JP5166042B2 - Ｘ線ｃｔ装置、及びｘ線ｃｔ画像生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、静止した寝台に寝ている被検体の周囲を移動しながら被写体へ放射線を照射するガントリによって断層像を得るＸ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴ画像生成方法に関する。

Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線を被検体に向けて照射するＸ線管、及び被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出器を搭載したドーナッツ状の機構であるガントリを有している。そして、多くのＸ線ＣＴ装置では、ガントリに直交する方向に移動する被検体の周囲でガントリを回転させＸ線の投影情報を収集することでＸ線断層像を生成する。

このＸ線ＣＴ装置において近年、術中に患者の切開している場所などを撮影し、患部の状態を見るためにＸ線ＣＴ装置が使用されることがある。この場合、ガントリを静止させておき被検体側をガントリに向けて移動させることで撮像を行う方法では、術中の被検体が動いてしまうため、様々な医療器具が取り付けられた被検体が移動することになり、手術を行うことが困難になる。特に脳手術では脳に医用器具が取り付けられていることが多く、Ｘ線ＣＴ撮影を行うために被検体を移動させることは危険である。

そこで従来、被検体を静止させガントリ側を被検体の体軸方向に沿って移動させることで撮影を行う技術（例えば、特許文献１参照。）が提案されている。

特開平９−２２０２２３号公報

しかし、術中にＸ線断像を撮影しようとした場合、患者の状態は医用器具が装着されている状態であることが考えられる。そのため、従来はガントリ部分が、医用器具が取り付けられている方向に自動で移動することを禁止し、医用器具が取り付けられている部分から離れる方向にのみ自動で移動させていた。しかし、ヘリカルスキャンを行うためには実際にＸ線が照射されスキャンが開始されるスキャン開始位置までにガントリが一定速度になるための加速距離と、スキャン終了位置から停止位置までの減速距離が必要である。ここでいうスキャン開始位置とは関心領域の先頭を指す。そのため、ガントリが助走を行う距離が必要である。また、画像を生成するには実際の関心領域より余分にＸ線の照射を行う必要がある。そこで、この余分にＸ線の照射を行う距離が撮影範囲の前後に必要である。以下では、この余分にＸ線の照射を行う距離を「のりしろ」と言う。また説明の都合上以下では、スキャン後に被検体から離れていく方向を「正方向」、正方向とは反対の方向を「逆方向」という。前述の助走距離などの確保のため、まず医師や撮影技師などの操作者（以下では単に「操作者」という。）が所望の撮影開始地点で撮影が開始できるように、助走距離やのりしろの距離などを含んだ距離分だけ撮影開始位置から医用器具が取り付けられている正方向にガントリを手動で移動させる。そして、操作者からの開始スイッチなどを押下することにより、ガントリは移動させられた位置から逆方向に向かって助走を開始し、所望のスキャン開始位置からのスキャンを行っていた。

しかし、加速距離、減速距離、及びのりしろの距離はスキャン条件によって変動する距離であるため操作中に操作者が算出するのは困難であり、操作者の目測でガントリを助走開始位置へ手動で移動させるため、スキャン開始位置の精度が悪くなってしまう。実際のスキャン開始位置が所望のスキャン開始位置よりも移動開始位置から見て長い位置になった場合、生成した画像が所望の関心領域よりも小さくなってしまい、必要な部分が撮影されないおそれがある。また、実際のスキャン開始位置が所望のスキャン開始位置よりも移動開始位置から見て短い位置になった場合、Ｘ線による余分な被曝を被検体に与えることになり危険である。また、特許文献１に記載の技術は手術中にＸ線ＣＴ装置との間に十分なスペースを確保する技術であり、ガントリを自走させてＸ線ＣＴ撮影を行う場合には、精度良く所望のスキャン開始位置からスキャンを開始させることは困難である。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、所望のスキャン開始位置で精度良く断層像の生成が開始できるように、指定された安全な範囲内でガントリを正方向と逆方向に自動的に移動させるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に記載のＸ線ＣＴ画像生成方法は、被検体に向けてＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線の出力方向に向けて配置されて前記Ｘ線を検出するＸ線検出器とを含む撮影手段と、前記撮影手段を前記被検体の周囲にて回転させる回転駆動手段と、を有する架台装置と、前記架台装置を前記被検体の体軸方向に沿って移動させる移動手段と、を有し、ヘリカルピッチを含む撮影条件を基にヘリカルスキャンを行うＸ線ＣＴ装置であって、前記ヘリカルスキャンにおける前記体軸方向のスキャン範囲又は画像生成範囲を設定する範囲設定手段と、近傍に配置された医療機器の一部が接続された前記被検体に対し前記架台装置が移動可能な範囲を示す安全位置を入力する安全位置入力手段と、設定された前記スキャン範囲又は前記画像生成範囲及び前記撮影条件に基づいて、前記ヘリカルスキャン時における前記移動手段による前記架台装置の助走開始位置及び停止位置を求め、求めた該助走開始位置及び該停止位置が前記安全位置を超えている場合に、前記ヘリカルスキャンを行わないように制御し、超えていない場合は、前記ヘリカルスキャンを行わせる移動制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

