JP2001187048A

JP2001187048A - Ｘ線ｃｔシステム及びその操作コンソール及び制御方法及び記憶媒体

Info

Publication number: JP2001187048A
Application number: JP37492299A
Authority: JP
Inventors: Makoto Gono; 誠郷野; Akihiko Nishide; 明彦西出
Original assignee: GE Yokogawa Medical System Ltd; Yokogawa Medical Systems Ltd
Current assignee: GE Healthcare Japan Corp
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2001-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】マルチスライスＸ線ＣＴシステムを利用した
ヘリカルスキャンが実現でき、しかも、高精度のＸ線断
層像を再構成する。【解決手段】Ｘ線検出器が２列のＸ線検出アレイＡ、
Ｂで構成され、Ｘ線管のＸ線照射角がπ／３になってい
る構成において、被検者の心臓のＸ線断層像をヘリカル
スキャンする場合、ガントリの２／３周回動するに要す
る時間を、心臓の１鼓動周期に合わせ、２／３周回動す
る際のＺ軸方向への被検体をＸ線検出アレイの幅だけ移
動するよう、ガントリの回転速度及び被検体の乗せたテ
ーブルの搬送速度を制御する。そして、Ｘ線検出アレイ
Ａ，Ｂが、１鼓動分の時間差でもって、それぞれπ／３
の回動期間を分担して得られた信号を用いることで、Ｘ
線断層像を再構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ線照射によって被
検体のＸ線断層像を得るＸ線ＣＴシステム及びその操作
コンソール及び制御方法及び記憶媒体に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複数スライスのＸ線断層像を再
構成するマルチスライスＸ線ＣＴシステムでは、Ｘ線ビ
ームを検出する検出アレイを所謂ガントリの円周に沿っ
て複数列分、隣接して設けた検出器を使用することで、
断層像の再構成を実現する。そして、Ｘ線発生源、及
び、複数列の検出アレイで構成される検出器をガントリ
の円周に沿って回動させる。この回動動作中、各回動角
におけるＸ線管の駆動と、検出器による検出とを行うこ
とで、異なる回動角での被検体を透過して減衰したＸ線
量に対応する信号を得る。検出器は先に説明したように
複数列の検出アレイを有するので、１回転の動作で、複
数のスライスの断層像の再構成が可能となり、しかもそ
れらの信号を組み合わせることで所望とするスライス厚
の像を再構成することができる。

【０００３】ところで、ヘリカルスキャンと呼ばれるス
キャニング方法がある。これはこれまでシングルスライ
スＸ線ＣＴシステムで実現されていたもので、Ｘ線管及
び検出器のガントリの円周に沿っての回動動作と、ガン
トリの回動面を平面と見たときの垂直方向（以下、Ｚ軸
方向）への被検体の搬送動作を同時に行うものである。

【０００４】かかるヘリカルスキャンでは、回動中に得
られる検出器からの信号は、その時間差があるが故に、
必ずしも所望のＺ軸で信号が検出されるとは限らず、所
望のＺ軸位置からずれた位置における信号である。

【０００５】そこで、一般には、目的とするＺ軸位置に
おける信号を、その近傍位置で検出された信号を補間す
ることで生成し、それに基づいて画像再構成処理を行う
ことになる。

【０００６】さて、このようなヘリカルスキャンを、マ
ルチスライスＸ線ＣＴシステムに適用し、尚且つ、周期
的に運動する臓器（例えば心臓）のＸ線断層像を再構成
する場合、非常に面倒な状況に遭遇する。

【０００７】すなわち、心臓は膨張収縮を繰り返すわけ
で、単純に補間するだけでは膨張時と収縮時の信号が混
在した状態になるから、再構成した像中の心臓部位の像
はボケた状態になってしまい、信頼性のあるＸ線断層像
を再構成することは困難になる、という点である。

【０００８】そこで、心臓の運動（鼓動）の１周期につ
いてその同位相における検出信号に基づいて像を再構築
することが必要になる。かかる技術は一般にハートゲー
トスキャンと呼ばれているが、このスキャンはシングル
スライスＸ線ＣＴ装置、つまり、検出アレイが一列だけ
のＸ線ＣＴ装置で実現している。

【０００９】理由は、一列だけの検出器の場合、その処
理が単純な為である。換言すれば、複数列の検出アレイ
を有するマルチスライスＸ線ＣＴ装置もしくはシステム
では、どのタイミングのどの検出アレイの信号を組み合
わせて目的とするＺ軸におけるＸ線断層像を再構成する
か、という点について確立した技術がないためである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、マルチスライ
スＸ線ＣＴシステムの利点は、一度のスキャンで多数
枚、且つ、所望とするスライス厚のＸ線断層像が得られ
るわけであるから、この利点を活用する要望は高い。

【００１１】そこで、本発明は周期的運動のある被検体
の部位を、マルチスライスＸ線ＣＴシステムの構成を活
用しつつ、高い精度のＸ線像を再構成することを可能な
らしめるＸ線ＣＴシステム及びその制御方法を提供しよ
うとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明のＸ線ＣＴシステムは以下の構成を備える。
すなわち、互いに対向する位置に設けられたＸ線管と被
検体の体軸方向に配された複数列のＸ線検出アレイで構
成されるＸ線検出器とを回動させ、前記Ｘ線管と前記Ｘ
線検出器の間に位置する、被検体の周期的運動する部位
のＸ線断層像を生成するＸ線ＣＴシステムであって、前
記Ｘ線管及びＸ線検出器の回動によるＸ線断層像を再構
成するに必要な信号を得るための回動角範囲を前記複数
のＸ線検出アレイの数で等分割した際における各部分回
動角範囲を、夫々の検出アレイが前記部位の運動の周期
Ｔの時間差で検出するよう前記Ｘ線管及び前記Ｘ線検出
器の回動速度を設定する第１の設定手段と、前記周期Ｔ
に対し、前記Ｘ線検出器が有する各Ｘ線検出アレイの前
記被検体の搬送方向の厚さに応じた距離を移動させるた
めの速度を設定する第２の設定手段と、前記第１、第２
の設定手段で設定された回動速度及び搬送速度でスキャ
ン動作を行わせる制御手段とを備え、該制御手段の制御
によって得られた前記複数の検出アレイのそれぞれの部
分回動範囲のデータを用いてＸ線断層像を像再構成する
ことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
係る実施形態を詳細に説明する。

