(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を載置するための天板を有し、前記天板をその長手方向に沿ってスライド可能とした寝台と、
Ｘ線を曝射するＸ線源と、
前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を支持するための回転部と、
前記回転部を回転するための駆動部と、
前記回転部を停止した状態で前記天板をスライドしながら、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を用いてスキャノグラム撮影を行うスキャノグラム撮影手段と、
前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を前記被検体の周囲を連続的に回転させ、前記天板をスライドしながら前記被検体の投影データの収集を繰り返すヘリカルスキャンを行うスキャン手段と、
前記ヘリカルスキャンと並行して、前記スキャンによって収集された投影データから略１回転分の分の投影データを距離補間処理により次々と生成する補間手段と、
前記補間手段により生成された略１回転分の投影データに基づいて次々と断層画像データを再構成する再構成手段と、
前記ヘリカルスキャンと並行して、前記再構成手段により再構成された断層画像データを各々対応するスキャンから一定時間後に表示するとともに、前記断層画像データを前記スキャノグラム撮影により得られたスキャノグラムと並べて表示し、前記スキャノグラム上に前記再構成された断層像のスライス位置を示すラインカーソルを表示する表示手段と、
前記スキャノグラム上での前記ラインカーソルの移動を操作するための操作部と、
前記スキャノグラム上での前記ラインカーソルの移動に応じて前記寝台を制御して前記天板を長手方向に沿って移動させるシステム制御部とを具備したことを特徴とする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】
本発明は、コンピュータ断層撮影装置（以下、ＣＴと略称する）に係り、特にスキャン動作を連続的に実行可能なＣＴに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＣＴにおいては、スキャン、画像再構成、画像表示の３つの処理が時系列的に行なわれる。Ｘ線管の回転、またはＸ線管と検出器アレイの一体的な回転により収集された多方向の投影データはディジタル化され、キャリブレーション等の前処理を受けた後、生データとして磁気ディスク等の大容量記憶装置に一旦格納される。
【０００３】
再構成の際は、磁気ディスクから生データが読出され、メモリを介して再構成部に送り込まれる。再構成部で再構成された断層画像データは、磁気ディスクに格納されると共に、表示用メモリを介してビデオ信号としてＣＲＴモニタに転送され表示される。
【０００４】
ところで、スリップリングの導入により連続スキャンが可能になった。この連続スキャンにより、同一又は複数のスライスに関する複数の多方向の投影データが時系列的に収集できるようになった。これらの多方向の投影データは、上述したように磁気ディスクを介して任意のタイミングで再構成部に読出され、再構成に供されていた。この再構成処理に要する時間はスキャン時間より長く、しかも磁気ディスクは格納及びアクセス時間が長い。したがって、連続スキャンを実行しながら、リアルタイムで断層画像をシネ映像のように連続的に表示させることはできなかった。
【０００５】
近年、再構成の高速処理が検討され、実用化の域に達しようとしている。これにより、連続スキャンを実行しながら、リアルタイムで断層画像をシネ映像のように連続的に表示させることが期待されているが、磁気ディスクの格納及びアクセス時間が長いことが障害となって実用に至っていない。さらに、磁気ディスクへの格納及びアクセスの際の待ち時間が不規則に発生するので、スキャン動作から断層画像の表示までの時間間隔が不規則になって、被検体の実際の動きを再現することができなかった。
【０００６】
この他に、リアルタイムのＸ線ＣＴを臨床現場で使用する場合、次のような様々な問題も発生する。第１の問題は、通常、オペレータは投光器から被検体に投光した十字光を見ながら天板をマニュアルでスライドすることによりスライス位置を合わせているが、この作業は長時間を要する。第２の問題は、ヘリカルスキャンやマルチスライススキャン等の天板移動を伴うスキャンにおいて、スキャンを一時的に中断すると、再開するまでに長時間を要する。