線画像撮影装置として、例えば、トモシンセシス撮影時のＸ線源の移動に合わせて、Ｘ線源の移動方向とは逆方向にＦＰＤを移動させるとともに、その撮像面をＸ線源の方向に傾斜させるものが知られている。しかし、このような構成の装置は、ＦＰＤの移動機構と撮像面の傾斜角度変更部が必要となるため、装置構成が複雑となり、装置サイズも増大するという問題点があった。

本発明の目的は、簡単な構成で装置サイズを増大させることなく、Ｘ線の画角を大きくする、ないしは、Ｘ線源の首振り角度を小さくすることができるＸ線画像撮影装置およびトモシンセシス撮影方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、トモシンセシス撮影により、Ｘ線源を一方向に移動しつつ、首振り角度を変えて該Ｘ線源からＸ線を被写体に照射し、該被写体を透過したＸ線を前記Ｘ線検出器で検出して、撮影角度の異なる複数枚のＸ線画像の投影データを取得する撮影部と、
前記撮影部によって取得された複数枚のＸ線画像の投影データを用いて、前記被写体の所定高さの断面におけるＸ線断層画像を再構成する画像処理部とを備え、
前記撮影部は、前記Ｘ線検出器を前記Ｘ線源の移動方向ないしその逆方向に移動することなく、該Ｘ線検出器の撮像面の、前記Ｘ線源の移動方向に対する傾斜角度を変更する傾斜角度変更部と、
前記Ｘ線源の位置と前記Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度とを同期して変化させるように制御する同期制御部とを備えていることを特徴とするＸ線画像撮影装置を提供するものである。

ここで、前記同期制御部は、トモシンセシス撮影時に、前記Ｘ線検出器の撮像面が前記Ｘ線源の方向を向く方向に該Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度が変更されるように、前記傾斜角度変更部を制御するものであることが好ましい。

また、前記同期制御部は、トモシンセシス撮影時に、前記Ｘ線検出器の撮像面が前記Ｘ線源の方向の逆方向を向く方向に該Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度が変更されるように、前記傾斜角度変更部を制御するものであることが好ましい。

また、前記傾斜角度変更部は、前記Ｘ線源の移動方向に直交し、かつ、前記Ｘ線検出器の撮像面に平行な方向に延びるように、該Ｘ線検出器の撮像面の裏面の、前記Ｘ線源の移動方向の中央部に固定された軸と、該軸と係合されたモータとを備え、前記モータを駆動して前記軸を回転させることによって、前記Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度を変更するものであることが好ましい。

また、前記傾斜角度変更部は、前記Ｘ線源の移動方向に直交し、かつ、前記Ｘ線検出器の撮像面に平行な方向に延びるように、該Ｘ線検出器の撮像面の裏面の、前記Ｘ線源の移動方向の中央部に固定された第１の軸と、前記Ｘ線源の移動方向に直交し、かつ、前記Ｘ線検出器の撮像面に垂直な方向に延びるように、該Ｘ線検出器の、前記Ｘ線源の移動方向の端部に固定された第２の軸と、該第２の軸と係合されたモータとを備え、前記モータを駆動して前記第２の軸をその延在方向に移動させることによって、前記Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度を変更するものであることが好ましい。

また、前記傾斜角度変更部は、前記Ｘ線源の移動方向に直交し、かつ、前記Ｘ線検出器の撮像面に垂直な方向に延びるように、該Ｘ線検出器の、前記Ｘ線源の移動方向およびその逆方向の端部にそれぞれ固定された第１および第２の軸と、前記第１および第２の軸とそれぞれ係合された第１および第２のモータとを備え、前記第１および第２のモータを駆動して前記第１および第２の軸をその延在方向に対して互いに逆方向に移動させることによって、前記Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度を変更するものであることが好ましい。

また、前記傾斜角度変更部は、前記Ｘ線源の移動方向に直交し、かつ、前記Ｘ線検出器の撮像面に垂直な方向に延びるように、該Ｘ線検出器の、前記Ｘ線源の移動方向およびその逆方向の端部にそれぞれ固定された軸およびダンパーと、該軸と係合されたモータとを備え、前記Ｘ線検出器の、前記Ｘ線源の移動方向の逆方向の端部を前記ダンパーによって支え、前記モータを駆動して前記軸をその延在方向に移動させることによって、前記Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度を変更するものであることが好ましい。

