JP6831673B2 - 放射線断層撮影装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、放射線を用いて被検体をスキャンする放射線断層撮影装置、および当該放射線断層撮影装置に適用されるプログラムに関する。

従来より、Ｘ線を用いて画像を生成する放射線断層撮影装置として、Ｘ線ＣＴ装置が知られている。Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線を放出するＸ線管と、Ｘ線を検出するＸ線検出器を有している。Ｘ線管から放出されたＸ線は被検体を通過し、Ｘ線検出器で検出される。Ｘ線検出器は、被検体の透過Ｘ線を検出し、その強度に応じた電気信号を出力する。Ｘ線検出器から出力された電気信号はデータ収集部で受信され、Ｘ線データに変換される。このＸ線データに基づいて画像が再構成される。

画像再構成を行う場合、被検体を撮影して得られたデータは、水や空気などの基準物質を撮影して得られた補正データ（data）など用いて補正される。この補正により、高品質な画像を得ることができる。しかし、Ｘ線ＣＴ装置の使用環境や、Ｘ線ＣＴ装置の使用期間などが原因で、再構成される画像にアーチファクトが発生し、画像品質が低下することがある。 そこで、アーチファクトを軽減するために、ファントムを用いてキャリブレーションを行う技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００６−０３４３０６号公報

一般的に、ファントムを用いたキャリブレーションは、専門的知識が必要な作業であるので、Ｘ線ＣＴ装置のユーザ（例えば、撮影技師）がこの作業を行うことは難しいという問題がある。そこで、ユーザは、アーチファクトを発見した場合、フィールドエンジニアに連絡し、キャリブレーションの依頼をすることが多い。フィールドエンジニアは、キャリブレーションの依頼を受けると、病院に訪問し、アーチファクトが現れた画像を解析する解析作業を行い、解析結果に基づいて、キャリブレーションを行う。したがって、アーチファクトが低減された画像を得ることができる。

しかし、上記の方法では、ユーザがフィールドエンジニアに連絡を取り、その連絡を受けたフィールドエンジニアが病院を訪ねる必要があるので、アーチファクトを見つけてからキャリブレーションの作業を開始するまでの時間が長くなるという問題がある。また、フィールドエンジニアは、病院に到着した後、アーチファクトが現れた画像やＸ線ＣＴ装置の状態などの解析作業を行い、キャリブレーションによりアーチファクトを低減できるかどうかを判断する必要がある。また、フィールドエンジニアは、キャリブレーションによりアーチファクトを低減できそうだと判断した場合、クレードルにファントムを設置し、ファントムを設置した後で、ファントムがスキャンに適した位置に位置決めされるように、クレードルを移動させる必要もある。このような解析作業やファントムの位置決めを行うにはある程度の時間を要する。したがって、キャリブレーションを実行する場合、Ｘ線ＣＴ装置のダウンタイムが増加するという問題がある。

このような理由から、キャリブレーションを実行する場合であっても、Ｘ線ＣＴ装置などの放射線断層撮影装置のダウンタイムが短縮可能な技術が望まれている。

本発明の第１の観点は、放射線を用いて被検体をスキャンする放射線断層撮影装置であって、
クレードルに設置されたファントムの位置又は前記クレードルに取り付けられたホルダに設置されたファントムの位置と、前記ファントムが位置決めされるべき所定の位置との間の位置ずれ量を計算するずれ量計算手段と、
前記位置ずれ量に基づいて、前記ファントムが前記所定の位置に位置決めされるように前記クレードルを駆動する駆動手段と、
前記ファントムをスキャンして前記ファントムのデータを収集するための撮影手段と、
前記ファントムのデータと、画像再構成に必要な補正データとに基づいて、画像を再構成する再構成手段と、
再構成された画像にアーチファクトが含まれている場合、前記補正データを校正するために必要なデータが収集されるように前記撮影手段を制御する制御手段と、
を有する、放射線断層撮影装置である。
本発明の第２の観点は、放射線を用いて被検体をスキャンする放射線断層撮影装置に適用されるプログラムであって、本発明の第１の観点に記載のずれ量計算手段、再構成手段、および制御手段を実現するためのプログラムである。

ファントムの位置と空洞部内の所定の位置との間の位置ずれ量を計算し、計算された位置ずれ量に基づいてファントムが所定の位置に位置決めされるように、クレードルが移動する。したがって、ユーザ自身がファントムの位置決めをする必要が無いので、放射線断層撮影装置のダウンタイムを短縮することができる。

本形態に係るＸ線ＣＴ装置のハードウェアの構成を概略的に示す図である。 Ｘ線ＣＴ装置のガントリおよびテーブルの側面図である。 本形態に係るＸ線ＣＴ装置の操作コンソールの機能ブロック図である。 記憶装置６３に記憶されているプログラムおよびデータを概略的に示す図である。 本形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフロー図である。 ファントムの設置方法の一例の説明図である。 現在のファントムの位置ｚ１とファントムの基準位置ｚ０との間のずれ量ＬＺを示す図である。 ずれ量ＬＺだけ移動した後のクレードルを示す図である。 補正データＤ_１〜Ｄ_Ｗを用いて、（ｋＶｐ，ＳＦＯＶ，ＦＳ）の組合せごとに得られた複数スライスの画像を概略的に示す図である。 画像ごとに計算された指標の説明図である。 判定結果の説明図である。 キャリブレーションの一例の説明図である。 ディテールドキャリブレーションで得られた補正データＤｃ１が補正データＤ_Ｗに上書きされた様子を概略的に示す図である。 補正データＤ_１〜Ｄ_Ｗ−１およびキャリブレーションにより得られた補正データＤｃ１を用いて再構成された画像を概略的に示す図である。 画像ごとに計算された２つの指標（平均値ｍおよび標準偏差σ）の値を概略的に示す図である。 判定結果を示す図である。 基準値を超える指標が現れた一例を概略的に示す図である。 ２回目のディテールドキャリブレーションで得られた補正データＤｃ２が補正データＤｃ１に上書きされた様子を示す図である。 判定結果を示す図である。 ディテールドキャリブレーションとは異なるキャリブレーションの幾つかの例の説明図である。

