JP4794223B2

JP4794223B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP4794223B2
Application number: JP2005184721A
Authority: JP
Inventors: 明彦西出; 哲也堀内
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2005-06-24
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2025-06-24
Also published as: JP2007000407A

Description

本発明は、医療用Ｘ線ＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置または産業用Ｘ線ＣＴ装置におけるＸ線ＣＴ装置およびＸ線ＣＴ撮影方法において、被検体のスカウト（ｓｃｏｕｔ）像またはスカウト像の投影データ（ｄａｔａ）から被検体の体軸方向であるｚ方向に沿ってコンベンショナルスキャン（ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｓｃａｎ，アキシャルスキャン：ａｘｉａｌｓｃａｎとも称する）またはシネスキャン（ｃｉｎｅｓｃａｎ）またはヘリカルスキャン（ｈｅｌｉｃａｌｓｃａｎ）を行う際のｚ方向のＸ線電力制御、またはＸ線管電流制御を断層像のＣＴ値の標準偏差値の目標値に最適化することによる被曝低減、画質改善に関する。

従来は多列Ｘ線検出器Ｘ線ＣＴ装置またはフラットパネル（ｆｌａｔｐａｎｅｌ）に代表されるマトリクス（ｍａｔｒｉｘ）構造の２次元Ｘ線エリア（ａｒｅａ）検出器によるＸ線ＣＴ装置においては、図１２のように最適管電流値テーブル（ｔａｂｌｅ）を求め、それに従ってスキャンを行っていた（例えば、特許文献１参照）。

ステップＰ１では、スカウト像データ収集を行う。
ステップＰ２では、スキャン撮影条件設定を行う。この時に設定される撮影条件の１つに、「断層像のＣＴ値の標準偏差の目標値」ノイズインデックス（ｎｏｉｓｅｉｎｄｅｘ）を設定する。

ステップＰ３では、スカウト像の各ｚ軸座標のプロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）分布よりプロファイル面積、プロファイル楕円近似の長径／短径比率などの幾何学的特徴パラメータ測定を行う。図１３にスカウト像のプロファイル分布の例を示す。

ステップＰ４では、断層像のＣＴ値の標準偏差値の目標値であるノイズ・インデックスに依存し、ステップＰ３のスカウト像の各ｚ座標のプロファイル分布の幾何学的特徴パラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）により、各ｚ座標の管電流値テーブルを計算する。

ステップＰ５では、ステップＰ５の管電流値テーブルに従いスキャンデータ収集を行う。ここでは、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）、シネスキャン、ヘリカルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャンなどのスキャンが可能である。

ステップＰ６では、断層像画像再構成を行う。
ステップＰ７では、断層像画像表示を行う。
１列のＸ線検出器の場合は従来の最適管電流値テーブルによるスキャンの管電流制御で充分であったが、多列Ｘ線検出器、または２次元エリアＸ線検出器になるとＸ線検出器のｚ方向の幅も広くなり、Ｘ線のコーンビーム（ｃｏｎｅｂｅａｍ）もｚ方向の広い範囲を照射するようになり、図１２で求められるようなｚ方向に狭い範囲に最適化した管電流値テーブルに基づくスキャン中のＸ線照射がｚ方向の広い範囲に照射されるため、ｚ方向位置の各々の断層像にとって最適なＸ線照射制御ではなくなってきたため、Ｘ線照射の最適化、被曝低減の観点からは問題であった。

図１４には、多列Ｘ線検出器または２次元エリアＸ線検出器がｚ方向に広い幅を持つために、最適管電流値でｚ方向にスキャンを制御しても、最適な管電流値テーブルの断層像に与える影響がｚ方向に広がってしまった例を示している。この場合は、各ｚ方向座標位置ごとにＸ線管電流を制御しても、断層像のＣＴ値標準偏差値は目標の値にならず、画像のノイズは正しく制御されない。
特開平１１―１０４１２１号公報、（第１頁、第１図）

しかし、将来的に多列Ｘ線検出器Ｘ線ＣＴ装置またはフラットパネルに代表される２次元エリアＸ線検出器によるＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線コーンビームのコーン角が大きくなる方向であり、最適な管電流値テーブルによるｚ方向の管電流制御が最適ではなくなり、Ｘ線被曝が適正でなくなる問題がより大きくなる方向である。

そこで、本発明の目的は、多列Ｘ線検出器または、フラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元エリアＸ線検出器を持ったＸ線ＣＴ装置で被検体を撮影したスカウト像またはスカウト像の投影データから、被検体を体軸方向であるｚ方向に沿ってコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンを行う際のｚ方向のＸ線管電流変化の制御を最適化し、被曝を最適化、画質改善を実現するＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

本発明は、多列Ｘ線検出器または、フラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元エリアＸ線検出器を被検体に対し、相対的にｚ方向に走査させて、被検体のＸ線透視像であるスカウト像を得て、そのスカウト像またはスカウト像の投影データよりｚ方向の各位置の投影データの分布を求める。その投影データの分布の幾何学的特徴パラメータにより、被検体の各ｚ方向座標位置の断層像の画像ノイズの指標値であるＣＴ値の標準偏差値の目標値に最適なＸ線管電流を求める。２次元エリアＸ線検出器を用いたコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンによるあるｚ方向座標の断層像は、各々のスキャンまたはその撮影条件により、２次元エリアＸ線検出器の各列の断層像への寄与率が異なる。この検出器各列の断層像への寄与率分布を考慮して、上記最適Ｘ線管電流を実際にＸ線管電流を制御する実Ｘ線管電流分布に変換させ、この実Ｘ線管電流を用いてコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンの各スキャンを行い、各々のｚ方向座標の断層像のノイズを断層像のＣＴ値の標準偏差値の目標値に最適化することを特徴とするＸ線ＣＴ装置、またはＸ線ＣＴ撮影方法を提供する。

第１の観点では、本発明は、Ｘ線発生装置、並びに、前記Ｘ線発生装置と相対する位置に配設されてＸ線を検出する多列Ｘ線検出器またはフラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元エリアＸ線検出器を、被検体の体軸方向であるｚ方向に移動させながら前記被検体を透過したＸ線透過データを収集するスカウト像Ｘ線データ収集手段と、前記被検体の断層像撮影の撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、前記Ｘ線透過データおよび前記撮影条件に基づいて、前記Ｘ線発生装置、並びに、前記多列Ｘ線検出器あるいは前記２次元エリアＸ線検出器からなるＸ線データ収集系が、あるｚ方向座標にある場合、前記ｚ方向座標の画像再構成される断層像の各画素への寄与を考慮しながら、前記被検体の体軸方向の前記Ｘ線発生装置の電力制御分布を求める各ｚ座標位置撮影条件決定手段と、前記Ｘ線発生装置、並びに、前記多列Ｘ線検出器または前記２次元エリアＸ線検出器の間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、前記回転中心の近傍にある前記被検体を透過したＸ線透過データを収集するＸ線データ収集手段と、前記Ｘ線透過データを画像再構成する画像再構成手段と、前記画像再構成された断層像を表示する画像表示手段と、を備えるＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線データ収集手段は、前記各ｚ座標位置撮影条件決定手段により定められた各ｚ方向座標における撮影条件に従って撮影することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

