(57)【要約】【課題】Ｘ線源と検出器との対の回転角度が十分でないＸ線撮像装置において、簡易な改変で、その再構成視野を拡大する。【解決手段】Ｘ線源が回転しながらＸ線を照射するときに、被写体保持装置に対して相対的に回転中心を移動するよう制御する。この移動は、Ｘ線撮像装置の支柱位置を調整する機構などの既存の機構を用いて行う。また、この移動と回転とは、時間的に独立して行うよう構成してもよいし、一定時間平行して行うよう構成してもよい。【選択図】    図３
2010035977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に放射線を照射する放射線源と、複数の検出素子を備え、放射線を検出する検出器と、前記放射線源と前記検出器とを被検体を介して対向する位置に支持する支持手段と、前記被検体を保持する保持手段とを備える放射線撮像装置であって、
前記放射線源および前記検出器の対が所定の回転角度分前記被検体の周りを回転するよう前記支持手段を前記保持手段に対して相対的に回転させる回転手段と、
前記回転手段により前記放射線源と前記検出器との対が回転する際の回転中心が回転面上で移動するよう前記支持手段を前記保持手段に対して相対的に移動させる移動手段と、
前記放射線源が前記放射線を照射するときに、前記回転手段と前記移動手段とを動作させるよう制御する制御手段と、を備えること
を特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の放射線撮像装置であって、
前記制御手段は、前記回転中心に対して、前記回転手段による回転による前記放射線源の軌道と反対側に前記回転中心を移動させるよう前記移動手段を制御すること
を特徴とする放射線撮像装置。
【請求項３】
請求項１記載の放射線撮像装置であって、
画像再構成手段をさらに備え、
前記放射線源は、円錐形の放射線ビームを照射し、
前記検出器は、２次元検出器であり、検出した放射線から計測像を生成して前記画像再構成手段に入力し、
前記画像再構成手段は、前記計測像から３次元画像を得ること
を特徴とする放射線撮像装置。
【請求項４】
請求項１記載の放射線撮像装置であって、
前記制御手段は、前記移動手段による移動と、前記回転手段による回転とを、少なくとも一定時間平行して行うよう制御すること
を特徴とする放射線撮像装置。
【請求項５】
請求項１記載の放射線撮像装置であって、
前記制御手段は、前記移動手段による移動と、前記回転手段による回転とを、時間的に独立して行うよう制御すること
を特徴とする放射線撮像装置。
【請求項６】
請求項１記載の放射線撮像装置であって、
前記制御手段は、前記移動手段による移動距離を制御すること
を特徴とする放射線撮像装置。
【請求項７】
請求項１記載の放射線撮像装置であって、
前記制御手段は、前記回転手段による回転の回転中心を中心とする円であって、前記放射線源から照射される放射線ビームと前記検出器とにより形成される領域に内接する円の、半径に相当する距離分、前記回転中心を移動させるよう前記移動手段を制御すること
を特徴とする放射線撮像装置。
【請求項８】
請求項１記載の放射線撮像装置であって、
前記制御手段は、前記支持手段を含む面と直交する面内で前記放射線源と前記検出器との対を回転させるよう前記回転手段を制御すること
を特徴とする放射線撮像装置。
【請求項９】
請求項１記載の放射線撮像装置であって、
前記制御手段は、前記支持手段を含む面内で前記放射線源と前記検出器との対を回転させるよう前記回転手段を制御すること
を特徴とする放射線撮像装置。
【請求項１０】
請求項３記載の放射線撮像装置であって、
前記制御手段は、前記放射線源の回転の前半で回転と平行して、前記回転中心を前記放射線源の回転の軌道の方向に移動させ、前記放射線源の回転の後半で回転と平行して、前記回転中心を前記放射線源の回転の軌道と反対の方向に移動させるよう前記移動手段を制御すること
を特徴とする放射線撮像装置。
【請求項１１】
請求項３記載の放射線撮像装置であって、
前記制御手段は、前記放射線源の回転の前に、前記回転中心を前記放射線源の回転の軌道の方向に移動させ、前記放射線源の回転の後に、前記回転中心を前記放射線源の回転の軌道と反対の方向に移動させるよう前記移動手段を制御すること
を特徴とする放射線撮像装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１記載の放射線撮像装置であって、
前記制御手段は、前記回転手段による回転の回転中心を中心とする円であって、前記放射線源から照射される放射線ビームと前記検出器とにより形成される領域に内接する円の、半径に相当する距離分、前記回転中心を移動させるよう前記移動手段を制御すること
を特徴とする放射線撮像装置。
【請求項１３】
