(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物中に設定された断層面に対し入射方向の異なる複数の放射線を入射させて得られる複数の放射線投影像により該断層面の画像データを得る放射線断層撮影装置であって、
前記放射線投影像を信号に変換すると共に該信号の非破壊読み出しが可能な固体撮像手段と、
前記複数の放射線投影像にわたって前記固体撮像手段に前記信号の累積を行わせると共に、該累積中に前記固体撮像手段に前記信号の非破壊読み出しを行わせる制御手段と、
選択された複数回の前記信号の読み出しにより得られた複数の画像データに基づいて前記断層面の画像データを生成する断層像生成手段と、
を有することを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記固体撮像手段に前記信号の破壊読み出しと、該破壊読み出し前の前記累積中における前記信号の非破壊読み出しとを行わせることを特徴とする請求項１に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記固体撮像手段に前記破壊読み出し及び前記非破壊読み出しからなる動作を複数回繰り返させることを特徴とする請求項２に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項４】
所定の連続する２回の前記信号の読み出しにより得られた２つの画像データの減算により、前記対象物の放射線投影像の画像データを生成する投影像生成手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項５】
前記信号の非破壊読み出しにより得られた画像データを該非破壊読み出し毎に表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項６】
前記非破壊読み出し毎に前記固体撮像手段の利得を変更する利得変更手段を有することを特徴とする請求項５に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項７】
前記非破壊読み出し毎に前記画像データを異なる特性で階調変換する階調変換手段を有することを特徴とする請求項５に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項８】
断層撮影の終了の指示を入力するための入力手段と、
前記入力手段からの指示に基づいて断層撮影を終了させる終了手段とを有することを特徴とする請求項５に記載の放射線断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放射線断層撮影に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｘ線フイルムを用いたＸ線断層撮影が行われている。このＸ線断層撮影では、Ｘ線ビームの中心とＸ線フイルムの中心とが常に一致するように、Ｘ線管球とＸ線フイルムとをその両者の間に配置された被検体に関して互いに反対方向に同期移動させながら複数回のＸ線曝射を行い、その各々のＸ線透過像を１枚のフイルムに多重露光させることにより、被検体の断層面付近以外に位置する構成物の画像をぼやけさせて断層面の画像を得ている。
【０００３】
また、Ｘ線フイルムの代りにＩ.Ｉ.(イメージインテンシファイア)とＴＶ撮像系とを用い、得られたデジタル画像データを加算して画像を再構成することにより、フイルム上で多重露光させた場合と同様の断層像を得るデジタル断層撮影装置も製品化されている。
【０００４】
更に、下記特許文献１において、非破壊読み出し可能な固体撮像素子を備え、非破壊読み出しにより得られた画像の画素値に基づいて放射線曝射を停止し、曝射停止後固体撮像素子に蓄積された画像情報を読み出す放射線診断装置が開示されている。また、下記特許文献２において、非破壊読み出し可能なイメージセンサを備え、非破壊読み出しを利用して固定パターンノイズを除去する固体撮像装置の駆動方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１７１１４２号公報
【特許文献２】