上記第１の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線データ収集系の断層像の各画素への寄与を考慮しているため、被検体の体軸方向（ｚ方向）に与えるＸ線電力制御の分布を正しく求められ、最適な撮影条件を決定でき、各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行える。

第２の観点では、本発明は、Ｘ線発生装置、並びに、前記Ｘ線発生装置と相対する位置に配設されてＸ線を検出する多列Ｘ線検出器またはフラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元エリアＸ線検出器を、被検体の体軸方向であるｚ方向に移動させながら前記被検体を透過したＸ線透過データを収集するスカウト像Ｘ線データ収集手段と、前記被検体の断層像撮影の撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、前記Ｘ線透過データおよび前記撮影条件に基づいて、前記Ｘ線発生装置、並びに、前記多列Ｘ線検出器あるいは前記２次元エリアＸ線検出器からなるＸ線データ収集系が、あるｚ方向座標にある場合、前記ｚ方向座標の画像再構成される断層像の各画素への寄与を考慮しながら、前記被検体の体軸方向の前記Ｘ線発生装置の電力制御分布を求める各ｚ座標位置撮影条件決定手段と、前記Ｘ線発生装置、並びに、前記多列Ｘ線検出器または前記２次元エリアＸ線検出器の間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、前記回転中心の近傍にある前記被検体を透過したＸ線透過データを収集するＸ線データ収集手段と、前記Ｘ線透過データを画像再構成する画像再構成手段と、前記画像再構成された断層像を表示する画像表示手段と、を備えるＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線データ収集手段は、前記各ｚ座標位置撮影条件決定手段により定められたｚ方向座標と、ビュー角度を考慮した各ｚ方向座標における撮影条件に従って撮影することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

上記第２の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、スカウト像用のＸ線データ収集を行うＸ線発生装置と２次元エリアＸ線検出器からなるデータ収集系と、断層像用のＸ線データ収集を行うＸ線発生装置と２次元エリアＸ線検出器からなるデータ収集系とを共用しても、スカウト像用Ｘ線透過データ収集、断層像用Ｘ線透過データ収集は行える。更に、Ｘ線データ収集系の断層像の各画素への寄与を考慮しているため、被検体の体軸方向（ｚ方向）に与えるＸ線電力制御の分布を正しく求められ、最適な撮影条件を決定でき、各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行える。

第３の観点では、本発明は、Ｘ線発生装置、並びに、前記Ｘ線発生装置と相対する位置に配設されてＸ線を検出する多列Ｘ線検出器またはフラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元エリアＸ線検出器を、前記Ｘ線発生装置および前記多列Ｘ線検出器の間あるいは前記Ｘ線発生装置および前記フラットパネルＸ線検出器の間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、前記回転中心の近傍にある被検体を透過した断層像用のＸ線透過データの収集あるいは前記被検体の体軸方向であるｚ方向に移動させながら、前記被検体を透過したスカウト像用のＸ線透過データの収集を行うＸ線データ収集手段と、前記被検体の断層像撮影の撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、前記スカウト像用または前記断層像用のＸ線透過データの１方向（１ビュー）のＸ線透過データおよび前記撮影条件に基づいて、前記Ｘ線発生装置、並びに、前記多列Ｘ線検出器あるいは前記２次元エリアＸ線検出器からなるＸ線データ収集系が、あるｚ方向座標にある場合、前記ｚ方向座標の画像再構成される断層像の各画素への寄与を考慮しながら、前記被検体の体軸方向のＸ線発生装置の電力制御分布を求める各ｚ座標位置撮影条件決定手段と、前記Ｘ線データ収集手段から収集されたＸ線透過データを画像再構成する画像再構成手段と、前記画像再構成された断層像を表示する画像表示手段と、を備えるＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線データ収集手段は、前記各ｚ座標位置撮影条件決定手段により定められた各ｚ方向座標における撮影条件に従って撮影することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

上記第３の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線データ収集系の断層像の各画素への寄与を考慮しているため、被検体の体軸方向（ｚ方向）に与えるＸ線電力制御の分布を正しく求められ、最適な撮影条件を決定でき、各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行え、被検体のあるｚ方向座標におけるプロファイル分布、プロファイル面積、その他プロファイル分布の幾何学的特徴パラメータのみで定められるＸ線撮影条件に加え、データ収集系のデータ収集を行う方向、つまりビュー角度方向も考慮することにより、より効果的な被曝低減が行える。

第４の観点では、本発明は、Ｘ線発生装置、並びに、前記Ｘ線発生装置と相対する位置に配設されてＸ線を検出する多列Ｘ線検出器またはフラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元エリアＸ線検出器を、前記Ｘ線発生装置および前記多列Ｘ線検出器の間あるいは前記Ｘ線発生装置および前記フラットパネルＸ線検出器の間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、前記回転中心の近傍にある被検体を透過した断層像用のＸ線透過データの収集あるいは前記被検体の体軸方向であるｚ方向に移動させながら、前記被検体を透過したスカウト像用のＸ線透過データの収集を行うＸ線データ収集手段と、前記被検体の断層像撮影の撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、前記スカウト像用または前記断層像用のＸ線透過データの１方向（１ビュー）のＸ線透過データおよび前記撮影条件に基づいて、前記Ｘ線発生装置、並びに、前記多列Ｘ線検出器あるいは前記２次元エリアＸ線検出器からなるＸ線データ収集系が、あるｚ方向座標にある場合、前記ｚ方向座標の画像再構成される断層像の各画素への寄与を考慮しながら、前記被検体の体軸方向のＸ線発生装置の電力制御分布を求める各ｚ座標位置撮影条件決定手段と、前記Ｘ線データ収集手段から収集されたＸ線透過データを画像再構成する画像再構成手段と、前記画像再構成された断層像を表示する画像表示手段と、を備えるＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線データ収集手段は、前記各ｚ座標位置撮影条件決定手段により定められたｚ方向座標と、ビュー角度を考慮した各ｚ方向座標における撮影条件に従って撮影することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

上記第４の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線データ収集系の断層像の各画素への寄与を考慮しているため、被検体の体軸方向（ｚ方向）に与えるＸ線電力制御の分布を正しく求められ、最適な撮影条件を決定でき、各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行え、ヘリカルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャン、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）、シネスキャンの撮影条件への２次元エリアＸ線検出器の各列、各チャネルの寄与を考慮しているため、被検体の体軸方向（ｚ方向）に与えるＸ線管電流制御のｚ方向の分布を正しく求められ、各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行える。

