(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の一方の側に放射線照射手段を配置するとともに、前記被検体に対して前記放射線照射手段の反対側には前記被検体を透過する放射線を検出して投影画像を取得する放射線検出手段を配置し、前記放射線照射手段及び前記放射線検出手段を前記被検体の長手方向に沿って互いに同じ方向に相対的に平行移動させ、前記放射線照射手段及び前記放射線検出手段が前記被検体に対して所定のピッチ相対移動する度に、前記放射線照射手段から放射線を照射して前記放射線検出手段によって投影画像を取得し、前記投影画像に基づいて再構成処理を行い、前記被検体の断層画像を生成する放射線撮像装置において、
前記投影画像のそれぞれを、前記被検体の長手方向に沿って前記所定のピッチ毎に分解することにより、前記所定のピッチに対応する放射線の投影角度毎に分解された部分投影画像を生成する投影画像分解手段と、
前記投影画像のそれぞれの部分投影画像を、同一の投影角度毎に、その投影画像が取得された順序に従って順次結合して合成投影画像を形成する画像合成手段と、
前記画像合成手段によって形成された合成投影画像において、前記被検体が存在しない領域を検出し、その画像領域の画素値を予め決定された値に置き換えることによって前記合成投影画像を前処理する画像前処理手段と、
前記画像前処理手段によって前処理された合成投影画像に基づいて再構成処理を行い、前記被検体の断層画像を生成する再構成処理手段と、を備えていることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記画像前処理手段は、前記合成投影画像において、隣接する画素の画素値の差が予め決定された値以上となる位置を順次検出して前記被検体と該被検体が存在しない領域との境界線を求めることにより、前記被検体が存在しない領域を検出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】
前記画像前処理手段は、前記合成投影画像において、前記被検体が存在する領域の画素値の最大値として予め決定された参照値より大きい画素値の領域を前記被検体が存在しない領域として検出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４】
前記放射線放出手段及び前記放射線検出手段は前記被検体に対して互いに同じ速度で相対的に平行移動することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の放射線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の一方の側に放射線照射手段を、反対の側には放射線検出手段をそれぞれ配置し、放射線照射手段及び放射線検出手段を被検体の長手方向に沿って互いに同じ方向に相対的に平行移動させ、放射線照射手段及び放射線検出手段が被検体に対して所定のピッチ相対移動する度に、放射線照射手段から放射線を照射して放射線検出手段によって投影画像を取得し、投影画像に基づいて再構成処理を行い、被検体の断層画像を生成する放射線撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放射線撮像装置として、例えば、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography)装置がある。Ｘ線ＣＴ装置においては、被検体の一方の側にＸ線管が配置されるとともに、被検体に対してＸ線管の反対側にはＸ線検出器が配置され、Ｘ線管及びＸ線検出器が一体となって被検体のまわりを回転せしめられ、この回転運動の間に、Ｘ線管から被検体に対して放射線が照射され、透過Ｘ線がＸ線検出器によって検出されて、一定の回転角度毎に、被検体の投影画像が取得される。そして、投影画像から再構成処理によって被検体の断層画像が求められる。
【０００３】
そして、Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線管やＸ線検出器を回転させるための回転駆動機構が必要とされるが、かかる回転駆動機構は一般に高価であり、特に、正確な断層画像を得るためには高精度で動作するより高価な回転駆動機構が要求される。
【０００４】
