JP4634770B2 - Ｘ線ｃｔ装置及び画像再構成方法 - Google Patents

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Description

この発明は、被検体にＸ線を照射して得られる被検体のＸ線吸収係数に関するデータに基づいて被検体の断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置に関する。特に、スキャン時に被検体を体軸方向に移動させる、いわゆるヘリカルスキャンを行なうＸ線ＣＴ装置に関するものである。
Ｘ線ＣＴ装置として、図１６（ａ）に示すように、扇状のＸ線ビーム（ファンビーム）を発生するＸ線源１０１と、ファン状又は直線状に例えば１０００チャンネルの検出素子を１列に並べた検出器１０２とを有するシングルスライスＣＴが知られている。
特に近年においては、Ｘ線ＣＴ装置として、図１６（ｂ）に示すように、被検体Ｐを載置した寝台天板１００を被検体Ｐの体軸方向に移動させるとともに、Ｘ線源１０１及び検出器１０２を被検体Ｐの周りに回転させるいわゆるヘリカルスキャンが行なわれるようになってきた。この場合、図１６（ｃ）に示すように、Ｘ線源１０１の被検体Ｐに対する相対的な軌跡１０３はらせん状を描く。画像の再構成の際には、例えば軌跡１０３の点ａから点ｂに至る部分に対応するＸ線投影データを１回転分のデータとして用いて画像の再構成を行い、被検体Ｐのスライス像（断層像）を得ることができる。このようなヘリカルスキャンには、短時間で被検体Ｐの３次元的な情報を得ることができるという長所がある。なお、Ｘ線源１０１が１回転する間に変位する体軸方向（Ｚ軸方向）の距離が、ヘリカルピッチとして定義される。
しかし、上述したような点ａから点ｂまでのデータから得られるスライス面は、図１６（ｄ）に示すような通常のスキャンにより得られるスライス面とは異なり、図１６（ｅ）に示すように回転角度０度と３６０度でスライス面が一致せず、これらのデータをそのまま用いて画像を再構成すると著しいアーチファクトが生じることが多い。そのため、例えば次に説明する補間方法（３６０度補間法、１８０度補間法）により同一スライス位置の３６０度分のデータを得て、スライス面のずれによるアーチファクトを低減する方法がとられている。
まず、３６０度補間法について説明する。３６０度補間法は、例えば、図１７（ａ）に示すように、目的のスライス位置を挟み、かつ最も近い同位相の２つのデータをスライス位置とサンプリング位置との距離の逆比で線形補間する方法である。この場合、目的のスライス位置をデータで挟んでいるため、内挿補間と呼ばれる。
例えば、目的とするスライス位置（スライス面のＺ座標）をＺ＝Ｚ０とすると、このスライス位置で収集されたデータは位相０度におけるＸ線投影データだけである。そこで、例えば、位相θのデータを得る場合には、スライス位置の上側の実データ１と、下側の実データ２を選択し、それぞれのデータをサンプリングしたＺ座標と目的のスライス位置Ｚ０との距離（Ｚ座標）の逆比で線形補間し、補間Ｘ線投影データを得る。これを必要な全位相分繰り返し、得られた１回転分の補間Ｘ線投影データを用いて目的とするスライス位置における断層像が再構成される。なお、実データとは、実際に検出器で検出されたＸ線投影データのことであり、補間Ｘ線投影データとは、補間処理によって求められたデータのことである。
この３６０度補間法では、１枚の断層像を再構成するのに必要な全角度的なデータは、Ｘ線源及び検出器が２回転する間に被検体（寝台天板）が移動する距離の範囲に分散している。つまり、実効スライス厚が大きいので、断層像の信頼性は低くならざるを得ない。
１８０度補間法（対向ビーム補間法）はこの問題を軽減するために開発されたものである。１８０度補間法（対向ビーム補間法）は、仮想的なデータである対向ビームを用いてデータの補間を行う方法である。１８０度補間法とは、位相が１８０度相違する位置で、つまり対向する各位置で収集したＸ線投影データは原理的に同じ組織情報（Ｘ線吸収率情報）を含んでいることから、ある位相であって、あるＺ位置で収集したＸ線投影データを、同じＺ位置であって位相が１８０度移相したＸ線投影データ（以下、対向データと称する）として取り扱う。このような１８０度補間法では、１枚の断層像を再構成するのに必要な全角度的なデータは、Ｘ線源等が１回転する間に被検体（寝台天板）が移動する距離の範囲に分散しているので、３６０度補間法よりも実効スライス厚を１／２に薄くでき、断層像の信頼性を原理的に２倍に向上させることができる。しかし、１８０度補間法では、再構成データの半分だけが実際に収集したデータであるので、３６０度補間法より画像ノイズが大きくなり、低コントラストの部位には不向きであるという問題がある。
例えば、図１７（ｂ）に示すように、焦点が黒丸の位置にあるときに収集した実データ（Ｘ線投影データ）の各々の検出素子へのビームは実線矢印のようになっている。このとき、Ｘ線焦点が白丸の位置にあるときの点線のビームは、黒丸の位置にあるときの実線のビームと同じパスを通過するビームである。この白丸からのビームが上述した対向ビームに相当する。このようにして作成された対向ビームを図１７（ｃ）に示す。図１７（ｃ）において、実線矢印は検出器により実際に検出された実データであり、破線矢印はその実データから作成された対向データである。この対向データを用いて補間を行うと、先に説明した３６０度補間法に比べて補間間隔が半分になるため、断層像の信頼性を向上させることができる。
また、全体の撮影領域が広く、複数回のヘリカルスキャンを行なう必要がある場合は、個々のヘリカルスキャンのつなぎ目の部分で一度、体軸方向の逆方向に寝台天板を移動させ、次の撮影領域の再構成に必要な分だけ手前の位置からスキャンを行なう方法が知られている（特許文献１）。例えば、被検体が息を止めてスキャンを行なう必要がある場合や、被検体が動いてしまった場合等に、複数回のヘリカルスキャンを行なうことが考えられる。
ここで、特許文献１に記載されているスキャン方法について、図２０を参照しつつ説明する。図２０は、シングルスライスＣＴで複数回のヘリカルスキャンを行なった場合に収集されたＸ線投影データの収集軌跡を示す図である。
図２０において、縦軸は回転架台の回転角度、つまり、Ｘ線源の回転角度（回転位相）を示し、横軸は体軸方向（Ｚ軸方向）を示している。この例においては、図２０（ａ）に示すように、全体の撮影領域に対して２回のヘリカルスキャンを行なう場合について説明する。図２０（ｂ）に、２回のヘリカルスキャンのうちの１回目のヘリカルスキャンを示す。１回目のヘリカルスキャンの撮影領域の両サイドに、補間用データ収集範囲、更にその外側に寝台天板の助走範囲がある。
ここで、撮影領域は断層像を作成する範囲であり、補間用データ収集範囲はＸ線を照射してＸ線投影データを収集するものの、補間用データ収集範囲内に在るスライス位置においては３６０度分のＸ線投影データが補間により得られないため、３６０度補間法では断層像を作成できない範囲である。つまり、補間用データ収集範囲で収集されたＸ線投影データは、撮影領域内に在るスライス位置におけるＸ線投影データを補間するためだけに用いられる。撮影領域内であって、補間用データ収集範囲とのつなぎ目付近に在るスライス位置（撮影領域の端部に在るスライス位置）においては、撮影領域内のデータだけでは３６０度分のデータが得られないため、断層像を再構成することができない。そこで、補間用データ収集範囲を設けて、その範囲で収集されたＸ線投影データを用いて補間処理を行って、撮影領域の端部に在るスライス位置における補間Ｘ線投影データを求める。補間用データ収集範囲内に在るスライス位置については、３６０度分のデータが得られないため、そのスライス位置においては３６０度補間法では断層像を作成することはできない。従って、補間用データ収集範囲で収集されたＸ線投影データは、撮影領域内に在るスライス位置におけるＸ線投影データを補間するためだけに用いられる。
また、助走範囲は、寝台天板が移動し始めてからある一定の速度に達してデータ収集が可能になるまでの範囲である。詳しく説明すると、１回目のヘリカルスキャンの前に設定されている助走範囲は、寝台天板を加速して一定の速度にするための加速領域であり、１回目のヘリカルスキャンの後に設定されて助走範囲は、寝台天板を減速して停止させるための減速領域である。
図２０（ｃ）に、２回目のヘリカルスキャンを示す。この２回目のヘリカルスキャンも１回目のヘリカルスキャンと同様に、撮影領域の両サイドに補間用データ収集範囲と、その外側に寝台天板の助走範囲とを設けている。
１回目のヘリカルスキャンにより収集されたＸ線投影データの収集軌跡と、２回目のヘリカルスキャンにより収集されたＸ線投影データの収集軌跡とを重ねて表示したものを図２０（ｄ）に示す。同図に示すように、１回目のヘリカルスキャンにおける撮影領域と、２回目のヘリカルスキャンにおける撮影領域とはオーバラップしていないが、１回目のヘリカルスキャンの撮影領域の後の補間用データ収集範囲と、２回目のヘリカルスキャンの撮影領域の最初の部分とがオーバラップしている。さらに、２回目のヘリカルスキャンの撮影領域の前の補間用データ収集範囲と、１回目のヘリカルスキャンの撮影領域の最後の部分とがオーバラップしている。
このように、複数回に分けてヘリカルスキャンを行なって、撮影領域の両側で補間用データを収集している場合は、その部分でスキャンがオーバラップしてしまい、全体の領域を１回のヘリカルスキャンで撮影した場合と比較して、オーバラップする領域での被検体に対するＸ線の被爆量が多くなってしまう。
また、高詳細に広範囲を高速に撮影したいという要求から、図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すようなデータ検出列を２列、４列、８列というように被検体の体軸方向に複数列備えたマルチスライスＣＴが提案されている。１回転で複数断面に対するＸ線投影データを収集できることから、より短時間で被検体の３次元情報を得ることが可能となったり、体軸方向の空間分解能を改善する効果が得られたりするため、広く普及しつつある。図１９（ａ）は、検出器をＺ軸方向から見たもので、図中の円が有効視野ＦＯＶ（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ）である。図１９（ｂ）は、４列マルチスライスＣＴをＺ軸に垂直な方向からＺ軸を含めて観察したもので、Ｘ線源から検出素子へ入射するＸ線が回転中心を通過するときの（Ｘ線源から距離ＦＣＤの）Ｚ軸方向のビームの厚みを基本スライス厚Ｔとする。
マルチスライスＣＴにおけるヘリカルスキャンについては、例えば、特開平４−２２４７３６号公報に記載されている。マルチスライスＣＴにおけるヘリカルピッチＰは、以下の式（１）に示すように、データ検出列数Ｎと基本スライス厚Ｔの積、即ち、回転中心におけるトータルスライス厚と同じとされている。
式（１）Ｐ＝Ｎ×Ｔ
以下、ヘリカルピッチを基本スライス厚で割った値でヘリカルピッチを表現する。なお、このヘリカルピッチの表現方法は一例であり、その他の表現方法によってもヘリカルピッチが表されている。
