JP6740060B2

JP6740060B2 - Ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP6740060B2
Application number: JP2016170778A
Authority: JP
Inventors: 皓貴大崎; 孝仁渡邉; 茂薄田
Original assignee: Canon Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2016-09-01
Filing date: 2016-09-01
Publication date: 2020-08-12
Anticipated expiration: 2036-09-01
Also published as: JP2018033781A; US10441229B2; US20180070894A1

Description

本発明の一態様としての本実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置に関する。

従来のＸ線ＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置は、Ｘ線を利用して被検体（患者）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、患者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、被検体を中心とする円軌道に沿って、患者に対しＸ線を異なる方向から複数回曝射する。Ｘ線ＣＴ装置は、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して、収集された検出データは、データ収集部によりＡ／Ｄ（ＡｎａｌｏｇｔｏＤｉｇｉｔａｌ）変換された後、コンソール装置に送信される。

また、Ｘ線ＣＴ装置は、被験者を載せる天板を有する寝台を備えており、一般的には、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線ＣＴ用ガントリ（Ｘ線スキャン部）において被検体の撮影が行なわれる。また、寝台は、Ｘ線ＣＴ用ガントリ内のトンネル部へ、天板の長さ方向に天板を挿入するように送出している。なお、この送出をスライド動作ともいう。

Ｘ線ＣＴ装置の天板は、一般に片持ち支持構造であるため、撮影時に天板がスライドすると、患者の重量によって天板に撓みが生じる。この結果、撮影画像に段差や傾きが生じる場合がある。この問題について、再構成した画像に対してソフトウエアで補正する手法が検討されていた。

しかしながら、ソフトウエアで補正する場合に、段差をなだらかにする補正が行われていたが、傾きの補正までは考慮されていなかった。また、従来では、ハードウエアによる補正は実施されていなかったこともあり、段差をなだらかにするソフトウエアの補正では、撮影画像において、誤診を生じる可能性があった。

特開２０１３−２３６９６５号公報特開平１０−１４９１１号公報特開２０１４−１００５５３号公報

本発明が解決しようとする課題は、天板の段差と傾きをハードウエアによって補正することにより、高精細な画像を取得することができ、誤診を回避することができるＸ線ＣＴ装置を提供することである。

実施形態のＸ線ＣＴ装置は、上述した課題を解決するために、Ｘ線源とＸ線検出器を有する架台と、被検体を載置するための天板と、前記天板を水平方向および鉛直方向に移動させる移動機構を有する寝台と、本スキャンと、前記本スキャンの前に行う事前スキャンとを実行するスキャン制御部と、前記事前スキャンで収集したデータから、鉛直方向における前記天板の変位と、水平方向に対する前記天板の角度を算出する算出部と、前記天板の変位と、前記天板の角度とに基づいて、前記天板の位置および前記架台の角度を、前記本スキャン時に制御する駆動制御部と、を備える。

実施形態のＸ線ＣＴ装置を示す構成例を示す図。実施形態のＸ線ＣＴ装置のハードウエアによって補正する構成を示す構成図。実施形態の画像処理装置における処理回路の機能を示したブロック図。従来の問題点であって、天板が寝台から繰り出される距離の違いによって、被検体の撮影位置における、天板の鉛直方向の位置と、天板の角度が変化する様子を模式的に示した図。実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作を示すフローチャート。実施形態のＸ線ＣＴ装置が、事前スキャンで収集したデータから算出する、鉛直方向における天板の変位と、水平方向に対する天板の角度とを示す図実施形態の位置決め画像生成機能により、被検体に対して、マルチスライスが連続的に生成される概念を模式的に示した図。実施形態のＸ線ＣＴ装置の算出部が、各距離における天板の段差と、天板の傾き角度を算出する概念を模式的に示した図。実施形態のＸ線ＣＴ装置の算出部が算出した天板の段差と、天板の傾き角度を、連続的にプロットしたグラフ。実施形態のＸ線ＣＴ装置の駆動制御機能が、天板駆動回路とチルト駆動回路とを制御し、図７の距離ｚ１のとき、天板の位置と、架台の角度を補正する概念を模式的に示した図。実施形態のＸ線ＣＴ装置の駆動制御機能が、天板駆動回路とチルト駆動回路とを制御し、図７の距離ｚ２のとき、天板の位置と、架台の角度を補正する概念を模式的に示した図。

実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について、添付図面を参照して説明する。

なお、実施形態のＸ線ＣＴ装置には、Ｘ線管と検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（ＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転／回転タイプとして説明する。

