JP4891623B2

JP4891623B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP4891623B2
Application number: JP2006025404A
Authority: JP
Inventors: 正彦山崎; 知中西
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp; Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2026-02-02
Also published as: JP2007202807A

Description

本発明は、Ｘ線管球とＸ線検出器とを含むスキャン系を複数備えている多管球型のＸ線ＣＴ装置に関する。

特許文献１には、従来の多管球型のＸ線ＣＴ装置の一例が開示されている。各スキャン系のＸ線管球とＸ線検出器は、被検体を挟んで互いに対峙して配設されている。各スキャン系は、被検体の周囲を回転しつつＸ線管球からＸ線を出力し、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器が検出する。

Ｘ線ＣＴ装置は、各スキャン系のＸ線検出器が検出したデータ（オブジェクトデータ、純生データなどと呼ばれる。）をそれぞれ収集し、たとえば３６０°分又は１８０°＋ファン角度（Ｘ線管球から出力されるＸ線ファンビームの角度）分のオブジェクトデータに基づいて、被検体の画像を再構成する。

このような多管球型のＸ線ＣＴ装置を用いることにより、時間分解能の向上やスキャン時間の短縮などのメリットを享受することができる。

特開２００５−１７７２６０号公報

多管球型のＸ線ＣＴ装置は、上記のメリットを有する一方、被検体体軸方向におけるスキャン系の位置ずれが画質に悪影響を与えるという問題を有している。すなわち、従来の多管球型のＸ線ＣＴ装置においては、各スキャン系の体軸方向の位置を調整することはできるが、実際にどの程度の位置ずれが生じているかを把握することができないため、各スキャン系からのオブジェクトデータの被検体体軸方向の位置ずれを効果的に補正できない。そのため、画像再構成処理において、この位置ずれが介在した状態のオブジェクトデータを合成することとなり、分解能の低下やアーチファクトの発生など、再構成画像の画質の劣化を招いていた。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、複数のスキャン系の被検体体軸方向への位置ずれに起因する画質の劣化を防止することが可能な多管球型のＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、Ｘ線管球とＸ線検出器とが被検体を挟んで互いに対峙して配設されてなるスキャン系が複数個前記被検体の体軸方向に配列されたＸ線ＣＴ装置であって、該複数のスキャン系のそれぞれを前記被検体の周囲にて回転させる回転駆動手段と、該回転される前記複数のスキャン系のそれぞれにより得られるＸ線のオブジェクトデータを収集する複数のデータ収集手段と、該複数のデータ収集手段によりそれぞれ収集された前記Ｘ線のオブジェクトデータに基づいて画像を再構成する画像再構成手段と、前記複数のスキャン系の前記被検体の体軸方向の相対的な変位を検出する変位検出手段と、被検体について前記複数のデータ収集手段のそれぞれにより収集された前記Ｘ線のオブジェクトデータの体軸方向における変位を、前記検出された前記相対的な変位に基づいて補正するデータ補正手段と、を備え、前記画像再構成手段は、前記補正された前記Ｘ線のオブジェクトデータから得られる投影データを合成して、前記被検体の画像を再構成し、前記変位検出手段は、前記複数のスキャン系のそれぞれにより前記検出された前記Ｘ線のオブジェクトデータを基に前記再構成された画像に基づいて、前記複数のスキャン系のそれぞれに対応する、前記体軸方向におけるＣＴ値の分布を算出するＣＴ値算出手段を備え、該算出された前記複数の前記ＣＴ値の分布におけるＣＴ値の最大値の前記体軸方向における相対的な変位に基づいて、前記複数のスキャン系の前記相対的な変位を検出する、ことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、Ｘ線管球とＸ線検出器とが被検体を挟んで互いに対峙して配設されてなるスキャン系が複数個前記被検体の体軸方向に配列されたＸ線ＣＴ装置であって、該複数のスキャン系のそれぞれを前記被検体の周囲にて回転させる回転駆動手段と、該回転される前記複数のスキャン系のそれぞれにより得られるＸ線のオブジェクトデータを収集する複数のデータ収集手段と、該複数のデータ収集手段によりそれぞれ収集された前記Ｘ線のオブジェクトデータに基づいて画像を再構成する画像再構成手段と、前記複数のスキャン系を被検体の体軸方向にそれぞれ独立に移動させる複数の移動手段と、前記複数のスキャン系の前記被検体の体軸方向の相対的な変位を検出する変位検出手段と、該検出された前記相対的な変位に基づいて前記複数の移動手段を制御し、前記複数のスキャン系の前記体軸方向における位置ずれを補正する制御手段とを備え、前記変位検出手段は、前記複数のスキャン系のそれぞれにより前記検出された前記Ｘ線のオブジェクトデータを基に前記再構成された画像に基づいて、前記複数のスキャン系のそれぞれに対応する、前記体軸方向におけるＣＴ値の分布を算出するＣＴ値算出手段を備え、該算出された前記複数の前記ＣＴ値の分布におけるＣＴ値の最大値の前記体軸方向における相対的な変位に基づいて、前記複数のスキャン系の前記相対的な変位を検出する、ことを特徴とする。

請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置によれば、複数のＸ線検出手段（スキャン系）の相対的な変位を検出し、この検出された相対的な変位に基づいて、データ収集手段により収集されたＸ線の検出データの体軸方向における変位を補正するとともに、この補正された検出データに基づいて被検体の画像を再構成するように構成されているので、複数のスキャン系の被検体体軸方向への位置ずれに起因する分解能の低下やアーチファクトの発生などの画質の劣化を防止することができる。

