JP5269358B2

JP5269358B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP5269358B2
Application number: JP2007186793A
Authority: JP
Inventors: 玄近藤
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2027-07-18
Also published as: US20090022267A1; US7706500B2; JP2009022412A

Description

本発明は、Ｘ線（あるいはＸ線ビーム）の照射野を制限するコリメータの制御を行うＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線を被検体に照射し、その透過データから画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置が知られている。マルチスライス対応のＸ線コンピュータ断層撮影装置では、Ｘ線を検出する検出素子（例えばシンチレータとホトダイオードの組）を行列状に配したＸ線検出器を使って位置の異なる複数のスライスに関するデータを一度に収集することを可能にしている。このマルチスライススキャン（コーンビームスキャンともいう）をヘリカリスキャンと併用することで非常に広いスキャン範囲のデータを短時間のうちに収集することができ、今後の普及が期待されている。

このマルチスライススキャンをヘリカルスキャンと併用するに際して重要な課題の一つに被曝量の低減がある。例えば、スキャノグラム上で対象臓器の領域を含むようにスキャン範囲が設定され、そのスキャン範囲に応じてコリメータの開口を設定することで被検体内の対象臓器に制限してスキャンを行う技術がある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。しかし、実際には、対象臓器の一部がスキャン範囲から外れてデータ欠落を起こしてしまう。そのため、再スキャンが必要になってしまうという事態が起こり得る。

この点、データの欠落が起こってもスキャン画像を再構成することは可能ではあるが、実際には、再構成されたスキャン画像におけるデータの欠落を起こした部分にノイズが入ってしまう。そして、医師がスキャン画像を参照して診断する場合、ガンなどの診断箇所は非常に小さいものであり、スキャン画像に入り込んだノイズと患部との区別は非常に困難であるため、誤診が生じるおそれがある。そのため、データの欠落を生じさせずに被曝量を削減していく必要がある。

そこで、ヘリカルスキャンの進行過程の体軸上の位置に応じてコリメータの開口の開度（照射野の大きさ）を変化させ、ヘリカルスキャン時の患者被曝を低減させる技術（例えば、特許文献３参照。）が提案されている。

特開２００２−１７７１６号公報特開平１０−２４８８３５号公報特開２００６−５１２３３号公報

しかし、従来のコリメータの開口の開度を変化させる方法では、単にコリメータ開口の寝台の移動方向の座標を取得し、その座標に対して事前にコリメータの開口の開度を決定しているが、Ｘ線照射器やＸ線検出器などの撮像手段を含むデータの収集系によるデータ収集タイミングとコリメータの開口の制御とが一致しているとは言えない。したがって、収集されたデータとコリメータの開度との対応関係が不明であり、データの欠落又は被検体に対し余分な被曝を与えるおそれがある。

また近年、指定されたスキャン範囲のデータ収集中に体軸方向の移動速度及びヘリカルピッチを変更してスキャンを行う可変速ヘリカルスキャンという技術が提案されている。この点、従来のコリメータ制御の方法では、単に寝台の移動距離にあわせてコリメータを制御するため、このような可変速ヘリカルスキャンにおける移動速度やヘリカルピッチの変化に対し精度良くコリメータの開口を制御することは困難であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、データ収集系のタイミングパルスと同期をとってコリメータの開口の大きさを変化させることで、データ収集系を基準とした定量的なコリメータの制御を行うＸ線ＣＴ装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置は、被検体を支持し、前記被検体の体軸方向に沿って移動可能な支持手段と、前記体軸の回りを回転しながらＸ線を照射するＸ線発生手段と、前記被検体を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検出手段とを含む撮像手段と、前記照射されるＸ線の照射野を変えるコリメータと、前記支持手段の移動及び前記撮像手段による撮影をパルス信号により制御するスキャン制御手段と、前記Ｘ線検出手段で検出したＸ線に基づいて画像データを再構成する画像再構成手段とを備えるＸ線ＣＴ装置であって、前記支持手段に設けられ前記パルス信号により制御された支持手段の移動距離に対応するエンコーダパルスを出力するエンコーダパルス生成手段と、前記エンコーダパルスを出力する第１のモード又は前記パルス信号を出力する第２のモードのいずれかに切り替える切替手段と、前記切替手段の出力を基に前記支持手段の移動距離を検出する検出手段と、前記移動距離に基づいて、前記コリメータの開口の大きさを変化させるように制御を行うコリメータ制御手段と、前記パルス信号と前記エンコーダパルスとを比較して許容値以上のズレがある場合には警告を発するパルス比較手段と、を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によると、Ｘ線発生手段やＸ線検出手段などの撮像手段を含むデータ収集系の開始信号に基づきタイミングパルスと同期をとり、そのパルス数に基づいてコリメータの開口の大きさを変化させることで、コリメータの開口の定量的な制御を行う構成であるから、データ収集系の動作タイミングとコリメータの開閉を正確に合わせることができ、再構成に用いない領域の過剰被曝部分をデータの欠落を防ぎつつ削減することが可能であり、さらに、可変速ヘリカルスキャンにおいてもスキャン範囲にあわせて精度良くコリメータの開口を制御することが可能となる。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のハードウェア構成を表わす図である。Ｘ線ＣＴ装置は、被検体Ｐに関する投影データを収集するために構成された架台１０２、被検体Ｐを載せて移動させるための寝台１０３、Ｘ線ＣＴ装置の操作するための入力及び画像表示を行うための操作コンソール１０４を備えている。