また、前記傾斜角度変更部は、前記Ｘ線源の移動方向に直交し、かつ、前記Ｘ線検出器の撮像面に垂直な方向に延びるように、該Ｘ線検出器の撮像面の裏面の、前記Ｘ線源の移動方向の中央部に、該Ｘ線源の移動方向ないしその逆方向に移動可能に設けられた軸と、該軸と係合されたモータと、前記Ｘ線源の移動方向に直交し、かつ、前記Ｘ線検出器の撮像面に垂直な方向に延びるように、該Ｘ線検出器の、前記Ｘ線源の移動方向およびその逆方向の端部にそれぞれ固定された第１および第２のダンパーとを備え、前記Ｘ線検出器の、前記Ｘ線源の移動方向およびその逆方向の端部をそれぞれ前記第１および第２のダンパーによって支え、前記モータを駆動して前記軸を前記Ｘ線源の移動方向ないしその逆方向に移動させることによって、前記Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度を変更するものであることが好ましい。

また、前記同期制御部は、前記Ｘ線源の首振り角度と前記Ｘ線源の位置と前記Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度とを同期して変化させるものであることが好ましい。

また、本発明は、トモシンセシス撮影により、Ｘ線源を一方向に移動しつつ、首振り角度を変えて該Ｘ線源からＸ線を被写体に照射し、該被写体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出して、撮影角度の異なる複数枚のＸ線画像の投影データを取得し、該取得した複数枚のＸ線画像の投影データを用いて、前記被写体の所定高さの断面におけるＸ線断層画像を再構成するトモシンセシス撮影方法であって、
トモシンセシス撮影時に、前記Ｘ線源の位置と、前記Ｘ線検出器の撮像面の、前記Ｘ線源の移動方向に対する傾斜角度とを同期して変化させるように制御しながら、前記Ｘ線検出器を前記Ｘ線源の移動方向ないしその逆方向に移動することなく、該Ｘ線検出器の撮像面の、前記Ｘ線源の移動方向に対する傾斜角度を変更することを特徴とするトモシンセシス撮影方法を提供する。

ここで、トモシンセシス撮影時に、前記Ｘ線検出器の撮像面が前記Ｘ線源の方向を向く方向に該Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度が変更されるように制御することが好ましい。

また、トモシンセシス撮影時に、前記Ｘ線検出器の撮像面が前記Ｘ線源の方向の逆方向を向く方向に該Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度が変更されるように制御することが好ましい。

また、トモシンセシス撮影時に、前記Ｘ線源の首振り角度と、前記Ｘ線源の位置と、前記Ｘ線検出器の撮像面の、前記Ｘ線源の移動方向に対する傾斜角度とを同期して変化させるように制御しながら、前記Ｘ線検出器を前記Ｘ線源の移動方向ないしその逆方向に移動することなく、該Ｘ線検出器の撮像面の、前記Ｘ線源の移動方向に対する傾斜角度を変更することが好ましい。

本発明によれば、トモシンセシス撮影時に、Ｘ線源の首振り角度と、Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度とを同期して変化させるように制御しながら、Ｘ線検出器をＸ線源の移動方向ないしその逆方向に移動することなく、Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度を変更することによって、Ｘ線の画角を大きくするように改善するか、もしくは、Ｘ線源の首振り角度が小さくなるように改善することができる。

これにより、Ｘ線検出器の撮像面で受光されるＸ線の線量を均一化し、ムラの少ないＸ線画像を得ることができる。また、Ｘ線源からＸ線検出器の撮像面までのＸ線の照射距離を均一にし、画像の歪みを低減させることができる。さらに、Ｘ線源からＸ線検出器の撮像面までの間にある部材によるＸ線のケラレを少なくすることができる。また、トモシンセシス撮影時のＸ線源の移動距離を短縮することができるため、部品点数削減によるコストダウンを実現することができるし、Ｘ線源を小型化することができる。

本発明に関わるＸ線画像撮影装置の構成を表す一実施形態のブロック図である。 傾斜角度変更部の構成を表す第１の実施形態の概念図である。 傾斜角度変更部の構成を表す第２の実施形態の概念図である。 傾斜角度変更部の構成を表す第３の実施形態の概念図である。 傾斜角度変更部の構成を表す第４の実施形態の概念図である。 傾斜角度変更部の構成を表す第５の実施形態の概念図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、トモシンセシス撮影時のＸ線源およびＦＰＤの動作を表す第１の実施形態の概念図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、トモシンセシス撮影時のＸ線源およびＦＰＤの動作を表す第２の実施形態の概念図である。 トモシンセシス撮影を行うＸ線画像撮影装置の構成を表す一例の概念図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、トモシンセシス撮影によるＸ線断層画像の再構成時の様子を表す概念図である。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のＸ線画像撮影装置およびトモシンセシス撮影方法を詳細に説明する。

