(57)【要約】【課題】本発明の目的は、Ｘ線の被曝を軽減するマルチスライス対応のＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。【解決手段】Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を被検体に向けて発生するＸ線管１０１と、被検体を透過したＸ線を検出する複数の検出素子列を有するＸ線検出器１０３と、スライス方向及びチャンネル方向の２方向に関して開口可変のコリメータ１０８とを有するガントリ１００と、被検体に関するボリュームデータから被検体の対象臓器の領域を抽出する画像処理部１１３と、抽出した対象臓器の領域を限局するように設定された略円柱形の第２のスキャン範囲に基づいてコリメータ１０８を第２の開口に設定するとともに、ガントリ１００を制御して第２のスキャンを実行する制御部１１０と、スキャンにより収集されたデータに基づいて画像データを再構成する再構成部１１４とを具備する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を被検体に向けて発生するＸ線管と、前記被検体を透過したＸ線を検出する複数の検出素子列を有するＸ線検出器と、スライス方向及びチャンネル方向の２方向に関して開口可変のコリメータとを有するガントリと、前記被検体に関するボリュームデータから前記被検体の対象臓器の領域を抽出する画像処理部と、
前記抽出した対象臓器の領域を限局するように設定された略円柱形の第２のスキャン範囲に基づいて前記コリメータを第２の開口に設定するとともに、前記ガントリを制御して第２のスキャンを実行する制御部と、
前記スキャンにより収集されたデータに基づいて画像データを再構成する画像再構成部とを具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ボリュームデータを得るために、前記被検体を包含するように設定された略円柱形の第２のスキャン範囲に基づいて前記コリメータを前記第２の開口より広い第１の開口に設定するとともに、前記ガントリを制御して第１のスキャンを実行することを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記第１のスキャンでは前記第２のスキャンよりも前記被検体に照射されるＸ線の強度が低いことを特徴とする請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記第１、第２のスキャンはヘリカルスキャンとして実行され、前記第２のスキャンは前記第１のスキャンよりヘリカルピッチが短いことを特徴とする請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
前記第２のスキャンは前記第１のスキャンより、使用する検出素子列の数が少ないことを特徴とする請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記第２のスキャン範囲の外部のデータとして、前記広い開口のもとで実行されるスキャンにより収集されたデータが充当されることを特徴とする請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記第２のスキャン範囲の外部のデータは、前記第２のスキャン範囲内に照射されるＸ線よりも低い強度のＸ線で、前記前記第２のスキャン範囲内のデータと並行して収集されることを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
前記第２のスキャン範囲の外部のデータは、前記第２のスキャン範囲内のデータを収集するために用いられる検出素子列とは異なる検出素子列により収集されることを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項９】
Ｘ線を被検体に向けて発生するＸ線管と、前記被検体を透過したＸ線を検出する複数の検出素子列を有するＸ線検出器と、スライス方向及びチャンネル方向の２方向に関して開口可変のコリメータとを有するガントリと、前記被検体に関するボリュームデータから前記被検体の対象臓器の領域を抽出する画像処理部と、
