JP5085305B2

JP5085305B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP5085305B2
Application number: JP2007330246A
Authority: JP
Inventors: 明萩原
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2027-12-21
Also published as: US20090161822A1; CN101461714B; CN101461714A; JP2009148469A; US7783001B2

Description

本発明は、被検体の断層像を撮影するためのＸ線ＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関する。

従来、胸部のＸ線ＣＴ撮影方法としては、例えば、特許文献１に記載された方法がある。即ち、特許文献１には、胸部のＸ線ＣＴ撮影において、心臓を含む領域については、比較的遅いテーブル（ｔａｂｌｅ）速度でテーブルを移動させながらＸ線投影データ（ｄａｔａ）を収集し、心臓を含まない領域については、比較的早いテーブル速度でテーブルを移動させながらＸ線投影データを収集するという連続的なヘリカルスキャン（ｈｅｌｉｃａｌｓｃａｎ）を行うことにより、モーションアーチファクト（ｍｏｔｉｏｎａｒｔｉｆａｃｔ）が少ない断層像を比較的短い撮影時間で得ることができる方法が記載されている。
特開２００３−２７５２００号公報

ところで、一般的なＸ線ＣＴ撮影においては、３６０°の角度範囲のビューデータ、いわゆるフルスキャン（ｆｕｌｌｓｃａｎ）分のビューデータを用いて画像再構成を行うフルリコン（ｆｕｌｌｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）が行われる。しかしながら、心臓のＸ線ＣＴ撮影においては、フルスキャンに対し、モーションアーチファクトを低減することが可能な、１８０°＋ファン角度分のビューデータ、いわゆるハーフスキャン（ｈａｌｆｓｃａｎ）分のビューデータを用いた画像再構成を行うハーフリコン（ｈａｌｆｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）が好ましいとされている。このハーフリコンにより再構成した断層像は、モーションアーチファクトが少ない一方で、データ量がフルリコンよりも少ない分ノイズが比較的大きくなってしまうという傾向がある。そして、特許文献１のように、胸部のＸ線ＣＴ撮影を、心臓を含まない領域と心臓を含む領域とを連続してヘリカルスキャンを行い、モーションアーチファクトの観点から、心臓を含まない領域と心臓を含む領域とで、異なるデータ量（ビューデータ（ｖｉｅｗｄａｔａ）の範囲）を用いて画像再構成を行うと、心臓を含まない領域と心臓を含む領域の境界部において、断層像のノイズ特性が不連続となり、例えば、それらの連続した断層像を用いて胸部の３次元画像を生成した場合、心臓を含む領域と心臓を含まない領域との境界にアーチファクトが発生してしまうという問題点があった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、例えば、上述のような心臓を含まない領域と心臓を含む領域のＸ線ＣＴ撮影を行う場合等、異なる２つのデータ量を用いて連続的な断層像を生成する場合において、その境界部の断層像間のノイズ（ｎｏｉｓｅ）特性等の画質の不連続性を低減することが可能なＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点によれば、Ｘ線源と、複数の検出器素子を備え前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出するＸ線検出部と、前記被検体を載置し、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出部との間に被検体を配置する撮影テーブルと、前記撮影テーブルと前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出部とを前記被検体の体軸に沿って、相対的に移動しながら前記Ｘ線源からＸ線を照射するように制御する制御部と、前記Ｘ線検出器により検出されたＸ線の投影データを収集するＸ線データ収集部とを備えたスキャン手段と、前記投影データに基づいて前記被検体の断層像を画像再構成する画像再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記画像再構成手段は、前記被検体の体軸上の位置に対応して、第１の撮影領域と、第２の撮影領域と、前記第１の撮影領域及び前記第２の撮影領域の間に位置する第３の撮影領域とを特定し、前記第１の撮影領域に含まれる断層像を、断層像の画像再構成に必要な量の第１の投影データ量を使用して画像再構成し、前記第２の撮影領域に含まれる断層像を、前記第１の投影データ量よりも少なく、かつ断層像の画像再構成に必要な量の第２の投影データ量を使用して画像再構成し、前記第３の撮影領域に含まれる断層像を、前記第１の投影データ量よりも少なく前記第２の投影データ量よりも多い第３の投影データ量を使用して画像再構成する、Ｘ線ＣＴ装置というものである。

