JP5485359B2 - Ｘ線ｃｔシステムにおけるｘ線露光の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線露光に関し、特にＣＴシステムで走査する過程におけるＸ線露光の制御方法に関する。

Ｘ線ＣＴシステムは、被検者（患者）にＸ線を照射して、検出器により器官、血液、灰白質等における人体組織のＸ線の吸収係数を検出する。且つ、コンピュータにより当該吸収係数を処理（再構成）して、検出しようとする領域の断面平面（薄層平面）の画像（断層像）を提供する。

医師は、Ｘ線ＣＴシステムにより再構成された検出しようとする予定領域の患者の断層像を通じて患者の病気を診断する。このために、再構成された断層像は、良い精度で人体組織を区別することができるＸ線吸収係数の差分を有し、且つ検出する目的とマッチングする画質を有するべきである。

このような画質を獲得するために画像ノイズを減少する必要がある。即ち、画像ノイズを減少し、且つ高い品質の断層像を獲得するために、被検者を透過して検出器により検出される透過Ｘ線量を大きくする必要がある。従って、検出器で十分な透過Ｘ線を獲得するために、被検者に照射したＸ線量を大きくする必要がある。

しかしながら、画質を改善することのみに注意して、被検者に照射するＸ線量を増加すると、希望しない被検者が受ける露光量を増加することになる。従って、実際に使用する場合、Ｘ線管から発射したＸ線量が、必要する画質を保障することに必要する最少量になるようにリアルタイムに制御する必要がある。

Ｘ線管から発射したＸ線量は、Ｘ線管に転送された電流（以下管電流と呼ばれる）により制御される。通常のＸ線ＣＴシステムは、管電流を制御してこのような最小なＸ線の発射を実現することができる機能（管電流の自動制御機能が含まれる）を提供する。

図１に示したように、このような通常のＸ線ＣＴシステムにおける管電流の自動制御機能は下記のようなステップが含まれる。
ステップ１００：所定方向において被検者の予定領域に対してスカウト走査して、必要するスカウト走査データを得る。

ステップ１０１：ステップ１００で得られたデータにより分析処理を行って、スカウト走査位置における検出しようとする領域の楕円形のスライスの偏心率（投影測定値は楕円スライスの長軸又は短軸の長さを反映し、投影面積値と投影測定値により偏心率を推定することができる）と投影面積値とを計算する。当該スライスは楕円に近い。

ステップ１０２：投影測定値、投影面積値、及び医師の希望するノイズとシステムの固有のパラメータにより露光用の管電流を計算する。
システムは計算された管電流により、当該スライスに対して露光し、軸走査する。即ち、管電流の自動制御において、管電流ｍＡは、投影面積Ｐａ及び投影測定値と下記のような関数関係がある：ｍＡ＝ｆ（Ｐａ、投影測定値、希望する画像ノイズ値、システムのパラメータ）。

即ち、Ｘ線ＣＴシステムが確定された場合、管電流は主にスカウト走査して得られた投影測定値及びスライスの投影面積値により決められる。従って、スライスの投影測定値と投影面積値を正確に計算できてこそ、走査しようとするスライスとマッチングする管電流を得ることができる。
特開２００７−１６７２６１

しかしながら、実際に使用する場合、走査される被検者の中心は、走査寝台の上下移動に従ってＸ線ＣＴシステムの走査装置の回転中心から偏移する。この故に、スカウト走査する時に得られたデータは正確ではなく、計算された断面の投影面積値は実際のスライスの投影面積値に比べて誤差が生ずる。その結果、計算された管電流が大きいすぎ又は小さいすぎることになって、被験者である患者が受けるＸ線線量が多すぎて被験者の体を損害し、又は受ける線量が不足で医師が病気を正確に判断することができなくなる。

例えば、図３に示したように、患者がＣＴシステムの回転中心ＩＳＯから偏移している寝台に横たわっている場合、０度と１８０度でスカウト走査する時、医師は同じように当該管電流の自動制御機能を使用して患者に対して走査し、同じ走査位置であるとしても、軸走査した管電流値と画像ノイズ値は大幅に違う。

臨床実践においてこのような結果が良くある。即ち、１８０度でスカウト走査した後に実際に軸走査した管電流値は、０度でスカウト走査した後の２倍である。大き過ぎた管電流値は患者に余分な傷害を与える。このような管電流の制御機能はお互いに矛盾する結果を生じ、医師が臨床において管電流の制御機能の応用を広げることが難しい。

本発明は、患者の中心がＣＴシステムの回転中心から偏移することによりスライスの投影面積に生じた影響を除去して、Ｘ線ＣＴシステムにおける露光システムの安定性とロバスト性とを向上した管電流の制御方法を提供することにその目的がある。
本発明により提供されたＸ線ＣＴシステムにおけるＸ線自動露光の制御方法は、下記のステップが含まれる。

