JP2008237886A - Ｘ線ｃｔ装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ラインデータの取り方等を工夫して追加被曝を最小限に抑え、且つ、ラインデータの収集条件への制限の与え方、及びデータの管理方法を確立することにより、誤ったデータによる再構成を行うことのないＸ線ＣＴ装置及びその制御方法を提供することである。
【解決手段】ライン軌道スキャンにてＸ線管球１１から被検体Ｐを介して該被検体Ｐの体軸方向にコーンビーム状のＸ線束を発生させて、２次元検出器システム１２でＸ線を検出し、同一条件でライン軌道スキャンによりＸ線管球１１と被検体Ｐとの相対回転運動によるＸ線を検出する。そして、再構成装置３０にて、２つの検出されたＸ線に基づいて前記被検体Ｐのデータを逆投影することにより画像を再構成する。
【選択図】 図１
【解決手段】ライン軌道スキャンにてＸ線管球１１から被検体Ｐを介して該被検体Ｐの体軸方向にコーンビーム状のＸ線束を発生させて、２次元検出器システム１２でＸ線を検出し、同一条件でライン軌道スキャンによりＸ線管球１１と被検体Ｐとの相対回転運動によるＸ線を検出する。そして、再構成装置３０にて、２つの検出されたＸ線に基づいて前記被検体Ｐのデータを逆投影することにより画像を再構成する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、コーンビーム再構成を実現するＸ線ＣＴ装置及びその制御方法に関し、特にＸ線を生体に照射し体内の情報を画像として得る医用Ｘ線ＣＴ装置に関するものである。
近年、第３世代ＣＴとして、Ｘ線束を発生するＸ線管と、被検体を挟み対向する位置にあるＸ線検出器とが被検体の回りを回転しながら様々な角度からの投影データを収集する方式が定義されている。従来、Ｘ線束はファンビーム状のＸ線束、検出器は１次元アレイ型検出器であった。
また、スキャン方式は、コンベンショナルスキャン方式と、ヘリカルスキャン方式の２種類が存在している。このうち、コンベンショナルスキャン方式とは、Ｘ線管が同一の円軌道を周回するスキャン方法として定義されている。一方、ヘリカルスキャン方式とは、Ｘ線源と検出器とが被検体の回りを連続的に回転し、その回転と同期して被検体を載置した寝台が体軸に沿って移動するスキャン方式として定義されており、被検体と共に移動する移動座標系を考えると、Ｘ線管が螺旋軌道を描くことからこの名称が使われている。尚、移動座標系に於いて、Ｘ線管が１回転する間に変位する体軸方向、すなわちＺ軸方向の距離は、ヘリカルピッチとして定義される。
また、近年、第３世代或いは第４世代のＣＴに於いて、ファンビーム状のＸ線束ではなく体軸方向に広がりを持って円錐に近似したコーンビーム状のＸ線束を発生するＸ線管と、Ｘ線検出器が複数の１次元アレイ型検出器をＺ軸方向に複数列例えばＮ列積み重ねたように検出器素子がマトリクス状に配列された２次元アレイ型検出器を有するＣＴが知られており、これをコーンビームＣＴと称する。
そして、コンベンショナルスキャン方式の断層撮影法では、その撮影により得られた画像再構成に於いて、Ｆｅｉｄｋａｍｐらが提案している円軌道コーンビーム再構成法が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。ところが、この円軌道コーンビーム再構成法は、コーンビームアーチファクトを発生するためにデータが完全なものとならず、画質が劣化することが証明されている。
そのため、その解決策として、円軌道スキャンにライン軌道スキャンを加えた、Ｌｉｎｅ＋Ｃｉｒｃｌｅ（以下、ラインサークルと記すものとする）再構成法が提案されている。近年、Ｋａｔｓｅｖｉｃｈより「フィルタ＋逆投影」という形式でラインサークル再構成法の提案がなされている。
特開２００２−３６０５６２号公報
特開平５−３２４８０１号公報
しかしながら、前述したラインサークル構成法をシステム実装する上で、以下のような課題がある。
すなわち、ラインデータは追加スキャン、つまり過剰な被曝と見なされるため、追加となる被曝はできる限り減らさなくてはならない。また、ラインデータの収集条件は、サークルデータの収集条件に従う必要があり、それらが合致していない場合、アーチファクト低減の効果が期待できない。加えて、再構成リトライを実施する場合、適切なデータ組み合わせ下に於いて再構成を実施しないと意味をなさない。
したがって本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ラインデータの取り方等を工夫して追加被曝を最小限に抑え、且つ、誤ったデータによる再構成を行うことのないＸ線ＣＴ装置及びその制御方法を提供することである。
すなわち本発明は、被検体の体軸方向に広がりを有するＸ線ビームを発生するＸ線源と、前記被検体を透過したＸ線を検出する検出素子が前記被検体の体軸方向に沿って複数列配列されたＸ線検出手段と、前記Ｘ線検出手段で検出されたＸ線ビームに基づいて前記被検体のデータを逆投影処理することにより画像を再構成する再構成手段と、前記再構成手段によって再構成された画像を表示する表示手段と、を備えたＸ線ＣＴ装置に於いて、前記Ｘ線源と前記被検体との体軸方向に相対移動的に移動しながら第１の投影データを収集し、前記Ｘ線源を前記被検体の周囲で回転しながら第２の投影データを収集するように制御するスキャン制御手段と、前記第１の投影データと前記第２の投影データを合成して再構成処理を行う再構成処理手段と、前記第１の投影データに対するスキャン条件と、前記第２の投影データに対するスキャン条件に基づいて、スキャンの可否または再構成処理の可否に関する判定を行う判定手段と、を具備することを特徴とする。
