JP6719247B2 - 放射線断層撮影装置及びその制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、例えば心臓などの被検体において動く部位の放射線断層画像を作成する放射線断層撮影装置及びその制御プログラムに関する。

放射線断層撮影装置において心臓の撮影を行なう場合、心臓の動きが一時的に停止する拡張期又は収縮期において収集された投影データを用いて、放射線断層画像の画像再構成を行なうため、例えば特許文献１に開示されているように、ＥＫＧ信号（ＥＣＧ信号）が利用されている（心電同期再構成法）。

特開２００９−８２３０６号公報

しかし、ＥＫＧ信号を利用した心電同期再構成法においては、ＥＫＧ信号を取得するための装置や種々の設定が必要になる。そのため、本願発明者はＥＫＧ信号を利用せずに心臓の放射線断層画像を作成することについて検討している。

ここで、仮にＥＫＧ信号を利用せずに、心臓の拡張期又は収縮期における放射線断層画像を作成した場合、心周期が不明であるために、多数の放射線断層画像を作成し、その中から動きの少ない画像を選択する必要がある。そこで、心臓など被検体における動く部位が一時的に停止したタイミング又は動きが少ないタイミングにおける放射線断層画像を、ＥＫＧ信号を利用せずに作成する場合においても、作成される放射線断層画像の数を抑制することが望まれる。

上述の課題を解決するためになされた発明は、被検体における体軸方向の所要の範囲を放射線でスキャンすることによって得られたデータに基づいて、前記被検体における所要のスライス位置についての時間的に異なる複数の第一の放射線断層画像を再構成する第一の再構成部と、前記複数の第一の放射線断層画像に基づいて、前記所要の範囲における被検体の部位の移動に関する情報を取得する移動情報取得部と、この移動情報取得部で取得された前記移動に関する情報の時間変化を示す時間変化情報を作成する情報作成部と、 前記時間変化情報に基づいて、前記被検体の部位の動きが停止しているか又は前記動きが予め定められた量よりも少ないタイミングを特定する特定部と、 前記タイミングにおける前記被検体の第二の放射線断層画像を前記データに基づいて再構成する第二の再構成部と、を備えることを特徴とする放射線断層撮影装置である。

上記観点の発明によれば、所要のスライス位置についての時間的に異なる複数の第一の放射線断層画像に基づいて、被検体の部位の移動に関する情報が検出され、この移動に関する情報の時間変化を示す時間変化情報が作成される。そして、この時間変化情報に基づいて、前記被検体の部位の動きが停止しているか又は動きが予め定められた量よりも少ないタイミングが特定され、そのタイミングにおける前記第二の放射線断層画像が再構成されるので、ＥＫＧ信号を利用しなくても、作成される放射線断層画像の数を抑制しつつ、動きが停止したタイミング又は動きが少ないタイミングにおける放射線断層画像を得ることができる。

実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のハードウェアの構成を概略的に示す図である。 図１に示すＸ線ＣＴ装置の操作コンソールの機能ブロック図である。 実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の処理の流れを示すフローチャートである。 心臓の動きの時間変化を示す情報の作成の処理の流れを示すフローチャートである。 ヘリカルスキャンによる一般的な撮影時の時間と位置との関係を示す図である。 ヘリカルスキャンによる心臓撮影時の時間と位置との関係を示す図である。 スキャンデータの余裕分を時間シフトして画像を再構成するコンセプトを示す図である。 時間シフトを行った場合のヘリカル画像の位置とデータ収集時のＸ線検出器の位置との関係、及び重み関数の時間的な位置とそのプロファイルを示す図である。 時間シフトを行った場合の重み関数のプロファイルの変形例を示す図である。 第一の総和及び第二の総和の算出を説明する図である。 あるスライス位置について作成されたモーション・プロファイルの一例を示す図である。 拡張期と収縮期の特定を説明する図である。 第二のＸ線断層画像の再構成を説明する図である。 心臓の動きが検出された局所領域画像を示す図である。 心臓の動きの時間差を示す画像の一例を示す図である。 互いに位相が異なる複数のモーション・プロファイルを示す図である。 重み関数の他例を示す図である。 重み関数の他例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１には、本発明における放射線断層撮影システムの実施の形態の一例であるＸ線ＣＴ装置１が示されている。この図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２、撮影テーブル（ｉｍａｇｉｎｇ ｔａｂｌｅ）４、及び操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を備えている。

ガントリ２は、Ｘ線管２１、アパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）２２、コリメータ装置（ｃｏｌｉｍａｔｏｒ ｄｅｖｉｃｅ）２３、Ｘ線検出器２４、データ収集部２５、回転部２６、高電圧電源２７、アパーチャ駆動装置２８、回転駆動装置２９、及びガントリ・テーブル制御部３０を有している。

Ｘ線管２１及びＸ線検出器２４は、開口部２Ｂを挟み対向して配置されている。

アパーチャ２２は、Ｘ線管２１と開口部２Ｂとの間に配置されている。Ｘ線管２１のＸ線焦点からＸ線検出器２４に向けて放射されるＸ線をファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）やコーンビーム（ｃｏｎｅ ｂｅａｍ）に成形する。

コリメータ装置２３は、開口部２ＢとＸ線検出器２４との間に配置されている。コリメータ装置２３は、Ｘ線検出器２４に入射する散乱線を除去する。

Ｘ線検出器２４は、Ｘ線管２１から放射される扇状のＸ線ビームの広がり方向（チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）方向という）および厚み方向（列方向という）に、２次元的に配列された複数のＸ線検出素子を有している。各Ｘ線検出素子は、開口部２Ｂに配された被検体５の透過Ｘ線をそれぞれ検出し、その強度に応じた電気信号を出力する。被検体５は、例えば、人間や動物などの生体である。

データ収集部２５は、Ｘ線検出器２４の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号を受信し、Ｘ線データに変換して収集する。

