ディジタルＸ線撮影装置

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【発明の名称】	ディジタルＸ線撮影装置
【発明者】	【氏名】鈴木克己
【要約】	【課題】２次元検出器におけるＸ線撮影と１次元検出器におけるＸ線ＣＴ撮影が一度に行えるディジタルＸ線撮影装置を提供する。【解決手段】上記課題は、被検体１０にＸ線を照射するＸ線管装置２と、このＸ線管装置２と被検体１０を挟んで被検体１０を透過したＸ線を検出するＸ線検出器系３と、このＸ線検出器系３によって検出した被検体１０の透過Ｘ線をＸ線画像として得るディジタルＸ線撮影装置において、前記Ｘ線検出器系３は、複数のＸ線検出素子を１次元方向に配列する１次元検出器３ａと、この１次元検出器３ａの配列と垂直方向に配置され平板状のＸ線検出素子から形成された２次元検出器３ｂを備えたことによって解決される。

【特許請求の範囲】
【請求項１】被検体にＸ線を照射するＸ線源と、このＸ線源と前記被検体を挟んで前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、このＸ線検出器によって検出した前記被検体の透過Ｘ線をＸ線画像として得るディジタルＸ線撮影装置において、前記Ｘ線検出器は、複数のＸ線検出素子を１次元方向に配列する１次元検出器と、この１次元検出器の配列と垂直方向に配置され平板状のＸ線検出素子から形成された少なくとも１つの２次元検出器を備えたことを特徴とするディジタルＸ線撮影装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、被検体にＸ線を照射しその透過Ｘ線を検出し、前記被検体の診断部位についてＸ線画像を得るディジタルＸ線撮影装置に係り、特に一つの装置で回転立体撮影と断層撮影を行えるディジタルＸ線撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、特開平６－２６９４３７号公報で示されるように、Ｘ線ＣＴ装置で用いられる１次元Ｘ線検出器と、イメージ・インテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）の２次元検出器を用いたディジタルＸ線撮影装置があった。また、２次元検出器は、Ｉ．Ｉ．よりも大幅に設置スペースを低減した平板状のものが近年開発された。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ディジタルＸ線撮影装置では、Ｉ．Ｉ．が大きな設置スペースを必要とするので、１次元検出器と２次元検出器が異なる撮影位置に構造上配置せざる得ないから、２次元検出器におけるＸ線撮影と１次元検出器におけるＸ線ＣＴ撮影が一度に行えないという問題があった。また、現状の２次元検出器におけるＸ線撮影は、１次元検出器におけるＸ線ＣＴ撮影ほどの濃度分解能がないために、１次元検出器と２次元検出器を共用する必要があった。
【０００４】本発明の目的は、一台の装置でＸ線撮影装置とＸ線ＣＴ装置の機能を有し、２次元検出器におけるＸ線撮影と１次元検出器におけるＸ線ＣＴ撮影が一度に行えるディジタルＸ線撮影装置を提供することにある。また、Ｘ線ＣＴ装置の濃度分解能の断層像をＸ線撮影像と同時に得られるディジタルＸ線撮影装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、次の構成によって達成される。
