JP2008104673A - 放射線断層画像取得装置および放射線断層画像取得方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トモシンセシス撮影において被写体を撮影するときに最適な撮影が行えるように撮影条件を変える
【解決手段】被写体に対して異なる方向から放射線を照射して撮影した複数の放射線画像を再構成して断層画像を生成する放射線断層画像取得装置を用いて放射線画像を撮影する際、被写体の解剖学的構造物が重なる重なり度合を取得して、取得された前記重なり度合に応じて、放射線照射部２２が複数の位置で複数の放射線画像を撮影する撮影角θなどの撮影条件を変える。
【選択図】図１０

Description

本発明は、放射線撮影により断層画像を取得する放射線断層画像取得装置および放射線断層画像取得方法に関するものである。

近年、Ｘ線撮影装置（ＣＲ：computed radiography）においても、患部をより詳しく観察するために、Ｘ線管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、得られた放射線画像を加算して所望の断層面を強調した断層画像を得ることができるトモシンセシス撮影（Tomosynthesis）が提案されている。

トモシンセシス撮影では、Ｘ線管をフラットパネルなどの検出器と平行に移動させたり、円や楕円の弧を描くように移動させて、異なる撮影角で被写体を撮影した複数の放射線画像を取得して、これらの放射線画像を再構成して断層画像を作成する。この断層画像は、複数の放射線画像を平行移動させたり画像の大きさを調整して加算することにより取得することができるが、放射線画像間の演算が行いやすくするために、マトリックス状に配置したデジタル式の固体検出器を用いて、放射線画像をデジタル画像として取得する。

トモシンセシス撮影を行うために被写体に複数回の放射線を照射する場合には、毎回、通常のＸ線撮影と同じ線量の放射線を照射すると被曝量が大きくなるため、１回当たりに照射する線量は照射回数が増えるほど低い線量の放射線を照射する。しかし、Ｘ線撮影装置に用いられる検出器は、通常のＸ線撮影を行うことを前提に、高い線量値で撮影を行ったときの画像の品質が良くなるように仕様が定められている。そのため、非常に低い線量で放射線画像を取得すると、マトリックス状に配置したデジタル式の固体検出器の配置に沿って垂直あるいは水平方向のストライプパターンのアーティファクト（artifact）が表れやすい。

トモシンセシスにより断層画像を取得する際には、放射線画像を平行移動させたり画像の大きさを調整して加算するが、被写体を載せる寝台のｘ軸方向に対して平行に設置したデジタル式の固体面検出器によって取得された放射線画像を加算すると、上述の垂直あるいは水平なストライプパターンのアーティファクトが同じ位置に重なることがあり、アーティファクトを強調することになる。

そこで、アーティファクトを抑制するために、被写体を載せる寝台のｘ軸方向に対して検出器を角度αだけ回転させて検出器を傾けることにより、垂直あるいは水平なストライプ状の検出器欠陥が同じ位置に重ならないようにする方法が提案されている（例えば、特許文献１など）。

また、放射線画像で撮影する際、適切なコントラストの放射線画像を取得するために、管電圧や管電流を調整することが行われてきた。しかし、被写体の大きさによっても、適切な管電圧と管電流は異なるため、被験者に応じて設定が行われている。同様に、断面像を取得するＣＴ（コンピュータ断層撮影装置）で撮影を行う際にも適切な管電圧や管電流で撮影を行いことが望まれる。そこで、まず、２次元の放射線画像を取得して、その２次元の放射線画像に現れている観察したい部分の放射線の透過率に基づいて、被験者に適した管電圧や管電流を設定する方法が提案されている（例えば、特許文献２など）。
特開２０００-３３３９３９公報 特開２００５-１４９７６２公報

従来、トモシンセシス撮影によって断層画像を得る場合、被写体の体型にかかわらず放射線照射角度（撮影角）や照射回数は一定で撮影されることが多かった。トモシンセシス撮影では、被写体に対して異なる方向から放射線を照射するが、放射線照射角度に応じて被写体に照射されるまでの距離が異なるために、それぞれの放射線照射角度によっても明瞭に撮影される部位が違ってくる。

そこで、本願発明では、トモシンセシス撮影において被写体を撮影するときに最適な撮影が行えるように撮影条件を変える手法を提供することを目的とするものである。

本発明の放射線断層画像取得装置は、被写体に対して異なる方向から放射線を照射して撮影した複数の放射線画像を再構成して断層画像を生成する放射線断層画像取得装置であって、
前記被写体の放射線画像を取得する放射線画像検出器と、
該放射線画像検出器に対して対向するように設けられ、複数の位置に移動しながら各位置において前記放射線画像検出器上に置かれた被写体に対して異なる方向から放射線を照射する放射線照射部と、
前記被写体の解剖学的構造物が重なる重なり度合を取得する重なり度合取得手段と、
該重なり度合取得手段により取得された前記重なり度合に応じて、前記放射線照射部が前記複数の位置で複数の放射線画像を撮影する撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の放射線断層画像取得方法は、被写体に対して異なる方向から放射線を照射して撮影した複数の放射線画像を再構成して断層画像を生成する放射線断層画像取得方法であって、
前記放射線を照射する方向における前記被写体の解剖学的構造物の重なり度合を取得するステップと、
該重なり度合取得手段により取得された前記重なり度合に基づいて、前記被写体の撮影条件を設定するステップとを備えたことを特徴とするものである。

