JP4909056B2 - Ｘ線ｃｔ装置およびその制御方法並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置およびその制御方法並びにそのためのプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）に関し、さらに詳しくは、被検体の同一断面について、Ｘ線管の管電圧や管電流を切り換えることにより、管電圧や管電流がそれぞれ異なる第１のスキャン（ｓｃａｎ）と第２のスキャンを順次行う、Ｘ線ＣＴ装置およびその制御方法並びにそのためのプログラムに関するものである。

従来、Ｘ線ＣＴ装置のスキャン方法として、例えば、被検体を構成する組織の種類に応じてコントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）の現れ方が異なる、被検体の同一断面を表す２種類の断層像を取得し、これら２種類の画像間で減算処理を行い、特定の組織が強調されたり除去されたりした差分画像を得ることを目的として、Ｘ線管の管電圧がそれぞれ異なる、すなわち、Ｘ線のエネルギー（ｅｎｅｒｇｙ）分布がそれぞれ異なる２種類のＸ線を同一の被検体に照射してスキャンする方法が知られている。

上記２種類の画像を取得するスキャン方法としては、例えば、特許文献１等に記載されているような、Ｘ線ＣＴ装置に、Ｘ線管とＸ線検出器を１組のデータ収集系として複数組のデータ収集系を設置し、各Ｘ線管に互いに異なる管電圧を設定して、被検体の同一断面について同時にスキャンする方法が考えられる（第１のスキャン方法）。また、例えば、特許文献２等に記載されているような、被検体の同一断面について、Ｘ線管の管電圧を切り換えることにより、管電圧がそれぞれ異なる第１のスキャンと第２のスキャンを順次行う方法が考えられる（第２のスキャン方法）。

上記２種類の画像を比較する場合には、同一の被検体の略同位置について互いに異なる２種類の管電圧でスキャンして得られた２つの断層像において、被検体における造影剤の流量変化や心拍・呼吸などによる体動が少ない方が望ましい。

上記第１のスキャン方法によれば、被検体を２種類のＸ線で同時にスキャンするので、取得された２種類の画像において、被検体における造影剤の流量変化や心拍・呼吸などによる体動が全くない。したがって、上記の観点からすれば、上記第１のスキャン方法は理想的なスキャン方法と言える。他方、Ｘ線管とＸ線検出器からなるデータ収集系を１組しか持たない既存のＸ線ＣＴ装置には適用できない、あるいは、比較的高価であるＸ線管とＸ線検出器からなるデータ収集系を２組以上設置することで大幅なコストアップ（ｃｏｓｔ ｕｐ）につながるといった不都合な点もある。

これに対し、上記第２のスキャン方法によれば、Ｘ線管とＸ線検出器からなるデータ収集系を１組しか持たない既存のＸ線ＣＴ装置であっても適用することができ、ハード（ｈａｒｄ）面での改造をほとんど必要としない、コストアップにつながらないと言った利点がある。最近では、１回のスキャンに要する時間が最速で約０．３５秒とスキャン時間の高速化が進んでおり、上記のような、被検体における造影剤の流量変化や体動を少なくしたいという要望についても、スキャンを２回に分け非同時にスキャンすることによる影響は、ほとんど考える必要がなくなってきている。

特開２００６−１８７４５３号公報 特開２００６−００６５３１号公報

ところで、一般的には、Ｘ線管の管電圧や管電流を切り換える場合は、スキャン全体を制御するスキャン制御装置が、スキャンを行っていない状態で、Ｘ線管の管電圧や管電流を制御するＸ線管制御装置と所定の通信を行って、設定すべき管電圧や管電流等の制御パラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）の信号をＸ線管制御装置に送信し、Ｘ線管制御装置が、その制御パラメータに基づいてＸ線管の管電圧や管電流を設定する。

しかしながら、このような通信に要する時間は、１回のスキャンに要する時間に対して比較的長い。例えば、上記データ収集系が設置された、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）の回転部の回転速度を０．３５（秒／回転）程度として、１回のハーフスキャン（ｈａｌｆ ｓｃａｎ）の所要時間は０．３５×（２／３）＝０．２３秒程度であるのに対し、通信の所要時間は少なくとも０．１５〜０．２０秒程度と見積もることができる。すなわち、上記第２のスキャン方法において、上記の一般的なシーケンスによって管電圧や管電流を切り換えようとすると、第１のスキャン終了から第２のスキャン開始までに、無視できない程度の通信時間が存在することになる。そのため、実際には、撮影対象である被検体は、実験用の静止している物体や非常に動きの少ない臓器等に限られるという問題がある。

また、スキャンによって得られたＸ線投影データを効率よく処理する観点から、走査ガントリの回転部を無駄に回転させずに、かつ、第２のスキャンを第１のスキャンのスキャン開始角度と同じ角度で開始するためには、第１のスキャン終了から第２のスキャン開始までに許される時間が、上記の例で言えば、０．３５−０．２３＝０．１２秒程度となる。このため、スキャン制御装置とＸ線管制御装置とが、第１のスキャンと第２のスキャンとの間で通信を行って管電圧の設定等を行うという一般的なシーケンスでは、第１のスキャン終了後、走査ガントリの回転部を無駄に回転させずに第２のスキャンを開始することができない。

