JP2009089760A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘリカルシャトルスキャンにおいて、画質の低下及び無駄被曝が低減した断層像の撮影ができるＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線ＣＴ装置（１００）は、Ｘ線を発生するＸ線発生器（２１）とこのＸ線発生器から被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出（２４）部とを備えたガントリ回転部（１５）と、被検体を載置するクレードル（１２）と、ガントリ回転部とクレードルとを相対的に往復移動させるヘリカルシャトルスキャンを行うガントリ制御部（２９）と、被検体の体軸方向の所定範囲のヘリカルシャトルスキャンのスキャン条件を設定するスキャン条件設定部（３５）と、ヘリカルシャトルスキャンにより得られるＸ線投影データ収集を行うＸ線投影データ収集部と（５）、スキャン条件通りのスキャンを実施するための制御を行うスキャン制御部（３６）と、Ｘ線投影データに基づいて画像再構成処理を行う画像再構成部（３４）と、を備える。
【選択図】図１１

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ（computed
tomography）装置におけるヘリカルシャトルスキャンの技術に関する。

特許文献１に開示されるように、ヘリカルシャトルスキャンはＸ線発生器とＸ線検出器とを回転させながらクレードルとを被検体の体軸方向であるｚ方向に相対的に往復運動させる撮影方法である。図１４はヘリカルシャトルスキャンにおけるスキャン時間とクレードルの速度の関係、及びスキャン時間とガントリ回転部とクレードルとの相対位置の関係を示した図である。図１４は、被検体の体軸方向の所定の撮影範囲であるz0とz1の間を、z0、z1において停止前に減速し、停止後に加速し、及び中間区間を一定速度にして往復運動する例が示されている。
特開２００６−３２０５２３号公報

しかしながら、上記のヘリカルシャトルスキャンにおいては、その装置のクレードルの特性の違い、被検体の重量の違い又はクレードルの速度変動などにより、ヘリカルシャトルスキャンが図１４に示されるように理想的に実施されず、理想に基づくスキャン計画に対し、位置ずれや時間ずれが発生して計画通りのＸ線投影データ収集を行うことができない場合があり、画質低下の原因となっていた。また、特に、スキャン計画としてトータルの撮影時間を設定した場合、ヘリカルシャトルスキャンが、被検体の体軸方向の所定の撮影範囲の途中で終了してしまうことがあり、無駄被曝の原因となっていた。
そこで、本発明の目的は、ヘリカルシャトルスキャンにおいて、画質の低下及び無駄被曝が低減した断層像の撮影ができるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

第１の観点のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線を発生するＸ線発生器とこのＸ線発生器から被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部とを備えたガントリ回転部と、被検体を載置する寝台と、ガントリ回転部と寝台とを相対的に往復移動させるヘリカルシャトルスキャンを行うガントリ制御部と、ヘリカルシャトルスキャンの片道回数又は往復回数を設定するとともに、被検体のｚ方向座標範囲を設定する撮影条件設定部と、撮影条件設定部で定められたヘリカルシャトルスキャンのＸ線データ収集を行うＸ線データ収集部と、Ｘ線データ収集部で収集されたＸ線投影データに基づいて画像再構成処理を行う画像再構成部と、を備える。
この構成により、ヘリカルシャトルスキャンの１往復分又は片道方向の１パス分が１つのＸ線データ収集の単位となる。定められた撮影条件に基いて、各ビューごともしくは一定間隔ごとのビューのＸ線投影データに、撮影テーブル又はクレードルと走査ガントリのＸ線データ収集系の相対的ｚ方向座標位置の情報を測定又は予測して付けながらＸ線データ収集を行い、収集されたヘリカルシャトルスキャンのＸ線投影データをＸ線投影データに対応したｚ方向座標位置を考慮して、ヘリカルシャトルスキャンの断層像の画像再構成が行われる。

第２の観点のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線を発生するＸ線発生器とこのＸ線発生器から被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部とを備えたガントリ回転部と、被検体を載置する寝台と、ガントリ回転部と寝台とを相対的に往復移動させるヘリカルシャトルスキャンを行うガントリ制御部と、ヘリカルシャトルスキャンの撮影時間を設定するとともに、被検体のｚ方向座標範囲を設定する撮影条件設定部と、撮影条件設定部で定められたヘリカルシャトルスキャンのＸ線データ収集を行うＸ線データ収集部と、Ｘ線データ収集部で収集されたＸ線投影データに基づいて画像再構成処理を行う画像再構成部と、を備える。
この構成により、ヘリカルシャトルスキャンの撮影時間を設定して、それに基づきヘリカルシャトルスキャンのＸ線データ収集を定めることができる。

第３の観点の撮影条件設定部は、ｚ方向座標位置の断層像に対する画質指標値を設定することができ、Ｘ線データ収集部は撮影条件設定部で設定された画質指標値になるように、ｚ方向座標位置のＸ線データ収集を行う。
ヘリカルシャトルスキャンにおいて、ガントリ回転部と寝台との相対速度が各ｚ方向座標位置にバラついてしまうことがある。このため、撮影条件設定部においてｚ方向座標位置に均一の断層像に対する画質指標値を設定できるようにしている。

第４の観点のＸ線ＣＴ装置は、撮影条件設定部で設定された画質指標値になるように、ｚ方向座標位置の撮影条件を決定する際には、あらかじめ収集された被検体のスカウト像を表示する。
この構成により、例えば、ＣＴ値の標準偏差値に代表される画質指標値を用いて、各ｚ方向座標位置の断層像が均一の画質指標値になるように、各ｚ方向座標位置の主にＸ線管電流値を調整することができる。この時には、スカウト像によりｚ方向座標位置の被検体の大きさを予測することができ、例えばｚ方向座標位置の断層像が均一の画質指標値になるように、ｚ方向座標位置のＸ線管電流値などの撮影条件を調整することができる。

