断層撮影装置及び断層撮影方法
【課題】 エアーデータに煩わされること無く被検体の断層撮影を行うことにある。
【解決手段】 被検体４に向けてＸ線を照射するＸ線管１と、被検体４の透過Ｘ線を検出する２次元検出チャンネルのＸ線検出器２と、Ｘ線と被検体４とを相対的に回転させる回転手段８と、被検体４をＸ線検出器視野に入れ、Ｘ線条件を設定する撮影条件設定部１５ａと、エアーデータが飽和していないかを判定する判定部１５ｃと、被検体をＸ線検出器視野から外し、設定したＸ線条件から管電流を変更して飽和しないエアーデータを得た後、被検体とＸ線条件を元に戻して断層撮影を実施する撮影制御部１５ｂと、このときＸ線検出器２で検出した透過データに対し、エアーデータにて感度補正を行い、被検体の断層像を再構成する再構成部１５ｄとを設けた断層撮影装置である。
【解決手段】 被検体４に向けてＸ線を照射するＸ線管１と、被検体４の透過Ｘ線を検出する２次元検出チャンネルのＸ線検出器２と、Ｘ線と被検体４とを相対的に回転させる回転手段８と、被検体４をＸ線検出器視野に入れ、Ｘ線条件を設定する撮影条件設定部１５ａと、エアーデータが飽和していないかを判定する判定部１５ｃと、被検体をＸ線検出器視野から外し、設定したＸ線条件から管電流を変更して飽和しないエアーデータを得た後、被検体とＸ線条件を元に戻して断層撮影を実施する撮影制御部１５ｂと、このときＸ線検出器２で検出した透過データに対し、エアーデータにて感度補正を行い、被検体の断層像を再構成する再構成部１５ｄとを設けた断層撮影装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トモシンセシス（Tomosynthesis）装置やラミノグラフ（Laminograph）などの断層撮影装置及び断層撮影方法に係り、特に被検体に対し放射線照射方向を円錐に沿って変化させる円軌道タイプの断層撮影装置及び断層撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
円軌道タイプの断層撮影装置は、放射線源から発生する放射線（Ｘ線）を被検体に向けて照射するが、このとき被検体を、放射線の光軸に対し傾斜した回転軸で放射線に対して相対的に回転させ、一回転中の所定回転位置ごとに被検体から透過してくる放射線を２次元検出チャンネルを有する放射線検出器で検出し、この検出器出力から被検体の断層像ないし３次元データを得るものである。
【０００３】
この断層像ないし３次元データを得るための再構成の方法は、フィルタ処理及び逆投影処理を行う方法や逐次近似法（ＡＲＴ：Algebraic Reconstruction Techniques法）などが使用されている（特許文献１）。
【０００４】
この円軌道タイプの断層撮影装置は、放射線検出器に検出チャンネルごとの感度の違いがあるとアーチファクトなどが発生し断層像が劣化するため、放射線検出器の出力である透過のデータに対して感度補正を行った後、断層像を再構成する必要がある。
【０００５】
特許文献１の技術では、予め被検体の無い状態で収集した検出チャンネルごとのエアーデータを記憶しておき、後に断層撮影を実施して被検体の透過データを収集したとき、エアーデータを用いて検出チャンネルごとに感度補正を行っている。
【０００６】
また、エアーデータは断層撮影のＸ線条件と同じＸ線条件（管電圧、管電流）で収集したデータを用いている。
【特許文献１】特開２００４−１０８９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述した円軌道の断層撮影装置では、予め記憶したエアーデータと同じＸ線条件を用いて、被検体の断層撮影を行う。そして、この断層撮影で得られた被検体の透過データに対し、エアーデータを用いて感度補正を行うことになる。
【０００８】
その結果、Ｘ線吸収の大きい被検体を断層撮影する場合、エアーデータが飽和しないＸ線条件を前提として断層撮影を行う必要があることから、Ｘ線強度が十分に上げられず、断層像のノイズが大きくなるという問題がある。
【０００９】
また、断層撮影のＸ線条件を決定する際、透過像を確認しながら管電圧・管電流を調整するが、常にエアーデータが飽和しないことを確認しながら断層撮影のＸ線条件を決定する必要がある。このことは、Ｘ線検出器の視野から被検体を外したり、入れたりしながら、両者間で飽和しないＸ線条件を探索していくことから、繰り返し回数が多くなり、条件設定作業が煩わしいといった問題がある。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、エアーデータに煩わされること無く被検体の断層撮影を行える断層撮影装置及び断層撮影方法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】
【００１１】
（１） 上記課題を解決するために、本発明は、テーブル上に載置された被検体に向けて放射線を照射する放射線源と、この放射線源の管電圧と管電流を制御する放射線制御手段と、前記被検体を透過した放射線を２次元検出チャンネルで検出する放射線検出手段と、前記放射線と前記被検体とを相対的に回転させる回転手段と、前記被検体を前記放射線検出手段の視野から外し、または当該視野内に設定するように前記テーブルを移動させるテーブル移動手段と、前記被検体を前記放射線検出手段の視野内に設定し、操作者の入力指示に従って、少なくとも断層撮影放射線条件を含む断層撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、前記被検体を前記放射線検出手段の視野から外し、前記設定された断層撮影放射線条件から前記管電流を変更した条件のもとに前記放射線源から放射線の照射によって前記放射線検出手段から出力されるエアーデータを収集するとともに、この収集されたエアーデータが飽和しないことを条件とし、前記撮影条件設定手段で設定された断層撮影条件で前記被検体を前記放射線検出手段の視野内に戻し、前記回転手段を介して相対的な回転を行いつつ、複数の回転位置での前記放射線検出手段の出力である被検体の透過データを得る撮影制御手段と、前記複数の回転位置で得られた透過データに対し、前記収集したエアーデータを用いて感度補正を実施した後、前記被検体の断層像を再構成する再構成手段とを備えた断層撮影装置である。
【００１２】
なお、前記撮影条件設定手段としては、前記断層撮影放射線条件及び断層撮影幾何条件を含む断層撮影条件を設定する場合、前記被検体を前記放射線検出手段の視野内に設定し、操作者の入力指示に従って選択的に制御指令を送出し、前記放射線制御手段を介して放射線源に管電圧及び管電流を設定し、前記テーブル移動手段により前記被検体の断層撮影位置を設定し、かつ、前記被検体の放射線吸収に応じて飽和しない範囲で放射線強度を上げるように変更を加えながら前記断層撮影放射線条件及び前記断層撮影幾何条件を設定する構成とする。
【００１３】
また、前記撮影制御手段としては、収集されたエアーデータが飽和しているか判定するエアーデータ判定手段と、この判定手段によってエアーデータが飽和していると判定されたとき、前記断層撮影放射線条件から前記管電流を繰り返し変化させつつ、収集したエアーデータが飽和しない判定結果を得るように制御する手段とを設けた構成としてもよい。
【００１４】
なお、前記エアーデータ判定手段は、前記放射線検出手段の複数検出チャンネル間のエアーデータの平均値と標準偏差とを求め、この求めた平均値と標準偏差に所定係数を掛けて得られた値とを加算し、この加算値が飽和値を超えているときに前記エアーデータが飽和していると判定するものである。
【００１５】
（２） また、本発明は、テーブル上に載置された被検体に向けて放射線を照射する放射線源と、この放射線源の管電圧と管電流を制御する放射線制御手段と、前記被検体を透過した放射線を２次元検出チャンネルで検出する放射線検出手段と、前記放射線と前記被検体とを相対的に回転させる回転手段と、前記放射線に対し前記テーブルを移動させるテーブル移動手段と、前記回転手段を介して相対的な回転を実施し、複数の回転位置での前記放射線検出手段の出力である透過データから被検体の断層像を得る再構成部とを有する断層撮影装置において、
前記テーブル移動手段により前記被検体の断層撮影位置を設定するとともに、少なくとも断層撮影放射線条件を設定する条件設定ステップと、前記テーブル移動手段により前記被検体を前記放射線検出手段の視野から外すステップと、前記条件設定ステップによって設定された断層撮影放射線条件から前記管電流を変更した条件のもとに前記放射線源から放射線の照射によって前記放射線検出手段から出力されるエアーデータを収集するとともに、この収集されたエアーデータが飽和しているか判定するエアーデータ判定ステップと、この判定ステップで飽和していると判定されたとき、前記断層撮影放射線条件から前記管電流を繰り返し変化させつつ、収集したエアーデータが飽和しない判定結果を得るように制御する管電流可変制御ステップと、前記エアーデータ判定ステップ及び管電流可変制御ステップのもとに、収集したエアーデータが飽和しない状態になったとき、前記条件設定ステップで設定された断層撮影条件で前記被検体を前記放射線検出手段の視野内に戻し、前記回転手段を介して相対的な回転を行いつつ、複数の回転位置での前記放射線検出手段の出力である被検体の透過データを得るステップと、前記複数の回転位置での透過データに対し、飽和していない前記エアーデータを用いて感度補正を行い、得られた補正後の透過データを用いて前記被検体の断層像を再構成する前記再構成部である再構成ステップとを有する断層撮影方法である。
