CN101653363A - X射线ct装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种X射线CT装置，促使被检体进行至少不同深度的呼吸，捕获由被检体的呼吸产生的运动，与捕获到的由被检体的呼吸产生的运动对应地控制对被检体进行扫描时的定时，将透过了被检体的X射线束通过形成为2维平面状的2维检测器进行检测，并由2维检测器进行数据收集，取得被检体的体数据。
Description
相关申请的交叉引用
本申请基于2008年8月20日提交的在先的日本专利申请No.2008-211888并要求其为优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及例如与患者等被检体的呼吸动作同步地取得被检体的断层面的图像数据的X射线CT(computed tomography)装置，特别涉及具备在被检体的体轴方向有宽度并检测从X射线源放射的角锥形X射线束的2维检测器的X射线CT装置(锥束：cone-beamCT)。
背景技术
关于X射线CT装置，具有例如扇束(单层切片)X射线CT、多层切片X射线CT以及锥束X射线CT扫描仪。X射线CT装置的扫描方式有例如螺旋扫描以及呼吸同步扫描(Prospective-Gating)。通过螺旋扫描所取得的投影数据的重建通过例如呼吸同步重建(Retrospective-Gating)而被进行。
扇束X射线CT装置的动作如下。X射线源照射扇形X射线束。多个检测器例如1000个通道接近扇形地排列成1列地形成。透过了被检体的X射线量通过多个检测器被检测出。由多个检测器检测出的X射线量通过数据收集电路进行数字转换并被收集。一边使X射线源与多个检测器在被检体的周围旋转一边在1次旋转中进行1000次的数据收集。根据所收集到的数据重建图像。
多层切片X射线CT具备放射圆锥形X射线束的X射线源以及2维检测器。2维检测器以在Z轴方向(被检体的体轴方向)上将多个M的扇束用检测列堆起N列的方式在圆筒面上排列形成多个检测元件。2维检测器的通道(channel)数为M、段(segment)数为N，设焦点-旋转中心间距离为FCD，有效视野直径为FOV。
锥束X射线CT扫描仪从X射线源向被检体的体轴方向上照射更宽的X射线束。在锥束X射线CT扫描仪中，由2维检测器检测出的来自1个方向的收集数据将成为2维投影数据。锥束X射线CT扫描仪根据来自多个方向的2维投影数据进行3维图像重建。锥束X射线CT扫描仪仅将X射线源以及2维检测器旋转1次而取得针对某种程度的体积(volume)的体素数据。
锥束X射线CT扫描仪是以使用了图像增强器(X-ray imageintensifier：以下称为I.I.)作为2维检测器的系统为主，从1980年下半年开始被进行研发。例如文献(Volume CT of anthropomorphicphantoms using a radiation therapy simulator Mihael D.Silver，Yasuo Saito等；SPIE 1651 197-211 1992)中记载了有关利用将转盘与I.I.组合而得的实验系统进行的胸部模型的扫描结果的讨论。使用了I.I.的锥束X射线CT扫描仪作为捕获例如骨骼或造影了的血管等高对比度物体的形状的扫描装置，一部分正被实用化。
还提出了锥束X射线CT扫描仪具备与多层切片CT一样的将闪烁器以及光电二极管作为检测元件的2维检测器，并与能够连续旋转的滑环(slip ring)座组合了的装置。相关锥束X射线CT扫描仪在例如文献(Large are 2-dimensional detector for real-time 3-dimensionalCT(4D-CT)″Yasuo Saito等；SPIE 4320 775-782 2001)等中被公开。
使用螺旋扫描的X射线CT扫描仪使X射线管球以及检测器在被检体的周围连续旋转，并且使承载了被检体的床板在被检体的体轴方向上移动。由此，X射线管球相对被检体的相对的轨迹变为螺旋状。
重建图像的时候，X射线CT扫描仪对由监视被检体呼吸动作的装置所得到的呼吸运动以预先设定了的相位的定时进行扫描，收集与X射线管球的轨迹中的某部分相对应的数据。监视被检体的呼吸运动的监视器装置是例如安装在胸部的压力传感器、测定呼吸流量的气流传感器、或通过软件解析由摄像机所拍摄的被检体的运动来求出呼吸运动的装置等。
X射线CT扫描仪能够使用360°内插法或180°内插法。360°内插法采用切片面的两侧180°，共计360°的数据。180°内插法采用使用相对波束夹住了切片面而得到的共计180°的数据。
关于呼吸同步扫描，在扫描中，与被检体的呼吸相配合调整扫描定时。监视器装置监视被检体的呼吸动作。该监视器装置是例如如上述同样地安装在胸部的压力传感器、测量呼吸流量的气流传感器、或通过软件解析由摄像机所拍摄的被检体的运动来求出呼吸运动的装置等。关于呼吸同步扫描，对由监视器装置所监视的被检体的呼吸运动以预先设定了的相位的定时执行扫描。
存在对被检体的体轴方向的宽广的范围取得相同呼吸相位的图像的方法。该方法反复进行在不移动被检体的状态下使X射线管球以及检测器旋转一次的扫描以及被检体的移动。
具体地说明的话，首先，为了在被检体上取得必要的切片位置的图像而移动被检体。在该状态下以预先设定了的呼吸相位的定时进行扫描。其次，为了在被检体上取得必要的下一个切片的位置的图像而移动被检体。并且，等待以预先设定了的呼吸相位的定时进行扫描。通过这样扫描在互不相同的呼吸相位上取得体数据时，使用互不相同的呼吸相位重复上述一连串的动作。
