(57)【要約】【課題】投影画像の合成処理が容易であり且つ鮮明な画像を得ることができるトモシンセシス画像取得方法を提供する。【解決手段】本発明のトモシンセシス画像取得方法は、Ｘ線発生源２より発生されたＸ線を、モノクロメータ３ａ及びコリメータ３ｂにより単色且つ平行にし、単色且つ平行にされたＸ線を被検体４に照射する。そして被検体４を透過したＸ線を検出して撮影装置６により被検体４の投影画像の撮影を行う。この撮影を、被検体４を回転させることにより放射線を異なる角度で被検体に入射させて複数回行い、複数回の撮影により得られた被検体４の複数の投影画像を処理装置７により合成してトモシンセシス画像を作成する。【選択図】図１
2009025296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行放射線を被検体に照射し、
前記被検体を透過した放射線を検出して行う前記被検体の投影画像の撮影を、前記被検体を回転させることにより前記放射線を異なる角度で前記被検体に入射させて複数回行い、
該複数回の撮影により得られた前記被検体の複数の投影画像を合成してトモシンセシス画像を作成するトモシンセシス画像取得方法。
【請求項２】
前記被検体を透過した前記放射線のうちの、前記被検体により屈折された放射線のみを検出してトモシンセシス画像を作成することを特徴とする請求項１に記載のトモシンセシス画像取得方法。
【請求項３】
前記投影画像が、前記複数回の撮影において不動の位置で撮影されることを特徴とする請求項１又は２に記載のトモシンセシス画像取得方法。
【請求項４】
前記投影画像が、前記複数回の撮影において前記被検体の回転と同期して回転した位置で撮影されることを特徴とする請求項１又は２に記載のトモシンセシス画像取得方法。
【請求項５】
前記放射線がＸ線又は中性子線であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のトモシンセシス画像取得方法。
【請求項６】
前記トモシンセシス画像を、前記被検体の回転中心を通る複数の支点面に対してそれぞれ求めることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のトモシンセシス画像取得方法。
【請求項７】
入射する放射線を平行にする平行化手段と、
前記平行にされた放射線の照射位置に配置される被検体を回転させる回転手段と、
前記被検体を透過した放射線を検出して前記被検体の投影画像を撮影する撮影手段と、
前記回転手段により前記被検体を回転させることにより前記放射線を異なる角度で前記被検体に入射させて撮影された前記被検体の複数の投影画像を合成してトモシンセシス画像を作成する処理手段と、
を備えるトモシンセシス装置。
【請求項８】
前記平行化手段に入射する放射線を発生する放射線発生源をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のトモシンセシス装置。
【請求項９】
前記被検体と前記撮影手段との間に配置されるとともに、前記被検体を透過した前記放射線のうちの前記被検体により屈折された放射線のみを透過させる放射線分離手段をさらに備えることを特徴とする請求項７又は８に記載のトモシンセシス装置。
【請求項１０】
前記撮影手段の撮影面が、前記複数の撮影において不動であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載のトモシンセシス装置。
【請求項１１】
前記撮影手段の撮影面が、前記複数の撮影において前記被検体の回転と同期して回転することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載のトモシンセシス装置。
【請求項１２】
前記放射線がＸ線又は中性子線であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載のトモシンセシス装置。
【請求項１３】
