JP4611225B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明は、医療用Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置、または産業用Ｘ線ＣＴ装置であって、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、または、ヘリカルスキャン、または、可変ピッチヘリカルスキャン、または、ヘリカルシャトルスキャンにおいて、Ｘ線データ収集系の動作、または撮影条件の情報を保持し、それに基づいて画像再構成を行うＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置は、被検体をＸ線でスキャンすることによってＸ線投影データを取得し、そのＸ線投影データに基づいて、被検体の断層像を画像再構成する。（たとえば、特許文献１参照）。

このようなＸ線ＣＴ装置は、たとえば、多列Ｘ線検出器、またはフラットパネルに代表されるマトリクス構造の２次元Ｘ線エリア検出器を有しており、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またはヘリカルスキャンによるデータ収集では、Ｘ線データ収集系の動作により撮影テーブルをｚ方向へスキャン中に変化させて、Ｘ線データ収集を行う。そして、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の場合は、画像再構成を行なうために、撮影テーブルの位置情報として、撮影テーブルのｚ方向座標の絶対座標位置または相対座標位置を、各ビューまたは数ビューおきに記録する。具体的には、図１６に示すように、撮影テーブル速度がｖ（ｔ）のように変化する時、撮影テーブル位置がｚ（ｔ）のように変化すると共に、データ収集ビュー番号が、線形にＮ（ｉ）のように増えるため、たとえば、Ｎ（ｔ１）ビューに対応するように、撮影テーブル位置ｚ（ｔ１）のデータが記録される。なお、Ｘ線投影データに、この撮影テーブル位置ｚ（ｔ１）のデータを付加させて記録してもよい。

ここでは、ロータリエンコーダやリニアエンコーダなどのように位置を検出するエンコーダを撮影テーブルに設置し、その設置されたエンコーダを用いて撮影テーブルの位置データをスキャン中にリアルタイムに得る。そして、たとえば、Ｘ線投影データと、そのＸ線投影データが取得された際の撮影テーブルの位置データとを対応付けて記憶する。また、たとえば、撮影テーブルの位置データを、Ｘ線投影データとは別のファイルデータとして互いに対応付けて記憶する。その後、互いに対応しているＸ線投影データと、撮影テーブルの位置データとを用いて、画像再構成を実施し、被検体の断層像を得る。

特開２００４−１７３７５６号公報

このため、Ｘ線投影データの各ビューに付加させるのが、容易ではない場合があり、また、別ファイルとして各ビューの撮影テーブルのｚ方向座標情報を持っていた場合においては、この撮影テーブルのｚ方向座標情報とＸ線投影データの各ビューを画像再構成時に対応付けるのが容易ではない場合があった。

このように、Ｘ線投影データ収集時または画像再構成時に、Ｘ線投影データと撮影テーブルｚ方向座標情報の対応付けが容易ではない問題が発生する場合があった。

多列Ｘ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置またはフラットパネルに代表される２次元Ｘ線エリア検出器を有するＸ線ＣＴ装置においては、Ｘ線検出器のチャネル数が多くなり、列方向の分解能が上がるにつれ、Ｘ線投影データのビュー数も増える方向にある。また、ガントリの回転速度も速くなる方向にある。つまり、単位時間あたりのビュー数は、増える方向にある。また、撮影テーブルまたはクレードルのｚ方向位置を測定するのは、撮影テーブルにおいて測定され、そのｚ方向位置データは、走査ガントリ固定部において、走査ガントリ回転部のデータ収集装置（ＤＡＳ）より得られたＸ線投影データに付加される。このため、単位時間あたりにてビュー数が増えることにより、この制御が難しくなっている。

そこで、本発明の目的は、Ｘ線データ収集系の位置情報および撮影情報を、少ないパラメータで効率良く記述、保存することができるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

撮影条件を操作者が設定する際に、Ｘ線データ収集系および撮影テーブルまたはクレードルの動作は決定される。以下では、撮影テーブルまたはクレードルのことを撮影テーブルとして説明を行う。つまり、Ｘ線データ収集系と被検体の乗った撮影テーブルの動作として、撮影テーブルｚ方向座標位置、撮影テーブルｘ方向座標位置、撮影テーブルｙ方向座標位置、走査ガントリ回転部回転角度位置、走査ガントリ傾斜角度位置、走査ガントリｘ方向座標位置、走査ガントリｙ方向座標位置、走査ガントリｚ方向座標位置は、撮影条件設定時には予測される。通常、Ｘ線データ収集系と撮影テーブルは０．１ｍｍ以下の精度でフィードバック制御されているので、この予測値と大きくはずれることはない。このため、予測されるＸ線データ収集系と撮影テーブルの動作をあらかじめいくつかのパラメータで記述できれば、そのパラメータを記録しておけばＸ線データ収集系と撮影テーブルの動作を再現することができる。

図１７に示すのは、撮影テーブル（またはクレードル）のｚ方向移動の様子を記述したものである。クレードル加速度、クレードル減速度、クレードル定常速度、クレードル初期位置、クレードル停止位置、クレードル加速終了位置、クレードル減速開始位置のパラメータがあれば、撮影テーブルまたはクレードルの動作を記述できる。

これに基いて、充分な精度でＸ線データ収集系である走査ガントリと撮影テーブルを予測通りに動かせれば、各ビューごとの撮影テーブルのｚ方向座標位置、撮影テーブルｘ方向座標位置、撮影テーブルｙ方向座標位置、走査ガントリ回転部回転角度位置、走査ガントリ傾斜角度位置、走査ガントリｘ方向座標位置、走査ガントリｙ方向座標位置、走査ガントリｚ方向座標位置をＸ線データ収集中にこれらの位置情報を測定、データ収集、Ｘ線投影データへの付加をする必要はなくなる。

このため、本発明では、操作者が撮影条件を設定した際に、Ｘ線データ収集系である走査ガントリの動作、および撮影テーブルまたはクレードルの動作を予測し、動作パラメータで記述し、そのパラメータをＸ線データ収集時にＸ線投影データに付加させて画像再構成する際に、その動作パラメータを用いて画像再構成させる。または、別ファイルに動作のパラメータを入れてＸ線投影データと関連付けておき、画像再構成する際に、その動作のパラメータを用いて画像再構成させる。

上記の課題を解決するために、第１の観点のＸ線ＣＴ装置においては、被検体が載置され、当該載置された被検体を移動する撮影テーブルと、Ｘ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置に相対しＸ線を検出する２次元Ｘ線エリア検出器とを被検体の周囲に回転させながら、前記撮影テーブルにより移動される前記被検体へ前記Ｘ線発生装置にＸ線を照射させ、前記被検体を透過したＸ線を前記２次元Ｘ線エリア検出器に検出させるスキャンを実施することによって、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線データ収集手段によって収集された前記Ｘ線投影データを画像再構成する画像再構成手段と、前記画像再構成手段によって画像再構成された断層像を表示する画像表示手段と、前記スキャンを実施する際において前記Ｘ線データ収集手段を動作させるパラメータと、前記Ｘ線データ収集手段が前記スキャンを実施する際において前記撮影テーブルが前記被検体を移動させるパラメータとを含む撮影条件を設定する撮影条件設定手段とを有し、前記画像再構成手段は、前記Ｘ線データ収集手段と前記撮影テーブルとの動作について前記撮影条件設定手段によって撮影条件として設定されたパラメータを用いて、前記Ｘ線投影データを画像再構成することを特徴とする。