また、本発明は、被検体の体軸方向に広がりを有するＸ線ビームを発生するＸ線源と、前記被検体を透過したＸ線を検出する検出素子が前記被検体の体軸方向に沿って複数列配列されたＸ線検出手段と、前記Ｘ線検出手段で検出されたＸ線ビームに基づいて前記被検体のデータを逆投影処理することにより画像を再構成する再構成手段と、前記再構成手段によって再構成された画像を表示する表示手段と、を備えたＸ線ＣＴ装置に於いて、前記Ｘ線源と前記被検体との体軸方向に相対移動的に移動しながら第１の投影データを収集するように制御する第１スキャン制御手段と、前記第１の投影データに基づいて、スキャン範囲または画像生成範囲を設定するためのスキャン範囲設定用画像を表示する範囲設定手段と、前記範囲設定手段により設定された前記スキャン範囲または画像生成範囲に基づいて、前記Ｘ線源を前記被検体の周囲で回転しながら第２の投影データを収集するように制御する第２のスキャン制御手段と、前記第１の投影データと前記第２の投影データを合成して再構成処理を行う再構成処理手段と、を具備することを特徴とする。
更に、本発明は、被検体の体軸方向に広がりを有するＸ線ビームを発生するＸ線源と、前記被検体を透過したＸ線を検出する検出素子が前記被検体の体軸方向に沿って複数列配列されたＸ線検出手段と、前記Ｘ線検出手段で検出されたＸ線ビームに基づいて前記被検体のデータを逆投影処理することにより画像を再構成する再構成手段と、前記再構成手段によって再構成された画像を表示する表示手段と、を備えたＸ線ＣＴ装置の制御方法に於いて、前記Ｘ線源と前記被検体との体軸方向に相対移動的に移動して第１の投影データを収集するステップと、前記第１の投影データに基づいて、スキャン範囲または画像生成範囲を設定するための範囲設定用画像を表示して、スキャン範囲または画像生成範囲を設定するステップと、設定された前記スキャン範囲または画像生成範囲に基づいて、前記Ｘ線源を前記被検体の周囲で回転しながら第２の投影データを収集するステップと、前記第１の投影データと、前記第２の投影データとを合成して再構成処理を行うステップと、を具備することを特徴とする。
本発明は、被検体の体軸方向に広がりを有するＸ線ビームを発生するＸ線源と、前記被検体を透過したＸ線を検出する検出素子が前記被検体の体軸方向に沿って複数列配列されたＸ線検出手段と、前記Ｘ線検出手段で検出されたＸ線ビームに基づいて前記被検体のデータを逆投影処理することにより画像を再構成する再構成手段と、前記再構成手段によって再構成された画像を表示する表示手段と、を備えたＸ線ＣＴ装置に於いて、前記Ｘ線源と前記被検体との体軸方向に相対移動的に移動しながら第１の投影データと、前記Ｘ線源を前記被検体の周囲で回転しながら第２の投影データとに基づいて画像を再構成する再構成手段と、前記第１の投影データに基づいてスキャン範囲または画像生成範囲を設定する第１のモードと、前記範囲設定用の画像を収集し、その前記範囲設定用の画像に基づいてスキャン範囲または画像生成範囲を設定した後に前記第１の投影データ及び前記第２の投影データの収集を行う第２のモードを選択可能に構成された制御手段とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、ラインデータの取り方等を工夫して追加被曝を最小限に抑え、且つ、ラインデータの収集条件への制限の与え方、及びデータの管理方法を確立することにより、誤ったデータによる再構成を行うことのないＸ線ＣＴ装置及びその制御方法を提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０の構成を示したブロック図であり、図２は、図１のＸ線ＣＴ装置１０による断層像撮影形態を示した斜視図である。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０の構成を示したブロック図であり、図２は、図１のＸ線ＣＴ装置１０による断層像撮影形態を示した斜視図である。
尚、Ｘ線ＣＴ装置には、Ｘ線管球と検出器システムとが一体化して被検体の周囲を回転する回転／回転（ＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプ、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管球のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプ、電子ビームを偏向させることで電子的にＸ線源の位置をターゲット上で移動するタイプ等、様々なタイプが存在するが、本発明の技術的思想は、何れのタイプにも適用可能である。すなわち、本発明の技術的思想は、Ｘ線管球とマルチスライススキャン対応の検出器を有する構成であれば、どのような装置であっても適用することが可能である。
尚、以下の説明では、現在主流を占めている回転／回転タイプのＸ線ＣＴ装置を例として説明する。
