JP6346284B2 - X線ct装置、および、x線ct画像の撮影方法 - Google Patents

X線ct装置、および、x線ct画像の撮影方法 Download PDF

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Description

本発明はX線CT装置に係り、特に、空間分解能を改善して、被写体の計測精度を向上する技術に関する。
X線CT(Computed Tomography)装置は、被写体を挟んで対向配置されたX線源とX線検出器の対(以下スキャナとする)を回転させながら被写体のX線透過データを撮影してその断層画像(以下、CT画像とする)を計算的に再構成する装置であり、工業用およびセキュリティ用の検査装置や医学用の画像診断装置等の分野で広く使用されている。医学用X線CT装置の分野では、近年X線検出器の大面積化やスキャナ回転の高速化が進み、広範囲の撮影領域を短時間で計測できるようになった。またスキャナ回転速度の高速化による時間分解能の向上に伴い、心臓や冠動脈のような動く被写体に対する計測精度が格段に向上した。このようなX線CT計測の高度化に伴い、空間分解能の改善に対するニーズが高まりつつある。例えば狭窄した血管を拡張するために血管内に挿入されたステントの内部において、再狭窄発生の有無やプラーク性状を経過観察したいというようなニーズがあり、被写体の微細な構造を検査するための高い空間分解能が求められている。
X線CT装置による計測において空間分解能を向上させるためには、通常、X線検出器の検出素子の微細化、すなわちサイズの小型化が必要である。しかしX線検出器に入射するX線量が同一の場合、検出素子を微細化すると1つの検出素子に入射するX線フォトンの数が減少するため、検出信号のS/Nが低下する。S/N向上のためにはX線量を増加させる必要があるが、医用計測の場合、X線量の増加は被検者の被曝増加を伴う。以上より、X線検出器の検出素子のサイズは空間分解能と被曝線量とのトレードオフによって決まっており、医用X線CT装置においては、通常1mm角程度のサイズのX線入力面を有するX線素子が使用されている。
一方、X線検出器の検出素子のサイズを小さくすることなく空間分解能を向上(またはアーティファクトを低減)する方法として、Flying Focal Spot (FFS)方式と呼ばれる方式が提案されている(非特許文献1)。FFS方式は、X線焦点からX線検出器の各X線素子に至るX線軌跡と、隣のビューのX線軌跡とが、X線検出器に対してずれるように、隣合うビューのX線焦点位置をずらすものである。これにより、非特許文献1では、主に回転中心での分解能向上をさせている。
特許文献1では、隣同士のビューにおいて、X線焦点の位置が同一になるように、X線焦点の位置をシフトさせることで、あるビューのX線軌跡が、隣のビューのX線軌跡の間隔のちょうど間を通るように(インターレース)する構成が開示されている。これにより、回転中心のみならず、すべての撮影領域で、隣合うビューのX線軌跡が完全にインターレースする関係になるため、回転中心以外の領域においても分解能を向上させようとしている。
特開2010−35812号公報
Marc Kachelriess, Michael Knaup, Christian Penssel, and Willi A. Kalender, "Flying Focal Spot (FFS) in Cone-Beam CT", IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE, VOL. 53, NO. 3, pp. 1238-1247, JUNE 2006
CT画像は、回転中心よりも周辺部の分解能が低くなる傾向にあることが知られている。しかしながら、非特許文献1のFFS技術は、CT画像の回転中心の分解能を向上させる技術であり、周辺領域の分解能を向上(またはアーティファクトの低減)させることが難しい。
また、特許文献1のように隣同士のビューのX線焦点の位置を重ねる方法は、すべてのビューのX線焦点を1か所に重ねることは不可能であるため、2ビューずつを組にしてX線焦点を重ねる必要がある。このように2ビューずつを組みにして、X線焦点を重ねると、実効的なビュー数が半減してしまうことを意味し、必ずしも解像度を向上させることができない場合がある。また、2つのビューのX線軌跡を完全にインターレースさせる(X線軌跡の間隔のちょうど1/2ずらす)ようにするには、X線焦点のシフト距離だけでなく、ビュー数にも制限がかかる。完全にインターレースさせることが可能なビュー数を計算により求めると、1926ビューの次に大きいビュー数は5777と極端に大きくなってしまう。このため、実際のX線CT装置へ特許文献1の技術を適用しようとすると、困難が生じる。
本発明の目的は、回転中心から離れた周辺部の分解能を向上させることができるX線CT装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明のX線CT装置は、X線焦点を移動させる機能を備えたX線管と、X線検出器と、X線管とX線検出器の間に被写体を配置するテーブルと、X線管およびX線検出器を搭載して被写体の周囲で回転させる回転板と、回転板の回転角に対応した複数のビューについてX線検出器の検出結果を取り込んで画像を再構成する再構成処理部と、X線管のX線焦点の位置をビューごとに設定する焦点制御部とを有する。複数のビューのうち所定の第1のビューにおいてX線焦点から複数のX線検出器に到達するX線の軌跡を第1のX線軌跡とする。第1のビューの隣の第2のビューにおいてX線焦点からX線検出器に到達するX線軌跡を第2のX線軌跡とする。焦点制御部は、回転中心をそれぞれ通過する第1のX線軌跡と第2のX線軌跡のX線検出器上の投影位置のずれ幅よりも、回転中心と異なる所定の領域内の点をそれぞれ通過する第1のX線軌跡と第2のX線軌跡のX線検出器上の投影位置のずれ幅の方が、X線検出器のチャネルの幅の(N−1/2)倍(N=1,2,3,…のうちのいずれか)に近くなるように、第1のビューおよび第2のビューのそれぞれのX線焦点の位置を設定する。
本発明により、回転中心から離れた周辺部の分解能を向上(またはアーティファクトを低減)させることができる。
第1の実施形態のX線CT装置の全体構成を示すブロック図。 回転板のX線検出器に固定した座標系において、第1の実施形態におけるX線軌跡11、12を説明する説明図。 回転板のX線検出器に固定した座標系において、回転中心Oを通過するX線軌跡11、12のX線検出器320におけるずれ幅13を説明する説明図。 回転板のX線検出器に固定した座標系において、第1領域14内の同一点17(18)を通過するX線軌跡11、12のX線検出器320におけるずれ幅15を説明する説明図。 (a)第1の実施形態のX線CT装置の撮影動作の全体を示すフローチャート、(b)撮影条件設定ステップ601を示すフローチャート。 第1の実施形態の画像化ステップ603の詳しい動作を示すフローチャート。 焦点位置10と回転中心OとX線検出器320の距離を示す説明図。 第1の実施形態の焦点移動距離決定ステップ62の詳しい動作を示すフローチャート。 第1の実施形態のX線CT装置で得られる画像の分解能と、画像内の回転中心からの距離との関係を示すグラフ。 第2の実施形態の焦点移動距離決定ステップ62の詳しい動作を示すフローチャート。 回転板のX線検出器に固定した座標系において、第2領域25内の同一点21(22)を通過するX線軌跡11、12のX線検出器320におけるずれ幅23を説明する説明図。 第3の実施形態の焦点移動距離決定ステップ62の動作を示すフローチャート。 第3の実施形態のビューごとの焦点移動と第1及び第2領域内の点の投影位置の移動量を表形式で示す説明図。 第4の実施形態の焦点移動距離決定ステップ62の詳しい動作を示すフローチャート。 第5の実施形態の焦点移動距離決定ステップ62の詳しい動作を示すフローチャート。 第5の実施形態のビューごとの、焦点移動なしの投影位置のずれ幅Δch1と、焦点移動ありの投影位置のずれ幅Δch1'と、焦点移動距離ΔS1を表形式で示す説明図。 第6の実施形態のビューごとの、焦点移動なしの投影位置のずれ幅Δch1と、焦点移動ありの投影位置のずれ幅Δch1'と、焦点移動距離ΔS1を表形式で示す説明図。 第7の実施形態のビューごとの、焦点移動なしの投影位置のずれ幅Δch1と、焦点移動ありの投影位置のずれ幅Δch1'と、焦点移動距離ΔS1を表形式で示す説明図。 第8の実施形態の拡大再構成のFOVの中心と回転中心Oとの距離を、距離Rに設定する例を示す説明図。 (a)および(b)第9の実施形態の撮影対象の部位ごとに予め定めた距離Rを設定する例を示す説明図。 第10の実施形態のFOVの大きさに応じて距離Rを設定する例を示す説明図。 第11の実施形態の操作者が画面上で示した大きさに応じて距離Rを設定する例を示す説明図。 第12の実施形態の操作者が撮影条件入力画面上で入力した値に基づいて距離Rを設定する例を示す説明図。 第13の実施形態の操作者が撮影条件入力画面上で選択した設定モード基づいて距離Rを設定する例を示す説明図。