【００１４】＜第１の実施形態＞図１は、実施形態にお
けるＸ線ＣＴシステムのブロック構成図である。図示の
如く、システムは、被検体へのＸ線照射と被検体を透過
したＸ線を検出するためのガントリ装置１００と、ガン
トリ装置１００に対して各種動作設定を行うと共に、ガ
ントリ装置１００から出力されてきたデータに基づいて
Ｘ線断層像を再構成し、表示する操作コンソール２００
により構成されている。

【００１５】ガントリ装置１００は、その全体の制御を
司るメインコントローラ１を始め以下の構成を備える。

【００１６】２は操作コンソール２００との通信を行う
ためのインタフェース、３はテーブル１２上に横たえた
被検体（被検者）を搬送（図面に垂直な方向で以下、Ｚ
軸ともいう）するための空洞部を有するガントリであ
り、内部には、Ｘ線発生源であるＸ線管４（Ｘ線管コン
トローラ５により駆動制御される）、Ｘ線の照射範囲を
画定するためのスリットを有するコリメータ６、コリメ
ータ６のＸ線照射範囲を画定するスリット幅の調整モー
タ７ａが設けられている。このモータ７ａの駆動はコリ
メータコントローラ７により制御される。

【００１７】また、ガントリ３には、被検者を透過した
Ｘ線を検出する検出部８、及び検出部８より得られたデ
ータを収集するデータ収集部９も備える。Ｘ線管４及び
コリメータ６と、検出部８は互いに空洞部分を挟んで、
すなわち、被検体を挟んで対向する位置に設けられ、そ
の関係が維持された状態でガントリ３のまわりを回動す
るようになっている。この回動は、モータコントローラ
１１からの駆動信号により駆動される回転モータ１０に
よって行われる。また、被検体を乗せるテーブル１２
は、Ｚ軸向への搬送がなされるが、その駆動はテーブル
モータ１３によって行われる。

【００１８】メインコントローラ１は、Ｉ／Ｆ２を介し
て受信した各種コマンドの解析を行い、それに基づいて
上記のＸ線管コントローラ５、コリメータコントローラ
７、モータコントローラ１１、テーブルモータコントロ
ーラ１４、そして、データ収集部９に対し、各種制御信
号を出力することになる。また、メインコントローラ１
は、データ収集部９で収集されたデータを、Ｉ／Ｆ２を
介して操作コンソール２００に送出する処理も行う。

【００１９】操作コンソール２００は、所謂ワークステ
ーションであり、図示に示す如く、装置全体の制御を司
るＣＰＵ５１、ブートプログラムやＢＩＯＳを記憶して
いるＲＯＭ５２、主記憶装置として機能するＲＡＭ５３
を始め、以下の構成を備える。

【００２０】ＨＤＤ５４は、ハードディスク装置であっ
て、ここにＯＳ、ガントリ装置１００に各種指示を与え
たり、ガントリ装置１００より受信したデータに基づい
てＸ線断層像を再構成するための診断プログラムが格納
されている。また、ＶＲＡＭ５５は表示しようとするイ
メージデータを展開するメモリであり、ここにイメージ
データ等を展開することでＣＲＴ５６に表示させること
ができる。５７及び５８は、各種設定を行うためのキー
ボード及びマウスである。また、５９はガントリ装置１
００と通信を行うためのインタフェースである。

【００２１】上記構成において、実施形態におけるマル
チスライスＸ線ＣＴシステムを利用したヘリカルスキャ
ンについて説明する。

【００２２】説明を簡単にするため、実施形態における
ガントリ装置１００に設けられるＸ線管４の照射角（フ
ァン角）はコリメータ６のスリットによって図２に示す
如く６０度（＝π／３）に制限されているものとする。
また、ガントリの空洞の対向する位置に設けられるＸ線
検出器８は２列の検出アレイＡ，Ｂが設けられており、
図４に示す如く、それぞれＺ軸方向に２ｍｍ厚を有する
ものとする。それぞれの検出アレイＡ，ＢはＸ線照射角
（実施形態では６０度）に依存した長さに渡って複数の
検出素子を有することになるが、概ね１０００個であ
る。勿論、これ以外であっても構わない。

【００２３】まず、被検体のＺ軸（図２の図面に垂直な
方向）に対する動き無しの場合を考える。

【００２４】今、図２の点Ｑの位置にＸ線管４が位置
し、それと対向する位置にＸ線検出器８（検出アレイ
Ａ，Ｂ）があって、この位置関係でＸ線管によるＸ線の
発生及び検出器による検出を行ったとする。次いで、図
示矢印方向にＸ線管４及び検出器を回動させ（以下、単
に「回動する」といい、３６０度の回動を「１公転」と
いう）、同様の処理を行っていくことを繰り返すと、つ
いには点ＱにおけるＸ線の照射角の端の位置である点
Ｑ’の位置にＸ線管４が移動する。実は、Ｘ線ＣＴ装置
の場合、図示のように、Ｘ線管４が点Ｑから点Ｑ’に移
動した時点で、その間に検出された信号に基づいて画像
再構成が可能である（上記点ＱからＱ’の範囲は回動角
範囲と称される）。これは、Ｘ線管４が点ＱからＱ’に
移動することにより、３６０度の全周に渡ってＸ線の照
射がなされることとなり、全周に渡って検出された信号
を用いれば画像再構成が可能となるためである。実施形
態ではＸ線管４の照射角を６０度としているわけである
から、点Ｑから点Ｑ’までの回動範囲は２／３公転とな
る。