第５の観点のＸ線ＣＴ装置のガントリ制御部は、ヘリカルシャトルスキャンの片道方向の所定のｚ方向範囲のＸ線データ収集後、すぐに次の片道方向の所定のｚ方向範囲のＸ線データ収集に移らせる。
この構成により、撮影条件設定時に定められたｚ方向範囲のＸ線データ収集が終了してしまえば、撮影条件設定時に予測されたＸ線データ収集時間に到達しなくても、又は撮影条件設定時に予測されたＸ線データ収集時間を超えてしまっても、撮影条件設定時に定められた次のｚ方向範囲のＸ線データ収集に移ってしまえば良い。このように、撮影条件設定時に定められたＸ線データ収集位置情報を優先してヘリカルシャトルスキャンのＸ線データ収集制御を行うことができる。

第６の観点のＸ線ＣＴ装置のガントリ制御部は、第２の観点において、ヘリカルシャトルスキャンの片道方向の所定時間のＸ線データ収集後、すぐに次の片道方向の所定時間のＸ線データ収集に移らせる。
この構成により、ヘリカルシャトルスキャンの各片道方向のパスにおけるＸ線データ収集において、撮影条件設定時に定められた時間のＸ線データ収集が終了してしまえば、撮影条件設定時に予測されたｚ方向範囲位置までＸ線データ収集が到達していなくても、また撮影条件設定時に予測されたｚ方向範囲位置をＸ線データ収集が超えてしまっていても、撮影条件設定時に定められた次のＸ線データ収集に移ってしまえば良い。このように、撮影条件設定時に定められたＸ線データ収集時間を優先してヘリカルシャトルスキャンのＸ線データ収集制御を行うことができる。

第７の観点のＸ線ＣＴ装置のガントリ制御部は、ヘリカルシャトルスキャンの片道方向の所定のＸ線データ収集後、次の片道方向のＸ線データ収集に移る前に待ち時間を設ける。
この構成により、撮影条件設定時に少し長めに設定されたＸ線データ収集予測時間を優先しつつも、撮影条件設定時に定められたｚ方向範囲のみのヘリカルシャトルスキャンＸ線データ収集制御を行うこともできる。

第８の観点のＸ線ＣＴ装置は、第７の観点において、Ｘ線発生器が待ち時間の間にＸ線を最小出力にする。
待ち時間中にＸ線を出力していると無駄被曝になるため、その待ち時間にはＸ線をゼロなどの最小出力にすることで被曝Ｘ線線量を最適化することができる。

第９の観点のＸ線ＣＴ装置のガントリ制御部は、ｚ方向座標位置の修正制御を行う。
この構成により、ヘリカルシャトルスキャンの各片道方向のパスにおけるＸ線データ収集において、修正制御を行うことで、撮影条件設定時に定められた次のｚ方向座標範囲のＸ線データ収集がより精度良いｚ方向座標位置から開始できる。

第１０の観点のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線発生器のＸ線管電流値を調整するＸ線制御部を備え、ｚ方向座標位置に基づいてＸ線制御部はＸ線管電流値を可変する。
この構成により、各ｚ方向座標位置の最適Ｘ線管電流を求めて、その各ｚ方向座標位置においてＸ線制御部は最適なＸ線管電流のＸ線を出力する。

第１１の観点のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線発生器のＸ線管電流値を調整するＸ線制御部を備え、ｚ方向座標位置の到達予想時間に基づいて、Ｘ線制御部はＸ線管電流値を可変する。
この構成により、ｚ方向座標位置のＸ線管電流値をヘリカルシャトルスキャンＸ線データ収集中に、ｚ方向座標位置の到達予想時間に合わせて各時間を確認しながら時間合わせを行いＸ線管電流値を出力することで、ヘリカルシャトルスキャンのＸ線をより正確に用いることができる。

本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、前記スキャン条件通りのヘリカルシャトルスキャンを実施するための制御を行うスキャン制御部を有することにより、スキャン計画に対する位置ずれや時間ずれの発生を防止して計画通りのＸ線投影データ収集を行うことができ、画質の低下及び無駄被曝が低減した断層像の撮影ができる。

＜Ｘ線ＣＴ装置１００の全体構成＞
図１は、本発明の実施例にかかるＸ線ＣＴ装置１００の構成ブロック図である。この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、操作者の入力を受け付けるキーボード又はマウスなどの入力装置２と、前処理、画像再構成処理、後処理など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部５とを具備している。さらに、操作コンソール１は、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。スキャン条件の入力はこの入力装置２から入力され、記憶装置７に記憶する。撮影テーブル１０は、被検体ＨＢ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。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及びｚ方向に直線移動する。

走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線制御部２２と、多列Ｘ線検出器２４と、データ収集装置（ＤＡＳ：Data Acquisition System）とを具備している。Ｘ線管２１と被検体ＨＢとの間には、コリメータ２３、ビーム形成Ｘ線フィルタ２８及びＸ線フィルタ３１が配置されている。さらに、走査ガントリ２０は、被検体ＨＢの体軸の回りに回転するＸ線管２１など有する回転部１５の回転制御を行う回転部制御部２６と、制御信号などを操作コンソール１や撮影テーブル１０とやり取りするガントリ制御部２９とを具備している。Ｘ線制御部２２はＸ線管２１へのX線管電流ｍＡを制御する。

ビーム形成Ｘ線フィルタ２８は撮影中心である回転中心に向かうＸ線を多くし、周辺部でＸ線量を少なくするフィルタである。このため、円形又は楕円形に近い被検体ＨＢの体表面の被曝を少なくできるようになっている。

