(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を被検体に向けて照射する放射線源と、
放射線源から照射される放射線の広がりを制限してスロット撮影に係るファン状の放射線ビームを生成するコリメータと、
前記放射線源の電圧を制御する放射線源制御手段と、
前記放射線源を被検体に対して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、
前記放射線源が高電圧のときに照射される放射線を透過させる高電圧用領域と、前記放射線源が低電圧のときに照射される放射線を透過させる低電圧用領域とを有するサブトラクション画像撮影用のフィルタと、
前記放射線源の移動に追従して移動するとともに、複数設けられた穴のうちの１つに前記サブトラクション画像撮影用のフィルタが保持されているホルダと、
前記ホルダを回転させるホルダ回転手段と、
前記ホルダの回転方向を反転させることにより前記フィルタが有する領域のうちの一方を放射線が通過する位置に移動させた後、もう一方の領域を放射線が通過する位置に移動させるように前記ホルダ回転手段を制御するホルダ回転制御手段と、
前記フィルタおよび被検体を通過した放射線を検出する放射線検出手段と、
前記放射線検出手段の出力を基に画像を生成する画像生成手段と、
前記放射線源を高電圧条件で連写された画像と、前記放射線源を低電圧条件で連写された画像との差分を取得してサブトラクション画像を生成する画像減算手段と、
前記サブトラクション画像を合成して合成画像を生成する画像合成手段を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線撮影装置において、
前記ホルダ回転手段は、前記放射線源から発した放射線に前記フィルタを透過させるかどうかを切り替えるとともに、画像を撮影する際、前記放射線源が高電圧のときは、前記フィルタの高電圧用領域を放射線が通過する位置に移動させ、前記放射線源が低電圧のときは、前記フィルタの低電圧用領域を放射線が通過する位置に移動させることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線撮影装置において、
前記ホルダは、サブトラクション画像撮影以外の目的で用いられるフィルタをも保持しており、
前記ホルダ回転手段が前記ホルダを回転させることにより、放射線が透過する前記フィルタの種類が変更されることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線撮影装置において、
サブトラクション画像撮影以外の撮影を行う場合、前記ホルダ回転手段は、前記サブトラクション画像撮影用のフィルタが設けられた穴以外の穴を放射線が通過するように前記ホルダを回転させることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の放射線撮影装置において、
前記放射線検出手段を被検体に対して移動させる検出器移動手段と、
前記検出器移動手段を制御する検出器移動制御手段とを備え、
前記放射線源が移動される際、前記放射線検出手段が被検体に対して移動されることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項６】
請求項５に記載の放射線撮影装置において、
前記画像合成手段は被検体を仮想平面で裁断したときの断層画像を前記合成画像として生成することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項７】
請求項６に記載の放射線撮影装置において、
前記画像合成手段は前記放射線源の移動方向と直交する方向に伸びた細長状のサブトラクション画像を前記放射線源の移動方向に配列してつなぎ合わせて前記合成画像を生成することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項８】
請求項１に記載の放射線撮影装置において、
前記画像合成手段は、前記サブトラクション画像を前記放射線源の移動方向と直交する方向に伸びた細長状の短冊状画像に分割して放射線の照射方向が同じ短冊状画像をつなぎ合わせた中間画像を生成し、前記中間画像から被検体を仮想平面で裁断したときの断層画像を前記合成画像として生成することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項９】
請求項１に記載の放射線撮影装置において、
前記画像合成手段が生成する前記合成画像は前記放射線源の移動方向と直交する方向に伸びた細長状のサブトラクション画像を前記放射線源の移動方向に配列してつなぎ合わせたものであり、
画像の撮影中に前記放射線検出手段が被検体に対して移動しないことを特徴とする放射線撮影装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体に放射線を照射して画像を取得する放射線撮影装置に関し、特に、撮影中に被検体に対して放射線源が移動する放射線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。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と、放射線を検出するＦＰＤ５４とが同期的に移動し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２４参照）。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とＦＰＤ５４とが被検体の体軸方向に互いに近づくように移動し、放射線源５３とＦＰＤ５４との体軸方向における位置が一致した状態となったあと、放射線源５３とＦＰＤ５４とが体軸方向に互いに遠ざかるように移動する。
【０００３】
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、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。
【０００４】
このような放射線断層撮影装置５１には、２種類の撮影を行って得られる２つの画像の差分を取得することにより、被検体の軟組織や骨部が強調されたサブトラクション画像を取得できるものがある。従来の放射線断層撮影装置５１において、サブトラクション画像を撮影するときの動作について説明する。
【０００５】
従来の放射線断層撮影装置においては、図２５に示すように、放射線源５３を高電圧とした撮影と低電圧とした撮影とを交互に行いながら被検体に対して放射線源５３とＦＰＤ５４とが移動される。これにより、高電圧条件の透視画像と低電圧画像の透視画像とが交互に撮影されることになる。撮影の後、高電圧の撮影で取得された透視画像のみから断層画像を再構成すれば、高電圧条件の断層画像が取得できる。また、低電圧の撮影で取得された透視画像のみから断層画像を再構成すれば、低電圧条件の断層画像が取得される。このとき、放射線源５３は、撮影中常に同じ方向に移動する。
【０００６】
撮影条件の異なる断層画像を比較すると写り込んでいる被検体像の様子が異なっている。具体的には高電圧条件の断層画像に写り込む被検体の軟組織と骨部とのコントラストの違いは、低電圧条件の断層画像における軟組織と骨部とのコントラストの違いと異なっている。したがって、低電圧条件の断層画像から高電圧条件の断層画像を減算すると、両画像が単純に相殺されるのでなはく、被検体の軟組織がより強調されたり骨部が強調されたりする。従来の放射線断層撮影装置５１はこれを利用して、被検体の軟組織や骨部が強調されたサブトラクション画像を取得する。
【０００７】
従来の放射線断層撮影装置５１は、放射線源５３の線質を変更するフィルタ５３ｆを備えている（図２４参照）。このフィルタ５３ｆは、高電圧照射用のガドリニウムフィルタと低電圧照射用の銅フィルタとから構成される。ガドリニウムフィルタと銅フィルタはフィルタ５３ｆの駆動部を制御することで切り替えられるようになっている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平４−１４１１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の放射線断層撮影装置においては、次のような問題点がある。
