JP2005192799A - 放射線断層撮影装置および放射線断層撮影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】管電圧が低下するスピッツ発生においても、画像の解像度を向上しアーチファクトの発生を防止して画像品質を向上する。
【解決手段】Ｘ線を照射して投影データを得る際にＸ線管の管電圧を検出した後に、投影データ識別部４１が、その検出される管電圧に基づいて、基準範囲内の管電圧によって得られる第１投影データと、基準範囲外の管電圧によって得られる第２投影データとに投影データを識別する。そして、投影データ補正部４２が、その識別される第１投影データと、その識別される第２投影データに対応して検出される管電圧とに基づいて、第２投影データを補正する。
【選択図】図７

Description

本発明は、放射線断層撮影装置および放射線断層撮影方法に関するものである。

放射線断層撮影装置として、放射線であるＸ線を用いて被検体の断層面の画像を生成するＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置が知られている。Ｘ線ＣＴ装置は、人体や物体などを被検体とし、医療用途や産業用途などの広範な用途で利用されている。

Ｘ線ＣＴ装置は、たとえば、Ｘ線管を用いて被検体の体軸方向を軸として被検体の周囲をスキャンし、複数のビュー（ｖｉｅｗ）方向から被検体にＸ線を照射する。このスキャン時においては、Ｘ線管から照射されたＸ線をコリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）により遮って、被検体の撮影領域に照射するようにＸ線を成形する。そして、コリメータを介して複数のビュー方向から被検体を透過するＸ線を、それぞれのビュー方向ごとにＸ線検出器アレイ（ａｒｒａｙ）で検出する。そして、検出したＸ線によってＸ線検出器アレイが生成する投影データに基づいて、被検体の撮影領域の断層像を再構成して生成する。

ところで、Ｘ線ＣＴ装置において、Ｘ線管は、陰極と陽極との間に高電圧を印加してＸ線を発生するため、放電現象が発生して管電圧が低下することが知られている。放電現象によってＸ線管の管電圧が基準範囲よりも低下することは、一般に、スピッツ（ｓｐｉｔｓ）と呼ばれている。スピッツが発生した場合には、Ｘ線管から照射されるＸ線量が低下することとなる。このため、スピッツの発生時のビューにおける投影データと、スピッツの発生がない正常なビューでの投影データとが断層画像を生成する際に混在することとなり、生成された画像にシャワーアーチファクト（ｓｈｏｗｅｒ ａｒｔｉｆａｃｔ）が発生し、断層画像の画像品質が低下する場合があった。

従来において、スピッツ発生時に断層画像にアーチファクトが発生することを防止して優れた画像品質を得るために、さまざまな方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。従来においては、たとえば、スピッツ発生前後に収集された投影データの平均値を用いてスピッツ発生時に収集された投影データを補間することによって、スピッツ発生により断層画像にアーチファクトが発生することを防止していた。
特開２００３−１１６８４１号公報

しかしながら、従来においては、スピッツ発生時間が一定でなく長時間に及ぶなどスピッツの挙動が一様ではないため、スピッツ発生時の投影データに対して著しく異なる投影データが補間される場合があり、画像の解像度の低下やアーチファクトの発生によって画像品質が劣化する場合があった。また、従来においては、スキャンの開始時や終了時においてスピッツが発生した場合、補間をすることができないために、画像の解像度の低下やアーチファクトの発生によって画像品質が劣化する場合があった。

このように、従来においては、放電によりＸ線管などの放射線管の管電圧が低下するスピッツ発生によって、画像の解像度の低下や、アーチファクトの発生など画像品質が劣化する場合があった。

したがって、本発明の目的は、放電により放射線管の管電圧が低下するスピッツが発生する場合であっても、画像の解像度を向上し、アーチファクトの発生を防止し、画像品質を向上することができる放射線断層撮影装置および放射線断層撮影方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の放射線断層撮影装置は、被検体の撮影領域に放射線を照射する放射線管と、前記放射線管から照射され前記撮影領域を透過する前記放射線を検出し投影データを得る放射線検出手段と、前記放射線管が放射線を照射する際における前記放射線管の管電圧を検出する管電圧検出手段と、前記管電圧検出手段により検出される前記管電圧に基づいて、基準範囲内の管電圧によって前記放射線管から照射され前記放射線検出手段にて検出される前記放射線により得られる第１投影データと、基準範囲外の管電圧によって前記放射線管から照射され前記放射線検出手段にて検出される前記放射線により得られる第２投影データとに、放射線検出手段によって得られる前記投影データを識別する識別手段と、前記識別手段にて識別される第１投影データと、前記識別手段にて識別される第２投影データに対応し前記管電圧検出手段にて検出される前記管電圧とに基づいて、前記第２投影データを補正する補正手段とを有する。

本発明の放射線断層撮影装置によれば、被検体の撮影領域に放射線を放射線管により照射し、放射線検出手段によって、放射線管から照射され撮影領域を透過する放射線を検出し投影データを得る。そして、放射線管が放射線を照射する際における放射線管の管電圧を管電圧検出手段によって検出する。そして、管電圧検出手段により検出される前記管電圧に基づいて、基準範囲内の管電圧によって照射され検出される放射線により得られる第１投影データと、基準範囲外の管電圧によって照射され検出される放射線により得られる第２投影データとに、放射線検出手段によって得られる投影データを識別手段によって識別する。そして、識別手段にて識別される第１投影データと、識別手段にて識別される第２投影データに対応し管電圧検出手段にて検出される管電圧とに基づいて、補正手段によって第２投影データを補正する。

