特許 7207856 ＣＴ撮影装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-10

(45)【発行日】2023-01-18

(54)【発明の名称】ＣＴ撮影装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/046 20180101AFI20230111BHJP

   A61B 6/03 20060101ALI20230111BHJP

【ＦＩ】

G01N23/046

A61B6/03 350J

A61B6/03 373

A61B6/03 320K

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018044051

(22)【出願日】2018-03-12

(65)【公開番号】P2019158502

(43)【公開日】2019-09-19

【審査請求日】2021-02-10

(73)【特許権者】

【識別番号】391017540

【氏名又は名称】東芝ＩＴコントロールシステム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(72)【発明者】

【氏名】井上 隆一

(72)【発明者】

【氏名】長野 雅実

(72)【発明者】

【氏名】大門 弘典

【審査官】嶋田 行志

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１０／０６１８１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１０－０３３５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２７６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５１３７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０９７４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０８２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００１－５２１８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６０６７３４２（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２８９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】KIMURA, S. et al.，A convolution/superposition method using primary and scatter dose kernels formed for energy bins of X-ray spectra reconstructed as a function of off-axis distance: comparison of calculated and measured 10-MV X-ray doses in thorax-like phantoms，Radiol. Phys. Technol.，日本，2011年06月22日，Vol. 4，pp. 216-224，doi:10.1007/s12194-011-0124-3

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２３／００－Ｇ０１Ｎ ２３／２２７６

Ａ６１Ｂ ６／００－Ａ６１Ｂ ６／１４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射線ビームを照射する放射線源と、
開口を有し、前記開口で前記放射線ビームを通過させるとともに、前記開口からはみ出た部分を遮蔽することにより前記放射線ビームの形状を整形する遮蔽材と、
前記放射線ビームの照射範囲に位置し、被検体を載置可能なステージと、
前記ステージを挟んで前記放射線源とは反対側に位置し、前記被検体を透過した放射線を検出する検出器と、
前記検出器の検出結果である透過データから前記被検体の断面像を再構成する処理装置と、
前記断面像を表示する表示部と、
前記遮蔽材の位置を、前記放射線源と前記検出器の間を前記放射線ビームの光軸方向に沿って移動させる移動機構と、
を備え、
前記処理装置は、
前記遮蔽材の開口幅及び配置位置に基づいて前記透過データをビームハードニング補正する補正部と、
前記補正部により補正された前記透過データから前記断面像を再構成する再構成部と、
を有し、
前記補正部は、
前記遮蔽材の開口幅及び配置位置と前記放射線ビームのエネルギースペクトルとが対応したデータベースが記憶された記憶部を有し、
前記データベースを参照し、前記開口幅及び配置位置に対応する前記エネルギースペクトルに基づいてビームハードニング補正し、
前記遮蔽材は、前記放射線源と前記ステージとの間又は前記ステージと前記検出器との間に配置され、且つ複数の遮蔽板により構成されており、
前記移動機構には、前記複数の遮蔽板と連結されたスライダが設けられており、当該スライダが前記放射線ビームの光軸方向に沿って前記複数の遮蔽板を一括して移動させ、
前記データベースは、前記遮蔽材の開口幅及び配置位置と前記エネルギースペクトルとが対応付けられていること、
を特徴とするＣＴ撮影装置。

【請求項2】

前記遮蔽材は、前記開口が拡がる平面が前記放射線ビームの光軸に直交するように設けられ、
前記データベースは、前記開口が拡がる平面上の直交する二方向の開口幅と前記エネルギースペクトルとが対応付けられていること、
を特徴とする請求項１記載のＣＴ撮影装置。

【請求項3】

前記データベースは、前記開口幅と、前記放射線ビームを減衰させるフィルタの有無と、前記エネルギースペクトルとが対応付けられていること、
を特徴とする請求項１又は２記載のＣＴ撮影装置。

【請求項4】

前記データベースは、前記開口幅と、散乱線を減衰させるグリッドの有無と、前記エネルギースペクトルとが対応付けられていること、
を特徴とする請求項１～３の何れか記載のＣＴ撮影装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ＣＴ撮影装置に関する。