呼吸同步重建使用通过螺旋扫描取得的在时间方向、体轴方向上连续的投影数据，通过后处理重建得到任意的呼吸相位的体数据。监视被检体的呼吸动作的监视器装置具有例如如上述同样地安装在胸部的压力传感器、测量呼吸流量的气流传感器、或通过软件解析由摄像机所拍摄的被检体的运动来求出呼吸运动的装置等。监视相关被检体的呼吸动作的监视器装置监视被检体的呼吸动作，并将其呼吸监视信号、例如门脉冲或波形输出。
为了进行呼吸同步重建，将从监视器装置输出的呼吸监视信号与投影数据一起存储。在呼吸同步重建中，将根据呼吸监视信号指定的呼吸相位重建所需要的数据从投影数据中抽出，重建被指定了范围的图像。为了在任意位置上重建任意呼吸相位的图像，需要收集1个周期的呼吸间隔时间大小的相同切片位置的数据。因此，根据呼吸周期、检测器的列数等来限定螺距的范围。
然而，在1次呼吸同步扫描中仅是得到在特定的1种呼吸相位下的体数据。不能观察具有由呼吸运动引起的被检体的运动的图像。如果改变指定的呼吸相位重复扫描，可以取得在若干呼吸相位下的各体数据。尽管如此在观察由呼吸运动引起的被检体的连续运动上仍然存有不足。
呼吸同步重建以重复相同呼吸为前提，能够观察被检体的运动。然而，呼吸同步重建为了以重复相同呼吸为前提而被局限于安静时的呼吸。因此，在呼吸同步重建中不能实现有意识地进行深呼吸时的运动，例如基于最大呼气与最大吸气间的运动的诊断功能解析。在被检体进行例如最大呼气或最大吸气时，可以观察例如在安静时的呼吸水平下不能观察到的部位、例如肿瘤部位等的图像。
然而，呼吸同步重建被局限于安静时的呼吸，因此很难取得被检体进行例如最大呼气或最大吸气时的图像。
另外，有关锥束X射线CT扫描仪被记载在例如日本特愿平11-366189号或日本特愿平11-368273号公报中。
发明内容
本发明的目的在于：提供即使进行如有意识地进行深呼吸时那样的无再现性的呼吸也能够取得基于深呼吸运动的在被检体的运动下任意呼吸相位上的体数据的X射线CT装置。
本发明第1实施方式的X射线CT装置，具备：对被检体照射从X射线源放射的角锥形的X射线束的X射线发生部；形成为2维平面状，检测透过了上述被检体的上述X射线束的2维检测器；由上述2维检测器进行数据收集，取得上述被检体的体数据的数据取得部；促使上述被检体进行至少不同深度的呼吸的呼吸促进机；捕获由上述被检体的呼吸产生的运动的呼吸监视器；与由上述呼吸监视器捕获到的由上述被检体的呼吸产生的运动对应地，控制上述X射线束对于上述被检体的照射的定时的扫描控制部。
本发明第2实施方式的X射线CT装置的扫描控制方法，具备：通过呼吸促进机促使被检体进行至少不同深度的深呼吸，通过呼吸监视器捕获由呼吸促进机促使至少不同深度的呼吸时的由被检体的呼吸产生的运动，通过扫描控制部与通过呼吸监视器捕获到的由被检体的呼吸产生的运动对应地，控制对被检体照射从X射线源放射出的角锥形的X射线束时的定时，通过形成为2维平面状的2维检测器，检测透过了被检体的X射线束，通过2维检测器进行数据收集，利用数据取得部取得被检体的体数据。
在下面的描述中将提出本发明的其它目的和优点，部分内容可以从说明书的描述中变得明显，或者通过实施本发明可以明确上述内容。通过下文中详细指出的手段和组合可以实现和得到本发明的目的和优点。
附图说明
结合在这里并构成说明书的一部分的附图描述本发明当前优选的实施方式，并且与上述的概要说明以及下面的对优选实施方式的详细描述一同用来说明本发明的原理。
图1为表示关于本发明的锥束X射线CT装置的第1实施方式的结构图。
图2为表示该装置中的基于声音的呼吸指示以及由呼吸监视器监视的被检体的呼吸波形的一个例图。
图3为表示指定被检体的呼吸相位作为对于该装置中的被检体的扫描开始定时的方法的一个例图。
图4为表示指定呼吸的深度作为对于该装置中的被检体的扫描开始定时的方法的一个例图。
图5为表示由该装置在被检体的呼吸相位的1周期后的同一呼吸相上结束扫描的图。
图6为表示由该装置在从被检体的最大呼气到最大吸气为止的呼吸相位的半周期上结束扫描的图。
图7为表示在该装置的连续动态扫描中的动作流程图。
图8为表示相对于该装置的扫描时间呼吸周期长时的投影数据的收集定时的图
图9为表示相对于该装置的扫描时间呼吸周期短时的投影数据的收集定时的图
图10为表示在该装置的单次扫描中的动作流程图。
图11为能够选择该装置的连续动态扫描或单次扫描的动作流程图。
图12为表示该装置的正式扫描开始的定时的变形例的图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明第一实施方式。
图1为表示锥束X射线CT装置的结构图。锥束X射线CT装置具备门架1(gantry)。门架1中设置了装载被检体2的床。门架1具有以旋转中心轴RA为中心被旋转自如地保持的环状的旋转框架3。在旋转框架3上，在正对旋转中心轴RA的方向上安装有X射线管球4。X射线管球4经由滑环(slip ring)5与高电压发生装置6连接。高电压发生装置6经由滑环(slip ring)5向X射线管球4施加高电压。X射线管球4通过施加高电压放射角锥形的X射线束(锥束)。X射线管球4形成X射线发生部。
2维检测器系统7被安装在旋转框架3上。2维检测器系统7被形成为2维平面状。2维检测器系统7检测从X射线管球4放射并透过了被检体2的X射线束。2维检测器系统7夹着旋转中心轴RA与X射线管球4相对。2维检测器系统7为多层切片型。2维检测器系统7具有沿着与旋转中心轴RA平行的方向即体轴方向(切片方向)并设的多列检测元件。2维检测器系统7在被检体2的体轴方向(Z轴方向)上具有宽广的检测范围。多列检测元件由例如闪烁器和光电二极管构成。检测元件列为例如64列。这些检测元件列具有沿着通道方向排列的多个检测元件。
