JPH0687853B2 - デイジタル断層撮影装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、被検体に放射線を曝射して該被検体内の任意
断層面の断層像を撮影、表示するディジタル断層撮影装
置に関し、特に一回の断層撮影だけで被検体の立体断層
像をも得ることができるディジタル断層撮影装置に関す
る。

従来の技術 従来の任意断層面の断層像を撮影、表示するディジタル
断層撮影装置は、第５図に示すように、Ｘ線管などの放
射線源１と、被検体２を間に挟んで上記放射線源１と対
向配置され透過放射線像を可視光に変換するイメージ・
インテンシファイヤ（以下「I.I.」と略称する）などの
放射線検出器３と、この出力光学像を電気信号に変換す
る撮像管４と、上記放射線源１と放射線検出器３の位置
関係を変化させる走査装置と、上記撮像管４の出力信号
をディジタル量に変換するA/D変換器５と、このディジ
タルの投影データを格納する記録メモリ６と、この記録
メモリ６から投影データを読み出して演算処理する演算
装置７と、この演算処理されたディジタル信号をアナロ
グ信号に変換して表示する表示装置８とを有して成って
いた、そして、上記被検体２の二次元的な放射線の透過
あるいは吸収分布を、上記放射線源１と放射線検出器３
の相互の位置関係を変化させながら複数回計測し、この
複数枚の画像より、被検体２内の一点を通過するデータ
の組に対して線形演算を行い、上記被検体２内の任意の
断層面の断層像を演算、表示していた。

発明が解決しようとする問題点 しかし、このようなディジタル断層撮影装置において
は、被検体の撮影部位について任意の断層厚を有する立
体断層像を得ることはできなかった。これに対して、従
来のフィルムを用いた断層撮影装置においては、立体断
層撮影法という応用技術がある。これは、Ｘ線管を両眼
視差に相当する角度だけ離して被検体の同一撮影部位に
ついて二方向からそれぞれ断層撮影し、左眼像用のフィ
ルムに写った断層像と、右眼像用のフィルムに写った断
層像とをステレオスコープ等を用いて両眼視差をもって
立体視することにより、立体断層像を得るものがある。

しかし、この場合は、被検体の同じ撮影部位について方
向を変えて二回撮影しなければならず、一回目の撮影と
二回目の撮影との間で体動があった場合は、正確な立体
断層像が得られないことがあった。また、同一撮影部位
について二回撮影することから、撮影に要する全時間が
長くなって患者の負担が大きくなると共に、Ｘ線の被曝
量も多くなるものであった。

そこで、本発明は、ディジタル断層撮影装置において一
回の断層撮影だけで被検体内の任意断層面の断層像を得
ると共に、立体断層像をも得ることができるディジタル
断層撮影装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決する本発明の手段は、放射線源と、
放射線検出器と、撮像管と、走査装置と、A/D変換器
と、記録メモリと、演算装置と、表示装置とを有し、上
記被検体内の任意の断層面の断層像を演算および表示す
るディジタル断層撮影装置において、上記演算装置に
は、記録メモリから両眼視差に相当する加算範囲のずれ
を有する二組の連続する投影データを取り出しそれぞれ
の範囲内でシフト加算処理を行い左眼像用と右眼像用の
断層像を作るための指令情報を送る演算指令部を接続す
ると共に、該演算装置の出力側には、左眼像用及び右眼
像用に独立してそれぞれ表示用メモリと表示装置とを設
けたディジタル断層撮影装置によってなされる。

