(57)【要約】【課題】  細長形状のイメージセンサを用いた構成によるＸ線断層面撮影において、上記問題を解決すること課題としており、被爆量が低減され、かつ、高品位な画像を得ることが可能なＸ線断層面撮影方法を提供する。【解決手段】  予め特定された同じ広がりを有する複数のＸ線走査軌道面１の各々について、縦方向に広がりを持つＸ線細隙ビームＢを、Ｘ線走査軌道面１の各々に対応して異ならせた照射角度を保持した状態で、横方向に平行移動させつつ照射することで、Ｘ線イメージセンサ１２ａによる被写体ｏの透過画像を撮影する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め特定された同じ広がりを有する複数のＸ線走査軌道面の各々について、縦方向に広がりを持つＸ線細隙ビームを、Ｘ線走査軌道面の各々に対応して異ならせた照射角度を保持した状態で、横方向に平行移動させつつ照射することで、Ｘ線イメージセンサによる被写体の透過画像を撮影し、
かくして得た複数のＸ線走査軌道面の各々についての被写体の透過画像を、所定の位置関係でずらして、相互に重ね合わせることで、被写体の所望のＸ線断層画像を生成するようにしている、デジタルＸ線断層面撮影方法。
【請求項２】
Ｘ線細隙ビームを照射するＸ線発生器と、これに対応した細長形状のＸ線イメージセンサと、
上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサを、被写体を挟んで対向させた状態で相対的に移動させる移動手段と、
上記Ｘ線発生器、上記細長形状のＸ線イメージセンサ、上記移動手段を制御して上記被写体の透過画像を撮影する制御手段と、
画像処理手段とを備えたデジタルＸ線断層面撮影装置において、
上記制御手段は、
被写体の関心領域の中心に特定断面を設定する断面設定手段と、
上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとを、少なくとも被写体に対する相対的な旋回移動成分が含まれる軌道により移動させることで、設定された特定断面に対するＸ線細隙ビームの複数の入射角を特定する入射角制御手段と、
上記Ｘ線発生器から照射されているＸ線細隙ビームを、特定された入射角を維持しかつ関心領域を含む広がりを持った状態で、上記特定断面と平行な方向に平行移動させ、かつ、そのＸ線細隙ビームを追随するように、上記細長形状のＸ線イメージセンサを移動させることで、各入射角に対応した撮影データを取得する撮影制御手段とを有し、
上記画像処理手段は、
上記各入射角に対応した撮影データから、各入射角に対応した個々の透過画像を生成する透過画像生成手段と、
各入射角に対応した個々の透過画像を、上記特定断面の位置で位置合わせして、相互に重ね合わせることで、上記被写体の断層画像を合成する断層画像合成手段とを有することを特徴とするデジタルＸ線断層面撮影装置。
【請求項３】
請求項２において、
上記入射角制御手段は、上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとを、所定の曲線に沿って相対移動させることにより、Ｘ線細隙ビームの複数の入射角を特定することを特徴とするデジタルＸ線断層面撮影装置。
【請求項４】
請求項２において、
上記入射角制御手段は、上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとを所定の直線に沿って相対移動させることにより、Ｘ線細隙ビームの複数の入射角を特定することを特徴とするデジタルＸ線断層面撮影装置。
【請求項５】
請求項３において
上記移動手段は、
上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとが固定された旋回部と、この旋回部の旋回軸と直交する平面上で、この旋回軸を水平移動させる軸移動台とからなり、
上記撮影制御手段は、上記軸移動台を駆動して、上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとを同期させて同方向に平行移動させることを特徴とするデジタルＸ線断層面撮影装置。
【請求項６】
請求項４において
上記移動手段は、
上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとが同期して平行移動可能に取り付けられた旋回部と、この旋回部を回転させる旋回台とからなり、
上記撮影制御手段は、上記旋回部を駆動して、上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとを同期させて同方向に平行移動させることを特徴とするデジタルＸ線断層面撮影装置。
【請求項７】
請求項４において、
上記移動手段は、
上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとが、平行移動可能に取り付けられた固定台からなり、
上記入射角制御手段は、上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとを所定の直線に沿って逆方向に平行移動させることにより、Ｘ線細隙ビームの複数の入射角を特定し、
上記撮影制御手段は、上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとを同期させて同方向に平行移動させることを特徴とするデジタルＸ線断層面撮影装置。
【請求項８】
請求項２〜７のいずれかにおいて、
