JP4363629B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

この発明は、被検体のＸ線被爆線量を低減させるフィルタ（ｆｉｌｔｅｒ）を有するＸ線ＣＴ装置に関する。

近年、コーン（ｃｏｎｅ）状のＸ線ビーム（ｂｅａｍ）を発生させ、このＸ線源と対向する位置に２次元的に固体撮像素子が配列されるＶＣＴ（ＶｏｌｕｍｅＣＴ）が用いられるようになった。このＶＣＴを用いた撮像では、前記２次元配列の短尺方向をなすスライス（ｓｌｉｃｅ）方向で、複数スライスの画像情報を一度に取得し、撮影効率の向上とともに、画質の向上が計られる。

ここで、透過Ｘ線を用いた被検体の撮像では、撮像部位ごとに必要とされるＸ線線量が異なる。このため、アクリル（ａｃｒｙｌ）あるいは銅等のＸ線を減弱させる材料からなるフィルタが、Ｘ線源と被検体の間に設けられ、過大なＸ線の被爆から被検体の撮像部位が保護される。特に、固体撮像素子の長尺方向をなすチャネル方向に線量を調節するフィルタは、ボータイフィルタ（ｂｏｗｔｉｅ ｆｉｌｔｅｒ）と呼ばれ、Ｘ線源と被検体の間に配設される。
特開昭５２―１１０５８２号公報、（第４〜６頁、第１および３図）

しかしながら、上記背景技術によれば、スライスごとに、被検体の被爆Ｘ線線量を変化させることができなかった。すなわち、ボータイフィルタは、スライス方向に同一形状を有する固定形状のフィルタで、この方向では、全く同一のＸ線源弱効果を有し、被検体の被爆線量も同一のものとなった。

特に、ＶＣＴを用いた撮像では、スライス方向に幅を持ったマルチスライス（ｍｕｌｔｉｓｌｉｃｅ）の撮像を行うので、この幅を持った撮像範囲には、異なる撮像部位が存在し、被爆線量を軽減できる最適な線量が撮像部位ごとに異なる。この様な場合に、スライス方向に同一形状を有するフィルタを用いることは、撮影部位によっては、必要以上のＸ線を照射する要因となる。さらに、ヘリカルスキャン（ｈｅｌｉｃａｌ ｓｃａｎ）で行われる、被検体をスライス方向に移動しつつ行う撮像では、スライス方向に撮像部位がダイナミック（ｄｙｎａｍｉｃ）に変化し、固定式のフィルタを用いた場合には、撮像部位ごとの最適な被爆線量を維持することに困難が伴う。

これらのことから、スライス方向を含めて、被検体に照射するＸ線量をダイナミックに変化させることができるフィルタを有するＸ線ＣＴ装置をいかに実現するかが重要となる。

この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、スライス方向を含めて、被検体に照射するＸ線量をダイナミックに変化させることができるフィルタを有するＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、コーン状のＸ線ビームを照射するＸ線管と、前記Ｘ線ビームの照射方向と概ね直交する面上に２次元配列される、前記Ｘ線ビームを検出する検出素子と、前記Ｘ線管の前記検出素子側の近傍に配設される、前記Ｘ線ビームを減弱させる複数のブロックからなるフィルタ部と、前記ブロックを、前記照射方向と概ね直交する方向に移動する移動手段と、前記移動のブロック位置を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

この第１の観点による発明によれば、Ｘ線管により、コーン状のＸ線ビームを照射し、Ｘ線ビームの照射方向と概ね直交する面上に２次元配列される検出素子により、Ｘ線ビームを検出し、Ｘ線管の検出素子側の近傍に配設される複数のブロックからなるフィルタ部により、Ｘ線ビームを減弱させ、このブロックを、移動手段により、照射方向と概ね直交する方向に移動し、制御手段により、移動のブロック位置を制御することとしているので、ブロックによるＸ線の減弱効果を、被検体の撮像部位ごとに、必要とされる最も大きいものとし、ひいては、被検体のＸ線被爆線量を、被検体の撮像部位ごとに、最も低いものとする。

また、第２の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記ブロックが、前記照射方向に複数層配列されることを特徴とする。

