JP3950612B2

JP3950612B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP3950612B2
Application number: JP2000030302A
Authority: JP
Inventors: 哲也堀内
Original assignee: ジーイー横河メディカルシステム株式会社
Priority date: 2000-02-08
Filing date: 2000-02-08
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2020-02-08
Also published as: JP2001218761A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線照射条件調節方法および装置並びにＸ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関し、とくに、対象に応じてＸ線照射条件を調節する方法および装置、並びに、そのようなＸ線照射条件調節装置を備えたＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線照射・検出装置により撮影の対象について透過Ｘ線信号を獲得し、透過Ｘ線信号に基づいて対象の断層像を生成（再構成）する。
【０００３】
Ｘ線照射装置は、撮影断面を包含する広がり（幅）を持ちそれに垂直な方向に厚みを持つＸ線ビーム（ｂｅａｍ）を照射し、Ｘ線検出装置は、複数のＸ線検出素子をアレイ（ａｒｒａｙ）状に配置した多チャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）のＸ線検出器でＸ線ビームを検出する。
【０００４】
このようなＸ線照射・検出装置を対象の周りで回転（スキャン：ｓｃａｎ）させて、対象の周囲の複数のビュー（ｖｉｅｗ）方向でそれぞれＸ線による投影を求め、それら投影に基づいてコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）により断層像を再構成する。
【０００５】
ＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ）の良い断層像を得るために、対象に応じてＸ線照射条件を調節し、Ｘ線吸収量の大きいものほどＸ線の線量を上げて撮影する。Ｘ線の線量は管電流と通電時間の積、すなわち、いわゆるミリアンペア・セカンド（ｍＡｓ）によって決めるので、線量を同一とした場合、管電流と通電時間は反比例の関係にある。したがって、スキャン時間を短くすなわちスキャンを高速化するほど管電流が増加する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
管電流に対してはＸ線管が許容し得る限度が設けられ、それを超える電流はリミッタ（ｌｉｍｉｔｔｅｒ）でクリップ（ｃｌｉｐ）されるので、Ｘ線吸収量の大きな対象をスキャンする場合や高速のスキャンを行う場合は、線量が必要量を下回りＳＮＲの良い画像が得られないことが多い。また、クリップされたとはいえ管電流が大きいので、Ｘ線管のクーリング（ｃｏｏｌｉｎｇ）のためにスキャンが頻繁に停止し、撮影の能率が低下する。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、対象に適応した線量のＸ線を照射するためのＸ線照射条件調節方法および装置、並びに、そのようなＸ線照射条件調節装置を備えたＸ線ＣＴ装置を実現することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するための１つの観点での発明は、Ｘ線管から対象にＸ線を照射して透過Ｘ線信号を獲得し、前記透過Ｘ線信号に基づいて前記対象のプロジェクションを形成し、前記プロジェクションの大きさに応じて前記Ｘ線管の管電圧を調節することを特徴とするＸ線照射条件調節方法である。
【０００９】
この観点での発明では、プロジェクションの大きさに応じてＸ線管の管電圧を調節するので、対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。
【００１０】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記調節は前記プロジェクションの面積に応じて行うことを特徴とする（１）に記載のＸ線照射条件調節方法である。
【００１１】
この観点での発明では、対象のプロジェクションの面積に応じてＸ線管の管電圧を調節するので、対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。
【００１２】
（３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記調節は予め定めた閾値に対する前記面積の大小に応じて電圧を切り換えることにより行うことを特徴とする（２）に記載のＸ線照射条件調節方法である。
【００１３】
この観点での発明では、閾値に対するプロジェクション面積の大小に応じた電圧切換により管電圧を調節するので、管電圧の調節を簡便に行うことができる。
【００１４】
（４）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記調節は前記プロジェクションの長さに応じて行うことを特徴とする（１）に記載のＸ線照射条件調節方法である。
【００１５】
この観点での発明では、対象のプロジェクションの長さに応じてＸ線管の管電圧を調節するので、対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。
【００１６】
（５）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記調節は予め定めた閾値に対する前記長さの大小に応じて電圧を切り換えることにより行うことを特徴とする（４）に記載のＸ線照射条件調節方法である。