前記処理手段が、前記トモシンセシス画像を、前記被検体の回転中心を通る複数の支点面に対してそれぞれ求めることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか１項に記載のトモシンセシス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体を透過した放射線によるトモシンセシス画像を得るためのトモシンセシス画像取得方法及びトモシンセシス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トモシンセシス（ｔｏｍｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）画像は、例えばＸ線等の放射線を被検体に対して異なる方向から照射し、複数の投影画像を撮影し、これらの投影画像を合成した画像である。一度、複数の投影画像を取得してしまえば、これらを用いて複数枚の任意の深さでのトモシンセシス画像を合成することができる。従来のトモシンセシス画像の取得において使用される放射線は、放射線発生源から放射された後、放射線発生源から離れるほど照射面積が広がる発散ビームである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２３３７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、発散ビームを用いた場合、被検体の投影画像の大きさが、放射線発生源、被検体及び撮影面の位置関係により異なり、複数の画像を合成してトモシンセシス画像を得る場合、その合成処理が複雑になる。また、発散ビームを用いると、ビームの拡大により画像が不鮮明になるという問題もある。
【０００４】
本発明は、投影画像の合成処理が容易で且つ構成が簡単で、さらにより鮮明画像を得ることのできるトモシンセシス画像取得方法及びトモシンセシス装置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】
【０００５】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、平行な放射線を使用することで投影画像の合成処理が容易になり、且つ鮮明な投影画像を得ることができることを見出し、以下の発明をした。
【０００６】
（１）平行放射線を被検体に照射し、前記被検体を透過した放射線を検出して行う前記被検体の投影画像の撮影を、前記被検体を回転させることにより前記放射線を異なる角度で前記被検体に入射させて複数回行い、該複数回の撮影により得られた前記被検体の複数の投影画像を合成してトモシンセシス画像を作成するトモシンセシス画像取得方法。
【０００７】
（１）の発明によると、平行な放射線を被検体に照射するので、被検体の画像が拡大せずに、トモシンセシス画像を得るための合成処理が容易となり、また得られる画像も鮮明になる。さらに被検体を回転させるので、例えば放射線源が回転できないような場合においても、トモシンセシス画像を得ることができる。
【０００８】
（２）前記被検体を透過した前記放射線のうちの前記被検体により屈折された放射線のみを検出してトモシンセシス画像を作成することを特徴とする（１）に記載のトモシンセシス画像取得方法。（２）の発明によると、被検体により屈折された放射線のみを透過させるので、バックグラウンドのない屈折した放射線のみの画像を得ることができる。
【０００９】
（３）前記投影画像が、前記複数回の撮影において不動の位置で撮影されることを特徴とする（１）又は（２）に記載のトモシンセシス画像取得方法。（３）の発明によると、撮影面は固定されているので回転機構が簡単である。
【００１０】
（４）前記投影画像が、前記複数回の撮影において前記被検体の回転と同期して回転した位置で撮影されることを特徴とする（１）又は（２）に記載のトモシンセシス画像取得方法。（４）の発明によると、撮影面が被検体と同期して回転するので、トモシンセシス画像を得る際の合成処理が容易となる。
【００１１】
（５）前記放射線がＸ線又は中性子線であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のトモシンセシス画像取得方法。
【００１２】
（６）前記トモシンセシス画像を、前記被検体の回転中心を通る複数の支点面に対してそれぞれ求めることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載のトモシンセシス画像取得方法。（６）の発明によると、被検体を、複数の角度からトモシンセシス画像で観察することができる。