架台１０２は、Ｘ線管１０５、Ｘ線検出器１０６、コリメータ板１０７ａ、コリメータ駆動部１０７ｂ、回転フレーム１０８、高電圧発生部１０９、回転駆動装置１１０、架台制御部１１１、データ収集部１１２を有する。Ｘ線管１０５とＸ線検出器１０６は回転フレーム１０８に取り付けられている。この回転フレーム１０８を回転駆動装置１１０で回転することにより、Ｘ線管１０５とＸ線検出器１０６を対向させた状態で被検体Ｐの周りを回転できるように構成されている。ここで、Ｘ線管１０５は、本発明における「Ｘ線発生手段」にあたる。

Ｘ線管１０５は、高電圧発生部１０９から供給された管電圧に応じてＸ線を発生する。Ｘ線検出器１０６は、２次元アレイ型検出器（マルチスライス型検出器ともいう）である。Ｘ線検出素子は例えば０．５ｍｍ×０．５ｍｍの正方の検出面を有する。例えば９１６個のＸ線検出素子がチャンネル方向に配列され、この列がスライス方向（検出器の列方向）に沿って例えば６４列以上並設されている。

Ｘ線絞り装置は、コリメータ板１０７ａ及びコリメータ駆動装置１０７ｂにより構成され，被検体に曝射するＸ線のスライス方向の曝射範囲を調整するものである。コリメータ駆動装置１０７ｂによりコリメータ板１０７ａを移動することにより、スライス方向のＸ線曝射範囲を変更できる。

一般的にＤＡＳ（ｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれているデータ収集部１１２は、検出器６からチャンネルごとに出力される信号を増幅し、さらにディジタル信号に変換する。この投影データ（生データ）は架台外部の操作コンソール１０４に供給される。

架台制御部１１１は、コンソール制御部１１３からの制御信号に基づいて、高圧発生部１０９、コリメータ駆動装置１０７ｂ、回転駆動装置１１０、データ収集部１１２等の制御を行う。

寝台１０３は、被検体を載せる天板、天板をスライス方向に沿って移動させる天板駆動装置を備えている。回転フレーム１０８の中央部分は開口を有し、その開口部に天板に載置された被検体Ｐが挿入される。なお、回転フレーム１０８の回転中心軸と平行な方向をＺ軸方向（スライス方向）、Ｚ軸方向に直交する平面をＸ軸方向、Ｙ軸方向で定義する。

操作コンソール１０４は、コンソール制御部１１３、入力装置１１４、前処理部１１５、投影データ記憶部１１６、再構成処理部１１７、画像記憶部１１８、画像処理部１１９、表示装置１２０を備えている。

前処理部１１５は、データ収集装置１１２から出力される投影データに対して対数変換処理や、感度補正等の補正処理を施して出力する。この投影データは、散乱線補正部に送られ散乱線の除去処理が施される。散乱線補正部は、Ｘ線曝射範囲内の投影データの値に基づいて散乱線の除去を行うものであり、散乱線補正を行う対象の投影データ又はその隣接投影データの値の大きさから推定された散乱線を、対象となる投影データから減じて散乱線補正を行う。そして補正が行われた投影データは投影データ記憶部１１６に記憶される。

再構成処理部１１７は、投影データ記憶部１１６に記憶されている投影データを使用して、スライス方向におけるＸ線パスが平行であると仮定したファンビーム再構成、スライス方向におけるＸ線曝射角度（コーン角）を考慮したコーンビーム再構成等の再構方法を用いて被検体内部の生体情報の画像を再構成する。

