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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022163609
(43)【公開日】2022-10-26
(54)【発明の名称】放射線検査のデータ処理装置及びデータ処理方法
(51)【国際特許分類】
G01N 23/044 20180101AFI20221019BHJP
A61B 6/02 20060101ALI20221019BHJP
【ＦＩ】
G01N23/044
A61B6/02 301A
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021068632
(22)【出願日】2021-04-14
(71)【出願人】
【識別番号】300059692
【氏名又は名称】ダイヤトレンド株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】510182629
【氏名又は名称】ライフサイエンスコンピューティング株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100119585
【弁理士】
【氏名又は名称】東田 潔
(72)【発明者】
【氏名】山河 勉
(72)【発明者】
【氏名】谷川 正臣
(72)【発明者】
【氏名】黒木 開
(72)【発明者】
【氏名】宮下 清哉
(72)【発明者】
【氏名】坂本 恭平
(72)【発明者】
【氏名】大杉 淳
(72)【発明者】
【氏名】早川 龍太郎
【テーマコード（参考）】
2G001
4C093
【Ｆターム（参考）】
2G001AA01
2G001BA11
2G001CA01
2G001DA01
2G001DA02
2G001DA06
2G001DA09
2G001HA07
2G001HA14
2G001SA01
4C093AA11
4C093AA19
4C093AA29
4C093CA32
4C093DA06
4C093EB12
4C093EB13
4C093EB18
4C093FF48
(57)【要約】
【課題】スキャン型及び斜め配置のＸ線検出器において、後処理によって再構成画像の画素サイズを縮小又は拡大でき、その効果を享受する。
【解決手段】
Ｘ線撮影装置として機能するＸ線検出システム（１１）は、対象物（Ｐ）を透過してきたＸ線を入射させる２次元配列の、各画素サイズが「Ｎ（μｍ） × Ｍ（μｍ）」の複数の画素を備えた検出器（１４）を備える。その２次元配列の複数の画素はスキャン方向に対して所定角度（θ）だけ傾けて配置されたスキャン型の検出器である。2次元配列の画素から所定周期毎に検出された原フレームデータは、各画素サイズが「Ｎ’μｍ × Ｍ’μｍ（Ｎ≠Ｎ’，Ｍ≠Ｍ）」を有し、スキャン方向（ＳＤ）を一軸とする直交座標系を成す再構成空間に直接マッピングされ、その再構成空間上で、複数の原フレームデータをスキャノグラム法で再構成される。
【選択図】 図１
【解決手段】
Ｘ線撮影装置として機能するＸ線検出システム（１１）は、対象物（Ｐ）を透過してきたＸ線を入射させる２次元配列の、各画素サイズが「Ｎ（μｍ） × Ｍ（μｍ）」の複数の画素を備えた検出器（１４）を備える。その２次元配列の複数の画素はスキャン方向に対して所定角度（θ）だけ傾けて配置されたスキャン型の検出器である。2次元配列の画素から所定周期毎に検出された原フレームデータは、各画素サイズが「Ｎ’μｍ × Ｍ’μｍ（Ｎ≠Ｎ’，Ｍ≠Ｍ）」を有し、スキャン方向（ＳＤ）を一軸とする直交座標系を成す再構成空間に直接マッピングされ、その再構成空間上で、複数の原フレームデータをスキャノグラム法で再構成される。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｘ線を発生させるＸ線発生装置と、
このＸ線発生装置から発生され、対象物を透過してきた前記Ｘ線を入射させる２次元配列の、各画素サイズが「Ｎ（μｍ） × Ｍ（μｍ）」の複数の画素を備えたＸ線検出器と、を備え、
前記Ｘ線検出器は、前記２次元配列の複数の画素を所定のスキャン方向に対して所定角度だけ傾けて配置され、
前記Ｘ線発生装置又は前記Ｘ線検出器の少なくとも一方と、前記対象物とを相対的に前記スキャン方向に移動させるとともに、当該移動中に所定周期で前記複数の画素それぞれが検出した前記Ｘ線の量を電気量の原フレームデータとして読み出すように構成されたＸ線撮影装置において、
前記２次元配列の前記各画素から出力された前記所定周期毎の複数の前記原フレームデータを、各画素サイズが「Ｎ’μｍ × Ｍ’μｍ（Ｎ≠Ｎ’，Ｍ≠Ｍ）」を有し、前記スキャン方向を一軸とする直交座標系を成す再構成空間に直接マッピングするマッピング手段と、
前記再構成空間上で、前記複数の前記原フレームデータをスキャノグラム法で再構成する再構成手段と、
を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
このＸ線発生装置から発生され、対象物を透過してきた前記Ｘ線を入射させる２次元配列の、各画素サイズが「Ｎ（μｍ） × Ｍ（μｍ）」の複数の画素を備えたＸ線検出器と、を備え、
前記Ｘ線検出器は、前記２次元配列の複数の画素を所定のスキャン方向に対して所定角度だけ傾けて配置され、
前記Ｘ線発生装置又は前記Ｘ線検出器の少なくとも一方と、前記対象物とを相対的に前記スキャン方向に移動させるとともに、当該移動中に所定周期で前記複数の画素それぞれが検出した前記Ｘ線の量を電気量の原フレームデータとして読み出すように構成されたＸ線撮影装置において、