上記第１の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線データ収集手段と、撮影テーブルからなるＸ線データ収集系の動作を、動作パラメータにより、あらかじめ知っておく。そして、動作パラメータに基づいてＸ線データ収集系を動作させることにより、画像再構成時に画像再構成平面の各画素を通るＸ線ビームの位置を正しく予測できるため、高い精度で画像再構成を実施することができる。

上記の課題を解決するために、第２の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記撮影条件設定手段によって撮影条件として設定された前記パラメータを、前記Ｘ線データ収集手段が、前記Ｘ線投影データに付加させて記録することを特徴とする。

上記第２の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線データ収集手段と、撮影テーブルからなるＸ線データ収集系の動作を、動作パラメータにより、あらかじめ知っておき、そのパラメータをＸ線投影データに付加する。そして、画像再構成時にＸ線投影データに付加されている、この動作パラメータにより、画像再構成平面の各画素を通るＸ線ビームの位置を正しく予測できるため、正確に画像再構成を実施することができる。

上記の課題を解決するために、第３の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１または第２の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線データ収集手段と前記撮影テーブルとの動作のパラメータとして、撮影テーブルｚ方向座標位置、撮影テーブルｘ方向座標位置、撮影テーブルｙ方向座標位置、走査ガントリ回転部回転角度位置、走査ガントリ傾斜角度位置、走査ガントリｘ方向座標位置、走査ガントリｙ方向座標位置、走査ガントリｚ方向座標位置のうち少なくとも１つを含んだデータを、前記Ｘ線データ収集手段が記録することを特徴とする。

上記第３の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、様々なアプリケーションによる撮影や診断、または、様々な動作を、走査ガントリおよびその内部のＸ線データ収集手段、および撮影テーブルに行わせる場合であっても、走査ガントリ内のＸ線データ収集手段と、撮影テーブルからなるＸ線データ収集系の動作を、各々の動作パラメータにより知っておく。そして、その通りに精度良く上記の走査ガントリおよび内部のＸ線データ収集手段および撮影テーブルを動かせれば、画像再構成時に画像再構成平面の各画素を通るＸ線ビームを正しく予測できるため、正確に画像再構成が実施できる。

第４の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１から第３の観点までのいずれかのＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線データ収集系は、撮影テーブルｚ方向座標位置、撮影テーブルｘ方向座標位置、撮影テーブルｙ方向座標位置、走査ガントリ回転部回転角度位置、走査ガントリ傾斜角度位置、走査ガントリｘ方向座標位置、走査ガントリｙ方向座標位置、走査ガントリｚ方向座標位置のうち少なくとも１つの絶対座標値または相対座標値のうち少なくとも１つを記録するＸ線データ収集手段を持つことを特徴とする。

上記の課題を解決するために、上記第４の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、第３の観点において走査ガントリ、および、その内部のＸ線データ収集手段および撮影テーブルによる動作パラメータを記録する際は、絶対座標値および相対座標値を用いて記録する。画像再構成時には画像再構成平面の画素を通るＸ線ビームの位置を絶対的に、または、相対的に正しく予測できるため、正確に画像再構成が実施できる。

上記の課題を解決するために、第５の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１から第４の観点までのいずれかのＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線データ収集系は、撮影テーブルｚ方向座標位置、撮影テーブルｘ方向座標位置、撮影テーブルｙ方向座標位置、走査ガントリ回転部回転角度位置、走査ガントリ傾斜角度位置、走査ガントリｘ方向座標位置、走査ガントリｙ方向座標位置、走査ガントリｚ方向座標位置のうち少なくとも１つの絶対座標値または相対座標値のうち少なくとも１つを記録し、Ｘ線投影データに付加するＸ線データ収集手段を持つことを特徴とする。

上記第５の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、第３の観点または第４の観点において、走査ガントリ、および、その内部のＸ線データ収集手段および撮影テーブルによる動作パラメータを記録する際には、Ｘ線投影データに付加して記録することにより、動作パラメータが別ファイルの場合のファイルの関連付けが不要になる。このため、画像再構成装置のソフトウェア上において、より簡単なファイル操作により、画像再構成時にＸ線データ収集手段の動作を予測でき、画像再構成時に画像再構成平面の画素を通るＸ線ビームの位置を正しく予測できるため、正確に画像再構成が実施できる。

上記の課題を解決するために、第６の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１から第５の観点までのいずれかのＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線データ収集系の撮影テーブルｚ方向、撮影テーブルｘ方向、撮影テーブルｙ方向、走査ガントリ回転部回転角度方向、走査ガントリ傾斜角度方向、走査ガントリｘ方向角度方向、走査ガントリｙ方向角度方向、走査ガントリｚ方向角度方向の動作についての加速度または減速度のうち少なくとも１つを、前記Ｘ線データ収集手段が記録する。

上記第６の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、第１の観点から第５の観点において、Ｘ線データ収集手段である走査ガントリ、および、その内部のＸ線データ収集手段および撮影テーブルによる動作パラメータには、各時刻の加速度または減速度が入っている。このことにより、その動作の速度および移動距離がわかるため、動作の予測が正しく実施できる。そして、これにより、画像再構成時に画像再構成平面の画素を通るＸ線ビームの位置を正しく予測できるため、正確に画像再構成が実施できる。

上記の課題を解決するために、第７の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１から第６の観点までのいずれかのＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線データ収集系の撮影テーブルｚ方向、撮影テーブルｘ方向、撮影テーブルｙ方向、走査ガントリ回転部回転角度方向、走査ガントリ傾斜角度方向、走査ガントリｘ方向角度方向、走査ガントリｙ方向角度方向、走査ガントリｚ方向角度方向の動作についての初期位置または停止位置または加速終了位置または減速開始位置のうち少なくとも１つを、前記Ｘ線データ収集手段が記録することを特徴とする。

上記第７の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、第１の観点から第６の観点において、Ｘ線データ収集手段である走査ガントリ、および、その内部のＸ線データ収集手段および撮影テーブルによる動作パラメータには、動作の初期位置または停止位置または加速終了位置または減速開始位置が入っている。このことにより、加速度、減速度と合わせることにより、Ｘ線データ収集系の位置がわかり、動作の予測が正しく実施できる。そして、これにより、画像再構成時に画像再構成平面の画素を通るＸ線ビームの位置を正しく予測できるため、正確に画像再構成が実施できる。

上記の課題を解決するために、第８の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１から第７の観点までのいずれかのＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線データ収集系の撮影テーブルｚ方向、撮影テーブルｘ方向、撮影テーブルｙ方向、走査ガントリ回転部回転角度方向、走査ガントリ傾斜角度方向、走査ガントリｘ方向角度方向、走査ガントリｙ方向角度方向、走査ガントリｚ方向角度方向の動作についての定常速度を、前記Ｘ線データ収集手段が記録することを特徴とする。

上記第８の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、第１の観点から第７の観点においてＸ線データ収集手段である走査ガントリ、および、その内部のＸ線データ収集手段および撮影テーブルによる動作パラメータには、定常速度が入っている。このことにより、Ｘ線データ収集系の位置が再確認でき、誤差が少なく動作の予測が正しく実施できる。そして、これにより、画像再構成時に画像再構成平面の画素を通るＸ線ビームの位置を正しく予測できるため、正確に画像再構成が実施できる。

上記の課題を解決するために、第９の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１から第８の観点までのいずれかのＸ線ＣＴ装置において、各ビューのＸ線投影データを画像再構成する際に、Ｘ線データ収集系の位置情報を再現して前記画像再構成手段が画像再構成を行うことを特徴とする。