【背景技術】

【0002】

今日、小型電子部品等を高分解能で検査するための産業用のＣＴ撮影装置が広く使用されている。このＣＴ撮影装置は、放射線源と、放射線源の放射線ビームを２次元の分解能で検出する検出器が対向して配置される。この検出器は、この放射線ビーム中の被検体の透過データを検出する。断面像を撮影する場合は、回転テーブル上の被検体を１回転させながら多数の透過データを検出する。

【0003】

上記のようなＣＴ撮影装置では、被検体内での散乱線の発生を抑制するために、放射線源から射出される放射線ビームの形状を整形する遮蔽材が用いられている。すなわち、遮蔽材は、開口を有し、開口より径の大きい放射線ビームを遮蔽材に照射し、当該開口から放射線ビームの中心部分を通過させるとともに、放射線ビームの当該開口からはみ出た部分を遮蔽材により遮蔽することで放射線ビームの形状を整形する。

【0004】

また、ＣＴ撮影装置に用いられる放射線源は、単一スペクトルではなく多スペクトルを有する。すなわち、当該放射線源から照射される放射線は、様々なエネルギーを有する光子で構成されており、エネルギーが高いほど減衰しにくいという性質を有する。この性質により、放射線が物質を透過する際、低エネルギーの放射線がより多く減衰するため、高エネルギーの放射線がより多く残り、物質を透過した放射線のエネルギースペクトルはエネルギーの高い部分が相対的に大きくなる。この現象を線質硬化又はビームハードニングという。このビームハードニングにより、得られた断面像にアーチファクトが発生するという問題があった。この問題は、物質を透過する放射線の透過経路が長いほど顕著に発生する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１５－２２８９１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来から、ビームハードニング補正をする手法としては、ファントムの撮影による手法と、計算による手法とが知られている。ファントムによる撮影は、被検体と同じ材質からなるファントムを、実際の撮影条件と同じ条件で撮影してビームハードニングの補正量を予め取得し、当該補正量に基づいてビームハードニング補正する手法である。しかし、この手法は、撮影条件に変更があると、その度にビームハードニングの補正量の取得をやり直さなければならず、非常に時間と手間がかかる。

【0007】

一方、計算による手法は、放射線が透過する被検体の材質を考慮して放射線の減弱を計算し、その結果を用いてビームハードニング補正をする手法である。しかし、撮影条件とビームハードニング補正との因果関係が完全に解明されているとは言いがたい。

【0008】

本実施形態は、上述の課題を解決すべく、ファントムの撮影を不要としつつも、被検体の精度の高い断面像を得ることのできるＣＴ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】

【0009】

本発明者は、鋭意研究の結果、少なくとも遮蔽材の開口幅とビームハードニング補正との間に因果関係があることを見出した。すなわち、散乱線を抑制するための遮蔽材により、放射線源から照射された放射線ビームのエネルギースペクトルに歪みが生じること、及びこの歪みが遮蔽材の開口幅に応じて異なることから、被検体の断面像の精度を低下させていることを見出した。

【0010】

本実施形態に係るＣＴ撮影装置は、この知見に基づき得られたものであり、上記の目的を達成するために、本実施形態に係るＣＴ撮影装置は、放射線ビームを照射する放射線源と、開口を有し、前記開口で前記放射線ビームを通過させるとともに、前記開口からはみ出た部分を遮蔽することにより前記放射線ビームの形状を整形する遮蔽材と、前記放射線ビームの照射範囲に位置し、被検体を載置可能なステージと、前記ステージを挟んで前記放射線源とは反対側に位置し、前記被検体を透過した放射線を検出する検出器と、前記検出器の検出結果である透過データから前記被検体の断面像を再構成する処理装置と、前記断面像を表示する表示部と、前記遮蔽材の位置を、前記放射線源と前記検出器の間を前記放射線ビームの光軸方向に沿って移動させる移動機構と、を備え、前記処理装置は、前記遮蔽材の開口幅及び配置位置に基づいて前記透過データをビームハードニング補正する補正部と、前記補正部により補正された前記透過データから前記断面像を再構成する再構成部と、を有し、前記補正部は、前記遮蔽材の開口幅及び配置位置と前記放射線ビームのエネルギースペクトルとが対応したデータベースが記憶された記憶部を有し、前記データベースを参照し、前記開口幅及び配置位置に対応する前記エネルギースペクトルに基づいてビームハードニング補正し、前記遮蔽材は、前記放射線源と前記ステージとの間又は前記ステージと前記検出器との間に配置され、且つ複数の遮蔽板により構成されており、前記移動機構には、前記複数の遮蔽板と連結されたスライダが設けられており、当該スライダが前記放射線ビームの光軸方向に沿って前記複数の遮蔽板を一括して移動させ、前記データベースは、前記遮蔽材の開口幅及び配置位置と前記エネルギースペクトルとが対応付けられていること、を特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係るＣＴ撮影装置の構成の一例を示す図である。

