(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット電極上に生成されたＸ線焦点からＸ線を発生するＸ線管と、 
Ｘ線検出素子を前記Ｘ線ビームの広がり方向に複数個配列してなる検出素子列を前記Ｘ線ビームの厚み方向に複数個配設してなるＸ線検出器と、
前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを被検体の周りに回転させるとともに、複数の目的管電圧のＸ線を、前記Ｘ線管における同じ位置の前記ターゲット電極におけるＸ線焦点から、繰り返し切り換えて発生させることにより得られる投影データを収集すべく、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を制御するスキャン制御手段と、
前記Ｘ線を扇状のＸ線ビームに整形するための一つの開口を有するコリメータと、 
前記Ｘ線ビームの前記厚み方向および前記広がり方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出するＸ線ビーム位置検出手段と、
前記Ｘ線ビーム位置検出手段で検出された各々の前記目的管電圧の前記Ｘ線ビームの所定方向の位置が一致しない場合に、当該所定方向の位置に基づいて、各々の前記目的管電圧で発生された前記Ｘ線ビームの前記Ｘ線検出器における照射領域の前記所定方向における重複範囲と、前記Ｘ線検出器における前記Ｘ線ビームを検出すべき領域の前記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、前記コリメータの開口を制御するコリメータ制御手段と
を備えるＸ線ＣＴ装置。 
【請求項２】
前記コリメータ制御手段は、前記投影データの収集を開始する前に、前記検出された前記Ｘ線ビームの前記所定方向の位置に基づいて、前記重複範囲と前記目標範囲とが一致するように、前記コリメータの開口を制御する請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記スキャン手段は、前記管電圧を１ビューまたは２以上の所定数ビューごとに順次切換え、 
前記Ｘ線ビーム位置検出手段は、前記投影データの収集を開始してから終了するまでの間に、各々の前記目的管電圧で発生された前記Ｘ線ビームの前記所定方向の位置を複数回にわたって検出し、
前記コリメータ制御手段は、前記Ｘ線ビームの前記所定方向の位置に基づいて、前記重複範囲が前記目標範囲に近づくよう前記コリメータの開口を制御する請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記Ｘ線ビーム位置検出手段は、少なくとも前記管電圧が切り換わるごとに前記Ｘ線ビームの前記所定方向の位置を検出し、
前記コリメータ制御手段は、前記管電圧の切換えの繰返し周期または該繰返し周期の整数倍の周期に同期して前記コリメータの開口を制御する請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記Ｘ線ビーム位置検出手段は、前記所定方向における前記Ｘ線ビームの端部が通過する領域に前記検出素子を前記所定方向に複数個配置して構成されるビーム検出器を有し、前記ビーム検出器から出力される信号強度のプロファイルに基づいて前記Ｘ線ビームの前記所定方向の位置を算出する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記ビーム検出器は、前記Ｘ線検出器の一部である、請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。 
【請求項７】
前記収集された投影データに基づいて、被検体の特定の物質が強調または抑制されたデュアルエネルギー画像を前記目的画像として生成する画像生成手段をさらに備える請求項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】
投影データの１ビュー当たりの収集時間を設定する撮影条件設定手段をさらに備え、 
前記Ｘ線ビーム位置検出手段は、前記Ｘ線ビームの前記所定方向の位置を１ビューごとに検出し、 
前記コリメータ制御手段は、前記設定された１ビュー当たりの収集時間に応じて定まるビュー数ごとに前記コリメータの開口を制御する、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】
ターゲット電極上に生成されたＸ線焦点からＸ線を発生するＸ線管と、 
Ｘ線検出素子を前記Ｘ線ビームの広がり方向に複数個配列してなる検出素子列を前記Ｘ線ビームの厚み方向に複数個配設してなるＸ線検出器と、
前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを被検体の周りに回転させるとともに、複数の目的管電圧のＸ線を、前記Ｘ線管における同じ位置の前記ターゲット電極におけるＸ線焦点から、繰り返し切り換えて発生させることにより得られる投影データを収集すべく、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を制御するスキャン制御手段と、
前記Ｘ線を扇状のＸ線ビームに整形するための一つの開口を有するコリメータと、 
前記Ｘ線管の前記Ｘ線焦点の前記厚み方向および前記広がり方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出するＸ線焦点検出手段と、
前記Ｘ線焦点位置検出手段で検出された各々の前記目的管電圧の前記Ｘ線焦点の所定方向の位置が一致しない場合に、当該所定方向の位置に基づいて、各々の前記目的管電圧で発生された前記Ｘ線ビームの前記Ｘ線検出器における照射領域の前記所定方向における重複範囲と、前記Ｘ線検出器における前記Ｘ線ビームを検出すべき領域の前記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、前記コリメータの開口を制御するコリメータ制御手段と
を備えるＸ線ＣＴ装置。 
【請求項１０】
前記コリメータ制御手段は、前記投影データの収集を開始する前に、前記検出された前記Ｘ線焦点の前記所定方向の位置に基づいて、前記重複範囲と前記目標範囲とが一致するよう、前記コリメータの開口を制御する請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
前記スキャン制御手段は、前記管電圧を１ビューまたは２以上の所定数ビューごとに順次切り換え、 
前記Ｘ線焦点検出手段は、前記投影データの収集を開始してから終了するまでの間に、各々の前記目的管電圧で発生された前記Ｘ線焦点の前記所定方向の位置を複数回にわたって検出し、
前記コリメータ制御手段は、前記Ｘ線焦点の前記所定方向の位置に基づいて、前記重複範囲が前記目標範囲に近づくよう前記コリメータの開口を制御する請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
前記Ｘ線焦点検出手段は、少なくとも前記管電圧が切り換わるごとに前記Ｘ線焦点の前記所定方向の位置を検出し、 
前記コリメータ制御手段は、前記管電圧の切換え周期または該切換え周期の整数倍の周期に同期して前記コリメータの開口の位置を制御する請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１３】
前記Ｘ線焦点検出手段は、前記所定方向における前記Ｘ線ビームの端部が通過する領域に前記検出素子を前記所定方向に複数個配置して構成されるビーム検出器を有し、前記ビーム検出器から出力される信号強度のプロファイルに基づいて前記Ｘ線焦点の前記所定方向の位置を算出する、請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１４】
前記ビーム検出器は、前記Ｘ線検出器の一部である、請求項１３に記載のＸ線ＣＴ装置。 
【請求項１５】
前記収集された投影データに基づいて、被検体の特定の物質が強調または抑制されたデュアルエネルギー画像を前記目的画像として生成する画像生成手段をさらに備える請求項９から請求項１４のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１６】
前記画像生成手段は、前記Ｘ線焦点検出手段により検出された前記Ｘ線焦点の位置に基づいてビューごとの前記投影データの投影方向を算出し、前記投影方向にも基づいて前記デュアルエネルギー画像を生成する、請求項１５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１７】
前記Ｘ線焦点検出手段は、さらに前記Ｘ線焦点の大きさを検出し、 
前記コリメータ制御手段は、前記Ｘ線焦点の大きさにも基づいて前記コリメータの開口を制御する、請求項９から請求項１６のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１８】
投影データの１ビュー当たりの収集時間を設定する撮影条件設定手段をさらに備え、 
前記Ｘ線焦点検出手段は、前記Ｘ線焦点の前記所定方向の位置を１ビューごとに検出し、 
前記コリメータ制御手段は、前記設定された１ビュー当たりの収集時間に応じて定まるビュー数ごとに前記コリメータの開口を制御する、請求項９から請求項１７のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１９】
電子線発生部とターゲット電極とを有し、前記電子線発生部により発生した電子線が前記ターゲット電極に衝突することによりＸ線を発生するＸ線管と、
複数のＸ線検出素子を前記Ｘ線ビームの広がり方向に配列してなる検出素子列を前記Ｘ線ビームの厚み方向に複数個配設してなるＸ線検出器と、
前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを被検体の周りに回転させるとともに、複数の目的管電圧のＸ線を、前記Ｘ線管における同じ位置の前記ターゲット電極におけるＸ線焦点から、繰り返し切り換えて発生させることにより得られる投影データを収集すべく、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を制御するスキャン制御手段と、
前記Ｘ線を扇状のＸ線ビームに整形するための一つの開口を有するコリメータと、 
前記Ｘ線ビームの前記厚み方向および前記広がり方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出するＸ線ビーム位置検出手段と、
前記Ｘ線ビーム位置検出手段で検出された各々の前記目的管電圧の前記Ｘ線ビームの所定方向の位置が一致しない場合に、当該所定方向の位置に基づいて、各々の前記目的管電圧で発生された前記Ｘ線ビームの前記Ｘ線検出器における照射領域の前記所定方向における重複範囲と、前記Ｘ線検出器における前記Ｘ線ビームを検出すべき領域の前記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、前記電子線の軌道を制御する電子線制御手段と
を備えるＸ線ＣＴ装置。 
【請求項２０】
電子線発生部とターゲット電極とを有し、前記電子線発生部により発生した電子線が前記ターゲット電極に衝突することによりＸ線を発生するＸ線管と、