マルチスライスＣＴにおけるヘリカルスキャンでは、異なる回転で同じ回転位相のＸ線投影データや、同じ時間に収集された異なる列のＸ線投影データを使って補間する方法もとられている。マルチスライスＣＴにおけるヘリカルスキャンの補間方法としては、例えば、実データと対向データのうち最も近い複数のデータに基づいて目的とするスライス位置の投影データを求める方法（例えば、特許文献２）や、多点のデータをフィルタ補間する方法（例えば、特許文献３）や、逆投影処理するための補間Ｘ線投影データを、元のデータ（Ｘ線投影データ）を検出器の２方向に補間して求め、Ｘ線源とボクセルとを結ぶ線に沿って逆投影する方法（例えば、特許文献４）等が提案されている。
次に、図２１を参照しつつ、マルチスライスＣＴで複数回のヘリカルスキャンを行なって、３６０度補間法を行う例について説明する。ここでは、データ検出列が４列のマルチスライスＣＴで、ヘリカルピッチが６の場合の例について説明する。図２０を参照して説明したシングルスライスＣＴの場合と同様に、１回目のヘリカルスキャンの撮影領域の両側に補間用データ収集範囲を設け、更に、２回目のヘリカルスキャンの撮影領域の両側に補間用データ収集範囲を設けている。このように、補間用データ収集範囲を設けてＸ線投影データを収集することで、図２０に示すシングルスライスＣＴと同様に、２回のヘリカルスキャンのつなぎ目ではオーバラップする領域が存在し、その部分での被検体に対するＸ線の被爆量が多くなってしまう。
特許第２６０７７４９号 特許第２８２５４４６号 特許第３４５５０４１号 特許第２９１４８９１号
以上のように、全体の撮影領域を複数に分けて、複数回のヘリカルスキャンを行なう場合、各ヘリカルスキャンのつなぎ目付近においてＸ線投影データの収集軌跡がオーバラップしてしまい、つなぎ目付近において被検体に対するＸ線の被爆量が多くなってしまう問題がある。この問題は、シングルスライスＣＴ、マルチスライスＣＴを問わず、更に、３６０度補間法、１８０度補間法、及びフィルタ補間法等の補間法によらずに、共通した問題である。
この発明は上記の問題を解決するものであり、全体の撮影範囲を複数に分けて、複数回のヘリカルスキャンを行なう場合に、各ヘリカルスキャンのつなぎ目付近においてＸ線投影データの収集軌跡がオーバラップする領域を減らすことで、被検体に対するＸ線の被爆量を減らすことを目的とする。
請求項１に記載の発明は、Ｘ線ビームを被検体に曝射するＸ線源と、前記Ｘ線源と前記被検体が配置される空間を隔てて対向配置されたＸ線検出器と、前記被検体を載置した寝台天板を前記被検体の体軸方向に移動させる寝台天板移動手段と、を備え、前記寝台天板を前記被検体の体軸方向に移動させながら、前記Ｘ線源を前記被検体の周囲を回転させることにより前記被検体に対して螺旋状のスキャンを行ない、前記スキャンにより得られたＸ線投影データに基づいて所望のスライス位置における断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、補間処理手段と、再構成手段と、を有し、前記寝台天板移動手段は、前記被検体の撮影領域を少なくとも第１の領域と前記第１の領域とは異なる第２の領域とからなる複数の領域に分割し、前記第１の領域に対するスキャンの終了位置と前記第２の領域に対するスキャンの開始位置とが一致するように、前記寝台天板を前記体軸方向に移動させ、前記補間処理手段は、前記被検体の撮影領域が少なくとも前記第１の領域と前記第２の領域とからなる複数の領域に分割されて複数回の螺旋状のスキャンが行われた場合に、前記第１の領域に対するスキャンにより得られたＸ線投影データと、前記第２の領域に対するスキャンにより得られたＸ線投影データとに基づいて補間処理を施して、所望のスライス位置における補間Ｘ線投影データを求め、前記再構成手段は、前記補間処理手段により求められた補間Ｘ線投影データを逆投影処理することにより、前記所望のスライス位置における断層像を再構成する、ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置であって、前記所望のスライス位置が、前記第１の領域と前記第２の領域とのつなぎ目付近に在る場合は、前記補間処理手段は、前記第１の領域におけるＸ線投影データ及び前記第２の領域におけるＸ線投影データの双方を用いて前記補間処理を行うことを特徴とするものである。
この発明に係るＸ線ＣＴ装置は、シングルスライスＣＴ装置であっても、マルチスライスＣＴ装置であっても良く、全体の撮影領域を複数に分け、複数回のヘリカルスキャンを行なう場合に用いられるものである。異なる領域で収集されたＸ線投影データを用いて所望のスライス位置における補間Ｘ線投影データを求め、更に、３６０度分の補間Ｘ線投影データを求めて、その３６０度分のデータを逆投影処理して断層像を再構成する。
この発明に係るＸ線ＣＴ装置は、特に、異なる領域（第１の領域と第２の領域）のつなぎ目付近に在るスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める場合に適している。つなぎ目付近に在るスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める場合、従来においては、領域ごとにその補間Ｘ線投影データを求めるためだけに用いられるＸ線投影データを別途、収集していたため、そのつなぎ目付近で被検体に対するＸ線の被爆量が多くなっていた。この発明に係るＸ線ＣＴ装置では、補間Ｘ線投影データを求めるためだけに用いられるＸ線投影データを別途、収集せずに、異なる領域で収集されたＸ線投影データを用いて補間を行って補間Ｘ線投影データを求める。そのことにより、補間Ｘ線投影データを求めるためだけに用いられるＸ線投影データの分、被検体に対するＸ線の被爆量を減らすことができる。
具体的に説明すると、従来においては、第１の領域の終了位置付近に在るスライス位置の補間Ｘ線投影データを求めるため、第１の領域の終了位置から更にＸ線ビームを曝射して補間Ｘ線投影データを求めるためだけに用いられるＸ線投影データを収集していた。また、第２の領域の開始位置付近に在るスライス位置の補間Ｘ線投影データを求めるために、第２の領域の開始位置の手前からＸ線ビームを曝射して補間Ｘ線投影データを求めるためだけに用いられるＸ線投影データを収集していた。このように、第１の領域と第２の領域とで、それぞれ補間Ｘ線投影データを求めるためのＸ線投影データを収集していたため、その収集部分でオーバラップ（重なり）が生じ、被検体に対するＸ線の被爆量が多くなってしまう。
この発明に係るＸ線ＣＴ装置では、第１の領域の終了位置の後と第２の領域の開始位置の手前とで収集していた補間Ｘ線投影データを求めるために用いられるＸ線投影データを収集せずに、つなぎ目付近に在るスライス位置の補間Ｘ線投影データを、第１の領域におけるＸ線投影データと第２の領域におけるＸ線投影データの双方のデータを用いて求める。これにより、補間Ｘ線投影データを求めるために用いられるＸ線投影データを収集する必要がなくなり、被検体に対するＸ線の被爆量を減らすことが可能となる。
また、この発明に係るＸ線ＣＴ装置の特徴は、異なる領域で収集されたＸ線投影データを用いて、各領域のつなぎ目付近のスライス位置のＸ線投影データを補間して求めるところに特徴を有するため、補間処理の内容（上述した特許文献等に記載されている、３６０度補間法、１８０度補間法、フィルタ補間法等）に依存せず、どのような補間方法を用いてもこの発明の効果を奏することができ、その結果、つなぎ目付近における被検体に対するＸ線の被爆量を減らすことが可能となるものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置であって、前記第１の領域に対するスキャンの終了後、前記第２の領域に対するスキャンを行なう前に、前記寝台天板移動手段は前記寝台天板を助走分、前記第１の領域に対するスキャンの前記終了位置から前記第１の領域側に所定領域だけ戻し、前記所定領域だけ戻した位置から前記所定領域を助走して、前記第２の領域に対するスキャンの前記開始位置から前記第２の領域に対するスキャンを行うことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置であって、前記第１の領域に対するスキャンの終了後、前記第２の領域に対するスキャンを行なう前に、前記寝台天板移動手段は、前記第１の領域に対するスキャンの前記終了位置から前記寝台天板を助走分だけ体軸方向と逆方向に移動させ、前記逆方向に移動させた位置から助走して、前記第２の領域に対するスキャンの前記開始位置から前記第２の領域に対するスキャンを行うことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置であって、前記第１の領域に対するスキャンにおける前記Ｘ線源の螺旋状の軌跡と、前記第２の領域に対するスキャンにおける前記Ｘ線源の螺旋状の軌跡とは、前記第１の領域と前記第２の領域のつなぎ目において連続していることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置であって、前記寝台天板移動手段は、前記第１の領域に対するスキャンの終了位置における前記Ｘ線源の回転位相と、前記第２の領域に対するスキャンの開始位置における前記Ｘ線源の回転位相とが一致するように、所定のタイミングで前記寝台天板を助走開始位置から前記体軸方向に移動させることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置であって、前記補間処理手段は、前記所望のスライス位置を挟むＸ線投影データに基づいて内挿補間処理を施し、前記所望のスライス位置における補間Ｘ線投影データを求めることを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置であって、前記所望のスライス位置を挟むＸ線投影データは、前記所望のスライス位置の両側それぞれにおいて前記所望のスライス位置から最も近いＸ線投影データであることを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置であって、前記所望のスライス位置を挟むＸ線投影データ間の距離は、全ての回転位相において等しいことを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置であって、前記補間処理手段は、前記Ｘ線検出器により検出されたＸ線投影データ及び前記Ｘ線投影データに対して対向する回転位相にある対向データに基づいて補間処理を施し、前記所望のスライス位置における補間Ｘ線投影データを求めることを特徴とするものである。
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置であって、前記補間処理手段は、前記所望のスライス位置を挟むＸ線投影データ及び対向データに基づいて内挿補間処理を施し、前記所望のスライス位置における補間Ｘ線投影データを求めることを特徴とするものである。
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置であって、前記所望のスライス位置を挟むＸ線投影データ及び対向データは、前記所望のスライス位置の両側それぞれにおいて前記所望のスライス位置から最も近いデータであることを特徴とするものである。