すなわち、従来の放射線断層撮影装置は、柔軟に撮影方法を変更できないという問題がある。すなわち、汎用の放射線撮影装置にサブトラクション断層撮影機能を簡単に付加することができないのである。
【００１０】
フィルタ５３ｆは、放射線源５３に隣接して設けるようにしなければならない。この理由について説明する。放射線源５３から照射した放射線ビームは、放射状に広がりながら被検体Ｍまで到達する。したがって、放射線源５３から出射した直後の放射線ビームの幅は狭いものである。そして、放射線ビームが放射線源５３から離れていくにつれ、ビームの幅が広がることになる。放射線源５３から照射される放射線ビームがフィルタ５３ｆを確実に透過するようにするには、ビームを幅の狭いうちにフィルタ５３ｆを透過させなければならない。つまり、フィルタ５３ｆを放射線源５３に隣接して設けなければならないのである。
【００１１】
従って、フィルタ５３ｆは、放射線源５３とコリメータとに挟まれる位置に設ける必要がある。コリメータとは、放射線源５３から発する放射線ビームの広がりを調節する可動式のスリットである。すなわち、放射線ビームはフィルタ５３ｆを通過した後、コリメータを通過する。逆にコリメータ、フィルタ５３ｆの順に放射線ビームを透過させるように設定すると、相当大きなフィルタ５３ｆが必要となる。フィルタ５３ｆを透過してきた放射線ビームは相当に幅広となっているからである。このような設定は現実的でない。
【００１２】
上述のようなフィルタ５３ｆの設置位置の制約は、次のような問題を招来している。すなわち、汎用の放射線撮影装置をサブトラクション断層画像を撮影できるようにしようとすると、大がかりな改造が必要となってしまうのである。
【００１３】
サブトラクション断層画像を撮影できるようにするには、フィルタ５３ｆが必要となる。このフィルタ５３ｆは、上述のように放射線源５３とコリメータとの間に挿入する必要がある。しかし、汎用の放射線撮影装置には、既に放射線源５３にコリメータが設置された状態となっている。したがって、サブトラクション断層画像を撮影できるようにするには、コリメータを放射線源５３から取り外して、フィルタ５３ｆを取り付け、さらにコリメータを取り付けるという改造が必要となる。
【００１４】
いったんフィルタ５３ｆを取り付けてしまうと、放射線撮影装置は、サブトラクション画像取得専用となってしまう。この状態でスポット撮影などの一般的な撮影を行おうとすると、装置からフィルタ５３ｆを取り外さなければならない。だからといってフィルタ５３ｆを設けたまま一般の撮影を行ってしまうと、放射線がフィルタ５３ｆを透過することで放射線の線質が変化し、規定通りの撮影ができない。
【００１５】
放射線撮影には様々な撮影方法がある。撮影を続けるうちに撮影方法を柔軟に切り替えたい場合もある。この様な場合に、大規模な改造が必要な従来装置は、使用に最適な構成であるとは言えないのである。
【００１６】
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、サブトラクション断層画像が撮影できる放射線撮影装置において、撮影方法を柔軟に切り替えることができる放射線撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
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撮影装置は、放射線を被検体に向けて照射する放射線源と、放射線源から照射される放射線の広がりを制限してスロット撮影に係るファン状の放射線ビームを生成するコリメータと、放射線源の電圧を制御する放射線源制御手段と、放射線源を被検体に対して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、放射線源が高電圧のときに照射される放射線を透過させる高電圧用領域と、放射線源が低電圧のときに照射される放射線を透過させる低電圧用領域とを有するサブトラクション画像撮影用のフィルタと、放射線源の移動に追従して移動するとともに、複数設けられた穴のうちの１つにサブトラクション画像撮影用のフィルタが保持されているホルダと、ホルダを回転させるホルダ回転手段と、ホルダの回転方向を反転させることによりフィルタが有する領域のうちの一方を放射線が通過する位置に移動させた後、もう一方の領域を放射線が通過する位置に移動させるようにホルダ回転手段を制御するホルダ回転制御手段と、フィルタおよび被検体を通過した放射線を検出する放射線検出手段と、放射線検出手段の出力を基に画像を生成する画像生成手段と、放射線源を高電圧条件で連写された画像と、放射線源を低電圧条件で連写された画像との差分を取得してサブトラクション画像を生成する画像減算手段と、サブトラクション画像を合成して合成画像を生成する画像合成手段を備えることを特徴とするものである。
【００１８】
［作用・効果］本発明は、放射線源が被検体に対して移動する構成の放射線撮影装置において、高電圧の撮影と低電圧の撮影との差分をとることによりサブトラクション画像を生成する構成となっている。本発明の構成によれば、ホルダを回転させることにより、放射線源から発した放射線にサブトラクション画像撮影用のフィルタを透過させるかどうかを切り替えることができる。つまり、放射線がサブトラクション画像撮影用のフィルタを透過する状態での撮影をした後、このフィルタを透過しない状態での撮影を行いたい場合、ホルダを回転させることにより、即座に撮影を続行することができる。本発明の装置によれば、撮影の合間にホルダを回転させるだけで撮影手法の変更に対応できるからである。本発明に係る装置は、サブトラクション画像撮影が可能な装置でありながら、サブトラクション画像撮影以外の撮影も即座に行うことができる。したがって、本発明によれば、撮影を柔軟に実行することができる放射線撮影装置が提供できる。
また、上述の構成のように、フィルタが有する領域のうちの一方を放射線が通過する位置に移動させた後、もう一方の領域を放射線が通過する位置に移動させる際に、ホルダの回転方向を反転させれば、フィルタをわずかに移動だけでサブトラクション画像の撮影が可能である。
また、上述の構成は、本発明の放射線撮影装置の具体的な構成を示すものとなっている。ホルダを通過した放射線の照射範囲を制限するコリメータを備えるようにすれば、必然的にホルダは、放射線源とコリメータとに挟まれる位置にあることになる。この様にすることで、ホルダに備えられたフィルタと放射線源とを隣接させることができる。すると、フィルタの大きさを小さくすることができる。放射線源から照射された放射線の幅は、出射直後が最も小さいからである。
【００１９】
また、上述の放射線撮影装置において、ホルダ回転手段は、放射線源から発した放射線にフィルタを透過させるかどうかを切り替えるとともに、画像を撮影する際、放射線源が高電圧のときは、フィルタの高電圧用領域を放射線が通過する位置に移動させ、放射線源が低電圧のときは、フィルタの低電圧用領域を放射線が通過する位置に移動させればより望ましい。
【００２０】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置の具体的な構成を示すものとなっている。ホルダ回転手段が放射線源の電圧に合わせてフィルタにおける放射線の通過位置を変更するようにすれば、確実に適切な露光で撮影をすることができる。
【００２１】
また、上述の放射線撮影装置において、サブトラクション画像撮影以外の撮影を行う場合、前記ホルダ回転手段は、前記サブトラクション画像撮影用のフィルタが設けられた穴以外の穴を放射線が通過するように前記ホルダを回転させればより望ましい。
【００２５】
また、上述の放射線撮影装置において、ホルダは、サブトラクション画像撮影以外の目的で用いられるフィルタをも保持しており、ホルダ回転手段がホルダを回転させることにより、放射線が透過するフィルタの種類が変更されればより望ましい。