これに対し、被検体の体軸方向に沿ってＸ線管及びＸ線検出器を互いに相対的に平行移動させ、取得した複数の投影画像から再構成処理によって、任意の高さ位置の断層画像を生成するＸ線断層撮影装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このＸ線断層撮影装置は、Ｘ線ＣＴ装置と比較して、生成される断層画像の解像度は劣るものの、Ｘ線管及びＸ線検出器を平行移動させるだけでよく、Ｘ線管及びＸ線検出器に対する回転駆動機構が不要であるという利点を有し、胸部、関節、消化器等の多くの人体部位の診断に有効利用されている。
【０００５】
しかしながら、このＸ線断層撮影装置においては、Ｘ線検出器として、近年、プラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）が使用され、以前のイメージ・インテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）に比べて視野が広くなったといえども、関心領域から離れるほど解像度が落ちるためにその視野が限られており、人体の体軸方向に沿った長い視野の断層撮影には対応することができなかった。
【０００６】
加えて、このＸ線断層撮影装置では、複数の投影画像から任意の高さの断層画像を形成する際に、画像の連結部分に継ぎ目が見えてしまうという問題があった。特に、これは、被検体が存在しない領域を通過したＸ線による投影画像の部分で顕著となり、断層画像を再構成した場合に、被検体が存在しない領域に波状のアーチファクトが現れる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２３６９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の課題は、波状のアーチファクトが生じず鮮明で、しかも長い視野の断層画像を得ることができる放射線撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、被検体の一方の側に放射線照射手段を配置するとともに、前記被検体に対して前記放射線照射手段の反対側には前記被検体を透過する放射線を検出して投影画像を取得する放射線検出手段を配置し、前記放射線照射手段及び前記放射線検出手段を前記被検体の長手方向に沿って互いに同じ方向に相対的に平行移動させ、前記放射線照射手段及び前記放射線検出手段が前記被検体に対して所定のピッチ相対移動する度に、前記放射線照射手段から放射線を照射して前記放射線検出手段によって投影画像を取得し、前記投影画像に基づいて再構成処理を行い、前記被検体の断層画像を生成する放射線撮像装置において、前記投影画像のそれぞれを、前記被検体の長手方向に沿って前記所定のピッチ毎に分解することにより、前記所定のピッチに対応する放射線の投影角度毎に分解された部分投影画像を生成する投影画像分解手段と、前記投影画像のそれぞれの部分投影画像を、同一の投影角度毎に、その投影画像が取得された順序に従って順次結合して合成投影画像を形成する画像合成手段と、前記画像合成手段によって形成された合成投影画像において、前記被検体が存在しない領域を検出し、その画像領域の画素値を予め決定された値に置き換えることによって前記合成投影画像を前処理する画像前処理手段と、前記画像前処理手段によって前処理された合成投影画像に基づいて再構成処理を行い、前記被検体の断層画像を生成する再構成処理手段と、を備えていることを特徴とする放射線撮像装置を構成したものである。
【００１０】
上記構成において、好ましくは、前記画像前処理手段は、前記合成投影画像において、隣接する画素の画素値の差が予め決定された値以上となる位置を順次検出して前記被検体と該被検体が存在しない領域との境界線を求めることにより、前記被検体が存在しない領域を検出し、あるいは、前記画像前処理手段は、前記合成投影画像において、前記被検体が存在する領域の画素値の最大値として予め決定された参照値より大きい画素値の領域を前記被検体が存在しない領域として検出する。
