JP3775551B2 - 放射線画像データ取得装置およびその制御方法 - Google Patents
放射線画像データ取得装置およびその制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過放射線画像データ取得方法および装置に関し、より詳細には、相異なる投影方向から被写体にコーン状の放射線を照射して各投影方向毎に透過放射線画像データを取得して、該透過放射線画像データに基づいて被写体のボリュームデータ等を生成する、いわゆるコーンビームＣＴに適用される透過放射線画像データ取得方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、医用画像の分野においては、３次元の放射線画像情報を検出する技術の研究が成されており、例えば、ヘリカルＣＴやコーンビームＣＴが提案されている（「コーンビームＣＴ開発の現状とその将来」映像情報（Ｍ）；１９８８年１月Ｐ１２２〜Ｐ１２７、特開平９−２５３０７９号参照）。
【０００３】
ここで「コーンビームＣＴ」とは、放射線源とエリアセンサ（２次元の放射線固体検出器）とを被写体を間に挟んで配置し、放射線源とエリアセンサとを被写体の回りに該被写体に対して相対的に回転させながら、放射線源から被写体に向けてコーン状の放射線を照射し、被写体を透過した放射線をエリアセンサにより検出して得た相異なる回転位置における、すなわちに各投影方向毎の被写体の透過放射線画像データに基づいて、被写体のボリュームデータを取得し、該ボリュームデータに基づいて３次元状画像や断層画像をＣＲＴ等の画像表示装置上に表示したり、３次元状画像等を記憶装置に一旦記憶したりするものである。ここで「放射線固体検出器」とは、放射線を検出して電気信号に変換する半導体を主要部とする検出器をいう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のコーンビームＣＴでは、表示できる３次元状画像や断層画像の領域は、エリアセンサが検出する全ての投影方向の重なり部分が成す領域、具体的には、エリアセンサが検出し得る各投影方向のコーン状の放射線によって形成される、全放射線の照射領域の内接円になる。つまり、表示できる画像領域は放射線の照射角やエリアセンサの検出領域によって決定され、画像領域を大きくしようとすれば、より広角のコーン状の放射線（広角放射線）を被写体に照射し、被写体を透過した広角放射線のより多くをエリアセンサで検出することが必要になる。換言すれば、大面積のエリアセンサを使用して、このエリアセンサ全面をカバーするだけの広角放射線を被写体に照射する必要がある。
【０００５】
しかしながら、大きな検出領域を有する大面積のエリアセンサを製造することは困難であり、また仮に製造できたとしても高価なものとなってしまい、装置のコストを高くするので、従来のコーンビームＣＴでは、大きな領域の画像を表示することが困難であった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、大面積のエリアセンサを使用することなく、より大きな領域分の透過放射線画像データを得ることができる透過放射線画像データ取得方法および装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
また、本発明は、散乱線による画質劣化という問題を改善することのできる透過放射線画像データ取得方法および装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の透過放射線画像データ取得方法は、被写体を間に挟んで配された放射線源と放射線固体検出器とを被写体の回りに該被写体に対して相対的に回転させながら、放射線源から被写体に向けてコーン状の放射線を照射して被写体を透過した放射線を放射線固体検出器で検出することにより、被写体に関する透過放射線画像データを得る透過放射線画像データ取得方法であって、
放射線固体検出器としてラインセンサを用い、
各投影方向毎の全検出領域内にラインセンサを移動させながら、被写体を透過した放射線をラインセンサで検出することにより、全検出領域分の透過放射線画像データを得ることを特徴とする。
【０００９】
ここで「全検出領域」とは、得ようとする所望の領域の全範囲を意味し、例えば、放射線固体検出器としてエリアセンサを使用したと仮定したときの、該エリアセンサの全検出領域に相当する。
【００１０】
「全検出領域内にラインセンサを移動させながら、被写体を透過した放射線をラインセンサで検出する」とは、全検出領域をカバーするようにラインセンサを移動させて検出するものであれば、どのような方法を用いてもよい。例えば、１本のラインセンサを用い、それを全検出領域をカバーするように動かすものでもよい。また、複数のラインセンサを用い、各ラインセンサを夫々所定範囲をカバーするように動かし、各ラインセンサの移動を足し合わせて全検出領域をカバーするようにしてもよい。
【００１１】
なお、ラインセンサを移動させるに際しては、放射線源を中心とする円弧上を移動させるのが望ましい。以下同様である。
【００１２】
本発明による第２の透過放射線画像データ取得方法は、被写体を間に挟んで配された放射線源と放射線固体検出器とを被写体の回りに該被写体に対して相対的に回転させながら、放射線源から被写体に向けてコーン状の放射線を照射して被写体を透過した放射線を放射線固体検出器で検出することにより、被写体に関する透過放射線画像データを得る透過放射線画像データ取得方法であって、
放射線固体検出器としてラインセンサを用い、
各投影方向毎の全検出領域を複数の部分領域に分割し、この分割した部分領域の夫々に１本のラインセンサを各部分領域の範囲内で移動可能に配置し、
各部分領域内で各ラインセンサを移動させながら被写体を透過した放射線を各ラインセンサにより検出することにより、全検出領域分の透過放射線画像データを得ることを特徴とする。
【００１３】
本発明による第３の透過放射線画像データ取得方法は、被写体を間に挟んで配された放射線源と放射線固体検出器とを被写体の回りに該被写体に対して相対的に回転させながら、放射線源から被写体に向けてコーン状の放射線を照射して被写体を透過した放射線を放射線固体検出器で検出することにより、被写体に関する透過放射線画像データを得る透過放射線画像データ取得方法であって、
放射線固体検出器を、全検出領域をカバーするように並べて配置した多数のラインセンサにより構成し、
被写体を透過した放射線を各ラインセンサで検出することにより、全検出領域分の透過放射線画像データを得ることを特徴とする。
【００１４】
ここで「全検出領域」とあるのは、各投影方向毎の全検出領域を意味する。
【００１５】
上記何れの方法においても、放射線源から発せられ被写体を透過した放射線のうちの略直進成分のみがラインセンサに入射するようにする（例えばスリット撮影を行う等）ことが望ましい。
【００１６】
また上記何れの方法においても、被写体の心拍と同期して、心臓の拡張期または収縮期の間に検出を行うことが望ましい。
【００１７】
本発明による第１の透過放射線画像データ取得装置は、上記第１の透過放射線画像データ取得方法を実現する装置であって、
放射線固体検出器としてのラインセンサと、
各投影方向毎の全検出領域内にラインセンサを移動させる移動手段と、
移動された各々の位置において被写体を透過した放射線をラインセンサで検出することにより、全検出領域分の透過放射線画像データを取得する透過放射線画像データ取得手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明による第２の透過放射線画像データ取得装置は、上記第２の透過放射線画像データ取得方法を実現する装置であって、
放射線固体検出器が、全検出領域を分割して形成した複数の部分領域の夫々に各部分領域の範囲内で移動可能に配された複数のラインセンサから成るものであり、
各投影方向について、各部分領域内に各ラインセンサを移動させる移動手段と、
移動された各々の位置において被写体を透過した放射線を各ラインセンサで検出することにより、全検出領域分の透過放射線画像データを取得する透過放射線画像データ取得手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
本発明による第３の透過放射線画像データ取得装置は、上記第３の透過放射線画像データ取得方法を実現する装置であって、
放射線固体検出器が、全検出領域をカバーするように並べて配置された多数のラインセンサからなるものであり、
被写体を透過した放射線を各ラインセンサで検出することにより、全検出領域分の透過放射線画像データを取得する透過放射線画像データ取得手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
上記第２および第３の透過放射線画像データ取得装置においては、ラインセンサを、放射線源を中心とする円弧上に設けるのが望ましい。
【００２１】
