(57)【要約】【課題】  ヘリカルスキャンとその直線移動範囲の端部での停留スキャンとを行って、この直線移動範囲より広い範囲の各位置での断層画像を再構成する撮影方法を使用する際に、撮影を高速に行いつつ、断層画像の画質をより向上させる。【解決手段】  コリメータの開口のうち、ヘリカルスキャンの進行方向における前半分または後半分であって、停留スキャン時のヘリカルスキャンの直線移動範囲の外側に対応する部分が、ヘリカルスキャン中のいずれかの時よりも上記停留スキャン中のいずれかの時の方が狭くなるようにコリメータの開口を制御する。【選択図】  図６
2010233616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源およびＸ線検出器を有しており、被検体に対してヘリカルスキャンと、該ヘリカルスキャンにおける前記Ｘ線源の前記被検体に対する直線移動範囲の開始位置および／または終了位置にて前記Ｘ線源の回転は行うが前記Ｘ線源の前記被検体に対する直線移動は行わない停留スキャンとを行うＸ線データ収集系と、前記Ｘ線源から前記Ｘ線検出器に照射されるＸ線ビームの照射領域を決定する開口を有しているコリメータと、前記コリメータの開口を制御する制御手段と、前記Ｘ線検出器から得られた投影データに基づいて断層画像を再構成する画像再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、
前記制御手段は、前記コリメータの開口のうち、前記ヘリカルスキャンの進行方向における前記Ｘ線検出器の中央に対応する位置に対して前側または後側の部分であって、前記停留スキャン時の前記直線移動範囲の外側に対応する部分が、前記ヘリカルスキャン中よりも該停留スキャン中の方が狭くなるように前記開口を制御しているＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記画像再構成手段は、前記直線移動範囲より外側の位置での断層画像を再構成する請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記外側の位置は、前記停留スキャン中に該停留スキャンの回転軸上で前記Ｘ線ビームが照射される範囲のうち前記直線移動範囲から最も離れた位置を含んでいる請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記Ｘ線データ収集系は、前記ヘリカルスキャンと前記停留スキャンとを時間的に連続するよう行っており、
前記制御手段は、前記コリメータの開口を、前記停留スキャン中に一定にし、前記ヘリカルスキャン中に連続的に変化させる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記Ｘ線データ収集系は、前記開始位置における停留スキャンを行った後にヘリカルスキャンを行い、
前記制御手段は、該ヘリカルスキャンの進行の加速中に、前記コリメータの開口のうち該ヘリカルスキャンの進行方向における前記後側の部分を広げる請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記Ｘ線データ収集系は、ヘリカルスキャンを行った後に前記終了位置における停留スキャンを行い、
前記制御手段は、該ヘリカルスキャンの進行の減速中に、前記コリメータの開口のうち、該ヘリカルスキャンの進行方向における前記前側の部分を狭める請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記Ｘ線データ収集系は、ヘリカルスキャンを行った後、前記終了位置にて停留スキャンを行い、その後、該終了位置を新たな開始位置とし、進行方向を逆向きにして次のヘリカルスキャンを行う請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記停留スキャン中に、前記コリメータの開口の前記前側の部分と後側の部分とを同じ幅だけ開ける請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記停留スキャン中に、前記コリメータの開口の前記前側の部分または後側の部分であって、該停留スキャンを行う位置において前記直線移動範囲の内側に対応する部分を狭めるまたは閉じる請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記停留スキャンにおける投影データを収集するビュー角度範囲は、π＋ファン角から２π＋ファン角までの所定の角度範囲である請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コリメータ（collimator）制御を行うＸ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線ＣＴ装置を用いて、ヘリカルスキャン（helical scan）と、そのヘリカルスキャンにおける直線移動範囲の端部での停留スキャンとを行う撮影方法が知られている（例えば、特許文献１，図５等参照）。停留スキャンは、Ｘ線管の回転は行ってＸ線管の被検体に対する直線移動は行わないスキャンであり、例えばヘリカルスキャンの開始前や終了後に走査ガントリ（gantry）を約半回転から１回転程度回転させて投影データを収集する。
【０００３】
