JP2008302099A - Ｘ線断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多列Ｘ線検出器を持ったＸ線ＣＴ装置のスキャンにおいて、被検体の息止め負荷軽減のために短時間で撮影を行い、被曝低減、画質改善を実現するＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線ＣＴ装置（１００）は、被検体（ＨＢ）のスカウト像より被検体のｚ方向の幾何学的特徴（ｇｐ）又はその変化を求め、撮影条件を最適化する撮影条件設定部（３９）と、撮影条件設定部で最適化された条件で、Ｘ線発生装置（２１）と多列Ｘ線検出器（２４）とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したＸ線投影データを収集するＸ線データ収集部（５）と、Ｘ線データ収集部から収集された投影データを画像再構成する画像再構成部（３８）と、画像再構成された断層像を表示する画像表示部（６）と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、医療用Ｘ線断層撮影装置（Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置）におけるコンベンショナルスキャン又はシネスキャンの被検体の息止め負荷軽減、被曝低減、画質改善を実現するＸ線ＣＴ装置の技術に関する。

従来は多列Ｘ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置においては、ｚ軸方向の撮影範囲を最大開口幅の整数倍でスキャンし、その残りの撮影範囲に開口幅を合わせて撮影していた。この場合に最大開口幅を用いて最も薄いスライス厚の断層像を再構成すると、その断層像は多列Ｘ線検出器のｚ軸方向に外側の列ほど画質が劣化する。このため、ｚ軸方向の断層像の画質は一定にならない。また、スキャン部は最大開口幅ＭＤを何度も繰り返すことにより、劣化した画質の断層像がより多くなるという点で問題であった。
特開２００７−１３０２８８号公報

Ｘ線ＣＴ装置は、被検体の息止め負荷軽減やモーションアーチファクトを低減するために、広範囲を短時間で撮影することが求められ、次第に検出器部分もｚ軸方向に大きくなってきた。
多列Ｘ線検出器のｚ軸方向のサイズが大きくなることは、Ｘ線コーンビームのコーン角も大きくなることを意味する。また、コーン角が広がることで断層像の画質は、ｚ軸方向の外側検出器ほど劣化の問題が大きくなる。さらに、コーン角を広げることは、Ｘ線無駄被曝の問題もより大きくさせる。

そこで、本発明の目的は、多列Ｘ線検出器または、フラットパネルＸ線検出器を持ったＸ線ＣＴ装置の各種スキャンにおいて、被検体の息止め負荷軽減のために短時間で撮影を行い、被曝低減、画質改善を実現するＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置においてコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行った場合、多列Ｘ線検出器または、フラットパネルＸ線検出器のｚ軸方向の外側検出器を用いた断層像は、特に薄いスライス厚を用いた場合においてアーチファクトが大きくなる。さらにアーチファクトは、被検体のｚ軸方向の変化が著しい範囲、又は被検体の断層像ｘｙ平面内の大きさが大きい断層像の周辺領域ほど大きくなる。
このように、撮影条件設定時に形状変化の著しい範囲、又は断層像ｘｙ平面内の大きさが大きい領域では、多列Ｘ線検出器のｚ軸方向の外側部分が当たらないように、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンの位置を考慮して撮影条件を最適化することで画質の改善が行える。また、この時にコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンのｚ軸方向撮影位置が多くなって撮影時間が増えないように、画質と撮影時間のトレードオフも考慮する必要がある。

また、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンがｚ軸方向に連続して複数回ある場合は、Ｘ線コーンビームのｚ方向の両側の境界領域に近い断層像はＸ線投影データ空間上、又は断層像空間上の処理により、複数の隣り合うスキャンのミッシングコーン部分を補うようにＸ線投影データを用いて画質改善が行える。また、この撮影条件最適化においては、定量的な評価関数を用いることで、撮影条件の最適化が自動的、定量的に行える。
以上を特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供することで上記課題を解決する。

第１の観点のＸ線断層撮影装置は、被検体のスカウト像より被検体のｚ方向の幾何学的特徴又はその変化を求め、撮影条件を最適化する撮影条件設定部と、この撮影条件設定部で最適化された条件で、Ｘ線発生装置と多列Ｘ線検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したＸ線投影データを収集するＸ線データ収集部と、Ｘ線データ収集部から収集された投影データを画像再構成する画像再構成部と、画像再構成された断層像を表示する画像表示部と、を備える。
この構成により、被検体のスカウト像より、被検体のｚ方向の形状変化、被検体のｚ方向の撮影視野の大きさの変化を求めて、撮影条件の最適化の際に考慮することで、より良い撮影条件の最適化が行える。特にｚ方向に連続してコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）においてこの効果は大きくなる。