特許第２６１０４３８号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
撮像系としてＸ線フイルムを用いた従来のアナログ撮影の場合、断層撮影時のＸ線管球及びＸ線フイルムの軌道上の移動範囲は撮影前に予め決められている。従って、異なる移動範囲での断層画像を得たい場合には、再撮影を余儀なくされる。また、当然のことながら、撮影終了とほぼ同時に断層画像を観察することはできない。
【０００７】
一方、撮像系としてＩ.Ｉ.とＴＶ撮像系との組合せを用いた従来のデジタル撮影の場合、撮影後に、Ｘ線管球及び撮像系の軌道上の任意の一部の移動範囲における画像データを用いて断層画像を再構成することができる。しかし、再構成に必要な画像データの数に応じた回数の演算が必要とされるため、撮影終了後に断層画像を即時に表示することはできない。また、複数回の撮影を連続して行うので、前フレームの画像情報（電荷）が残像として次フレームの画像データに影響を及ぼし、画質が劣化することもある。更に、断層画像の再構成には、断層撮影工程で得られた複数枚の画像のデータをすべて記憶しておく必要がある。このため、極めて大きいフレームメモリ容量が必要とされる。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、対象物の断層面の画像データを効率的かつ効果的に取得できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明に係る放射線断層撮影装置は、対象物中に設定された断層面に対し入射方向の異なる複数の放射線を入射させて得られる複数の放射線投影像により該断層面の画像データを得る放射線断層撮影装置であって、前記放射線投影像を信号に変換すると共に該信号の非破壊読み出しが可能な固体撮像手段と、前記複数の放射線投影像にわたって前記固体撮像手段に前記信号の累積を行わせると共に、該累積中に前記固体撮像手段に前記信号の非破壊読み出しを行わせる制御手段と、選択された複数回の前記信号の読み出しにより得られた複数の画像データに基づいて前記断層面の画像データを生成する断層像生成手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るＸ線デジタル断層撮影装置（放射線断層撮影装置）、Ｘ線デジタル断層撮影方法（放射線断層撮影方法）及びＸ線デジタル断層撮影プログラムについて、添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線デジタル断層撮影装置の概略の構成を示すブロック図である。
【００１４】
このＸ線デジタル断層撮影装置では、被検体（対象物）２が寝台１１上に載置される。寝台１１の上方にはＸ線管１２が配置されている。寝台１１の下には、筐体（図示せず）内に収容されたＸ線検出器１５が配置されている。Ｘ線検出器１５は、例えば、固体撮像部１３と、この固体撮像部１３を駆動して被検体２のＸ線像を電気信号として読み出し、デジタル画像データを生成する撮像駆動部１４とから構成されている。また、Ｘ線管１２及びＸ線検出器１５は揺動レバー１６により互いに連結されており、被検体２内に設定された断層面２１上の１点を中心に互いに逆方向に平行移動するように構成されている。以上のように断層撮影台１が構成されている。
【００１５】
Ｘ線デジタル断層撮影装置には、更に、撮影制御器３、Ｘ線制御器４、撮影条件設定器５、高圧発生器６、信号処理装置７及び画像表示用モニタ８が設けられている。
【００１６】
撮影制御器３は、断層撮影台１及びＸ線制御器４等に指令を送信して、断層撮影の一連の工程を制御する。具体的には、撮影制御器３は、例えば、撮影時のＸ線管１２及びＸ線検出器１５の移動を制御すると共に、Ｘ線制御器４及び撮像駆動部１４へ夫々信号を送信してＸ線曝射及び画像データ読み出しのタイミング等を制御する。撮影制御器３には、撮影開始スイッチ３１及び撮影終了スイッチ３２が接続されている。撮影制御器３は、例えば、後述の処理を行うためのＸ線デジタル断層撮影プログラムに基づいて動作するコンピュータを用いて構成することができる。
【００１７】
