(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を載置する寝台と、 
前記被検体の体軸方向を軸として該被検体の周囲を回転させながら該被検体に対して照射する所定のビーム幅の第１Ｘ線を発生する第１Ｘ線発生装置と、
前記第１Ｘ線発生装置と同じ体軸方向の位置であって異なる角度位置に配置され、前記第１Ｘ線発生装置と共に前記被検体の周囲を回転させながら前記第１Ｘ線発生装置と異なる角度方向から前記被検体に対して照射する所定のビーム幅の第２Ｘ線を発生する第２Ｘ線発生装置と、
前記第１Ｘ線発生装置及び前記第２Ｘ線発生装置それぞれに対向して配置され、前記第１Ｘ線発生装置及び前記第２Ｘ線発生装置それぞれから発生したＸ線に基づく前記被検体のＸ線投影データを収集するＸ線検出装置と、
前記被検体の体軸方向を軸として前記第１Ｘ線発生装置及び前記第２Ｘ線発生装置を回転させる回転部と、 
前記回転部により前記第１Ｘ線発生装置及び前記第２Ｘ線発生器を回転させながら、前記第１Ｘ線発生装置及び前記第２Ｘ線発生器と前記寝台とを相対的に移動させてヘリカルスキャンを行う撮影制御部とを有するＸ線断層撮影装置であって、
前記ヘリカルスキャンにより、同じ回転で得られる異なるビュー角度範囲の前記第１Ｘ線に基づく第１Ｘ線投影データと前記第２Ｘ線に基づく第２Ｘ線投影データとの少なくとも一方を用いて得られる断層像について再投影処理を行うことにより、同じビュー角度範囲の前記第１Ｘ線に基づく第１Ｘ線投影データと前記第２Ｘ線に基づく第２Ｘ線投影データを得るＸ線投影データ制御手段をさらに備える
ことを特徴とするＸ線断層撮影装置。 
【請求項２】
前記再投影処理は、ファン角度を有するビーム方向のファンビーム再投影処理又は平行ビーム方向の平行ビーム再投影処理を含むことを特徴とする請求項１に記載のＸ線断層撮像装置。
【請求項３】
前記第１Ｘ線発生装置は第１エネルギースペクトルのＸ線を発生し、前記第２Ｘ線発生装置は前記第１エネルギースペクトルとは異なる第２エネルギースペクトルを発生し、
前記第１エネルギースペクトルのＸ線及び前記第２エネルギースペクトルのＸ線に基づくＸ線投影データを用いて、デュアルエネルギー像を画像再構成するデュアルエネルギー像画像再構成部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線断層撮像装置。
【請求項４】
前記デュアルエネルギー像画像再構成部は、前記第１エネルギースペクトルのＸ線及び前記第２エネルギースペクトルのＸ線に基づく、同じ体軸方向の位置の同じビュー角度のＸ線投影データ同士の加重減算処理を行った後、逆投影処理を行うことにより、デュアルエネルギー像を画像再構成することを特徴とする請求項３に記載のＸ線断層撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用Ｘ線ＣＴ（Computed  Tomography）装置ヘリカルスキャンでのデュアルエネルギー撮影の画質改善を実現するＸ線断層撮像装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＸ線ＣＴ装置においても、デュアルエネルギー撮影したい被検体の部位を、低いＸ線管電圧と高いＸ線管電圧で同一部位を撮影し、デュアルエネルギー画像再構成方法によりデュアルエネルギー断層像を得ることができた。
しかし、通常のコンベンショナルスキャン又はシネスキャンによる方法では、スキャン時間にタイムラグ（Time Lag）があるため、被検体の呼吸、拍動、脈動などの体動による位置ずれが発生してしまい、デュアルエネルギー像上に位置ずれアーチファクトが発生しやすかった。
【０００３】
また、造影撮影においては１スキャン目の開始から２スキャン目の終了まで、造影剤を入れ続ける必要があるため、被検体に注入する造影剤量も多く、被検体の負担が大きかった。
さらに、最近は、スキャン速度を上げるためにＸ線管球を２管球用いたＸ線断層撮像装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−１８７４５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数のＸ線管球を用いたＸ線断層撮像装置は、単にスキャン速度を早くすることのみを目的としており、ヘリカルスキャンにおけるデュアルエネルギー撮影については何ら開示していない。
また、仮に複数のＸ線管球を用いたＸ線断層撮像装置を用いてデュアルエネルギー撮影行う際は、所定角度だけＸ線管がずれているため同時に同じ方向からの投影データを取得することができないという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、複数のＸ線管を持ったＸ線断層撮像装置のヘリカルスキャンによるデュアルエネルギー断層像の画質改善を実現するＸ線断層撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の観点のＸ線断層撮影装置は、被検体を載置する寝台と、前記被検体の体軸方向を軸として該被検体の周囲を回転させながら該被検体に対して照射する所定のビーム幅のＸ線を発生する第１Ｘ線発生装置と、前記第１Ｘ線発生装置と共に前記被検体の周囲を回転させながら前記第１Ｘ線発生装置と異なる角度方向から前記被検体に対して照射する所定のビーム幅のＸ線を発生する第２Ｘ線発生装置と、前記第１Ｘ線発生装置及び第２Ｘ線発生装置それぞれに対向して配置され、前記第１Ｘ線発生装置及び第２Ｘ線発生装置それぞれから発生したＸ線に基づく前記被検体のＸ線投影データを収集するＸ線検出装置と、前記被検体の体軸方向を軸として前記第１Ｘ線発生装置及び第２Ｘ線発生装置を回転させる回転部と、前記回転部により前記第１Ｘ線発生装置及び第２Ｘ線発生器を回転させながら、前記第１Ｘ線発生装置及び第２Ｘ線発生器と前記寝台とを相対的に移動させてヘリカルスキャンを行う撮影制御部とを有するＸ線断層撮影装置であって、前記第１Ｘ線発生装置及び第２Ｘ線発生装置それぞれから発生したＸ線に基づくそれぞれのＸ線投影データとして、同じ体軸方向の位置の同じビュー角度のＸ線投影データの収集を行うＸ線投影データ制御手段をさらに備える。
第１の観点のＸ線断層撮影装置は、ヘリカルスキャンで得られる第１Ｘ線管と第２Ｘ線管のＸ線投影データにおいて、同じＺ方向座標位置で同じビュー角度のＸ線投影データを短い時間差でＸ線データ収集することができる。このため、画像再構成などの画像処理の際に、Ｘ線投影データを補間処理ができるために画質改善処理などが行い易くなる。
【０００７】
第２の観点のＸ線断層撮影装置は、前記Ｘ線投影データ制御手段を、前記第１Ｘ線発生装置と第２Ｘ線発生装置を、前記体軸方向に所定の距離だけ離して配置することにより、同じ体軸方向の位置の同じビュー角度のＸ線投影データの収集を行うものとする。
上記第２の観点におけるＸ線断層撮影装置では、第１Ｘ線発生装置と第２Ｘ線発生装置との距離を体軸方向（Ｚ軸方向）にずらすことにより、各々のＸ線投影データを同一座標位置で同一ビュー角度のＸ線投影データを得ることができる。
【０００８】
第３の観点のＸ線断層撮影装置は、前記Ｘ線投影データ制御手段は、前記所定の距離に前記第１Ｘ線発生装置及び第２Ｘ線発生装置のいずれか一方を体軸方向に移動させるＸ線管可動機構を備える。
この構成により、Ｘ線断層撮影装置は、第１Ｘ線発生装置と第２Ｘ線発生装置との距離を、例えば所定のビーム幅と所定のヘリカルピッチとに基づいて算出される適切な距離に離すことができる。