以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。

図１は、本形態に係るＸ線ＣＴ装置１のハードウェアの構成を概略的に示す図、図２は、Ｘ線ＣＴ装置１のガントリおよびテーブルの側面図である。

図１に示すように、ガントリ２は、Ｘ線管２１、アパーチャ（aperture）２２、コリメータ装置（collimator device）２３、Ｘ線検出器２４、データ収集部（data acquisition system）２５、回転部２６、高電圧電源２７、アパーチャ駆動装置２８、回転駆動装置２９、制御部３０を有している。尚、Ｘ線管２１、アパーチャ２２、コリメータ装置２３、Ｘ線検出器２４、データ収集部２５、回転部２６、高電圧電源２７、アパーチャ駆動装置２８、および回転駆動装置２９を合わせたものが、本発明における撮影手段の一例に相当する。

回転部２６は回転可能に支持されている。Ｘ線管２１、アパーチャ２２、コリメータ装置２３、Ｘ線検出器２４、およびデータ収集部２５は、回転部２６に搭載されている。

Ｘ線管２１及びＸ線検出器２４は、被検体５が載置される撮影空間、すなわちガントリ２の空洞部２Ｂを挟んで互いに対向して配置されている。

アパーチャ２２は、Ｘ線管２１と空洞部２Ｂとの間に配置されている。アパーチャ２２は、Ｘ線管２１のＸ線焦点からＸ線検出器２４に向けて放射されるＸ線をファンビーム（fan beam）やコーンビーム（cone beam）に成形する。

コリメータ装置２３は、空洞部２ＢとＸ線検出器２４との間に配置されている。コリメータ装置２３は、Ｘ線検出器２４に入射する散乱線を除去する。

Ｘ線検出器２４は、Ｘ線管２１から放射される扇状のＸ線ビームの広がり方向および厚み方向に、２次元的に配列された複数のＸ線検出素子を有している。各Ｘ線検出素子は、空洞部２Ｂに配された被検体５の透過Ｘ線をそれぞれ検出し、その強度に応じた電気信号を出力する。

データ収集部２５は、Ｘ線検出器２４の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号を受信し、Ｘ線データに変換して収集する。

撮影テーブル４は、クレードル（cradle）４１および駆動装置４２を有している。被検体５は、クレードル４１の上に載置される。駆動装置４２は、クレードル４１がｙ方向に昇降するようにクレードル４１を駆動し、更に、クレードル４１がｚ方向に移動するように、クレードル４１を駆動する。

高電圧電源２７は、Ｘ線管２１に高電圧及び電流を供給する。
アパーチャ駆動装置２８はアパーチャ２２を駆動しその開口を変形させる。
回転駆動装置２９は回転部２６を回転駆動する。
制御部３０は、ガントリ２内の各装置・各部、および駆動装置４２等を制御する。

操作コンソール６は、操作者９からの各種操作を受け付ける。操作コンソール６は、入力装置６１、表示装置６２、記憶装置６３、及び演算処理装置６４を有している。本例では、操作コンソール６は、コンピュータ（computer）により構成されている。

なお、ここでは、図１に示すように、被検体５の体軸方向、すなわち撮影テーブル４による被検体５の搬送方向をｚ方向とする。また、鉛直方向をｙ方向、ｙ方向およびｚ方向に直交する水平方向をｘ方向とする。

図３は、本形態に係るＸ線ＣＴ装置の操作コンソールの機能ブロック図（block diagram）である。

本形態に係るＸ線ＣＴ装置の操作コンソール６は、上記機能を実現させるための機能ブロックとして、ずれ量計算部７１、再構成部７２、指標計算部７３、判定部７４、生成部７５、およびカウント部７６などを有している。

ずれ量計算部７１は、後述するずれ量ＬＺ（図７参照）を計算する。
再構成部７２は、スキャンによって得られたデータと、画像再構成に必要な補正データとに基づいて画像を再構成する。
指標計算部７３は、後述する平均値ｍおよび標準偏差σの値を計算する。
判定部７４は、平均値ｍの値および標準偏差σの各々が許容される値の範囲に含まれているか否かを判定する。
生成部７５は、画像再構成に必要な補正データを生成する。
カウント部７６は、補正データを校正するためのキャリブレーションの実行回数をカウントする。

尚、ずれ量計算部７１は、本発明におけるずれ量計算手段の一例である。再構成部７２は、本発明における再構成手段の一例である。指標計算部７３は、本発明における指標計算手段の一例である。判定部７４は、本発明における判定手段の一例である。生成部７５は、本発明における生成手段の一例である。カウント部７６は、本発明におけるカウント手段の一例である。

操作コンソール６は、演算処理装置６４が所定のプログラム（program）を実行することにより各機能ブロックとして機能する。所定のプログラムは、記憶装置６３に記憶されている（図４参照）。

図４は、記憶装置６３の説明図である。
記憶装置６３は、プログラムＰＧ_１〜ＰＧ_Ｕが記憶されている。これらのプログラムＰＧ_１〜ＰＧ_Ｕのうちの少なくとも一つのプログラムは、演算処理装置６４で実行されるプログラムである。また、記憶装置６３には、補正データＤ_１〜Ｄ_Ｗが記憶されている。補正データＤ_１〜Ｄ_Ｗは、画像再構成に必要な補正データを表している。補正データＤ_１〜Ｄ_Ｗは、例えば、Ｘ線管球の特性を補正するためのデータ、Ｘ線検出器２４の特性などを補正するためのデータを含んでいる。被検体５の画像は、被検体５をスキャンすることにより得られたデータと補正データＤ_１〜Ｄ_Ｗとに基づいて再構成される。