前記Ｘ線検出器により収集されたデータに基づいて画像データを再構成する画像再構成部とを具備し、
前記コリメータは、前記開口を成形する移動自在の複数枚のコリメータ板とともに、前記開口に対応する検出素子列以外の検出素子列の一部分に対応するスリットを成形する移動自在の複数枚の補助板を装備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１０】
前記複数枚のコリメータ板は中央付近に前記開口を開け、前記複数枚の補助板は前記中央付近を遮蔽し、その両側を開けるように構成されていることを特徴とする請求項９記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチスライス対応のＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線を被検体に照射し、その透過データから画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置が知られている。マルチスライス対応のＸ線コンピュータ断層撮影装置では、Ｘ線を検出する検出素子（例えばシンチレータとホトダイオードの組）の列を複数装備したＸ線検出器を使って位置の異なる複数のスライスに関するデータを一度に収集することを可能にしている。このマルチスライススキャン（コーンビームスキャンともいう）をヘリカルスキャンと併用することで非常に広いスキャン範囲のデータを短時間のうちに収集完了することができ、今後の普及が期待されている。
【０００３】
このマルチスライススキャンをヘリカルスキャンと併用するに際して重要な課題の一つに被曝量の低減がある。例えば、特開２００２−１７７１６号公報や特開平１０−２４８８３５号公報では、スキャノグラム上で対象臓器の領域を含むようにスキャン範囲が設定され、そのスキャン範囲に応じてコリメータの開口を設定することで被検体内の対象臓器に制限してスキャンを行うことが記載されている。しかし、実際には、対象臓器の一部がスキャン範囲から外れてデータ欠落を起こし、再スキャンが必要になってしまうという事態が起こり得る。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１７７１６号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平１０−２４８８３５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、Ｘ線の被曝を軽減するマルチスライス対応のＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１局面によるＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を被検体に向けて発生するＸ線管と、前記被検体を透過したＸ線を検出する複数の検出素子列を有するＸ線検出器と、スライス方向及びチャンネル方向の２方向に関して開口可変のコリメータとを有するガントリと、前記被検体に関するボリュームデータから前記被検体の対象臓器の領域を抽出する画像処理部と、前記抽出した対象臓器の領域を限局するように設定された略円柱形の第２のスキャン範囲に基づいて前記コリメータを第２の開口に設定するとともに、前記ガントリを制御して第２のスキャンを実行する制御部と、前記スキャンにより収集されたデータに基づいて画像データを再構成する画像再構成部とを具備する。
本発明の第２局面によるＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を被検体に向けて発生するＸ線管と前記被検体を透過したＸ線を検出する複数の検出素子列を有するＸ線検出器とスライス方向及びチャンネル方向の２方向に関して開口可変のコリメータとを有するガントリと、前記被検体に関するボリュームデータから前記被検体の対象臓器の領域を抽出する画像処理部と、前記Ｘ線検出器により収集されたデータに基づいて画像データを再構成する画像再構成部とを具備し、前記コリメータは、前記開口を成形する移動自在の複数枚のコリメータ板とともに、前記開口に対応する検出素子列以外の検出素子列の一部分に対応するスリットを成形する移動自在の複数枚の補助板を装備する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明によるＸ線コンピュータ断層撮影装置を好ましい実施形態により説明する。