JP5981162B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置の技術に関する。

Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置は、Ｘ線を利用して被検体をスキャンし、収集されたデータをコンピュータにより処理することで、被検体の内部を画像化する装置である。

具体的には、Ｘ線ＣＴ装置は、被検体に対してＸ線を異なる方向から複数回曝射し、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器にて検出して複数の検出データを収集する。収集された検出データはデータ収集部によりＡ／Ｄ変換された後、コンソール装置に送信される。コンソール装置は、当該検出データに前処理等を施し投影データを作成する。そして、コンソール装置は、投影データに基づく再構成処理を行い、断層画像データ、或いは複数の断層画像データに基づくボリュームデータを作成する。ボリュームデータは、被検体の三次元領域に対応するＣＴ値の三次元分布を表すデータセットである。

また、Ｘ線ＣＴ装置には、単位時間に高精細（高解像度）且つ広範囲に画像の撮影を可能とするマルチスライスＸ線ＣＴ装置が含まれる。このマルチスライスＸ線ＣＴ装置は、シングルスライスＸ線ＣＴ装置で用いられている検出器として、検出素子が体軸方向にｍ列、体軸方向と直交する方向にｎ列、つまりｍ行ｎ列に配列された構造の２次元検出器を用いる。

このようなマルチスライスＸ線ＣＴ装置は、検出器が大きくなるほど（構成する検出素子の数が増えるほど）、一度の撮影でより広い領域の投影データを取得することが可能である。即ち、このような検出器を備えたマルチスライスＸ線ＣＴ装置を用いて経時的に撮影を行うことで、所定部位のボリュームデータを、高いフレームレートで生成することができる（以降では、「Ｄｙｎａｍｉｃ Ｖｏｌｕｍｅスキャン」と呼ぶ場合がある）。これにより、操作者は、単位時間内における所定部位の動きを、三次元画像により評価することが可能となる。

特開２０１０−２８４３０１号公報

一方で、関節等のように、複数の部位により構成される可動部位を観察対象として、その動きを撮影する場合、観察対象の各部位が、操作者によりあらかじめ決められた位置関係となったときに、自動でスキャンの動作を制御してほしいという要望がある。具体的には、例えば、患者が腕の関節を曲げたときに、関節を構成する各部位が所定の位置関係（例えば、患者の反応があったときの位置関係）となった場合に、より細かい動作を観察できるように、装置が自動で投影データの取得条件を変更することが望まれている。また、別の一例として、患者が腕の関節を曲げたときに、関節を構成する各部位が所定の位置関係となった場合に、装置が自動で投影データの取得（即ち、スキャン）を停止することが望まれている。

この発明の実施形態は、投影データの取得中における観察対象の位置関係に応じて、投影データの取得に係る動作を制御可能なＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、この実施形態の第１の態様は、少なくとも２つ以上の部位により構成される生体の可動部位をＸ線でスキャンして投影データを取得するＸ線撮影部と、前記投影データを取得するごとに前記投影データに再構成処理を施して、前記可動部位の画像データを、前記投影データの取得に同期した所定のタイミングごとに生成する再構成処理部と、前記画像データから前記可動部位を構成する各部位を抽出する抽出部と、
前記タイミングごとの前記画像データから抽出された前記可動部位を構成する各部位の位置関係を遂次解析して、前記可動部位を構成する各部位が所定の位置関係となる一のタイミングを検知し、検知された当該一のタイミングに基づき、前記Ｘ線撮影部による、前記投影データの取得を停止させる、または、前記スキャンの条件を変更させる解析部と、を備えた。
また、この実施形態の第２の態様は、少なくとも２つ以上の部位により構成される生体の可動部位をＸ線でスキャンして投影データを取得する投影データを取得するＸ線撮影部と、前記投影データを取得するごとに前記投影データに再構成処理を施して、前記可動部位の画像データを、前記投影データの取得に同期した所定のタイミングごとに生成する再構成処理部と、前記画像データから前記可動部位を構成する各部位を抽出する抽出部と、前記タイミングごとの前記画像データから抽出された前記可動部位を構成する各部位の位置関係を、隣接するタイミング間で遂次解析して、当該タイミング間における前記位置関係の変化量が所定の条件を満たすか否かを判断することで、前記条件を満たす一のタイミングを検知し、検知された当該一のタイミングに基づき、前記Ｘ線撮影部による、前記投影データの取得を停止させる、または、前記スキャンの条件を変更させる解析部と、を備えた。
また、この実施形態の第３の態様は、少なくとも２つ以上の部位により構成される生体の可動部位をＸ線でスキャンして投影データを取得する投影データを取得するＸ線撮影部と、前記投影データを取得するごとに前記投影データに再構成処理を施して、前記可動部位の画像データを、前記投影データの取得に同期した所定のタイミングごとに生成する再構成処理部と、前記画像データから前記可動部位を構成する各部位を抽出する抽出部と、前記タイミングごとの前記画像データから抽出された前記可動部位を構成する各部位の位置関係を遂次解析して、前記可動部位を構成する各部位が所定の位置関係となる一のタイミングを検知し、検知された当該一のタイミングに対応する前記画像データに対して、他の画像データと識別するための情報を付帯する。

本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示したブロック図である。 画像処理ユニットの詳細な構成を示したブロック図である。 骨の位置関係の解析について説明するための図である。 骨の位置関係の解析について説明するための図である。 骨の位置関係の解析について説明するための図である。 骨の位置関係の解析について説明するための図である。 骨の位置関係の解析について説明するための図である。 骨の位置関係の解析について説明するための図である。 第１及び第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における、投影データの取得に係る一連の動作を示したフローチャートである。 第１の実施形態における、位置関係の解析に係る動作を示したフローチャートである。 第２の実施形態における、位置関係の解析に係る動作を示したフローチャートである。 被検体の表層に基づく形状の解析について説明するための図である。 被検体の表層に基づく形状の解析について説明するための図である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成について、図１Ａ及び図１Ｂを参照しながら説明する。図１Ａに示すように、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線撮影部５００と、投影データ記憶部１３と、再構成処理部１４と、画像データ記憶部１０と、画像処理ユニット２０と、表示制御部３０と、Ｕ／Ｉ４０とを含んで構成されている。また、Ｕ／Ｉ４０は、表示部４０１と、操作部４０２とを含んで構成されたユーザーインタフェースである。

（Ｘ線撮影部５００）
Ｘ線撮影部５００は、ガントリ１と、高電圧装置７と、Ｘ線コントローラ８と、ガントリ／寝台コントローラ９とを含んで構成される。ガントリ１は、回転リング２と、Ｘ線源（Ｘ線発生部）３と、Ｘ線フィルタ４と、Ｘ線検出器５と、データ収集部１１と、前処理部１２と、スキャン制御部５０１とを含んで構成される。Ｘ線検出器５は、アレイタイプのＸ線検出器である。即ち、Ｘ線検出器５には、チャンネル方向にｍ行、及びスライス方向にｎ列のマトリックス状に検出素子が配列されている。

Ｘ線源３とＸ線検出器５は、回転リング２上に設置され、スライド式寝台６の上に横になった被検体（図示せず）を挟んで対向配置されている。Ｘ線検出器５を構成する各検出素子に各チャンネルが対応付けられている。Ｘ線源３はＸ線フィルタ４を介して被検体に対峙される。Ｘ線コントローラ８からトリガ信号が供給されると、高電圧装置７はＸ線源３を駆動する。高電圧装置７は、トリガ信号を受信するタイミングでＸ線源３に高電圧を印加する。これにより、Ｘ線がＸ線源３で発生され、ガントリ／寝台コントローラ９は、ガントリ１の回転リング２の回転と、スライド式寝台６のスライドを同期的に制御する。

スキャン制御部５０１は、全システムの制御中心を構成し、あらかじめ指定された投影データの取得条件（以降では、「スキャン条件」と呼ぶ場合がある）に基づき、Ｘ線コントローラ８、ガントリ／寝台コントローラ９、スライド式寝台６を制御する。即ち、スキャン制御部５０１は、Ｘ線源３からＸ線を照射している間、被検体の周囲の所定の経路に沿って回転リング２を回転させる。なお、投影データの解像度や分解能は、あらかじめ決められたスキャン条件に基づき決定される。換言すると、要求される解像度や分解能に応じて、スキャン条件があらかじめ決定され、スキャン制御部５０１は、このスキャン条件に基づき各部の動作を制御することになる。このスキャン条件に応じて生成される投影データの分解能（即ち、フレームレート）や解像度により、後述する再構成処理部１４により、再構成される画像データのフレームレートや解像度の最大が決まる。

