JP5595669B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ(Computed Tomography)装置に関し、詳しくは、空間分解能を向上させる撮影の技術に関する。

従来、マルチスライス（multi-slice）型Ｘ線ＣＴ装置を用いて被検体の胸部や頭部等を撮影する場合、低ピッチでヘリカルスキャン（helical scan）を行うことがある（特許文献１，第３段落等参照）。特に、ビームピッチ（beam pitch）０．２程度の非常に低いピッチでのヘリカルスキャンは、心臓検査などに行われる。なおビームピッチとは、走査ガントリ（gantry）の回転軸上におけるスライス（slice）方向のＸ線ビーム幅を基準とするヘリカルピッチ（helical pitch）であり、例えば走査ガントリが１回転する間に、走査ガントリが被検体に対して上記Ｘ線ビーム幅分だけ相対移動した場合、ヘリカルピッチは１となる。

この撮影方法によれば、被検体の体動によるアーチファクト（artifact）が抑制された、空間分解能が高い画像を再構成することができる。

しかし、その一方で、被検体の同じ部位を繰り返しスキャン（scan）するため、被検体の被曝が多いという問題がある。

そこで、このような撮影方法に代え、Ｘ線検出器のカバレッジ（coverage）が比較的大きい、例えば１６列以上のマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置を用いて、走査ガントリ半回転〜１回転分程度のアキシャルスキャン（axial scan）を１回、または撮影する位置を変えて複数回行うことにより、被検体の撮影領域全体を撮影する方法も用いられている（特許文献２，第４段落等参照）。

この撮影方法によれば、ビームピッチ０．２程度の低ピッチでのヘリカルスキャンと比較して被検体を高速に撮影することができ、また、ヘリカルスキャンのように同じ部位を繰り返しスキャンすることがないため、被検体の被曝が少なく、空間分解能もある程度確保された画像が再構成できる。

特開２００８−２５９６７９号公報 特開２００８−００６０３２号公報

しかしながら、当該撮影方法では、スライス方向の空間分解能は、Ｘ線検出器を構成する検出器列の１列分のスライス方向における幅に依存し、場合によっては十分な空間分解能が得られない場合がある。

本発明は、上記事情に鑑み、被検体の被曝を抑えつつ、スライス方向の空間分解能が高い撮影を行うことができるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

第１の観点では、本発明は、Ｘ線管と複数の検出器列が配設されたＸ線検出器とを有しており、これらを用いて被検体を撮影して投影データ（data）を収集する撮影手段と、前記収集された投影データに基づいて前記被検体の画像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、前記撮影手段が、前記Ｘ線管およびＸ線検出器を前記被検体の周りに回転させてπ＋ファン（fan）角以上、２π＋ファン角以下の所定ビュー（view）角度分の投影データを収集し、該収集の間に、前記Ｘ線管およびＸ線検出器の前記被検体に対する位置を前記検出器列の１列分のスライス方向における幅の０．５倍以上、１．５倍以下の所定距離だけ前記スライス方向に移動させる所定のスキャンを行うＸ線ＣＴ装置を提供する。

第２の観点では、本発明は、前記撮影手段が、前記所定のスキャンを１回行うことにより、前記被検体の前記スライス方向に設定された撮影領域全体を撮影する上記第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、前記撮影手段が、前記スライス方向における複数の位置にて前記所定のスキャンをそれぞれ行うことにより、前記被検体の前記スライス方向に設定された撮影領域全体を撮影する上記第１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、前記撮影手段が、前記被検体の前記スライス方向に設定された所定範囲の端を開始点また終了点とする前記所定のスキャンを前記所定範囲の少なくとも一端側にて行い、ディテクタピッチ（detector pitch）が前記所定範囲の少なくとも一部にて１．５より大きくなるヘリカルスキャンを前記所定範囲にて行うことにより、前記所定範囲を含む撮影領域全体を撮影する上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

ここで、「ディテクタピッチ」とは、前記検出器列の前記スライス方向における１列分の幅を基準とするヘリカルピッチのことである。例えば、前記Ｘ線管およびＸ線検出器が前記被検体の周りを１回転する間に、前記Ｘ線管およびＸ線検出器が前記被検体に対して前記スライス方向に前記検出器列１列分の幅だけ相対移動した場合、ディテクタピッチは１となる。

第５の観点では、本発明は、前記撮影手段が、前記撮影領域全体の撮影を所定数繰り返し行い、前記画像再構成手段が、前記撮影領域の時系列的な画像を再構成する上記第２の観点から第４の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第６の観点では、本発明は、前記Ｘ線検出器が、１６列以上の前記検出器列を有しており、前記画像再構成手段が、再構成空間において、前記収集された投影データをそのＸ線パス（path）に沿って逆投影することにより、前記撮影領域の画像を再構成する上記第１の観点から第５の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。なお、「そのＸ線パス」とは、ある投影データがあったとき、その投影データを収集する際に用いられたＸ線ビームの経路を意味する。

第７の観点では、本発明は、前記Ｘ線検出器が、６４列以上の前記検出器列を有している上記第６の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第８の観点では、本発明は、前記所定距離が、前記検出器列の幅の０．８倍以上、１．２倍以下である上記第１の観点から第７の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第９の観点では、本発明は、前記所定ビュー角度分が、π＋ファン角分から２π＋ファン角分までのいずれかである上記第１の観点から第８の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第１０の観点では、本発明は、前記検出器列の幅が、２ミリメートル（millimeter）以下の正数である上記第１の観点から第９の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