図１に示されるように、Ｘ線ＣＴ装置１０は、Ｘ線管球１１、回転リング１２、２次元検出器システム１３、データ収集回路（ＤＡＳ）１４、非接触データ伝送装置１５、前処理装置１７、架台駆動部１９、スリップリング２０、高電圧発生装置２１、ホストコントローラ２５、記憶装置２７、補助記憶装置２８、データ処理装置２９、再構成装置３０、入力装置３１、画像処理部３３、表示装置３５、アライメントデータ記憶部３６、ネットワーク通信装置３７、及びデータ／制御バス４０を有して構成される。また、データ／制御バス４０を介して、当該装置本体１０には外部の画像処理装置（図示せず）が接続されている。
前記Ｘ線管球１１はＸ線を発生するＸ線源であり、回転リング１２に設けられている。当該Ｘ線管球１１には、Ｘ線の曝射に必要な電力が高電圧発生装置２１からスリップリング２０を介して供給される。Ｘ線管球１１は、供給された高電圧により電子を加速させてターゲットに衝突させることで、有効視野領域ＦＯＶ内に載置された被検体Ｐに対してコーン状のＸ線を照射する。
また、前記Ｘ線管球１１は、より精度の高い撮影を実現するために、撮影の際にＸ線ビームの中心が２次元検出器システム１３の中心と向かい合うように相対的に位置調節されていることが好ましい。
尚、Ｘ線管球１１から照射されるＸ線ビームは、図３に示されるように、上部スリット３８によってコリメートされる。この場合、２次元検出器システム１３の中心線ＡとＸ線ビームの中心軸Ｂがずれていると、Ｘ線が各検出素子列に有効に照射されないことがあり、適切な断層画像を撮影することができなくなる。したがって、２次元検出器システム１３の中心線ＡとＸ線ビームの中心軸Ｂを一致させることが重要である。
前記回転リング１２には、Ｘ線管球１１と、２次元検出器システム１３と、データ収集回路１４が設けられている。回転リング１２は、架台駆動部１９によって駆動されるもので、Ｘ線管球１１及び２次元検出器システム１３と共に１回転あたり１秒以下という高速で被検体Ｐの回りを回転する。
２次元検出器システム１３は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する検出器システムであり、Ｘ線管球１１に対向するようにして回転リング１２に取り付けられている。図２に示されるように、２次元検出器システム１３には、シンチレータとフォトダイオードとの組み合わせで構成される複数の検出素子が、被検体Ｐの体軸（列）方向とそれに直交するチャンネル方向とに関して２次元状に配列されている。例えば、チャンネル方向に関しては１，０００個（１，０００チャンネル）程度の検出素子が配列されている（以下、この１，０００個の検出素子が配列された一の列を「検出素子列」と称する）。本Ｘ線ＣＴ装置１０は、例えば２５６列のマルチ（２５６列マルチとは、２５６列の断層像が同時に収集されるものを言う。実際には検出素子列が６４列、１２８列、２５６列等多数配列される。）で構成される。尚、本発明にかかるラインサークル再構成は、特にスライス方向における検出器の幅が広くなり、Ｘ線ビームのコーン角が大きくなった時に有効であり、例えば６４列以上の検出素子列を持ったＸ線ＣＴ装置で有用である。
また、２次元検出器システム１３は、より精度の高い撮影を実現するために、後述するアライメント方法によってＸ線管球１１に対する相対的な位置が調節される。
データ収集回路（ＤＡＳ）１４は、複数のＤＡＳチップを有し、２次元検出器システム１３で検出されたＭ×Ｎの全チャンネルに関する膨大なデータ（１ビューあたりのＭ×Ｎチャンネル分のデータを、以下“投影データ”と称する）を入力し、増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理等の後、一括して光通信を応用した非接触データ伝送装置１５を介して固定側のデータ処理ユニットに伝送する。
前記非接触データ伝送装置１５は、収集したＸ線透過データを光学的に次段装置に伝送する。当該非接触データ伝送装置１５やデータ収集回路１４等については、２次元検出器システム１３に於いて、膨大、且つ高速に発生する２次元投影データを時間遅れなく伝送するための超高速処理化が図られている。
すなわち、被検体を透過したＸ線は、２次元検出器システム１３に於いてアナログ電気信号に変換され、更にデータ収集回路１４でデジタル電気信号の２次元投影データに変換された後、各種補正を行う前処理装置１７に送られる。
前処理装置１７は、非接触データ伝送装置１５から２次元投影データを入力し、感度補正やＸ線強度補正等の前処理を行う。前処理を受けた２次元投影データは、直接、或いは記憶装置２７に一旦記憶された後、データ処理装置２９に送られる。尚、本実施形態では、前処理後の投影データを記憶しているが、前処理前の投影データを記憶するようにしても良い。
架台駆動部１９は、診断用開口内に挿入された被検体の体軸方向に平行な中心軸のまわりに、Ｘ線管球１１と２次元検出器システム１３とを一体で回転させる等の駆動制御を行う。この架台駆動部１９は、Ｘ線管球１１のみを中心軸のまわりに回転させるものとしても良い。
高電圧発生装置２１は、Ｘ線の曝射に必要な電力を、スリップリング２０を介してＸ線管球１１に高電圧を供給する装置であり、高電圧変圧器、フィラメント加熱変換器、整流器、高電圧切替器等から成っている。この高電圧発生装置２１によるＸ線管球１１への高電圧供給は、スリップリング２０により行われる。