また、スキャン制御部５０１は、画像処理ユニット２０の位置解析部２１２より、スキャン条件の変更、または、投影データの取得に係る処理（即ち、以降では「スキャン」と呼ぶ場合がある）の停止が指示される。画像処理ユニット２０及び位置解析部２１２については後述する。スキャン条件の変更が指示されると、スキャン制御部５０１は、指示を受ける前のスキャン条件とは異なる、あらかじめ決められた他のスキャン条件に変更する。これにより、例えば、指示を受ける前は分解能や解像度を低くして粗いレベルの投影データを取得し、指示を受けた後には、指示を受ける前よりも分解能や解像度を高くして投影データを取得する。これにより、指示を受けるまでは粗いレベルで投影データを取得し、指示を受けた後の動作（即ち、注目したい部分の動作）については、より細かい動作を観察することが可能なレベルで投影データを取得することが可能となる。なお、指示を受ける前の投影データは、後述する画像処理ユニット２０による解析処理が実行可能な分解能及び解像度を実現していればよい。即ち、この条件を満たしていれば、そのスキャン条件は、指示を受けた後のスキャン条件よりも分解能及び解像度を低く設定してもよい。

また、スキャンの停止が指示されると、スキャン制御部５０１は、Ｘ線コントローラ８、ガントリ／寝台コントローラ９、スライド式寝台６を制御して撮影を停止する。これにより、この指示をトリガとして、スキャン制御部５０１が自動でスキャンを停止することが可能となる。

Ｘ線検出器５を構成する検出素子は、被検体がＸ線源３と検出素子の間に介在する場合、及び、介在しない場合の双方において、Ｘ線源３が発生するＸ線の強度を測定することができる。したがって、各検出素子は、少なくとも１つのＸ線強度を測定し、この強度に対応するアナログ出力信号を出力する。各検出素子からの出力信号は、データ収集部１１により、時分割で列ごとに区別して読出される（つまり、遂次収集される）。

データ収集部１１は、積分アンプと、Ａ／Ｄ変換器とを含んで構成されている。データ収集部１１に含まれる各検出素子からの電気信号は、共通の積分アンプを経由して時分割された後、Ａ／Ｄ変換器によりディジタルデータに変換される。データ収集部１１は、ディジタルデータに変換された検出素子からの信号を前処理部１２に出力する。

前処理部１２は、データ収集部１１から送られてくるディジタルデータに対して感度補正等の処理を施して投影データとする。前処理部１２は、この投影データを、その生成元であるディジタルデータの読出し元である列と対応付けて投影データ記憶部１３に記憶させる。投影データ記憶部１３は、取得された投影データを記憶するための記憶部である。

なお、前処理部１２は、スキャン制御部５０１からスキャン条件の変更が指示されたときに、このタイミングを示す識別情報（以降では、「通知フラグ」と呼ぶ）を投影データに付帯してもよい。これにより、後段で動作する再構成処理部１４は、この通知フラグに基づいて、投影データ中における、スキャン条件が変更されたタイミングを特定することが可能となる。

（再構成処理部１４）
再構成処理部１４は、投影データ記憶部１３に記憶された投影データを読み出す。再構成処理部１４は、例えばＦｅｌｄｋａｍｐ法と呼ばれる再構成アルゴリズムを利用して、読出した投影データを逆投影して画像データ（断層画像データやボリュームデータ）を生成する。断層画像データの再構成には、たとえば、２次元フーリエ変換法、コンボリューション・バックプロジェクション法等、任意の方法を採用することができる。ボリュームデータは、再構成された複数の断層画像データを補間処理することにより作成される。ボリュームデータの再構成には、たとえば、コーンビーム再構成法、マルチスライス再構成法、拡大再構成法等、任意の方法を採用することができる。上述のように多列のＸ線検出器を用いたボリュームスキャンにより、広範囲のボリュームデータを再構成することができる。また、ＣＴ透視を行う場合には、検出データの収集レートを短くしているため、再構成処理部１４による再構成時間が短縮される。従って、スキャンに対応したリアルタイムの画像データを作成することができる。以降では、ボリュームデータを「画像データ」と呼ぶ。

このようにして、再構成処理部１４は、あらかじめ決められた再構成条件に基づき、読み出された投影データに対して再構成処理を施して、この再構成条件に基づくタイミングごとに（即ち、所定のボリュームレートで）、画像データ（即ち、ボリュームデータ）を再構成する。なお、画像データの再構成を行うタイミングは、投影データを取得するタイミング（即ち、投影データの取得に係る分解能）に同期している。厳密には、投影データから画像データを生成するための、投影データを取得したタイミングと、そのタイミングに対応する投影データに基づく画像データが再構成されたタイミングとはタイムラグが存在する。しなしながら、この再構成に係る処理は、被検体の動き（例えば、腕や足を動かす動作）に比べて高速であり、本実施形態に係る医用画像処理装置では、このタイムラグは無視できるレベルである。なお、このタイムラグを考慮する場合には、再構成された画像データに基づく処理（例えば、後述する位置解析部２１２の処理）の実行タイミングを、このタイムラグに基づき調整すればよい。

なお、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、再構成された画像データを解析することで、観察対象を構成する各部位の位置及び向きや、それらの相対的な位置関係（以降では、これを総じて単に「位置関係」と呼ぶ）を把握する。そのため、再構成処理部１４は、解析用の画像データを、表示用の画像データとは別に再構成する。具体的には、再構成処理部１４は、Ｘ線撮影部５００による投影データの取得に係る処理と並行して、取得された投影データを投影データ記憶部１３から遂次読み出す。再構成処理部１４は、この読み出された投影データに対して、解析用にあらかじめ決定された再構成条件に基づき再構成処理を施すことで、この再構成条件に基づくタイミングごとに解析用の画像データを生成する。

本実施形態では、解析用の画像データを再構成するための再構成条件は、投影データ中から被検体中の骨を抽出可能に構成されている。即ち、この画像データは、骨を抽出可能に再構成される。なお、この骨には軟骨も含まれる。また、このときの再構成条件を「第１の条件」と呼び、この再構成条件に基づき生成された画像データを「第１の画像データ」と呼ぶ場合がある。再構成処理部１４は、このタイミングごとに遂次生成される解析用の画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。画像データ記憶部１０は、画像データを記憶するための記憶部である。

また、再構成処理部１４は、投影データ記憶部１３から投影データを読み出して、表示用にあらかじめ決定された再構成条件に基づき再構成処理を施すことで、この再構成条件に基づくタイミングごとに表示用の画像データを生成する。なお、投影データの取得中にスキャン条件が変更された場合には、再構成処理部１４は、スキャン条件の変更前と変更後とで、再構成条件を変更して表示用の画像データを再構成してもよい。この場合は、再構成処理部１４は、投影データ中に付帯された通知フラグに基づき、スキャン条件が変更されたタイミングを特定すればよい。このように動作させることで、再構成処理部１４は、スキャン条件が変更された後の画像データのボリュームレートや解像度を、変更前よりも高くして、その画像データを再構成することが可能となる。なお、以降では、表示用の再構成条件を「第２の条件」と呼び、この再構成条件に基づき生成された画像データを「第２の画像データ」と呼ぶ場合がある。再構成処理部１４は、このタイミングごとに生成された表示用の画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。

なお、表示用の画像データについては、必ずしも投影データの取得に係る処理と並行して動作させる必要は無い。例えば、再構成処理部１４は、一連の投影データが取得された後に、表示用の画像データを再構成してもよい。

また、第１の画像データは、後述する画像処理ユニット２０による解析処理が実行可能な再構成条件であればよい。即ち、この条件を満たしていれば、例えば、第１の画像データのボリュームレートは、表示用の画像データを生成する際のボリュームレートより低くてもよい。また、第１の画像データの解像度は、表示用の画像データの解像度より低くてもよい。このように動作させることで、解析時の処理負荷を軽減することが可能となる。

（画像処理ユニット２０）
画像処理ユニット２０は、構造抽出部２１と、画像処理部２２と、画像記憶部２３とを含んで構成されている。

（構造抽出部２１）
構造抽出部２１は、オブジェクト抽出部２１１と、位置解析部２１２とを含んで構成されている。構造抽出部２１は、再構成処理部１４によりタイミングごとに遂次生成されて画像データ記憶部１０に記憶された解析用の画像データを、画像データ記憶部１０から遂次読み出す。このとき、再構成処理部１４による動作と、構造抽出部２１に解析用の画像データの読み出しに係る動作とは同期させてもよい。構造抽出部２１は、読み出されたタイミングごとの第１の画像データをオブジェクト抽出部２１１に遂次出力し、その第１の画像データからのオブジェクトの抽出を指示する。

オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データを構造抽出部２１から遂次受ける。本実施形態に係るオブジェクト抽出部２１１は、この第１の画像データ中のボクセルデータに基づき骨の部分をオブジェクトとして抽出する。ここで、図２Ａを参照する。図２Ａは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、腕部を形成する骨のオブジェクトが抽出された場合の一例を示している。図２Ａに示すように、オブジェクト抽出部２１１は、第１の画像データから、腕部を形成する骨のオブジェクトＭ１１、Ｍ１２、及びＭ１３を抽出する。このように、オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データそれぞれについて、骨のオブジェクトを抽出する。オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データそれぞれについて抽出された（即ち、タイミングごとに抽出された）骨のオブジェクトを示す情報（例えば、オブジェクトの形状、位置、及び大きさを示す情報）を、対応するタイミングを示す情報と関連付けて位置解析部２１２に出力する。なお、オブジェクト抽出部２１１が、「抽出部」に相当する。

位置解析部２１２は、オブジェクト抽出部２１１から、タイミングごとに抽出された骨のオブジェクトを示す情報を遂次受ける。位置解析部２１２は、この情報を基に、骨の位置関係を遂次解析する。以下に、その具体的な方法の一例について説明する。

位置解析部２１２は、まず、骨のオブジェクトＭ１１、Ｍ１２、及びＭ１３の中から、位置関係の解析に用いる、少なくとも２以上のオブジェクト（即ち、解析対象のオブジェクト）を特定する。具体的には、例えば、位置解析部２１２は、あらかじめ知られている生体を構成する各部の生体情報（例えば、上腕及び下腕を構成する骨の位置関係を示す情報）を記憶しておき、この生体情報に基づきオブジェクトを特定する。また、別の方法として、位置解析部２１２は、観察対象とするオブジェクトの形状を示す情報をあらかじめ記憶しておき、この形状に一致するオブジェクトを、解析対象のオブジェクトとして特定する。以降では、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１１及びＭ１３を特定したものとして説明する。

解析対象のオブジェクトＭ１１及びＭ１３を特定すると、位置解析部２１２は、これらそれぞれから、少なくとも３点の形状的に特長のある部分（以降では、「形状特徴」と呼ぶ）を抽出する。例えば、図２Ａに示すように、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１１から、形状特徴Ｍ１１１、Ｍ１１２、及びＭ１１３を抽出する。また、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１３から、形状特徴Ｍ１３１、Ｍ１３２、及びＭ１３３を抽出する。

次に、位置解析部２１２は、抽出された３点の形状特徴を示す部分（即ち、点）により、各オブジェクトの位置及び向きを模擬的に把握するための平面を形成し、形状特徴の抽出元であるオブジェクトと関連付ける。ここで、図２Ｂを参照する。図２Ｂは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、オブジェクトＭ１１及びＭ１３のそれぞれから形成された形状特徴に基づき形成された平面を示している。図２Ｂに示すように、位置解析部２１２は、形状特徴Ｍ１１１、Ｍ１１２、及びＭ１１３により平面Ｐ１１を形成し、これをオブジェクトＭ１１と関連付ける。同様にして、位置解析部２１２は、形状特徴Ｍ１３１、Ｍ１３２、及びＭ１３３により平面Ｐ１３を形成し、これをオブジェクトＭ１３と関連付ける。

関節を動かした場合には、関節を構成する複数の骨それぞれの位置及び向きや、それらの相対的な位置関係（以降では、これを総じて単に「位置関係」と呼ぶ）は変化するが、各骨の形状及び大きさは変化しない。即ち、タイミングごとに抽出されたオブジェクトＭ１１及びＭ１３は、各タイミング間で位置関係は変化するが、各オブジェクトの形状及び大きさは変化しない。これは、各オブジェクトの形状特徴に基づき抽出された平面Ｐ１１及びＰ１３についても同様である。本実施形態に係る位置解析部２１２は、この特性を利用して、平面Ｐ１１及びＰ１３それぞれの位置及び向きに基づき、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を認識する。なお、このように、各オブジェクトから平面を形成することで、そのオブジェクトの位置及び向きを把握するために複雑な形状解析を行う必要が無くなる。そのため、位置解析部２１２がオブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を認識するための処理負荷を軽減することが可能となる。

ここで、図２Ｃを参照する。図２Ｃは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、図２Ａ及び図２Ｂで示されたオブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を平面Ｐ１１及びＰ１３で表した一例である。位置解析部２１２は、例えば、平面Ｐ１１及びＰ１３の成す角度に基づき、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の相対的な位置関係を特定する。また、位置解析部２１２は、角度に替えて、平面Ｐ１１及びＰ１３の間の距離に基づき、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の相対的な位置関係を特定してもよい。なお、以降では、位置解析部２１２は、平面Ｐ１１及びＰ１３に基づき、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を特定するものとして説明する。

このようにして、位置解析部２１２は、タイミングごとに抽出された平面Ｐ１１及びＰ１３を基に、それらの各タイミングにおけるオブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を特定する。ここで、図２Ｄを参照する。図２Ｄは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、複数タイミングにおける平面Ｐ１１及びＰ１３の位置関係を表した一例である。なお、図２Ｄの例では、説明をわかりやすくするために、平面Ｐ１１（即ち、オブジェクトＭ１１）の位置及び向きが変わっていないものとして、タイミングごとの平面Ｐ１３の位置及び向きの変化を示している。図２Ｄにおける、Ｐ１３ａ〜Ｐ１３ｄは、異なるタイミングそれぞれに対応する平面Ｐ１３を示している。

なお、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を特定可能であれば、上記で示した平面Ｐ１１及びＰ１３に基づく方法に限定はされない。例えば、オブジェクトＭ１１及びＭ１３それぞれの外形を基に、各オブジェクトの位置及び向きを特定し、双方の相対的な位置関係を特定してもよい。その場合は、位置解析部２１２は、３次元的な位置関係を特定する。また、２次元的な位置関係を特定すればよい場合には、少なくとも２点の形状特徴に基づく線を、オブジェクトＭ１１及びＭ１３それぞれについて抽出し、抽出された２つの線に基づき位置関係を特定してもよい。例えば、図２Ｃ及び図２Ｄに示すように、線Ｐ１１１は、形状特徴Ｍ１１１及びＭ１１３に基づき抽出される。また、線Ｐ１３１は、形状特徴Ｍ１３２及びＭ１３３に基づき抽出される。位置解析部２１２は、このようにして抽出された線Ｐ１１１及びＰ１１３により、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の２次元的な位置関係を特定することができる。また、Ｍｕｔｕａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎを使ってオブジェクトを構成するボクセルの画素値情報を基に、オブジェクト自体の位置合わせを行って、位置や方向を特定してもよい。例えば、画素値情報（濃淡を示す情報）の分布に基づきオ、ブジェクトの位置や向きを特定することができる。

オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係が特定されると、位置解析部２１２は、特定された位置関係が、所定の位置関係となるか否かを判定する。この所定の位置関係は、例えば、観察対象の一連の動きのうち、スキャンを制御したいタイミングに相当する位置関係（換言すると、スキャン条件を変更したい、またはスキャンを停止したいタイミングに相当する位置関係）に基づき、あらかじめ決定しておけばよい。

このように、位置解析部２１２は、オブジェクト抽出部２１１からタイミングごとに遂次出力される骨のオブジェクトを示す情報を遂次解析し、観察対象であるオブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係が所定の条件を満たすか否かを判断する。これにより、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１１及びＭ１３が所定の位置関係となるタイミングを検知する。なお、このタイミングが「一のタイミング」に相当する。位置解析部２１２は、このタイミングを検知すると、スキャン制御部５０１に、スキャン条件の変更、または、スキャンの停止を指示する。この指示を受けて、スキャン制御部５０１は、指示された動作（即ち、スキャン条件の変更、または、スキャンの停止）を実行する。なお、スキャン条件の変更、及び、スキャンの停止のいずれを指示するかは、検知されたタイミング（換言すると、そのタイミングに対応する位置関係）を示す情報に、あらかじめ関連付けておくとよい。この動作の具体的な一例について、図２Ｅを参照しながら以下に説明する。図２Ｅは、位置解析部２１２が、スキャン制御部５０１にスキャン条件の変更、または、スキャンの停止を指示するタイミングの一例について説明するための図である。

図２Ｅにおける平面Ｐ１３ｅ、Ｐ１３ｆ、Ｐ１３ｇ、及びＰ１３ｈは、各タイミングにおけるオブジェクトＭ１３に対応する平面Ｐ１３の位置をそれぞれ示している。具体的には、図２Ｅにおける、平面Ｐ１３ｅは、スキャンが開始されるタイミングに対応している。図２Ｅの例では、位置解析部２１２は、平面Ｐ１３ｅ、Ｐ１３ｇ、Ｐ１３ｈ、及びＰ１３ｆの順にオブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係が所定の条件を満たしているかを判断するものとする。この例では、位置解析部２１２は、平面Ｐ１３ｇに対応する位置関係を示す情報に、スキャン条件の変更に係る動作を関連付けており、平面Ｐ１３ｈに対応する位置関係を示す情報に、変更されたスキャン条件を戻す動作を関連付けている。また、位置解析部２１２は、平面Ｐ１３ｇに対応する位置関係を示す情報に、スキャンを停止する動作を関連付けている。

