JP3350505B2 - コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ断層
撮影装置（以下、ＣＴと略称する）に係り、特にスキャ
ン動作を連続的に実行可能なＣＴに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＣＴにおいては、スキャン、画
像再構成、画像表示の３つの処理が時系列的に行なわれ
る。Ｘ線管の回転、またはＸ線管と検出器アレイの一体
的な回転により収集された多方向の投影データはディジ
タル化され、キャリブレーション等の前処理を受けた
後、生データとして磁気ディスク等の大容量記憶装置に
一旦格納される。

【０００３】再構成の際は、磁気ディスクから生データ
が読出され、メモリを介して再構成部に送り込まれる。
再構成部で再構成された断層画像データは、磁気ディス
クに格納されると共に、表示用メモリを介してビデオ信
号としてＣＲＴモニタに転送され表示される。

【０００４】ところで、スリップリングの導入により連
続スキャンが可能になった。この連続スキャンにより、
同一又は複数のスライスに関する複数の多方向の投影デ
ータが時系列的に収集できるようになった。これらの多
方向の投影データは、上述したように磁気ディスクを介
して任意のタイミングで再構成部に読出され、再構成に
供されていた。この再構成処理に要する時間はスキャン
時間より長く、しかも磁気ディスクは格納及びアクセス
時間が長い。したがって、連続スキャンを実行しなが
ら、リアルタイムで断層画像をシネ映像のように連続的
に表示させることはできなかった。

【０００５】近年、再構成の高速処理が検討され、実用
化の域に達しようとしている。これにより、連続スキャ
ンを実行しながら、リアルタイムで断層画像をシネ映像
のように連続的に表示させることが期待されているが、
磁気ディスクの格納及びアクセス時間が長いことが障害
となって実用に至っていない。さらに、磁気ディスクへ
の格納及びアクセスの際の待ち時間が不規則に発生する
ので、スキャン動作から断層画像の表示までの時間間隔
が不規則になって、被検体の実際の動きを再現すること
ができなかった。

【０００６】この他に、リアルタイムのＸ線ＣＴを臨床
現場で使用する場合、次のような様々な問題も発生す
る。第１の問題は、通常、オペレータは投光器から被検
体に投光した十字光を見ながら天板をマニュアルでスラ
イドすることによりスライス位置を合わせているが、こ
の作業は長時間を要する。第２の問題は、ヘリカルスキ
ャンやマルチスライススキャン等の天板移動を伴うスキ
ャンにおいて、スキャンを一時的に中断すると、再開す
るまでに長時間を要する。なぜなら、再開時には中断時
の表示画像のスライス位置まで天板をマニュアルで戻す
作業が必要になるからである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、断層
画像をリアルタイムで観察しながらスライス面の位置を
簡単な操作で修正することができるコンピュータ断層撮
影装置を提供することである。

【０００８】本発明の他の目的は、ＣＴ透視を中断した
後、再開する場合、中断時に表示されている断層画像の
スライス位置まで天板を自動的に戻すコンピュータ断層
撮影装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１局面による
コンピュータ断層撮影装置は、１枚の断層画像の生成に
必要な角度範囲の投影データを収集するためのスキャン
を連続的に繰り返す収集手段と、前記スキャンの連続的
な動作と並行して、前記スキャンに要する時間よりも短
時間で、前記スキャンによって収集された投影データに
基づいて、断層画像データを再構成し、これを繰り返す
手段と、前記スキャンの連続的な動作と並行して、前記
再構成された断層画像データを各々対応するスキャンか
ら一定時間後に表示する手段と、被検体を載置する天板
を所定方向に移動可能に支持する寝台と、前記被検体を
一方向から見たＸ線の投影画像であるスキャノグラムを
ラインカーソルと共に表示する手段と、前記スキャノグ
ラム上で前記ラインカーソルの位置を変化させるための
入力手段と、前記スキャノグラム上での前記ラインカー
ソルの位置に対応するスライス位置に前記天板をスライ
ドするように前記寝台を制御する制御手段とを具備す
る。本発明の第２局面によるコンピュータ断層撮影装置
は、１枚の断層画像の生成に必要な角度範囲の投影デー
タを収集するためのスキャンを連続的に繰り返す収集手
段と、前記スキャンの連続的な動作と並行して、前記ス
キャンに要する時間よりも短時間で、前記スキャンによ
って収集された投影データに基づいて、断層画像データ
を再構成し、これを繰り返す手段と、前記スキャンの連
続的な動作と並行して、前記再構成された断層画像デー
タを各々対応するスキャンから一定時間後に表示する手
段と、被検体を載置する天板を所定方向に移動可能に支
持する寝台と、前記天板を移動しながら前記投影データ
を収集させる制御手段と、前記投影データの収集の中断
を指示するための入力手段とを具備し、前記制御手段は
前記入力手段を介して中断が指示されたとき、前記収集
手段を制御して前記投影データの収集を中断させ、且つ
最新の断層画像データのスライス位置に前記天板を戻す
ように前記寝台を制御する。

【００１０】

【００１１】（作用） 本発明の第１局面によれば、断層画像をリアルタイムで
確認しながら、所望の位置に天板を移動させることがで
きる。本発明の第２局面によれば、断層画像をリアルタ
イムで確認している最中に、中断指示がなされたとき、
最新の断層画像データのスライス位置に天板を戻すこと
により、データ収集再開時に、中断前の断層画像の次の
断層画像から生成することができる。

