JP2011167241A - Ｘ線ｃｔ装置及び演算処理構成設定用制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 投影データの並列処理を短時間で実行する演算処理構成の自動設定。
【解決手段】 予備撮影モードのＣＴ撮影にて収集された投影データを複数の演算処理ユニットを備えた演算処理部によって並列処理し画像データを生成する際、予め入力／設定された演算処理ユニットの処理速度及び当該ＣＴ撮影の撮影条件から推定した演算処理ユニットの処理能力に基づいて画像データの生成に必要な各種演算処理に対する前記演算処理ユニットの割り振り（演算処理構成）を設定する。次いで、この演算処理構成あるいは後述の更新された演算処理構成の演算処理ユニットによる画像データの生成にて検出された前記演算処理ユニットの処理能力に基づいて演算処理構成を順次更新しながら各演算処理構成における画像生成時間を検出し、画像生成時間が最も少ない演算処理構成を投影データの並列処理に好適な本撮影モード用演算処理構成として設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置及び演算処理構成設定用制御プログラムに係り、特に、投影データを並列処理することにより画像データの生成に要する時間を短縮することが可能なＸ線ＣＴ装置及び演算処理構成設定用制御プログラムに関する。

Ｘ線ＣＴ装置は、近年、Ｘ線検出器や演算処理部の高速化及び高性能化により画像データのリアルタイム表示が可能となり、又、ヘリカルスキャン方式やマルチスライス方式、更には、これらの方式を組み合わせたマルチヘリカルスキャン方式の開発により複数のスライス断面における画像データを短時間で収集することが可能となった。特に、上述のスキャン方式を適用することによりスライス方向（被検体の体軸方向）の広範囲な領域における画像データの収集に要する時間が飛躍的に短縮され、診断効率が大幅に向上すると共に装置を操作する医師や検査技師（以下では、操作者と呼ぶ。）あるいは被検体に対する負荷が軽減されるようになった。

ところで、上述のヘリカルスキャン方式やマルチスライス方式等によって収集された膨大な投影データを処理して画像データを生成する際、画像データの生成に要する時間（画像生成時間）を短縮するために、画像データの生成に必要な演算処理を複数の演算処理に分割し、分割された各種演算処理を並行して実施する、所謂、並列処理が従来から行なわれてきた（例えば、特許文献１参照。）。

例えば、被検体に対するＸ線ＣＴ撮影によって収集した投影データに基づいて画像データを生成する場合、投影データに含まれたシステムノイズ及び外来ノイズを除去するノイズ除去処理や回転架台部の回転に伴うＸ線エネルギーの変動を補正するエネルギー補正処理等の前処理、前処理後の投影データに対して行なわれる再構成処理、再構成処理によって生成された画像データに対して行なわれるアーチファクト除去処理や平滑化処理等の後処理が上述の並列処理によって行なわれる。

特開２００２−１２５９６６号公報

上述の特許文献１等に記載された方法によれば、Ｘ線ＣＴ撮影によって収集された多くの投影データを並列処理することにより画像データの生成に要する時間を大幅に短縮することができ、画像データのリアルタイム表示が容易となる。

しかしながら、複数の演算処理ユニットから構成される演算処理部を用いて投影データを並列処理する場合、各種演算処理の各々における演算処理開始タイミング及び演算処理終了タイミングを揃えることによりこれらの演算処理を同期させる必要があり、そのためには、各種演算処理に要する時間が略等しくなるような演算処理ユニットの割り振り（演算処理構成）が必要となる。

これに対して、並列処理を可能とする従来の演算処理部では、基本的な演算処理構成を自動的に設定することはある程度可能であったが、投影データ収集条件や再構成条件等の撮影条件が十分考慮された演算処理構成の設定は、Ｘ線ＣＴ装置の操作者が手動で行なう必要があった。このため、演算処理構成の設定に多大の時間を要し操作者に大きな負荷を与えてきた。

又、近年では、演算処理部に用いている演算処理ユニットの生産サイクルの短縮化に伴って既存の演算処理ユニットと新しく開発された処理能力の異なる演算処理ユニットとの交換頻度が増大し、このような演算処理ユニットの交換に伴う演算処理構成の再設定は操作者にとって大きな負荷となっていた。

更に、従来の演算処理構成における演算処理ユニットの各々は、所定の演算処理に特化されていたため、これらの一部が故障した場合、同一の処理能力を有した新しい演算処理ユニットと交換されるまで画像データの生成は不可能となり被検体に対するＣＴ検査を中断しなくてはならなかった。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｘ線ＣＴ撮影によって得られた投影データを複数の演算処理ユニットを備えた演算処理部により並列処理して画像データを生成する際、画像データの生成に必要な各種演算処理に対する演算処理ユニットの割り振り（以下では、演算処理構成と呼ぶ。）を各種演算処理に対する演算処理ユニットの処理能力に基づいて自動設定することにより、画像データの生成に要する時間を短縮することが可能なＸ線ＣＴ装置及び演算処理構成設定用制御プログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明のＸ線ＣＴ装置は、画像データの生成に必要な各種演算処理に対し複数の演算処理ユニットが割り振られた演算処理構成の演算処理手段によりＸ線ＣＴ撮影にて収集された投影データを並列処理するＸ線ＣＴ装置において、予め設定された演算処理構成の演算処理ユニットを用いて画像データを生成する際に前記各種演算処理における前記演算処理ユニットの処理能力を検出する処理能力検出手段と、前記処理能力の検出結果に基づいて前記演算処理構成を更新する演算処理ユニット選択手段とを備えたことを特徴としている。