ステップ１０：投影面積値の比例因子ｒと走査断面の幾何学的中心のシフト量Ｃｙとの対応関係表又は関数関係を組み立てる。当該投影面積値の比例因子ｒは、被検者の走査断面の幾何学的中心が回転中心から偏移した場合の投影面積値と、被検者の走査断面の幾何学的中心が回転中心に位置する場合の標準投影面積値との比である。
ステップ１１：被検者に対してスカウト走査し、スカウト走査データにより「測定した投影面積値」と投影測定値とを計算する。

ステップ１２：走査断面の幾何学的中心と回転中心とのシフト量Ｃｙを計算する。
ステップ１３：ステップ１２で得られたシフト量Ｃｙをステップ１０における上記対応関係表又は関数関係に導入して、それと対応する比例因子ｒを得る。
ステップ１４：比例因子ｒと測定した投影面積値により、標準投影面積値を計算する。

ステップ１５：自動露光機能は、計算した標準投影面積値、投影測定値及び他のシステムのパラメータにより、自動的に露光に必要する管電流値を確定して露光する。

その中で、ステップ１２におけるシフト量Ｃｙの計算は、下記の方法により行うことができる。
人体が均一な水体であることを仮定すると、走査される人体の走査断面の短軸ｂは下記の数式により得られる：
ｂ＝ｋ＊ｐｍ／２；
その中で、ｐｍは上記投影測定値であり、ｋは定数である。そうすると、シフト量Ｃｙは、走査断面の短軸ｂと寝台が回転中心から偏移した距離との合計である。

その中で、上記走査断面の短軸ｂは下記のようなシミュレーション数式により得ることができる。
ｂ＝ｆ（ｐｍ）＝ａ０＋ａ１＊ｐｍ＋ａ２＊ｐｍ^２＋ａ３＊ｐｍ^３＋…
その中で、ａ０、ａ１、ａ２及びａ３は多項式の係数である。

その中で、上記ステップ１２におけるシフト量Ｃｙの計算は、下記の方法により行うことができる。まず、前回の断面の図像を提供して、図像分割して、人体の走査断面の輪郭を確定する。その後、断面輪郭図像におけるすべてのピクセルのＹ軸座標の平均値を求める。当該平均値を当該走査断面のシフト量Ｃｙとする。

その中で、上記ステップ１２におけるシフト量Ｃｙの計算は、下記の方法により行うことができる。前回の軸方向走査において、全ての生の投影データを収集する。これらの投影データにおいて、最大の投影値ｐ（β_０）に対応する管球回転角度β_０をサーチする。当該回転角度β_０において、管球焦点と患者の中心点が同じ水平線に位置すると、数式により走査断面のシフト量Ｃｙを計算することができる。
Ｃｙ＝Ｌ＊ｃｏｓ（β_０）
その中で、Ｌは管球焦点から回転中心までの距離である。

その中で、ステップ１０におけるシフト量Ｃｙと比例因子ｒとの間の関数関係は下記の方式により獲得することができる。楕円形のファントムを提供し、その長軸、短軸及びシフト量は其々ａ、ｂ、Ｃｙである。或いは円形のファントムを提供し、その半径及びシフト量は其々Ｒ、Ｃｙである。ファントムに対して模擬走査し、シフト量Ｃｙが０位置における投影面積値ｐａ（０）及びシフト量Ｃｙが０ではない各状態における投影面積値ｐａ（Ｃｙ）を求める。且つ各シフト量Ｃｙにおける比例因子ｒを求めて、インデックス表（Ｃｙ，ｒ）を組み立てて、Ｃｙとｒとの対応関係になる。

その中で、ステップ１０におけるシフト量Ｃｙと比例因子ｒとの間の関数関係は下記の関数により表示することができる。
ｒ＝３．６９＊１０^−６＊Ｃｙ^２＋１．９４６＊１０^−３＊Ｃｙ＋０．９９９

本発明は、Ｘ線ＣＴシステムにおけるＸ線自動露光の制御方法を提供する。当該方法は、走査領域に対してスカウト走査して、走査断面のスカウト走査データを獲得し、且つ前回の軸方向走査は完了したが、今回のスライスの軸方向の走査露光が未だ始まっていない状況で行う。本方法には下記のステップが含まれる。

ステップ２１：前一枚のスライスの軸方向走査の投影データにより、当該スライスの標準投影面積値を計算する。
ステップ２２：スカウト走査の投影データにより前一枚のスライスの「測定した投影面積値」及び今回のスライスの「測定した投影面積値」と投影測定値を計算する。

ステップ２３：ステップ２１と２２における前一枚のスライスの標準投影面積値と測定した投影面積値により、前一枚のスライスの比例因子ｒａ（Ｃｙ）を計算する。当該前一枚のスライスの比例因子ｒａ（Ｃｙ）は、標準投影面積値と測定した投影面積値との比である。

ステップ２４：前二枚のスライスの比例因子に基づいて、線形補間により今回のスライスの比例因子を予測する。
ステップ２５：ステップ２４で求められた今回のスライスの比例因子とステップ２２で求められた今回のスライスの測定した投影面積値により、予測した今回のスライスの標準投影面積値を計算する。