また、請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置は、複数のＸ線検出手段を体軸方向にそれぞれ独立に移動させる複数の移動手段を備えており、複数のＸ線検出手段の相対的な変位を検出し、この検出された相対的な変位に基づいて複数の移動手段を制御して複数のＸ線検出手段の体軸方向における位置ずれを補正するように構成されている。このように体軸方向への位置ずれが補正された状態でＸ線の検出データ収集を行うとともに、収集された検出データに基づいて被検体の画像の再構成を行うことで、複数のスキャン系の被検体体軸方向への位置ずれに起因する分解能の低下やアーチファクトの発生などの画質の劣化を防止することができる。

本発明に係る多管球型のＸ線ＣＴ装置の好適な実施の形態の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

〈第１の実施の形態〉
本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第１の実施の形態は、被検体の体軸方向における複数のスキャン系（Ｘ線管球とＸ線検出器を含む）の相対的な変位を検出し、この検出された相対的な変位に基づいて、被検体を透過したＸ線の検出データ（オブジェクトデータ）の体軸方向における変位を補正し、この補正されたオブジェクトデータを合成して被検体の画像を再構成することにより、複数のスキャン系の被検体体軸方向への位置ずれに起因する再構成画像の画質の劣化を防止するものである。以下、この第１の実施形態のＸ線ＣＴ装置について詳しく説明する。

［装置構成］
まず、本実施形態に係る多管球型のＸ線ＣＴ装置の構成について、図１〜図３を参照しつつ説明する。図１は、このＸ線ＣＴ装置の全体構成の一例を表す。図２は、このＸ線ＣＴ装置の複数のスキャン系の配設形態の一例を表す。図３は、このＸ線ＣＴ装置の制御系の詳細構成の一例を表す。

図１に示すように、本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、ガントリ（架台）１、スリップリング機構２、制御装置３及び寝台５を含んで構成される。図示しない被検体は、寝台５の天板（図示せず）に横たわるようにして載置される。寝台５には、被検体の体軸方向に天板を移動させる天板駆動機構が設けられている。この天板駆動機構は、制御装置３のスキャン制御部５０の制御によって天板を移動させる。

ガントリ１は、この被検体に対してＸ線を曝射してオブジェクトデータを収集するための装置である。収集されたオブジェクトデータは、スリップリング機構２を介して制御装置３に入力される。制御装置３は、入力されたオブジェクトデータに基づいて、被検体の画像を再構成する。以下、ガントリ１と制御装置３について詳しく説明する。なお、スリップリング機構２、回転駆動部４、寝台５については、従来のＸ線ＣＴ装置と同様の構成を有しているので、詳細な説明は省略する。

〔ガントリの構成〕
図１、図２を参照してガントリ１の構成を説明する。このガントリ１には、複数（たとえば３つ）のＸ線管球１２、２２、３２が設けられている。各Ｘ線管球１２、２２、３２には、出力されるＸ線のファン角を設定するＸ線絞り（図示せず）が設けられている。このＸ線管球１２、２２、３２は、本発明の「Ｘ線源」の一例に相当する。

Ｘ線管球１２、２２、３２は、図２に示すように、円環状の回転フレーム６にたとえば等しい角度間隔で配設されている。本実施形態では、回転フレームの円周に沿って３６０°÷３（管球数）＝１２０°の角度間隔を介して配設されている。また、回転フレーム６は、回転駆動部４により駆動されて回転軸ＲＡを中心に回転する（被検体の周囲を回転する）ように構成されている。回転駆動部４は、本発明の「回転駆動手段」の一例に相当するものである。

Ｘ線管球１２、２２、３２は、それぞれ、高電圧発生部１１、２１、３１からフィラメント加熱電流の供給及び高電圧の印加を受けてＸ線を発生する。高電圧発生部１１、２１、３１は、たとえば回転フレーム６に取り付けられる。この高電圧発生部１１、２１、３１としては、たとえば高周波インバータ方式、すなわち、５０／６０Ｈｚの交流電源を整流して直流とし、それを数ｋＨｚ以上の高周波の交流に変換して変圧器で昇圧するとともに、それを再度整流してＸ線管球１２、２２、３２に印加する方式のものが適用される。

高電圧発生部１１、２１、３１は、それぞれ独立にスキャン制御部５０からパルス信号を受けて、所定のパルス継続時間（パルス幅）を有する高電圧パルスを発生し、対応するＸ線管球１２、２２、３２の陰極陽極間にそれぞれ印可する。フィラメント加熱電流により加熱された陰極フィラメントで発生した熱電子は、高電圧により加速されて陽極のターゲットに衝突し、Ｘ線を発生する。

また、回転フレーム６には、上記のＸ線管球１２、２２、３２及び高電圧発生部１１、２１、３１とともに、多チャンネル型のＸ線検出器１３、２３、３３が搭載されている。このＸ線検出器１３、２３、３３はそれぞれ、被検体を挟んでＸ線管球１２、２２、３２に対向する位置、つまりＸ線管球１２、２２、３２がＸ線を出力する方向に配設されている。Ｘ線検出器１３、２３、３３はそれぞれ、対向するＸ線管球１２、２２、３２から出力されて被検体を透過したＸ線（透過Ｘ線）を検出し、その検出データ（オブジェクトデータ）を電流信号としてデータ収集部１４、２４、３４にそれぞれ出力する。Ｘ線管１２、２２、３２及びＸ線検出器１３、２３、３３（スキャン系）は、本発明の「Ｘ線検出手段」の一例を形成している。

データ収集部１４、２４、３４は、対応するＸ線検出器１３、２３、３３から入力されるオブジェクトデータを収集し、スリップリング機構２を介して制御装置３に出力する。より詳細には、データ収集部１４、２４、３４は、それぞれ、対応するＸ線検出器１３、２３、３３の各チャンネルからの電流信号を電圧信号に変換するＩ−Ｖ変換器と、この電圧信号をＸ線の曝射周期に同期して周期的に積分する積分器と、この積分器の出力信号を増幅するプリアンプと、このプリアンプの出力信号をデジタル信号に変換するアナログ・ディジタル・コンバータ（Ａ／Ｄ変換器）とを、各チャンネルごとに備えている。このデータ収集部１４、２４、３４は、本発明の「データ収集手段」の一例に相当するものである。

