Ｘ線撮影装置およびそのキャリブレーション方法
【課題】Ｘ線検出器に対してＸ線源の移動軸がずれて設置されていても、そのずれを補正でき、被写体の所定の位置の断面について、高精度な合成画像（トモシンセシス画像）を得ることができるＸ線撮影装置およびそのキャリブレーション方法を提供する。
【解決手段】本発明のＸ線撮影装置は、所定の移動経路で移動可能なＸ線源と、Ｘ線源を所定の移動経路で移動させる移動手段と、Ｘ線源に対向して設けられた撮影台と、撮影台に設けられた平板状のＸ線検出器と、マーカと、Ｘ線源を移動させて少なくとも２つの位置から、それぞれ前記マーカを含む画像を撮影させる制御部と、撮影された各画像についてマーカ像の位置を求め、このマーカ像の位置の相対関係に基づいてＸ線源の移動軸の、Ｘ線検出器に対する傾きを求める画像処理部とを有する。
【解決手段】本発明のＸ線撮影装置は、所定の移動経路で移動可能なＸ線源と、Ｘ線源を所定の移動経路で移動させる移動手段と、Ｘ線源に対向して設けられた撮影台と、撮影台に設けられた平板状のＸ線検出器と、マーカと、Ｘ線源を移動させて少なくとも２つの位置から、それぞれ前記マーカを含む画像を撮影させる制御部と、撮影された各画像についてマーカ像の位置を求め、このマーカ像の位置の相対関係に基づいてＸ線源の移動軸の、Ｘ線検出器に対する傾きを求める画像処理部とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、臥位、立位、マンモ等で撮影を行うＸ線撮影装置およびそのキャリブレーション方法に関し、特に、Ｘ線検出器に対してＸ線源の移動軸がずれて設置されていても、そのずれを補正でき、被写体の所定の位置の断面について、高精度な合成画像（トモシンセシス画像）を得ることができるＸ線撮影装置およびそのキャリブレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、患部をより詳しく観察するために、Ｘ線源を移動させて異なる角度から被写体にＸ線を照射して撮影を行い、得た画像を加算して所望の断層面を強調した画像を得ることができるトモシンセシス撮影が可能なＸ線撮影装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
トモシンセシス撮影では、例えば、Ｘ線源をＸ線検出器と平行に移動させたり、円、楕円等の弧を描くように移動させて、異なる照射角で被写体を撮影した複数の撮影画像を取得して、これらの撮影画像を再構成して断層画像を作成する。
【０００３】
特許文献１には、トモシンセシス撮影の際に、放射線源のみを移動させる第１のモードと、放射線源および検出手段の双方を移動させる第２のモードとのいずれかを撮影条件に応じて選択することができ、選択されたモードにしたがって複数の撮影画像を取得する放射線撮影装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−６７５０３号公報
【特許文献２】特開２０００−２７８６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、トモシンセシス撮影には、Ｘ線検出器（Ｘ線画像センサ）とＸ線源の移動軸のアライメントに高い精度が要求されている。特に、天井走行型のＸ線源を用いたＸ線撮影装置では、Ｘ線源とＸ線検出器（Ｘ線画像センサ）が一体化されておらず、高い精度でアライメントが取れるように設置するのは容易ではない。
従来、トモシンセシス撮影においては、既定のマーカーアッセンブリを用いてキャリブレーションデータを生成する方法が知られている。しかし、この方法では、マーカの精度管理を要する点、ＳＩＤ（Ｘ線管焦点・受像面間距離）、Ｘ線源の角度、ショット数等の撮影条件毎にキャリブレーションデータを生成する必要がある点等の難点がある。
【０００６】
また、上述のもの以外にも、マーカを用いて画像の位置ずれを検出して、Ｘ線画像を補正することがなされている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２には、被検体の撮影部位にマーカを有するサポータを装着し、この撮影部位のマスク像とライブ像とを撮影し、マスク像のマーカの位置とライブ像のマーカの位置との誤差を計算してこれが一致するようにしてサブトラクションを行い、カテタリゼーションテーブルの位置ずれにより生じるサブトラクション画像のノイズ発生を防止するＸ線画像撮影装置が開示されている。
この場合においても、キャリブレーションデータを生成するために、マーカの精度管理を要する点、ＳＩＤ（Ｘ線管焦点・受像面間距離）、Ｘ線源の角度、ショット数等の撮影条件毎にキャリブレーションデータを生成する必要がある点等の難点がある。
【０００７】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、Ｘ線検出器に対してＸ線源の移動軸がずれて設置されていても、そのずれを補正でき、被写体の所定の位置の断面について、高精度な合成画像（トモシンセシス画像）を得ることができるＸ線撮影装置およびそのキャリブレーション方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、所定の移動経路で移動可能なＸ線源と、前記Ｘ線源を所定の移動経路で移動させる移動手段と、Ｘ線源に対向して設けられた撮影台と、前記撮影台に設けられた平板状のＸ線検出器と、前記撮影台に設けられるマーカと、前記移動手段により前記Ｘ線源を移動させて、少なくとも２つの位置から、それぞれ前記マーカを含む画像を撮影させる制御部と、前記撮影された各画像についてマーカ像の位置を求め、このマーカ像の位置の相対関係に基づいて、前記Ｘ線源の移動軸の、前記Ｘ線検出器に対する傾きを求める画像処理部とを有することを特徴とするＸ線撮影装置を提供するものである。
前記画像処理部は、前記Ｘ線源の撮影位置毎に、前記Ｘ線検出器に対する前記傾きを求めることが好ましい。また、前記画像処理部は、前記Ｘ線検出器に対する前記傾きを、前記断層画像の再構成に用いることが好ましい。
【０００９】
前記Ｘ線検出器に対する傾きは、例えば、前記Ｘ線検出器の表面と平行な面内での第１の傾きである。
前記画像処理部は、さらに前記撮影された各画像についてマーカ像の大きさの変動を算出し、この変動を用いて前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との距離を求めて、前記Ｘ線検出器に対する傾きとして、前記Ｘ線検出器の表面と直交する面内での第２の傾きを求めることが好ましい。
【００１０】
本発明の第２の態様は、Ｘ線撮影装置のキャリブレーション方法であって、前記Ｘ線撮影装置は、所定の移動経路で移動可能なＸ線源に対向して設けられた撮影台と、前記撮影台に設けられた平板状のＸ線検出器と、マーカとを備えており、前記Ｘ線源を移動させて、少なくとも２つの位置から、それぞれ前記マーカを含む画像を撮影させる工程と、前記撮影された各画像についてマーカ像の位置を求め、このマーカ像の位置の相対関係に基づいて、前記Ｘ線源の移動軸の、前記Ｘ線検出器に対する傾きを求める工程を有することを特徴とするキャリブレーション方法を提供するものである。
前記Ｘ線源の撮影位置毎に、前記Ｘ線検出器に対する前記傾きを求めることが好ましい。
【００１１】
また、前記Ｘ線検出器に対する前記傾きは、例えば、前記Ｘ線検出器の表面と平行な面内での第１の傾きである。
さらに前記撮影された各画像についてマーカ像の大きさの変動を算出し、この変動を用いて前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との距離を求めて、前記Ｘ線検出器に対する傾きとして、前記Ｘ線検出器の表面と直交する面内での第２の傾きを求める工程を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Ｘ線検出器に対してＸ線源の移動軸がずれて設置されていても、そのずれを補正することができる。このため、トモシンセシスの再構成の際に、高い精度で各画像を用いた再構成をすることができる。これにより、被写体の所定の位置の断面について、高精度な合成画像（トモシンセシス画像）を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置のＸ線源とＸ線検出器との配置状態を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置で撮影された２つの画像を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置で撮影された２つの画像の合成画像を示す模式図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置で撮影されたマーカのマーカ像の変動を示す模式図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、トモシンセシス撮影によるＸ線断層画像の再構成時の様子を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のＸ線撮影装置およびそのキャリブレーション方法を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置を示す模式図である。