ステップ２６：予測した今回のスライスの標準投影面積値、投影測定値と関連するシステムのパラメータによって、ＣＴシステムの自動露光機能は、今回のスライスの露光に必要する管電流値を自動的に確定して露光する。

その中で、上記ステップ２１における前一枚のスライスの標準投影面積値は下記の方式により実現することができる。患者がＣＴシステムの回転中心からシフト量Ｃｙを離れたところに位置する場合、前一枚のスライスの走査過程において、スカウト走査データによって当該スライスがシフト量（Ｃｙ）に位置する時の投影面積値（ｐａ（ｉ−１，Ｃｙ））、及び管球が０度に位置する時の投影測定値（ｐｍ_０）を計算することができる。投影データにおける最大値（ｐ（β_０））に対応する管球回転角度（β_０）をサーチして、当該回転角度（β_０）において、中心軌道に対するファン角度が（（π／２−β_０））である軌道のＸ線は走査される楕円スライスの長軸を通す。従って、当該回転角度（β_０）における投影測定値（ｐｍ_９０）に基づいて、下記の数式により当該前一枚のスライスをシフト量（Ｃｙ）が０であるところに位置させる時の標準投影面積値（ｐａ（ｉ−１，Ｃｙ＝０））を計算することができる。
ｐａ（ｉ−１，Ｃｙ＝０）＝ｐｍ_０＊ｐｍ_９０＊Ｓ＋Ｉ
その中で、＃（ｉ−１）は前一枚のスライスを示し、ＳとＩは定数である。

その中で、上記ステップ２４で得られた今回のスライスの比例因子は外挿法により得ることができる。その中で、上記ステップ２２と２５における今回のスライスの測定した投影面積値は、ステップ２２においてスカウト走査の投影データにより計算した前一枚のスライスの測定した投影面積値である。

本発明は、Ｘ線ＣＴシステムにおけるＸ線自動露光の制御方法を提供する。当該方法は、前一枚のスライスの軸方向走査が完了したが、今回のスライスの軸方向走査露光が未だ始まっていない状況で行う。当該方法には下記のステップが含まれる。

ステップ３０：自動管電流ｍＡ値と平行光線の投影面積値、投影測定値との関数関係を組み立てる。
ステップ３１：当該前一枚のスライスの軸方向走査の投影データに基づいて、当該前一枚のスライスの平行光線の投影面積値を計算する。

ステップ３２：前一枚のスライス又は前二枚のスライスの平行光線の投影面積値により、今回のスライスの平行光線の投影面積値を推定する。
ステップ３３：ステップ３０における関数関係により、推定された今回のスライスの平行光線の投影面積値及び他の必要する情報に基づいて、今回のスライスを部分走査するに必要する管電流値ｍＡ１を確定する。

ステップ３４：管球は［０，２γ_ｍ］回転範囲内で当該ｍＡ１値を使用して露光する。その中で、当該γ_ｍはＸ線ビームが拡張したファン角度の半分である。
ステップ３５：ステップ３４により走査して得られた今回のスライスの管球が［０，２γ_ｍ］回転範囲内における投影データにより、今回のスライスの実際の平行光線の投影面積値を計算する。

ステップ３６：ステップ３５で計算した今回のスライスの平行光線の投影面積値、及び他のシステムのパラメータをステップ３０の関数関係に導入して、管球が［２γ_ｍ，２π］回転範囲内で今回のスライスを走査するに必要する管電流値ｍＡ２を確定する。
ステップ３７：管球が［２γ_ｍ，２π］回転範囲内で当該管電流値ｍＡ２を使用して露光する。

その中で、上記平行光線の投影面積の獲得方法は下記の通りである。
ステップ１：補間又はビームを再配列する方法により、ファンビームの投影を平行ビームの投影に転換する。

ステップ２：補間する方法によりステップ１で得られた平行ビームに対して等距離処理して、等間隔である平行ビームの投影を獲得する。
ステップ３：全ての等間隔である平行ビームの軌道の投影値の合計を計算し、当該合計が必要する平行ビームの投影面積値である。

その中で、上記ステップ３２における今回のスライスの平行光線の投影面積値は、前一枚のスライスの平行光線の投影面積値と同じ、予測した今回のスライスの平行ビームの投影面積値及び投影測定値をステップ３０の関数関係に導入して、今回のスライスの露光に必要する管電流値ｍＡ１を生ずる。当該管電流値ｍＡ１は、管球が［０，２γ_ｍ］回転範囲内で今回のスライスを走査する時の露光のみに使用される。