被検体に放射線を照射する放射線源と、複数の検出素子を備え、放射線を検出する検出器と、前記放射線源と前記検出器とを被検体を介して対向する位置に支持する支持手段と、前記被検体を保持する保持手段と、前記放射線源および前記検出器の対が所定の回転角度分前記被検体の周りを回転するよう前記支持手段を前記保持手段に対して相対的に回転させる回転手段と、前記回転手段により前記放射線源と前記検出器との対が回転する際の回転中心が回転面上で移動するよう前記支持手段を前記保持手段に対して相対的に移動させる移動手段と、を備える放射線撮像装置における放射線撮像方法であって、
前記放射線源が前記放射線を照射するときに、前記回転手段と前記移動手段とを動作させる撮像ステップを備えること
を特徴とする放射線撮像方法。
【請求項１４】
被検体に放射線を照射する放射線源と、複数の検出素子を備え、放射線を検出する検出器と、前記放射線源と前記検出器とを被検体を介して対向する位置に支持する支持手段と、前記被検体を保持する保持手段と、前記放射線源および前記検出器の対が所定の回転角度分前記被検体の周りを回転するよう前記支持手段を前記保持手段に対して相対的に回転させる回転手段と、前記回転手段により前記放射線源と前記検出器との対が回転する際の回転中心が回転面上で移動するよう前記支持手段を前記保持手段に対して相対的に移動させる移動手段とを備える放射線撮像装置に接続されるコンピュータを、
前記放射線源が前記放射線を照射するときに、前記回転手段と前記移動手段とを動作させる移動制御手段と、として機能させること
を特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線（Ｘ線）撮像装置における視野拡大技術に関する。特に、回転移動の角度が限定された回転計測における、再構成視野を拡大する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体にＸ線を照射するＸ線源と被検体を透過したＸ線を検出する検出器との対を被検体の周囲で回転させながら計測（回転計測）を行い、得られた一連の計測データに再構成演算処理を施して３次元画像を得るＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）計測あるいはコーンビームＣＴ計測を行うＸ線撮像装置がある。このようなＸ線撮像装置では、Ｘ線源と検出器とは支柱の両端に対向するように配置される。その支柱は、Ｃ字形、Ｕ字形、コ字形等の形状を有し、天井から吊るされるもの、床から支えられるもの、床に立てた別の支柱に取り付けられるものなどがある。また、Ｘ線源と検出器とがガントリ上に対向するように設置されたＸ線撮像装置もある。検出器にはライン状の１次元検出器や面状の２次元検出器が用いられる。なお、回転計測を行うＸ線撮像装置には、Ｘ線源と検出器とを固定し、被検体を回転させるものもある。
【０００３】
一般にＣＴ計測（または、コーンビームＣＴ計測）では、Ｘ線源と検出器との対の回転中心を中心とし、Ｘ線ビームと検出器とが形成する領域に内接する円内の領域が視野（装置視野）となる。そして、この視野内で、計測されるＸ線ビームが１８０度分得られる領域が再構成可能な領域（再構成視野）となる。一般によく用いられる、Ｘ線源と検出器との対の回転角度が１８０度のＸ線撮像装置の場合の再構成視野を説明する。
【０００４】
図１２は、Ｘ線源と検出器との対の回転角度が１８０度のＸ線撮像装置の再構成視野を説明するための図であり、両者の回転面上での移動の様子を示す。本図に示すように、このＸ線撮像装置では、Ｘ線源１２０１と検出器１２０２とは回転軸１２０７を中心として１８０度回転し、Ｘ線源１２０１は、位置Ｇから位置Ｅを経由して位置Ｈまで移動する。なお、検出器１２０２はＸ線源１２０１の軌道上に配される場合もあるが、本図では、検出器１２０２の位置が軌道上よりもＸ線源１２０１側に配された場合について示す。以下、本明細書の各図において、同様である。このＸ線撮像装置の装置視野１２１３は、上述の円内である。このとき、装置視野１２１３内で、Ｘ線ビームが１８０度分得られる領域は、図１２に斜線で示す領域１２１５である。従って、この場合、再構成視野は、この斜線で示す半円形の領域１２１５となる。
【０００５】
このように、一般によく用いられる、Ｘ線源と検出器との対の回転角度が１８０度のＸ線撮像装置の場合、再構成視野は、装置視野の半分の領域しか得られない。装置視野の全領域を再構成視野とするため、Ｘ線源と検出器との対の回転角度を１８０度以上としたものがある（例えば、非特許文献１参照。）非特許文献１に記載の装置では、図１３に示すように、Ｘ線源と検出器との対が回転中心に対して、（１８０＋Ｘ線ビームの検出器入射角度（θ））度以上回転可能としている。
【０００６】