中央処理装置３は、前処理部３３、画像再構成部３４、スキャン条件設定部３５、及びスキャン制御部３６を有している。

前処理部３３は、データ収集装置２５で収集された生データに対して、チャネル間の感度不均一を補正し、またＸ線強吸収体、主に金属部による極端な信号強度の低下又は信号脱落を補正するＸ線量補正等の前処理を実行し、ビームハードニング処理を行う。

画像再構成部３４は、前処理部３３で前処理されたＸ線投影データを受け、そのＸ線投影データに基づいて画像を再構成する。Ｘ線投影データは、周波数領域に変換する高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）がなされて、それに再構成関数を乗算し、逆フーリエ変換する。つまり、実空間での再構成関数重畳処理を行う。そして、画像再構成部３４は、再構成関数を重畳処理した投影データに対して、三次元逆投影処理を行い、被検体ＨＢの体軸方向（Ｚ軸方向）ごとに断層像（ｘｙ平面）を求める。画像再構成部３４は、この断層像を記憶装置７に記憶させる。

スキャン条件設定部３５は、モニタ６に、前記被検体の体軸方向の所定範囲の前記ヘリカルシャトルスキャンのスキャン条件、例えば、クレードル１２の加速度、減速度、最高速度、等を示し、入力装置２で操作者が必要な入力を行うことによりスキャン条件を設定する。尚、このスキャン条件設定部３５については、後述する実施例において詳述する。
スキャン制御部３６は、前記スキャン条件通りのヘリカルシャトルスキャンを実施するための制御を行う。尚、このスキャン制御部３６についても、後述する実施例において詳述する。

＜Ｘ線ＣＴ装置１００の動作フローチャート＞
図２は、本実施例のＸ線ＣＴ装置１００についての動作の概要を示すフローチャートである。
ステップＰ１では、被検体ＨＢ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ＨＢ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る。そして、スカウト像収集を行う。スカウトスキャンでは、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを固定させ、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。ここでは、スカウト像は通常０度，９０度のビュー角度位置で撮影する。図２中の右側は、０度で胸部付近を撮影したスカウト像ＳＣの例である。このスカウト像ＳＣ上から断層像の撮影位置を計画できる。

ステップＰ２では、スカウト像上に撮影する断層像の位置、大きさを表示させながらスキャン条件設定を行う。スカウト像中に示した点線は、断層像画像の位置である。本実施形態のＸ線ＣＴ装置においては、ヘリカルシャトルスキャンを実施することができる。ヘリカルシャトルスキャンとは、ヘリカルスキャンと同様にガントリ回転部１５を回転させながらクレードル１２を加速・減速させて、ｚ軸の正方向又は負方向に往復移動させてＸ線投影データを収集するスキャン方法である。このステップにおいて、被検体の体軸方向の所定範囲のヘリカルシャトルスキャンのスキャン計画を立てる。尚、本実施形態においては、コンベンショナルスキャン、ヘリカルスキャンなどの複数のスキャンを行ってもよい。コンベンショナルスキャンとは、クレードル１２をｚ軸方向に所定の間隔で移動するごとにＸ線管２１及び多列Ｘ線検出器２４を回転させてＸ線投影データを取得するスキャン方法である。ヘリカルスキャンとは、ガントリ回転部１５が回転しながらクレードル１２を一定速度で移動させ、Ｘ線投影データを収集するスキャン方法である。
断層像のスキャン条件設定においては、Ｘ線制御部２２の自動露出機構を用いることにより、被検体ＨＢの被曝を最適化することもできる。

ステップＰ３ないしステップＰ９では、断層像撮影を行う。ステップＰ３において、Ｘ線投影データ収集を行う。ここでヘリカルシャト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ＨＢ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。そして、ビュー角度ｖｉｅｗと、検出器列番号ｊと、チャネル番号ｉとで表わすＸ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）（ｊ＝１〜ＲＯＷ，ｉ＝１〜ＣＨ）にｚ軸座標の位置情報Ｚｔａｂｌｅ（ｖｉｅｗ）を付加させる。ｚ軸座標の位置情報は、撮影テーブル１０のエンコーダでｚ方向座標の位置を測定し、その測定データをデータ収集装置２５に転送し、Ｘ線投影データの各ビューまたは数ビューおき等、所定の間隔にて付与することができる。尚、このｚ軸座標の位置情報は上記のようにＸ線投影データ（Ｘ線検出器データ）に付加させても良いが、また別ファイルとしてＸ線投影データと関連付けて用いても良い。

ステップＰ４では、Ｘ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して前処理を行い、Ｘ線投影データに変換する。具体的には、オフセット補正を行い、対数変換を行い、Ｘ線線量補正を行い、そして感度補正を行う。
ステップＰ５では、前処理部３３がビームハードニング補正を行う。ここでは、前処理したＸ線投影データＤ１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、ビームハードニング補正を行う。この時、検出器のｊ列ごとに独立したビームハードニング補正を行うことができるため、スキャン条件で各ガントリ回転部１５の管電圧が異なっていれば、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。本実施例では、被検体ＨＢのプロファイル面積、楕円率などに応じて、ビームハードニング補正の処理を変更する。

ステップＰ６において、画像再構成部３４はｚフィルタ重畳処理を行う。ここでは、ビームハードニング補正したＸ線投影データＤ１１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、ｚ軸方向（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、各ビュー角度における前処理後、ビームハードニング補正した投影データＤ１１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対し、例えば列方向フィルタサイズが例えば５列のフィルタをかける。