第５の観点では、本発明は、第１ないし４のいずれか１つの観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記撮影条件設定手段が、ヘリカルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャン、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）およびシネスキャンの少なくとも１つの撮影条件を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

上記第５の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャン、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）、シネスキャンの各々の撮影条件へのＸ線データ収集系の寄与を考慮しているため、被検体の体軸方向（ｚ方向）に与えるＸ線管電流制御のｚ方向の分布を正しく求められ、各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行える。

第６の観点では、本発明は、第１ないし５のいずれか１つの観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記各ｚ座標位置撮影条件決定手段が、あるｚ方向座標の断層像への各ｚ方向座標における前記Ｘ線データ収集系の撮影条件の寄与として、あるｚ方向座標の断層像の各画素に対する２次元エリアＸ線検出器の各列、各チャネルの寄与を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

上記第６の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャン、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）、シネスキャンの撮影条件への２次元エリアＸ線検出器の各列、各チャネルの寄与を考慮しているため、被検体の体軸方向（ｚ方向）に与えるＸ線管電流制御のｚ方向の分布を正しく求められ、各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行える。

第７の観点では、本発明は、第１ないし６のいずれか１つの観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記電力制御分布が、ｚ方向のＸ線管電流制御分布であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

上記第７の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線データ収集系の断層像の撮影条件への寄与を考慮しているため、被検体の体軸方向（ｚ方向）に与えるＸ線管電流制御のｚ方向の分布を正しく求められ、各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行える。

第８の観点では、本発明は、第７の観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線管電流制御分布が、ヘリカルスキャンにおける前記２次元エリアＸ線検出器の各列のあるｚ方向座標の断層像に対する寄与率を考慮して求めることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

上記第８の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルスキャンの撮影条件への２次元エリアＸ線検出器の各列、各チャネルの寄与を考慮しているため、被検体の体軸方向（ｚ方向）に与えるＸ線管電流制御のｚ方向の分布を正しく求められ、各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行える。

第９の観点では、本発明は、第７の観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線管電流制御分布が、可変ピッチヘリカルスキャンにおける前記２次元エリアＸ線検出器の各列のあるｚ方向座標の断層像に対する寄与率を考慮して求めることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

上記第９の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、可変ピッチヘリカルスキャンの撮影条件への２次元エリアＸ線検出器の各列、各チャネルの寄与を考慮しているため、被検体の体軸方向（ｚ方向）に与えるＸ線管電流制御のｚ方向の分布を正しく求められ、各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行える。

第１０の観点では、本発明は、第７の観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線管電流制御分布が、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）における前記２次元エリアＸ線検出器の各列のあるｚ方向座標の断層像に対する寄与率を考慮して求めることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

上記第１０の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、コンベンショナルスキャンの撮影条件への２次元エリアＸ線検出器の各列、各チャネルの寄与を考慮しているため、被検体の体軸方向（ｚ方向）に与えるＸ線管電流制御のｚ方向の分布を正しく求められ、各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行える。

第１１の観点では、本発明は、第７の観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線管電流制御分布が、シネスキャンにおける前記２次元エリアＸ線検出器の各列のあるｚ方向座標の断層像に対する寄与率を考慮して求めることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

上記第１１の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、シネスキャンの撮影条件への２次元エリアＸ線検出器の各列、各チャネルの寄与を考慮しているため、被検体の体軸方向（ｚ方向）に与えるＸ線管電流制御のｚ方向の分布を正しく求められ、各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行える。

第１２の観点では、本発明は、第７の観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線管電流制御分布が、ヘリカルスキャンのハーフスキャンにおける前記２次元エリアＸ線検出器の各列のあるｚ方向座標の断層像に対する寄与率を考慮して求めることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

上記第１２の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルスキャンのハーフスキャンの撮影条件への２次元エリアＸ線検出器の各列、各チャネルの寄与を考慮しているため、被検体の体軸方向（ｚ方向）に与えるＸ線管電流制御のｚ方向の分布を正しく求められ、各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行える。

第１３の観点では、本発明は、第７の観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線管電流制御分布が、可変ピッチヘリカルスキャンのハーフスキャンにおける前記２次元エリアＸ線検出器の各列のあるｚ方向座標の断層像に対する寄与率を考慮して求めることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

上記第１３の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、可変ピッチヘリカルスキャンのハーフスキャンの撮影条件への２次元エリアＸ線検出器の各列、各チャネルの寄与を考慮しているため、被検体の体軸方向（ｚ方向）に与えるＸ線管電流制御のｚ方向の分布を正しく求められ、各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行える。

第１４の観点では、本発明は、第７の観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線管電流制御分布は、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）のハーフスキャンにおける前記２次元エリアＸ線検出器の各列のあるｚ方向座標の断層像に対する寄与率を考慮して求めることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

上記第１４の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）のハーフスキャンの撮影条件への２次元エリアＸ線検出器の各列、各チャネルの寄与を考慮しているため、被検体の体軸方向（ｚ方向）に与えるＸ線管電流制御のｚ方向の分布を正しく求められ、各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行える。

第１５の観点では、本発明は、第７の観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線管電流制御分布が、シネスキャンのハーフスキャンにおける前記２次元エリアＸ線検出器の各列のあるｚ方向座標の断層像に対する寄与率を考慮して求めることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

上記第１５の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、シネスキャンのハーフスキャンの撮影条件への２次元エリアＸ線検出器の各列、各チャネルの寄与を考慮しているため、被検体の体軸方向（ｚ方向）に与えるＸ線管電流制御のｚ方向の分布を正しく求められ、各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行える。

第１６の観点では、本発明は、第１ないし１５のいずれか１つの観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記各ｚ座標位置撮影条件決定手段が、各々のスキャンにおける前記２次元エリアＸ線検出器の各列のあるｚ方向座標の断層像に対する寄与率分布のデコンボリューション関数を、スカウト画像から求められた被検体の各ｚ方向座標における理想的な管電流値曲線に重畳して制御すべき管電流値曲線を求め、前記管電流値曲線に基づいて断層像撮影を行うことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

上記第１６の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、２次元エリアＸ線検出器の各列のあるｚ方向座標の断層像に対する寄与率分布のデコンボリューション関数を求め、ｚ方向の理想的Ｘ線管電流値テーブル曲線に重畳してＸ線管電流の実制御曲線を決めるため、各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行える。

第１７の観点では、本発明は、第１６の観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記各ｚ座標位置撮影条件決定手段が、制御すべき管電流値曲線が負の値になってしまう場合に、その値を０で下限値を制限した制御すべき管電流値曲線を求めることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

上記第１７の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、最適化された管電流が負の値になっていても、管電流０を下限最適管電流としておけば問題ない。Ｘ線管や高圧発生装置に無理がかかることなく、各ｚ方向座標における断層像のＸ線照射の最適化、画質の最適化が行える。