また、前記放射線放出手段及び前記放射線検出手段は前記被検体に対して互いに同じ速度で相対的に平行移動することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、放射線照射手段及び放射線検出手段を前記被検体の長手方向に沿って互いに同じ方向に相対的に平行移動させ、放射線照射手段及び放射線検出手段が被検体に対して所定のピッチ相対移動する度に、放射線照射手段から放射線を照射して放射線検出手段によって投影画像を取得し、各投影画像を所定のピッチに対応する放射線の投影角度毎に分解して部分投影画像を生成し、部分投影画像を、同一の投影角度毎に、その投影画像が取得された順序に従って順次結合して合成投影画像を形成し、合成投影画像において被検体が存在しない領域を検出し、その領域の画素値を予め決定された値に置き換えることによって合成投影画像を前処理し、前処理した合成投影画像に基づいて再構成処理を行って被検体の断層画像を生成するので、波状のアーチファクトが現れず非常に鮮明で、長い視野の断層画像が得られ、より迅速かつ正確な断層画像による診断を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例について説明する。図１は、本発明の１実施例による放射線撮像装置の構成を示すブロック図である。この実施例では、放射線撮像装置は、Ｘ線断層撮影装置として構成されるが、本発明は、Ｘ線断層撮影装置のほかに、ＰＥＴ(Positron Emission Tomography)装置や、ＳＰＥＣＴ(Single Photon Emission CT)装置等に代表されるＥＣＴ(Emission Computed Tomography)装置の、Ｘ線以外の放射線を用いて断層画像を生成する放射線撮像装置にも適用可能である。
図１を参照して、本発明のＸ線断層撮影装置は、その上に被検体Ｍが置かれる支持台１と、支持台１の上方に配置され、被検体ＭにＸ線を照射するＸ線照射手段２と、支持台１の下側に配置され、被検体Ｍを透過するＸ線を検出するＸ線検出手段３を備えている。
【００１３】
支持台１は、支持台移動機構１４によって、昇降運動、回転運動および水平運動し得るようになっている。支持台移動機構１４の動作は、支持台制御部４によって制御される。
【００１４】
Ｘ線照射手段２は、Ｘ線管からなっており、Ｘ線管移動機構１５によって、被検体の長手方向（矢印ｚ）に沿って双方向に移動可能になっている。Ｘ線管移動機構１５は、図２に示すように、支持台１の横に配置されて被検体の長手方向（矢印ｚ）にのびるとともに、モータ２０によって軸まわりに回転駆動される水平なネジ棒２１と、下端部がネジ棒に係合する支柱２２とからなり、支柱２２の上端には、Ｘ線管２が支持、固定される。そして、ネジ棒２１が正または逆方向に回転駆動されることによって、図中の一点鎖線で示すように、Ｘ線管２が被検体の長手方向に沿って移動する。また、モータ２０の回転方向および回転量を検出するエンコーダ２３が備えられ、エンコーダ２３の出力検出値はＸ線管制御部７に送られる。Ｘ線管制御部７は、この出力検出値に基づいてＸ線管２の現在位置を求める。Ｘ線管制御部７は、Ｘ線管２に管電圧や管電流を与える高電圧発生部６を有している。
【００１５】
Ｘ線検出器３は、ＦＰＤ（フラットパネル型Ｘ線検出器）からなっている。Ｘ線検出器３として、ＦＰＤの代わりに、イメージ・インテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）等の任意の公知のＸ線検出手段を使用することができる。
ＦＰＤ３は、ＦＰＤ移動機構１６によって、被検体の長手方向（矢印ｚ）に沿って移動可能となっている。ＦＰＤ移動機構１６は、図３に示すように、ラック・ピニオン機構から構成され、ラック３０は、支持台１に取り付けられて被検体の長手方向（矢印ｚ）にのび、ピニオン３１は、ＦＰＤ３に取り付けられる。そして、モータ３２によってピニオン３１が正または逆方向に回転駆動されることによって、図中の一点鎖線で示すように、ＦＰＤ３が被検体の長手方向（矢印ｚ）に沿って移動する。また、モータ３２の回転方向および回転量を検出するエンコーダ３３が備えられ、エンコーダ３３の出力検出値はＦＰＤ制御部５に送られる。ＦＰＤ制御部５は、この出力検出値に基づいてＦＰＤ３の現在位置を求める。
【００１６】
Ｘ線断層撮影装置は、さらに、ＦＰＤ３からの荷電信号であるＸ線検出信号をデジタル化して取り出すＡ／Ｄ変換器８と、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたＸ線検出信号に基づいて断層画像を生成する断層像生成部９と、上述の各構成部を統括制御するコントローラ１０と、処理された画像データ等を記憶するメモリ部１１と、オペレータが各種入力を行うための入力部１２と、モニタ１３を備えている。
【００１７】