再構成した画像は画像記憶部１１８に記憶される。画像処理部１１９は、画像記憶部１１８に記憶された画像データに対して各種画像処理を施して表示画像を生成する。表示画像を生成する際の各種設定条件、関心領域の設定等は、操作者による入力装置１１４への入力に基づいて行われる。表示装置１２０は、画像処理部１１９で生成された画像を表示する。又、コンソール制御部１１３は、操作者の入力に基づいて、ヘリカルスキャン等のスキャンが行われるように架台制御部１１１へ制御信号を送るように構成されている。尚、操作コンソール１０４は、専用ハードウェアで構成しても良いし、コンピュータを用いてソフトウェアで同様の機能を実現しても良い。

次に、図２を参照して本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のコリメータ制御の詳細を説明する。図２は本発明に係るＸ線ＣＴ装置の機能を表すブロック図である。図２における寝台１０３は本発明における「支持手段」に、Ｘ線管１０５は本発明における「Ｘ線発生手段」に、データ収集部１１２は本発明における「Ｘ線検出手段」にあたる。架台制御部１１１は、タイミング調整手段１及びスキャン制御手段２で構成されている。ここで、タイミング調整手段１とは、撮像手段３の動作に同期させてコリメータ駆動部１０７を動作させるための信号を送るものであり、本発明における「検出手段」にあたる。スキャン制御手段２は、撮像手段３と寝台１０３に同じパルス信号を送り、双方を同期させて動作させるためのものである。また、コリメータ部１０７は、コリメータ駆動部１０７ｂ及びコリメータ板１０７ａで構成されている。このコリメータ板１０７ａは本発明における「コリメータ」にあたる。さらに、コリメータ駆動部１０７ｂは本発明における「コリメータ制御手段」にあたる。また、再構成処理部１１７は本発明における「画像再構成手段」にあたる。ここで、架台制御部１１１、コリメータ駆動部１０７ｂ、及び画像構成手段１１はＣＰＵで構成されている。

また、図３は本発明に係るＸ線ＣＴ装置による被検体へのＸ線照射及びそれに対応するコリメータ００３（このコリメータ００３は図２におけるコリメータ板１０７ａに対応する。）の開口の動作の過程を説明する図である。本実施形態のコリメータ００３は開口を半分閉じる左右の可動式のブレードで構成されており、このブレードは左右それぞれ独立して動くことが可能で、このブレードが動くことによりＸ線の照射野を制限する。図３における（ｂ）の図は寝台１０３に乗った被検体００４の状態を上から見た図であり、寝台１０３は移動方向００７の方向に移動する。この点、実際には寝台１０３を移動方向００７に動かし撮影するが、図３は説明の都合上、寝台１０３を固定し時間経過とともに撮像手段３を移動させた図である。各三角００１はＸ線発生源００２からのＸ線照射を表しており、被検体００４が図の左方向に移動するに従ってＸ線発生源００２及びデータ収集部１１２（図３には不図示）が図の右方向に移動し、さらに、Ｘ線発生源００２及びデータ収集部１１２が被検体００４の体軸方向と垂直方向に回転している状態を表している。ここで、Ｘ線発生源００２から照射されたＸ線は、コリメータ００３のブレードにより、照射野を制限される、照射されたＸ線は被検体００４に照射範囲００６の範囲で照射される。さらに、点００５ａ乃至点００５ｆは被検体００４の体軸に沿った位置を表しており、点００５ａはＸ線照射の開始位置、点００５ｂは関心領域００９の画像を再構成するのに必要となる撮像領域０１０の先頭位置、点００５ｃは関心領域００９の先頭位置、点００５ｄは関心領域００９の終了位置、点００５ｅは撮像領域０１０の終了位置、点００５ｆはＸ線照射の終了位置である。また、図３における（ａ）の図はＸ線発生源００２及びデータ収集部１１２が移動する位置に対応したコリメータ００３の開口の開度（照射野の大きさ）を表している。例えば、位置００８を参照すると、その位置においてコリメータ００３の開口が半分閉じている状態を表している。ここで、コリメータ００３の開口の開度は、コリメータ００３の開口のブレードの移動によって制御される。

ここで、点００５ａから点００５ｂまで、及び点００５ｅから点００５ｆまでの領域は検出器の半面にＸ線が照射される領域である。また、点００５ｂから点００５ｃまでの領域は徐々にコリメータ００３の開口が開き照射野が広がる領域であり、点００５ｄから点００５ｅまでの領域は徐々にコリメータ００３の開口が閉じ照射野が狭まる領域である。