「解剖学的構造物」とは、人体の組織や臓器などをいい、「解剖学的構造物が重なる重なり度合」とは、組織や臓器が重なっている程度をいう。

「撮影条件」には、複数の位置から撮影するときの撮影角の範囲、照射線量、撮影間隔が含まれる。

また、前記重なり度合取得出手段が、
前記放射線画像検出器の検出面の法線方向に前記解剖学的構造物が重なる重なり度合を取得するものが望ましい。

また、前記撮影条件設定手段が、
前記重なり度合が大きい場合には、前記放射線照射部が移動する移動範囲を大きくするように撮影条件を設定するものであってもよい。

また、前記撮影条件設定手段が、
前記重なり度合が大きい場合には、前記放射線照射部が移動する前記複数の位置の間隔を小さくするように撮影条件を設定するものであってもよい。

また、前記重なり度合取得手段が、
前記放射線画像検出器上の被写体を撮影した放射線画像の画素値に応じて、前記かなりの度合を取得するものであってもよい。

前記放射線画像検出器上の被写体の超音波画像を取得する超音波画像取得部をさらに備え、
前記重なり度合取得手段が、
前記放射線画像検出器上の被写体を超音波画像の画素値に応じて、前記かなりの度合を取得するものであってもよい。

また、前記重なり度合取得手段が、
前記被写体の厚さから前記かなりの度合を取得するものであってもよい。

さらに、前記重なり度合取得手段が、
前記被写体の重さから前記かなりの度合を取得するものであってもよい。

本発明によれば、撮影する被写体の組織や臓器などの解剖学的な構造物の重なりの度合を取得して、取得した重なり度合に応じて、放射線照射部がトモシンセシス撮影を行う撮影角、撮影間隔、照射線量などの撮影条件を設定することで、撮影する部位の特徴に応じた放射線画像を取得して、診断に適した断層画像を生成することができる。

また、放射線画像検出器の検出面の法線方向の重なりの度合を取得することにより、放射線が照射の中心となる方向の情報を得て適切な撮影条件を得ることができる。

さらに、重なり度合が大きい場合に放射線照射部が移動する移動範囲を大きくすることにより、撮影台の中心からずれた端の部分の詳細な情報を取得することができる。

また、重なりの度合が大きい場合に放射線照射部が移動ながら撮影する間隔を小さくすることにより、細かい間隔で撮影した放射線画像から詳細な情報を取得することができる。

放射線画像検出器上の被写体を撮影した放射線画像の画素値に応じて重なり度合を取得することにより、被写体の正確な重なり度合を得ることができる。

放射線画像検出器上の被写体を超音波画像の画素値に応じて重なり度合を取得することにより、被写体の正確な重なり度合を得ることができ、さらに、被曝を少なくすることができる。

被写体の厚さや重さから前記重なり度合を取得する場合でも、被写体の正確な重なり度合を得ることができ、さらに、簡便に被曝することなく重なり度合を取得することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態では、撮影台に乳房を載せて乳房圧迫板で乳房を圧迫した状態で撮影する乳房画像撮影装置に、トモシンセシス撮影の機能を設けて、圧迫した状態の乳房の断層画像を取得する放射線断層画像取得装置について説明する。

図１は、本発明による放射線断層画像取得装置の概略図、図２は放射線断層画像取得装置を構成する乳房画像撮影装置のアーム部分の正面図である。

放射線断層画像取得装置１は、被写体の乳房を異なる方向から放射線を照射して撮影した複数の放射線画像を取得する乳房画像撮影装置２と、乳房画像撮影装置２で取得した複数の放射線画像を再構成して断層画像を生成する断層画像生成装置３と、乳房画像撮影装置２と断層画像生成装置３を接続するネットワーク４から構成される。

乳房画像撮影装置２は、内部に放射線照射部（以下、放射線源という）２２を収納する放射線収納部２３と、内部にフラットパネルディテクター等の放射線画像検出器２４１をカセッテなど記録媒体保持部に収容した撮影台２４とが対向するように連結するアーム２５と、アーム２５を軸Ｃで取り付ける基台２６と、放射線収納部２３を制御する制御部２７と、断層画像生成装置３にネットワーク４を介して撮影した放射線画像などのデータの送信を行う送信部２６１から構成される。

基台２６には、さらに、オペレータがアーム２５の高さや回転量や方向を調整するための操作部２８と、操作部２８からの入力に従ってアーム２５を上下移動および回転移動させるアーム移動手段２９が設けられる。

アーム２５には、放射線収納部２３と撮影台２４の間に、撮影台２４上に上から被写体の乳房Ｍを押さえつけて圧迫する圧迫板２１０を取り付けるための取付部２５１と、取付部２５１をアーム２５の縦方向に上下動する圧迫板移動手段２５２とが設けられる。

圧迫板２１０にはアーム２５の取付部２５１に差し込むための差込部２１１が設けられる。

放射線収納部２３には、内部に放射線源２２が収納されるが、図２に示すようにＣ軸を中心に放射線収納部２３を回転させて、照射線源２を撮影台２４の被写体の胸壁Ｈに向かう辺（通常は、矩形の撮影台２４の長辺）に沿った方向に円弧状に放射線源２２を移動させる放射線源移動手段２２１が設けられる（図３参照）。

放射線源２２は、円弧状に移動しながらS1、S2、・・・、Snの各位置から撮影台２４上に載せられた乳房Ｍに対して異なる撮影角で放射線を照射する。また、乳房Ｍの撮影を行う際には、撮影台２４上に乳房Ｍを置いて上から圧迫板２１０で圧迫した状態で撮影を行うため乳房Ｍの厚さは４ｃｍ〜５ｃｍ位になる。そこで、乳房Ｍを観察するのに適した画像を取得するためには、照射線源２が、撮影台２４の撮影面の中心付近（具体的には、撮影台２４の上面に乳房Ｍを置いたときに乳房Ｍの中心となる位置）より２ｃｍ程度上がった点Ｑ（以下、照射ポイントという）に向けて各位置から放射線を照射するのか好ましい。