【０００９】
第４の観点のＸ線断層撮影装置は、前記Ｘ線投影データ制御手段を、同じ体軸方向の位置に配置された前記第１Ｘ線発生装置と第２Ｘ線発生装置から発生したＸ線に基づく投影データを用いて画像再構成した互いに体軸方向の位置の異なる第１断層像と第２断層像の少なくとも一方について、同じ体軸方向の位置の同じビュー角度のＸ線投影データとなるような再投影処理を行うものとする。
第４の観点におけるＸ線断層撮影装置は、Ｚ軸方向に幅のあるＸ線ビームのＸ線投影データより、最適な列のＸ線投影データ列を選択して、時間差の少ない同一Ｚ座標、同一ビュー角度のＸ線投影データを選ぶことができる。
【００１０】
第５の観点のＸ線断層撮影装置は、前記Ｘ線投影データ制御手段を、同じ体軸方向の位置に配置された前記第１Ｘ線発生装置と第２Ｘ線発生装置から発生したＸ線に基づく投影データを用いて画像再構成した互いに体軸方向の位置の異なる第１断層像と第２断層像の少なくとも一方について、同じ体軸方向の位置の同じビュー角度のＸ線投影データとなるような再投影処理を行うものとする。
第５の観点におけるＸ線断層撮影装置では、Ｘ線管で収集するビュー方向角度が異なっても同時にＸ線データ収集を行って同一ｚ方向座標の同一時刻の断層像を画像再構成してしまう場合でも、再投影処理部がその断層像より再投影処理を行うことで同一時刻における同一ｚ方向座標で同一ビュー方向のＸ線投影データを得ることができる。
【００１１】
第６の観点のＸ線断層撮影装置は、再投影処理は、ファン角度を有するビーム方向のファンビーム再投影処理又は平行ビーム方向の平行ビーム再投影処理を含む。
このように、再投影処理は少なくとも２種類の方向から再投影処理を行うことができる。
【００１２】
第７の観点のＸ線断層撮影装置では、前記第１Ｘ線発生装置は第１エネルギースペクトルのＸ線を発生し、前記第２Ｘ線発生装置は前記第１エネルギースペクトルとは異なる第２エネルギースペクトルを発生し、前記第１エネルギースペクトルのＸ線及び前記第２エネルギースペクトルのＸ線に基づくＸ線投影データを用いて、デュアルエネルギー像を画像再構成するデュアルエネルギー像画像再構成部を備える。
上記第７の観点のＸ線断層撮影装置では、第１及び第２Ｘ線発生装置が１つのＸ線管電圧を出力するように制御することで、無駄被曝を押えた効率の良いデュアルエネルギー撮影を行うことができる。
【００１３】
第８の観点のＸ線断層撮影装置の撮影制御部は、前記デュアルエネルギー像画像再構成部は、前記第１エネルギースペクトルのＸ線及び前記第２エネルギースペクトルのＸ線に基づく、同じ体軸方向の位置の同じビュー角度のＸ線投影データ同士の加重減算処理を行った後、逆投影処理を行うことにより、デュアルエネルギー像を画像再構成する。
上記第８の観点におけるＸ線断層撮影装置では、デュアルエネルギー撮影において、高画質のデュアルエネルギー像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のＸ線断層撮影装置によれば、Ｘ線断層撮影装置のヘリカルスキャンにおいて、原子の分布に関連したＸ線吸収係数におけるＸ線管電圧依存情報を表す断層像、いわゆるデュアルエネルギー像の画質を最適化するＸ線断層撮影装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例にかかる複数のＸ線管を持つＸ線ＣＴ装置１００を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は、投影データ空間におけるＸ線吸収係数によるＸ線管電圧依存情報の断層像の求め方を示す図である。（ｂ）は、デュアルエネルギー比による各物質の分類を示す図である。
【図３Ａ】（ａ）は、２つのＸ線管の第３世代方式を示す図である。（ｂ）は、９０度ずれたＸ線管の展開図上の軌跡を示す図である。
【図３Ｂ】（ｃ）から（ｅ）は、２つのＸ線管が１８０度離れた状態を示す図である。（ｆ）は、２つのＸ線管と１つの多列Ｘ線検出器を示す図である。
【図４】（ａ）３つのＸ線管の第３世代方式を示す図である。（ｂ）平面検出器を用いた３つのＸ線管の第３世代方式を示す図である。
【図５】（ａ）は、２つのＸ線管球による第４世代方式での各チャネルのＸ線検出器ファンの位置関係を示す図である。（ｂ）は、３つのＸ線管球による第４世代方式での各チャネルのＸ線検出器ファンの位置関係を示す図である。
【図６】（ａ）は、時刻ｔ１，ｔ２におけるＺ軸方向にずれた２つのＸ線管のｙｚ平面内の位置を示す図である。（ｂ）は、時刻ｔ１，ｔ２におけるＺ軸方向にずれた２つのＸ線管のｘｙ平面内の位置を示す図である。（図の説明Ｐ００３８）
【図７】Ｘ線管のＺ軸方向位置合わせを行いデュアルエネルギー撮影のヘリカルスキャンを行う処理を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）は、時刻ｔ１，ｔ２におけるＺ軸方向に一致している２つのＸ線管でのｙｚ平面内の位置を示す図である。（ｂ）は、時刻ｔ１，ｔ２におけるＺ軸方向に一致している２つのＸ線管でのｘｙ平面内の位置を示す図である。
【図９】Ｘ線管の位置がＺ軸方向に一致している場合のデュアルエネルギー撮影のヘリカルスキャンを行う処理を示すフローチャートである。
【図１０】時刻ｔ１，ｔ２におけるＺ軸方向に一致している２つのＸ線管のコリメータにより絞られたＸ線ビームのｙｚ平面内の位置を示す図である。
【図１１】（ａ）は、９０度ずれたＸ線管の展開図上の軌跡と再投影処理されたＸ線投影データの軌跡を示す図である。（ｂ）は、再投影処理してＸ線投影データのビュー方向を変える処理を示す図である。
【図１２】一方の断層像の再投影処理を行い、他方のＸ線収集システムＸＳのＸ線投影データのビュー方向に合わせたデュアルエネルギー撮影のフローチャートである。
【図１３】ファンビーム再投影処理を示す図である。
【図１４】あるＺ軸方向範囲［ｚｓ，ｚｅ］のファンビーム再投影処理のフローチャートである。
【図１５】デュアルエネルギー撮影の平行ビーム再投影による断層像画像再構成方法を示すフローチャートである。
【図１６】平行ビーム再投影処理を示す図である。
【図１７】θ方向の平行ビーム再投影処理例１を示す図である。
【図１８】θ方向の平行ビーム再投影処理例２を示す図である。
【図１９】θ方向のラスタスキャンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜Ｘ線ＣＴ装置の全体構成＞
図１は、本発明の実施例にかかるＸ線ＣＴ装置１００の構成ブロック図である。このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、撮影テーブル１０と、走査ガントリ２０とを具備している。
【００１７】
操作コンソール１は、操作者の入力を受け付けるキーボード又はマウスなどの入力装置２と、前処理、画像再構成処理、後処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で収集したＸ線検出器データを収集するデータ収集バッファ５とを具備している。さらに、操作コンソール１は、Ｘ線検出器データを前処理して求められた投影データから画像再構成した断層像を表示するモニタ６と、プログラムやＸ線検出器データや投影データやＸ線断層像を記憶する記憶装置７とを具備している。撮影条件の入力はこの入力装置２から入力され、記憶装置７に記憶される。撮影テーブル１０は、被検体ＨＢを乗せて走査ガントリ２０の開口部に出し入れするクレードル１２を具備している。クレードル１２は撮影テーブル１０に内蔵するモータで昇降及びテーブル直線移動される。
