JP2008125909A

JP2008125909A - Ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP2008125909A
Application number: JP2006316100A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Nishide; 明彦西出
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】Ｘ線ＣＴ装置において、大きな撮影視野を持たせる。または撮影視野の大きさを制御できるようにする。
【解決手段】撮影視野サイズを変更するように、Ｘ線発生装置のＸ線焦点位置、または、Ｘ線検出器の位置を移動させる。
【選択図】図９

Description

本発明は、医療用Ｘ線ＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置、または産業用Ｘ線ＣＴ装置において、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンまたはヘリカルシャトルスキャンなどのスキャンを実施する際に、大きな撮影視野を持たせること、または、その撮影視野の大きさを制御することができるＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置のＸ線データ収集系においてＸ線発生装置のＸ線焦点とＸ線検出器の中心とを結んだ中心軸は、図２７に示すように、そのＸ線焦点とＸ線検出器とを被検体の周囲に回転させる際の回転中心を通っている。この場合、最大画像再構成領域または最大撮影視野は、Ｘ線焦点から、チャネル方向におけるＸ線検出器の両端へ扇形になるように照射されるＸ線ビームの２辺に接する円になる（たとえば、特許文献１参照）。

このようなＸ線ＣＴ装置において、最大画像再構成領域、または最大撮影視野を広げる場合には、Ｘ線検出器の広がり角度またはチャネル方向のＸ線の照射角度を広げる必要がある。しかし、この場合には、大幅な改造が必要である。そして、特に、近年、治療機や手術台のままＸ線ＣＴ撮影を行う場合は、大きな撮影視野が要求される場合が増えて来ており、このようなＸ線幾何学系、Ｘ線データ収集系では、撮影視野の大きさが限られるため、柔軟性という観点からは、問題である。
一方で、たとえば、特許文献２には、Ｘ線ＣＴ装置において、Ｘ線検出器を通常の位置にずらすことによって、比較的大きな撮影視野の撮影を可能とする技術が開示されている。

特開２００６−１０２２９９号公報特開２００５−６７７２号公報

Ｘ線ＣＴ装置の普及とともに、様々な用途でＸ線ＣＴ装置が使用されるようになって来ている。治療機、手術台との複合機システムなどの用途も増えて来ており、広い撮影視野のニーズが顕在化してきている。

そこで、本発明の目的は、大きな撮影視野に適用可能な撮影視野の大きさを自由度が高く制御できるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

本発明の第１の観点におけるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置に対してＸ線を検出するＸ線検出器とからなるＸ線データ収集系を、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したＸ線投影データを収集するＸ線データ収集手段と、前記Ｘ線データ収集手段によって収集された前記Ｘ線投影データを画像再構成して断層像を得る画像再構成手段とを含むＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線ＣＴ装置は、撮影視野を設定する撮影視野設定手段と、前記撮影視野設定手段によって設定された撮影視野を含む撮影視野となるように、前記Ｘ線発生装置のＸ線焦点と前記Ｘ線検出器の中心とを結ぶＸ線データ系の中心軸と前記回転中心との位置関係を調整可能な撮影視野調整手段とをさらに含むことを特徴とする。

上記第１の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、前記撮影視野設定手段によって設定された撮影視野を含む撮影視野となるように、前記Ｘ線発生装置のＸ線焦点と前記Ｘ線検出器の中心とを結ぶＸ線データ系の中心軸と前記回転中心との位置関係を調整可能な撮影視野調整手段と有することにより、様々な撮影視野に対応することができ、かつ撮影視野を拡大する際の自由度が高いＸ線ＣＴ装置を提供することができる。

本発明の第２の観点におけるＸ線ＣＴ装置は、第１の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記撮影視野設定手段によって設定された撮影視野に応じて、データ収集角度範囲を制御可能なデータ収集角度範囲制御手段とをさらに含むことを特徴とする。

上記第２の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、撮影視野に応じた適切な画像再構成を行うことができるＸ線ＣＴ装置を提供することができる。

本発明の第３の観点におけるＸ線ＣＴ装置は、第１または第２の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記撮影視野設定手段において、前記設定された撮影視野が、標準撮影視野に含まれる場合は、前記Ｘ線データ収集系の中心軸を前記回転中心が通るように、前記Ｘ線データ収集系の中心軸と前記回転中心との位置関係が調整され、前記設定された撮影視野が、標準視野よりも大きい場合は、前記Ｘ線データ系の中心軸を前記回転中心に対してずらすことにより、前記Ｘ線データ系の対称軸と前記回転中心との位置関係が調整されることを特徴とする。

上記第３の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、撮影視野に応じて適切にＸ線データ収集系を配置することができるＸ線ＣＴ装置を提供することができる。

本発明の第４の観点におけるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置に対してＸ線を検出するＸ線検出器とからなるＸ線データ収集系を、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したＸ線投影データを収集するＸ線データ収集手段と、前記Ｘ線データ収集手段によって収集された前記Ｘ線投影データを画像再構成して断層像を得る画像再構成手段と、を含むＸ線ＣＴ装置において、前記回転中心が、前記Ｘ線発生装置のＸ線焦点と前記Ｘ線検出器の中心とを結ぶＸ線データ収集系の中心軸に対して、前記回転中心がずれるように配置されており、前記Ｘ線ＣＴ装置は、撮影視野を設定する撮影視野設定手段と、前記撮影視野設定手段によって設定された撮影視野に応じて、データ収集角度範囲を制御可能なデータ収集角度範囲制御手段とをさらに含むことを特徴とする。

上記第４の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、広い撮影視野で撮影可能なＸ線ＣＴ装置において、適切な画像再構成を行うことができるＸ線ＣＴ装置を提供することができる。

本発明の第５の観点におけるＸ線ＣＴ装置は、第３または第４の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記回転中心が通る前記Ｘ線データ収集系の中心軸を基準軸とした場合、前記Ｘ線発生装置のＸ線焦点の位置が、前記基準軸に対して、前記撮影視野と同一面上垂直方向にずれていることを特徴とする。

上記第５の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線焦点をずらすことにより、広い撮影視野を得ることができる。

本発明の第６の観点におけるＸ線ＣＴ装置は、第３または第４の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記回転中心が通る前記Ｘ線データ収集系の中心軸を基準軸とした場合、前記Ｘ線検出器の位置が、前記基準軸に対して、前記撮影視野と同一面上垂直方向にずれていることを特徴とする。

上記第６の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線検出器をずらすことにより、広い撮影視野を得ることができる。

本発明の第７の観点におけるＸ線ＣＴ装置は、第３または第４の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記回転中心が通る前記Ｘ線データ収集系の中心軸を基準軸とした場合、前記Ｘ線データ系の中心軸が、前記基準軸に対して、前記撮影視野と同一面上垂直方向にずれていることを特徴とする。

上記第７の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線焦点とＸ線検出器とを両方ずらすことにより、広い撮影視野を得ることができる。

本発明の第８の観点におけるＸ線ＣＴ装置は、第２または第４の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記データ収集角度範囲制御手段において、前記設定された撮影視野が、前記Ｘ線発生装置のＸ線焦点と前記Ｘ線検出器の回転方向の幅により定まるＸ線ビーム形状の内部に含まれる場合は、データ収集角度範囲を、略１８０°＋ファンビームに制御され、前記設定された撮影視野が、前記Ｘ線ビーム形状の外側に及ぶ場合は、データ収集範囲を略３６０°に制御されることを特徴とする。

上記第８の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、広い撮影視野で撮影可能なＸ線ＣＴ装置において、適切な画像再構成を行うことができるＸ線ＣＴ装置を提供することができる。

本発明の第９の観点におけるＸ線ＣＴ装置は、第１から第８の観点のいずれかのＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段は、前記Ｘ線データ収集系の中心軸と前記回転中心との位置関係に応じて、異なる画像再構成の係数を用いていることを特徴とする。

