(57)【要約】【課題】特長の異なる２つの撮影モードを備えることによって、従来の装置に比べて活用範囲が大きく広がるＸ線断層撮影装置を提供すること。【解決手段】Ｘ線検出器は２次元的広がりを持つＸ線検出領域を備えるＸ線断層撮影装置において、装置が錐状Ｘ線による撮影を行う場合には、前記Ｘ線検出器に到達したＸ線の特定面積領域上の強度分布を再構成データとして用いるが、扇状Ｘ線による撮影を行う場合には、特定線分領域上の強度分布を用いるよう構成されており、前記Ｘ線検出器は、その取り付け角度を調整可能な機構を備えていて、扇状Ｘ線による撮影の際には、前記Ｘ線検出領域内において最大の前記特定線分領域を確保できるように取り付け角度を調整することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源から錐状又は扇状に放射されたＸ線を対象物に照射し、この対象物を透過したＸ線をＸ線検出器により検出しながら、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器と前記対象物とを相対的に回転するように移動させ、その間に前記Ｘ線検出器から得られた検出データに基づいて、前記対象物の断層画像を再構成するＸ線断層撮影装置であって、
前記Ｘ線検出器は２次元的広がりを持つＸ線検出領域を備えるものであり、装置が錐状Ｘ線による撮影を行う場合には、前記Ｘ線検出器に到達したＸ線の特定面積領域上の強度分布を再構成データとして用いるが、扇状Ｘ線による撮影を行う場合には、特定線分領域上の強度分布を用いるよう構成されており、前記Ｘ線検出器は、その取り付け角度を調整可能な機構を備えていて、扇状Ｘ線による撮影の際には、前記Ｘ線検出領域内において最大の前記特定線分領域を確保できるように取り付け角度を調整することを特徴とするＸ線断層撮影装置。
【請求項２】
扇状Ｘ線は回転軸に垂直な面に沿って放射され、その最大広がり角は錐状Ｘ線の回転軸に垂直な方向への最大広がり角に比して大きいことを特徴とする請求項１記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項３】
Ｘ線検出器が半導体Ｘ線検出器の２次元アレイであることを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項４】
Ｘ線検出器の検出領域は略正方形であって、検出領域内に検出画素は等間隔正方配置されていて、錐状Ｘ線による撮影の際の特定面積領域は前記検出領域のほぼ全域であり、扇状Ｘ線による撮影の際の特定線分領域は前記検出領域の対角線であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項５】
扇状Ｘ線による撮影の際には、前記検出領域の対角線上に位置する検出器の列から得られた検出データと、前記検出器列に隣接する列から得られた検出データを用いて、検出データの相互補完を行った後に再構成に供することを特徴とする請求項４記載のＸ線断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線断層撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
対象物の各方向からのＸ線透過画像から、演算により対象物内部の構造を描出する技術が既に各方面で応用されている。この技術はコンピュータ断層撮影（ＣＴ）と呼ばれ、特に医療用画像診断装置において目覚ましい発展を遂げている。医療用診断装置においては、被検者の体軸周りにＸ線管球とＸ線検出器を回転させて撮影する装置が多く用いられるが、特許文献１に示すような、被検者の側を回転させて撮影する装置も提案されている。
【０００３】
シングルスライスと呼ばれる基本的なＣＴ装置は、扇形のＸ線を回転軸に垂直な平面内に照射して一列の検出器で透過分布を検出し、この平面に沿った断面図を再構成する。このような装置では、１つの断面を得るために１回転の動作を必要とするため、体軸方向にずれた複数の断面を撮影してボリュームデータを得ようとすると、撮影時間が長くなるという課題があった。
【０００４】
その後の発展により、扇形であったＸ線照射を、体軸方向にも広がりを持たせて照射し、検出器列も複数列設けた装置が開発された。このような装置は、マルチスライスと呼ばれる。シングルスライス装置に比べ、ボリュームデータ取得のための時間が大幅に短縮された他、付随して体軸方向の解像度が向上した。一度に取得するスライス数が少ないうちは、シングルスライスと同じ再構成演算方法が利用できたが、スライス数が増えてＸ線照射の体軸方向の広がり角度が無視できなくなると、シングルスライス装置とは別の演算方法が必要となった。その方法としてｆｅｌｄｋａｍｐの方法が良く知られている。実際には、実用的なボリュームデータを得るには複数回の回転が必要であるため、回転と並進運動を同時に行うマルチスライスヘリカルスキャン装置が多く、演算方法もｆｅｌｄｋａｍｐ法を更に応用した手法が用いられる。
【０００５】
マルチスライス装置は、１列当たりの検出器素子数と検出器列数とでは、前者の数がずっと多いのが普通である。しかし、後者の数を同等程度に向上させるという発案は既になされており、検出器としてイメージインテンシファイアを用いる装置が既に医療分野で使用されている。このときの照射Ｘ線の形状はもはや扇形ではなく、円錐或は角錐形をなすようになる。このような装置は、マルチスライス装置との明確な区別の定義はないものの、コーンビームＣＴと呼ばれたり、３次元ＣＴと呼ばれたりすることがある。