請求項７に記載のＸ線ＣＴ画像生成方法は、近傍に配置された医療機器の一部が接続された前記被検体に対し、該被検体の体軸方向に架台装置が操作者により手動で移動させられた所望の安全位置を記憶する段階と、架台装置が操作者により手動で前記体軸方向に移動させられた所望のスキャン開始位置及びスキャン終了位置を記憶する段階と、前記スキャン開始位置から所定距離離れた助走開始位置をヘリカルピッチを含む撮影条件を基に算出する段階と、前記スキャン終了位置から所定距離離れた停止位置をヘリカルピッチを含む撮影条件を基に算出する段階と、前記助走開始位置及び前記停止位置と前記安全位置とを比較し、前記助走開始位置及び／又は前記停止位置が前記安全位置を超えていれば警告を発する段階と、前記助走開始位置及び前記停止位置が前記安全位置を超えていない場合に、前記架台装置の前記体軸方向における位置を把握するセンサからの入力を基に前記助走開始位置まで前記撮影手段が移動する段階と、前記助走開始位置から助走を開始させる段階と、前記撮影装置を前記被検体の周囲にて回転させる段階と、前記撮影装置は前記スキャン開始位置から被検体に向けてＸ線の照射を開始するとともに、前記回転しながら前記被検体のヘリカルスキャンを行う段階と、該スキャンにより前記撮影手段から得られるＸ線の検出データを収集する段階と、該データ収集段階により収集された前記Ｘ線の検出データに基づいて画像を再構成する段階と、前記スキャン終了位置でＸ線の照射を停止させ前記架台装置を減速させて前記停止位置で架台装置を停止させる段階と、を有することを特徴とするものである。

請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置、及び請求項７に記載のＸ線ＣＴ画像生成方法によると、安全な範囲でガントリを自動的に逆方向に移動させることができる。これにより、患者に接続されている医療機器との接触などを気にすることなく、術中のＣＴ撮影などにおいて適切な助走開始位置にガントリを自動的に配置することができ、所望のスキャン開始位置からの断層像の撮影を精度良く行うことが可能となる。

〔第１の実施形態〕
以下、この発明の第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について説明する。図１は本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の機能を表すブロック図である。このＸ線ＣＴ装置は、被検体（患者）Ｐに関する投影データを収集するための架台装置（ガントリ）００１、被検体Ｐを乗せるための寝台装置００３、架台装置００１を制御すると共に架台装置００１によって収集されたデータに基づく画像再構成処理や画像表示等を行うコンソール００２を備える。

架台装置００１は、Ｘ線管１０１、Ｘ線検出器１０２、回転フレーム１０３、高圧発生装置１０４、架台移動装置１０５、回転駆動装置１０６、及びデータ収集部１０７を収容する筐体を備える。筐体は、被検体Ｐを挿入するための診断用開口部を有する。Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０２は、回転駆動装置１０６により回転駆動されるリング状の回転フレーム１０３に搭載される。ここでは、回転フレーム１０３の回転軸をＺ軸と定義する。Ｚ軸を中心とした回転座系において、Ｘ線管１０１の焦点からＸ線検出器１０２の検出面中心を結ぶＺ軸に直交する軸をＸ軸と定義する。Ｙ軸はＺ軸とＸ軸とにともに直交する。さらに、架台装置００１は図２に示すように、その側面に架台移動装置１０５の入力部分を有しており、該架台移動装置１０５には移動ボタン３０２、停止ボタン３０３、確定ボタン３０４が配置されている。架台移動装置１０５はこのような入力部分及び架台装置００１を移動させる移動機構で構成されている。図２は手術中の状態での架台装置００１及び各距離の概略を説明するための図である。このＸ線管１０１及び高圧発生装置１０４が本発明における「Ｘ線源」にあたる。そして、このＸ線管１０１、Ｘ線検出器１０２、及び回転フレーム１０３を合わせたものが本発明における「撮影手段」にあたる。また、架台移動装置１０５が本発明における「移動手段」にあたり、回転駆動装置１０６が本発明における「回転駆動手段」にあたる。

さらに、以下の説明で使用する図２に示す各位置及び各距離の概要を以下に説明する。以下では説明の都合上、スキャン後に被検体から離れていく方向を「正方向」といい、正方向とは逆の方向を「逆方向」という。さらに、以下の説明では患者の頭から足に向けての方向を正方向として説明するが、患者の頭から足に向かう方向又は患者の足から頭に向かう方向のいずれの方向でも正方向として設定可能である。基準位置３０６は、センサ１０８が架台装置００１のレール１０９に対する相対的な位置を把握するために基準とする位置である。被検体近接側安全位置４００は、架台装置００１が逆方向へ動くことが許される限界の位置である。スキャン開始位置５００は、再構成断面の生成を開始したい位置である。この位置が本発明における「スキャン開始位置」にあたる。助走開始位置６００は、指定されたスキャンを行うため架台装置００１が正方向に向かって助走を開始する位置である。この助走開始位置６００が本発明における「助走開始位置」にあたる。さらに、被検体離隔側安全位置７００は、架台装置００１が正方向に向かって動くことが許される限界の位置である。この被検体近接側安全位置４００及び被検体離隔側安全位置７００が本発明における「安全位置」にあたる。さらに、スキャン終了位置８００は、再構成断面の生成を終了したい位置である。この位置が本発明における「スキャン終了位置」にあたる。停止位置９００は、架台装置００１がスキャンを行うための移動を停止する位置である。この停止位置９００が本発明における「停止位置」にあたる。さらに、距離ａは、基準位置３０６から被検体近接側安全位置４００までの距離としてセンサ１０８が検出する距離である。距離ｂは、基準位置３０６からスキャン開始位置５００までの距離としてセンサ１０８が検出する距離である。距離ｃは、スキャン開始位置５００から逆方向に架台装置００１が動くことが許される距離である。距離ｄは、実際のスキャンを行うために必要な助走距離である。距離ｅは、実際のスキャンを行うために必要な距離から架台装置００１が逆方向に向かって動くことが許される限界までの余剰部分である。この余剰部分がなくなると架台装置００１は逆方向に動くことが許されなくなる。また、距離ｆは、基準位置３０６からスキャン終了位置８００までの距離としてセンサ１０８が検出する距離である。距離ｇは、スキャン終了位置８００から正方向に架台装置００１が動くことが許される距離である。距離ｈは、実際にスキャン終了位置８００から架台装置００１を停止させるために必要な減速距離である。以下の説明では、「スキャン範囲」とは投影データの収集を行う範囲を指す。また、「画像生成範囲」とは表示画像を生成する範囲を指す。