上記何れの装置においても、放射線源から発せられ被写体を透過した放射線のうちの略直進成分のみをラインセンサに入射させる、例えばスリット等の入射方向制御手段を設けるのが望ましい。
【００２２】
また、この入射方向制御手段を、ラインセンサと被写体との間、および放射線源と被写体との間に設けるのがより望ましく、更には、放射線源を中心とする円弧状に設けると、一層望ましい。
【００２３】
また、上記何れの装置においても、被写体の心拍と同期して、心臓の拡張期または収縮期の間に検出を行なわしめる同期手段を備えるのが望ましい。
【００２４】
上記においてラインセンサとは、幅が狭い長尺タイプの放射線固体検出器を意味する。幅方向が１画素分の１次元の放射線固体検出器に限らず、幅が比較的狭く長尺のものであればどのようなものであってもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明による第１の透過放射線画像データ取得方法および装置によれば、各投影方向毎の全検出領域内にラインセンサを移動させながら、被写体を透過した放射線を該ラインセンサで検出することにより、全検出領域分の透過放射線画像データを得るようにしたので、ラインセンサの移動範囲を大きくすることによって、検出領域を拡大することができるから、大面積のエリアセンサを使用しなくても、より大きな領域分の透過放射線画像データを取得することが可能となり、本発明をコーンビームＣＴに適用すれば、より大きな領域の３次元状画像や断層画像を表示等することが可能となる。
【００２６】
また、本発明による第２の透過放射線画像データ取得方法および装置によれば、各投影方向毎の全検出領域を複数の部分領域に分割し、この分割した部分領域の夫々に１本のラインセンサを各部分領域の範囲内で移動可能に配置し、各部分領域内で各ラインセンサを移動させながら被写体を透過した放射線を各ラインセンサにより検出することにより、全検出領域分の透過放射線画像データを得るようにしたので、各ラインセンサの移動範囲を小さくしつつ、上記第１の方法および装置と同様、より大きな領域分の透過放射線画像データを取得することが可能となり、また、大きな領域の３次元状画像や断層画像を表示等することが可能となる。
【００２７】
さらに、本発明による第３の透過放射線画像データ取得方法および装置によれば、全検出領域をカバーするように多数のラインセンサを並べて配置した放射線固体検出器を使用し、被写体を透過した放射線を各ラインセンサで検出することにより、全検出領域分の透過放射線画像データを得るようにしたので、各ラインセンサを移動させなくても、上記第１の方法および装置と同様、より大きな領域分の透過放射線画像データを取得することが可能となり、また、大きな領域の３次元状画像や断層画像を表示等することが可能となる。
【００２８】
また、放射線源を中心とする円弧状に各ラインセンサを配置するようにすれば、放射線源と各ラインセンサとを等距離に配置することができ、距離差に基づく画像歪が生じないので、拡大率の補正が不要になる。
【００２９】
また、スリット撮影を行う等、放射線源から発せられ被写体を透過した放射線のうちの略直進成分のみがラインセンサに入射するようにすれば、被写体で散乱した散乱線の影響を排除することができる。
【００３０】
更に、被写体の心拍と同期して、心臓の拡張期または収縮期の間に検出を行うようにすれば、被写体が略停止しているときのデータを得ることができ、画像ボケが生じない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による透過放射線画像データ取得方法および装置の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態による透過放射線画像データ取得装置を適用したコーンビームＣＴの概略構成を示すブロック図である。
【００３２】
このコーンビームＣＴ１は、図１に示すように、放射線源１１、５つのラインセンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ（まとめて言うときには単に「１２」と記す）、各ラインセンサ１２を移動させる移動手段１３、および各ラインセンサ１２の出力に基づいて透過放射線画像データを生成する透過放射線画像データ取得手段２０から成る透過放射線画像データ取得装置１０と、画像処理部３０とを備えている。画像処理部３０には、該画像処理部３０により形成された３Ｄ画像や断層画像を可視画像として表示出力する不図示の画像表示手段が接続されている。ここで「３Ｄ画像」とは、視覚上３次元的に観察される３次元状画像（３次元画像および２次元画像であって視覚上３次元的に観察される画像）を意味する。
【００３３】
各ラインセンサ１２は１次元の放射線固体検出器であって、各投影方向各々について、全検出領域Ｓ０を５つに分割した各部分領域Ｓ１〜Ｓ５の夫々に、放射線源１１を中心とする円弧上を各部分領域の範囲内で夫々が移動できるように、その長手方向が図中奥行方向となるように配置される。
【００３４】
移動手段１３は、投影方向各々について、全検出領域Ｓ０を分割して形成した部分領域Ｓ１，Ｓ２等夫々の範囲内で、後述する手順に従って各ラインセンサ１２を移動させるものであり、移動させられた各撮影位置毎に被写体１９を透過した放射線が各ラインセンサ１２により検出される。
【００３５】
透過放射線画像データ取得手段２０は、各ラインセンサ１２からの検出信号Ｄ１１〜Ｄ１５に基づいて透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５を生成するものであり、移動手段１３により移動させられた各撮影位置毎の各透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５を纏めれば、全検出領域Ｓ０をカバーする、すなわち全検出領域分の透過放射線画像データとなる。
【００３６】
また、透過放射線画像データ取得装置１０には、放射線源１１と各ラインセンサ１２とを被写体１９の回りに該被写体１９に対して相対的に回転させる不図示の回転制御手段が備えられている。この回転制御手段は、放射線の投影方向を、被写体１９の全周に亘って順次切り換えることができるものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、放射線源１１とセンサ１２とを被写体１９を中心として回転させる撮影系回転方式のものであっても良いし、放射線源１１とセンサ１２とを固定し、被写体１９を該被写体１９の中心を軸にして回転させる被写体回転方式のものであっても良い。
【００３７】
また、この透過放射線画像データ取得装置１０には、検出に寄与しない放射線が被写体１９に照射されないように、移動手段１３による撮影位置の移動に連動して、各ラインセンサ１２への放射線の入射方向を制御する入射方向制御手段としてのスリットが放射線源１１と被写体１９との間（１４）および各ラインセンサ１２と被写体１９との間（１５）に設けられている。両スリット１４，１５は、放射線源１１から発せられ被写体１９を透過した放射線のうちの略直進成分のみを各ラインセンサ１２に入射させるものであり、放射線源１１を中心とする円弧状に設けられる。所定の投影方向における各ラインセンサ１２およびスリット１４，１５の移動に際しては、放射線源１１を中心とする円弧上を移動させるのが好ましい。これにより、被写体で散乱した散乱線の影響を排除することができるとともに、放射線源１１と各ラインセンサとを等距離に保ったまま移動させることができるので、拡大率の補正が不要になる。なお、投影方向の変更に連動して、スリット１４，１５を被写体１９の回りに該被写体１９に対して相対的に回転させるのはいうまでもない。
【００３８】
画像処理部３０は、透過放射線画像データ取得手段２０から出力される全検出領域分の透過放射線画像データに基づいて、全検出領域分の投影画像データやボリュームデータ等を得るものである。「全検出領域分の透過放射線画像データに基づいて」とは、「各投影方向毎に、各撮影位置毎の透過放射線画像データを合成して」という意味である。合成の具体例については、後述する。
【００３９】
なお、上述のように多数のラインセンサを使用するに際して、それらの特性が異なるときには、同等のデータが得られるように、それらの特性を補正するのが好ましいのは言うまでもない。
【００４０】
以下、コーンビームＣＴ１の作用について説明する。最初に、透過放射線画像データ取得装置１０の作用について説明する。
【００４１】
先ず、放射線源１１および各ラインセンサ１２を所定の投影方向に設定する。次いで、各ラインセンサ１２を各部分領域内の所定の位置に配置する。次いで、放射線源１１からコーン状の放射線を発し、スリット１４を通した線状の放射線により被写体１９を照射し、被写体１９を透過したこの線状の放射線を、別のスリット１５に通して各ラインセンサ１２に入射させる。これにより、各ラインセンサ１２から検出信号Ｄ１１〜Ｄ１５が出力される。
【００４２】
透過放射線画像データ取得手段２０が、各ラインセンサ１２からの検出信号に基づいて、該撮影位置における各ラインセンサ１２毎の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５を生成する。