尚、図４に示すプログラムＰＧ_１〜ＰＧ_Ｕおよび補正データＤ_１〜Ｄ_Ｗは、操作コンソール６に外部接続された記憶装置又は記憶媒体９０（図１参照）に記憶されていてもよく、記憶装置６３と記憶装置又は記憶媒体９０とに振り分けて記憶されていてもよい。操作コンソール６の各部の機能の詳細は、Ｘ線ＣＴ装置における処理の流れを説明する際に併せて説明する。

本形態のＸ線ＣＴ装置は、画像再構成に必要な補正データ（図４参照）を校正するためのキャリブレーションを実行しなければならない状況が生じた場合、フィールドエンジニアではなく、Ｘ線ＣＴ装置のユーザ（例えば、撮影技師）自身でキャリブレーションを実行することができるように構成されている。したがって、Ｘ線ＣＴ装置のダウンタイムを低減できるという効果が得られる。以下に、本形態において、キャリブレーションを実行しなければならない状況が生じた場合、Ｘ線ＣＴ装置がどのような処理を実行するかについて説明する。

図５は、本形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフロー図（flowchart）である。

Ｘ線ＣＴ装置は、必要に応じて、補正データ（図４参照）を校正するためのキャリブレーションを実行する必要がある。キャリブレーションが必要な状況としては、例えば、Ｘ線ＣＴ装置で撮影した画像にアーチファクトが現れた場合、Ｘ線ＣＴ装置の定期点検を行う場合、Ｘ線管球を交換した場合などがある。本形態では、ユーザがキャリブレーションを実行する必要があると考えた場合、以下のフローに従って、キャリブレーションを実行する。以下、フローで実行される各ステップについて説明する。

ステップ（step）Ｓ１では、ユーザがファントムを設置する。図６は、ファントム５１の設置方法の一例の説明図である。

ユーザは、ガントリ２又は撮影テーブル４に設けられた操作部を操作し、クレードル４１を所定の高さまで垂直方向（ｙ方向）に昇降させるのに必要な指示を入力する。この指示が入力されると、制御部３０（図１参照）は、クレードル４１が所定の高さまで昇降するように、撮影テーブル４を動かす。

クレードル４１が昇降した後、ユーザは、クレードル４１の一端部４１ａにホルダ５０を取り付け、ホルダ５０にファントム５１を設置する。本形態では、ファントム５１は水ファントム５１であるが、水とは異なる物質を含むファントムを用いることも可能である。尚、図６には、ホルダ５０にファントム５１を設置する例が示されているが、ファントム５１をホルダ５０ではなくクレードル４１に設置することも可能である。ファントム５１を設置した後、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、ユーザが、入力装置６１（図１参照）を用いて、ファントム５１のスキャンを実行させるための指示を表すコマンド（command）を入力する。コマンドの入力は、例えば、入力装置６１の所定のボタンを押す等の簡単な操作により行われる。

ステップＳ３では、ステップＳ２で入力されたコマンドに応答して、ファントム５１が所定位置に位置決めされるように、クレードル４１が移動する（図７および図８参照）。

図７および図８は、ファントム５１の位置決めの説明図である。
先ず、図７に示すように、ずれ量計算部７１（図３参照）は、現在のファントム５１の位置ｚ１と、ファントム５１が位置決めされるべき基準位置ｚ０との間のずれ量ＬＺを計算する。ファントム５１の基準位置ｚ０は、例えば、空洞部２Ｂのアイソセンターであるが、空洞部２Ｂのアイソセンターからずれた位置を、ファントム５１の基準位置ｚ０とすることも可能である。ずれ量ＬＺを求める方法としては、例えば、カメラ（図示せず）を用いる方法がある。カメラを用いる場合は、ファントム５１を含む領域をカメラで撮影する。カメラによる撮影を行った後、カメラで得られた画像データに対して画像認識技術を適用して現時点のファントム５１の位置を特定する。したがって、現時点のファントム５１の位置を特定することができるので、ずれ量計算部７１は、ずれ量ＬＺを計算することができる。

尚、カメラを用いない方法でずれ量ＬＺを求めてもよい。カメラを用いずにずれ量ＬＺを求める方法としては、スキャンを実行する方法がある。この場合、ずれ量計算部７１は、スキャンにより得られたデータに基づいてずれ量ＬＺを計算することができる。

制御部３０は、ずれ量ＬＺだけクレードル４１が移動するように駆動装置４２（図１参照）を制御する。駆動装置４２は、クレードル４１を水平方向（ｚ方向）にずれ量ＬＺだけ移動させる。図８は、ずれ量ＬＺだけ移動した後のクレードル４１を示す図である。クレードル４１をずれ量ＬＺだけ移動させることにより、ファントム５１を基準位置ｚ０に位置決めすることができる。

尚、本形態では、クレードル４１をｙ方向に所定の高さまで昇降させた後に、ユーザがファントム５１を設置し（ステップＳ１）、クレードル４１をｚ方向に移動させることにより、ファントム５１を基準位置ｘ０に位置決めしている（ステップＳ３）。しかし、クレードル４１を所定の高さまで昇降させる前に、ユーザがファントム５１を設置し、ユーザがファントム５１を設置した後に、ファントム５１が基準位置ｘ０に位置決めされるように、クレードル４１をｙ方向およびｚ方向に移動させてもよい。また、撮影テーブル４は、図２等に示す構造に限定されることは無く、例えば、支柱をスイング(swing)させることによりクレードルをｙ方向およびｚ方向に移動させることができる構造を有する撮影テーブルを用いてもよい。

