(57)【要約】【課題】被検体への負担を抑えつつ、被検体の心臓を高画質にＸ線ＣＴ撮影する。【解決手段】至適心位相設定部３０ｂにて至適心位相が設定され、目標位置指定部３０ｃにて被検体の心位相が至適心位相であるときにスキャンされるべき被検体の目標位置が指定されると、搬送開始心位相算出部３０ｂが、至適心位相、目標位置、心拍周期、スキャン開始位置、撮影テーブルの搬送速度、および撮影テーブルの助走所要時間を用いて、目標位置が至適心位相でスキャンされるような搬送開始心位相を算出する。スキャン制御部は、被検体の心位相が搬送開始心位相と一致したときに撮影テーブル４での搬送を開始し、ヘリカルスキャンを例えばヘリカルピッチ１以上で行う。【選択図】図１
2008259679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生するＸ線発生部と、多数のＸ線検出素子が２次元的に配列されてなるＸ線検出部とが、空洞を挟んで相対向して所定軸の周りに回転可能に設けられたＸ線データ収集系と、載置された前記被検体を前記所定軸に沿って前記空洞に搬送する撮影テーブルと、前記被検体をヘリカルスキャンして投影データを収集するよう前記Ｘ線データ収集系および前記撮影テーブルを制御するスキャン制御手段と、前記収集された投影データに基づいて画像再構成処理を行い前記被検体の断層像を生成する画像再構成手段と、を備えたＸ線ＣＴ装置において、
前記被検体の心拍運動を特定する心拍運動特定手段と、
前記被検体の至適心位相を設定する至適心位相設定手段と、
前記被検体の心位相が前記至適心位相であるときに、前記被検体の前記所定軸方向におけるスキャンされるべき目標位置を指定する目標位置指定手段と、
前記特定された心拍運動に基づいて求められる前記被検体の心拍周期、前記被検体のスキャン開始位置、前記撮影テーブルの搬送速度、および前記撮影テーブルの助走所要時間を用いて、前記目標位置が前記至適心位相でスキャンされるように前記撮影テーブルの搬送を所定のタイミングで開始するときの、該所定のタイミングに対応した搬送開始心位相を算出する搬送開始心位相算出手段と、をさらに備え、
前記スキャン制御手段は、前記特定された心拍運動に基づいて求められる前記被検体の心位相が前記算出された搬送開始心位相と一致したときに前記撮影テーブルの搬送を開始するよう該撮影テーブルを制御する、Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記搬送開始心位相算出手段は、前記搬送開始心位相を次式に従って算出する、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
Ｓｔｐｈ＝Ｔｇｐｈ−（（（（Ｐｍ−Ｐｓ）／Ｖｔ＋Ｔｒ）／Ｔｈ）×１００）
ただし、Ｓｔｐｈは前記搬送開始心位相、Ｔｇｐｈは前記至適心位相、Ｐｍは前記目標位置、Ｐｓは前記スキャン開始位置、Ｖｔは前記搬送速度、Ｔｒは前記助走所要時間、Ｔｈは前記心拍周期である。
【請求項３】
前記スキャン制御手段は、前記ヘリカルスキャンを行う前に前記心拍運動特定手段により特定された心拍運動に基づく心拍周期と、前記ヘリカルスキャンを行っている間に前記心拍運動特定手段により特定された心拍運動に基づく心拍周期との差分が所定時間以上であるときに、該ヘリカルスキャンの途中で前記Ｘ線発生部によるＸ線の発生を中止するよう前記Ｘ線データ収集系を制御する、請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記スキャン制御手段は、前記ヘリカルスキャンを行う前に前記心拍運動特定手段により特定された心拍運動に基づく心拍周期と、前記ヘリカルスキャンを行っている間に前記心拍運動特定手段により特定された心拍運動に基づく心拍周期との差分が所定時間以上であるときに、警告を発するよう制御する、請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記スキャン制御手段は、前記ヘリカルスキャンを行う前に前記心拍運動特定手段により特定された心拍運動に基づく心拍周期と、前記ヘリカルスキャンを行っている間に前記心拍運動特定手段により特定された心拍運動に基づく心拍周期との差分が所定時間以上であるときに、該ヘリカルスキャンの終了に連動して第２のヘリカルスキャンを行うよう前記Ｘ線データ収集系および前記撮影テーブルを制御する、請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記スキャン制御手段は、前記撮影テーブルの搬送の向きを反転させて前記第２のヘリカルスキャンを行うよう前記Ｘ線データ収集系を制御する、請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記スキャン制御手段は、ヘリカルピッチ１以上にてヘリカルスキャンを行うよう前記Ｘ線データ収集系および前記撮影テーブルを制御する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記スキャン制御手段は、前記Ｘ線データ収集系の回転周期を０．４秒以下にしてヘリカルスキャンを行うよう前記Ｘ線データ収集系および前記撮影テーブルを制御する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記被検体に造影剤を注入する造影剤注入手段と、
前記撮影テーブルの助走所要時間と、前記造影剤を注入してから該造影剤が撮影部位に到達するまでに要する時間を表す造影剤到達所要時間とを用いて、前記造影剤の注入を開始してから前記撮影テーブルの搬送を開始するまでに確保すべき搬送待機時間を算出する搬送待機時間算出手段と、をさらに備え、
前記スキャン制御手段は、前記造影剤を前記被検体に注入するよう前記造影剤注入手段を制御し、少なくとも前記搬送待機時間経過後に前記撮影テーブルの搬送を開始するよう該撮影テーブルを制御する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ撮影装置。
【請求項１０】
前記搬送待機時間算出手段は、前記搬送待機時間を次式に従って算出する、請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
Ｔｗ＝Ｔｚ−Ｔｒ
ただし、Ｔｗは前記搬送待機時間、Ｔｚは前記造影剤到達所要時間、Ｔｒは前記助走所要時間である。
【請求項１１】
前記至適心位相設定手段は、心拍波形における第１のＲ波の頂点から該第１のＲ波に続く第２のＲ波の頂点までの位相を０％から１００％として、前記至適心位相を７０％から８０％に設定する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
前記スキャン制御手段は、前記ヘリカルスキャンを行う前に前記被検体のスカウト撮影を行うよう前記Ｘ線データ収集系および前記撮影テーブルを制御し、
前記目標位置指定手段は、前記スカウト撮影により得られた前記被検体の画像上で前記目標位置を指定する、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１３】
前記スキャン制御手段は、前記ヘリカルスキャンを行う前に前記被検体の予備的ヘリカルスキャンを行うよう前記Ｘ線データ収集系および前記撮影テーブルを制御し、
前記目標位置指定手段は、前記予備的ヘリカルスキャンにより得られた前記被検体の画像上で前記目標位置を指定する、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１４】
前記被検体の画像を解析して前記被検体の冠動脈を表す画像を検出する冠動脈検出手段をさらに備え、
前記目標位置指定手段は、前記検出された冠動脈を表す画像の位置を前記目標位置として指定する、請求項１２または請求項１３に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１５】
前記冠動脈は、右冠動脈第二番である、請求項１４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１６】