〔制御装置の構成〕
図１、図３を参照して制御装置３の構成を説明する。制御装置３は、図示は省略するが、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ等を有するコンピュータと、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）、ＣＰＵ、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等により形成されて画像再構成処理を行う再構成基板などを含んで構成される。

制御装置３は、図１に示すように、主制御部４０、スキャン制御部５０、補正処理部６０、前処理部７０、画像再構成部８０、表示部９１及び操作入力部９２を備えている。

スキャン制御部５０は、オブジェクトデータの収集を行うときのＸ線スキャンの制御を行う。より詳細には、スキャン制御部５０は、回転フレーム６を所定の速度で回転させるためのパルス信号を回転駆動部４に送信し、各Ｘ線管球１２、２２、３２に所定の時間間隔でＸ線を発生させるためのパルス信号を高電圧発生部１１、２１、３１に送信し、Ｘ線の発生タイミングに同期して透過Ｘ線を検出するためのパルス信号をデータ収集部１４、２４、３４に送信する。また、スキャン制御部５０は、寝台５の天板を被検体体軸方向に移動させるためのパルス信号を前述の天板駆動機構に送信する。スキャン制御部５０は、たとえば、マイクロプロセッサやＲＡＭ等を含んで構成される。

補正処理部６０は、各データ収集部１４、２４、３４により収集されたオブジェクトデータに対して、複数のスキャン系の被検体体軸方向への位置ずれに基づく補正を施す。この補正処理の詳細については後述する。補正処理部６０は、たとえばマイクロプロセッサやＲＡＭ等を含んで構成される。この補正処理部６０は、本発明の「データ補正手段」の一例として作用する。

なお、補正処理部６０には、データ収集部１４からのオブジェクトデータに補正を施すデータ補正部６１と、データ収集部２４からのオブジェクトデータに補正を施すデータ補正部６２と、データ収集部３４からのオブジェクトデータに補正を施すデータ補正部６３とが設けられている。

ただし、特定のスキャン系の体軸方向の位置を基準として、他のスキャン系の位置を補正する構成を採用する場合には、当該他のスキャン系のそれぞれにより検出されたオブジェクトデータに対してのみ補正を施すように、補正処理部６０を構成することができる。たとえば、図１において、Ｘ線管球１２及びＸ線検出器１３の位置を基準として他のスキャン系の位置を補正する場合には、データ収集部１４からのオブジェクトデータを補正するデータ補正部６１を設ける必要はない。

前処理部７０は、補正処理部６０による補正が施されたオブジェクトデータに対して、いわゆる前処理と呼ばれる処理を施す。この前処理は、画像再構成に先だって行う処理であり、その一例としては、オブジェクトデータの対数の計算、リファレンス補正、水補正、ビームハードニング補正、体動補正などの処理がある。このような処理が施されたデータは、投影データ若しくは生データなどと呼ばれる。前処理部７０によって形成された投影データは、主制御部４０に送られて画像記憶部４１（図３参照）に記憶される。

画像再構成部８０は、所定の画像再構成法により、投影データに基づいて被検体の画像を再構成する処理を行う。この画像再構成法としては、たとえば、２次元フーリエ変換法、コンボリューション・バックプロジェクション法、ファンビーム・コンボリューション・バックプロジェクション法、３６０度補間法、１８０度内挿補間法、１８０度外挿補間法、フィルタ法などの任意の方法を採用することができる。再構成された被検体の画像は、主制御部４０に送られて画像記憶部４１に記憶される。

表示部９１は、このＸ線ＣＴ装置により形成される被検体の画像や、操作画面等の各種の画面などを表示するもので、ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）等の任意のディスプレイ装置によって構成される。

操作入力部９２は、このＸ線ＣＴ装置に対する動作要求やデータ入力などを行うために使用されるもので、キーボード、マウス、トラックボール、ジョイスティック、コントロールパネル、ペンタブレットなどの任意の操作デバイスや入力デバイスを含んで構成される。また、各種のボタンやスイッチ等を含んで構成されていてもよい。

ユーザは、表示部９１と操作入力部９２を用いて、Ｘ線ＣＴ装置に対する動作要求、各種の設定入力、被検体の画像の観察などを行うことができる。

主制御部４０は、Ｘ線ＣＴ装置の各部の制御を行うとともに、本発明に特徴的な後述の処理を行う。主制御部４０は、マイクロプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ等を含んで構成される。主制御部４０は、図３に示すように、画像記憶部４１、変位検出部４２及び情報記憶部４６を備えている。

画像記憶部４１は、前処理部７０による前処理が施されたオブジェクトデータや、画像再構成部８０により再構成された画像の画像データを記憶する。この画像記憶部４１は、たとえばハードディスクドライブ等の大容量の記憶装置を含んで構成される。

情報記憶部４６は、変位検出部４２によって取得される情報を記憶する。また、情報記憶部４６には、水ファントムを用いて水に対応するＣＴ値を設定する水キャリブレーションや、空気に対応するＣＴ値を設定する空気キャリブレーションなどのキャリブレーション結果（キャリブレーションデータ）や、前処理において参照される各種のデータなども記憶される。

変位検出部４２は、複数のスキャン系の被検体体軸方向における相対的な変位を検出する処理、すなわち、Ｘ線管１２及びＸ線検出器１３（第１のスキャン系）と、Ｘ線管２２及びＸ線検出器２３（第２のスキャン系）と、Ｘ線管３２及びＸ線検出器３３（第３のスキャン系）との被検体体軸方向における相対的な変位を検出する処理を行う。

