JP2012100738A - 放射線断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】踏み台を必要とせず術者の負担が軽減されるとともにより安全な放射線断層撮影装置を提供する。
【解決手段】本発明によれば、立位の被検体を撮影する放射線断層撮影装置であって、ＦＰＤ４が検出面４ａと直交する法線が上向きに向くように傾斜されている。このように構成すれば、被検体に対してＸ線管３を従来ほど下側に移動させないで一連の撮影を完了することができる。従って、一連の撮影の際にＸ線管３が被検体の撮影範囲よりも下側に移動する必要がなくなるので、被検体をＸ線管３に対して上側に配置する必要がなく安全性の高い放射線断層撮影装置が提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明の構成は、放射線源と検出器（ＦＰＤ）を備えた放射線断層撮影装置に関し、特に、立位の被検体を撮影することができる放射線断層撮影装置に関する。

医療機関には、被検体の断層画像を取得する放射線断層撮影装置５１が配備されている（特許文献１参照）。この様な放射線断層撮影装置５１には、放射線を照射する放射線源５３をＦＰＤ５４に対して移動させながら一連の透視画像を連写し、一連の透視画像を重ね合わせることで断層画像を取得する構成となっているものがある（図１０参照）。この様な放射線断層撮影装置５１においては、一連の透視画像の撮影中、放射線源５３を体軸方向に移動する。ＦＰＤ５４は放射線を検出する検出面が鉛直方向に沿うように配置されている。

放射線断層撮影装置５１が上述のような断層画像を撮影する際の動作について説明する。まず、放射線源５３は、図１０の矢印が示すように鉛直方向に移動しながら間歇的に放射線を照射する。つまり一度の照射が終了する毎に放射線源５３は被検体の体軸方向に移動し、再び放射線の照射を行う。こうして７４枚の透視画像が取得され、これらがフィルタバックプロジェクション法により断層画像に再構成される。完成した断層画像は、被検体をある裁断面で裁断したときの断層像が写りこんだ画像となっている。

なお、この放射線断層撮影装置５１は、立位の被検体撮影用となっており、放射線源５３が鉛直方向に移動するような構成となっている。この様な装置によれば、立位の被検体を撮影することにより体重がかかった状態のヒザ関節の撮影できるので、被検体の異常が判然とした断層画像が取得できる。

特開２００２−２６３０９３号公報

しかしながら、従来の構成によれば次のような問題点がある。
すなわち、従来の構成によれば、被検体を踏み台の上に起立させた状態で撮影を行わなければならず、撮影作業が煩雑となる。

断層画像を取得するには、ＦＰＤ５４が放射線源５３に対し上方および下方に移動した状態で撮影を行わなければならない。断層画像は、様々な方向から放射線を照射しながら複数の透視画像を取得して被検体の立体形状を把握することにより得られるものだからである。

立位撮影用の放射線断層撮影装置は、被検体のヒザを撮影する場合が多い。被検体のヒザを撮影しようとすると、ＦＰＤ５４の鉛直方向の位置は、図１０に示すように被検体のヒザの高さとなる。ＦＰＤ５４がこの様な位置にあったとして、断層画像を取得しようとするときに放射線源５３がどのように移動する必要があるかを考える。すると、図１０の破線が示す様に、放射線源５３は、ＦＰＤ５４の鉛直方向よりも下側に移動する必要があることがわかる。ということは、放射線源５３を被検体のヒザの高さよりも下側まで移動させなければ断層画像が取得できないことになる。

放射線源５３は、重荷物であり、これを支持・移動させようとすると、相当に強固な支持部材・駆動機構が必要となる。このような機械的制約から、放射線源５３が検査室の床面に近づける距離は４０ｃｍまでで、放射線源５３をこれ以上検査室の床面に近づけることができない。

放射線源５３の下方の移動が制限されている以上、放射線源５３を被検体のヒザの高さよりも下方に移動できるようにしようとすれば、被検体をより上方に置くほかない。したがって、断層撮影をするときには、被検体を検査室の床面から上方に配置する目的で、被検体を載置する踏み台５６が必要となる。

被検体はヒザが自由に動かせるとは限らない。したがって術者は、断層撮影をする際に、ヒザが不自由な被検体を踏み台５６に載置しなければならなくなり、被検体・術者の負担が増大する。

本発明はこの様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は踏み台を必要とせず術者の負担が軽減されるとともにより安全な放射線断層撮影装置を提供することにある。