上記目的を達成するために、本発明の放射線断層撮影方法は、放射線管から被検体の撮影領域に照射され前記被検体を透過する放射線によって得られる投影データに基づいて前記撮影領域の画像を生成する放射線断層撮影方法であって、前記放射線管が前記放射線を照射する際に前記放射線管の管電圧を検出する第１ステップと、前記検出される前記管電圧に基づいて、基準範囲内の管電圧にて照射され検出される前記放射線によって得られる第１投影データと、基準範囲外の管電圧にて照射され検出される前記放射線によって得られる第２投影データとに前記投影データを識別する第２ステップと、前記識別される前記第１投影データと、前記識別される前記第２投影データに対応し前記検出される前記管電圧とに基づいて前記第２投影データを補正する第３ステップとを有する。

本発明の放射線撮影方法によれば、第１ステップにおいては、放射線管が放射線を照射する際に放射線管の管電圧を検出する。そして、第２ステップにおいては、検出される管電圧に基づいて、基準範囲内の管電圧にて照射され検出される放射線によって得られる第１投影データと、基準範囲外の管電圧にて照射され検出される放射線によって得られる第２投影データとに投影データを識別する。そして、第３ステップにおいては、識別される第１投影データと、識別される第２投影データに対応して検出される管電圧とに基づいて第２投影データを補正する。

したがって、本発明によれば、放電により放射線管の管電圧が低下するスピッツが発生する場合であっても、画像の解像度を向上し、アーチファクトの発生を防止し、画像品質を向上することが可能な放射線断層撮影装置および放射線断層撮影方法を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明にかかる実施形態を詳細に説明する。

まず、本発明にかかる実施形態の放射線断層撮影装置の構成について説明する。図１は、本発明にかかる実施形態の放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置１の全体構成を示すブロック図である。また、図２は、本発明にかかる実施形態の放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置１の要部を示す構成図である。

図１に示すように、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、走査ガントリ２と操作コンソール３と撮影テーブル４とを有している。

走査ガントリ２は、Ｘ線管２０とＸ線管移動部２１とコリメータ２２とＸ線検出器アレイ２３とデータ収集部２４とＸ線コントローラ２５とコリメータコントローラ２６と回転部２７と回転コントローラ２８とを有している。ここで、Ｘ線管２０とＸ線検出器アレイ２３とは、Ｘ線照射空間２９を挟んで対向して配置されている。

なお、ここで、走査ガントリ２のうち、Ｘ線管２０は本発明に係る放射線管に相当し、Ｘ線検出器アレイ２３は本発明に係る放射線検出手段に相当する。

Ｘ線管２０は、Ｘ線コントローラ２５からの制御信号ＣＴＬ２５１に基づいて電圧が印加され、放射線としてのＸ線５をコリメータ２２を介して被検体６の撮影領域Ｒに照射する。

Ｘ線管移動部２１は、Ｘ線コントローラ２５からの制御信号ＣＴＬ２５２に基づいて、Ｘ線管２０の放射中心を、走査ガントリ２におけるＸ線照射空間２９内の撮影テーブル４に載置される被検体６の体軸方向（図１の紙面に直交する方向、および、図２のｚ方向）に移動させる。

コリメータ２２は、Ｘ線管２０とＸ線検出器アレイ２３との間に配置されており、コリメータコントローラ２６からの制御信号ＣＴＬ２６１に基づいて、Ｘ線管２０から放射されたＸ線５を、Ｘ線検出器アレイ２３のチャネル方向ｘと体軸方向ｚとのそれぞれにおいて遮り、チャネル方向ｘと体軸方向ｚとに所定幅を有するコーン状に成形して、Ｘ線５の照射範囲を調整する。ここで、Ｘ線５の照射範囲は、制御信号ＣＴＬ２６１に基づいてコリメータ２２のアパーチャ２２１の開度を調節することにより設定される。コリメータ２２のアパーチャ２２１の開度調節は、たとえば、チャネル方向ｘと体軸方向ｚとにそれぞれ設けられた２枚の板を独立して移動させることにより行われる。

Ｘ線検出器アレイ２３は、たとえば、８つのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈを有しており、８つのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈが、Ａ列からＨ列の順に体軸方向ｚに隣接して並列し配置されている。

図３は、本実施形態におけるＸ線検出器アレイ２３を構成する８つのＸ線検出モジュール２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈのうち、Ａ列のＸ線検出モジュール２３Ａを示す構成図である。図３に示すように、Ｘ線検出モジュール２３Ａは、Ｘ線を検出する検出素子２３ａがチャネル方向ｘと体軸方向ｚとにアレイ状に配列されている。２次元的に配列された複数の検出素子２３ａは、全体として、凹面状に湾曲したＸ線検出面を形成している。ここで、チャネル方向ｘには、たとえば、１０００個の検出素子２３ａが配列されており、体軸方向ｚには、たとえば、８個の検出素子２３ａが配列されている。なお、Ｂ列からＨ列のＸ線検出モジュール２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈも、図３に示すＡ列のＸ線検出モジュール２３Ａと同様である。

検出素子２３ａは、たとえば、検出したＸ線を光に変換するシンチレータ（図示なし）と、シンチレータが変換した光を電荷に変換するフォトダイオード（図示なし）とを有する固体検出器により構成されている。なお、検出素子２３ａは、これに限定されるものではなく、たとえば、カドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体検出素子、あるいはキセノン（Ｘｅ）ガスを利用した電離箱型の検出素子２３ａであっても良い。

図４，図５は、Ｘ線管２０とコリメータ２２とＸ線検出アレイ２３の相互関係を示す図である。図４において、図４（ａ）は体軸方向ｚを視線とする側の状態を示す図であり、図４（ｂ）はチャネル方向ｘを視線とする側からの状態を示す図である。また、図５は、図４（ｂ）と同様にチャネル方向ｘを視線とする側からの状態において、被検体６を撮影する状態を示す図である。

