(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を被検体に向けて放射するＸ線発生手段と、前記被検体を透過したＸ線を検出して投影データを得る複数の検出素子が２次元的に配列されている検出手段と、前記Ｘ線発生手段が前記被検体の周囲をスキャンするにあたり、被検体をその体軸方向への移動なしでスキャンを行う通常スキャン、または体軸方向への移動を伴ってスキャンを行うヘリカルスキャンのいずれかを行い得るスキャン制御手段と、このスキャン制御手段におけるスキャン態様のいずれかを選択するスキャン選択手段と、所望とするスライス数を任意に設定し得るスライス数設定手段と、前記スキャン選択手段にてヘリカルスキャンが選択された際に前記スライス数設定手段にて任意に設定し得る最大スライス数に対し、前記通常スキャンの際に設定し得る最大スライス数よりも少ないスライス数とするよう制限を与えるスライス数制限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】
Ｘ線を被検体に向けて放射するＸ線の体軸方向の開口幅を任意に制限するプリコリメータをさらに備え、前記スライス数制限手段は、使用する検出器列が中央付近となるよう少なくとも前記プリコリメータの開口幅の制御を行う請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
Ｘ線を被検体に向けて放射するＸ線発生手段と、前記被検体を透過したＸ線を検出して投影データを得る複数の検出素子が２次元的に配列されている検出手段と、前記Ｘ線発生手段が前記被検体の周囲をスキャンするにあたり、被検体をその体軸方向への移動なしでスキャンを行う通常スキャン、または体軸方向への移動を伴ってスキャンを行うヘリカルスキャンのいずれかを行い得るスキャン制御手段と、前記通常スキャンに対応した第１の標準スライス数値及びヘリカルスキャンに対応した前記第１の標準スライス数値よりは少ない第２の標準スライス数値を予め記憶する記憶手段と、前記スキャン制御手段におけるスキャン態様のいずれかを選択するスキャン選択手段と、このスキャン選択手段にて選択されたスキャン態様に応じて前記記憶手段に記憶された第１もしくは第２の標準スライス数値を適用してスキャンを行うことを特徴とする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、被検体の体軸方向にも広がりを有する円錐または角錐状のＸ線ビーム（以下、コーンビームと称する）、及びこれを受容する２次元状の検出器を有してヘリカルスキャンを行うことが可能なＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の被検体の断層面の撮影に使用するＸ線ＣＴ装置（以下、ＣＴと略記する）のスキャン方式等について簡単に説明する。
（１）２つのスキャン方式（コンベンショナルスキャンとヘリカルスキャン）
ＣＴの代表的な２種のスキャン方式について説明する。第１のスキャン方式は、図３（Ａ）に示すコンベンショナルスキャンである。
この方式は、被検体Ｐの目的とする断面（例えば、断面Ａ）の周囲を１回転するスキャン方式である。複数の断面（例えば、断面Ａと断面Ｂ）の画像を得たい場合は、先ず断面Ａの周囲を１回転しながらデータ収集し、その後、被検体Ｐを載せた寝台、或いはＸ線焦点と検出器を移動して、断面Ｂを回転面にもってくる。その後、断面Ａと同様に断面Ｂの周囲を１回転しながらデータ収集する。従って、コンベンショナルスキャン方式は、撮影範囲が被検体の体軸方向（Ｚ軸方向）に広い場合、および目的とする断面が多い場合には、撮影時間が長くなる。
第２のスキャン方式は、図３（Ｂ）に示すヘリカルスキャンである。この方式は、Ｘ線焦点と検出器とを連続的に回転させながら、その回転と同期させて寝台を被検体Ｐの体軸方向に移動させてデータ収集する。Ｘ線焦点の軌跡が被検体Ｐの周囲を螺旋状にスキャンする。このスキャン方式によると、広範囲を高速にスキャンできる。ここで、座標系を図４に示すように定義する。ＸＹ面がコンベンショナルスキャンでスキャンする断面Ａ，Ｂに相当し、Ｚ軸方向は被検体Ｐの体軸方向であり、前述のシングルスライスＣＴではスライス方向と称される方向である。
【０００３】
（２）マルチスライスＣＴ
さて、高精細に広範囲を高速に撮影したいという要求から、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、検出器列を２列，４列，８列、或いはさらに多数列備えるマルチスライスＣＴシステムが提案されている。
ところで、マルチスライスＣＴにてコンベンショナルスキャンを行なう時は、使用する検出器列数を診断の要求に応じて適宜切換えて撮影を行なうことは知られている。例えば、体軸方向に１００列を有する検出器を備えたＣＴの場合を考えると、集団検診等において肺野全体の様に広い範囲を撮影して異常所見の有無のみを診断する場合は、患者の息止め可能時間を考慮すればできるだけ短時間に撮影を終えるべきであり、そのために検出器列全て（１００列）を用いて撮影は行われる。また、ある特定の狭い範囲に限定し該範囲の緻密な診断を必要とされる場合は、検出器列の中心部における例えば２０列に制限するようＸ線を照射しそして該２０列からデータ収集することで撮影は行なわれる。