ステップＰ７において、画像再構成部３４は再構成関数重畳処理を行う。すなわち、Ｘ線投影データを周波数領域に変換するフーリエ変換（Fourier Transform）を行い、再構成関数を掛け、逆フーリエ変換する。
ステップＰ８において、画像再構成部３４は三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Ｘ線投影データＤ３（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、三次元逆投影処理を行い、逆投影データＤ３（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。画像再構成する画像は、ｚ軸座標の位置情報に基づく、ｚ軸に垂直な面である。以下の再構成領域はｘｙ平面に平行なものとする。

ステップＰ９において、画像再構成部３４は後処理を行う。逆投影データＤ３（ｘ，ｙ，ｚ）に対して画像フィルタ重畳、画像空間ｚフィルタ、ＣＴ値変換などの後処理を行い、断層像を得る。
ステップＰ１０において、モニタ６は画像再構成した断層像を表示する。断層像の例として、図２の右側に断層像ＴＭを示す。

以下、実施例を用いて、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のスキャン制御について説明する。

＜位置優先制御でのヘリカルシャトルスキャン＞
本実施例においては、ヘリカルシャトルスキャンのＸ線投影データ収集を行う際に、スキャン位置を優先してのクレードル１２の動作制御を行う場合について説明する。図３はスキャン時間ｔに対するスキャン速度、ｚ座標位置、及び用いるＸ線管電流の変化を示す図である。図４は本実施例に係るフローチャートである。。

図４のステップＨ１において、操作者はスカウト像撮影を行う。
ステップＨ２において、操作者はスキャン条件設定部３５用のモニタ６において、Ｘ線投影データ収集のパス回数Ｐａｓｓ（ここで、パスとは、片道スキャンからなるスキャン単位を意味する）、ｚ方向のスキャン範囲Ｒａｎｇｅを入力する。スキャン条件設定部３５は、この時のスキャン時間Ｔを求めて表示する。また、スキャン条件設定部３５は片道方向のデータ収集パスの加速度Ａｃｃｅｌ、減速度Ｄｅｃｅｌ、最高速度ＭａｘＳｐｅｅｄなどを必要に応じて選択、変更もできる。

例えば、モニタ６に図５（ａ）に示すようなにスカウト像ＳＣを表示しておき、図５（ｂ）に示すようにスキャン条件設定画面にｚ方向のスキャン範囲“Ｒａｎｇｅ”［ｚ０，ｚ１］、パス回数“Ｐａｓｓ”［Ｎ］、ヘリカルピッチ“Ｈ−ｐｉｔｃｈ”を入力可能な状態にする。スキャン条件設定部３５は、あらかじめ定めたクレードル１２の加速度“Ａｃｃｅｌ”［ａ］（ｍｍ／ｓ２）、減速度“Ｄｅｃｅｌ”［−ａ］（ｍｍ／ｓ２）、クレードル１２の最大速度“ＭａｘＳｐｅｅｄ”［ｖ１］（ｍｍ／ｓ）より、図３に示す１パスの予測時間ｔ、加速時間ｔ１、一定速度時間ｔ２−ｔ１を求めることができる。また、スキャン時間Ｔは以下の（数式１）により求めることができる。
．．．（数式１）
このように、スキャン時間Ｔはクレードル１２の加速度ａ、減速度−ａ、クレードル１２の最大速度ｖ１、ｚ方向スキャン範囲［ｚ０，ｚ１］及びパス回数Ｎで定まり、スキャン条件設定画面に表示する。

ステップＨ３において、データ収集部５はＸ線投影データを収集する。Ｘ線投影データには、ビューごと、数ビューごとに、移動するクレードル１２のｚ方向座標位置データを付けることができる。又は、データ収集部５は位置データファイルを別ファイルで保存してもよい。

ステップＨ４において、画像再構成部３４は収集したＸ線投影データを画像再構成する。画像再構成部３４はＸ線投影データ及びｚ方向座標位置データを用いて、クレードル１２の加速領域、一定速度領域及び減速領域をそれぞれ三次元画像再構成処理することでｚ方向に連続した断層像を画像再構成する。

ヘリカルシャトルスキャンの三次元画像再構成処理では、加減速時は各時刻によりＸ線投影データ収集系の１回転により進むヘリカルピッチ量が変化するが、Ｘ線管２１のＸ線焦点からのＸ線ビームにより、画像再構成平面の各画素に対応する多列Ｘ線検出器２４のＸ線検出器チャネルデータ、又は画像再構成平面の各画素に対応する点の近傍のＸ線検出器チャネルデータを加重加算処理して画像再構成平面の各画素に三次元逆投影処理を行う。

また、ヘリカルシャトルスキャンの三次元逆投影処理では一定速度領域において、画像再構成平面とＸ線焦点の距離とが一定速度で変化するが、ヘリカルシャトルスキャンの特徴である加速領域及び減速領域において、画像再構成平面とＸ線焦点の距離とが変化する。

ステップＨ５において、モニタ６は断層像を表示する。
ステップＨ６において、ガントリ制御部２９は指定したｚ方向の範囲のＸ線投影データ収集を行ったかを判断し、ＹＥＳであればステップＨ７へ行き、ＮＯであればステップＨ３へ戻る。例えば、図３に示すように、最初の往路であるｚ方向の範囲［ｚ０，ｚ１］のＸ線投影データ収集が終了した時間が、予測時間ｔよりもΔｔａだけ短い時間ｔ３＝ｔ−Δｔａで終了した場合であっても、ステップＨ７に進む。

なお、このΔｔａ時間は予想時間ｔよりも短くなる場合もあれば、長くなる場合もある。これはクレードル１２に載せる被検体の重量、クレードル１２のｚ方向座標位置、又はクレードル１２の個々の特性により変動する。いずれの場合においても、ガントリ制御部２９はスキャン条件設定時に指定したｚ方向の範囲［ｚ０，ｚ１］のＸ線投影データを収集した時点で、方向を反転して次の片道方向のＸ線投影データ収集に移る。すなわちガントリ制御部２９は位置優先で制御する。また、Ｘ線出力Ｏｕｔｐｕｔは常にオンの状態が続くことになる。