本発明は上述の課題を解決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、立位の被検体を撮影する放射線断層撮影装置であって、放射線を照射する放射線源と、照射された放射線を検出面で検出して検出信号を出力する検出手段と、放射線源を検出手段に対して上側から下側まで移動させる放射線源移動手段と、放射線源移動手段を制御する放射線源移動制御手段と、放射線源移動制御手段が被検体に対して放射線源を移動させることにより被検体に対する放射線の入射方向が変更されながら一連の撮影を行って、一連の透視画像を検出信号から生成する画像生成手段と、一連の透視画像を再構成することにより裁断面における被検体の断層像が写り込んだ断層画像を生成する断層画像生成手段とを備え、検出手段は、検出面と直交して放射線源側に伸びる法線が上向きに向くように傾斜されていることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明によれば、立位の被検体を撮影する放射線断層撮影装置であって、放射線源を検出手段に対して上側から下側まで移動させることにより放射線の入射方向を変更させながら一連の撮影を行って、これを再構成することにより断層画像を生成する構成となっている。そして、本発明の最も特徴的な構成は、検出手段が検出面と直交して放射線源側に伸びる法線が上向きに向くように傾斜されていることにある。このように、検出手段が被検体及び放射線源を仰ぎ見るように構成すれば、被検体に対して放射線源を従来ほど下側に移動させないで一連の撮影を完了することができる。従って、一連の撮影の際に放射線源が被検体の撮影範囲よりも下側に移動する必要がなくなるので、被検体を放射線源に対して上側に配置する必要がない。したがって、本発明によれば、被検体を載置する踏み台を必要とせず安全性の高い放射線断層撮影装置が提供できる。

また、上述の放射線断層撮影装置において、放射線源を傾斜させていくと放射線源から照射される放射線ビームの進行方向が鉛直方向に変化するように放射線源を傾斜させる放射線源傾斜手段と、放射線源傾斜手段を制御する放射線源傾斜制御手段とを備え、放射線源傾斜制御手段は、一連の撮影中に放射線源の移動に伴い放射線源から照射される放射線ビームの進行方向が検出手段に向くように放射線源を傾斜させればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は本発明の放射線断層撮影装置のより具体的な構成を示すものとなっている。一連の撮影中に放射線源の移動に伴い放射線源から照射される放射線ビームの進行方向が検出手段に向くように放射線源を傾斜させるようにすれば、確実に放射線の照射方向を変えながら一連の撮影が行えるようになる。

また、上述の放射線断層撮影装置において、放射線源移動制御手段は、一連の撮影中に（Ａ）放射線源が最も上側にあるときに放射線源から照射される放射線ビームの進行方向と検出手段の法線とのなす角と、（Ｂ）放射線源が最も下側にあるときに放射線源から照射される放射線ビームの進行方向と検出手段の法線とのなす角とが同じ角度になるように放射線源を移動させればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は本発明の放射線断層撮影装置のより具体的な構成を示すものとなっている。放射線源の移動の様式を上述のようにすることで、放射線源が検出面の法線で折り返したときに対称となっている直線上を移動しながら一連の撮影が行われることになり、検出面に平行な平面を裁断面とした断層像が確実に取得できる。

また、上述の放射線断層撮影装置において、放射線源移動制御手段は、検出手段の検出面と平行の直線のうち、鉛直方向とのなす角が最小となっている直線に沿って放射線源を移動させればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は本発明の放射線断層撮影装置のより具体的な構成を示すものとなっている。上述の構成とすることで、検出手段の検出面と放射線源の移動方向が平行なものとなる。この様に構成すれば、検出面に平行な平面に属する被検体の像は同じ速度と方向で移動しながら一連の透視画像に写り込むことになり、確実に断層像を取得することができる。

また、上述の放射線断層撮影装置において、放射線源移動制御手段は、鉛直方向に放射線源を移動させればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は本発明の放射線断層撮影装置のより具体的な構成を示すものとなっている。放射線源を鉛直方向に移動させるようにすれば、重荷物である放射線源を精度よく移動させることができるので、より正確で視認性に優れた断層像を撮影できる放射線断層撮影装置が提供できる。

また、上述の放射線断層撮影装置において、放射線源移動制御手段は、一連の撮影中に放射線源が最も下側にあるときの鉛直方向の高さが検出手段と同じになるように放射線源を移動させればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は本発明の放射線断層撮影装置のより具体的な構成を示すものとなっている。一連の撮影中に放射線源が最も下側にあるときの鉛直方向の高さが検出手段と同じになるようにすれば、放射線源は確実に被検体の撮影範囲よりも下側に移動する必要がない。