前記心拍運動特定手段は、心電計により得られた信号に基づいて心拍運動を特定する、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１７】
前記心拍運動特定手段は、脈拍計により得られた信号に基づいて心拍運動を特定する、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体をヘリカルスキャン（ｈｅｌｉｃａｌ  ｓｃａｎ）して撮影するＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検体の心臓、特に冠動脈等のＸ線ＣＴ撮影には、心拍に同期した、いわゆる心電同期撮影が行われている。
【０００３】
この心電同期撮影には、プロスペクティブ（ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ）撮影法とレトロスペクティブ（ｒｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ）撮影法がある。プロスペクティブ撮影法は、直近の複数の心拍に基づく平均した心拍周期を観測しつつ、心臓の動きが最も穏やかな心位相と考えられる位相、例えば平均した心拍周期の７５％位相に同期して投影データを収集し、画像再構成する撮影法である。（例えば、特許文献１参照）。一方、レトロスペクティブ撮影法は、被検体の心電信号をモニタリング（ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）しながら、ヘリカルピッチ（ｈｅｌｉｃａｌ  ｐｉｔｃｈ）が比較的小さい値、例えば０．２程度とするヘリカルスキャンで被検体を撮影して、被検体の心電信号と被検体の投影データとを同時に収集し、任意の心位相に対応する投影データ（ｄａｔａ）のみを後から抽出して画像再構成する撮影法である（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、心臓の冠動脈などの断層像を画像再構成する方法としては、いわゆるマルチセグメント（ｍｕｌｔｉ−ｓｅｇｍｅｎｔ）画像再構成法が知られている。この方法では、同じ心位相の複数のセグメント投影データを、複数回に分けて収集し、または、ヘリカルスキャンにより連続して収集した投影データから抽出して、１スライス（ｓｌｉｃｅ）の画像再構成に必要なビュー（ｖｉｅｗ）角度分だけ組み合せることで、断層像を画像再構成する。一般に、１スライスの画像再構成にはビュー角度として少なくともＸ線ビーム（ｂｅａｍ）のファン（ｆａｎ）角＋１８０度分の投影データが必要であるが、これをガントリ（ｇａｎｔｒｙ）１回転分の投影データで収集し切れない場合には、上記マルチセグメント画像再構成法を用いて、連続する複数の心拍分に相当する期間に収集されたセグメント投影データを組み合せることで、１スライス分の断層像を画像再構成することができる。
【０００５】
このような心電同期撮影あるいはマルチセグメント画像再構成によれば、心臓の動きが穏やかな所定の心位相帯に対応した投影データを用いて画像再構成処理を行うことができるため、心拍運動による被写体ぶれが抑制された心臓の断層像を得ることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−００６５３１号公報
【特許文献２】特開２００３−１６４４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、Ｘ線検出部における検出器列の多列化やスライス方向の幅の増大化、ガントリ回転速度の高速化が進んでいるが、未だＸ線検出部のスライス方向の幅が心臓の全長より短いため、アキシャルスキャン（ａｘｉａｌ  ｓｃａｎ）やシネスキャン（ｃｉｎｅ  ｓｃａｎ）では、心臓全体の撮影を、撮影位置の変更なしに行うことができない。よって、上記プロスペクティブ撮影法では、一般に、撮影位置を複数回に渡って変更する必要があることから高速に撮影することができず、被検体の拘束時間が長くなる。他方、上記レトロスペクティブ撮影法では、Ｘ線を被検体に連続的に長時間曝射するため、被検体への被曝量が大きい。
【０００８】
特に、これらの心電同期撮影に造影撮影を組み合わせる場合には、被検体に注入された造影剤の流れが比較的速いことから、造影剤の総使用量が多くなり、被検体への負担がさらに増大する。
【０００９】
また、マルチセグメント画像再構成により断層像を得る場合には、投影データのセグメント間の不連続性により断層像にアーチファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）が発生するという問題もある。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、被検体への負担を抑えつつ、被検体の心臓を高画質に撮影することが可能なＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の観点では、本発明は、Ｘ線を発生するＸ線発生部と、多数のＸ線検出素子が２次元的に配列されてなるＸ線検出部とが、空洞を挟んで相対向して所定軸の周りに回転可能に設けられたＸ線データ収集系と、載置された前記被検体を前記所定軸に沿って前記空洞に搬送する撮影テーブル（ｔａｂｌｅ）と、前記Ｘ線データ収集系および前記撮影テーブルを制御して前記被検体をヘリカルスキャンすることにより投影データを収集するスキャン制御手段と、前記収集された投影データに基づいて画像再構成処理を行い前記被検体の断層像を生成する画像再構成手段と、を備えたＸ線ＣＴ装置において、前記被検体の心拍運動を特定する心拍運動特定手段と、前記被検体の至適心位相を設定する至適心位相設定手段と、前記被検体の心位相が前記至適心位相であるときに、前記被検体の前記所定軸方向におけるスキャンされるべき目標位置を指定する目標位置指定手段と、前記特定された心拍運動に基づいて求められる前記被検体の心拍周期、前記被検体のスキャン開始位置、前記撮影テーブルの搬送速度、および前記撮影テーブルの助走所要時間を用いて、前記目標位置が前記至適心位相でスキャンされるように前記撮影テーブルの搬送を所定のタイミング（ｔｉｍｉｎｇ）で開始するときの、該所定のタイミングに対応した搬送開始心位相を算出する搬送開始心位相算出手段と、をさらに備え、前記スキャン制御手段が、前記特定された心拍運動に基づいて求められる前記被検体の心位相が前記算出された搬送開始心位相と一致したときに前記撮影テーブルの搬送を開始するよう該撮影テーブルを制御する、Ｘ線ＣＴ装置を提供する。
【００１２】
第２の観点では、本発明は、前記搬送開始心位相算出手段が、前記搬送開始心位相を次式に従って算出する、上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
Ｓｔｐｈ＝Ｔｇｐｈ−（（（（Ｐｍ−Ｐｓ）／Ｖｔ＋Ｔｒ）／Ｔｈ）×１００）
ただし、Ｓｔｐｈは前記搬送開始心位相、Ｔｇｐｈは前記至適心位相、Ｐｍは前記目標位置、Ｐｓは前記スキャン開始位置、Ｖｔは前記搬送速度、Ｔｒは前記助走所要時間、Ｔｈは前記心拍周期である。
【００１３】
第３の観点では、本発明は、前記スキャン制御手段が、前記ヘリカルスキャンを行う前に前記心拍運動特定手段により特定された心拍運動に基づく心拍周期と、前記ヘリカルスキャンを行っている間に前記心拍運動特定手段により特定された心拍運動に基づく心拍周期との差分が所定時間以上であるときに、該ヘリカルスキャンの途中で前記Ｘ線発生部によるＸ線の発生を中止するよう前記Ｘ線データ収集系を制御する、上記第１の観点または第２の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１４】
第４の観点では、本発明は、前記スキャン制御手段が、前記ヘリカルスキャンを行う前に前記心拍運動特定手段により特定された心拍運動に基づく心拍周期と、前記ヘリカルスキャンを行っている間に前記心拍運動特定手段により特定された心拍運動に基づく心拍周期との差分が所定時間以上であるときに、警告を発するよう制御する、上記第１の観点または第２の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１５】