【００２６】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置の具体的な構成を示すものとなっている。すなわち、ホルダが回転することにより、放射線が透過するフィルタの種類が変更できるようにすれば、撮影の目的に合わせてフィルタを変更することができる。例えば、スポット撮影をするときには、この撮影方法にふさわしいフィルタを選択して撮影を行うことができる。
【００２９】
また、上述の放射線撮影装置において、放射線検出手段を被検体に対して移動させる検出器移動手段と、検出器移動手段を制御する検出器移動制御手段とを備え、放射線源が移動される際、放射線検出手段が被検体に対して移動されればより望ましい。
【００３０】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置の具体的構成を示すものとなっている。すなわち、上述の構成によれば、放射線検出手段を被検体に対して移動させることができる。この様にすることで、より多様な撮影様式に対応できる放射線撮影装置が提供できる。
【００３１】
また、上述の放射線撮影装置において、画像合成手段は被検体を仮想平面で裁断したときの断層画像を合成画像として生成すればより望ましい。
【００３２】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置の具体的構成を示すものとなっている。すなわち、上述の構成によれば、断層画像を生成することができる。このときの放射線源と放射線検出手段の移動の様式は、互いに逆方向となっている。
【００３３】
また、上述の放射線撮影装置において、画像合成手段は放射線源の移動方向と直交する方向に伸びた細長状のサブトラクション画像を放射線源の移動方向に配列してつなぎ合わせて合成画像を生成すればより望ましい。
【００３４】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置の具体的構成を示すものとなっている。すなわち、上述の構成によれば、スロット撮影により取得された中間画像を撮影しこれらから断層画像を撮影する構成となっている。この様な撮影を行うようにすれば、広範囲に亘って撮影された断層画像を取得できる放射線撮影装置を提供できる。
【００３５】
また、上述の放射線撮影装置において、画像合成手段は、サブトラクション画像を放射線源の移動方向と直交する方向に伸びた細長状の短冊状画像に分割して放射線の照射方向が同じ短冊状画像をつなぎ合わせた中間画像を生成し、中間画像から被検体を仮想平面で裁断したときの断層画像を合成画像として生成すればより望ましい。
【００３６】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置の具体的構成を示すものとなっている。すなわち、上述の構成によれば、スロット撮影により取得された中間画像を撮影しこれらから断層画像を撮影する構成となっている。この様な撮影を行うようにすれば、広範囲に亘って撮影された断層画像を取得できる放射線撮影装置を提供できる。
【００３７】
また、上述の放射線撮影装置において、画像合成手段が生成する合成画像は放射線源の移動方向と直交する方向に伸びた細長状のサブトラクション画像を放射線源の移動方向に配列してつなぎ合わせたものであり、画像の撮影中に放射線検出手段が被検体に対して移動しなければより望ましい。
【００３８】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線撮影装置の具体的構成を示すものとなっている。すなわち、上述の構成によれば、撮影中に放射線検出手段が移動しない構成を示している。この様にすることで、制御がより単純となった放射線撮影装置が提供できる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の構成によれば、ホルダを回転させることにより、放射線源から発した放射線にサブトラクション画像撮影用のフィルタを透過させるかどうかを切り替えることができる。つまり、放射線がサブトラクション画像撮影用のフィルタを透過する状態での撮影をした後、このフィルタを透過しない状態での撮影を行いたい場合、ホルダを回転させることにより、即座に撮影を続行することができる。したがって、本発明によれば、撮影を柔軟に実行することができる放射線撮影装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施例１に係る放射線撮影装置の全体構成を説明する機能ブロック図である。
【図２】実施例１に係る放射線撮影装置の撮影原理を説明する模式図である。
【図３】実施例１に係るコリメータを説明する機能ブロック図である。
【図４】実施例１に係るホルダの構成を説明する平面図である。
【図５】実施例１に係るフィルタの構成を説明する平面図である。
【図６】実施例１に係るフィルタの構成を説明する断面図である。
【図７】実施例１に係るホルダの回転を説明する平面図である。
【図８】実施例１に係るホルダの回転を説明する平面図である。
【図９】実施例１に係るフィルタの機能を説明する模式図である。
【図１０】実施例１に係るフィルタの機能を説明する模式図である。
【図１１】実施例１に係る放射線撮影装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】実施例１に係る放射線撮影装置の動作を説明する模式図である。
【図１３】実施例１に係る放射線撮影装置の動作を説明する模式図である。
【図１４】実施例２に係る放射線撮影装置の動作を説明する模式図である。
【図１５】実施例２に係る放射線撮影装置の動作を説明する模式図である。
【図１６】実施例３に係る放射線撮影装置の動作を説明する模式図である。
【図１７】実施例３に係る放射線撮影装置の撮影原理を説明する模式図である。
【図１８】実施例３に係る放射線撮影装置の撮影原理を説明する模式図である。
【図１９】実施例３に係る放射線撮影装置の撮影原理を説明する模式図である。
【図２０】実施例３に係る放射線撮影装置の動作を説明する模式図である。
【図２１】実施例３に係る放射線撮影装置の動作を説明する模式図である。
【図２２】実施例４に係る放射線撮影装置の動作を説明する模式図である。
【図２３】実施例４に係る放射線撮影装置の動作を説明する模式図である。
【図２４】従来の放射線撮影装置の構成を説明する模式図である。
【図２５】従来の放射線撮影装置の構成を説明する模式図である。
【実施例１】
【００４１】
次に、本発明に係る放射線断層撮影装置の実施例について図面を参照しながら説明する。なお、実施例におけるＸ線は、本発明の構成の放射線に相当する。なお、ＦＰＤは、フラットパネル型Ｘ線検出器（フラット・パネル・ディテクタ）の略である。
【００４２】
図１は、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。図１に示すように、実施例１に係るＸ線撮影装置１は、Ｘ線断層撮影の対象である被検体Ｍを載置する天板２と、天板２の上部（天板２の１面側）に設けられた被検体Ｍに対してコーン状のＸ線ビームを被検体Ｍに向けて照射するＸ線管３と、天板２の下部（天板の他面側）に設けられ、被検体Ｍの透過Ｘ線像を検出するＦＰＤ４と、コーン状のＸ線ビームの中心軸とＦＰＤ４の中心点とが常に一致する状態でＸ線管３とＦＰＤ４との各々を被検体Ｍの関心部位を挟んで互いに反対方向に同期移動させる同期移動機構７と、これを制御する同期移動制御部８と、ＦＰＤ４のＸ線を検出するＸ線検出面を覆うように設けられた散乱Ｘ線を吸収するＸ線グリッド５とを備えている。この様に、天板２は、Ｘ線管３とＦＰＤ４とに挟まれる位置に配置されている。ＦＰＤ４は、後述のフィルタ２５ｆおよび被検体Ｍを通過したＸ線を検出する。Ｘ線管３は、本発明の放射線源に相当し、ＦＰＤ４は、本発明の放射線検出手段に相当する。
【００４３】