さらに、将来的には、Ｘ線管の管電圧だけでなく管電流を第１のスキャンと第２のスキャンとで変える手法も実施される可能性がある。

本発明は、上記事情に鑑み、被検体の同一断面について、Ｘ線管の管電圧および管電流のうち少なくとも一方を切り換えることにより、管電圧および管電流のうち少なくとも一方がそれぞれ異なる第１のスキャンと第２のスキャンを順次行う際に、第１のスキャンと第２のスキャンとの間の時間間隔をより短くすることが可能なＸ線ＣＴ装置およびＸ線ＣＴ装置の制御方法並びにそのためのプログラムを提供することを目的とするものである。

第１の観点では、本発明は、被検体が搬入される空洞を挟んで設けられた、Ｘ線管と該Ｘ線管から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器とを含み、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とが前記空洞の周りを回転する回転部と、前記Ｘ線管の管電圧および管電流を制御するＸ線管制御手段と、前記回転部および前記Ｘ線管制御手段を制御して、前記空洞の撮影空間における同一断面について、前記Ｘ線管の管電圧および管電流のうち少なくとも１つの制御パラメータが互いに異なる第１のスキャンと第２のスキャンとを順次行うスキャン制御手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記スキャン制御手段が、前記第１のスキャン中に、前記Ｘ線管制御手段に対して、前記第２のスキャンに対応した前記少なくとも１つの制御パラメータの送信を開始するものであることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。

第２の観点では、本発明は、前記スキャン制御手段が、前記第１のスキャンの終了と略同時に、前記第２のスキャンに対応した管電流を得るための、前記Ｘ線管のフィラメント（ｆｉｌａｍｅｎｔ）の予熱を開始させるものであることを特徴とする上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第３の観点では、本発明は、前記スキャン制御手段が、前記第１のスキャンと前記第２のスキャンにおける前記回転部のスキャン開始角度を同一にさせるものであることを特徴とする上記第１の観点または第２の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第４の観点では、本発明は、前記スキャン制御手段が、前記第１のスキャンと前記第２のスキャンにおけるスキャン開始時期を前記被検体の心拍の同位相に同期させるものであることを特徴とする上記第１の観点または第２の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第５の観点では、本発明は、被検体が搬入される空洞を挟んで設けられた、Ｘ線管と該Ｘ線管から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器とを含み、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とが前記空洞の周りを回転する回転部と、前記Ｘ線管の管電圧および管電流を制御するＸ線管制御手段とを制御して、前記空洞の撮影空間における同一断面について、前記Ｘ線管の管電圧および管電流のうち少なくとも１つの制御パラメータが互いに異なる第１のスキャンと第２のスキャンとを順次行わせる、Ｘ線ＣＴ装置の制御方法であって、前記第１のスキャン中に、前記Ｘ線管制御手段に対して、前記第２のスキャンに対応した前記少なくとも１つの制御パラメータの送信を開始するステップ（ｓｔｅｐ）を有するものであることを特徴とするＸ線ＣＴ装置の制御方法を提供する。

第６の観点では、本発明は、コンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）を、被検体が搬入される空洞を挟んで設けられた、Ｘ線管と該Ｘ線管から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器とを含み、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とが前記空洞の周りを回転する回転部と、前記Ｘ線管の管電圧および管電流を制御するＸ線管制御手段とを制御して、前記空洞の撮影空間における同一断面について、前記Ｘ線管の管電圧および管電流のうち少なくとも１つの制御パラメータが互いに異なる第１のスキャンと第２のスキャンとを順次行うスキャン制御手段として機能させるためのプログラムであって、前記スキャン制御手段が、前記第１のスキャン中に、前記Ｘ線管制御手段に対して、前記第２のスキャンに対応した前記少なくとも１つの制御パラメータの送信を開始するものであることを特徴とするプログラムを提供する。

ここで、「Ｘ線管」としては、例えば、陰極であるフィラメントと陽極であるターゲット（ｔａｒｇｅｔ）とを有し、フィラメントから放出された熱電子を、両電極間に印加した管電圧によって発生する電界で加速し、ターゲットに衝突させてＸ線を発生させるものを考えることができる。フィラメントおよびターゲットは、例えば、タングステン（ｔｕｎｇｓｔｅｎ）等により構成される。なお、ターゲットは回転式、非回転式のいずれであってもよい。

また、「Ｘ線検出器」としては、例えば、Ｘ線検出素子が回転部の回転方向および被検体の体軸方向あるいは搬送方向に２次元的に並んだマトリクス（ｍａｔｒｉｘ）構造のＸ線検出器、すなわちマルチスライス（ｍｕｌｔｉ ｓｌｉｃｅ）用の検出器を考えることができるが、Ｘ線検出素子が回転部の回転方向にのみ並んだ単一列Ｘ線検出器、すなわちシングルスライス（ｓｉｎｇｌｅ ｓｌｉｃｅ）用の検出器であってもよい。

また、「スキャン」とは、Ｘ線を撮影空間に照射しながら回転部を回転させて、各ビュー（ｖｉｅｗ）角度毎のＸ線検出器の出力信号を検出し、各ビュー角度におけるＸ線投影データ（ｄａｔａ）を収集する処理を意味するものである。この「スキャン」としては、第１のスキャンと第２のスキャンの時間間隔を短縮化する観点からすれば、例えば、Ｘ線管から照射されるＸ線ビーム（ｂｅａｍ）のファン（ｆａｎ）角をαとして、回転部を１８０°＋α回転させて各ビュー角度におけるＸ線投影データを収集するハーフスキャン（ｈａｌｆ ｓｃａｎ）が望ましいが、画質を優先して、回転部を３６０°回転させて各ビュー角度におけるＸ線投影データを収集するフルスキャン（ｆｕｌｌ ｓｃａｎ）であってもよい。また、「スキャン」は、被検体を停止させた状態でスキャンするアキシャルスキャン（ａｘｉａｌ ｓｃａｎ）であってもよいし、被検体を移動させながらスキャンするヘリカルスキャン（ｈｅｌｉｃａｌ ｓｃａｎ）であってもよい。

