JP2005137752A

JP2005137752A - Ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP2005137752A
Application number: JP2003379657A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hirokawa; 浩一廣川; Taiga Goto; 大雅後藤; Yasushi Miyazaki; 宮崎　　靖
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2005-06-02

Abstract

【課題】断層像の時間的連続性を損なうことなく被曝線量を低減できるＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】被検体の指定された体軸方向位置において体軸周りの全角度範囲でＸ線を連続的に照射して透過Ｘ線データを取得し、その後該被検体の体軸周りで所定の角度幅及び所定の角度間隔となるようにＸ線を間欠的に照射して透過Ｘ線データを取得する。このような透過Ｘ線データを用いてＸ線非照射角度範囲についてのデータを推定し、透過Ｘ線データと推定データとから全角度範囲についての投影データを設定して断層像を再構成する。
【選択図】図５

Description

本発明はＸ線ＣＴ装置に係り、特に被検体の透過Ｘ線データに基づいて断層像の生成を行うＸ線ＣＴ装置に関するものである。

Ｘ線ＣＴ装置として、単列検出器を備えたシングルスライスＣＴ装置と、複数列検出器を備えたマルチスライスＣＴ装置が一般に知られている。マルチスライスＣＴ装置においては、被検体にコーンビーム、すなわち角錐型のＸ線ビームを照射し、Ｘ線検出素子を２次元方向（チャネル方向と列方向）に配列した検出器によって被検体透過後のＸ線を計測し、被検体の投影データを得る。

また、シングルスライスＣＴ装置においては、Ｘ線検出素子を１列、すなわち１次元方向（チャネル方向）に配列した検出器を用い、被検体にファンビーム、すなわち扇形のＸ線ビームを照射し、被検体透過後のＸ線を計測して被検体の投影データを得る。

いずれの種類のＣＴ装置においても、対向するＸ線管と検出器とを被検体の周囲に回転させて多方向からの投影データを取得し、ボケ補正のための再構成フィルタ処理を行った上でそれらの投影データを逆投影して被検体の断層像を再構成する。投影データは離散的なＸ線管位置（以下、「ビュー」という）において取得され、得られた投影データを「該当ビューにおける投影データ」と呼ぶ。

１回転あたりのビュー数は、通常数百から数千に及ぶ。また、１ビュー分の投影データは、（検出器のチャネル数×列数）分の検出素子のデータからなる（シングルスライスＣＴ装置の場合は、列数＝１の場合として考える）。

ここで、ある断層位置の画像を再構成するには、たとえばFeldkamp再構成法と呼ばれる再構成アルゴリズムに基づく再構成処理を行う。Feldkamp再構成法については、たとえば非特許文献１に記載されている。

このようなＣＴ装置において、造影剤を被検者に注入しつつ特定部位に対して数10秒間程度連続的にＸ線照射・計測スキャンを行うことにより特定部位におけるＣＴ値変化の動態を観察するダイナミックスキャンと呼ばれる撮影手法が、病変部およびその周辺の生体機能を評価する重要な手段として知られている。特にマルチスライスＣＴにおいてはシングルスライスＣＴに比べて体軸方向により広い範囲をより薄いスライスの集合として同時に計測できることから、検出器の多列化に伴なってダイナミックスキャンの有用性が増大する。

また、造影剤を被検者に注入し、関心領域のＣＴ値の変化に基づいて検査部位のスキャン開始のタイミングを制御するＸ線ＣＴ装置が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
「Practical cone-beam algorithm 」 Feldkamp, L. A., L. Davis, and J. Kress (1984), Journal of the Optical Society of America 1, 612-619. 特開平１０−１２７６２１号公報

しかし、ダイナミックスキャンでは特定部位に対して数10秒間にわたりＸ線を照射し続けるため、Ｘ線管電圧、Ｘ線管電流等の条件を変えなければ、通常のスキャンに比べて被検者の被曝線量が数10倍にも及ぶことになる、という欠点を有する。

このため、従来のダイナミックスキャンでは、通常よりも低いＸ線管電圧（たとえば120kVに代えて80kV）や通常よりも低いＸ線管電流を使用している。しかし、通常よりも低いＸ線管電圧・Ｘ線管電流を使用すると画像ノイズは通常のスキャンに比べて増大するため、Ｘ線条件をむやみに下げることはできず、充分な被曝低減にはつながっていない。

また、1回転ごとにＸ線照射・計測とX線非照射・非計測とを繰り返す、という方法も用いられるが、当然この場合には断層像の時間的連続性が低減してしまう、という欠点を有する。

また、投影データのビューに対応するパルス状Ｘ線を用いることでも被曝線量を低減可能であるが、現行のＸ線ＣＴ装置はスキャン時間（スキャナ1回転あたりの時間）が1s以下であるものが一般的であり、1スキャンあたり８００ビュー以上程度の充分なビュー数を得るためにはＸ線のパルス幅を０．５ｍs以下程度にしなければならない。これでは、連続Ｘ線方式では不要であるテトロード管や三極Ｘ線管や高電圧半導体スイッチ等の手段を用いても、もはやＸ線パルス波形を正しく制御できない。