【０００６】
尚、シングルスライス装置からコーンビームＣＴ装置までの方式の違いは、常に発展的なものであって、後者は前者の動作を包含することができる。例えば、特許文献２に示すように、シングルスライス撮影とコーンビーム撮影を切り替えて使用できる装置が提案されている。
【０００７】
コーンビームＣＴ装置の検出器として、フラットパネル型Ｘ線検出器の応用が研究されており、工業用検査装置では既に実用化されているものがある。代表的なフラットパネル型Ｘ線検出器は、半導体による検出器の２次元アレイによって実現されており、Ｘ線を直接に検出するものや、蛍光体によって一旦可視光に変換してから検出するもの等がある。これらの検出器は、イメージインテンシファイアに比べると、Ｘ線検出領域の広さに対する検出器の厚さが非常に薄いという特徴があり、装置或は設備の小型化に貢献している。
【０００８】
しかしながら、広い面積の全域に亘って良好な特性を示す半導体検出器を製作するのは非常に困難であって、このことが大面積の検出範囲を持つ装置を低価格に実現する妨げになっている。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−０４２１３２号公報
【特許文献２】特開平９−１９２１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
コーンビームＣＴ装置の利点は、１回転の撮影だけで広い関心領域の撮影が終了することにあるが、これは被写体が回転中常に錐状Ｘ線の領域内に収まっているときに限られる。これを実現するために、検出範囲を大きくして錐状Ｘ線の広がりを十分に確保することが必要である。体軸に沿った方向（「スライス方向」と呼ぶ）への広がりが確保できないと、関心領域のボリュームデータを１回の回転では取得し切れないことがある。
【００１１】
又、体軸と垂直な方向（「チャンネル方向」と呼ぶ）への広がりが十分でないと、装置の回転中に被検者の体の一部が照射領域内に入ったり出たりすることになるが、このような撮影により得られたデータからは、正しく被写体の立体構造を再構成することができない。前者の場合は、従来のマルチスライス装置と同様の課題であって、ヘリカルスキャンを行うことで関心領域全域をカバーする。後者に関しては、Ｘ線検出器とＸ線管球との相対位置関係を変えながら複数回の回転を行うことで解決する手法が既に提案されている。
【００１２】
ところで、実際にコーンビームＣＴ装置を利用するに当たっては、常に装置の最大能力が要求される訳ではない。特に、特定の部分のみを詳しく診断したい場合には、関心領域の体軸方向への広がりも自然と狭くなる。これはコーンビーム装置をシングルスライス装置又は少スライス数のマルチスライス装置のように使うことを意味しており、コーンビーム装置の最大能力は生かされていないが、予め不要と分かる部分にはＸ線を照射しないという点で非常に好ましい利用方法である。
【００１３】
但し、前述の理由により、被検者の体がＸ線検出器のチャンネル方向の大きさを超える場合には、関心領域のチャンネル方向広がりが狭くても、複数回の回転が必要になる。複数回転を不要とするために、Ｘ線検出器のチャンネル方向のサイズを予め大きく作ると、これは装置の価格の上昇を招いてしまう。
【００１４】
スライス方向への装置能力を一部放棄してでも、チャンネル方向のキャパビリティを向上させる動作モードがあれば、被検者の体格が大きいときにも１回転の撮影で済むため、装置の活用場面が広がる。
【００１５】
本発明の目的は、特長のことなる２つの撮影モードを備えることによって、従来の装置に比べて活用範囲が大きく広がるＸ線断層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】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明は、Ｘ線源から錐状又は扇状に放射されたＸ線を対象物に照射し、この対象物を透過したＸ線をＸ線検出器により検出しながら、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器と前記対象物とを相対的に回転するように移動させ、その間に前記Ｘ線検出器から得られた検出データに基づいて、前記対象物の断層画像を再構成するＸ線断層撮影装置として、前記Ｘ線検出器は２次元的広がりを持つＸ線検出領域を備えるものであり、装置が錐状Ｘ線による撮影を行う場合には、前記Ｘ線検出器に到達したＸ線の特定面積領域上の強度分布を再構成データとして用いるが、扇状Ｘ線による撮影を行う場合には、特定線分領域上の強度分布を用いるよう構成されており、前記Ｘ線検出器は、その取り付け角度を調整可能な機構を備えていて、扇状Ｘ線による撮影の際には、前記Ｘ線検出領域内において最大の前記特定線分領域を確保できるように取り付け角度を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るＸ線断層撮影装置は、広い体軸方向視野角をもつコーンビーム撮影モードと、体軸方向視野は狭いもののコーンビーム撮影モードよりもずっと大きなファン角度にて撮影できる狭スライス撮影モードの２つの能力を備えることとなる。コーンビーム撮影モードのみを備え、ファン角度の拡大ができない装置では、大きな体格の被検者は撮影できないか、複数回転の撮影によらなければならない。