撮影条件設定器５は撮影制御器３に接続されており、オペレータの操作等に基づいて種々の撮影条件を設定することができる。設定された撮影条件に基づいて、Ｘ線制御器４により高圧発生器６が制御され、Ｘ線管１２に高圧発生器６から電圧が印加される。そして、所望のＸ線がＸ線管１２から照射される。撮影制御器３により制御されるＸ線管１２及びＸ線検出器１５の移動も、撮影条件設定器５から設定された撮影条件に基づいて行われる。
【００１８】
信号処理装置７には、画像メモリ７１、演算器７２、階調調整器７３及び画像処理指定器７４が設けられている。Ｘ線検出器１５から出力されるデジタル画像データは信号処理装置７へ送信され、画像メモリ７１に記憶される。信号処理装置７には画像表示用のモニタ８が接続されている。演算器７２は、画像データの加算及び減算等の演算を行う。階調調整器７３は、モニタ８に表示される画像の階調を調整する。画像処理指定器７４は、撮影制御器３の指令に基づいて、画像メモリ７１、演算器７２及び階調調整器７３を制御する。画像処理指定器７４は、例えば、画像メモリ７１及び演算器７２を制御し、画像メモリ７１に記憶された画像データのうちから任意のデータを選択することが可能であり、演算器７２は、選択された画像データの間で減算又は加算を画素毎に行うことが可能である。この演算の結果は、モニタ８に表示されたり、再び画像メモリ７１に記憶されたりする。
【００１９】
図２は、Ｘ線検出器１５の構成を示す模式図である。固体撮像部１３の形状は、例えば平坦なパネル状をなしている。固体撮像部１３は、図２に示すように、被検体２を透過したＸ線を電荷に変換する光電変換部を含むＸ線検出層１３１、及びＸ線検出層１３１に発生した電荷を読み出すためのマトリックス状のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を含むＴＦＴ層１３２がガラス基板１３３上に形成されて構成されている。
【００２０】
また、撮像駆動部１４には、ＴＦＴ層１３２を介して読み出された電気信号を増幅するアンプ１４１、アンプ１４１の出力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１４２、制御回路１４３、Ａ／Ｄ変換器１４２により変換されたデジタル信号にフレーム番号等を付け加えてデジタル画像データを出力する加算器１４４が設けられている。制御回路１４３は、例えば、Ｘ線の照射によりＸ線検出層１３１で生成された電荷を順次読み出すためのＴＦＴ層１３２における各ＴＦＴのスイッチング、Ａ／Ｄ変換器１４２及び加算器１４４の動作、並びにアンプ１４１の利得等を制御する。このような撮像駆動部１４及び固体撮像部１３が筐体に収容され、これらからＸ線検出器１５が構成されている。
【００２１】
Ｘ線検出層１３１は、例えばヨウ化セシウム（ＣｓＩ）層及びフォトダイオード層から構成される。入射Ｘ線はＣｓＩ層で蛍光に変換され、変換された光は、柱状結晶構造を備えたＣｓＩにより導光され、下層のフォトダイオード層に導かれる。フォトダイオード層には、画素に対応するフォトダイオードがマトリクス状に形成されている。
【００２２】
フォトダイオードでは、光から電荷への変換がなされ、変換された電荷は例えばコンデンサ等に蓄積される。蓄積された電荷はＴＦＴ層１３２のＴＦＴを介して、電気信号として画素毎に順次読み出される。尚、固体撮像部１３は、蓄積された電荷の量を実質的に保存したまま（すなわち蓄積された電荷を実質的に放電させずに）当該蓄積電荷量を読み取る非破壊読み出しと、蓄積された電荷を放電させて蓄積電荷量を読み取る破壊読み出しとの双方が可能に構成されている。また、制御回路１４３の制御により、固体撮像部１３からの破壊読み出し及び非破壊読み出しのいずれかが選択可能となっている。
【００２３】
ところで、非破壊読み出しが不可能な固体撮像素子の場合、撮像状態にあると、素子の各画素にはその入射光量に応じた電荷が蓄えられ、この蓄積された電荷が電気信号として素子の外部に取り出された時点で素子内部には電荷がなくなる。このため、一旦電荷が読み出されると、その後に読み出すことが可能な電荷は、その後に生成され蓄積されたもののみである。
【００２４】
一方、非破壊読み出しが可能な固体撮像素子では、蓄積された電荷が電気信号として読み取られても、当該蓄積電荷は読み出されない。従って、電荷の蓄積動作を継続しながら、蓄積途中の各画素の電荷量に比例する出力を得ることができる。