撮影台２４の内部には、図２に示すように、放射線の照射を受けて乳房Ｍを透過した線量に応じた画像情報を記録し、記録した画像情報を表す画像データを出力するフラットパネルディテクター２４１と、フラットパネルディテクター２４１の下に放射線収納部２３から照射された放射線が乳房Ｍを透過した線量を検出する線量検出器２４２とが配置されている。

また、アーム２５の回転中心がフラットパネルディテクター２４１の中心となるようにフラットパネルディテクター２４１の中心位置に回転の中心となる軸Ｃを取り付けて、アーム２５を基台２６に取り付ける（図２参照）。

以下、本実施の形態では、放射線画像検出器２４１がフラットパネルディテクターである場合の撮影台２４の構成について、図４から図７を用いて説明する。

撮影台２４の内部には、図４に示すように、放射線画像検出器２４１に記録された画像情報の読取時に使用される読取用露光光源部２４３と、読取用露光光源部２４３を副走査方向に移動させる読取用露光光源部移動手段２４４と、読取用露光光源部２４３による放射線画像検出器２４１への走査露光時に放射線画像検出器２４１から流れ出す電流を検出して画像信号を得る電流検出手段２４５と、放射線画像検出器２４１に所定の電圧を印加する高電圧電源部２４６と、撮影開始前に放射線画像検出器２４１に前露光光を照射する前露光光源部２６０と、放射線画像検出器２４１を撮影台２４内部において被写体の胸壁Ｈに近接させる方向および胸壁Ｈから離間させる方向（上述の副走査方向）に移動させる放射線画像検出器移動手段２４７と、読取用露光光源部２４３、電流検出手段２４５、高電圧電源部２４６、前露光光源部２６０、移動手段２４７および２４４を制御する制御手段２４８とが配置される。

放射線画像検出器２４１は、直接変換方式かつ光読出方式の固体検出器であって、画像情報を担持する記録光が照射されることによりこの画像情報を静電潜像として記録し、読取光で走査されることにより静電潜像に応じた電流を発生するものであり、具体的には図６に示すように、ガラス基板４１６上に形成されており、乳房Ｍを透過した放射線（以下、記録光という）に対して透過性を有する第一導電層４１１、記録光の照射を受けることにより電荷を発生して導電性を呈する記録用光導電層４１２、第一導電層４１１に帯電される潜像極性電荷に対しては略絶縁体として作用し、かつ、該潜像極性電荷と逆極性の輸送極性電荷に対しては略導電体として作用する電荷輸送層４１３、読取光の照射を受けることにより電荷を発生して導電性を呈する読取用光導電層４１４、読取光に対して透過性を有する第二導電層４１５をこの順に積層してなるものである。記録用光導電層４１２と電荷輸送層４１３との界面に蓄電部４１７が形成される。

第一導電層４１１および第二導電層４１５はそれぞれ電極をなすものであり、第一導電層４１１の電極は２次元状に平坦な平板電極とされ、第二導電層４１５の電極は図中斜線で示すように、記録されている画像情報を画像信号として検出するための多数のエレメント（線状電極）４１５ａが画素ピッチでストライプ状に配されたストライプ電極とされている（例えば特開２０００−１０５２９７記載の静電記録体を参照）。エレメント４１５ａの配列方向が主走査方向、エレメント４１５ａの長手方向が副走査方向に対応する。

この固体検出器２４１のサイズは大きいサイズの乳房に対応できるように長辺３０ｃｍ×短辺２４ｃｍのものを用い、長辺方向が主走査方向、短辺方向が副走査方向となるように撮影台２４内に収容される。

読取用露光光源部２４３としては、ＬＥＤチップが一列に複数並べられて構成されたライン光源と、該光源から出力された光を固体検出器２４１上で線状に照射させる光学系とからなるものを用いる。なお、光源部２４３を固体検出器２４１と必要な距離を保ったままリニアモータからなる移動手段２４４により、固体検出器２４１のストライプ電極４１５ａ長手方向、即ち副走査方向に走査することにより固体検出器２４１の全面の露光を行う。なお、読取用露光光源部２４３および移動手段２４４により読取光走査手段が構成される。

図７は固体検出器２４１および電流検出手段２４５の接続態様の詳細を示した図である。図示するように、被検者の胸壁Ｈに接する辺において、固体検出器２４１の各エレメント４１５ａがＴＡＢ（ Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ ）フィルム上に形成されたプリントパターン（不図示）を介してチャージアンプＩＣ２３３と接続され、さらにチャージアンプＩＣ２３３がＴＡＢフィルム２３２上に形成されたプリントパターン（不図示）を介してプリント基板２３１と接続されている。なお、本実施の形態では全てのエレメント４１５ａを１つのチャージアンプＩＣ２３３に接続するのではなく、全体として数個〜数１０個のチャージアンプＩＣ２３３を設け、順次隣接する数本〜百本程度のエレメント４１５ａ毎に各チャージアンプＩＣ２３３に接続するようにしている。

なお、電流検出手段２４５は、上述の態様に限定されるものではなく、チャージアンプＩＣ２３３をＴＡＢフィルム上に形成せずに、ガラス基板４１６上に形成する、いわゆるＣＯＧ（ Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ ）と呼ばれる態様としてもよい。

図８は撮影台２４内に設けられた電流検出手段２４５および高電圧電源部７１０の詳細、並びにこれらと固体検出器２４１との接続態様を示したブロック図である。

高電圧電源部７１０は、高電圧電源７１１とバイアス切換手段７１２とが一体化された回路であり、高電圧電源７１１は、一旦、静電記録部２４１へのバイアス印加／短絡など切換えのためバイアス切換手段７１２を介して静電記録部２４１に接続されている。なお、この回路は、切換え時に流れる電流の尖頭値を制限して装置の電流が集中する箇所の破壊を防ぐために、充放電過大電流を防止するように設計されている。