【０００６】（１）被検体にＸ線を照射するＸ線源と、このＸ線源と前記被検体を挟んで前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、このＸ線検出器によって検出した前記被検体の透過Ｘ線をＸ線画像として得るディジタルＸ線撮影装置において、前記Ｘ線検出器は、複数のＸ線検出素子を１次元方向に配列する１次元検出器と、この１次元検出器の配列と垂直方向に配置され平板状のＸ線検出素子から形成された少なくとも１つの２次元検出器を備えたことを特徴とするディジタルＸ線撮影装置。
【０００７】（２）前記Ｘ線検出器系は、２枚の２次元検出器の間の距離に応じて１次元状に配置された検出器を複数個並べることを特徴とするディジタルＸ線撮影装置。
【０００８】（３）被検体を透過したＸ線を検出する２枚の２次元検出器と、その間を通過したＸ線を検出する１次元状に配置された検出器とで構成され被検体の透過Ｘ線を検出して各々電気信号に変換するＸ線検出器系と、上記１次元状に配置された検出器からの電気信号をディジタル化するとともに、このディジタル信号を処理して断層像を再構成する１次元検出器用画像処理装置と、上記２次元検出器からの電気信号をディジタル化するとともに、このディジタル信号を処理し、後述する画像合成装置で合成された画像を１枚の２次元検出器画像として構成する２次元検出器用画像処理装置と、上記１次元状に配置された検出器からの画像と２次元検出器からの画像を比較処理し、１枚の２次元検出器画像に合成する画像合成装置とを備えてなることを特徴とするディジタルＸ線撮影装置。
【０００９】（４）前記画像合成装置は、前記１次元検出器用画像処理装置に記憶されている画像データの濃度分布と、前記２次元検出器用画像処理装置に記憶されている画像データの濃度分布を比較するデータ比較手段と、１次元状に配置された検出器の画像データの濃度分布曲線と２次元検出器の画像データの濃度分布曲線が略同一になるように１次元状に配置された検出器の画像データの濃度変換を行うデータ処理手段と、このデータ処理手段からのデータと前記２次元検出器用画像処理装置に記憶されている画像データを合成し、１画像の画像データとする画像合成手段と、前記データ処理手段、及び前記画像合成手段から出力される画像データを記憶するイメージメモリとを備えてなることを特徴とするディジタルＸ線撮影装置。
【００１０】以上のように、前記Ｘ線検出器系からの電気信号から画像を再構成することにより、１台の装置で回転立体撮影と断層撮影を行うことができ、更に、１スキャンで１次元状に配置された検出器、及び２次元検出器からの画像を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明のディジタルＸ線撮影装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明によるディジタルＸ線撮影装置の実施例を示すブロック図である。
【００１２】ディジタルＸ線撮影装置は、被検体テーブル１１上に乗せた被検体１０の周りにＸ線管装置２及びＸ線検出器系３を回転させつつ、被検体１０にＸ線を照射し、その透過Ｘ線を検出してＸ線撮影をし、被検体１０の診断部位について回転立体撮影と断層撮影とによる検査画像を得るもので、図に示すように、回転支持器１と、この回転支持器１に取付けられるＸ線管装置２、１次元検出器３ａと２次元検出器３ｂを有するＸ線検出器系３と、１次元検出器３ａと電気的に接続される１次元検出器用画像処理装置４と、２次元検出器３ｂと電気的に接続される２次元検出器用画像処理装置５と、１次元検出器用画像処理装置４及び２次元検出器用画像処理装置５と電気的に接続される画像合成装置６と、１次元検出器用画像処理装置４、２次元検出器用画像処理装置５及び画像合成装置６と電気的に接続される表示装置７と、回転支持器１と電気的に接続される支持器制御器８と、Ｘ線管装置１２と電気的に接続されるＸ線制御器９と、１次元検出器用画像処理装置４、２次元検出器用画像処理装置５、画像合成装置６、支持器制御器８及びＸ線制御器９と電気的に接続されるシステム制御器１２と、システム制御部１２と電気的に接続される操作器１４を備えてなる。