【００２５】ここで、心臓の鼓動に同期してスキャンを
行うため、２／３公転に要する時間を、心臓の鼓動の１
周期Ｔに合わせる。尚、１公転に要する時間をスキャン
時間Ｔｓと表現すると、Ｔｓ＝３／２・Ｔとなる。

【００２６】以上を踏まえて、今度は被検体をＺ軸方向
への移動させながら、スキャンを行う場合について考察
する。

【００２７】ここで、被検体を乗せたテーブル１２の１
スキャン時間（１公転に要する時間）に対するＺ軸方向
への移動量を、１本の検出アレイの幅の倍率で表現し、
その単位をピッチと呼ぶこととする。ここでは、図５に
示す如く、１．５ピッチ、つまり、１スキャン時間（Ｘ
線管４が１公転する時間）に対し、検出アレイの幅の
１．５倍移動することを考える。より分かり易く説明す
ると、検出アレイの幅はここでは２ｍｍとしているの
で、１スキャンした場合、Ｘ線管が被検体に対して相対
的に３ｍｍ移動することになる。

【００２８】Ｘ線管４がＺ軸方向に相対的に１ピッチ
（＝２ｍｍ）分移動するのは、［１／１．５］公転、す
なわち、２／３周した位置になることは容易に理解でき
よう。

【００２９】この意味するところは、図３における点
Ｑ’位置に移動したＸ線管４が存在した際の検出アレイ
Ａは、点ＱにＸ線管が存在していたときの検出アレイＡ
の位置よりＺ軸方向に２ｍｍ（１ピッチ）ずれている
（先行している）ことを意味する。

【００３０】換言すれば、点Ｑ’位置にＸ線管４が位置
したときの検出アレイＢ（検出アレイＡではない）のＺ
軸方向の位置は、点Ｑ位置にＸ線管が存在した際の検出
アレイＡのそれと同じである。しかも、点Ｑ−Ｑ’間の
回動時間を心臓の鼓動周期Ｔに同期させるわけであるか
ら、点Ｑ位置におけるアレイＡで検出される信号と、点
Ｑ’位置におけるアレイＢで検出される信号は、心臓の
１鼓動分の時間差はあるものの、鼓動運動という時間軸
に対する動きに対しては同位相のものとなる。なお、こ
れら検出アレイＡ，Ｂで検出される範囲は各部分回動角
範囲と称される。

【００３１】したがって、図３の如く、Ｘ線管４が点Ｑ
を開始位置とし図示矢印方向に回動を開始してπ／３
（＝１２０度）移動する間に検出アレイＡより得られた
信号は、それに続くπ／３周した後の点Ｑ’を開始点と
し、そこからπ／３回動するまでの間に検出アレイＢで
検出された信号と、Ｚ軸に対して同じ位置であり、尚且
つ、心臓の鼓動周期Ｔに対しても同じ位相とさせること
が可能となる。

【００３２】図示の如く、これら２つの検出アレイＡ，
Ｂで検出した信号は、全体の２／３周分の占めているこ
とになるから、少なくともこれでもってＸ線断層像を再
構築する際の必要十分な信号を得ることができることに
なる。

【００３３】さて、心臓の鼓動は、心電図装置で検出さ
れるが、その検出波形は概ね図６に示す通りであり、膨
張と収縮が時間Ｔで繰り返される。勿論、この時間Ｔは
被検者毎に異なるし、その体調（状態）によっても変動
する。が、膨張開始時の直前の収縮状態の期間は、ほと
んどの場合、Ｔ／２より長い。したがって、検出アレイ
Ａ、Ｂそれぞれで１／３公転期間（＝Ｔ／２）の信号を
得るには十分な時間を確保できる。

【００３４】図７は、横軸を時間、縦軸をＸ線管４の被
検体に対するＺ軸方向への相対移動量とした際の検出ア
レイＡ，Ｂそれぞれの検出タイミングを示している。ま
た、理解しやすくするため、それぞれの検出アレイの位
置に応じて心電図波形を重畳して示した。

【００３５】実施形態では、検出アレイＡ，Ｂのそれぞ
れの幅を２ｍｍとしているわけであるから、検出アレイ
Ａ，ＢのＺ軸の切片の差は２ｍｍとなる（アレイＡ，Ｂ
の中心線間の距離とした場合）。また、心臓の１鼓動周
期Ｔは、上記の通り、２／３公転に要する時間でもある
（１公転時間Ｔｓ＝１スキャン時間＝３／２・Ｔ）。

【００３６】図６との関係から、心臓の収縮時の期間Ｐ
１、Ｐ２は図７におけるＰ１、Ｐ２に対応し、それぞれ
の和が図３に示す如く連続した範囲、すなわち、Ｘ線断
層像を再構成するに必要な回動角範囲「４／３・π」に
なるのは容易に理解できよう。

【００３７】このようなシーケンスに従えば、マルチス
ライスＸ線ＣＴシステムを用いたヘリカルスキャンにお
いても、心臓等の周期的な運動がある臓器についての高
い精度でＸ線断層像を得ることができるようなる。

【００３８】ここで注目したい点は、シングルスライス
Ｘ線ＣＴシステムでヘリカルスキャンを行おうとする
と、どうしてもＸ線管の１回転以上させてはじめて１ス
ライス分の検出信号を得ることが必要になるので、再構
成される像に対する時間分解能は低くならざるを得な
い。これに対し、本実施形態に従えば、マルチスライス
という機能を十分に利用しつつ、高い時間分解能の像を
再構築することが可能になる。