図１は、実施形態のＸ線ＣＴ装置１を示す構成例を示す図である。

Ｘ線ＣＴ装置１は、スキャナ装置１１及び画像処理装置１２によって構成される。Ｘ線ＣＴ装置１のスキャナ装置１１は、通常は検査室に設置され、被検体Ｐに関するＸ線の透過データを生成するために構成される。一方、画像処理装置１２は、通常は検査室に隣接する制御室に設置され、透過データを基に投影データを生成して再構成画像の生成・表示を行なうために構成される。

Ｘ線ＣＴ装置１のスキャナ装置１１は、Ｘ線管（Ｘ線源）２１、絞り（コリメータ）２２、Ｘ線検出器２３、ＤＡＳ（Data Acquisition System）２４、回転部２５、Ｘ線高電圧回路２６、絞り駆動回路２７、チルト駆動回路２８、天板３０、天板駆動装置３１、コントローラ３２、及びウェッジ（Ｘ線ビームフィルタ）３３を設ける。

Ｘ線管２１は、Ｘ線高電圧回路２６から供給された管電圧に応じて金属製のターゲットに電子線を衝突させることでＸ線を発生させ、Ｘ線検出器２３に向かって照射する。Ｘ線管２１から照射されるＸ線によって、ファンビームＸ線やコーンビームＸ線が形成される。Ｘ線管２１は、Ｘ線高電圧回路２６を介したコントローラ３２による制御によって、Ｘ線の照射に必要な電力が供給される。

絞り２２は、絞り駆動回路２７によって、Ｘ線管２１から照射されるＸ線の照射範囲（照射野）を調整する。すなわち、絞り駆動回路２７により絞り２２の開口を調整することによって、ファン角及びコーン角におけるＸ線照射範囲を変更できる。

ウェッジ３３は、Ｘ線管２１から照射されたＸ線が被検体Ｐを透過する前に、低エネルギーのＸ線成分を低減させる。ウェッジ３３は、ウェッジ駆動装置（図示しない）によって、絞り２２の開度に応じてＸ方向における凹部の幅が調整される。ウェッジ３３は、例えば、装備された、数種類の凹部をもつ複数のウェッジの中から絞り２２の開度に応じて選択されるものである。

Ｘ線検出器２３は、チャンネル方向に複数、及び列（スライス）方向に単数の検出素子を有する１次元アレイ型の検出器である。又は、Ｘ線検出器２３は、マトリクス状、すなわち、チャンネル方向に複数、及びスライス方向に複数の検出素子を有する２次元アレイ型の検出器（マルチスライス型検出器ともいう。）である。Ｘ線検出器２３がマルチスライス型検出器である場合、１回転のスキャン（ＣＴ撮影及びＣＴ透視）で列方向に幅を有する３次元領域のデータを収集することができる（ボリュームスキャン）。Ｘ線検出器２３は、Ｘ線管２１から照射されたＸ線を検出する。

ＤＡＳ２４は、Ｘ線検出器２３の各検出素子が検出する透過データの信号を増幅してデジタル信号に変換し、検出データを生成する。ＤＡＳ２４の検出データは、スキャナ装置１１のコントローラ３２を介して画像処理装置１２に供給される。なお、ＣＴ透視を行なう場合、ＤＡＳ２４は、検出データの収集レートを短くする。

回転部２５は、Ｘ線管２１、絞り２２、Ｘ線検出器２３、ＤＡＳ２４、Ｘ線高電圧回路２６、及び絞り駆動回路２７を一体として保持する。回転部２５は、Ｘ線管２１とＸ線検出器２３とを対向させた状態で、Ｘ線管２１、絞り２２、Ｘ線検出器２３、ＤＡＳ２４、Ｘ線高電圧回路２６、及び絞り駆動回路２７を一体として被検体Ｐの周りに回転できるように構成されている。Ｘ線高電圧回路２６は、回転部２５に保持されるものであってもよい。なお、回転部２５の回転中心軸と平行な方向をＺ方向、そのＺ方向に直交する平面をＸ方向、Ｙ方向で定義する。

Ｘ線高電圧回路２６は、コントローラ３２による制御によって、Ｘ線の照射に必要な電力をＸ線管２１に供給する。

絞り駆動回路２７は、コントローラ３２による制御によって、絞り２２におけるＸ線のファン角及びコーン角における照射範囲を調整する機構を有する。

チルト駆動回路２８は、コントローラ３２による制御によって、回転部２５がその位置関係を維持した状態で空洞部（トンネル部）の周りを回転するように回転部２５を回転させる機構を有する。また、チルト駆動回路２８は、コントローラ３２による制御によって、回転部２５を含む筐体を、天板３０の長手方向に対して、チルトさせる機能を有する。なお、このスキャナ装置１１における回転部２５を含む筐体を、架台１１aという。