なぜなら、再開時には中断時の表示画像のスライス位置まで天板をマニュアルで戻す作業が必要になるからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、断層画像をほぼリアルタイムで観察することができるコンピュータ断層撮影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、被検体を載置するための天板を有し、前記天板をその長手方向に沿ってスライド可能とした寝台と、Ｘ線を曝射するＸ線源と、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を支持するための回転部と、前記回転部を回転するための駆動部と、前記回転部を停止した状態で前記天板をスライドしながら、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を用いてスキャノグラム撮影を行うスキャノグラム撮影手段と、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を前記被検体の周囲を連続的に回転させ、前記天板を一定速度で一方向にスライドしながら前記被検体の投影データの収集を繰り返すヘリカルスキャンを行うスキャン手段と、前記ヘリカルスキャンと並行して、前記スキャンによって収集された投影データから略１回転分の分の投影データを距離補間処理により次々と生成する補間手段と、前記補間手段により生成された略１回転分の投影データに基づいて次々と断層画像データを再構成する再構成手段と、前記ヘリカルスキャンと並行して、前記再構成手段により再構成された断層画像データを各々対応するスキャンから一定時間後に表示するとともに、前記断層画像データを前記スキャノグラム撮影により得られたスキャノグラムと並べて表示し、前記スキャノグラム上に前記再構成された断層像のスライス位置を示すラインカーソルを表示する表示手段と、前記スキャノグラム上での前記ラインカーソルの移動を操作するための操作部と、前記スキャノグラム上での前記ラインカーソルの移動に応じて前記寝台を制御して前記天板を長手方向に沿って移動させるシステム制御部とを具備する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、断層画像をほぼリアルタイムで観察することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明によるコンピュータ断層撮影装置の実施例を説明
する。  
（第１実施例）  
図２は第１実施例の構成を示す概略図である。本実施例のコンピュータ断層撮影装置は、架台１、寝台２、操作卓３から構成される。架台１の中心部には、被検体が挿入される開口部４が設けられている。架台１の前面には、寝台２が配置される。寝台２は電動で高さが調節できるように構成されている。寝台２の上面には被検体が載置される天板５が設けられ、天板５は寝台２の上面から架台１の方へ電動でスライドできるように構成されている。なお、図示していないが、架台１の下部にキャスター等が取り付けられ、架台１が寝台２に向かって手動でスライド可能となっている。これは、手術と併用してＣＴ透視が用いられることがあり、この場合、天板５を動かすことよりも、架台１を動かすことによってスライス位置を変えることが安全性の点から好ましいからである。もちろん、天板５のスライドによりスライス位置を変えることもできる。なお、撮影モードにおいては、天板５のスライドのみによってスライス位置を変えることが一般的である。
【００１１】
操作卓３上にはキーボード（マウスを含んでいてもよい）６、ＣＲＴモニタ７が配置され、操作卓３内には制御部が収納されている。この制御部は架台１、寝台２のいずれにも接続される。
【００１２】
架台１内には、図３に示すように、天板５上に載置された被検体１０に扇状のＸ線ビームを曝射するＸ線管１２と、Ｘ線管１２の焦点を中心として複数の検出器が円弧状に配列されてなり、被検体１０を透過したＸ線を多チャンネルで検出する検出器アレイ１６とが、被検体１０を挟んで対向したまま一体として被検体１０の周囲を連続回転することができるように回転部に支持されている。さらに、このＸ線管１２と検出器アレイ１６は、固定部に対してスリップリングを介して電気的に接続されている。これにより、Ｘ線管１２と検出器アレイ１６とが被検体１０の周囲を連続回転しながら、１枚の断層画像の再構成に要する被検体１０に関する多方向の投影データを連続的に収集することができ、同一スライス位置で連続して回転する場合は、例えば造影剤の流入、流出による断層画像の変化を追跡するいわゆるダイナミックスキャンが可能となり、また回転に同期してスライス位置を変える場合は、いわゆるヘリカルスキャンが可能となる。なお、このタイプのＣＴは、いわゆる第３世代（Ｒ／Ｒ方式）と称される。なお、架台１としては、このタイプに限定されず、３６０゜にわたって検出器が被検体の周囲に配列され、Ｘ線管１２のみが回転するいわゆる第４世代（Ｒ／Ｓ方式）でもよいし、検出器に加えてＸ線管１２も３６０゜にわたって被検体の周囲に配置されるいわゆる第５世代（Ｓ／Ｓ方式）でもよい。
【００１３】
架台１の固定部には、Ｘ線を発生させるためにＸ線管１２に管電流、管電圧を連続的又はパルス状に供給するＸ線発生装置１４が設置され、スリップリングを介してＸ線管１２に接続されている。このＸ線発生装置１４は架台１の回転部に実装することも可能である。また、架台１の回転部には、データ収集システム  （ＤＡＳ;Data Acquisition System）１８が設置され、検出器アレイ１６に接続されている。このデータ収集システム１８は、検出器アレイ１６の各検出器からの出力信号を時間的に積分する積分器と、この積分器の出力をチャンネル単位で高速且つシリアルに取り込むためのマルチプレクサと、このマルチプレクサの出力信号をディジタルに変換するアナログディジタルコンバータ等から構成され、Ｘ線パス毎のＸ線透過率に反映した投影データを収集し出力する。