上記細長形状のＸ線イメージセンサは、Ｘ線細隙ビームの電荷像を時間遅延積分された信号として出力することを特徴とするデジタルＸ線断層面撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線管と受像系とを移動したときにこの受像系から得られる複数の透過画像を重ね合わせることにより断層画像を合成するＸ線断層面撮影方法と、Ｘ線断層面撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次の特許文献には、Ｘ線管と受像系とを移動したときにこの受像系から得られる多数枚の透過画像を重ね合わせることにより断層画像を合成する装置が記載されている。
そのＸ線断層面撮影装置は、Ｘ線管と受像系を、目的とする一点を中心として逆方向に移動させながら撮影することにより、目的とする断面以外はピンぼけにしつつ、目的とする断面を鮮明にして、断層画像を得るという原理によるもので、Ｘ線断層面撮影装置の受像系は、特許文献の図１に示されるように、イメージインテンシファイアとＴＶカメラとで構成されている。
【０００３】
図１５は、上記Ｘ線断層面撮影の原理を説明する図面である。ここで、Ｘ線管１１が位置（１）にあるときには、受像系１２によって、点Ａ、Ｘ、Ｂが、点Ａ１、Ｘ１、Ｂ１に投影された透過画像が得られ、その後、Ｘ線管１１を位置（２）に移動させたときには、点Ａ、Ｘ、Ｂが点Ａ２、Ｘ２、Ｂ２に投影された透過画像が得られる。そして、この二つの透過画像を、Ｘ１とＸ２が一致するように重ね合わせれば、点Ｘの深さを焦点面として、点Ａ、Ｂをぼかした断層画層を合成するというのが、その原理である。
【０００４】
また、近時、Ｘ線画像撮影装置は、デジタル化が進んでおり、その受像系として、ＣＣＤイメージセンサなどを利用する場合が多くなっている。そのようなイメージセンサとしては、２次元の電荷像を出力する面型イメージセンサと、走査撮影の期間中に一次元の電荷像を出力し、それを時系列に従って並べることで、２次元画像を生成させる細長形状のイメージセンサとが利用可能である。
【特許文献１】特許第３１６６１９４号公報  図１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上記特許文献によるＸ線断層面撮影装置の受像系にデジタルイメージセンサを採用して、更なるデジタル化や高解像度化などを図ろうとした場合、イメージセンサとして面型イメージセンサを用いれば構成は容易になるものの、広い受光面積を有する面型イメージセンサは入手可能であっても非常に高価格で流通しており、そのコストは、採用した装置の市場性に著しい影響を及ぼすことになる。
【０００６】
一方、ＣＣＤイメージセンサとして、前記細長形状のイメージセンサを用いた場合には、断層画像を合成するために、複数の透過画像を走査撮影することが要求されるが、走査撮影は時間を要するものであり、被験者は、その撮影の期間、幅広のＸ線コーンビームに曝されることになり、被爆量の問題が発生する。
【０００７】
また、この方式は被写体に対するＸ線発生器とＸ線イメージセンサの相対回転を用いて断層撮影行うパノラマ撮影と同じ原理を用いるものであるが、その相対回転において、被写体に対し、Ｘ線イメージセンサが近づき、Ｘ線発生器が遠ざかった状態で、しかもＸ線発生器に比べてＸ線イメージセンサの被写体に対する振りの角度が小さい状態で撮影するため、被写体のＸ線発生器に近い側の部分はうまくぼけるが、Ｘ先見検出器に近い側の部分がぼけずに鮮明に写り込んでしまうという問題があった。
【０００８】
また、幅広のＸ線コーンビームを用いた構成では、透過画像において、Ｘ線管からの距離に応じて投影像の拡大率が異なるため、それらの透過画像を重ね合わせて断層画像を合成したときに、焦点面の前後でぼけ具合が異なり、高品位な画像が得られないという問題があった。
【０００９】
本発明は、細長形状のイメージセンサを用いた構成によるＸ線断層面撮影において、上記問題を解決すること課題としており、被爆量が低減され、かつ、高品位な画像を得ることが可能なＸ線断層面撮影方法、及び装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、第１の発明である請求項１のデジタルＸ線断層面撮影方法では、予め特定された同じ広がりを有する複数のＸ線走査軌道面の各々について、縦方向に広がりを持つＸ線細隙ビームを、Ｘ線走査軌道面の各々に対応して異ならせた照射角度を保持した状態で、横方向に平行移動させつつ照射することで、Ｘ線イメージセンサによる被写体の透過画像を撮影し、かくして得た複数のＸ線走査軌道面の各々についての被写体の透過画像を、所定の位置関係でずらして、相互に重ね合わせることで、被写体の所望のＸ線断層画像を生成する。
【００１１】
また、第２の発明である請求項２のデジタルＸ線断層面撮影装置は、Ｘ線細隙ビームを照射するＸ線発生器と、これに対応した細長形状のＸ線イメージセンサと、上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサを、被写体を挟んで対向させた状態で相対的に移動させる移動手段と、上記Ｘ線発生器、上記細長形状のＸ線イメージセンサ、上記移動手段を制御して上記被写体の透過画像を撮影する制御手段と、画像処理手段とを備えたデジタルＸ線断層面撮影装置において、上記制御手段は、被写体の関心領域の中心に特定断面を設定する断面設定手段と、上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとを、少なくとも被写体に対する相対的な旋回移動成分が含まれる軌道により移動させることで、設定された特定断面に対するＸ線細隙ビームの複数の入射角を特定する入射角制御手段と、上記Ｘ線発生器から照射されているＸ線細隙ビームを、特定された入射角を維持しかつ関心領域を含む広がりを持った状態で上記特定断面と平行な方向に平行移動させ、かつ、そのＸ線細隙ビームを追随するように、上記細長形状のＸ線イメージセンサを移動させることで、各入射角に対応した撮影データを取得する撮影制御手段とを有し、上記画像処理手段は、上記各入射角に対応した撮影データから、各入射角に対応した個々の透過画像を生成する透過画像生成手段と、入射角に対応した個々の透過画像を、上記特定断面の位置で位置合わせして、相互に重ね合わせることで、上記被写体の断層画像を合成する断層画像合成手段とを有する。