技師は、操作コンソール１０４を用いて、スキャノグラム上で画像生成範囲（又はスキャン範囲）を指定する。すなわち、図３に示す点００５ｃから点００５ｂまでの関心領域００９を指定する。そして、制架台制御部１１１は、入力されたスライス厚などの再構成条件を基に図３に示す点００５ａ、点００５ｂ、点００５ｅ、点００５ｆを自動的に求め、スキャン制御手段２に各点の位置に送信する。

ここで、本実施形態では、技師が関心領域００９に対応する２つの点を入力し、各点の位置を求めているが、これは、各点間に対応する５つの距離が分かれば特に制限はなく、例えば、全ての距離を技師が入力するような構成でもよく、また、いくつかの距離を入力して他の条件から残りの距離を求めるような構成にしても良い。

スキャン制御手段２は、入力されたそれぞれの距離を、Ｘ線照射の開始位置（点００５ａ）からＸ線照射の終了位置（点００５ｆ）までの連続したパルス数ＮＶｃ、Ｘ線照射の開始位置（点００５ａ）から撮像領域００８の先頭（点００５ｂ）までのパルス数ＮＶａ、撮像領域０１０の先頭（点００５ｂ）から関心領域００９の先頭（点００５ｃ）のパルス数ＮＶｂに変換する。ここで、パルス数ＮＶａとパルス数ＮＶｂは連続しており、さらに、パルス数ＮＶａとパルス数ＮＶｂは連続したパルス数ＮＶｃの一部である。また、距離に対応するパルス数は、例えば１パルスの周期をＴとし、寝台１０３の移動速度をｖとしたとき、１パルス間に寝台１０３の移動距離はｖＴと表されるので、距離Ｌに対応するパルス数はＬ／ｖＴで算出できる。

次に、スキャン制御手段２は、寝台１０３の移動を開始する。そして、スキャン制御手段２は、寝台１０３の移動の速度及び寝台１０３の移動開始位置（不図示）からＸ線照射の開始位置（点００５ａ）までの距離（以下、「動作開始距離」という。）を基に、寝台１０３の移動を開始してからＸ線管１０５によるＸ線照射の開始までの動作開始距離に対応したパルス数を算出し、さらに撮像手段を駆動するためのタイミングパルスを生成し、タイミング調整手段１にパルス数ＮＶｃ、パルス数ＮＶｂ、パルス数ＮＶａ、動作開始距離に対応したパルス数、及びタイミングパルスを送信する。

本実施形態において、パルス数ＮＶａが第１の区画のパルス数及び第５の区画のパルス数、パルス数ＮＶｂが第２の区画のパルス数及び第４の区画のパルス数、パルス数ＮＶｃからパルス数ＮＶａとパルス数ＮＶｂの２倍を引いたものが第３区画のパルス数にあたる。ここで、本実施形態では、点００５ａから点００５ｂまでの距離と点００５ｄから００５ｅまでの距離が同じなのでパルス数ＮＶａとし、点００５ｂから点００５ｃまでの距離と点００５ｄから点００５ｅまでの距離が同じなのでパルス数ＮＶｂとしているが、これらの距離が異なる場合には、異なるパルス数をとってもよい。また、Ｘ線照射の開始位置（点００５ａ）からＸ線照射の終了位置（点００５ｂ）が明確なので、本実施例ではその距離に当たるパルス数をパルス数ＮＶｃとしているが、これは、ここで算出するパルス数によって先に入力された５つの距離が全て表されればどの距離におけるパルス数を利用するかに特に制限はなく、例えば、パルス数ＮＶｃを点００５ｃから点００５ｄまでにおけるパルス数としてもよい。

タイミング調整手段１は、スキャン制御手段２から動作開始距離に対応したパルス数を受け、タイミングパルスをカウントし、カウントが動作開始距離に対応したパルス数に達したときにＸ線照射の開始信号（以下、単に「開始信号」という。）をＸ線管１０５に送信する。この開始信号を送る位置は点００５ａにあたる。

さらに、タイミング調整手段１は、点００５ａで開始信号を送信してからタイミングパルスをカウントし、カウントがパルス数ＮＶａに達すると、データ収集部１１２に検出開始の信号を送り、コリメータ駆動部１０７ｂにコリメータ板１０７ａの開口の全開開始の信号を送る。さらに、パルス数ＮＶｂをコリメータ駆動部１０７ｂに送信する。この検出開始の信号及び開口の全開開始の信号を送る位置は点００５ｂにあたる。

続いて、タイミング調整手段１は、開始信号を送信してからのタイミングパルスのカウントがパルス数ＮＶａとパルス数ＮＶｂの和に達すると、コリメータ駆動部１０７ｂに全開状態維持の信号を送る。この全開状態維持の信号を送る位置は点００５ｃにあたる。

