(57)【要約】【課題】  １回の撮像で複数の断層像を得ることができる放射線撮像装置、放射線撮像方法及びプログラムを提供する。【解決手段】  位置制御装置４がＸ線源２を被検知体３内の任意の断層面Ａに平行に移動させ、互いに等間隔で設定された幾何学的焦点Ｆ1〜ＦnにＸ線源２があるときに、Ｘ線源２によりＸ線がパルス的に発生し、放射線検出装置１によるＸ線の検出が総計でｎ回行われる。つまり、ｎフレーム分の検出により１回の撮像が行われる。また、位置制御装置４は、Ｘ線源２の移動に合わせて放射線検出装置１を移動させる。フィルムを用いた従来の断層撮影法では、およそ数秒の間、Ｘ線をフィルムに多重露光している。これに対し、Ｘ線を放射線検出装置１に唯１回だけ長時間露光するのではなく、点Ｆ1〜Ｆnの各位置において、Ｘ線をその都度照射し、それによって得られた画像情報を、１フレーム毎にその都度読み出す。【選択図】  図１
2005137878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線発生手段と、
前記放射線発生手段からの放射線を電気信号に変換する複数の放射線検出素子がマトリクス状に配列されて構成され、放射線の検出を行う放射線検出手段と、
前記放射線検出手段から電気信号を読み出す読み出し手段と、
前記読み出し手段が読み出した電気信号を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された電気信号の処理を行う信号処理手段と、
を有し、
前記放射線発生手段と前記放射線検出手段との間に被検出体が配置され、
前記複数の放射線検出素子から選択された任意の放射線検出素子について、前記放射線検出手段が放射線の検出を行う時に当該放射線検出素子が位置する点と前記放射線発生手段が位置する点とを結ぶ直線と、前記被検出体内に設定された一の平面と、の交点が実質的に定点となっているように、前記放射線発生手段及び前記放射線検出手段が移動し、
前記読み出し手段は、複数フレームにわたって、前記放射線検出素子が生成した電気信号を１フレーム毎に読み出すことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記記憶手段は、前記読み出し手段が読み出した電気信号をフレーム毎に記憶することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
【請求項３】
前記記憶手段は、前記放射線検出手段による１フレーム分の放射線の検出で前記複数の放射線検出素子から得られた電気信号を１群の情報群として記憶し、
前記信号処理手段は、前記記憶手段に記憶された複数フレーム分の情報群に基づいて、前記平面又はこれに平行な平面の断層像を得ることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮像装置。
【請求項４】
前記信号処理手段は、フレーム毎に選択した放射線検出画素から得られた電気信号の平均化処理を行い、この結果に基づいて前記平面又はこれに平行な平面の断層像を得ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項５】
前記放射線発生手段及び前記放射線検出手段の移動は、前記放射線発生手段による放射線の発生及び前記放射線検出素子による放射線の電気信号への変換の度に停止することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項６】
前記放射線発生手段及び前記放射線検出手段の位置を制御する位置制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項７】
前記被検知体が動物である場合に、前記放射線発生手段は、前記動物の心臓の拍動及び呼吸の少なくとも一方に同期させてパルス状に放射線を発生することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項８】
前記動物の体表面に少なくとも二つの電極を装着し、前記心臓の筋肉が収縮するごとに発生する活動電流の変化に基づいて前記心臓の拍動を検知し、その信号に放射線を同期させることを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
前記動物の腕、足又は指に圧力センサを装着し、前記心臓の筋肉が収縮するごとに発生する血管の圧力差に基づいて前記心臓の拍動を検知し、その信号に放射線を同期させることを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
【請求項１０】
前記動物の胸部又はその近傍にマイクロフォンを内蔵したプローブを装着し、前記心臓の筋肉が収縮するごとに発生する心音に基づいて前記心臓の拍動を検知し、その信号に放射線を同期させることを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
【請求項１１】
前記動物の血液の流入によって生じる血管容積の変化に基づいて前記心臓の拍動を検知し、その信号に放射線を同期させることを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
【請求項１２】
前記動物の鼻腔又はその近傍に、呼気又は吸気を検知する風圧センサ又は温度センサを装着し、前記動物の呼吸状態を検知し、その検知信号に放射線を同期させることを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
【請求項１３】
前記動物の気管支若しくは肺野部又はこれらの近傍に、マイクロフォンを内蔵したプローブを装着し、前記動物の呼吸音を検知し、その検知信号に放射線を同期させることを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
【請求項１４】
前記放射線検出素子は、放射線を可視光に変換する波長変換体と、可視光を受光して電気信号に変換する光電変換体と、を有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１５】
前記波長変換体は、Ｇｄ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ及びＣｓＩからなる群から選択された少なくとも１種を母体材料として構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の放射線撮像装置。
【請求項１６】
前記光電変換体は、アモルファスシリコンを主材料として構成されていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の放射線撮像装置。
【請求項１７】
前記放射線検出素子は、セレン、ヒ化ガリウム、ヨウ化銀及びヨウ化鉛からなる群から選択された少なくとも１種を含有し、放射線を吸収して電気信号に変換することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１８】
前記放射線検出素子は、スイッチ素子を有することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１９】
放射線発生手段と、
前記放射線発生手段からの放射線を電気信号に変換する複数の放射線検出素子がマトリクス状に配列されて構成され、放射線の検出を行う放射線検出手段と、
前記放射線検出手段から電気信号を読み出す読み出し手段と、
を有する放射線撮像装置を用いた放射線撮像方法であって、
前記放射線発生手段と前記放射線検出手段との間に被検出体を配置し、
