JP2013153832A

JP2013153832A - Ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP2013153832A
Application number: JP2012015128A
Authority: JP
Inventors: Satoru Nakanishi; 知中西; Shigeomi Akino; 成臣秋野
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2013-08-15
Also published as: CN103222877A; CN103222877B; US20130195240A1; US9782142B2

Abstract

【課題】撮影領域境界での不連続を解消して、画質の劣化を防止することが可能なＸ線ＣＴ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、制御手段は、天板を被検体の体軸方向に所定の送り量ずつ移動させる毎に被検体にＸ線を照射させるように天板移動手段及び撮影手段を制御することで被検体における撮影領域をずらしかつ撮影させる。収集手段は各撮影領域の投影データを収集する。再構成手段は、各撮影領域の投影データに基づいて所定の再構成領域の大きさ毎に被検体の断層画像を再構成する。さらに、制御手段は、送り量に対応したスキャン制御モード及び再構成領域の大きさに対応した再構成制御モードを有し、スキャン制御モードの指定を受けて、指定されたモードに対応する送り量を天板移動手段に出力するとともに、再構成制御モードの指定を受けて、指定されたモードに対応する再構成領域の大きさを再構成手段に出力する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置に関する。

従来のＸ線ＣＴ（コンピュータ断層撮影）装置としては、Ｘ線管から被検体に曝射され、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器により検出して、投影データを収集し、収集した投影データから画像を再構成するものがある（例えば、特許文献１）。

図１４は撮影領域を示す図である。図１４に示すように、曝射されたＸ線は、Ｘ線管から被検体の体軸方向に広がるようにコーン角θを有している（コーンビーム）。コーン角θの内に被検体における撮影領域（ＦｉｅｌｄＯＦＶｉｅｗ：ＦＯＶ）が設けられる。

天板を体軸方向に所定の送り量ずつ移動させる毎に、コーンビームを被検体に照射させることで、被検体における撮影領域をずらしかつ撮影するステップアンドショット（Ｓｔｅｐ＆Ｓｈｏｏｔ）型のスキャンがある。また、このようなスキャンをワイドボリューム（Ｗｉｄｅ−ｖｏｌｕｍｅ）スキャンという場合がある。

このようなスキャンを考えた場合、隣接する撮影領域間において重複する領域であって、再構成時に合成される領域を可能な限り減らした方が、被ばく低減に寄与する。図１４に、隣接する撮影領域を太線の実線で囲まれた領域及び太線の破線で囲まれた領域として示す。また、隣接する撮影領域の形状が共に六角形であるとき、撮影時のオーバーラップ領域の範囲をβで示す。

しかし、ヘリカルスキャンとは異なり、オーバーラップ領域を減らせば減らすほど、撮影領域間の連続性が悪くなり、撮影領域境界での不連続が目立つ。それを回避するために、あえて、オーバーラップ領域を設けてスキャンを行い、オーバーラップ領域をスムーズに移行させること（フェザリング）により、境界部分の不連続を目立たなくしている。

ただし、従来では、サジタル／コロナルで観察した際、画像が六角形になる（図１４参照）。その分、オーバーラップ領域の投影データを必要以上に設けざるを得なく、オーバーラップ領域の投影データを十分に使うことで、フェザリングを容易に行うことができていた。一方で、近年、再構成できなかった部分の画像化が可能となり、一つの撮影領域の投影データからより広範囲の再構成が可能となった。したがって、原理的には、オーバーラップ領域を最小限にすることが可能となった。

特開２００９−２８０６５号公報

しかしながら、心臓を二つの撮影領域に分けてスキャンする従来のＸ線ＣＴ装置の例では、心臓は常に動いているため、第一撮影領域と第二撮影領域で心臓の形状が異なることが多々ある。そのような場合に、オーバーラップ領域を最小限にしてしまうと、撮影領域境界での不連続が顕著に表れ、画質を劣化させる。

別の例では、天板の剛性問題がある。天板のたわみ量をゼロにすることはできないため、一つの撮影領域の範囲が大きく、かつ、撮影領域間の距離が大きいほど、天板のたわみ量の差が大きくなり、オーバーラップ領域を最小限にしてしまうと、撮影領域境界での不連続が顕著となり、画質を劣化させる。

また、近年のＸ線検出器では、体軸方向にＸ線検出素子が多列化され、それに伴い、撮影領域間の距離が大きくなる傾向にあり、撮影領域境界での不連続が問題となる。

本実施形態は、撮影領域境界での不連続を解消して、画質の劣化を防止することが可能なＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、天板と、天板移動手段と、撮影手段と、制御手段と、収集手段と、再構成手段と、を有する。天板は被検体を載置する。天板移動手段は、天板を被検体の体軸方向に移動させる。撮影手段は、Ｘ線管、及びＸ線管から照射され、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段を含む。制御手段は、天板を被検体の体軸方向に所定の送り量ずつ移動させる毎に被検体にＸ線を照射させるように天板移動手段及び撮影手段を制御することで、被検体における撮影領域をずらしかつ撮影させる。収集手段は、各撮影領域の投影データを収集する。再構成手段は、各撮影領域の投影データに基づいて所定の再構成領域の大きさ毎に被検体の断層画像を再構成する。さらに、制御手段は、送り量に対応したスキャン制御モード及び再構成領域の大きさに対応した再構成制御モードを有し、スキャン制御モードの指定を受けて、指定されたモードに対応する送り量を天板移動手段に出力するとともに、再構成制御モードの指定を受けて、指定されたモードに対応する再構成領域の大きさを再構成手段に出力する。

