(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大きさが可変な焦点から扇状のＸ線ビームを照射するＸ線照射装置、および、複数のＸ線検出素子を前記扇状のＸ線ビームの広がりの方向に配列してなり撮影の対象を挟んで前記Ｘ線照射装置と対向するＸ線検出装置、を有するＸ線照射・検出装置を撮影の対象の周りを回転させて前記対象について複数ビューの透過Ｘ線データを獲得する透過Ｘ線データ獲得手段と、
前記獲得した透過Ｘ線データに基づいて前記対象の断層像を再構成する断層像再構成手段と、
前記断層像再構成手段の断層像再構成条件に応じて前記Ｘ線ビームの焦点の大きさを調節する焦点調節手段と、
を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記断層像再構成条件は、空間周波数強調に関わる、
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】
前記焦点調節手段は、前記空間周波数強調が高域強調のとき焦点を小さくする、
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】
耳小骨または肺野を撮影するとき前記空間周波数強調を高域強調に設定する設定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記焦点調節手段は、前記空間周波数強調が低域強調のとき焦点を大きくする、
ことを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
頭部血管造影または腹部断層撮影を行うとき前記空間周波数強調を低域強調に設定する設定手段をさらに備えた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】
前記焦点調節手段は、前記空間周波数強調が高域強調のとき焦点を小さくし低域強調のとき焦点を大きくする、
ことを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
大きさが可変な焦点から厚みが可変な扇状のＸ線ビームを照射するＸ線照射装置、および、複数のＸ線検出素子を前記扇状のＸ線ビームの広がりの方向に配列してなり撮影の対象を挟んで前記Ｘ線照射装置と対向するＸ線検出装置、を有するＸ線照射・検出装置を撮影の対象の周りを回転させて前記対象について複数ビューの透過Ｘ線データを獲得する透過Ｘ線データ獲得手段と、
前記獲得した透過Ｘ線データに基づいて前記対象の断層像を再構成する断層像再構成手段と、
前記Ｘ線ビームの厚みおよび前記断層像再構成手段の断層像再構成条件に応じて前記Ｘ線ビームの焦点の大きさを調節する焦点調節手段と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記断層像再構成条件は、空間周波数強調に関わる、
ことを特徴とする請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記焦点調節手段は、前記Ｘ線ビームの厚みが薄くかつ前記空間周波数強調が高域強調のとき焦点を小さくし、前記Ｘ線ビームの厚みが厚くかつ前記空間周波数強調が高域強調のとき焦点を小さくし、前記Ｘ線ビームの厚みが薄くかつ前記空間周波数強調が低域強調のとき焦点を大きくし、前記Ｘ線ビームの厚みが厚くかつ前記空間周波数強調が低域強調のとき焦点を大きくする、ことを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
前記焦点調節手段は、前記Ｘ線ビームの厚みのいかんに関わらず前記空間周波数強調が高域強調のとき焦点を小さくし低域強調のとき焦点を大きくする、
ことを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ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、Ｘ線ＣＴ（Ｘ−ｒａｙ  Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関し、特に、大きさが可変な焦点から扇状のＸ線ビーム（ｂｅａｍ）を照射するＸ線照射装置を使用するＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線照射・検出装置によって撮影の対象について複数ビュー（ｖｉｅｗ）の透過Ｘ線データ（ｄａｔａ）を獲得し、この透過Ｘ線データに基づき画像生成装置によって対象の断層像を生成（再構成）する。
【０００３】
Ｘ線照射装置は、Ｘ線管の焦点から放射されるコーン（ｃｏｎｅ）状のＸ線ビームを、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）で扇状のＸ線ビームに整形して撮影空間に照射する。
【０００４】