【００１４】
図４は操作卓３内の制御部２０のブロック図である。ホストコントローラとしてのＣＰＵ２２が設けられ、コントロールバス２４とデータバス２６とがこのＣＰＵ２２に接続される。ＣＰＵ２２はクロック回路４２を内蔵し、このクロック回路４２からのクロックを用いて各部の動作及び時間を管理し、またこのクロックを共通クロックとして制御部２０内の各部に供給するようになっている。コントロールバス２４には、前処理部２８、ディスクインターフェース（ディスクＩ／Ｆ）３０、再構成部３２、表示メモリ３４が接続される。このコントロールバス２４には、上述したキーボード６、Ｘ線発生装置１４が接続される。データバス２６には、前処理部２８、ディスクＩ／Ｆ３０、再構成部３２、表示メモリ３４、メモリ３６が接続される。ディスクＩ／Ｆ３０には大容量記憶装置としての磁気ディスク装置３８が接続される。前処理部２８には、データ収集システム１８が接続される。データ収集システム１８からの投影データは、前処理部２８でキャリブレーション等の前処理を受けた後、生データとしてデータバス２６を介して、読み書き可能なＤＲＡＭ等のメモリ３６に一旦書き込まれ、さらにここから読み出されて再構成部３２に送られる。再構成部３２は、多方向の投影データに基づいて断層画像データを再構成する。この断層画像データは、読み書き可能なＤＲＡＭ等の表示用メモリ３４に一旦書き込まれ、さらにここからＣＲＴモニタ７に読み出され、断層画像として表示される。また、この断層画像データは、表示用メモリ３４から読み出され、ディスクＩ／Ｆ３０を介して磁気ディスク装置３８に格納される。
【００１５】
次に、本実施例の動作を説明する。図１は、透視モードのフローチャートである。図５は透視モードのスキャンから表示までの概略的な流れを示す図である。。本実施例では、上述したように動作モードとして、透視モードと撮影モードとを有し、キーボード６を介して入力されたオペレータの指示により、一方のモードが選択的に設定される。  
動作が開始されると、ステップ＃１０でＸ線管１２、検出器アレイ１６の連続回転が開始され、連続スキャンが開始される。連続スキャンとは、スキャン動作を連続的に繰り返すことで定義される。スキャン動作とは、Ｘ線管１２と検出器アレイ１６とが回転しながら、１枚の断層画像を再構成するのに要する多方向の投影データを収集することで定義される。連続スキャンの間、スライス位置は固定されていてもよいし、変化してもよい。後述するように、本実施例によれば、データ収集、画像再構成、表示が一連の動作として高速に行なわれるとともに、１枚分の投影データを収集するスキャン動作時間から、再構成処理を経て、断層画像を表示するまでの時間間隔（時間差）が全てのスキャン動作に対して一定であるので、スキャン動作から断層画像の表示までの時間間隔がメモリ３４，３６への書き込み、読み出し時の待ち時間の有無等に起因して不規則になって被検体１０の実際の動きを実時間で再現することができなくなることなく、ほぼリアルタイムで断層画像をシネ映像のように表示することができる。この透視モードは、例えば、穿刺治療中に穿刺針の先端の腫瘍部への到達を、連続スキャンしながら断層画像の連続表示により確認するために行なわれる。この場合は、連続スキャン中のスライス位置は固定である。また、通常の撮影を行なうスライス位置の位置決めのために使用されることもできるが、この場合はスライス位置を自由に変えることが必要になると考えられる。このスライス位置の変化は天板５のスライドによってもよいが、手術中に透視モードを使う場合は、種々の管や器材が取り付けられている患者を動かすことは好ましくないので、架台１のスライドによりスライス位置を変えることが望ましい。なお、この場合、架台１にパワーアシスト機構を備えておいて、医師が軽快に手動で移動できる構成が好ましい。さらに、透視モードの場合のスライス位置の変化は通常のヘリカルスキャンのように、一定速度である必要はなく、不規則に停止と移動を繰り返したり、速度を変化させてもよい。
【００１６】
スキャン動作中、データ収集装置１８で収集され出力される投影データは、前処理部２８でキャリブレーション等の前処理を受けた後、生データとしてメモリ３６に順次書込まれる。例えば、Ｘ線管１２と検出器アレイ１６の回転速度が１秒／１回転とし、１回の連続スキャンはＸ線管１２と検出器アレイ１６が５０回転する期間（５０秒）が決められる。この期間は、Ｘ線管１２の耐熱性及び被検体１０の被曝に対する安全性との観点から決められる許容時間を越えないように設定されている。１回の連続スキャン分の全ての生データを格納できるように、１回転で２ＭＢの生データが収集されるとして、約１００ＭＢの記憶容量をメモリ３６は保有している。また、表示用メモリ３４は、１回の連続スキャンで得られる複数の断層画像データを格納できる記憶容量を保有している。