ホストコントローラ２５は、撮影処理、データ処理、画像処理等の各種処理に関する統括的な制御を行う。例えば、撮影処理に於いては、ホストコントローラ２５は、予め入力されたスライス厚等のスキャン条件を内部メモリに格納し、患者ＩＤ等によって自動的に選択されたスキャン条件（或いは、マニュアルモードに於いて、入力装置３１から直接設定されたスキャン条件）に基づいて、高電圧発生装置２１、図示されない寝台駆動部、架台駆動部１９、及び寝台の体軸方向への送り量、送り速度、Ｘ線管球１１及び２次元検出器システム１３の回転速度、回転ピッチ、及びＸ線の曝射タイミング等を制御し、被検体Ｐの所望の撮影領域に対して多方向からコーン状のＸ線ビームを照射してＸ線ＣＴ画像の撮影処理を行う。
また、ホストコントローラ２５は、スキャン条件に基づいて、２次元検出器システム１３のスイッチ群の各スイッチ切り替え制御を行う。すなわち、ホストコントローラ２５は、２次元検出器システム１３が有する各検出素子とデータ収集素子との接続状態を切り替え、各検出素子で検出されたＸ線透過データを所定の単位で束ねる。そして、スキャン条件に対応した複数スライスのＸ線透過データとして、後段のデータ収集回路１４に送り出し、所定の処理を実行する。
補助記憶装置２８は、再構成装置３０により生成された再構成画像データを記憶可能な大容量の記憶領域を有する装置である。
データ処理装置２９は、例えばＣＰＵ等を有するコンピュータ回路を搭載しており、２次元検出器システム１３により収集された投影データを記憶する。そして、データ処理装置２９は、撮影系（Ｘ線管球１１及び２次元検出器システム１３）の回転による多方向から得られた同一スライスの全ての投影データを加算する処理や、その加算処理により得られた多方向データに対して必要に応じて補間処理、補正処理等を施すようになっている。
再構成装置３０は、データ処理装置２９によりデータ処理されて得られた投影データを再構成処理して、所定のスライス分の再構成画像データを生成する。具体的には、再構成装置３０は、２次元画像再構成、或いはＦｅｌｄｋａｍｐ法に代表される３次元画像再構成アルゴリズムによる再構成を行い、体軸方向を横切る複数断面毎のＸ線吸収系数の２次元的分布データ、或いは体軸方向に広い対象領域（ボリューム）内に於けるＸ線吸収系数の３次元的分布データ（ボクセルによる３次元ボリュームデータの集まりであり、「ボクセルボリュームデータ」と称される。）を再構成する。尚、当該再構成装置３０は、１枚の断層像の再構成に必要な多方向の投影データを収集するのに要する時間より、短時間で多方向の投影データから断層像を再構成する、所謂リアルタイム再構成を行う。
入力装置３１は、図示されないキーボードや各種スイッチ、マウス等を備えており、オペレータを介してスライス厚やスライス数等の各種スキャン条件を入力可能な装置である。
画像処理部３３は、再構成装置３０により生成された再構成画像データに対して、ウィンドウ変換、ＲＧＢ処理等の、表示のための画像処理を行って表示装置３５に出力する。また、画像処理部３３は、オペレータの指示に基づき、任意断面の断層像、任意方向からの投影像、３次元表面画像等のいわゆる疑似３次元画像の生成を行い、表示装置３５に出力する。出力された画像データは、表示装置３５に於いてＸ線ＣＴ画像として表示される。
ネットワーク通信装置３７は、院内ＬＡＮ、インターネット等のネットワークを介して、通信機能を有する他の装置と情報のやり取りを行う。特に、ネットワーク通信装置３７は、インターネット等を介して当該本Ｘ線ＣＴ装置１０の画像情報やメンテナンス情報の送受信を行う。
尚、再構成、断面変換等のデータ処理、表示オペレーションに関する演算処理等は、Ｘ線ＣＴ装置１０内で行われるのが一般的である。しかし、ワークステーション等の外部画像処理装置に於いて、これらの各処理を実行する構成であってもよい。この場合、Ｘ線ＣＴ装置１０の本体から、外部画像処理装置に送られるデータは、再構成前でも、再構成後でも、データ処理後の表示直前でも、何れの状態でも本実施形態の効果を妨げるものではない。
Ｘ線ＣＴ装置ではスキャン計画のために、事前にスキャノグラムを収集するのが一般的である。したがって、Ｌｉｎｅ＋Ｃｉｒｃｌｅ（ラインサークル）再構成法の場合、スキャノグラム収集が行われた後、ライン軌道スキャンによりライン軌道上の投影データ（以下、ライン軌道データという。）が収集され、円軌道スキャンにより円軌道上の投影データ（以下、円軌道データという。）を得て、次にこれらの両方のデータに基づいてアーチファクトの生じない再構成画像を形成するようになっている。尚、ライン軌道データの代わりに、ヘリカル軌道スキャンを行って得られたヘリカル軌道データと、円軌道データを合成して再構成処理を行うようにしても良い。
スキャノグラムによるデータ収集方法は、図４（ａ）に示されるように、例えば１ｍｍ×２列の狭いコーン角で行われる。一方、ライン軌道データは、図４（ｂ）に示されるように、例えば０．５ｍｍ×２５６列の広いコーン角が必要となる。つまり、架台回転を静止させてデータを収集するということでは、スキャノグラムとラインデータ収集は共通である。そして、ルーチン検査のように、予めスキャンプロトコルが固定されているような場合には、ラインデータをスキャノグラムの代わりに収集し、ラインデータの中央列付近のデータのみを使用してスキャノグラムを形成することが可能である。