この第２の観点の発明によれば、ブロックは、照射方向の厚みを変化させ、被検体に照射されるＸ線線量を、制御する。

また、第３の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記ブロックが、前記２次元配列の短尺をなすスライス方向に複数層配列されることを特徴とする。

この第３の観点の発明によれば、ブロックは、スライス方向のブロック位置ごとに、被検体に照射されるＸ線線量を制御する。

また、第４の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記ブロックが、前記２次元配列の長尺をなすチャネル方向に２つ配列されることを特徴とする。

この第４の観点の発明によれば、ブロックは、中心近傍で減弱が大きい概ね左右対称の被検体では、ブロックを中心から左右対称の位置に移動することで、最適なＸ線被爆線量とする。

また、第５の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記ブロックが、直方体の形状を有することを特徴とする。

この第５の観点の発明によれば、ブロックを隙間なく配置し、コンパクトで効率の良いものとする。

また、第６の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記フィルタ部が、前記スライス方向および前記照射方向に層をなすブロックを囲む筒状の支持枠を備えることを特徴とする。

この第６の観点の発明によれば、フィルタ部は、筒状の支持枠により、スライス方向および照射方向に層をなすブロックを囲むこととしているので、ブロックをチャネル方向にスライド可能な状態で固定する。

また、第７の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記移動手段が、前記ブロックと接続されたシャフトを備えることを特徴とする。

この第７の観点の発明によれば、移動手段は、シャフトにより、ブロックと接続されているので、ブロックをチャネル方向の目的とする位置に移動する。

また、第８の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記支持枠が、前記移動手段を内蔵するケースの外枠に固定されることを特徴とする。

この第８の観点の発明によれば、移動手段とフィルタ部が所定の位置関係にあり、ブロックの位置制御を正確に行う。

また、第９の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記制御手段が、前記Ｘ線管および前記検出素子の間に配置される被検体のスカウトスキャンから、前記被検体の吸収Ｘ線線量の異なる撮像部位ごとに、前記被検体のＸ線被爆線量を減少させるブロック位置を算定する第１の算定手段を備えることを特徴とする。

この第９の観点の発明によれば、制御手段は、第１の算定手段により、Ｘ線管および検出素子の間に配置される被検体のスカウトスキャンから、被検体の吸収Ｘ線線量の異なる撮像部位ごとに、被検体のＸ線被爆線量を減少させるブロック位置を算定することとしているので、被検体の撮像部位ごとに、Ｘ線被爆線量を最小にする最適なブロック位置を求める。

また、第１０の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記制御手段が、前記Ｘ線管および前記検出素子の間に配置される被検体の投影データを用いて画像再構成を行う際の、前記スライス方向の投影データの前記画像再構成に対する寄与率に基づいて、前記被検体のＸ線被爆線量を減少させるブロック位置を算定する第２の算定手段を備えることを特徴とする。

この第１０の観点の発明によれば、制御手段は、第２の算定手段により、Ｘ線管および検出素子の間に配置される被検体の投影データを用いて画像再構成を行う際の、スライス方向の投影データの画像再構成に対する寄与率に基づいて、被検体のＸ線被爆線量を減少させるブロック位置を算定することとしているので、寄与率の小さいスライス方向端部では、被検体の被爆線量を少なくする。

また、第１１の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記制御手段が、前記被検体の位置を移動しつつ撮像を行う際に、前記ブロック位置を、前記位置ごとに前記算定の結果と一致させることを特徴とする。

この第１１の観点の発明によれば、撮像の最中に被検体を移動させても、常に移動位置において、Ｘ線被爆線量を最も低減させるブロック位置にする。

以上説明したように、本発明によれば、ブロックによるＸ線の減弱効果を、被検体のＸ線吸収線量が異なる撮像部位ごとに異なるものとし、ひいては、被検体のＸ線被爆線量を、大きな画質の劣化を伴わない最小のものとし、異なる撮像部位を含む撮像あるいは撮像部位が移動するダイナミックな撮像において、被検体のＸ線被爆線量を低減し、より安全なものとすることができる。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるＸ線ＣＴ装置の最良な実施の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
まず、本実施の形態１にかかるＸ線ＣＴ装置の全体構成について説明する。図１は、Ｘ線ＣＴ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。図１に示すように、本装置は、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２および操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を有する。