本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
(第1の実施形態)
第1の実施形態の本発明のX線CT装置は、図1に示すように、X線焦点を移動させる機能を備えたX線管311と、X線検出器320と、X線管311とX線検出器320の間に被写体500を配置するテーブル501と、X線管311およびX線検出器320を搭載して被写体500の周囲で回転させる回転フレーム332と、回転板332の回転角に対応した複数のビューについてX線検出器320の検出結果を取り込んで画像を再構成する再構成処理部420と、X線管311のX線焦点の位置をビューごとに設定する焦点制御部350とを有する。X線検出器320は、回転板332の回転方向に沿って配列された複数のチャネル321を含む。
焦点制御部350は、以下の条件を満たすようにビューごとのX線焦点10の位置を設定する。図2〜図4は、回転板332のX線検出器320に固定した座標系でX線軌跡を示している。図2のように、複数のビューのうちの第1のビューにおいてX線焦点10−1からX線検出器320に到達するX線軌跡を、第1のX線軌跡11とする。第1のビューの次の第2のビューにおいてX線焦点10−2からX線検出器320に到達するX線軌跡を、第2のX線軌跡12とする。図3に示すように回転板332の回転中心Oをそれぞれ通過する第1のX線軌跡11と第2のX線軌跡12のX線検出器320上の投影位置のずれ幅は、ずれ幅13である。焦点制御部350は、図4のように回転中心Oと異なる所定の第1領域14内の被写体500の同一点17(18)をそれぞれ通過する第1のX線軌跡11と第2のX線軌跡12のX線検出器320上の投影位置のずれ幅15が、回転中心Oを通過する第1及び第2のX線軌跡の上記ずれ幅13よりも、X線検出器320のチャネル321の幅24の(N−1/2)倍(N=1,2,3,…のいずれか)に近くなるように、第1のビューの焦点位置10−1と第2のビューの焦点位置10−2を設定する。
これにより、第1領域14内の被写体の点について、第1及び第2のX線軌跡がインターレースの関係になるため、回転中心Oから離れた第1領域14においてX線CT画像の解像度を向上させる条件を満たすことができる。
なお、図4の第2のビューの被写体500の点18は、第1のビューにおける被写体500の点17と同一の点である。実空間で回転板331が被写体500の周囲で回転することにより、回転板332のX線検出器320に固定した図2〜図4の座標系においては、点17は回転板331に対して相対的に回転移動し、第2のビューでは点18に位置する。
第1の実施形態をさらに説明する。図4の第1のビューにおいて、被写体500の回転中心Oから離れた所定の第1領域14内の被写体500の点17を通過するX線(第1のX線軌跡11)が、X線検出器320に入射する位置を位置19とする。第1のビューの隣の第2のビューにおいて、上記点17と同一の点18(回転により点17は点18に相対移動している)を通過するX線(第2のX線軌跡12)が、X線検出器320に入射する位置を位置20とする。位置19と位置20のずれ幅は、第2のビューのX線焦点位置10−2を、第1のビューのX線焦点位置10−1に対して移動させているため、図4のずれ幅15になる。一方、図3のように、第1のビューにおいて、回転中心Oを通過するX線(第1のX線軌跡11)が、X線検出器320に入射する位置は、位置31である。第2のビューにおいて、回転中心Oを通過するX線(第2のX線軌跡12)が、X線検出器320に入射する位置は、位置32であるため、位置31と位置32のずれ幅は、ずれ幅13となる。焦点制御部350は、ずれ幅15が、ずれ幅13よりも、チャネル幅24の略(N−1/2)倍(N=1,2,3,…のいずれか)に近くなるように、第2のビューのX線焦点位置10−2を第1のビューのX線焦点位置10−1に対して移動させた位置に設定する。特に、焦点制御部350は、ずれ幅15が、チャネル幅24の略(N−1/2)倍(N=1,2,3,…のいずれか)になるように、第2のビューのX線焦点位置10−2を設定することが望ましい。
このように焦点制御部350が、X線焦点を設定することにより、回転中心Oから離れた第1領域14で、隣合う第1のビューの第1のX線軌跡11と第2のビューの第2のX線軌跡12とが、図2に示すようにインターレースの関係(一方のX線軌跡11の間隔のほぼ中央を他方のX線軌跡12が通る関係)になる。言い換えると、第1のビューと第2のビューにおいて、被写体の同一の点17,18を通過するX線は、X線検出器320のチャネル幅24の略(N−1/2)倍(N=1,2,3,…のいずれか)ずれた位置に入射する。よって、チャネル数を仮想的に増加させたのと同等の作用を得ることができ、回転中心Oから離れた被写体の第1領域14において解像度を向上させる条件を満たすことができる。また、X線検出器320のチャネル321のピッチに対して十分なサンプリングを行うことができ、アンダーサンプリングのアーティファクトを抑制することができる。
また、第1のビューのX線焦点10−1と第2のビューのX線焦点10−2は、上記回転板のX線検出器に固定した座標系での位置が、互いに重なり合わないように設定することが望ましい。重なり合うように設定すると、実質的なビュー数が低減するためである。
焦点制御部350は、すべてのビューが、隣のビューに対して、上述の第1および第2のビューのX線軌跡11,12のずれ幅の関係を満たすように、各ビューのX線焦点位置を設定することができる。よって、すべてのビューについて、回転中心Oから離れた領域の解像度を向上させる条件を満たすことができるため、撮影領域の全周にわたって回転中心Oから離れた領域の解像度を向上させることができる。または、検出器のピッチに対して十分なサンプリングを行うことができ、アンダーサンプリングのアーティファクトを抑制することができる。
例えば、焦点制御部350は、複数のビューに対して、ビュー番号順に、予め定めた第1のX線焦点位置10−1と第2のX線焦点位置10−2を交互に設定することができる。これにより、各ビューが隣のビューとの関係で、第1のビューと第2のビューの関係(X線軌跡のずれ幅がチャネル幅24の略(N−1/2)倍(N=1,2,3,…)になる関係)を満たすようにできる。
以下、第1の実施形態のX線CT装置について、さらに具体的に説明する。
<<X線CT装置の概略構成>>
本発明の実施対象となるX線CT装置100の全体構成を図1を用いて説明する。X線CT装置100は、入力部200と、撮影部300と、焦点制御部350と、画像生成部400とを備えている。
<入力部>
入力部200は、撮影条件入力部210を含む。撮影条件入力部210は、キーボード211、マウス212、モニタ213等により構成することができる。モニタ213として、タッチパネル機能を有するものを用い、モニタ213を入力装置として使用することも可能である。
<撮影部>
撮影部300は、X線管311を備えたX線発生部310、X線検出器320、ガントリー330、撮影制御部340、および被写体搭載用テーブル501を備えている。
X線管311は、FFS(Flying Focal Spot)機能を有し、X線焦点313の位置を変更可能である。X線検出器320は、配列された複数のチャネル321を備えている。また、ガントリー(Gantry:溝台)330の中央には被写体500および被写体搭載用テーブル501を配置するための円形の開口部331が設けられている。開口部331の直径は、一例としては700mmである。ガントリー330内には、X線管311およびX線検出器320を搭載する回転板332と、回転板332を回転させるための駆動機構(不図示)とが配置されている。また、被写体搭載用テーブル501には、ガントリー330に対する被写体500の位置を調整するための駆動機構(不図示)が備えられている。
X線検出器320は、チャネル321を構成するシンチレータや半導体検出器で構成されX線を検出する。X線検出器320は、X線管311の複数のX線発生点位置の例えば平均位置や重心位置を基に等距離に多数のシンチレータを円弧状に配列した構成である。またチャネル321の数は、例えば888個である。各検出素子のチャネル方向のピッチ(ChannelPitch)は、例えば1.02991mmである。なお、製作を容易にするために平面状の検出器(検出器モジュール)を複数作成し、平面の中心部分が円弧になるように配置して疑似的に円弧状に配列した構成を用いることも可能である。
回転板332の回転の所要時間は、ユーザーが撮影条件入力部210を用いて入力したパラメータに依存する。本実施形態では回転の所要時間を1.0s/回とする。
