JP4423959B2

JP4423959B2 - 断層撮影装置

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Publication number: JP4423959B2
Application number: JP2003418259A
Authority: JP
Inventors: 尚孝森田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2023-12-16
Also published as: CN1628610A; US20050129168A1; KR100652786B1; KR20050061339A; CN100386056C; US7519142B2; JP2005176916A

Description

この発明は、コーン状ビームの放射線照射用の放射線照射手段と透過放射線像検出用の放射線面検出手段とを被検体を通る直線を回転軸として回転させて被検体の関心部位を走査するとともに、コーン状ビームの放射線の照射に伴って放射線面検出手段から出力される放射線像検出データと再構成用アルゴリズムとに基づいて断層画像用画素データを再構成処理する断層撮影装置に係り、特に、放射線照射手段と放射線面検出手段の回転軸と放射線照射軸との間に発生する機械的ずれによって付随するデータ処理負荷の軽減を図るための技術に関する。

この種の断層撮像装置のひとつとしてＣ型アーム駆動式のＸ線断層撮影装置がある。従来のＣ型アーム駆動式のＸ線断層撮影装置は、図６に示すように、コーン状ビームのＸ線照射用のＸ線管（放射線照射手段）５１とフラットパネル型等の透過Ｘ線像検出用のＸ線面検出器（放射線面検出手段）５２とがＣ型アーム５３の一端と他端に対向配置されている。Ｃ型アーム５３の駆動により被検体Ｍを挟んで２つの円弧軌道を対向して設定し、両円弧軌道のいずれか一方の円弧軌道上にＸ線管５１を移動させるのと同期して、他方の円弧軌道上にＸ線面検出器５２をＸ線管５１との間隔が一定になるように移動させる。所定の円弧走査を行う場合は、被検体Ｍを挟んでＸ線管５１とＸ線面検出器５２とを個別に走査して、被検体Ｍの関心領域の３次元ボリュームデータを生成する画像再構成処理（以下、単に「再構成処理」という）を行なうための断層撮影を行なっている。

また、画像再構成処理としては、Ｘ線管５１とＸ線面検出器５２を駆動して、走査各位置で検出された被検体Ｍの関心領域についてのフィルタリング処理後の一群のデータを、撮影された被検体Ｍの関心領域に仮想的に設定される３次元格子群の所定の格子点に逆投影して、関心領域の３次元ボリュームデータを生成する再構成処理を行なっている。（特許文献１）。
特開２００２−２６７６２２号公報（第７頁、第８頁および図９、図１０）

しかしながら、従来のＸ線断層撮影装置は、Ｘ線管５１とＸ線面検出器５２の回転軸ＲＡと放射線照射軸ＸＡとの間に発生する機械的ずれに起因して過重なデータ処理が加わるという問題がある。

従来装置の場合、再構成処理における再構成用アルゴリズムは、回転軸ＲＡと直交する１枚の平面上にＸ線照射軸ＸＡが常に存在すると仮定することでアルゴリズムの簡潔化が図られている。しかしながら、Ｘ線照射軸ＸＡと回転軸ＲＡの間に機械的ずれが生じてＸ線照射軸ＸＡが在るべき平面から外れて相対的に傾く場合がある。

すなわち、Ｘ線管５１の側から眺めてＸ線照射軸ＸＡが平面に対して傾いていないと仮定すると、図７に示すように、関心部位に設定された立方体の格子点マトリックスＶの一面だけが見える。これに対して、Ｘ線照射軸ＸＡが平面に対して傾くと、図８に示すように、関心部位に設定された立方体の格子点マトリックスＶの二面が見える。具体的には、図８のようになっているのに図７だと仮定して再構成処理すると、格子点マトリックスＶの中の各格子点ＪとＸ線面検出器５２のＸ線検出面上の対応点である検出点Ｋとの位置ずれが発生する。すなわち、この位置ずれ状態で取得されたＸ線画像用画素データに基づいてＸ線撮再構成処理を行なうと、データ処理の結果にＸ線照射軸ＸＡの相対的な傾きに起因する誤差が含まれてしまう。

その結果、最終的なＸ線断層画像にアーティファクト（偽像）が出現するといった問題がある。

上述のように常時存在するべき回転軸の平面に対してＸ線照射軸ＸＡが相対的に傾いた時でも、適正な再構成処理を行なうために、再構成用アルゴリズムとしてＸ線照射軸ＸＡの傾きに対処する複雑な演算ステップが組み込まれた高度な別のアルゴリズムを用いたり、Ｘ線面検出器５２から出力されるＸ線像検出データの全てにＸ線照射軸ＸＡの傾きの量に応じたデータ変換を施したりして再構成処理を行なっている。