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線管とＸ線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは回転／回転タイプとして説明する。入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をホトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。Ｘ線検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよいが、ここでは、前者の間接変換形として説明する。また、近年では、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転フレームに搭載したいわゆる多管球型装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本発明では、従来からの一管球型装置であっても、多管球型装置であってもいずれにも適用可能である。ここでは、一管球型として説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図である。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、ガントリ１００を有する。ガントリ１００は、回転中心軸ＲＡを中心として回転自在に保持されたリング状の回転フレーム１０２を有する。回転フレーム１０２にはＸ線管１０１が回転中心軸ＲＡに正対する向きで取り付けられている。回転中心軸ＲＡを挟んでＸ線管１０１に対向する回転フレーム１０２上の位置には、Ｘ線検出器１０３が取り付けられている。Ｘ線検出器１０３は、マルチスライス仕様であって、つまり回転中心軸ＲＡと平行な方向（スライス方向）に沿って併設された複数の検出素子列を有する。ここでは６４列として説明する。また、各検出素子列のスライス方向の有感幅が回転軸ＲＡ上の換算値で０．５ｍｍと仮定する。各検出素子列は、チャンネル方向に沿って配列された複数の検出素子を有する。
【００１０】
なお、回転中心軸ＲＡをＺ軸として、Ｚ軸を中心とした回転座標系をＸＹ座標系で規定する。この場合、Ｘ線管１０１の焦点とＸ線検出器１０３の中心とを結ぶいわゆるＸ線中心軸をＹ軸、ＺＹ軸に直交する軸をＸ軸と定義する。このＸＹＺ軸を以下適宜使用する。
【００１１】
Ｘ線管１０１と回転中心軸ＲＡとの間には、コリメータ１０８が配置される。実際には、コリメータ１０８は、Ｘ線管１０１のＸ線放射窓に取り付けられる。コリメータ１０８は、Ｘ線管１０１の焦点で発生しＸ線放射窓から放射するＸ線を任意位置で任意の大きさにトリミングするために設けられたＸ線絞りとも呼ばれる装置であり、図５に示すようにＸ線遮蔽性を有する例えば鉛製の４枚のコリメータ板１１〜１４がＸＹ各軸に沿って個別に進退自在に設けられてなる。
【００１２】
Ｘ線検出器１０３には、一般的にＤＡＳ（ｄａｔａ  ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）  と呼ばれているデータ収集回路１０４が接続されている。データ収集回路１０４は、Ｘ線検出器１０３の各チャンネルの出力（電流信号）を電圧信号に変換し、そして増幅するとともに、ディジタル信号に変換する機能を備えている。ＤＡＳ１０４には、光や磁気を媒体とした非接触型データ伝送装置１０５を経由して、ＤＡＳ出力のチャンネル間非均一性等を補正する前処理装置１０６が接続される。前処理を受けたデータ（投影データ）は、記憶装置１１２に記憶される。
【００１３】