ビュー数と呼ばれる、回転板332の1回転における撮影回数(ビュー数:NumView)は、例えば、1058回とする。この場合、回転板332が0.34度回転する毎に1回の撮影が行われる。なお前記各仕様はこれらの値に限定されるものはなく、X線CT装置の構成に応じて種々変更可能である。図1の構成では、ビューが進むにつれて時計回りに回転板332が回る。
撮影制御部340は、X線管311の焦点位置等を制御するX線制御器341、回転板332の回転駆動を制御するガントリー制御器342、被写体搭載用テーブル501の駆動を制御するテーブル制御器343、X線検出器320の撮影を制御する検出器制御器344および統括制御器345を含んでいる。統括制御器345は、X線制御器341、ガントリー制御器342、テーブル制御器343および検出器制御器344の動作の流れを制御する。
<画像生成部>
画像生成部400は、信号収集部410、データ処理部420、および画像表示部440を備えている。
信号収集部410は、データ収集システム(DAS:Data Acquisition System、以下DASと表記)411を含んでいる。DAS411は、X線検出器320の検出結果をディジタル信号に変換する。
データ処理部420は、中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)421、メモリ422およびHDD(Hard disk drive)装置423を含む。中央処理装置421およびメモリ422において、所定のプログラムを展開・起動することで補正演算、画像の再構成処理などの各種処理を行う。HDD装置423は、データの保存や入出力を行う。画像表示部440は、液晶ディスプレイやCRT(Cathode Ray Tube)等の画像表示モニタ441を備えて構成される。
<焦点制御部>
焦点制御部350は、撮影制御部340に接続され、X線制御器341に制御信号を受け渡すことにより、焦点位置を所定のビューごとに設定する。焦点制御部350の動作については、後で詳しく説明する。
なお、入力部200および画像生成部400は、必ずしもX線CT装置100と一体である必要はない。例えばネットワークを介して接続された別の装置によって、その動作を実現させてもよい。また、画像生成部400と入力部200の両方の機能を併せ持つ装置を使用することも可能である。
<<撮影方法>>
以下、X線CT装置100による被写体を撮影する場合の各部の動作について説明する。撮影は、図5のように撮影条件設定ステップ601、撮影ステップ602および画像化ステップ603の順に行う。
<撮影条件設定ステップ601>
撮影条件設定ステップ601では、図5(b)のように撮影条件入力ステップ61と焦点移動距離決定ステップ62とを含む。具体的には、撮影条件入力ステップ61では、撮影条件入力部210が、操作者から入力を受け付けるための入力画面をモニタ213もしくは別のモニタに表示する。操作者が、この入力画面を見ながら、マウス212やキーボード211、もしくはモニタ213に備えられたタッチパネルセンサ等を操作する。これにより、操作者は、X線管311の管電流、管電圧、被写体500の撮影範囲、分解能等を設定する。なお、事前に撮影条件を撮影条件入力部200内の不図示の記憶部に、保存しておくことも可能である。この場合、それを読み出して用いることにより、撮影の都度、操作者が入力しなくてもよい。
次に、焦点移動距離決定ステップ62では、焦点制御部350は、焦点移動距離を決定する。焦点移動距離の決定方法については、後で詳しく説明する。
<撮影ステップ>
撮影ステップ602では、撮影条件入力部210を介して、操作者が撮影開始を指示すると、撮影条件設定ステップ601で設定した撮影範囲、管電圧、管電流量の条件で撮影を行う。
具体的には、まず、操作者は、被写体500を被写体搭載用テーブル501上に配置する。統括制御器345は、テーブル制御器343に対し、被写体搭載用テーブル501を回転板332に対して垂直な方向に移動させ、回転板332の撮影位置が、操作者から指定された被写体500の撮影すべき位置に一致した時点で移動を停止するように指示する。これにより、被写体500の撮影すべき位置の配置が完了する。統括制御器345は、テーブル制御器343への上記指示と同じタイミングで、ガントリー制御器342に対して駆動モーターを動作させるよう指示する。これにより、回転板332の回転が開始する。
回転板332の回転が定速状態になり、かつ被写体500の配置が終了すると、統括制御器345は、X線制御器341に対し、X線管311のX線照射タイミングと、FFS撮影におけるビューごとのX線焦点313の位置を指示する。
X線焦点313としては、図2のように回転板332のX線検出器320に固定した座標系において、第1の実施形態では、X線検出器320の長手方向に平行な方向(x方向)に2箇所の焦点位置10−1,10−2を設け、それらの位置にビューごとに交互に焦点を配置する。
そして、統括制御器345は、検出器制御器344に対し、X線検出器320の撮影タイミング(ビューごとの検出信号の取り込みタイミング)を指示する。これによって、一つのスライス面での撮影が実行される。
これらの指示を繰り返すことで、複数のスライス面において撮影を行う。X線検出器320がX線を受け取って電気信号に変換した信号は、DAS411に受け渡される。DAS411では、一定時間分積分されて単位時間当たりのX線入射量情報に変換した後、HDD装置423に保存される。
なお、被写体搭載用テーブル501が移動と停止を繰り返させて、上記のように複数スライス面に順次撮影を行う方法の他に、公知のヘリカルスキャン(Helical Scan)のように被写体搭載用テーブル501を移動させながら撮影してもよい。
<画像化ステップ>
次に、HDD装置423に保存されたデータを画像化するステップ603について説明する。画像化のステップ603における演算は、図1に示したデータ処理部420内の中央処理装置421、メモリ422およびHDD装置423を用いて行われる。中央処理装置421は、予めメモリ422に格納された画像化プログラムを読み込んで実行することにより、図6のフローのように画像を生成する。
中央処理装置421は、まず、HDD装置423から、X線検出器320の単位時間当たりのX線入射量データを読み込み、各種補正を実施する(ステップS801)。補正の内容としては例えば回路のリニアリティの補正などを公知の技術を用いて実施する。
次に、ビューごとの焦点位置10−1,10−2にもとづいて、FFSに伴うデータの補間処理を実施する(ステップS802)。この補間処理自体は、公知のFFS技術における補間処理と同様に行う。
次に、補間後のX線入射量データにLog変換や補正を実施する(ステップS803)。これも公知の技術を用いて実施する。また、Log変換をステップS802の前にあるステップS801で実施することも可能である。
次に、Log変換後のデータを用いて画像を再構成する(ステップS804)。画像の再構成は、例えば公知の技術であるFeldKamp法を用いて行っても良いし、公知の技術である逐次近似法や拡大再構成法を用いて再構成しても良い。
最後に画像を画像表示モニタ441に表示させる(ステップS805)。
<焦点移動距離決定ステップ>
以下、焦点制御部350が、図5(b)の焦点移動距離決定ステップ62において、焦点位置10−1,10−2の位置(焦点移動距離ΔS)を算出する方法について説明する。
第1の実施形態では、ビューごとに焦点位置10−1と焦点位置10−2に交互に移動させる。これにより、図4のように、ビューごとの焦点位置10−1,10−2から、回転中心Oから距離Rだけ離れた被写体500の第1領域14内の点17(18)を通る各ビューのX線軌跡が、X線検出器320上へ到達する位置(投影位置)のずれ幅15が、チャネル幅24の略(N−1/2)倍になるように、焦点位置10−1、10−2を設定する。すなわち、隣合うビューのX線軌跡同士が、第1領域14で完全インターレースするようにする。
なお、ここでは、第1領域14は、回転中心Oから距離Rだけ焦点位置10−1,10−2寄りに位置するものとする。上記距離Rは、86.7112mmとする。また、図7に示すようにX線管311のX線発生点(焦点位置10)と、X線検出器320のX線入力面との距離(SID)は、1040.53mmであり、焦点位置10と回転板332の回転中心Oとの距離(SOD)は606.978mmである。ビュー数は、1058、チャネル幅24は、1.02991mmである。
焦点制御部350は、内蔵するメモリに格納されているプログラムを内蔵するCPUで読み込んで実行することにより、図8のフローのように、焦点移動距離を算出する。
まず、焦点制御部350は、図8のステップ901において、焦点位置10を移動させない場合(10−1と10−2が同じ位置の場合)の、第1領域14の第1のビューにおける被写体500の点17の投影位置19と、第2のビューにおける点18(点17と同一の点、回転板332の回転による相対移動後)の投影位置20とのずれ幅15(Δch1)を、式(1)により算出する。