その中で、上記ステップ３５における今回のスライスの実際の平行光線の投影面積値は下記の方法により得られる。
まず、今回のスライスが［０，２γ_ｍ］管球回転角度範囲内における全ての投影データを収集し、一組の雄一の平行ビームをサーチし、当該平行ビームとｙ軸とがなす角度はγ_ｍで、下記の数式を満たす。
β＋γ＝γ_ｍ
その中で、βは管球の回転角度を示し、γはある軌道のビームが中心軌道に対するファン角度を示す。
サーチされた平行ビームにより、今回のスライスの実際の平行光線の投影面積値を計算することができる。

本発明に係る方法は、投影面積値を計算する時、走査断面の幾何学的中心が回転中心ＩＳＯから偏移する影響を除去し、０度方向からスカウト走査しても、１８０度方向からスカウト走査しても、或いはシフト量がある状況でスカウト走査しても、計算した投影面積は実際の断面の投影面積値に非常に近い。従って、露光に必要する管電流値は実際の必要に更に近くなり、自動露光機能の安定性、自動露光機能の臨床的有効性を向上し、且つ過量投与により患者が過量の放射線を受ける状況を減少させることができる。

従来のＸ線ＣＴシステムにおける自動露光機能に関するフローチャートである。 本発明に係る自働露光を制御する方法の第一実施例に関するフローチャートである。 第一実施例においてシフト量を計算する第一方法に用いられる概念図である。 第一実施例においてシフト量を計算する第二方法に用いられる概念図である。 第一実施例において比例因子とシフト量間の関係を示す概念図である。 本発明に係る自働露光を制御する方法の第二実施例に関するフローチャートである。 本発明に係る自働露光を制御する方法の第三実施例に関するフローチャートである。 本発明の第三実施例において一つの走査回転に二つの管電流値であることを示す概念図である。 本発明の第三実施例において平行光線の投影面積値を計算するために雄一の平行光線をサーチすることを示す概念図である。 本発明の第三実施例において平行光線の投影面積値を計算するために雄一の平行光線をサーチすることを示す概念図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳しく説明する。本発明は下記の実施形態に限定されるわけではない。

本発明において、主に患者の走査断面の幾何学的中心とＣＴシステムの走査ガントリーの回転中心ＩＳＯ（ＩＳＯ：アイソセンター）との距離の偏差（以下シフト量と呼ばれる）が、スカウト走査するスライスの投影面積値に与える影響を除去することにより、正確且つ安定な管電流値を有する自動露光の制御機能を実現する。

本発明における「患者位置」とは、ＣＴ走査ガントリーの回転中心ＩＳＯから患者の被検する走査断面のスライスの幾何学的中心までの垂直距離であり、即ち上記のシフト量である。以下で挙げた例において、何れも人体が左右対称で、あおむけにすると同時に、０度でスカウト走査することを仮定する。

管電流の自動露光制御機能のプロセスにおいて、投影面積（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ａｒｅａ，ＰＡ）は、スカウト走査におけるすべての軌道の投影値の合計である。投影測定値（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｅａｓｕｒｅ，ＰＭ）は、最大である１００個の軌道の投影値の合計である。

本発明の実施例において、補正することにより、自動露光の制御関数の形式と係数を設定する必要がある。補正設計する時、全てのテストファントムの幾何学的中心は回転中心ＩＳＯに位置されている。このような被検者の偏移がない場合に測定して得られた走査断面の投影面積を、標準投影面積値とする。

第一実施例
図２に示したように、本実施例に係る自動露光の制御方法のフローチャートである。
ステップ１０：投影面積値の比例因子ｒと走査断面の幾何学的中心のシフト量Ｃｙとの対応関係表又は関数関係をオフラインで組み立てる。当該投影面積値の比例因子ｒは、被検者の走査断面の幾何学的中心が回転中心ＩＳＯから偏移した場合の投影面積値と、被検者の走査断面の幾何学的中心が回転中心ＩＳＯに位置する場合の標準投影面積値との比である。

ステップ１１：被検者に対してスカウト走査し、スカウト走査データにより「測定した投影面積値」と投影測定値とを計算する。
ステップ１２：走査断面の幾何学的中心と回転中心ＩＳＯとのシフト量Ｃｙを計算する。

ステップ１３：ステップ１２で得られたシフト量Ｃｙをステップ１０における上記対応関係表或いは関数関係に導入して、それと対応する比例因子ｒを得る。
ステップ１４：比例因子ｒと測定した投影面積値により、標準投影面積値を計算する。
ステップ１５：自動露光機能は、計算した標準投影面積値、投影測定値及び他のシステムのパラメータにより、自動的に露光に必要する管電流値を確定して露光する。

ステップ１１におけるシフト量Ｃｙの計算は、下記の方法により行うことができる。
図３に示したように、第一方法を示す図面で、投影測定値に基づいて走査断面の幾何学的中心のシフト量Ｃｙを計算する。人体が均一な水体であることを仮定すると、走査される人体の走査断面の短軸ｂは数式（３）により得られる。
ｂ＝ｋ＊ｐｍ／２ … （３）
その中で、ｐｍは投影測定値であり、ｋは定数である。