記憶装置１１２は、投影データから画像データを再構成するための画像再構成装置１１４、表示装置１１６、マウス等のポインティングデバイスやキーボードを装備した入力装置１１５、画像処理装置１１３、スキャンを実行するためにガントリ１００及び高電圧発生装置１０９を制御するためのスキャンコントローラ１１０とともに、データ／制御バスを介してシステムコントローラ１１１に接続される。
【００１４】
図２は、本実施形態の一連の処理の流れを示している。まず、Ｓ１において、スキャノグラムが撮影される。周知の通り、スキャノグラムの撮影は、回転フレーム１０２の回転が停止された状態で、Ｘ線が連続的に発生され、Ｘ線検出器１０３から信号が一定周期で繰り返し読出され、この間、寝台天板が定速で移動することにより行われる。スキャノグラム撮影により収集されたデータに基づいてスキャノグラムデータが画像処理装置１１３において生成され、表示装置１１６に表示される（Ｓ２）。
【００１５】
表示されたスキャノグラム上で図３に示すスキャン範囲（第１のスキャン範囲）が操作者による入力装置１１５の操作に従って設定され、また第１のスキャン条件が設定される（Ｓ３）。なお、本実施の形態では、少なくとも２回のスキャン（ヘリカルスキャン）が行われる。１回目のスキャンは、広範囲を低分解能でスキャンすることを目的としたもので、２回目のスキャンは、対象臓器に限局した狭い範囲を高分解能でスキャンすることを目的としたものである。１回目のスキャンを「第１のスキャン」と称し、２回目のスキャン（第２のスキャン）と明確に区別する。
【００１６】
第１のスキャン範囲は実際には円柱形状であり、スキャノグラム上ではその中心断面を表す矩形として設定される。第１のスキャン範囲は、被検体の体幅を包含するように例えば３００−５００ｍｍの範囲からその半径（ＦＯＶ）が設定され、また例えば心臓等の対象臓器をその前後の臓器等と共に包含するように体軸方向（スライス方向）に比較的長く設定される。また、第１のスキャン条件として、６４列の検出素子列の中から、第１スキャンで使用する列数が、比較的多い３２−６４列の範囲から設定され、それと共にヘリカルピッチ（１回転当たりの天板移動距離）が比較的速い天板移動に対応する例えば８−３２ｍｍの範囲から設定される。また、第１のスキャンでは管電流値がシステムコントローラ１１１により比較的低線量に対応した規定値に設定され、また低線量に伴う感度低下を補うために１回転当たりのビュー数が例えば５００に設定される。これら設定範囲や規定値に関しては設定支援のためにシステムコントローラ１１１により提供される。
【００１７】
このような第１のスキャン範囲に対して第１のスキャン条件で第１のスキャンがスキャンコントローラ１１０の制御により実行される（Ｓ４）。第１のスキャンでは、図５（ａ）に示すように、コリメータ１０８の開口がスキャンコントローラ１１０の制御のもとで第１のスキャン範囲の比較的大きな直径に応じた幅でＸ方向に開けられ、またスライス厚及び列数に応じた比較的長い長さでＺ方向に開けられる。つまり、Ｘ線のファン角は第１のスキャン範囲の直径に応じて設定され、またＸ線のコーン角は第１のスキャン範囲の長さに応じて設定される。
【００１８】
第１のスキャンにより収集された第１のスキャン範囲内の投影データに基づいて再構成処理が再構成装置１１４において行われる（Ｓ５）。第１のスキャン範囲に応じた比較的広範囲にわたって、第１のスキャン条件に応じた比較的低い分解能でボリュームデータが生成される。この再構成処理には、例えばコーンビーム再構成法が採用される。コーンビーム再構成法は、コンベンショナルスキャン方式の再構成処理方法を拡張したいわゆるＦｅｌｄｋａｍｐ再構成方法として知られ、これは数学的に厳密な再構成法であるファンビーム（２次元平面内）再構成アルゴリズムを、Ｚ軸方向に拡張することによって得られた近似的な３次元再構成アルゴリズムであり、投影データにＺ座標に依存した重み係数を乗算し、そのデータとファンビームデータと同じ再構成関数とのコンボリューション演算を行い、最後に、バックプロジェクション（逆投影）処理として、コンボリューションデータを、Ｘ線が通過した（焦点から検出器のチャンネルまでの）パス上に逆投影し、これを３６０°にわたって繰り返すことにより行われる。
【００１９】