将旋转中心轴RA作为Z轴，以XY轴坐标系规定将该Z轴作为中心的旋转坐标系。该情况下，将连接X射线管球4的焦点与2维检测器系统7的中心的所谓的X射线中心轴定义为Y轴，将垂直于ZY轴的轴定义为X轴。以下适当地使用XYZ轴。
座驱动部8通过使旋转框架3在门架1内旋转，而使X射线管4与2维检测器系统7相对，在该状态下使得在被检体2的周围旋转。
数据收集电路9与2维检测器系统7连接。数据收集电路9一般称为DAS(Data Acquisition System)。DAS9将2维检测器系统7的各通道的输出(电流信号)转换为电压信号并放大，然后转换为数字信号。DAS9经由以光或磁为媒介的非接触数据传送装置10与前处理装置11连接。前处理装置11校正DAS9的输出的通道间非均匀性等，并作为投影数据输出。从前处理装置11输出的投影数据被存储于存储装置12内。
主控制器13经由数据、控制总线14与高电压发生装置6、座驱动部8、前处理部11、存储装置12、显示装置15、输入装置16、重建(reconstruction)装置17、辅助存储装置18、数据处理装置19、呼吸监视器20、呼吸促进机21、扫描控制部22、扫描条件设定部23连接。
主控制器13经由数据、控制总线14控制高电压发生装置6、座驱动部8、前处理部11、存储装置12、显示装置15、输入装置16、重建装置17、辅助存储装置18、数据处理装置19、呼吸监视器20、呼吸促进机21、扫描控制部22、扫描条件设定部23的各种动作。
主控制器13使旋转框架3旋转，并使X射线管球4与2维检测器系统7旋转移动。与此同时，主控制器13分别控制高电压发生装置6与DAS9，进行例如预扫描(动态扫描)或正式扫描(动态扫描)。预扫描(prescan)也称为监视扫描。
输入装置16是鼠标等定位装置或键盘等，接受操作员的手动操作。
重建装置17例如在预扫描或正式扫描中根据由前处理装置11前处理后的投影数据重建被检体2的例如3D图像(three-dimensional image)数据或4D图像数据等CT图像。
存储装置12存储例如利用前处理装置11接受了前处理后的投影数据或3D图像数据、采用MPR(multiplaner reconstruction)的例如轴面(axial)、冠状面(coronal)、矢状面(sagittal)等3方位剖面的各剖面图像数据、MIP(maximum intensity projection)图像的图像数据、预扫描或正式扫描时取得的4D造影CT图像数据等。
数据处理装置19进行例如根据3D图像数据生成采用MPR的例如轴面(axial)、冠状面(coronal)、矢状面(sagittal)等3方位剖面的各剖面图像数数据、根据3D图像数据生成MIP图像等图像处理。
呼吸监视器20捕获由被检体2的呼吸产生的运动，输出该呼吸监视信号。呼吸监视器20是例如安装在被检体2的胸部上的压力传感器、测量被检体2呼吸流量的气流传感器，或通过软件解析由摄像机等拍摄的被检体2的运动来求出呼吸运动的装置等。
呼吸促进机21促使被检体2进行不同深度的呼吸。呼吸促进机21根据声音有意识地促使进行例如平常的呼吸(平静时的呼吸)或深呼吸等的不同深度的呼吸。具体来说，呼吸促进机21在扫描前和扫描中，分别对被检体2用声音发出例如“请放松”、“请尽力地吸气”、“请尽力地呼气”、“请再次尽力地吸气”、“请放松”来促使作为不同深度的呼吸。
图2为表示基于声音的呼吸指示与由呼吸监视器20所监视的被检体2的呼吸波形的关系的一个例图。该图的上半部分表示用于促使被检体2呼吸的声音指示，下半部分表示与声音指示相对应的被检体2的呼吸波形。被检体2的呼吸形的横轴表示时间，纵轴表示呼吸水平、即呼吸深度，上方向表示吸气的方向，下方向表示呼气的方向。另外，由呼吸监视器20所监视的被检体2的呼吸波形例如显示在显示装置15上。
当表示对于被检体2的呼吸指示的模式的一个例子时，呼吸促进机21首先发出“请放松”的声音。由此，被检体2继续平常的呼吸(平静时的呼吸)。
接着，呼吸促进机21发出“请尽力地吸气”的声音。由此，被检体2进行深呼吸，进入最大吸气状态。
接着，呼吸促进机21发出“请尽力地呼气”的声音。由此，被检体2尽力呼气，进入最大呼气状态。
接着，呼吸促进机21发出“请再次尽力地吸气”的声音。由此，被检体2再次进行深呼吸，再次进入最大吸气状态。
接着，呼吸促进机21发出“请放松”的声音。由此，被检体2回复为平常的呼吸(平静时的呼吸)。
呼吸促进机21既可以预先设定声音指示“请放松”、“请尽力地吸气”、“请尽力地呼气”、“请再次尽力地吸气”、“请放松”等而自动地发生，也可以通过操作员一边观察在显示装置15中显示的由呼吸监视器20所监视到的被检体2的呼吸波形一边通过基于操作人员的人工操作而依次发生。
呼吸促进机21也可以预先登记多个对于被检体2的呼吸指示模式，根据操作员的选择从多个呼吸指示模式中选择例如一个呼吸指示模式。
扫描控制部22根据由呼吸监视器20捕获到的由被检体2的呼吸产生的运动，控制针对被检体2的扫描的定时。即、扫描控制部22根据由呼吸监视器20捕获到的由被检体2的呼吸产生的运动，控制X射线束对被检体2的照射的定时。扫描控制部22根据被检体2的呼吸相位或呼吸水平，控制扫描(X射线束的照射)开始或结束的各定时。对于被检体2的扫描(射线束的照射)开始定时例如有2种方法。第1种方法是作为将时间经过作为指标的方法而指定被检体2的呼吸相位。第2种方法是作为将呼吸的深度作为指标的方法而指定被检体2的呼吸水平。