架台装置００１の下にはＺ方向に沿って伸びるレール１０９が敷設されている。そして、架台装置００１はレール１０９に沿ってＺ方向に移動可能に載置されている。そして、架台装置００１は、スキャン制御部２０１の制御の下、Ｚ軸方向に移動を行う。この移動は例えばレール１０９と平衡してスクリュー（溝が斜めに切ってある）になっている棒が架台装置００１を貫通するように取り付けられており、このスクリューが回転することで架台装置００１が移動するといった方法で行われる。さらに、架台装置００１には回転フレーム１０３の動いた距離を把握するためのセンサ１０８が配置されている。例えばセンサ１０８はエンコーダで構成されており、センサ１０８が前述のスクリューが１回転したときの架台装置００１の移動距離を記憶している。そして、前述のスクリューが回転した回数を検出することで、架台装置００１の移動距離を検出することができる。

スキャン制御部２０１は、回転駆動装置１０６を介して回転フレーム１０３の回転を制御し、架台移動装置１０５を介して架台装置００１の移動を制御する。この制御により、回転フレーム１０３の定速回転中に架台装置００１の連続的な移動を同期して行わせることができる。これにより、Ｘ線管１０１（Ｘ線源）が被検体Ｐに対して相対的に螺旋状に移動し、その螺旋軌道上の複数位置で投影データを収集するいわゆるヘリカルスキャンを実現することができる。このスキャン制御部２０１が本発明における「移動制御手段」にあたる。以下では説明の便宜上、スキャン制御部２０１が回転フレーム１０３及び架台装置００１を直接制御しているように説明する場合がある。

本実施形態では、一例として、多列検出器の同時収集であるマルチヘリカルスキャンにより得られた投影データを処理する場合について説明するが、本実施形態は静止した状態で連続的に投影データを収集する、いわゆるダイナミックスキャン、ある位置で静止した状態で１回転分の投影データを収集し、その後架台装置００１が移動して停止した後、次の位置で１回転分の投影データを収集する動作を繰り返すコンベンショナルスキャンに適用することもできる。

次に、スキャン制御部２０１による安全位置の確定及びスキャンの制御について、図３、図４、図５、及び図６を参照して詳細に説明する。図３は初期位置状態を説明するための図である。図４は近接側安全位置状態を説明するための図である。図５はスキャン開始位置状態を説明するための図である。図６は助走開始位置状態を説明するための図である。

（初期状態）
図３に示すように、本実施形態では脳の手術中であり、患者の頭部に医療器具３０１から管などが頭部に伸びている。これら管や医療器具３０１本体に架台装置００１が接触しないように操作しなければならない。架台装置００１はレール１０９の上に載置されている。スキャン制御部２０１は適切な位置で基準位置確定キー（不図示）が押下されることによりセンサ１０８でセンシングした位置を基準位置３０６として記憶部２１２に記憶している。寝台装置００３は固定されており移動はしない。さらに、架台装置００１には投光器３０５が３つ配置されている。この投光器３０５は、患者をＸ方向から垂直に光を当てる位置に１つ、Ｙ方向から光を当てる向かい合った位置に２つ配置されている。この、投光器３０５からの光が当たる位置によって、後述するように操作者は実際に再構成断面の生成を開始したい位置であるスキャン開始位置５００を決定できる。そして、スキャン制御部２０１は、架台装置００１のセンサ１０８から送られてくる位置情報を基に記憶している基準位置３０６からの距離により、レール１０９上の基準位置３０６に対する相対的な架台装置００１の各位置を検出する。ここで、架台装置００１の位置を把握するために基準位置３０６を図３に示すように患者から離れた適当な固定位置に設定したが、これはどこの位置を基準として使用しても良く、例えば電源を入れたときの位置を基準位置３０６として使用してもよい。

（初期状態から近接側安全位置状態へ）
スキャン制御部２０１はハードディスクなどの記憶部２１２、及び架台装置００１の移動が安全か否かの判断を行い架台装置００１の移動及び回転の実行命令を行う判断／実行部２１１を備えている。操作者は移動ボタン３０２を押下することにより、架台移動装置１０５から架台装置００１の逆方向に向かう移動の指示を入力する。架台移動装置１０５は架台装置００１を移動させる。操作者は、図４に示すように被検体に繋がっている医療機器などに接触しない架台装置００１の逆方向への移動が許容される限界の安全な位置（以下では、「被検体近接側安全位置４００」と呼ぶ。）と判断できる位置まで架台装置００１が移動したときに、架台移動装置１０５における停止ボタン３０３を押下することにより架台装置００１へ停止の指示を入力する。架台移動装置１０５は停止の指示を受けて、架台装置００１の移動を停止させる。そして、操作者は所望の被検体近接側安全位置４００に架台装置００１が位置していると判断した場合、確定ボタン３０４を押下することで被検体近接側安全位置４００が確定され、そのときセンサ１０８が計測した被検体近接側安全位置４００の基準位置３０６からの距離ａをスキャン制御部２０１に入力する。このとき、センサ１０８は基準位置３０６から距離ａを加えた位置を被検体近接側安全位置４００として算出できる。スキャン制御部２０１は入力された距離ａを記憶部２１２に記憶する。このようにすることで、被検体近接側安全位置４００の入力が行われ、かつ入力された被検体近接側安全位置４００をスキャン制御部２０１が記憶することができる。ここで、本実施形態ではセンサ１０８のセンシングにより基準位置３０６からの距離が求められ、求めた距離を基準位置３０６に加算することで位置が算出される構成である。これは、センサ１０８のセンシングにより基準位置３０６からの相対的な位置が求められ、その位置を基に基準位置３０６からの距離を算出する構成でもよい。

