(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管を回転移動させるための回転部を有する架台と、
被検体を載置するための天板を有する寝台と、
前記天板に載置された前記被検体と前記架台とを相対的に移動させながら位置決めスキャンする際に、前記被検体の動態に係る生体情報に基づいて、前記被検体の動態に同期した同期スキャンを行うよう制御する制御部と、
前記同期スキャンの結果に基づいて決定された条件で本スキャンを実行して収集されたデータから画像データを再構成する再構成部と、
前記同期スキャンにより収集されたデータから再構成された画像データを所定の表示部に表示させる表示制御部と、
前記同期スキャンにより収集されたデータから、前記生体情報の時相を所定数に分割した単位で画像データを再構成するスキャノ画像再構成部と、
を備え、
前記表示制御部は、表示する画像データに対応する前記生体情報の時相を示す情報を表示させる、
Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記表示制御部は、前記生体情報を取得する対象物を含む対象範囲を示す情報を表示する、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記生体情報の時相を示す情報において、時相の変更を受け付ける変更受付部を更に備え、
前記表示制御部は、変更後の時相に対応する画像データを表示させる、請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記同期スキャンにより収集されたデータから再構成された画像データを参照する操作者から本スキャン条件の設定を受付ける条件受付部を更に備え、
前記再構成部は、設定を受け付けた前記本スキャン条件を実行して収集されたデータから画像データを再構成する、請求項１〜３のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
Ｘ線管を回転移動させるための回転部を有する架台と、
被検体を載置するための天板を有する寝台と、
前記天板に載置された前記被検体と前記架台とを相対的に移動させながら位置決めスキャンする際に、前記被検体の動態に係る生体情報に基づいて、前記被検体の動態に同期した同期スキャンを行うよう制御する制御部と、
前記同期スキャンにより収集されたデータから再構成された画像データを他装置に送信する送信部と、
前記同期スキャンにより収集されたデータから画像データを再構成するスキャノ画像再構成部と、
を備え、
前記他装置は、前記同期スキャンにより収集されたデータから再構成された画像データを所定の表示部に表示させる表示制御部を備え、
前記スキャノ画像再構成部は、前記同期スキャンにより収集されたデータから、前記生体情報の時相を所定数に分割した単位で画像データを再構成し、
前記表示制御部は、表示する画像データに対応する前記生体情報の時相を示す情報を表示させ、
前記他装置は、前記生体情報の時相を示す情報において、時相の変更を受け付ける変更受付部を更に備え、
前記表示制御部は、変更後の時相に対応する画像データを表示させる、
Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記表示制御部は、前記生体情報を取得する対象物を含む対象範囲を示す情報を表示する、請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記同期スキャンの結果に基づいて決定された条件で本スキャンを実行して収集されたデータから画像データを再構成する再構成部を更に備える、請求項５又は６に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記同期スキャンにより収集されたデータから再構成される各画像データにおいて少なくとも１周期分の生体情報を取得可能に、前記天板の移動速度、前記回転部の回転速度及び前記架台の移動速度のうち少なくともいずれか一つを制御することで、前記同期スキャンを行うよう制御する、請求項１〜７のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
Ｘ線管を回転移動させるための回転部を有する架台と、
被検体を載置するための天板を有する寝台と、
前記天板に載置された前記被検体と前記架台とを相対的に移動させながら位置決めスキャンする際に、前記被検体の動態に係る生体情報に基づいて、前記被検体の動態に同期した同期スキャンを行うよう制御する制御部と、
前記同期スキャンの結果に基づいて決定された条件で本スキャンを実行して収集されたデータから画像データを再構成する再構成部と、
を備え、
前記制御部は、前記同期スキャンにより収集されたデータから再構成される各画像データにおいて少なくとも１周期分の生体情報を取得可能に、前記天板の移動速度、前記回転部の回転速度及び前記架台の移動速度のうち少なくともいずれか一つを制御することで、前記同期スキャンを行うよう制御し、
前記同期スキャンにより収集されたデータからリアルタイムに再構成されるリアルタイム画像と、参照画像とを比較して解剖学的な位置を算出し、算出した前記解剖学的な位置と対象範囲の開始位置とに基づいて、前記対象範囲において前記同期スキャンを行うタイミングを推定する、
Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
Ｘ線管を回転移動させるための回転部を有する架台と、
被検体を載置するための天板を有する寝台と、
前記天板に載置された前記被検体と前記架台とを相対的に移動させながら位置決めスキャンする際に、前記被検体の動態に係る生体情報に基づいて、前記被検体の動態に同期した同期スキャンを行うよう制御する制御部と、
前記同期スキャンにより収集されたデータから再構成された画像データを他装置に送信する送信部と、
を備え、
前記制御部は、
前記同期スキャンにより収集されたデータから再構成される各画像データにおいて少なくとも１周期分の生体情報を取得可能に、前記天板の移動速度、前記回転部の回転速度及び前記架台の移動速度のうち少なくともいずれか一つを制御することで、前記同期スキャンを行うよう制御し、
前記同期スキャンにより収集されたデータからリアルタイムに再構成されるリアルタイム画像と、参照画像とを比較して解剖学的な位置を算出し、算出した前記解剖学的な位置と対象範囲の開始位置とに基づいて、前記対象範囲において前記同期スキャンを行うタイミングを推定する、
Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
前記制御部は、少なくとも前記生体情報を取得する対象物を含む対象範囲において前記同期スキャンを行うように制御する、請求項１〜１０のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
Ｘ線管を回転移動させるための回転部を有する架台と、
被検体を載置するための天板を有する寝台と、
前記天板に載置された前記被検体と前記架台とを相対的に移動させながら位置決めスキャンする際に、前記被検体の動態に係る生体情報に基づいて、前記被検体の動態に同期した同期スキャンを行うよう制御する制御部と、
前記同期スキャンの結果に基づいて決定された条件で本スキャンを実行して収集されたデータから画像データを再構成する再構成部と、
を備え、
前記制御部は、
少なくとも前記生体情報を取得する対象物を含む対象範囲において前記同期スキャンを行うように制御し、
前記同期スキャンにより収集されたデータからリアルタイムに再構成されるリアルタイム画像と、参照画像とを比較して解剖学的な位置を算出し、算出した前記解剖学的な位置と前記対象範囲の開始位置とに基づいて、前記対象範囲において前記同期スキャンを行うタイミングを推定する、
Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項１３】
Ｘ線管を回転移動させるための回転部を有する架台と、
被検体を載置するための天板を有する寝台と、
前記天板に載置された前記被検体と前記架台とを相対的に移動させながら位置決めスキャンする際に、前記被検体の動態に係る生体情報に基づいて、前記被検体の動態に同期した同期スキャンを行うよう制御する制御部と、
前記同期スキャンにより収集されたデータから再構成された画像データを他装置に送信する送信部と、
を備え、
前記制御部は、
少なくとも前記生体情報を取得する対象物を含む対象範囲において前記同期スキャンを行うように制御し、
前記同期スキャンにより収集されたデータからリアルタイムに再構成されるリアルタイム画像と、参照画像とを比較して解剖学的な位置を算出し、算出した前記解剖学的な位置と前記対象範囲の開始位置とに基づいて、前記対象範囲において前記同期スキャンを行うタイミングを推定する、
Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項１４】
