JP6419415B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置は、被検体にＸ線を照射する。また、Ｘ線ＣＴ装置は被検体を透過したＸ線に基づいて、被検体の所定断面の画像データ（以下、単にデータという）を取得する。

Ｘ線を照射する方式の一例としては、シャトルスキャンがある。シャトルスキャンにおいてＸ線ＣＴ装置は、設定されたスキャン範囲の始端と終端との間で天板を往復移動させながらスキャンする（例えば、特許文献１）。

Ｘ線ＣＴ装置において、スキャン間隔が設定される場合がある。スキャン間隔は、Ｘ線を照射させながら天板を往復移動させるときの時間である。スキャン間隔としては、加速時間、定速時間、及び、減速時間、並びに、天板を停止させるときの待ち時間（休止時間）等が含まれる。なお加速時間は、Ｘ線ＣＴ装置により天板を加速して移動させるときの時間である。また、定速時間は、Ｘ線ＣＴ装置により天板を定速で移動させるときの時間である。また減速時間は、Ｘ線ＣＴ装置により天板を減速して移動させるときの時間である。また、待ち時間には、Ｘ線ＣＴ装置により、データに対するオフセット補正、天板の方向変換、制御信号の入力及び出力、軌道の一致（後述）、及び被検体による荷重測定等が行われる。

Ｘ線ＣＴ装置において、ＡＤＣＴ（Ａｒｅａ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ ＣＴ）を用いることにより、ある程度のスキャン範囲を一括でスキャンするダイナミックスキャンを行うことが可能である。ただし、ＡＤＣＴを用いなくても、シャトルスキャンを用いることにより、擬似的なダイナミックスキャンを行うことが可能である。このシャトルスキャンは、主に、被検体の時系列変化を観察するために用いられる。

シャトルスキャンにおいて、スキャン範囲における始端から終端への移動時ｓにデータを取得する。またシャトルスキャンにおいて終端から始端への移動時ｔにデータを取得する。さらにシャトルスキャンにおいては、時系列変化の観察のため、異なる移動時にそれぞれ取得されたデータ同士の差分画像が生成される。差分画像により時系列変化を観察するためには、移動時ｓ、ｔ等、異なる移動時の各データの差分の精度が必要とされる。

ＡＤＣＴのようなダイナミックスキャンにおいては、一括して被検体の所定範囲をカバーするデータを取得することができ、さらにその円軌道は異なる時点においても同様である。これに対し、シャトルスキャンにおいては、一般的に移動時ｓに取得されるデータと、移動時ｔに取得されるデータとでは、スキャン軌道が異なる。例えば、始端から終端への移動方向でスキャン軌跡が右回りである場合、終端から始端への移動方向ではスキャン軌跡が左回りとなる。したがって、移動時ｓのデータと、移動時ｔのデータとの差分画像を生成すると、当該画像には時系列以外の要因によって生じる差分が描画される場合がある。この差分が後工程の解析アルゴリズムに悪影響を及ぼす。

例えば、スキャン軌道が異なるデータ同士の差分処理を行なった場合、一方の時点のデータに生じるアーチファクトと、他方の時点のデータに生じるアーチファクトとが差分画像に残ってしまう。差分画像に表れる差分が微小であったり、差分以外の部分と僅かな輝度差である場合、画像の閲覧者にとって差分画像に表れるアーチファクトと差分との区別が困難となる。

特開２００７−２７５３１４号公報

差分画像において、時系列以外の要因によって生じる差分をなるべく発生させないように、次の二つの手法が用いられる。
（１）時系列以外の要因によって生じる差分をソフトウェアを用いた処理によって除去する。
（２）スキャン範囲における始端から終端への天板の移動方向であるＩＮ動作同士で軌道を一致させる。さらに、終端から始端への天板の移動方向であるＯＵＴ動作同士で軌道を一致させる。

ここでは、（２）の手法に注目する。この手法では、シャトルスキャンにおける天板の反復的な往復移動の始端側で回転機構を制御することにより毎回軌道を一致させる。この場合、軌道を一致させるための時間を要する。したがって待ち時間が長くなる。

しかしながら、待ち時間を長くすると、長くした分だけ、天板を往復移動させながらデータを取得するときの時間間隔が増大する。データ取得の時間間隔が大きいと、例えば、スキャン周期が増大する。また、データ取得の時間間隔が大きいと、被曝量が増加する。また、シャトルスキャンを毛細血管系における血流の分析（パフュージョン（ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ））などへ応用する場合、差分画像を用いた解析精度を悪化させる要因になるという問題点があった。

この実施形態は、上記の問題を解決するものであり、シャトルスキャンの待ち時間を低減させることが可能なＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、実施形態のＸ線ＣＴ装置は、天板移動部、旋回移動部、データ収集部、及び、制御部を有する。天板移動部は、天板を予め定められた始点から予め定められた終点への方向と、終点から前記始点への方向とに往復移動させる。旋回移動部は、被検体に対してＸ線を照射するＸ線照射部を旋回移動させる。データ収集部は、被検体を透過したＸ線を検出して投影データを収集する。制御部は、Ｘ線によるスキャンにおいて、Ｘ線照射部を旋回移動させながら天板を始点と終点との間を一往復させて、投影データを収集させるとき、天板を一往復させるときの天板が終点に移動してから始点に移動を開始するまでの待ち時間を含む所要時間を、Ｘ線照射部を旋回移動させるときの旋回周期の整数倍にするように、少なくとも天板移動部を制御する。

一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成ブロック図。 天板を一往復移動させるときの所要時間とスキャン範囲との関係を示す図。 被検体のスキャノ画像に重なって表示された複数のスキャン範囲を示す図。 比較例においてスキャノ画像に重なって表示されたスキャン範囲を示す図。 変形例において、選択可能に表示された複数のスキャン範囲を示す図。 Ｘ線ＣＴ装置がスキャン範囲を求めてから、画像再構成するまでの一連の動作の流れを示すフローチャート。