本発明によれば、Ｘ線ＣＴ装置において、大きな撮影視野が撮影可能で、かつ、撮影視野の大きさを自由度が高く制御できるＸ線ＣＴ装置を実現できる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

［装置構成］
図１は、本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置の構成ブロック図である。

図１に示すように、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、図１に示すように、操作者の入力を受け付ける入力装置２と、前処理、画像再構成処理、後処理などのデータ処理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バッファ５と、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。

本実施形態において、撮影条件の入力は、この入力装置２から入力され、記憶装置７に記憶される。図７に、撮影条件入力画面の例を示す。撮影条件入力画面１４Ａには、所定の入力を行うための入力ボタン１４ａが表示されている。図７においてはスキャンのタブが選択されている画面である。タブをＰ−Ｒｅｃｏｎを選択すると図７の下に描かれているように入力用の表示が切り換わる。入力ボタン１４ａの上方には断層像１４ｂが表示され、下方には再構成領域１４ｃが表示されている。また、必要とあれば右上に表示されているように、呼吸信号や心拍信号などの生体信号を表示してもよい。

撮影テーブル１０は、図１に示すように、被検体を乗せて、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およびテーブル直線移動される。

走査ガントリ２０は、図１に示すように、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、ビーム形成Ｘ線フィルタ２８と、多列Ｘ線検出器２４とデータ収集装置（ＤＡＳ：ＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）２５と、被検体の体軸の回りに回転するようにＸ線管２１などを制御する回転部コントローラ２６と、制御信号などを、前記操作コンソール１や撮影テーブル１０とやり取りする制御コントローラ２９とを具備している。

ここでビーム形成Ｘ線フィルタ２８は、図２に示すように、撮影中心である回転中心に向かうＸ線の方向にはフィルタの厚さが最も薄く、周辺部に行くに従いフィルタの厚さが増し、Ｘ線をより吸収できるようになっているＸ線フィルタである。このため本実施形態においては、円形または楕円形に近い断面形状の被検体の体表面の被曝を少なくできるようになっている。また、走査ガントリ傾斜コントローラ２７により、走査ガントリ２０はｚ方向の前方および後方に、±約３０度程度傾斜できる。

Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４は、図２に示すように、回転中心ＩＣの回りを回転する。鉛直方向をｙ方向とし、水平方向をｘ方向とし、これらに垂直なテーブルおよびクレードル進行方向をｚ方向とするとき、Ｘ線管２１および多列Ｘ線検出器２４の回転平面は、ｘｙ平面である。また、クレードル１２の移動方向は、ｚ方向である。

図２（ａ）および図２（ｂ）は、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４の幾何学的配置をｘｙ平面またはｙｚ平面から見た図である。また、図３は、それらの図の鳥瞰図である。

Ｘ線管２１は、図２、図３に示すように、コーンビームＣＢと呼ばれるＸ線ビームを発生する。なお、コーンビームＣＢの中心軸方向がｙ方向に平行なときを、ビュー角度０度とする。

多列Ｘ線検出器２４は、ｚ方向にＪ列、例えば２５６列のＸ線検出器列を有する。また、各Ｘ線検出器列は、チャネル方向にＩチャネル、例えば１０２４チャネルのＸ線検出器チャネルを有する。

図２、図３に示すように、Ｘ線管２１のＸ線焦点から放射されたＸ線ビームは、ビーム形成Ｘ線フィルタ２８によって、再構成領域Ｐの中心では、より多くのＸ線が照射されるように、再構成領域Ｐの周辺部では、より少ないＸ線が照射されるように、Ｘ線線量を空間的に制御される。その後、再構成領域Ｐの内部に存在する被検体にＸ線が吸収され、その被検体を透過したＸ線が多列Ｘ線検出器２４でＸ線検出器データとして収集される。

また、図２（ｂ）、図３に示すように、Ｘ線管２１のＸ線焦点から放射されたＸ線ビームは、Ｘ線コリメータ２３により断層像のスライス厚方向に制御される。つまり、回転中心軸ＩＣにおいてＸ線ビーム幅がＤとなるように制御される。そして、回転中心軸ＩＣ近辺に存在する被検体にＸ線が吸収され、その被検体を透過したＸ線は、多列Ｘ線検出器２４でＸ線検出器データとして収集される。

このように、Ｘ線が被検体に照射されることによって収集された投影データは、多列Ｘ線検出器２４からデータ収集装置（ＤＡＳ）２５へ出力されてＡ／Ｄ変換される。そして、スリップリング３０を経由してデータ収集バッファ５に入力される。その後、そのデータ収集バッファ５に入力されたデータは、記憶装置７のプログラムにより中央処理装置３で処理され、断層像に画像再構成される。その後、その断層像がモニタ６の表示画面に表示される。なお、本実施形態では多列Ｘ線検出器２４を適用した場合であるが、フラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元Ｘ線エリア検出器を適用することもできるし、１列のＸ線検出器を適用することができる。

なお、Ｘ線管２１およびＸ線コントローラ２２は、その時点までに出力されたＸ線出力の履歴に応じたＸ線管の負荷量を、常時、中央処理装置３のソフトウェアまたはＸ線コントローラ２２のソフトウェアが管理している。これによりＸ線管２１の出力できる最大Ｘ線出力条件は、それまでにＸ線管２１の出力の履歴に応じて時々刻々と変化する。このようなＸ線管負荷管理理機能により、Ｘ線管２１の破損などがないようにＸ線管２１を防御し、守ることができる。

Ｘ線管移動機構４１は、たとえば、駆動モータ（図示無し）を有し、その駆動モータがＸ線管２１をチャネル方向（ｘ軸方向）に動かす。また、Ｘ線検出器移動機構４２は、たとえば、駆動モータ（図示無し）を有し、その駆動モータが多列Ｘ線検出器２４をチャネル方向（ｘ軸方向）に動かすことができる。いずれのＸ線管移動機構４１もＸ線検出器移動機構４２も制御コントローラ２９により、ズレ量、移動タイミング、移動方向などが制御される。そして、図７に示すように、モニタ６上に表示されるＸ線ＣＴ撮影条件入力画面において、撮影領域または画像再構成領域の大きさが入力されると、それに応じたＸ線管移動機構４１またはＸ線検出器移動機構４２のズレ量、移動タイミング、移動方向などが決められて、制御される。

なお、Ｘ線検出器移動機構４２では、多列Ｘ線検出器２４にデータ収集装置（ＤＡＳ）２５が機構的に一体化している場合は、多列Ｘ線検出器２４とデータ収集装置（ＤＡＳ）２５の両方を一体化した機構物として移動させる。

［動作の概要］
（Ｘ線ＣＴ装置の動作フローチャート）
図４は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置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られる。

ステップＰ２では、スカウト像（スキャノ像、Ｘ線透視像ともいう。）収集を行う。

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される。なお、部位によっては、例えば、頭部のように、９０度スカウト像のみの場合であってもよい。スカウト像撮影では、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。スカウト像の撮影の詳細については、図５で後述する。

ステップＰ３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撮影条件設定を行う。

本実施形態では、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）、ヘリカルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャン、ヘリカルシャトルスキャンなどの複数のスキャンパターンを有している。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および多列Ｘ線検出器２４を回転させて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、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４からなるＸ線データ収集系が回転しながらクレードル１２を一定速度で移動させ、投影データを収集する撮影方法である。可変ピッチヘリカルスキャンとは、ヘリカルスキャンと同様にＸ線管２１および多列Ｘ線検出器２４からなるＸ線データ収集系を回転させながらクレードル１２の速度を可変させて投影データを収集する撮影方法である。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Ｘ線管２１および多列Ｘ線検出器２４からなるＸ線データ収集系を回転させながらクレードル１２を加速・減速させて、ｚ軸の正方向またはｚ軸の負方向に往復移動させて投影データを収集するスキャン方法である。これらの複数の撮影を設定すると、１回分の全体としてのＸ線線量情報の表示を行う。また、シネスキャンにおいては、走査ガントリ２０内の回転部１５のＸ線データ収集系の回転数または撮影時間を図７に示すようなモニタ６に表示されているユーザインターフェースに入力するとその被検体または関心領域における入力された回転数分、または入力された時間分に相当すると予測されるＸ線線量情報が、図７に示すように、モニタ６上の画面に表示される。