前記再構成部は、ユーザにより決定された条件で本スキャンを実行して収集されたデータから画像データを再構成する、請求項１〜４、７、９、１２のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記対象範囲において前記Ｘ線管から照射される線量を低減させる、請求項２、６、９〜１３のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１６】
前記生体情報は、呼吸位相及び心位相の少なくともいずれか一方である、請求項１〜１５のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線ＣＴ装置（ＣＴ：Computed  Tomography）を用いた検査において、心臓等の臓器の動きの影響や被検体の呼吸運動により得られるＣＴ画像にモーションアーチファクト等が生じる可能性がある。このようなことから、Ｘ線ＣＴ装置では、臓器の拍動性移動や呼吸性移動の影響を排除するために、投影データの収集と並行して計測された被検体の心電波形や呼吸波形に基づいて画像データを収集してＣＴ画像を再構成する心電同期再構成や呼吸同期再構成が行なわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１９８７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、同期再構成における被曝を低減することを可能とするＸ線ＣＴ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態のＸ線ＣＴ装置は、架台と、寝台と、制御部と、再構成部と、を備える。架台は、Ｘ線管を回転移動させるための回転部を有する。寝台は、被検体を載置するための天板を有する。制御部は、前記天板に載置された前記被検体と前記架台とを相対的に移動させながら位置決めスキャンする際に、前記被検体の動態に係る生体情報に基づいて、前記被検体の動態に同期した同期スキャンを行うよう制御する。再構成部は、前記同期スキャンの結果に基づいて決定された条件で本スキャンを実行して収集されたデータから画像データを再構成する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、一般的な心電同期スキャンの一例を説明するための図である。
【図３】図３は、一般的な呼吸同期スキャンの一例を説明するための図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置による処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る制御機能による対象範囲開始判定処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、第１の実施形態を説明するための図（１）である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係る制御機能による対象範囲終了判定処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】図８は、第１の実施形態を説明するための図（２）である。
【図９】図９は、第１の実施形態を説明するための図（３）である。
【図１０】図１０は、その他の実施形態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、添付図面を参照して、Ｘ線ＣＴ（Computed  Tomography）装置の実施形態を詳細に説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成の一例を示す図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、架台１０と、寝台装置と、コンソール３０とを有する。また、Ｘ線ＣＴ装置１は、図１に示すように、心電計４０及び呼吸検出装置５０に接続される。
【０００９】
架台１０は、被検体Ｐ（患者）にＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線を検出して、コンソール３０に出力する装置であり、Ｘ線照射制御回路１１と、Ｘ線発生装置１２と、検出器１３と、データ収集回路（ＤＡＳ：Data  Acquisition  System）１４と、回転フレーム１５と、架台駆動回路１６とを有する。また、架台１０において、図１に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる直交座標系を定義する。すなわち、Ｘ軸は水平方向を示し、Ｙ軸は鉛直方向を示し、Ｚ軸は架台１０が非チルト時の状態における回転フレーム１５の回転中心軸方向を示す。
【００１０】
回転フレーム１５は、Ｘ線発生装置１２と検出器１３とを被検体Ｐを挟んで対向するように支持し、後述する架台駆動回路１６によって被検体Ｐを中心した円軌道にて高速に回転する円環状のフレームである。
【００１１】
Ｘ線照射制御回路１１は、高電圧発生部として、Ｘ線管１２ａに高電圧を供給する装置であり、Ｘ線管１２ａは、Ｘ線照射制御回路１１から供給される高電圧を用いてＸ線を発生する。Ｘ線照射制御回路１１は、後述するスキャン制御回路３３の制御により、Ｘ線管１２ａに供給する管電圧や管電流を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線量を調整する。
【００１２】
また、Ｘ線照射制御回路１１は、ウェッジ１２ｂの切り替えを行う。また、Ｘ線照射制御回路１１は、コリメータ１２ｃの開口度を調整することにより、Ｘ線の照射範囲（ファン角やコーン角）を調整する。なお、本実施形態は、複数種類のウェッジを、操作者が手動で切り替える場合であっても良い。
【００１３】
Ｘ線発生装置１２は、Ｘ線を発生し、発生したＸ線を被検体Ｐへ照射する装置であり、Ｘ線管１２ａと、ウェッジ１２ｂと、コリメータ１２ｃとを有する。
【００１４】
Ｘ線管１２ａは、図示しない高電圧発生部により供給される高電圧により被検体ＰにＸ線ビームを照射する真空管であり、回転フレーム１５の回転にともなって、Ｘ線ビームを被検体Ｐに対して照射する。Ｘ線管１２ａは、ファン角及びコーン角を持って広がるＸ線ビームを発生する。例えば、Ｘ線照射制御回路１１の制御により、Ｘ線管１２ａは、フル再構成用に被検体Ｐの全周囲でＸ線を連続曝射したり、ハーフ再構成用にハーフ再構成可能な曝射範囲（１８０度＋ファン角）でＸ線を連続曝射したりすることが可能である。また、Ｘ線照射制御回路１１の制御により、Ｘ線管１２ａは、予め設定された位置（管球位置）でＸ線（パルスＸ線）を間欠曝射したりすることが可能である。また、Ｘ線照射制御回路１１は、Ｘ線管１２ａから曝射されるＸ線の強度を変調させることも可能である。例えば、Ｘ線照射制御回路１１は、特定の管球位置では、Ｘ線管１２ａから曝射されるＸ線の強度を強くし、特定の管球位置以外の範囲では、Ｘ線管１２ａから曝射されるＸ線の強度を弱くする。
【００１５】
ウェッジ１２ｂは、Ｘ線管１２ａから曝射されたＸ線のＸ線量を調節するためのＸ線フィルタである。具体的には、ウェッジ１２ｂは、Ｘ線管１２ａから被検体Ｐへ照射されるＸ線が、予め定められた分布になるように、Ｘ線管１２ａから曝射されたＸ線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ１２ｂは、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。なお、ウェッジは、ウェッジフィルタ（wedge  filter）や、ボウタイフィルタ（bow-tie  filter）とも呼ばれる。
【００１６】
コリメータ１２ｃは、後述するＸ線照射制御回路１１の制御により、ウェッジ１２ｂによってＸ線量が調節されたＸ線の照射範囲を絞り込むためのスリットである。
【００１７】
架台駆動回路１６は、回転フレーム１５を回転駆動させることによって、被検体Ｐを中心とした円軌道上でＸ線発生装置１２と検出器１３とを旋回させる。
【００１８】
検出器１３は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する２次元アレイ型検出器（面検出器）であり、複数チャンネル分のＸ線検出素子を配してなる検出素子列が被検体Ｐの体軸方向（図１に示すＺ軸方向）に沿って複数列配列されている。具体的には、第１の実施形態における検出器１３は、被検体Ｐの体軸方向に沿って３２０列など多列に配列されたＸ線検出素子を有し、例えば、被検体Ｐの肺や心臓を含む範囲など、広範囲に被検体Ｐを透過したＸ線を検出することが可能である。
【００１９】
データ収集回路１４は、ＤＡＳであり、検出器１３が検出したＸ線の検出データから、投影データを収集する。例えば、データ収集回路１４は、検出器１３により検出されたＸ線強度分布データに対して、増幅処理やＡ／Ｄ変換処理、チャンネル間の感度補正処理等を行なって投影データを生成し、生成した投影データを後述するコンソール３０に送信する。例えば、回転フレーム１５の回転中に、Ｘ線管１２ａからＸ線が連続曝射されている場合、データ収集回路１４は、全周囲分（３６０度分）の投影データ群を収集する。また、データ収集回路１４は、収集した各投影データに管球位置を対応付けて、後述するコンソール３０に送信する。管球位置は、投影データの投影方向を示す情報となる。なお、チャンネル間の感度補正処理は、後述する前処理回路３４が行なっても良い。