图3为表示指定被检体2的呼吸相位作为对于被检体2的扫描的开始定时的方法的一个例子。扫描控制部22从利用根据呼吸监视器20捕获到的被检体2的呼吸相位表示最大吸气的时刻t1起经过规定的延迟时间d之后的时刻t2开始扫描。在此，以最大吸气的呼吸相位为基准设定扫描开始的时刻。
扫描开始的设定并不仅限于此。扫描开始时刻也可以以最大呼气的呼吸相位为基准来设定。延迟时间d也可以设定绝对时间。延迟时间d也可以设定为例如将最大吸气与最大呼气的间隔作为100％、距离其中的最大吸气例如10％等相对的时间点上。
图4为表示指定呼吸的深度作为对于被检体2的扫描的开始定时的方法的一个例子。扫描控制部22利用由呼吸监视器20捕获到的被检体2的呼吸相位，在表示从表示最大吸气的吸气水平rm起下降规定比例、例如10％后的吸气水平r1的时刻t10起开始扫描。该情况下，将最大吸气定义为100％，将最大呼气定义为0％。也可以将最大吸气定义为+100％，将最大呼气定义为-100％。
在以呼吸的深度为基准设定扫描的开始定时的时候，被检体2的呼吸波形多次通过同一吸气水平。由此，扫描的开始定时也可以通过组合被检体2的呼吸相位与呼吸的深度来设定。例如、扫描的开始定时也可以设定在在指示深呼吸之后，在过了呼气的峰值之后最初超过了90％的时刻。
另一方面，对于被检体2的扫描的结束定时与扫描开始同样，有指定被检体2的呼吸相位的第1种方法、和指定被检体2的呼吸水平的第2种方法以及指定进行投影数据的收集的呼吸周期的第3种方法。
图5及图6表示通过呼吸周期指定扫描的结束定时的方法的一个例子。图5表示在被检体2的呼吸相位的1周期后的同一呼吸相位上结束扫描。图6表示进行从被检体2的最大呼气到最大吸气的呼吸相位的半周期(0.5周期)的投影数据的收集。扫描控制部22在开始扫描之后，在例如呼吸相位的1周期后或半周期后结束扫描。
在被检体2的呼气中以及吸气中的双方中需要收集投影数据的情况下，需要收集呼吸相位的最低1周期间的投影数据。在这样的情况下，在图5所示的在被检体2的呼吸相位的1周期后的同一呼吸相位上结束扫描的方法成为最短的扫描时间。
在需要收集被检体2的吸气中或呼气中的任何一方中的投影数据的情况下，从被检体2的呼吸波形的峰值到峰值、即从最大吸气到最大呼气或从最大呼气到最大吸气的半周期成为最短的扫描时间。
扫描条件设定部23根据在显示装置15上显示的被检体2的呼吸波形，与被检体2的呼吸相位或呼吸水平相对应地设定扫描的开始与结束。扫描条件设定部23如上述那样设定扫描的开始定时。
扫描条件设定部23如图3所示，根据通过呼吸监视器20捕获到的被检体2的呼吸相位，设定为从表示最大吸气的时刻t1起经过规定的延迟时间d后的时刻t2。
扫描条件设定部23如图4所示，根据通过呼吸监视器20捕获到的被检体2的呼吸相位，设定为表示从表示最大吸气的吸气水平rm下降了规定比例、例如10％之后的吸气水平r1的时刻t10。
扫描条件设定部23如上述那样设定扫描结束的定时。扫描条件设定部23如图5所示，设定为被检体2的呼吸相位的1周期后的同一呼吸相位。
扫描条件设定部23如图6所示，设定为从被检体2的最大呼气到最大吸气的呼吸相位的半周期后。
扫描条件设定部23也可以根据被检体2的呼吸波形自动设定扫描的开始与结束。另外，扫描条件设定部23也可以通过观察在显示装置15上显示的被检体2的呼吸波形的操作员的人工操作来设定。
其次，根据图7所示的动作流程对如上所述构成的装置的动作进行说明。在此，以连续动态扫描为例进行说明。
患者等被检体2的登记和该装置(装置主机)的设置在步骤#1中进行。被检体2被装载在门架1内的床上。
其次，该装置在步骤#2中，在取得被检体2的CT图像之前，取得被检体2的2维扫描图像。取得扫描图像是为了决定正式扫描的开始位置以及取得CT图像时的拍摄条件等。
被检体2的扫描图像的取得如下进行。X射线管球4的位置被固定在规定的旋转角度。床在Z方向上移动。此时，X射线管球4将X射线束辐射在被检体2上。2维检测器系统7感光透过了被检体2的X射线束，并将与该X射线束的感光量相应的X射线束检测信号输出到各感光元件的每一个上。
DAS9将从2维检测器系统7输出的各感光元件的每一个的各X射线束检测信号转换为电压信号并放大，进而转换为数字信号。
前处理装置11校正DAS9的输出的通道间非均匀性等，并作为投影数据输出。从前处理装置11输出的投影数据被存储于存储装置12内。
通过主控制器13，例如扫描图像取得部进行动作，根据来自于DAS9的各数字X射线束检测信号取得被检体4的2维扫描图像。
被检体4的2维扫描图像通过主控制器13而被显示在显示装置15上。操作员观察在显示装置15上显示的被检体4的2维扫描图像，人工操作例如输入装置16输入拍摄范围。操作员人工操作例如输入装置16选择对于被检体2的呼吸指示的模式。
主控制器13在步骤#3中，设定对于被检体4的拍摄范围，在接下来的步骤#4中，设定对于被检体2的呼吸指示的模式。由此，呼吸促进机21从预先登记的多个的呼吸指示模式中选择例如1个呼吸指示模式。
接着，在进行实际的正式扫描之前，对被检体2进行根据声音指示的有意识的呼吸练习。
呼吸促进机21在步骤#5中，首先，发出“请放松”的声音。由此，被检体2继续平常的呼吸(平静时的呼吸)。
接着，呼吸促进机21发出“请尽力地吸气”的声音。由此，被检体2进行深呼吸，进入最大吸气状态。
接着，呼吸促进机21发出“请尽力地呼气”的声音。由此，被检体2尽力地呼气，进入最大呼气状态。
接着，呼吸促进机21发出“请再次尽力地吸气”的声音。由此，被检体2再次进行深呼吸，再次进入最大吸气状态。