前記複数の放射線検出素子から選択された任意の放射線検出素子について、前記放射線検出手段が検出を行う時に当該放射線検出素子が位置する点と前記放射線発生手段が位置する点とを結ぶ直線と、前記被検出体内に設定された一の平面と、の交点が実質的に定点となっているように、前記放射線発生手段及び前記放射線検出手段を移動させ、
前記読み出し手段を用いて、複数フレームにわたって、前記放射線検出素子が生成した電気信号を１フレーム毎に読み出すことを特徴とする放射線撮像方法。
【請求項２０】
放射線発生手段から被検知体に対して放射線を照射し、放射線検出手段を用いて前記被検知体を透過した放射線を検出する工程を有する放射線撮像方法であって、
前記放射線検出手段は、前記放射線発生手段からの放射線を電気信号に変換する複数の放射線検出素子がマトリクス状に配列されて構成されており、
前記放射線の照射及び前記放射線の検出に当たり、前記複数の放射線検出素子から選択された任意の放射線検出素子について、前記放射線検出手段が放射線の検出を行う時に当該放射線検出素子が位置する点と前記放射線発生手段が位置する点とを結ぶ直線と、前記被検出体内に設定された一の平面と、の交点が実質的に定点となっているように、前記放射線発生手段及び前記放射線検出手段を移動させ、
複数フレームにわたって、前記放射線検出素子が生成した電気信号を１フレーム毎に読み出すことを特徴とする放射線撮像方法。
【請求項２１】
放射線発生手段と、
前記放射線発生手段からの放射線を電気信号に変換する複数の放射線検出素子がマトリクス状に配列されて構成され、放射線の検出を行う放射線検出手段と、
前記放射線検出手段から電気信号を読み出す読み出し手段と、
前記読み出し手段が読み出した電気信号を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された電気信号の処理を行う信号処理手段と、
を有し、
前記放射線発生手段と前記放射線検出手段との間に被検出体が配置される放射線撮像装置をコンピュータに制御させるためのプログラムであって、
前記複数の放射線検出素子から選択された任意の放射線検出素子について、前記放射線検出手段が放射線の検出を行う時に当該放射線検出素子が位置する点と前記放射線発生手段が位置する点とを結ぶ直線と、前記被検出体内に設定された一の平面と、の交点が実質的に定点となっているように、前記放射線発生手段及び前記放射線検出手段を移動させる手順と、
前記読み出し手段を用いて、複数フレームにわたって、前記放射線検出素子が生成した電気信号を１フレーム毎に読み出す手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項２２】
放射線発生手段から被検知体に対して放射線を照射し、放射線検出手段を用いて前記被検知体を透過した放射線を検出する手順をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記放射線検出手段は、前記放射線発生手段からの放射線を電気信号に変換する複数の放射線検出素子がマトリクス状に配列されて構成されており、
前記放射線の照射及び前記放射線の検出に当たり、前記複数の放射線検出素子から選択された任意の放射線検出素子について、前記放射線検出手段が放射線の検出を行う時に当該放射線検出素子が位置する点と前記放射線発生手段が位置する点とを結ぶ直線と、前記被検出体内に設定された一の平面と、の交点が実質的に定点となっているように、前記放射線発生手段及び前記放射線検出手段を移動させる手順と、
複数フレームにわたって、前記放射線検出素子が生成した電気信号を１フレーム毎に読み出す手順と、
をコンピュータに実行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、病院内での診断に用いられる放射線検出システム、及び工業用の非破壊検査装置に好適な放射線撮像装置、放射線撮像方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、医療におけるＸ線の静止画撮影方式は、患者にＸ線を照射し、その透過Ｘ線像をフィルムに露光するフィルム方式が主流になっている。フィルムは、情報を表示及び記録する機能を有し、大面積で、階調性が高く、しかも軽量で取り扱いが容易であるため、広く普及している。
【０００３】
このようなフィルムを用いた撮影方法の一つとして、断層撮影法がある。図１５は、従来のフィルムを用いた断層撮影法を示す模式図である。点Ｆは、Ｘ線発生源の焦点の位置である。被検出体（患者）内の点Ｏを透過した点ＦからのＸ線は、フィルム面の点Ｓに照射される。即ち、点Ｆ、点Ｏ及び点Ｓは一直線上にある。そして、点Ｆ、点Ｏ及び点Ｓを一直線上に保持したまま、撮影対象とする断層面に平行にＸ線源及びフィルムを移動させながら、フィルムに露光する。このとき、Ｘ線源及びフィルムは互いに逆方向に移動させることになる。このような撮影を行うことにより、点Ｏを含んだフィルムに平行な断層面が写し出される。このような方法が、一般に断層撮影法とよばれている。図１５に示す例では、点Ｏを含む断層面Ａ、即ちＸ線とフィルムの間隔をＤ：ｄで分割する断層面ＡのＸ線断層写真が得られる。
【０００４】
ここで、断層面ＡのＸ線撮像写真が得られる機構について説明する。図１５に示す例では、線分Ｆ1Ｆ2の長さＬF1F2と線分Ｓ1Ｓ2の長さＬS1S2との間には、ＬF1F2／ＬS1S2＝Ｄ／ｄの関係が成り立ち、ＬF1F2と線分Ｔ1Ｔ2の長さＬT1T2との間には、ＬF1F2／ＬT1T2＝Ｄ／ｄの関係が成り立つ。点Ｓ1、点Ｓ2は、夫々点Ｆ1、点Ｆ2からの点Ｏの投影点であり、点Ｔ1、点Ｔ2は、夫々点Ｆ1、点Ｆ2からの点Ｏ’の投影点である。そして、ＬS1S2＝ＬT1T2の関係も成り立っている。即ち、点Ｏ及び点Ｏ’の投影像が同一のフィルム面に一意的に写し出される。つまり、フィルムに平行な点Ｏと点Ｏ’とを結ぶ断層画像を撮影することができる。
【０００５】
一方、断層面ＡからＸ線源側に距離ｈだけ離間した点Ｚについては、点Ｚの投影像は、Ｘ線源の移動に伴って点Ｕ1から点Ｕ2まで移動する。このとき、ＬS1S2と線分Ｕ1Ｕ2の長さＬU1U2との間には、ＬF1F2／ＬU1U2＝（Ｄ−ｈ）／（ｄ＋ｈ）の関係が成り立ち、ＬF1F2≠ＬU1U2（ＬF1F2＜ＬF1F2）となる。この結果、点Ｚの投影像はフィルムには点として写し出されず、長さ「ＬF1F2−ＬF1F2」の直線像として投影される。従って、点Ｚのように、点Ｏ及び点Ｏ’を含むフィルム面に平行な断層面以外にある被検出体（患者）の像は、直線状にぼやけた画像となり、フィルムに写し出されない。これが、断層撮影法の原理である。図１５では、被検出体（患者）内におけるＸ線源とフィルムとをＤ：ｄに２分する断層面について図示したが、Ｘ線源と患者とフィルムの位置関係を予め選択することにより、任意の断層画像を得ることができる。
【０００６】
また、最近、病院内でのＸ線画像のディジタル化の要求が高まりつつある。例えば、フィルムの替わりに、Ｘ線量を電気信号に変換するＸ線検出素子（固体撮像素子）が２次元アレー状に配置されたＸ線撮像装置が使用され始めている。このようなＸ線撮像装置によれば、Ｘ線画像をディジタル情報に置き換えることができるため、画像情報を遠方に瞬時に伝送することが可能である。このため、例えば、地方でも都心の大学病院に匹敵する高度な診断を受けることが可能になる。また、フィルムの使用を回避することにより、病院内でフィルムの保管スペースが省けるという長所もある。そして、将来的には、優れた画像処理技術を用いることにより、放射線医師を介さずにコンピュータを用いて患者を自動的に診断する方法も期待されている。
【０００７】