Ｘ線検出装置は、撮影空間を透過してきたＸ線を、Ｘ線ビームの扇状の広がりに沿って多数の検出素子をアレイ（ａｒｒａｙ）状に配置してなる多チャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）のＸ線検出器で検出する。このようなＸ線照射・検出装置を対象の周りで回転（スキャン：ｓｃａｎ）させて複数ビューの透過Ｘ線データを獲得する。
【０００５】
断層像のスライス（ｓｌｉｃｅ）厚はＸ線ビームの厚みによって決定される。Ｘ線ビームの厚みはコリメータによって調節される。したがって、スライス厚はコリメータによって調節される。スライス厚に応じてＸ線の焦点の大きさが調節され、スライス厚を薄くするときは焦点を小さくし、スライス厚を厚くするときは焦点を大きくする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
焦点を小さくすると、Ｘ線管のアノード（ａｎｏｄｅ）における電子ビームの集中度が増しＸ線管の温度上昇が大きくなる。このため、焦点を小さくした場合は、管電流の時間積分すなわちいわゆるｍＡｓを制限したりＸ線管のクーリング（ｃｏｏｌｉｎｇ）のためにスキャンを停止することが必要になる。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、Ｘ線焦点を小さくした場合でもｍＡｓやクーリング上の制約が少ないＸ線ＣＴ装置を実現することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、大きさが可変な焦点から扇状のＸ線ビームを照射するＸ線照射装置、および、複数のＸ線検出素子を前記扇状のＸ線ビームの広がりの方向に配列してなり撮影の対象を挟んで前記Ｘ線照射装置と対向するＸ線検出装置、を有するＸ線照射・検出装置を撮影の対象の周りを回転させて前記対象について複数ビューの透過Ｘ線データを獲得する透過Ｘ線データ獲得手段と、前記獲得した透過Ｘ線データに基づいて前記対象の断層像を生成する断層像生成手段と、前記断層像生成手段の断層像生成条件に応じて前記Ｘ線ビームの焦点の大きさを調節する焦点調節手段と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【０００９】
（１）に記載の観点での発明では、断層像生成条件に応じてＸ線ビームの焦点の大きさを調節するので、従来のようにスライス厚に応じて焦点の大きさを調節するのに比べて、焦点を小さくする事態の発生頻度が低下し、ｍＡｓやクーリング上の制約が緩和される。
【００１０】
前記断層像生成条件は空間周波数強調に関わることが、焦点を小さくする事態の発生頻度が低下する点で好ましい。
前記焦点調節手段は、前記空間周波数強調が高域強調のとき焦点を小さくすることが、焦点を小さくする事態の発生頻度が低下する点で好ましい。
【００１１】
前記焦点調節手段は、前記空間周波数強調が低域強調のとき焦点を大きくすることが、焦点を小さくする事態の発生頻度が低下する点で好ましい。
前記焦点調節手段は、前記空間周波数強調が高域強調のとき焦点を小さくし低域強調のとき焦点を大きくすることが、焦点を小さくする事態の発生頻度が低下する点で好ましい。
【００１２】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、大きさが可変な焦点から厚みが可変な扇状のＸ線ビームを照射するＸ線照射装置、および、複数のＸ線検出素子を前記扇状のＸ線ビームの広がりの方向に配列してなり撮影の対象を挟んで前記Ｘ線照射装置と対向するＸ線検出装置、を有するＸ線照射・検出装置を撮影の対象の周りを回転させて前記対象について複数ビューの透過Ｘ線データを獲得する透過Ｘ線データ獲得手段と、前記獲得した透過Ｘ線データに基づいて前記対象の断層像を生成する断層像生成手段と、前記Ｘ線ビームの厚みおよび前記断層像生成手段の断層像生成条件に応じて前記Ｘ線ビームの焦点の大きさを調節する焦点調節手段と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【００１３】
（２）に記載の観点での発明では、Ｘ線ビームの厚みおよび断層像生成条件に応じてＸ線ビームの焦点の大きさを調節するので、従来のようにスライス厚に応じて焦点の大きさを調節するのに比べて、焦点を小さくする事態の発生頻度が低下し、ｍＡｓやクーリング上の制約が緩和される。
【００１４】
前記断層像生成条件は空間周波数強調に関わることが、焦点を小さくする事態の発生頻度が低下する点で好ましい。
前記焦点調節手段は、前記Ｘ線ビームの厚みが薄くかつ前記空間周波数強調が高域強調のとき焦点を小さくすることが、焦点を小さくする事態の発生頻度が低下する点で好ましい。
【００１５】
前記焦点調節手段は、前記Ｘ線ビームの厚みが厚くかつ前記空間周波数強調が高域強調のとき焦点を小さくすることが、焦点を小さくする事態の発生頻度が低下する点で好ましい。
【００１６】
前記焦点調節手段は、前記Ｘ線ビームの厚みが薄くかつ前記空間周波数強調が低域強調のとき焦点を大きくすることが、焦点を小さくする事態の発生頻度が低下する点で好ましい。
【００１７】
前記焦点調節手段は、前記Ｘ線ビームの厚みが厚くかつ前記空間周波数強調が低域強調のとき焦点を大きくすることが、焦点を小さくする事態の発生頻度が低下する点で好ましい。