【００１５】
図１に示すＸ線撮影装置１０は、人体等の被写体３０をトモシンセシス撮影して、被写体３０の任意高さの断面におけるＸ線断層画像を得るものである。
Ｘ線撮影装置１０は、例えば、臥位、立位、マンモのトモシンセシス撮影に用いることができる。
Ｘ線撮影装置１０は、Ｘ線検出器１８は、ビルトインを用いることができる。また、Ｘ線撮影装置１０は、カセッテの位置がキャリブレーション前後で変わらなければ、カセッテタイプのＸ線検出器１８を用いることができる。
【００１６】
Ｘ線撮影装置１０は、天井走行型のＸ線源１２、移動部１４、Ｘ線源制御部１５、撮影台１６、Ｘ線検出器１８、マーカ２０、画像処理部２２、表示部２４、出力部２６および制御部３０を有する。制御部３０は、移動部１４、Ｘ線源制御部１５、Ｘ線検出器１８、画像処理部２２、表示部２４、出力部２６および入力部２８に接続されている。
制御部３０は、入力部２８から入力される指示入力信号に従って、Ｘ線源１２、移動部１４およびＸ線源制御部１５によるＸ線画像撮影、画像処理部２２における画像処理、表示部２４における画面表示、および出力部２６における出力処理等、Ｘ線撮影装置１０の動作を制御するものである。
【００１７】
入力部２８は、撮影開始の指示や後述する切替指示等を含む、各種の指示を入力するための部位であり、例えば、マウスやキーボード等を例示することができる。入力部２８を介して指示入力が制御部３０に入力されて、Ｘ線撮影装置１０の各種の動作が制御部３０によりなされる。なお、入力部２８を介して入力される指示入力は、例えば、表示部２４に表示される。
【００１８】
Ｘ線源１２は、撮影台１６に対向して天井Ｈに設けられたレール１３に、移動可能に取り付けられている。
なお、レール１３は、図２に示すように、Ｘ線源１２の移動方向（ｙ方向）とＸ線検出器１８の長手方向（Ｙ方向）とが一致するように、すなわち、Ｘ線源１２の移動方向（ｙ方向）とＸ線検出器１８の長手方向（Ｙ方向）とが平行に配置されている。
【００１９】
図１に示すように、レール１３には移動部１４が設けられている。この移動部１４は、例えば、Ｘ線源１２にベルト（図示せず）、プーリ（図示せず）を介して接続されたステッピングモータ等の駆動部（図示せず）を備える。この移動部１４により、Ｘ線源１２は、レール１３に沿って直線移動が可能であり、レール１３上の所定の位置に停止することもできる。
なお、移動部１４は、Ｘ線源１２をレール１３に沿って直線移動させることができ、かつ所定の撮影位置にＸ線源１２を停止させることができれば、その構成は特に限定されるものではない。
また、Ｘ線源１２の移動経路は、直線に限定されるものではなく、円弧状であってもよく、この場合、レール１３が円弧状に設けられる。
【００２０】
Ｘ線源１２は、撮影台１６の表面１６ａ上の被写体ＭにＸ線（放射線）を照射するものであり、被写体Ｍの方向にＸ線の照射角度を変えることができるものである。Ｘ線源１２には、一般的なＸ線撮影装置に用いられる、Ｘ線の照射角度を変えることができるＸ線源を用いることができる。Ｘ線源１２には、例えば、図示はしないがコリメータ（照射野絞り）が設けられている。
Ｘ線源１２は、Ｘ線源制御部１５に接続されている。このＸ線源制御部１５により、Ｘ線源１２によるＸ線の照射およびＸ線の照射角度が制御される。撮影条件に応じて、移動部１４によりＸ線源１２が所定の撮影位置に移動された後、Ｘ線源制御部１５により、被写体Ｍの方向にＸ線の照射角度を変えられた後、Ｘ線源１２から所定強度のＸ線を所定の時間だけ照射させる。すなわち、Ｘ線源１２から、所定の照射量（線量）のＸ線を被写体Ｍに向けて照射させる。
【００２１】
撮影台１６は、表面１６ａに、人、動物などの被写体Ｍが載るものである。被写体Ｍとして、例えば、人が臥位でこの撮影台１６の表面１６ａに載る。
また、撮影台１６の裏面１６ｂにフラットタイプ（平板状）のＸ線検出器１８（以下、ＦＰＤ１８という）が、レール１３に対向して設けられている。本実施形態においては、上述のように、ＦＰＤ１８の長手方向（Ｙ方向、図２参照）と、レール１３の長手方向、すなわち、Ｘ線源１２の移動方向（ｙ方向）とが平行になるように設置される。
【００２２】
ＦＰＤ１８は、Ｘ線の受光面を上向きにして撮影台１６の裏面１６ｂに配設されている。ＦＰＤ１８は、被写体Ｍを透過したＸ線を検出して光電変換し、撮影された被写体ＭのＸ線画像に対応するデジタル画像データ（投影データ）を取得するものであり、検出器筐体の中に複数の画素が２次元マトリックス状に配置されてなる撮像面がある。ＦＰＤ１８から画像処理部２２にデジタル画像データが出力される。なお、上述のようにＸ線源１２の移動方向（ｙ方向）とＦＰＤ１８の長手方向（Ｙ方向）とが平行になるように配置されており、Ｘ線源１２の移動方向（ｙ方向）は、ＦＰＤ１８の画素配列方向と一致するように配置される。
【００２３】
ここで、本発明において、“傾き”とは、複数の画素の並び（２次元マトリックスの配列方向）に対する傾きのことである。
ＦＰＤ１８としては、Ｘ線（放射線）を電荷に直接変換する直接方式、Ｘ線（放射線）を一旦光に変換し、変換された光をさらに電気信号に変換する間接方式等、各種方式のものが利用可能である。また、Ｘ線源１２の移動方向に対してＦＰＤ１８を移動可能に構成してもよい。
【００２４】
また、撮影台１６には、ＦＰＤ１８が設けられている範囲内にマーカ２０が、例えば、１個設けられている。このマーカ２０は、ＦＰＤ１８の表面１８ａに対して隙間をあけて撮影台１６に設けられている。
マーカ２０は、被写体Ｍのトモシンセシス撮影を行う前、例えば、装置起動時に撮影され、撮影された複数枚の投影データ（Ｘ線画像）のキャリブレーションのために用いられるものである。
【００２５】
マーカ２０は、例えば、金属、好ましくは原子番号の大きい金属であって、放射線を透過しにくい材質のものである。マーカ２０の形状は、十字穴付き形状のように、マーカ２０の中心が分かりやすいものが望ましい。マーカ２０の数は、特に限定されるものではないが、複数あってもよい。複数の場合、各マーカの識別を容易にするために、マーカはそれぞれ異なることが好ましい。さらには、マーカ２０が複数の場合、例えば、４個設ける。なお、マーカ２０が複数の場合、その配置パターンは何ら限定されないが、例えば、矩形状に配置する。
また、マーカ２０は、撮影台１６に対して着脱自在であってもよい。この場合、キャリブレーションのときにだけ、例えば、装置起動時等に、マーカ２０を撮影台１６上に適当に設置して撮影すれば、キャリブレーションすることができる。このように、マーカ２０を着脱自在にすることにより、容易にキャリブレーションすることができる。
【００２６】
本実施形態のＸ線撮影装置１０において、トモシンセシス撮影を行う場合、移動部１４により、Ｘ線源１２をｙ方向に移動しつつ、所定の撮影位置で、被写体Ｍの方向にＸ線の照射角度を変えて、異なる撮影角度（一定の時間間隔）で被写体ＭにＸ線が照射される。Ｘ線源１２から照射されたＸ線は、被写体Ｍを透過してＦＰＤ１８の受光面に入射され、ＦＰＤ１８により検出されて光電変換され、撮影された被写体ＭのＸ線画像に対応する投影データ（デジタル画像データ）が取得される。
【００２７】
トモシンセシス撮影の場合、１回の撮影操作により、被写体Ｍの、撮影角度の異なる複数枚（例えば、２０〜８０枚）のＸ線画像が撮影され、ＦＰＤ１８から、撮影された複数枚のＸ線画像に対応する投影データ（デジタル画像データ）が順次画像処理部２２（記憶部２２ａ）に出力される。
【００２８】
画像処理部２２は、ＦＰＤ１８で取得された複数枚のＸ線画像の投影データが入力されて、これら複数枚のＸ線画像の投影データを用いて画像処理（補正処理、画像合成処理等を含む）を行って、被写体Ｍの任意高さの断面におけるＸ線断層画像を再構成する部位である。画像処理部２２は、記憶部２２ａ、補正部２２ｂ（キャリブレーション部）および再構成部２２ｃを有する。
【００２９】
記憶部２２ａは、ＦＰＤ１８で取得されたＸ線画像の複数枚の投影データが入力されて、これらのＸ線画像の投影データを記憶するものである。
また、記憶部２２ａには、後述するように、投影データにおけるマーカ２０の設計上の大きさ、ならびにずれ量（シフト量δ）の閾値等も記憶される。
【００３０】