断層像生成部９は、Ｘ線検出信号に対してラグ補正やゲイン補正等を行って、ＦＰＤ３の検出面に投影された投影画像を出力する補正部９ａと、補正された投影画像をピッチ毎に分解する投影画像分解部９ｂと、分解された部分投影画像を同一の投影角度毎に合成して投影角度毎に合成投影画像を形成する画像合成部９ｃと、各合成投影画像を前処理する画像前処理部９ｅと、前処理された合成投影画像に基づいて再構成処理を行い、被検体の断層画像を生成する再構成処理部９ｄを有している。
【００１８】
次に、投影画像分解部９ｂ、画像合成部９ｃ及び再構成処理部９ｄの動作について説明する。図４は、Ｘ線管及びフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）による撮像原理を説明した図であり、図５及び図６は、投影画像の分解及び新たな合成投影画像の作成方法を説明した図である。なお、ＦＰＤによって得られた投影画像は、補正部によってラグ補正やゲイン補正等の処理が既になされているものとして説明する。
【００１９】
Ｘ線管２及びＦＰＤ３が予め決定されたピッチだけ移動する毎に（図４（Ａ)〜（Ｄ）参照）、Ｘ線管２からＸ線が被検体に対して照射され、被検体を透過したＸ線がＦＰＤ３によって検出されて投影画像Ｏ１、Ｏ２、・・、ＯＩ、・・、ＯＭ（１≦Ｉ≦Ｍ）（図４（Ｅ)〜（Ｈ）参照）が得られる。
具体的には、Ｘ線管２及びＦＰＤ３が図４（Ａ)の位置にあるとき、Ｘ線管２からＸ線が照射され、そのＸ線がＦＰＤ３によって検出されて投影画像Ｏ１（図４（Ｅ））が取得され、Ｘ線管２及びＦＰＤ３が図４（Ａ）の位置からピッチｄだけ移動して図４（Ｂ）の位置に達したとき、Ｘ線管２からＸ線が照射され、そのＸ線がＦＰＤ３によって検出されて投影画像Ｏ２（図４（Ｆ））が取得される。順次同様にして、Ｘ線管２及びＦＰＤ３がピッチｄずつ移動し、Ｉ番目の位置に達したとき（図４（Ｃ）参照）には、ＦＰＤ３によって投影画像ＯＩ（図４（Ｇ））が取得され、そして、Ｍ番目の位置に達したとき（図４（Ｄ）参照）、ＦＰＤ３によって投影画像ＯＭ（図４（Ｈ））が取得される。この実施例では、図４（Ａ）の位置が被検体Ｍの頭部にあり、図４（Ｄ）の位置が被検体Ｍの足部にあって、Ｘ線管２及びＦＰＤ３が順次図４（Ａ）〜（Ｄ）の各位置に移動するにつれて被検体Ｍの頭部から足部へと移動する。
【００２０】
画像分解部９ｂは、取得された投影画像Ｏ１、Ｏ２、・・、ＯＩ、・・、ＯＭをそれぞれ、１ピッチｄに相当する長さ毎に分解することによって、Ｘ線の投影角度毎に分解された部分投影画像を生成する。
これを、図４（Ａ）の部分拡大図である図４（Ｉ）を用いて説明する。図４（Ｉ）を参照して、ＦＰＤ３の検出面（投影画像に対応）は、被検体の長手（体軸）方向に沿って１ピッチｄ毎に分解されている。このとき、Ｘ線管２からＦＰＤ３への照射軸と被検体の体軸ｚとのなす角度であるＸ線投影角度は、各ピッチｄに対応して、θ１、θ２、・・、θＪ、・・、θＮとなる。すなわち、投影画像を被検体の長手方向に沿ってピッチｄ毎に分解することは、その投影画像をそのピッチｄに対応するＸ線投影角度毎に分解することに対応する。
【００２１】
例えば、図４（Ｅ)に示すように、投影画像Ｏ１は、ピッチｄ毎に、部分投影画像Ｏ１１、Ｏ１２、・・、Ｏ１Ｊ、・・、Ｏ１Ｎに分解され、部分投影画像Ｏ１１は投影角度θ１で照射されたＸ線によって得られた画像に対応し、部分投影画像Ｏ１２は投影角度θ２で照射されたＸ線によって得られた画像に対応し、以下同様に、部分投影画像Ｏ１Ｊは投影角度θＪで照射されたＸ線によって得られた画像に対応し、部分投影画像Ｏ１Ｎは投影角度θＮで照射されたＸ線によって得られた画像に対応する。
【００２２】
また、例えば、図４（Ｈ)に示すように、投影画像ＯＭは、ピッチｄ毎に、部分投影画像ＯＭ１、ＯＭ２、・・、ＯＭＪ、・・、ＯＭＮに分解され、部分投影画像ＯＭ１は投影角度θ１で照射されたＸ線によって得られた画像に対応し、部分投影画像ＯＭ２は投影角度θ２で照射されたＸ線によって得られた画像に対応し、以下同様に、部分投影画像ＯＭＪは投影角度θＪで照射されたＸ線によって得られた画像に対応し、部分投影画像ＯＭＮは投影角度θＮで照射されたＸ線によって得られた画像に対応する。
【００２３】
そして、画像合成部は、各部分投影画像を、同一の投影角度毎に、その投影画像が取得された順序に従って順次結合して合成投影画像を形成する。