Ｘ線ＣＴ装置の一実施形態について各図を参照して説明する。
〔構成〕
Ｘ線ＣＴ装置の構成について図１を参照して簡単に説明する。図１は、Ｘ線ＣＴ装置の構成ブロック図である。

Ｘ線ＣＴ装置１０は、システム制御部１１、スキャン制御部１２、記憶部１３、テーブル１４、天板移動部１５、旋回移動部１６、Ｘ線制御装置１７、高電圧発生装置１９、Ｘ線照射部２１、天板２２、Ｘ線検出器２３、回転機構２５、データ収集部２７、再構成処理部３１、及び、インターフェース３２を有している。

システム制御部１１は、中央処理装置（ＣＰＵ）等から構成されている。また、システム制御部１１は、スキャン制御部１２、記憶部１３、テーブル１４、再構成処理部３１、及び、インターフェース３２を統括制御する。なお、システム制御部１１、スキャン制御部１２、及び、後述する表示制御部３５の一つまたは二以上の組合わせが制御部の一例に相当する。

スキャン制御部１２は、被検体Ｐを撮影するときの撮影条件に基づく制御信号を、天板移動部１５、旋回移動部１６、Ｘ線制御装置１７、高電圧発生装置１９、Ｘ線照射部２１、Ｘ線検出器２３、回転機構２５、データ収集部２７に対して出力する。データ収集部２７が、「データ収集部」の一例に相当する。

ここで、撮影条件には、ヘリカルシャトルスキャンにおけるＸ線照射部２１を旋回移動させながら天板２２を予め定められた始点から予め定められた終点への方向と、終点から始点の方向とに往復移動させるときの条件が含まれる。また、撮影条件には、ヘリカルシャトルスキャンにおいて天板２２を往復移動させて投影データを収集するときのスキャン範囲及び旋回周期が含まれる。スキャン範囲とは、始点から終点までの距離である。旋回周期とは、Ｘ線照射部２１を旋回させる周期である。なお、ヘリカルシャトルスキャンを単に「スキャン」という場合がある。

スキャン範囲（始点及び終点）はユーザによりインターフェース３２を介して設定される。また、旋回周期は、Ｘ線照射部２１を一回転させるときに要する時間［ｓｅｃ／ｒｏｔ］で表される。旋回周期は、初期設定されているか、あるいは、ユーザによりインターフェース３２を用いて設定される。

図２は、天板２２を一往復移動させるときの所要時間と、スキャン範囲（距離）との関係を示す図である。図２においては、横軸には所要時間ｔ［ｓｅｃ］が示される。また、図２において縦軸にはスキャン範囲［ｍｍ］が示される。また、図２においては、当該所要時間が”ＳＳ”で示される。なお、以下の説明において所要時間を「スキャン間隔」と記載する場合がある。また、図２においては、当該スキャン範囲が”ＳＲ”で示される。

天板２２を始点から終点に移動させるとき、まず天板２２を加速させて移動させ、さらに加速から定速に切り替えて移動させ、さらに定速から減速に切り替えて移動させる。また、終点から始点に移動させるときも同様である。図２において、天板２２を加速で移動させる加速度の領域（加速領域）及び減速で移動させるときの減速度の領域（減速領域）を破線で示す。また図２において、天板２２を定速で移動させるときの定速度の領域（定速領域）を実線で示す。

したがって、所要時間ＳＳには、加速時間，定速時間、及び減速時間が含まれている。なお加速時間は、Ｘ線ＣＴ装置により天板を加速して移動させるときの時間である。また、定速時間は、Ｘ線ＣＴ装置により天板を定速で移動させるときの時間である。また減速時間は、Ｘ線ＣＴ装置により天板を減速して移動させるときの時間である。図２においては、加速時間及び減速時間が”ＶＳ”で示される。また、図２においては加速領域及び減速領域が”ＶＲ”で示される。なお、これらの加速時間と減速時間とは同じであってもよく、異なっていてもよい。また、これらの加速領域と減速領域とは同じであってもよく、異なっていてもよい。

さらに、所要時間ＳＳには待ち時間（休止時間）が含まれている。待ち時間とは、天板２２が始点から終点に移動された後、さらに天板２２が終点から始点に移動される前の、天板２２を停止させるときの時間である。図２においては待ち時間が”ＰＳ”で示される。さらに所要時間ＳＳには、天板２２が終点から始点に移動された後の、次の天板２２の往復移動の開始までの待ち時間ＰＳが含まれている。この往復移動の開始までの待ち時間ＰＳとは、天板２２が始点から終点へ移動される前の待ち時間ＰＳである。なお、これらの待ち時間ＰＳは、同じであってもよく、異なっていてもよい。なお、以下において待ち時間ＰＳというときは、天板２２の往路と復路の間の時間、及び復路と往路の間の時間の少なくともいずれかを示すこととする。

天板２２を定速で移動させるときの範囲である定速領域は、スキャン範囲ＳＲから加速領域ＶＲ及び減速領域ＶＲを減算したものである（ＣＲ＝ＳＲ−２＊ＶＲ）。
なお、ＣＲは定速領域を示す。
したがって、スキャン範囲ＳＲ、及び加速領域ＶＲ等を用いると、定速時間は、次の式（１）で表される。
定速時間＝（ＳＲ−２＊ＶＲ）／ＣＳ （１）

ここで、ＣＳは、天板２２を定速領域における天板移動速度［ｍｍ／ｓｅｃ］を示す。なお、定速領域の天板移動速度は、１）再構成可能条件、２）天板移動速度の上限のうちの小さい方とする。