天板３０は、被検体Ｐを載置可能である。天板３０は、後述する寝台３１ａに設けられている。

天板駆動回路３１は、コントローラ３２による制御によって、天板３０をＹ方向に沿って昇降動させると共に、Ｚ方向に沿って進入／退避動させる機構を有する。回転部２５の中央部分は開口を有し、その開口部（すなわち、空洞部またはトンネル部）に天板３０に載置された被検体Ｐが挿入される。

コントローラ３２は、図示しない制御回路としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリ等を備える。コントローラ３２は、画像処理装置１２からの指示によってＸ線検出器２３、ＤＡＳ２４、Ｘ線高電圧回路２６、絞り駆動回路２７、チルト駆動回路２８、天板駆動回路３１、及びウェッジ駆動回路（図示しない）等の制御を行なってスキャンを実行させる。

Ｘ線ＣＴ装置１の画像処理装置１２は、コンピュータをベースとして構成されており、ネットワーク（Local Area Network）Ｎと相互通信可能である。画像処理装置１２は、制御回路としての処理回路４１、メモリ４２、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）４３、入力回路４４、ディスプレイ４５、及びＩＦ（Interface）４６等の基本的なハードウエアから構成される。処理回路４１は、共通信号伝送路としてのバスを介して、画像処理装置１２を構成する各ハードウエア構成要素に相互接続されている。なお、画像処理装置１２は、記録媒体ドライブを具備する場合もある。また、メモリ４２とＨＤＤ４３は、記憶回路４８を構成する。

処理回路４１は、医師等の操作者によって入力回路４４が操作等されることにより指令が入力されると、メモリ４２に記憶しているプログラムを実行する。又は、処理回路４１は、ＨＤＤ４３に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送されてＨＤＤ４３にインストールされたプログラムを、メモリ４２にロードして実行する。なお、詳細は、図３を用いて詳述する。

メモリ４２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む記憶装置である。メモリ４２は、ＩＰＬ（Initial Program Loading）、ＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）及びデータを記憶したり、処理回路４１のワークメモリやデータの一時的な記憶に用いられたりする。

ＨＤＤ４３は、画像処理装置１２にインストールされたプログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（Operating System）等も含まれる）やデータを記憶する記憶装置である。また、ＯＳに、術者等の操作者に対するディスプレイ４５への情報の表示にグラフィックを多用して、基礎的な操作を入力装置４４によって行なうことができるＧＵＩ（Graphical User Interface）を提供させることもできる。

入力回路４４は、医師や検査技師などの操作者によって操作が可能なポインティングデバイス（マウスなど）やキーボードなどの入力デバイスからの信号を入力する回路であり、ここでは入力デバイス自体も入力回路４４に含まれるものとする。この場合、操作に従った入力信号が、入力回路４４から処理回路４１に送られる。

ディスプレイ４５は、被検体を撮影した撮影画像を表示する機能を備える表示装置である。ディスプレイ４５は、図示しない画像合成回路、ＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）、及び画面等を含んでいる。画像合成回路は、画像データに種々のパラメータの文字データ等を合成した合成データを生成する。ＶＲＡＭは、合成データを画面に展開する。ディスプレイ４５は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等によって構成され、撮影画像を表示する。

ＩＦ４６は、パラレル接続仕様やシリアル接続仕様に合わせたコネクタによって構成される。ＩＦ４６は、各規格に応じた通信制御を行ない、電話回線を通じてネットワークＮに接続することができる機能を有しており、これにより、Ｘ線ＣＴ装置１をネットワークＮ網に接続させる。

画像処理装置１２は、スキャナ装置１１のＤＡＳ２４から入力された検出データ（生データ）に対して対数変換処理や感度補正等の補正処理（前処理）を行なって投影データを生成してＨＤＤ４３等の記憶装置に記憶させる。また、画像処理装置１２は、前処理された投影データに対して散乱線の除去処理を行なう。画像処理装置１２は、Ｘ線曝射範囲内の投影データの値に基づいて散乱線の除去を行なうものであり、散乱線補正を行なう対象の投影データ又はその隣接投影データの値の大きさから推定された散乱線を、対象となる投影データから減じて散乱線補正を行なう。画像処理装置１２は、補正された投影データに基づいて、スキャンに基づくＣＴ画像データを生成（再構成）してＨＤＤ４３等の記憶装置に記憶させたり、ＣＴ画像（すなわち、撮影画像）としてディスプレイ４５に表示させたりする。

画像処理装置１２は、再構成された複数のＣＴ画像データを補間処理することによってボリュームデータを生成することができる。ボリュームデータの再構成としては、例えば、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Ｘ線検出器２３としてマルチスライス型検出器を用いてボリュームスキャンが行なわれることにより、画像処理装置１２は、広範囲のボリュームデータを再構成することができる。