例えば、図５を参照して、投影画像Ｏ１、Ｏ２、・・、ＯＩ、・・、ＯＭのそれぞれの分解投影画像のうち、投影角度θ１に対応する部分投影画像Ｏ１１、Ｏ２１、・・、ＯＩ１、・・、ＯＭ１が、その投影画像が取得された順序に従って順次結合され、１つの合成投影画像Ｐ１が形成される（図５（Ａ)〜（Ｅ）参照）。また、投影角度θ２に対応する部投影画像Ｏ１２、Ｏ２２、・・、ＯＩ２、・・、ＯＭ２が、その投影画像が取得された順序に従って順次結合され、１つの合成投影画像Ｐ２が形成される（図５（Ｆ)〜（Ｊ）参照）。
【００２４】
また、図６を参照して、投影画像Ｏ１、Ｏ２、・・、ＯＩ、・・、ＯＭのそれぞれの分解投影画像のうち、投影角度θＪに対応する部分投影画像Ｏ１Ｊ、Ｏ２Ｊ、・・、ＯＩＪ、・・、ＯＭＪが、その投影画像が取得された順序に従って順次結合され、１つの合成投影画像ＰＪが形成される（図６（Ａ)〜（Ｅ）参照）。また、投影角度θＮに対応する部投影画像Ｏ１Ｎ、Ｏ２Ｎ、・・、ＯＩＮ、・・、ＯＭＮが、その投影画像が取得された順序に従って順次結合され、１つの合成投影画像ＰＮが形成される（図６（Ｆ)〜（Ｊ）参照）。
【００２５】
こうして、画像合成部９ｃは、各部分投影画像を、同一の投影角度θ１、θ２、・・、θＪ、・・、θＮ毎に、その投影画像が取得された順序に従って順次結合して合成投影画像Ｐ１、Ｐ２、・・、ＰＪ、・・、ＰＮを形成する。
【００２６】
次に、画像前処理部９ｅは、合成投影画像Ｐ１、Ｐ２、・・、ＰＪ、・・、ＰＮのそれぞれについて、隣接する画素の画素値の差が予め決定された値以上となる位置を順次検出して被検体Ｍと該被検体Ｍが存在しない領域との境界線を求めることにより、被検体Ｍが存在しない領域を検出する。あるいは、画像前処理部９ｅは、各合成投影画像において、被検体が存在する領域の画素値の最大値として予め決定された参照値より大きい画素値の領域を被検体が存在しない領域として検出する。
この場合、隣接する画素の画素値の差の値及び参照値は、合成投影画像の各画素値は、Ｘ線管２から照射されるＸ線の強度や被検体の厚み等によってかなり変動することを考慮して予め決定されなければならない。
【００２７】
画像前処理部９ｅは、さらに、被検体Ｍが存在しない領域の画素値を予め決定された同一の値に置き換える。この予め決定される同一の値は、再構成処理によって得られる断層画像中に波状のアーチファクトが現われないレベルの適当な値である。
【００２８】
そして、再構成処理部９ｄは、画像前処理部９ｅによって前処理された合成投影画像に基づいて公知の画像再構成処理を行い、被検体Ｍの断層画像を生成する。再構成処理については、後述する。
【００２９】
本発明のＸ線断層撮影装置によれば、Ｘ線管２およびＦＰＤ３が被検体Ｍの長手方向（体軸ｚ方向）に沿って互いに同方向に平行移動させることにより、体軸ｚに沿った長い視野の投影画像データをＦＰＤ３から取得することができる。
これを数値的に説明すると、前処理された合成投影画像Ｐ１、Ｐ２、・・、ＰＪ、・・、ＰＮの枚数はＮ[Frame]であって、Ｘ線管２及びＦＰＤ３の撮像系の移動速度をｖ[mm/sec]、ＦＰＤ３の視野サイズをＶ[mm]、撮像周期（「パルス時間幅」とも呼ばれる）をＴ[sec/Frame]とすると、移動速度ｖ[mm/sec]は、
ｖ[mm/sec]＝Ｖ[mm]／Ｎ[Frame]×（１／Ｔ[sec/Frame]）
と表される。また、撮像周期の逆数は撮像速度であって、撮像速度をＦ[Frame/sec]とすると、移動速度ｖ[mm/sec]は、
ｖ[mm/sec]＝Ｖ[mm]／Ｎ[Frame]×Ｆ[Frame/sec]
と表され、また、ピッチｄ[mm/Frame]は、
ｄ[mm/Frame]＝Ｖ[mm]／Ｎ[Frame]
と表される。
【００３０】
例えば、今、視野サイズＶを１７インチ（＝４３０[mm]）、合成投影画像の枚数Ｎを５０[Frame]、撮像速度Ｆを１５[Frame/sec]とすると、移動速度ｖはｖ[mm/sec]＝４３０[mm]／５０［Frame]×１５[Frame/sec]＝１２９[mm/sec]となり、ピッチｄはｄ[mm]＝４３０[mm]／５０[Frame]＝８．６[mm/Frame]となる。
したがって、Ｘ線管２及びＦＰＤ３を互いに同速度の１２９[mm/sec]で平行移動し、Ｘ線管２及びＦＰＤ３が８．６[mm/Frame]のピッチ移動する毎に、１５[Frame/sec]のタイミングでＸ線を間欠的に照射することで、５０枚の合成投影画像が得られる。
【００３１】
次に、再構成処理部９ｄによる再構成処理の動作について説明する。この実施例では、再構成処理部９ｄは、フェルドカンプ（Feldkamp）法による再構成処理を行う。
