(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出し、前記検出されたＸ線に応じた信号を生成するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器を介して前記信号に応じた投影データを収集する収集部と、
前記Ｘ線管を前記被検体回りに回転可能に支持する回転機構と、
前記被検体の呼吸動を計測する呼吸センサから、前記呼吸動の呼吸周期のうちの特定の呼吸位相に由来するトリガ信号を入力する入力部と、
前記投影データに基づいて前記被検体に関する画像のデータを再構成する再構成部と、 
前記トリガ信号が前記入力部により入力された直後の呼吸周期に前記Ｘ線管にＸ線を発生させ、前記再構成部がフル再構成法を利用する場合、略呼吸の１周期に相当する時間と、前記Ｘ線管が略３６０度分回転するのに必要な時間との合計時間経過後に、前記Ｘ線管によるＸ線の発生を終了させ、前記再構成部がハーフ再構成法を利用する場合、略呼吸の１周期に相当する時間と、前記Ｘ線管が略１８０度＋ファン角分回転するのに必要な時間との合計時間経過後に、前記Ｘ線管によるＸ線の発生を終了させる制御部と、
を具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。 
【請求項２】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出し、前記検出されたＸ線に応じた信号を生成するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器を介して前記信号に応じた投影データを収集する収集部と、
前記Ｘ線管を前記被検体回りに回転可能に支持する回転機構と、
前記被検体の呼吸動を計測する呼吸センサから、前記呼吸動の呼吸周期のうちの特定の呼吸位相に由来するトリガ信号を入力する入力部と、
前記投影データに基づいて前記被検体に関する画像のデータを再構成する再構成部と、
前記入力されるトリガ信号のうちの第１のトリガ信号が前記入力部により入力された第１の時点又は前記第１の時点から所定時間経過後に前記Ｘ線管によるＸ線の発生を開始させ、前記第１のトリガ信号の次の第２のトリガ信号が前記入力部により入力された第２の時点から所定時間経過した時点に、前記Ｘ線管によるＸ線の発生を終了させる制御部と、
を具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記再構成部がフル再構成法を利用する場合、略呼吸の１周期に相当する時間と、前記Ｘ線管が略３６０度分回転するのに必要な時間に、更に曝射ディレイ時間又は第一の規定時間を加えた時間の経過後に、前記Ｘ線管によるＸ線の発生を終了させ、前記再構成部がハーフ再構成法を利用する場合、略呼吸の１周期に相当する時間と、前記Ｘ線管が略１８０度＋ファン角分回転するのに必要な時間に、更に曝射ディレイ時間又は所定時間を加えた時間の経過後に、前記Ｘ線管によるＸ線の発生を終了させる、請求項１又は請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記トリガ信号が前記入力部により入力された第１の時点から更に略曝射ディレイ時間又は所定時間経過した第２の時点にＸ線を発生させる、請求項３記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
前記再構成部は、前記投影データに基づいて、前記呼吸周期のうちの、操作者からの指示に従う呼吸位相に関する画像のデータを再構成する、請求項１又は請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記画像のデータに応じた表示画像を表示する表示部をさらに備える、請求項１又は請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出し、前記検出されたＸ線に応じた信号を生成するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器を介して前記信号に応じた投影データを収集する収集部と、
前記Ｘ線管を前記被検体回りに回転可能に支持する回転機構と、
前記被検体が載置される天板と、
前記天板を前記回転機構の回転軸方向に沿って移動可能に支持する移動機構と、
前記被検体の呼吸動を計測する呼吸センサから、前記呼吸動の呼吸周期のうちの特定の呼吸位相に由来するトリガ信号を入力する入力部と、
前記入力されるトリガ信号のうちの第１のトリガ信号が前記入力部により入力された第１の時点付近に前記Ｘ線管によるＸ線の発生を開始させ、前記第１のトリガ信号の次の第２のトリガ信号が前記入力部により入力された第２の時点付近から所定時間経過した時点に、前記Ｘ線管によるＸ線の発生を終了させ、さらに前記天板を所定量だけ移動させる制御部と、
前記投影データに基づいて前記複数のスキャン領域に関する複数の画像のデータを再構成する再構成部と、
を具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
前記再構成部は、前記投影データに基づいて、操作者からの指示に従う特定の呼吸位相に関する前記複数の画像のデータを再構成する、請求項７記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項９】
前記複数の画像のデータに基づいて、前記複数のスキャン領域に関し、前記特定の呼吸位相に関する単一の画像のデータを発生する画像合成部をさらに備える、請求項８記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ダイナミックスキャンを実行するＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置によるスキャン方式の一つにダイナミックスキャンがある。ダイナミックスキャンは、天板位置を固定した状態で、同一位置のスキャン領域を繰り返しスキャンする方式である。ダイナミックスキャンにより同一のスキャン領域の時間変化を観察することができる。例えば、ダイナミックスキャンは、被検体内の動きや血流動態を観察する場合に利用されることが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ダイナミックスキャンにより少なくとも１呼吸周期分の画像データを収集したい場合があるが、Ｘ線の曝射開始のタイミングや曝射停止のタイミングを操作者自身が判断しなければならない。被検体の呼吸動は、被検体によっても異なるし、同一の被検体であってもその時々の状況により変化する。正確に１呼吸周期分だけダイナミックスキャンを実行しようとすると、曝射停止タイミングを早め、スキャン時間が不足してしまう虞がある。また、スキャン時間の不足を避けようとすると、曝射開始タイミングを早め、スキャン時間が１呼吸周期分よりも多すぎてしまう虞がある。このように、正確に１呼吸周期分だけダイナミックスキャンを実行することは困難である。
【０００４】