この撮影方法によれば、上記直線移動範囲の外側の位置での断層画像を再構成するための投影データ（projection data）を確実に収集することができ、上記直線移動範囲と、その外側の範囲であって停留スキャン時にその回転軸上でＸ線ビーム（x-ray beam）が照射される範囲とを合わせた範囲の各位置での断層画像を再構成することができる。
【０００４】
したがって、上記撮影方法を実施する場合には、被検体の断層画像を取得しようとするスライス（slice）方向の撮影範囲が、上記直線移動範囲と、その外側の範囲であって停留スキャン時にその回転軸上でＸ線ビームが照射される範囲とを合わせた範囲となるように設定する。このようにすれば、上記直線移動範囲を超えて収集された投影データを無駄なく利用して、被検体の断層画像を低被曝にて効率よく得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０００１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上記直線移動範囲より外側の位置での断層画像を再構成する場合について考えてみる。この直線移動範囲の端部では、上述の通り、停留スキャンが行われる。そのため、この直線移動範囲の端部では、図２３に示すように、３６０度全方向のうち一部の方向について投影データを収集することができないミッシングコーン（missing cone）と呼ばれる領域が存在する。例えば、図２３の断層画像平面上の点Ａにおいては、１８０度方向の投影データは存在するが、０度方向の投影データは存在しない。
【０００７】
したがって、上記の撮影方法において、この直線移動範囲の外側の位置で再構成される断層画像には、いわゆるコーン角アーチファクト（cone-angle artifact）が発生する。そして、このコーン角アーチファクトは、断層画像を再構成するのに用いられる投影データのＸ線ビームのコーン角が大きくなるほど顕著になる。
【０００８】
だからと言ってＸ線源から照射されるＸ線ビームのコーン角を小さくすると、コーン角アーチファクトは減少するが、Ｘ線検出器のスライス方向における見かけ上の幅も小さくなる。そのため、同じヘリカルピッチでヘリカルスキャンしようとすると、ヘリカルスキャンにおける直線移動速度を大きくすることができず、高速に撮影することができない。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、ヘリカルスキャンとその直線移動範囲の端部での停留スキャンとを行って被検体を撮影する際に、撮影を高速に行いつつ、断層画像の画質をより向上させることができるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の観点では、本発明は、Ｘ線源およびＸ線検出器を有しており、被検体に対してヘリカルスキャンと、該ヘリカルスキャンにおけるＸ線源の前記被検体に対する直線移動範囲の開始位置および／または終了位置にて前記Ｘ線源の回転は行うが前記Ｘ線源の前記被検体に対する直線移動は行わない停留スキャンとを行うＸ線データ収集系と、前記Ｘ線源から前記Ｘ線検出器に照射されるＸ線ビームの照射領域を決定する開口を有しているコリメータと、該コリメータの開口を制御する制御手段と、前記Ｘ線検出器から得られた投影データに基づいて断層画像を再構成する画像再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記制御手段が、前記コリメータの開口のうち、前記ヘリカルスキャンの進行方向における前記Ｘ線検出器の中央に対応する位置に対して前側または後側の部分であって、前記停留スキャン時の前記直線移動範囲の外側に対応する部分が、前記ヘリカルスキャン中よりも前記停留スキャン中の方が狭くなるように前記開口を制御しているＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１１】
第２の観点では、本発明は、前記画像再構成手段が、前記直線移動範囲より外側の位置での断層画像を再構成する上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１２】
第３の観点では、本発明は、前記外側の位置が、前記停留スキャン中に該停留スキャンの回転軸上で前記Ｘ線ビームが照射される範囲のうち前記直線移動範囲から最も離れた位置を含んでいる上記第２の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１３】
第４の観点では、本発明は、前記Ｘ線データ収集系が、前記ヘリカルスキャンと前記停留スキャンとを時間的に連続するよう行っており、前記制御手段が、前記コリメータの開口を、前記停留スキャン中に一定にし、前記ヘリカルスキャン中に連続的に変化させる上記第１の観点から第３の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１４】
第５の観点では、本発明は、前記Ｘ線データ収集系が、前記開始位置における停留スキャンを行った後にヘリカルスキャンを行い、前記制御手段が、該ヘリカルスキャンの進行の加速中に、前記コリメータの開口のうち該ヘリカルスキャンの進行方向における前記後側の部分を広げる上記第４の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１５】
第６の観点では、本発明は、前記Ｘ線データ収集系が、ヘリカルスキャンを行った後に前記終了位置における停留スキャンを行い、前記制御手段が、該ヘリカルスキャンの進行の減速中に、前記コリメータの開口のうち、該ヘリカルスキャンの進行方向における前記前側の部分を狭める上記第４の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１６】