【００１８】
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、ビーム形成Ｘ線フィルタ２８と、多列Ｘ線検出器２４と、データ収集装置（ＤＡＳ：Data Acquisition System）２５とを具備している。本実施例では、これらＸ線管２１及び多列Ｘ線検出器２４などを、もう１セット９０度異なる位置に具備している。Ｘ線制御部２２は、２つのＸ線管２１の管電圧及び電流を制御する。ガントリ回転部１５はＸ線管２１及び多列Ｘ線検出器２４などを保持し、ベアリングを介して回転可能になっている。Ｘ線管２１及び多列Ｘ線検出器２４などがもう１セットあるため、ガントリ回転部１５をもう１セット用意してもよい。
【００１９】
さらに、走査ガントリ２０は、Ｘ線制御部２２と、被検体ＨＢの体軸の回りに回転しているガントリ回転部１５を制御する回転制御部２６と、回転制御部２６との通信及びクレードル１２と信号の送受信を行うガントリ制御部２９とを具備している。データ収集装置２５は多列Ｘ線検出器２４からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。ビーム形成Ｘ線フィルタ２８は撮影中心である回転中心に向かうＸ線の方向にはフィルタの厚さが最も薄く、周辺部に行くに従いフィルタの厚さが増し、Ｘ線をより吸収できるようになっているＸ線フィルタである。また、後述する実施例１の走査ガントリ２０は、一方のＸ線管２１をＺ軸方向に移動させるＸ線管駆動機構３２を有している。
【００２０】
中央処理装置３は、前処理部３３、画像再構成部３４、デュアルエネルギー画像再構成部３５及び撮影制御部３７を有している。撮影制御部３７は再投影処理部３８を有している。
前処理部３３は、データ収集装置２５で収集された生データに対して、チャネル間の感度不均一を補正し、またＸ線強吸収体、主に金属部による極端な信号強度の低下又は信号脱落を補正するＸ線量補正等の前処理を実行する。また、ビームハードニング処理を行う。
【００２１】
画像再構成部３４は、前処理部３３で前処理された投影データを受け、その投影データに基づいて画像を再構成する。投影データは、周波数領域に変換する高速フーリエ変換（ＦＦＴ： Fast Fourier Transform）がなされて、それに再構成関数Ｋｅｒｎｅｌ（ｊ）を重畳し、逆フーリエ変換する。そして、画像再構成部３４は、再構成関数Ｋｅｒｎｅｌ（ｊ）を重畳処理した投影データに対して、三次元逆投影処理を行い、被検体ＨＢの体軸方向（Ｚ軸方向）ごとに断層像（ｘｙ平面）を求める。画像再構成部３４は、この断層像を記憶装置７に記憶させる。
デュアルエネルギー画像再構成部３５は、低いＸ線エネルギースペクトルの投影データ及び高いＸ線エネルギースペクトルの投影データから、原子の分布に関連したＸ線管電圧依存情報の二次元分布断層像、いわゆるデュアルエネルギー撮影の断層像を画像再構成する。
【００２２】
撮影制御部３７は、前記回転部により前記第１Ｘ線発生装置及び第２Ｘ線発生器を回転させながら、前記第１Ｘ線発生装置及び第２Ｘ線発生器と前記寝台とを相対的に移動させてヘリカルスキャンを行うよう、走査ガントリ２０、撮影テーブル等を制御する。
また、Ｘ線ＣＴ装置１００は、Ｘ線投影データ制御手段（図示せず）を有する。Ｘ線投影データ制御手段は、複数のＸ線管２１のビュー方向のずれ角を、同一の体軸方向（Ｚ軸方向）の位置において同一のビュー方向のＸ線投影データを取得できるようにする制御を行う。具体的には、後述する実施例１〜実施例３を用いて詳述する。
【００２３】
上記のようなＸ線ＣＴ装置１００において、複数のＸ線管を用いたヘリカルスキャンのデュアルエネルギー撮影を行う例を以下に示す。
【００２４】
＜複数のＸ線管を使ったデュアルエネルギー撮影＞
まず、それぞれの実施例で必要なデュアルエネルギー撮影方法について説明する。
＜デュアルエネルギー断層像の画像再構成方法＞
画像再構成されるデュアルエネルギー断層像やスカウト像の造影剤等価画像、カルシウム等価画像の作成方法は、以下のようになる。
【００２５】
図２（ａ）は投影データ空間におけるデュアルエネルギー撮影の画像再構成方法の概要を示す。
画像再構成部３４は、低いＸ線管電圧を用いて照射したＸ線のＸ線投影データＤ−Ｌｏｗに加重加算係数ｗ１を乗算し、同様に高いＸ線管電圧を用いて照射したＸ線のＸ線投影データＤ−Ｈｉｇｈに加重加算係数ｗ２を乗算し、定数Ｃ１とともに加重加算処理し、デュアルエネルギー断層像Ｇ−ＣＳＩを作成する。また、画像再構成部３４は、画像空間、断層像空間おいても投影データ空間と同様に加重加算処理することでデュアルエネルギー断層像Ｇ−ＣＳＩを得ることができる。これら加重加算係数ｗ１，ｗ２及び定数Ｃ１は、抽出したい原子、強調したい原子、表示上で消したい原子又は部位により定まる。
【００２６】
例えば加重加算処理部はＣＴ値の近い骨、石灰化を構成するカルシウム成分（Ｃａ成分）と、ヨウ素を主成分とする造影剤（Ｉｏｄｉｎｅ成分）を分離するために、カルシウム成分を表示上で消すと、つまり画素値を０にすると造影剤成分が抽出され、強調して表示することができる。
また反対に、加重加算処理部は造影剤成分を表示上で消すと、つまり画素値を０にするとカルシウム成分が抽出され、骨や石灰化の部分を強調して表示することができる。
この時に用いるＸ線投影データは、前処理及びビームハードニング補正したＸ線投影データを用いる。特にビームハードニング補正では、各Ｘ線管電圧において水等価でない物質の部分を水等価なＸ線透過経路長にすることにより、水以外の物質のＸ線管電圧依存性をより正しく評価することができる。
【００２７】
投影データ空間だけでなく断層像空間においても、デュアルエネルギー撮影が可能である。このような処理をすることで、画像再構成部３４は造影剤等価画像、カルシウム等価画像を作成することができる。
【００２８】
＜デュアルエネルギー比画像再構成＞
また、別の造影剤等価画像、カルシウム等価画像を画像再構成する方法は、それぞれのＸ線管電圧を用いて照射したＸ線の断層像での画素値を利用する方法がある。
例えば、図２（ｂ）のグラフは縦軸にＸ線管電圧８０ｋＶの断層像での各画素値を取り、横軸にＸ線管電圧１４０ｋＶの断層像での各画素値を取る。これにより、Ｘ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶとのカルシウムの画素や造影剤の主成分であるヨウ素の画素値は、図中のカルシウムの直線及びその近傍の分布範囲や、ヨウ素の直線及びその近傍の分布範囲に入る。
デュアルエネルギー比のグラフはｘｙ平面内の各々の傾きが実効質量数を表すため、傾きの範囲で各画素を分類することで物質の成分分析、組成分析を行うことができる。
このようなデュアルエネルギー比画像を画像再構成及び画像表示を行う。
【００２９】
次に、複数のＸ線管を用いたＸ線ＣＴ装置１００のタイプの例を示す。
＜複数のＸ線管を配置した走査ガントリ＞
【００３０】
＜２管球で２検出器タイプ：第３世代方式＞
本実施例におけるＸ線ＣＴ装置１００は、図３Ａ（ａ）のように２つの第１Ｘ線管２１−１及び第２Ｘ線管２１−２と、第３世代方式の第１多列Ｘ線検出器２４−１及び第２多列Ｘ線検出器２４−２とにより構成される。第１Ｘ線管２１−１と第２Ｘ線管２１−２とは、互いに９０度ずれて配置されている。