同期移動機構７は、Ｘ線管３を被検体Ｍに対して体軸方向Ａに移動させるＸ線管移動機構７ａと、ＦＰＤ４を被検体Ｍに対して体軸方向Ａに移動させるＦＰＤ移動機構７ｂとを備えている。また、同期移動制御部８は、Ｘ線管移動機構７ａを制御するＸ線管移動制御部８ａとＦＰＤ移動機構７ｂを制御するＦＰＤ移動制御部８ｂとを備えている。Ｘ線管移動機構７ａ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８ａは、本発明の放射線源移動制御手段に相当する。ＦＰＤ移動機構７ｂは、本発明の検出器移動手段に相当し、ＦＰＤ移動制御部８ｂは、本発明の検出器移動制御手段に相当する。
【００４４】
Ｘ線管３は、Ｘ線管制御部６の制御にしたがってコーン状でパルス状のＸ線ビームを被検体Ｍに対して繰り返し照射する構成となっている。このＸ線管３には、Ｘ線ビームを角錐となっているコーン状にコリメートするコリメータ３ａが付属している。そして、このＸ線管３と、ＦＰＤ４はＸ線透視画像を撮像する撮像系３，４を生成している。Ｘ線管制御部６は、Ｘ線管３の電圧を制御することにより、Ｘ線管３に高電圧を与えてＸ線を照射させることもできるし、Ｘ線管３に低電圧を与えてＸ線を照射させることもできる。Ｘ線管制御部６は、本発明の放射線源制御手段に相当する。
【００４５】
同期移動機構７は、被検体Ｍに対してＸ線管３とＦＰＤ４とを同期させて移動させる構成となっている。この同期移動機構７は、同期移動制御部８の制御にしたがって被検体Ｍの体軸方向Ａに平行な直線軌道（天板２の長手方向）に沿ってＸ線管３を直進移動させる。このＸ線管３とＦＰＤ４との移動方向は、天板２の長手方向に一致している。しかも、検査中、Ｘ線管３の照射するコーン状のＸ線ビームは、常に被検体Ｍの関心部位に向かって照射されるようになっており、このＸ線照射角度は、Ｘ線管３の角度を変更することによって、たとえば初期角度−２０°から最終角度２０°まで変更される。この様なＸ線照射角度の変更は、Ｘ線管傾斜機構９が行う。Ｘ線管傾斜制御部１０は、Ｘ線管傾斜機構９を制御する目的で設けられている。
【００４６】
そして、さらに実施例１に係るＸ線撮影装置１は、各制御部６，８，１０，１８ｂ，２２を統括的に制御する主制御部３０と、断層画像Ｄを表示する表示部２７とを備えている。この主制御部３０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６，８，１０，１８ｂ，２２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３の制御に関わるパラメータなどのＸ線撮影装置１の制御に関するデータの一切を記憶する。操作卓２６は、術者のＸ線撮影装置１に対する各操作を入力させるものである。
【００４７】
また、同期移動機構７は、上述のＸ線管３の直進移動に同期して、天板２の下部に設けられたＦＰＤ４を被検体Ｍの体軸方向Ａ（天板２の長手方向）に直進移動させる。そして、その移動方向は、Ｘ線管３の移動方向と反対方向となっている。つまり、Ｘ線管３が移動することによってＸ線管３の焦点の位置と照射方向が変化するコーン状のＸ線ビームは、常にＦＰＤ４のＸ線検出面の全面で受光される構成となっている。このように、一度の検査において、ＦＰＤ４は、Ｘ線管３と互いに反対方向に同期して移動しながら、たとえば７４枚の透視画像を取得するようになっている。具体的には、撮像系３，４は、実線の位置を初期位置として、破線で示した位置を介して、図１に示した一点鎖線で示す位置まで対向移動する。すなわち、Ｘ線管３とＦＰＤ４の位置を変化させながら複数のＸ線透視画像が撮影されることになる。ところで、コーン状のＸ線ビームは常にＦＰＤ４のＸ線検出面の全面で受光されるので、撮影中コーン状のＸ線ビームの中心軸は、常にＦＰＤ４の中心点と一致している。また、撮影中、ＦＰＤ４の中心は、直進移動するが、この移動はＸ線管３の移動の反対方向となっている。つまり、体軸方向ＡにＸ線管３とＦＰＤ４とを同期的、かつ互いに反対方向に移動させる構成となっている。
【００４８】
また、ＦＰＤ４の後段には、そこから出力される検出信号を基に透視画像を生成する画像生成部１１が備えられており（図１参照），この画像生成部１１の更に後段には、Ｘ線管３を高電圧条件で連写された透視画像Ｐ１と、Ｘ線管３を低電圧条件で連写された透視画像Ｐ２との差分を取得してサブトラクション画像ｓを生成する画像減算部１２と、サブトラクション画像ｓを合成して断層画像Ｄを生成する画像再構成部１３とを備えている。画像生成部１１は、本発明の画像生成手段に相当する。画像減算部１２は、本発明の画像減算手段に相当し、画像再構成部１３は、本発明の画像合成手段に相当する。
【００４９】
続いて、実施例１に係るＸ線撮影装置１の断層画像の取得原理について説明する。図２は、実施例１に係るＸ線撮影装置の断層画像の取得方法を説明する図である。例えば、天板２に平行な（鉛直方向に対して水平な）仮想平面（基準裁断面ＭＡ）について説明すると、図２に示すように、基準裁断面ＭＡに位置する点Ｐ，Ｑが、常にＦＰＤ４のＸ線検出面の不動点ｐ，ｑのそれぞれに投影されるように、Ｘ線管３によるコーン状のＸ線ビームＢの照射方向に合わせてＦＰＤ４をＸ線管３の反対方向に同期移動させながら一連の透視画像Ｐが画像生成部１１にて生成される。一連の透視画像Ｐ１，Ｐ２には、被検体Ｍの投影像が位置を変えながら写り込んでいる。そして、この一連の透視画像Ｐ１，Ｐ２を画像再構成部１３にて再構成すれば、基準裁断面ＭＡに位置する像（たとえば、不動点ｐ，ｑ）が集積され、Ｘ線断層画像としてイメージングされることになる。一方、基準裁断面ＭＡに位置しない点Ｉは、ＦＰＤ４における投影位置を変化させながら一連の被検体画像に点ｉとして写り込んでいる。この様な点ｉは、不動点ｐ，ｑとは異なり、画像再構成部１３でＸ線透視画像を重ね合わせる段階で像を結ばずにボケる。このように、一連の透視画像の重ね合わせを行うことにより、被検体Ｍの基準裁断面ＭＡに位置する像のみが写り込んだＸ線断層画像が得られる。このように、透視画像を単純に重ね合わせると、基準裁断面ＭＡにおける断層画像Ｄが得られる。
【００５０】
さらに、画像再構成部１３の設定を変更することにより、基準裁断面ＭＡに水平な任意の裁断面においても、同様な断層画像を得ることができる。撮影中、ＦＰＤ４において上記点ｉの投影位置は移動するが、投影前の点Ｉと基準裁断面ＭＡとの離間距離が大きくなるにしたがって、この移動速度は増加する。これを利用して、取得された一連の被検体画像を所定のピッチで体軸方向Ａにずらしながら再構成を行うようにすれば、基準裁断面ＭＡに平行な裁断面における断層画像Ｄが得られる。このような一連の被検体画像の再構成は、画像再構成部１３が行う。
【００５１】
コリメータ３ａについて具体的に説明する。コリメータ３ａは、後述のホルダ２５を通過したＸ線の照射範囲を制限する部材である。図３は、コリメータ３ａの構成を説明する図である。コリメータ３ａは、図３に示すように、中心軸Ｃを基準として鏡像対称に移動する１対のリーフ３ｂを有し、同じく中心軸Ｃを基準として鏡像対称に移動するもう１対のリーフ３ｂを備えている。このコリメータ３ａは、リーフ３ｂを移動させることで、ＦＰＤ４が有する検出面の全面にコーン状のＸ線ビームＢを照射させることもできれば、たとえば、ＦＰＤ４の中心部分だけにファン状のＸ線ビームＢを照射させることもできる。なお、中心軸Ｃは、Ｘ線ビームＢの中心を示す軸ともなっている。なお、リーフ３ｂの対の一方は、４角錐形状となっているＸ線ビームの体軸方向Ａの広がりを調整するものであり、もう一方のリーフ３ｂの対は、Ｘ線ビームの体側方向Ｓの広がりを調整するものである。コリメータ３ａの開度の変更は、コリメータ移動機構１８ａが行う。コリメータ制御部１８ｂは、コリメータ移動機構１８ａを制御するものであり、主制御部３０により制御される。また、コリメータ３ａを鏡像対称に移動させる構成とせずに、一対のリーフ３ｂが独立に移動する構成としてもよい。コリメータ３ａとＸ線管３の位置関係はＸ線管３の移動・傾斜によって変更されず、コリメータ３ａはＸ線管３の移動・傾斜に追従する。
【００５２】