【００１２】
請求項３のデジタルＸ線断層面撮影装置は、請求項２において、上記入射角制御手段は、上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとを、所定の曲線に沿って相対移動させることにより、Ｘ線細隙ビームの複数の入射角を特定する。
【００１３】
請求項４のデジタルＸ線断層面撮影装置は、請求項２において、上記入射角制御手段は、上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとを所定の直線に沿って相対移動させることにより、Ｘ線細隙ビームの複数の入射角を特定する。
【００１４】
請求項５のデジタルＸ線断層面撮影装置は、請求項３において、上記移動手段は、上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとが固定された旋回部と、この旋回部の旋回軸と直交する平面上で、この旋回軸を水平移動させる軸移動台とからなり、上記撮影制御手段は、上記軸移動台を駆動して、上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとを同期させて同方向に平行移動させる。
【００１５】
請求項６のデジタルＸ線断層面撮影装置は、請求項４において、上記移動手段は、上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとが同期して平行移動可能に取り付けられた旋回部と、この旋回部を回転させる旋回台とからなり、上記撮影制御手段は、上記旋回部を駆動して、上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとを同期させて同方向に平行移動させる。
【００１６】
請求項７のデジタルＸ線断層面撮影装置は、請求項４において、上記移動手段は、上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとが、平行移動可能に取り付けられた固定台からなり、上記入射角制御手段は、上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとを所定の直線に沿って逆方向に平行移動させることにより、Ｘ線細隙ビームの複数の入射角を特定し、上記撮影制御手段は、上記Ｘ線発生器と上記細長形状のＸ線イメージセンサとを同期させて同方向に平行移動させる。
【００１７】
請求項８のデジタルＸ線断層面撮影装置は、請求項２〜７のいずれかにおいて、上記細長形状のＸ線イメージセンサは、Ｘ線細隙ビームの電荷像を時間遅延積分された信号として出力する。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１のデジタルＸ線断層面撮影方法では、縦方向に広がりを持つＸ線細隙ビームを、Ｘ線走査軌道面の各々に対応して異ならせた照射角度を保持した状態で、横方向に平行移動させつつ照射するようにしているので、幅広のＸ線コーンビームを用いる方法に比べて、被写体となる被験者のＸ線被爆量が低減される。
【００１９】
また、照射角度が透過画像の走査撮影中、保持されるので、平行移動方向については、移動距離、つまり画像の大きさによらず、投影像の拡大率が等しくなるので、それらの透過画像を重ね合わせて断層画像を合成したときに、焦点面の前後でぼけ具合が等しくなり、これにより高品位な画像が得られるという効果もある。
【００２０】
請求項２〜８のデジタルＸ線断層面撮影装置は、請求項１の方法によっているため、同様の効果が発揮される。また、イメージセンサとして、安価な細長形状のイメージセンサを用いているため、装置のコストを大幅に削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
発明を実施するための最良の形態として、まず、第１の発明となるデジタルＸ線断層面撮影方法の原理を図１〜図４に従って説明する。次いで、第２の発明となるデジタルＸ線断層面撮影装置を説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明によるデジタルＸ線断層面撮影方法を概念的に説明する模式図、図２はＸ線細隙ビームの照射角を説明する図面である。また、図３は原理を説明するための簡易的な被写体の見取り図、図４は複数の透過画像と断層画像を説明する図面である。
【００２３】
本発明によるデジタルＸ線断層面撮影方法は、予め特定された同じ広がりを有する複数のＸ線走査軌道面１（＃１〜＃３）の各々について、Ｘ線発生器１１から照射された縦方向に広がりを持つＸ線細隙ビームＢを、Ｘ線走査軌道面の各々で異ならせた照射角度を保持した状態で、横方向に平行移動させつつ照射することで、Ｘ線イメージセンサ１２ａによって、被写体ｏを透過したＸ線細隙ビームＢによる被写体ｏの透過画像Ｒ（＃１〜＃３）を撮影し、かくして得た複数のＸ線走査軌道面１（＃１〜＃３）の各々についての被写体ｏの透過画像Ｒ（＃１〜＃３）を、所定の位置関係に基づいて相互に重ね合わせることで、被写体ｏの所望のＸ線断層画像Ｔを生成するものである。
【００２４】
上記の「広がりを有する」とは、図３（ｂ）で示すように、Ｘ線発生器１１からＸ線細隙ビームＢが進む方向への広がりＢＬが同じということであり、「縦方向に広がりを持つ」とは、Ｘ線細隙ビームＢが扇状の広がりの幅ＢＷを持つということである。
【００２５】