変位検出部４２は、本発明の「変位検出手段」の一例として作用するものである。変位検出部４２は、マイクロプロセッサ、ＲＡＭ等を含んで構成される。変位検出部４２により取得されるスキャン系の体軸方向における相対的な変位の情報（体軸方向変位情報）は、情報記憶部４６に記憶される。

以下、変位検出部４２の構成の詳細について、スキャン系の相対的変位の測定作業とともに説明する。変位検出部４２には、ＣＴ値算出部４３、特徴値抽出部４４及び変位算出部４５が設けられている。

スキャン系の変位測定はファントムを用いて行う。この変位測定では、たとえば図４に示すディスク状のコインファントムＦが使用される。一般に、コインファントムは、被検体体軸方向に依存する装置特性に関する測定や調整を行うときに使用されるファントムである。コインファントムＦは、その厚さ方向を被検体体軸方向に向けて配置されてＸ線スキャンされる。

なお、図４に示すＲＯＩ（ＲｅｇｉｏｎＯｆＩｎｔｅｒｅｓｔ；関心領域）Ｆａは、コインファントムＦの画像に対して適宜に設定された画像領域である。ユーザは、このコインファントムＦを寝台５の天板に装着する。

続いて、第１〜第３のスキャン系を用いてコインファントムＦのＸ線スキャンを行う。このときのＸ線スキャンの方式としては、たとえばヘリカルスキャン（寝台５の天板を被検体体軸方向に移動させつつ、スキャン系を被検体周囲にて回転させて行うスキャン方式）が適用される。

制御装置３は、各データ収集部１４、２４、３４により収集されたオブジェクトデータに対し、個別に前処理及び再構成処理を施す。それにより、各スキャン系に対応するコインファントムの再構成画像が得られる。

次に、各スキャン系に対応する再構成画像について、同じ画像領域にＲＯＩＦａを指定する。

変位検出部４２のＣＴ値算出部４３は、各スキャン系に対応する再構成画像に基づいて、被検体体軸方向におけるＣＴ値の分布を各スキャン系ごとに算出する。より詳しく説明すると、ＣＴ値算出部４３は、各スキャン系に対応する再構成画像のＲＯＩＦａについて、ＲＯＩＦａに含まれる画素のＣＴ値を、被検体体軸方向に直行する方向に加算することにより、被検体体軸方向におけるＣＴ値の分布を各スキャン系ごとに算出する。

第１〜第３のスキャン系は、図５に示すように被検体体軸方向（ｚ方向）に相対的に位置がずれている。このとき、ＣＴ値算出部４３により算出される第１〜第３のスキャン系に対応するＣＴ値の分布は、図６のようになる。すなわち、第１のスキャン系に対応するＣＴ値の分布Ｄ１、第２のスキャン系に対応するＣＴ値の分布Ｄ２、第３のスキャン系に対応するＣＴ値の分布Ｄ３は、図６に示すように、同様の分布のグラフを各スキャン系の相対的な位置ずれに応じた距離だけｚ方向に平行移動させたものとなる。

変位検出部４２の特徴値抽出部４４は、第１〜第３のスキャン系に対応するＣＴ値の分布のそれぞれについて、所定の特徴値を抽出する。この特徴値としては、たとえば、図６に示すように、各分布Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３におけるＣＴ値の最大値Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を採用することができる。なお、コインファントムＦ以外の形態のファントムを用いる場合などには、ＣＴ値の分布の最小値、極大値、極小値、変曲点など、任意の特徴値を抽出するように構成することができる。

変位検出部４３の変位算出部４５は、第１〜第３のスキャン系に対応するＣＴ値の分布Ｄ１〜Ｄ３からそれぞれ抽出された特徴値Ｐ１〜Ｐ３の体軸方向における相対的な変位を求める。そのために、変位算出部４５は、各特徴値Ｐ１〜Ｐ３の体軸方向の座標値（ｚ座標値ｚ１、ｚ２、ｚ３）を求め、或る特徴値のｚ座標値に対する他の特徴値のｚ座標値の変位を求める。たとえば特徴値Ｐ１のｚ座標ｚ１を基準とする場合、このｚ座標値ｚ１に対する特徴値Ｐ２のｚ座標値ｚ２の変位Δｚ２＝ｚ２−ｚ１と、特徴値Ｐ３のｚ座標値ｚ３の変位Δｚ３＝ｚ３−ｚ１とを求める。

このとき、特定のスキャン系に対応する特徴値を常に基準とするようにしてもよいし、変位検出の度毎に基準にする特徴値を決定するようにしてもよい（たとえば中央に位置する特徴値を基準にするなど）。また、抽出された特徴値の一つを基準にする代わりに、或るｚ座標値ｚ０に対する各特徴値のｚ座標値の変位を求めるようにしてもよい。このｚ座標値ｚ０についても、常に同じであってもよいし、変位検出の度毎に決定するようにしてもよい。

変位算出部４５による算出結果は、体軸方向変位情報として情報記憶部４６に記憶される。

なお、図６に示すような各スキャン系に対応するＣＴ値の分布のグラフを表示部９１に表示させてもよい。その場合、ＣＴ値の分布の特徴値をユーザが手動操作で指定することができる。また、特徴値抽出部４４により抽出された特徴値をユーザが手動操作で修正することができる。このときの操作は、操作入力部９２により行う。

［動作］
以上のような構成を有する本実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作について、図７を参照しつつ説明する。同図に示すフローチャートは、このＸ線ＣＴ装置の動作の一例を表している。

まず、準備段階として、キャリブレーションデータの作成を行うとともに（Ｓ１）、体軸方向変位情報の作成を行う（Ｓ２）。作成されたキャリブレーションデータと体軸方向変位情報は、主制御部４０の情報記憶部４６に記憶される（Ｓ３）。