近年、固体撮像素子にアモルファスシリコン薄膜半導体を用い、静止画像を撮影できる放射線撮像装置が実用化されている。そして、アモルファスシリコン薄膜半導体の作製技術を用い、人体胸部の大きさを網羅する４０ｃｍ角を超える大面積化が実現されている。また、その作製プロセスが比較的容易であるため、将来的には安価な検出装置の提供が期待されている。しかも、アモルファスシリコンは１ｍｍ以下の薄いガラス上に作製することが可能であるため、ディテクタとしての厚さを非常に薄く、軽く作製できるという長所もある。例えば、特開平８−１１６０４４号公報には、このようなアモルファスシリコン薄膜半導体を用いた放射線撮像装置が記載されている。
【０００８】
しかしながら、フィルムを用いた断層撮影方法においては、取得したい断層面は、予め、Ｘ線源とフィルムと被検出体（患者）との位置関係を選択することにより、任意に決定することができるが、上述のように、１回の撮影で得られる断層写真は１枚だけである。つまり、その他の断層面を得るためには、もう一度撮影しなければならない。また、所望の断層画像が得られなかった場合には、再度撮影のやり直しを選択せざるをえない場合もある。このことは、患者に対して被曝線量が増加することを意味し、決して好ましいことではない。また、一般に、断層撮影方法では、フィルムへの露光時間が数秒にも及ぶため、露光期間における患者の心臓の動きや、呼吸による肺の動きにより、例えば胸部断層画像において、心臓周辺の断層像が不鮮明になることも多く、良好な断層写真を得にくい。更に、フィルムを用いた方法は、断層撮影方法に限らず、病院内においてフィルムの保管スペース上の問題や、膨大なフィルムの中から必要な患者のフィルムを検索するために時間を要すといった問題など、病院での管理、運営面で多くの課題が残されている。
【０００９】
また、上述のように、固体撮像素子を備えたＸ線撮像装置も開発されているが、現状では、フィルムを用いた場合と同様に、１回の撮影で得られる断層写真が１枚だけであることに変わりはない。
【００１０】
【特許文献１】特開平８−１１６０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、１回の撮像で複数の断層像を得ることができる放射線撮像装置、放射線撮像方法及びプログラム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】
【００１２】
本願発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【００１３】
本発明に係る放射線撮像装置は、放射線発生手段と、前記放射線発生手段からの放射線を電気信号に変換する複数の放射線検出素子がマトリクス状に配列されて構成され、放射線の検出を行う放射線検出手段と、前記放射線検出手段から電気信号を読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段が読み出した電気信号を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された電気信号の処理を行う信号処理手段と、を有し、前記放射線発生手段と前記放射線検出手段との間に被検出体が配置され、前記複数の放射線検出素子から選択された任意の放射線検出素子について、前記放射線検出手段が放射線の検出を行う時に当該放射線検出素子が位置する点と前記放射線発生手段が位置する点とを結ぶ直線と、前記被検出体内に設定された一の平面と、の交点が実質的に定点となっているように、前記放射線発生手段及び前記放射線検出手段が移動し、前記読み出し手段は、複数フレームにわたって、前記放射線検出素子が生成した電気信号を１フレーム毎に読み出すことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る第１の放射線撮像方法は、放射線発生手段と、前記放射線発生手段からの放射線を電気信号に変換する複数の放射線検出素子がマトリクス状に配列されて構成され、放射線の検出を行う放射線検出手段と、前記放射線検出手段から電気信号を読み出す読み出し手段と、を有する放射線撮像装置を用いた放射線撮像方法であって、前記放射線発生手段と前記放射線検出手段との間に被検出体を配置し、前記複数の放射線検出素子から選択された任意の放射線検出素子について、前記放射線検出手段が検出を行う時に当該放射線検出素子が位置する点と前記放射線発生手段が位置する点とを結ぶ直線と、前記被検出体内に設定された一の平面と、の交点が実質的に定点となっているように、前記放射線発生手段及び前記放射線検出手段を移動させ、前記読み出し手段を用いて、複数フレームにわたって、前記放射線検出素子が生成した電気信号を１フレーム毎に読み出すことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る第２の放射線撮像方法は、放射線発生手段から被検知体に対して放射線を照射し、放射線検出手段を用いて前記被検知体を透過した放射線を検出する工程を有する放射線撮像方法であって、前記放射線検出手段は、前記放射線発生手段からの放射線を電気信号に変換する複数の放射線検出素子がマトリクス状に配列されて構成されており、前記放射線の照射及び前記放射線の検出に当たり、前記複数の放射線検出素子から選択された任意の放射線検出素子について、前記放射線検出手段が放射線の検出を行う時に当該放射線検出素子が位置する点と前記放射線発生手段が位置する点とを結ぶ直線と、前記被検出体内に設定された一の平面と、の交点が実質的に定点となっているように、前記放射線発生手段及び前記放射線検出手段を移動させ、複数フレームにわたって、前記放射線検出素子が生成した電気信号を１フレーム毎に読み出すことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る第１のプログラムは、放射線発生手段と、前記放射線発生手段からの放射線を電気信号に変換する複数の放射線検出素子がマトリクス状に配列されて構成され、放射線の検出を行う放射線検出手段と、前記放射線検出手段から電気信号を読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段が読み出した電気信号を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された電気信号の処理を行う信号処理手段と、を有し、前記放射線発生手段と前記放射線検出手段との間に被検出体が配置される放射線撮像装置をコンピュータに制御させるためのプログラムであって、前記複数の放射線検出素子から選択された任意の放射線検出素子について、前記放射線検出手段が放射線の検出を行う時に当該放射線検出素子が位置する点と前記放射線発生手段が位置する点とを結ぶ直線と、前記被検出体内に設定された一の平面と、の交点が実質的に定点となっているように、前記放射線発生手段及び前記放射線検出手段を移動させる手順と、前記読み出し手段を用いて、複数フレームにわたって、前記放射線検出素子が生成した電気信号を１フレーム毎に読み出す手順と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る第２のプログラムは、放射線発生手段から被検知体に対して放射線を照射し、放射線検出手段を用いて前記被検知体を透過した放射線を検出する手順をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記放射線検出手段は、前記放射線発生手段からの放射線を電気信号に変換する複数の放射線検出素子がマトリクス状に配列されて構成されており、前記放射線の照射及び前記放射線の検出に当たり、前記複数の放射線検出素子から選択された任意の放射線検出素子について、前記放射線検出手段が放射線の検出を行う時に当該放射線検出素子が位置する点と前記放射線発生手段が位置する点とを結ぶ直線と、前記被検出体内に設定された一の平面と、の交点が実質的に定点となっているように、前記放射線発生手段及び前記放射線検出手段を移動させる手順と、複数フレームにわたって、前記放射線検出素子が生成した電気信号を１フレーム毎に読み出す手順と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、放射線検出素子が生成した電気信号を１フレーム毎に読み出すため、フレーム毎に得られた情報を適当に組み合わせることが可能であり、この組み合わせを適宜調整することにより、１回の撮像で複数の断層像を得ることができる。