【００１３】回転支持器１は、Ｘ線管装置２及びＸ線検出器系３を回転可能に支持する。なお、回転支持器１の回転角度範囲は被検体１０に対するＸ線照射角度を例えば３６０度とすると、停止位置から回転を始めＸ線照射を開始するまでの加速区間と、Ｘ線の照射が終了してから回転を停止するまでの減速区間を加えて、約５００度回転することが必要とされている。Ｘ線管装置２は、被検体テーブル１１上に寝載された被検体１０にＸ線を照射するもので、Ｘ線制御器１２によって高電圧の供給、及びＸ線放射の制御が行われる。Ｘ線検出器系３は、被検体１０の透過Ｘ線を検出して電気信号に変換するもので、その構成は図２，図３に示すように、２枚の２次元検出器３０ａ，３０ｂと１つの１次元検出器３１とからなり、２枚の２次元検出器３０ａ，３０ｂの間を通過したＸ線を１次元検出器３１で検出する構造となっている。２次元検出器３０ａ，３０ｂは、図２に示すように、それぞれ多数のＸ線検出素子３２が曲面上、若しくは平面上に２次元に配列されている。また、１次元検出器３１は、Ｘ線検出素子３３が円弧状に配列されている。なお、２次元検出器３０ａ，３０ｂにＸ線が入射するときに発生する散乱Ｘ線が１次元検出器３１に入射するのを防ぐため、図３では、鉛など、Ｘ線を吸収する部材で形成されたコリメータ３４ａ，３４ｂが２次元検出器３０ａ，３０ｂの後面に配置されている。１次元検出器用画像処理装置４は、１次元検出器３１からの電気信号をディジタル化するとともに、このディジタル信号を処理して断層像を再構成するもので、１次元検出器３１の各Ｘ線検出素子３３からのデータを積分し、Ａ／Ｄ変換するとともに記憶するデータ収集器４０と、このデータ収集器４０からのＸ線吸収データを受けて、これに対し、対数変換，ゲイン補正，オフセット補正などの前処理を行う前処理器４１と、この前処理器４１からのデータを受けて全投影方向のＸ線吸収データを積和演算するコンボルバ４２と、このコンボルバ４２で積和演算した後のデータを後述するイメージメモリ４４に対して逆投影して重ね合わせ断層像を再構成するバックプロジェクタ４３と、このバックプロジェクタ４３で再構成された断層像を記憶するイメージメモリ４４と、このイメージメモリ４４上に再構成された断層像に関するデータについて所望の範囲のＣＴ値を設定する画像変換器４５とで構成される。２次元検出器用画像処理装置５は、前記２次元検出器３０ａ，３０ｂからの電気信号をディジタル化するとともに、このディジタル信号を処理して画像を構成するもので、２次元検出器３０ａ，３０ｂから出力される電気信号を入力してディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５０と、このＡ／Ｄ変換器５０から出力される画像データを記憶するとともに、後述する画像合成装置９からの合成画像データを記憶する記憶器５１と、この記憶器５１から読み出した画像データを入力して再びアナログの映像信号に変換するＤ／Ａ変換器５２と、Ａ／Ｄ変換器５０から出力される多数の画像データを記憶するのに適当な容量を有する大容量メモリ５３と、記憶器５１、及び大容量メモリ５３から画像データを取り込んで所要の演算をするデータ演算器５４とで構成されている。そして、これにより回転立体撮影による画像を構成する。