このボリュームデータは、対象臓器及びその周辺の臓器や組織構造に関するの広範囲にわたる診断のために用いられると共に、第２のスキャンに関するスキャン範囲（第２のスキャン範囲）を設定するためにも使用される。画像処理装置１１３において、ボリュームデータから対象臓器、例えば心臓の領域が抽出され、その３次元画像（３Ｄ像）のデータが生成され、表示装置１１６に表示される（Ｓ６）。３Ｄ像としては、図４に示すように表面画像又はワイヤフレームが好適である。
【００２０】
操作者は入力装置１１５を操作し、この３Ｄ像を画面上で任意に回転させながら全ての向きで心臓領域を包含するように略円柱形状の第２のスキャン範囲を設定する（Ｓ７）。なお、実際には第２のスキャン範囲は、心臓の拡張収縮運動を考慮して、抽出された心臓領域に対して若干のマージンを取って少し大きめに設定される。上記では、ボリュームデータから心臓の領域を抽出し、その３Ｄ像のデータを生成し、３Ｄ像に対して第２のスキャン範囲を設定するように説明したが、３Ｄ像に代えて、又は３Ｄ像とともに、ボリュームデータ又は抽出した心臓領域のデータからＭＰＲ（断面変換）による例えばアキシャル、コロナル、サジタル等の３方位断面に関する断面画像を生成し、これら断面画像上で第２のスキャン範囲を設定するようにしてもよい。また、第２のスキャン範囲は操作者の操作のもとで手動で設定することを説明したが、抽出した心臓領域を包含するように円柱形状の第２のスキャン範囲の直径及び長さを自動設定するようにしてもよい。この場合、上記マージンを与えるために、抽出した心臓領域を所定比率で膨張処理を施し、その膨張させた心臓領域に対して第２のスキャン範囲を設定する。
【００２１】
第２のスキャン範囲は、心臓領域（対象臓器）を包含するように例えば５０−１５０ｍｍの範囲からその半径（ＦＯＶ）が設定され、また心臓領域を上記マージンと共に限局するように体軸方向（スライス方向）に比較的短く設定される。また、第２のスキャン条件として、６４列の検出素子列の中から、第２スキャンで使用する列数が、比較的少ない４−１６列の範囲から設定され、それと共にヘリカルピッチが比較的遅い天板移動に対応する例えば０．５−２．０ｍｍの範囲から設定される。また、第２のスキャンでは管電流値がシステムコントローラ１１１により比較的高線量に対応した規定値に設定され、また１回転当たりのビュー数が例えば１０００に設定される。これら設定範囲や規定値に関しては設定支援のためにシステムコントローラ１１１により提供される。
【００２２】
なお、ここでは、第２スキャンで使用する列数が比較的少ない４−１６列の範囲から選択されるものとしたが、これはファンビーム再構成法上の限界により決定されている。コーンビーム再構成法は、上述したようにコーン角に関して補正する処理を含んだものであるが、その補正精度は十分とは言えず、そのため若干のアーチファクトが生じることがある。そのため第１のスキャンのように比較的低分解能撮影ではそれほど影響は少ないのであるが、第２のスキャンのように比較的高分解能撮影では無視できない。従ってコーンビーム再構成法は実質的に使用不可であり、ファンビーム再構成法（実際には後述のようにヘリカルフィルタ補間法（ＨＦＩ）を併用したファンビーム再構成法が採用される）を採用せざるを得ない。周知のとおり、ファンビーム再構成法ではコーン角補正を全く行わないので、コーン角に伴うアーチファクトが発生する。このコーン角に伴うアーチファクトがそれほど影響を及ぼさない限界が１６列（８ｍｍ）であり、第２スキャン条件で使用列数の上限を１６列に制限したものである。
【００２３】
このような第２のスキャン範囲に対して第２のスキャン条件で第２のスキャンが実行される（Ｓ８）。第２のスキャンでは、図５（ｂ）に示すように、コリメータ１０８の開口がスキャンコントローラ１１０の制御のもとで第２のスキャン範囲の比較的小さい直径に応じた幅でＸ方向に開けられ、またスライス厚及び列数に応じた比較的狭い長さでＺ方向に開けられる。つまり、Ｘ線のファン角は第２のスキャン範囲の直径に応じて設定され、またＸ線のコーン角は第２のスキャン範囲の長さに応じて設定される。さらに必要に応じてＸ線管１０１及び検出器１０２のＹ方向に関するシフト機能を使って、第２のスキャン範囲を最大限又はより多くのチャンネルを使用して分解能をさらに向上させるようにしてもよい。
【００２４】