【００１７】
ステップ＃１２で、１枚の断層画像データを再構成するに必要な生データが収集されたか否かがＣＰＵ２２で判定される。収集された場合は、ステップ＃１４でこの生データがメモリ３６から再構成部３２へ転送される。なお、スキャン動作は、連続して続行される。データ収集装置１８からメモリ３６を介して再構成部３２に生データを送り込むようにしたので、アクセス時間の長い磁気ディスクを介するよりも、スキャン動作から再構成処理を開始するまでの時間を著しく短縮することが可能となった。従来は、全ての生データを磁気ディスク一旦へ格納してから、空いた時間に読出して再構成していたので、スキャン動作から再構成処理を開始するまでに長時間を要して、リアルタイム性を得ることができなかった。
【００１８】
また、再構成部３２の処理時間は、スキャン動作（データ収集時間）より短縮された高速処理が採用されている。これによりスキャン動作に対する断層画像の再構成完了の時間的なずれ、具体的には１枚の断層画像を再構成するのに必要な投影データの収集を完了した時点からそのデータを用いた再構成完了の時点までの時間差が、スキャン動作を繰り返す毎に累積的に増加することが回避される。この高速処理は、再構成部３２は複数のプロセッサを並列接続し、ビュー毎、あるいはチャンネル（１検出器が１チャンネルに対応することが一般的である）毎に生データを分割して再構成処理を並列で進行する。この並列処理数を増加することによって、処理スピードを上げることができる。また、クロックを高速化することによっても、処理スピードを上げることができる。
【００１９】
再構成の高速処理を実現するために、本実施例ではさらに３６０゜（１回転）当りのビュー数を減らす（間引く、もしくは束ねる）ことも採用される。例えば、通常の撮影の際には、９００ビュー／１回転の投影データを収集する、つまり１回転する間にデータ収集装置１８で９００サイクルでデータ収集を繰り返すが、透視モードの場合は４５０ビュー／１回転でデータ収集を繰り返す。こうすると、断層画像の空間分解能の低下が見られるが、連続スキャンによる透視モードの目的は被検体１０の動きをリアルタイムに近い状態で即時的に見ることであり、空間分解能の高い断層画像は撮影モードで撮影すればよいので、空間分解能の低下から波及するような問題は生じない。さらに、再構成時間の短縮のために、再構成の際の画素数（ピクセル数）を減らすことが行なわれてもよい。通常の撮影モードの際は、１枚の断層画像を５１２×５１２画素のサイズで再構成し、そのサイズで表示するが、透視モードの際には、２５６×２５６画素のサイズで再構成し、表示の際に補間して画素数を５１２×５１２画素に増やすことで時間の短縮が図れる。
【００２０】
さらに、連続スキャンにおいては断層画像が繰り返し再構成されるが、これを１回転で１枚の断層画像を再構成し、次の１回転で次の１枚の断層画像を再構成するとし、さらにＸ線管１２と検出器アレイ１６の回転速度が１秒／１回転とれば、断層画像は１毎／１秒のレートで再構成される。本実施例では、この再構成レートを高めるために、特開平４−２６６７４４号公報に既述した技術を採用してもよい。これは、Ｘ線管１２と検出器アレイ１６とが微小角度α°（例えばα°＝10°）回転する毎に、１０°分の投影データから部分画像を次々に再構成する。そして、３６０°分の３６枚の部分画像を加算することで、３６０°分の完全な１枚の断層画像を作成する。さらに一旦、１枚の断層画像が作成された後は、最新の部分画像をこの断層画像に加算し、且つ最古の部分画像を当該断層画像から減算することを繰り返す。これにより、１０°回転する毎に新しい断層画像が次々と作成されることになり、高い再構成レートで断層画像を連続的に獲得することができる。また、再構成レートを高めるために、特願平１−２３１３６号公報の技術を採用してもよい。この技術とは、１画像分の一群のプロジェクションデータから再構成画像情報をバックプロジェクションにより得る。そして、この一群のプロジェクションデータの直後に得た最新のプロジェクションデータと、この直後のプロジェクションデータと位置的に対応する一群の中のプロジェクションデータとの差分データを、再構成画像情報に対してさらにバックプロジェクションする。これにより時間的にずれた次の再構成画像情報を高速で作成することが可能になる。いずれの技術も一旦再構成した断層画像を順次更新していくという考え方がその根本に存在しており、この考え方から波及する他の技術を採用して、再構成レートを高めてもよい。
【００２１】
再構成が終了すると、ステップ＃１６で断層画像データが表示用メモリ３４に書込まれる。次の断層画像が再構成されて、表示されるタイミングまで、ＣＲＴモニタ７に現の断層画像をフリーズの状態で表示するように、表示用メモリ３４から現の断層画像データを一定周期で繰り返し読出し、読出したデータをＣＲＴモニタ７に転送している。このような表示方式はＸ線撮影装置におけるシネ表示と同じである。なお、表示用メモリ３４の読出し中に次の断層画像データの書込みを行なうと、画像の上下で情報が異なってしまうので、読出し中は書込みを待機させることが必要になる。