本発明は上記事情を鑑みてなされたもので、断層像の時間的連続性を損なうことなく被曝線量を低減できるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明の第一の特徴に係るＸ線ＣＴ装置は、被検体の指定された体軸方向位置において体軸周りの全角度範囲でＸ線を連続的に照射して透過Ｘ線データを取得し、その後該被検体の体軸周りで所定の角度幅及び所定の角度間隔となるようにＸ線を間欠的に照射して透過Ｘ線データを取得するデータ取得手段と、前記体軸方向位置において、前記体軸周りのＸ線非照射角度範囲についての透過Ｘ線データを推定する推定手段と、前記取得した透過Ｘ線データと前記推定した透過Ｘ線データとから、前記体軸方向位置における前記被検体の体軸周りの全角度範囲の投影データを設定する設定手段と、前記設定した投影データに基づいて前記被検体の断層像を再構成する再構成手段と、前記再構成した断層像を表示する表示手段とを備え、前記推定手段は、前記Ｘ線を連続的に照射して取得された透過Ｘ線データと、前記Ｘ線を間欠的に照射して取得された透過Ｘ線データのうち前記Ｘ線非照射角度範囲の前後のＸ線照射角度範囲についての透過Ｘ線データとに基づいて前記Ｘ線非照射角度範囲についての透過Ｘ線データを推定することを特徴としている。

本願発明の第一の特徴に係るＸ線ＣＴ装置では、全角度範囲でのＸ線の連続照射を一度行い、その後は所定の角度幅及び所定の角度範囲となるような間欠的な照射を続ければよく、被曝量を低減できる。また、実際にＸ線を照射して得られたデータと推定データとに基づいて断層像の再構成に必要な全角度範囲の投影データを設定するので、任意の時間間隔で再構成を行うことができ、断層像の時間的連続性を損なうこともない。

なお、本願発明第一の特徴に係るＸ線ＣＴ装置では、被曝量への要求に応じて間欠照射の角度幅及び角度範囲を設定してよい。

本願発明の第二の特徴に係るＸ線ＣＴ装置は、本願発明の第一の特徴に係るＸ線ＣＴ装置において、前記体軸方向位置における前記被検体の断層像に関心領域を設定する手段をさらに備え、前記推定手段は、前記Ｘ線非照射角度範囲についての透過Ｘ線データの内該関心領域に対応するデータについては、前記Ｘ線を連続的に照射して取得された透過Ｘ線データと、前記Ｘ線を間欠的に照射して取得された透過Ｘ線データのうち前記Ｘ線非照射角度範囲の前後のＸ線照射角度範囲についての透過Ｘ線データとに基づいて推定を行い、前記Ｘ線非照射角度範囲についての透過Ｘ線データの内該関心領域以外の領域に対応するデータについては、前記Ｘ線を連続的に照射して取得された透過Ｘ線データに基づいて推定を行うことを特徴としている。

本願発明の第三の特徴に係るＸ線ＣＴ装置は、本願発明の第一の特徴または本願発明の第二の特徴に係るＸ線ＣＴ装置において、前記再構成した断層像中の所定の領域でのＣＴ値があらかじめ設定されたしきい値を超えたか否かを判断する手段をさらに備え、前記データ取得手段は、該判断が肯定されてから所定の時間経過後に、前記被検体の体軸方向に移動しつつ前記被検体の体軸方向周りの全角度範囲でＸ線を連続的に照射して透過Ｘ線データを取得し、前記再構成手段は該取得した透過Ｘ線データから前記被検体の所望の体軸方向位置における断層像を再構成することを特徴としている。

本願発明の第三の特徴に係るＸ線ＣＴ装置では、被検体の指定された体軸方向位置において断層像を再構成し、その再構成した断層像中の所定の領域でのＣＴ値を監視する。ＣＴ値監視のためのスキャンを本願発明の第一の特徴または本願発明の第二の特徴に係るＸ線ＣＴ装置と同様に行うので、被曝量を低減でき、断層像の時間的連続性を損なうこともない。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置によれば、断層像の時間的連続性を損なうことなく被曝線量を低減できる。

以下、添付図面に従って、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の好ましい実施の形態について詳説する。

（第一の実施形態）
図１に本実施の形態が適用されたＸ線ＣＴ装置１００の全体構成図を、図２にＸ線ＣＴ装置１００の全体概観図を示す。

図２に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１００はスキャナ１、患者テーブル２、および操作卓３を備えている。スキャナ１は、図１に示すように、Ｘ線制御装置７によって制御されるＸ線管８を有する。Ｘ線管８から放射されたＸ線は、コリメータ制御装置９によって制御されるコリメータ１０により、例えば角錐状のＸ線ビーム、すなわちコーンビームＸ線とされ、被検体１７に照射される。被検体１７を透過したＸ線は検出器１１に入射する。

検出器１１は、図３に示すように、チャネル方向と列方向に二次元的に配列された複数のＸ線検出素子１８を有する（検出器１１の構成は後述する）。また、検出器１１にはデータ収集装置１２が接続されており、データ収集装置１２は検出器１１の個々のＸ線検出素子の検出データを収集する。

上述の、Ｘ線制御装置７からデータ収集装置１２までのものが、スキャナ１の回転板１３に搭載されている。回転板１３は、回転制御装置１４によって制御される回転板駆動装置１５から駆動力伝達系１６を通じて伝達される駆動力によって回転する。