（初期状態から離隔側安全位置状態へ）
操作者は移動ボタン３０２を押下することにより、架台移動装置１０５から架台装置００１の正方向に向かう移動の指示を入力する。架台移動装置１０５は架台装置００１を移動させる。操作者は、図４に示すように医療機器などに接触しない架台装置００１の正方向への移動が許容される限界の安全な位置（以下では、「被検体離隔側安全位置７００」と呼ぶ。）と判断できる位置まで架台装置００１が移動したときに、架台移動装置１０５における停止ボタン３０３を押下することにより架台装置００１へ停止の指示を入力する。架台移動装置１０５は停止の指示を受けて、架台装置００１の移動を停止させる。そして、操作者は所望の被検体離隔側安全位置７００に架台装置００１が位置していると判断した場合、確定ボタン３０４を押下することで被検体離隔側安全位置７００が確定され、そのときセンサ１０８が計測した被検体離隔側安全位置７００の基準位置３０６からの距離をスキャン制御部２０１に入力する。スキャン制御部２０１は入力された距離を記憶部２１２に記憶する。このようにすることで、被検体離隔側安全位置７００の入力が行われ、かつ入力された被検体離隔側安全位置７００をスキャン制御部２０１が記憶することができる。

以上のように、近接側安全位置及び離隔側安全位置の入力を行う架台移動装置１０５における機能部が本発明における「安全位置入力手段」にあたる。

（被検体近接側安全位置状態からスキャン開始位置状態へ）
次に、操作者は移動ボタン３０２を押下することで架台装置００１の被検体近接側安全位置４００から正方向への移動の指示を架台移動装置１０５から入力する。架台移動装置１０５は入力を受けて、架台装置００１の正方向への移動を開始する。操作者は、図５に示されるように投光器３０５によって示される位置が所望のスキャン開始位置５００まで移動したら停止ボタン３０３を押下することにより架台装置００１の停止の指示を架台移動装置１０５から入力する。架台移動装置１０５は停止の指示を受けて架台装置００１を停止させる。そして、操作者は所望のスキャン開始位置５００に架台装置００１が位置していると判断した場合、すなわち所望のスキャン開始位置５００に投光器３０５が示す位置が一致した場合、入力装置２０９から撮影範囲を入力し、スキャン開始位置５００及びスキャン終了位置８００を確定する。このスキャン開始位置５００を設定する架台移動装置１０５の機能部、並びに、スキャン開始位置５００及びスキャン終了位置８００の入力を行う入力装置２０９の機能部を合わせたものが本発明における「範囲設定手段」にあたる。そして、操作者の確定により、そのときセンサ１０８がセンシングにより計測した被検体近接側安全位置４００からスキャン開始位置５００までの距離ｃがスキャン制御部２０１へ入力される。また、センサ１０８がセンシングにより計測した被検体離隔側安全位置７００からスキャン終了位置８００までの距離ｇがスキャン制御部２０１へ入力される。同時に操作者は入力装置２０９から撮影開始の命令を指示し、撮影開始の命令をスキャン制御部２０１に入力する。スキャン制御部２０１は入力された距離ｃ及び距離ｇを記憶部２１２に記憶する。さらに、スキャン制御部２０１は記憶部２１２に記憶している距離ａ及び距離ｃから算出した基準位置３０６からスキャン開始位置５００までの距離ｂを記憶部２１２に記憶する。同様に、スキャン制御部２０１は算出した基準位置３０６からスキャン終了位置８００までの距離ｆを記憶部２１２に記憶する。ここで、本発明ではスキャン開始位置５００を作成したい再構成面の始まりの位置（関心領域の先頭）として入力しているが、このスキャン開始位置５００として後述する再構成に必要な補間を行うために必要なのりしろ部分を含んだ位置を入力する構成にしてもよい。また同様に、スキャン終了位置８００として後述する再構成に必要な補間を行うために必要なのりしろ部分を含んだ位置を入力する構成にしてもよい。

スキャン制御部２０１における判断／実行部２１１は、スキャン開始位置５００及びヘリカルピッチなどの撮影条件を基に、架台装置００１の速度をスキャン開始位置５００において撮影条件に必要な速度にするための助走距離を算出する。これは、ヘリカルピッチなどにより架台装置００１の撮影時における速度を求め、速度０から求めた速度まで架台装置００１を加速させるのに必要な距離として求めることができる。さらに、判断／実行部２１１は、再構成に必要な補間を行うために必要なのりしろ部分（スキャン開始位置の逆方向に該のりしろ部分を加えた実際にＸ線の照射を開始する位置を「照射開始位置」という。）として再構成面から１回転分の距離を算出する。そして、判断／実行部２１１は、助走距離及びのりしろ部分を基に図６における架台装置００１の助走開始位置６００からスキャン開始位置５００までの距離ｄ（以下では、上記助走距離及びのりしろ部分の距離をまとめて「助走距離」という。）を算出する。この距離ｄが本発明における「スキャン開始位置からの所定距離」にあたる。

また、スキャン制御部２０１における判断／実行部２１１は、スキャン終了位置８００及びヘリカルピッチなどの撮影条件を基に、スキャン終了位置８００から架台装置００１を停止するための減速距離を算出する。これは、ヘリカルピッチなどにより架台装置００１の撮影時における速度を求め、撮影時の速度から停止させるまで架台装置００１を減速させるのに必要な距離として求めることができる。そして、判断／実行部２１１は、減速距離及びのりしろ部分を基に図６における架台装置００１のスキャン終了位置８００から停止位置９００までの距離ｈ（以下では、上記減速距離及びのりしろ部分の距離をまとめて「減速距離」という。）を算出する。この距離ｈが本発明における「スキャン終了位置からの所定距離」にあたる。

ここで、上述のようにスキャン開始位置５００をのりしろ部分を含んだものとした場合には、判断／実行部２１１はのりしろ部分を含ませないで助走距離の算出を行う必要がある。この場合には、スキャン開始位置５００と照射開始位置が一致する。また、同様に、スキャン終了位置８００をのりしろ部分を含んだものとした場合には、判断／実行部２１１はのりしろ部分を含ませないで減速距離の算出を行う必要がある。この場合には、スキャン終了位置８００と照射を停止する位置が一致する。