第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図。天板の送り量／オーバーラップ領域の範囲が依存するパラメータを示す図。心電同期撮影／呼吸同期撮影の重み付けを示す図。Ｘ線ＣＴ装置の動作を示すフローチャート。心拍数と天板の送り量とを対応関係を示すテーブルの図。呼吸レートと天板の送り量とを対応関係を示すテーブルの図。第２実施形態において、心電同期撮影の重み付けを示す図。呼吸同期撮影の重み付けを示す図。第３実施形態において、撮影領域と天板の送り量とを対応関係を示すテーブルの図。第４実施形態において、全位相撮影／部分位相撮影の重み付けを示す図。第５実施形態において、列数と天板の送り量との関係テーブルを示す図。関係テーブルをＮ−Ｘ座標に表した図。Ｘ線ＣＴ装置の動作を示すフローチャート。撮影領域を示す図。

以下、Ｘ線ＣＴ装置の各種実施形態について図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成について図１を参照して説明する。図１は、Ｘ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、架台（ガントリ）１０とコンソール３０とを有している。

架台１０は、回転フレーム１２、Ｘ線管１６、メイン検出器１８、トリガ用検出器１９、回転駆動部２０、高電圧発生部２２、及び、データ収集回路（ＤＡＳ）２６を有している。

架台１０の本体は、円環又は円板状の回転フレーム１２を回転可能に支持する。回転フレーム１２の内周側には、天板１４に載置された被検体Ｐが挿入されるスキャン領域が形成される。

図示しない寝台には、天板１４を長手方向（被検体Ｐの体軸方向）に沿って移動させるように天板移動手段２４が設けられている。また、寝台には、天板１４を鉛直方向（上下方向）に沿ってスライドさせる昇降手段（図示省略）が設けられている。

ここで、ＸＹＺ直交座標系を定義する。Ｚ軸は、回転フレーム１２の回転軸に規定される。天板１４は、長手方向がＺ軸方向に平行するように配置される。したがって、被検体Ｐの体軸は、Ｚ軸と平行になる。Ｘ軸は、水平方向の軸に規定され、Ｙ軸は、鉛直方向の軸に規定される。

なお、Ｘ線ＣＴ装置１には、Ｘ線管１６とメイン検出器１８等とが１体となって被検体の周囲を回転するＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥタイプや、リング状に多数の検出素子が配列され、Ｘ線管１６のみが被検体の周囲を回転するＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ／ＲＯＴＡＴＥタイプ等様々なタイプがあるが、いずれのタイプでも本実施形態は適用可能である。Ｘ線ＣＴ装置１をここでは、ＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥタイプとして説明する。

回転フレーム１２には、Ｘ線管１６及びメイン検出器１８が設けられている。

回転フレーム１２は、回転駆動部２０からの駆動信号の供給を受けてＸ線管１６、及びメイン検出器１８を連続回転させる。

Ｘ線管１６は、高電圧発生部２２から高電圧の印加とフィラメント電流の供給とを受けてＸ線を発生する。

Ｘ線管１６とメイン検出器１８とは、天板１４に載置された被検体Ｐを挟んで対向するように配置されている。

図１に示すように、メイン検出器１８は、被検体Ｐの体軸（Ｚ軸）と直交する方向に複数のＸ線検出素子が配置されたＸ線検出素子群をＺ軸方向に多列に配置して構成されている。例えば、Ｘ線検出素子が０．５ｍｍのピッチで３２０列に配置されている。

被検体における撮影領域をずらしかつ撮影するステップアンドショット型のＸ線ＣＴ装置では、天板１４を体軸方向に所定の送り量ずつ移動させる毎に、Ｘ線（コーンビーム）を被検体Ｐに照射させる。０．５ｍｍ＊３２０列でスキャンする場合、撮影時のオーバーラップ領域の範囲を”β”とすると、天板１４の送り量”Ｘ”は、（Ｘ＝１６０−β）の式で表される。この式から、β＝０のとき、送り量”Ｘ”は、１６０ｍｍとなる。以下の実施形態では、天板１４の送り量”Ｘ”は、１６０ｍｍ以下として説明する。

天板移動手段２４は、コンソール３０内のスキャン制御部４１による制御に従って天板１４を所定の送り量”Ｘ”ずつ移動させる。天板１４の送り量”Ｘ”はスキャン制御モードに対応している。

図２は天板の送り量／オーバーラップ領域の範囲が依存するパラメータを示す図である。図２にスキャン制御モードの例として式（１）から（９）を示す。

スキャン制御モードの代表的な例としては、天板１４の送り量”Ｘ”が心電同期撮影または呼吸同期撮影に依存する式（１）で示すものである。

式（１）において、”１βｋ”のパラメータは、予め定められた値であって、ユーザ（技師）が操作部４４を入力することにより、（１β１、１β２、・・・、１βｋ、・・・、１βｎ）のうちから選択される。

図３は心電同期撮影／呼吸同期撮影の重み付けを示す図である。図３に、心電同期撮影または呼吸同期撮影が指定されたときの重み付け”Ｗ１”を示す。心電同期撮影または呼吸同期撮影が指定されたときの重み付けは”１”である（Ｗ１＝１）。また、非心電同期撮影または非呼吸同期撮影が指定されたときの重み付けＷ１は、”０”である（Ｗ１＝０）。