すなわち、図１（ａ）の例では、被写体ｏの関心領域ｓには、Ｘ線断層画像Ｔの結像面となるべき特定断面ｖが設定され、この特定断面ｖを通過する３つのＸ線走査軌道面１（＃１〜＃３）が規定されている。Ｘ線走査軌道面１（＃１〜＃３）の各々は、その内側で横方向に移動するＸ線細隙ビームＢが固有の照射角度を保持するように、つまり、特定断面ｖに対して固有の入射角を維持するように、傾いた四角錐状の輪郭を有する。なお、この例では、３つのＸ線走査軌道面１（＃１〜＃３）を用いているが、これは一例に過ぎず、更に多数のＸ線走査軌道面を用いれば、より滑らかな断層画像を最終的に得ることができる。
【００２６】
Ｘ線細隙ビームＢの照射角は、図２のように定義されるもので、Ｘ線走査軌道面１（＃１〜＃３）の内側で横方向に移動するＸ線細隙ビームＢと、断面Ｓとの交叉角で、θ（＃１〜＃３）として与えられる。前記の例では、特定断面ｖがここにいう断面Ｓである。
【００２７】
Ｘ線イメージセンサ１２ａは細長形状で、Ｘ線細隙ビームＢの縦方向の広がりに対応したＣＣＤ撮像素子等によって構成でき、Ｘ線走査軌道面１（＃１〜＃３）の内側で横方向に移動するＸ線細隙ビームＢを追随して横方向に移動しつつ、横位置に対応したＸ線強度を計測出力する。
【００２８】
Ｘ線イメージセンサ１２ａの検出面の長手方向の幅は、Ｘ線細隙ビームＢの縦方向の広がりの幅と必ずしも一致せず、Ｘ線イメージセンサ１２ａの検出面よりも実際に照射されるＸ線細隙ビームＢの縦方向の広がりの幅の方が広いこともありえるが、Ｘ線細隙ビームＢのうち、Ｘ線イメージセンサ１２ａに検出される部分のみが画像化の対象になる重要な要素であるので、前記に定義されるＸ線走査軌道面の広がりは、Ｘ線発生器１１から照射され、Ｘ線イメージセンサ１２ａの検出面で検知されるまでの範囲で定義される。
【００２９】
被写体ｏを透過したＸ線細隙ビームＢによる被写体ｏの透過画像Ｒ（＃１〜＃３）は、Ｘ線イメージセンサ１２ａが計測出力した、Ｘ線走査軌道面１（＃１〜＃３）の横位置に対応したＸ線強度を時系列に連続させて並べることにより生成される。そして、断層画像Ｔは、透過画像Ｒ（＃１〜＃３）を、所定の位置関係に基づいて相互に重ね合わせることにより合成される。その断層画像Ｔの合成を、以下では、簡易的な被写体の例に従ってより具体的に説明する。
【００３０】
図３（ａ）に示した簡易的な被写体ｏは、楔型形状を有し、Ｘ繊細隙ビームＢの入射方向から見える傾斜面には、Ｘ線を吸収して通過させない金属板Ｍが設けられ、図３（ｂ）に示す他の部分ｏｏはＸを透過させる材質のものである。被写体ｏは、その全体が関心領域ｓとされ、特定断面ｖが金属板Ｍの中央部を通過するように、Ｘ線走査軌道面１（＃２）に向かって配置されている。従って、Ｘ繊細隙ビームＢの入射方向から見たときは、金属板Ｍの下部は、特定断面ｖよりも手前側、上部は奥側となる。図３（ｂ）に、図３（ａ）のＡ−Ａ視断面図を示す。
【００３１】
この楔形形状の被写体ｏの透過画像は、図４に示すようなものになる。ここで、破線は特定断面ｖの位置を示している。透過画像Ｒ（＃１）、Ｒ（＃３）における金属板Ｍの傾きは、Ｘ線走査軌道面１（＃１）についての透過画像Ｒ（＃１）では、Ｘ繊細隙ビームＢの入射方向から見て手前側が、右側に変位しているのに対して、Ｘ線走査軌道面１（＃３）についての透過画像Ｒ（＃３）では、左側に変位している。これは、Ｘ線走査軌道面１（＃１）、１（＃３）から見たときに、この楔形形状の両側面のどちら側が見えるかを考察すれば容易に理解される。理解の便宜のため、Ｒ（＃１）〜（＃３）は、Ｘ線発生器１１側から見た透過画像を示している。
【００３２】
これら透過画像Ｒ（＃１〜＃３）を、金属板Ｍが特定断面ｖの位置で交叉するように、相互に重ね合わせることで、特定断面ｖにおける断層画像Ｔが合成される。
【００３３】
この断層画像Ｔでは、Ｘ線細隙ビームＢの入射方向から見て特定断面ｖの位置では、同一の金属板Ｍの重ね合わせは綺麗に重なっているが、それより手前側、あるいは奥側に行く程、同一の金属板Ｍの重ね合わせが次第に左右にずれている。これは、断層画像Ｔにおいて、特定断面ｖの位置では焦点が合って画像が鮮明であるが、他の位置では画像がぼけていることを意味している。
【００３４】
従って、被写体ｏとして生体組織等を撮影した場合には、関心領域ｓの特定断面ｖ付近の組織だけが鮮明であり、他の位置の組織はぼけて不鮮明になった画像を得ることができる。なお、図３から理解できるように、透過画像Ｒ（＃１）〜（＃３）の位置を、互いに左右にずらして重ね合わせすれば、焦点があった面の位置を、特定断面ｖの手前側、あるいは奥側に移動させることも可能である。ここで、透過画像Ｒ（＃１）〜（＃３）の左右のずらし変位量と、焦点があう面の位置とは、一意の関数関係を有している。
【００３５】
以上の方法によれば、Ｘ線細隙ビームＢがＸ線走査軌道面１（＃１〜＃３）の内側で横方向に移動する構成なので、被写体ｏとして人体組織等を撮影した場合には、幅広のコーンビームを用いた構成に比べて、Ｘ線の被爆量が大幅に低減される。
【００３６】
また、Ｘ線細隙ビームＢが横方向に移動する走査撮影中、照射角度が保持されるので、平行移動方向については、画像の大きさによらず、投影像の拡大率が等しくなる。よって、透過画像を重ね合わせて断層画像を合成したときに、焦点面である特定断面の前後に対して、離れた部分のぼけ具合が等しくなり、高品位な画像が得られる
【実施例２】
【００３７】
ここで、第２の発明として、デジタルＸ線断層面撮影装置の例を、図５〜図７に従って説明する。
【００３８】