図１は、本発明のＸ線画像撮影装置の構成を表す一実施形態のブロック図である。同図に示すＸ線画像撮影装置１０は、人体等の被写体３４をトモシンセシス撮影（Ｘ線撮影）して、被写体３４の任意高さの断面におけるＸ線断層画像を再構成するものである。Ｘ線画像撮影装置１０は、入力部１２と、制御部１４と、撮影部１６と、画像処理部１８と、表示部２０と、出力部２２とによって構成されている。

入力部１２は、撮影開始の指示や撮影条件等を含む、各種の指示を入力するための部位であり、例えば、マウスやキーボード等を例示することができる。入力部１２からは指示信号が出力され、制御部１４に入力される。

制御部１４は、入力部１２から入力される指示信号に従って、撮影部１６における撮影操作、画像処理部１８における画像処理、表示部２０における画面表示、および出力部２２における出力処理を含む、Ｘ線画像撮影装置１０の動作を制御する制御信号を出力する部位である。制御部１４から出力される制御信号は、図示を省略しているが、撮影部１６、画像処理部１８、表示部２０および出力部２２の各部位に入力される。

撮影部１６は、制御部１４から入力される制御信号に従って、被写体３４をトモシンセシス撮影する部位であり、Ｘ線源２４と、Ｘ線源２４の首振り角度変更部（図示省略）と、Ｘ線源２４の移動機構（図示省略）と、撮影台２６と、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）２８と、ＦＰＤ２８の撮像面（Ｘ線の受光面）の傾斜角度変更部３０と、同期制御部３２とによって構成されている。

Ｘ線源２４は、撮影台２６の上面に位置決めされる被写体３４よりも所定間隔上方に離れた位置に配設されている。

首振り角度変更部は、同期制御部３２の制御により、トモシンセシス撮影時に、Ｘ線源２４の移動方向に対する首振り角度（Ｘ線の、ＦＰＤ２８の撮像面に対する照射角度）をＦＰＤ２８の撮像面の方向に変える。言い換えると、Ｘ線源２４の移動方向に直交し、かつ、ＦＰＤ２８の撮像面に平行な方向に延びる第１の仮想軸を中心としてＸ線源２４を回転することにより、ＦＰＤ２８の撮像面の方向（被写体３４の方向）にＸ線源２４の首振り角度を変える。

移動機構は、トモシンセシス撮影時に、Ｘ線源２４を一方向、図１の例では右方向に、各々の撮影位置において停止させながら間歇的に移動させる。

ＦＰＤ２８は、撮像面を上向きにして撮影台２６の下面に配設されている。ＦＰＤ２８は、被写体３４を透過したＸ線を検出して光電変換し、撮影された被写体３４のＸ線画像に対応するデジタル画像データ（投影データ）を出力する。ＦＰＤ２８は、放射線を電荷に直接変換する直接方式や、放射線を一旦光に変換し、変換された光をさらに電気信号に変換する間接方式等、各種方式のものが利用可能である。

傾斜角度変更部３０は、同期制御部３２の制御により、トモシンセシス撮影時に、ＦＰＤ２８をＸ線源２４の移動方向ないしその逆方向に移動することなく、ＦＰＤ２８の撮像面の、Ｘ線源２４の移動方向に対応する傾斜角度を変更する。言い換えると、Ｘ線源２４の移動方向に直交し、かつ、ＦＰＤ２８の撮像面に平行な方向に延びる第２の仮想軸を中心としてＦＰＤ２８の撮像面を右回りないし左回りに回転することにより、ＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度を変更する。傾斜角度変更部３０の具体例については後述する。

同期制御部３２は、トモシンセシス撮影時に、Ｘ線源２４の位置（撮影位置）とＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度とを同期して変化させるように制御する。ここで、同期制御部３２は、Ｘ線源２４の位置と首振り角度とが同期して変化する場合には、Ｘ線源２４の首振り角度とＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度とを同期して変化させるように制御してもよい。同期制御部３２は、最も好ましくは、Ｘ線源２４の首振り角度とＸ線源２４の位置とＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度とを同期して変化させるように制御することができる。同期制御部３２は、例えば、Ｘ線源２４の首振り角度（ないし位置）とＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度との関係を表すテーブルを用いることによって、両者の角度を制御することができる。このようなテーブルをあらかじめ作成しておき、入力部１２および制御部１４を介して同期制御部３２に格納しておくことができる。

また、同期制御部３２は、Ｘ線の画角を改善する場合には、トモシンセシス撮影時に、ＦＰＤ２８の撮像面がＸ線源２４の方向を向く方向にＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度が変更されるように、傾斜角度変更部３０を制御する。言い換えると、同期制御部３２は、Ｘ線源２４の首振り角度とＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度とを、それぞれ第１および第２の仮想軸を中心として同一方向、図１の例では左回りに回転させるように制御する。