【００２５】
次に、上述のように構成された本実施形態に係るＸ線デジタル断層撮影装置の動作について説明する。
【００２６】
先ず、撮影の準備として、診断上の所望の断層画像を得るべく、オペレータが断層撮影条件を撮影条件設定器５から設定する。主な条件は、例えば、管電圧、管電流及びＸ線照射時間等のＸ線照射条件並びに撮影角度範囲及び撮影回数等の撮影条件である。
【００２７】
図３は、第１の実施形態における撮影条件の例を示す模式図である。この撮影条件では、断層面２１の中心を通る鉛直線Ｇを中心にして、被検体（人体）２の上下それぞれに４５度の範囲、即ち合計で９０度の範囲を撮影角度範囲と設定する。また、Ｘ線管１２の位置（Ｘ線照射角度）に関し、位置Ｐ1を撮影開始地点と設定し、位置Ｐ2nを撮影終了地点と設定する。従って、Ｘ線管１２が位置Ｐ1にあるときに断層撮影が開始された後、Ｘ線管１２が位置Ｐ2nに到達したときに断層撮影が終了する。この断層撮影の間、Ｘ線管１２は位置Ｐnを経由する。そして、上述のような被検体２の断層撮影では、位置Ｐ1から位置Ｐ2nまでの円弧を２ｎ-１等分する各位置（Ｐ1、Ｐ2、・・・、Ｐ2n-1、Ｐ2n）でパルスＸ線が照射され、結果として２ｎ回のＸ線照射が行われる。尚、ここで、Ｘ線管１２の位置は、図から明らかなように、Ｘ線照射角度に対応する当該円弧状の位置で表現されている。
【００２８】
撮影角度範囲は、主に断層面の厚さに基づいて決定され、撮影回数は、主に断層画像の画質に基づいて決定され、管電圧及び管電流は、主に撮影部位に基づいて決定される。また、管電流、Ｘ線照射時間及び撮影回数は、相互に関係して決定される。これは、固体撮像素子の１画素に蓄積可能な最大電荷量は一定であり、１回のＸ線照射で画素に蓄積される電荷量は主に管電流及びＸ線照射時間により決定されるためである。つまり、１画素に蓄積可能な最大電荷量に対応する放射線量以上の放射線が照射されるような撮影条件下での断層撮影では、有益な断層画像を取得することができないからである。このような考え方は、従来のＸ線フイルムを使用したアナログ断層撮影の場合と同様である。
【００２９】
そして、本実施形態では、例えば、腹部の断層撮影中にＸ線曝射が２ｎ回行われるものとして、管電圧ＶをＶ1、管電流ＩをＩ1、Ｘ線照射時間ＴをＴ1に設定し、２ｎ回の曝射中、これらの各条件は一定にしておく。また、曝射毎の固体撮像部１３からの信号読み出しが非破壊読み出しにより行われるように条件を設定しておく。
【００３０】
その後、断層撮影が開始される。図４は、図３に示す撮影条件に基づく撮影方法を示すフローチャートである。当該撮影方法は撮影制御器３の制御下で実行される。この断層撮影に当たっては、先ず、オペレータにより撮影開始スイッチ３１が押され（オンされ）たかが判断され、肯定的な判断がなされた場合にはステップＳ２に処理が進められ、否定的な判断がなされた場合にはステップＳ１の判断処理が所定のタイミングで繰り返される（ステップＳ１）。ステップＳ２では、撮影制御器３は断層撮影台１、Ｘ線制御器４及び撮像駆動部１４へ撮影に必要な指令を送信し、各ユニットの作動を制御する。ここで、断層撮影台１内に設けられた駆動部（図示せず）を制御する制御信号が断層撮影台１へ送信され、揺動レバー１６で互いに連結されたＸ線管１２及びＸ線検出器１５が、図１の位置から点線の矢印が示す方向へ向かって移動する。
【００３１】
また、ステップＳ３では、Ｘ線照射条件及び撮影開始信号が上述の断層撮影台１における移動と同期してＸ線制御器４へ送信され、Ｘ線制御器４は高圧発生器６を作動させて管電圧Ｖ1、管電流Ｉ1及び照射時間Ｔ1のＸ線パルスをＸ線管１２から照射させる。
【００３２】
更に、ステップＳ４では、撮像駆動部１４内の制御回路１４３へ撮影条件及び撮影開始信号等が送信され、制御回路１４３は上述のＸ線パルスの照射と同期して、固体撮像部１３及び撮像駆動部１４内の各部の動作を制御する。ここで、Ｘ線パルスの照射が終了すると、制御回路１４３は、ＴＦＴ層１３２中のスイッチング素子を作動させて、被検体２を透過したＸ線像に対応した電荷分布を読み取る。
【００３３】