図４は、実施例１の構成に係るホルダ２５の構成を説明している。ホルダ２５は、Ｘ線を透過させるフィルタを保持するものである。このホルダ２５は、Ｘ線ビームＢが出射する方向に直交する平面上に広がる円盤状の部材である。ホルダ２５は、図１に示すように、Ｘ線管３とコリメータ３ａとに挟まれる位置に配置されいる。したがって、Ｘ線管３から出射したＸ線ビームは、ホルダ２５を通過してコリメータ３ａに到達することになる。ホルダ２５は、Ｘ線管３に保持されているので、ホルダ２５とＸ線管３の位置関係はＸ線管３の移動・傾斜によって変更されず、ホルダ２５はＸ線管３の移動・傾斜に追従する。
【００５３】
ホルダ２５は、Ｘ線管３に対して回転することができる。すなわち、ホルダ２５の中心には、Ｘ線ビームの出射方向に伸びた中心軸２５ａが設けられており、ホルダ２５はこの中心軸２５ａを中心に回転自在となっている。ホルダ２５の回転駆動はホルダ回転機構２１が実行する。ホルダ回転制御部２２は、ホルダ回転機構２１を制御する目的で設けられている。ホルダ回転制御部２２は、本発明のホルダ回転制御手段に相当する。ホルダ回転機構２１は、本発明のホルダ回転手段に相当する。
【００５４】
ホルダ２５には、矩形の穴２５ｂが複数設けられている。この穴２５ｂは、Ｘ線ビームの出射方向にホルダ２５を貫通している。したがって、穴２５ｂは、中心軸Ｃ方向にホルダ２５を貫通している。穴２５ｂは、ホルダの中心軸２５ａを囲むように設けられている。図４においては、穴２５ｂは４つ設けられいるが、穴２５ｂの個数は、自在に変更することができる。この穴２５ｂは、Ｘ線ビームを通過させるホルダ２５に設けられた貫通孔である。
【００５５】
ホルダ２５がフィルタ２５ｆを保持する様子について説明する。フィルタ２５ｆは、穴２５ｂを塞ぐようにホルダ２５に固定される。図４においては、ホルダ２５に固定されたフィルタ２５ｆを取り除いた様子を表している。フィルタ２５ｆは、Ｘ線ビームの出射方向に薄い板状の部材である。
【００５６】
ホルダ２５に設けられるフィルタ２５ｆについて説明する。このフィルタ２５ｆは、サブトラクション画像撮影用となっている。つまり、フィルタ２５ｆは、高線量撮影および低線量撮影をするときの兼用のフィルタとなっているのである。フィルタ２５ｆは図４に示すように、ホルダ２５の穴２５ｂよりも大きい板状の部材である。
【００５７】
図５は、フィルタ２５ｆの具体的構成を説明するものである。フィルタ２５ｆは、アルミニウム板２５ｆ１に図中斜線で示す銅板と網掛けで示すガドリニウム板とが貼り付けられた構成となっている。銅板は、高線量撮影をするときにＸ線が通過する位置に設けられており、ガドリニウム板は、低線量撮影をするときにＸ線が通過する位置に設けられている。フィルタ２５ｆにおける銅板が貼り付けられている部分は、Ｘ線管３が高電圧状態にあるときに照射されるＸ線を透過させる高電圧用領域ＲＨとなっている。そして、フィルタ２５ｆにおけるガドリニウム板が貼り付けられている部分は、Ｘ線管３が低電圧状態にあるときに照射されるＸ線を透過させる低電圧用領域ＲＬとなっている。
【００５８】
フィルタ２５ｆにおける高電圧用領域ＲＨと低電圧用領域ＲＬとの配置について説明する。高電圧用領域ＲＨと低電圧用領域ＲＬとは、隙間なく隣接して設けられているとともに、図５の矢印で示す方向に配列されている。この矢印の方向は、フィルタ２５ｆがホルダ２５に固定された際に、ホルダ２５の回転によりフィルタ２５ｆが移動する方向である。したがって、Ｘ線管３に高電圧用領域ＲＨがセットされた状態でホルダ２５を僅かに回転させると、今度は低電圧用領域ＲＬがＸ線管３にセットされた状態となる。
【００５９】
図６は、フィルタ２５ｆの断面を表している。フィルタ２５ｆは、図６に示すように銅板２５ｆ２およびガドリニウム板２５ｆ３がアルミニウム板２５ｆ１に貼り付けられた構成となっている。従って、Ｘ線ビームは、銅板２５ｆ２を通過するときにはアルミニウム板２５ｆ１も通過することになる。この事情は、ガドリニウム板２５ｆ３においても同じである。
【００６０】
図７は、Ｘ線管３にフィルタ２５ｆの高電圧用領域ＲＨがセットされている様子を表している。領域Ｐは、Ｘ線管３から発したＸ線が通過する通路を表している。図７の構成において、Ｘ線管３から発したＸ線は、フィルタ２５ｆのアルミニウム板２５ｆ１および銅板２５ｆ２を通過し、コリメータ３ａ側に向かう。このとき、ホルダ２５には穴２５ｂが設けられているので、Ｘ線は、ホルダ２５を構成する部材に入射することはない。
【００６１】
なお、図７では、同時にフィルタ２５ｆがホルダ２５にネジ止めされている様子を表している。ネジは、フィルタ２５ｆに設けられたネジ通過用の凹部（図５参照）にかみ合った状態でホルダ２５に締結されている。
【００６２】
図８は、Ｘ線管３にフィルタ２５ｆの低電圧用領域ＲＬがセットされている様子を表している。領域Ｐは、Ｘ線管３から発したＸ線が通過する通路を表している。図８の構成において、Ｘ線管３から発したＸ線は、フィルタ２５ｆのアルミニウム板２５ｆ１およびガドリニウム板２５ｆ３を通過し、コリメータ３ａ側に向かう。このとき、ホルダ２５には穴２５ｂが設けられているので、Ｘ線は、ホルダ２５を構成する部材に入射することはない。
【００６３】
Ｘ線管３にセットされる領域の変更について説明する。Ｘ線管３に高電圧用領域ＲＨがセットされた状態から、低電圧用領域ＲＬがセットされた状態とするには、図７の状態のホルダ２５を低電圧用領域ＲＬから高電圧用領域ＲＨに向かう方向に回転させ、図８のような状態とする。逆に、Ｘ線管３に低電圧用領域ＲＬがセットされた状態から、高電圧用領域ＲＨがセットされた状態とするには、図８の状態のホルダ２５を高電圧用領域ＲＨから低電圧用領域ＲＬに向かう方向に回転させ、図７のような状態とする。なお、中心軸２５ａと領域Ｐとの位置関係は、ホルダ２５の回転によって変化しない。
【００６４】
このように、ホルダ回転機構２１は、ホルダ２５を回転させることにより、サブトラクション画像を撮影する際、Ｘ線管３が高電圧のときは、フィルタ２５ｆの高電圧用領域をＸ線が通過する位置に移動させ、Ｘ線管３が低電圧のときは、フィルタ２５ｆの低電圧用領域をＸ線が通過する位置に移動させる。具体的には、ホルダ回転機構２１は、フィルタ２５ｆが有する高電圧用領域ＲＨをＸ線が通過する位置に移動させた後、低電圧用領域ＲＬをＸ線が通過する位置に移動させる際に、ホルダ２５の回転方向を反転させる。そして、ホルダ回転機構２１は、低電圧用領域ＲＬをＸ線が通過する位置に移動させた後、高電圧用領域ＲＨをＸ線が通過する位置に移動させる際に、ホルダ２５の回転方向を再び反転させる。このように、ホルダ回転機構２１は、領域を切り替える役割を有している。
【００６５】
そして、ホルダ回転機構２１には、もう一つの役割がある。すなわち、Ｘ線管３から発したＸ線にフィルタ２５ｆを透過させるかどうかを切り替える機能である。Ｘ線撮影装置１は、サブトラクション画像撮影の専用機ではない。サブトラクション画像撮影以外の撮影を行うことがあり得る。ホルダ回転機構２１は、サブトラクション画像の撮影を行わないときは、ホルダ２５を回転させ、フィルタ２５ｆをＸ線管３から離れた位置まで移動させる。この様にすることで、Ｘ線管３から発したＸ線がフィルタ２５ｆを通過しなくなるのである。このとき、フィルタ２５ｆが挿入されている穴２５ａ以外の穴２５ａが領域Ｐ（図７参照）に隣接する位置まで回転される。Ｘ線管３から照射されたＸ線は、この穴２５ａを通過するので、Ｘ線がホルダ２５を構成する部材に入射することはない。
【００６６】
本発明のＸ線撮影装置１がフィルタ２５ｆを備えている理由について説明する。フィルタ２５ｆは、Ｘ線管３の出力が異なる２枚の画像を用いてサブトラクション画像ｓを取得する目的で設けられている。サブトラクション画像ｓは、Ｘ線管３を高電圧で制御して取得した画像からＸ線管３を低電圧で制御して取得した画像を減算することで生成される。サブトラクション画像ｓの元となる２枚の画像を比較すると、被検体Ｍの骨部における像の濃さに対する被検体Ｍの軟組織における像の濃さが異なっている。
【００６７】