本発明のＸ線断層撮影装置によれば、スキャンにおいて、被検体の息止めの負荷を軽減するために短時間で撮影を行い、被検体の被曝低減、画質改善を実現できる効果がある。

＜Ｘ線ＣＴ装置の全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置１００の構成ブロック図である。このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、撮影テーブル１０と、走査ガントリ２０とを具備している。

操作コンソール１は、操作者の入力を受け付けるキーボード又はマウスなどの入力装置２と、前処理、画像再構成処理、後処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で収集したＸ線投影データを収集するデータ収集バッファ５とを具備している。さらに、操作コンソール１は、投影データから画像再構成した断層像を表示するモニタ６と、プログラムやＸ線投影データ又はＸ線断層像を記憶する記憶装置７とを具備している。撮影条件の入力は、入力装置２から入力され、記憶装置７に記憶される。撮影テーブル１０は、被検体ＨＢを乗せて走査ガントリ２０の開口部に出し入れするクレードル１２を具備している。クレードル１２は撮影テーブル１０に内蔵するモータで昇降及びテーブル直線移動される。

走査ガントリ２０のガントリ回転部１５は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、ビーム形成Ｘ線フィルタ２８と、多列Ｘ線検出器２４と、データ収集装置（ＤＡＳ：Data Acquisition System）２５とを具備している。

ガントリ回転部１５はベアリングを介して回転可能になっている。不図示の回転モータが回転すると、不図示のベルトを介して回転がガントリ回転部１５に伝えられ、ガントリ回転部１５が回転する。さらに、走査ガントリ２０は、被検体ＨＢの体軸の回りに回転しているガントリ回転部１５を制御する回転部コントローラ２６と、制御信号などを操作コンソール１や撮影テーブル１０とやり取りする制御コントローラ２９とを具備している。ビーム形成Ｘ線フィルタ２８は撮影中心である回転中心に向かうＸ線の方向にはフィルタの厚さが最も薄く、周辺部に行くに従いフィルタの厚さが増し、Ｘ線をより吸収できるようになっているＸ線フィルタである。

中央処理装置３は、前処理部３７、画像再構成部３８及び撮影条件設定部３９を有している。
前処理部３７は、データ収集装置２５で収集された生データに対して、チャネル間の感度不均一を補正し、またＸ線強吸収体、主に金属部による極端な信号強度の低下又は信号脱落を補正するＸ線量補正等の前処理を実行する。

画像再構成部３８は、前処理部３７で前処理された投影データを受け、その投影データに基づいて画像を再構成する。投影データは、周波数領域に変換する高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)がなされて、それに再構成関数Ｋｅｒｎｅｌ（ｊ）を重畳し、逆フーリエ変換する。そして、画像再構成部３８は、再構成関数Ｋｅｒｎｅｌ（ｊ）を重畳処理した投影データに対して、三次元逆投影処理を行い、被検体ＨＢの体軸方向（Ｚ方向）ごとに断層像（ｘｙ平面）を求める。画像再構成部３８は、この断層像を記憶装置７に記憶させる。
撮影条件設定部３９は、画質と撮影時間の最適化評価関数を用いて、画質と撮影時間を自動的したり、被検体のスカウト像より被検体のｚ軸方向の形状変化、撮影視野の大きさの変化を表す幾何学的特徴量を求めて、画質と撮影時間の最適化を行う。

＜Ｘ線ＣＴ装置の動作フローチャート＞
図２は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置についての動作の概要を示すフローチャートである。
ステップＰ１では、被検体ＨＢをクレードル１２に乗せ、位置合わせを行う。ここでは、クレードル１２の上に乗せられた被検体ＨＢは各部位の基準点に走査ガントリ２０のスライスライト中心位置を合わせる。そして、スカウト像収集を行う。スカウト像撮影では、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを固定させ、クレードル１２を直線移動させながらＸ線投影データの収集を行う。ここでは、スカウト像は通常０度，９０度のビュー角度位置で撮影される。図２中の右側は、０度で胸部付近を撮影したスカウト像４１の例である。このスカウト像４１上から断層像の撮影位置を計画できる。