シフト量Ｃｙは、走査断面の短軸ｂと寝台８が回転中心ＩＳＯから偏移した距離ｈとの合計であり、数式（４）に示した通りである。
Ｃｙ＝ｂ＋ｈ … （４）

走査断面の短軸ｂをより一層正確にするためには、シミュレーション数式（５）を組み立てることにより得ることができる。
ｂ＝ｆ（ｐｍ）＝ａ０＋ａ１＊ｐｍ＋ａ２＊ｐｍ^２＋ａ３＊ｐｍ^３＋… … （５）
当該数式によれば、短軸ｂの長さはｐｍを独立変数とする多項式の関数であり、その中でａ０、ａ１、ａ２及びａ３は多項式の係数である。

数式（５）の適応性を高めるために、例えば骨格、肺及び柔組織である各種の組織毎に其々のシミュレーション数式を組み立てるべきである。

第二方法は、以前の走査図像に基づいて、走査断面の幾何学的中心のシフト量Ｃｙを計算する。シフト量Ｃｙはｚ軸方向に沿ってその変化が極めて小さいので、前一枚の断層走査図像により当該走査断面のシフト量Ｃｙを予測することができる。前回の断面の図像を提供して、図像分割して、人体の走査断面の輪郭を確定する。そうすると、シフト量Ｃｙ（即ち、人体断面の幾何学的中心のＹ座標）は、「断面輪郭図像におけるすべてのピクセルのＹ軸座標の平均値」を当該走査断面のシフト量Ｃｙとすることができる。

第三方法は、以前の走査投影データに基づいて走査断面の幾何学的中心のシフト量Ｃｙを計算する。図４に示したように、前回の軸方向走査において、全ての生の投影データを収集する。これらの投影データから最大の投影値ｐ（β_０）に対応する管球の回転角度β_０をサーチする。当該回転角度β_０において、管球の焦点と患者の中心点が同一の水平線に位置すると、数式（６）により走査断面のシフト量Ｃｙを計算することができる。
Ｃｙ＝Ｌ＊ｃｏｓ（β_０） （６）
その中で、Ｌは管球の焦点から回転中心ＩＳＯまでの距離である。

もちろん、上記三つの方法は、単独に使用されて走査断面の幾何学的中心のシフト量を計算することもでき、組み合わせて使用することにより、走査断面の幾何学的中心のシフト量を計算することもできる。

ステップ１０におけるシフト量Ｃｙと比例因子ｒとの間の関数関係は、下記のような模擬的な方式により得ることができる。楕円形のファントムを提供し、その長軸、短軸及びシフト量は其々ａ、ｂ、Ｃｙである。或いは円形のファントムを提供し、その半径及びシフト量は其々Ｒ、Ｃｙである。ファントムに対して模擬走査し、シフト量Ｃｙが０位置における投影面積値ｐａ（０）及びシフト量Ｃｙが０ではない各状態における投影面積値ｐａ（Ｃｙ）を求める。且つ各シフト量Ｃｙにおける比例因子ｒを求めて、インデックス表（Ｃｙ，ｒ）を組み立てて、Ｃｙとｒとの対応関係になり、当該比例因子ｒは下記の数式（７）により示す。
ｒ＝ｐａ（Ｃｙ）／ｐａ（０） … （７）
その中で、ｐａ（Ｃｙ）はシフト量Ｃｙが０ではない時の投影面積値を示し、ｐａ（０）はシフト量Ｃｙが０である時の投影面積値を示す。

上記の模擬試験において、変数Ｃｙは「−１５０ｍｍ、＋１５０ｍｍ］の範囲内にあり、円形のファントムの半径Ｒの許される範囲は「５０ｍｍ、２２５ｍｍ」である。楕円形のファントムに対して、１０種の典型的な短軸ｂと楕円偏心率（ここで、偏心率とは楕円の長軸ａと短軸ｂとの比であり、楕円の偏心率は１より大きい）に対して設置して、模擬試験を行う。

その結果、シフト量Ｃｙが小さい時、全ての楕円形のファントムと円形のファントムの比例因子ｒは、その特性が略同じである。大きいファントムで大きいシフト量（８０ｍｍより大きい）の場合、比例因子ｒの特性は大きく差がある。

然しながら、シフト量が大きい過ぎると、ファントムが最大の走査視野（通常の走査視野の直径は５００ｍｍである）を超過するようになる。ファントムが最大の走査視野を超過するシフト量を除去して試験を行った結果、当該比例因子ｒは変数Ｃｙだけと関係があり、ファントムの形状及び寸法のような他の因子とは関係がないことを示す。図５は比例因子ｒとシフト量Ｃｙとの間の関係を示している。