（１８０＋Ｘ線ビームの検出器入射角度（θ））度回転可能とした場合、装置視野の全領域が、再構成視野となる理由を図１３を用いて説明する。本図において、本Ｘ線撮像装置の装置視野１３１３は、上述のように、Ｘ線ビームと検出器１３０２とによる領域に内接する円内の領域である。また、Ｘ線源１３０１と検出器１３０２との対は、回転軸１３０７を中心として回転し、Ｘ線源１３０１は、位置Ｄから位置Ｅを経由して位置Ｆまで移動する。Ｘ線源１３０１の回転角度は（１８０＋θ）度である。このとき、装置視野１３１３の最下端（回転中心に対して、Ｘ線源１３０１の軌道と反対側の端）の位置Ｇにおいて、Ｘ線源１３０１が位置Ｄにある場合のＸ線ビームの端と同位置Ｆにある場合のＸ線ビームの端が装置視野１３１３に接する。すなわち、位置Ｇにおいて、Ｘ線源１３０１が位置Ｄにある場合のＸ線ビームと、同位置Ｆにある場合のＸ線ビームとが重なり、１８０度分のＸ線ビームが得られる。従って、本Ｘ線撮像装置によれば、装置視野１３１３内の全領域で、１８０度分のＸ線ビームを得ることができ、装置視野１３１３全領域を再構成視野１３１５とすることができる。
【０００７】
【非特許文献１】「三次元化機能でＸ線診断治療を核心するコーンビームＣＴ技術の開発と応用」植田健  他  日立評論  Ｖｏｌ．８８  Ｎｏ．９  ｐ．２０−２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、ＣＴ計測で装置視野の全領域を再構成視野として得るなど、再構成視野を拡大する場合、Ｘ線源と検出器との対は、当初の装置が備える回転角度以上の回転が要求される。ところが、Ｘ線撮像装置の構造上、この回転角度を増加させることは容易ではなく、大掛かりな改造を行うか、新たな装置を製造する必要がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、Ｘ線源と検出器との対の回転角度が十分でないＸ線撮像装置において、簡易な改変で、その再構成視野を拡大する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、Ｘ線源が回転しながらＸ線を照射するときに、被写体保持装置に対して相対的に回転中心を移動するよう制御する。
【００１１】
具体的には、被検体に放射線を照射する放射線源と、複数の検出素子を備え、放射線を検出する検出器と、前記放射線源と前記検出器とを被検体を介して対向する位置に支持する支持手段と、前記被検体を保持する保持手段とを備える放射線撮像装置であって、前記放射線源および前記検出器の対が所定の回転角度分前記被検体の周りを回転するよう前記支持手段を前記保持手段に対して相対的に回転させる回転手段と、前記回転手段により前記放射線源と前記検出器との対が回転する際の回転中心が回転面上で移動するよう前記支持手段を前記保持手段に対して相対的に移動させる移動手段と、前記放射線源が前記放射線を照射するときに、前記回転手段と前記移動手段とを動作させるよう制御する制御手段と、を備えることを特徴とする放射線撮像装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Ｘ線源と検出器との対の回転角度が十分でないＸ線撮像装置において、簡易な改変で、その再構成視野を拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を適用する実施形態を図面を用いて説明する。以下、本実施形態の全図において、同様の機能を有するものは、同じ符号を付す。まず、本実施形態に係るＸ線撮像装置全体について説明する。図１は、本実施形態のＸ線撮像装置１００の側面図である。本図に示すように、本実施形態のＸ線撮像装置１００は、被検体１０８にＸ線を照射するＸ線源１０１と、被検体１０８を透過したＸ線を検出する検出器１０２と、Ｘ線源１０１と検出器１０２とを保持する支柱１０３と、支柱１０３を回転させる回転装置１０４と、被検体１０８を保持する被検体保持装置１０５と、Ｘ線撮像装置１００全体の動作を制御する制御装置１０６と、支柱１０３を直線移動させる移動装置１１１を備える。さらに、Ｘ線源１０１と被検体１０８との間に、被検体１０８に照射するＸ線の範囲を調整するコリメータ１０９を備えていてもよい。また、コリメータ１０９を移動可能とし、Ｘ線源１０１から被検体１０８に照射されるＸ線ビームのうち、再構成を行う視野に含まれない領域を通過するＸ線ビームを遮断するよう構成してもよい。これにより、被検体１０８の放射線被曝を低減することができる。
【００１４】
Ｘ線源１０１と検出器１０２とは対向して支柱１０３の両端に設置される。支柱１０３にはＣ字型のアームや、Ｕ字型のアームや、コ字型のアームや、ガントリ等が用いられる。また、支柱１０３は、天井から吊るす、床から支える等する。
【００１５】
被検体保持装置１０５には、椅子や寝台が用いられる。支柱１０３と被検体保持装置１０５の両方あるいは片方を移動させることにより、回転軸１０７を被検体１０８の体軸に対して斜めに設定することも可能である。
【００１６】
検出器１０２では、検出したＸ線を、その強度に応じた電気信号に変換し、制御装置１０６に計測像として入力する。検出器１０２には１次元検出器あるいは２次元検出器を用いる。２次元検出器の場合、１次元検出器を並べて多列化したもの、平面型Ｘ線検出器、Ｘ線イメージインテンシファイアとＣＣＤカメラの組み合わせ、イメージングプレート、ＣＣＤ検出器、固体検出器等が用いられる。平面型Ｘ線検出器としては、アモルファスシリコンフォトダイオードとＴＦＴを一対としてこれを正方マトリックス上に配置し、これと蛍光板を直接組み合わせたもの等がある。あるいは、放射線を検出するシンチレーション検出器あるいは半導体検出器がある。