又、請求項９に係る本発明の演算処理構成設定用制御プログラムは、画像データの生成に必要な各種演算処理に対し複数の演算処理ユニットが割り振られた演算処理構成の演算処理手段によりＸ線ＣＴ撮影にて収集された投影データを並列処理するＸ線ＣＴ装置に対し、前記Ｘ線ＣＴ撮影の撮影条件及び前記演算処理ユニットの処理速度に基づいて前記各種演算処理の各々に対する前記演算処理ユニットの処理能力を推定する処理能力推定機能と、前記処理能力推定機能によって推定された前記演算処理ユニットの処理能力に基づいて最初の演算処理構成を基準演算処理構成として設定する基準演算処理構成設定機能と、前記基準演算処理構成の演算処理手段によって画像データを生成する際の前記各種演算処理における前記演算処理ユニットの処理能力を検出する処理能力検出機能と、前記処理能力検出機能によって検出された前記演算処理ユニットの処理能力に基づいて前記演算処理構成を更新する演算処理構成更新機能を実行させることを特徴としている。

本発明によれば、Ｘ線ＣＴ撮影によって得られた投影データを複数の演算処理ユニットを備えた演算処理部により並列処理して画像データを生成する際、画像データの生成に必要な各種演算処理に対する演算処理ユニットの割り振り（演算処理構成）を各種演算処理に対する演算処理ユニットの処理能力に基づいて自動設定することにより、画像データの生成に要する時間を短縮することができる。このため、診断効率が向上するのみならず演算処理構成の設定における操作者の負担が大幅に軽減される。

本発明の実施例におけるＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図。 同実施例のＸ線ＣＴ装置が備えるＸ線撮影部の具体的な構成を示すブロック図。 同実施例の演算処理部によって行なわれる各種演算処理の具体例を示す図。 同実施例における演算処理ユニット選択部及び演算処理部の具体的な構成を示すブロック図。 同実施例の演算処理ユニットによって行なわれる並列処理の具体例を示す図。 同実施例における本撮影モード用演算処理構成の設定手順を示すフローチャート。 同実施例において設定される基準演算処理構成及び本撮影モード用演算処理構成の具体例を示す図。 同実施例の変形例における演算処理構成の設定手順を示すフローチャート。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

本実施例におけるＸ線ＣＴ装置では、本撮影モードに先行して行われる生体ファントムを用いた予備撮影モードのＸ線ＣＴ撮影において収集された投影データを複数からなる汎用の演算処理ユニットを備えた演算処理部によって並列処理し画像データを生成する際、予め入力あるいは設定された演算処理ユニットの処理速度及び当該Ｘ線ＣＴ撮影の撮影条件から推定した演算処理ユニットの処理能力に基づいて画像データの生成に必要な各種演算処理に対する前記演算処理ユニットの割り振り（演算処理構成）を設定する。次いで、前記演算処理構成あるいは後述の更新された演算処理構成の演算処理ユニットによる画像データの生成において新たに検出された演算処理ユニットの処理能力に基づいて演算処理構成を順次更新しながら更新された演算処理構成での画像データの生成に要する時間（以下では、画像生成時間と呼ぶ。）を検出し、この画像生成時間が最も少ない演算処理構成を投影データの並列処理に好適な本撮影モード用演算処理構成として設定する。

尚、以下の実施例では、生体ファントムを用いた予備撮影モードのＸ線ＣＴ撮影において投影データの並列処理に好適な本撮影モード用演算処理構成を自動設定する場合について述べるが、生体ファントムや被検体を用いない予備撮影モードのＸ線ＣＴ撮影によって上述の本撮影モード用演算処理構成を自動設定しても構わない。

（装置の構成）
以下、本発明の実施例におけるＸ線ＣＴ装置の構成と機能につき図１乃至図５を用いて説明する。尚、図１は、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図であり、図２は、このＸ線ＣＴ装置が備えるＸ線撮影部の具体的な構成を示すブロック図である。

図１に示すＸ線ＣＴ装置１００は、生体ファントム３０に対するＸ線撮影により体軸方向の複数スライス断面において投影データを収集するＸ線撮影部２と、得られた投影データをスライス断面単位で再構成処理して複数の画像データを生成する画像データ生成部３と、生成された画像データを表示する表示部４と、投影データ収集条件や再構成条件の設定、後述の演算処理ユニットが備える処理速度の入力、各種コマンド信号の入力等を行なう入力部５と、Ｘ線ＣＴ装置１００に設けられた上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部６を備えている。

次に、生体ファントム３０の投影データを収集するＸ線撮影部２の具体的な構成につき図２を用いて説明する。

Ｘ線撮影部２は、図２に示すように、生体ファントム３０に対してＸ線を照射するＸ線発生部２２と、前記Ｘ線の照射強度を制御する照射強度制御部２１と、生体ファントム３０を透過したＸ線を検出して投影データを収集する投影データ収集部２３と、Ｘ線発生部２２及び投影データ収集部２３を搭載して生体ファントム３０の周囲で高速回転する回転架台部２７と、生体ファントム３０を載置し体軸方向（図２のｚ方向：スライス方向）へ移動することによりその中心部を回転架台部２７の中央部（撮影野）に配置する天板２９と、天板２９の移動や回転架台部２７の高速回転を行なう移動機構部２５を備えている。