また、上述の放射線断層撮影装置において、断層画像生成手段は、検出手段の検出面と平行な裁断面で被検体を裁断したときの被検体の像が写り込んでいる断層画像を生成すればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は本発明の放射線断層撮影装置のより具体的な構成を示すものとなっている。この様に構成すれば、従来の断層画像の生成方法をそのまま用いるだけで確実に断層画像を生成することができる。

また、上述の放射線断層撮影装置において、断層画像生成手段が生成した裁断面が平行となっている複数枚の断層画像から、これらの裁断面と平行となっていない裁断面における断層画像を合成する断層画像合成手段を備えればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は本発明の放射線断層撮影装置のより具体的な構成を示すものとなっている。従来の断層画像の生成方法で断層画像を生成すれば、鉛直方向と平行となっていない平面で被検体を裁断したときの断層画像が得られることになる。この様に構成すると、鉛直方向と平行な断層画像が取得できないことになる。そこで上述の構成によれば、断層画像生成手段が生成した断層画像を再構成して裁断面が異なる新たな断層画像を生成するようにしている。これにより、検査の目的に適した断層画像が生成できる。

本発明によれば、立位の被検体を撮影する放射線断層撮影装置であって、検出手段が検出面と直交する法線が上向きに向くように傾斜されている。このように構成すれば、被検体に対して放射線源を従来ほど下側に移動させないで一連の撮影を完了することができる。従って、一連の撮影の際に放射線源が被検体の撮影範囲よりも下側に移動する必要がなくなるので、被検体を放射線源に対して上側に配置する必要がなく安全性の高い放射線断層撮影装置が提供できる。

実施例１に係る放射線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１に係るＸ線管および支持体の傾斜を説明する模式図である。 実施例１に係る断層画像の撮影原理を説明する模式図である。 実施例１に係る放射線断層撮影装置の動作を説明するフローチャートである。 実施例１に係る放射線断層撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る放射線断層撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る放射線断層撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例２に係る放射線断層撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例２に係る放射線断層撮影装置の動作を説明する模式図である。 従来構成の放射線撮影装置の構成を説明する模式図である。

以降、本発明の実施例を説明する。実施例におけるＸ線は、本発明の放射線に相当する。また、ＦＰＤは、フラット・パネル・ディテクタの略である。

＜放射線断層撮影装置の全体構成＞
まず、実施例１に係る断層撮影装置１の構成について説明する。断層撮影装置１は、立位の被検体Ｍの撮影を行うように構成されており、図１に示すように、床面から鉛直方向に伸びた支柱２と、Ｘ線を照射するＸ線管３と、支柱２に支持されているＦＰＤ４と、床面から伸びるとともにＸ線管３を支持する支持体５とを有している。Ｘ線管３は、本発明の放射線源に相当し、ＦＰＤ４は、本発明の検出手段に相当する。

ＦＰＤ４は、Ｘ線を入射させてＸ線を検出する検出面４ａを有している。立位の被検体Ｍを撮影しようとすれば、平面となっている検出面４ａが鉛直方向に沿うようにＦＰＤ４を縦置きにするのが一般的である。しかし、本実施例１の構成によれば、この一般的な構成を採用せず、ＦＰＤ４は、検出面４ａが鉛直方向に沿わないで傾斜するように構成されている。この理由については後述とする。

Ｘ線管３の移動について説明する。Ｘ線管３の移動は支持体５に設けられたＸ線管移動機構７により行われる。Ｘ線管移動制御部８は、Ｘ線管移動機構７を制御するものである。Ｘ線管３は、Ｘ線管移動機構７により、支持体５の伸びる方向に進退自在に移動することができる。立位の被検体Ｍを撮影しようとすれば、棒状となっている支持体５を鉛直方向に沿うようにするのが一般的である。しかし、本実施例１の構成によれば、この一般的な構成を採用せず、支持体５が鉛直方向に沿わないで傾斜するように構成されている。この理由については後述とする。Ｘ線管移動機構７は、本発明の放射線源移動手段に相当し、Ｘ線管移動制御部８は、本発明の放射線源移動制御手段に相当する。

ＦＰＤ４および支持体５の傾斜について説明する。ＦＰＤ４と支持体５との傾斜は図２に示すように、同一のものとなっている。すなわちＦＰＤ４は、矩形となっている検出面４ａの中心を通過するとともに検出面４ａに直交し、Ｘ線管３に向かって伸びる法線Ｎが、検査室の床面から遠ざかる上側に向くように傾斜されている。したがって、ＦＰＤ４からすれば、被検体Ｍを見上げるように配置されていることになる（図１参照）。このときの傾斜角は具体的には、ＦＰＤ４を鉛直方向に沿うようにして配置した状態で、検出面４ａに属する鉛直方向に伸びていた直線が傾斜により鉛直方向からどの程度ずれたかを示す角度である。この傾斜角は、具体的には２０度となっており、この２０度の開きの角度を図２においてηで表すことにする。