【００１８】
前記焦点調節手段は、前記Ｘ線ビームの厚みのいかんに関わらず前記空間周波数強調が高域強調のとき焦点を小さくし低域強調のとき焦点を大きくすることが、焦点を小さくする事態の発生頻度が低下する点で好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００２０】
図１に示すように、本装置は、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２、撮影テーブル（ｔａｂｌｅ）４および操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を備えている。
走査ガントリ２は、本発明における透過Ｘ線データ獲得手段の実施の形態の一例である。走査ガントリ２はＸ線管２０を有する。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリメータ２２により例えば扇状のＸ線ビームすなわちファンビーム（ｆａｎ  ｂｅａｍ）となるように成形され、Ｘ線検出器２４に照射される。Ｘ線管２０およびコリメータ２２からなる部分は、本発明におけるＸ線照射装置の実施の形態の一例である。
【００２１】
Ｘ線検出器２４は、扇状のＸ線ビームの広がりの方向にアレイ（ａｒｒａｙ）状に配列された複数の検出素子を有する。Ｘ線検出器２４は、本発明におけるＸ線検出装置の実施の形態の一例である。Ｘ線検出器２４の構成については後にあらためて説明する。
【００２２】
Ｘ線管２０、コリメータ２２およびＸ線検出器２４は、Ｘ線照射・検出装置を構成する。Ｘ線照射・検出装置は、本発明におけるＸ線照射・検出装置の実施の形態の一例である。Ｘ線照射・検出装置については後にあらためて説明する。
【００２３】
Ｘ線検出器２４にはデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６は、Ｘ線検出器２４の個々の検出素子の検出信号をディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｄａｔａ）として収集する。
【００２４】
Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８によって制御される。また、Ｘ線管２０におけるＸ線の焦点の大きさもＸ線コンローラ２８によって調節される。焦点の大きさは、例えばカソード選択等により大小２段階に調節される。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係については図示を省略する。
【００２５】
コリメータ２２は、コリメータコントローラ３０によって制御される。コリメータコントローラ３０はコリメータ２２を通じてＸ線ビームの厚みすなわちスライス厚を調節する。なお、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係については図示を省略する。
【００２６】
以上のＸ線管２０からコリメータコントローラ３０までのものが、走査ガントリ２の回転部３４に搭載されている。回転部３４の回転は、回転コントローラ３６によって制御される。なお、回転部３４と回転コントローラ３６との接続関係については図示を省略する。
【００２７】
撮影テーブル４は、図示しない撮影の対象を走査ガントリ２のＸ線照射空間に搬入および搬出するようになっている。対象とＸ線照射空間との関係については後にあらためて説明する。
【００２８】
操作コンソール６はデータ処理装置６０を有する。データ処理装置６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等によって構成される。データ処理装置６０には、制御インタフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６２が接続されている。制御インタフェース６２には、走査ガントリ２と撮影テーブル４が接続されている。データ処理装置６０は制御インタフェース６２を通じて走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御する。
【００２９】
走査ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０および回転コントローラ３６が制御インタフェース６２を通じて制御される。なお、それら各部と制御インタフェース６２との個別の接続については図示を省略する。
【００３０】
データ処理装置６０には、また、データ収集バッファ６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６で収集されたデータがデータ収集バッファ６４を通じてデータ処理装置６０に入力される。
【００３１】
