(57)【要約】【課題】撮影対象部位を正確に位置合わせし、また、Ｘ線を照射する範囲を必要最小限の範囲とすることで被曝線量を低減することが可能なＸ線ＣＴ装置及び撮影方法を提供する。【解決手段】  Ｘ線ＣＴ装置１のシステム制御装置１２４は、ＬＡＴ方向（Ｙ−Ｚ平面）及びＰＡ方向（Ｘ−Ｚ平面）の２方向のスキャノ画像を取得し、取得した各方向のスキャノ画像からそれぞれ撮影対象部位の形状を抽出する。そして、抽出した撮影対象部位の全体形状を表す近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）、ｆＰＡ（ｚ）を求める。各撮影位置における近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）、ｆＰＡ（ｚ）上の点とアイソセンタとを一致させるための上下方向及び左右方向のテーブル補正値を算出し、テーブル補正値だけテーブル１０５を移動させて被検体の撮影を実行する。【選択図】図１
2015150220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体にＸ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線源に対向配置され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線検出器を搭載し、前記被検体の周囲を回転する回転盤と、
前記被検体を寝載するテーブルの位置を上下、左右、及び前後方向に移動させる駆動装置を備えた寝台装置と、
ＬＡＴ方向及びＰＡ方向の前記被検体のスキャノ画像を取得するスキャノ画像取得部と、
前記スキャノ画像取得部により取得した各方向のスキャノ画像からそれぞれ撮影対象部位の形状を抽出する形状抽出部と、
前記形状抽出部により抽出した撮影対象部位の全体形状を表す近似曲線を算出する近似曲線算出部と、
各撮影位置における前記近似曲線上の点とアイソセンタとを一致させるための上下方向及び左右方向のテーブル補正値を算出するテーブル補正値算出部と、
前記テーブルの駆動装置を駆動して前記テーブル補正値だけ前記テーブルを移動させるとともに前記被検体の撮影を実行する撮影制御部と、
前記Ｘ線検出器により検出された透過Ｘ線データを収集し、収集した透過Ｘ線データに基づいて画像を再構成する再構成演算部と、
を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記ＬＡＴ方向のスキャノ画像から算出した近似曲線上の各位置に対して直交する方向からＸ線を照射するための前記回転盤のチルト角を算出するチルト角算出部と、
前記チルト角算出部により算出されたチルト角に前記回転盤を傾斜させるチルト制御装置と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記形状抽出部により抽出した前記撮影対象部位の形状に基づいて前記撮影対象部位の画像を再構成可能な最小限のＸ線照射範囲を算出するＸ線照射範囲算出部と、
前記Ｘ線照射範囲算出部により算出されたＸ線照射範囲となるようにコリメータ開口幅の調整またはボウタイフィルタの切り替えを実行するＸ線照射範囲制限部と、
を更に備えることを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記撮影対象部位は椎体であり、前記近似曲線は複数の連続した椎体を含む椎体領域の全体形状を示す近似曲線であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
被検体にＸ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線源に対向配置され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線検出器を搭載し、前記被検体の周囲を回転する回転盤と、
前記被検体を寝載するテーブルの位置を上下、左右、及び前後方向に移動させる駆動装置を備えた寝台装置と、
ＬＡＴ方向及びＰＡ方向の前記被検体のスキャノ画像を取得するスキャノ画像取得部と、
前記スキャノ画像取得部により取得した各方向のスキャノ画像からそれぞれ撮影対象部位の形状を抽出する形状抽出部と、
前記形状抽出部により抽出した各方向の撮影対象部位についてそれぞれ外接矩形を設定し、各外接矩形を用いて前記撮影対象部位の画像を再構成可能な最小限のＸ線照射範囲を算出するＸ線照射範囲算出部と、
前記Ｘ線照射範囲算出部により算出されたＸ線照射範囲となるようにコリメータ開口幅の調整またはボウタイフィルタの切り替えを実行するＸ線照射範囲制限部と、
前記被検体の撮影を実行する撮影制御部と、
前記Ｘ線検出器により検出された透過Ｘ線データを収集し、収集した透過Ｘ線データに基づいて画像を再構成する再構成演算部と、
を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記形状抽出部により抽出した撮影対象部位の面積を二等分する線を基準線とする基準線算出部と、
前記基準線とアイソセンタとを一致させるための上下方向及び左右方向のテーブル補正値を算出するテーブル補正値算出部と、を更に備え、
前記撮影制御部は、前記テーブルの駆動装置を駆動して前記テーブル補正値だけ前記テーブルを移動させるとともに前記被検体の撮影を実行することを特徴とする請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
Ｘ線照射範囲算出部は、
前記形状抽出部により抽出した撮影対象部位の面積を二等分する線を基準線とし、前記基準線と前記外接矩形とのＸ方向またはＹ方向の距離を前記ＬＡＴ方向及びＰＡ方向の双方についてそれぞれ求め、求めた距離のうち大きい方の値の２倍値を前記Ｘ線照射範囲とすることを特徴とする請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
被検体を寝載するテーブルの位置を上下、左右、及び前後方向に移動可能な寝台装置を備えたＸ線ＣＴ装置の制御装置が、
ＬＡＴ方向及びＰＡ方向の前記被検体のスキャノ画像を取得するステップと、
取得した各方向のスキャノ画像からそれぞれ撮影対象部位の形状を抽出するステップと、
抽出した撮影対象部位の全体形状を表す近似曲線を算出するステップと、
各撮影位置における前記近似曲線上の点とアイソセンタとを一致させるための上下方向及び左右方向のテーブル補正値を算出するステップと、
前記テーブル補正値だけ前記テーブルを移動させるとともに前記被検体の撮影を実行するステップと、
を含む処理を実行することを特徴とする撮影方法。
【請求項９】
Ｘ線ＣＴ装置の制御装置が、
ＬＡＴ方向及びＰＡ方向の被検体のスキャノ画像を取得するステップと、
取得した各方向のスキャノ画像からそれぞれ撮影対象部位の形状を抽出するステップと、
抽出した各方向の撮影対象部位についてそれぞれ外接矩形を設定し、各外接矩形を用いて前記撮影対象部位の画像を再構成可能な最小限のＸ線照射範囲を算出するステップと、
算出されたＸ線照射範囲となるようにコリメータ開口幅の調整またはボウタイフィルタの切り替えを実行するステップと、
被検体の撮影を実行するステップと、
を含む処理を実行することを特徴とする撮影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置及び撮影方法に係り、詳細には、Ｘ線ＣＴ装置においてＸ線照射量を最小限に抑え、被曝線量を低減するための撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置では、Ｘ線検出器の多列化や回転速度の高速化により、撮影時間を短縮することが可能となっている。この種のＸ線ＣＴ装置では、スライス方向に広がりのあるコーンビーム状のＸ線が使用されるため、一度に広範囲にＸ線を照射してボリュームデータの収集が可能である。しかしながら広範囲にＸ線を照射するためＸ線照射量が増大してしまうという問題があった。そもそもＸ線ＣＴ装置を用いた撮影では、事前の問診や検査によって撮影対象部位が決定している場合が多いが、従来の撮影方法では、ボリュームデータとして本来ならば必要のない範囲についてもデータを取得しておき、撮影後に必要なデータを部分的に用いて画像の再構成を行うという方法が一般的である。そのため、特に椎体のように小さな部位を撮影対象とする場合は、本来は必要でない領域にＸ線が照射され、無駄であった。