また、本発明の第２の観点によれば、第１の観点において、前記第２の領域は、前記被検体の心臓を含む領域であり、前記第１の領域は、心臓を含まない領域であるＸ線ＣＴ装置、というものである。

また、本発明の第３の観点によれば、第１又は第２の観点において、前記断層像の画像再構成に必要な量は、１８０°＋ファン角度分の角度範囲から３６０°分の角度範囲のビューデータから選ばれたデータ量であるＸ線ＣＴ装置、というものである。

また、本発明の第４の観点によれば、第３の観点において、前記第１のデータ量は、３６０°分の角度範囲のビューデータであり、前記第２のデータ量は、１８０°＋ファン角度分の角度範囲のビューデータであるＸ線ＣＴ装置、というものである。

また、本発明の第５の観点によれば、第１から第４のいずれかの観点において、前記第３の撮影領域に含まれる断層像を複数有し、前記第１の領域側から前記第２の領域側へ投影データ量が前記複数の断層像において連続的に減少するように、前記第３のデータ量が設定されるＸ線ＣＴ装置、というものである。

また、本発明の第６の観点によれば、第１から第５のいずれかの観点において、前記制御手段は、前記撮影テーブルと前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出部との相対的移動を、前記第１の領域において、速度Ｖ１で行い、前記第２の領域において、前記速度Ｖ１と異なる速度Ｖ２で行い、前記第３の領域の領域において、前記速度Ｖ１から速度Ｖ２、または速度Ｖ２から速度Ｖ１へ、加速又は減速して行うＸ線ＣＴ装置、というものである。

また、本発明の第７の観点によれば、第６の観点において、前記制御部は、前記第１の領域において、前記撮影テーブルと前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出部との相対的移動を速度Ｖ１で行い、前記第２の領域において、前記速度Ｖ１より低速の速度Ｖ２で行うＸ線ＣＴ装置、というものである。

また、本発明の第８の観点によれば、第１から第７のいずれかの観点において、前記第１の領域、第２の領域、及び第３の領域は、予め取得された前記被検体のスカウト画像に基づいて特定されるＸ線ＣＴ装置、というものである。

また、本発明の第９の観点によれば、第８の観点において、前記第１の領域は、前記第２の領域の、前記被検体の体軸方向の両側に隣接する領域であるＸ線ＣＴ装置、というものである。

本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、例えば、心臓を含まない領域と心臓を含む領域のＸ線ＣＴ撮影を行う場合等、異なる２つのデータ量を用いて連続的な断層像を生成する場合において、その境界部の断層像間のノイズ特性等の画質の不連続性を低減することができる。

以下添付した図面を参照して、本発明を好適な実施形態に従って、詳細に説明する。

図１は、本発明の好適な実施態様にかかるＸ線ＣＴ装置１０００のシステム（ｓｙｓｔｅｍ）構成図である。図１に図示の如く、Ｘ線ＣＴ装置１０００は、被検体（患者）１５０へのＸ線照射と載置された被検体を透過したＸ線を検出するためのガントリ（ｇａｎｔｒｙ）１２０と、ガントリ１２０に対して指示信号を送信し各種設定を行うとともに、ガントリ１２０から出力されてきた投影データに基づいて断層像を再構成し、表示する操作コンソール（ｃｏｎｓｌｅ）１００、および被検体を載置し、ガントリ内部へ搬送する搬送装置１４０とにより構成されている。

１２０に示すガントリは、その全体の制御を司るメインコントローラ（ｍａｉｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）（制御部）１２２を始め以下の構成を備える。１２１は操作コンソール１００との通信を行うためのインターフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、１３２はガントリ回転部であり、内部には、コーンビーム（ｃｏｎｅｂｅａｍ）Ｘ線を発生するＸ線管１２４（Ｘ線管コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１２３により駆動制御される）、Ｘ線の照射範囲を規定するコリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）１２７、コリメータ１２７のＸ線照射範囲を規定するスリット（ｓｌｉｔ）幅の調整、及びコリメータ１２７のＺ軸方向（図面に垂直な方向、すなわち、被検体の体軸方向であって、後述するクレードル（ｃｒａｄｌｅ）１４２が空洞部１３３に向かって搬送される方向）の位置を調整するコリメータモータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒｍｏｔｏｒ）１２６が設けられている。かかるコリメータモータ１２６の駆動はコリメータコントローラ１２５により制御される。被検体１５０に照射するコーンビームＸ線４００の厚みｔｈは、コリメータ１２７のアパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）の開度により調節される。