従って、１回の撮像で所望の断層像が得られやすくなるため、撮像のやり直しを行う頻度が減少する。この結果、被検知体である患者に対する被曝線量の増加を防止することができる。また、患者の心臓の拍動や呼吸による肺の動きとＸ線の発生タイミングとを同期させた場合には、心臓周辺の断層像として鮮明で良好な断層写真を得ることもできる。更に、本発明では、フィルムを用いる必要がないため、病院内におけるフィルム保管やスペースの問題が解消されると共に、所望の断層写真を検索するための検索時間も短縮される。このため、病院内の管理、運営の面で多くの効果が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るＸ線撮像装置（放射線撮像装置）の構成を示す模式図である。
【００２０】
本実施形態には、被検出体（患者）３の上方にＸ線源２が設けられ、被検出体３の下方に放射線検出装置１が設けられている。放射線検出装置１には、Ｘ線源１から照射され被検出体３を透過してきたＸ線を電気信号に変換する複数のＸ線検出素子（画素）が設けられている。図１では、一方向に配列した１３個のＸ線検出素子を示してある。
【００２１】
更に、本実施形態には、放射線検出装置１及びＸ線源２の位置を制御する位置制御装置４が設けられている。本実施形態では、位置制御装置４がＸ線源２を被検知体３内の任意の断層面Ａに平行に移動させ、互いに等間隔で設定された幾何学的焦点Ｆ1〜ＦnにＸ線源２があるときに、Ｘ線源２によりＸ線がパルス的に発生し、放射線検出装置１によるＸ線の検出が総計でｎ回行われる。つまり、ｎフレーム分の検出により１回の撮像が行われる。また、位置制御装置４は、Ｘ線源２の移動に合わせて放射線検出装置１を移動させる。
【００２２】
フィルムを用いた従来の断層撮影法では、およそ数秒の間、Ｘ線をフィルムに多重露光している。これに対し、本実施形態では、Ｘ線を放射線検出装置１に唯１回だけ長時間露光するのではなく、点Ｆ1〜Ｆnの各位置において、Ｘ線をその都度照射し、それによって得られた画像情報を、１フレーム毎にその都度読み出す。
【００２３】
図２は、位置制御装置４による位置制御の方法を示す模式図である。位置制御装置４は、断層面Ａ内の任意の点Ａ1を透過した透過Ｘ線が到達する放射線検出装置１上の点α（Ｘ線源が位置する点と点Ａ1とを結ぶ線分の延長線上の点）の位置が一定となるようにして、放射線検出装置１をＸ線源２とは反対方向に移動させる。即ち、位置制御装置４は、放射線検出装置１上に原点を設定した場合に、Ｘ線源２が点Ｆm（ｍはｎ以下の自然数）にある時に照射され、点Ａ1を透過した透過Ｘ線が到達する点αm1の放射線検出装置１上の座標が全て一致するようにして、放射線検出装置１及びＸ線源２を移動させる。
【００２４】
ここで、位置制御装置４によるＸ線源２のｍフレーム間での移動量（例えば点Ｆ1と点Ｆmとの距離）をＬX（ｍ）とすると、これに対応するｍフレーム間での放射線検出装置１の移動量ＬS（ｍ）は数１で表される。但し、Ｄは断層面ＡとＸ線源２が移動する面との距離であり、ｄは断層面Ａと放射線検出装置１が移動する面との距離である。
【００２５】
【数１】
2005137878.tif 000003
【００２６】
また、点αm1の放射線検出装置１上の座標は不変であるため、ｍフレーム間での点αm1の移動量ｘα（ｍ）（例えば点α11と点αm1との距離）もＬSである。
【００２７】
このような位置制御が行われた場合、断層面Ａ内の他の任意の点に関しても、図３に示すように、その点を透過したＸ線が照射される放射線検出装置１上の点の位置は不変である。即ち、点ＦmにあるＸ線源２から照射され、任意の点Ａ2を透過したＸ線が到達する点αm2の放射線検出装置１上の座標は全て一致し、ｍフレーム間での点αm2の移動量もＬSである。
【００２８】
他の見方をすると、位置制御装置４を用いた制御により、任意の放射線検出素子（例えば点αm2にあるＸ線検出素子）について、放射線検出装置１（放射線検出手段）がＸ線（放射線）の検出を行う時に放射線検出素子が位置する点αm2とＸ線源２（放射線発生手段）が位置する点Ｆmとを結ぶ直線と、被検出体３内に設定された断層面Ａ（一の平面）と、の交点Ａ2が実質的に定点となっているように、Ｘ線源２及び放射線検出装置１が移動する。
【００２９】
次に、放射線検出装置１の構成について説明する。図４は、放射線検出装置１の概略的な回路構成を示す回路図である。なお、図４には、便宜上、３×３画素分のＸ線検出素子（光電変換素子）を例示している。
【００３０】
放射線検出装置１では、光電変換基板１０１に、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３がマトリクス状に配列され、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３毎にスイッチ素子（ＴＦＴ）Ｔ１−１〜Ｔ３−３が設けられている。また、スイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ３−３をオン／オフさせるための信号が伝送されるゲート配線Ｇ１〜Ｇ３、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３によって生成された電気信号が伝送される信号配線Ｍ１〜Ｍ３が設けられている。また、信号配線Ｍ１〜Ｍ３と接地電位との間には、読み出し容量素子ＣＭ１〜ＣＭ３が接続されている。例えば、読み出し容量素子ＣＭ１〜ＣＭ３の容量は、各スイッチ素子（ＴＦＴ）のゲート−ソース間の電極間容量（Ｃｇｓ）の総和（ＴＦＴ３個分）である。
【００３１】
光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３は、例えばフォトダイオードと容量素子とが並列接続されて構成されており、バイアス配線Ｖｓを介して逆方向バイアスが印加される。即ち、フォトダイオ−ドのカソ−ド電極側は正にバイアスされる。そして、フォトダイオードによって光電変換された電荷は容量素子に蓄積される。なお、バイアス配線Ｖｓは光電変換素子間で共通の配線である。これらの光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３、スイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ３−３、ゲート配線Ｇ１〜Ｇ３、信号配線Ｍ１〜Ｍ３、及びバイアス配線Ｖｓ等から放射線検出回路（光電変換回路）が構成されている。
【００３２】
放射線検出装置１には、更に、ゲート配線Ｇ１〜Ｇ３にパルス信号を印加し、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３の動作を制御するシフトレジスタ１０２、信号配線Ｍ１〜Ｍ３を介して並列して出力された信号を増幅し、直列した信号に変換して出力する読み出し用回路１０３、及びこの読み出し用回路１０３から出力された電気信号を処理する信号処理回路１０４が設けられている。なお、信号処理回路１０４には、図４に示しないが、読み出し用回路１０３から出力されたアナログ画像信号をディジタル変換するＡＤコンバータ回路（ＡＤＣ）や、ＡＤＣから出力されたディジタルデータを記憶する記憶回路（メモリ）等が含まれている。