第１８の観点では、Ｘ線発生装置、並びに、前記Ｘ線発生装置と相対する位置に配設されてＸ線を検出する多列Ｘ線検出器またはフラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元エリアＸ線検出器を、被検体の体軸方向であるｚ方向に移動させながら前記被検体を透過したＸ線透過データを収集し、前記被検体の断層像撮影の撮影条件を設定し、前記Ｘ線透過データおよび前記撮影条件に基づいて、前記Ｘ線発生装置、並びに、前記多列Ｘ線検出器あるいは前記２次元エリアＸ線検出器からなるＸ線データ収集系が、あるｚ方向座標にある場合、前記ｚ方向座標の画像再構成される断層像の各画素への寄与を考慮しながら、前記被検体の体軸方向の前記Ｘ線発生装置の電力制御分布を求め、前記Ｘ線発生装置、並びに、前記多列Ｘ線検出器または前記２次元エリアＸ線検出器の間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、前記回転中心の近傍にある前記被検体を透過したＸ線透過データを収集し、前記Ｘ線透過データを画像再構成し、前記画像再構成された断層像を表示するＸ線ＣＴ撮影方法において、前記電力制御分布により定められた各ｚ方向座標における撮影条件に従って撮影することを特徴とするＸ線ＣＴ撮影方法を提供する。

上記第１８の観点におけるＸ線ＣＴ撮影方法では、Ｘ線データ収集系の断層像の各画素への寄与を考慮しているため、被検体の体軸方向（ｚ方向）に与えるＸ線電力制御の分布を正しく求められ、最適な撮影条件を判定でき、各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行える。

第１９の観点では、Ｘ線発生装置、並びに、前記Ｘ線発生装置と相対する位置に配設されてＸ線を検出する多列Ｘ線検出器またはフラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元エリアＸ線検出器を、被検体の体軸方向であるｚ方向に移動させながら前記被検体を透過したＸ線透過データを収集し、前記被検体の断層像撮影の撮影条件を設定し、前記Ｘ線透過データおよび前記撮影条件に基づいて、前記Ｘ線発生装置、並びに、前記多列Ｘ線検出器あるいは前記２次元エリアＸ線検出器からなるＸ線データ収集系が、あるｚ方向座標にある場合、前記ｚ方向座標の画像再構成される断層像の各画素への寄与を考慮しながら、前記被検体の体軸方向の前記Ｘ線発生装置の電力制御分布を求め、前記Ｘ線発生装置、並びに、前記多列Ｘ線検出器または前記２次元エリアＸ線検出器の間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、前記回転中心の近傍にある前記被検体を透過したＸ線透過データを収集し、前記Ｘ線透過データを画像再構成し、前記画像再構成された断層像を表示するＸ線ＣＴ撮影方法において、ｚ方向座標と、ビュー角度を考慮した各ｚ方向座標における前記電力制御分布により定められた撮影条件に従って撮影することを特徴とするＸ線ＣＴ撮影方法を提供する。

上記第１９の観点におけるＸ線ＣＴ撮影方法では、被検体のあるｚ方向座標におけるプロファイル分布、プロファイル面積、その他プロファイル分布の幾何学的特徴パラメータのみで定められるＸ線撮影条件に加え、データ収集系のデータ収集を行う方向、つまりビュー角度方向も考慮することにより、より効果的な各ｚ方向座標における断層像へのＸ線照射の最適化、画質の最適化が行える。

本発明のＸ線ＣＴ装置またはＸ線ＣＴ撮影方法によれば、多列Ｘ線検出器またはフラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元エリアＸ線検出器を,ｚ方向に走査させて、被検体のＸ線透視像であるスカウト像を得て、そのスカウト像またはスカウト像の投影データよりｚ方向の各位置の投影データの分布を求める。そのスカウト像またはそのスカウト像の投影データの分布の幾何学的特徴パラメータにより、被検体の各ｚ方向座標位置の断層像のＣＴ値の標準偏差値の目標値に最適なＸ線管電流を求めることができ、ｚ方向に沿った最適Ｘ線管電流曲線が求められる。２次元エリアＸ線検出器を用いたコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）、シネスキャンまたはヘリカルスキャンによるあるｚ方向座標の断層像は、各々のスキャンまたはその撮影条件により、２次元エリアＸ線検出器の各列の断層像への寄与率が異なる。この検出器各列の断層像への寄与率分布を考慮して、上記最適Ｘ線管電流を実際にＸ線管電流を制御する実Ｘ線管電流分布に変換させ、この実Ｘ線管電流を用いてコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）、シネスキャンまたはヘリカルスキャンの各スキャンを行い、各々のｚ方向座標の断層像の画像ノイズを断層像のＣＴ値の標準偏差値の目標値に最適化制御できる効果がある。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
図１は、本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置の構成ブロック図である。このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）１と、撮影テーブル１０と、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２０とを具備している。

操作コンソール１は、操作者の入力を受け付ける撮影条件設定手段である入力装置２と、前処理、画像再構成処理、後処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で収集したＸ線検出器データを収集するデータ収集バッファ（ｂｕｆｆｅｒ）５と、Ｘ線検出器データを前処理して求められた投影データから画像再構成した断層像を表示する画像表示手段であるモニタ（ｍｏｎｉｔｏｒ）６と、プログラムやＸ線検出器データや投影データやＸ線断層像を記憶する記憶装置７とを具備している。

撮影テーブル１０は、被検体を乗せて走査ガントリ２０の開口部に入れ出しするクレードル（ｃｒａｄｌｅ）１２を具備している。クレードル１２は撮影テーブル１０に内蔵するモータ（ｍｏｔｏｒ）で昇降およびテーブル直線移動される。

走査ガントリ２０は、Ｘ線発生装置であるＸ線管２１と、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２２と、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）２３と、２次元Ｘ線エリア（ａｒｅａ）検出器である多列Ｘ線検出器２４と、ＤＡＳ（ＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）２５と、被検体の体軸の回りに回転しているＸ線管２１などを制御する回転部コントローラ２６と、制御信号などを操作コンソール１や撮影テーブル１０とやり取りする制御コントローラ２９とを具備している。また、走査ガントリ傾斜コントローラ２７により、走査ガントリ２０はｚ方向の前方および後方に±約３０度ほど傾斜できる。

図２は、Ｘ線発生装置であるＸ線管２１と多列Ｘ線検出器２４の幾何学的配置の説明図である。Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４は、回転中心ＩＣの回りを回転する。鉛直方向をｙ方向とし、水平方向をｘ方向とし、これらに垂直なテーブル進行方向をｚ方向とするとき、Ｘ線管２１および多列Ｘ線検出器２４の回転平面は、ｘｙ平面である。また、クレードル１２の移動方向は、ｚ方向である。