なお、シャトルスキャンにおいてＸ線ＣＴ装置は、天板２２を移動させながらＸ線照射部２１を回転させて被検体にＸ線を照射する。また照射されたＸ線は、移動中の天板２２に載置された被検体を透過して、Ｘ線検出器２３に検出される。さらにＸ線ＣＴ装置は、このようにして検出されたＸ線に基づいて再構成処理を行う。ただし、再構成処理は、天板移動速度の影響を受ける場合がある。例えば再構成処理は補間処理を伴うので、天板移動速度が速ければ速いほど補間する範囲が大きくなり、被検体の体軸方向の空間分解能に影響する場合がある。また、Ｘ線ＣＴ装置の再構成処理能力に応じて、再構成処理に要する時間が異なるため、天板移動速度に再構成処理が対応できない場合がある。つまり、再構成可能条件とは、Ｘ線ＣＴ装置が天板２２の移動に応じて再構成処理を行いうる、天板２２の移動速度の上限である。

所要時間ＳＳは、これらの加速時間ＶＳ、定速時間、減速時間ＶＳ、及び、待ち時間ＰＳを合計した時間となる。
したがって、所要時間ＳＳは次の式（２）で表される。
ＳＳ＝４＊ＶＳ＋２＊ＰＳ＋２＊（ＳＲ−２＊ＶＲ）／ＣＳ （２）

制御部は、ユーザにより設定されたスキャン範囲の情報を受ける。制御部はこのスキャン範囲にしたがって、天板移動部１５を制御する。この制御により、天板２２を一往復させるときの所要時間がＸ線照射部２１の旋回周期の整数倍に対応する。その結果、シャトルスキャンにおいて、天板２２が一往復してから次の往復移動開始までの待ち時間に、軌道を一致させるための時間を含める必要がない。すなわち上述したシャトルスキャンにおけるＩＮ動作によるデータ同士の差分画像を生成する場合において、ＩＮ動作同士で軌道を一致させるための時間を、ＯＵＴ動作と次のＩＮ動作の間に含めなくても、先のＩＮ動作と次のＩＮ動作とで軌道が一致する。同様にシャトルスキャンにおけるＯＵＴ動作によるデータ同士の差分画像を生成する場合において、軌道を一致させるための時間を意図的に確保しなくても、先のＯＵＴ動作と次のＯＵＴ動作とで軌道が一致する。
このような構成によれば、天板２２を一往復させるときの所要時間をより短くすることができる。したがって、往復移動のそれぞれにおいてデータを取得するときの時間間隔が短くなる。その結果、被曝量を低減させることが可能である。またスキャン周期が短くなるため、差分されるＩＮ動作同士の時間間隔が短くなる。同様に差分されるＯＵＴ動作同士の時間間隔が短くなる。それにより差分画像を用いた解析精度を向上させることが可能となる。

なお、天板２２を一往復させるときの所要時間のうち、加速時間ＶＳ、減速時間ＶＳ、及び待ち時間ＰＳは、予め定められている。すなわち、各時間の値は、設定を変更する等、意図的に変更されるまでは固定されている。したがって、所要時間は、天板２２を定速で移動させるときの時間である定速時間を調整することにより定められる。または、所要時間は天板２２を定速で移動させるときの距離（定速領域）を調整することにより定められる。

制御部は、天板２２を一往復させるときの所要時間がＸ線照射部２１の旋回周期の整数倍になるように、天板移動部１５を制御する。

（所要時間を旋回周囲の整数倍にする方法）
次に、所要時間をＸ線照射部２１の旋回周期の整数倍にする方法について説明する。
所要時間ＳＳを、旋回周期ＲＳの整数倍に対応させる例について、次の式（３）により表す。なお、次式において旋回周期は”ＲＳ”で示される。また、次式において定速領域は”ＣＲ”で示される。
(4*VS+2*PS+2*CR/CS)=RS*n （n=1,2,…） （３）

加速時間ＶＳ、減速時間ＶＳ、待ち時間ＰＳを固定すると、定速領域ＣＲは、次の式（４）で表される。
CR=(RS*n-4*VS-2*PS)*CS/2 （４）

上式（４）から、スキャン範囲ＳＲは、次の式（５）で表される。
SR=2*VR+CR=2*VR+(RS*n-4*VS-2*PS)*CS/2 （５）
上式（５）から次のことがわかる。
スキャン範囲ＳＲ［ｍｍ］の設定では、連続的な値でなく、整数ｎの値に応じた複数の離散的な値が選択されることによりスキャン範囲ＳＲが設定される。

なお、「旋回周期の整数倍」という制約を外した場合、スキャン範囲ＳＲ［ｍｍ］は、連続的な値により設定される。ただしその場合には、軌道の一致のために待ち時間ＰＳを調整する必要がある。その結果、天板２２を一往復させるときの所要時間が増大するため、例えば被曝量が増加する。さらに当該所要時間が増加するため、往復移動のそれぞれにおいてデータを取得するときの時間間隔が長くなる。それによって、差分画像を用いた解析精度が低下するおそれがある。

これに対して、本実施形態のようにスキャン範囲ＳＲを離散的に選択させるように構成すれば、与えられたスキャン範囲ＳＲにおいて、データを取得するためのスキャン周期を短くすることが可能となる。結果的に、被曝量を低減させることが可能となる。また、結果的にシャトルスキャンにおいてＩＮ動作のデータ同士及びＯＵＴ動作のデータ同士の取得時間の間隔を短くすることができる。したがって、差分画像を用いた解析精度を向上させることが可能となる。

前述したように、スキャン範囲ＳＲｎは整数ｎの値に応じて離散的な値をとる。そのため、整数ｎ（＝１、２、…）に対するスキャン範囲ＳＲを予め定めておくことが可能となる。