【００１７】
この観点での発明では、閾値に対するプロジェクション長さの大小に応じた電圧切換により管電圧を調節するので、管電圧の調節を簡便に行うことができる。
【００１８】
（６）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記調節は前記プロジェクションの面積および長さに応じて行うことを特徴とする（１）に記載のＸ線照射条件調節方法である。
【００１９】
この観点での発明では、対象のプロジェクションの面積および長さに応じてＸ線管の管電圧を調節するので、対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。
【００２０】
（７）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記調節は予め定めた閾値に対する前記面積の大小および予め定めた閾値に対する前記長さの大小に応じて電圧を切り換えることにより行うことを特徴とする（６）に記載のＸ線照射条件調節方法である。
【００２１】
この観点での発明では、閾値に対するプロジェクション面積の大小および閾値に対するプロジェクション長さの大小に応じた電圧切換により管電圧を調節するので、管電圧の調節を簡便に行うことができる。
【００２２】
（８）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記長さとしてプロジェクションの長さの最大値を用いることを特徴とする（４）ないし（７）のうちのいずれか１つに記載のＸ線照射条件調節方法である。
【００２３】
この観点での発明では、プロジェクションの長さの最大値を用いるので、対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。
【００２４】
（９）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記最大値として互いに垂直な２つの方向における２つのプロジェクションを通じての最大値を用いるとを特徴とする（８）に記載のＸ線照射条件調節方法である。
【００２５】
この観点での発明では、互いに垂直な２つの方向における２つのプロジェクションを通じてのプロジェクション長の最大値を用いるので、対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。
【００２６】
（１０）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記調節を行った後に前記Ｘ線管の管電流を調節することを特徴とする（１）ないし（９）のうちのいずれか１つに記載のＸ線照射条件調節方法である。
【００２７】
この観点での発明では、管電圧調節を行った後に管電流を調節するので、管電流を過大にすることなく対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。
【００２８】
（１１）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、Ｘ線管の管電流についてＸ線管の管電圧および対象に応じた最適値を求め、前記最適値が予め定めた範囲に入るように前記Ｘ線管の管電圧を調節することを特徴とするＸ線照射条件調節方法である。
【００２９】
この観点での発明では、管電流の最適値が予め定めた範囲に入るように管電圧を調節するので、管電流を過大にすることなく対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。
【００３０】
（１２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、Ｘ線管から対象にＸ線を照射して透過Ｘ線信号を獲得する信号獲得手段と、前記透過Ｘ線信号に基づいて前記対象のプロジェクションを形成するプロジェクション形成手段と、前記プロジェクションの大きさに応じて前記Ｘ線管の管電圧を調節する管電圧調節手段とを具備することを特徴とするＸ線照射条件調節装置である。
【００３１】
この観点での発明では、管電圧調節手段により、プロジェクションの大きさに応じてＸ線管の管電圧を調節するので、対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。
【００３２】
（１３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記管電圧調節手段は前記プロジェクションの面積に応じて前記Ｘ線管の管電圧を調節することを特徴とする（１２）に記載のＸ線照射条件調節装置である。
【００３３】
この観点での発明では、管電圧調節手段により、対象のプロジェクションの面積に応じてＸ線管の管電圧を調節するので、対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。
【００３４】
（１４）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記管電圧調節手段は予め定めた閾値に対する前記面積の大小に応じて電圧を切り換えることにより前記Ｘ線管の管電圧を調節することを特徴とする（１３）に記載のＸ線照射条件調節装置である。
【００３５】
この観点での発明では、閾値に対するプロジェクション面積の大小に応じた電圧切換により管電圧を調節するので、管電圧の調節を簡便に行うことができる。
【００３６】
（１５）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記管電圧調節手段は前記プロジェクションの長さに応じて前記Ｘ線管の管電圧を調節することを特徴とする（１２）に記載のＸ線照射条件調節装置である。
【００３７】