【００１３】
（７）入射する放射線を平行にする平行化手段と、前記平行にされた放射線の進路上に配置される被検体を回転させる回転手段と、前記被検体を透過した放射線を検出して前記被検体の投影画像を撮影する撮影手段と、前記回転手段により前記被検体を回転させることにより前記放射線を異なる角度で前記被検体に入射させて撮影された前記被検体の複数の投影画像を合成してトモシンセシス画像を作成する処理手段と、を備えるトモシンセシス装置。
【００１４】
（７）の発明によると、平行な放射線を被検体に照射するので、被検体の画像が拡大せずに、トモシンセシス画像を得るための合成処理が容易となり、また鮮明な投影画像を得ることができる。さらに被検体を回転させる回転手段を備えるので、例えば放射線源が回転できないような場合においても、トモシンセシス画像を得ることができる。
【００１５】
（８）前記平行化手段に入射する放射線を発生する放射線発生源をさらに備えることを特徴とする（７）に記載のトモシンセシス装置。
【００１６】
（９）前記被検体と前記撮影手段との間に配置されるとともに、前記被検体を透過した前記放射線のうちの前記被検体により屈折された放射線のみを透過させる放射線分離手段をさらに備えることを特徴とする（７）又は（８）に記載のトモシンセシス装置。（９）の発明によると、被検体により屈折された放射線のみを透過させる放射線分離手段を備えるので、バックグラウンドのない屈折した放射線のみで形成される画像を得ることができる。
【００１７】
（１０）前記撮影手段の撮影面が、前記複数の撮影において不動であることを特徴とする（７）〜（９）のいずれか１項に記載のトモシンセシス装置。（１０）の発明によると、被検体は回転するが、撮影面は固定されているので回転機構が簡単である。
【００１８】
（１１）前記撮影手段の撮影面が、前記複数の撮影において前記被検体の回転と同期して回転することを特徴とする（７）〜（９）のいずれか１項に記載のトモシンセシス装置。（１１）の発明によると、撮影面も被検体と同期して回転するので、トモシンセシス画像を得る際の合成処理が容易となる。
【００１９】
（１２）前記放射線がＸ線又は中性子線であることを特徴とする（７）〜（１１）のいずれか１項に記載のトモシンセシス装置。
【００２０】
（１３）前記処理手段が、前記トモシンセシス画像を、前記被検体の回転中心を通る複数の支点面に対してそれぞれ求めることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか１項に記載のトモシンセシス装置。（１３）の発明によると、被検体を、複数の角度からトモシンセシス画像で観察することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、平行な放射線を使用することで、投影画像の合成処理が容易になるとともに鮮明な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について説明する。図１はトモシンセシス装置１の概略構成図である。図示するようにトモシンセシス装置１は、Ｘ線発生源２より発生されたＸ線を単色且つ平行（コリメート）にするモノクロメータ３ａ及びコリメータ３ｂを備える。さらにトモシンセシス装置１は、モノクロメータ３ａ及びコリメータ３ｂよりもＸ線の進行方向の下流に配置されるとともに被検体４を載置する載置台５と、被検体４を透過したＸ線の投影画像を撮影する撮影装置６と、撮影装置６によって撮影されたＸ線の投影画像を合成してトモシンセシス画像を作成する処理装置７と、を備える。
【００２３】
トモシンセシス装置１に入射するＸ線を発生させるＸ線発生源２としては、本実施形態ではシンクロトロンを使用する。また、放射線としてＸ線を用いるが、これに限定されない。被検体４に応じて任意に変更可能で、Ｘ線発生源２は、他のＸ線発生源であってもよい。また、Ｘ線以外の他の放射線、例えば電磁波を用いてもよく、また電磁波に限らず中性子線や電子線等の粒子線を用いてもよい。なお、本実施形態においてトモシンセシス装置１はＸ線発生源２から出射したＸ線を用いる形で説明するが、これに限定されず、トモシンセシス装置自体が小型のＸ線発生源を含んでいてもよい。
【００２４】