【００１６】
なお、前記エアーデータ判定ステップとしては、前記放射線検出手段の複数検出チャンネル間のエアーデータの平均値と標準偏差とを求め、この求めた平均値と標準偏差に所定係数を掛けて得られた値とを加算し、この加算値が飽和値を超えているときに前記エアーデータが飽和していると判定するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、エアーデータに煩わされること無く、断層撮影独自の断層撮影放射線条件を設定して被検体の断層撮影を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第一の実施の形態）
図１は本発明に係る断層撮影装置における第一の実施の形態を説明する概念構成図（正面図）である。
【００１９】
図１において、１は放射線源であるＸ線管、２は放射線検出手段であるＸ線検出器である。Ｘ線管１のＸ線焦点Ｆから発生した放射線であるＸ線ビーム３は図示斜め下方の被検体４に向けて照射され、その一部となるＸ線ビーム５が被検体４を透過し、Ｘ線検出器２で検出される。
【００２０】
Ｘ線管１は、例えば透過型マイクロフォーカスＸ線管が用いられ、１μｍ程度の小さなＸ線焦点Ｆを持つものである。
【００２１】
Ｘ線検出器２は、被検体４から透過してくるＸ線ビーム５を２次元検出チャンネル（２次元分解能）で構成される検出面２ａで検出するものであって、例えばＸ線Ｉ．Ｉ．（Ｘ線イメージ．インテンシファイア）とテレビカメラとを組み合わせたもの、ＦＰＤ（フラットパネル型検出器）等が用いられる。
【００２２】
被検体４は、試料テーブル６に載置され、試料テーブル６の下部には移動設置台の役割を有するＸＹ機構７、回転機構８及びｘｚ機構９が設けられている。これら機構７〜９は、外部からの指令に基づき所定の方向に移動しつつ、Ｘ線ビーム５に対して所定位置に位置設定する構成となっている。
【００２３】
なお、ＸＹ機構７、回転機構８及びｘｚ機構９は、図１の積み重ね順序に限定されるものでなく、任意の順序で積み重ね可能である。ＸＹ機構７は請求項に記載されるテーブル移動手段に相当する。
【００２４】
被検体４は、試料テーブル６とともにＸＹ機構７によりテーブル面６ａに沿って２方向Ｘ，Ｙに平行移動され位置設定される。また、被検体４は、ｘｚ機構９により、回転軸ＲＡとともにテーブル面６ａと直交する平面（検出器傾動面１０＝紙面）に沿って２方向ｘ，ｚに平行移動されつつ所要位置に設定される。
【００２５】
なお、Ｘ線ビーム５は、被検体４と試料テーブル６のみ交差し、他のＸ線吸収の強い機構構成要素とは交差しないように工夫されている。例えば、回転機構８は大口径の中空軸とＸ線ビーム５から外れた部分での軸受けとを有し、Ｘ線ビーム５はその中空軸の中を通過する。ＸＹ機構７及びｘｚ機構９についても、同様にＸ線吸収の強い機構構成要素とは交差しないように工夫されている。試料テーブル６はＸ線透過のよい材料で作られている。
【００２６】
Ｘ線検出器２は、検出器移動機構１１により、検出器傾動面１０（＝紙面）に沿ったｘｄ方向に移動され、かつ首振りされ、常に検出面２ａがＸ線焦点Ｆを向くように位置設定される。
【００２７】
検出器移動機構１１は、Ｘ線ビーム３内でＸ線検出器２を移動させることにより、９０度より小さな範囲（０度ないし約７０度）でラミノ角αを変えることができる。ラミノ角αは回転軸ＲＡとＸ線光軸Ｌとの成す角度である。
【００２８】
その結果、回転軸ＲＡは、Ｘ線焦点Ｆ（Ｘ線源）とＸ線検出器２の検出面２ａの中心Ｄとを結ぶＸ線光軸Ｌに対し、９０度より小さなラミノ角αで傾斜されている。そして、Ｘ線光軸Ｌは回転軸ＲＡと一点（Ｃ点）で交わるように設定される。
【００２９】
ＸＹ機構７は、回転軸ＲＡ上のＣ点を中心とする撮影領域に被検体４の所望の検査領域が位置するように、回転軸ＲＡと直交する２方向であるＸ，Ｙ方向に試料テーブル６を移動させるために使用される。
【００３０】
また、ＸＹ機構７は、エアーデータ収集の際に被検体４をＸ線検出器２の視野、すなわちＸ線ビーム５から外すために用いられ、断層撮影時には被検体４を元の位置に戻すために用いられる。
【００３１】
回転機構８は、断層撮影時、被検体４をテーブル面６ａに沿って回転させるために使用される。
【００３２】
ｘｚ機構９は、検査倍率（拡大率）の設定と、ラミノ角（傾斜角）αが変化したときに検査領域がＣ点を中心とする撮影領域からずれないようにする、いわゆる視野ずれ補正に使用される。
【００３３】
各機構７，８，９は機構制御部１３から電力の供給を受け、かつ、制御指令のもとに位置決め制御される。すなわち、機構制御部１３は、必要とする機構７（または８，９）に制御指令を送出し、当該機構７に取り付けられているエンコーダ（図示せず）から制御結果の位置データを受け取り、所望とする位置に設定するように制御する。
【００３４】
また、Ｘ線管１にはＸ線制御部１４が接続されている。Ｘ線制御部１４は、所望のＸ線条件となる管電圧、管電流となるようにＸ線管１を制御する。
【００３５】
１５はコンピュータを備えたデータ処理部である。このデータ処理部１５は、外部的には表示部１６、キーボード，マウス等の入力部１７が設けられ、また、Ｘ線検出器２、機構制御部１３、Ｘ線制御部１４と接続され、Ｘ線検出器２の検出出力の取り込み、各種制御指令の発信その他後記する各種の処理を実行する。
【００３６】
また、データ処理部１５は、ソフトウエア的な機能構成としては、撮影条件設定部１５ａ、撮影制御部１５ｂ、エアーデータ判定部１５ｃ及び再構成部１５ｄが設けられている。
【００３７】
撮影条件設定部１５ａは断層撮影条件（Ｘ線条件と幾何条件等）を設定する際に用いられる。撮影制御部１５ｂは、エアーデータ収集及び断層撮影を行うとき、一連のシーケンスプログラムを実行する機能を有する。エアーデータ判定部１５ｃはエアーデータが所定値（最終的に飽和しない値）であるかを判定する機能を有する。再構成部１５ｄは断層撮影の際に得られた透過データ（透過像）に対し、得られたエアーデータを用いて感度補正を行った後、被検体４の断層像を作成する機能を持っている。
【００３８】
ここで、断層撮影とは、設定されたラミノ角αで、１回転中に一定角度回転毎の回転位置ごとにＸ線検出器２で透過データ（透過像）を検出する撮影である。
【００３９】
その他、図１に図示されていないが、Ｘ線管１，ｘｚ機構９、検出器移動機構１１等を支持する構成要素、Ｘ線を遮蔽するための筐体などが設けられている。
【００４０】
次に、以上のように構成された断層撮影装置の作用について、図２を参照して説明する。図２は第一の実施の形態における断層撮影時の一連の処理フローを示す図である。
【００４１】
先ず、ステップＳ１においては、断層撮影に先立ち、Ｘ線検出器２の視野内に被検体４を入れた状態で飽和しない断層撮影条件を見つけ出し、当該断層撮影条件の設定を行う。ここで、断層撮影条件は、Ｘ線管１の管電圧，管電流等の断層撮影Ｘ線条件と、ラミノ角α、被検体４中の撮影位置（拡大率を含む）等の断層撮影幾何条件及び回転速度、透過像撮影枚数その他の条件等がある。
【００４２】
このステップＳ１では、被検体４を試料テーブル６に載置した後、操作者が入力部１７から起動指示を入力し、撮影条件設定部１５ａを起動する。
【００４３】
撮影条件設定部１５ａは、操作者が入力部１７から入力するＸ線条件指定入力と幾何条件指定入力とを受け付けると、Ｘ線条件指定入力に基づき、Ｘ線制御部１４に制御指令を送出し、Ｘ線条件を設定する。
【００４４】
また、撮影条件設定部１５ａは、幾何条件指定入力に基づき、機構制御部１３に制御指令を送出し、幾何条件を設定する。
【００４５】
以上のようにして両条件を設定した後、Ｘ線管１からＸ線ビーム３を発生し、被検体４に向けて照射開始する。このとき、Ｘ線検出器２で検出した被検体４の透過像を取り込んで表示部１６に表示する。操作者は、表示部１６の透過像を目視しながら撮影条件を変更し、最終的な断層撮影条件を設定する。この設定した断層撮影条件は適宜な記憶部（図示せず）に記憶される。
【００４６】
具体的には、ステップＳ１では、機構制御部１３からの制御指令に基づいて検出器移動機構１１が移動してラミノ角αを所定の角度に設定する。同様に、機構制御部１３からの制御指令に基づき、ＸＹ機構７が移動して被検体４中の撮影位置を回転軸ＲＡ上に設定する。さらに、機構制御部１３からの制御指令に基づき、ｘｚ機構9が移動して拡大率を設定するとともに、Ｃ点に撮影位置中央を合わせる視野あわせを行う。Ｘ線条件は、前述したような要領で設定するが、透過像が暗すぎや飽和する部分が無いように管電圧と管電流とを設定する。