目的は、被検体の被爆量を必要最小限にした上で、略１呼吸周期に亘って被検体にダイナミックスキャンを実行することができるＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出し、前記検出されたＸ線に応じた信号を生成するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器を介して前記信号に応じた投影データを収集する収集部と、前記Ｘ線管を前記被検体回りに回転可能に支持する回転機構と、前記被検体の呼吸動を計測する呼吸センサから、前記呼吸動の呼吸周期のうちの特定の呼吸位相に由来するトリガ信号を入力する入力部と、前記投影データに基づいて前記被検体に関する画像のデータを再構成する再構成部と、前記トリガ信号が前記入力部により入力された直後の呼吸周期に前記Ｘ線管にＸ線を発生させ、前記再構成部がフル再構成法を利用する場合、略呼吸の１周期に相当する時間と、前記Ｘ線管が略３６０度分回転するのに必要な時間との合計時間経過後に、前記Ｘ線管によるＸ線の発生を終了させ、前記再構成部がハーフ再構成法を利用する場合、略呼吸の１周期に相当する時間と、前記Ｘ線管が略１８０度＋ファン角分回転するのに必要な時間との合計時間経過後に、前記Ｘ線管によるＸ線の発生を終了させる制御部と、を具備する。
また、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出し、前記検出されたＸ線に応じた信号を生成するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器を介して前記信号に応じた投影データを収集する収集部と、前記Ｘ線管を前記被検体回りに回転可能に支持する回転機構と、前記被検体の呼吸動を計測する呼吸センサから、前記呼吸動の呼吸周期のうちの特定の呼吸位相に由来するトリガ信号を入力する入力部と、前記投影データに基づいて前記被検体に関する画像のデータを再構成する再構成部と、前記入力されるトリガ信号のうちの第１のトリガ信号が前記入力部により入力された第１の時点又は前記第１の時点から所定時間経過後に前記Ｘ線管によるＸ線の発生を開始させ、前記第１のトリガ信号の次の第２のトリガ信号が前記入力部により入力された第２の時点から所定時間経過した時点に、前記Ｘ線管によるＸ線の発生を終了させる制御部と、を具備する。
また、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出し、前記検出されたＸ線に応じた信号を生成するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器を介して前記信号に応じた投影データを収集する収集部と、前記Ｘ線管を前記被検体回りに回転可能に支持する回転機構と、前記被検体が載置される天板と、前記天板を前記回転機構の回転軸方向に沿って移動可能に支持する移動機構と、前記被検体の呼吸動を計測する呼吸センサから、前記呼吸動の呼吸周期のうちの特定の呼吸位相に由来するトリガ信号を入力する入力部と、前記入力されるトリガ信号のうちの第１のトリガ信号が前記入力部により入力された第１の時点付近に前記Ｘ線管によるＸ線の発生を開始させ、前記第１のトリガ信号の次の第２のトリガ信号が前記入力部により入力された第２の時点付近から所定時間経過した時点に、前記Ｘ線管によるＸ線の発生を終了させ、さらに前記天板を所定量だけ移動させる制御部と、前記投影データに基づいて前記複数のスキャン領域に関する複数の画像のデータを再構成する再構成部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図。
【図２】図１のスキャン機構の外観を示す図。
【図３】図１の呼吸センサにより計測される被検体の呼吸動と腹部の動きとの関係を示す図。
【図４】レーザ測長器とコンピュータとの組合せにより構成される、図１の呼吸センサの外観を示す図。
【図５】図１の呼吸センサにより発生される呼吸波形とトリガ信号との関係を示す図。
【図６】本実施形態に係るダイナミックスキャンに関するスキャン位置と時刻との関係を示す図。
【図７】本実施形態に係るスキャン領域の形状の一例を示す図。
【図８】本実施形態に係るスキャン領域の形状の一例を示す図。
【図９】本実施形態に係るスキャン領域の形状の一例を示す図。
【図１０】図１の表示部により表示されるスキャン条件の設定画面の一例を示す図。
【図１１】図１の表示部により表示されるスキャン条件の設定画面の一例を示す図。
【図１２】実施例１に係るシステム制御部による呼吸同期ダイナミックスキャンの制御処理の典型的な流れを示す図。
【図１３】図１２の呼吸同期ダイナミックスキャンに関するシーケンス図。
【図１４】図１の表示部に表示される再構成範囲と再構成対象の呼吸位相との設定画面の一例を示す図。
【図１５】実施例２に係る、天板移動を伴うダイナミックスキャンに関するスキャン位置を時刻との関係を示す図。
【図１６】実施例２に係る呼吸同期ダイナミックスキャンに関するスキャン領域の形状の一例を示す図。
【図１７】実施例２に係る呼吸同期ダイナミックスキャンに関するスキャン領域の形状の一例を示す図。
【図１８】実施例２に係るシステム制御部による呼吸同期ダイナミックスキャンの制御処理の典型的な流れを示す図。
【図１９】図１８の呼吸同期ダイナミックスキャンに関するシーケンス図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わるＸ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置と呼ぶことにする。）を説明する。
【０００８】
Ｘ線ＣＴ装置には、Ｘ線管とＸ線検出器とが１体となって被検体の周囲を回転するＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥタイプや、リング状に多数の検出素子が配列され、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転するＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ／ＲＯＴＡＴＥタイプ等様々なタイプがあるが、いずれのタイプにも本実施形態は適用可能である。ここでは、ＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥタイプとして説明する。
【０００９】
図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。図１に示すようにＸ線ＣＴ装置は、スキャン機構１０と画像処理装置４０とを装備する。図２は、スキャン機構１０の外観を示す図である。
【００１０】
図１や図２に示すように、スキャン機構１０は、被検体ＰをＸ線でスキャンするための架台１２を有する。架台１２は、円環又は円板状の回転フレーム１４を搭載する。回転フレーム１４は、Ｘ線管１６とＸ線検出器１８とを被検体Ｐ回りに回転可能に支持している。回転フレーム１４は、回転駆動部２０に接続されている。回転駆動部２０は、画像処理装置４０内のスキャン制御部４６による制御に従って回転フレーム１４を回転し、Ｘ線管１６とＸ線検出器１８とを被検体Ｐ回りに回転する。
【００１１】