仮に、骨部像の濃さに対する軟組織像の濃さが同じ２枚の画像を減算処理すると、画像に写り込む被検体像同士が単に相殺されて消去されるだけである。しかし、被検体Ｍの骨部像の濃さに対する軟組織像の濃さが異なる２枚の画像を減算処理すると、例えば画像における軟組織が写り込んでいる部分においては像同士の相殺があまり起こらず、画像における骨部が写り込んでいる部分においては像同士の相殺が強く起こるような現象が生じる。この例の場合、２枚の画像を減算することで被検体Ｍの軟組織が骨部よりも強調されたサブトラクション画像が取得される。減算処理を行うときの係数を変更することで、被検体Ｍの骨部を強調することもできる。
【００６８】
視認性の高いサブトラクション画像ｓを取得するには、取得する２枚の画像の間で被検体Ｍの骨部における像の濃さに対する被検体Ｍの軟組織における像の濃さ確実に違えるようにしなければならない。このような像の濃さの違いは、２枚の画像を撮影するときに照射されるＸ線の性質が異なることに由来している。仮に、同じ線質のＸ線を照射して２枚の画像を撮影すると、２枚の画像の間で骨部像の濃さに対する軟組織像の濃さが似通ってくる。この様な２枚の画像の差分を取ったとしても画像に写り込む被検体像同士が単に相殺されるだけで、被検体Ｍの軟組織が強調されない。
【００６９】
図９は、フィルタ２５ｆなしでサブトラクション画像ｓを取得する場合におけるＸ線のスペクトルを示したものである。図中、Ｘ線管３が高電圧のときに照射されるＸ線のスペクトルをＨで表し、Ｘ線管３が低電圧のときに照射されるＸ線のスペクトルをＬで表すものとする。図９を参照すると互いのスペクトルは、周波数分布が異なるものの、スペクトルが部分的に重なっている共通部分ａが存在していることが分かる。この共通部分ａは、２回のＸ線照射に亘って同じ線質のＸ線が含まれていたことを意味する。Ｘ線管３が高電圧のときと低電圧のときとでＸ線の性質を確実に違えるようにするには、この共通部分ａをできるだけ少なくしたほうが望ましい。
【００７０】
そこで、サブトラクション画像ｓの取得にはフィルタ２５ｆが用いられる。すなわち、Ｘ線管３が高電圧となっているとき、Ｘ線はフィルタ２５ｆの有する高電圧用領域ＲＨを通過する。高電圧用領域ＲＨは、高電圧条件下におけるＸ線の周波数の低い成分をカットするものとなっている。また、Ｘ線管３が低電圧となっているとき、Ｘ線はフィルタ２５ｆの有する低電圧用領域ＲＬを通過する。低電圧用領域ＲＬは、低電圧条件下におけるＸ線の周波数の高い成分をカットするものとなっている。
【００７１】
フィルタ２５ｆが作用することで、被検体Ｍに向けて照射されるＸ線のスペクトルは図１０のように変化する。図１０を参照すれば分かるように、フィルタ２５ｆの作用により各スペクトルＨ，Ｌの共通部分ａが図９のときと比べて少なくなっていることが分かる。このようにフィルタ２５ｆは、２枚の画像を撮影するときに照射されるＸ線の性質を確実に異なるようにする目的で設けられているのである。
【００７２】
＜Ｘ線断層撮影装置の動作＞
次に、図１１を参照して実施例１に係るＸ線撮影装置１の動作について説明する。実施例１に係るＸ線撮影装置１を用いて断層像のサブトラクション画像を取得するには、まず被検体Ｍを天板２に載置し（被検体載置ステップＳ１），撮影の開始がされる（撮影開始ステップＳ２），続いて、連写された高電圧条件下で撮影された透視画像Ｐ１と低電圧条件下で撮影された透視画像Ｐ２とからサブトラクション画像ｓが生成され、（画像減算ステップＳ３），最後にサブトラクション画像ｓを再構成して断層画像Ｄが取得される（画像再構成ステップＳ４）。以降、各ステップについて順を追って説明する。
【００７３】
なお、実施例１の構成は、高電圧条件下の撮影と低電圧条件下の撮影とを交互に繰り返す構成を採用している。
【００７４】
＜被検体載置ステップＳ１，撮影開始ステップＳ２＞
天板２に被検体Ｍを載置した後、術者が操作卓２６を通じて撮影開始の指示をＸ線撮影装置１に与えると、Ｘ線管制御部６は、記憶部２３に記憶されている管電圧・管電流・パルス幅などのＸ線管３の制御に関する設定値を読み出す。Ｘ線管制御部６は、この設定値通りにＸ線管３を制御し、Ｘ線管３にＸ線を発生させる。被検体Ｍを透過したＸ線は、ＦＰＤ４で検出され、このときの検出信号が画像生成部１１に送出される。画像生成部１１は、検出信号を基に被検体Ｍの透視像が写り込んだ透視画像を生成する。
【００７５】
このとき、Ｘ線管制御部６に読み出される設定値は、高電圧撮影に係るものと低電圧撮影に係るものとの両方である。高電圧条件下で撮影されたＸ線透視画像には符号Ｐ１を付すものとし、低電圧条件下で撮影されたＸ線透視画像には符号Ｐ２を付すものとする。
【００７６】
Ｘ線管制御部６は、高圧条件下での撮影を行う前にその旨をホルダ回転制御部２２に送出する。すると、ホルダ回転制御部２２は、ホルダ回転機構２１を通じてホルダ２５を回転させ、フィルタ２５ｆの高電圧用領域ＲＨがＸ線管３にセットする。同様に、Ｘ線管制御部６は、低圧条件下での撮影を行う前にその旨をホルダ回転制御部２２に送出する。すると、ホルダ回転制御部２２は、ホルダ回転機構２１を通じてホルダ２５を回転させ、フィルタ２５ｆの低電圧用領域ＲＬがＸ線管３にセットする。
【００７７】
図１２は、撮影が開始される直前の様子を示している。撮影が開始されると、図１２の状態のＸ線管３が被検体Ｍに対して被検体Ｍの頭部から足先に向かう一方向に移動されながらＸ線を連射する。このとき、Ｘ線管３は、高電圧でのＸ線照射と低電圧でのＸ線照射とを交互に連射することになる。また、ＦＰＤ４は被検体Ｍに対して被検体Ｍの足先から頭部に向かう逆方向に移動されながらＸ線を検出する。一連の透視画像Ｐ１の撮影において用いられるフィルタは、サブトラクション撮影用のもので一定である。撮影される間にも、ホルダ２５が揺動するように回転する。このようにすることにより、高電圧撮影の時には、フィルタ２５ｆの高電圧用領域ＲＨが撮影に使用され、低電圧撮影の時には、フィルタ２５ｆの低電圧用領域ＲＬが撮影に使用される。透視画像Ｐ１および透視画像Ｐ２は、それぞれ７４枚取得される。図１３は、撮影が終了した直後を表している。
【００７８】
＜画像減算ステップＳ３＞
透視画像Ｐ１および透視画像Ｐ２は、画像減算部１２に送出される。画像減算部１２は、透視画像Ｐ１と透視画像Ｐ２との間の差分を取得し、サブトラクション画像ｓを生成する。
【００７９】
透視画像Ｐ１と透視画像Ｐ２との関係について説明する。透視画像Ｐ１と透視画像Ｐ２とはＸ線管３の電圧の条件が異なる以外は、ほとんど同じ条件で被検体Ｍを撮影したものとなっている。より具体的には、７４枚の透視画像Ｐ１のそれぞれが撮影された前後には透視画像Ｐ２が撮影されている。つまり、ある透視画像Ｐ１を撮影したときにおける被検体、Ｘ線管３，ＦＰＤ４の位置関係とほぼ同じ位置関係で透視画像Ｐ２が撮影されている。
【００８０】
画像減算部１２は、透視画像Ｐ１のそれぞれについて対応する透視画像Ｐ２との間の差分を取得することでサブトラクション画像ｓを取得する。透視画像Ｐ１，透視画像Ｐ２はそれぞれ７４枚撮影されていることからすると、サブトラクション画像ｓも７４枚取得されることになる。サブトラクション画像ｓの各々には、被検体Ｍの軟組織または骨部が強調された像が写り込んでいる。画像減算部１２は、差分演算に用いる係数を変更することにより、サブトラクション画像ｓにおける像の強調の様子を調整することができる。
【００８１】
＜画像再構成ステップＳ４＞
７４枚のサブトラクション画像ｓは、画像再構成部１３に送出される。画像再構成部１３は、撮影の投影方向が互いに異なる被検体像が写り込んだ一連のサブトラクション画像ｓを再構成して、断層画像Ｄを生成する。このように、画像再構成部１３は被検体Ｍを仮想平面で裁断したときの断層画像を合成画像として生成する。断層画像Ｄが表示部２７に表示されてＸ線撮影装置１の動作は終了となる。
【００８２】
以上のように、本発明は、Ｘ線管３が被検体Ｍに対して移動する構成のＸ線撮影装置において、高電圧の撮影と低電圧の撮影との差分をとることによりサブトラクション画像を生成する構成となっている。本発明の構成によれば、ホルダ２５を回転させることにより、Ｘ線管３から発したＸ線にサブトラクション画像撮影用のフィルタ２５ｆを透過させるかどうかを切り替えることができる。つまり、Ｘ線がサブトラクション画像撮影用のフィルタ２５ｆを透過する状態での撮影をした後、このフィルタ２５ｆを透過しない状態での撮影を行いたい場合、ホルダを回転させることにより、即座に撮影を続行することができる。本発明の装置によれば、撮影の合間にホルダ２５を回転させるだけで撮影手法の変更に対応できるからである。本発明に係る装置は、サブトラクション画像撮影が可能な装置でありながら、サブトラクション画像撮影以外の撮影も即座に行うことができる。したがって、本発明によれば、撮影を柔軟に実行することができるＸ線撮影装置が提供できる。