また、同期制御部３２は、Ｘ線源２４の首振り角度を改善する場合には、トモシンセシス撮影時に、ＦＰＤ２８の撮像面がＸ線源２４の方向の逆方向を向く方向にＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度が変更されるように、傾斜角度変更部３０を制御する。言い換えると、同期制御部３２は、両者を逆方向、図１の例では、左回りおよび右回りに回転させるように制御する。

続いて、画像処理部１８は、制御部１４から入力される制御信号に従って、トモシンセシス撮影により取得された複数枚のＸ線画像の投影データを撮影部１６から受け取り、これら複数枚のＸ線画像の投影データを用いて画像合成処理を行って、被写体３４の任意高さの断面におけるＸ線断層画像を再構成する部位である。画像処理部１８は、記憶部３６と、補正部３８と、再構成部４０とによって構成されている。

記憶部３６は、撮影部１６から受け取った複数枚のＸ線画像の投影データを記憶する。補正部３８は、記憶部３６に記憶された複数枚のＸ線画像の投影データに所定の補正処理を施す。再構成部４０は、補正部３８による補正処理後の複数枚のＸ線画像の投影データを用いて画像合成処理を施すことによって、被写体３４の任意高さの断面におけるＸ線断層画像を再構成する。

続いて、表示部２０は、制御部１４から入力される制御信号に従って、画像処理部１８により再構成されたＸ線断層画像等を表示する部位であり、例えば、液晶ディスプレイ等のようなフラットパネル型ディスプレイを例示することができる。

また、出力部２２は、制御部１４から入力される制御信号に従って、画像処理部１８により再構成されたＸ線断層画像を出力する部位であり、例えば、Ｘ線断層画像をプリント出力するサーマルプリンタや、Ｘ線断層画像のデジタル画像データを各種の記録媒体に保存する記憶装置等を例示することができる。

次に、傾斜角度変更部３０の具体例を挙げて説明する。

図２は、傾斜角度変更部の構成を表す第１の実施形態の概念図である。同図に示す傾斜角度変更部３０ａは、軸４２と、モータ（Ｍ）４４とを備えている。

軸４２は、Ｘ線源２４の移動方向に直交し、かつ、ＦＰＤ２８の撮像面に平行な方向に延びるように、ＦＰＤ２８の撮像面の裏面の、Ｘ線源２４の移動方向の中央部に固定されている。
モータ４４は、例えば、ステッピングモータ等であって、ギア等を用いて軸４２と係合するように、図中軸４２の下方に配置されている。

この傾斜角度変更部３０ａでは、モータ４４を駆動することによって軸４２が右回りないし左回りに回転され、軸４２が回転されることによってＦＰＤ２８が回転され、撮像面の傾斜角度が変更される。

続いて、図３は、傾斜角度変更部の構成を表す第２の実施形態の概念図である。同図に示す傾斜角度変更部３０ｂは、第１および第２の軸４６，４８と、モータ５０とを備えている。

第１の軸４６は、第１の実施形態の軸４２と同じものである。
第２の軸４８は、Ｘ線源２４の移動方向に直交し、かつ、ＦＰＤ２８の撮像面に垂直な方向に延びるように、ＦＰＤ２８の、Ｘ線源２４の移動方向の端部、同図では右側の端部に固定されている。
モータ５０は、第２の軸４８と係合するように、図中第２の軸４８の右側に配置されている。

この傾斜角度変更部３０ｂでは、モータ５０を駆動することによって第２の軸４８がその延在方向、つまり、図中上方向ないし下方向に移動され、第２の軸４８が移動されることによって、第１の軸４６を中心としてＦＰＤ２８が回転され、撮像面の傾斜角度が変更される。

続いて、図４は、傾斜角度変更部の構成を表す第３の実施形態の概念図である。同図に示す傾斜角度変更部３０ｃは、第１および第２の軸５２，５４と、第１および第２のモータ５６，５８とを備えている。

第２の軸５４および第２のモータ５８は、第２の実施形態の第２の軸４８およびモータ５０と同じものである。
第１の軸５２は、Ｘ線源２４の移動方向に直交し、かつ、ＦＰＤ２８の撮像面に垂直な方向に延びるように、ＦＰＤ２８の、Ｘ線源２４の移動方向の逆方向の端部、同図では左側の端部に固定されている。
第１のモータ５６は、第１の軸５２と係合するように、図中第１の軸５２の左側に配置されている。