データ処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて収集した複数ビューの透過Ｘ線データを用いて画像再構成を行う。画像再構成には、例えばフィルタード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｂａｃｋ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法等が用いられる。データ処理装置６０は、本発明における断層像生成手段の実施の形態の一例である。
【００３２】
データ処理装置６０には、また、記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は各種のデータやプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）等を記憶している。データ処理装置６０が記憶装置６６に記憶されたプログラムを実行することにより、再構成画像が行われ、また、後述する各種のデータ処理が行われる。再構成された画像は記憶装置６６に記憶される。
【００３３】
データ処理装置６０には、また、表示装置６８および操作装置７０が接続されている。表示装置６８は、データ処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示する。操作装置７０は、使用者によって操作され、各種の指示や情報等をデータ処理装置６０に入力する。使用者は表示装置６８および操作装置７０を使用してインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００３４】
図２に、Ｘ線検出器２４の模式的構成を示す。同図に示すように、Ｘ線検出器２４は、複数の検出素子２４（ｉ）をアレイ状に配列した、多チャンネルのＸ線検出器となっている。
【００３５】
複数の検出素子２４（ｉ）は、全体として、円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。ｉはチャンネル番号であり例えばｉ＝１〜１０００である。検出素子２４（ｉ）は、例えばシンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）とフォトダイオード（ｐｈｏｔｏ  ｄｉｏｄｅ）の組み合わせによって構成される。なお、これに限るものではなく、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またはＸｅガス（ｇａｓ）を用いる電離箱型の検出素子であって良い。
【００３６】
図３に、Ｘ線照射・検出装置におけるＸ線管２０とコリメータ２２とＸ線検出器２４の相互関係を示す。なお、図３の（ａ）は走査ガントリ２の正面から見た状態を示す図、（ｂ）は側面から見た状態を示す図である。
【００３７】
同図に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２により扇状のＸ線ビーム４００となるように成形され、Ｘ線検出器２４に照射されるようになっている。図３の（ａ）は扇状のＸ線ビーム４００の広がりを示し、（ｂ）はＸ線ビーム４００の厚みを示す。
【００３８】
このようなＸ線ビーム４００の扇面に体軸を交差させて、例えば図４に示すように、撮影テーブル４に載置された対象８がＸ線照射空間に搬入される。走査ガントリ２は、内部にＸ線照射・検出装置を包含する筒状の構造になっている。
【００３９】
Ｘ線照射空間は走査ガントリ２の筒状構造の内側空間に形成される。Ｘ線ビーム４００によってスライスされた対象８の像がＸ線検出器２４に投影される。Ｘ線検出器２４によって、対象８を透過したＸ線が検出される。対象８に照射するＸ線ビーム４００の厚みすなわちスライス厚ｔｈは、図５に示すように、コリメータ２２のアパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）の開度により調節される。
【００４０】
Ｘ線管２０、コリメータ２２およびＸ線検出器２４からなるＸ線照射・検出装置は、それらの相互関係を保ったまま対象８の体軸の周りを回転（スキャン）する。
【００４１】
スキャンの１回転当たり複数（例えば１０００程度）のビューの投影データが収集される。投影データの収集は、Ｘ線検出器２４−データ収集部２６−データ収集バッファ６４の系統によって行われる。
【００４２】
データ収集バッファ６４に収集された例えば１０００ビューの投影データに基づいて、データ処理装置６０により断層像の生成すなわち画像再構成が行われる。画像再構成は、１回転のスキャンで得られた例えば１０００ビューの投影データを、例えばフィルタード・バックプロジェクション法によって処理すること等により行われる。
【００４３】
断層像に対する空間周波数強調処理は撮影する部位によって異なり、例えば耳小骨等を含む頭部骨構造に関する断層像や肺野断層像に対しては高域強調が行われる。これに対して、頭部血管造影像や腹部断層像に関しては低域強調が行われる。高域強調は高域強調関数を用いて画像再構成することによって行われ、低域強調は低域強調関数を用いて画像再構成することによって行われる。
【００４４】