しかしながら、このような場合、複雑な演算ステップの組み込みを伴うアルゴリズムの高度化や、Ｘ線像検出データの全てにデータ変換を施す前処理は、必然的にデータ処理の負荷を大幅に増加させている。

さらに、上述のアルゴリズムを用いる場合、格子点ＪとＸ線面検出器の検出点Ｋの位置ずれにより、図８に示すように、検出点Ｋが配列方向に傾いた状態で収集されるＸ線像検出データは、図７に示すように、各格子点Ｊから行または列方向に連続的に並んだデータとして記憶されず、検出点Ｋの行または列方向に飛ばして間欠的に並んだデータとして記憶される。したがって、間欠的に記憶されたＸ線像検出データの読み出しは、少量のデータを間欠的に読み出すことになり、データ転送速度の早いキャッシュメモリに一度に連続して使用するデータを読み出して一時記憶しながら効率的な演算処理が図れないといった不都合が生じている。

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、放射線照射手段と放射線面検出手段の回転軸と放射線照射軸との間に発生する機械的ずれに付随して加わるデータ処理負荷の軽減を図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に記載の発明に係る断層撮影装置は、被検体の関心部位にコーン状ビームの放射線を照射する放射線照射手段と、コーン状ビームの放射線照射に伴って生じる被検体の透過放射線像を検出する放射線面検出手段と、前記放射線照射手段と前記放射線面検出手段とを被検体の関心部位を挟んで対向した状態を維持したままで被検体を通る直線を回転軸として回転させて関心部位を走査する撮像系走査手段と、コーン状ビームの放射線の照射に伴って前記放射線面検出手段から出力される放射線像検出データと再構成用アルゴリズムとに基づいて、被検体の関心部位に仮想的に設定される格子点マトリックスについて断層画像用画素データの再構成処理を行なう再構成処理手段とを備えた断層撮影装置において、（Ａ）前記再構成処理手段に用いられる再構成用アルゴリズムは、（Ｂ）前記放射線照射手段と前記放射線面検出手段の回転軸と直交する平面上に放射線照射軸が常に存在することを仮定とするとともに、（Ｃ）前記再構成処理手段による再構成処理の際に再構成用アルゴリズムに設定されるパラメータが、前記放射線照射手段と前記放射線面検出手段の回転軸と放射線照射軸との間に発生する機械的ずれを修正する修正パラメータであり、（Ａ）前記再構成用アルゴリズムは、（Ｄ）前記修正パラメータとして回転軸と直交する平面に対し放射線照射軸が相対的に傾く態様の機械的ずれを修正した対平面傾斜修正パラメータが用いられ、前記対平面傾斜修正パラメータは、（Ｄ１）放射線照射軸が前記直交する平面に常時存在すると仮定した第１放射線照射軸を設定し、（Ｄ２）この第１放射線照射軸に対して実測時に傾きを含む第２放射線照射軸の傾き量を予め求め、（Ｄ３）前記放射線照射手段が前記第１放射線照射軸上に存すると、さらに仮定し、この状態において前記求めた傾き量を反映させた第３放射線照射軸を設定し、（Ｄ４）関心部位に仮想的に設定される格子点マトリックスの設定位置および放射線面検出手段の放射線検出面の位置が第１放射線照射軸上から第３放射線照射軸上にシフトしたときの距離として求めることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明の断層撮影装置により放射線断層撮影を実行する場合、放射線撮像系走査手段によって、コーン状ビームの放射線照射用の放射線照射手段と透過放射線像検出用の放射線面検出手段とを被検体の関心部位を挟んで対向した状態を維持したままで被検体を通る直線を回転軸として回転させて関心部位を走査する。同時に、コーン状ビームの放射線の照射に伴って放射線面検出手段から出力される放射線像検出データと再構成用アルゴリズムとに基づいて関心部位に仮想的に設定した格子点マトリックスについて断層画像用画素データの再構成処理を再構成処理手段により行なう。

また、再構成処理手段における放射線断層画像用画素データの再構成処理の際、放射線照射手段と放射線面検出手段との回転軸と直交する平面上に放射線照射軸が常に存在すると仮定して再構成用アルゴリズムが用いられる。つまり、再構成処理手段で行なう再構成処理の際に放射線照射手段と放射線面検出手段の回転軸と放射線照射軸との間で発生する機械的ずれを修正する修正パラメータが再構成用アルゴリズムに設定される。