補正部２２ｂは、Ｘ線源１２の各撮影位置における位置のずれ量（Ｘ線源１２の位置情報）を算出し、その位置のずれ量が所定の値（例えば、閾値）よりも大きい場合、ずれ量が大きい撮影位置で撮影された投影データのＸ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報）を補正するものである。すなわち、トモシンセシス撮影で得られたＸ線画像の投影データの全てについて、ずれ量を算出し、その位置のずれ量が所定の値（例えば、閾値）よりも大きい場合、ずれ量が大きい撮影位置で撮影された投影データのＸ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報）を補正するものである。
【００３１】
なお、ずれ量に対して、閾値を設定することなく、全ての投影データをずれ量に基づいてのＸ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報）を補正するようにしてもよい。
なお、Ｘ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報）は、設計値（複数の画像をそれぞれどの位置で撮るかの目標値）をベースにしてＸ線源１２の移動軸が傾いている分を補正することによって、真のＸ線源１２の位置に近い情報に補正して、再構成演算に利用される。また、補正部２２ｂは、マーカ２０の画像認識機能を有するものである。
【００３２】
本実施形態において、Ｘ線源１２の移動軸のＦＰＤ１８（Ｘ線検出器）に対する傾きとは、Ｘ線源１２の撮影位置における位置のずれ量のことである。例えば、図２に示すＦＰＤ１８の長手方向（Ｙ方向）に対するＸ線源１２の移動方向（ｙθ方向）のずれ量である。更には、Ｘ線源１２の撮影位置における位置のずれ量には、図１に示すようにＸ線源１２とＦＰＤ１８の表面１８ａとの距離（Ｘ線源−ＦＰＤ間の距離Ｌ）のずれ量も含まれる。
【００３３】
補正部２２ｂでは、所定の値（例えば、閾値）よりもずれ量が大きい場合、位置のずれ量に基づいて、例えば、ＦＰＤ１８の長手方向（Ｙ方向）に対するずれの場合には、ずれ量に応じた分だけ、Ｘ線源１２の撮影位置を補正する。
【００３４】
また、補正部２２ｂでは、Ｘ線源１２とＦＰＤ１８の表面１８ａとの距離（Ｘ線源−ＦＰＤ間の距離Ｌ）のずれ量に対しては、Ｘ線源−ＦＰＤ間の距離Ｌが設定された距離から変化すると、撮影画像におけるマーク２０の大きさが変わる。このため、Ｘ線源−ＦＰＤ間の距離Ｌのずれ量に対して、マーカ２０の変化率、すなわち、拡大率または縮小率を求めておき、これを、例えば、記憶部２２ａに記憶させておく。この拡大率または縮小率に応じて、投影データを拡大または縮小することにより、図１に示すｚ方向におけるずれを補正することができる。
なお、補正部２２ｂにおいて、上述の位置のずれ量および距離のずれ量の両方に対して補正をしてもよいことはもちろんである。
【００３５】
再構成部２２ｃは、必要に応じてなされた補正部２２ｂによる補正処理後の投影データを含む、複数枚のＸ線画像の投影データを、必要に応じて補正されたＸ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報）を用いて画像合成処理を施し、被写体Ｍの任意高さの断面におけるＸ線断層画像を再構成するものである。
【００３６】
なお、画像処理部２２（記憶部２２ａ、補正部２２ｂ（キャリブレーション部）および再構成部２２ｃ）は、ハードウェア（装置）で構成することに限定されるものではない。例えば、記憶部２２ａに記憶された投影データに対して、画像処理部２２の補正部２２ｂ（キャリブレーション部）および再構成部２２ｃによる処理を、コンピュータに実行させるためのプログラムとすることもできる。
【００３７】
表示部２４は、入力部２８から制御部３０に入力される指示入力信号の内容、およびこの指示入力信号に従って、画像処理部２２により再構成されたＸ線断層画像等を表示する部位であり、例えば、液晶ディスプレイ等のようなフラットパネル型ディスプレイを例示することができる。
【００３８】
出力部２６は、入力部２８から制御部３０に入力される指示入力信号に従って、画像処理部２２により再構成されたＸ線断層画像を出力する部位であり、例えば、Ｘ線断層画像をプリント出力する各種のプリンタ、Ｘ線断層画像のデジタル画像データを各種の記録媒体に保存する記憶装置等を例示することができる。
【００３９】
本実施形態のＸ線撮影装置１０を用いたトモシンセシス撮影においては、上述のように、ＦＰＤ１８（Ｘ線検出器１８）とＸ線源１２の移動軸のアライメントに高い精度が要求されている。本実施形態のように、天井走行型のＸ線源１２を用いたＸ線撮影装置１０では、Ｘ線源１２とＦＰＤ１８が一体化していないため、Ｘ線源１２とＦＰＤ１８とを高い精度で設置することが難しい。このため、Ｘ線源１２を移動させた場合、図２に示すように、Ｘ線源１２がＦＰＤ１８の長手方向（Ｙ方向）に対して、ずれてｙθ方向に移動し、その状態で得られた撮影画像を用いて再構成されることがある。この場合、高精度な合成画像（トモシンセシス画像）を得ることができない。
そこで、本実施形態においては、以下のようにしてキャリブレーションを行い、Ｘ線源１２のＦＰＤ１８に対する移動方向のずれを補正することができる。
【００４０】
以下、本実施形態のＸ線撮影装置１０のキャリブレーション方法について説明する。
まず、被写体Ｍのトモシンセシス撮影を行う前、例えば、装置起動時に、Ｘ線源１２を、移動部１４により、移動方向（ｙ方向）に移動させつつ、少なくとも２つの画像を、それぞれマーカ２０を含むようにして撮影する。この場合、例えば、図３に示すように、第１の画像４０と第２の画像４２が得られる。
この場合、Ｘ線源１２の移動方向（ｙ方向）と、ＦＰＤ１８の長さ方向（Ｙ方向）とが平行であれば、マーカ２０の位置は、ＦＰＤ１８の長さ方向（Ｙ方向）と直交するＸ方向における位置が第１の画像４０と第２の画像４２とで同じである。一方、Ｘ線源１２の移動方向（ｙ方向）が、ＦＰＤ１８の長さ方向に対してずれていれば、Ｘ方向における位置が第１の画像４０と第２の画像４２とで、例えば、δだけずれる。すなわち、δだけシフトする。
【００４１】
このシフト量δと、第１の画像４０と第２の画像４２の撮影位置間の距離ｄとにより、Ｘ線源１２のずれ角θを求めることができる。すなわち、ずれ角θは、θ＝ｔａｎ−１（δ／ｄ）により算出することができる。
なお、図４に示すように、第１の画像４０と第２の画像４２とを、撮影画像のＸ方向の端を合わせて合成して合成画像４４を得て、シフト量δを求め、このシフト量δと、第１の画像４０と第２の画像４２の撮影位置間の距離ｄとにより、Ｘ線源１２のずれ角θを求めることもできる。このように、マーカ２０の撮影画像の位置の相対関係を用いてＸ線源１２のずれ角θ（第１の傾き）を求めることができる。
ここで、ずれ角θ（第１の傾き）とは、上述の傾きのことから、複数の画素の並び（２次元マトリックスの配列方向）に対するものである。
【００４２】
Ｘ線源１２のシフト量δ、ずれ角θを用いて、トモシンセシス画像を得る際に、各撮影画像の撮影位置（Ｘ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報））を調整した後、再構成する。これにより、高精度なトモシンセシス画像を得ることができる。なお、Ｘ線源１２のシフト量δ、ずれ角θを用いて各撮影画像の位置を調整した後ではなく、Ｘ線源１２のシフト量δ、ずれ角θを用いて再構成してもよい。
【００４３】
また、上述のように、撮影画像におけるマーカ２０の大きさの変動率とＸ線源−ＦＰＤ間の距離Ｌとの関係が予め求められており、例えば、記憶部２２ａに記憶されている。これにより、図５（ａ）に示すマーカ２０が図５（ｂ）に示すマーカ２１のように大きさが変動した場合でも、Ｘ線源−ＦＰＤ間の距離Ｌが得られる。この場合、Ｘ線源１２のＦＰＤ１８の表面に対して直交する面におけるずれ量およびずれ角、すなわち、図１に示すｚ方向におけるずれ量およびずれ角を求めることができる。このように、マーカ２０の撮影画像の位置の相対関係を用いてＸ線源１２のｚ方向におけるずれ角（第２の傾き）を求めることができる。
【００４４】
Ｘ線源１２のＦＰＤ１８の表面に対するずれ量およびずれ角を用いて、トモシンセシス画像を得る際に、各画像の撮影位置（Ｘ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報））での大きさを調整した後、再構成する。これにより、高精度なトモシンセシス画像を得ることができる。なお、ＦＰＤ１８の表面に対するずれ量およびずれ角を用いて各画像での撮影物の大きさを調整した後ではなく、ＦＰＤ１８の表面に対するずれ量およびずれ角を用いて再構成してもよい。
本実施形態においては、以上のようにして、キャリブレーションを行うことができる。
【００４５】
なお、上記Ｘ線源１２のシフト量δおよびずれ角θ、ならびにｚ方向におけるずれ量およびずれ角の算出、すなわち、キャリブレーションは、撮影台１６の表面１６ａ上に被写体Ｍ（患者）がいない状態で行うことが好ましいが、被写体Ｍ（患者）の撮影状態で行ってもよい。