【００３９】上記実施形態をまとめると次のようにな
る。

【００４０】Ｘ線断層像を再構成するに必要な回動角範
囲をθ（上記例では２／３周＝４／３・π）、心臓の鼓
動周期がＴである場合、スキャン時間（１公転に要する
時間）Ｔsは、Ｔs=Ｔ・２π／（２π−θ／２）で表わせる。この時間でＸ線管４及び検出器８を１回転
させるよう制御すれば良い。

【００４１】また、テーブル１２は１鼓動周期Ｔに対し
て１ピッチ分移動させれば良いから、その速度ＶはＶ＝Ｐ・Ｗｄ／Ｔｓ＝Ｗｄ／Ｔとなる。ここでＷｄは検出アレイのＺ軸方向への幅（実
施形態では２ｍｍ）である。

【００４２】つまり、２列のＸ線検出アレイで構成され
る検出器を有するマルチスライスＸ線ＣＴシステムにお
いては、まず、始めに、被検体の心臓の鼓動周期Ｔを予
め心電図装置等を用いて検出する。そして、Ｘ線断層像
を再構成するに必要な回動角範囲を４／３・πとするな
らば、操作コンソール２００から、ガントリ装置１００
内のメインコントローラ１に対して、検出された鼓動周
期Ｔに基づいて上記のようにして１回転の時間Ｔｓ、搬
送速度Ｖを算出し、それぞれの算出値になるような制御
コマンドをガントリ装置１００に送信し、次いでスキャ
ン開始コマンドを送出する。これによって、ガントリ装
置１００（メインコントローラ１）はスキャンを開始す
ることになる。

【００４３】これにより、ガントリ装置１００は、検出
アレイＡ，Ｂより得られた信号を操作コンソール２００
に転送してくることになるが、操作コンソール２００内
のＣＰＵ５１は、送られてきた検出アレイＡ，Ｂの信号
を一旦、ＨＤＤ（外部記憶装置）５４に格納していく。

【００４４】図８は、操作コンソール２００のＨＤＤ
（外部記憶装置）５４に格納されたデータの概念図を示
している。各アレイからのデータは、そのアレイが有す
る検出素子の数（チャネル数）で構成され、これが時系
列に格納されていくことになる。

【００４５】ＣＰＵ５１は、ＨＤＤ５４に格納された検
出アレイＡのデータの中から、少なくとも図７の−
期間のタイミングで得られたデータと、検出アレイＢの
データの中から−期間で得られたデータを選択して
抽出する。そして、それぞれのデータに対して、図９に
示すような重み付け係数を割り当てて、最終的にＸ線断
層像を再構築し、ＣＲＴ５６に表示することになる。

【００４６】＜第１の実施形態の変形例＞上記実施形態
（第１の実施形態）では、心臓の１鼓動周期Ｔに対し
て、ガントリを４／３・π（＝２／３周）させ、その時
間Ｔに対してテーブル１２を１ピッチ分Ｚ軸方向に移動
させる例を示した。

【００４７】要するに、Ｘ線断層像を再構成するに必要
な回動角範囲（実施形態では４／３・π）が与えられた
とき、以下の３つの条件を満足すれば良い。 (i).２つの検出アレイＡ，Ｂは、回動角範囲の１／２の
範囲（部分回動角範囲）をそれぞれ分担し、Ｘ線を検出
する。 (ii).検出アレイＡが自身に分担された部分回動角範囲
でＸ線を検出するタイミングと、検出アレイＢが自身に
分担された部分回動角範囲で線を検出するタイミングと
の時間差を心臓の鼓動周期Ｔに一致させる。 (iii).心臓の鼓動周期Ｔに対して、テーブルを１ピッチ
分だけＺ軸方向に移動させる。

【００４８】上記の第１の実施形態は、この条件を満足
する例であったが、実はこれに満足する解はもう一つ存
在する。すなわち、心臓の１鼓動周期Ｔに対して、ガン
トリを４／３回転（＝８／３・π回転）させ、４／３回
転する毎に１ピッチだけテーブル（被検体）をＺ軸に移
動させるのである。

【００４９】以下、この例、すなわち、第１の実施形態
の変形例について説明する。尚、検出アレイの数及びそ
れぞれのＺ軸方向の幅は同じであるものとする。

【００５０】図１０は、心臓の鼓動周期Ｔに対して、ガ
ントリが４／３回転する場合の検出アレイＡ，Ｂで検出
する各部分回動角範囲を示している。図３と比較する
と、ちょうど検出アレイＡ，Ｂで検出する部分回動角範
囲の順序が逆になっていることが理解できよう。

【００５１】より分かり易く説明すると、次の通りであ
る。

【００５２】今、点Ｑ位置にＸ線管４が存在して、この
位置から時計まわりに回動を開始させ、時間Ｔ（＝鼓動
周期）後に４／３周（＝８／３・π回転）させたとす
る。このとき、点Ｑ’の位置にＸ線管４が移動すること
になる。この４／３周後に、被検体をＺ軸方向に１ピッ
チ分移動するよう制御すると、点Ｑ’にＸ線管が移動し
たときの検出アレイＢの被検体のＺ軸方向の位置は、最
初の点Ｑ位置にＸ線管４が位置していた場合の検出アレ
イＡのそれと同じとなり、心臓の鼓動周期という時間軸
に対しても同位相となる。

【００５３】各検出アレイで検出する部分回動角範囲は
１／３周の範囲、つまり、２／３・πに等しいから、ガ
ントリが部分回動角範囲だけ回動するに要する時間は
（２／３・π）／（８／３・π）・Ｔ＝１／４・Ｔとな
る。