【００１２】請求項４に係るコンピュータ断層撮影装置
によれば、投影データの収集が中断されたとき、最新の
断層画像データのスライス位置に天板が自動的に戻るの
で、迅速に投影データの収集を再開することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明によ
るコンピュータ断層撮影装置の実施例を説明する。 （第１実施例）図２は第１実施例の構成を示す概略図で
ある。本実施例のコンピュータ断層撮影装置は、架台
１、寝台２、操作卓３から構成される。架台１の中心部
には、被検体が挿入される開口部４が設けられている。
架台１の前面には、寝台２が配置される。寝台２は電動
で高さが調節できるように構成されている。寝台２の上
面には被検体が載置される天板５が設けられ、天板５は
寝台２の上面から架台１の方へ電動でスライドできるよ
うに構成されている。なお、図示していないが、架台１
の下部にキャスター等が取り付けられ、架台１が寝台２
に向かって手動でスライド可能となっている。これは、
手術と併用してＣＴ透視が用いられることがあり、この
場合、天板５を動かすことよりも、架台１を動かすこと
によってスライス位置を変えることが安全性の点から好
ましいからである。もちろん、天板５のスライドにより
スライス位置を変えることもできる。なお、撮影モード
においては、天板５のスライドのみによってスライス位
置を変えることが一般的である。

【００１４】操作卓３上にはキーボード（マウスを含ん
でいてもよい）６、ＣＲＴモニタ７が配置され、操作卓
３内には制御部が収納されている。この制御部は架台
１、寝台２のいずれにも接続される。

【００１５】架台１内には、図３に示すように、天板５
上に載置された被検体１０に扇状のＸ線ビームを曝射す
るＸ線管１２と、Ｘ線管１２の焦点を中心として複数の
検出器が円弧状に配列されてなり、被検体１０を透過し
たＸ線を多チャンネルで検出する検出器アレイ１６と
が、被検体１０を挟んで対向したまま一体として被検体
１０の周囲を連続回転することができるように回転部に
支持されている。さらに、このＸ線管１２と検出器アレ
イ１６は、固定部に対してスリップリングを介して電気
的に接続されている。これにより、Ｘ線管１２と検出器
アレイ１６とが被検体１０の周囲を連続回転しながら、
１枚の断層画像の再構成に要する被検体１０に関する多
方向の投影データを連続的に収集することができ、同一
スライス位置で連続して回転する場合は、例えば造影剤
の流入、流出による断層画像の変化を追跡するいわゆる
ダイナミックスキャンが可能となり、また回転に同期し
てスライス位置を変える場合は、いわゆるヘリカルスキ
ャンが可能となる。なお、このタイプのＣＴは、いわゆ
る第３世代（Ｒ／Ｒ方式）と称される。なお、架台１と
しては、このタイプに限定されず、３６０゜にわたって
検出器が被検体の周囲に配列され、Ｘ線管１２のみが回
転するいわゆる第４世代（Ｒ／Ｓ方式）でもよいし、検
出器に加えてＸ線管１２も３６０゜にわたって被検体の
周囲に配置されるいわゆる第５世代（Ｓ／Ｓ方式）でも
よい。

【００１６】架台１の固定部には、Ｘ線を発生させるた
めにＸ線管１２に管電流、管電圧を連続的又はパルス状
に供給するＸ線発生装置１４が設置され、スリップリン
グを介してＸ線管１２に接続されている。このＸ線発生
装置１４は架台１の回転部に実装することも可能であ
る。また、架台１の回転部には、データ収集システム
（ＤＡＳ;Data Acquisition System）１８が設置され、
検出器アレイ１６に接続されている。このデータ収集シ
ステム１８は、検出器アレイ１６の各検出器からの出力
信号を時間的に積分する積分器と、この積分器の出力を
チャンネル単位で高速且つシリアルに取り込むためのマ
ルチプレクサと、このマルチプレクサの出力信号をディ
ジタルに変換するアナログディジタルコンバータ等から
構成され、Ｘ線パス毎のＸ線透過率に反映した投影デー
タを収集し出力する。

【００１７】図４は操作卓３内の制御部２０のブロック
図である。ホストコントローラとしてのＣＰＵ２２が設
けられ、コントロールバス２４とデータバス２６とがこ
のＣＰＵ２２に接続される。ＣＰＵ２２はクロック回路
４２を内蔵し、このクロック回路４２からのクロックを
用いて各部の動作及び時間を管理し、またこのクロック
を共通クロックとして制御部２０内の各部に供給するよ
うになっている。コントロールバス２４には、前処理部
２８、ディスクインターフェース（ディスクＩ／Ｆ）３
０、再構成部３２、表示メモリ３４が接続される。この
コントロールバス２４には、上述したキーボード６、Ｘ
線発生装置１４が接続される。データバス２６には、前
処理部２８、ディスクＩ／Ｆ３０、再構成部３２、表示
メモリ３４、メモリ３６が接続される。ディスクＩ／Ｆ
３０には大容量記憶装置としての磁気ディスク装置３８
が接続される。前処理部２８には、データ収集システム
１８が接続される。データ収集システム１８からの投影
データは、前処理部２８でキャリブレーション等の前処
理を受けた後、生データとしてデータバス２６を介し
て、読み書き可能なＤＲＡＭ等のメモリ３６に一旦書き
込まれ、さらにここから読み出されて再構成部３２に送
られる。再構成部３２は、多方向の投影データに基づい
て断層画像データを再構成する。この断層画像データ
は、読み書き可能なＤＲＡＭ等の表示用メモリ３４に一
旦書き込まれ、さらにここからＣＲＴモニタ７に読み出
され、断層画像として表示される。また、この断層画像
データは、表示用メモリ３４から読み出され、ディスク
Ｉ／Ｆ３０を介して磁気ディスク装置３８に格納され
る。

