(57)【要約】【課題】シャトルヘリカルスキャン時の各往路又は各復路の夫々において、Ｘ線管球の軌道開始位置での角度誤差が許容範囲内となるように補正する。【解決手段】寝台天板の往路あるいは復路におけるＸ線管球２６の軌道開始位置の角度を検出するＸ線管球位置検出部３０、３１と、軌道開始位置の角度を往路あるいは復路毎に比較し、夫々の軌道開始位置でのＸ線管球２６の角度誤差を検出するＸ線管球角度誤差検出部３２と、角度誤差がＸ線管球２６を回転させるとともに寝台天板１７を往復動させて画像収集するシャトルヘリカルスキャン時に補正可能範囲内かどうかを判定する補正可否判定部４１と、補正可否判定部４１での判定結果が補正可能範囲内である場合に角度誤差補正データを作成するデータ作成部４２と、データ作成部４２からの角度誤差補正データにより往路と復路との夫々の軌道開始位置の角度誤差が許容範囲内となるように補正する制御部３８を具備する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生するＸ線管球と、
前記Ｘ線管球から発生するＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器とＸ線管球とを中空部を挟んで対向配置し、一体的に回転させるガントリと、
被検体を載置してこの被検体が前記ガントリの前記中空部に形成されるＸ線照射経路を横切るように往復動する寝台天板と、
前記寝台天板を往復動させる寝台駆動部と、
前記Ｘ線管球を回転させるガントリ駆動部と、
前記寝台天板の往路あるいは復路における前記Ｘ線管球の軌道開始位置の角度を検出するＸ線管球位置検出部と、
前記Ｘ線管球位置検出部により検出された前記軌道開始位置の角度を往路あるいは復路毎に比較し、夫々の軌道開始位置での前記Ｘ線管球の角度誤差を検出するＸ線管球角度誤差検出部と、
前記Ｘ線管球角度誤差検出部により検出された角度誤差が、前記Ｘ線管球を回転させるとともに前記寝台天板を往復動させて画像収集するシャトルヘリカルスキャン時に補正可能範囲内かどうかを判定する補正可否判定部と、
前記補正可否判定部での判定結果が補正可能範囲内である場合に角度誤差補正データを作成するデータ作成部と、
前記データ作成部からの角度誤差補正データにより往路と復路との夫々の前記軌道開始位置の角度誤差が許容範囲内となるように補正する制御部と、
を具備することを特徴とする軌道同期シャトルヘリカルスキャンＣＴ装置。
【請求項２】
前記Ｘ線管球からのＸ線の発生は、前記Ｘ線管球の角度誤差の検出を行った後のシャトルヘリカルスキャン時に行うことを特徴とする請求項１記載の軌道同期シャトルヘリカルスキャンＣＴ装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記Ｘ線管球の回転速度を可変することにより前記軌道開始位置の角度誤差が許容範囲内となるように補正することを特徴とする請求項１又は２記載の軌道同期シャトルヘリカルスキャンＣＴ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記寝台天板の移動速度を可変することにより前記軌道開始位置の角度誤差が許容範囲内となるように補正することを特徴とする請求項１又は２記載の軌道同期シャトルヘリカルスキャンＣＴ装置。
【請求項５】
前記データ作成部は、前記補正可否判定部での判定結果が補正可能範囲外である場合に補正不可データを作成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の軌道同期シャトルヘリカルスキャンＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、軌道同期シャトルヘリカルスキャンＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、Ｘ線ＣＴ装置においては、被検体Ｐを中心とする円軌道上でＸ線管球を連続回転させるとともに、被検体Ｐを載置した寝台天板を繰り返し往復動させるシャトルヘリカルスキャンを行う撮影手法が用いられている（下記特許文献１参照）。かかる撮影手法によれば、例えば、造影剤の投与前と投与後の状態を撮影することによりサブトラクション効果の高い画像を得ることが可能になる。