上記第９の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、第１の観点から第８の観点において、画像再構成には、動作パラメータによりＸ線データ収集系の位置情報を再現することが必要である。これにより、画像再構成時に画像再構成平面の画素を通るＸ線ビームの位置を正しく予測できるため、正確に画像再構成が実施できる。

上記の課題を解決するために、第１０の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１から第９の観点までのいずれかのＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線データ収集系の撮影テーブルｚ方向、撮影テーブルｘ方向、撮影テーブルｙ方向、走査ガントリ回転部回転角度方向、走査ガントリ傾斜角度方向、走査ガントリｘ方向角度方向、走査ガントリｙ方向角度方向、走査ガントリｚ方向角度方向についてのＸ線データ収集系の動作が線形制御であることを特徴とする。
上記第１０の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線データ収集手段である走査ガントリおよび内部のＸ線データ収集手段および撮影テーブルの動作を線型制御にすることで、動作の予測は簡単になり、制御系の負担が減る。これにより、画像再構成時に画像再構成平面の画素を通るＸ線ビームの位置を正しく予測できるため、正確に画像再構成が実施できる。

上記の課題を解決するために、第１１の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１から第９までのいずれかのＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線データ収集系の撮影テーブルｚ方向、撮影テーブルｘ方向、撮影テーブルｙ方向、走査ガントリ回転部回転角度方向、走査ガントリ傾斜角度方向、走査ガントリｘ方向角度方向、走査ガントリｙ方向角度方向、走査ガントリｚ方向角度方向についてのＸ線データ収集系の動作が非線形制御であることを特徴とする。

上記第１１の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線データ収集手段である走査ガントリおよび内部のＸ線データ収集手段および撮影テーブルの動作を非線型制御にすることで、加速度の不連続点をなくすことができ、よりスムーズな動作にすることができる。特に撮影テーブルの場合は、乗っている被検体に、より優しい動作となり好ましい。この場合も画像再構成時に画像再構成平面の画素を通るＸ線ビームの位置を正しく予測できるため、正しい画像再構成が実施できる。

上記の課題を解決するために、第１２の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１から第１１までのいずれかのＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段は、画像再構成として、３次元画像再構成を行なうことを特徴とする。

上記第１２の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、第１の観点から第１１の観点において、画像再構成時に画像再構成平面の各画素を通るＸ線ビームを正しく予測した後に、正しく画像再構成を行うには３次元画像再構成を用いることにより、各Ｘ線投影データがｚ方向に正しい位置に逆投影されて、アーチファクトの少ない、良い画質の断層像撮影が実現できる。

上記の課題を解決するために、第１３の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１から第１２までのいずれかのＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管電圧、Ｘ線管電流、スキャン速度、Ｘ線コリメータ開口幅、Ｘ線コリメータ開口位置のうち少なくとも１つの撮影条件について、初期値、終了値、加速値、減速値、一定値のうち少なくとも１つを、前記Ｘ線データ収集手段が記録することを特徴とする。

上記第１３の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線管電圧、Ｘ線管電流、スキャン速度、Ｘ線コリメータ開口幅、Ｘ線コリメータ開口位置などの機構系あるいはアナログ電気回路にかかわるＸ線データ収集系の連続的な動作、動作、変化を行う部分においても、撮影テーブルのｚ方向位置の予測、走査ガントリ傾斜角度の予測などと同様に撮影中のＸ線データ収集中に動作させた場合、その動作を予測すること、動作パラメータで記述することができる。この時に、画像再構成において、この動作を考慮して画像再構成することで正しく画像再構成が実施できる。

上記の課題を解決するために、第１４の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１から第１３までのいずれかのＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管電圧、Ｘ線管電流、スキャン速度、ビューデータ収集サンプリング周波数、データ収集チャネル数、データ収集列数のうち少なくとも１つの撮影条件について、初期値、終了値、加速値、減速値、一定値のうち少なくとも１つを、前記Ｘ線データ収集手段がＸ線投影データに付加して記録することを特徴とする。

上記第１４の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、第１３の観点において、Ｘ線データ収集系の連続的な動作、動作、変化を、動作パラメータで記述し、その動作パラメータをＸ線投影データに付加して記録することができる。これにより、画像再構成において、この動作を考慮して画像再構成することで正しく画像再構成が実施できる。

本発明によれば、Ｘ線データ収集系の位置情報および撮影情報を効率良く保存できるＸ線ＣＴ装置を実現できる。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

［装置構成］
図１は、本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置の構成ブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の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、図１に示すように、操作者の入力を受け付ける入力装置２と、前処理、画像再構成処理、後処理などのデータ処理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線検出器データを収集するデータ収集バッファ５と、Ｘ線検出器データを前処理して求められた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線検出器データや投影データやＸ線断層像を記憶する記憶装置７とを具備している。本実施形態において、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。図１４に、撮影条件入力画面の例を示す。

撮影テーブル１０は、図１に示すように、被検体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。特に図示していないが、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およびテーブル直線移動される。

走査ガントリ２０は、図１に示すように、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、ＤＡＳ（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）２５と、被検体の体軸の回りに回転するようにＸ線管２１などを制御する回転部コントローラ２６と、制御信号などを前記操作コンソール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。ここで、ビーム形成Ｘ線フィルタ２８は、図２に示すように、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。このため、本実施形態においては、円形または楕円形に近い断面形状である被検体の体表面の被曝を、少なくできるようになっている。また、走査ガントリ傾斜コントローラ２７により、走査ガントリ２０は、ｚ方向の前方および後方に、±約３０度程度、傾斜できる。

Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４は、図２に示すように、回転中心ＩＣの回りを回転する。鉛直方向をｙ方向とし、水平方向をｘ方向とし、これらに垂直なテーブルおよびクレードル進行方向をｚ方向とするとき、Ｘ線管２１および多列Ｘ線検出器２４の回転平面は、ｘｙ平面である。また、クレードル１２の移動方向は、ｚ方向である。

図２および図３は、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４の幾何学的配置をｘｙ平面またはｙｚ平面から見た説明図である。

Ｘ線管２１は、図２に示すように、コーンビームＣＢと呼ばれるＸ線ビームを発生する。なお、コーンビームＣＢの中心軸方向がｙ方向に平行なときを、ビュー角度０度とする。

多列Ｘ線検出器２４は、図２に示すように、ｚ方向にＸ線検出器列が複数並んでおり、例えば、２５６列のＸ線検出器列を有する。また、各Ｘ線検出器列は、チャネル方向に例えば、１０２４チャネルのＸ線検出器チャネルを有する。

図２に示すように、Ｘ線管２１のＸ線焦点から放射されたＸ線ビームは、ビーム形成Ｘ線フィルタ２８によって、再構成領域Ｐの中心では、より多くのＸ線が、照射されるように、また、再構成領域Ｐの周辺部では、より少ないＸ線が照射されるように、Ｘ線線量を空間的に制御される。その後、再構成領域Ｐの内部に存在する被検体にＸ線が吸収され、その被検体を透過したＸ線が多列Ｘ線検出器２４でＸ線検出器データとして収集される。

また、図３に示すように、Ｘ線管２１のＸ線焦点から放射されたＸ線ビームは、Ｘ線コリメータ２３により、断層像のスライス厚方向に制御される。つまり、回転中心軸ＩＣにおいてＸ線ビーム幅がＤとなるように制御される。そして、回転中心軸ＩＣ近辺に存在する被検体にＸ線が吸収され、その被検体を透過したＸ線は、多列Ｘ線検出器２４でＸ線検出器データとして収集される。