比例因子ｒは上記のように組み立てた対応関係を通じて表をサーチすることにより得ることができるだけではなく、例えば数式（８）のように関数の方式により得ることができる。
ｒ＝３．６９＊１０^−６＊Ｃｙ^２＋１．９４６＊１０^−３＊Ｃｙ＋０．９９９（８）
実際に患者を走査する時、変数であるシフト量Ｃｙが確定されると、数式（８）により比例因子ｒを求めることができる。そうすると、数式（７）により標準投影面積値を求めることができる。即ち、シフト量が０である時の投影面積値を求めることができる。即ち、
標準＿ｐａ＝ｐａ（Ｃｙ＝０）＝ｐａ（Ｃｙ）／ｒ

表１は本発明の第一実施例の応用を示した。ポリエチルのファントムＢ３に対して四回走査する。まず、ファントムＢ３を回転中心ＩＳＯの位置に配置し、０度と１８０度のスカウト走査を行って、対応する投影面積値を記録する。その後、ファントムＢ３を回転中心ＩＳＯから６０ｍｍ離れた位置に配置して、０度と１８０度のスカウト走査を行って、対応する投影面積値を記録する。表１の中から、シフト量が＋６０ｍｍと−６０ｍｍである比例因子をサーチすることができる。且つ、各位置における標準投影面積値を計算することができる。表１から分かるように、本方法により計算された標準投影面積値と、ファントムが回転中心に位置する時の実際の投影面積値との誤差は１．５％より小さい。すべての走査ファントムに対して、誤差範囲が＋／−２％内であれば引き受けることができる。

第二実施例
図６に示したように、本発明に係る自動露光の制御機能を実現する第二実施例のフローチャートである。本実施例は、オンラインの方式で、今回の走査断面の露光に必要する管電流をリアルタイムに補正する。まず、走査領域に対してスカウト走査して、走査断面のスカウト走査データを得る。

ステップ２０：前一枚の走査の軸方向走査は完了したが、今回のスライスの軸方向走査露光は未だ始まっていない。
ステップ２１：前一枚のスライスの軸方向走査の投影データにより、当該スライスの標準投影面積値を計算する。

ステップ２２：スカウト走査の投影データにより前一枚のスライスの「測定した投影面積値」及び今回のスライスの「測定した投影面積値」と投影測定値を計算する。
ステップ２３：ステップ２１と２２における前一枚のスライスの標準投影面積値と測定した投影面積値により、前一枚のスライスの比例因子ｒａ（Ｃｙ）を計算する。本実施例において、当該前一枚のスライスの比例因子ｒａ（Ｃｙ）は、標準投影面積値を測定した投影面積値で割った値である。たとえば測定した投影面積値を標準投影面積値で割ることのような他の表示方式を採用することもできる。

ステップ２４：前二枚のスライスの比例因子に基づいて、線形補間により今回のスライスの比例因子を予測する。
ステップ２５：ステップ２４で求められた今回のスライスの比例因子とステップ２２で求められた今回のスライスの測定した投影面積値により、予測した今回のスライスの標準投影面積値を計算する。

ステップ２６：予測した今回のスライスの標準投影面積値、投影測定値及び関連するシステムのパラメータによって、ＣＴシステムの自動露光機能は、今回のスライスの露光に必要する管電流値を自動的に確定して露光する。

ステップ２１における前一枚のスライス（以下＃（ｉ−１）と表示する）の標準投影面積値は下記のような方式により実現することができる。
患者がシフト量Ｃｙに位置し、前一枚のスライス＃（ｉ−１）に対して走査する過程において、スカウト走査データにより当該スライスがシフト量Ｃｙに位置する場合の投影面積値ｐａ（ｉ−１，Ｃｙ）、及び管球が０度に位置する時の投影測定値ｐｍ_０（短軸の長さと関係する）を計算することができる。

図４を参照しなさい、実施例１におけるシフト量を計算する第三方法を利用して、投影データにおける最大値ｐ（β_０）に対応する管球回転角度β_０をサーチする。当該回転角度β_０において、中心軌道に対するファン角度が（π／２−β_０）である軌道のＸ線は走査される楕円形スライスの長軸を通過する。従って、当該回転角度β_０における投影測定値ｐｍ_９０により、当該楕円の長軸と関連する情報を得ることができる。そうすると、数式（９）により、当該スライス＃（ｉ−１）がシフト量Ｃｙ＝０における標準投影面積値ｐａ（ｉ−１，Ｃｙ＝０）を計算することができる。
ｐａ（ｉ−１，Ｃｙ＝０）＝ｐｍ_０＊ｐｍ_９０＊Ｓ＋Ｉ … （９）
その中で、ＳとＩは定数である。

ステップ２３における前一枚のスライスの比例因子ｒａ（ｉ−１）は下記の数式（１０）を採用して表示することができる。
ｒａ（ｉ−１）＝ｐａ（ｉ−１，Ｃｙ＝０）／ｐａ（ｉ−１，Ｃｙ） … （１０）
その中で、ｐａ（ｉ−１，Ｃｙ）は、当該前一枚のスライス＃（ｉ−１）がシフト量Ｃｙに位置する時、ステップ２２によりスカウト走査の投影データに基づいて計算した測定した投影面積値である。