ここで、Ｘ線管１０１及びＸ線検出器１０３が被検体の周囲を回転するが、対象臓器（ここでは心臓）に対して設定された第２のスキャン範囲の中心軸は回転フレーム１０２の回転中心軸ＲＡから通常はずれていて、コリメータ１０８の開口の位置を固定した状態で回転すると、第２のスキャン範囲に対するスキャンは実行できない。この問題を解決するために、図６、図７（ａ）−図７（ｄ）に示すように、回転フレーム１０２の回転中心軸ＲＡに対する第２のスキャン範囲の中心軸のズレの方向及び距離に応じて、コリメータ１０８の開口の幅を維持した状態で、開口中心位置をＸ線管１０１の回転に伴ってＸ方向に沿って往復移動させる。もちろん、第２のスキャン範囲の中心軸を回転フレーム１０２の回転中心軸ＲＡに一致させるように、寝台天板の高さ及び左右の位置をシステムコントローラ１１１で制御した場合、Ｘ線管１０１の回転に伴なうコリメータ１０８の開口中心の移動は不要とされる。
【００２５】
Ｓ８で収集された第２のスキャン範囲内の投影データに基づいて再構成処理が再構成装置１１４において行われる（Ｓ９）。第２のスキャンでは第２のスキャン範囲の外部のデータは収集していないので、そのままでは画像化は不能である。そのため例えば図８にあるビューの投影データの分布を示すように、第２のスキャン範囲の外部のデータを、第１のスキャンで収集したデータで充当する。
【００２６】
上述したようにこの再構成には、ヘリカルフィルタ補間法（ＨＦＩ）を併用したファンビーム再構成法が採用される。ヘリカルフィルタ補間法は、図８に示すように各ビューごとに再構成位置に近傍する離散的な複数の位置で収集したデータに対して、再構成位置から離れるに従って重み係数が緩やかに低下していくようデザインされた重みフィルタ関数を畳み込み、その総和を当該再構成位置に関するデータとして計算する手法である。
【００２７】
このヘリカルフィルタ補間法を採用した場合、実効スライス厚は、補間で使用した離散位置の全体の距離として与えられる。この実効スライス厚を可能な限り薄くしてスライス分解能を向上するためには、図９に示すように、各検出素子列の軌道が１回転前の隣り合う検出素子列の軌道の間に入るように、ヘリカルピッチを検出素子列のピッチ（スライスピッチ）のｎ倍（ｎは偶数以外）に設定することが望ましい。図９にはｎ＝１．５の例を示している。第２のスキャン範囲の外部を充当するための第１のスキャンで収集したデータについても同様に再構成位置に近傍する離散的な複数の位置において第１のスキャンで収集したデータからヘリカルフィルタ補間法により当該再構成位置のデータを計算する。なお、第１スキャンと第２スキャンでは線量が相違するので、充当にあたっては、その線量比に応じて第１のスキャンで収集したデータ又はヘリカルフィルタ補間法により計算したデータを補正する必要がある。また、第２スキャンのビューであって第１スキャンではデータ収集していないビューが存在するが、その第２スキャンのビューには、そのビューに最も近い第１スキャンのビューのデータ、又はそのビューに近傍の複数のビューのデータから計算したデータが充当される。
【００２８】
ここで第２のスキャンで収集していない第２のスキャン範囲の外部のデータは、第１のスキャンで収集したデータで充当するものとして説明したが、それに限定されることはなく、第２のスキャン範囲の外部のデータに、スキャノグラム撮影（Ｓ１）で収集したデータを充当しても良いし、また第２のスキャンで収集した第２のスキャン範囲の内部のデータから第２のスキャン範囲の外部のデータを推定し、例えば第２のスキャン範囲であってその最端部分のデータの平均値を充当するようにしても良い。
【００２９】
なお、心臓検査では、ファンビーム再構成法に心電同期法が併用されることがある。心電同期法は、複数の心拍にわたってスキャンを継続するとともに、収集した投影データに、被検体から計測した心電データを関連付けて記憶しておき、再構成あたっては、複数心拍の中から心拍位相が近い投影データを集めて、画像再構成に必要な３６０°分又は１８０°＋ファン角分のデータを揃え、再構成に供するという手法であり、画質に対する心臓の拍動による形態変化の影響を軽減し得る手法である。
【００３０】
