JP5568232B2 - 断層画像撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線源を用いて被写体の断層画像を撮影する断層画像撮影装置に関する。

主として医療の分野において、被写体（例えば、患者）に対して異なる角度から放射線を照射し、得られた各放射線画像情報を処理することにより、前記被写体の断層画像を形成する断層画像撮影装置が利用されている。断層画像撮影装置としては、ＣＴ装置やトモシンセシス装置が知られている。

ＣＴ装置は、対向して配置した放射線源及び放射線検出器を被写体を中心として回転させながら撮影を行い、得られた放射線画像情報を処理することにより、放射線源の回転面上の断層画像を形成するものである。一方、トモシンセシス装置は、例えば、対向して配置した放射線源及び放射線検出器を被写体に沿って相対的に移動させながら撮影を行い、その移動方向に沿った断層画像を形成するものである（特許文献１参照）。この場合、ＣＴ装置は、放射線源及び放射線検出器を回転させるため、装置が大がかりで高価となる傾向がある。これに対して、トモシンセシス装置は、放射線の照射角度に制限があることから、放射線源及び放射線検出器の移動範囲が小さく、ＣＴ装置に比較すると、コンパクトで比較的安価に構成することができる。

ところで、トモシンセシス装置では、放射線源及び放射線検出器を相対的に移動させているため、放射線検出器に照射される放射線の照射角度が場所によって異なることになる。この場合、放射線源から出力される放射線の線量は、照射角度（放射線源から見た場合、放射角度）に依存して変化すること（ヒール効果）が知られている（特許文献２参照）。

特開２００５−３０５１１３号公報 特開２００７−２５９９３２号公報

トモシンセシス装置において、ヒール効果の影響を考慮しないで放射線画像情報を取得して断層画像を形成すると、いわゆる、シェーディングによる不適切な断層画像となってしまう。

本発明は、前記の不具合を解消するためになされたものであって、シェーディングのない高品質な断層画像を形成できる断層画像撮影装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、所定の経路に沿って移動し、被写体に対して異なる角度から放射線を照射する放射線源と、
前記被写体を透過した前記放射線を検出し、放射線画像情報に変換する放射線検出器と、
前記放射線画像情報を、前記被写体に対する前記放射線の照射角度によらず、前記放射線源から出力される前記放射線の線量を一定としたときの前記放射線画像情報に補正する画像補正部と、
前記放射線源を移動させて検出した補正後の前記放射線画像情報に基づき、前記被写体の断層画像を形成する断層画像形成部と、
を備えることを特徴とする。

本発明の断層画像撮影装置では、放射線検出器に対する放射線の照射角度によらず、被写体が存在しない場合にて検出される放射線の線量を一定にする補正データを用いて、放射線画像情報を補正することにより、照射角度によるシェーディングのない高品質な断層画像を形成することができる。

図１は、本発明の断層画像撮影装置に係る第１実施形態のトモシンセシス装置１０の構成を示す。

トモシンセシス装置１０は、移動機構１２によって矢印方向に移動する２つの放射線源１４、１６と、放射線源１４、１６から出力され、被写体１８を透過した放射線Ｘ１、Ｘ２を検出し、放射線画像情報に変換する放射線検出器２０とを備える。トモシンセシス装置１０は、放射線源１４、１６を、ａ→ｂ及びｃ→ｄの範囲で移動させながら放射線Ｘ１、Ｘ２を被写体１８に照射することにより、領域１９の断層画像を形成する。なお、放射線検出器２０は、撮影台２２に収納されており、例えば、放射線Ｘ１、Ｘ２を電気信号としての放射線画像情報に変換して取り出す固体検出器の１つであるＦＰＤ（Flat Panel Detector）を使用することができる。

放射線源１４及び１６は、第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６により制御され、所定の線量からなる放射線Ｘ１、Ｘ２を出力する。第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６は、撮影条件設定部２８によって設定され、撮影条件調整部３０（線量調整部）で調整された撮影条件に従い、それぞれの放射線源１４、１６を制御する。なお、撮影条件には、例えば、放射線源１４、１６に供給される管電圧、管電流、放射線Ｘ１、Ｘ２の照射時間が含まれる。この場合、放射線Ｘ１、Ｘ２の線量は、管電流（ｍＡ）と照射時間（ｓ）との積（ｍＡｓ値）によって決まる。

撮影条件調整部３０には、調整データメモリ３２が接続される。調整データメモリ３２には、撮影条件設定部２８で設定された撮影条件を、放射線源１４、１６から出力される放射線Ｘ１、Ｘ２の放射線検出器２０に対する照射角度に従って調整するための調整データが記憶される。調整データは、放射線源１４、１６から出力される放射線Ｘ１、Ｘ２の線量が、照射角度によらず一定となるように、撮影条件を調整するデータであり、例えば、放射線源１４、１６のｍＡｓ値を調整する係数として設定することができる。なお、この調整データは、放射線源１４、１６から出力された放射線Ｘ１、Ｘ２の照射角度に対する線量を測定し、この線量が照射角度によらず一定となるように調整する調整データとして求め、調整データメモリ３２に記憶させておく。