なお、ヘリカルスキャンの場合において、「被検体の同一断面について、・・・第１のスキャンと第２のスキャンとを順次行う」とは、被検体の同一断面に対応する断層像を画像再構成するために必要なＸ線投影データを収集することを意味する。

「前記第１のスキャンの終了と略同時に・・・」の「略同時」は、例えば、０．０２秒程度までのずれを許容するものである。

「前記第２のスキャンに対応した管電流を得るための、前記Ｘ線管のフィラメントの予熱を開始させる」とは、第２のスキャンで目的とする管電流が得られるように、すなわち、Ｘ線管のフィラメントからその管電流に対応した容量の熱電子が放出されるように、そのフィラメントを所定の温度に設定すべく、フィラメントに流す電流の制御を開始することを意味するものである。

「スキャン開始角度」とは、回転部を回転させて被検体をスキャンし始めるときのビュー角度を意味するものである。

「スキャン開始時期」とは、回転部を回転させて被検体をスキャンし始めるときのタイミング（ｔｉｍｉｎｇ）を意味するものである。

なお、「被検体の心拍」の位相は、例えば、心電計で測定することができる。

本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、被検体の同一断面について、Ｘ線管の管電圧および管電流のうち少なくとも一方を切り換えることにより、管電圧および管電流のうち少なくとも一方がそれぞれ異なる第１のスキャンと第２のスキャンを順次行う際に、スキャン制御手段が、第１のスキャン終了を待たず、第１のスキャン中に、Ｘ線管制御手段に対して、第２のスキャンに対応した、上記少なくとも一方の制御パラメータの送信を開始するので、第１のスキャンが終了した後、続く第２のスキャンに対応した管電圧および管電流をより早期に設定することができ、第１のスキャンと第２のスキャンとの間の時間間隔をより短くすることが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態によるＸ線ＣＴ装置１の構成ブロック（ｂｌｏｃｋ）図である。なお、図１では、Ｘ線ＣＴ装置１を構成する各部間の接続関係の詳細については図示を省略している。

Ｘ線ＣＴ装置１は、図１に示すように、走査ガントリ２、撮影テーブル（ｔａｂｌｅ）４および操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を備えている。

走査ガントリ２は、Ｘ線管２０、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）２２、Ｘ線検出器２４、データ収集部２６、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８、コリメータコントローラ３０、回転部３４、回転コントローラ３６およびスキャンコントローラ３８を有する。

Ｘ線管２０は、陰極であるフィラメントと陽極であるターゲットとを有し、フィラメントから放出された熱電子を、両電極間に発生する電界により加速させ、ターゲットに衝突させてＸ線を発生させるものである。また、Ｘ線管２０は、フィラメントとターゲットとの間にグリッド電極を有し、このグリッド（ｇｒｉｄ）電極に印加する電圧を切り換えることでＸ線の発生を制御するものである。なお、Ｘ線管２０は、本発明におけるＸ線管の一例である。

コリメータ２２は、Ｘ線管２０から放射されたＸ線を、コーン（ｃｏｒｎ）状のＸ線ビームすなわちコーンビームＸ線となるように成形する。コーンビームＸ線はＸ線検出器２４に照射される。

Ｘ線検出器２４は、コーンビームＸ線の広がりに合わせて２次元アレイ（ａｒｒａｙ）状に配列された複数の検出素子を有し、個々の検出素子は検出したＸ線の強度に応じた検出信号を出力する、いわゆる多列Ｘ線検出器である。Ｘ線検出器２４は、例えば、シンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）とフォトダイオード（ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）の組合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（ｇａｓ）を利用した電離箱型のＸ線検出素子であってよい。なお、Ｘ線検出器２４は、本発明におけるＸ線検出器の一例である。

図２は、Ｘ線管２０、コリメータ２２およびＸ線検出器２４の相互関係を示す図である。図２（ａ）は走査ガントリ２の正面から見た状態を示す図、図２（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によりコーンビームＸ線４０１となるように成形されてＸ線検出器２４に照射される。

図２（ａ）では、コーンビームＸ線４０１におけるひとつの方向の広がりを示し、この方向を幅方向ともいう。コーンビームＸ線４０１の幅方向は、Ｘ線検出器２４におけるチャンネルの配列方向に一致する。図２（ｂ）ではコーンビームＸ線４０１における他の方向の広がりを示し、この方向をコーンビームＸ線４０１の厚み方向ともいう。コーンビームＸ線４０１の厚み方向は、Ｘ線検出器２４における複数の検出素子列の並設方向に一致する。

データ収集部２６は、Ｘ線検出器２４と接続されており、Ｘ線検出器２４を構成する個々の検出素子の検出信号をデジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ ｄａｔａ）として収集する。検出素子の検出信号は、Ｘ線による被検体の投影を表す信号となり、以下、これをＸ線投影データという。