第５の観点では、本発明は、前記スキャン制御手段が、前記ヘリカルスキャンを行う前に前記心拍運動特定手段により特定された心拍運動に基づく心拍周期と、前記ヘリカルスキャンを行っている間に前記心拍運動特定手段により特定された心拍運動に基づく心拍周期との差分が所定時間以上であるときに、該ヘリカルスキャンの終了に連動して第２のヘリカルスキャンを行うよう前記Ｘ線データ収集系および前記撮影テーブルを制御する、上記第１の観点または第２の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１６】
第６の観点では、本発明は、前記スキャン制御手段が、前記撮影テーブルの搬送の向きを反転させて前記第２のヘリカルスキャンを行うよう前記Ｘ線データ収集系および前記撮影テーブルを制御する、上記第５の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１７】
第７の観点では、本発明は、前記スキャン制御手段が、ヘリカルピッチ１以上にてヘリカルスキャンを行うよう前記Ｘ線データ収集系および前記撮影テーブルを制御する、上記第１の観点から第６の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１８】
第８の観点では、本発明は、前記スキャン制御手段が、前記Ｘ線データ収集系の回転周期を０．４秒以下にしてヘリカルスキャンを行うよう前記Ｘ線データ収集系および前記撮影テーブルを制御する、上記第１の観点から第７の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１９】
第９の観点では、本発明は、前記被検体に造影剤を注入する造影剤注入手段と、前記撮影テーブルの助走所要時間と、前記造影剤を注入してから該造影剤が撮影部位に到達するまでに要する時間を表す造影剤到達所要時間とを用いて、前記造影剤の注入を開始してから前記撮影テーブルの搬送を開始するまでに確保すべき搬送待機時間を算出する搬送待機時間算出手段と、をさらに備え、前記スキャン制御手段が、前記造影剤を前記被検体に注入するよう前記造影剤注入手段を制御し、少なくとも前記搬送待機時間経過後に前記撮影テーブルの搬送を開始するよう前記撮影テーブルを制御する、上記第１の観点から第８の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ撮影装置を提供する。
【００２０】
第１０の観点では、本発明は、前記搬送待機時間算出手段が、前記搬送待機時間を次式に従って算出する、上記第９の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
Ｔｗ＝Ｔｚ−Ｔｒ
ただし、Ｔｗは前記搬送待機時間、Ｔｚは前記造影剤到達所要時間、Ｔｒは前記助走所要時間である。
【００２１】
第１１の観点では、本発明は、前記至適心位相設定手段が、心拍波形における第１のＲ波の頂点から該第１のＲ波に続く第２のＲ波の頂点までの位相を０％から１００％として、前記至適心位相を７０％から８０％に設定する、上記第１の観点から第１０の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２２】
第１２の観点では、本発明は、前記スキャン制御手段が、前記ヘリカルスキャンを行う前に前記被検体のスカウト（ｓｃｏｕｔ）撮影を行うよう前記Ｘ線データ収集系および前記撮影テーブルを制御し、前記目標位置指定手段が、前記スカウト撮影により得られた前記被検体の画像上で前記目標位置を指定する、上記第１の観点から第１１の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２３】
第１３の観点では、本発明は、前記スキャン制御手段が、前記ヘリカルスキャンを行う前に前記被検体の予備的ヘリカルスキャンを行うよう前記Ｘ線データ収集系および前記撮影テーブルを制御し、前記目標位置指定手段が、前記予備的ヘリカルスキャンにより得られた前記被検体の画像上で前記目標位置を指定する、上記第１の観点から第１１の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２４】
第１４の観点では、本発明は、前記被検体の画像を解析して前記被検体の冠動脈を表す画像を検出する冠動脈検出手段をさらに備え、前記目標位置指定手段が、前記検出された冠動脈を表す画像の位置を前記目標位置として指定する、上記第１２の観点または第１３の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２５】
第１５の観点では、本発明は、前記冠動脈が、右冠動脈第二番である、上記第１４の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２６】
第１６の観点では、本発明は、前記心拍運動特定手段が、心電計により得られた信号に基づいて心拍運動を特定する、上記第１の観点から第１５の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２７】
第１７の観点では、本発明は、前記心拍運動特定手段が、脈拍計により得られた信号に基づいて心拍運動を特定する、上記第１の観点から第１５の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２８】
「心拍運動特定手段」は、例えば、被検体の心拍運動に同期した周期的な体動または電磁波等である心拍信号を検出して心拍運動を特定するものであってもよいし、心電計や脈拍計等で構成される心拍運動検出手段により検出された心拍信号を受信して心拍運動を特定するものであってもよい。
【００２９】
「特定された心拍運動に基づいて求められる心拍周期」は、連続する２つの心拍信号間の時間としてもよいし、連続する３つ以上の心拍信号における連続する２つの心拍信号の組合せ毎に心拍信号間の時間を算出し、これらの各心拍信号間の時間を平均して得られる時間としてもよい。なお、後者の場合、心拍信号間の時間が既に取得されていた心拍信号の周期と比較して極端に長かったり短かったりしたとき、当該心拍信号間の時間を心拍周期の算出に用いない方がよい。このようにすれば、被検体の不整脈等により心拍が乱れても、算出される心拍周期の極端な変動を抑えることができ、算出される心拍周期を実質的な心拍周期により近づけることができる。また、「心拍周期」は、所定時間内に心拍信号の数を計数し、この所定時間を計数された心拍信号の数で割った時間としてもよい。
【００３０】
「目標位置」や「スキャン開始位置」における「位置」とは、スキャンされる範囲の基準位置を意味し、例えば、前記所定軸上で、Ｘ線発生部におけるＸ線発生点（Ｘ線管の場合にはＸ線焦点）とＸ線検出部におけるＸ線検出面の中心とを結ぶ直線を含む面を基準とした位置を考えることができる。
【００３１】
「スキャン」とは、Ｘ線データ収集系を回転させながら、Ｘ線発生部でＸ線を発生させ、空洞内の撮影空間を通ったＸ線をＸ線検出部で検出することにより、断層像の画像再構成に用いることができる投影データを収集することを意味する。
【００３２】
「ヘリカルピッチ」とは、Ｘ線検出部が有するＸ線検出面のスライス方向の幅に対する、Ｘ線データ収集系１回転あたりの撮影テーブルの移動距離の割合を意味する。なお、ヘリカルピッチは、現実的には０．２から３．０の範囲が想定される。
【００３３】
「Ｘ線データ収集系の回転周期を０．４秒以下にして」とは、Ｘ線データ収集系の回転速度を回転周期が０．４秒となる回転速度またはそれより速い回転速度にして、との意味である。なお、この回転周期は、現実的には０．１秒から０．４秒の範囲が想定される。
【００３４】
「撮影テーブルの助走所要時間」とは、撮影テーブルを停止状態から所定の速度で移動させるまでに必要な助走に要する時間を意味する。
【００３５】