Δch1 = R*sin(2π/NumView)/(SOD-R*cos(2π/NumView))*SID/Channel Pitch
・・・(1)
ただし、式(1)において、Rは、回転中心Oから点17(18)の距離R、NumViewは、1回転におけるビュー数、SODは、焦点位置10と回転板332の回転中心Oとの距離、SIDは、X線検出器320のX線入力面との距離、Channel Pitchは、チャネル幅24である。これらの略号は、後述の式(2)以降についても同様である。
式(1)に、R=86.7112mm、NumView=1058、SOD=606.978mm、SID=1040.53mm、Channel Pitch=1.02991mmを代入してΔch1を算出する。Δch1(ずれ幅15)の値は、チャネル幅24とほぼ等しい値が得られる。すなわち1ch(チャネル)ずれることが求められる。移動方向はビュー方向を時計回りとすると、投影位置19の移動の方向は左向きである。左向きをマイナス(−)で表すと、焦点位置10−1が移動しない場合、ビュー間の移動は、−1ch(チャネル)で表される。
つぎに、焦点制御部350は、ステップ902において、ビューごとの焦点位置を焦点位置10−1から焦点位置10−2に移動させた場合に、第1領域14内の点17(18)のビュー間の投影位置19,20に生じるずれ幅15(Δch1')として、所望する値(予め定めた値)を設定する。ここでは、インターレースを実現するために、チャネル幅24の略(N−1/2)倍(ただし、N=1、2、3・・・のいずれか)で、左側にずれるように、例えばΔch1’=−1.5chを設定する。ここではΔch1'の値として予め定めた値を用いるが、操作者の撮影条件入力部210による入力を元に決定しても良い。
これにより、第1ビューの投影軌跡11と第2ビューの投影軌跡12は、第1領域14において、互いの間隔のちょうど中央に位置し、インターレースされる。この状態を完全インターレースと呼ぶ。
つぎに、焦点制御部350は、図8のステップ903で、第1領域14内の点についてステップ902で設定された所望のずれ幅15(Δch1')を実現するための焦点位置10−1から焦点位置10−2への焦点移動距離ΔS1を算出する。ΔS1は、式(2)により算出することができる。
ΔS1=(Δch1-Δch1’)*ChannelPitch*(SOD-R)/(SID-SOD+R)・・・(2)
焦点制御部350は、図8のステップ907において、ステップ903で設定した焦点移動距離ΔS1をΔSとして統括制御器345に指示する。
これにより、図5(a)の撮影ステップ602において、統括制御器345は、X線制御器341を制御し、焦点位置10−1からΔS離れた位置に焦点位置10−2を設定する。そして、焦点位置10−1,10−2をビューごとに交互に設定して撮影を行う。
上述してきたように、第1の実施形態では、焦点制御部350が、焦点移動距離ΔSを算出し、焦点位置10−1と焦点位置10−2に交互に設定しているため、X線CT画像は、非特許文献1のFFS手法で得られた画像よりも、典型的には図9のように回転中心Oから距離R付近のリング状の辺縁領域で空間分解能(解像度)を高めることができる。
なお、上述の第1の実施形態では、第1領域14が回転中心Oから焦点位置10−1,10−2寄りに位置する場合について説明したが、この位置に限定されるものではなく、任意の位置に設定することが可能である。
なお、第1の実施形態では、焦点制御部350は、撮影のたびに図8のフローを実行して焦点移動距離ΔSを算出して、統括制御器345に指示する構成であるが、予め図8のフローの演算を行って焦点移動距離ΔSを算出しておき、内蔵するメモリに格納しておく構成でもよい。そして、図5(b)のステップ62では、焦点制御部350のメモリに格納されている焦点移動距離ΔSを読み出して、統括制御器345に指示する。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態について説明する。第1の実施形態の図8のステップ902では、すべてのビュー間の投影位置19,20に生じるずれ幅15が、チャネル幅24のちょうど(N−1/2)倍(ただし、N=1、2、3・・・のいずれか)で、左側にずれるように焦点移動距離ΔSを設定する例について説明したが、本発明では、必ずしもずれ幅15が、ちょうど(N−1/2)倍の条件を満たさなくてもよい。
第2の実施形態では、連続したいくつかのビューのうち、ビューの半分程度で投影位置19,20に生じるずれ幅15が、チャネル幅24の略(N−1/2)倍(ただし、N=1、2、3・・・のいずれか)を満たし、残りのビュー間は、投影位置19,20に生じるずれ幅15が、チャネル幅24の略N倍(ただし、N=0、1、2、3・・・のいずれか)を満たすように、すなわち、いくつかのビューの中で全体としてインターレースとなるような焦点移動距離ΔSを設定する例について図10を用いて説明する。第1ビューの焦点位置10−1とは連続したいくつかのビューのうち先頭のビューの焦点位置で、第2ビューの焦点位置10−2とは連続したいくつかのビューのうち他のビューの焦点位置である。
焦点制御部350は、図5(b)の焦点移動距離決定ステップ62として図10のフローの各ステップ1301〜1304を実行する。
まず、ステップ1301において、焦点制御部350は、インターレースさせる第1領域14の位置を設定する。例えば、操作者から撮影条件入力部210を介して第1領域14の位置を受け付けることができる。
次に、ステップ1302において、焦点制御部350は、インターレースのビューの周期を設定する。インターレースのビューの周期とは、インターレースを考える連続したビューの数であり、例えば、4つのビューで1周期とする。この1周期に含まれるビュー間の半分程度で、投影位置19,20に生じるずれ幅15が、チャネル幅24の略(N−1/2)倍(ただし、N=1、2、3・・・のいずれか)を満たし、残りのビュー間では、略N倍(ただし、N=0、1、2、3・・・のいずれか)を満たすようにする。例えば、焦点制御部350は、強制的に予め定めた数、例えば2ビューを1周期として設定することも可能である。また、焦点制御部350は、焦点移動なしでのビュー間のずれ幅15を算出し、それがチャネル幅24の約1倍≒1/1や、約0.75倍≒3/4であれば、その分母の値を2倍した2や8を、1周期のビュー数として設定することができる。その理由は、分母の2倍の数のビュー数を設定した場合、焦点位置10−1,10−2を周期内のビューごとに設定することにより、略(N−1/2)倍のずれ幅15と、略N倍のずれ幅15とを、ほぼ半数ずつ生じさせるような焦点移動距離ΔSを比較的容易に設定することができるためである。なお、焦点制御部350は、操作者から撮影条件入力部210を介して1周期のビューの数を受け付けることも可能である。
つぎに、ステップ1303において、焦点制御部350は、1周期内の複数のビュー間で、おおよそ半数のずれ幅15がチャネル幅24の略N倍(ただし、N=0、1、2、3・・・のいずれか)になり、別の半数が略(N−1/2)倍(ただし、N=1、2、3・・・のいずれか)になるような焦点移動量ΔSを探索する。例えば、1周期4ビューの場合、4つのビュー間のうち、2回は略N倍、残りの2回は略(N−1/2)倍となるような焦点移動量ΔSを以下のように探索する。
焦点移動後のずれ幅15(Δch1')は、第1の実施形態の式(2)より、焦点移動距離ΔSを用いて式(3)のように表すことができる。
Δch1’ =Δch1-ΔS/ChannelPitch /(SOD-R) *(SID-SOD+R)・・・(3)
そこで、以下の式(4)の評価関数が最小になるようなΔSを探索する。
Figure 0006346284
よって、式(4)の第1項は、先頭のビューの投影位置に対して、投影位置が0.5chまたは0.5chに整数を加えた値でずれるビューのグループを意味する。具体的には、1周期に含まれるすべてのビュー数が例えば4の場合、4つのビュー間のずれ幅15(Δch1')の小数部から0.5を引いた値のうち、小さい方から2つを選択し、加算した結果である。すなわち、第1項は、Δch1'が、チャネル幅24の略(N−1/2)倍となるビュー間の、Δch1'の(N−1/2)倍(ただし、N=1、2、3・・・のいずれか)からのずれ量の和を表す。
式(4)の第2項は、先頭のビューの投影位置に対して、投影位置がずれない、もしくは整数倍でずれるビューのグループを意味する。具体的には、1周期に含まれるすべてのビュー数が例えば4の場合、4つのビュー間のずれ幅15(Δch1')に0.5を加算した後の小数部から0.5を引いた値のうち、小さい方から2つを選択し、加算した結果である。すなわち、第2項は、Δch1'が、チャネル幅24の略N倍となるビュー間の、Δch1'のN(ただし、N=0、1、2、3・・・のいずれか)からのずれ量の和を表す。