このように、Ｘ線が照射されることによって収集された投影データは、多列Ｘ線検出器２４からＤＡＳ２５へ出力され、そのＤＡＳ２５でＡ／Ｄ変換される。そして、スリップリング３０を経由してデータ収集バッファ５に入力される。そのデータ収集バッファ５に入力されたデータは、記憶装置７のプログラムにより中央処理装置３で処理され、断層像に画像再構成される。その後、その断層像がモニタ６の表示画面において表示される。

＜動作の概要＞
以下より、上記したＸ線ＣＴ装置１００の動作の概要について示す。

図４は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作の概要を示すフロー図である。

まず、ステップＰ１では、図４に示すように、被検体をクレードル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られる。

つぎに、ステップＰ２では、図４に示すように、スカウト像収集を行う。

ここでは、スカウト像を、通常、０度，９０度で撮影する。なお、部位によっては、例えば、頭部のように、９０度スカウト像のみの場合でもよい。このスカウト像撮影の詳細については、後述する。

つぎに、ステップＰ３では、図４に示すように、撮影条件設定を行う。

ここでは、通常、撮影条件については、スカウト像上に撮影する断層像の位置、大きさを表示しながら行う。この場合には、ヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンまたはヘリカルシャトルスキャンまた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１回分の全体としてのＸ線線量情報の表示を行う。また、シネスキャンにおいては、走査ガントリ回転部（Ｘ線データ収集系）の回転数、または、撮影（Ｘ線照射）の時間の設定値を入力すると、その関心領域における入力された回転数分、または、その入力された時間分に対応するＸ線線量情報が表示される。

ヘリカルシャトルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンの撮影条件設定時には、撮影テーブルにおいてｚ方向の動作制御を行うための動作パラメータを定めることができる。この撮影条件設定時に、これらの動作パラメータを求めておき、撮影テーブル制御部分に、これらの動作パラメータを送り、実際に撮影テーブル動作をさせるとともに、Ｘ線投影データに、これらの動作パラメータを付加させ、画像再構成時に、この動作を考慮して、画像再構成平面の画素を通るＸ線ビームの位置を正しく予測し、正しい３次元画像再構成を行う。この画像再構成については、以下の図５において詳細を説明し、３次元画像再構成については、以下の図７において詳細を説明する。

また、ヘリカルシャトルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンの動作パラメータの詳細についても後述する。

つぎに、ステップＰ４では、図４に示すように、断層像撮影を行う。

断層像撮影およびその画像再構成の詳細については、後述する。

つぎに、ステップＰ５では、図４に示すように、画像再構成された断層像を表示する。

つぎに、ステップＰ６では、図４に示すように、３次元画像表示を行う。

ここでは、ｚ方向に連続に撮影された断層像を３次元画像として用いて、図１５のように３次元画像表示を行う。

この３次元画像表示方法には、ボリュームレンダリング３次元画像表示方法、ＭＩＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）画像表示方法、ＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａｉｎ Ｒｅｆｏｒｍａｔ）画像表示方法、３次元再投影画像表示方法などがあるが、診断用途により適宜使い分けることができる。

［断層像撮影およびスカウト像撮影における動作の概略］
以下より、上記したＸ線ＣＴ装置１００の動作において、断層像撮影（図４のステップＰ４），スカウト像撮影（図４のステップＰ２）を実施する際の動作の概略について示す。

図５は、本発明にかかる実施形態のＸ線ＣＴ装置１００において断層像撮影およびスカウト像撮影を実施する際の動作の概略を示すフロー図である。

まず、ステップＳ１では、図５に示すように、データ収集を行う。

断層像撮影を実施する際において、ヘリカルスキャンによってデータ収集を行う場合には、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを、被検体の回りに回転させ、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線検出器データのデータ収集動作を行う。Ｘ線検出器データを収集するヘリカルスキャンにおいては、一定速度の範囲のデータ収集を行う。

また、可変ピッチヘリカルスキャンまたはヘリカルシャトルスキャンにおいては、一定速度の範囲のデータ収集に加えて、加速時、減速時においてもデータ収集を行う。この場合には、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線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に、撮影条件設定手段を含む中央処理装置３によって予測された撮影テーブルｚ方向動作パラメータを付加させる。

図１７は、ヘリカルシャトルスキャンの撮影テーブル（クレードル）の動作を示す図である。

図１７においては、撮影テーブルのｚ方向移動の様子を記述している。ここでは、図１７に示すように、たとえば、クレードル加速度，クレードル減速度，クレードル定常速度，クレードル初期位置，クレードル停止位置，クレードル加速終了位置，クレードル減速開始位置のようなパラメータがあれば、撮影テーブルの動作を記述できる。

そして、これに基づいて、充分な精度でＸ線データ収集系である走査ガントリと撮影テーブルを予測通りに動かせれば、各ビューごとの撮影テーブルのｚ方向座標位置、撮影テーブルｘ方向座標位置、撮影テーブルｙ方向座標位置、走査ガントリ回転部回転角度位置、走査ガントリ傾斜角度位置、走査ガントリｘ方向座標位置、走査ガントリｙ方向座標位置、走査ガントリｚ方向座標位置の位置情報を、Ｘ線データ収集中に、測定、データ収集、Ｘ線投影データへの付加をする必要はなくなる。

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では、撮影テーブル１０上のクレードル１２を、あるｚ方向位置に固定させたまま、データ収集系を１回転または複数回転させて、Ｘ線検出器データのデータ収集を行う。必要に応じて、次のｚ方向位置に移動した後に、再度データ収集系を１回転または複数回転させてＸ線検出器データのデータ収集を行う。

一方で、スカウト像撮影を実施する際においては、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを固定させ、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線検出器データのデータ収集動作を行う。

つぎに、ステップＳ２では、図５に示すように、前処理を行う。

ここでは、Ｘ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して前処理を行い、投影データに変換する。前処理は、図６に示すように、ステップＳ２１のオフセット補正，ステップＳ２２の対数変換，ステップＳ２３のＸ線線量補正，ステップＳ２４の感度補正からなる。

スカウト像撮影の場合においては、その前処理されたＸ線検出器データをチャネル方向の画素サイズ、および、クレードル直線移動方向であるｚ方向の画素サイズを、モニタ６の表示画素サイズに合わせて表示する。

つぎに、ステップＳ３では、図５に示すように、ビームハードニング補正を行なう。

ここでは、前処理された投影データＤ１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、ビームハードニング補正を行なう。このステップＳ３のビームハードニング補正では、前処理Ｓ２において感度補正Ｓ２４が行なわれた投影データを、Ｄ１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）とし、ステップＳ３のビームハードニング補正の後のデータを、Ｄ１１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）とすると、以下の（数式１）のように、例えば、多項式形式で表わされる。

この時、検出器の各ｊ列ごとに独立したビームハードニング補正を実施できるため、撮影条件で各データ収集系の管電圧が異なっていれば、各列ごとの検出器のＸ線エネルギー特性の違いを補正できる。

つぎに、ステップＳ４では、図５に示すように、ｚフィルタ重畳処理を行なう。

ここでは、ビームハードニング補正された投影データＤ１１（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。

すなわち、各ビュー角度、各データ収集系における前処理後、ビームハードニング補正された多列Ｘ線検出器Ｄ１１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）（ｉ＝１〜ＣＨ，ｊ＝１〜ＲＯＷ）の投影データに対し、列方向に、例えば下記の（数式２）に示すような、列方向フィルタサイズが５列のフィルタをかける。ただし、（数式３）を満足させる。