この観点での発明では、管電圧調節手段により、対象のプロジェクションの長さに応じてＸ線管の管電圧を調節するので、対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。
【００３８】
（１６）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記管電圧調節手段は予め定めた閾値に対する前記長さの大小に応じて電圧を切り換えることにより前記Ｘ線管の管電圧を調節することを特徴とする（１５）に記載のＸ線照射条件調節装置である。
【００３９】
この観点での発明では、閾値に対するプロジェクション長さの大小に応じた電圧切換により管電圧を調節するので、管電圧の調節を簡便に行うことができる。
【００４０】
（１７）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記管電圧調節手段は前記プロジェクションの面積および長さに応じて前記Ｘ線管の管電圧を調節することを特徴とする（１２）に記載のＸ線照射条件調節装置である。
【００４１】
この観点での発明では、管電圧調節手段により、対象のプロジェクションの面積および長さに応じてＸ線管の管電圧を調節するので、対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。
【００４２】
（１８）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記管電圧調節手段は予め定めた閾値に対する前記面積の大小および予め定めた閾値に対する前記長さの大小に応じて電圧を切り換えることにより前記Ｘ線管の管電圧を調節することを特徴とする（１７）に記載のＸ線照射条件調節装置である。
【００４３】
この観点での発明では、閾値に対するプロジェクション面積の大小および閾値に対するプロジェクション長さの大小に応じた電圧切換により管電圧を調節するので、管電圧の調節を簡便に行うことができる。
【００４４】
（１９）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記長さとしてプロジェクションの長さの最大値を用いることを特徴とする（１５）ないし（１８）のうちのいずれか１つに記載のＸ線照射条件調節装置である。
【００４５】
この観点での発明では、プロジェクションの長さの最大値を用いるので、対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。
【００４６】
（２０）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記最大値として互いに垂直な２つの方向における２つのプロジェクションを通じての最大値を用いることを特徴とする（１９）に記載のＸ線照射条件調節装置である。
【００４７】
この観点での発明では、互いに垂直な２つの方向における２つのプロジェクションを通じてのプロジェクション長の最大値を用いるので、対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。
【００４８】
（２１）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記調節を行った後にＸ線管の管電流を調節する管電流調節手段を具備することを特徴とする（１２）ないし（２０）のうちのいずれか１つに記載のＸ線照射条件調節装置である。
【００４９】
この観点での発明では、管電圧調節を行った後に、管電流調節手段により管電流を調節するので、管電流を過大にすることなく対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。
【００５０】
（２２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、Ｘ線管の管電流についてＸ線管の管電圧および対象に応じた最適値を求める管電流算出手段と、前記最適値が予め定めた範囲に入るように前記Ｘ線管の管電圧を調節する管電圧調節手段とを具備することを特徴とするＸ線照射条件調節装置である。
【００５１】
この観点での発明では、管電流の最適値が予め定めた範囲に入るように、管電圧調節手段により管電圧を調節するので、管電流を過大にすることなく対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。
【００５２】
（２３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、Ｘ線管から対象にＸ線を照射して透過Ｘ線信号を獲得する信号獲得手段と、前記透過Ｘ線信号に基づいて前記対象のプロジェクションを形成するプロジェクション形成手段と、前記プロジェクションの大きさに応じて前記Ｘ線管の管電圧を調節する管電圧調節手段と、前記調節を行った後に獲得した透過Ｘ線信号に基づいて前記対象の断層像を生成する画像生成手段とを具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【００５３】
この観点での発明では、管電圧調節手段により、プロジェクションの大きさに応じてＸ線管の管電圧を調節するので、対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。それによって、画像生成手段により、ＳＮＲの良い断層像を得ることができる。
【００５４】
（２４）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記管電圧調節手段は前記プロジェクションの面積に応じて前記Ｘ線管の管電圧を調節することを特徴とする（２３）に記載のＸ線ＣＴ装置である。
【００５５】
この観点での発明では、管電圧調節手段により、対象のプロジェクションの面積に応じてＸ線管の管電圧を調節するので、対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。それによって、画像生成手段により、ＳＮＲの良い断層像を得ることができる。