本発明によれば、ハーフリコン（half reconstruction）またはフルリコン（full
reconstruction）に用いる所定ビュー角度分の投影データを収集するスキャンを、検出器列の１列分のスライス方向における幅の０．５倍〜１．５倍という微小距離だけＸ線管およびＸ線検出器の被検体に対する位置をスライス方向に移動させながら行うので、一般的なアキシャルスキャンと同等の被曝量でありながら、スライス方向でのサンプリング（sampling）間隔を１検出器列の幅より小さくすることができ、被検体の被曝を抑えつつ、スライス方向の空間分解能が高い撮影を行うことができる。

本発明の第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。 Ｘ線管およびＸ線検出器の構成および幾何学的位置関係を示す図である。 第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作の流れを示すフロー（flow）図である。 第一実施形態によるデータ収集処理において実施される撮影の概念を示す図である。 第一実施形態によるデータ収集処理を示すフロー図である。 第一実施形態によるデータ収集処理における回転部の位置等の時間変化を示すタイムチャート（time chart）である。 第一実施形態によるスキャンにおける回転部の各時点での位置を示す図である。 所定の対象物の透過Ｘ線を固定されたＸ線検出器で検出した場合の出力応答を概念的に示す図である。 所定の対象物の透過Ｘ線を移動するＸ線検出器で検出した場合の出力応答を概念的に示す図である。 第一実施形態の撮影によって得られた画像の一例である。 従来のアキシャルスキャンによる撮影によって得られた画像の一例である。 第二実施形態によるデータ収集処理において実施される撮影の概念を示す図である。 第二実施形態によるデータ収集処理を示すフロー図である。 第二実施形態によるデータ収集処理における回転部の位置等の時間変化を示すタイムチャートである。 第三実施形態によるデータ収集処理において実施される撮影の概念を示す図である。 第三実施形態によるデータ収集処理を示すフロー図である。 第三実施形態によるデータ収集処理における回転部の位置等の時間変化を示すタイムチャートである。 第四実施形態によるデータ収集処理において実施される撮影の概念を示す図である。 第四実施形態によるデータ収集処理を示すフロー図である。 第四実施形態によるデータ収集処理における回転部の位置等の時間変化を示すタイムチャートである。 第五実施形態によるデータ収集処理において実施される撮影の概念を示す図である。 第五実施形態によるデータ収集処理を示すフロー図である。 第五実施形態によるデータ収集処理における回転部の位置等の時間変化を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態について説明する。

（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００の構成を示す図である。

Ｘ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール（console）１と、撮影テーブル１０と、走査ガントリ２０とを具備している。

操作コンソール１は、操作者からの入力を受け付ける入力装置２と、データ収集のための各部の制御、収集されたデータの処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得した投影データを収集するデータ収集バッファ（buffer）５と、投影データを基に再構成された断層像を表示するモニタ（monitor）６と、プログラム（program）や断層像の画像データ等を記憶する記憶装置７とを具備している。

撮影テーブル（table）１０は、被検体４０を載せて走査ガントリ２０の開口部Ｂに入れ出しするクレードル（cradle）１２を具備している。クレードル１２は、撮影テーブル１０に内蔵するモータ（motor）で昇降および水平直線移動される。なお、ここでは、クレードル１２の直線移動方向をｚ方向、鉛直方向をｙ方向、ｚ方向およびｙ方向に垂直な水平方向をｘ方向とする。また、ｚ方向はいわゆるスライス方向に一致する。

走査ガントリ２０は、回転部１５と回転部１５を回転可能に支持する本体部２０ａとを有する。回転部１５には、Ｘ線管２１と、Ｘ線管２１を制御するＸ線コントローラ（controller）２２と、Ｘ線管２１から照射されるＸ線ビームを整形するＸ線コリメータ（collimator）２３と、照射されたＸ線ビームを検出するＸ線検出器２４と、Ｘ線検出器２４の出力を投影データに変換して収集するＤＡＳ（Data Acquisition System）２５と、Ｘ線コントローラ２２，コリメータ２３，ＤＡＳ２５の制御を行う回転部コントローラ２６とが搭載される。本体部２０ａは、制御信号などを操作コンソール１や撮影テーブル１０と通信する制御コントローラ２９を具備する。回転部１５と本体部２０ａとは、スリップリング（slip ring）３０を介して電気的に接合している。

図２は、Ｘ線管およびＸ線検出器の構成および幾何学的位置関係を示す図である。

Ｘ線管２１とＸ線検出器２４とは、図２に示すように、開口部Ｂを挟んで対向して配置されており、回転部１５が回転することにより、回転中心ＩＳＯを中心に回転する。

Ｘ線管２１は、回転陽極式であり、陰極フィラメント(filament)から放出された熱電子を、陰極と回転陽極との間に発生するＸ線管電圧により加速させて回転陽極に衝突させることにより、回転陽極上のＸ線焦点ＦからＸ線を射出する。Ｘ線焦点Ｆから発生したＸ線ビームＸｂは、Ｘ線コリメータ２３によりファン状に整形され、Ｘ線検出器２４の検出面に照射される。

Ｘ線検出器２４は、Ｘ線を検出してそのＸ線線量すなわちＸ線強度に応じた信号を出力する検出素子２４ｓがチャネル(channel)方向（Ｘ線ビームのファン方向）に複数配設されてなる検出器列２４ｒを、スライス(slice)方向（ｚ方向）に複数有する多列検出器である。ここでは、その一例として、１０００チャネル×６４列の検出素子２４ｓで構成されているものとする。