天板１４の送り量”Ｘ”が予め定められた値に依存するスキャン制御モードにおいて、天板１４の送り量”Ｘ”は、（Ｘ＝１６０−β）の式で示されるが、上記パラメータ”１βｋ”及び”Ｗ１”を用いると、次の式で表される。
Ｘ＝１６０（１−１βｋ＊Ｗ１）（１）
式（１）によれば、非心電同期撮影または非呼吸同期撮影が指定されたとき、天板１４の送り量”Ｘ”は、”１６０”となる。

被検体へのＸ線の照射時間間隔は、例えば、１秒に１０回である。高電圧発生部２２は、コンソール３０内のスキャン制御部４１による制御に従ってＸ線管１６に高電圧を印加し、フィラメント電流を供給する。

メイン検出器１８は、Ｘ線管１６から発生され撮影領域を透過したＸ線を検出し、検出されたＸ線の強度に応じた信号を生成する。メイン検出器１８には、データ収集回路（ＤＡＳ）２６が接続されている。

データ収集回路２６は、スキャン制御部４１による制御に従ってメイン検出器１８から電流信号を収集する。データ収集回路２６は、収集された電流信号を増幅し、増幅された電流信号をデジタル変換することによって、デジタル信号である投影データを生成する。投影データは、生成されるたびに非接触データ伝送部（図示省略）を介してコンソール３０に供給される。ＣＴスキャンが繰り返されることで、時系列の投影データが生成され、コンソール３０に供給される。データ収集回路２６が収集手段の一例である。

図１に示すように、コンソール３０は、前処理部３１、再構成部３２、システム制御部４０、スキャン制御部４１、操作部４４、表示部４５、及び、記憶部４６を有している。

前処理部３１は、データ収集回路２６からリアルタイムに供給される投影データに対数変換や感度補正等の前処理を施す。前処理により画像再構成に利用される投影データが生成される。

再構成部３２は、前処理が施された投影データに基づいて、被検体Ｐに関するＣＴ画像データをリアルタイムで発生する。換言すれば、再構成部３２は、時系列の投影データに基づいて時系列のＣＴ画像データ（ＣＴ値）を再構成する。再構成部３２が再構成手段の一例である。

再構成部３２は、各撮影領域の投影データを再構成するとともに、隣接する撮影領域同士が重なり合うオーバーラップ領域を合成する。なお、合成される再構成時のオーバーラップ領域の範囲を”Ｙ”という場合がある。再構成時のオーバーラップ領域の範囲を”Ｙ”及び撮影時のオーバーラップ領域の範囲”β”の大小関係を、式（１６０≧β≧Ｙ）で示す。

再構成時のオーバーラップ領域の範囲”Ｙ”は、再構成制御モードに対応している。図２に再構成制御モードの例として式（１）’から（９）’を示す。再構成制御モードの代表的な例としては、オーバーラップ領域の範囲”Ｙ”が予め定められた値に依存し、さらに、電同期撮影または呼吸同期撮影に依存するものであり、次式により表される。
Ｙ＝１γｋ＊Ｗ１（１）’
式（１）’において、”１γｋ”のパラメータは、予め定められた値であって、ユーザ（技師）が操作部４４を入力することにより、（１γ１、１γ２、・・・、１γｋ、・・・、１γｎ）のうちから選択される。式（１）’によれば、非心電同期撮影または非呼吸同期撮影が指定されたとき、オーバーラップ領域の範囲”Ｙ”は、”０”となる。

Ｘ線ＣＴ装置により利用される画像再構成法には、フルスキャン法とハーフスキャン法とがある。フルスキャン法では、１スライスのＣＴ画像のデータを再構成するために、被検体の周囲１周、すなわち約２π［ｒａｄ］分の投影データが必要である。また、ハーフスキャン法では、１スライスの画像データを再構成するために、π＋α［ｒａｄ］（α：ファン角）分の投影データが必要である。本実施形態は、フルスキャン法とハーフスキャン法とのいずれの方法も適用可能である。

システム制御部４０は、Ｘ線ＣＴ装置１の中枢として機能する。具体的には、システム制御部４０は、記憶部４６に記憶されている制御プログラムを読み出してメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従って各部を制御する。これによりシステム制御部４０は、ＣＴスキャンを実行させることができる。

また、システム制御部４０は、送り量”Ｘ”が予め定められた値”１βｋ”に依存するスキャン制御モードを受けて、前記式（１）により送り量”Ｘ”を求め、求めた送り量”Ｘ”をスキャン制御部４１に出力する。

スキャン制御部４１は、ＣＴスキャンを実行するために架台１０（回転駆動部２０、高電圧発生部２２、天板移動手段２４、及びデータ収集回路２６）を制御する。スキャン制御部４１は、スキャン制御部４１により求められた送り量”Ｘ”を天板移動手段２４に出力する。天板移動手段２４は、送り量”Ｘ”ずつ天板１４を移動させる。

なお、システム制御部４０及びスキャン制御部４１を制御手段という場合がある。

操作部４４は、操作者からの各種指令や情報入力を受け付ける。例えば、操作部４４は、ユーザにより入力デバイスを介して例えば、予め定められた値”１βｋ”の入力をする。入力デバイスとしては、キーボードやマウス、スイッチ等が利用可能である。