記憶部１３は、天板２２を一往復させるときの所要時間ＳＳがＸ線照射部２１の旋回周期ＲＳの整数倍になるような複数のスキャン範囲ＳＲを予め記憶する。

また、テーブル１４は、スキャン範囲ＳＲに対応させて加速時間ＶＳ、定速時間、減速時間ＶＳ、待ち時間ＰＳを記憶する。定速時間は、例えば式（１）で表される。

上記構成において、例えば次のようにスキャン範囲ＳＲが求められる。まずユーザにより仮のスキャン範囲が入力される。スキャン範囲は、ユーザがスキャンの始点及び終点を入力することにより設定されてもよい。また、始点及び終点が入力される構成に限らず、単に仮のスキャン範囲の数値情報（長さ等）が入力されてもよい。制御部は、入力された仮のスキャン範囲を受けて、当該スキャン範囲（始点から終点までの長さ）と、記憶部１３に記憶された複数のスキャン範囲ＳＲ（長さ）とを対比する。さらに制御部は、仮のスキャン範囲に近いスキャン範囲の選択候補となる一または二つのスキャン範囲ＳＲを求める。さらに制御部は、スキャン範囲ＳＲの選択候補を表示させる制御を行う。さらに制御部は、スキャン範囲ＳＲの選択候補から、ユーザによりスキャン範囲ＳＲが選択される操作がなされると、そのスキャン範囲ＳＲを受け付ける。制御部は受け付けたスキャン範囲ＳＲを以下の制御に用いる。なお、制御部は仮のスキャン範囲に近い一の選択候補を求める場合には、仮のスキャン範囲と対比して、より大きいスキャン範囲の選択候補を表示させる制御を行う。

次に、制御部は、選択されたスキャン範囲ＳＲに基づいて、テーブル１４を用いて、加速時間ＶＳ、定速時間（式（１）で示す）、減速時間ＶＳ、待ち時間ＰＳを求める。制御部は、求めたそれらの時間に基づいて、天板移動部１５、旋回移動部１６、Ｘ線制御装置１７、高電圧発生装置１９、Ｘ線照射部２１、Ｘ線検出器２３、回転機構２５、及び、データ収集部２７を制御する。なお、制御部は、求めた加速時間ＶＳ、定速時間、減速時間ＶＳ、及び待ち時間ＰＳに基づいて、少なくとも天板移動部１５及びＸ線照射部２１のいずれか一方を制御してもよい。

次に、上記方法を実行するための構成について図１を参照して簡単に説明する。

天板移動部１５は、システム制御部１１からの制御信号を受けて、天板２２を被検体Ｐの体軸方向に沿って、往復移動させる。すなわち天板移動部１５は、天板２２を予め定められた始点から予め定められた終点への方向と、終点から始点への方向とに移動させる。

旋回移動部１６は、システム制御部１１からの制御信号を受けて、回転機構２５を回転させる。

Ｘ線制御装置１７は、システム制御部１１から出力されたＸ線ビーム発生制御信号に基づき、高電圧発生装置１９による高電圧発生のタイミングを制御する。高電圧発生装置１９は、Ｘ線制御装置１７からの制御信号に従ってＸ線ビームを曝射させるための高電圧をＸ線照射部２１に供給する。

Ｘ線照射部２１は、高電圧発生装置１９から供給された高電圧を受け、扇状のＸ線ビームを被検体Ｐに向けて曝射する。このＸ線ビームは、スライス方向に厚みを有する。Ｘ線検出器２３は、Ｘ線照射部２１から曝射され、被検体Ｐを透過したＸ線ビームを検出する。

Ｘ線検出器２３は、複数チャンネルの検出素子を有する。またＸ線検出器２３では、検出素子がＸ線照射部２１の焦点を中心として円弧状に配置される。

回転機構２５は、Ｘ線照射部２１とＸ線検出器２３とを被検体Ｐの体軸を中心にして回転可能に保持する。

データ収集部２７は、システム制御部１１から出力されたデータ収集制御信号に基づき被検体Ｐの複数スライスの投影データを収集して出力する。

再構成処理部３１は、データ収集部２７によって収集された被検体Ｐの複数スライスの投影データに基づき被検体Ｐの複数の断層画像を同時に再構成する。表示制御部３５は、再構成された被検体Ｐの複数の断層画像を表示部３３に表示させる。

インターフェース３２は、表示部３３、入力部３４、及び、表示部３３を制御する表示制御部３５を有している。

入力部３４は、マウス、キーボード等であり、各種の情報を入力する。

表示制御部３５は、記憶部１３に記憶された複数のスキャン範囲を選択可能に表示部３３に表示させる。

次に、本実施形態のＸ線ＣＴ装置において、ユーザがインターフェース３２を用いて、スキャン範囲ＳＲを選択するときのＸ線ＣＴ装置の動作の概要について図３を用いて説明する。まずユーザにより、インターフェース３２を介して天板２２を一往復させるときの所要時間ＳＳが旋回周期ＲＳの整数倍となるように設定される。そして、Ｘ線ＣＴ装置の制御部により設定された所要時間ＳＳに基づいて複数のスキャン範囲ＳＲの選択候補が求められる。また、制御部は、ユーザによるスキャン範囲ＳＲの選択操作に応じて、複数のスキャン範囲ＳＲの中から選択されたスキャン範囲ＳＲの情報を受け付ける。当該選択の具体的な一例について、以下説明する。なお、以下の説明においては上記「仮のスキャン範囲が設定される構成」とは別の実施形態について説明する。