【００４７】
次に、設定された断層撮影条件の下に、操作者は入力部１７から断層撮影開始指令を入力すると、撮影制御部１５ｂは、以下のステップＳ２乃至ステップＳ１０の処理フローに従って断層撮影を実行する。
【００４８】
ステップＳ２では、Ｘ線管１からのＸ線放射を停止し、Ｘ線検出器２の検出チャンネルごとのオフセットデータを収集し、データ処理部１５内の適宜な記憶部（図示せず）に記憶する。
【００４９】
ステップＳ３では、撮影制御部１５ｂからの指令に基づき、機構制御部１３がＸＹ機構７を介して試料テーブル６を予め定めたエアー位置に移動させ、被検体４をＸ線検出器２の視野からはずす。
【００５０】
ステップＳ４においては、設定した断層撮影Ｘ線条件のもとにＸ線管１からＸ線ビーム３を放射開始する。
【００５１】
ステップＳ５では、被検体４をＸ線検出器２の視野から外した状態にて、放射されたＸ線ビーム３に基づき、Ｘ線検出器２の各検出チャンネルからエアーデータを収集する。このエアーデータは、通常，均質な板状の試料テーブル６を透過した透過像である。また、エアーデータは、ノイズの影響を除くために透過像を複数のフレーム分を取り込み、これら複数のフレームの透過像を平均し、各検出チャンネルのエアーデータとして収集する。
【００５２】
ステップＳ６では、「エアーデータは飽和状態か？」を判定する。具体的には、エアーデータ判定部１５ｃが各検出チャンネル間におけるエアーデータの最大値が飽和レベルに達しているとき、飽和状態と判定する。
【００５３】
ここで、エアーデータが飽和状態と判定されたとき、ステップＳ７に進む。このステップＳ７では、飽和状態の判定結果を受け、Ｘ線制御部１４を介してＸ線管１の管電流を予め定める所定値だけ下げた状態に変更してＸ線放射を続行し、ステップＳ５に戻って同様にエアーデータを収集し（ステップＳ５）、ステップＳ６にて「エアーデータは飽和状態か？」を判定する。
【００５４】
このとき、ステップＳ７、ステップＳ５，Ｓ６を繰り返すことにより、いつかはエアーデータが飽和状態でなくなる。ここで、エアーデータが飽和状態でなくなったとき、ステップＳ８に進み、当該エアーデータをデータ処理部１５内の適宜な記憶部に記憶してステップＳ９に進む。
【００５５】
飽和しないエアーデータを収集した後、ステップＳ９では、被検体４をＸ線検出器２の視野内に入れ、かつ、ステップＳ１で設定した断層撮影条件の管電流にもどす。つまり、既にステップＳ１にてＸ線検出器２の視野内に被検体４を入れた状態で飽和しない断層撮影条件を得ているので、その断層撮影条件の状態に戻す。
【００５６】
さらに、ステップＳ１０では、断層撮影を実施する。この断層撮影は、撮影制御部１５ｅから機構制御部１３を介して回転機構８を回転駆動させることにより、被検体４を回転軸ＲＡに対して回転させる。通常、Ｘ線管１からＸ線ビーム３を放射させた状態において、１回転にわたって一定角度ごとに被検体４を通ってくるＸ線ビーム５をＸ線検出器２で検出した透過データ（透過像）を取り込み、データ処理部１５内の適宜な記憶部に記憶する。
【００５７】
なお、ハーフスキャン、オーバースキャン、ヘリカルスキャンなどの場合には１回転ではない。
【００５８】
引き続き、再構成部１５ｄは、ステップＳ１１とステップＳ１２を実行し、断層像の再構成を行う。
【００５９】
ステップＳ１１では、Ｘ線検出器２における各検出チャンネルごとの感度の補正であるエアー補正を行う。詳しくは、エアー補正と一緒に、オフセット補正と対数変換処理を行う。
【００６０】
エアー補正はエアーデータによる除算であり、補正後の透過データＰは、各検出チャンネル毎に下記の補正式により求める。
Ｐ＝ＬＯＧ（（ＩA−Ｉoff）／（Ｉ−Ｉoff）） ……（１）
ここで、Ｉは透過データ、ＩAはエアーデータ、Ｉoffはオフセットデータである。すなわち、補正後の透過データＰは、エアー補正、オフセット補正及び対数変換した値となる。
【００６１】
次に、ステップＳ１２では、１回転にわたって一定角度ごとにＸ線検出器２で得たエアー補正後の透過データ（透過像）から断層像を再構成する。再構成方法は、従来周知の方法を採用する。例えば、特許文献１に記載するように、フィルタ掛けと逆投影とを用いて再構成する。ここで、フィルタ掛けは、透過像上に投影した回転軸の方向と直交する方向にいわゆる重みデータ|ω|のフィルタ掛けが行われる。そして、逆投影により被検体４の断層像が得られる。
【００６２】
さらに、連続的に複数毎の断層像を再構成することにより、３次元データを取得することができる。
【００６３】
＜エアーデータ収集時に管電流を下げることの再構成上の影響について＞
Ｘ線管１の管電流を下げると、Ｘ線のエネルギー分布は変化せずに光子数のみが変化する。従って、管電流を下げてエアーデータを収集すると、オフセットデータを引いたエアーデータ（ＩA−Ｉoff）は、正規の管電流の場合とくらべ、全検出チャンネルに同じ係数が掛かった値となる。対数変換後の値Ｐとしては、全検出チャンネルに同じ値が加わった値となる。
【００６４】
すなわち、対数変換後の透過像Ｐは、正規の管電流の場合にくらべ、一定値が加算された点だけが違いとなる。この加算された成分は、ＤＣ成分であるので、再構成時の|ω|のフィルタ掛けにより完全に０になる。このため、理論的にも管電流を下げることは再構成処理に全く影響しない。
【００６５】
その他、フィルタ処理と逆投影以外の再構成、例えば逐次近似法（ＡＲＴ法）を採用する場合、管電流変化係数ｑ（＜＝１）を用いて、
Ｐ´＝Ｐ−ＬＯＧ（ｑ） ……（２）
なる補正式により管電流変化補正を行った後に再構成すれば、理論的に、管電流を下げることは再構成処理に全く影響しない。＜ ＞終了。
【００６６】
従って、以上のような実施の形態によれば、エアーデータ収集時、既に設定済みの断層撮影条件から被検体４を外して管電流を所定値ずつ下げて飽和しない状態とした後にエアーデータを収集するので、既に設定済みとなった飽和しない断層撮影条件に戻して断層撮影を実施できる。その結果、エアーデータの飽和に制約されることなく、Ｘ線強度が十分大きくなるような最適な断層撮影条件に設定できる。
【００６７】
その結果、断層撮影においては、被検体４がＸ線検出器２の視野全体を覆っている場合がほとんどあって、透過像に空気が無い状態となっているので、断層撮影時のＸ線強度を大きくでき、ノイズを大幅に低減化した断層像を撮影できる。このことは、特にＸ線吸収の大きい被検体４の断層撮影などにとって、効果が大きい。
【００６８】
また、エアーデータの飽和に制約されずに断層撮影のＸ線条件を決定でき、従来のようにＸ線検出器の視野から被検体を外したり入れたり繰り返しつつ、両者の飽和しないＸ線条件を探索していくといった繰り返し操作が不要となり、迅速に被検体４の断層撮影を行うことができる。
【００６９】
さらに、エアーデータの収集を含む一連の処理を全自動的に実行でき、エアーデータに煩わされることなく断層撮影ができる。
【００７０】
（その他の実施の形態）
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
【００７１】
（１） 上記実施の形態では、ステップＳ６にて各チャンネルのエアーデータから「エアーデータは飽和状態か？」を判定しているが、このような判定方法には限らない。すなわち、各チャンネルのエアーデータから直接飽和を判定する代わりに、間接的に飽和を示すパラメータを用いて判定してもよい。
【００７２】
例えば、各チャンネルのエアーデータの平均値を求めた後、当該平均値が所定値以下、例えば飽和値の８０％以下の場合、飽和状態でないと判定してもよい。所定値は、過去の経験に照らして十分飽和状態でないとする値が選択される。この判定を採用した場合、検出チャンネルの中に常に飽和値を出力する不良チャンネルが存在する場合でも、不良チャンネルを除いた正常チャンネルに対して飽和を正しく判定できる。
【００７３】
また、例えば、エアーデータの所定範囲のチャンネルについて複数チャンネル間の平均値ｍと標準偏差σを求めた後、この平均値ｍと標準偏差σに所定係数ｋを掛けた値とを加算し、この加算値（ｍ＋ｋ・σ）が飽和値を超えたとき、飽和状態であると判定してもよい。ここで、所定係数ｋは３〜５が望ましい。また、平均値ｍと標準偏差σを求めるチャンネル範囲は、例えば全チャンネルとしても、周辺部を除いた中央部としてもよい。
【００７４】
因みに、以上の加算値及び係数値を用いた理由は、エアーデータの検出チャンネル間のばらつきが正規分布に近いことを利用し、例えば３σを超える検出チャンネル数が急減することを利用している。
【００７５】
このような判定方法を採用した場合、検出チャンネルの中に常に飽和値を出力する不良チャンネルが有った場合でも、不良チャンネルの出力の影響を抑えて正常に判定できるほか、飽和しない最大のエアーデータとすることができ、断層像のノイズが減らせる。
【００７６】