前記２次元配列の前記各画素から出力された前記所定周期毎の複数の前記原フレームデータを、各画素サイズが「Ｎ’μｍ × Ｍ’μｍ（Ｎ≠Ｎ’，Ｍ≠Ｍ）」を有し、前記スキャン方向を一軸とする直交座標系を成す再構成空間に直接マッピングするマッピング手段と、
前記再構成空間上で、前記複数の前記原フレームデータをスキャノグラム法で再構成する再構成手段と、
を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項2】
請求項１において、
前記再構成空間の画素サイズ「Ｎ’μｍ × Ｍ’μｍ」を、前記Ｘ線検出器の画素サイズ「Ｎ（μｍ） × Ｍ（μｍ）」に対して、Ｎ＞Ｎ’，Ｍ＞Ｍの大小関係、又は、Ｎ＜Ｎ’，Ｍ＜Ｍの大小関係の何れかを選択可能な設定手段を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
前記再構成空間の画素サイズ「Ｎ’μｍ × Ｍ’μｍ」を、前記Ｘ線検出器の画素サイズ「Ｎ（μｍ） × Ｍ（μｍ）」に対して、Ｎ＞Ｎ’，Ｍ＞Ｍの大小関係、又は、Ｎ＜Ｎ’，Ｍ＜Ｍの大小関係の何れかを選択可能な設定手段を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項3】
請求項１において、前記Ｘ線検出器の画素サイズ「Ｎ（μｍ） × Ｍ（μｍ）」と前記再構成空間の画素サイズ「Ｎ’μｍ × Ｍ’μｍ」は、Ｎ＞Ｎ’，Ｍ＞Ｍの関係があることを特徴としたＸ線撮影装置。
【請求項4】
請求項１において、前記Ｘ線検出器の画素サイズ「Ｎ（μｍ） × Ｍ（μｍ）」と前記再構成空間の画素サイズ「Ｎ’μｍ × Ｍ’μｍ」は、Ｎ＜Ｎ’，Ｍ＜Ｍの関係があることを特徴としたＸ線撮影装置。
【請求項5】
請求項１において、前記Ｘ線検出器が傾けられる前記所定角度は、前記スキャン方向を、前記直交座標系における前記スキャン方向の画素数をＡ・Ｎ個（Ａは正の整数）にとり、かつ、前記スキャン方向に直交する方向の画素数をＢ・Ｍ（Ｂは正の整数）にとったときの三角形が形成する対角線の方向に一致させる角度であることを特徴としたＸ線撮影装置。
【請求項6】
請求項５において、前記正の整数は、Ａ＝４，Ｂ＝１であることを特徴としたＸ線撮影装置。
【請求項7】
請求項５において、前記正の整数は、Ａ＝８，Ｂ＝１であることを特徴としたＸ線撮影装置。
【請求項8】
請求項１において、前記Ｘ線検出器は、前記Ｘ線の光子の数を当該Ｘ線の量として計数するように構成した光子計数型検出器であることを特徴としたＸ線撮影装置。
【請求項9】
請求項８において、前記Ｘ線検出器は、前記Ｘ線を直接、前記原フレームデータとして検出する直接変換型の検出器であることを特徴としたＸ線撮影装置。
【請求項10】
請求項８において、前記Ｘ線検出器は、前記Ｘ線を光信号に変換し、当該光信号を前記原フレームデータとして検出する間接変換型の検出器であることを特徴としたＸ線撮影装置。
【請求項11】
請求項１において、前記Ｘ線検出器は、前記Ｘ線を一定時間、積分して積分値を当該Ｘ線の量として検出する積分型検出器であることを特徴としたＸ線撮影装置。
【請求項12】
請求項１～１１の何れか一項において、
前記再構成手段により再構成された画像の一部に関心領域を設定する関心領域設定手段と、
前記関心領域の分の、前記再構成に用いられた前記原フレームデータを特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された前記原フレームデータを、前記画素サイズ「Ｎ’μｍ × Ｍ’μｍ」とは異なる画素サイズで再度、再構成する再再構成手段と、
を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
前記再構成手段により再構成された画像の一部に関心領域を設定する関心領域設定手段と、
前記関心領域の分の、前記再構成に用いられた前記原フレームデータを特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された前記原フレームデータを、前記画素サイズ「Ｎ’μｍ × Ｍ’μｍ」とは異なる画素サイズで再度、再構成する再再構成手段と、
を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Ｘ線やガンマ線などの放射線で対象物をスキャンし、その放射線を検出して得たデータを処理するデータ処理装置及びデータ処理方法に係り、特に、トモシンセシス法（広義には、ラミノグラフィ法とも言われる）、あるいは、断層効果を伴わないシフト加算法をベースとしたスキャノグラム法に基づいてスキャンを行う放射線検査に好適な検出データの処理を行うデータ処理装置及びデータ処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
放射線による医療検査・治療や産業用の非破壊Ｘ線検査が盛んに実施され、その優れた有用性は既に知られたところである。その一方で、検査精度の一層の向上、被ばくの更なる低減、より多岐にわたる応用などが求められている。
【0003】
この中で、Ｘ線検査の分野において、近年とくに、食品、工業製品、乳房、口腔内、整形領域等におけるように、人体内の一部の対象物や検査する物品に関して、その内部又は外表面に在るかもしれない、対象物の組成とは異なる物質である異物や関心のある対象物の存在を調べる検査等に好適なＸ線検査装置及びＸ線検査方法における画像再構成の方法あるいは装置が求められている。
【0004】