なお、断層像撮影条件設定においては、Ｘ線ＣＴ装置の自動露出機構を用いることにより、被検体の被曝を最適化することもできる。

ステップＰ４では、断層像撮影を行う。この断層像撮影およびその画像再構成の詳細については図５で後述する。

ステップＰ５では、画像再構成された断層像を表示する。

ステップＰ６では、３次元画像表示を行う。

ここでは、ｚ方向に連続に撮影された断層像を３次元画像として用いて、３次元画像表示を行う。

［断層像撮影およびスカウト像撮影における動作の概略］
以下より、断層像撮影（図４のステップＰ４）、スカウト像撮影（図４のステップＰ２）を実施する際の動作概略について示す。

（断層像撮影およびスカウト像撮影の動作フローチャート）
図５は、本発明の実施形態において、Ｘ線ＣＴ装置１００を用いて断層像撮影およびスカウト像撮影を実施する際の動作の概略を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、Ｘ線データ収集を行う。

ここでヘリカ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とで表わされるＸ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）（ｊ＝１〜ＲＯＷ，ｉ＝１〜ＣＨ）にｚ方向座標位置Ｚｔａｂｌｅ（ｖｉｅｗ）を付加させる。このようにヘリカルスキャンにおいては、一定速度の範囲のＸ線検出器データ収集を行う。

また、可変ピッチヘリカルスキャンまたはヘリカルシャトルスキャンにおいては、一定速度の範囲のデータ収集に加えて、加速時、減速時においてもＸ線検出器データ収集を行うものとする。

このｚ方向座標位置は、Ｘ線投影データ（Ｘ線検出器データ）に付加させても良いし、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。ヘリカルシャトルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャン時にＸ線投影データを３次元画像再構成する場合に、このｚ方向座標位置の情報は用いられる。また、ヘリカルスキャンまたはコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャン時に用いることにより、画像再構成された断層像の精度改善、画質改善を実現することもできる。

このｚ方向座標位置は、撮影テーブル１０のクレードル１２の位置制御データを用いても良いし、撮影条件設定時に設定された撮影動作から予測される各時刻におけるｚ方向座標位置を用いることもできる。

また、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンによってＸ線データ収集を行う場合には、撮影テーブル１０上のクレードル１２を、あるｚ方向位置に固定させたまま、Ｘ線データ収集系を１回転または複数回転させてＸ線検出器データのデータ収集を行う。そして、必要に応じて、次のｚ方向位置に移動した後に、再度Ｘ線データ収集系を１回転または複数回転させてＸ線検出器データのデータ収集を行う。

また、スカウト像撮影では、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを固定させ、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ものとする。

上記の通常のヘリカルスカウトスキャンでは、１回の撮影テーブル１０上のクレードル１２の直線移動では、１方向分のスカウト像しか収集できないため、操作効率の点、Ｘ線被曝の点で十分でない場合がある。このため、以下のヘリカルスカウトスキャンにより、操作効率、Ｘ線被曝の点を改善する。

ヘリカルスカウトスキャンでは、被検体を低被曝量になるように撮影する。そして、撮影して得られたｚ方向に連続な断層像、つまり、３次元画像を、図１３（ａ），図１３（ｂ）に示すように、断層像に対して、例えば０度方向（ｙ軸方向）、９０度方向（ｘ軸方向）への再投影処理を行うことで、スカウト像を画像再構成する。または、任意の方向のスカウト像を画像再構成できる。通常、０度方向（ＡＰ方向，ｙ軸方向）と９０度方向（ＲＬ方向，ｘ軸方向）の２回、２方向のスカウト像撮影を行うのだが、これにより、１回のヘリカルスカウトスキャンにより、０度方向（ＡＰ方向，ｙ軸方向）のスカウト像のみならず、９０度方向（ＲＬ方向，ｘ軸方向）のスカウト像まで撮影後、画像再構成できてしまう。

また、この時のヘリカルスカウトスキャンにおいては、通常のスカウト像撮影と同等のＸ線照射、または、被検体のＸ線被曝になるように撮影を実施できる。そのための工夫としては、以下の（１）〜（５）に示すような方策が考えられる。

（１）速いヘリカルピッチによる撮影
（２）断層像の画像空間の空間フィルタ処理による画質改善
（３）断層像のＸ線投影データ空間の空間フィルタ処理による画質改善
（４）少ないビュー数によるＸ線管電流低減
（５）少ない画像再構成マトリクスによるＸ線管電流低減

これらの工夫により、Ｘ線照射線量を従来の１回分のスカウト像撮影なみ、またはそれ以下のＸ線照射線量にすることができる。

また、従来のスカウト像は、ファン状のＸ線ビームによるスカウト像であり、画像の歪みも大きかったが、ヘリカルスカウトスキャンによるスカウト像では、平行なＸ線ビームによるスカウト像で、画像の歪みも小さくなる。

ステップＳ２では、図５に示すように、前処理を行う。

ここでは、Ｘ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して前処理を行い、投影データに変換する。図６にステップＳ２の前処理について具体的な処理を示す。ステップＳ２１では、オフセット補正を行い、ステップＳ２２では、対数変換を行い、ステップＳ２３では、Ｘ線線量補正を行い、ステップＳ２４では感度補正を行う。

スカウト像撮影の場合においては、その前処理されたＸ線検出器データを、チャネル方向の画素サイズおよびクレードル１２の直線移動方向であるｚ方向の画素サイズをモニタ６の表示画素サイズに合わせて表示すれば、スカウト像として完成する。

ステップＳ３では、図５に示すように、ビームハードニング補正を行う。

ここでは、前処理された投影データＤ１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、ビームハードニング補正を行う。このステップＳ３のビームハードニング補正では、ステップＳ２の前処理において、ステップＳ２４の感度補正が行なわれた投影データをＤ１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）とし、ステップＳ３のビームハードニング補正の後のデータをＤ１１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）とすると、ステップＳ３のビームハードニング補正は、以下の（数式１）に示すように、例えば多項式形式で表わされる。なお、本実施形態においては、乗算演算は“●”で表している。

・・・（数式１）

この時、検出器の各ｊ列ごとに独立したビームハードニング補正を行なえるため、撮影条件で各Ｘ線データ収集系の管電圧が異なっていれば、各列ごとの検出器のＸ線エネルギー特性の違いを補正できる。

ステップＳ４では、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された投影データＤ１１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、ｚ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、各Ｘ線データ収集系における前処理後、ビームハードニング補正された多列Ｘ線検出器Ｄ１１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）（ｉ＝１〜ＣＨ，ｊ＝１〜ＲＯＷ）の投影データに対し、列方向に、例えば、下記の（数式２），（数式３）に示すような、列方向フィルタサイズが５列のフィルタをかける。

［数２］
（ｗ_１（ｉ），ｗ_２（ｉ），ｗ_３（ｉ），ｗ_４（ｉ），ｗ_５（ｉ））、
・・・（数式２）

その補正された検出器データＤ１２（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）は、以下の（数式４）のようになる。