表示部４５は、ＣＴ画像を表示デバイスに表示する。表示デバイスとしては、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等が利用可能である。

記憶部４６は、投影データやＣＴ画像のデータを記憶する。また、記憶部４６は、制御プログラムを予め記憶する。なお、記憶部４６は、重み付け”Ｗ１”、及び、送り量”１βｋ”を予め記憶するようにしてもよい。

以上に、天板１４の送り量”Ｘ”が心電同期撮影または呼吸同期撮影に依存するスキャン制御モードを示し、各スキャン制御モードに対応する送り量”Ｘ”ずつ天板１４を移動させるものを説明したが、これに限らず、心電同期撮影及び呼吸同期撮影に依存するスキャン制御モードを設け、そのスキャン制御モードに対応する送り量”Ｘ”ずつ天板１４を移動させてもよい。

〔動作〕
次に、Ｘ線ＣＴ装置１により実行されるＣＴスキャンついて図４を参照して説明する。図４は、Ｘ線ＣＴ装置１の動作を示すフローチャートである。ここでは、スキャン制御モードの代表的な例として天板１４の送り量”Ｘ”が心電同期撮影または呼吸同期撮影に依存し、さらに、予め定められた値”１βｋ”に依存するモードで説明する。

（Ｓ１０１）
操作部４４の操作により、システム制御部４０にスキャン制御モードが指定される。また、操作部４４の操作により、予め定められた値”１βｋ”が入力される。

（Ｓ１０２）
前後して、操作部４４の操作により、システム制御部４０に再構成制御モードが指定される。操作部４４の操作により、”１γｋ”が入力される。
（Ｓ１０３）
システム制御部４０は、非心電同期撮影または非呼吸同期撮影が指定されたとき、パラメータ”Ｗ１”及び”１βｋ”に基づいて式（１）により、天板１４の適正化された送り量”Ｘ”を求める。さらに、システム制御部４０は、非心電同期撮影または非呼吸同期撮影が指定されたとき、パラメータ”Ｗ１”及び”１γｋ”に基づいて式（１）’により、適正化されたオーバーラップ領域の範囲”Ｙ”を求める。

（Ｓ１０４）
システム制御部４０は、求めた送り量”Ｘ”をスキャン制御部４１に出力する。スキャン制御部４１は、天板移動手段２４に対して天板１４を送り量”Ｘ”ずつ移動させる毎に被検体にＸ線を照射させることで、撮影領域をずらしかつ撮影させる。それにより、データ収集回路２６が各撮影領域の投影データを収集する。

（Ｓ１０５）
システム制御部４０は再構成部３２に再構成を指示する。再構成部３２は、各撮影領域の投影データに基づいて、撮影領域の大きさ毎に被検体の断層画像を再構成する。また、オーバーラップ領域の範囲”Ｙ”を用いて、オーバーラップ領域を合成（フェザリング）する。

（Ｓ１０６）
また、再構成部３２は、各撮影領域の断層画像を一つにつなげる。適正化された送り量”Ｘ”ずつ天板１４が移動される毎に、各撮影領域が撮影されるので、各撮影領域間の境界部分の不連続が解消され、画質の劣化を防止することが可能となる。さらに、適正化されたオーバーラップ領域の範囲”Ｙ”を用いて、オーバーラップ領域が合成（フェザリング）されるので、これにより、各撮影領域間の境界部分の不連続が解消され、画質の劣化を防止することが可能となる。

〔変形例１：天板の送り量が心拍数に依存する例〕
前記実施形態において、天板１４の送り量”Ｘ”が予め定められた値”１βｋ”に依存するスキャン制御モードを示した。これに限らず、送り量”Ｘ”が一分間の拍動数（ｂｅａｔｐｅｒｍｉｎｕｔｅ：ＢＰＭ）である心拍数に依存するスキャン制御モードであってもよい。

次に、天板１４の送り量”Ｘ”が心拍数に依存するスキャン制御モードに基づいて、所定の送り量”Ｘ”ずつ天板１４を移動させる変形例１について図５を参照して説明する。図５は、心拍数と天板１４の送り量”Ｘ”とを対応関係を示すテーブルの図である。

図５に示すテーブルでは、送り量”２β１”、”２β２”、・・・、” ２βｋ”、・・・、”２βｎ”が心拍数”ＨＲ１”、”ＨＲ２”、・・・、”ＨＲｋ”、・・・、”ＨＲｎ”に対応している。一般的に、心拍数が高くなるほど、撮影領域間の形状不一致が起きる割合および程度が大きいため、送り量”２βｋ”を小さくした方がよい。

天板１４の送り量”Ｘ”が心拍数に依存するスキャン制御モードにおいて、天板１４の送り量”Ｘ”は、上記パラメータ”２βｋ”及び”Ｗ１”を用いると、次の式で表される（図２参照）。
Ｘ＝１６０（１−２βｋ＊Ｗ１）（２）
式（２）によれば、非心電同期撮影または非呼吸同期撮影が指定されたとき、天板１４の送り量”Ｘ”は、”１６０”となる。

システム制御部４０は、送り量”Ｘ”が心拍数”ＨＲｋ”に依存するスキャン制御モードを受けて、図５に示すテーブルにより、心拍数に対応する送り量”２βｋ”を求め、さらに、前記式（２）により送り量”Ｘ”を求め、求めた送り量”Ｘ”をスキャン制御部４１に出力する。