被検体を寝台５に横たわらせて所定の検査開始操作を行うと（Ｓ４）、第１〜第３のスキャン系は、回転駆動部４により回転されつつオブジェクトデータを検出し、データ収集部１４、２４、３４は、対応するＸ線検出器２３、３３、４３が検出したオブジェクトデータを収集する（Ｓ５）。データ収集部１４、２４、３４により収集されたオブジェクトデータは、それぞれ、データ補正部６１、６２、６３に入力される。

データ補正部６１、６２、６３は、情報記憶部４６に記憶された体軸方向変位情報に基づいて、収集されたオブジェクトデータの体軸方向における変位を補正する（Ｓ６）。すなわち、各オブジェクトデータには、そのオブジェクトデータが検出されたときの体軸方向の座標値（ｚ座標値）が付与されているが、データ補正部６１、６２、６３は、このｚ座標値を、体軸方向変位情報に示す相対的な変位に基づいて補正する。

たとえば、上記の例においては、データ補正部６２は、データ収集部２４から入力された各オブジェクトデータに付与されたｚ座標値を−Δｚ２だけ補正し、データ補正部６３は、データ収集部３４から入力された各オブジェクトデータに付与されたｚ座標値を−Δｚ３だけ補正する。なお、本例では、データ補正部６１はオブジェクトデータの補正は行わない。

データ補正部６１、６２、６３によりｚ座標値が補正された各スキャン系に対応するオブジェクトデータは、それぞれ前処理部７０に入力される。前処理部７０は、各オブジェクトデータに対して前処理を施して、各スキャン系に対応する投影データを作成する（Ｓ７）。作成された各スキャン系の投影データは、主制御部４０に送られて画像記憶部４１にそれぞれ記憶される。

画像再構成部８０は、各スキャン系の投影データを合成し、再構成処理を施して、被検体の画像を形成する（Ｓ８）。再構成された画像は、主制御部４０に送られて画像記憶部４１に記憶される。また、この再構成画像は、ユーザの要求により若しくは自動的に表示部９１に表示される。

［作用効果］
本実施形態のＸ線ＣＴ装置の作用及び効果について説明する。このＸ線ＣＴ装置は、複数のスキャン系を有する多管球型のＸ線ＣＴ装置であって、この複数のスキャン系の被検体体軸方向における相対的な変位を検出し、この相対的変位に基づいて、各スキャン系にて検出されたオブジェクトデータの体軸方向における変位を補正し、この補正されたオブジェクトデータに前処理を施して得られる投影データを合成し、被検体の画像を再構成するように構成されている。それにより、複数のスキャン系の被検体体軸方向への位置ずれに起因する分解能の低下やアーチファクトの発生などの画質の劣化を防止することができる。

［変形例］
本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の変形例を説明する。なお、以下の変形例は、後述の第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置にも適宜に適用可能である。

上記の実施形態では、ガントリ１で収集されたオブジェクトデータの体軸方向への変位を補正してから前処理を行っているが、前処理を行ってから変位補正を行うようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、各スキャン系に対応するオブジェクトデータを投影データに変換して、各投影データを別々に画像記憶部４１に記憶させるように構成されているが、前処理部７０により形成された投影データを合成してから画像記憶部４１に記憶させるようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、スキャン系の相対的変位の測定をヘリカルスキャン方式で行っているが、他のスキャン方式を適宜に採用することが可能である。たとえば、Ｘ線検出器１３、２３、３３が多列型のＸ線検出器である場合などには、コンベンショナルスキャン方式を適用することができる。

図８のブロック図は、上記実施形態の一変形例の構成を表している。このＸ線ＣＴ装置は、上記変形例とほぼ同様に構成されているが、直線駆動部７Ａ〜７Ｃを有する点が異なっている。

直線駆動部７Ａは、高電圧発生部１１、Ｘ線管球１２、Ｘ線検出器１３及びデータ収集部１４のうちの少なくともＸ線管球１２及びＸ線検出器１３（第１のスキャン系）を、被検体体軸方向に移動させるように作用する。直線駆動部７Ｂは、高電圧発生部２１、Ｘ線管球２２、Ｘ線検出器２３及びデータ収集部２４のうちの少なくともＸ線管球２２及びＸ線検出器２３（第２のスキャン系）を、被検体体軸方向に移動させるように作用する。直線駆動部７Ｃは、高電圧発生部３１、Ｘ線管球３２、Ｘ線検出器３３及びデータ収集部３４のうちの少なくともＸ線管球３２及びＸ線検出器３３（第３のスキャン系）を、被検体体軸方向に移動させるように作用する。なお、直線駆動部７Ａ〜７Ｃは、それぞれ個別に構成された機構を有している。

各直線駆動部７Ａ〜７Ｃは、スキャン制御部５０から入力されるパルス信号に基づき、その入力パルス数に応じた距離だけスキャン系を移動させる。直線駆動部７Ａ〜７Ｃは、本発明の「移動手段」の一例に相当する。

このＸ線ＣＴ装置の制御装置３の主制御部４０の情報記憶部４６（図３参照）には、直線駆動部７Ａ〜７Ｃのそれぞれによるスキャン系の単位移動量を示す情報、すなわち一つのパルス信号に対応するスキャン系の移動距離を示す情報（移動量情報）があらかじめ記憶されている。

移動量情報は、たとえば、一つ若しくは複数のパルス信号を各直線駆動部７Ａ〜７Ｃに印可したときのスキャン系の移動量を実測することにより取得することができる。

直線駆動部７Ａ〜７Ｃは、前述のようにそれぞれ個別に構成されているので、一つのパルス信号に対応する移動距離が機差により異なっている。移動量情報は、この機差を示す情報である。直線駆動部７Ａ、７Ｂ、７Ｃの単位移動量をそれぞれｄ１、ｄ２、ｄ３とする。この機差は、直線駆動部７Ａ〜７Ｃを構成するパルスモータ等の駆動装置や、その駆動力を伝達する機構を製造するときの不可避的な誤差によって生じるものである。