第７の観点では、本発明は、前記Ｘ線データ収集系が、ヘリカルスキャンを行った後、前記終了位置にて停留スキャンを行い、その後、該終了位置を新たな開始位置とし、進行方向を逆向きにして次のヘリカルスキャンを行う上記第１の観点から第６の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１７】
第８の観点では、本発明は、前記制御手段が、前記停留スキャン中に、前記コリメータの開口の前記前側の部分と後側の部分とを同じ幅だけ開ける上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１８】
第９の観点では、本発明は、前記制御手段が、前記停留スキャン中に、前記コリメータの開口の前記前側の部分または後側の部分であり、該停留スキャンを行う位置において前記直線移動範囲の内側に対応する部分を狭めるまたは閉じる上記第１の観点から第７の観点から上記第７の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１９】
第１０の観点では、本発明は、前記停留スキャンにおける投影データを収集するビュー角度範囲が、π＋ファン角（fan angle）から２π＋ファン角〔rad〕までの所定の角度範囲である上記第１の観点から第９の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２０】
ここで、「ヘリカルスキャン」は、Ｘ線源の被検体に対する直線移動の加減速時にも投影データを収集する、いわゆる可変ピッチヘリカルスキャンを含む。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、コリメータの開口のうちヘリカルスキャンの進行方向における前側部分または後側部分であり、停留スキャンを行う位置においてヘリカルスキャンの直線移動範囲の外側に対応する部分が、ヘリカルスキャン中のいずれかの時よりも上記停留スキャン中のいずれかの時の方が狭くなるようにコリメータの開口を制御する。その結果、停留スキャンでのミッシングコーン領域を形成するＸ線ビームのコーン角を小さくし、ヘリカルスキャンにおける直線移動範囲の外側の位置での断層画像の再構成に用いる投影データの理想からのずれ量を小さくすることができ、これらの断層画像におけるコーン角アーチファクトを低減することができる。また、ヘリカルスキャンではコリメータの開口を広く開け、撮影を高速に行うことができる。これにより、ヘリカルスキャンとその直線移動範囲の端部での停留スキャンとを行って被検体を撮影する際に、撮影を高速に行いつつ、断層画像の画質をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態であるＸ線ＣＴ装置のブロック（block）図である。
【図２】Ｘ線管および多列検出器の回転を示す図である。
【図３】Ｘ線ＣＴ装置の概略動作を示すフロー（flow）図である。
【図４】Ｘ線ＣＴ装置の概略動作の一部を示すフロー図である。
【図５】データ収集処理の詳細を示すフロー図である。
【図６】第一実施形態におけるコリメータの動作を示す図である。
【図７】第一実施形態におけるデータ収集時のタイムチャート（time chart）を示す図である。
【図８】コリメータ位置検出チャネル（channel）の位置を示す図である。
【図９】コリメータ位置検出チャネルの出力を示す図である。
【図１０】第二実施形態におけるコリメータの動作を示す図である。
【図１１】第二実施形態におけるデータ収集時のタイムチャートを示す図である。
【図１２】第三実施形態その１（第一実施形態とヘリカルシャトルスキャンとを組み合わせた場合）におけるデータ収集時のタイムチャートの一例である。
【図１３】第三実施形態その２（第二実施形態とヘリカルシャトルスキャンとを組み合わせた場合）におけるデータ収集時のタイムチャートの一例である。
【図１４】第四実施形態におけるコリメータの動作を示す図である。
【図１５】第四実施形態におけるデータ収集時のタイムチャートを示す図である。
【図１６】３次元逆投影処理の詳細を示すフロー図である。
【図１７】再構成領域上のライン（line）をＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。
【図１８】検出器面に投影したラインを示す概念図である。
【図１９】投影データDr（view，x，y）を再構成領域上に投影した状態を示す概念図である。
【図２０】再構成領域上の各画素の逆投影画素データD2を示す概念図である。
【図２１】逆投影画素データD2を画素対応に全ビュー（view）加算して逆投影データD3を得る状態を示す説明図である。
【図２２】円形の再構成領域上のラインをＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。
【図２３】ミッシングコーン領域の存在を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
（第一実施形態）
このＸ線ＣＴ装置は、被検体に対してヘリカルスキャンとその直線移動範囲（Ｘ線管の被検体に対する位置の移動範囲）の両端部における停留スキャンとを行う。そして、上記直線移動範囲と、その外側の範囲であって停留スキャン時にその回転軸上でＸ線ビームが照射される範囲とを合わせた範囲を撮影範囲とし、この撮影範囲の各位置での断層画像を再構成する。