ここで、前述のように、当該読み取りは非破壊読み出しで行われるよう設定されているため、Ｘ線管１２による位置Ｐi（１≦ｉ≦２ｎ）でのＸ線照射に対応して、１フレーム分の画像信号Ａi（１≦ｉ≦２ｎ）が非破壊読み出しにより得られる。
【００３４】
続いてステップＳ５において、読み出された電気信号は、予め設定されているアンプ１４１の利得に従って増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１４２によってデジタル信号に変換される。そして、１フレーム分のデジタル画像信号にフレーム番号及び撮影条件等の付与情報が加算器１４４により付与されて、デジタル画像データＤi（１≦ｉ≦２ｎ）が生成される。デジタル画像データＤiは画像メモリ７１へ送信されて記憶される。
【００３５】
ところで、上述の各曝射後に読み出された画像信号Ａiは、従来のアナログ断層撮影の場合と同様に、撮影開始から当該照射までの間に行われた全照射により蓄積された電荷の総和となる。従って、図５に示すように、デジタル画像データＤiは当該照射も含めた以前の各照射のみにより得られるべき画像データを加算したものと同等なものとなる。よって、画像データＤiはその時点での断層画像データとなる。そして、最終照射地点である位置Ｐ2nでのＸ線照射に基づく処理が完了したかが判断され、否定的な判断がなされるとステップＳ２へ処理が戻され、肯定的な判断がなされると断層撮影が終了する（ステップＳ６）。尚、以上の断層撮影フローにおいて、ステップＳ２〜Ｓ５の処理は２ｎ回行われ、第ｉ回（１≦ｉ≦２ｎ）の処理はＸ線管の位置Ｐi（１≦ｉ≦２ｎ）に対応して行われる。このようにして位置Ｐ2nでの非破壊読み出しにより得られたデジタル画像データＤ2nが、最終断層画像データとなる。
【００３６】
このようにして、Ｘ線デジタル断層撮影が行われる。
【００３７】
次に、画像データの処理について説明する。
【００３８】
本実施形態では、撮影の準備として、Ｘ線パルスの照射毎に得られる断層画像をリアルタイム表示するか否か、最終断層画像を表示するか否か等の設定も、オペレータが撮影条件設定器５から入力することができるようになっている。ここでは、リアルタイム表示が最終断層画像が表示されるまで行われるように設定されているものとする。この場合、当該設定指令が撮影制御器３から画像処理指定器７４へ送信され、画像処理指定器７４は画像メモリ７１及び階調調整器７３を以下のように制御する。
【００３９】
画像メモリ７１へ送信され、記憶される画像データＤiは、記憶されると同時にリアルタイムで階調調整器７３を経由してモニタ８へ送信される。モニタ８では、画像データＤ1〜Ｄ2nに対応した被検体２の断層画像Ｍ1〜Ｍ2nが、Ｘ線照射毎にリアルタイムで連続表示される。従って、Ｘ線管１２が位置Ｐ1にある斜入撮影画像Ｍ1から次第により高画質の断層画像へ変化していく様子を撮影中にリアルタイムで観察することができ、Ｘ線管が位置Ｐ2nにあるときのＸ線照射が終了した直後に、最終的な断層画像を観察することができる。
【００４０】
表示される断層画像Ｍ1〜Ｍ2nは、階調調整器７３によって画像データＤ1〜Ｄ2nに階調処理が施されたものであり、連続して表示される画像の変化が観察しやすいように配慮されている。
【００４１】
即ち、画像データの各画素値がモニタ８により所定の輝度値で表示されるように各画素値を変換する参照テーブル（以下、ルックアップテーブル又はＬＵＴという。）として、画像データ毎に異なるテーブルが使用されている。図６に、ＬＵＴの一例を示す。
【００４２】
図６中、Ｌ2nで示されたＬＵＴは、最終断層画像データＤ2nの表示用である。このＬＵＴでは、最小画素値０、最大画素値ｇに対して、夫々最小輝度値０、最大輝度値ｄが対応しており、かつ全体として線形な階調変換特性となるように設定されている。尚、ここでは最大画素値を最大輝度値に対応させているが、最大画素値を最少輝度値に対応させるようにしてもよい。
【００４３】
一方、Ｌ1で示されたＬＵＴは、最初の断層画像データＤ1の表示用である。このＬＵＴでは、最小画素値０、画素値ｇ／２ｎに対して、夫々最小輝度値０、最大輝度値ｄが対応しており、ｇ／２ｎ以下の画素値に対しては線形な階調変換特性となるように設定され、かつｇ／２ｎ以上の画素値には最大輝度値ｄが対応するように設定されている。
【００４４】