図３は、被検体Ｐのスキャノ画像に重なって表示された複数のスキャン範囲を示す図である。図３に、スキャノ画像について”Ｇ”を用いて示す。また、複数のスキャン範囲について”ＳＲ１”、”ＳＲ２”、”ＳＲ３”を用いて示す。また、各スキャン範囲の一端について”Ｅ０”を用いて示す。また、各スキャン範囲の他端について”Ｅ１１”、”Ｅ１２”、”Ｅ１３”を用いて示す。なお、図３に示すＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３は一例であり、スキャン範囲の選択候補は、スキャン周期に応じた設定可能な数（ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３...ＳＲｎ）だけ表示される。また、図３に示されるスキャン範囲ＳＲ１、ＳＲ２及びＳＲ３はそれぞれ、Ｅ０を、スキャン範囲の一端（始端又は終端）とする範囲を示している。

表示制御部３５は、ユーザにより入力部３４を用いて入力された一端の情報を受ける。表示制御部３５は、当該一端の情報に対応する一端の位置Ｅ０をスキャノ画像Ｇの座標上で特定する。また表示制御部３５は、スキャン範囲ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３を記憶部１３から読み出す。さらに、表示制御部３５は、特定した一端の位置Ｅ０を始点とする複数のスキャン範囲の選択候補である、ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３のそれぞれをスキャノ画像Ｇに重ねて選択可能に表示させる。

本実施形態においては、各スキャン範囲ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３の長さの調整について、連続値において設定するのではなく、あらかじめ設定された離散的に変化する値（長さ）のいずれかを選択するように構成されている。すなわち、各スキャン範囲ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３の長さはそれぞれ固定である。表示制御部３５は、特定した一端の位置Ｅ０の情報を受けて、スキャン範囲の他端の位置を求める。例えば、各スキャン範囲ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３の長さをそれぞれＬ１、Ｌ２、Ｌ３とすると、表示制御部３５は、他端の位置Ｅ１１（＝Ｅ０＋Ｌ１）、Ｅ１２（＝Ｅ０＋Ｌ２）、Ｅ１３（＝Ｅ０＋Ｌ３）を求める。すなわち、上記例示した式により求められた各スキャン範囲ＳＲ１〜ＳＲ３に対応する長さＬ１〜Ｌ３の変化は、離散的な変化である。したがって、他端の位置Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１３も離散的な値となる。

表示制御部３５は、特定した一端の位置Ｅ０、及び、求めた他端の位置Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１３を用いて、枠状で表された各スキャン範囲ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３を表示部３３に表示させる。なお、離散的な値で表示されたスキャン範囲ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、及び、他端の位置Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１３の例として図３を示す。図３に示すスキャン範囲の設定方法は、スキャン範囲の一端の位置Ｅ０を基準（不動）とする場合に有効である。すなわち、図３に示すスキャン範囲の設定方法では、スキャン範囲の始点又は終点に相当する一端の位置Ｅ０が固定される。その上で、一端の位置Ｅ０に対する他端の位置を、スキャン範囲の選択候補ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３...ＳＲｎのいずれかを選択することにより動かすことができる。したがって、図３の例においてはスキャン範囲の一端の位置を固定しつつ、離散的に設定された複数のスキャン範囲の候補を選択するだけで、スキャン範囲の他端側の位置を容易に変更できる。

図３に示す上記スキャン範囲の設定方法においては、ユーザにより入力部３４を用いてスキャン範囲の設定をすることができるように、表示制御部３５はスキャン範囲の設定画面を呈示する。例えば表示制御部３５は、スキャノ画像Ｇを利用した設定画面を表示部３３に表示させる。したがって、この構成においてＸ線ＣＴ装置は、シャトルスキャンを開始する前にスキャノ画像（ｓｃａｎｎｏｇｒａｍ／スカウト画像（ｓｃｏｕｔ ｉｍａｇｅ））を取得する。例えば表示制御部３５は、ユーザがマウスを用いて表示部３３に表されたスキャノ画像Ｇ上でカーソルを移動させると、それに応じてマウスポインタ（カーソル）を移動させる。制御部は、マウスポインタが設定画面上の所定位置にあるとき、ユーザによりマウスがクリックされると、設定画面上におけるクリックされた位置の座標を取得する。さらに制御部は、設定画面上のその座標をスキャン範囲の一端の位置として特定する。例えば制御部は、スキャノグラムにおける各座標と、天板２２等により特定される実空間上の位置と対応関係に基づき、スキャン範囲の一端の位置として特定された座標を、実空間上の位置に対応付ける。なお、キーボードを用いた数値入力により、スキャン範囲の一端の位置を特定するようにしてもよい。

表示制御部３５は、ユーザによる入力部３４の操作を受けて、複数のスキャン範囲ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３のうちから、一つのスキャン範囲を選択する。

上記構成においては、表示制御部３５は、スキャノ画像Ｇの座標上でスキャン範囲の一端の位置Ｅ０を特定し、位置Ｅ０を固定して、各スキャン範囲ＳＲ１、ＳＲ２及びＳＲ３を求めて、設定画面に表示させる。ただし本実施形態はこれ限られない。例えば、ユーザが入力部３４を介して、スキャン範囲の一端の位置Ｅ０を移動させる操作を行うと、表示制御部３５は、移動後の一端の位置Ｅ０の座標を取得する。さらに表示制御部３５は、移動後の一端の位置Ｅ０の座標から長さＬ１、Ｌ２及びＬ３だけそれぞれ離れた他端の位置Ｅ１１、Ｅ１２及びＥ１３の座標をそれぞれ求める。さらに表示制御部３５は、求めた各座標に基づき、移動後の一端の位置Ｅ０と、その位置から長さＬ１、Ｌ２及びＬ３だけそれぞれ離れた他端の位置Ｅ１１、Ｅ１２及びＥ１３とを設定画面に表示させる。言い換えれば、設定画面において、スキャン範囲の一端の位置Ｅ０並びに他端の位置Ｅ１１、Ｅ１２及びＥ１３が操作に応じて共に移動されて表示される。