【００２５】
図１にＸ線ＣＴ装置のブロック図を示す。Ｘ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール（console）１と、撮影テーブル（table）１０と、走査ガントリ２０とを具備している。操作コンソール１は、操作者の入力を受け付ける入力装置２と、画像再構成処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０にて取得された投影データを収集するデータ収集バッファ（buffer）５と、投影データを基に再構成された断層画像を表示するモニタ（monitor）６と、プログラム（program）や断層画像などの各種データを記憶する記憶装置７とを具備している。中央処理装置３は、本発明における画像再構成手段の一例である。
【００２６】
撮影テーブル１０は、被検体を載せて走査ガントリ２０の開口部に入れ出しするクレードル（cradle）１２を具備している。クレードル１２は、撮影テーブル１０に内蔵されているモータ（motor）で昇降および水平直線移動される。クレードル１２の直線移動方向の位置情報は、撮影テーブル１０に内蔵されているエンコーダ（encoder）の出力を基に制御コントローラ（controller）２９にて算出され、スリップリング（slip ring）３０を経由して、ＤＡＳの投影データＤ(view,j,i)に付加される。ここで、ｉはチャネル番号、ｊは検出器列番号、ｖｉｅｗはビュー角度を表す。
【００２７】
走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、多列検出器２４と、ＤＡＳ（Data Acquisition System）２５と、回転コントローラ２６と、制御コントローラ２９とを具備している。
【００２８】
Ｘ線コントローラ２２は、Ｘ線管２１を制御する。コリメータ２３は、Ｘ線管２１から多列検出器２４へ照射されるＸ線ビームの照射領域を決定する開口を有している。回転コントローラ２６は、被検体の体軸の周りにＸ線管２１などを回転させるとともにコリメータ２３の開口を制御する。制御コントローラ２９は、制御信号などを操作コンソール１や投影テーブル１０と通信する。
【００２９】
Ｘ線管２１は、本発明におけるＸ線源の一例である。コリメータ２３は、本発明におけるコリメータの一例である。回転コントローラ２６は、本発明における制御手段の一例である。多列検出器２４は、本発明におけるＸ線検出器の一例である。走査ガントリ２０は、本発明におけるＸ線データ収集系の一例である。
【００３０】
図２は、Ｘ線管２１と多列検出器２４の説明図である。Ｘ線管２１と多列検出器２４は、回転中心ＩＣの周りを回転する。鉛直方向をｙ方向とし、水平方向をｘ方向とし、これらに垂直な方向をｚ方向とするとき、Ｘ線管２１および多列検出器２４の回転平面は、ｘｙ面である。また、クレードル１２の直線移動方向はｚ方向である。
【００３１】
Ｘ線管２１とコリメータ２３により、コーンビーム（cone beam）ＣＢと呼ばれるＸ線ビームが発生する。コーンビームＣＢの中心軸方向がｙ方向に平行なときをビュー角度＝０°とする。多列検出器２４は、例えば256列の検出器列を有する。検出器列の並設方向はｚ方向である。また、各検出器列は、例えば1024チャネルのチャネルを各々有する。
【００３２】
Ｘ線ＣＴ装置１００の動作について説明する。このＸ線ＣＴ装置１００は、被検体に対してヘリカルスキャンとその直線移動範囲（位置Ｚｓ−Ｚｅ間で表す）の両端部における停留スキャンとを行う。そして、上記直線移動範囲と、その外側の範囲であって停留スキャン時にその回転軸上でＸ線ビームが照射される範囲とを合わせた範囲を撮影範囲（位置Ｚａ−Ｚｂ間で表す）とし、この撮影範囲の各位置での断層画像を再構成する。撮影の際には、Ｘ線管２１から照射されるＸ線ビームのコーン角が、ヘリカルスキャン時よりも停留スキャン時の方が小さくなるように、コリメータの開口を制御する。
【００３３】
図３は、Ｘ線ＣＴ装置１００の動作の概略を示すフロー図である。
【００３４】
ステップ（step）Ｓ１では、Ｘ線管２１と多列検出器２４とを被検体の周りに回転させ、かつクレードル１２を直線移動させながらビュー角度ｖｉｅｗと検出器列番号ｊとチャネル番号ｉとで表される投影データＤ０(view,j,i)を収集する。すなわち、ヘリカルスキャンによるデータ収集を行う。なお、このときのクレードル１２のz方向の位置情報は、多列検出器２４およびＸ線管２１からなるデータ収集系のz座標Ｚ(view)として投影データＤ０(view,j,i)に付加する。ステップ１におけるデータ収集処理については、図５〜図９を参照して後述する。
【００３５】
ステップＳ２では、投影データＤ０(view,j,i)に対して前処理を行う。前処理の詳細は、図４に示すように、オフセット（offset）補正（ステップS21）、対数変換（ステップS22）、Ｘ線線量補正（ステップS23）および感度補正（ステップS24）である。
【００３６】
ステップＳ３では、前処理した投影データＤ０(view,j,i)に対して、再構成関数重畳処理を行う。すなわち、フーリエ（Fourier）変換し、再構成関数を乗算し、逆フーリエ変換することで、再構成関数を重畳する。
【００３７】