また、Ｘ線源１２の移動軸が真直でない場合、すなわち、レール１３がＦＰＤ１８の長手方向（Ｙ方向）と平行でない場合の補正を可能にするため、上記Ｘ線源１２のシフト量δ、ずれ角θならびにｚ方向におけるずれ量およびずれ角は、Ｘ線源１２の位置毎に求めておき、記憶部２２ａに、例えば、テーブルの形式で記憶しておいて、トモシンセシス撮影の際に利用してもよい。
【００４６】
次に、Ｘ線撮影装置１０のトモシンセシス撮影について説明する。
まず、被写体Ｍが撮影台１６の表面１６ａに位置決めされた後、入力部２８から撮影開始の指示が与えられると、制御部３０の制御によりトモシンセシス撮影が開始される。
【００４７】
撮影が開始されると、移動機部１４により、Ｘ線源１２をｙ方向に移動しつつ、所定の撮影位置で、被写体Ｍの方向にＸ線源１２の照射角度を変えて、異なる照射角度でＸ線が被写体Ｍに照射され、１回の撮影操作で撮影角度の異なる複数枚の投影データ（Ｘ線画像）が得られる。そして、被写体ＭのＸ線画像の撮影が行われる度に、ＦＰＤ１８から、撮影されたＸ線画像に対応する投影データが画像処理部２２の記憶部２２ａに出力され、ＦＰＤ１８で取得された複数枚のＸ線画像の投影データが記憶部３２に記憶される。
【００４８】
次に、予め補正部２２ｂには、各撮影位置毎に、位置ずれがあれば、そのずれ量が算出されている。補正部２２ｂにより、位置ずれがあるものについては、投影データの撮影位置（Ｘ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報））が補正される。補正された撮影位置（Ｘ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報））が再構成部２２ｃに出力される。
次に、再構成部２２ｃにおいて、投影データおよび補正された撮影位置（Ｘ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報））を用いて、被写体Ｍの任意高さの断面におけるＸ線断層画像が再構成される。このようにして、撮影位置の位置ずれを補正しているため、被写体Ｍの所定の位置の断面について、高精度な合成画像（トモシンセシス画像）を得ることができる。
【００４９】
例えば、得られたトモシンセシス画像（Ｘ線断層画像）は、例えば、表示部２４に表示される。また、トモシンセシス画像（Ｘ線断層画像）は出力部２６に出力され、出力部２６において、例えば、トモシンセシス画像（Ｘ線断層画像）がプリント出力され、Ｘ線断層画像のデジタル画像データが記録媒体に保存される。
【００５０】
次に、トモシンセシス撮影のＸ線断層画像の再構成について説明する。
図６（ａ）および（ｂ）は、トモシンセシス撮影によるＸ線断層画像の再構成時の様子を示す概念図である。
トモシンセシス撮影時に、図６（ａ）に示すようにＸ線源１２が位置Ｓ１からスタートしてＳ３まで移動し、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の各線源位置において被写体Ｍに放射線が照射され、それぞれ、被写体ＭのＸ線画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が得られるものとする。
【００５１】
ここで、図６（ａ）に示すように、被写体Ｍの高さの異なる２つの位置に撮影対象物Ａ、Ｂが存在するとする。各撮影位置（撮影時のＸ線源１２の位置）Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３において、Ｘ線源１２から照射されたＸ線は、被写体Ｍを透過してＦＰＤ１８に入射される。その結果、各撮影位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に対応するＸ線画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３において、２つの撮影対象物Ａ、Ｂは、それぞれ異なる位置関係で投影される。
【００５２】
例えば、Ｘ線画像Ｐ１の場合、Ｘ線源１２の位置Ｓ１が、Ｘ線源１２の移動方向に対して、撮影対象物Ａ、Ｂよりも左側に位置するため、撮影対象物Ａ、Ｂは、それぞれ、撮影対象物Ａ、Ｂよりも右側にずれたＰ１Ａ、Ｐ１Ｂの位置に投影される。同様に、Ｘ線画像Ｐ２の場合には、ほぼ直下のＰ２Ａ、Ｐ２Ｂの位置に、Ｘ線画像Ｐ３の場合には、左側にずれたＰ３Ａ、Ｐ３Ｂの位置に投影される。
【００５３】
撮影対象物Ａが存在する高さの断面におけるＸ線断層画像を再構成する場合、Ｘ線源１２の位置に基づいて、撮影対象物Ａの投影位置Ｐ１Ａ、Ｐ２Ａ、Ｐ３Ａが一致するように、例えば、図６（ｂ）に示すように、Ｘ線画像Ｐ１を左へ、Ｘ線画像Ｐ３を右にシフトさせて合成する。これにより、撮影対象物Ａが存在する高さのＸ線断層画像が再構成される。同様にして、任意高さの断面におけるＸ線断層画像も再構成することができる。
【００５４】
なお、Ｘ線断層画像の再構成方法としては、代表的にシフト加算法が利用される。シフト加算法は、それぞれのＸ線画像の撮影時におけるＸ線源１２の位置に基づいて、撮影した複数枚の投影データ（Ｘ線画像）の位置を順次シフトして加算するものである。
【００５５】
本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明のＸ線撮影装置およびそのキャリブレーション方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００５６】
１０ Ｘ線撮影装置
１２ Ｘ線源
１３ レール
１４ 移動部
１５ Ｘ線源制御部
１６ 撮影台
１８ Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
２０ マーカ
２２ 画像処理部
２４ 表示部
２６ 出力部
２８ 入力部
３０ 制御部
Ｍ 被写体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、臥位、立位、マンモ等で撮影を行うＸ線撮影装置およびそのキャリブレーション方法に関し、特に、Ｘ線検出器に対してＸ線源の移動軸がずれて設置されていても、そのずれを補正でき、被写体の所定の位置の断面について、高精度な合成画像（トモシンセシス画像）を得ることができるＸ線撮影装置およびそのキャリブレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、患部をより詳しく観察するために、Ｘ線源を移動させて異なる角度から被写体にＸ線を照射して撮影を行い、得た画像を加算して所望の断層面を強調した画像を得ることができるトモシンセシス撮影が可能なＸ線撮影装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
トモシンセシス撮影では、例えば、Ｘ線源をＸ線検出器と平行に移動させたり、円、楕円等の弧を描くように移動させて、異なる照射角で被写体を撮影した複数の撮影画像を取得して、これらの撮影画像を再構成して断層画像を作成する。
【０００３】
特許文献１には、トモシンセシス撮影の際に、放射線源のみを移動させる第１のモードと、放射線源および検出手段の双方を移動させる第２のモードとのいずれかを撮影条件に応じて選択することができ、選択されたモードにしたがって複数の撮影画像を取得する放射線撮影装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−６７５０３号公報
【特許文献２】特開２０００−２７８６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、トモシンセシス撮影には、Ｘ線検出器（Ｘ線画像センサ）とＸ線源の移動軸のアライメントに高い精度が要求されている。特に、天井走行型のＸ線源を用いたＸ線撮影装置では、Ｘ線源とＸ線検出器（Ｘ線画像センサ）が一体化されておらず、高い精度でアライメントが取れるように設置するのは容易ではない。
従来、トモシンセシス撮影においては、既定のマーカーアッセンブリを用いてキャリブレーションデータを生成する方法が知られている。しかし、この方法では、マーカの精度管理を要する点、ＳＩＤ（Ｘ線管焦点・受像面間距離）、Ｘ線源の角度、ショット数等の撮影条件毎にキャリブレーションデータを生成する必要がある点等の難点がある。
【０００６】
また、上述のもの以外にも、マーカを用いて画像の位置ずれを検出して、Ｘ線画像を補正することがなされている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２には、被検体の撮影部位にマーカを有するサポータを装着し、この撮影部位のマスク像とライブ像とを撮影し、マスク像のマーカの位置とライブ像のマーカの位置との誤差を計算してこれが一致するようにしてサブトラクションを行い、カテタリゼーションテーブルの位置ずれにより生じるサブトラクション画像のノイズ発生を防止するＸ線画像撮影装置が開示されている。