一般に、Ｌiで示されたＬＵＴは、断層画像データＤiの表示用であり、このＬＵＴでは、最小画素値０、画素値ｇｉ／２ｎに対して、夫々最小輝度値０、最大輝度値ｄが対応し、ｇｉ／２ｎ以下の画素値に対しては線形な階調変換特性となるように設定され、かつｇｉ／２ｎ以上の画素値には最大輝度値ｄが対応するように設定されている。これらのＬＵＴの線形部分の勾配は、図６に示すように、変化している。
【００４５】
このような２ｎ個のＬＵＴを使用して画像を表示することにより、断層撮影中の早い段階で取得された画像の濃度レベルが低くならず、さらにどの段階においてもコントラストの良好な画像を表示できるので、画像の変化がより観察しやすくなる。
【００４６】
ところで、従来のデジタル断層撮影ではパルスＸ線による撮影（破壊読み出し）が連続して行われているので、各画像の正確性が、直前に行われた撮影に起因する、いわゆる残像によって低下する場合がある。この現象は、破壊読み出し後に読み残しの電荷が存在し、かつ撮影間隔が短い場合等において当該残存電荷がほとんど減少しない場合に発生する。
【００４７】
これに対し、本実施形態によれば、電気信号の読み出しの全てを非破壊読み出しで行っているので、上述のような残存電荷の問題がなく、よって残像の影響を受けることがない。このため、常に正確な画像を得ることが可能である。
【００４８】
なお、複数のＸ線パルスを使用せずに、断層撮影中にＸ線を連続照射するようにしてもよい。また、最後にＸ線を照射した後の固体撮像部１３からの電気信号の読み出しを、非破壊読み出しではなく、破壊読み出しで行ってもよい。
【００４９】
更に、画像表示の際に使用されるＬＵＴは、例えば連続する複数の画像データＤiに対して１つのＬＵＴを使用するようにしてもよく、必ずしも曝射回数分の数だけＬＵＴを用意しておく必要はない。また、その関数（階調変換関数）も上述のものには限定されず、オペレータの好み等により自由に設定してもよい。また、読み出された電気信号をアンプ１４１により増幅する際の利得を変更設定可能にし、Ｘ線照射回数又はＸ線照射量等に応じて当該利得が変化するように設定してもよい。このように利得を可変とすることにより、１つのＬＵＴで第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５０】
また、オペレータがモニタ８にリアルタイムで連続表示される断層画像を観察しつつ、２ｎ回のＸ線照射が全て終了する前に十分な画質の断層画像が取得できていると判断した場合には、その時点で撮影を終了してもよい。この場合、オペレータが撮影終了スイッチ３２を押せばよく、撮影終了スイッチ３２が押されると、撮影制御器３からＸ線制御器４へ撮影終了指令が送信され、Ｘ線管１２からのＸ線照射が終了する。このように、撮影時間を短縮することにより、被検体（人体等）２の不要な被曝を回避することができる。
【００５１】
また、画像メモリ７１に記憶される途中の断層画像データを画像表示後に消去するように構成してもよく、この場合、メモリ容量を削減することが可能となる。
【００５２】
更に、取得したデジタル画像データを処理する方法も、上述のものに限定されるものではない。ここで、他の処理方法について、図１を参照しながら説明する。
【００５３】
本実施形態に係るＸ線断層撮影装置では、前述のように、画像メモリ７１に記憶された画像データＤ1〜Ｄ2nのうち任意のデータ間の減算又は加算を画素毎に行い、その画像データをモニタ８に表示したり、再び画像メモリ７１に記憶したりすることが可能である。このような任意の画像データ間の演算により、任意の撮影角度範囲での断層画像や所定の一方向からの投影画像の再構成を比較的少ない演算回数で実現することができる。
【００５４】
例えば、図７に示すように、（Ｄn-k）＋（Ｄ2n−Ｄn+k）の演算により得られる画像データは、Ｘ線管１２が位置Ｐn-k+1から位置Ｐn+kにあるときのＸ線照射に依らない断層画像データとなる。図７に示すように、被検体２の体内にある金属片２２等の異物が断層面２１よりもＸ線管１２側にあるような場合、断層撮影中に得られた画像データの一部を使用せずに断層画像を再構成することにより、図７中の金属片２２等の異物の影響のない断層画像を再構成することが可能となる。この結果、正確な断層画像を得ることができる。