患者テーブル２は、患者テーブル制御装置２０によって患者テーブル上下動装置２１を制御して適切なテーブル高さにするとともに、患者テーブル制御装置２０によって天板駆動装置２２を制御して天板４を前後動させ、被検体１７をスキャナ１のＸ線照射空間に搬入および搬出するようになっている（被検体１７とＸ線照射空間の関係については後述）。

操作卓３は、システム制御装置１９を有する。システム制御装置１９には、スキャナ１と患者テーブル２が接続されている。

より詳細には、スキャナ１内において、Ｘ線制御装置７、コリメータ制御装置９、データ収集装置１２、および回転制御装置１４がシステム制御装置１９によって制御される。また、患者テーブル２内においては、患者テーブル制御装置２０がシステム制御装置１９によって制御される。

スキャナ１内のデータ収集装置１２で収集されたデータは、システム制御装置１９の制御によって画像再構成装置２３に入力される。またＸ線非照射とする回転位相範囲においては、投影データ推定装置２５による推定投影データ（後述）が画像再構成装置２３に入力される。画像再構成装置２３は、データ収集装置１２が収集した複数ビューの投影データおよび投影データ推定装置２５による複数ビューの推定投影データを用いて画像を再構成する。画像再構成装置２３において再構成された画像や、各種データ、および本装置の機能を実現するためのプログラム等は、システム制御装置１９に接続されている記憶装置２４に格納される。

システム制御装置１９には、また、表示装置５と操作装置６とが接続されている。表示装置５は、画像再構成装置２３から出力される再構成画像やシステム制御装置１９が取り扱う種々の情報を表示する。操作装置６はＸ線ＣＴ装置１００の使用者によって操作され、各種の指示や情報等をシステム制御装置１９に入力する。使用者は、表示装置５および操作装置６を使用して、Ｘ線ＣＴ装置１００を対話的に使用する。

図３に、検出器１１の一例の模式的構成およびＸ線照射との関係を示す。図３に示すように、検出器１１は、複数のＸ線検出素子１８をチャネル方向と列方向とに二次元的に配列した構成となっている。

Ｘ線検出素子１８は、全体として円筒面状、もしくはチャネル方向に関して折れ線状に湾曲したＸ線入射面を構成する。ｍ、ｊはそれぞれチャネル番号、列番号であり、例えば、ｍは１から１０００程度、ｊは１から１０００程度である。Ｘ線検出素子１８は、例えばシンチレータとフォトダイオードの組み合わせによって構成される。

図３において、検出器１１におけるチャネルの配列方向に一致する、コーンビームＸ線のチャネル方向の広がり角度、すなわちファン角度はαである。また、検出器１１における列の配列方向に一致する、コーンビームＸ線の列方向広がりの角度、すなわちコーン角度はγである。

このようなコーンビームＸ線に対し、例えば図４に示すように、患者テーブル２の天板４に載せられた被検体１７がスキャナ１の開口部に搬入されることにより、被検体１７にＸ線が照射される。

コーンビームＸ線を照射された被検体１７の像は検出器１１に投影され、検出器１１によって、被検体１７を透過したＸ線が検出される。被検体１７に照射されるコーンビームＸ線のコーン角度γは、コリメータ１０の開口幅により調整される。

Ｘ線管８、コリメータ１０、検出器１１、およびデータ収集装置１２は、それらの相互位置関係を保ったまま、被検体１７の体軸に概略平行な回転軸周りを回転（スキャン）する。

次に、上記実施の形態の作用を説明する。Ｘ線ＣＴ装置１００は、図５に示すフローに従って断層像生成処理を行う。

まず、ステップ１０００で、ダイナミックスキャンに先立つ準備としてのシングルスキャン用の撮影条件１を設定する。撮影条件１の設定は、操作装置６を介した使用者の指示入力に基づいて行われる。設定する撮影条件は、管電圧、管電流、スライス位置、スライス厚、スキャン時間、再構成フィルタの種類等である。特に、天板４の体軸方向移動は０である。この撮影条件１は基本的には後述のダイナミックスキャン用の撮影条件２と比べて、スキャン数Ｓ＝１である点が異なる。また、スライス位置1箇所あたりの画像作成枚数は１である。

次に、ステップ１０１０でシングルスキャンを行う。スキャンの１回転あたり複数（例えば１０００程度）のビューの投影データが収集される。投影データの収集は、検出器１１、データ収集装置１２、システム制御装置１９、画像再構成装置２３の系統によって行われる。また、収集されたデータは記憶装置２４に格納される。このシングルスキャンにおいては１回転中の全方位から均等なビュー間隔で投影データを収集する。

図９に、検出器１１の任意の１列の１回転分、すなわち２π(rad)分のビュー・チャネルデータが構成する、データ空間の概念図を示す。図９では、チャネル番号ｍの昇順の方向を横軸とし、ビュー番号ｋの昇順の方向を縦軸とする。チャネル番号ｍは０，１，２，３，・・・，Ｍ−１であり、ビュー番号ｋは０，１，２，３，・・・，Ｋ−１である。すなわち、チャネル数＝Ｍであり、ビュー数＝Ｋである。

ビュー番号０に対応するビュー角度をβ0 (rad)とする（図９参照）。Ｋビューが１回転、すなわち２π (rad)に相当するので、１ビューあたりの回転角度は(２π)／Ｋ(rad)である。したがって、ビュー番号０〜 (Ｋ−１)は、スライス面内でのビュー角度β0 (rad) 〜 β0＋２π(Ｋ−１)／Ｋ(rad)に対応する。