ステップＳ４では、再構成関数重畳処理した投影データＤ０(view,j,i)に対して、３次元逆投影処理を行い、逆投影データＤ３(x,y)を求める。この３次元逆投影処理については、図１６を参照して後述する。
【００３８】
ステップＳ５では、逆投影データＤ３(x,y)に対して後処理を行い、断層画像を得る。
【００３９】
図５は、データ収集処理（図３のステップＳ１）の詳細を示すフロー図である。データ収集時におけるコリメータ２３の開口制御状態を図６に示す。また、データ収集時におけるタイムチャートを図７に示す。このタイムチャートでは、上から投影データ収集のオンオフ（on/off）、Ｘ線管２１および多列検出器２４の回転のオンオフ、コリメータ２３の開閉状態、Ｘ線データ収集系の被検体に対する中心ｚ座標Ｚｄをそれぞれ示している。座標Ｚｄは、クレードル１２を基準にした相対座標であり、その符号は、回転中心ＩＣに関し、ヘリカルスキャンが進行する方向を＋（前側）とし、その反対方向を−（後側）とする。また、Ｚｓはヘリカルスキャンの開始位置、すなわちヘリカルスキャンにおけるＸ線管２１の被検体に対する直線移動範囲の開始位置のｚ座標であり、Ｚｅはヘリカルスキャンの終了位置、すなわち当該直線移動範囲の終了位置のｚ座標である。
【００４０】
ステップS101では、図６および図７に示すヘリカルスキャンにおける直線移動範囲の開始位置Ｚｓまでクレードル１２を低速で移動させる。
【００４１】
ステップS102では、コリメータ２３の開口のうち、ヘリカルスキャンの進行方向における多列検出器２４の中央に対応する位置からの前側部分（以下、単に前側部分という）の幅chwが予め設定された幅chw1より狭い幅chw2となるように制御する。また、コリメータ２３の開口のうち、同進行方向における多列検出器２４の中央に対応する位置からの後側部分（以下、単に後側部分という）の幅ctwが予め設定された幅ctw1より狭い幅ctw2となるように制御する。本例では、幅chw1をコリメータ２３の開口の前側部分を完全に開いたときの幅とし、幅ctw1をその後側部分を完全に開いたときの幅とする。また、chw1＝ctw1＝２×chw2＝２×ctw2とする。さらに、コリメータ２３の開口を全開にしたとき、多列検出器２４の検出面に照射されるコーンビームＣＢのｚ方向の幅がその検出面のｚ方向の幅に一致するものとする。このようなコリメータ開口制御がなされたときの状態を図６の（Ａ）に示す。
【００４２】
ステップS103では、Ｘ線管２１と多列検出器２４とを被検体の周りに回転中心ＩＣを中心として回転させる。
【００４３】
ステップS104では、Ｘ線を出力し、投影データ収集を開始する。
【００４４】
ステップS105では、開始位置Ｚｓにて停留時間τ１だけ待ち、停留スキャンを行う。停留時間τ１は、ヘリカルスキャンにおける直線移動範囲の外側の位置での断層画像を再構成するための投影データが確実に収集される時間とし、例えば、π＋ファン角〜２π＋ファン角の所定のビュー角度範囲の投影データが収集される時間とする。なお、この停留時間の設定方法の詳細については、特開２００８−０００１６８号公報を参照されたい。
【００４５】
ステップS106では、クレードル１２を所定関数に基づいて加速させ、直線移動速度Ｖを上昇させる。そして、加速中の投影データＤ０(view,j,i)を収集する。なお、所定関数は時間に対してリニア（linear）であってもよいし、ノンリニア（non-linear）であってもよい。
【００４６】
ステップS107では、以下のようなコリメータの開口制御を行う。
【００４７】
ヘリカルスキャンの開始位置Ｚｓでは、図６の（Ａ）および図７の時刻ｔ０に示すように、コリメータ２３の開口のうち前側部分の幅chwは幅chw2であり、その後側部分の幅ctwは幅ctw2である。すなわち、前側部分と後側部分とがそれぞれ全開から半分閉じた状態となっている。
【００４８】
クレードル１２の加速中では、ヘリカルスキャンの進行に伴ってコリメータ２３の開口を開いてゆく。すなわち、コリメータ２３の開口のうち前側部分の幅chwと後側部分の幅ctwは、図６の（Ｂ）および図７の時刻ｔ１，ｔ２に示すように、Ｘ線データ収集系の中心ｚ座標Ｚｄの増加に合わせ大きくする。このようにして、クレードルの加速中に、その前側部分の幅chwを幅chw1に、その後側部分の幅ctwを幅ctw１に広げる制御を行う。
【００４９】
コリメータ２３の開口の開閉状態の測定は、図８に示すコリメータ位置検出チャネル（斜線部分）で行う。このチャネルの出力をz方向(列方向)に沿って見ると図９に示すようなプロファイルカーブ（profile curve）になる。このときの検出器出力信号の出ている幅ｗを求めることにより、コリメータ２３の開口の開閉状態がわかる。
【００５０】
このとき、制御コントローラ２９にて、クレードル１２のｚ方向の位置を求めるエンコーダから出力されたカウント（count）値を基に、Ｘ線データ収集系の中心ｚ座標Ｚｄが算出され、スリップリング３０を経由しＤＡＳ２５に到達する。
【００５１】
ＤＡＳ２５ではコリメータ位置検出チャネルの出力から現在のコリメータ開閉状態を知ることができ、回転コントローラ２６はｚ座標から求められたコリメータ開閉目標値まで開閉するようにコリメータ２３に指令を出す。
【００５２】
また、指令通りに動いたかのフィードバック（feed-back）制御は、コリメータ位置検出チャネルの出力から求められるコリメータ開閉値とコリメータ開閉目標値との差を求めてフィードバック信号を作り、コリメータ２３に指令を出しフィードバック制御を行う。
【００５３】