図８に示すようにファントム５１を位置決めした後、ステップＳ４に進む。
ステップＳ４では、ファントム５１の画像を得るためのファントムスキャンを実行する。ファントムスキャンでは、複数のパラメータを調整しながらファントムのスキャンが実行される。ファントムスキャンの実行時に調整されるパラメータとしては、例えばＸ線管球の管電圧を表すｋＶｐ、データの収集範囲の広さを表すＳＦＯＶ（スキャンＦＯＶ）、Ｘ線焦点のサイズを表すＦＳ（Focal Spot）などがある。以下では、この３つのパラメータ（ｋＶｐ，ＳＦＯＶ，ＦＳ）を調整しながら、ファントムスキャンをする例について説明する。しかし、上記の３つのパラメータのうちの一つ以上のパラメータを別のパラメータに置き換えることも可能であることに留意すべきである。また、パラメータの数は３つに限定されることは無く、１つ、２つ、又は４つ以上にすることも可能である。

本形態では、上記の３つのパラメータｋＶｐ，ＳＦＯＶ，ＦＳを以下のように変更する。
（１）ｋＶｐは、ｐ＝１〜ｎ、即ち、ｎ個の値（ｋＶ１、ｋＶ２、ｋＶ３、・・・ｋＶｎ）に変更可能なパラメータである。ｎは、例えば、ｎ＝３とすることができる。
（２）ＳＦＯＶは、２つのＳＦＯＶ、即ち、スモールＳＦＯＶとラージＳＦＯＶに変更可能なパラメータである。スモールＳＦＯＶは、狭い範囲の領域をスキャンするためのＳＦＯＶを表し、ラージＳＦＯＶは、広い範囲の領域をスキャンするためのＳＦＯＶを表す。
（３）パラメータＦＳは、２つのＦＳ、即ち、スモールＦＳとラージＦＳに変更可能なパラメータである。スモールＦＳは、Ｘ線焦点のサイズが小さく、ラージＦＳはｘ線焦点のサイズが大きいことを表している。

したがって、本形態では、（ｋＶｐ，ＳＦＯＶ，ＦＳ）を以下のように変更しながら、ファントムスキャンが実行される。
（ｋＶ，ＳＦＯＶ，ＦＳ）＝（ｋＶ１，スモールＳＦＯＶ，スモールＦＳ）
＝（ｋＶ１，スモールＳＦＯＶ，ラージＦＳ）
＝（ｋＶ１，ラージＳＦＯＶ，スモールＦＳ）
＝（ｋＶ１，ラージＳＦＯＶ，ラージＦＳ）
＝（ｋＶ２，スモールＳＦＯＶ，スモールＦＳ）
＝（ｋＶ２，スモールＳＦＯＶ，ラージＦＳ）
＝（ｋＶ２，ラージＳＦＯＶ，スモールＦＳ）
＝（ｋＶ２，ラージＳＦＯＶ，ラージＦＳ）
・
・
・
・
＝（ｋＶｎ，スモールＳＦＯＶ，スモールＦＳ）
＝（ｋＶｎ，スモールＳＦＯＶ，ラージＦＳ）
＝（ｋＶｎ，ラージＳＦＯＶ，スモールＦＳ）
＝（ｋＶｎ，ラージＳＦＯＶ，ラージＦＳ）

本形態では、ｋＶｐはｎ通り、ＳＦＯＶは２通り、ＦＳは２通りである。したがって、（ｋＶｐ，ＳＦＯＶ，ＦＳ）の組合せは、ｎ×２×２＝４ｎ通り存在する。

ファントムスキャンでは、（ｋＶｐ，ＳＦＯＶ，ＦＳ）の組合せを、４ｎ通りに変更しながら、ファントムのスキャンを行う。また、本形態では、ファントム５１の画像をマルチスライスの画像として取得するとする。したがって、本形態では、ファントムスキャンを実行することにより、（ｋＶｐ，ＳＦＯＶ，ＦＳ）の組合せごとに複数スライスの画像を得るためのデータを収集することができる。再構成部７２（図３参照）は、ファントムスキャンにより得られたデータと、予め登録されている補正データ（図４参照）とに基づいて、ほぼリアルタイムで各スライスに対応した断層像を順次再構成する。したがって、補正データＤ_１〜Ｄ_Ｗを用いることにより、（ｋＶｐ，ＳＦＯＶ，ＦＳ）の組合せごとに、複数スライスの画像を再構成することができる。図９に、補正データＤ_１〜Ｄ_Ｗを用いて、（ｋＶｐ，ＳＦＯＶ，ＦＳ）の組合せごとに得られた複数スライスの画像を概略的に示す。図９では、説明の便宜上、（ｋＶｐ，ＳＦＯＶ，ＦＳ）の組合せのパターンは、以下の３通りの組合せＨ１、Ｈ２、およびＨ３で表されると仮定している。
組合せＨ１：（ｋＶ１，スモールＳＦＯＶ，スモールＦＳ）
組合せＨ２：（ｋＶ１，スモールＳＦＯＶ，ラージＦＳ）
組合せＨ３：（ｋＶｎ，ラージＳＦＯＶ，ラージＦＳ）