ステップ２４において得られた今回のスライス＃ｉの比例因子ｒａ（ｉ）は外挿法により得られる。本実施例において、線形外挿法により得られ、数式（１１）の通りである。
ｒａ（ｉ）＝２＊ｒａ（ｉ−１）−ｒａ（ｉ−２）… （１１）
その中で、ｒａ（ｉ−２）はスライス＃（ｉ−２）の比例因子を示す。

ステップ２５における今回のスライスの標準投影面積値ｐａ（ｉ，Ｃｙ＝０）は下記の数式（１２）により得られる。
ｐａ（ｉ，Ｃｙ＝０）＝ｐａ（ｉ，Ｃｙ）＊ｒａ（ｉ） … （１２）
その中で、ｐａ（ｉ，Ｃｙ）はステップ２２においてスカウト走査の投影データにより計算した今回のスライスの「測定した投影面積値」である。

ステップ２６において、自動露光制御機能は、計算した今回のスライスの標準投影面積値ｐａ（ｉ，Ｃｙ＝０）と投影測定値及び他の関連するシステムのパラメータ（例えば希望する画像ノイズ指標）に基づいて、今回のスライスの露光に必要する管電流を自動的に確定して露光する。

第三実施例
本実施例は、ファンビームを平行ビームに転換して投影する方法により露光に必要する管電流を制御する。平行ビームについて、平行方向毎における全ての軌道の投影値の合計は同じである。即ち、投影面積値がある平行方向におけるすべての軌道の投影値の合計であると定義されると、被検体のシフト量の影響を受けない。本実施例において、投影面積値は、ある平行方向におけるすべての軌道の投影値の合計であると定義されている。

図７に示したように、本発明に係る自動露光制御機能を実現する第三実施例のフローチャートである。
ステップ３０：自動管電流ｍＡ値と平行光線の投影面積値、投影測定値との関数関係を組み立てる。即ち、ｍＡ＝ｆ（並行光線の投影面積値、投影測定値、システムのパラメータ、その他の入力変数）で、その中で、システムのパラメータ、その他の入力変数は、システムの固有又は必要に応じて操作者により入力されたものである。

ステップ３１：前一枚のスライスの軸方向走査は完了し、今回のスライスの軸方向走査露光は未だ始まっていない。
ステップ３２：当該前一枚のスライスの軸方向走査の投影データに基づいて、当該前一枚のスライスの平行光線の投影面積値を計算する。
ステップ３２−２：前一枚のスライス又は前二枚のスライスの平行光線の投影面積値により、今回のスライスの平行光線の投影面積値を推定する。

ステップ３３：ステップ３０における関数関係により、推定された今回のスライスの平行光線の投影面積値及び他の必要する情報に基づいて、今回のスライスを部分走査するに必要する管電流値ｍＡ１を確定する。

ステップ３４：管球が［０，２γ_ｍ］回転範囲内で当該ｍＡ１値を使用して露光する。その中で、当該γ_ｍはＸ線ビームが拡張したファン角度の半分である。
ステップ３５：ステップ３４により走査して得られた今回のスライスの管球が［０，２γ_ｍ］回転範囲内おける投影データにより、今回のスライスの実際の平行光線の投影面積値を計算する。

ステップ３６：ステップ３５で計算した今回のスライスの平行光線の投影面積値、及び他のシステムのパラメータをステップ３０の関数関係に導入して、管球が［２γ_ｍ，２π］回転範囲内で今回のスライスを走査するに必要する管電流値ｍＡ２を確定する。
ステップ３７：管球が［２γ_ｍ，２π］回転範囲内で当該管電流値ｍＡ２を使用して露光する。

本実施例において平行光線の投影面積を得る方法は下記の通りである。
ステップ１：ファンビームの投影から平行ビームの投影への転換は、補間又はビームを再配列する方法により転換することができる。
ステップ２：ステップ１で得られた平行ビームに対して、等距離処理を行う。即ち、補間する方法により平行ビームに対して等距離処理して、等間隔である平行ビームの投影を獲得する。
ステップ３：全ての等間隔である平行ビームの軌道の投影値の合計を計算し、当該合計が必要する平行ビームの投影面積値である。

同時に図８を参照しなさい、本実施例における方法において、今回のスライス＃ｉの走査に対して、二つの異なる管電流値ｍＡ１、ｍＡ２が其々［０，２γ_ｍ］と［２γ_ｍ，２π］の二つの異なる管球の回転角度範囲に応用されて露光する。