【００５６】
（２５）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記管電圧調節手段は予め定めた閾値に対する前記面積の大小に応じて電圧を切り換えることにより前記Ｘ線管の管電圧を調節することを特徴とする（２４）に記載のＸ線ＣＴ装置である。
【００５７】
この観点での発明では、閾値に対するプロジェクション面積の大小に応じた電圧切換により管電圧を調節するので、管電圧の調節を簡便に行うことができる。
【００５８】
（２６）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記管電圧調節手段は前記プロジェクションの長さに応じて前記Ｘ線管の管電圧を調節することを特徴とする（２３）に記載のＸ線ＣＴ装置である。
【００５９】
この観点での発明では、管電圧調節手段により、対象のプロジェクションの長さに応じてＸ線管の管電圧を調節するので、対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。それによって、画像生成手段により、ＳＮＲの良い断層像を得ることができる。
【００６０】
（２７）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記管電圧調節手段は予め定めた閾値に対する前記長さの大小に応じて電圧を切り換えることにより前記Ｘ線管の管電圧を調節することを特徴とする（２６に記載のＸ線ＣＴ装置である。
【００６１】
この観点での発明では、閾値に対するプロジェクション長さの大小に応じた電圧切換により管電圧を調節するので、管電圧の調節を簡便に行うことができる。
【００６２】
（２８）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記管電圧調節手段は前記プロジェクションの面積および長さに応じて前記Ｘ線管の管電圧を調節することを特徴とする（２３）に記載のＸ線ＣＴ装置である。
【００６３】
この観点での発明では、管電圧調節手段対象により、のプロジェクションの面積および長さに応じてＸ線管の管電圧を調節するので、対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。それによって、画像生成手段により、ＳＮＲの良い断層像を得ることができる。
【００６４】
（２９）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記管電圧調節手段は予め定めた閾値に対する前記面積の大小および予め定めた閾値に対する前記長さの大小に応じて電圧を切り換えることにより前記Ｘ線管の管電圧を調節することを特徴とする（２８）に記載のＸ線ＣＴ装置である。
【００６５】
この観点での発明では、閾値に対するプロジェクション面積の大小および閾値に対するプロジェクション長さの大小に応じた電圧切換により管電圧を調節するので、管電圧の調節を簡便に行うことができる。
【００６６】
（３０）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記長さとしてプロジェクションの長さの最大値を用いることを特徴とする（２６）ないし（２９）のうちのいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置である。
【００６７】
この観点での発明では、プロジェクションの長さの最大値を用いるので、対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。それによって、画像生成手段により、ＳＮＲの良い断層像を得ることができる。
【００６８】
（３１）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記最大値として互いに垂直な２つの方向における２つのプロジェクションを通じての最大値を用いることを特徴とする（３０）に記載のＸ線ＣＴ装置である。
【００６９】
この観点での発明では、互いに垂直な２つの方向における２つのプロジェクションを通じてのプロジェクション長の最大値を用いるので、対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。それによって、画像生成手段により、ＳＮＲの良い断層像を得ることができる。
【００７０】
（３２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記調節を行った後にＸ線管の管電流を調節する管電流調節手段を具備することを特徴とする（２３ないし（３１）のうちのいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置である。
【００７１】
この観点での発明では、管電圧調節を行った後に管電流を調節するので、管電流を過大にすることなく対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。それによって、画像生成手段により、ＳＮＲの良い断層像を得ることができる。
【００７２】
（３３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、Ｘ線管から対象にＸ線を照射して透過Ｘ線信号を獲得する信号獲得手段と、前記Ｘ線管の管電流について前記Ｘ線管の管電圧および前記対象に応じた最適値を求める管電流算出手段と、前記最適値が予め定めた範囲に入るように前記Ｘ線管の管電圧を調節する管電圧調節手段と、前記調節を行った後に獲得した透過Ｘ線信号に基づいて前記対象の断層像を生成する画像生成手段とを具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【００７３】