なお、チャネルの最大値をＣＨ，列の最大値をＲＯＷとすると、以下の（数式５），（数式６）に示すようになる。

・・・（数式５）

・・・（数式６）

また、列方向フィルタ係数を各チャネルごとに変化させると、画像再構成中心からの距離に応じてスライス厚を制御できる。一般的に、断層像では、再構成中心に比べ周辺部の方が、スライス厚が厚くなる。このため、フィルタ係数を中心部と周辺部で変化させて、スライス厚を周辺部でも画像再構成中心部でもほぼ一様にすることができる。例えば、列方向フィルタ係数を中心部と周辺部で変化させて、列方向フィルタ係数を中心部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅を広く変化させると共に、周辺部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅をせまく変化させることにより、スライス厚を周辺部と画像再構成中心部との両方においてほぼ一様にすることができる。

このように、多列Ｘ線検出器２４の中心部チャネルと周辺部チャネルとのそれぞれにおいて列方向フィルタ係数を制御することにより、スライス厚を中心部と周辺部とのそれぞれにおいて制御できる。列方向フィルタでスライス厚を弱干厚くすると、アーチファクト、ノイズともに大幅に改善される。これによりアーチファクト改善具合、ノイズ改善具合も制御できる。つまり、３次元画像再構成された断層像つまり、ｘｙ平面内の画質が制御できる。また、その他の実施形態として、列方向（ｚ方向）フィルタ係数を逆重畳（デコンボリューション）フィルタにすることにより、薄いスライス厚の断層像を実現することもできる。

ステップＳ５では、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（ＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）を行い、再構成関数を掛け、逆フーリエ変換する。再構成関数重畳処理Ｓ５では、ｚフィルタ重畳処理後の投影データをＤ１２とし、再構成関数重畳処理後の投影データをＤ１３、重畳する再構成関数をＫｅｒｎｅｌ（ｊ）とすると、再構成関数重畳処理は以下の（数式７）に示すように表わされる。なお、本実施形態においては、重畳（コンボリューション）演算を“＊”で表している。

つまり、再構成関数ｋｅｒｎｅｌ（ｊ）は、検出器の各ｊ列ごとに独立した再構成関数重畳処理を行なえるため、各列ごとのノイズ特性、分解能特性の違いを補正できる。

ステップＳ６では、３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投影データＤ１３（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、３次元逆投影処理を行い、逆投影データＤ３（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。画像再構成される画像はｚ軸に垂直な面である。ｘｙ平面に３次元画像再構成される。以下の再構成領域Ｐはｘｙ平面に平行なものとする。

以下、本発明の実施形態について説明する。

［実施形態１］
実施形態１は、Ｘ線発生装置とＸ線検出器からなるＸ線データ収集系が、Ｘ線データ収集系の対称軸（Ｘ線データ系の回転中心が通るＸ線データ系の中心軸である基準軸）に垂直な方向に移動することにより、撮影視野、画像再構成視野を拡大できるＸ線ＣＴ装置である。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置においては、図９に示すように、半径ｒ２による撮影視野を含むように、Ｘ線管２１及び多列Ｘ線検出器２４の位置を、基準軸Ａに対して撮影視野と同一面上垂直方向に移動可能になっている。そして、前記移動したことにより、Ｘ線データ収集系の中心軸Ｂが回転中心に対してずれた構造となる。
図１４は、データ収集系を移動した場合において、大きな撮影視野で撮影を実施する際の流れを示すフロー図である。

上記のステップＬ１においては、例えば、スカウト像の撮影条件（プロトコル）を設定する際に、図８に示すように、撮影条件入力画面１４ｓの撮影領域設定のユーザインターフェースにおいて、撮影領域の視野の大きさを設定する。また、１４ｅの再構成領域表示のユーザインターフェースにおいて、再構成領域の視野の大きさが表示される。

上記のステップＬ２においては、例えば、標準のスカウト像撮影視野が５０ｃｍの所に、スカウト像撮影視野６０ｃｍの撮影条件が入力されたとすると、「スカウト像撮影の撮影視野は標準視野よりも大きい」と判断して、ステップＬ３に行く。もし、スカウト像撮影視野５０ｃｍの撮影条件が入力されたとすると、「スカウト像撮影の撮影視野は標準視野の大きさである」と判断し、通常の処理としてステップＬ７に行く。

上記のステップＬ３においては、Ｘ線発生装置であるＸ線管２１と多列Ｘ線検出器２４からなるＸ線データ収集系を、Ｘ線管移動機構４１とＸ線検出器移動機構４２とのそれぞれが移動させる。例えば、図９に示すように、移動距離ｄｓだけ動かす。

この場合に、モニタ６に表示される撮影領域設定のユーザインターフェースにおいて入力された撮影領域の半径をｒ２とすると、以下の（数式８）に示す関係が成り立つ。

・・・（数式８）

ただし、ｒ１は、ずらされていない通常のＸ線データ収集系の位置における最大撮影視野の半径とする。また、γは、Ｘ線データ収集系のＸ線ビームの広がり角度の半分の角度である。そして、ＦＣＤは、ＦｏｃｕｓＣｅｎｔｅｒＤｉｓｔａｎｃｅである。そして、この（数式８）より、以下に示すように、（数式９）が導かれる。

そして、これにより、Ｘ線データ収集系の移動距離ｄｓは、定められる。

撮影領域設定のユーザインターフェースにおいて入力された撮影領域視野の大きさ半径ｒ２より、このように定められた距離ｄｓを中央処理装置３が求め、制御コントローラ２９を通して、更に回転部コントローラ２６を通して、Ｘ線管移動機構４１とＸ線検出器移動機構４２を制御する。

また、上記のステップＬ４について説明する。図１５に示す通り、通常のスカウトスキャンによるスカウト像においては、求められている６０ｃｍの撮影視野に対応したスカウト像表示範囲ｓｃ２までは到達せず、一部の領域が欠けたスカウト像表示範囲ｓｃ１までしか表示を行うことはできない。これは、図１２（ｂ）に示すように、Ｘ線データ収集系を、上記のようにして定めた移動距離ｄｓだけずらしたため、望まれるスカウト像表示範囲ｓｃ２までのスカウト像表示ができないためである。つまり、図１２（ｂ）に示す斜線部分は、スカウト像表示範囲ｓｃ１では表示できない部分となる。

この対策として考えられるものは、スカウト像撮影としてヘリカルスカウトスキャンを行い、一度、図１３（ａ）または図１３（ｂ）に示すように、画像再構成領域全体の断層像を画像再構成しておく。ヘリカルスカウトスキャンは、ヘリカルスキャンなので、ｚ方向に連続した断層像が画像再構成できるため、図１６に示すような３次元画像Ｇ（ｘ，ｙ，ｚ）が画像再構成される。この３次元画像Ｇ（ｘ，ｙ，ｚ）を、ＡＰ方向（０度方向，ｙ軸方向）に、以下の（数式１０）に示すように、再投影処理を行うと、ＡＰ方向のスカウト像となる。また、ＲＬ方向（９０度方向，ｘ軸方向）に、以下の（数式１１）に示すように再投影処理を行うと、ＲＬ方向のスカウト像となる。ただし、ＡＰ方向（０度方向，ｙ軸方向）のスカウト像をＳ０（ｘ，ｚ）とし、ＲＬ方向（９０度方向，ｘ軸方向）のスカウト像をＳ９０（ｙ，ｚ）とする。また、Ｎは、断層像のマトリクスサイズＮ画素×Ｎ画素とする。

このようにして、ヘリカルスカウトスキャンにおいては、１回のヘリカルスカウトスキャンでＡＰ方向（０度方向，ｙ軸方向）、ＲＬ方向（９０度方向，ｘ軸方向）のみならず、任意の方向のスカウト画像が得られる。