尚、マルチスライスでは、例えば、６４スライスの画像、１２８スライスの画像を得ることができるが、図９では、紙面の制約上、３スライスの画像のみが示されている。画像再構成を行った後、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、指標計算部７３（図３参照）が、画像ごとに、アーチファクトを検出するための指標の値を計算する。図１０は、アーチファクトを検出するための指標の説明図である。指標の値の算出方法としては、既存の技術を使用することができる。例えば、画像の体内領域に一つ又は複数の領域を設定し、領域ごとに、ＣＴ値の平均値ｍとＣＴ値の標準偏差σとを求め、この平均値ｍと標準偏差σの各々を指標とすることができる。以下では、指標として、平均値ｍと標準偏差σの２つが用いられるとする。図１０では、説明の便宜上、画像ごとに、２つの領域ｒ１およびｒ２を設定し、領域ｒ１およびｒ２の各々に対して平均値ｍの値および標準偏差σの値が計算された例が示されている。
平均値ｍの値および標準偏差σの値を計算した後、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、判定部７４（図３参照）が、ステップＳ５で計算された２つの指標（平均値ｍおよび標準偏差σ）の値が、許容できる値の範囲に含まれているか否かを判定する。本形態では、平均値ｍの計算値が許容できる値の範囲に含まれているか否かを判定するための基準値ｍthと、標準偏差σの計算値が許容できる値の範囲に含まれているか否かを判定するための基準値σthが予め設定されている。判定部７４は、平均値ｍの計算値と基準値ｍthとを比較することにより、平均値ｍの計算値が許容できる値の範囲に含まれているか否かを判定し、更に、標準偏差σの計算値と基準値σthとを比較することにより、標準偏差σの計算値が許容できる値の範囲に含まれているか否かを判定する。本形態では、平均値ｍの基準値ｍthは平均値ｍの上限値を表しており、標準偏差σの基準値σthは標準偏差σの上限値を表しているとする。したがって、判定部７４は、平均値ｍの計算値が基準値ｍth以下の場合、平均値ｍの計算値は許容できる値の範囲に含まれていると判定し、一方、平均値ｍの計算値が基準値ｍthを超えた場合、平均値ｍの計算値は許容できる範囲に含まれていないと判定する。同様に、判定部７４は、標準偏差σの計算値が基準値σth以下の場合、標準偏差σの計算値は許容できる値の範囲に含まれていると判定し、一方、標準偏差σの計算値が基準値σthを超えた場合、標準偏差σの計算値は許容できる範囲に含まれていないと判定する。図１１は判定結果の説明図である。図１１において、○で囲まれた計算値は、基準値以下である（許容できる値の範囲に含まれている）ことを表しており、×で示された計算値は、基準値を超えている（許容できる値の範囲に含まれていない）ことを表している。例えば、組合せＨ１：（ｋＶ１，スモールＳＦＯＶ，スモールＦＳ）におけるスキャンで得られた画像ＩＭ１１、ＩＭ１２、およびＩＭ１３を参照すると、どの画像であっても、平均値ｍおよび標準偏差σの各々の計算値は、基準値以下である（許容できる値の範囲に含まれている）。したがって、組合せＨ１：（ｋＶ１，スモールＳＦＯＶ，スモールＦＳ）で得られた画像ＩＭ１１、ＩＭ１２、およびＩＭ１３は、アーチファクトが十分に低減されている。しかし、組合せＨ２：（ｋＶ１，スモールＳＦＯＶ，ラージＦＳ）および組合せＨ３：（ｋＶｎ，ラージＳＦＯＶ，ラージＦＳ）では、一部の計算値は基準値を超えている。例えば、組合せＨ２：（ｋＶ１，スモールＳＦＯＶ，ラージＦＳ）では、画像ＩＭ２１の領域ｒ２における平均値ｍの計算値が基準値を超えている。したがって、組合せＨ２およびＨ３では、画像に無視できないアーチファクトが現れる恐れがあると考えられる。そこで、平均値ｍおよび標準偏差σの計算値に、基準値を超えているものが含まれている場合、判定部７４は、補正データＤ_１〜Ｄ_Ｗ（図４参照）の全部又は一部を校正するためのキャリブレーションを実行する必要があると判定する。キャリブレーションを実行する必要があると判定された場合、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、補正データＤ_１〜Ｄ_Ｗの全部又は一部を校正するためのキャリブレーションが実行される。尚、以下では、説明の便宜上、補正データＤ_１〜Ｄ_Ｗのうち、補正データＤ_Ｗのみが校正の対象であるとする。しかし、本発明は、校正の対象は、補正データＤ_Ｗに限定されることは無く、補正データＤ_Ｗとは別の補正データを校正の対象の補正データとしてもよく、二つ以上の補正データ（例えば、二つの補正データＤ_１およびＤ_２、全ての補正データＤ_１〜Ｄ_Ｗ）を、校正の対象の補正データとしてもよい。

図１２は、キャリブレーションの一例の説明図である。
図１２は、詳細な校正を実行するためのディテールドキャリブレーションの一例を概略的に示す図である。ディテールドキャリブレーションは、（ｋＶｐ，ＳＦＯＶ，ＦＳ）の全ての組合せに対応したａ個のプロセスＰ１〜Ｐａから構成されている。ディテールドキャリブレーションでは、ａ個のプロセスの各々においてスキャンが実行される。そして、スキャンにより得られたデータに基づいて、画像再構成に使用される補正データが生成される。ａ個のプロセスＰ１〜Ｐａには、例えば、スモールＳＦＯＶのファントムキャリブレーションのためのプロセス、ラージＳＦＯＶのファントムキャリブレーションのためのプロセス、およびエアキャリブレーションのためのプロセスなどが含まれている。

スモールＳＦＯＶのファントムキャリブレーションのためのプロセスでは、アイソセンターから所定距離だけ上側の位置にファントム５１を位置決めし、ファントム５１の画像を取得するためのファントムスキャンが実行される。ラージＳＦＯＶのファントムキャリブレーションのプロセスでは、アイソセンターから所定距離だけ下側の位置にファントム５１を位置決めし、ファントム５１の画像を取得するためのファントムスキャンが実行される。エアキャリブレーションのプロセスでは、Ｘ線管２１とＸ線検出器２４の間にファントム５１が設置されない状態でスキャンが行われる。