ＤＡＳ２５は、ビュー毎に、投影データが収集されたときのＸ線管２１の円軌道上のビュー角度位置βとクレードル１２のｚ方向の位置とを、その収集した投影データに付帯してデータ収集バッファ５に送る。これにより、Ｘ線管２１およびＸ線検出器２４の幾何学的位置関係を基に、Ｘ線検出器２４の各検出素子に対応する投影データが、撮像空間においてどの位置関係にあるＸ線ビームによるものかを特定することができる。

なお、走査ガントリ２０および中央処理装置３は、本発明における撮影手段の一例である。また、中央処理装置３は、本発明における画像再構成手段の一例である。

これより、第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００の動作について説明する。

図３は、第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作の流れを示すフロー図である。

ステップ（step）Ｓ１では、被検体４０を撮影してその撮影領域における投影データを収集するデータ収集処理を行う。このデータ収集処理については、後程詳しく説明する。

ステップＳ２では、ステップＳ１にて収集された投影データに基づいて画像を再構成する画像再構成処理を行う。この画像再構成処理については、後ほど詳しく説明する。

ステップＳ３では、ステップＳ２にて再構成された画像をモニタ６の画面に表示する。

ここで、第一実施形態によるデータ収集処理（Ｓ１）について詳しく説明する。

図４は、第一実施形態によるデータ収集処理において実施される撮影の概念を示す図である。第一実施形態では、回転部１５を例えば図４の矢印ＣＲで示すようにｚ方向の周りに１回転させて投影データを収集するスキャンであって、その投影データ１回転分を収集する間に、回転部１５の被検体４０に対する位置をｚ方向に微小距離Ｄだけ移動させるスキャンＫ１を１回行う。これにより、被検体４０のｚ方向に設定された撮影領域全体を撮影する。

図５は、第一実施形態によるデータ収集処理を示すフロー図であり、図６は、そのデータ収集処理における回転部の位置等の時間変化を示すタイムチャートである。

ステップＡ１では、操作者により設定されたパラメータ（parameter）を基に、被検体４０の撮影領域、回転部１５の１回転時間Ｒ、投影データを収集するビュー角度分に相当する回転角度φ（あるいは回転角度φの回転所要時間τ）などを含むスキャン条件を設定する。回転角度φは、π＋ファン角α，２π，２π＋ファン角α等が考えられる。ここでは、一例として、１回転時間Ｒ＝０．５秒＝Ｒ１、回転角度φ＝２π＝φ１（回転時間τ＝τ１）を設定することにする。また、撮影開始前においては、回転部１５の位置Ｚｃ＝Ｚｓである。

ステップＡ２では、回転部１５のクレードル１２に対する相対直線移動方向を＋ｚ方向に設定する。

ステップＡ３では、例えば図６の時刻ｔ０に示すように、Ｘ線管２１およびＸ線検出器２４を搭載する回転部１５の「回転」を開始する。

ステップＡ４では、例えば図６の時刻ｔ０に示すように、「投影データ収集」を開始する。

ステップＡ５では、例えば図６の時刻ｔ０に示すように、クレードル１２の直線移動、すなわち回転部１５の被検体４０に対する「超低速度Ｖ１」による相対直線移動を開始する。超低速度Ｖ１は、回転部１５が回転角度φ１だけ回転する時間τ１の間に、回転部１５が被検体４０に対して１検出器列の幅ｄの０．５倍〜１．５倍、より好適には０．８倍〜１．２倍に相当する距離Ｄだけｚ方向に相対直線移動する速度（Ｄ／τ１）である。本実施形態では、一例として、Ｄ＝ｄとする。

ステップＡ６では、例えば図６の時刻ｔ０〜ｔ１に示すように時間τ１だけ待つ。つまり、クレードル１２を超低速度Ｖ１で直線移動させながら回転部１５を回転させ、時間τ１だけ投影データを収集する。

ステップＡ７では、例えば図６の時刻ｔ１に示すように、回転部１５の「回転」を終了する。

ステップＡ８では、例えば図６の時刻ｔ１に示すように、「投影データ収集」を終了する。

第一実施形態によるスキャンについてより詳しく説明する。

図７は、第一実施形態によるスキャンにおける回転部の各時点での位置を示す図である。

ここで、回転部１５の回転位置θは、Ｘ線管２１が最も＋ｙ方向側に位置するときを０〔rad〕とする。また、回転部１５のｚ方向の位置Ｚｃは、Ｘ線間２１のＸ線焦点とＸ線検出器２４の中心とを結ぶ直線と回転中心軸ＩＳＯとの交点のｚ方向の位置とする。

スキャン開始時点、すなわち時刻ｔ＝ｔ０では、図７（ａ）に示すように、回転位置θ＝０であり、回転部１５の位置Ｚｃは所定の位置Ｚｓに一致している。

スキャン中間時点、すなわち時刻ｔ＝（ｔ０＋ｔ１）／２では、図７（ｂ）に示すように、回転位置θ＝π〔rad〕であり、回転部１５の位置Ｚｃは位置Ｚｓから＋ｚ方向に距離ｄ／２だけ移動している。