走査ガントリ２は、Ｘ線管２０を有する。Ｘ線管２０から放射されるＸ線は、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）２２により、例えばコーン（ｃｏｎｅ）状のＸ線ビーム（ｂｅａｍ）となるように成形され、被検体１を透過して、Ｘ線検出器２４に照射される。なお、コリメータ２２は、コリメータコントローラ３０により開口部が制御され、コーンビームの幅が調整される。

フィルタ部２１は、コリメータ２２と被検体１の間に配設され、アクリルあるいは銅等のＸ線を減弱させる材料を用いて構成される。そして、これら材料を透過するＸ線ビームの強度を、透過方向の材料厚さを制御することにより、変化させ、被検体１の被爆線量を低減する。なお、フィルタ部２１は、制御部をなすフィルタコントローラ３１により、フィルタ部２１を構成する材料の厚みを制御する。

Ｘ線検出器２４は、照射方向と直交するコーンビームＸ線の広がり方向に２次元的に配列される複数のＸ線検出素子を有する。Ｘ線検出器２４は、複数のＸ線検出素子をマトリックス状に配列し、このマトリックスの長尺をなすチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）方向に、例えば９１２個のＸ線検出素子が配列される多チャネル構成とし、また、このマトリックスの短尺方向をなすスライス方向に、例えば１６個のＸ線検出素子が配列される多列の構成となっている。

Ｘ線検出器２４は、全体として、円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。Ｘ線検出器２４は、例えばカドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体Ｘ線検出素子が用いられる。

Ｘ線検出器２４は、データ収集部２６が接続される。データ収集部２６は、Ｘ線検出器２４の個々のＸ線検出素子の検出データを収集する。Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８によって制御される。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係およびフィルタ部２１とフィルタコントローラ３１の接続関係については、図示を省略する。

以上の、Ｘ線管２０からフィルタコントローラ３１までのものが、走査ガントリ２の回転部３４に搭載されている。ここで、被検体１あるいはファントムは、回転部３４の中心に位置するボア（ｂｏｒｅ）２９内のテーブル（ｔａｂｌｅ）上に載置される。回転部３４は、回転コントローラ３６により制御されつつ回転し、Ｘ線管２０からＸ線を***し、Ｘ線検出器２４において被検体１あるいはファントムの透過Ｘ線を、投影情報として検出する。なお、回転部３４と回転コントローラ３６との接続関係については図示を省略する。

また、図１中に記載されたｘｙｚ座標軸は、後述する図面中のｘｙｚ座標軸と共通の座標軸を形成し、相互の位置関係を例示する。ここで、テーブル上に載置された被検体１は、ｚ軸方向の移動によりボア２９内に搬送される。回転部３４は、ｘｙ軸により形成される平面内を回転するが、走査ガントリ２がチルト（ｔｉｌｔ）される場合には、ｘｙ平面から傾きを持って回転する。

操作コンソール６は制御処理装置６０を有する。制御処理装置６０は、例えばコンピュータ等によって構成される。制御処理装置６０には、制御インタフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６２が接続されている。制御インタフェース６２には、走査ガントリ２が接続されている。制御処理装置６０は、制御インタフェース６２を通じて走査ガントリ２を制御する。

走査ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０、フィルタコントローラ３１および回転コントローラ３６が制御インタフェース６２を通じて制御される。なお、これら各部と制御インタフェース６２との個別の接続については図示を省略する。また、制御処理装置６０は、フィルタコントローラ３０と共にフィルタ部２１の制御手段をなす。

制御処理装置６０は、また、データ収集バッファ（ｂｕｆｆｅｒ）６４と接続されている。データ収集バッファ６４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６で収集されたデータがデータ収集バッファ６４を通じて制御処理装置６０に入力される。

制御処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて収集した複数スライスの透過Ｘ線信号すなわち投影情報を用いて画像再構成を行う。制御処理装置６０には、また記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は、データ収集バッファ６４に収集された投影情報や再構成された断層画像情報および本装置の機能を実現するためのプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）等を記憶する。

制御処理装置６０は、また、表示装置６８と操作装置７０がそれぞれ接続されている。表示装置６８は、制御処理装置６０から出力される断層画像情報あるいはスキャン情報を表示する。操作装置７０は、オペレータによって操作され、各種の指示や情報等を制御処理装置６０に入力する。オペレータは表示装置６８および操作装置７０を使用して本装置を操作する。