【００３３】
なお、放射線検出装置１の放射線検出回路等の回路上には、例えばＸ線を直接吸収し電気信号に変換する材料を含有する膜が形成されているか、又は可視光を電気信号に変換する光電変換体と、Ｘ線を吸収し可視光に変換する波長変換体（蛍光体）を含有する膜との積層体が形成されている。Ｘ線を直接吸収し電気信号に変換する材料としては、例えばヨウ化鉛（ＰｂＩ2）、ヨウ化水銀（ＨｇＩ2）、セレン（Ｓｅ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）が挙げられる。また、光電変換体としては、例えばアモルファスシリコンを主たる材料にした光電変換素子が挙げられ、波長変換体（蛍光体）としては、酸化ガドリニウム（Ｇｄ2Ｏ3）、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等を主たる母体材料とした材料が挙げられる。なお、図１には、これらの材料は示していない。
【００３４】
次に、読み出し用回路１０３の構成について説明する。図５は、読み出し用回路１０３の概略的な回路構成を示す回路図である。なお、図５には、便宜上、信号配線Ｍ１〜Ｍ３に対応する部分を例示している。
【００３５】
読み出し用回路１０３には、信号配線Ｍ１〜Ｍ３の電位をリセットするためのスイッチＲＥＳ１〜ＲＥＳ３、信号配線Ｍ１〜Ｍ３の信号を増幅するアンプＡＭＰ１〜ＡＭＰ３、これらのアンプＡＭＰ１〜ＡＭＰ３によって増幅された信号を一時的に記憶するサンプルホールド容量素子ＣＬ１〜ＣＬ３、サンプルホールド容量素子ＣＬ１〜ＣＬ３がサンプルホールドするタイミングを制御するためのスイッチＳｎ１〜Ｓｎ３、バッファアンプＢＵ１〜ＢＵ３、及び並列信号を直列変換するためのスイッチＳｒ１〜Ｓｒ３が設けられている。更に、読み出し用回路１０３には、並列信号を直列変換するためのパルス信号をスイッチＳｒ１〜Ｓｒ３に与えるシフトレジスタ１０５、及び直列変換された信号を出力するバッファアンプ１０６が設けられている。
【００３６】
次に、信号処理回路１０４の構成について説明する。図６は、信号処理回路１０４の概略的な回路構成を示す回路図である。
【００３７】
信号処理回路１０４には、読み出し用回路１０３から出力されたＸ線情報を含むアナログ信号をディジタル信号に変換するＡＤコンバータ回路（ＡＤＣ）１０７が設けられている。ＡＤＣ１０７の分解能は、診断目的に応じて調節することができ、胸部Ｘ線撮影の場合、１２ビット〜１４ビット以上とすることが妥当である。更に、信号処理回路１０４には、ＡＤＣ１０７から出力されたディジタル信号が表すデータを格納するｎ個の記憶回路（メモリ）１０８−１〜１０８−ｎが設けられている。記憶回路１０８−１には、点Ｆ1にあるＸ線源２から照射され到達したＸ線から変換された信号が格納され、記憶回路１０８−２には、点Ｆ2にあるＸ線源２から照射され到達したＸ線から変換された信号が格納され、同様にして、記憶回路１０８−ｎには、点ＦnにあるＸ線源２から照射され到達したＸ線のデータが格納される。そして、記憶回路（メモリ）１０８−１〜１０８−ｎに格納されたデータは、信号処理回路１０８内で、コンピュータであるＣＰＵ（中央演算処理装置）１０９等によって処理される。
【００３８】
次に、本実施形態に係るＸ線撮像装置の１フレーム分の動作について説明する。図７は、Ｘ線撮像装置の１フレーム分の動作を示すタイミングチャートである。図７に示すように、１フレームは光電変換期間（Ｘ線照射期間）と読み出し期間とから構成されている。
【００３９】
光電変換期間（Ｘ線照射期間）では、ゲート配線Ｇ１〜Ｇ３をロウ（Ｌｏｗ）とし、全てのＴＦＴをオフ状態としておく。この状態において、光源（Ｘ線）をパルス的にオンとすると、被検知体３を透過したＸ線が各光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３に照射され、Ｘ線の量に対応した信号電荷が容量素子に蓄積される。その後、光源がオフとなるが、この後でも、信号電荷は容量素子に保持され続ける。
【００４０】
読み出し期間では、読み出し動作を、第１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３、第２行目の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−３、第３行目の光電変換素子Ｓ３−１〜Ｓ３−３の順で行う。
【００４１】
第１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３の読み出しでは、スイッチ素子（ＴＦＴ）Ｔ１−１〜Ｔ１−３のゲート配線Ｇ１にシフトレジスタ１０２からゲートパルスを与える。これにより、スイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ１−３がオン状態になり、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３に蓄積されていた信号電荷が、信号配線Ｍ１〜Ｍ３に転送される。前述のように、信号配線Ｍ１〜Ｍ３には、読み出し容量素子ＣＭ１〜ＣＭ３が付加されているため、信号電荷はスイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ１−３を介して、読み出し容量素子ＣＭ１〜ＣＭ３に転送される。そして、読み出し容量素子ＣＭ１〜ＣＭ３に転送された信号電荷は、読み出し用回路１０３内のアンプＡＭＰ１〜ＡＭＰ３によって増幅される。
【００４２】
更に、アンプＡＭＰ１〜ＡＭＰ３によって増幅された信号電荷は、サンプルホールド容量素子ＣＬ１〜ＣＬ３に転送され、ＳＭＰＬ信号をオンした後、オフすると、サンプルホールド容量素子ＣＬ１〜ＣＬ３に保持（ホールド）される。次に、シフトレジスタ１０５から、スイッチＳｒ１、Ｓｒ２、Ｓｒ３にこの順番でパルス信号を印加すると、サンプルホールド容量素子ＣＬ１〜ＣＬ３にホールドされていた信号が、バッファアンプＢＵ１〜ＢＵ３を介してサンプルホールド容量素子ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３の順でアンプ１０６によって増幅された後、出力される。ここで、バッファアンプＢＵ１〜ＢＵ３から出力されたアナログ信号がアンプ１０４から出力されるため、バッファアンプＢＵ１〜ＢＵ３、シフトレジスタ１０５、スイッチＳｒ１〜Ｓｒ３及びアンプ１０６から構成される回路をアナログマルチプレクサと称することもできる。従って、光電変換素子Ｓ１−１、Ｓ１−２及びＳ１−３によって生成された１行分の光電変換信号がアナログマルチプレクサにより順次出力されるということもできる。
【００４３】
第２行目を構成する光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−３の読み出し動作、第３行目を構成する光電変換素子Ｓ３−１〜Ｓ３−３の読み出し動作も、第１行目と同様に行う。第１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３からの読み出し時にＳＭＰＬ信号を用いて信号配線Ｍ１〜Ｍ３の信号をサンプルホールド容量素子ＣＬ１〜ＣＬ３にサンプルホールドしておくことにより、ＣＲＥＳ信号を用いて信号配線Ｍ１〜Ｍ３の電位をＧＮＤ電位にリセットした後に、ゲート配線Ｇ２のゲートパルスを印加することができる。即ち、信号の重畳が生じないため、シフトレジスタ１０５を用いて第１行目の信号を直列変換している間に、並行してシフトレジスタ１０２を用いて第２行目の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−３の信号電荷を転送することができる。これらの動作により、第１行目から第３行目までの光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３の信号電荷を出力することができる。