【００２２】
ステップ＃１８で、１回の連続スキャンが完了したか否か、すなわちスキャンを開始してから５０秒が経過したか否かがＣＰＵ２２により判定される。否の場合は、ステップ＃１２に戻り、次の１枚の断層画像の再構成に必要なデータの収集が完了するまで待機する。１回の連続スキャンが終了した場合は、ステップ＃２０でメモリ３６内の生データを磁気ディスク３８へ格納する。なお、生データの保存の必要が無い場合は、ステップ＃２０は省略しても構わない。ステップ＃２２で次の連続スキャンを行なうか否か判定し、行なう場合はステップ＃１０へ戻り、行なわない場合は終了する。
【００２３】
なお、少なくとも最後の１回の連続スキャン分の生データはメモリ３６に記憶されているので、連続スキャン終了後、再び断層画像を表示したい場合は、メモリ３６から読出した生データを再構成すればよい。上述したように透視モードでは、ほぼリアルタイムで断層画像を観察できるので、穿刺等の手術の最中に、手術の支援画像として使われることがある。ただし、術者は手術中にモニタを観察できないことも多く、助手が見ながら、術者（医者）に種々の指示を与える。しかし、医者が１回の連続スキャンの終了後、穿刺の経過を見たいことがあり、連続スキャン終了後、最後の断層画像はフリーズしておき、医者が指示を与えると、メモリ３６から読出した生データを再構成し、画像をコマ送り表示することで見ることができる。
【００２４】
次に１枚の断層画像データのデータ収集から表示までの動作を詳細に説明する。図６はこの動作を示すタイムチャートである。Ｘ線管１２と検出器アレイ１６とが被検体１０の周囲を回転しながら微小角度毎にデータ収集システム１８から投影データが出力される。この投影データは、前処理部２８を介して生データとしてメモリ３６に次々と書き込まれていく。１枚の断層画像を再構成するのに必要な全角度分（ 0°〜 360°）の投影データが全てメモリ３６に書き込まれた後、投影データはメモリ３６から読み出され、再構成部３２に転送される。再構成部３２では、断層画像データが高速、つまりデータ収集時間よりも短時間で再構成され、表示用メモリ３４に書込まれる。この間、磁気ディスク３８へのアクセスは行なわない。表示用メモリ３４から断層画像データが読み出され、表示のためにＣＲＴモニタ７へ送られる。上述したように表示用メモリ３４からの断層画像データの読み出しは、次の断層画像を表示するまで繰り返される。
【００２５】
ここで、リアルタイムのシネ表示（動画像表示）にとって重要なのは、スキャン動作から断層画像表示までの時間短縮の他に、動きの速度を忠実に再現することがある。例えば、１秒間隔でデータ収集した２枚の断層画像を、１．１秒間隔で切替えて表示することは、実際の動きを再現しているものではない。本実施例では、図７（ａ）に示すように、１枚の断層画像のためのスキャン動作完了時点（データ収集完了時点）から、断層画像の表示開始までの時間差△ｔを、全ての断層画像Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 …について一定とすることで、換言すると、図７（ｂ）に示すように、断層画像Ｉ1 ，Ｉ2 を各々のスキャン動作の間隔△ｔ1 に等しい間隔で表示し、断層画像Ｉ2 ，Ｉ3 を各々のスキャン動作の間隔△ｔ2 に等しい間隔で表示し、以降同様にスキャン動作の間隔に等しい時間差をもって断層画像を順次切替え表示することで、スキャン動作と表示の時間スケールを等価させて、実際の動きを忠実に再現することを実現する。一般に、スキャン動作から、表示用メモリ３４への断層画像データの書き込み終了するまでの時間△ｔ´は、ＣＰＵ２２にかかる負荷状況によって、例えばスキャン中は長く、スキャンしていないときは短くなるように、変動する。したがって、表示用メモリ３４へ断層画像データの書き込みが終了した後、直ちに読み出しを開始すると、実際の動きを再現することはできない。本実施例では、スキャン動作から断層画像データ読み出し開始（表示開始）までの時間差を、少なくともＣＰＵ２２が最大負荷を受けているときの時間（最長時間）以上に固定し、実際の動きを再現することを実現する。この時間制御は、周知技術で実現可能であり、図４に示すように、ＣＰＵ２２で各部２８，３２，３４，３６の動作を統括的に時間制御してもよいし、図８に示すように再構成部３２と表示用メモリ３４のクロックを共通化してもよいし、また図示しないが、前処理部２８と表示用メモリ３４にタイマ回路を装備させて、前処理部２８から表示用メモリ３４内のコントローラに１枚分の投影データが到着完了した時刻を通知し、この時刻から一定時間経過した時刻に表示用メモリ３４から断層画像データを読み出すようにしてもよい。
【００２６】
以上説明したように、本実施例によれば、連続スキャンしながら対象の動きをシネ映像のようにほぼリアルタイムに観察することができる。したがって、血流（造影剤の流れ）を観察したり、この透視下で最適なタイミングで撮影を実行したり、カテーテルの動き、血種の変化を見ることでバイオプシー等の支援も可能となる。