請求項１３に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線源は前記被検体の体軸方向に広がりを持つＸ線ビームを発生させ、前記Ｘ線検出器は、前記被検体の体軸方向に沿って２以上の列を成して配列された複数の検出器からなり、前記補間処理手段は、前記Ｘ線検出器で検出されたＸ線投影データ及び／又は前記Ｘ線投影データに対向する回転位相にある対向データを体軸方向にフィルタ処理を施し、前記所望のスライス位置における補間Ｘ線投影データを求めることを特徴とするものである。
請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線源は前記被検体の体軸方向に広がりを持つＸ線ビームを発生させ、前記Ｘ線検出器は、前記被検体の体軸方向に沿って２以上の列を成して配列された複数の検出器からなり、前記補間処理手段は、前記Ｘ線源と逆投影するボクセルとの位置関係から、逆投影するための補間Ｘ線投影データを、Ｘ線投影データを２方向に補間して求めることを特徴とするものである。
請求項１、請求項２、請求項１５、及び請求項１６に記載の発明によると、所望のスライス位置におけるＸ線投影データを補間処理により求める場合に、異なる領域で収集されたＸ線投影データを用いて補間処理を行うことで、特に、従来、複数に分けた領域のつなぎ目付近において収集されていた補間だけに用いられるＸ線投影データを収集しなくても、その所望のスライス位置におけるＸ線投影データを補間することが可能となる。そのことにより、特に、つなぎ目付近におけるＸ線投影データのオーバラップ（重複）が減り、つなぎ目付近における被検体の被爆量を減らすことが可能となる。
また、請求項３、請求項４、請求項１７、及び請求項１８に記載の発明によると、第２の領域に対するスキャンを行なう前に、寝台天板が一定の速度になるまでその寝台天板を加速するための助走分だけ、体軸方向と逆方向に移動させて、その位置から加速を始め、第２の領域に達した時点でＸ線を曝射し、つなぎ目付近で補間用のデータを収集せずに第２の領域のスキャンを行なうことで、つなぎ目付近における被検体の被爆量を減らすことが可能となる。
また、請求項５、請求項６、請求項１９、及び請求項２０に記載の発明によると、つなぎ目において、第１の領域におけるＸ線源の螺旋状の軌跡と第２の領域におけるＸ線源の螺旋状の軌跡とが連続していることにより、あたかも、１つのヘリカルスキャンが行なわれたかのように補間処理及び再構成処理を行うことが可能となる。そのことにより、つなぎ目付近において、全ての回転位相の補間距離が等しくなるため、つなぎ目付近の断層像の画質が安定する。
以下、この発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について、図１乃至図１５を参照しつつ説明する。
［第１の実施の形態］
（構成）
まず、この発明の第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成について、図１を参照しつつ説明する。図１はこの発明の第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成を示すブロック図である。この第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、１列の検出器を用いてスキャンを行なうシングルスライスＣＴ装置に関するものである。
図１に示すように、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０は、システム制御部１１と、架台・寝台制御部１３と、寝台移動部１５と、Ｘ線制御装置１７と、高電圧発生装置１９と、Ｘ線ビーム発生源２１と、検出器２３と、回転架台２５と、データ収集部２７と、補間処理部２９と、画像再構成部３１と、表示部３３とを備えて構成されている。
システム制御部１１は、入力装置（図示しない）を用いて入力されたスライス厚、回転速度等のヘリカルスキャン条件のうち、回転速度、スライス厚、及びファン角度等を架台・寝台制御信号として架台・寝台制御部１３に対して出力する。また、システム制御部１１は、Ｘ線ビーム発生を制御するＸ線ビーム発生制御信号をＸ線制御装置１７に対して出力する。さらに、システム制御部１１は、Ｘ線ビームの検出のタイミングを示す検出制御信号をデータ収集部２７に対して出力する。さらに、システム制御部１１は、補間方法を示す補間制御信号を補間処理部２９に対して出力する。
架台・寝台制御部１３は、システム制御部１１により出力された架台・寝台制御信号に基づいて回転架台２５を回転させるとともに、寝台移動信号を寝台移動部１５に対して出力する。
寝台移動部１５は、架台・寝台制御部１３により出力された寝台移動信号に基づいて、回転架台２５の１回転当たりの寝台天板１５ａの移動量を求め、この移動量で寝台天板１５ａを移動させる。寝台天板１５ａは被検体を載せ、被検体の体軸方向に移動可能となっている。この寝台移動部１５がこの発明の「寝台天板移動手段」に相当する。
Ｘ線制御装置１７は、システム制御部１１により出力されたＸ線ビーム発生制御信号に基づいて、高電圧発生装置１９による高電圧発生のタイミングを制御する。
高電圧発生装置１９は、Ｘ線ビーム発生源２１からＸ線ビームを曝射させるための高電圧をＸ線制御部１７からの制御信号に従ってＸ線ビーム発生源２１に供給する。
Ｘ線ビーム発生源２１は、高電圧発生装置１９から供給された高電圧によってＸ線ビームを曝射する。なお、第１の実施形態においては、Ｘ線ビーム発生源２から曝射されるＸ線ビームは、ファン状のビームとなる。また、このＸ線ビーム発生源２１がこの発明の「Ｘ線源」に相当する。
検出器２３は、Ｘ線ビーム発生源２１から曝射され、被検体を透過したＸ線ビームを検出する。なお、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置はシングルスライスＣＴであるため、図１４（ａ）を用いて説明したように、検出器２３は、ファン状又は直線状に例えば１０００チャンネルの検出素子を１列に並べて構成されている。また、この検出器２３がこの発明の「Ｘ線検出器」に相当する。
回転架台２５は、Ｘ線ビーム発生源２１と検出器２３とを保持する。また、回転架台２５は、架台回転機構（図示しない）により、Ｘ線ビーム発生源２１と検出器２３との中間点を通る回転軸を中心にして回転させられる。
データ収集部２７は、検出器２３により検出されたＸ線ビーム（実際には検出信号）を、システム制御部１１により出力されたデータ収集制御信号に対応させて収集する。この収集されたデータがＸ線投影データとなる。
補間処理部２９は、データ収集部２７によって収集されたＸ線投影データを用いて補間処理を行い、目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。この補間処理部２９は、例えば、３６０度補間法、１８０度補間法（対向データ補間法）、上述した特許文献３に記載のフィルタ補間法、又は上述した特許文献４に記載のＸ線投影データを検出器２３の２方向に補間して補間Ｘ線投影データを求める方法等により、目的のスライス位置における補間Ｘ線投影ビームを求める。このように、補間処理部２９は公知の補間法により、目的のスライス位置におけるＸ線投影データを求める。なお、この補間処理部２９がこの発明の「補間処理手段」に相当する。
画像再構成部３１は、補間処理部２９により補間された補間Ｘ線投影ビームを逆投影処理することにより、画像を再構成する。この逆投影の方法は公知の方法と同じである。なお、この画像再構成部３１がこの発明の「再構成手段」に相当する。
表示部３３は、画像再構成部３１により再構成された画像をモニタ（図示しない）上に表示する。
（動作）
次に、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作について図２を参照しつつ説明する。図２は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置で収集されたＸ線投影データの収集軌跡を示す図である。図２（ａ）に全体の撮影領域と２回のヘリカルスキャンの領域を示す。本実施形態における例として、全体の撮影領域を２つに分けて、２回のヘリカルスキャンを行なう場合について説明する。また、図２は、寝台天板１５ａが左側から右側に進む場合に得られたＸ線投影データの収集軌跡を示している。
図２（ｂ）に１回目のヘリカルスキャンによるＸ線投影データの収集軌跡を示す。スキャン条件、補間方法等の設定されたパラメータに応じて、１回目のヘリカルスキャンの領域の手前に、補間用データ収集範囲、更にその手前に寝台天板１５ａの助走範囲（加速範囲）を設定する。さらに、１回目のヘリカルスキャン撮影領域の後に助走範囲（減速範囲）を設定する。これらの設定内容は上述したヘリカルスキャン条件に含まれており、入力装置（図示しない）によって入力されるものである。
まず、操作者は入力装置（図示しない）を用いてヘリカルスキャン条件を入力する。このヘリカルスキャン条件には、被検体に対して断層像を得たい撮影領域の範囲の情報が含まれる。この撮影領域が設定されると、この撮影領域のスキャン開始側端部がスキャン開始位置になるように、被検体を寝台天板１５ａに載置する。
ヘリカルスキャン条件が入力されるとシステム制御部１１は、このヘリカルスキャン条件のうち、回転速度、スライス厚、及びファン角等を架台・寝台制御信号として架台・寝台制御部１３に対して出力する。そして、架台・寝台制御部１３は、この架台・寝台制御信号を基にして寝台移動信号を寝台移動部１５に対して出力する。寝台移動部１５は、その寝台移動信号に基づいて回転架台２５の１回転当たりの寝台天板１５ａの移動量を求める。そして、寝台移動部１５は寝台天板１５ａを助走範囲（加速範囲）の開始位置まで移動させる。
この状態で操作者により診断開始命令が前記入力装置から入力されると、システム制御部１１は、架台・寝台制御部１３に対して診断開始を指示するとともに、Ｘ線ビーム発生を制御するＸ線ビーム発生制御信号をＸ線制御装置１７に対して出力する。そして、Ｘ線ビーム発生制御信号に対応させて、Ｘ線制御装置１７は、高電圧発生装置１９から高電圧を発生させる。
これにより、Ｘ線ビーム発生源２１からＸ線ビームが曝射されるとともに、寝台天板１５ａが寝台移動部１５により移動させられ、Ｘ線ビーム発生源２１の被検体に対する相対的な軌跡がらせん状となるようないわゆるヘリカルスキャンによる診断が開始される。そして、データ収集制御信号がシステム制御部１１により出力されると、データ収集部２７は、このデータ収集制御信号に対応させて検出器２３からＸ線ビームを検出し、この検出したＸ線ビーム（実際にはＸ線投影データ）を補間処理部２９に供給する。
さらに詳しく説明すると、スキャン開始の指示に従って寝台天板１５ａが助走を始め、助走範囲（加速範囲）においてデータ収集が可能な速度になるまで加速する。補間用データ収集範囲の開始位置に達した時点で、Ｘ線ビーム発生源２１からＸ線ビームを曝射してデータ収集を開始し、１回目のヘリカルスキャンの終了位置までデータ収集を行う。この位置に達した時点でＸ線ビームの曝射を終了し、寝台天板１５ａを減速させて、助走範囲（減速範囲）の終了地点で停止させる。