なお、Ｚ軸は、回転フレーム１４の回転軸に規定される。Ｙ軸は、Ｘ線管１６のＸ線焦点とＸ線検出器１８の検出面の中心とを結ぶ軸に規定される。Ｙ軸は、Ｚ軸に直交する。Ｘ軸は、Ｙ軸とＺ軸とに直交する軸に規定される。このように、ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ線管１６の回転とともに回転する回転座標系を構成する。
【００１２】
Ｘ線管１６は、高電圧発生部２２から高電圧の印加を受けてコーン状のＸ線を発生する。高電圧発生部２２は、スキャン制御部４６による制御に従ってＸ線管１６に高電圧を印加する。
【００１３】
Ｘ線検出器１８は、Ｘ線管１６から発生され被検体Ｐを透過したＸ線を検出し、検出されたＸ線の強度に応じた電流信号を生成する。Ｘ線検出器１８としては、面検出器や多列検出器と呼ばれるタイプのものが適用されるとよい。このタイプのＸ線検出器１８は、２次元状に配列された複数のＸ線検出素子を装備する。例えば、１０００個のＸ線検出素子がＺ軸を中心とした円弧に沿って配列される。このＸ線検出素子の配列方向はチャンネル方向と呼ばれる。チャンネル方向に沿って配列された複数のＸ線検出素子は、Ｘ線検出素子列と呼ばれる。例えば６４個のＸ線検出素子列は、Ｚ軸で示すスライス方向に沿って配列される。Ｘ線検出器１８には、データ収集回路（ＤＡＳ：data acquisition system）２４が接続されている。
【００１４】
データ収集回路２４は、スキャン制御部４６による制御に従ってＸ線検出器１８からチャンネルごとに電流信号を読み出す。データ収集回路２４は、読み出された電流信号を増幅し、増幅された電流信号をデジタル変換することによって、デジタル信号である投影データを生成する。なおデータ収集回路２４は、Ｘ線が曝射されていない期間にＸ線検出器１８から電気信号を読み出し、投影データを生成することも可能である。生成された投影データは、図示しない非接触データ伝送部を介して画像処理装置４０に供給される。
【００１５】
架台１２の近傍には、寝台２６が設置されている。寝台２６は、天板２８、天板支持機構３０、及び天板駆動部３２を有する。天板２８には、被検体Ｐが載置される。天板支持機構３０は、天板２８をＺ軸に沿って移動可能に支持する。典型的には、天板支持機構３０は、天板２８の長軸がＺ軸に平行するように天板２８を支持する。天板駆動部３２は、スキャン制御部４７による制御に従って天板支持機構３０を駆動し、天板２８をＺ軸方向に沿って移動する。
【００１６】
画像処理装置４０には、ケーブル等を介して呼吸センサ１００が接続されている。呼吸センサ１００は、被検体Ｐの呼吸動を計測する。呼吸センサ１００は、典型的には、呼吸動を計測するために、呼吸動に伴う腹部の動きを計測する。
【００１７】
図３は、呼吸動に伴う腹部の動きを示す図である。図３に示すように、通常、腹部は、吸気でふくらみ、呼気でへこむ。呼吸動に伴い、体内器官の位置や形状も変化する。例えば、肺野は、呼吸に伴い位置や形状が大きく変化する。すなわち、肺野内に発生された腫瘍も呼吸に伴い位置が大きく変化することとなる。ここで、ある吸気から次の吸気までの時間を呼吸周期と呼ぶことにする。呼吸周期は、被検体の呼吸の仕方により変化するものであり一定でなく、呼吸周期毎に時間が変化する。なお、本実施形態に係る呼吸周期の定義は、これのみに限定されず、例えば、ある呼気から次の呼気までの時間を１の呼吸周期としてもよい。
【００１８】
呼吸センサ１００としては、例えば、被検体Ｐの腹部の動きを計測するレーザ測長器とコンピュータとの組合せが利用可能である。
【００１９】
図４は、レーザ測長器１０２とコンピュータ１０４との組合せにより構成される呼吸センサ１００の外観を示す図である。図３に示すように、レーザ測長器１０２は、腹部の動きをレーザにより計測する。計測値は、レーザ測長器１０２からコンピュータ１０４に供給される。コンピュータ１０４は、供給された計測値に基づいてリアルタイムに呼吸動を計測する。典型的には、コンピュータ１０４は、測定値をリアルタイムに監視し、測定値の時間変化を示す呼吸波形を発生する。また、コンピュータ１０４は、計測値をリアルタイムに監視し、被検体の呼吸動が呼吸波形上の特定の呼吸位相に到達したことを契機としてトリガ信号を発生する。トリガ信号は、複数の呼吸位相のうちの特定の１位相で発生されるように設定される。呼吸波形のデータやトリガ信号は、Ｘ線ＣＴ装置の画像処理装置４０に供給される。
【００２０】
図５は、呼吸センサ１００により発生される呼吸波形とトリガ信号との関係を示す図である。図５に示すように、呼吸波形は、横軸が時間に規定され、縦軸が計測値に規定されたグラフである。計測値は、例えば、腹部表面の位置が高いほど大きく、腹部表面の位置が低いほど小さい値を有するように設定される。トリガ信号は、例えば、計測値が呼吸波形上の頂点（ピーク）又はその近傍に到達したことを契機として発生される。この場合、トリガ信号は、被検体が最も深く息を吸っている時点の呼吸位相に対応する。コンピュータ１０４は、この呼吸波形にトリガを示すマークを重ねて呼吸センサ１００のモニタに表示する。
【００２１】
なお本実施形態に係る呼吸センサ１００は、レーザ測長器を用いるタイプに限定されない。例えば、圧力センサを用いるタイプであってもよい。この場合、圧力センサは、被検体の腹部と、腹部に巻かれたバンドとの間に取り付けられる。圧力センサは、バンドと腹部との間に働く圧力を繰り返し計測する。計測値は、圧力センサに接続されたコンピュータに供給される。このコンピュータは、圧力センサからの計測値を監視し、圧力変化を計測することにより、呼吸動を計測する。
【００２２】
本実施形態に係る呼吸センサ１００は、光学カメラを用いるタイプであってもよい。この場合、光学カメラは、腹部上に載せられた光反射材を繰り返し撮影する。光学カメラからの画像データは、光学カメラに接続されたコンピュータに供給される。このコンピュータは、光学カメラからの画像データに基づいて光反射材の位置を監視し、光反射材の動きを計測することにより、呼吸動を計測する。
【００２３】
なお本実施形態に係る呼吸センサ１００は、上述のタイプに限定されない。本実施形態に係る呼吸センサは、被検体の呼吸動（呼気の状態と吸気の状態と）を計測可能なものであればどのようなタイプであってもよい。
【００２４】
画像処理装置４０は、入力部４２、平均呼吸周期算出部４４、スキャン制御部４６、前処理部４８、データ関連付け部５０、再構成部５２、画像合成部５４、３次元画像処理部５６、表示部５８、操作部６０、記憶部６２、及びシステム制御部６４を備える。
【００２５】
入力部４２は、呼吸センサ１００から呼吸波形のデータとトリガ信号とを入力する。入力された呼吸波形のデータやトリガ信号は、システム制御部６４により認識される。なお必ずしも呼吸波形のデータは入力される必要はない。
【００２６】
平均呼吸周期算出部４４は、トリガ信号や呼吸波形に基づいて被検体Ｐの平均呼吸周期を算出する。平均呼吸周期は、後述するデータ収集待ち時間の設定に利用される。
【００２７】