この２つの第１Ｘ線管２１−１及び第２Ｘ線管２１−２は、走査ガントリ２０の１つの回転部１５上で共に回転を行うため、同一時刻に同一ビュー方向のＸ線データ収集を行うことができない。この場合のヘリカルスキャンを行ったＸ線管２１の展開図の軌跡は、図３Ａ（ｂ）のように、第１Ｘ線管２１−１が第２Ｘ線管２１−２より右回り方向に常に９０度先に移動し、Ｘ線データ収集を行う。このため、後述するように、第１Ｘ線管２１−１がＺ軸方向にずれて配置されていれば、同一時刻に同一ビュー方向のＸ線データ収集を行うことが可能となる。
【００３１】
なお、この時の第１Ｘ線管２１−１と第２Ｘ線管２１−２とのずれ角は９０度であるが、１２０度又は１８０度などでも構わない。なお、１８０度ずれた場合は図３Ｂ（ｃ）のように対向するＸ線管２１と多列Ｘ線検出器２４がＺ軸方向に重なることになる。そして、そのＸ線管２１と多列Ｘ線検出器２４をＸ軸方向から見ると、図３Ｂ（ｄ）又は（ｅ）のようになる。
【００３２】
＜２管球で１検出器タイプ：第３世代方式＞
また、図３Ｂ（ｆ）において走査ガントリ２０は、第１Ｘ線管２１−１及び第２Ｘ線管２１−２と１つの第３世代の多列Ｘ線検出器２４とを有している。図３Ｂ（ｆ）では、第１Ｘ線管２１−１による第１Ｘ線ファンビームと第２Ｘ線管２１−２による第２Ｘ線ファンビームとが９０度間隔で配置されているが、１２０度でも構わない。２つのＸ線管２１と２つの多列Ｘ船検出器２４とを配置した場合と同様である。
【００３３】
＜３管球で３検出器タイプ：第３世代方式＞
また、図４（ａ）は３つの第１Ｘ線管２１−１、第２Ｘ線管２１−２及び第３Ｘ線管２１−３と３つの第１多列Ｘ線検出器２４−１，第２多列Ｘ線検出器２４−２及び第３多列Ｘ線検出器２４−３とが各々１２０度ごとにずれた場合を示している。つまり、３つのＸ線管２１が１２０度ごとに配置されている。多列Ｘ線検出器２４は、第３世代方式である。これらの３つのＸ線管２１はいずれも走査ガントリ２０の回転部１５上に１２０度ごとの間隔で配置し、同時に回転させる。
【００３４】
また、図４（ｂ）では同様に３つのＸ線管２１が１２０度ごとずれて配置されているが、多列Ｘ線検出器２４にはフラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の第１二次元Ｘ線エリア検出器２４−１，第２二次元Ｘ線エリア検出器２４−２，第３二次元Ｘ線エリア検出器２４−３を用いている。
【００３５】
＜２管球で１検出器タイプ：第４世代方式＞
また、図５（ａ）は、回転する２つの第１Ｘ線管２１−１及び第２Ｘ線管２１−２と、固定した３６０度方向の円周状に配置した多列Ｘ線検出器２４とで構成する第４世代方式を示した図である。
第１Ｘ線管２１−１と第２Ｘ線管２１−２とは、走査ガントリ２０の１つの回転部１５上に９０度又は１２０度又は１８０度の間隔で配置し、その間隔を保ったまま回転部１５が回転する。このときの画像処理部は、画像再構成の前又は画像再構成中において多列Ｘ線検出器２４の１チャネルを仮想的なファン（扇）の要と見なしたＸ線検出器ファンのＸ線投影データとして見なし、いわゆる検出器ファン（ディテクタファン：Detector Fan）に変換して三次元画像再構成、三次元逆投影を行う。
【００３６】
＜３管球で１検出器タイプ：第４世代方式＞
また、図５（ｂ）では、走査ガントリ２０は、第１Ｘ線管２１−１，第２Ｘ線管２１−２及び第３Ｘ線管２１−３の３つのＸ線管を９０度ごとに配置している。また走査ガントリ２０は、第４世代の多列Ｘ線検出器２４を有している。また、この３つのＸ線管球は９０度だけでなく、１２０度ごとに配置してもよい。
次に、複数のＸ線管を持つ場合において、同じ体軸方向の位置の同じビュー方向のＸ線投影データの収集を行う手法について、実施例を挙げて説明する。
【実施例１】
【００３７】
＜複数のＸ線管の撮影方法：Ｘ線管のＺ軸方向ずらし＞
実施例１においては、上記のような複数のＸ線管２１を持つ走査ガントリ２０はヘリカルスキャンを行う際に、少なくとも１つのＸ線管２１を撮影条件設定で求められたＺ軸方向（体軸方向）の距離にずらすことにより、同一Ｚ軸座標における同一ビュー方向のＸ線投影データを収集する。Ｘ線管２１の回転中心を含むＺ軸方向におけるＸ線ビーム幅をＤ、ヘリカルピッチをｐとすると、１回転した時の走査ガントリ２０と被検体を乗せたクレードル１２との相対的な距離はＤ・ｐとなる。
【００３８】
例えば図６（ａ）、図６（ｂ）は、ヘリカルピッチを１としたときの時刻ｔ１と１／４回転後の時刻ｔ２との位置関係をｙｚ平面とｘｙ平面で示した図である。以下では、走査ガントリ２０が２管球と２検出器とを有する構成で説明する。
【００３９】
走査ガントリ２０は、第１Ｘ線管２１−１及び第１多列Ｘ線検出器２４−１からなる第１Ｘ線収集システムＸＳ１と、第２Ｘ線管２１−２及び第２多列Ｘ線検出器２４−２からなる第２Ｘ線収集システムＸＳ２とを有している。第１Ｘ線収集システムＸＳ１と第２Ｘ線収集システムＸＳ２とのなす角度θが９０度の場合の位置は、以下の（数式１）に示す距離Ｌだけ離した関係にする。こうようにＺ軸方向中心位置をＺ軸方向に距離Ｌだけ離しておくことにより、Ｘ線投影データ収集の開始ビュー角度は第１Ｘ線収集システムＸＳ１と第２Ｘ線収集システムＸＳ２とで一致する。
【数０１】
0005607196.tif 000002
．．．（数式１）
この距離Ｌは２管球方式でＸ線管２１のなす角θ＝９０度の場合は、上述したすべてのタイプにおいて同様に求めることができる。
【００４０】
また２管球方式でＸ線管２１のなす角θ＝１２０度の場合においは、以下の（数式２）の距離ＬだけＺ軸方向に離すことで、第１Ｘ線収集システムＸＳ１と第２Ｘ線収集システムＸＳ２との開始ビュー角度を一致させることができる。
【数０２】
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．．．（数式２）
さらに、３管球方式のＸ線管２１のなす角はθ＝１２０度となるため、３つのＸ線管２１のＺ軸方向中心位置をそれぞれ（数式２）の距離ＬだけＺ軸方向に離しておくことで、各々のＸ線投影データのビュー角度を一致させることができる。
【００４１】
このように、複数のＸ線収集システムをそれぞれＺ軸方向にずらすことで、複数のＸ線収集システムは同一Ｚ軸座標において同一ビュー方向のＸ線投影データを収集できる。なお、距離Ｌに応じて、複数のＸ線収集システムのうち１つのＸ線収集システムを除いてＸ線収集システムをＺ軸方向に移動することができる構造にすることが好ましい。
【００４２】
図７は、第１Ｘ線収集システムＸＳ１と第２Ｘ線収集システムＸＳ２を有するＸ線ＣＴ装置１００において同一ビューの投影データを取得するフローチャートを示す。
ステップＤ１では、スカウト像の撮影をする。スカウト像撮影を行う場合に、複数のＸ線管を持つＸ線ＣＴ装置１００の場合は、被検体を乗せたクレードル１２を一度Ｚ軸方向に動かすだけで複数方向のスカウト像を一度に収集することができる。
特に図３Ａ（ａ），図３Ｂ（ｆ）のように、第１Ｘ線管２１−１と第２Ｘ線管２１−２とのビュー方向のずれ角が９０度の場合は、０度と９０度又は９０度と１８０度との２枚のスカウト像をＺ軸方向に１度動かすだけで撮影できる。このため、Ｘ線ＣＴ装置１００はスカウト像撮影の効率を上げることができる。
【００４３】
ステップＤ２では、デュアルエネルギー撮影のヘリカルスキャンの撮影条件設定を行う。