「被検体」は、人間だけでなく他の動物であってもよい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、至適心位相設定手段により至適心位相が設定され、目標位置指定手段により被検体の目標位置が指定されると、搬送開始心位相算出手段が、被検体の心拍周期、被検体のスキャン開始位置、撮影テーブルの搬送速度、および撮影テーブルの助走所要時間を用いて、上記目標位置が上記至適心位相でスキャンされるような搬送開始心位相を算出し、スキャン制御手段が、被検体の心位相が上記搬送開始心位相と一致したときに、撮影テーブルの搬送を開始して被検体をヘリカルスキャンするので、被検体の所望の部分、例えば、心拍に伴う変動の大きい部分が、所望の心位相、例えば、心拍に伴う変動が最も穏やかになる位相でスキャンされるように、被検体の撮影すべき領域を高速に低Ｘ線線量で撮影することができ、被検体への負担を抑えつつ、被検体の心臓を高画質に撮影することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３８】
（第１の実施形態）
本発明の一実施形態によるＸ線ＣＴ装置について説明する。
【００３９】
図１は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１の全体構成を示すブロック（ｂｌｏｃｋ）図である。図１に示すように、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、走査ガントリ２、操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）３、撮影テーブル４、心拍運動検出器５、および造影剤注入器８を有する。
【００４０】
走査ガントリ２は、Ｘ線管２０、Ｘ線管移動部２１、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）２２、Ｘ線検出部２３、データ収集部２４、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｅｒ）２５、コリメータコントローラ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２６、回転部２７、および回転コントローラ２８を有する。走査ガントリ２は、被検体６を載置する、撮影テーブル４のクレードル４ａが搬送されるボア（ｂｏｒｅ）２９を有し、Ｘ線管２０とＸ線検出部２３とがそのボア２９を挟んで対向して配置されている。
【００４１】
Ｘ線管２０は、Ｘ線を照射するために設けられている。本実施形態においては、Ｘ線管２０は、Ｘ線コントローラ２５からの制御信号に基づいてＸ線を発生し、ボア２９内に搬送された被検体６にＸ線を照射する。
【００４２】
コリメータ２２は、Ｘ線管２０とＸ線検出部２３との間に配置されている。コリメータ２２は、例えば、チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）方向ｘとスライス方向ｚとにそれぞれ２枚ずつ設けられた板により構成されている。コリメータ２２は、コリメータコントローラ２６からの制御信号に基づいて、各方向に設けられた２枚の板を独立して移動させ、Ｘ線管２０から照射されたＸ線をそれぞれの方向において遮ってコーン（ｃｏｎｅ）状に成形し、Ｘ線の照射範囲を調整する。
【００４３】
Ｘ線検出部２３は、ボア２９を挟んでＸ線管２０に対向するように配置されている。Ｘ線検出部２３は、被検体６の周囲の複数のビュー方向からＸ線管２０によって照射され、それぞれのビュー方向ごとに被検体６を透過するＸ線を検出し投影データを生成する。
【００４４】
図２は、Ｘ線検出部２３の構成を示す斜視図である。図２に示すように、Ｘ線検出部２３は、多数のＸ線検出素子２３ａがチャネル方向ｘとスライス方向ｚとにアレイ（ａｒａｙ）状に２次元的に配列されている。つまり、Ｘ線検出部２３は、回転部２７によってＸ線管２０が被検体６の体軸方向を軸にして周囲を回転するときの回転角度方向に沿ったチャネル方向ｘと、回転部２７によるＸ線管２０の回転の軌跡により形成される面に対して略垂直な方向のスライス方向ｚとに検出素子２３ａがアレイ状に２次元的に配列されている。２次元的に配列された複数の検出素子２３ａは、円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を全体として形成している。ここで、チャネル方向ｘには、例えば、１０００個の検出素子２３ａが配列されており、スライス方向ｚには、例えば、８個の検出素子２３ａが配列されている。
【００４５】
検出素子２３ａは、例えば、検出したＸ線を光に変換するシンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）（図示なし）と、シンチレータが変換した光を電荷に変換するフォトダイオード（ｐｈｏｔｏ  ｄｉｏｄｅ）（図示なし）とを有し、Ｘ線検出部２３は固体検出器として構成されている。なお、検出素子２３ａは、これに限定されるものではなく、例えば、カドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体検出素子、あるいはキセノン（Ｘｅ）ガス（ｇａｓ）を利用した電離箱型の検出素子であってもよい。
【００４６】
図３および図４は、Ｘ線管２０、コリメータ２２、およびＸ線検出部２３の相互関係を示す図である。図３において、図３（ａ）はスライス方向ｚを視線とした状態を示す図であり、図３（ｂ）はチャネル方向ｘを視線とした状態を示す図である。また、図４は、図３（ｂ）と同様にチャネル方向ｘを視線とした状態において、被検体６を撮影する様子を示す図である。
【００４７】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線７は、コリメータ２２によってコーン状に成形され、Ｘ線検出部２３に照射される。そして、被検体６を撮影する場合においては、撮影テーブル４に被検体６を載置し、その載置された被検体６がボア２９に搬入される。そして、図４に示すように、被検体６のスライス方向ｚを軸として被検体６の周囲の複数のビュー方向からＸ線７を照射し、コリメータ２２を介して、それぞれのビュー方向ごとに被検体６を透過するＸ線をＸ線検出部２３で検出し被検体６の投影データを生成する。
【００４８】
データ収集部２４は、Ｘ線検出部２３が検出し生成する投影データを収集し、操作コンソール３に出力する。データ収集部２４は、例えば、選択・加算切換回路（図示なし）とアナログ−デジタル（ａｎａｌｏｇ−ｄｉｇｉｔａｌ）変換器（図示なし）とを有する。操作コンソール３からの制御信号に応じて選択・加算切換回路が投影データを選択し組合せを変え足し合わせて、アナログ−デジタル変換器に出力する。そして、選択・加算切換回路によって選択あるいは任意の組合せで足し合わされた投影データを、アナログ−デジタル変換器がアナログ信号からデジタル信号に変換して操作コンソール３に出力する。
【００４９】
Ｘ線コントローラ２５は、操作コンソール３からの制御信号に応じて、Ｘ線管２０に制御信号を出力し、Ｘ線管２０を制御する。また、Ｘ線コントローラ２５は、操作コンソール３による制御信号に応じて、Ｘ線管移動部２１に対し制御信号を出力し、Ｘ線管２０の放射中心をスライス方向ｚに移動するように制御する。
【００５０】
コリメータコントローラ２６は、操作コンソール３からの制御信号に応じてコリメータ２２に制御信号を出力し、Ｘ線管２０から放射されたＸ線を成形するようにコリメータ２２を制御する。
【００５１】
回転部２７は、回転コントローラ２８からの制御信号に応じて、ボア２９中のアイソセンタ（ｉｓｏｃｅｎｔｅｒ）を軸にして回転する。回転部２７には、Ｘ線管２０、Ｘ線管移動部２１、コリメータ２２、Ｘ線検出部２３、データ収集部２４、Ｘ線コントローラ２５、およびコリメータコントローラ２６が搭載されており、これらは、回転部２７の回転に伴ってボア２９に搬入される被検体６に対する位置を変化させる。回転部２７を回転させることにより、被検体６のスライス方向ｚを軸として複数のビュー方向からＸ線が照射され、被検体を透過したＸ線が検出される。
【００５２】
回転コントローラ２８は、操作コンソール３からの制御信号に応じて、回転部２７に制御信号を出力して回転部２７を回転するように制御する。