図２は、実施形態のＸ線ＣＴ装置１のハードウエアによって補正する構成を示す構成図である。

図２に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、上述した、寝台３１ａ、架台１１ａ、及び画像処理装置１２を備えている。

寝台３１ａは、被検体Ｐを載置するための天板３０と、天板３０を架台１１ａの開口部に挿入するための移動機構となる天板駆動回路３１とを有する。

天板駆動回路３１は、天板３０を駆動するための駆動回路３１ｂと、天板３０の位置を検出する位置検出回路３１ｃとを有している。天板駆動回路３１は、上述したように、天板３０を架台１１ａの開口部に挿入するとともに、天板３０を架台１１ａの開口部から引き出す。また、天板駆動回路３１は、天板３０を上下方向（即ち、鉛直方向）に移動させる。

駆動回路３１ｂは、例えば、モータ等により構成され、コントローラ３２を介して、画像処理装置１２の駆動制御機能５４により、回転数、回転方向、及び回転速度などが制御される。

位置検出回路３１ｃは、例えば、エンコーダによって構成され、駆動回路３１ｂの回転数、回転方向、及び回転速度などを検出し、コントローラ３２を介して、画像処理装置１２の駆動制御機能５４に出力する。

チルト駆動回路２８は、コントローラ３２による制御によって、架台１１aを天板３０の長手方向にチルトさせる。

駆動制御機能５４は、天板３０の撓みに起因して生じる、天板３０の鉛直方向の変位と、天板３０の水平方向からのずれ角を補正するために、天板３０の鉛直方向の位置と、架台１１ａのチルト角を、コントローラ３２を介して、本スキャン時に制御する。駆動制御機能５４は、位置検出回路３１ｃから出力される、天板３０の水平方向の位置情報に基づいて、駆動回路３１ｂとチルト駆動回路２８とを制御して、天板３０の鉛直方向の位置と、架台１１ａのチルト角とを制御する。この制御に関しては、図１０および図１１を用いて後述する。

次に、画像処理装置１２の処理回路４１が、スキャナ装置１１のコントローラ３２を介して、チルト駆動回路２８と、天板駆動回路３１とを制御する機能について、説明する。

図３は、実施形態の画像処理装置１２における処理回路４１の機能を示したブロック図である。

処理回路４１は、プログラムをメモリ４２（記憶回路４８）から読み出し、実行することにより、プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。具体的には、処理回路４１（プロセッサ）は、読み出したプログラムを実行することによって、スキャン制御機能５１、位置決め画像生成機能５２、算出機能５３、駆動制御機能５４、及び本スキャン画像生成機能５５を実現する。

ここで、「プロセッサ」という文言は、例えば、専用又は汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）などの回路を意味する。

プロセッサは、メモリに保存された、もしくはプロセッサの回路内に直接組み込まれたプログラムを読み出し、実行することで各機能を実現する。プロセッサが複数設けられ場合、プログラムを記憶するメモリは、プロセッサごとに個別に設けられるものであっても構わないし、或いは、図１の記憶回路４８が各プロセッサの機能に対応するプログラムを記憶するものであっても構わない。

なお、Ｘ線ＣＴ装置１の医用画像処理装置１２を構成する各構成要素５１乃至５５は、処理回路４１がプログラムを実行することによって機能するものとするが、その場合に限定されるものではない。Ｘ線ＣＴ装置１を構成する各構成要素５１乃至５５の全部又は一部を、ハードウエアとしてＸ線ＣＴ装置１に設ける場合であってもよい。

処理回路４１のスキャン制御機能５１は、本スキャンと、本スキャンの前に行う事前スキャンとを実行する。スキャン制御機能５１は、スキャナ装置１１のコントローラ３２を制御して、例えば、事前スキャンとして、位置決め画像を生成するための生データ（すなわち、検出データ）を収集する。この場合、スキャン制御機能５１は、コントローラ３２を制御して、Ｘ線高電圧装置２６からＸ線管２１に管電流や管電圧が供給され、被検体ＰにＸ線が照射される。なお、事前スキャンは、位置決めスキャンと呼ばれることもある。

また、スキャン制御機能５１は、生データが、天板３０の角度を算出可能な所定のスライス幅を有するように、事前スキャンを実行する。スキャン制御機能５１は、例えば、生データを収集する際、天板３０を移動させながら、被検体Ｐを連続的に撮影して事前スキャンを実行する。この場合、例えば、スキャン制御機能５１は、１回の撮影によって所定のスライス幅内のスライスデータを同時に収集する、マルチスライス同時撮影を行う。そして、事前スキャンでは、天板３０の移動中、このマルチスライス同時撮影を繰り返し行ってデータを収集する。