特にＸ線検出器において、検出器が光子計数型検出器を用いたフラットパネルは検出器の実装が難しく、また高コストになるため実現が難しい。また検出器画素を小さくするとチャージシェアリングなどの現象が起因して、光子計数型検出器が持つエネルギー情報の正確な検出が難しくなり、マンモグラらフィーのように解像度が必要な場合、解像度の実現のため画素を小さくすると光子計数型の特徴であるエネルギー情報の活用が難しくなり利点が発揮できないため、現実的なシステムを構成するのが極めて難しい。
【0005】
また、一般的に、フラットパネル検出器を用いて高解像を実現すると、画素数が増え、画像転送量が極端に増加し、高速の画像処理が困難になるなどの欠点があり、高解像のフラットパネルを、画素サイズを小さくして実現するのは限界がある。
【0006】
例えば、歯科用の口内Ｘ線撮影装置は、解像度が要求されるために、画素サイズが２０～３０μｍ程度のサイズで実現している事例が多い。また口内撮影装置に光子計数型のフラットパネルが実現できれば、口腔内の病変を更に高精度に捉えることができるが、２０～３０μｍの画素サイズで実現し、かつ本来持つエネルギー情報を引く出すための回路構成実装は現実問題、実現が困難と言わざると得ない。よって、口内撮影装置において、光子計数型Ｘ線検出技術の実装は困難な状況であった。
【0007】
同様の課題はマンモグラフィでも同様である。マンモグラフィでは微小石灰化を検出するために、画素サイズとして５０～７５μｍ相当のサイズが必要と言われており、同様に光子計数型Ｘ技術では実現が困難な状況である。
【0008】
また、デジタルＸ線フラットパネルを事例に挙げると、パネルサイズが１４”ｘ１７”の場合、画素サイズが１５０～２００μｍ程度に形成される。
【0009】
なお、そのような画素サイズを例示するものとして、特許文献１、２、及び３に記載のものが知られている。これらの特許文献１～3に記載のＸ線検出器は、所謂、複数個の例えば直接変換型の検出モジュールを一方向に縦列させて細長いＸ線入射窓を有する細長い検出器（ライン検出器と呼ばれる）である。この細長い検出器は、所定のスキャン方向に対して予め所定角度だけ傾けて設置されており、常にスキャン方向に対して斜めの姿勢を維持して対象物との間で相対的にスキャンされる。このため、これらのＸ線検出器から出力されるＸ線透過情報を示すデータ、つまりフレームデータは、スキャン方向を一軸とする直交座標系（撮影空間の直交座標系）に対して斜めに傾いているため、後処理によって、直交座標系に変換するようになっている。
【0010】
ところで、マンモグラフィと同様に、より小さな病変を観察したい場合、画素サイズを更に小さくして１００μｍ前後にせざるを得ない。そのように画素サイズを小さくすると、当然、検出チャンネルも増えて回路構成が膨大になり、画像データの転送速度及び処理時間、加えて、必要な画像メモリの容量がより一層増加し、実現のハードルは非常に高くなる。つまり、解像度を更に上げつつ、検出器のサイズを大きくするということは、実装面の困難を伴うとも言える。
【0011】
同様の課題は、食品異物検査、工業製品の検査などの非破壊Ｘ線検査でも同様のである。医療モダリティに比べて、非破壊Ｘ線検査の装置価格が安い傾向にあるために、上述した課題は更に難しいものになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】特許公報 第４２５１３８６号
【特許文献1】国際公開番号 ＷＯ２０１２／０８６６４８ Ａ１
【特許文献2】国際公開番号 ＷＯ２０１７／１７０４０８ Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
本発明は、上述した状況に鑑みてなされたもので、特に、モシンセシス（非破壊検査ではラミノグラフィということが多い）又は断層効果を伴わない撮影において、再構成空間の画素サイズ、スキャンに用いる縦長検出器（スキャンと直交する方向が長い）に一定の傾き角度を設定したＸ線検出において、検出後の処理によって再構成画像の画素サイズを縮小又は拡大でき、処理回路の規模、処理時間、演算負荷、記憶容量などの適正化を図るとともに、散乱線を低減させて解像度を向上させ、また製造コストの低減を図るなど、実装し易いＸ線撮影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】
【0014】
本発明に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線を発生させるＸ線発生装置と、
このＸ線発生装置から発生され、対象物を透過してきた前記Ｘ線を入射させる２次元配列の、各画素サイズが「Ｎ（μｍ） × Ｍ（μｍ）」の複数の画素を備えたＸ線検出器と、を備え、
前記Ｘ線検出器は、前記２次元配列の複数の画素を所定のスキャン方向に対して所定角度だけ傾けて配置され、
前記Ｘ線発生装置又は前記Ｘ線検出器の少なくとも一方と、前記対象物とを相対的に前記スキャン方向に移動させるとともに、当該移動中に所定周期で前記複数の画素それぞれが検出した前記Ｘ線の量を電気量の原フレームデータとして読み出すように構成されている。このＸ線撮影装置において、
前記２次元配列の前記各画素から出力された前記所定周期毎の複数の前記原フレームデータを、各画素サイズが「Ｎ’μｍ × Ｍ’μｍ（Ｎ≠Ｎ’，Ｍ≠Ｍ）」を有し、前記スキャン方向を一軸とする直交座標系を成す再構成空間に直接マッピングするマッピング手段と、
前記再構成空間上で、前記複数の前記原フレームデータをスキャノグラム法で再構成する再構成手段と、
を備えたことを主な特徴とする。
このＸ線発生装置から発生され、対象物を透過してきた前記Ｘ線を入射させる２次元配列の、各画素サイズが「Ｎ（μｍ） × Ｍ（μｍ）」の複数の画素を備えたＸ線検出器と、を備え、
前記Ｘ線検出器は、前記２次元配列の複数の画素を所定のスキャン方向に対して所定角度だけ傾けて配置され、