Ｘ線コントローラ２８は、後述のスキャンコントローラ３８から送信された制御パラメータの信号に基づいて、主に、Ｘ線管２０の管電圧および管電流、Ｘ線の照射を制御するものである。Ｘ線コントローラ２８は、Ｘ線管２０が有する、フィラメント、ターゲットおよびグリッド電極とそれぞれ接続されている。Ｘ線コントローラ２８は、目的とする管電流が得られるように、すなわち、フィラメントからその管電流に対応した容量の熱電子が放出されるように、そのフィラメントを所定の温度に設定すべく、フィラメントに流す電流を制御する。また、Ｘ線コントローラ２８は、目的とする管電圧が得られるように、フィラメントおよびターゲットに印加する電圧を制御する。また、Ｘ線コントローラ２８は、目的とするタイミングと時間でＸ線照射が行われるように、主にグリッド電極に印加するバイアス（ｂｉａｓ）電圧を制御する。すなわち、フィラメントからの電子線を発生させるか否かを制御することにより、Ｘ線を照射するか否かを制御する。より具体的には、Ｘ線コントローラ２８は、グリッド電極に供給するバイアス電圧を、不図示のスイッチによって、０Ｖと所定の負電圧の２段階に切り換える。この負電圧はフィラメントとターゲットの間の電子線を阻止できる値を持っており、このスイッチの切換えにより電子線を発生させるか否かを制御することができる。ここでは、以下、フィラメントからの電子線を発生させてＸ線を照射することを、Ｘ線照射をオン（ｏｎ）するといい、フィラメントからの電子線を発生させないでＸ線を照射しないことを、Ｘ線照射をオフ（ｏｆｆ）するという。なお、Ｘ線コントローラ２８は、本発明におけるＸ線管制御手段の一例である。

コリメータコントローラ３０は、スキャンコントローラ３８からの制御信号に基づいて、所定の広がりを持つコーンビームＸ線が得られるように、コリメータ２２の開口を制御する。

回転部３４は、被検体が搬入される空洞を挟んで設けられた、Ｘ線管２０とＸ線管２０から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器２４とを含み、Ｘ線管２０とＸ線検出器２４とが上記空洞の周りを回転するものである。なお、回転部３４には、上記のＸ線管２０からコリメータコントローラ３０までのものが搭載されており、場合によっては、スキャンコントローラ３８の一部も搭載される。なお、回転部３４は、本発明における回転部の一例である。

回転コントローラ３６は、後述のスキャンコントローラ３８から送信される制御信号に基づいて、回転部３４の回転を制御するものである。

スキャンコントローラ３８は、走査ガントリ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を制御して、上記空洞の撮影空間における同一断面について、Ｘ線管２０の管電圧が互いに異なる第１のスキャンと第２のスキャンとを順次行うものである。したがって、上記空洞に被検体を搬入して、このようなスキャンを行うことにより、被検体の各断面位置毎に、Ｘ線管２０の管電圧が異なる複数のスキャンを行うことができる。なお、スキャンコントローラ３８は、本発明におけるスキャン制御手段の一例である。

撮影テーブル４は、当該テーブル上に載置された被検体を、Ｘ線管２０とＸ線検出器２４の間にある上記空洞の撮影空間に搬入する。

操作コンソール６は、データ処理装置６０、制御インターフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６２、データ収集バッファ（ｂｕｆｆｅｒ）６４、記憶装置６６、表示装置６８および操作装置７０を有する。

データ処理装置６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等によって構成される。データ処理装置６０には、制御インターフェース６２が接続され、制御インターフェース６２には、走査ガントリ２と撮影テーブル４が接続されている。

データ処理装置６０は、制御インターフェース６２を通じて、走査ガントリ２のスキャンコントローラ３８と撮影テーブル４を制御するものである。データ処理装置６０には、データ収集バッファ６４が接続されており、データ収集バッファ６４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６が接続されている。これにより、データ収集部２６で収集されたＸ線投影データが、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。また、データ処理装置６０には、記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６には、データ収集バッファ６４および制御インターフェース６２を通じてそれぞれデータ処理装置６０に入力されたＸ線投影データが記憶される。記憶装置６６には、また、データ処理装置６０用のプログラムが記憶される。データ処理装置６０がそのプログラムを実行することにより、本Ｘ線ＣＴ装置１の動作が遂行される。

データ処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて記憶装置６６に収集した複数ビューのＸ線投影データを用いて画像再構成を行うものである。したがって、被検体の同一断面位置に対して行われた第１のスキャンと第２のスキャンの各々について、収集されたＸ線投影データを用いて画像再構成を行うことにより、被検体の同一断面における、Ｘ線管２０の管電圧が異なる２種類の断層像を得ることができる。また、データ処理装置６０は、このようにして得られた２種類の断層像において、互いに対応する各画素間で減算処理を行うことにより差分画像を生成する。差分画像は、断層像のうち所定の物質を表す画像部分、例えば、被検体を構成する軟組織や骨部を表す画像部分のみを強調したり削除したりして、これら２種類の断層像間の比較を可能にした画像となる。

なお、画像再構成には、例えばフェルドカンプ・アルゴリズム（Ｆｅｌｄｋａｍｐ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）等のコーンビーム画像再構成アルゴリズムが用いられ、いわゆる３次元画像再構成が行われる。画像再構成アルゴリズムについては、例えば、非特許文献である、放射線技術学シリーズ「ＣＴ撮影技術学」，日本放射線技術学会
監修，辻岡勝美・花井耕造 共編，オーム社，平成１７年２月２５日初版発行，ｐ２０、あるいは、非特許文献である、アルゴリズムシリーズ２「画像処理アルゴリズム」，斉藤恒雄
著，近代科学社，１９９３年３月１０日初版発行，ｐ１６７〜１７１等に詳しく記載されている。

データ処理装置６０には、表示装置６８および操作装置７０が接続されている。表示装置６８は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作装置７０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。

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すなわち被検体の断層像やその他の情報を表示する。操作装置７０は、操作者によって操作され、各種の指示や情報等をデータ処理装置６０に入力する。操作者は表示装置６８および操作装置７０を使用してインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。