また、ガントリ回転部１３２は、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部１３１、及びＸ線検出部１３１より得られた投影データを収集するデータ収集部１３０も備える。なお、Ｘ線検出部１３１には、複数の検出素子（チャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ））からなる検出素子群を有する検出器列がＸ軸方向及びＺ軸方向に複数列配されている検出器アレイ（ａｌｌａｙ）として構成されている。

Ｘ線検出部１３１の各々の検出器素子はそれぞれ独立した減弱信号を多チャンネルのデータ収集システム（ＤＡＳ：ＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）からなるデータ収集部１３０へ供給する。データ収集部１３０は、各々の検出器素子の独立した信号を、サンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）速度クロック（ｃｌｏｃｋ）によって決定されたサンプリング速度でサンプリングする。一般に、サンプリング速度クロックは、減弱信号のサンプリング速度が、異なるガントリ回転速度の場合において収集される断層撮影投影集合の投影相互の間に所望の角度間隔を与えるように調節される。簡単に云えば、ガントリ回転速度は、スキャン（ｓｃａｎ）時間を制御するために変更することができる。このようにサンプリングされた減弱信号の各々はディジタル（ｄｉｇｉｔａｌ）化されて、生の減弱データであるＤＡＳカウントとしてメインコントローラ１２２に転送される。オペレータ（ｏｐｅｒａｔｅｒ）は、操作コンソール１００の入力装置（１０３、１０４）を使用して所望のスキャン速度に対応したサンプリング速度クロックの速度を指定することができる。

Ｘ線管１２４及びコリメータ１２７と、Ｘ線検出部１３１とは互いに空洞部分１３３をはさんで対向する位置に設けられ、その関係が維持された状態でガントリ回転部１３２が矢印１３５の向きに回動するようになっている。この回転は、回転モータコントローラ（ｍｏｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１２８からの駆動信号により所定の制御周期で回転速度制御される回転モータ１２９によって行われる。

また、撮影テーブル１４０は、被検体を実際に載置するクレードル１４２とクレードル１４２を保持する保持テーブル１４３とを有し、クレードル１４２はテーブルモータ１４１によってＺ軸方向に駆動され（すなわち、天板の搬送方向＝Ｚ軸方向＝被検体の体軸方向）、天板モータ１４１の駆動は天板モータコントローラ１３４からの駆動信号に基づいて所定の制御周期で搬送速度制御される。

メインコントローラ１２２は、Ｉ／Ｆ１２１を介して受信した各種指示信号の解析を行い、それに基づいて上記のＸ線管コントローラ１２３、コリメータコントローラ１２５、回転モータコントローラ１２８、天板モータコントローラ１３４、そして、データ収集部１３０に対し、各種制御信号を出力することになる。また、メインコントローラ１２２は、データ収集部１３０で収集された投影データを、Ｉ／Ｆ１２１を介して操作コンソール１００に送出する処理も行う。

尚、本発明のスキャン手段は、Ｘ線源１２４、Ｘ線検出部１３１、撮影テーブル１４０、メインコントローラ（制御部）１２２、データ収集部１３０を含むスキャン装置１００に該当する。

操作コンソール２００は、所謂ワークステーション（ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ）であり、図示に示す如く、装置全体の制御を司るＣＰＵ２０５、ブートプログラム（ｂｏｏｔｐｒｏｇｒａｍ）等を記憶しているＲＯＭ２０６、主記憶装置（メモリ（ｍｅｍｏｒｙ））として機能するＲＡＭ２０７をはじめ、以下の構成を備える。