前記Ｘ線発生装置又は前記Ｘ線検出器の少なくとも一方と、前記対象物とを相対的に前記スキャン方向に移動させるとともに、当該移動中に所定周期で前記複数の画素それぞれが検出した前記Ｘ線の量を電気量の原フレームデータとして読み出すように構成されている。このＸ線撮影装置において、
前記２次元配列の前記各画素から出力された前記所定周期毎の複数の前記原フレームデータを、各画素サイズが「Ｎ’μｍ × Ｍ’μｍ（Ｎ≠Ｎ’，Ｍ≠Ｍ）」を有し、前記スキャン方向を一軸とする直交座標系を成す再構成空間に直接マッピングするマッピング手段と、
前記再構成空間上で、前記複数の前記原フレームデータをスキャノグラム法で再構成する再構成手段と、
を備えたことを主な特徴とする。
【0015】
これにより、Ｘ線検出器の物理的な画素サイズが仮に中庸なものであっても、Ｘ線透過データを収集した後に、その画素サイズより小さくしたり、より大きくしたりすることができ、それによる様々な作用効果を享受できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
添付図面において、
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、添付図面に従って、本発明に係るＸ線撮影装置の実施形態を説明する。
【0018】
＜実施形態＞
図１に示すように、第１の実施形態に係る、医療用又は非破壊検査用のＸ線撮影装置として機能するＸ線検査システム１１が提供されている。
図１に示すように、第１の実施形態に係る、医療用又は非破壊検査用のＸ線撮影装置として機能するＸ線検査システム１１が提供されている。
【0019】
このＸ線検査システム１１は、Ｘ線を発生するＸ線発生装置１２と、そのＸ線の照射野を絞るスリット１３と、そのスリット１３を通過し、被検体又は対象物（以下、対象物Ｐ）を透過してきたＸ線を検出する光子計数型のＸ線検出器１４とを備える。スリット１３はＸ線発生装置１２の内部であって、そのＸ線出力側の位置に装備されていてもよい。Ｘ線発生装置１２及びスリット１３の対とＸ線検出器１４との間に対象物Ｐが固定状態で位置される。Ｘ線発生装置１２及びＸ線検出器１４との間に、スキャン空間Ｓが提供され、このスキャン空間Ｓにスキャン方向をＺ軸とするＸ軸（高さ）、Ｙ軸（縦）、及びＺ軸（横）から成る３次元空間が仮想的に設定される。
【0020】
Ｘ線検出器１４とスリット１３は、同期した速度でスキャン方向ＳＤに同期駆動部（図示せず）によって移動される。このため、対象物ＰはＸ線発生装置１２から発生し、その照射野が絞られたＸ線（Ｘ線ビーム）ＸＲでスキャン方向ＳＤにスキャンされる。
【0021】
Ｘ線検出器１４には、対象物Ｐを透過したＸ線ＸＲを入射させる、矩形状で細長い入射窓ＷＤ（後述する）が形成されており、その入射窓ＷＤの下方にＸ線ＸＲを受信・検出して処理する様々な要素が配置されている。この入射窓ＷＤは勿論、物理的には気密に封止されているが、Ｘ線を透過する材料で形成されており、Ｘ線透過型の窓として形成されている。
【0022】
このため、スリット１３の開口部１３Ａは、その入射窓ＷＤの形状に相似な細長い矩形状の開口を有し、その開口形状にＸ線（Ｘ線ビーム）ＸＲを絞る。Ｘ線発生装置１２、スリット１３、及びＸ線検出器１４は、高さ方向（図１のＸ軸方向を参照）に所定距離ずつ離間して配置される。このため、Ｘ線検出器１４とＸ線発生装置１２及びスリット１３の対とのスキャン方向ＳＤへの同期速度は、それらの高さ位置に応じて変わる。スリット１３の開口部１３Ａにより絞られ且つ対象物Ｐを透過した、細長い矩形状の照射野のＸ線ＸＲはスキャン中、常に、Ｘ線検出器１４の入射窓ＷＤを捕捉するように同期スキャンされる。なお、Ｘ線発生装置１２には、図示しないが、内蔵するＸ線発生器に曝射用の、例えばパルス状の高電圧を供給する高電圧発生器が接続されている。
【0023】
なお、本実施形態では、図１に示すように、Ｘ線検査システム１１におけるＸ線発生装置１２とＸ線検出器１４が空間的に対向する方向を高さ方向（Ｘ軸方向）とし、且つ、スキャン方向ＳＤを左右方向に採ったときに、これに直交する縦方向（Ｙ軸方向）及び横方向（Ｚ軸方向）が仮想的に設定される。このため、前記スキャン方向ＳＤは横方向（Ｚ軸方向）に対応する。これらの互いに直交する３方向Ｘ，Ｙ及びＺは、Ｘ線検出器１４をＸ線検査システム１１に実装した状態で定義されている。
【0024】
さらに、このＸ線検査システム１１にはコントローラ１５が備えられ、このコントローラ１５は図示しないＣＰＵ（中央演算装置）等を含むコンピュータシステムとして構成されている。このコントローラ１５によりシステム全体のスキャン動作を含む各部の駆動が制御されている。また、コントローラ１５には、スキャンによって、検出したＸ線の光子数をＸ線透過量として画素毎に且つエネルギーＢＩＮ毎に示すフレームデータが一定タイミング毎に（例えば３００ｆｐｓ～１６，０００ｆｐｓなど）が転送されてくる。
【0025】
このため、コントローラ１５は、そのＣＰＵに与えられた機能によってデータプロセッサとしても機能するように構成されている。このため、コントローラ１５は、ライン検出器１４Ｌから一定タイミング毎に転送されてくる生のフレームデータを受信し、それを後処理し、この後処理されたフレームデータに基づく物質同定等のアプリケーション処理やその画像生成に基づくＸ線検査やＸ線診断を行うように構成されている。この後処理としては、本実施形態に特有の、検出した生のフレームデータの画素サイズを縮小したり、場合によっては、拡大したりする拡縮の処理が含まれる。
【0026】