スキャン制御部４１は、スキャン制御部４１により求められた送り量”Ｘ”を天板移動手段２４に出力する。天板移動手段２４は、送り量”Ｘ”ずつ天板１４を移動させる。

再構成部３２は、再構成制御モードにより、撮影領域の投影データに基づいて画像を再構成し、オーバーラップ領域を合成する。

このときの再構成制御モードの例を次式に示す（図２参照）。
Ｙ＝２γｋ＊Ｗ１（２）’
なお、パラメータ”２γ１”、”２γ２”、・・・、”２γｋ”、・・・”２γｎ”は、心拍数”ＨＲ１”、”ＨＲ２”、・・・、”ＨＲｋ”、・・・、”ＨＲｎ”に対応していて、テーブルとしてシステム制御部４０の内部メモリまたは記憶部４６に記憶されている。

再構成部３２は、システム制御部４０の指示を受けて、再構成時のオーバーラップ領域を合成（フェザリング）する。再構成時のオーバーラップ領域の範囲”Ｙ”が適正化されているので、各撮影領域間の境界部分の不連続が解消される。それにより、画質の劣化を防止することが可能となる。

〔変形例２：天板の送り量が呼吸レートに依存する例〕
前記変形例１では、天板１４の送り量”Ｘ”が心拍数に依存するスキャン制御モードの例を示したが、天板１４の送り量”Ｘ”が呼吸レート（Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙｒａｔｅ）に依存するスキャン制御モードであってもよい。

次に、天板１４の送り量”Ｘ”が呼吸レートに依存するスキャン制御モードに基づいて、所定の送り量”Ｘ”ずつ天板１４を移動させる変形例２について図６を参照して説明する。図６は、呼吸レートと天板の送り量”Ｘ”とを対応関係を示すテーブルの図である。

図６に示すように、送り量”３β１”、”３β２”、・・・、”３βｋ”、・・・、”３βｎ”が呼吸レート”ＲＲ１”、”ＲＲ２”、・・・、”ＲＲｋ”、・・・、”ＲＲｎ”に対応している。一般的に、呼吸レートが高くなるほど、撮影領域間の形状不一致が起きる割合および程度が大きいため、送り量”３βｋ”を小さくした方がよい。

天板１４の送り量”Ｘ”が呼吸レートに依存するスキャン制御モードにおいて、天板１４の送り量”Ｘ”は、上記パラメータ” ３βｋ”及び”Ｗ１”を用いると、次の式で表される。
Ｘ＝１６０（１−３βｋ＊Ｗ１）（３）
式（３）によれば、非心電同期撮影または非呼吸同期撮影が指定されたとき、天板１４の送り量”Ｘ”は、”１６０”となる。

システム制御部４０は、送り量”Ｘ”が呼吸レート”ＲＲｋ”に依存するスキャン制御モードを受けて、図６に示すテーブルにより、呼吸レートに対応する送り量”３βｋ”を求め、さらに、前記式（３）により送り量”Ｘ”を求め、求めた送り量”Ｘ”をスキャン制御部４１に出力する。

このときの再構成制御モードの例を次式に示す（図２参照）。
Ｙ＝３γｋ＊Ｗ１（３）’
なお、パラメータ”３γ１”、”３γ２”、・・・、”３γｋ”、・・・”３γｎ”は、心拍数”ＨＲ１”、”ＨＲ２”、・・・、”ＨＲｋ”、・・・、”ＨＲｎ”に対応していて、テーブルとしてシステム制御部４０の内部メモリまたは記憶部４６に記憶されている。

［第２実施形態：心電同期撮影の重み付けと呼吸同期撮影の重み付けとが異なる形態］
前記第１実施形態及び変形例では、心電同期撮影が指定されたときの重み付け、及び、呼吸同期撮影が指定されたときの重み付けを同じ”Ｗ１”としたが、心電同期撮影が指定されたときの重み付けを”Ｗ２”とし、呼吸同期撮影が指定されたときの重み付けを”Ｗ３”として互いに異ならせてもよい。

次に、第２実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について図７及び図８を参照して説明する。なお、第２実施形態においては、第１実施形態と異なる構成について主に説明し、同じ構成の説明を省略する。

図７は心電同期撮影の重み付けを示す図である。図７に示すように、心電同期撮影の重み付けＷ２は”１”、非心電同期撮影の重み付けＷ２は”０”である。

天板１４の送り量”Ｘ”が予め定められた値に依存するスキャン制御モードにおいて、天板１４の送り量”Ｘ”は、パラメータ”１βｋ”及び”Ｗ２”を用いると、次の式で表される（図２参照）。
Ｘ＝１６０（１−１βｋ＊Ｗ２）（４）

図８は、呼吸同期撮影の重み付けを示す図である。図８に示すように、心電同期撮影の重み付けＷ３は”０．９”、非心電同期撮影の重み付けＷ３は”０．１”である。
天板１４の送り量”Ｘ”が予め定められた値に依存するスキャン制御モードにおいて、天板１４の送り量”Ｘ”は、パラメータ”１βｋ”及び”Ｗ３”を用いると、一例として、次の式で表される（図２参照）。
Ｘ＝１６０（１−１βｋ＊Ｗ３）（５）