ＨＤＤ２０８は、ハードディスク（ｈａｒｄｄｉｓｋ）装置であって、ここにＯＳや、スキャン制御プログラムのほか、ＣＰＵ２０５に各種指示を与えたり、ＣＰＵ２０５より受信したデータに基づいてＸ線断層像を再構成するための画像再構成プログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）が格納されている。また、ＶＲＡＭ２０１は表示しようとするイメージデータ（ｉｍａｇｅｄａｔａ）（２５６×２５６ピクセル）を展開するメモリであり、ここにイメージデータ等を展開することで表示装置２０２にＸ線断層像を表示させることができる。２０３は各種設定を行うためのキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）とマウス（ｍｏｕｓｅ）等からなる入力装置である。また、２０９はガントリ１２０と通信を行うためのインターフェースである。

操作コンソール２００は、また、光ディスク（ｄｉｓｋ）、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、磁気テープ（ｔａｐｅ）、不揮発性のメモリカード（ｍｅｍｏｒｙｃａｒｄ）等の各種記録媒体に格納されたプログラムやデータをＲＡＭ２０７にロード（ｌｏａｄ）するＣＤ−ＲＯＭドライブ等の各種記録媒体駆動装置２１０を備えている。操作コンソール２００はさらに、通信インタフェース２１１を備え、ネットワーク（ｎｅｔｗｏｒｋ）に接続し、ネットワークに存在するデータやプログラムをダウンロード（ｄｏｗｎｌｏａｄ）することができる。ＣＤ−ＲＯＭ等の各種記録媒体に格納されたプログラムやデータ及び、ネットワークからダウンロードされたプログラム（画像処理プログラムを含む）やデータはＲＡＭ２０７にロードされ、実行される。

図２は、操作コンソールの機能を示すブロック図である。本発明の画像再構成手段２２０は、操作コンソールにおける、画像再構成処理を実行するコンピュータによって構成される。

Ｘ線照射空間は走査ガントリ１２０の筒状構造の内側空間に形成される。保持テーブル１４３のクレードル１４２に載置された被検体（患者）１５０がＸ線照射空間に搬入される。コーンビームＸ線４００によって被検体１５０の像が検出器アレイ１３１に投影される。検出器アレイ１３１によって、被検体１５０を透過したＸ線が検出される。

Ｘ線管１２４、コリメータ１２７および検出器アレイ１３１からなるＸ線照射・検出装置は、それらの相互関係を保ったまま被検体１５０の体軸の周りを回転し、スキャンが行われる。

図３に、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０００のスキャン装置１００の動作のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。先ず、ステップ（ｓｔｅｐ）Ｓ１により、スカウトスキャン(ｓｃｏｕｔｓｃａｎ)が行われる。スカウトスキャンは、例えば、Ｘ線照射・検出系を回転させずに一方向または二方向から、被検体１５０を撮影する。このような透視像はスカウト(Ｓｃｏｕｔ) 画像と呼ばれる。

次に、ステップＳ２において、スキャン計画が作成される。スキャン計画の作成は、操作者により、表示装置２０２と入力装置１０３を介し、ＣＰＵ１０５との対話形式で行われる。すなわち、スカウトスキャンで撮影したスカウト画像を表示装置２０２に表示させ、その表示画像上で、ヘリカルスキャンを行う範囲と撮影テーブル１４０の送り速度が操作者により設定される。また、スライス厚、Ｘ線強度およびその他の撮影条件が設定される。

本実施形態において、心臓４１及び肺４２を含む胸部領域４０を撮影する場合、例えば、図４に示すように、表示装置２０２の表示画面に表示された肺野のスカウト画像上で、ヘリカルスキャンの開始位置Ｐ１と終了位置Ｐ６がそれぞれ設定される。また、ヘリカルスキャン領域中に、心臓を含まない領域（第１の撮影領域）Ｐ３〜Ｐ４、心臓を含む領域（第２の撮影領域）位置Ｐ１−Ｐ２間、位置Ｐ５−Ｐ６間、その間の領域（第３の撮影領域）位置Ｐ２−Ｐ３間、位置Ｐ４−Ｐ５間とを特定するために、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５の位置がそれぞれ設定される。

ここで、減速が開始する位置Ｐ２は、心臓用の撮影条件と肺用の撮影条件から自動的に計算される。具体的には、Ｐ２のＺ軸方向の座標位置（以下、Ｚ位置とも言う）がＺｐ２、Ｐ３のＺ位置がＺｐ３であり、テーブル１４０の加速度が−αｔ、心臓撮影時のテーブル速度がＶ２、肺撮影時のテーブル速度がＶ１とすると、Ｐ２のＺ位置がＺｐ２は以下の式（１）で求められる。
Ｚｐ２＝Ｚｐ３−（Ｖ１−Ｖ２）（Ｖ１＋Ｖ２）／２αｔ・・・（１）