この観点での発明では、管電流の最適値が予め定めた範囲に入るように管電圧を調節するので、管電流を過大にすることなく対象に適応した線量のＸ線照射を行うことができる。それによって、画像生成手段により、ＳＮＲの良い断層像を得ることができる。
【００７４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００７５】
図１に示すように、本装置は、信号獲得部２、撮影テーブル（ｔａｂｌｅ）４および信号処理部６を備えている。信号獲得部２はＸ線ＣＴ装置のいわゆるガントリ（ｇａｎｔｒｙ）に相当し、信号処理部６はいわゆるオペレータコンソール（ｏｐｅｒａｔｏｒｃｏｎｓｏｌｅ）に相当する。
【００７６】
信号獲得部２はＸ線管２０を有する。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）２２により例えば扇状のＸ線ビームすなわちファンビーム（ｆａｎｂｅａｍ）となるように成形され、検出器アレイ２４に照射される。検出器アレイ２４は、扇状のＸ線ビームの幅および厚みの方向にアレイ状に配列された複数のＸ線検出素子を有する。検出器アレイ２４の構成については後にあらためて説明する。
【００７７】
Ｘ線管２０、コリメータ２２および検出器アレイ２４は、Ｘ線照射・検出装置を構成する。Ｘ線照射・検出装置については、後にあらためて説明する。検出器アレイ２４にはデータ（ｄａｔａ）収集部２６が接続されている。データ収集部２６は、検出器アレイ２４の個々のＸ線検出素子が検出した透過Ｘ線信号を表す検出データを収集する。Ｘ線管２０、コリメータ２２、検出器アレイ２４およびデータ収集部２６は、本発明における信号獲得手段の実施の形態の一例である。
【００７８】
Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８によって制御される。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係については図示を省略する。コリメータ２２は、コリメータコントローラ３０によって制御される。なお、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係については図示を省略する。
【００７９】
以上のＸ線管２０からコリメータコントローラ３０までのものが、信号獲得部２の回転部３４に搭載されている。回転部３４の回転は、回転コントローラ３６によって制御される。なお、回転部３４と回転コントローラ３６との接続関係については図示を省略する。
【００８０】
撮影テーブル４は、図示しない対象を信号獲得部２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。対象とＸ線照射空間との関係については後にあらためて説明する。
【００８１】
信号処理部６はデータ処理装置６０を有する。データ処理装置６０は、例えばコンピュータ等によって構成される。データ処理装置６０には、制御インタフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６２が接続されている。制御インタフェース６２には、信号獲得部２および撮影テーブル４が接続されている。データ処理装置６０は制御インタフェース６２を通じて信号獲得部２および撮影テーブル４を制御する。
【００８２】
信号獲得部２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０および回転コントローラ３６が制御インタフェース６２を通じて制御される。なお、それら各部と制御インタフェース６２との個別の接続については図示を省略する。後述するＸ線管の管電圧調整および管電流調整は、この制御系統を通じてデータ処理装置６０により行われる。
【００８３】
データ処理装置６０には、また、データ収集バッファ６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、信号獲得部２のデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６で収集された検出データがデータ収集バッファ６４を通じてデータ処理装置６０に入力される。
【００８４】
データ処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて収集した複数ビューの検出データを用いて画像再構成を行う。画像再構成には、例えばフィルタード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅｄｂａｃｋｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法等が用いられる。データ処理装置６０は、本発明における画像生成手段の実施の形態の一例である。
【００８５】
データ処理装置６０には、また、記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は、各種のデータや再構成画像および本装置の機能を実現するプログラム等を記憶する。データ処理装置６０には、また、表示装置６８および操作装置７０がそれぞれ接続され、それらを通じての操作者によるインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）な操作を可能にしている。
【００８６】
表示装置６８は、データ処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示する。表示装置６８は例えばグラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃｄｉｓｐｌａｙ）等により実現される。操作装置７０は、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）やポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）等を備えた操作卓により実現される。