Ｘ線管２１は、コーンビームＣＢと呼ばれるＸ線ビームを発生する。コーンビームＣＢの中心軸方向がｙ方向に平行なときを、ビュー（ｖｉｅｗ）角度０度とする。
多列Ｘ線検出器２４は、例えば２５６列のＸ線検出器列を有する。また、各Ｘ線検出器列は例えば１０２４チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）のＸ線検出器チャネルを有する。

Ｘ線が照射されて、収集された投影データは、多列Ｘ線検出器２４からＤＡＳ２５でＡ／Ｄ変換され、スリップリング（ｓｌｉｐｒｉｎｇ）３０を経由してデータ収集バッファ５に入力される。データ収集バッファ５に入力されたデータは、記憶装置７のプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）により中央処理装置３で処理され、断層像に画像再構成されてモニタ６に表示される。

なお、中央処理装置３は、走査ガントリ２０を制御し、被検体の体軸方向でのＸ線透過データを取得するスカウト像Ｘ線データ収集手段、このＸ線透過データに基づいて、ｚ方向のＸ線管２１の電力制御分布であるＸ線管電流制御分布を求める各ｚ座標位置撮影条件決定手段、また、このＸ線管電流制御分布により最適化されたＸ線管２１の管電流を用いて、被検体のＸ線透過データを取得するＸ線データ収集手段、このＸ線透過データから被検体の断層像を画像再構成する画像再構成手段を含む。以下に、これらスカウト像Ｘ線データ収集手段、各ｚ座標位置撮影条件決定手段、Ｘ線データ収集手段および画像再構成手段を用いて断層像を取得する動作を説明する。

図１５は、本発明のＸ線ＣＴ装置１００の動作の概略を示すフロー図である。図１５により、全体の操作および処理の流れを示す。
ステップＰ１１では、コリメータ２３をｚ方向に狭めて、ｚ方向に薄いＸ線ビームでスカウト像データ収集を行う。

ステップＰ１２では、スキャン撮影条件を設定する。
ステップＰ１３では、スカウト像の各ｚ軸座標のプロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）分布よりプロファイル面積、プロファイル楕円近似の長径／短径比率などの幾何学的特徴パラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を測定する。

ステップＰ１４では、断層像のＣＴ値の標準偏差値の目標値であるノイズ・インデックスに依存し、ステップＰ１１のスカウト像の各ｚ座標のプロファイル分布の幾何学的特徴パラメータにより、各ｚ座標の管電流値テーブルを計算し、この管電流値テーブルをＸ線管電流制御分布である“理想的管電流値曲線”とする。

ステップＰ１５では、多列Ｘ線検出器２４の各列があるｚ方向座標の断層像に対する寄与率分布を求める。
ステップＰ１６では、ステップＰ１５で求めた多列Ｘ線検出器２４の寄与率分布のデコンボリューション（ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）関数をステップＰ１４で求めた“理想的管電流値曲線”に重畳して“制御すべき管電流値曲線“を求める。

ステップＰ１７では、ステップＰ１６の“制御すべき管電流値曲線“の管電流値テーブルに従い、スキャンデータ収集を行う。
ステップＰ１８では、断層像画像再構成を行う。

ステップＰ１９では、断層像画像表示を行う。
スカウト像データ収集では、Ｘ線ビームをｚ方向に狭めておき、撮影テーブル１０のクレードル１２の上に被検体を乗せ、走査ガントリ２０内部の回転部１５にあるＸ線管２１と多列Ｘ線検出器２４などから構成されるＸ線データ収集系は、走査ガントリ２０の上方向であるｙ軸方向の０度方向またはｘ軸方向の９０度方向または１８０度方向または２７０度方向などに固定しておく。この状態でクレードル１２をｚ方向に動かしながらＸ線データ収集を行うことにより、スカウト像データ収集が行える。

あらかじめ、被検体の部位ごとの断層像の代表的な部分の関心領域における、画像ノイズのインデックス値であるＣＴ値の標準偏差値と、そのスカウト像のプロファイル分布の複数の特徴パラメータとの関係を求めておく。つまり被検体をｚ方向に位置合わせした後に、ｚ方向座標に依存した各々の断層像位置のノイズ・インデックス値と、スカウト像またはスカウト像投影データのプロファイル分布の特徴パラメータ群と、撮影に使用するＸ線管電流値との関係をあらかじめ関連づけておいておけばよい。

これらの関係式に基いて、収集したスカウト像またはスカウト像の投影データのプロファイル分布の特徴パラメータを求めた後に、図１８のように、プロファイル分布の複数の特徴パラメータと被検体のｚ方向座標位置である部位とが求めらた後に、画像ノイズの目標値（ノイズ・インデックス）を指定しておけば、制御すべきＸ線管電流値が求められる。これにより、スカウト像のｚ方向に沿って各ｚ座標値のＸ線管電流値を図１９のように求めることができ、ｚ方向に沿ったＸ線管電流値曲線（Ｘ線管電流値テーブル）が求められる。

１列のＸ線検出器または列数の少ないＸ線検出器の場合は、このＸ線管電流値テーブルのままｚ方向に沿ってＸ線管電流値を変化させながら、ヘリカルスキャンまたはｚ方向の複数位置でのコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行い、各ｚ方向位置の断層像のＣＴ値標準偏差値をほぼ一定にできた。しかし、マトリクス構造の多列Ｘ線検出器または２次元エリアＸ線検出器では検出器幅がｚ方向に広いため、図２０のように、あるｚ方向座標位置の断層像に３次元逆投影される投影データは複数のｚ方向位置に分散して存在している。このため、多列Ｘ線検出器または２次元エリアＸ線検出器を用いた場合に、Ｘ線管電流値テーブルのままｚ方向に沿ってＸ線管電流値を変化させながら、ヘリカルスキャンまたはｚ方向の複数位置でのコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行うと、検出器の寄与するｚ方向の幅が広いため、図１６のように、画像ノイズの指標である断層像のＣＴ値標準偏差が正しく制御されずにｚ方向に広がってボケてしまう。これを避けるには図１６のように、あるｚ方向位置の断層像に対する検出器の各列の寄与率の分布をｚ方向に沿って求める。この寄与率の分布は、ヘリカルピッチ（ｈｅｌｉｃａｌｐｉｔｃｈ）、画像再構成の際の各検出器列の加重係数のかけ方、スキャンのモード（ヘリカルスキャン、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャン）などによっても異なってくる。このｚ方向に分布した寄与率の分布の逆重畳関数を求め、これを「Ｘ線管電流値曲線」（Ｘ線管電流値テーブル）に重畳すれば、つまり、高周波（高域）強調気味にｚ方向フィルタがかけられて、「制御すべき管電流値曲線」が求められる。この「制御すべき管電流値曲線」（制御すべき管電流値テーブル）の通り、ｚ方向に沿ってＸ線管電流値を変化させながらヘリカルスキャンまたはコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行い、画像再構成を行えば、高周波（高域）強調された管電流値曲線が、ｚ方向に分布する寄与率でｚ方向に平滑化され、ちょうど良く得られた断層像の画像ノイズ（ＣＴ値の標準偏差）はｚ方向にほぼ一様にすることができる。