図５は、デジタルＸ線断層面撮影装置Ｍの基本構成を思想的に説明するブロック図である。このデジタルＸ線断層面撮影装置Ｍは、縦方向に広がりを持つＸ線細隙ビームＢを照射するＸ線発生器１１と、その広がりに対応した細長形状のＸ線イメージセンサ１２ａを有するＸ線検出器１２と、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２を、被写体ｏを挟んで対向させた状態で相対的に移動させる移動手段１３と、これらＸ線発生器１１、Ｘ線検出器１２、表示操作部１４ａが付加され、移動手段１３を制御して被写体ｏの透過画像を撮影する制御手段１４と、画像処理手段１５とを備えている。
【００３９】
Ｘ線発生器１１は、所定の管電圧や管電流を供給され放射状のＸ線を発生させるＸ線管、所定のスリットが形成された金属製コリメータ等で構成され、縦方向に広がりを持つＸ線細隙ビームＢを、対向配置されたＸ線検出器１２に向けて照射する。
【００４０】
Ｘ線検出器１２は、Ｘ線を可視光に変換する蛍光フィルタ、長矩形の受光部を持つＣＣＤセンサなどの細長形状のＸ線イメージセンサ１２ａ等で構成され、Ｘ線細隙ビームＢの広がりに対応しており、可視光に変換されたＸ線の強度を計測して撮影データを出力する。また、ＴＤＩ（時間遅延積分）クロック発生器を内蔵させ、Ｘ線に対して高感度にし、Ｘ線細隙ビームＢの電荷像を時間遅延積分された信号として出力することする構成も可能である。
【００４１】
移動手段１３は、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２とが固定された旋回部１３ａと、この旋回部１３の旋回軸Ｚと直交する平面Ｘ−Ｙ上で、この旋回軸Ｚを水平移動させる軸移動台１３ｂとからなる。旋回部１３ａの旋回や、旋回軸ＺのＸ−Ｙ平面での水平移動は、制御手段１４によって独立に制御される３つのステッピングモータを駆動源とする移動機構によってなされる。なお、軸移動台１３ｂを支持するための本体フレームは示していない。
【００４２】
制御手段１４は、被写体ｏ（例えば人の頭部）の関心領域ｓ（例えば特定の歯）の中心に特定断面ｖを設定する断面設定手段１４ｂと、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２とを、少なくとも被写体ｏに対する相対的な旋回移動成分が含まれる軌道により移動させることで、設定された特定断面ｖに対するＸ線細隙ビームの複数の入射角θ（＃１〜＃ｎ）を特定する入射角制御手段１４ｃと、Ｘ線発生器１１から照射されているＸ線細隙ビームＢを、特定された入射角θ（＃ｉ）を維持しかつ関心領域ｓを含む広がりを持った状態で、特定断面ｖと平行な方向に平行移動させ、かつ、そのＸ線細隙ビームＢを追随するように、Ｘ線検出器１２を移動させることで、各入射角θ（＃ｉ）に対応した撮影データを取得する撮影制御手段１４ｄとを有する。
【００４３】
上記で、「旋回移動成分を有する」とは、端的に述べれば、特定断面ｖに対するＸ線細隙ビームの入射角θが可変であり、上記の各平行移動毎に異なるということである。
【００４４】
画像処理手段１５は、各入射角θ（＃１〜＃ｎ）に対応した撮影データから、各入射角に対応した個々の透過画像Ｒ（＃１〜＃ｎ）を生成する透過画像生成手段１５ａと、各入射角に対応した個々の透過画像Ｒ（＃１〜＃ｎ）を、特定断面ｖの位置に位置合わせして、すなわち、特定断面ｖから離れた位置の部分がぼけるように位置合わせして、相互に重ね合わせることで、被写体ｏの断層画像Ｔを合成する断層画像合成手段１５ｂとを有する。
【００４５】
ここで、デジタルＸ線断層面撮影装置Ｍの基本動作を図６、図７に従って説明する。
図６は、このように構成されたデジタルＸ線断層面撮影装置Ｍの断層面撮影の処理手順を説明するフロー図、図７は、断層面撮影の処理手順における、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２が備えるＸ線イメージセンサ１２ａとの被写体ｏに対する相対的な移動を説明する上方から見た平面図である。
【００４６】
断面設定ステップ１０１では、被写体ｏ（例えば人の頭部）の内部に関心領域ｓ（例えば特定の歯）の中心に特定断面ｖを設定するが、これは、被写体ｏの関心領域ｓをＸ線発生器１１とＸ線イメージセンサ１２ａとの中間の所定の場所に位置決めすることでなされる。この位置決めは相対的なものであるから、被写体ｏを位置固定しておき、断面設定手段１４ｂの制御によって移動手段１３を駆動し、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２とを移動させることで、位置決めしてもよく、あるいは、自由に移動、固定できる被写体固定手段を用いて被写体ｏを適切な位置に位置決めしても構わない。
【００４７】
入射角設定ステップ１０２では、入射角制御手段１４ｃの制御によって移動手段１３を駆動して、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２とが固定された旋回部１３ａを旋回させ、特定断面ｖに対するＸ線細隙ビームの複数の入射角θ（＃ｉ）を特定する。このときの、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２（Ｘ線イメージセンサ１２ａ）との被写体ｏに対する相対的な移動は、図７において、実線の矢印１０２で示される旋回移動である。
【００４８】
Ｘ線撮影ステップ１０３では、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２とを動作させた状態で、撮影制御手段１４ｄの制御によって移動手段１３を駆動して、軸移動台１３ｂにより、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２とを同期させて、特定断面ｖと平行な方向に平行移動させる。これによって、Ｘ線発生器１１から照射されているＸ線細隙ビームＢによって、入射角θ（＃ｉ）を維持した状態で関心領域ｓを含む所定の広がりを走査し、Ｘ線検出器１２によって、入射角θ（＃ｉ）に対応した撮影データを取得する。このときの、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２（Ｘ線イメージセンサ１２ａ）との被写体ｏに対する相対的な移動は、図７において、破線の矢印１０３で示される平行移動である。