つづいて、図２を用いて、フィルタ部２１を中心とするＸ線の照射および検出部分を詳しく説明する。図２は、フィルタ部２１および関連するＸ線の照射および検出部分を示す図である。フィルタ部２１は、一次フィルタ２３、ブロック部１３０、支持枠１２０および移動手段１２１を含む。ここで、移動手段１２１は、フィルタコントローラ３１により制御される。また、図２に示す、Ｘ線管２０、コリメータ２２、フィルタ部２１およびＸ線検出器２４等は、回転部３４の一部をなし、相互位置が固定された状態で、走査ガントリ２内を回転する。

一次フィルタ２３は、コリメータ２２の近傍に配設されるアルミニウム（Ａｌ）あるいは銅（Ｃｕ）等の厚さ数ｍｍの薄い板からなり、主として不測の事態による被検体１の過大なＸ線被爆を防止する。

ブロック部１３０は、アクリルあるいは銅等の複数ブロックからなる。これらブロックは、直方体の形状を有し、支持枠１２０内に隙間無く嵌め込まれる。そして、Ｘ線検出器２４のチャネル方向にのみスライド可能となっている。また、これらブロックは、Ｘ線管２０から照射されるＸ線ビームを中心にして、チャネル方向に左右対称の対をなして存在する。また同様に、これらブロックを支持する支持枠１２０および移動手段１２１も左右に対をなして存在する。なお、この部分は、従来ボータイフィルタと称されている。

また、支持枠１２０は、ブロック部１３０と同様に、移動手段１２１のケースを囲む様にして移動手段１２１に固定される。移動手段１２１内部には、ブロックと同数のモータが配設されており、これらモータは、シャフトにより各ブロックと接続される。そして、これらモータの駆動により、ブロックは、チャネル方向の任意の位置に移動される。なお、モータは、フィルタコントローラ３１により個別に制御される。また、ブロック部１３０および移動手段１２１は、共通の支持枠１２０を有するので、ブロック位置を変化させる際に、チャネル方向からずれた揺れ等の振動が防止される。

また、Ｘ線管２０から発生されるＸ線ビームは、コリメータ２２の開口部の制御により、チャネル方向さらには回転部３４の回転面と直交するスライス方向のビーム幅が制御される。その後、スライス方向に所定の幅を有するＸ線ビームは、ブロック部１３０を透過して部分的に減弱された後に、図示しない被検体１を透過し、チャネル方向およびスライス方向に２次元的に検出素子が配列されるＸ線検出器２４で検出される。

また、図２では、ブロック部１３０は、スライス方向および照射方向が、４×４のブロックから構成されているが、これは図を分かり易くするための一例であり、例えばＸ線検出器２４が、スライス方向に１６列の検出素子を有する場合には、スライス方向に１６個のブロックを備えるのが好ましい。さらに、ブロック部１３０の照射方向に、より多くのブロックを積層させ、被検体１の被爆線量の最適化を、より精密に行うこともできる。

つぎに、ブロック部１３０の動作について、図３および図４を用いて説明する。ブロック部１３０は、被検体１の撮像部位に応じて、ダイナミックにブロック位置を変化させる。一例として、図３に示した位置の被検体１を撮像する場合を示す。

図３は、撮像を行う際の、被検体１、Ｘ線管２０およびフィルタ部２１の位置関係を示した図である。Ｘ線管２０から発生されたＸ線ビームは、スライス方向に拡がりを有し、被検体１の胸部および腹部をともに含む境界領域の撮像を行う。ここで、胸部領域は、内部に胸腔を有し、Ｘ線の減弱が小さく、腹部領域は、内部に各種臓器が存在し、Ｘ線の減弱が大きい。従って、腹部領域と同じ線量のＸ線を胸部領域に照射することは、被検体１にとって過大なＸ線被爆となる。

図４は、図３で示される位置に被検体１が配設された場合の、ブロック部１３０の各ブロックの位置を示す図である。なお、これら各ブロックは、移動手段１２１により、図示する位置に移動される。この際、まず、オペレータにより、操作コンソール６から、撮影部位情報が入力される。一方、制御処理装置６０には、撮影部位ごとに、被検体１の被爆線量を軽減するブロック位置情報が予め登録されている。そして、制御処理装置６０は、撮影部位情報および登録されたブロック位置情報から、スライス方向のブロック位置ごとに、撮影部位を特定し、各ブロック位置の決定およびフィルタコントローラ３１を介しての設定を行う。