【図2】画像処理部の機能ブロック図である。

【図3】遮蔽材の開口幅と放射線のエネルギースペクトルとが対応したデータベースを示す図である。

【図4】実施形態に係るＣＴ撮影装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【図5】実施形態に係るＣＴ撮影装置の作用の一例を示す図である。（ａ）は、放射線が遮蔽材の開口縁でエネルギー毎に異なる角度で反射する態様を示し、（ｂ）は、放射線が遮蔽材の開口縁でエネルギー毎に同角度で反射する態様を示し、（ｃ）は、放射線が遮蔽材の開口縁でエネルギー毎に反射し又は吸収される態様を示す。

【図6】実施形態の変形例２に係る遮蔽材の構成を示す図である。

【図7】実施形態の変形例３に係るＣＴ撮影装置の構成を示す図である。

【図8】実施形態の変形例４に係るＣＴ撮影装置の構成を示す図である。

【図9】実施形態の変形例５に係るＣＴ撮影装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（実施形態）
以下、実施形態に係るＣＴ撮影装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

【0013】

（構成）
図１は、本実施形態に係るＣＴ撮影装置１の構成の一例を示す図である。ＣＴ撮影装置１は、被検体１００周りに当該被検体１００を透過するビームを照射し、複数ビュー数の透過データからボリュームデータを作成し、更にボリュームデータから被検体１００の断面像を作成することで、断面像により被検体１００の非破壊検査に供する装置である。透過データは、被検体１００の透過過程で減弱したビーム強度の二次元分布データである。ボリュームデータは、空気及び水等の基準に対して被検体１００の組織密度を相対的に表現したＣＴ値の３次元分布である。断面像は、被検体１００の断面の画像である。

【0014】

このＣＴ撮影装置１は、放射線源２、遮蔽材３、ステージ４、検出器５、回転機構６、移動機構７、処理装置８、入力部９、及び表示部１０を備える。

【0015】

放射線源２は、被検体１００を透過するビームとして放射線ビーム２１を照射する。放射線ビーム２１は、放射線源２の焦点Ｆを頂点とし、ファン角及びコーン角を有して円錐状又は角錐状に拡がる放射線の束である。この放射線は、単一のエネルギーではなく、様々なエネルギーを有する。この放射線源２は、例えば、反射型又は透過型のＸ線管である。Ｘ線管は、フィラメント側の陰極とターゲット側の陽極とを対向に配置し、電圧を印加する。そうすると、フィラメントから電子が放出され、電子はターゲットに向かって加速し、ターゲットに衝突する。この衝突時に、Ｘ線が放射される。尚、被検体１００を透過するビームとしては、Ｘ線に限らない。放射線源２は、被検体１００を透過するビームとして、例えば、γ線、マイクロ波などを照射するようにしてもよい。

【0016】

遮蔽材３は、放射線ビーム２１の形状を整形する板状部材であり、この遮蔽材３を経ることにより放射線ビーム２１はファン角及びコーン角を有する角錐状に整形される。この遮蔽材３は、例えばタングステンからなる。具体的には、遮蔽材３は、開口３１を有し、開口３１で放射線ビーム２１を通過させるとともに、開口３１からはみ出た放射線ビーム２１の部分を遮蔽することにより、放射線ビーム２１の形状を整形する。ここでは、遮蔽材３は、放射線源２とステージ４との間に設けられ、二枚の遮蔽板３２により構成される。開口３１は、例えば、二枚の遮蔽板３２間のスリットである。以下では、開口３１の幅を開口幅ともいう。

【0017】

ステージ４は、被検体１００の載置台である。このステージ４は、被検体１００を載置する載置面を有し、載置面が放射線ビーム２１の光軸ＣＬと平行に拡がり、載置面の上方を放射線ビーム２１の光軸ＣＬが通過するように延在する。即ち、ステージ４は、被検体１００を放射線ビーム２１の照射範囲に位置させる。