【００１８】
しかし、本発明の装置では、狭スライス撮影モードではファン角度を拡大できるため、１回の回転で撮影を終えることができる。
【００１９】
又、狭スライス撮影モードにおいては、画素ピッチが補間処理により密になるため、より高密度の再構成画像を得ることができる。このモードは、狭い領域を詳しく観察したいという要求に対して完全に合致した解決を与える。
【００２０】
このようにして、本発明のＸ線断層撮影装置は、特長のことなる２つの撮影モードを備えたことにより、従来の装置に比べて活用範囲が大きく広がるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明に係るコーンビームＣＴ装置の模式図である。
【００２３】
正方撮像領域を持つフラットパネルＸ線検出器と、Ｘ線管球が対向しており、これらが被検者の周りに回転することによって撮影を行う。同図はコーンビーム撮影を行っているときの模式図であり、Ｘ線検出器の撮像領域の辺は、回転軸に対して垂直及び平行になっている。撮像領域内の画素の並びは図２に示す通りであり、領域の辺と平行に、行及び列が等間隔ｄで並んでいる。画素間隔のアスペクト比は１：１であり、つまり行間隔と列間隔が等しくなっている。
【００２４】
コーンビーム撮影時には、撮像領域の全域にＸ線を照射しながら回転を行う。１行の両端の画素と管球の中心を結んだ扇形の中に、被検者の体躯が常に収まっていないと、再構成の際に問題を生じる。
【００２５】
図３は狭スライス撮影を行うために、Ｘ線検出器の取り付け角度を変更している様子である。Ｘ線検出器は、その検出平面内で回転するように取り付けを変更できるようになっており、コーンビーム撮影モードから狭スライス撮影モードに切り替えるためには、Ｘ線検出器を４５度だけ回転させるように、取り付けを変更する。
【００２６】
図４は狭スライス撮影を行うときの同装置の模式図である。
【００２７】
Ｘ線検出器の取り付け角度を変更したため、撮像領域の対角線が、回転軸に垂直および平行になっている。狭スライス撮影時には、回転軸に垂直な対角線に沿った狭い領域にＸ線を照射しながら、装置を回転させて撮影を行う。Ｘ線照射のチャンネル方向の最大範囲は、スライス方向の照射範囲をどれだけ狭めるかによって変わるが、シングルスライスならば丁度Ｘ線検出器の対角線を使用することになる。コーンビーム撮影時には、１行の長さが最大範囲であったので、比較するとｓｑｒｔ（２）≒１．４１倍に拡大されたことになる。このため、コーンビーム撮影時は１回転の撮影で済まなかったような大きな体格の被検者であっても、この拡大された範囲に収まれば１回転で撮影を完了することができる。
【００２８】
図５は狭スライス撮影時の対角線に沿った領域の画素並びを示したものである。
【００２９】
Ｘ線検出器が傾いているため、対角線に沿った画素の間隔は、縦横の画素間隔ｄに比べてｓｑｒｔ（２）≒１．４１倍に広がっている。ここで、対角線に沿った画素列に隣接した、隣の画素列に注目すると、その画素列は、対角線画素列と同じ画素間隔で、チャンネル方向の位相が半周期だけずれていることが分かる。これら２つの列のデータを取り出して、互いに間を埋めるように並べ直して補間データを作ると、これは画素間隔がｓｑｒｔ（２）／２≒０．７倍になったのと同等の効果を得ることができる。このような処理の結果、狭スライス撮影モードではコーンビーム撮影モードに比べてチャンネル方向の解像度が向上するという効果がある。
【００３０】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されないことは言うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、被検者の周囲に管球とＸ線検出器を回転させたが、管球とＸ線検出器を静止させたまま被検者を回転させるよう構成しても、本発明は同じように作用する。
【００３１】
又、上記実施の形態では、Ｘ線検出器としてフラットパネル型のものを挙げたが、これに限らず、例えば球面の一部を切り取った形状の配置をしたＸ線検出器であっても、本発明を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】コーンビーム撮影時の模式図である。
【図２】Ｘ線検出器上の画素の並びを示す図である。
【図３】取り付け角度の変更を示す図である。
【図４】狭スライス撮影時の模式図である。
【図５】狭スライス撮影時の対角線領域画素列を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    Ｘ線管球
２    Ｘ線検出器
３    被検者
４    コーンビーム撮影時の照射領域
５    体格の大きな被検者
６    狭スライス撮影時の照射領域
７    対角線上の画素列
８    画素列に隣接する画素列
９    補間された画素データ列
【図１】
2006263225.tif 000003
【図２】
2006263225.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006263225.tif 000006
【図５】
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