これにより、例えば、平面Ｐ１３ｅに対応するタイミングからスキャンが開始され、平面Ｐ１３ｇに対応するタイミングまでは分解能及び解像度の低いスキャン条件で、粗い投影データが取得される。位置解析部２１２は、平面Ｐ１３ｇに対応するタイミングを検知すると、スキャン制御部５０１に、スキャン条件の変更を指示する。これにより、このタイミング以降は、分解能及び解像度の高いスキャン条件で、細かい動作が観察可能な投影データが取得される。また、位置解析部２１２は、平面Ｐ１３ｈに対応するタイミングを検知すると、スキャン制御部５０１に、変更されたスキャン条件を基に戻すように（即ち、スキャン条件を再び変更するように）指示する。これにより、このタイミング以降は、再び粗い投影データが取得されることになる。このように動作させることで、観察対象の一連の動きのうち、注目したい部分についてのみ細かい動作が観察可能な投影データを取得させ、その他のタイミングについては、粗いレベルで投影データを取得するように動作させることが可能となる。これにより、投影データの取得に係る処理負荷を軽減することが可能となる。

また、位置解析部２１２は、平面Ｐ１３ｆに対応するタイミングを検知すると、スキャン制御部５０１に、スキャンの停止を指示する。この指示を受けて、スキャン制御部５０１は、投影データの取得に係る動作（即ち、スキャン）を停止する。このように動作させることで、操作者がスキャンの停止を指示しなくても、オブジェクトＭ１１及びＭ１３が所定の位置関係となったタイミングで、Ｘ線ＣＴ装置自体にスキャンを停止させることが可能となる。

なお、位置解析部２１２は、必ずしも検知されたタイミングで、スキャン制御部５０１に指示を出さなくてもよい。例えば、位置解析部２１２は、検知されたタイミングから所定時間経過後にスキャン制御部５０１に指示を出すように動作させてもよい。このように、検知されたタイミングを基準として、スキャン制御部５０１に指示を出すように動作させれば、位置解析部２１２の動作は限定されない。なお、検知されたタイミングとは異なるタイミングで、スキャン制御部５０１に指示を出す場合には、その指示を出すタイミングは、検知されたタイミング以降であることは言うまでもない。

なお、骨の位置関係が解析可能であれば、必ずしも図２Ａ〜図２Ｃに示すように、上腕及び下腕のように各骨の全体像が撮影されている必要は無い。例えば、図２Ｆは、上腕と下腕と間の関節部分を示しており、この例は、オブジェクトＭ１２及びＭ１３を解析対象として特定している。この場合には、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１２から、形状特徴Ｍ１２１、Ｍ１２２、及びＭ１２３を抽出する。また、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１３から、形状特徴Ｍ１３４、Ｍ１３５、及びＭ１３６を抽出する。位置解析部２１２は、形状特徴Ｍ１２１、Ｍ１２２、及びＭ１２３で形成された平面Ｐ１２を抽出し、これをオブジェクトＭ１２と関連付ける。同様にして、位置解析部２１２は、形状特徴Ｍ１３４、Ｍ１３５、及びＭ１３６で形成された平面Ｐ１３’を抽出し、これをオブジェクトＭ１３と関連付ける。以降、位置解析部２１２は、平面Ｐ１２及びＰ１３’の位置関係に基づき、オブジェクトＭ１２及びＭ１３の位置関係を認識する。このように、形状特徴に基づき、各骨の位置及び向きと相対的な位置関係を認識できれば、図２Ｆのように、各部位の全体像が撮影されていない場合においても前述と同様に処理することが可能である。

表示用に再構成された第２の画像データが画像データ記憶部１０に記憶されると、構造抽出部２１は、これを読み出して画像処理部２２に転送する。なお、解析用に生成された第１の画像データを表示用にも用いるように動作させてもよい。この場合には、位置解析部２１２は、解析用に既に読み出している画像データを画像処理部２２に転送すればよい。

（画像処理部２２）
画像処理部２２は、所定のタイミングごとに再構成された一連の画像データを構造抽出部２１から受ける。画像処理部２２は、あらかじめ決められた画像処理条件に基づき、タイミングごとの画像データそれぞれに対して画像処理を施すことで医用画像をそれぞれ生成する。画像処理部２２は、生成された医用画像と、生成元の画像データに対応するタイミングを示す情報と関連付けて画像記憶部２３に記憶させる。画像記憶部２３は、医用画像を記憶するための記憶部である。

（表示制御部３０）
一連のタイミングについて医用画像が生成されると、表示制御部３０は、画像記憶部２３に記憶された一連の医用画像を読み出す。表示制御部３０は、読み出された各医用画像に付帯されたタイミングを示す情報を参照し、これらの一連の医用画像を時系列に沿って並べて動画を生成する。表示制御部３０は、生成された動画を表示部４０１に表示させる。

次に、図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の、投影データの取得に係る一連の動作について説明する。図３Ａは、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における、投影データの取得に係る一連の動作を示したフローチャートである。また、図３Ｂは、本実施形態における、位置関係の解析に係る動作を示したフローチャートである。なお、図３Ｂに示すフローチャートは、図３ＡにおけるステップＳ２０の処理に相当する。

（ステップＳ１０）
Ｘ線コントローラ８からトリガ信号が供給されると、高電圧装置７はＸ線源３を駆動する。高電圧装置７は、トリガ信号を受信するタイミングでＸ線源３に高電圧を印加する。これにより、Ｘ線がＸ線源３で発生され、ガントリ／寝台コントローラ９は、ガントリ１の回転リング２の回転と、スライド式寝台６のスライドを同期的に制御する。

Ｘ線検出器５を構成する検出素子は、被検体がＸ線源３と検出素子の間に介在する場合、及び、介在しない場合の双方において、Ｘ線源３が発生するＸ線の強度を測定することができる。したがって、各検出素子は、少なくとも１つのＸ線強度を測定し、この強度に対応するアナログ出力信号を出力する。各検出素子からの出力信号は、データ収集部１１により、時分割で列ごとに区別して読出される（つまり、遂次収集される）。

データ収集部１１は、積分アンプと、Ａ／Ｄ変換器とを含んで構成されている。データ収集部１１に含まれる各検出素子からの電気信号は、共通の積分アンプを経由して時分割された後、Ａ／Ｄ変換器によりディジタルデータに変換される。データ収集部１１は、ディジタルデータに変換された検出素子からの信号を前処理部１２に出力する。

前処理部１２は、データ収集部１１から送られてくるディジタルデータに対して感度補正等の処理を施して投影データとする。前処理部１２は、この投影データを、その生成元であるディジタルデータの読出し元である列と対応付けて投影データ記憶部１３に記憶させる。

（ステップＳ１１）
再構成処理部１４は、Ｘ線撮影部５００による投影データの取得に係る処理と並行して、取得された投影データを投影データ記憶部１３から遂次読み出す。再構成処理部１４は、この読み出された投影データに対して、解析用にあらかじめ決定された再構成条件に基づき再構成処理を施すことで、この再構成条件に基づくタイミングごとに解析用の画像データを生成する。

本実施形態では、解析用の画像データを再構成するための再構成条件は、投影データ中から被検体中の骨を抽出可能に構成されている。即ち、この画像データは、骨を抽出可能に再構成される。なお、このときの再構成条件を「第１の条件」と呼び、この再構成条件に基づき生成された画像データを「第１の画像データ」と呼ぶ場合がある。再構成処理部１４は、このタイミングごとに遂次生成される解析用の画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。

（ステップＳ２０１）
ここで、図３Ｂを参照する。構造抽出部２１は、再構成処理部１４によりタイミングごとに遂次生成されて画像データ記憶部１０に記憶された解析用の画像データを、画像データ記憶部１０から遂次読み出す。このとき、再構成処理部１４による動作と、構造抽出部２１に解析用の画像データの読み出しに係る動作とは同期させてもよい。構造抽出部２１は、読み出されたタイミングごとの第１の画像データをオブジェクト抽出部２１１に遂次出力し、その第１の画像データからのオブジェクトの抽出を指示する。

オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データを構造抽出部２１から遂次受ける。本実施形態に係るオブジェクト抽出部２１１は、この第１の画像データ中のボクセルデータに基づき骨の部分をオブジェクトとして抽出する。ここで、図２Ａを参照する。図２Ａは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、腕部を形成する骨のオブジェクトが抽出された場合の一例を示している。図２Ａに示すように、オブジェクト抽出部２１１は、第１の画像データから、腕部を形成する骨のオブジェクトＭ１１、Ｍ１２、及びＭ１３を抽出する。このように、オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データそれぞれについて、骨のオブジェクトを抽出する。オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データそれぞれについて抽出された（即ち、タイミングごとに抽出された）骨のオブジェクトを示す情報（例えば、オブジェクトの形状、位置、及び大きさを示す情報）を、対応するタイミングを示す情報と関連付けて位置解析部２１２に出力する。

位置解析部２１２は、オブジェクト抽出部２１１から、タイミングごとに抽出された骨のオブジェクトを示す情報を遂次受ける。位置解析部２１２は、この情報を基に、骨の位置関係を遂次解析する。以下に、その具体的な方法の一例について説明する。

位置解析部２１２は、まず、骨のオブジェクトＭ１１、Ｍ１２、及びＭ１３の中から、位置関係の解析に用いる、少なくとも２以上のオブジェクト（即ち、解析対象のオブジェクト）を特定する。具体的には、例えば、位置解析部２１２は、あらかじめ知られている生体を構成する各部の生体情報（例えば、上腕及び下腕を構成する骨の位置関係を示す情報）を記憶しておき、この生体情報に基づきオブジェクトを特定する。また、別の方法として、位置解析部２１２は、観察対象とするオブジェクトの形状を示す情報をあらかじめ記憶しておき、この形状に一致するオブジェクトを、解析対象のオブジェクトとして特定する。以降では、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１１及びＭ１３を特定したものとして説明する。

（ステップＳ２０２）
解析対象のオブジェクトＭ１１及びＭ１３を特定すると、位置解析部２１２は、これらそれぞれから、少なくとも３点の形状的に特長のある部分（以降では、「形状特徴」と呼ぶ）を抽出する。例えば、図２Ａに示すように、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１１から、形状特徴Ｍ１１１、Ｍ１１２、及びＭ１１３を抽出する。また、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１３から、形状特徴Ｍ１３１、Ｍ１３２、及びＭ１３３を抽出する。

次に、位置解析部２１２は、抽出された３点の形状特徴を示す部分（即ち、点）により、各オブジェクトの位置及び向きを模擬的に把握するための平面を形成し、形状特徴の抽出元であるオブジェクトと関連付ける。ここで、図２Ｂを参照する。図２Ｂは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、オブジェクトＭ１１及びＭ１３のそれぞれから形成された形状特徴に基づき形成された平面を示している。図２Ｂに示すように、位置解析部２１２は、形状特徴Ｍ１１１、Ｍ１１２、及びＭ１１３により平面Ｐ１１を形成し、これをオブジェクトＭ１１と関連付ける。同様にして、位置解析部２１２は、形状特徴Ｍ１３１、Ｍ１３２、及びＭ１３３により平面Ｐ１３を形成し、これをオブジェクトＭ１３と関連付ける。

関節を動かした場合には、関節を構成する複数の骨それぞれの位置及び向きや、それらの相対的な位置関係（以降では、これを総じて単に「位置関係」と呼ぶ）は変化するが、各骨の形状及び大きさは変化しない。即ち、タイミングごとに抽出されたオブジェクトＭ１１及びＭ１３は、各タイミング間で位置関係は変化するが、各オブジェクトの形状及び大きさは変化しない。これは、各オブジェクトの形状特徴に基づき抽出された平面Ｐ１１及びＰ１３についても同様である。本実施形態に係る位置解析部２１２は、この特性を利用して、平面Ｐ１１及びＰ１３それぞれの位置及び向きに基づき、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を認識する。なお、このように、各オブジェクトから平面を形成することで、そのオブジェクトの位置及び向きを把握するために複雑な形状解析を行う必要が無くなる。そのため、位置解析部２１２がオブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を認識するための処理負荷を軽減することが可能となる。

ここで、図２Ｃを参照する。図２Ｃは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、図２Ａ及び図２Ｂで示されたオブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を平面Ｐ１１及びＰ１３で表した一例である。位置解析部２１２は、例えば、平面Ｐ１１及びＰ１３の成す角度に基づき、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の相対的な位置関係を特定する。また、位置解析部２１２は、角度に替えて、平面Ｐ１１及びＰ１３の間の距離に基づき、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の相対的な位置関係を特定してもよい。なお、以降では、位置解析部２１２は、平面Ｐ１１及びＰ１３に基づき、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を特定するものとして説明する。なお、形状特徴は部位の形状のものでもよく、その場合には、３次元的な位置関係を把握して、目的のタイミングを特定する。

このようにして、位置解析部２１２は、タイミングごとに抽出された平面Ｐ１１及びＰ１３を基に、それらの各タイミングにおけるオブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を特定する。ここで、図２Ｄを参照する。図２Ｄは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、複数タイミングにおける平面Ｐ１１及びＰ１３の位置関係を表した一例である。なお、図２Ｄの例では、説明をわかりやすくするために、平面Ｐ１１（即ち、オブジェクトＭ１１）の位置及び向きが変わっていないものとして、タイミングごとの平面Ｐ１３の位置及び向きの変化を示している。図２Ｄにおける、Ｐ１３ａ〜Ｐ１３ｄは、異なるタイミングそれぞれに対応する平面Ｐ１３を示している。

オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係が特定されると、位置解析部２１２は、特定された位置関係が、所定の位置関係となるか否かを判定する。この所定の位置関係は、例えば、観察対象の一連の動きのうち、スキャンを制御したいタイミングに相当する位置関係（換言すると、スキャン条件を変更したい、またはスキャンを停止したいタイミングに相当する位置関係）に基づき、あらかじめ決定しておけばよい。

（ステップＳ３１）
このように、位置解析部２１２は、オブジェクト抽出部２１１からタイミングごとに遂次出力される骨のオブジェクトを示す情報を遂次解析し、観察対象であるオブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係が所定の条件を満たすか否かを判断する。これにより、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１１及びＭ１３が所定の位置関係となるタイミングを検知する。なお、このタイミングが「一のタイミング」に相当する。

（ステップＳ３２）
位置解析部２１２は、このタイミングを検知すると（ステップＳ３１、Ｙ）、スキャン制御部５０１に、スキャンに係る動作の制御（即ち、スキャン条件の変更、または、スキャンの停止）を指示する。なお、このタイミングを検知されない場合には（ステップＳ３１、Ｎ）、位置解析部２１２は、スキャン制御部５０１に対するスキャンに係る動作の制御の指示は行わず、次の処理に遷移する。

（ステップＳ３３）
なお、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、操作者により撮影の終了が指示されない限り、上述した一連の処理を実行する（ステップＳ３３、Ｎ）。操作者により撮影の終了が指示されると（ステップＳ３３、Ｙ）、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、投影データの取得に係る処理を終了するとともに、これを制御するための解析処理を終了する。

以上のように、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、関節などのような可動部位を構成する少なくとも２つ以上の部位の位置関係の変化を、それらの部位に対応する骨のオブジェクトにより解析する。そのうえで、Ｘ線ＣＴ装置は、これらの部位に対応する骨のオブジェクトの位置関係が所定の条件を満たすタイミングを検知し、このタイミングに基づき投影データの取得に係る動作を制御する（即ち、スキャン条件を変更する、または、スキャンを停止する）。これにより、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、２つ以上の部位の位置関係が所定の条件を満たしたときに、操作者を介することなく、Ｘ線ＣＴ装置自体が自動で投影データの取得に係る動作を制御することが可能となる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について説明する。第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、骨のオブジェクトの位置関係に基づき投影データの取得に係る動作を制御するタイミングを特定していた。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、被検体の外形の形状変化に基づき投影データの取得に係る動作を制御するタイミングを特定する。以下に、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について、第１の実施形態とは異なる部分に着目して説明する。

本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、再構成された画像データを解析することで、観察対象を構成する各部位の位置及び向きや、それらの相対的な位置関係（以降では、これを総じて単に「位置関係」と呼ぶ）を把握する。そのため、再構成処理部１４は、解析用の画像データを、表示用の画像データとは別に再構成する。具体的には、再構成処理部１４は、Ｘ線撮影部５００による投影データの取得に係る処理と並行して、取得された投影データを投影データ記憶部１３から遂次読み出す。再構成処理部１４は、この読み出された投影データに対して、解析用にあらかじめ決定された再構成条件に基づき再構成処理を施すことで、この再構成条件に基づくタイミングごとに解析用の画像データを生成する。