画像合成装置６は、２次元検出器３０ａと３０ｂの間で生じた画像データの欠けを、１次元検出器３１で収集したＸ線透過データを合成して埋めるもので、上記１次元検出器用画像処理装置４のデータ収集器４０に記憶されている画像データの濃度分布と、上記２次元検出器用画像処理装置５の記憶器５１に記憶されている画像データのうち、図４に示すように、各々の１次元検出器３１側の１ライン３５ａ，３５ｂの画像データの濃度分布を比較するデータ比較手段６０と、このデータ比較手段６０の結果に基づいて、１次元検出器３１の画像データの濃度分布曲線と２次元検出器３０ａ，３０ｂの１次元検出器３１側の１ライン３５ａ，３５ｂの画像データの濃度分布曲線が略同一になるように１次元検出器３１の画像データの濃度変換を行うとともに、両画像データを合成するためのオフセット補正、ゲイン補正などの処理を行うデータ処理手段６１と、このデータ処理手段６１からのデータと上記２次元検出器用画像処理装置５の記憶器５１に記憶されている画像データを合成し、１画像の画像データとする画像合成手段６２と、データ処理手段６１、及び画像合成手段６２から出力される画像データを記憶するイメージメモリ６３とで構成されている。表示装置７は、上記１次元検出器用画像処理装置４、及び２次元検出器用画像処理装置５からの画像信号を、それぞれ入力して回転立体撮影による画像、または断層像を表示するもので、例えば、１つ、または複数のテレビモニタからなる。支持器制御器８は、前記回転支持器１の回転動作、及びＸ線管装置２の移動動作を制御するもので、上記回転支持器１の回転位置を検出するエンコーダ１３からの実際の位置信号を入力して制御するようになっている。システム制御器１２は、上記各構成要素の動作を制御するもので、例えばＣＰＵ（中央処理装置）からなる。そして、このシステム制御器１２に対して、操作器１４により各種の操作指令を入力するようになっている。
【００１４】次に、本発明の実施の形態のディジタルＸ線撮影装置の動作について説明する。まず、被検体１０は、被検体テーブル１１に移し換えられ、所望の診断部位がＸ線照射域に位置するように、上記被検体テーブル１１が長手方向あるいは短手方向に移動されて、位置決めされる。次に、操作者が操作器１４によって撮影開始操作を行うと、支持器制御器８により回転支持器１が、図１において例えば矢印方向へ所定の回転数で回転するように制御される。このとき、上記Ｘ線検出器系３が所定の位置に到達したことを、図１に示すエンコーダ１３が検出し、その検出信号を支持器制御器８へ送出する。すると、支持器制御器８は、上記検出信号をシステム制御器９へ送り、システム制御器９はＸ線制御器１２へ撮影開始の制御信号を送出し、この時点からＸ線制御器１２はパルス状高電圧がＸ線管装置２へ供給されるように、外部に設けられた高電圧電源を制御する。パルス状高電圧がＸ線管装置２へ供給されることにより、Ｘ線管装置２からパルス状Ｘ線が放射され、被検体テーブル１１上の被検体１０に照射される。被検体１０を透過したＸ線像は、Ｘ線検出器系３に入射して電気信号に変換される。１次元検出器３１で検出された電気信号は、１次元検出器用画像処理装置４へ入力し、ここでディジタル化するとともに、断層像が再構成され、表示装置７に２次元的に表示される。また、２次元検出器３０ａ，３０ｂで検出された電気信号は、２次元検出器用画像処理装置５へ入力し、Ａ／Ｄ変換器５０でディジタル化された後、記憶器５１に記憶される。このとき、画像合成装置６は、２枚の２次元検出器３０ａ，３０ｂによる画像と１次元検出器３１による画像とを合成するため、以下に示す手順に従い画像の合成処理を行う。
【００１５】データ比較手段６０は、１次元検出器３１による画像データの濃度分布と２次元検出器３０ａ，３０ｂの１次元検出器３１側の１ライン３５ａ，３５ｂの画像データの濃度分布を比較し、両検出器の画像データの濃度分布を略同一分布とする補正係数αを算出する。ここで、データ収集器４０に内蔵されたＡ／Ｄ変換器の分解能とＡ／Ｄ変換器５０の分解能の違い、及び画像サイズ（画素数）を考慮し、例えばデータ収集器４０に内蔵されたＡ／Ｄ変換器の分解能が２０ｂｉｔ、Ａ／Ｄ変換器５０の分解能が１２ｂｉｔであり、１次元検出器３１の画像データの濃度分布をｆ（ｘｉ）（０≦ｉ≦Ｎ１ｄ：Ｎ１ｄは１次元検出器３１による画像の画素数）、２次元検出器３０ａ，３０ｂの１次元検出器３１側の１ライン３５ａ，３５ｂの画像データの濃度分布をｇａ（ｘｊ）、ｇｂ（ｘｊ）（０≦ｊ≦Ｎ２ｄ：Ｎ２ｄは２次元検出器３０ａ，３０ｂによる画像の画素数）とすると、 α（ｘｊ）＝ｇ（ｘｊ）／（（１２ｂｉｔ／２０ｂｉｔ）×ｆ（（Ｎ２ｄ／Ｎ１ｄ）×ｘｉ）・・・（１）