【００８３】
また、フィルタ２５ｆが有する領域のうちの一方をＸ線が通過する位置に移動させた後、もう一方の領域をＸ線が通過する位置に移動させる際に、ホルダ２５の回転方向を反転させれば、フィルタ２５ｆをわずかに移動だけでサブトラクション画像の撮影が可能である。
【００８４】
そして、ホルダ２５を通過したＸ線の照射範囲を制限するコリメータを備えるようにすれば、必然的にホルダ２５は、Ｘ線管３とコリメータとに挟まれる位置にあることになる。この様にすることで、ホルダ２５に備えられたフィルタ２５ｆとＸ線管３とを隣接させることができる。すると、フィルタ２５ｆの大きさを小さくすることができる。Ｘ線管３から照射されたＸ線の幅は、出射直後が最も小さいからである。
【実施例２】
【００８５】
続いて、実施例２に係るＸ線撮影装置について説明する。実施例２は、Ｘ線管３を移動させ、ＦＰＤ４を移動させない移動様式で撮影を行うものである。実施例２に係るＸ線撮影装置の構成は図１における機能ブロック図と同様である。図１に関して実施例２の構成が実施例１と異なる点は、ＦＰＤ４が移動しないことと、Ｘ線管３が傾斜しないこと、断層画像を生成しないことである。したがって、実施例２においては図１における同期移動機構７，ＦＰＤ移動機構７ｂ，同期移動制御部８，ＦＰＤ移動制御部８ｂ，Ｘ線管傾斜機構９，Ｘ線管傾斜制御部１０，および画像再構成部１３は必ずしも必要とされない。
【００８６】
なお、実施例２の構成は、高電圧条件下の撮影と低電圧条件下の撮影とを交互に繰り返す構成を採用している。
【００８７】
実施例２に係るＸ線撮影装置においては、Ｘ線管３から照射されるＸ線はコリメータ３ａによって制限される。コリメータ３ａはＸ線の体軸方向Ａの広がりを制限するので、ＦＰＤ４には体側方向Ｓに細長となったファン状のＸ線ビームが到達することになる。つまり、実施例２に係るＸ線撮影装置は、一度のＸ線照射により被検体Ｍの体側方向Ｓに伸びた細長状のＸ線透視画像が取得されることになる。この細長状の画像は複数回に亘って撮影され、体側方向に配列されて、一枚の合成画像となる。このようにＸ線撮影を複数回に分けて被検体Ｍを少しずつ撮影することにより、画像に写り込む散乱線の量を減少させることができるので、骨塩が高い定量性を持って定量されることになる。この様な広がりが制限されたＸ線による撮影をスロット撮影と呼ぶ。
【００８８】
実施例２に係る画像再構成部１３は、実施例１で説明したように断層画像Ｄを生成する動作を行わない。画像再構成部１３は、被検体Ｍに対するＸ線管３の位置を変えながら撮影されたサブトラクション画像ｓをつなぎ合わせて一枚の合成画像を生成する。すなわち画像再構成部１３は、被検体Ｍの体側方向Ｓに細長状となっているサブトラクション画像ｓを被検体Ｍの体軸方向Ａに配列してつなぎ合わせて合成画像を生成する。
【００８９】
＜Ｘ線撮影装置の動作＞
実施例２に係るＸ線撮影装置の動作は、図１１で説明した実施例１に係る装置の動作と同様である。図１４は、撮影開始ステップＳ２において、Ｘ線撮影が開始される直前の様子を示している。図１４に示すように、Ｘ線管３は、ＦＰＤ４が有する両端のうち被検体Ｍの頭部側の一端に位置し、Ｘ線ビームＢを連射しながら一方向に移動し被検体Ｍの足先側に向かう。このときＦＰＤ４は移動することがない。Ｘ線管３が被検体Ｍの足先側に到達したときに撮影が終了する。図１５は、撮影が終了した直後を示している。この撮影におけるＸ線管３とホルダ２５の制御は、実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００９０】
以上のように、実施例２の構成は、骨塩定量用の放射線撮影装置となっている。骨塩定量を行うときは、Ｘ線管３を被検体Ｍに対して移動させるとともに、ＦＰＤ４を被検体Ｍに対して移動させない方式でスロット撮影が行われる。本発明はこの様な構成にも採用することができる。
【実施例３】
【００９１】
続いて、実施例３に係るＸ線断層撮影装置について説明する。実施例３の構成は、図１４に示すように、Ｘ線管３とＦＰＤ４とが互いの位置関係を保った状態で被検体Ｍの体軸方向Ａに移動されながら断層画像を撮影することができる構成である。このとき、撮影方法としては、実施例２のようにスロット撮影ではなく、ＦＰＤ４の全面にＸ線を照射することで撮影が行われる。
【００９２】
なお、実施例３の構成は、高電圧条件下の撮影と低電圧条件下の撮影とを交互に繰り返す構成を採用している。
【００９３】
実施例３に係るＸ線撮影装置の構成は図１における機能ブロック図と同様である。図１に関して実施例３の構成が実施例１と異なる点は、ＦＰＤ４がＸ線管３に追従して移動すること（図１６参照），Ｘ線管３が傾斜しないことである。したがって、実施例３においては図１におけるＸ線管傾斜機構９，Ｘ線管傾斜制御部１０は必ずしも必要とされない。
【００９４】
実施例３に係る断層画像の撮影の原理について説明する。まず、図１６に示すように撮像系３，４が相対位置を保った状態で被検体Ｍに対して移動しながら間歇的にＸ線を照射する。つまり一度の照射が終了する毎にＸ線管３は被検体Ｍの体軸方向Ａに移動し、再びＸ線の照射を行う。こうして複数枚の透視画像が取得され、透視画像の加工画像（後述の長尺透視画像）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Ｍ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。
【００９５】
断層画像を生成するには、異なる方向から被検体Ｍを透視したときの画像が必要となる。実施例３に係るＸ線断層撮影装置は、得られた透視画像を分割してつなぎ合わせてこの画像を生成するようにしている。この動作について説明する。図１７は、Ｘ線管３のＸ線を照射する焦点がｄ１の位置にあるときのＦＰＤ４の位置を表している。この撮影において、被検体Ｍの体軸方向ＡにおけるＦＰＤ４の１／５の幅だけＸ線管３およびＦＰＤ４が天板２に対してこの方向に移動する度に透視画像の撮影が行われるものとする。
【００９６】
Ｘ線はＸ線管３から放射状に広がってＦＰＤ４に到達するので、生成された透視画像を被検体Ｍの体軸方向Ａに５分割すると、ＦＰＤ４に対するＸ線の入射角度は、矢印に示すように、その分割区の間で互いに異なっている。そのうちのあるの１つの方向ｋに注目する。この方向ｋに進んできたＸ線は、被検体Ｍの斜線の部分を通過してＦＰＤ４に写り込んでいるので、方向ｋのＸ線が入射したＦＰＤ４の分割区には、被検体Ｍの斜線部が写り込んでいる。透視画像において、この分割区に相当する部分を断片Ｒ１とする。
【００９７】
図１８は、Ｘ線管３のＸ線を照射する焦点がｄ１からＦＰＤ４の１／５の幅だけ移動したｄ２の位置にあるときのＦＰＤ４の位置を表している。Ｘ線管３とＦＰＤ４の位置関係は変化しないので、このときの撮影においてもＦＰＤ４には、方向ｋに進んできたＸ線が写り込んでいる分割区があるはずであり、方向ｋのＸ線が入射したＦＰＤ４の分割区には、被検体Ｍの斜線部が写り込んでいる。透視画像において、この分割区に相当する部分を断片Ｒ２とする。
【００９８】
断片Ｒ１と断片Ｒ２とを比較すると、撮像系３，４に対する被検体Ｍの位置が異なるので、両断片Ｒ１，Ｒ２に写り込んでいる被検体Ｍの部分は互いに異なっている。Ｘ線管３をＦＰＤ４の１／５の幅だけずらすことにより、焦点ｄ１〜ｄ９において９回の撮影を行ったとして、そのときの方向ｋのＸ線が入射したＦＰＤ４の分割区における透視画像の各断片Ｒ１〜Ｒ９には、それぞれ異なる被検体Ｍの位置が写り込んでいる。そこで、図１９に示すように透視画像の各断片Ｒ１〜Ｒ９をこの順に被検体Ｍの体軸方向Ａにつなぎ合わせれば、ある方向ｋで被検体Ｍの全身にＸ線を照射したときに撮影される画像を得ることができる。この画像を長尺透視画像と呼ぶことにする。長尺画像は本発明の中間画像に相当する。