【００８７】
図２に、検出器アレイ２４の模式的構成を示す。同図に示すように、検出器アレイ２４は、多数のＸ線検出素子２４（ｉ）をアレイ状に配列した多チャンネルのＸ線検出器となっている。ｉはチャンネル番号であり例えばｉ＝１〜１０００である。Ｘ線検出素子２４（ｉ）は、全体として、円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。
【００８８】
Ｘ線検出素子２４（ｉ）は、例えばシンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）とフォトダイオード（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）の組み合わせによって構成される。なお、これに限るものではなく、例えばカドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体Ｘ線検出素子、あるいは、キセノン（Ｘｅ）ガスを利用した電離箱型のＸ線検出素子であって良い。
【００８９】
図３に、Ｘ線照射・検出装置におけるＸ線管２０とコリメータ２２と検出器アレイ２４の相互関係を示す。なお、図３の（ａ）は信号獲得部２の正面から見た状態を示す図、（ｂ）は側面から見た状態を示す図である。同図に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２により扇状のＸ線ビーム４００となるように成形され、検出器アレイ２４に照射される。図３の（ａ）では、扇状のＸ線ビーム４００の広がりすなわちＸ線ビーム４００の幅を示す。（ｂ）ではＸ線ビーム４００の厚みを示す。
【００９０】
このようなＸ線ビーム４００の扇面に体軸を交差させて、例えば図４に示すように、撮影テーブル４に載置された対象８がＸ線照射空間に搬入される。信号獲得部２は、内部にＸ線照射・検出装置を収容した筒状の構造を持つ。
【００９１】
Ｘ線照射空間は、信号獲得部２の筒状構造の内側空間に形成される。Ｘ線ビーム４００によってスライスされた対象８の像が検出器アレイ２４に投影される。スライスの厚みはｔｈである。検出器アレイ２４は入射Ｘ線を検出する。Ｘ線照射・検出装置を対象８の体軸の周りで回転させて、複数のビュー方向でそれぞれＸ線による投影を得る。
【００９２】
本装置の動作を説明する。本装置の稼働に当たり、先ず、対象に応じた管電圧調節および管電流調節を行う。図５に、管電圧調節および管電流調節の一例のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。以下、同図によって管電圧調節および管電流調節を説明する。
【００９３】
先ず、ステップ（ｓｔｅｐ）５０２で、正面スカウト（ｓｃｏｕｔ）撮影を行う。正面スカウト撮影は、対象８のこれから断層像を撮影しようとする部位について、対象８の正面から透視撮影を行うものである。
【００９４】
次に、ステップ５０３で正面プロジェクションを形成する。これによって、例えば図６に示すような対象８の正面プロジェクションが得られる。プロジェクションの形成はデータ処理装置６０によって行われる。データ処理装置６０は、本発明におけるプロジェクション形成手段の実施の形態の一例である。
【００９５】
次に、ステップ５０４で、側面スカウト撮影を行う。側面スカウト撮影は、対象８のこれから断層像を撮影しようとする部位について、対象８の側面から透視撮影を行うものである。
【００９６】
次に、ステップ５０５で側面プロジェクションを形成する。これによって、例えば図７に示すような対象８の側面プロジェクションが得られる。プロジェクションの形成はデータ処理装置６０によって行われる。データ処理装置６０は、本発明におけるプロジェクション形成手段の実施の形態の一例である。
【００９７】
ここまでの動作で、互いに垂直な２方向でのプロジェクションがそれぞれ得られる。
【００９８】
次に、ステップ５０６でプロジェクションの面積を算出する。面積の算出は、正面プロジェクションまたは側面プロジェクションに基づいて行う。算出にはどちらのプロジェクションを用いても良い。これによって、図６および図７に示したプロジェクション面積Ｓを得る。どちらも同じ面積になる。プロジェクション面積Ｓはプロジェクションの大きさを表す。
【００９９】
次に、ステップ５０８で、正面スカウト撮影で得たプロジェクション、すなわち正面プロジェクションについて、プロジェクション長の最大値を求める。これによって図５に示した最大プロジェクション長Ｌ１を得る。最大プロジェクション長Ｌ１はプロジェクションの大きさを表す。
【０１００】
次に、ステップ５１０で、側面スカウト撮影で得たプロジェクション、すなわち側面プロジェクションについて、プロジェクション長の最大値を求める。これによって図７に示した最大プロジェクション長Ｌ２を得る。最大プロジェクション長Ｌ２はプロジェクションの大きさを表す。
【０１０１】
次に、ステップ５１２で、プロジェクション面積Ｓが所定の閾値を超えているかどうかを判定する。
【０１０２】
閾値を超えているときは、ステップ５１４で、Ｘ線管の管電圧として電圧Ｖ１を選択する。電圧Ｖ１は例えば１４０ｋＶである。この電圧は、Ｘ線ＣＴ装置における通常の管電圧１２０ｋＶよりも高い電圧である。
【０１０３】
Ｘ線の線量Ｑは次式で与えられる。
【０１０４】
【数１】

【０１０５】
ここで、
Ｖ：管電圧（ｋＶ）
Ｉ：管電流（ｍＡ）
ｔ：通電時間（ｓｅｃ）
上式において、Ｖが１２０〜１４０ｋＶの範囲ではｎ＝３である。したがって、Ｘ線の線量は、ミリアンペア・セカンドすなわちＩ・ｔに加えて、管電圧Ｖによっても調節することができる。すなわち、管電圧を１４０ｋＶとすることにより、管電圧が１２０ｋＶの場合よりもＸ線の線量を増加させることが可能になる。