ステップ３２−２における今回のスライス＃ｉの平行光線の投影面積値ｐｐａ（ｉ）は下記の方式により獲得することができる。前二枚のスライス＃（ｉ−１）、＃（ｉ−２）の平行ビームの投影面積値ｐｐａ（ｉ−１）とｐｐａ（ｉ−２）に基づいて、外挿法により今回のスライス＃ｉの平行光線の投影面積ｐｐａ（ｉ）（例えば数式（１１）の線性外挿法のようにする）を獲得する。より簡単な方法として、ｐｐａ（ｉ）をｐｐａ（ｉ−１）（保持処理）と均等化する。予測した今回のスライス＃ｉの平行ビームの投影面積値ｐｐａ（ｉ）と投影測定値をステップ３０の関数関係に導入して、今回のスライスの露光に必要する管電流値ｍＡ１を生じ、且つ当該管電流値ｍＡ１は、管球が［０，２γ_ｍ］回転範囲内で今回のスライス＃ｉを走査して露光することのみに使用される。

ステップ３５における今回のスライス＃ｉの実際の平行光線の投影面積値は下記の方法により獲得する。同時に図９と図１０を参照しなさい。まず、今回のスライス＃ｉが［０，２γ_ｍ］管球回転角度範囲内におけるすべての投影データを収集して、一組の雄一の平行ビームをサーチする。当該平行ビームとｙ軸とがなす角度はγ_ｍである。即ち、数式（１４）のようである。
β＋γ＝γ_ｍ … （１４）
その中で、βは管球の回転角度を示し、γはある軌道におけるビームが中心軌道に対するファン角度を示す。

当該平行ビームにより、今回のスライス＃ｉの実際の平行光線の投影面積値ｐｐａ（ｉ）を計算することができる。
本実施例において、管球と高圧発生器との応答速度を考量して、変調又はフィルタリングの方法を利用して、管電流値をｍＡ１からｍＡ２にスムーズに転換することができる

Claims (3)

1. Ｘ線ＣＴシステムにおけるＸ線自動露光の制御方法であって、下記のステップが含まれる：
   ステップ２１：既に行った前回の走査による、前一枚のスライス（スライス♯ｉ−１と呼ぶ）の投影データにより当該スライスの標準投影面積値を計算する。但し、標準投影面積値とは、被検者の走査断面の幾何学的中心が回転中心に位置する場合の投影面積値であり、投影面積値とは、スカウト走査における全ての投影値の合計の値である。；
   
   ステップ２２：スカウト走査の投影データによりスライス♯ｉ−１及び今回のスライス（スライス♯ｉと呼ぶ）の「測定した投影面積値」と投影測定値を計算する。但し、投影測定値とは、スカウト走査によって得られた被検者の走査断面位置における１００個の投影値の合計の値である。；
   
   ステップ２３：ステップ２１と２２とにおけるスライス♯ｉ−１の標準投影面積値と「測定した投影面積値」により、スライス♯ｉ−１の比例因子ｒａ（Ｃｙ）を計算する。但し、当該比例因子ｒａ（Ｃｙ）とは標準投影面積値と「測定した投影面積値」との比である。；
   
   ステップ２４：前二枚のスライス（スライス♯ｉ−１およびスライス♯ｉ−２）の比例因子に基づいて、線形補間によりスライス♯ｉの比例因子を予測する；
   
   ステップ２５：ステップ２４で計算したスライス♯ｉの比例因子とステップ２２で計算したスライス♯ｉの「測定した投影面積値」により、予測したスライス♯ｉの標準投影面積値を計算する；
   
   ステップ２６：前記予測したスライス♯ｉの標準投影面積値、投影測定値及び関連するシステムのパラメータに基づいて、ＣＴシステムにおける自動露光機能により、スライス♯ｉの露光に必要する管電流値を自動的に確定して露光する
   
   ことを特徴とするＸ線ＣＴシステムにおけるＸ線自動露光の制御方法。
2. ステップ２１におけるスライス♯ｉ−１の標準投影面積値は下記の方式により計算される；
   スライス♯ｉ−１に対するスカウト走査データに基づき、投影面積値（ｐａ（ｉ−１，Ｃｙ））、及び管球が０度における投影測定値（ｐｍ_０）を計算する。但し、Ｃｙは、患者のＣＴシステムの回転中心からのシフト量である。；
   
   投影データにおける最大値（ｐ（β_０））に対応する管球回転角度（
   β_０）をサーチし、回転角度（β_０）においては中心軌道に対するファン角度が（（
   π／２−β_０））である軌道のＸ線は走査される楕円形スライスの長軸を通すことを利用し、回転角度（
   β_０）における投影測定値（ｐｍ_９０）を特定する。；
   
   前記投影測定値（ｐｍ_９０）に基づいて、下記の数式によりシフト量（Ｃｙ）が０である場合のスライス♯ｉ−１における標準投影面積値（ｐａ（ｉ−１，Ｃｙ＝０））を計算する
   
   ｐａ（ｉ−１，Ｃｙ＝０）＝ｐｍ_０＊ｐｍ_９０＊Ｓ＋Ｉ
   但し、ＳとＩは定数である
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴシステムにおけるＸ線自動露光の制御方法。
3. ステップ２４において獲得したスライス♯ｉの比例因子は外挿法により得られる、ことを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線ＣＴシステムにおけるＸ線自動露光の制御方法。

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