走査ガントリ２は、内部にＸ線管２０およびＸ線検出器２４を包含する構造、例えば筒状の構造になっている。Ｘ線照射空間は、走査ガントリ２の筒状構造の内側空間に形成される。コーンビームＸ線４０１は被検体８を透過してＸ線検出器２４に入射し、Ｘ線検出器２４によって、透過Ｘ線の２次元的な強度分布が検出される。

次に、Ｘ線ＣＴ装置１の動作について説明する。

操作者が、操作コンソール６の操作装置７０を用いて、撮影に必要な情報、例えば、Ｘ線管の管電圧および管電流、スライス厚、スキャン方式の別（アキシャル／ヘリカル）等を入力し、撮影を指示する操作を行うと、データ処理装置６０は、その操作に応答して、撮影のための制御信号を、走査ガントリ２のスキャンコントローラ３８および撮影テーブル４に対して、制御インターフェース６２を介して送信する。

撮影テーブル４は、データ処理装置６０からの制御信号に基づいて、撮影対象である被検体が載置されたテーブルの天板を移動させることにより、被検体を走査ガントリ２の空洞の撮影空間、すなわち、Ｘ線照射空間に搬入する。なお、天板は、スキャン方式がアキシャルスキャンである場合には、移動と停止が繰り返され、スキャン方式がヘリカルスキャンである場合には、所定の速度で連続的に移動する。

一方、スキャンコントローラ３８は、データ処理装置６０からの制御信号に基づいて、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の各々に対して制御信号を送り、Ｘ線管２０の管電圧および管電流、Ｘ線照射タイミングと照射時間、回転部３４の回転等を間接的に制御する。

このような撮影テーブル４とスキャンコントローラ３８に対する制御によりスキャンが行われる。例えば、撮影テーブル４を停止させた状態で回転部３４を回転させることにより、アキシャルスキャンが行われる。あるいは、回転部３４の回転に並行して、撮影テーブル４の天板を被検体８の体軸方向に連続的に移動させることにより、回転部３４に設置されたＸ線管２０およびＸ線検出器２４は、被検体に対して相対的に、被検体を包囲する螺旋状の軌道に沿って旋回することになり、いわゆるヘリカルスキャンが行われる。スキャンは、上述の通り、被検体の同一断面について、Ｘ線管の管電圧が互いに異なる第１のスキャンと第２のスキャンとが順次行われる。なお、このように互いに異なる管電圧としては、例えば、８０ｋＶと１４０ｋＶ等が考えられる。

スキャン１回転当たりに複数（例えば１０００程度）のビューのＸ線投影データが収集される。Ｘ線投影データの収集は、Ｘ線検出器２４−データ収集部２６−データ収集バッファ６４の系列によって行われる。

ここで、スキャンにおけるシーケンス（ｓｅｑｕｅｎｃｅ）について説明する。なお、理解を容易にするため、本実施形態のシーケンスと比較例のシーケンスとを比較して説明する。

図３は、比較例のシーケンス、図４は、本実施形態のシーケンスを表す図である。

（比較例のシーケンス）
比較例のシーケンスの場合、スキャンコントローラ３８は、第１のスキャンが終了した後に、Ｘ線コントローラ２８に対して、第２のスキャンに対応した管電圧および管電流を含む制御パラメータの送信を開始する。

順を追って説明すると、スキャンコントローラ３８が、Ｘ線コントローラ２８に対して、第１のスキャンに対応する管電圧および管電流を含む制御パラメータを送信する（Ｓ１）。Ｘ線コントローラ２８は、その制御パラメータに基づいて、第１のスキャンに対応した管電圧がＸ線管２０の電極に印加されるように、電圧発生器の制御を開始するとともに、第１のスキャン時に第１のスキャンに対応した管電流が流れるように、Ｘ線管２０のフィラメントの予熱を開始する（Ｓ２）。なお、この予熱のことを、以下、プリヒート（ｐｒｅ ｈｅａｔ）ともいう。

Ｘ線管２０の電極に印加された電圧が、目的とする所定電圧に達して安定し、かつ、フィラメントの温度が、目的とする所定温度に達して安定すると、Ｘ線コントローラ２８は、管電圧設定およびプリヒートが完了した旨の信号をスキャンコントローラ３８に送り返す（Ｓ３）。

スキャンコントローラ３８は、当該信号を受けて、Ｘ線照射準備の指令信号をＸ線コントローラ２８に送信する（Ｓ４）。

その後、スキャンコントローラ３８は、ハードウェア信号により、Ｘ線照射開始の指令信号をＸ線コントローラ２８に送信する（Ｓ５）。Ｘ線コントローラ２８は、当該指令信号を受けて、Ｘ線管２０のグリッド電極に印加する電圧を切り換えることにより、フィラメントからの電子線を発生させてＸ線照射をオンする（Ｓ６）。これにより、第１のスキャンが開始される。

Ｘ線照射をオンしてから目的とする照射時間が経過すると、スキャンコントローラ３８は、ハードウェア（ｈａｒｄｗａｒｅ）信号により、Ｘ線照射終了の指令信号をＸ線コントローラ２８に送信する（Ｓ７）。Ｘ線コントローラ２８は、当該指令信号を受けて、Ｘ線管２０のグリッド電極に印加する電圧を切り換えることにより、フィラメントからの電子線を切ってＸ線照射をオフする（Ｓ８）。これにより、第１のスキャンが終了する。