本実施形態では、解析用の画像データを再構成するための再構成条件は、投影データ中から被検体の表層（即ち、皮膚）を抽出可能に構成されている。具体的には、この再構成条件は、再構成の対象とするＣＴ値の範囲を、表層が抽出できるレベルに調整されている。これにより、この画像データは、表層を抽出可能に再構成される。なお、このときの再構成条件が本実施形態における「第１の条件」に相当し、この再構成条件に基づき生成された画像データが「第１の画像データ」に相当する。再構成処理部１４は、このタイミングごとに生成された画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。このような、画像データから被検体の表層を抽出することで、抽出された表層を基に、被検体の外形を認識することが可能となる。本実施形態では、このように再構成された被検体の表層を基に、時系列に沿った被検体の外形の形状変化を解析し、その外形の形状が所定の条件を満たすか否かにより、投影データの取得に係る動作を制御するタイミングを特定する。

なお、本実施形態に係る再構成処理部１４の、表示用の画像データの再構成に係る処理は、第１の実施形態に係る再構成処理部１４の動作と同様である。即ち、再構成処理部１４は、投影データ記憶部１３から投影データを読み出して、表示用にあらかじめ決定された再構成条件に基づき再構成処理を施すことで、この再構成条件に基づくタイミングごとに表示用の画像データを生成する。なお、以降では、表示用の再構成条件を「第２の条件」と呼び、この再構成条件に基づき生成された画像データを「第２の画像データ」と呼ぶ場合がある。再構成処理部１４は、このタイミングごとに生成された表示用の画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。

なお、表示用の画像データについては、必ずしも投影データの取得に係る処理と並行して動作させる必要は無い。例えば、再構成処理部１４は、一連の投影データが取得された後に、表示用の画像データを再構成してもよい。この動作についても、第１の実施形態と同様である。

構造抽出部２１は、再構成処理部１４によりタイミングごとに遂次生成されて画像データ記憶部１０に記憶された解析用の画像データを、画像データ記憶部１０から遂次読み出す。このとき、再構成処理部１４による動作と、構造抽出部２１に解析用の画像データの読み出しに係る動作とは同期させてもよい。構造抽出部２１は、読み出されたタイミングごとの第１の画像データをオブジェクト抽出部２１１に遂次出力し、その第１の画像データからのオブジェクトの抽出を指示する。この構造抽出部２１の動作は、第１の実施形態と同様である。

オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データを構造抽出部２１から遂次受ける。本実施形態に係るオブジェクト抽出部２１１は、この第１の画像データ中のボクセルデータに基づき、被検体の表層を検出し、検出された表層により形成される領域のオブジェクトを抽出する。このオブジェクトが、被検体の外形の形状を示している。以降では、このオブジェクトを外形オブジェクトと呼ぶ場合がある。ここで、図４Ａ及び図４Ｂを参照する。図４Ａ及び図４Ｂは、被検体の表層に基づく形状の解析について説明するための図である。図４Ａ及び図４Ｂは、上腕と下腕との間の関節部分を示しており、それぞれが異なるタイミングに対応している。図４ＡにおけるオブジェクトＭ１１〜Ｍ１３は、骨のオブジェクトを示しており、Ｍ２１ａは、外形オブジェクトを示している。また、図４ＢにおけるオブジェクトＭ１１〜Ｍ１３は、骨のオブジェクトを示しており、図４ＡにおけるオブジェクトＭ１１〜Ｍ１３に対応している。また、図４ＢにおけるＭ２１ｂは、図４Ａとは異なるタイミングにおける外形オブジェクトを示しており、関節の動きにより、オブジェクトＭ２１ａとは異なる形状を示している。

オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データそれぞれについて抽出された（即ち、タイミングごとに抽出された）外形オブジェクトを示す情報（例えば、オブジェクトの形状、位置、及び大きさを示す情報）を、対応するタイミングを示す情報と関連付けて位置解析部２１２に出力する。

位置解析部２１２は、オブジェクト抽出部２１１から、外形オブジェクトを示す情報をタイミングごとに受ける。位置解析部２１２は、この情報を基に、時系列に沿った外形の形状の変化を解析する。以下に、その具体的な方法の一例について説明する。

位置解析部２１２は、タイミングごとの外形オブジェクトそれぞれの形状を解析し、所定の形状と一致するか否か（所定の条件を満たすか否か）を判定する。この所定の形状と一致するか否かを判定する場合には、例えば、位置解析部２１２は、基準となる形状を示すオブジェクトの情報をあらかじめ記憶し、これをタイミングごとの外形オブジェクトそれぞれと比較することで判定する。この比較は、オブジェクトの外形の形状比較により行ってもよいし、複数の形状特徴を抽出して、これらの比較により特定してもよい。また、上腕及び下腕に対応する部分の軸を抽出し、この軸を比較することにより特定してもよい。なお、この所定の形状は、例えば、観察対象の一連の動きのうち、スキャンを制御したいタイミングに相当する観察対象の形状（換言すると、スキャン条件を変更したい、またはスキャンを停止したいタイミングに相当する形状）に基づき、あらかじめ決定しておけばよい。

また、外観を撮影する撮影部（例えば、カメラ等）により、観察対象の外観の画像（以降は、外観画像と呼ぶ）を取得しておき、位置解析部２１２は、外形オブジェクトの形状が、この外観の画像と一致するか否かを判定してもよい。このとき、位置解析部２１２は、この撮影部と被検体との位置関係を示す情報を取得し、この情報に基づき、この撮影部の撮影位置を特定してもよい。この場合には、位置解析部２１２は、この撮影位置を視点として、外形オブジェクトの形状と、外形オブジェクトを投影し、その射影を、外観画像と比較してもよい。

このように、位置解析部２１２は、オブジェクト抽出部２１１からタイミングごとに遂次出力される外形オブジェクトを示す情報を遂次解析し、外形オブジェクトの形状が所定の形状と一致するか否かを判断する。これにより、位置解析部２１２は、外形オブジェクトが所定の形状となるタイミングを検知する。なお、このタイミングが「一のタイミング」に相当する。位置解析部２１２は、このタイミングを検知すると、スキャン制御部５０１に、スキャン条件の変更、または、スキャンの停止を指示する。この指示を受けて、スキャン制御部５０１は、指示された動作（即ち、スキャン条件の変更、または、スキャンの停止）を実行する。なお、スキャン条件の変更、及び、スキャンの停止のいずれを指示するかは、検知されたタイミング（換言すると、そのタイミングに対応する形状）を示す情報に、あらかじめ関連付けておくとよい。

なお、以降の動作は第１の実施形態と同様である。即ち、表示用に再構成された第２の画像データが画像データ記憶部１０に記憶されると、構造抽出部２１は、これを読み出して画像処理部２２に転送する。なお、解析用に生成された第１の画像データを表示用にも用いるように動作させてもよい。この場合には、位置解析部２１２は、解析用に既に読み出している画像データを画像処理部２２に転送すればよい。画像処理部２２は、これらの画像データに対して画像処理を施して医用画像を生成し、これを対応するタイミングを示す情報と関連付けて画像記憶部２３に記憶させる。表示制御部３０は、これらの医用画像を画像記憶部２３から読み出し、時系列に沿って並べて動画として表示部４０１に表示させる。

次に、図３Ａ及び図３Ｃを参照しながら、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の一連の動作について説明する。図３Ｃは、本実施形態における、位置関係の解析に係る動作を示したフローチャートである。なお、図３Ｃに示すフローチャートは、図３ＡにおけるステップＳ２０の処理に相当する。また、図３ＡにおけるステップＳ１１及びステップＳ２０に係る処理以外は、第１の実施形態と同様である。そのため、第１の実施形態と異なるステップＳ１１と、ステップＳ２０に係る処理、即ち、図３Ｃに示したステップＳ２１１及びＳ２１２に係る処理とに着目して説明する。

（ステップＳ１１）
再構成処理部１４は、Ｘ線撮影部５００による投影データの取得に係る処理と並行して、取得された投影データを投影データ記憶部１３から遂次読み出す。再構成処理部１４は、この読み出された投影データに対して、解析用にあらかじめ決定された再構成条件に基づき再構成処理を施すことで、この再構成条件に基づくタイミングごとに解析用の画像データを生成する。

本実施形態では、解析用の画像データを再構成するための再構成条件は、投影データ中から被検体の表層（即ち、皮膚）を抽出可能に構成されている。具体的には、この再構成条件は、再構成の対象とするＣＴ値の範囲を、表層が抽出できるレベルに調整されている。これにより、この画像データは、表層を抽出可能に再構成される。なお、このときの再構成条件が本実施形態における「第１の条件」に相当し、この再構成条件に基づき生成された画像データが「第１の画像データ」に相当する。再構成処理部１４は、このタイミングごとに生成された画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。