続いて、タイミング調整手段１は、開始信号を送信してからの動作基準パルスのカウントがパルス数ＮＶｃから、パルス数ＮＶａ及びパルス数ＮＶｂを除いた数に達すると、コリメータ駆動部１０７ｂにコリメータ板１０７ａの開口の閉鎖開始の信号を送る。さらに、パルス数ＮＶｂをコリメータ駆動部１０７ｂに送信する。この閉鎖開始の信号を送る位置は点００５ｄにあたる。

続いて、タイミング調整手段１は、開始信号を送信してからのタイミングパルスのカウントが、パルス数ＮＶｃから、パルス数ＮＶａを除いた数に達すると、コリメータ駆動部１０７ｂに半開状態維持の信号を送る。さらに、タイミング調整手段１は、Ｘ線検出装置７に検出終了の信号を送る。この動作停止の信号及び検出終了の信号を送る位置は点００５ｅにあたる。

続いて、タイミング調整手段１は、開始信号を送信してからの動作基準パルスのカウントがパルス数ＮＶｃに達すると、Ｘ線照射の終了信号（以下、単に「終了信号」という。）をＸ線管１０５に送信する。この終了信号を送る位置は点００５ｆにあたる。

Ｘ線管１０５は、点００５ａで開始信号を受けてＸ線の照射を開始する。さらに、Ｘ線管１０５は、点００５ｆで終了信号を受けてＸ線の照射を終了する。

データ収集部１１２は、点００５ａで検出開始の信号を受けてＸ線データの検出を開始する。さらに、データ収集部１１２は、点００５ｆで検出終了の信号を受けてＸ線データの検出を終了する。データ収集部１１２は、この検出開始の信号を受けてから検出終了の信号を受けるまで、Ｘ線データの検出を繰り返す。ここで、Ｘ線データの検出とは行列状に配されたデータ収集部１１２がタイミングパルスに応じてＸ線を読み出すことを言う。

ここで、本実施形態において、撮像手段３を含むデータ収集系と、コリメータ板１０７ａの開口の制御とをタイミングパルスで同期させているが、この同期とは、Ｘ線データの検出を制御するパルス（第１のパルス）とコリメータ板１０７ａの開口を制御するパルス（第２のパルス）がまったく同じ周期、同じ位相であるときだけでなく、第１のパルスが第２のパルスの整数倍もしくは、第２のパルスが第１のパルスの整数倍のように、位相は同じであるが周期が整数倍の場合も含み、さらに、周期が同じであるが位相が定量だけずれている場合も含む。

コリメータ駆動部１０７ｂは、スキャン制御手段２が寝台１０３の移動を開始したことを受けて、寝台１０３の移動方向００７（図３参照）側のブレードを移動させ、寝台１０３の移動方向００７側のコリメータ板１０７ａの開口を半分閉ざし半開状態にする。これにより、図３に示すように、Ｘ線照射の開始位置である点００５ａから点００５ｂまでの間、コリメータ板１０７ａの開口の寝台１０３の移動方向００７側が半分閉じた状態でブレードが維持されていることになる。

コリメータ駆動部１０７ｂは、タイミング調整手段１からの全開開始の信号を受けて、コリメータ板１０７ａの開口を全開にするため、寝台１０３の移動方向００７（図３参照）側のブレードの移動を開始する。このとき、コリメータ駆動部１０７ｂは、パルス数ＮＶｂを受けて、パルス数ＮＶｂの時間後に完全に開ききるようにブレードの速度を算出し、該速度でブレードを移動させる。これにより、図３における点００５ｂからブレードの移動が開始され、点００５ｃにおいて開口が完全に開いた状態になる。

次に、コリメータ駆動部１０７ｂは、タイミング調整手段１からの全開状態維持の信号を受けて、図３における点００５ｃから点００５ｄまでの間、コリメータ板１０７ａの開口が全開の状態でブレードを維持する。

次に、コリメータ駆動部１０７ｂは、タイミング調整手段１から閉鎖開始の信号を受けて、点００５ｄでコリメータ板１０７ａの開口の寝台１０３の移動方向００７（図３参照）とは逆側を半分閉じるため、寝台１０３の移動方向００７とは逆側のブレードの移動を開始する。このとき、コリメータ駆動部１０７ｂは、パルス数ＮＶｂを受けて、パルス数ＮＶｂの時間後にコリメータ板１０７ａの開口が半分閉じるようにブレードの移動速度を算出し、該速度でブレードを移動させる。これにより、図３における点００５ｄからブレードの移動が開始され、点００５ｅにおいてコリメータ板１０７ａの開口の寝台１０３の移動方向側が半分閉じた状態になる。