【００４３】
次に、移動手段１３により各ラインセンサ１２およびスリット１４，１５を各部分領域内で少し（好ましくは１画素分）移動させ、この移動された撮影位置で、上記同様に各ラインセンサ１２毎に検出信号を得、透過放射線画像データ取得手段２０により各ラインセンサ１２毎の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５を生成する。
【００４４】
以下同様にして、各ラインセンサ１２が、夫々の部分領域の全てをカバーするまで繰り返す。この繰り返しによって得られた各部分領域分夫々の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５を足し合わせると、その投影方向における、全検出領域分の透過放射線画像データが得られる。これにより、大面積のエリアセンサを使用しなくても、大面積のエリアセンサを使用したに等しい大きな検出領域分の透過放射線画像データを得ることができるようになる。得られた該全検出領域分の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５は、画像処理部３０に入力される。
【００４５】
上述のようにして、ある投影方向についての全検出領域分の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５が得られた後、不図示の回転制御手段により、放射線源１１、各ラインセンサ１２並びにスリット１４，１５を、これらの相対位置を保ったまま、被写体１９の回りに、該被写体１９に対して相対的に所定量回転させ、その投影方向について上述同様に全検出領域分の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５を得る。この処理を１回転分繰り返して、各投影方向についての、全検出領域分の透過放射線画像データを取得する。
【００４６】
なお、所定の投影方向についての各部分領域内での移動と、投影方向を変更する回転との動作の手順は、上述した例に限定されるものではない。例えば、各部分領域内の所定の撮影位置に各ラインセンサ１２およびスリット１４，１５を配置し、放射線源１１、各ラインセンサ１２並びにスリット１４，１５を被写体１９の回りに該被写体１９に対して相対的に１回転させながら各投影方向についてのその撮影位置の透過放射線画像データを得た後、各ラインセンサ１２およびスリット１４，１５を各部分領域内で少し移動させて、前述同様に、各ラインセンサ１２等を１回転させながらその撮影位置の透過放射線画像データを得るようにしても良い。
【００４７】
次に、透過放射線画像データ取得手段２０から出力される、各投影方向についての、全検出領域分の透過放射線画像データＤ２に基づいて、被写体１９の３Ｄ画像や断層画像を形成する方法について説明する。
【００４８】
図２は、画像処理部３０の一態様の詳細を示す回路ブロック図である。図示するように、この画像処理部３０は、投影画像データ合成手段３１，ボリュームデータ生成手段３２および画像形成手段３３を備えている。投影画像データ合成手段３１は、各投影方向毎に、透過放射線画像データ取得手段２０から入力された全検出領域分の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５に対してγ補正や画像歪補正等の各種信号処理を施すと共に、これらを合成して全検出領域分をカバーする１枚分の合成済投影画像データＤ２０を求める。
【００４９】
合成に際しては、先ず全検出領域分の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５を合成して全検出領域分をカバーする１枚分の合成済透過放射線画像データを求めた後に該合成済透過放射線画像データに基づいて合成済投影画像データを求めてもよいし、全検出領域分の透過放射線画像データ夫々に対応する各投影画像データを求めた後に各投影画像データを合成して全検出領域分をカバーする１枚分の合成済投影画像データを求めるようにしてもよい。
【００５０】
ボリュームデータ生成手段３２は、合成済投影画像データＤ２０に基づいてボリュームデータを生成することにより全検出領域分をカバーする合成済ボリュームデータＤ３０を求める。画像形成手段３４は、合成済ボリュームデータＤ３０に基づいて３Ｄ画像や断層画像を形成する。
【００５１】
ボリュームデータ生成のアルゴリズムとしては、フェルドカンプアルゴリズム（Feldkamp LA,Davis LC,Kress JW,Practical cone-beam algoritm. J Opt Soc Am A 1984;1:P612〜P619），フィルタ補正逆投影法（画像解析ハンドブック（東京大学出版会）ｐ３５６〜ｐ３７１参照）等、周知の３次元データを再構成する計算方法を使用することができる。このボリュームデータの求め方についての詳細説明は省略する（後述する例においても同様）。
【００５２】
このように、各投影方向毎に、全検出領域分をカバーするようにラインセンサを移動させて全検出領域分の透過放射線画像データを求め、該全検出領域分の透過放射線画像データを合成して全検出領域分をカバーする１枚分の合成済投影画像データを求めるようにすれば、大面積のエリアセンサを使用しなくても、全検出領域をカバーする１つの大面積のエリアセンサを使用するのと等価の大きな検出領域分の透過放射線画像データを求めることができ、大きな画像領域の３Ｄ画像や断層画像を形成することが可能となる。
【００５３】
また、放射線源とラインセンサとの間の距離が等距離となるように、放射線源を中心とする同一円周上に各撮影位置を設定して透過放射線画像データを取得することができるので、放射線源とラインセンサの検出位置との間の距離差に基づく誤差すなわち拡大率に応じた誤差が、１つの大面積のエリアセンサを使用する場合よりも小さくなる。
【００５４】
図３は、合成方法として他の方法を用いた画像処理部４０を示す回路ブロック図である。この画像処理部４０は、投影画像データ合成手段４１、ボリュームデータ生成手段４２、ボリュームデータ合成手段４３および画像形成手段４４を備えている。投影画像データ合成手段４１は、透過放射線画像データ生成手段２０から入力される各撮影位置毎の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５各々を各部分領域毎に合成することによって、各部分領域分の合成済投影画像データＤ２１ａ〜Ｄ２５ａを各々生成するものである。上述の投影画像データ合成手段３１が、全ての透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５を合成して全検出領域分をカバーする１枚分の合成済投影画像データＤ２０を求めていたのと異なる。ボリュームデータ生成手段４２は、各部分領域分の投影画像データＤ２１ａ〜Ｄ２５ａに基づいて、各部分領域毎のボリュームデータＤ３１ａ〜Ｄ３５ａを生成する。ボリュームデータ合成手段４３は、ボリュームデータＤ３１ａ〜Ｄ３５ａを合成して全検出領域分をカバーする１つの合成済ボリュームデータＤ３０を求める。画像形成手段４４は、合成済ボリュームデータＤ３０に基づいて３Ｄ画像や断層画像を形成する。
【００５５】
このように、各投影方向毎に、先ず各部分領域分の合成済投影画像データＤ２１ａ〜Ｄ２５ａを求めて各部分領域毎のボリュームデータＤ３１ａ〜Ｄ３５ａを生成した後に、これらを合成して全検出領域分をカバーする１つの合成済ボリュームデータＤ３０を求めるようにしても、図２に示した画像処理部３０と同様に、大面積のエリアセンサを使用することなく、大きな領域の画像を形成することができる。
【００５６】
図４は、さらに他の合成方法を用いた態様による画像処理部５０を示す回路ブロック図である。この画像処理部５０は、ボリュームデータ生成手段５１、および画像形成手段５２を備えている。ボリュームデータ生成手段５１は、各投影方向毎に、透過放射線画像データ生成手段２０から入力される各撮影位置毎の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５を用いてボリュームデータを生成することにより、ボリュームデータ生成過程において直ちに全検出領域分をカバーする１つの合成済ボリュームデータＤ３０を求めるものである。このボリュームデータＤ３０を求めるに際しては、先ず各部分領域分のボリュームデータを求めてからそれらを合成して求めてもよいし、一度に全検出領域分のボリュームデータを求めるようにしてもよい。画像形成手段５２は、合成済ボリュームデータＤ３０に基づいて３Ｄ画像や断層画像を形成する。
【００５７】
このように、ボリュームデータ生成過程において直ちに合成済ボリュームデータを求めても、画像処理部３０，４０と同様に、大面積のエリアセンサを使用しなくても、大きな領域の画像を形成することができる。
【００５８】
図５は、さらに他の合成方法を使用する態様による画像処理部６０を示す回路ブロック図である。