スキャン制御部４６は、略１呼吸周期に亘ってダイナミックスキャンを実行するために、本実施形態に特有なスキャン法、すなわち、呼吸に同期したダイナミックスキャン（以下、呼吸同期ダイナミックスキャンと呼ぶことにする。）を実現する。具体的には、スキャン制御部４６は、被検体Ｐを略１呼吸周期に亘ってダイナミックスキャンするため（すなわち、スキャン位置を固定した状態で、同一のスキャン領域を略１呼吸周期に亘って繰り返しスキャンするため）に、Ｘ線管１６からのＸ線の発生とデータ収集回路２４による投影データの収集とを呼吸センサ１００からのトリガ信号に同期して制御する。また、スキャン制御部４６は、被検体に関する複数のスキャン領域の各々を略１呼吸周期に亘ってダイナミックスキャンするため（すなわち、天板２８を各スキャン位置に間欠的に移動させながら、各スキャン位置において略１呼吸周期に亘って繰り返しスキャンをするため。換言すれば、ダイナミックスキャンと天板移動とを繰り返すため）に、Ｘ線管１６からのＸ線の発生とデータ収集回路２４による投影データの収集と天板支持機構３０による天板２８の間欠的な移動とを呼吸センサ１００からのトリガ信号に同期して制御する。
【００２８】
前処理部４８は、データ収集回路２４から供給された投影データに対数変換や感度補正等の前処理を施す。
【００２９】
データ関連付け部５０は、投影データの収集時刻（Ｘ線管１６の回転角度：ビュー）とトリガ信号が発生された時刻とに従って投影データとトリガ信号とを関連付ける。トリガ信号が関連付けられた投影データは、記憶部６２に記憶される。
【００３０】
再構成部５２は、投影データに基づいて複数の呼吸位相に関する複数のＣＴ画像のデータを再構成する。本実施形態に係るＣＴ画像のデータとしては、１ボリュームに関する３次元画像のデータ（ボリュームデータ）や、１スライスに関する断層画像のデータ（スライスデータ）が適用可能である。以下、説明を具体的に行うため、ＣＴ画像のデータは、３次元画像のデータであるものとする。この場合、再構成部５２は、コーン角を考慮した画像再構成を行うとよい。これにより、より精度の高い３次元画像のデータが生成される。また、再構成部５２は、操作者により操作部６０を介して指定された呼吸位相に関する３次元画像のデータを再構成することも可能である。さらに複数のスキャン領域の各々に対してダイナミックスキャンが行われた場合、再構成部は、複数のスキャン領域に関する複数の３次元画像のデータを再構成することも可能である。
【００３１】
画像再構成法には、フル再構成法（Ｆｕｌｌ再構成法）とハーフ再構成法（Ｈａｌｆ再構成法）とがある。フル再構成法は、１ボリュームの３次元画像のデータを再構成するために、被検体の周囲１周、すなわち約２π［ｒａｄ］分の投影データを必要とする。また、ハーフスキャン法では、１ボリュームの３次元画像のデータを再構成するために、π＋α［ｒａｄ］（α：ファン角）分の投影データを必要とする。利用される画像再構成法は、操作者により操作部６０を介して任意に設定可能である。
【００３２】
画像合成部５４は、複数のスキャン領域に関する複数の３次元画像のデータに基づいて、複数のスキャン領域に関する単一の合成３次元画像のデータを発生する。
【００３３】
３次元画像処理部５６は、３次元画像のデータや合成３次元画像のデータに３次元画像処理を施し、２次元の表示画像のデータを発生する。
【００３４】
表示部５８は、表示画像を表示機器に表示する。また、表示部５８は、本実施形態に係る呼吸同期ダイナミックスキャンのスキャン計画を設定するための設定画面を表示機器に表示する。表示機器としては、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等が適宜利用可能である。
【００３５】
操作部６０は、入力機器を介して操作者からの各種指令や情報入力を受け付ける。入力機器としては、キーボードやマウス、スイッチ等が利用可能である。
【００３６】
記憶部６２は、トリガ信号が関連付けられた投影データや、ＣＴ画像のデータ、表示画像のデータを記憶する。また、記憶部６２は、平均呼吸周期を記憶してもよい。さらに記憶部６２は、Ｘ線ＣＴ装置の制御プログラムを記憶している。この制御プログラムは、本実施形態に係る呼吸同期ダイナミックスキャンを行うためのＸ線ＣＴ装置の制御機能をシステム制御部６４に実行させるためのものである。
【００３７】
システム制御部６４は、Ｘ線ＣＴ装置の中枢として機能する。具体的には、システム制御部６４は、記憶部６２に記憶されている制御プログラムを読み出してメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従って各部を制御する。
【００３８】
以下にシステム制御部６４の制御により実現される呼吸同期ダイナミックスキャンについて詳細に説明する。まずは、図６を参照しながら本実施形態の呼吸同期ダイナミックスキャンの基礎となるダイナミックスキャンについて説明する。図６は、ダイナミックスキャンにおけるスキャン位置と時刻との関係を示す図である。図６に示すように、ダイナミックスキャンにおいてスキャン位置、すなわち天板位置は、固定される。このようにダイナミックスキャンにおいては、同じスキャン位置でスキャンが繰り返されるので、被検体Ｐの体内のスキャン領域の時間変化を表示画像で観察することができる。なおスキャン位置とは、Ｘ線管１６の焦点の鉛直下に位置する天板２８上のＺ位置であるとする。
【００３９】
ここで、１呼吸周期（換言すれば、あるトリガと次のトリガとの時間間隔）を１００％に正規化し、百分率％によって呼吸位相を表すことにする。そして本実施形態においては、０％から９９％まで１０％間隔で３次元画像のデータを収集するものとする。すなわち、１呼吸周期分のダイナミックスキャンにより１０の呼吸位相に関する１０の３次元画像のデータが収集される、この場合、回転フレーム１４（すなわち、Ｘ線管１６及びＸ線検出器１８）は、１０回転する。１回転に０．５秒かかるとすると、１のスキャン位置について５秒間スキャンが行われることとなる。なお、１０％という数字は、説明を具体的に行うために示されたものであり、本実施形態は、これに限定されない。５％や２０％等のあらゆる数値、すなわち、１呼吸周期中に幾つの３次元画像を収集してもよい。
【００４０】
次に本実施形態に係るスキャン領域（再構成領域）の形状について説明する。図７、図８、及び図９は、スキャン領域の形状のパターンを示す図である。Ｘ線検出器１８が面検出器の場合、コーン角を考慮した再構成が再構成部５２により行われる。図７や図９に示すスキャン領域は、フル再構成法により再構成可能な領域を示す。図８に示すスキャン領域は、ハーフ再構成法により再構成可能な領域を示す。図７に示すスキャン領域は、ＺＹ平面において六角形状を有しており、３次元空間においては、台形を底辺回りに３６０度回転することにより形成される形状を有している。図８や図９のスキャン領域は、ＸＹ平面において四角形状を有しており、３次元空間においては、円柱形状を有している。なおフル再構成法を利用する場合であっても、コーン角が小さい場合には、図８のように円柱状の領域を再構成領域とすることも可能である。なお、スキャン領域の範囲（撮影範囲）と再構成領域の範囲（再構成範囲）とは、必ずしも同一である必要はない。再構成領域は、スキャン領域内であれば、任意の範囲に設定可能である。
【００４１】