【００５５】
また、例えば（Ｄ2n−Ｄ2n-1）、（Ｄn−Ｄn-1）等の断層撮影時に互いに連続する非破壊読み出しで得られた画像データ間の画素毎の差分データは、夫々Ｘ線管１２が位置Ｐ2n、位置Ｐn等にあるときの斜入又は通常撮影で得られる画像データに相当する。このような演算を行って、互いに連続する２回の非破壊読み出しで得られた画像データ間の差分を行うことにより、従来のデジタル断層撮影により得られる再構成前の各画像データと同等な画像データを得ることも可能である。
【００５６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態におけるＸ線断層撮影装置の構成及び画像データの処理方法は、第１の実施形態と基本的に同様であるが、断層撮影を行う際の撮影条件及び制御方法が相違している。
【００５７】
第１の実施形態と同様に、先ず、撮影の準備として、オペレータが断層撮影条件を撮影条件設定器５から設定する。主な条件は、例えば、管電圧、管電流及びＸ線照射時間等のＸ線照射条件並びに撮影角度範囲及び撮影回数等の撮影条件である。
【００５８】
図８は、第２の実施形態における撮影条件の例を示す模式図である。この撮影条件では、断層面２１の中心を通る鉛直線Ｇを中心にして、被検体２の上下それぞれに４５度の範囲、即ち合計で９０度の範囲を撮影角度範囲と設定する。また、この撮影角度範囲を更に３０度程度ずつの第１、第２及び第３の撮影範囲に分割しておく。また、Ｘ線管１２の位置として、位置Ｐ11を撮影開始地点と設定し、位置Ｐ3mを撮影終了地点と設定する。Ｘ線管１２の位置と各撮影範囲との関係については、位置Ｐ11から位置Ｐ1mまでが第１の撮影範囲であり、位置Ｐ21から位置Ｐ2mまでが第２の撮影範囲であり、位置Ｐ31から位置Ｐ3mまでが第３の撮影範囲である。従って、Ｘ線管１２が位置Ｐ11にあるときに断層撮影を開始し、位置Ｐ3mでの撮影が終了したときに断層撮影を終了する。そして、上述のような被検体２の断層撮影では、位置Ｐ11から位置Ｐ3mまでの円弧を２ｎ−１等分する各位置（Ｐ11、Ｐ12、・・・、Ｐ3m-1、Ｐ3m）でパルスＸ線が照射され、結果として２ｎ回（＝３ｍ回）の撮影が行われる。
【００５９】
そして、本実施形態では、例えば、１撮影範囲当たり、腹部の断層撮影中に撮影が２ｎ／３回（＝ｍ回）行われるものとして、管電圧Ｖ及びＸ線照射時間Ｔは、第１の実施形態と同じくＶ1、Ｔ1に設定し、管電流ＩはＩ1の３倍であるＩ3に設定し、２ｎ回（＝３ｍ回）の曝射中、これらの各条件は一定にしておく。また、曝射毎の信号の読み出しは、各撮影範囲の最後の読み出しは破壊読出しにより行われ、他の読み出しは非破壊読み出しにより行われるように条件を設定しておく。
【００６０】
その後、断層撮影が開始される。図９は、図８に示す撮影条件に基づく撮影方法を示すフローチャートである。この断層撮影に当たっては、先ず、オペレータにより撮影開始スイッチ３１が押されたかが判断され、肯定的な判断がなされた場合にはステップＳ１２に処理が進められ、否定的な判断がなされた場合にはステップＳ１１の判断処理が所定のタイミングで繰り返される（ステップＳ１１）。ステップＳ１２では、Ｘ線管１２及びＸ線検出器１５の移動制御が実行される。
【００６１】
また、管電圧Ｖ1、管電流Ｉ3、照射時間Ｔ1のＸ線パルスが上述のＸ線管１２及びＸ線検出器１５の移動と同期してＸ線管１２から照射される（ステップＳ１３）。
【００６２】
そして、Ｘ線パルスの照射が終了すると、被検体２を透過したＸ線像に対応した電荷分布が電気信号として読み出される。但し、第１の撮影範囲内では、第１の撮影範囲の最終曝射、即ちＸ線管１２が位置Ｐ1mにあるときの曝射後に行われる読み出しのみが破壊読み出しで行われ（ステップＳ１７、Ｓ１４ｂ）、それ以外の位置Ｐ11〜Ｐ1(m-1)での曝射後の読み出しは、非破壊読み出しで行われる（ステップＳ１７、１４ａ）。このようにして、Ｘ線管１２が位置Ｐ11から位置Ｐ1mまで移動する間の各Ｘ線照射に対応して、１フレーム分の画像信号Ａ1iが得られる。このとき、電気信号Ａ1mが破壊読み出しにより得られると、固体撮像部１３の各画素内の電荷の大部分は消滅する。
【００６３】