位置決め画像生成機能５２は、スキャナ装置１１のＤＡＳ２４から入力された生データに対して対数変換処理や感度補正などの補正処理を行なって投影データを生成し、ＨＤＤ４３に記憶させる。また、位置決め画像生成機能５２は、ＨＤＤ４３から入力される投影データを基に、ｚ軸方向に直交する複数断面の投影データを生成し、複数断面の投影データを基に、位置決め画像を生成して、ＨＤＤ４３等の記憶回路４８に記憶させる。なお、生データのことを、単にデータと呼ぶこともある。

算出機能５３は、事前スキャンで収集したデータから、天板３０の水平方向の位置に対して、鉛直方向における天板３０の変位と、水平方向に対する天板３０の角度とを算出する。算出機能５３は、例えば、位置決め画像から、天板３０の段差と天板３０の傾き角度とを算出する。

駆動制御機能５４は、前述したように、天板３０の変位と、天板３０の角度とに基づいて、天板３０の位置および架台１１ａの角度を、本スキャン時に制御する。

なお、駆動制御機能５４は、スキャン制御機能５１と連動して、天板３０の鉛直方向の位置と、架台１１ａのチルト角とを制御しながら、スキャン制御機能５１が本スキャンによる撮影を行う。スキャン制御機能５１は、スキャナ装置１１のコントローラ３２を制御して、天板３０の位置と架台１１ａの角度が調整された状態で、ビュー毎に生データを収集する。

本スキャン画像生成機能５５は、スキャナ装置１１のＤＡＳ２４から入力された本スキャン時の生データに対し、対数変換処理や感度補正などの補正処理を行なって投影データを生成して、ＨＤＤ４３等に記憶させる。また、本スキャン画像生成機能５５は、ＨＤＤ４３から入力される投影データを基に、ｚ軸方向に直交する複数断面の投影データを生成し、複数断面の投影データを基に、本スキャンの撮影画像を生成し、ＨＤＤ４３等の記憶回路４８に記憶させる。

ここで、従来の問題点を明確にするために、天板３０の撓みによって生じる天板３０の段差（変位）と、天板３０の傾きについて、説明する。

図４は、従来の問題点であって、天板３０が寝台３１ａから繰り出される距離の違いによって、被検体Ｐの撮影位置Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２における、天板３０の鉛直方向の位置と、天板３０の角度が変化する様子を模式的に示した図である。実際には、天板３０の形状は、被検体Ｐの体重によって曲線状に撓むが、図４では、天板３０の鉛直方向の位置と天板３０の角度の変化にのみ着目し、天板３０の形状の変化は無視して図示している。

図４では、基準０の位置から距離ｚ０だけ天板３０が繰り出された場合の各天板３０の位置を示している。位置３００では、天板３０の鉛直方向の変位と、水平方向に対する角度の変化は比較的小さい。また、位置３００では、撓みが生じないように調整されていると仮定する。

一方、基準０から距離ｚ１（ｚ１＞ｚ０）だけ繰り出された場合には、天板３０は、位置３０１となり、天板３０と被検体Ｐは、紙面に対してやや右下に傾く。

さらに、基準０から距離ｚ２（ｚ２＞ｚ１）だけ繰り出された場合には、天板３０は、位置３０２となり、天板３０と被検体Ｐは大幅に傾くと共に、被検体Ｐの足元に対し、被検体Ｐの頭部には段差（変位）が生じている。

そこで、実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、事前スキャンで収集したデータから、鉛直方向における天板３０の変位と、水平方向に対する天板３０の角度とを算出することにより、算出した天板３０の変位と、天板３０の角度とに基づいて、天板３０の鉛直方向の位置と、架台１１ａの水平方向のチルト角を、本スキャン時に一定となるように制御する。

続いて、実施形態のＸ線ＣＴ装置１の動作を、図５に示すフローチャートを用いて説明する。

（天板位置補正処理）
図５は、実施形態のＸ線ＣＴ装置１の動作を示すフローチャートである。

まず、Ｘ線ＣＴ装置１は、被検体Ｐに対して事前スキャンを実行して、被検体Ｐを撮影する（ステップＳ００１）。Ｘ線ＣＴ装置１は、スキャナ装置１１のコントローラ３２を制御して、位置決め画像を生成するための生データを収集する。例えば、Ｘ線ＣＴ装置１のスキャン制御機能５１は、コントローラ３２を制御し、Ｘ線高電圧回路２６からＸ線管２１に管電流や管電圧が供給され、被検体ＰにＸ線が照射される。