支持体５は直線状の部材であり、検出面４ａと平行となるように鉛直方向からη（２０度）だけの傾斜が持たされている。従って、ＦＰＤ４と支持体５との間に起立する被検体Ｍから見れば、支持体５は、被検体Ｍに向かうように傾いた状態で床面から伸びるように配置されている。支持体の傾斜角は具体的には、直線に沿って伸びた支持体５の長手方向が鉛直方向からどの程度ずれているかを示す角度である。支持体５は、ＦＰＤ４の検出面４ａと平行の直線のうち、鉛直方向とのなす角が最小のηとなっている直線に沿って伸びている。

Ｘ線管３の移動について説明する。Ｘ線管３は、Ｘ線管移動制御部８の制御により、支持体５に沿って移動する。具体的には、Ｘ線管３は、図２における実線の位置から、破線の位置を経て一点鎖線の位置まで移動する。このときＸ線管３の傾斜は、Ｘ線管傾斜制御部１０の制御によりＸ線管傾斜機構９が変更する。すなわち、Ｘ線管３から照射されるＸ線ビームの中心軸が検出面４ａと法線Ｎとの交点ａ（検出面４ａの中心点）に常に向くようにＸ線管３が傾斜される。また、Ｘ線管３は、図２の破線で示すように、Ｘ線ビームの中心軸が法線Ｎと一致する破線の位置を通過する構成となっている。Ｘ線管傾斜制御部１０は、Ｘ線管３が図２の破線の位置にあるときを基準として、±２０度傾斜させることができる。これに伴ってＸ線ビームの中心軸も法線Ｎを基準に±２０度傾斜することになる。Ｘ線管傾斜機構９は、本発明の放射線源傾斜手段に相当し、Ｘ線管傾斜制御部１０は、本発明の放射線源傾斜制御手段に相当する。

つまり、一連の撮影中にＸ線管３が最も上側にあるときにＸ線管３から照射されるＸ線ビームの進行方向とＦＰＤ４の法線とのなす角と、Ｘ線管３が最も下側にあるときにＸ線管３から照射されるＸ線ビームの進行方向とＦＰＤ４の法線とのなす角とが同じηになるようにＸ線管３が移動されることになる。

この様にＦＰＤ４の傾斜角度とＸ線管３の傾斜角度とを２０度にして一致させると、Ｘ線管３が鉛直方向の最下方である一点鎖線の位置にあるとき、Ｘ線管３から放射されるＸ線ビームの中心軸Ｈが鉛直方向と直交する水平方向となる。すると、Ｘ線管３が移動の終了位置である一点鎖線の位置にあるときの鉛直方向の位置は、ＦＰＤ４の鉛直方向の位置と同じとなる。

Ｘ線管３は、移動と同時に傾斜しながら図２における実線の位置から一点鎖線の位置まで移動する。その間に複数回に亘ってパルス状のＸ線をＦＰＤ４に向けて照射する。その度にＦＰＤ４は、Ｘ線を検出し被検体Ｍの透視像が写り込んだ透視画像が生成される。こうして得られた透視画像を基に被検体Ｍをある裁断位置で裁断したときの断層画像を生成することができる。

断層画像を生成する原理について説明する。図３は、一連の撮影の間に被検体Ｍに対してＸ線管３が移動していく様子を表している。Ｘ線管３が鉛直方向の上側から下側に（床面から最も遠い位置から最も近い位置に）向けて移動する際に、複数枚のＸ線透視画像が撮影される。このとき、被検体内部に点状の像ｐ，ｑ，ｒがあるとする。像ｐおよび像ｑは、ともにＦＰＤ４の検出面に平行なある平面Ｔに属している。そして、像ｒは、この平面Ｔに属しておらず、像ｐ，ｑよりもＸ線管３側に存在している。

取得された一連の透視画像に像ｐ，ｑ，ｒがどのように写り込んでいるかについて考える。一連の透視画像は、被検体Ｍに対するＸ線管３の位置が変化しながら撮影されたものである。ということは、透視画像において像ｐ，ｑ，ｒが写り込む位置は、撮影の度に変わっていくことになる。つまり、透視画像を取得された順に一枚ずつ送りながら見ていくとすると、像ｐ，ｑ，ｒは、透視画像の撮影範囲の中を移動していくことになる。この像の移動の速さは、像とＸ線管３との距離によって決まる。すなわち、Ｘ線管３との距離が近い像であるほど、透視画像中の移動の速さは速いものとなる。したがって、Ｘ線管３からの距離が同じな像ｐ，ｑは、同じ速度で透視画像の中を移動していくことになる。