同様に加速が完了する位置Ｐ５も、心臓用の撮影条件と肺用の撮影条件から自動的に計算される。具体的には、Ｐ４のＺ位置がＺｐ４、Ｐ５のＺ位置がＺｐ５であり、テーブル１４０の加速度がαｔ、心臓撮影時のテーブル速度がＶ２、肺撮影時のテーブル速度がＶ１とすると、Ｐ５のＺ位置がＺｐ５は以下の式（２）で求められる。
Ｚｐ５＝Ｚｐ４＋（Ｖ１−Ｖ２）（Ｖ１＋Ｖ２）／２αｔ・・・（２）

別法では、減速が開始する位置Ｐ２、加速が完了する位置Ｐ５は、操作者がで指定することにより設定される。

このような切り分けによって、ヘリカルスキャン領域を５つの部分領域に分割し、これら部分領域ごとに撮影テーブル１４０の送り速度が制御される。図５は、撮影テーブル１４０の各Ｚ位置における送り速度を示すグラフ（ｇｒａｐｈ）である。図に示されているように、撮影開始位置Ｐ１から速度変更位置（減速開始位置）Ｐ２までの領域については、肺野撮影用の高速の送り速度Ｖ１が設定される。（例えば、ヘリカルピッチ１．３）減速開始位置Ｐ２から減速完了位置Ｐ３までの領域については、一定の加速度で減速が行われる。減速完了位置Ｐ３から加速開始位置Ｐ４までの領域については、心臓撮影用の低速の送り速度Ｖ２が設定される。加速開始位置Ｐ４から加速完了位置Ｐ５までの領域については、一定の加速度で加速が行われる。加速完了位置Ｐ５から撮影終了位置Ｐ６までの領域については、再び高速の送り速度Ｖ１が設定される。

図３に戻り、ステップＳ３により、スキャンが開始される。これによって、回転部１３２が定速回転を始める。次に、ステップＳ４により、撮影テーブル１４０が加速される。これによって、撮影テーブル１４０は速度Ｖ１で移動を開始する。

次に、ステップＳ５により、開始位置Ｐ１においてＸ線の照射が開始（Ｘ線オン(on)）される。これによって、被検体１５０について、開始位置Ｐ１からヘリカルスキャンによる投影データの収集が始まる。

次に、ステップＳ６により、減速開始位置Ｐ２まで、速度Ｖ１での撮影テーブル１４０の定速送りが行われる。これによって、体軸方向の送り速度をＶ１としたヘリカルスキャンが遂行される。

次に、ステップＳ７により、減速開始位置Ｐ２において撮影テーブル１４０の送り速度の減速が行われ、減速完了位置Ｐ３でＶ２まで減速する。次に、ステップＳ８により、加速開始位置Ｐ４まで、速度Ｖ２での撮影テーブル１４０の定速送りが行われる。これによって、体軸方向の送り速度をＶ２としたヘリカルスキャンが遂行される。

次に、ステップＳ９により、加速開始位置Ｐ４において撮影テーブル１４０の送り速度が加速され、加速完了位置Ｐ５で送り速度はＶ１となる。次に、ステップＳ１０により、加速完了位置Ｐ５から再び速度Ｖ１での撮影テーブル１４０の定速送りが行われる。これによって、体軸方向の送り速度をＶ１としたヘリカルスキャンが遂行される。

次に、ステップＳ１０により、終了位置Ｐ６においてＸ線照射が停止（Ｘ線オフ(off) ）される。次に、ステップ６２２により、撮影テーブル１４０を停止させ、スキャン終了となる。

次に、スキャン装置１００によって収集したＸ線投影データを用いた画像再構成において、Ｚ軸方向に連続する各位置の断層像の画像再構成に使用するデータ量について説明する。尚、本実施形態においては、後述のデータ量に関する特徴以外は、公知のヘリカルスキャンにより収集されたＸ線投影データの画像再構成法を用いるものとする。