【００１７】
制御装置１０６は、Ｘ線源１０１におけるＸ線の照射、検出器１０２における計測像の取得、回転装置１０４および移動装置１１１による支柱１０３の移動を制御する。これにより、Ｘ線撮像装置１００は、支柱１０３を回転しながらＸ線の照射と計測像の取得とを行う回転計測を実現する。さらに制御装置１０６は、計測像に対して必要であれば補正処理を実行して補正像を得、計測像または補正像に再構成演算処理を施し、３次元再構成像を取得する。制御装置１０６は、演算装置、メモリ、記憶装置等を備え、演算装置が記憶装置に格納されたプログラムをメモリにロードし実行することにより、上記各機能を実現する。
【００１８】
回転装置１０４は、支柱１０３を回転させることにより、支柱１０３に設置されたＸ線源１０１および検出器１０２の対を、回転軸１０７を中心として回転させる。これにより、Ｘ線源１０１および検出器１０２の対は、被検体保持装置１０５上の被検体１０８の周囲を回転し、計測を行う。本図に示すように、本実施形態のＸ線撮像装置１００では、回転軸１０７は紙面に平行であり、回転装置１０４は、Ｘ線源１０１および検出器１０２の対が紙面に垂直な面上で回転するよう支柱１０３を回転させる。本実施形態では、一例として回転装置１０４が、Ｘ線源１０１および検出器１０２の対を、これらが回転する面（回転面）上で１８０度回転させることが可能な場合を例にあげ、以下、説明する。
【００１９】
なお、回転軸１０７は紙面に垂直であってもよい。この場合のＸ線撮像装置１００’の例を図２に示す。このようなＸ線撮像装置１００’では、回転装置１０４は、支柱１０３をスライドさせ、Ｘ線源１０１および検出器１０２の対を紙面上で回転させる。
【００２０】
移動装置１１１は、支柱１０３を直線移動させることにより、Ｘ線源１０１および検出器１０２の対の回転中心である回転軸１０７を回転面上で直線移動させる。移動は、例えば、支柱１０３の保持部（不図示）による支柱１０３の位置調整機構等を利用して行うよう構成してもよい。このときの回転軸１０７およびＸ線源１０１および検出器１０２の対の、その回転面上での移動の様子を図３に示す。上述のように、本実施形態のＸ線撮像装置１００では、回転装置１０４による支柱１０３の回転により、Ｘ線源１０１は、検出器１０２と対を成し、回転軸１０７の周りを回転し、位置Ａから位置Ｂを経由して位置Ｃまで移動しながら計測を行う。ここで、位置Ｂは、Ｘ線源１０１が回転により描く弧の中点とする。また、本装置の初期の回転軸１０７の位置、すなわち、移動装置１１１による移動が行われていない場合の回転軸１０７の位置を２０７とする。本実施形態では、移動装置１１１により、さらに、その回転軸１０７を、位置Ｂと位置２０７とを結ぶ軸２０１上で、Ｘ線源１０１の回転軌道とは反対側の位置２０８へ移動させる。回転軸１０７のこの移動により、Ｘ線源１０１は、位置Ａから位置Ｄへ、位置Ｃから位置Ｅへ移動する。移動装置１１１による直線移動と回転装置１０４による回転とを組み合わせた場合の、支柱１０３に取り付けられたＸ線源１０１および検出器１０２の動きの詳細は後述する。なお、移動装置１１１による支柱１０３の直線移動の移動量は、制御装置１０６により任意に設定可能とする。なお、上述の位置調整機構を用いる場合、その実現可能な最大量までの間で任意に設定可能とする。
【００２１】
次に、図３を用いて本実施形態のＸ線撮像装置１００による再構成視野について説明する。本図において、装置視野２０３は、図中円で示す領域である。Ｘ線源１０１は、回転装置１０４による支柱１０３の回転により、位置Ａから位置Ｂを経由して位置Ｃまで移動しながら、計測を行う。そしてこの間あるいは前後に、回転軸１０７は、位置２０７と位置２０８との間を移動する。
【００２２】
支柱１０３の直線移動を伴わない場合は、図１２に示すように、再構成視野は半円形となる。ところが、回転軸１０７が軸２０１上をＸ線源１０１の軌道と反対側に位置２０８まで移動すると、Ｘ線源１０１から発生して検出器１０２で計測されるＸ線ビームが１８０度分得られる領域である再構成視野は図中斜線で示される領域２０５となる。すなわち、支柱１０３の直線移動を伴わない場合に比べて、広い再構成視野２０５が得られる。
【００２３】
例えば、装置視野２０３内を全て再構成視野２０５とする場合は、図４に示すように、装置視野２０３の、位置Ｂと反対側の端においてＸ線ビームが１８０度分得られるよう、回転軸１０７を移動させるよう支柱１０３を直線移動させる。具体的には、回転軸１０７を、装置視野２０３の半径相当の距離を移動させる。図４では、位置２０７から位置２０８’まで移動させる。これにより、装置視野２０３の全領域でＸ線ビームが１８０度分得られることとなり、全領域を再構成視野２０５とすることができる。
【００２４】