ステップＨ７において、ガントリ制御部２９は次のＸ線投影データ収集パスがあるかを判断し、ＹＥＳであればステップＨ３へ戻り、ＮＯであればステップＨ８へ行く。この場合も、上記と同様に、復路のＸ線投影データ収集パスがあれば予測時間ｔだけ経っていなくても、待つことなくステップH３に戻り、次のＸ線投影データ収集を行う。
ステップＨ８において、モニタ６はｚ方向に連続した断層像、又は三次元画像を時系列にシネ表示を行う。例えば、モニタ６はｚ方向に連続した三次元画像をＸ線投影データ収集パス回数分の４次元画像として、一定時間おきにＭＩＰ（Maximum Intensity Projection）表示、又はボリュームレンダリング像（ＶＲ）などを用いてシネ表示を行う。

次に、Ｘ線投影データ収集範囲が各パスでずれてしまう場合について説明する。例えば、図６（ａ）ではＸ線投影データ収集範囲であるＬ１＝ｚ１−ｚ０を繰り返すと、Ｌ１をＸ線投影データ収集したつもりでも往路でΔｚだけ行き過ぎが発生している。しかし、復路においてはこのΔｚの行き過ぎが発生すると収集範囲がＬ２となり、ｚ方向のズレが累積する危険性がある。

このズレを補正する方法として、ガントリ制御部２９は片側の収集範囲を終了した時点でスキャン位置の修正を行うこともできる。例えば、ガントリ制御部２９は図６（ｂ）に示すように片道方向のＸ線投影データ収集パスの終了時に位置修正制御ＲＰを行えばよい。なお、このようにＸ線投影データ収集パスが１往復ごとにΔｚずれる場合でも、断層像はビューごと、数ビューごとに付けられるｚ方向位置情報で正確に画像再構成できる。

このようにして、ガントリ制御部２９はｚ方向位置を優先して、スキャン条件設定時に指定したｚ方向の範囲［ｚ０，ｚ１］に対して往路及び復路のパス終了時に位置合わせ制御を行うことにより、複数のパス回数においても正確に制御できる。

また、図７（ａ）に示すように、クレードル１２と相対的なガントリ回転部の移動範囲Ｌとし、回転中心におけるＸ線開口をＤとした場合に、移動範囲Ｌの両端にある範囲Ｄ／２は、使用されないＸ線被曝領域ＮｏｎＡとなる。これに対して、図７（ｂ）に示すように、停留スキャンｃＳｃａｎと呼ばれるコンベンショナルスキャンをガントリ回転部の移動範囲Ｌの両端で撮影することで、画像再構成できる範囲はＬ＋Ｄとなる。すなわち画像再構成範囲ＵｓｅＡは移動範囲Ｌの両側ある範囲Ｄ／２まで画像再構成することができ、Ｘ線利用効率が良くなる。なお、停留スキャンｃＳｃａｎであるコンベンショナルスキャンは、そのスキャン位置において約１８０度から約３６０度程度を回転する。

図８は停留スキャンｃＳｃａｎを入れた位置優先制御のヘリカルシャトルスキャンのクレードル１２の移動速度ｖ（ｔ）、クレードル１２の位置ｚ（ｔ）、Ｘ線出力タイミング及びＸ線制御部２２によるＸ線管電流Ａ（ｚ（ｔ））の制御の様子を示す。このように、ヘリカルシャトルスキャンは停留スキャンｃＳｃａｎを設けた位置優先制御でスキャンすることもできる。

また、Ｘ線管電流Ａ（ｚ（ｔ））は図３の停留スキャンｃＳｃａｎしない場合の移動範囲Ｌの両端ｚ０，ｚ１において、ほとんど“０”又は“０”にできる。なお、図８の停留スキャンｃＳｃａｎを設定した場合のＸ線管電流は移動範囲Ｌの両端ｚ０，ｚ１において“０”にすることができず、Ｘ線制御部２２はＸ線管電流値ｍＡ１まで下げて停留スキャンｃＳｃａｎを行う。

以上のように、本実施例の位置優先制御でのヘリカルシャトルスキャンは片道方向のパスにおいてｚ方向の座標位置を優先してＸ線投影データ収集を行う。また、ガントリ制御部２９は移動範囲の両端で位置合わせ制御を行うことで、往復での繰り返し精度を上げることもできる。さらに、ガントリ制御部２９は移動範囲の両端において停留スキャンｃＳｃａｎを設けることで、Ｘ線をより有効に利用することもできる。

＜時間優先制御でのヘリカルシャトルスキャン＞
本実施例においては、時間優先制御でのヘリカルシャトルスキャンの動作制御を行う場合を示す。図９はスキャン時間ｔに対するスキャン速度、ｚ座標位置、及び用いるＸ線管電流の変化を示す図である。図１０は本実施例に係るフローチャートであるす。

ステップＨ２１において、操作者はスカウト像撮影を行う。
ステップＨ２２において、操作者はスキャン条件設定画面において、スキャン時間Ｔ、スキャン範囲Ｒａｎｇｅを入力する。この時のスキャン条件設定部３５は入力データよりＸ線投影データ収集のパス回数を求めて表示する。