ステップS108では、クレードル１２の直線移動速度Ｖが図７に示す所定速度Ｖｃに達したかどうかを判定し、所定速度Ｖｃに達したらステップS109へ進み、所定速度Ｖｃに達してなかったらステップS106に戻ってさらに加速する。
【００５４】
ステップS109では、クレードル１２の直線移動速度Ｖを所定速度Ｖｃに維持した状態で投影データＤ０(view,j,i)を収集する。このとき、コリメータ２３の前側部分と後側部分は完全に開ききり、開口の前側部分の幅chwと後側部分の幅ctwとはそれぞれchw1，ctw1になる。この状態を図６の（Ｃ）および図７の時刻ｔ３に示す。
【００５５】
ステップS110では、クレードル１２が定速終了位置に達したかどうかを判定し、定速終了位置に達したらステップS111へ進み、定速終了位置に達してなかったらステップS109に戻って定速の投影データ収集を継続する。
【００５６】
ステップS111では、クレードル１２の直線移動速度Ｖを所定関数に基づいて減速させる。そして、減速中の投影データＤ０(view,j,i)を収集する。
【００５７】
ステップS112では、コリメータ２３の開口の前側部分と後側部分をともに閉じ始め、ヘリカルスキャンの終了位置Ｚｅにおいて、コリメータ２３の開口の前側部分の幅chwが幅chw2に、後側部分の幅ctwが幅ctw2に狭まるように制御する。この状態を図６の（Ｄ），（Ｅ）および図７の時刻ｔ４，ｔ５に示す。
【００５８】
ステップS113では、クレードル１２の直線移動速度Ｖが停止可能速度に達したかどうかを判定し、停止可能速度に達したらステップS114へ進み、停止可能速度に達してなかったらステップS111に戻ってさらに減速する。
【００５９】
ステップS114では、クレードル１２をヘリカルスキャンにおける直線移動の終了位置Ｚｅに停止させる。このときの状態を図６の（Ｆ）および図７の時刻ｔ６に示す。このように、コリメータ２３の開口は、前側部分と後側部分がそれぞれ全開から半分閉じた状態となる。
【００６０】
ステップS115では、終了位置Ｚｅにて停留時間τ１だけ待ち、停留スキャンを行う。
【００６１】
ステップS116では、Ｘ線の出力を停止し、投影データ収集を止める。
【００６２】
ステップS117では、Ｘ線管２１およびＸ線検出器２４の回転を終了する。このときの状態を図６の（Ｆ）および図７の時刻ｔ７に示す。
【００６３】
図１６は、３次元逆投影処理（図３のステップＳ４）の詳細を示すフロー図である。
【００６４】
ステップS41では、断層画像の再構成に必要な全ビュー（すなわち、360度分のビュー又は「180度分＋ファン角度分」のビュー）中の一つのビューに着目し、再構成領域Ｐの各画素に対応する投影データＤｒを抽出する。
【００６５】
図１７に示すように、ｘｙ平面に平行な512×512画素の正方形の領域を再構成領域Ｐとし、ｙ＝０のｘ軸に平行な画素列L0，ｙ＝63の画素列L63，ｙ＝127の画素列L127，ｙ＝191の画素列L191，ｙ＝255の画素列L255，ｙ＝319の画素列L319，ｙ＝383の画素列L383，ｙ＝447の画素列L447，ｙ＝511の画素列L511を列にとると、これらの画素列L0〜L511をＸ線透過方向に多列検出器２４の面に投影した図１８に示す如きラインT0〜T511上の投影データを抽出すれば、それらが画素列L0〜L511の投影データDrとなる。
【００６６】
Ｘ線透過方向は、Ｘ線管２１のＸ線焦点と各画素と多列検出器２４との幾何学的位置によって決まるが、投影データＤ０（z,view,j,i）のｚ座標が判っているため、加速・減速中の投影データＤ０（z,view,j,i）でもＸ線透過方向を正確に求めることができる。
【００６７】
なお、例えば画素列L0をＸ線透過方向に多列検出器２４の面に投影したラインT0のように、ラインの一部が多列検出器２４の面外に出た場合は、対応する投影データＤｒを「０」にする。
【００６８】
かくして、図１９に示すように、再構成領域Ｐの各画素に対応する投影データＤｒ（view,x,y）を抽出できる。
【００６９】
図１６に戻り、ステップS62では、投影データＤｒ（view,x,y）にコーンビーム再構成加重係数を乗算し、図２０に示す如き投影データＤ２（view,x,y）を作成する。
【００７０】
ここで、コーンビーム再構成加重係数は、Ｘ線管２１の焦点から投影データＤｒに対応する多列検出器２４の検出器列ｊ，チャネルｉまでの距離をｒ０とし、Ｘ線管２１の焦点から投影データＤｒに対応する再構成領域Ｐ上の画素までの距離をｒ１とするとき、（ｒ１／ｒ０）2である。
【００７１】
ステップS43では、図２１に示すように、予めクリア（clear）しておいた逆投影データＤ３(x,y)に、投影データＤ２（view,x,y）を画素対応に加算する。
【００７２】
ステップS44では、断層画像の再構成に必要な全ビュー（すなわち、360度分のビューまたは「180度分＋ファン角度分」のビュー）について、ステップS41〜S43を繰り返し、図２１に示すように、逆投影データＤ３（x,y）を得る。
【００７３】
本例では、このような３次元逆投影処理により、撮影範囲Ｚａ−Ｚｂ間の各位置での断層画像を再構成する。すなわち、ヘリカルスキャンにおける開始位置Ｚｓから終了位置Ｚｅまでの直線移動範囲の内側とその外側の位置での断層画像を再構成する。そして、この外側の位置は、停留スキャン中にこの停留スキャンの回転軸上でＸ線ビームが照射される範囲のうち上記直線移動範囲から最も離れた位置Ｚａ，Ｚｂを含む。
【００７４】