図４（ａ），図４（ｂ）に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線５は、コリメータ２２によって所定のコーン角を有するコーン状のＸ線５となるように成形され、Ｘ線検出アレイ２３の所定領域に照射されるようになっている。そして、図５に示すように、被検体６を撮影する場合においては、撮影テーブル４に載置された被検体６がＸ線照射空間２９に搬入され、被検体６の体軸方向ｚを軸として被検体６の周囲を走査して、被検体６の撮影領域ＲにＸ線管２０からＸ線５が照射される。そして、Ｘ線管２０から照射されたＸ線５は、コリメータ２２を介して被検体６を透過してＸ線検出器アレイ２３の検出素子２３ａで検出される。そして、Ｘ線検出器アレイ２３の検出素子２３ａは、被検体６を透過して検出されるＸ線に基づいて撮影領域Ｒの投影データを出力する。

データ収集部２４は、Ｘ線検出器アレイ２３の個々の検出素子２３ａによる投影データを収集し、操作コンソール３に出力する。図２に示すように、データ収集部２４は、たとえば、選択・加算切換回路（ＭＵＸ，ＡＤＤ）２４１とアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２４２とを有する。選択・加算切換回路２４１は、Ｘ線検出器アレイ２３の検出素子２３ａによる投影データを、操作コンソール３の中央処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０３に応じて選択し、あるいは組み合わせを変えて足し合わせ、その結果をアナログ−デジタル変換器２４２に出力する。アナログ−デジタル変換器２４２は、選択・加算切換回路２４１において選択あるいは任意の組み合わせで足し合わされた投影データをアナログ信号からデジタル信号に変換して、操作コンソール３の中央処理装置３０に出力する。

Ｘ線コントローラ２５は、操作コンソール３の中央処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０１に応じて、Ｘ線管２０に対し制御信号ＣＴＬ２５１を出力してＸ線放射の制御を行う。また、Ｘ線コントローラ２５は、操作コンソール３の中央処理装置３０による制御信号ＣＴＬ３０１に応じて、Ｘ線管移動部２１に対し制御信号ＣＴＬ２５２を出力して、Ｘ線管２０の放射中心を指示に応じた距離だけ体軸方向ｚに移動させる。

図６は、Ｘ線コントローラ２５において、Ｘ線の照射を制御するための要部を示すブロック図である。

図６に示すように、Ｘ線コントローラ２５は、Ｘ線管電源部２５１と、管電圧検出部２５２と、電源一時停止部２５３とを有する。

なお、ここで、Ｘ線コントローラ２５の構成部材のうち、管電圧検出部２５２は本発明に係る管電圧検出手段に相当する。

Ｘ線管電源部２５１は、たとえば、インバータ回路（図示なし）と高電圧タンク回路（図示なし）とにより構成されている。Ｘ線管電源部２５１は、操作コンソール３の中央処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０１に基づいてインバータ回路が駆動されて高電圧回路に制御信号が供給され、インバータ回路からの制御信号に基づいて高電圧タンク回路からＸ線管２０に電圧を供給する。

管電圧検出部２５２は、たとえば、電圧検出回路（図示なし）により構成されており、Ｘ線管２０がビュー毎に走査してＸ線を照射する際におけるＸ線管２０の管電圧を検出する。

電源一時停止部２５３は、たとえば、微分回路（図示なし）と比較回路（図示なし）とワンショットパルス発生器（図示なし）とにより構成されている。電源一時停止部２５３は、管電圧検出部２５２が検出した管電圧を微分回路によって処理した後に比較回路によって基準電圧と比較する。そして、電源一時停止部２５３のワンショットパルス発生器が、比較回路による比較結果に基づいて、Ｘ線管２０への電源供給を停止させる制御信号をＸ線管電源部２５１のインバータ回路に出力し、所定時間経過後に再動作するための制御信号をＸ線管電源部２５１のインバータ回路に出力する。

コリメータコントローラ２６は、中央処理装置３０による制御信号ＣＴＬ３０２に応じてコリメータ２２に制御信号ＣＴＬ２６１を出力し、コリメータ２２のアパーチャ２２１の開度を調整して、Ｘ線管２０から放射されたＸ線５をコーン状に成形させＸ線検出器アレイ２３の所望の領域に照射させる。

回転部２７は、回転コントローラ２８による制御信号ＣＴＬ２８に基づいて所定の方向に回転する。この回転部２７には、Ｘ線管２０とＸ線管移動部２１とコリメータ２２とＸ線検出器アレイ２３とデータ収集部２４とＸ線コントローラ２５とコリメータコントローラ２６とが搭載されている。これらの構成要素は、回転部２７の回転に伴ってＸ線照射空間２９に対して位置関係が変化する。被検体６の撮影領域Ｒを撮影する際には、被検体６の体軸方向ｚを軸として回転部２７を回転させることにより、複数のビュー方向からＸ線５を照射して被検体６を透過したＸ線５が検出され、撮影領域Ｒの投影データがビューごとに出力される。

回転コントローラ２８は、操作コンソール３の中央処理装置３０による制御信号ＣＴＬ３０４に応じて、回転部２７に対し制御信号ＣＴＬ２８を出力して、所定の方向に所望の回転数だけ回転させる。

操作コンソール３は、中央処理装置３０と入力装置３１と表示装置３２と記憶装置３３とを主構成要素として有している。なお、本実施形態の表示装置３２は、本発明に係る表示手段に相当する。

中央処理装置３０は、たとえば、マイクロコンピュータ等により構成され、各種の機能に応じたプログラムを有する。中央処理装置３０は、入力装置３１から入力される指示に応じて、被検体６が載置される撮影テーブル４を走査ガントリ２のＸ線照射空間２９に対して搬入または搬出させるために、制御信号ＣＴＬ３０ｂを撮影テーブル４に出力する。