【０００３】
ところで、従来から有効視野外のＸ線照射をコリメーション等により物理的に制限する方法が提案されている。しかし、有効視野を小さく設定するとＸ線ビームの中心と撮影対象との位置ずれをより正確に補正する必要が生じる。特に、脊椎のように湾曲した形状をなし、かつ、ずれが生じやすい部位を対象とする場合には撮影位置毎に正確な位置合わせが必要である。例えば特許文献１には、椎体の撮影位置及び撮影角度を設定する方法が記載されている。特許文献１に記載される方法では、予備的な撮影により被検体の側方（ＬＡＴ方向）からの画像を取得し、この画像から脊柱の各椎の中心点を通って滑らかに結んだ線である脊柱中心ラインを検出し、脊柱中心ラインに基づいて撮影位置の設定や撮影角度（チルト角）を算出する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２８９８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載される方法では、一方向（側方）の画像から撮影位置を算出している。このため、別の方向からみたときの脊椎のずれ（例えば被検体を正面からみたときの体軸（Ｚ軸）に対する左右方向（Ｘ方向）のずれ）を正確に把握できない。
【０００６】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、撮影対象部位を正確に位置合わせし、これにより被曝線量を低減することが可能なＸ線ＣＴ装置及び撮影方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するために第１の発明は、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源に対向配置され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線検出器を搭載し、前記被検体の周囲を回転する回転盤と、前記被検体を寝載するテーブルの位置を上下、左右、及び前後方向に移動させる駆動装置を備えた寝台装置と、ＬＡＴ方向及びＰＡ方向の前記被検体のスキャノ画像を取得するスキャノ画像取得部と、前記スキャノ画像取得部により取得した各方向のスキャノ画像からそれぞれ撮影対象部位の形状を抽出する形状抽出部と、前記形状抽出部により抽出した撮影対象部位の全体形状を表す近似曲線を算出する近似曲線算出部と、各撮影位置における前記近似曲線上の点とアイソセンタとを一致させるための上下方向及び左右方向のテーブル補正値を算出するテーブル補正値算出部と、前記テーブルの駆動装置を駆動して前記テーブル補正値だけ前記テーブルを移動させるとともに前記被検体の撮影を実行する撮影制御部と、前記Ｘ線検出器により検出された透過Ｘ線データを収集し、収集した透過Ｘ線データに基づいて画像を再構成する再構成演算部と、を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【０００８】
第２の発明は、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源に対向配置され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線検出器を搭載し、前記被検体の周囲を回転する回転盤と、前記被検体を寝載するテーブルの位置を上下、左右、及び前後方向に移動させる駆動装置を備えた寝台装置と、ＬＡＴ方向及びＰＡ方向の前記被検体のスキャノ画像を取得するスキャノ画像取得部と、前記スキャノ画像取得部により取得した各方向のスキャノ画像からそれぞれ撮影対象部位の形状を抽出する形状抽出部と、前記形状抽出部により抽出した各方向の撮影対象部位についてそれぞれ外接矩形を設定し、各外接矩形を用いて前記撮影対象部位の画像を再構成可能な最小限のＸ線照射範囲を算出するＸ線照射範囲算出部と、前記Ｘ線照射範囲算出部により算出されたＸ線照射範囲となるようにコリメータ開口幅の調整またはボウタイフィルタの切り替えを実行するＸ線照射範囲制限部と、前記被検体の撮影を実行する撮影制御部と、前記Ｘ線検出器により検出された透過Ｘ線データを収集し、収集した透過Ｘ線データに基づいて画像を再構成する再構成演算部と、を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【０００９】
第３の発明は、被検体を寝載するテーブルの位置を上下、左右、及び前後方向に移動可能な寝台装置を備えたＸ線ＣＴ装置の制御装置が、ＬＡＴ方向及びＰＡ方向の前記被検体のスキャノ画像を取得するステップと、取得した各方向のスキャノ画像からそれぞれ撮影対象部位の形状を抽出するステップと、抽出した撮影対象部位の全体形状を表す近似曲線を算出するステップと、各撮影位置における前記近似曲線上の点とアイソセンタとを一致させるための上下方向及び左右方向のテーブル補正値を算出するステップと、前記テーブル補正値だけ前記テーブルを移動させるとともに前記被検体の撮影を実行するステップと、を含む処理を実行することを特徴とする撮影方法である。
【００１０】
第４の発明は、Ｘ線ＣＴ装置の制御装置が、ＬＡＴ方向及びＰＡ方向の被検体のスキャノ画像を取得するステップと、取得した各方向のスキャノ画像からそれぞれ撮影対象部位の形状を抽出するステップと、抽出した各方向の撮影対象部位についてそれぞれ外接矩形を設定し、各外接矩形を用いて前記撮影対象部位の画像を再構成可能な最小限のＸ線照射範囲を算出するステップと、算出されたＸ線照射範囲となるようにコリメータ開口幅の調整またはボウタイフィルタの切り替えを実行するステップと、被検体の撮影を実行するステップと、を含む処理を実行することを特徴とする撮影方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、撮影対象部位を正確に位置合わせし、これにより被曝線量を低減することが可能なＸ線ＣＴ装置及び撮影方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】Ｘ線ＣＴ装置１の全体構成図
【図２】（ａ）ＬＡＴ方向（Ｙ−Ｚ平面）のスキャノ画像３１、（ｂ）ＰＡ方向（Ｘ−Ｚ平面）のスキャノ画像３２からそれぞれ抽出した椎体４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと基準点Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄについて説明する図
【図３】椎体領域の近似曲線（ｆＬＡＴ（ｚ））について説明する図
【図４】椎体領域の近似曲線（ｆＬＡＴ（ｚ））によるテーブル補正値ｑの算出について説明する図
【図５】椎体領域の近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）によるチルト角θ１の算出について説明する図
【図６】各椎体４のＸ方向またはＹ方向の幅の算出方法について説明する図
【図７】本発明の第１の実施の形態の撮影処理の手順を示すフローチャート
【図８】ビーム幅算出処理の手順を示すフローチャート
【図９】第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置１Ａの全体構成図
【図１０】ＰＡ方向（Ｘ−Ｚ平面）のスキャノ画像７１から抽出した撮影対象部位（心臓）８１の一例
【図１１】ＰＡ方向のスキャノ画像７１から抽出した撮影対象部位８１の外接矩形及び基準線ｌＯ（ＰＡ）について説明する図
【図１２】ＬＡＴ方向のスキャノ画像７２から抽出した撮影対象部位８２の外接矩形及び基準線ｌＯ（ＬＡＴ）等について説明する図
【図１３】本発明の第２の実施の形態の撮影処理の手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照してＸ線ＣＴ装置１の全体構成について説明する。