ステップＤ１で取得したスカウト像に基づいて、操作者は、デュアルエネルギー撮影を行うヘリカルスキャンの範囲、ヘリカルピッチ、ヘリカルスキャンの走査ガントリ２０の回転速度を設定する。さらに操作者は、多列Ｘ線検出器２４の使用するＺ軸方向幅、多列Ｘ線検出器２４の列幅及び列数、並びにＸ線ビームＺ軸方向幅などの本スキャンの撮影条件を設定する。この撮影条件の設定時にＸ線ビーム幅Ｄ、ヘリカルピッチｐが定まれば、撮影制御部３７は各Ｘ線管２１のビュー方向のずれ角θから（数式１），（数式２）で示したように、Ｚ軸方向にずらす距離Ｌを求めることができる。
【００４４】
ステップＤ３では、第１Ｘ線管２１−１と第２Ｘ線管２１−２のＺ軸方向位置合わせ制御を行う。本スキャンのＸ線データ収集前に第１Ｘ線収集システムＸＳ１をＺ軸方向に距離Ｌ分だけずらしておく。この第１Ｘ線収集システムＸＳ１の移動は中央処理装置３よりガントリ制御部２９経由でＸ線管可動機構３２を制御する。
【００４５】
ステップＤ４では、走査ガントリ２０は、Ｘ線データ収集を行う。この場合、第１Ｘ線管２１−１はＸ線管電圧８０ｋＶでＸ線を照射し、第２Ｘ線管２１−２はＸ線管電圧１４０ｋＶでＸ線を照射する。
【００４６】
ステップＤ５では、画像再構成部３４は、Ｘ線管電圧８０ｋＶの断層像を画像再構成する。
ステップＤ６では、画像再構成部３４は、Ｘ線管電圧１４０ｋＶの断層像を画像再構成する。
ステップＤ７では、デュアルエネルギー画像再構成部３５は、デュアルエネルギー撮影の断層像としてカルシウム強調画像、造影剤強調画像を画像再構成する。
ステップＤ８では、デュアルエネルギー撮影の断層像としてカルシウム強調画像、造影剤強調画像をモニタ６に画像表示する。
ステップＤ９では、デュアルエネルギー画像再構成部３５は、デュアルエネルギー撮影の断層像としてデュアルエネルギー比画像を画像再構成する。
ステップＤ１０では、デュアルエネルギー撮影の断層像としてデュアルエネルギー比画像をモニタ６に画像表示する。
【００４７】
本実施例でにおいては、短い撮影時間間隔でデュアルエネルギー撮影法を行うことができる。例えば、第１Ｘ線管２１−１と第２Ｘ線管２１−２とのずれ角θが９０度で、ガントリ回転部１５の回転速度が０．３５秒／回転の場合の撮影時間差ΔＴは、０．０９秒となる。このように第１Ｘ線管２１−１と第２Ｘ線管２１−２でのデュアルエネルギー撮影方法は前述の撮影方法より短い撮影間隔でＸ線データ収集することができるため、より被検体の体動を抑えることができる。
【００４８】
また、本実施例では第１Ｘ線管２１−１と第２Ｘ線管２１−２とで印加するＸ線管電圧をそれぞれ８０ｋＶ、１４０ｋＶと割り振っているため、Ｘ線管電圧を切り換える必要がない。このため前述のＸ線管電圧をビューごとに切り換える必要もなく、ビュー不足によるエリアジング・アーチファクトの心配もする必要がない。
【００４９】
本実施例においては、２つ又は３つのＸ線管２１を持つＸ線ＣＴ装置１００において、デュアルエネルギー撮影のヘリカルスキャンを行う際に各々のＸ線収集システムをＺ軸方向へ適切な位置にずらすことで、同一Ｚ軸座標において同一ビュー方向のＸ線投影データを収集することができる。
【００５０】
なお、ヘリカルシャトルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャンのようにヘリカルピッチを可変する場合、撮影制御部３７は、その都度、各々のＸ線管２１の距離Ｌを変化させるようにＸ線管可動機構３２を制御させる。しかし、加速、減速範囲がＺ軸方向にそれほど広くない場合、撮影制御部３７はヘリカルピッチｐと各々のＸ線管２１の距離Ｌが最適でなくても影響が小さいため、距離Ｌを動的に変化させる必要がない。
【実施例２】
【００５１】
＜複数のＸ線管の撮影方法：データ抽出＞
実施例２においては、図８（ａ）又は図８（ｂ）に示すように第１Ｘ線管２１−１と第２Ｘ線管２１−２との中心線のＺ軸座標が一致している場合に、同一Ｚ軸座標で同一ビュー方向のＸ線投影データを抽出する実施例を示す。
【００５２】
図９は、同一Ｚ軸座標で同一ビュー方向のＸ線投影データのフローチャートを示す。
ステップＤ４１では、スカウト像の撮影をする。
ステップＤ４２では、操作者は、デュアルエネルギー撮影のヘリカルスキャンの撮影条件設定を行う。
ステップＤ４３では、ヘリカルスキャンでのＸ線データ収集を行う。必要に応じてＸ線コリメータ２３をＺ軸方向にコリメータ幅を制御して無駄被曝を低減する。
ステップＤ４４では、前処理部３３は、Ｘ線管電圧８０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線投影データを前処理する。
ステップＤ４５では、前処理部３３は、Ｘ線管電圧１４０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線投影データを前処理する。ステップＤ４４，ステップＤ４５においては、画像再構成処理の前処理まで、又はビームハードニング補正まで、又はｚフィルタ重畳処理までの処理を行っておく。
ステップＤ４６では、デュアルエネルギー画像再構成部３５は、Ｘ線管電圧８０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線投影データとＸ線管電圧１４０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線投影データを加重加算処理し、デュアルエネルギー断層像であるカルシウム強調画像のＸ線投影データ、造影剤強調画像のＸ線投影データを求める。
ステップＤ４７では、デュアルエネルギー画像再構成部３５は、カルシウム強調画像の画像再構成を行う、造影剤強調画像の画像再構成を行う。
ステップＤ４８では、デュアルエネルギー撮影の断層像としてカルシウム強調画像、造影剤強調画像をモニタ６に画像表示する。
【００５３】
＜ステップの詳細な説明＞
ステップＤ４１〜ステップＤ４２では図７のステップＤ１〜ステップＤ２と同様に処理することができる。このためステップＤ４１では２枚のスカウト像が一度に撮れ、ステップＤ４２では撮影条件より各Ｘ線管２１のずれ量Ｌを設定できる
【００５４】
ステップＤ４３においては、例えば、第１Ｘ線収集システムＸＳ１においてＸ線管電圧８０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線投影データ収集を行い、第２Ｘ線収集システムＸＳ２においてＸ線管電圧１４０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線投影データ収集を行う。またコリメータ２３による無駄被曝の制御はステップＤ４６の詳細な説明で述べる。
【００５５】
ステップＤ４６において、デュアルエネルギー画像再構成部３５は、Ｘ線管電圧８０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線投影データとＸ線管電圧１４０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線投影データとの加重加算処理を行う時は、同一Ｚ軸座標の同一ビュー方向のＸ線投影データ同士を加重加算処理する必要がある。このため、画像再構成部３４は第１多列Ｘ線検出器２４−１のある列より距離Ｌだけずれた，第２多列Ｘ線検出器２４−２のある列のＸ線投影データを抽出して、加重加算処理する必要がある。また、距離Ｌだけずれた所が第２多列Ｘ線検出器２４−２のある列とある列との間になる場合は、そのある列とある列とを補間処理又は加重加算処理をすることにより、距離ＬだけずれたＸ線投影データを求めることができる。そして、３次元画像再構成処理を用いることで、中心位置からずれた位置における断層像の画像再構成を好適に行うことができる。