また、上記のステップＬ５においては、ステップＬ４で得られたＡＰ方向（０度方向，ｙ軸方向）、ＲＬ方向（９０度方向，ｘ軸方向）のスカウト像、またはこれらのうちの少なくとも１つのスカウト像を用いて、本スキャンの撮影条件（プロトコル）を設定する。

また、上記のステップＬ６における本スキャンとしては、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）、シネスキャン、ヘリカルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャン、ヘリカルシャトルスキャン、心電同期スキャンなどすべてのスキャンモードについてスキャンが可能である。

この場合に、図９に示す半径ｒ２の撮影領域視野のモードと、半径ｒ３の撮影領域視野のモードについて考えると、以下のようになる。なお、半径ｒ３は、以下の（数式１２）にて示される。

［数１２］
ｒ３＝ｒ１−ｄｓ・ｃｏｓγ＝ＦＣＤ・ｓｉｎγ−ｄｓ・ｃｏｓγ
・・・（数式１２）

ファン角＋１８０度の回転においては、半径ｒ３の撮影視野の撮影が、３６０度の回転においては半径ｒ２および半径ｒ３の撮影視野の撮影が実現できる。

半径ｒ３の小さな撮影視野の内部においては、Ｘ線データ収集系をずらさない通常の状態と同様に、常に半径ｒ３の撮影視野の内部の全画素に対して３６０度分の方向にＸ線ビームが透過している。このため、ハーフスキャンであるファン角＋１８０度の回転分のＸ線投影データだけでもＸ線投影データがハーフスキャン分あるので画像再構成を行うことができる。

しかし、これに対してハーフスキャンであるファン角＋１８０度の回転分のＸ線投影データだけでは、半径ｒ２の大きな撮影視野の内部の画素に対しては、全画素において３６０度分の方向にＸ線ビームが通過している。

このため、以下の（１），（２）に示すようにすることで、撮影および画像再構成が行える。

（１）ファン角＋１８０度分のＸ線データ収集においては、小さな半径ｒ３の視野内の撮影および画像再構成が行える。

（２）３６０度分のＸ線データ収集においては、大きな半径ｒ２の視野内の撮影および画像再構成が行える。

また、上記のステップＬ７においては、ステップＬ６で得られたＸ線投影データの画像再構成を行う。上記の（１）に示すような半径ｒ３の撮影視野の内部においては、（ｉ）ファン角＋１８０度分のＸ線投影データの画像再構成を行うハーフ画像再構成の場合でも、（ｉｉ）３６０度分のＸ線投影データの画像再構成を行うフル画像再構成の場合でも、撮影視野内の画像再構成領域の全画素について、３６０度方向のＸ線投影データが存在しているので、通常の画像再構成が行える。

なお、この場合のファン角＋１８０度のＸ線投影データを画像再構成するハーフ画像再構成の場合は、対向ビューデータも含めて考えることにより、画像再構成領域内の全画素において３６０度分の方向についてＸ線ビームが通過していることになる。

また、上記の（２）に示すように、半径ｒ２の撮影視野の場合について、図１７は、各方向におけるＸ線ファンビームが、どの撮影領域または画像再構成領域を含んでいるかを示している。図１７に示すように、半径ｒ３の内部の部分においては、常に全領域を透過するＸ線ビームが存在している。しかし、半径ｒ２〜ｒ３の範囲においては、常に全領域を透過するＸ線ビームは存在しておらず、片側の領域のみを透過するＸ線ビームしか存在していない。

本実施形態においては、Ｘ線ファンビームをファンパラ変換によりＸ線平行ビームデータに変換している。図１８（ａ）においては、Ｘ線平行ビームデータが、どの撮影領域または画像再構成領域を含んでいるかを示している。図１７の場合と同様に、半径ｒ３の内部の部分においては、常に全領域をＸ線ビームが含んでいる。半径ｒ２〜ｒ３の範囲においては、常に全領域をＸ線ビームが含んでおらず、片側の領域のみをＸ線ビームが含んでいる。

図１８（ｂ）においては、各々のＸ線平行ビームデータに対向するＸ線平行ビームデータを合わせて記載している。対向するＸ線平行ビームを合わせることにより、半径ｒ３の内部の領域も、半径ｒ２〜ｒ３の間の領域においても、常に全領域をＸ線ビームが含むことができるようになる。

つまり、半径ｒ２〜ｒ３の間の領域においては、３６０度分のＸ線投影データにより、通常のハーフスキャン分のＸ線投影データに相当する１８０度分のＸ線投影データが得られることになる。

図１９（ａ）に示すように、Ｘ線データ収集系を１８０度回転させた場合は、半径ｒ２〜ｒ３の範囲は、１８０度分Ｘ線投影データが存在しないことがわかる。

図１９（ｂ）に示すように、Ｘ線データ収集系を３６０度回転させた場合は、半径ｒ３の内側、半径ｒ２〜ｒ３の範囲内の両方で３６０度分Ｘ線投影データが存在することがわかる。

また、これらのＸ線投影データを画像再構成する方法を以下に示す。

１．対向ビューと組合せてＳ／Ｎを改善する方法
２．対向ビューと組合せて分解能を改善する方法

「１．対向ビューと組合せてＳ／Ｎを改善する方法」については、図２０（ａ）に示すように、半径ｒ３の撮影領域内部についてはＸ線ビームとを加算できるため、Ｓ／Ｎを改善させることができる。

「２．対向ビューと組合せてＳ／Ｎを改善する方法」については、図２０（ｂ）に示すように、Ｘ線ビームとその対向ビューについて、各Ｘ線ビームのチャネル方向の間隔Ｐに対して、Ｘ線ビームとその対向ビューをチャネル方向に間隔ΔＰ（ただし、ΔＰ＝１／２Ｐ）でずれて入るように、あらかじめＸ線データ収集系の回転中心に対して、Ｘ線データ収集系を±１／４Ｐ、つまり、±１／２ΔＰずつずらして配置しておく。これにより、撮影領域半径ｒ３の内側においては、断層像内の高分解能化が実現できる。なお、上記においては、平行なＸ線ビームの場合について説明したが、実際のＸ線ファンビームの状態では、図２１に示すように、Ｘ線データ収集系の回転中心を通るＸ線ビームと、その対向Ｘ線ビームの間隔がΔＰになるようにすれば良い。

上記の「１．対向Ｘ線ビームと組合せてＳ／Ｎを改善する方法」における逆投影処理については、図２２に示すフローチャートのような処理の流れとなる。

まず、ステップＢ１では、第ｉビューのＸ線投影データ収集を行う。

ステップＢ２では、第ｉビューの対向ビームの第ｊビューのＸ線投影データ収集は行われたかを判断し、ＹＥＳであればステップＢ３へ行き、ＮＯであればステップＢ１へ戻る。

ステップＢ３では、第ｉビューと第ｊビューのＸ線投影データの加算処理を行う。

ステップＢ４では、Ｓ／Ｎを改善された逆投影処理を行う。

このステップＢ３の処理においては、以下のように半径ｒ３の撮影領域内部とその外側で半径ｒ２〜ｒ３の領域についてのＸ線投影データの加算処理は、以下の（数式１３）〜（数式１５）のように行われる。なお、この時の第ｉビューのＸ線投影データをＤ（ｉ，ｃｈ）とし、その対向するＸ線ビームをＤ（ｊ，ｃｈ）とし、加算処理されたＸ線投影データをＤａ（ｉ，ｃｈ）とする。