システム制御部４０は、送り量”Ｘ”が予めさめられた値”１βｋ”に依存するスキャン制御モードを受けて、前記式（４）及び／または（５）により送り量”Ｘ”を求め、求めた送り量”Ｘ”をスキャン制御部４１に出力する。スキャン制御部４１は、スキャン制御部４１により求められた送り量”Ｘ”を天板移動手段２４に出力する。天板移動手段２４は、送り量”Ｘ”ずつ天板１４を移動させる。

このときの再構成制御モードの例を次式に示す（図２参照）。
Ｙ＝１γｋ＊Ｗ２（４）’
Ｙ＝１γｋ＊Ｗ３（５）’

［第３実施形態：天板の送り量が撮影領域の範囲に依存する形態］
前記実施形態では、天板１４の送り量”Ｘ”が予め定められた値”１βｋ”、に依存するスキャン制御モードであるとき、天板１４の送り量”Ｘ”を式（１）〜（５）により求めたが、天板１４の送り量”Ｘ”が撮影領域の範囲に依存するスキャン制御モードであるとき、天板１４の送り量”Ｘ”を下記式により求めてもよい。

次に、第３実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について図９を参照して説明する。なお、第３実施形態においては、第１実施形態と異なる構成について主に説明し、同じ構成の説明を省略する。

図９に示すように、送り量”４β１”、”４β２”、・・・、”４βｋ”、・・・、”４βｎ”が撮影領域の範囲”Ｌ１”、”Ｌ２”、・・・、”Ｌｋ”、・・・、”Ｌｎ”に対応している。一般的に、撮影領域の範囲が大きくなるほど、撮影領域間の形状不一致が起きる割合および程度が大きいため、送り量”４βｋ”を小さくした方がよい。

天板１４の送り量”Ｘ”が撮影領域の範囲に依存するスキャン制御モードにおいて、天板１４の送り量”Ｘ”は、パラメータ””４βｋ”及び”Ｗ１”を用いて、次の式で表される（図２参照）。
Ｘ＝１６０（１−４βｋ＊Ｗ１）（６）

システム制御部４０は、送り量”Ｘ”が撮影領域の範囲”Ｌｋ”に依存するスキャン制御モードを受けて、図９に示すテーブルにより、撮影領域の範囲に対応する送り量”４βｋ”を求め、さらに、前記式（６）により送り量”Ｘ”を求め、求めた送り量”Ｘ”をスキャン制御部４１に出力する。

なお、天板１４の送り量”Ｘ”が撮影領域の範囲に依存スキャン制御モードを示したが、天板１４の送り量”Ｘ”が被検体の体格、撮影部位の大きさ、及び、関心領域（ＲｅｇｉｏｎＯｆＩｎｔｅｒｅｓｔ：ＲＯＩ）の大きさのいずれか一つまたは二以上を組み合わせたものに依存するスキャン制御モードであってもよい。

このときの再構成制御モードの例を次式に示す（図２参照）。
Ｙ＝４γｋ＊Ｗ１（６）’
なお、パラメータ”４γ１”、”４γ２”、・・・、”４γｋ”、・・・”４γｎ”は、撮影領域の範囲”Ｌ１”、”Ｌ２”、・・・、”Ｌｋ”、・・・、”Ｌｎ”に対応していて、テーブルとしてシステム制御部４０の内部メモリまたは記憶部４６に記憶されている。

［第４実施形態：天板の送り量が全位相撮影／部分位相撮影に依存する形態］
心臓や肺などの周期運動する被検体の撮影には、１心拍位相や１呼吸位相の全てを含む画像を撮影するための全位相撮影、並びに、特定の心拍位相や呼吸位相の画像を撮影するための部分位相撮影がある。

前記実施形態では、天板１４の送り量”Ｘ”が予め定められた値”１βｋ”等に依存するスキャン制御モードについて説明したが、送り量”Ｘ”が全位相撮影または部分位相撮影に依存するスキャン制御モードであってもよい。

次に、第４実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について図１０を参照して説明する。なお、第３実施形態においては、第１実施形態と異なる構成について主に説明し、同じ構成の説明を省略する。

図１０は、全位相撮影／部分位相撮影の重み付けを示す図である。図１０に示すように、全位相撮影の重み付けは”Ｗ４”であり、部分位相撮影の重み付けは”Ｗ５”である。

天板１４の送り量”Ｘ”が全位相撮影に依存するスキャン制御モードにおいて、天板１４の送り量”Ｘ”は、パラメータ”１βｋ” 及び”Ｗ４”を用いて、次の式で表される（図２参照）。
Ｘ＝１６０（１−１βｋ＊Ｗ４）（７）

さらに、天板１４の送り量”Ｘ”が部分相撮影に依存するスキャン制御モードにおいて、天板１４の送り量”Ｘ”は、パラメータ”１βｋ” 及び”Ｗ５”を用いて、次の式で表される（図２参照）。
Ｘ＝１６０（１−１βｋ＊Ｗ５）（８）

システム制御部４０は、送り量”Ｘ”が全位相撮影または部分位相撮影に依存するスキャン制御モードを受けて、前記式（７）または（８）により送り量”Ｘ”を求め、求めた送り量”Ｘ”をスキャン制御部４１に出力する。スキャン制御部４１は、スキャン制御部４１により求められた送り量”Ｘ”を天板移動手段２４に出力する。天板移動手段２４は、送り量”Ｘ”ずつ天板１４を移動させる。