このように、本実施形態では、Ｘ線検出器１４とＸ線発生装置１２及びスリット１３の対とがスキャン方向ＳＤに移動されるスキャン型のＸ線検査システム１１が構成されている。
【0027】
このスキャン型のＸ線検査システムは、モシンセシス法（広義には、ラミノグラフィ法とも言われる）、あるいは、断層効果を伴わないシフト加算(shift & add)法をベースとしたスキャノグラム法に基づいてスキャンを行う放射線検査に好適である。本実施形態では、とくに、そのようなシステムから出力される検出データの処理に特徴を有する。
【0028】
＜Ｘ線検出器の構成＞
本発明に係るＸ線検出器１４はその全体として細長い直方体状の外観を成し、図示しない駆動機構によって移動するベース２１の上に固定・載設されている。このため、前述したＸ線発生装置１２（スリット１３を含む）と、このベース２１とを図示しない駆動装置により横方向（Ｚ軸方向：スキャン方向ＳＤ）に移動させることができ、これによりＸ線照射に伴うスキャン動作が行われる。
本発明に係るＸ線検出器１４はその全体として細長い直方体状の外観を成し、図示しない駆動機構によって移動するベース２１の上に固定・載設されている。このため、前述したＸ線発生装置１２（スリット１３を含む）と、このベース２１とを図示しない駆動装置により横方向（Ｚ軸方向：スキャン方向ＳＤ）に移動させることができ、これによりＸ線照射に伴うスキャン動作が行われる。
【0029】
このＸ線検出器１４は、その全体を覆う直方体状のケーシング３１を備え、そのケーシング３１の内部に、図２に示すように、複数のＸ線検出モジュールＭ１～Ｍｍ（ｍは正の整数）（以下、検出モジュール）を一方向のライン状に縦列配置して平面視が細長いＸ線検出器１４Ｌ（以下、ライン検出器と呼ぶ）を備えている。なお、ライン検出器１４Ｌは、ラインと言っても、後述するように、当該検出器１４Ｌを作成したときには、Ｘ線光子の最小検出単位である検出画素は平面視において行方向及び列方向に２次元的に並んだ物理的な画素アレイ構造を有する（図２参照）。ただし、複数のＸ線検出モジュールＭを縦列させることで、検出器全体としては、検出画素の並びの一方（行）の画素数よりも他方（列）の方のそれが多い構成を有する。例えば、「行（横）方向に２０画素」×「列（縦）方向に２０画素×ｍ個」（ｍは２以上の正の整数）のモジュール分の画素を有する。
【0030】
このようなライン検出器１４Ｌとしては、例えば前述した特許文献１～３と同様に、特許公報第４２５１３８６号、国際公開番号ＷＯ２０１２／０８６６４８Ａ１、国際公開番号ＷＯ２０１７／１７０４０８Ａ１に記載のものが挙げられる。このうち、特に、国際公開番号ＷＯ２０１２／０８６６４８Ａ１及び国際公開番号 ＷＯ２０１７／１７０４０８Ａ１は光子計数型のＸ線検出器を例示しており、本実施形態に係るライン検出器１４Ｌも同様に、Ｘ線エネルギーの量を弁別してＸ線透過量を収集できる光子計数型の検出器として構成されている。
【0031】
このライン検出器１４Ｌは、図２に模式的に説明するように、スキャン空間Ｓにおいて、所定のスキャン方向ＳＤに対して所定角度θだけ斜めに配置されている。この斜めの姿勢のまま、Ｘ線発生装置１２（スリット含む）とライン検出器１４Ｌのペアが対象Ｐに対して同期してスキャン方向ＳＤに移動する。つまり、図示しないコンベアベルトに載せられた対象Ｐがスキャン空間Ｓを通過することで、そのような相対的なスキャンが実現される。
【0032】
このため、ライン検出器１４Ｌには、例えば図２に示すように、複数の検出モジュールＭ１～Ｍｍがそれぞれ相互に縦列方向（Ｙ軸方向に対してθだけ傾いたＹ´方向）に所定間隔ＳＰを空けて離散的に配置されている。この所定間隔ＳＰは例えば一画素分（例えば２００μｍ）の幅を有する。
【0033】
各検出モジュールＭ１（～Ｍｍ）が有する、Ｙ軸方向に傾いて配置された２次元の画素群（Ｙ´方向にｎ個（例えば２０個）×それに直交した方向Ｚ´にｎ個（例えば２０個）が与えられる。このため、モジュールＭ１～Ｍｍの相互間に物理的画素ＰＸｄの存在しない所定間隔ＳＰの隙間を有するものの、「縦列方向Ｙ´×その直交方向Ｚ´」に「ｎ個×（ｎ×ｍ）個」の細長い２次元配列の画素ＰＸｄから成る画素群が形成される。
【0034】
したがって、スキャンに伴って、ライン検出器１４Ｌから一定のフレームレートで「ｎ個×（ｎ×ｍ）個」の画素ＰＸｄから成る生のデジタル量のフレームデータが、光子計数型検出として設定されたエネルギーＢＩＮ毎（例えば３つのエネルギーＢＩＮ）に、パラレル・シリアル変換されてコントローラ１５に順次転送される。
【0035】
ここで、上述した斜めの所定角度θは、後述する後処理としての画素サイズの縮小・拡大の演算処理の容易化のためである。具体的には、後述する図４に例示する如く、縮小する検出画素ＰＸＲＳから成る画素群（再構成空間ＳＰＲＳ）において、横方向（行：Ｚ軸方向）に８画素進むときに縦方向（列：Ｙ軸方向）に１画素進むという、１行８列分の画素群の対角線ＤＧを一方向とした直交座標の傾きに設定している。勿論、この角度θは他の値でも良い。例えば、１行４列分、1行８列分、1行１６列分というように、画素群の対角線DGの角度を調整してもよい。この斜め角度（斜めスキャン）の目的は、モジュールＭ１～Ｍｍの相互間に存在する隙間SPに検出画素が無いことによる検出データの不足を補うものであるので、どの角度θにするかについては適宜、選択的に設計できる事項である。
【0036】
以上の構成において、コントローラ１５は、一定フレームレートで転送されてくる生フレームデータを受信し（ステップＳ１）、そのフレームデータの画素、つまり、ライン検出器１４Ｌの物理的な検出画素ＰＸｄを縮小させてより小さいサイズの再構成画素ＰＸＲＳに変換するか、又は、その検出画素ＰＸｄを拡大させてより大きいサイズの再構成画素ＰＸＲＢに変換するか、デフォルト情報又はオペレータとの間のインターラクティブな操作情報に基づいて選択する（ステップＳ２）。