同様に、ユーザが入力部３４を介して、スキャン範囲の他端の位置Ｅ１３を移動させる操作を行うと、表示制御部３５は、移動後の他端の位置Ｅ１３の座標を取得する。さらに表示制御部３５は、他端の位置Ｅ１３の座標から長さＬ３だけ離れた一端の位置Ｅ０の座標を求める。さらに表示制御部３５は、求めた各座標に基づき、移動後の他端の位置Ｅ１３と、その位置から長さＬ３だけ離れた一端の位置Ｅ０とを設定画面に表示させる。さらに、移動後の一端の位置Ｅ０の座標から長さＬ１及びＬ２だけそれぞれ離れた他端の位置Ｅ１１及びＥ１２の座標を求める。さらに表示制御部３５は、求めた各座標に基づき、移動後の他端の位置Ｅ１１及びＥ１２を設定画面に表示させる。言い換えれば、設定画面上、スキャン範囲の一端の位置Ｅ０及び他端の位置Ｅ１１、Ｅ１２及びＥ１３が操作に応じて共に移動されて表示される。なお、スキャン範囲の他端の位置Ｅ１３でなく、Ｅ１１又はＥ１２が移動された場合も同様である。

このように、スキャン範囲の一端及び他端の位置を共に動かす構成では、各スキャン範囲ＳＲ１、ＳＲ２及びＳＲ３それぞれの長さＬ１、Ｌ２及びＬ３のみが離散的な値となる。すなわち、ユーザは各スキャン範囲ＳＲ１、ＳＲ２及びＳＲ３それぞれの一端の位置Ｅ０及び他端の位置Ｅ１１、Ｅ１２及びＥ１３を、連続的な値として変更することが可能である。この構成では、スキャン範囲の一端の位置Ｅ０を固定しないで、一端の位置Ｅ０及び他端の位置を共に動かしてもよい場合に有効である。

（比較例）
次に、比較例の手法について図４を参照して説明する。図４は、比較例においてスキャノ画像に重なって表示されたスキャン範囲を示す図である。図４では、スキャノ画像が”Ｇ”として示される。また、比較例の手法により設定されたスキャン範囲が”ＳＲ’”として示される。また、スキャン範囲の始点が”Ｅ０”として示される。また、スキャン範囲の終点が、”Ｅ１”として示される。

また、図４に、本実施形態により求められ、表示されたスキャン範囲ＳＲ２、ＳＲ３を示す。図４では、スキャン範囲ＳＲ２の一端の位置Ｅ１２、及び、スキャン範囲ＳＲ３の一端の位置Ｅ１３が破線でそれぞれ示される。例えば、スキャン範囲ＳＲ２は整数ｎを２にしたとき（ｎ＝２）の範囲であり、スキャン範囲ＳＲ３は整数ｎを３にしたとき（ｎ＝３）の範囲である。

スキャン範囲ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ’の長さ［ｍｍ］の関係は、次の式（６）で表される。
ＳＲ２＜ＳＲ’＜ＳＲ３ （６）

また、スキャン範囲ＳＲ２における、所要時間ＳＳの長さ［ｓｅｃ］をＴ２とし、さらに、スキャン範囲ＳＲ３における所要時間ＳＳの長さをＴ３とした場合、Ｔ２とＴ３の関係は、次の式（７）で表される。なお上述の通り、所要時間ＳＳは、設定された各スキャン範囲において、天板２２が一往復するのに要する時間である。
Ｔ２＜Ｔ３ （７）

なお、比較例の説明においては、表示制御部３５が複数のスキャン範囲ＳＲ’を表示させるとき、スキャン範囲の一端の位置Ｅ０が固定された場合について説明する。

比較例において、本実施形態と異なるのは、スキャン範囲ＳＲ’の設定において、連続的な値で変更可能な点である。すなわち、スキャン範囲ＳＲ’は離散的な値に基づいて設定されない。したがって、表示制御部３５は、ユーザによる設定操作に応じて、スキャン範囲ＳＲ’の他端の位置Ｅ１を連続的に移動させて表示させる。すなわち、スキャン範囲ＳＲ’の他端の位置Ｅ１は連続的な値として設定変更される。

比較例においては、スキャン範囲ＳＲ’を連続的に設定することが可能である。そのため、待ち時間ＰＳに複数のＩＮ動作における軌道同士を一致させるための時間を含ませる必要があり、同様に、待ち時間ＰＳに、複数のＯＵＴ動作における軌道同士を一致させるための時間を含ませる必要がある。すなわち、シャトルスキャンにおいて天板を一往復させるときの所要時間が増大する。その結果、複数のＩＮ動作それぞれに対応するデータの取得にかかる時間間隔が、軌道を一致させるための時間だけ長くなり、同様に複数のＯＵＴ動作それぞれに対応するデータの取得にかかる時間間隔が、軌道を一致させるための時間だけ長くなる。そのことによって差分画像を用いた解析精度を低下させるおそれがある。

上述の通り、比較例においては待ち時間ＰＳに軌道を一致させるための時間が含まれており、所要時間ＳＳは当該時間だけ長くなっている。これに対して、本実施形態においては待ち時間ＰＳに軌道を一致させるための時間が含まれていない分、所要時間ＳＳが短くなる。したがって比較例と本実施形態との所要時間ＳＳの時間差だけスキャン範囲を拡大することができる。つまり本実施形態においては、その時間差をスキャン範囲の拡大に割り当てることができる。例えば本実施形態では、同じ所要時間ＳＳ（＝Ｔ３）を使って、スキャン範囲ＳＲ’より広い範囲であるスキャン範囲ＳＲ３をスキャンすることが可能となる。