【0018】

検出器５は、放射線源２の焦点Ｆと対向して配置され、ステージ４を挟んで放射線源２とは反対側に位置する。この検出器５は、被検体１００を透過した放射線ビーム２１を検出して被検体１００の透過データを出力する。検出器５は、イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）とカメラにより構成される。また、検出器５は、例えば、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）であってもよい。

【0019】

回転機構６は、ステージ４の下方に設けられ、ステージ４の載置面と直交する回転軸周りで回転させる。この回転機構６は、例えば、モータとシャフトを有する。シャフトは、回転軸と一致して延び、ステージ４を軸支し、モータの回転によりシャフトを回転軸周りに回転させる。この回転機構６は、被検体１００に放射線ビーム２１を照射している間、回転軸を中心に、ステージ４を３６０度回転させる。

【0020】

尚、回転機構６はステージ４を３６０度、即ち、１回転させたが、これに限定されない。１回転より回転角の小さいハーフスキャンでもよいし、１回転より回転角の大きいオーバースキャンでもよい。また、回転機構６を用いて被検体１００を回転させているが、これに限定するものではない。放射線源２及び検出器５を回転軸周りで回転させることで被検体１００を撮影してもよい。

【0021】

移動機構７は、ステージ４を直線移動及び昇降させる。直線移動方向はＸ軸方向及びＹ軸方向である。Ｘ軸方向は、ステージ４の載置面に沿う一方向である。ここでは、Ｘ軸方向は、放射線ビーム２１の光軸ＣＬに沿った方向であり、放射線源２に接近又は離隔する方向である。Ｙ軸方向は、ステージ４の載置面に沿い、Ｘ軸方向と直交する方向である。昇降方向はＺ軸方向である。Ｚ軸方向は、ステージ４の載置面と直交する高さ方向である。

【0022】

移動機構７は、例えばボールネジ機構である。ボールネジ機構は、位置固定のモータと、ネジが切られてモータにより回転するシャフトと、シャフトと螺合してステージ４と連結されたスライダとで構成される。移動機構７は、Ｘ軸方向にシャフトが延びるボールネジ機構、Ｙ軸方向にシャフトが延びるボールネジ機構、及びＺ軸方向にシャフトが延びるボールネジ機構を有する。

【0023】

処理装置８は、ＣＴ撮影装置１の各部を制御する。処理装置８は、機構制御部８１、放射線源制御部８２、画像処理部８３を備え、放射線ビーム２１を制御し、ステージ４の位置及び動作を制御し、検出器５で得た透過データを補正し、被検体１００の断面像を作成する。この処理装置８は、所謂コンピュータ及び当該コンピュータと信号線で接続されたドライバ回路であり、コンピュータ部分はＣＰＵ、ＨＤＤ又はＳＳＤといったストレージ、ＲＡＭで構成される。ストレージはプログラムを記憶し、ＲＡＭはプログラムが展開され、またデータが一時的に記憶され、ＣＰＵはプログラムを処理し、ドライバ回路は、例えばモータドライバであり、ＣＰＵの処理結果に従って各部に電力を供給する。

【0024】

すなわち、機構制御部８１は、ＣＰＵ及びドライバ回路を含み構成され、回転機構６及び移動機構７を制御する。典型的には、ＣＰＵにより、オペレータの指示に基づいてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の移動量又はＺ軸周りの回転量を算出し、当該移動量又は回転量に応じた制御信号を生成し、この制御信号に基づいてドライバ回路により回転機構６又は移動機構７のモータを駆動させる。

【0025】

オペレータの指示は、入力部９により行う。処理装置８には、入力部９が接続されている。入力部９は、マウス、キーボード、操作ボタン、タッチパネル等により構成されており、オペレータから各方向の移動量及び回転量又はビュー数、積分時間の入力を受け付け、機構制御部８１に出力する。

【0026】

放射線源制御部８２は、ＣＰＵ及びドライバ回路を含み構成され、入力部９を介して放射線源２の管電圧、管電流等を制御し、放射線ビーム２１を制御する。

【0027】

画像処理部８３は、ＣＰＵ及びストレージを含み構成され、検出器５の検出結果である透過データから被検体１００の断面像を再構成する。この画像処理部８３は、図２に示すように、補正部８３ａ、再構成部８３ｂを有する。