Ｘ線検出素子を前記Ｘ線ビームの広がり方向に複数個配列してなる検出素子列を前記Ｘ線ビームの厚み方向に複数個配設してなるＸ線検出器と、
前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを被検体の周りに回転させるとともに、複数の目的管電圧のＸ線を、前記Ｘ線管における同じ位置の前記ターゲット電極におけるＸ線焦点から、繰り返し切り換えて発生させることにより得られる投影データを収集すべく、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を制御するスキャン制御手段と、
前記Ｘ線を扇状のＸ線ビームに整形するための一つの開口を有するコリメータと、 
前記Ｘ線管の前記Ｘ線焦点の前記厚み方向および前記広がり方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出するＸ線焦点検出手段と、
前記Ｘ線焦点位置検出手段で検出された各々の前記目的管電圧の前記Ｘ線焦点の所定方向の位置が一致しない場合に、当該所定方向の位置に基づいて、各々の前記目的管電圧で発生された前記Ｘ線ビームの前記Ｘ線検出器における照射領域の前記所定方向における重複範囲と、前記Ｘ線検出器における前記Ｘ線ビームを検出すべき領域の前記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、前記電子線の軌道を制御する電子線制御手段と
を備えるＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置（X-ray Computed Tomography System）に関し、特にデュアルエネルギー（dual-energy）撮影を実現させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置を用いる撮影法として、デュアルエネルギー撮影法と呼ばれる撮影法が知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００３】
この撮影法は、物質によってＸ線エネルギーの吸収スペクトル（spectrum）が異なることを利用して、被検体における特定の物質が強調あるいは抑制（除去）された画像を得る撮影法である。具体的には、例えば、第１物質と第２物質とを含む被検体に、エネルギースペクトルが互いに異なる第１Ｘ線と第２Ｘ線とを照射して複数ビュー（view）に対応する第１Ｘ線投影データ（data）と第２Ｘ線投影データとを収集する。そして、第１Ｘ線投影データに基づいて第１画像を画像再構成するとともに、第２Ｘ線投影データに基づいて第２画像を画像再構成し、第１画像と第２画像との間で第１物質に対応する画素の画素値が略同じ値となるように、第１画像および第２画像の少なくとも一方を重み付けして、第１画像および第２画像の一方から他方を減算すること（加重減算処理）により、第１物質が抑制され第２物質が強調された（第１物質に対応する画像の画素値が略零となる）デュアルエネルギー画像を得る。
【０００４】
なお、上記のような第１Ｘ線投影データと第２Ｘ線投影データとを収集する方法としては、例えば、１ビューまたは２以上の所定数ビューごとに、すなわち、Ｘ線ＣＴ装置のガントリが１ビューまたは数ビュー分回転するごとに、Ｘ線管電圧を第１管電圧と第２管電圧とに交互に切り換えながら投影データを収集する方法が考えられる。
【特許文献１】特開２００４−６５９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、Ｘ線ＣＴ装置では、一般に、被検体への不要な被曝を抑えるため、Ｘ線が、Ｘ線検出器のうちＸ線を検出すべき領域にのみ照射されるようコリメータの開口を設定する。Ｘ線を検出すべき領域とは、例えば、目的の画像を生成するのに用いる投影データが収集される所定領域である。
【０００６】
一方、Ｘ線管におけるＸ線焦点の位置および大きさは、Ｘ線管電圧やＸ線管の陽極の温度によって僅かに異なることが知られている。つまり、上記撮影法によれば、管電圧の切換え時に、Ｘ線焦点の位置および大きさが変化し、Ｘ線検出器に対するＸ線照射領域も変化することになる。
【０００７】
したがって、上記撮影法において、従来の如く、所定のＸ線管電圧下で、Ｘ線検出器に対するＸ線照射領域がＸ線を検出すべき領域と一致するようコリメータの開口を制御しても、管電圧を切り換えた時に、Ｘ線照射領域が変化してＸ線を検出すべき領域の一部にＸ線が照射されなくなる。そのため、投影データに情報の欠落が生じ、生成した画像にアーチファクトが発生する。
【０００８】
また、Ｘ線管電圧がどのように変化しても、Ｘ線を検出すべき領域すべてにＸ線が常に照射されるよう、コリメータの開口を十分広く設定することも考えられるが、これでは被検体への不要な被曝を増大させることとなる。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、Ｘ線管電圧を順次切り換えながら被検体をＸ線ＣＴ撮影するＸ線ＣＴ装置において、被検体への被曝を抑えつつ、アーチファクトが低減された画像を得ることが可能な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】
【００１０】
第１の観点では、本発明は、Ｘ線焦点からＸ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線を扇状のＸ線ビームに整形する開口を有するコリメータと、Ｘ線検出素子を前記Ｘ線ビームの広がり方向に複数個配列してなる検出素子列を前記Ｘ線ビームの厚み方向に複数個配設してなるＸ線検出器と、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを被検体の周りに回転させるとともに、前記Ｘ線管の管電圧を複数の目的管電圧の間で切り換えて投影データを収集すべく、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を制御するスキャン制御手段と、前記Ｘ線ビームの前記厚み方向および前記広がり方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出するＸ線ビーム位置検出手段と、各々の前記目的管電圧で発声された前記Ｘ線ビームの前記所定方向の位置に基づいて、各々の前記目的管電圧で発生された前記Ｘ線ビームの前記Ｘ線検出器における照射領域の前記所定方向における重複範囲と、前記Ｘ線検出器における前記Ｘ線ビームを検出すべき領域の前記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、前記コリメータの開口を制御するコリメータ制御手段とを備えるＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１１】
第２の観点では、本発明は、前記コリメータ制御手段が、前記投影データの収集を開始する前に、前記検出された前記Ｘ線ビームの前記所定方向の位置に基づいて、前記重複範囲と前記目標範囲とが一致するように、前記コリメータの開口を制御する上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１２】
第３の観点では、本発明は、前記スキャン手段が、前記管電圧を１ビューまたは２以上の所定数ビューごとに順次切換え、前記Ｘ線ビーム位置検出手段が、前記投影データの収集を開始してから終了するまでの間に、各々の前記目的管電圧で発生された前記Ｘ線ビームの前記所定方向の位置を複数回にわたって検出し、前記コリメータ制御手段が、前記Ｘ線ビームの前記所定方向の位置に基づいて、前記重複範囲が前記目標範囲に近づくよう前記コリメータの開口を制御する上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１３】
第４の観点では、本発明は、前記Ｘ線ビーム位置検出手段が、少なくとも前記管電圧が切り換わるごとに前記Ｘ線ビームの前記所定方向の位置を検出し、前記コリメータ制御手段が、前記管電圧の切換えの繰返し周期または該繰返し周期の整数倍の周期に同期して前記コリメータの開口を制御する上記第３の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１４】
第５の観点では、本発明は、前記Ｘ線ビーム位置検出手段が、前記所定方向における前記Ｘ線ビームの端部が通過する領域に前記検出素子を前記所定方向に複数個配置して構成されるビーム検出器を有し、前記ビーム検出器から出力される信号強度のプロファイルに基づいて前記Ｘ線ビームの前記所定方向の位置を算出する、上記第１の観点から第４の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１５】
第６の観点では、本発明は、前記ビーム検出器が、前記Ｘ線検出器の一部である、上記第５の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１６】
第７の観点では、本発明は、前記収集された投影データに基づいて、被検体の特定の物質が強調または抑制されたデュアルエネルギー画像を前記目的画像として生成する画像生成手段をさらに備える上記第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。
【００１７】
第８の観点では、本発明は、投影データの１ビュー当たりの収集時間を設定する撮影条件設定手段をさらに備え、前記Ｘ線ビーム位置検出手段が、前記Ｘ線ビームの前記所定方向の位置を１ビューごとに検出し、前記コリメータ制御手段が、前記設定された１ビュー当たりの収集時間に応じて定まるビュー数ごとに前記コリメータの開口を制御する、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。
【００１８】
第９の観点では、本発明は、Ｘ線焦点からＸ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線を扇状のＸ線ビームに整形するコリメータと、Ｘ線検出素子を前記Ｘ線ビームの広がり方向に複数個配列してなる検出素子列を前記Ｘ線ビームの厚み方向に複数個配設してなるＸ線検出器と、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを被検体の周りに回転させるとともに、前記Ｘ線管の管電圧を複数の目的管電圧の間で切り換えて投影データを収集すべく、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を制御するスキャン制御手段と、前記Ｘ線管の前記Ｘ線焦点の前記厚み方向および前記広がり方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出するＸ線焦点検出手段と、各々の前記目的管電圧で発生された前記Ｘ線焦点の前記所定方向の位置に基づいて、各々の前記目的管電圧で発生された前記Ｘ線ビームの前記Ｘ線検出器における照射領域の前記所定方向における重複範囲と、前記Ｘ線検出器における前記Ｘ線ビームを検出すべき領域の前記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、前記コリメータの開口を制御するコリメータ制御手段とを備えるＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１９】