スキャン終了時点、すなわち時刻ｔ＝ｔ１では、図７（ｃ）に示すように、回転位置θ＝２πであり、回転部１５の位置Ｚｃは位置Ｚｓから＋ｚ方向に距離ｄだけ移動している。

従って、回転部１５が回転角度φ１（＝２π）だけ回転する間に収集する投影データのビュー数をＮとすると、ｚ方向に距離ｄ／Ｎの間隔でＮビュー分の投影データがサンプリングされることになる。

ここで、第一実施形態のスキャンによる撮影のｚ方向の空間分解能について簡単に説明する。

図８は、所定の対象物の透過Ｘ線を、固定されたＸ線検出器で検出した場合の出力応答を概念的に示す図である。また、図９は、同対象物の透過Ｘ線を、移動するＸ線検出器で検出した場合の出力応答を概念的に示す図である。

ここで、図８および図９に示すように、検出素子２４ｓのｚ方向の幅ｄより小さい幅ｄ′（ｄ／２＜ｄ′＜ｄ）を持つＸ線吸収体ＢＪｉをｚ方向にｄ′の距離を置いて等間隔に配列した対象物ＢＪに、平行Ｘ線ビームＸｐを照射し、その透過Ｘ線を複数の検出素子２４ｓがｚ方向に配設されたＸ線検出器２４′にて検出する場合を考える。

Ｘ線検出器２４′の位置をｚ方向で固定した場合、Ｘ線検出器２４′を構成する各検出素子２４ｓの検出信号強度ＤＳは、図８に示すプロット（plot）群Ｐ１のように現れる。プロット群Ｐ１の各プロットを結んで得られる検出信号波形Ｃ１は、Ｘ線吸収体ＢＪｉの実際の幅ｄ′より大きい幅を半波とする波形として現れており（エリアシング（aliasing））、対象物ＢＪを構成する各Ｘ線吸収体ＢＪｉを分解して表すことができない。

一方、Ｘ線検出器２４′の位置をｚ方向で距離ｄ′だけ段階的に移動した場合、Ｘ線検出器２４′を構成する各検出素子２４ｓの検出信号強度ＤＳは、図９に示すプロット群Ｐ２のように現れる。プロット群Ｐ２の各プロットを結んで得られる検出信号波形Ｃ２は、対象物ＢＪの構造を厳密に表してはいないものの、Ｘ線吸収体ＢＪｉの実際の幅ｄ′と略一致する幅を半波とする波形として現れており、対象物ＢＪを構成する各Ｘ線吸収体ＢＪｉを分解して表すことができる。

従来のアキシャルスキャンは、Ｘ線検出器２４の位置がｚ方向において固定されたスキャンであるから、このアキシャルスキャンで収集された各ビューの投影データは、図７に示すプロット群Ｐ１の各プロットに対応しており、ｚ方向の空間分解能は、１検出器列の幅ｄと同等である。

一方、第一実施形態のスキャンは、Ｘ線検出器２４の位置がｚ方向に距離ｄ／Ｎずつ段階的に移動するスキャンであるから、このスキャンで収集された各ビューの投影データは、図９に示すプロット群Ｐ２の各プロットに対応しており、ｚ方向の空間分解能は、１検出器列の幅ｄより小さくなる。

次に、第一実施形態による画像再構成処理（Ｓ２）について詳しく説明する。

ここでは、従来のアキシャルスキャンの場合と略同じ画像再構成処理を行う。すなわち、従来の３次元画像再構成方法に則って計算する。この際、ヘリカル的な重み付けは行ってもよいがここでは行わない。ただし、再構成空間の各画素とＸ線管２１およびＸ線検出器２４とのｚ方向における位置関係について正しいジオメトリ（geometry）で計算する。

具体的には、ステップＳ１にて収集された投影データをそのＸ線パスに沿って逆投影し、再構成空間における各画素（ボクセル（boxel））にて投影データの値を累積加算することにより、撮影領域における２次元画像または３次元画像を再構成する。この際、ヘリカルスキャンの場合のように、投影データ収集時のＸ線管２１およびＸ線検出器２４の位置と再構成する画素とのｚ方向における距離に応じた重み係数を、その投影データに乗算するようなヘリカル的な重み付けは行わない。これは、上述の通り、Ｘ線管２１およびＸ線検出器２４が搭載された回転部１５が、π＋ファン角α〜２π＋ファン角α回転する間に、ｚ方向に相対移動する移動量が、１検出器列の幅ｄの０．５倍〜１．５倍と微小であるため、ヘリカル的な重み付けをしなくてもアーチファクトが生じ難いからである。

図１０は、第一実施形態の撮影によって得られた画像の一例である。また、図１１は、従来のアキシャルスキャンによる撮影によって得られた画像の一例である。撮影の対象物ＢＪ１〜ＢＪ３は、凹部と凸部がｚ方向にそれぞれ等しい幅で交互に隣接して配列された「くし型」のファントムであり、その幅は、対象物ＢＪ１では０．６〔ｍｍ〕、対象物ＢＪ２では０．５〔ｍｍ〕、対象物ＢＪ３では、０．４〔ｍｍ〕である。

撮影条件は、１検出器列の幅ｄ＝１．２５〔ｍｍ〕、１検出器列に入射するＸ線ビームＸｂの回転軸ＩＳＯ上の幅≒ｄ／２＝０．６２５〔ｍｍ〕、回転角度φ＝２π＋ファン角αであり、第一実施形態の撮影においては、回転部１５が回転角度φ１だけ回転する間に回転部１５が相対直線移動する距離Ｄ＝ｄ＝０．６２５〔ｍｍ〕である。