このように、各スキャン系は、単位移動量の整数倍の距離しか体軸方向（ｚ方向）に移動することができない。換言すると、連続的に移動することはできず離散的にしか移動することができない。したがって、全てのスキャン系を同じｚ座標位置に配置させることは一般に困難又は不可能である。

この変形例の情報記憶部４６には、全てのスキャン系を可能な限り同じｚ座標位置に配置させたときの、これらスキャン系の体軸方向における相対的な変位を示す体軸方向変位情報があらかじめ格納されている。この体軸方向変位情報の測定方法は、全スキャン系を可能な限り同じｚ座標位置に配置させた状態で、上記の実施形態と同様の変位測定（変位検出部４２による）を行うことにより取得することができる。なお、上記実施形態における体軸方向変位情報は、このように複数のスキャン系を可能な限り同じｚ座標位置に配置させてＸ線スキャンを行うときのスキャン系の体軸方向への相対的変位を示すものである。

主制御部４０は、被検体のＸ線スキャンを行ったときの各スキャン系のｚ座標位置から、各スキャン系をほぼ同じｚ座標位置（上記機差による誤差がある。）に配置させるための移動距離を求める。この各スキャン系の移動距離は、たとえば、Ｘ線スキャンを行うときにスキャン制御部５０から各直線駆動部７Ａ〜７Ｃに入力されたパルス信号の個数と、移動量情報とに基づいて算出される。

たとえば、図９に示すように、第１のスキャン系と第２のスキャン系を、第３のスキャン系のｚ座標位置に合わせるように移動させる場合、第１、第３のスキャン系にそれぞれ入力されたパルス数と、移動量情報に示す直線駆動部７Ａ、７Ｃの単位移動量とに基づいて、第１のスキャン系の移動距離ΔＤ１を算出でき、第２、第３のスキャン系にそれぞれ入力されたパルス数と、移動量情報に示す直線駆動部７Ｂ、７Ｃの単位移動量とに基づいて、第２のスキャン系の移動距離ΔＤ２を算出できる。

データ補正部６１は、このように算出された第１のスキャン系の移動距離ΔＤ１と、情報記憶部４６に記憶された第１のスキャン系と第３のスキャン系との相対的変位Δｄ１３とに基づいて、データ収集部１４から入力されたオブジェクトデータのｚ座標値を補正する。

このとき、第１のスキャン系をΔＤ１だけ移動させたときの位置と、第１のスキャン系の相対的変位ｄ１３の位置とが、第３のスキャン系のｚ座標位置に対して同じ方向にある場合には、オブジェクトデータのｚ座標値の補正量はΔＤ１＋Δ１３とされる。一方、これらの位置が、第３のｚ座標位置に対して反対の方向にある場合には、オブジェクトデータのｚ座標値の補正量は｜ΔＤ１−Δ１３｜とされる。

たとえば、双方の位置が、第３のスキャン系のｚ座標位置に対して＋ｚ方向（又は−ｚ方向）にある場合には前者の補正量が適用される。また、一方の位置が第３のスキャン系のｚ座標位置の＋ｚ方向（−ｚ方向）にあり、他方の位置が−ｚ方向（＋ｚ方向）にある場合には、後者の補正量が適用される。

同様に、データ補正部６２は、算出された第２のスキャン系の移動距離ΔＤ２と、情報記憶部４６に記憶された第２のスキャン系と第３のスキャン系との相対的変位Δｄ２３とに基づいて、データ収集部２４から入力されたオブジェクトデータのｚ座標値の補正を行う。なお、本例においては、第３のスキャン系を基準としてオブジェクトデータを補正するので、データ補正部６３による補正は行わない。

このような変形例のＸ線ＣＴ装置によれば、スキャン系が体軸方向に移動されている場合であっても、スキャン系の被検体体軸方向への位置ずれに起因する分解能の低下やアーチファクトの発生などの画質の劣化を防止することができる。

〈第２の実施形態〉
本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第２の実施の形態は、複数のスキャン系をそれぞれ独立に被検体体軸方向に移動可能なＸ線ＣＴ装置であって、体軸方向における複数のスキャン系の相対的な変位を検出し、この検出された相対的な変位に基づいて、スキャン系の体軸方向における位置ずれを補正するように構成される。そして、この状態で被検体のＸ線スキャンを行って画像を再構成することにより、複数のスキャン系の被検体体軸方向への位置ずれに起因する再構成画像の画質の劣化を防止するものである。以下、この第２の実施形態のＸ線ＣＴ装置について詳しく説明する。

まず、本実施形態に係る多管球型のＸ線ＣＴ装置の構成について、図１０を参照しつつ説明する。図１０に示すＸ線ＣＴ装置は、第１の実施形態の変形例（図８参照）とほぼ同様の構成を有するが、補正処理部６０を有さない点が当該変形例と異なっている。また、制御装置３は、第１の実施形態と同様の構成を備えている（図３参照）。

図１１のフローチャートを参照しつつ、本実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作の一例を説明する。

まず、準備段階として、第１の実施形態と同様に、キャリブレーションデータの作成を行うとともに（Ｓ１１）、体軸方向変位情報の作成を行う（Ｓ１２）。作成されたキャリブレーションデータと体軸方向変位情報は、主制御部４０の情報記憶部４６に記憶される（Ｓ１３）。

スキャン制御部５０は、主制御部４０の制御にしたがい、体軸方向変位情報に基づいて直線駆動部７Ａ〜７Ｃにパルス信号を送信してスキャン系を移動させることにより、複数のスキャン系の体軸方向における位置ずれを補正する（Ｓ１４）。