ステップＰ２では、スカウト像４１上に撮影する断層像の位置、大きさを表示させながら撮影条件設定を行う。スカウト像４１中に示した点線は、断層像画像の位置である。本実施形態では、コンベンショナルスキャン、ヘリカルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャン、ヘリカルシャトルスキャンなどの複数のスキャンパターンを有している。コンベンショナルスキャンとは、クレードル１２をｚ軸方向に所定の間隔で移動するごとにＸ線管２１及び多列Ｘ線検出器２４を回転させてＸ線投影データを取得するスキャン方法である。ヘリカルスキャンとは、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とが回転しながらクレードル１２を一定速度で移動させ、Ｘ線投影データを収集する撮影方法である。断層像の撮影条件設定においては、Ｘ線ＣＴ装置１００の自動露出機構を用いることにより、被検体ＨＢの被曝を最適化することもできる。また、本実施形態では、撮影条件設定部３９は、画質と撮影時間の最適化評価関数を用いて、撮影条件で設定されなかった項目を自動的に最適な撮影条件に設定する。

ステップＰ３ないしステップＰ９では、断層像撮影を行う。ステップＰ３において、Ｘ線データ収集を行う。ここでヘリカルスキャンによってデータ収集を行う場合には、ガントリ回転部１５を被検体ＨＢの回りに回転させ、かつ、撮影テーブル１０上のクレードル１２を直線移動させながら、Ｘ線投影データのデータ収集動作を行う。そして、ビュー角度ｖｉｅｗと、検出器列番号ｊと、チャネル番号ｉとで表わされるＸ線投影データＤＡ（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）（ｊ＝１〜ＲＯＷ，ｉ＝１〜ＣＨ）にｚ方向座標位置Ｚｔａｂｌｅ（ｖｉｅｗ）を付加させる。このようにヘリカルスキャンにおいては、一定速度の範囲のＸ線投影データ収集を行う。

ステップＰ４では、前処理部３７がＸ線投影データＤＡ（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して前処理を行い、投影データに変換する。具体的には、オフセット補正を行い、対数変換を行い、Ｘ線線量補正を行い、そして感度補正を行う。
ステップＰ５では、ビームハードニング補正を行う。ここでは、前処理された投影データＤＢ（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、ビームハードニング補正を行う。このとき、検出器の各ｊ列に独立したビームハードニング補正を行なえるため、撮影条件でＸ線管２１の管電圧が異なっていれば、列ごとの検出器のＸ線エネルギー特性の違いを補正できる。

ステップＰ６では、画像再構成部３８がｚフィルタ重畳処理を行う。ここでは、ビームハードニング補正された投影データＤＣ（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、ｚ方向（列方向）のフィルタをかけるｚフィルタ重畳処理を行う。

ステップＰ７では、画像再構成部３８が再構成関数重畳処理を行う。すなわち、Ｘ線投影データを周波数領域に変換するフーリエ変換（Fourier Transform）を行い、再構成関数を掛け、逆フーリエ変換する。
ステップＰ８では、画像再構成部３８が三次元逆投影処理を行う。ここでは、再構成関数重畳処理した投影データＤＤ（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、三次元逆投影処理を行い、逆投影データＤＥ（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。画像再構成される画像はｚ軸に垂直な面である。ｘｙ平面に三次元画像再構成される。以下の再構成領域Ｐはｘｙ平面に平行なものとする。

ステップＰ９では、画像再構成部３８が後処理を行う。逆投影データＤＥ（ｘ，ｙ，ｚ）に対して画像フィルタ重畳、ＣＴ値変換などの後処理を行い、断層像を得る。
ステップＰ１０では、画像再構成された断層像を表示する。断層像の例として、図２の右側に断層像４２を示す。

＜＜撮影条件設定部３９による撮影条件の最適化＞＞
以下に上記のＸ線ＣＴ装置１００を用いた実施例を示す。
実施例１は、撮影条件設定部３９が画質と撮影時間の最適化評価関数を用いて、画質と撮影時間を自動的にかつ定量的に最適化する実施例を示す。
実施例２は、撮影条件設定部３９が被検体のスカウト像より被検体のｚ軸方向の形状変化、撮影視野の大きさの変化を表す幾何学的特徴量を求めて、最適化評価関数により、画質と撮影時間の最適化を行う実施例を示す。