【０００３】
図４は、シャトルヘリカルスキャンを行うＣＴ装置１における、Ｘ線を発生するＸ線管球２と、Ｘ線を検出するＸ線検出器３と、Ｘ線管球２とＸ線検出器３とを保持して回転可能なリング状の回転体４と、被検体Ｐを載置してＸ線管球２とＸ線検出器３との間の中空部５内に往復動可能な寝台天板６とを示す説明図である。回転体４の回転方向は、図面中の時計回り方向である。中空部５内には、Ｘ線管球２から発生したＸ線がＸ線検出器３に至るＸ線照射経路７が形成されている。
【０００４】
このＣＴ装置１でシャトルヘリカルスキャンを行い、例えば造影剤の投与前と投与後の状態を撮影する場合、往路と復路との夫々において、画像収集を開始するＸ線管球２の軌道開始位置を一致させる必要がある。例えば、各往路（又は、各復路）毎のＸ線管球２の軌道開始位置を、図４の実線で示すように、寝台天板６上に載置された被検体Ｐの特定部位の真上になるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１２５８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、様々な要因により、画像収集を開始する場合のＸ線管球２の軌道開始位置が、図４の実線で示した軌道開始位置に対して、破線で示したように角度“α”の角度誤差を生じることがある。この角度誤差が許容範囲内であれば、シャトルヘリカルスキャン時の各スキャンで収集した画像を重ね合わせた場合に精度の高い画像を得ることができるが、この角度誤差が許容範囲外になると、各スキャンで収集した画像を重ね合わせた場合の画像の精度が低下する。
【０００７】
Ｘ線管球２の軌道開始位置が角度“α”の角度誤差を生じる要因としては、以下のような要因が挙げられる。
（１）寝台天板６の往復時の移動開始から、期待する寝台天板移動速度に達するまでの加速度。
（２）寝台天板６への荷重変化に対する、移動開始から、期待する寝台天板位置に達するまでの加速度の変化。
（３）寝台天板６への荷重変化に対する、移動開始から、期待する寝台天板位置に達するまでの時間の変化。
（４）期待する寝台天板位置に達したときに一定速度で回転しているＸ線管球２の角度位置。
（５）Ｘ線管球２の回転速度の調整。
（６）上記要因（１）〜（５）に対する機械的制約。
（７）被検体Ｐの体重。
（８）被検体Ｐの身長や撮影部位の長さによる撮影範囲。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は、シャトルヘリカルスキャン時の往路と復路との夫々において、Ｘ線管球の軌道開始位置での角度誤差が許容範囲内となるように補正することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態によれば、Ｘ線を発生するＸ線管球と、Ｘ線管球から発生するＸ線を検出するＸ線検出器と、Ｘ線検出器とＸ線管球とを中空部を挟んで対向配置し、一体的に回転させるガントリと、被検体を載置してこの被検体がガントリの中空部に形成されるＸ線照射経路を横切るように往復動する寝台天板と、寝台天板を往復動させる寝台駆動部と、Ｘ線管球を回転させるガントリ駆動部と、寝台天板の往路あるいは復路におけるＸ線管球の軌道開始位置の角度を検出するＸ線管球位置検出部と、Ｘ線管球位置検出部により検出された軌道開始位置の角度を往路あるいは復路毎に比較し、夫々の軌道開始位置でのＸ線管球の角度誤差を検出するＸ線管球角度誤差検出部と、Ｘ線管球角度誤差検出部により検出された角度誤差が、Ｘ線管球を回転させるとともに寝台天板を往復動させて画像収集するシャトルヘリカルスキャン時に補正可能範囲内かどうかを判定する補正可否判定部と、補正可否判定部での判定結果が補正可能範囲内である場合に角度誤差補正データを作成するデータ作成部と、データ作成部からの角度誤差補正データにより往路と復路との夫々の軌道開始位置の角度誤差が許容範囲内となるように補正する制御部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】軌道同期シャトルヘリカルスキャンＣＴ装置を示す斜視図である。