【００４９】
透過画像生成ステップ１０４では、透過画像生成手段１５ａによって、入射角θ（＃ｉ）に対応した撮影データを時系列に従って配列することで、入射角θ（＃ｉ）に対応した個々の透過画像Ｒ（＃ｉ）を生成する。この際には、適切な画質調整処理（グラデーション処理等）をなすことにより、より鮮明な透過画像Ｒ（＃ｉ）が得られる。
【００５０】
撮影終了判別ステップ１０５は、全ての入射角θ（＃１〜＃ｎ）に対応した透過画像Ｒ（＃１〜＃ｎ）が生成終了しているかを判別しており、終了していなければ、次の入射角θ（＃ｉ＋１）として、について、入射角設定ステップ１０２に戻って上記の処理が繰り返えされる。
【００５１】
断層画像合成ステップ１０６では、断層画像合成手段１５ｂにより、各入射角θ（＃１〜＃ｎ）に対応した個々の透過画像Ｒ（＃１〜＃ｎ）を、特定断面ｖから離れた位置の部分がぼけるように位置合わせして、相互に重ね合わせることで、被写体ｏの断層画像Ｔを合成する。
【実施例３】
【００５２】
次いで、第２の発明となるデジタルＸ線断層面撮影装置の別例を、図８、図６、図９に従って説明する。
【００５３】
図８は、別例であるデジタルＸ線断層面撮影装置Ｍ１の基本構成を思想的に説明するブロック図、図９は、断層面撮影の処理手順における、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２の被写体ｏに対する相対的な移動を説明する上方から見た平面図である。
【００５４】
このデジタルＸ線断層面撮影装置Ｍ１は、上述のデジタルＸ線断層面撮影装置Ｍとは、移動手段１３Ａの構成が異なっている。その他の構成は共通なので説明を省略し、以下、移動手段１３Ａについて説明する。
【００５５】
移動手段１３Ａは、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２とが同期して平行移動可能に取り付けられた旋回部１３ｃと、この旋回部１３ｃを回転させる旋回台１３ｄとからなる。旋回部１３ｃにおける、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２との平行移動や、旋回台１３ｄによる旋回部１３ｃの旋回は、制御手段１４によって独立に制御される３つのステッピングモータを駆動源とする移動機構によってなされる。なお、旋回台１３ｄを支持するための本体フレームは示していない。
【００５６】
図８（ｂ）に示されるように、旋回部１３ｃ内部で、Ｘ線発生器１１はリンク機構ＬＫのロッドＲＤ１に、Ｘ線検出器１２はロッドＲＤ１に対向するロッドＲＤ２上に可動に設けられる。
【００５７】
その他のロッドＲＤ３、ＲＤ４は旋回部１３ｃの旋回に追随して角変位するようになっている。そのため、ロッドＲＤ１とロッドＲＤ２は旋回部１３ｃが旋回しても一定の平行関係を維持する。
【００５８】
これにより、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２は、ロッドＲＤ１とロッドＲＤ２上で互いに同方向に同期移動する。
【００５９】
デジタルＸ線断層面撮影装置Ｍ１の基本動作は、上述のデジタルＸ線断層面撮影装置Ｍの場合とほぼ共通している。すなわち、図６に示された各ステップのうち、断面設定ステップ１０１、透過画像生成ステップ１０４、撮影終了判別ステップ１０５、断層画像合成ステップ１０６は、先述したデジタルＸ線断層面撮影装置Ｍの場合と同一の説明となるので割愛し、以下では、断面設定ステップ１０１、入射角設定ステップ１０２、Ｘ線撮影ステップ１０３を説明する。
【００６０】
この例において、入射角設定ステップ１０２では、入射角制御手段１４ｃの制御によって移動手段１３を駆動して、旋回台１３ｄによって旋回部１３ｃを旋回させて、特定断面ｖに対するＸ線細隙ビームの複数の入射角θ（＃ｉ）を特定する。このとき、旋回部１３ｃでは、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２が基準位置に戻されている。このときの、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２（Ｘ線イメージセンサ１２ａ）との被写体ｏに対する相対的な移動は、図９において、実線の矢印１０２で示される旋回移動である。
【００６１】
Ｘ線撮影ステップ１０３では、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２とを動作させた状態で、撮影制御手段１４ｄの制御によって移動手段１３を駆動して、旋回部１３ｃにより、Ｘ線発生器１１と線検出器１２とを同期させて平行移動させる。このときの、Ｘ線発生器１１と細長形状のＸ線検出器１２（Ｘ線イメージセンサ１２ａ）との被写体ｏに対する相対的な移動は、図９において、破線の矢印１０３で示される平行移動である。
【実施例４】
【００６２】
次いで、第２の発明となるデジタルＸ線断層面撮影装置の別例を、図１０、図６、図１１従って更に説明する。
【００６３】
図１０は、基本構成を更に異ならせたデジタルＸ線断層面撮影装置Ｍ２を思想的に説明するブロック図、図１１は、断層面撮影の処理手順における、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２の被写体ｏに対する相対的な移動を説明する上方から見た平面図である。
【００６４】
このデジタルＸ線断層面撮影装置Ｍ２は、上述のデジタルＸ線断層面撮影装置Ｍ、Ｍ１とは、移動手段１３Ｂの構成が異なっている。その他の構成は共通なので説明を省略し、以下、移動手段１３Ｂについて説明する。