上記のように、ディテールドキャリブレーションでは、ａ個のプロセスＰ１〜Ｐａにおいてスキャンが実行される。生成部７５（図３参照）は、スキャンにより得られたデータに基づいて、画像再構成に使用される補正データＤｃ１を生成する。この補正データＤｃ１は、校正の対象である補正データＤ_Ｗ（図４参照）に上書きされる。図１３に、ディテールドキャリブレーションで得られた補正データＤｃ１が補正データＤ_Ｗに上書きされた様子を概略的に示す。

このようにして、補正データＤ_Ｗを校正するためのキャリブレーションが実行される。キャリブレーションを実行した後、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、カウント部７６（図３参照）が、キャリブレーションの実行回数ｖをカウントする。ここでは、キャリブレーションは１回しか実行されていないので、カウント部７６は、ｖ＝１とカウントする。キャリブレーションの実行回数ｖをカウントした後、ステップＳ３に戻り、ファントム５１を基準位置ｚ０（図８参照）に位置決めする。そして、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、ファントムスキャンが実行される。そして、再構成部７２が、ファントムスキャンにより得られたデータと、補正データＤ_１〜Ｄ_Ｗ−１と、ステップＳ７のキャリブレーションにより得られた補正データＤｃ１（図１３参照）とに基づいて、画像再構成を行う。したがって、キャリブレーションにより得られた補正データＤｃ１を用いて、（ｋＶｐ，ＳＦＯＶ，ＦＳ）の組合せごとに複数スライスの画像を再構成することができる。図１４に、補正データＤ_１〜Ｄ_Ｗ−１およびキャリブレーションにより得られた補正データＤｃ１を用いて再構成された画像を概略的に示す。画像再構成を行った後、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、指標計算部７３が、画像ごとに、アーチファクトを検出するための指標を計算する。図１５に、画像ごとに計算された２つの指標（平均値ｍおよび標準偏差σ）の値を概略的に示す。平均値ｍおよび標準偏差σの各々の値を計算した後、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、判定部７４が、平均値ｍおよび標準偏差σの各々の計算値が、許容できる値の範囲に含まれているか否かを判定する。図１６は、判定結果の一例を概略的に示す図である。図１６において、○で囲まれた値は、基準値以下である（許容できる値の範囲に含まれている）ことを表している。図１６では、平均値ｍおよび標準偏差σの全ての計算値が○で囲まれている。したがって、ディテールドキャリブレーションによる校正は成功したと判定し、フローを終了する。

一方、ディテールドキャリブレーションで得られた補正データＤｃ１を用いても、平均値ｍおよび標準偏差σの計算値に、基準値を超えるものが含まれる場合がある。図１７は、平均値ｍおよび標準偏差σの計算値に基準値を超えるものが含まれる一例を概略的に示す図である。図１７において、○で囲まれた値は、基準値以下である（許容できる値の範囲に含まれている）ことを表しており、×で示された値は、基準値を超えている（許容できる値の範囲に含まれていない）ことを表している。例えば、組合せＨ１：（ｋＶ１，スモールＳＦＯＶ，スモールＦＳ）および組合せＨ３：（ｋＶｎ，ラージＳＦＯＶ，ラージＦＳ）では、平均値ｍおよび標準偏差σの全ての計算値は基準値以下である（許容できる値の範囲に含まれている）。しかし、組合せＨ２：（ｋＶ１，スモールＳＦＯＶ，ラージＦＳ）では、平均値ｍおよび標準偏差σの一部の計算値は基準値を超えている。そこで、判定部７４は、キャリブレーションを再度実行する必要があると判定する。キャリブレーションを再度実行する必要があると判定された場合、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、補正データＤｃ１を校正するために２回目のキャリブレーションが実行される。２回目のキャリブレーションを実行することにより、補正データＤｃ２が得られる。補正データＤｃ２は、１回目のキャリブレーションで得られた補正データＤｃ１に上書きされる。図１８に、２回目のディテールドキャリブレーションで得られた補正データＤｃ２が補正データＤｃ１に上書きされた様子を示す。

２回目のキャリブレーションを実行した後、ステップＳ８に進み、キャリブレーションの実行回数ｖをカウントする。ここでは、キャリブレーションは２回実行されたので、カウント部７６は、ｖ＝２とカウントする。キャリブレーションの実行回数ｖをカウントした後、ステップＳ３に戻ってファントム５１のセンタリングを行い、ステップＳ４においてファントムスキャンを実行し、２回目のディテールドキャリブレーションにより得られた補正データＤｃ２（図１８参照）を用いて、画像を再構成する。画像を再構成した後、ステップＳ５に進み、画像ごとに平均値ｍおよび標準偏差σの各々の値を計算する。そして、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、判定部７４が、平均値ｍおよび標準偏差σの各々の計算値が、許容できる値の範囲に含まれているか否かを判定する。図１９に判定結果を示す。図１９において、○で囲まれた値は、基準値以下である（許容できる値の範囲に含まれている）ことを表しており、×で示された値は、基準値を超えている（許容できる値の範囲に含まれていない）ことを表している。例えば、組合せＨ１：（ｋＶ１，スモールＳＦＯＶ，スモールＦＳ）および組合せＨ３：（ｋＶｎ，ラージＳＦＯＶ，ラージＦＳ）では、平均値ｍおよび標準偏差σの全ての計算値は基準値以下である（許容できる値の範囲に含まれている）。しかし、組合せＨ２：（ｋＶ１，スモールＳＦＯＶ，ラージＦＳ）では、平均値ｍおよび標準偏差σの一部の計算値は基準値を超えている。