回転部２６は、開口部２Ｂの周りに回転可能に支持されている。回転部２６には、Ｘ線管２１、アパーチャ２２、コリメータ装置２３、Ｘ線検出器２４、及びデータ収集部２５が搭載されている。

撮影テーブル４は、クレードル（ｃｒａｄｌｅ）４１、クレードル駆動装置４２を有している。被検体５は、クレードル４１の上に載置される。クレードル駆動装置４２は、クレードル４１をガントリ２の開口部２Ｂすなわち撮影空間に入れ出しする。

高電圧電源２７は、Ｘ線管２１に高電圧及び電流を供給する。

アパーチャ駆動装置２８は、アパーチャ２２を駆動しその開口を変形させる。

回転駆動装置２９は、回転部２６を回転駆動する。

ガントリ・テーブル制御部３０は、ガントリ２内の各装置・各部、撮影テーブル４等を制御する。

操作コンソール６は、操作者からの各種操作を受け付ける。操作コンソール６は、入力装置６１、表示装置６２、記憶装置６３、及び演算処理装置６４を有している。本例では、操作コンソール６は、コンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）により構成されている。

入力装置６１は、操作者からの指示や情報の入力を受け付けるボタン及びキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）などを含み、さらにポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）などを含んで構成されている。表示装置６２は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどである。

記憶装置６３は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ：ハードディスクドライブ）や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）などである。操作コンソール６は、記憶装置６３として、ＨＤＤ、ＲＡＭ及びＲＯＭの全てを有していてもよい。

演算処理装置６４は、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）などのプロセッサーである。

操作コンソール６には、外部記憶媒体９０が接続されるようになっていてもよい。外部記憶媒体９０は、例えばＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ、ハードディスクなどの可搬性を有する非一過性の記憶媒体である。

なお、ここでは、図１に示すように、被検体５の体軸方向、すなわち撮影テーブル４による被検体５の搬送方向をｚ方向とする。また、鉛直方向をｙ方向、ｙ方向およびｚ方向に直交する水平方向をｘ方向とする。

操作コンソール６は、図２に示すように、機能ブロックとして、スキャン制御部７１、第一の再構成部７２、移動情報取得部７３、情報作成部７４、特定部７５、第二の再構成部７６及び表示制御部７７を有する。演算処理装置６４は、所定のプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）により、上述のスキャン制御部７１、第一の再構成部７２、移動情報取得部７３、情報作成部７４、特定部７５、第二の再構成部７６及び表示制御部７７の機能を実行させる。所定のプログラムは、例えば、記憶装置６３を構成するＨＤＤやＲＯＭなどの非一過性の記憶媒体に記憶されている。また、プログラムは、外部接続された非一過性の外部記憶媒体９０に記憶されていてもよい。

スキャン制御部７１は、操作者の操作に応じて、被検体における体軸方向（ｚ方向）の所要の範囲についてスキャンが実施されるようガントリ・テーブル制御部３０を制御する。前記被検体における所要の範囲は、本例では心臓である。本例では、スキャンとしてヘリカルスキャン（ｈｅｌｉｃａｌ ｓｃａｎ）が実施され、前記被検体における複数のスライス位置のデータが収集される。スキャン制御部７１は、本発明における制御部の実施の形態の一例である。

第一の再構成部７２は、被検体における所要の範囲をＸ線でスキャンすることによって得られたデータに基づいて、前記被検体における所要のスライス位置についての時間的に異なる複数の第一の放射線断層画像を再構成する。詳細は後述する。第一の再構成部７２は、本発明における第一の構成部の実施の形態の一例である。

移動情報取得部７３は、第一の再構成部７２によって得られた複数の第一の放射線断層画像に基づいて、被検体の部位の移動に関する情報を検出する。詳細は後述する。移動情報取得部７３は、本発明における移動情報取得部の実施の形態の一例である。

情報作成部７４は、移動情報取得部７３で取得された移動に関する情報の時間変化を示す時間変化情報を作成する。情報作成部７４は、本発明における情報作成部の実施の形態の一例である。

特定部７５は、情報作成部７４によって作成された前記時間変化情報に基づいて、前記動きが停止しているか又は前記動きが予め定められた量よりも少ないタイミング（ｔｉｍｉｎｇ）を特定する。特定部７５は、本発明における特定部の実施の形態の一例である。

第二の再構成部７６は、特定部７５によって特定された前記タイミングにおける被検体の第二の放射線断層画像を再構成する。第二の再構成部７６は、本発明における第二の再構成部の実施の形態の一例である。

表示制御部７５は、各種の画像やテキスト（ｔｅｘｔ）を画面に表示するよう表示装置６２を制御する。

次に、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れについて、図３のフローチャートに基づいて説明する。先ず、ステップＳ１では、スキャンが行われ、Ｘ線検出器データが収集される。具体的には、スキャン制御部７１がガントリ・テーブル制御部３０を制御して、撮影対象である被検体の撮影部位のヘリカルスキャンを実施する。撮影部位は、被検体の心臓である。ヘリカルスキャンは、Ｘ線管２１及びＸ線検出器２４を被検体の周りに回転させながら、Ｘ線管２１のＸ線焦点から被検体にＸ線を照射すると同時に、クレードル４１を水平移動させることにより行われる。Ｘ線管２１及びＸ線検出器２４は、被検体の周りにｎ（ｎ≧２）回転する。これにより、らせん軸に沿った複数ビュー（ｖｉｅｗ）のＸ線検出器データが収集される。

次に、ステップＳ２では、情報作成部７４が、心臓の動きの時間変化を示すモーション・プロファイルを作成する。このモーション・プロファイルは、被検体の部位の移動に関する情報の時間変化を示す時間変化情報の実施の形態の一例である。