ステップ１０２０では、このようなデータ空間を持つ投影データ群から、１回転分の投影データを用いて再構成を行う。画像再構成はシステム制御装置１９の制御下で、記憶装置２４に格納されている前記シングルスキャンの投影データを用いて、画像再構成装置２３によって行われる。画像再構成装置２３は、たとえばFeldkamp再構成法と呼ばれる再構成アルゴリズムに基づく再構成処理を行う。再構成された画像は表示装置５に表示されるとともに、記憶装置２４に格納される。

ステップ１０３０では、表示装置５に表示された前記シングルスキャンによる再構成画像上の適切な座標に適切な形状の関心領域を設定する。本実施形態においては円形の関心領域を設定するものとする。なお一般的にＸ線ＣＴ装置における関心領域の形状は円形、楕円形、多角形、自由閉曲線等、様々な形状が知られており、本発明においても関心領域の形状が円形のみに限られるものではない。

ステップ１０４０では、画像上で設定された関心領域に対応する投影データ上のチャネル範囲（投影データ上での関心領域）を算出する。図１２に示すように座標（ｘ_R(0)，ｙ_R(0)）に半径Ｒの円形関心領域が設定されている場合、各ビューの投影データ上で関心領域に対応するチャネル範囲は［数１］で定まる。

［数１］
ＳＣＨ(ｋ)≡ＳＣＨ(ｋ^*)＝(α_R(ｋ^*) − η(ｋ^*))／α_p
ＥＣＨ(ｋ)≡ＥＣＨ(ｋ^*)＝(α_R(ｋ^*) ＋ η(ｋ^*))／α_p
ただし、
［数２］
ＳＣＨ(ｋ)は1回転中のビュー番号ｋにおいて関心領域に対応する投影データチャネル範囲の先頭側チャネル番号
ＥＣＨ(ｋ)は1回転中のビュー番号ｋにおいて関心領域に対応する投影データチャネル範囲の末尾側チャネル番号
ｋはスキャン数Sでの通しのビュー番号（ｋ＝０，１，２，...，Ｋ・Ｓ−１）
ｋ^* は1スキャンのビュー番号（ｋ^*＝ｋ mod Ｋ、ｋ^*＝０，１，２，...，Ｋ−１）
Ｋは1スキャンのビュー数
a mod b はaをbで除した剰余。
α_p は1チャネルの開き角
α_R(ｋ)＝α_cc ＋ tan^-1(ｘ_R(ｋ)／(ＳＯＤ − ｙ_R(ｋ)))

ｘ_R(ｋ)＝ｘ_R(0) ・ cos(θ) − ｙ_R(0) ・ sin(θ)
ｙ_R(ｋ)＝ｘ_R(0) ・ sin(θ) ＋ｙ_R(0) ・ cos(θ)
θ＝β₀ ＋ｋ・２π ／Ｎ
α_cc は検出器先頭チャネルから光軸（Ｘ線焦点と回転中心軸を通る直線）までのファン角度
ＳＯＤはＸ線焦点とスキャナ回転中心との距離
β₀はＸ線焦点の初期位置角度
である。こうして画像上の関心領域に対応する投影データ上の関心領域が定まり、たとえば図１０のような形状を示す。なお、本実施形態では関心領域を１箇所として説明するが、本発明において設定できる関心領域は１箇所に限定されるものではない。

ステップ１０５０では、ダイナミックスキャン用の撮影条件２を設定する。撮影条件２の設定は、操作装置６を介した使用者の指示入力に基づいて行われる。この撮影条件２は基本的には前述のシングルスキャン用の撮影条件１と比べて、スキャン数Ｓ≧１である点、および同一スライス位置における画像1枚毎の所望の時間差Δtを指定する点が異なる。このΔtに基づき、本発明においては1回転あたりＮ個のセクターに投影データ空間を分割する（図１１参照）。

［数３］
Ｎ≧Ｔ／（0.5 ・ Δt）かつＮは整数
ただし、
［数４］
Ｔは1回転あたりの時間（スキャン時間）
Δtは該当スライス位置の画像1枚毎の所望の時間差
である。

［数３］によれば、Ｘ線は0.5・Δt毎に照射と非照射を繰り返す。すなわち、照射と非照射の時間幅は同じであるが、本発明に係るＸ線ＣＴ装置では、照射と非照射の時間幅は任意に変更することができる（第四の実施形態参照）。

なお、Δtが小さいほど断層像生成の時間間隔が短くなるので、断層像間の時間的連続性は向上する。しかし、その反面で生成される断層像数は増大する。断層像数があまりに増大すれば診断やデータ保管に支障を来すため、Δtはせいぜい30ms以上とするのが適当である。

また、特定部位の時間的変化の観察を目的とするため、撮影条件２においても天板４の体軸方向移動は０である。

次にステップ１０６０において、指定スキャン数のダイナミックスキャンを実施し、所望の時間差以下の時間間隔を持つ再構成画像を作成する。

ここで、ステップ１０６０におけるダイナミックスキャンについて詳細に説明する。図６に、本実施形態におけるダイナミックスキャンのフローを示す。

まず、ステップ２０００において投影データセクター番号ｎを初期化する。

次に、ステップ２０１０においてセクター番号ｎが偶数か否かを判断する。ただし、本明細書においてはセクター番号０をも偶数セクター番号として扱う。セクター番号ｎが偶数である場合には判断が肯定されてステップ２０２０に進み、それ以外の場合はステップ２０７０（後述）へ進む。