次にシステム制御部６４の制御のもとに行われる呼吸同期ダイナミックスキャンを実施例１と実施例２とに分けて詳細に説明する。実施例１では、天板２８の位置を固定して１つのスキャン領域をダイナミックスキャンする方式について説明する。実施例２では、天板２８を間欠的に移動させて複数のスキャン領域の各々をダイナミックスキャンする方式（広範囲の呼吸同期ダイナミックスキャン）について説明する。
【００４２】
（実施例１）
以下に実施例１に係る呼吸同期ダイナミックスキャンにおけるＸ線ＣＴ装置の動作例について説明する。
【００４３】
まず呼吸同期ダイナミックスキャンの開始前に、操作者により操作部６０を介してスキャン条件の設定が行われる。図１０と図１１とは、スキャン条件の設定画面の一例を示す図である。図１０は、スキャン条件のうちの撮影範囲の設定画面を示している。スキャノグラム上には、撮影範囲を示す四角形７１が重ねられている。四角形７１の各辺は、マウス等を介して移動可能である。操作者は、四角形７１の各辺をマウスを介してドラッグすることにより撮影範囲を設定することができる。設定された撮影範囲のサイズとＦＯＶのサイズとは、図１１の撮影範囲の表示欄とＦＯＶの表示欄とにそれぞれ表示される。なお撮影範囲を数字で設定することも可能である。この場合、入力された数値に応じた撮影範囲がスキャノグラム上に反映される。管電圧や管電流等の他のスキャン条件も操作部６０を介して同様に設定可能である。
【００４４】
本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置と呼吸センサ１００とは、呼吸同期ダイナミックスキャンの開始前から接続されており、入力部４２には、呼吸センサ１００からリアルタイムにトリガ信号と呼吸波形のデータとが入力されている。平均呼吸周期算出部４４は、呼吸同期スキャンの前段階において、トリガ信号や呼吸波形に基づいて平均呼吸周期を算出する。具体的には、操作者は、まず図１１の設定画面上に表示された「呼吸周期取得」ボタンＢ１を押す。平均呼吸周期算出部４４は、ボタンＢ１が押されたことを契機として、既定の呼吸数分のトリガ信号や呼吸波形のデータを入力部４２から取り込む。既定の呼吸数は、例えば、“５”等の任意の数字に設定可能である。そして平均呼吸周期算出部４４は、既定の呼吸数分のトリガ信号や呼吸波形に基づいて被検体の平均呼吸周期を算出する。算出された平均呼吸周期は、図１１の設定画面の「平均呼吸周期」の欄に表示される。
【００４５】
呼吸同期ダイナミックスキャンの準備が整うと操作者は、図１１の設定画面上に表示された「スキャン実行」ボタンＢ２等を押す。システム制御部６４は、ボタンＢ２が押されることを契機として、呼吸同期ダイナミックスキャンを開始する。
【００４６】
図１２は、実施例１に係るシステム制御部６４による呼吸同期ダイナミックスキャンの制御処理の典型的な流れを示す図である。図１３は、実施例１に係る呼吸同期ダイナミックスキャンに関するシーケンス図である。
【００４７】
まずシステム制御部６４は、呼吸センサ１００からトリガ信号（第１のトリガ信号）が入力されることを待機している（ステップＳ１）。第１のトリガ信号が入力されるとシステム制御部６４は、第１のトリガ信号が入力された時点から既定のデータ収集待ち時間が経過されるまで待機する（ステップＳ２）。データ収集待ち時間は、平均呼吸周期に基づいてスキャン制御部４６により設定される。例えば、データ収集待ち時間は、平均呼吸周期の６０％分の時間に設定される。この場合、データ収集待ち時間は、平均呼吸周期・（３／５）の時間に設定される。なお、データ収集待ち時間は、平均呼吸周期の６０％のみに限定されない。データ収集待ち時間は、被検体の呼吸周期に変動があったとしても、第１のトリガ信号が入力されてから、次のトリガ信号（第２のトリガ信号）が入力される時点までの時間に設定される。
【００４８】
第１のトリガ信号が入力された時点からデータ収集待ち時間が経過したことを契機として（ステップＳ２：ＹＥＳ）、システム制御部６４は、スキャン制御部４６にデータ収集を開始させる（ステップＳ３）。ステップＳ３においてスキャン制御部４６は、データ収集回路２４を制御して投影データの収集を開始する。この時点においては、まだＸ線曝射は開始されない。Ｘ線曝射の前段階から投影データを収集することによって、この後の第２のトリガ信号を確実に投影データに関連付けることができるので、再構成段階における投影データ（特にＸ線曝射直後に関する投影データ）の特定精度を向上させることができる。
【００４９】
投影データの収集が開始されるとシステム制御部６４は、呼吸センサ１００から次のトリガ信号（第２のトリガ信号）が入力されることを待機する（ステップＳ４）。第２のトリガ信号が入力されると（ステップＳ４：ＹＥＳ）、システム制御部６４は、スキャン制御部４６を制御してＸ線曝射を開始させる（ステップＳ５）。具体的には、スキャン制御部４６は、第２のトリガ信号が入力されたことを契機として高電圧発生部２２にＸ線発生の開始指示を出力する。開始指示の出力を受けて高電圧発生部２２は、Ｘ線管１６に高電圧を供給し、Ｘ線を曝射させる。Ｘ線曝射の開始時刻は、第２のトリガ信号の検出直後が望ましいが、実際には、１．第２のトリガ信号をＸ線ＣＴ装置内のコンピュータ（システム制御部６４）が検出してからスキャン制御部４６が高電圧発生部２２にＸ線曝射の開始指示をするまでの時間や、２．管電流を上昇させてから設定値に管電流が安定するまでの時間等が必要である。そのため、Ｘ線曝射は、第２のトリガ信号が発生されてから数１０ミリ秒（ｍｓ）遅れて開始される。安定的な管電流のもとに発生されたＸ線を利用して収集された投影データが再構成に利用される。以下、トリガ信号が検出されてから管電流が安定するまでの最短時間を、曝射ディレイ時間と呼ぶことにする。すなわち、トリガ信号の入力時点から曝射ディレイ時間経過後にスキャンのためのＸ線が発生される。本実施形態においては、トリガ信号が入力された直後にＸ線曝射の開始指示が自動的になされるので、あるトリガ信号の検出タイミングから次のトリガ信号の検出タイミングを予測してその予測タイミングでＸ線曝射の開始指示をしていた従来に比して、Ｘ線曝射の開始タイミングの制御が容易である。
【００５０】
Ｘ線曝射が開始されるとシステム制御部６４は、呼吸センサ１００から次のトリガ信号（第３のトリガ信号）が入力されることを待機する（ステップＳ６）。第３のトリガ信号が入力されると（ステップＳ６：ＹＥＳ）、システム制御部６４は、第３のトリガ信号が入力された時点から再構成補償時間ＴＡが経過するまで待機する（ステップＳ７）。再構成補償時間ＴＡは、再構成の原理的な制限により設けられたデータ収集時間である。以下に再構成補償時間ＴＡについて詳細に説明する。
【００５１】