次に、本実施形態のＸ線撮像装置１００において、撮影開始の指示を受けた後の、制御装置１０６による制御、および、それに伴う支柱１０３の移動を説明する。ここでは、支柱１０３をスライドさせて紙面内でＸ線源１０１および検出器１０２の対を回転させる、図２に示すＸ線撮像装置１００’を例にあげて説明する。上述のように、支柱１０３の移動には、回転装置１０４による回転と移動装置１１１による直線移動とがあり、両移動の組み合わせによって、回転と直線移動とを別個に行うよう制御するものと、回転と同時に直線移動を行うよう制御するものとがある。別個に行うものは、例えば、回転の前後に直線移動を行うなど制御する。まず、前者を説明する。図５は、直線移動、回転、直線移動の順に行う場合の支柱１０３の動きを説明するための図である。なお、初期状態の回転軸１０７の位置は、位置２０７とする。
【００２５】
撮影開始の指示を受け付けると、制御装置１０６は、まず、移動装置１１１に、回転軸１０７が初期の位置（初期位置）２０７から位置２０８に移動するようう支柱１０３を直線移動させる（図５（ａ））。直線移動を終えると、制御装置１０６は、Ｘ線源１０１と検出器１０２とに撮影開始の指示を出すとともに、移動装置１１１に、回転軸１０７が位置２０８から軸２０１に沿って位置２０７へ直線移動するよう支柱１０３を移動させる（図５（ｂ））。その後、制御装置１０６は、回転装置１０４に、支柱１０３を回転させる（図５（ｃ））。ここでは、支柱１０３を回転軸１０７を中心として１８０度回転させる。次に、制御装置１０６は、移動装置１１１に、回転軸１０７が軸２０１に沿って位置２０８まで移動するよう支柱１０３を直線移動させる（図５（ｄ））。そして、制御装置１０６は、Ｘ線源１０１と検出器１０２とに撮影終了の指示を出す。また、移動装置１１１に回転軸１０７を位置２０７に戻すよう支柱１０３を移動させる。
【００２６】
次に、撮影中に移動装置１１１による移動と回転装置１０４による回転とを同時に行う場合を説明する。この場合の支柱１０３の動きを図６に示す。撮影開始の指示を受け付けると、制御装置１０６は、まず、移動装置１１１に、回転軸１０７が初期位置２０７から位置２０８に移動するよう支柱１０３を直線移動させる(図６（ａ））。直線移動を終えると、制御装置１０６は、Ｘ線源１０１と検出器１０２とに撮影開始の指示を出すとともに、移動装置１１１に直線移動を、回転装置１０４に回転を、それぞれ開始させる。このとき、移動装置１１１は、回転軸１０７が軸２０１に沿って位置２０８から位置２０７を経て位置２０８まで戻るよう移動させ、回転装置１０４は、支柱１０３を回転軸１０７の周りに１８０度回転させる（図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ））。移動装置１１１による直線移動および回転装置１０４による回転が終了すると、制御装置１０６は、Ｘ線源１０１と検出器１０２とに撮影終了の指示を出す。また、移動装置１１１に回転軸１０７を位置２０７に戻すよう支柱１０３を移動させる。
【００２７】
次に、上記２種の支柱１０３の動きを実現する、撮影中の移動装置１１１による直線移動および回転装置１０４による回転について説明する。図７、図８は、それぞれ図５、図６に示す支柱１０３の移動を説明するための図であり、図７（ａ）、図８（ａ）は、それぞれ移動装置１１１による支柱１０３の移動に応じた回転軸１０７の移動を示す直線移動シーケンスであり、図７（ｂ）、図８（ｂ）は、それぞれ回転装置１０４による支柱１０３の回転を示す回転移動シーケンスである。図７（ａ）、図８（ａ）において、横軸は時間、縦軸は回転軸１０７の移動距離を示し、グラフは、撮影中の回転軸１０７の位置の時間変化を示す。また、図７（ｂ）、図８（ｂ）において、横軸は時間、縦軸は回転角度を示し、グラフは、撮影中の支柱１０３の回転角の変化を示す。撮影は、時刻ｔ１からｔ４まで行われるものとする。また、図７（ａ）および図７（ｂ）において、時刻ｔ２に図５（ｂ）の状態となり、時刻ｔ３に図５（ｃ）の状態となるものとする。
【００２８】
移動装置１１１は、回転軸１０７を、撮影中に位置２０８から位置２０７に移動させ、また、位置２０８に戻す。図５に示す例では、図７（ａ）に示すように、移動装置１１１は、時刻ｔ１からｔ２までの間、定速で直線移動を行わせ、回転軸１０７を位置２０８から位置２０７に移動させる。次にｔ２からｔ３の間、直線移動を行わず回転軸１０７を位置２０７に保つ。その後、ｔ３からｔ４の間、定速で直線移動を行い、回転軸１０７を位置２０７から位置２０８に戻す。一方、回転装置１０４は、時刻ｔ２からｔ３の間、等角速度で支柱１０３を１８０度回転させる。移動装置１１１および回転装置１０４によるこれらの動きを組み合わせることにより、図５に示す支柱１０３の移動を実現し、再構成視野の拡大を実現する。
【００２９】