【0028】

補正部８３ａは、検出器５により得た透過データを、遮蔽材３の開口幅に基づいてビームハードニング補正する。ビームハードニングとは、物質の透過によって放射線の線質が変化することにより線減弱係数に線形性が失われて非線形化する現象であり、ビームハードニング補正は、この非線形化した線減弱係数が線形になるようにする補正である。

【0029】

この補正部８３ａは、記憶部８３１を有する。記憶部８３１は、ＨＤＤ又はＳＤＤなどのストレージで構成されており、図３に示すように、遮蔽材３の開口幅と放射線のエネルギースペクトルとが対応したデータベースＤＢが記憶されている。補正部８３ａは、データベースＤＢを参照し、遮蔽材３の開口幅に対応するエネルギースペクトルに基づいて、検出器５で得た透過データをビームハードニング補正し、補正された透過データ（以下、補正済透過データともいう。）を生成する。補正部８３ａは、被検体１００が３６０度から撮影され、検出器５が検出した各角度の透過データをそれぞれビームハードニング補正する。このエネルギースペクトルは、放射線源２が出力して遮蔽材３を経た放射線ビーム２１の放射線強度の初期値Ｉ_０であり、ビームハードニング補正において放射線の減衰を計算するために用いられる。放射線の減衰は、初期値Ｉ_０と被検体１００の透過経路ｓに沿った線減弱係数μ（ｓ）の線積分を用いて周知の方法で計算することができる。

【0030】

尚、このエネルギースペクトルは、遮蔽材３により整形された放射線ビーム２１を、被検体１００を透過させずに測定したものである。このエネルギースペクトルは、ＣｄＴｅ半導体検出器などの半導体検出器により、放射線を構成する光子のエネルギーを電子又は正孔の電荷量に変換するとともに、アンプにより当該電荷量に比例した電圧パルスに変換し、異なる閾値が設定された複数のコンパレータによってエネルギー弁別し、弁別したエネルギー毎にカウンタで光子の数をカウントして測定することができる。この測定を遮蔽材３の開口幅毎に予め行い、測定したエネルギースペクトルと開口幅とを対応させてデータベースＤＢとし、記憶部８３１に記憶させる。

【0031】

再構成部８３ｂは、補正部８３ａにより得られた補正済透過データから被検体１００の断面像を再構成する。すなわち、再構成部８３ｂは、各角度の補正済透過データからボリュームデータを生成し、ボリュームデータから被検体１００の断面に対応するＣＴ値を抽出し、被検体１００の断面像を再構成する。再構成部８３ｂは、ＦｅｌｄＫａｍｐのフィルタ補正逆投影法又はＡＲＴ（Algebraic Reconstruction Technique）の逐次近似法などを使用する。

【0032】

入力部９は、撮影条件の設定、撮影の開始、被検体１００の断面像の表示などのオペレータの操作を受け付ける。撮影条件としては、例えば、放射線源２の管電圧、管電流、遮蔽材３の開口幅、放射線源２の焦点Ｆと検出器５との距離、放射線源２の焦点Ｆから回転機構６の回転軸までの距離、回転機構６の回転軸周りの回転角、ビュー数、積分時間が挙げられる。なお、ビュー数は、回転中の透過データの収集数である。積分時間は、１透過データを検出する時間である。

【0033】

表示部１０は、処置装置８に接続されており、被検体１００の断面像を表示する。表示部１０は、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイである。

【0034】

上記の構成を有するＣＴ撮影装置１の動作を、図４を用いて説明する。図４は、実施形態に係るＣＴ撮影装置１の動作の一例を示すフローチャートである。

【0035】

図４に示すように、入力部９により、遮蔽材３の開口幅を含めた撮影条件の設定を受け付け（ステップＳ０１）、オペレータからの撮影指示を受け付ける（ステップＳ０２）。そして、ＣＴ撮影装置１は、ステージ４上の被検体１００の撮影を実行する（ステップＳ０３）。すなわち、放射線源２により放射線ビーム２１を射出させ、回転機構６によりステージ４上の被検体１００を回転させながら、検出器５により被検体１００を透過した放射線を検出し、各回転角での透過データを取得する。

【0036】

そして、補正部８３ａは、データベースＤＢを参照し、入力された遮蔽材３の開口幅に対応する放射線のエネルギースペクトルを記憶部８３１から読み出し（ステップＳ０４）、当該エネルギースペクトルに基づいて透過データをビームハードニング補正し（ステップＳ０５）、補正済透過データを生成する。