図４（Ａ）は、ブロック部１３０全体のブロック位置を示す図である。ブロックごとにチャネル方向の位置が設定される。また、図４（Ｂ）は、スライス方向のＳ４面のブロック配置のみを取り出して図示したものである。図３に示す様に、Ｓ１およびＳ２面は、胸部に照射されるＸ線が透過し、Ｓ３およびＳ４面は、腹部に照射されるＸ線が透過する。従って、Ｓ１およびＳ２面は、同一部位として同様のブロック断面を有し、また、Ｓ３およびＳ４面も同様である。

また、Ｓ１およびＳ２面は、胸部に照射されるＸ線が透過するので、図４（Ａ）に示す様に、照射方向に厚みがありＸ線の減弱が大きく、Ｓ３およびＳ４面は、腹部に照射されるＸ線が透過するので、図４（Ｂ）に示す様に、照射方向に薄くなっておりＸ線の減弱が小さくなる。

図４（Ｃ）は、一例として、ブロック部１３０中心位置におけるスライス方向断面を図示したものである。胸部領域に対応するＳ１およびＳ２面は、照射方向に２つのブロックからなるのでＸ線の減弱が大きく、腹部領域に対応するＳ３およびＳ４面は、照射方向に１つのブロックからなるのでＸ線の減弱が小さくなっている。

上述してきたように、本実施の形態１では、フィルタ部２１のブロック部１３０を、チャネル方向に２分割し、スライス方向およびＸ線が入射する照射方向に積層される複数の直方体ブロックから構成し、チャネル方向へブロックを移動させることにより、特にスライス方向でブロック部１３０の透過Ｘ線線量が異なるものとしているので、被検体１の撮像範囲に吸収Ｘ線線量の異なる複数の部位を含む際に、前記部位ごとに被爆線量を低減し、画質の大きな劣化を伴わず被検体１の全被爆線量を軽減することができる。

また、本実施の形態１では、ブロック部１３０は、同一形状を有する多数のブロックの積層構造を有しているが、スライス方向に形状の異なる複数ブロックおよびこれらの移動手段を用いることにより、同様の被爆線量低減フィルタを簡易に構成することもできる。
（実施の形態２）
ところで、上記実施の形態１では、胸部領域および腹部領域の吸収Ｘ線線量の違いにより、スライス方向に最適化されたブロック位置を決定し、総合的な被爆線量を軽減させたが、画像再構成を行う際の寄与率の違いから、スライス方向のブロック位置を決定し、被検体１の被爆線量を軽減することもできる。そこで本実施の形態２では、画像再構成を行う際の寄与率の違いから、スライス方向のブロック位置を決定する場合を示すことにする。

ここで、Ｘ線ＣＴ装置は、図１に示した走査ガントリ２および操作コンソール６を備えており、さらにフィルタ部２１は、図２に示したものと全く同様であるので詳細な説明を省略する。

ここで、一例としてヘリカルスキャンを行う場合を示す。ヘリカルスキャンでは、回転部３４は連続回転を行い、同時にクレードル上の被検体１を、所定の速さでもって移動し、撮像を行う。この際、制御処理装置６０で行われる画像再構成を、図５に模式的に示した。

図５は、制御処理装置６０で行われる画像再構成を示す図である。なお、Ｘ線検出器２４は、スライス方向に４スライスのＸ線検出素子を有する場合を例示している。このヘリカルスキャンでは、各スライスごとのヘリカルデータＤ１〜Ｄ４を取得する。そして、制御処理装置６０は、特定位置のサイノグラムＳ１を、これらヘリカルデータＤ１〜Ｄ４から、この特定位置近傍のヘリカルデータＤ１〜Ｄ４を切り出し、補間関数ｆ等を用いて生成する。

Ｓ１＝ｆ（ｋ１＊Ｄ１，ｋ２＊Ｄ２、・・、ｋ４＊Ｄ４）
ここで、ｋ１、・・・、ｋ４は、ヘリカルデータＤ１〜Ｄ４の寄与率である。その後、サイノグラムＳ１からフィルタードバックプロジェクション（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｂａｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）等を用いて、画像データの再構成を行う。