接着，呼吸促进机21发出“请放松”的声音。由此，被检体2回复到平常的呼吸(平静时的呼吸)。
与此同时，呼吸监视器20在步骤#5中，捕获依据由呼吸促进机21发送的基于声音的呼吸指示进行呼吸时的由被检体2的呼吸产生的运动，并输出呼吸监视信号。从呼吸监视器20输出的呼吸监视信号存储在例如存储装置12中。与此同时，从呼吸监视器20输出的呼吸监视信号被发送到显示装置15中，并作为例如图2所示的呼吸波形被显示。
其次，扫描条件设定部23在步骤#6中根据在显示装置15上所显示的被检体2的呼吸波形，与被检体2的呼吸相位或呼吸水平相对应地设定正式扫描的开始与结束。
具体地，扫描条件设定部23，如上述那样，将正式扫描开始的定时，如图3所示，根据通过呼吸监视器20捕获到的被检体2的呼吸相位，设定为从表示最大吸气的时刻t1起经过规定的延迟时间d之后的时刻t2。
或者，扫描条件设定部23，如上述那样，将正式扫描开始的定时，在图4所示，根据通过呼吸监视器20捕获到的被检体2的呼吸相位，设定为表示从表示最大吸气的吸气水平rm下降规定比例、例如10％之后的吸气水平r1的时刻t10。
扫描条件设定部23，如上述那样，将正式扫描结束的定时，如图5所示，设定为自扫描开始起被检体2的呼吸相位的1周期后的同一呼吸相位。
或者，扫描条件设定部23，如上述那样，将正式扫描结束的定时，如图6所示，设定为自被检体2的最大呼气起到最大吸气为止的呼吸相位的半周期后。
另外，正式扫描的开始与结束的设定也可以通过扫描条件设定部23自动地进行。正式扫描的开始与结束的设定也可以通过观察在显示装置15上所显示的被检体2的呼吸波形的操作员的人工操作来设定。另外，正式扫描的开始与结束的各定时的设定也可以在互不相同的定时下设定多个。
扫描条件控制部22按照由扫描条件设定部23设定了的正式扫描开始的定时与结束定时，与被检体2的呼吸产生的运动相对应地控制正式扫描的定时。重建装置17以重建通过扫描控制部22的定时控制取得的被检体2的体数据，取得期望的呼吸相位的3维图像的方式被设定。
接下来，主控制器13在步骤#7中，向呼吸促进机21发出对被检体2再次发出与有意识的呼吸练习相同的呼吸指示模式的声音指示的指令。主控制器13将从呼吸监视器20输出的呼吸监视信号显示在显示装置15上。
呼吸促进机21在正式扫描中，首先，发出“请放松”的声音。由此，被检体2继续平常的呼吸(平静时的呼吸)。
接着，呼吸促进机21发出“请尽力地吸气”的声音。由此，被检体2进行深呼吸，进入最大吸气状态。
接着，呼吸促进机21发出“请尽力地呼气”的声音。由此，被检体2尽力地呼气，进入最大呼气状态。
接着，呼吸促进机21发出“请再次尽力地吸气”的声音。由此，被检体2再次进行深呼吸，再次进入最大吸气状态。
接着，呼吸促进机21发出“请放松”的声音。由此，被检体2回复到平常的呼吸(平静时的呼吸)。
与此同时，呼吸监视器20捕获根据由呼吸促进机21发出的基于声音的呼吸指示进行呼吸时的由被检体2的呼吸产生的运动，并输出呼吸监视信号。从呼吸监视器20输出的呼吸监视信号存储在例如存储装置12中。与此同时，呼吸监视信号被发送到显示装置15上，并作为例如图2所示那样的呼吸波形被显示。
主控制器13在该步骤#7中，经由数据、控制总线14向高电压发生装置6、座驱动部8等发出执行正式扫描的指令，以使得例如如图3所示根据由呼吸监视器20捕获到的被检体2的呼吸相位从表示最大吸气的时刻t1起经过规定的延迟时间d之后的时刻t2起开始正式扫描。
或者，主控制器13在该步骤#7中，经由数据、控制总线14向高电压发生装置6、座驱动部8等发出执行正式扫描的指令，以使得如图4所示根据由呼吸监视器20捕获到的被检体2的呼吸相位，在表示从表示最大吸气的吸气水平rm下降规定比例、例如10％之后的吸气水平r1的时刻t10起开始正式扫描。
然而，在被检体2根据呼吸指示模式的声音指示有意识地进行呼吸的状态下，X射线管球4与2维检测器系统7从例如图3所示的时刻t2或图4所示的时刻t10开始大致以被检体2为中心连续地旋转移动。
在正式扫描中，从X射线管球4放射出的X射线束透过被检体2被2维检测器系统7检测。DAS9与上述同样将2维检测器系统7的各通道的输出转换为电压信号进行放大，并转换为数字信号。前处理装置11校正DAS9的输出的通道间非均匀性等。由前处理装置11进行前处理后的投影数据被存储在存储装置12中。
当执行正式扫描，成为例如图5所示的被检体2的呼吸相位的1周期后的同一呼吸相位时，主控制器13为了结束正式扫描，经由数据、控制总线14向高电压发生装置6、座驱动部8等发出正式扫描结束的指令。
或者、当执行正式扫描，成为例如图6所示的从被检体2的最大呼气到最大吸气为止的呼吸相位的半周期后时，主控制器13为了结束正式扫描，经由数据、控制总线向高电压发生装置6、座驱动部8等发出正式扫描结束的指令。
接着，重建装置17在步骤#8中，例如在正式扫描中，根据通过前处理装置11进行前处理后的投影数据，重建被检体2的例如3D图像数据或4D图像数据等CT图像。该情况下，重建装置17对于通过扫描条件设定部23设定的正式扫描开始的定时与结束定时，例如对图5所示，从表示被检体2的最大吸气的时刻t1经过规定的延迟时间d之后的时刻t2起开始正式扫描，从该扫描开始时刻t2起到变为被检体2的呼吸相位的1周期后的同一呼吸相位时为止收集到的投影数据进行重建，并取得期望的呼吸相位的3维图像。
接着，主控制器13在步骤#9中，将由重建装置17取得的被检体2的期望的呼吸相位下的3维图像显示在显示装置15上。