なお、図２２に示すように、再構成領域Ｐを円形の領域としてもよい。また、画像再構成法は、従来公知のフェルドカンプ（Feldkamp）法による３次元画像再構成法でもよい。
【００７５】
このような第一実施形態では、コリメータ２３の開口のうちヘリカルスキャンの進行方向における前側部分または後側部分であり、停留スキャンを行う位置においてヘリカルスキャンの直線移動範囲の外側に対応する部分が、ヘリカルスキャン中のいずれかの時よりも上記停留スキャン中のいずれかの時の方が狭くなるようにコリメータの開口を制御する。その結果、停留スキャンでのミッシングコーン領域を形成するＸ線ビームのコーン角を小さくし、ヘリカルスキャンにおける直線移動範囲の外側の位置での断層画像の再構成に用いる投影データの理想からのずれ量（ｚ方向のずれ量）を小さくすることができ、これらの断層画像におけるコーン角アーチファクトを低減することができる。特に、撮影範囲の両端部ｚａ，ｚｂの断層画像におけるコーン角アーチファクトを大幅に低減することができる。また、ヘリカルスキャンではコリメータ２３の開口を広く開け、撮影を高速に行うことができる。これにより、ヘリカルスキャンとその直線移動範囲の端部での停留スキャンとを行って被検体を撮影する際に、撮影を高速に行いつつ、断層画像の画質をより向上させることができる。
【００７６】
また、コリメータ２３の開口を、停留スキャン中に一定にし、ヘリカルスキャン中に連続的に変化させるので、データ収集位置の連続的な変化に適応することができる。
【００７７】
また、ヘリカルスキャンの進行の加速中に、コリメータ２３の開口のうちこのヘリカルスキャンの進行方向における後側部分を広げ、ヘリカルスキャンの進行の減速中に、前側部分を狭めるので、ヘリカルスキャンの能率を良くすることができる。
【００７８】
また、停留スキャン中およびヘリカルスキャン中に、コリメータ２３の開口の前側部分と後側部分とを同じ幅だけ開けるようにしているので、コリメータ制御を容易にすることができる。
【００７９】
（第二実施形態）
図１０は、第二実施形態によるデータ収集時におけるコリメータ２３の開口制御状態を示す図である。また、図１１は、このデータ収集時におけるタイムチャートである。
【００８０】
第二実施形態では、ヘリカルスキャンの開始位置Ｚｓにおいてコリメータ２３の開口の前側部分が完全に閉じており、ヘリカルスキャンの終了位置Ｚｅにおいてその開口の後側部分が完全に閉じている。より詳しくは、以下のとおりである。
【００８１】
まず、図１０の（Ａ）および図１１の時刻ｔ０に示すように、ヘリカルスキャンの開始位置Ｚｓにおいて、コリメータ２３の開口の前側部分がすべて閉じており、後側部分が幅ctw2だけ開いている状態にする。次に、コリメータ２３の開口を一定にした状態で、停留スキャンを行う。その後、ヘリカルスキャンを開始する。クレードル１２の加速中に、図１０の（Ｂ）および図１１の時刻ｔ１，ｔ２に示すように、コリメータ２３の開口の前側部分と後側部分をともに開いてゆく。そして、クレードル１２が所定速度Ｖｃに達して定速移動に切り換わるときに、図１０の（Ｃ）および図１１の時刻ｔ３に示すように、コリメータ２３の開口の前側部分の幅chwが幅chw1となり、後側部分の幅ctwが幅ctw1となって開口が全開になるようにする。その後、図１０の（Ｄ），（Ｅ）および図１１の時刻ｔ４，ｔ５に示すように、クレードル１２の減速中に、コリメータ２３の開口の前側部分と後側部分をともに閉じてゆく。そして、図１０の（Ｆ）および図１１の時刻ｔ６に示すように、クレードル１２が停止する時、ヘリカルスキャンの終了位置Ｚｅにおいて、コリメータ２３の開口の前側部分が幅chw2だけ開いており、後側部分がすべて閉じている状態となるようにする。クレードル１２が停止したら、図１０の（Ｆ）および図１１の時刻ｔ７に示すように、コリメータ２３の開口を一定にした状態で、停留スキャンを行う。そして投影データ収集を終了させる。
【００８２】
このような第二実施形態によれば、ヘリカルスキャンの開始位置Ｚｓではコリメータ２３の開口のヘリカルスキャン進行方向における前側部分を閉じており、ヘリカルスキャンの終了位置Ｚｅではその後側部分を閉じている。すなわち、開始位置Ｚｓでの停留スキャン中におけるＸ線データ収集系の中心ｚ座標から前側の領域と、終了位置Ｚｅでの停留スキャン中におけるＸ線データ収集系の中心ｚ座標から後側の領域へのＸ線ビームの照射をカット（cut）する。これにより、ヘリカルスキャンにおける直線移動範囲のうち、クレードル１２の加速時および減速時の低ピッチなヘリカルスキャンにより投影データが過剰気味に収集される領域、つまりＸ線照射が過剰気味に行われる領域において、投影データの収集量を減らすことができる。その結果、被検体の被曝を低減することができる。
【００８３】
（第三実施形態）
第三実施形態では、第一実施形態または第二実施形態とヘリカルシャトルスキャンとを組み合わせた実施形態である。すなわち、開始位置Ｚｓにて停留スキャンを行い、ヘリカルスキャンを行った後、終了位置Ｚｅにて停留スキャンを行い、その後、終了位置Ｚｅを新たな開始位置とし、進行方向を逆向きにして次のヘリカルスキャンを行う。そしてこれを開始位置Ｚｓと終了位置Ｚｅとの間で繰り返し行う。
【００８４】
図１２は、第一実施形態とヘリカルシャトルスキャンとを組み合わせた場合のタイムチャートの一例である。また、図１３は第二実施形態とヘリカルシャトルスキャン（helical-shuttle scan）とを組み合わせた場合のタイムチャートの一例である。