ステップＳ２の処理について、図４のフローチャートに基づいて詳細に説明する。図４のステップＳ２１では、マルチタイム画像群の画像再構成を行う。具体的には、第一の再構成部７２が、先ず前記螺旋軸に沿った複数ビューのＸ線検出器データに対して前処理を行い、複数ビューの投影データを得る。そして、この投影データに所要の重み関数を乗算して逆投影することにより、時間シフトのない画像と前後に時間シフトした画像とからなるマルチタイム画像群を再構成する。マルチタイム画像群は、複数のスライス位置の各々について再構成される。このステップＳ２１で再構成される画像（マルチタイム画像群）を、第一のＸ線断層画像というものとする。

マルチタイム画像群の再構成について詳しく説明する。一般的にヘリカル画像再構成では、時間と位置とは一対一の関係にある。図５に一般的なヘリカルスキャンによる撮影時の時間ｔと位置ｚとの関係を示す。ヘリカル撮影であるために、時間の経過とともにＸ線検出器の位置は一対一の対応で変化する。画像作成位置も常に特定の時間Ｔ０を中心とした検出器移動範囲の中央に作られるため、時間と画像位置とは一対一対応となる。なお、画像を作成するためのデータ量（本図ではＴｉｍｅ Ｒａｎｇｅで表される量）としては、ガントリ１回転分（正確には１回転と検出器のファン角分）または半回転分（正確には半回転と検出器のファン角分）が必要である。

ヘリカル心臓撮影では、ある特定の時間で統一された画像再構成が必要である。

図６にヘリカル心臓撮影時の時間ｔと位置ｚとの関係を示す。ヘリカル撮影であるために、時間の経過とともにＸ線検出器の位置は一対一の対応で変化する。しかし、特定の時間Ｔ０の画像再構成に用いるデータは、Ｘ線検出器のｚ方向の幅を考慮した場合、ｚ軸方向に位置シフト（ｓｈｉｆｔ）する余裕がある。これを利用して、心臓画像再構成の場合には、ある特定の時間Ｔ０に複数の位置の画像を作成することにより、ある特定の時間Ｔ０に静止した心臓画像群を作り出すことができる。図６では、互いに異なる３つの位置Ｌ０，Ｌ０−Ｌｓ，Ｌ０＋Ｌｓでそれぞれ画像を作成し、これら３つの画像からなる画像群を作成する例を示している。このときの位置幅を２Ｌｓ（２×ｌｏｃａｔｉｏｎ ｓｈｉｆｔ）とすると、画像群のうちセンターの画像は位置シフトのない画像（位置がＬ０）であるが、位置的に両端の画像はプラス（ｐｌｕｓ）とマイナス（ｍｉｎｕｓ）方向にＬｓ分の位置シフトを行った画像である。

一方、特定の位置の画像再構成に用いるデータは、Ｘ線検出器のｚ方向の幅を考慮した場合、時間軸方向に時間シフト（ｔｉｍｅ ｓｈｉｆｔ）する余裕がある場合がある。特に心臓撮影の場合、ヘリカルピッチが低速であるため十分な余裕がある。これを利用して、ある特定の位置に複数の時間の画像を作成する。

図７に上記で述べた余裕分を時間シフトして画像を再構成するコンセプトを示す。時間シフトは時間ｔと位置ｚとの関係から見れば、位置シフトと同等である。ある特定の時間Ｔ０に位置シフトをして作られた画像と、その同じ位置に、位置シフトをせずに別の時間帯で作られた画像を並べた場合、同じ位置の画像であるにもかかわらず、データの取得タイミングが異なるため、これらは時間シフトの画像であると考えられる。故に、図示のような検出器のデータの有効範囲内で時間シフトを行うことが可能である。図７では、互いに異なる３つの時間Ｔ０，Ｔ０−ｔｓ，Ｔ０＋ｔｓでそれぞれ画像を作成し、これら３つの画像からなる画像群を作成する例を示している。このときの時間幅を２ｔｓ（２×ｔｉｍｅ ｓｈｉｆｔ）とすると、画像群のうちセンターの画像は時間シフトのない画像（時間がＴ０）であるが、時間的に両端の画像はプラスとマイナス方向にｔｓ分の時間シフトを行った画像である。第一の再構成部７２は、これら時間シフトのない画像（時間がＴ０）と、前後に時間シフトした２種類の画像（時間がＴ０−ｔｓ、Ｔ０＋ｔｓ）を、画像再構成によって作成する。このように、第一の再構成部７２は、所要のスライス位置において、時間的に異なる複数の範囲のデータの各々に基づいて、時間的に異なる複数の画像の各々を画像再構成によって作成する。

上述の時間シフトのない画像と前後に時間シフトした２種類の画像を、マルチタイム画像群というものとする。第一の再構成部７２は、被検体の撮影範囲（所要の範囲）における複数のスライス位置の各々について、マルチタイム画像群を作成する。マルチタイム画像群を構成する各々の画像、すなわち第一のＸ線断層画像は、本発明における第一の放射線断層画像の実施の形態の一例である。

次に、マルチタイム画像群の再構成に用いられる重み関数について説明する。図８に時間シフトを行った場合のヘリカル画像の位置とデータ収集時のＸ線検出器の位置との関係、及び重み関数の時間的な位置とそのプロファイルを図示したものを示す。