ここで、スキャン制御機能５１は、例えば、生データが天板３０の角度を算出可能な所定のスライス幅を有するように事前スキャンを実行する。例えば、スキャン制御機能５１は、１回の撮影によって所定のスライス幅内のスライスデータを同時に収集する、マルチスライス同時撮影を行う。そして、事前スキャンでは、天板３０の移動中、このマルチスライス同時撮影を繰り返し行ってデータを収集する。

図６は、実施形態のＸ線ＣＴ装置１が、事前スキャンで収集したデータから算出する、鉛直方向における天板３０の変位ｄｈと、水平方向に対する天板３０の角度ｄθとを示す図である。

図６に示すように、架台１１ａにおいて、Ｘ線管２１とＸ線検出器２３との通過する位置を、Ｘ線パス位置ＸＰＰとするとき、事前スキャンで収集したデータから、Ｘ線パス位置ＸＰＰにおける、天板３０の鉛直方向の変位ｄｈと、天板３０の傾き角度ｄθとが算出される。また、この鉛直方向の変位ｄｈと、天板３０の傾き角度ｄθは、天板３０の位置ｚに応じて、それぞれ算出される。なお、領域ＥＶは、Ｘ線パス位置ＸＰＰにおける天板３０の通過する領域のことであり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の領域ＥＶを拡大したものである。

次に、Ｘ線ＣＴ装置１は、事前スキャンにより位置決め画像を生成する（ステップＳ００３）。Ｘ線ＣＴ装置１は、スキャナ装置１１のＤＡＳ２４から入力された検出データに対して対数変換処理や感度補正などの補正処理を行なって投影データを生成して、ＨＤＤ４３に記憶させる。例えば、Ｘ線ＣＴ装置１の位置決め画像生成機能５２は、ＨＤＤ４３から入力される投影データを基に、ｚ軸方向に直交する複数断面の投影データを生成し、複数断面の投影データを基に、位置決め画像を生成して、ＨＤＤ４３の記憶装置に記憶させる。位置決め画像は、マルチスライス同時撮影が繰り返し撮影された、所定のスライス幅内のスライスデータにより生成される。

図７は、実施形態の位置決め画像生成機能５２により、被検体Ｐに対して、マルチスライスが連続的に生成される概念を模式的に示した図である。

図７に示すように、寝台３１ａが天板３０を、位置３００から位置３０２の位置まで移動させながら、スキャン制御機能５１は、天板３０の移動に応じて、その天板３０の移動の瞬間を連続的に撮影する。図７では、マルチスライスのスライス幅をｄｗとした場合、距離ｚ０、距離ｚ１、距離ｚ２の各距離の移動の瞬時におけるスライスデータが、位置決め画像生成機能５２によって、連続的に生成される。

次に、Ｘ線ＣＴ装置１は、事前スキャンで収集したデータから、鉛直方向における天板３０の変位と、水平方向に対する天板３０の角度を算出する(ステップＳ００５)。Ｘ線ＣＴ装置１の算出部５３は、例えば、事前スキャンとして撮影されたスライスデータから、基準０から距離ｚに対する天板３０の段差ｄｈと、基準０から距離ｚに対する天板３０の傾き角度ｄθを算出する。

なお、一例として、天板３０の距離z０では、位置３００において撓みが生じないように調整されているため、距離ｚ０に対する天板３０の段差ｄｈと、距離ｚ０に対する天板３０の傾き角度ｄθを算出することとする。

図８は、実施形態のＸ線ＣＴ装置１の算出部５３が、各距離ｚにおける天板３０の段差ｄｈと、天板３０の傾き角度ｄθを算出する概念を模式的に示した図である。

図８では、図７における、各距離ｚの天板３０の段差ｄｈと、天板３０の傾き角度ｄθを、図７と同一方向から見た状態を示している。天板３０の距離が距離ｚ０の場合、天板３０は、位置３００にあり、天板３０の段差ｄｈと天板３０の傾き角度ｄθは、ともに、０になるように調整されている。

天板３０の距離が距離ｚ１の場合、天板３０は位置３０１にあり、天板３０の段差ｄｈは、段差ｄｈ１、天板３０の傾き角度ｄθは、ｄθ１となる。さらに、天板３０の距離が距離ｚ２の場合には、天板３０は位置３０２にあり、天板３０の段差ｄｈは、段差ｄｈ２、天板３０の傾き角度ｄθは、ｄθ２と、差分が大きくなっている。

図９は、実施形態のＸ線ＣＴ装置１の算出部５３が算出した天板３０の段差ｄｈと、天板３０の傾き角度ｄθを、連続的にプロットしたグラフである。

図９（ａ）では、Ｘ線ＣＴ装置１の算出部５３が算出した、基準０から距離ｚに対する天板３０の段差ｄｈを連続的にプロットしたグラフを示している。図９（ｂ）では、Ｘ線ＣＴ装置１の算出部５３が算出した、基準０から距離ｚに対する天板３０の傾き角度ｄθを連続的にプロットしたグラフを示している。