たとえば、図９に示したように、第１、第２のスキャン系を第３のスキャン系のｚ座標位置に合わせる場合、スキャン制御部５０は、第１のスキャン系を距離ΔＤ１だけ移動させるのに必要な数のパルス信号を直線駆動部７Ａに印可するとともに、第２のスキャン系を距離ΔＤ２だけ移動させるのに必要な数のパルス信号を直線駆動部７Ｂに印可する。それにより、第１〜第３のスキャン系は、（ほぼ）同じｚ座標位置に配置される。なお、主制御部４０とスキャン制御部５０は、本発明の「制御手段」の一例として作用するものである。

被検体を寝台５に横たわらせて所定の検査開始操作を行うと（Ｓ１５）、第１〜第３のスキャン系は、回転駆動部４により回転されつつオブジェクトデータを検出し、データ収集部１４、２４、３４は、対応するＸ線検出器２３、３３、４３が検出したオブジェクトデータを収集する（Ｓ１６）。データ収集部１４、２４、３４により収集されたオブジェクトデータは、それぞれ前処理部７０に入力される。

前処理部７０は、各オブジェクトデータに対して前処理を施して、各スキャン系に対応する投影データを作成する（Ｓ１７）。作成された各スキャン系の投影データは、主制御部４０に送られて画像記憶部４１にそれぞれ記憶される。

画像再構成部８０は、各スキャン系の投影データを合成し、再構成処理を施して、被検体の画像を形成する（Ｓ１８）。再構成された画像は、主制御部４０に送られて画像記憶部４１に記憶される。また、この再構成画像は、ユーザの要求により若しくは自動的に表示部９１に表示される。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置の作用及び効果について説明する。このＸ線ＣＴ装置は、複数のスキャン系を有する多管球型のＸ線ＣＴ装置であって、この複数のスキャン系の被検体体軸方向における相対的な変位を検出し、この相対的変位に基づいて、複数のスキャン系の被検体体軸方向における変位を補正するように構成されている。そして、この変位が補正された状態で被検体のＸ線スキャンを行ってオブジェクトデータを収集し、そのオブジェクトデータを投影データに変換し、各スキャン系に対応する投影データを合成して被検体の画像を再構成するようになっている。それにより、複数のスキャン系の被検体体軸方向への位置ずれに起因する分解能の低下やアーチファクトの発生などの画質の劣化を防止することが可能になる。

［変形例］
本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の変形例を説明する。この変形例のＸ線ＣＴ装置は、第２の実施形態と同様の構成を備えている（図１０参照）。

このＸ線ＣＴ装置の制御装置３の主制御部４０の情報記憶部４６（図３参照）には、第１の実施形態の変形例と同様の移動量情報と体軸方向変位情報があらかじめ格納されている。

主制御部４０は、第１の実施形態と同様に、Ｘ線スキャンを行うときにスキャン制御部５０から各直線駆動部７Ａ〜７Ｃに入力されたパルス信号の個数と、移動量情報とに基づいて、被検体のＸ線スキャンを行ったときの各スキャン系のｚ座標位置から、各スキャン系をほぼ同じｚ座標位置に配置させるための移動距離を算出する。

スキャン制御部５０は、この算出された移動距離と体軸方向変位情報とに基づいて直線駆動部７Ａ〜７Ｃを制御し、全てのスキャン系が（ほぼ）同じｚ座標位置に配置されるように、スキャン系を体軸方向に移動させる。

以下、図１２を更に参照し、第１のスキャン系と第２のスキャン系を第３のスキャン系のｚ座標位置に合わせるように移動させる場合について説明する。図１２のグラフＦ１は、スキャン制御部５０から直線駆動部７Ａに入力されるパルス信号のパルス数と、このパルス信号に対応して移動される第１のスキャン系のｚ方向位置との関係を示している。このグラフＦ１の傾きは、移動量情報に含まれる第１のスキャン系の単位移動量に相当する。

また、グラフＦ２は、スキャン制御部５０から直線駆動部７Ｂに入力されるパルス信号のパルス数と、このパルス信号に対応して移動される第２のスキャン系のｚ方向位置との関係を示している。このグラフＦ２の傾きは、移動量情報に含まれる第２のスキャン系の単位移動量に相当する。

なお、各直線駆動部７Ａ〜７Ｃは、一つのパルス信号に応じた移動量を移動距離の単位としているので、グラフＦ１、Ｆ２は実際には離散的グラフになる。

パルス数０に対応するグラフＦ１の値Ａ１とグラフＦ２の値Ａ２との差は、第１のスキャン系と第２のスキャン系とを可能な限り同じｚ座標位置に配置させたときの誤差であり、変位検出部４２により事前に検出された体軸方向変位情報に相当する。

主制御部４０は、図１２の関係を参照することにより、第１、第２のスキャン系を第３のスキャン系のｚ座標位置に合わせるために必要なパルス数をそれぞれ算出する。スキャン制御部５０は、主制御部４０の制御にしたがい、それぞれ算出された数のパルス信号を直線駆動部７Ａ、７Ｂにそれぞれ入力する。それにより、第１、第２のスキャン系が、それぞれ第３のスキャン系のｚ座標位置（の近傍位置）に移動され、スキャン系の相対的な位置ずれが補正される。

この状態でＸ線スキャンを行ってオブジェクトデータを収集し、前処理及び再構成処理を行うことにより、スキャン系の被検体体軸方向への位置ずれに起因する画質の劣化が無い（又は少ない）被検体の画像を取得することができる。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第１の実施の形態の全体構成の一例を表す概略ブロック図である。本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第１の実施の形態における複数（３つ）のスキャン系の配設態様の一例を表す概略図である。本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第１の実施の形態の制御装置の構成の一例を表す概略ブロック図である。本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第１の実施の形態によるスキャン系の変位検出において使用されるコインファントムの形態を表す概略斜視図である。本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第１の実施の形態によるスキャン系の変位検出を説明するための概略説明図である。本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第１の実施の形態によるスキャン系の変位検出を説明するための概略説明図である。本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第１の実施の形態の動作の一例を表すフローチャートである。本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第１の実施の形態の変形例の全体構成の一例を表す概略ブロック図である。本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第１の実施の形態の変形例の動作を説明するための概略説明図である。本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第２の実施の形態の全体構成の一例を表す概略ブロック図である。本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第２の実施の形態の動作の一例を表すフローチャートである。本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第２の実施の形態の変形例の動作を説明するための概略説明図である。