ステップＰ１１で求められるスカウト像の各ｚ軸座標のプロファイル分布の幾何学特徴パラメータ、または図１３で求められるスカウト像のプロファイルの特徴パラメータには、図２１のように以下のようなものもしくは、それらを組合せて演算して求められる特徴パラメータが考えられる。

また、上記の第４項のプロファイル分布を複数の楕円に分けるか否かの判断、つまり独立したプロファイルの抽出をするか否かの判断のフロー図を図２２に示す。
ステップｍ１では、ｘ_i＝ｘ₀＋Δｘとする。ただし、Δｘ＝（ｘ_n−ｘ₀）／Ｎとする。

ステップｍ２では、ｍ₁をｘ₀〜ｘ_i区間の平均σ₁をｘ₀〜ｘ_iの標準偏差として求める。
ステップｍ３では、ｍ₂をｘ_i〜ｘ_n区間の平均σ₂をｘ_i〜ｘ_nの標準偏差として求める。

ただしＫは適当な係数のようにして具体的に判断をさせることができる。
ステップｍ４では、（ｍ₂−ｍ₁）が（σ₁＋σ₂）よりも充分大きいかを判断する。ＹＥＳであればステップｍ５へ行き、ＮＯであればステップｍ１１へ行く。

ステップｍ５では、ｘ₀〜ｘ_iを１つの独立した区間として扱い、ｘ_iからｘ_nまでを別のプロファイル分布とみなす。つまり独立した領域として分けて楕円近似を行い、別の近似楕円領域として切り離す。具体的には、被検体の下肢部の撮影で両足の断層像が映っている場合、または胸部と腕おろしした２本の腕が映っている場合などが考えられる。

ステップｍ６では、ｘ₀＝ｘ₀＋ΔＮ，Ｎ＝Ｎ−１とする。
ステップｍ７では、ｘ_n＝ｘ₀＋ΔＮがＹＥＳであれば終了し、ＮＯであればステップｍ２へ行く。

ステップｍ１１では、ｘ_i＝ｘ₀＋２Δｘとする。
このような判断により、プロファイル分布が複数の楕円近似で分けられるかを判断する。

上記のように各ｚ座標位置において、プロファイル分布に応じてその幾何学的特徴パラメータや、その１つである楕円近似した際のパラメータなどで、各ｚ座標位置の最適Ｘ線管電流などの撮影条件を決定することができる。楕円近似を各ｚ座標位置において行うのであれば、図２３（ａ），（ｂ）のようにデータ収集系のビュー方向を考慮すると、図２４のように各ビュー方向により近似された楕円の投影データ長が変化する。

このように、データ収集系のビュー方向とプロファイル分布から近似された楕円との位置関係を考慮すれば更に最適Ｘ線管電流値を下げて、被爆低減が可能になる。
図２３（ａ）のようにコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにおいては、データ収集系のビュー方向で近似される楕円は変化しないが、図２３（ｂ）のようにヘリカルスキャンにおいては、ｚ方向座標が移動するにつれ近似される楕円は変化し、データ収集系のビュー方向ごとの最適Ｘ線管電流値も変わってくる。

つまり、図２３（ａ）のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンでは、スキャン１，２のいずれでもビュー方向が同じであれば同じ最適Ｘ線管電流値になるが、図２３（ｂ）のヘリカルスキャンにおいては、スキャン１，２により、ビュー方向がずれるとｚ方向座標位置もずれて近似される楕円の大きさも異なり最適Ｘ線管電流値は異なってくる。このようにしてビュー方向を考慮することにより、被曝低減を更に改善できる。

図３は、本発明のＸ線ＣＴ装置１００のＸ線検出器データ収集、画像再構成の処理の概要を示すフロー図である。
ステップＳ１では、まず、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを被検体の回りに回転させ、かつ撮影テーブル１０上のクレードル１２をテーブルを直線移動させながらヘリカルスキャン動作を行ない、ビュー角度ｖｉｅｗと、検出器列番号ｊと、チャネル番号ｉとで表わされるＸ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）にテーブル直線移動ｚ方向位置Ｚｔａｂｌｅ（ｖｉｅｗ）を付加させて、Ｘ線検出器データを収集する。または、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンでは撮影テーブル１０上のクレードル１２を固定させたまま、Ｘ線検出器データを収集する。

ステップＳ２では、Ｘ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して前処理を行い、投影データに変換する。前処理は図４のようにステップＳ２１オフセット（ｏｆｆｓｅｔ）補正，ステップＳ２２対数変換，ステップＳ２３Ｘ線線量補正，ステップＳ２４感度補正からなる。

ステップＳ３では、前処理された投影データＤ１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、ビームハードニング（ｂｅａｍｈａｒｄｅｎｉｎｇ）補正を行なう。ビームハードニング補正Ｓ３では前処理Ｓ２の感度補正Ｓ２４が行なわれた投影データをＤ１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）とし、ビームハードニング補正Ｓ３の後のデータをＤ１１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）とすると、ビームハードニング補正Ｓ３は以下のように、例えば多項式形式で表わされる。

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

ステップＳ４では、ビームハードニング補正された投影データＤ１１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、ｚ方向（列方向）のフィルタをかけるｚフィルタ重畳処理を行なう。
ステップＳ４では、各ビュー角度、各データ収集系における前処理後、ビームハードニング補正された多列Ｘ線検出器Ｄ１１（ｃｈ，ｒｏｗ）（ここで、ｃｈ＝１〜ＣＨ，ｒｏｗ＝１〜ＲＯＷ）の投影データに対し、列方向に例えば下記のような列方向フィルタサイズが５列のフィルタをかける。

（ｗ₁（ｃｈ），ｗ₂（ｃｈ），ｗ₃（ｃｈ），ｗ₄（ｃｈ），ｗ₅（ｃｈ））、
ただし、

とする。
補正された検出器データＤ１２（ｃｈ，ｒｏｗ）は以下のようになる。

となる。なお、チャネルの最大値はＣＨ，列の最大値はＲＯＷとすると、

とする。
また、列方向フィルタ係数を各チャネルごとに変化させると画像再構成中心からの距離に応じてスライス（ｓｌｉｃｅ）厚を制御できる。一般的に断層像では再構成中心に比べ周辺部の方がスライス厚が厚くなるので、列方向フィルタ係数を中心部と周辺部で変化させて、列方向フィルタ係数を中心部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅を広く変化させると、周辺部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅をせまく変化させると、スライス厚は周辺部でも画像再構成中心部でも一様に近くすることもできる。