ステップ２０２０では、セクター番号ｎ内の全ビュー分に対応するＸ線管回転位相範囲においてＸ線照射および被検体投影データの計測を行う。

次に、ステップ２０３０ではセクター番号ｎ（ここでは偶数）が２以上であるか否かを判断する。セクター番号ｎが２以上である場合には判断が肯定されてステップ２０４０に進み、それ以外の場合はステップ２０８０（後述）へ進む。

ステップ２０４０ではセクター番号ｎ−１内の全ビュー分について投影データ推定装置２５により投影データの推定を行う。ステップ２０７０（後述）との関係から、ステップ２０４０でのセクター番号ｎ−１においては投影データが計測されていないため、投影データ推定が必要となる。この推定方法については後述する。

次にステップ２０５０では、
セクター番号ｎ≧1回転あたりセクター数Ｎ − １
（ここではセクター番号ｎは奇数）
が成立するか否かを判断する。条件が成立していれば判断が肯定されてステップ２０６０に進み、それ以外の場合はステップ２０８０（後述）へ進む。

ステップ２０６０では、セクター番号ｎ−N＋１からセクター番号ｎまで(1回転分)の実測投影データおよび推定投影データを用いて画像再構成を行う。

次にステップ２０８０では、セクター番号ｎを更新する。

次にステップ２０９０では、セクター番号ｎがダイナミックスキャンの全セクター数Ｎ×Ｓと等しいか否かを判断する。条件が成立していれば判断が肯定されて図５のステップ１０６０の次の”エンド”に進んでダイナミックスキャンを終了し、それ以外の場合はステップ２０１０へ戻る。

なお、ステップ２０１０からステップ２０７０へ分岐した場合、ステップ２０７０ではセクター番号ｎ（ここでは奇数）内の全ビュー分に対応するＸ線管回転位相範囲において、Ｘ線非照射・被検体投影データ非計測とし、ステップ２０８０（前述）に進む。

以上説明したように、本実施形態において「Ｘ線照射および投影データ計測」及び「Ｘ線非照射および投影データ非計測」は、適切なビュー数のセクターを単位として、それぞれ時間幅（0.5・Δｔ）で交互に行われる。すなわち通常のダイナミックスキャンの１／２の被曝線量となる。

このように、本実施の形態に係るＸ線ＣＴ装置１００では、断層像の時間的連続性を損なうことなく被曝線量を低減することができる。また、非実測投影データはダイナミックスキャン時と同等のS/N比を持つシングルスキャン投影データにコントラスト変化分の推定値を加算することにより推定されるため、画像全体としてのS/N比も損なわれない。

ここで、前述のステップ２０４０における投影データ推定について詳細に説明する。

まず前提として、ステップ１０１０のシングルスキャンの全投影データをビュー番号ｋ＝−Ｋ〜−１の投影データと考え、ステップ１０６０ダイナミックスキャンの全投影データをビュー番号ｋ＝０〜Ｋ・Ｓ−１と考えることにする。ただし前述のとおり、Ｋは１スキャンあたりのビュー数であり、Ｓはダイナミックスキャンのスキャン数である。

ステップ２０４０においてセクター番号ｎ−１は非実測セクターであり、その前後のセクター番号ｎ−２、セクター番号ｎは実測セクターである。それらのセクター内に対応するビュー番号は
［数５］
セクター番号ｎ−２におけるビュー番号＝(ｎ−２)・Ｖ〜 (ｎ−１)・Ｖ−１
セクター番号ｎ−１におけるビュー番号＝(ｎ−１)・Ｖ〜ｎ・Ｖ−１
セクター番号ｎにおけるビュー番号＝ｎ・Ｖ〜 (ｎ＋１)・Ｖ−１
ただし、
［数６］
Ｖは１セクターあたりのビュー数
である。

ここで、非実測セクター内の推定投影データを得るために、該当非実測セクター（ここではセクター番号ｎ−１）の前後の実測セクター（ここではセクター番号ｎ−２およびｎ）の投影データを利用する。すなわち以下の［数７］〜［数１６］により推定投影データを得る。

まず［数７］により、セクター番号ｎ−２（実測セクター）における投影データとステップ１０１０のシングルスキャンの投影データとの差分を得る。

［数７］
(SCH(k0)≦m0≦ECH(k0))
(m0＜SCH(k0)，ECH(k0)＜m0)
ただし、
［数８］
ＳＣＨ(k0)、ＥＣＨ(k0)はビュー番号k0での投影データ上での関心領域開始・終了チャネル番号（［数１］）。
推定対象ビュー番号k1に対してk0＝k1−V、すなわちビュー番号k0はセクター番号ｎ−２内。
kk0 ＝ (k0 mod M)−M すなわちビュー番号kk0はビュー番号k0と同一Ｘ線管位相にあたるシングルスキャン投影データのビュー番号。（a mod b はaをbで除した剰余。）
である。