【００５９】
この画像処理部６０は、投影画像データ合成手段６１、ボリュームデータ生成手段６２、ボリュームデータ合成手段６３、画像形成手段６４および画像形成手段６５を備えている。図３に示した画像処理部４０に対して、画像形成手段６５をさらに備えるようにした点が異なる。
【００６０】
本例の画像形成手段６４は画像形成手段４４における３Ｄ画像を形成する作用のみをする。画像形成手段６５は、ボリュームデータ生成手段４２が生成した、各部分領域分のボリュームデータＤ３１ａ〜Ｄ３５ａに基づいて各部分領域毎の断層画像を形成した後に、これらを合成することにより、全検出領域分をカバーする１つの合成済断層画像を形成するものである。
【００６１】
このように、各部分領域毎の断層画像を形成した後に、全検出領域分をカバーする１つの合成済断層画像を形成しても、画像処理部３０等と同様に、大きな領域分の断層画像を形成することができる。
【００６２】
ところで、上述のようにして各ラインセンサを移動させて全検出領域分の透過放射線画像データを得ると、各撮影位置でのデータの取得時間が異なるため、その間の呼吸や体動に起因する位置ズレが生じる。したがって、このままの透過放射線画像データに基づいて上述した合成処理を行うと、合成された各種画像データに基づく画像には３次元的な位置ズレを生じ得る。
【００６３】
この問題を解消するためには、少なくとも合成によるデータの連結部に関しては、データ相関などを用いた位置合わせや画像歪補正を行うのが望ましい。
【００６４】
また、被写体の心拍と同期して、心臓の拡張期或いは収縮期の間に検出を行なわしめる同期手段を設け、被写体が略停止しているときのデータを得るようにすれば、位置合わせや画像歪補正を行うことなく、位置ズレの問題を解消できる。
【００６５】
上述の実施の形態は、複数のラインセンサを用いて、夫々が各部分領域をカバーするようにその領域内を移動させ、各ラインセンサの移動とともに得られた透過放射線画像データを合成する（足し合わせる）ことによって全検出領域をカバーする透過放射線画像データを求めるものについて説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、全検出領域をカバーするようにラインセンサを移動させて検出するものであれば、どのような方法を用いるものでもよい。
【００６６】
例えば、１本のラインセンサを用い、それを全検出領域をカバーするように動かして、この移動とともに得られた各撮影位置における透過放射線画像データを足し合わせることによって全検出領域分の透過放射線画像データを求めるようにしてもよい。
【００６７】
次に、上述の実施の形態とは別の態様による透過放射線画像データ取得方法および装置について説明する。図６はこの別態様による透過放射線画像データ取得装置８０の概略構成を示す図である。この透過放射線画像データ取得装置８０は、上述の装置１０と同様にコーンビームＣＴに適用するのに好適なものである。
【００６８】
図６に示すように、透過放射線画像データ取得装置８０は、放射線固体検出器として、全検出領域Ｓ０をカバーするように多数のラインセンサ８２を並べて配置（長手方向が図中奥行き方向となるように密接配置）したものを使用している。各ラインセンサ８２は、放射線源１１を中心とする円弧上に設けられる。
【００６９】
透過放射線画像データ取得手段９０は、各ラインセンサ８２からの検出信号に基づいて透過放射線画像データを生成するものであり、各透過放射線画像データを纏めることによって、全検出領域分の透過放射線画像データを得るものである。なお、このように多数のラインセンサを使用するに際して、それらの特性が異なるときには、同等のデータが得られるように、それらの特性を補正するのが好ましいのは言うまでもない。
【００７０】
上記透過放射線画像データ取得装置１０においては、各部分領域内において各ラインセンサ１２を移動させて全検出領域分の透過放射線画像データを取得するようにしていたが、本例においては、各ラインセンサ８２を移動させることなく、各配置位置において取得された各透過放射線画像データを纏めることによって全検出領域分の透過放射線画像データを取得するようにしている点が異なる。
【００７１】
この透過放射線画像データ取得装置８０をコーンビームＣＴに適用する場合には、各ラインセンサ８２を一体として１つの放射線検出器として取り扱えばよく、各配置位置において取得された各ラインセンサ８２からの各透過放射線画像データを纏めて全検出領域分の透過放射線画像データを取得する点を除いて、上記コーンビームＣＴ１の作用と同じである。透過放射線画像データ取得手段９０から出力される、各投影方向についての、全検出領域分の透過放射線画像データに基づいて、被写体１９の３Ｄ画像や断層画像を形成するに際しては、上記画像処理部３０と同様の方法を適用することができる。ここでは、その作用についての説明は省略する。
【００７２】
このように、多数のラインセンサを全検出領域をカバーするように並べて配置し、各ラインセンサから出力される検出信号を纏めるようにすれば、大面積のエリアセンサを使用しなくても、大きな領域の画像を形成することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による５つのラインセンサを有する透過放射線画像データ取得装置を利用したコーンビームＣＴの概略構成を示す図
【図２】画像処理部の一態様の詳細を示す回路ブロック図
【図３】画像処理部の他の態様を示す回路ブロック図
【図４】画像処理部の他の態様を示す回路ブロック図
【図５】画像処理部の他の態様細を示す回路ブロック図
【図６】多数のラインセンサを配置した放射線固体検出器を使用する透過放射線画像データ取得装置の概略構成を示す図
【符号の説明】
１ コーンビームＣＴ
１０ 透過放射線画像データ取得装置
１１ 放射線源
１２ ラインセンサ
１３ 移動手段
１４ 入射方向制御手段としてのスリット
１５ 入射方向制御手段としてのスリット
１９ 被写体
２０ 透過放射線画像データ生成手段
３０ 画像処理部
３１ 投影画像データ合成手段
３２ ボリュームデータ生成手段
３３ 画像形成手段
４０ 画像処理部
４１ 投影画像データ合成手段
４２ ボリュームデータ生成手段
４３ ボリュームデータ合成手段
４４ 画像形成手段
５０ 画像処理部
５１ ボリュームデータ生成手段
５２ 画像形成手段
６０ 画像処理部
６１ 投影画像データ合成手段
６２ ボリュームデータ生成手段
６３ ボリュームデータ合成手段
６４ 画像形成手段
６５ 画像形成手段
８０ 透過放射線画像データ取得装置
９０ 透過放射線画像データ取得手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過放射線画像データ取得方法および装置に関し、より詳細には、相異なる投影方向から被写体にコーン状の放射線を照射して各投影方向毎に透過放射線画像データを取得して、該透過放射線画像データに基づいて被写体のボリュームデータ等を生成する、いわゆるコーンビームＣＴに適用される透過放射線画像データ取得方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、医用画像の分野においては、３次元の放射線画像情報を検出する技術の研究が成されており、例えば、ヘリカルＣＴやコーンビームＣＴが提案されている（「コーンビームＣＴ開発の現状とその将来」映像情報（Ｍ）；１９８８年１月Ｐ１２２〜Ｐ１２７、特開平９−２５３０７９号参照）。
【０００３】
ここで「コーンビームＣＴ」とは、放射線源とエリアセンサ（２次元の放射線固体検出器）とを被写体を間に挟んで配置し、放射線源とエリアセンサとを被写体の回りに該被写体に対して相対的に回転させながら、放射線源から被写体に向けてコーン状の放射線を照射し、被写体を透過した放射線をエリアセンサにより検出して得た相異なる回転位置における、すなわちに各投影方向毎の被写体の透過放射線画像データに基づいて、被写体のボリュームデータを取得し、該ボリュームデータに基づいて３次元状画像や断層画像をＣＲＴ等の画像表示装置上に表示したり、３次元状画像等を記憶装置に一旦記憶したりするものである。ここで「放射線固体検出器」とは、放射線を検出して電気信号に変換する半導体を主要部とする検出器をいう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のコーンビームＣＴでは、表示できる３次元状画像や断層画像の領域は、エリアセンサが検出する全ての投影方向の重なり部分が成す領域、具体的には、エリアセンサが検出し得る各投影方向のコーン状の放射線によって形成される、全放射線の照射領域の内接円になる。つまり、表示できる画像領域は放射線の照射角やエリアセンサの検出領域によって決定され、画像領域を大きくしようとすれば、より広角のコーン状の放射線（広角放射線）を被写体に照射し、被写体を透過した広角放射線のより多くをエリアセンサで検出することが必要になる。換言すれば、大面積のエリアセンサを使用して、このエリアセンサ全面をカバーするだけの広角放射線を被写体に照射する必要がある。