＜撮影条件最適化＞
従来の撮影条件の選択の仕方として、例えばｚ軸方向に最大４０ｍｍの範囲をスキャンできる６４列を有するＸ線ＣＴ装置１００は、ｚ軸方向に１００ｍｍの範囲のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行う場合に、図３（ａ）のように１００ｍｍを４０ｍｍ＋４０ｍｍ＋２０ｍｍと分けて、ｚ軸方向に４０ｍｍのスキャンを２回行い、残り２０ｍｍを１回撮影していた。
この撮影方法は、ｚ軸方向に４０ｍｍ開口で６４列の断層像を画像再構成するため、ｚ軸方向の外側部分で図４に示すようにミッシングコーンにかかってしまう。つまり、図３（ａ）の３２Ａ，３１Ａ近辺の断層像、又は３２Ｂ，３１Ｂ近辺の断層像はアーチファクトが発生し画質が劣化する。ただし、断層像はｚ軸方向に並べて断層像３２Ａ，３１Ａ，３０Ａ…２Ａ，１Ａ，１Ｂ，２Ｂ…３０Ｂ，３１Ｂ，３２Ｂと番号付けている。また、図３（ａ）に示すスキャンでのｚ軸方向座標位置はｚ１，ｚ２，ｚ３の３か所で撮影されており、スキャン３回分の撮影時間である。

この撮影時間を保ちながら画質を改善した撮影条件は図３（ｂ）を考えることができる。
図３（ｂ）は、１００ｍｍを４０ｍｍ＋３０ｍｍ＋３０ｍｍと分けて、ｚ軸方向座標位置ｚ１１で４０ｍｍのスキャンを１回にし、残りをｚ１２，ｚ１３においてｚ軸方向の開口幅３０ｍｍのスキャンを２回用いている。これにより、断層像は従来の図３（ａ）の場合に比べて開口幅４０ｍｍの撮影が少ない分、画質改善となっている。
今ここで、スキャン画質の評価関数はＥ（ｇ（ｘ，ｙ，ｉ））として考える。なおｇ（ｘ，ｙ，ｉ）は断層像であり、ｉはコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにおける断層像ｇ（ｘ，ｙ，ｉ）の列の位置番号である。断層像３２Ａから断層像３２ＢはＸ線検出器列番号＋３２〜−３２に割り当て、断層像の画質を表す量として｜３２．５−ｉ｜ｎを用いる。なお、ｎは自然数（ｎ＝１，２，３…）とする。

評価関数Ｅ（ｇ（ｘ，ｙ，ｉ））は、以下の（数式１）のように定め、関数値の大きい方をより最適としている。つまり、評価関数値が大きい方を選択すれば良い。
．．．（数式１）
この評価関数値について、図３（ａ）と図３（ｂ）とを比較してみると、図３（ａ）の場合に（数式２）になり、図３（ｂ）の場合に（数式３）になる。なお、ここではｎ＝１としている。

．．．（数式２）
．．．（数式３）
これよりＥ１＜Ｅ２となり、よって、Ｅ２つまり、図３（ｂ）の場合の方がより最適ということになる。
なお、この最適化評価関数は１例であるので他の評価関数を用いても良い。

図５のフローチャートは、撮影条件最適化評価関数を用いた撮影条件設定部３９の流れを示す。
ステップＰ１１では、スカウト像収集を行う。
ステップＰ１２では、撮影条件設定を行う。
ステップＰ１３では、撮影条件最適化関数による最適化を行う。
ステップＰ１４では、操作者のチェックを行い、ＯＫかを判断し、ＹＥＳであればステップＰ１６へ行き、ＮＯであればステップＰ１５へ行く。
ステップＰ１５では、操作者による撮影条件変更を行う。
ステップＰ１６では、本スキャンを行う。
ステップＰ１７では、本スキャンの断層像表示を行う。