この傾斜角度変更部３０ｃでは、第１および第２のモータ５６，５８を駆動することによって、第１および第２の軸５２，５４がその延在方向に対して互いに逆方向に移動され、つまり、第１の軸５２が上方向、かつ、第２の軸５４が下方向に移動されるか、もしくは、第１の軸が５２下方向、かつ、第２の軸５４が上方向に移動され、これによってＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度が変更される。

続いて、図５は、傾斜角度変更部の構成を表す第４の実施形態の概念図である。同図に示す傾斜角度変更部３０ｄは、軸６０と、モータ６２と、ダンパー６４とを備えている。

軸６０およびモータ６２は、第２の実施形態の第２の軸４８およびモータ５０と同じものである。
ダンパー６４は、例えば、バネ等であって、Ｘ線源２４の移動方向に直交し、かつ、ＦＰＤ２８の撮像面に垂直な方向に延びるように、ＦＰＤ２８の、Ｘ線源２４の移動方向の逆方向の端部、同図では左側の端部に固定されている。

この傾斜角度変更部３０ｄでは、ＦＰＤ２８の、Ｘ線源２４の移動方向の逆方向の端部がダンパー６４によって支えられ、モータ５０を駆動することによって軸６０がその延在方向、つまり、上方向ないし下方向に移動され、軸６０が移動されることによってＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度が変更される。

最後に、図６は、傾斜角度変更部の構成を表す第５の実施形態の概念図である。同図に示す傾斜角度変更部３０ｅは、軸６６と、モータ（図示省略）と、第１および第２のダンパー６８，７０とを備えている。

第１のダンパー６８は、第４の実施形態のダンパー６４と同じものである。
第２のダンパー７０は、同様に、バネ等であって、Ｘ線源２４の移動方向に直交し、かつ、ＦＰＤ２８の撮像面に垂直な方向に延びるように、ＦＰＤ２８の、Ｘ線源２４の移動方向の端部、同図では右側の端部に固定されている。
軸６６は、Ｘ線源２４の移動方向に直交し、かつ、ＦＰＤ２８の撮像面に垂直な方向に延びるように、ＦＰＤ２８の撮像面の裏面の、Ｘ線源２４の移動方向の中央部に、Ｘ線源２４の移動方向ないしその逆方向に移動可能に設けられている。
モータは、軸６６と係合するように配置されている。

この傾斜角度変更部３０ｅでは、ＦＰＤ２８の、Ｘ線源２４の移動方向およびその逆方向の端部がそれぞれダンパー６８，７０によって支えられ、モータを駆動することによって、軸６６がＸ線源２４の移動方向ないしその逆方向に移動され、軸６６の位置に応じてＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度が変更される。

次に、本発明のトモシンセシス撮影方法に従って、トモシンセシス撮影時のＸ線画像撮影装置１０の動作を説明する。

被写体３４が撮影台２６の上面に位置決めされた後、入力部１２から撮影開始の指示等が与えられると、制御部１４の制御によりトモシンセシス撮影が開始される。

撮影が開始されると、撮影部１６では、同期制御部３２により、Ｘ線源２４の首振り角度とＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度とを同期して変化させるように制御される。同期制御部３２は、Ｘ線の画角を改善する場合には、ＦＰＤ２８の撮像面がＸ線源２４の方向を向く方向にＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度が変更されるように、傾斜角度変更部３０を制御し、Ｘ線源２４の首振り角度を改善する場合には、ＦＰＤ２８の撮像面がＸ線源２４の方向の逆方向を向く方向にＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度が変更されるように、傾斜角度変更部３０を制御する。

これに応じて、移動機構により、Ｘ線源２４を一方向に移動しつつ、首振り角度変更部により、Ｘ線撮影が行われる毎に、Ｘ線源２４の移動方向に対する首振り角度が変更される。また同時に、傾斜角度変更部３０により、ＦＰＤ２８をＸ線源２４の移動方向ないしその逆方向に移動することなく、ＦＰＤ２８の撮像面の、Ｘ線源２４の移動方向に対する傾斜角度が変更される。

上記のように、Ｘ線源２４の首振り角度とＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度とを同期して変化させることによって、Ｘ線撮影が行われる毎に、照射角度の異なるＸ線が被写体３４に照射され、被写体を透過したＸ線がＦＰＤ２８によって検出され、１回のトモシンセシス撮影で撮影角度の異なる複数枚のＸ線画像が撮影される。そして、被写体３４のＸ線画像の撮影が行われる度に、ＦＰＤ２８から、撮影されたＸ線画像に対応する投影データが出力される。

続いて、画像処理部１８では、撮影部１６により取得された複数枚のＸ線画像の投影データが記憶部３６に記憶される。続いて、補正部３８により、記憶部３６に記憶された複数枚のＸ線画像の投影データに所定の補正処理が行われ、再構成部４０により、補正部３８による補正処理後の複数枚のＸ線画像の投影データを用いて画像合成処理を施すことによって、被写体３４の任意高さの断面におけるＸ線断層画像が再構成される。