移動機構１２は、放射線源１４、１６をａ→ｂ及びｃ→ｄの方向に同期させて移動させる放射線源同期移動制御部３４により駆動制御される。第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６には、放射線源切替部３６が接続される。放射線源切替部３６は、放射線源同期移動制御部３４から取得した放射線源１４、１６の各位置情報に従い、第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６を制御し、放射線源１４、１６のオンオフの切替制御を行う。すなわち、放射線源切替部３６は、第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６を制御し、一方の放射線源１４、１６をオン状態として放射線Ｘ１を出力させる間、他方の放射線源１４、１６をオフ状態とする処理を繰り返す。

また、放射線源同期移動制御部３４から取得した放射線源１４、１６の各位置情報は、照射角度算出部３７（照射角度検出部）に供給され、各位置情報に対する放射線源１４、１６の照射角度α、βが算出される。算出された照射角度α、βは、調整データメモリ３２に供給される。

放射線検出器２０には、画像処理部３８が接続される。画像処理部３８は、放射線源切替部３６からの放射線源１４、１６の切替信号に従い、放射線源１４、１６が各位置に移動した状態で放射線検出器２０から取得した放射線画像情報を処理し、画像メモリ４０に記憶させる。画像メモリ４０に記憶された各放射線画像情報は、断層画像形成部４２によって処理され、領域１９の断層画像として表示部４４に表示される。

第１実施形態のトモシンセシス装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作について説明する。

先ず、撮影条件設定部２８を用いて、被写体１８の撮影部位に対応した管電圧、管電流及び放射線Ｘ１、Ｘ２の照射時間を含む撮影条件を設定する。なお、これらの撮影条件は、放射線源１４、１６に共通に設定する。設定された撮影条件は、撮影条件調整部３０において、調整データメモリ３２に記憶されている調整データを用いて、放射線源１４、１６から出力される放射線Ｘ１、Ｘ２の線量が照射角度によらず一定となるように調整される。例えば、放射線源１４、１６に設定するｍＡｓ値を調整する係数が、放射線源１４、１６から出力される放射線Ｘ１、Ｘ２の線量を照射角度によらず一定とする調整データとして調整データメモリ３２から読み出され、その調整データによって撮影条件が調整される。

撮影条件設定部２８で設定された撮影条件、及び、撮影条件調整部３０により調整された撮影条件は、第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６に供給される。次いで、技師によって図示しないショットスイッチが操作されると、第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６は、供給された撮影条件に従って放射線源１４、１６を制御し、各放射線源１４、１６から一定の線量に調整された放射線Ｘ１、Ｘ２が出力される。

放射線源１４、１６は、放射線Ｘ１、Ｘ２の出力を開始する当初、ａ及びｃの各位置に配置されている。放射線源同期移動制御部３４は、移動機構１２を駆動し、放射線源１４、１６をａ→ｂ及びｃ→ｄの方向に同期させて移動させる。

移動機構１２によって移動する放射線源１４、１６の各位置情報は、放射線源同期移動制御部３４から放射線源切替部３６に供給される。放射線源切替部３６は、放射線源１４、１６の各位置情報に従い、第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６を制御し、放射線源１４、１６のオンオフの切り替えを行う。すなわち、放射線源切替部３６は、一方の放射線源１４をオン状態とする間、他方の放射線源１６をオフ状態とする処理を交互に繰り返すことにより、いずれか一方の放射線源１４、１６から出力された放射線Ｘ１、Ｘ２を被写体１８に照射する。

また、照射角度算出部３７は、放射線源同期移動制御部３４から放射線源１４、１６の位置情報を取得し、各位置情報に対する放射線源１４、１６の照射角度α、βを算出する。算出された照射角度α、βは、調整データメモリ３２に供給され、各照射角度α、βに対応した調整データが読み出され、撮影条件調整部３０に供給される。撮影条件調整部３０は、放射線源１４、１６の各照射角度に対する調整データを第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６に供給し、撮影条件を調整する。この結果、放射線源１４、１６からは、照射角度に依存しない一定の線量からなる放射線Ｘ１、Ｘ２が出力される。

被写体１８を透過した放射線Ｘ１、Ｘ２は、放射線検出器２０により検出され、放射線画像情報に変換される。変換された放射線画像情報は、放射線源同期移動制御部３４から供給される放射線源１４、１６の各位置情報と、放射線源切替部３６から供給される放射線源１４、１６の切替信号とに従い、放射線源１４、１６の各位置における放射線画像情報が画像処理部３８によって取り込まれ、画像メモリ４０に記憶される。この場合、画像メモリ４０に記憶される放射線画像情報は、ヒール効果の影響のない一定の線量からなる放射線Ｘ１、Ｘ２に基づいて取得されたものである。従って、照射角度によるシェーディングのない高品質な放射線画像情報が得られる。