【００５３】
撮影テーブル４は、被検体６を載置するクレードル（ｃｒａｄｌｅ）４ａを被検体６の体軸すなわちｚ軸に沿って走査ガントリ２のボア２９に搬送する。撮影テーブル４は、操作コンソール３からの制御信号に基づいて、クレードル４ａの位置を制御する。また、撮影テーブル４は、必要に応じて、被検体６を載置するクレードル４ａを移動させることによりスキャンする位置を変更する。
【００５４】
心拍運動検出器５は、被検体６の心拍運動を検出する。心拍運動検出器５は、例えば、心電計によって構成されており、被検体６の心拍信号を検出して心電信号を生成するとともに、直近の隣接する同位相の心電波形等に基づいて心拍周期を算出する。心拍運動検出器５は、操作コンソール３と接続されており、生成した心電信号や算出した心拍周期を、操作コンソール３に出力する。なお、心拍運動検出器５は、脈拍を検出する脈拍計によって構成されていてもよい。
【００５５】
造影剤注入器８は、被検体６に造影剤を注入する。造影剤注入器８は、操作コンソール３と接続されており、操作コンソール３からの制御信号により、被検体６への造影剤の注入を制御する。
【００５６】
操作コンソール３は、中央処理装置３０、入力装置３１、表示装置３２、および記憶装置３３を有する。
【００５７】
中央処理装置３０は、例えば、コンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）によって構成されており、スキャン制御部３０ａ、至適心位相設定部３０ｂ、目標位置指定部３０ｃ、搬送開始心位相算出部３０ｄ、搬送待機時間算出部３０ｅ、画像再構成部３０ｆ、および心拍運動特定部３０ｈを有する。
【００５８】
スキャン制御部３０ａは、被検体６をヘリカルスキャンして投影データを収集するよう走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御する。本実施形態では、スキャン制御部３０ａは、入力装置３１に入力されたスキャン条件に基づいて、Ｘ線管２０からＸ線を被検体６に照射し、被検体６を透過するＸ線をＸ線検出部２３にて検出するように、各部を制御して走査を行う。
【００５９】
より具体的には、スキャン制御部３０ａは、スキャン条件に基づいて、撮影テーブル４に制御信号を出力し、撮影テーブル４を走査ガントリ２のボア２９に搬入または搬出して、被検体６のスキャンする位置を制御する。また、スキャン制御部３０ａは、回転コントローラ２８に制御信号を出力して、走査ガントリ２の回転部２７を回転させ、回転部２７の回転周期を制御する。また、スキャン制御部３０ａは、制御信号をＸ線コントローラ２５に出力し、Ｘ線管２０の管電圧やＸ線を照射するタイミングを制御する。そして、スキャン制御部３０ａは、制御信号をコリメータコントローラ２６に出力し、コリメータ２２を制御してＸ線を成形する。また、スキャン制御部３０ａは、制御信号をデータ収集部２４に出力し、Ｘ線検出部２３の検出素子２３ａが得る投影データを収集するように制御する。
【００６０】
心拍運動特定部３０ｈは、心拍運動検出器５から心電信号や心拍周期の情報を取得して、被検体６の心拍運動を特定する。
【００６１】
至適心位相設定部３０ｂは、被検体６の至適心位相を設定する。ここでは、至適心位相設定部３０ｂは、操作者による入力に応じて至適心位相を設定するが、所定の心位相を至適心位相としてプリセット（ｐｒｅｓｅｔ）しておいてもよい。また、至適心位相設定部３０ｂは、心拍波形における第１のＲ波の頂点から第１のＲ波に続く第２のＲ波の頂点までの位相を０％から１００％として、至適心位相を７０％から８０％に設定する。これは、心臓の動きが最も穏やかになる心位相は７５％前後であることから、入力ミス（ｍｉｓｓ）等により、目的とする心位相から大幅にずれた位相が至適心位相として設定されないようにし、かつ、被検体６の個体差を吸収するためである。
【００６２】
目標位置指定部３０ｃは、被検体６の心位相が上記設定された至適心位相であるときに、被検体６の体軸方向すなわちｚ方向におけるスキャンされるべき目標位置を指定する。
【００６３】
搬送開始心位相算出部３０ｄは、心拍運動特定部３０ｈにより特定された心拍運動に基づいて求められる被検体６の心拍周期、被検体６のスキャン開始位置、クレードル４ａの搬送速度、およびクレードル４ａの助走所要時間を用いて、上記指定された目標位置が上記設定された至適心位相でスキャンされるようにクレードル４ａの搬送を所定のタイミングで開始するときの、当該所定のタイミングに対応した搬送開始心位相を算出する。搬送開始心位相算部３０ｄは、例えば、搬送開始心位相を次式に従って算出する。
Ｓｔｐｈ＝Ｔｇｐｈ−（（（（Ｐｍ−Ｐｓ）／Ｖｔ＋Ｔｒ）／Ｔｈ）×１００）  (1)
ここで、Ｓｔｐｈは搬送開始心位相、Ｔｇｐｈは至適心位相、Ｐｍは目標位置、Ｐｓはスキャン開始位置、Ｖｔは搬送速度、Ｔｒは助走所要時間、Ｔｈは心拍周期である。
【００６４】
なお、スキャン制御部３０ａは、心拍運動特定部３０ｈにより特定された心拍運動に基づいて求められる被検体６の心位相が、上記算出された搬送開始心位相Ｓｔｐｈと一致したときにクレードル４ａの搬送を開始するよう撮影テーブル４を制御する。また、スキャン制御部３０ａは、撮影テーブル４の搬送速度が一定になった後、ヘリカルピッチ１以上のヘリカルスキャンを行うよう走査ガントリ２および撮影テーブルを制御する。
【００６５】
搬送待機時間算出部３０ｅは、クレードル４ａの助走所要時間Ｔｒと、造影剤を注入してからこの造影剤が撮影部位に到達するまでに要する時間を表す造影剤到達所要時間Ｔｚとを用いて、造影剤の注入を開始してからクレードル４ａの搬送を開始するまでに確保すべき搬送待機時間Ｔｗを算出する。搬送待機時間算出部３０ｅは、例えば、搬送待機時間Ｔｗを次式に従って算出する。
Ｔｗ＝Ｔｚ−Ｔｒ    (2)
ここで、Ｔｗは搬送待機時間、Ｔｚは造影剤到達所要時間、Ｔｒは助走所要時間である。
なお、スキャン制御部３０ａは、造影剤を被検体６に注入するよう造影剤注入器８を制御し、少なくとも搬送待機時間Ｔｗ経過後にクレードル４ａの搬送を開始するよう撮影テーブル４を制御する。
【００６６】
画像再構成部３０ｆは、上記収集された投影データに基づいて画像再構成処理を行い被検体６の断層像を生成する。画像再構成部３０ｆは、上記収集された投影データを用いて補間処理を行い、公知の再構成法、例えばフェルドカンプ（ｆｅｌｄｋａｍｐ）法に代表される３次元画像再構成法、コンボリューション（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）逆投影法などにより、被検体６の断層像を画像再構成する。また、画像再構成部３０ｆは、記憶装置３３に接続されており、生成した被検体６の断層像が記憶装置３３に記憶される。なお、画像再構成処理については、例えば、特願２００６−１０５７４９号、第６６段落目から第１２９段落目にて詳細に記載されている。
【００６７】
なお、スキャン制御部３０ａは、ヘリカルスキャンを行う前に特定された心拍運動に基づく心拍周期と、ヘリカルスキャンを行っている間に特定された心拍運動に基づく心拍周期との差分が所定時間以上、例えば０．２秒以上であるときに、心拍周期に異常があったとみなし、このヘリカルスキャンの途中でＸ線管２０によるＸ線の発生を中止し、警告を発し、ヘリカルスキャンを強制的に終了するよう走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御する。スキャン制御部３０ａは、その後、２回目のヘリカルスキャンが可能となるように、クレードル４ａを所定の位置に搬送し、ヘリカルスキャンの終了に連動して第２のヘリカルスキャンを行うよう走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御する。このとき、スキャン制御部３０ａは、クレードル４ａを被検体６の体軸方向における撮影領域の一端側にある初期の位置に戻すのではなく、撮影領域の他端側にある所定の位置に移動させ、クレードル４ａの搬送の向きを反転させて第２のヘリカルスキャンを行う。つまり、ヘリカルスキャンの始点と終点とを逆にして第２のヘリカルスキャンを行う。これにより、第２のヘリカルスキャンを開始するまでに要する時間を短縮できる。