図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、スキャンガントリ部１００、寝台１５０、及び操作卓１２０を備える。スキャンガントリ部１００は、被検体に対してＸ線を照射するとともに被検体を透過したＸ線を検出する装置である。操作卓１２０は、スキャンガントリ部１００の各部を制御するとともにスキャンガントリ部１００で計測した透過Ｘ線データを取得し、画像の生成を行う装置である。寝台１５０は、被検体を寝載し、スキャンガントリ部１００のＸ線照射範囲に被検体を搬入・搬出する装置である。
【００１５】
スキャンガントリ部１００は、Ｘ線源１０１、回転盤１０２、コリメータ１０３、ボウタイフィルタ１０３ａ、Ｘ線検出器１０６、データ収集装置１０７、ガントリ制御装置１０８、コリメータ制御装置１０９、Ｘ線制御装置１１０、チルト制御装置１１２、及びボウタイフィルタ切替装置１１３を備える。
【００１６】
操作卓１２０は、入力装置１２１、表示装置１２２、画像処理装置１２３、システム制御装置１２４、及び記憶装置１２５を備える。
寝台１５０は、テーブル１０５の位置を前後及び左右に移動する駆動装置１５２と、テーブル高さを調整する上下動装置１５３と、駆動装置１５２及び上下動装置１５３の動作を制御する寝台制御装置１５１とを備える。
【００１７】
スキャンガントリ部１００の回転盤１０２には開口部１０４が設けられ、開口部１０４を介してＸ線源１０１とＸ線検出器１０６とが対向配置される。開口部１０４に寝台１５０に載置された被検体が挿入される。回転盤１０２は、回転盤駆動装置から駆動伝達系を通じて伝達される駆動力によって被検体の周囲を回転する。回転盤駆動装置はガントリ制御装置１０８によって制御される。
【００１８】
また回転盤１０２は、被検体体軸に対して直角に回転されるだけでなく、被検体体軸に対して非直角となるように傾斜される、いわゆるチルト動作を行なう。チルト制御装置１１２は、システム制御装置１２４からの制御信号に応じて、所定のチルト角θに回転盤１０２を傾斜させる。回転盤１０２の回転中心は撮影の中心であり、また、ガントリ傾斜の中心である。以下、これらの中心をアイソセンタと呼ぶ。
【００１９】
チルト動作時において、チルト制御装置１１２は、回転盤１０２を被検体体軸に対して所定のチルト角θに傾斜させる。チルト角θは、スキャンガントリ部１００が被検体体軸に直角に位置する場合を基準（０度）とし、基準から寝台１５０側に傾斜する方向をマイナス、基準から寝台１５０と反対方向へ傾斜する方向をプラスとして、プラス方向及びマイナス方向に例えば３０度程度まで傾斜できるようになっている。なお、チルト角θのプラス方向及びマイナス方向を上述の方向とは逆に定義してもよい。
【００２０】
Ｘ線源１０１は、Ｘ線制御装置１１０に制御されて所定の強度のＸ線を連続的または断続的に照射する。Ｘ線制御装置１１０は、操作卓１２０のシステム制御装置１２４により決定されたＸ線管電圧及びＸ線管電流に従って、Ｘ線源１０１に印加または供給するＸ線管電圧及びＸ線管電流を制御する。
【００２１】
Ｘ線源１０１のＸ線照射口にはコリメータ１０３が設けられる。コリメータ１０３は、Ｘ線源１０１から放射されたＸ線の照射範囲を制限する。例えばコーンビーム（円錐形または角錐形ビーム）等に成形する。コリメータ１０３の開口幅はシステム制御装置１２４により決定され、コリメータ制御装置１０９により開口動作が制御される。
【００２２】
また、Ｘ線源１０１のＸ線照射口にはＸ線の強度を調整するボウタイフィルタ１０３ａが設けられる。ボウタイフィルタ１０３ａはＸ線検出器１０６に入射するＸ線の強度を予め定められた分布とするためのものであり、アルミニウム等のＸ線吸収材から構成される。ボウタイフィルタ１０３ａの形状は、例えば中心部からＸ線源１０１の回転方向（チャンネル方向）の端部へ向かうに伴って照射Ｘ線の減衰割合が大きくなるような断面形状となっている。本実施の形態では、複数の形状のボウタイフィルタ１０３ａを備え、ボウタイフィルタ切替装置１１３は、システム制御装置１２４によって決定されたＸ線照射範囲に応じて使用するボウタイフィルタ１０３ａを切り替える。
【００２３】
Ｘ線源１０１から照射され、コリメータ１０３を通過し、被検体を透過したＸ線はＸ線検出器１０６に入射する。
【００２４】
Ｘ線検出器１０６は、例えばシンチレータとフォトダイオードの組み合わせによって構成されるＸ線検出素子群をチャネル方向（周回方向）に例えば１０００個程度、列方向（体軸方向）に例えば１〜３２０個程度配列したものである。Ｘ線検出器１０６は、被検体を介してＸ線源１０１に対向するように配置される。Ｘ線検出器１０６はＸ線源１０１から照射されて被検体を透過したＸ線量を検出し、データ収集装置１０７に出力する。
【００２５】
データ収集装置１０７は、Ｘ線検出器１０６の個々のＸ線検出素子により検出されるＸ線量を収集し、デジタルデータに変換し、透過Ｘ線データとして操作卓１２０の画像処理装置１２３に順次出力する。
【００２６】
画像処理装置１２３は、データ収集装置１０７から入力された透過Ｘ線データを取得し、対数変換、感度補正等の前処理を行って再構成に必要な投影データを作成する。また画像処理装置１２３は、生成した投影データを用いて断層像等の画像を再構成する。システム制御装置１２４は、画像処理装置１２３によって再構成された画像データを記憶装置１２５に記憶するとともに表示装置１２２に表示する。
【００２７】
表示装置１２２は、液晶パネル、ＣＲＴモニタ等のディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示処理を実行するための論理回路で構成され、システム制御装置１２４に接続される。表示装置１２２は画像処理装置１２３から出力される画像、並びにシステム制御装置１２４が取り扱う種々の情報を表示する。
【００２８】
システム制御装置１２４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたコンピュータである。システム制御装置１２４は、図７等に示す処理手順に従って撮影処理を行う。撮影処理の詳細については後述する。
【００２９】
記憶装置１２５はハードディスク等のデータ記録装置であり、Ｘ線ＣＴ装置１の機能を実現するためのプログラムやデータ等を予め記憶する。
【００３０】
入力装置１２１は、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー、及び各種スイッチボタン等により構成され、操作者によって入力される各種の指示や情報をシステム制御装置１２４に出力する。操作者は、表示装置１２２及び入力装置１２１を使用して対話的にＸ線ＣＴ装置１を操作する。入力装置１２１は表示装置１２２の表示画面と一体的に構成されるタッチパネル式の入力装置としてもよい。
【００３１】
寝台１５０は、被検体を寝載するテーブル１０５、上下動装置１５３、テーブル駆動装置１５２、及び寝台制御装置１５１を備え、寝台制御装置１５１の制御によりテーブル１０５を上下に昇降したり、体軸方向へ前後動したり、体軸と垂直方向かつ床面に対し平行な方向（左右方向）へ移動したりする。寝台制御装置１５１は、本撮影の開始前にシステム制御装置１２４により決定されたテーブル補正値に従って、テーブル１０５を移動させて被検体の位置合わせ動作を行う。また本撮影中は、寝台制御装置１５１は撮影条件に基づいてシステム制御装置１２４により決定された寝台移動速度及び移動方向でテーブル１０５を移動させる。
【００３２】
ここで、本発明のＸ線ＣＴ装置１の機能について説明する。
図１に示すように、本発明のＸ線ＣＴ装置１は、スキャノ画像取得部２１、形状抽出部２２、近似曲線算出部２３、テーブル補正値算出部２４、チルト角算出部２５、Ｘ線照射範囲算出部２６、撮影制御部２７、及び再構成演算部２８を有する。
【００３３】
スキャノ画像取得部２１は、被検体をＬＡＴ（Lateral）方向及びＰＡ（Postero-Anterior；後前）方向からそれぞれ撮影したスキャノ画像３１，３２を取得する（図２参照）。被検体の体軸をＺ軸、体軸に直交する左右方向（幅方向）をＸ方向、体軸に直交する前後方向（体厚方向）をＹ方向とした場合、ＬＡＴ方向のスキャノ画像とは、Ｙ−Ｚ平面に対して垂直な方向からＸ線を照射して得たスキャノ画像である。ＰＡ方向のスキャノ画像とは、Ｘ−Ｚ平面に対して垂直な方向からＸ線を照射して得たスキャノ画像である。各方向のスキャノ画像は、本撮影の前に撮影され、取得される。