図９では、それぞれ基準０から距離ｚが遠ざかる程、天板３０の変位である段差ｄｈ、及び天板３０の傾き角度ｄθが大きくなることを示している。

次に、Ｘ線ＣＴ装置１は、天板３０の変位と、天板３０の角度とに基づいて、天板３０の位置と、架台１１ａの角度を、本スキャン時に制御する（ステップＳ００７）。Ｘ線ＣＴ装置１の駆動制御機能５４は、例えば、本スキャン実行時、基準０から距離ｚに対する天板３０の段差ｄｈと、基準０から距離ｚに対する天板３０の傾き角度ｄθに基づいて、天板３０の位置と架台１１ａの角度を補正するように、コントローラ３２を介して、天板駆動回路３１とチルト駆動回路２８とを制御する。

Ｘ線ＣＴ装置１の駆動制御機能５４は、例えば、天板３０の段差ｄｈを示したグラフと、天板３０の傾き角度ｄθを示したグラフを用いて、位置３００の位置で一定となるように、天板駆動回路３１とチルト駆動回路２８とを制御する。この場合、駆動制御機能５４は、天板３０の段差ｄｈ及び天板３０の傾き角度ｄθを打ち消すように、天板３０の変位と、架台１１ａの傾きを連続的に制御する。

図１０は、実施形態のＸ線ＣＴ装置１の駆動制御機能５４が、天板駆動回路３１とチルト駆動回路２８とを制御し、図７の距離ｚ１のとき、天板３０の位置と架台１１ａの角度を補正する概念を模式的に示した図である。

図１０に示すように、天板３０に被検体Ｐが載置された状態で、寝台３１ａが天板３０を距離ｚ１だけ移動させた場合を想定すると、天板３０は、位置３０１に移動する。この場合、天板３０は、天板駆動回路３１によって、天板３０の変位ｄｈ１が補正され、位置３０１１に天板３０の高さが調整される。そして、チルト駆動回路２８によって、架台１１ａは、架台１１ｂの傾きｄθ１になるように、架台１１ａの角度が調整される。これにより、Ｘ線パス位置ＸＰＰ１は、天板３０の位置３０１１の水平方向に対して垂直となる。

このように、位置３０１１において本スキャンにより撮影されるボリュームデータは、例えば、図７に示した天板３０の位置３００と同じ高さであって、位置３０１の水平方向に対して垂直となる状態で撮影される。このため、例えば、ヘリカルスキャン時に天板３０の断面が斜めになる場合や、ステップアンドシュートで撮影する時に撮影画像に段差が生じることを回避することができる。これにより、従来よりも精度の高い撮影画像が得られるため、誤診を防ぐことができる。

図１１は、実施形態のＸ線ＣＴ装置１の駆動制御機能５４が、天板駆動回路３１とチルト駆動回路２８とを制御し、図７の距離ｚ２のとき、天板３０の位置と架台１１ａの角度を補正する概念を模式的に示した図である。

図１１に示すように、天板３０に被検体Ｐが載置された状態で、寝台３１ａが天板３０を距離ｚ２だけ移動させた場合を想定すると、天板３０は、位置３０２の位置に移動する。この場合、天板３０は、天板駆動回路３１によって、天板３０の変位ｄｈ２が補正され、位置３０２２の位置に天板３０の高さが調整される。そして、チルト駆動回路２８によって、架台１１ａは、架台１１ｃの傾きｄθ２になるように、架台１１ａの角度が調整される。これにより、Ｘ線パス位置ＸＰＰ２は、天板３０の位置３０２２の水平方向に対して垂直となる。

このように、位置３０２２において本スキャンにより撮影されるボリュームデータは、例えば、図７に示した天板３０の位置３００と同じ高さであって、位置３０２の水平方向に対して垂直となる状態で撮影される。上述したように、ヘリカルスキャン時に天板３０の断面が斜めになる場合や、ステップアンドシュートで撮影する時に撮影画像に段差が生じることを回避することができる。これにより、従来よりも精度の高い撮影画像が得られるため、誤診を防ぐことができる。

以上説明したように、実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、Ｘ線源２１とＸ線検出器２３を有する架台１１aと、被検体Ｐを載置するための天板３０と、天板３０を架台１１ａの開口部に挿入するための天板駆動回路３１を有する寝台３１ａと、処理回路４１とを備える。