複数の再構成位置で再構成処理が繰り返され、最終的にボリュームデータとして生成され、このボリュームデータに対して画像処理装置１１３において３Ｄ像、ＭＰＲ像、その他任意の画像が生成され、表示される（Ｓ１０）。
【００３１】
上述した再構成法では、第２のスキャンでは第２のスキャン範囲の外部のデータは収集しないで、その第２のスキャン範囲の外部のデータを、第１のスキャンで収集したデータ等で充当する方法について説明した。この方法を方式Ａと称する。本実施の形態では、この方式Ａには限定されず、後述する方式Ｂの採用も可能である。
【００３２】
方式Ｂでは、第２のスキャンでは第２のスキャン範囲の内部のデータとともにその外部のデータも並行して収集する。重要なのは被曝低減の為に、第２のスキャン範囲の内部のデータは高線量（又は高強度）のＸ線を照射して収集し、一方、第２のスキャン範囲の外部のデータは低線量（又は低強度）のＸ線を照射して収集することにある。そのための様々な態様を提供する。
【００３３】
まず、図１０（ａ）に示すコリメータは、Ｚ方向にＸ線を制限するための２枚のコリメータ板１１，１２はＸ線遮蔽性を有した十分な厚さを有する鉛製の板であり、一方、Ｘ方向にＸ線を制限するための２枚のコリメータ板１５，１６は鉛より減弱係数の低い例えばＭｏ等の材料又は鉛を含む合金から構成されたＸ線を半透過する半透過板として構成されている。
【００３４】
それにより第２のスキャン範囲に対してはコリメータ１０８の開口を通過したＸ線が高線量のまま照射され、第２のスキャン範囲の外部には半透過性を有するコリメータ板１５，１６で減衰されたＸ線が低線量で照射される。再構成にあたっては、第２のスキャン範囲の外部のデータに対して線量比補正をかけ、第２のスキャン範囲の内部のデータと合わせてＨＦＩを併用したファンビーム再構成に供される。
【００３５】
次に、図１０（ｂ）に示すコリメータには、Ｚ方向にＸ線を制限するための２枚のコリメータ板１１，１２とともに、ＸＺの２方向に移動可能に保持されたＸ線遮蔽性を有する４枚のコリメータ板１７−２０が装備される。４枚のコリメータ板１７−２０は、第２のスキャン範囲に応じたＸ位置に設定され、一方、Ｚ方向に関しては第２のスキャン範囲に応じた中心開口よりも狭いスリットを開ける位置に設定される。例えば中心開口が８ｍｍ（＝０．５ｍｍ×１６列）であるのに対して、第２のスキャン範囲の外部のスリットは２ｍｍ（＝０．５ｍｍ×４列）で開けられる。
【００３６】
それにより第２のスキャン範囲に対してはコリメータ１０８の開口を通過したＸ線が高線量のまま照射され、第２のスキャン範囲の外部にはスリットにより薄く絞られたＸ線が照射される。再構成にあたっては、第２のスキャン範囲の外部のデータに対して線量比補正をかけ、第２のスキャン範囲の内部のデータと合わせてＨＦＩを併用したファンビーム再構成に供される。
【００３７】
次に、図１０（ｃ）に示すコリメータは、中央の開口を成形する移動自在の複数枚のコリメータ板１１−１４とともに、開口に対応する図１０（ｃ）では中央１６列の検出素子列以外の検出素子列（図１０（ｃ）では最外に近い４列）の一部分に対応するスリットを成形する移動自在の複数枚の補助板２１，２２を装備する。つまり、ＸＺ方向にＸ線を制限するための４枚のコリメータ板１１−１４とともに、中央を遮蔽し、周辺を開けるようにＬ字形に成形された遮蔽性を有する２枚の補助板２１，２２が装備される。２枚の補助板２１，２２はそれぞれ個別にＸＺ２方向に関して移動可能に支持され、その中央において部分的にオーバーラップするようにＹ方向に少しずらされている。中央のオーバーラップの範囲を任意に調整することで、中央の遮蔽域の幅を任意に変更することが可能であり、またＺ方向に関して、４枚のコリメータ板１１−１４の辺縁からの距離を任意に調整することで、４枚のコリメータ板１１−１４の外側において任意の幅でスリットを開けることが可能に構成されている。
【００３８】
この構成により、２枚の補助板２１，２２は、４枚のコリメータ板１１−１４で開けた開口と同じ幅の領域を遮蔽するのに対応するＸ方向の位置に設定され、その周辺を第２のスキャン範囲に応じた開口よりも狭いスリットを開けるのに対応したＺ位置に設定される。例えば４枚のコリメータ板１１−１４で開けられた第２のスキャン範囲に対応する開口が８ｍｍ（＝０．５ｍｍ×１６列）であるのに対して、４枚のコリメータ板１１−１４の外側に２枚の補助板２１，２２で開けられた第２のスキャン範囲の外部のスリットは２ｍｍ（＝０．５ｍｍ×４列）で開けられる。