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

ステップＳ５では、再構成関数重畳処理を行う。すなわち、フーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）変換し、再構成関数を掛け、逆フーリエ変換する。再構成関数重畳処理Ｓ５では、ｚフィルタ重畳処理後のデータをＤ１２とし、再構成関数重畳処理後のデータをＤ１３、重畳する再構成関数をＫｅｒｎｅｌ（ｊ）とすると、再構成関数重畳処理は以下のように表わされる。

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

ステップＳ６では、再構成関数重畳処理した投影データＤ１３（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、３次元逆投影処理を行い、逆投影データＤ３（ｘ，ｙ）を求める。本発明では、ヘリカルスキャンが行なわれているが、画像再構成される画像はｚ軸に垂直な面、ｘｙ平面に３次元画像再構成される。以下の再構成領域Ｐはｘｙ平面に平行なものとする。この３次元逆投影処理については、図５を参照して後述する。

ステップＳ７では、逆投影データＤ３（ｘ，ｙ，ｚ）に対して画像フィルタ重畳、ＣＴ値変換などの後処理を行い、断層像Ｄ３１（ｘ，ｙ）を得る。
後処理の画像フィルタ重畳処理では、３次元逆投影後の断層像をＤ３１（ｘ，ｙ，ｚ）とし、画像フィルタ重畳後のデータをＤ３２（ｘ，ｙ，ｚ）、画像フィルタをＦｉｌｔｅｒ（ｚ）とすると、

つまり、検出器の各ｊ列ごとに独立した画像フィルタ重畳処理を行なえるため、各列ごとのノイズ特性、分解能特性の違いを補正できる。得られた断層像はモニタ６に表示される。

図５は、３次元逆投影処理（図４のステップＳ６）の詳細を示すフロー図である。
本発明では、画像再構成される画像はｚ軸に垂直な面、ｘｙ平面に３次元画像再構成される。以下の再構成領域Ｐはｘｙ平面に平行なものとする。

ステップＳ６１では、断層像の画像再構成に必要な全ビュー（すなわち、３６０度分のビュー又は「１８０度分＋ファン角度分」のビュー）中の一つのビューに着目し、再構成領域Ｐの各画素に対応する投影データＤｒを抽出する。

図６（ａ）（ｂ）に示すように、ｘｙ平面に平行な５１２×５１２画素の正方形の領域を再構成領域Ｐとし、ｙ＝０のｘ軸に平行な画素列Ｌ０，ｙ＝６３の画素列Ｌ６３，ｙ＝１２７の画素列Ｌ１２７，ｙ＝１９１の画素列Ｌ１９１，ｙ＝２５５の画素列Ｌ２５５，ｙ＝３１９の画素列Ｌ３１９，ｙ＝３８３の画素列Ｌ３８３，ｙ＝４４７の画素列Ｌ４４７，ｙ＝５１１の画素列Ｌ５１１を列にとると、これらの画素列Ｌ０〜Ｌ５１１をＸ線透過方向に多列Ｘ線検出器２４の面に投影した図７に示す如きラインＴ０〜Ｔ５１１上の投影データを抽出すれば、それらが画素列Ｌ０〜Ｌ５１１の投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）となる。ただし、ｘ，ｙは断層像の各画素（ｘ，ｙ）に対応する。

Ｘ線透過方向は、Ｘ線管２１のＸ線焦点と各画素と多列Ｘ線検出器２４との幾何学的位置によって決まるが、Ｘ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）のｚ座標ｚ（ｖｉｅｗ）がテーブル直線移動ｚ方向位置Ｚｔａｂｌｅ（ｖｉｅｗ）としてＸ線検出器データに添付されて判っているため、加速・減速中のＸ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）でもＸ線焦点、多列Ｘ線検出器のデータ収集幾何学系の中において、Ｘ線透過方向を正確に求めることが出来る。

なお、例えば画素列Ｌ０をＸ線透過方向に多列Ｘ線検出器２４の面に投影したラインＴ０のように、ラインの一部が多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向の外に出た場合は、対応する投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を「０」にする。また、ｚ方向の外に出た場合は投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を補外して求める。

かくして、図８に示すように、再構成領域Ｐの各画素に対応する投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を抽出できる。
図５に戻り、ステップＳ６２では、投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）にコーンビーム再構成加重係数を乗算し、図９に示す如き投影データＤ２（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を作成する。

ここで、コーンビーム再構成加重係数ｗ（ｉ，ｊ）は以下の通りである。ファンビーム（ｆａｎｂｅａｍ）画像再構成の場合は、一般に、ｖｉｅｗ＝βａでＸ線管２１の焦点と再構成領域Ｐ上（ｘｙ平面上）の画素ｇ（ｘ，ｙ）とを結ぶ直線がＸ線ビームの中心軸Ｂｃに対してなす角度をγとし、その対向ビューをｖｉｅｗ＝βｂとするとき、
βｂ＝βａ＋１８０°−２γ
である。

再構成領域Ｐ上の画素ｇ（ｘ，ｙ）を通るＸ線ビームとその対向Ｘ線ビームが再構成平面Ｐとなす角度を、αａ，αｂとすると、これらに依存したコーンビーム再構成加重係数ωａ，ωｂを掛けて加算し、逆投影画素データＤ２（０，ｘ，ｙ）を求める。

Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＝ωａ・Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＿ａ＋ωｂ・Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＿ｂ
ただし、Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＿ａはビューβａの投影データ、Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＿ｂはビューβｂの投影データとする。

なお、コーンビーム再構成加重係数の対向ビーム同士の和は、
ωａ＋ωｂ＝１
である。

コーンビーム再構成加重係数ωａ，ωｂを掛けて加算することにより、コーン角アーチファクトを低減することが出来る。例えば、コーンビーム再構成加重係数ωａ，ωｂは、次式により求めたものを用いることが出来る。ファンビーム角の１／２をγｍａｘとするとき、

（例えば、ｑ＝１とする）
例えば、ｇａ，ｇｂの１例として、ｍａｘ［Ａ，Ｂ］をＡ，Ｂいずれかの値の大きい方を採る関数とすると、

また、ファンビーム画像再構成の場合は、更に距離係数を再構成領域Ｐ上の各画素に乗算する。距離係数はＸ線管２１の焦点から投影データＤｒに対応する多列Ｘ線検出器２４の検出器列ｊ，チャネルｉまでの距離をｒ０とし、Ｘ線管２１の焦点から投影データＤｒに対応する再構成領域Ｐ上の画素までの距離をｒ１とするとき、（ｒ１／ｒ０）²である。また、平行ビーム画像再構成の場合は、再構成領域Ｐ上の各画素にコーンビーム再構成加重係数ｗ（ｉ，ｊ）のみを乗算すればよい。