この場合においても、キャリブレーションデータを生成するために、マーカの精度管理を要する点、ＳＩＤ（Ｘ線管焦点・受像面間距離）、Ｘ線源の角度、ショット数等の撮影条件毎にキャリブレーションデータを生成する必要がある点等の難点がある。
【０００７】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、Ｘ線検出器に対してＸ線源の移動軸がずれて設置されていても、そのずれを補正でき、被写体の所定の位置の断面について、高精度な合成画像（トモシンセシス画像）を得ることができるＸ線撮影装置およびそのキャリブレーション方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、所定の移動経路で移動可能なＸ線源と、前記Ｘ線源を所定の移動経路で移動させる移動手段と、Ｘ線源に対向して設けられた撮影台と、前記撮影台に設けられた平板状のＸ線検出器と、前記撮影台に設けられるマーカと、前記移動手段により前記Ｘ線源を移動させて、少なくとも２つの位置から、それぞれ前記マーカを含む画像を撮影させる制御部と、前記撮影された各画像についてマーカ像の位置を求め、このマーカ像の位置の相対関係に基づいて、前記Ｘ線源の移動軸の、前記Ｘ線検出器に対する傾きを求める画像処理部とを有することを特徴とするＸ線撮影装置を提供するものである。
前記画像処理部は、前記Ｘ線源の撮影位置毎に、前記Ｘ線検出器に対する前記傾きを求めることが好ましい。また、前記画像処理部は、前記Ｘ線検出器に対する前記傾きを、前記断層画像の再構成に用いることが好ましい。
【０００９】
前記Ｘ線検出器に対する傾きは、例えば、前記Ｘ線検出器の表面と平行な面内での第１の傾きである。
前記画像処理部は、さらに前記撮影された各画像についてマーカ像の大きさの変動を算出し、この変動を用いて前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との距離を求めて、前記Ｘ線検出器に対する傾きとして、前記Ｘ線検出器の表面と直交する面内での第２の傾きを求めることが好ましい。
【００１０】
本発明の第２の態様は、Ｘ線撮影装置のキャリブレーション方法であって、前記Ｘ線撮影装置は、所定の移動経路で移動可能なＸ線源に対向して設けられた撮影台と、前記撮影台に設けられた平板状のＸ線検出器と、マーカとを備えており、前記Ｘ線源を移動させて、少なくとも２つの位置から、それぞれ前記マーカを含む画像を撮影させる工程と、前記撮影された各画像についてマーカ像の位置を求め、このマーカ像の位置の相対関係に基づいて、前記Ｘ線源の移動軸の、前記Ｘ線検出器に対する傾きを求める工程を有することを特徴とするキャリブレーション方法を提供するものである。
前記Ｘ線源の撮影位置毎に、前記Ｘ線検出器に対する前記傾きを求めることが好ましい。
【００１１】
また、前記Ｘ線検出器に対する前記傾きは、例えば、前記Ｘ線検出器の表面と平行な面内での第１の傾きである。
さらに前記撮影された各画像についてマーカ像の大きさの変動を算出し、この変動を用いて前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との距離を求めて、前記Ｘ線検出器に対する傾きとして、前記Ｘ線検出器の表面と直交する面内での第２の傾きを求める工程を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Ｘ線検出器に対してＸ線源の移動軸がずれて設置されていても、そのずれを補正することができる。このため、トモシンセシスの再構成の際に、高い精度で各画像を用いた再構成をすることができる。これにより、被写体の所定の位置の断面について、高精度な合成画像（トモシンセシス画像）を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置のＸ線源とＸ線検出器との配置状態を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置で撮影された２つの画像を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置で撮影された２つの画像の合成画像を示す模式図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置で撮影されたマーカのマーカ像の変動を示す模式図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、トモシンセシス撮影によるＸ線断層画像の再構成時の様子を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のＸ線撮影装置およびそのキャリブレーション方法を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置を示す模式図である。
【００１５】
図１に示すＸ線撮影装置１０は、人体等の被写体３０をトモシンセシス撮影して、被写体３０の任意高さの断面におけるＸ線断層画像を得るものである。
Ｘ線撮影装置１０は、例えば、臥位、立位、マンモのトモシンセシス撮影に用いることができる。
Ｘ線撮影装置１０は、Ｘ線検出器１８は、ビルトインを用いることができる。また、Ｘ線撮影装置１０は、カセッテの位置がキャリブレーション前後で変わらなければ、カセッテタイプのＸ線検出器１８を用いることができる。
【００１６】
Ｘ線撮影装置１０は、天井走行型のＸ線源１２、移動部１４、Ｘ線源制御部１５、撮影台１６、Ｘ線検出器１８、マーカ２０、画像処理部２２、表示部２４、出力部２６および制御部３０を有する。制御部３０は、移動部１４、Ｘ線源制御部１５、Ｘ線検出器１８、画像処理部２２、表示部２４、出力部２６および入力部２８に接続されている。
制御部３０は、入力部２８から入力される指示入力信号に従って、Ｘ線源１２、移動部１４およびＸ線源制御部１５によるＸ線画像撮影、画像処理部２２における画像処理、表示部２４における画面表示、および出力部２６における出力処理等、Ｘ線撮影装置１０の動作を制御するものである。
【００１７】
入力部２８は、撮影開始の指示や後述する切替指示等を含む、各種の指示を入力するための部位であり、例えば、マウスやキーボード等を例示することができる。入力部２８を介して指示入力が制御部３０に入力されて、Ｘ線撮影装置１０の各種の動作が制御部３０によりなされる。なお、入力部２８を介して入力される指示入力は、例えば、表示部２４に表示される。
【００１８】
Ｘ線源１２は、撮影台１６に対向して天井Ｈに設けられたレール１３に、移動可能に取り付けられている。
なお、レール１３は、図２に示すように、Ｘ線源１２の移動方向（ｙ方向）とＸ線検出器１８の長手方向（Ｙ方向）とが一致するように、すなわち、Ｘ線源１２の移動方向（ｙ方向）とＸ線検出器１８の長手方向（Ｙ方向）とが平行に配置されている。
【００１９】
図１に示すように、レール１３には移動部１４が設けられている。この移動部１４は、例えば、Ｘ線源１２にベルト（図示せず）、プーリ（図示せず）を介して接続されたステッピングモータ等の駆動部（図示せず）を備える。この移動部１４により、Ｘ線源１２は、レール１３に沿って直線移動が可能であり、レール１３上の所定の位置に停止することもできる。
なお、移動部１４は、Ｘ線源１２をレール１３に沿って直線移動させることができ、かつ所定の撮影位置にＸ線源１２を停止させることができれば、その構成は特に限定されるものではない。
また、Ｘ線源１２の移動経路は、直線に限定されるものではなく、円弧状であってもよく、この場合、レール１３が円弧状に設けられる。
【００２０】
Ｘ線源１２は、撮影台１６の表面１６ａ上の被写体ＭにＸ線（放射線）を照射するものであり、被写体Ｍの方向にＸ線の照射角度を変えることができるものである。Ｘ線源１２には、一般的なＸ線撮影装置に用いられる、Ｘ線の照射角度を変えることができるＸ線源を用いることができる。Ｘ線源１２には、例えば、図示はしないがコリメータ（照射野絞り）が設けられている。
Ｘ線源１２は、Ｘ線源制御部１５に接続されている。このＸ線源制御部１５により、Ｘ線源１２によるＸ線の照射およびＸ線の照射角度が制御される。撮影条件に応じて、移動部１４によりＸ線源１２が所定の撮影位置に移動された後、Ｘ線源制御部１５により、被写体Ｍの方向にＸ線の照射角度を変えられた後、Ｘ線源１２から所定強度のＸ線を所定の時間だけ照射させる。すなわち、Ｘ線源１２から、所定の照射量（線量）のＸ線を被写体Ｍに向けて照射させる。
【００２１】
撮影台１６は、表面１６ａに、人、動物などの被写体Ｍが載るものである。被写体Ｍとして、例えば、人が臥位でこの撮影台１６の表面１６ａに載る。