そして、中央処理装置３０は、入力装置３１から入力されるマルチスライススキャンの開始指示を受けて、走査ガントリ２の回転コントローラ２８に制御信号ＣＴＬ３０４を出力して、走査ガントリ２の回転部２７を所定方向に指示に応じた回数に回転させる。

また、中央処理装置３０は、走査ガントリ２のＸ線管２０にＸ線５の放射させるために、制御信号ＣＴＬ３０１をＸ線コントローラ２５に出力する。

そして、中央処理装置３０は、入力装置３１から入力される被検体６の撮影領域Ｒの情報を受けて、制御信号ＣＴＬ３０１をＸ線コントローラ２５に出力し、Ｘ線管２０の放射中心を体軸方向ｚへ指示に応じた距離だけ移動させる。また、その際には、Ｘ線５を所定範囲に放射させるために、所定のアパーチャ開度となるようにコリメータ２２を制御する制御信号ＣＴＬ３０２を、コリメータコントローラ２６に出力する。

そして、中央処理装置３０は、入力装置３１から入力される被検体６の撮影領域Ｒの情報に応じて、Ｘ線検出器アレイ２３の検出素子２３ａが得る投影データを選択、あるいは、組み合わせを変えて足し合わせるように、制御信号ＣＴＬ３０３をデータ収集部２４の選択・加算切換回路２４１に出力する。また、中央処理装置３０は、データ収集部２４が収集した投影データに、オフセット補正などの前処理を施す。

図７は、中央処理装置３０において、画像を生成するための要部を示すブロック図である。

図７に示すように、本実施形態の中央処理装置３０は、投影データ識別部４１と、投影データ補正部４２と、画像生成部４３とを有する。なお、ここで、本実施形態の投影データ識別部４１は、本発明にかかる識別手段に相当する。また、投影データ補正部４２は、本発明にかかる補正手段に相当する。また、画像生成部４３は、本発明にかかる画像生成手段に相当する。

投影データ識別部４１は、中央処理装置３０にプログラムとして構成されている。投影データ識別部４１は、管電圧検出部２５２により検出される管電圧に基づいて、Ｘ線検出器アレイ２３にて出力される投影データを、以下のように第１投影データと第２投影データとに識別する。つまり、基準範囲内の管電圧によってＸ線管２０から照射されＸ線検出器アレイ２３にて検出されるＸ線により得られるビューの投影データについては、第１投影データとして投影データ識別部４１が識別する。一方、基準範囲外の管電圧によってＸ線管２０から照射されＸ線検出器アレイ２３にて検出されるＸ線により得られるビューの投影データについては、第２投影データとして投影データ識別部４１が識別する。

投影データ補正部４２は、中央処理装置３０にプログラムとして構成されている。投影データ補正部４２は、投影データ識別部４１にて識別されるビューの第１投影データと、投影データ識別部４１にて識別されるビューの第２投影データに対応し管電圧検出部２５２にて検出される管電圧とに基づいて、第２投影データを補正する。

ここで、本実施形態において、投影データ補正部４２は、補正する第２投影データの近傍の時間または位置において得られるビューの第１投影データを用いる。たとえば、投影データ補正部４２は、第２投影データを生成するＸ線を検出する直前と直後との少なくとも一方において検出されるＸ線により得られる第１投影データを用いる。

また、本実施形態において、投影データ補正部４２は、補正する第２投影データに対応して検出される管電圧と、管電圧の基準電圧との差に基づいて、第１投影データと第２投影データとのそれぞれに対して重み付けをするための第１補正係数を生成する。そして、投影データ補正部４２は、第１補正係数を用いて、補正対象の第２投影データと、補正対象の第２投影データの近傍の第１投影データとに対して重み付け加算の平滑化処理を実施して、第２投影データを補正する。さらに、投影データ補正部４２は、第１投影データに対応するＸ線の検出位置と、補正する第２投影データに対応するＸ線の検出位置との差に基づいて、第１投影データに対して重み付けをするための第２補正係数を生成する。そして、投影データ補正部４２は、補正対象の第２投影データの近傍の第１投影データと、生成された第２補正係数との積を算出した後、第１補正係数を用いて補正された第２投影データに加算することによって第２投影データを補正する。

画像生成部４３は、中央処理装置３０にプログラムとして構成されている。画像生成部４３は、複数のビュー方向からの投影データに基づいて画像再構成を行い、複数の断層像の画像データを生成する。本実施形態においては、投影データ補正部４２により補正された第２投影データと、第１投影データとを、投影データとして用いる。また、画像生成部４３における画像再構成には、たとえば、フィルタード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅｄ ｂａｃｋ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法が用いられる。そして、画像生成部４３によって生成された画像データは、表示装置３２に出力されて表示される。

入力装置３１は、撮影条件等の情報を中央処理装置３０に入力するために設けられており、たとえば、キーボードやマウスにより構成される。なお、入力装置３１は、走査ガントリ２または撮影テーブル４に接続されていても良い。