＜撮影条件最適化関数の比較＞
ステップＰ１３においての撮影条件設定部３９は、スキャン範囲のｚ軸方向の長さをＬとし、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャン１回に撮影できるｚ軸方向の範囲の長さを大きい方からＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５と設定する。例えば、Ｄ１＝４０ｍｍ，Ｄ２＝３０ｍｍ，Ｄ３＝２０ｍｍ，Ｄ４＝１０ｍｍ，Ｄ５＝５ｍｍとなる。この場合に、図６は撮影条件最適化関数により比較する撮影条件を求める流れを示す。
ステップＤ１では、スキャン範囲設定時のｚ軸方向の長さＬを求める。
ステップＤ２では、Ｉｎｔ（Ｌ／Ｄ１）を求める。但し、Ｉｎｔ（ｘ）はｘの整数部を取る関数とする。
ステップＤ３では、（Ｉｎｔ（Ｌ／Ｄ１）＋１）回の撮影条件の組み合わせをすべて求める。
ステップＤ４では、ステップＤ３で求めた撮影条件各々の撮影条件最適化関数値を求める。
ステップＤ５では、撮影条件最適化関数値が最大値となる撮影条件を選ぶ。
ステップＤ６では、最適な撮影条件を決定する。
ステップＤ３で（Ｉｎｔ（Ｌ／Ｄ１）＋１）回の撮影条件範囲内で組み合わせを求めているのは、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンのｚ軸方向座標位置の数を最小に保ち撮影時間を最短に保とうとするためである。もし、撮影時間に余裕のある場合は、撮影条件の組み合わせを求める範囲を（Ｉｎｔ（Ｌ／Ｄ１）＋２）回、又は（Ｉｎｔ（Ｌ／Ｄ１）＋３）回まで広げて、多少撮影時間のかかる撮影条件から最適な撮影条件を選択することも可能である。

ステップＰ１４において、操作者は撮影条件設定部３９が求めた最適化済み撮影条件をチェックし、撮影条件最適化の間違いを防ぐ。
上記の実施例により、撮影条件設定部３９は最適化評価関数を用いて、画質と撮影時間の最適化を自動的にかつ定量的に行うことができる。

＜幾何学的特徴量を用いた撮影条件最適化＞
本実施例は、被検体のスカウト像よりｚ軸方向の形状変化、断層像平面内の撮影視野の大きさを表す幾何学的特徴量を考慮した最適化評価関数を用いることで、画質と撮影時間の最適化を行う実施例を示す。

撮影条件設定部３９の撮影条件最適化の流れは、図５のフローと同様に処理することができる。図５に追加する処理はステップＰ１２の撮影条件設定を行った後に、スカウト像より各ｚ軸方向の座標位置における被検体の幾何学的特徴量を求め、ステップＰ１３の撮影条件最適化関数による最適化時に幾何学的特徴量を考慮させればよい。

この時のスカウト像収集は１方向の９０度方向のみでも良いし、２方向の０度方向と９０度方向、又は９０度方向と１８０度方向でも良い。１方向のスカウト像より２方向のスカウト像の方が、より正確に被検体の各ｚ軸方向の座標位置における幾何学的特徴量を求めることができる。
スカウト像より求める幾何学的特徴は図７のように各座標位置における幾何学的特徴を求める。

０度方向のスカウト像からは以下などが得ることができる。
被検体のｘ方向の範囲［ｘｓ，ｘｅ］
被検体のｘ方向中心位置ｘｃ
被検体のｘ方向幅ｌｘ
被検体のｘ方向（０度方向）プロファイル面積Ｓｘ
また、９０度のスカウト像からは以下を得ることができる。
被検体のｙ方向の範囲［ｙｓ，ｙｅ］
被検体のｙ方向中心位置ｙｃ
被検体のｙ方向幅ｌｙ
被検体のｙ方向（９０度方向）プロファイル面積Ｓｙ
なお、被検体の中心ｘｃ、ｙｃは、ｘｃ＝（ｘｓ＋ｘｅ）／２，ｙｃ＝（ｙｓ＋ｙｅ）／２で求めることができる。
また、プロファイル面積Ｓｘ，Ｓｙは以下の（数式４），（数式５）により求める。ただし、Ｐｒｆｘ（ｉ），Ｐｒｆｙ（ｉ）はプロファイル曲線、ＣＨは多列Ｘ線検出器２４のチャネル数とする。