【0037】

さらに、再構成部８３ｂにより、補正済透過データからボリュームデータを作成し、当該ボリュームデータから被検体１００の断面像を再構成する（ステップＳ０６）。そして、再構成部８３ｂにより得られた断面像を表示部１０の表示画面に表示する（ステップＳ０７）。

【0038】

（作用）
実施形態に係るＣＴ撮影装置１の作用を、図５を用いて説明する。上記の通り、ＣＴ撮影装置１は、開口３１を有する遮蔽材３を備えている。この遮蔽材３により、放射線ビーム２１が撮影対象としたい撮影断層面以外の経路において被検体１００を透過することにより発生する散乱線を抑制することができる。

【0039】

その一方で、本発明者の鋭意研究により、散乱線を抑制するための遮蔽材３により、放射線源２から照射された放射線ビーム２１のエネルギースペクトルに歪みが生じること、及びこの歪みが遮蔽材３の開口３１の幅に応じて異なることから、被検体１００の断面像の精度を低下させていることを見出した。

【0040】

このエネルギースペクトルの歪みは、図５に示すように、遮蔽材３の開口３１の縁（以下、開口縁３１ａともいう。）における放射線ビーム２１の反射又は吸収により生じるものと考えられる。すなわち、放射線ビーム２１の放射線は、複数のエネルギー帯域の光子で構成されており、図５（ａ）に示すように、遮蔽材３の開口縁３１ａに入射した放射線ビーム２１の放射線が、当該開口縁３１ａにおいて、例えば、高エネルギーの放射線、中程度のエネルギーの放射線、低エネルギーの放射線がそれぞれ異なる角度で反射することでエネルギースペクトルに歪みが生じると考えられる。また、図５（ｂ）に示すように、開口縁３１ａに入射した放射線ビーム２１の放射線が、開口縁３１ａにおいて、エネルギーに依らず同角度で反射されることで、エネルギースペクトルに歪みが生じると考えられる。さらに、図５（ｃ）に示すように、開口縁３１ａに入射した放射線ビーム２１の放射線が、低エネルギー等の一部の放射線が開口縁３１ａで吸収され、他のエネルギーの放射線が開口縁３１ａで反射されることで、エネルギースペクトルに歪みが生じると考えられる。

【0041】

換言すれば、このような反射、吸収により、検出器５では、検出面に二次元状に配列された検出素子が、正しい透過経路の放射線とともに、これらの反射された放射線を検出するために、スペクトルの歪みが検出結果である透過データに影響する。

【0042】

このような反射、吸収の現象は、放射線と開口縁３１ａとの間で、コンプトン散乱、レイリー散乱、光電効果、電子対生成等の相互作用により生じると考えられるが、各相互作用がどのエネルギー帯の放射線でどの程度発生するのかを計算で求めることは難しいが、一方、このような反射、吸収の現象によるエネルギースペクトルの歪みは、遮蔽材３の開口幅の大小に応じることが判明した。

【0043】

そこで、放射線源２の放射線ビーム２１のエネルギースペクトルを遮蔽材３の開口３１を介して半導体検出器等により予め測定するとともに記憶部８３１に記憶させておき、当該スペクトルをビームハードニング補正に用いている。すなわち、この予め測定したエネルギースペクトルは、各種の相互作用が反映されたものである。そのため、この遮蔽材３の開口幅に基づくスペクトルを用いて放射線の減衰等を計算し、ビームハードニング補正を行うことで、より精度の高い断面像を得ることができる。

【0044】

尚、エネルギースペクトルに歪みが生じるメカニズムは、上記の開口縁３１ａでの反射、吸収のメカニズムに限定されるものではない。

【0045】

（効果）
本実施形態のＣＴ撮影装置１は、放射線の束である放射線ビーム２１を照射する放射線源２と、開口３１を有し、開口３１で放射線ビーム２１を通過させるととともに、開口３１からはみ出た部分を遮蔽することにより放射線ビーム２１の形状を整形する遮蔽材３と、放射線ビーム２１の照射範囲に位置し、被検体１００を載置可能なステージ４と、ステージ４を挟んで放射線源２とは反対側に位置し、被検体１００を透過した放射線を検出する検出器５と、検出器５の検出結果である透過データから被検体１００の断面像を再構成する処理装置８と、被検体１００の断面像を表示する表示部１０と、を備え、処理装置８は、遮蔽材３の開口幅に基づいて透過データをビームハードニング補正する補正部８３ａと、補正部８３ａにより補正された透過データから断面像を再構成する再構成部８３ｂと、を有するようにした。