具体的には、半径ｒ３の内側の撮影領域の場合には、以下のように処理する。

また、半径ｒ２〜ｒ３の間の撮影領域でＤ（ｉ，ｃｈ）が存在するチャネルの場合には、以下のように処理する。

また、半径ｒ２〜ｒ３の間の撮影領域でＤ（ｊ，ｃｈ）が存在するチャネルの場合には、以下のように処理する。

なお、（数式１４），（数式１５）においては、各々のチャネルにおいて、Ｄ（ｉ，ｃｈ）またはＤ（ｊ，ｃｈ）の片方しか存在しない。

上記の２つの対向ビームと組合せて分解能を改善する方法における逆投影処理においては、図２３のフローチャートに示すような処理の流れとなる。

まず、ステップＢ１１では、第ｉビューのＸ線投影データ収集を行う。

ステップＢ１２では、第ｉビューの対向ビームの第ｊビューのＸ線投影データ収集は行われたかを判断し、ＹＥＳであればステップＢ３へ行き、ＮＯであればステップＢ１へ戻る。

ステップＢ１３では、第ｉビューと第ｊビューのＸ線投影データの高分解能化処理を行う。

ステップＢ１４では、高分解能化された逆投影処理を行う。

このステップＢ１４の処理においては、以下のような処理により、倍のチャネル数のＸ線投影データになるように処理を行う。なお、この処理においては、半径ｒ３の内側の撮影領域の処理と、半径ｒ２〜ｒ３の間の撮影領域の処理に分かれ、以下の（数式１６）〜（数式２１）のように処理を行う。なお、この時の第ｉビューのＸ線投影データをＤ（ｉ，ｃｈ）、第ｊビューのＸ線投影データをＤ（ｊ，ｃｈ）、高分解能化処理されたＸ線投影データをＤｒ（ｉ，ｃｈ）とする。

半径ｒ２〜ｒ３の間の撮影領域の場合でＤ（ｉ，ｃｈ）が存在するチャネルの場合には、以下のように処理する。

半径ｒ２〜ｒ３の間の撮影領域の場合でＤ（ｊ，ｃｈ）が存在するチャネルの場合には、以下のように処理する。

［実施形態２］
実施形態２においては、Ｘ線発生装置をＸ線データ収集系の対称軸（Ｘ線データ系の回転中心が通るＸ線データ系の中心軸からなる基準軸）に垂直な方向にｄｘだけ移動することで、大きな撮影視野、画像再構成視野を拡大できるＸ線ＣＴ装置である。
本実施の形態のＸ線ＣＴ装置においては、図１０に示すように、半径ｒ２による撮影視野を含むように、Ｘ線管２１の位置を、基準軸Ａに対して撮影視野と同一面上垂直方向に移動可能となっている。そして、前記移動したことにより、Ｘ線データ収集系の中心軸Ｂが回転中心に対してずれた構造となる。

図２４は、Ｘ線発生装置であるＸ線管２１を移動させた場合、つまりＸ線焦点を移動させた場合の大きな撮影視野について撮影する流れを示すフロー図である。

ステップＬ２１，ステップＬ２２については、実施形態１と同様に行う。

ステップＬ２３においては、Ｘ線発生装置であるＸ線管２１をＸ線管移動機構４１により移動させる。例えば、図１０に示すように、移動距離ｄｘだけＸ線管２１を動かす。これにより、Ｘ線焦点もｄｘだけ動く。この場合に、モニタ６に表示される撮影条件設定のユーザインターフェース画面において入力された撮影領域を、半径ｒ２とすると、以下の（数式２２）の関係が成り立つ。

・・・（数式２２）

ただし、ｒ１は、図２７に示すような、ずらされていない通常のＸ線焦点位置における最大撮影視野の半径とする。また、γは、Ｘ線データ収集系のＸ線ビームの広がり角度の半分の角度とする。この（数式２２）より、以下の（数式２３）が導かれる。

・・・（数式２３）

これにより、Ｘ線焦点の移動距離ｄｘは、定められる。

モニタ６に表示される撮影領域設定のユーザインターフェース画面において入力された撮影領域視野の半径ｒ２より、以上により求められたｄｘを中央処理装置３で求め、制御コントローラ２９を通して、更に回転部コントローラ２６を通して、Ｘ線管移動機構４１を制御して、Ｘ線管２１を移動させる。

そして、ステップＬ２４からステップＬ３４までについては、実施形態１と同様に動作させればよい。

［実施形態３］
実施形態３は、Ｘ線検出器２４をＸ線データ収集系の対称軸（Ｘ線データ系の回転中心が通るＸ線データ系の中心軸からなる基準軸）に垂直な方向にｄｄだけ移動することにより、大きな撮影視野、画像再構成視野を拡大できるＸ線ＣＴ装置である。
本実施の形態のＸ線ＣＴ装置においては、図１１に示すように、半径ｒ２による撮影視野を含むように、多列Ｘ線検出器２４の位置を、基準軸Ａに対して撮影視野と同一面上垂直方向に移動可能となっている。そして、前記移動したことにより、Ｘ線データ収集系の中心軸Ｂが回転中心に対してずれた構造となる。

図２５は、多列Ｘ線検出器２４を移動させた場合の大きな撮影視野について撮影する流れを示すフロー図である。

ステップＬ４１，ステップＬ４２は、実施形態１と同様に行う。

ステップＬ４３においては、Ｘ線検出器である多列Ｘ線検出器２４をＸ線検出器移動機構４２により移動させる。例えば、図１１に示すように、多列Ｘ線検出器２４を移動距離ｄｄだけ動かす。この場合に、モニタ６に表示される撮影条件設定のユーザインターフェース画面において入力された撮影領域を半径ｒ２とすると、以下の（数式２４）の関係が成り立つ。

・・・（数式２４）

ただし、ｒ１は、図２７に示すような、ずらされていない通常のＸ線焦点位置における最大撮影視野の半径とする。また、γは、Ｘ線データ収集系のＸ線ビームの広がり角度の半分とする。この（数式２４）より、以下の（数式２５）が導かれる。

・・・（数式２５）

モニタ６に表示される撮影条件設定のユーザインターフェース画面において、入力された撮影領域視野の半径ｒ２より、以上に求められたｄｄを中央処理装置３で求め、制御コントローラ２９を通して更に回転部コントローラ２６を通して、Ｘ線検出器移動機構４２を制御して、Ｘ線管２１を移動させる。

そして、ステップＬ４４からステップＬ５４までは、実施形態１と同様に動作させればよい。

［実施形態４］
実施形態４は、あらかじめＸ線発生装置とＸ線検出器からなるＸ線データ収集系が、Ｘ線データ収集系の対称軸（Ｘ線データ系の回転中心が通るＸ線データ系の中心軸からなる基準軸）に垂直に移動させた状態で固定されたＸ線データ収集系により、撮影視野、画像再構成視野を拡大できるＸ線ＣＴ装置である。

実施形態１においては、モニタ６に表示される撮影条件設定のユーザインターフェースにおいて入力された撮影領域半径ｒ２に応じて、Ｘ線データ収集系の移動量ｄｓを最適に変更してきたが、本実施形態４においては、ある移動量ｄｓ０に固定されたＸ線データ収集系により拡大された撮影視野、画像再構成視野を持つＸ線ＣＴ装置である。

図２６は、Ｘ線データ収集系を固定した場合において撮影する流れを示すフロー図である。

ステップＬ６１では、スカウト像撮影条件設定を行う。

ステップＬ６２では、ヘリカルスカウトスキャンによるスカウト像撮影を行う。

ステップＬ６３では、本スキャン撮影条件設定を行う。

ステップＬ６４では、本スキャンを行う。

ステップＬ６５では、Ｘ線データ収集系の位置を考慮した画像再構成を行う。

ステップＬ６６では、断層像撮影を行う。

ステップＬ６７では、３次元画像表示を行うかを判断し、ＹＥＳであればステップＬ６８へ行き、ＮＯであれば終了する。

ステップＬ６８では、３次元画像表示を行う。

［実施形態５］
実施形態５は、あらかじめＸ線発生装置であるＸ線管２１が、Ｘ線データ収集系の対称軸（Ｘ線データ系の回転中心が通るＸ線データ系の中心軸からなる基準軸）に垂直に移動させた状態で固定されたＸ線データ収集系により、撮影視野、画像再構成視野を拡大できるＸ線ＣＴ装置である。