【００３９】
それにより第２のスキャン範囲に対しては４枚のコリメータ板１１−１４で開けられた開口を通過したＸ線が高線量のまま照射され、第２のスキャン範囲の外部には補助板２１，２２のスリットにより薄く絞られた二股のＸ線ビームが照射される。再構成にあたっては、第２のスキャン範囲の内部のデータとともに、第２のスキャン範囲の外部のデータを合わせてＨＦＩを併用したファンビーム再構成に供される。厳密には、第２のスキャン範囲の外部のデータは、第２のスキャン範囲の内部のデータに対して、Ｚ方向の位置が少しずれているので、第２のスキャン範囲の内部と外部との境界付近で画質劣化は避けられないものではあるが、第２のスキャンはそもそも対象臓器を高精細に診断することを目的としたものであり、第２のスキャン範囲の外部に関しては診断には供さないことが多いと考えられ、実質的には影響は無いと考えられる。
【００４０】
方式Ｂの場合も方式Ａの場合と同様に、第２のスキャン範囲の中心軸が回転フレーム１０２の回転中心軸ＲＡから通常はずれていても、図１１に示すように、第２のスキャン範囲に対応した高線量のＸ線の照射範囲を、回転に伴うコリメータ板のＸ方向に関する移動により移動させることで、高線量のＸ線を常に第２のスキャン範囲に照射することができる。
【００４１】
上述では第２のスキャン範囲は心臓等の対象臓器を包含するように略円柱形状に設定することを説明した。しかし、図１２、図１３に示すように、Ｚ方向に関する対象臓器の外形寸法の変化に応じて直径が相違し、例えば検出素子列のピッチ×使用列数の長さを有する複数の微小な円柱の合成体として第２のスキャン範囲を設定し、ヘリカルスキャンによるＺ方向に関する被検体に対するガントリ１００の相対的な移動に伴ってコリメータ１０８の開口の幅を動的に変化させるようにしてもよく、この場合、被曝軽減効果をより期待できる。
【００４２】
（変形例）
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、マルチスライス対応のＸ線コンピュータ断層撮影装置において、Ｘ線の被曝を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図。
【図２】図１のスキャンエキスパートシステムによる一連のスキャン及び画像再構成処理の流れを示す図。
【図３】図２のＳ３で設定される第１のスキャン範囲とＳ７で設定される第２のスキャン範囲と示す図。
【図４】図３の第２のスキャン範囲を３Ｄ画像上で設定するための表示例を示す図。
【図５】図２のＳ３の第１のスキャン時のコリメータの開口とＳ６の第２のスキャン時のコリメータの開口を示す図。
【図６】図２のＳ７の第２のスキャン時にコリメータにより制限されたＸ線を示す図。
【図７】図２のＳ７の第２のスキャンにおいてＸ線管の回転に伴うコリメータの開口移動を示す図。
【図８】図２のＳ８において、Ｘ線非照射範囲のデータの補充について示す図。
【図９】図２のＳ８のＨＦＩ再構成の補足説明図。
【図１０】図２のＳ６の方式Ｂに対応した様々なコリメータの態様を示す図。
【図１１】図２のＳ６の方式Ｂに対応したスキャニングの説明図。
【図１２】図２のＳ７で設定される第２のスキャン範囲の他の例を示す図。
【図１３】図１２の第２のスキャン範囲を第１のスキャン範囲と共に示す図。
【符号の説明】
１００…ガントリ、
１０１…Ｘ線管、
１０２…回転フレーム、
１０３…Ｘ線検出器、
１０４…データ収集回路、
１０５…非接触データ電装装置、
１０６…前処理装置、
１０７…コリメータ駆動部、
１０８…コリメータ、
１０９…高電圧発生装置、
１１０…スキャンコントローラ、
１１１…システムコントローラ、
１１２…記憶装置、
１１３…画像処理装置、
１１４…再構成装置、
１１５…入力装置。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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