【００５４】これの意味は、図１１に示す如く、検出ア
レイＡ、Ｂが鼓動周期Ｔの１／４の期間Ｐ３、Ｐ４にお
いてＸ線を検出すれば良いことを示していることに他な
らない。図６と比べると、期間Ｐ３（＝Ｐ４）は期間Ｐ
１（＝ｐ２）のちょうど半分の期間であることがわか
る。すなわち、上記の条件の下で制御することで、時間
軸に対する分解能が２倍になり、尚且つ、その期間Ｐ３
（＝Ｐ４）におけるＺ軸方向の移動距離も少なくなるの
で、再構成されるＸ線断層像の分解能も高くできること
を意味することになる。要するに、先に説明した第１の
実施形態より、より高い精度のＸ線断層像を再構成でき
る。まとめると、次の様になる。

【００５５】Ｘ線断層像を再構成するに必要な回動角範
囲をθ（実施形態では２／３周＝４／３π）とし、検出
器が有する検出アレイの数がｎ、心臓の鼓動周期をＴと
するとき、１鼓動周期Ｔに対する回転角度ωは、 ω＝２π±θ／ｎ（１）となる。ここで、ｎ＝２とし、記号「±」の「−」を採
用すると先に説明した第１の実施形態となり、「＋」を
採用すると、ここで説明したその変形例となることは当
業者であれば容易に理解できよう。

【００５６】したがって、スキャン時間（１公転に要す
る時間）Ｔsは、Ｔｓ＝Ｔ・２π／ω＝Ｔ・２π／（２π±θ／ｎ）で表せる（検出アレイの数に依存して解が２つ存在す
る）。

【００５７】また、ガントリが２π±ω／ｎ回動する間
に１ピッチ分だけＺ軸方向に移動すれば良いから、ガン
トリが１回転する間にテーブル１２のＺ軸方向への移動
距離Ｐ（ピッチ）は、Ｐ＝２π／（２π±θ／ｎ）（２）として設定すれば良い（この変形例では、０．７５ピッ
チ）。

【００５８】そして、テーブル１２のＺ軸方向の移動速
度Ｖは、Ｖ＝Ｐ・Ｗｄ／Ｔｓ＝Ｗｄ／Ｔとなる。なお、１スキャン時間Ｔｓ（ガントリの回転速
度）が上式（１）で決定されているので、テーブル１２
の移動速度Ｖを設定することと、ピッチＰを設定するこ
とは同じ意味を持つ（それぞれを独立して設定すること
はできない）。

【００５９】操作コンソール側の処理は、ガントリ装置
１００に与えるパラメータが異なるだけで、その処理内
容は第１の実施形態と同様であるので、その説明は省略
する。

【００６０】＜第２の実施形態＞上記実施形態（第１の
実施形態及びその変形例）では、検出アレイが２列の場
合であったが、本第２の実施形態では４列の場合、すな
わち、検出アレイＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄがこの順序で設けられ
ている場合を説明する。ただし、説明を簡単にするた
め、各検出アレイの幅は上記第１の実施形態と同様２ｍ
ｍであるとする。また、Ｘ線管のＸ線照射角は上記第１
の実施形態と同様に６０度であり、Ｘ線断層像を再構成
するに必要な回動角範囲θも２／３周（＝４／３・π）
であるものとする。

【００６１】先の式（１）に、検出アレイの数ｎ＝４を
あてはめると、撮影対象の臓器（実施形態では心臓）の
１鼓動周期Ｔに対する回転角ωは、ω＝２π±θ／４＝
２π±１／３π＝５／３・π、又は７／３・πとなる。

【００６２】１回転は２πで表現できるから、上記２つ
の解は、１鼓動周期Ｔに対して５／６回転、又は、７／
６回転のいずれかを一方を採用すれば良いことに他なら
ない。５／６回転／Ｔと７／６回転／Ｔの関係は、上述
した第１の実施形態及びその変形例での２／３回転／Ｔ
と４／３回転／Ｔの関係と同じであるので、分解能とい
う観点からすれば、ガントリの回転速度の速い７／６回
転／Ｔの方が有利である。

【００６３】そこで、本第２の実施形態では、７／６回
転／Ｔについて以下に説明する（５／６回転／Ｔについ
ての簡単な説明は後述）。

【００６４】これまでの説明から明らかなように、上記
条件下では、Ｘ線断層像を再構成するのに必要な信号
は、２／３周（４／３・π）回動する間に得られた信号
であるので、各検出アレイＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、図１２に
示す如く、それぞれが等分割した部分回動角範囲でのＸ
線検出を行えばよい。つまり、Ｘ線管４が１／３・π回
動（＝１／６周）する際に得られた信号を選択すれば良
い。ただし、各検出アレイＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが検出する１
／３・πの期間は、心臓の鼓動周期Ｔに対して同位相に
し、且つ、各検出アレイからの信号は、その開始するタ
イミングにおけるＺ軸方向に対して同じ位置のものであ
る必要がある。

【００６５】７／６回転／Ｔの回転速度は、この条件を
満足する。すなわち、検出アレイＢからの信号は、検出
アレイＡによる検出開始する時点から７／６周後のタイ
ミングで得られる。また、検出アレイＣからの信号は、
検出アレイＢによる検出開始する時点から７／６周した
後のタイミングで得られる。同様に、検出アレイＤから
の信号は、検出アレイＣによる検出開始する時点から７
／６周した後のタイミングで得られる。そして、心臓の
１鼓動周期Ｔに対して、７／６周し、その期間で１ピッ
チ分移動させる。

【００６６】これを分かり易く示すと、図１３に示す如
くになる。図示の如く、心臓の１鼓動周期Ｔに対して、
７／６周だけ回動させる毎に、各アレイのＺ軸方向の位
置が同じになり、且つ、心臓の鼓動に対しても同位相に
なる。各アレイが時間１／７・Ｔの期間で検出する範囲
は、ガントリの回動角度で１／３・πに等しいから、そ
れぞれの検出の合計回動角は、４／３π（２／３周）の
範囲とすることができ、図１２に示す検出分担を満足さ
せることができる。