したがって、第1項と第2項の和である式(4)が最小となるようなΔSを焦点制御部350が探索することにより、1周期内の複数のビューの半数で、ずれ幅15がチャネル幅24の略N倍(ただし、N=0、1、2、3・・・のいずれか)になり、別の半数で略(N−1/2)倍(ただし、N=1、2、3・・・のいずれか)になるような焦点移動量ΔSを求めることができる。
ステップ1304において、焦点制御部350は、X線制御器341に焦点移動距離ΔS1をビューごとに指示する。
上述のようにステップ62を行って焦点移動距離ΔSを設定することにより、連続したビュー間で、インターレースが達成されるビュー間と、達成されないビュー間がほぼ交互に生じる。これにより、回転中心Oから距離Rだけ離れた領域の解像度を向上させることができる。
(第3の実施形態)
第3の実施形態について説明する。第3の実施形態では、第1の実施形態の実施形態のように、回転中心Oから焦点位置10−1、10−2寄りの第1領域14においてインターレースを達成すると同時に、図11のように、被写体500の回転中心OからX線検出器320寄りの所定の第2領域25内の被写体500の同一点21(22)についてもインターレースを達成する。すなわち、第2領域25の同一点21(22)を通過する第1のX線軌跡11と第2のX線軌跡12のずれ幅23が、回転中心Oを通過する第1のX線軌跡11と第2のX線軌跡12のX線検出器320上の投影位置のずれ幅13(図3参照)よりも、チャネル幅24の略(N−1/2)倍(N=1,2,3,…のいずれか)になるように、第2のビューのX線焦点位置10−2を設定する。ただし、点21は、第1ビューにおける第2領域25内の被写体500の点であり、点22は、第2ビューにおける被写体500内の点であり、点22は、点21と同一の点である。被写体500が回転板332に対して相対的に回転移動することにより、点21は、点22に移動している。
具体的には、ビューごとの焦点位置10−1,10−2から、回転中心Oから距離RだけX線検出器320寄りに位置する被写体500の第2領域25内の点21(22)を通る各ビューのX線軌跡が、X線検出器320上へ到達する位置(投影位置)のずれ幅23が、チャネル幅24の略(N−1/2)倍でずれるように焦点位置10−1,10−2を設定する。
これにより、回転中心OからX線検出器320側に離れた第1領域14のみならず、第2領域25においても略インターレースの作用を得ることができ、チャネル数を仮想的に増加させたのと同等の効果を達成できる。よって、回転中心Oからはなれた被写体の第2領域25において解像度を向上させる条件を満たすことができる。また、アンダーサンプリングのアーティファクトも抑制することができる。
上述の第1領域14と第2領域25は、X線管311から回転中心Oを通ってX線検出器320に至る線上に位置するように、焦点位置10−1、10−2を設定することができる。
具体的な、焦点制御部350の動作を図12を用いて説明する。図12のフローにおいて、図8のフローと同様の処理については簡単に説明する。まず、ステップ901において、第1領域14の点17(18)についてのずれ幅15(Δch1)を算出する。また、焦点制御部350は、焦点位置10を移動させない場合の、第2領域25の第1のビューにおける被写体500の点21の投影位置19と、第2のビューにおける点22(点21と同一の点、回転板332の回転による相対移動後)の投影位置26とのずれ幅23(Δch2)を、式(1)と同様の式(5)により算出する。
Δch2 = R*sin(2π/NumView)/(SOD+R*cos(2π/NumView))*SID/ChannelPitch
・・・(5)
式(5)に、第1の実施形態で述べた数値を代入してΔch2を算出すると、Δch2(ずれ幅23)の値は、チャネル幅24のほぼ0.75倍の値が得られる。また、移動方向は、右向きである。よって、焦点位置10−1が移動しない場合、ビュー間で+0.75chずつ移動することがわかる。
つぎに、焦点制御部350は、ステップ902において、第1の実施形態と同様に、第1領域14の点17(18)について焦点位置を移動させた場合の所望のΔch1’を設定する。また、焦点位置10−1から焦点位置10−2への移動により、第2領域25内の点21(22)のビュー間の投影位置21,22に生じるずれ幅23(Δch2')として、所望する値(予め定めた値)を設定する。ここでは、第2領域25においてもインターレースを実現するために、チャネル幅24の略(N−1/2)倍(ただし、N=1、2、3・・のいずれか)で、右側にずれるように、例えばΔch2’=−0.5chを設定する。ここではΔch1'の値として予め定めた値を用いるが、操作者の撮影条件入力部210による入力を元に決定しても良い。
つぎに、焦点制御部350は、図12のステップ903で、第1領域14内の点について所望のずれ幅15(Δch1')を実現するための焦点移動距離ΔS1を算出する。第1の実施形態と同様に算出する。また、焦点制御部350は、第2領域25内の点について設定された所望のずれ幅23(Δch2')を実現するための焦点位置10−1から焦点位置10−2への焦点移動距離ΔS2を式(6)により算出する。
ΔS2=(Δch2-Δch2’)*ChannelPitch*(SOD+R)/(SID-SOD-R)・・・(6)
上記第1領域14および第2領域25の両方で、(N−1/2)倍のずれ幅(インターレース)を実現するためには、ΔS1=ΔS2が成立する必要がある。図12のステップ904では、焦点制御部350は、ΔS1=ΔS2が成立しているかどうか判定する。上記Δch1’=−1.5ch、Δch2’=−0.5chは、ΔS1=ΔS2を実現できる。ΔS1=ΔS2が成立している場合、ステップ905に進み、焦点移動距離ΔSとして、ΔS=ΔS1=ΔS2に設定する。これにより、第1領域14および第2領域15におけるインターレースを実現できる。
一方、ステップ904において、ΔS1=ΔS2が成立していない場合、ステップ906に進み、ΔS1とΔS2の平均値を求め、平均値を焦点移動距離ΔSとして設定する。この場合、第1領域14および第2領域15の両方で、インターレースに近い状態を実現することが可能である。
また、ステップ906では、ΔS1およびΔS2のうちの一方を選択して、焦点移動距離ΔSとして設定することも可能である。この場合、第1領域14および第2領域15の一方のみでインターレースを実現することが可能である。
また、ステップ904において、ΔS1=ΔS2が成立していない場合、ステップ902に戻り、Δch1'とΔch2'を再設定することも可能である。
ここで、焦点位置10−1と焦点位置10−2の移動距離ΔS(=ΔS1=ΔS2)とし、ビューごとに焦点位置10−1と焦点位置10−2を交互に移動させた場合、第1領域14内の点17(18、・・・)の投影位置19(20、・・・)の移動量を図13に示す。また、第2領域25内の点21(22、・・・)の投影位置19(26、・・・)の移動量も図13に示す。図13においては、第1ビューの投影位置19の移動量を0としている。
図13から明らかなように、第1ビューと第2ビュー間では、第1領域14の点の投影位置のずれ幅15(Δch1')は、−1.5chである。また、第2ビューと第3ビュー間では、ずれ幅15(Δch1')は、−2−(−1.5)=−0.5ch、第3ビューと第4ビュー間では、−3.5−(−2)=−1.5ch、第4ビューと第5ビュー間では、−4−(−3.5)=−0.5chであり、いずれも(N−1/2)倍(ただし、N=1,2,3・・・のいずれか)のずれ幅を達成している。したがって、第1領域14については、ビューごとの完全インターレースが達成されており、被写体の画像を、回転中心Oから離れた第1領域14において解像度を向上させることができる。
一方、第2領域25の点の投影位置のずれ幅23(Δch2')は、第1ビューと第2ビュー間では、+0.5chであり、第2ビューと第3ビュー間では、1.5−0.5=1.0ch、第3ビューと第4ビュー間では、2−1.5=0.5ch、第4ビューと第5ビュー間では、3−2=1chである。よって、ずれ幅23(Δch2')は、第1ビューと第2ビュー間と、第3ビューと第4ビュー間で(N−1/2)倍(ただし、N=1,2,3・・・のいずれか)であり、インターレースを達成している。
第2領域25は、焦点移動しない場合のずれ幅23(Δch2)が上記式(2)から求めたように0.75chであるため、4ビュー周期で、チャネル幅24の整数倍の移動をする。そのため、第1領域14のビューごとの(N−1/2)倍のインターレースを達成しながら、第2領域25においても同時にビューごとの(N−1/2)倍のインターレースを達成するのは困難である。しかしながら、本実施形態のように焦点移動距離ΔSを設定することにより、4ビューの周期内で、2回(N−1/2)倍のインターレースを達成することができる。よって、第2領域25の被写体画像についても、インターレースの作用が得られ、被写体の画像を、回転中心Oから離れた第2領域24において解像度を向上させることができる。