出力されたＸ線断層画像は表示部２０に表示される。また、出力されたＸ線断層画像は出力部２２に入力され、出力部２２において、例えば、Ｘ線断層画像がプリント出力され、Ｘ線断層画像のデジタル画像データが記録媒体に保存される。

次に、トモシンセシス撮影時の、Ｘ線源２４の首振り角度およびＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度について説明する。
まず、Ｘ線の画角を改善する場合について説明する。

図７（Ａ）〜（Ｃ）は、トモシンセシス撮影時のＸ線源およびＦＰＤの動作を表す第１の実施形態の概念図である。同図（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、トモシンセシス撮影の初期状態、撮影中、終了時のＸ線源２４およびＦＰＤ２８の状態である。

同図（Ａ）に示すように、トモシンセシス撮影の初期状態には、Ｘ線源２４が図中左側の所定位置に移動され、第１の仮想軸を中心として左回りに回転されてＦＰＤ２８の撮像面の方向に向けられる。一方、ＦＰＤ２８の撮像面も第２の仮想軸を中心として左周りに回転され、Ｘ線源２４の方向に向けられる。この時、Ｘ線源２４の首振り角度およびＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度はともに左回りに最大となっている。

撮影が開始され、Ｘ線源２４が図中右側に移動するに従って、Ｘ線源２４は第１の仮想軸を中心として右回りに順次回転され、首振り角度は次第に小さくなる。一方、ＦＰＤ２８の撮像面も第２の仮想軸を中心として右回りに順次回転され、傾斜角度は次第に小さくなる。そして、同図（Ｂ）に示すように、Ｘ線源２４がＦＰＤ２８の直上の、Ｘ線源２４の移動方向の中央位置に到達した時、Ｘ線源２４の首振り角度およびＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度はともに０となる。

その後、Ｘ線源２４が、その移動方向の中央位置から図中右側にさらに移動するに従って、Ｘ線源２４は第１の仮想軸を中心としてさらに右回りに回転され、首振り角度は右回りに次第大きくなる。一方、ＦＰＤ２８の撮像面も第２の仮想軸を中心としてさらに右回りに回転され、傾斜角度は右回りに次第に大きくなる。

そして、撮影の終了時には、同図（Ｃ）に示すように、Ｘ線源２４が図中右側の所定位置に到達する。この時、Ｘ線源２４の首振り角度およびＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度はともに右回りに最大となっている。

このように、トモシンセシス撮影時に、Ｘ線源２４の首振り角度とＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度とを同期させて、ＦＰＤ２８の撮像面がＸ線源２４の方向を向く方向にＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度が変更されるように、傾斜角度変更部３０を制御することにより、ＦＰＤ２８の撮像面に対して、Ｘ線源２４から照射されるＸ線の範囲を広くし、画角を改善することができる。これにより、ＦＰＤ２８の撮像面で受光されるＸ線の線量を均一化し、ムラの少ないＸ線画像を得ることができる。また、Ｘ線源２４からＦＰＤ２８の撮像面までのＸ線の照射距離を均一にし、画像の歪みを低減させることができる。さらに、Ｘ線源２４からＦＰＤ２８の撮像面までの間にある部材によるＸ線のケラレを少なくすることができる。

次に、Ｘ線源の首振り角度を改善する場合について説明する。

図８（Ａ）〜（Ｃ）は、トモシンセシス撮影時のＸ線源およびＦＰＤの動作を表す第２の実施形態の概念図である。同図（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、トモシンセシス撮影の初期状態、撮影中、終了時のＸ線源２４およびＦＰＤ２８の状態である。

同図（Ａ）に示すように、トモシンセシス撮影の初期状態には、Ｘ線源２４が図中左側の所定位置に移動され、第１の仮想軸を中心として左回りに回転されてＦＰＤ２８の撮像面の方向に向けられる。一方、ＦＰＤ２８の撮像面は第２の仮想軸を中心として右周りに回転され、Ｘ線源２４とは逆の方向に向けられる。この時、Ｘ線源２４の首振り角度は左回りに最大であり、ＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度は右回りに最大となっている。

撮影が開始され、Ｘ線源２４が図中右側に移動するに従って、Ｘ線源２４は第１の仮想軸を中心として右回りに順次回転され、首振り角度は次第に小さくなる。一方、ＦＰＤ２８の撮像面は第２の仮想軸を中心として左回りに順次回転され、傾斜角度は次第に小さくなる。そして、同図（Ｂ）に示すように、Ｘ線源２４がＦＰＤ２８の直上の、Ｘ線源２４の移動方向の中央位置に到達した時、Ｘ線源２４の首振り角度およびＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度はともに０となる。