【０１０６】
線量の変化率は、管電圧によるもののほうがミリアンペア・セカンドによるものより３倍大きいので調節の感度が高い。また、管電圧を高めることによりＸ線のエネルギー（ｅｎｅｒｇｙ）が増加して透過力が高まるので、検出器アレイにおける検出信号の信号強度が増大する。
【０１０７】
次に、ステップ５１６で管電流を算出する。管電流については、プロジェクション面積等に応じて最適値を算出するアルゴリズム（ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）が予め用意されており、それを用いて算出する。あるいは、種々のプロジェクション面積に対応する最適値を登録した例えばルックアップテーブル（ｌｏｏｋ−ｕｐｔａｂｌｅ）等の数表を記憶装置６６に予め記憶し、それを参照することにより管電流の最適値を求める。
【０１０８】
ステップ５１４で管電圧を大きくしたことにより、管電流の最適値は、管電圧を上げない場合よりも小さい値となる。このため、電流リミッタ等によりクリップされることなく、所用の線量のＸ線を発生することができる。また、Ｘ線管のクーリング頻度を増加させることもない。
【０１０９】
プロジェクション面積Ｓが閾値を超えていないときは、ステップ５２２で、プロジェクション長Ｌ１，Ｌ２のうちのいずれかが閾値を超えているかどうかを判定する。ここでの判定に用いられる閾値はプロジェクション長のための閾値であり、プロジェクション面積用のものとは異なる。
【０１１０】
Ｌ１，Ｌ２のうちのいずれかが閾値を超えているときは、上記と同様に、ステップ５１４で管電圧Ｖ１を選択し、ステップ５１６で管電流を算出する。これによって、プロジェクション長が閾値を超えているときも、通常よりも高い管電圧を選択し、その管電圧の下での管電流を求める。
【０１１１】
いずれも閾値を超えていないときは、ステップ５２４で管電圧として電圧Ｖ２を選択する。電圧Ｖ２は例えば１２０ｋＶである。これは通常用いられる管電圧である。
【０１１２】
次に、ステップ５２６で管電流を算出する。管電流の算出は所定のアルゴリズムあるいはルックアップテーブル等を用いて行う。プロジェクションの面積および長さがそれぞれ所定の閾値を超えないことにより、算出される管電流は過大にならずリミッタでクリップされることがなく、また、Ｘ線管のクーリング頻度を増加させることもない。
【０１１３】
ステップ５１２，５２２における判定およびステップ５１４，５２４における管電圧の選択は、データ処理装置６０によって行われる。データ処理装置６０は、本発明における管電圧調節手段の実施の形態の一例である。
【０１１４】
ステップ５１６，５２６における管電流の算出は、データ処理装置６０によって行われる。データ処理装置６０は、本発明における管電流調節手段の実施の形態の一例である。
【０１１５】
図８に、別な手法により管電圧および管電流を調節する動作のフロー図を示す。同図に示すように、ステップ８０２で管電流の最適値の算出を行う。管電流の最適値の算出は所定のアルゴリズムあるいはルックアップテーブル等を用いて行われる。最適値の算出の基となるプロジェクションはスカウト撮影によって予め得られている。管電流算出の前提となる管電圧は初期設定値が用いられる。初期設定値は通常の管電圧例えば１２０ｋＶとする。
【０１１６】
ステップ８０２における管電流の算出は、データ処理装置６０によって行われる。データ処理装置６０は、本発明における管電流算出手段の実施の形態の一例である。
【０１１７】
次に、ステップ８０４で、算出した電流値が許容限度を超えているかどうかを判定する。許容限度はリミッタが作動する電流値である。
【０１１８】
許容限度を超えているときは、ステップ８０６で管電圧を変更する。これによって、管電圧が例えば１４０ｋＶに変更される。
【０１１９】
ステップ８０６における管電圧の変更は、データ処理装置６０によって行われる。データ処理装置６０は、本発明における管電圧調節手段の実施の形態の一例である。
【０１２０】
次に、ステップ８０２で、新たな管電圧１４０ｋＶの下での管電流を算出する。管電圧が高められたことにより、算出される管電流は管電圧が１２０ｋＶの場合よりも値が小さくなる。
【０１２１】
この電流値が許容限度を超えているかどうかをステップ８０４で判定する。電流値がまだ許容限度を超えているときはステップ８０６で管電圧をさらに変更し、ステップ８０２で変更後の管電圧の下での管電流を求める。管電流が許容限度を超えている間はこの繰り返しにより、管電圧と管電流が変更され、許容限度内の電流値が得られたところで、管電圧および管電流の調節を終了する。
【０１２２】
図９に、本装置の撮影時の動作のフロー図を示す。同図に示すように、ステップ９１２で、操作者が操作装置７０を通じてスキャン計画を入力する。スキャン計画には、Ｘ線照射条件、スライス厚、スライス位置等が含まれる。ここで、Ｘ線照射条件のうち、管電圧および管電流は上記のようにして調節された値が用いられる。以下、本装置は、入力されたスキャン計画に従い、操作者の操作およびデータ処理装置６０による制御の下で動作する。
【０１２３】
ステップ９１４ではスキャン位置決めを行う。すなわち、操作者が操作装置７０を操作して撮影テーブル４を移動させ、対象８の撮影部位の中心をＸ線照射・検出装置の回転の中心（アイソセンタ：ｉｓｏｃｅｎｔｅｒ）に一致させる。
【０１２４】
このようなスキャン位置決めを行った後にステップ９１６でスキャンを行う。すなわち、Ｘ線照射・検出装置を対象８の周囲で回転させて、例えば１０００ビューのプロジェクションをデータ収集バッファ６４に収集する。
【０１２５】
スキャン後あるいはスキャンに並行して、ステップ９１８で画像再構成を行う。すなわち、データ収集バッファ６４に収集した複数ビューのプロジェクションに基づき、データ処理装置６０が、例えばフィルタード・バックプロジェクション法等によって画像再構成を行い断層像を生成する。
【０１２６】