ＴＡＢフィルム上に設けられたチャージアンプＩＣ２３３は、固体検出器２４１の各エレメント２１５ａ毎に接続された多数のチャージアンプ２３３ａおよびサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）２３３ｂ、各サンプルホールド２３３ｂからの信号をマルチプレクスするマルチプレクサ２３３ｃを備えている。固体検出器２４１から流れ出す電流は各チャージアンプ２３３ａにより電圧に変換され、該電圧がサンプルホールド２３３ｂにより所定のタイミングでサンプルホールドされ、サンプルホールドされた各エレメント４１５ａに対応する電圧がエレメント４１５ａの配列順に切り替わるようにマルチプレクサ２３３ｃから順次出力される（主走査の一部に相当する）。マルチプレクサ２３３ｃから順次出力された信号はプリント基板２３１上に設けられたマルチプレクサ２３１ｃに入力され、さらに各エレメント４１５ａに対応する電圧がエレメント４１５ａの配列順に切り替わるようにマルチプレクサ２３１ｃから順次出力され主走査が完了する。マルチプレクサ２３１ｃから順次出力された信号はＡ／Ｄ変換部２３１ａによりデジタル信号に変換され、デジタル信号がメモリ２３１ｂに格納される。

前露光光源部２６０としては、短時間で発光／消光し、残光の非常に小さい光源が必要となるため、本実施の形態においては外部電極型希ガス蛍光ランプを利用する。詳細には前露光光源部２６０は、図５に示すように、図中紙面奥方向に延びる複数の外部電極型希ガス蛍光ランプ２６１と、該蛍光ランプ２６１と固体検出器２４１との間に挿入された波長選択フィルタ２６２と、蛍光ランプ２６１の後方に配され、蛍光ランプ２６１から出力された光を効率よく固体検出器２４１側へ反射するための反射板２６３とを備える。なお、前露光光は固体検出器２４１の第二導電層４１５全体に照射すればよく特に集光手段は必要ないが、照度分布は小さい方がよい。なお、光源としては蛍光ランプの代わりに、例えばＬＥＤチップを面的に並べたものを利用するもことできる。

移動手段２４７は、図示しないリニアモータなどにより構成され、固体検出器２４１を撮影位置と読取位置との間で平行往復移動させる。

フラットパネルディテクターは、上述で説明したような固体検出器以外にも、固体検出素子の蓄電部に蓄積された信号電荷を、該蓄電部と接続されたＴＦＴを走査駆動して読み出すＴＦＴ読出方式を用いることができる（例えば、特開2004-80749公報、特開2004-73256公報などを参照）。

線量検出器２４２は、固体検出器２４１の下部に設置され、線量検出器２４２として、例えば放射線の線量を計測するセンサーとして半導体検出器が配列されたAECセンサーが用いられる。あるいは、固体検出器２４１（あるいは、ＴＦＴ方式のフラットパネルディテクターでもよい）に照射された放射線の線量から検出するようにしてもよい。以下、本実施の形態では、線量検出器２４２をAECセンサーとして説明する。

制御部２７は、被写体の解剖学的構造物が重なる重なり度合を表す情報を取得する重なり度合取得手段２７１と、取得された情報に応じて放射線源２２の撮影角、撮影間隔（あるいは、撮影位置）、放射線の線量などの撮影条件を設定する撮影条件設定手段２７２と、撮影条件に従って設定された移動位置に放射線源２２を移動するように放射線源移動手段２２１に信号を送出する移動位置制御手段２７３と、撮影条件に従って放射線源２２の管電圧や管電流のなどを制御する照射線量制御手段２７４とを備える。

重なり度合取得手段２７１は、プレ曝射によって放射線画像検出器２４１で取得された放射線画像から、乳房に含まれる乳腺や脂肪などの解剖学的な構造物（解剖学的な構造物には、正常な組織のみならず病変部も含む）の重なり度合いを表す情報を取得する。例えば、乳腺は放射線画像上に白く現れ、乳腺が多く乳腺の重なりが多いほど乳房ほど全体が白くなる。そこで、放射線画像の画素値に応じて乳腺の度合いを取得する。あるいは、S1、S2、・・・、Snのいずれかの位置で撮影された放射線画像から、乳腺の重なり度合いを取得してもよい。

また、乳房が厚いほど乳腺や脂肪の量は多くなる傾向があるので、乳房を圧迫している圧迫板２１０の位置から乳房の厚さを検出して、乳房の厚さを解剖学的な構造物の重なり度合いとして用いてもよい。

撮影条件設定手段２７２は、重なり度合いに応じて乳房を撮影する撮影角、撮影位置（撮影間隔）、照射する線量などの撮影条件を設定する。放射線源２２が移動しながら複数の位置で乳房に向けて放射線を照射するため、１箇所から１枚のマンモグラフィを撮影する通常撮影と同じ線量の放射線を照射すると被写体の被曝量が多くなる。そこで、撮影する回数が多くなるほど１回当たりの線量を少なくする。例えば、通常撮影のマンモグラフィの被曝量と、トモシンセシス撮影のトータルの被曝量が同じになるように放射線量を決める。つまり、小さい乳房では、通常撮影のマンモグラフィでは５５ｍＡｓで撮影を行うとすれば、重なり度合が小さい場合にはこれを基準にして、１１箇所からトモシンセシス撮影を行う場合は１回当たりの線量を５ｍＡｓで照射する。大きい乳房では、通常撮影のマンモグラフィでは８８ｍＡｓで撮影を行うとすれば、重なり度合が大きい場合にはこれを基準にして、トモシンセシス撮影の場合１回当たりの線量を８ｍＡｓで照射する。