図２（ｃ）に２回目のヘリカルスキャンによるデータの収集軌跡を示す。１回目のヘリカルスキャンと同様に、スキャン条件、補間方法等の設定されたパラメータに応じて、２回目のヘリカルスキャンの撮影領域の手前に寝台天板１５ａの助走範囲（加速範囲）を設定する。さらに、２回目のヘリカルスキャン撮影領域の後に助走範囲（減速範囲）を設定する。このとき、２回目のヘリカルスキャン撮影領域の開始位置と、１回目のヘリカルスキャン撮影領域の終了位置とが一致するように助走範囲（加速範囲）と撮影領域を設定する。例えば、１回目のヘリカルスキャン撮影領域の終了位置を記憶装置（図示しない）に記憶しておき、その記憶装置に記憶されている位置を２回目のヘリカルスキャンの開始位置として、その開始位置からＸ線ビームを曝射する。または、第１回目のヘリカルスキャンにおける助走範囲（減速範囲）の終了位置から、その助走範囲（減速範囲）分と第２回目のヘリカルスキャンにおける助走範囲（加速範囲）分だけ、体軸方向の逆方向、つまり第１のヘリカルスキャン側に、寝台天板１５ａを戻して、その戻した位置から２回目のスキャンのための加速を始めて、１回目のヘリカルスキャン撮影領域の終了位置と２回目のヘリカルスキャン撮影領域の開始位置とを一致させる。
１回目のヘリカルスキャンと同様に、寝台移動部１５により寝台天板１５ａを助走範囲（加速範囲）の開始位置まで移動させる。このとき、１回目のヘリカルスキャン撮影領域の終了位置からその助走範囲（加速範囲）分だけ、１回目のヘリカルスキャンの撮影領域側に戻す。そのことにより、第２回目のヘリカルスキャンにおける助走範囲（加速範囲）が終了する位置（２回目のヘリカルスキャンの撮影開始位置）と１回目のヘリカルスキャンの撮影終了位置とが一致する。
そして、スキャン開始の指示に従って寝台天板１５ａが助走を始め、助走範囲（加速範囲）においてデータ収集が可能な速度になるまで加速する。２回目のヘリカルスキャン撮影領域の開始位置に達した時点（１回目のヘリカルスキャン撮影領域の終了位置）で、Ｘ線ビーム発生源２１からＸ線ビームを曝射してデータ収集を開始し、２回目のヘリカルスキャン撮影領域の後に設定されている補間用データ収集範囲の終了位置までデータ収集を行う。この位置に達した時点でＸ線ビームの曝射を終了し、寝台天板１５ａを減速させて、助走範囲（減速範囲）の終了地点で停止させる。
このように１回目のヘリカルスキャンで収集されたＸ線投影データの収集軌跡と、２回目のヘリカルスキャンで収集されたＸ線投影データの収集軌跡とを重ねたものを図２（ｄ）に示す。同図に示すように、１回目のヘリカルスキャンにおける撮影領域と２回目における撮影領域とはオーバラップすることがない。１回目のヘリカルスキャンの終了位置と２回目のヘリカルスキャンの開始位置とを一致させているからである。また、従来技術のように、１回目のヘリカルスキャンの撮影領域の後に補間用データ収集範囲を設けて補間用データ（Ｘ線投影データ）を収集しておらず、さらに、２回目のヘリカルスキャンの撮影領域の前に補間用データ収集範囲を設けて補間用データ（Ｘ線投影データ）を収集していないからである。従って、１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとがオーバラップすることがなく、そのことにより、従来技術と比べて１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとの間（つなぎ目付近）で被検体に対するＸ線の被爆量を減らすことが可能となる。
補間処理部２９は、Ｘ線投影データが供給されると、このＸ線投影データを用いて補間処理を施して、目的のスライス位置の補間Ｘ線投影ビームを求める。この補間処理の内容は公知の方法（３６０度補間法、１８０度補間法等）と同じであるが、簡単に説明する。
まず、図３及び図４を参照しつつ、３６０度補間法によるデータの補間について説明する。図３及び図４は、１回目のヘリカルスキャンの撮影領域と２回目のヘリカルスキャンの撮影領域とのつなぎ目付近におけるＸ線投影データの収集軌跡を示す図である。
図３において、細い破線が１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとのつなぎ目を示している。また、太い破線は断層像を再構成するスライス位置を示している。このスライス位置がこの発明の「目的のスライス位置」に相当する。
同図に示すように、目的のスライス位置の３６０度分のＸ線投影データを取得するために、補間処理部２９は、その目的のスライス位置を挟んで、目的のスライス位置から最も近い２つのＸ線投影データを選択し、その選択したＸ線投影データを用いて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。また、図３に示されている実データとは、検出器２３によって実際に検出されたＸ線投影データであることを意味する。
図３に示す例においては、位相０度から位相θ１度までは、実データ２と実データ４とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。位相θ１度から位相θ２度までは、実データ２と実データ３とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。位相θ２度から位相３６０度までは、実データ１と実データ２とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。なお、位相θ２度については、実データ２が取得されているため、実データ２を用いて断層像の再構成を行う。
このように３６０度補間法により、目的のスライス位置のＸ線投影データを求め、画像再構成部３１はこのＸ線投影データに基づいて目的のスライス位置の断層像を再構成する。なお、この３６０度補間法は、上述した公知例と同じ補間方法であり、目的のスライス位置とサンプリング位置との距離の逆比で線形補間して補間Ｘ線投影データを求める方法である。
３６０度補間法による補間方法の別の例について図４を参照しつつ説明する。図４に示す補間方法は、その目的のスライス位置を挟んで、補間Ｘ線投影データの間の距離が一定となるようにデータを選択して補間を行うものである。
図４に示す例においては、位相０度から位相θ１度までは、実データ２と実データ４とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。位相θ１度から位相θ２度までは、実データ１と実データ３とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。さらに、位相θ２度から位相３６０度までについても、実データ１と実データ３とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。つまり、位相θ１度から位相３６０度までは、実データ１と実データ３とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。なお、位相θ２度については、実データ２が取得されているため、実データ２を用いて再構成を行う。
このように３６０度補間法により、目的のスライス位置のＸ線投影データを求め、画像再構成部３１はこのＸ線投影データに基づいて目的のスライス位置の断層像を再構成する。また、Ｘ線投影データ間の幅が一定になるようにデータを選択して３６０度分のデータを補間することにより、補間間隔が一定になるため、断層像の画質が安定する。
次に、１８０度補間法（対向データ補間法）によるデータの補間について図５及び図６を参照しつつ説明する。図５及び図６は、１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとのつなぎ目付近におけるデータの収集軌跡とそのデータの対向データを示す図である。
図５において、細い破線が１回目のヘリカルスキャンの撮影領域と２回目のヘリカルスキャンの撮影領域とのつなぎ目を示している。また、太い破線は断層像を再構成するスライス位置を示している。このスライス位置がこの発明の「目的のスライス位置」に相当する。また、実線の矢印の線は実データ（検出器２３が実際に検出したＸ線投影データ）を表し、破線の矢印の線はその実データに対する対向データを表している。
この対向データについて詳しく説明する。対向データ１は、実データ２のうち、位相０度から位相１８０度の間のデータに対応している。対向データ２は、実データ２のうち、位相１８０度から位相３６０度の間のデータに対応している。対向データ３のうち、位相θ３度から位相１８０度までのデータは、実データ３に対応している。対向データ３のうち、位相１８０度から位相３６０度までのデータは、実データ４のうち、位相０度から位相１８０度の間のデータに対応している。対向データ４は、実データ４のうち、位相１８０度から位相３６０度までのデータに対応している。これらの対向データは、補間処理部２９によって生成される。
以上のような実データと対向データに基づいて補間処理部２９は補間処理を行い、目的のスライス位置の３６０度分の補間Ｘ線投影データを求める。図５に示す例においては、目的のスライス位置を挟んで、目的のスライス位置から最も近い２つのＸ線投影データによって補間する。
図５に示す例において、位相０度から位相θ３度までは、対向データ２と実データ４とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。位相θ３度から位相θ４度までは、対向データ２と対向データ３とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。なお、位相θ４度については、対向データ２を用いて再構成を行う。位相θ４度から位相１８０度までは、実データ２と対向データ２とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。位相１８０度から位相θ１度までは、実データ２と対向データ３とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。位相θ１度から位相θ２度までは、実データ２と実データ３とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。なお、位相θ２度については、実データ２が取得されているため、実データ２を用いて断層像の再構成を行う。位相θ２度から位相３６０度までは、対向データ１と実データ２とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。
このように、１８０度補間法（対向データ補間法）により、目的のスライス位置のＸ線投影データを求め、画像再構成部３１はこのＸ線投影データを逆投影して目的のスライス位置の断層像を再構成する。
１８０度補間法（対向データ補間法）の別の例について図６を参照しつつ説明する。図６に示す補間方法は、その目的のスライス位置を挟んで、データ間の幅が一定となるようにデータを選択して補間を行うものである。図６に示す対向データは図５に示す対向データを同じものである。