【0037】
この選択ステップＳ２で「画素縮小」が選択された場合、コントローラ１５、具体的にはＣＰＵは、同コントローラ内のメモリの再構成空間ＳＰＲＳに予め設定した「小さい再構成画素サイズＰＸＲＳ（＜ＰＸｄ）に斜め角度θを保った配置のままマッピングする（ステップＳ３）。例えば、図４に示す如く、ライン検出器１４Ｌの検出画素ＰＸｄが２００μｍ×２００μｍのサイズである場合、その小さい再構成画素サイズＰＸＲＳは１００μｍ×１００μｍ、５０μｍ×５０μｍなどである。
【0038】
そこで、コントローラ１５は、各再構成画素ＰＸＲＳの面積を部分的又は全体的に占有する複数の検出画素ＰＸｄをその画素値と共に特定し、それらの情報を用いてサブピクセル法により各再構成画素ＰＸＲＳの画素値を演算し、それを再構成空間ＳＰＲＳの各画素ＰＸＲＳに充足させる（ステップＳ４）。これにより、より小さい画素サイズを持った再構成空間ＳＰＲＳにおけるフレームデータが作成される。
反対に、上述した選択ステップＳ２で「画素拡大」が選択された場合、コントローラ１５、具体的にはＣＰＵは、同コントローラ内のメモリの再構成空間ＳＰＲＢに予め設定した「大きい再構成画素サイズＰＸＲＢ（＞ＰＸｄ）に斜め角度θを保った配置のままマッピングする（ステップＳ５）。例えば、図５に示す如く、ライン検出器１４Ｌの検出画素ＰＸｄが２００μｍ×２００μｍのサイズである場合、その大きい再構成画素サイズＰＸＲＢは３００μｍ×３００μｍ、４００μｍ×４００μｍなどである。この場合、とくに、検出画素ＰＸｄの縦横サイズをＮとし、計数をｋ（1を超える正の数）としたときに、再構成画素サイズＰＸＲＢの「サイズ＝ｋ・Ｎ＋１／２」に設定し、目的するサイズｋ・Ｎの周辺のマージンを持たせることが望ましい。マージン量「１／２」は勿論、他の値でもよい。
反対に、上述した選択ステップＳ２で「画素拡大」が選択された場合、コントローラ１５、具体的にはＣＰＵは、同コントローラ内のメモリの再構成空間ＳＰＲＢに予め設定した「大きい再構成画素サイズＰＸＲＢ（＞ＰＸｄ）に斜め角度θを保った配置のままマッピングする（ステップＳ５）。例えば、図５に示す如く、ライン検出器１４Ｌの検出画素ＰＸｄが２００μｍ×２００μｍのサイズである場合、その大きい再構成画素サイズＰＸＲＢは３００μｍ×３００μｍ、４００μｍ×４００μｍなどである。この場合、とくに、検出画素ＰＸｄの縦横サイズをＮとし、計数をｋ（1を超える正の数）としたときに、再構成画素サイズＰＸＲＢの「サイズ＝ｋ・Ｎ＋１／２」に設定し、目的するサイズｋ・Ｎの周辺のマージンを持たせることが望ましい。マージン量「１／２」は勿論、他の値でもよい。
【0039】
次いで、コントローラ１５は、各再構成画素ＰＸＲＢの面積を部分的に占有する複数の検出画素ＰＸｄをその画素値と共に特定し、それらの情報を用いてサブピクセル法により各再構成画素ＰＸＲＢの画素値を演算し、それを再構成空間ＳＰＲＢの各画素ＰＸＲＢに充足させる（ステップＳ６）。これにより、より大きい画素サイズを持った再構成空間ＳＰＲＢにおけるフレームデータが作成される。
【0040】
このようにステップＳ４又はＳ６で縮小処理又は拡大処理された再構成空間のフレームデータはその都度、又は一定のタイミングで読み出されて、コントローラ１５内の又は別体のデータプロセッサに出力される（ステップＳ７）。さらに、そのデータプロセッサにより、それらのサイズ変換されたフレームレート毎であって、Ｘ線エネルギーＢＩＮ毎のＸ線光子の計数値を反映させたフレームデータが処理される（ステップＳ８）。この処理には、透過像としての画像処理のほか、対象Ｐの検査部位にある物質の種類や性状などを特定する、所謂、物質同定なの処理も含まれる。
【0041】
＜作用効果＞
本実施形態によれば、Ｘ線光子数に基づくＸ線エネルギーＢＩＮ毎の検出データの処理過程において、検出画素ＰＸｄのサイズを持つフレームデータを、所望のサイズの画素から成る再構成空間に直接的にマッピングして、そのまま画素サイズを縮小・拡大したフレームデータに変換している。
本実施形態によれば、Ｘ線光子数に基づくＸ線エネルギーＢＩＮ毎の検出データの処理過程において、検出画素ＰＸｄのサイズを持つフレームデータを、所望のサイズの画素から成る再構成空間に直接的にマッピングして、そのまま画素サイズを縮小・拡大したフレームデータに変換している。
【0042】
この直接マッピングによって、従来多く知られている斜めの直交座標系からスキャン方向を一軸とする直交座標系に置き換える複雑な手間を省き、演算処理量や演算時間を短縮できる。
【0043】
さらに、画素サイズの縮小・変換を後処理で行うことができるので、検出画素ＰＸｄを、より小さな画素サイズとして形成したり、より大きな画素サイズとして形成したりした検出器画素構造と同等の画素サイズのフレームデータを得ることができる。したがって、ある一定サイズの画素を検出器１４Ｌに持たせばおけば、後処理で画素サイズ変換ができるので、用途によって異なる画素サイズの検出器を何種類も用意しなければならないという状況も著しく減る。つまり、検出器１４Ｌの汎用性を高めることができ、装置トータルの製造コスト低減、市場へのアピール力アップにも貢献できる。
【0044】
また、画素サイズを縮小させた場合、フレームデータの解像度が向上して、より精細な画像生成や物質同定に寄与する。他方、画素サイズを拡大させた場合、一種のデータ圧縮法になり、メモリ容量を減らせるばかりか、画素値の平均化効果によってデジタルっぽさを通常の圧縮法よりも抑えられるとともに、統計ノイズを相対的に減らすことができる。画像サイズを縮小させるか拡大するかということは、アプリケーションの種類のみならず、診たい項目、検査したい項目等に応じて適宜、選択可能である。