Ｘ線発生部２２は、生体ファントム３０に対しＸ線を照射するＸ線管２２１と、Ｘ線管２２１の陽極と陰極の間に印加する高電圧を発生する高電圧発生器２２２と、Ｘ線管２２１から放射されたＸ線の生体ファントム３０に対する照射範囲を制御するＸ線絞り器２２３と、高電圧発生器２２２が発生した高電圧を回転架台部２７に設けられたＸ線管２２１へ供給するスリップリング２２４を備えている。

Ｘ線管２２１は、Ｘ線を発生する真空管であり、高電圧発生器２２２から供給された高電圧によって加速した電子をタングステンターゲットに衝突させてＸ線を発生する。Ｘ線絞り器２２３は、Ｘ線管２２１と生体ファントム３０の間に設けられ、Ｘ線管２２１から放射されたＸ線を所定の照射範囲に絞り込む機能と生体ファントム３０に対するＸ線の照射強度分布を設定する機能を有している。例えば、Ｘ線管２２１から放射されたＸ線ビームを予め設定された撮影領域に対応するコーンビーム状あるいはファンビーム状のＸ線ビームに成形する。

次に、照射強度制御部２１は、入力部５からシステム制御部６を介して供給される投影データ収集条件のＸ線照射条件（即ち、Ｘ線管２２１の管電圧、管電流及びＸ線照射時間）に基づいて制御信号を生成し、この制御信号をＸ線発生部２２の高電圧発生器２２２へ供給してＸ線管２２１から生体ファントム３０へ照射されるＸ線の照射強度を制御する。

一方、投影データ収集部２３は、生体ファントム３０を透過したＸ線を検出するＸ線検出器２３１と、このＸ線検出器２３１から出力された複数チャンネルの検出信号を所定のチャンネル数に束ねるスイッチ群２３２と、スイッチ群２３２の出力信号に対して電流／電圧変換とＡ／Ｄ変換を行なうデータ収集ユニット（以下では、ＤＡＳ(data acquisition system)ユニットと呼ぶ。）２３３と、ＤＡＳユニット２３３の出力信号に対してパラレル／シリアル変換、電気／光／電気変換及びシリアル／パラレル変換を行なうデータ伝送回路２３４を備えている。

投影データ収集部２３のＸ線検出器２３１は、２次元配列された図示しないＸ線検出素子を備え、このＸ線検出素子の各々は、例えば、Ｘ線を光に変換するシンチレータと光を電気信号に変換するフォトダイオードによって構成されている。そして、これらのＸ線検出素子は、Ｘ線管２２１の焦点を中心とした円弧に沿って回転架台部２７に取り付けられ、生体ファントム３０を透過したＸ線を検出して投影データを生成する。

一方、スイッチ群２３２は、図示しないマルチプレクサを備え、Ｘ線検出器２３１から供給された投影データをＤＡＳユニット２３３へ転送する際、Ｘ線検出素子から出力されたスライス方向（図２のｚ方向）における複数チャンネルの投影データを所定のチャンネル数に「データ束ね」することによりスライス方向における投影データの収集位置と収集幅を決定する。

ＤＡＳユニット２３３は、Ｘ線検出器２３１から供給された投影データに対して電流／電圧変換とＡ／Ｄ変換を行なう。データ伝送回路２３４は、図示しないパラレル／シリアル変換器と電気／光／電気変換器とシリアル／パラレル変換器を有し、ＤＡＳユニット２３３から出力された投影データは、回転架台部２７に設けられた前記パラレル／シリアル変換器において時系列的な１チャンネルの投影データに変換され、前記電気／光／電気変換器による光通信によって固定架台部２８の前記シリアル／パラレル変換器に供給される。

次に、移動機構部２５は、機構制御部２５１及び天板・架台移動機構部２５２を備えている。機構制御部２５１は、入力部５からシステム制御部６を介して供給された移動指示信号に基づいて架台回転制御信号及び天板移動制御信号を生成し、天板・架台移動機構部２５２へ供給する。一方、天板・架台移動機構部２５２は、機構制御部２５１から供給された架台回転制御信号及び天板移動制御信号に従ってＸ線管２２１及び投影データ収集部２３が搭載された回転架台部２７を生体ファントム３０の周囲にて高速回転させ、更に、生体ファントム３０を載置した天板２９を体軸方向（ｚ方向）へ所定速度で移動させる。

即ち、Ｘ線発生部２２のＸ線管２２１及びＸ線絞り器２２３と上述の投影データ収集部２３は、生体ファントム３０を挟むように対向して回転架台部２７に装着され、体軸方向へ順次移動する生体ファントム３０の周囲を前記体軸方向に平行な軸を回転中心として所定速度で高速回転する。

図１へ戻って、画像データ生成部３は、演算処理部３１、プログラム保管部３２、処理能力推定部３３、処理能力検出部３４及び演算処理ユニット選択部３５を備えている。尚、ここでは、後述の図４に示すような４つの演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４を備えた演算処理部３１について述べるが、演算処理ユニットの数は４つに限定されない。