ここで、図５のフローチャートを参照して、本実施形態に於けるＸ線ＣＴ装置の基本的な動作について説明する。
先ず、ステップＳ１に於いて、Ｘ線管球１１からＸ線が曝射されてライン軌道スキャンが行われてライン軌道データの収集が行われる。一連のプロトコル中のライン軌道データの列数、収集厚、Ｘ線管の管電圧、架台のチルト角は、円軌道スキャンと同一にする必要があるため、一意に決定される。逆に、ライン軌道スキャンと、予め設定されているスキャン計画中の円軌道スキャンの条件が一致しない場合は、ラインサークル再構成ができないため、ユーザに対して注意を促すべく警告を促す。これは、例えば、表示装置に再構成ができない旨の表示をしたり、図示されないが音等で注意を促すようにしても良い。尚、スキャン条件の他に、患者の識別情報、撮影部位の情報、撮影日の情報等を用いて、再構成に適した組合せか否かを判断するようにしても良い。
このステップＳ１で収集させたライン軌道データは、記憶装置２７に記憶される。この時、ライン軌道データと共に、そのスキャン条件を対応付けて記憶する。
次に、ステップＳ２にて収集範囲が決定される。ライン軌道データからスキャノ像（撮影範囲設定用の画像）を生成する。
ライン軌道データは、撮影位置を変えながら複数の位置で２次元的な投影データを収集している。これらの２次元的な各投影データはスライス方向でそれぞれ重畳するように収集されている。スキャノ像は、スライス方向におけるコーン角の小さい投影データを、
各位置で収集された２次元的な投影データから抜き出して合成することにより、スキャノ像を生成する。言い換えると、スライス方向中央近傍の検出器列で収集された投影データを各撮影位置における２次元的な投影データから抽出し、それらを各位置に対応させてスライス方向に並べることにより、スキャノ像を生成する。このスキャノ像上に画像生成範囲又はスキャン範囲を表すマーカを表示し、それを移動することによりそれらの範囲を設定する。
各位置で収集された２次元的な投影データから抜き出して合成することにより、スキャノ像を生成する。言い換えると、スライス方向中央近傍の検出器列で収集された投影データを各撮影位置における２次元的な投影データから抽出し、それらを各位置に対応させてスライス方向に並べることにより、スキャノ像を生成する。このスキャノ像上に画像生成範囲又はスキャン範囲を表すマーカを表示し、それを移動することによりそれらの範囲を設定する。
上記で設定された画像生成範囲又はスキャン範囲の再構成を行うのに十分なライン軌道データが無いときは、警告又は次のステップへの移行を中止する。十分なデータがあるかどうかは、後述の方法で求めた範囲のライン軌道データがあるかどうかで判断する。
また、図６（ａ）に示されるように、スキャノ像４１にスキャン範囲または画像生成範囲を表す撮影範囲マーク４２を表示すると共に、図６（ｂ）に示されるように、ライン軌道データの不足から良好な画像を生成できない部分は、画像生成不可（または劣化）領域であることを表す画像生成不可領域マーク４３を表示する。
ライン軌道データの収集範囲は、再構成ＲＯＩの大きさ及び存在位置によって一意に決定される。つまり、キャリブレーションＦＯＶ、チルト角、外挿部分のマスクの有り／無し、再構成範囲、スキャン位置、ラインデータの収集方向（管球位置）の関数となる。尚、この収集範囲の計算は、ホストコントローラ２５、データ処理装置２９等により行われる。
以下、（ｉ）チルト無し、（ii）再構成ＲＯＩはＭｉｄ−ｐｌａｎｅに対称であるもの、として説明する。
先ず、再構成ＲＯＩを完全に覆うのに必要な検出器幅の半分の長さ“Ｗ”を定義する。
Ｗ＝（Ｎｓｅｇ＋２ＥｘｐＳ）×ＳｅｇＳｉｚｅ／２ …（１）
列外挿量（片側）“ＥｘｐＳ”はキャリブレーションＦＯＶ“ｃＦＯＶ”及び再構成ＲＯＩの形により、下記（２）、（３）式、及び図７のように決まる。
ＥｘｐＳ＝ｅｄｇｅＦＯＶ×Ｎｓｅｇ×ＳｅｇＳｉｚｅ
／（２ＦＣＤ−ｅｄｇｅＦＯＶ） …（２）
ｅｄｇｅＦＯＶ＝ｍｉｎ［ｃＦＯＶ，ＢｐｊＭｉｎＭａｓｋＦＯＶ］ …（３）
図８は再構成ＲＯＩの形状の例を示したもので、（ａ）は長方形ＲＯＩ、（ｂ）は八角形ＲＯＩ、（ｃ）は六角形ＲＯＩを示している。
Ｗ＝（Ｎｓｅｇ＋２ＥｘｐＳ）×ＳｅｇＳｉｚｅ／２ …（１）
列外挿量（片側）“ＥｘｐＳ”はキャリブレーションＦＯＶ“ｃＦＯＶ”及び再構成ＲＯＩの形により、下記（２）、（３）式、及び図７のように決まる。
ＥｘｐＳ＝ｅｄｇｅＦＯＶ×Ｎｓｅｇ×ＳｅｇＳｉｚｅ
／（２ＦＣＤ−ｅｄｇｅＦＯＶ） …（２）
ｅｄｇｅＦＯＶ＝ｍｉｎ［ｃＦＯＶ，ＢｐｊＭｉｎＭａｓｋＦＯＶ］ …（３）
図８は再構成ＲＯＩの形状の例を示したもので、（ａ）は長方形ＲＯＩ、（ｂ）は八角形ＲＯＩ、（ｃ）は六角形ＲＯＩを示している。
そして、図９に示されるように、必要なライン軌道データの長さ“ＬｉｎｅＳｃａｎＬｅｎｇｈｔ”は、次式で定義することができる。
ＬｉｎｅＳｃａｎＬｅｎｇｈｔ＝４Ｗ …（４）
ここで、例として、０．５ｍｍ×２５６列収集で、チルト無しの場合のデータ収集範囲を図１０に示す。
ＬｉｎｅＳｃａｎＬｅｎｇｈｔ＝４Ｗ …（４）
ここで、例として、０．５ｍｍ×２５６列収集で、チルト無しの場合のデータ収集範囲を図１０に示す。