【００３４】
形状抽出部２２は、スキャノ画像取得部２１により取得した各方向のスキャノ画像からそれぞれ撮影対象部位の形状を抽出する。特に撮影対象部位の輪郭の形状を抽出する。本実施の形態では、形状抽出部２２は、図２に示すように、ＬＡＴ及びＰＡの２方向のスキャノ画像３１，３２からそれぞれ椎体領域（椎体４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，…）を抽出する例について説明する。なお、以下の説明において、個々の椎体を区別せず椎体全体について説明するときは椎体に符号４を使用し、個々の椎体については４ａ、４ｂ、…等の符号を使用することとする。椎体４は他の部分に比べてＣＴ値が高いため、比較的容易に抽出できるが、抽出精度を高めるためにエッジ強調処理を施したのちに形状の抽出を行ってもよい。エッジ強調処理は、例えば、取得した各スキャノ画像３１，３２に対し、ハイパスフィルタのようなフィルタ処理を施す。これにより、特徴点を抽出しやすくする。なお、椎体４の抽出はこの方法に限定せず、どのような方法で形状抽出を行ってもよい。
【００３５】
図２（ａ）は、ＬＡＴ方向のスキャノ画像３１の一例、図２（ｂ）は、ＰＡ方向のスキャノ画像３２の一例である。形状抽出部２２は、図２に示すような各スキャノ画像３１，３２からそれぞれ撮影対象部位（図２の例では、腰椎）の各椎体４ａ〜４ｄの形状を抽出する。図２において、体軸方向がＺ方向、体の前後方向がＹ方向、体の幅方向がＸ方向である。つまり、ＬＡＴ方向のスキャノ画像３１はＹ−Ｚ平面の投影像、ＰＡ方向のスキャノ画像３２はＸ−Ｚ平面の投影像である。
【００３６】
近似曲線算出部２３は、形状抽出部２２により抽出した撮影対象部位の全体形状を表す近似曲線を算出する。撮影対象部位が椎体４の場合、近似曲線算出部２３は、形状抽出部２２により抽出したＬＡＴ方向とＰＡ方向の椎体４ａ〜４ｄについてそれぞれＬＡＴ方向の基準点ＳａＬＡＴ，ＳｂＬＡＴ，ＳｃＬＡＴ，ＳｄＬＡＴと、ＰＡ方向の基準点ＳａＰＡ，ＳｂＰＡ，ＳｃＰＡ，ＳｄＰＡを算出する。
【００３７】
基準点ＳａＬＡＴ，ＳｂＬＡＴ，ＳｃＬＡＴ，ＳｄＬＡＴと、ＳａＰＡ，ＳｂＰＡ，ＳｃＰＡ，ＳｄＰＡは、一般に椎体４の投影像は長方形に近い形状であるため、例えば所定の理想モデル等を用いて長方形とみなし、長方形の対角線の交点を基準点とする。基準点は各椎体４の中心部に設定することが望ましい。
【００３８】
椎体４は完全な長方形ではなく、特に腰椎等は全身の中でも大きな負荷がかかるために、変形やずれが生じることが知られている。しかし、本実施の形態で行う位置合わせ処理は、Ｚ軸方向（体軸方向）のずれに関してはあまり問題とはならず、Ｙ軸方向及びＸ軸方向のずれを正確に検出することが重要となる。そのため、ＬＡＴ方向のスキャノ画像３１では、例えば、Ｚ軸に垂直（Ｙ軸に平行）で椎体４の面積を２等分する直線を算出し、その直線が腹側、背側の抽出辺で区切られる線分の中点を基準点ＳＬＡＴとすることが望ましい。ＰＡ方向についても同様に、例えば、Ｚ軸に垂直（Ｘ軸に平行）で椎体４の面積を２等分する直線を算出し、その直線が左側、右側の抽出辺で区切られる線分の中点を基準点ＳＰＡとすることが望ましい。
【００３９】
ＬＡＴ方向のスキャノ画像３１について、スキャノ画像３１に含まれる全ての椎体４に対してそれぞれ基準点ＳＬＡＴを算出する。背骨全体では２４点の基準点ＳＬＡＴが求められる。近似曲線算出部２３は、これらの基準点ＳＬＡＴから近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）を求める。近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）の求め方は、公知の補間手法を用いて求めることができる。なお、算出した基準点のうち連続する任意の基準点ＳＬＡＴをいくつか選択して、部分的な近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）を算出してもよい。例えば、図３の例では、胸椎と腰椎の２ブロックの椎体４から近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）が算出されている。
【００４０】
近似曲線算出部２３は、ＬＡＴ方向のスキャノ画像３１から近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）を求める。近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）は、体軸方向Ｚと体厚方向Ｙとの関係を表す関数である。
また近似曲線算出部２３は、ＬＡＴ方向と同様にＰＡ方向のスキャノ画像３２からも近似曲線ｆＰＡ（ｚ）を求める。近似曲線ｆＰＡ（ｚ）は、体軸方向Ｚと体幅方向Ｘとの関係を表す関数である。
【００４１】
テーブル補正値算出部２４は、各撮影位置における近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）、ｆＰＡ（ｚ）上の点とアイソセンタとを一致させるための上下方向及び左右方向のテーブル補正値を算出する。近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）からは、テーブル１０５の高さ（昇降）方向の補正値（Ｙ方向の補正値）が求められる。近似曲線ｆＰＡ（ｚ）からは、テーブル１０５の左右方向の補正値（Ｘ方向の補正値）が求められる。
【００４２】
図４はＬＡＴ方向のスキャノ画像３１を用いてテーブル補正値を算出する例について説明する図である。ｆＬＡＴ（ｚ）は近似曲線算出部２３により算出した近似曲線であり、点線は、アイソセンタ位置を示すアイソセンタライン５である。図４においてＺ軸は被検体の体軸方向を示し、Ｙ軸は仰向けの被検体の体厚（背から腹）方向を示している。
ＬＡＴ方向のスキャノ画像３１から抽出された各椎体４の位置をアイソセンタと一致させるには、各撮影位置において近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）がアイソセンタライン５上にあればよい。図４（ａ）において、点ｐ１は撮影位置のひとつを示している。点ｐ１でＺ軸に垂直な方向のアイソセンタとの差ｑがテーブル１０５の高さの補正値になる。
【００４３】
アイソセンタライン５を基準（ｙ＝０）として表すと、以下の式（１）の関係が成り立つ。
【００４４】
【数１】
2015150220.tif 000003
【００４５】
したがって、テーブル１０５の上下方向（Ｙ方向）の補正値ｑは、以下の式（２）により求められる。
【００４６】
【数２】
2015150220.tif 000004
【００４７】
図４（ｂ）に示すように、撮影位置が点ｐ２や点ｐ３の位置に移動した場合は、各撮影位置ｐ２、ｐ３についても同様にテーブルの上下方向（Ｙ方向）の各補正値ｑ２、ｑ３を求める。
【００４８】
テーブル補正値算出部２４は、ＬＡＴ方向と同様の方法で、ＰＡ方向の近似曲線ｆＰＡ（ｚ）から、各撮影位置ｐ１，ｐ２，ｐ３，…におけるテーブル１０５の左右方向（Ｘ方向）の補正値を求める。テーブル補正値算出部２４は、算出したテーブル補正値を撮影制御部２７に通知する。
【００４９】
撮影制御部２７は、テーブル補正値算出部２４により求めたテーブル補正値だけ、テーブル１０５を上下方向及び左右方向に移動させるようテーブル１０５を制御する。これにより、各撮影位置ｐ１，ｐ２，ｐ３，…で常に椎体の中心（各椎体４ａ，４ｂ，…のＬＡＴ方向及びＰＡ方向の各基準点ＳＬＡＴ、ＳＰＡ）がアイソセンタに位置合わせされる。
【００５０】
チルト角算出部２５は、ＬＡＴ方向のスキャノ画像３１から算出した近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）に基づいて回転盤１０２のチルト角θを算出する。チルト角θは、各椎体４に対して常に垂直な断面を撮影できる角度となる。
【００５１】