【００１８】次に、本実施例の動作を説明する。図１
は、透視モードのフローチャートである。図５は透視モ
ードのスキャンから表示までの概略的な流れを示す図で
ある。。本実施例では、上述したように動作モードとし
て、透視モードと撮影モードとを有し、キーボード６を
介して入力されたオペレータの指示により、一方のモー
ドが選択的に設定される。動作が開始されると、ステッ
プ＃１０でＸ線管１２、検出器アレイ１６の連続回転が
開始され、連続スキャンが開始される。連続スキャンと
は、スキャン動作を連続的に繰り返すことで定義され
る。スキャン動作とは、Ｘ線管１２と検出器アレイ１６
とが回転しながら、１枚の断層画像を再構成するのに要
する多方向の投影データを収集することで定義される。
連続スキャンの間、スライス位置は固定されていてもよ
いし、変化してもよい。後述するように、本実施例によ
れば、データ収集、画像再構成、表示が一連の動作とし
て高速に行なわれるとともに、１枚分の投影データを収
集するスキャン動作時間から、再構成処理を経て、断層
画像を表示するまでの時間間隔（時間差）が全てのスキ
ャン動作に対して一定であるので、スキャン動作から断
層画像の表示までの時間間隔がメモリ３４，３６への書
き込み、読み出し時の待ち時間の有無等に起因して不規
則になって被検体１０の実際の動きを実時間で再現する
ことができなくなることなく、ほぼリアルタイムで断層
画像をシネ映像のように表示することができる。この透
視モードは、例えば、穿刺治療中に穿刺針の先端の腫瘍
部への到達を、連続スキャンしながら断層画像の連続表
示により確認するために行なわれる。この場合は、連続
スキャン中のスライス位置は固定である。また、通常の
撮影を行なうスライス位置の位置決めのために使用され
ることもできるが、この場合はスライス位置を自由に変
えることが必要になると考えられる。このスライス位置
の変化は天板５のスライドによってもよいが、手術中に
透視モードを使う場合は、種々の管や器材が取り付けら
れている患者を動かすことは好ましくないので、架台１
のスライドによりスライス位置を変えることが望まし
い。なお、この場合、架台１にパワーアシスト機構を備
えておいて、医師が軽快に手動で移動できる構成が好ま
しい。さらに、透視モードの場合のスライス位置の変化
は通常のヘリカルスキャンのように、一定速度である必
要はなく、不規則に停止と移動を繰り返したり、速度を
変化させてもよい。

【００１９】スキャン動作中、データ収集装置１８で収
集され出力される投影データは、前処理部２８でキャリ
ブレーション等の前処理を受けた後、生データとしてメ
モリ３６に順次書込まれる。例えば、Ｘ線管１２と検出
器アレイ１６の回転速度が１秒／１回転とし、１回の連
続スキャンはＸ線管１２と検出器アレイ１６が５０回転
する期間（５０秒）が決められる。この期間は、Ｘ線管
１２の耐熱性及び被検体１０の被曝に対する安全性との
観点から決められる許容時間を越えないように設定され
ている。１回の連続スキャン分の全ての生データを格納
できるように、１回転で２ＭＢの生データが収集される
として、約１００ＭＢの記憶容量をメモリ３６は保有し
ている。また、表示用メモリ３４は、１回の連続スキャ
ンで得られる複数の断層画像データを格納できる記憶容
量を保有している。

【００２０】ステップ＃１２で、１枚の断層画像データ
を再構成するに必要な生データが収集されたか否かがＣ
ＰＵ２２で判定される。収集された場合は、ステップ＃
１４でこの生データがメモリ３６から再構成部３２へ転
送される。なお、スキャン動作は、連続して続行され
る。データ収集装置１８からメモリ３６を介して再構成
部３２に生データを送り込むようにしたので、アクセス
時間の長い磁気ディスクを介するよりも、スキャン動作
から再構成処理を開始するまでの時間を著しく短縮する
ことが可能となった。従来は、全ての生データを磁気デ
ィスク一旦へ格納してから、空いた時間に読出して再構
成していたので、スキャン動作から再構成処理を開始す
るまでに長時間を要して、リアルタイム性を得ることが
できなかった。

【００２１】また、再構成部３２の処理時間は、スキャ
ン動作（データ収集時間）より短縮された高速処理が採
用されている。これによりスキャン動作に対する断層画
像の再構成完了の時間的なずれ、具体的には１枚の断層
画像を再構成するのに必要な投影データの収集を完了し
た時点からそのデータを用いた再構成完了の時点までの
時間差が、スキャン動作を繰り返す毎に累積的に増加す
ることが回避される。この高速処理は、再構成部３２は
複数のプロセッサを並列接続し、ビュー毎、あるいはチ
ャンネル（１検出器が１チャンネルに対応することが一
般的である）毎に生データを分割して再構成処理を並列
で進行する。この並列処理数を増加することによって、
処理スピードを上げることができる。また、クロックを
高速化することによっても、処理スピードを上げること
ができる。

【００２２】再構成の高速処理を実現するために、本実
施例ではさらに３６０゜（１回転）当りのビュー数を減
らす（間引く、もしくは束ねる）ことも採用される。例
えば、通常の撮影の際には、９００ビュー／１回転の投
影データを収集する、つまり１回転する間にデータ収集
装置１８で９００サイクルでデータ収集を繰り返すが、
透視モードの場合は４５０ビュー／１回転でデータ収集
を繰り返す。こうすると、断層画像の空間分解能の低下
が見られるが、連続スキャンによる透視モードの目的は
被検体１０の動きをリアルタイムに近い状態で即時的に
見ることであり、空間分解能の高い断層画像は撮影モー
ドで撮影すればよいので、空間分解能の低下から波及す
るような問題は生じない。さらに、再構成時間の短縮の
ために、再構成の際の画素数（ピクセル数）を減らすこ
とが行なわれてもよい。通常の撮影モードの際は、１枚
の断層画像を５１２×５１２画素のサイズで再構成し、
そのサイズで表示するが、透視モードの際には、２５６
×２５６画素のサイズで再構成し、表示の際に補間して
画素数を５１２×５１２画素に増やすことで時間の短縮
が図れる。