このように、再構成処理手段における放射線断層画像用画素データを再生する再構成処理では、放射線照射手段と放射線面検出手段の回転軸と直交する平面上に放射線照射軸が常に存在すると仮定し、簡潔な（データ処理負荷が軽い）再構成用アルゴリズムを用いるとともに、再構成処理手段により行なわれる再構成処理の際に再構成用アルゴリズムに放射線照射手段と放射線面検出手段の回転軸と放射線照射軸との間で発生する機械的ずれ修正した修正パラメータを設定する構成を備えることにより、放射線照射手段と放射線面検出手段の回転軸と放射線照射軸との間で発生する機械的ずれによってデータ処理結果に生じる誤差の回避を、再構成用アルゴリズムに修正パラメータを設定して簡単なデータ処理で行なうことができる。すなわち、再構成用アルゴリズムが有するデータ処理負荷の軽量性を損なわずに高速なデータ処理が実現できる。

［作用・効果］請求項１の発明の断層撮影装置の場合、放射線照射軸が直交平面に対して相対的に傾く態様の機械的ずれを修正した対平面傾斜修正パラメータが再構成用アルゴリズムに設定されるので、放射線照射軸が直交平面に対して相対的に傾くという機械的ずれに起因するデータ処理結果の誤差を好適に回避することができる。

また、対平面傾斜修正パラメータは、関心部位に仮想的に設定される格子点マトリックスの設定位置および放射線面検出手段の放射線検出面の位置が第１放射線照射軸上から第３放射線照射軸上にシフトしたときの距離として取り扱うことで求められているので、格子点マトリックスの設定位置および放射線面検出手段の放射線検出面の位置を変更する程度の簡単な処理で対平面傾斜修正パラメータが容易に求められる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の断層撮影装置において、（Ａ）再構成用アルゴリズムは、（Ｅ）前記放射線面検出手段の放射線検出面が放射線照射軸に常に垂直であると仮定するとともに、（Ｆ）対平面傾斜修正パラメータを求める際に放射線検出面が放射線照射軸に常に垂直であると仮定し、前記放射線面検出手段の放射線検出面の位置にシフトする方向を放射線検出面の面方向とすることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項２の発明の断層撮影装置の場合、再構成用アルゴリズムが放射線面検出手段の放射線検出面が放射線軸に常に垂直であると、さらに仮定することにより再構成用アルゴリズムはより簡潔となり、再構成処理のデータ処理負荷がより軽くなる。
また、放射線面検出手段の放射線検出面の位置のシフトは放射線検出面の面方向だけとするので、対平面傾斜修正パラメータを求める際の放射線検出面の位置シフトの処理がより簡単となり、対平面傾斜修正パラメータをより容易に求められる。

また、請求項３に記載の発明は、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、（Ｈ）前記放射線照射軸に対して発生する機械的ずれを計測する計測手段と、（Ｉ）前記計測手段で計測された機械的ずれの量に応じて修正した修正パラメータを算出するパラメータ算出手段と、（Ｊ）前記パラメータ算出手段で算出された修正パラメータを記憶するパラメータ記憶手段とを備えたことを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項３の発明の断層撮影装置の場合、放射線照射手段と放射線面検出手段の回転軸と放射線照射軸との間の機械的ずれの計測から修正パラメータの記憶までの一連の処理が装置自体で行なえる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の断層撮影装置において、（Ｋ）前記放射線照射手段と前記放射線面検出手段がアームの一端と他端に対向配置され、前記撮像系走査手段がアームを駆動するのに伴って放射線照射手段と放射線面検出手段が回転して関心部位が走査されるように構成したことを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項４の発明の断層撮影装置の場合、アーム駆動式の装置において放射線照射手段と放射線面検出手段の回転軸と放射線照射軸との間に発生する機械的ずれによってデータ処理結果に誤差が生じることを回避することができる。

本発明に係る断層撮影装置によれば、再構成処理手段における断層画像用画素データの再構成処理では、放射線照射手段と放射線面検出手段の回転軸と直交する１枚の平面の上に放射線照射軸が常に存在すると仮定することにより、データ処理負荷の軽い再構成用アルゴリズムを用いるとともに、再構成処理手段により行なわれる再構成処理の際に再構成用アルゴリズムに放射線照射手段と放射線面検出手段のなす回転軸と放射線照射軸との間で発生する機械的ずれを修正する修正パラメータを設定する構成を備えている。したがって、放射線照射手段と放射線面検出手段のなす回転軸と放射線照射軸との間で発生する機械的ずれによってデータ処理結果に誤差が生じたとしても、再構成用アルゴリズムに修正パラメータを予め設定するだけで、データ処理が重くなる複雑なアルゴリズムを用いらなくてもよい。すなわち、修正パラメータを設定した簡単なデータ処理だけで、再構成用アルゴリズムが有するデータ処理負荷の軽量性を損なわずに高速なデータ処理を行なうことができる。