一連の透視画像を用いて像ｐ，ｑが属する平面Ｔにおける被検体Ｍの断層画像を取得したい場合は、一連の透視画像中を所定の速さで移動する像ばかりを重ね合わせて像を結ぶようにすればよい。このとき、移動の速さが像ｐ，ｑとは異なる像ｒは、断層画像上で像を結ばない。平面Ｔに属する被検体Ｍの像がどのくらいの速さで移動するかは、幾何学計算により予め知ることができる。したがって、平面Ｔのみならず、これと平行な平面についても、同様に断層画像が生成可能である。

画像生成部１１は、ＦＰＤ４から送出される検出信号を基に、被検体Ｍの像が写り込んだＸ線透視画像Ｐを生成する目的で設けられている。断層画像生成部１２は、上述の原理に基づいて一連のＸ線透視画像Ｐより複数枚の断層画像Ｄを生成する目的で設けられている。断層画像Ｄは、ＦＰＤ４の検出面４ａに平行な平面で裁断したときの被検体Ｍの断層像が写り込んでいる。そして、合成断層画像生成部１３は、複数枚の断層画像Ｄから、これらの断層画像Ｄを横切る平面で被検体Ｍを裁断したときの断層像が写り込んだ合成断層画像Ｅを生成する目的で設けられている。画像生成部１１は、本発明の画像生成手段に相当する。また、断層画像生成部１２は、本発明の断層画像生成手段に相当し、合成断層画像生成部１３は、本発明の断層画像合成手段に相当する。

そして、さらに実施例１に係る断層撮影装置１は、各制御部６，８，１０を統括的に制御する主制御部４１と、断層画像を表示する表示部２７とを備えている。この主制御部４１は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することにより各制御部６，８，１０および後述の各部１１，１２，１３を実現している。記憶部２３は、Ｘ線管制御に関するパラメータなどの、断層撮影装置１が動作の際に参照する各パラメータの一切を記憶するものである。操作卓２６は、術者の指示を断層撮影装置１に入力させるものである。

＜断層撮影装置の動作＞
次に、断層撮影装置１の動作について説明する。実施例１に係る断層撮影装置１を用いて被検体Ｍの撮影を行うには、図４に示すように、まず被検体Ｍを装置に配置させ（被検体載置ステップＳ１），一連のＸ線透視画像Ｐの撮影が開始される（撮影開始ステップＳ２）。そして、一連のＸ線透視画像Ｐを基に複数枚の断層画像Ｄが生成され（断層画像生成ステップＳ３），複数枚の断層画像Ｄより合成断層画像Ｅが生成される（合成断層画像生成ステップＳ４）。以降、これらの各ステップについて順を追って説明する。

＜被検体載置ステップＳ１，撮影開始ステップＳ２＞
撮影に先立って、被検体ＭがＸ線管３とＦＰＤ４とに挟まれる位置に起立される。これにより、断層撮影装置１に被検体Ｍが載置されたことになる。そして、術者は操作卓２６を通じて撮影開始の指示を断層撮影装置１に与えると、Ｘ線管３は、Ｘ線管移動制御部８の制御に従って支持体５の伸びる方向に移動する。なお、このときＦＰＤ４は、被検体Ｍに対して移動しない。

Ｘ線管３が支持体５の上端側（床面から最も遠い側）から下端側（床面に最も遠い側）に移動するまでに、被検体ＭのＸ線撮影が複数回に亘って行われる。Ｘ線管３は、撮影の度にＸ線を照射する。このとき、Ｘ線管３の移動に合わせてＸ線管３の傾斜も変更されるので、Ｘ線管３から出力されるＸ線ビームは、撮影の度にＦＰＤ４に向けて照射されることになる。また、Ｘ線管３とＦＰＤ４との間には、被検体Ｍが位置しているので、ＦＰＤ４には、被検体Ｍの像が写り込んだＸ線ビームが入射する。

画像生成部１１は、このＦＰＤ４に写り込む被検体Ｍの像を画像化して、Ｘ線透視画像Ｐを生成する。撮影はＸ線管３を移動しながら複数回に亘って行われるので、Ｘ線透視画像Ｐも複数回に亘って取得される。しかも、撮影が行われる度にＸ線管３の照射位置が異なるので、取得されるＸ線透視画像Ｐには、投影方向の異なる被検体Ｍの像が写り込んでいる。Ｘ線管３は、ＦＰＤ４と同じ高さまで移動されて最後のＸ線透視画像Ｐの撮影を行う（図２参照）。