第１０の観点では、本発明は、前記コリメータ制御手段が、前記投影データの収集を開始する前に、前記検出された前記Ｘ線焦点の前記所定方向の位置に基づいて、前記重複範囲と前記目標範囲とが一致するよう、前記コリメータの開口を制御する上記第９の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２０】
第１１の観点では、本発明は、前記スキャン制御手段が、前記管電圧を１ビューまたは２以上の所定数ビューごとに順次切り換え、前記Ｘ線焦点検出手段が、前記投影データの収集を開始してから終了するまでの間に、各々の前記目的管電圧で発生された前記Ｘ線焦点の前記所定方向の位置を複数回にわたって検出し、前記コリメータ制御手段が、前記Ｘ線焦点の前記所定方向の位置に基づいて、前記重複範囲が前記目標範囲に近づくよう前記コリメータの開口を制御する上記第９の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２１】
第１２の観点では、本発明は、前記Ｘ線焦点検出手段が、少なくとも前記管電圧が切り換わるごとに前記Ｘ線焦点の前記所定方向の位置を検出し、前記コリメータ制御手段が、前記管電圧の切換え周期または該切換え周期の整数倍の周期に同期して前記コリメータの開口の位置を制御する上記第１１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２２】
第１３の観点では、本発明は、前記Ｘ線焦点検出手段が、前記所定方向における前記Ｘ線ビームの端部が通過する領域に前記検出素子を前記所定方向に複数個配置して構成されるビーム検出器を有し、前記ビーム検出器から出力される信号強度のプロファイルに基づいて前記Ｘ線焦点の前記所定方向の位置を算出する、上記第９の観点から第１２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１４の観点では、本発明は、前記ビーム検出器が、前記Ｘ線検出器の一部である、上記第１３の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２４】
第１５の観点では、本発明は、前記収集された投影データに基づいて、被検体の特定の物質が強調または抑制されたデュアルエネルギー画像を前記目的画像として生成する画像生成手段をさらに備える上記第９の観点から第１４の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２５】
第１６の観点では、本発明は、前記画像生成手段が、前記Ｘ線焦点検出手段により検出された前記Ｘ線焦点の位置に基づいてビューごとの前記投影データの投影方向を算出し、前記投影方向にも基づいて前記デュアルエネルギー画像を生成する、上記第１５の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２６】
第１７の観点では、本発明は、前記Ｘ線焦点検出手段が、さらに前記Ｘ線焦点の大きさを検出し、前記コリメータ制御手段が、前記Ｘ線焦点の大きさにも基づいて前記コリメータの開口を制御する、上記第９の観点から第１６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１８の観点では、本発明は、投影データの１ビュー当たりの収集時間を設定する撮影条件設定手段をさらに備え、前記Ｘ線焦点検出手段が、前記Ｘ線焦点の前記所定方向の位置を１ビューごとに検出し、前記コリメータ制御手段が、前記設定された１ビュー当たりの収集時間に応じて定まるビュー数ごとに前記コリメータの開口を制御する、上記第９の観点から第１８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】
第１９の観点では、本発明は、電子線発生部とターゲット電極とを有し、前記電子線発生部により発生した電子線が前記ターゲット電極に衝突することによりＸ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線を扇状のＸ線ビームに整形するコリメータと、複数のＸ線検出素子を前記Ｘ線ビームの広がり方向に配列してなる検出素子列を前記Ｘ線ビームの厚み方向に複数個配設してなるＸ線検出器と、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを被検体の周りに回転させるとともに、前記Ｘ線管の管電圧を複数の目的管電圧の間で切り換えて投影データを収集すべく、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を制御するスキャン制御手段と、前記Ｘ線ビームの前記厚み方向および前記広がり方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出するＸ線ビーム位置検出手段と、前記Ｘ線ビーム位置検出手段により検出された、各前記目的管電圧下での前記Ｘ線ビームの前記所定方向の位置に基づいて、各前記目的管電圧下での前記Ｘ線ビームの前記Ｘ線検出器における照射領域の前記所定方向での重複範囲と、前記Ｘ線検出器における前記Ｘ線ビームを検出すべき領域の前記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、前記電子線の軌道を制御する電子線制御手段とを備えるＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２９】
第２０の観点では、本発明は、電子線発生部とターゲット電極とを有し、前記電子線発生部により発生した電子線が前記ターゲット電極に衝突することによりＸ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線を扇状のＸ線ビームに整形するコリメータと、Ｘ線検出素子を前記Ｘ線ビームの広がり方向に複数個配列してなる検出素子列を前記Ｘ線ビームの厚み方向に複数個配設してなるＸ線検出器と、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを被検体の周りに回転させるとともに、前記Ｘ線管の管電圧を複数の目的管電圧の間で切り換えて投影データを収集すべく、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を制御するスキャン制御手段と、前記Ｘ線管の前記Ｘ線焦点の前記厚み方向および前記広がり方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出するＸ線焦点位置検出手段と、前記Ｘ線焦点検出手段により検出された、各前記目的管電圧下での前記Ｘ線焦点の前記所定方向の位置に基づいて、各前記目的管電圧下での前記Ｘ線ビームの前記Ｘ線検出器における照射領域の前記所定方向での重複範囲と、前記Ｘ線検出器における前記Ｘ線ビームを検出すべき領域の前記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、前記電子線の軌道を制御する電子線制御手段とを備えるＸ線ＣＴ装置を提供する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、Ｘ線ビームの厚み方向および広がり方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出するＸ線ビーム位置検出手段と、コリメータの開口を制御するコリメータ制御手段とを有し、コリメータ制御手段が、Ｘ線ビーム位置検出手段により検出されたＸ線ビームの所定方向の位置に基づいて、Ｘ線検出器のビームの照射領域における所定方向の範囲の各目的管電圧下での重複範囲と、Ｘ線検出器におけるＸ線ビームを検出すべき領域の上記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、コリメータの開口の位置を制御するので、Ｘ線検出器に対するＸ線ビームの照射領域について余分なマージンを抑えながら、Ｘ線ビームの検出領域のうち画像の生成に寄与する部分全体へのＸ線ビームの照射を担保することができ、被検体への被曝を抑えつつ、アーチファクトが低減された画像を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
これより本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００の構成を示すブロック（block）図である。このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール（console）１と、撮影テーブル（table）１０と、走査ガントリ（gantry）２０とを具備している。
【００３３】
操作コンソール１は、操作者の入力を受け付けるキーボード（keyboard）またはマウス（mouse）などの入力装置２と、スキャン（scan）制御処理、前処理、画像生成処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で収集したＸ線検出器データを収集するデータ収集バッファ（buffer）５とを具備している。さらに、操作コンソール１は、画像生成処理によって生成されたデュアルエネルギー画像などを表示するモニタ（monitor）６と、プログラム（program）、Ｘ線検出器データ、Ｘ線投影データ（投影データ）、デュアルエネルギー画像等を記憶する記憶装置７とを具備している。撮影条件は、入力装置２から入力され記憶装置７に記憶される。
【００３４】
撮影テーブル１０は、被検体７１を載せて走査ガントリ２０のボア（bore）２０ｂに出し入れするクレードル（cradle）１２を具備している。クレードル１２は撮影テーブル１０に内蔵するモータ（motor）で昇降および水平直線移動する。
【００３５】
走査ガントリ２０は、撮影対象である被検体７１が搬送されるボア２０ｂを有しており、Ｘ線管２１と、Ｘ線管電圧やＸ線照射タイミング（timing）を制御するＸ線制御部２２と、Ｘ線管２１から照射されたＸ線を扇状のＸ線ビーム８１に整形する開口を有するコリメータ（collimator）２３と、コリメータ２３の開口を制御するコリメータ制御部２７と、Ｘ線管２１から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器２４と、Ｘ線検出器２４の出力からＸ線検出器データ（生データとも言う）を収集するデータ収集装置（ＤＡＳ：Data Acquisition System）２５と、Ｘ線ビーム８１の位置を検出するＸ線ビーム位置検出部３０とを具備する。
【００３６】
また、走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１、コリメータ２３、およびＸ線検出器２４を保持し、被検体７１の体軸の回りに回転するガントリ回転部１５と、ガントリ回転部１５を制御する回転制御部２６と、制御信号を操作コンソール１とＸ線制御部２２、回転制御部２６、撮影テーブル１０などとの間でやり取りするガントリ制御部２９と、をさらに具備している。なお、実装では、走査ガントリ２０は、Ｘ線ビーム８１の線量を空間的に制御するビーム形成Ｘ線フィルタ（filter）と、Ｘ線ビーム８１の線質を制御するＸ線フィルタとを具備し、ガントリ回転部１５が、これらのフィルタをコリメータ２３とボア２０ｂとの間に保持する構成であるが、ここでは図示および詳細な説明を省略する。