【０００５】
しかしながら、大きな検出領域を有する大面積のエリアセンサを製造することは困難であり、また仮に製造できたとしても高価なものとなってしまい、装置のコストを高くするので、従来のコーンビームＣＴでは、大きな領域の画像を表示することが困難であった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、大面積のエリアセンサを使用することなく、より大きな領域分の透過放射線画像データを得ることができる透過放射線画像データ取得方法および装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
また、本発明は、散乱線による画質劣化という問題を改善することのできる透過放射線画像データ取得方法および装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の透過放射線画像データ取得方法は、被写体を間に挟んで配された放射線源と放射線固体検出器とを被写体の回りに該被写体に対して相対的に回転させながら、放射線源から被写体に向けてコーン状の放射線を照射して被写体を透過した放射線を放射線固体検出器で検出することにより、被写体に関する透過放射線画像データを得る透過放射線画像データ取得方法であって、
放射線固体検出器としてラインセンサを用い、
各投影方向毎の全検出領域内にラインセンサを移動させながら、被写体を透過した放射線をラインセンサで検出することにより、全検出領域分の透過放射線画像データを得ることを特徴とする。
【０００９】
ここで「全検出領域」とは、得ようとする所望の領域の全範囲を意味し、例えば、放射線固体検出器としてエリアセンサを使用したと仮定したときの、該エリアセンサの全検出領域に相当する。
【００１０】
「全検出領域内にラインセンサを移動させながら、被写体を透過した放射線をラインセンサで検出する」とは、全検出領域をカバーするようにラインセンサを移動させて検出するものであれば、どのような方法を用いてもよい。例えば、１本のラインセンサを用い、それを全検出領域をカバーするように動かすものでもよい。また、複数のラインセンサを用い、各ラインセンサを夫々所定範囲をカバーするように動かし、各ラインセンサの移動を足し合わせて全検出領域をカバーするようにしてもよい。
【００１１】
なお、ラインセンサを移動させるに際しては、放射線源を中心とする円弧上を移動させるのが望ましい。以下同様である。
【００１２】
本発明による第２の透過放射線画像データ取得方法は、被写体を間に挟んで配された放射線源と放射線固体検出器とを被写体の回りに該被写体に対して相対的に回転させながら、放射線源から被写体に向けてコーン状の放射線を照射して被写体を透過した放射線を放射線固体検出器で検出することにより、被写体に関する透過放射線画像データを得る透過放射線画像データ取得方法であって、
放射線固体検出器としてラインセンサを用い、
各投影方向毎の全検出領域を複数の部分領域に分割し、この分割した部分領域の夫々に１本のラインセンサを各部分領域の範囲内で移動可能に配置し、
各部分領域内で各ラインセンサを移動させながら被写体を透過した放射線を各ラインセンサにより検出することにより、全検出領域分の透過放射線画像データを得ることを特徴とする。
【００１３】
本発明による第３の透過放射線画像データ取得方法は、被写体を間に挟んで配された放射線源と放射線固体検出器とを被写体の回りに該被写体に対して相対的に回転させながら、放射線源から被写体に向けてコーン状の放射線を照射して被写体を透過した放射線を放射線固体検出器で検出することにより、被写体に関する透過放射線画像データを得る透過放射線画像データ取得方法であって、
放射線固体検出器を、全検出領域をカバーするように並べて配置した多数のラインセンサにより構成し、
被写体を透過した放射線を各ラインセンサで検出することにより、全検出領域分の透過放射線画像データを得ることを特徴とする。
【００１４】
ここで「全検出領域」とあるのは、各投影方向毎の全検出領域を意味する。
【００１５】
上記何れの方法においても、放射線源から発せられ被写体を透過した放射線のうちの略直進成分のみがラインセンサに入射するようにする（例えばスリット撮影を行う等）ことが望ましい。
【００１６】
また上記何れの方法においても、被写体の心拍と同期して、心臓の拡張期または収縮期の間に検出を行うことが望ましい。
【００１７】
本発明による第１の透過放射線画像データ取得装置は、上記第１の透過放射線画像データ取得方法を実現する装置であって、
放射線固体検出器としてのラインセンサと、
各投影方向毎の全検出領域内にラインセンサを移動させる移動手段と、
移動された各々の位置において被写体を透過した放射線をラインセンサで検出することにより、全検出領域分の透過放射線画像データを取得する透過放射線画像データ取得手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明による第２の透過放射線画像データ取得装置は、上記第２の透過放射線画像データ取得方法を実現する装置であって、
放射線固体検出器が、全検出領域を分割して形成した複数の部分領域の夫々に各部分領域の範囲内で移動可能に配された複数のラインセンサから成るものであり、
各投影方向について、各部分領域内に各ラインセンサを移動させる移動手段と、
移動された各々の位置において被写体を透過した放射線を各ラインセンサで検出することにより、全検出領域分の透過放射線画像データを取得する透過放射線画像データ取得手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
本発明による第３の透過放射線画像データ取得装置は、上記第３の透過放射線画像データ取得方法を実現する装置であって、
放射線固体検出器が、全検出領域をカバーするように並べて配置された多数のラインセンサからなるものであり、
被写体を透過した放射線を各ラインセンサで検出することにより、全検出領域分の透過放射線画像データを取得する透過放射線画像データ取得手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
上記第２および第３の透過放射線画像データ取得装置においては、ラインセンサを、放射線源を中心とする円弧上に設けるのが望ましい。
【００２１】
上記何れの装置においても、放射線源から発せられ被写体を透過した放射線のうちの略直進成分のみをラインセンサに入射させる、例えばスリット等の入射方向制御手段を設けるのが望ましい。
【００２２】
また、この入射方向制御手段を、ラインセンサと被写体との間、および放射線源と被写体との間に設けるのがより望ましく、更には、放射線源を中心とする円弧状に設けると、一層望ましい。
【００２３】
また、上記何れの装置においても、被写体の心拍と同期して、心臓の拡張期または収縮期の間に検出を行なわしめる同期手段を備えるのが望ましい。
【００２４】
上記においてラインセンサとは、幅が狭い長尺タイプの放射線固体検出器を意味する。幅方向が１画素分の１次元の放射線固体検出器に限らず、幅が比較的狭く長尺のものであればどのようなものであってもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明による第１の透過放射線画像データ取得方法および装置によれば、各投影方向毎の全検出領域内にラインセンサを移動させながら、被写体を透過した放射線を該ラインセンサで検出することにより、全検出領域分の透過放射線画像データを得るようにしたので、ラインセンサの移動範囲を大きくすることによって、検出領域を拡大することができるから、大面積のエリアセンサを使用しなくても、より大きな領域分の透過放射線画像データを取得することが可能となり、本発明をコーンビームＣＴに適用すれば、より大きな領域の３次元状画像や断層画像を表示等することが可能となる。
【００２６】
また、本発明による第２の透過放射線画像データ取得方法および装置によれば、各投影方向毎の全検出領域を複数の部分領域に分割し、この分割した部分領域の夫々に１本のラインセンサを各部分領域の範囲内で移動可能に配置し、各部分領域内で各ラインセンサを移動させながら被写体を透過した放射線を各ラインセンサにより検出することにより、全検出領域分の透過放射線画像データを得るようにしたので、各ラインセンサの移動範囲を小さくしつつ、上記第１の方法および装置と同様、より大きな領域分の透過放射線画像データを取得することが可能となり、また、大きな領域の３次元状画像や断層画像を表示等することが可能となる。
【００２７】
さらに、本発明による第３の透過放射線画像データ取得方法および装置によれば、全検出領域をカバーするように多数のラインセンサを並べて配置した放射線固体検出器を使用し、被写体を透過した放射線を各ラインセンサで検出することにより、全検出領域分の透過放射線画像データを得るようにしたので、各ラインセンサを移動させなくても、上記第１の方法および装置と同様、より大きな領域分の透過放射線画像データを取得することが可能となり、また、大きな領域の３次元状画像や断層画像を表示等することが可能となる。