【００２７】
なお、データ収集スピードを高速化する変形例として、第３世代のＣＴ装置の場合は多管球（例えば、３管球）のＸ線管を用いたり、Ｘ線の回転速度を高速化したり、第５世代のＣＴ装置を用いることにより達成できる。第５世代のＣＴ装置とは、多数のＸ線管を被検体の周囲に配置する、あるいは被検体を囲む円環状の陰極を有する釣鐘状Ｘ線管を用いて電子ビームを走査することにより高速回転を実現する。
【００２８】
さらに、データ収集スピード及び再構成時間を高速化する変形例として、３６０゜分の投影データから再構成を行なうのではなく、３６０゜より少ない例えば１８０°分の投影データから再構成を行なういわゆるハーフスキャン再構成方式を採用する。
【００２９】
また、連続スキャンに伴う被曝量の増大を防止する変形例として、低管電流でＸ線を発生できるＸ線発生装置、パルスＸ線を発生できるＸ線発生装置を採用する。Ｘ線の線量は管電流ｍＡと曝射時間ｔ（秒）の積であるｍＡｓに大きく依存する。そのため、線量を低減するには、管電流を下げればよい。しかし、通常のＣＴ装置は数百ｍＡの管電流でＸ線を出力するように設計されているため、数十ｍＡという低い管電流でもＸ線を出力できるように管電圧、管電流の制御方法を変える。
【００３０】
また、被曝量を低減するためには、現在ＣＴ装置で主流となっている連続Ｘ線の代わりにパルスＸ線を使用する方法がある。例えば、図９に示すように、デューティ比５０％（全時間の１／２の時間だけＸ線を曝射する）のパルスＸ線を使用すると、連続Ｘ線に比べて線量を１／２とすることができる。また、操作卓３内の制御部にＸ線の曝射を高速にオン／オフ制御する回路を設け、Ｘ線管１２、検出器アレイ１６の回転の継続、及びＸ線管１２のプレヒート状態を継続させつつ、高速にオペレータが意図した時にＸ線をオンしたり、オフすることができるようにしてもよい。これにより、Ｘ線の頻繁なオン／オフを容易に高速に行なうことができ、被検体の被曝量を減らすことができる。
【００３１】
さらに、図１０に示すように、Ｘ線管１２のＸ線出口、もしくは上部スリット４２付近にアルミニウム、もしくは銅からなるフィルタ４０を設けることにより被検体の被曝量を低減させることもできる。フィルタ４０の材質としてはテフロン、モリブデン等もある。また、フィルタ４０やウェッジ４３の厚さを撮影中に可変できる構成とすることにより、撮影中に被曝量を調整することができる。
【００３２】
さらに、上述の説明では、断層画像データは磁気ディスク３８には保存しないが、ＣＲＴモニタ７で表示されている断層画像を必要に応じてビデオレコーダを用いて保存してもよい。スキャン終了後に、ビデオレコーダから断層画像を再生して表示することにより、コマ送り、逆送りも可能となり、診断が容易となる。また、再構成された画像データや付帯情報をそのままディジタルの形式で録画してもよい。録画されたデータを表示する場合は、表示３４を経由してＣＲＴモニタ７上に転送される。ディジタルデータとして録画すると、削除等の後処理を容易に行なうことができる。
【００３３】
（第２実施例）
図１１には第２実施例のコンピュータ断層撮影装置の構成が示されている。ここでは、Ｘ線管とＸ線検出器とが一体として被検体の回りを回転する第３世代  （Ｒ／Ｒ）のコンピュータ断層撮影装置で説明するが、Ｘ線管だけが回転し、１周分のＸ線検出器が固定されている第４世代（Ｒ／Ｓ）のコンピュータ断層撮影装置であってもよい。
【００３４】
架台５１の内部では、Ｘ線管５３と多チャンネル型Ｘ線検出器５４とが被検体を挟んで対向された状態で回転部５２に支持される。架台制御部５７は、回転部５２の回転を駆動する電動機等の駆動装置に駆動電力を供給することにより、回転部５２の回転を制御する。Ｘ線管５３と多チャンネル型Ｘ線検出器５４とはそれぞれ、３６０°以上の角度の投影データを連続して収集できるように、図示しないスリップリングを介して、固定部側の高電圧発生器５５とデータ収集部６０に対して電気的に接続されている。高電圧発生器５５から電力を供給されたＸ線管５３の焦点からは、Ｘ線が扇状にばく射される。多チャンネル型Ｘ線検出器５４は、Ｘ線管５３の焦点を中心として円弧状に配列された複数の検出素子から構成される。架台５１の中央部分には、被検体を収容可能な図示しない開口部が設けられる。架台５１は鉛直軸に対して傾斜可能なように、チルト台を介して床面上に設置される。架台５１の前面には、図示しない寝台が配置される。寝台の上面には、被検体を載置するための天板が設けられる。天板は寝台から架台５１に向かう長手方向に沿ってスライド可能に、且つこの長手方向と水平面内で直交する幅方向に沿ってスライド可能に支持されている。天板は電動機等の駆動装置により各方向に独立して電動でスライドされる。寝台制御部５６は、駆動装置に制御信号を供給することにより、天板の長手方向の位置（被検体のスライス位置）と幅方向の位置とを制御する。
【００３５】