そして、Ｘ線コントローラ２８は、次の制御を受ける準備が整うと、準備完了の信号をスキャンコントローラ３８に送信する（Ｓ９）。以上により、第１のスキャンに係る一連のシーケンス処理が終了する。

第１のスキャンに係るシーケンス処理が終了すると、続いて、スキャンコントローラ３８が、Ｘ線コントローラ２８に対して、第２のスキャンに対応する管電圧および管電流を含む制御パラメータを送信し、以降、第１のスキャンのときと同様な、第２のスキャンに係る一連のシーケンス処理（Ｓ１０〜Ｓ１８）が行われる。

（本実施形態のシーケンス）
一方、本実施形態のシーケンスの場合、スキャンコントローラ３８は、第１のスキャン中に、Ｘ線コントローラ２８に対して、第２のスキャンに対応した管電圧および管電流を含む制御パラメータの送信を開始する。

順を追って説明すると、スキャンコントローラ３８が、Ｘ線コントローラ２８に対して、第１のスキャンに対応する管電圧および管電流を含む制御パラメータを送信する（Ｓ２１）。Ｘ線コントローラ２８は、その制御パラメータに基づいて、第１のスキャンに対応した管電圧がＸ線管２０の電極に印加されるように、電圧発生器の制御を開始するとともに、第１のスキャン時に第１のスキャンに対応した管電流が流れるように、Ｘ線管２０のフィラメントのプリヒートを開始する（Ｓ２２）。

Ｘ線管２０の電極に印加された電圧が、目的とする所定電圧に達して安定し、かつ、フィラメントの温度が、目的とする所定温度に達して安定すると、Ｘ線コントローラ２８は、管電圧設定およびプリヒートが完了した旨の信号をスキャンコントローラ３８に送り返す（Ｓ２３）。

スキャンコントローラ３８は、当該信号を受けた後、Ｘ線照射準備の指令信号をＸ線コントローラ２８に送信する（Ｓ２４）。

その後、スキャンコントローラ３８は、ハードウェア信号により、Ｘ線照射開始の指令信号をＸ線コントローラ２８に送信する（Ｓ２５）。Ｘ線コントローラ２８は、当該指令信号を受けて、Ｘ線管２０のグリッド電極に印加する電圧を切り換えることにより、フィラメントからの電子線を発生させてＸ線照射をオンする。これにより、第１のスキャンが開始される（Ｓ２６）。

ここまでは、比較例のシーケンスと同じであるが、本実施形態のシーケンスでは、これより先のシーケンスに特徴がある。

スキャンコントローラ３８は、この第１のスキャン中に、すなわち、第１のスキャンの終了を待たずに、Ｘ線コントローラ２８に対して、第２のスキャンに対応する管電圧および管電流を含む制御パラメータの送信を開始する（Ｓ２７）。

そして、制御パラメータの送信は程なく完了し、Ｘ線照射をオンしてから目的とする照射時間が経過すると、スキャンコントローラ３８は、ハードウェア信号により、Ｘ線照射終了の指令信号をＸ線コントローラ２８に送信する（Ｓ２８）。Ｘ線コントローラ２８は、当該指令信号を受けて、Ｘ線管２０のグリッド電極に印加する電圧を切り換えることにより、フィラメントからの電子線を切ってＸ線照射をオフする。これにより、第１のスキャンが終了する（Ｓ２９）。Ｘ線コントローラ２８は、その直後、すなわち、第１のスキャンの終了と略同時に、第１のスキャン中に事前に受け取った制御パラメータに基づいて、第２のスキャンに対応した管電圧がＸ線管２０の電極に印加されるように、電圧発生器の制御を開始するとともに、第２のスキャン時に第２のスキャンに対応した管電流が流れるように、Ｘ線管２０のフィラメントのプリヒートを開始する（Ｓ３０）。

Ｘ線管２０の電極に印加された電圧が、目的とする所定電圧に達して安定し、かつ、フィラメントの温度が、目的とする所定温度に達して安定すると、Ｘ線コントローラ２８は、管電圧設定およびプリヒートが完了した旨の信号をスキャンコントローラ３８に送り返す（Ｓ３１）。

その後、スキャンコントローラ３８は、ハードウェア信号により、Ｘ線照射開始の指令信号をＸ線コントローラ２８に送信する（Ｓ３２）。Ｘ線コントローラ２８は、当該指令信号を受けて、Ｘ線管２０のグリッド電極に印加する電圧を切り換えることにより、フィラメントからの電子線を発生させてＸ線照射をオンする。これにより、第２のスキャンが開始される（Ｓ３３）。

そして、Ｘ線照射をオンしてから目的とする照射時間が経過すると、スキャンコントローラ３８は、ハードウェア信号により、Ｘ線照射終了の指令信号をＸ線コントローラ２８に送信する（Ｓ３４）。Ｘ線コントローラ２８は、当該指令信号を受けて、Ｘ線管２０のグリッド電極に印加する電圧を切り換えることにより、フィラメントからの電子線を切ってＸ線照射をオフする。これにより、第２のスキャンが終了する（Ｓ３５）。

Ｘ線コントローラ２８は、次の制御を受ける準備が整うと、準備完了の信号をスキャンコントローラ３８に送信する（Ｓ３６）。

上記の各スキャンにおいては、Ｘ線管２０は、設定された管電圧および管電流でＸ線を照射し、Ｘ線検出器２４は、各ビュー毎に、被検体を透過したコーンビームＸ線を検出する。データ収集部２６は、各ビュー毎に、そのコーンビームＸ線によるＸ線投影データを収集する。データ収集部２６により収集されたＸ線投影データは、データ収集バッファ６４に入力され記憶装置６６に記憶される。