従来のアキシャルスキャンによる撮影によって得られた画像では、図１０に示すように、対象物ＢＪ１の実際の凹凸を確認できるが、対象物ＢＪ２、ＢＪ３の実際の凹凸より広い幅の凹凸しか確認できない。つまり、ｚ方向の空間分解能は０．６〔ｍｍ〕程度である。

一方、第一実施形態の撮影によって得られた画像では、図１１に示すように、対象物ＢＪ１〜ＢＪ３の実際の凹凸をすべて確認できる。つまり、ｚ方向の空間分解能は少なくとも０．４〔ｍｍ〕であり、ｚ方向の分解能が改善されている。

このように、第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００によれば、ハーフリコンまたはフルリコンに用いる所定ビュー角度分の投影データを収集するスキャンを、１検出器列の幅ｄの０．５倍〜１．５倍という微小距離だけＸ線管２１およびＸ線検出器２４を被検体４０に対してｚ方向に相対移動させながら行うので、一般的なアキシャルスキャンと同等の被曝量でありながら、ｚ方向でのサンプリング間隔を１検出器列の幅ｄより小さくすることができ、被検体４０の被曝を抑えつつ、ｚ方向の空間分解能が高い撮影を行うことができる。

また、第一実施形態のＸ線ＣＴ装置１００によれば、画像再構成する際に、投影データへのヘリカル的な重み付けを省略しているので、計算が複雑にならず、ハードウェア（hardware）への負担軽減、処理の高速化が可能となる。

（第二実施形態）
第二実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００は、第一実施形態と基本的に同じ構成であるが、その動作におけるデータ収集処理の内容が異なっている。

図１２は、第二実施形態によるデータ収集処理において実施される撮影の概念を示す図である。第二実施形態では、例えば図１２に示すように、ｚ方向における複数の位置にて第一実施形態で示したスキャンＫ１をそれぞれ行うことにより、被検体４０のｚ方向に設定された撮影領域全体を撮影する。これにより、１回のスキャンで撮影しきれない広い領域を撮影する。なお、各位置でのスキャン領域同士は、互いに隣接していてもよいし、端部で若干オーバーラップ（over lap）してもよい。

図１３は、第二実施形態によるデータ収集処理を示すフロー図であり、図１４は、そのデータ収集処理におけるクレードルの速度や回転部の位置等の時間変化を示すタイムチャートである。

ステップＢ１では、スキャン条件を設定する。ここでは、一例として、１回転時間Ｒ＝０．５秒＝Ｒ１、回転角度φ＝２π＝φ１（回転時間τ＝τ１）を設定することにする。また、撮影開始前において、回転部１５のｚ方向の位置Ｚｃ＝Ｚｓである。

ステップＢ２では、回転部１５のクレードル１２に対する相対直線移動方向を＋ｚ方向に設定する。

ステップＢ３では、例えば図１４の時刻ｔ０に示すように、Ｘ線管２１およびＸ線検出器２４を搭載する回転部１５の「回転」を開始する。

ステップＢ４では、例えば図１４の時刻ｔ０に示すように、「投影データ収集」を開始する。

ステップＢ５では、例えば図１４の時刻ｔ０に示すように、クレードル１２の直線移動を開始することにより、回転部１５の「超低速度Ｖ１」による相対直線移動を開始する。ここでは、一例として、超低速度Ｖ１＝ｄ／τ１とする。

ステップＢ６では、例えば図１４の時刻ｔ０〜ｔ１に示すように時間τ１だけ待つ。つまり、回転部１５を超低速度Ｖ１で相対直線移動させながら回転部１５を回転させ、時間τ１だけ投影データを収集する。

ステップＢ７では、例えば図１４の時刻ｔ１に示すように、「投影データ収集」を一旦停止する。

ステップＢ８では、処理を終了するか否かを判定する。処理を終了する場合には、ステップＢ１０に進み、処理を継続する場合にはステップＢ９に進む。

ステップＢ９では、例えば図１４の時刻ｔ１〜ｔ２に示すように、クレードル１２を移動することにより、回転部１５のｚ方向の位置Ｚｃを次の位置に移動する。そして、ステップＢ４に戻る。

ステップＢ４〜Ｂ９は、例えば図１４の時刻ｔ０〜ｔ５に示すように、所定数繰り返し実行される。

ステップＢ１０では、例えば図１４の時刻ｔ５に示すように、回転部１５の「回転」を終了する。

ステップＢ１１では、例えば図１４の時刻ｔ５に示すように、「投影データ」を終了する。

このような第二実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００によれば、１度に撮影し切れない広い撮影領域を、低被曝にて、ｚ方向に高い空間分解能で、高速に撮影することができる。

（第三実施形態）
第三実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００は、第一実施形態と基本的に同じ構成であるが、その動作におけるデータ収集処理の内容が異なっている。

図１５は、第三実施形態によるデータ収集処理において実施される撮影の概念を示す図である。第三実施形態では、例えば図１５に示すように、第一実施形態で示したスキャンＫ１と、回転部１５の相対直線移動する向きがスキャンＫ１と逆向きで他はスキャンＫ１と同じであるスキャンＫ２とを、ｚ方向における略同じ位置にて所定数繰り返し行うことにより、被検体４０のｚ方向に設定された撮影領域全体を撮影する。これにより、撮影領域の時系列的な画像を再構成する。