この発明の実施例について図面を参照して説明する。実施例装置は、病院などの医療機関で使用される医用のコーン状ビームの放射線照射型であるＣ型アーム駆動式のＸ線断層撮影装置であり、図１は実施例に係るＸ線断層撮影装置（以下、単に「断層撮影装置」という）の全体的な構成を示すブロック図、図２は実施例の装置におけるＸ線撮像系の機械的な配置を斜視状態で示す模式図である。なお、Ｘ線断層撮影装置は、本発明の断層撮影装置に相当する。

実施例の断層撮影装置は、図１に示すように、全体形状がＣ字状のＣ型アーム３の一端と他端に対向配置されているコーン状ビームのＸ線照射用のＸ線管１および透過Ｘ線像検出用のフラットパネル型Ｘ線検出器２（以下、適宜、「ＦＰＤ２」という）と、Ｃ型アーム３を駆動することにより、Ｘ線管１とＦＰＤ２とを被検体Ｍの関心部位を挟んで対向した状態を維持したままで被検体Ｍを通る直線を回転軸ＲＡとして回転させて被検体Ｍの関心部位を走査するＸ線撮像系走査機構４と、コーン状ビームのＸ線の照射に伴ってＦＰＤ２から出力されるＸ線像検出データを記憶するＸ線像検出データ記憶部５と、Ｘ線像検出データ記憶部５に記憶されているＸ線像検出データと再構成用アルゴリズムとに基づき関心部位に仮想的に設定される格子点マトリックスについてＸ線断層画像用画素データの再構成処理を行なう再構成処理部６と、再構成処理部６によって再構成されたＸ線断層画像用画素データを記憶するＸ線画像用データ記憶部７と、Ｘ線断層画像表示用の表示モニタ８や断層撮影に必要な指令やデータを入力する操作部９などが配備されている。

なお、Ｘ線管１は、本発明の放射線照射手段に、フラットパネル型Ｘ線検出器２は放射線面検出手段に、Ｘ線撮像系走査機構４は撮像系走査手段に、再構成処理部６は、再構成処理手段にそれぞれ相当する。

Ｃ型アーム３は柱状の支持部材１０の上端側に水平に取り着けられている円柱状部材１１の先端に受け支えられており、円柱状部材１１が中心軸回りの回転が可能に取り付けられている。Ｃ型アーム３は円柱状部材１１の回転に伴って円柱状部材１１の中心軸の周りを回るＲＡ周りの回転を行なうように構成されている。また、Ｃ型アーム３は、アーム長手方向の曲がりに沿ってＣ型アーム３がスライドしながら回転移動するように円柱状部材１１に配備されている。また、支持部材１０は移動式台車１２に上下に昇降可能に立設されており、移動式台車１２の移動や支持部材１０の昇降に伴ってＸ線管１およびＦＰＤ２がＣ型アーム３ごと水平方向に平行移動する。

したがって、本実施例の断層撮影装置の場合、移動式台車１２の移動や支持部材１０の昇降により、Ｘ線管１とＦＰＤ２の回転軸ＲＡである被検体Ｍを通る直線の位置を変更して撮影位置を変えることができる。

また、Ｘ線撮像系走査機構４は撮像系走査制御部１３のコントロールによってＣ型アーム３のロータリー回転によるＸ線撮像系の走査とＣ型アーム３の回転移動によるＸ線撮像系の走査とが選択的に行なえる構成となっている。実施例装置のＸ線撮像系の走査では、Ｘ線管１とＦＰＤ２が被検体Ｍを約半周（１８０°＋コーン状ビームＸ線の拡がり角度）する範囲を回転する構成であるが、Ｘ線管１とＦＰＤ２は被検体Ｍを完全に１周（３６０°以上）する範囲を回転する構成でもよい。

なお、Ｘ線撮像系走査機構４は、電動モータと回転ギヤによる回転機構やラック・ピニオンによる移動機構などを組み合わせることで構成されている。

実施例装置によるＸ線断層撮影は次のようにして行なわれる。先ず、前述のようにＸ線管１およびＦＰＤ２が被検体Ｍの周りを回転してＸ線撮像系の関心部位に対する走査が行なわれる。このとき、Ｘ線管１が照射制御部１４のコントロールにしたがってコーン状ビームのＸ線を被検体Ｍの関心部位に照射すると同時に、コーン状ビームのＸ線の照射に伴ってＦＰＤ２から出力されるＸ線像検出データがＸ線像検出データ記憶部５に記憶される。