図６に示す例では、図８（ａ）に示すように、移動装置１１１は、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの間、定速で回転軸１０７を直線移動させ、位置２０８から位置２０７を経て位置２０８に戻す。一方、図８（ｂ）に示すように、回転装置１０４は、時刻ｔ１から時刻ｔ４の間、等角速度で支柱１０３を１８０度回転させる。移動装置１１１および回転装置１０４によるこれらの動きを組み合わせることにより、図６に示す支柱１０３の移動を実現し、再構成視野の拡大を実現する。
【００３０】
なお、上述のように、上記の手法により再構成視野を拡大する場合、等角度間隔でＸ線ビームが得られない場合が発生する。すなわち、投影角度ピッチが不等間隔となることがある。これに対応するため、本実施形態の手法により得られた計測像に再構成演算を施す再構成アルゴリズムにおいては、投影角度ピッチを可変可能として対応する。
【００３１】
なお、回転装置１０４による回転は、上記図７、図８では、全回転期間中等角速度で行う場合を例にあげて説明したが、これに限られない。図９に、本実施形態に適用可能な回転移動シーケンスの例を示す。ここでは、図７、図８同様、回転装置１０４による支柱１０３の移動に応じた回転軸の移動を示す。図９（ａ）は全回転期間中（時刻ｔ１１から時刻１４まで）等角速度で移動する場合の例であり、図７（ｂ）、図８（ｂ）に示すものと同じシーケンスである。図９（ｂ）、図９（ｃ）との比較のため、ここに挙げる。なお、回転移動シーケンスをこのように構成することにより、回転機構を簡易に構成することができる。図９（ｂ）は、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２まで低角速度で回転させ、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３まで高角速度で回転させ、また、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４まで低角速度で回転させる例である。図９（ａ）に比べて滑らかな回転が可能である。さらに、図９（ｃ）は、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの回転および時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの回転の回転角の変化が、ｓｉｎ関数や多項式等の滑らかな関数であって、微分関数が連続する関数で表される例である。図９（ｂ）に示す例に比べ、さらに滑らかな回転が可能となる。図９（ａ）から図９（ｃ）のいずれの回転移動シーケンスも、直線移動シーケンスと組み合わせることができる。なお、図９（ｂ）および図９（ｃ）に示す回転例において、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３の期間が長いほど、等角度間隔でＸ線ビームを検出する範囲が拡大し、再構成処理を簡便に行うことができる。
【００３２】
また、移動装置１１１による直線移動も、上述の定速移動に限られない。図１０に適用可能な直線移動のシーケンス例を示す。ここでは、図７、図８同様、移動装置１１１による支柱１０３の移動に応じた回転軸の移動を示す。図１０（ａ）は、図７（ａ）と同様の動きを示す。すなわち、時刻ｔ２１からｔ２２までの間、定速で直線移動を行わせ、回転軸１０７を位置２０８から位置２０７へ移動させ、その後、ｔ２３からｔ２４の間、定速で直線移動を行い、回転軸１０７を位置２０７から位置２０８に戻す。図１０（ｂ）との比較のため、ここに挙げる。直線移動シーケンスをこのようにすることで、直線移動機構を簡易な構成とすることができる。一方、図１０（ｂ）は、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの直線移動および時刻ｔ２３から時刻ｔ２４までの直線移動の移動距離が、ｓｉｎ関数や多項式等の滑らかな関数であって、微分関数が連続する関数で表される例である。このような関数で表される直線移動を行うことで、図１０（ａ）に示す例に比べ、滑らかな直線移動が可能となる。図８（ａ）の例も含め、図１０（ａ）、図１０（ｂ）のいずれの直線移動シーケンスも、図９に示す回転移動シーケンスと組み合わせることができる。
【００３３】
例えば、図９（ｃ）の時刻ｔ１１および時刻ｔ１４を、図１０（ｂ）の時刻ｔ２２および時刻ｔ２３にそれぞれ一致させることにより、図５に示す移動を滑らかに実現することができる。また、図９（ｃ）の時刻ｔ１１、時刻ｔ１２、時刻ｔ１３、および時刻ｔ１４を、それぞれ図１０（ｂ）の時刻ｔ２１、時刻ｔ２２、時刻ｔ２３、および時刻ｔ２４に一致させることにより、図６に示す移動を滑らかに実現することができる。
【００３４】