【００５６】
また、各Ｘ線管２１は、あらかじめＸ線ビームの位置をずらしておいても良い。
例えば図１０に示すように、第１Ｘ線収集システムＸＳ１と第２Ｘ線収集システムＸＳ２とが９０度ずれている場合は、ヘリカルピッチｐ＝１の場合、Ｌ＝Ｄ／４となる。この場合のコリメータ制御部は、第１Ｘ線収集システムＸＳ１のＸ線ビームを第１コリメータ２３−１でＺ軸方向の正方向にＤ／４だけずらして、第２Ｘ線収集システムＸＳ２のＸ線ビームを第２コリメータ２３−２でＺ軸方向の正方向にＤ／４だけずらす。この時のＸ線ビームはＤ／４だけずれた第２Ｘ線収集システムＸＳ２の列がＸ線ビームの中に存在することになる。また、このようにＸ線ビームをコリメータ２３でずらすことは、無駄被曝になるＸ線ビームを減らすこととなりＸ線利用効率が良くなる。
【００５７】
画像再構成部３４は、このようにして求められたカルシウム等価画像としての造影剤強調画像のＸ線投影データ、及び造影剤等価画像としてのカルシウム強調画像のＸ線投影データに対してビームハードニング補正を行うこともできる。
【００５８】
ステップＤ４７においては、デュアルエネルギー画像再構成部３５は、カルシウム強調画像のＸ線投影データ及び造影剤強調画像のＸ線投影データに基づいて、デュアルエネルギー撮影の断層像として画像再構成を行うことができる。
【００５９】
このようにして、実施例２のＸ線ＣＴ装置は、複数のＸ線管２１での中心線のＺ軸座標が一致している場合には、Ｘ線ビームの中より同一Ｚ軸座標で同一ビュー角度のＸ線投影データを抽出してデュアルエネルギー撮影の断層像を画像再構成できる。また、コリメータ制御部はＸ線コリメータ２３−１及びＸ線コリメータ２３−２を制御することでＸ線管２１のＸ線ビームの位置をＺ軸方向にずらしてやることにより、無駄被曝も低減することができる。
【実施例３】
【００６０】
＜複数のＸ線管の撮影方法：再投影方法＞
実施例３は、第１Ｘ線収集システムＸＳ１と第２Ｘ線収集システムＸＳ２とがビュー方向での位置が一致していないＸ線投影データを取得した場合を説明する。実施例３のＸ線ＣＴ装置は、このようにビュー方向のずれたＸ線投影データを画像再構成した後に、再投影処理することで同一ビュー方向のＸ線投影データに変換する。
なお、本実施例では、上述の２管球、３管球のいずれのＸ線管２１においても適用することができる。
【００６１】
図１１（ａ）で示すように、ビュー方向に９０度ずれた第１Ｘ線管２１−１と第２Ｘ線管２１−２とでヘリカルスキャンを行うと、第１Ｘ線収集システムＸＳ１のＸ線投影データは第２Ｘ線収集システムＸＳ２のＸ線投影データよりも９０度分だけ早くＸ線データ収集できてしまう。このため、画像再構成部３４は第２Ｘ線収集システムＸＳ２のＸ線投影データを一度断層像として画像再構成処理を行う。次に再投影処理部３８は、図１１（ｂ）の矢印ＡＲＲに示す方向に第２Ｘ線収集システムＸＳ２のＸ線投影データをファンビーム方向に再投影処理することで、第１Ｘ線収集システムＸＳ１のＸ線投影データと第２Ｘ線収集システムＸＳ２とのＸ線投影データのビュー方向を合わせることができる。
【００６２】
この処理を図１１（ａ）の展開図上で示すと、再投影処理部３８は、第２Ｘ線収集システムＸＳ２のＸ線投影データを画像再構成した後に同一Ｚ軸座標において、第１Ｘ線収集システムＸＳ１と同じビュー方向にファンビーム再投影処理、又は平行ビーム再投影処理を行い、同一Ｚ軸座標の同一ビュー方向の角度を持つＸ線投影データＲＥＸを得る。
また、デュアルエネルギー画像再構成部３５は、Ｘ線投影データの投影データ空間におけるにおけるＸ線デュアルエネルギー像の画像再構成処理において造影剤や骨のＸ線吸収領域のビームハードニング補正などの非線形補正を行い、ビームハードニングアーチファクトが少ないＸ線デュアルエネルギー断層像を得ることもできる。
【００６３】
図１２は、一方の断層像の再投影処理を行い、他方のＸ線収集システムＸＳのＸ線投影データのビュー方向に合わせたデュアルエネルギー撮影のフローチャートである。
ステップＤ６１では、スカウト像の撮影をする。図７のステップＤ１と同様に２枚のスカウト像が一度に撮ることができる。
【００６４】
ステップＤ６２では、操作者は、デュアルエネルギー撮影のヘリカルスキャンの撮影条件設定を行う。実施例３では、実施例１，実施例２のように、撮影制御部３７が、ヘリカルスキャンの設定条件などより、第１Ｘ線収集システムＸＳ１と第２Ｘ線収集システムＸＳ２とのＸ線投影データのずれ量Ｌを求める必要はない。本実施例で使用するのは第１Ｘ線収集システムＸＳ１と第２Ｘ線収集システムＸＳ２とのビュー方向のずれ角度θを使用する。画像再構成部３４はこのずれ角θ方向で再投影処理を行うことになる。
【００６５】
ステップＤ６３では、第１Ｘ線収集システムＸＳ１がＸ線管電圧１４０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線データ収集を行い、第２Ｘ線収集システムＸＳ２がＸ線管電圧８０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線データ収集を行う。
【００６６】
ステップＤ６４では、画像再構成部３４は、第２Ｘ線管２１−２を含む第２Ｘ線収集システムＸＳ２のＸ線管電圧８０ｋＶを用いて照射したＸ線の断層像の画像再構成を行う。
ステップＤ６５では、再投影処理部３８は、第２Ｘ線収集システムＸＳ２のＸ線管電圧８０ｋＶを用いて照射したＸ線の断層像を第１Ｘ線収集システムＸＳ１のビュー方向と同じ方向に再投影処理を行い、Ｘ線管電圧８０ｋＶを用いて照射したＸ線の前処理されたＸ線投影データを得る。つまり、第２Ｘ線収集システムＸＳ２の８０ｋＶの断層像を第１Ｘ線収集システムＸＳ１のＸ線管電圧１４０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線投影データと同じビュー角度を持つ３６０度フルスキャンのＸ線投影データ、又は１８０度＋ファン角のハーフスキャンのＸ線投影データとしてファンビーム再投影処理を行う。
【００６７】
ステップＤ６６では、前処理部３３は、Ｘ線管電圧１４０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線投影データを前処理する。
ステップＤ６７では、デュアルエネルギー画像再構成部３５は、Ｘ線管電圧８０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線投影データとＸ線管電圧１４０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線投影データを同じビュー同士加重加算処理し、デュアルエネルギー撮影の断層像としてカルシウム強調画像のＸ線投影データ、造影剤強調画像のＸ線投影データを求める。尚、加重加算処理は、一次又は二次以上の高次加重加算処理を用いることができる。
【００６８】
ステップＤ６８では、デュアルエネルギー画像再構成部３５は、カルシウム強調画像の画像再構成を行う、造影剤強調画像の画像再構成を行う。
ステップＤ６９では、デュアルエネルギー撮影の断層像としてカルシウム強調画像、造影剤強調画像をモニタ６に画像表示する。
【００６９】
＜ファンビーム再投影処理＞