モノクロメータ３ａは、Ｘ線発生源から出射されるビームラインＢＬに設置された、Ｘ線を単色化するダブルクリスタルモノクロメータである。コリメータ３ｂは、モノクロメータ３ａから出射されたＸ線をさらに単色平行化し且つ拡大する非対称反射型モノクロメータ・コリメータである。ただし、これに限定されず、モノクロメータとして放物線状ミラーに多層膜モノクロミラーを用いたものを使用してもよい。また、放物線状反射ミラーあるいはキャピラリーで集光して平行ビーム化した後、モノクロメータあるいは非対称モノクロメータにより単色化することも可能であり、従来公知の各種手段を適宜用いることができる。
【００２５】
載置台５は、被検体４を載置する台であり、被検体４にＸ線が異なる角度で入射可能となるように被検体４を回転させる回転機構９が取り付けられている。回転機構９は、Ｘ線の進行方向と垂直な方向を基準方向としたときに、被検体４を基準方向からプラス方向とマイナス方向に、少なくとも１°の間隔で角度θ回転することができ、その位置で固定可能となっている。
【００２６】
撮影装置６は、その撮影面６ａにＸ線画像を結像することが可能な装置で、例えば、フラットパネルディテクタ、フィルムカメラ、ＣＣＤカメラ、原子核乾板等である。撮影面６ａのＸ線に対する露出時間は、トモシンセシス画像を得るための個々のＸ線画像（以下、基礎画像という）においては、通常の適正なコントラストを有するＸ線画像（以下、通常のＸ線画像という）を得るために必要な露出時間より少なくてよい。例えば１０枚の基礎画像を重ねてトモシンセシス画像を得る場合は、基礎画像の露出時間は通常のＸ線画像の露出時間の１／１０の時間でよく、また２０枚の基礎画像を重ねてトモシンセシス画像を得る場合は、１／２０の露出時間でよい。すなわち、トモシンセシス画像を得る場合、複数枚の基礎画像を得る必要があるが、複数枚の基礎画像を得る際の合計のＸ線線量は、１枚の通常のＸ線画像を得る際のＸ線線量と同じである。さらに一度複数枚の基礎画像を取得してしまえば、これらの基礎画像のみから任意の深さでの断層像を複数枚合成できる。
【００２７】
処理装置７は、撮影装置６により撮影された画像を合成し、トモシンセシス画像を得ることのできるマイクロコンピュータ等の演算可能な装置である。なお、トモシンセシス画像を生成するアルゴリズムには、（１）シフト加算法（シフトアンドアッド・トモシンセシス法）と、（２）フーリエ斜影定理に基づくフーリエ技術による手法と、（３）連立方程式のシリーズを解く代数法とが存在するが、本実施形態では、最も簡単なアルゴリズムであるシフト加算法を使用する。
【００２８】
次に、本実施形態のトモシンセシス装置１の動作について説明する。まず、被検体４を載置台５に載置する。Ｘ線発生源２より発生されたＸ線はモノクロメータ３ａにより単色化され、コリメータ３ｂによりさらに単色平行化されるとともに進行方向と垂直な方向に拡大される。この拡大されたＸ線は被検体４に照射される。被検体４を透過するＸ線は、被検体４の内部構造における密度や構成材料により透過の程度が異なる。この被検体４を透過したＸ線は、撮影装置６によって撮影され、被検体４の内部構造における密度や構成材料のそれぞれの透過率の差が反映された透過Ｘ線画像が生成される。
【００２９】
図２は、トモシンセシス装置１において、被検体４を回転させて複数の方向から撮影した場合の、撮影面６ａに撮影されるＸ線画像を模式的に示した図である。図中黒丸は、被検体４の回転中心を通る支点面Ｆ上にある部位、白丸は支点面Ｆからｈだけコリメータ３ｂ側の平面Ｈにある部位を示している。図２（ｂ）はＸ線の進行方向に対して支点面Ｆが垂直な場合、図２（ａ）はＸ線の進行方向に対して支点面Ｆが−θの角度をなす場合、図２（ｃ）はＸ線の進行方向に対して支点面Ｆが＋θの角度をなす場合である。このように、Ｘ線の進行方向に対して支点面Ｆが異なる角度を有するように被検体４を回転させて撮影した複数の基礎画像は、処理装置７によって被検体４の支点面Ｆと平行な平面（斜影面）に斜影変換された後シフト加算法により移動されて重ね合わされ、トモシンセシス画像が生成される。
【００３０】