なお、上述したコントローラ１５の図３に示す処理において、ステップＳ２の処理は省略し、最初からステップＳ３又はＳ５を処理するスキームに変更してもよい。つまり、選択ステップを省いて、デフォルトによって画素サイズの縮小又は拡大をアプリケーションに応じて予め設定させてもよい。
なお、上述したコントローラ１５の図３に示す処理において、ステップＳ２の処理は省略し、最初からステップＳ３又はＳ５を処理するスキームに変更してもよい。つまり、選択ステップを省いて、デフォルトによって画素サイズの縮小又は拡大をアプリケーションに応じて予め設定させてもよい。
【0045】
本発明においては、例えば現状のＸ線フラッパネル検出器が抱える課題を、スキャノグラム、つまりトモシンセシス（非破壊検査ではラミノグラフィということが多い）又は断層効果を伴わない撮影において、再構成空間の画素サイズ、スキャンに用いる縦長検出器（スキャンと直交する方向が長い）に一定の傾き角度を設定し、単位時間当たりの撮影フレーム数を最適化することで、下記のような課題を解決する。
(１)スキャノグラムにすることで、通常のフラットパネルより圧倒的に被写体からの散乱線を減らすことが出来る。特に光子計数型検出器の場合、物質同定を精度よく行うためには、散乱線を精度良く推定あるいは除去する必要があるため重要である。
(２)スキャノグラムにすることで、視野サイズをスキャン方向に加減できるために、撮影に必要な領域のみＸ線を照射すれば良い。あるいは視野サイズの拡大が容易。
(３)検出器のピクセルサイズより、任意に小さい、あるいは大きい再構成面のピクセルサイズに変更出来、解像度を撮影後の処理で変えることが出来るあるいはデータ量を制御できる。例えばマンモグラフィに適用する場合、悪性腫瘤を観察する場合、再構成を例えば２００μｍ程度の画素で再構成して、微小石灰化が疑われる部位では、精査のため再構成を２５～５０ｍ程度の画素で行うなどの工夫が出来る。
(４)検出器のピクセルサイズが大きいにも係わらず、解像度の高い画像が得られるために、フラットパネルより大幅にＸ線量を減らすことが可能。つまり一画素が２００μｍと大きな画素なので、入射光子数が例えば５０μｍ画素の４倍にも関わらず、５０μｍ画素に近い解像度が得られ、かつ統計量は２００μｍ画素で撮影した状態である。
(５)画像上領域を設定し、再構成面のピクセルサイズを指定することで、全体を見るスクリーニングと、関心領域を設定し異常のある部分を高解像度に精査するソフトウエアで実現できる。
(６)光子計数型検出器を想定した場合、大きな画素（例えば２００μｍ画素）でスキャノグラムにすることで、解像度の更に高いエリア検出器として、フラッパネルに相当する画像の撮影が可能である。光子計数型検出器の場合、特に直接変換型の検出素子を使い、画素を２００μｍより小さくしていくとチャージシェアリングが発生し、本来のエネルギー情報が隣接画素にまたがり検出され、正確なエネルギー情報の抽出には、隣接画素との出力の合算が伴い、回路ボリュームは大きくなる。そのために消費電力も極端に増加し現実的でない解決になる。その意味で２００ｕｍは明らかに実装が容易で、消費電力も抑えられ、チャージシェアリングなどの実装の問題もない。
(７)更にスキャノグラムで実現することで、検出器の面積が小さくなるためにコストを安くできる。一般的に光子計数型検出器が例え、フラットパネルとして実装できたとして、コストが非常に割高で、市場投入が難しい、また技術的にも難易度が非常に高い。
したがって、本実施形態に係るＸ線検査システム１１は、機能的にＸ線撮影装置を搭載している。このＸ線撮影装置は、その骨子として、
Ｘ線を発生させるＸ線発生装置と、
このＸ線発生装置から発生され、対象物を透過してきた前記Ｘ線を入射させる２次元配列の、各画素サイズが「Ｎ（μｍ） × Ｍ（μｍ）」の複数の画素を備えたＸ線検出器と、を備え、
前記Ｘ線検出器は、前記２次元配列の複数の画素を所定のスキャン方向に対して所定角度だけ傾けて配置され、
前記Ｘ線発生装置又は前記Ｘ線検出器の少なくとも一方と、前記対象物とを相対的に前記スキャン方向に移動させるとともに、当該移動中に所定周期で前記複数の画素それぞれが検出した前記Ｘ線の量を電気量の原フレームデータとして読み出すように構成されている。さらに、このＸ線撮影装置は、前記２次元配列の前記各画素から出力された前記所定周期毎の複数の前記原フレームデータを、各画素サイズが「Ｎ’μｍ × Ｍ’μｍ（Ｎ≠Ｎ’，Ｍ≠Ｍ）」を有し、前記スキャン方向を一軸とする直交座標系を成す再構成空間に直接マッピングするマッピング手段と、前記再構成空間上で、前記複数の前記原フレームデータをスキャノグラム法で再構成する再構成手段と、を備える。
(１)スキャノグラムにすることで、通常のフラットパネルより圧倒的に被写体からの散乱線を減らすことが出来る。特に光子計数型検出器の場合、物質同定を精度よく行うためには、散乱線を精度良く推定あるいは除去する必要があるため重要である。
(２)スキャノグラムにすることで、視野サイズをスキャン方向に加減できるために、撮影に必要な領域のみＸ線を照射すれば良い。あるいは視野サイズの拡大が容易。
(３)検出器のピクセルサイズより、任意に小さい、あるいは大きい再構成面のピクセルサイズに変更出来、解像度を撮影後の処理で変えることが出来るあるいはデータ量を制御できる。例えばマンモグラフィに適用する場合、悪性腫瘤を観察する場合、再構成を例えば２００μｍ程度の画素で再構成して、微小石灰化が疑われる部位では、精査のため再構成を２５～５０ｍ程度の画素で行うなどの工夫が出来る。