【００２３】さらに、連続スキャンにおいては断層画像
が繰り返し再構成されるが、これを１回転で１枚の断層
画像を再構成し、次の１回転で次の１枚の断層画像を再
構成するとし、さらにＸ線管１２と検出器アレイ１６の
回転速度が１秒／１回転とれば、断層画像は１毎／１秒
のレートで再構成される。本実施例では、この再構成レ
ートを高めるために、特開平４−２６６７４４号公報に
既述した技術を採用してもよい。これは、Ｘ線管１２と
検出器アレイ１６とが微小角度α°（例えばα°＝10
°）回転する毎に、１０°分の投影データから部分画像
を次々に再構成する。そして、３６０°分の３６枚の部
分画像を加算することで、３６０°分の完全な１枚の断
層画像を作成する。さらに一旦、１枚の断層画像が作成
された後は、最新の部分画像をこの断層画像に加算し、
且つ最古の部分画像を当該断層画像から減算することを
繰り返す。これにより、１０°回転する毎に新しい断層
画像が次々と作成されることになり、高い再構成レート
で断層画像を連続的に獲得することができる。また、再
構成レートを高めるために、特願平１−２３１３６号公
報の技術を採用してもよい。この技術とは、１画像分の
一群のプロジェクションデータから再構成画像情報をバ
ックプロジェクションにより得る。そして、この一群の
プロジェクションデータの直後に得た最新のプロジェク
ションデータと、この直後のプロジェクションデータと
位置的に対応する一群の中のプロジェクションデータと
の差分データを、再構成画像情報に対してさらにバック
プロジェクションする。これにより時間的にずれた次の
再構成画像情報を高速で作成することが可能になる。い
ずれの技術も一旦再構成した断層画像を順次更新してい
くという考え方がその根本に存在しており、この考え方
から波及する他の技術を採用して、再構成レートを高め
てもよい。

【００２４】再構成が終了すると、ステップ＃１６で断
層画像データが表示用メモリ３４に書込まれる。次の断
層画像が再構成されて、表示されるタイミングまで、Ｃ
ＲＴモニタ７に現の断層画像をフリーズの状態で表示す
るように、表示用メモリ３４から現の断層画像データを
一定周期で繰り返し読出し、読出したデータをＣＲＴモ
ニタ７に転送している。このような表示方式はＸ線撮影
装置におけるシネ表示と同じである。なお、表示用メモ
リ３４の読出し中に次の断層画像データの書込みを行な
うと、画像の上下で情報が異なってしまうので、読出し
中は書込みを待機させることが必要になる。

【００２５】ステップ＃１８で、１回の連続スキャンが
完了したか否か、すなわちスキャンを開始してから５０
秒が経過したか否かがＣＰＵ２２により判定される。否
の場合は、ステップ＃１２に戻り、次の１枚の断層画像
の再構成に必要なデータの収集が完了するまで待機す
る。１回の連続スキャンが終了した場合は、ステップ＃
２０でメモリ３６内の生データを磁気ディスク３８へ格
納する。なお、生データの保存の必要が無い場合は、ス
テップ＃２０は省略しても構わない。ステップ＃２２で
次の連続スキャンを行なうか否か判定し、行なう場合は
ステップ＃１０へ戻り、行なわない場合は終了する。

【００２６】なお、少なくとも最後の１回の連続スキャ
ン分の生データはメモリ３６に記憶されているので、連
続スキャン終了後、再び断層画像を表示したい場合は、
メモリ３６から読出した生データを再構成すればよい。
上述したように透視モードでは、ほぼリアルタイムで断
層画像を観察できるので、穿刺等の手術の最中に、手術
の支援画像として使われることがある。ただし、術者は
手術中にモニタを観察できないことも多く、助手が見な
がら、術者（医者）に種々の指示を与える。しかし、医
者が１回の連続スキャンの終了後、穿刺の経過を見たい
ことがあり、連続スキャン終了後、最後の断層画像はフ
リーズしておき、医者が指示を与えると、メモリ３６か
ら読出した生データを再構成し、画像をコマ送り表示す
ることで見ることができる。

【００２７】次に１枚の断層画像データのデータ収集か
ら表示までの動作を詳細に説明する。図６はこの動作を
示すタイムチャートである。Ｘ線管１２と検出器アレイ
１６とが被検体１０の周囲を回転しながら微小角度毎に
データ収集システム１８から投影データが出力される。
この投影データは、前処理部２８を介して生データとし
てメモリ３６に次々と書き込まれていく。１枚の断層画
像を再構成するのに必要な全角度分（ 0°〜 360°）の
投影データが全てメモリ３６に書き込まれた後、投影デ
ータはメモリ３６から読み出され、再構成部３２に転送
される。再構成部３２では、断層画像データが高速、つ
まりデータ収集時間よりも短時間で再構成され、表示用
メモリ３４に書込まれる。この間、磁気ディスク３８へ
のアクセスは行なわない。表示用メモリ３４から断層画
像データが読み出され、表示のためにＣＲＴモニタ７へ
送られる。上述したように表示用メモリ３４からの断層
画像データの読み出しは、次の断層画像を表示するまで
繰り返される。