接着，主控制器13在步骤#10中，判断是否有重建的重试选择。其判断结果，如果有重建的重试选择，主控制器13将转移到步骤#11中，追加图像重建的定时。
接着，主控制器13返回步骤#8中，再次通过重建装置17执行图像重建。如果没有重建的重试选择，主控制器13将结束检查。
这样根据上述第1实施方式，利用呼吸促进机21对被检体2通过声音发出“请放松”、“请尽力地吸气”、“请尽力地呼气”、“请再次尽力地吸气”、“请放松”，有意识地促使进行不同深度的呼吸，此时X射线管球4与2维检测器系统7大致以被检体2为中心连续地旋转移动，进行连续动态扫描，收集投影数据。
并不只限于被检体2的平静时的呼吸，也可以收集被检体2进行例如从最大呼气到最大吸气的范围的呼吸时的投影数据。通过重建投影数据，例如在平静时的呼吸水平下因其他部位的遮掩而观察不到的部位，例如肿瘤部位等在最大呼气或最大吸气时显现，能够观察其部位的CT图像。
因此，可以实现被检体2有意识地进行深呼吸时的运动、例如基于从最大呼气到最大吸气间的运动的诊断功能解析等。由此，对于无再现性的呼吸也能够在任意呼吸相位上收集投影数据，并通过重建该投影数据可以取得CT图像。
其次，参照附图说明本发明的第2实施方式。另外，在本实施方式中，锥束X射线CT装置的结构与图1相同，因此省略其详细说明。
本实施方式对在由锥束X射线CT装置重复进行单次扫描的情况进行说明。在上述第1实施方式的连续动态扫描中，被检体2的呼吸速率低，并且在很多呼吸相位上不需要CT图像的情况下，进行额外的正式扫描，对于被检体2的X射线束的被辐射量增多。
因此，本实施方式对改变呼吸相位通过锥束X射线CT装置重复进行单次扫描的情况进行说明。
本实施方式也与上述第1实施方式一样，呼吸促进机21在X射线束的扫描前与扫描中，分别对被检体2通过声音发出“请放松”、“请尽力地吸气”、“请尽力地呼气”、“请再次尽力地吸气”、“请放松”，促使作为不同深度的呼吸。
扫描条件设定部23根据在显示装置15上所显示的被检体2的呼吸波形，与被检体2的呼吸相位或呼吸水平相对应地设定扫描时间与扫描开始时刻。扫描条件设定部23也可以根据被检体2的呼吸波形自动地设定扫描时间与扫描开始时刻。另外，扫描条件设定部23可以通过观察在显示装置15上所显示的被检体2的呼吸波形的操作员的人工操作来设定。扫描时间可以从半扫描与全扫描中来选择。
对于被检体2的扫描的开始定时具有与上述第1实施方式相同地作为以时间经过为指标的方法而指定被检体2的呼吸相位的第1种方法以及作为以呼吸的深度为指标的方法而指定被检体2的呼吸水平的第2种方法。扫描的开始定时能够设定多个定时。指定被检体2的呼吸相位的第1种方法如上述图3所示，根据通过呼吸监视器20捕获到的被检体2的呼吸相位，设定为从表示最大吸气的时刻t1经过规定的延迟时间d之后的时刻t2。
作为以呼吸深度为指标的方法，指定被检体2的呼吸水平的指定方法如上述图4所示，根据通过呼吸监视器20捕获到的被检体2的呼吸相位，设定为表示从表示最大吸气的吸气水平rm下降规定比例、例如10％之后的吸气水平r1的时刻t10。
图8以及图9表示在被检体2的最大吸气、最大呼气、最大吸气与最大呼气中间的呼吸波形上升与下降的4个定时中收集投影数据的一个例子。图8表示相对于扫描时间呼吸周期长时的投影数据的收集定时。该图表示在呼吸波形的1周期中可以收集例如4个呼吸相位的投影数据。图9表示相对于扫描时间呼吸周期短时的投影数据的收集定时。该图表示可以收集在多个周期呼吸中设为目的的相位的投影数据。
其次，根据图10所示的动作流程说明上述所述构成的装置的动作。在此，以单次扫描为例。
患者等被检体2的登记和该装置的设置在步骤#1中进行。在此，被检体2被装载在门架1内的床上。
其次，该装置在步骤#12中，与上述同样在取得被检体2的CT图像之前取得被检体2的2维扫描图像。取得扫描图像是为了决定正式扫描的开始位置以及取得CT图像时的拍摄条件等。
扫描图像通过主控制器13被显示在显示装置15上。操作员观察在显示装置15上所显示的被检体2的2维扫描图像，人工操作例如输入装置16来输入拍摄范围。操作员人工操作例如输入装置16来选择对于被检体2的呼吸指示的模式。主控制器13在步骤#13中，设定对被检体2的拍摄范围。
接着，主控制器13在步骤#14中设定对于被检体2的呼吸指示的模式。
接着，在进行实际的正式扫描前，对被检体2进行基于声音指示的有意识的呼吸的练习。呼吸促进机21在步骤#15中，首先发出“请放松”的声音。由此，被检体2继续平常的呼吸(平静时的呼吸)。
接着，呼吸促进机21发出“请尽力地吸气”的声音。由此，被检体2进行深呼吸，进入最大吸气状态。
接着，呼吸促进机21发出“请尽力地呼气”的声音。由此，被检体2尽力地呼气，进入最大呼气状态。
接着，呼吸促进机21发出“请再次尽力地吸气”的声音。由此，被检体2再次进行深呼吸，再次进入最大吸气状态。
接着，呼吸促进机21发出“请放松”的声音。由此，被检体2回复到平常的呼吸(平静时的呼吸)。
与此同时，呼吸监视器20在该步骤#15中，捕获根据由呼吸促进机21发出的基于声音的呼吸指示进行呼吸时的由被检体2的呼吸产生的运动，输出呼吸监视信号。从呼吸监视器20输出的呼吸监视信号被存储在例如存储装置12中。与此同时，从呼吸监视器20输出的呼吸监视信号被发送到显示装置15上，作为例如如图2所示那样的呼吸波形被显示出来。
接着，扫描条件设定部23在步骤#16中，根据在显示装置15上所显示的被检体2的呼吸波形，与被检体2的呼吸相位或呼吸水平相对应地设定正式扫描的扫描时间与扫描开始时刻。正式扫描的扫描时间与扫描开始时刻的设定也可以通过扫描条件设定部23自动地设定。另外，正式扫描的扫描时间与扫描开始时刻的设定也可以通过观察在显示装置15上所显示的被检体2的呼吸波形的操作员的人工操作进行设定。