図５において、直線ｇ（ｚ）は近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）上の任意の基準点Ｓｔｉｌｔでの接線であり、直線ｈ（ｚ）は近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）上の基準点Ｓｔｉｌｔでの法線である。チルト角算出部２５は、法線ｈ（ｚ）がＺ軸と交わったときにＺ軸の垂線とのなす角度θ１を求める。角度θ１が基準点Ｓｔｉｌｔにおけるチルト角である。チルト角算出部２５は、算出したチルト角を撮影制御部２７に通知する。
【００５２】
撮影制御部２７は、チルト角算出部２５により算出したチルト角をチルト制御装置１１２に通知する。チルト制御装置１１２は、スキャンガントリ部１００の回転盤１０２とテーブル１０５との相対角度がチルト角算出部２５により求めたチルト角となるようにチルト駆動装置（不図示）を駆動する。これにより、回転盤１０２が傾斜され、算出したチルト角θ１となる。チルト角θ１は、例えば椎体毎に定められた各撮影位置についてそれぞれ算出される。
【００５３】
ここで、各椎体４の撮影位置の算出方法について説明する。
１つの椎体４について複数の断面を撮影するために、チルト角算出部２５は、各椎体４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，…についてそれぞれ近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）に沿った方向の長さを求め、各椎体４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，…それぞれの撮影位置（撮影範囲）を算出する。椎体と椎体との間には椎間部分（ギャップ）がある。このため、図６に示すように、Ｚ軸の垂線をＺ軸方向に移動させると、椎間部分では交わる点はないが、ある位置で抽出した椎体に接する。更に移動させると、２点以上の交点を持ち（ａ１，ｂ１等）、再び１点で接する。つまり、Ｚ軸の垂線と椎体とが最初に接した接点の位置を撮影開始位置とし、次に接点が１点となる位置を撮影終了位置とする。このようにして、各椎体４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，…のＺ軸方向の撮影範囲が決定する。チルト角算出部２５は、決定した撮影範囲内にチルト角算出のための基準点Ｓｔｉｌｔを設定する。そして設定した基準点Ｓｔｉｌｔにおける近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）の法線ｈ（ｚ）を求め、法線ｈ（ｚ）とＺ軸の垂線とのなす角度θ１をチルト角とする。
【００５４】
Ｘ線照射範囲算出部２６は、形状抽出部２２により抽出した撮影対象部位の形状に基づいて撮影対象部位の画像を再構成可能な最小限のＸ線照射範囲を算出する。ここで算出するＸ線照射範囲は、アイソセンタ付近での体軸方向（スライス方向）と体幅方向（チャンネル方向）の各Ｘ線ビーム幅である。
【００５５】
まず、体幅方向のＸ線照射範囲の算出方法について説明する。
Ｘ線照射範囲算出部２６は、椎体４の幅を求める。一般に椎体４は円柱形状である。そのため、２方向（ＬＡＴ方向、ＰＡ方向）のスキャノ画像３１，３２から椎体を抽出し、椎体のおおよその径を求める。
なお、ここで求める椎体の幅はアイソセンタ部分のビーム幅を決定するための幅なので、最大幅を決定すれば、椎体全体を撮影可能な最小限のビーム幅を決定できる。
【００５６】
ビーム幅の算出方法を図６を参照して説明する。
図６の点線５は、アイソセンタを示す直線（アイソセンタライン５）である。また、一例として、ＬＡＴ方向のスキャノ画像から抽出された第３腰椎（椎体４）を図６に示す。実際には隣接する椎体も形状抽出部２２により抽出されているが、図示を省略する。椎体と椎体との間には椎間部分（ギャップ）がある。ＣＴ値が高い椎体と比較して、軟部組織である椎間部分はＣＴ値が低い。そのため、椎間部分が誤抽出されることはあまりない。そのため、抽出された椎体は隣り合う椎体との間にギャップ（なにも抽出されていない部分）が生じている。
【００５７】
まず、椎体のＺ方向の幅の算出方法について説明する。
図６に示す図形（椎体４）に向かってアイソセンタライン５から垂線を引く。前提として、テーブル１０５はアイソセンタライン５に対して平行移動するように設置されている。そのため、アイソセンタライン５から引いた垂線は、Ｚ軸に対して垂直に交わる。この垂線をＺ軸方向に移動させると、抽出された椎体の輪郭と１点で接した後に、２点以上で交わる。２点や３点以上で交わる場合は、移動を続け、はじめに１点で接した位置から次に１点で接する位置までが１つの椎体４のＺ方向の幅となる。Ｘ線照射範囲算出部２６は、算出したＺ方向の椎体幅を体軸方向（スライス方向）のビーム幅として、コリメータ制御装置１０９へ通知する。
【００５８】
次に、Ｚ方向と直交する方向（ＬＡＴ方向のスキャノ画像３１においてはＹ方向、ＰＡ方向のスキャノ画像３２においてはＸ方向）の椎体幅の算出方法について説明する。
【００５９】
図６に示すように、アイソセンタライン５からひいた垂線がアイソセンタライン５と交わる点をｏ（ｏ１，ｏ２，…ｏｎ）、抽出された椎体４の腹側の一辺と交わる点をａ（ａ１，ａ２，…ａｎ）、背側の一辺と交わる点をｂ（ｂ１，ｂ２，…ｂｎ）とする。スキャノ画像撮影時に被検体は仰向けで撮影されるものとする。なお、垂線移動の刻み幅は限りなく小さくすることが理想であるが、演算の負担を軽減するためにある程度幅のある刻み幅としてもよい。
【００６０】
Ｘ線照射範囲算出部２６は、Ｚ方向と直交する方向の椎体幅｜ｏｎａｎ−ｏｎｂｎ｜を求める（ｎ＝１、２、・・・、ｎ）。各刻み位置における椎体幅のうち最大値を椎体のＹ軸方向の幅とする。
【００６１】
Ｘ線照射範囲算出部２６は、ＰＡ方向のスキャノ画像からも同様の方法で椎体幅を求める。そして、ＬＡＴ方向のスキャノ画像から求めた椎体幅とＰＡ方向のスキャノ画像から求めた椎体幅のうち、最大値をアイソセンタ部分でのビーム幅とする。Ｘ線照射範囲算出部２６は、算出したビーム幅をコリメータ制御装置１０９またはボウタイフィルタ切替装置１１３へ通知する。
【００６２】
コリメータ制御装置１０９及びボウタイフィルタ切替装置１１３は、Ｘ線照射範囲算出部２６により算出されたビーム幅となるように、体軸方向及び体幅方向のＸ線照射範囲を制限する。
【００６３】
体軸方向のビーム幅は、算出されたＸ線照射範囲外のＸ線ビームをコリメーションにより物理的に完全に遮断してよい。または、ボウタイフィルタ１０３ａによりビーム幅以外の照射量を減衰させてもよい。
【００６４】
一方、体幅または体厚方向のビーム幅は、算出されたＸ線照射範囲以外の周辺部についてＸ線を完全に遮断してしまうと画像の再構成ができなくなる。そのため、体幅または体厚方向のＸ線照射範囲を制限する際は、ボウタイフィルタ１０３ａを用い、算出されたＸ線照射範囲については所定のＸ線強度となるようにし、周辺部については画像再構成に必要な最小限のＸ線強度となるように減衰させる。
【００６５】
撮影制御部２７は、各種の撮影条件や、テーブル補正値算出部２４により算出されたテーブル補正値に基づいてテーブル駆動装置１５２または上下動装置１５３を駆動して、テーブル１０５の位置補正を行いながら被検体の撮影を実行する。被検体の撮影において、撮影制御部２７は、撮影条件に基づいてＸ線制御装置１１０、ガントリ制御装置１０８、コリメータ制御装置１０９、ボウタイフィルタ切替装置１１３、チルト制御装置１１２、及び寝台制御装置１５１に制御信号を送る。
【００６６】
Ｘ線制御装置１１０は、システム制御装置１２４から入力される制御信号に基づいてＸ線源１０１に入力する電力を制御する。ガントリ制御装置１０８は回転速度等の撮影条件に従って回転盤１０２の駆動系を制御し、回転盤１０２を回転させる。寝台制御装置１５１は、撮影条件として設定された撮影範囲に基づいて寝台１５０を所定の撮影開始位置へ位置合わせする。また、撮影中は寝台速度（らせんピッチ）等の撮影条件に基づいて所定の速度でテーブル１０５をＺ軸方向に移動させるとともに、テーブル補正値算出部２４により算出されたテーブル補正値に基づいてテーブル１０５の高さ位置及び左右方向位置を調整する。
【００６７】