本実施形態においては、第２の撮影領域であるＶ１での定速送り区間（すなわち、位置Ｐ１−Ｐ２間及び位置Ｐ５−Ｐ６間）は、３６０°の角度範囲のビューデータであるフルスキャン分のデータを用いて１スライスの断層像の画像再構成が行われる（フルリコン）。これにより、高い送り速度Ｖ１で、効率的かつＸ線照射の少ない走査にもかかわらず、高い品質の画像を再構成することができる。この一方、第１の撮影領域である速度Ｖ２での定速送り区間（すなわち、位置Ｐ３−Ｐ４間）は、ガントリ１２が半回転５８（すなわち１８０度）に１ファン角度（検出器幅の角度）２γｍを加えた角度だけ回転する間に得られるデータを用いて１スライスの画像再構成が行われる（ハーフリコン）。

尚、第１の撮影領域においては、１スライスの断層像を画像再構成するのに最適なＸ線投影データは、心拍周期の最も静止に近い期間内に得られたデータである。この期間は、心臓がほとんど血液で満たされた時点から、心筋が急速に収縮し血液を拍出する時点である心収縮期までの間でヒトの心臓は最小の動きを示すことに着目することにより選択される。確実に心臓の最も静止に近い期間で心臓のＸ線投影データを収集するため、Ｘ線ＣＴ装置１０００は、心拍周期の最も静止に近い部分に対応するセグメント（ｓｅｇｍｅｎｔ）からのデータを用いて作成する。

心拍周期の最も静止に近い部分に対応するセグメントデータは公知の方法を用いて特定することができる。具体的には、Ｒピーク（ｐｅａｋ）を検出した後、所定時間経過した時点をセグメントデータの始点とし、ガントリ１３２がハーフスキャン分回転する時間経過した時点をセグメントデータの終点とすることができる。尚、複数のセグメント・データを組み合わせて、ハーフスキャン分のデータとしてもよい。なお、本願の一実施形態においては、Ｘ線ＣＴシステム１０００の操作コンソール２００は、ＥＣＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ）信号を解析し、心臓が静止していない時間間隔においてＸ線を照射しないようにＸ線管コントローラ１２３を制御している。

次に、第３の撮影領域、即ち、第１の撮影領域と第２の撮影領域との切り替え領域においては、画像再構成に用いるテータ量が徐々に変化するようなデータ量を用いる。

図５は、使用するデータ量の変化を示すグラフである。図に示すように、位置Ｐ４−Ｐ５間はデータ量がハーフスキャン分のデータ量からフルスキャン分のデータ量へ徐々に変化するようなデータ量算出関数が適用される。

具体的には、投影データを用いた画像再構成アルゴリズム（ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）（再生される画素値）は次式のように示される。

ここでｗ_３ｄ（α，β，Ｄ_γ）はコーン角度α、ビュー角度β、チャンネルデータＤ_γのウエイト（ｗｅｉｇｈｔ）を含む３次元の重みを示す。ＦｉはＸ線管の焦点とＩＳＯセンタ（ｃｅｎｔｅｒ）の間の距離である。また、βｍａｘ−βｍｉｎは、画像再構成に用いられるデータのビュー角度範囲、Ｚは検出器の中心からのＺ方向における距離である。ｇ（ｔ）はリコンカーネル（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＫｅｒｎｅｌ）である。

式１において、画像再構成に用いられるデータのビュー角度範囲としてはハーフスキャンの場合はβｍａｘ−βｍｉｎ＝π＋２γｍ、フルスキャンの場合はβｍａｘ−βｍｉｎ＝２πとなる。第３の撮影領域においては、図６に示すデータ量算出関数曲線に従ってデータ量の決定が行われ、π＋２γｍ＜βｍａｘ−βｍｉｎ＜２πとなる。当業者に明らかなように、ヘリカルスキャンの投影データを逆投影してスライス画像を再構成するに際し、βｍａｘとβｍｉｎの中間の点は、再構成するスライスのＺ位置に対応して決定することことができる。βｍａｘ−βｍｉｎの角度範囲が決定すれば、βｍａｘ、βｍｉｎを求めることができる。