また、撮影台１６の裏面１６ｂにフラットタイプ（平板状）のＸ線検出器１８（以下、ＦＰＤ１８という）が、レール１３に対向して設けられている。本実施形態においては、上述のように、ＦＰＤ１８の長手方向（Ｙ方向、図２参照）と、レール１３の長手方向、すなわち、Ｘ線源１２の移動方向（ｙ方向）とが平行になるように設置される。
【００２２】
ＦＰＤ１８は、Ｘ線の受光面を上向きにして撮影台１６の裏面１６ｂに配設されている。ＦＰＤ１８は、被写体Ｍを透過したＸ線を検出して光電変換し、撮影された被写体ＭのＸ線画像に対応するデジタル画像データ（投影データ）を取得するものであり、検出器筐体の中に複数の画素が２次元マトリックス状に配置されてなる撮像面がある。ＦＰＤ１８から画像処理部２２にデジタル画像データが出力される。なお、上述のようにＸ線源１２の移動方向（ｙ方向）とＦＰＤ１８の長手方向（Ｙ方向）とが平行になるように配置されており、Ｘ線源１２の移動方向（ｙ方向）は、ＦＰＤ１８の画素配列方向と一致するように配置される。
【００２３】
ここで、本発明において、“傾き”とは、複数の画素の並び（２次元マトリックスの配列方向）に対する傾きのことである。
ＦＰＤ１８としては、Ｘ線（放射線）を電荷に直接変換する直接方式、Ｘ線（放射線）を一旦光に変換し、変換された光をさらに電気信号に変換する間接方式等、各種方式のものが利用可能である。また、Ｘ線源１２の移動方向に対してＦＰＤ１８を移動可能に構成してもよい。
【００２４】
また、撮影台１６には、ＦＰＤ１８が設けられている範囲内にマーカ２０が、例えば、１個設けられている。このマーカ２０は、ＦＰＤ１８の表面１８ａに対して隙間をあけて撮影台１６に設けられている。
マーカ２０は、被写体Ｍのトモシンセシス撮影を行う前、例えば、装置起動時に撮影され、撮影された複数枚の投影データ（Ｘ線画像）のキャリブレーションのために用いられるものである。
【００２５】
マーカ２０は、例えば、金属、好ましくは原子番号の大きい金属であって、放射線を透過しにくい材質のものである。マーカ２０の形状は、十字穴付き形状のように、マーカ２０の中心が分かりやすいものが望ましい。マーカ２０の数は、特に限定されるものではないが、複数あってもよい。複数の場合、各マーカの識別を容易にするために、マーカはそれぞれ異なることが好ましい。さらには、マーカ２０が複数の場合、例えば、４個設ける。なお、マーカ２０が複数の場合、その配置パターンは何ら限定されないが、例えば、矩形状に配置する。
また、マーカ２０は、撮影台１６に対して着脱自在であってもよい。この場合、キャリブレーションのときにだけ、例えば、装置起動時等に、マーカ２０を撮影台１６上に適当に設置して撮影すれば、キャリブレーションすることができる。このように、マーカ２０を着脱自在にすることにより、容易にキャリブレーションすることができる。
【００２６】
本実施形態のＸ線撮影装置１０において、トモシンセシス撮影を行う場合、移動部１４により、Ｘ線源１２をｙ方向に移動しつつ、所定の撮影位置で、被写体Ｍの方向にＸ線の照射角度を変えて、異なる撮影角度（一定の時間間隔）で被写体ＭにＸ線が照射される。Ｘ線源１２から照射されたＸ線は、被写体Ｍを透過してＦＰＤ１８の受光面に入射され、ＦＰＤ１８により検出されて光電変換され、撮影された被写体ＭのＸ線画像に対応する投影データ（デジタル画像データ）が取得される。
【００２７】
トモシンセシス撮影の場合、１回の撮影操作により、被写体Ｍの、撮影角度の異なる複数枚（例えば、２０〜８０枚）のＸ線画像が撮影され、ＦＰＤ１８から、撮影された複数枚のＸ線画像に対応する投影データ（デジタル画像データ）が順次画像処理部２２（記憶部２２ａ）に出力される。
【００２８】
画像処理部２２は、ＦＰＤ１８で取得された複数枚のＸ線画像の投影データが入力されて、これら複数枚のＸ線画像の投影データを用いて画像処理（補正処理、画像合成処理等を含む）を行って、被写体Ｍの任意高さの断面におけるＸ線断層画像を再構成する部位である。画像処理部２２は、記憶部２２ａ、補正部２２ｂ（キャリブレーション部）および再構成部２２ｃを有する。
【００２９】
記憶部２２ａは、ＦＰＤ１８で取得されたＸ線画像の複数枚の投影データが入力されて、これらのＸ線画像の投影データを記憶するものである。
また、記憶部２２ａには、後述するように、投影データにおけるマーカ２０の設計上の大きさ、ならびにずれ量（シフト量δ）の閾値等も記憶される。
【００３０】
補正部２２ｂは、Ｘ線源１２の各撮影位置における位置のずれ量（Ｘ線源１２の位置情報）を算出し、その位置のずれ量が所定の値（例えば、閾値）よりも大きい場合、ずれ量が大きい撮影位置で撮影された投影データのＸ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報）を補正するものである。すなわち、トモシンセシス撮影で得られたＸ線画像の投影データの全てについて、ずれ量を算出し、その位置のずれ量が所定の値（例えば、閾値）よりも大きい場合、ずれ量が大きい撮影位置で撮影された投影データのＸ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報）を補正するものである。
【００３１】
なお、ずれ量に対して、閾値を設定することなく、全ての投影データをずれ量に基づいてのＸ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報）を補正するようにしてもよい。
なお、Ｘ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報）は、設計値（複数の画像をそれぞれどの位置で撮るかの目標値）をベースにしてＸ線源１２の移動軸が傾いている分を補正することによって、真のＸ線源１２の位置に近い情報に補正して、再構成演算に利用される。また、補正部２２ｂは、マーカ２０の画像認識機能を有するものである。
【００３２】
本実施形態において、Ｘ線源１２の移動軸のＦＰＤ１８（Ｘ線検出器）に対する傾きとは、Ｘ線源１２の撮影位置における位置のずれ量のことである。例えば、図２に示すＦＰＤ１８の長手方向（Ｙ方向）に対するＸ線源１２の移動方向（ｙθ方向）のずれ量である。更には、Ｘ線源１２の撮影位置における位置のずれ量には、図１に示すようにＸ線源１２とＦＰＤ１８の表面１８ａとの距離（Ｘ線源−ＦＰＤ間の距離Ｌ）のずれ量も含まれる。
【００３３】
補正部２２ｂでは、所定の値（例えば、閾値）よりもずれ量が大きい場合、位置のずれ量に基づいて、例えば、ＦＰＤ１８の長手方向（Ｙ方向）に対するずれの場合には、ずれ量に応じた分だけ、Ｘ線源１２の撮影位置を補正する。
【００３４】
また、補正部２２ｂでは、Ｘ線源１２とＦＰＤ１８の表面１８ａとの距離（Ｘ線源−ＦＰＤ間の距離Ｌ）のずれ量に対しては、Ｘ線源−ＦＰＤ間の距離Ｌが設定された距離から変化すると、撮影画像におけるマーク２０の大きさが変わる。このため、Ｘ線源−ＦＰＤ間の距離Ｌのずれ量に対して、マーカ２０の変化率、すなわち、拡大率または縮小率を求めておき、これを、例えば、記憶部２２ａに記憶させておく。この拡大率または縮小率に応じて、投影データを拡大または縮小することにより、図１に示すｚ方向におけるずれを補正することができる。
なお、補正部２２ｂにおいて、上述の位置のずれ量および距離のずれ量の両方に対して補正をしてもよいことはもちろんである。
【００３５】
再構成部２２ｃは、必要に応じてなされた補正部２２ｂによる補正処理後の投影データを含む、複数枚のＸ線画像の投影データを、必要に応じて補正されたＸ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報）を用いて画像合成処理を施し、被写体Ｍの任意高さの断面におけるＸ線断層画像を再構成するものである。
【００３６】
なお、画像処理部２２（記憶部２２ａ、補正部２２ｂ（キャリブレーション部）および再構成部２２ｃ）は、ハードウェア（装置）で構成することに限定されるものではない。例えば、記憶部２２ａに記憶された投影データに対して、画像処理部２２の補正部２２ｂ（キャリブレーション部）および再構成部２２ｃによる処理を、コンピュータに実行させるためのプログラムとすることもできる。
【００３７】
表示部２４は、入力部２８から制御部３０に入力される指示入力信号の内容、およびこの指示入力信号に従って、画像処理部２２により再構成されたＸ線断層画像等を表示する部位であり、例えば、液晶ディスプレイ等のようなフラットパネル型ディスプレイを例示することができる。
【００３８】
出力部２６は、入力部２８から制御部３０に入力される指示入力信号に従って、画像処理部２２により再構成されたＸ線断層画像を出力する部位であり、例えば、Ｘ線断層画像をプリント出力する各種のプリンタ、Ｘ線断層画像のデジタル画像データを各種の記録媒体に保存する記憶装置等を例示することができる。
【００３９】