判断／実行部２１１は、この距離ｄと記憶している距離ｃとを比較する。距離ｄが距離ｃよりも大きい場合は、スキャン制御部２０１は、撮影不可の情報を表示制御部２０７を介して表示部２０８に表示させるなどして、警告を通知する。そして、スキャン制御部２０１は、撮影の動作を行わない。また、同様に、判断／実行部２１１は、距離ｈと記憶している距離ｇとを比較する。距離ｈが距離ｇよりも大きい場合は、スキャン制御部２０１は、撮影不可の情報を表示制御部２０７を介して表示部２０８に表示させるなどして、警告を通知する。そして、スキャン制御部２０１は、撮影の動作を行わない。このように、本実施形態におけるスキャン制御部２０１は、助走などで必要とされるスキャン開始位置５００からの距離が被検体近接側安全位置４００を超える場合、又は減速などで必要とされるスキャン終了位置８００からの距離が被検体離隔側安全位置７００を超える場合には撮影を行わないよう制御する。これにより、架台装置００１は被検体近接側安全位置４００以内でのみ逆方向に移動を行い、被検体離隔側安全位置７００以内でのみ正方向に移動を行うことになり、医療器具３０１への接触などの危険を抑えることが可能となる。本実施形態では、スキャン制御部２０１が求めた助走開始位置６００が被検体近接側安全位置４００を超えた場合、及び停止位置９００が被検体離隔側安全位置７００を超えた場合、操作者に通知を行うよう構成したが、これは通知を行わず単に撮影動作を停止する構成にしてもよい。

（スキャン開始位置から助走開始位置へ）
距離ｄが距離ｃよりも小さい場合、及び距離ｈが距離ｇよりも小さい場合、操作者からの撮影開始の命令の入力を受けて、判断／実行部２１１は、架台移動装置１０５に図６に示す助走開始位置６００までの移動の実行命令を送信し、逆方向への架台装置００１の移動を開始させる。

スキャン制御部２０１は、センサ１０８のセンシングにより計測された架台装置００１のスキャン開始位置５００からの現在の移動距離が助走開始位置６００まで達する、すなわちセンサ１０８が計測した距離が距離ｄになると架台装置００１を停止させる。次に、スキャン制御部２０１は、正方向に架台装置００１の移動を開始させ架台装置００１を加速させ助走を行う。スキャン制御部２０１は、架台装置００１の速度がスキャンを行うための所定の速度に達すると、架台装置００１定速で移動させる。そして、スキャン制御部２０１は、センサ１０８のセンシングにより助走開始位置６００からの移動距離が距離ｄになる、すなわち架台装置００１が照射開始位置に来たとき、高圧発生装置１０４に電圧発生の命令を入力し、Ｘ線管１０１にＸ線を照射させるとともに、データ収集部１０７にデータの収集を行わせる。

スキャン制御部２０１は、センサ１０８のセンシングにより計測された基準位置３０６からの架台装置００１の距離が予め設定されているスキャン終了位置８００の基準位置３０６からの距離になると、関心領域のスキャンが終了したと判断する。そして、スキャン制御部２０１は、関心領域のスキャンが終了するとＸ線管１０１によるＸ線の照射を停止させ、架台装置００１の移動を減速させて停止位置９００で停止させる。この停止位置９００は被検体離隔側安全位置７００を超えない位置である。

回転フレーム１０３は、スキャン制御部２０１の制御の下、回転駆動装置１０６により回転する。この回転フレーム１０３の回転に伴って、Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０２とが被検体Ｐの周囲を回転する。スキャン制御部２０１の制御の下、高圧発生装置１０４からＸ線管１０１に高電圧が印加されたとき、Ｘ線管１０１からＸ線が発生する。Ｘ線管１０１から発生し、被検体を透過したＸ線は、Ｘ線検出器１０２で検出され、データ収集部１０７に投影データとして収集される。さらに、回転フレーム１０３は筐体同様に中央部に開口部を有する。スキャン時には、その開口部に寝台装置００３の天板上に載置された被検体Ｐが挿入される。

Ｘ線管１０１の陰極−陽極間には高圧発生装置１０４から管電圧が印加され、またＸ線管１０１のフィラメントには高圧発生装置１０４からフィラメント電流（管電流）が供給される。管電圧の印加及びフィラメント電流の供給によりＸ線管１０１の陽極のターゲットからＸ線が発生する。

Ｘ線検出器１０２は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出するためのものである。Ｘ線検出器１０２は、マルチスライス型（多列型）、シングルスライス型（一列型）のいずれでも良いが、ここでは後述するＸ線変調機能より被曝低減効果の大きいマルチスライス型検出器として説明する。Ｘ線検出器１０２は、Ｘ線を検出する検出素子がチャンネル方向（Ｙ軸方向に近似）及び被検体のスライス方向（ｚ軸方向）にそれぞれ複数設けられている。例えば、複数のＸ線検出素子が、チャンネル方向に例えば約６００〜１０００個、スライス方向に２４列〜２５６列など並設される。本実施形態では、０．５ｍｍ×０．５ｍｍの正方の受光面を有する複数のＸ線検出素子が、チャンネル方向に１０００個、スライス方向に６４列配列された多列検出器とする。各検出素子は、シンチレータと、フォトダイオードォトチップ（図示せず）とを有している。Ｘ線検出器１０２は、均等サイズの検出素子がスライス方向に配列されたマルチスライス型検出器、サイズの異なる検出素子がスライス方向に複数配列された不均等ピッチのマルチスライス型検出器のどちらでも適用可能である。