実施形態２においては、モニタ６に表示される撮影条件設定のユーザインターフェースにおいて入力された撮影領域半径ｒ２に応じて、Ｘ線焦点の移動距離ｄｘを最適に変更してきたが、本実施形態５は、ある移動量ｄｓ０に固定されたＸ線データ収集系により拡大された撮影視野、画像再構成視野を持つＸ線ＣＴ装置である。

本実施形態は、実施形態４と同様にして撮影を実施することができる。

［実施形態６］
実施形態６においては、あらかじめ多列Ｘ線検出器２４がＸ線データ収集系の対称軸（Ｘ線データ系の回転中心が通るＸ線データ系の中心軸からなる基準軸）に垂直に移動させた状態で固定されたＸ線データ収集系により、撮影視野、画像再構成視野を拡大できるＸ線ＣＴ装置である。

実施形態３においては、モニタ６に表示される撮影条件設定のユーザインターフェースにおいて入力された撮影領域半径ｒ２に応じて、多列Ｘ線検出器２４の移動距離ｄｄを最適に変更してきたが、本実施形態６は、ある移動量ｄｓ０に固定されたＸ線データ収集系により拡大された撮影視野、画像再構成視野を持つＸ線ＣＴ装置である。

本実施形態は、実施形態４，実施形態５と同様にして撮影を実施することができる。

［実施形態７］
実施形態７においては、実施形態２，実施形態３，実施形態５，実施形態６のように、Ｘ線発生装置であるＸ線管２１のみ、または多列Ｘ線検出器２４のみをＸ線データ収集系の中心線から移動させてＸ線データ収集する、または、あらかじめ、ずらしておいてＸ線データ収集する場合に、Ｘ線検出器コリメータのない多列Ｘ線検出器２４を用いることによりＸ線捕捉効率が改善する。この時にＸ線捕捉効率が改善するトレードオフとして、黒い影のようなアーチファクトが発生する可能性がある。これを捕捉するために、Ｘ線散乱補正を行う。

図５に示す画像再構成の概略動作のフロー図において、例えば、ステップＳ３のビームハードニング補正の後に、以下の（数式２６），（数式２７）に示すように、チャネル方向のＸ線散乱補正処理を行う。ビームハードニング補正後のデータをＤ１１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）、チャネル方向Ｘ線散乱補正後のデータをＤ１１ｓｘ（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）、“＊”は重畳（コンボリューション）演算とする。

・・・（数式２７）

なお、この場合は、チャネル方向のＸ線散乱補正である。

列方向の散乱Ｘ線補正も同様に行うとすると、以下の（数式２８），（数式２９）に示すようになる。

・・・（数式２９）

また、同様に列方向のみのＸ線散乱補正も同様に行うことはできる。

［本実施形態の作用・効果］
以上のように、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１００は、Ｘ線焦点からＸ線を照射するＸ線管２１と、被検体において撮影される撮影領域を介して、Ｘ線管２１に相対しており、このＸ線管２１によってＸ線焦点から照射されたＸ線をＸ線検出面にて検出する多列Ｘ線検出器２４と、このＸ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とが撮影領域の周囲で旋回するように、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを回転中心ＩＣを軸にして回転させる回転部１５と、この回転部１５によってＸ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とが撮影領域の周囲に回転させられた状態において、Ｘ線管２１がＸ線を撮影領域へ照射し、その撮影領域を透過したＸ線を多列Ｘ線検出器２４が検出するスキャンを実施し、その撮影領域についてのＸ線投影データを収集するように、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４と回転部１５とを制御すると共に、そのスキャンの実施によって収集されたＸ線投影データに基づいて、その撮影領域についての画像を画像再構成する中央処理装置３とを有する（図１参照）。そして、さらに、図９に示すように、回転部１５がＸ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを回転させる回転面を含むｘｙ面において、Ｘ線管２１のＸ線焦点と多列Ｘ線検出器２４のＸ線検出面中心とを結ぶ直線が、撮影領域にて回転部１５がＸ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを回転させる回転中心以外を通過するように、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とのそれぞれを移動するＸ線管移動機構４１とＸ線検出器移動機構４２とを含む（図１参照）。また、Ｘ線管移動機構４１とＸ線検出器移動機構４２とのそれぞれに、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とのそれぞれを移動させる動作を操作する移動操作信号を、オペレータからの指令に基づいて、中央処理装置３に入力する入力装置２とを含む（図１参照）。そして、中央処理装置３は、その入力装置２から移動操作信号が入力された際には、Ｘ線管移動機構４１にＸ線管を移動させることと、Ｘ線検出器移動機構４２に多列Ｘ線検出器２４を移動させることとの少なくとも一方を実施した後に、前述したスキャンを実施する。

つまり、本実施形態は、被検体において撮影される撮影視野を含む撮影領域の周囲を回転するようにＸ線管２１のＸ線焦点からＸ線を照射し、その撮影領域を透過したＸ線を多列Ｘ線検出器２４で検出するスキャンを実施することによって、撮影視野についての画像を画像再構成するＸ線ＣＴ装置１００であって、その撮影視野の面積が変動するように、Ｘ線焦点と多列Ｘ線検出器２４とのいずれか一方について移動させた後に、上記のスキャンを実施する。

よって、本実施形態は、様々な撮影視野に対応することが容易に可能であるため、撮影効率を向上させることができる。すなわち、以上のＸ線ＣＴ装置１００によれば、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンまたはヘリカルシャトルスキャンにおいて、大きな撮影視野を持たせる。または撮影視野の大きさを制御できるＸ線ＣＴ装置を実現できる効果がある。

なお、本実施形態における画像再構成法は、従来公知のフェルドカンプ法による３次元画像再構成法でもよい。さらに、他の３次元画像再構成方法でもよい。または２次元画像再構成でも良い。

本実施形態においては、多列Ｘ線検出器２４に円弧型の多列Ｘ線検出器を用いているが、平面型のフラットパネルに代表されるマトリクス構造の２次元Ｘ線エリア検出器を用いても同様に効果を出すことができる。

本実施形態では、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）の場合について記載しているが、シネスキャンの場合についても同様に効果を出すことができる。
本実施形態は、ヘリカルスキャンの場合について記載しているが、可変ピッチヘリカルスキャン、ヘリカルシャトルスキャンの場合についても同様に効果を出すことができる。
また、本実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線自動露出機構を用いていない場合について記載しているが、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線自動露出機構を用いた場合についても同様に効果を出すことができる。

本実施形態は、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。

本実施形態は、生体信号にＸ線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、本実施形態では、多列Ｘ線検出器を持ったＸ線ＣＴ装置について書かれているが、１列のＸ線検出器のＸ線ＣＴ装置においても同様の効果を出せる。

なお、本実施形態においては、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、ヘリカルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャン、ヘリカルシャトルスキャンを実現している。また、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンの各ｚ方向スキャン位置の間の移動を実現している。しかし、走査ガントリ２０または走査ガントリ２０内の回転部１５を撮影テーブル１０のクレードル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、本実施形態では、各列ごとに係数の異なった列方向（ｚ方向）フィルタの係数を各チャネルの前処理された、またはビームハードニング補正されたＸ線投影データの列方向に重畳することにより、画質のばらつきを調整することによって、各列において均一なスライス厚とし、アーチファクトを抑制し、ノイズ低減された画質を実現している。これには、様々なｚ方向フィルタ係数が考えられるが、いずれにおいても同様の効果を出すことができる。