演算処理部３１は、Ｘ線撮影部２の投影データ収集部２３において収集された投影データを再構成処理して画像データを生成する機能を有し、複数からなる汎用の演算処理ユニット（演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４）を画像データの生成に必要な各種演算処理に対して適宜割り振ることにより前処理部３１１、再構成処理部３１２及び後処理部３１３を構成している。尚、上述の各種演算処理における演算量は、入力部５において設定される当該Ｘ線ＣＴ撮影の撮影条件（投影データ収集条件及び再構成条件）に依存する。

図３は、画像データの生成を目的として演算処理部３１が行なう各種演算処理の具体例を示したものであり、演算処理部３１の前処理部３１１は、投影データ収集部２３において収集された、例えば、架台回転方向の角度範囲Δθにおける複数の投影データ（以下では、投影データ群と呼ぶ。）に対してシステムノイズや外来ノイズ等を除去するノイズ除去処理（前処理１）や回転架台部２７の回転に依存して変動するＸ線エネルギーを補正するエネルギー補正処理（前処理２）等の前処理を行ない、再構成処理部３１２は、前処理が行なわれた投影データ群に対し補間処理及び逆投影法を適用した再構成処理を行なって画像データを生成する。一方、後処理部３１３は、再構成処理部３１２において生成された画像データに対してリング状アーチファクト等を除去するアーチファクト除去処理（後処理１）やスライス断面（図２のｘ−ｙ平面）における平滑化処理（後処理２）、更には、スライス方向（図２のｚ方向）における平滑化処理（後処理３）等の後処理を行なう。

再び、図１へ戻って、画像データ生成部３のプログラム保管部３２には、上述の各種演算処理（即ち、前処理１及び前処理２、再構成処理、後処理１乃至後処理３）を実行するための演算処理用プログラムが予め保管され、これらの演算処理用プログラムは、演算処理ユニット選択部３５により各種演算処理に対して割り振られた演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４へ供給される。

次に、処理能力推定部３３は、入力部５において設定／入力された撮影条件（投影データ収集条件及び再構成条件）によって決定される各種演算処理の演算量と演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の処理速度とに基づいて演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の処理能力（即ち、前処理１及び前処理２、再構成処理、後処理１乃至後処理３の各々に要する処理時間）を推定する。

一方、処理能力検出部３４は、演算処理ユニット選択部３５によって割り振られた演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４による上述の演算処理において各々の演算処理ユニットから出力される演算処理開始時刻及び演算処理終了時刻の情報に基づいて演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の処理能力を検出し、更に、前処理の開始時刻と後処理の終了時刻に基づいて演算処理部３１が画像データの生成に要した時間（画像生成時間）を検出する。

演算処理ユニット選択部３５は、投影データ収集部２３から時系列的に供給される、例えば、所定回転角度範囲Δθの投影データ群に対し一連の演算処理（即ち、上述した前処理１及び前処理２、再構成処理、後処理１乃至後処理３）を並行して実行することにより画像データを短時間で生成する際の前記演算処理に好適な演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の割り振りを行なう。

図４は、演算処理ユニット選択部３５及び演算処理部３１の具体的な構成を示したブロック図であり、演算処理部３１は、例えば、既に述べたような４つの演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４を有している。そして、演算処理ユニット選択部３５から供給される選択信号に基づいて前処理部３１１の前処理１及び前処理２、再構成処理部３１２の再構成処理、後処理部３１３の後処理１乃至後処理３を実行する演算処理ユニットが演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の中から選択される。

このとき、演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の各々には、これらの演算処理ユニットによって実行される前処理１及び前処理２、再構成処理、後処理１乃至後処理３に必要な演算処理用プログラムがプログラム保管部３２から供給され、演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の演算処理における演算処理開始時刻及び演算処理終了時刻の情報は、処理能力検出部３４へ送られる。更に、投影データ収集部２３において収集された回転角度範囲Δθの投影データ群は、前処理１を実行する演算処理ユニットに対して時系列的に供給され、後処理３を実行する演算処理ユニットから出力されたスライス方向平滑化処理後の画像データは、表示部４へ供給される。

尚、上述の演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４による前処理、再構成処理及び後処理は並行して行なわれる。図５は、演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４によって行なわれる並列処理の具体例を示したものであり、例えば、この図に示すように前処理１及び前処理２を演算処理ユニット３０１及び演算処理ユニット３０２によって行ない、再構成処理を演算処理ユニット３０３、後処理１乃至後処理３を演算処理ユニット３０４によって行なう場合、回転架台部２７と共にＸ線管２２１及びＸ線検出器２３１を高速回転させることによって収集した回転角度θ＝０〜Δθの投影データ群Ａ１０に対し演算処理ユニット３０１は、演算処理期間[ｔ１〜ｔ２］において前処理１を行ない、演算処理ユニット３０２は、演算処理期間[ｔ２〜ｔ３］において前処理２を行なう。更に、演算処理ユニット３０３は、演算処理期間[ｔ３〜ｔ４］において再構成処理を行ない、演算処理ユニット３０４は、演算処理期間[ｔ４〜ｔ５］において後処理１乃至後処理３を行なう。

同様にして、回転角度θ＝Δθ〜２Δθの投影データ群Ａ２０に対し演算処理ユニット３０１は、演算処理期間[ｔ２〜ｔ３］において前処理１を行ない、演算処理ユニット３０２は、演算処理期間[ｔ３〜ｔ４］において前処理２を行なう。更に、演算処理ユニット３０３は、演算処理期間[ｔ４〜ｔ５］において再構成処理を行ない、演算処理ユニット３０４は、演算処理期間[ｔ５〜ｔ６］において後処理１乃至後処理３を行なう。