図１６は、第三実施形態によるデータ収集処理を示すフロー図であり、図１７は、そのデータ収集処理におけるクレードルの速度や回転部の位置等の時間変化を示すタイムチャートである。

ステップＣ１では、スキャン条件を設定する。ここでは、一例として、１回転時間Ｒ＝０．５秒＝Ｒ１、回転角度φ＝２π＝φ１（回転時間τ＝τ１）を設定することにする。また、撮影開始前において、回転部１５のｚ方向の位置Ｚｃ＝Ｚｓである。

ステップＣ２では、回転部１５のクレードル１２に対する相対直線移動方向を＋ｚ方向に設定する。

ステップＣ３では、例えば図１７の時刻ｔ０に示すように、Ｘ線管２１およびＸ線検出器２４を搭載する回転部１５の「回転」を開始する。

ステップＣ４では、例えば図１７の時刻ｔ０に示すように、「投影データ収集」を開始する。

ステップＣ５では、例えば図１７の時刻ｔ０に示すように、クレードル１２の直線移動を開始することにより、回転部１５の「超低速度Ｖ１」による相対直線移動を開始する。ここでは、一例として、速度Ｖ１＝ｄ／τ１とする。

ステップＣ６では、例えば図１７の時刻ｔ０〜ｔ１に示すように時間τ１だけ待つ。つまり、回転部１５を超低速度Ｖ１で相対直線移動させながら回転部１５を回転させ、時間τ１だけ投影データを収集する。

ステップＣ７では、処理を終了するか否かを判定する。処理を終了する場合には、ステップＣ９に進み、処理を継続する場合にはステップＣ８に進む。

ステップＣ８では、例えば図１７の時刻ｔ１に示すように、クレードル１２の移動方向を反転させることにより、回転部１５の相対直線移動方向を反転させる。そして、ステップＣ６に戻る。

ステップＣ６〜Ｃ８は、例えば図１７の時刻ｔ０〜ｔ６に示すように、所定数繰り返し実行される。

ステップＣ９では、例えば図１７の時刻ｔ６に示すように、回転部１５の「回転」を終了する。

ステップＣ１０では、例えば図１７の時刻ｔ６に示すように、「投影データ」を終了する。

このような第三実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００によれば、撮影領域を、低被曝にて、ｚ方向に高い空間分解能で、高速に繰り返し撮影することができ、撮影領域の時系列的な画像を高い空間分解能、高い時間分解能で得ることができる。

なお、第三実施形態による撮影は、シネスキャンと呼ばれる撮影方法の改良型として考えることができ、当該撮影方法と比較してｚ方向の空間分解能がよい。

（第四実施形態）
第四実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００は、第一実施形態と基本的に同じ構成であるが、その動作におけるデータ収集処理の内容が異なっている。

図１８は、第四実施形態によるデータ収集処理において実施される撮影の概念を示す図である。第四実施形態では、例えば図１８に示すように、ｚ方向における第１の位置Ｚｓにて第一実施形態で示したスキャンＫ１を行い、ｚ方向における第２の位置Ｚｆにて第二実施形態で示したスキャンＫ２を行うことにより、被検体４０のｚ方向に設定された撮影領域全体を撮影する。そして、このような撮影領域全体の撮影を所定数繰り返し行う。これにより、１回のスキャンで撮影し切れない広い領域の時系列的な画像を再構成する。なお、各位置でのスキャン領域同士は、互いに隣接していてもよいし、端部で若干オーバーラップしてもよい。

図１９は、第四実施形態によるデータ収集処理を示すフロー図であり、図２０は、そのデータ収集処理におけるクレードルの速度や回転部の位置等の時間変化を示すタイムチャートである。

ステップＤ１では、スキャン条件を設定する。ここでは、一例として、１回転時間Ｒ＝０．５秒＝Ｒ１、回転角度φ＝２π＝φ１（回転時間τ＝τ１）を設定することにする。また、撮影開始前において、回転部１５のｚ方向の位置Ｚｃ＝Ｚｓである。

ステップＤ２では、回転部１５のクレードル１２に対する相対直線移動方向を＋ｚ方向に設定する。

ステップＤ３では、例えば図２０の時刻ｔ０に示すように、Ｘ線管２１およびＸ線検出器２４を搭載する回転部１５の「回転」を開始する。

ステップＤ４では、例えば図２０の時刻ｔ０に示すように、「投影データ収集」を開始する。

ステップＤ５では、例えば図２０の時刻ｔ０に示すように、クレードル１２の直線移動を開始することにより、回転部１５の「超低速度Ｖ１」による相対直線移動を開始する。ここでは、一例として、超低速度Ｖ１＝ｄ／τ１とする。

ステップＤ６では、例えば図２０の時刻ｔ０〜ｔ１に示すように時間τ１だけ待つ。つまり、回転部１５を超低速度Ｖ１で相対直線移動させながら回転部１５を回転させ、時間τ１だけ投影データを収集する。

ステップＤ７では、例えば図２０の時刻ｔ１に示すように、「投影データ収集」を一旦停止する。

ステップＤ８では、処理を終了するか否かを判定する。処理を終了する場合には、ステップＤ１に進み、処理を継続する場合にはステップＤ９に進む。

ステップＤ９では、例えば図２０の時刻ｔ１〜ｔ２に示すように、クレードル１２を移動することにより、回転部１５のｚ方向の位置Ｚｃを次の位置に移動する。すなわち、直近の撮影の開始点が第１の位置Ｚｓであれば第２の位置Ｚｆに移動し、直近の撮影の開始点が第２の位置Ｚｆであれば第１の位置Ｚｓに移動する。