第１の撮影範囲において読み出された電気信号は、予め設定されているアンプ１４１の利得に従って増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１４２によってデジタル信号に変換される。そして、１フレーム分のデジタル画像信号に付与情報が加算器１４４により付与されて、デジタル画像データＤ1iが生成される。デジタル画像データは画像メモリ７１へ送信されて記憶される（ステップＳ１５）。
【００６４】
そして、最終撮影地点である位置Ｐ3mでのＸ線照射に基づく処理が完了したかが判断され（ステップＳ１６）、否定的な判断がなされるとステップＳ１２へ処理が戻される。その後、第２の撮影範囲内での断層撮影が行われる。第２の撮影範囲内での断層撮影においても、第１の撮影範囲の場合と同様に、各撮影範囲の最終曝射、即ちＸ線管１２が位置Ｐ2mにあるときの曝射後に行われる読み出しのみが破壊読み出しで行われ（ステップＳ１７、Ｓ１４ｂ）、それ以外の位置Ｐ21〜Ｐ2(m-1)での照射後の読み出しは、非破壊読み出しで行われる（ステップＳ１７、１４ａ）。その後、同様にして、ステップＳ１６を経て、第３の撮影範囲内での断層撮影が行われる。
【００６５】
そして、最終撮影地点である位置Ｐ3mでのＸ線照射に基づく処理が終了すると、断層撮影が終了する（ステップＳ１６）。
【００６６】
このような撮影方法によれば、最終的に、２ｎ（＝３ｍ）フレーム分のデジタル画像データＤ11〜Ｄ3mが、第１の実施形態と同様に、画像メモリ７１に記憶される。そして、本実施形態では、（Ｄ1m＋Ｄ2m＋Ｄ3m）の演算により得られる画像データが最終的な断層画像データとなる。本実施形態では、Ｘ線管の管電流が第１の実施形態の３倍となり、従ってＸ線照射線量が３倍となるので、より高い画質の断層画像が得られる。
【００６７】
本発明の実施形態は、上述のように、撮影制御器３としてのコンピュータ（情報処理装置）がプログラムを実行することにより装置の各部を制御することによっても実現することができる。よって、係るプログラム自体、係るプログラムをコンピュータに供給するための手段、例えば係るプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、及びかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体等も本発明の実施形態に含まれる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、対象物の断層面の画像データを効率的かつ効果的に取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＸ線デジタル断層撮影装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】Ｘ線検出器１５の構成を示す模式図である。
【図３】第１の実施形態における撮影条件の例を示す模式図である。
【図４】図３に示す撮影条件に基づく撮影方法を示すフローチャートである。
【図５】デジタル画像データの内容を示す模式図である。
【図６】ＬＵＴの一例を示すグラフである。
【図７】金属片２２とデジタル画像データの内容との関係を示す模式図である。
【図８】第２の実施形態における撮影条件の例を示す模式図である。
【図９】図８に示す撮影条件に基づく撮影方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２００；イメージスキャナ部
１；断層撮影台
２；被検体
３；撮影制御器
４；Ｘ線制御器
５；撮影条件設定器
６；高圧発生器
７；信号処理装置
８；モニタ
１２；Ｘ線管
１３；固体撮像部
１４；撮像駆動部
１５；Ｘ線検出器
２１；断層面
２２；金属片
３１；撮影開始スイッチ
３２；撮影終了スイッチ
７１；画像メモリ
７２；演算器
７３；諧調調整器
７４；画像処理指定器
１４１；アンプ
１４２；Ａ／Ｄ変換器
１４３；制御回路
１４４；加算器
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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