再構成部５２がフル再構成法を利用してある呼吸位相に関する３次元画像のデータを収集する場合、再構成対象の呼吸位相を中心とした１呼吸周期分の投影データだけでは足りない。さらに中心よりも前半にＸ線管１６の半回転分、中心よりも後半にも半回転分、合計１回転分の投影データが原理的に必要である。ここで、Ｘ線管１６が半回転するのに要する時間を、のりしろＴＢと呼ぶことにする。すなわち、ある呼吸位相に関する３次元画像のデータを収集する場合、Ｘ線曝射の合計時間は、再構成対象の呼吸位相を中心とした１呼吸周期分の時間＋２・ＴＢが必要である。すなわち、再構成補償時間ＴＡは、２・ＴＢに設定される。なお、再構成補償時間ＴＡは、Ｘ線管が１回転するのに要する時間２・ＴＢと曝射ディレイ時間との合計時間に設定されても良い。再構成補償時間ＴＡに利用される曝射ディレイ時間は、経験則により決定された値であっても、実測の曝射ディレイ時間に従って決定された値であってもどちらでも良い。曝射ディレイ時間を加えることで、より正確に略１呼吸周期分のダイナミックスキャンを実行することができる。
【００５２】
再構成部５２がハーフ再構成法を利用してある呼吸位相に関する３次元画像のデータを収集する場合も、再構成対象の呼吸位相を中心として１呼吸周期分の投影データだけでは足りない。さらに中心よりも前半に〔（１８０°＋ファン角α）／２〕分、中心よりも後半にも〔（１８０°＋ファン角α）／２〕分、合計（１８０°＋ファン角α）分の投影データが原理的に必要である。従ってＸ線曝射の合計時間は、１呼吸周期分の時間＋（１８０°＋ファン角α）分の時間２・ＴＢ（β：Ｘ線管１６が半回転とファン角α分だけ回転するのに要する時間）が必要である。すなわち、再構成時間補償時間ＴＡは、Ｘ線管１６が半回転とファン角α分だけ回転するのに要する時間２・ＴＢに設定される。なお、再構成補償時間ＴＡは、Ｘ線管１６が半回転とファン角α分だけ回転するのに要する時間２・ＴＢと曝射ディレイ時間との合計時間に設定されても良い。再構成補償時間ＴＡに利用される曝射ディレイ時間は、経験則によって決定された値であっても、実測の曝射ディレイ時間に従って決定された値であってもどちらでも良い。
【００５３】
なおトリガ信号は、毎回同一の呼吸位相で呼吸センサ１００から発生されるとは限らない。例えば、上述においては吸気のピークにおいてトリガ信号が発生されるように設定された場合であっても、必ずしも吸気のピークで発生されるとは限らず、多少発生タイミングがばらつくことがある。このようなトリガ信号の発生タイミングのばらつき時間を考慮して再構成補償時間ＴＡが設定されてもよい。この場合、再構成補償時間ＴＡは、２・β＋曝射ディレイ時間＋トリガばらつき時間に設定される。トリガばらつき時間は、経験則に基づいて決定された固定値に設定されるとよい。既定のトリガばらつき時間を加えることで、さらにより正確に略１呼吸周期分のダイナミックスキャンを実行することができる。
【００５４】
第３のトリガ信号が入力された時点から再構成補償時間ＴＡが経過したことを契機として（ステップＳ７：ＹＥＳ）、システム制御部６４は、スキャン制御部４６を制御してダイナミックスキャンを終了させる（ステップＳ８）。ステップＳ８においてスキャン制御部４６は、データ収集回路２４を制御して投影データの収集を終了させ、高電圧発生部２２を制御してＸ線曝射を終了させる。
【００５５】
ステップＳ８が終了するとシステム制御部６４は、実施例１に係る呼吸同期ダイナミックスキャンの制御処理を終了させる。
【００５６】
呼吸同期ダイナミックスキャンの制御処理が終了されると再構成部５２は、収集された投影データに基づいて、操作者により指定された複数の呼吸位相に関する複数の３次元画像のデータを再構成する。例えば、トリガ２とトリガ３との間の呼吸位相は、トリガ２を基準（０％）としてトリガ３を１００％に設定される。同様にトリガ３とトリガ４との間の呼吸位相は、トリガ３を基準（０％）としてトリガ４を１００％に設定される。呼吸位相は、このように既定された百分率％により指定する。
【００５７】
再構成範囲と再構成対象の呼吸位相とは、操作者により操作部６０を介して任意に設定可能である。図１４は、表示部５８に表示される再構成範囲と再構成対象の呼吸位相との設定画面の一例を示す図である。再構成範囲は、通常は、撮影範囲に応じて自動的に設定される。撮影範囲よりも狭い範囲に再構成範囲を設定したい場合、操作者により操作部６０を介して設定可能である。呼吸位相は、再構成開始の呼吸位相、再構成間隔、再構成終了の呼吸位相を操作部により百分率％で指定可能である。例えば、０％から９０％まで１０％おきに再構成する場合、再構成の開始呼吸位相の欄に「０％」、再構成間隔の欄に「９０％」、再構成の終了呼吸位相の欄に「１０％」と入力すれば良い。なお、再構成対象の呼吸位相は、複数に限定されない。例えば、１呼吸周期のうちの一つの呼吸位相について再構成されてもよい。
【００５８】
図１３に示すように、再構成に利用可能な投影データの収集時間範囲（再構成利用可能時間）は、Ｘ線の曝射開始時点（より正確には、管電流が安定した時点）からＸ線の曝射終了時点（より正確には、管電流が低下し始めた時点）までの時間範囲である。再構成可能な呼吸位相の時間範囲（再構成可能時間）は、再構成利用可能時間よりも限定される。すなわち、再構成可能時間は、再構成利用可能時間よりも２・ＴＢだけ短い時間である。より詳細には、再構成可能時間の開始時間は再構成利用可能時間の開始時からＴＢ後の時点であり、再構成可能時間の終了時間は再構成利用可能時間の終了時からＴＢ遡った時点である。再構成対象の呼吸位相は、この再構成可能時間内から設定される。
【００５９】
フル再構成の場合、再構成部５２は、収集された投影データから再構成対象の呼吸位相を中心として１回転分の投影データを抽出し、抽出された投影データに基づいて３次元画像のデータを再構成する。ハーフ再構成の場合、再構成部５２は、収集された投影データから再構成対象の呼吸位相を中心として１８０°＋ファン角α分の投影データを抽出し、抽出された投影データに基づいて３次元画像のデータを再構成する。
【００６０】
このようにして複数の呼吸位相に関する複数の３次元画像のデータが再構成される。なおトリガ２とトリガ３との間、トリガ３とトリガ４との間（より詳細には、再構成補償時間ＴＡ）に同一の呼吸位相がある場合、同一の呼吸位相が二重に再構成されてしまう。この一の呼吸位相に関する３次元画像を二重に再構成してしまうことを防止するため、再構成対象の呼吸位相を、トリガ２とトリガ３との間、あるいはトリガ３とトリガ４との間の何れか一方に選択可能とする。例えば、再構成対象の呼吸位相は、操作者により操作部６０等を介してスキャン時刻の早い方又は遅い方の何れか一方に設定されるとよい。早い方の場合、再構成対象の呼吸位相は、トリガ２とトリガ３との間のものが採用される。
【００６１】
３次元画像のデータが再構成されると３次元画像処理部５６は、再構成された３次元画像のデータに３次元画像処理を施し、表示画像のデータを発生する。３次元画像処理としては、例えば、ボリュームレンダリングやサーフェスレンダリング、ＭＰＲ、画素値投影法が採用される。３次元画像処理の種類は、予め操作者により操作部６０を介して設定される。複数の呼吸位相に関する複数の表示画像のデータが再構成された場合、３次元画像処理部５６は、同一の画像処理条件に従って３次元画像処理を施すと良い。例えば、ボリュームレンダリングの場合、同一の視点位置・視点方向が適用されると良い。また、ＭＰＲの場合、同一の断面位置が適用されると良い。
【００６２】
表示部５８は、発生された表示画像を表示する。複数の呼吸位相に関する複数の表示画像のデータが再構成された場合、呼吸位相の時刻順に沿って複数の表示画像を動画形式で表示する。具体的には、表示部５８は、０％から順番に表示画像を表示する。