【００２８】ここで、リアルタイムのシネ表示（動画像
表示）にとって重要なのは、スキャン動作から断層画像
表示までの時間短縮の他に、動きの速度を忠実に再現す
ることがある。例えば、１秒間隔でデータ収集した２枚
の断層画像を、１．１秒間隔で切替えて表示すること
は、実際の動きを再現しているものではない。本実施例
では、図７（ａ）に示すように、１枚の断層画像のため
のスキャン動作完了時点（データ収集完了時点）から、
断層画像の表示開始までの時間差△ｔを、全ての断層画
像Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 …について一定とすることで、換言
すると、図７（ｂ）に示すように、断層画像Ｉ1 ，Ｉ2
を各々のスキャン動作の間隔△ｔ1 に等しい間隔で表示
し、断層画像Ｉ2 ，Ｉ3 を各々のスキャン動作の間隔△
ｔ2 に等しい間隔で表示し、以降同様にスキャン動作の
間隔に等しい時間差をもって断層画像を順次切替え表示
することで、スキャン動作と表示の時間スケールを等価
させて、実際の動きを忠実に再現することを実現する。
一般に、スキャン動作から、表示用メモリ３４への断層
画像データの書き込み終了するまでの時間△ｔ´は、Ｃ
ＰＵ２２にかかる負荷状況によって、例えばスキャン中
は長く、スキャンしていないときは短くなるように、変
動する。したがって、表示用メモリ３４へ断層画像デー
タの書き込みが終了した後、直ちに読み出しを開始する
と、実際の動きを再現することはできない。本実施例で
は、スキャン動作から断層画像データ読み出し開始（表
示開始）までの時間差を、少なくともＣＰＵ２２が最大
負荷を受けているときの時間（最長時間）以上に固定
し、実際の動きを再現することを実現する。この時間制
御は、周知技術で実現可能であり、図４に示すように、
ＣＰＵ２２で各部２８，３２，３４，３６の動作を統括
的に時間制御してもよいし、図８に示すように再構成部
３２と表示用メモリ３４のクロックを共通化してもよい
し、また図示しないが、前処理部２８と表示用メモリ３
４にタイマ回路を装備させて、前処理部２８から表示用
メモリ３４内のコントローラに１枚分の投影データが到
着完了した時刻を通知し、この時刻から一定時間経過し
た時刻に表示用メモリ３４から断層画像データを読み出
すようにしてもよい。

【００２９】以上説明したように、本実施例によれば、
連続スキャンしながら対象の動きをシネ映像のようにほ
ぼリアルタイムに観察することができる。したがって、
血流（造影剤の流れ）を観察したり、この透視下で最適
なタイミングで撮影を実行したり、カテーテルの動き、
血種の変化を見ることでバイオプシー等の支援も可能と
なる。

【００３０】なお、データ収集スピードを高速化する変
形例として、第３世代のＣＴ装置の場合は多管球（例え
ば、３管球）のＸ線管を用いたり、Ｘ線の回転速度を高
速化したり、第５世代のＣＴ装置を用いることにより達
成できる。第５世代のＣＴ装置とは、多数のＸ線管を被
検体の周囲に配置する、あるいは被検体を囲む円環状の
陰極を有する釣鐘状Ｘ線管を用いて電子ビームを走査す
ることにより高速回転を実現する。

【００３１】さらに、データ収集スピード及び再構成時
間を高速化する変形例として、３６０゜分の投影データ
から再構成を行なうのではなく、３６０゜より少ない例
えば１８０°分の投影データから再構成を行なういわゆ
るハーフスキャン再構成方式を採用する。

【００３２】また、連続スキャンに伴う被曝量の増大を
防止する変形例として、低管電流でＸ線を発生できるＸ
線発生装置、パルスＸ線を発生できるＸ線発生装置を採
用する。Ｘ線の線量は管電流ｍＡと曝射時間ｔ（秒）の
積であるｍＡｓに大きく依存する。そのため、線量を低
減するには、管電流を下げればよい。しかし、通常のＣ
Ｔ装置は数百ｍＡの管電流でＸ線を出力するように設計
されているため、数十ｍＡという低い管電流でもＸ線を
出力できるように管電圧、管電流の制御方法を変える。

【００３３】また、被曝量を低減するためには、現在Ｃ
Ｔ装置で主流となっている連続Ｘ線の代わりにパルスＸ
線を使用する方法がある。例えば、図９に示すように、
デューティ比５０％（全時間の１／２の時間だけＸ線を
曝射する）のパルスＸ線を使用すると、連続Ｘ線に比べ
て線量を１／２とすることができる。また、操作卓３内
の制御部にＸ線の曝射を高速にオン／オフ制御する回路
を設け、Ｘ線管１２、検出器アレイ１６の回転の継続、
及びＸ線管１２のプレヒート状態を継続させつつ、高速
にオペレータが意図した時にＸ線をオンしたり、オフす
ることができるようにしてもよい。これにより、Ｘ線の
頻繁なオン／オフを容易に高速に行なうことができ、被
検体の被曝量を減らすことができる。

【００３４】さらに、図１０に示すように、Ｘ線管１２
のＸ線出口、もしくは上部スリット４２付近にアルミニ
ウム、もしくは銅からなるフィルタ４０を設けることに
より被検体の被曝量を低減させることもできる。フィル
タ４０の材質としてはテフロン、モリブデン等もある。
また、フィルタ４０やウェッジ４３の厚さを撮影中に可
変できる構成とすることにより、撮影中に被曝量を調整
することができる。

【００３５】さらに、上述の説明では、断層画像データ
は磁気ディスク３８には保存しないが、ＣＲＴモニタ７
で表示されている断層画像を必要に応じてビデオレコー
ダを用いて保存してもよい。スキャン終了後に、ビデオ
レコーダから断層画像を再生して表示することにより、
コマ送り、逆送りも可能となり、診断が容易となる。ま
た、再構成された画像データや付帯情報をそのままディ
ジタルの形式で録画してもよい。録画されたデータを表
示する場合は、表示３４を経由してＣＲＴモニタ７上に
転送される。ディジタルデータとして録画すると、削除
等の後処理を容易に行なうことができる。