図８では、一般的な場合に対して時間的に前後のＸ線検出器データ領域の位置関係、および重み関数の時間位置シフトを表す。この図８において、破線で示す物理的な位置Ｌ０は画像再構成を行うスライス位置を表しており、時間Ｔ０と対応している。また、Ｘ線検出器の２つの位置ｚｓ（Ｔ０），ｚｅ（Ｔ０）は、時間シフトのない画像の再構成に用いるデータの収集開始位置と収集終了位置とを表している。同様に、位置ｚｓ（Ｔ０−ｔｓ），ｚｅ（Ｔ０−ｔｓ）はマイナス側に時間シフトした画像の再構成に用いるデータの収集開始位置と収集終了位置とを表している。また、位置ｚｓ（Ｔ０＋ｔｓ），ｚｅ（Ｔ０＋ｔｓ）はプラス側に時間シフトした画像の再構成に用いるデータの収集開始位置と収集終了位置とを表している。重み関数ｗ（Ｔ０）は時間シフトなしの画像の再構成に用いるデータに重畳する重み関数である。重み関数ｗ（Ｔ０−ｔｓ）はマイナス側に時間シフトした画像の再構成に用いるデータに重畳する重み関数である。重み関数ｗ（Ｔ０＋ｔｓ）はプラス側に時間シフトした画像の再構成に用いるデータに重畳する重み関数である。

時間シフトを行った場合、Ｘ線検出器の物理的な位置、もう少し詳しく言うと、画像再構成に使用するデータ領域の中心位置は、その画像の時間とは一致するが、その画像の位置とは一致しない。また、この時の重み関数ｗ（Ｔ０）は時間軸方向にシフトされて、ｗ（Ｔ０−ｔｓ）及びｗ（Ｔ０＋ｔｓ）となるが、図８においては時間シフトに応じてプロファイル形状は変形されていない。しかし、時間シフトを行い、幾何学的により遠くのデータが使われる場合、幾何学上、そのデータのＸ線パスのコーン角度（cone angle）も増大してアーチファクトも増大することが予想される。一方、１８０度回転角度が異なり相対する対向ビームは、よりコーン角度の少ないデータが対応する場合がある。

図９に時間シフトを行った場合の重み関数のプロファイルの変形例を示す。図示のように上記のような時間シフト±ｔｓによって使用されるデータのＸ線パスのコーン角度を考慮した重み関数に変形した方が結果としてコーンビーム・アーチファクト（ｃｏｎｅ ｂｅａｍ ａｒｔｉｆａｃｔ）を低減することができる。つまり、時間シフトした場合における重み関数のプロファイルの中間に対応する時間Ｔ０±ｔｓは、画像再構成に用いるデータの収集期間の中心に一致しており、時間シフトによりＸ線パスのコーン角度が大きくなる領域の重みは低減し、Ｘ線パスのコーン角度が小さくなる領域の重みは増大して成る重み関数ｗ′（Ｔ０±ｔｓ）を用いれば、単純に時間シフトした場合よりコーンビーム・アーチファクトを低減することができる。このように、単純に重み関数をシフトするだけでなく時間シフトに応じた重み関数の変形が肝要である。また、このとき、重み関数のプロファイルは、時間的な前側と後側とにおいて半値幅はできるだけ等しくなるように変形させることが、時間シフト量へのインパクト（ｉｍｐａｃｔ）も最小限に抑えることができる。

ステップＳ２１において、複数のスライス位置の各々においてマルチタイム画像群が得られると、ステップＳ２２では、移動情報取得部７３は、マルチタイム画像群における差異を算出する。差異は、複数のスライス位置の各々について算出される。差異は、一つのスライス位置において、複数の異なる時間について算出されてもよい。

前記差異の算出について具体的に説明する。移動情報取得部７３は、先ずマルチタイム画像群を構成する画像の各々を細分化して複数の局所領域画像に分ける。次に、移動情報取得部７３は、被検体における位置が同じで時間が異なる局所領域画像の組合せごとに、この組合せの局所領域画像同士における差分値を算出する。

より詳細に前記差分値の算出について説明する。例えば、移動情報取得部７３は、図１０に示すように、時間Ｔ０における画像Ｉｔ０、すなわち時間シフトのない画像Ｉｔ０における局所領域画像Ｉｄｔ０の各々と、時間Ｔ０−ｔｓにおける画像Ｉ（ｔ０−ｔｓ）、すなわち時間的に前に時間シフトした画像Ｉ（ｔ０−ｔｓ）における局所領域画像Ｉｄ（ｔ０−ｔｓ）の各々との間で、対応する画素ごとに差分を取って、この差分値の絶対値の局所領域画像内における総和を算出する。そして、移動情報取得部７３は、複数の局所領域画像の各々において得られた前記総和の全ての和を、第一の総和として算出する。同様に、移動情報取得部７３は、時間シフトのない画像Ｉｔ０における局所領域画像Ｉｄｔ０の各々と、時間Ｔ０＋ｔｓにおける画像（ｔ０＋ｔｓ）、すなわち時間的に後に時間シフトした画像（ｔ０＋ｔｓ）における局所領域画像Ｉｄ（ｔ０＋ｔｓ）の各々との間で、対応する画素ごとに差分を取って、この差分値の絶対値の局所領域画像内における総和を算出する。そして、移動情報取得部７３は、複数の局所領域画像の各々において得られた前記総和の全ての和を、第二の総和として算出する。

ちなみに、複数の局所領域画像の各々において得られた前記総和は、組み合わせの局所領域画像同士における差分値の実施の形態の一例である。

移動情報取得部７３は、第一の総和と第二の総和とを用いた特徴量を前記差異として算出する。例えば、移動情報取得部７３は、第一の総和と第二の総和とを合算した総差分値を前記差異として算出してもよい。また、第一の総和と第二の総和との平均値を前記差異として算出してもよい。前記総差分値や前記平均値は、複数のスライス位置の各々について算出される。ただし、前記差異は、前記総差分値や前記平均値に限定されるものではない。

前記総差分値及び前記平均値は、第一の放射線断層画像の全体における移動に関する情報の実施の形態の一例である。

前記移動情報取得部７３は、前記総差分値又は前記平均値に基づいて、所要の式を用いて、前記差異としてインデックス値を算出してもよい。本例では、インデックス値は、値が大きいほど前記差異が大きく移動量が大きいことを示す。