第3の実施形態の他の構成は、第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。
なお、第3の実施形態では、焦点制御部350は、予め図12のフローの演算を行って焦点移動距離ΔSを算出しておき、内蔵するメモリに格納しておく構成でもよい。そして、図5(b)のステップ62では、焦点制御部350のメモリに格納されている焦点移動距離ΔSを読み出して、統括制御器345に指示する。この場合、予めΔS1とΔS2とが等しくなるずれ幅(Δch1’、Δch2')を求めて格納しておくことができるため、第1及び第2領域で同時にインターレースを容易に実現できる。また、図12のステップ902において、所望のずれ幅(Δch1'、Δch2')の値を操作者から受け付ける場合には、受け付け可能な複数種類のΔch1'、Δch2'の組み合わせについて、それぞれΔSを求めておき、操作者が複数種類のΔch1'、Δch2'の組み合わせの中から一つの組み合わせを選択する構成にすることも可能である。
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態について説明する。第3の実施形態のステップ903では、第1領域14においてすべてのビュー間の投影位置19,20に生じるずれ幅15が、チャネル幅24のちょうど(N−1/2)倍(ただし、N=1、2、3・・・のいずれか)で、左側にずれ、同時に第2領域25において、4ビューの周期の中でビューが隣のビューに対する投影位置のずれ幅23がちょうど(N−1/2)倍(ただし、N=1、2、3・・・のいずれか)になるインターレースが生じるように焦点移動距離ΔSを設定したが、本発明では、必ずしもすべてのビュー間の投影位置のずれ幅15が、ちょうど(N−1/2)倍の条件を満たさなくてもよい。第1ビューの焦点位置10−1とは連続したいくつかのビューのうち先頭のビューの焦点位置で、第2ビューの焦点位置10−2とは連続したいくつかのビューのうち他のビューの焦点位置である。
第4の実施形態では、連続したいくつかのビューのうち、ビュー間の半分程度で投影位置19,20に生じるずれ幅15が、チャネル幅24の略(N−1/2)倍(ただし、N=1、2、3・・・のいずれか)を満たし、残りのビュー間は、投影位置19,20に生じるずれ幅15が、チャネル幅24の略N倍(ただし、N=0、1、2、3・・・のいずれか)を満たすように、焦点移動距離ΔSを設定する例について図14を用いて説明する。
焦点制御部350は、図5(b)の焦点移動距離決定ステップ62として図14のフローの各ステップ1401〜1404を実行する。
まず、ステップ1401において、焦点制御部350は、インターレースさせる第1領域14および第2領域25の位置を設定する。例えば、操作者から撮影条件入力部210を介して第1領域14および第2領域25の位置を受け付けることができる。
ステップ1402において、焦点制御部350は、各領域14,25についてインターレースのビューの周期をそれぞれ設定する。これは、第2の実施形態のステップ1302と同様に行う。
ステップ1403において、焦点制御部350は、第1領域14においても、第2領域25においても、1周期内の複数のビューの約半数で、ずれ幅15がチャネル幅24の略N倍(ただし、N=0、1、2、3・・・のいずれか)になり、別の半数で略(N−1/2)倍(ただし、N=1、2、3・・・のいずれか)になるような焦点移動量ΔSを探索する。例えば、1周期4ビューの場合、4つのビュー間のうち、2回は略N倍、残りの2回は略(N−1/2)倍となるような焦点移動量ΔSを以下のように探索する。
焦点移動後のずれ幅15(Δch1')およびずれ幅23(Δch2')は、焦点移動距離ΔSを用いて式(7)、(8)のように表すことができる。
Δch1’ =Δch1-ΔS/ChannelPitch /(SOD-R) *(SID-SOD+R)・・・(7)
Δch2’ =Δch2-ΔS/ChannelPitch /(SOD+R) *(SID-SOD-R)・・・(8)
そこで、以下の式(9)の評価関数が最小になるようなΔSを探索する。
Figure 0006346284
したがって、式(9)が最小となるようなΔSを焦点制御部350が探索することにより、1周期内の複数のビューの約半数で、ずれ幅15およびずれ幅23が、それぞれチャネル幅24の略N倍(ただし、N=0、1、2、3・・・のいずれか)になり、別の半数で略(N−1/2)倍(ただし、N=1、2、3・・・のいずれか)になるような焦点移動量ΔSを求めることができる。
ステップ1404において、焦点制御部350は、X線制御器341に焦点移動距離ΔS1をビューごとに指示する。
上述のようにステップ62を行って焦点移動距離ΔSを設定することにより、連続したビュー内で、おおよそ半数のビューがインターレースされる。これにより、回転中心Oから距離Rだけ離れた領域の解像度を向上させることができる。
第4の実施形態の他の構成は、第1および第2の実施形態と同様であるので説明を省略する。
(第5の実施形態)
第5の実施形態のX線CT装置について図15、図16を用いて説明する。
第1の実施形態では、焦点制御部350が、焦点移動距離ΔSを算出し、焦点位置10−1と焦点位置10−2を交互に設定して撮影を行う構成であったが、第5の実施形態では、第1領域14の点の投影位置に生じるずれ幅15(Δch1')が、ビューごとに所望の値となるように、焦点制御部350は、ビューごとに焦点位置移動量ΔSを算出し、X線焦点の位置10−1,10−2、・・・を設定する。
具体的には、図5(b)のステップ62において、焦点制御部350は、図15のフローのように焦点移動距離ΔSをビューごとに算出する。
まず、ステップ1201において、焦点制御部350は、焦点位置10を移動させない場合の、各ビュー間の投影位置のずれ幅15(Δch1)を、第1の実施形態の式(1)により第1の実施形態と同様に算出する。ここでは、一例として、図16のように、Δch1=1.1chとする。図16には、ずれ幅(Δch1)をビューごとに累積した、投影位置の移動量も併せて示している。ただし、第1ビューにおける投影位置19を移動量0として表している。
次に、ステップ1202において、焦点制御部350は、ビューごとに焦点位置を移動させた場合の、ビュー間の投影位置のずれ幅(Δch1')として、所望する値を、ビュー間ごとにそれぞれ設定する。例えば、第1ビューと第2ビュー間では、−1.5ch、第2ビューと第3ビュー間では0.5chというように、(N−1/2)倍(ただし、N=1、2、3・・・のいずれか)が満たされる値をそれぞれ設定し、インターレースが実現されるようにする。ここではビュー間ごとのΔch1'の値として予め定めた値を用いるが、操作者が所望する値を撮影条件入力部210を介して受け付けてもよい。その場合、図16のずれ幅(Δch1)をビューごとに累積した、投影位置の移動量を撮影条件入力部210のモニタ213に表示し、操作者が表示された移動量を参照しながら(N−1/2)が達成されるずれ幅(Δch1')を入力するように構成してもよい。
つぎに、焦点制御部350は、図15のステップ1203で、第1領域14内の点についてステップ1202でビュー間ごとに設定された所望のずれ幅(Δch1')を実現するために必要な、ビュー間ごとの焦点位置の焦点移動距離ΔS1(ΔS1-2、ΔS1-3、ΔS1-4・・・)を算出する。各ΔS1は、第1の実施形態と同様に算出する。
焦点制御部350は、ステップ1204において、ステップ1203で算出した焦点移動距離ΔS1(ΔS1-2、ΔS1-3、ΔS1-4・・・)を統括制御器345に指示する。
これにより、ビューごとに焦点位置を移動させて、第1領域14内の点の投影位置を、チャネル幅24の(N−1/2)倍で移動させた(インターレース)撮影を実行することができる。
なお、図16には、焦点移動の有り無しによる移動量の変化(Δch1'-Δch1)と、設定した所望のずれ幅(Δch1')をビューごとに累積した、投影位置の移動量も参考として示している。
第5の実施形態のX線CT装置の他の構成は、第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
第5の実施形態によれば、焦点制御部350が、ビュー間ごとに焦点移動距離ΔS1を算出し、焦点位置を設定しているため、回転中心Oから距離R付近のリング状の辺縁領域で空間分解能(解像度)を高めることができる。
第5の実施形態は、図16に示したように、焦点移動なしの場合の投影位置のずれ幅(Δch)が、1chからわずかにずれる(例えば1.1ch)場合に、好適である。