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明によるディジタル断層撮影装置の実施例
を示すブロック図である。このディジタル断層撮影装置
は、被検体に放射線を曝射して該被検体内の任意断層面
の断層像を撮影、表示するもので、放射線源１と、放射
線検出器３と、撮像管４と、走査装置と、A/D変換器５
と、記録メモリ６と、演算装置７とを有している。放射
線源１は、被検体２に対して放射線を曝射するもので、
例えばＸ線管から成り、駆動装置9aにより放射線源走査
軌道9bの上を移動するようになっている。放射線検出器
３は、上記被検体２の透過放射線像を可視光に変換する
もので、例えばI.I.から成ると共にその検出面は球面状
とされており、被検体２を間に挟んで上記放射線源１と
対向配置されている。撮像管４は、上記放射線検出器３
の出力光学像を入射して電気信号に変換するものであ
る。走査装置は、上記放射線源１と放射線検出器３の位
置関係を変化させるもので、前記駆動装置9a及び放射線
源走査軌道9bや、図示省略してあるが放射線検出器３の
走査軌道等からなる。A/D変換器５は、上記撮像管４の
出力信号をディジタル量に変換するものである。記録メ
モリ６は、上記A/D変換器５でディジタル量に変換され
た投影データを格納するものであり、その書き込みのア
ドレスはアドレスレジスタ10によって指定される。演算
装置７は、上記記録メモリ６に格納された投影データを
読み出して演算処理するものである。

なお、第１図において、符号11は曝射制御装置であり、
上記放射線源１に対して曝射指令を送出すると共に、駆
動装置9aの出力信号を入力して放射線源１の走査位置を
モニタするものである。また、符号12は制御装置であ
り、上記曝射制御装置11から出力される放射線源１の走
査位置のモニタ信号を入力して、撮像管４に対して走査
に必要な信号を発生すると同時に、A/D変換器５に制御
信号を送出し、且つアドレスレジスタ10にも書き込みの
制御信号を送出するものである。さらに、符号13は上記
演算装置７に接続された歪補正テーブルメモリであり、
I.I.から成る放射線検出器３の球面状の検出面により発
生する像の歪を補正するもので、上記放射線検出器３に
よる像の歪量を予め計測して得た歪量のデータをテーブ
ル化した歪補正テーブルが記憶されている。そして、被
検体２に放射線を曝射して断層像を撮影する毎に、上記
歪補正テーブルメモリ13に記憶された歪補正テーブルを
用いて上記演算装置７により画像のデータを補正するも
のである。

そして、上記被検体２の二次元的な放射線の透過あるい
は吸収分布を、上記放射線源１と放射線検出器３の相互
の位置関係を変化させながら複数回計測し、この複数枚
の画像より、被検体２内の一点を通過するデータの組に
対して線形演算を行い、上記被検体２内の任意の断層面
の断層像を演算、表示するようになっている。

ここで、本発明においては、上記演算装置７に演算指令
部14が接続されると共に、その演算装置７の出力側には
二系列の表示用メモリ15a,15b及び表示装置16a,16bが設
けられている。上記演算指令部14は、演算装置７に対し
て、記録メモリ６から投影データを読み出して演算処理
する際の指令情報を送るものであり、被検体２の立体断
層像を得るときに、上記記録メモリ６から第３図に示す
ように両眼視差に相当する加算範囲17a,17bのずれを有
する二組の連続する投影データ18a,18bを取り出し、そ
れぞれの範囲17a,17b内でシフト加算処理を行い、左眼
像用と右眼像用の断層像を作るための指令情報を送るも
のである。また、上記二系列の表示用メモリ15a,15b及
び表示装置16a,16bは、上記演算装置７の演算処理によ
り作られた左眼像用の断層像と右眼像用の断層像とをそ
れぞれ表示するためもので、例えば第一の系列の表示用
メモリ15a及び表示装置16aが左眼像用とされると共に、
第二の系列の表示用メモリ15b及び表示装置16bが右眼像
用とされ、各系列が独立して設けられている。上記各表
示用メモリ15a,15bは、演算装置７から出力される左眼
像のデータ及び右眼像のデータを表示のために書き込む
ものである。上記表示装置16a,16bは、各表示用メモリ1
5a,15bから読み出したディジタル信号をアナログ信号に
変換して表示するもので、例えばCRTモニタから成る。