したがって、図１９の判定結果は、キャリブレーションを２回実行したが、平均値ｍおよび標準偏差σの一部の計算値は、依然として基準値を超えていることを示している。このように、２回のキャリブレーションを実行したにも関わらず、指標の計算値が基準値を超えるということは、ディテールドキャリブレーションを更に実行しても、アーチファクトが許容レベルに低減された画像を得ることができないと考えられる。そこで、キャリブレーションを２回実行したにも関わらず、平均値ｍ又は標準偏差σの計算値に、基準値を超えるものが含まれている場合、Ｘ線ＣＴ装置は、ディテールドキャリブレーションではアーチファクトが低減できないことを表す警告をユーザに報知する。警告を報知する方法としては、表示装置６２（図１参照）を用いてユーザに警告を視覚的に知らせる方法や、音声によりユーザに警告を聴覚的に知らせる方法がある。この警告が発生したら、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、ユーザがフィールドエンジニア（ＦＥ：Field Engineer）に連絡する。フィールドエンジニアは、ユーザからの連絡を受けたら、Ｘ線ＣＴ装置が設置されている施設に訪問し、アーチファクトの原因を特定する。
このようにして、フローが実行されるフローが終了する。

本形態では、ユーザがキャリブレーションの指示をした後（ステップＳ２）、この指示に応答してファントム５１の位置決めが自動的に行われ（ステップＳ３）、ファントム５１の位置決めが行われた後、キャリブレーションが実行される（ステップＳ７）。したがって、ユーザ自身が、ファントム５１の位置決めなどのキャリブレーションに必要な作業をする必要が無いので、Ｘ線ＣＴ装置のダウンタイムを短縮することができる。

また、本形態では、ファントムスキャンにより得られた画像に対して、アーチファクトを検出するための指標（平均値ｍおよび標準偏差σ）の値を計算し（ステップＳ５）、指標の値に基づいて、キャリブレーションを実行するか否かを判定している（ステップＳ６）。したがって、ユーザ自身が、キャリブレーションに必要なプロセスを選択する必要が無いので、Ｘ線ＣＴ装置のダウンタイムを更に短縮することもできる。

尚、上記の説明では、ディテールドキャリブレーションを実行する場合、（ｋＶｐ，ＳＦＯＶ，ＦＳ）の全ての組合せに対応したａ個のプロセスＰ１〜Ｐａが実行される例について説明されている。しかし、場合によっては、ａ個のプロセスＰ１〜Ｐａのうちの一部のプロセスのみを実行してもよい。例えば、図１１に示す指標の判定結果について考えると、組合せＨ２：（ｋＶ１，スモールＳＦＯＶ，ラージＦＳ）および組合せＨ３：（ｋＶｎ，ラージＳＦＯＶ，ラージＦＳ）では、平均値ｍおよび標準偏差σの一部の計算値は基準値を超えているが、組合せＨ１：（ｋＶ１，スモールＳＦＯＶ，スモールＦＳ）では、平均値ｍおよび標準偏差σの全ての計算値が基準値以下である。したがって、図１１に示すような判定結果が得られた場合は、ａ個のプロセスＰ１〜Ｐａのうち、組合せＨ２およびＨ３に対応するキャリブレーションのプロセスのみを実行し、組合せＨ１に対応するキャリブレーションのプロセスは実行しないようにしてもよい。このように、平均値ｍ又は標準偏差σの計算値が基準値を超えてしまう組合せに対してのみキャリブレーションのプロセスを実行することにより、アーチファクトを低減する効果を保持しつつ、キャリブレーションに必要な時間を短縮することができる。

尚、上記の説明では、ステップＳ７において、ディテールドキャリブレーションが実行されている。しかし、必ずしもディテールドキャリブレーションを実行する必要はない（図２０参照）。

図２０は、ディテールドキャリブレーションとは異なるキャリブレーションの幾つかの例の説明図である。
図２０には、ディテールドキャリブレーションの他に、ディテールドキャリブレーションとは異なるキャリブレーションの例として、簡易キャリブレーション、マニュアルキャリブレーション、機械学習キャリブレーションの３つの例が示されている。

簡易キャリブレーションは、ディテールドキャリブレーションに含まれるａ個のプロセスのうちの一部のプロセスのみを含んでいる。図２０では、簡易キャリブレーションに含まれるプロセスは、符号「Ｐｉ」、「Ｐｉ＋１」、・・・「Ｐｊ」で示されている。簡易キャリブレーションに含まれるプロセスは、図５に示すフローが開始される前に、ユーザによって選択されている。

マニュアルキャリブレーションは、ユーザがステップＳ６で得られた判定結果を確認した後で、ユーザが、ディテールドキャリブレーションに含まれるａ個のプロセスＰ１〜Ｐａの中から、実行されるべきプロセスを選択し、この選択されたプロセスを実行するものである。マニュアルキャリブレーションを実行する場合、ユーザは、先ず、マニュアルキャリブレーションで実行されるべきプロセスを選択する。そして、ユーザは、入力装置６１を操作し、選択されたプロセスを含むマニュアルキャリブレーションの実行を指示するためのコマンドを入力する。このコマンドが入力されると、制御部３０は、マニュアルキャリブレーションによる補正データの校正を行うために必要なデータが収集されるように、ガントリ２内の各装置・各部などを制御する。

機械学習キャリブレーションは、フローが実行される前に、機械学習の手法を用いて、アーチファクトを低減するのに適したプロセスをＸ線ＣＴ装置に学習させておき、ステップＳ７において、指標の値に基づいて最適なプロセスを実行するものである。

このように、ディテールドキャリブレーションの他に、様々なキャリブレーションを実行することができる。

また、ステップＳ７においてキャリブレーションを実行する場合、ユーザが、ディテールドキャリブレーション、簡易キャリブレーション、マニュアルキャリブレーション、機械学習キャリブレーションのうちのいずれかを選択できるようにしてもよい。