また、ユーザがスキャンしようとする所望の撮像対象がスキャン範囲ＳＲ２の範囲内に全て含まれている場合、ＳＲ２はスキャン範囲として十分であるため、それより広いスキャン範囲ＳＲ’は余分な範囲を含むことになる。したがって、スキャン範囲ＳＲ２をスキャンするときの所要時間ＳＳは、スキャン範囲ＳＲ’ をスキャンするときの所要時間より短いので（Ｔ２＜Ｔ３）、所要時間ＳＳを短くすることが可能である。

（変形例）
次に、変形例について図５を参照して説明する。図５は、変形例において、選択可能に表示された複数のスキャン範囲を示す図である。

上記構成において表示制御部３５は、スキャン範囲ＳＲ１、ＳＲ２及びＳＲ３を記憶部１３から読み出して、特定した一端の位置Ｅ０を始点とする複数のスキャン範囲ＳＲ１、ＳＲ２及びＳＲ３のそれぞれをスキャノ画像Ｇに重ねて選択可能に表示させたる。しかしながら本実施形態はこれに限らず例えば以下のように構成することが可能である。

表示制御部３５は、スキャン範囲を選択するためのプルダウンメメニューを表示部３３に表示させる。例えば表示制御部３５は、プルダウンメニューの表示領域の一端側に「スキャン範囲」の文字を表示させ、かつその文字表示領域からプルダウンメニューの他端側に向かって複数のスキャン範囲ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３...ＳＲｎを配列表示する。一例として、ユーザが入力部３４を用いてプルダウンメニューの「スキャン範囲」の表示領域の指定操作を行うと、表示制御部３５は、表示上、隠されていた複数のスキャン範囲の選択候補を配列表示させる。また入力部３４を介して選択候補からスキャン範囲の指定操作を受けると、表示制御部３５は、指定されたスキャン範囲に対応したスキャン範囲を記憶部１３から読み出す。また図５に示すように、プルダウンメニューに表示させるスキャン範囲の選択候補を、スキャン範囲ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３...ＳＲｎでなく各スキャン範囲の長さ［ｍｍ］で表示させてもよい。例えばこの場合は、図５に示すように、プルダウンメニューには、スキャン範囲の長さ［ｍｍ］が、”１０”、”１５”、…”４５”、”５０”というような数値示される。この例においてスキャン範囲の選択候補は、５［ｍｍ］間隔の離散的な値で示される。

（動作手順）
次に、図６を参照して、Ｘ線ＣＴ装置によりスキャン範囲が求められ、スキャン範囲が表示されるときの動作について図６を参照して説明する。図６は、Ｘ線ＣＴ装置がスキャン範囲を求めてから、画像再構成するまでの一連の動作の流れを示すフローチャートである。

図６に示すように、ユーザによりＸ線ＣＴ装置が起動されると、スキャンプロトコルが設定される（ステップＳ１０１）。なお、被検体Ｐのスキャノ画像は、予め取得されて、記憶部１３、その他の記憶装置に記憶されている。

プロトコル設定においては、インターフェース３２を介して、ユーザにより、Ｘ線照射部２１に含まれるＸ線管の管電圧、Ｘ線管から照射されるＸ線の線量、及びＸ線照射部２１の旋回周期（回転速度）などの基本条件が入力される。さらに、プロトコル設定において、ユーザにより、天板移動部１５が天板２２を一往復させるときの所要時間（周期）が入力される場合がある。

このとき、本実施形態におけるＸ線ＣＴ装置においては、プロトコル設定において上記天板２２の往復移動の所要時間が、Ｘ線照射部２１の旋回周期の整数倍に相当するようにしか選択されないように設定されている。たとえばプロトコル設定において、プルダウンメニューに表示されるスキャン範囲ＳＲそれぞれは、天板２２の往復移動の所要時間が、Ｘ線照射部２１の旋回周期の整数倍となるように設定される。あるいはＸ線ＣＴ装置におけるプロトコル設定として、上記所要時間を入力させるように設定画面を構成してもよい。この場合当該設定画面は、天板２２の往復移動に要する所要時間を、選択肢でなく数値を入力可能に構成される。ただし、制御部又は表示制御部３５は、当該設定画面においてユーザにより入力された所要時間の数値と、Ｘ線照射部２１の旋回周期とを対比する。対比の結果、入力された所要時間が当該旋回周期の整数倍に対応していない場合、表示制御部３５は、警告メッセージを表示するためのデータを図示しない記憶部から読み出し、表示部３３に対応する警告メッセージを表示させる。一例において、警告メッセージは「所要時間は、旋回周期（速度）の整数倍で入力して下さい」などの文字として表示される。なお、警告は文字表示に限られず、音声等であってもよい。

さらに、プロトコル設定の設定画面において、スキャン範囲の数値を入力する構成としてもよい。この設定画面は、ユーザにより、スキャン範囲の始点及び終点を入力されるように構成される。この構成の場合、制御部は入力されたスキャン範囲の長さから求められる所要時間と、Ｘ線照射部２１の旋回周期とを対比する。スキャン範囲の長さは、被検体の体軸方向又は天板の移動方向の長さである。対比の結果、制御部は、入力されたスキャン範囲の長さから求められる所要時間が、Ｘ線照射部２１の旋回周期整数倍に相当するか判断する。制御部により所要時間が旋回周期の整数倍に相当しないと判断された場合、Ｘ線ＣＴ装置は、上記所要時間の入力の例と同様に、警告を出力する。

他の例として、プロトコル設定における設定画面において、ユーザがスキャン範囲の始点及び終点を入力する際、始点の入力に制約を設けず、終点の入力に制約を設けてもよい。制約の設け方は、入力した値の切り上げ、切り捨て、四捨五入して近い数値など、制約を設けられるものであれば何でもよい。