【００４４】
ここで、本実施形態に係るＸ線撮像装置を用いてＸ線断層写真を得る方法について説明する。先ず、放射線検出装置１及びＸ線源２を、図２及び図３に示すように移動させながら、ｎフレームの検出を上記の方法に従って行う。この結果、第ｍフレームのデータが記憶回路１０８−ｍに格納される。
【００４５】
被検知体３内の撮影対象とする断層面が、被検知体３を透過したＸ線が放射線検出装置１上に照射される点の座標が不変な点の集合からなる断層面（例えば図２及び図３に示す断層面Ａ）である場合には、同一の光電変換素子（画素）から読み出され、記憶回路１０８−ｍに一旦格納されたデータを、図８に示すように、そのまま１０フレーム間で足し合わせ、その総和を求めればよい。即ち、図８に示すように、例えば点Ａ30の像を得ようとする場合には、第１フレーム〜第１０フレームの全１０フレームについて、画素“ａ３３”のデータを記憶回路１０８−１〜記憶回路１０８−０から読み出し、これらを足し合わせてその総和を求めればよい。これは、そのまま足し合わせた画素データには、断層面Ａ内の同一点のＸ線情報が含まれているからである。そして、撮影対象である断層面Ａ内の各点について画素データの平均値を求めることにより、断層面ＡのＸ線断層写真を得ることができる。なお、図８では、便宜上、「ｎ＝１０」とし、Ｘ線源２が点Ｆ1〜点Ｆ10にある時に、放射線検出装置１によるＸ線の検出が行われ、１０フレームから１のＸ線断層写真が得られるものとしているが、ｎの値は１０である必要はない。また、図８中の“ａ２３”〜“ａ５１”は、放射線検出装置１に、その移動方向に沿って配置された画素（光電変換素子）に付したの番号である。
【００４６】
次に、図９に示すように、断層面ＡからＸ線源２側に距離ｈだけ離間した断層面ＢのＸ線断層写真を得る方法について説明する。
【００４７】
上述のように、本実施形態では、ｍフレームの間にＸ線源２がＬX（ｍ）だけ移動し、放射検出装置１がＬS（ｍ）だけ移動する。従って、断層面Ｂ内で点Ａ1の直上に位置する点Ｂ1に関し、点Ｂ1を透過したＸ線が到達する放射線検出装置１上の点βm1のｍフレームの間での移動量ｘβ（ｍ）は数２で表される。
【００４８】
【数２】
2005137878.tif 000004
【００４９】
従って、移動量ｘβ（ｍ）は放射線検出装置１の移動量ＬS（ｍ）とは一致しておらず、同一の光電変換素子（画素）から読み出されたデータをそのままｎフレーム間で足し合わせただけでは、断層面ＢのＸ線断層写真は得られない。
【００５０】
ここで、点βm1の放射線検出装置１上の座標に着目すると、点βm1の放射線検出装置１上の座標は、ｍフレームの間に、数３で表される量ＺX（ｍ）だけ第１フレーム時の座標からずれていることになる。
【００５１】
【数３】
2005137878.tif 000005
【００５２】
ここで、上述したように、位置制御装置４によるＸ線源２の連続した２フレーム間での移動量ＬX（２）は一定であるため、ずれ量ＺX（２）も一定である。従って、数３より、点βm1は１フレーム毎に（連続した２フレーム間で）一定量ずつずれていることになる。
【００５３】
このため、例えば、連続した２フレーム間でのずれの量ＺX（２）（ｘβ（２）−ＬS（２））が２画素分（２個の光電変換素子分）に相当している場合には、記憶回路１０８−１〜１０８−ｎに格納されているデータの処理に当たり、読み出されたデータを２画素分ずつずらしながらｎフレーム間で足し合わせてその総和を求めればよい。即ち、図１０に示すように、例えば点Ｂ30の像を得ようとする場合には、第１フレームについては、画素“ａ４３”のデータを記憶回路１０８−１から読み出し、第２フレームについては、画素“ａ４３”から２画素ずれた画素“ａ４１”のデータを記憶回路１０８−２から読み出し、第３フレームについては、画素“ａ４１”から２画素ずれた画素“ａ３９”のデータを記憶回路１０８−２から読み出し、以下順次２画素分のずれを設定しながら、最後に、第１０フレームについて、画素“ａ２７”（第９フレームの読み出し対象）から２画素ずれた画素“ａ２５”のデータを記憶回路１０８−１０から読み出し、これらを足し合わせてその総和を求めればよい。これは、第１フレームから第１０フレームまでの間に得られた画素データに関し、２画素ずつずれた画素データには、断層面Ｂ内の同一点のＸ線情報が含まれているからである。そして、撮影対象である断層面Ｂ内の各点について画素データの平均値を求めることにより、断層面ＢのＸ線断層写真を得ることができる。
【００５４】
また、断層面Ｂ内の点の画素データが得られる機構は、次のように考えることもできる。
【００５５】
図１１に示すように、点Ｆ1にあるＸ線源２から断層面Ａ内の点Ｃ1に照射されたＸ線は、その延長線上にある放射線検出装置１上の点Ｐ1に照射され、点ＦnにあるＸ線源２から点Ｃ1に照射されたＸ線は、その延長線上にある放射線検出装置１上の点Ｐ2に照射され、点Ｃ1が断層面Ａ内の点であるため、上述のように、点Ｐ2の放射線検出装置１上の座標は点Ｐ1の放射線検出装置１上の座標と一致する。即ち、点Ｐ2に位置する画素は点Ｐ1に位置する画素と同じものである。同様に、点Ｆ1にあるＸ線源２から断層面Ａ内の点Ｃ2に照射されたＸ線は、その延長線上にある放射線検出装置１上の点Ｑ1に照射され、点ＦnにあるＸ線源２から点Ｃ2に照射されたＸ線は、その延長線上にある放射線検出装置１上の点Ｑ2に照射され、点Ｃ2が断層面Ａ内の点であるため、上述のように、点Ｑ2の放射線検出装置１上の座標は点Ｑ1の放射線検出装置１上の座標と一致する。従って、線分Ｐ1Ｑ1と線分Ｐ2Ｑ2との間には、数４の等式が成り立つ。
【００５６】
【数４】
2005137878.tif 000006
【００５７】
また、図１２に示すように、点Ｆ1に位置するＸ線源から照射され、点Ｐ1に到達したＸ線（Ｘ線Ｆ1→Ｐ1）から得られる情報には、点Ｃ1の情報だけでなく、断層面Ｂ内の点Ｅ1の情報も含まれている。同様に、点Ｆnに位置するＸ線源から照射され、断層面Ｂ内の点Ｅ1を経て点Ｐ3に到達したＸ線（Ｘ線Ｆn→Ｐ3）から得られる情報にも、点Ｅ1の情報が含まれている。但し、点Ｐ1と点Ｐ3とでは、放射線検出装置１上の座標が相違している。即ち、点Ｐ1に位置する画素と点Ｐ3に位置する画素とは相違している。一方、前述のように、点Ｐ1に位置する画素と点Ｐ2に位置する画素とは同一である。従って、点Ｐ2と点Ｐ3との間隔だけ点Ｐ2から離れた画素に、点Ｅ1の情報を含むＸ線が点ＦnのＸ線源２から照射されたことになる。
【００５８】
ここで、三角形△ＦnＥ2Ｅ1と三角形△ＦnＰ2Ｐ3との間には、相似の関係が成り立ち、数５の等式が成り立つ。
【００５９】
【数５】
2005137878.tif 000007
【００６０】
なお、点Ｅ2は、点Ｆnに位置するＸ線源から照射され、断層面Ａ内の点Ｃ1を経て点Ｐ2に到達するＸ線（Ｘ線Ｆn→Ｐ2）が経路とする断層面Ｂ内の点である。
【００６１】
従って、点Ｆnに位置するＸ線源から照射され、点Ｐ2に到達したＸ線（Ｘ線Ｆn→Ｐ2）から得られる情報には、点Ａ3の情報だけでなく、断層面Ｂ内の点Ｅ2の情報も含まれている。同様に、点Ｆ1に位置するＸ線源から照射され、断層面Ｂ内の点Ｅ2を経て点Ｐ0に到達したＸ線（Ｘ線Ｆ1→Ｐ0）から得られる情報にも、点Ｅ2の情報が含まれている。但し、点Ｐ0と点Ｐ2とでは、放射線検出装置１上の座標が相違している。即ち、点Ｐ0に位置する画素と点Ｐ2に位置する画素とは相違している。一方、前述のように、点Ｐ1に位置する画素と点Ｐ2に位置する画素とは同一である。従って、点Ｐ1と点Ｐ0との間隔だけ点Ｐ1から離れた画素に、点Ｅ2の情報を含むＸ線が点Ｆ1のＸ線源２から照射されたことになる。