（２） 上記実施の形態では、ステップＳ４において、ステップＳ１で設定した断層撮影Ｘ線条件でＸ線照射しているが、ここでは、必ずしも設定した断層撮影Ｘ線条件と同じにする必要はなく、管電流については変更した値，例えば５％低い値、あるいは５％高い値等に設定しても構わない。
【００７７】
また、ステップＳ７では、管電流を下げているが、エアーデータが小さい場合には管電流を下げる方向に変化させてもよい。すなわち、エアーデータの大小に応じて管電圧を下げたり、上げたりすることで、エアーデータが飽和しないで大きな値となるように調整することができる。
【００７８】
（３） 上記実施の形態では、機構制御部１３が検出器移動機構１１を図示ｘｄ方向に直線的に移動させているが、例えば図示（イ）の円弧状に首振り移動させてもよい。
【００７９】
（４） また、ラミノ角αの可変手段としては、Ｘ線焦点ＦとＸ線検出器２の何れか一方あるいは両方を移動させて、Ｘ線光軸Ｌを傾けるようにしてもよく、あるいは回転軸ＲＡを傾けるようにしてもよい。また、回転に関しては、Ｘ線焦点ＦとＸ線検出器２とを回転させてもよい。
【００８０】
（５） さらに、上記実施の形態においては、エアーデータの収集の際にＸＹ機構７を介して被検体４をＸ線検出器２の視野から外しているが、当該ＸＹ機構７の代わりに、ｘｚ機構９を用いて被検体４をＸ線検出器２の視野から外す構成としてもよい。この場合には、ｘｚ機構９は請求項に記載されるテーブル移動手段に相当する。
【００８１】
また、前述したようにエアーデータの収集の際にＸＹ機構７を介して被検体４をＸ線検出器２の視野から外しているが、当該ＸＹ機構７の代わりに、Ｘ線焦点ＦとＸ線検出器２の何れか一方あるいは両方を移動させてもよい。この場合には、Ｘ線焦点ＦとＸ線検出器２を移動させる手段が請求項に記載されるテーブル移動手段に相当する。
【００８２】
（６） さらに、上記実施の形態では、ラミノ角αは９０度より小さな角度に設定したが、例えば９０度に設定することもできる。この場合には、本発明の断層撮影装置はコンビームＣＴ（Computer Tomography）装置となる。すなわち、本発明の断層撮影装置はコンビームＣＴ装置にも適用できる。
【００８３】
（７） さらに、上記実施の形態では、透過型マイクロフォーカスＸ線管を用いたが、Ｘ線管はこれに限られることなく、反射型でも、非マイクロフォーカス型でもよい。
【００８４】
また、上記実施の形態では、連続放射のＸ線管を用いたが、パルス放射でもよい。パルス放射の場合は、管電流を変化させるかわりに、パルス幅やパルス周期を変えるようにしてもよい。その理由は、パルス幅やパルス周期を変えることで時間平均の管電流が変わっており、管電流の変更と同じ機能を果すためである。
【００８５】
（８） また、上記実施の形態では、エアーデータが飽和しないように管電流を下げたが、管電流を変更するかわりに次のような変更方法を用いてもよい。
（イ） Ｘ線検出器２の積分時間を変更する。
（ロ） Ｘ線検出器２のゲインを切換える。
（ハ） Ｘ線ビーム５にＸ線フィルタを切換えて挿入する。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に係る断層撮影装置の第一の実施形態を説明する概念構成図。
【図２】第一の実施形態における断層撮影時の一連の処理フロー図。
【符号の説明】
【００８７】
１…Ｘ線管、２…Ｘ線検出器。２ａ…検出面、３…Ｘ線ビーム、４…被検体、５…検出される一部のＸ線ビーム、６…試料テーブル、７…ＸＹ機構、８…回転機構、９…ｘｚ機構、１０…検出器傾動面、１１…検出器移動機構、１３…機構制御部、１４…Ｘ線制御部、１５…データ処理部、１５ａ…撮影条件設定部、１５ｂ…撮影制御部、１５ｃ…エアーデータ判定部、１５ｄ…再構成部、１６…表示部、１７…入力部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トモシンセシス（Tomosynthesis）装置やラミノグラフ（Laminograph）などの断層撮影装置及び断層撮影方法に係り、特に被検体に対し放射線照射方向を円錐に沿って変化させる円軌道タイプの断層撮影装置及び断層撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
円軌道タイプの断層撮影装置は、放射線源から発生する放射線（Ｘ線）を被検体に向けて照射するが、このとき被検体を、放射線の光軸に対し傾斜した回転軸で放射線に対して相対的に回転させ、一回転中の所定回転位置ごとに被検体から透過してくる放射線を２次元検出チャンネルを有する放射線検出器で検出し、この検出器出力から被検体の断層像ないし３次元データを得るものである。
【０００３】
この断層像ないし３次元データを得るための再構成の方法は、フィルタ処理及び逆投影処理を行う方法や逐次近似法（ＡＲＴ：Algebraic Reconstruction Techniques法）などが使用されている（特許文献１）。
【０００４】
この円軌道タイプの断層撮影装置は、放射線検出器に検出チャンネルごとの感度の違いがあるとアーチファクトなどが発生し断層像が劣化するため、放射線検出器の出力である透過のデータに対して感度補正を行った後、断層像を再構成する必要がある。
【０００５】
特許文献１の技術では、予め被検体の無い状態で収集した検出チャンネルごとのエアーデータを記憶しておき、後に断層撮影を実施して被検体の透過データを収集したとき、エアーデータを用いて検出チャンネルごとに感度補正を行っている。
【０００６】
また、エアーデータは断層撮影のＸ線条件と同じＸ線条件（管電圧、管電流）で収集したデータを用いている。
【特許文献１】特開２００４−１０８９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述した円軌道の断層撮影装置では、予め記憶したエアーデータと同じＸ線条件を用いて、被検体の断層撮影を行う。そして、この断層撮影で得られた被検体の透過データに対し、エアーデータを用いて感度補正を行うことになる。
【０００８】
その結果、Ｘ線吸収の大きい被検体を断層撮影する場合、エアーデータが飽和しないＸ線条件を前提として断層撮影を行う必要があることから、Ｘ線強度が十分に上げられず、断層像のノイズが大きくなるという問題がある。
【０００９】
また、断層撮影のＸ線条件を決定する際、透過像を確認しながら管電圧・管電流を調整するが、常にエアーデータが飽和しないことを確認しながら断層撮影のＸ線条件を決定する必要がある。このことは、Ｘ線検出器の視野から被検体を外したり、入れたりしながら、両者間で飽和しないＸ線条件を探索していくことから、繰り返し回数が多くなり、条件設定作業が煩わしいといった問題がある。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、エアーデータに煩わされること無く被検体の断層撮影を行える断層撮影装置及び断層撮影方法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】
【００１１】
（１） 上記課題を解決するために、本発明は、テーブル上に載置された被検体に向けて放射線を照射する放射線源と、この放射線源の管電圧と管電流を制御する放射線制御手段と、前記被検体を透過した放射線を２次元検出チャンネルで検出する放射線検出手段と、前記放射線と前記被検体とを相対的に回転させる回転手段と、前記被検体を前記放射線検出手段の視野から外し、または当該視野内に設定するように前記テーブルを移動させるテーブル移動手段と、前記被検体を前記放射線検出手段の視野内に設定し、操作者の入力指示に従って、少なくとも断層撮影放射線条件を含む断層撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、前記被検体を前記放射線検出手段の視野から外し、前記設定された断層撮影放射線条件から前記管電流を変更した条件のもとに前記放射線源から放射線の照射によって前記放射線検出手段から出力されるエアーデータを収集するとともに、この収集されたエアーデータが飽和しないことを条件とし、前記撮影条件設定手段で設定された断層撮影条件で前記被検体を前記放射線検出手段の視野内に戻し、前記回転手段を介して相対的な回転を行いつつ、複数の回転位置での前記放射線検出手段の出力である被検体の透過データを得る撮影制御手段と、前記複数の回転位置で得られた透過データに対し、前記収集したエアーデータを用いて感度補正を実施した後、前記被検体の断層像を再構成する再構成手段とを備えた断層撮影装置である。
【００１２】
なお、前記撮影条件設定手段としては、前記断層撮影放射線条件及び断層撮影幾何条件を含む断層撮影条件を設定する場合、前記被検体を前記放射線検出手段の視野内に設定し、操作者の入力指示に従って選択的に制御指令を送出し、前記放射線制御手段を介して放射線源に管電圧及び管電流を設定し、前記テーブル移動手段により前記被検体の断層撮影位置を設定し、かつ、前記被検体の放射線吸収に応じて飽和しない範囲で放射線強度を上げるように変更を加えながら前記断層撮影放射線条件及び前記断層撮影幾何条件を設定する構成とする。