【図２】軌道同期シャトルヘリカルスキャンＣＴ装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】Ｘ線管の軌道開始位置での角度誤差の検出と補正とについて説明するフローチャートである。
【図４】Ｘ線管球が軌道開始位置で角度誤差を生じた状態を説明する従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態を図１ないし図３に基づいて説明する。図１は軌道同期シャトルヘリカルスキャンＣＴ装置１１を示す斜視図である。この軌道同期シャトルヘリカルスキャンＣＴ装置１１は、ガントリ１２と、寝台１３と、コンソール１４とを有している。
【００１２】
ガントリ１２は、中央部に中空部１５が形成された筐体１６を有し、この筐体１６内に、後述する図２に示すように、Ｘ線を発生するＸ線管球、Ｘ線を検出するＸ線検出器及び各種モータ等が収容されている。中空部１５内には、Ｘ線管球から発生したＸ線がＸ線検出器に至るＸ線照射経路（図４参照）が形成されている。
【００１３】
寝台１３は、被検体Ｐを載置して水平方向及び上下方向に移動可能な寝台天板１７を有し、寝台天板１７上に載置された被検体Ｐは寝台天板１７が水平方向に移動することにより寝台天板１７と共にガントリ１２の中空部１５内に出し入れされる。中空部１５内に出し入れされる寝台天板１７上に載置されている被検体Ｐは、中空部１５内に形成されたＸ線照射経路を横切るように往復動する。
【００１４】
コンソール１４は、軌道同期シャトルヘリカルスキャンＣＴ装置１１を操作する部分であり、キーボード１８、マイク１９、スピーカ２０、モニタ２１、後述する図２で説明す
る制御部等を収容した制御ボックス２２を備えている。
【００１５】
図２は、軌道同期シャトルヘリカルスキャンＣＴ装置１１の制御系の構成を示すブロック図である。
【００１６】
ガントリ１２には、ガントリ１２内の各部を駆動するガントリ駆動部２３が設けられ、このガントリ駆動部２３に、ガントリ回転部２４とガントリ傾斜部２５とが接続されている。
【００１７】
ガントリ回転部２４には、Ｘ線を発生するＸ線管球２６と、Ｘ線管球２６から発生して被検体Ｐを透過したＸ線を検出するＸ線検出器２７と、Ｘ線検出器２７及びＸ線管球２６を中空部１５を挟んで対向配置するように保持するリング状の回転体（図示せず）と、この回転体を回転させることによりＸ線管球２６とＸ線検出器２７とを一体的に回転させる回転用モータ２８とが設けられている。
【００１８】
ガントリ傾斜部２５には、回転体を垂直面に対して傾斜させることが可能なように保持する保持体（図示せず）と、保持体を傾斜させる傾斜用モータ２９とが設けられている。
【００１９】
さらにガントリ１２には、ガントリ駆動部２３に接続され、寝台天板１７がガントリ１２の中空部１５に入る方向である往路において、画像収集を開始する場合のＸ線管球２６の位置であるＸ線管球２６の軌道開始位置の角度を検出する往路用Ｘ線管球位置検出部３０と、寝台天板１７がガントリ１２の中空部１５から出る方向である復路において、画像収集を開始する場合のＸ線管球２６の位置であるＸ線管球２６の軌道開始位置の角度を検出する復路用Ｘ線管球位置検出部３１と、往路用Ｘ線管球位置検出部３０により検出された軌道開始位置の角度あるいは復路用Ｘ線管球位置検出部３１により検出された軌道開始位置の角度を夫々比較し、往路と復路との夫々における軌道開始位置でのＸ線管球２６の角度誤差を検出するＸ線管球角度誤差検出部３２が設けられている。
【００２０】
寝台１３には、寝台１３を駆動する寝台駆動部３３が設けられ、この寝台駆動部３３に、寝台天板１７を水平方向に移動させる寝台天板水平移動部３４と、寝台天板１７を上下方向に移動させる寝台天板上下移動部３５とが接続されている。
【００２１】