チルト制御装置１１２は、システム制御装置１２４から入力されるチルト角制御信号に基づいて回転盤１０２をチルト角θ１まで傾斜させる。コリメータ制御装置１０９は、システム制御装置１２４から入力される制御信号に基づいてコリメータ１０３の開口幅を調整する。ボウタイフィルタ切替装置１１３は、システム制御装置１２４から入力される制御信号に基づいてボウタイフィルタ１０３ａを切り替える。
【００６８】
テーブル位置、チルト角、及びビーム幅が調整された状態で、撮影部位に対しＸ線が照射される。撮影部位を透過した透過Ｘ線データがＸ線検出器１０６により検出され、データ収集装置１０７により収集されてデジタルデータに変換され、再構成演算部２８に送出される。
【００６９】
再構成演算部２８は、Ｘ線検出器１０６により検出されデータ収集装置１０７により収集された透過Ｘ線データに基づいて撮影部位の断層像を再構成する。再構成された断層像は記憶装置１２５に記憶されるとともにシステム制御装置１２４へ送られ、表示装置１２２に表示される。
【００７０】
次に、図７及び図８を参照して、第１の実施の形態の撮影処理の手順について説明する。
Ｘ線ＣＴ装置１のシステム制御装置１２４は、図７のフローチャートに示す手順で撮影処理を実行する。すなわち、システム制御装置１２４は、記憶装置１２５から撮影処理に関するプログラム及びデータを読み出し、このプログラム及びデータに基づいて処理を実行する。
【００７１】
Ｘ線ＣＴ装置１において、操作者は、撮影対象患者のスキャノ画像３１，３２を取得する（ステップＳ１０１）。取得するスキャノ画像３１，３２は、ＬＡＴ方向（Ｙ−Ｚ面の投影像）のスキャノ画像３１と、ＰＡ方向（Ｘ−Ｚ面の投影像）のスキャノ画像３２とする。
【００７２】
次に、システム制御装置１２４は、取得した各スキャノ画像３１，３２から椎体領域４を抽出し（ステップＳ１０２）、抽出した椎体領域４の全体的な形状を表す近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）、ｆＰＡ（ｚ）を算出する（ステップＳ１０３）。ｆＬＡＴ（ｚ）はＬＡＴ方向のスキャノ画像３１から算出される近似曲線、ｆＰＡ（ｚ）はＰＡ方向のスキャノ画像３２から算出される近似曲線である。椎体領域４は、複数の椎体が連続的に並んでいる。システム制御装置１２４は、連続した複数の椎体を含む椎体領域の全体または一部について、近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）、ｆＰＡ（ｚ）を算出する。
【００７３】
システム制御装置１２４は、ステップＳ１０２で算出した各近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）、ｆＰＡ（ｚ）がアイソセンタを通過するように、テーブル１０５の上下方向の補正値、及び左右方向の補正値を算出する（ステップＳ１０４）。近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）からは、上下方向のテーブル補正値が算出される。近似曲線ｆＰＡ（ｚ）からは、左右方向のテーブル補正値が算出される。
【００７４】
更に、システム制御装置１２４は、近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）から、撮影対象とする椎体４に対して垂直な断面の断層像を撮影するためのチルト角θ１を算出する（ステップＳ１０５）。
【００７５】
更に、システム制御装置１２４は、撮影対象の断層像を再構成できる最小限のビーム幅を算出する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６のビーム幅算出処理では、図８に示すように、システム制御装置１２４はＬＡＴ方向のスキャノ画像３１及びＰＡ方向のスキャノ画像３２からそれぞれ撮影対象とする椎体４を抽出し（ステップＳ２０１）、抽出した椎体の幅を算出する（ステップＳ２０２）。椎体の幅は、上述したように、例えばＹ方向の幅であれば、抽出した椎体４の腹側、背側の各輪郭線とアイソセンタライン５の垂線との交点ａ１，ｂ１を求め、交点ａ１，ｂ１間の距離を算出することにより求められる。同様に、Ｘ方向の幅についても抽出した椎体４の体幅方向の各輪郭線とアイソセンタライン５の垂線との各交点を求め、各交点間の距離を算出することにより求められる。システム制御装置１２４は、算出したＹ方向の椎体幅及びＸ方向の椎体幅のうち、いずれか大きい方を最小限の椎体幅とする。
【００７６】
なお、体軸方向（Ｚ方向）の椎体幅は、アイソセンタライン５の垂線と椎体４とが１点で接する点を求め、各接点間の距離を算出することにより求められる。システム制御装置１２４は、算出したＺ方向の椎体幅を最小限の椎体幅（Ｚ方向）とする。
【００７７】
システム制御装置１２４は、ステップＳ２０２で算出した椎体幅となるように、ビーム幅の調整値（コリメータ１０３の開口幅やボウタイフィルタ１０３ａの選択）を求める（ステップＳ２０３）。スライス方向（Ｚ方向）のビーム幅は、撮影対象とする椎体以外の領域に照射するＸ線を完全に遮断してよいので、ステップＳ２０２で算出したＺ方向椎体幅に応じたコリメータ開口幅を決定すればよい。Ｙ方向及びＸ方向の椎体幅については、画像を再構成するためには、撮影対象領域の周辺の領域にもＸ線を照射して情報を取得する必要がある。そのため、椎体幅の領域でＸ線強度「高」、椎体幅以外の領域でＸ線強度「低」となるように成形されたボウタイフィルタ１０３ａを選択する。
【００７８】
図７の説明に戻る。
システム制御装置１２４は、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６で算出したテーブル位置、チルト角、ビーム幅で撮影する撮影範囲を設定する（ステップＳ１０７）。この撮影範囲は、該当する椎体４の体軸方向の幅から求めることができる。
【００７９】
システム制御装置１２４は、ステップＳ１０４で算出したテーブル補正値を寝台制御装置１５１に通知するとともに、ステップＳ１０５で算出したチルト角をチルト制御装置１１２に通知して、テーブル１０５の移動及びチルト角の調整を実行させる。これにより撮影対象とする椎体４がアイソセンタに一致する（ステップＳ１０８）。
【００８０】
更にシステム制御装置１２４は、ステップＳ１０６で算出したビーム幅となるように、制御信号をコリメータ制御装置１０９やボウタイフィルタ切替装置１１３に通知する。コリメータ制御装置１０９はコリメータ開口幅を通知されたビーム幅となるように調整する。ボウタイフィルタ切替装置１１３は通知されたビーム幅に適した形状のボウタイフィルタに切り替える（ステップＳ１０９）。
【００８１】
その後、システム制御装置１２４は、ステップＳ１０７で求めた撮影範囲について撮影を実行する（ステップＳ１１０）。撮影により得た透過Ｘ線データは画像処理装置１２３に送られる。画像処理装置１２３の再構成演算部２８は取得した透過Ｘ線データに基づいて椎体４の断層像を再構成する（ステップＳ１１１）。再構成された断層像は記憶装置１２５に記憶されるとともにシステム制御装置１２４へ送られ、表示装置１２２に表示される（ステップＳ１１２）。
【００８２】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置１は、ＬＡＴ方向及びＰＡ方向のスキャノ画像３１，３２を取得し、取得した２方向のスキャノ画像３１，３２からそれぞれ撮影対象部位の形状を抽出し、抽出した撮影対象部位の全体形状を表す近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）、ｆＰＡ（ｚ）を算出する。そして、各撮影位置における近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）、ｆＰＡ（ｚ）上の点とアイソセンタとを一致させるための上下方向及び左右方向のテーブル補正値を算出し、テーブル補正値だけテーブルを移動させるとともに被検体の撮影を実行する。
【００８３】