【００３７】
図２は、Ｘ線管２１、コリメータ２３、およびＸ線検出部２４の要部の構成を示す図である。ここで、鉛直方向をｙ軸方向、撮影テーブル１０の搬送方向（通常、Ｘ線ビーム８１の厚み方向、あるいは、被検体７１の体軸方向に一致する）をｚ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向に垂直な方向をｘ軸方向と定義する。
【００３８】
これらの構成要素は、ガントリ回転部１５の所定の基部に支持されて図示のような位置関係を維持している。すなわち、Ｘ線管２１とＸ線検出器２４とは、ボア２０ｂを挟んで相対向して配置され、またコリメータ２３は、Ｘ線管２１とボア２０ｂとの間に配置されている。そして、Ｘ線管２１から放射されたＸ線が、コリメータ２３が形成するスリットＳを通過することによって、所定の厚み（コーン角）と広がり（ファン角）を有する扇状のＸ線ビーム８１が形成される。
【００３９】
Ｘ線管２１は、集束電極および陰極フィラメントを内蔵する陰極スリーブ２１ｓと、回転するターゲット電極２１ｔとをハウジング２１ｈに収容した構造であり、Ｘ線焦点ｆから発散するＸ線を発生する。Ｘ線管電圧Ｖは可変であり、Ｘ線制御部２２からの制御により、複数の目的管電圧に切り換えることができる。ここでは、目的管電圧を、第１管電圧Ｖ１、例えば８０ｋＶと、第２管電圧Ｖ２、例えば１４０ｋＶの２つとし、デュアルエネルギー撮影を行う際に、Ｘ線管電圧Ｖを第１管電圧Ｖ１と第２管電圧Ｖ２とに交互に切り換える。なお、一般的に、Ｘ線焦点ｆの位置と大きさは、Ｘ線管電圧Ｖに応じて僅かに変化する性質があり、第１管電圧Ｖ１下でのＸ線焦点ｆ１と第２管電圧Ｖ２下でのＸ線焦点ｆ２とでは、その位置と大きさが微小に異なる。
【００４０】
Ｘ線検出部２４は、Ｘ線検出素子２４ａをチャネル方向ＣＨ（Ｘ線ビーム８１の広がり方向）に複数個、例えば１，０００個配列してなる検出素子列を、ｚ軸方向（Ｘ線ビーム８１の厚み方向）に複数個、例えば６４個配設してなる、いわゆる多列Ｘ線検出器である。ここでは、各検出素子列には端から１，２，３，・・・，６４の番号を付す。これにより、いわゆる６４列マルチスライスＸ線ＣＴを実現する。もっとも、ここで６４列の検出素子列は一例であり、本発明は少なくとも２列の検出素子列を有するシステムに適用することができる。Ｘ線検出器２４は、これら複数のＸ線検出素子２４ａにより、被検体７１を透過したＸ線ビーム８１を検出するＸ線検出面２４ｓを形成する。Ｘ線検出素子２４ａは、例えば、シンチレータとフォトダイオードとの組合せにより、いわゆる固体検出器として構成される。
【００４１】
ここでは、Ｘ線検出器２４のうちチャネル方向ＣＨの両端部に位置しｚ軸方向に配置された複数個のＸ線検出素子２４ａは、Ｘ線検出器２４に対するＸ線ビーム８１のｚ軸方向の位置を検出するためのビーム検出器として機能する。ここでは、チャネル番号１、列番号１〜６４の複数個のＸ線検出素子２４ａで構成される部分を第１のビーム検出器２４Ｌとし、チャネル番号１０００、列番号１〜６４の複数個のＸ線検出素子２４ａで構成される部分を、第２のビーム検出器２４Ｒとする。
【００４２】
なお、Ｘ線検出器２４は、フラットパネル検出器等の２次元エリア（area）検出器等であってもよい。
【００４３】
また、ビーム検出器は、Ｘ線検出器２４とは独立して設けてもよく、例えば、Ｘ線検出素子をｚ軸方向に複数個配置して構成される検出器を、Ｘ線ビーム８１のチャネル方向ＣＨでの端部が通過する所定の領域に設けたものであってもよい。
【００４４】
コリメータ２３は、２本の円柱状の遮蔽棒２３ａ、２３ｂと、２枚の直方形状の遮蔽板２３ｃ、２３ｄを有する。遮蔽棒２３ａと２３ｂとは、その長手方向がｘ軸方向に一致する向きで、ｚ軸方向に所定の間隔を持って配置されている。また、遮蔽板２３ｃと２３ｄは、その長手方向がｚ軸方向に一致する向きで、ｘ軸方向に所定の間隔を置いて配置されている。ここでは、ｚ軸方向の負側（図２の手前側）の遮蔽棒を２３ａ、ｚ軸方向の正側（図２の遠方側）の遮蔽棒を２３ｂとし、ｘ軸方向の負側（図２の左側）の遮蔽板を２３ｃ、ｘ軸方向の正側（図２の右側）の遮蔽板を２３ｄとする。このような位置関係にある遮蔽棒２３ａ、２３ｂおよび遮蔽板２３ｃ、２３ｄにより、Ｘ線を通過させるスリットＳ（開口）が形成される。
【００４５】
遮蔽棒２３ａと２３ｂとは、遮蔽棒の長手方向に伸びる偏心軸を回動軸として回動可能に所定の基部に支持されており、遮蔽棒２３ａ、２３ｂの回動軸には、不図示のコリメータ制御モータの出力軸が連結されている。かかる構成により、コリメータ制御モータを独立に駆動させ、遮蔽棒２３ａ、２３ｂを回動させることで、遮蔽棒２３ａ、２３ｂはその平行を保ったままスリットＳの位置やｚ軸方向の幅を制御することができる。
【００４６】
なお、コリメータ２３の上記の構成は一例であり、スリットＳの位置や幅が調整可能なものであればどのような構成であってもよい。
【００４７】
Ｘ線ビーム位置検出部３０は、各目的管電圧下で、Ｘ線ビーム８１のｚ軸方向およびｘ軸方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出する。ここでは、Ｘ線ビーム位置検出部３０は、ビーム検出器２４Ｒ，２４Ｌから出力される信号強度のプロファイルに基づいて、Ｘ線検出器２４に対するＸ線ビームのｚ軸方向の位置を検出する。
【００４８】
コリメータ制御部２７は、各目的管電圧下でＸ線ビーム位置検出部３０により検出されたＸ線ビーム８１の所定方向の位置に基づいて、各目的管電圧下におけるＸ線検出器２４のＸ線ビーム８１の照射領域に対する上記所定方向での重複範囲と、Ｘ線検出器２４におけるＸ線ビーム８１を検出すべき領域の前記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、コリメータ２３のスリットＳを制御する。ここでは、コリメータ制御部２７は、Ｘ線ビーム位置検出部３０により検出された、第１管電圧Ｖ１下でのＸ線ビーム８１のｚ軸方向の位置と第２管電圧Ｖ２下でのＸ線ビーム８１のｚ軸方向の位置とに基づいて、第１管電圧Ｖ１下におけるＸ線ビーム８１のＸ線検出器２４での照射領域Ｒ１のｚ軸方向の範囲Ｒz1と、第２管電圧Ｖ２下におけるＸ線ビーム８１のＸ線検出器２４での照射領域Ｒ２のｚ軸方向の範囲Ｒz2との重複範囲Ｒz12が、Ｘ線検出器２４におけるＸ線ビーム８１を検出すべき領域Ｒｔのｚ軸方向の範囲である目標範囲Ｒztに一致するよう、コリメータ２３のスリットＳの位置および幅を制御する。検出すべき領域Ｒｔとしては、例えば、目的のデュアルエネルギー画像ＤＥを生成するのに用いるＸ線投影データが収集される領域である。
【００４９】
また、本実施形態では、コリメータ制御部２７は、Ｘ線投影データの収集を開始する前に、Ｘ線ビーム位置検出部３０により検出されたＸ線ビームのｚ軸方向の位置に基づいて、重複範囲Ｒ12と目標範囲Ｒｔとが一致するようなコリメータ２３のスリットＳの目標位置おおび目標幅を探索し、コリメータ２３のスリットＳをその目標位置および目標幅に合わせる。
【００５０】
また、本実施形態では、検出すべき領域Ｒｔは、Ｘ線検出面２４ｓ全体とする。もちろん、この検出すべき領域Ｒｔは、Ｘ線検出面２４ｓの一部であってもよい。
【００５１】
中央処理装置３は、スキャン制御部３２、投影データ処理部３３、前処理部３４、画像生成部３５を有している。中央処理装置３は、例えば、コンピュータ（computer）により構成され、記憶装置７に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、これら各部として機能する。
【００５２】
スキャン制御部３２は、被検体７１のデュアルエネルギー撮影を行うよう、Ｘ線制御部２２、コリメータ制御部２５、回転制御部２６、および撮影テーブル１０を、ガントリ制御部２９を介して制御する。具体的には、スキャン制御部３２は、Ｘ線管２１とＸ線検出器２４とを被検体７１の周りに回転させるとともに、Ｘ線管電圧Ｖを複数の目的管電圧の間で１ビューまたは２以上の所定数ビューごとに順次切り換えてＸ線投影データを収集すべく、上記各部を制御する。本実施形態では、第１管電圧Ｖ１を８０ｋＶ、第２管電圧Ｖ２を１４０ｋＶとし、Ｘ線管電圧Ｖを１ビューごとに切り換えて、画像再構成に必要なビュー数分のＸ線投影データ（１８０°＋ファン角αまたは３６０°分に相当する複数ビューのＸ線投影データ）を収集する。これにより、第１管電圧Ｖ１に対応する第１Ｘ線投影データｐ１と第２管電圧Ｖ２に対応する第２Ｘ線投影データｐ２とが収集される。
【００５３】
前処理部３４は、上記デュアルエネルギー撮影により得られたＸ線投影データに対して前処理を施す。具体的には、第１Ｘ線投影データｐ１と第２Ｘ線投影データｐ２に対して、オフセット（off-set）補正、対数変換、データ収集装置２５で収集された生データに対してチャネル（channel）間の感度不均一を補正する感度補正、金属部などのＸ線強吸収体による極端な信号強度の低下または信号脱落を補正するＸ線量補正、Ｘ線ビームハードニング（beam-hardening）補正等の前処理を施す。
【００５４】
投影データ処理部３３は、前処理された第１Ｘ線投影データｐ１と第２Ｘ線投影データｐ２に対してビュー方向に重み付け加算を行って、収集していないビューのＸ線投影データを補う。すなわち、ガントリ回転部１５を３６０度分回転させてスキャンするだけで、第１Ｘ線投影データｐ１および第２Ｘ線投影データｐ２それぞれについて、３６０度分のビュー数のＸ線投影データが得られるようにする。上記デュアルエネルギー撮影では、Ｘ線管電圧Ｖを１ビューごとに切り換えているため、収集された第１Ｘ線投影データｐ１と第２Ｘ線投影データｐ２は、連続的な複数のビューについてのＸ線投影データを有していない。つまり、これら２種類のＸ線投影データはビュー方向に入れ子状態となっている。そこで、第１Ｘ線投影データｐ１と第２Ｘ線投影データｐ２それぞれにおいて、近接する複数のビューのＸ線投影データを用いて重み付け加算して新たなＸ線投影データを生成することにより、収集されなかったビューのＸ線投影データを補うようにする。なお、この重み付け加算は、２つのデータの重み付け加算でもよいし、３つ以上のデータの重み付け加算でもよい。
【００５５】
画像生成部３５は、前処理部３４で前処理された第１Ｘ線投影データｐ１および第２Ｘ線投影データｐ２に基づいて、特定の物質が強調または抑制されたデュアルエネルギー画像ＤＥを生成する。
【００５６】
デュアルエネルギー画像ＤＥを生成する方法としては、画像データ空間で加重減算処理を行う方法と投影データ空間で加重減算処理を行う方法とが考えられるが、いずれの方法を採用してもよい。
【００５７】
画像データ空間で加重減算処理を行ってデュアルエネルギー画像ＤＥを生成する方法では、第１Ｘ線投影データｐ１に基づいて第１画像Ｐ１を画像再構成するとともに、第２Ｘ線投影データｐ２に基づいて第２画像Ｐ２を画像再構成し、第１画像Ｐ１と第２画像Ｐ２との間で加重減算処理を行ってデュアルエネルギー画像ＤＥを生成する。一方、投影データ空間で加重減算処理を行ってデュアルエネルギー画像ＤＥを生成する方法では、第１Ｘ線投影データｐ１と第２Ｘ線投影データｐ２との間においてビュー単位で加重減算処理を行い、その結果得られた処理済Ｘ線投影データに基づいてデュアルエネルギー画像ＤＥを画像再構成する。