寝台天板水平移動部３４には、寝台天板１７を水平方向に移動させる水平移動用モータ３６が設けられ、寝台天板上下移動部３５には、寝台天板１７を上下方向に移動させる上下移動用モータ３７が設けられている。
【００２２】
コンソール１４には、ガントリ駆動部２３と寝台駆動部３３とに接続されてこれらのガントリ駆動部２３と寝台駆動部３３に対して制御信号を送信する制御部３８が設けられている。この制御部３８には、図１に示したキーボード１８、マイク１９、スピーカ２０、モニタ２１等からなるヒューマンインターフェイス３９が接続されている。
【００２３】
さらにコンソール１４には、Ｘ線管球角度誤差検出部３２により検出された角度誤差が、シャトルヘリカルスキャン時の画像収集に際して許容範囲内かどうかを判定する許容範囲判定部４０と、検出された角度誤差が、Ｘ線を発生するＸ線管球２６を回転させるとともに寝台天板１７を往復動させて画像収集するシャトルヘリカルスキャン時に補正可能範囲内かどうかを判定する補正可否判定部４１と、補正可否判定部４１での判定結果が補正可能範囲内である場合に角度誤差補正データを作成するとともに補正可否判定部４１での判定結果が補正可能範囲外である場合に補正不可データを作成するデータ作成部４２とが設けられている。許容範囲判定部４０とデータ作成部４２とは、制御部３８に接続されている。
【００２４】
ここで、検出された角度誤差が許容範囲内であるとは、往路と復路との夫々において画像収集を開始する場合のＸ線管球２６の角度誤差（図４に示した“α”に相当する角度）が予め設定されている閾値（許容範囲）より小さい状態をいう。この場合には、軌道開始位置の角度誤差をさらに小さくするような補正を行わなくても、各スキャンで収集された画像を重ね合わせた場合に精度の高い画像を得ることができる。
【００２５】
補正可否判定部４１での判定結果が補正可能範囲内であるとは、往路と復路との夫々における画像収集を開始する場合のＸ線管球２６の軌道開始位置の角度誤差（図４に示した“α”に相当する角度）が予め設定されている閾値（許容範囲）より大きいが、寝台天板１７の移動速度を可変したりＸ線管球２６の回転速度を可変したりすることにより、その角度誤差を許容範囲内となるように補正することが可能な状態をいう。
【００２６】
補正可否判定部４１での判定結果が補正可能範囲外であるとは、往路と復路との夫々における画像収集を開始する場合のＸ線管球２６の軌道開始位置の角度誤差（図４に示した“α”に相当する角度）が予め設定されている閾値（許容範囲）より大きく、しかも、Ｘ線管球２６の回転速度を可変したり寝台天板１７の移動速度を可変したりしてもその角度誤差を許容範囲内となるように補正することができない状態をいう。例えば、角度誤差を許容範囲内とするためには寝台天板１７の加速度を急激に上げなければならず、その結果被検体Ｐに対して過度の負担、不安感を与えるようになる場合や、Ｘ線管球２６の回転速度の急激な上昇により回転部の機構が破損する可能性を生じる場合等である。
【００２７】
また、角度誤差補正データとは、画像収集を開始する場合のＸ線管球２６の位置であるＸ線管球２６の軌道開始位置が図４の実線と破線で示したように角度誤差を生じた場合、その角度誤差が許容範囲内となるようにＸ線管球２６の回転速度を可変したり、寝台天板１７の移動速度を可変したりするデータである。例えば、図４に示した場合には、Ｘ線管球の回転速度を速くしたり、寝台天板の移動速度を遅くしたり、その両方を行うことにより、実線で示した軌道開始位置と破線で示した軌道開始位置との角度誤差を許容範囲となるように補正することができる。
【００２８】
つぎに、Ｘ線管球２６の軌道開始位置での角度誤差の検出と補正とについて図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００２９】
まず、寝台天板１７上に被検体Ｐを載置した後、ガントリ回転部２４を駆動させることによりＸ線管球２６を中空部１５の回りに回転させ（ステップＳ１）、寝台天板水平移動部３４を駆動させることにより寝台天板１７を中空部１５内に出し入れするように複数回往復動させる（ステップＳ２）。これらのステップＳ１、Ｓ２においては、Ｘ線管球２６からＸ線を発生させない状態とする。