このように、２方向のスキャノ画像からそれぞれテーブル補正値を求める。そのため、Ｘ方向及びＹ方向のズレに対してテーブル位置を上下及び左右に正確に補正できる。特に、近似曲線の形状に合わせてテーブル補正値を求めるため、例えば、複数の椎体が連続した椎体領域のように湾曲した形状の部位を撮影対象とする場合に好適である。また、個々の患者のスキャノ画像を用いて近似曲線を求めるため、椎体のようにずれが生じやすく個体差の大きい部位を対象とする撮影に好適である。
【００８４】
また、椎体領域は全体でＳ字状に湾曲しており、個々の椎体はそれぞれ体軸（Ｚ軸）に対して傾いている。この個々の椎体の傾きをＬＡＴ方向の近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）から求め、椎体の傾きに合わせてチルト角を調整することができる。これにより、個々の椎体それぞれについて直交する断面の断層像を取得できる。更に、撮影対象とする椎体の中心部がアイソセンタに一致した状態で、ビーム幅を椎体４の幅に合わせて調整するため、被曝線量を最小限に抑えることができる。
【００８５】
なお、図７のフローチャートでは、上下方向及び左右方向のテーブル位置補正機能と、チルト角の調整機能と、ビーム幅の制限機能とをすべて実行する場合の流れについて説明したが、本発明はこの手順に限定されない。例えば、これらの各機能のうち１つまたは２つを選択して行ってもよい。
【００８６】
また、上述の第１の実施形態では好適な一例として撮影対象部位を椎体とする場合について説明したが、本発明は椎体以外の部位にも適用することが可能である。第２の実施の形態では、椎体以外の部位を撮影対象部位とする場合の撮影方法について説明する。
【００８７】
［第２の実施の形態］
図９〜図１３を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００８８】
図９は、第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置１Ａの構成を示す図である。図９において、第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置１（図１参照）と同一の各部には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下、第１の実施の形態と異なる点について説明する。
【００８９】
第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置１Ａのシステム制御装置１２４Ａは、スキャノ画像取得部２１、形状抽出部２２、基準範囲算出部６１、基準線算出部６２、Ｘ線照射範囲算出部６３、テーブル補正値算出部６４、及び撮影制御部６５を有する。
【００９０】
スキャノ画像取得部２１は、第１の実施の形態と同様に、ＬＡＴ方向及びＰＡ方向のスキャノ画像を取得する。
【００９１】
形状抽出部２２は、第１の実施の形態と同様に、スキャノ画像取得部２１により取得した各方向のスキャノ画像からそれぞれ撮影対象部位の形状を抽出する。第２の実施の形態では、椎体領域のように同形状のものが複数連続して配置された部位ではなく、単一の物体を対象とする。以下、心臓を例として説明する。
【００９２】
図１０は、スキャノ画像取得部２１により取得したＰＡ方向（Ｘ−Ｚ平面）のスキャノ画像７１から撮影対象部位（心臓）８１を抽出した図である。
図１０に示すように、形状抽出部２２はスキャノ画像７１から撮影対象部位８１の形状を抽出する。このとき、抽出精度を高めるためにスキャノ画像７１にエッジ強調処理等を施してから形状抽出処理を行ってもよい。
【００９３】
なお、部位によっては周辺部位とのＣＴ値の差が小さく、抽出が困難な場合がある。しかし本実施の形態における形状抽出処理は撮影対象部位の位置や範囲を特定することが目的であるので、詳細な形状は問題とはならない。体型等の個体差を考慮した部位モデル等を用いて撮影対象部位の想定位置を特定するようにしてもよい。また、操作者が手動で撮影対象部位の形状を抽出してもよい。
【００９４】
基準範囲算出部６１は、形状抽出部２２により抽出した撮影対象部位８１の基準範囲を求める。基準範囲は、撮影対象部位８１に外接する矩形に基づいて決定する。基準範囲算出部６１は、ＬＡＴ方向及びＰＡ方向の各スキャノ画像７１，７２から抽出した撮影対象部位について、それぞれ外接矩形を用いて基準範囲を算出する。
【００９５】
ここで、図１１を参照して、基準範囲の算出方法について説明する。図１１は、ＰＡ方向（Ｘ−Ｚ平面）のスキャノ画像７１から抽出した撮影対象部位８１の輪郭の形状を示している。
基準範囲算出部６１は、Ｚ軸（体軸）に直交する直線を設定し、この直線により撮影対象部位８１をＺ方向に走査する。そしてＺ軸（体軸）に直交する直線が撮影対象部位８１と接する点ｚ１、ｚ２を求める。図１１に示す直線ｌｚ１、ｌｚ２が撮影対象部位８１に接する直線である。
【００９６】
次に基準範囲算出部６１は、Ｘ軸に直交する直線を用いて撮影対象部位８１の周辺をＸ方向に走査する。そして、Ｘ軸に直交する直線が撮影対象部位８１と接する点ｘ１、ｘ２を求める。図１１に示す直線ｌｘ１、ｌｘ２が撮影対象部位８１と接する直線である。これらの直線ｌｘ１、ｌｘ２、ｌｚ１、ｌｚ２によって形成される矩形が撮影対象部位８１の外接矩形である。この外接矩形をＰＡ方向の基準範囲とする。
【００９７】
基準範囲算出部６１は、ＬＡＴ方向のスキャノ画像７２から抽出した撮影対象部位８２についても同様に基準点ｚ１、ｚ２、ｙ１、ｙ２を決定する。図１２は、ＬＡＴ方向（Ｙ−Ｚ平面）のスキャノ画像７２から抽出した撮影対象部位８２の輪郭の形状を示している。
【００９８】
基準範囲算出部６１は、Ｚ軸（体軸）に直交する直線を用いて撮影対象部位８２の周辺をＺ軸方向に走査する。そしてＺ軸（体軸）に直交する直線が撮影対象部位８２と接する点ｚ１、ｚ２を求める。図１２に示す直線ｌｚ１、ｌｚ２が撮影対象部位８２と接する直線である。
【００９９】
次に基準範囲算出部６１は、Ｙ軸に直交する直線を用いて撮影対象部位８２の周辺をＹ方向に走査する。そして、Ｙ軸に直交する直線が撮影対象部位８２と接する点ｙ１、ｙ２を求める。図１２に示す直線ｌｙ１、ｌｙ２が撮影対象部位８２と接する直線である。これらの直線ｌｙ１、ｌｙ２、ｌｚ１、ｌｚ２によって形成される矩形は撮影対象部位８２の外接矩形であり、この外接矩形をＬＡＴ方向の基準範囲とする。
【０１００】
基準線算出部６２は、基準範囲算出部６１により算出されたＬＡＴ方向及びＰＡ方向の各基準範囲に基づいて、ＬＡＴ方向及びＰＡ方向について撮影対象部位の基準線ｌＯ（ＬＡＴ），ｌＯ（ＰＡ）を求める。
基準線ｌＯ（ＬＡＴ），ｌＯ（ＰＡ）はＺ軸に対して平行で、抽出された撮影対象部位８１，８２の中心部に位置する直線とする。例えば、抽出された撮影対象部位８１，８２の面積をそれぞれ二等分する直線を基準線ｌＯ（ＬＡＴ），ｌＯ（ＰＡ）とすることが望ましい（図１１、図１２参照）。
【０１０１】
なお、図１１、図１２に示す長さｈは、直線ｌｚ１とｌｚ２の間の距離である。これは撮影対象部位８１，８２のＺ軸方向の長さを示すものである。つまり、撮影開始位置または撮影終了位置がそれぞれ点ｚ１、点ｚ２になる。
【０１０２】
Ｘ線照射範囲算出部６３は、基準線算出部６２により算出した基準線ｌＯ（ＬＡＴ），ｌＯ（ＰＡ）に基づいてＸ線ビーム幅を決定する。
Ｘ線ビーム幅は、図１１に示すＰＡ方向の撮影対象部位８１の外接矩形との接点ｘ１,点ｘ２それぞれから基準線ｌＯ（ＰＡ）に引いた垂線８５，８６の各距離と、図１２に示すＬＡＴ方向の撮影対象部位８２から算出した外接矩形との接点ｙ１,点ｙ２それぞれから基準線ｌＯ（ＬＡＴ）に引いた垂線８７，８８の各距離のうち、最大のものを２倍した値を求め、求めた値をアイソセンタ部分でのＸ線ビーム幅とする。
【０１０３】
テーブル補正値算出部６４は、撮影対象部位の基準線ｌＯ（ＬＡＴ），ｌＯ（ＰＡ）からテーブル１０５の上下方向の補正値及び左右方向の補正値を算出する。テーブル補正値算出部６４は、第１の実施の形態のテーブル補正値算出部２４と同様の方法で上下方向及び左右方向のテーブル補正値を算出する。なお、第２の実施の形態では、近似曲線ｆＬＡＴ（ｚ）やｆＰＡ（ｚ）を基準線ｌＯ（ＬＡＴ），ｌＯ（ＰＡ）に置き換えてテーブル補正値を算出する。また第２の実施の形態では、第１の実施の形態における近似曲線ｆ（ｚ）が基準線（直線）となるので、テーブル補正値はＰＡ方向及びＬＡＴ方向でそれぞれ１回ずつ求めればよい。撮影位置毎に求める必要はない。