【００５８】
画像再構成は、例えば、従来公知のフェルドカンプ（Feldkamp）法による三次元画像再構成法、他の三次元画像再構成法、あるいは二次元画像再構成法等を用いて行うことができ、例えば、次のような手順により行われる。まず、これらのＸ線投影データに対して、周波数領域に変換する高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を施し、それに再構成関数Kernel(j)を乗算し、逆フーリエ変換する。そして、再構成関数Kernel(j)を乗算処理したＸ線投影データに対して逆投影処理を行い、被検体７１を体軸方向（ｚ軸方向）にスライス（slice）したときの同一スライスに対応する断層像（ｘｙ平面）を求める。
【００５９】
これより、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００の動作について説明する。なお、コリメータ２３を制御する際には、走査ガントリ２０のガントリ回転部１５を停止させてもよいし回転させてもよい。
【００６０】
図３は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００の動作の概要を示すフローチャートである。
【００６１】
ステップＳ１では、コリメータ２３のスリットＳの位置および幅を初期状態に設定する。具体的には、コリメータ制御部２７が、例えば、コリメータ２３のスリットＳの幅が、標準的に設定する幅より若干狭く、かつ、閉状態からｚ軸方向の両方の向きに均等に広げた幅となるよう、コリメータ制御モータを駆動して遮蔽棒２３ａ、２３ｂを回動させる。
【００６２】
ステップＳ２では、第１管電圧Ｖ１下と第２管電圧Ｖ２下とでＸ線ビーム８１のｚ軸方向の位置をそれぞれ検出する。具体的には、次のような方法でＸ線ビーム８１の位置を検出する。Ｘ線制御部２２が、Ｘ線管電圧Ｖを第１管電圧Ｖ１に設定し、Ｘ線管２１にＸ線を放射させる。データ収集装置２５は、ビーム検出器の出力信号をＡ／Ｄ変換してビーム検出器データを生成し、このビーム検出器データを収集バッファ５を介して中央処理装置３に送る。続いて、Ｘ線制御部２２が、Ｘ線管電圧Ｖを第２管電圧Ｖ２に設定し、Ｘ線管２１にＸ線を放射させる。データ収集装置２５は、第１管電圧Ｖ１のときと同様に、ビーム検出器の出力信号をＡ／Ｄ変換してビーム検出器データを生成し、このビーム検出器データを収集バッファ５を介して中央処理装置３に送る。
【００６３】
図４は、Ｘ線管電圧Ｖの切換えによって生じるＸ線ビーム８１の位置の変化を示す図である。Ｘ線焦点ｆは、図４に示すように、第１管電圧Ｖ１下では焦点ｆ１となり、第２管電圧Ｖ２下では焦点ｆ１とは異なる焦点ｆ２となる。したがって、コリメータ２３のスリットＳの位置および幅が同じであれば、Ｘ線管電圧Ｖを切り換えると、Ｘ線焦点ｆとコリメータ２３のスリットＳとの相対的な位置関係が変化し、Ｘ線検出器２４に対するＸ線ビーム８１の位置も変化する。
【００６４】
図５は、第１管電圧Ｖ１下および第２管電圧Ｖ２下で得られたビーム検出器データのｚ軸方向のプロファイルの一例を示す図である。図５において、横軸はビーム検出器を構成する各検出素子のｚ軸方向の座標ｚｄであり、縦軸は検出素子の信号強度Ｉである。なお、ここでは、座標ｚｄに対する検出素子の信号強度Ｉは、第１ビーム検出器２４Ｌと第２ビーム検出器２４Ｒとの間で座標ｚｄが互いに同じである検出素子同士の信号強度の平均とする。座標ｚｄは、Ｘ線検出器２４のｚ軸方向の中心を原点とし、撮影テーブル１０のクレードル１２が繰り出される向きを正側とし、クレードル１２が格納される向きを負側とする。第１管電圧Ｖ１下でのプロファイルＰＦ１と第２管電圧Ｖ２下でのプロファイルＰＦ２とは、図５に示すように、互いに略同じ形状を有し、一方を他方に対してｚ軸方向に若干シフトした位置関係になっている。また、これらのプロファイルでは、ｚ軸方向の所定の範囲において信号レベルが略一定となり、その両端部の立上りおよび立下りにおいて信号レベルがなまった形で現れる。ここで、プロファイルＰＦ１，ＰＦ２について、その中央付近の信号レベルを１００％としたときに信号レベルが８０％となる位置をそれぞれ境界点として求める。ここでは、第１管電圧Ｖ１下でのプロファイルＰＦ１において、座標ｚｄが負側の境界点をｚｌｓ、正側の境界点をｚｌｅとし、第２管電圧Ｖ２下でのプロファイルＰＦ２において、座標ｚｄが負側の境界点をｚｈｓ、正側の境界点をｚｈｅとする。このように、座標ｚｄの正側と負側それぞれの境界点を求めることで、Ｘ線ビーム８１のｚ軸方向の位置を検出する。
【００６５】
ステップＳ３では、検出されたＸ線ビーム８１の位置が適正な位置にあるか否かを判定する。具体的には、コリメータ制御部２７が、ステップＳ２で検出された４つの境界点のうち座標ｚｄが原点に近い内側２つの境界点を注目境界点として設定し、プロファイル上でこれら２つの注目境界点の位置が、ビーム検出器のｚ軸方向の両端の検出素子に対応する目的位置であるか否かを判定する。図５の例では、境界点ｚｈｓ、ｚｌｅが注目境界点となる。
【００６６】
この判定で、肯定される場合には、コリメータ２３の制御を終了し、ステップＳ５に進む。否定される場合には、ステップＳ４に進み、２つの注目境界点のうち目的位置に達していない境界点について、その境界点の位置が目的位置に近づくよう、コリメータ制御モータを駆動して、コリメータ２３の遮蔽棒２３ａまたは２３ｂを回動させる。このときの遮蔽棒の回動については、例えば、１つの遮蔽棒につき、スリットＳのｚ軸方向の幅が微小距離Δｄだけ広がる程度に回動させる。そして、ステップＳ２に戻り、上記の処理を繰り返す。
【００６７】
ここまでの処理により、コリメータ２３のＳの位置および幅は適正な位置および幅に制御され、各目的管電圧下におけるＸ線ビーム８１のｚ軸方向の重複範囲Ｒz12と、Ｘ線検出器２４におけるＸ線ビーム８１の検出すべき領域Ｒｔのｚ軸方向の範囲である目標範囲Ｒztとが一致することになる。
【００６８】
ステップＳ５では、コリメータ２３のスリットＳの位置および幅を保持したまま、デュアルエネルギー撮影を行ってＸ線投影データを収集する。具体的には、スキャン制御部３２が、Ｘ線管２１とＸ線検出器２４とを被検体７１の周りに回転させるとともに、Ｘ線管電圧Ｖを第１管電圧Ｖ１と第２管電圧Ｖ２とに１ビューごとに切り換えてＸ線投影データを収集すべく、Ｘ線制御部２２、コリメータ制御部２７、回転制御部２６、および撮影テーブル１０を、ガントリ制御部２９を介して制御する。これにより、第１管電圧Ｖ１に対応する第１Ｘ線投影データｐ１と第２管電圧Ｖ２に対応する第２Ｘ線投影データｐ２とが収集される。
【００６９】
図６は、Ｘ線検出器２４におけるＸ線ビーム８１の照射領域の時間変化の一例を示す図である。図６においては、縦方向下向きを時間の経過を表す向きとして、ビュー番号ｉ、Ｘ線管電圧Ｖ、およびＸ線ビーム８１の照射領域の間の対応関係を示している。第１管電圧Ｖ１下でのＸ線ビーム８１の照射領域Ｒ１のｚ軸方向の範囲Ｒz1と、第２管電圧Ｖ２下でのＸ線ビーム８１の照射領域Ｒ２のｚ軸方向の範囲Ｒz2は異なっているが、これら照射領域Ｒ１とＲ２とのｚ軸方向での重複範囲Ｒz12は、Ｘ線検出器２４の目標範囲ＲztすなわちＸ線検出面２４ｓのｚ軸方向の幅に一致している。
【００７０】
ステップＳ６では、ステップＳ５で得られたＸ線投影データに基づいてデュアルエネルギー画像を生成する。具体的には、前処理部３３が、オフセット補正、対数変換、感度補正、Ｘ線量補正、Ｘ線ビームハードニング補正等の前処理を実行する。そして、画像生成部３４が、前処理部３３で前処理された第１Ｘ線投影データおよび第２Ｘ線投影データに基づいて、特定の物質が強調または抑制されたデュアルエネルギー画像ＤＥを生成する。生成されたデュアルエネルギー画像ＤＥの画像データは、記憶装置７に記憶される。
【００７１】
ステップＳ７では、ステップＳ６で生成されたデュアルエネルギー画像ＤＥを表示する。具体的には、中央処理装置３が、記憶装置７に記憶されているデュアルエネルギー画像ＤＥの画像データを読み出してモニタ６に表示させる。
【００７２】
このような第１の実施形態によれば、Ｘ線ビーム８１の位置を検出するＸ線ビーム位置検出部３０と、コリメータのスリットＳを制御するコリメータ制御部２７とを有し、コリメータ制御部２７が、Ｘ線ビーム位置検出部３０により検出されたＸ線ビームのｚ軸方向の位置に基づいて、Ｘ線検出器２４のＸ線ビーム８１の照射領域におけるｚ軸方向の範囲の各目的管電圧下での重複範囲Ｒz12と、Ｘ線検出器２４におけるＸ線ビーム８１を検出すべき領域Ｒｔのｚ軸方向の範囲である目標範囲Ｒztとが一致するよう、コリメータ２３のスリットＳの位置および幅を制御するので、Ｘ線検出器２４に対するＸ線ビーム８１の照射領域について余分なマージンを抑えながら、Ｘ線ビーム８１の検出領域のうち画像の生成に寄与する部分全体へのＸ線ビーム８１の照射を担保することができ、被検体７１への被曝を抑えつつ、アーチファクトが低減された画像を得ることが可能となる。
【００７３】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００の構成を示すブロック図である。
【００７４】
第２の実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００は、第１の実施形態と類似した構成であるが、ビーム位置検出部３０に代えて、Ｘ線焦点ｆの位置および大きさを検出するＸ線焦点検出部４０を有する点、および、コリメータ制御部２７が、Ｘ線焦点検出部４０により検出されたＸ線焦点ｆの位置および幅に基づいてコリメータ２３を制御する点で異なる。すなわち、第１の実施形態では、Ｘ線ビーム８１の位置の検出結果に基づいてコリメータ２３の適正な位置を探索しているが、第２の実施形態では、Ｘ線焦点ｆの位置および大きさの検出結果に基づいてコリメータ２３の適正な位置を幾何学的に算出する。なお、Ｘ線焦点検出部４０は、各目的管電圧下で、Ｘ線焦点ｆのｚ軸方向およびｘ軸方向の少なくとも一方である所定方向の位置および幅を検出するものであり、ここでは、Ｘ線検出器２４から出力される信号強度のプロファイルに基づいて、Ｘ線焦点ｆのｚ軸方向の位置および幅を検出する。
【００７５】
これより、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００の動作について説明する。
【００７６】
図８は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００の動作の概要を示すフローチャートである。
【００７７】
ステップＳ１１では、コリメータ２３のスリットＳを閉状態に設定する。具体的には、コリメータ制御部２７が、例えば、コリメータ２３のスリットＳの幅がゼロとなるよう、コリメータ制御モータを駆動して遮蔽棒２３ａ、２３ｂを回動させる。
【００７８】