【００２０】
寝台装置は、被検体Ｐを載せる装置であり、図１に示すように、寝台駆動装置２１と、天板２２とを有する。寝台駆動装置２１は、天板２２をＺ軸方向へ移動して、被検体Ｐを回転フレーム１５内に移動させる。天板２２は、被検体Ｐが載置される板である。
【００２１】
なお、架台１０は、例えば、天板２２を移動させながら回転フレーム１５を回転させて被検体Ｐをらせん状にスキャンするヘリカルスキャンを実行する。または、架台１０は、天板２２を移動させた後に被検体Ｐの位置を固定したままで回転フレーム１５を回転させて被検体Ｐを円軌道にてスキャンするコンベンショナルスキャンを実行する。または、架台１０は、天板２２の位置を一定間隔で移動させてコンベンショナルスキャンを複数のスキャンエリアで行うステップアンドシュート方式を実行する。
【００２２】
コンソール３０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置１の操作を受け付けるとともに、架台１０によって収集された投影データを用いてＸ線ＣＴ画像データを再構成する装置である。コンソール３０は、図１に示すように、入力回路３１と、ディスプレイ３２と、スキャン制御回路３３と、前処理回路３４と、記憶回路３５と、画像再構成回路３６と、処理回路３７とを有する。
【００２３】
入力回路３１は、Ｘ線ＣＴ装置１の操作者が各種指示や各種設定の入力に用いるマウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック等を有し、操作者から受け付けた指示や設定の情報を、処理回路３７に転送する。例えば、入力回路３１は、操作者から、Ｘ線ＣＴ画像データの撮影条件や、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成する際の再構成条件、Ｘ線ＣＴ画像データに対する画像処理条件等を受け付ける。また、入力回路３１は、被検体Ｐに対する検査を選択するための操作を受け付ける。また、入力回路３１は、画像上の部位を指定するための指定操作を受け付ける。
【００２４】
ディスプレイ３２は、操作者によって参照されるモニタであり、処理回路３７による制御のもと、Ｘ線ＣＴ画像データから生成された画像データを操作者に表示したり、入力回路３１を介して操作者から各種指示や各種設定等を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示したりする。また、ディスプレイ３２は、スキャン計画の計画画面や、スキャン中の画面などを表示する。また、ディスプレイ３２は、被曝情報を含む仮想患者画像や画像データなどを表示する。なお、ディスプレイ３２によって表示される仮想患者画像については、後に詳述する。
【００２５】
スキャン制御回路３３は、処理回路３７による制御のもと、Ｘ線照射制御回路１１、架台駆動回路１６、データ収集回路１４及び寝台駆動装置２１の動作を制御することで、架台１０における投影データの収集処理を制御する。具体的には、スキャン制御回路３３は、位置決め画像（スキャノ画像）を収集する撮影及び診断に用いる画像を収集する本撮影（スキャン）における投影データの収集処理をそれぞれ制御する。ここで、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１においては、２次元のスキャノ画像及び３次元のスキャノ画像を撮影することができる。
【００２６】
例えば、スキャン制御回路３３は、Ｘ線管１２ａを０度の位置（被検体Ｐに対して正面方向の位置）に固定して、天板２２を定速移動させながら連続的に撮影を行うことで２次元のスキャノ画像を撮影する。或いは、スキャン制御回路３３は、Ｘ線管１２ａを０度の位置に固定して、天板２２を断続的に移動させながら、天板移動に同期して断続的に撮影を繰り返すことで２次元のスキャノ画像を撮影する。ここで、スキャン制御回路３３は、被検体Ｐに対して正面方向だけでなく、任意の方向（例えば、側面方向など）から位置決め画像を撮影することができる。
【００２７】
また、スキャン制御回路３３は、スキャノ画像の撮影において、被検体Ｐに対する全周分の投影データを収集することで、３次元のスキャノ画像を撮影することが可能である。例えば、スキャン制御回路３３は、ヘリカルスキャン或いはノンヘリカルスキャンによって被検体Ｐに対する全周分の投影データを収集することが可能である。ここで、スキャン制御回路３３は、被検体Ｐの胸部全体、腹部全体、上半身全体、全身などの広範囲に対して本撮影よりも低線量でヘリカルスキャン或いはノンヘリカルスキャンを実行することが可能である。ノンヘリカルスキャンとしては、例えば、上述のステップアンドシュート方式のスキャンが実行される。
【００２８】
このように、スキャン制御回路３３が被検体Ｐに対する全周分の投影データを収集することで、後述する画像再構成回路３６が、３次元のＸ線ＣＴ画像データ（ボリュームデータ）を再構成することができ、再構成したボリュームデータを用いて任意の方向から位置決め画像を生成することが可能になる。ここで、位置決め画像を２次元で撮影するか、或いは、３次元で撮影するかは、操作者によって任意に設定する場合でもよく、或いは、検査内容に応じて予め設定される場合でもよい。
【００２９】
前処理回路３４は、データ収集回路１４によって生成された投影データに対して、対数変換処理と、オフセット補正、感度補正及びビームハードニング補正等の補正処理とを行なって、補正済みの投影データを生成する。具体的には、前処理回路３４は、データ収集回路１４によって生成された位置決め画像の投影データ及び本撮影によって収集された投影データのそれぞれについて、補正済みの投影データを生成して、記憶回路３５に格納する。
【００３０】
記憶回路３５は、前処理回路３４により生成された投影データを記憶する。具体的には、記憶回路３５は、前処理回路３４によって生成された、位置決め画像の投影データ及び本撮影によって収集される診断用の投影データを記憶する。また、記憶回路３５は、後述する画像再構成回路３６によって生成された画像データや仮想患者画像を記憶する。また、記憶回路３５は、後述する処理回路３７による処理結果を適宜記憶する。なお、仮想患者画像及び処理回路３７による処理結果については、後述する。
【００３１】
画像再構成回路３６は、記憶回路３５が記憶する投影データを用いてＸ線ＣＴ画像データを再構成する。具体的には、画像再構成回路３６は、位置決め画像の投影データ及び診断に用いられる画像の投影データから、Ｘ線ＣＴ画像データをそれぞれ再構成する。ここで、再構成方法としては、種々の方法があり、例えば、逆投影処理が挙げられる。また、逆投影処理としては、例えば、ＦＢＰ（Filtered  Back  Projection）法による逆投影処理が挙げられる。或いは、画像再構成回路３６は、逐次近似法を用いて、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成することもできる。
【００３２】
また、画像再構成回路３６は、Ｘ線ＣＴ画像データに対して各種画像処理を行うことで、画像データを生成する。そして、画像再構成回路３６は、再構成したＸ線ＣＴ画像データや、各種画像処理により生成した画像データを記憶回路３５に格納する。
【００３３】
処理回路３７は、架台１０、寝台装置及びコンソール３０の動作を制御することによって、Ｘ線ＣＴ装置１の全体制御を行う。具体的には、処理回路３７は、スキャン制御回路３３を制御することで、架台１０で行なわれるＣＴスキャンを制御する。また、処理回路３７は、画像再構成回路３６を制御することで、コンソール３０における画像再構成処理や画像生成処理を制御する。また、処理回路３７は、記憶回路３５が記憶する各種画像データを、ディスプレイ３２に表示するように制御する。
【００３４】
また、処理回路３７は、図１に示すように、制御機能３７ａ、表示制御機能３７ｂ、条件受付機能３７ｃ及び変更受付機能３７ｄを実行する。ここで、例えば、図１に示す処理回路３７の構成要素である制御機能３７ａ、表示制御機能３７ｂ、条件受付機能３７ｃ及び変更受付機能３７ｄが実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路３５に記録されている。処理回路３７は、各プログラムを記憶回路３５から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路３７は、図１の処理回路３７内に示された各機能を有することとなる。なお、制御機能３７ａのことを制御部とも言い、表示制御機能３７ｂのことを表示制御部とも言い、条件受付機能３７ｃのことを条件受付部とも言い、変更受付機能３７ｄのことを変更受付部とも言う。なお、処理回路３７が実行する各機能の詳細については後述する。