このように、単色平行化されたＸ線を用いると、Ｘ線発生源から離れるほど投影面積が広がる発散Ｘ線を用いた場合と比べて、記録媒体への斜め入射がないので記録された像のボケが無く、従来法に比して高い空間解像度が得られる。また、トモシンセシス画像を得る際の処理が容易になる。以下、処理が容易になる理由を説明する。説明のため、比較例として、平行化されたＸ線を用いずに、投影面積が被検体４´からの距離によって異なる通常のＸ線を使用するトモシンセシス装置１´を図３に示す。図３の場合、Ｘ線発生源２´から照射されるＸ線の中心軸Ｚと被検体４の支点面Ｆと垂直な面との間の角度をθとしたときに、支点面Ｆから距離ｈ離間した平面Ｈに存在している点をフォーカスするための移動量ｄは、以下の式で表される。
ｄ＝ｈｔａｎθ（ａ＋ｂ）／（ａ−ｈ）            （１）
【００３１】
ここで、ａはＸ線発生源２´と支点面Ｆとの間の距離、ｂは撮影面６ａ´と支点面Ｆとの間の距離である。移動量ｄは、ｈが正の値の場合、Ｘ線の中心に向かい、ｈが負の値の場合、Ｘ線の中心から離れる方向に移動させる量である。また、支点面Ｆから距離ｈ離間した平面Ｈにおける画像の拡大率Ｍは、以下の式で表される。
Ｍ＝（ａ＋ｂ）／（ａ−ｈ）                      （２）
【００３２】
平面Ｈ上の被検体４の白丸で表す部位は、距離ｄだけＸ線画像を移動して、それらを重ね合わせることによってフォーカスさせることができる。他方、焦点平面の外の構造は、ぼやけて不鮮明になる。図２に示す本実施形態によると、平行にされたＸ線を使用しているので、被検体４の支点面Ｆと平行な面に斜影変換された後における基礎画像の拡大率Ｍは１とみなすことができる。Ｘ線は平行であるため、拡大が生じないからである。したがって、移動量ｄは式（１）ではなく、単純に次のように与えられる。
ｄ＝ｈｔａｎθ                                （３）
【００３３】
このように平行にされたＸ線を用いると、トモシンセシス法において移動量ｄを簡単に表すことができ、シフト加算法における移動及び重ね合わせの計算が非常に容易になる。このため、例えば処理装置７における演算処理において処理速度を高速化することができ、また高度な処理が不要となるため、処理装置７として安価な処理装置を使用することができる。
【００３４】
また、上述の効果に加え、本実施形態によると、撮影装置の露出時間は、トモシンセシス画像を得るための個々の基礎画像においては、通常の適正なコントラストを有するＸ線画像を得るために必要な露出時間より少なくてよい。すなわち、複数枚の画像を得る必要があるが、トモシンセシス画像を得るための総線量は通常の１枚のＸ線画像を得るために照射されるＸ線線量に対して増加しない。また、平行化したＸ線を用いるので、得られる画像が鮮明である。
【００３５】
さらに、図３で示すトモシンセシス装置１´は、被検体４´が固定でＸ線発生源２´と撮影面６ａ´とが移動する構成となっている。しかし、例えばＸ線発生源２´としてシンクロトロン装置等を用いた場合、Ｘ線発生源２´を移動させることは困難である。図２に示す本実施形態によると、被検体４の載置台５が回転するので、Ｘ線発生源２を移動させる必要がなく、不動であるシンクロトロン装置等をＸ線発生源として用いることができる。また、載置台５のみを回転させればよいので回転機構が容易である。ただし、第１実施形態の変形例として、図４に示すように被検体４（載置台５）と撮影面６ａとを同期させて被検体４の支点面Ｆと撮影面６ａとの間の平行関係を維持したまま回転させることもできる。この場合、被検体４と撮影面６ａとを同期して回転させる機構が必要となるため回転機構が複雑化するが、得られた画像の処理はさらに容易になる。
【００３６】
図５は、トモシンセシス画像を生成する際の支点面Ｆと、その支点面Ｆと平行な複数のトモシンセシス画像との関係を示した図である。図５（ａ）は、１つの支点面Ｆと、その支点面Ｆと平行な複数のトモシンセシス画像を示した図である。しかし支点面Ｆを、被検体４の回転中心を通るようにして複数設け、それらの支点面Ｆに対応する複数のトモシンセシス画像を得ることもできる。図５（ｂ）は複数の支点面Ｆの関係を示した図であり、図５（ｃ）は、それらの支点面Ｆのそれぞれに対するトモシンセシス画像の関係を示した図である。このように、支点面Ｆを複数設けると、被検体を、複数の角度からのトモシンセシス画像で観察することができる。なお、これらの複数のトモシンセシス画像は、単に計算上の処理のみで容易に得ることができる。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図６は第２実施形態のトモシンセシス装置１１の概略構成図である。