表示装置３２は、中央処理装置３０からの指令に基づき、再構成されて生成された断層像やその他の各種情報を表示する。

記憶装置３３は、各種のデータや再構成画像およびプログラム等を記憶し、記憶データが、必要に応じて中央処理装置３０によりアクセスされる。

つぎに、上記の本実施形態のＸ線ＣＴ装置１を用いる放射線断層撮影方法としてのＸ線断層撮影方法について説明する。

図８は、本実施形態の放射線断層撮影方法としてのＸ線断層撮影方法の工程フローを示す工程フロー図である。

本工程に先がけて、まず、スキャン条件がオペレータにより入力装置３１に入力され中央処理装置３０へ出力される。そして、中央処理装置３０は、入力装置３１からの入力されるスキャン条件に基づいて、制御信号ＣＴＬ３０ｂを撮影テーブル４に出力し、被検体６が載置される撮影テーブル４を走査ガントリ２のＸ線照射空間２９に搬入または搬出させ、被検体６の撮影領域Ｒが走査ガントリ２のＸ線照射空間２９の所望の位置となるように位置決めする。また、中央処理装置３０は、制御信号ＣＴＬ３０１をＸ線コントローラ２５に出力して、Ｘ線コントローラ２５からＸ線管２０へ制御信号ＣＴＬ２５１を出力させ、Ｘ線管２０にＸ線５を照射させる。さらに、この時、中央処理装置３０は、コリメータコントローラ２６に制御信号ＣＴＬ３０２を出力し、コリメータ２２のアパーチャ２２１の開度を制御する制御信号ＣＴＬ２６１をコリメータコントローラ２６からコリメータ２２へ供給する。

そして、図８に示すように、本実施形態のＸ線断層撮影方法においては、被検体６の撮影領域Ｒにおける投影データＲ（ｉ）を取得する（ＳＴ２１）。ここでは、被検体６の撮影領域ＲにＸ線管２０からのＸ線５をさまざまなビュー方向ｉから照射し、撮影領域Ｒを透過するＸ線５をＸ線検出器アレイ２３の検出素子２３ａにより検出して撮影領域Ｒの投影データＲ（ｉ）を取得する。さらに、管電圧検出部２５２を用いて、Ｘ線管２０がビュー方向ｉ毎に走査してＸ線５を照射する際におけるＸ線管２０の管電圧Ｖ（ｉ）を検出する。

つぎに、さまざまなビュー方向ｉから取得された投影データＲ（ｉ）について、管電圧検出部２５２により検出される管電圧Ｖ（ｉ）に基づいて第１投影データＲ１（ｉ）と第２投影データＲ２（ｉ）とに投影データ識別部４１を用いて識別する（ＳＴ２２）。投影データ識別部４１は、基準電圧Ｖｓｔｄを中心として許容される上下限値Ｖｓｔｄ^＋，Ｖｓｔｄ⁻により規定される基準範囲Ｈ内の管電圧Ｖ（ｉ）において、Ｘ線管２０から照射されＸ線検出器アレイ２３にて検出されるＸ線により得られるビューｉの投影データＲ（ｉ）を第１投影データＲ１（ｉ）として識別する。一方、投影データ識別部４１は、基準範囲Ｈ外の管電圧によってＸ線管２０から照射されＸ線検出器アレイ２３にて検出されるＸ線により得られるビューｉの投影データＲ（ｉ）を第２投影データＲ２（ｉ）として識別する。

図９は、投影データＲ（ｉ）を取得する際のビュー方向ｉに対して、管電圧検出部２５２により検出されたＸ線管２０の管電圧Ｖ（ｉ）を示す図である。

図９に示すように、１〜８のビュー方向ｉにおいて、それぞれ管電圧Ｖ（１）〜Ｖ（８）が推移し、それぞれの管電圧Ｖ（１）〜Ｖ（８）に対応して投影データＲ（１）〜Ｒ（８）が所得される。この１〜８のビュー方向ｉの投影データＲ（１）〜Ｒ（８）において、１と７と８とのビュー方向ｉの投影データＲ（１），Ｒ（７），Ｒ（８）は、管電圧Ｖ（ｉ）が基準範囲Ｈの場合に所得されており、残りの２から６のビュー方向ｉの投影データＲ（２）〜Ｒ（６）は、管電圧Ｖ（ｉ）が基準範囲Ｈでない場合に所得されている。つまり、２から６のビュー方向ｉの投影データＲ（２）〜Ｒ（６）は、スピッツ発生時において取得されている。このため、投影データ識別部４１は、１と７と８とのビュー方向ｉの投影データＲ（１），Ｒ（７），Ｒ（８）を第１投影データＲ１（１），Ｒ１（７），Ｒ１（８）として識別し、２から６のビュー方向ｉの投影データＲ（２）〜Ｒ（６）を第２投影データＲ２（２）〜Ｒ２（６）として識別する。

つぎに、投影データ補正部４２を用いて、第２投影データＲ２（ｉ）に対応し管電圧検出部２５２にて検出される管電圧Ｖ（ｉ）と、その第２投影データの近傍の第１投影データＲ１（ｉ−ｘ），Ｒ１（ｉ＋ｙ）とに基づいて、第２投影データＲ２（ｉ）を補正する（ＳＴ２３）。

本実施形態においては、前述したように、投影データ補正部４２は、補正する第２投影データＲ２（ｉ）を取得する際に近傍の時間または位置において得られる２つのビュー方向ｉ−ｘ，ｉ＋ｙの第１投影データＲ１（ｉ−ｘ），Ｒ１（ｉ＋ｙ）を用いる。たとえば、投影データ補正部４２は、第２投影データＲ２（ｉ）を生成するＸ線を検出する直前と直後との少なくとも一方において検出されるＸ線により得られる２つの第１投影データＲ１（ｉ−ｘ），Ｒ１（ｉ＋ｙ）を用いる。