【００３５】
心電計４０は、被検体Ｐに装着され、被検体Ｐの心電波形を取得する。心電計４０によって取得された心電波形は、コンソール３０に送信される。コンソール装置３０に送信された心電波形は記憶回路３５に格納される。言い換えると、記憶回路３５は、心電波形を記憶する。なお、心電波形の１周期の期間を０〜１００％で規格化し、この期間の各位置を％で表現したものを心位相と言う。例えば、心位相では、Ｒ波から次のＲ波までの不定期間を０〜１００％で規格化する。
【００３６】
呼吸検出装置５０は、呼吸センサーを有し、被検体Ｐの呼吸波形を取得する。例えば、呼吸センサーは、レーザ発生器と受光器とを有し、被検体Ｐの腹部表面からの反射光の信号を処理してレーザ照射から反射光受光までの時間又は反射光信号の位相変化に基づいて、レーザ発生器と被検体の腹部表面との間の距離をリアルタイムに繰り返し演算する。なお、呼吸検出装置５０として、呼吸センサーがレーザ発生器と受光器とを有する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えは、呼吸センサーは、被検体Ｐの腹部に装着したバンドと腹部の間に圧力センサーを取り付け、圧力の変化により呼吸の状態を観測するようにしてもよい。あるいは、光反射材を取り付けた物体を腹部上に載せてカメラで撮影し、光反射材の部分の動きを追跡することにより、呼吸の状態を観測してもよい。なお、心電計４０及び呼吸検出装置５０は、Ｘ線ＣＴ装置１の非構成要素として、外部機器であるものとして説明するが、Ｘ線ＣＴ装置１の構成要素として当該Ｘ線ＣＴ装置１に組み込まれてもよい。呼吸検出装置５０によって取得された呼吸波形は、コンソール３０に送信される。コンソール装置３０に送信された呼吸波形は記憶回路３５に格納される。言い換えると、記憶回路３５は、呼吸波形を記憶する。なお、呼吸波形の１周期の期間を０〜１００％で規格化し、この期間の各位置を％で表現したものを呼吸位相と言う。例えば、呼吸位相では、最大吸気から次の最大吸気までの期間を０〜１００％で規格化する。
【００３７】
以上、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、診断用のスキャンにおいて心電同期スキャンや呼吸同期スキャンを実行する場合がある。
【００３８】
ところで、Ｘ線ＣＴ装置１では、診断用のスキャンの前に位置決めスキャンを行う。位置決めスキャンでは、Ｘ線管１２ａを移動させずに天板２２を移動させて撮影する２次元の位置決めスキャンやヘリカルスキャン等による３次元の位置決めスキャンが実行される。ここで、従来の位置決めスキャンでは、心位相や呼吸位相のどのタイミングであるかを考慮していない。このため、操作者は、従来の位置決めスキャンにより生成されたスキャノ画像から心臓の拍動の移動量や自然呼吸下での患者の臓器の動きを把握することはできなかった。そして、操作者は、このようなスキャノ画像を用いて本スキャンの条件を決定して心電同期スキャンや呼吸同期スキャンを実行する場合、Ｘ線を照射する位相幅にマージンを設定することになる。
【００３９】
図２は、一般的な心電同期スキャンの一例を説明するための図である。図２では、被検体Ｐの心電波形の一例を示す。図２に示すように心電波形は、一心拍周期の期間にＰ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波、Ｕ波が現れる。心臓が最も動いている期間にＲ波が現れ、動きの比較的緩やかな期間にＵ波が現れる。したがって、一般的には、Ｒ波の発生期間を避け動きの比較的緩やかな期間にスキャン（心電同期スキャン）を行うようにしている。
【００４０】
図２に示す例では、Ｓｃ１やＳｃ２を心電同期スキャンの対象期間とする。しかしながら、操作者は、位置決めスキャンにおいて心臓の拍動の移動量や自然呼吸下での患者の臓器の動きを把握することができないので、対象期間に所定のマージンを設定する。例えば、Ｓｃ１の前後にＭ１及びＭ２のマージンが設定され、Ｓｃ２の前後にＭ３及びＭ４のマージンが設定される。
【００４１】
この結果、対象期間Ｓｃ１に対するマージンを含んだＸ線の照射期間がＥｘ１となり、対象期間Ｓｃ２に対するマージンを含んだＸ線の照射期間はＥｘ２となる。すなわち、設定したマージン分の期間Ｘ線を余分に照射することになる。この結果、心電同期再構成における被検体の被ばく線量が大きくなる。
【００４２】
図３は、一般的な呼吸同期スキャンの一例を説明するための図である。図３では、被検体Ｐの呼吸波形の一例を示す。図３に示すように呼吸波形は、一呼吸周期の期間に最大吸気、最大呼気が現れる。最大吸気は、呼吸波形のピークであり、最大呼気は、呼吸波形の底である。一般的には、最大吸気や最大呼気の期間にスキャン（呼吸同期スキャン）を行うようにしている。
【００４３】
図３に示す例では、最大呼気であるＳｃ１やＳｃ２を呼吸同期スキャンの対象期間とする。しかしながら、操作者は、位置決めスキャンにおいて自然呼吸下での患者の臓器の動きを把握することができないので、対象期間に所定のマージンを設定する。例えば、Ｓｃ１の前後にＭ１及びＭ２のマージンが設定され、Ｓｃ２の前後にＭ３及びＭ４のマージンが設定される。
【００４４】
この結果、対象期間Ｓｃ１に対するマージンを含んだＸ線の照射期間がＥｘ１となり、対象期間Ｓｃ２に対するマージンを含んだＸ線の照射期間はＥｘ２となる。すなわち、設定したマージン分の期間Ｘ線を余分に照射することになる。この結果、呼吸同期再構成における被検体の被ばく線量が大きくなる。
【００４５】
このようなことから、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、所定のマージンを設定せずに本スキャンの条件を決定可能にすることで、同期再構成における被曝を低減する。以下では、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１による処理の詳細について説明する。
【００４６】
図４は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１による処理手順を示すフローチャートである。図４では、Ｘ線ＣＴ装置１全体の動作を説明するフローチャートを示し、各構成要素がフローチャートのどのステップに対応するかを説明する。なお、図４に示す例では、心電同期及び呼吸同期で診断用スキャンを行う場合について説明する。また、心電同期及び呼吸同期を行う場合、例えば、被検体Ｐが最大呼気の状態で息止めさせておき、心電波形がＲ波になった時に、被検体Ｐに呼吸を再開させる。
【００４７】
ステップＳ１は、入力回路３１により実現されるステップである。ステップＳ１では、入力回路３１は、患者情報の入力を受け付ける。例えば、入力回路３１は、患者情報として、名前、身長、体重、性別、位置決めスキャンの種別、体位等の入力を受け付ける。より具体的には、入力回路３１は、「名前」が「○○  ○○」であり、「身長」が「１７００ｍｍ」であり、「体重」が「６３．０ｋｇ」であり、「性別」が「男性」との入力を受け付ける。
【００４８】
また、入力回路３１は、「位置決めスキャンの種別」や「体位」を受け付ける。ここで「位置決めスキャンの種別」には、例えば、２次元の位置決めスキャンや３次元の位置決めスキャンがある。ここで、３次元の位置決めスキャンには、更に、ヘリカルスキャン、ノンヘリカルスキャン、心電同期スキャン及び呼吸同期スキャンが含まれる。なお、以下では、ステップＳ１において、心電同期スキャン及び呼吸同期スキャンの選択を受け付けたものとして説明する。
【００４９】
また、「体位」は、被検体Ｐが天板２２において載置される向きを示す。体位には、例えば、被検体Ｐが天板２２に仰向けに寝た姿勢のことである仰臥位や被検体Ｐが天板２２に俯せに寝た姿勢のことである腹臥位がある。なお、「体位」に関わる情報として、被検体Ｐが頭部を架台１０に向けて寝た姿勢であるか、下肢部を架台１０に向けて寝た姿勢であるかを示す情報が含まれる。なお、以下では、ステップＳ１において、仰臥位でかつ頭部を架台１０に向けて寝た姿勢である選択を受け付けたものとして説明する。
【００５０】
ステップＳ２は、処理回路３７により実現されるステップである。ステップＳ２では、処理回路３７は、スキャン条件を決定する。例えば、処理回路３７は、ステップＳ１で入力を受け付けた患者情報、スキャン種別及び体位に基づいて、Ｘ線の照射条件、撮影対象範囲及び撮影方向、天板２２の移動速度等のスキャン条件を決定する。
【００５１】
ここで言うＸ線の照射条件とは、管電流や管電圧等のＸ線照射量に関する条件である。なお、Ｘ線ＣＴ装置１は、スキャン種別及び被検体の体型に応じて事前に設定された照射条件テーブルを有している。また、撮影対象範囲とは、心電波形や呼吸波形等の生体情報を取得する対象物を含む対象範囲である。また、撮影方向とは、頭部から下肢部方向へ向かって撮影するか、下肢部から頭部へ向かって撮影するかを示す。また、天板２２の移動速度は、位置決めスキャンにおける天板２２の移動速度である。なお、Ｘ線ＣＴ装置１は、スキャン種別に応じて事前に設定された移動速度テーブルを有している。