（ｗ_１（ｉ），ｗ_２（ｉ），ｗ_３（ｉ），ｗ_４（ｉ），ｗ_５（ｉ））
・・・（数式２）

その補正された検出器データＤ１２（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）は、以下の（数式４）のようになる。

なお、チャネルの最大値をＣＨ，列の最大値をＲＯＷとすると、以下の（数式５），（数式６）のようになる。

また、列方向フィルタ係数を各チャネルごとに変化させると、画像再構成中心からの距離に応じてスライス厚を制御できる。一般的に、断層像では、再構成中心に比べ周辺部の方が、スライス厚が厚くなる。このため、列方向フィルタ係数を中心部と周辺部で変化させて、列方向フィルタ係数を中心部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅を広く変化させるとともに、周辺部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅をせまく変化させると、スライス厚は、周辺部と画像再構成中心部との両者において一様になるようにすることができる。

このように、多列Ｘ線検出器２４の中心部チャネルと周辺部チャネルとの両者において列方向フィルタ係数を制御することにより、スライス厚を中心部と周辺部とのそれぞれにおいて調整できる。列方向フィルタでスライス厚を弱干厚くすると、アーチファクト、ノイズともに大幅に改善される。これにより、アーチファクト改善具合、ノイズ改善具合も制御できる。つまり、３次元画像再構成された断層像のｘｙ平面内の画質が制御できる。また、その他に、列方向（ｚ方向）フィルタ係数を逆重畳（デコンボリューション）フィルタにすることにより、薄いスライス厚の断層像を実現することもできる。

つぎに、ステップＳ５では、図５に示すように、再構成関数重畳処理を行う。

すなわち、（数式６）までの処理が行なわれたＸ線投影データをフーリエ変換し、再構成関数を掛け、逆フーリエ変換する。再構成関数重畳処理Ｓ５では、ｚフィルタ重畳処理後のデータをＤ１２とし、再構成関数重畳処理後のデータをＤ１３、重畳する再構成関数をＫｅｒｎｅｌ（ｊ）とすると、再構成関数重畳処理は、以下の（数式７）のように表わされる。

つまり、再構成関数ｋｅｒｎｅｌ（ｊ）は、検出器の各ｊ列ごとに独立した再構成関数重畳処理を実施できるため、各列ごとのノイズ特性、分解能特性の違いを補正できる。

つぎに、ステップＳ６では、図５に示すように、３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Ｄ１３（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、３次元逆投影処理を行い、逆投影データＤ３（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３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。この３次元逆投影処理については、図５を参照して後述する。

つぎに、ステップＳ７では、図５に示すように、後処理を行なう。

ここでは、逆投影データＤ３（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Ｄ３１（ｘ，ｙ）を得る。

この後処理の画像フィルタ重畳処理では、３次元逆投影後の断層像をＤ３１（ｘ，ｙ，ｚ）とし、画像フィルタ重畳後のデータをＤ３２（ｘ，ｙ，ｚ）、断層像平面であるｘｙ平面において重畳される２次元の画像フィルタをＦｉｌｔｅｒ（ｚ）とすると、以下の（数式８）のようになる。

つまり、検出器の各ｊ列ごとに独立した画像フィルタ重畳処理を実施できるため、各列ごとのノイズ特性、分解能特性の違いを補正できる。

また、この２次元の画像フィルタ重畳処理の後に、下記に示す画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理を行ってもよい。また、この画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理は、２次元画像フィルタ重畳処理の前に行ってもよい。さらには、３次元の画像フィルタ重畳処理を行って、この２次元の画像フィルタ重畳処理と、画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理の両方を兼ねるような効果を出してもよい。

画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理では、画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理された断層像をＤ３３（ｘ，ｙ，ｚ）、２次元の画像フィルタ重畳処理された断層像をＤ３２（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、以下の（数式９）のようになる。ただし、ｖ（ｉ）は、ｚ方向の幅が２ｌ＋１の画像空間ｚ方向フィルタ係数で、以下の（数式１０）のような係数列となる。

ヘリカルスキャンにおいては、画像空間フィルタ係数ｖ（ｉ）は、ｚ方向位置に依存しない画像空間ｚ方向フィルタ係数であってよいが、特に、ｚ方向に検出器幅の広い２次元Ｘ線エリア検出器２４、多列Ｘ線検出器２４を用いた場合に、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を実施する際においては、画像空間ｚ方向フィルタ係数ｖ（ｉ）は、ｚ方向のＸ線検出器の列の位置に依存した画像空間ｚ方向フィルタ係数であれば、各断層像の列位置に依存した詳細な調整ができるので更に効果的である。

そして、上記のようにして得られた断層像はモニタ６に表示される。

［３次元逆投影処理］
以下より、上記したＸ線ＣＴ装置１００の動作において、３次元逆投影処理を実施する際（図５のＳ６）の動作の概略について示す。

図７は、３次元逆投影処理の詳細を示すフロー図である。

本実施形態では、画像再構成される画像は、ｚ軸に垂直な面、ｘｙ平面に３次元画像再構成される。つまり、再構成領域Ｐは、ｘｙ平面に平行なものとする。

まず、ステップＳ６１では、図７に示すように、断層像の画像再構成に必要な全ビュー（すなわち、３６０度分のビュー又は「１８０度分＋ファン角度分」のビュー）中の一つのビューに着目し、再構成領域Ｐの各画素に対応する投影データＤｒを抽出する。

ここでは、図８（ａ），図８（ｂ）に示すように、ｘｙ平面に平行な５１２×５１２画素の正方形の領域を再構成領域Ｐとし、ｙ＝０のｘ軸に平行な画素列Ｌ０，ｙ＝６３の画素列Ｌ６３，ｙ＝１２７の画素列Ｌ１２７，ｙ＝１９１の画素列Ｌ１９１，ｙ＝２５５の画素列Ｌ２５５，ｙ＝３１９の画素列Ｌ３１９，ｙ＝３８３の画素列Ｌ３８３，ｙ＝４４７の画素列Ｌ４４７，ｙ＝５１１の画素列Ｌ５１１を列にとると、これらの画素列Ｌ０〜Ｌ５１１をＸ線透過方向に多列Ｘ線検出器２４の面に投影した図９に示す如きラインＴ０〜Ｔ５１１上の投影データを抽出すれば、それらが画素列Ｌ０〜Ｌ５１１の投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）となる。ただし、ｘ，ｙは断層像の各画素（ｘ，ｙ）に対応する。

Ｘ線透過方向は、Ｘ線管２１のＸ線焦点と各画素と多列Ｘ線検出器２４との幾何学的位置によって決まるが、Ｘ線検出器データに付加された撮影テーブル動作パラメータより撮影テーブルの動作を各ビューにおいて予測し、Ｘ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）のｚ座標ｚ（ｖｉｅｗ）をテーブル直線移動ｚ方向位置Ｚｔａｂｌｅ（ｖｉｅｗ）として求めておく。加速・減速中および一定速度中のＸ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）でもＸ線焦点、多列Ｘ線検出器のデータ収集幾何学系のｚ方向の位置がわかるため、Ｘ線透過方向を正確に予測して求めることができる。これにより、断層像の各画素の３次元画像再構成が実施できる。

なお、例えば、画素列Ｌ０をＸ線透過方向に多列Ｘ線検出器２４の面に投影したラインＴ０のように、ラインの一部が多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向の外に出た場合は、対応する投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を「０」にする。また、ｚ方向の外に出た場合は投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を補外して求める。

このようにして、図１０に示すように、再構成領域Ｐの各画素に対応する投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を抽出できる。