データを収集する際の寝台移動方向にも自由度があり、基本的にＩＮ方向、ＯＵＴ方向の何れであっても構わない。システムとしては、マニュアル（ＭＡＮＵＡＬ）と自動（ＡＵＴＯ）の２モードを有すればよい。ＭＡＮＵＡＬとは、ユーザが明示的に収集時の寝台移動方向を決めるものである。これは、ルート確保の都合上、必ず何れかの方向で収集したいという要望に有用である。また、ＡＵＴＯは、ライン軌道データを収集するために移動を最短にする方向であり、スキャノグラム収集終了後の位置、及び円軌道スキャンのスキャン位置から自動的に計算することができる。
このようにして収集範囲が決定されると、当該収集範囲に従って、ステップＳ３で円軌道スキャンが行われる。このステップＳ３で収集させた円軌道データは、記憶装置２７に記憶される。この時、円軌道データと共に、そのスキャン条件を対応付けて記憶する。そして、ステップＳ４にて、前記ステップＳ１のライン軌道スキャンで得られたデータと前記ステップＳ３の円軌道スキャンで得られたデータを基に、再構成装置３０に於いて画像の再構成が実行される。尚、この画像再構成の詳細は周知であるので説明は省略する。
こうして、再構成画像が求められたならば、ステップＳ５にてその再構成画像が表示装置３５に表示される。
ここで、図５のフローチャートに従った動作の変形例について、図１１のフローチャートを参照して説明する。
先ず、本シーケンスが開始されると、ステップＳ１１にて、スキャン計画設定が行われる。ここでは、スキャン順序及びスキャン条件を定めるところのスキャン計画の設定が行われる。つまり、後述するライン軌道スキャンと、円軌道スキャンのスキャン条件が設定される。そして、ライン軌道スキャンと円軌道スキャンのスキャン条件が比較され、後述する再構成に適したスキャン条件の組合わせか否かがチェックされる。その結果、再構成に適さない組合わせである場合は、その旨の警告を出す、或いは次のステップに移行しないようにする。
次いで、ステップＳ１２にて、ライン軌道スキャンが実行される。ここでは、ライン軌道スキャンのスキャン条件が変更可能である。スキャン条件が変更された場合は、ライン軌道スキャンと円軌道スキャンのスキャン条件が比較され、再構成に適したスキャン条件の組合わせか否かがチェックされる。そして、再構成に適さない組合わせである場合は、前記ステップＳ１１と同様に、その旨の警告を出す、或いはライン軌道スキャンが行われないようにする。
その後、ステップＳ１３にて収集範囲が決定されると、ステップＳ１４では円軌道スキャンが行われる。ここでは、円軌道スキャンのスキャン条件が変更可能となる。スキャン条件が変更された場合は、ライン軌道スキャンと円軌道スキャンのスキャン条件が比較されて、再構成に適したスキャン条件の組合わせか否かがチェックされる。その結果、再構成に適さない組合わせの場合は、その旨の警告を出すか、或いは円軌道スキャンが行われないようにする。
次に、ステップＳ１５では、再構成が行われる。ここでは、ライン軌道データに対応付けられたスキャン条件と、円軌道データに対応付けられたスキャン条件が比較されて、再構成に適したスキャン条件の組合せか否かがチェックされる。ここで、再構成に適さない組合わせの場合は、その旨の警告を出すか、或いは再構成処理が行われないようにする。
そして、ステップＳ１６では再構成画像の表示が行われる。尚、前述したように、再構成に適さない組合わせで再構成された画像については、再構成に適さないデータの組合わせに基づいて生成した画像である旨の警告が表示される。
尚、Ｘ線ＣＴ装置１０は、前述した図５のフローチャートに従った方法と、図１１のフローチャートに従った方法は、操作者が任意に切り替えて選択することができる。
以上のように、スキャノグラムの代わりにライン軌道データを収集し、該ライン軌道データの中央列付近のデータのみを使用してスキャノグラムを形成するラインサークル構成法によれば、Ｘ線による追加被曝を最小限に抑えることができる。
ところで、前述したように、本実施形態によるラインサークル構成法では、一連のプロトコル中のラインデータの列数、収集厚、Ｘ線管球の管電圧、架台のチルト角は、円軌道スキャンと同一条件でなければならないので、ホストコントローラ２５にて、両者の条件が一致したか否かがチェックされる。その結果、両者の条件（例えば、Ｘ線管球の管電圧、架台のチルト角等）が一致していない場合は、警告を促すようにしている。
例えば、図１２に示されるように、Ｘ線管球１１の管電圧が他と異なるものが存在する場合（この場合、データＣ６の８０ｋＶ）は、本ラインサークル構成法に於いてアーチファクトの無い画像を得ることはできない。そのため、前述したように、再構成画像が有効なものでない旨を表示装置３５等に警告表示したり、スキャンそのものを禁止させるべく動作を停止させたりするようにしても良い。
或いは、条件が一致しないデータがあった場合、スキャンを停止させずに再構成を行い、該当する部分のみスキップしたり、補正無しとして他のデータを有効に使用することも考えられる。但し、この場合も正確な再構成画像が得られないことは警告すべきである。