ステップＳ１２では、第１管電圧Ｖ１下と第２管電圧Ｖ２下とでＸ線焦点ｆのｚ軸方向の位置および幅をそれぞれ検出する。具体的には、次のような方法でＸ線焦点ｆの位置および幅を検出する。Ｘ線制御部２２が、Ｘ線管電圧Ｖを第１管電圧Ｖに設定し、Ｘ線管２１にＸ線を放射させる。コリメータ制御部２７は、コリメータ制御モータを駆動して遮蔽棒を回動させ、スリットＳが閉じている状態から、Ｘ線ビーム８１がＸ線検出器２４のｚ軸方向の全幅に照射される状態になるまで、スリットＳのｚ軸方向の幅をゼロからΔｄずつ徐々に広げてゆく。この間、データ収集装置２５は、スリットＳの幅ごとに、Ｘ線検出器２４のｚ軸方向の中心を原点として、その原点からｚ軸方向に左右対称な位置関係にある所定の２つの検出器列からの出力信号をＡ／Ｄ変換して検出器データを生成し、この検出器データをデータ収集バッファ５を介して中央処理装置３に送る。コリメータ制御部２７は、その検出器データを回転制御部２６経由で受け取り、スリットＳの幅の変化に対する出力信号の変化を表すプロファイルから、Ｘ線焦点ｆのｚ軸方向の位置および幅を算出する。
【００７９】
図９は、Ｘ線検出器２４における左右対称な位置関係にある２つの検出器列の一例として、ｚ軸方向の原点を挟む負側の検出器列Ａ１と正側の検出器列Ｂ１とを示す図であり、図１０は、コリメータ２３におけるスリットＳの変化に対する検出器列Ａ１，Ｂ１の出力信号強度の変化の一例を示す図である。図１０において、横軸はコリメータＳにおけるスリットＳのｚ軸方向の境界位置の座標ｚｃであり、縦軸はスリットＳの境界位置が座標ｚｃであるときの検出器列Ａ１，Ｂ１の出力信号強度Ｉである。また、ｚ軸方向の原点から負側のグラフは、遮蔽棒２３ａによるスリットＳの境界位置座標と検出器列Ａ１の出力信号強度との関係を示しており、ｚ軸方向の原点から正側のグラフは、遮蔽棒２３ｂによるスリットＳの境界位置座標と検出器列Ｂ１の出力信号強度との関係を示している。なお、ここでは、ｚ軸方向の原点から負側のグラフにおける出力信号強度Ｉは、検出器列Ａ１を構成する各検出素子の出力信号強度の平均とし、ｚ軸方向の原点から正側のグラフにおける出力信号強度Ｉは、検出器列Ｂ１を構成する各検出素子の出力信号強度の平均とする。
【００８０】
図１０から理解されるように、コリメータ２３のスリットＳの幅をゼロから広げ始めると、検出器列Ａ１，Ｂ１に対してＸ線焦点ｆの半影が入射し始め、検出器列Ａ１，Ｂ１の出力信号強度は徐々に大きくなる。そして、スリットＳの負側の境界位置座標（遮蔽棒２３ａのエッジ位置座標）が所定の座標ｚｓ１になると、検出器列Ａ１に対してＸ線焦点ｆの本影が入射するようになり、検出器列Ａ１の出力信号強度は最大レベルに達する。同様に、スリットＳの正側の境界位置座標（遮蔽棒２３ｂのエッジ位置座標）が所定の座標ｚｅ１になると、検出器列Ｂ１に対してＸ線焦点ｆの本影が入射するようになり、検出器列Ｂ１の出力信号強度は最大レベルに達する。ここで、第１管電圧Ｖ１下でのＸ線焦点ｆである焦点ｆ１のｚ軸方向の座標位置は、座標位置（ｚｓ１＋ｚｅ１）／２として求めることができる。また、ｚ軸方向の原点から座標ｚｓ１までの距離｜ｚｓ１｜と、ｚ軸方向の原点から座標ｚｅ１までの距離｜ｚｅ１｜とは、それぞれ、Ｘ線焦点ｆの半影の大きさｐとなり、これを、Ｘ線焦点ｆの位置と大きさ、Ｘ線焦点ｆとコリメータ２３との間の距離等によって定まるＸ線ビーム幅のコリメータ位置での拡大倍率で補正することにより、第１管電圧Ｖ１下でのＸ線焦点ｆである焦点ｆ１のｚ軸方向の幅を求めることができる。
【００８１】
続いて、Ｘ線制御部２２は、Ｘ線管電圧Ｖを第２管電圧Ｖ２に設定し、Ｘ線管２１にＸ線を放射させる。コリメータ制御部２７は、スリットＳの幅をゼロからΔｄずつ徐々に広げてゆき、この間、データ収集装置２５は、スリットＳの幅ごとに、検出器列Ａ１，Ｂ１からの出力信号をＡ／Ｄ変換して検出データを生成し、その検出器データをデータ収集バッファ５を介して中央処理装置３に送る。コリメータ制御部２７は、その検出器データを回転制御部２６経由で受け取り、スリットＳの幅の変化に対する出力信号の変化を表すプロファイルから、第１管電圧Ｖ１のときと同様に、第２管電圧Ｖ２下でのＸ線焦点ｆである焦点ｆ２のｚ軸方向の位置および幅を算出する。
【００８２】
ステップＳ１３では、検出されたＸ線焦点ｆ１，ｆ２のｚ軸方向の位置に基づいて、重複範囲Ｒz12と目標範囲Ｒztとが一致するようなコリメータ２３のスリットＳの位置および幅を幾何学的に求める。具体的には、コリメータ制御部２７が、Ｘ線焦点ｆ１のｚ軸方向の位置および幅と、Ｘ線焦点ｆ２のｚ軸方向の位置および幅と、Ｘ線検出器２４におけるｚ軸方向の正側の境界位置と負側の境界位置とに基づいて、重複位置Ｒz12が目標位置Ｒztに一致するような、コリメータ２３の制御棒２３ａおよび２３ｂの適正な境界位置を逆算で求める。
【００８３】
ステップＳ１４では、コリメータ制御部２７は、コリメータ２３の遮蔽棒２３ａおよび２３ｂの境界位置が、ステップＳ１３で求めた適正な境界位置に一致するよう、コリメータ制御モータを駆動してコリメータ２３の遮蔽棒２３ａ，２３ｂを回動させる。
【００８４】
これより先のステップＳ１５からステップＳ１７は、第１の実施形態におけるステップＳ５からステップＳ７と同様の処理であるため、説明を省略する。
【００８５】
なお、第２の実施形態においては、Ｘ線焦点検出部４０はＸ線焦点ｆの位置だけを検出し、コリメータ制御部２７は、検出されたＸ線焦点ｆの位置に基づいて、コリメータ２３の制御棒２３ａおよび２３ｂの適正な境界位置を求めるようにしてもよい。この場合、Ｘ線焦点ｆの幅は考慮しないか、経験則等に基づいて推定する。
【００８６】
このような第２の実施形態によれば、Ｘ線焦点ｆの位置および幅を検出するＸ線焦点検出部４０と、コリメータ２３のスリットＳを制御するコリメータ制御部２７とを有し、コリメータ制御部２７が、Ｘ線焦点検出部４０により検出されたＸ線焦点のｚ軸方向の位置および幅に基づいて、Ｘ線検出器２４のビームの照射領域におけるｚ軸方向の範囲の各目的管電圧下での重複範囲Ｒz12と、Ｘ線検出器２４におけるＸ線ビーム８１を検出すべき領域Ｒｔのｚ軸方向の範囲である目標範囲Ｒztとが一致するよう、コリメータ２３のスリットＳを制御するので、第１の実施形態と同様に、Ｘ線検出器２４に対するＸ線ビーム８１の照射領域について余分なマージンを抑えながら、Ｘ線ビーム８１の検出領域のうち画像の生成に寄与する部分全体へのＸ線ビーム８１の照射を担保することができ、被検体７１への被曝を抑えつつ、アーチファクトが低減された画像を得ることが可能となる。
【００８７】
（第３の実施形態）
第３の実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００は、第１の実施形態と略同様の構成であるが、Ｘ線ビーム位置検出部３０が、Ｘ線投影データの収集を開始してから終了するまでの間に、各目的管電圧下におけるＸ線ビーム８１のｚ軸方向の位置を複数回にわたって検出する点、コリメータ制御部２７が、検出されたＸ線ビーム８１のｚ軸方向の位置に基づいて、重複範囲Ｒz12が目標範囲Ｒztに近づくようコリメータ２３のスリットＳを制御する点で異なる。すなわち、第１の実施形態では、Ｘ線投影データの収集を開始する前に、Ｘ線ビーム８１の位置を検出してその検出結果によりコリメータ２３を予め制御しているが、第３の実施形態では、Ｘ線投影データの収集を開始してから終了するまでの間に、Ｘ線ビーム８１の位置を複数回にわたって検出し、逐次、コリメータ２３を制御する。
【００８８】
これより、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００の動作について説明する。なお、ここでは、Ｘ線ビーム８１の位置の検出とコリメータ２３の制御とを、Ｘ線管電圧Ｖの切換えの繰返し周期またはこの繰返し周期の整数倍の周期に同期して行う。また、Ｘ線検出器２４におけるＸ線ビーム８１を検出すべき領域Ｒｔのｚ軸方向の範囲Ｒztは、Ｘ線検出面２４ｓのｚ軸方向の全幅より内側に狭い範囲であるものとする。
【００８９】
図１１は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００の動作の概要を示すフローチャートである。
【００９０】
ステップＳ３１では、コリメータ２３のスリットＳの位置および幅を初期状態に設定する。具体的には、コリメータ制御部２７が、例えば、コリメータ２３のスリットＳのｚ軸方向の位置および幅が、機構的に予測されるスライス厚およびスライス位置が設定されるような位置および幅となるよう、コリメータ制御モータを駆動して遮蔽棒２３ａ、２３ｂを回動させる。なお、このステップＳ３１において、第１の実施形態におけるステップＳ１からＳ４、あるいは、第２の実施形態におけるステップＳ１１からＳ１４までを実行して、コリメータ２３のスリットＳを制御するようにしてもよい。
【００９１】
ステップＳ３２では、ｉビュー目の第１管電圧Ｖ１下でのＸ線投影データｐ１（ｉ）を収集する（最初のデータ収集では、ｉ＝１）。具体的には、スキャン制御部３２が、Ｘ線制御部２２に制御信号を送ってＸ線管電圧Ｖを第１管電圧に設定するとともに、データ収集装置２５がＸ線検出器２４からの出力信号を読み取ってＸ線投影データｐ１（ｉ）を収集する。
【００９２】
ステップＳ３３では、ｉ＋１ビュー目の第２管電圧Ｖ２下でのＸ線投影データｐ２（ｉ＋１）を収集する。具体的には、スキャン制御部３２が、Ｘ線制御部２２に制御信号を送ってＸ線管電圧Ｖを第２管電圧Ｖ２に設定するとともに、データ収集装置２５がＸ線検出器２４からの出力信号を読み取ってＸ線投影データｐ２（ｉ＋１）を収集する。
【００９３】
ステップＳ３４では、ステップＳ３２およびＳ３３で収集したＸ線投影データｐ１（ｉ），ｐ２（ｉ＋１）に基づいて、第１管電圧Ｖ１下におけるＸ線ビーム８１のｚ軸方向の位置と、第２管電圧Ｖ２下におけるＸ線ビーム８１のｚ軸方向の位置とを求める。具体的には、Ｘ線ビーム位置検出部３０が、ステップＳ３２およびＳ３３で収集した各Ｘ線投影データｐ１（ｉ），ｐ２（ｉ＋１）から、ビーム検出器の出力信号強度を表す各プロファイルＰＦ１（ｉ），ＰＦ２（ｉ＋１）において、信号レベルが８０％となるｚ軸方向の座標位置を求める。ここでは、ｉビュー目の第１管電圧Ｖ１下でのプロファイルＰＦ１（ｉ）におけるｚ軸座標位置が負側の境界点をｚｌｓ（ｉ）、正側の境界点をｚｌｅ（ｉ）とし、ｉ＋１ビュー目の第２管電圧Ｖ２下でのプロファイルＰＦ２（ｉ＋１）におけるｚ軸座標位置が負側の境界点をｚｈｓ（ｉ＋１）、正側の境界点をｚｈｅ（ｉ＋１）とする。このように、ｚ軸座標の正側と負側それぞれの境界点を求めることで、Ｘ線ビーム８１のｚ軸方向の位置を検出する。なお、このようなプロファイルの端部で信号レベルが８０％以上ある場合には、その端部より外側に境界点があるものとする。
【００９４】
図１２は、ビーム検出器の出力信号強度を表すプロファイルにおける境界点の時間変化の一例を示す図である。図１２においては、縦方向下向きを時間の経過を表す向きとして、ビュー番号と、Ｘ線管電圧Ｖと、プロファイルにおける境界点との間の対応関係を示している。この図では、Ｘ線管電圧Ｖに応じて境界点が異なるだけでなく、同じＸ線管電圧Ｖ下であっても、ビューが異なると境界点が異なる場合の例を示している。例えば、ｉビュー目の第１管電圧Ｖ１下での境界点ｚｌｓ（ｉ），ｚｌｅ（ｉ）と、ｉ＋１ビュー目の第２管電圧Ｖ２下での境界点ｚｈｓ（ｉ＋１），ｚｈｅ（ｉ＋１）とが異なるだけでなく、ｉビュー目の第１管電圧Ｖ１下での境界点ｚｌｓ（ｉ），ｚｌｅ（ｉ）と、ｉ＋２ビュー目の第１管電圧Ｖ１下での境界点ｚｌｓ（ｉ＋２），ｚｌｅ（ｉ＋２）との間や、ｉ＋１ビュー目の第２管電圧Ｖ２下での境界点ｚｈｓ（ｉ＋１），ｚｈｅ（ｉ＋１）と、ｉ＋３ビュー目の第２管電圧Ｖ２下での境界点ｚｈｓ（ｉ＋３），ｚｈｅ（ｉ＋３）との間でも異なっている。