このときの再構成制御モードの例を次式に示す（図２参照）。
Ｙ＝１γｋ＊Ｗ４（７）’
Ｙ＝１γｋ＊Ｗ５（８）’

［第５実施形態：天板の送り量がＸ線検出素子群の列数に依存する形態］
０．５ｍｍ＊３２０列でスキャンする場合、撮影時のオーバーラップ領域の範囲βをゼロ（β＝０）にするために、天板１４の送り量”Ｘ”は１６０ｍｍとなる。０．５ｍｍ＊１６０列でスキャンする場合、送り量”Ｘ”は８０ｍｍとなる。したがって、３２０列でスキャンする方が１６０列でスキャンする方より、天板１４のたわみが画像に与える影響が大きい。そのため、天板１４の送り量”Ｘ”を少なくして、撮影領域間の境界部分の不連続を解消した方がよい。すなわち、列数Ｎと最適な送り量”Ｘ”との関係を予め設定しておき、これに基づいて天板１４の送り量”Ｘ”を求めるようにすればよい。

次に、第５実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について図１１から図１３を参照して説明する。なお、第５実施形態においては、第１実施形態と異なる構成について主に説明し、同じ構成の説明を省略する。

図１１は、Ｘ線検出素子群の列数と天板の送り量”Ｘ”との関係テーブルを示す図である。図１１に示すように、天板１４の送り量”Ｘ”” ５β１”、”５β２”、・・・、” ５βｋ”、・・・、”５βｎ”が列数”Ｎ１”、”Ｎ２”、・・・、”Ｎｋ”、・・・、”Ｎｎ”に対応している。

図１２は、上記関係テーブルをＮ−Ｘ座標で表した図である。図１２では、横軸に列数Ｎ、縦軸に送り量”Ｘ”を示し、また、撮影時のオーバーラップ領域の範囲βがゼロ（β＝０）の場合の送り量”Ｘ”（未最適化送り量”Ｘ”）を破線で示し、さらに、列数に応じて最適化された送り量”Ｘ”（最適化送り量”Ｘ”）を実線で示している。

図１２に示すように、１６０列までは（Ｎ≦１６０）、天板１４の最適化送り量”Ｘ”と未最適化送り量”Ｘ”との差はほとんどないが、１６０列を超えると（Ｎ＞１６０）、最適化送り量”Ｘ”の方が未最適化送り量”Ｘ”より少なくなる。

天板１４の送り量”Ｘ”がＸ線検出素子群の列数に依存するスキャン制御モードにおいて、一例として、天板１４の送り量”Ｘ”は、パラメータ”５βｋ” 及び”Ｗ１”を用いて、次の式で表される（図２参照）。
Ｘ＝１６０（１−５βｋ＊Ｗ１）（９）

システム制御部４０は、送り量”Ｘ”がＸ線検出素子群の列数に依存するスキャン制御モードを受けて、図１１に示す関係テーブルにより、列数に対応する送り量”Ｘ””５βｋ”を求め、さらに、前記式（９）により送り量”Ｘ”を求め、求めた送り量”Ｘ”をスキャン制御部４１に出力する。

このときの再構成制御モードの例を次式に示す（図２参照）。
Ｙ＝５γｋ＊Ｗ１（９）’
なお、パラメータ”５γ１”、”５γ２”、・・・、”５γｋ”、・・・”５γｎ”は、列数”Ｎ１”、”Ｎ２”、・・・、”Ｎｋ”、・・・、”Ｎｎ”に対応していて、テーブルとしてシステム制御部４０の内部メモリまたは記憶部４６に記憶されている。

次に、このＸ線ＣＴ装置１により実行されるＣＴスキャンについて図１３を参照して説明する。図１３はＸ線ＣＴ装置１の動作を示すフローチャートである。

（Ｓ２０１）
操作部４４の操作により、システム制御部４０にＸ線検出素子群の列数Ｎが指定される。

（Ｓ２０２）
システム制御部４０は、Ｘ線検出素子群の列数Ｎが指定されると、図１１に示す関係テーブルにより、Ｘ線検出素子群の列数Ｎに対応する天板１４の適正化された送り量”５βｋ”を求める。さらに、システム制御部４０は、式（９）により”５βｋ”に基づいて天板１４の送り量”Ｘ”を求める。

（Ｓ２０３）
システム制御部４０は、求めた送り量”Ｘ”をスキャン制御部４１に出力する。スキャン制御部４１は、天板移動手段２４に対して天板１４を送り量”Ｘ”ずつ移動させる毎に被検体にＸ線を照射させることで、撮影領域をずらしかつ撮影させる。それにより、データ収集回路２６が各撮影領域の投影データを収集する。

（Ｓ２０４）
システム制御部４０は再構成部３２に再構成を指示する。再構成部３２は、各撮影領域の投影データに基づいて式（９）’により撮影領域の大きさ毎に被検体の断層画像を再構成する。

（Ｓ２０５）
また、再構成部３２は、各撮影領域の断層画像を一つにつなげる。適正化された送り量”Ｘ”ずつ天板１４が移動される毎に、各撮影領域が撮影されるので、各撮影領域間の境界部分の不連続が解消される。それにより、画質の劣化を防止することが可能となる。

この第５実施形態では、関係テーブルにより、Ｘ線検出素子群の列数Ｎに対応する天板１４の適正化された送り量”Ｘ”を求めたが、第１実施形態から第４実施形態の説明で挙げられたスキャン制御モードと上記関係テーブルと組み合わせて、天板１４の送り量”Ｘ”を求めるようにしてもよい。