第３の領域におけるデータ量を算出するデータ量算出関数は、例えば、Ｚ＝Ｚｐ４、Ｚ＝Ｚｐ５で微分値が０となり、両者が連続する２つの二次曲線とすることができる。この２つの二次曲線は以下のようにすることができる。
βｍａｘ−βｍｉｎ＝（ｚ−Ｚｐ４）^２／（π−２γｍ）＋π＋２γｍ（Ｚｐ４＜ｚ≦（Ｚｐ４＋Ｚｐ５）／２のとき）
βｍａｘ−βｍｉｎ＝２π−（ｚ−Ｚｐ５）^２／（π−２γｍ）（（Ｚｐ４＋Ｚｐ５）／２＜ｚ＜Ｚｐ５のとき）

データ量算出関数は、第３の撮影領域において第１の撮影領域及び第２の撮影領域の使用するデータ量の差をなだらかに変化させる関数であればよく、直線、正弦（余弦）曲線、多次曲線、シグモイド曲線など、種々の関数を適用することができる。又は、関数による算出に限らず、第１の撮影領域のデータ量と第２の撮影領域のデータ量との間のデータ量を適当な間隔となるように第３の撮影領域に含まれる断層像の枚数に応じて適当な間隔で割り振ってもよい。

上記においては第２の撮影領域から第１の撮影領域への切り換え領域におけるデータ量算出関数について説明したが、第１の撮影領域から第２の撮影領域への切り換え領域についても同様に、図６のデータ量算出関数と線対称の関数を適用することにより、画像再構成に使用するデータ量をフルスキャン分のデータ量からハーフスキャン分のデータ量へ徐々に変化させることができる。

また、図６の例では撮影テーブル１４０の可変速度部分と切り換え領域を一致させているが、両者を一致させる必要はない。図７は、両者が一致しないデータ量算出関数の一例を示すグラフである。図に示されているように、加速完了位置Ｐ５よりも加速開始位置Ｐ４に近いＰ５’において、切り換え領域は終了し、Ｐ５’−Ｐ５間はフルリコンによる画像再構成が行われる。これにより、Ｐ２−Ｐ３間及びＰ４−Ｐ５間でより画質の高いフルスキャン分のデータを用いた断層像を得ることができる。図６においては第２の撮影領域から第１の撮影領域への切り換え領域におけるデータ量算出関数について説明したが、第１の撮影領域から第２の撮影領域への切り換え領域についても同様に、図６のデータ量算出関数と線対称の関数を適用することにより、画像再構成に使用するデータ量をフルスキャン分のデータ量からハーフスキャン分のデータ量へ徐々に変化させることができる。

上記実施形態によれば、断層像の画像再構成に用いるデータ量に起因するノイズ特性等の画質が、第３の撮影領域の断層像間で徐々に変化するため、第１の撮影領域の断層像と第２の撮影領域の断層像と間で、当該画質の急激な変化を防止することができる。その結果、前記複数の連続した断層像を用いた３次元画像等を生成した際に、画質の急激な変化による境界が生成するのを防止することができる。

本発明が満たす様々な必要性の達成について本発明の様々な実施形態を図示して説明した。但し、これらの実施形態は、本発明の様々な実施形態の原理を説明するに過ぎないことを理解されたい。本発明の要旨及び範囲から逸脱しないような様々な実施形態に対する多くの改変及び適応構成は当業者には明らかであろう。特に、実施例においては撮影テーブルの送り速度を変化させる態様について説明したが、撮影テーブルの送り速度が一定の場合においても、本願発明を実施することができる。また、第１の撮影領域及び第２の撮影領域において、それぞれフルリコン及びハーフリコンする場合について説明したが、それぞれ異なるデータ量を用いて画像再構成を行う場合に適用することができ、例えば、スキャン分のデータ量及びハーフスキャン分のデータ量に限られず、１８０°＋ファン角度分の角度範囲から３６０°分の角度範囲のビューデータから選ばれた、それぞれ異なるデータ量であってもよく、若しくは、３６０°以上の角度範囲のデータ量を用いてもよい。