【００６８】
また、スキャン制御部３０ａは、回転部２７の回転周期を０．４秒以下にしてヘリカルスキャンを行うよう走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御する。これは、例えば、一般的な撮影条件として、スキャン幅（ｚ方向のスキャン位置を変えず一度にスキャンして画像再構成することが可能な撮影領域のスライス方向の幅）が４０ｍｍ、心臓の全長が１２０ｍｍ、ヘリカルピッチが１、心拍周期が０．８秒である場合、心臓全体を撮影するには回転部２７を２回転分回転させる必要があり、これを１心拍周期に相当する時間内で行うには、回転部２７の回転周期を０．４秒以下にする必要があるからである。しかし、回転部２７の回転周期が０．４秒を超える場合であっても、ヘリカルピッチを１より大きな値に設定すれば、心臓全体を１心拍周期に相当する時間内に撮影することが可能である。なお、これらの撮影条件は、被検体６の心拍周期、回転部２７の回転周期の上限、クレードル４ａの搬送速度の上限、Ｘ線管２０のＸ線線量の上限、断層像に対して求める画質等を考慮して決定することが望ましい。
【００６９】
また、スキャン制御部３０ａは、ヘリカルスキャンを行う前に被検体６のスカウト撮影を行うよう走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御し、目標位置指定部３０ｃは、このスカウト撮影により得られた被検体６の画像上で目標位置を指定する。なお、スカウト撮影によって得られたスカウト像の空間分解能が低く、目標位置として目的とする位置、例えば、冠動脈の位置を指定し難いような場合が考えられる。このような場合には、スキャン制御手段は、ヘリカルスキャンを行う前に本撮影時より低いＸ線線量で被検体６の予備的ヘリカルスキャンを行うよう走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御し、目標位置指定部３０ｃは、この予備的ヘリカルスキャンにより得られた被検体６の画像、例えば、ボリュームデータに基づくＭＰＲ画像や、ボリュームデータを所定の面に投影して得られる投影画像上で目標位置を指定する。
【００７０】
入力装置３１は、例えば、キーボード（ｋｅｙｂｏｒｄ）やマウス（ｍｏｕｓｅ）などの入力デバイス（ｄｅｖｉｃｅ）により構成されている。入力装置３１は、例えば、本スキャン条件などの撮影条件や、被検体６の情報などの各種情報を中央処理装置３０に入力するために設けられている。
【００７１】
表示装置３２は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）により構成されている。表示装置３２は、中央処理装置３０からの指令に基づき、画像生成部３０ｄにより生成された被検体６の強調画像、その他の各種情報を表示する。
【００７２】
記憶装置３３は、メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）により構成されており、画像生成部３０ｄが生成する画像などの各種のデータや、プログラムなどを記憶する。記憶装置３３は、その記憶されたデータが必要に応じて中央処理装置３０にアクセス（ａｃｃｅｓｓ）される。
【００７３】
なお、回転部２７は、本発明におけるＸ線データ収集系の一例であり、また、ボア２９は、本発明における空洞の一例である。
【００７４】
これより、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置１を用いたＸ線ＣＴ撮影方法について説明する。なお、ここでは、スキャン条件の一例として、スキャン幅は４０ｍｍ、走査ガントリ２の回転部２７の回転速度は０．３５秒／回転、ヘリカルピッチは１．３７５であるものとする。
【００７５】
図４は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置を用いたＸ線ＣＴ撮影方法を示すフロー（ｆｌｏｗ）図である。また、図５は、本実施形態によるスキャン処理のタイムチャート（ｔｉｍｅ  ｃｈａｒｔ）を示した図である。図５では、時間ｔを横軸とし、被検体６の心電信号Ｓｈ、心電同期信号Ｓｓｙｎｃ、ヘリカルスキャンによる投影データの収集期間Ｓｃａｎ、被検体６に造影剤を注入する期間Ｉｊ、クレードル４ａの搬送速度Ｖがそれぞれ示されている。心電信号Ｓｈでは、心電波形における各波のピークであるＰ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕがそれぞれ同じ記号を用いて表されている。心電同期信号Ｓｓｙｎｃでは、順次検出される各心電同期信号がｔｒ１，ｔｒ２，…のように表されている。心位相は、Ｒピークから次のＲピークまでを１００％としたきの割合（％）で表される。
【００７６】
まず、被検体６を撮影テーブル４におけるクレードル４ａに載置し、心電計によって構成される心拍運動検出器５を被検体６に取り付け、心電信号のモニタリングを開始する（Ｓ１０１）。
【００７７】
中央処理装置３０のスキャン制御部３０ａは、走査ガントリ２と撮影テーブル４へ制御信号を出力し、Ｘ線管２０のＸ線焦点が真上または真下に位置するように回転部２７の回転位置を固定した状態で、クレードル４ａを走査ガントリ２のボア２９に搬送しながらＸ線を被検体６に照射し、スカウト撮影を行う。このスカウト撮影によってクレードル４ａの位置と被検体６の位置との対応付けが行われるとともに、被検体６のスカウト像が得られる。スカウト撮影が終了すると、表示装置３２のモニタには、スキャン条件設定画面が表示される。
【００７８】
図６は、スキャン条件設定画面の一例を示した図である。スキャン条件設定画面１３には、図示の如く、スキャン条件に含まれる各種設定項目１３ａ、例えば、撮影する画像枚数、画像間隔、スライス厚、管電圧、管電流、至適心位相、ヘリカルピッチが表示される。また、スキャン条件設定画面１３には、スカウト撮影により得られた被検体６のスカウト像１３ｂが表示されるとともに、モニタリングしている心電信号Ｓｈが心電波形１３ｃとして略リアルタイムで表示される。撮影開始位置ｚｓ、撮影終了位置ｚｅ、目標位置ＰｍなどはＧＵＩによる入力操作に連動して座標を表す数値や記号が表示される。
【００７９】
ここで、操作者は、入力装置３１を介してＧＵＩにより、このスカウト像１３ｂ上でｚ方向における撮影開始位置ｚｓと撮影終了位置ｚｅを入力する。これにより、入力された撮影開始位置ｚｓから撮影終了位置ｚｅまでの範囲が撮影範囲として設定される（Ｓ１０２）。
【００８０】
また、操作者は、スキャン条件設定画面１３上で、至適心位相Ｔｇｐｈとして設定したい所定の心位相を入力する。至適心位相設定部３０ｂは、入力された心位相を至適心位相Ｔｇｐｈとして設定する（Ｓ１０３）。なお、至適心位相Ｔｇｐｈは、位相そのものではなく、例えば、心電波形におけるＲピークからの経過時間等で表される心時相で設定してもよい。ここでは、至適心位相Ｔｇｐｈとして、例えば、心位相７５％を設定する。
【００８１】
さらに、操作者は、このスカウト像１３ｂ上でＧＵＩにより、被検体６の心位相が上記設定された至適心位相Ｔｇｐｈであるときに、被検体６のｚ方向におけるスキャンされるべき目標位置Ｐｍとして指定したい所定の位置を入力する。目標位置指定部３０ｃは、入力された所定の位置を目標位置Ｐｍとして指定する（Ｓ１０４）。ここでは、目標位置Ｐｍとして、例えば、心臓の冠動脈である右冠動脈第二番と呼ばれる位置を設定する。
【００８２】
図７は、心臓６ａの冠動脈Ｋである右冠動脈第二番Ｋ２の概略位置の例を示す図である。冠動脈は心拍運動に伴って比較的大きく変動する部位であり、目標位置Ｐｍとして適当な位置のひとつである。
【００８３】