扫描控制部22根据由扫描条件设定部23所设定的正式扫描的扫描时间与扫描的开始时刻，与由被检体2的呼吸产生的运动相对应地控制正式扫描的定时。通过该定时控制取得被检体2的体数据。重建装置17以重建被检体2的体数据，取得期望的呼吸相位的3维图像的方式被设定。
接着，主控制器13在步骤#17中，对呼吸促进机21发出对被检体2再次发出与有意识的呼吸练习相同的呼吸指示模式的声音指示的指令，并且将从呼吸监视器20输出的呼吸监视信号显示在显示装置15上。
呼吸促进机21在正式扫描中，首先，发出“请放松”的声音。由此，被检体2继续平常的呼吸(平静时的呼吸)。
接着，呼吸促进机21发出“请尽力地吸气”的声音。由此，被检体2进行深呼吸，进入最大吸气状态。
接着，呼吸促进机21发出“请尽力地呼气”的声音。由此，被检体2尽力地呼气，进入最大呼气状态。
接着，呼吸促进机21发出“请再次尽力地吸气”的声音。由此，被检体2再次进行深呼吸，再次进入最大吸气状态。
接着，呼吸促进机21发出“请放松”的声音。由此，被检体2回复到平常的呼吸(平静时的呼吸)。
与此同时，呼吸监视器20捕获根据从呼吸促进机21发出的基于声音的呼吸指示进行呼吸时的由被检体2的呼吸产生的运动，输出呼吸监视信号。从呼吸监视器20输出的呼吸监视信号被存储在例如存储装置12内。与此同时，从呼吸监视器20输出的呼吸监视信号将被发送到显示装置15上，并作为例如图2所示那样的呼吸波形被显示。
主控制器13在该步骤#17中，经由数据、控制总线14向高电压发生装置6、座驱动部8等发出正式扫描执行的指令，以使得根据与由扫描条件设定部23设定的被检体2的呼吸相位或呼吸水平相对应的正式扫描的扫描时间与扫描开始时刻，开始正式扫描。
在被检体2根据呼吸指示的模式的声音指示有意识地进行呼吸的状态下，X射线管球4与2维检测器系统7将大致以被检体2为中心进行连续地旋转移动。在单次扫描中，从X射线管球4放射的X射线束透过被检体2，被2维检测器系统7所检测。
DAS9与上述同样地将2维检测器系统7的各通道的输出转换为电压信号并放大，然后转换为数字信号。前处理装置11校正DAS9的输出的通道间非均匀性等。由前处理装置11进行了前处理后的投影数据被存储在存储装置12中。
例如如图8所示在相对于扫描时间，呼吸周期长的情况下，在呼吸波形的1周期中收集例如4个呼吸相位的投影数据并存储在存储装置12中。
另外，如图9所示在相对于扫描时间，呼吸周期短的情况下，收集在多个周期的呼吸中设为目的的相位的投影数据并存储在存储装置12中。
接着，重建装置17在步骤#18中，例如在单次扫描中根据由前处理装置11进行了前处理后的投影数据，重建被检体2的1个剖面的3D图像数据或4D图像数据等CT图像。该情况下，重建装置17重建在由扫描条件设定部23设定的单次扫描中所收集到的投影数据，取得期望的呼吸相位的3维图像。
接着，主控制器13在步骤#19中，将由重建装置17取得的被检体2的期望的呼吸相位下的3维图像显示在显示装置15上。
接着，主控制器13在步骤#20中，判断是否有追加的扫描的选择。其判断结果，如果有追加的扫描的选择，则主控制器13将转移到步骤#21中进行扫描定时的追加并返回到步骤#18中。如果没有追加的扫描的选择，主控制器结束检查。
这样根据上述第2实施方式，通过呼吸促进机21对被检体2利用声音发出“请放松”、“请尽力地吸气”、“请尽力地呼气”、“请再次尽力地吸气”、“请放松”，有意识地促使不同深度的呼吸，此时，X射线管球4与2维检测器系统7大致以被检体2为中心旋转移动，进行单次扫描，收集投影数据。
并不只限于被检体2的平静时的呼吸，也可以收集被检体2进行从例如最大呼气到最大吸气的范围的呼吸时的投影数据。通过重建投影数据，例如在平静时的呼吸水平下因其他部位的遮掩而观察不到的部位在进行最大呼气或最大吸气时呈现，并能够观察其部位的CT图像。
因此，能够实现基于被检体2有意识地进行深呼吸时的运动、例如从最大呼气到最大吸气间的运动的诊断功能解析等。由此，对于无再现性的呼吸在任意的呼吸相位上都可以收集投影数据。通过重建投影数据可以取得CT图像。
例如，在相对于扫描时间，呼吸周期长的情况下，如图8所示，在呼吸波形的1周期中可以收集例如4个呼吸相位的投影数据，并存储于存储装置12中。
另外，相对于扫描时间，呼吸周期短的情况下，如图9所示，收集在多个周期的呼吸中设为目的的相位的投影数据，并存储在存储装置12中。
由此，在被检体2的呼吸波形的1周期中能够收集互不相同的多个呼吸相位的投影数据。如果选定扫描时间以及扫描开始时刻并加以设定的话，则可以在任意的呼吸相位上收集投影数据。
另外，本发明并不只限于上述实施方式的自身，在实施阶段，在不脱离其宗旨的范围内可以对构成要素进行变形并具体化。另外，通过适当地组合上述实施方式所公开的多个构成要素，能够形成各种发明。例如，也可以从实施方式所示的全部构成要素中删除几个构成要素，进而也可以适当地组合不同的实施方式中的构成要素。
上述第1实施方式针对应用于连续动态扫描的情况进行了说明。上述第2实施方式针对应用于单次扫描的情况进行了说明。并不限于此，该装置也可以使主控制器13具有选择连续动态扫描或单次扫描中的某一种扫描模式的判断功能。主控制器13例如如图11所示在步骤#30中，选择连续动态扫描或单次扫描中的某一种扫描模式。