（オーバーラップ領域の範囲を求める態様）
前記第１から第５の実施形態では、システム制御部４０がパラメータ”Ｗ１”〜”Ｗ５”、”１βｋ”〜”５βｋ”、及び、式（１）〜（９）を用いて、天板１４の送り量”Ｘ”を求めるものを示した（図２に示す経路”Ａ”）。これに限らず、これらのパラメータ及び式からシステム制御部４０が再構成時のオーバーラップ領域の範囲”Ｙ”を求めるようにしてもよい（図２に示す経路”Ｂ”）。

また、システム制御部４０がパラメータ”Ｗ１”〜”Ｗ５”、”１γｋ”〜”５γｋ”、及び、式（１）’〜（９）’を用いて、再構成時のオーバーラップ領域の範囲”Ｙ”を求めるものを示した（図２に示す経路”Ｃ”）。これに限らず、これらのパラメータ及び式からシステム制御部４０が天板１４の送り量”Ｘ”を求めるようにしてもよい（図２に示す経路”Ｄ”）。

さらに、スキャン制御モードと構成制御モードとを互いに独立させて、天板１４の送り量”Ｘ”及び再構成時のオーバーラップ領域の範囲”Ｙ”を求めるものを示したが、互に関連させて、天板１４の送り量”Ｘ”及び再構成時のオーバーラップ領域の範囲”Ｙ”を求めるようにしてもよい。

さらに、前記実施形態の説明では、天板１４の送り量”Ｘ”が予め定められた値、心拍数、呼吸レート、心電同期撮影、呼吸同期撮影、全位相撮影、及び、部分移動撮影のうちの一つに依存するスキャン制御モードを示したが、それらのうちの二以上の組み合わせに依存するスキャン制御モードであってもよく、それらのスキャン制御モードに基づき天板１４の送り量”Ｘ”を求めるようにしてもよい。

さらに、前記実施形態では、再構成時のオーバーラップ領域の範囲”Ｙ”が予め定められた値、心拍数、呼吸レート、心電同期撮影、呼吸同期撮影、全位相撮影、部分位相撮影、及び、撮影領域の大きさにのうちの一つに依存する再構成制御モードを示したが、それらのうちの二以上の組み合わせに依存する再構成制御モードであってもよく、それらの再構成制御モードに基づき再構成時のオーバーラップ領域の範囲”Ｙ”を求めるようにしてもよい。い。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１Ｘ線ＣＴ装置
１０架台（ガントリ）
１２回転フレーム
１４天板
１６Ｘ線管
１８Ｘ線検出器
２０回転駆動部
２２高電圧発生部
２４天板移動手段
２６データ収集回路（ＤＡＳ）
３０コンソール
３１前処理部
３２再構成部
４０システム制御部
４１スキャン制御部
４４操作部
４５表示部
４６記憶部

Claims

被検体を載置する天板と、
前記天板を前記被検体の体軸方向に移動させる天板移動手段と、
Ｘ線管、及び当該Ｘ線管から照射され、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段を含む撮影手段と、
前記天板を前記被検体の体軸方向に所定の送り量ずつ移動させる毎に前記被検体にＸ線を照射させるように前記天板移動手段及び前記撮影手段を制御することで、前記被検体における撮影領域をずらしかつ撮影させる制御手段と、
各前記撮影領域の投影データを収集する収集手段と、
前記各撮影領域の投影データに基づいて所定の再構成領域の大きさ毎に被検体の断層画像を再構成する再構成手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記送り量に対応したスキャン制御モード、及び前記再構成領域の大きさに対応した再構成制御モードを有し、前記スキャン制御モードの指定を受けて、当該指定されたモードに対応する前記送り量を前記天板移動手段に出力するとともに、前記再構成制御モードの指定を受けて、当該指示されたモードに対応する前記再構成領域の大きさを前記再構成手段に出力する制御手段と、
を有する
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記スキャン制御モードは、前記送り量が予め定められた値、心拍数及び／または呼吸レート、心電同期撮影及び／または呼吸同期撮影、全位相撮影または部分位相撮影、及び、前記撮影領域の大きさのうちの一つまたは二以上の組み合わせに依存するものであって、前記再構成制御モードに対応し、または、前記再構成制御モードと独立するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記Ｘ線検出手段は、被検体の体軸方向にＸ線検出素子を多列に配置して構成され、
前記スキャン制御モードは、前記撮影領域が撮影されるときに用いられる前記Ｘ線検出素子の列数と送り量との関係テーブルを参照することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記再構成手段は、隣接する前記撮影領域同士が重なり合うオーバーラップ領域を合成し、
前記再構成制御モードは、前記オーバーラップ領域の範囲が予め定められた値、心拍数及び／または呼吸レート、心電同期撮影及び／または呼吸同期撮影、全位相撮影または部分位相撮影、及び、前記撮影領域の大きさのうちの一つまたは二以上の組み合わせに依存するものであって、前記スキャン制御モードに対応し、または、前記スキャン制御モードと独立するものであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記Ｘ線検出手段は、被検体の体軸方向にＸ線検出素子を多列に配置して構成され、
前記再構成制御モードは、前記撮影領域が撮影されるときに用いられる前記Ｘ線検出素子の列数と送り量との関係テーブルを参照することを特徴とする請求項１または請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。