【００９５】
ステップＳ３５では、コリメータ制御部２７は、ステップＳ３４で求めた４つの境界点、すなわちｚｌｓ（ｉ），ｚｌｅ（ｉ），ｚｈｓ（ｉ＋１），ｚｈｅ（ｉ＋１）のうち、ｚ軸座標が原点に近い内側２つの境界点を注目境界点として設定する。図１２の例では、境界点ｚｈｓ（ｉ），ｚｌｅ（ｉ＋１）が注目境界点となる。
【００９６】
ステップＳ３６では、コリメータ制御部２７は、ビーム検出器データのプロファイル上でこれら２つの注目境界点の位置が、ビーム検出器のうち、Ｘ線ビーム８１の検出すべき領域Ｒｔのｚ軸方向の両端の検出素子に対応する位置（目的位置）となるようなコリメータ２３のスリットＳの位置および幅を算出する。すなわち、上記注目境界点の位置と上記目的位置とが一致するような遮蔽棒２３ａ，２３ｂの位置を求める。
【００９７】
ステップＳ３７では、ｉ＋２ビュー目およびｉ＋３ビュー目において、コリメータ２３のスリットＳの位置および幅がステップＳ３６で算出したスリットＳの位置および幅となるように、コリメータ制御モータを駆動して、コリメータ２３の遮蔽棒２３ａまたは２３ｂを回動させる。すなわち、上記の求めた位置と現時点の遮蔽棒の位置との差をコリメータ制御モータの駆動系にフィードバックする。
【００９８】
ステップＳ３８では、スキャン制御部３２が、全ビュー分のＸ線投影データの収集が終了したか否かを判定する。ここで、否定される場合には、ｉ←ｉ＋２となるようにパラメータｉを更新して、ステップＳ３２に戻ってＸ線投影データの収集を継続し、肯定される場合には、Ｘ線投影データの収集を終了し、ステップＳ３９に進む。
【００９９】
これより先のステップＳ３９からＳ４０は、第１の実施形態におけるステップＳ６からステップＳ７と同様の処理であるため、説明を省略する。
【０１００】
このような第３の実施形態によれば、Ｘ線管２１の発熱やガントリ回転部１５の回転中の機械的な歪等により、Ｘ線焦点ｆが時間の経過とともに変動する場合であっても、それに追従してコリメータ２３のスリットＳを制御することができる。
【０１０１】
ところで、Ｘ線投影データ収集時の１ビューに対応する時間は、ガントリ回転部１５の回転速度と１回転当たりのビュー数に応じて変化する。例えば、ガントリ回転部１５を１秒周期で回転させ１回転当たり１０００ビューのＸ線投影データを収集する場合には、１ビューに対応する時間は１ミリ秒、また例えば、ガントリ回転部１５を０．４秒周期で回転させ１回転当たり１０００ビューのＸ線投影データを収集する場合には、１ビューに対応する時間は０．４ミリ秒となる。
【０１０２】
しかし、コリメータ２３の制御応答速度は、通常、移動距離に略比例し、コリメータ２３の制御応答速度が、コリメータ２３の制御におけるフィードバックの周期に対して十分速くない場合には、制御が追いつかずに発振してしまう場合もある。
【０１０３】
そこで、実際には、撮影条件に応じてフィードバックの周期を最適化するのが好ましい。すなわち、本実施形態では、コリメータ制御部２７は、第１管電圧Ｖ１におけるＸ線投影データと第２管電圧Ｖ２におけるＸ線投影データとをそれぞれ１ビュー分ずつ用いてコリメータ２３を１回制御しているが、例えば、中央処理装置３が、投影データの１ビュー当たりの収集時間を設定する撮影条件設定部を有し、Ｘ線ビーム位置検出部３０が、Ｘ線ビーム８１のｚ軸方向の位置を１ビューごとに検出し、コリメータ制御部２７が、その設定された１ビュー当たりの収集時間に応じて定まるビュー数ごとに、コリメータ２３のスリットＳを制御するようにしてもよい。例えば、コリメータ２３の静定時間をＴとしたときに、１ビュー当たりの収集時間がＴ／６より大きくＴ／４以下のときに、第１管電圧Ｖ１におけるＸ線投影データと第２管電圧Ｖ２におけるＸ線投影データとをそれぞれ２ビュー分ずつ、計４ビュー分のＸ線投影データを用いてコリメータ２３を１回制御し、１ビュー当たりの収集時間がＴ／６以下のときに、第１管電圧Ｖ１におけるＸ線投影データと第２管電圧Ｖ２におけるＸ線投影データとをそれぞれ３ビュー分ずつ、計６ビュー分のＸ線投影データを用いてコリメータ２３を１回制御するようにする。
【０１０４】
（第４の実施形態）
第４の実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００は、第２の実施形態と略同様の構成であるが、Ｘ線焦点検出部４０が、Ｘ線投影データの収集を開始してから終了するまでの間に、各目的管電圧下におけるＸ線管２１のＸ線焦点ｆのｚ軸方向の位置および幅を複数回にわたって検出する点、コリメータ制御部２７が、検出されたＸ線焦点のｚ軸方向の位置および幅に基づいて、重複範囲Ｒz12が目標範囲Ｒztに近づくようコリメータ２３のスリットＳを制御する点で異なる。すなわち、第２の実施形態では、Ｘ線投影データの収集を開始する前に、Ｘ線焦点ｆの位置および幅を検出してその検出結果によりコリメータ２３を制御しているが、第４の実施形態では、Ｘ線投影データの収集を開始してから終了するまでの間に、Ｘ線焦点ｆの位置および幅を複数回にわたって検出し、逐次、コリメータ２３を制御する。
【０１０５】
これより、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００の動作について説明する。なお、ここでは、Ｘ線焦点ｆの位置および大きさの検出とコリメータ２３の制御とを、Ｘ線管電圧Ｖの切換えの繰返し周期またはこの繰返し周期の整数倍の周期に同期して行う。また、Ｘ線検出器２４におけるＸ線ビーム８１を検出すべき領域Ｒｔのｚ軸方向の範囲Ｒztは、Ｘ線検出面２４ｓ全幅より内側に狭い範囲であるものとする。
【０１０６】
図１３は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００の動作の概要を示すフローチャートである。
【０１０７】
ステップＳ４１では、コリメータ２３のスリットＳの位置および幅を初期状態に設定する。具体的には、コリメータ制御部２７が、例えば、コリメータ２３のスリットＳのｚ軸方向の位置および幅が、機構的に予測されるスライス厚およびスライス位置に設定されるような位置および幅となるよう、コリメータ制御モータを駆動して遮蔽棒２３ａ、２３ｂを回動させる。なお、このステップＳ４１において、第１の実施形態におけるステップＳ１からＳ４、あるいは、第２の実施形態におけるステップＳ１１からＳ１４までを実行して、コリメータ２３のスリットＳを制御するようにしてもよい。
【０１０８】
ステップＳ４２では、ｉビュー目の第１管電圧Ｖ１下でのＸ線投影データｐ１（ｉ）を収集する（最初のデータ収集では、ｉ＝１）。具体的には、スキャン制御部３２が、Ｘ線制御部２２に制御信号を送ってＸ線管電圧Ｖを第１管電圧Ｖ１に設定するとともに、データ収集装置２５がＸ線検出器２４からの出力信号を読み取ってＸ線投影データｐ１（ｉ）を収集する。
【０１０９】
ステップＳ４３では、ｉ＋１ビュー目の第２管電圧Ｖ２下でのＸ線投影データｐ２（ｉ＋１）を収集する。具体的には、スキャン制御部３２が、Ｘ線制御部２２に制御信号を送ってＸ線管電圧Ｖを第２管電圧Ｖ２に設定するとともに、データ収集装置２５がＸ線検出器２４からの出力信号を読み取ってＸ線投影データｐ２（ｉ＋１）を収集する。
【０１１０】
ステップＳ４４では、ステップＳ４２とＳ４３とで収集した各Ｘ線投影データｐ１（ｉ），ｐ２（ｉ＋１）に基づいて、ｉビュー目の第１管電圧Ｖ１下でのＸ線焦点ｆである焦点ｆ１（ｉ）のｚ軸方向の位置Ｌz1（ｉ）および幅ｄz1（ｉ）と、第２管電圧Ｖ２下でのＸ線焦点ｆである焦点ｆ２（ｉ）のｚ軸方向の位置Ｌz2（ｉ＋１）および幅ｄz2（ｉ＋１）とを求める。
【０１１１】
ここで、Ｘ線焦点の位置および幅を求める方法について説明する。
【０１１２】
図１４は、Ｘ線投影データから得られるビーム検出器の出力信号強度を表すプロファイルを示す図である。Ｘ線焦点検出部４０は、ステップＳ４２とＳ４３とで収集した各Ｘ線投影データｄz1（ｉ）から、図１４に示すような、ビーム検出器の出力信号強度を表すプロファイルＰＦ１（ｉ），ＰＦ２（ｉ＋１）を生成する。そして、これらのプロファイルにおいて、Ｘ線焦点ｆの半影に対応する範囲、すなわち、信号レベルが０より大きく１００％未満となるｚ軸方向の座標範囲を求める。ここでは、第１管電圧Ｖ１下でのプロファイルＰＦ１（ｉ）における上記半影に対応する座標範囲のうち、ｚ軸座標位置が負側の座標範囲をｚｌｓｒ（ｉ）、正側の座標範囲をｚｌｅｒ（ｉ）とし、第２管電圧Ｖ２下でのプロファイルＰＦ２（ｉ＋１）における上記半影に対応する座標範囲のうち、ｚ軸座標位置が負側の座標範囲をｚｈｓｒ（ｉ＋１）、正側の座標範囲をｚｈｅｒ（ｉ＋１）とする。そして、座標範囲ｚｌｓｒ（ｉ）の中心座標および幅と、座標範囲ｚｌｅｒ（ｉ）の中心座標および幅と、コリメータ２３の遮蔽棒２３ａ，２３ｂの各境界位置座標とに基づいて、ｉビュー目の第１管電圧Ｖ１下での焦点ｆ１（ｉ）のｚ軸方向の位置Ｌz1（ｉ）および幅ｄz1（ｉ）を幾何学的に求める。同様に、座標範囲ｚｈｓｒ（ｉ＋１）の中心座標および幅と、座標範囲ｚｈｅｒ（ｉ＋１）の中心座標および幅と、コリメータ２３の遮蔽棒２３ａ，２３ｂの各境界位置座標とに基づいて、ｉ＋１ビュー目の第２管電圧Ｖ２下での焦点ｆ２（ｉ＋１）のｚ軸方向の位置Ｌz2（ｉ＋１）および幅ｄz2（ｉ＋１）を幾何学的に求める。
【０１１３】
ステップＳ４５では、コリメータ制御部２７は、ステップＳ４４で求めたＸ線焦点ｆのｚ軸方向の位置および幅、すなわち、ｉビュー目の焦点ｆ１（ｉ）のｚ軸方向の位置Ｌz1（ｉ）および幅ｄz1（ｉ）と、ｉ＋１ビュー目焦点ｆ２（ｉ＋１）のｚ軸方向の位置Ｌz2（ｉ＋１）および幅ｄz2（ｉ＋１）とに基づいて、第１管電圧Ｖ１下と第２管電圧Ｖ２下でのＸ線ビーム８１のｚ軸方向の照射範囲の重複範囲Ｒz12が、Ｘ線検出器２４のうち検出すべき領域Ｒｔのｚ軸方向の範囲である目標範囲Ｒztと一致するようなコリメータ２３のスリットＳの位置および幅を算出する。すなわち、重複範囲Ｒz12と目標範囲Ｒztとが一致するようなコリメータ２３の遮蔽棒２３ａ，２３ｂの位置を求める。
【０１１４】
ステップＳ４６では、ｉ＋２ビュー目およびｉ＋３ビュー目において、コリメータ２３のスリットＳの位置および幅がステップＳ４６で算出したスリットＳの位置および幅となるように、コリメータ制御モータを駆動して、コリメータ２３の遮蔽棒２３ａまたは２３ｂを回動させる。すなわち、上記の求めた位置と現時点の遮蔽棒の位置との差に比例した量をコリメータ制御モータの駆動系にフィードバックする。
【０１１５】
ステップＳ４７では、スキャン制御部３２が、全ビュー分のＸ線投影データの収集が終了したか否かを判定する。ここで、否定される場合には、ｉ←ｉ＋２となるようにパラメータｉを更新して、ステップＳ４２に戻ってＸ線投影データの収集を継続し、肯定される場合には、Ｘ線投影データの収集を終了し、ステップＳ４８に進む。
【０１１６】
これより先のステップＳ４８からＳ４９は、第１の実施形態におけるステップＳ６からステップＳ７と同様の処理であるため、説明を省略する。
【０１１７】