【００５２】
一例をあげると、処理回路３７は、ステップＳ１においてスキャン種別として心電同期スキャンが選択されているので、撮影対象範囲を胸部として決定する。また、処理回路３７は、ステップＳ１においてスキャン種別として呼吸同期スキャンが選択されているので、撮影対象範囲を腹部として決定する。すなわち、ステップＳ２において、処理回路３７は、撮影対象範囲を胸部及び腹部と決定する。また、処理回路３７は、「体位」に関わる情報から撮影方向を決定する。例えば、処理回路３７は、ステップＳ１において、頭部を架台１０に向けて寝た姿勢である選択を受け付けているので、撮影方向が頭部から下肢部方向へ向かって撮影するものと決定する。また、処理回路３７は、心電同期スキャン及び呼吸同期スキャンと被検体の体型とに応じたＸ線照射条件を照射条件テーブルから決定する。また、処理回路３７は、心電同期スキャン及び呼吸同期スキャンに応じた天板２２の移動速度を移動速度テーブルから決定する。なお、移動速度テーブルには天板２２の移動速度として、初期設定値の移動速度と、変更後の移動速度とが設定されており、処理回路３７は、天板２２の移動速度として、初期設定値の移動速度と、変更後の移動速度とを決定する。
【００５３】
ステップＳ３は、処理回路３７により実現されるステップである。ステップＳ３では、処理回路３７は、スキャン制御回路３３を制御することにより、ヘリカルスキャンで位置決めスキャンを実行させる。これにより、コンソール３０は、架台１０から投影データを収集する。なお、架台１０から収集した位置決め画像の投影データは、記憶回路３５に格納される。そして、ヘリカルスキャンによる位置決めスキャンが開始すると、画像再構成回路３６は、ヘリカルスキャンによる位置決めスキャンで収集された位置決め画像の投影データから画像データをリアルタイムで再構成する処理を開始する。すなわち、画像再構成回路３６が再構成処理を開始することで、ヘリカルスキャンによる位置決めスキャンで収集される投影データから画像データがリアルタイムで順次再構成される。なお、ヘリカルスキャンでの位置決めスキャンが開始後に、画像再構成回路３６によりリアルタイムで順次再構成される画像データのことを「リアルタイム画像」と呼ぶ。
【００５４】
ステップＳ４〜ステップＳ８は、制御機能３７ａに対応するステップである。処理回路３７が記憶回路３５から制御機能３７ａに対応する所定のプログラムを呼び出し実行することにより、制御機能３７ａが実現されるステップである。ステップＳ４では、制御機能３７ａは、対象範囲開始判定処理を実行する。図５を用いて対象範囲開始判定処理について説明する。
【００５５】
図５は、第１の実施形態に係る制御機能３７ａによる対象範囲開始判定処理の処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１０１〜ステップＳ１１１は、制御機能３７ａに対応するステップである。ステップＳ１０１では、制御機能３７ａは、リアルタイム画像を取得する。ここで、制御機能３７ａは、最新のリアルタイム画像を取得する。
【００５６】
ステップＳ１０２では、制御機能３７ａは、リアルタイム画像に対するフィルタ処理を実行する。例えば、制御機能３７ａは、リアルタイム画像において、ＣＴ値を用いて空気と水と骨との領域分けを行う。そして、制御機能３７ａは、必要に応じて、リアルタイム画像に平滑化フィルタを掛ける。
【００５７】
ステップＳ１０３では、制御機能３７ａは、参照画像を読み出す。例えば、制御機能３７ａは、ステップＳ１で受け付けた患者情報とステップＳ２で決定したスキャン条件に対応する参照画像を記憶回路３５から取得する。
【００５８】
ステップＳ１０４では、制御機能３７ａは、参照画像に対するフィルタ処理を実行する。例えば、制御機能３７ａは、ステップＳ１０２と同様に、参照画像において、ＣＴ値を用いて空気と水と骨との領域分けを行う。そして、制御機能３７ａは、必要に応じて、参照画像に平滑化フィルタを掛ける。なお、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２の処理と、ステップＳ１０３及びステップＳ１０４の処理とを並列に実行してもよい。また、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２の処理より先に、ステップＳ１０３及びステップＳ１０４の処理を実行してもよい。
【００５９】
ステップＳ１０５では、制御機能３７ａは、リアルタイム画像と参照画像とが一致するか否かを判定する。例えば、制御機能３７ａは、領域分けされた参照画像の構造をリアルタイム画像の構造と合わせるため、構造を認知しアフィン変換など位置あわせの技術を使って変換する。また、制御機能３７ａは、変換した参照画像とリアルタイム画像の差分を取り、エッジの位置がどのくらい異なっているか計算する。制御機能３７ａは、エッジの位置の異なりが所定の閾値以下である場合に、リアルタイム画像と参照画像とが一致すると判定する。一方、制御機能３７ａは、エッジの位置の異なりが所定の閾値より大きい場合に、リアルタイム画像と参照画像とが一致しないと判定する。
【００６０】
ここで、制御機能３７ａは、リアルタイム画像と参照画像とが一致すると判定しなかった場合（ステップＳ１０５、Ｎｏ）、参照画像を１スライス分先送りし（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０５の判定処理を繰り返す。ここで、制御機能３７ａは、撮影方向に基づいて、参照画像を１スライス分先送りする。例えば、制御機能３７ａは、撮影方向が頭部から下肢部方向へ向かって撮影する場合、頭部側から下肢側へ向かって参照画像を１スライス分先送りする。一方、制御機能３７ａは、撮影方向が下肢部から頭部方向へ向かって撮影する場合、下肢部側から頭部側へ向かって参照画像を１スライス分先送りする。
【００６１】
一方、制御機能３７ａは、リアルタイム画像と参照画像とが一致すると判定した場合（ステップＳ１０５、Ｙｅｓ）、解剖学的位置を算出する（ステップＳ１０７）。例えば、制御機能３７ａは、骨等の解剖学的に識別可能な構造物を特定して解剖学的位置を算出する。
【００６２】
続いて、ステップＳ１０８では、制御機能３７ａは、算出した解剖学的な位置に基づいて、対象範囲の開始位置までの時間を算出する。例えば、制御機能３７ａは、算出した解剖学的な位置から対象範囲の開始位置までの距離と天板２２の移動速度とから、天板２２の移動速度を変えるまでの時間を算出する。
【００６３】
ステップＳ１０９では、制御機能３７ａは、算出した時間が所定の閾値以下であるか否かを判定する。ここで、制御機能３７ａは、算出した時間が所定の閾値以下であると判定しなかった場合（ステップＳ１０９、Ｎｏ）、同期スキャンの開始準備を行わないと判定する（ステップＳ１１０）。一方、制御機能３７ａは、算出した時間が所定の閾値以下であると判定した場合（ステップＳ１０９、Ｙｅｓ）、同期スキャンの開始準備を行うと判定する（ステップＳ１１１）。制御機能３７ａは、ステップＳ１１０又はステップＳ１１１の終了後、図４に示すステップＳ５に移行する。
【００６４】
図４に戻る。ステップＳ５では、制御機能３７ａは、同期スキャンを開始するか否かを判定する。例えば、制御機能３７ａは、ステップＳ１０９の判定処理の結果に基づいて、同期スキャンを開始するか否かを判定する。例えば、制御機能３７ａは、ステップＳ１１０で同期スキャンの開始準備を行わないと判定した場合には、同期スキャンを開始しないと判定し、ステップＳ１１１で同期スキャンの開始準備を行うと判定した場合には、同期スキャンを開始すると判定する。ここで、制御機能３７ａは、同期スキャンを開始しないと判定した場合（ステップＳ５、Ｎｏ）、ステップＳ４に移行して、対象範囲開始判定処理を実行する。一方、制御機能３７ａは、同期スキャンを開始すると判定した場合（ステップＳ５、Ｙｅｓ）、心電同期及び呼吸同期を考慮したスキャンを実行する（ステップＳ６）。例えば、制御機能３７ａは、同期スキャンにより収集されたデータから再構成される各画像データにおいて少なくとも１周期分の生体情報を取得可能に、天板２２の移動速度を制御する。図６は、第１の実施形態を説明するための図である。
【００６５】
図６の横軸は体軸方向を示し、図６の縦軸は天板２２の移動速度を示す。また、図６では、被検体Ｐが仰臥位でかつ頭部を架台１０に向けて天板２２に載置されており、被検体Ｐの頭部側から下肢側に向かって位置決めスキャンを開始した場合を示す。また、図６では、胸部及び腹部が対象範囲に決定されており、体軸方向の位置Ｐ１〜Ｐ２で示す範囲が対象範囲に対応する。図６の例では、位置決めスキャンを開始時の天板２２の移動速度が、初期設定値のＶ１である場合を示す。なお、天板２２の移動速度Ｖ１は、ステップＳ２において決定される。
【００６６】