【００６７】操作コンソール２００側の処理は、第１の
実施形態で説明したのと実質的に同じである。すなわ
ち、ガントリ装置１００は、検出アレイＡ，Ｂ、Ｃ、Ｄ
より得られた信号を操作コンソール２００に転送してく
ることになるので、操作コンソール２００内のＣＰＵ５
１は、送られてきた検出アレイＡ，Ｂ、Ｃ、Ｄの信号を
一旦、ＨＤＤ（外部記憶装置）５４に格納していく。そ
して、ＣＰＵ５１はＨＤＤ５４に格納される格納された
データの中から、図１２に示す如く、各検出アレイに分
担させた部分回動角に対応するデータ（それぞれが、Ｚ
軸に対して同じ位置であり、心臓の鼓動周期に対して同
位相である）を抽出する。そして、抽出したデータに対
して、それぞれに用意された重み付け係数を割り当て
て、最終的にＸ線断層像を再構築し、ＣＲＴ５６に表示
することになる。

【００６８】さて、検出アレイが４列であり、５／６回
転／Ｔの制御を行う場合についてであるが、各検出アレ
イＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが検出する部分回動角範囲は図１４に
示す通りになる。すなわち、図１２に対して各検出アレ
イが分担する順序が逆になる。検出アレイＢは、検出ア
レイＡが点Ｑ０を基準としたときにその位置から５／６
回転後に位置Ｑ１に到達する。また、検出アレイＣは、
基準位置Ｑ１の位置から５／６回転後に位置Ｑ２に到達
し、アレイＤは基準位置Ｑ２の位置から５／６回転後に
位置Ｑ３の位置に到達する。そして、５／６回転に要す
る時間を鼓動周期Ｔに合わせ、尚且つ、その間に１ピッ
チ分だけ移動させれば良い。

【００６９】ガントリ１回転に要する時間Ｔｓと、１回
転におけるピッチＰは次のようになる。

【００７０】Ｔｓ＝６／５・ＴＰ＝６／５・Ｗｄ（Ｗｄは検出アレイの幅）また、操作コンソール２００における動作については説
明するまでもないであろう。

【００７１】上記第１の実施形態及びその変形例、並び
に、第２の実施形態では、心臓の膨張開始直前の状態に
ついてＸ線断層像を再構築する例を説明したが、心臓の
鼓動周期どの位相における像を再構築するかは、操作コ
ンソールに与える操作者の指示に依存するものであるの
で、上記実施形態によって本発明が限定されるものでは
ない。また、検出アレイの数が多くなると、あるＺ軸位
置における像再構成に必要な各検出アレイの分担する範
囲、換言すれば、像再構成に必要な各検出アレイからの
データ量は少なくなる（期間は短くなる）ので、心臓の
膨張時におけるＸ線断層像を精度良く再構築することも
可能である。

【００７２】図１５は、実施形態における操作コンソー
ル２００における診断プログラムの中のマルチスライス
スキャンを利用したヘリカルスキャンを行わせる処理の
手順を示すフローチャートである。

【００７３】まず、ステップＳ１において、被検者の心
臓の鼓動周期を測定するため、心電図装置等によりハー
トゲート信号を抽出する。次いで、その信号に基づいて
心臓の１鼓動周期を算出する。なお、技師もしくは医師
が心電図波形からその周期をキーボード５７等で直接入
力しても構わない。

【００７４】次いで、ステップＳ３に進み、心臓の鼓動
周期Ｔをパラメータとする、テーブル１２の搬送速度Ｖ
及びガントリ３の回動速度（１回転に要する時間Ｔｓ）
を算出し、ステップＳ４でその結果をコマンド形式にし
てガントリ装置１００のメインコントローラ１に向けて
送出する。こうして、動作環境の設定が終了すると、ス
テップＳ５に進んで、スキャンを開始させるコマンドを
送出し、ガントリ装置１００によるスキャン動作を開始
させる。これによって、ガントリ装置１００からは検出
器８が有する複数の検出アレイによって検出されたそれ
ぞれの信号が操作コンソール２００に向けて転送されて
くるので、ステップＳ６でそれを受信し、ステップＳ７
でそれらをＨＤＤ５４へ格納する。次いで、ステップＳ
８において、格納された各検出アレイのデータ中から、
１枚のＸ線断層像を生成するのに必要な各検出アレイで
分担した範囲（部分回動角範囲）のデータを選択的に抽
出し、ステップＳ９でそれぞれに対して重み係数に従っ
た重み演算を行って像再構成処理を行い表示する。そし
て、ステップＳ１０で、予定された被検体のＺ軸方向の
終点に到達したと判断するまで、ステップＳ６以降の処
理を繰り返す。

【００７５】なお、上記実施形態では、あるＺ位置にお
けるスライス像を再構築する例を説明したが、Ｚ軸に連
続する複数のスライスを合成して、より厚みにあるスラ
イス像を再構築することも可能であるのは容易に理解で
きよう。

【００７６】以上説明したように本実施形態によれば、
マルチスライスＸ線ＣＴシステムが有する複数列の検出
アレイを利用したヘリカルスキャンを実施する際に、ガ
ントリの回動速度とテーブルの搬送速度を、周期運動を
行う臓器の１周期Ｔに依存させ、且つ、画像再構成に必
要なガントリの回動角範囲を等分割したそれぞれの部分
回動角範囲で、各検出アレイが被検体を透過したＸ線を
分担して検出し、しかも、それぞれの検出アレイで検出
するタイミングを、臓器の１周期において同じ位相する
ようにすることで、時間軸及び搬送方向に対して高い分
解能を有するＸ線断層像を再構築することが可能にな
る。