（ステップＳ２１１）
構造抽出部２１は、再構成処理部１４によりタイミングごとに遂次生成されて画像データ記憶部１０に記憶された解析用の画像データを、画像データ記憶部１０から遂次読み出す。このとき、再構成処理部１４による動作と、構造抽出部２１に解析用の画像データの読み出しに係る動作とは同期させてもよい。構造抽出部２１は、読み出されたタイミングごとの第１の画像データをオブジェクト抽出部２１１に遂次出力し、その第１の画像データからのオブジェクトの抽出を指示する。この構造抽出部２１の動作は、第１の実施形態と同様である。

オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データを構造抽出部２１から遂次受ける。本実施形態に係るオブジェクト抽出部２１１は、この第１の画像データ中のボクセルデータに基づき、被検体の表層を検出し、検出された表層により形成される領域のオブジェクトを抽出する。このオブジェクトが、被検体の外形の形状を示している。以降では、このオブジェクトを外形オブジェクトと呼ぶ場合がある。ここで、図４Ａ及び図４Ｂを参照する。図４Ａ及び図４Ｂは、被検体の表層に基づく形状の解析について説明するための図である。図４Ａ及び図４Ｂは、上腕と下腕との間の関節部分を示しており、それぞれが異なるタイミングに対応している。図４ＡにおけるオブジェクトＭ１１〜Ｍ１３は、骨のオブジェクトを示しており、Ｍ２１ａは、外形オブジェクトを示している。また、図４ＢにおけるオブジェクトＭ１１〜Ｍ１３は、骨のオブジェクトを示しており、図４ＡにおけるオブジェクトＭ１１〜Ｍ１３に対応している。また、図４ＢにおけるＭ２１ｂは、図４Ａとは異なるタイミングにおける外形オブジェクトを示しており、関節の動きにより、オブジェクトＭ２１ａとは異なる形状を示している。

オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データそれぞれについて抽出された（即ち、タイミングごとに抽出された）外形オブジェクトを示す情報（例えば、オブジェクトの形状、位置、及び大きさを示す情報）を、対応するタイミングを示す情報と関連付けて位置解析部２１２に出力する。

（ステップＳ２１２）
位置解析部２１２は、オブジェクト抽出部２１１から、外形オブジェクトを示す情報をタイミングごとに受ける。位置解析部２１２は、この情報を基に、時系列に沿った外形の形状の変化を解析する。以下に、その具体的な方法の一例について説明する。

位置解析部２１２は、タイミングごとの外形オブジェクトそれぞれの形状を解析し、所定の形状と一致するか否か（所定の条件を満たすか否か）を判定する。この所定の形状と一致するか否かを判定する場合には、例えば、位置解析部２１２は、基準となる形状を示すオブジェクトの情報をあらかじめ記憶し、これをタイミングごとの外形オブジェクトそれぞれと比較することで判定する。この比較は、オブジェクトの外形の形状比較により行ってもよいし、複数の形状特徴を抽出して、これらの比較により特定してもよい。また、上腕及び下腕に対応する部分の軸を抽出し、この軸を比較することにより特定してもよい。なお、この所定の形状は、例えば、観察対象の一連の動きのうち、スキャンを制御したいタイミングに相当する観察対象の形状（換言すると、スキャン条件を変更したい、またはスキャンを停止したいタイミングに相当する形状）に基づき、あらかじめ決定しておけばよい。

このように、位置解析部２１２は、オブジェクト抽出部２１１からタイミングごとに遂次出力される外形オブジェクトを示す情報を遂次解析し、外形オブジェクトの形状が所定の形状と一致するか否かを判断する。これにより、位置解析部２１２は、外形オブジェクトが所定の形状となるタイミングを検知する。なお、このタイミングが「一のタイミング」に相当する。

なお、以降の処理は、第１の実施形態と同様である。即ち、位置解析部２１２は、このタイミングを検知すると、スキャン制御部５０１に、スキャン条件の変更、または、スキャンの停止を指示する。この指示を受けて、スキャン制御部５０１は、指示された動作（即ち、スキャン条件の変更、または、スキャンの停止）を実行する。

以上のように、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、関節などのような可動部位を構成する少なくとも２つ以上の部位の位置関係の変化を、被検体の外形の形状変化により解析する。そのうえで、Ｘ線ＣＴ装置は、外形の形状が、所定の形状と一致するタイミングを検知し、このタイミングに基づき投影データの取得に係る動作を制御する（即ち、スキャン条件を変更する、または、スキャンを停止する）。これにより、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、２つ以上の部位の位置関係が所定の条件を満たしたときに、操作者を介することなく、Ｘ線ＣＴ装置自体が自動で投影データの取得に係る動作を制御することが可能となる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について説明する。第１及び第２の実施形態では、例えば、被検体の関節があらかじめ決められた形状になったタイミングを基準として、投影データの取得に係る動作を制御していた。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、単位時間あたりの変化量に応じて投影データの取得に係る動作を制御するタイミングを特定する。具体的に例をあげて説明すると、関節等の観察対象の動きの速さは常に一定ではなく、一連の動作を同じフレームレートで表示させた場合には、観察対象が速く動くタイミングでは、観察対象の細かい動きが観察しづらい場合がある。そこで、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、観察対象（例えば、関節を構成する各部位）が速く動いていることを検知したら、そのタイミングを基準に、高い分解能で投影データが取得されるようにスキャン条件を変更する。このような構成とすることで、観察対象が速く動く場合に、フレームレートを高くすることで細かい動きを観察可能に表示させることが可能となる。以降では、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成について、第１の実施形態とは異なる部分に着目して説明する。

本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、再構成された画像データを解析することで、観察対象を構成する各部位の位置及び向きや、それらの相対的な位置関係（以降では、これを総じて単に「位置関係」と呼ぶ）を把握する。そのため、再構成処理部１４は、解析用の画像データを、表示用の画像データとは別に再構成する。具体的には、再構成処理部１４は、Ｘ線撮影部５００による投影データの取得に係る処理と並行して、取得された投影データを投影データ記憶部１３から遂次読み出す。再構成処理部１４は、この読み出された投影データに対して、解析用にあらかじめ決定された再構成条件に基づき再構成処理を施すことで、この再構成条件に基づくタイミングごとに解析用の画像データを生成する。

本実施形態では、解析用の画像データを再構成するための再構成条件は、投影データ中から被検体中の骨を抽出可能に構成されている。即ち、この画像データは、骨を抽出可能に再構成される。なお、このときの再構成条件を「第１の条件」と呼び、この再構成条件に基づき生成された画像データを「第１の画像データ」と呼ぶ場合がある。再構成処理部１４は、このタイミングごとに遂次生成される解析用の画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。

なお、本実施形態に係る再構成処理部１４の、表示用の画像データの再構成に係る処理は、第１の実施形態に係る再構成処理部１４の動作と同様である。即ち、再構成処理部１４は、投影データ記憶部１３から投影データを読み出して、表示用にあらかじめ決定された再構成条件に基づき再構成処理を施すことで、この再構成条件に基づくタイミングごとに表示用の画像データを生成する。なお、以降では、表示用の再構成条件を「第２の条件」と呼び、この再構成条件に基づき生成された画像データを「第２の画像データ」と呼ぶ場合がある。再構成処理部１４は、このタイミングごとに生成された表示用の画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。

なお、表示用の画像データについては、必ずしも投影データの取得に係る処理と並行して動作させる必要は無い。例えば、再構成処理部１４は、一連の投影データが取得された後に、表示用の画像データを再構成してもよい。この動作についても、第１の実施形態と同様である。

構造抽出部２１は、再構成処理部１４によりタイミングごとに遂次生成されて画像データ記憶部１０に記憶された解析用の画像データを、画像データ記憶部１０から遂次読み出す。このとき、再構成処理部１４による動作と、構造抽出部２１に解析用の画像データの読み出しに係る動作とは同期させてもよい。構造抽出部２１は、読み出されたタイミングごとの第１の画像データをオブジェクト抽出部２１１に遂次出力し、その第１の画像データからのオブジェクトの抽出を指示する。この構造抽出部２１の動作は、第１の実施形態と同様である。

オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データを構造抽出部２１から遂次受ける。オブジェクト抽出部２１１は、この第１の画像データ中のボクセルデータに基づき骨のオブジェクトを抽出する。オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データそれぞれについて抽出された骨のオブジェクトを示す情報を、対応するタイミングを示す情報と関連付けて位置解析部２１２に遂次出力する。この構造抽出部２１及びオブジェクト抽出部２１１の動作は、第１の実施形態と同様である。