図６に、高域強調関数および低域強調関数のゲインプロファイル（ｇａｉｎ  ｐｒｏｆｉｌｅ）の例を示す。同図において横軸は空間周波数であり、ｆＮはナイキスト（Ｎｙｑｕｉｓｔ）周波数である。同図に示すように、高域強調関数はナイキスト周波数を超えない範囲で高域までゲインを有する。これに対して、低域強調関数は低域においてのみゲインを有する。
【００４５】
高域強調は空間分解能の高い断層像を得るために行われる。空間分解能の高い断層像を得るときは、また、スライス厚を薄くするとともにＸ線の焦点を小さくして撮影する。
【００４６】
低域強調は、ノイズ（ｎｏｉｓｅ）を低減してＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）の良い断層像を得るために行われる。低域強調により空間分解能が低下するので、低域強調画像を撮影する場合はＸ線の焦点を小さくしてもその効果が現れない。したがって、低域強調画像を撮影するときは、スライス厚の厚薄に関わらずＸ線の焦点を大きくして差し支えない。
【００４７】
このような考え方に基づいて、本装置による撮影は次のようにして行われる。図７に、本装置の動作のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。同図に示すように、ステップ（ｓｔｅｐ）７０２で、撮影条件設定が行われる。撮影条件設定は使用者により操作装置７０を通じて行われる。
【００４８】
この撮影条件設定によって、Ｘ線管の管電圧、管電流、スライス厚、撮影部位等が設定される。また、撮影部位の設定に伴って空間周波数強調関数が自ずから設定される。あるいは、使用者がとくに選んで設定してもよい。これによって、例えば耳小骨部や肺野を撮影するときは高域強調関数が設定され、頭部血管造影や腹部断層撮影を行うときは低域強調関数が設定される。
【００４９】
次に、ステップ７０４で、周波数強調関数が高域強調であるか否かが判定される。この判定はデータ処理装置６０によって行われる。判定の結果、Ｙｅｓである場合はステップ７０６で小焦点を設定し、Ｎｏ場合はステップ７０８で大焦点を設定する。
【００５０】
このような判定およびそれに基づく焦点設定は、データ処理装置６０によって行われる。データ処理装置６０は、本発明における焦点調節手段の実施の形態の一例である。
【００５１】
次に、ステップ７１０でスキャンが行われる。スキャンは、上記のようにして設定された撮影条件およびＸ線焦点の下で行われる。上記のような焦点設定により、小さな焦点は高域強調断層像を撮影する場合だけ用いられる。
【００５２】
このため、従来のように、スライス厚が薄いとき周波数強調の如何に関わらず小さな焦点を用いる場合に比べて、高域強調の要件がさらに加わることにより、小さな焦点を用いる頻度が低下する。言い換えれば、薄いスライス厚のときでも、低域強調の断層像を撮影するときは大きな焦点を用いるので、その分だけ小さな焦点を用いる事態の発生頻度が低減する。
【００５３】
小さな焦点を用いる頻度が低下することにより、ｍＡｓの制限に抵触する頻度が減少し、また、Ｘ線管のクーリングのためにスキャンを停止する頻度も減少する。
【００５４】
このようなスキャンによって収集された透過Ｘ線データに基づいて、ステップ７１２で画像再構成が行われ、次に、ステップ７１４で再構成画像の表示および記憶が行われる。
【００５５】
なお、ステップ７０４での判定条件にスライス厚をも加え、図８に示すように、薄いスライス厚で高域強調のとき小焦点、薄いスライス厚で低域強調のとき大焦点、厚いスライス厚で高域強調のとき小焦点、厚い
スライス厚で低域強調のとき大焦点としてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、Ｘ線焦点を小さくした場合でもｍＡｓやクーリング上の制約が少ないＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】Ｘ線検出器の模式図である。
【図３】Ｘ線照射・検出装置の模式図である。
【図４】Ｘ線照射・検出装置の模式図である。
【図５】Ｘ線照射・検出装置の模式図である。
【図６】空間周波数強調関数のゲインプロファイルの図である。
【図７】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のフロー図である。
【図８】焦点設定の例を示す図である。
【符号の説明】
２  走査ガントリ
２０  Ｘ線管
２２  コリメータ
２４  Ｘ線検出器
２６  データ収集部
２８  Ｘ線コントローラ
３０  コリメータコントローラ
３４  回転部
３６  回転コントローラ
４  撮影テーブル
６  操作コンソール
６０  データ処理装置
６２  制御インタフェース
６４  データ収集バッファ
６６  記憶装置
６８  表示装置
７０  操作装置
８  対象
４００  Ｘ線ビーム
【図１】
0004795584.tif 000002
【図２】
0004795584.tif 000003
【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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