【００６３】
上記構成により実施例１に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線曝射の開始タイミングと終了タイミングとを呼吸波形のトリガ信号の発生タイミング（Ｘ線ＣＴ装置への入力タイミング）に基づいて制御している。より詳細には、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置は、トリガ信号の入力直後にＸ線曝射を開始する。これにより、あるトリガ信号の検出タイミングから次のトリガ信号の検出タイミングを予測してその予測タイミングでＸ線曝射の開始指示をしていた従来に比して、Ｘ線曝射の開始タイミングの制御を容易に行うことができ、且つ被検体の呼吸動に応じた適切なタイミングでＸ線曝射を開始することができる。しかし、トリガ信号の入力直後にＸ線曝射を開始させようとしても実際には入力直後にＸ線曝射が開始されなかったり、安定的な線量のＸ線、すなわち、スキャンのためのＸ線が入力直後に曝射されない場合がある。この遅れを解消するために、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置は、次のトリガ信号の入力時点から補償時間経過後にＸ線曝射を終了している。すなわち、補償時間（再構成補償時間、再構成補償時間＋曝射ディレイ時間、あるいは再構成補償時間＋曝射ディレイ時間＋トリガばらつき時間）を設けることで、開始タイミングの遅れ時間を埋め合わせることができる。
【００６４】
このように実施例１に係るＸ線ＣＴ装置は、トリガ信号の入力直後にＸ線を発生し、トリガ信号の入力直後から開始される略１呼吸周期に限定してＸ線を発生し続けることができる。従ってＸ線ＣＴ装置は、被検体の呼吸動の変化に応じて過不足なく略１呼吸周期分のスキャン時間を確保することができる。かくして実施例１に係るＸ線ＣＴ装置は、被検体の被爆量を必要最小限にした上で、略１呼吸周期に亘って被検体にダイナミックスキャンを実行することができる。
【００６５】
（実施例２）
以下、実施例２に係る広範囲の呼吸同期ダイナミックスキャンにおける動作例について説明する。なお以下の説明において、実施例１と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００６６】
まずは、実施例２に係る広範囲の呼吸同期ダイナミックスキャンの基礎となる天板移動とダイナミックスキャンとについて説明する。なお、以下の説明を具体的に行うため、呼吸同期スキャンは、３つのダイナミックスキャンを含むものとする。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、ダイナミックスキャンは、２回でもよいし、４回以上であってもよい。
【００６７】
広範囲の呼吸同期ダイナミックスキャンにおける撮影範囲は、例えば、図１０の設定画面上で操作者により操作部６０を介して指定される。指定された撮影範囲が一回のダイナミックスキャンの撮影範囲を超えている場合（すなわち、撮影範囲が広範囲な場合）、スキャン制御部４６は、指定された撮影範囲と個々のダイナミックスキャンの撮影範囲とに基づいて、広範囲の呼吸同期スキャンにおいて実行すべきダイナミックスキャンの回数（設定回数）と天板移動の回数とを算出する。算出されたダイナミックスキャンの回数と天板移動の回数とは、スキャン制御部４６によりスキャン条件として設定される。
【００６８】
図１５は、広範囲の呼吸同期ダイナミックスキャンにおけるスキャン位置と時刻との関係を示す図である。図１５に示すように、実施例２において天板２８は、スキャン制御部４６の制御により、Ｘ線曝射期間中に停止され、Ｘ線曝射停止中に移動される。例えば、第１のスキャン位置においてＸ線曝射が行われ、第１のスキャン領域がダイナミックスキャンされる。Ｘ線曝射が停止された後、天板２８は、既定量だけ移動され第２のスキャン位置に配置される。そして第２のスキャン位置においてＸ線曝射が行われ、第２のスキャン領域がダイナミックスキャンされる。Ｘ線曝射が停止された後、天板２８は、既定量だけ移動され第３のスキャン位置に配置される。そして第３のスキャン位置においてＸ線曝射が行われ、第３のスキャン領域がダイナミックスキャンされる。Ｘ線曝射が停止されると、広範囲の呼吸同期スキャンが終了される。このように広範囲の呼吸同期ダイナミックスキャンにおいて天板２８は、間欠的に移動される。なお一回の天板２８の移動量は、予め設定されている。
【００６９】
次に広範囲の呼吸同期ダイナミックスキャンにおけるスキャン領域の形状について説明する。図１６は、個々のスキャン領域が図７のような円錐と円柱とを組み合わせた形状の場合における、指定スキャン領域（広範囲の呼吸同期ダイナミックスキャンにおけるスキャン領域）の形状を示す図である。図１７は、個々のスキャンが図８や図９のような円柱形状の場合における、指定スキャン領域の形状を示す図である。図１６や図１７に示すように、個別のスキャン領域がオーバラップする場合がある。この場合、オーバラップ部分は、再構成時又は画像合成時において除外されるか、あるいは、重み付け平均により合成されるとよい。
【００７０】
次に図１８と図１９とを参照しながら実施例２に係る呼吸同期スキャンの動作例について説明する。図１８は、実施例２に係るシステム制御部６４による呼吸同期ダイナミックスキャンの制御処理の典型的な流れを示す図である。図１９は、実施例２に係る呼吸同期ダイナミックスキャンのシーケンス図である。なお、実施例１と同様の処理は、同一の番号を付して説明は省略する。また、実施例２の場合も実施例１と同様に平均呼吸周期の算出やスキャン条件の設定が行われるが、実施例１と同様の処理のため説明は省略する。
【００７１】
操作者により「スキャン実行」ボタンが押されることを契機として、システム制御部６４は、広範囲の呼吸同期ダイナミックスキャンを開始する。まずシステム制御部６４は、呼吸センサ１００からトリガ信号（第１のトリガ信号）が入力されることを待機している（ステップＳ１）。第１のトリガ信号が入力されるとシステム制御部６４は、第１のトリガ信号が入力された時点からデータ収集待ち時間が経過されるまで待機する（ステップＳ２）。第１のトリガ信号が入力された時点からデータ収集待ち時間が経過したことを契機として（ステップＳ２：ＹＥＳ）、システム制御部６４は、スキャン制御部４６にデータ収集を開始させる（ステップＳ３）。投影データの収集が開始されるとシステム制御部６４は、呼吸センサ１００から次のトリガ信号（第２のトリガ信号）が入力されることを待機する（ステップＳ４）。第２のトリガ信号が入力されると（ステップＳ４：ＹＥＳ）、システム制御部６４は、スキャン制御部４６を制御してＸ線曝射を開始させる（ステップＳ５）。Ｘ線曝射が開始されるとシステム制御部６４は、呼吸センサ１００から次のトリガ信号（第３のトリガ信号）が入力されることを待機する（ステップＳ６）。第３のトリガ信号が入力されると（ステップＳ６：ＹＥＳ）、システム制御部６４は、第３のトリガ信号が入力された時点から再構成補償時間ＴＡが経過するまで待機する（ステップＳ７）。第３のトリガ信号が入力された時点から再構成補償時間ＴＡが経過したことを契機として（ステップＳ７：ＹＥＳ）、システム制御部６４は、スキャン制御部４６を制御してＸ線曝射と投影データの収集とを停止させる（ステップＳ８）。