そして、本発明は人体、動植物の検査のみならず、例えば機械の内側の状態を検査することにも適用可能である。また、本明細書に記載したＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線源及び検出器の両方がガントリと共に回転する「第３世代」の装置である。検出器が全環状で静止しておりＸ線源のみがガントリと共に回転する方式の「第４世代」の装置など、他の多くのＸ線ＣＴ装置を用いることもできるものであり、かかる全ての変形は本書で網羅されているものとする。このように、本発明は、特許請求の範囲及びその同等物の範囲内に含まれるような全ての適当な改変及び変形を網羅するものとする。

実施形態のＸ線ＣＴ装置のブロック概略図である。実施形態の操作コンソールのブロック概略図である。実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作のフロー図である。実施形態に係る位置の設定を説明する図である。撮影テーブルの各Ｚ位置における送り速度を示すグラフである。実施形態に係る画像再構成に使用するデータ量の変化を示すグラフである。他の実施形態に係る画像再構成に使用するデータ量の変化を示すグラフである。

符号の説明

１０００Ｘ線ＣＴ装置
１００スキャン手段
１２０ガントリ
１２１インターフェース
１２２メインコントローラ（制御部）
１２３Ｘ線管コントローラ
１２４Ｘ線管（Ｘ線源）
１２７コリメータ
１２６コリメータモータ
１２５コリメータコントローラ
１３０データ収集部
１３１Ｘ線検出部
１３２ガントリ回転部
１３３空洞部
１３４天板モータコントローラ
１４０撮影テーブル
１４１天板モータ
１４２天板
１４３保持テーブル
２００操作コンソール
２２０画像再構成手段

Claims

Ｘ線源と、複数の検出器素子を備え前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出するＸ線検出部と、前記被検体を載置し、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出部との間に被検体を配置する撮影テーブルと、前記撮影テーブルと前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出部とを前記被検体の体軸に沿って、相対的に移動しながら前記Ｘ線源からＸ線を照射するように制御する制御部と、前記Ｘ線検出器により検出されたＸ線の投影データを収集するＸ線データ収集部とを備えたスキャン手段と、
前記投影データに基づいて前記被検体の断層像を画像再構成する画像再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、
前記画像再構成手段は、
前記被検体の体軸上の位置に対応して、第１の撮影領域と、第２の撮影領域と、前記第１の撮影領域及び前記第２の撮影領域の間に位置する第３の撮影領域とを特定し、
前記第１の撮影領域に含まれる断層像を、断層像の画像再構成に必要な量の第１の投影データ量を使用して画像再構成し、
前記第２の撮影領域に含まれる断層像を、前記第１の投影データ量よりも少なく、かつ断層像の画像再構成に必要な量の第２の投影データ量を使用して画像再構成し、
前記第３の撮影領域に含まれる断層像を、前記第１の投影データ量よりも少なく前記第２の投影データ量よりも多い第３の投影データ量を使用して画像再構成する、
Ｘ線ＣＴ装置。
前記第２の領域は、前記被検体の心臓を含む領域であり、前記第１の領域は、心臓を含まない領域である、
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記断層像の画像再構成に必要な量は、１８０°＋ファン角度分の角度範囲から３６０°分の角度範囲のビューデータから選ばれたデータ量である、
請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記第１のデータ量は、３６０°分の角度範囲のビューデータであり、前記第２のデータ量は、１８０°＋ファン角度分の角度範囲のビューデータである、
請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記第３の撮影領域に含まれる断層像を複数有し、前記第１の領域側から前記第２の領域側へ投影データ量が前記複数の断層像において連続的に減少するように、前記第３のデータ量が設定される請求項１から４のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記制御手段は、前記撮影テーブルと前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出部との相対的移動を、前記第１の領域において、速度Ｖ１で行い、前記第２の領域において、前記速度Ｖ１と異なる速度Ｖ２で行い、前記第３の領域の領域において、前記速度Ｖ１から速度Ｖ２、または速度Ｖ２から速度Ｖ１へ、加速又は減速して行う、
請求項１から５のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記制御部は、前記第１の領域において、前記撮影テーブルと前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出部との相対的移動を速度Ｖ１で行い、前記第２の領域において、前記速度Ｖ１より低速の速度Ｖ２で行う、
請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記第１の領域、第２の領域、及び第３の領域は、予め取得された前記被検体のスカウト画像に基づいて特定される、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記第１の領域は、前記第２の領域の、前記被検体の体軸方向の両側に隣接する領域である、
請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置。