つぎに、ステップＳ６２では、図７に示すように、投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）にコーンビーム再構成加重係数を乗算し、図１１に示す如き投影データＤ２（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を作成する。

ここで、コーンビーム再構成加重係数ｗ（ｉ，ｊ）は、以下の通りである。ファンビーム画像再構成の場合は、一般に、ｖｉｅｗ＝βａでＸ線管２１の焦点と再構成領域Ｐ上（ｘｙ平面上）の画素ｇ（ｘ，ｙ）とを結ぶ直線がＸ線ビームの中心軸Ｂｃに対してなす角度をγとし、その対向ビューをｖｉｅｗ＝βｂとするとき、以下の（数式１１）のようになる。

βｂ＝βａ＋１８０°−２γ ・・・（数式１１）

再構成領域Ｐ上の画素ｇ（ｘ，ｙ）を通るＸ線ビームと、その対向Ｘ線ビームが、再構成平面Ｐとなす角度を、αａ，αｂとすると、これらに依存したコーンビーム再構成加重係数ωａ，ωｂを掛けて加算し、逆投影画素データＤ２（０，ｘ，ｙ）を求める。この場合、（数式１２）のようになる。

Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＝ωａ・Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＿ａ＋ωｂ・Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＿ｂ
・・・（数式１２）

ただし、Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＿ａは、ビューβａの逆投影データ、Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＿ｂはビューβｂの逆投影データを示している。

なお、コーンビーム再構成加重係数の対向ビーム同士の和は、（数式１３）のようになる。

ωａ＋ωｂ＝１ ・・・（数式１３）

コーンビーム再構成加重係数ωａ，ωｂを掛けて加算することにより、コーン角アーチファクトを低減することができる。

例えば、コーンビーム再構成加重係数ωａ，ωｂは、次式により求めたものを用いることができる。なお、ｇａは、ビューβａの加重係数、ｇｂは、ビューβｂの加重係数である。そして、ファンビーム角の１／２をγｍａｘとするとき、以下の（数式１４）から（数式１９）のようになる。

（例えば、ｑ＝１とする）

例えば、ｇａ，ｇｂの１例として、ｍａｘ［ ］を、最大値を求める関数とすると、以下の（数式２０），（数式２１）のようになる。

また、ファンビーム画像再構成の場合は、更に、距離係数を再構成領域Ｐ上の各画素に乗算する。距離係数は、Ｘ線管２１の焦点から投影データＤｒに対応する多列Ｘ線検出器２４の検出器列ｊ，チャネルｉまでの距離をｒ０とし、Ｘ線管２１の焦点から投影データＤｒに対応する再構成領域Ｐ上の画素までの距離をｒ１とするとき、（ｒ１／ｒ０）^２である。
また、平行ビーム画像再構成の場合は、再構成領域Ｐ上の各画素にコーンビーム再構成加重係数ｗ（ｉ，ｊ）のみを乗算すればよい。

つぎに、ステップＳ６３では、図７に示すように、逆投影データＤ３（ｘ，ｙ）に、投影データＤ２（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を画素対応に加算する。

具体的には、図１２に示すように、予めクリアしておいた逆投影データＤ３（ｘ，ｙ）に、投影データＤ２（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を画素対応に加算する。

つぎに、ステップＳ６４では、図７に示すように、画像再構成に必要な全ビューの逆投影データＤ２を加算したか否かについて判断する。

ここでは、加算していない場合（ＮＯ）には、断層像の画像再構成に必要な全ビュー（すなわち、３６０度分のビュー又は「１８０度分＋ファン角度分」のビュー）について、ステップＳ６１〜Ｓ６３を繰り返し、図１２に示すように、逆投影データＤ３（ｘ，ｙ）を得る。一方で、加算した場合（Ｙｅｓ）には、図７に示すように、本処理を終了する。

なお、図１３（ａ），図１３（ｂ）に示すように、再構成領域Ｐを５１２×５１２画素の正方形の領域とせずに、直径５１２画素の円形の領域としてもよい。

［動作パラメータ］
以下より、上記のＸ線ＣＴ装置１００における動作パラメータの詳細についての実施例を説明する。

実施例１においては、ヘリカルシャトルスキャンの場合の動作パラメータを示す。

図１８は、ヘリカルシャトルスキャンの撮影テーブルのｚ方向の動作を示す。

図１８において、ｚ０は、撮影テーブル初期位置を示す。また、ｚ１は、撮影テーブル加速終了位置を示す。また、ｚ２は、撮影テーブル減速開始位置を示す。また、ｚ３は、撮影テーブル停止位置を示す。

ここでは、図１８に示すように、ｚ０からｚ１の範囲においては、撮影テーブル加速度のａ１で加速される。そして、ｚ２からｚ３の範囲においては、撮影テーブル減速度のａ２で減速される。そして、ｚ１からｚ２の範囲においては、撮影テーブル一定速度ｖ１で動作する。

本実施例においては、時刻でなくｚ座標で制御を行う。この理由としては、撮影テーブルを実際に制御する撮影テーブル制御装置は、制御を時刻で行うより、撮影テーブルのｚ座標で行う方がやりやすいためである。勿論、上記の撮影テーブルの制御は、ｚ座標で行うのではなく、時刻で行っても同様に可能である。

また、ヘリカルシャトルスキャンは、上記のｚ０からｚ３までの動作だけでなく、ｚ０→ｚ３→ｚ０→ｚ３というように複数回往復を行う。図１８では、１．５往復している様子を示している。

このヘリカルシャトルスキャンの動作パラメータの１例を、図１９の表に示す。

実施例２においては、可変ピッチヘリカルスキャンの場合の動作パラメータを示す。

図２０は、可変ピッチヘリカルスキャンの撮影テーブルのｚ方向の動作パラメータを示す。ここでは、この動作パラメータをＸ線投影データと関連付けた別ファイルとして扱っても良いし、Ｘ線投影データに添付させても良い。なお、図２３は、動作パラメータをＸ線投影データに付加させた場合の例を示す。このＸ線投影データでは、Ｘ線検出器チャネル方向は、１チャネルからＣＨチャネルまで、列方向は、１列からＲＯＷ列まで、１回転のビュー数は、Ｎビュー、この時にデータ収集した回転数を、Ｍ回転としている。

そして、Ｘ線投影データのヘッダー情報の一部に、動作パラメータを入れている。

図２０においては、ｚ０は、撮影テーブル初期位置を示す。また、ｚ１は、撮影テーブル加速終了位置を示す。また、ｚ２は、撮影テーブル減速開始位置を示す。また、ｚ３は、撮影テーブル減速終了位置を示す。また、ｚ４は、撮影テーブル加速開始位置を示す。また、ｚ５は、撮影テーブル加速終了位置を示す。また、ｚ６は、撮影テーブル減速開始位置を示す。また、ｚ７は、撮影テーブル減速終了位置を示す。また、ｚ８は、撮影テーブル減速開始位置を示す。また、ｚ９は、撮影テーブル停止位置を示す。

ここでは、ｚ０からｚ１の範囲においては、撮影テーブル加速度ａ１で加速される。そして、ｚ２からｚ３］の範囲においては、撮影テーブル減速度ａ２で減速される。そして、ｚ４からｚ５の範囲においては、撮影テーブル加速度ａ３で加速される。そして、ｚ６からｚ７の範囲においては、撮影テーブル減速度ａ４で減速される。そして、ｚ８からｚ９の範囲においては、撮影テーブル減速度ａ５で減速される。そして、ｚ１からｚ２の範囲においては、撮影テーブル一定速度ｖ１で動作する。そして、ｚ３，ｚ４の範囲においては、撮影テーブル一定速度ｖ２で動作する。そして、ｚ５からｚ６の範囲においては、撮影テーブル一定速度ｖ１で動作する。そして、ｚ７からｚ８の範囲においては、撮影テーブル一定速度ｖ３で動作する。