次に、表示制御部３５は、スキャノ画像の座標上でスキャン範囲を求め、表示部３３に表示させる（ステップＳ１０２）。

この前に、または、これに並行して、表示制御部３５によりスキャン範囲が求められる（ステップＳ１０５）。すなわち、表示制御部３５は、記憶部１３に記憶された複数のスキャン範囲を読出し、スキャノ画像の一端の位置Ｅ０を基準として、各スキャン範囲ＳＲ１、ＳＲ２及びＳＲ３それぞれの他端の位置Ｅ１１，Ｅ１２及びＥ１３をそれぞれ求める。表示制御部３５は、求めた他端の位置Ｅ１１，Ｅ１２及びＥ１３それぞれに基づいて各スキャン範囲ＳＲ１、ＳＲ２及びＳＲ３を表示部３３に表示させる。ユーザにより、表示された複数のスキャン範囲のうちの一つが選択される操作がなされると、制御部は、選択に応じたスキャン範囲をシャトルスキャンにおけるスキャン範囲として設定する。スキャン範囲の一端の位置Ｅ０に対する他端の位置Ｅ１１，Ｅ１２及びＥ１３の変化は離散的な変化である。

次に、制御部は、上記のように設定されたスキャン範囲に基づいて天板移動部１５等を制御して、天板２２を移動させつつ、スキャンを実行する（ステップＳ１０３）。

次に、制御部は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出し、投影データの再構成処理を行う。再構成処理を経て断層画像が生成される。表示制御部３５は、断像画像を表示部３３に表示させる（ステップＳ１０４）。

上記説明した本実施形態の作用及び効果について説明する。

上記説明した本実施形態及びその変形例においては、シャトルスキャンにおけるスキャン範囲の設定において、スキャン範囲が離散的に設定されるように構成されている。このような構成によれば、シャトルスキャンにおいて、天板２２が一往復してから次の往復移動開始までの待ち時間に、軌道を一致させるための時間を含める必要がない。すなわち上述したシャトルスキャンにおけるＩＮ動作によるデータ同士の差分画像を生成する場合において、ＩＮ動作同士で軌道を一致させるための時間を、ＯＵＴ動作と次のＩＮ動作の間に含めなくても、先のＩＮ動作と次のＩＮ動作とで軌道が一致する。同様にシャトルスキャンにおけるＯＵＴ動作によるデータ同士の差分画像を生成する場合において、軌道を一致させるための時間を意図的に確保しなくても、先のＯＵＴ動作と次のＯＵＴ動作とで軌道が一致する。

したがって、設定されたスキャン範囲において、データを取得するためのスキャン周期を短くすることが可能となる。結果的に、被曝量を低減させることが可能となる。また、結果的にシャトルスキャンにおいてＩＮ動作のデータ同士及びＯＵＴ動作のデータ同士の取得時間の間隔を短くすることができる。したがって、差分画像を用いた解析精度を向上させ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、書き換え、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ともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ Ｘ線ＣＴ装置
１１ システム制御部
１２ スキャン制御部
１３ 記憶部
１４ テーブル
１５ 天板移動部
１６ 旋回移動部
１７ Ｘ線制御装置
１９ 高電圧発生装置
２１ Ｘ線照射部
２２ 天板
２３ Ｘ線検出器
２５ 回転機構
２７ データ収集部
３１ 再構成処理部
３２ インターフェース
３３ 表示部
３４ 入力部
３５ 表示制御部

Claims (5)

1. 被検体が載置される天板と、
   前記天板を予め定められた始点から予め定められた終点への方向と、前記終点から前記始点への方向とに往復移動させる天板移動部と、
   前記被検体に対してＸ線を照射するＸ線照射部を旋回移動させる旋回移動部と、
   前記被検体を透過した前記Ｘ線を検出して投影データを収集するデータ収集部と、
   前記Ｘ線によるスキャンにおいて、前記Ｘ線照射部を旋回移動させながら前記天板を前記始点と前記終点との間を一往復させて、前記投影データを収集させるとき、前記天板を前記一往復させるときの前記天板が前記終点に移動してから前記始点に移動を開始するまでの待ち時間を含む所要時間を、前記Ｘ線照射部を旋回移動させるときの旋回周期の整数倍にするように、少なくとも前記天板移動部を制御する制御部と、
   を有する
   ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記所要時間が前記旋回周期の整数倍になるように前記始点から前記終点までの距離である複数のスキャン範囲を予め定め記憶する記憶部と、
   入力部、表示部、及び、前記表示部を制御する表示制御部を有するインターフェースと、
   をさらに有し、
   前記表示制御部は、前記記憶部に記憶された前記複数のスキャン範囲を選択可能に前記表示部に表示させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記表示制御部は、前記入力部により入力された一端の情報を受けて、前記一端の位置を前記被検体のスキャノ画像の座標上で特定し、前記特定した前記一端の位置を前記始点とする前記複数の前記スキャン範囲のそれぞれを前記スキャノ画像に重ねて選択可能に表示させることを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記制御部は、選択された前記スキャン範囲に基づいて、前記所要時間に含まれる、前記天板を加速度で移動させるときの時間である加速時間、定速度で移動させるときの時間である定速時間、及び減速度で移動させるときの時間である減速時間を求め、さらに前記天板を停止させるときの時間である待ち時間を求め、
   さらに、前記制御部は、求めた前記加速時間、前記定速時間、前記減速時間、及び、前記待ち時間に基づいて、少なくとも前記天板移動部及び前記Ｘ線照射部のいずれか一方を制御する
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記スキャン範囲に対応させて前記加速時間、前記定速時間、前記減速時間、及び、前記待ち時間を記憶するテーブルをさらに有することを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。

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