また、第5の実施形態では、焦点制御部350は、予め図15のフローの演算を行ってビュー間ごとの焦点移動距離ΔS1(ΔS1-2、ΔS1-3、ΔS1-4・・・)を算出しておき、内蔵するメモリに格納しておく構成でもよい。そして、図5(b)のステップ62では、焦点制御部350のメモリに格納されている焦点移動距離ΔS1(ΔS1-2、ΔS1-3、ΔS1-4・・・)を読み出して、統括制御器345に指示することができる。また、図15のステップ902において、所望のずれ幅(Δch1')を操作者から受け付ける場合には、受け付け可能な複数種類のビュー間のΔch1'の値について、それぞれΔS(ΔS1-2、ΔS1-3、ΔS1-4・・・)を求めておき、操作者が複数種類のΔch1'のセットの中から一つを選択する構成にすることも可能である。
(第6の実施形態)
第6の実施形態のX線CT装置について図17を用いて説明する。
第6の実施形態は、第5の実施形態と同様の構成であるが、ステップ1202において、焦点制御部350は、ビュー間の投影位置のずれ幅(Δch1')として、隣合うビューを組にして、組内のビュー間についてのみ(N−1/2)倍(ただし、N=1、2、3・・・のいずれか)が満たされる値を設定する。
例えば、図17のように、第1および第2のビューを組に、第3および第4のビューを組にし、これらの組内については、Δch1'として、(N−1/2)倍を満たす値を設定する。具体的には、第1ビューと第2ビュー間では、Δch'=−1.5ch、第3ビューと第4ビュー間では、Δch1'=−1.5chを設定する。一方、第2ビューと第3ビュー間では(N−1/2)倍が満たされない値を設定する。具体的には、Δch1'=0.7chを設定する。
これにより、第5の実施形態のように、ビュー全体でインターレースされなくなるが、少なくとも隣同士ではインターレースが保証されるため、解像度を一定以上向上させる効果を得ることができる。また、組と組の間の焦点移動量を任意に設定可能になるため、焦点移動量を低減するようなΔch1'の設定のしかたが可能になる。
第6のX線CT装置の他の構成は、第5の実施形態と同様であるので説明を省略する。
(第7の実施形態)
第7の実施形態のX線CT装置について図18を用いて説明する。
第7の実施形態は、第6の実施形態と同様に隣合うビューを組にして、図18のように組内のビュー間について、焦点移動による移動量変化(Δch1'−Δch1)を0.5chになるように、Δch1'を設定する。また、組と組の間のビュー間では、焦点移動による移動量変化(Δch1'−Δch1)を0にする。
(第8の実施形態)
第8の実施形態のX線CT装置について図19を用いて説明する。
第8の実施形態のX線CT装置は、第1の実施形態と同様の構成であるが、図6のステップ804において、画像生成部400は、局所的な領域に拡大再構成用のFOV161を設定して、拡大再構成法により拡大再構成用FOV161について拡大CT画像を得る。そのため、拡大再構成を行うためのFOV161が図19のように予め定めた位置もしくは操作者により入力された位置に設定される。ただし、図19は、回転板332のX線検出器320に固定した座標系である。
第8の実施形態では、回転中心Oと、拡大再構成を行うFOV161の中心との距離を、第1領域14および第2領域25の回転中心Oを設定する距離Rとして用いる。この距離Rを用いて、図5(b)のステップ62において、式(1)〜(2)の演算を行う。これにより、拡大再構成法により拡大画像を生成するFOV161の解像度が向上する。
(第9の実施形態)
第9の実施形態のX線CT装置について図20(a),(b)を用いて説明する。
第9の実施形態のX線CT装置は、第1の実施形態と同様の構成であるが、頭部、腹部など操作者が撮影対象として撮影条件設定ステップ350において選択可能な部位ごとに、図20(a),(b)のように、距離Rの値が予め定められ、焦点制御部350内のメモリに格納されている。操作者が、図5(a)の撮影条件設定ステップ601において、撮影対象を選択した場合、焦点制御部350は、第1領域14および第2領域25の回転中心Oからの距離Rとして、選択された撮影部位に対応する距離Rの値を、内蔵するメモリから読み出して用いる。この距離Rを用いて、図5(b)のステップ62において、式(1)〜(2)の演算を行う。
これにより、撮影対象の部位に適した距離Rの領域(第1領域14)の解像度を向上させることができる。
(第10の実施形態)
第10の実施形態のX線CT装置について図21を用いて説明する。
第10の実施形態のX線CT装置は、第1の実施形態と同様の構成であるが、操作者が、図5(a)の撮影条件設定ステップ601において設定した、撮影対象のFOVの大きさに応じて、焦点制御部350は距離Rを設定する。
例えば、予め定めた式(10)により焦点制御部350がRを算出する。
R=FOV×k ・・・(10)
ただし、kは、予め定めた定数である。
焦点制御部350は、算出した距離Rを用いて、図5(b)のステップ62において、式(1)〜(2)の演算を行う。
これにより、撮影対象のFOVの大きさに適した距離Rの領域(第1領域14)の解像度を向上させることができる。
(第11の実施形態)
第11の実施形態のX線CT装置について図22を用いて説明する。
第11の実施形態のX線CT装置は、第1の実施形態と同様の構成であるが、操作者が、図5(a)の撮影条件設定ステップ601において、図22のように、撮影条件入力部210のモニタ213の画面に図22のようにマウス211等により距離Rを設定することが可能な構成である。焦点制御部350は、撮影条件設定部210を介して、操作者に設定された距離Rを受けとり、図5(b)のステップ62において、式(1)〜(2)の演算を行う。
これにより、操作者が所望する距離Rの領域(第1領域14)の解像度を向上させることができる。
(第12の実施形態)
第12の実施形態のX線CT装置について図23を用いて説明する。
第12の実施形態のX線CT装置は、第1の実施形態と同様の構成であるが、図5(a)の撮影条件設定ステップ601において、操作者が管電圧や管電流等の撮影条件を入力する画面が、図23のように、距離Rの入力領域も含んでいる。また、第7の実施形態の係数kを入力する領域を含んでいてもよい。操作者は、撮影条件入力部210を介して、キーボード211やマウス212等により距離Rまたはkを数値入力もしくは数値選択することにより設定することができる。焦点制御部350は、撮影条件設定部210を介して、操作者に設定された距離Rを受けとり、図5(b)のステップ62において、式(1)〜(2)の演算を行う。なお、kを受け取った場合には、第10の実施形態のようにkと、撮像条件として入力されたFOVと、式(10)からRを算出して演算に用いる。
これにより、操作者が所望する距離Rの領域(第1領域14)の解像度を向上させることができる。
(第13の実施形態)
第13の実施形態のX線CT装置について図24を用いて説明する。
第13の実施形態のX線CT装置は、第1の実施形態と同様の構成であるが、操作者が、図5(a)の撮影条件設定ステップ601において、図24のように、管電圧や管電流等の撮影条件を入力する画面上に、画像上で解像度を向上させたい領域を設定する設定モードの選択領域が含まれている。
この設定モードには、例えば、「中心部の分解能向上」や「辺縁部の分解能向上」などが用意されている。操作者が、「中心部の分解能向上」を選択した場合、焦点制御部350は、第10の実施形態でのkとして、例えばk=0.1を設定する。「辺縁部の分解能向上」が選択された場合、kとして、例えばk=0.8を設定する。これにより、焦点制御部350は、第10の実施形態のように、kと式(10)からRを算出して式(1)〜(2)の演算に用いる。これにより、操作者が所望する領域の解像度を向上させることができる。
なお、上述してきた第8〜13の実施形態の他の構成は、第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。また、第8〜13の実施形態において、焦点制御部350の動作に、第2〜第7の実施形態を適用することももちろん可能である。
100:X線CT装置、200:入力部、210:撮影条件入力部、211:キーボード、212:マウス、213:モニタ、300:撮影部、310:X線発生部、311:X線管、320:X線検出部、321:チャネル、330:ガントリー、331:開口部、332:回転板、340:撮影制御部、341:X線制御器、342:ガントリー制御器、343:テーブル制御器、344:検出器制御器、345:統括制御器、400:画像生成部、410:信号収集部、411:データ収集システム、DAS、420:データ処理部、421:中央処理装置、422:メモリ、423:HDD装置、440:画像表示部、441:画像表示モニタ、500:被写体、501:被写体搭載用テーブル