図６に示す例においては、位相０度から位相θ３度までは、対向データ２と実データ４とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。位相θ３度から位相θ４度までは、実データ２と対向データ３とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。なお、位相θ４度について、対向データ２を用いて再構成を行う。位相θ４度から位相θ１度までは、実データ２と対向データ３とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。位相θ１度から位相３６０度までは、対向データ１と実データ３とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。なお、位相θ２度については、実データ２が取得されているため、実データ２を用いて断層像の再構成を行う。
このように、１８０度補間法（対向データ補間法）により、目的のスライス位置の線投影データを求め、画像再構成部３１はこのＸ線投影データを逆投影して目的のスライス位置の断層像を再構成する。また、補間の幅が一定となるようにデータを選択して３６０度分のデータを補間することにより、補間間隔が一定となるため、断層像の画質が安定する。
［第２の実施の形態］
次に、この発明の第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について説明する。この第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、検出器２３のデータ検出列を被検体の体軸方向に複数列備えたマルチスライスＣＴ装置に関するものである。第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置と異なる点は、検出器２３のデータ検出列が体軸方向に複数列備えられている点と、Ｘ線ビーム発生源２１からコーンビームが曝射される点である。これ以外の構成は第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置と同じであるため、説明を省略する。
（動作）
次に、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作について図７を参照しつつ説明する。図７は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置で収集されたＸ線投影データの収集軌跡を示す図である。図７（ａ）に全体の撮影領域と２回のヘリカルスキャンの領域を示す。
図７（ｂ）に１回目のヘリカルスキャンによるＸ線投影データの収集軌跡を示す。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、検出器２３のデータ検出列が体軸方向に４列備えられている。図７に示すＸ線投影データの収集軌跡は、ヘリカルピッチが６の場合の収集軌跡である。図７において、太い斜線はＸ線投影データを示しているが、データ検出列が４列であるため、４本の斜線（Ｘ線投影データ）が示されている。
第１の実施形態と同様に、１回目のヘリカルスキャンの撮影領域の手前に、補間用データ収集範囲、更にその手前に助走範囲（加速範囲）を設けて、補間用データ収集範囲及び撮影領域にてＸ線ビームを曝射してＸ線投影データを収集する。
図７（ｃ）に示す２回目のヘリカルスキャンについても同様に、撮影領域及び補間用データ収集範囲にてＸ線ビームを曝射してＸ線投影データを収集する。第１の実施形態と同様に、１回目のヘリカルスキャン撮影領域の終了位置を記憶しておき、その終了位置から助走範囲（加速範囲）分だけ寝台天板１５ａを１回目のヘリカルスキャンの撮影領域側に戻してスキャンを開始することで、１回目のヘリカルスキャン撮影領域の終了位置と、２回目のヘリカルスキャン撮影領域の開始位置とを一致させる。または、１回目のヘリカルスキャンを終えて寝台天板１５ａを停止させた位置、つまり、助走範囲（減速範囲）の終了位置から、その助走範囲（減速範囲）分と２回目のヘリカルスキャンの助走範囲（加速範囲）分だけ、寝台天板１５ａを１回目のヘリカルスキャン側に戻してスキャンを開始することで、１回目のヘリカルスキャン撮影領域の終了位置と２回目のヘリカルスキャン撮影領域の開始位置とを一致させる。
このように１回目のヘリカルスキャンで収集されたＸ線投影データの収集軌跡と、２回目のヘリカルスキャンで収集されたＸ線投影データの収集軌跡とを重ねたものを図７（ｄ）に示す。同図に示すように、１回目のヘリカルスキャンの撮影領域と２回目のヘリカルスキャンの撮影領域とはオーバラップすることがない。１回目のヘリカルスキャンの終了位置と２回目のヘリカルスキャンの開始位置とを一致させているからである。また、従来技術のように、１回目のヘリカルスキャンの撮影領域の後に補間用データ収集範囲を設けて補間用データ（Ｘ線投影データ）を収集しておらず、さらに、２回目のヘリカルスキャンの撮影領域の前に補間用データ収集範囲を設けて補間用データ（Ｘ線投影データ）を収集していないからである。従って、１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとがオーバラップすることがなく、そのことにより、従来技術と比べて１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとの間（つなぎ目付近）で被検体に対するＸ線の被爆量を減らすことが可能となる。
補間処理部２９は、Ｘ線投影データが供給されると、このＸ線投影データを用いて補間処理を施して、目的のスライス位置の補間Ｘ線投影ビームを求める。この補間処理の内容は公知の方法（３６０度補間法、１８０度補間法、フィルタ補間法等）と同じであり、例えば、従来技術で挙げた特許文献２、特許文献３、及び特許文献４に記載されている補間方法によって補間Ｘ線投影データを求める。ここでは、特許文献３（特許第３４５５０４１号）に詳しい説明があるフィルタ補間法、及び特許文献４に詳しい説明がある補間法について概略のみを説明する。
まず、図８を参照しつつ、フィルタ補間法によるデータの補間について説明する。フィルタ補間法は、所定の幅（以下、フィルタ幅と称することがある）に含まれる多数のＸ線投影データに対して重み付け加算を行って、目的とするスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める方法である。本実施形態においては、実際に検出されたＸ線投影データ（実データ）とその対向データとを用いて補間処理を行っている。図８には、フィルタ幅３に含まれるＸ線投影データを用いて目的とするスライス位置のデータを補間する例が示されている。このフィルタ幅に含まれる、実データ及び対向データを得て、それらのデータを重み付け加算して目的とする位相の補間Ｘ線投影データとする。図８においては、黒丸が目的とするスライス位置を表し、白丸が補間に用いられる実データと対向データを表している。そして、３６０度分の補間Ｘ線投影データを求め、その補間Ｘ線投影データを用いて目的のスライス位置の断層像を再構成する。
また、特許文献４に記載されている補間法について簡単に説明する。この補間法によると、補間処理部２９は、Ｘ線投影データに基づいてボクセルごとにＸ線吸収率を反映した、逆投影するための補間Ｘ線投影データを求める。
図２２（ａ）は、ある回転角度におけるＸ線ビームと再構成ボクセルとの関係を示す模式図である。ここで、斜線で示すボクセルＶに対するＸ線投影データの逆投影を考える。Ｘ線ビーム発生源２１とボクセルＶの中心とを結んだ直線ＦＶＣを延長し、検出器面に交差する点を点Ｃとする。図２２（ｂ）に、点Ｃと検出素子との関係を示す。点Ｃは（ｎ、ｍ）の検出素子、（ｎ、ｍ＋１）の検出素子、（ｎ＋１、ｍ）の検出素子、（ｎ＋１、ｍ＋１）の検出素子、各々の中心点間に存在するものとする。
各チャンネルの中心位置を矩形のチャンネルの重心と定義すると、点Ｃはいずれのチャンネルの中心からも外れている。計算上のＸ線パスＦＶＣの周囲に存在する実際の４本のＸ線パスに沿って実測されたＸ線投影データを、点Ｃ周囲の４チャンネル分における処理されたデータから、点Ｃと各チャンネル中心位置の距離の逆比で線形の内挿補間を行い、画像再構成部３１は、得られた補間Ｘ線投影データを計算上のＸ線パスを示す直線ＦＶＣに沿って逆投影するデータとし、これを所定の重み付けをして逆投影する。また、４データを非線形補間しても良い。
以上に説明したいずれの補間法であっても、異なる領域で収集されたＸ線投影データを用いて補間しているため、補間処理だけに用いられるＸ線投影データを収集する必要がなくなり、特に、つなぎ目付近でのオーバラップを減らすことが可能となる。その結果、被検体に対するＸ線の被爆量を減らすことが可能となる。
［第３の実施の形態］
次に、この発明の第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について説明する。第１及び第２の実施形態においては、ヘリカルスキャンのＸ線ビーム発生源の軌跡（データの収集軌跡）が不連続の場合について説明した。この第３の実施形態においては、ヘリカルスキャンのＸ線ビーム発生源の軌跡（データの収集軌道）が連続する場合について説明する。この第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成と同じであり、１列に並べた検出器を用いてヘリカルスキャンを行なうシングルスライスＣＴである。
（動作）
第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作を説明する。第１の実施形態と同様に、操作者によって入力装置（図示しない）から入力されたヘリカルスキャン条件に従って、Ｘ線ビーム発生源２１からＸ線ビームを曝射するとともに寝台１５ａを体軸方向に移動させることで、いわゆるヘリカルスキャンによる診断を開始する。そして、データ収集部２７は検出器２３からＸ線ビーム（Ｘ線投影データ）を検出し、検出したＸ線投影データを補間処理部２９に供給する。
本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作について更に詳しく説明する。第１及び第２の実施形態と同様に、撮影領域を２回に分けてヘリカルスキャンを行なう場合について説明する。
図９に第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置で収集されたデータの収集軌跡を示す。図９（ａ）に全体の撮影領域と２回のヘリカルスキャンの領域を示す。図９は、寝台天板１５ａが左側から右側に進む場合に得られたデータの収集軌跡を示している。
図９（ｂ）に１回目のヘリカルスキャンによるデータの収集軌跡を示す。スキャン条件、補間方法等の設定されたパラメータに応じて、１回目のヘリカルスキャンの領域の手前に、補間用データ収集範囲、更にその手前に寝台天板１５ａの助走範囲（加速範囲）を設定する。さらに、１回目のヘリカルスキャン撮影領域の後に助走減速範囲（減速範囲）を設定する。