次に、このように構成されたディジタル断層撮影装置の
動作について説明する。まず、第１図に示す放射線源１
と放射線検出器３の相互の位置関係を走査位置によっ
て、第２図に符号1a,1b,…1n及び3a,3b,…3nで示すよう
に直線軌道上で変化させながら、被検体２の二次元的な
放射線の透過あるいは吸収分布を複数回計測し、複数枚
の投影画像19a,19b,…19nを撮影する。次に、このよう
な投影画像19a〜19nを撮像管４で電気信号に変換し、こ
の撮像管４の出力信号をA/D変換器５によりディジタル
量に変換し、その後このディジタルの投影データを記録
メモリ６に格納する。次に、アドレスレジスタ10のアド
レス指定により、上記記録メモリ６から投影データが順
次読み出され、演算装置７へ入力する。そして、この演
算装置７では、歪補正テーブルメモリ13に記憶された各
画素の歪補正テーブルを参照し、各投影画像19a〜19nに
ついて放射線検出器３の球面状の検出面により発生する
像の歪が補正され、その補正後の投影画像19a〜19nのデ
ータについて適当量シフトさせた後に加算（シフト加
算）を行う。この結果、被検体２の任意の断層面につい
ての断層像が得られる。そして、この断層像は、第１図
に示す一方の系列、例えば第一の表示用メモリ15a及び
第一の表示装置16aを用いて通常の断層像として表示さ
れる。

ここで、第２図において、θ maxは投影画像19a〜19nを
撮影する際の最大曝射角である。この最大曝射角θ max
は、上記断層像の層厚に関係する量であり、θ maxが大
きい程その層厚は薄くなり、θ maxを小さくすると上記
層厚は大きくなる。被検体２の立体断層像を得るには、
一定範囲の断層像の厚みが必要となり、θ maxは小さく
する必要がある。これについては、ディジタル断層撮影
においては、第２図に示す投影画像19a〜19nのデータの
加算範囲を小さくすることでθ maxを小さくしたことと
なり、断層像の層厚を大きくすることは容易にできる。
また、第３図に示すように、投影データを加算する範囲
17a,17bをある位置を中心として左右に適宜の量だけず
らすことにより、両眼視差を有する二つの断層像のデー
タ18a,18bを作成することができる。

次に、このような状態で、被検体２の任意断層面につい
ての立体断層像を得るには、第１図に示す演算指令部14
により演算装置７に対して、記録メモリ６から両眼視差
に相当する加算範囲のずれを有する二組の連続する投影
データを取り出しそれぞれの範囲内でシフト加算処理を
行い、左眼像用と右眼像用の断層像を作るための指令情
報を送ればよい。すなわち、第４図に示すように、被検
体２に垂直に立てたθ＝０゜の線を中心とし、左右に角
度θだけずらした位置をそれぞれ左眼像の加算範囲17a
の中心及び右眼像の加算範囲17bの中心とすると、２θ
が両眼視差となる。従って、その両眼視差を出すため
に、演算指令部14から演算装置７に対して、それぞれの
加算範囲17a,17bの中心の情報として角度θを送る。な
お、この角度θは、装置の幾可学系で定まるが、立体視
可能なある程度の幅を有している。また、上記角度θの
位置を中心としてある角度αの範囲で投影データを加算
することにより、断層像の層厚が決まる。従って、その
断層像の層厚を一定範囲の厚さとするために、演算指令
部14から演算装置７に対して、投影データを加算する範
囲の情報として角度αを送る。なお、この角度αが大き
い程断層像の層厚は薄くなり、立体視領域も狭くなる。
逆に角度αが小さくなると断層像の層厚は大きくなり、
立体視領域は広くなる。そこで、この角度αは、目的の
撮影部位の構造により、自由に選べばよい。

このように、左眼像用と右眼像用の断層像を作るための
必要な指令情報として、角度θやα等が入力されると、
演算装置７は、θ＝０゜の位置を対称として左右に角度
θだけずれた位置を中心とし、それぞれ角度αの範囲内
の投影データを加算処理する。これにより、第３図に示
すように、両眼視差に相当する加算範囲17a,17bのずれ
を有する二組の連続する投影データ18a,18bが取り出さ
れ、左眼像用と右眼像用の断層像がそれぞれ作られる。
そして、左眼像用の断層像は、第一の表示用メモリ15a
を介して第一の表示装置16aに表示され、右眼像用の断
層像は、第二の表示用メモリ15bを介して第二の表示装
置16bに表示される。この二つの表示装置16a,16bの画面
を裸眼で直接、またはステレオスコープ等を用いて両眼
視差をもって立体視することにより、截断面20（第４図
参照）を中心として上下にある層厚を有する立体断層像
を観察することができる。