となる。ここで、ｇ（ｘｊ）は、ｇａ（ｘｊ），ｇｂ（ｘｊ）の平均でも良いし、どちらか一方の濃度分布を使用しても良い。データ処理手段６１は、前記データ比較手段６０によって求められた補正係数α（ｘｊ）により、１次元検出器３１による画像データの補正処理を行う。画像合成手段６２は、データ処理手段６１によって補正された１次元検出器３１による画像データと２枚の２次元検出器３０ａ，３０ｂによる画像データを合成し、１枚の画像データを作成する。イメージメモリ６３は、データ処理手段６１の処理結果、及び画像合成手段６２による合成画像を記憶するとともに、合成画像を記憶器５１に送出する。図５は、このようにして合成された画像の一例を示す概念図である。画像中心部が１次元検出器３１による画像データによって構成され、その両端を２次元検出器３０ａ，３０ｂで構成している。
【００１６】このように順次矢印方向に撮影された被検体１０の画像は、画像合成装置６によって画像の合成が行われ、２次元検出器用画像処理装置５を通った後、表示装置７に表示される。この連続表示画像は、各画像毎に被検体１０に対するＸ線照射方向が異なっているため、人間の目の残像効果によって立体画像として観察される。
【００１７】また、操作者がＣＴ画像、すなわち断層像のみを所望の場合には、例えば操作者が操作器１４よりＣＴ撮影モードを入力することにより図６に示すようにＸ線管装置２前面にコリメータ２０が挿入され、１次元検出器３１のみにＸ線が照射されるようにビームを制御することにより断層像のみを得ることもできる。なお、以上の説明では２枚の２次元検出器３０ａ，３０ｂと、その間を通過したＸ線を検出する１次元検出器３１とでＸ線検出器系３が構成されるものとしたが、これに限らず２枚の２次元検出器３０ａ，３０ｂの間の距離に応じて１次元検出器３１を複数個並べる構成としても良い。
【００１８】以上説明したように本実施形態によれば、１台の装置で回転立体撮影と断層撮影を行うことができ、更に、１スキャンで両検出器からの画像を得ることができる。
【００１９】また、本実施の形態では、２次元検出器を１次元検出器の両側に配置する例で説明したが、２次元検出器は少なくとも片方１枚だけ配置されたときも、本発明に含まれる。また、１次元検出器を１列配置した例で説明したが、１次元検出器を配列方向と垂直方向に複数列配置した所謂マルチスライス対応の１次元検出器列に適用することも、本発明に含まれる。また、２次元検出器を２枚配置した例で説明したが、３枚以上配置されたときも、本発明に含まれる。
【００２０】
【発明の効果】本発明は、一台の装置でＸ線撮影装置とＸ線ＣＴ装置の機能を有し、２次元検出器におけるＸ線撮影と１次元検出器におけるＸ線ＣＴ撮影が一度に行えるディジタルＸ線撮影装置を提供するという効果を奏する。また、Ｘ線ＣＴ装置の濃度分解能の断層像をＸ線撮影像と同時に得られるディジタルＸ線撮影装置を提供するという効果を奏する。

【出願人】	【識別番号】０００１５３４９８【氏名又は名称】株式会社日立メディコ
【出願日】	平成１０年１１月２６日（１９９８．１１．２６）
【代理人】
【公開番号】	特開２０００－１５７５２１（Ｐ２０００－１５７５２１Ａ）
【公開日】	平成１２年６月１３日（２０００．６．１３）
【出願番号】	特願平１０－３５０７９５