そして、投影データ補正部４２は、補正する第２投影データＲ２（ｉ）に対応して検出される管電圧Ｖ（ｉ）と、管電圧の基準電圧Ｖｓｔｄの差に基づいて、第１投影データＲ１（ｉ−ｘ），Ｒ１（ｉ＋ｙ）と第２投影データＲ２（ｉ）とのそれぞれに対して重み付けをするための第１補正係数Ａ１（ｉ）を生成する。たとえば、補正する第２投影データＲ２（ｉ）に対応して検出される管電圧Ｖ（ｉ）と、管電圧の基準電圧Ｖｓｔｄとの差について、複数のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２を設定し、設定されたしきい値ＴＨ１，ＴＨ２に対応するように第１補正係数Ａ１（ｉ）を生成する。たとえば、補正する第２投影データＲ２（ｉ）に対応して検出される管電圧Ｖ（ｉ）と、管電圧の基準電圧Ｖｓｔｄとの差が大きいしきい値ＴＨ１の場合には、補正する第２投影データＲ２（ｉ）への重み付けを少なくするようにし、反対にその差が小さいしきい値ＴＨ２の場合には、補正する第２投影データＲ２（ｉ）への重み付けを多くするようにして第１補正係数Ａ１（ｉ）を生成する。そして、投影データ補正部４２は、以下の数式（１）に示すようにして、１以下となるような第１補正係数Ａ１（ｉ）を用いて、補正対象の第２投影データＲ２（ｉ）と、補正対象の第２投影データＲ２（ｉ）の近傍であって前後で得られる２つの第１投影データＲ１（ｉ−ｘ），Ｒ１（ｉ＋ｙ）とに対して重み付け加算の平滑化処理を実施して、第２投影データＲ２（ｉ）を補正し、補正されたＲ２（ｉ）を出力する。

Ｒ２’（ｉ）＝Ａ１（ｉ）・Ｒ２（ｉ）＋｛１−Ａ１（ｉ）｝・｛Ｒ１（ｉ−ｘ）＋Ｒ２（ｉ＋ｙ）｝／２ ・・・（１）

具体的には、投影データ補正部４２は、たとえば、５のビュー方向における第２投影データＲ２（５）に対しては以下の数式（２）のようにして、近傍の第１投影データＲ１（１），Ｒ１（７）と第１補正係数Ａ１（５）とを用いて、第２投影データＲ２（５）を補正し、補正された第２投影データＲ２’（５）出力する。

Ｒ２’（５）＝Ａ１（５）・Ｒ２（５）＋｛１−Ａ１（５）｝・｛Ｒ１（１）＋Ｒ１（７）｝／２ ・・・（２）

なお、投影データ補正部４２は、補正する第２投影データＲ２（ｉ）に対応するＸ線の検出位置と、補正する第２投影データＲ２（ｉ）の近傍の第１投影データＲ１（ｉ−ｘ），Ｒ１（ｉ＋ｙ）に対応するＸ線の検出位置との差ｘ＋ｙに基づいて、前後２つの第１投影データＲ１（ｉ−ｘ），Ｒ１（ｉ＋ｙ）に対して重み付けをするための第２補正係数Ａ２（ｉ−ｘ），Ａ２（ｉ＋ｙ）をそれぞれ生成して、生成された第２補正係数Ａ２（ｉ−ｘ），Ａ２（ｉ＋ｙ）を用いて第２投影データＲ２（ｉ）を補正しても良い。たとえば、補正する第２投影データＲ２（ｉ）よりも前で得られる第１投影データＲ１（ｉ−ｘ）に対しては、第２補正係数Ａ２（ｉ−ｘ）を｛ｘ／（ｘ＋ｙ）｝として算出し、補正する第２投影データＲ２（ｉ）よりも後で得られる第１投影データＲ１（ｉ＋ｙ）に対しては、第２補正係数Ａ２（ｉ＋ｙ）を｛ｙ／（ｘ＋ｙ）｝として算出する。また、さらに、第２補正係数Ａ２（ｉ−ｘ），Ａ２（ｉ＋ｙ）際を生成する場合においては、たとえば、補正する第２投影データＲ２（ｉ）とその近傍の第１投影データＲ１（ｉ−ｘ），Ｒ１（ｉ＋ｙ）との距離が大きい場合には、その近傍の第１投影データＲ１（ｉ−ｘ），Ｒ１（ｉ＋ｙ）への重み付けを少なくするようにし、反対にその差が小さい場合には、その近傍の第１投影データＲ１（ｉ−ｘ），Ｒ１（ｉ＋ｙ）への重み付けを多くするようにして第２補正係数Ａ２（ｉ−ｘ），Ａ２（ｉ＋ｙ）を生成する。そして、この場合、投影データ補正部４２は、以下の数式（３）に示すように、補正対象の第２投影データＲ２（ｉ）の近傍の第１投影データＲ１（ｉ−ｘ），Ｒ１（ｉ＋ｙ）と、生成された第２補正係数Ａ２（ｉ−ｘ），Ａ２（ｉ＋ｙ）とにおいて積を算出した後、第１補正係数Ａ１（ｉ）を用いて補正された第２投影データＲ２（ｉ）に加算することによって、第２投影データＲ２（ｉ）を補正する。

Ｒ２’（ｉ）＝Ａ１（ｉ）・Ｒ２（ｉ）＋｛１−Ａ１（ｉ）｝・｛Ａ２（ｉ−ｘ）・Ｒ１（ｉ−ｘ）＋Ａ２（ｉ＋ｙ）・Ｒ１（ｉ＋ｙ）｝／２ ・・・（３）

このように、第２投影データＲ２（ｉ）を補正し、補正後の第２投影データＲ２’（ｉ）を投影データＲ（ｉ）に適用することにより、投影データＲ（ｉ）を補正する。

つぎに、補正された投影データＲ（ｉ）に対して、中央処理装置３０の画像生成部４３が前処理を施す（ＳＴ２４）。前処理としては、たとえば、データ収集部２４のアナログ−デジタル変換器２４２のドリフトによって投影データに混入されるオフセット値を補正するオフセット補正や、その他に感度補正やビームハードニング補正などの補正を施す。