ちなみに、移動情報取得部７３は、局所領域画像に分けずに、時間シフトのない画像と時間的に前に時間シフトした画像における対応する画素（被検体における位置が同じ画素）ごとに差分を取って、その総和を第一の総和として算出してもよい。また、同様に、移動情報取得部７３は、局所領域画像に分けずに、時間シフトのない画像と時間的に後に時間シフトした画像における対応する画素ごとに差分を取って、その総和を第二の総和として算出してもよい。

ここで、時間シフトのない画像と時間的にシフトした画像との間で、心臓の動きがあるほど、前記差異は大きくなり、一方で心臓の動きがないほど、前記差異は小さくなる。従って、前記差異は、本発明における被検体の部位の移動に関する情報の実施の形態の一例である。

次に、ステップＳ２３では、情報作成部７４は、ステップＳ２２で得られた差異に基づいて、モーション・プロファイルを作成する。具体的には、情報作成部７４は、先ずステップＳ２２で得られた複数の異なる時間についての差異を時間軸に対してプロットする。複数の異なる時間についての差異は、複数のスライス位置の各々において得られる差異である。情報作成部７４は、前記差異を、上述の時間シフトがない場合の時間（例えば上述のＴ０）にプロットする。

例えば、情報作成部７４は、前記インデックス値を時間軸に対してプロットする。図１１には、横軸が時間（ｔ）、縦軸がインデックス値（Ｍｏｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ）からなる座標上に、複数の異なる時間についてのインデックス値がプロットされた状態が示されている。符号Ｐで示される点は、ある時間におけるインデックス値を示している。ある時間とは、例えば時間シフトがない場合の時間（Ｔ０）である。

次に、情報作成部７４は、複数の点Ｐに対してフィッティング（ｆｉｔｔｉｎｇ）を行なうことにより、図１１において破線で示されるモーション・プロファイルＭＰを作成する。モーション・プロファイルＭＰは、インデックス値の時間変化を示す曲線である。ちなみに、モーション・プロファイルＭＰは、複数のスライス位置におけるインデックス値を含んでいる。モーション・プロファイルＭＰは、本発明における時間変化情報の実施の形態の一例である。

ステップＳ２において得られたモーション・プロファイルは、表示装置６２に表示されてもよい。

以上のようにしてステップＳ２においてモーション・プロファイルが得られると、ステップＳ３では、特定部７５が、モーション・プロファイルに基づいて、心臓の動きが停止しているか又は心臓の動きが予め定められた量よりも少ないタイミングを特定する。

例えば、特定部７５は、モーション・プロファイルにおいて、インデックス値が所定の閾値以下である時間を特定して、前記タイミングを特定する。図１１に示されたモーション・プロファイルＭＰを例に挙げて説明すると、符号ＴＲで示された範囲は、インデックス値が所定の閾値Ｉｔｈ以下である時間帯を示している。特定部７５は、時間帯ＴＲをモーション・プロファイルＭＰにおいて特定した後、この時間帯ＴＲの中心位置の時間Ｔｓを前記タイミングとして特定する。ここでは、前記時間Ｔｓは、心臓の動きが一時的に停止しているタイミングである。ただし、前記タイミングの特定手法は一例であり、これに限られるものではない。特定部７５は、心臓の動きが予め定められた量よりも少ないタイミングを特定してもよい。

モーション・プロファイルＭＰにおいて、インデックス値が極大となる部分（上に凸の部分）は、心臓の動きがピークとなる部分である。一方、モーション・プロファイルＭＰにおいて、インデックス値が極小となる部分（下に凸の部分、前記時間Ｔｓ）の部分は、心臓の動きが一時的に停止している部分である。

図１１においては、一つの前記時間帯ＴＲのみが図示されているが、特定部７５は、複数の前記時間帯ＴＲを特定してもよい。この場合、特定部７５は、複数の前記時間帯ＴＲの各々において、前記時間Ｔｓを特定する。このように、特定部７５により、複数の前記タイミングが特定されてもよい。

ここで、心臓は、拡張期と収縮期において、動きが一時的に停止する。拡張期と収縮期は交互に繰り返される。特定部７５は、モーション・プロファイルにおいて特定された前記タイミングが拡張期であるのか縮小期であるのかを、例えば第一の再構成部７２によって作成された画像のデータに基づいて特定する。

より詳細に説明すると、図１２に示すモーション・プロファイルＭＰにおいて、複数の時間Ｔｓが前記タイミングとして特定されている。特定部７５は、複数の時間Ｔｓのうち、互いに隣り合う一組の時間Ｔｓにおけるデータにおいて、空気の領域を比較する。ここで、心臓の周囲には空気の領域が存在しており、この空気の領域は、拡張期よりも収縮期の方がより大きくなる。従って、特定部７５は、比較対象である一組の時間Ｔｓのうち、第一の再構成部７２によって作成された画像のデータにおいてより空気の領域が大きい時間Ｔｓを収縮期とし、他方の時間Ｔｓを拡張期とする。収縮期と拡張期は交互に表れるので、特定部７５は、一組の時間Ｔｓに対する収縮期と拡張期の特定に基づいて、他の複数の時間Ｔｓについて、収縮期と拡張期を特定する。

次に、ステップＳ４では、第二の再構成部７６が、ステップＳ３において特定された前記タイミングにおける被検体の第二のＸ線断層画像を再構成する。前記タイミングとして、収縮期と拡張期とが区別されているので、このステップＳ４では、収縮期における第二のＸ線断層画像と、拡張期における第二のＸ線断層画像とが得られる。

より詳細に説明する。第二の再構成部７６は、ステップＳ１において収集されたデータであって、ステップＳ３において特定されたタイミングにおいて得られたデータに基づいて、前記タイミングにおける第二のＸ線断層画像を再構成する。