．．．（数式４）
．．．（数式５）
また、被検体のｘ方向幅ｌｘとｙ方向幅ｌｙとは、ｌｘ＝ｘｅ−ｘｓ、ｌｙ＝ｙｅ−ｙｓより求めることができる。
撮影条件設定部３９は、これらの幾何学的特徴量の変化を図８のように求め、変化の著しい範囲を求めておく。例えば、あるｚ軸方向の座標位置の幾何学的特徴量をｇｐ（ｚ）とすると、ｚ軸方向の幾何学的特徴量ｇｐの変化量Ｃｋ（ｚ）は以下の（数式６）のように表せる。
なお、Δｚは撮影する断層像のｚ軸方向の間隔，ｉは整数とし、ｉ・Δｚはｚ軸方向の座標位置を表す。変化量Ｃｋ（ｚ）は各幾何学的特徴量で正規化された値となっている。

．．．（数式６）
変化の大きい範囲は、幾何学的特徴量ｇｐの変化量Ｃｋ（ｚ）の変化が閾値θｋを超える範囲とする。
また、被検体が大きい範囲、又は大きな撮影視野は、ｘ方向長さｌｘ、ｙ方向長さｌｙより求める。

撮影条件設定部３９は、幾何学的特徴量ｇｐの変化量Ｃｋ（ｚ）の変化が閾値θｋを超える範囲、ｚ軸方向の形状の変化の大きい範囲、および撮影視野の大きい範囲を求める。
撮影条件設定部３９は、これらの範囲を考慮してコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにおけるミッシングコーン領域に形状の変化の大きい範囲、および撮影視野の大きい範囲を避けるように、又は、なるべく避けるように撮影条件を設定する必要がある。
例えば、撮影条件設定部３９は、（数式１）で示した撮影条件最適化評価関数を以下の（数式７），（数式８），（数式９）のように変形すると、ｚ軸方向の形状の大きい範囲、および撮影視野の大きい範囲がミッシングコーン領域に入るのを避けることができる。

実施例１の評価関数Ｅ（ｇ（ｘ，ｙ，ｉ））ではなく、本実施形態ではスキャン画質の評価関数として、Ｅ（ｇ（ｘ，ｙ，ｄ））を考える。なお、ｇ（ｘ，ｙ，ｄ）は断層像であり、ｄは図９に示すように多列Ｘ線検出器２４のｚ軸方向中心から断層像ｇ（ｘ，ｙ，ｄ）までの距離とする。以下にＥ（ｇ（ｘ，ｙ，ｄ））を（数式７），（数式８），（数式９）に示す。ただし、定数ｃは１より大きい整数とする。
Ｃｋ（ｚ）≦θｋにおいて
．．．（数式７）
Ｃｋ（ｚ）＞θｋ かつ ｄ≦２０（ｍｍ）において
．．．（数式８）
Ｃｋ（ｚ）＞θｋ かつ ｄ＞２０（ｍｍ）において

．．．（数式９）
これらにより、撮影条件設定部３９の最適化評価関数は、撮影条件設定時にｚ軸方向の形状変化の大きい範囲、撮影視野の大きい範囲にアーチファクトの発生しやすい多列Ｘ線検出器２４の中心から２０ｍｍよりも外側の断層像を配置しづらくできる。
なお、わかりやすくするために
Ｃｋ（ｚ）＞θｋ かつ ｄ＞２０（ｍｍ）においてＥ（ｇ（ｘ，ｙ，ｄ））＝０
としても良い。

なお、この最適化評価関数は１例であるので他の評価関数を用いても良い。
また、上記最適化評価関数は多列Ｘ線検出器２４の中心から２０ｍｍよりも外側でｚ軸方向に形状変化の大きい範囲、撮影視野の大きい範囲を避けているが、三次元画像再構成アルゴリズム、Ｘ線データ収集幾何学系の配置に依存して、この２０ｍｍという値は変更してかまわない。
このようにして、本実施形態は、被検体のスカウト像よりｚ軸方向の形状変化、断層像平面内の大きさの幾何学的特徴量を考慮した撮影条件の最適化評価関数を求めて、スキャンの画質と撮影時間の最適化を行うことができる。

以上の多列Ｘ線検出器２４またはフラットパネルを有するＸ線ＣＴ装置のスキャンにおいて、被検体の息止めの負荷を軽減するために短時間で撮影を行い、被検体の被曝低減、画質改善を実現できる効果がある。