【0046】

これにより、遮蔽材３の開口幅に対応するエネルギースペクトルを用いてビームハードニング補正をしているので、ファントムの撮影を不要としつつも、被検体１００の断面像の精度を向上させることができる。

【0047】

具体的には、補正部８３ａは、遮蔽材３の開口幅と放射線ビーム２１のエネルギースペクトルとが対応したデータベースＤＢが記憶された記憶部８３１を有し、データベースＤＢを参照し、開口幅に対応するエネルギースペクトルに基づいてビームハードニング補正するようにした。

【0048】

これにより、記憶部８３１に記憶されたデータベースＤＢのエネルギースペクトルには遮蔽材３の開口縁３１ａと放射線ビーム２１との各種相互作用が加味されているので、遮蔽材３の開口縁３１ａと放射線ビーム２１との各種相互作用を計算して初期のエネルギースペクトルを求める必要がなく、簡便に遮蔽材３の開口幅に基づいてビームハードニング補正をすることができる。

【0049】

また、データベースＤＢは、遮蔽材３の開口幅だけでなく、各種撮影条件と対応させても良い。撮影条件としては、例えば、放射線源２の管電圧、遮蔽材３の開口３１の二方向の開口幅、遮蔽材３の配置位置、フィルムの有無、グリッドの有無などが挙げられる。以下、より詳細に説明する。なお、上記実施形態と同一構成及び同一機能については同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0050】

（変形例１）
放射線源２の管電圧により放射線ビーム２１のエネルギースペクトルは変動する。そのため、データベースＤＢは、遮蔽材３の開口幅と、放射線源２の管電圧と、放射線のエネルギースペクトルとを対応付けて記憶部８３１に記憶されていても良い。これにより、管電圧及び開口幅に応じたエネルギースペクトルを用いてビームハードニング補正するので、被検体１００の精度の高い断面像を得ることができる。

【0051】

（変形例２）
図６は、実施形態の変形例２に係る遮蔽材３の構成を示す図である。図６に示すように、遮蔽材３は、上下の二枚の遮蔽板３２と、左右の二枚の遮蔽板３３とで構成される。開口３１が放射線ビーム２１の光軸ＣＬに直交するように設けられている。左右の遮蔽板３３は、Ｙ軸方向に離間させて配置され、上下の遮蔽板３２は、Ｚ軸方向に離間させて配置され、各遮蔽板３２、３３の各辺により四角形の開口３１が形成される。すなわち、開口３１は、開口３１が拡がるＹＺ平面上に直交する二方向（Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）の開口幅を有する。

【0052】

データベースＤＢは、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の開口幅とエネルギースペクトルとが対応付けられて記憶部８３１に記憶されている。

【0053】

また、遮蔽板３２、３３を移動させ、開口３１の二方向の開口幅を調整する調整機構を設けても良い。この調整機構は、各遮蔽板３２、３３と接続されたボールネジ機構で構成することができる。Ｙ軸方向及びＺ軸方向の開口幅に応じたビームハードニング補正により、被検体１００の精度の高い断面像を得ることができる。

【0054】

（変形例３）
図７は、実施形態の変形例３に係るＣＴ撮影装置１の構成を示す図である。図７に示すように、ＣＴ撮影装置１は、遮蔽材３の位置を放射線源２と検出器５との間をＸ軸方向に沿って移動させる移動機構７１を更に備える。この移動機構７１は、例えば、ボールネジ機構である。ボールネジ機構は、位置固定のモータと、ネジが切られてモータにより回転するシャフト７１ａと、シャフト７１ａと螺合して遮蔽材３と連結されたスライダ７１ｂとで構成される。この移動機構７１により、遮蔽材３の配置位置をＸ軸方向に変更することができる。例えば、遮蔽材３は、放射線源２とステージ４との間、又は、ステージ４と検出器５との間に配置する。なお、遮蔽材３を放射線源２とステージ４との間からステージ４と検出器５との間に移動させるには、ステージ４を遮蔽材３の移動の障壁にならないように移動機構７で降下させて、移動機構７１で遮蔽材３をＸ軸方向に沿って検出器５側に移動させる。