実施例３においては、走査ガントリ内のＸ線データ収集系をヘリカルスキャン中に傾斜させた無駄被曝の少ないスキャンの動作パラメータを示す。

図２１は、ヘリカルスキャンの実施においてＸ線無駄被曝が少なくなるようにＸ線データ収集系を傾斜させることによりデータを収集する際の動作の概要を示す。

図２２は、ヘリカルスキャンの実施においてＸ線無駄被曝が少なくなるようにＸ線データ収集系を傾斜させることによって、そのスキャンを実施する際に、データ収集系を傾斜させる傾斜角を制御するための動作パラメータを示す。

ここでは、−θ０は、Ｘ線データ収集系の傾斜角の初期位置を示す。この時のｚ方向テーブル座標位置は、ｚ０である。−θ１は、Ｘ線データ収集系の傾斜角の加速終了位置を示す。この時のｚ方向テーブル座標位置はｚ４である。θ２は、Ｘ線データ収集系の傾斜角の減速開始位置を示す。この時のｚ方向テーブル座標位置は、ｚ５である。＋θ０は、Ｘ線データ収集系の傾斜角の停止位置を示す。この時のｚ方向テーブル座標位置は、ｚ３である。図２２に示すように、［−θ０，−θ１］の範囲においては、Ｘ線データ収集系の傾斜角は加速される。

この時の加速度Ａは、以下の（数式２２）において示されるように、非線形に変化する。

［θ２，＋θ０］の範囲においては、Ｘ線データ収集系の傾斜角は減速される。

この時の減速度Ｂは、以下の（数式２３）において示されるように、非線形に変化する。

［−θ１，θ２］の範囲は、Ｘ線データ収集系が一定の角速度ω１で動作する。

この場合、あらかじめ、データ収集系の傾斜の制御を、ｃｏｓカーブ（コサイン・カーブ）で行うように設定することによって、加速動作のパラメータは、（ａ１，ｂ１，ｃ１）であって、減速動作のパラメータは、（ａ２，ｂ２，ｃ２）であると簡略化して、動作パラメータとして保存しておくこともできる。

上記では、Ｘ線データ収集系の傾斜角の動作パラメータについて述べたが、撮影テーブルのｚ方向の動作パラメータについては、実施例１および実施例２と同様にすれば良い。

このように、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１００は、被検体が載置されるクレードル１２を撮影空間において移動する撮影テーブル１０と、その撮影空間において移動されるクレードル１２に載置されている被検体に対してＸ線を照射し、その被検体を透過したＸ線を検出するスキャンを実施することによって投影データを取得する走査ガントリ２０と、撮影テーブル１０および走査ガントリ２０の動作を制御してスキャンを実施させることによって投影データを時系列順に複数取得させると共に、そのスキャンの実施によって得られた投影データから被検体の断層像を計算によって画像再構成する中央処理装置３と、その中央処理装置３によって画像再構成された断層像を表示画面に表示するモニタ６とを有する（図１参照）。

ここで、撮影テーブル１０は、中央処理装置３からの制御信号に基づいて、クレードル１２に載置される被検体の体軸方向（ｚ方向）に沿うように、クレードル１２を移動させる。そして、走査ガントリ２０は、撮影空間において撮影テーブル１０によって移動される被検体の周囲から被検体へ、ｚ方向に沿った方向を軸に回転するようにＸ線を放射するＸ線管２１と、そのＸ線管２１から放射され、その被検体を透過したＸ線を検出する多列Ｘ線検出器２４とを含み、中央処理装置３からの制御信号に基づいて各部が制御される。このＸ線管２１は、被検体の周囲を回転する回転方向に沿ったチャネル方向と、その回転の回転軸方向に沿った列方向とに広がったコーン状になるように、Ｘ線を被検体へ放射する。そして、多列Ｘ線検出器２４は、そのＸ線管２１から放射され、その被検体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線検出器が、チャネル方向と列方向とに対応するようにマトリクス状に配列されている（図２，図３参照）。

そして、このＸ線ＣＴ装置１００を用いて、被検体を撮影する際においては、まず、被検体についてのスキャンを実施する条件が、オペレータによって入力装置２に入力される。その後、その入力装置２に入力された条件に基づいて、走査ガントリ２を動作させるパラメータと、被検体が載置されたクレードル１２をｚ方向へ撮影テーブル１０に移動させるパラメータとを、中央処理装置３が設定する。たとえば、上記したようにヘリカルシャトルスキャンを実施するようにパラメータを設定する。具体的には、このスキャンの実施を開始させる際のクレードル１２の初期位置と、その初期位置からクレードル１２を加速させて移動させる際の加速度と、そのクレードルを加速させて移動することを終了させる加速終了位置と、その加速終了位置からクレードル１２を一定に移動させる際の速度と、その一定に移動するクレードル１２を減速させる減速開始位置と、その減速開始位置からクレードル１２を減速させて移動させる際の減速度と、その移動するクレードル１２を停止させる停止位置と、走査ガントリ２において投影データを取得するタイミングとのそれぞれを、パラメータとして設定する。

つぎに、その設定したパラメータに基づいて、走査ガントリ２と撮影テーブル１０との動作を、中央処理装置３が制御し、スキャンを実施する。たとえば、上記のように設定したパラメータに基づいて、ヘリカルシャトルスキャンを実施する。

このとき、そのスキャンの実施により時系列順に得られた複数の投影データと、その投影データのそれぞれが取得された際にｚ方向に移動されたクレードル１２の位置に関する位置データのそれぞれとを、Ｘ線投影データの格納時または画像再構成処理において、記憶装置７が互いに対応付けて記憶、または処理する。

ここでは、投影データのそれぞれが取得された際に列方向ｚに移動されたクレードル１２のそれぞれの位置に関する位置データを、走査ガントリ２を動作させるパラメータと、被検体が載置されたクレードル１２を撮影テーブル１０に移動させるパラメータとの両者に基づいて中央処理装置３が算出する。その後、その算出した位置データのそれぞれと、スキャンの実施によって得られた投影データのそれぞれとを、互いに対応付けて記憶装置７に記憶させる。つまり、本実施形態においては、ロータリエンコーダやリニアエンコーダなどのハードウェアが計測することによって得るクレードル１２の位置データを、投影データに対応付けて記憶させるのではなく、中央処理装置３よって演算により求められたクレードル１２の位置データを投影データに対応付けて記憶させる。

つぎに、Ｘ線投影データのそれぞれと、そのＸ線投影データに対応付けられて記憶されている位置データとに基づいて、中央処理装置３が被検体の断層像を画像再構成する。そして、モニタ６が、その断層像を表示画面に表示する。

以上のように、本実施形態においては、撮影条件を操作者が設定することによって、Ｘ線データ収集系および撮影テーブルまたはクレードルの動作が決定される。つまり、Ｘ線データ収集系と被検体の乗った撮影テーブルの動作として、撮影テーブルｚ方向座標位置、撮影テーブルｘ方向座標位置、撮影テーブルｙ方向座標位置、走査ガントリ回転部回転角度位置、走査ガントリ傾斜角度位置、走査ガントリｘ方向座標位置、走査ガントリｙ方向座標位置、走査ガントリｚ方向座標位置が、撮影条件設定時に予測される。通常、Ｘ線データ収集系と撮影テーブルは、０．１ｍｍ以下の精度でフィードバック制御されているので、この予測値と大きくはずれることはない。このため、本実施形態においては、予測されるＸ線データ収集系と撮影テーブルの動作を、あらかじめいくつかのパラメータで記述し、そのパラメータを記録することによって、Ｘ線データ収集系と撮影テーブルの動作を再現することができる。