つぎに、前処理後の投影データに対して、中央処理装置３０の画像生成部４３が画像再構成を行い、被検体６の撮影領域Ｒの画像データを生成する（ＳＴ２５）。

つぎに、画像データに対して中央処理装置３０の画像生成部４３が後処理を実施する（ＳＴ２６）。後処理としては、たとえば、レンダリングなどの処理を実行する。

つぎに、後処理された画像データを中央処理装置３０が表示装置３２に出力して、表示装置３２に被検体６の撮影領域Ｒの画像を表示する（ＳＴ２７）。

以上のように、本実施形態においては、被検体６の撮影領域ＲにＸ線５をＸ線管２０により照射し、Ｘ線検出器アレイ２３によって、Ｘ線管２０から照射され撮影領域Ｒを透過するＸ線５を検出し投影データＲ（ｉ）を得る。そして、Ｘ線管２０がＸ線５を照射する際におけるＸ線管２０の管電圧Ｖ（ｉ）を管電圧検出部２５２によって検出する。そして、管電圧検出部２５２により検出される管電圧Ｖ（ｉ）に基づいて、基準範囲Ｈ内の管電圧によって照射され検出されるＸ線５により得られる第１投影データＲ１（ｉ）と、基準範囲Ｈ外の管電圧によって照射され検出されるＸ線５により得られる第２投影データＲ２（ｉ）とに、Ｘ線検出アレイ２３によって得られる投影データＲ（ｉ）を投影データ識別部４１によって識別する。そして、投影データ識別部４１にて識別される第１投影データＲ１（ｉ）と、投影データ識別部４１にて識別される第２投影データＲ２（ｉ）に対応し管電圧検出部２５２にて検出される管電圧Ｖ（ｉ）とに基づいて、投影データ補正部４２によって第２投影データＲ２（ｉ）を補正する。そして、投影データ識別部４１補正された第２投影データＲ２（ｉ）と、第１投影データＲ１（ｉ）とを投影データＲ（ｉ）として被検体６の撮影領域Ｒの画像データを画像生成部４３が生成する。そして、画像生成部４３が生成した画像データに基づいて、表示装置３２が被検体６の撮影領域Ｒの断層画像を表示する。

このように、本実施形態は、投影データ識別部４１にて識別される第１投影データＲ１（ｉ）だけでなく、投影データ識別部４１にて識別される第２投影データＲ２（ｉ）に対応し管電圧検出部２５２にて検出される管電圧Ｖ（ｉ）とに基づいて、投影データ補正部４２によって第２投影データＲ２（ｉ）を補正している。このため、本実施形態は、スピッツ発生時間が一定でなく長時間に及び挙動が一様ではない場合において、スピッツ発生時の投影データに対して著しく異なる投影データが補間されず、適正な投影データが補間される。したがって、本実施形態は、放電によりＸ線管の管電圧が低下するスピッツが発生する場合であっても、画像の解像度を向上し、アーチファクトの発生を防止し、画像品質を向上することができる。

また、本実施形態において、投影データ補正部４２は、補正する第２投影データＲ２（ｉ）の近傍において得られる第１投影データＲ１（ｉ）を用いることによって補正を実施している。このため、本実施形態は、スピッツ発生時の投影データに対して適正な投影データが補間されるため、画像の解像度を向上し、アーチファクトの発生を防止し、画像品質を向上することができる。

また、本実施形態において、投影データ補正部４２は、補正する第２投影データＲ２（ｉ）に対応して検出される管電圧Ｖ（ｉ）と、あらかじめ設定されている管電圧の基準電圧との差に基づいて第１補正係数Ａ１（ｉ）を生成し、生成された第１補正係数Ａ１（ｉ）を用いることによって、第２投影データＲ２（ｉ）を補正している。このため、本実施形態は、スピッツ発生時の投影データに対して適正な投影データが補間されるため、画像の解像度を向上し、アーチファクトの発生を防止し、画像品質を向上することができる。

また、本実施形態において、投影データ補正部４２は、補正する第２投影データＲ２（ｉ）に対応するＸ線５の検出位置と、補正する第２投影データＲ２（ｉ）の近傍の第１投影データＲ１（ｉ−ｘ），Ｒ１（ｉ＋ｙ）に対応するＸ線５の検出位置との差に基づいて、第２補正係数Ａ２（ｉ−ｘ），Ａ２（ｉ＋ｙ）を生成し、生成された第２補正係数Ａ２（ｉ−ｘ），Ａ２（ｉ＋ｙ）を用いて第２投影データＲ２（ｉ）を補正している。このため、本実施形態は、スピッツ発生時の投影データに対して適正な投影データが補間されるため、画像の解像度を向上し、アーチファクトの発生を防止し、画像品質を向上することができる。

以上のように、本実施形態は、放電により放射線管の管電圧が低下するスピッツが発生する場合であっても、画像の解像度を向上し、アーチファクトの発生を防止し、画像品質を向上することができる。

なお、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。

たとえば、上記の実施形態において、そして、補正部は、第２投影データを補正するために、補正対象の第２投影データの近傍であって前後で得られる２つの第１投影データを用いているが限定されない。たとえば、補正対象の第２投影データの近傍であって前後で得られる２つの第１投影データにおいて、どちらか一方のみを用いてもよく、また、前後それぞれ２以上の第１投影データを用いても良い。

また、たとえば、上記の実施形態においては、放射線としてＸ線を用いた例について説明したが、放射線はＸ線に限るものではなく、たとえば、ガンマ線等の放射線であっても良い。