＜断層画像生成ステップＳ３＞
撮影された一連のＸ線透視画像Ｐは、断層画像生成部１２に出力される。断層画像生成部１２では、図５に示すようにＦＰＤ４の検出面４ａと互いに平行な各裁断面ｍで被検体Ｍを切断したときの被検体Ｍの断層像が写り込んだ断層画像Ｄをそれぞれの裁断面ｍについて生成する。

断層画像生成部１２が生成する断層画像Ｄの裁断面ｍが検出面４ａと平行となっている理由は、図３で説明したように、検出面４ａと平行な平面における被検体Ｍの像は、一連のＸ線透視画像Ｐにおいて、同じ移動の挙動で写り込んでいることによる。断層画像Ｄの取得は、図３における像ｐ，ｑのように同じ移動の挙動で写り込んでいる像を一連のＸ線透視画像Ｐから抽出することで行われるのであるから、断層画像生成部１２が生成する断層画像Ｄは、検出面４ａに平行な面についてのものとなる。

つまり、Ｘ線管３が検出面４ａの中心を通り検出面４ａに直交する法線で折り返したときに対称となっている直線上を移動しながら撮影が行われるようになっているので、一連のＸ線透視画像Pの撮影中、Ｘ線管３とＦＰＤ４との距離は極力変化しないような構成となっている。すると、検出面４ａに平行な平面に属する被検体Ｍの像は同じ速度と方向で移動しながら一連のＸ線透視画像Ｐに写り込むことになる。この平面とＸ線管３との距離は、Ｘ線管３の移動に関わらずほとんど変化しないからである。したがって、一連のＸ線透視画像Ｐを用いて断層画像を生成しようとすると、断層画像は、検出面４ａに平行な平面におけるものとなるのである。断層画像生成部１２は、既存のフィルタバックプロジェクション法により断層画像Ｄを生成する。

＜合成断層画像生成ステップＳ４＞
生成された複数枚の断層画像Ｄは、合成断層画像生成部１３に出力される。合成断層画像生成部１３では、図６に示すように、複数の断層画像Ｄの裁断面ｍを横切り裁断面ｍと平行となっていない裁断面ｎで被検体Ｍを切断したときの断層画像である合成断層画像Ｅを生成する。この合成断層画像Ｅは、各裁断面ｍに写り込む被検体Ｍの像から裁断面ｎ上に位置する被検体Ｍの像を抽出して、これを平面上にマッピングすることで生成される。生成される合成断層画像Ｅは、例えば、鉛直方向に伸びるとともにＸ線管３が最も床面に近い位置にあるとき照射されるＸ線ビームの進行方向と直交する平面における断層画像となっている。

合成断層画像生成部１３が合成断層画像Ｅを生成する際に、各裁断面ｍの間隔が広すぎると、各裁断面ｍ上の画素を抽出するだけでは画像を画素で埋め尽くすことができない場合がある。つまり、図７に示すように、合成断層画像Ｅを生成しようとして順番に並んでいる５つの裁断面ｍにおける画像Ｐ１〜Ｐ５に由来する画素を平面上に配置しても、各裁断面ｍの間隔が広すぎて各画素の間に間隙ｒ１〜ｒ４が生じてしまう場合があるのである。合成断層画像生成部１３は、このような間隙ｒ１〜ｒ４を補間により補填する。すなわち、間隙ｒ１の補填をする場合は、この間隙ｒ１を挟み込むＸ線透視画像Ｐ１，Ｐ２の画像が配置された部分の画素値が用いられる。同様に、間隙ｒ２〜ｒ４においても、これを挟み込む領域を用いて画素値の補填が行われる。このようにして生成された合成断層画像Ｅが表示部２７に表示されて断層撮影装置の動作は終了となる。

以上のように、実施例１の構成によれば、立位の被検体Ｍを撮影する放射線断層撮影装置であって、Ｘ線管３をＦＰＤ４に対して上側から下側まで移動させることによりＸ線の入射方向を変更させながら一連の撮影を行って、これを再構成することにより合成断層画像Ｅを生成する構成となっている。そして、実施例１の最も特徴的な構成は、ＦＰＤ４が検出面４ａと直交してＸ線管３側に伸びる法線が上向きに向くように傾斜されていることにある。このように、ＦＰＤ４が被検体及びＸ線管３を仰ぎ見るように構成すれば、被検体Ｍに対してＸ線管３を従来ほど下側に移動させないで一連の撮影を完了することができる。従って、一連の撮影の際にＸ線管３が被検体Ｍの撮影範囲よりも下側に移動する必要がなくなるので、被検体ＭをＸ線管３に対して上側に配置する必要がない。したがって、実施例１の構成によれば、被検体Ｍを載置する踏み台を必要とせず安全性の高い放射線断層撮影装置が提供できる。