よって、本実施形態においては、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線エリア検出器を持ったＸ線ＣＴ装置にて、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またはヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンまたはヘリカルシャトルスキャンでのＸ線データ収集系の位置情報および撮影情報を効率良く保存することができる。

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３次元画像再構成法でもよい。さらに、他の３次元画像再構成方法でもよい。または２次元画像再構成でも良い。

本実施形態においては、撮影テーブルの動作としては、ｚ方向のみの動作について記載しているが、撮影テーブルが、ｘ方向，ｙ方向に動作する場合についても、同様に効果を出すことができる。

本実施形態においては、走査ガントリ内のＸ線データ収集系の動作としては、傾斜の動作について記載しているが、走査ガントリのｘ方向，ｙ方向，ｚ方向に動作する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１または本実施形態２では、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。

本実施形態は、生体信号にＸ線投影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。

また、本実施形態では、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線エリア検出器を持ったＸ線ＣＴ装置について記載しているが、１列のＸ線検出器のＸ線ＣＴ装置においても同様の効果を出せる。

また、本実施形態では、各列ごとに係数の異なった列方向（ｚ方向）フィルタを重畳することにより、画質のばらつきを調整し、各列において均一なスライス厚とし、アーチファクトの発生を防止し、ノイズが少ない画質を実現している。これには様々なｚ方向フィルタ係数が考えられるが、いずれも同様の効果を出すことができる。

本実施形態では、医用Ｘ線ＣＴ装置を元に書かれているが、産業用Ｘ線ＣＴ装置または他の装置と組合わせたＸ線ＣＴ−ＰＥＴ装置，Ｘ線ＣＴ−ＳＰＥＣＴ装置などで利用できる。

図１は、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。 図２は、Ｘ線発生装置（Ｘ線管）および多列Ｘ線検出器をｘｙ平面で見た説明図である。 図３は、Ｘ線発生装置（Ｘ線管）および多列Ｘ線検出器をｙｚ平面で見た説明図である。 図４は、被検体撮影の流れを示すフロー図である。 図５は、本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の画像再構成の概略動作を示すフロー図である。 図６は、前処理の詳細を示すフロー図である。 図７は、３次元画像再構成処理の詳細を示すフロー図である。 図８は、再構成領域上のラインをＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。 図９は、Ｘ線検出器面に投影したラインを示す概念図である。 図１０は、投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を再構成領域上に投影した状態を示す概念図である。 図１１は、再構成領域上の各画素の逆投影画素データＤ２を示す概念図である。 図１２は、逆投影画素データＤ２を画素対応に全ビュー加算して逆投影データＤ３を得る状態を示す説明図である。 図１３は、円形の再構成領域上のラインをＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。 図１４は、Ｘ線ＣＴ装置の撮影条件入力画面を示す図である。 図１５は、３次元ＭＰＲ表示・３次元表示の例を示す図である。 図１６は、撮影テーブル位置情報とデータ収集ビュー番号の関係を示す図である。 図１７は、ヘリカルシャトルスキャンの撮影テーブル（クレードル）の動作を示す図である。 図１８は、ヘリカルシャトルスキャンの撮影テーブル（クレードル）の動作パラメータとｚ方向座標を示す図である。 図１９は、ヘリカルシャトルスキャンの撮影テーブルの動作パラメータを示す図である。 図２０は、可変ピッチヘリカルスキャン撮影テーブル（クレードル）の動作パラメータとｚ方向座標を示す図である。 図２１は、ヘリカルスキャン中にＸ線データ収集手段を傾斜させたＸ線無駄被曝の少ないスキャンを示す図である。 図２２は、ヘリカルスキャン中にＸ線データ収集系を傾斜させたＸ線無駄被曝の少ないスキャンのデータ収集系の傾斜動作パラメータとデータ収集傾斜角を示す図である。 図２３は、動作パラメータをＸ線投影データに付加させた場合を示す図である。

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線検出器または２次元Ｘ線エリア検出器
２５…ＤＡＳ（データ収集装置）
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
３０…スリップリング
ｄｐ…Ｘ線検出器面
Ｐ…再構成領域
ｐｐ…投影面
ＩＣ…回転中心（ＩＳＯ）
ＣＢ…Ｘ線ビーム
ＢＣ…ビーム中心軸
Ｄ…回転中心軸上での多列Ｘ線検出器幅

Claims (8)

1. 被検体が載置され、当該載置された被検体を移動する撮影テーブルと、
   Ｘ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置に相対しＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線発生装置と前記Ｘ線検出器とを回転させる回転手段であって、前記被検体の周囲に回転させながら、前記撮影テーブルにより移動される前記被検体へ前記Ｘ線発生装置にＸ線を照射させ、前記被検体を透過したＸ線を前記Ｘ線検出器に検出させるスキャンを実施することによって、Ｘ線投影データを収集する回転手段とを有する走査ガントリと、
   スキャンの実施の際の前記撮影テーブルの進行方向への加減速動作を含む動作制御を行うためのパラメータを設定する撮影条件設定手段と、
   前記撮影条件設定手段において設定されたスキャンの実施の際の前記撮影テーブルの進行方向への加減速動作を含む動作制御を行うための加速度及び減速度を含むパラメータを用いて、前記加減速動作時の前記撮影テーブルの進行方向の位置を含む各ビュー毎の前記撮影テーブルの進行方向の位置を算出する予測手段と、
   前記Ｘ線データ収集手段によって収集された前記Ｘ線投影データを前記予測手段によって予測された前記撮影テーブルの進行方向の位置と関連付けて、前記Ｘ線投影データを画像再構成することにより、前記撮影テーブルの進行方向への加減速動作時にスキャンした領域を含む領域の複数の断層像を得る画像再構成手段と
   を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記スキャンの実施の際の前記撮影テーブルの進行方向への加減速動作を含む動作制御は、一定加速度領域及び一定減速度領域に対する動作制御を含み、前記動作制御を行うためのパラメータは、前記一定加速度領域における前記撮影テーブルの加速度と当該領域の開始位置及び／又は終了位置、及び前記一定減速度領域の前記撮影テーブルの減速度と当該領域の開始位置及び／又は終了位置を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記スキャンの実施の際の前記撮影テーブルの進行方向への加減速動作を含む動作制御は、一定速度領域をさらに含み、前記動作制御を行うためのパラメータは、前記一定速度領域における前記撮影テーブルの速度と当該領域の開始位置及び／又は終了位置を含む
   ことを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記撮影テーブルの進行方向の位置を算出に用いられるパラメータは、Ｘ線投影データのヘッダー情報の一部に付加される
   ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記前記撮影テーブルの進行方向の位置を算出に用いられるパラメータは、Ｘ線投影データと関連付けた別ファイルに記憶される
   ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記撮影条件設定手段は、スキャン中にＸ線データ収集手段の傾斜角を変化させる制御を行うためのパラメータをさらに設定するものであり、
   前記予測手段は、前記スキャン中にＸ線データ収集手段の傾斜角を変化させる制御を行うためのパラメータをさらに用いて前記撮影テーブルの進行方向の位置を算出する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記スキャンは、ヘリカルシャトルスキャンであることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記画像再構成手段は、画像再構成として、３次元画像再構成を行うことを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。

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