例えば、モニタ６は，スキャン条件設定画面に図５（ａ）に示すようなスカウト像ＳＣを表示する。操作者はスカウト像を確認しながら図５（ｃ）に示すようなスキャン時間を優先して入力する画面より、スキャン時間Ｔ、ｚ方向のスキャン範囲“Ｒａｎｇｅ”［ｚ０，ｚ１］、ヘリカルピッチ“Ｈ−ｐｉｔｃｈ”を入力する。この時のスキャン条件設定部３５では、あらかじめ定めたクレードル１２の加速度“Ａｃｃｅｌ”［ａ］（ｍｍ／ｓ２）・減速度“Ｄｅｃｅｌ”［−ａ］（ｍｍ／ｓ２）、及びクレードル１２の最大速度“ＭａｘＳｐｅｅｄ”［ｖ１］（ｍｍ／ｓ）より、図９示す片道方向の１パスの予想時間ｔ、加速時間ｔ１、及び一定速度時間ｔ２−ｔ１を求めることができる。

また、スキャン時間Ｔは片道方向である１パスの予想時間ｔの倍数でないといけない。このため、スキャン条件設定部３５はパス回数が必ず整数になるように調整する。

ステップＨ２３において、データ収集部５はＸ線投影データ収集を行う。例えば、クレードル１２の速度ｖ（ｔ）は、一定の加速度ａで加速され、最大速度ｖ１まで加速し時刻ｔ１より一定速度でＸ線投影データ収集を行い、時刻ｔ２より減速度−ａで減速を行い時刻ｔ３で速度０になる。また、データ収集部５は、各ビュー、数ビューおきのスキャン位置情報を、Ｘ線投影データに付加することができる。また、データ収集部５はスキャン位置データファイルを別で保存してもよい。

この時の１パスの予想時間ｔは、スキャン条件設定部３５で求める１パスの計算時間より少し長めにしておく。予想時間ｔはクレードル１２のスキャン位置や特性の違い又は被検体の重量の違いを考慮して、必ず収まると思われるスキャン時間にしている。つまり、予想時間ｔは１パスに対してΔｔａ，Δｔｂ，Δｔｃ及びΔｔｄだけスキャン時間が余るように設定されている。よって、予想時間ｔは必ず終了する１パス時間となる。スキャン時間Ｔはパス回数をＮ回とするとＮ・ｔになり、正確な時間を求めることができる。この待ち時間Δｔａ，Δｔｂ，Δｔｃ及びΔｔｄにおいて、Ｘ線出力はオフにしておき被曝を押さえておくことが望ましい。

ステップＨ２４において、画像再構成部３４はＸ線投影データを画像再構成する。画像再構成部３４はｚ方向位置情報を付加したＸ線投影データ、又は別ファイルのｚ方向位置情報を読み込むことで、正確なスキャン位置の断層像を作成することができる。

ステップＨ２５において、モニタ６は画像再構成した断層像を表示する。
ステップＨ２６において、ガントリ制御部２９はスキャン範囲をＸ線投影データ収集したかを判断し、ＹＥＳであればステップＨ２７へ行き、ＮＯであればステップＨ２３へ戻る。

ステップＨ２７において、ガントリ制御部２９は次の片道方向のＸ線投影データ収集パスがあるかを判断し、ＹＥＳであればステップＨ２８へ行き、ＮＯであればステップＨ２９へ行く。

ステップＨ２８において、ガントリ制御部２９は予想時間ｔまで待つ。その後、ステップＨ２３へ戻る。例えば、図９に示すようにガントリ制御部２９は時間ｔ３にて、スキャン範囲のｚ１に到達しているため、テーブル移動とＸ線出力とを止めて予想時間ｔまで待つよう制御する。この待ち時間がΔｔａ，Δｔｂ，Δｔｃ及びΔｔｄとなる。

ステップＨ２９において、モニタ６はｚ方向に連続した断層像又は三次元画像を時系列にシネ表示を行う。三次元画像のシネ表示は実施例１と同様に、一定時間おきにＭＩＰ、又はボリュームレンダリング像などを用いて表示する。また、実施例１と同様に、Ｘ線投影データ収集範囲が各パスでずれる可能性があるため、ガントリ制御部２９は片側のスキャン範囲を終了した時点で位置修正制御ＲＰを行う。

このようにして、時間優先制御でのヘリカルシャトルスキャンは、Ｘ線投影データ収集のパス時間である予想時間ｔが正確になるため、経時変化をみる造影撮影などに役立てることができる。

実施例２は実施例１と同様に、約１８０度から約３６０度回転によるコンベンショナルスキャンである停留スキャンｃＳｃａｎを図１１のように設定することもできる。この場合も、待ち時間Δｔａ，Δｔｂ，Δｔｃ及びΔｔｄにおいてＸ線出力をオフにすることが可能となる。よって、時間優先制御でのヘリカルシャトルスキャンは片道方向のＸ線投影データ収集パスの両端において停留スキャンｃＳｃａｎを設けることで、断層像の画像再構成のできるｚ方向の範囲を両端方向に広げて、Ｘ線をより有効に利用することができる。

＜Ｘ線自動露出制御の利用＞
本実施例は、実施例１又は実施例２において、スキャン条件設定時に画質指標値を設定したＸ線自動露出制御を行う例について説明する。まず、実施例１の位置優先制御でＸ線自動露出制御を行った場合を説明する。

図１２は位置優先制御のヘリカルシャトルスキャンで、さらに停留スキャンｃＳｃａｎを設けた場合においてＸ線自動露出制御をする様子を示した図である。なお、図中の記号のｚ（ｔ）は各時刻（時間）におけるクレードル１２の位置を示し、ｖ（ｔ）は移動速度を示し、ｍＡ（ｚ）はＸ線出力のオン，オフ時のＸ線管電流を示す。