【００６５】
移動手段１３Ｂは、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２とが、同期、非同期に同方向、逆方向に平行移動可能に取り付けられた固定台１３ｅからなる。Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２との平行移動は、制御手段１４によって独立に制御される２つのステッピングモータを駆動源とする移動機構によってなされる。なお、固定台１３ｅを支持するための本体フレームは示していない。
【００６６】
デジタルＸ線断層面撮影装置Ｍ２の基本動作は、上述のデジタルＸ線断層面撮影装置Ｍの場合とほぼ共通している。すなわち、図６に示された各ステップのうち、断面設定ステップ１０１、透過画像生成ステップ１０４、撮影終了判別ステップ１０５、断層画像生成ステップ１０６は、先述したデジタルＸ線断層面撮影装置Ｍの場合と同一の説明となるので割愛し、以下では、断面設定ステップ１０１、入射角設定ステップ１０２、Ｘ線撮影ステップ１０３を説明する。
【００６７】
すなわち、この例において、入射角設定ステップ１０２では、入射角制御手段１４ｃの制御によって移動手段１３を駆動して、固定台１３ｅによって、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２とを所定の直線に沿って逆方向に平行移動させることにより、Ｘ線細隙ビームＢの複数の入射角を特定する。このときのＸ線発生器１１とＸ線検出器１２（Ｘ線イメージセンサ１２ａ）との被写体ｏに対する相対的な移動は、図１１において、実線の矢印１０２で示される逆方向の平行移動であり、同期で移動させても、非同期で移動させても構わない。
【００６８】
Ｘ線撮影ステップ１０３では、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２とを動作させた状態で、撮影制御手段１４ｄの制御によって移動手段１３を駆動して、固定台１３ｅによって、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２とを同期させて同方向に平行移動させる。このときのＸ線発生器１１とＸ線検出器１２（Ｘ線イメージセンサ１２ａ）との被写体ｏに対する相対的な移動は、図１１において、破線の矢印１０２で示される同方向の平行移動である。
【実施例５】
【００６９】
次いで、第２の発明となるデジタルＸ線断層面撮影装置のより具体的な例を図１２、図１３、図６、図１４に従って説明する。
図１２は、このデジタルＸ線断層面撮影装置Ｍ３の斜視図、図１３はその側面図、図１４は、入射角設定ステップ１０２と、Ｘ線撮影ステップ１０３の処理を説明する上方からの概略透視平面図であるである。
【００７０】
デジタルＸ線断層面撮影装置Ｍ３は、Ｘ線細隙ビームを照射するＸ線発生器１１と、Ｘ線検出器１２０とを備えた移動手段１３Ａと、この移動手段１３Ａを強固に支持する本体フレーム１６から構成されている。
【００７１】
移動手段１３Ａは、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２とが固定された旋回部１３ａと、この旋回部１３ａの旋回軸Ｚと直交する平面Ｘ−Ｙ上で、Ｚ方向の旋回軸を水平移動させる軸移動台１３ｂとからなる。この軸移動台１３ｂは、軸移動機構として、Ｘ軸用ステッピングモータ、Ｙ軸ステッピングモータによって、Ｘ−Ｙ平面を自在に移動可能な軸用スライド部を有し、これに連結している旋回軸を水平に移動させるとともに、旋回軸用ステッピングモータによって、旋回部１３ａを自在に旋回させることもできる。なお、移動手段は、Ｚ軸用ステッピングモータにより、本体フレーム１６に沿った上下動も可能である。
【００７２】
Ｘ線発生器１１は、固定型アノードを有するＸ線管や、所定のスリットが形成された金属製コリメータ等を内蔵しており、管電圧、管電流を受けて、縦方向に広がりを持つＸ線細隙ビームＢを、対向配置されたＸ線検出器１２０に向けて照射する。
【００７３】
Ｘ線検出器１２は、Ｘ線を可視光に変換する蛍光フィルタ、長矩形の受光部を持つＣＣＤセンサ等で構成された細長形状のＸ線イメージセンサ１２ａと、このイメージセンサ１２ａに動作クロックを供給するＴＤＩクロック発生器等を内蔵したカセット１２ｂがカセットホルダ１２ｃに着脱可能に取り付けられている。このカセット１２ｂは、Ｘフィルムを内蔵した別のカセットと交換することも可能である。
【００７４】
本体フレーム１６に設けられた収容フレーム１７の側面には、操作スイッチや表示灯を有する表示操作部１４ａが設けられ、さらに内部には、ＣＰＵ等からなる制御部が格納されている。この制御部は、Ｘ線発生器１１、Ｘ線検出器１２、移動手段１３Ａを制御して被写体ｏの透過画像を撮影する制御手段１４と、その撮影データから透過画像を生成し、更に透過画像から被写体ｏの断層画像を合成する画像処理手段１５とを構成するもので、図示しないリモコン装置やワークステーション等と通信して、撮影指令等を受信したり、被写体ｏの透過画像や断層画像を送出したりすることも可能である。
【００７５】
制御手段１４は、先述したデジタルＸ線断層面撮影装置Ｍと共通な構成であり、断面設定手段１４ｂ、入射角制御手段１４ｃ、撮影制御手段１４ｄとを有する。また、画像処理手段１５は、透過画像生成手段１５ａ、断層画像合成手段１５ｂとを有する。
【００７６】
更に収容フレーム１７には、被写体固定手段１８が取り付けられている。この被写体固定手段１８は、被写体ｏである被検者が把持する取手部１８ａ、被験者の顎を支持する顎ホルダー１８ｂ、被験者の側頭部に当接される側頭部ホルダー１８ｃからなる。
【００７７】