符号の説明

１ガントリ
２スリップリング機構
３制御装置
４回転駆動部
５寝台
７Ａ〜７Ｃ直線駆動部
１１、２１、３１高電圧発生部
１２、２２、３２Ｘ線管球
１３、２３、３３Ｘ線検出器
１４、２４、３４データ収集部
４０主制御部
４１画像記憶部
４２変位検出部
４３ＣＴ値算出部
４４特徴値抽出部
４５変位算出部
４６情報記憶部
５０スキャン制御部
６０補正処理部
６１、６２、６３データ補正部
７０前処理部
８０画像再構成部
９１表示部
９２操作入力部
Ｆコインファントム
ＦａＲＯＩ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ＣＴ値の分布
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３特徴値

Claims

Ｘ線管球とＸ線検出器とが被検体を挟んで互いに対峙して配設されてなるスキャン系が複数個前記被検体の体軸方向に配列されたＸ線ＣＴ装置であって、
該複数のスキャン系のそれぞれを前記被検体の周囲にて回転させる回転駆動手段と、
該回転される前記複数のスキャン系のそれぞれにより得られるＸ線のオブジェクトデータを収集する複数のデータ収集手段と、
該複数のデータ収集手段によりそれぞれ収集された前記Ｘ線のオブジェクトデータに基づいて画像を再構成する画像再構成手段と、
前記複数のスキャン系の前記被検体の体軸方向の相対的な変位を検出する変位検出手段と、
被検体について前記複数のデータ収集手段のそれぞれにより収集された前記Ｘ線のオブジェクトデータの体軸方向における変位を、前記検出された前記相対的な変位に基づいて補正するデータ補正手段と、
を備え、
前記画像再構成手段は、前記補正された前記Ｘ線のオブジェクトデータから得られる投影データを合成して、前記被検体の画像を再構成し、
前記変位検出手段は、
前記複数のスキャン系のそれぞれにより前記検出された前記Ｘ線のオブジェクトデータを基に前記再構成された画像に基づいて、前記複数のスキャン系のそれぞれに対応する、前記体軸方向におけるＣＴ値の分布を算出するＣＴ値算出手段を備え、
該算出された前記複数の前記ＣＴ値の分布におけるＣＴ値の最大値の前記体軸方向における相対的な変位に基づいて、前記複数のスキャン系の前記相対的な変位を検出する、
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
Ｘ線管球とＸ線検出器とが被検体を挟んで互いに対峙して配設されてなるスキャン系が複数個前記被検体の体軸方向に配列されたＸ線ＣＴ装置であって、
該複数のスキャン系のそれぞれを前記被検体の周囲にて回転させる回転駆動手段と、
該回転される前記複数のスキャン系のそれぞれにより得られるＸ線のオブジェクトデータを収集する複数のデータ収集手段と、
該複数のデータ収集手段によりそれぞれ収集された前記Ｘ線のオブジェクトデータに基づいて画像を再構成する画像再構成手段と、
前記複数のスキャン系を被検体の体軸方向にそれぞれ独立に移動させる複数の移動手段と、
前記複数のスキャン系の前記被検体の体軸方向の相対的な変位を検出する変位検出手段と、
該検出された前記相対的な変位に基づいて前記複数の移動手段を制御し、前記複数のスキャン系の前記体軸方向における位置ずれを補正する制御手段と
を備え、
前記変位検出手段は、
前記複数のスキャン系のそれぞれにより前記検出された前記Ｘ線のオブジェクトデータを基に前記再構成された画像に基づいて、前記複数のスキャン系のそれぞれに対応する、前記体軸方向におけるＣＴ値の分布を算出するＣＴ値算出手段を備え、
該算出された前記複数の前記ＣＴ値の分布におけるＣＴ値の最大値の前記体軸方向における相対的な変位に基づいて、前記複数のスキャン系の前記相対的な変位を検出する、
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記変位検出手段は、ファントムについて前記複数のデータ収集手段のそれぞれにより収集されたＸ線のオブジェクトデータに基づいて、前記複数のスキャン系の前記相対的な変位を検出する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記ファントムは、前記体軸方向に厚さ方向を向けて配置されるコインファントムである、
ことを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記複数のスキャン系をパルス信号によって、前記体軸方向にそれぞれ独立に移動させる複数の移動手段と、
該複数の移動手段のそれぞれによる前記スキャン系の単位パルス信号に対応する移動距離で算出される単位移動量を示す移動量情報をあらかじめ記憶する記憶手段と、
を更に備え、
前記データ補正手段は、前記変位検出手段により検出された前記相対的な変位と、前記記憶手段に記憶された前記移動量情報とに基づいて、前記収集された前記Ｘ線のオブジェクトデータの前記変位を補正する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記複数のスキャン系をパルス信号によって前記体軸方向にそれぞれ独立に移動させる複数の移動手段と、
前記複数の移動手段のそれぞれによる前記スキャン系の単位パルス信号に対応する移動距離で算出される単位移動量を示す移動量情報をあらかじめ記憶する記憶手段を更に備え、
前記制御手段は、前記変位検出手段により検出された前記相対的な変位と、前記記憶手段に記憶された前記移動量情報とに基づき前記複数の移動手段を制御し、前記複数のスキャン系の前記位置ずれを補正する、
ことを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。