フェルドカンプ（Feldkamp）法は、一般に、図７（Ａ）に示すように、Ｘ線管２およびＦＰＤ３を円弧軌道に沿って移動させて断層撮影を行う場合に適用されるが、本発明では、図７（Ｂ）に示すように、Ｘ線管２およびＦＰＤ３を、平行に直線軌道に沿って移動させて断層撮影を行う場合に適用する。
【００３２】
まず、フェルドカンプ（Feldkamp法）を、円弧軌道に沿った断層撮影に適用した場合には、再構成アルゴリズムは、次の（１）式〜（３）式で表される。
【００３３】
【数１】
0004873178.tif 000002
【００３４】
ここで、ｘ−ｙ−ｚ座標系は、図８に示すように、空間に固定して設定される。そして、ｚ軸の中心のまわりをＸ線管２およびＦＰＤ３からなる撮像系が回転し、Ｘ線管２は、ｘ−ｙ平面内において原点のまわりに半径Ｄの円運動をする。なお、以下の再構成処理の説明において、投影角度を、ＦＰＤ３の検出面に入射するＸ線の中心ビームが該検出面の法線に対してなす角度として定義し、φで表わす。また、ｙ軸方向に体軸をとる。
【００３５】
（１）式において、ｆ（ｒ↑）（文字の後ろに「↑」の記号を付した場合は、ベクトル表示であることを表す。以下同様。）は、再構成される断層像の位置ｒ↑における画素値を表す。Ｙ（ｒ↑）、Ｚ（ｒ↑）は、位置ｒ↑にある画素がＦＰＤ３の検出面上に投影される点の座標である。Ｐφは、投影角度φでのＦＰＤ３の検出面上の投影画像である。ｇｙは、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）のフィルタ関数である。図９には、このフィルタ関数の１例を示した。なお、図９では、φ＝βである。また、Ｗ１、Ｗ２は、Ｘ線ビームの広がりの影響を補正するための係数である。
【００３６】
フェルドカンプ（Feldkamp）法を、直線軌道に沿った断層撮影に適用する場合には、円弧軌道に沿った断層撮影では、図７（Ａ）に示すように、Ｘ線管２から回転中心に下ろした垂線がＦＰＤ３の検出面と直交するのに対し、直線軌道に沿った断層撮影では、図７（Ｂ）および図１１（Ｂ）に示すように、Ｘ線管２から照射されるＸ線の中心ビームが、被検体Ｍの特定断層面の中心点Ｃを透過して、常にＦＰＤ３の検出面の中心点に垂直に入射するようにはなっていない。すなわち、ＦＰＤ３の検出面の中心点への入射角度が１撮影毎に異なる。
【００３７】
そこで、図１１（Ｂ）に示すように、１撮影毎に、ＦＰＤ３の検出面の中心点に垂直に入射するＸ線ビームに直交し、かつＸ線管２およびＦＰＤ３の移動方向に直交する軸であって、被検体Ｍの関心領域のほぼ中心の断層面内を通過する軸を、仮想回転中心軸ＶＣに設定する。また、１撮影毎に、Ｘ線管２からＦＰＤ３の検出面の中心点に下ろした第１垂線の長さをＳＩＤとし、これに沿ってＸ線管２から特定断層面の中心Ｃまでの距離をＳＯＤ（＝Ｄ）とし、撮影毎のＦＰＤ３の中心点から上記第１垂線に下ろした第２垂線の長さをＹＡとする。このとき、第２垂線の長さＹＡは、
ＹＡ＝ＳＩＤ×ｔａｎφ                      （４）
となる。
【００３８】
したがって、１撮影毎の逆投影処理を行う際に、この仮想回転中心軸ＶＣを基準とし、（４）式で変換したＹＡを用いてＹ（ｒ↑）を補正することによって、フェルドカンプ（Feldkamp）法を適用することが可能となる。
【００３９】
次に、Ｙ（ｒ↑）の補正について説明する。仮想回転中心軸ＶＣを基準として、図１１（Ｂ）中、Ｂ’においてｒ↑で表される点と、Ｃ’においてｒｃ↑で表される点は同一点とみなされる。このとき、これら２点のｙ座標について、次の関係式が成立する。
ｒｃｙ＝ｒｙ＋ＳＯＤ×ｔａｎφ                （５）
ただし、ｒｃｙは、ＶＣからｒｃ↑までのｙ軸方向の距離であり、ｒｙは、ＶＣからｒ↑までのｙ軸方向の距離である。なお、被検体Ｍの特定断層面の中心Ｃは、ＶＣ上にある。
【００４０】
Ｘ線管２からｒｃ↑を通るＸ線がＦＤＰ３の検出面上に投影される点のｙ座標をＹｃ（ｒ↑）とする。このとき、実際のＦＰＤ３の検出面は、ＹＡ＝ＳＩＤ×ｔａｎφだけシフトしているので、実際のＦＰＤ３の検出面上での座標は、
Ｙ（ｒ↑）＝Ｙｃ（ｒ↑）−ＳＩＤ×ｔａｎφ      （６）
ここで、Ｙｃ（ｒ↑）＝ＳＩＤ×ｒｃｙ／ＳＯＤである、によって表される。
【００４１】