【００１３】
また、前記撮影制御手段としては、収集されたエアーデータが飽和しているか判定するエアーデータ判定手段と、この判定手段によってエアーデータが飽和していると判定されたとき、前記断層撮影放射線条件から前記管電流を繰り返し変化させつつ、収集したエアーデータが飽和しない判定結果を得るように制御する手段とを設けた構成としてもよい。
【００１４】
なお、前記エアーデータ判定手段は、前記放射線検出手段の複数検出チャンネル間のエアーデータの平均値と標準偏差とを求め、この求めた平均値と標準偏差に所定係数を掛けて得られた値とを加算し、この加算値が飽和値を超えているときに前記エアーデータが飽和していると判定するものである。
【００１５】
（２） また、本発明は、テーブル上に載置された被検体に向けて放射線を照射する放射線源と、この放射線源の管電圧と管電流を制御する放射線制御手段と、前記被検体を透過した放射線を２次元検出チャンネルで検出する放射線検出手段と、前記放射線と前記被検体とを相対的に回転させる回転手段と、前記放射線に対し前記テーブルを移動させるテーブル移動手段と、前記回転手段を介して相対的な回転を実施し、複数の回転位置での前記放射線検出手段の出力である透過データから被検体の断層像を得る再構成部とを有する断層撮影装置において、
前記テーブル移動手段により前記被検体の断層撮影位置を設定するとともに、少なくとも断層撮影放射線条件を設定する条件設定ステップと、前記テーブル移動手段により前記被検体を前記放射線検出手段の視野から外すステップと、前記条件設定ステップによって設定された断層撮影放射線条件から前記管電流を変更した条件のもとに前記放射線源から放射線の照射によって前記放射線検出手段から出力されるエアーデータを収集するとともに、この収集されたエアーデータが飽和しているか判定するエアーデータ判定ステップと、この判定ステップで飽和していると判定されたとき、前記断層撮影放射線条件から前記管電流を繰り返し変化させつつ、収集したエアーデータが飽和しない判定結果を得るように制御する管電流可変制御ステップと、前記エアーデータ判定ステップ及び管電流可変制御ステップのもとに、収集したエアーデータが飽和しない状態になったとき、前記条件設定ステップで設定された断層撮影条件で前記被検体を前記放射線検出手段の視野内に戻し、前記回転手段を介して相対的な回転を行いつつ、複数の回転位置での前記放射線検出手段の出力である被検体の透過データを得るステップと、前記複数の回転位置での透過データに対し、飽和していない前記エアーデータを用いて感度補正を行い、得られた補正後の透過データを用いて前記被検体の断層像を再構成する前記再構成部である再構成ステップとを有する断層撮影方法である。
【００１６】
なお、前記エアーデータ判定ステップとしては、前記放射線検出手段の複数検出チャンネル間のエアーデータの平均値と標準偏差とを求め、この求めた平均値と標準偏差に所定係数を掛けて得られた値とを加算し、この加算値が飽和値を超えているときに前記エアーデータが飽和していると判定するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、エアーデータに煩わされること無く、断層撮影独自の断層撮影放射線条件を設定して被検体の断層撮影を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第一の実施の形態）
図１は本発明に係る断層撮影装置における第一の実施の形態を説明する概念構成図（正面図）である。
【００１９】
図１において、１は放射線源であるＸ線管、２は放射線検出手段であるＸ線検出器である。Ｘ線管１のＸ線焦点Ｆから発生した放射線であるＸ線ビーム３は図示斜め下方の被検体４に向けて照射され、その一部となるＸ線ビーム５が被検体４を透過し、Ｘ線検出器２で検出される。
【００２０】
Ｘ線管１は、例えば透過型マイクロフォーカスＸ線管が用いられ、１μｍ程度の小さなＸ線焦点Ｆを持つものである。
【００２１】
Ｘ線検出器２は、被検体４から透過してくるＸ線ビーム５を２次元検出チャンネル（２次元分解能）で構成される検出面２ａで検出するものであって、例えばＸ線Ｉ．Ｉ．（Ｘ線イメージ．インテンシファイア）とテレビカメラとを組み合わせたもの、ＦＰＤ（フラットパネル型検出器）等が用いられる。
【００２２】
被検体４は、試料テーブル６に載置され、試料テーブル６の下部には移動設置台の役割を有するＸＹ機構７、回転機構８及びｘｚ機構９が設けられている。これら機構７〜９は、外部からの指令に基づき所定の方向に移動しつつ、Ｘ線ビーム５に対して所定位置に位置設定する構成となっている。
【００２３】
なお、ＸＹ機構７、回転機構８及びｘｚ機構９は、図１の積み重ね順序に限定されるものでなく、任意の順序で積み重ね可能である。ＸＹ機構７は請求項に記載されるテーブル移動手段に相当する。
【００２４】
被検体４は、試料テーブル６とともにＸＹ機構７によりテーブル面６ａに沿って２方向Ｘ，Ｙに平行移動され位置設定される。また、被検体４は、ｘｚ機構９により、回転軸ＲＡとともにテーブル面６ａと直交する平面（検出器傾動面１０＝紙面）に沿って２方向ｘ，ｚに平行移動されつつ所要位置に設定される。
【００２５】
なお、Ｘ線ビーム５は、被検体４と試料テーブル６のみ交差し、他のＸ線吸収の強い機構構成要素とは交差しないように工夫されている。例えば、回転機構８は大口径の中空軸とＸ線ビーム５から外れた部分での軸受けとを有し、Ｘ線ビーム５はその中空軸の中を通過する。ＸＹ機構７及びｘｚ機構９についても、同様にＸ線吸収の強い機構構成要素とは交差しないように工夫されている。試料テーブル６はＸ線透過のよい材料で作られている。
【００２６】
Ｘ線検出器２は、検出器移動機構１１により、検出器傾動面１０（＝紙面）に沿ったｘｄ方向に移動され、かつ首振りされ、常に検出面２ａがＸ線焦点Ｆを向くように位置設定される。
【００２７】
検出器移動機構１１は、Ｘ線ビーム３内でＸ線検出器２を移動させることにより、９０度より小さな範囲（０度ないし約７０度）でラミノ角αを変えることができる。ラミノ角αは回転軸ＲＡとＸ線光軸Ｌとの成す角度である。
【００２８】
その結果、回転軸ＲＡは、Ｘ線焦点Ｆ（Ｘ線源）とＸ線検出器２の検出面２ａの中心Ｄとを結ぶＸ線光軸Ｌに対し、９０度より小さなラミノ角αで傾斜されている。そして、Ｘ線光軸Ｌは回転軸ＲＡと一点（Ｃ点）で交わるように設定される。
【００２９】
ＸＹ機構７は、回転軸ＲＡ上のＣ点を中心とする撮影領域に被検体４の所望の検査領域が位置するように、回転軸ＲＡと直交する２方向であるＸ，Ｙ方向に試料テーブル６を移動させるために使用される。
【００３０】
また、ＸＹ機構７は、エアーデータ収集の際に被検体４をＸ線検出器２の視野、すなわちＸ線ビーム５から外すために用いられ、断層撮影時には被検体４を元の位置に戻すために用いられる。
【００３１】
回転機構８は、断層撮影時、被検体４をテーブル面６ａに沿って回転させるために使用される。
【００３２】
ｘｚ機構９は、検査倍率（拡大率）の設定と、ラミノ角（傾斜角）αが変化したときに検査領域がＣ点を中心とする撮影領域からずれないようにする、いわゆる視野ずれ補正に使用される。
【００３３】
各機構７，８，９は機構制御部１３から電力の供給を受け、かつ、制御指令のもとに位置決め制御される。すなわち、機構制御部１３は、必要とする機構７（または８，９）に制御指令を送出し、当該機構７に取り付けられているエンコーダ（図示せず）から制御結果の位置データを受け取り、所望とする位置に設定するように制御する。
【００３４】
また、Ｘ線管１にはＸ線制御部１４が接続されている。Ｘ線制御部１４は、所望のＸ線条件となる管電圧、管電流となるようにＸ線管１を制御する。
【００３５】
１５はコンピュータを備えたデータ処理部である。このデータ処理部１５は、外部的には表示部１６、キーボード，マウス等の入力部１７が設けられ、また、Ｘ線検出器２、機構制御部１３、Ｘ線制御部１４と接続され、Ｘ線検出器２の検出出力の取り込み、各種制御指令の発信その他後記する各種の処理を実行する。
【００３６】
また、データ処理部１５は、ソフトウエア的な機能構成としては、撮影条件設定部１５ａ、撮影制御部１５ｂ、エアーデータ判定部１５ｃ及び再構成部１５ｄが設けられている。
【００３７】
撮影条件設定部１５ａは断層撮影条件（Ｘ線条件と幾何条件等）を設定する際に用いられる。撮影制御部１５ｂは、エアーデータ収集及び断層撮影を行うとき、一連のシーケンスプログラムを実行する機能を有する。エアーデータ判定部１５ｃはエアーデータが所定値（最終的に飽和しない値）であるかを判定する機能を有する。再構成部１５ｄは断層撮影の際に得られた透過データ（透過像）に対し、得られたエアーデータを用いて感度補正を行った後、被検体４の断層像を作成する機能を持っている。
【００３８】
ここで、断層撮影とは、設定されたラミノ角αで、１回転中に一定角度回転毎の回転位置ごとにＸ線検出器２で透過データ（透過像）を検出する撮影である。