ここで、制御機能３７ａは、同期スキャンにより収集されたデータからリアルタイムに再構成されるリアルタイム画像と、参照画像とを比較して解剖学的な位置を算出し、算出した解剖学的な位置と対象範囲の開始位置とに基づいて、対象範囲において同期スキャンを行うタイミングを推定する。例えば、制御機能３７ａは、図６に示す体軸方向の位置Ｐ３に達した場合、位置Ｐ１までの時間が所定の閾値以下であると判定し、心電同期及び呼吸同期を考慮したスキャンを実行する。より具体的には、制御機能３７ａは、天板２２の移動速度をＶ１から、対象範囲において天板２２の移動速度がＶ２になるように変更させる。ここで、天板２２の移動速度がＶ２である場合、同期スキャンにより収集されたデータから再構成される各画像データにおいて少なくとも１周期分の生体情報を取得可能である。このように制御機能３７ａは、少なくとも生体情報を取得する対象物を含む対象範囲において同期スキャンを行うように制御する。また、制御機能３７ａは、対象範囲において、Ｘ線管１２ａから照射される線量を低減させるようにしてもよい。
【００６７】
図４に戻る。ステップＳ７では、制御機能３７ａは、ステップＳ４と同様の対象範囲終了判定処理を実行する。図７は、第１の実施形態に係る制御機能３７ａによる対象範囲終了判定処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、図７に示す対象範囲終了判定処理のステップＳ２０１〜ステップＳ２０７の処理は、図５に示す対象範囲開始判定処理のステップＳ１０１〜ステップＳ１０７の処理と同様である。このため、図７では、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０７までの処理についての説明を省略し、ステップＳ２０８以下の処理について説明する。
【００６８】
より具体的には、ステップＳ７における対象範囲終了判定処理のステップＳ２０８では、制御機能３７ａは、算出した解剖学的な位置に基づいて、対象範囲の終了位置に到達したか否かを判定する。ここで、制御機能３７ａは、対象範囲の終了位置に到達したと判定しなかった場合（ステップＳ２０８、Ｎｏ）、同期スキャンの終了準備を行わないと判定する（ステップＳ２０９）。一方、制御機能３７ａは、対象範囲の終了位置に到達したと判定した場合（ステップＳ２０９、Ｙｅｓ）、同期スキャンの終了準備を行うと判定する（ステップＳ２１０）。制御機能３７ａは、ステップＳ２０９又はステップＳ２１０終了後、図４に示すステップＳ８に移行する。
【００６９】
図４に戻る。ステップＳ８では、制御機能３７ａは、同期スキャンを終了するか否かを判定する。例えば、制御機能３７ａは、ステップＳ２０９の判定処理の結果に基づいて、現在のリアルタイム画像が同期する対象範囲であるか否かを判定する。例えば、制御機能３７ａは、ステップＳ２０９で同期スキャンの終了準備を行わないと判定した場合には、同期スキャンを終了しないと判定し、ステップＳ２１０で同期スキャンの終了準備を行うと判定した場合には、同期スキャンを終了すると判定する。ここで、制御機能３７ａは、同期スキャンを終了しないと判定した場合（ステップＳ８、Ｎｏ）、ステップＳ７に移行して、対象範囲終了判定処理を実行する。一方、制御機能３７ａは、同期スキャンを終了すると判定した場合（ステップＳ８、Ｙｅｓ）、ステップＳ９に移行する。
【００７０】
ここで、再び図６を用いてステップＳ８の処理を説明する。制御機能３７ａは、同期スキャンにより収集されたデータからリアルタイムに再構成されるリアルタイム画像と、参照画像とを比較して解剖学的な位置を算出し、算出した解剖学的な位置と対象範囲の終了位置とに基づいて、対象範囲において同期スキャンを行うタイミングを推定する。例えば、制御機能３７ａは、図６に示す体軸方向の位置Ｐ２に達した場合、対象範囲の終了位置に到達したと判定し、心電同期及び呼吸同期を考慮したスキャンを終了する。より具体的には、制御機能３７ａは、天板２２の移動速度をＶ２から、初期設定値の天板２２の移動速度であるＶ１になるように変更させる。これにより、例えば、図６に示す体軸方向の位置Ｐ４において、天板２２の移動速度が初期設定値のＶ１に戻る。
【００７１】
ステップＳ９は、画像再構成回路３６により実現されるステップである。ステップＳ９では、画像再構成回路３６は、対象範囲の同期再構成処理を実行する。例えば、画像再構成回路３６は、同期スキャンにより収集されたデータから、生体情報の時相を所定数に分割した単位で画像データを再構成する。より具体的には、画像再構成回路３６は、胸部及び腹部について、心位相と呼吸位相の一周期分の同期再構成を行う。
【００７２】
図８は、第１の実施形態を説明するための図である。図８では、被検体Ｐが最大呼気の状態で息止めさせておき、心電波形がＲ波になった時に被検体Ｐに呼吸を再開させて心電同期及び呼吸同期スキャンを行なった場合を示す。図８では、呼吸波形において最大吸気と次の最大吸気との期間を呼吸波形の１周期とし、この１周期の期間を０〜１００％で規格化することで呼吸位相として表現する。また、図８では、心電波形のＲ波から次のＲ波までの期間を心電波形の１周期とし、この１周期の期間を０〜１００％で規格化することで心位相として表現する。そして、画像再構成回路３６は、心電同期及び呼吸同期スキャンにより収集された投影データを用いて画像を再構成する場合、例えば、心位相の１％刻みで一周期分の同期再構成を行い、呼吸位相の１％刻みで一周期分の同期再構成を行う。
【００７３】
ここで、呼吸波形の１周期は、心電波形の１周期よりも長い。図８に示す例では、１周期分の呼吸波形は、おおよそ３周期分の心電波形に相当する。例えば、図８では、時間が
ｔ１及びｔ４で最大呼気となる。また、最大呼気である呼吸位相が５０％に対応する心位相は、心電波形がＲ波１００％（０％）である。また、図８では、時間がｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５及びｔ６で心電波形がＲ波となる。また、心電波形がＲ波である心位相が１００％（０％）に対応する呼吸位相は、時間がｔ１及びｔ４である場合に呼吸位相が最大呼気である５０％であり、時間がｔ２及びｔ５である場合に、呼吸位相が７０％であり、時間がｔ３及びｔ６である場合に呼吸位相が３０％である。図８に示すように、呼吸位相に対して一意の心位相が対応するが、心位相に対して複数の呼吸位相が対応する。
【００７４】
このようなことから、画像再構成回路３６は、呼吸位相については、呼吸位相を１％刻みで同期再構成を行うが、心位相については、呼吸位相と対応付けて心位相を１％刻みで同期再構成を行う。例えば、画像再構成回路３６は、再構成した画像に（心位相１００％（０％），呼吸位相５０％）、（心位相１００％（０％），呼吸位相７０％）等の付帯情報を付与することで、呼吸位相がどの位相であるかを区別可能にする。なお、画像再構成回路３６は、再構成した画像データを記憶回路３５に格納させる。なお、画像再構成回路３５は、同期スキャンにより収集されたデータからボリュームデータを生成し、断面再構成法（ＭＰＲ：Multi  Planar  Reconstruction）を行なってボリュームデータからＭＰＲ画像（アキシャル画像、コロナル画像及びサジタル画像）を生成してもよい。
【００７５】
図４に戻る。ステップＳ１０は、表示制御機能３７ｂにより実現されるステップである。ステップＳ１０では、表示制御機能３７ｂは、ディスプレイ３２に同期スキャンにより収集されたデータから再構成された画像データを表示させる。図９は、第１の実施形態を説明するための図である。
【００７６】
図９では、ディスプレイ３２の表示領域を４分割して用いる場合を説明する。例えば、表示制御機能３７ｂは、アキシャル画像、コロナル画像、サジタル画像及び表示する画像データに対応する生体情報の時相を示す情報を表示させる。より具体的には、表示制御機能３７ｂは、４分割したディスプレイ３２の表示領域の左上にアキシャル画像を表示させ、右上にコロナル画像を表示させ、左下にサジタル画像を表示させる。
【００７７】
ここで、表示制御機能３７ｂは、同期スキャンを行った対象範囲を視覚的にわかるように示す。例えば、表示制御機能３７ｂは、コロナル画像を表示する右上の領域において、対象範囲を示す情報９０ａやサジタル画像を表示する左下の領域において、対処範囲を示す情報９０ｂを表示させる。
【００７８】
また、表示制御機能３７ｂは、４分割したディスプレイ３２の表示領域の右下に、生体情報の時相を示す情報を表示させる。例えば、表示制御機能３７ｂは、現在表示しているアキシャル画像、コロナル画像及びサジタル画像に対応する呼吸位相を示す情報及び心位相を示す情報をそれぞれ表示させる。より具体的には、表示制御機能３７ｂは、図９に示すように、心位相の位相を示す設定バー９０ｃと、呼吸位相の位相を示す設定バー９０ｄとを表示させる。この設定バー９０ｃは、心位相を示す情報の任意の位置に移動させることが可能であり、設定バー９０ｄは呼吸位相を示す情報の任意の位置に移動させることが可能である。
【００７９】