しかし、線量が少なくなるほど乳房の厚さの影響が大きく現れ、乳房を放射線が透過する距離が長くなるほど放射線画像上に現れる画像は不鮮明になる。乳房を撮影する方向によって乳房の各部分を放射線が透過する距離は異なり、撮影台２４の撮影面の法線方向から放射線が照射される場合には、放射線が乳房を透過する距離は乳房の中心付近で最も短くなり、乳房の端に行くほど放射線が乳房を透過する距離が長くなるため、乳房の中心付近の画像は鮮明になるが乳房の端の画像は不鮮明になる。一方、図３に示すように、S1の辺りから放射線を照射する場合には、乳房の端の方が、放射線が乳房を透過する距離（ｄ１）が短くなりので、S1に近い乳房の端の部分の画像は鮮明になるが、乳房の中心付近から乳房の反対の端（S5に近い乳房）に行くに従って放射線が乳房を透過する距離（ｄ２、ｄ３）が長くなり、画像は不鮮明になる。

また、通常、乳房に含まれる乳腺は乳頭から拡がっているが、乳房に含まれる乳腺が多い場合は、乳房の中心部のみならず乳房全体に乳腺が拡がっているケースが多く、乳房の端の部分も明瞭に撮影することが望まれる。また、乳房の厚さが厚い場合は、乳房の端で放射線が乳房を透過する距離が大きくなるため現れる画像が不鮮明になる。そこで、乳腺が少ない場合や乳房の厚さが薄い厚い場合は、図１０（ａ）に示すように、放射線源２２を乳房の中心付近で移動させればよいが、乳腺が多い場合や乳房の厚さが厚い場合は、乳房の中心付近のみならず乳房の端の部分が明瞭になるように、放射線源２２を乳房の中心付近で移動させるだけでなく、図１０（ｂ）に示すように、放射線源２２が移動する範囲、つまり撮影角の範囲θを大きくするように撮影条件を設定する。撮影角の範囲を大きくして、乳房の端に近い位置から放射線を照射した場合には、乳房の端の部分を放射線が透過する距離が短くなり、乳房の端の部分が明瞭な放射線画像を取得できる。

移動位置制御手段２７３は、撮影条件設定手段２７２で設定された撮影条件に応じた撮影位置に放射線源２２を移動させるように放射線源移動手段２２１を制御する。また、このとき放射線が照射ポイントＱに照射されるように、放射線源２２の向きを変える。

照射線量制御手段２７４は、撮影条件設定手段２７２により設定された撮影条件に応じた管電圧と管電流で放射線源２２に加えて放射線を照射するように制御する。

図１１は本実施の形態の断層画像生成装置３を示す概略図である。

断層画像生成装置３は、乳房画像撮影装置２で撮影した放射線画像や撮影条件などのデータを受信する受信手段３１と、放射線画像Ｉを記憶する放射線画像記憶手段３２と、乳房画像撮影装置２から受信した撮影条件を記憶する撮影条件記憶手段３３と、複数の放射線画像Ｉを再構成して断層画像Ｔを生成する再構成手段３４と、断層画像Ｔを表示する表示部３５を備える。

放射線画像記憶手段３２は、ハードディスクなどの大容量記憶装置である。放射線画像記憶手段３２には、乳房画像撮影装置２で放射線源２２を各位置S1、S2、・・・、Snに移動させながら撮影した放射線画像Iが複数記憶される。

再構成手段３４は、S1、S2、S3、・・・、Snの位置で撮影された複数の放射線画像Ｉから断層画像Ｔを生成する。図１２に示すように、放射線源をS1、S2、S3、・・・、Snの各位置から異なる撮影角で乳房Ｍを撮影すると、それぞれ放射線画像I1、I2、I3、・・・、Inが得られるものとする。そこで、例えば、放射線源の位置S1から、異なる深さに存在する対象物（O１、O 2）を投影すると、放射線画像I1上にはP11、P12の位置に投影され、放射線源の位置S２から、対象物（O１、O2）を投影すると、放射線画像I2上にはP21、P22の位置に投影される。このように、放射線源２２を移動させながら異なる位置S1、S2、S3、・・・、Snから投影を行なうと、各放射線源２２の位置に対応して対象物O１は、P11、P21、P31、・・・、Pn1の位置に投影され、対象物O2は、P12、P22、P32、・・・、Pn2の位置に投影される。

対象物O１の存在する断面を強調したい場合には、放射線画像I2を（P21−P11）分移動させ、放射線画像I3を（P31−P11）分移動させ、・・・、放射線画像Inを（Pn1−P11）分移動させた放射線画像を加算することにより、対象物O１の深さにある断面上の構造物を強調した断層画像が生成される。また、対象物O２の存在する断面を強調したい場合には、放射線画像I2は（P22−P12）分移動させ、放射線画像I3を（P32−P12）分移動させ、・・・、放射線画像Inを（Pn2−P12）分移動させて加算する。このようにして、必要とする断層の位置に応じて各放射線画像I1、I2、I3、・・・、Inを位置合わせして加算することにより、各深さの断層面における断層画像を再構成する。

また、放射線源２２が各位置から放射線を照射する撮影角によって、各深さに存在する対象物が放射線画像上に投影される位置が異なる。そこで、再構成手段３４では、撮影条件記憶手段３３に記憶されている乳房画像撮影装置２の撮影条件に基づいて、放射線画像I1、I2、S3、・・・、Inの移動量を算出して、断層画像の再構成を行う。