第１実施形態と異なる点は、載置台１５と撮影装置１６との間に、放射線分離手段として角度分析板２０を備える点である。この角度分析板２０は、厚みを調整することで、直進するＸ線は透過させず、被検体４によって屈折されたＸ線のみ透過させることができるように構成されたものである（詳細については以下の文献を参照、応用物理  第７４巻  第４号（２００５年）４４６頁〜４５２頁（解説文）、M.  Ando,  A.  Maksimenko,  H.  Sugiyama,  W.  Pattanasiriwisawa,  K.  Hyodo  and  C.  Uyama,  Jpn.  J.  Appl.  Phys.  41  No.9A,B  (2002)  L1016-L1018（最初のエックス線暗視野法提唱の論文）、Masami  Ando,  Hiroshi  Sugiyama,  Toshiyuki  Kunisada,  Daisuke  Shimao,  Ken  Takeda,  Hiroyuki  Hashizume  and  Hajime  Inoue,  Jpn.  J.  Appl.  Phys.  43,  Part  2,  No.9A/B,  L1175-L1177,  2004（エックス線暗視野法を用いた最初の軟骨観察の論文）、Masami  Ando, Katsuhito  Yamasaki,  Fukai  Toyofuku,  Hiroshi  Sugiyama,  Chiho  Obayashi,  Gang  Li,  Lin  Pan,  Xiaoming  Jiang,  Wanwisa  Pattanasiriwisawa,  Daisuke  Shimao,  Eiko  Hashimoto,  Tatsuro  Kimura,  Masazumi  Tsuneyoshi,  Ei  Ueno,  Kenji  Tokumori,  Anton  Maksimenko,  Yoshiharu  Higashida,  Masatsugu  Hirano  Jpn.  J.  Appl.  Phys.  44,  Part  2,  No.3B,  L528-L531,  2005（エックス線暗視野法を用いた最初の乳がん観察の論文））。
【００３８】
この第２実施形態のトモシンセシス装置１１の動作について説明する。まず、第１実施形態同様に被検体１４を載置台１５に載置する。次いで、Ｘ線発生源１２よりＸ線を発生させると、そのＸ線はモノクロメータ１３ａにより単色化され、コリメータ１３ｂによりさらに単色平行化にされるとともに進行方向と垂直な方向に拡大される。この拡大されたＸ線は、被検体１４に照射される。
【００３９】
例えば、被検体１４が軟骨等の軟部組織を有する部位である場合、軟部組織はＸ線を吸収しにくいので、通り抜けてしまうが、軟部組織の辺縁部等では屈折作用を受けてわずかに方向が変化する。角度分析板２０は直進するＸ線は透過せず、屈折したＸ線のみを透過させるフィルターのような役割を示すので、直進するＸ線のバックグラウンドのない、軟骨等の軟部組織の情報を有するＸ線画像（Ｘ線暗視野画像）を得ることができる。
【００４０】
図７は、トモシンセシス装置１１において、被検体１４を回転させて複数の方向から撮影した場合の、撮影面１６ａに撮影されるＸ線画像を模式的に示した図２と同様の図である。図７（ｂ）はＸ線の進行方向に対して支点面Ｆが垂直な場合、図７（ａ）はＸ線の進行方向に対して支点面Ｆが−θの角度をなす場合、図７（ｃ）はＸ線の進行方向に対して支点面Ｆが＋θの角度をなす場合である。このように、Ｘ線の進行方向に対して支点面Ｆが異なる角度を有するように回転させた複数の画像は、処理装置１７によって、斜影画像に変換された後、シフト加算法により移動されて重ね合わされ、トモシンセシス画像が生成される。
【００４１】
また、第２実施形態の場合も、第１実施形態と同様に、被検体１４の回転中心を通る複数の支点面Ｆに対応させて複数のトモシンセシス画像を得ることもできる。
【００４２】