第二の再構成部７６は、一つのタイミングにおいて、複数のスライス位置についての第二のＸ線断層画像を再構成する。具体的に図１３に基づいて説明する。図１３においては、ステップＳ３において特定されたタイミングとして、時間Ｔｓ１，Ｔｓ２が図示されている。時間Ｔｓ１，Ｔｓ２は互いに異なる時間である。第二の再構成部７６は、時間Ｔｓ１において得られたデータに基づいて、時間Ｔｓ１における第二のＸ線断層画像を、複数のスライス位置Ｓ１について再構成する。複数のスライス位置Ｓ１は、被検体における体軸方向において互いに異なる位置である。また、第二の再構成部７６は、時間Ｔｓ２において得られたデータに基づいて、時間Ｔｓ２における第二のＸ線断層画像を、複数のスライス位置Ｓ２について再構成する。複数のスライス位置Ｓ２も、被検体における体軸方向において互いに異なる位置である。複数のスライス位置Ｓ１及び複数のスライス位置Ｓ２についても、被検体における体軸方向において互いに異なる位置である。

ちなみに、時間Ｔｓ１，Ｔｓ２において得られたデータとは、時間Ｔｓ１，Ｔｓ２を中心にした所定の時間幅のデータである。所定の時間幅は、一枚の画像を作成するために必要となるデータが収集された時間幅である。

第二の再構成部７６は、撮影部位である心臓全体の領域において、第二のＸ線断層画像を再構成する。これにより、拡張期のタイミングにおける第二のＸ線断層画像と、収縮期のタイミングにおける第二のＸ線断層画像とが得られる。

以上説明した本例によれば、ＥＫＧ信号を利用しなくても、作成されるＸ線断層画像の数を抑制しつつ、心臓の動きが停止したタイミング又は動きが少ないタイミングにおけるＸ線断層画像を得ることができる。

次に、実施形態の変形例について説明する。変形例では、情報作成部７４は、局所領域画像ごとにモーション・プロファイルを作成してもよい。詳細に説明する。時間シフトのない画像Ｉｔ０における局所領域画像Ｉｄｔ０の各々と、時間的に前に時間シフトした画像Ｉ（ｔ０−ｔｓ）における局所領域画像Ｉｄ（ｔ０−ｔｓ）の各々との間で、対応する画素ごとに差分を取って算出された差分値の絶対値の局所領域画像内における総和を、第三の総和とする。すなわち、第三の総和は、局所領域画像の各々において得られる差分値の絶対値の総和である。また、時間シフトのない画像Ｉｔ０における局所領域画像Ｉｄｔ０の各々と、時間的に後に時間シフトした画像（ｔ０＋ｔｓ）における局所領域画像Ｉｄ（ｔ０＋ｔｓ）の各々との間で、対応する画素ごとに差分を取って算出された差分値の絶対値の局所領域画像内における総和を、第四の総和とする。すなわち、第四の総和も、局所領域画像の各々において得られる差分値の絶対値の総和である。

移動情報取得部７３は、前記ステップＳ２２において、第一の総和と第二の総和に代えて、第三の総和と第四の総和とを用いた特徴量を上述の差異として算出する。例えば、移動情報取得部７３は、対応する局所領域画像同士における第三の総和と第四の総和とを合算した総差分値を前記差異として算出してもよい。ここでの総差分値は、局所領域画像ごとに得られる。また、移動情報取得部７３は、対応する局所領域画像同士における第三の総和と第四の総和との平均値を前記差異として算出してもよい。ここでの平均値も、局所領域画像ごとに得られる。なお、ここでの総差分値及び平均値も、上記実施形態と同様に、複数のスライス位置の各々について算出される。

情報作成部７４は、第三の総和と第四の総和とを用いて算出された特徴量に基づいてモーション・プロファイルを作成することにより、局所領域画像ごとのモーション・プロファイルを作成する。

局所領域画像ごとのモーション・プロファイルが作成される場合、前記ステップＳ３においては、特定部７５は、局所領域画像ごとに、モーション・プロファイルに基づいて、心臓の動きが停止しているか又は心臓の動きが予め定められた量よりも少ないタイミングを特定する。そして、前記ステップＳ４においては、第二の再構成部７６は、局所領域画像に対応する部分ごとに、前記タイミングにおける部分的な第二のＸ線断層画像を再構成した後、この部分的な第二のＸ線断層画像からなる一枚の第二のＸ線断層画像を所要のスライス位置について作成する。ちなみに、部分的な第二のＸ線断層画像も、一つのタイミングにおいて、複数のスライス位置について得られる。

このように局所領域画像ごとにモーション・プロファイルが作成される場合、特定部７５は、心臓の動きが検出された局所領域画像Ｉｄｍを特定してもよい。図１４において、ドットで示された領域は、心臓の動きが検出された局所領域画像Ｉｄｍを示している。ちなみに、この図１４において、符号Ｃは、心臓の輪郭を示している。

特定部７５は、モーション・プロファイルに基づいて、心臓の動きを検出する。特定部７５は、例えばモーション・プロファイルにおいて、インデックス値が所定の閾値Ｉｔｈよりも大きい場合、心臓が動いているとする。

特定部７５は、モーション・プロファイルの波形が周期的である場合にのみ、インデックス値が所定の閾値Ｉｔｈよりも大きい場合に心臓の動きとしてもよい。複数の異なる時間において心臓の動きを検出し、各々の時間において、局所領域画像Ｉｄｍの領域を特定してもよい。

特定部７５は、心臓の動きが検出された局所領域画像Ｉｄｍの領域を、心臓の領域として特定し、この心臓の領域の大きさに基づいて、モーション・プロファイルにおいて特定された前記タイミングが拡張期であるのか縮小期であるのかを特定してもよい。

なお、このように心臓の領域が特定される場合、上述の実施形態において、拡張期及び縮小期を特定するために用いられる空気の領域が、前記心臓の領域内において特定されてもよい。