以下、同様にして、回転角度θ＝２Δθ〜３Δθにおいて収集された投影データ群Ａ３０、回転角度θ＝３Δθ〜４Δθにおいて収集された投影データ群Ａ４０、・・・に対する前処理１及び前処理２、再構成処理及び後処理１乃至後処理３が順次行なわれる。このような場合、各演算処理の演算量と演算処理ユニットの処理能力を考慮し、演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の各々における演算処理時間が略等しくなるように各種演算処理に対する前記演算処理ユニットの割り振りを行なうことによりデータ間の同期が容易となる。このため、効率のよい並列処理が可能となり画像データを短時間で生成することができる。

次に、図１に示した表示部４は、表示データ生成部４１とモニタ４２を備えている。表示データ生成部４１は、例えば、画像データ生成部３の演算処理部３１において生成された画像データに撮影条件等の付帯情報を付加して表示データを生成し、得られた表示データを所定の表示フォーマットに変換してモニタ４２に表示する。

一方、入力部５は、表示パネルやキーボード、各種スイッチ、選択ボタン、マウス等の入力デバイスを備え、投影データ収集条件や再構成条件等の撮影条件を設定する撮影条件設定機能５１と、演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の処理速度を入力する処理速度入力機能５２を有している。更に、各種コマンド信号の入力も上述の入力デバイスや表示パネルを用いて行なわれる。

尚、撮影条件として、既に述べたように投影データ収集条件や再構成条件があり、投影データ収集条件として、Ｘ線照射条件（Ｘ線管２２１の管電圧、管電流及びＸ線照射時間）、撮影部位、スキャン方式、スライス間隔、スライス数、撮影領域サイズ、スキャン間隔（所定のスライス位置において時系列的に撮影される画像データの撮影時間間隔）、ビュー間隔（Ｘ線管２２１及びＸ線検出器２３１の回転方向におけるデータ収集間隔）、天板２９の移動速度等がある。又、再構成条件として、再構成方式、再構成領域サイズ、再構成マトリクスサイズ等がある。

次に、システム制御部６は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、入力部５から供給される入力情報や設定情報は前記記憶回路に一旦保存される。そして、前記ＣＰＵは、これらの情報に基づいて、Ｘ線ＣＴ装置１００が備える上述の各ユニットを統括的に制御し、画像データを生成する際の並列処理に好適な演算処理構成（各種演算処理に対する演算処理ユニットの割り振り）の設定を演算処理ユニットの処理能力に基づいて実行させる。

（本撮影モード用演算処理構成の設定手順）
次に、本撮影モードの投影データを並列処理して画像データを生成する際に適用される本撮影モード用演算処理構成の設定手順につき図６のフローチャートを用いて説明する。尚、ここでも前処理１及び前処理２、再構成処理、後処理１乃至後処理３の各種演算処理に対し演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４が割り振られて構成された演算処理部３１の演算処理構成について述べるがこれに限定されない。

生体ファントム３０を用いた本撮影モード用演算処理構成の設定に際し、Ｘ線ＣＴ装置１００の操作者は、入力部５が備える撮影条件設定機能５１によって当該ＣＴ撮影の撮影条件（投影データ収集条件及び再構成条件）を設定し、更に、処理速度入力機能５２によって投影データの並列処理に用いる演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の処理速度を入力する（図６のステップＳ１）。そして、入力部５において設定／入力されたこれらの情報は、システム制御部６を介して画像データ生成部３の処理能力推定部３３及びＸ線撮影部２の照射強度制御部２１へ供給される。

処理能力推定部３３は、入力部５において設定／入力された投影データ収集条件及び再構成条件と演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の処理速度とに基づいて投影データの並列処理に必要な各種演算処理（前処理１、前処理２、再構成処理及び後処理１乃至後処理３）の各々における演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の処理能力（処理時間）を推定する（図６のステップＳ２）。

一方、演算処理ユニット選択部３５は、処理能力推定部３３から供給される演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の処理能力に基づいて各種演算処理の各々に好適な演算処理ユニットを演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の中から割り振ることにより基準演算処理構成を設定する（図６のステップＳ３）。

処理能力推定部３３によって推定された演算処理ユニットの処理能力に基づく基準演算処理構成の設定が終了したならば、操作者は、天板２９に載置された生体ファントム３０に対してＸ線ＣＴ撮影を開始するための予備撮影モード開始コマンド信号を入力部５において入力する（図６のステップＳ４）。

一方、上述のコマンド信号と投影データ収集条件を受信したＸ線撮影部２の照射強度制御部２１は、投影データ収集条件のＸ線照射条件に基づいて生成した制御信号をＸ線発生部２２の高電圧発生器２２２へ供給し、高電圧発生器２２２は、前記Ｘ線照射条件に基づいた電力（管電圧及び管電流）をＸ線管２２１へ供給して生体ファントム３０に対しＸ線を照射する。

Ｘ線管２２１から照射され生体ファントム３０を透過したＸ線は、投影データ収集部２３のＸ線検出器２３１によって検出される。即ち、生体ファントム３０を透過したＸ線は、Ｘ線検出器２３１において透過線量に比例した電荷（電流）信号に変換され、スイッチ群２３２においてスライス方向に対し「データ束ね」が行なわれる。そして、「データ束ね」された電流信号は、ＤＡＳユニット２３３に供給されて電流／電圧変換とＡ／Ｄ変換が行なわれ投影データが生成される。