【００３９】
その他、図１に図示されていないが、Ｘ線管１，ｘｚ機構９、検出器移動機構１１等を支持する構成要素、Ｘ線を遮蔽するための筐体などが設けられている。
【００４０】
次に、以上のように構成された断層撮影装置の作用について、図２を参照して説明する。図２は第一の実施の形態における断層撮影時の一連の処理フローを示す図である。
【００４１】
先ず、ステップＳ１においては、断層撮影に先立ち、Ｘ線検出器２の視野内に被検体４を入れた状態で飽和しない断層撮影条件を見つけ出し、当該断層撮影条件の設定を行う。ここで、断層撮影条件は、Ｘ線管１の管電圧，管電流等の断層撮影Ｘ線条件と、ラミノ角α、被検体４中の撮影位置（拡大率を含む）等の断層撮影幾何条件及び回転速度、透過像撮影枚数その他の条件等がある。
【００４２】
このステップＳ１では、被検体４を試料テーブル６に載置した後、操作者が入力部１７から起動指示を入力し、撮影条件設定部１５ａを起動する。
【００４３】
撮影条件設定部１５ａは、操作者が入力部１７から入力するＸ線条件指定入力と幾何条件指定入力とを受け付けると、Ｘ線条件指定入力に基づき、Ｘ線制御部１４に制御指令を送出し、Ｘ線条件を設定する。
【００４４】
また、撮影条件設定部１５ａは、幾何条件指定入力に基づき、機構制御部１３に制御指令を送出し、幾何条件を設定する。
【００４５】
以上のようにして両条件を設定した後、Ｘ線管１からＸ線ビーム３を発生し、被検体４に向けて照射開始する。このとき、Ｘ線検出器２で検出した被検体４の透過像を取り込んで表示部１６に表示する。操作者は、表示部１６の透過像を目視しながら撮影条件を変更し、最終的な断層撮影条件を設定する。この設定した断層撮影条件は適宜な記憶部（図示せず）に記憶される。
【００４６】
具体的には、ステップＳ１では、機構制御部１３からの制御指令に基づいて検出器移動機構１１が移動してラミノ角αを所定の角度に設定する。同様に、機構制御部１３からの制御指令に基づき、ＸＹ機構７が移動して被検体４中の撮影位置を回転軸ＲＡ上に設定する。さらに、機構制御部１３からの制御指令に基づき、ｘｚ機構9が移動して拡大率を設定するとともに、Ｃ点に撮影位置中央を合わせる視野あわせを行う。Ｘ線条件は、前述したような要領で設定するが、透過像が暗すぎや飽和する部分が無いように管電圧と管電流とを設定する。
【００４７】
次に、設定された断層撮影条件の下に、操作者は入力部１７から断層撮影開始指令を入力すると、撮影制御部１５ｂは、以下のステップＳ２乃至ステップＳ１０の処理フローに従って断層撮影を実行する。
【００４８】
ステップＳ２では、Ｘ線管１からのＸ線放射を停止し、Ｘ線検出器２の検出チャンネルごとのオフセットデータを収集し、データ処理部１５内の適宜な記憶部（図示せず）に記憶する。
【００４９】
ステップＳ３では、撮影制御部１５ｂからの指令に基づき、機構制御部１３がＸＹ機構７を介して試料テーブル６を予め定めたエアー位置に移動させ、被検体４をＸ線検出器２の視野からはずす。
【００５０】
ステップＳ４においては、設定した断層撮影Ｘ線条件のもとにＸ線管１からＸ線ビーム３を放射開始する。
【００５１】
ステップＳ５では、被検体４をＸ線検出器２の視野から外した状態にて、放射されたＸ線ビーム３に基づき、Ｘ線検出器２の各検出チャンネルからエアーデータを収集する。このエアーデータは、通常，均質な板状の試料テーブル６を透過した透過像である。また、エアーデータは、ノイズの影響を除くために透過像を複数のフレーム分を取り込み、これら複数のフレームの透過像を平均し、各検出チャンネルのエアーデータとして収集する。
【００５２】
ステップＳ６では、「エアーデータは飽和状態か？」を判定する。具体的には、エアーデータ判定部１５ｃが各検出チャンネル間におけるエアーデータの最大値が飽和レベルに達しているとき、飽和状態と判定する。
【００５３】
ここで、エアーデータが飽和状態と判定されたとき、ステップＳ７に進む。このステップＳ７では、飽和状態の判定結果を受け、Ｘ線制御部１４を介してＸ線管１の管電流を予め定める所定値だけ下げた状態に変更してＸ線放射を続行し、ステップＳ５に戻って同様にエアーデータを収集し（ステップＳ５）、ステップＳ６にて「エアーデータは飽和状態か？」を判定する。
【００５４】
このとき、ステップＳ７、ステップＳ５，Ｓ６を繰り返すことにより、いつかはエアーデータが飽和状態でなくなる。ここで、エアーデータが飽和状態でなくなったとき、ステップＳ８に進み、当該エアーデータをデータ処理部１５内の適宜な記憶部に記憶してステップＳ９に進む。
【００５５】
飽和しないエアーデータを収集した後、ステップＳ９では、被検体４をＸ線検出器２の視野内に入れ、かつ、ステップＳ１で設定した断層撮影条件の管電流にもどす。つまり、既にステップＳ１にてＸ線検出器２の視野内に被検体４を入れた状態で飽和しない断層撮影条件を得ているので、その断層撮影条件の状態に戻す。
【００５６】
さらに、ステップＳ１０では、断層撮影を実施する。この断層撮影は、撮影制御部１５ｅから機構制御部１３を介して回転機構８を回転駆動させることにより、被検体４を回転軸ＲＡに対して回転させる。通常、Ｘ線管１からＸ線ビーム３を放射させた状態において、１回転にわたって一定角度ごとに被検体４を通ってくるＸ線ビーム５をＸ線検出器２で検出した透過データ（透過像）を取り込み、データ処理部１５内の適宜な記憶部に記憶する。
【００５７】
なお、ハーフスキャン、オーバースキャン、ヘリカルスキャンなどの場合には１回転ではない。
【００５８】
引き続き、再構成部１５ｄは、ステップＳ１１とステップＳ１２を実行し、断層像の再構成を行う。
【００５９】
ステップＳ１１では、Ｘ線検出器２における各検出チャンネルごとの感度の補正であるエアー補正を行う。詳しくは、エアー補正と一緒に、オフセット補正と対数変換処理を行う。
【００６０】
エアー補正はエアーデータによる除算であり、補正後の透過データＰは、各検出チャンネル毎に下記の補正式により求める。
Ｐ＝ＬＯＧ（（ＩA−Ｉoff）／（Ｉ−Ｉoff）） ……（１）
ここで、Ｉは透過データ、ＩAはエアーデータ、Ｉoffはオフセットデータである。すなわち、補正後の透過データＰは、エアー補正、オフセット補正及び対数変換した値となる。
【００６１】
次に、ステップＳ１２では、１回転にわたって一定角度ごとにＸ線検出器２で得たエアー補正後の透過データ（透過像）から断層像を再構成する。再構成方法は、従来周知の方法を採用する。例えば、特許文献１に記載するように、フィルタ掛けと逆投影とを用いて再構成する。ここで、フィルタ掛けは、透過像上に投影した回転軸の方向と直交する方向にいわゆる重みデータ|ω|のフィルタ掛けが行われる。そして、逆投影により被検体４の断層像が得られる。
【００６２】
さらに、連続的に複数毎の断層像を再構成することにより、３次元データを取得することができる。
【００６３】
＜エアーデータ収集時に管電流を下げることの再構成上の影響について＞
Ｘ線管１の管電流を下げると、Ｘ線のエネルギー分布は変化せずに光子数のみが変化する。従って、管電流を下げてエアーデータを収集すると、オフセットデータを引いたエアーデータ（ＩA−Ｉoff）は、正規の管電流の場合とくらべ、全検出チャンネルに同じ係数が掛かった値となる。対数変換後の値Ｐとしては、全検出チャンネルに同じ値が加わった値となる。
【００６４】
すなわち、対数変換後の透過像Ｐは、正規の管電流の場合にくらべ、一定値が加算された点だけが違いとなる。この加算された成分は、ＤＣ成分であるので、再構成時の|ω|のフィルタ掛けにより完全に０になる。このため、理論的にも管電流を下げることは再構成処理に全く影響しない。
【００６５】
その他、フィルタ処理と逆投影以外の再構成、例えば逐次近似法（ＡＲＴ法）を採用する場合、管電流変化係数ｑ（＜＝１）を用いて、
Ｐ´＝Ｐ−ＬＯＧ（ｑ） ……（２）
なる補正式により管電流変化補正を行った後に再構成すれば、理論的に、管電流を下げることは再構成処理に全く影響しない。＜ ＞終了。
【００６６】
従って、以上のような実施の形態によれば、エアーデータ収集時、既に設定済みの断層撮影条件から被検体４を外して管電流を所定値ずつ下げて飽和しない状態とした後にエアーデータを収集するので、既に設定済みとなった飽和しない断層撮影条件に戻して断層撮影を実施できる。その結果、エアーデータの飽和に制約されることなく、Ｘ線強度が十分大きくなるような最適な断層撮影条件に設定できる。
【００６７】
その結果、断層撮影においては、被検体４がＸ線検出器２の視野全体を覆っている場合がほとんどあって、透過像に空気が無い状態となっているので、断層撮影時のＸ線強度を大きくでき、ノイズを大幅に低減化した断層像を撮影できる。このことは、特にＸ線吸収の大きい被検体４の断層撮影などにとって、効果が大きい。
【００６８】
また、エアーデータの飽和に制約されずに断層撮影のＸ線条件を決定でき、従来のようにＸ線検出器の視野から被検体を外したり入れたり繰り返しつつ、両者の飽和しないＸ線条件を探索していくといった繰り返し操作が不要となり、迅速に被検体４の断層撮影を行うことができる。