図１３は、ファンビーム再投影処理の概要を示した図であり、図１４は、そのファンビーム再投影処理のフローチャートを示す。ただし、再構成領域をＰ、Ｚ軸方向始点をｚｓ、Ｚ軸方向終点をｚｅとし、［ｚｓ，ｚｅ］の範囲の断層像の再投影処理による再投影プロファイルを求めている。
【００７０】
ステップＴ１では、θ＝０，ｚ１＝ｚｓとする。
ステップＴ２では、再投影処理部３８は、あるＺ軸座標ｚｎの断層像ｇ（ｘ，ｙ）を読み込む。
ステップＴ３では、再投影処理部３８は、θ方向にＸ線焦点があるとしてファンビーム再投影処理を行い、θ方向プロファイルデータＰθ（β）を求める。
ステップＴ４では、再投影処理部３８は、フルスキャンの場合はθ≧３６０度か、又はハーフスキャンの場合はθ≧１８０度かを判断し、ＹＥＳであればステップＴ５へ行き、ＮＯであればステップＴ６へ行く。
ステップＴ５では、再投影処理部３８は、ｚｎ≧ｚｅかを判断し、ＹＥＳならば終了し、ＮＯならばステップＴ７へ行く。
ステップＴ６では、θ＝θ＋Δθとする。この後ステップＴ２へ戻る。
ステップＴ７では、ｎ＝ｎ＋１とする。この後ステップＴ２へ戻る。
【００７１】
このようにして、同一Ｚ軸座標の同一ビュー方向で第１Ｘ線収集システムＸＳ１のＸ線管電圧１４０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線投影データと第２Ｘ線収集システムＸＳ２のＸ線管電圧８０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線投影データとを得ることができる。
【００７２】
図１３（ａ）は、ステップＴ３において、θ方向のＸ線焦点からのファンビーム再投影処理を行う様子を示す。再投影処理部３８は、Ｘ線焦点と各画素ｇ（ｘ１，ｙ１）を結ぶ直線と、角度θであるＸ線焦点と回転中心Ｏを通る直線とのなす角度βだけずれた直線に沿って再投影処理を行う。つまり、再投影処理部３８は、Ｘ線管２１の中心方向に対して角度βだけずれた直線上の画素を加算し、多列Ｘ線検出器２４の位置である円弧曲線上の点にチャネル方向プロファイルＰθ（β）をとる。
【００７３】
再投影処理部３８は、これをチャネル方向角度［−γ，γ］の範囲において、断層像上の各画素とＸ線焦点とを扇（ファン）の要とした扇方向（ファン方向）に再投影処理、つまり加算処理を行う。
このようにして、再投影処理部３８は、得られたファンビーム再投影処理によるチャネル方向プロファイルＰθをＸ線投影データとする。
【００７４】
再投影処理部３８は、この処理をＺ軸方向範囲［ｚｓ，ｚｅ］において再投影処理を繰り返して［ｚｓ，ｚｅ］のＺ軸方向範囲のＸ線投影データを求める。図１３（ｂ）は、再投影処理を行った結果を示す。
なお、図１２のステップＤ６５において再投影処理して得られたＸ線投影データは、多列Ｘ線検出器２４のチャネルごとの感度、オフセットなどのバラツキはないため、基本的に前処理の必要がなく、ビームハードニング補正とＺフィルタ重畳処理とを必要に応じてかけるだけで良い。
【００７５】
＜平行ビーム再投影処理＞
図１５は、平行ビーム再投影処理によるデュアルエネルギー撮影方法の処理方法のフローチャートを示す。
ステップＤ８１では、スカウト像の撮影をする。
ステップＤ８２では、操作者が、デュアルエネルギー撮影のヘリカルスキャンの撮影条件設定を行う。図１２のステップＤ６２と同様にＸ線投影データのずれ量Ｌを求める必要はない。本実施例は平行ビーム再投影処理で使うビュー方向のずれ角度θだけ分かれば良い。
【００７６】
ステップＤ８３では、Ｘ線データ収集を行う。
ステップＤ８４では、第１Ｘ線収集システムＸＳ１ではＸ線管電圧１４０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線データ収集を行い、画像再構成部３４は、Ｘ線管電圧８０ｋＶを用いて照射したＸ線の断層像を画像再構成する。
ステップＤ８５では、９０度ビュー方向に遅れた第２Ｘ線収集システムＸＳ２ではＸ線管電圧８０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線データ収集を行う。画像再構成部３４は、Ｘ線管電圧１４０ｋＶを用いて照射したＸ線の断層像を画像再構成する。
【００７７】
ステップＤ８６では、第２Ｘ線収集システムＸＳ２のＸ線管電圧８０ｋＶを用いて照射したＸ線の断層像を、あるビュー方向から３６０度フルスキャン分、又は１８０度＋ファン角のハーフスキャン分だけファンビーム再投影処理又は平行ビーム再投影処理を行う。
ステップＤ８７では、第１Ｘ線収集システムＸＳ１のＸ線管電圧１４０ｋＶを用いて照射したＸ線の断層像を、あるビュー方向から３６０度フルスキャン分、又は１８０度＋ファン角のハーフスキャン分だけファンビーム再投影処理、又は平行ビーム再投影処理を行う。
ステップＤ８６，ステップＤ８７において、再投影処理部３８は、３６０度フルスキャンと、１８０度＋ファン角のハーフスキャンとの場合において、各Ｘ線投影データ収集系の断層像からファンビーム再投影処理し、Ｘ線投影データの開始ビュー方向をＸ線管電圧８０ｋＶとＸ線管電圧１４０ｋＶとで揃える。また、再投影処理部３８は、平行ビーム再投影処理においても同様にＸ線投影データの開始ビュー方向を揃えることができる。
【００７８】
ステップＤ８８では、前処理部３３は、Ｘ線管電圧８０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線投影データを前処理する。
ステップＤ８９では、前処理部３３は、Ｘ線管電圧１４０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線投影データを前処理する。
ステップＤ８８，ステップＤ８９においては、断層像を再投影処理したＸ線投影データであるため、多列Ｘ線検出器２４のチャネルごとの感度、オフセットなどのバラツキはないため、基本的に不要であり、ビームハードニング補正、ｚフィルタ重畳処理を必要に応じてかける。
【００７９】
ステップＤ９０では、デュアルエネルギー画像再構成部３５は、Ｘ線管電圧８０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線投影データとＸ線管電圧１４０ｋＶを用いて照射したＸ線のＸ線投影データを加重加算処理し、デュアルエネルギー撮影の断層像としてカルシウム強調画像のＸ線投影データ、造影剤強調画像のＸ線投影データを求める。
【００８０】
ステップＤ９１では、デュアルエネルギー画像再構成部３５は、カルシウム強調画像のＸ線投影データ、造影剤強調画像のＸ線投影データのビームハードニング補正を行う。
ステップＤ９２では、デュアルエネルギー画像再構成部３５は、カルシウム強調画像の画像再構成を行う、造影剤強調画像の画像再構成を行う。
ステップＤ９３では、デュアルエネルギー撮影の断層像としてカルシウム強調画像、造影剤強調画像をモニタ６に画像表示する。
【００８１】
図１６は平行ビーム再投影処理の概要を示す。なお、平行ビーム再投影処理においては、Ｙ軸よりθ方向にＸ線焦点２１がある場合に、再投影処理部３８は、このθ方向と平行な方向の再構成領域Ｐに含まれる断層像の各画素ｇ（ｘ１，ｙ１）を加算処理してθ方向の平行ビーム再投影処理を行う。つまり、再投影処理部３８は、Ｘ線管の中心方向から距離ｒ１だけずれた直線上の画素をすべて加算する。
再投影処理部３８は、Ｘ線管２１の中心方向から［−ｒａ，ｒａ］の範囲においてプロファイルＰθ（ｒ）を求め、平行ビーム再投影処理によるプロファイルＰθをＸ線投影データとする。