また、一連の撮影中にＸ線管３が最も下側にあるときの鉛直方向の高さがＦＰＤ４と同じになるようにすれば、Ｘ線管３は確実に被検体Ｍの撮影範囲よりも下側に移動する必要がない。

断層画像生成部１２で生成された断層画像Ｄは、鉛直方向と平行となっていない平面で被検体Ｍを裁断したときの断層画像となっている。すると、鉛直方向と平行な断層画像が取得できないことになる。そこで上述の構成によれば、断層画像生成部１２が生成した断層画像を再構成して裁断面が異なる新たな合成断層画像Ｅを生成するようにしている。これにより、検査の目的に適した断層画像が生成できる。

次に、実施例２に係る断層撮影装置４２について説明する。装置構成としては、実施例１における断層撮影装置１と同様なので、実施例２に係る断層撮影装置４２の各部の説明は省略する。実施例１の構成と異なる点は、図８に示すように、Ｘ線管３を支持する支持体５が鉛直方向に伸びていることにある。従って、Ｘ線管３は、Ｘ線管移動制御部８の制御により（図１参照），鉛直方向に移動することになる。

その他、一連のＸ線透視画像Ｐの撮影中、Ｘ線管３の傾斜がＦＰＤ４に向くように制御される様子は実施例１の構成と同様である。

実施例２に係る断層撮影装置４２は、動作としても実施例１における断層撮影装置１に類似しているので、具体的な動作は、図４，図５，図６を用いた説明を参照されたい。動作の上で実施例１と異なる点は、断層画像生成部１２の動作である。

実施例２に独自の断層画像生成部１２の動作説明をする前に、被検体Ｍの構造物の撮影について幾何学的な説明をする。図９は、あるＸ線透視画像Ｐを撮影時のＸ線焦点の位置（焦点位置Ａ），被検体内部の構造物の位置（構造物位置Ｂ），およびＦＰＤ４における構造物が投影される位置（投影位置Ｃ）を表した斜視図である。直線Ｇは、検出面４ａに対しＸ線管３の焦点位置Ａが移動する軌跡を表している。ＳＩＤは、ＦＰＤ４と焦点位置Ａとの間の検出面４ａの法線方向における離間距離である。検出面４ａ上の原点Ｏは、一連のＸ線透視画像Ｐの撮影中において、Ｘ線管３が照射するＸ線ビームの中心軸ＨがＸ線管３の位置に関わらず常に通過する点である。焦点位置Ａと原点Ｏとを結ぶ線分と法線とがなす角をθとする。ＳＯＤは、原点Ｏと焦点位置Ａとの間の法線方向における離間距離である。実施例１において、なす角θは、一連のＸ線透視画像Ｐの撮影中に変化するが、ＳＩＤ，ＳＯＤは変化しない。しかし、実施例２においては、ＳＩＤ，ＳＯＤも変化する。したがって、実施例２の構成においては、このＳＩＤ，ＳＯＤが各撮影で変化することを考慮して断層画像Ｄを生成する。

断層画像Ｄを生成するには、一連のＸ線透視画像Ｐを足し合わせる過程を経る。この足し合わせをする前に、ＳＩＤ，ＳＯＤに基づいたＸ線透視画像Ｐの位置合わせが行われる。実施例１の場合、ＳＩＤ，ＳＯＤは撮影中不変なので、この様な調整を必要としない。一方、実施例２においては、撮影中に次々と変化するＳＩＤ，ＳＯＤに基づいてＸ線透視画像Ｐの位置合わせを行ってから足し合わせを行う。この様にすることで、撮影条件が異なる実施例２の構成においても、実施例１の構成と同様な画像処理により、合成断層画像Ｅを生成することができる。撮影中、ＳＩＤ，ＳＯＤがどのように変化するかは幾何学計算により予め知ることができる。

実施例２の場合、実施例１とは違い、Ｘ線管３はＦＰＤ４の検出面４ａの中心を通り、検出面４ａと直交する法線を基準に法線で折り返したときに対称となっている直線上を移動しない。しかし、その移動のズレの影響を補正により消去することで、実施例１と同様な画像処理に基づいて検出面４ａに平行な平面における断層画像を生成できる。

以上のように、実施例２の構成によれば、Ｘ線管３を鉛直方向に移動させるようにすれば、重荷物であるＸ線管３を精度よく移動させることができるので、より正確で視認性に優れた断層像を撮影できる放射線断層撮影装置が提供できる。