【0055】

このように、遮蔽材３の配置位置が変わり得るため、記憶部８３１には、遮蔽材３の開口幅及び配置位置と放射線のエネルギースペクトルとを対応させたデータベースＤＢを予め記憶させておく。これにより、遮蔽材３の配置位置が変動したとしても、遮蔽材３の開口幅及び配置位置に応じたビームハードニング補正により、被検体１００の精度の高い断面像を得ることができる。

【0056】

（変形例４）
図８は、実施形態の変形例４に係るＣＴ撮影装置１の構成を示す図である。図８に示すように、ＣＴ撮影装置１は、フィルタ１１を更に備える。フィルタ１１は、放射線源２とステージ４との間に配置され、放射線ビーム２１を減衰させる。フィルタ１１は、例えば厚さが０．１ｍｍ～２ｍｍ銅板で構成され、低エネルギーの放射線を吸収し、高エネルギーの放射線を透過させる。これにより、ビームハードニングの一因となる低エネルギーの放射線が除去された高エネルギーの放射線が被検体１００を透過するので、ビームハードニングの影響を低減させることができる。

【0057】

データベースＤＢは、遮蔽材３の開口幅と、フィルタ１１の有無と、放射線のエネルギースペクトルとが対応付けられて記憶部８３１に記憶されている。これにより、遮蔽材３の開口幅とフィルタの有無に応じたビームハードニング補正により、被検体１００の精度の高い断面像を得ることができる。

【0058】

なお、上記変形例３の移動機構７１のスライダ７１ｂに遮蔽材３とともにフィルタ１１を固定することで、移動機構７１により、フィルタ１１を移動させるようにしても良い。

【0059】

（変形例５）
図９は、実施形態の変形例５に係るＣＴ撮影装置１の構成を示す図である。図９に示すように、ＣＴ撮影装置１は、グリッド１２を備える。グリッド１２は、被検体１００内で放射線ビーム２１が反射することに発生した散乱線を吸収するプレートであり、検出器５の受光面となる前面を覆うように配置される。

【0060】

データベースＤＢは、遮蔽材３の開口幅と、グリッド１２の有無と、放射線のエネルギースペクトルとが対応付けられて記憶部８３１に記憶されている。これにより、遮蔽材３の開口幅及びグリッド１２の有無が変動したとしても、遮蔽材３の開口幅及びグリッド１２の有無に応じたビームハードニング補正により、被検体１００の精度の高い断面像を得ることができる。

【0061】

（他の実施形態）
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【0062】

例えば、上記実施形態には、変形例１乃至５のいずれか１つを組み合わせても良いし、変形例１乃至５の何れか２以上を組み合わせても良い。

【0063】

また、データベースＤＢは、遮蔽材３の開口幅と、放射線源２の管電圧、遮蔽材３の開口３１の二方向の開口幅、遮蔽材３の配置位置、フィルムの有無、グリッドの有無の少なくとも１つ以上と、エネルギースペクトルとを対応させて記憶部８３１に記憶されていても良い。

【0064】

また、遮蔽材３の開口３１は、上記実施形態ではスリット状としたが、任意の形状とすることができる。例えば、開口３１は、円形であっても良い。

【0065】

また、補正部８３ａによる放射線の減衰には、検出器５の窓材の材質及び厚さ、検出器５のシンチレータ等の検出素子の材質及び厚さ、被検体１００の材質、フィルタ１１の材質及び厚さなどを加味しても良い。例えば、各部材の線減弱係数の線積分の和を用いて放射線の減衰を求めても良い。

【符号の説明】

【0066】

１ ＣＴ撮影装置
２ 放射線源
２１ 放射線ビーム
Ｆ 焦点
３ 遮蔽材
３１ 開口
３１ａ 開口縁
３２、３３ 遮蔽板
４ ステージ
５ 検出器
６ 回転機構
７ 移動機構
７１ 移動機構
７１ａ シャフト
７１ｂ スライダ
８ 処理装置
８１ 機構制御部
８２ 放射線源制御部
８３ 画像処理部
８３ａ 補正部
８３１ 記憶部
８３ｂ 再構成部
９ 入力部
１０ 表示部
１１ フィルタ
１２ グリッド
１００ 被検体
ＤＢ データベース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】