关于连续动态扫描或单次扫描中的某一种扫描模式的设定，设置例如扫描模式开关，该扫描模式开关通过例如操作员的人工操作设定为连续动态扫描或单次扫描中的某一种扫描模式。主控制器13判断扫描模式开关被设定为连续动态扫描或单次扫描中的哪一种扫描模式。另外，连续动态扫描侧的动作流程与图7所示的动作流程相同。单次扫描侧的动作流程与图10所示的动作流程相同。
该装置并不只限于放射角锥形的X射线束的锥束X射线CT装置，也可以应用于多层切片X射线CT。多层切片X射线CT具有放射圆锥形的X射线束的X射线源以及以在Z轴方向将多个M的扇束用检测列堆起N列的方式在圆筒面上排列了多个检测元件的2维检测器。
基于声音的呼吸指示并不只限于“请放松”、“请尽力地吸气”、“请尽力地呼气”、“请再次尽力地吸气”、“请放松”，还可以包括其他呼吸指示，例如“请停止呼吸”等。基于声音的呼吸指示也可以设为类似例如“请轻微吸气”、“请轻微呼气”那样表示呼吸深度的程度的内容。
正式扫描开始的定时例如图12所示，检测呼吸监视器20捕获到的被检体2的呼吸波形的变化，并将被检体2的呼吸波形例如由向上变化变成了向下变化了的时间点t20判定为最大吸气，并在从该时间点t20经过规定的延迟时间d之后的时刻t21起开始扫描。
正式扫描开始的定时例如也可以检测由呼吸监视器20捕获到的被检体2的呼吸波形的变化，并将被检体2的呼吸波形例如由向下变化变成了向上变化了的时间点t20判定为最大呼气，在由该时间点t20经过规定的延迟时间d后开始扫描。
Claims (13)
1.一种X射线CT装置，其特征在于，包括：
对被检体照射从X射线源放射的角锥形的X射线束的X射线发生部；
形成为2维平面状，检测透过了上述被检体的上述X射线束的2维检测器；
由上述2维检测器进行数据收集，取得上述被检体的体数据的数据取得部；
促使上述被检体进行至少不同深度的呼吸的呼吸促进机；
捕获由上述被检体的呼吸产生的运动的呼吸监视器；
与由上述呼吸监视器捕获到的由上述被检体的呼吸产生的运动对应地，控制上述X射线束对于上述被检体的照射的定时的扫描控制部。
2.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于：
上述呼吸促进机通过声音促使进行上述至少不同深度的呼吸。
3.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于：
上述呼吸促进机通过声音促使至少进行深呼吸、放松呼吸、尽力吸气、尽力呼气。
4.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于：
上述呼吸促进机在上述X射线束的照射前与照射中，分别促使进行上述至少不同深度的呼吸。
5.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于：
上述扫描控制部与通过上述呼吸监视器捕获到的上述被检体的呼吸相位或呼吸水平对应地，控制上述照射的开始与结束的各定时。
6.根据权利要求5所述的X射线CT装置，其特征在于：
上述扫描控制部根据通过上述呼吸监视器捕获到的上述被检体的上述呼吸相位，至少从表示最大吸气的时间点起经过规定时间后开始上述照射。
7.根据权利要求5所述的X射线CT装置，其特征在于：
上述扫描控制部根据通过上述呼吸监视器捕获到的上述被检体的上述呼吸相位，至少从表示比表示最大吸气的吸气水平下降了规定比例的上述吸气水平的时间点起开始上述照射。
8.根据权利要求6所述的X射线CT装置，其特征在于：
上述扫描控制部开始上述照射之后到至少上述呼吸相位的半周期或1周期后结束上述照射。
9.根据权利要求7所述的X射线CT装置，其特征在于：
上述扫描控制部开始上述照射之后到至少上述呼吸相位的半周期或1周期后结束上述照射。
10.根据权利要求6所述的X射线CT装置，其特征在于，还包括：
将通过上述呼吸监视器捕获到的由上述被检体的呼吸产生的运动作为呼吸波形进行显示的显示部；
根据在上述显示部所显示的上述被检体的呼吸波形，与上述被检体的呼吸相位或呼吸水平对应地设定上述照射的开始与结束的扫描条件设定部，
上述扫描控制部与通过上述扫描条件设定部所设定的上述被检体的呼吸相位或呼吸水平对应地控制上述照射的开始与结束的各定时。
11.根据权利要求7所述的X射线CT装置，其特征在于，还包括：
将通过上述呼吸监视器捕获到的由上述被检体的呼吸产生的运动作为呼吸波形进行显示的显示部；
根据在上述显示部所显示的上述被检体的呼吸波形，与上述被检体的呼吸相位或呼吸水平对应地设定上述照射的开始与结束的扫描条件设定部，
上述扫描控制部与通过上述扫描条件设定部所设定的上述被检体的呼吸相位或呼吸水平对应地控制上述照射的开始与结束的各定时。
12.根据权利要求5所述的X射线CT装置，其特征在于：
在对于上述被检体的上述照射重复单次扫描的情况下，上述扫描控制部与通过上述呼吸监视器捕获到的上述被检体的上述呼吸相位或上述呼吸水平对应地进行上述单次扫描，
上述数据取得部由上述2维检测器进行数据收集，取得上述被检体中的期望的呼吸相位的上述体数据。
13.一种X射线CT装置的扫描控制方法，其特征在于：
通过呼吸促进机促使被检体进行至少不同深度的呼吸，
通过呼吸监视器捕获由呼吸促进机促使至少不同深度的呼吸时的由被检体的呼吸产生的运动，
通过扫描控制部与通过呼吸监视器捕获到的由被检体的呼吸产生的运动对应地，控制对被检体照射从X射线源放射出的角锥形的X射线束时的定时，
通过形成为2维平面状的2维检测器，检测透过了被检体的X射线束，
通过2维检测器进行数据收集，利用数据取得部取得被检体的体数据。
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