次に、スキャン制御部３０ａは、各部に制御信号を出力して、インジェクションテスト（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｔｅｓｔ）を行う。インジェクションテストは、造影剤を被検体６に注入してからその造影剤が撮影部位に到達するまでの時間を計測したり、造影剤注入器８が予定通り制御されているかを確認したりするために行われる。例えば、スキャン制御部３０ａは、走査ガントリ２および造影剤注入器８に制御信号を出力して、回転部２７のｚ方向における位置をスキャン開始位置Ｐｓに固定した状態で、すなわち、回転部２７のスキャン幅の一端と撮影開始位置ｚｓとが一致するような位置関係で、被検体６を低Ｘ線線量で高速にスキャンして撮影しながら、造影剤を被検体６に注入し、造影剤到達所要時間Ｔｚを計測する（Ｓ１０５）。
【００８４】
テストインジェクションが終了すると、中央処理装置３０の心拍運動特定部３０ｈは、心拍運動検出器５から送られてくる心電信号Ｓｈに基づいて、直近の連続する３つから５つ程度の心拍周期Ｔｒｓを平均して平均心拍周期Ｔｈを算出する（Ｓ１０６）。
次に、搬送開始心位相算出部３０ｄが、ステップＳ６で算出された平均心拍周期Ｔｈ、ステップＳ１０２で設定された撮影範囲に基づいて決定されるスキャン開始位置Ｐｓ、回転部２７の回転速度とヘリカルピッチに基づいて決定されるクレードル４ａの搬送速度Ｖｔ、予め測定したクレードル４ａの助走所要時間Ｔｒを用いて数式（１）に従って搬送開始心位相Ｓｔｐｈを算出する（Ｓ１０７）。
【００８５】
また、搬送待機時間算出部３０ｅは、クレードル４ａの助走所要時間Ｔｒと、造影剤到達所要時間Ｔｚとを用いて数式（２）に従って搬送待機時間Ｔｗを算出する（Ｓ１０８）。
スキャン制御部３０ａは、走査ガントリ２および撮影テーブル４に制御信号を出力し、回転部２７を所定の回転速度で回転させるとともに、被検体６のスキャンされる位置が、クレードル４ａの助走後に、上記設定された撮影範囲に基づいて決定されるスキャン開始位置Ｐｓと合致するように、クレードル４ａを所定の位置に移動させる。
【００８６】
その後、スキャン制御部３０ａは、造影剤注入器８を制御して造影剤を被検体６に注入し（Ｓ１０９）、少なくとも搬送待機時間Ｔｗが経過するまで待機する。
【００８７】
スキャン制御部３０ａは、造影剤の注入を開始してから搬送待機時間Ｔｗ経過後、クレードル４ａの搬送を開始する際に、ステップＳ６で算出された平均心拍周期Ｔｈと心拍運動特定部３０ｈにより特定された直近の心拍運動に基づく直近心拍周期との差分を算出し、その差分が所定時間、例えば平均心拍周期Ｔｈの２０％に相当する所定時間Δｔｅ未満であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。ここで、その差分が所定時間Δｔｅ未満でないときは、不整脈等により心拍周期に異常があったとみなし、次のステップには進まず、ステップＳ１１０に戻る。一方、その差分が所定時間Δｔｅ未満であるときは、心拍運動特定部３０ｈにより特定された直近の心拍運動に基づく直近心位相と上記算出された搬送開始心位相Ｓｔｐｈとが一致するかを判定する（Ｓ１１１）。ここで、直近心位相と搬送開始心位相Ｓｔｐｈとが一致するときは、スキャン制御部３０ａは、撮影テーブル４に制御信号を出力し、クレードル４ａの移動を開始する（Ｓ１１２）。一方、直近心位相と搬送開始心位相Ｓｔｐｈとが一致しないときは、ステップＳ１１０に戻る。つまり、心拍周期に異常が認められるうちはクレードル４ａの助走を開始せずに待機する。
【００８８】
クレードル４ａの助走が終了し搬送速度Ｖが一定の速度Ｖｔになった時点で、クレードル４ａは、被検体６のスキャンされる位置とスキャン開始位置ｐｓとが合致する位置に移動しているので、スキャン制御部３０ａは、Ｘ線コントローラ２５やデータ収集部２４に制御信号を出力し、Ｘ線管２０でＸ線を発生させるとともにＸ線検出部２３で被検体６を透過したＸ線を検出させて、ヘリカルスキャンすなわち投影データの収集を開始する（Ｓ１１３）。ヘリカルスキャンでは、撮影開始位置ｚｓから撮影終了位置ｚｅまでの撮影範囲を時間Ｔｓ掛けてスキャンし、投影データを収集する。ヘリカルスキャンを行っている間に不整脈等による心拍周期の異常が発生しなければ、見積もりどおり、被検体６の心位相が至適心位相Ｔｇｐｈのときに、回転部２７のｚ方向におけるスキャン幅の中央が被検体６の目標位置Ｐｍ上を通過する。
【００８９】
なお、収集された投影データはすべて画像再構成に用いてもよいが、例えば、時間Ｔｓのうち、スキャン開始時刻ｔｓｓから心臓６ａをスキャンする直前の時刻ｔｃｓまでの時間ΔＴ１と、心臓６ａをスキャンした直後の時刻ｔｃｅからスキャン終了時刻ｔｓｅまでの時間ΔＴ２とを除いた、被検体６の心臓６ａがスキャンされた時間帯Ｔｃに対応する投影データのみを抽出して、画像再構成するようにしてもよい。
【００９０】
スキャン制御部３０ａは、ヘリカルスキャンを行っている間に、ヘリカルスキャンを行う前に算出された平均心拍周期Ｔｈとヘリカルスキャンを行っている間に特定された直近の心拍運動に基づく直近心拍周期との差分を算出し、その差分が所定時間、例えば平均心拍周期の２０％に相当する所定時間Δｔｅ未満であるかを判定する（Ｓ１１４）。例えば、心拍に同期した心電同期信号が確認されてから平均心拍周期の８０％に相当する時間が経過する前に次の心電同期信号が確認されたり、心電同期信号が確認されてから平均心拍周期の１２０％に相当する時間が経過しても次の心電同期信号が確認されなかったりした場合に、心拍周期に異常があったとみなすことができる。ここで、その差分が所定時間Δｔｅ未満でないときは、心拍周期に異常があったとみなし、このヘリカルスキャンの途中でＸ線管２０によるＸ線の発生を中止して、ランプ、音声、表示等により警告を発し、ヘリカルスキャンを強制的に終了させる。スキャン制御部３０ａは、その後、２回目のヘリカルスキャンが可能となるように、クレードル４ａを所定の位置に搬送し、ヘリカルスキャンの終了に連動して第２のヘリカルスキャンの準備を行う（Ｓ１１５）。このとき、スキャン制御部３０ａは、クレードル４ａを被検体６の体軸方向における撮影範囲の一端側にある初期の位置に戻すのではなく、撮影範囲の他端側にある所定の位置に移動させ、クレードル４ａの搬送の向きを反転させて第２のヘリカルスキャンを行うようにする。つまり、ヘリカルスキャンの始点と終点とを逆にして第２のヘリカルスキャンを行う。
【００９１】
一方、ステップＳ１３において、スキャン制御部３０ａは、その差分が所定時間Δｔｅ未満であるときは、収集すべきデータがまだ残っているか否かを判定し（Ｓ１１６）、収集すべき投影データがないと判定された場合には、スキャン制御部３０ａは、スキャン処理を終了し、その後、画像再構成部３０ｆが、収集された投影データを用いて補間処理を行い、各スライス毎に必要な投影データを算出し、各スライスの断層像を画像再構成する（Ｓ１１７）。そして、得られた断層像もしくはそれらの断層像に基づく３次元画像、ＭＰＲ画像等を表示装置３２のモニタに表示させる（Ｓ１１８）。一方、収集すべきデータがまだ残っていると判定された場合には、ステップＳ１１４に戻り、投影データの収集を継続させる。
【００９２】
このような本実施形態によるＸ線ＣＴ装置によれば、至適心位相設定部３０ｂにより至適心位相Ｔｇｐｈが設定され、目標位置指定部３０ｃにより被検体６の目標位置Ｐｍが指定されると、搬送開始心位相算出部３０ｄが、被検体６の心拍周期Ｔｈ、被検体６のスキャン開始位置Ｐｓ、撮影テーブル４の搬送速度Ｖ、および撮影テーブル４の助走所要時間Ｔｒを用いて、目標位置Ｐｍが至適心位相Ｔｇｐｈでスキャンされるような搬送開始心位相Ｓｔｐｈを算出し、スキャン制御部３０ａが、被検体６の心位相が搬送開始心位相Ｓｔｐｈと一致したときに、撮影テーブル４の搬送を開始して被検体６をヘリカルスキャンするので、被検体６の所望の部分、例えば、心拍に伴う変動の大きい部分が、所望の心位相、例えば、心拍に伴う変動が最も穏やかになる位相でスキャンされるように、被検体６の撮影すべき領域を高速に低Ｘ線線量で撮影することができ、被検体６への負担を抑えつつ、被検体６の心臓６ａを高画質に撮影することが可能となる。
【００９３】