こうして、１撮影毎に、（１）式のＹ（ｒ↑）を（６）式に従って補正することにより、フェルドカンプ（Feldkamp）法をそのまま適用して、投影画像の各画素について逆投影処理を行うことができる。
【００４２】
図１２および図１３は、本発明のＸ線断層撮影装置において、Ｘ線管２およびＦＰＤ３が１ピッチ毎に移動して、順次、投影画像Ｏ１、Ｏ２、・・・、ＯＭが取得され、取得された投影画像がそれぞれＸ線の投影角度毎に分解された部分投影画像が生成されるときの中心裁断面（被検体の体軸ｙに平行な水平面）と投影画像との関係を示す図である。また、図１４は、中心裁断面の１断片と投影画像との関係を示す図であり、図１５は、中心裁断面の１断片と投影画像との関係を示す表である。また、図１６は、中心裁断面におけるＫ番目および（Ｋ＋１）番目の断片と投影画像との関係を示す図である。
【００４３】
Ｘ線管２およびＦＰＤ３の１ピッチの移動距離をＬとすると、図１６に示すように、中心裁断面では、幅Ｌの短冊状の画像が、ＦＰＤ３の検出平面上に、Ｌｓ＝Ｌ×拡大率の幅で投影される。
【００４４】
図１４では、中心裁断面の８番目（Ｎ＝８）の断片Ｔ８が投影されて、部分投影画像Ｏ８１、Ｏ７２、Ｏ６３、・・・、Ｏ１８を形成している。ここで、Ｎは、ＦＰＤ３の長さを画像ＯＩＪで除算した値（ＦＰＤ３の長さ／画像ＯＩＪ）の整数部分を表し、１枚の検出面において何枚のＯＩＪが取得できるかを表している。図１５には、裁断面と投影画像ＯＩＪとの関係を示した。図１５中、ＴＩの投影画像は矢印に示される範囲内の像である。これを図示すると、図１６に示すようになる。図１６では、中心裁断面のＫ番目、（Ｋ＋１）番目の断片ＴＫ、ＴＫ＋１について示してある。
【００４５】
Ｘ線管２およびＦＰＤ３が、１ピッチ（距離Ｌ）だけ移動すると、上述のように、被検体面（すなわち被検体Ｍ上の中心裁断面）Ｔ上では、図１６に示すように、幅Ｌの短冊状の部分が、幅Ｌｓの投影画像を形成する。上述のように、ＯＩＪはＩ番目の投影像のＪ番目の短冊画像、すなわち、Ｉ番目にピッチ移動して得られた投影角度θＮ（φＮに対応）での部分投影画像であり、幅Ｌは、上述したピッチｄ（図６を参照）である。
【００４６】
被検体面ＴＫの周辺の情報は、図１６（Ａ）に示すように、ＯＫＩ、Ｏ（Ｋ−１）２、Ｏ（Ｋ−２）３、・・・、Ｏ（Ｋ−（Ｎ−１））Ｎによって再構成される。この再構成には上述のフェルドカンプ（Feldkamp）法を適用する。そして、次の被検体面ＴＫ＋１上の周辺の情報は、図１６（Ｂ）に示すように、Ｏ（Ｋ＋１）Ｉ、ＯＫ２、Ｏ（Ｋ−１）３、・・・、Ｏ（Ｋ＋１−（Ｎ−１））Ｎによって、フェルドカンプ（Feldkamp）法を用いて再構成される。
【００４７】
被検体面上の最端（始点）の短冊部分Ｔ１から、各短冊部分ＴＩまでは距離Ｌ×（Ｉ−１）だけ離れており、したがって、各画像はｙ方向にＬ×（Ｉ−１）×ＳＩＤ／ＳＯＤだけずれている。被検体Ｍの全体の再構成画像（断層像）を得るためには、各短冊部分ＴＩの周辺の再構成画像を求め、それぞれを結合（合成）すればよい。ＴＩ周辺の再構成画像をｆｉ（ｒ↑）とすると、（１）式から、次式が成立する。
【００４８】
【数２】
0004873178.tif 000003
【００４９】
ｆｉ（ｒ↑）を結合（合成）した全体の再構成画像ｆ（ｒ↑）は、次式によって求められる。
【００５０】
【数３】
0004873178.tif 000004
【００５１】
この式でφに従った逆投影と画像の結合との順序を変えることが可能であり、演算の順序を変えると、次式が成立する。
【００５２】
【数４】
0004873178.tif 000005
【００５３】
（９）式中のΣＯ（Ｉ−（φ−１））φは、投影角度φに対応する部分投影画像を合成して得られた合成投影画像Ｐφである。したがって、（９）式は、
【００５４】
【数５】
0004873178.tif 000006
と書き直すことができる。
【００５５】
（９）式および（１０）式は、本発明のＸ線断層撮影装置においては、被検体Ｍの各部分投影画像をフェルドカンプ（Feldkamp）法によって再構成することができ、かつその再構成の結果を合成（結合）して得られた断層像は、被検体Ｍの合成投影画像をフェルドカンプ（Feldkamp）法によって再構成して得られた断層像と同等であることを意味する。
【００５６】