データ収集部（ＤＡＳ（ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）１０７は、Ｘ線検出器１０２からチャンネルごとに出力される信号を電圧信号に変換し、増幅し、さらにディジタル信号に変換する。このデータ（純生データともいう）は架台装置００１の外部のコンソール００２に供給される。コンソール００２の前処理部２０２は、データ収集部１０７から出力されるデータ（純生データ）に対してオフセット補正、レファレンス補正、感度補正等の補正処理を施す。前処理された純生データは一般的に生データと称する。ここでは、純生データと生データを総称して「投影データ」とする。投影データはコンソール００２の投影データ記憶部２０３に記憶される。

コンソール００２は、上記前処理部２０２及び投影データ記憶部２０３とともに、スキャン制御部２０１、再構成処理部２０４、画像記憶部２０５、画像処理部２０６、表示制御部２０７、表示部２０８、入力装置２０９、及びシステム制御部２１０を有する。

再構成処理部２０４は、選択或いは集められた投影データセットに基づいて画像の再構成を行う。

再構成処理部２０４において、このように再構成処理されたデータは画像記憶部２０５に記憶されると共に画像処理部２０６に送られて画像表示に適する処理が行われる。画像処理部２０６は、処理を行った画像データを表示制御部２０７へ出力する。

表示制御部２０７は、画像処理部２０６から入力された画像データを表示部２０８に表示させる。

システム制御部２１０は、再構成処理部２０４、画像記憶部２０５、及び画像処理部２０６などの制御といった、Ｘ線ＣＴ装置の全体的な統括制御を行う。

次に、図７を用いて本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における安全位置の確定及びスキャンの動作について説明する。ここで、図７は本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における安全位置の確定及びスキャンのフローチャートの図である。

ステップＳ００１：操作者は、架台装置００１に付属の架台移動装置１０５を用いて、架台装置００１を逆方向にむけて被検体近接側安全位置４００（図４参照）まで移動させる。

ステップＳ００２：操作者は、架台装置００１が所望の被検体近接側安全位置４００に達したと判断すると確定ボタン３０４を押下し被検体近接側安全位置４００の確定を入力する。被検体近接側安全位置４００の確定が入力された場合、ステップＳ００３に進む。確定ボタンが所望の被検体近接側安全位置４００に達していない場合にはステップＳ００１を繰り返す。

ステップＳ００３：スキャン制御部２０１は、確定の入力を受けて、基準位置３０６から被検体近接側安全位置４００までの距離ａをセンサから取得し、被検体近接側安全位置４００を記憶部２１２に記憶する。

ステップＳ００４：操作者は、架台装置００１に付属の架台移動装置１０５を用いて、架台装置００１を逆方向に向けて被検体離隔側安全位置７００（図４参照）まで移動させる。

ステップＳ００５：操作者は、架台装置００１が所望の被検体離隔側安全位置７００に達したと判断すると確定ボタン３０４を押下し被検体離隔側安全位置７００の確定を入力する。被検体離隔側安全位置７００の確定が入力された場合、ステップＳ００６に進む。確定ボタンが所望の被検体離隔側安全位置７００に達していない場合にはステップＳ００４を繰り返す。

ステップＳ００６：スキャン制御部２０１は、確定の入力を受けて、基準位置３０６から被検体離隔側安全位置７００までの距離をセンサから取得し、被検体離隔側安全位置７００を記憶部２１２に記憶する。

ステップＳ００７：操作者は、架台装置００１に付属の架台移動装置１０５を用いて、架台装置００１を正方向にむけてスキャン開始位置５００（図７参照）まで移動させる。

ステップＳ００８：操作者は、投光器３０５を使用して架台装置００１が所望のスキャン開始位置５００に達したと判断すると入力装置２０９から撮影範囲を決定して撮影開始の命令を指示し、スキャン開始位置５００及びスキャン終了位置８００の確定を入力する。スキャン開始位置５００及びスキャン終了位置８００の確定が入力された場合、ステップＳ００９に進む。架台装置００１が所望の位置に達していない場合にはステップＳ００７を繰り返す。

ステップＳ００９：スキャン制御部２０１は、スキャン開始位置５００及びスキャン終了位置８００の確定の入力を受けて、基準位置３０６からスキャン開始位置５００までの距離ｂ、被検体近接側安全位置４００からスキャン開始位置５００までの距離ｃ、基準位置からスキャン終了位置８００までの距離ｆ、及びスキャン終了位置８００から被検体離隔側安全位置７００までの距離ｇをセンサから取得し、距離ｂ、距離ｃ、距離ｆ、及び距離ｇを記憶部２１２に記憶する。

ステップＳ０１０：判断／実行部２１１は、スキャン開始位置５００を基に助走距離（ｄ）を算出する。

ステップＳ０１１：判断／実行部２１１は、被検体近接側安全位置４００からスキャン開始位置５００までの距離ｃと助走距離ｄとを比較する。ｃ＞ｄならばステップＳ００９に進む。ｃ＜ｄならばステップＳ０２１に進む。

ステップＳ０１２：判断／実行部２１１は、スキャン終了位置８００を基に減速距離（ｈ）を算出する。

ステップＳ０１３：判断／実行部２１１は、スキャン終了位置８００から被検体離隔側安全位置７００までの距離ｇと助走距離ｈとを比較する。ｇ＞ｈならばステップＳ０１４に進む。ｇ＜ｈならばステップＳ０２１に進む。

ステップＳ０１４：判断／実行部２１１は、架台移動装置１０５に架台装置００１の逆方向への移動の実行命令を送り、架台装置００１を助走開始位置６００に向けて移動させる。

ステップＳ０１５：スキャン制御部２０１は、センサ１０８からの入力を基に、架台装置００１が助走開始位置６００に達したかを判断する。達していない場合にはステップＳ０１４を繰り返し、達している場合にはステップＳ０１６に進む。

ステップＳ０１６：スキャン制御部２０１は、架台移動装置１０５を介して架台装置００１を助走開始位置６００で停止させ、さらに、架台装置００１を正方向への移動を開始させ所定の速度になるまで加速させる。