【００６９】
さらに、エアーデータの収集を含む一連の処理を全自動的に実行でき、エアーデータに煩わされることなく断層撮影ができる。
【００７０】
（その他の実施の形態）
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
【００７１】
（１） 上記実施の形態では、ステップＳ６にて各チャンネルのエアーデータから「エアーデータは飽和状態か？」を判定しているが、このような判定方法には限らない。すなわち、各チャンネルのエアーデータから直接飽和を判定する代わりに、間接的に飽和を示すパラメータを用いて判定してもよい。
【００７２】
例えば、各チャンネルのエアーデータの平均値を求めた後、当該平均値が所定値以下、例えば飽和値の８０％以下の場合、飽和状態でないと判定してもよい。所定値は、過去の経験に照らして十分飽和状態でないとする値が選択される。この判定を採用した場合、検出チャンネルの中に常に飽和値を出力する不良チャンネルが存在する場合でも、不良チャンネルを除いた正常チャンネルに対して飽和を正しく判定できる。
【００７３】
また、例えば、エアーデータの所定範囲のチャンネルについて複数チャンネル間の平均値ｍと標準偏差σを求めた後、この平均値ｍと標準偏差σに所定係数ｋを掛けた値とを加算し、この加算値（ｍ＋ｋ・σ）が飽和値を超えたとき、飽和状態であると判定してもよい。ここで、所定係数ｋは３〜５が望ましい。また、平均値ｍと標準偏差σを求めるチャンネル範囲は、例えば全チャンネルとしても、周辺部を除いた中央部としてもよい。
【００７４】
因みに、以上の加算値及び係数値を用いた理由は、エアーデータの検出チャンネル間のばらつきが正規分布に近いことを利用し、例えば３σを超える検出チャンネル数が急減することを利用している。
【００７５】
このような判定方法を採用した場合、検出チャンネルの中に常に飽和値を出力する不良チャンネルが有った場合でも、不良チャンネルの出力の影響を抑えて正常に判定できるほか、飽和しない最大のエアーデータとすることができ、断層像のノイズが減らせる。
【００７６】
（２） 上記実施の形態では、ステップＳ４において、ステップＳ１で設定した断層撮影Ｘ線条件でＸ線照射しているが、ここでは、必ずしも設定した断層撮影Ｘ線条件と同じにする必要はなく、管電流については変更した値，例えば５％低い値、あるいは５％高い値等に設定しても構わない。
【００７７】
また、ステップＳ７では、管電流を下げているが、エアーデータが小さい場合には管電流を下げる方向に変化させてもよい。すなわち、エアーデータの大小に応じて管電圧を下げたり、上げたりすることで、エアーデータが飽和しないで大きな値となるように調整することができる。
【００７８】
（３） 上記実施の形態では、機構制御部１３が検出器移動機構１１を図示ｘｄ方向に直線的に移動させているが、例えば図示（イ）の円弧状に首振り移動させてもよい。
【００７９】
（４） また、ラミノ角αの可変手段としては、Ｘ線焦点ＦとＸ線検出器２の何れか一方あるいは両方を移動させて、Ｘ線光軸Ｌを傾けるようにしてもよく、あるいは回転軸ＲＡを傾けるようにしてもよい。また、回転に関しては、Ｘ線焦点ＦとＸ線検出器２とを回転させてもよい。
【００８０】
（５） さらに、上記実施の形態においては、エアーデータの収集の際にＸＹ機構７を介して被検体４をＸ線検出器２の視野から外しているが、当該ＸＹ機構７の代わりに、ｘｚ機構９を用いて被検体４をＸ線検出器２の視野から外す構成としてもよい。この場合には、ｘｚ機構９は請求項に記載されるテーブル移動手段に相当する。
【００８１】
また、前述したようにエアーデータの収集の際にＸＹ機構７を介して被検体４をＸ線検出器２の視野から外しているが、当該ＸＹ機構７の代わりに、Ｘ線焦点ＦとＸ線検出器２の何れか一方あるいは両方を移動させてもよい。この場合には、Ｘ線焦点ＦとＸ線検出器２を移動させる手段が請求項に記載されるテーブル移動手段に相当する。
【００８２】
（６） さらに、上記実施の形態では、ラミノ角αは９０度より小さな角度に設定したが、例えば９０度に設定することもできる。この場合には、本発明の断層撮影装置はコンビームＣＴ（Computer Tomography）装置となる。すなわち、本発明の断層撮影装置はコンビームＣＴ装置にも適用できる。
【００８３】
（７） さらに、上記実施の形態では、透過型マイクロフォーカスＸ線管を用いたが、Ｘ線管はこれに限られることなく、反射型でも、非マイクロフォーカス型でもよい。
【００８４】
また、上記実施の形態では、連続放射のＸ線管を用いたが、パルス放射でもよい。パルス放射の場合は、管電流を変化させるかわりに、パルス幅やパルス周期を変えるようにしてもよい。その理由は、パルス幅やパルス周期を変えることで時間平均の管電流が変わっており、管電流の変更と同じ機能を果すためである。
【００８５】
（８） また、上記実施の形態では、エアーデータが飽和しないように管電流を下げたが、管電流を変更するかわりに次のような変更方法を用いてもよい。
（イ） Ｘ線検出器２の積分時間を変更する。
（ロ） Ｘ線検出器２のゲインを切換える。
（ハ） Ｘ線ビーム５にＸ線フィルタを切換えて挿入する。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に係る断層撮影装置の第一の実施形態を説明する概念構成図。
【図２】第一の実施形態における断層撮影時の一連の処理フロー図。
【符号の説明】
【００８７】
１…Ｘ線管、２…Ｘ線検出器。２ａ…検出面、３…Ｘ線ビーム、４…被検体、５…検出される一部のＸ線ビーム、６…試料テーブル、７…ＸＹ機構、８…回転機構、９…ｘｚ機構、１０…検出器傾動面、１１…検出器移動機構、１３…機構制御部、１４…Ｘ線制御部、１５…データ処理部、１５ａ…撮影条件設定部、１５ｂ…撮影制御部、１５ｃ…エアーデータ判定部、１５ｄ…再構成部、１６…表示部、１７…入力部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーブル上に載置された被検体に向けて放射線を照射する放射線源と、
この放射線源の管電圧と管電流を制御する放射線制御手段と、
前記被検体を透過した放射線を２次元検出チャンネルで検出する放射線検出手段と、
前記放射線と前記被検体とを相対的に回転させる回転手段と、
前記被検体を前記放射線検出手段の視野から外し、または当該視野内に設定するように前記テーブルを移動させるテーブル移動手段と、
前記被検体を前記放射線検出手段の視野内に設定し、操作者の入力指示に従って、少なくとも断層撮影放射線条件を含む断層撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、
前記被検体を前記放射線検出手段の視野から外し、前記設定された断層撮影放射線条件から前記管電流を変更した条件のもとに前記放射線源から放射線の照射によって前記放射線検出手段から出力されるエアーデータを収集するとともに、この収集されたエアーデータが飽和しないことを条件とし、前記撮影条件設定手段で設定された断層撮影条件で前記被検体を前記放射線検出手段の視野内に戻し、前記回転手段を介して相対的な回転を行いつつ、複数の回転位置での前記放射線検出手段の出力である被検体の透過データを得る撮影制御手段と、
前記複数の回転位置で得られた透過データに対し、前記収集したエアーデータを用いて感度補正を実施した後、前記被検体の断層像を再構成する再構成手段と
を備えたことを特徴とする断層撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の断層撮影装置において、
前記撮影条件設定手段は、前記断層撮影放射線条件及び断層撮影幾何条件を含む断層撮影条件を設定する場合、前記被検体を前記放射線検出手段の視野内に設定し、操作者の入力指示に従って選択的に制御指令を送出し、前記放射線制御手段を介して放射線源に管電圧及び管電流を設定し、前記テーブル移動手段により前記被検体の断層撮影位置を設定し、かつ、前記被検体の放射線吸収に応じて飽和しない範囲で放射線強度を上げるように変更を加えながら前記断層撮影放射線条件及び前記断層撮影幾何条件を設定するものであることを特徴とする断層撮影装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の断層撮影装置において、
前記撮影制御手段は、収集されたエアーデータが飽和しているか判定するエアーデータ判定手段と、この判定手段によってエアーデータが飽和していると判定されたとき、前記断層撮影放射線条件から前記管電流を繰り返し変化させつつ、収集したエアーデータが飽和しない判定結果を得るように制御する手段とを設けたことを特徴とする断層撮影装置。
【請求項４】
請求項３に記載の断層撮影装置において、