図６（Ａ）に、この寄与率ｋ１、・・・、ｋ４の物理的な意味を示す。図６（Ａ）は、スライス方向の、Ｘ線管２０およびＸ線検出器２４の相対位置を示している。ここで、Ｘ線管２０は、概ねＸ線検出器２４の中心上方に位置し、補間により求める撮像断面は、スライス２および３の中間に位置する。従って、Ｘ線検出器２４のスライス方向端部に位置するスライス１および４のデータＤ１および４は、補間により求める撮像断面から傾いた断面の画像情報を含むものとなり、誤差が大きくなる。

これにより、補間関数ｆを用いて撮像断面を求める際に、スライスごとの断面の傾きに応じて、重み付けを行い、より高い確度の画像情報の取得が行われる。図６の例では、スライス２および３が最も補間される断層面に近いので、最も高い寄与率を有し、スライス１および４が最も補間される断層面から傾いているので、最も低い寄与率を有する。なお、寄与率は、補間方法、スライス数および傾きの大きさ等を考慮し、最適なものが実験的に選定される。

ここで、寄与率の小さなスライスでは、照射されるＸ線線量を低減しても、画質劣化の度合いが小さく、従って、効果的に被爆線量を軽減することができる。制御処理装置６０は、照射方向のブロックの厚さが、概ね寄与率の逆数に比例する様に、ブロック位置の設定を行う。図６（Ｂ）に、スライス数が４つの場合のブロック部１３０の中心におけるスライス方向の断面の一例を示す。Ｘ線検出器２４のスライス３および４に相当する中心近傍では、照射方向のブロック厚みは薄く、透過Ｘ線線量は増大し、スライス１および４に相当する端部では、照射方向のブロック厚みは厚く、透過Ｘ線線量は減少する。

上述してきたように、本実施の形態２では、寄与率の小さいブロック部１３０のスライス方向端部のブロック厚さを薄くすることとしているので、寄与率の小さいスライス方向端部を透過するＸ線を減弱させ、大きな画質の劣化を生じることなく、被検体１の被爆線量を、軽減することができる。
（実施の形態３）
ところで、上記実施の形態１では、予め設定される胸部領域あるいは腹部領域等の撮像部位ごとのブロック位置を、オペレータが入力する撮影情報から選択し、スライス方向に撮影部位ごとに被爆Ｘ線線量が最小化されたブロック位置を設定し、総合的な被爆線量を低減させたが、この撮影部位ごとのブロック位置を、スカウトスキャン（ｓｃｏｕｔ ｓｃａｎ）で取得される被検体１の投影情報およびこの投影情報に含まれるプロジェクション長情報に基づいて、自動的に決定することもできる。そこで、本実施の形態３では、スカウトスキャンで取得される画像情報から、ブロック位置を決定する場合を示すことにする。

ここで、Ｘ線ＣＴ装置は、図１に示した走査ガントリ２および操作コンソール６を有しており、さらにフィルタ部２１は、図２に示したものと全く同様であるので詳細な説明を省略する。

図７は、本実施の形態３にかかる制御処理装置６０の動作を示すフローチャートである。まず、オペレータは、被検体１をテーブルに載置する（ステップＳ７０１）。そして、被検体１のスカウトスキャンを行う（ステップＳ７０２）。図８（Ａ）に、このスカウトスキャンを示す。撮影テーブル４に載置された被検体１は、ｚ軸方向に移動され、また、Ｘ線管２０は、回転せず固定のままとし、被検体１のスキャンを行う範囲で被検体１の投影情報を取得する。

その後、オペレータは、撮影モードの選択を行う（ステップＳ７０３）。この選択では、フィルタ部２１のブロックを固定配置とする高感度モード、あるいはブロック位置をテーブル位置と同期して配列し直す被爆低減モードが選択される。特に、テーブルが連続的に移動するヘリカルスキャン等の場合には、スキャン中に撮像部位が移動するので、被爆低減モードが好ましい。