同様に［数９］により、セクター番号ｎ（実測セクター）における投影データとステップ１０１０のシングルスキャンの投影データとの差分を得る。

［数９］
(SCH(k2)≦m2≦ECH(k2))
(m2＜SCH(k2)，ECH(k2)＜m2)
ただし、
［数１０］
ＳＣＨ(k2)、ＥＣＨ(k2)はビュー番号k2での投影データ上での関心領域開始・終了チャネル番号（［数１］）。
推定対象ビュー番号k1に対してk2＝k1＋V、すなわちビュー番号k2はセクター番号ｎ内であり、k1はk0とk2の中点にあたる。
kk2 ＝ (k2 mod M)−M すなわちビュー番号kk2はビュー番号k2と同一Ｘ線管位相にあたるシングルスキャン投影データのビュー番号。（a mod b はaをbで除した剰余。）
である。

次に、［数７］および［数９］の差分データをセクター番号ｎ−１（非実測セクター）での投影データ上の関心領域に写像することにより、［数１１］および［数１３］を得る。

［数１１］
(SCH(k1)≦m1≦ECH(k1))
(m1＜SCH(k1)，ECH(k1)＜m1)
ただし、
［数１２］
ＳＣＨ(k1)、ＥＣＨ(k1)はビュー番号k1での投影データ上での関心領域開始・終了チャネル番号（［数１］）。

である。

［数１３］
(SCH(k1)≦m1≦ECH(k1))
(m1＜SCH(k1)，ECH(k1)＜m1)
ただし、
［数１４］
ＳＣＨ(k1)、ＥＣＨ(k1)はビュー番号k1での投影データ上での関心領域開始・終了チャネル番号（［数１］）。

である。

すなわち、［数１１］は［数７］を投影データ上での関心領域ＳＣＨ(k0)〜ＥＣＨ(k0) からＳＣＨ(k1)〜ＥＣＨ(k1) に写像したものである。同様に、［数１３］は［数９］を投影データ上での関心領域ＳＣＨ(k2)〜ＥＣＨ(k2) からＳＣＨ(k1)〜ＥＣＨ(k1) に写像したものである。

これらを用いて、セクター番号ｎ−１内（非実測セクター）の推定投影データは次の［数１５］のようにして得られる。

［数１５］

ただし、
［数１６］
(SCH(k1)≦m1≦ECH(k1))
(m1＜SCH(k1)，ECH(k1)＜m1)
ＳＣＨ(k1)、ＥＣＨ(k1)はビュー番号k1での投影データ上での関心領域開始・終了チャネル番号（［数１］）。
(ｎ−１)・Ｖ〜ｎ・Ｖ−１すなわちビュー番号k1はセクター番号ｎ−１内。
kk1 ＝ (k1 mod M)−M すなわちビュー番号kk1はビュー番号k1と同一Ｘ線管位相にあたるシングルスキャン投影データのビュー番号。（a mod b はaをbで除した剰余。）
である。

以上のようにして非実測セクターの推定投影データが得られると、前述したようにステップ２０５０以降で画像再構成を行う。

（第二の実施形態）
本発明の第二の実施形態では、１スキャンあたりのセクター数Ｎを奇数とし、図５に示すフローのステップ１０６０において、図７のフローに示す処理を行う。

図７のフローにおいては、ステップ３０５０〜３０９０とステップ３３００に特徴がある。すなわち、部分再構成画像の加算、減算によって再構成画像を生成することにより、再構成画像生成のための処理時間を低減している。なお、ステップ３０４０における投影データ推定は第一の実施形態におけるステップ２０４０と同じである。

（第三の実施形態）
本発明の第三の実施形態では、１スキャンあたりのセクター数Ｎを偶数とし、図５に示すフローのステップ１０６０において、図８のフローに示す処理を行う。

図８のフローにおいては、ステップ３０５０〜３０９０とステップ３３００に特徴がある。すなわち、部分再構成画像の加算、減算によって再構成画像を生成することにより、再構成画像生成のための処理時間を低減している。なお、ステップ４０４０における投影データ推定は第一の実施形態におけるステップ２０４０と同じである。

（第四の実施形態）
上述の第一の実施形態から第三の実施形態まででは、投影データの実測セクターと非実測セクターの時間幅は同じ（いずれも0.5・Δｔ）である（［数３］参照）。しかし、以下に説明するようにステップ２０４０、ステップ３０４０、ステップ４０４０における投影データ推定方法を工夫することにより、投影データの実測セクターと非実測セクターの時間幅の関係を任意に変更することができ、さらなる被曝線量低減が可能となる。

本実施形態では、非実測セクター内の推定投影データを得るために、該当非実測セクター（ここではセクター番号ｎ−１）の前の実測セクター（ここではセクター番号ｎ−２）の最後のビューと該当非実測セクターの次の実測セクター（ここではセクター番号ｎ）の最初のビューを利用する。すなわち以下の［数１７］〜［数２６］により推定投影データを得る。

まず［数１７］により、セクター番号ｎ−２（実測セクター）の最終ビューの投影データとステップ１０１０のシングルスキャンの投影データとの差分を得る。

［数１７］

(SCH(k0e)≦m0≦ECH(k0e))

(m0＜SCH(k0_e)，ECH(k0)＜m0_e)
ただし、
［数１８］
ビュー番号k0_eはセクター番号ｎ−２内の最終ビューの番号。
ＳＣＨ(k0_e)、ＥＣＨ(k0_e)はビュー番号k0_eでの投影データ上での関心領域開始・終了チャネル番号（［数１］）。
kk0_e ＝ (k0_e mod M)−M すなわちビュー番号kk0_eはビュー番号k0_eと同一Ｘ線管位相にあたるシングルスキャン投影データのビュー番号。（a mod b はaをbで除した剰余。）
である。