次に、コリメータ駆動部１０７ｂは、タイミング調整手段１から半開状態維持の信号を受けて、点００５ｅから点００５ｆまでの間、コリメータ板１０７ａの開口の寝台１０３の移動方向００７とは逆側が半分閉じた状態でブレードを維持する。

図３に示すスキャンの開始部分では００５ａから００５ｂまでの部分（終了部分では００５ｅから００５ｆまでの部分）の投影データは画像の再構成では使用されない。そのため、以上のように、その部分においてＸ線が被検体００４に照射されないようにコリメータ板１０７ａを制御することにより、被検体の被曝を低減することが可能となる。

次に、図４を参照して、Ｘ線照射によるデータ収集と、それに対応した本実施例にかかるコリメータ板１０７ａの開口の動作の流れを説明する。ここで、図４は本実施例に係るＸ線ＣＴ装置の動作を表すフローチャートであり、点線で区切られた左側が主にタイミング制御の流れであり、点線で区切られた中央がコリメータ板１０７ａの動作の流れであり、点線で区切られた右側がＸ線管１０５及びデータ収集部１１２の動作の流れを表すフローチャートである。

ステップＳ００１：技師が、操作コンソール１０４から、位置の情報、寝台１０３の移動方向００７、照射範囲００６などの情報を入力。

ステップＳ００２：スキャン制御手段２は、操作コンソール１０４から情報を受けて、寝台１０３の移動を開始し、タイミングパルスを生成し、さらに、各位置の情報及びタイミングパルスから、パルス数ＮＶａ、パルス数ＮＶｂ、パルス数ＮＶｃ、及び助走距離に対応したパルス数を求める。

ステップＳ００３：コリメータ駆動部１０７ｂは、ブレードを動かし、コリメータ板１０７ａの開口の寝台１０３の移動方向００７側が半分閉じた状態になるようにする。

ステップＳ００４：タイミング調整手段１は、スキャン制御手段２から、パルス数ＮＶａ、パルス数ＮＶｂ、パルス数ＮＶｃ、助走距離に対応したパルス数、及びタイミングパルスを受ける。

ステップＳ００５：タイミング調整手段１は、タイミングパルスをカウントする。以下、タイミング調整手段１は、終了までタイミングパルスをカウントし続ける。

ステップＳ００６：タイミング調整手段１は、タイミングパルスのカウントが助走距離に対応したパルス数まで達したか否かを判断し、達していなければタイミングパルスのカウントを繰返し、達していれば、タイミング調整手段１はＸ発生手段６に開始信号を送信し、ステップＳ００８に進む。

ステップＳ００７：タイミング調整手段１からの開始信号を受けて、Ｘ線照射手段６は、Ｘ線照射を開始し、データ収集部１１２は、Ｘ線データの検出を開始する。この後、ステップＳ０１７でタイミング調整手段１から検出終了の信号を受けるまで、データ収集部１１２はＸ線データの検出を繰り返す。

ステップＳ００８：タイミング調整手段１は、タイミングパルスのカウントがパルス数ＮＶａに達したかを判断する。達していなければタイミングパルスのカウントを繰返し、達していれば、タイミング調整手段１はデータ収集部１１２に検出開始の信号を送信、及びコリメータ駆動部１０７ｂにコリメータ板１０７ａの全開開始の信号を送信し、ステップＳ０１１に進む。

ステップＳ００９：コリメータ駆動部１０７ｂは、タイミング調整手段１からの全開開始の信号を受けて、コリメータ板１０７ａの開口における寝台１０３の移動方向００７側のブレードを開くことを開始する。

ステップＳ０１０：タイミング調整手段１は、タイミングパルスのカウントがパルス数ＮＶｂに達したかを判断する。達していなければタイミングパルスのカウントを繰返し、達していればタイミング調整手段１はコリメータ駆動部１０７ｂに動作停止の信号を送信し、ステップＳ０１２に進む。

ステップＳ０１１：コリメータ駆動部１０７ｂは、タイミング調整手段１から全開維持の信号を受けて、コリメータ板１０７ａの開口が全開の状態でブレードを維持する。

ステップＳ０１２：タイミング調整手段１は、タイミングパルスのカウントがパルス数ＮＶｃからパルス数ＮＶａ及びパルス数ＮＶｂを引いたパルス数に達したかを判断する。達していなければタイミングパルスのカウントを繰返し、達していれば、タイミング調整手段１はコリメータ駆動部１０７ｂにコリメータ板１０７ａの開口の閉鎖開始の信号を送信し、ステップＳ０１４に進む。