ステップＤ１０では、クレードル１２の直線移動方向を反転させることにより、回転部１５の相対直線移動方向を反転させる。そして、ステップＤ４に戻る。

ステップＤ４〜Ｄ１０は、例えば図２０の時刻ｔ０〜ｔ７に示すように、所定数繰り返し実行される。

ステップＤ１１では、例えば図２０の時刻ｔ７に示すように、回転部１５の「回転」を終了する。

ステップＤ１２では、例えば図２０の時刻ｔ７に示すように、「投影データ」を終了する。

このような第四実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００によれば、１度には撮影し切れない広い撮影領域の時系列的な画像を、低被曝にて、ｚ方向に高い空間分解能で得ることができる。

なお、第四実施形態による撮影は、アキシャルシャトルスキャンと呼ばれる撮影方法の改良型として考えることができ、当該撮影方法と比較してｚ方向の空間分解能がよい。

（第五実施形態）
第五実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００は、第一実施形態と基本的に同じ構成であるが、その動作におけるデータ収集処理の内容が異なっている。

図２１は、第五実施形態によるデータ収集処理において実施される撮影の概念を示す図である。第五実施形態では、例えば図２１に示すように、被検体４０のｚ方向に設定された相対直線移動範囲（所定範囲）の一端Ｚｓを開始点とするスキャンＫ１を行い、ディテクタピッチが１．５より大きく、相対直線移動方向が＋ｚ方向であるヘリカルスキャンＫ３を上記相対直線移動範囲の一端Ｚｓから他端Ｚｆまで行い、次いで、上記相対直線移動範囲の他端Ｚｆを開始点とするスキャンＫ２を行い、ディテクタピッチが１．５より大きく、相対直線移動方向が−ｚ方向であるヘリカルスキャンＫ４を上記相対直線移動範囲の他端Ｚｆから一端Ｚｓまで行う。これにより、相対直線移動範囲とその外側の拡張領域を含む撮影領域全体を撮影する。そして、このような撮影領域全体の撮影を所定数繰り返し行う。

図２２は、第五実施形態によるデータ収集処理を示すフロー図であり、図２３は、そのデータ収集処理におけるクレードルの速度や回転部の位置等の時間変化を示すタイムチャートである。

ステップＥ１では、スキャン条件を設定する。ここでは、一例として、１回転時間Ｒ＝０．５秒＝Ｒ１、回転角度φ＝２π＝φ１（回転時間τ＝τ１）を設定することにする。また、撮影開始前において、回転部１５のｚ方向の位置Ｚｃ＝Ｚｓである。

ステップＥ２では、回転部１５のクレードル１２に対する相対直線移動方向を＋ｚ方向に設定する。

ステップＥ３では、例えば図２３の時刻ｔ０に示すように、Ｘ線管２１およびＸ線検出器２４を搭載する回転部１５の「回転」を開始する。

ステップＥ４では、例えば図２３の時刻ｔ０に示すように、「投影データ収集」を開始する。

ステップＥ５では、例えば図２３の時刻ｔ０に示すように、クレードル１２の直線移動を開始することにより、回転部１５の「超低速度Ｖ１」による相対直線移動を開始する。ここでは、一例として、超低速度Ｖ１＝ｄ／τ１とする。

ステップＥ６では、例えば図２３の時刻ｔ０〜ｔ１に示すように時間τ１だけ待つ。つまり、回転部１５を超低速度Ｖ１で相対直線移動させながら回転部１５を回転させ、時間τ１だけ投影データを収集する。

ステップＥ７では、例えば図２３の時刻ｔ１に示すように、回転部１５の相対直線移動の速度を「高速度Ｖ２」に切り換える。

ステップＥ８では、回転部１５の位置Ｚｃが開始点Ｚｓまたは終了点Ｚｆに達したか否かを判定する。達していればステップＥ９に進み、達していなければステップＥ８に戻る。これにより、例えば図２３の時刻ｔ１〜ｔ２に示すように、回転部１５の位置Ｚｃが開始点Ｚｓまたは終了点Ｚｆに達するまで、回転部１５を回転および相対直線移動させながら投影データ収集するヘリカルスキャンを実行させる。なお、ステップＥ７の「高速度Ｖ２」は、このヘリカルスキャンのディテクタピッチが１．５より大きくなるように設定される。

ステップＥ９では、クレードルの直線移動方向を反転させることにより、回転部１５の相対直線移動方向を反転させる。

ステップＥ１０では、例えば図２３の時刻ｔ２に示すように、回転部１５の相対直線移動の速度を「超低速度Ｖ１」に切り換える。

ステップＥ１１では、例えば図２３の時刻ｔ２〜ｔ３に示すように時間τ１だけ待つ。つまり、回転部１５を超低速度Ｖ１で相対直線移動させながら回転部１５を回転させ、時間τ１だけ投影データを収集する。