【００７７】尚、実施形態では、検出アレイの数を２、
４の例を説明したが、勿論、これによって本願発明が限
定されるものではない。

【００７８】また、上記実施形態で説明したように、検
出アレイの数が与えられた場合、２通りの制御があっ
た。すなわち、検出アレイが２列で、心臓の鼓動周期を
Ｔとした場合、ガントリを２／３回転／Ｔ、又は、４／
３回転／Ｔで制御でき、後者の方が望ましいものとし
た。しかし、これは、Ｘ線ＣＴと操作コンソール間のデ
ータ転送速度、操作コンソール側の処理速度が追従でき
る場合である。データ転送速度又は／及び操作コンソー
ルが追従できないのであれば、回転速度の遅い２／３回
転／Ｔを採用すれば良い。これは、検出アレイが４列の
場合にも同様である。特に、今後、検出アレイの数が増
えてくることが当然に予想され、当然、ガントリと操作
コンソールとの間のデータ転送速度の帯域を使い切って
しまう場合には、回転速度の遅いモードを選択する必要
があるだろう。

【００７９】なお、上記実施形態では、被検体の心臓を
例にして説明したが、周期的に運動する、もしくは周期
的に運動する臓器の影響を受けて形状が変化する臓器
（例えば横隔膜等）に対しても同様に適用できるので、
上記実施形態によって本発明が限定されるものではな
い。

【００８０】また、実施形態ではＸ線管４のＸ線照射角
を６０度とし、検出アレイの幅を２ｍｍとしたが、もち
ろん、これらによって本発明が限定されるものではな
い。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
ルチスライスＸ線ＣＴシステムを利用したヘリカルスキ
ャンが実現でき、しかも、高精度のＸ線断層像を再構成
することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態におけるマルチスライスＣＴシステム
の主要構成図である。

【図２】実施形態におけるＸ線管のＸ線照射角と動作を
説明するための図である。

【図３】第１の実施形態におけるＸ線断層像を生成する
際の２つの検出アレイＡ，Ｂの検出分担範囲を示す図で
ある。

【図４】第１の実施形態における検出器が有する検出ア
レイを示す図である。

【図５】第１の実施形態におけるピッチの概念を説明す
るための図である。

【図６】心電図波形の例を示す図である。

【図７】第１の実施形態における検出アレイＡ，Ｂの検
出タイミングを示す図である。

【図８】第１の実施形態における操作コンソールに格納
されたデータの形式を示す図である。

【図９】第１の実施形態における重み係数の例を示す図
である。

【図１０】第１の実施形態の変形例におけるＸ線断層像
を生成する際の２つの検出アレイＡ，Ｂの検出分担範囲
を示す図である。

【図１１】第１の実施形態の変形例における心電図波形
と各検出アレイの検出時間範囲の関係を示す図である。

【図１２】第２の実施形態におけるＸ線断層像を生成す
る際の４つの検出アレイの検出分担範囲を示す図であ
る。

【図１３】第２の実施形態における検出アレイＡ，Ｂの
検出タイミングを示す図である。

【図１４】第２の実施形態の変形例におけるＸ線断層像
を生成する際の４つの検出アレイの検出分担範囲を示す
図である。

【図１５】実施形態における操作コンソールにおける動
作処理手順を示すフローチャートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4C093 AA22 BA03 BA07 CA02 CA37 DA02 EA02 EB18 ED07 FA54 FA56 FF50