前記エアーデータ判定手段は、前記放射線検出手段における複数検出チャンネル間のエアーデータの平均値と標準偏差とを求め、この求めた平均値と標準偏差に所定係数を掛けて得られた値とを加算し、この加算値が飽和値を超えているときに前記エアーデータが飽和していると判定することを特徴とする断層撮影装置。
【請求項５】
テーブル上に載置された被検体に向けて放射線を照射する放射線源と、この放射線源の管電圧と管電流を制御する放射線制御手段と、前記被検体を透過した放射線を２次元検出チャンネルで検出する放射線検出手段と、前記放射線と前記被検体とを相対的に回転させる回転手段と、前記放射線に対し前記テーブルを移動させるテーブル移動手段と、前記回転手段を介して相対的な回転を実施し、複数の回転位置での前記放射線検出手段の出力である透過データから被検体の断層像を得る再構成部とを有する断層撮影装置において、
前記テーブル移動手段により前記被検体の断層撮影位置を設定するとともに、少なくとも断層撮影放射線条件を設定する条件設定ステップと、
前記テーブル移動手段により前記被検体を前記放射線検出手段の視野から外すステップと、
前記条件設定ステップによって設定された断層撮影放射線条件から前記管電流を変更した条件のもとに前記放射線源から放射線の照射によって前記放射線検出手段から出力されるエアーデータを収集するとともに、この収集されたエアーデータが飽和しているか判定するエアーデータ判定ステップと、
この判定ステップで飽和していると判定されたとき、前記断層撮影放射線条件から前記管電流を繰り返し変化させつつ、収集したエアーデータが飽和しない判定結果を得るように制御する管電流可変制御ステップと、
前記エアーデータ判定ステップ及び管電流可変制御ステップのもとに、収集したエアーデータが飽和しない状態になったとき、前記条件設定ステップで設定された断層撮影条件で前記被検体を前記放射線検出手段の視野内に戻し、前記回転手段を介して相対的な回転を行いつつ、複数の回転位置での前記放射線検出手段の出力である被検体の透過データを得るステップと、
前記複数の回転位置での透過データに対し、飽和していない前記エアーデータを用いて感度補正を行い、得られた補正後の透過データを用いて前記被検体の断層像を再構成する前記再構成部である再構成ステップと
を有することを特徴とする断層撮影方法。
【請求項６】
請求項５に記載の断層撮影方法において、
前記エアーデータ判定ステップでは、前記放射線検出手段における複数検出チャンネル間のエアーデータの平均値と標準偏差とを求め、この求めた平均値と標準偏差に所定係数を掛けて得られた値とを加算し、この加算値が飽和値を超えているときに前記エアーデータが飽和していると判定することを特徴とする断層撮影方法。
【請求項１】
テーブル上に載置された被検体に向けて放射線を照射する放射線源と、
この放射線源の管電圧と管電流を制御する放射線制御手段と、
前記被検体を透過した放射線を２次元検出チャンネルで検出する放射線検出手段と、
前記放射線と前記被検体とを相対的に回転させる回転手段と、
前記被検体を前記放射線検出手段の視野から外し、または当該視野内に設定するように前記テーブルを移動させるテーブル移動手段と、
前記被検体を前記放射線検出手段の視野内に設定し、操作者の入力指示に従って、少なくとも断層撮影放射線条件を含む断層撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、
前記被検体を前記放射線検出手段の視野から外し、前記設定された断層撮影放射線条件から前記管電流を変更した条件のもとに前記放射線源から放射線の照射によって前記放射線検出手段から出力されるエアーデータを収集するとともに、この収集されたエアーデータが飽和しないことを条件とし、前記撮影条件設定手段で設定された断層撮影条件で前記被検体を前記放射線検出手段の視野内に戻し、前記回転手段を介して相対的な回転を行いつつ、複数の回転位置での前記放射線検出手段の出力である被検体の透過データを得る撮影制御手段と、
前記複数の回転位置で得られた透過データに対し、前記収集したエアーデータを用いて感度補正を実施した後、前記被検体の断層像を再構成する再構成手段と
を備えたことを特徴とする断層撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の断層撮影装置において、
前記撮影条件設定手段は、前記断層撮影放射線条件及び断層撮影幾何条件を含む断層撮影条件を設定する場合、前記被検体を前記放射線検出手段の視野内に設定し、操作者の入力指示に従って選択的に制御指令を送出し、前記放射線制御手段を介して放射線源に管電圧及び管電流を設定し、前記テーブル移動手段により前記被検体の断層撮影位置を設定し、かつ、前記被検体の放射線吸収に応じて飽和しない範囲で放射線強度を上げるように変更を加えながら前記断層撮影放射線条件及び前記断層撮影幾何条件を設定するものであることを特徴とする断層撮影装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の断層撮影装置において、
前記撮影制御手段は、収集されたエアーデータが飽和しているか判定するエアーデータ判定手段と、この判定手段によってエアーデータが飽和していると判定されたとき、前記断層撮影放射線条件から前記管電流を繰り返し変化させつつ、収集したエアーデータが飽和しない判定結果を得るように制御する手段とを設けたことを特徴とする断層撮影装置。
【請求項４】
請求項３に記載の断層撮影装置において、
前記エアーデータ判定手段は、前記放射線検出手段における複数検出チャンネル間のエアーデータの平均値と標準偏差とを求め、この求めた平均値と標準偏差に所定係数を掛けて得られた値とを加算し、この加算値が飽和値を超えているときに前記エアーデータが飽和していると判定することを特徴とする断層撮影装置。
【請求項５】
テーブル上に載置された被検体に向けて放射線を照射する放射線源と、この放射線源の管電圧と管電流を制御する放射線制御手段と、前記被検体を透過した放射線を２次元検出チャンネルで検出する放射線検出手段と、前記放射線と前記被検体とを相対的に回転させる回転手段と、前記放射線に対し前記テーブルを移動させるテーブル移動手段と、前記回転手段を介して相対的な回転を実施し、複数の回転位置での前記放射線検出手段の出力である透過データから被検体の断層像を得る再構成部とを有する断層撮影装置において、
前記テーブル移動手段により前記被検体の断層撮影位置を設定するとともに、少なくとも断層撮影放射線条件を設定する条件設定ステップと、
前記テーブル移動手段により前記被検体を前記放射線検出手段の視野から外すステップと、
前記条件設定ステップによって設定された断層撮影放射線条件から前記管電流を変更した条件のもとに前記放射線源から放射線の照射によって前記放射線検出手段から出力されるエアーデータを収集するとともに、この収集されたエアーデータが飽和しているか判定するエアーデータ判定ステップと、
この判定ステップで飽和していると判定されたとき、前記断層撮影放射線条件から前記管電流を繰り返し変化させつつ、収集したエアーデータが飽和しない判定結果を得るように制御する管電流可変制御ステップと、
前記エアーデータ判定ステップ及び管電流可変制御ステップのもとに、収集したエアーデータが飽和しない状態になったとき、前記条件設定ステップで設定された断層撮影条件で前記被検体を前記放射線検出手段の視野内に戻し、前記回転手段を介して相対的な回転を行いつつ、複数の回転位置での前記放射線検出手段の出力である被検体の透過データを得るステップと、
前記複数の回転位置での透過データに対し、飽和していない前記エアーデータを用いて感度補正を行い、得られた補正後の透過データを用いて前記被検体の断層像を再構成する前記再構成部である再構成ステップと
を有することを特徴とする断層撮影方法。
【請求項６】
請求項５に記載の断層撮影方法において、
前記エアーデータ判定ステップでは、前記放射線検出手段における複数検出チャンネル間のエアーデータの平均値と標準偏差とを求め、この求めた平均値と標準偏差に所定係数を掛けて得られた値とを加算し、この加算値が飽和値を超えているときに前記エアーデータが飽和していると判定することを特徴とする断層撮影方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−１３９３３７（Ｐ２００９−１３９３３７Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１８８７５（Ｐ２００７−３１８８７５）
【出願日】平成１９年１２月１０日（２００７．１２．１０）
【出願人】（３９１０１７５４０）東芝ＩＴコントロールシステム株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１０日（２００７．１２．１０）
【出願人】（３９１０１７５４０）東芝ＩＴコントロールシステム株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
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