(４)検出器のピクセルサイズが大きいにも係わらず、解像度の高い画像が得られるために、フラットパネルより大幅にＸ線量を減らすことが可能。つまり一画素が２００μｍと大きな画素なので、入射光子数が例えば５０μｍ画素の４倍にも関わらず、５０μｍ画素に近い解像度が得られ、かつ統計量は２００μｍ画素で撮影した状態である。
(５)画像上領域を設定し、再構成面のピクセルサイズを指定することで、全体を見るスクリーニングと、関心領域を設定し異常のある部分を高解像度に精査するソフトウエアで実現できる。
(６)光子計数型検出器を想定した場合、大きな画素（例えば２００μｍ画素）でスキャノグラムにすることで、解像度の更に高いエリア検出器として、フラッパネルに相当する画像の撮影が可能である。光子計数型検出器の場合、特に直接変換型の検出素子を使い、画素を２００μｍより小さくしていくとチャージシェアリングが発生し、本来のエネルギー情報が隣接画素にまたがり検出され、正確なエネルギー情報の抽出には、隣接画素との出力の合算が伴い、回路ボリュームは大きくなる。そのために消費電力も極端に増加し現実的でない解決になる。その意味で２００ｕｍは明らかに実装が容易で、消費電力も抑えられ、チャージシェアリングなどの実装の問題もない。
(７)更にスキャノグラムで実現することで、検出器の面積が小さくなるためにコストを安くできる。一般的に光子計数型検出器が例え、フラットパネルとして実装できたとして、コストが非常に割高で、市場投入が難しい、また技術的にも難易度が非常に高い。
したがって、本実施形態に係るＸ線検査システム１１は、機能的にＸ線撮影装置を搭載している。このＸ線撮影装置は、その骨子として、
Ｘ線を発生させるＸ線発生装置と、
このＸ線発生装置から発生され、対象物を透過してきた前記Ｘ線を入射させる２次元配列の、各画素サイズが「Ｎ（μｍ） × Ｍ（μｍ）」の複数の画素を備えたＸ線検出器と、を備え、
前記Ｘ線検出器は、前記２次元配列の複数の画素を所定のスキャン方向に対して所定角度だけ傾けて配置され、
前記Ｘ線発生装置又は前記Ｘ線検出器の少なくとも一方と、前記対象物とを相対的に前記スキャン方向に移動させるとともに、当該移動中に所定周期で前記複数の画素それぞれが検出した前記Ｘ線の量を電気量の原フレームデータとして読み出すように構成されている。さらに、このＸ線撮影装置は、前記２次元配列の前記各画素から出力された前記所定周期毎の複数の前記原フレームデータを、各画素サイズが「Ｎ’μｍ × Ｍ’μｍ（Ｎ≠Ｎ’，Ｍ≠Ｍ）」を有し、前記スキャン方向を一軸とする直交座標系を成す再構成空間に直接マッピングするマッピング手段と、前記再構成空間上で、前記複数の前記原フレームデータをスキャノグラム法で再構成する再構成手段と、を備える。
【0046】
一例として、上述の構成において、前記再構成空間の画素サイズ「Ｎ’μｍ × Ｍ’μｍ」を、前記Ｘ線検出器の画素サイズ「Ｎ（μｍ） × Ｍ（μｍ）」に対して、Ｎ＞Ｎ’，Ｍ＞Ｍの大小関係、又は、Ｎ＜Ｎ’，Ｍ＜Ｍの大小関係の何れかを選択可能な設定手段を備える。
【0047】
ここで、前記Ｘ線検出器の画素サイズ「Ｎ（μｍ） × Ｍ（μｍ）」と前記再構成空間の画素サイズ「Ｎ’μｍ × Ｍ’μｍ」は、Ｎ＞Ｎ’，Ｍ＞Ｍの関係があるか、または、Ｎ＜Ｎ’，Ｍ＜Ｍの関係がある。
【0048】
また、一例として、前記Ｘ線検出器が傾けられる前記所定角度は、前記スキャン方向を、前記直交座標系における前記スキャン方向の画素数をＡ・Ｎ個（Ａは正の整数）にとり、かつ、前記スキャン方向に直交する方向の画素数をＢ・Ｍ（Ｂは正の整数）にとったときの三角形が形成する対角線の方向に一致させる角度であってもよい。この場合、Ａ＝４，Ｂ＝１であってもよいし、Ａ＝８，Ｂ＝１であってもよい。
【0049】
更に、好適には、前記Ｘ線検出器は、前記Ｘ線の光子の数を当該Ｘ線の量として計数するように構成した光子計数型検出器である。この場合、前記Ｘ線検出器は、前記Ｘ線を直接、前記原フレームデータとして検出する直接変換型の検出器であってもよいし、前記Ｘ線を光信号に変換し、当該光信号を前記原フレームデータとして検出する間接変換型の検出器であってもよい。また、前記Ｘ線検出器は、前記Ｘ線を一定時間、積分して積分値を当該Ｘ線の量として検出する積分型検出器であることもある。
【0050】
さらに、また前記再構成手段により再構成された画像の一部に関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記関心領域の分の、前記再構成に用いられた前記原フレームデータを特定する特定手段と、前記特定手段により特定された前記原フレームデータを、前記画素サイズ「Ｎ’μｍ × Ｍ’μｍ」とは異なる画素サイズで再度、再構成する再再構成手段と、を備えることも望ましい。
【0051】
このようなＸ線撮影装置は人体の口腔内を撮影する口内撮影スキャナーとしてもよいし、人体の乳房を撮影するマンモグラフィ撮影スキャナーであってもよい。前記Ｘ線撮影装置は人体の胸部を撮影する胸部撮影スキャナーや、体の全身の骨を対象部位とした整形撮影スキャナーであってもよい。
【0052】
前記Ｘ線撮影装置は在宅医療で使用可能な可搬型スキャナーとしても構築できるし、インライン型ラインスキャンナーであることを特徴とした非破壊検査用の装置としても構築できる。
【0053】
なお、本願発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、従来知られている構成と組み合わせて、本願の要旨を逸脱しない範囲で適宜実施できる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】