データ処理装置６０は、記憶装置６６に記憶された、各ビューのＸ線投影データを含む多数のＸ線投影データに基づいて３次元画像再構成を行い、撮影空間の断層像を生成する。

データ処理装置６０は、被検体の同一断面についての、第１のスキャンによる断層像と第２のスキャンによる断層像とを生成すると、これら２種類の断層像間で減算処理を行い、所定の組織が強調された、あるいは所定の組織が除去された差分画像を得る。

表示装置６８は、これらの断層像あるいはこれらの断層像から得られた差分画像等を画面に表示する。

このように、本実施形態によれば、被検体の同一断面について、Ｘ線管２０の管電圧を切り換えることにより、管電圧がそれぞれ異なる第１のスキャンと第２のスキャンとを順次行う際に、スキャンコントローラ３８が、第１のスキャン終了を待たず、第１のスキャン中に、Ｘ線コントローラ２８に対して、第２のスキャンに対応した管電圧および管電流を含む制御パラメータの送信を開始するので、第１のスキャンが終了した後、続く第２のスキャンに対応した管電圧および管電流をより早期に設定することができ、第１のスキャンと第２のスキャンとの間の時間間隔をより短くすることが可能となる。

また、本実施形態によれば、スキャンコントローラ３８が、第１のスキャンの終了と略同時に、第２のスキャンに対応した管電流を得るための、Ｘ線管２０のフィラメントのプリヒートを開始させるものであるから、フィラメントの温度が目的とする所定温度に安定する時期がより早くなり、第１のスキャンと第２のスキャンとの間の時間間隔の短縮化に有利である。

なお、本実施形態においては、説明を容易にするため、第１のスキャンと第２のスキャンとで切り換える制御パラメータについて、管電圧のみに言及して説明したが、例えば、このような制御パラメータを、管電流のみ、あるいは、管電圧と管電流の組合せとしてももちろん構わない。

また、本実施形態においては、スキャンコントローラ３８は、スキャンを開始するときの回転部３４の回転角度を特に制御していないが、例えば、第１のスキャンと第２のスキャンにおけるスキャン開始角度を同一にさせるよう制御するものであってもよい。このようにすれば、Ｘ線投影データのデータ配列上の位置と、その位置にあるデータ値に対応したビュー角度および投影面上の位置との対応関係が、第１のスキャンによるＸ線投影データと第２のスキャンによるＸ線投影データとで同じになる。これにより、第１のスキャンによる断層像と第２のスキャンによる断層像との間の差分画像を生成する際に、これら２種類の断層像に対応する、画像再構成前の２種類のＸ線投影データ（ＲＯＷデータとも言う）において、データ配列上の位置が互いに対応するデータ間で減算処理を行ってＸ線投影データの差分データを得、この差分データを用いて画像再構成することにより、目的の差分画像を生成することができる。すなわち、比較的処理に時間が掛かる画像再構成という処理を１回行うだけでよいため、データ処理装置６０の演算処理量を大幅に低減することができ、データ処理装置６０への負担軽減、処理の高速化につながる。例えば、スキャンと略同時に断層像を生成して表示する、いわゆるリアルタイム（ｒｅａｌ ｔｉｍｅ）処理を行う場合に有利である。

なお、このように、第１のスキャンと第２のスキャンにおけるスキャン開始角度を同一にさせる制御を行う場合、上記の一般的なシーケンスを実行すると、第１のスキャンを終えて第２のスキャンを行おうとするとき、回転部３４がある特定のスキャン開始角度に戻ってきたにも拘わらず、スキャン開始の準備が間に合わず、回転部３４がさらに回転して再び特定のスキャン開始角度に戻ってくるまで、第２のスキャンを待たなければならない場合が生じる。したがって、第１のスキャン中に、Ｘ線コントローラ２８に対して、第２のスキャンに対応した管電圧および管電流を含む制御パラメータの送信を開始する制御と、第１のスキャンと第２のスキャンにおけるスキャン開始角度を同一にさせる制御とを組み合せて行う場合には、第１のスキャンと第２のスキャンとの間の時間間隔を短縮する上で効果が大きい。

また、本実施形態においては、スキャンコントローラ３８は、第１のスキャンと第２のスキャンにおいて、スキャンを開始するタイミングを何かに同期させる制御は行っていないが、例えば、スキャンコントローラ３８が、第１のスキャンと第２のスキャンにおけるスキャン開始時期を、被検体の心拍の同位相に同期させるよう制御するものであってもよい。このようにすれば、第１のスキャンと第２のスキャンとで、被検体の心臓の拡縮運動による心臓の変形および被検体の体動をより少なくすることができる。

また、本実施形態においては、撮影空間の同一断面について、互いに異なる管電圧を２種類としてスキャンを２回行うようにしているが、もちろん、管電圧を３種類以上としてスキャンをその種類に応じた回数行うようにしてもよい。

なお、第１のスキャンと第２のスキャンとの間の時間間隔の短縮化という観点から、第１のスキャンに対応する管電流Ｉ１と第２のスキャンに対応する管電流Ｉ２との関係は、Ｉ２≧Ｉ１であることが望ましい。Ｘ線管のフィラメントは冷めにくく、フィラメントの温度は上昇させる場合よりも下降させる場合の方が、より長い時間が掛かる傾向にある。そのため、第１のスキャンから第２のスキャンへの移行時は、フィラメントの温度を上昇させる方が、第１のスキャンと第２のスキャンとの間の時間間隔の短縮化に有利である。