その後、Ｘ線源２４が、その移動方向の中央位置から図中右側にさらに移動するに従って、Ｘ線源２４は第１の仮想軸を中心としてさらに右回りに回転され、首振り角度は右回りに次第大きくなる。一方、ＦＰＤ２８の撮像面は第２の仮想軸を中心としてさらに左回りに回転され、傾斜角度は左回りに次第に大きくなる。

そして、撮影の終了時には、同図（Ｃ）に示すように、Ｘ線源２４が図中右側の所定位置に到達する。この時、Ｘ線源２４の首振り角度は右回りに最大であり、ＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度は左回りに最大となっている。

このように、トモシンセシス撮影時に、Ｘ線源２４の首振り角度とＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度とを同期させて、ＦＰＤ２８の撮像面がＸ線源２４の方向の逆方向を向く方向にＦＰＤ２８の撮像面の傾斜角度が変更されるように、傾斜角度変更部３０を制御することにより、Ｘ線源２４の首振り角度が小さくなるように改善することができる。これにより、トモシンセシス撮影時のＸ線源２４の移動距離を短縮することができるため、部品点数削減によるコストダウンを実現することができるし、Ｘ線源２４を小型化することができる。

なお、本発明のＸ線画像撮影装置の各部位の具体的な構成は何ら制限されず、同様の機能を実現する各種の手段によって実現することができる。

本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１０ Ｘ線画像撮影装置
１２ 入力部
１４ 制御部
１６ 撮影部
１８ 画像処理部
２０ 表示部
２２ 出力部
２４ Ｘ線源
２６ 撮影台
２８ フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
３０，３０ａ〜３０ｅ 傾斜角度変更部
３２ 同期制御部
３４ 被写体
３６ 記憶部
３８ 補正部
４０ 再構成部
４２，４６，４８，５２，５４，６０，６６ 軸
４４，５０，５６，５８，６２ モータ
６４，６８，７０ ダンパー

Claims (13)