同様に［数１９］により、セクター番号ｎ（実測セクター）の最初のビューの投影データとステップ１０１０のシングルスキャンの投影データとの差分を得る。

［数１９］

(SCH(k2_s)≦m2≦ECH(k2_s))

(m2＜SCH(k2_s)，ECH(k2_s)＜m2)
ただし、
［数２０］
ビュー番号k2_sはセクター番号ｎ内の最初のビューの番号。
ＳＣＨ(k2_s)、ＥＣＨ(k2_s)はビュー番号k2_sでの投影データ上での関心領域開始・終了チャネル番号（［数１］）。
kk2_s ＝ (k2_s mod M)−M すなわちビュー番号kk2_sはビュー番号k2_sと同一Ｘ線管位相にあたるシングルスキャン投影データのビュー番号。（a mod b はaをbで除した剰余。）
である。

次に［数１７］および［数１９］の差分データをセクター番号ｎ−１（非実測セクター）での投影データ上の関心領域に写像することにより、［数２１］および［数２３］を得る。

［数２１］
(SCH(k1)≦m1≦ECH(k1))
(m1＜SCH(k1)，ECH(k1)＜m1)
ただし、
［数２２］
ＳＣＨ(k1)、ＥＣＨ(k1)はビュー番号k1での投影データ上での関心領域開始・終了チャネル番号（［数１］）。

である。

［数２３］
(SCH(ｋ1)≦ｍ1≦ECH(ｋ1)）
(m1＜SCH(k1)，ECH(k1)＜m1)
ただし、
［数２４］
ＳＣＨ(k1)、ＥＣＨ(k1)はビュー番号k1での投影データ上での関心領域開始・終了チャネル番号（［数１］）。

である。

すなわち、［数２１］は［数１７］を投影データ上での関心領域ＳＣＨ(k0_e)〜ＥＣＨ(k0_e) からＳＣＨ(k1)〜ＥＣＨ(k1) に写像したものである。同様に、［数２３］は［数１９］を投影データ上での関心領域ＳＣＨ(k2_s)〜ＥＣＨ(k2_s) からＳＣＨ(k1)〜ＥＣＨ(k1) に写像したものである。

これらを用いてセクター番号ｎ−１内（非実測セクター）の推定投影データは次の［数２５］のようにして得られる。

［数２５］

ただし、
［数２６］

(SCH(k1)≦m1≦ECH(k1))

(m1＜SCH(k1)，ECH(k1)＜m1)

ビュー番号k0_eはセクター番号ｎ−２内の最終ビューの番号。
ビュー番号k2_sはセクター番号ｎ内の最初のビューの番号。
ＳＣＨ(k1)、ＥＣＨ(k1)はビュー番号k1での投影データ上での関心領域開始・終了チャネル番号（［数１］）。
kk1 ＝ (k1 mod M)−M すなわちビュー番号kk1はビュー番号k1と同一Ｘ線管位相にあたるシングルスキャン投影データのビュー番号。（a mod b はaをbで除した剰余。）
である。

以上のようにして非実測セクター内の投影データを推定する場合、推定対象ビュー番号k1は推定に利用する実測ビュー番号k0およびk2の中点でなくてよい。したがって実測セクターと非実測セクターのビュー数は同一でなくてよい。このため、上述の第一の実施形態から第三の実施形態までではダイナミックスキャンでの被曝線量が従来技術の１／２であったが、本実施の形態ではさらなる被曝線量低減が可能である。すなわち、画像１枚毎の所望の時間差Δｔに対し、
［数２７］
実測セクターのビュー数＝K／(f ・ Δｔ)
非実測セクターのビュー数＝K／((1−f) ・ Δｔ)
ただし、
［数２８］
Kは1回転あたりのビュー数
0＜f＜１．０
Δtは該当スライス位置の画像1枚毎の所望の時間差
とし、必要に応じてｆの値を設定することで、さらなる被曝量の低減が可能である。

なお、非実測セクターのデータを推定する方法の変種として、基準とするデータ（たとえば［数１７］のD(m0,kk0_e)、［数１９］のD(m2,kk2_s)、［数２５］のD₁(m1,kk1)）としてシングルスキャンデータのみを常に用いるのではなく、直近過去の実測セクターよりは過去であるような実測セクターへと更新していく方法もあり得る、というように考えられがちである。しかしその場合、基準データの時相がまちまちになり、かえって非実測セクターのデータ推定精度が悪化するため好ましくない。

（第五の実施形態）
上述の第一乃至第四の実施形態では、同一位置での連続的なスキャンについて説明しているが、造影剤を用いた撮影の場合、被検体の体軸方向位置を変化させながらのスキャンも行われる。このようなスキャンでは、例えばスキャノグラム像に基づいてスキャン範囲を設定し、その後モニタースキャン位置でスキャンを行いつつＲＯＩ（Region Of Interest；関心領域）内のＣＴ値を監視し、ＣＴ値がしきい値を超えると設定遅延時間待機した後に検査対象に対するスキャンを実施するが、モニタースキャン位置での連続的なスキャンによる被曝量が多くなってしまう。