【００３０】
Ｘ線を発生させない状態のＸ線管球２６を回転させるとともに寝台天板１７を往復動させている間に、往路でのＸ線管球２６の軌道開始位置の角度を往路用Ｘ線管球位置検出部３０により検出し、及び、復路でのＸ線管球２６の軌道開始位置の角度を復路用Ｘ線管球位置検出部３１により検出するが、ここでは、説明を簡単化するため、往路での検出についてのみ説明する。
【００３１】
往路でのＸ線管球２６の軌道開始位置の角度を検出すると（ステップＳ３）、角度検出回数が予め設定されている回数（Ｎ回）に到達したかどうかを判定し（ステップＳ４）、角度検出回数がＮ回に到達した場合には（ステップＳ４のＹＥＳ）、検出した角度の角度誤差をＸ線管球角度誤差検出部３２で検出する（ステップＳ５）。
【００３２】
Ｘ線管球角度誤差検出部３２で角度誤差を検出した場合には、その角度誤差が許容範囲内であるかどうかを許容範囲判定部４０で判定する（ステップＳ６）。
【００３３】
角度誤差が許容範囲内であると判定された場合には（ステップＳ６のＹＥＳ）、軌道開始位置の角度誤差の補正を行わなくても各スキャンで収集した画像を重ね合わせた場合に得られる画像の精度が高くなるので、後述する角度誤差補正データの作成等を行うことなく、回転しているＸ線管球２６からＸ線を発生させるとともに寝台天板１７を往復動させ、被検体Ｐを検査するシャトルヘリカルスキャンを行う（ステップＳ７）。
【００３４】
一方、ステップＳ６において、その角度誤差が許容範囲外であると判定された場合には（ステップＳ６のＮＯ）、その角度誤差が補正可能範囲内であるかどうかを補正可否判定部４１で判定する（ステップＳ８）。
【００３５】
角度誤差が補正可能範囲内であると判定された場合には（ステップＳ８のＹＥＳ）、データ作成部４２で角度誤差補正データを作成し（ステップＳ９）、作成した角度誤差補正データを制御部３８へ送信し（ステップＳ１０）、送信された角度誤差補正データに基づきガントリ１２の各部や寝台１３の各部を駆動し（ステップＳ１１）、回転しているＸ線管球２６からＸ線を発生させるとともに寝台天板１７を往復動させ、被検体Ｐを検査するシャトルヘリカルスキャンを行う（ステップＳ７）。
【００３６】
また、ステップＳ８において、角度誤差が補正可能範囲外であると判定された場合には（ステップＳ８のＮＯ）、データ作成部４２で補正不可データを作成し（ステップＳ１２）、作成した補正不可データを制御部３８へ送信する（ステップＳ１３）。補正不可データが制御部３８に送信された場合には、モニタ２１に補正が不可能である旨が表示され、その表示を見たオペレータが必要な措置、例えば、スキャンの中止等の操作を行う。
【００３７】
図３のフローチャートでは、寝台天板１７の往路におけるＸ線管球２６の軌道開始位置での角度誤差の検出と補正とについて説明したが、寝台天板１７の復路においても同様に、Ｘ線管球２６の軌道開始位置での角度誤差の検出と補正とが行われる。
【００３８】
このような構成において、この軌道同期シャトルヘリカルスキャンＣＴ装置１１によれば、シャトルヘリカルスキャンを行う場合に、Ｘ線を発生させない状態のＸ線管球２６を回転させるとともに被検体Ｐを載置した寝台天板１７を複数回往復動させることにより、図３のフローチャートのステップＳ３で説明したようにＸ線管球２６の軌道開始位置の角度を検出する。そして、図３のフローチャートのステップＳ５で説明したように、検出した角度の角度誤差を検出する。検出した角度誤差が図３のフローチャートのステップＳ６で説明したように許容範囲内である場合には、角度誤差データを作成することなく図３のフローチャートのステップＳ７で説明したように、被検体Ｐに対してシャトルヘリカルスキャンを行う。
【００３９】
この場合には、角度誤差補正データを作成するという手間をかけることなくシャトルヘリカルスキャンを迅速に行うことができる。しかも、シャトルヘリカルスキャンを開始するまではＸ線管球２６からＸ線が発生されないため、被検体ＰのＸ線の被爆量を減らすことができる。