【００８５】
このような第三実施形態によれば、ヘリカルスキャンおよび停留スキャンを繰り返し行うので、第一実施形態および第二実施形態と同様の効果をさらに大きく得ることができる。
【００８６】
（第四実施形態）
なお、上記の各実施形態とは趣旨が異なるが、被検体の被曝低減のため、次のような実施形態を考えることもできる。
【００８７】
図１４は、第四実施形態によるデータ収集時におけるコリメータ２３の開口制御状態を示す図である。また、図１５は、このデータ収集時におけるタイムチャートである。
【００８８】
第四実施形態では、ヘリカルスキャンの開始位置Ｚｓにおいては、コリメータ２３の開口の前側部分が完全に閉じており、後側部分が幅ctw1分開いている。また、ヘリカルスキャンの終了位置Ｚｅにおいては、その開口の後側部分が完全に閉じている。コリメータ２３の開口の前側部分が幅chw1分開いており、後側部分が完全に閉じている。より詳しくは、以下のとおりである。
【００８９】
まず、図１４の（Ａ）および図１５の時刻ｔ０に示すように、ヘリカルスキャンの開始位置Ｚｓにおいて、コリメータ２３の開口の前側部分がすべて閉じており、後側部分が幅ctw1だけ開いている状態にする。次に、コリメータ２３の開口を一定にした状態で、停留スキャンを行う。その後、ヘリカルスキャンを開始する。クレードル１２の加速中に、図１４の（Ｂ）および図１５の時刻ｔ１に示すように、コリメータ２３の開口の前側部分を開いてゆく。そして、クレードル１２が所定速度Ｖｃに達して定速移動に切り換わるときに、図１４の（Ｃ）および図１５の時刻ｔ３に示すように、コリメータ２３の開口の前側部分の幅chwが幅chw1となり、後側部分の幅ctwが幅ctw1となって開口が全開になるようにする。その後、図１４の（Ｄ），（Ｅ）および図１５の時刻ｔ４，ｔ５に示すように、クレードル１２の減速中に、コリメータ２３の開口の後側部分を閉じてゆく。そして、図１４の（Ｆ）および図１５の時刻ｔ６に示すように、クレードル１２が停止する時、ヘリカルスキャンの終了位置Ｚｅにおいて、コリメータ２３の開口の前側部分が幅chw1だけ開いており、後側部分がすべて閉じている状態となるようにする。クレードル１２が停止したら、図１４の（Ｆ）および図１５の時刻ｔ６，ｔ７に示すように、コリメータ２３の開口を一定にした状態で、停留スキャンを行う。そして投影データ収集を終了させる。
【００９０】
このような第四実施形態によれば、ヘリカルスキャンにおける直線移動範囲のうち、クレードル１２の加速時および減速時の低ピッチなヘリカルスキャンにより投影データが過剰気味に収集される領域において投影データの収集量を減らすことができる。その結果、被検体の被曝を低減することができる。
【００９１】
なお、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り種々の変形が可能である。
【００９２】
例えば、コリメータ２３の開口の前側部分と後側部分の開く幅は互いに異なっていてもよい。
【００９３】
また、開始位置Ｚｓにおけるコリメータ２３の開口の後側部分の開く幅と、終了位置Ｚｅにおけるその開口の前側部分の開く幅とは互いに異なっていてもよい。
【００９４】
また、コリメータ２３の開口の変化は、停留スキャン中に開始して終了してもよいし、停留スキャンの途中で開始して、ヘリカルスキャンの途中で終了するようにしてもよい。
【００９５】
また、ヘリカルスキャンにおいて、Ｘ線管２１の被検体に対する直線移動は、一定速度部分がなく、常に加速または減速していてもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１ 操作コンソール
２ 入力装置
３ 中央処理装置
５
データ収集バッファ
６ モニタ
７ 記憶装置
１０ 撮影テーブル
１２ クレードル
１５ 回転部
２０ 走査ガントリ
２１ Ｘ線管
２２ Ｘ線コントローラ
２３ コリメータ
２４ 多列検出器
２５ ＤＡＳ（データ収集装置）
２６ 回転コントローラ
２７ 制御コントローラ
２８ スリップリング
【図１】
2010233616.tif 000003
【図２】
2010233616.tif 000004
【図３】
2010233616.tif 000005
【図４】
2010233616.tif 000006
【図５】
2010233616.tif 000007
【図６】
2010233616.tif 000008
【図７】
2010233616.tif 000009
【図８】
2010233616.tif 000010
【図９】
2010233616.tif 000011
【図１０】
2010233616.tif 000012
【図１１】
2010233616.tif 000013
【図１２】
2010233616.tif 000014
【図１３】
2010233616.tif 000015
【図１４】
2010233616.tif 000016
【図１５】
2010233616.tif 000017
【図１６】
2010233616.tif 000018
【図１７】
2010233616.tif 000019
【図１８】
2010233616.tif 000020
【図１９】
2010233616.tif 000021
【図２０】
2010233616.tif 000022
【図２１】
2010233616.tif 000023
【図２２】
2010233616.tif 000024
【図２３】
2010233616.tif 000025