表示部３５は、診断に適するように高精細な表示装置を用いるのが好ましい。

そこで、本実施の形態の放射線断層画像取得装置を用いて、被写体の乳房を撮影して断層画像を生成する流れについて具体的に説明する。

まず、乳房の撮影を行うために、被写体が乳房画像撮像装置２の横に立つと、オペレータは、操作パネルなどの操作部２８から被写体の身長に応じたアームの高さと、乳房Ｍの大きさや形状に応じたアームの回転角を入力し、入力された高さと回転角に応じてアーム移動手段２９でアーム２５の高さと角度を調整する。MLO撮影の場合は、撮影台２４が被写体の胸筋に平行になるように、撮影台２４を水平方向から45°〜80°の範囲で傾ける（図１３参照）。通常、60°程度傾けて撮影する。CC撮影の場合には、撮影台２４を水平方向に保ち、高さを調整する。

また、撮影角θが０°のときに放射線源２２から照射した放射線が乳房Ｍの中心部分を通るように乳房Ｍを撮影台２４の撮影面上に置く。つまり、図１３に示すように、乳房Ｍの中心部分を通り、撮影台２４内の放射線検出器２４１の検出面から法線方向に伸びたところに放射線源２２が位置するように乳房Ｍが置かれる。

乳房Ｍは立体的で厚みがあるため、そのまま撮影をすると乳腺や脂肪、血管などが障害になり腫瘍が写しだされないことがあるため、マンモグラフィの検査をする際には、圧迫板２１０で乳房Ｍをはさんで薄く均等に引き伸ばして、少ない放射線で小さなしこりの影まではっきり写しだすようにする。そこで、撮影台２４が撮影に最適な高さと傾きに調整されると、乳房Ｍを圧迫板２１０で圧迫する。

オペレータは乳房Ｍの圧迫状態を確認しながら、操作パネルやフットスイッチなどの操作部２８を用いて徐々に乳房Ｍを加圧するような指示を入力すると、入力に従って圧迫板移動手段２５２でアーム２５の縦方向に徐々に圧迫板２１０を押し下げて行く。例えば、圧迫力はフットスイッチを１回押すごとに１ｋｇ単位で加圧されるようにして、乳房Ｍが撮影に適した厚さになるようにフットスイッチを押していく。あるいは、圧迫板２１０が下がって乳房Ｍに触れると徐々に加圧されるようにしてもよい。

圧迫が完了すると、放射線収納部２３の放射線源２２から放射線を照射して乳房Ｍの撮影を開始する。

まず、撮影角が０°（つまり、放射線検出器２４１の検出面から法線方向に伸びたところ）の位置で、放射線源２２から少ない線量でプレ曝射を行い、放射線画像検出器２４１からプレ曝射によって得られた放射線画像を読み取り、重なり度合取得手段２７１は、この放射線画像の画素値から乳腺の重なり度合いを取得する。

標準的な乳房では、例えば、図１４に示すように、撮影角の範囲を乳房の中心から法線方向に伸びた線を挟んで±１５°の範囲とし、３°間隔で放射線画像を１１枚撮影する。しかし、重なり度合が大きい場合は、撮影角の範囲を大きくして撮影を行い、撮影条件設定手段２７２で撮影角の範囲を±２０°に設定する。重なり度合に応じて、図１５に示すような重なり度合いと撮影角の対応を表したテーブルに基づいて撮影角の範囲を設定する。また、撮影角の範囲を±２０°とした場合には、撮影間隔を広くして４°おきに撮影を行い全部で放射線画像を１１枚撮影する。各位置で照射する線量は、通常撮影のマンモグラフィを撮影するときの線量と、トモシンセシス撮影のトータルの線量が一致するように設定する。

制御部２７は、設定された撮影条件（撮影角、撮影間隔、放射線の線量など）に従って、移動位置制御手段２７３で放射線源移動手段２２１を制御して、放射線源２２を左端の位置S1に移動させ（図９を参照）、さらに、放射線源２２を照射ポイントＱの方向に向ける。照射線量制御手段２７４は、放射線源２２が撮影条件に従った線量の放射線が乳房に照射されるように、管電圧と管電流を制御する。乳房Ｍに放射線が照射されると照射放射線画像検出器２４１から放射線画像を取得する。続いて、照射する位置S2、S3,・・・に順次移動させながら、各位置から照射ポイントＱに向けて放射線を照射して放射線画像Ｉを取得する。取得された放射線画像Ｉを、送信部２６１からを断層画像生成装置３に送信する。さらに、撮影条件を断層画像生成装置３に送信する。

断層画像生成装置３は、受信手段３１で乳房画像撮像装置２から送信された放射線画像Ｉと撮影条件を受信し、放射線画像記憶手段３２に放射線画像Ｉを記憶し、撮影条件記憶手段３３に撮影条件を記憶する。

再構成手段３４は、撮影条件記憶手段３３に記憶されている撮影条件に応じて、各深さにおける断層画像Ｔを放射線画像記憶手段３２に放射線画像Ｉから再構成する。表示部３５に、再構成された断層画像Ｉを表示する。

上述の実施の形態では、Ｃ軸を中心に放射線収納部２３を回転させて、照射線源２を円弧状に移動させる場合について説明したが、放射線収納部２３は固定した状態のまま放射線収納部２３内で照射線源２を円弧状に移動させるようにしてもよい。

次に第２の実施の形態について説明する。本実施の形態では、乳房の厚さが厚い場合には、撮影角の範囲を大きくするのではなく、撮影回数を増やしてトモシンセシス撮影を行う場合について説明する。本実施の形態における放射線断層画像取得装置１ａの構成を図１６に示す。本実施の形態の放射線断層画像取得装置１ａは第１の実施の形態と同じ構成には同一符号を付して詳細な説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。

乳房画像撮影装置２ａの撮影条件設定手段２７２ａは、重なり度合に応じて乳房Ｍを撮影する撮影角、撮影位置（撮影間隔）、照射する線量などの撮影条件を設定するが、本実施の形態では、乳房Ｍの厚さが厚い場合には、撮影角の範囲を大きくするのではなく、撮影回数を増やしてトモシンセシス撮影を行うように撮影条件を設定する。