この投影データは、回転架台部２７に装着されたデータ伝送回路２３４の送信部に送られて光信号に変換され、空中を介して固定架台部２８に取りつけられたデータ伝送回路２３４の受信部にて受信される。そして、受信された投影データは、Ｘ線検出素子の配列情報や回転架台部２７の回転角度情報等を付帯情報として画像データ生成部３の図示しない投影データ記憶部に一旦保存される（図６のステップＳ５）。そして、上述の投影データの収集と保存は、回転架台部２７を生体ファントム３０の周囲で高速回転させながら繰り返し行なわれる。

次に、画像データ生成部３の演算処理３１を構成する基準演算処理構成の演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４は、前記投影データ記憶部から読み出した投影データに対しプログラム保管部３２の演算処理プログラムを用いた所定の演算処理（前処理１及び前処理２、再構成処理、後処理１乃至後処理３）を行なって画像データを生成する（図６のステップＳ６）。

一方、処理能力検出部３４は、上述の各種演算処理において演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の各々から出力される演算処理開始時刻及び演算処理終了時刻の情報に基づいて演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の前記演算処理における処理能力を検出し、更に、前処理１の演算処理開始時刻と後処理３の演算処理終了時刻とに基づいて演算処理部３１における画像生成時間を検出する（図６のステップＳ７）。そして、処理能力の検出結果は、演算処理ユニット選択部３５へ供給される。

基準演算処理構成における演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の処理能力を処理能力検出部３４から受信した演算処理ユニット選択部３５は、新たに得られた処理能力に基づいて演算処理構成（即ち、各種演算処理に対する演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の割り振り）を更新する（図６のステップＳ８）。そして、新たな演算処理構成の演算処理部３１を用いて上述のステップＳ５乃至ステップＳ７と同様の手順による画像データの生成や演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の処理能力及び演算処理部３１における画像生成時間を検出する。

更に、ステップＳ５乃至ステップＳ８を繰り返すことにより演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の処理能力に基づく演算処理構成の更新、更新された演算処理構成の演算処理部３１による画像データの生成、この画像データの生成における演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の処理能力及び演算処理部３１における画像生成時間の検出を行なう（図６のステップＳ５乃至ステップＳ８）。

そして、投影データの並列処理が可能な全ての演算処理構成に対する更新が終了したならば、演算処理ユニット選択部３５は、演算処理構成の更新を終了させ、処理能力検出部３４において検出された画像生成時間が最も少ない演算処理構成を本撮影モードのＸ線ＣＴ撮影に好適な本撮影モード用演算処理構成として設定する。そして、この本撮影モード用演算処理構成の演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４を用いて本撮影モードの画像データが生成される。

次に、上述のステップＳ３において設定された基準演算処理構成とステップＳ９において設定された本撮影モード用演算処理構成の具体例を図７に示す。この図７に示す基準演算処理構成では、例えば、前処理１及び前処理２に対し演算処理ユニット３０１及び演算処理ユニット３０２が、再構成処理に対し演算処理ユニット３０３が、後処理１乃至後処理３に対し演算処理ユニット３０４が夫々割り振られている。そして、後処理１乃至後処理３を行なう演算処理ユニット３０４の負荷が他の演算処理ユニットより大きいことが処理能力検出部３４の検出結果から判明した場合、演算処理ユニット選択部３５は、各種演算処理に対する演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の割り振りを更新し、比較的負荷の軽い演算処理ユニット３０１を用いて前処理１及び前処理２を行ない演算処理ユニット３０２を用いて後処理３のみを行なう本撮影モード用演算処理構成を設定する。

（変形例）
次に、本実施例の変形例について説明する。上述の実施例では、被検体に対する本撮影モードのＸ線ＣＴ撮影に先行して行なわれる生体ファントムを用いた予備撮影モードのＸ線ＣＴ撮影において収集された投影データを用いて本撮影モード用演算処理構成の設定を行なったが、本変形例では、本撮影モードのＸ線ＣＴ撮影において収集される投影データを用いて本撮影モードに好適な演算処理構成の設定を逐次行なう。

（演算処理構成の設定手順）
本変形例における演算処理構成の設定手順につき図８のフローチャートを用いて説明する。但し、図８において、図６に示したステップと同一のステップは同一の符号を付加し詳細な説明は省略する。又、上述の実施例と同様にして、前処理１及び前処理２、再構成処理、後処理１乃至後処理３の各種演算処理に対し演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４が割り振られて構成された演算処理部３１の演算処理構成について述べるがこれに限定されない。

即ち、図８のステップＳ１において本撮影モードの撮影条件（投影データ収集条件及び再構成条件）の設定と演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の処理速度の入力が行なわれた後ステップＳ２において演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の各種演算処理における処理能力が推定され、ステップＳ３において基準演算処理構成が設定される（図８のステップＳ１乃至ステップＳ３）。

上述の手順によって基準演算処理構成の設定が終了したならば、操作者は、天板２９に載置された被検体に対してＸ線ＣＴ撮影を開始するための本撮影モード開始コマンドを入力部５において入力する（図８のステップＳ１４）。