以上、本発明の第２実施形態によると、上記第１実施形態の効果に加え、以下の効果を有する。例えば被検体が指や膝等の関節を有する部分や乳房である場合、関節軟骨や乳房のガン巣は従来の透過型Ｘ線装置で明確に特定することが困難である。これに対し、Ｘ線暗視野画像は、直進するＸ線を排除するため、関節軟骨や乳房のガン巣等、その辺縁部においてＸ線を僅かに屈折させる部位を観察することができる。しかし、１枚のＸ線暗視野画像からは、被検体の所定部位の深さ方向の情報を把握することができない。本実施形態によると、Ｘ線暗視野画像をトモシンセシス法により画像処理するため、Ｘ線暗視野画像の断層像を得ることができる。したがって従来の透過型Ｘ線装置では観察することのできなかった関節軟骨や乳房のガン巣等の深さ方向の情報を含む投影画像を得ることができる。
【００４３】
なお、第１実施形態と同様に、第２実施形態の変形例として、図８に示すように被検体１４と撮影面１６ａとを同期させて回転させてもよい。この場合においても、被検体１４と撮影面１６ａとを同期して回転させる機構が必要となるため回転機構が複雑化するが、得られた画像の処理はさらに容易になる。
【実施例】
【００４４】
（第１実施例）
上述の第１実施形態に対応する装置で、以下の条件でＸ線画像を撮影し、トモシンセシス画像を得た結果について説明する。茨城県つくば市の高エネルギー加速器研究機構の放射光施設におけるビームライン１４Ｂにて縦型ウィグラー光源によるシンクロトロンＸ線を使用して実際に基礎画像を撮影し、トモシンセシス法により断層像を合成した。入射Ｘ線は、Ｓｉ（３３３）回折面によるダブルクリスタルモノクロメータ３ａにより３６．０ｋｅＶに単色化した。コリメータ３ｂは、Ｓｉ（２２０）反射面から、α＝４．９°の非対称の角度で切断された非対称反射型モノクロメータ・コリメータを使用した。非対称因子はこの条件下で０．０２５であり、コリメータ３ｂにより入射Ｘ線ビームの横寸法は約４０倍に拡大された。
【００４５】
被検体４は献体から切断されホルマリンに浸けられた、インタクトな状態（スライス処理や、要部のむき出し処理等行っていないそのままの状態）の近位指節間関節（ＰＩＰＪ）を用いた。被検体４を載置台に載置して、回転機構９により、Ｘ線の進行方向と垂直な方向に対してθ＝−５°〜５°の範囲で１°の間隔で回転した。そして全体として１１枚の投影画像を撮影した。
【００４６】
撮影用のフィルムは、Ｋｏｄａｋ社製のマンモグラフィー用フィルムＭｉｎ−Ｒ２０００を使用した。高解像度取得のため、スクリーンは使用しなかった。露出時間は、基礎画像において５秒とした。なお、通常の１枚で適正なコントラストを得ることのできる露出時間は５５秒であるので、基礎画像を１１枚重ねることで、適正なコントラストを得ることができる。この露出時間は、２．５ＧｅＶ運転時のシンクロトロン・リングにおいて、約３６０ｍＡのリング電流で規格化した。このときの被検体４表面における空間線量率は、約０．１５（ｍＧｙ／ｓ）であった。
【００４７】
各θにおいて撮影した投影画像データを、処理装置７により支点面Ｆから距離ｈだけ離れた平面に対して式（３）により計算された距離ｄだけ移動した。そして、１１枚の基礎画像をシフト加算法により適切に移動して重ね合わせ、支点面Ｆと平行でｈ（＝−５ｍｍ）だけ離れた位置におけるトモシンセシス画像を合成した。この画像を、図９（ａ）に示す。画像は、Ｘ線量が少ない領域が白くなるように処理した。図９（ｂ）は、トモシンセシス画像を得るための１枚の基礎画像である。露出時間が５秒と短いため、コントラストがかなり低い。しかし、これらを重ね合わせることにより、図９（ａ）に示すように、十分なＳ／Ｎ比を有する鮮明なコントラストを備えたトモシンセシス画像を得ることができた。
【００４８】
また、図９（ｃ）は、比較のための露出時間５５秒の通常のＸ線投影画像である。図９（ａ）と比べると、深さ方向の情報が少ないことがわかる。このようにトモシンセシス画像によると、深さ方向の情報を得ることができる。
【００４９】
（第２実施例）
第２実施形態に対応して、第１実施例の載置台と撮影面との間に角度分析板を配置し他状態でＸ線画像を撮影した。角度分析板は、Ｘ線回折を利用してシリコン（２２０）面を同定して切削し且つ鏡面研磨したものである。角度分析板の厚みは、１０７０μｍであった。それを、Ｘ線が通る実効的な厚さが１１０７μｍになるように傾けた。これにより直進する全てのＸ線は回析されて前方へ進まないブラッグ角度位置にセットされた。他の条件は第１実施例と同様でＸ線画像を撮影した。