まず、寝台天板１５ａが助走範囲（加速範囲）の開始位置まで移動する。そして、スキャン開始の指示に従って寝台天板１５ａが助走を始め、助走範囲（加速範囲）においてデータ収集が可能な速度になるまで加速する。補間用データ収集範囲の開始位置に達した時点で、Ｘ線ビーム発生源２１からＸ線ビームを曝射してデータ収集を開始し、１回目のヘリカルスキャンの終了位置までデータ収集を行う。この位置に達した時点でＸ線ビームの曝射を終了し、寝台天板１５ａを減速させて、助走範囲（減速範囲）の終了地点で停止させる。
図９（ｃ）に２回目のヘリカルスキャンによるデータの収集軌跡を示す。１回目のヘリカルスキャンと同様に、スキャン条件、補間方法等の設定されたパラメータに応じて、２回目のヘリカルスキャンの撮影領域の手前に寝台天板１５ａの助走範囲（加速範囲）を設定する。さらに、２回目のヘリカルスキャン撮影領域の後に助走範囲（減速範囲）を設定する。
まず、寝台天板１５ａを助走範囲（加速範囲）の開始位置まで移動させる。そして、スキャン開始の指示により、寝台天板１５ａが助走を始め、助走範囲（加速範囲）においてデータ収集可能な速度になるまで加速する。
ここで、１回目のヘリカルスキャンの終了時点でのＸ線ビーム発生源２１（回転架台２５）の回転角度（回転位相）及び寝台天板１５ａの位置に対して、２回目のヘリカルスキャンの開始時点でのＸ線ビーム発生源２１（回転架台２５）の回転角度（回転位相）及び寝台天板１５ａの位置が一致するように、架台・寝台制御部１３が回転角度（回転位相）及び寝台天板１５ａの位置の情報に基づき寝台移動部１５を制御する。例えば、１回目のヘリカルスキャン撮影領域の終了位置におけるＸ線ビーム発生源２１の回転角度（回転位相）と寝台天板１５ａの位置とを記憶装置（図示しない）に記憶しておく。そして、１回目のヘリカルスキャン撮影領域の終了位置から助走範囲（加速範囲）分だけ、１回目のヘリカルスキャンの領域側に寝台天板１５ａを戻し、助走範囲（加速範囲）の開始位置から寝台天板１５ａを加速し、丁度、２回目のヘリカルスキャン撮影領域の開始位置でのＸ線ビーム発生源２１の回転角度（回転位相）と、１回目のヘリカルスキャン撮影領域の終了時点でのＸ線ビーム発生源２１の回転角度（位相角度）とが一致するように、寝台天板１５ａの加速を開始する。このとき、助走範囲（加速範囲）の長さと加速度とを考慮に入れて加速開始のタイミングを計る必要がある。
２回目のヘリカルスキャン撮影領域の開始位置に達した時点でＸ線ビーム発生源２１からＸ線ビームを曝射してデータ収集を開始する。上述した架台・寝台制御部１３の制御により、２回目のヘリカルスキャン撮影領域の開始時点のＸ線ビーム発生源２１の回転角度（位相角度）は、１回目のヘリカルスキャン撮影領域の終了時点のＸ線ビーム発生源２１の回転角度（位相角度）と一致することとなる。
例えば、図９（ｂ）、（ｃ）に示されているように、１回目のヘリカルスキャン撮影領域の終了時点のＸ線ビーム発生源２１の回転角度（回転位相）は３６０度（０度）となり、助走範囲（減速範囲）の終了時点においては１８０度となっている。そして、２回目のヘリカルスキャンにおいては、助走範囲（加速範囲）だけ寝台天板１５ａを１回目のヘリカルスキャン撮影領域の終了位置から１回目のヘリカルスキャンの撮影領域側に戻し、Ｘ線ビーム発生源２１の回転角度（位相角度）が丁度１８０度になった時点で寝台天板１５ａの加速を開始する。このように回転架台２５の回転角度と加速するタイミングを調整することで、２回目のヘリカルスキャン撮影領域の開始時点のＸ線ビーム発生源２１の回転角度（回転位相）と、１回目のヘリカルスキャン撮影領域の終了時点におけるＸ線ビーム発生源２１の回転角度（回転位相）とが一致する。
そして、２回目のヘリカルスキャン撮影領域の後に設定されている補間用データ収集範囲の終了位置までデータ収集を行う。この位置に達した時点でＸ線ビームの曝射を終了し、寝台天板１５ａを減速させて助走範囲（減速範囲）の終了時点で停止させる。
このように１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとを重ねて表示したものを図９（ｄ）に示す。同図に示すように、１回目のヘリカルスキャンにおける撮影領域と２回目における撮影領域とはオーバラップすることがない。さらに、従来技術のように、１回目のヘリカルスキャンの撮影領域の後と２回目のヘリカルスキャンの撮影領域の前とで、補間用データ収集領域を設けてＸ線投影データを収集していないため、１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとがオーバラップすることがない。そのことにより、従来技術と比べて１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとの間で被検体に対するＸ線の被爆量を減らすことが可能となる。
さらに、１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとのつなぎ目においてデータの収集軌道（回転位相）が連続しているため、２回に分けたヘリカルスキャンによって得られたデータを、あたかも連続した１つのデータとして取り扱うことが可能となる。そのことにより、データの収集軌道が不連続の場合に比べて画像の安定性が向上する。
補間処理部２９は、Ｘ線投影データが供給されると、このＸ線投影データを用いて、目的のスライス位置のＸ線投影データを補間する。このときの補間処理部２９による補間処理の一例について以下に説明する。
図１０及び図１１は、１回目のヘリカルスキャンの撮影領域と２回目のヘリカルスキャンの撮影領域とのつなぎ目付近におけるデータの収集軌跡を示す図である。第１の実施形態と同様に、３６０度補間法又は１８０度補間法（対向データ補間法）によって目的のスライス位置における３６０度分のＸ線投影データを求めることができる。３６０度補間法及び１８０度補間法は第１の実施形態で説明した内容と同じである。
まず、図１０を参照しつつ３６０度補間法について説明する。図１０において、細い破線が１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとのつなぎ目を示している。また、太い破線は断層像を再構成するスライス位置を示している。このスライス位置がこの発明の「目的のスライス位置」に相当する。
同図に示すように、目的のスライス位置の３６０度分のＸ線投影データを取得するために、その目的のスライス位置を挟んで、目的のスライス位置から最も近い２つのＸ線投影データによって補間する。
図１０に示す例においては、位相０度から位相θ５度までは、実データ７と実データ８とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。なお、位相θ５度については、実データ７が取得されているため、実データ７を用いて断層像の再構成を行う。位相θ５度から位相３６０度までは、実データ６と実データ７とに基づいて補間を行って目的のスライス位置のＸ線投影データを求める。
このように３６０度補間法により、目的のスライス位置のＸ線投影データを求め、画像再構成部３１はこのＸ線投影データに基づいて目的のスライス位置の断層像を再構成する。本実施形態においては、１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとは、データ収集の軌跡（位相）が連続しているため、目的のスライス位置を挟んで最も近い２つのＸ線投影データから３６０度分のＸ線投影データを補間しても、補間に用いるデータの距離が一定（補間間隔が一定）になるため、画質が安定する。
次に、図１１を参照しつつ１８０度補間法（対向データ補間法）について説明する。図１１は、１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとのつなぎ目付近におけるデータの収集軌跡とそのデータの対向データを示す図である。
図１１において、細い破線が１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとのつなぎ目を示している。また、太い破線は断層像を再構成するスライス位置を示している。このスライス位置がこの発明の「目的のスライス位置」に相当する。また、実線の矢印は実データを表し、破線の矢印はその実データに対する対向データを表している。
この対向データについて詳しく説明する。対向データ５は、実データ７のうち、位相０度から位相１８０度の間のデータに対応している。対向データ６のうち、位相０度から位相１８０度までのデータは、実データ７のうち、位相１８０度から位相３６０度の間のデータに対応している。対向データ６のうち、位相１８０度から位相３６０度までのデータは、実データ８のうち、位相０度から位相１８０度の間のデータに対応している。対向データ７は、実データ８のうち、位相１８０度から位相３６０度の間のデータに対応している。
以上のような実データと対向データとを用いて補間処理部２９は、目的のスライス位置の３６０度分のＸ線投影データを補間する。図１１に示す例においては、目的のスライス位置を挟んで、目的のスライス位置から最も近い２つのＸ線投影データによって補間する。
図１１に示す例において、位相０度から位相θ６度までは、対向データ６と実データ８とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。なお、位相θ６度については、対向データ６を用いて再構成を行う。位相θ６度から位相θ７度までは、実データ７と対向データ６とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。なお、位相θ７度については、実データ７が取得されているため、実データ７を用いて断層像の再構成を行う。位相θ７度から位相３６０度までは、対向データ５と実データ７とに基づいて補間を行って目的のスライス位置の補間Ｘ線投影データを求める。
このように、１８０度補間法（対向データ補間法）により、目的のスライス位置のＸ線投影データを求め、画像再構成部３１はこのＸ線投影データを用いて目的のスライス位置の断層像を再構成する。
本実施形態においては、１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとは、データ収集の軌跡（回転位相）が連続しているため、目的のスライス位置を挟んで最も近い２つのＸ線投影データから３６０度分のＸ線投影データを補間しても、補間に用いるデータの距離が一定（補間間隔が一定）になるため、画質が安定する。
本実施形態では、シングルスライスＣＴについて説明したが、マルチスライスＣＴにおいても同様の制御を行なって、データ収集の軌跡（位相）を連続させることが可能である。図１２にマルチスライスＣＴにおけるデータの収集軌跡を示す。このＸ線投影データは、データ検出列が４列の検出器２３を用いて、ヘリカルピッチが６の条件で収集されたデータである。