再構成処理部６はＸ線像検出データ記憶部５に記憶されているＸ線像検出データと再構成用アルゴリズムとに基づいて、関心部位に仮想的に設定された格子点マトリックスについてＸ線断層画像用画素データの再構成処理を行なう。再構成処理部６によって再生されたＸ線断層画像用画素データはＸ線画像用データ記憶部７に記憶される。

なお、再構成処理部６による再構成処理の際、関心部位に設定される格子点マトリックスとしては、３次元格子点マトリックスだけでなく２次元格子点マトリックスも適時に含まれる。３次元格子点マトリックスが設定される場合は、３次元ボリュームデータが得られ、格子点マトリックスが設定される場合は、２次元プレーンデータが得られる。また、再構成処理部６で用いられる具体的な再構成用アルゴリズムとしては、周知のＦｅｌｄｋａｍｐのコーン状ビームの再構成アルゴリズムが適当なものとして例示されるが、再構成処理部６で用いられるアルゴリズムはＦｅｌｄｋａｍｐのコーン状ビームの再構成アルゴリズムに限られるものではない。

そして、Ｘ線画像用データ記憶部７に記憶されたＸ線断層画像用画素データは、随時、関心部位の２次元ないし３次元のＸ線断層画像として表示モニタ８の画面に表示されたり、画像出力機器（図示省略）から印画紙に画像を焼き付けたＸ線写真やコンパクトディスクなどの記録メディアに画像を記憶した電子写真で出力されたりする。

また、撮影制御部１５は、ＣＰＵと動作プログラムなどで構成されており、撮影の進行状況や操作部９の入力操作に応じた指令信号やデータを撮像系走査制御部１３や照射制御部１４などの各部へ送出し、装置全体の総括的な制御を行なう。

さらに、本実施例の断層撮影装置は、Ｘ線管１とＦＰＤ２の回転軸とＸ線照射軸との間で発生する機械的ずれに付随して加わるデータ処理負荷を軽減する為の構成を備えているので、以下に具体的に説明する。

すなわち、実施例装置の場合、再構成処理部６で用いられる再構成用アルゴリズムは、図２に示すように、Ｘ線管１とＦＰＤ２の回転軸ＲＡと直交する１枚の平面（以下、適宜「直交平面」という）ＰＡの上にＸ線照射軸ＸＡが常に存在すると仮定するとともに、再構成処理部６により行なわれる再構成処理の際に再構成用アルゴリズムにセットされるパラメータをＸ線管１とＦＰＤ２の回転軸ＲＡとＸ線照射軸ＸＡとの間で発生する機械的ずれを修正する修正パラメータとしている。

このように、Ｘ線照射軸ＸＡが直交平面ＰＡの上に常に存在すると仮定して、アルゴリズムの簡潔化が図られているが、図３の一点鎖線で示すように、Ｘ線照射軸ＸＡと回転軸ＲＡとの間で機械的ずれが発生し、Ｘ線照射軸ＸＡが（図２に示す）直交平面ＰＡに対し相対的に傾いた状態になる。この場合、格子点マトリックスＶの中の各格子点ＱとＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａ上の対応点が検出点Ｈから検出点ｈに移動する位置ずれが発生する。この状態のままで再構成処理を行なうと、データ処理の結果に直交平面ＰＡに対するＸ線照射軸ＸＡの相対的な傾きに起因する誤差が生じてしまう。すなわち、最終的なＸ線断層画像にアーティファクト（偽像）が出現するなどの不都合を生じる。

そこで、このような不都合を回避するために、実施例装置では、再構成処理部６による再構成処理の際に再構成用アルゴリズムにＸ線管１とＦＰＤ２の回転軸ＲＡとＸ線照射軸ＸＡとの間で発生する機械的ずれを修正する修正パラメータを予め設定する。

具体的には、Ｘ線管１とＦＰＤ２の回転軸ＲＡとＸ線照射軸ＸＡとの間で発生する機械的ずれを計測する計測部１６と、計測部１６により計測された機械的ずれの量に応じた修正を施した修正パラメータを算出するパラメータ算出部１７と、パラメータ算出部１７で算出された修正パラメータを記憶しておくパラメータ記憶部１８とを備えている。

なお、計測部１６は、本発明の計測手段に、パラメータ算出部１７はパラメータ算出手段に、パラメータ記憶部１８はパラメータ記憶手段にそれぞれ相当する。

以下、図１のブロック図および図５に示すフローチャートを参照しながら、各部の構成を具体的に説明する

計測部１６は、計測用のファントム（模擬被検体）をセットし（ステップＳ１）し、撮像収集（ステップＳ２）したＸ線像検出データに基づいてファントムの画像からＸ線管１とＦＰＤ２の回転軸ＲＡとＸ線照射軸ＸＡとの間の機械的ずれを求める（ステップＳ３）。