Ｘ線ＣＴ装置１の処理回路４１は、本スキャンと、本スキャンの前に行う事前スキャンとを実行するスキャン制御機能５１と、事前スキャンで収集したデータから、鉛直方向における天板３０の変位と、水平方向に対する天板３０の角度を算出する算出機能５３と、天板３０の変位と、天板３０の角度とに基づいて、天板３０の位置と架台１１ａの角度を、本スキャン時に制御する駆動制御機能５４と、を備える。

これにより、実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、例えば、被検体Ｐを撮影する架台１１ａの所定の位置において、常に同一の位置を通過するように、天板３０の変位と、天板３０の傾きを補正することができるので、高精細な画像を取得することができ、誤診を回避することができる。

また、Ｘ線ＣＴ装置１の駆動制御機能５４は、Ｘ線管２１とＸ線検出器２３とにおいて形成されるＸ線パス位置に対し、そのＸ線パス位置の中心を通過するように、寝台３１ａにおける天板３０の高さと、架台１１ａのチルト角を制御することもできる。

なお、実施形態では、図７に示したように、被検体Ｐの荷重によって天板３０に段差と傾きが生じる例を示したが、これに限定されるものではない。天板３０には、予め所定の体重がかかることが想定されており、天板３０の移動量に応じて、天板３０は撓むものである。しかし、被検体Ｐの体重が軽い場合には、天板３０が移動しても所定量ほど撓まず、むしろ、反り返ることも想定される。このような場合であっても、算出部５３は、事前スキャンにおいて、所定のスライス幅により天板３０の角度を算出することができるので、常に同一の位置を通過するように、天板３０の位置を補正することができる。

また、実施形態では、天板３０の変位と、天板３０の傾き角度とを、ハードウエア的に補正するようなっていたが、これに限定されるものではない。例えば、天板３０の傾きをを算出可能なデータ、例えば、所定のスライス幅のあるデータを用いることによりソフトウエア的に天板３０の傾きを補正するようにしてもよい。

また、実施形態では、スキャン制御機能５１が事前スキャンを実行する場合において、被検体Ｐに対して連続的に撮影する例を用いて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、事前スキャンにおいて、ステップアンドシュート方式で被検体Ｐを撮影してもよい。この場合は、被検体Ｐの一部分にＸ線を照射した後にＸ線照射を停止させ、天板３０を所定の移動量だけ繰り出した後、所定の位置において、パルスＸ線により撮影を行うことができる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、天板３０の段差と傾きをハードウエアによって補正することにより、高精細な画像を取得することができ、誤診を回避することができる。

以上、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、変更を行なうことができる。これらの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発明とその均等の範囲に含まれる。

１Ｘ線ＣＴ装置
１１スキャナ装置
１１ａ架台
１２医用画像処理装置
２８チルト駆動回路
３０天板
３１天板駆動回路
３１ａ寝台
３１ｂ駆動回路
３１ｃ位置検出回路
３２コントローラ
４１処理回路
４２メモリ
４３ＨＤＤ
４４入力回路
４５ディスプレイ
４８記憶回路
５１スキャン制御機能
５２位置決め画像生成機能
５３算出機能
５４駆動制御機能

Claims

Ｘ線源とＸ線検出器を有する架台と、
被検体を載置するための天板と、
前記天板を水平方向および鉛直方向に移動させる移動機構を有する寝台と、
本スキャンと、前記本スキャンの前に行う事前スキャンとを実行するスキャン制御部と、
前記事前スキャンで収集したデータから、鉛直方向における前記天板の変位と、水平方向に対する前記天板の角度を算出する算出部と、
前記天板の変位と、前記天板の角度とに基づいて、前記天板の位置および前記架台の角度を、前記本スキャン時に制御する駆動制御部と、
を備えるＸ線ＣＴ装置。
前記スキャン制御部は、
前記データが、前記天板の角度を算出可能な所定のスライス幅を有するように、前記事前スキャンを実行する
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記スキャン制御部は、
前記データを収集する際、前記被検体を連続的に撮影して、前記事前スキャンを実行する
請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記駆動制御部は、
前記天板の変位に関する情報に基づいて、前記天板の高さを調整するように前記寝台の前記移動機構を制御するとともに、前記天板の角度に関する情報に基づいて、前記架台のチルト角を調整するようにチルト駆動回路を制御する
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記駆動制御部は、
前記被検体のそれぞれの撮影位置において、前記Ｘ線源から前記Ｘ線検出器に向かう方向が、前記天板に対して垂直になるように、前記天板の水平方向の位置に応じて前記架台のチルト角を制御する
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記駆動制御部は、
前記被検体のそれぞれの撮影位置において、前記天板が同一の高さを維持するように、前記天板の水平方向の位置に応じて前記天板の高さを制御する
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。