【００２８】
また、放射線源を中心とする円弧状に各ラインセンサを配置するようにすれば、放射線源と各ラインセンサとを等距離に配置することができ、距離差に基づく画像歪が生じないので、拡大率の補正が不要になる。
【００２９】
また、スリット撮影を行う等、放射線源から発せられ被写体を透過した放射線のうちの略直進成分のみがラインセンサに入射するようにすれば、被写体で散乱した散乱線の影響を排除することができる。
【００３０】
更に、被写体の心拍と同期して、心臓の拡張期または収縮期の間に検出を行うようにすれば、被写体が略停止しているときのデータを得ることができ、画像ボケが生じない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による透過放射線画像データ取得方法および装置の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態による透過放射線画像データ取得装置を適用したコーンビームＣＴの概略構成を示すブロック図である。
【００３２】
このコーンビームＣＴ１は、図１に示すように、放射線源１１、５つのラインセンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ（まとめて言うときには単に「１２」と記す）、各ラインセンサ１２を移動させる移動手段１３、および各ラインセンサ１２の出力に基づいて透過放射線画像データを生成する透過放射線画像データ取得手段２０から成る透過放射線画像データ取得装置１０と、画像処理部３０とを備えている。画像処理部３０には、該画像処理部３０により形成された３Ｄ画像や断層画像を可視画像として表示出力する不図示の画像表示手段が接続されている。ここで「３Ｄ画像」とは、視覚上３次元的に観察される３次元状画像（３次元画像および２次元画像であって視覚上３次元的に観察される画像）を意味する。
【００３３】
各ラインセンサ１２は１次元の放射線固体検出器であって、各投影方向各々について、全検出領域Ｓ０を５つに分割した各部分領域Ｓ１〜Ｓ５の夫々に、放射線源１１を中心とする円弧上を各部分領域の範囲内で夫々が移動できるように、その長手方向が図中奥行方向となるように配置される。
【００３４】
移動手段１３は、投影方向各々について、全検出領域Ｓ０を分割して形成した部分領域Ｓ１，Ｓ２等夫々の範囲内で、後述する手順に従って各ラインセンサ１２を移動させるものであり、移動させられた各撮影位置毎に被写体１９を透過した放射線が各ラインセンサ１２により検出される。
【００３５】
透過放射線画像データ取得手段２０は、各ラインセンサ１２からの検出信号Ｄ１１〜Ｄ１５に基づいて透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５を生成するものであり、移動手段１３により移動させられた各撮影位置毎の各透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５を纏めれば、全検出領域Ｓ０をカバーする、すなわち全検出領域分の透過放射線画像データとなる。
【００３６】
また、透過放射線画像データ取得装置１０には、放射線源１１と各ラインセンサ１２とを被写体１９の回りに該被写体１９に対して相対的に回転させる不図示の回転制御手段が備えられている。この回転制御手段は、放射線の投影方向を、被写体１９の全周に亘って順次切り換えることができるものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、放射線源１１とセンサ１２とを被写体１９を中心として回転させる撮影系回転方式のものであっても良いし、放射線源１１とセンサ１２とを固定し、被写体１９を該被写体１９の中心を軸にして回転させる被写体回転方式のものであっても良い。
【００３７】
また、この透過放射線画像データ取得装置１０には、検出に寄与しない放射線が被写体１９に照射されないように、移動手段１３による撮影位置の移動に連動して、各ラインセンサ１２への放射線の入射方向を制御する入射方向制御手段としてのスリットが放射線源１１と被写体１９との間（１４）および各ラインセンサ１２と被写体１９との間（１５）に設けられている。両スリット１４，１５は、放射線源１１から発せられ被写体１９を透過した放射線のうちの略直進成分のみを各ラインセンサ１２に入射させるものであり、放射線源１１を中心とする円弧状に設けられる。所定の投影方向における各ラインセンサ１２およびスリット１４，１５の移動に際しては、放射線源１１を中心とする円弧上を移動させるのが好ましい。これにより、被写体で散乱した散乱線の影響を排除することができるとともに、放射線源１１と各ラインセンサとを等距離に保ったまま移動させることができるので、拡大率の補正が不要になる。なお、投影方向の変更に連動して、スリット１４，１５を被写体１９の回りに該被写体１９に対して相対的に回転させるのはいうまでもない。
【００３８】
画像処理部３０は、透過放射線画像データ取得手段２０から出力される全検出領域分の透過放射線画像データに基づいて、全検出領域分の投影画像データやボリュームデータ等を得るものである。「全検出領域分の透過放射線画像データに基づいて」とは、「各投影方向毎に、各撮影位置毎の透過放射線画像データを合成して」という意味である。合成の具体例については、後述する。
【００３９】
なお、上述のように多数のラインセンサを使用するに際して、それらの特性が異なるときには、同等のデータが得られるように、それらの特性を補正するのが好ましいのは言うまでもない。
【００４０】
以下、コーンビームＣＴ１の作用について説明する。最初に、透過放射線画像データ取得装置１０の作用について説明する。
【００４１】
先ず、放射線源１１および各ラインセンサ１２を所定の投影方向に設定する。次いで、各ラインセンサ１２を各部分領域内の所定の位置に配置する。次いで、放射線源１１からコーン状の放射線を発し、スリット１４を通した線状の放射線により被写体１９を照射し、被写体１９を透過したこの線状の放射線を、別のスリット１５に通して各ラインセンサ１２に入射させる。これにより、各ラインセンサ１２から検出信号Ｄ１１〜Ｄ１５が出力される。
【００４２】
透過放射線画像データ取得手段２０が、各ラインセンサ１２からの検出信号に基づいて、該撮影位置における各ラインセンサ１２毎の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５を生成する。
【００４３】
次に、移動手段１３により各ラインセンサ１２およびスリット１４，１５を各部分領域内で少し（好ましくは１画素分）移動させ、この移動された撮影位置で、上記同様に各ラインセンサ１２毎に検出信号を得、透過放射線画像データ取得手段２０により各ラインセンサ１２毎の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５を生成する。
【００４４】
以下同様にして、各ラインセンサ１２が、夫々の部分領域の全てをカバーするまで繰り返す。この繰り返しによって得られた各部分領域分夫々の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５を足し合わせると、その投影方向における、全検出領域分の透過放射線画像データが得られる。これにより、大面積のエリアセンサを使用しなくても、大面積のエリアセンサを使用したに等しい大きな検出領域分の透過放射線画像データを得ることができるようになる。得られた該全検出領域分の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５は、画像処理部３０に入力される。
【００４５】
上述のようにして、ある投影方向についての全検出領域分の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５が得られた後、不図示の回転制御手段により、放射線源１１、各ラインセンサ１２並びにスリット１４，１５を、これらの相対位置を保ったまま、被写体１９の回りに、該被写体１９に対して相対的に所定量回転させ、その投影方向について上述同様に全検出領域分の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５を得る。この処理を１回転分繰り返して、各投影方向についての、全検出領域分の透過放射線画像データを取得する。
【００４６】
なお、所定の投影方向についての各部分領域内での移動と、投影方向を変更する回転との動作の手順は、上述した例に限定されるものではない。例えば、各部分領域内の所定の撮影位置に各ラインセンサ１２およびスリット１４，１５を配置し、放射線源１１、各ラインセンサ１２並びにスリット１４，１５を被写体１９の回りに該被写体１９に対して相対的に１回転させながら各投影方向についてのその撮影位置の透過放射線画像データを得た後、各ラインセンサ１２およびスリット１４，１５を各部分領域内で少し移動させて、前述同様に、各ラインセンサ１２等を１回転させながらその撮影位置の透過放射線画像データを得るようにしても良い。