例えば、操作者は、設定バー９０ｃ及び設定バー９０ｄのいずれかを任意の位相の位置に移動させる。かかる場合、変更受付機能３７ｄは、生体情報の時相を示す情報において、時相の変更を受け付ける。そして、表示制御機能３７ｂは、変更後の時相に対応する画像データを表示させる。すなわち、表示制御機能３７ｂは、変更後の位相に対応する同期再構成した画像を記憶回路３５から読み出して表示させる。これにより、操作者は、心臓の拍動の移動量や自然呼吸下での患者の臓器の動きを把握することができる。なお、呼吸位相の設定バー９０ｄを移動させることで、呼吸位相に対応する心位相の設定バー９０ｃも連動して移動する。また、心位相の設定バー９０ｃを移動させることで、心位相に対応する呼吸位相の設定バー９０ｄも連動して移動する。操作者は、設定バー９０ｃ及び設定バー９０ｄを任意に動かしながらアキシャル画像、コロナル画像及びサジタル画像を観察することで、動きの少ない位相を視覚的に判断しながら見つけることが可能になる。
【００８０】
図４に戻る。ステップＳ１１は、条件受付機能３７ｃに対応するステップである。ステップＳ１１では、条件受付機能３７ｃは、スキャン計画として、診断用スキャンのスキャン条件の設定を受け付ける。例えば、条件受付機能３７ｃは、同期スキャンにより収集されたデータから再構成された画像データを参照する操作者から本スキャン条件の設定を受け付ける。例えば、条件受付機能３７ｃは、同期再構成する心位相及び呼吸位相の指定を操作者から受け付ける。
【００８１】
ステップＳ１２は、処理回路３７により実現されるステップである。ステップＳ１２では、処理回路３７は、スキャン制御回路３３を制御することにより、ヘリカルスキャンで診断用スキャンを実行させる。ここで、処理回路３７は、スキャン制御回路３３を制御することにより、ステップＳ１１において操作者から受け付けた診断用のスキャン条件で診断用スキャンを実行させる。すなわち、処理回路３７は、スキャン制御回路３３を制御することにより、操作者から受け付けた心位相及び呼吸位相において同期スキャンを実行させる。なお、ステップＳ１２において心電同期及び呼吸同期を行う場合、スキャノグラムで決定した位相と診断用スキャンでの位相とを対応付けるため、例えば、被検体Ｐが最大呼気の状態で息止めさせておき、心電波形がＲ波になった時に、被検体Ｐに呼吸を再開させてから診断用スキャンを実行する。これにより画像再構成回路３６は、同期スキャンの結果に基づいて決定された条件で本スキャンを実行して収集されたデータから画像データを再構成する。例えば、画像再構成回路３６は、設定を受け付けた本スキャン条件を実行して収集されたデータから画像データを再構成する。
【００８２】
上述したように第１の実施形態では、ヘリカルスキャンで位置決めスキャンを実行し、対象範囲において、同期スキャンにより収集されたデータから再構成される各画像データにおいて少なくとも１周期分の生体情報を取得可能に、天板２２の移動速度を制御する。すなわち、対象範囲の各断面画像において、１周期分の生体情報を取得することにより、操作者は、心臓の拍動の移動量や自然呼吸下での患者の臓器の動きを把握することができる。これにより、操作者は、所定のマージンを設定せずに本スキャンの条件を決定することが可能になる。この結果、第１の実施形態によれば、同期再構成における被曝を低減することが可能になる。また、この結果、第１の実施形態によれば、患者の負担を軽減することが可能となる。
【００８３】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、位置決めスキャンにより生成した画像データであるスキャノ画像を用いて、診断用スキャンのスキャン条件を決定し、診断用スキャンを実行する場合について説明した。ところで、位置決めスキャンにより生成したスキャノ画像の用途は、診断用スキャンのスキャン条件を決定することに限定されるものではない。そこで、第２の実施形態では、位置決めスキャンにより生成したスキャノ画像を、診断用スキャンのスキャン条件の決定以外の他の用途に利用する場合について説明する。
【００８４】
なお、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成と同様である。このため、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成については説明を省略する。
【００８５】
第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１では、図４に示すステップＳ１〜ステップＳ１０の処理が実行される。そして、操作者は、ステップＳ１０において、ディスプレイ３２に表示されたスキャノ画像を参照する。ここで、操作者は、設定バー９０ｃ及び設定バー９０ｄを任意に動かしながらアキシャル画像、コロナル画像及びサジタル画像を観察することで、動きの少ない位相を視覚的に判断しながら見つけることが可能になる。
【００８６】
これにより、操作者は、例えば、スキャノ画像で、Ｘ線透視下での外科手術のシミュレーション、放射線治療での呼吸同期照射のシミュレーション、造影剤モニタリングスキャノの関心領域設定のシミュレーション等を行うことが可能になる。この結果、第２の実施形態によれば、操作者は、外科手術、放射線治療及び造影剤モニタリング等において、最適な条件を決定することが可能となる。なお、第２の実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳ１２の診断用スキャンを実行しなくてもよい。
【００８７】
なお、上述した実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置１は、コンソール３０のディスプレイ３２にスキャノ画像を表示するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、病院内に設置された院内ＬＡＮ（Local  Area  Network）により、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１と、画像処理装置や医用画像診断装置等の他装置とが直接的又は間接的に相互に通信可能な状態となっている場合がある。かかる場合、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、コンソール３０のディスプレイ３２以外に画像データを表示させてもよい。かかる場合、Ｘ線ＣＴ装置１の処理回路３７は、送信機能を実行する。
【００８８】
例えば、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、送信機能を実行することで、院内ＬＡＮにより画像データを画像処理装置や医用画像診断装置等の他装置に送信する。すなわち、送信機能は、同期スキャンにより収集されたデータから再構成された画像データを他装置に送信する。これにより、画像処理装置や医用画像診断装置等の他装置は、Ｘ線ＣＴ装置１から受信した画像データを自身のディスプレイに表示させる。例えば、画像処理装置や医用画像診断装置等の他装置が有する処理回路は、上述した表示制御機能３７ｂと同様の表示制御機能を実行する。一例をあげると、表示制御機能は、同期スキャンを行った対象範囲を視覚的にわかるように示す。また、表示制御機能は、現在表示しているアキシャル画像、コロナル画像及びサジタル画像に対応する呼吸位相を示す情報及び心位相を示す情報をそれぞれ表示させる。また、画像処理装置や医用画像診断装置等の他装置が有する処理回路は、上述した変更受付機能３７ｄと同様の変更受付機能を実行する。一例をあげると、変更受付機能は、生体情報の時相を示す情報において、時相の変更を受け付ける。そして、表示制御機能は、変更後の時相に対応する画像データを表示させる。この結果、画像処理装置や医用画像診断装置を参照する操作者は、スキャノ画像を参照し、位相ごとの臓器の動きを観察することで、外科手術、放射線治療及び造影剤モニタリング等において、最適な条件を決定することが可能となる。なお、Ｘ線ＣＴ装置１が設置される施設において、ＰＡＣＳ（Picture  Archiving  and  Communication  System）が導入されている場合、Ｘ線ＣＴ装置１と各装置とが、ＤＩＣＯＭ（Digital  Imaging  and  Communications  in  Medicine）規格に則って、医用画像等を相互に送受信するようにしてもよい。
【００８９】
（その他の実施形態）
さて、これまで第１の実施形態〜第２の実施形態について説明したが、上記した第１の実施形態〜第２の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
【００９０】
上述した実施形態では、ステップＳ１において、入力回路３１が患者情報の入力を受け付けるものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線ＣＴ装置１が設置された施設において、例えば、ＨＩＳ（Hospital  Information  System）やＲＩＳ（Radiology  Information  System）などが導入され、各種情報が管理される場合、Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳ１においてＨＩＳやＲＩＳから患者情報を取得してもよい。