一方、上述のコマンド信号と投影データ収集条件を受信したＸ線撮影部２は、図６のステップＳ５と同様の手順により被検体の周囲でＸ線管２２１及びＸ線検出器２３１を高速回転させながら被検体に対するＸ線ＣＴ撮影を行なって投影データを収集する（図８のステップＳ５）。

次いで、画像データ生成部３の演算処理３１を構成する基準演算処理構成の演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４は、前記投影データに対しプログラム保管部３２の演算処理プログラムを用いて所定の演算処理（前処理１及び前処理２、再構成処理、後処理１乃至後処理３）を行なって画像データを生成し、表示部４のモニタ４２に表示する（図８のステップＳ１６）。

一方、処理能力検出部３４は、上述の各種演算処理において演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の各々から出力される演算処理開始時刻及び演算処理終了時刻の情報に基づいて演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の前記演算処理における処理能力（処理時間）を検出し、更に、前処理１の演算処理開始時刻と後処理３の演算処理終了時刻とに基づいて演算処理部３１における画像生成時間を検出する。そして、処理能力の検出結果及び画像生成時間の情報は演算処理ユニット選択部３５へ供給される（図８のステップＳ１７）。

基準演算処理構成における演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の処理能力及び演算処理部３１における画像生成時間の情報を処理能力検出部３４から受信した演算処理ユニット選択部３５は、これらの情報に基づき上述の基礎演算処理構成を画像生成時間の更なる短縮が可能な演算処理構成へ更新する（図８のステップＳ１８）。そして、新たな演算処理構成の演算処理部３１を用いて上述のステップＳ５及びステップＳ１６と同様の手順による画像データの生成及び表示やステップ１７と同様の手順による処理能力及び画像生成時間の検出を行なう。

更に、ステップＳ５とステップＳ１６乃至ステップＳ１８を繰り返すことにより演算処理部３１の画像生成時間及び演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の処理能力に基づく演算処理構成の更新、更新された演算処理構成の演算処理部３１による画像データの生成及び表示、この画像データの生成における演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４の処理能力及び演算処理部３１における画像生成時間の検出を行なう。

そして、予め設定された被検体の診断対象部位に対する所定枚数の画像データが生成されたならば、システム制御部６は、Ｘ線ＣＴ装置１００が有する各ユニットを制御して当該被検体に対する本撮影モードのＸ線ＣＴ撮影を終了させる（図８のステップＳ１９）。

以上述べた本発明の実施例及びその変形例によれば、Ｘ線ＣＴ撮影によって得られた投影データを複数の演算処理ユニットを備えた演算処理部により並列処理して画像データを生成する際、画像データの生成に必要な各種演算処理に対する演算処理ユニットの割り振り（演算処理構成）を各種演算処理に対する演算処理ユニットの処理能力に基づいて自動設定することにより、画像データの生成に要する時間を短縮することができる。このため、診断効率が向上するのみならず演算処理構成の設定における操作者の負担を大幅に軽減することが可能となる。

又、演算処理構成の設定あるいは更新は、演算処理部を構成する複数からなる演算処理ユニットの処理能力に基づいてフレキシブルに行なわれるため、演算処理ユニットの一部が異なる処理速度を有する演算処理ユニットと交換された場合においても好適な演算処理構成を容易に設定することができる。特に、処理速度が異なる安価な演算処理ユニットの入手が可能になった場合には、この演算処理ユニットとの交換が容易となるため、装置の高性能化あるいは低価格化を短期間で実現することが可能となる。

更に、上述の実施例によれば、演算処理部によって画像データが生成される際の画像生成時間が演算処理ユニットの処理能力と共に検出され、この画像生成時間に基づいて投影データの並列処理に好適な本撮影モード用演算処理構成が設定されるため、最適な本撮影モード用演算処理構成を容易に設定することができる。

又、この実施例によれば、各種演算処理に対する演算処理ユニットの処理能力を検出することができるため、新世代の演算処理ユニットへの交換において新たに採用する演算処理ユニットの性能を的確に評価することが可能となる。

一方、上述の変形例によれば、当該被検体のＸ線ＣＴ撮影にて生成される初期の画像データに対する画像生成時間の短縮は必ずしも十分ではないが、本撮影モード用演算処理構成の設定を目的とした予備撮影モードのＸ線ＣＴ撮影を別途行なう必要がないため、検査効率を向上させることができる。

又、この変形例によれば、演算処理部によって画像データが生成される際の画像生成時間が演算処理ユニットの処理能力と共に検出され、この画像生成時間と演算処理ユニットの処理能力とに基づいて投影データの並列処理に好適な演算処理構成が設定されるため、好適な演算処理構成を容易に設定することができる。

更に、この変形例によれば、本撮影モードのＸ線ＣＴ撮影の途中で演算処理部を構成する演算処理ユニットの一部が故障した場合、残りの演算処理ユニットを用いた新たな演算処理構成が短時間で設定されるため、当該被検体に対するＸ線ＣＴ撮影を続行させることが可能となる。

以上、本発明の実施例とその変形例について述べてきたが、本発明は、上述の実施例及びその変形例に限定されるものではなく、更に変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例では、生体ファントム３０を用いた予備撮影モードのＸ線ＣＴ撮影において投影データの並列処理に好適な本撮影モード用演算処理構成を自動設定する場合について述べたが、被検体に対する予備撮影モードのＸ線ＣＴ撮影あるいは生体ファントムや被検体が存在しない予備撮影モードのＸ線ＣＴ撮影によって上述の本撮影モード用演算処理構成を自動設定しても構わない。