本実施形態のＸ線撮影装置１０を用いたトモシンセシス撮影においては、上述のように、ＦＰＤ１８（Ｘ線検出器１８）とＸ線源１２の移動軸のアライメントに高い精度が要求されている。本実施形態のように、天井走行型のＸ線源１２を用いたＸ線撮影装置１０では、Ｘ線源１２とＦＰＤ１８が一体化していないため、Ｘ線源１２とＦＰＤ１８とを高い精度で設置することが難しい。このため、Ｘ線源１２を移動させた場合、図２に示すように、Ｘ線源１２がＦＰＤ１８の長手方向（Ｙ方向）に対して、ずれてｙθ方向に移動し、その状態で得られた撮影画像を用いて再構成されることがある。この場合、高精度な合成画像（トモシンセシス画像）を得ることができない。
そこで、本実施形態においては、以下のようにしてキャリブレーションを行い、Ｘ線源１２のＦＰＤ１８に対する移動方向のずれを補正することができる。
【００４０】
以下、本実施形態のＸ線撮影装置１０のキャリブレーション方法について説明する。
まず、被写体Ｍのトモシンセシス撮影を行う前、例えば、装置起動時に、Ｘ線源１２を、移動部１４により、移動方向（ｙ方向）に移動させつつ、少なくとも２つの画像を、それぞれマーカ２０を含むようにして撮影する。この場合、例えば、図３に示すように、第１の画像４０と第２の画像４２が得られる。
この場合、Ｘ線源１２の移動方向（ｙ方向）と、ＦＰＤ１８の長さ方向（Ｙ方向）とが平行であれば、マーカ２０の位置は、ＦＰＤ１８の長さ方向（Ｙ方向）と直交するＸ方向における位置が第１の画像４０と第２の画像４２とで同じである。一方、Ｘ線源１２の移動方向（ｙ方向）が、ＦＰＤ１８の長さ方向に対してずれていれば、Ｘ方向における位置が第１の画像４０と第２の画像４２とで、例えば、δだけずれる。すなわち、δだけシフトする。
【００４１】
このシフト量δと、第１の画像４０と第２の画像４２の撮影位置間の距離ｄとにより、Ｘ線源１２のずれ角θを求めることができる。すなわち、ずれ角θは、θ＝ｔａｎ−１（δ／ｄ）により算出することができる。
なお、図４に示すように、第１の画像４０と第２の画像４２とを、撮影画像のＸ方向の端を合わせて合成して合成画像４４を得て、シフト量δを求め、このシフト量δと、第１の画像４０と第２の画像４２の撮影位置間の距離ｄとにより、Ｘ線源１２のずれ角θを求めることもできる。このように、マーカ２０の撮影画像の位置の相対関係を用いてＸ線源１２のずれ角θ（第１の傾き）を求めることができる。
ここで、ずれ角θ（第１の傾き）とは、上述の傾きのことから、複数の画素の並び（２次元マトリックスの配列方向）に対するものである。
【００４２】
Ｘ線源１２のシフト量δ、ずれ角θを用いて、トモシンセシス画像を得る際に、各撮影画像の撮影位置（Ｘ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報））を調整した後、再構成する。これにより、高精度なトモシンセシス画像を得ることができる。なお、Ｘ線源１２のシフト量δ、ずれ角θを用いて各撮影画像の位置を調整した後ではなく、Ｘ線源１２のシフト量δ、ずれ角θを用いて再構成してもよい。
【００４３】
また、上述のように、撮影画像におけるマーカ２０の大きさの変動率とＸ線源−ＦＰＤ間の距離Ｌとの関係が予め求められており、例えば、記憶部２２ａに記憶されている。これにより、図５（ａ）に示すマーカ２０が図５（ｂ）に示すマーカ２１のように大きさが変動した場合でも、Ｘ線源−ＦＰＤ間の距離Ｌが得られる。この場合、Ｘ線源１２のＦＰＤ１８の表面に対して直交する面におけるずれ量およびずれ角、すなわち、図１に示すｚ方向におけるずれ量およびずれ角を求めることができる。このように、マーカ２０の撮影画像の位置の相対関係を用いてＸ線源１２のｚ方向におけるずれ角（第２の傾き）を求めることができる。
【００４４】
Ｘ線源１２のＦＰＤ１８の表面に対するずれ量およびずれ角を用いて、トモシンセシス画像を得る際に、各画像の撮影位置（Ｘ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報））での大きさを調整した後、再構成する。これにより、高精度なトモシンセシス画像を得ることができる。なお、ＦＰＤ１８の表面に対するずれ量およびずれ角を用いて各画像での撮影物の大きさを調整した後ではなく、ＦＰＤ１８の表面に対するずれ量およびずれ角を用いて再構成してもよい。
本実施形態においては、以上のようにして、キャリブレーションを行うことができる。
【００４５】
なお、上記Ｘ線源１２のシフト量δおよびずれ角θ、ならびにｚ方向におけるずれ量およびずれ角の算出、すなわち、キャリブレーションは、撮影台１６の表面１６ａ上に被写体Ｍ（患者）がいない状態で行うことが好ましいが、被写体Ｍ（患者）の撮影状態で行ってもよい。
また、Ｘ線源１２の移動軸が真直でない場合、すなわち、レール１３がＦＰＤ１８の長手方向（Ｙ方向）と平行でない場合の補正を可能にするため、上記Ｘ線源１２のシフト量δ、ずれ角θならびにｚ方向におけるずれ量およびずれ角は、Ｘ線源１２の位置毎に求めておき、記憶部２２ａに、例えば、テーブルの形式で記憶しておいて、トモシンセシス撮影の際に利用してもよい。
【００４６】
次に、Ｘ線撮影装置１０のトモシンセシス撮影について説明する。
まず、被写体Ｍが撮影台１６の表面１６ａに位置決めされた後、入力部２８から撮影開始の指示が与えられると、制御部３０の制御によりトモシンセシス撮影が開始される。
【００４７】
撮影が開始されると、移動機部１４により、Ｘ線源１２をｙ方向に移動しつつ、所定の撮影位置で、被写体Ｍの方向にＸ線源１２の照射角度を変えて、異なる照射角度でＸ線が被写体Ｍに照射され、１回の撮影操作で撮影角度の異なる複数枚の投影データ（Ｘ線画像）が得られる。そして、被写体ＭのＸ線画像の撮影が行われる度に、ＦＰＤ１８から、撮影されたＸ線画像に対応する投影データが画像処理部２２の記憶部２２ａに出力され、ＦＰＤ１８で取得された複数枚のＸ線画像の投影データが記憶部３２に記憶される。
【００４８】
次に、予め補正部２２ｂには、各撮影位置毎に、位置ずれがあれば、そのずれ量が算出されている。補正部２２ｂにより、位置ずれがあるものについては、投影データの撮影位置（Ｘ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報））が補正される。補正された撮影位置（Ｘ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報））が再構成部２２ｃに出力される。
次に、再構成部２２ｃにおいて、投影データおよび補正された撮影位置（Ｘ線源１２の位置情報（Ｘ線管球位置情報））を用いて、被写体Ｍの任意高さの断面におけるＸ線断層画像が再構成される。このようにして、撮影位置の位置ずれを補正しているため、被写体Ｍの所定の位置の断面について、高精度な合成画像（トモシンセシス画像）を得ることができる。
【００４９】
例えば、得られたトモシンセシス画像（Ｘ線断層画像）は、例えば、表示部２４に表示される。また、トモシンセシス画像（Ｘ線断層画像）は出力部２６に出力され、出力部２６において、例えば、トモシンセシス画像（Ｘ線断層画像）がプリント出力され、Ｘ線断層画像のデジタル画像データが記録媒体に保存される。
【００５０】
次に、トモシンセシス撮影のＸ線断層画像の再構成について説明する。
図６（ａ）および（ｂ）は、トモシンセシス撮影によるＸ線断層画像の再構成時の様子を示す概念図である。
トモシンセシス撮影時に、図６（ａ）に示すようにＸ線源１２が位置Ｓ１からスタートしてＳ３まで移動し、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の各線源位置において被写体Ｍに放射線が照射され、それぞれ、被写体ＭのＸ線画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が得られるものとする。
【００５１】
ここで、図６（ａ）に示すように、被写体Ｍの高さの異なる２つの位置に撮影対象物Ａ、Ｂが存在するとする。各撮影位置（撮影時のＸ線源１２の位置）Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３において、Ｘ線源１２から照射されたＸ線は、被写体Ｍを透過してＦＰＤ１８に入射される。その結果、各撮影位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に対応するＸ線画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３において、２つの撮影対象物Ａ、Ｂは、それぞれ異なる位置関係で投影される。
【００５２】
例えば、Ｘ線画像Ｐ１の場合、Ｘ線源１２の位置Ｓ１が、Ｘ線源１２の移動方向に対して、撮影対象物Ａ、Ｂよりも左側に位置するため、撮影対象物Ａ、Ｂは、それぞれ、撮影対象物Ａ、Ｂよりも右側にずれたＰ１Ａ、Ｐ１Ｂの位置に投影される。同様に、Ｘ線画像Ｐ２の場合には、ほぼ直下のＰ２Ａ、Ｐ２Ｂの位置に、Ｘ線画像Ｐ３の場合には、左側にずれたＰ３Ａ、Ｐ３Ｂの位置に投影される。
【００５３】