【００９９】
実施例３に係るＸ線断層撮影装置は、画像再構成部１３において方向ｋ以外の方向についても長尺透視画像を生成する。そして、画像再構成部１３は、被検体Ｍを投影した方向が異なる複数の長尺透視画像を基に被検体Ｍを所定の裁断位置で裁断したときの断層画像を生成するのである。
【０１００】
＜Ｘ線断層撮影装置の動作＞
実施例３に係るＸ線撮影装置の動作は、図１１で説明した実施例１に係る装置の動作と同様である。図２０は、撮影開始ステップＳ２において、Ｘ線撮影が開始される直前の様子を示している。図２０に示すように、Ｘ線管３およびＦＰＤ４は、被検体Ｍの頭部側に位置し、透視画像を連写しながら一方向に移動し被検体Ｍの足先側に向かう。Ｘ線管３およびＦＰＤ４が被検体Ｍの足先側に到達したときに撮影が終了する。この撮影におけるＸ線管３とホルダ２５の制御は、実施例１と同様であるので説明を省略する。図２１は、撮影が終了した直後を表している。
【０１０１】
画像減算部１２は、画像減算ステップＳ３において、透視画像Ｐ１のそれぞれについて対応する透視画像Ｐ２との間の差分を取得することでサブトラクション画像ｓを取得する。透視画像Ｐ１に対応する透視画像Ｐ２とは、透視画像Ｐ１の撮影の前後に撮影された透視画像Ｐ２のことである。このとき透視画像Ｐ１と同数のサブトラクション画像ｓが取得されることになる。
【０１０２】
画像再構成部１３は、画像再構成ステップＳ４において、複数枚のサブトラクション画像ｓを取得する。画像再構成部１３は、サブトラクション画像ｓの各々を被検体Ｍの体側方向Ｓに伸びた短冊状画像に分割する。その後、画像再構成部１３は、Ｘ線の照射方向が同じ短冊状画像をつなぎ合わせて複数枚の長尺画像を生成する。これら長尺画像には投影方向の異なる被検体Ｍの全身像が写り込んでいる。
【０１０３】
画像再構成部１３は、複数枚の長尺画像を重ね合わせて断層画像Ｄを生成する。この断層画像Ｄを生成する原理としては、図２で説明したものと同様である。すなわち、複数枚の長尺画像を単に重ね合わせれば、基準裁断面ＭＡにおける被検体全身の断層像が取得される。また、複数枚の長尺画像をずらしながら重ね合わせれば基準裁断面ＭＡと平行な任意の裁断面における被検体全身の断層像が取得される。このように、画像再構成部１３は被検体Ｍを仮想平面で裁断したときの断層画像を合成画像として生成する。
【０１０４】
以上のように、実施例３の構成によれば、スロット撮影により取得された長尺画像を撮影しこれらから断層画像Ｄを撮影する構成となっている。この様な撮影を行うようにすれば、広範囲に亘って撮影された断層画像を取得できる放射線撮影装置を提供できる。
【実施例４】
【０１０５】
続いて、実施例４に係るＸ線撮影装置について説明する。実施例４の構成は、図２２に示すように、Ｘ線管３とＦＰＤ４とが互いの位置関係を保った状態で被検体Ｍの体軸方向Ａに移動されながら透視画像を撮影することができる構成である。このとき、撮影方法としては、実施例２のようなスロット撮影であり、コリメータ３ａが体軸方向ＡにおけるＸ線の幅を制限しながら撮影が行われる。このようにすることにより、散乱線の影響を受けないで鮮明な画像を広い範囲に亘って撮影することができる。
【０１０６】
なお、実施例４の構成は、高電圧条件下の撮影と低電圧条件下の撮影とを交互に繰り返す構成を採用している。
【０１０７】
実施例４に係るＸ線撮影装置の構成は図１における機能ブロック図と同様である。図１に関して実施例４の構成が実施例１と異なる点は、ＦＰＤ４がとの位置関係を保った状態でＸ線管３に追従して移動すること（図２２参照），Ｘ線管３が傾斜しないこと、および断層画像を生成しないことである。したがって、実施例４においては図１におけるＸ線管傾斜機構９，Ｘ線管傾斜制御部１０および画像再構成部１３は必ずしも必要とされない。
【０１０８】
＜Ｘ線撮影装置の動作＞
実施例４に係るＸ線撮影装置の動作は、図１１で説明した実施例１に係る装置の動作と同様である。図２２は、撮影開始ステップＳ２において、高電圧条件でＸ線撮影が開始される直前の様子を示している。図２２に示すように、Ｘ線管３およびＦＰＤ４は、被検体Ｍの頭部側に位置し、透視画像を連写しながら一方向に移動し被検体Ｍの足先側に向かう。Ｘ線管３およびＦＰＤ４が被検体Ｍの足先側に到達したときに撮影が終了する。この撮影におけるＸ線管３とホルダ２５の制御は、実施例１と同様であるので説明を省略する。図２３は、撮影が終了した直後を表している。
【０１０９】
画像減算部１２は、画像減算ステップＳ３において、透視画像Ｐ１のそれぞれについて対応する透視画像Ｐ２との間の差分を取得することでサブトラクション画像ｓを取得する。透視画像Ｐ１に対応する透視画像Ｐ２とは、透視画像Ｐ１の撮影の前後に撮影された透視画像Ｐ２のことである。このとき透視画像Ｐ１と同数のサブトラクション画像ｓが取得されることになる。このサブトラクション画像ｓは、被検体Ｍの体側方向Ｓに伸びた細長状となっている。
【０１１０】
画像再構成部１３は、画像再構成ステップＳ４において、複数枚のサブトラクション画像ｓを被検体Ｍの体軸方向Ａに配列してつなぎ合わせて合成画像を生成する。
【０１１１】
以上のように、実施例４の構成によれば、スロット撮影の様式によりサブトラクション画像ｓを撮影する構成となっている。スロット撮影でサブトラクション画像ｓを行うようにすれば、散乱放射線に影響を受けずに鮮明なサブトラクション画像ｓを取得できる放射線撮影装置を提供できる。
【０１１２】
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できる。
【０１１３】
（１）上述した実施例の図４において、ホルダ２５には、サブトラクション撮影用のフィルタ２５ｆしか備えられていなかったが、本発明はこの構成に限られない。すなわち、ホルダ２５に設けられた複数の穴２５ｂのうち、フィルタ２５ｆが設けられていない穴２５ｂに、サブトラクション撮影以外の目的で用いられるフィルタを保持するようにしてもよい。このように、ホルダ回転機構２１がホルダ２５が回転することにより、Ｘ線が透過するフィルタ２５ｆの種類が変更できるようにすれば、撮影の目的に合わせてフィルタ２５ｆを変更することができる。例えば、スポット撮影をするときには、この撮影方法にふさわしいフィルタ２５ｆを選択して撮影を行うことができる。
【０１１４】
（２）上述した各実施例において、サブトラクション画像ｓを生成したあと断層画像Ｄを生成するようにしていたが、本発明はこの様な構成に限られない。高電圧撮影に係る断層画像Ｄと低電圧に係る断層画像Ｄとを生成した後、これらの差分を取ってサブトラクション画像ｓを取得するような構成としても良い。この様な構成の機能ブロック図は、図１における画像減算部１２と画像再構成部１３との位置が入れ替えられたものとなっている。
【０１１５】
（３）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。
【０１１６】
（４）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。
【符号の説明】
【０１１７】
３     Ｘ線管（放射線源）
４     ＦＰＤ（放射線検出手段）
６     Ｘ線管制御部（放射線源制御手段）
７ａ   Ｘ線管移動機構（放射線源移動手段）
７ｂ   ＦＰＤ移動機構（検出器移動手段）
８ａ   Ｘ線管移動制御部（放射線源移動制御手段）
８ｂ   ＦＰＤ移動制御部（検出器移動制御手段）
１１   画像生成部（画像生成手段）
１２   画像減算部（画像減算手段）
１３   画像再構成部（画像合成手段）
２１   ホルダ回転機構（ホルダ回転手段）
２２   ホルダ回転制御部（ホルダ回転制御手段）
２５   ホルダ
２５ｆ フィルタ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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