ステップＳ６３では、図１０に示すように、予めクリアしておいた逆投影データＤ３（ｘ，ｙ）に、投影データＤ２（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を画素対応に加算する。
ステップＳ６４では、断層像の画像再構成に必要な全ビュー（すなわち、３６０度分のビュー又は「１８０度分＋ファン角度分」のビュー）について、ステップＳ６１〜Ｓ６３を繰り返し、図１０に示すように、逆投影データＤ３（ｘ，ｙ）を得る。

なお、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、再構成領域Ｐを円形の領域としてもよい。
以上のＸ線ＣＴ装置１００において、本発明のＸ線ＣＴ装置、またはＸ線ＣＴ撮影方法によれば、多列Ｘ線検出器または、フラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元エリアＸ線検出器を被検体に相対的にｚ方向に走査させて、被検体のＸ線透視像であるスカウト像を得て、そのスカウト像またはスカウト像の投影データよりｚ方向の各位置の投影データの分布を求める。そのスカウト像またはそのスカウト像の投影データの分布の幾何学的特徴パラメータにより、被検体の各ｚ方向座標位置の断層像のＣＴ値の標準偏差値の目標値に最適なＸ線管電流を求めることができ、ｚ方向に沿った最適Ｘ線管電流曲線が求められる。２次元エリアＸ線検出器を用いたコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンによるあるｚ方向座標の断層像は、各々のスキャンまたはその撮影条件により、２次元エリアＸ線検出器の各列の断層像への寄与率が異なる。この検出器各列の断層像への寄与率分布を考慮して、上記最適Ｘ線管電流を実際にＸ線管電流を制御する実Ｘ線管電流分布に変換させ、この実Ｘ線管電流を用いてコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンの各スキャンを行い、各々のｚ方向座標の断層像の画像ノイズを断層像のＣＴ値の標準偏差値の目標値に最適化制御できる効果がある。

なお、画像再構成法は、従来公知のフェルドカンプ法による３次元画像再構成方法でもよい。さらに、他の３次元画像再構成方法でもよい。または２次元画像再構成方法でもよい。

また、本実施の形態では、各列ごとに係数の異なった列方向（ｚ方向）フィルタを重畳することにより、特にコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）では、Ｘ線コーン角の違いなどによる画質の違いを調整し、各列において均一なスライス厚、アーチファクト、ノイズの画質を実現しているが、これには様々なフィルタ係数が考えられるが、いずれも同様の効果を出すことができる。

また、本実施の形態は、医用Ｘ線ＣＴ装置を元に書かれているが、産業用Ｘ線ＣＴ装置または他の装置と組合わせたＸ線ＣＴ−ＰＥＴ装置，Ｘ線ＣＴ−ＳＰＥＣＴ装置などで利用できる。

また、本実施の形態では、いくつかの具体的な幾何学的特徴パラメータを用いて、“断層像の画像ノイズの目標値”と“Ｘ線管電流値”との関係を明らかにしている。しかし、本実施の形態で用いている幾何学的特徴パラメータと全く同じではなくても同様の効果を出せる。

本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置を示すブロック図である。Ｘ線発生装置（Ｘ線管）および多列Ｘ線検出器の回転を示す説明図である。本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の概略動作を示すフロー図である。前処理の詳細を示すフロー図である。３次元画像再構成処理の詳細を示すフロー図である。再構成領域上のラインをＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。検出器面に投影したラインを示す概念図である。投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を再構成領域上に投影した状態を示す概念図である。再構成領域上の各画素の逆投影画素データＤ２を示す概念図である。逆投影画素データＤ２を画素対応に全ビュー加算して逆投影データＤ３を得る状態を示す説明図である。円形の再構成領域上のラインをＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。従来の最適管電流値テーブルによるスキャンの流れを示す図である。スカウト像のプロファイル分布を示す図である。従来の２次元エリアＸ線検出器による最適管電流値テーブルを示す図である。本発明による最適管電流値テーブルによるスキャンの流れを示す図である。本発明による２次元エリアＸ線検出器の理想的管電流値テーブルを示す図である。各スキャンによるビューの加重係数の違いを示す図である。画像ノイズの目標値とＸ線管電流値の関係を示す図である。Ｘ線管電流値曲線を示す図である。あるｚ方向座標位置の断層像に３次元逆投影される複数ｚ方向位置の投影データを示す図である。プロファイル分布の幾何学的特徴量を示す図である。独立したプロファイル分布の抽出の判断の処理の長れを示す図である。（ａ）コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンの場合を示す図である。（ｂ）ヘリカルスキャンの場合でｚ方向座標位置により近似される楕円が異なる場合を示す図である。楕円近似した場合のθ方向の投影データ長を示す図である。

符号の説明

１操作コンソール
２入力装置
３中央処理装置
５データ収集バッファ
６モニタ
７記憶装置
１０撮影テーブル
１２クレードル
１５回転部
２０走査ガントリ
２１Ｘ線管
２２Ｘ線コントローラ
２３コリメータ
２４多列Ｘ線検出器
２５ＤＡＳ（データ収集装置）
２６回転部コントローラ
２７走査ガントリ傾斜コントローラ
２９制御コントローラ
３０スリップリング
１００Ｘ線ＣＴ装置

Claims

Ｘ線発生装置と被検体の体軸方向となるｚ方向に並ぶ複数の列を有するＸ線検出器とを、前記Ｘ線発生装置と前記Ｘ線検出器との間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、前記回転中心の近傍にある前記被検体を透過したＸ線透過データを収集する断層像Ｘ線データ収集手段と、
前記被検体の前記断層像撮影を行う撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、
前記Ｘ線透過データを用いて前記被検体の断層像を画像再構成する画像再構成手段と
を備えたＸ線ＣＴ装置において、
前記撮影条件設定手段は、前記ｚ方向に対する前記Ｘ線発生装置の管電流制御分布を示す管電流値曲線を求めた後、前記Ｘ線検出器における複数の列のデータの前記断層像の画像再構成への寄与が均等の場合の当該寄与を示す重みの矩形関数の逆重畳関数を前記管電流値曲線に重畳して前記撮影条件として用いるための管電流値曲線を求める各ｚ座標位置撮影条件決定手段を含む
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記Ｘ線発生装置と前記Ｘ線検出器とを前記ｚ方向に移動させながら前記被検体を透過したＸ線透過データを収集し、当該Ｘ線透過データに基づいてスカウト像を得るスカウト像Ｘ線データ収集手段をさらに備え、
前記管電流値曲線は、前記スカウト像Ｘ線データ収集手段により得られたＸ線透過データを用いて求められるものである
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記管電流値曲線は、前記断層像の画像ノイズの目標値に基づき求められるものである
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記各ｚ座標位置撮影条件決定手段は、前記重畳後の管電流値曲線が負の値になってしまう場合に、前記値を０で下限値を制限した管電流値曲線を求めることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。