【００４７】
次に、透過放射線画像データ取得手段２０から出力される、各投影方向についての、全検出領域分の透過放射線画像データＤ２に基づいて、被写体１９の３Ｄ画像や断層画像を形成する方法について説明する。
【００４８】
図２は、画像処理部３０の一態様の詳細を示す回路ブロック図である。図示するように、この画像処理部３０は、投影画像データ合成手段３１，ボリュームデータ生成手段３２および画像形成手段３３を備えている。投影画像データ合成手段３１は、各投影方向毎に、透過放射線画像データ取得手段２０から入力された全検出領域分の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５に対してγ補正や画像歪補正等の各種信号処理を施すと共に、これらを合成して全検出領域分をカバーする１枚分の合成済投影画像データＤ２０を求める。
【００４９】
合成に際しては、先ず全検出領域分の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５を合成して全検出領域分をカバーする１枚分の合成済透過放射線画像データを求めた後に該合成済透過放射線画像データに基づいて合成済投影画像データを求めてもよいし、全検出領域分の透過放射線画像データ夫々に対応する各投影画像データを求めた後に各投影画像データを合成して全検出領域分をカバーする１枚分の合成済投影画像データを求めるようにしてもよい。
【００５０】
ボリュームデータ生成手段３２は、合成済投影画像データＤ２０に基づいてボリュームデータを生成することにより全検出領域分をカバーする合成済ボリュームデータＤ３０を求める。画像形成手段３４は、合成済ボリュームデータＤ３０に基づいて３Ｄ画像や断層画像を形成する。
【００５１】
ボリュームデータ生成のアルゴリズムとしては、フェルドカンプアルゴリズム（Feldkamp LA,Davis LC,Kress JW,Practical cone-beam algoritm. J Opt Soc Am A 1984;1:P612〜P619），フィルタ補正逆投影法（画像解析ハンドブック（東京大学出版会）ｐ３５６〜ｐ３７１参照）等、周知の３次元データを再構成する計算方法を使用することができる。このボリュームデータの求め方についての詳細説明は省略する（後述する例においても同様）。
【００５２】
このように、各投影方向毎に、全検出領域分をカバーするようにラインセンサを移動させて全検出領域分の透過放射線画像データを求め、該全検出領域分の透過放射線画像データを合成して全検出領域分をカバーする１枚分の合成済投影画像データを求めるようにすれば、大面積のエリアセンサを使用しなくても、全検出領域をカバーする１つの大面積のエリアセンサを使用するのと等価の大きな検出領域分の透過放射線画像データを求めることができ、大きな画像領域の３Ｄ画像や断層画像を形成することが可能となる。
【００５３】
また、放射線源とラインセンサとの間の距離が等距離となるように、放射線源を中心とする同一円周上に各撮影位置を設定して透過放射線画像データを取得することができるので、放射線源とラインセンサの検出位置との間の距離差に基づく誤差すなわち拡大率に応じた誤差が、１つの大面積のエリアセンサを使用する場合よりも小さくなる。
【００５４】
図３は、合成方法として他の方法を用いた画像処理部４０を示す回路ブロック図である。この画像処理部４０は、投影画像データ合成手段４１、ボリュームデータ生成手段４２、ボリュームデータ合成手段４３および画像形成手段４４を備えている。投影画像データ合成手段４１は、透過放射線画像データ生成手段２０から入力される各撮影位置毎の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５各々を各部分領域毎に合成することによって、各部分領域分の合成済投影画像データＤ２１ａ〜Ｄ２５ａを各々生成するものである。上述の投影画像データ合成手段３１が、全ての透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５を合成して全検出領域分をカバーする１枚分の合成済投影画像データＤ２０を求めていたのと異なる。ボリュームデータ生成手段４２は、各部分領域分の投影画像データＤ２１ａ〜Ｄ２５ａに基づいて、各部分領域毎のボリュームデータＤ３１ａ〜Ｄ３５ａを生成する。ボリュームデータ合成手段４３は、ボリュームデータＤ３１ａ〜Ｄ３５ａを合成して全検出領域分をカバーする１つの合成済ボリュームデータＤ３０を求める。画像形成手段４４は、合成済ボリュームデータＤ３０に基づいて３Ｄ画像や断層画像を形成する。
【００５５】
このように、各投影方向毎に、先ず各部分領域分の合成済投影画像データＤ２１ａ〜Ｄ２５ａを求めて各部分領域毎のボリュームデータＤ３１ａ〜Ｄ３５ａを生成した後に、これらを合成して全検出領域分をカバーする１つの合成済ボリュームデータＤ３０を求めるようにしても、図２に示した画像処理部３０と同様に、大面積のエリアセンサを使用することなく、大きな領域の画像を形成することができる。
【００５６】
図４は、さらに他の合成方法を用いた態様による画像処理部５０を示す回路ブロック図である。この画像処理部５０は、ボリュームデータ生成手段５１、および画像形成手段５２を備えている。ボリュームデータ生成手段５１は、各投影方向毎に、透過放射線画像データ生成手段２０から入力される各撮影位置毎の透過放射線画像データＤ２１〜Ｄ２５を用いてボリュームデータを生成することにより、ボリュームデータ生成過程において直ちに全検出領域分をカバーする１つの合成済ボリュームデータＤ３０を求めるものである。このボリュームデータＤ３０を求めるに際しては、先ず各部分領域分のボリュームデータを求めてからそれらを合成して求めてもよいし、一度に全検出領域分のボリュームデータを求めるようにしてもよい。画像形成手段５２は、合成済ボリュームデータＤ３０に基づいて３Ｄ画像や断層画像を形成する。
【００５７】
このように、ボリュームデータ生成過程において直ちに合成済ボリュームデータを求めても、画像処理部３０，４０と同様に、大面積のエリアセンサを使用しなくても、大きな領域の画像を形成することができる。
【００５８】
図５は、さらに他の合成方法を使用する態様による画像処理部６０を示す回路ブロック図である。
【００５９】
この画像処理部６０は、投影画像データ合成手段６１、ボリュームデータ生成手段６２、ボリュームデータ合成手段６３、画像形成手段６４および画像形成手段６５を備えている。図３に示した画像処理部４０に対して、画像形成手段６５をさらに備えるようにした点が異なる。
【００６０】
本例の画像形成手段６４は画像形成手段４４における３Ｄ画像を形成する作用のみをする。画像形成手段６５は、ボリュームデータ生成手段４２が生成した、各部分領域分のボリュームデータＤ３１ａ〜Ｄ３５ａに基づいて各部分領域毎の断層画像を形成した後に、これらを合成することにより、全検出領域分をカバーする１つの合成済断層画像を形成するものである。
【００６１】
このように、各部分領域毎の断層画像を形成した後に、全検出領域分をカバーする１つの合成済断層画像を形成しても、画像処理部３０等と同様に、大きな領域分の断層画像を形成することができる。
【００６２】
ところで、上述のようにして各ラインセンサを移動させて全検出領域分の透過放射線画像データを得ると、各撮影位置でのデータの取得時間が異なるため、その間の呼吸や体動に起因する位置ズレが生じる。したがって、このままの透過放射線画像データに基づいて上述した合成処理を行うと、合成された各種画像データに基づく画像には３次元的な位置ズレを生じ得る。
【００６３】
この問題を解消するためには、少なくとも合成によるデータの連結部に関しては、データ相関などを用いた位置合わせや画像歪補正を行うのが望ましい。
【００６４】
また、被写体の心拍と同期して、心臓の拡張期或いは収縮期の間に検出を行なわしめる同期手段を設け、被写体が略停止しているときのデータを得るようにすれば、位置合わせや画像歪補正を行うことなく、位置ズレの問題を解消できる。
【００６５】
上述の実施の形態は、複数のラインセンサを用いて、夫々が各部分領域をカバーするようにその領域内を移動させ、各ラインセンサの移動とともに得られた透過放射線画像データを合成する（足し合わせる）ことによって全検出領域をカバーする透過放射線画像データを求めるものについて説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、全検出領域をカバーするようにラインセンサを移動させて検出するものであれば、どのような方法を用いるものでもよい。
【００６６】
例えば、１本のラインセンサを用い、それを全検出領域をカバーするように動かして、この移動とともに得られた各撮影位置における透過放射線画像データを足し合わせることによって全検出領域分の透過放射線画像データを求めるようにしてもよい。
【００６７】