このとき、ディジタル断層撮影においては、連続する投
影データのそれぞれを適当量シフトしてシフト加算する
ことにより、被検体２について截断面20の異なった位置
で撮影したものとほぼ等価な断層像を得ることができ
る。従って、被検体２の立体断層像を得る際に、それぞ
れの加算範囲17a,17bの投影データを単純加算ではなく
シフト加算をすることにより、被検体２の任意の位置に
截断面20を設定し、この截断面20を中心としてある層厚
を有する立体断層像を得ることができる。

なお、第４図においては、θ＝０゜の線を中心として左
右に角度θだけずらした位置をそれぞれ左眼像の加算範
囲17aの中心及び右眼像の加算範囲17bの中心としたが、
本発明はこれに限らず、例えばθ＝０゜の線よりやや左
側に角度θ_１だけ傾いた線を中心として左右に角度θだ
けずらた加算範囲17a,17bとしてもよい。この場合は、
被検体２の正面に対して角度θ_１だけ傾いた方向から見
た状態に相当する立体断層像を観察することができ、あ
る物の斜め下の隠れた部分をも見ることができる。

また、第２図においては、放射線源１と放射線検出器３
とを直線軌道上で走査移動させたものとして示したが、
これに限られず、上記両者を円軌道等の他の軌跡で走査
移動した場合も曲線部分を直線とみなすことにより同様
に適用できる。

発明の効果 本発明は以上のように構成されたので、一回の断層撮影
だけで被検体２内の任意断層面の断層像を得ると共に、
任意の層厚を有する立体断層像をも得ることができる。
従って、従来のフィルムを用いた断層撮影装置における
立体断層撮影法のように、被検体２の同一撮影部位につ
いて二回の撮影をする必要はない。このことから、被検
体２の体動の影響をほとんど受けず、正確な立体断層像
が得られ、対象部位について正確な診断情報を得ること
ができる。また、撮影に要する全時間が短くなり、患者
の負担を軽減できると共に、放射線の被曝量も少なくす
ることができる。さらに、断層撮影の本来の目的である
被検体２の断面構造の三次元的把握を容易とし、ディジ
タル断層撮影装置の付加価値を増大させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるディジタル断層撮影装置の実施例
を示すブロック図、第２図は放射線源と放射線検出器と
を走査軌道上で移動し複数枚の投影画像を撮影する状態
を示す説明図、第３図は立体断層像を作成するために両
眼視差に相当する投影データの加算範囲のずれを示す説
明図、第４図は左眼像用と右眼像用の断層像を作るため
の指令情報を示す説明図、第５図は従来のディジタル断
層撮影装置を示すブロック図である。 １……放射線源、２……被検体、３……放射線検出器、
４……撮像管、５……A/D変換器、６……記録メモリ、
７……演算装置、14……演算指令部、15a,15b……表示
用メモリ、16a,16b……表示装置、17a……左眼像用の加
算範囲、17b……右眼像用の加算範囲、18a……左眼像用
の投影データ、18b……右眼像用の投影データ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射線源と、被検体を間に挟んで上記放射
   線源と対向配置され透過放射線像を可視光に変換する放
   射線検出器と、この出力光学像を電気信号に変換する撮
   像管と、上記放射線源と放射線検出器の位置関係を変化
   させる走査装置と、上記撮像管の出力信号をディジタル
   量に変換するA/D変換器と、このディジタルの投影デー
   タを格納する記録メモリと、この記録メモリから投影デ
   ータを読み出して演算処理する演算装置と、この演算処
   理されたディジタル信号をアナログ信号に変換して表示
   する表示装置とを有し、上記被検体内の任意の断層面の
   断層像を演算および表示するディジタル断層撮影装置に
   おいて、上記演算装置には、記録メモリから両眼視差に
   相当する加算範囲のずれを有する二組の連続する投影デ
   ータを取り出しそれぞれの範囲内でシフト加算処理を行
   い左眼像用と右眼像用の断層像を作るための指令情報を
   送る演算指令部を接続すると共に、該演算装置の出力側
   には、左眼像用及び右眼像用に独立してそれぞれ表示用
   メモリと表示装置とを設けたことを特徴とするディジタ
   ル断層撮影装置。