位置解析部２１２は、オブジェクト抽出部２１１から、骨のオブジェクトを示す情報をタイミングごとに遂次受ける。位置解析部２１２は、この情報を基に、各タイミングにおける骨の位置関係を特定する。この特定方法は、第１の実施形態と同様である。以降では、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、オブジェクトＭ１１及びＭ１３から平面Ｐ１１及びＰ１３を抽出し、これを基にオブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を特定したものとして説明する。

オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係が特定されると、位置解析部２１２は、隣接するタイミング間で、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を比較して変化量を算出する。この位置関係の比較は、第１の実施形態と同様に、平面Ｐ１１及びＰ１２の間の角度や距離に基づき算出すればよい。隣接するタイミング間で変化量を算出すると、被検体が速く動いているタイミング間ほど、その変化量が高くなる。即ち、位置解析部２１２は、算出された隣接するタイミング間の変化量が、あらかじめ決められた量（以降では、「所定量」と呼ぶ）以上か否かを判定する。

このように、位置解析部２１２は、隣接するタイミング間で変化量を遂次算出し、算出された変化量が所定量以上か否かを判定する。これにより、位置解析部２１２は、隣接するタイミング間で変化量が所定量以上となったタイミング、即ち、動作する被検体の速度が速くなったタイミングを検知する。なお、このタイミングが「一のタイミング」に相当する。位置解析部２１２は、このタイミングを検知すると、スキャン制御部５０１に、スキャン条件の変更、または、スキャンの停止を指示する。この指示を受けて、スキャン制御部５０１は、指示された動作（即ち、スキャン条件の変更、または、スキャンの停止）を実行する。なお、スキャン条件の変更、及び、スキャンの停止のいずれを指示するかは、検知されたタイミング（換言すると、そのタイミングを検知するための変化量）を示す情報に、あらかじめ関連付けておくとよい。

また、位置解析部２１２は、変化量が所定量以下か否かを判断するように動作させてもよい。例えば、位置解析部２１２は、変化量が所定量以下となったタイミングを検知し、このタイミングに基づき、スキャン制御部５０１にスキャンの停止を指示してもよい。このように動作させることで、例えば、関節が曲がり切って、これ以上、関節を構成する部位の位置関係が変化しないタイミングで、Ｘ線ＣＴ装置自身に投影データの取得を停止させることが可能となる。

なお、以降の動作は第１の実施形態と同様である。即ち、表示用に再構成された第２の画像データが画像データ記憶部１０に記憶されると、構造抽出部２１は、これを読み出して画像処理部２２に転送する。なお、解析用に生成された第１の画像データを表示用にも用いるように動作させてもよい。この場合には、位置解析部２１２は、解析用に既に読み出している画像データを画像処理部２２に転送すればよい。画像処理部２２は、これらの画像データに対して画像処理を施して医用画像を生成し、これを対応するタイミングを示す情報と関連付けて画像記憶部２３に記憶させる。表示制御部３０は、これらの医用画像を画像記憶部２３から読み出し、時系列に沿って並べて動画として表示部４０１に表示させる。

なお、上記では、第１の実施形態と同様に骨のオブジェクトの位置関係に基づき、投影データの取得に係る動作を制御するタイミングを特定したが、第２の実施形態と同様に、被検体の外形の形状変化に基づきこのタイミングを特定してもよい。その場合には、位置解析部２１２は、隣接するタイミング間で外形オブジェクを比較して、その差を変化量とすればよい。

以上のように、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、関節などのような可動部位を構成する少なくとも２つ以上の部位の位置関係の、単位時間あたりの変化量に応じて、投影データの取得に係る動作を制御する。これにより、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、２つ以上の部位の位置関係が所定の条件を満たしたときに、操作者を介することなく、Ｘ線ＣＴ装置自体が自動で投影データの取得に係る動作を制御することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載されたその均等の範囲に含まれる。

１ ガントリ
２ 回転リング
３ Ｘ線源
４ Ｘ線フィルタ
５ Ｘ線検出器
６ スライド式寝台
７ 高電圧装置
８ Ｘ線コントローラ
９ ガントリ／寝台コントローラ
１０ 画像データ記憶部
１１ データ収集部
１２ 前処理部
１３ 投影データ記憶部
１４ 再構成処理部
２０ 画像処理ユニット
２１ 構造抽出部
２１１ オブジェクト抽出部
２１２ 位置解析部
２２ 画像処理部
２３ 画像記憶部
３０ 表示制御部
４０ Ｕ／Ｉ
４０１ 表示部
４０２ 操作部
５００ Ｘ線撮影部
５０１ スキャン制御部

Claims (12)

1. 少なくとも２つ以上の部位により構成される生体の可動部位をＸ線でスキャンして投影データを取得するＸ線撮影部と、
   前記投影データを取得するごとに前記投影データに再構成処理を施して、前記可動部位の画像データを、前記投影データの取得に同期した所定のタイミングごとに生成する再構成処理部と、
   前記画像データから前記可動部位を構成する各部位を抽出する抽出部と、
   前記タイミングごとの前記画像データから抽出された前記可動部位を構成する各部位の位置関係を遂次解析して、前記可動部位を構成する各部位が所定の位置関係となる一のタイミングを検知し、検知された当該一のタイミングに基づき、前記Ｘ線撮影部による、前記投影データの取得を停止させる、または、前記スキャンの条件を変更させる解析部と、
   を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記部位は骨であって、
   前記抽出部は、前記骨をそれぞれ抽出し、
   前記解析部は、抽出された前記骨の位置関係を解析することで、前記一のタイミングを検知することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記解析部は、抽出された前記可動部位を構成する各部位に対応する前記骨それぞれについて、３点以上の形状特徴で形成される面を形成し、形成された前記可動部位を構成する各部位に対応する前記面の位置関係を解析することで、前記一のタイミングを検知することを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記解析部は、形成された前記可動部位を構成する各部位に対応する前記面の成す角度を計算し、計算された前記角度が所定の角度となった前記画像データを検知し、当該画像データに対応するタイミングを前記一のタイミングとすることを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記解析部は、形成された前記可動部位を構成する各部位に対応する前記面の間の距離を計算し、計算された前記距離が所定の距離となった前記画像データを検知し、当該画像データに対応するタイミングを前記一のタイミングとすることを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記解析部は、抽出された前記可動部位を構成する各部位に対応する前記骨それぞれについて、２点の形状特徴で形成される線を形成し、形成された前記可動部位を構成する各部位に対応する前記線の位置関係が前記所定の範囲に含まれるか否かを判断することを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記解析部は、抽出された前記可動部位を構成する各部位に対応する前記骨それぞれの外形に基づき、前記可動部位を構成する前記骨の位置関係を特定することを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記解析部は、抽出された前記可動部位を構成する各部位に対応する前記骨それぞれの濃淡を示す情報に基づき、前記可動部位を構成する前記骨の位置関係を特定することを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 前記抽出部は、前記可動部位の表層に基づき、前記可動部位を構成する各部位を抽出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
10. 前記抽出部は、前記可動部位の表層に基づき、前記可動部位を構成する各部位を、当該可動部位を構成する各部位を含む領域として抽出し、
    前記解析部は、複数のタイミング間における前記領域の形状が、あらかじめ決められた形状と一致するタイミングを検知し、当該タイミングを前記一のタイミングとすることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
11. 少なくとも２つ以上の部位により構成される生体の可動部位をＸ線でスキャンして投影データを取得する投影データを取得するＸ線撮影部と、
    前記投影データを取得するごとに前記投影データに再構成処理を施して、前記可動部位の画像データを、前記投影データの取得に同期した所定のタイミングごとに生成する再構成処理部と、
    前記画像データから前記可動部位を構成する各部位を抽出する抽出部と、
    前記タイミングごとの前記画像データから抽出された前記可動部位を構成する各部位の位置関係を、隣接するタイミング間で遂次解析して、当該タイミング間における前記位置関係の変化量が所定の条件を満たすか否かを判断することで、前記条件を満たす一のタイミングを検知し、検知された当該一のタイミングに基づき、前記Ｘ線撮影部による、前記投影データの取得を停止させる、または、前記スキャンの条件を変更させる解析部と、
    を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
12. 少なくとも２つ以上の部位により構成される生体の可動部位をＸ線でスキャンして投影データを取得する投影データを取得するＸ線撮影部と、
    前記投影データを取得するごとに前記投影データに再構成処理を施して、前記可動部位の画像データを、前記投影データの取得に同期した所定のタイミングごとに生成する再構成処理部と、
    前記画像データから前記可動部位を構成する各部位を抽出する抽出部と、
    前記タイミングごとの前記画像データから抽出された前記可動部位を構成する各部位の位置関係を遂次解析して、前記可動部位を構成する各部位が所定の位置関係となる一のタイミングを検知し、検知された当該一のタイミングに対応する前記画像データに対して、他の画像データと識別するための情報を付帯する解析部と、
    を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。

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