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに対向する位置に設けられたＸ線管
と、被検体の体軸方向に配される複数列のＸ線検出アレ
イで構成されるＸ線検出器とを回動させ、前記Ｘ線管と
前記Ｘ線検出器の間に位置する、被検体の周期的運動す
る部位のＸ線断層像を生成するＸ線ＣＴシステムであっ
て、前記Ｘ線管及びＸ線検出器の回動によるＸ線断層像を再
構成するに必要な信号を得るための回動角範囲を前記複
数のＸ線検出アレイの数で等分割した際における各部分
回動角範囲を、夫々の検出アレイが前記部位の運動の周
期Ｔの時間差で検出するよう前記Ｘ線管及び前記Ｘ線検
出器の回動速度を設定する第１の設定手段と、前記周期Ｔに対し、前記Ｘ線検出器が有する各Ｘ線検出
アレイの前記被検体の搬送方向の厚さに応じた距離を移
動させるための速度を設定する第２の設定手段と、前記第１、第２の設定手段で設定された回動速度及び搬
送速度でスキャン動作を行わせる制御手段とを備え、該制御手段の制御によって得られた前記複数の検出アレ
イのそれぞれの部分回動範囲のデータを用いてＸ線断層
像を像再構成することを特徴とするＸ線ＣＴシステム。
【請求項２】前記Ｘ線検出器が有する検出アレイが２
列の場合、前記第１の設定手段は、前記Ｘ線管及び前記
Ｘ線検出器を３／２・Ｔの時間で１回転するように設定
し、前記第２の設定手段は、１回転に対して検出アレイ
の幅の３／２倍分の搬送速度に設定することを特徴とす
る請求項第１項に記載のＸ線ＣＴシステム。
【請求項３】前記Ｘ線検出器が有する検出アレイが２
列の場合、前記第１の設定手段は、前記Ｘ線管及び前記
Ｘ線検出器を３／４・Ｔの時間で１回転するように設定
し、前記第２の設定手段は、１回転に対して検出アレイ
の幅の３／４倍分の搬送速度に設定することを特徴とす
る請求項第１項に記載のＸ線ＣＴシステム。
【請求項４】前記Ｘ線検出器が有する検出アレイが４
列の場合、前記第１の設定手段は、前記Ｘ線管及び前記
Ｘ線検出器を６／７・Ｔの時間で１回転するように設定
し、前記第２の設定手段は、１回転に対して検出アレイ
の幅の６／７倍分の搬送速度に設定することを特徴とす
る請求項第１項に記載のＸ線ＣＴシステム。
【請求項５】前記Ｘ線検出器が有する検出アレイが４
列の場合、前記第１の設定手段は、前記Ｘ線管及び前記
Ｘ線検出器を６／５・Ｔの時間で１回転するように設定
し、前記第２の設定手段は、１回転に対して検出アレイ
の幅の６／５倍分の搬送速度に設定することを特徴とす
る請求項第１項に記載のＸ線ＣＴシステム。
【請求項６】互いに対向する位置に設けられたＸ線管
と、被検体の体軸方向に配される複数列のＸ線検出アレ
イで構成されるＸ線検出器とを回動させ、前記Ｘ線管と
前記Ｘ線検出器の間に位置する、被検体の周期的運動す
る部位のＸ線断層像を生成するＸ線ＣＴシステムの制御
方法であって、前記Ｘ線管及びＸ線検出器の回動によるＸ線断層像を再
構成するに必要な信号を得るための回動角範囲を前記複
数のＸ線検出アレイの数で等分割した際における各部分
回動角範囲を、夫々の検出アレイが前記部位の運動の周
期Ｔの時間差で検出するよう前記Ｘ線管及び前記Ｘ線検
出器の回動速度を設定し、前記周期Ｔに対し、前記Ｘ線検出器が有する各Ｘ線検出
アレイの前記被検体の搬送方向の厚さに応じた距離を移
動させるための速度を設定し、設定された回動速度及び搬送速度でスキャン動作を行わ
せ、該制御によって得られた前記複数の検出アレイのそれぞ
れの部分回動範囲のデータを用いてＸ線断層像を像再構
成することを特徴とするＸ線ＣＴシステムの制御方法。
【請求項７】Ｘ線管と、被検体の体軸方向に配される
複数列の検出アレイで構成されるＸ線検出器とを内蔵す
るガントリ装置に対し、スキャンに係る制御情報の出力
及び前記ガントリ装置からの信号に基づいてＸ線断層像
を再構成する操作コンソールであって、周期的運動する
被検体の部位の運動周期Ｔを入力する手段と、前記Ｘ線
管及びＸ線検出器の回動によるＸ線断層像を再構成する
に必要な信号を得るための回動角範囲を前記複数のＸ線
検出アレイの数で等分割した際における各部分回動角範
囲を、夫々の検出アレイが前記部位の運動の周期Ｔの時
間差で検出するよう前記Ｘ線管及び前記Ｘ線検出器の回
動速度を設定する第１の設定手段と、前記周期Ｔに対
し、前記Ｘ線検出器が有する各Ｘ線検出アレイの前記被
検体の搬送方向の厚さに応じた距離を移動させるための
速度を設定する第２の設定手段と、該第１、第２の設定
手段による設定の下で前記ガントリ装置より転送されて
きた前記複数の検出アレイの前記部分回動範囲のデータ
を用いてＸ線断層像を像再構成する手段とを備えること
を特徴とするＸ線ＣＴシステムの操作コンソール。
【請求項８】Ｘ線管と、被検体の体軸方向に配される
複数列の検出アレイで構成されるＸ線検出器とを内蔵す
るガントリ装置に対し、スキャンに係る制御情報の出力
及び前記ガントリ装置からの信号に基づいてＸ線断層像
を再構成する操作コンソールの制御方法であって、周期
的運動する被検体の部位の運動周期Ｔを入力する工程
と、前記Ｘ線管及びＸ線検出器の回動によるＸ線断層像
を再構成するに必要な信号を得るための回動角範囲を前
記複数のＸ線検出アレイの数で等分割した際における各
部分回動角範囲を、夫々の検出アレイが前記部位の運動
の周期Ｔの時間差で検出するよう前記Ｘ線管及び前記Ｘ
線検出器の回動速度を設定する工程と、前記周期Ｔに対
し、前記Ｘ線検出器が有する各Ｘ線検出アレイの前記被
検体の搬送方向の厚さに応じた距離を移動させるための
速度を設定する工程と、該設定の下で前記ガントリ装置
より転送されてきた前記複数の検出アレイの前記部分回
動範囲のデータを用いてＸ線断層像を像再構成する工程
とことを特徴とするＸ線ＣＴシステムの操作コンソール
の制御方法。
【請求項９】Ｘ線管と、被検体の体軸方向に配される
複数列の検出アレイで構成されるＸ線検出器とを内蔵す
るガントリ装置に対し、スキャンに係る制御情報の出力
及び前記ガントリ装置からの信号に基づいてＸ線断層像
を再構成する操作コンソール用のプログラムコードを格
納する記憶媒体であって、周期的運動する被検体の部位の運動周期Ｔを入力する工
程のプログラムコードと、前記Ｘ線管及びＸ線検出器の回動によるＸ線断層像を再
構成するに必要な信号を得るための回動角範囲を前記複
数のＸ線検出アレイの数で等分割した際における各部分
回動角範囲を、夫々の検出アレイが前記部位の運動の周
期Ｔの時間差で検出するよう前記Ｘ線管及び前記Ｘ線検
出器の回動速度を設定する工程のプログラムコードと、前記周期Ｔに対し、前記Ｘ線検出器が有する各Ｘ線検出
アレイの前記被検体の搬送方向の厚さに応じた距離を移
動させるための速度を設定する工程のプログラムコード
と、該設定の下で前記ガントリ装置より転送されてきた前記
複数の検出アレイの前記部分回動範囲のデータを用いて
Ｘ線断層像を像再構成する工程のプログラムコードとを
格納することを特徴とする記憶媒体。