【００５０】
図１０（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は図９（ａ），（ｂ）及び（ｃ）にそれぞれ相当する。図示するように、Ｘ線暗視野法にトモシンセシス法を適用したことにより、従来のＸ線写真によって見ることのできない関節軟骨部分を深さ方向の情報も含めて観察することができた。
【００５１】
（第３実施例）
第２実施形態に対応して、第２実施例と同様に撮影面との間に角度分析板を配置した状態でＸ線画像を撮影した。また、この第３実施例は、第１実施形態の図５（ｂ）及び（ｃ）で示した手法を第２実施形態に適応し、複数の支点面Ｆのそれぞれに対する複数のトモシンセシス画像を求めた。
【００５２】
まず、回転機構９により、Ｘ線の進行方向と垂直な方向に対してθ＝−４０°〜４０°の範囲で１°の間隔で回転した。そして全体として８１枚の投影画像を撮影した。他の条件は第２実施例と同様でＸ線画像を撮影した。
【００５３】
第１、２実施例と同様に被検体４は献体から切断されホルマリンに浸けられた、インタクトな状態（スライス処理や、要部のむき出し処理等行っていないそのままの状態）の近位指節間関節（ＰＩＰＪ）を用いた。
【００５４】
撮影用の画像検出器は、Photonic  Science社製のCCDカメラX-FDIを使用した。露出時間は、基礎画像において７秒（リング電流が２５０ｍＡのとき）とした。これは第１、２実施形態における撮影線量と同等である。
【００５５】
８１枚の基礎画像から連続する１１枚の基礎画像を取り出し、第１、２実施例と同様にシフト加算すると、この１１枚の基礎画像の中心の基礎画像（支点面Ｆにおける画像）に平行なトモシンセシス画像が得られる。即ち、θ＝−３５°〜３５°の範囲で１°間隔の位置での基礎画像に平行な任意のトモシンセシス画像が放射状に得られる。
【００５６】
図１１（ａ），（ｂ）及び（ｃ）はθ＝−３０°、０°、３０°を基準にして、前後−５°〜５°における１１枚の基礎画像を用いてｈ（＝−２ｍｍ）だけ離れた位置におけるトモシンセシス画像を示す。図示するように、異なる方向から被検体４のトモシンセシス画像を観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態のトモシンセシス装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態のトモシンセシス装置において、被検体を回転させて複数の方向から撮影した場合の、Ｘ線画像を模式的に示した図である。
【図３】従来のトモシンセシス装置において被検体を複数の方向から撮影した場合の、Ｘ線投影画像を示した模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態のトモシンセシス装置において、被検体及び撮影面を同期させて回転させて複数の方向から撮影した場合の、Ｘ線画像を説明する図である。
【図５】トモシンセシス画像を生成する際の支点面と、その支点面と平行な斜影面との関係をした図である。
【図６】本発明の第２実施形態のトモシンセシス装置の概略構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態のトモシンセシス装置において、被検体を回転させて複数の方向から撮影した場合の、Ｘ線画像を模式的に示した図である。
【図８】本発明の第２実施形態のトモシンセシス装置において、被検体及び撮影面を同期させて回転させて複数の方向から撮影した場合の、Ｘ線画像を説明する図である。
【図９】第１実施形態のトモシンセシス装置で実際に撮影したＸ線画像である。
【図１０】第２実施形態のトモシンセシス装置で実際に撮影したＸ線画像である。
【図１１】第２実施形態のトモシンセシス装置で実際に撮影したＸ線画像である。
【符号の説明】
【００５８】
１，１１：トモシンセシス装置、２，１２：Ｘ線発生源、３ａ，１３ａ：モノクロメータ、３ｂ，１３ｂ：コリメータ、４，１４：被検体、６，１６：撮影装置、７，１７：処理装置、２０：角度分析板
【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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