更に、図１３に示されるように、複数の患者が存在する場合、例えば、患者Ａの円軌道データと患者Ｂのラインデータを組み合わせることは無意味であるのは勿論である。また、同じ患者Ａであっても、取得データの日付が異なる（例えば、患者Ａ1Aと患者Ａ2A）場合の円軌道データＣA とラインデータＬA ′や、腹部用に収集した円軌道データと胸部用に収集したラインデータを組み合わせることも無意味である。
このように、明らかに無意味なデータ同士での再構成を許可しないためには、データ管理が重要となる。したがって、それぞれのデータに管理タグを設け、ホストコントローラ２５にて、管理タグの一致しているもの同士でしか再構成を許可しないようにすれば良い。
これにより、適切な条件でのラインデータ収集のみを許可し、合致しないデータ同士での再構成を禁止するシステムの実現が可能となる。
また、前述したラインデータ収集条件としての、データの収集厚、列数、Ｘ線源の管電圧、架台のチルト角、更に収集開始位置、収集長さは、ライン軌道スキャンと円軌道スキャンとで同じものとしなければならないが、それらはユーザが設定するものであっても良いし、ホストコントローラ２５等によって同じ値が設定されるようにしても良い。
（第２の実施形態）
前述した第１の実施形態では、図１２に示されるように、条件が一致していない場合は、警告表示したり、動作を停止させたりするとして説明した。しかしながら、このような動作以外に、例えばデータＣ６のようにデータが不足しているような場合は、自動的に２回スキャンを行う等、必要に応じて補うような動作にしても良い。
前述した第１の実施形態では、図１２に示されるように、条件が一致していない場合は、警告表示したり、動作を停止させたりするとして説明した。しかしながら、このような動作以外に、例えばデータＣ６のようにデータが不足しているような場合は、自動的に２回スキャンを行う等、必要に応じて補うような動作にしても良い。
或いは、条件が一致しないデータがあった場合、スキャンを停止させずに再構成を行い、該当する部分のみスキップしたり、補正無しとして他のデータを有効に使用することも考えられる。但し、この場合も正確な再構成画像が得られないことは警告すべきである。
また、例えば用途に応じて、Ｘ線管球の管電圧を２つの異なる値（例えば、１２０ｋＶ，８０ｋＶ）にしてライン軌道スキャンを行い、後にサークルスキャンを行ってそれぞれ再構成画像を得るようにしても良い。
図１４は、本発明の第２の実施形態に於けるＸ線ＣＴ装置の基本的な動作について説明するためのフローチャートである。
先ず、本シーケンスが開始されると、ステップＳ２１にて、前述した図１１のフローチャートのステップＳ１１と同様に、スキャン計画設定が行われる。この場合、ライン軌道スキャンは１回（例えば、Ｘ線管球の管電圧が１２０ｋＶ）だけが設定されているものとする。次いで、ステップＳ２２にて、ライン軌道スキャンが実行される。そして、ステップＳ２３にてライン軌道による収集範囲が決定されると、ステップＳ２４にてスキャン条件がチェックされる。ここでは、例えば、Ｘ線管球の管電圧が８０ｋＶと１２０ｋＶの２種類で行うか、１２０ｋＶのみにするか等が決定される。
次に、ステップＳ２５に於いて、追加のライン軌道スキャンの有無がチェックされる。ここで、追加が無い場合は、ステップＳ２６に移行して前記管電圧を１２０ｋＶで、１回のみのライン軌道スキャンとなる。この場合、図１２に示されるようなデータＣ６は、補正無しのイメージとなり、それ以外のデータＣ１〜Ｃ５及びＣ７〜Ｃ８は補正有りとなる。
一方、前記ステップＳ２５に於いて、追加が有る場合は、ステップＳ２７に移行して管電圧を１２０ｋＶと８０ｋＶの２回に分けてライン軌道スキャンが実行される。つまり、図１２に示されるようなデータＣ６については８０ｋＶｋの管電圧で、その他のデータについては１２０ｋＶの管電圧でスキャンが実行される。
その後、ステップＳ２８にて、前述した図１１のフローチャートのステップＳ１５と同様に、円軌道スキャンが行われる。次いで、ステップＳ２９にて再構成が行われ、再構成に適さない組合わせの場合は、その旨の警告を出すか、或いは再構成処理が行われないようにチェックされる。そして、ステップＳ３０にて、再構成画像の表示が行われる。尚、前述したように、再構成に適さない組合わせで再構成された画像については、再構成に適さないデータの組合わせに基づいて生成した画像である旨の警告が表示される。
このように、必要に応じてライン軌道スキャンを複数回行っても、Ｘ線による追加被曝を抑えることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能であるのは勿論である。
更に、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、或いは実施形態に示される構成要件が幾つか組合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
１０…Ｘ線ＣＴ装置、１１…Ｘ線管球、１２…回転リング、１３…２次元検出器システム、１４…データ収集回路、１５…非接触データ伝送装置、１７…前処理装置、１９…架台駆動部、２０…スリップリング、２１…高電圧発生装置、２５…ホストコントローラ、２７…記憶装置、２８…補助記憶装置、２９…データ処理装置、３０…再構成装置、３１…入力装置、３３…画像処理部、３５…表示装置、３６…アライメントデータ記憶部、３７…ネットワーク通信装置、３８…上部スリット、４０…制御バス。
Claims (6)