ステップＳ０１３：コリメータ駆動部１０７ｂは、タイミング調整手段１からの閉鎖開始の信号を受けて、コリメータ板１０７ａの開口における寝台１０３の移動方向００７とは逆側のブレードを閉じることを開始する。

ステップＳ０１４：タイミング調整手段１は、タイミングパルスのカウントがパルス数ＮＶｃからパルス数ＮＶａを引いたパルス数に達したかを判断する。達していなければタイミングパルスのカウントを繰返し、達していれば、タイミング調整手段１はコリメータ駆動部１０７ｂに動作停止の信号を送信、及びデータ収集部１１２に検出終了の信号を送信し、ステップＳ０１８に進む。

ステップＳ０１５：コリメータ駆動部１０７ｂは、タイミング調整手段１から半開維持の信号を受けて、コリメータ板１０７ａの開口の寝台１０３の移動方向００７の逆側を半分閉じた状態でブレードを維持する。

ステップＳ０１６：タイミング調整手段１は、タイミングパルスのカウントがパルス数ＮＶｃに達したかを判断する。達していなければタイミングパルスのカウントを繰返し、達していれば、Ｘ線管１０５に終了信号を送信する。

ステップＳ０１７：Ｘ線管１０５は、タイミング調整手段１からの終了信号を受けて、Ｘ線照射を終了する。データ収集部１１２は、タイミング調整手段１からの検出終了の信号を受けて、Ｘ線データの検出を終了する。

以上のように、従来の単に被検体に対するＸ線発生手段の体軸上の位置を基準にするなどして行われていたコリメータ板１０７ａの開口の開度の制御とは異なり、本実施形態に係るコリメータ板１０７ａの開口の制御は、開始信号を利用して撮像手段３を含むデータ収集系を駆動させる信号のパルスに同期した制御が行われる。これにより、コリメータ板１０７ａの開口の開度（照射野の大きさ）の制御を定量的に行うことが可能となり、被検体に対する不要な被曝を削減することができる。

〔第２の実施形態〕
本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、第１の実施形態におけるＸ線ＣＴ装置において、寝台１０３の動作と、撮像手段３を含むデータ収集系及びコリメータ板１０７ａの制御の動作のズレが生じた場合に警告を発生する構成にしたものである。以下、寝台１０３の動作と撮像手段３を含むデータ収集系及びコリメータ板１０７ａの制御の動作のズレの判断及び警告の発生について説明する。

図２の点線で示すように、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、第１の実施形態におけるＸ線ＣＴ装置にさらに寝台１０３に付属するエンコーダパルス生成手段１０３ａ及びパルス比較手段４を備えている。

寝台１０３は、スキャン制御手段２から送られてくるパルス信号により移動させられる。ここで、該パルス信号は、撮像手段３やコリメータ板１０７ａを駆動するためのタイミングパルスと同じパルスであるため、本来は撮像手段３を含むデータ収集系及びコリメータ板１０７ａの制御の動作と寝台１０３の動作は同期がとれているはずである。

しかし、寝台１０３を駆動させるモータの負荷などにより、実際には寝台１０３の動作は送られてくるパルス信号と完全に同期はしないおそれがある。そこで、寝台１０３にエンコーダパルス生成手段１０３ａを付属させ、該エンコーダパルス生成手段１０３ａは実際の寝台１０３の移動距離に対応するパルス（以下では、「支持台エンコーダパルス」という。）を生成する。

パルス比較手段４は、エンコーダパルスとタイミングパルスを受ける。

パルス比較手段４は、タイミングパルスをエンコーダパルスと同じクロックにするために、タイミングパルスの分周を行なう。ここでは、より簡単な制御をするためにタイミングパルスを分周しているが、エンコーダパルスを逓倍してクロックをあわせてもよい。

パルス比較手段４は、クロックを合わせたタイミングパルスとエンコーダパルスとを比較し、事前に設定されている許容値以上のズレが生じた場合には、警告を発する。この警告の通知は、表示手段（不図示）への表示やアラートを鳴らすことなどで行われる。

また本実施形態ではエンコーダパルス生成手段１０３ａが生成するパルスでコリメータ板１０７ａの制御のタイミングを調整することも可能である、ここで、図５を参照して支持台エンコーダパルス又はパルスジェネレータで生成されたタイミングパルスのいずれかを使用した寝台１０３の移動速度加速時のコリメータ板１０７ａの制御について説明する。図５は支持台の移動速度加速時にコリメータを制御するための同期回路である。