次に、上述の実施の形態とは別の態様による透過放射線画像データ取得方法および装置について説明する。図６はこの別態様による透過放射線画像データ取得装置８０の概略構成を示す図である。この透過放射線画像データ取得装置８０は、上述の装置１０と同様にコーンビームＣＴに適用するのに好適なものである。
【００６８】
図６に示すように、透過放射線画像データ取得装置８０は、放射線固体検出器として、全検出領域Ｓ０をカバーするように多数のラインセンサ８２を並べて配置（長手方向が図中奥行き方向となるように密接配置）したものを使用している。各ラインセンサ８２は、放射線源１１を中心とする円弧上に設けられる。
【００６９】
透過放射線画像データ取得手段９０は、各ラインセンサ８２からの検出信号に基づいて透過放射線画像データを生成するものであり、各透過放射線画像データを纏めることによって、全検出領域分の透過放射線画像データを得るものである。なお、このように多数のラインセンサを使用するに際して、それらの特性が異なるときには、同等のデータが得られるように、それらの特性を補正するのが好ましいのは言うまでもない。
【００７０】
上記透過放射線画像データ取得装置１０においては、各部分領域内において各ラインセンサ１２を移動させて全検出領域分の透過放射線画像データを取得するようにしていたが、本例においては、各ラインセンサ８２を移動させることなく、各配置位置において取得された各透過放射線画像データを纏めることによって全検出領域分の透過放射線画像データを取得するようにしている点が異なる。
【００７１】
この透過放射線画像データ取得装置８０をコーンビームＣＴに適用する場合には、各ラインセンサ８２を一体として１つの放射線検出器として取り扱えばよく、各配置位置において取得された各ラインセンサ８２からの各透過放射線画像データを纏めて全検出領域分の透過放射線画像データを取得する点を除いて、上記コーンビームＣＴ１の作用と同じである。透過放射線画像データ取得手段９０から出力される、各投影方向についての、全検出領域分の透過放射線画像データに基づいて、被写体１９の３Ｄ画像や断層画像を形成するに際しては、上記画像処理部３０と同様の方法を適用することができる。ここでは、その作用についての説明は省略する。
【００７２】
このように、多数のラインセンサを全検出領域をカバーするように並べて配置し、各ラインセンサから出力される検出信号を纏めるようにすれば、大面積のエリアセンサを使用しなくても、大きな領域の画像を形成することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による５つのラインセンサを有する透過放射線画像データ取得装置を利用したコーンビームＣＴの概略構成を示す図
【図２】画像処理部の一態様の詳細を示す回路ブロック図
【図３】画像処理部の他の態様を示す回路ブロック図
【図４】画像処理部の他の態様を示す回路ブロック図
【図５】画像処理部の他の態様細を示す回路ブロック図
【図６】多数のラインセンサを配置した放射線固体検出器を使用する透過放射線画像データ取得装置の概略構成を示す図
【符号の説明】
１ コーンビームＣＴ
１０ 透過放射線画像データ取得装置
１１ 放射線源
１２ ラインセンサ
１３ 移動手段
１４ 入射方向制御手段としてのスリット
１５ 入射方向制御手段としてのスリット
１９ 被写体
２０ 透過放射線画像データ生成手段
３０ 画像処理部
３１ 投影画像データ合成手段
３２ ボリュームデータ生成手段
３３ 画像形成手段
４０ 画像処理部
４１ 投影画像データ合成手段
４２ ボリュームデータ生成手段
４３ ボリュームデータ合成手段
４４ 画像形成手段
５０ 画像処理部
５１ ボリュームデータ生成手段
５２ 画像形成手段
６０ 画像処理部
６１ 投影画像データ合成手段
６２ ボリュームデータ生成手段
６３ ボリュームデータ合成手段
６４ 画像形成手段
６５ 画像形成手段
８０ 透過放射線画像データ取得装置
９０ 透過放射線画像データ取得手段
Claims (10)
- コーン状の放射線を発する放射線源と前記コーン状の放射線の投影方向に配置された放射線固体検出器を、該放射線源と該放射線固体検出器の間に配置された被写体を中心として該被写体に対して相対的に回転させながら前記放射線固体検出器による信号検出を行う放射線画像データ取得装置の制御方法であって、
前記放射線固体検出器としてラインセンサを用い、
投影方向ごとに、その全検出領域内で、前記ラインセンサに対し前記放射線の略直進成分のみが入射されるように前記放射線の入射方向を制御しながら前記ラインセンサを移動させ、
移動された各々の位置において前記ラインセンサによる前記放射線の検出を行うことにより、
１本のラインセンサにより前記全検出領域にわたる信号検出を行えるようにしたことを特徴とする放射線画像データ取得装置の制御方法。 - コーン状の放射線を発する放射線源と前記コーン状の放射線の投影方向に配置された放射線固体検出器を、該放射線源と該放射線固体検出器の間に配置された被写体を中心として該被写体に対して相対的に回転させながら前記放射線固体検出器による信号検出を行う放射線画像データ取得装置の制御方法であって、
前記放射線固体検出器としてラインセンサを用い、
投影方向ごとに、その全検出領域を複数の部分領域に分割し、
その分割した部分領域の夫々に１本の前記ラインセンサを各部分領域の範囲内で移動可能に配置し、
各部分領域の範囲内で、前記ラインセンサに対し前記放射線の略直進成分のみが入射されるように前記放射線の入射方向を制御しながら前記ラインセンサを移動させることにより、
前記部分領域の数と等しい数のラインセンサにより前記全検出領域にわたる信号検出を行えるようにしたことを特徴とする放射線画像データ取得装置の制御方法。 - 前記ラインセンサを、前記放射線源を中心とする円弧上で移動させることを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像データ取得装置の制御方法。
- 前記被写体の心拍と同期して、心臓の拡張期または収縮期の間に前記信号検出が行われるように同期制御を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の放射線画像データ取得装置の制御方法。
- 被写体を間に挟んで配される放射線源と放射線固体検出器とを備え、前記放射線源と前記放射線固体検出器とを前記被写体の回りに該被写体に対して相対的に回転させながら、前記放射線源から前記被写体に向けてコーン状の放射線を照射して前記被写体を透過した放射線を前記放射線固体検出器で検出することにより、前記被写体に関する透過放射線画像データを得る透過放射線画像データ取得装置において、
前記放射線固体検出器としてのラインセンサと、
投影方向ごとに、その全検出領域内で、前記ラインセンサに対し前記放射線の略直進成分のみが入射されるように前記放射線の入射方向を制御しながら前記ラインセンサを移動させる移動手段と、
移動された各々の位置において前記被写体を透過した放射線を前記ラインセンサで検出することにより、前記全検出領域分の透過放射線画像データを取得する透過放射線画像データ取得手段とを備えたことを特徴とする透過放射線画像データ取得装置。 - 被写体を間に挟んで配される放射線源と放射線固体検出器とを備え、前記放射線源と前記放射線固体検出器とを前記被写体の回りに該被写体に対して相対的に回転させながら、前記放射線源から前記被写体に向けてコーン状の放射線を照射して前記被写体を透過した放射線を前記放射線固体検出器で検出することにより、前記被写体に関する透過放射線画像データを得る透過放射線画像データ取得装置において、
前記放射線固体検出器が、全検出領域を分割して形成した複数の部分領域の夫々に各部分領域の範囲内で移動可能に配された複数のラインセンサから成るものであり、
各部分領域の範囲内で、前記ラインセンサに対し前記放射線の略直進成分のみが入射されるように前記放射線の入射方向を制御しながら前記ラインセンサを移動させる移動手段と、
移動された各々の位置において前記被写体を透過した放射線を前記各ラインセンサで検出することにより、前記全検出領域分の透過放射線画像データを取得する透過放射線画像データ取得手段とを備えたことを特徴とする透過放射線画像データ取得装置。 - 前記ラインセンサを、前記放射線源を中心とする円弧上で移動させることを特徴とする請求項５または６記載の放射線画像データ取得装置。
- 前記入射方向制御手段を、前記ラインセンサと前記被写体との間、および前記放射線源と前記被写体との間に設けたことを特徴とする請求項５から７のいずれか１項記載の放射線画像データ取得装置。
- 前記入射方向制御手段を、前記放射線源を中心とする円弧上に設けたことを特徴とする請求項５から８のいずれか１項記載の放射線画像データ取得装置。
- 前記被写体の心拍と同期して、心臓の拡張期または収縮期の間に前記信号検出が行われるように同期制御を行う同期手段を備えたことを特徴とする請求項５から９のいずれか１項記載の放射線画像データ取得装置。
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