また、本実施形態によれば、スキャン制御部３０ａが、ヘリカルスキャンを行っている間に、ヘリカルスキャンを行う前に算出された平均心拍周期Ｔｈとヘリカルスキャンを行っている間に特定された直近心拍周期との差分を算出し、その差分が所定時間Δｔｅ未満であるときに、心拍周期に異常があったとみなし、Ｘ線の発生を中止して、警告を発し、ヘリカルスキャンを強制的に終了させるので、撮影に失敗したときには、その旨を操作者等に知らせることができ、また、被検体６への被爆を最小限に抑えることができる。
【００９４】
また、スキャン制御部３０ａは、その後、２回目のヘリカルスキャンが可能となるように、クレードル４ａを所定の位置に搬送し、ヘリカルスキャンの終了に連動して第２のヘリカルスキャンの準備を行うので、撮影に失敗しても直ぐに次の撮影の準備に移り、時間効率のよい撮影を行うことができる。このとき、スキャン制御部３０ａは、クレードル４ａを被検体６の体軸方向における撮影範囲の一端側にある初期の位置に戻すのではなく、撮影範囲の他端側にある所定の位置に移動させ、クレードル４ａの搬送の向きを反転させて第２のヘリカルスキャンを行うようにするので、より時間効率のよい撮影を行うことができる。
【００９５】
（第２の実施形態）
本発明の別の実施形態によるＸ線ＣＴ装置について説明する。
【００９６】
図８は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１の全体構成を示すブロック（ｂｌｏｃｋ）図である。本実施形態によるＸ線ＣＴ装置１は、基本的に、第１の実施形態と略同じ構成を有しているが、第１の実施形態とは以下の点で異なる。第１の実施形態では、目標位置指定部３０ｃが、被検体６の画像上で操作者により入力された所定の位置を目標位置Ｐｍとして指定していたが、本実施形態では、中央処理装置３０が、スカウト撮影や予備的ヘリカルスキャンによって得られた被検体６の画像を解析して、被検体６の冠動脈、例えば、右冠動脈第二番を表す画像を検出する冠動脈検出部３０ｇをさらに含み、目標位置指定部３０ｃは、上記検出された右冠動脈第二番を表す画像の位置を目標位置として指定する。
【００９７】
冠動脈検出部３０ｇは、例えば、被検体６のスカウト像上でＣＴ値に基づくエッジ検出やテンプレートマッチング等により冠動脈を表す画像を検出した後、その冠動脈の画像を所定の比率で分割する位置の画像を右冠動脈第二番として検出したり、被検体６を低Ｘ線線量で複数回に亘って、スカウト撮影、予備的ヘリカルスキャン、またはシネスキャンして得られた複数の画像において最も変動が大きい部分を右冠動脈第二番の画像とみなして検出したり、あるいは単純に、事前に設定された撮影範囲のｚ方向における中央位置の画像を右冠動脈第二番として検出したりする。
【００９８】
図９は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置を用いたＸ線ＣＴ撮影方法を示すフロー図である。ステップＳ２０１からＳ２０３は、第１の実施形態におけるステップＳ１０１からＳ１０３に対応するステップであり、ステップＳ２０５からＳ２１９は第１の実施形態におけるステップＳ１０４からＳ１１８に対応するステップである。本実施形態では、ステップＳ２０４において、冠動脈検出部３０ｇが、スカウト撮影等により得られた被検体６の画像に対して画像解析を行い、右冠動脈第二番の画像を検出し、その画像の位置を目標位置Ｐｍとして指定する。つまり、本実施形態では、操作者が所定の位置を入力するのではなく、右冠動脈第二番が検出され、その位置が目標位置Ｐｍとして自動的に指定される。なお、画像解析の結果によっては真の右冠動脈第二番とは少しずれた位置に目標位置Ｐｍが指定される場合も考えられるので、目標位置指定部３０ｇは、目標位置Ｐｍを後から操作者が調整できるような機能を有することが望ましい。
【００９９】
このような本実施形態によるＸ線ＣＴ装置によれば、冠動脈検出部３０ｇが、右冠動脈第二番の画像を自動で検出し、その画像の位置を目標位置Ｐｍとして指定するので、心拍運動に伴う変動が大きい位置を至適心位相Ｔｇｐｈ、例えば最も心拍による変動が穏やかな心位相７５％でスキャンされるようにスキャン条件を自動で設定することができ、操作者が一般に希望するスキャン条件を、操作者による煩雑な入力作業なしに設定することができる。
【０１００】
なお、上記各実施形態では、ヘリカルスキャンを行うときのヘリカルピッチが１以上である例について説明しているが、これは、本願出願時点において、一般的なマルチスライスＣＴ装置におけるＸ線検出部のスライス方向の幅を考慮して、断層像の画質、被検体の被曝量、時間効率等のバランスがよいと思われる例を示したものである。したがって、今後、Ｘ線検出部のスライス方向の幅がさらに広がった場合や、断層像の画質をより向上させたい場合にはヘリカルピッチを１未満としてもよく、これらの条件によってヘリカルピッチを、例えば、０．７程度あるいは０．５程度にしてもよい。
【０１０１】
また、上記各実施形態では、造影剤注入器８を用いて被検体６に造影剤を注入する造影撮影を例に説明したが、もちろん、本発明の実施形態としては、造影剤を使わない通常の撮影であってもよい。
【０１０２】
上記の各実施形態は、本発明を実施するための最良の形態の一例であり、本発明はこれらの実施形態に限定されない。すなわち、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、あらゆる変更、追加、組合せが可能である。
【０１０３】
また、コンピュータを本発明におけるスキャン制御手段、心拍運動特定手段、至適心位相設定手段、目標位置指定手段、搬送開始心位相算出手段、搬送待機時間算出手段、画像再構成手段、冠動脈検出手段として機能させるためのプログラムも本発明の実施形態の一例である。なお、このプログラムは、インターネット（ｉｎｔｅｒｎｅｔ）等のネットワーク（ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して、ダウンロード（ｄｏｗｎ  ｌｏａｄ）、配信等によって供給してもよいし、このプログラムをコンピュータ読取可能な記録媒体に記録して供給するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の一実施形態によるＸ線ＣＴ装置の構成を示す図
【図２】本発明の一実施形態によるＸ線検出部の構成を示す図
【図３】本発明の一実施形態によるＸ線管、コリメータ、およびＸ線検出部の相互関係を示す図
【図４】本発明の一実施形態によるＸ線ＣＴ装置を用いたＸ線ＣＴ撮影方法を示すフロー図
【図５】本発明の一実施形態によるＸ線ＣＴ装置におけるスキャン処理のタイムチャートを示す図
【図６】スキャン条件設定画面の一例を示す図
【図７】心臓における冠動脈の概略位置の一例を示す図
【図８】本発明の別の実施形態によるＸ線ＣＴ装置の構成を示す図
【図９】本発明の別の実施形態によるＸ線ＣＴ装置を用いたＸ線ＣＴ撮影方法を示すフロー図
【符号の説明】
【０１０５】
１  Ｘ線ＣＴ装置（Ｘ線ＣＴ装置）
２  走査ガントリ
３  操作コンソール
４  撮影テーブル（撮影テーブル）
５  心拍運動検出器
６  被検体
７  Ｘ線
８  造影剤注入器（造影剤注入手段）
２０  Ｘ線管（Ｘ線発生部）
２２  コリメータ
２３  Ｘ線検出部（Ｘ線検出部）
２３ａ  Ｘ線検出素子
２４  データ収集部
２５  Ｘ線コントローラ
２６  コリメータコントローラ
２７  回転部（Ｘ線データ収集系）
２８  回転コントローラ
２９  ボア（空洞）
３０  中央処理装置
３０ａ  スキャン制御部（スキャン制御手段）
３０ｂ  至適心位相設定部（至適心位相設定手段）
３０ｃ  目標位置指定部（目標位置指定手段）
３０ｄ  搬送開始心位相算出部（搬送開始心位相算出手段）
３０ｅ  搬送待機時間算出部（搬送開始時間算出手段）
３０ｆ  画像再構成部（画像再構成手段）
３０ｇ  冠動脈検出部（冠動脈検出手段）
３９ｈ  心拍運動特定部（心拍運動特定手段）
３１  入力装置
３２  表示装置
３３  記憶装置
【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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