また、同様の観点から、第１のスキャンに対する管電圧Ｖ１と第２のスキャンに対応する管電圧Ｖ２との関係は、Ｖ２≧Ｖ１であることが望ましい。Ｘ線管の電極に電圧を印加する電圧発生器は、キャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）に電荷をチャージ（ｃｈａｒｇｅ）して出力電圧を上昇させるタイプ（ｔｙｐｅ）の回路が多いため、その電荷が抜けにくく、出力電圧を上昇させる場合よりも下降させる場合の方が、より長い時間が掛かる傾向にある。そのため、第１のスキャンから第２のスキャンへの移行時は、管電圧を上昇させる方がスキャン間の時間間隔の短縮化に有利である。

第１のスキャンと第２のスキャンにおける、管電圧についての望ましい大小関係と、管電流についての望ましい大小関係との両立が難しい場合には、フィラメントの温度の下降に要する時間と電圧発生器の出力電圧の下降に要する時間とを比較して、より時間の掛からない条件を優先するようにする。例えば、Ｖ１＝８０ｋＶ，Ｉ１＝６００ｍＡ、Ｖ２＝１４０ｋＶ，Ｉ２＝４００ｍＡ、すなわち、Ｖ２＞Ｖ１，Ｉ２＜Ｉ１として、管電圧についての望ましい大小関係を優先して行う場合が考えられる。

上記の実施形態は、本発明を実施するための最良の形態の一例であり、本発明はこれらの実施形態に限定されない。すなわち、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、あらゆる変更・追加が可能である。

また、コンピュータを本発明のＸ線ＣＴ装置あるいはその各手段として機能させるためのプログラムも本発明の実施形態の一例である。なお、このプログラムは、インターネット（ｉｎｔｅｒｎｅｔ）等のネットワーク（ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して、ダウンロード（ｄｏｗｎ ｌｏａｄ）、配信等によって供給してもよいし、このプログラムをコンピュータ読取可能な記録媒体に記録して供給するようにしてもよい。

本発明を実施するための最良の形態の一例であるＸ線ＣＴ装置のブロック図 Ｘ線管、コリメータおよびＸ線検出器の相対的な関係を示す図 スキャンにおける比較例のシーケンスを表す図 スキャンにおける本実施形態のシーケンスを表す図

符号の説明

１ Ｘ線ＣＴ装置
２ 走査ガントリ
４ 撮影テーブル
６ 操作コンソール
２０ Ｘ線管
２２ コリメータ
２４ Ｘ線検出器
２６ データ収集部
２８ Ｘ線コントローラ（Ｘ線管制御手段）
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
３８ スキャンコントローラ（スキャン制御手段）
６０ データ処理装置
６２ 制御インターフェース
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

Claims (6)

1. 被検体が搬入される空洞を挟んで設けられた、Ｘ線管と該Ｘ線管から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器とを含み、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とが前記空洞の周りを回転する回転部と、
   前記Ｘ線管の管電圧および管電流を制御するＸ線管制御手段と、
   前記回転部および前記Ｘ線管制御手段を制御して、前記空洞の撮影空間における同一断面について、前記Ｘ線管の管電圧および管電流のうち少なくとも１つの制御パラメータが互いに異なる第１のスキャンと第２のスキャンとを順次行うスキャン制御手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、
   前記スキャン制御手段が、前記第１のスキャン中に、前記Ｘ線管制御手段に対して、前記第２のスキャンに対応した前記少なくとも１つの制御パラメータの送信を開始するものであることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記スキャン制御手段が、前記第１のスキャンの終了と略同時に、前記第２のスキャンに対応した前記第１のスキャンと異なる管電流を得るための、前記Ｘ線管のフィラメントの予熱を開始させ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。
3. 前記スキャン制御手段が、前記第１のスキャンと前記第２のスキャンにおける前記回転部のスキャン開始角度を同一にさせ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。
4. 前記スキャン制御手段が、前記第１のスキャンと前記第２のスキャンにおけるスキャン開始時期を前記被検体の心拍の同位相に同期させ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。
5. 被検体が搬入される空洞を挟んで設けられた、Ｘ線管と該Ｘ線管から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器とを含み、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とが前記空洞の周りを回転する回転部と、前記Ｘ線管の管電圧および管電流を制御するＸ線管制御手段とを制御して、前記空洞の撮影空間における同一断面について、前記Ｘ線管の管電圧および管電流のうち少なくとも１つの制御パラメータが互いに異なる第１のスキャンと第２のスキャンとを順次行わせる、Ｘ線ＣＴ装置の制御方法であって、
   前記第１のスキャン中に、前記Ｘ線管制御手段に対して、前記第２のスキャンに対応した前記少なくとも１つの制御パラメータの送信を開始するステップを有するものであることを特徴とするＸ線ＣＴ装置の制御方法。
   
6. コンピュータを、
   被検体が搬入される空洞を挟んで設けられた、Ｘ線管と該Ｘ線管から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器とを含み、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とが前記空洞の周りを回転する回転部と、前記Ｘ線管の管電圧および管電流を制御するＸ線管制御手段とを制御して、前記空洞の撮影空間における同一断面について、前記Ｘ線管の管電圧および管電流のうち少なくとも１つの制御パラメータが互いに異なる第１のスキャンと第２のスキャンとを順次行うスキャン制御手段として機能させるためのプログラムであって、
   前記スキャン制御手段が、前記第１のスキャン中に、前記Ｘ線管制御手段に対して、前記第２のスキャンに対応した前記少なくとも１つの制御パラメータの送信を開始するものであることを特徴とするプログラム。

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