操作者はＸ線自動露出制御を行う場合に、実施例１のステップＨ２のスキャン条件設定画面において画質指標値を追加する。この場合、操作者はスキャン条件設定画面において、Ｘ線投影データ収集パス回数、スキャン範囲及び画質指標値を入力する。また、スキャン条件設定部３５はスカウト像のＸ線投影データ又はスカウト像ＳＣのｚ方向座標位置のＸ線プロファイルより幾何学的特徴量を求め、設定した画質指標値になるように最適なＸ線管電流を求めて設定し、数値表示又はグラフ表示を行う。また、スキャン条件設定部３５はこの時の時間も求めて表示する。

幾何学的特徴量は投影データプロファイル面積又は楕円率などを用いる。Ｘ線管電流値の設定は、ヘリカルシャトルスキャンの各ｚ方向座標位置のＸ線管電流値をｍＡ（ｚ）とすると、ｚ方向位置のヘリカルピッチＨＰ（ｚ）を考慮して、以下の（数式２）が一定ｃｏｎｓｔになるようにｚ方向位置のＸ線管電流値ｍＡ（ｚ）を設定する。
．．．（数式２）

特にヘリカルシャトルスキャンの加速領域及び減速領域においては、各ｚ方向座標位置のヘリカルピッチＨＰ（ｚ）が連続的に変化するので、このＸ線管電流値ｍＡ（ｚ）の制御が重要である。

また、ヘリカルピッチＨＰ（ｚ）が１よりも小さい領域は、１回転以上のＸ線投影データを用いて三次元画像再構成を行うことになる。このため、このオーバースキャン領域はＳ／Ｎが改善することとなるため、三次元画像再構成処理がｒ回転分のＸ線投影データを使用する場合において、（数式２）にさらにオーバースキャン分の考慮を加える必要がある。このオーバースキャン分の考慮の例としては（数式３）を一定ｃｏｎｓｔにすることが考えられる。
．．．（数式３）
ここで、付加されたｚ方向座標と、Ｘ線管電流が設定されたｚ方向座標位置との位置合わせを行うことで、設定したＸ線管電流値のＸ線を正確に照射することができる。

上述においては、実施例１のヘリカルシャトルスキャンにＸ線自動露出制御を追加したが、Ｘ線自動露出制御は実施例２の時間優先制御でのヘリカルシャトルスキャンにおいても同様に追加することができる。図１５は時間優先制御のヘリカルシャトルスキャンで、さらに停留スキャンｃＳｃａｎを設けた場合においてＸ線自動露出制御をする様子を示した図である。

この場合のスキャン条件設定部３５はＸ線管電流値の制御をｚ方向位置でなく時刻（時間）におけるＸ線管電流値ｍＡ（ｔ）を設定する。Ｘ線制御部２２は時間優先制御にＸ線自動露出制御を追加することで、ヘリカルシャトルスキャンの各時刻の最適なＸ線制御をすることができる。ｚ方向位置におけるＸ線管電流値ｍＡ（ｔ）を求める方法は、上記のＸ線管電流値ｍＡ（ｚ）を各時刻におけるＸ線管電流値ｍＡ（ｔ）に変更して求めることができる。

＜広いスキャン範囲での制御＞
ガントリ制御部２９は実施例１又は実施例２においてパス終了ごとに位置修正制御ＲＰを行っているが、スキャン範囲が広いとズレが発生することがある。このため、ガントリ制御部２９はスキャン範囲を任意の数に分割し、それぞれのスキャン位置において修正することで、広い範囲のヘリカルシャトルスキャンにおいても位置ズレ及び時間ズレのない断層像を得ることができる。

例えば、位置優先制御のヘリカルシャトルスキャンにおいてガントリ制御部２９は片道方向のスキャン範囲をＭ分割（Ｍは自然数）し、分割したｚ方向位置ごとに位置合わせを行うことで、Ｘ線自動露出制御を行った場合においてもＸ線管電流値との位置ズレを防ぐことができる。これにより、ｚ方向位置の断層像が最適なＸ線管電流値でスキャンすることで、画質指標値であるノイズ指標値に合った断層像を作成し、ｚ方向に均一な画質を得ることができる。

また、ガントリ制御部２９は位置ずれが発生して予想時間より遅れている場合に、撮影テーブルの速度を加速し次のチェックポイントで合致するよう調節する。同様に、早く到達している場合に、ガントリ制御部２９は撮影テーブルの速度を減速することで調整する

次に、時間優先制御のヘリカルシャトルスキャンにおいてガントリ制御部２９は片道方向の予測時間ｔをＭ分割（Ｍは自然数）し、分割した時間ごとに位置合わせを行うことで、Ｘ線管電流値との位置ずれを防ぐことができる。分割した予側時間において位置ずれが発生している場合は、上記と同様に撮影テーブルを加速及び減速することで調整する。

以上の実施例においてのＸ線ＣＴ装置１００は、クレードル１２の動作を代表して述べたが、撮影テーブル１０が動く場合においても同様に処理することができる。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
上記実施形態は、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。また、上記実施形態は、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、上記実施形態では、多列Ｘ線検出器について説明しているが、フラットパネルＸ線検出器、１列のＸ線検出器であってもよい。なお、本実施例においては、撮影テーブル１０のクレードル１２をｚ方向に動かすことにより、ヘリカルシャトルスキャンを実現している。しかし、走査ガントリ２０又は走査ガントリ２０内の回転部１５をクレードル１２に対して動かすことによっても、相対的に同様な効果を得ることができる。
また、三次元再構成法については、従来公知のフェルドカンプ法による三次元画像再構成法、或いは他の方法でもよく、二次元画像再構成法でもよい。