表示制御部７７は、特に図示しないが、心臓の動きが検出されたことを示す画像Ｉｃを表示装置６２に表示させてもよい。表示制御部７７は、例えば第一のＸ線断層画像Ｉ１に画像Ｉｃを表示させてもよい。画像Ｉｃは、例えば背景の白黒画像が透過するカラー画像である。画像Ｉｃは、例えば情報作成部７４によって心臓の動きが検出された局所領域画像と第一のＸ線断層画像Ｉ１において対応する部分に表示される。

表示制御部７７は、複数の局所領域画像におけるモーション・プロファイルの波形の位相の違いに基づいて、図１５に示すように、心臓の動きの時間差を示す画像Ｉｄｔを表示させてもよい。表示制御部７７は、例えば表示装置６２に表示された第二のＸ線断層画像Ｉ２に、画像Ｉｄｔを表示させる。

表示制御部７７は、画像Ｉｄｔとして、第一の画像Ｉｄｔ１、第二の画像Ｉｄｔ２及び第三の画像Ｉｄｔ３を表示させる。第一の画像Ｉｄｔ１は、心臓の動きが一時的に停止した状態から動き出すタイミングが、第二の画像Ｉｄｔ２よりも遅い領域を示す。また、第三の画像Ｉｄｔ３は、心臓の動きが一時的に停止した状態から動き出すタイミングが、第二の画像Ｉｄｔ２よりも早い領域を示す。

第一の画像Ｉｄｔ１は、例えば図１６に示す第一のモーション・プロファイルＭＰ１を有する局所領域画像と第二のＸ線断層画像Ｉ２において対応する部分に表示される。第二の画像Ｉｄｔ２は、例えば図１６に示す第二のモーション・プロファイルＭＰ２を有する局所領域画像と第二のＸ線断層画像Ｉ２において対応する部分に表示される。第三の画像Ｉｄｔ３は、例えば図１６に示す第三のモーション・プロファイルＭＰ３を有する局所領域画像と第二のＸ線断層画像Ｉ２において対応する部分に表示される。

第一のモーション・プロファイルＭＰ１は、第二のモーション・プロファイルＭＰ２よりも位相が遅れた波形になっている。また、第三のモーション・プロファイルＭＰ３は、第二のモーション・プロファイルＭＰ２よりも位相が進んだ波形になっている。

第一の画像Ｉｄｔ１、第二の画像Ｉｄｔ２及び第三の画像Ｉｄｔ３は、互いに異なる表示形態で表示される。図１５では、第一の画像Ｉｄｔ１及び第二の画像Ｉｄｔ３は互いに異なる方向の斜線、第二の画像Ｉｄｔ２はドットで示されているが、第一の画像Ｉｄｔ１、第二の画像Ｉｄｔ２及び第三の画像Ｉｄｔ３は、例えば背景の白黒画像（第二のＸ線断層画像Ｉ２）が透過する互いに異なる色のカラー画像であってもよい。

以上、本発明を前記実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、上記実施形態においては、マルチタイム画像群として、三つの画像を作成する例を説明したが、マルチタイム画像群は、少なくとも二つの画像によって構成されていればよい。

また、上記実施形態において説明した特定部７５による前記タイミングの特定手法は一例であり、上述の手法に限られるものではない。

また、また、上記実施形態において説明した重み関数は一例であり、上述のものに限られるものではない。例えば、重み関数は、図１７に示す重み関数Ｗ１であってもよいし、図１８に示す重み関数Ｗ２であってもよい。

また、本実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置であるが、発明は、Ｘ線以外の放射線、例えばガンマ線（ｇａｍｍａ ｒａｙ）を用いる断層撮影装置にも適用可能である。

また、コンピュータを上記Ｘ線ＣＴ装置における制御や処理を行う各手段として機能させるためのプログラムやこれを記録した記録媒体もまた、発明の実施形態の一例である。

１ Ｘ線ＣＴ装置
７２ 第一の再構成部
７３ 移動情報取得部
７４ 情報作成部
７５ 特定部
７６ 第二の再構成部
７７ 表示制御部

Claims (17)