このため、モニタースキャン時のＸ線量を下げたり、ＲＯＩのみにＸ線が照射されるような絞りを用いる技術が知られているが（例えば、特開平１０−１２７６７１参照）、このような技術では画像ノイズの増大や、装置の構造、制御方法の複雑化などの問題が発生する。

このような場合でも、本発明にかかるＸ線ＣＴ装置では、モニタースキャンを第一乃至第四の実施形態に示すようにして行うことで被曝量を低減でき、画像の時間的連続性を損なうこともない。

この場合の処理フローを図１３に示す。また、断層像上でのＲＯＩ設定の例を図１４に、ＣＴ値の変化と検査対象のスキャン実施時間の関係の例を図１５に示す。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成図である。本発明に係るＸ線ＣＴ装置の全体概観図である。本発明に係るＸ線ＣＴ装置において、検出器の構成およびＸ線照射との関係を示す模式図である。本発明に係るＸ線ＣＴ装置において、スキャナ、患者テーブル、被検体の関係を示す側面図である。本発明に係るＸ線ＣＴ装置において、処理の全体を示すフローチャートである。本発明の第一の実施形態に係り、ダイナミックスキャンの詳細を示すフローチャートである。本発明の第二の実施形態に係り、ダイナミックスキャンの詳細を示すフローチャートである。本発明の第三の実施形態に係り、ダイナミックスキャンの詳細を示すフローチャートである。本発明の第一乃至第三の実施形態に係り、検出器の任意の一列のビュー・チャネルデータが構成するデータ空間の概念図である。本発明の第一乃至第三の実施形態に係り、検出器の任意の一列のビュー・チャネルデータが構成するデータ空間上での関心領域の一例を示す図である。本発明の第一乃至第三の実施形態に係り、検出器の任意の一列のビュー・チャネルデータが構成するデータ空間のセクター分割の一例を示す図である。本発明の第一乃至第三の実施形態に係り、断層像における座標軸の設定および画像上での関心領域の一例を示す図である。本発明の第五の実施形態に係り、ダイナミックスキャンの詳細を示すフローチャートである。本発明の第五の実施形態に係り、関心領域設定の例を示す図である。本発明の第五の実施形態に係り、ＣＴ値の変化と検査対象のスキャン実施時間の関係の例を示す図である。

符号の説明

１００…Ｘ線ＣＴ装置、１…スキャナ、２…患者テーブル、３…操作卓、４…天板、５…表示装置、６…操作装置、７…Ｘ線制御装置、８…Ｘ線管、９…コリメータ制御装置、１０…コリメータ、１１…検出器、１２…データ収集装置、１３…回転板、１４…回転制御装置、１５…回転板駆動装置、１６…駆動力伝達系、１７…被検体、１８…Ｘ線検出素子、１９…システム制御装置、２０…患者テーブル制御装置、２１…患者テーブル上下動装置、２２…天板駆動装置、２３…画像再構成装置、２４…記憶装置、２５…投影データ推定装置

Claims

被検体の指定された体軸方向位置において体軸周りの全角度範囲でＸ線を連続的に照射して透過Ｘ線データを取得し、その後該被検体の体軸周りで所定の角度幅及び所定の角度間隔となるようにＸ線を間欠的に照射して透過Ｘ線データを取得するデータ取得手段と、
前記体軸方向位置において、前記体軸周りのＸ線非照射角度範囲についての透過Ｘ線データを推定する推定手段と、
前記取得した透過Ｘ線データと前記推定した透過Ｘ線データとから、前記体軸方向位置における前記被検体の体軸周りの全角度範囲の投影データを設定する設定手段と、
前記設定した投影データに基づいて前記被検体の断層像を再構成する再構成手段と、
前記再構成した断層像を表示する表示手段とを備え、
前記推定手段は、前記Ｘ線を連続的に照射して取得された透過Ｘ線データと、前記Ｘ線を間欠的に照射して取得された透過Ｘ線データのうち前記Ｘ線非照射角度範囲の前後のＸ線照射角度範囲についての透過Ｘ線データとに基づいて前記Ｘ線非照射角度範囲についての透過Ｘ線データを推定することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記体軸方向位置における前記被検体の断層像に関心領域を設定する手段をさらに備え、前記推定手段は、前記Ｘ線非照射角度範囲についての透過Ｘ線データの内該関心領域に対応するデータについては、前記Ｘ線を連続的に照射して取得された透過Ｘ線データと、前記Ｘ線を間欠的に照射して取得された透過Ｘ線データのうち前記Ｘ線非照射角度範囲の前後のＸ線照射角度範囲についての透過Ｘ線データとに基づいて推定を行い、前記Ｘ線非照射角度範囲についての透過Ｘ線データの内該関心領域以外の領域に対応するデータについては、前記Ｘ線を連続的に照射して取得された透過Ｘ線データに基づいて推定を行うことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記再構成した断層像中の所定の領域でのＣＴ値があらかじめ設定されたしきい値を超えたか否かを判断する手段をさらに備え、前記データ取得手段は、該判断が肯定されてから所定の時間経過後に、前記被検体の体軸方向に移動しつつ前記被検体の体軸方向周りの全角度範囲でＸ線を連続的に照射して透過Ｘ線データを取得し、前記再構成手段は該取得した透過Ｘ線データから前記被検体の所望の体軸方向位置における断層像を再構成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。