図１２（ａ）に全体の撮影領域を示し、図１２（ｂ）に１回目のヘリカルスキャンで収集されたデータの収集軌跡を示す。図１２（ｃ）に２回目のヘリカルスキャンで収集されたデータの収集軌跡を示す。２回目のヘリカルスキャンにおいては、助走範囲（加速範囲）だけ寝台天板１５ａを１回目のヘリカルスキャンの撮影領域側に戻し、Ｘ線ビーム発生源２１の回転角度（位相角度）が、１回目のヘリカルスキャンの助走範囲（減速範囲）の終了位置における回転角度と等しくなった時点で寝台天板１５ａの加速を開始する。このタイミングで加速することで、２回目のヘリカルスキャンの開始時のＸ線ビーム発生源２１の回転角度（位相角度）と、１回目のヘリカルスキャンの終了時のＸ線ビーム発生源２１の回転角度（位相角度）とが一致し、データの収集軌跡が連続する。
そして、第２の実施形態で説明したように、特許文献３に記載のフィルタ補間法や特許文献４に記載の補間法により補間処理を行って、目的のスライス位置における補間Ｘ線投影データを求め、その補間Ｘ線投影データに基づいて目的のスライス位置の断層像を再構成する。
例えば、特許文献３に記載のフィルタ補間法によって補間Ｘ線投影データを求める例を図１３に示す。この例は、第３の実施形態で説明した補間内容と同じであり、フィルタ幅３に含まれるＸ線投影データを用いて補間処理を行い、目的のスライス位置におけるＸ線投影データを求めている。このようにして得られた補間Ｘ線投影データに基づいて、画像再構成部３１は目的とするスライス位置の断層像を再構成する。
また、上述した実施形態においては、１回目のヘリカルスキャンと２日目のヘリカルスキャンとで、オーバラップする領域がなくなるようにＸ線ＣＴ装置を制御したが、１部分をオーバラップさせても構わない。例えば、複数回のヘリカルスキャンの時間的なずれを補正する等の目的があるときは、あえて１部分オーバラップさせて補正することもできる。
さらに、１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとの間に、Ｘ線投影データが得られていない領域があっても、１回目のヘリカルスキャンで得られたＸ線投影データと２回目のヘリカルスキャンで得られたＸ線投影データとを用いて補間処理を行って、Ｘ線投影データが得られていない領域内のデータを求める。そして、その補間によって得られたＸ線投影データを用いて断層像を再構成することができる。
つまり、どの位相のＸ線投影データも得られていない位置の断層像を再構成する場合であっても、１回目のヘリカルスキャンのＸ線投影データと２回目のヘリカルスキャンのＸ線投影データとを用いてその位置におけるＸ線投影データを補間することができ、その補間で得られた投影データに基づいてその位置における断層像を再構成することが可能である。
従って、１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとの間が離れている場合であっても、ノイズや画質の安定性を望まなければ、その離れている間（すき間）の断層像を再構成することは可能である。例えば、図１４に示すように、１回目のヘリカルスキャンにおける撮影領域の終了位置と２回目のヘリカルスキャンにおける撮影領域の開始位置がずれてしまって、Ｘ線ビームが曝射されない範囲がある場合等に応用することができる。図１４に示すマルチスライスＣＴによるデータ収集の例においては、１回目のヘリカルスキャンが終了して２回目のヘリカルスキャンが始まるまでに、１回目のヘリカルスキャンの終了位置から寝台天板１５ａが僅かにＺ軸方向（図１４の右方向）に動いたため、図１４（ｃ）に示すように、２回目のヘリカルスキャンの開始位置が本来の開始位置よりもＺ軸方向（図１４の右方向）にずれている。そのことにより、図１４（ｄ）に示すように、１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとが離れて、スキャンの間にすき間が形成されることになる。
このような場合であっても、Ｘビームが曝射されなかった範囲に在るスライス位置のデータは、１回目のヘリカルスキャンで収集されたＸ線投影データと２回目のヘリカルスキャンで収集されたＸ線投影データとを用いた補間処理により求められる。例えば図１５に示すように、すき間に含まれるスライス位置のデータは、１回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとで収集されたＸ線投影データを用いた補間処理により求められる。なお、図１５に示す補間方法では、フィルタ補間法によってＸ線投影データを補間している。
さらに、１回目のヘリカルスキャンの後又は２回目のヘリカルスキャンの前に、離れている間（すき間）を埋めるように補間用のデータを収集し、その補間用のデータを１回目のヘリカルスキャンの最後の領域及び２回目のヘリカルスキャンの最初の領域の両方の補間に用いても良い。
また、上記の実施形態においては、全体の撮影領域を２回に分けてスキャンを行なったが、３回以上に分けてスキャンを行っても良い。例えば、３回のヘリカルスキャンに分けた場合、１回目と３回目のスキャンの間に挟まれている２回目のヘリカルスキャンにおいては、撮影領域の前と撮影領域の後に補間用データ収集領域を設ける必要がない。従って、２回目のヘリカルスキャンの領域は、助走領域（加速範囲）、撮影領域、及び助走範囲（減速範囲）となり、撮影領域内にあるスライス位置のＸ線投影データを補間するために、別途、補間用のデータを収集する必要がない。
一方、１回目のヘリカルスキャンにおいては、撮影領域の前に補間用データ収集領域を設け、３回目のヘリカルスキャンにおいては、撮影領域の後に補間用データ収集領域を設けてスキャンを行なう。この補間用データ収集領域は従来技術や第１乃至第４の実施形態で説明した領域と同じである。
４回以上に分けてヘリカルスキャンを行なう場合についても同様で、１回目のヘリカルスキャンの撮影領域と最後のヘリカルスキャンの撮影領域との間に挟まれたヘリカルスキャンにおいては、補間用のデータを収集する必要はない。
また、マルチスライスＣＴにおいては、データ検出列を４列と、ヘリカルピッチを６としたが、この発明のＸ線ＣＴ装置においては、これらの値に限定されず、データ検出列やヘリカルピッチを変えても同じ効果を奏することが可能である。例えば、データ検出列を６列、８列、１６列等にしても良く、ヘリカルピッチを４、５等にしても良い。
さらに、上述した実施形態においては、補間方法として、３６０度補間法、１８０度補間法（対向データ補間法）、フィルタ補間法等を用いて補間処理を行ったが、これら以外の補間方法を用いて補間処理を行っても構わない。
ここで、ヘリカルスキャンの途中で撮影を中断する場合の処理について説明する。例えば、２種類の中断処理が考えられる。１つ目の中断は、被検体が動いたときや緊急時等に撮影を中断する場合が考えられる。この場合は、入力装置からの操作者が停止の指示を入力すると、システム制御部１１の制御により、即刻、Ｘ線ビーム発生源２１からのＸ線ビームの照射を停止させ、回転架台２５の回転及び寝台天板１５ａの移動を停止させる。そして、この中断の後、スキャンを再開する場合は、中断した位置を、上述した２回目のヘリカルスキャン撮影領域の開始位置とし、２回目のヘリカルスキャンを実行する。
２つ目の中断は、いわゆるリアルタイムヘリカルスキャンを実行して撮影中に断層像をモニタリングしている場合であって、設定した撮影領域をスキャンする前に、必要なスキャンが終了したと判断したときが考えられる。この場合、Ｘ線ビームの曝射等を直ちに停止させない。スキャンの中断が指示された位置を撮影領域の終了位置とし、その位置での画像再構成に必要な補間用データの収集範囲と寝台天板１５ａの助走範囲（減速範囲）を設定し直し、上述した実施形態と同様に補間用データ（Ｘ線投影データ）を収集し、その後、寝台天板１５ａの減速を行ってスキャンを終了する。
この発明のＸ線ＣＴ装置の特徴は、全体の撮影領域を複数の領域に分けて複数回のヘリカルスキャンを行なった場合に、各領域のつなぎ目付近のＸ線投影データを補間により求めるときに、異なるヘリカルスキャンで収集されたＸ線投影データを用いて補間処理を行ってそのつなぎ目付近のＸ線投影データを求めることにある。従って、この発明のＸ線ＣＴ装置は、補間方法自体の内容に依存せず、どのような補間処理に対してもこの発明を適用することができる。この発明によると、従来、つなぎ目付近で発生していたオーバラップ領域を少なくすることが可能となり、被検体の被爆量を低減することが可能となる。
この発明の第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成を示すブロック図である。 この発明の第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置で収集されたデータの収集軌跡を示す図である。 １回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとのつなぎ目付近におけるデータの収集軌跡を示すとともに、３６０度補間法を説明するための図である。 １回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとのつなぎ目付近におけるデータの収集軌跡を示すとともに、３６０度補間法を説明するための図である。 １回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとのつなぎ目付近におけるデータの収集軌跡を示すとともに、１８０度補間法（対向データ補間法）を説明するための図である。 １回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとのつなぎ目付近におけるデータの収集軌跡を示すとともに、１８０度補間法（対向データ補間法）を説明するための図である。 この発明の第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置で収集されたデータの収集軌跡を示す図である。 １回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとのつなぎ目付近におけるデータの収集軌跡を示すとともに、フィルタ補間法を説明するための図である。 この発明の第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置で収集されたデータの収集軌跡を示す図である。 １回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとのつなぎ目付近におけるデータの収集軌跡を示すとともに、３６０度補間法（対向データ補間法）を説明するための図である。 １回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとのつなぎ目付近におけるデータの収集軌跡を示すとともに、１８０度補間法（対向データ補間法）を説明するための図である。 マルチスライスＣＴで収集されたデータの収集軌跡を示す図である。 １回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとのつなぎ目付近におけるデータの収集軌跡を示すとともに、フィルタ補間法を説明するための図である。 １回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとの間が離れている場合のデータの収集軌跡を示す図である。 １回目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとのすき間付近におけるデータの収集軌跡を示すとともに、フィルタ補間法を説明するための図である。 シングルスライスＣＴの構成及び動作を説明するための図である。 ３６０度補間法及び１８０度補間法を説明するための図である。 マルチスライスＣＴにおける検出器の構成を示す斜視図である。 マルチスライスＣＴをＺ軸方向から見た図と、Ｚ軸に垂直な方向から見た図である。 従来技術のＸ線ＣＴ装置で収集されたデータの収集軌跡を示す図である。 従来技術のＸ線ＣＴ装置で収集されたデータの収集軌跡を示す図である。 マルチスライスＣＴで収集されたデータに対する補間法の一例を示す図である。