パラメータ算出部１７は、計測部１６により計測された機械的ずれの量に応じた修正を施したパラメータを算出する（ステップＳ４）。具体的な修正パラメータとして、直交平面ＰＡに対してＸ線照射軸ＸＡが相対的に傾く態様の機械的ずれ修正した対平面傾斜修正パラメータが用いられる。この対平面傾斜修正パラメータは、図４に示すように、Ｘ線照射軸ＸＡ（第１放射線照射軸）が直交平面ＰＡの上に常に存在すると仮定し、およびＦＰＤ２のＸ線検出面２ＡがＸ線照射軸ＸＡに常に垂直であると仮定して取り扱う代りに、関心部位に仮想的に設定される格子点マトリックスＶの設定位置およびＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａの位置が、Ｘ線照射軸ＸＡ”（第３放射線照射軸）の相対的な傾き量に応じた距離（シフト距離）Ｌ１，Ｌ２だけシフトしたものとして取り扱うことで求められている。

すなわち、直交平面ＰＡに対して、図３に示すＸ線照射軸ＸＡ’（第２放射線照射軸）が相対的に傾いた状態のＸ線管１とＦＰＤ２および格子点マトリックスＶの位置を、図４に示すように、Ｘ線管１に傾斜がない時の位置へ達するまでＸ線検出面２Ａの面方向（回転軸ＲＡの伸びる向き）に平行移動させる。このとき、格子点マトリックスＶが平行移動した距離Ｌ１を格子点マトリックスＶがＸ線照射軸ＸＡ’（第２放射線照射軸）の相対的な傾き量に応じてシフトしたＸ線照射軸ＸＡ”（第３放射線照射軸）上までの距離とし、またＦＰＤ２が平行移動した距離Ｌ２をＦＰＤ２がＸ線照射軸ＸＡの相対的な傾き量に応じてシフトした距離として、対平面傾斜修正パラメータを求める。

図１および図５に戻り、パラメータ記憶部１８は、パラメータ算出部１７で算出された修正パラメータを記憶する（ステップＳ５）。

なお、撮影制御部１５は、撮影の進行状況や操作部９の入力操作に応じた指令信号やデータを機械的ずれ計測部１６およびパラメータ算出部１７やパラメータ記憶部１８にも送出する。

上述の構成により、ステップＳ１〜ステップＳ５までの処理が終了すると、撮像対象の被検体を撮影位置にセットして（ステップＳ７）撮像を開始し、被検体のＸ線像検出データを収集記憶する（ステップＳ８）。

さらに、再構成処理部６では、再構成処理を行なう際に、パラメータ記憶部１８に記憶されている修正パラメータを再構成用アルゴリズムに設定する（ステップＳ８）。この施定された修正パラメータと再構成アルゴリズムに基づいてデータ処理が行なわれ、Ｘ線断層画像用画素データを取得してＸ線画像用データ記憶部７に記憶する（ステップＳ９）。

Ｘ線断層画像用画素データの収集および再構成処理が終了すれば（ステップＳ１０）一連の処理が終了する。

なお、再構成処理部６、計測部１６、パラメータ算出部１７、およびパラメータ記憶部は、ＣＰＵ、動作プログラム、およびメモリなどにより構成されており、ＣＰＵとメモリとのデータの転送は、図示しないＣＰＵ内に備えた高速データ転送可能なキャッシュメモリを介して行なっている。

上述のように構成することにより、Ｘ線管１とＦＰＤ２の回転軸ＲＡとＸ線照射軸ＸＡとの間で発生する機械的ずれによってデータ処理結果に誤差が生じたとしても、再構成用アルゴリズムに修正パラメータを設定した簡単なデータ処理だけで、再構成用アルゴリズムが有するデータ処理負荷の軽量性を損なわずに回避できる。

したがって、Ｘ線管１とＦＰＤ２の回転軸ＲＡとＸ線照射軸ＸＡとの間の機械的ずれが特に生じ易い傾向をもつＣ型アーム駆動式である実施例のＸ線断層撮影装置において、Ｘ線管１とＦＰＤ２の回転軸ＲＡとＸ線照射軸ＸＡとの間の機械的ずれに付随して加わるデータ処理負荷を軽減することができる。