本発明の一実施例にかかるＸ線ＣＴ装置１００を示すブロック図である。 本実施例のＸ線ＣＴ装置１００についての動作の概要を示すフローチャートである。 位置優先制御でのヘリカルシャトルスキャンにおけるスキャン時間に対するクレードルの速度、位置、Ｘ線出力及びＸ線管電流を示した図である。 位置優先制御でのヘリカルシャトルスキャンにおけるフローチャートである。 （ａ）は、スキャン条件設定画面に示すスカウト像を示す図である。 （ｂ）は、位置優先制御でのヘリカルシャトルスキャンにおけるスキャン条件設定入力画面を示す図である。 （ｃ）は、時間優先制御でのヘリカルシャトルスキャンにおけるスキャン条件設定入力画面を示す図である。 （ａ）は、スキャン範囲のズレが発生している様子を示す図である。 （ｂ）は、位置修正制御をする場合のスキャン範囲の様子を示す図である。 （ａ）は、Ｘ線被曝領域と画像再構成範囲とを示す図である。 （ｂ）は、停留スキャンを用いた場合の画像再構成範囲を示す図である。 位置優先制御でのヘリカルシャトルスキャンに停留スキャンを追加した場合のスキャン時間に対するクレードルの速度、位置、Ｘ線出力、Ｘ線管電流の制御を示した図である。 時間優先制御でのヘリカルシャトルスキャンにおけるスキャン時間に対するクレードルの速度、位置、Ｘ線出力及びＸ線管電流の制御を示した図である。 時間優先制御でのヘリカルシャトルスキャンにおけるフローチャートである。 時間優先制御でのヘリカルシャトルスキャンに停留スキャンを追加した場合のスキャン時間に対するクレードルの速度、位置、Ｘ線出力及びＸ線管電流の制御を示した図である。 位置優先制御でのヘリカルシャトルスキャンに停留スキャンとＸ線自動露出制御とを追加した場合のスキャン時間に対するクレードルの速度、位置、Ｘ線出力及びＸ線管電流の制御を示した図である。 時間優先制御でのヘリカルシャトルスキャンに停留スキャンとＸ線自動露出制御とを追加した場合のスキャン時間に対するクレードルの速度、位置、Ｘ線出力及びＸ線管電流の制御を示した図である。 ヘリカルシャトルスキャンにおけるスキャン時間に対するクレードルの速度、位置の制御を示した図である。

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 （３３ … 前処理部，３４ … 画像再構成部，３５ … スキャン条件設定部）
５ … データ収集部
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線制御部
２３ … コリメータ
２４ … 多列Ｘ線検出器
２５ … データ収集装置（ＤＡＳ）
２６ … 回転制御部
２８ … ビーム形成Ｘ線フィルタ
２９ … ガントリ制御部

Claims (9)

1. Ｘ線を発生するＸ線発生器とこのＸ線発生器から被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部とを備えたガントリ回転部と、
   前記被検体を載置するクレードルと、
   前記ガントリ回転部と前記クレードルとを相対的に往復移動させるヘリカルシャトルスキャンを行うガントリ制御部と、
   前記被検体の体軸方向の所定範囲の前記ヘリカルシャトルスキャンのスキャン条件を設定するスキャン条件設定部と、
   前記ヘリカルシャトルスキャンにより得られるＸ線投影データ収集を行うＸ線投影データ収集部と、
   前記スキャン条件通りのヘリカルシャトルスキャンを実施するための制御を行うスキャン制御部と、
   前記Ｘ線投影データ収集部で収集されたＸ線投影データに基づいて画像再構成処理を行う画像再構成部と、
   を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記スキャン条件設定部は、前記ヘリカルシャトルスキャンの片道回数又は往復回数を設定し、
   前記スキャン制御部は、前記被検体の体軸方向の所定範囲のヘリカルシャトルスキャンを、前記スキャン条件設定時に設定又は予測されるスキャン時間に関わらず、前記スキャン条件設定部において設定した片道回数又は往復回数分実施するよう制御することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記スキャン条件設定部は、前記ヘリカルシャトルスキャンのスキャン時間を設定し、
   前記スキャン制御部は、前記スキャン時間において所定の片道回数又は往復回数のヘリカルスキャンが実施されるように、前記ヘリカルシャトルスキャンが、前記被検体の体軸方向の所定範囲の一端に到達した後、移動を停止した状態の待ち時間を設け、前記待ち時間の後に、反対方向のスキャンを開始させるよう制御すること特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記待ち時間において、前記Ｘ線を最小出力にすることを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記スキャン条件設定部は、前記ヘリカルシャトルスキャンのスキャン時間を設定し、
   前記スキャン制御部は、前記スキャン条件における前記被検体の体軸方向の所定範囲に関わらず、前記ヘリカルシャトルスキャンにおいて、一方の方向への所定時間のスキャンに同期して、反対方向のスキャンを開始させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記スキャン制御部は、前記ヘリカルシャトルスキャンにおける体軸方向座標が前記スキャン条件設定時に予測又は設定された位置と異なる場合、当該体軸方向の位置を、前記スキャン条件時に予測又は設定された位置となるように修正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. 前記修正は、ヘリカルシャトルスキャンの速度又は加速度を制御することにより修正することを特徴とする請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記スキャン条件設定部は、前記被検体の体軸方向の所定範囲の各体軸方向座標位置の断層像に対する画質指標値を設定し、
   前記Ｘ線投影データ収集部は前記スキャン条件設定部で設定された画質指標値になるように、各体軸方向座標位置のＸ線投影データ収集を行うことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 前記スキャン条件設定部は、前記スキャン時間における各時刻における体軸方向座標位置の断層像に対する画質指標値を設定し、
   前記Ｘ線投影データ収集部は前記スキャン条件設定部で設定された画質指標値になるように、各時刻のＸ線投影データ収集を行うことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。