操作コンソール１０４から収集条件６０５を、架台制御部１１１を構成するＣＰＵ６０６が受ける。ＣＰＵ６０６はパルスジェネレータ６０２にタイミングパルスの生成を指示する。また、分周／逓倍回路６０１はエンコーダパルス生成手段１０３ａから支持台エンコーダパルスを受ける。ＣＰＵ６０６は分周／逓倍回路６０１にパルスジェネレータ６０２が生成するタイミングパルスと周期が同じにするよう指示する。

パルスジェネレータ６０２は、生成したタイミングパルスをパルスセレクタ６０７に送る。

分周／逓倍回路６０１は指示を受けて、支持台エンコーダパルスを分周又は逓倍することでパルスジェネレータが作成するタイミングパルスと周期を合わせる。さらに、分周／逓倍回路６０１は分周又は逓倍を行った支持台エンコーダパルスをパルスセレクタ６０７におくる。

パルスセレクタ６０７は、ＣＰＵ６０６からの指示を受けてコリメータ板１０７ａの駆動の調整に使用するパルスの選択命令を受けて、支持台エンコーダパルス又はパルスジェネレータ６０２で生成されたタイミングパルスのどちらかをタイミング調整手段１に送る。

このように、撮像手段３及びコリメータ板１０７ａの動作と寝台１０３の動作にズレが生じた場合に警告を発生することで、そのときに撮像された画像の信頼性が疑われるため、その画像を診断に使わずに、再度撮像しなおすことができる。これにより、信頼性の低いＸ線画像による診断を削減することが可能となり、誤診の危険を削減することができる。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置のハードウェア構成を表す概略図本発明に係るＸ線ＣＴ装置の機能を表すブロック図被検体へのＸ線照射及びそれに対応するコリメータの開口の動作の過程を説明する図本発明に係るＸ線ＣＴ装置の動作の流れを表すフローチャート支持台の移動速度加速時にコリメータを制御するための同期回路

符号の説明

１タイミング調整手段
２スキャン制御手段
３撮像手段
４パルス比較手段
１０２架台
１０３寝台
１０３ａエンコーダパルス生成手段
１０４操作コンソール
１０５Ｘ線管
１０６Ｘ線検出器
１０７ａコリメータ板
１０７ｂコリメータ駆動部
１０８回転フレーム
１０９高圧発生部
１１０回転駆動装置
１１１架台制御部
１１２データ収集部
１１３コンソール制御部
１１４入力装置
１１５前処理部
１１６投影データ記憶部
１１７再構成処理部
１１８画像記憶部
１１９画像処理部
１２０表示装置

Claims

被検体を支持し、前記被検体の体軸方向に沿って移動可能な支持手段と、
前記体軸の回りを回転しながらＸ線を照射するＸ線発生手段と、前記被検体を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検出手段とを含む撮像手段と、
前記照射されるＸ線の照射野を変えるコリメータと、
前記支持手段の移動及び前記撮像手段による撮影をパルス信号により制御するスキャン制御手段と、
前記Ｘ線検出手段で検出したＸ線に基づいて画像データを再構成する画像再構成手段とを備えるＸ線ＣＴ装置であって、
前記支持手段に設けられ前記パルス信号により制御された支持手段の移動距離に対応するエンコーダパルスを出力するエンコーダパルス生成手段と、
前記エンコーダパルスを出力する第１のモード又は前記パルス信号を出力する第２のモードのいずれかに切り替える切替手段と、
前記切替手段の出力を基に前記支持手段の移動距離を検出する検出手段と、
前記移動距離に基づいて、前記コリメータの開口の大きさを変化させるように制御を行うコリメータ制御手段と、
前記パルス信号と前記エンコーダパルスとを比較して許容値以上のズレがある場合には警告を発するパルス比較手段と、
を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記スキャン制御手段は、前記支持手段及び前記撮像手段を制御してヘリカルスキャンを行わせるとともに、そのヘリカルスキャンにおける前記撮像手段による前記撮像中に前記支持手段による移動速度が変化するように制御することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記コリメータ制御手段は、前記検出手段で検出した前記移動距離を基に、ヘリカルスキャンによるスキャン範囲の開始部分において、前記コリメータの開口を徐々に広げるように制御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。
前記コリメータ制御手段は、前記検出手段で検出した前記移動距離を基に、ヘリカルスキャンによるスキャン範囲の終了部分において、前記コリメータの開口を徐々に狭めるように制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。