その後、制御処理装置６０は、被爆低減モードが選択されたかどうかを判定し（ステップＳ７０４）、被爆低減モードが選択されない場合には（ステップＳ７０４否定）、フィルタ部２１のブロックの初期設定を行う（ステップＳ７０５）。この初期設定では、例えば、胸部あるいは腹部等で定められたブロック配置が、フィルタコントローラ３１により設定される。そして、ブロック配置は固定のまま、スキャンが行われ（ステップＳ７０６）、データが収集される。

また、制御処理装置６０は、被爆低減モードが選択された場合には（ステップＳ７０４肯定）、ステップＳ７０２のスカウトスキャンで取得された投影画像情報から、被検体１の撮影範囲のプロジェクション長情報を求める（ステップＳ７０７）。ここで、プロジェクション長情報は、Ｘ線検出素子で検出されるＸ線強度から、被検体１の組織部分のＸ線線吸収係数を概ね一定と考えて対数変換により算出される量で、被検体１内部の組織部分におけるＸ線の透過長さを現す。

図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示される被検体１のスカウトスキャンにより取得されるプロジェクション長情報の一例である。図８（Ｂ）は、横軸にテーブル位置、縦軸にプロジェクション長を現し、横軸のテーブル位置は、図８（Ａ）に示す、被検体１が載置されたテーブルの位置に対応している。

図８（Ｂ）に示す投影情報から取得されるプロジェクション長は、被検体１の胸部に対応するテーブル位置では、胸腔を含むのでプロジェクション長は、小さなものとなり、被検体１の腹部に対応するテーブル位置では、臓器が密に詰まっているので、プロジェクション長は、大きなものとなる。

図７に戻り、制御処理装置６０は、ステップＳ７０７で求めたプロジェクション長情報から、テーブル位置ごとのブロック配列を決定する（ステップＳ７０８）。この決定では、図８（Ｃ）に示したプロジェクション長とフィルタ厚みの相関テーブルが用いられる。この図は、予め実験により求められ、プロジェクション長とフィルタ厚みは概ね反比例の関係にある。そして、プロジェクション長が短い場合には、被検体１内部でのＸ線の減弱が小さいので、より厚みのあるフィルタを用いる。そして、厚みのあるフィルタは、照射Ｘ線を減弱させ、画質の大きな低下を伴うことなく、被検体１の被爆線量を軽減することができる。

図８（Ｄ）は、図８（Ｂ）および（Ｃ）から求まる、被検体１が載置されたテーブル位置ごとの最適なフィルタ厚みを示したものである。ここで、図８（Ｄ）の横軸に示すテーブル位置は、図８（Ｂ）の横軸と同一の座標軸をなす。図８（Ｄ）では、被検体１の胸部に対応するテーブル位置では、プロジェクション長が小さいので厚いフィルタが用いられ、被検体１の腹部に対応するテーブル位置では、プロジェクション長が大きいので薄いフィルタが用いられる。

また、図８（Ｄ）は、テーブル位置に対応するスライス方向のフィルタ厚みを示したが、同様に、Ｘ線検出器２４のチャネル方向のフィルタ厚みも、チャネル方向のプロジェクション長から求めることもできる。

図７に戻り、制御処理装置６０は、ブロック部１３０に対して初期設定を行う（ステップＳ７０９）。ここでは、スキャン開始時のテーブル位置およびステップＳ７０８で求めたテーブル位置ごとのフィルタ厚み情報に基づいて、フィルタコントローラ３１が、チャネル方向にブロックを移動し、スライス方向およびチャネル方向に渡って、所定のフィルタ厚みを有するブロック部１３０を形成する。

その後、制御処理装置６０は、スキャンを開始する（ステップＳ７１０）。そして、制御処理装置６０は、テーブルが移動したかどうかを判定し（ステップＳ７１１）、テーブルが移動していない場合には（ステップＳ７１１否定）、そのままデータ収集を行い（ステップＳ７１３）、テーブルが移動した場合には（ステップＳ７１１肯定）、移動した位置に対応するフィルタ厚みを有する様に、ブロック部１３０を再配置し（ステップＳ７１２）、その後でステップＳ７１３のデータ収集を行う。

その後、制御処理装置６０は、データ収集が終了したかどうかを判定し（ステップＳ７１４）、データ収集が終了していない場合には（ステップＳ７１４否定）、ステップＳ７１１に移行し、テーブル移動の確認を行う。また、データ収集が終了した場合には（ステップＳ７１４肯定）、本処理を終了する。