線量が少なくなるほど乳房Ｍの厚さの影響が大きく現れ、乳房Ｍを放射線が透過する距離が長くなる部分の放射線画像Ｉは不鮮明になり、透過する距離が小さいところほど鮮明な画像となる。つまり、各位置から近い乳房Ｍの部分は鮮明な画像となるので、撮影間隔を狭めることにより、明瞭に撮影される部分が増えると予測される。そこで、重なり度合が大きい場合には、撮影間隔を小さくして撮影回数を増やすように撮影条件を設定する。

本実施の形態の放射線断層画像取得装置を用いて、被写体の乳房を撮影して断層画像を生成する流れについて説明する。

まず、乳房Ｍの撮影を行うために、被写体が乳房画像撮像装置２の横に立つと、第１の実施の形態と同様に、オペレータは、操作パネルなどの操作部２８から被写体に応じたアームの高さと角度を調整して、乳房Ｍを圧迫板２１０で圧迫する。圧迫が完了すると、放射線収納部２３の放射線源２２から放射線を照射して乳房Ｍの撮影を開始するが、まず、撮影角が０°の位置で、放射線源２２から少ない線量でプレ曝射を行い、放射線画像検出器２４１からプレ曝射によって得られた放射線画像を読み取り、重なり度合取得手段２７１は、この放射線画像の画素値から乳腺の重なり度合いを取得する。

重なり度合いが小さい乳房Ｍでは、例えば、図１７(a)に示すように、撮影角の範囲を乳房Ｍの中心から法線方向に伸びた線を挟んで±３０°の範囲とし、６°間隔で放射線画像を１１枚撮影する。しかし、重なり度合いが大きいと判定された場合は、図１７（ｂ）に示すように、撮影角の範囲が±３０°の間で撮影間隔を小さくして撮影回数を増やし３°おきに２１枚撮影するように撮影条件を設定する。図１８に示すように、重なり度合いと撮影回数の対応を表わすテーブルに基づいて撮影条件を設定する。

また、通常撮影のマンモグラフィを撮影するときの線量と、トモシンセシス撮影のトータルの線量が一致するように撮影条件を設定する。例えば、乳房Ｍのサイズが小さい場合には通常撮影では５５ｍＡｓで撮影を行うとすれば、重なり度合が小さい時にはこの値を基準にして、トモシンセシス撮影の１回当たりの線量は５ｍＡｓ（５５ｍＡｓ／１１回）となる。一方、重なり度合が大きい場合には、乳房Ｍのサイズが大きい場合には通常撮影では８４ｍＡｓで撮影を行うとすれば、トモシンセシス撮影の撮影回数が２１回に増えるので１回当たりの線量は４ｍＡｓとなる。

この撮影条件に従ってトモシンセシス撮影が行われる。以下、前述の実施の形態と同じであるので詳細な説明は省略する。

上述では、乳房Ｍの厚さに応じて、放射線源２２の撮影角の範囲を大きくするか、撮影回数を増やすかいずれかの場合について説明したが、撮影角の範囲を大きくしつつ、撮影回数も増やすようにしてもよい。例えば、図１９に示すように、撮影角の範囲を大きくする程撮影する回数を増やすように撮影条件を設置してもよい。撮影回数を増やす場合には、被写体の被曝量が大きくならないように、１回当たりに照射する線量が少なくなるように撮影条件を設定する。

また、上述の各実施の形態では、トモシンセシス撮影のトータルの被曝量が通常撮影と同じになるようにする場合について説明したが、乳房の乳腺が多い場合や乳房の厚さが厚い場合には、１枚の放射線画像が明瞭になるように、１回当たりの線量も少し大きく設定し、トモシンセシス撮影のトータルの被曝量が通常撮影よりやや多くなるようにしてもよい。

上述の各実施の形態では、解剖学的構造物の重なり度合いを、プレ曝射によって得られた放射線画像の画素値から重なり度合いを取得する場合について説明したが、撮影角が０°の位置でトモシンセシス撮影した放射線画像Ｉの画素値から重なり度合を取得してもよい。この場合、撮影角が０°の位置では撮影を２回行わないようにするのが望ましい。

また、乳房Ｍの厚さが厚い場合には、その厚さに比例して、乳腺や脂肪などの重なり度合が大きくなる。そこで、解剖学的な構造物の重なり度合を、圧迫板２１０の位置から乳房Ｍの厚さを得て、乳房Ｍの厚さから重なり度合いを求めてもよい。そこで、図２０に示すようなテーブルを用いて、乳房厚に対応して撮影角の範囲と撮影回数などの撮影条件を決めるようにしてもよい。

あるいは、図２１に示すように、圧迫板２１０を走査することにより超音波によるスキャンを行うプローブ２１２を設けて、得られた超音波画像の画素値から乳腺などの解剖学的な構造物の重なり度合を得るようにしてもよい。

さらに、撮影台４に歪みゲージを設け、歪みゲージの値から乳房Ｍの重さを算出して、乳房Ｍの重さを乳腺などの解剖学的な構造物の重なり度合いを表す値として用い、図２２に示すように、撮影角の範囲や撮影間隔（撮影回数）などの撮影条件を決めるようにしてもよい。

上述では、乳房の解剖学的な構造物の重なりに応じて、トモシンセシス撮影の撮影角の範囲や撮影間隔などの撮影条件を変える場合について説明したが、腹部や胸部を撮影する場合であっても、プレ曝射による放射線画像から得られた濃度、あるいは、厚さや重さなどの被写体の体格に応じて撮影条件を変えるようにしてもよい。