また、図９（ａ）から（ｃ）に示す各回転移動シーケンスのグラフは、時刻ｔ１１と時刻ｔ１４との中間点に対して点対称形である。同様に、図１０（ａ）、（ｂ）に示す直線移動シーケンスのグラフは、時刻ｔ２１と時刻ｔ２４との中間点に対して点対称形である。また、図８（ａ）に示す直線移動シーケンスのグラフは、時刻ｔ１と時刻ｔ４との中間点に対して点対称形である。このように、各シーケンスを対称形とすることで、回転および直線移動を行わせる機構を簡便に構成することができる。しかし、これらは対称形に限定されるものではない。例えば、Ｘ線ビームの投影角度ピッチが等間隔になるような速度および角速度でそれぞれ移動させることにより、再構成処理演算において、関連パラメータを固定とすることができ、処理が簡易となる。また、Ｘ線ビームの投影角度ピッチが粗くなることを防ぐことができるため、再構成像上で投影数不足によるアーチファクトの発生を防ぐことができる。
【００３５】
本実施形態では、Ｘ線源１０１と検出器１０２との対の回転角度が１８０度のＸ線撮像装置１００の場合を例にあげて説明したが、これは１８０度に限られない。例えば、１８０度より小さい場合であっても、同様に再構成視野を拡大することができる。
【００３６】
図１１に、Ｘ線源と検出器との対の回転角度が１８０度より小さいＸ線撮像装置において、装置視野全体を再構成視野とする場合の例を示す。例えば、Ｘ線源８０１によるＸ線ビームの、回転中心に対してＸ線源８０１の軌道と同じ側の端（図１１の線分ｂ１、ｂ２）が、装置視野９０３の上端の点の接線となる位置Ｊおよび位置Ｋの間、Ｘ線源８０１が回転するものとする。すなわち、検出器８０２と対となって回転軸８０７（不図示）の周りを回転するＸ線源８０１は、位置Ｊから位置Ｂを経由して位置Ｋまで移動する。ここで、位置Ｂは、Ｘ線源８０１の軌道上で位置Ｊと位置Ｋとの中点である。
【００３７】
このようなＸ線撮像装置８００では、回転のみの場合、Ｘ線ビームが１８０度得られる領域は、装置視野９０３の上端の点９０６のみとなる。従って、再構成視野９０４は、装置視野９０３の上端の点９０６のみとなる。
【００３８】
ここで、このＸ線撮像装置８００が支柱を直線移動可能とする構成を備えると、上述のように、支柱の移動により回転軸８０７が移動した分、再構成視野９０４は拡大する。このとき、回転軸８０７が、位置Ｂと当初の位置９０７とを結ぶ軸９０１上をＸ線源８０１の軌道と反対側に、装置視野９０３の直径相当の距離だけ移動するよう、支柱を移動可能とする。すなわち、回転軸８０７は、位置９０７から位置９０９まで移動可能とする。ここで、回転軸８０７が位置９０９に来た時のＸ線源８０１の位置を、位置Ｌおよび位置Ｍとする。
【００３９】
以上のように構成することにより、このＸ線撮像装置８００では、Ｘ線源８０１と検出器８０２との対は、Ｘ線源８０１が位置Ｌから位置Ｊまで直線移動し、位置Ｊから位置Ｂを経由して位置Ｋまで回転し、位置Ｋから位置Ｍまで直線移動しながら、計測を行う。この移動により、図１１に示すように、装置視野９０３の下端の点９０８においても、１８０度分のＸ線ビームが得られ、装置視野９０３の全領域において、１８０度分のＸ線ビームを得ることができる。従って、装置視野９０３の全領域を再構成視野９０４とすることができる。
【００４０】
上記実施形態では、Ｘ線源１０１と検出器１０２との対が回転する面内で、Ｘ線源１０１の軌道の中点と回転中心とを結ぶ軸２０１上で回転軸１０７が移動するよう支柱１０３を移動する例を示している。しかし、移動装置１１１により、回転軸１０７が移動する軸は、これに限られない。回転軸１０７は、前述の軸から任意の角度傾いた軸上を移動するよう構成してもよい。あるいは、支柱の回転方向を反転させても同様の効果が得られる。
【００４１】
また、上記実施形態では、Ｘ線源１０１と検出器１０２とを１の支柱１０３に対向して取り付けた場合を例にあげて説明している。しかし、両者をそれぞれ別個の支柱に取り付ける構成のＸ線撮像装置であっても、両支柱を同様に移動させることで、同様の効果が得られる。
【００４２】
さらに、上記実施形態では、移動装置１１１により、回転軸１０７が直線移動するよう支柱１０３を移動させる場合を例にあげて説明しているが、支柱１０３およびそれに伴う回転軸１０７の移動は、直線に順ずる軌道であればよい。例えば、図３において、回転軸が位置２０７と位置２０８との間を移動するにあたり、円弧を描くよう構成してもよい。同様に、Ｘ線源１０１および検出器１０２の対の回転軌道も、円弧に順ずるものであればよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、移動装置１１１により、支柱１０３を移動させ、回転軸１０７を移動させているが、被写体保持装置１０５側を移動させ、相対的に回転軸１０７が同様の移動をするよう構成してもよい。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態によれば、Ｘ線源が回転しながらＸ線を照射するときに、被写体保持装置に対して相対的に回転中心を移動するよう制御することにより、再構成視野を拡大することができる。すなわち、回転に加え、支柱の直線（または、それに順ずる）移動を可能な構成としたため、少ない回転角度の装置で広い再構成視野を得ることができる。支柱または被写体保持装置の直線移動は簡易な構成で実現可能であるため、本実施形態によれば、簡易な改変で、既存の装置の再構成視野を拡大することができる。特に、一般によく用いられている回転角度が１８０度であるＸ線撮像装置において、簡単な改変で、装置視野全体を再構成視野とすることができる。