放射線源１４、１６がｂ及びｄの位置まで移動し、その間の放射線画像情報が全て画像メモリ４０に記憶されると、撮影が完了する。この場合、放射線源１４、１６の移動に要する時間は、１つの放射線源をｃの位置からｂの位置まで同じ移動速度で移動させたときの１／２の時間で済む。従って、必要な放射線画像情報の情報量を維持した状態で、撮影が完了するまでの時間を１／２に短縮することができる。また、各放射線源１４、１６の移動に要する時間を、１つの放射線源をｃの位置からｂの位置まで移動させるのに要する時間と同じに設定すれば、取得できる放射線画像情報の情報量を倍にすることができる。これにより、後述するようにして、高い分解能を有する断層画像を形成することができる。

撮影が完了すると、断層画像形成部４２は、画像メモリ４０に記憶された放射線画像情報を読み出して処理することにより、被写体１８の領域１９における断層画像を形成する。なお、断層画像の形成方法としては、シフト加算法やフィルタ逆投影法（ＦＢＰ法）が知られている。形成された断層画像は、表示部４４に表示されることで、医師による読影診断に供せられる。この場合、断層画像は、シェーディングのない多数の放射線画像情報に基づく高分解能に形成することができるため、詳細な読影診断が期待できる。

図２は、第２実施形態のトモシンセシス装置５０の構成を示す。なお、第１実施形態のトモシンセシス装置１０と同一の構成要素については、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

トモシンセシス装置５０は、放射線検出器２０から取得した放射線画像情報を、放射線源１４、１６から出力される放射線Ｘ１、Ｘ２の線量を一定としたときの放射線画像情報に補正する補正データを記憶する補正データメモリ５２を備える。

第１放射線源制御部２４及び第２放射線源制御部２６は、撮影条件設定部２８によって設定された共通の撮影条件に従い、放射線源１４、１６を制御して放射線Ｘ１、Ｘ２を被写体１８に照射する。一方、画像処理部３８（画像補正部）は、放射線検出器２０から取得した放射線画像情報を補正データメモリ５２に記憶されている補正データを用いて補正することにより、放射線画像情報を、放射線源１４、１６から出力される放射線Ｘ１、Ｘ２の線量を一定としたときの放射線画像情報に補正する。補正された放射線画像情報は、一旦画像メモリ４０に記憶された後、断層画像形成部４２によって処理されることで、所望の断層画像が形成される。形成された断層画像は、表示部４４に表示され、診断読影に供せられる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

例えば、上述した各実施形態では、放射線源１４、１６を同一方向に移動させながら撮影を行うものとして説明したが、図３に示すように、放射線源１４、１６を近接させたａ及びｄの位置から移動を開始させ、それぞれを離間する矢印方向に移動させた後、ｂ及びｃの位置で撮影を完了させるように動作させてもよい。このように、放射線源１４、１６を対称となる異なる方向に動作させた場合、放射線源１４、１６の移動に伴って発生する振動を相殺することができ、一層好適な放射線画像情報の取得が可能となる。

また、各実施形態では、２つの放射線源１４、１６を用いて放射線画像情報を取得するように構成しているが、１つの放射線源を用いて構成されるトモシンセシス装置においても同様にして適用することができる。さらに、放射線源と放射線検出器とを相対的に移動させるように構成したトモシンセシス装置に対しても適用することができる。

第１実施形態のトモシンセシス装置の構成図である。 第２実施形態のトモシンセシス装置の構成図である。 トモシンセシス装置を構成する放射線源の移動方向に関する他の態様の説明図である。

符号の説明

１０、５０…トモシンセシス装置
１２…移動機構
１４、１６…放射線源
１８…被写体
２０…放射線検出器
２２…撮影台
２４…第１放射線源制御部
２６…第２放射線源制御部
２８…撮影条件設定部
３０…撮影条件調整部
３２…調整データメモリ
３４…放射線源同期移動制御部
３６…放射線源切替部
３７…照射角度算出部
３８…画像処理部
４０…画像メモリ
４２…断層画像形成部
４４…表示部
４６…線量検出器
５２…補正データメモリ

Claims (3)

1. 所定の経路に沿って移動し、被写体に対して異なる角度から放射線を異なる時間にそれぞれ照射する複数の放射線源と、
   前記被写体を透過した前記放射線を検出し、放射線画像情報に変換する放射線検出器と、
   前記放射線検出器に対する前記放射線の照射角度によらず、前記被写体が存在しない場合にて検出される前記放射線の線量を一定にする補正データを用いて、前記放射線検出器により得た前記放射線画像情報を補正する画像補正部と、
   複数の前記放射線源を移動させて検出した補正後の前記放射線画像情報に基づき、前記被写体の断層画像を形成する断層画像形成部と、
   を備え、
   前記画像補正部は、前記放射線源毎に取得した前記放射線画像情報をそれぞれ補正することを特徴とする断層画像撮影装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記補正データを記憶する補正データメモリを備え、
   前記画像補正部は、前記補正データメモリから読み出した前記補正データを用いて前記放射線画像情報を補正することを特徴とする断層画像撮影装置。
3. 請求項１又は２に記載の装置において、
   当該断層画像撮影装置は、トモシンセシス装置であることを特徴とする断層画像撮影装置。

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