【００３６】（第２実施例）図１１には第２実施例のコ
ンピュータ断層撮影装置の構成が示されている。ここで
は、Ｘ線管とＸ線検出器とが一体として被検体の回りを
回転する第３世代（Ｒ／Ｒ）のコンピュータ断層撮影装
置で説明するが、Ｘ線管だけが回転し、１周分のＸ線検
出器が固定されている第４世代（Ｒ／Ｓ）のコンピュー
タ断層撮影装置であってもよい。

【００３７】架台５１の内部では、Ｘ線管５３と多チャ
ンネル型Ｘ線検出器５４とが被検体を挟んで対向された
状態で回転部５２に支持される。架台制御部５７は、回
転部５２の回転を駆動する電動機等の駆動装置に駆動電
力を供給することにより、回転部５２の回転を制御す
る。Ｘ線管５３と多チャンネル型Ｘ線検出器５４とはそ
れぞれ、３６０°以上の角度の投影データを連続して収
集できるように、図示しないスリップリングを介して、
固定部側の高電圧発生器５５とデータ収集部６０に対し
て電気的に接続されている。高電圧発生器５５から電力
を供給されたＸ線管５３の焦点からは、Ｘ線が扇状にば
く射される。多チャンネル型Ｘ線検出器５４は、Ｘ線管
５３の焦点を中心として円弧状に配列された複数の検出
素子から構成される。架台５１の中央部分には、被検体
を収容可能な図示しない開口部が設けられる。架台５１
は鉛直軸に対して傾斜可能なように、チルト台を介して
床面上に設置される。架台５１の前面には、図示しない
寝台が配置される。寝台の上面には、被検体を載置する
ための天板が設けられる。天板は寝台から架台５１に向
かう長手方向に沿ってスライド可能に、且つこの長手方
向と水平面内で直交する幅方向に沿ってスライド可能に
支持されている。天板は電動機等の駆動装置により各方
向に独立して電動でスライドされる。寝台制御部５６
は、駆動装置に制御信号を供給することにより、天板の
長手方向の位置（被検体のスライス位置）と幅方向の位
置とを制御する。

【００３８】データ収集部６０は、多チャンネル型Ｘ線
検出器５４の出力に基づいてＸ線透過率に応じた投影デ
ータを収集する。データ収集部６０からの投影データ
は、スキャノグラム撮影時にはスキャノグラムメモリ６
１に送られ、スキャン時には再構成処理部６２に送られ
る。スキャノグラムとは、被検体を一方向から見たＸ線
投影画像であり、回転部５２を停止した状態で天板をス
ライドしながら撮影される。スキャノグラムメモリ６１
からは、ＣＴ透視時にはスキャノグラムデータが一定周
期で繰り返し読み出され、加算器６３でシステム制御部
８からのラインカーソルデータと合成された後、再構成
処理部６２で再構成された断層画像データと共に画像表
示装置６４に送られる。画像表示装置６４には、ＣＴ透
視時にはスキャノグラムが断層画像と１画面内に同時表
示される。システム制御部８にはトラックボールやジョ
イスティック等の操作部５９が接続される。オペレータ
により操作部５９が操作されると、それに応じてライン
カーソルがスキャノグラム上を移動する。このラインカ
ーソルのスキャノグラム上での位置は、実際にデータ収
集を実行している被検体のスライス位置に対応してい
る。システム制御部８は、スキャノグラム上でラインカ
ーソルが移動されると、この位置にスライス位置が対応
するように、寝台制御部５６を制御して、天板を移動さ
せる。

【００３９】次に本実施例の作用を説明する。図１２に
ＣＴ透視時における表示画面の一例を示している。ＣＴ
透視については第１実施例で説明したので、ここでは省
略する。実際にＣＴ透視を開始する前に、スキャノグラ
ムの撮影が行われる。回転部２を例えば０°の角度に固
定した状態で、Ｘ線のばく射及びデータ収集を繰り返
す。この間、天板を連続的又は間欠的に移動する。な
お、回転部２を回転しながら、例えば０°の角度のとき
だけ、Ｘ線ばく射及びデータ収集を繰り返してもよい。
多チャンネル型Ｘ線検出器５４の出力に基づいてデータ
収集部６０で投影データの収集がＸ線ばく射に同期して
繰り返される。投影データは、スキャノグラムメモリ１
１に送られ、記憶される。上述したようにスキャノグラ
ムとはＸ線投影画像であり、データ収集部６０で収集し
た投影データがそのままスキャノグラムデータとして用
いられる。

【００４０】次に実際にＣＴ透視が開始される。ここで
はシングルスライスのＣＴ透視として説明する。ＣＴ透
視では、回転部５２が連続回転しながら、Ｘ線ばく射及
びデータ収集が繰り返され、３６０°以上の角度にわた
って投影データが連続的に収集される。そして、１枚の
断層画像データを再構成するのに必要な投影データが収
集される毎に、再構成処理部６２で断層画像データが連
続的に再構成され、順次、画像表示装置６４に送られ
る。また、スキャノグラムメモリ６１からスキャノグラ
ムデータが読み出され、加算器６３を介してラインカー
ソルデータを加算された後、画像表示装置６４に送られ
る。画像表示装置６４では、図１２に示すように、断層
画像は、スキャノグラムと１画面に合成されて同時表示
される。なお、スキャノグラム上のラインカーソルは、
現在のスライス位置を示している。