【００４５】
また、上述のように、本実施形態によれば、支柱および回転軸が直線移動する距離は任意に設定可能であり、再構成視野は直線（またはそれに順ずる）移動距離に応じて任意に拡大可能である。移動距離を大きく設定するほど、再構成視野を拡大することができる。一方、移動距離を小さく設定するほど、計測時間を短くすることができる。ここで、計測時間を同じとすれば、移動距離を小さく設定するほど、Ｘ線ビームの投影角度ピッチを細かくすることができ、再構成像の画質を向上させることができる。
【００４６】
上記実施形態では、Ｘ線源１０１が被検体１０８の外部にある例を示したが、例えば、放射線源と検出器を用いて回転計測を行い３次元像を得るポジトロンＣＴ（ＰＥＴ）装置あるいはシングルフォトンエミッションＣＴ（ＳＰＥＣＴ）装置のように、Ｘ線源１０１等の放射線源が被検体１０８の内部に設置されている場合でも、同様の効果が得られる。その場合、コリメータ１０９を被検体１０８と検出器１０２との間に設置し、不要なＸ線ビームを遮断することにより、画質を向上することができる。
【００４７】
また、本実施形態は、Ｘ線による計測に限定されるものではなく、光等、発生源から照射されるビームの信号を計測し、処理して再構成像を得る全ての計測に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態のＸ線撮像装置の側面図である。
【図２】本発明の実施形態のＸ線撮像装置の別の例の側面図である。
【図３】本発明の実施形態のＸ線源および検出器の対の回転面上での移動の様子および再構成視野を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態のＸ線撮像装置の再構成視野を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態の支柱の動きを説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態の支柱の動きを説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態の回転軸の移動を示すシーケンス図であり、（ａ）は、移動装置による移動、（ｂ）は、回転装置による移動を示す図である。
【図８】本発明の実施形態の回転軸の移動を示すシーケンス図であり、（ａ）は、移動装置による移動、（ｂ）は、回転装置による移動を示す図である。
【図９】本発明の実施形態の回転軸の回転移動シーケンスであり、（ａ）は、等各速度移動、（ｂ）は、低角速度と高角速度を組み合わせた移動、（ｃ）は、回転角の変化が滑らかな関数である移動を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態の回転軸の直線移動シーケンスであり、（ａ）は移動装置による移動、（ｂ）は、直線移動部の移動距離が滑らかな関数で表される移動を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態の他のＸ線撮像装置における再構成視野を説明するための図である。
【図１２】Ｘ線源と検出器との対の回転角度が１８０度のＸ線撮像装置の再構成視野を説明するための図である。
【図１３】Ｘ線源と検出器との対の回転角度が１８０度以上のＸ線撮像装置の再構成視野を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００：Ｘ線撮像装置、１０１：Ｘ線源、１０２：検出器、１０３：支柱、１０４：回転装置、１０５：被検体保持装置、１０６：制御装置、１０７：回転軸、１０８：被検体、１０９：コリメータ、１１１：移動装置、２０１：軸、２０３：装置視野、２０５：再構成視野、２０７：回転軸の位置、２０８：回転軸の位置、２０８’：回転軸の位置、８０１：Ｘ線源、８０２：検出器、９０１：軸、９０３：装置視野、９０６：点、９０７：回転軸の位置、９０８：点、９０９：回転軸の位置、１２０１：Ｘ線源、１２０２：検出器、１２０７：回転軸、１２１３：装置視野、１２１５：再構成視野、１３０１：Ｘ線源、１３０２：検出器、１３０７：回転軸、１３１３：装置視野、１３１５：再構成視野
【図１】
2010035977.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010035977.tif 000009
【図８】
2010035977.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2010035977.tif 000012
【図１１】
2010035977.tif 000013
【図１２】
2010035977.tif 000014
【図１３】
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