【０１０４】
撮影制御部６５は、Ｘ線照射範囲算出部６３により算出されたＸ線照射範囲までＸ線ビーム幅を絞り込み、撮影対象部位の撮影を実行する。また、テーブル補正値算出部６４により算出された上下方向及び左右方向のテーブル補正値に従ってテーブル１０５を移動させ、撮影対象部位の撮影を実行する。
【０１０５】
図１３を参照して、第２の実施の形態におけるＸ線ＣＴ装置１Ａの動作を説明する。
第２の実施形態において、Ｘ線ＣＴ装置１Ａのシステム制御装置１２４Ａは、図１３のフローチャートに示す手順で撮影処理を実行する。すなわち、システム制御装置１２４Ａは、記憶装置１２５から撮影処理に関するプログラム及びデータを読み出し、このプログラム及びデータに基づいて処理を実行する。
【０１０６】
Ｘ線ＣＴ装置１Ａにおいて、操作者は、撮影対象患者のスキャノ画像７１，７２を取得する（ステップＳ３０１）。取得するスキャノ画像７１，７２は、ＬＡＴ方向（Ｙ−Ｚ面）のスキャノ画像７１と、ＰＡ方向（Ｘ−Ｚ面）のスキャノ画像７２とする。
【０１０７】
次に、システム制御装置１２４Ａは、取得した各スキャノ画像７１，７２からそれぞれ撮影対象部位８１，８２の形状を抽出し（ステップＳ３０２）、抽出した撮影対象部位８１，８２の外接矩形を求め、外接矩形に基づいて基準範囲を決定する（ステップＳ３０３）。更にシステム制御装置１２４Ａは、ステップＳ３０３で決定した基準範囲から撮影対象部位を２分する基準線ｌＯ（ＬＡＴ），ｌＯ（ＰＡ）を算出する（ステップＳ３０４）。基準線ｌＯ（ＬＡＴ），ｌＯ（ＰＡ）はＰＡ方向とＬＡＴ方向の双方について夫々求める。また、基準線ｌＯ（ＬＡＴ），ｌＯ（ＰＡ）は各撮影対象部位８１，８２の面積をそれぞれ２等分する直線とすることが望ましい。
【０１０８】
システム制御装置１２４Ａは、ステップＳ３０３〜ステップＳ３０４で算出した基準線及び基準範囲から、撮影範囲、Ｘ線ビーム幅、テーブル補正値を算出する（ステップＳ３０５）。
【０１０９】
撮影範囲は、図１１、図１２に示す撮影対象部位８１，８２と外接矩形との接点ｚ１、ｚ２を撮影開始位置及び撮影終了位置とする。
【０１１０】
Ｘ線ビーム幅は、回転盤１０２の回転方向（チャンネル方向）のビーム幅については、ＰＡ方向の撮影対象部位８１の外接矩形との接点ｘ１、点ｘ２それぞれから基準線ｌＯ（ＰＡ）に引いた垂線８５，８６の各長さと、ＬＡＴ方向の撮影対象部位８２の外接矩形との接点ｙ１、ｙ２それぞれから基準線ｌＯ（ＬＡＴ）に引いた垂線８７，８８の各長さのうち最大のものを２倍した値とする。
また、撮影対象部位８１，８２のＺ方向（体軸方向）の長さがＸ線検出器１０６のスライス方向の長さより小さい場合は、上述の外接矩形により求めた接点ｚ１と接点ｚ２との間の距離ｈをスライス方向（体軸方向）のビーム幅とする。
【０１１１】
上下方向のテーブル補正値は、ＬＡＴ方向のスキャノ画像７２から抽出した撮影対象部位８２の基準線ｌＯ（ＬＡＴ）がアイソセンタライン５に一致するように求められる。すなわち、アイソセンタライン５と基準線ｌＯ（ＬＡＴ）とのＹ軸方向の距離を上下方向（Ｙ方向）のテーブル補正値とする。
【０１１２】
左右方向のテーブル補正値は、ＰＡ方向のスキャノ画像７１から抽出した撮影対象部位８１の基準線ｌＯ（ＰＡ）がアイソセンタライン５に一致するように求められる。すなわち、アイソセンタライン５と基準線ｌＯ（ＰＡ）とのＸ軸方向の距離を左右方向（Ｘ方向）のテーブル補正値とする。
【０１１３】
システム制御装置１２４Ａは、寝台制御装置１５１に対して制御信号を送り、ステップＳ３０５で算出した撮影範囲（撮影開始位置）までテーブル１０５を移動させる。また、ステップＳ３０５で算出したテーブル補正値に基づいて、テーブル１０５を上下、左右方向に移動させる（ステップＳ３０６）。
【０１１４】
また、システム制御装置１２４Ａは、ビーム幅の制限を行う（ステップＳ３０７）。ビーム幅の制限は、例えば、コリメータ開口幅の調整やボウタイフィルタ１１３ａの切り替えにより行うものとする。特に回転盤１０２の回転方向（チャンネル方向）のビーム幅の制限は、ボウタイフィルタ１１３ａの切り替えに行う。システム制御装置１２４Ａは、ボウタイフィルタ切替装置１１３に対して制御信号を送り、ステップＳ３０５で算出したＸ線ビーム幅に適したボウタイフィルタ１０３ａに切り替え、Ｘ線ビーム幅（Ｘ線照射範囲）を制限する。
【０１１５】
また、体軸方向のビーム幅の制限は、コリメータ開口幅の調整またはボウタイフィルタ１１３ａの切り替えにより行う。システム制御装置１２４Ａは、コリメータ制御装置１０９に対して制御信号を送り、ステップＳ３０５で算出したＸ線ビーム幅に適したコリメータ開口幅となるように調整する。
【０１１６】
その後、システム制御装置１２４は、ステップＳ３０５で求めた撮影範囲の撮影を実行する（ステップＳ３０８）。撮影により得た透過Ｘ線データは画像処理装置１２３に送られる。画像処理装置１２３の再構成演算部２８は取得した透過Ｘ線データに基づいて椎体の断層像を再構成する。（ステップＳ３０９）。再構成された断層像は記憶装置１２５に記憶されるとともにシステム制御装置１２４Ａへ送られ、表示装置１２２に表示される（ステップＳ３１０）。
【０１１７】
以上説明したように、第２の実施の形態のＸ線ＣＴ値１Ａは、ＬＡＴ方向及びＰＡ方向から撮影したスキャノ画像７１，７２を取得し、取得した各方向のスキャノ画像７１，７２からそれぞれ撮影対象部位８１，８２を抽出し、抽出した撮影対象部位８１，８２に外接する各矩形から撮影対象部位のＸ、Ｙ、Ｚの各方向の範囲を決定し、撮影対象部位を二分する基準線ｌＯ（ＰＡ），ｌＯ（ＬＡＴ）を求め、基準線ｌＯ（ＰＡ），ｌＯ（ＬＡＴ）に基づいて撮影対象部位全体が含まれる最小限のＸ線ビーム幅を算出し、このＸ線ビーム幅までＸ線照射範囲を絞り込んで撮影対象部位の撮影を実行する。
したがって、Ｘ線ビーム幅を必要最小限の範囲に制限して撮影を行うことが可能となる。これにより、被ばく量を低減できる。
【０１１８】
また、上述の基準線ｌＯ（ＰＡ），ｌＯ（ＬＡＴ）は、外接矩形の面積を２等分する直線とすることが望ましい。これらの基準線ｌＯ（ＰＡ），ｌＯ（ＬＡＴ）から撮影対象部位の端部（外接矩形との接点）までのＸ方向距離またはＹ方向距離のうちいずれか大きい方を２倍した値をＸ線ビーム幅とする。このようにＸ線ビーム幅を求めることにより、どのような形状の部位についても撮影対象部位全体が含まれる最小限のＸ線ビーム幅を簡易な演算処理で算出できる。
【０１１９】
また、上述の方法で算出した基準線ｌＯ（ＰＡ），ｌＯ（ＬＡＴ）は撮影対象部位の中心部に設定される。このため、基準線ｌＯ（ＰＡ），ｌＯ（ＬＡＴ）がアイソセンタと一致するようにＸ方向及びＹ方向のテーブル補正値を求めて位置合わせした上でＸ線ビーム幅を絞り込むことにより、Ｘ線照射範囲を最小の範囲とすることができる。
【０１２０】
以上、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１２１】
１，１Ａ……Ｘ線ＣＴ装置
１００………スキャンガントリ部
１０１………Ｘ線源
１０２………回転盤
１０３………コリメータ
１０３ａ……ボウタイフィルタ
１０６………Ｘ線検出器
１０９………コリメータ制御装置
１１２………チルト制御装置
１１３………ボウタイフィルタ切替装置
１２０………操作卓
１２１………入力装置
１２２………画像処理装置
１２３………記憶装置
１２４………システム制御装置
１２５………表示装置
１０５………テーブル
１５０………寝台装置
１５１………寝台制御装置
２１…………スキャノ画像取得部
２２…………形状抽出部
２３…………近似曲線算出部
２４…………テーブル補正値算出部
２５…………チルト角算出部
２６…………Ｘ線照射範囲算出部
２７…………撮影制御部
２８…………再構成演算部
６１…………基準範囲算出部
６２…………基準線算出部
６３…………Ｘ線照射範囲算出部
６４…………テーブル補正値算出部
６５…………撮影制御部
【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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