ステップＳ０１７：スキャン制御部２０１は、センサ１０８からの入力を基に、架台装置００１が照射開始位置に達したかを判断する。達した場合にはステップＳ０１８に進む。達していない場合にはステップＳ０１６を繰り返す。

ステップＳ０１８：スキャン制御部２０１は、高圧発生装置１０４を介してＸ線管１０１からＸ線を照射させる。

ステップＳ０１９：スキャン制御部２０１は、センサ１０８からの入力を基に、予め決められているスキャン終了位置８００まで架台装置００１が達したかを判断する。架台装置００１がスキャン終了位置８００まで達していればステップＳ０２０に進む。架台装置００１がスキャン終了位置８００まで達していなければステップＳ０１８を繰り返す。

ステップＳ０２０：スキャン制御部２０１は、高圧発生装置１０４を介してＸ線管１０１からのＸ線の照射を終了させ、回転駆動装置１０６を介して回転フレーム１０３の回転を停止させる。さらに、スキャン制御部２０１は、架台移動装置１０５を介して架台装置００１の移動の減速を行わせ、センサ１０８からの入力を基に、停止位置９００で架台装置００１を停止させる。

ステップＳ０２１：スキャン制御部２０１は、表示制御部２０７を介して表示部２０８に警告を表示させるなど、操作者に対しスキャン不可能の警告を行う。

以上で説明したように、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、被検体近接側安全位置及び被検体離隔側安全位置の入力を受けてその安全範囲内で架台装置（ガントリ）の助走及び停止が可能な場合には助走位置まで自動で架台装置を動かし撮影を行う。また、安全範囲内で架台装置の助走又は停止が不可能な場合には、操作者に警告を出して撮影を停止する。このため、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、手術中に撮影を行う場合に医療機器などにぶつかることなく、自動で適切な助走開始位置からの撮影を行うことが可能であり、精度良く所望のスキャン開始位置からの断層像の撮影を行うことが可能となる。

また、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、被検体近接側安全位置及び被検体離隔側安全位置を数値的な入力によらず、架台装置を実際に移動させることによる実体験位置で確認できるため、設定誤差などが含まれた条件の下で被検体近接側安全位置及び被検体離隔側安全位置の入力がおこなわれ、その被検体近接側安全位置及び被検体離隔側安全位置を撮影装置が移動できる限界として使用する場合の信頼性が高くなる。

〔第２の実施形態〕
以下、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。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置も構成は第１の実施形態と同様であり、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の機能を表すブロック図は図１である。本実施形態におけるＸ線ＣＴ装置は正方向又は逆方向のいずれの方向にもスキャンを実行できる構成である。ここで、正方向とは被検体から離れていく方向であり、逆方向とは正方向と反対の方向である。これは、被検体の正方向に医療機器などが配置されており、架台装置の正方向への移動を制限してスキャンを行う必要がある場合である。そこで、以下では正方向及び逆方向への安全位置の設定及び架台装置の移動について主に説明する。

操作者は移動ボタン３０２を使用して架台装置００１を逆方向に手動で移動させ、逆方向の安全位置で確定ボタン３０４を使用して確定を入力することで、被検体近接側安全位置４００の入力を行う。スキャン制御部２０１は、センサ１０８からの架台装置００１の位置情報を基に基準位置３０６から逆方向の被検体近接側安全位置４００までの距離を記憶する。

操作者は移動ボタン３０２を使用して架台装置００１を正方向に手動で移動させ、正方向の被検体離隔側安全位置７００で確定ボタン３０４を使用して確定を入力することで、正方向の被検体離隔側安全位置７００の入力を行う。スキャン制御部２０１は、センサ１０８からの架台装置００１の位置情報を基に基準位置３０６から正方向の被検体離隔側安全位置７００までの距離を記憶する。

操作者は移動ボタン３０２を使用して、正方向の被検体離隔側安全位置７００から架台装置００１を逆方向に手動で移動させ、入力装置２０９から撮影範囲を入力し、スキャン開始位置５００とスキャン終了位置８００を確定する。

判断／実行部２１１は、助走開始位置６００を求め、被検体近接側安全位置４００又は被検体離隔側安全位置７００（図６参照）を超えているか否かを判断する。さらに、判断／実行部２１１は、入力されたスキャン計画を基に、スキャンの実行速度で移動する架台装置００１を停止させるのに必要な距離を求めて、スキャン後に架台装置００１が停止する位置である停止位置９００を求める。そして、求めた停止位置９００が被検体近接側安全位置４００又は被検体離隔側安全位置７００を超えるか否かを判断する。助走開始位置６００が被検体近接側安全位置４００又は被検体離隔側安全位置７００を超えておらず、かつ停止位置９００が被検体近接側安全位置４００又は被検体離隔側安全位置７００を超えていない場合に、判断／実行部２１１は架台装置００１の一方向への移動開始の実行命令を送る。また、被検体近接側安全位置４００又は被検体離隔側安全位置７００を超えている場合には、判断／実行部２１１は撮影不可能の警告を操作者に通知する。

スキャン制御部２０１は、助走開始位置６００まで架台装置００１を移動させる。その後、スキャン制御部２０１は、助走開始位置６００から他方向に向けて架台装置００１を加速しながら移動させる。さらにスキャン制御部２０１は、スキャンの実行速度まで速度を上げた後、スキャン開始位置５００からの断層像の生成に必要なＸ線の照射を行うよう制御する。センサ１０８からの架台装置００１の位置情報を基に、予め決められているスキャン終了の位置に架台装置００１が達したと判断すると、スキャン制御部２０１は、Ｘ線の照射を停止させるとともに、架台装置００１の減速を行ない被検体近接側安全位置４００又は被検体離隔側安全位置７００の手前で架台装置００１の移動を停止させる。