符号の説明
１０ Ｘ線ＣＴ装置
１１ システム制御部
１３ 架台・寝台制御部
１５ 寝台移動部
１７ Ｘ線制御装置
１９ 高電圧発生装置
２１ Ｘ線ビーム発生源
２３ 検出器
２５ 回転架台
２７ データ収集部
２９ 補間処理部
３１ 画像再構成部
３３ 表示部

Claims (20)

  1. Ｘ線ビームを被検体に曝射するＸ線源と、前記Ｘ線源と前記被検体が配置される空間を隔てて対向配置されたＸ線検出器と、前記被検体を載置した寝台天板を前記被検体の体軸方向に移動させる寝台天板移動手段と、を備え、前記寝台天板を前記被検体の体軸方向に移動させながら、前記Ｘ線源を前記被検体の周囲を回転させることにより前記被検体に対して螺旋状のスキャンを行ない、前記スキャンにより得られたＸ線投影データに基づいて所望のスライス位置における断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、
    補間処理手段と、再構成手段と、を有し、
    前記寝台天板移動手段は、前記被検体の撮影領域を少なくとも第１の領域と前記第１の領域とは異なる第２の領域とからなる複数の領域に分割し、前記第１の領域に対するスキャンの終了位置と前記第２の領域に対するスキャンの開始位置とが一致するように、前記寝台天板を前記体軸方向に移動させ、
    前記補間処理手段は、前記被検体の撮影領域が少なくとも前記第１の領域と前記第２の領域とからなる複数の領域に分割されて複数回の螺旋状のスキャンが行われた場合に、前記第１の領域に対するスキャンにより得られたＸ線投影データと、前記第２の領域に対するスキャンにより得られたＸ線投影データとに基づいて補間処理を施して、所望のスライス位置における補間Ｘ線投影データを求め、
    前記再構成手段は、前記補間処理手段により求められた補間Ｘ線投影データを逆投影処理することにより、前記所望のスライス位置における断層像を再構成する、
    ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  2. 前記所望のスライス位置が、前記第１の領域と前記第２の領域とのつなぎ目付近に在る場合は、前記補間処理手段は、前記第１の領域におけるＸ線投影データ及び前記第２の領域におけるＸ線投影データの双方を用いて前記補間処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
  3. 前記第１の領域に対するスキャンの終了後、前記第２の領域に対するスキャンを行なう前に、前記寝台天板移動手段は前記寝台天板を助走分、前記第１の領域に対するスキャンの前記終了位置から前記第１の領域側に所定領域だけ戻し、前記所定領域だけ戻した位置から前記所定領域を助走して、前記第２の領域に対するスキャンの前記開始位置から前記第２の領域に対するスキャンを行うことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
  4. 前記第１の領域に対するスキャンの終了後、前記第２の領域に対するスキャンを行なう前に、前記寝台天板移動手段は、前記第１の領域に対するスキャンの前記終了位置から前記寝台天板を助走分だけ体軸方向と逆方向に移動させ、前記逆方向に移動させた位置から助走して、前記第２の領域に対するスキャンの前記開始位置から前記第２の領域に対するスキャンを行うことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
  5. 前記第１の領域に対するスキャンにおける前記Ｘ線源の螺旋状の軌跡と、前記第２の領域に対するスキャンにおける前記Ｘ線源の螺旋状の軌跡とは、前記第１の領域と前記第２の領域のつなぎ目において連続していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
  6. 前記寝台天板移動手段は、前記第１の領域に対するスキャンの終了位置における前記Ｘ線源の回転位相と、前記第２の領域に対するスキャンの開始位置における前記Ｘ線源の回転位相とが一致するように、所定のタイミングで前記寝台天板を助走開始位置から前記体軸方向に移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
  7. 前記補間処理手段は、前記所望のスライス位置を挟むＸ線投影データに基づいて内挿補間処理を施し、前記所望のスライス位置における補間Ｘ線投影データを求めることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
  8. 前記所望のスライス位置を挟むＸ線投影データは、前記所望のスライス位置の両側それぞれにおいて前記所望のスライス位置から最も近いＸ線投影データであることを特徴とする請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
  9. 前記所望のスライス位置を挟むＸ線投影データ間の距離は、全ての回転位相において等しいことを特徴とする請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
  10. 前記補間処理手段は、前記Ｘ線検出器により検出されたＸ線投影データ及び前記Ｘ線投影データに対して対向する回転位相にある対向データに基づいて補間処理を施し、前記所望のスライス位置における補間Ｘ線投影データを求めることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
  11. 前記補間処理手段は、前記所望のスライス位置を挟むＸ線投影データ及び対向データに基づいて内挿補間処理を施し、前記所望のスライス位置における補間Ｘ線投影データを求めることを特徴とする請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置。
  12. 前記所望のスライス位置を挟むＸ線投影データ及び対向データは、前記所望のスライス位置の両側それぞれにおいて前記所望のスライス位置から最も近いデータであることを特徴とする請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置。
  13. 前記Ｘ線源は前記被検体の体軸方向に広がりを持つＸ線ビームを発生させ、
    前記Ｘ線検出器は、前記被検体の体軸方向に沿って２以上の列を成して配列された複数の検出器からなり、
    前記補間処理手段は、前記Ｘ線検出器で検出されたＸ線投影データ及び／又は前記Ｘ線投影データに対向する回転位相にある対向データを体軸方向にフィルタ処理を施し、前記所望のスライス位置における補間Ｘ線投影データを求めることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
  14. 前記Ｘ線源は前記被検体の体軸方向に広がりを持つＸ線ビームを発生させ、
    前記Ｘ線検出器は、前記被検体の体軸方向に沿って２以上の列を成して配列された複数の検出器からなり、
    前記補間処理手段は、前記Ｘ線源と逆投影するボクセルとの位置関係から、逆投影するための補間Ｘ線投影データを、Ｘ線投影データを２方向に補間して求めることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
  15. 被検体を載置した寝台天板を前記被検体の体軸方向に移動させながら、Ｘ線ビームを曝射するＸ線源を前記被検体の周囲に回転させることにより前記被検体に対して螺旋状のスキャンを行ない、前記スキャンにより得られたＸ線投影データに基づいて所望のスライス位置における断層像を再構成する画像再構成方法であって、
    前記被検体の撮影領域を少なくとも第１の領域と前記第１の領域とは異なる第２の領域とからなる複数の領域に分割し、前記第１の領域に対するスキャンの終了位置と前記第２の領域に対するスキャンの開始位置とが一致するように、前記寝台天板を前記体軸方向に移動させて複数回の螺旋状のスキャンを行うステップと、
    前記第１の領域に対するスキャンにより得られたＸ線投影データと、前記第２の領域に対するスキャンにより得られたＸ線投影データとに基づいて補間処理を施して、所望のスライス位置における補間Ｘ線投影データを求める補間処理ステップと、
    前記補間処理により求められた補間Ｘ線投影データを逆投影処理することにより、前記所望のスライス位置における断層像を再構成する再構成ステップと、
    を含むことを特徴とする画像再構成方法。
  16. 前記所望のスライス位置が、前記第１の領域と前記第２の領域とのつなぎ目付近に在る場合は、前記補間処理ステップにて、前記第１の領域におけるＸ線投影データ及び前記第２の領域におけるＸ線投影データの双方を用いて前記補間処理を行うことを特徴とする請求項１５に記載の画像再構成方法。
  17. 前記第１の領域に対するスキャンの終了後、前記第２の領域に対するスキャンを行なう前に、前記寝台天板を助走分、前記第１の領域に対するスキャンの前記終了位置から前記第１の領域側に所定領域だけ戻し、前記所定領域だけ戻した位置から前記所定領域を助走して、前記第２の領域に対するスキャンの前記開始位置から前記第２の領域に対するスキャンを行なうことを特徴とする請求項１５又は請求項１６のいずれかに記載の画像再構成方法。
  18. 前記第１の領域に対するスキャンの終了後、前記第２の領域に対するスキャンを行なう前に、前記第１の領域に対するスキャンの前記終了位置から前記寝台天板を助走分だけ体軸方向と逆方向に移動させ、前記逆方向に移動させた位置から助走して、前記第２の領域に対するスキャンの前記開始位置から前記第２の領域に対するスキャンを行うことを特徴とする請求項１５又は請求項１６のいずれかに記載の画像再構成方法。
  19. 前記第１の領域に対するスキャンにおける前記Ｘ線源の螺旋状の軌跡と、前記第２の領域に対するスキャンにおける前記Ｘ線源の螺旋状の軌跡とは、前記第１の領域と前記第２の領域のつなぎ目において連続していることを特徴とする請求項１５乃至請求項１８のいずれかに記載の画像再構成方法。
  20. 前記第１の領域に対するスキャンの前記終了位置における前記Ｘ線源の回転位相と、前記第２の領域に対するスキャンの前記開始位置における前記Ｘ線源の回転位相とが一致するように、所定のタイミングで前記寝台天板を助走開始位置から前記体軸方向に移動させることを特徴とする請求項１５乃至請求項１８のいずれかに記載の画像再構成方法。
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