尚、本形態では、２回のキャリブレーションを実行しても指標の計算値に基準値を超えるものが含まれている場合、ユーザに警告を報知している。しかし、ユーザに警告を報知するか否かの基準となるキャリブレーションの実行回数は２回に限定されることは無く、１回でもよいし、又は３回以上であってもよい。

また、本形態では、アーチファクトを検出するための指標として、２つの指標、即ち、平均値ｍおよび標準偏差σが使用されている。しかし、平均値ｍおよび標準偏差σのいずれか一方のみを指標として用いてもよい。また、指標は、平均値ｍおよび標準偏差σに限定されることはなく、平均値ｍ又は標準偏差σを別の特徴量に置き換えてもよいし、平均値ｍおよび標準偏差σに、一つ以上の別の特徴量を加えて、３つ以上の指標を用いてもよい。

また、本形態はＸ線ＣＴ装置であるが、本発明は、Ｘ線以外の放射線、例えばガンマ線（gamma ray）を用いる放射線断層撮影装置にも適用可能である。

また、コンピュータを上記Ｘ線ＣＴ装置における制御や処理を行う各手段として機能させるためのプログラムやこれを記録した記録媒体もまた、発明の形態の一例である。

１ Ｘ線ＣＴ装置
２ ガントリ
２Ｂ 空洞部
４ 撮影テーブル
５ 被検体
６ 操作コンソール
２１ Ｘ線管
２２ アパーチャ
２３ コリメータ装置
２４ Ｘ線検出器
２５ データ収集部
２６ 回転部
２７ 高電圧電源
２８ アパーチャ駆動装置
２９ 回転駆動装置
３０ 制御部
４１ クレードル
４２ 駆動装置
５０ ホルダ
６１ 入力装置
６２ 表示装置
６３ 記憶装置
６４ 演算処理装置
７１ ずれ量計算部
７２ 再構成部
７３ 指標計算部
７４ 判定部
７５ 生成部
７６ カウント部
９０ 記憶媒体

Claims (10)

1. 放射線を用いて被検体をスキャンする放射線断層撮影装置であって、
   クレードルに設置されたファントムの位置又は前記クレードルに取り付けられたホルダに設置されたファントムの位置と、前記ファントムが位置決めされるべき所定の位置との間の位置ずれ量を計算するずれ量計算手段と、
   前記位置ずれ量に基づいて、前記ファントムが前記所定の位置に位置決めされるように前記クレードルを駆動する駆動手段と、
   前記ファントムをスキャンして前記ファントムのデータを収集するための撮影手段と、
   前記ファントムのデータと、画像再構成に必要な補正データとに基づいて、前記ファントムの画像を再構成する再構成手段と、
   前記ファントムの画像にアーチファクトが含まれている場合、前記補正データを校正するために必要なデータが収集されるように前記撮影手段を制御する制御手段と
   を有する、放射線断層撮影装置。
2. 前記画像のアーチファクトを検出するための指標の値を計算する指標計算手段と、
   前記指標の値と前記指標の基準値とを比較し、その比較結果に基づいて、前記補正データを校正するためのキャリブレーションを実行するか否かを判定する判定手段とを有し、
   前記制御手段は、
   前記判定手段が前記キャリブレーションを実行すると判定した場合、前記補正データを校正するために必要なデータが収集されるように前記撮影手段を制御する、請求項１に記載の放射線断層撮影装置。
3. ユーザによって操作され、前記補正データを校正するためのキャリブレーションの実行を指示するためのコマンドを入力する入力装置を有し、
   前記制御手段は、前記コマンドが入力された場合、前記補正データを校正するために必要なデータが収集されるように、前記撮影手段を制御する、請求項１に記載の放射線断層撮影装置。
4. 前記キャリブレーションは、前記補正データを校正するための複数のプロセスを含み、
   前記複数のプロセスは、
   前記ファントムが第１のＳＦＯＶに対応した位置に設定された状態で前記ファントムのスキャンが実行されるプロセスと、
   前記ファントムが、前記第１のＳＦＯＶよりも広い範囲のデータをスキャンするための第２のＳＦＯＶに対応した位置に設定された状態で、前記ファントムのスキャンが実行されるプロセスと、
   前記ファントムを用いずにスキャンが実行されるプロセスと
   を含む、請求項２又は３に記載の放射線断層撮影装置。
5. 前記補正データを校正するための複数のキャリブレーションの中から、ユーザによって選択されたキャリブレーションを実行する、請求項２〜４のうちのいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
6. 前記撮影手段は、複数のパラメータを変更しながら、前記ファントムのスキャンを実行する、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
7. 前記複数のパラメータの第１の組合せに対して、前記指標の全ての計算値が前記基準値以下であり、前記複数のパラメータの第２の組合せに対して、前記指標の少なくとも一つの計算値が前記基準値を超えた場合、前記制御部は、前記複数のプロセスのうち、前記第１の組合せに対応するプロセスは実行されず、前記第２の組合せに対応するプロセスが実行されるように、前記撮影手段を制御する、請求項６に記載の放射線断層撮影装置。
8. 前記複数のパラメータは、Ｘ線管球の管電圧を表すパラメータ、データの収集範囲の広さを表すパラメータ、およびＸ線焦点のサイズを表すパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを含む、請求項６又は７に記載の放射線断層撮影装置。
9. 前記被検体が載置される撮影空間を構成する空洞部を有するガントリを備え、
   前記所定の位置は、前記空洞部のアイソセンターである、請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
10. 放射線を用いて被検体をスキャンする放射線断層撮影装置に適用されるプログラムであって、
    請求項１に記載のずれ量計算手段および再構成手段を実現するためのプログラム。