ステップＥ１２では、処理を終了するか否かを判定する。処理を終了する場合には、ステップＥ１４に進み、処理を継続する場合にはステップＥ１３に進む。

ステップＥ１３では、例えば図２３の時刻ｔ３に示すように、回転部１５の相対直線移動の速度を「高速度Ｖ２」に切り換える。そして、ステップＥ８に戻る。

ステップＥ８〜Ｅ１３は、例えば図２３の時刻ｔ１〜ｔ５に示すように、所定数繰り返し実行される。

ステップＥ１４では、例えば図２３の時刻ｔ５に示すように、回転部１５の「回転」を終了する。

ステップＥ１５では、例えば図２３の時刻ｔ５に示すように、「投影データ」を終了する。

このような第五実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００によれば、相対直線移動範囲より外側のいわゆる拡張領域における画像を、確実に、低被曝にて、ｚ方向に高い空間分解能で得ることができる。

なお、第五実施形態による撮影は、相対直線移動範囲の両端でいわゆる停留（滞留）スキャンを行う、停留スキャン付きバリアブルピッチヘリカルスキャン（variable pitch helical scan）や停留スキャン付きヘリカルシャトルスキャン（helical shuttle scan）等と呼ばれる撮影方法の改良型として考えることができ、これらの撮影方法と比較してｚ方向の空間分解能がよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、Ｘ線検出器２４を構成する検出器列の列数を６４列としているが、列数はこれに限定されず、１６列、３２列、１２８列、２５６列、３２０列等であってもよい。ただし、検出器列の列数が少ないと、撮影領域全体を撮影するのに時間が掛かるので、検出器列の列数は、好適には１６列以上、さらに好適には６４列以上である。

また、上記実施形態では、１検出器列の幅ｄを１．２５〔ｍｍ〕としているが、この幅は特に限定されない。ただし、あまり大き過ぎると空間分解能が悪くなるので、０＜ｄ≦２〔ｍｍ〕が好適である。

また、上記実施形態では、投影データを収集するビュー角度分を回転部１５の１回転分、すなわち回転角度φ１＝２πとしているが、回転角度φ１＝π＋ファン角αまたは２π＋ファン角αとしてもよい。この場合においても、回転部１５が回転角度φ１だけ回転する時間τ１の間に、回転部１５が被検体４０に対してｚ方向に相対直線移動する距離Ｄは変わらず、１検出器列の幅ｄの０．５倍〜１．５倍、より好適には０．８倍〜１．２倍に相当する距離である。

また、上記実施形態では、クレードル１２を直線移動させることにより、Ｘ線管２１およびＸ線検出器２４を被検体４０に対して相対直線移動させているが、Ｘ線管２１およびＸ線検出器２４を実際に直線移動させるようにしてもよい。

１００ Ｘ線ＣＴ装置
１ 操作コンソール
２ 入力装置
３ 中央処理装置
５ データ収集バッファ
６ モニタ
７ 記憶装置
１０ 撮影テーブル
１２ クレードル
１５ 回転部
２０ 走査ガントリ
２０ａ 本体部
２１ Ｘ線管
２２ Ｘ線コントローラ
２３ Ｘ線コリメータ
２４ Ｘ線検出器
２４ｒ 検出器列
２４ｓ 検出素子
２５ ＤＡＳ
２６ 回転部コントローラ
２９ 制御コントローラ
３０ スリップリング
４０ 被検体
Ｂ 開口部
Ｆ Ｘ線焦点
ＩＳＯ 回転中心
Ｘｂ Ｘ線ビーム

Claims (11)

1. Ｘ線管と複数の検出器列が配設されたＸ線検出器とを有しており、これらを用いて被検体を撮影して投影データを収集する撮影手段と、前記収集された投影データに基づいて前記被検体の画像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、
   
   前記撮影手段は、前記Ｘ線管およびＸ線検出器を所定のスキャン位置において前記被検体の周りに回転させてπ＋ファン角以上、２π＋ファン角以下の所定ビュー角度分の投影データを収集するスキャンであって、前記スキャン位置において、前記所定ビュー角度分の投影データの収集の間に、前記Ｘ線管およびＸ線検出器の前記被検体に対する位置を、前記検出器列の１列分のスライス方向における幅の０．５倍以上、１．５倍以下の微小距離だけ前記スライス方向に移動する所定のスキャンを行う手段を含むＸ線ＣＴ装置。
   
2. 前記所定のスキャンを行う手段は、前記所定のスキャンを１回行う請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記所定のスキャンを行う手段は、前記所定のスキャンを、前記スライス方向における複数のスキャン位置に移動して順次行う請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
   
4. 前記所定のスキャンを行う手段は、前記所定のスキャンを、前記所定距離の移動の方向を交互に変更しながら同じスキャン位置にて繰り返して行う請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
   
5. 前記所定のスキャンを行う手段は、前記所定のスキャンを、前記スライス方向における２つのスキャン位置に交互に移動しながら繰り返し行う請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
   
6. 前記所定のスキャンを行う手段は、前記所定のスキャンを、少なくとも一部にてディテクタピッチが１．５より大きくなるヘリカルスキャンの開始点及び終了点からなるスキャン位置において行う請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
   
7. 前記Ｘ線検出器は、１６列以上の前記検出器列を有しており、
   前記画像再構成手段は、再構成空間において、前記収集された投影データをそのＸ線パスに沿って逆投影することにより、前記被検体の画像を再構成する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
   
8. 前記Ｘ線検出器は、６４列以上の前記検出器列を有している請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 前記所定距離は、前記検出器列の幅の０．８倍以上、１．２倍以下である請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
   
10. 前記所定ビュー角度分は、π＋ファン角分から２π＋ファン角分までのいずれかである請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
    
11. 前記検出器列の幅は、２ミリメートル以下の正数である請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。