- 被検体の体軸方向に広がりを有するＸ線ビームを発生するＸ線源と、前記被検体を透過したＸ線を検出する検出素子が前記被検体の体軸方向に沿って複数列配列されたＸ線検出手段と、前記Ｘ線検出手段で検出されたＸ線ビームに基づいて前記被検体のデータを逆投影処理することにより画像を再構成する再構成手段と、前記再構成手段によって再構成された画像を表示する表示手段と、を備えたＸ線ＣＴ装置に於いて、
前記Ｘ線源と前記被検体との体軸方向に相対移動的に移動しながら第１の投影データを収集し、前記Ｘ線源を前記被検体の周囲で回転しながら第２の投影データを収集するように制御するスキャン制御手段と、
前記第１の投影データと前記第２の投影データを合成して再構成処理を行う再構成処理手段と、
前記第１の投影データに対するスキャン条件と、前記第２の投影データに対するスキャン条件に基づいて、スキャンの可否または再構成処理の可否に関する判定を行う判定手段と、
を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。 - 前記スキャンの可否または再構成処理の可否に関する判定を行う前記判定手段に基づいて、スキャンまたは再構成に於いて正常な画像が得られないことを警告する警告手段を更に具備することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
- 被検体の体軸方向に広がりを有するＸ線ビームを発生するＸ線源と、前記被検体を透過したＸ線を検出する検出素子が前記被検体の体軸方向に沿って複数列配列されたＸ線検出手段と、前記Ｘ線検出手段で検出されたＸ線ビームに基づいて前記被検体のデータを逆投影処理することにより画像を再構成する再構成手段と、前記再構成手段によって再構成された画像を表示する表示手段と、を備えたＸ線ＣＴ装置に於いて、
前記Ｘ線源と前記被検体との体軸方向に相対移動的に移動しながら第１の投影データを収集するように制御する第１スキャン制御手段と、
前記第１の投影データに基づいて、スキャン範囲または画像生成範囲を設定するためのスキャン範囲設定用画像を表示する範囲設定手段と、
前記範囲設定手段により設定された前記スキャン範囲または画像生成範囲に基づいて、前記Ｘ線源を前記被検体の周囲で回転しながら第２の投影データを収集するように制御する第２のスキャン制御手段と、
前記第１の投影データと前記第２の投影データを合成して再構成処理を行う再構成処理手段と、
を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。 - 被検体の体軸方向に広がりを有するＸ線ビームを発生するＸ線源と、前記被検体を透過したＸ線を検出する検出素子が前記被検体の体軸方向に沿って複数列配列されたＸ線検出手段と、前記Ｘ線検出手段で検出されたＸ線ビームに基づいて前記被検体のデータを逆投影処理することにより画像を再構成する再構成手段と、前記再構成手段によって再構成された画像を表示する表示手段と、を備えたＸ線ＣＴ装置の制御方法に於いて、
前記Ｘ線源と前記被検体との体軸方向に相対移動的に移動して第１の投影データを収集するステップと、
前記第１の投影データに基づいて、スキャン範囲または画像生成範囲を設定するための範囲設定用画像を表示して、スキャン範囲または画像生成範囲を設定するステップと、
設定された前記スキャン範囲または画像生成範囲に基づいて、前記Ｘ線源を前記被検体の周囲で回転しながら第２の投影データを収集するステップと、
前記第１の投影データと、前記第２の投影データとを合成して再構成処理を行うステップと、
を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置の制御方法。 - 前記第１の投影データを収集するステップの前に、前記第１の投影データと前記第２の投影データのスキャン条件を設定するステップを行い、該スキャン条件が再構成に適した組合せか否かをチェックすることを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置の制御方法。
- 被検体の体軸方向に広がりを有するＸ線ビームを発生するＸ線源と、前記被検体を透過したＸ線を検出する検出素子が前記被検体の体軸方向に沿って複数列配列されたＸ線検出手段と、前記Ｘ線検出手段で検出されたＸ線ビームに基づいて前記被検体のデータを逆投影処理することにより画像を再構成する再構成手段と、前記再構成手段によって再構成された画像を表示する表示手段と、を備えたＸ線ＣＴ装置に於いて、
前記Ｘ線源と前記被検体との体軸方向に相対移動的に移動しながら第１の投影データと、前記Ｘ線源を前記被検体の周囲で回転しながら第２の投影データとに基づいて画像を再構成する再構成手段と、
前記第１の投影データに基づいてスキャン範囲または画像生成範囲を設定する第１のモードと、前記範囲設定用の画像を収集し、その前記範囲設定用の画像に基づいてスキャン範囲または画像生成範囲を設定した後に前記第１の投影データ及び前記第２の投影データの収集を行う第２のモードを選択可能に構成された制御手段とを備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
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