また、実施例の装置の場合、図２に示すように、再構成用アルゴリズムはＦＰＤ２のＸ線検出面２ＡがＸ線照射軸ＸＡに常に垂直（換言すれば回転軸ＲＡと常に平行）であると仮定しており、再構成用アルゴリズムはより簡潔となり、再構成処理のデータ処理負荷がより軽くなっている。つまり、ＦＰＤ２のＸ線検出面２ＡはＸ線照射軸ＸＡに垂直な状態から少しズレていても再構成処理のデータ処理結果は余り変わらない。つまり、表示モニタに出力表示される画像は、複雑なアルゴリズムに基づいてデータ処理して得た画像と略同じであって、アーティファクトを除去した鮮明な画像となる。

また、再構成用アルゴリズムはＦＰＤ２のＸ線検出面２ＡがＸ線照射軸ＸＡに常に垂直であると仮定することにより、Ｘ線像検出データは、ＦＰＤ２の検出点に連続的に整列した状態で収集される。したがって、連続するデータを一度にキャッシュメモリに読み出すことができ、キャッシュメモリとＣＰＵとの間で高速なデータ転送を行ないながら効率的な処理を行なうことができる。

また、対平面傾斜修正パラメータは、格子点マトリックスＶの設定位置およびＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａの位置を直交平面ＰＡに対するＸ線照射軸ＸＡの傾きに応じた距離だけシフトしたものとして取り扱うことで求められているので、格子点マトリックスＶの設定位置およびＦＰＤ２のＸ線検出面２Ａの位置を変更する程度の簡単な処理で対平面傾斜修正パラメータが容易に求められる。実施例装置の場合、格子点マトリックスＶの設定位置やＸ線検出面２Ａの位置をＸ線検出面２Ａの面方向（回転軸ＲＡの伸びる向き）にだけ移動させればよいので、位置シフトの際の処理は単純なものとなり、処理負荷がかからない。

さらに、実施例装置の場合、図２に示すように、格子点マトリックスＶはマトリックスの中心ＶＡがＸ線管１とＦＰＤ２の回転軸ＲＡとＸ線照射軸ＸＡとの交点ＯＡに一致するものとして設定される。その結果、Ｘ線管１とＦＰＤ２の走査中、格子点マトリックスＶの中心ＶＡをＸ線管１とＦＰＤ２の回転軸ＲＡとＸ線照射軸ＸＡが通る状態が維持されるので、再構成用アルゴリズムがより簡潔となり、再構成処理のデータ処理負荷が更に軽くなる。

なお、直交平面ＰＡの上でのＸ線照射軸ＸＡの機械的ずれは、Ｘ線照射軸ＸＡの機械的ずれ分だけＸ線管１とＦＰＤ２の走査が進んだことと等価であるので、直交平面ＰＡの上でのＸ線照射軸ＸＡの機械的ずれ応じた修正を施した修正パラメータは実質的に非修正パラメータを求める時と殆ど同様に求めることができる。

この発明は、上記の実施例に限られるものではなく、以下のように変形実施することも可能である。
（１）上記実施例装置は、ＦＰＤ２で透過Ｘ線像を検出する構成であったが、ＦＰＤ２の代わりにイメージインテンシファイアを用いて透過Ｘ線像を検出する他は実施例と同じ構成の装置を、変形例として挙げることができる。

（２）実施例の装置では、Ｃ型アーム３が移動式台車１２に搭載されて台車１２の移動に伴ってＣ型アーム３が移動する構成であったが、この発明は、天井走行式、あるいは、据え置き式のＣ型アームにも適用できる。

（３）実施例の装置は、Ｃ型アーム駆動式であったが、この発明はＣ型アーム以外のアーム駆動式の装置や、Ｘ線管１とＦＰＤ２がひとつのアームに取り着けられていない非アーム駆動式の装置にも適用することができる。

（４）実施例の装置は、医用装置であったが、この発明は医用に限らず、工業用や原子力用の装置にも適用できる。

（５）実施例の装置は、放射線としてＸ線を用いる構成であったが、この発明はＸ線以外の放射線を用いる装置にも適用できる。

実施例に係るＸ線断層撮影装置の全体構成を示すブロック図である。実施例装置に係るＸ線撮像系の機械的な配置を斜視状態で示す模式図である。実施例装置におけるＸ線管とＦＰＤの回転軸とＸ線照射軸との間で発生する機械的ずれの状況を示す模式図である。実施例装置における修正パラメータを求める際の格子点マトリックスとＦＰＤのＸ線検出面のシフト状況を示す模式図である。実施例装置に係るＸ線断層撮影プロセスを示すフローチャートである。従来装置のＸ線撮像系まわりの概略構成を示す模式図である。従来装置においてＸ線管とＦＰＤの回転軸とＸ線照射軸との間で機械的ずれが無い状態を示す模式図である。従来装置においてＸ線管とＦＰＤの回転軸とＸ線照射軸との間で発生する機械的ずれ状態を示す模式図である。