【００９１】
上述した実施形態では、処理回路３７は、スキャン制御回路３３を制御することにより、スキャノ画像の撮影においてヘリカルスキャンによって被検体Ｐの頭部から下肢部まで全身の投影データを収集するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、胸部及び腹部の同期スキャンを行う場合に、必ずしも全身のスキャノを撮る必要はない。より具体的には、処理回路３７は、胸部及び腹部の同期スキャンを行う場合、頭部や下肢部等の対象範囲以外の部位や領域について位置決めスキャンを行わなくてもよい。
【００９２】
また、処理回路３７は、対象範囲のみを位置決めスキャンしてもよい。図１０は、その他の実施形態を説明するための図である。図１０の横軸は体軸方向を示し、図１０の縦軸は天板２２の移動速度を示す。また、図１０では、被検体Ｐが仰臥位でかつ頭部を架台１０に向けて天板２２に載置されており、被検体Ｐの頭部側から下肢側に向かって位置決めスキャンを開始した場合を示す。また、図１０では、胸部及び腹部が対象範囲に決定されており、体軸方向の位置Ｐ１〜Ｐ２で示す範囲が対象範囲に対応する。
【００９３】
かかる場合、処理回路３７は、スキャン制御回路３３を制御することにより、図１０に示す体軸方向の位置Ｐ１まで天板２２を移動させる。そして、処理回路３７は、ヘリカルスキャンでの位置決めスキャンを位置Ｐ１から開始する。かかる場合、制御機能３７ａは、同期スキャンにより収集されたデータから再構成される各画像データにおいて少なくとも１周期分の生体情報を取得可能に、天板２２の移動速度を制御する。図１０の例では、制御機能３７ａは、天板２２の移動速度をＶ２に制御する。制御機能３７ａは、ヘリカルスキャンでの位置決めスキャンを開始後、図４に示すステップＳ７と同様に対象範囲終了判定処理を実行する。そして、制御機能３７ａは、例えば、対象範囲の終了位置であるＰ２に到達したと判定するまで、ヘリカルスキャンでの位置決めスキャンを実行する。
【００９４】
また、上述した実施形態では、本スキャンの条件を操作者から受け付けるものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、制御機能３７ａは、本スキャン条件を自動的に設定してもよい。かかる場合、制御機能３７ａは、例えば、各位相において再構成された画像を比較して、動きの少ない心位相及び呼吸位相を特定する。そして、処理回路３７は、スキャン制御回路３３を制御することにより、制御機能３７ａにより特定された心位相及び呼吸位相において同期スキャンを実行させる。
【００９５】
また、上述した実施形態では、対象範囲において天板２２の移動速度を変更するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、回転フレーム１５の回転速度を変更してもよい。更に、例えば、天板２２が移動せずに架台１０が移動可能な場合には、対象範囲において架台１０の移動速度を変更してもよい。すなわち制御機能３７ａは、同期スキャンにより収集されたデータから再構成される各画像データにおいて少なくとも１周期分の生体情報を取得可能に、天板２２の移動速度、回転フレーム１５の回転速度及び架台１０の移動速度のうち少なくともいずれか一つを制御することで、同期スキャンを行うよう制御する。なお、かかる場合、制御機能３７ａは、同期スキャンにより収集されたデータから再構成される各画像データにおいて少なくとも１周期分の生体情報を取得可能に、回転フレーム１５の回転速度や架台１０の移動速度を変更する。
【００９６】
また、上述した実施形態における対象範囲開始判定処理では、リアルタイム画像を生成する度に参照画像と一致するか否かを判定する処理を、対象範囲の開始位置になるまで繰り返すものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、参照画像とリアルタイム画像とが一致した場合、参照画像に描出される構造物の解剖学的位置に基づいて、対象範囲の開始位置までの時間を算出し、算出した時間が経過後に同期スキャンを行うようにしてもよい。かかる場合、対象範囲開始判定処理に用いる参照画像は、事前に設定された所定枚数だけ用意されればよく、例えば１枚でもよい。
【００９７】
また、上述した実施形態における対象範囲終了判定処理でも同様に、例えば、参照画像とリアルタイム画像とが一致した場合、参照画像に描出される構造物の解剖学的位置に基づいて、対象範囲の終了位置までの時間を算出し、算出した時間が経過後に同期スキャンを終了するようにしてもよい。かかる場合も、対象範囲終了判定処理に用いる参照画像は、事前に設定された所定枚数だけ用意されればよく、例えば１枚でもよい。また、対象範囲終了判定処理を実行しなくてもよい。かかる場合、同期スキャンの開始時に、同期スキャンの終了時間を算出して、算出した時間が経過後に同期スキャンを終了するようにしてもよい。
【００９８】
また、上述した実施形態では、心電同期及び呼吸同期を行う場合、例えば、被検体Ｐが最大呼気の状態で息止めさせておき、心電波形がＲ波になった時に、被検体Ｐに呼吸を再開させてから位置決めスキャンや診断用スキャンを実行するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、最大吸気の状態で息止めさせておき、心電波形がＲ波になった時に、被検体Ｐに呼吸を再開させてもよい。或いは、息止めさせた状態から、心電波形がＰ波になった時に、被検体Ｐに呼吸を再開させてもよい。
【００９９】
また、上述した実施形態では、心位相と呼吸位相とをモニタリングする場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、心位相及び呼吸位相のいずれか一方をモニタリングしてもよい。また、心位相のみをモニタリングする場合、画像再構成回路３６は、心位相を呼吸位相と対応付けることなく、心位相を１％刻みで同期再構成を行う。
【０１００】
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＧＰＵ(Graphics  Processing  Unit)、或いは、特定用途向け集積回路（Application  Specific  Integrated  Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple  Programmable  Logic  Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex  Programmable  Logic  Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field  Programmable  Gate  Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
【０１０１】
また、上述した実施形態で図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、画像再構成回路３６は、スキャノ画像再構成回路と画像再構成回路とに分散されてもよい。かかる場合、スキャノ画像再構成回路は、同期スキャンにより収集されたデータから、生体情報の時相を所定数に分割した単位で画像データを再構成する。また、画像再構成回路は、同期スキャンの結果に基づいて決定された条件で本スキャンを実行して収集されたデータから画像データを再構成する。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【０１０２】
また、上述した実施形態で説明した制御方法は、予め用意された制御プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この制御プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。
【０１０３】
以上、説明したとおり、各実施形態によれば、同期再構成における被曝を低減することを可能とする。
【０１０４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら実施形態は、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、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。
【符号の説明】
【０１０５】
１  Ｘ線ＣＴ装置
３６  画像再構成回路
３７  処理回路
３７ａ  制御機能
３７ｂ  表示制御機能
３７ｃ  条件受付機能
３７ｄ  変更受付機能
【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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