上述してきたように、本実施の形態３では、スカウトスキャンにより、被検体１の撮影範囲のプロジェクション長情報を求め、このプロジェクション長情報からテーブル位置ごとのフィルタ厚みを決定し、スキャンの際に、テーブル位置の変化に応じて、フィルタ厚みを自動制御することとしているので、ヘリカルスキャン等を用いて胸部および腹部の撮影を行う場合のように、大きくプロジェクション長が異なる被検体１の複数部位を、テーブルを連続的に移動して撮影する際に、被爆線量が最も低くなるフィルタ厚みにダイナミックに変化させ、スキャン中の被爆線量を、大きな画質劣化を伴うこと無く低減することができる。

また、本実施の形態３では、フィルタ部２１は、図２に示したブロック部１３０および移動手段１２１を有するものとしたが、ブロック部１３０およびコリメータ２２間に設けられる一次フィルタ２３の厚さおよび位置を、フィルタコントローラ３１により、可変とし、被検体１の被爆線量を低減することもできる。なお、この際、上述と同様のスカウトスキャンにより取得したプロジェクション長情報を用いた自動制御を行うこともできる。

Ｘ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。 実施の形態１のフィルタ部の構成を示す図である。 実施の形態１の被検体撮像位置を示す図である。 実施の形態１のブロック部の動作を示す図である。 実施の形態２のデータ処理を模式的に示す図である。 実施の形態２のブロック部の配置を示す図である。 実施の形態３のブロック位置を決定する処理を示すフローチャートである。 実施の形態３の処理を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 被検体
２ 走査ガントリ
４ 撮影テーブル
６ 操作コンソール
２０ Ｘ線管
２１ フィルタ部
２２ コリメータ
２３ 一次フィルタ
２４ Ｘ線検出器
２６ データ収集部
２８ Ｘ線コントローラ
２９ ボア
３０ コリメータコントローラ
３１ フィルタコントローラ
３４ 回転部
３６ 回転コントローラ
６０ 制御処理装置
６２ 制御インタフェース
６４ データ収集バッファ
６６ 記憶装置
６８ 表示装置
７０ 操作装置
１２０ 支持枠
１２１ 移動手段
１３０ ブロック部

Claims (9)

1. コーン状のＸ線ビームを照射するＸ線管と、
   前記Ｘ線ビームの照射方向と概ね直交する面上に、撮影する被検体の体軸方向であるスライス方向及びそれに直交するチャネル方向に２次元配列される、前記Ｘ線ビームを検出する検出素子と、
   前記Ｘ線管の前記検出素子側の近傍に配設される、前記照射方向及び前記スライス方向に積層されたＸ線ビームを減弱させる複数のブロックを含むフィルタ部と、
   前記複数のブロックそれぞれを前記照射方向と概ね直交する方向に移動する移動手段と、
   前記フィルタ部が前記被検体の体軸方向における撮影位置に応じたＸ線の減弱となるような前記ブロックの配置となるように、前記移動手段におけるブロックの移動を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記ブロックは、前記２次元配列の長尺をなすチャネル方向に２つ配列されることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記ブロックは、直方体の形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記フィルタ部は、前記スライス方向および前記照射方向に積層されたブロックを囲む、筒状の支持枠を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記移動手段は、前記ブロックと接続されたシャフトを備えることを特徴とする請求項１ないし４に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記支持枠は、前記移動手段を内蔵するケースの外枠に固定されることを特徴とする請求項４または５に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記制御手段は、前記Ｘ線管および前記検出素子の間に配置される被検体のスカウトスキャンから、前記被検体の吸収Ｘ線線量の異なる撮像部位ごとに、前記被検体のＸ線被爆線量を減少させるブロック位置を算定する第１の算定手段を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記制御手段は、前記Ｘ線管および前記検出素子の間に配置される被検体の投影データを用いて画像再構成を行う際の、前記スライス方向の投影データの前記画像再構成に対する寄与率に基づいて、前記被検体のＸ線被爆線量を減少させるブロック位置を算定する第２の算定手段を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 前記制御手段は、前記被検体の体軸方向の位置を移動しつつ撮像を行う際に、前記ブロック位置を、前記位置ごとに前記算定の結果と一致させることを特徴とする請求項６または７に記載のＸ線ＣＴ装置。

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