【００８２】
図１７又は図１８は、この時のステップＤ８８における平行ビーム再投影処理の概要を示す。その処理のフローチャートを図１９（ａ），図１９（ｂ）に示す。
図１７においては、θ方向に断層像についての平行ビーム再投影処理を簡単な処理にし、断層像上のＸ軸方向のラスタスキャンで行えるようにした処理、いわゆるスタンフォード・アルゴリズムとして高速化することができる。つまり、この処理は断層像をθ方向分回転させてＹ軸方向に加算を行うことで、θ方向の再投影処理がＹ軸方向の加算処理となり、Ｘ軸方向のラスタスキャンの処理として高速化できる。
【００８３】
図１９（ａ）はそのラスタスキャンのフローチャートを示す。
ステップＴ１１では、θ＝０，ｚ１＝ｚｓとする。
ステップＴ１２では、再投影処理部３８は、あるＺ軸座標ｚｎの断層像ｇ（ｘ，ｙ）を読み込む。
ステップＴ１３では、再投影処理部３８は、θ方向に断層像ｇ（ｘ，ｙ）を回転させ、回転した断層像ｇ（Ｘ，Ｙ）を求める。
ステップＴ１４では、再投影処理部３８は、Ｙ方向に断層像ｇ（Ｘ，Ｙ）を再投影処理し、θ方向プロファイルデータＰθ（ｘ）を求める。
ステップＴ１５では、再投影処理部３８は、フルスキャンの場合はθ≧３６０度か、ハーフスキャンの場合はθ≧１８０度かを判断し、ＹＥＳであればステップＴ１６へ行き、ＮＯであればステップＴ１７へ行く。
ステップＴ１６では、ｚｎ≧ｚｅかを判断し、ＹＥＳであれば終了し、ＮＯであればステップＴ１８へ行く。
ステップＴ１７では、θ＝θ＋Δθとする。この後ステップＴ１２へ戻る。
ステップＴ１８では、ｎ＝ｎ＋１とする。この後ステップＴ１２へ戻る。
【００８４】
図１８においては、図１７と同様に断層像に対して行うθ方向の平行ビーム再投影処理を簡単な処理にして、Ｘ軸方向のラスタスキャンで行って高速化できる。
この処理は断層像をＸ軸方向にシフト処理を行い、Ｙ軸方向に加算処理を行うことで、θ方向の再投影処理がＹ軸方向の加算処理となり、断層像上のＸ軸方向ラスタスキャン処理として高速化できる。
【００８５】
図１９（ｂ）はその処理のフローチャートを示す。
この処理は図１９（ａ）の処理のフローチャートとほぼ同様に処理できる。
変更点は図１９（ａ）のステップＴ１３を図１９（ｂ）のステップＴ２３に差し替えるだけでよい。
ステップＴ２３では、断層像ｇ（ｘ，ｙ）において、ｙ＝ｙ１の時にＸ軸方向のずれ量を−ｙ１・ｔａｎθとする。また、このずれ量は各Ｙ座標においても、各Ｘ軸方向の１次元断層像データをずれ量分シフトさせる。
【００８６】
このようにして、本実施例においては、複数のＸ線管を持つＸ線ＣＴ装置１００において、Ｚ軸方向中心位置が一致し、ビュー方向にずれていても、まず同一Ｚ軸座標で同一時刻にビュー方向のずれたＸ線投影データを断層像として画像再構成した後に、再投影処理により同一ビュー方向のＸ線投影データとして得ることができる。
【００８７】
また、それぞれの実施例でのＸ線管電圧は第１Ｘ線収集システムＸＳ１と第２Ｘ線収集システムＸＳ２とを逆に設定してもよい。
以上の複数のＸ線管２１を有するＸ線ＣＴ装置１００によれば、ヘリカルスキャンのデュアルエネルギー撮影での断層像の画質改善を実現する効果がある。なお、デュアルエネルギー撮影においては、デュアルエネルギー像は画像ノイズが大きくなりやすい。そこで画像ノイズを最小にするために、加重加算係数分を考慮して、低いＸ線管電圧の断層像の画像ノイズと高いＸ線管電圧の断層像の画像ノイズとをほぼ等しくするようにすることが好ましい。
【００８８】
本発明は、複数のＸ線管２１により複数のＸ線管電圧のＸ線投影データを同じ体軸方向の位置の同じ方向のビューで構成されるＸ線投影データを得ることができる。そして、複数のＸ線管電圧のＸ線投影データに対してＸ線投影データ空間の補正処理を行うことで、画質の改善されたデュアルエネルギー撮影を行うこともできる。
【００８９】
また、本発明において、複数のＸ線管によるヘリカルスキャンでのデュアルエネルギー撮影を行う場合に、同じビュー方向からＸ線データ収集を行うことは、３６０度フルスキャンの場合でも、１８０度＋ファン角のハーフスキャンの場合でもＸ線投影データ空間における補正処理を行えるため、画質改善を行うことができる点で有利である。特に、デュアルエネルギー撮影においては、被検体が体動、脈動、拍動、呼吸などにより動いてしまう場合があり、複数のＸ線投影データがずれて位置ずれ（ミスレジストレーションｍｉｓｓ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）アーチファクトが発生する可能性がある。このような部位に対しては、短時間でＸ線データ収集を行う１８０度＋ファン角のハーフスキャンの撮影を行う。体動の可能性の低い部位の撮影には３６０度フルスキャンの撮影を行うことで撮影条件の最適化が行える。
本実施例においては、デュアルエネルギー撮影においてカルシウム強調画像及び造影剤強調画像を画像再構成しているが、同様に他の物質の強調画像も画像再構成することができる。また、本実施例は、ヘリカルスキャンの場合について記載しているが、可変ピッチヘリカルスキャン、ヘリカルシャトルスキャンの場合についても同様に効果を出すことができる。可変ピッチヘリカルスキャンとは、ヘリカルスキャンと同様ながらクレードル１２の速度を可変させてＸ線投影データを収集する撮影方法である。ヘリカルシャトルスキャンとは、ヘリカルスキャンと同様ながらクレードル１２を加速・減速させて、Ｚ軸の正方向又はＺ軸の負方向に往復移動させてＸ線投影データを収集するスキャン方法である。
【００９０】
さらに、本実施例は、生体信号にＸ線データ収集が同期しない場合について記載しているが、生体信号、特に、心拍信号に同期させても同様な効果を出すことができる。
なお、本実施例においては、撮影テーブル１０のクレードル１２をＺ軸方向に動かすことにより、ヘリカルスキャンを実現している。しかし、本実施例は、走査ガントリ２０又は走査ガントリ２０内の回転部１５を撮影テーブル１０のクレードル１２に対して動かすことによっても、相対的に同様な効果を得ることができる。
【００９１】
本実施例では、医用Ｘ線ＣＴ装置を元について記載されているが、産業用Ｘ線ＣＴ装置、又は、他の装置と組み合わせたＸ線ＣＴ−ＰＥＴ装置，Ｘ線ＣＴ−ＳＰＥＣＴ装置などにおいても利用できる。
【符号の説明】
【００９２】
１ … 操作コンソール
２ … 入力装置
３ … 中央処理装置 （３３ … 前処理部，３４ … 画像再構成部，３５ … デュアルエネルギー画像再構成部，３７… 撮影制御部， ３８ … 再投影処理部）
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 （２１−１ … 第１Ｘ線管，２１−２ … 第２Ｘ線管）
２２ … Ｘ線制御部
２３ … コリメータ
２４ … 多列Ｘ線検出器 （２４−１ … 第１多列Ｘ線検出器，２４−２ … 第２多列Ｘ線検出器）
２５ … データ収集装置（ＤＡＳ）
２６ … 回転部コントローラ
２８ … ビーム形成Ｘ線フィルタ
２９ … 制御コントローラ
３０ … スリップリング
３２ … Ｘ線管可動機構
ｄＰ … Ｘ線検出器面
Ｐ … 画像再構成領域
Ｄ … 回転中心軸上での多列Ｘ線検出器幅
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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