本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施することが可能である。

（１）上述の構成によれば、一連のＸ線透視画像Ｐの撮影中、ＦＰＤ４は移動しない構成となっていたが、これを移動させる構成とすることもできる。すなわち、Ｘ線管３は、一連の撮影中、床面から最も遠い初期位置から、床面に最も近い終了位置まで移動するとしたとき、ＦＰＤ４は、これとは逆に、床面から最も近い初期位置から、床面に最も近い終了位置まで移動する。これにより、ＦＰＤ４の検出面４ａの中心点とＸ線管３の焦点位置とを結ぶ線が常にある点を通過するようになる。Ｘ線管３とＦＰＤ４とがこの様な移動をすることで、検出面４ａに平行な平面における断層画像Ｄの生成が可能となり、ひいては、合成断層画像Ｅの生成が可能となる。

（２）上述した実施例は、医用の装置であったが、本発明は、工業用や、原子力用の装置に適用することもできる。

（３）上述した実施例のいうＸ線は、本発明における放射線の一例である。したがって、本発明は、Ｘ線以外の放射線にも適応できる。

３ Ｘ線管（放射線源）
４ ＦＰＤ（検出手段）
４ａ 検出面
７ Ｘ線管移動機構（放射線源移動手段）
８ Ｘ線管移動制御部（放射線源移動制御手段）
９ Ｘ線管傾斜機構（放射線源傾斜手段）
１０ Ｘ線管傾斜制御部（放射線源傾斜制御手段）
１１ 画像生成部（画像生成手段）
１２ 断層画像生成部（断層画像生成手段）
１３ 合成断層画像生成部（断層画像合成手段）

Claims (8)

1. 立位の被検体を撮影する放射線断層撮影装置であって、
   放射線を照射する放射線源と、
   照射された放射線を検出面で検出して検出信号を出力する検出手段と、
   前記放射線源を前記検出手段に対して上側から下側まで移動させる放射線源移動手段と、
   前記放射線源移動手段を制御する放射線源移動制御手段と、
   前記放射線源移動制御手段が被検体に対して前記放射線源を移動させることにより被検体に対する放射線の入射方向が変更されながら一連の撮影を行って、一連の透視画像を前記検出信号から生成する画像生成手段と、
   一連の透視画像を再構成することにより裁断面における被検体の断層像が写り込んだ断層画像を生成する断層画像生成手段とを備え、
   前記検出手段は、前記検出面と直交して放射線源側に伸びる法線が上向きに向くように傾斜されてい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、
   前記放射線源を傾斜させていくと前記放射線源から照射される放射線ビームの進行方向が鉛直方向に変化するように前記放射線源を傾斜させる放射線源傾斜手段と、
   前記放射線源傾斜手段を制御する放射線源傾斜制御手段とを備え、
   前記放射線源傾斜制御手段は、一連の撮影中に前記放射線源の移動に伴い前記放射線源から照射される放射線ビームの進行方向が前記検出手段に向くように前記放射線源を傾斜させることを特徴とす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、
   前記放射線源移動制御手段は、一連の撮影中に（Ａ）前記放射線源が最も上側にあるときに前記放射線源から照射される放射線ビームの進行方向と前記検出手段の法線とのなす角と、（Ｂ）前記放射線源が最も下側にあるときに前記放射線源から照射される放射線ビームの進行方向と前記検出手段の法線とのなす角とが同じ角度になるように前記放射線源を移動させることを特徴とする放射線断層撮影装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
   前記放射線源移動制御手段は、前記検出手段の前記検出面と平行の直線のうち、鉛直方向とのなす角が最小となっている直線に沿って前記放射線源を移動させることを特徴とする放射線断層撮影装置。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
   前記放射線源移動制御手段は、鉛直方向に前記放射線源を移動させることを特徴とする放射線断層撮影装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
   前記放射線源移動制御手段は、一連の撮影中に前記放射線源が最も下側にあるときの鉛直方向の高さが前記検出手段と同じになるように前記放射線源を移動させることを特徴とする放射線断層撮影装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
   前記断層画像生成手段は、前記検出手段の前記検出面と平行な裁断面で被検体を裁断したときの被検体の像が写り込んでいる断層画像を生成することを特徴とする放射線断層撮影装置。
8. 請求項７に記載の放射線断層撮影装置において、
   前記断層画像生成手段が生成した裁断面が平行となっている複数枚の断層画像から、これらの裁断面と平行となっていない裁断面における断層画像を合成する断層画像合成手段を備えることを特徴とする放射線断層撮影装置。

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