再構成した断層像はステップ９２０で表示装置６８に表示する。管電圧および管電流が対象のプロジェクションに応じて自動調節されているので、ＳＮＲの良い高品質の断層像を得ることができる。
【０１２７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、対象に適応した線量のＸ線を照射するためのＸ線照射条件調節方法および装置、並びに、そのようなＸ線照射条件調節装置を備えたＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】図１に示した装置における検出器アレイの模式図である。
【図３】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置の模式図である。
【図４】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置の模式図である。
【図５】図１に示した装置の動作のフロー図である。
【図６】対象のプロジェクションの概念図である。
【図７】対象のプロジェクションの概念図である。
【図８】図１に示した装置の動作のフロー図である。
【図９】図１に示した装置の動作のフロー図である。
【符号の説明】
２信号獲得部
２０Ｘ線管
２２コリメータ
２４検出器アレイ
２６データ収集部
２８Ｘ線コントローラ
３０コリメータコントローラ
３４回転部
３６回転コントローラ
４撮影テーブル
６信号処理部
６０データ処理装置
６２制御インタフェース
６４データ収集バッファ
６６記憶装置
６８表示装置
７０操作装置
８対象

Claims

Ｘ線管から対象に扇状のＸ線ビームを照射して透過Ｘ線信号を獲得する信号獲得手段と、
前記対象における所定の断層部位について前記信号獲得手段によりＣＴ撮影の前に行った撮影で獲得した前記透過Ｘ線信号に基づいて前記対象のプロジェクションを形成するプロジェクション形成手段と、
前記プロジェクションの面積が予め定めた閾値に対して大きいか小さいかに従って前記Ｘ線管の管電圧を調節する管電圧調節手段と、
前記調節を行った後に、前記所定の断層部位について前記信号獲得手段により前記Ｘ線管が扇状のＸ線ビームを照射しながら対象のまわりを回転する前記ＣＴ撮影を行って獲得した透過Ｘ線信号に基づいて前記対象の断層像を生成する画像生成手段とを具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記閾値と比較する前記プロジェクションは、前記信号獲得手段がスカウト撮影を行って獲得した透過Ｘ線信号に基づいた前記対象のプロジェクションであること特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１又は請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記管電圧調節手段は、前記プロジェクションの面積が予め定めた閾値を超えている場合に前記Ｘ線管の管電圧を高くすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記管電圧調節手段は、前記プロジェクションの面積が予め定めた閾値を超えている場合に前記Ｘ線管の管電圧を１２０ｋＶから１４０ｋＶに変更することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記管電圧調節手段は、前記プロジェクションの面積が予め定めた閾値を超えていない場合に、プロジェクション長の最大値である最大プロジェクション長が予め定めた閾値に対して大きいか小さいかに従って前記Ｘ線管の管電圧を調節することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記閾値と比較する前記プロジェクションは、前記信号獲得手段が対象に対して正面スカウト撮影及び側面スカウト撮影を行って獲得した透過Ｘ線信号に基づいた前記対象のプロジェクションであること特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記管電圧調節手段は、前記正面スカウト撮影で得た前記最大プロジェクション長又は前記側面スカウト撮影で得た前記最大プロジェクション長のいずれかが予め定めた閾値を超えている場合に前記Ｘ線管の管電圧を高くすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記管電圧調節手段は、前記正面スカウト撮影で得た前記最大プロジェクション長又は前記側面スカウト撮影で得た前記最大プロジェクション長のいずれかが予め定めた閾値を超えている場合に前記Ｘ線管の管電圧を１２０ｋＶから１４０ｋＶに変更することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１から請求項８までのいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記管電圧調節手段が前記Ｘ線管の管電圧を調節した後に、前記Ｘ線管の管電流を調節する管電流調節手段を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記管電流調節手段は、前記管電圧調節手段が前記Ｘ線管の管電圧を高くした後に、前記Ｘ線管の管電流を小さくすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項９又は請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記画像生成手段は、前記管電圧調節手段及び前記管電流調節手段が前記調節を行った後に、前記信号獲得手段により前記Ｘ線管が扇状のＸ線ビームを照射しながら対象のまわりを回転して獲得した透過Ｘ線信号に基づいて前記対象の断層像を生成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。