ここで、デジタルＸ線断層面撮影装置Ｍ３の基本動作を図６、図１３に従って説明する。
図６に示された各ステップのうち、透過画像生成ステップ１０４、撮影終了判別ステップ１０５、断層画像合成ステップ１０６は、先述したデジタルＸ線断層面撮影装置Ｍの場合と同一の説明となるので割愛し、以下では、断面設定ステップ１０１、入射角設定ステップ１０２、Ｘ線撮影ステップ１０３を説明する。
【００７８】
断面設定ステップ１０１では、被写体ｏ（例えば人の頭部）の内部に関心対象ｓ（例えば特定の歯）の中心に特定断面ｖを設定するが、この例では、被写体固定手段１８によって、被写体ｏの関心対象ｓをＸ線発生器１１とＸ線検出器１２との中間の所定の場所に位置決めし、操作者が被写体ｏと、Ｘ線発生器１１、Ｘ線検出器１２との位置関係を目視しつつ、表示操作部１４ａを操作して、移動手段１３Ａを適切な位置まで移動させることにより、特定断面ｖの位置と方向とを制御手段１４に登録する。
【００７９】
入射角設定ステップ１０２では、入射角制御手段１４ｃの制御によって移動手段１３Ａを駆動して、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２０とが固定された旋回部１３ａを旋回させ、更に、軸移動台１３ｂにより、旋回軸を補助的に水平移動させることで、特定断面ｖに対するＸ線細隙ビームの複数の入射角θ（＃１〜＃ｎ）の一つであるθ（＃ｉ）を特定する。このときの、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２（Ｘ線イメージセンサ１２ａ）との被写体ｏに対する相対的な移動は、図１３において、実線の矢印１０２で示される旋回移動を主とするものである。
【００８０】
Ｘ線撮影ステップ１０３では、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２とを動作させた状態で、撮影制御手段１４ｄの制御によって移動手段１３Ａを駆動して、軸移動台１３ｂにより、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２とを同期させて、特定断面ｖと平行な方向に平行移動させる。これによって、Ｘ線発生器１１から照射されているＸ線細隙ビームＢによって、入射角θ（＃ｉ）を維持した状態で関心対象ｓを含む所定の広がりを走査し、Ｘ線検出器１２によって、入射角θ（＃ｉ）に対応した撮影データを取得する。このときの、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２（Ｘ線イメージセンサ１２ａ）との被写体ｏに対する相対的な移動は、図１４において、矢印Ａ１→Ｂ１、Ａ２→Ｂ２、Ａ３→Ｂ３で示される平行移動である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】第１の発明によるデジタルＸ線断層面撮影方法を概念的に説明する模式図。
【図２】Ｘ線細隙ビームの照射角を説明する図面。
【図３】簡易的な被写体の見取り図。
【図４】複数の透過画像と、それから合成される断層画像を説明する図面。
【図５】第２の発明によるデジタルＸ線断層面撮影装置の基本構成を説明するブロック図。
【図６】断層面撮影の処理手順を説明するフロー図。
【図７】デジタルＸ線断層面撮影装置（図５）の構成における、Ｘ線発生器とＸ線イメージセンサの移動を説明する平面図。
【図８】別例であるデジタルＸ線断層面撮影装置の基本構成を説明するブロック図。
【図９】デジタルＸ線断層面撮影装置（図８）の構成における、Ｘ線発生器とＸ線イメージセンサの移動を説明する平面図。
【図１０】更に別例であるデジタルＸ線断層面撮影装置の基本構成を説明するブロック図。
【図１１】デジタルＸ線断層面撮影装置（図１０）の構成における、Ｘ線発生器とＸ線イメージセンサの移動を説明する平面図。
【図１２】更に別例であるデジタルＸ線断層面撮影装置の斜視図。
【図１３】デジタルＸ線断層面撮影装置（図１２）の側面図。
【図１４】入射角設定ステップと、Ｘ線撮影ステップの処理を説明する概略透視平面図。
【図１５】従来のＸ線断層面撮影方法の原理を説明する図面。
【符号の説明】
【００８２】
１    Ｘ線走査軌道面
１１  Ｘ線発生器
１２  Ｘ線検出器
１２ａ  Ｘ線イメージセンサ
１３、１３Ａ、１３Ｂ、  移動手段
１３ａ、１３ｃ  旋回部
１３ｂ  軸移動台
１３ｄ  旋回台
１３ｅ  固定台
１４    制御手段
１４ｂ  断面設定手段
１４ｃ  入射角制御手段
１４ｄ  撮影制御手段
１５    画像処理手段
１５ａ  透過画像生成手段
１５ｂ  断層画像合成手段
Ｂ    Ｘ線細隙ビーム
Ｍ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｘ線断層面撮影装置
ｏ    被写体
ｓ    関心領域
ｖ    特定断面
【図１】
2006288765.tif 000003
【図２】
2006288765.tif 000004
【図３】
2006288765.tif 000005
【図４】
2006288765.tif 000006
【図５】
2006288765.tif 000007
【図６】
2006288765.tif 000008
【図７】
2006288765.tif 000009
【図８】
2006288765.tif 000010
【図９】
2006288765.tif 000011
【図１０】
2006288765.tif 000012
【図１１】
2006288765.tif 000013
【図１２】
2006288765.tif 000014
【図１３】
2006288765.tif 000015
【図１４】
2006288765.tif 000016
【図１５】
2006288765.tif 000017