本実施形態では、医用Ｘ線ＣＴ装置を元について記載されているが、産業用Ｘ線ＣＴ装置、または、他の装置と組合わせたＸ線ＣＴ−ＰＥＴ装置，Ｘ線ＣＴ−ＳＰＥＣＴ装置などにおいても利用できる。

図１は、本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置を示すブロック図である。図２において、図２（ａ）は、Ｘ線発生装置（Ｘ線管）および多列Ｘ線検出器をｘｙ平面で見た説明図である。図２（ｂ）は、Ｘ線発生装置（Ｘ線管）および多列Ｘ線検出器をｙｚ平面で見た説明図である。図３は、Ｘ線発生装置（Ｘ線管）および多列Ｘ線検出器の鳥瞰図を示す図である。図４は、被検体撮影の流れを示すフロー図である。図５は、本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の画像再構成の概略動作を示すフロー図である。図６は、前処理の詳細を示すフロー図である。図７は、Ｘ線ＣＴ装置の撮影条件入力画面を示す図である。図８は、Ｘ線ＣＴ装置の撮影条件入力画面を示す図である。図９は、Ｘ線焦点とＸ線検出器が移動した場合を示す図である。図１０は、Ｘ線焦点のみ移動した場合を示す図である。図１１は、Ｘ線検出器のみ移動した場合を示す図である。図１２において、図１２（ａ）は、通常のスカウト像を示す図である。図１２（ｂ）は、Ｘ線焦点とＸ線検出器を移動させた場合のスカウト像を示す図である。図１３において、図１３（ａ）は、ヘリカルスカウトスキャンによる０度方向（ｙ軸方向）のスカウト像を示す図である。図１３（ｂ）は、ヘリカルスカウトスキャンによる９０度方向（ｘ軸方向）のスカウト像を示す図である。図１４は、Ｘ線データ収集系を移動した場合の大きな撮影視野での撮影の流れを示すフロー図である。図１５は、腹部のスカウト像撮影の例を示す図である。図１６は、ＡＰ方向およびＲＬ方向のスカウト像の画像再構成を示す図である。図１７において、各方向におけるＸ線ファンビームデータの逆投影処理を示す図である。図１８において、図１８（ａ）は、各方向におけるＸ線平行ビームデータの逆投影処理を示す図である。図１８（ｂ）は、各方向におけるＸ線平行ビームデータとその対向ビューを用いた逆投影処理を示す図である。図１９において、図１９（ａ）は、１８０度分のＸ線平行ビーム投影データの存在する範囲を示す図である。図１９（ｂ）は、３６０度分のＸ線平行ビーム投影データの存在する範囲を示す図である。図２０において、図２０（ａ）は、対向ビューと組合せて各チャネルのＳ／Ｎを上げる方法を示す図である。図２０（ｂ）は、対向ビューと組合せてチャネル方向の分解能を上げる方法を示す図である。図２１は、対向するＸ線データ収集系のＸ線ビームのずらし量を示す図である。図２２は、Ｓ／Ｎを改善したＸ線逆投影方法を示すフロー図である。図２３は、高分解能化したＸ線逆投影方法を示すフロー図である。図２４は、Ｘ線焦点を移動した場合の大きな撮影視野での撮影の流れを示すフロー図である。図２５は、Ｘ線検出器を移動した場合の大きな撮影視野での撮影の流れを示すフロー図である。図２６は、固定されたＸ線データ収集系による撮影の流れを示すフロー図である。図２７は、Ｘ線焦点とＸ線検出器が移動する前の状態を示す図である。

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
５…データ収集バッファ
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線コントローラ
２３…コリメータ
２４…多列Ｘ線検出器
２５…データ収集装置（ＤＡＳ）
２６…回転部コントローラ
２７…走査ガントリ傾斜コントローラ
２８…ビーム形成Ｘ線フィルタ
２９…制御コントローラ
３０…スリップリング
４１…Ｘ線管移動機構
４２…Ｘ線検出器移動機構
ｄｐ…Ｘ線検出器面
Ｐ…画像再構成領域
ｐｐ…投影面
ＩＣ…回転中心（ＩＳＯ）
ＣＢ…Ｘ線ビーム（コーンビームＸ線）
ＢＣ…ビーム中心軸
Ｄ…回転中心軸上での多列Ｘ線検出器幅

Claims

Ｘ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置に対してＸ線を検出するＸ線検出器とからなるＸ線データ収集系を、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したＸ線投影データを収集するＸ線データ収集手段と、
前記Ｘ線データ収集手段によって収集された前記Ｘ線投影データを画像再構成して断層像を得る画像再構成手段と
を含むＸ線ＣＴ装置において、
前記Ｘ線ＣＴ装置は、
撮影視野を設定する撮影視野設定手段と、
前記撮影視野設定手段によって設定された撮影視野を含む撮影視野となるように、前記Ｘ線発生装置のＸ線焦点と前記Ｘ線検出器の中心とを結ぶＸ線データ系の中心軸と前記回転中心との位置関係を調整可能な撮影視野調整手段と
をさらに含むことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記撮影視野設定手段によって設定された撮影視野に応じて、データ収集角度範囲を制御可能なデータ収集角度範囲制御手段と
をさらに含むことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記撮影視野設定手段において、前記設定された撮影視野が、標準撮影視野に含まれる場合は、前記Ｘ線データ収集系の中心軸を前記回転中心が通るように、前記Ｘ線データ収集系の中心軸と前記回転中心との位置関係が調整され、前記設定された撮影視野が、標準視野よりも大きい場合は、前記Ｘ線データ系の中心軸を前記回転中心に対してずらすことにより、前記Ｘ線データ系の対称軸と前記回転中心との位置関係が調整されることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
Ｘ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置に対してＸ線を検出するＸ線検出器とからなるＸ線データ収集系を、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したＸ線投影データを収集するＸ線データ収集手段と、
前記Ｘ線データ収集手段によって収集された前記Ｘ線投影データを画像再構成して断層像を得る画像再構成手段と、
を含むＸ線ＣＴ装置において、
前記回転中心が、前記Ｘ線発生装置のＸ線焦点と前記Ｘ線検出器の中心とを結ぶＸ線データ収集系の中心軸に対して、前記回転中心がずれるように配置されており、
前記Ｘ線ＣＴ装置は、
撮影視野を設定する撮影視野設定手段と、
前記撮影視野設定手段によって設定された撮影視野に応じて、データ収集角度範囲を制御可能なデータ収集角度範囲制御手段と
をさらに含むことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項３または請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記回転中心が通る前記Ｘ線データ収集系の中心軸を基準軸とした場合、前記Ｘ線発生装置のＸ線焦点の位置が、前記基準軸に対して、前記撮影視野と同一面上垂直方向にずれていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項３または請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記回転中心が通る前記Ｘ線データ収集系の中心軸を基準軸とした場合、前記Ｘ線検出器の位置が、前記基準軸に対して、前記撮影視野と同一面上垂直方向にずれていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項３または請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記回転中心が通る前記Ｘ線データ収集系の中心軸を基準軸とした場合、前記Ｘ線データ系の中心軸が、前記基準軸に対して、前記撮影視野と同一面上垂直方向にずれていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項２または請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記データ収集角度範囲制御手段において、前記設定された撮影視野が、前記Ｘ線発生装置のＸ線焦点と前記Ｘ線検出器の回転方向の幅により定まるＸ線ビーム形状の内部に含まれる場合は、データ収集角度範囲を、略１８０°＋ファンビームに制御され、前記設定された撮影視野が、前記Ｘ線ビーム形状の外側に及ぶ場合は、データ収集範囲を略３６０°に制御されることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１から請求項８のいずれかに一項に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記画像再構成手段は、前記Ｘ線データ収集系の中心軸と前記回転中心との位置関係に応じて、異なる画像再構成の係数を用いていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。