Claims (10)

  1. X線焦点を移動させる機能を備えたX線管と、X線検出器と、前記X線管と前記X線検出器の間に被写体を配置するテーブルと、前記X線管およびX線検出器を搭載して前記被写体の周囲で回転させる回転板と、前記回転板の回転角に対応した複数のビューについて前記X線検出器の検出結果を取り込んで画像を再構成する再構成処理部と、前記X線管の前記X線焦点の位置を前記ビューごとに設定する焦点制御部とを有し、
    前記X線検出器は、前記回転板の回転方向に沿って配列された、複数のチャネルを含み、
    前記複数のビューのうち所定の第1のビューにおいてX線焦点から前記X線検出器に到達する第1のX線軌跡と、前記第1のビューの隣の第2のビューにおいてX線焦点から前記X線検出器に到達する第2のX線軌跡であって、前記回転板の回転中心をそれぞれ通過する前記第1のX線軌跡と前記第2のX線軌跡の前記X線検出器上の投影位置のずれ幅よりも、前記回転中心から前記X線焦点寄りの所定の第1領域内の前記被写体の同一点をそれぞれ通過する前記第1のX線軌跡と前記第2のX線軌跡の前記X線検出器上の投影位置のずれ幅、および、前記回転中心から前記X線検出器寄りの所定の第2領域内の前記被写体の同一点をそれぞれ通過する前記第1のX線軌跡と前記第2のX線軌跡の前記X線検出器上の投影位置のずれ幅の方が、前記チャネルの幅の(N−1/2)倍(N=1,2,3,…のいずれか)に近くなるように、前記焦点制御部は、前記第2のビューのX線焦点の位置を設定することを特徴とするX線CT装置。
  2. 請求項1に記載のX線CT装置において、前記第1領域と第2領域は、前記X線管から前記回転中心を通って前記X線検出器に至る線上に位置することを特徴とするX線CT装置。
  3. 請求項に記載のX線CT装置において、前記第1のビューのX線焦点と第2のビューのX線焦点は、前記回転板の前記X線検出器に固定した座標系における位置が重なり合わないことを特徴とするX線CT装置。
  4. 請求項1に記載のX線CT装置において、前記複数のビューはいずれも、その隣のビューに対して、前記第1および第2のビューの前記X線検出器上の投影位置のずれ幅の関係を満たすように、前記焦点制御部は、前記複数のビューのX線焦点をそれぞれ設定することを特徴とするX線CT装置。
  5. 請求項1に記載のX線CT装置において、前記焦点制御部は、複数の前記ビューに対して、ビュー番号順に、第1のX線焦点と第2のX線焦点を交互に設定することを特徴とするX線CT装置。
  6. 請求項1に記載のX線CT装置において、前記焦点制御部は、前記ビューごとに前記X線焦点の位置を設定することを特徴とするX線CT装置。
  7. X線焦点を移動させる機能を備えたX線管と、X線検出器と、前記X線管と前記X線検出器の間に被写体を配置するテーブルと、前記X線管およびX線検出器を搭載して前記被写体の周囲で回転させる回転板と、前記回転板の回転角に対応した複数のビューについて前記X線検出器の検出結果を取り込んで画像を再構成する再構成処理部と、前記X線管の前記X線焦点の位置を前記ビューごとに設定する焦点制御部とを有し、
    前記X線検出器は、前記回転板の回転方向に沿って配列された、複数のチャネルを含み、
    前記複数のビューのうち所定の第1のビューにおいてX線焦点から前記X線検出器に到達する第1のX線軌跡と、前記第1のビューの隣の第2のビューにおいてX線焦点から前記X線検出器に到達する第2のX線軌跡であって、前記回転板の回転中心をそれぞれ通過する前記第1のX線軌跡と前記第2のX線軌跡の前記X線検出器上の投影位置のずれ幅よりも、前記回転中心と異なる所定の領域内の前記被写体の同一点をそれぞれ通過する前記第1のX線軌跡と前記第2のX線軌跡の前記X線検出器上の投影位置のずれ幅の方が、前記X線検出器の前記チャネルの幅の(N−1/2)倍(N=1,2,3,…のいずれか)に近くなるように、前記焦点制御部は、前記第1のビューおよび第2のビューのそれぞれのX線焦点の位置を設定し、
    前記再構成処理部は、局所的な領域に拡大再構成用FOVを設定して、拡大再構成法により前記拡大再構成用FOVについて拡大CT画像を得る構成であり、
    前記焦点制御部は、前記所定の領域として、前記回転中心と前記拡大再構成用FOVとの距離と等しい距離で前記回転中心から前記X線焦点寄りに位置する領域を用いることを特徴とするX線CT装置。
  8. X線焦点を移動させる機能を備えたX線管と、X線検出器と、前記X線管と前記X線検出器の間に被写体を配置するテーブルと、前記X線管およびX線検出器を搭載して前記被写体の周囲で回転させる回転板と、前記回転板の回転角に対応した複数のビューについて前記X線検出器の検出結果を取り込んで画像を再構成する再構成処理部と、前記X線管の前記X線焦点の位置を前記ビューごとに設定する焦点制御部とを有し、
    前記X線検出器は、前記回転板の回転方向に沿って配列された、複数のチャネルを含み、
    前記複数のビューのうち所定の第1のビューにおいてX線焦点から前記X線検出器に到達する第1のX線軌跡と、前記第1のビューの隣の第2のビューにおいてX線焦点から前記X線検出器に到達する第2のX線軌跡であって、前記回転板の回転中心をそれぞれ通過する前記第1のX線軌跡と前記第2のX線軌跡の前記X線検出器上の投影位置のずれ幅よりも、前記回転中心と異なる所定の領域内の前記被写体の同一点をそれぞれ通過する前記第1のX線軌跡と前記第2のX線軌跡の前記X線検出器上の投影位置のずれ幅の方が、前記X線検出器の前記チャネルの幅の(N−1/2)倍(N=1,2,3,…のいずれか)に近くなるように、前記焦点制御部は、前記第1のビューおよび第2のビューのそれぞれのX線焦点の位置を設定し、
    撮影される被写体の部位の設定を受け付ける受け付け部をさらに有し、
    前記焦点制御部は、前記受け付け部が受け付けた部位ごとに予め定められた距離だけ前記回転中心から前記X線焦点寄りに位置する領域を前記所定の領域として設定することを特徴とするX線CT装置。
  9. X線焦点を移動させる機能を備えたX線管と、X線検出器と、前記X線管と前記X線検出器の間に被写体を配置するテーブルと、前記X線管およびX線検出器を搭載して前記被写体の周囲で回転させる回転板と、前記回転板の回転角に対応した複数のビューについて前記X線検出器の検出結果を取り込んで画像を再構成する再構成処理部と、前記X線管の前記X線焦点の位置を前記ビューごとに設定する焦点制御部とを有し、
    前記X線検出器は、前記回転板の回転方向に沿って配列された、複数のチャネルを含み、
    前記複数のビューのうち所定の第1のビューにおいてX線焦点から前記X線検出器に到達する第1のX線軌跡と、前記第1のビューの隣の第2のビューにおいてX線焦点から前記X線検出器に到達する第2のX線軌跡であって、前記回転板の回転中心をそれぞれ通過する前記第1のX線軌跡と前記第2のX線軌跡の前記X線検出器上の投影位置のずれ幅よりも、前記回転中心と異なる所定の領域内の前記被写体の同一点をそれぞれ通過する前記第1のX線軌跡と前記第2のX線軌跡の前記X線検出器上の投影位置のずれ幅の方が、前記X線検出器の前記チャネルの幅の(N−1/2)倍(N=1,2,3,…のいずれか)に近くなるように、前記焦点制御部は、前記第1のビューおよび第2のビューのそれぞれのX線焦点の位置を設定し、
    前記焦点制御部は、前記再構成処理部が画像再構成するFOVの大きさに対応する距離だけ前記回転中心から前記X線焦点側に離れた領域を前記所定の領域として設定することを特徴とするX線CT装置。
  10. 回転板にX線管とX線検出器を搭載して被写体の周囲を回転させながら、前記X線管のX線焦点の位置をビューごとに設定するX線CT画像の撮影方法であって、
    複数の前記ビューのうち所定の第1のビューにおいてX線焦点からX線検出器に到達する第1のX線軌跡と、前記第1のビューの隣の第2のビューにおいてX線焦点から前記X線検出器に到達する第2のX線軌跡であって、前記回転板の回転中心をそれぞれ通過する前記第1のX線軌跡と前記第2のX線軌跡の前記X線検出器上の投影位置のずれ幅よりも、前記回転中心から前記X線焦点寄りの所定の第1領域内の前記被写体の同一点をそれぞれ通過する前記第1のX線軌跡と前記第2のX線軌跡の前記X線検出器上の投影位置のずれ幅、および、前記回転中心から前記X線検出器寄りの所定の第2領域内の前記被写体の同一点をそれぞれ通過する前記第1のX線軌跡と前記第2のX線軌跡の前記X線検出器上の投影位置のずれ幅の方が、前記X線検出器のチャネル幅の(N−1/2)倍(N=1,2,3,…のいずれか)に近くなるように、前記第2のビューのX線焦点の位置を設定することを特徴とするX線CT画像の撮影方法。
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