乳房の厚さや重さ、あるいは、胸部や腹部の撮影では、被写体の厚さや重さは、撮影前に、予め測定しておき、乳房画像撮影装置にマニュアルで入力するようにしてもよい。

上記実施例では、読取用露光光源部を移動させる方式としたが、これを高輝度な有機ELなどの固体光源を使えば、電気的な読み取りが可能となるので、撮影時間の短縮化が可能となる。また、TFTを使ったフラットパネルディテクタとしてもよい。

以上、詳細に説明したように、トモシンセシス撮影を行うときに被写体の解剖学的構造物に応じて撮影条件を変えることにより、診断に適した詳細な情報を持った断層画像を生成することができる。

第１の実施の形態の放射線断層画像取得装置の構成図 乳房画像撮影装置のアームの部分の正面図 乳房画像撮影装置のアームの部分の回転の様子を表わした正面図 圧迫板と撮影台内の固体検出器と線量検出器の関係を表わす図（その１） 乳房用画像撮像装置の撮影台内部の概略図 放射線画像検出器（固体検出器）の概略図 放射線画像検出器および電流検出手段の接続態様を示した図 電流検出手段および高電圧電源部の詳細およびこれらと固体検出器の接続態様を示したブロック図 放射線源の位置と被写体を透過する厚さの関係を説明するための図 放射線源の撮影角の範囲を示す図 断層画像生成装置の構成図 放射線画像から断層画像を再構成する方法を説明するための図 乳房と放射線源の撮影角の範囲を示す図 撮影角と撮影間隔の関係を示す図 重なり度合いと撮影角の対応を表したテーブルの一例 第２の実施の形態の放射線断層画像取得装置の構成図 放射線源の撮影間隔を示す図 重なり度合いと撮影回数の対応を表わすテーブルの一例 重なり度合いと撮影角の範囲および撮影回数の対応を表わすテーブルの一例 乳房の厚さと撮影角の範囲および撮影回数の対応を表わすテーブルの一例 圧迫板上を走査する超音波のプローブを設けた図 撮影角の範囲と撮影間隔の対応を表わすテーブルの一例

符号の説明

１ 放射線断層画像取得装置
２ 乳房画像撮影装置
３ 断層画像生成装置
４ ネットワーク
２２ 放射線照射部
２３ 放射線収納部
２４ 撮影台
２５ アーム
２６ 基台
２７ 制御部
２８ 操作部
２９ アーム移動手段
３１ 受信手段
３２ 放射線画像記憶手段
３３ 撮影条件記憶手段
３４ 再構成手段
３５ 断層画像を表示する表示部
２１０ 圧迫板
２４１ 放射線画像検出器
２５１ 取付部
２５２ 圧迫板移動手段
２１０ 圧迫板
２１１ 差込部
２２１ 放射線源移動手段
２６１ 送信部
２７２、２７２ａ 撮影条件設定手段
２７３ 移動位置制御手段
２７４ 照射線量制御手段
Ｃ 軸

Claims (9)

1. 被写体に対して異なる方向から放射線を照射して撮影した複数の放射線画像を再構成して断層画像を生成する放射線断層画像取得装置であって、
   前記被写体の放射線画像を取得する放射線画像検出器と、
   該放射線画像検出器に対して対向するように設けられ、複数の位置に移動しながら各位置において前記放射線画像検出器上に置かれた被写体に対して異なる方向から放射線を照射する放射線照射部と、
   前記被写体の解剖学的構造物が重なる重なり度合を取得する重なり度合取得手段と、
   該重なり度合取得手段により取得された前記重なり度合に応じて、前記放射線照射部が前記複数の位置で複数の放射線画像を撮影する撮影条件を設定する撮影条件設定手段と
   を備えたことを特徴とする放射線断層画像取得装置。
2. 前記重なり度合取得出手段が、
   前記放射線画像検出器の検出面の法線方向に前記解剖学的構造物が重なる重なり度合を取得するものであることを特徴とする請求項１に記載の放射線断層画像取得装置。
3. 前記撮影条件設定手段が、
   前記重なり度合が大きい場合には、前記放射線照射部が移動する移動範囲を大きくするように撮影条件を設定するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線断層画像取得装置。
4. 前記撮影条件設定手段が、
   前記重なり度合が大きい場合には、前記放射線照射部が移動する前記複数の位置の間隔を小さくするように撮影条件を設定するものであることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の放射線断層画像取得装置。
5. 前記重なり度合取得手段が、
   前記放射線画像検出器上の被写体を撮影した放射線画像の画素値に応じて、前記重なり度合を取得するものであることを特徴とする請求項１，３，４いずれかに記載の放射線断層画像取得装置。
6. 前記放射線画像検出器上の被写体の超音波画像を取得する超音波画像取得部をさらに備え、
   前記重なり度合取得手段が、
   前記放射線画像検出器上の被写体を超音波画像の画素値に応じて、前記重なり度合を取得するものであることを特徴とする請求項１，３，４いずれかに記載の放射線断層画像取得装置。
7. 前記重なり度合取得手段が、
   前記被写体の厚さから前記重なり度合を取得するものであることを特徴とする請求項１，３，４いずれか記載の放射線断層画像取得装置。
8. 前記重なり度合取得手段が、
   前記被写体の重さから前記かなりの度合を取得するものであることを特徴とする請求項１，３，４いずれか記載の放射線断層画像取得装置。
9. 被写体に対して異なる方向から放射線を照射して撮影した複数の放射線画像を再構成して断層画像を生成する放射線断層画像取得方法であって、
   前記放射線を照射する方向における前記被写体の解剖学的構造物の重なり度合を取得するステップと、
   該重なり度合取得手段により取得された前記重なり度合に基づいて、前記被写体の撮影条件を設定するステップとからなる特徴とする放射線断層画像取得方法。

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