【００４０】
検出した角度誤差が許容範囲外であって、その角度誤差が補正可能範囲内である場合には、図３のフローチャートのステップＳ９で説明したように、角度誤差補正データを作成し、その角度誤差補正データに基づいてガントリ１２の各部や寝台１３の各部を制御する。そして、角度誤差補正データに基づいてガントリ１２の各部や寝台１３の各部を制御することにより、シャトルヘリカルスキャン時の各スキャンで収集された画像を重ね合わせ
た場合に得られる画像の精度を高くすることができる。また、角度誤差補正データに基づいてガントリの各部や寝台１３の各部を制御する場合に、Ｘ線管球２６の回転速度を速くしたり寝台天板１７の移動速度を速くしたりする場合には、シャトルヘリカルスキャン時における被検体ＰのＸ線の被爆量を減らすことができる。
【００４１】
また、検出した角度誤差が補正可能範囲外である場合には、図３のフローチャートのステップＳ１２で説明したように、補正不可データを作成してオペレータが必要な措置をとるようにしたことにより、その時の状態に応じた最適な措置をとることができる。そして、角度誤差を補正するために寝台天板１７の加速度を急激に上げることにより被検体Ｐに対して過度の負担や不安感を与えることを防止することができ、また、角度誤差を補正するためにＸ線管球２６の回転速度の急激に上昇させることによる回転部の機構の破損等を防止することができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、シャトルヘリカルスキャンを行う場合に、被検体Ｐを載置した寝台天板１７を複数回往復動させることによりその被検体Ｐの体重等に応じた軌道開始位置でのＸ線管球２６の角度誤差を検出する場合を例に挙げて説明したが、重さや背丈が異なる各種の人体模型を用いて模擬的な角度誤差補正データを予め複数作成しておくことも有効である。そのような模擬的な角度誤差補正データを予め作成しておくことにより、シャトルヘリカルスキャンを緊急に行う必要がある場合にはその模擬的な角度誤差補正データに基づいてＸ線管球２６の角度誤差を解消したシャトルヘリカルスキャンを行うことができる。
【００４３】
以上説明した実施形態によれば、寝台天板１７の往路あるいは復路におけるＸ線管球２６の軌道開始位置の角度を往路用又は復路用のＸ線管球位置検出部３０、３１で複数回検出し、検出した軌道開始位置の角度を往路あるいは復路毎に比較し、夫々の軌道開始位置でのＸ線管球２６の角度誤差をＸ線管球角度誤差検出部３２で検出し、検出した角度誤差が画像収集に際しての補正可能範囲内かどうかを補正可否判定部４１で判定し、その判定結果が補正可能範囲内である場合にデータ作成部４２で角度誤差補正データを作成し、作成した角度誤差補正データによりシャトルヘリカルスキャン時における往路と復路とのＸ線管球２６の軌道開始位置の角度誤差が許容範囲内となるように補正することにより、シャトルヘリカルスキャン時の各スキャンで収集された画像を重ね合わせた場合に得られる画像の精度を高くすることができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変更は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
１２    ガントリ
１５    中空部
１７    寝台天板
２３    ガントリ駆動部
２６    Ｘ線管球
２７    Ｘ線検出器
３０    往路用Ｘ線管球位置検出部
３１    復路用Ｘ線管球位置検出部
３２    Ｘ線管球角度誤差検出部
３３    寝台駆動部
３８    制御部
４１    補正可否判定部
４２    データ作成部
【図１】
2014054354.tif 000003
【図２】
2014054354.tif 000004
【図３】
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【図４】
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