【００４１】オペレータはスライス位置（診断部位）を
変更したいとき、操作部５９を操作して、スキャノグラ
ム上でラインカーソルを体軸方向に沿って移動する。シ
ステム制御部８は、スキャノグラム上でのラインカーソ
ルの移動に応じて、寝台制御部５６を制御して天板を長
手方向に沿って移動させる。これによりラインカーソル
の移動に天板が追従して移動し、スキャノグラム上での
ラインカーソルの位置に対応するスライス位置が設定さ
れ、このスライス位置をスキャンすることが可能にな
る。実際には、スキャノグラム上でラインカーソルを所
望する位置まで大まかに移動させ、この後はリアルタイ
ムで表示される断層画像を観察しながらラインカーソル
の位置を微調整する使われ方がされると考えられる。

【００４２】また、操作部５９の操作により、スキャノ
グラム上でラインカーソルが体軸に直交する幅方向に沿
って移動される。システム制御部８は、スキャノグラム
上でのラインカーソルの移動に応じて、寝台制御部５６
を制御して天板を幅方向に沿って移動させる。これによ
り、所望の部位が断層画像に含まれるように、再構成領
域と被検体とのずれを修正することができる。

【００４３】このようにスキャノグラム上でラインカー
ソルを動かすことにより、スライス位置の変更を簡単に
短時間で終わらせることができる。

【００４４】なお、天板がスライドしている間、また図
１４に示すように架台５１がチルトしている間には、図
１３に示すように、システム制御部５８の制御により架
台制御部５７は回転部５２の回転を継続し、また高電圧
発生器５５はＸ線管５３への電力供給を一時的に停止し
て、Ｘ線のばく射を休止する。このように回転部５２の
回転が継続されているので、天板６５のスライドが終了
して、所望のスライス位置が設定された後、高電圧発生
器５５からＸ線管５３への電力供給を再開することで直
ちにデータ収集を再開して、ＣＴ透視を開始することが
できる。なぜなら、天板６５がスライドしている間に、
回転部５２の回転を止めた場合、天板６５のスライドが
終了した後、回転部５２が一定角速度の回転に達するま
での待ち時間が不要になるからである。また、天板６５
がスライドしている間、Ｘ線のばく射が休止されるので
不要な被曝を防止することができる。

【００４５】次に第３実施例について説明する。図１５
は第３実施例に係るＸ線ＣＴの全体構成を示す図であ
り、図１１と同じ部分には同符号を付して説明は省略す
る。ここでは、図１６（ａ）に示すようなＸ線管５３が
被検体から見て螺旋軌道を移動しながらデータ収集を行
うヘリカルスキャンや、シングルスキャンを離散的な複
数のスライス位置で繰り返すマルチスライススキャンが
採用される。ここではヘリカルスキャンを例に説明す
る。ヘリカルスキャンは、回転部５２が連続回転しなが
ら、且つ天板が一定速度で一方向にスライドしながらデ
ータ収集が繰り返されることにより、行われる。投影デ
ータは、Ｄ（ＣＨ，ψ，Ｚ）で表される。ＣＨはチャン
ネル、ψは回転部５２の角度、Ｚは長手方向（体軸方
向）の天板位置である。ヘリカルスキャンでは、天板が
連続的にスライドしているので、ψに応じてＺが変化す
る。１枚の断層画像を再構成するのには、Ｚが同一の３
６０°分の投影データが必要である。ヘリカルスキャン
で実際に得られる投影データはψに応じてＺが変化して
いるので、図１６（ｂ）に示すように、距離補間処理に
より、実際に収集した７２０°分の投影データは、７２
０°分の投影データのＺ範囲（Ｚ1 〜Ｚn ）の中心Ｚc
（Ｚc ＝（Ｚ1 −Ｚn ）／２）に統一された３６０°分
の投影データに変換される。ヘリカルスキャンの断層画
像のスライス位置は、このＺc で定義される。

【００４６】ヘリカルスキャンでＣＴ透視を行ないなが
ら、操作部６７を介して“中断”の支持が入力される
と、システム制御部６６により、天板が停止し、Ｘ線の
ばく射が停止され、データ収集も中断される。ただし、
第２実施例のように、回転部５２の回転を継続すること
は、迅速なＣＴ透視の再開には好ましい。データ収集か
ら断層画像の表示までには、距離補間処理や再構成処理
に要する時間が必要なので、一定のタイムラグがある。
このタイムラグの存在と距離補間の原理により、中断の
支持がなされたとき、画像表示装置６４に表示されてい
る断層画像のスライス位置と、天板の現在位置とは必然
的に一致しない。

【００４７】システム制御部６６は、ＣＴ透視が中断さ
れたとき、再開されるまでの間に、天板を逆方向にスラ
イドさせて、中断の指示がなされたときに画像表示装置
６４に表示されていた断層画像、つまり最新の断層画像
のスライス位置まで戻す。ＣＴ透視の再開の指示が操作
部６７を介して入力されると、システム制御部６６は、
寝台制御部５６を制御して天板のスライドを再開して、
ＣＴ透視を再開する。中断されていたＣＴ透視は、回転
部５２の回転が継続されており、さらに中断の指示がな
されたときに画像表示装置６４に表示されていた最新の
断層画像のスライス位置まで天板が戻された状態で待機
しているので、Ｘ線のばく射を再開するだけで迅速に再
開することができる。

【００４８】なお、再構成済みの複数枚の断層画像デー
タの中の任意の１枚を指定することにより、指定された
断層画像データのスライス位置に天板を自動的に戻すこ
とも可能になる。また、再構成済みの複数枚の断層画像
データの中の任意の２枚を指定することにより、両画像
のスライス位置の範囲を往復しながらＣＴ透視を実行で
きる。さらに、架台５１のチルト角を変化させながら、
ヘリカルスキャンを実行したような場合、天板位置に対
応してチルト角を記憶しておくことで、中断の支持がな
されたときに画像表示装置６４に表示されていた断層画
像データを収集したときのチルト角に戻すことが可能に
なる。