符号の説明

１ … Ｘ線管（放射線照射手段）
２ … ＦＰＤ（放射線面検出手段）
２Ａ … Ｘ線検出面（放射線検出面）
３ … Ｃ型アーム（アーム）
４ … Ｘ線撮像系走査機構（放射線撮像系走査手段）
６ … 再構成処理部（再構成処理手段）
１６ … 機械的ずれ計測部（機械的ずれ計測手段）
１７ … パラメータ算定部（パラメータ算定手段）
１８ … パラメータ記憶部（パラメータ記憶手段）
Ｌ１，Ｌ２…距離
Ｍ … 被検体
ＯＡ … 交点
ＰＡ … 平面
ＲＡ … 回転軸
Ｖ … 格子点マトリックス
ＶＡ … マトリックスの中心
ＸＡ … Ｘ線照射軸（第１放射線照射軸）
ＸＡ’ … Ｘ線照射軸（第２放射線照射軸）
ＸＡ” … Ｘ線照射軸（第３放射線照射軸）

Claims

被検体の関心部位にコーン状ビームの放射線を照射する放射線照射手段と、コーン状ビームの放射線照射に伴って生じる被検体の透過放射線像を検出する放射線面検出手段と、前記放射線照射手段と前記放射線面検出手段とを被検体の関心部位を挟んで対向した状態を維持したままで被検体を通る直線を回転軸として回転させて関心部位を走査する撮像系走査手段と、コーン状ビームの放射線の照射に伴って前記放射線面検出手段から出力される放射線像検出データと再構成用アルゴリズムとに基づいて、被検体の関心部位に仮想的に設定される格子点マトリックスについて断層画像用画素データの再構成処理を行なう再構成処理手段とを備えた断層撮影装置において、（Ａ）前記再構成処理手段に用いられる再構成用アルゴリズムは、（Ｂ）前記放射線照射手段と前記放射線面検出手段の回転軸と直交する平面上に放射線照射軸が常に存在することを仮定とするとともに、（Ｃ）前記再構成処理手段による再構成処理の際に再構成用アルゴリズムに設定されるパラメータが、前記放射線照射手段と前記放射線面検出手段の回転軸と放射線照射軸との間に発生する機械的ずれを修正する修正パラメータであり、
（Ａ）前記再構成用アルゴリズムは、
（Ｄ）前記修正パラメータとして回転軸と直交する平面に対し放射線照射軸が相対的に傾く態様の機械的ずれを修正した対平面傾斜修正パラメータが用いられ、
前記対平面傾斜修正パラメータは、
（Ｄ１）放射線照射軸が前記直交する平面に常時存在すると仮定した第１放射線照射軸を設定し、
（Ｄ２）この第１放射線照射軸に対して実測時に傾きを含む第２放射線照射軸の傾き量を予め求め、
（Ｄ３）前記放射線照射手段が前記第１放射線照射軸上に存すると、さらに仮定し、この状態において前記求めた傾き量を反映させた第３放射線照射軸を設定し、
（Ｄ４）関心部位に仮想的に設定される格子点マトリックスの設定位置および放射線面検出手段の放射線検出面の位置が第１放射線照射軸上から第３放射線照射軸上にシフトしたときの距離として求めることを特徴とする断層撮影装置。
請求項１に記載の断層撮影装置において、（Ａ）再構成用アルゴリズムは、（Ｅ）前記放射線面検出手段の放射線検出面が放射線照射軸に常に垂直であると仮定するとともに、（Ｆ）対平面傾斜修正パラメータを求める際に放射線検出面が放射線照射軸に常に垂直であると仮定し、前記放射線面検出手段の放射線検出面の位置にシフトする方向を放射線検出面の面方向とすることを特徴とする断層撮影装置。
請求項１または請求項２のいずれかに記載の断層撮影装置において、（Ｈ）前記放射線照射軸に対して発生する機械的ずれを計測する計測手段と、（Ｉ）前記計測手段で計測された機械的ずれの量に応じて修正した修正パラメータを算出するパラメータ算出手段と、（Ｊ）前記パラメータ算出手段で算出された修正パラメータを記憶するパラメータ記憶手段とを備えたことを特徴とする断層撮影装置。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の断層撮影装置において、（Ｋ）前記放射線照射手段と前記放射線面検出手段がアームの一端と他端に対向配置され、前記撮像系走査手段がアームを駆動するのに伴って放射線照射手段と放射線面検出手段が回転して関心部位が走査されるように構成したことを特徴とする断層撮影装置。