又、上述の実施例では、演算処理ユニット３０１乃至演算処理ユニット３０４による演算処理構成を順次更新しながら演算処理部３１における画像生成時間を検出し、この画像生成時間が最短となる演算処理構成を本撮影モード用演算処理構成として設定する場合について述べたが、演算処理構成を更新しながら更新前の最短画像生成時間と更新後の画像生成時間とを比較することによって本撮影モード用演算処理構成の設定を行なってもよい。

一方、上述の変形例では、演算処理部３１によって画像データが生成される際の画像生成時間を演算処理ユニットの処理能力と共に検出し、この画像生成時間と演算処理ユニットの処理能力とに基づいて投影データの並列処理に好適な演算処理構成を設定する場合について述べたが、演算処理ユニットの処理能力あるいは画像生成時間の何れか一方に基づいて演算処理構成の設定を行なってもよい。

２…Ｘ線撮影部
２１…照射強度制御部
２２…Ｘ線発生部
２３…投影データ収集部
２５…移動機構部
３…画像データ生成部
３１…演算処理部
３１１…前処理部
３１２…再構成処理部
３１３…後処理部
３２…プログラム保管部
３３…処理能力推定部
３４…処理能力検出部
３５…演算処理ユニット選択部
４…表示部
４１…表示データ生成部
４２…モニタ
５…入力部
５１…撮影条件設定機能
５２…処理速度入力機能
６…システム制御部
１００…Ｘ線ＣＴ装置

Claims (9)

1. 画像データの生成に必要な各種演算処理に対し複数の演算処理ユニットが割り振られた演算処理構成の演算処理手段によりＸ線ＣＴ撮影にて収集された投影データを並列処理するＸ線ＣＴ装置において、
   予め設定された演算処理構成の演算処理ユニットを用いて画像データを生成する際に前記各種演算処理における前記演算処理ユニットの処理能力を検出する処理能力検出手段と、
   前記処理能力の検出結果に基づいて前記演算処理構成を更新する演算処理ユニット選択手段とを
   備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記処理能力検出手段は、前記演算処理ユニットの前記各種演算処理における処理時間及び前記各種演算処理による前記画像データの生成に要する画像生成時間の少なくとも何れかを検出することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記Ｘ線ＣＴ撮影の撮影条件及び前記演算処理ユニットの処理速度に基づいて前記各種演算処理の各々における前記演算処理ユニットの処理能力を推定する処理能力推定手段を備え、前記演算処理ユニット選択手段は、前記処理能力推定手段が推定した前記演算処理ユニットの処理能力に基づいて最初の演算処理構成を基準演算処理構成として設定することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記Ｘ線ＣＴ撮影の撮影条件及び前記演算処理ユニットの処理速度を設定あるいは入力する入力手段を備え、前記処理能力推定手段は、前記入力手段によって設定あるいは入力された前記撮影条件及び前記処理速度に基づいて前記各種演算処理の各々における前記演算処理ユニットの処理能力を推定することを特徴とする請求項３記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記入力手段は、前記Ｘ線ＣＴ撮影における投影データ収集条件及び再構成条件の少なくとも何れかを前記撮影条件として設定することを特徴とする請求項４記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記処理能力検出手段は、予備撮影モードのＸ線ＣＴ撮影にて収集された投影データを並列処理する際の前記各種演算処理における前記演算処理ユニットの処理能力を検出し、前記演算処理ユニット選択手段は、前記処理能力検出手段が検出した前記演算処理ユニットの処理能力に基づいて予め設定された演算処理構成を更新することにより本撮影モード用の演算処理構成を設定することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記処理能力検出手段は、被検体を対象としない前記予備撮影モードのＸ線ＣＴ撮影において収集された投影データを並列処理する際の前記各種演算処理における前記演算処理ユニットの処理能力を検出することを特徴とする請求項６記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記処理能力検出手段は、被検体に対するＸ線ＣＴ撮影にて収集された投影データを並列処理する際の前記各種演算処理における前記演算処理ユニットの処理能力を検出し、前記演算処理ユニット選択手段は、前記処理能力検出手段が検出した前記演算処理ユニットの処理能力に基づいて予め設定された演算処理構成を更新することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 画像データの生成に必要な各種演算処理に対し複数の演算処理ユニットが割り振られた演算処理構成の演算処理手段によりＸ線ＣＴ撮影にて収集された投影データを並列処理するＸ線ＣＴ装置に対し、
   前記Ｘ線ＣＴ撮影の撮影条件及び前記演算処理ユニットの処理速度に基づいて前記各種演算処理の各々に対する前記演算処理ユニットの処理能力を推定する処理能力推定機能と、
   前記処理能力推定機能によって推定された前記演算処理ユニットの処理能力に基づいて最初の演算処理構成を基準演算処理構成として設定する基準演算処理構成設定機能と、
   前記基準演算処理構成の演算処理手段によって画像データを生成する際の前記各種演算処理における前記演算処理ユニットの処理能力を検出する処理能力検出機能と、
   前記処理能力検出機能によって検出された前記演算処理ユニットの処理能力に基づいて前記演算処理構成を更新する演算処理構成更新機能を
   実行させることを特徴とする演算処理構成設定用制御プログラム。

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