1. 被検体における体軸方向の所要の範囲を放射線でスキャンすることによって得られたデータであって、前記被検体における一心周期内に得られたデータに基づいて、前記被検体における所要のスライス位置についての時間的に異なる複数の第一の放射線断層画像を再構成する第一の再構成部であって、前記複数の第一の放射線断層画像の時間間隔は、前記データを収集するデータ収集系に含まれるマルチスライス検出器における列幅によって決定される時間間隔である第一の再構成部と、
   前記複数の第一の放射線断層画像に基づいて、前記所要の範囲における被検体の部位の移動に関する情報を取得する移動情報取得部と、
   該移動情報取得部で取得された前記移動に関する情報の時間変化を示す時間変化情報を作成する情報作成部と、
   前記時間変化情報に基づいて、前記被検体の部位の動きが停止しているか又は前記動きが予め定められた量よりも少ないタイミングを特定する特定部と、
   前記タイミングにおける前記被検体の第二の放射線断層画像を前記データに基づいて再構成する第二の再構成部と、
   を備えることを特徴とする放射線断層撮影装置。
2. 前記被検体の部位は、心臓であることを特徴とする請求項１に記載の放射線断層撮影装置。
3. 前記第二の再構成部は、前記特定部によって特定された前記タイミングにおいて得られたデータに基づいて、前記タイミングにおける前記被検体の第二の放射線断層画像を、複数のスライス位置について再構成することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線断層撮影装置。
4. 前記スキャンとしてヘリカルスキャンを行って前記被検体における体軸方向の所要の範囲のデータを収集するよう、前記マルチスライス検出器を含む前記データ収集系を制御する制御部を備え、
   前記第一の再構成部は、前記マルチスライス検出器によって収集されたデータであって、時間的に異なる複数の範囲のデータの各々に基づいて、前記所要のスライス位置において、前記時間的に異なる複数の第一の放射線断層画像の各々を再構成する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
5. 前記第一の再構成部は、前記所要の範囲において収集されたデータに、前記被検体における体軸方向の位置に応じた重み付けをして得られるデータを用いて、前記所要のスライス位置についての時間的に異なる複数の放射線断層画像を再構成するものである
   ことを特徴とする請求項４に記載の放射線断層撮影装置。
6. 前記移動情報取得部は、前記複数の第一の放射線断層画像の差異を、前記移動に関する情報として算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
7. 前記移動情報取得部は、前記複数の第一の放射線断層画像において、前記被検体における位置が同じ画素におけるデータの差分値を算出して、前記第一の放射線断層画像の全体における前記移動に関する情報を取得することを特徴とする請求項６に記載の放射線断層撮影装置。
8. 前記移動情報取得部は、前記複数の第一の放射線断層画像をそれぞれ複数の局所領域画像に細分化し、前記被検体における位置が同じで時間が異なる複数の局所領域画像の組合せごとに、該組合せの局所領域画像同士における差分値を算出して、前記複数の局所領域画像の各々における前記移動に関する情報を取得することを特徴とする請求項６に記載の放射線断層撮影装置。
9. 前記移動情報取得部は、前記複数の局所領域画像の各々における前記移動に関する情報に基づいて、前記第一の放射線断層画像の全体における前記移動に関する情報を取得し、
   前記情報作成部は、前記第一の放射線断層画像の全体における前記移動に関する情報に基づいて、前記第一の放射線断層画像の全体における前記時間変化情報を作成する
   ことを特徴とする請求項８に記載の放射線断層撮影装置。
10. 前記情報作成部は、前記複数の局所領域画像の各々において取得された前記移動に関する情報に基づいて、前記複数の局所領域画像の各々における前記時間変化情報を作成し、
    前記特定部は、前記複数の局所領域画像の各々について、前記タイミングを特定し、
    前記第二の再構成部は、前記局所領域画像に対応する部分ごとに、前記タイミングにおける部分的な第二のＸ線断層画像を再構成して、所要のスライス位置における一枚の前記第二のＸ線断層画像を再構成する
    ことを特徴とする請求項８に記載の放射線断層撮影装置。
11. 前記被検体の部位は心臓であり、
    前記特定部は、前記複数の局所領域画像のうち、前記移動情報取得部によって取得された移動に関する情報に基づいて前記心臓の動きが検出された局所領域画像の領域を心臓の領域として特定し、該心臓の領域の大きさに基づいて、前記タイミングが心臓の拡張期であるか収縮期であるかを特定することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
12. 前記複数の局所領域画像の各々において取得された前記移動に関する情報に基づいて、前記複数の局所領域画像の各々における前記被検体の部位の動きの時間差を示す画像を表示させる表示制御部を備えることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
13. 前記情報作成部によって作成された前記情報が表示される表示部を備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
14. 前記第一の再構成部は、前記所要の範囲における複数のスライス位置の各々について時間的に異なる複数の前記第一の放射線断層画像を再構成し、
    前記移動情報取得部は、前記複数のスライス位置の各々について、前記移動に関する情報を取得し、
    前記情報作成部は、前記複数のスライス位置の各々における前記移動に関する情報を含む前記時間変化情報を作成する
    ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
15. 前記特定部は、前記タイミングとして複数のタイミングを特定し、
    前記第二の再構成部は、前記複数のタイミングの各々において、複数の互いに異なるスライス位置についての第二の放射線断層画像を再構成する
    ことを特徴とする請求項１４に記載の放射線断層撮影装置。
16. 被検体における体軸方向の所要の範囲を放射線でスキャンすることによって得られたデータであって、前記被検体における一心周期内に得られたデータに基づいて、前記被検体における所要のスライス位置についての時間的に異なる複数の第一の放射線断層画像を再構成する第一の再構成機能であって、前記複数の第一の放射線断層画像の時間間隔は、前記データを収集するデータ収集系に含まれるマルチスライス検出器における列幅によって決定される時間間隔である第一の再構成機能と、
    前記複数の第一の放射線断層画像に基づいて、前記所要の範囲における被検体の部位の移動に関する情報を取得する移動情報取得機能と、
    該移動情報取得機能によって取得された前記移動に関する情報の時間変化を示す時間変化情報を作成する情報作成機能と、
    前記時間変化情報に基づいて、前記被検体の部位の動きが停止しているか又は前記動きが予め定められた量よりも少ないタイミングを特定する特定機能と、
    前記タイミングにおける前記被検体の第二の放射線断層画像を前記データに基づいて再構成する第二の再構成機能と、
    をプログラムによって実行するプロセッサーを備えることを特徴とする放射線断層撮影装置。
17. 被検体における体軸方向の所要の範囲を放射線でスキャンすることによって得られたデータであって、前記被検体における一心周期内に得られたデータに基づいて、前記被検体における所要のスライス位置についての時間的に異なる複数の第一の放射線断層画像を再構成する第一の再構成機能であって、前記複数の第一の放射線断層画像の時間間隔は、前記データを収集するデータ収集系に含まれるマルチスライス検出器における列幅によって決定される時間間隔である第一の再構成機能と、
    前記複数の第一の放射線断層画像に基づいて、前記所要の範囲における被検体の部位の移動に関する情報を取得する移動情報取得機能と、
    該移動情報取得機能によって取得された前記移動に関する情報の時間変化を示す時間変化情報を作成する情報作成機能と、
    前記時間変化情報に基づいて、前記被検体の部位の動きが停止しているか又は前記動きが予め定められた量よりも少ないタイミングを特定する特定機能と、
    前記タイミングにおける前記被検体の第二の放射線断層画像を前記データに基づいて再構成する第二の再構成機能と、
    をプロセッサーに実行させることを特徴とする放射線断層撮影装置の制御プログラム。