このような第４の実施形態によれば、第３の実施形態と同様に、Ｘ線管２１の陽極部の発熱やガントリ回転部１５の回転中の機械的な歪等により、Ｘ線焦点ｆが時間の経過とともに変動する場合であっても、それに追従してコリメータ２３のスリットＳを制御することができる。
【０１１８】
なお、第４の実施形態においても、第３の実施形態と同様に、中央処理装置３が、１ビューに対応する時間を設定する撮影条件設定部を有し、Ｘ線ビーム位置検出部３０が、Ｘ線ビームのｚ軸方向の位置を１ビューごとに検出し、コリメータ制御部２７が、その設定された１ビューに対応する時間に応じたビュー数ごとに、コリメータ２３のスリットＳを制御するようにしてもよい。
【０１１９】
また、コリメータ２３の制御応答速度が、投影データの１ビュー当たりの収集時間に対して十分に速い場合には、１ビューごとにコリメータ２３のスリットＳを制御するようにしてもよい。
【０１２０】
また、Ｘ線焦点ｆの位置および大きさを特定する情報をＸ線投影データによらず直接的に取得できる構成である場合には、Ｘ線焦点検出部４０は、その取得した情報に基づいてＸ線焦点ｆの位置および大きさを特定するようにしてもよい。
【０１２１】
なお、第３および第４の実施形態では、過去２ビュー分の測定値に基づいてフィードバック制御することによりコリメータ２３の制御を行っているが、例えば、過去４ビュー分や過去６ビュー分の測定値からこれら測定値の平均を求め、この測定値の平均に基づいてフィードバック制御するようにしてもよい。また、第３および第４の実施形態では、フィードバック制御を２ビューごとに行っているが、例えば、４ビューごと、あるいは６ビューごとに行うようにしてもよい。
【０１２２】
（第５の実施形態）
第５の実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００は、第４の実施形態と略同様の構成であるが、画像生成部３４が、Ｘ線焦点検出部４０によりビューごとに検出されたＸ線焦点ｆの位置に基づいてビューごとのＸ線投影データの投影方向を算出し、その算出された投影方向にも基づいてデュアルエネルギー画像ＤＥを生成する点で異なる。すなわち、第４の実施形態では、Ｘ線焦点ｆの位置は変動しないものとして各Ｘ線投影データの投影方向を定めた上でデュアルエネルギー画像ＤＥを生成するが、第５の実施形態では、各Ｘ線投影データの投影方向をＸ線焦点ｆの位置から求め、求められた投影方向に対して逆投影処理を行う等の画像再構成処理を行ってデュアルエネルギー画像ＤＥを生成する。
【０１２３】
第１管電圧Ｖ１下におけるＸ線焦点ｆの位置と第２管電圧Ｖ１下におけるＸ線焦点ｆの位置とのずれ量が、Ｘ線検出器２４における１チャネル分に相当するＸ線ビーム幅より大きい場合には、各ビューにおけるＸ線ビーム８１の位置が理想とする位置から無視できないほどずれてしまい、デュアルエネルギー画像ＤＥに発生するアーチファクトの原因となる場合がある。
【０１２４】
このような第５の実施形態によれば、Ｘ線焦点ｆの位置を考慮して画像を生成するので、アーチファクトの原因となるＸ線ビーム８１の位置ずれの影響を排除することができ、より画質のよい画像を得ることができる。
【０１２５】
（第６の実施形態）
第１から第５の実施形態では、重複範囲Ｒz12と目標範囲Ｒztとが一致するようコリメータ２３を制御しているが、コリメータ２３を制御する代わりに、Ｘ線焦点ｆの位置そのものを制御するようにしてもよい。
【０１２６】
第６の実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置１００は、コリメータ制御部２７に代えて、各目的管電圧下でＸ線ビーム位置検出部３０により検出されたＸ線ビーム８１の位置に基づいて、あるいは、Ｘ線焦点検出部４０により検出されたＸ線焦点ｆの位置に基づいて、Ｘ線ビーム８１のＸ線検出器２４に対する照射領域Ｒｃのｚ軸方向の範囲Ｒzcと、Ｘ線検出器２４におけるＸ線ビーム８１の検出すべき領域Ｒｔのｚ軸方向の範囲Ｒztとが一致するよう、Ｘ線管２１の電子ビーム（電子線）の軌道を制御する電子ビーム制御部を有する。
【０１２７】
図１５は、Ｘ線管２１の要部を示す図であり、図１５（１），（２），（３）はそれぞれ側面図、正面図、斜視図を示している。Ｘ線管２１は、図１５（１）に示すように、陰極スリーブ（電子線発生部）２１ｓに内蔵される陰極フィラメント２１ｆから発せられた電子ビーム２１ｅを回転するターゲット電極２１ｔに衝突させて、その衝突領域であるＸ線焦点ｆからＸ線８０を発生させる。
【０１２８】
例えば、Ｘ線投影データの収集を開始する前に、図１５（２）に示すような、第１管電圧Ｖ１下でのＸ線焦点ｆである焦点ｆ１の中心位置と、第２管電圧Ｖ２下でのＸ線焦点ｆである焦点ｆ２の中心位置とを、それぞれ、所定の原点からの相対座標（Δｘｆ１，Δｙｆ１）、（Δｘｆ２，Δｙｆ２）として求めておく。そして、Ｘ線投影データを収集する際に、図１５（３）に示すように、第１管電圧Ｖ１でＸ線ビーム８１を照射するときには、焦点ｆ１の中心位置が（−Δｘｆ１，−Δｙｆ１）だけずれるように電子ビーム２１ｅの軌道を制御し、第２管電圧Ｖ２でＸ線ビーム８１を照射するときには、焦点ｆ２の位置が（−Δｘｆ２，−Δｙｆ２）だけずれるように電子ビーム２１ｅの軌道を制御する。電子ビーム２１ｅの軌道の制御は、例えば、電子ビーム２１ｅに作用する電界または磁界を変化させることにより行うことができる。このようにすれば、Ｘ線焦点ｆを常に原点に位置させることができるので、コリメータ２３のスリットＳは、Ｘ線焦点ｆがその原点に位置する場合に、Ｘ線ビーム８１のＸ線検出器２４に対する照射領域Ｒｃのｚ軸方向の範囲Ｒzcと、Ｘ線検出器２４におけるＸ線ビーム８１の検出すべき領域Ｒｔのｚ軸方向の範囲Ｒztとが一致するように調整しておけばよい。
【０１２９】
このような第６の実施形態よれば、Ｘ線焦点ｆの変動を打ち消すように電子ビーム２１ｅの軌道を制御してＸ線焦点ｆの位置を固定させるので、Ｘ線ビーム８１の位置そのものが変動せず、照射領域Ｒｃのｚ軸方向の範囲Ｒzcと、検出すべき領域Ｒｔのｚ軸方向の範囲Ｒztとを常に一致させることができる。これにより、Ｘ線検出器２４に対するＸ線ビーム８１の照射領域について余分なマージンを抑えながら、Ｘ線ビーム８１の検出領域のうち画像の生成に寄与する部分全体へのＸ線ビーム８１の照射を担保することができ、被検体７１への被曝を抑えつつ、アーチファクトが低減された画像を得ることが可能となる。
【０１３０】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。
【０１３１】
上記の各実施形態では、説明を容易にするため、Ｘ線焦点ｆのｚ軸方向での位置ずれに対してのみ制御を行っているが、もちろん同様の方法で、Ｘ線焦点ｆのｘ軸方向での位置ずれに対して制御を行うこともできるし、ｚ軸方向とｘ軸方向の両方向での位置ずれに対して同時に制御を行うこともできる。
【０１３２】
また、上記の各実施形態では、Ｘ線検出器として多列Ｘ線検出器を用いているが、この他、フラットパネル（flat-panel）Ｘ線検出器に代表されるマトリクス（matrix）構造の二次元Ｘ線エリア（area）検出器を用いてもよい。
【０１３３】
また、上記の各実施形態では、本発明を医用Ｘ線ＣＴ装置に適用した場合について説明しているが、本発明は、産業用Ｘ線ＣＴ装置、または、他の装置と組み合わせたＸ線ＣＴ−ＰＥＴ装置、Ｘ線ＣＴ−ＳＰＥＣＴ装置などにも適用可能である。
【０１３４】
また、上記の各実施形態では、撮影に用いるスキャン方式としてノンヘリカルスキャン（アキシャルスキャン）を適用した場合について説明したが、ヘリカルスキャン、ヘリカルシャトルスキャン、あるいは可変ピッチヘリカルスキャン等を適用することもできる。
【０１３５】
また、上記の各実施形態では、デュアルエネルギー撮影において目的管電圧として８０ｋＶと１４０ｋＶとを用いているが、他の管電圧を用いてもよい。
【０１３６】
また、上記の各実施形態では、上記複数の目的管電圧を２種類の管電圧とした場合について説明したが、３種類以上の管電圧にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】第１の実施形態によるＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】Ｘ線管、コリメータ、およびＸ線検出部の要部の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態によるＸ線ＣＴ装置の動作の概要を示すフローチャートである。
【図４】Ｘ線管電圧の切換えによって生じるＸ線ビームの位置の変化を示す図である。
【図５】第１管電圧下および第２管電圧下で得られたビーム検出器データのｚ軸方向のプロファイルの一例を示す図である。
【図６】Ｘ線検出器におけるＸ線ビームの照射領域の時間変化の一例を示す図である。
【図７】第２の実施形態によるＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】第２の実施形態によるＸ線ＣＴ装置の動作の概要を示すフローチャートである。
【図９】Ｘ線検出器における左右対称な位置関係にある２つの検出器列Ａ１，Ｂ１の一例を示す図である。
【図１０】コリメータにおけるスリットＳの変化に対する検出器列Ａ１，Ｂ１の出力信号強度の変化の一例を示す図である。
【図１１】第３の実施形態によるＸ線ＣＴ装置の動作の概要を示すフローチャートである。
【図１２】ビーム検出器の出力信号強度を表すプロファイルにおける境界点の時間変化の一例を示す図である。
【図１３】第４の実施形態によるＸ線ＣＴ装置の動作の概要を示すフローチャートである。
【図１４】Ｘ線投影データから得られるビーム検出器の出力信号強度を表すプロファイルを示す図である。
【図１５】Ｘ線管の要部を示す図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１  操作コンソール
２  入力装置
３  中央処理装置
５  データ収集バッファ
６  モニタ
７  記憶装置
１０  撮影テーブル
１２  クレードル
１５  ガントリ回転部
２０  走査ガントリ
２１  Ｘ線管
２１ｅ  電子ビーム
２１ｆ  陰極フィラメント
２１ｈ  ハウジング
２１ｓ  陰極スリーブ
２１ｔ  ターゲット電極
２２  Ｘ線制御部
２３  コリメータ
２３ａ，２３ｂ  遮蔽棒
２３ｃ，２３ｄ  遮蔽板
２４  Ｘ線検出器
２４ａ  Ｘ線検出素子
２４ｓ  Ｘ線検出面
２４Ｒ，２４Ｌ  ビーム検出器
２５  データ収集装置
２６  回転制御部
２７  コリメータ制御部
２９  ガントリ制御部
３０  Ｘ線ビーム位置検出部
３２  スキャン制御部
３３  投影データ処理部
３４  前処理部
３５  画像生成部
４０  Ｘ線焦点検出部
７１  被検体
８０  Ｘ線
８１  Ｘ線ビーム
１００  Ｘ線ＣＴ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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【図１４】
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【図１５】
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