【００４９】本発明は上述した実施例に限定されること
なく種々変形して実施可能である。

【００５０】

【発明の効果】本発明の第１局面によれば、断層画像を
リアルタイムで確認しながら、所望の位置に天板を移動
させることができる。本発明の第２局面によれば、断層
画像をリアルタイムで確認している最中に、中断指示が
なされたとき、最新の断層画像データのスライス位置に
天板を戻すことにより、データ収集再開時に、中断前の
断層画像の次の断層画像から生成することができる。

【００５１】

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例における透視モードの動作を示すフ
ローチャート。

【図２】Ｘ線ＣＴの外観図。

【図３】図２の架台内部の構造図。

【図４】制御部のブロック図。

【図５】透視モードの処理経過を示す図。

【図６】１枚の断層画像に関するデータ収集から表示ま
での処理手順を示す図。

【図７】連続スキャンにおけるデータ収集と表示のタイ
ミングを示す図。

【図８】図４の変形図。

【図９】被曝量低減のために使用されるパルスＸ線を示
す図。

【図１０】被曝量低減のために使用されるフィルタを示
す図。

【図１１】第２実施例のＸ線ＣＴの構成図。

【図１２】表示画面の一例を示す図。

【図１３】天板スライドや架台チルト時の回転部やＸ線
ばく射の関連動作を示すタイムチャート。

【図１４】架台チルトを示す図。

【図１５】第３実施例の構成図。

【図１６】ヘリカルスキャンにおけるＸ線管の軌道を示
す図。

【符号の説明】

１…架台、 ２…寝台、 ３…操作卓、 ４…開口部、 ５…天板、 ６…キーボード、 ７…ＣＲＴモニタ、 １０…被検体、 １２…Ｘ線管、 １４…Ｘ線発生装置、 １６…検出器アレイ、 １８…データ収集システム ２０…制御部、 ２２…ＣＰＵ、 ２４…コントロールバス、 ２６…データバス、 ２８…前処理部、 ３０…ディスクインターフェース、 ３２…再構成部、 ３４…表示メモリ、 ３６…メモリ、 ３８…磁気ディスク装置、 ４２…クロック回路。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−292148（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−94833（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−170941（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−100233（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−22345（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−22344（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−212024（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 6/00 - 6/14

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １枚の断層画像の生成に必要な角度範囲
   の投影データを収集するためのスキャンを連続的に繰り
   返す収集手段と、 前記スキャンの連続的な動作と並行して、前記スキャン
   に要する時間よりも短時間で、前記スキャンによって収
   集された投影データに基づいて、断層画像データを再構
   成し、これを繰り返す手段と、 前記スキャンの連続的な動作と並行して、前記再構成さ
   れた断層画像データを各々対応するスキャンから一定時
   間後に表示する手段と、 被検体を載置する天板を所定方向に移動可能に支持する
   寝台と、 前記被検体を一方向から見たＸ線の投影画像であるスキ
   ャノグラムをラインカーソルと共に表示する手段と、 前記スキャノグラム上で前記ラインカーソルの位置を変
   化させるための入力手段と、 前記スキャノグラム上での前記ラインカーソルの位置に
   対応するスライス位置に前記天板をスライドするように
   前記寝台を制御する制御手段とを具備することを特徴と
   するコンピュータ断層撮影装置。
2. 【請求項２】 前記収集手段は、Ｘ線管と、Ｘ線をばく
   射するために前記Ｘ線管に電力を供給する電力供給手段
   と、前記Ｘ線管を被検体の周囲を連続的に回転させる回
   転機構とを含み、 前記制御手段は、前記天板がスライドしている間、前記
   回転機構を制御して前記Ｘ線管の回転を継続させること
   を特徴とする請求項１記載のコンピュータ断層撮影装
   置。
3. 【請求項３】 前記収集手段は、Ｘ線管と、Ｘ線をばく
   射するために前記Ｘ線管に電力を供給する電力供給手段
   と、前記Ｘ線管を被検体の周囲を連続的に回転させる回
   転機構とを含み、 前記制御手段は、前記天板がスライドしている間、前記
   電力供給手段を制御してＸ線のばく射を休止させること
   を特徴とする請求項１記載のコンピュータ断層撮影装
   置。
4. 【請求項４】 １枚の断層画像の生成に必要な角度範囲
   の投影データを収集するためのスキャンを連続的に繰り
   返す収集手段と、 前記スキャンの連続的な動作と並行して、前記スキャン
   に要する時間よりも短時間で、前記スキャンによって収
   集された投影データに基づいて、断層画像データを再構
   成し、これを繰り返す手段と、 前記スキャンの連続的な動作と並行して、前記再構成さ
   れた断層画像データを各々対応するスキャンから一定時
   間後に表示する手段と、 被検体を載置する天板を所定方向に移動可能に支持する
   寝台と、 前記天板を移動しながら前記投影データを収集させる制
   御手段と、 前記投影データの収集の中断を指示するための入力手段
   とを具備し、 前記制御手段は前記入力手段を介して中断が指示された
   とき、前記収集手段を制御して前記投影データの収集を
   中断させ、且つ最新の断層画像データのスライス位置に
   前記天板を戻すように前記寝台を制御することを特徴と
   するコンピュータ断層撮影装置。
5. 【請求項５】 前記収集手段は、Ｘ線管と、Ｘ線をばく
   射するために前記Ｘ線管に電力を供給する電力供給手段
   と、前記Ｘ線管を被検体の周囲を連続的に回転させる回
   転機構とを含み、 前記制御手段は、前記投影データの収集が中断されてい
   る間、前記電力供給手段を制御してＸ線のばく射を中断
   し、且つ前記回転機構を制御して前記Ｘ線管の回転を継
   続させることを特徴とする請求項４記載のコンピュータ
   断層撮影装置。