撮影対象物Ａが存在する高さの断面におけるＸ線断層画像を再構成する場合、Ｘ線源１２の位置に基づいて、撮影対象物Ａの投影位置Ｐ１Ａ、Ｐ２Ａ、Ｐ３Ａが一致するように、例えば、図６（ｂ）に示すように、Ｘ線画像Ｐ１を左へ、Ｘ線画像Ｐ３を右にシフトさせて合成する。これにより、撮影対象物Ａが存在する高さのＸ線断層画像が再構成される。同様にして、任意高さの断面におけるＸ線断層画像も再構成することができる。
【００５４】
なお、Ｘ線断層画像の再構成方法としては、代表的にシフト加算法が利用される。シフト加算法は、それぞれのＸ線画像の撮影時におけるＸ線源１２の位置に基づいて、撮影した複数枚の投影データ（Ｘ線画像）の位置を順次シフトして加算するものである。
【００５５】
本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明のＸ線撮影装置およびそのキャリブレーション方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００５６】
１０ Ｘ線撮影装置
１２ Ｘ線源
１３ レール
１４ 移動部
１５ Ｘ線源制御部
１６ 撮影台
１８ Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
２０ マーカ
２２ 画像処理部
２４ 表示部
２６ 出力部
２８ 入力部
３０ 制御部
Ｍ 被写体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の移動経路で移動可能なＸ線源と、
前記Ｘ線源を所定の移動経路で移動させる移動手段と、
Ｘ線源に対向して設けられた撮影台と、
前記撮影台に設けられた平板状のＸ線検出器と、
前記撮影台に設けられるマーカと、
前記移動手段により前記Ｘ線源を移動させて、少なくとも２つの位置から、それぞれ前記マーカを含む画像を撮影させる制御部と、
前記撮影された各画像についてマーカ像の位置を求め、このマーカ像の位置の相対関係に基づいて、前記Ｘ線源の移動軸の、前記Ｘ線検出器に対する傾きを求める画像処理部とを有することを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
前記Ｘ線検出器に対する傾きは、前記Ｘ線検出器の表面と平行な面内での第１の傾きである請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項３】
前記画像処理部は、さらに前記撮影された各画像についてマーカ像の大きさの変動を算出し、この変動を用いて前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との距離を求めて、前記Ｘ線検出器に対する傾きとして、前記Ｘ線検出器の表面と直交する面内での第２の傾きを求める請求項１または２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項４】
前記画像処理部は、前記Ｘ線源の撮影位置毎に、前記Ｘ線検出器に対する前記傾きを求める請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項５】
前記画像処理部は、前記移動手段により前記Ｘ線源が所定の撮影位置に移動されトモシンセシス撮影されて得られた複数の画像を用いて断層画像を再構成する機能を有し、
前記画像処理部は、前記Ｘ線検出器に対する前記傾きを、前記断層画像の再構成に用いる請求項１〜４のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項６】
Ｘ線撮影装置のキャリブレーション方法であって、
前記Ｘ線撮影装置は、所定の移動経路で移動可能なＸ線源に対向して設けられた撮影台と、前記撮影台に設けられた平板状のＸ線検出器と、マーカとを備えており、
前記Ｘ線源を移動させて、少なくとも２つの位置から、それぞれ前記マーカを含む画像を撮影させる工程と、
前記撮影された各画像についてマーカ像の位置を求め、このマーカ像の位置の相対関係に基づいて、前記Ｘ線源の移動軸の、前記Ｘ線検出器に対する傾きを求める工程を有することを特徴とするキャリブレーション方法。
【請求項７】
前記Ｘ線検出器に対する前記傾きは、前記Ｘ線検出器の表面と平行な面内での第１の傾きである請求項６に記載のキャリブレーション方法。
【請求項８】
さらに前記撮影された各画像についてマーカ像の大きさの変動を算出し、この変動を用いて前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との距離を求めて、前記Ｘ線検出器に対する傾きとして、前記Ｘ線検出器の表面と直交する面内での第２の傾きを求める工程を有する請求項６または７に記載のキャリブレーション方法。
【請求項９】
前記Ｘ線源の撮影位置毎に、前記Ｘ線検出器に対する前記傾きを求める請求項６〜８のいずれか１項に記載のキャリブレーション方法。
【請求項１】
所定の移動経路で移動可能なＸ線源と、
前記Ｘ線源を所定の移動経路で移動させる移動手段と、
Ｘ線源に対向して設けられた撮影台と、
前記撮影台に設けられた平板状のＸ線検出器と、
前記撮影台に設けられるマーカと、
前記移動手段により前記Ｘ線源を移動させて、少なくとも２つの位置から、それぞれ前記マーカを含む画像を撮影させる制御部と、
前記撮影された各画像についてマーカ像の位置を求め、このマーカ像の位置の相対関係に基づいて、前記Ｘ線源の移動軸の、前記Ｘ線検出器に対する傾きを求める画像処理部とを有することを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
前記Ｘ線検出器に対する傾きは、前記Ｘ線検出器の表面と平行な面内での第１の傾きである請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項３】
前記画像処理部は、さらに前記撮影された各画像についてマーカ像の大きさの変動を算出し、この変動を用いて前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との距離を求めて、前記Ｘ線検出器に対する傾きとして、前記Ｘ線検出器の表面と直交する面内での第２の傾きを求める請求項１または２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項４】
前記画像処理部は、前記Ｘ線源の撮影位置毎に、前記Ｘ線検出器に対する前記傾きを求める請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項５】
前記画像処理部は、前記移動手段により前記Ｘ線源が所定の撮影位置に移動されトモシンセシス撮影されて得られた複数の画像を用いて断層画像を再構成する機能を有し、
前記画像処理部は、前記Ｘ線検出器に対する前記傾きを、前記断層画像の再構成に用いる請求項１〜４のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項６】
Ｘ線撮影装置のキャリブレーション方法であって、
前記Ｘ線撮影装置は、所定の移動経路で移動可能なＸ線源に対向して設けられた撮影台と、前記撮影台に設けられた平板状のＸ線検出器と、マーカとを備えており、
前記Ｘ線源を移動させて、少なくとも２つの位置から、それぞれ前記マーカを含む画像を撮影させる工程と、
前記撮影された各画像についてマーカ像の位置を求め、このマーカ像の位置の相対関係に基づいて、前記Ｘ線源の移動軸の、前記Ｘ線検出器に対する傾きを求める工程を有することを特徴とするキャリブレーション方法。
【請求項７】
前記Ｘ線検出器に対する前記傾きは、前記Ｘ線検出器の表面と平行な面内での第１の傾きである請求項６に記載のキャリブレーション方法。
【請求項８】
さらに前記撮影された各画像についてマーカ像の大きさの変動を算出し、この変動を用いて前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との距離を求めて、前記Ｘ線検出器に対する傾きとして、前記Ｘ線検出器の表面と直交する面内での第２の傾きを求める工程を有する請求項６または７に記載のキャリブレーション方法。
【請求項９】
前記Ｘ線源の撮影位置毎に、前記Ｘ線検出器に対する前記傾きを求める請求項６〜８のいずれか１項に記載のキャリブレーション方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１３６５１（Ｐ２０１３−１３６５１Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４９９１２（Ｐ２０１１−１４９９１２）
【出願日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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