データ収集部６０は、多チャンネル型Ｘ線検出器５４の出力に基づいてＸ線透過率に応じた投影データを収集する。データ収集部６０からの投影データは、スキャノグラム撮影時にはスキャノグラムメモリ６１に送られ、スキャン時には再構成処理部６２に送られる。スキャノグラムとは、被検体を一方向から見たＸ線投影画像であり、回転部５２を停止した状態で天板をスライドしながら撮影される。スキャノグラムメモリ６１からは、ＣＴ透視時にはスキャノグラムデータが一定周期で繰り返し読み出され、加算器６３でシステム制御部８からのラインカーソルデータと合成された後、再構成処理部６２で再構成された断層画像データと共に画像表示装置６４に送られる。画像表示装置６４には、ＣＴ透視時にはスキャノグラムが断層画像と１画面内に同時表示される。システム制御部８にはトラックボールやジョイスティック等の操作部５９が接続される。オペレータにより操作部５９が操作されると、それに応じてラインカーソルがスキャノグラム上を移動する。このラインカーソルのスキャノグラム上での位置は、実際にデータ収集を実行している被検体のスライス位置に対応している。システム制御部８は、スキャノグラム上でラインカーソルが移動されると、この位置にスライス位置が対応するように、寝台制御部５６を制御して、天板を移動させる。
【００３６】
次に本実施例の作用を説明する。図１２にＣＴ透視時における表示画面の一例を示している。ＣＴ透視については第１実施例で説明したので、ここでは省略する。実際にＣＴ透視を開始する前に、スキャノグラムの撮影が行われる。回転部２を例えば０°の角度に固定した状態で、Ｘ線のばく射及びデータ収集を繰り返す。この間、天板を連続的又は間欠的に移動する。なお、回転部２を回転しながら、例えば０°の角度のときだけ、Ｘ線ばく射及びデータ収集を繰り返してもよい。多チャンネル型Ｘ線検出器５４の出力に基づいてデータ収集部６０で投影データの収集がＸ線ばく射に同期して繰り返される。投影データは、スキャノグラムメモリ１１に送られ、記憶される。上述したようにスキャノグラムとはＸ線投影画像であり、データ収集部６０で収集した投影データがそのままスキャノグラムデータとして用いられる。
【００３７】
次に実際にＣＴ透視が開始される。ここではシングルスライスのＣＴ透視として説明する。ＣＴ透視では、回転部５２が連続回転しながら、Ｘ線ばく射及びデータ収集が繰り返され、３６０°以上の角度にわたって投影データが連続的に収集される。そして、１枚の断層画像データを再構成するのに必要な投影データが収集される毎に、再構成処理部６２で断層画像データが連続的に再構成され、順次、画像表示装置６４に送られる。また、スキャノグラムメモリ６１からスキャノグラムデータが読み出され、加算器６３を介してラインカーソルデータを加算された後、画像表示装置６４に送られる。画像表示装置６４では、図１２に示すように、断層画像は、スキャノグラムと１画面に合成されて同時表示される。なお、スキャノグラム上のラインカーソルは、現在のスライス位置を示している。
【００３８】
オペレータはスライス位置（診断部位）を変更したいとき、操作部５９を操作して、スキャノグラム上でラインカーソルを体軸方向に沿って移動する。システム制御部８は、スキャノグラム上でのラインカーソルの移動に応じて、寝台制御部５６を制御して天板を長手方向に沿って移動させる。これによりラインカーソルの移動に天板が追従して移動し、スキャノグラム上でのラインカーソルの位置に対応するスライス位置が設定され、このスライス位置をスキャンすることが可能になる。実際には、スキャノグラム上でラインカーソルを所望する位置まで大まかに移動させ、この後はリアルタイムで表示される断層画像を観察しながらラインカーソルの位置を微調整する使われ方がされると考えられる。
【００３９】
また、操作部５９の操作により、スキャノグラム上でラインカーソルが体軸に直交する幅方向に沿って移動される。システム制御部８は、スキャノグラム上でのラインカーソルの移動に応じて、寝台制御部５６を制御して天板を幅方向に沿って移動させる。これにより、所望の部位が断層画像に含まれるように、再構成領域と被検体とのずれを修正することができる。
【００４０】
このようにスキャノグラム上でラインカーソルを動かすことにより、スライス位置の変更を簡単に短時間で終わらせることができる。
【００４１】
なお、天板がスライドしている間、また図１４に示すように架台５１がチルトしている間には、図１３に示すように、システム制御部５８の制御により架台制御部５７は回転部５２の回転を継続し、また高電圧発生器５５はＸ線管５３への電力供給を一時的に停止して、Ｘ線のばく射を休止する。このように回転部５２の回転が継続されているので、天板６５のスライドが終了して、所望のスライス位置が設定された後、高電圧発生器５５からＸ線管５３への電力供給を再開することで直ちにデータ収集を再開して、ＣＴ透視を開始することができる。なぜなら、天板６５がスライドしている間に、回転部５２の回転を止めた場合、天板６５のスライドが終了した後、回転部５２が一定角速度の回転に達するまでの待ち時間が不要になるからである。また、天板６５がスライドしている間、Ｘ線のばく射が休止されるので不要な被曝を防止することができる。
【００４２】