【００６２】
ここで、三角形△Ｆ1Ｅ2Ｅ1と三角形△Ｆ1Ｐ0Ｐ1との間には、相似の関係が成り立ち、数６の等式が成り立つ。
【００６３】
【数６】
2005137878.tif 000008
【００６４】
従って、数５及び数６より数７の等式が成り立つ。
【００６５】
【数７】
2005137878.tif 000009
【００６６】
また、図１３に示すように、点Ｆnに位置するＸ線源から照射され、点Ｑ2に到達したＸ線（Ｘ線Ｆn→Ｑ2）から得られる情報には、点Ｃ2の情報だけでなく、断層面Ｂ内の点Ｅ3の情報も含まれている。同様に、点Ｆ1に位置するＸ線源から照射され、断層面Ｂ内の点Ｅ3を経て点Ｑ0に到達したＸ線（Ｘ線Ｆ1→Ｑ0）から得られる情報にも、点Ｅ3の情報が含まれている。
【００６７】
ここで、三角形△Ｆ1Ｅ3Ｅ4と三角形△Ｆ1Ｑ0Ｑ1との間には、相似の関係が成り立ち、数８の等式が成り立つ。
【００６８】
【数８】
2005137878.tif 000010
【００６９】
なお、点Ｅ4は、点Ｆ1に位置するＸ線源から照射され、断層面Ａ内の点Ｃ2を経て点Ｑ1に到達するＸ線（Ｘ線Ｆ1→Ｑ1）が経路とする断層面Ｂ内の点である。
【００７０】
従って、点Ｆ1に位置するＸ線源から照射され、点Ｑ1に到達したＸ線（Ｘ線Ｆ1→Ｑ1）から得られる情報には、点Ｃ2の情報だけでなく、断層面Ｂ内の点Ｅ4の情報も含まれている。同様に、点Ｆnに位置するＸ線源から照射され、断層面Ｂ内の点Ｅ4を経て点Ｑ3に到達したＸ線（Ｘ線Ｆn→Ｑ3）から得られる情報にも、点Ｅ4の情報が含まれている。
【００７１】
ここで、三角形△ＦnＥ3Ｅ4と三角形△ＦnＱ2Ｑ3との間には、相似の関係が成り立ち、数９の等式が成り立つ。
【００７２】
【数９】
2005137878.tif 000011
【００７３】
従って、数８及び数９より数１０の等式が成り立つ。
【００７４】
【数１０】
2005137878.tif 000012
【００７５】
更に、図１１に示すように、三角形△Ｆ1Ｅ2Ｅ4と三角形△Ｆ1Ｐ0Ｑ1との間には、相似の関係が成り立ち、数１１の等式が成り立つ。
【００７６】
【数１１】
2005137878.tif 000013
【００７７】
同様に、三角形△ＦnＥ2Ｅ4と三角形△ＦnＰ2Ｑ3との間には、相似の関係が成り立ち、数１２の等式が成り立つ。
【００７８】
【数１２】
2005137878.tif 000014
【００７９】
従って、数１１及び数１２より数１３の等式が成り立つ。
【００８０】
【数１３】
2005137878.tif 000015
【００８１】
そして、数４、数７、数１０及び数１３より数１４の関係が成り立つ。
【００８２】
【数１４】
2005137878.tif 000016
【００８３】
数１４より、本実施形態では、位置制御装置４による放射線検出装置１及びＸ線源２の位置の制御によって、断層面ＡからＸ線源２側に離間した断層面Ｂを構成する点の情報が、すべて等間隔分だけ離れた光電変換素子（画素）に投影されているということができる。
【００８４】
次に、Ｘ線源２が点Ｆ1から点Ｆnまで移動したときの光電変換素子（画素）のずれ量に相当する線分Ｑ0Ｑ1の長さについて説明する。先ず、三角形△Ｅ3Ｆ1Ｆnと三角形△Ｅ3Ｑ0Ｑ2との間には、相似の関係が成り立ち、数１５の等式が成り立つ。
【００８５】
【数１５】
2005137878.tif 000017
【００８６】
従って、線分Ｑ0Ｑ2の長さは数１６で表される。
【００８７】
【数１６】
2005137878.tif 000018
【００８８】
また、三角形△Ｃ2Ｆ1Ｆnと三角形△Ｃ2Ｑ1Ｑ2との間には、相似の関係が成り立ち、数１７の等式が成り立つ。
【００８９】
【数１７】
2005137878.tif 000019
【００９０】
従って、線分Ｑ1Ｑ2の長さは数１８で表される。
【００９１】
【数１８】
2005137878.tif 000020
【００９２】
数１６及び数１８から線分Ｑ0Ｑ1の長さは数１９で表される。
【００９３】
【数１９】
2005137878.tif 000021
【００９４】
数１９より、断層面ＡとＸ線源２が移動する平面との距離Ｄ、断層面Ａと放射線検出装置１が移動する平面との距離ｄ、断層面Ｂと断層面Ａとの距離ｈ、Ｘ線源２の総移動距離を示す線分Ｆ1Ｆnの長さの４つの変数に基づいて、断層面Ｂを構成する点の情報が得られる光電変換素子（画素）の位置を特定できる。換言すれば、上記４つの変数を用いることにより、患者の任意の断層情報、即ちＸ線断層写真を得ることができる。
【００９５】
そして、例えば「ｎ＝１０」とした場合、線分Ｑ0Ｑ1の長さは数２０で表される。
【００９６】
【数２０】
2005137878.tif 000022
【００９７】
ここで、線分Ｑ0Ｑ1の長さはＸ線源２が点Ｆ1から点Ｆnまで移動したときの光電変換素子（画素）のずれ量ＺX（１０）に相当し、また、線分Ｆ1Ｆnの長さは、ＬX（１０）に相当する。従って、数２０は数２１のように表すこともできる。
【００９８】
【数２１】
2005137878.tif 000023
【００９９】
そして、これを一般化すると数３と同じ式（数２２）が導き出される。
【０１００】
【数２２】
2005137878.tif 000024
【０１０１】
数３及び数２２における「ＬX（ｍ）」、「Ｄ」及び「ｄ」の各値は、撮影開始時に決定する固定値であり、「ｈ」は撮影対象とする断層面に応じて信号処理時に選択することができる。従って、上述の説明では、連続した２フレーム間で２画素のずれが生じる場合の信号処理の例を挙げているが、本実施形態によれば、「ｈ」の値を変化させることにより、断層面Ｂのみならず任意の断層面のＸ線断層写真を得ることが可能である。
【０１０２】
なお、断層面Ａについては、上述のように、画素ずらしを施すことなくそのまま積算することにより、Ｘ線断層写真が得られるが、見方を変えれば、数３及び数２２において、ｈが０となるため、ＺX（ｍ）＝０ととらえることもできる。
【０１０３】
また、光電変換素子（画素）は、図４に示すように、２次元空間に等ピッチで配置されている。これに対し、数３及び数２２から得られるＺX（ｍ）、特にＺX（２）の値が画素ピッチの整数倍とならない場合もある。このような場合には、ＺX（２）を画素ピッチで除して得られた値の小数点以下を四捨五入することによって整数値を得てもよく、繰り上げ又は繰り下げによって整数値を得てもよい。つまり、連続した２フレーム間での光電変換素子（画素）のずれ量ＺX（２）に基づいて特定される画素に最も近い画素からの読み出しデータを選択できればよい。
【０１０４】
なお、上述の説明では、位置制御装置４によって放射線検出装置１及びＸ線源２の位置を制御するに際して、Ｘ線源２を点Ｆ1、点Ｆ2・・・、点Ｆnの各点で停止させ、Ｘ線を照射させているが、特にＸ線の照射を停止させる必要はなく、Ｘ線の照射を継続しながらＸ線源２を連続的に移動させてもよい。同様に、放射線線検出装置１についても、検出（読み出し）の度に放射線線検出装置１の移動を停止させる必要はなく、連続的に移動させながら検出を行ってもよい。但し、停止させて撮影した場合と比較すると、連続的な撮影を行った場合には断層画像の品位が若干劣化することもあり得る。
【０１０５】
また、上述の説明では、１０フレームから１枚のＸ線断層写真が得られるとしているが、移動距離ＬX（２）及びＬS（２）をより細かく設定して撮影枚数を多くするほど、得られる断層写真の画像品位は向上する。
【０１０６】