本実施形態における取得したデータに基づく画像の生成及び表示などは、第１の実施形態におけるＸ線ＣＴ装置と同様である。

以上で説明したように、本実施形態におけるＸ線ＣＴ装置においては、入力された逆方向の被検体近接側安全位置と正方向の被検体離隔側安全位置の間で架台装置が移動して撮影を行うことになる。これにより、助走距離を確保するため自動的に正方向又は逆方向のいずれの方向に架台装置が移動しても医用機器などに接触することがない。また、撮影終了後、架台装置が停止するまでにも医用機器に接触することなく撮影を完了することができる。したがって、手術中など医用機器に接触するなどの危険がある場合に、より安全にＸ線ＣＴ装置での撮影を行うことが可能となる。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置のブロック図 手術中の状態での架台装置及び被検体の位置を説明するための図 初期状態を説明するための図 近接側安全位置状態を説明するための図 スキャン開始位置状態を説明するための図 助走開始位置状態を説明するための図 第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における安全位置の確定及びスキャンのフローチャートの図

符号の説明

００１ 架台装置
００２ コンソール
００３ 寝台装置
１０１ Ｘ線管
１０２ Ｘ線検出器
１０３ 回転フレーム
１０４ 高圧発生装置
１０５ 架台移動装置
１０６ 回転駆動装置
１０７ データ収集部
１０８ センサ
１０９ レール
２０１ スキャン制御部
２０２ 前処理部
２０３ 投影データ記憶部
２０４ 再構成処理部
２０５ 画像記憶部
２０６ 画像処理部
２０７ 表示制御部
２０８ 表示部
２０９ 入力装置
２１０ システム制御部
２１１ 判断／実行部
２１２ 記憶部

Claims (7)

1. 被検体に向けてＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線の出力方向に向けて配置されて前記Ｘ線を検出するＸ線検出器とを含む撮影手段と、前記撮影手段を前記被検体の周囲にて回転させる回転駆動手段と、を有する架台装置と、
   前記架台装置を前記被検体の体軸方向に沿って移動させる移動手段と、を有し、
   ヘリカルピッチを含む撮影条件を基にヘリカルスキャンを行うＸ線ＣＴ装置であって、
   前記ヘリカルスキャンにおける前記体軸方向のスキャン範囲又は画像生成範囲を設定する範囲設定手段と、
   近傍に配置された医療機器の一部が接続された前記被検体に対し前記架台装置が移動可能な範囲を示す安全位置を入力する安全位置入力手段と、
   設定された前記スキャン範囲又は前記画像生成範囲及び前記撮影条件に基づいて、前記ヘリカルスキャン時における前記移動手段による前記架台装置の助走開始位置及び停止位置を求め、求めた該助走開始位置及び該停止位置が前記安全位置を超えている場合に、前記ヘリカルスキャンを行わないように制御し、超えていない場合は、前記ヘリカルスキャンを行わせる移動制御手段と、を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記移動制御手段は、前記架台装置の前記体軸方向における位置を測定するセンサを有し、前記架台装置が移動可能な範囲を示す安全位置の入力、及び前記ヘリカルスキャンのスキャン範囲又は画像生成範囲としてのスキャン開始位置及びスキャン終了位置の入力、並びに撮影条件を受けて、助走開始位置及び停止位置を算出し、前記助走開始位置及び前記停止位置が前記安全位置を越えていなければ、前記センサからの入力を基に、前記助走開始位置まで前記架台装置を移動させ、前記助走開始位置から助走を開始させ、前記スキャン開始位置からスキャンを行わせ、前記スキャン終了位置でＸ線の照射を停止して前記架台装置を減速させて前記停止位置で停止させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記移動制御手段は、算出された前記助走開始位置が前記安全位置を超えた場合に、操作者に警告を通知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。
4. 前記安全位置入力手段は、前記架台装置を操作者が手動で所望の位置まで移動させて確定させたときの確定指示を受けて、前記センサにより測定された位置を記憶することにより安全位置の入力を行うことを特徴とする請求項２乃至請求項３のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記スキャン開始位置の入力は、操作者が手動で前記架台装置を所望の位置まで移動させることで行うことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記安全位置が、前記スキャン方向及び前記スキャン方向と逆の方向の２箇所に設定されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 近傍に配置された医療機器の一部が接続された前記被検体に対し、該被検体の体軸方向に架台装置が操作者により手動で移動させられた所望の安全位置を記憶する段階と、
   架台装置が操作者により手動で前記体軸方向に移動させられた所望のスキャン開始位置及びスキャン終了位置を記憶する段階と、
   前記スキャン開始位置から所定距離離れた助走開始位置をヘリカルピッチを含む撮影条件を基に算出する段階と、
   前記スキャン終了位置から所定距離離れた停止位置をヘリカルピッチを含む撮影条件を基に算出する段階と、
   前記助走開始位置及び前記停止位置と前記安全位置とを比較し、前記助走開始位置及び／又は前記停止位置が前記安全位置を超えていれば警告を発する段階と、
   前記助走開始位置及び前記停止位置が前記安全位置を超えていない場合に、
   前記架台装置の前記体軸方向における位置を把握するセンサからの入力を基に前記助走開始位置まで前記撮影手段が移動する段階と、
   前記助走開始位置から助走を開始させる段階と、
   前記撮影装置を前記被検体の周囲にて回転させる段階と、
   前記撮影装置は前記スキャン開始位置から被検体に向けてＸ線の照射を開始するとともに、前記回転しながら前記被検体のヘリカルスキャンを行う段階と、
   該スキャンにより前記撮影手段から得られるＸ線の検出データを収集する段階と、
   該データ収集段階により収集された前記Ｘ線の検出データに基づいて画像を再構成する段階と、
   前記スキャン終了位置でＸ線の照射を停止させ前記架台装置を減速させて前記停止位置で架台装置を停止させる段階と、
   を有することを特徴とするＸ線ＣＴ画像生成方法。

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