次に第３実施例について説明する。図１５は第３実施例に係るＸ線ＣＴの全体構成を示す図であり、図１１と同じ部分には同符号を付して説明は省略する。ここでは、図１６（ａ）に示すようなＸ線管５３が被検体から見て螺旋軌道を移動しながらデータ収集を行うヘリカルスキャンや、シングルスキャンを離散的な複数のスライス位置で繰り返すマルチスライススキャンが採用される。ここではヘリカルスキャンを例に説明する。ヘリカルスキャンは、回転部５２が連続回転しながら、且つ天板が一定速度で一方向にスライドしながらデータ収集が繰り返されることにより、行われる。投影データは、Ｄ（ＣＨ，ψ，Ｚ）で表される。ＣＨはチャンネル、ψは回転部５２の角度、Ｚは長手方向（体軸方向）の天板位置である。ヘリカルスキャンでは、天板が連続的にスライドしているので、ψに応じてＺが変化する。１枚の断層画像を再構成するのには、Ｚが同一の３６０°分の投影データが必要である。ヘリカルスキャンで実際に得られる投影データはψに応じてＺが変化しているので、図１６（ｂ）に示すように、距離補間処理により、実際に収集した７２０°分の投影データは、７２０°分の投影データのＺ範囲（Ｚ1 〜Ｚn ）の中心Ｚc （Ｚc ＝（Ｚ1 −Ｚn ）／２）に統一された３６０°分の投影データに変換される。ヘリカルスキャンの断層画像のスライス位置は、このＺc で定義される。
【００４３】
ヘリカルスキャンでＣＴ透視を行ないながら、操作部６７を介して“中断”の支持が入力されると、システム制御部６６により、天板が停止し、Ｘ線のばく射が停止され、データ収集も中断される。ただし、第２実施例のように、回転部５２の回転を継続することは、迅速なＣＴ透視の再開には好ましい。データ収集から断層画像の表示までには、距離補間処理や再構成処理に要する時間が必要なので、一定のタイムラグがある。このタイムラグの存在と距離補間の原理により、中断の支持がなされたとき、画像表示装置６４に表示されている断層画像のスライス位置と、天板の現在位置とは必然的に一致しない。
【００４４】
システム制御部６６は、ＣＴ透視が中断されたとき、再開されるまでの間に、天板を逆方向にスライドさせて、中断の指示がなされたときに画像表示装置６４に表示されていた断層画像、つまり最新の断層画像のスライス位置まで戻す。ＣＴ透視の再開の指示が操作部６７を介して入力されると、システム制御部６６は、寝台制御部５６を制御して天板のスライドを再開して、ＣＴ透視を再開する。中断されていたＣＴ透視は、回転部５２の回転が継続されており、さらに中断の指示がなされたときに画像表示装置６４に表示されていた最新の断層画像のスライス位置まで天板が戻された状態で待機しているので、Ｘ線のばく射を再開するだけで迅速に再開することができる。
【００４５】
なお、再構成済みの複数枚の断層画像データの中の任意の１枚を指定することにより、指定された断層画像データのスライス位置に天板を自動的に戻すことも可能になる。また、再構成済みの複数枚の断層画像データの中の任意の２枚を指定することにより、両画像のスライス位置の範囲を往復しながらＣＴ透視を実行できる。さらに、架台５１のチルト角を変化させながら、ヘリカルスキャンを実行したような場合、天板位置に対応してチルト角を記憶しておくことで、中断の支持がなされたときに画像表示装置６４に表示されていた断層画像データを収集したときのチルト角に戻すことが可能になる。
【００４６】
本発明は上述した実施例に限定されることなく種々変形して実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１実施例における透視モードの動作を示すフローチャート。
【図２】Ｘ線ＣＴの外観図。
【図３】図２の架台内部の構造図。
【図４】制御部のブロック図。
【図５】透視モードの処理経過を示す図。
【図６】１枚の断層画像に関するデータ収集から表示までの処理手順を示す図。
【図７】連続スキャンにおけるデータ収集と表示のタイミングを示す図。
【図８】図４の変形図。
【図９】被曝量低減のために使用されるパルスＸ線を示す図。
【図１０】被曝量低減のために使用されるフィルタを示す図。
【図１１】第２実施例のＸ線ＣＴの構成図。
【図１２】表示画面の一例を示す図。
【図１３】天板スライドや架台チルト時の回転部やＸ線ばく射の関連動作を示すタイムチャート。
【図１４】架台チルトを示す図。
【図１５】第３実施例の構成図。
【図１６】ヘリカルスキャンにおけるＸ線管の軌道を示す図。
【符号の説明】
【００４８】
１…架台、２…寝台、３…操作卓、４…開口部、５…天板、６…キーボード、７…ＣＲＴモニタ、１０…被検体、１２…Ｘ線管、１４…Ｘ線発生装置、１６…検出器アレイ、１８…データ収集システム、２０…制御部、２２…ＣＰＵ、２４…コントロールバス、２６…データバス、２８…前処理部、３０…ディスクインターフェース、３２…再構成部、３４…表示メモリ、３６…メモリ、３８…磁気ディスク装置、４２…クロック回路。
【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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