図１０を参照して、再構成処理部９ｄは、上述の方法に従って、第１重み付け処理部９Ａにおいて、投影角度毎に収集された合成投影画像に対し第１の重み付け処理を行い、コンボリューション処理部９Ｂにおいて、第１の重み付け処理後の各合成投影画像に対してコンボリューション処理（畳み込み積分）を行い、第２の重み付け処理部９Ｃにおいて、コンボリューション処理後の各合成投影画像に対して第２の重み付け処理を行い、逆投影処理部９Ｄにおいて、第２の重み付け処理後の各合成投影画像を逆投影処理して再構成画像（断層像）を生成する。
【００５７】
図１７は、本発明のＸ線断層撮影装置によって得られた被検体の下肢部の断層画像であり、図１８は、従来のＸ線断層撮影装置によって得られた同じ部位の断層画像である。図１７および図１８の比較から、従来のＸ線断層撮影装置による断層画像中には波状のアーチファクトが現われているのに対し、本発明によれば、断層画像中に波状のアーチファクトはなく、鮮明な断層画像が得られることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の１実施例による放射線撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の装置のＸ線管移動機構の概略構成を示す図である。
【図３】図１の装置のＦＰＤ移動機構の概略構成を示す図である。
【図４】Ｘ線管及びＦＰＤによる撮像原理を説明した図である。
【図５】投影画像の分解及び新たな合成投影画像の作成方法を説明した図である。
【図６】投影画像の分解及び新たな合成投影画像の作成方法を説明した図である。
【図７】（Ａ）は、円軌道断層撮影の原理を示す図であり、（Ｂ）は、直線軌道断層撮影の原理を示す図である。
【図８】フェルドカンプ（Feldkamp）法のアルゴリズムを説明する図である。
【図９】フィルタ関数の１例を示すグラフである。
【図１０】再構成処理部の構成を示すブロック図である。
【図１１】フェルドカンプ（Feldkamp）法の直線軌道断層撮影への適用方法を説明する図である。
【図１２】本発明のＸ線断層撮影装置において、Ｘ線管およびＦＰＤが１ピッチ毎に移動して、順次、投影画像が取得され、取得された投影画像がそれぞれＸ線の投影角度毎に分解された部分投影画像が生成されるときの中心裁断面と投影画像との関係を示す図である。
【図１３】本発明のＸ線断層撮影装置において、Ｘ線管およびＦＰＤが１ピッチ毎に移動して、順次、投影画像が取得され、取得された投影画像がそれぞれＸ線の投影角度毎に分解された部分投影画像が生成されるときの中心裁断面と投影画像との関係を示す図である。
【図１４】中心裁断面の１断片と投影画像との関係を示す図である。
【図１５】中心裁断面の１断片と投影画像との関係を示す表である。
【図１６】中心裁断面におけるＫ番目および（Ｋ＋１）番目の断片と投影画像との関係を示す図である。
【図１７】本発明のＸ線断層撮影装置によって得られた被検体の下肢部の断層画像である。
【図１８】従来のＸ線断層撮影装置によって得られた図５の場合と同じ部位の断層画像である。
【符号の説明】
【００５９】
１  支持台
２  Ｘ線管
３  ＦＰＤ
４  支持台制御部
５  ＦＰＤ制御部
６  高電圧発生部
７  Ｘ線管制御部
８  Ａ／Ｄ変換器
９  断層像生成部
９ａ  補正部
９ｂ  投影画像分解部
９ｃ  画像合成部
９ｄ  再構成処理部
９ｅ  画像前処理部
１０  コントローラ
１１  メモリ部
１２  入力部
１３  モニタ
【図１】
0004873178.tif 000007
【図２】
0004873178.tif 000008
【図３】
0004873178.tif 000009
【図４】
0004873178.tif 000010
【図５】
0004873178.tif 000011
【図６】
0004873178.tif 000012
【図７】
0004873178.tif 000013
【図８】
0004873178.tif 000014
【図９】
0004873178.tif 000015
【図１０】
0004873178.tif 000016
【図１１】
0004873178.tif 000017
【図１２】
0004873178.tif 000018
【図１３】
0004873178.tif 000019
【図１４】
0004873178.tif 000020
【図１５】
0004873178.tif 000021
【図１６】
0004873178.tif 000022
【図１７】
0004873178.tif 000023
【図１８】
0004873178.tif 000024