また、放射線検出装置１及びＸ線源２の移動方向は、１次元方向に限定されるものではなく、例えば図１の紙面の奥行き方向にも放射線検出装置１及びＸ線源２を移動させて２次元方向に移動させてもよい。この場合、信号処理の方法は多少複雑化するが、図８及び図１０に示すような方法を２次元方向に適用した信号処理を行えばよい。
【０１０７】
また、放射線検出装置１及びＸ線源２の移動は直線的である必要はなく、曲線的にこれらを移動させてもよい。例えば、円軌道、楕円軌道又は渦巻き軌道で放射線検出装置１及びＸ線源２を移動させてもよい。
【０１０８】
また、放射線検出装置１とＸ線源２とを互いに平行に移動させる必要はなく、被検知体３内の任意の点を中心に放射線検出装置１及びＸ線源２を円弧状に移動させてもよい。
【０１０９】
なお、心臓やその近傍のＸ線断層写真を得ようとする場合には、撮影の段階で患者の心臓の動きを検知しながら、それに同期をさせながら、心臓の動きが小さい期間にＸ線を発生させることが好ましい。図１４は、心臓のＸ線断層写真を得る場合に好ましい制御方法を示すタイミングチャートである。
【０１１０】
図１４に示すように、患者の心臓の拍動を考慮し、心臓の動きが小さい期間にＸ線を発生させることにより、心臓の動きに左右されない断層写真を得ることができる。特に、胸部断層画像において、心臓近辺の情報を鮮明に採取することができるようになるため、診断能率が向上する。
【０１１１】
ここで、心臓の拍動を検知する方法としては、通常の心電図を得る方式で検知してもよく、また、血圧を測定するように圧力を検知してもよい。
【０１１２】
心臓の心拍を検知する方法としては、いくつかの方法がある。例えば、健康診断などで使われている最も一般的な十二誘導心電図と呼ばれる測定方法があり、この方法では、体表面に装着した複数の電極を用い、心臓の筋肉が収縮するごとに発生する微量の活動電流の変化（心電図）を検知する。
【０１１３】
一般にこの方法は、電極は左右の手首、足首の４カ所と、心臓のまわりの胸部に６カ所に装着し、電気配線が多いため、その配線は、Ｘ線断層画像を撮影するときにＸ線を遮る部材となってしまい、状況によっては正確な画像が得られなくなる短所となる。また、電極装着には時間がかかるといった短所がある。
【０１１４】
また、心臓の心拍を検知するの別の方法として、血圧（血管の圧力差）を測定するような圧力を検知する方法がある。この方法では、圧力センサを上腕に装着してもよいし、指に装着してもよい。但し、圧力センサで検知する場合、心臓の動きに対して圧力センサの信号ピーク位置には、遅延が生ずるため、その遅延分を補正して、心臓の動きが最小となる地点でＸ線を照射させることが好ましい。その遅延量は個人により若干異なるために、心臓の動きが最小となる遅延時間の予測が、むずかしい。
【０１１５】
また、心臓の心拍を検知するの別の方法として、心音を検知する方法がある。この方法では、マイクロフォンを内蔵したプローブを患者の胸部に当て心音を検知する。マイクロフォンを高感度にできれば、心臓に近い左胸部だけではなく、離れた部位に当てても検知可能である。ピックアップした信号は、ワイヤレス構造にして離れた装置に飛ばすことも可能であり。きわめて小型で軽量の心拍検知センサとなる。
【０１１６】
また、心臓の心拍を検知するの別の方法として、脈波（血管容積の変化）を検知する方法がある。脈波とは、身体組織のある部分への血液の流入によって生じる容積変化を体表面から波形としてとらえたものであり、いわば血管運動反応である。心臓の動きそのものに１対１に対応するのではなく、末梢血管の運動を測定することによって、間接的には心電図の心拍の間隔と同様の意味を持つ情報が得られる。脈波の検知方法のひとつとしては、近赤外光を皮膚表面から照射し、受光素子で透過光または反射光を検出する方法がある。透過光又は反射光が測定部位に流れている血流量によって変化することを利用し、血流量の変化を電気信号に変換する。計測部位としては、指尖や耳朶が良く選ばれる。脈波を検知する方法においても、圧力センサで検知する方法と同様に、検知信号と心臓の動きが最小となるタイミングとの時間関係を掌握した状態で、心臓の動きが最小となる時点でＸ線を照射することが好ましい。
【０１１７】
また、肺やその近傍のＸ線断層写真を得ようとする場合には、心臓の拍動ではなく、患者の呼吸にＸ線の発生を同期させることが好ましい。即ち、胸の動きが小さい期間にＸ線を発生させる。このような制御を行うことにより、良質な胸部断層画像が得られる。この場合、心臓の拍動と比較すると呼吸の周期が長いため、撮影には多少時間がかかる。更に、呼吸及び心臓の両方の動きにＸ線を同期させてもよい。
【０１１８】
患者の呼吸を検知する方法としては、例えば、患者の鼻腔近傍に配備された呼吸による吸気又は吸気を検知する方法や、患者の気管支又は肺野部にマイクロフォンを配置し呼吸音を検知する方法がある。
【０１１９】
本発明の実施形態は、例えばコンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかか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又は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も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムも本発明の実施形態として適用することができる。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。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の実施形態に係るＸ線撮像装置（放射線撮像装置）の構成を示す模式図である。
【図２】位置制御装置４による位置制御の方法を示す模式図である。
【図３】位置制御装置４による位置制御と断層面Ａ内の点の投射影との関係を示す模式図である。
【図４】放射線検出装置１の概略的な回路構成を示す回路図である。
【図５】読み出し用回路１０３の概略的な回路構成を示す回路図である。
【図６】信号処理回路１０４の概略的な回路構成を示す回路図である。
【図７】Ｘ線撮像装置の１フレーム分の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】断層面Ａの断層像を得る際の信号処理回路１０４による処理を示す図である。
【図９】断層面ＢのＸ線断層写真を得る方法を示す模式図である。
【図１０】断層面Ｂの断層像を得る際の信号処理回路１０４による処理を示す図である。
【図１１】断層面Ｂ内の点の画素データが得られる機構を示す模式図である。
【図１２】被検知体３内の点Ｃ1、Ｅ1及びＥ2とこれらの投射影との関係を示す模式図である。
【図１３】被検知体３内の点Ｃ2、Ｅ3及びＥ4とこれらの投射影との関係を示す模式図である。
【図１４】心臓のＸ線断層写真を得る場合に好ましい制御方法を示すタイミングチャートである。
【図１５】従来のフィルムを用いた断層撮影法を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１：放射線検出装置
２：Ｘ線源
３：被検知体
４：位置制御装置
１０１：光電変換基板
１０２：シフトレジスタ
１０３：読み出し用回路
１０４：信号処理回路
１０５：シフトレジスタ
１０６：バッファアンプ
１０７：ＡＤコンバータ回路
１０８−１〜１０８−ｎ：メモリ
１０９：中央演算処理装置
【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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