図１は、本発明の実施形態に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施形態に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置の要部を示す構成図である。 図３は、本発明の実施形態に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置におけるＸ線検出モジュールの構成図である。 図４は、本発明の実施形態に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管とコリメータとＸ線検出器アレイの相互関係を示す図である。 図５は、本発明の実施形態に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管とコリメータとＸ線検出器アレイの相互関係を示す図である。 図６は、本発明の実施形態に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線コントローラがＸ線の照射を制御するための要部を示すブロック図である。 図７は、本発明の実施形態に係る放射線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置において、中央処理装置３０が画像を生成するための要部を示すブロック図である。 図８は、本発明の実施形態に係る放射線断層撮影方法としてのＸ線断層撮影方法において、工程フローを示す工程フロー図である。 図９は、本発明の実施形態に係る放射線断層撮影方法としてのＸ線断層撮影方法において、投影データを取得する際のビュー方向に対して、検出されたＸ線管の管電圧を示す図である。

符号の説明

１…Ｘ線ＣＴ装置、２…走査ガントリ、３…操作コンソール、４…撮影テーブル、５…Ｘ線、６…被検体、２０…Ｘ線管、２１…Ｘ線管移動部、２２…コリメータ、２３…Ｘ線検出器アレイ、２３ａ…検出素子，２４…データ収集部、２４１…選択・加算切換回路、２４２…アナログ−デジタル変換器、２５…Ｘ線コントローラ、２５１…Ｘ線管電源部、２５２…管電圧検出部、２５３…電源一時停止部、２６…コリメータコントローラ、２７…回転部、２８…回転コントローラ、２９…Ｘ線照射空間、３０…中央処理装置、３１…入力装置、３２…表示装置、３３…記憶装置、４１…投影データ識別部、４２…投影データ補正部、４３…画像生成部

Claims (12)

1. 被検体の撮影領域に放射線を照射する放射線管と、
   前記放射線管から照射され前記撮影領域を透過する前記放射線を検出し投影データを得る放射線検出手段と、
   前記放射線管が放射線を照射する際における前記放射線管の管電圧を検出する管電圧検出手段と、
   前記管電圧検出手段により検出される前記管電圧に基づいて、前記放射線検出手段によって得られる前記投影データを、基準範囲内の管電圧によって前記放射線管から照射され前記放射線検出手段にて検出される前記放射線により得られる第１投影データと、基準範囲外の管電圧によって前記放射線管から照射され前記放射線検出手段にて検出される前記放射線により得られる第２投影データとに識別する識別手段と、
   前記識別手段にて識別される第１投影データと、前記識別手段にて識別される第２投影データに対応し前記管電圧検出手段にて検出される前記管電圧とに基づいて、前記第２投影データを補正する補正手段と
   を有する
   放射線断層撮影装置。
2. 前記補正手段は、
   前記第２投影データの近傍において得られる前記第１投影データを用いる
   請求項１に記載の放射線断層撮影装置。
3. 前記補正手段は、
   前記第２投影データに対応して検出される前記管電圧と前記管電圧の基準電圧との差に基づいて第１補正係数を生成し、前記生成された前記第１補正係数を用いて前記第２投影データを補正する
   請求項１または２に記載の放射線断層撮影装置。
4. 前記補正手段は、
   前記第１投影データに対応する前記放射線の検出位置と、前記第２投影データに対応する前記放射線の検出位置との差に基づいて第２補正係数を生成し、前記生成された前記第２補正係数を用いて前記第２投影データを補正する
   請求項１から３のいずれかに記載の放射線断層撮影装置。
5. 前記第１投影データと、前記補正手段により補正された前記第２投影データとに基づいて前記撮影領域の画像データを生成する画像生成手段
   を有する
   請求項１から４のいずれかに記載の放射線断層撮影装置。
6. 前記画像生成手段が生成する前記画像データに基づいて前記撮影領域の画像を表示する表示手段
   を有する
   請求項１から５のいずれかに記載の放射線断層撮影装置。
7. 前記放射線管は、前記放射線としてＸ線を照射する
   請求項１から６のいずれかに記載の放射線断層撮影装置。
8. 放射線管から被検体の撮影領域に照射され前記被検体を透過する放射線によって得られる投影データに基づいて前記撮影領域の画像を生成する放射線断層撮影方法であって、
   前記放射線管が前記放射線を照射する際に前記放射線管の管電圧を検出する第１ステップと、
   前記検出される前記管電圧に基づいて、基準範囲内の管電圧にて照射され検出される前記放射線によって得られる第１投影データと、基準範囲外の管電圧にて照射され検出される前記放射線によって得られる第２投影データとに前記投影データを識別する第２ステップと、
   前記識別される前記第１投影データと、前記識別される前記第２投影データに対応し前記検出される前記管電圧とに基づいて前記第２投影データを補正する第３ステップと
   を有する
   放射線断層撮影方法。
9. 前記第３ステップにおいては、
   前記第２投影データの近傍において得られる前記第１投影データを用いる
   請求項８に記載の放射線断層撮影方法。
10. 前記第３ステップにおいては、
    前記第２投影データに対応して検出される前記管電圧と前記管電圧の基準電圧との差に基づいて第１補正係数を生成し、前記生成された前記第１補正係数を用いて前記第２投影データを補正する
    請求項８または９に記載の放射線断層撮影方法。
11. 前記第３ステップにおいては、
    前記第１投影データに対応する前記放射線の検出位置と、前記第２投影データに対応する前記放射線の検出位置との差に基づいて第２補正係数を生成し、前記生成された前記第２補正係数を用いて前記第２投影データを補正する
    請求項８から１０のいずれかに記載の放射線断層撮影方法。
12. 前記放射線として前記放射線管からＸ線を照射する
    請求項８から１１のいずれかに記載の放射線断層撮影方法。
    

Images