1. トモシンセシス撮影により、Ｘ線源を一方向に移動しつつ、首振り角度を変えて該Ｘ線源からＸ線を被写体に照射し、該被写体を透過したＸ線を前記Ｘ線検出器で検出して、撮影角度の異なる複数枚のＸ線画像の投影データを取得する撮影部と、
   前記撮影部によって取得された複数枚のＸ線画像の投影データを用いて、前記被写体の所定高さの断面におけるＸ線断層画像を再構成する画像処理部とを備え、
   前記撮影部は、前記Ｘ線検出器を前記Ｘ線源の移動方向ないしその逆方向に移動することなく、該Ｘ線検出器の撮像面の、前記Ｘ線源の移動方向に対する傾斜角度を変更する傾斜角度変更部と、
   前記Ｘ線源の位置と前記Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度とを同期して変化させるように制御する同期制御部とを備えていることを特徴とするＸ線画像撮影装置。
2. 前記同期制御部は、トモシンセシス撮影時に、前記Ｘ線検出器の撮像面が前記Ｘ線源の方向を向く方向に該Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度が変更されるように、前記傾斜角度変更部を制御するものである請求項１に記載のＸ線画像撮影装置。
3. 前記同期制御部は、トモシンセシス撮影時に、前記Ｘ線検出器の撮像面が前記Ｘ線源の方向の逆方向を向く方向に該Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度が変更されるように、前記傾斜角度変更部を制御するものである請求項１に記載のＸ線画像撮影装置。
4. 前記傾斜角度変更部は、前記Ｘ線源の移動方向に直交し、かつ、前記Ｘ線検出器の撮像面に平行な方向に延びるように、該Ｘ線検出器の撮像面の裏面の、前記Ｘ線源の移動方向の中央部に固定された軸と、該軸と係合されたモータとを備え、前記モータを駆動して前記軸を回転させることによって、前記Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度を変更するものである請求項１〜３のいずれかに記載のＸ線画像撮影装置。
5. 前記傾斜角度変更部は、前記Ｘ線源の移動方向に直交し、かつ、前記Ｘ線検出器の撮像面に平行な方向に延びるように、該Ｘ線検出器の撮像面の裏面の、前記Ｘ線源の移動方向の中央部に固定された第１の軸と、前記Ｘ線源の移動方向に直交し、かつ、前記Ｘ線検出器の撮像面に垂直な方向に延びるように、該Ｘ線検出器の、前記Ｘ線源の移動方向の端部に固定された第２の軸と、該第２の軸と係合されたモータとを備え、前記モータを駆動して前記第２の軸をその延在方向に移動させることによって、前記Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度を変更するものである請求項１〜３のいずれかに記載のＸ線画像撮影装置。
6. 前記傾斜角度変更部は、前記Ｘ線源の移動方向に直交し、かつ、前記Ｘ線検出器の撮像面に垂直な方向に延びるように、該Ｘ線検出器の、前記Ｘ線源の移動方向およびその逆方向の端部にそれぞれ固定された第１および第２の軸と、前記第１および第２の軸とそれぞれ係合された第１および第２のモータとを備え、前記第１および第２のモータを駆動して前記第１および第２の軸をその延在方向に対して互いに逆方向に移動させることによって、前記Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度を変更するものである請求項１〜３のいずれかに記載のＸ線画像撮影装置。
7. 前記傾斜角度変更部は、前記Ｘ線源の移動方向に直交し、かつ、前記Ｘ線検出器の撮像面に垂直な方向に延びるように、該Ｘ線検出器の、前記Ｘ線源の移動方向およびその逆方向の端部にそれぞれ固定された軸およびダンパーと、該軸と係合されたモータとを備え、前記Ｘ線検出器の、前記Ｘ線源の移動方向の逆方向の端部を前記ダンパーによって支え、前記モータを駆動して前記軸をその延在方向に移動させることによって、前記Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度を変更するものである請求項１〜３のいずれかに記載のＸ線画像撮影装置。
8. 前記傾斜角度変更部は、前記Ｘ線源の移動方向に直交し、かつ、前記Ｘ線検出器の撮像面に垂直な方向に延びるように、該Ｘ線検出器の撮像面の裏面の、前記Ｘ線源の移動方向の中央部に、該Ｘ線源の移動方向ないしその逆方向に移動可能に設けられた軸と、該軸と係合されたモータと、前記Ｘ線源の移動方向に直交し、かつ、前記Ｘ線検出器の撮像面に垂直な方向に延びるように、該Ｘ線検出器の、前記Ｘ線源の移動方向およびその逆方向の端部にそれぞれ固定された第１および第２のダンパーとを備え、前記Ｘ線検出器の、前記Ｘ線源の移動方向およびその逆方向の端部をそれぞれ前記第１および第２のダンパーによって支え、前記モータを駆動して前記軸を前記Ｘ線源の移動方向ないしその逆方向に移動させることによって、前記Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度を変更するものである請求項１〜３のいずれかに記載のＸ線画像撮影装置。
9. 前記同期制御部は、前記Ｘ線源の首振り角度と前記Ｘ線源の位置と前記Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度とを同期して変化させるものである請求項１〜８のいずれかに記載のＸ線画像撮影装置。
10. トモシンセシス撮影により、Ｘ線源を一方向に移動しつつ、首振り角度を変えて該Ｘ線源からＸ線を被写体に照射し、該被写体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出して、撮影角度の異なる複数枚のＸ線画像の投影データを取得し、該取得した複数枚のＸ線画像の投影データを用いて、前記被写体の所定高さの断面におけるＸ線断層画像を再構成するトモシンセシス撮影方法であって、
    トモシンセシス撮影時に、前記Ｘ線源の位置と、前記Ｘ線検出器の撮像面の、前記Ｘ線源の移動方向に対する傾斜角度とを同期して変化させるように制御しながら、前記Ｘ線検出器を前記Ｘ線源の移動方向ないしその逆方向に移動することなく、該Ｘ線検出器の撮像面の、前記Ｘ線源の移動方向に対する傾斜角度を変更することを特徴とするトモシンセシス撮影方法。
11. トモシンセシス撮影時に、前記Ｘ線検出器の撮像面が前記Ｘ線源の方向を向く方向に該Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度が変更されるように制御する請求項１０に記載のトモシンセシス撮影方法。
12. トモシンセシス撮影時に、前記Ｘ線検出器の撮像面が前記Ｘ線源の方向の逆方向を向く方向に該Ｘ線検出器の撮像面の傾斜角度が変更されるように制御する請求項１０に記載のトモシンセシス撮影方法。
13. トモシンセシス撮影時に、前記Ｘ線源の首振り角度と、前記Ｘ線源の位置と、前記Ｘ線検出器の撮像面の、前記Ｘ線源の移動方向に対する傾斜角度とを同期して変化させるように制御しながら、前記Ｘ線検出器を前記Ｘ線源の移動方向ないしその逆方向に移動することなく、該Ｘ線検出器の撮像面の、前記Ｘ線源の移動方向に対する傾斜角度を変更する請求項１０〜１２のいずれかに記載のトモシンセシス撮影方法。

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