【００７２】
Ｘ線曝射と投影データの収集とが停止されるとシステム制御部６４は、広範囲の呼吸同期ダイナミックスキャンを終了するか否かを判定する（ステップＳ９）。例えば、システム制御部６４は、ダイナミックスキャンの設定回数と実行回数とを比較することにより、呼吸同期スキャンを終了するか否かを判定する。
【００７３】
ダイナミックスキャンの実行回数が設定回数よりも低いと判定した場合、システム制御部６４は、呼吸同期スキャンを継続すると判定する（ステップＳ９：ＮＯ）。呼吸同期スキャンを継続すると判定した場合、システム制御部６４は、スキャン制御部４６に天板２８の移動を行わせる（ステップＳ１０）。ステップＳ１０においてスキャン制御部４６は、天板駆動部３２を制御して天板支持機構３０に天板２８を既定量だけ移動させ、次のダイナミックスキャンのスキャン位置に配置する。天板２８の移動が行われるとシステム制御部６４は、ステップＳ２に進む。ステップＳ２においてシステム制御部６４は、第３のトリガ信号が入力された時点からデータ収集待ち時間が経過するまで待機する。そしてシステム制御部６４は、ステップＳ９において実行回数が設定回数と同じになるまで、ステップＳ２からステップＳ９までを同様にして繰り返す。これにより複数のスキャン領域がダイナミックスキャンされる。
【００７４】
なお、被検体の呼吸動が急に短くなった場合等、天板２８の移動中に次のトリガ信号が発生してしまい、天板２８の移動中にＸ線曝射が開始されてしまう場合がある。このような事態を防止するためシステム制御部６４は、天板２８の移動中にトリガ信号が入力された場合、スキャン制御部４６を制御し、Ｘ線曝射の開始を、次のトリガ信号が入力されるまで延期させることができる。
【００７５】
ステップＳ９において実行回数が設定回数と同じであると判定した場合、システム制御部６４は、広範囲の呼吸同期ダイナミックスキャンを終了すると判定する（ステップＳ９：ＹＥＳ）。そしてシステム制御部６４は、実施例２に係る呼吸同期ダイナミックスキャンの制御処理を終了させる。
【００７６】
実施例２に係る呼吸同期ダイナミックスキャンの制御処理が終了されると再構成部５２は、複数のスキャン領域に関する複数の３次元画像のデータを再構成する。この際、再構成部５２は、広範囲のスキャン領域に含まれる複数のスキャン領域の各々について、操作者により指定された呼吸位相の３次元画像のデータを再構成する。例えば、呼吸位相０％の３次元画像のデータが複数のスキャン領域の各々について再構成される。
【００７７】
次に画像合成部５４は、複数のスキャン領域に関する複数の３次元画像のデータに画像合成処理を施し、広範囲のスキャン領域に関する単一の合成３次元画像のデータを発生する。実施例２においては、個々のスキャン領域の呼吸位相が精度良く整合しているので、３次元画像間の位置ずれ等が少ない合成３次元画像のデータを発生することができる。合成３次元画像のデータが発生されると３次元画像処理部５６は、合成３次元画像のデータを３次元画像処理し、広範囲のスキャン領域に関する表示画像（以下、合成表示画像と呼ぶことにする。）のデータを発生する。そして表示部５８は、発生された合成表示画像を表示する。例えば、表示部５８は、実施例１のように、複数の呼吸位相に関する複数の合成表示画像を時系列に動画形式で表示する。
【００７８】
上記構成により実施例２に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線曝射や投影データ収集の開始タイミングだけでなく、天板移動の開始タイミングをトリガ信号の発生タイミング（Ｘ線ＣＴ装置への入力タイミング）に応じて制御している。従って実施例２に係るＸ線ＣＴ装置は、被検体の呼吸動に同期して自動的に天板移動とダイナミックスキャンとを繰り返すことができる。従って操作者が天板２８の移動開始タイミングやＸ線の曝射開始タイミングを判断する必要がなくなるので、被検体の呼吸動に応じて過不足なくスキャン時間を確保できる。かくして実施例２に係るＸ線ＣＴ装置は、被検体の被爆量を必要最小限にした上で、略１呼吸周期に亘って被検体にダイナミックスキャンを実行することができる。また、実施例２に係るＸ線ＣＴ装置は、広範囲に亘る呼吸同期ダイナミックスキャンに関する操作者の負担を削減することができる。
【００７９】
（変形例１）
表示部５８は、図１３や図１９に示すような、トリガ、呼吸波形、Ｘ線曝射、データ収集、及び寝台移動の少なくとも１つのタイミングを時系列に示すシーケンス図を表示してもよい。シーケンス図を示すことにより、操作者等は、各動作のタイミングを呼吸位相に関連付けて詳細に検討することができる。
【００８０】
（変形例２）
スキャン制御部４６は、同じ画質（画像ＳＤ）を得るための被爆量を低減するために、Ｘ線管１６が被検体の前面側や背面側に位置する際はＸ線を弱く、側面側に位置する際はＸ線を強くするとよい。このようなＸ線の線量の変化は、管電流をＸ線管１６の回転角度に応じて、例えば、サイン波状に変化させることにより実現できる。適切な管電流を求めるためにスキャノグラムが利用されると良い。
【００８１】
（変形例３）
上述のステップＳ５において、スキャン制御部４６は、第２のトリガ信号が入力された時点にＸ線曝射を開始させるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、スキャン制御部４６は、第２のトリガが入力された時点から既定時間経過後の時点にＸ線曝射を開始させてもよい。この既定時間は、操作者により操作部６０を介して任意に設定可能である。この既定時間を設けることにより、呼吸同期スキャンの終了時刻を正確に決定することができる。これにより、あるトリガ信号の検出タイミングから次のトリガ信号の検出タイミングを予測してその予測タイミングでＸ線曝射の開始指示をしていた従来に比して、呼吸同期スキャンの時間を略１呼吸周期により近づけることができ、被検体Ｐの被爆量を低減することができる。従って変形例３に係るＸ線ＣＴ装置は、トリガ信号の入力時点から既定時間経過直後の時点にＸ線を発生し、この時点から開始される略１呼吸周期に限定してＸ線を発生し続けることができる。
【００８２】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１０…スキャン機構、１４…回転フレーム、１６…Ｘ線管、１８…Ｘ線検出器、２０…回転駆動部、２２…高電圧発生部、２４…データ収集回路（ＤＡＳ）、２８…天板、３０…天板支持機構、３２…天板駆動部、４０…画像処理装置、４２…入力部、４４…平均呼吸周期算出部、４６…スキャン制御部、４８…前処理部、５０…データ関連付け部、５２…再構成部、５４…画像合成部、５６…３次元画像処理部、５８…表示部、６０…操作部、６２…記憶部、６４…システム制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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