本実施形態には、撮影条件最適化関数の一例が書かれているが、他の撮影条件最適化関数を用いても同様の効果を出せる。
本実施形態では、通常のスカウト像撮影により被検体の幾何学的情報を得ているが、通常のスカウト像撮影でなくても低線量のヘリカルスキャンによるスカウト像撮影であるヘリカルスカウトスキャンを用いても同様に、被検体の幾何学的情報を得て撮影条件最適化関数により撮影条件を最適化することができる。

なお、本実施形態における画像再構成法は、従来公知のフェルドカンプ法による三次元画像再構成法でもよい。さらに、他の三次元画像再構成方法でもよい。又は二次元画像再構成でも良い。

本実施形態では、コンベンショナルスキャンの場合について記載しているが、シネスキャンの場合についても同様に効果を出すことができる。
本実施形態は、走査ガントリ２０が傾斜していない場合について記載しているが、走査ガントリ２０が傾斜した、いわゆるチルト・スキャンの場合でも同様な効果を出すことができる。また、本実施形態は、心拍信号に同期させても同様な効果を出すことができる。
なお、本実施形態においては、撮影テーブル１０のクレードル１２をｚ軸方向に動かすことにより、各ｚ軸方向スキャン位置の間を移動している。しかし、走査ガントリ２０又は走査ガントリ２０内の回転部１５を撮影テーブル１０のクレードル１２に対して動かすことによっても、相対的に同様な効果を得ることができる。また、本実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線自動露出機構を用いていない場合について記載しているが、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線自動露出機構を用いた場合についても同様に効果を出すことができる。
本実施形態は、生体信号にＸ線データ収集が同期しない場合について記載しているが、生体信号、特に、心拍信号に同期させても同様な効果を出すことができる。

本実施形態では、医用Ｘ線ＣＴ装置を元について記載しているが、産業用Ｘ線ＣＴ装置、又は、他の装置と組み合わせたＸ線ＣＴ−ＰＥＴ装置，Ｘ線ＣＴ−ＳＰＥＣＴ装置などにおいても利用できる。

本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置を示すブロック図である。 Ｘ線ＣＴ装置１００の一般的な動作フローチャートである。 （ａ）は、従来のスキャンの撮影計画を示す図である。 （ｂ）は、今回のスキャンによる撮影計画を示す図である。 ｚ軸方向に連続したスキャンにおけるミッシングコーン領域を示す図である。 撮影条件最適化評価関数を用いた撮影の流れを示すフローチャートである。 撮影条件最適化評価関数を用いた撮影の流れを示すフローチャートである。 スカウト像から得ることができる幾何学的特徴量の求め方を示す図である。 被検体のスカウト像より得ることができる各幾何学的特徴量の変化を示す図である。 多列Ｘ線検出器のｚ方向中心から断層像までの距離ｄを示す図である。

符号の説明

１ … 操作コンソール
２ … 入力装置
３ … 中央処理装置
５ … データ収集バッファ
６ … モニタ
７ … 記憶装置
１０ … 撮影テーブル
１２ … クレードル
１５ … 回転部
２０ … 走査ガントリ
２１ … Ｘ線管
２２ … Ｘ線コントローラ
２３ … コリメータ
２４ … 多列Ｘ線検出器
２５ … データ収集装置（ＤＡＳ）
２６ … 回転部コントローラ
２７ … 走査ガントリ傾斜コントローラ
２８ … ビーム形成Ｘ線フィルタ
２９ … 制御コントローラ
３７ … 前処理部
３８ … 画像再構成部
３９ … 撮影条件設定部

Claims (1)

1. 被検体のスカウト像より前記被検体のｚ方向の幾何学的特徴又はその変化を求め、Ｘ線データ収集系の画質の特徴を考慮し、撮影条件を最適化する撮影条件設定手段と、
   前記撮影条件設定部で最適化された条件で、Ｘ線発生装置と相対してＸ線を検出する多列Ｘ線検出器またはフラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元Ｘ線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある前記被検体を透過したＸ線投影データを収集するＸ線データ収集手段と、
   前記Ｘ線データ収集部から収集された投影データを画像再構成する画像再構成部と、
   前記画像再構成された断層像を表示する画像表示手段と、
   を含むことを特徴とするＸ線断層撮影装置。