ここで、体軸方向に狭い範囲の撮影の場合に使用する検出器列数を制限するのは、被検体への無駄な被曝を防ぐ目的の他にコーンビームを用いることによるアーチファクトの影響を少なくする目的もある。
【０００４】
すなわち、コーンビームを用いて得る２次元検出器からの投影データに基づいて再構成をする場合、スライス位置の中心では図６（Ａ）の通り投影データが体軸に垂直であるので何等問題なく再構成できるが、このスライス中心から体軸方向に離れる位置ほど図６（Ｂ）に示すように投影データが交差するようになる。しかもこの角度は中心からのずれに比例して大きくなる。
そのため、コーンビームを用いたＣＴにおける再構成は数学的に難しい問題になり何等かの近似をして再構成を行うが、中心から離れたスライス位置では精度が悪くなるのは否めずこれがアーチファクトを生じる要因となっている。そこで、体軸方向に狭い範囲の撮影の場合には使用する検出器列数を制限し、アーチファクトの影響を少なくするものである。
【発明が解決しようとする課題】
広範囲を高精細かつ高速に撮影したいという要求から、上述のようなマルチスライスＣＴにてヘリカルスキャンを行うことも知られており、特許も多数出願されている。例えば、特開平４−２２４７３６号公報「ＣＴ装置」荒舘博、南部恭二郎（９０年１２月２５日出願）などがある。
このようなマルチスライスＣＴでヘリカルスキャンを行う場合、新たな問題が生じている。それは、体軸方向に比較的広い幅にコーン角を設定したＸ線ビームでヘリカルスキャンを行い再構成すると、得られる断層像の画質が低下するというものである。これは、ヘリカルスキャン特有の補間演算を行うことに起因する。
【０００５】
すなわち、ヘリカルスキャンの場合は得られる投影データ系列が被検体の体軸方向へ螺旋軌道を描いていく関係上、所望とするスライス位置上の投影データは唯一つしかない。よって、そのスライス位置に近くてかつその投影角度と同一角度もしくはその対向角度における複数の投影データから補間演算を行って該スライス位置上の投影データを各投影角度毎に生成し、これら算出された投影データによって断層像が再構成されることがよく知られている。
この補間演算を上記公知の特許出願に示されるようなマルチスライスＣＴで考えた場合、指定されたスライス位置に含まれる全ての検出器列から得る投影データを用いて再構成されるが、各列の検出素子間に機械的配置上および／または検出特性にばらつきがあると、そのばらつきが再構成された断層像の画質に悪影響を与えるものと考えられる。
したがって、再構成に寄与する検出素子が多ければ多いほど、換言すれば体軸方向の使用列数が多いほど上記ばらつきによる誤差の影響が大きくなり、ひいては画質低下につながってしまう。また、撮影完了後にこの好ましくない画質に気がついても、それを修正するには撮影をやり直すことが必要となり、被検体にとっては無駄な被曝になってしまい、かつ検査の長時間化を招くという欠点を内在する。
【０００６】
しかしながら、これまで我々出願人が知る限りマルチスライスＣＴでヘリカルスキャンを行うにあたり、この画質低下に着目した既出特許や公知文献は存在していないのが実状である。
そこで、本発明においては上記事情を鑑みてなされたもので、マルチスライスＣＴでヘリカルスキャンを行う際に生じ得る画質低下を、操作者が意識せずとも抑制し得るＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項１記載の発明は、Ｘ線を被検体に向けて放射するＸ線発生手段と、前記被検体を透過したＸ線を検出して投影データを得る複数の検出素子が２次元的に配列されている検出手段と、前記Ｘ線発生手段が前記被検体の周囲をスキャンするにあたり、被検体をその体軸方向への移動なしでスキャンを行う通常スキャン、または体軸方向への移動を伴ってスキャンを行うヘリカルスキャンのいずれかを行い得るスキャン制御手段と、このスキャン制御手段におけるスキャン態様のいずれかを選択するスキャン選択手段と、所望とするスライス数を任意に設定し得るスライス数設定手段と、前記スキャン選択手段にてヘリカルスキャンが選択された際に前記スライス数設定手段にて任意に設定し得る最大スライス数に対し、前記通常スキャンの際に設定し得る最大スライス数よりも少ないスライス数とするよう制限を与えるスライス数制限手段とを具備することを特徴とするものである。
次に、請求項３記載の発明は、Ｘ線を被検体に向けて放射するＸ線発生手段と、前記被検体を透過したＸ線を検出して投影データを得る複数の検出素子が２次元的に配列されている検出手段と、前記Ｘ線発生手段が前記被検体の周囲をスキャンするにあたり、被検体をその体軸方向への移動なしでスキャンを行う通常スキャン、または体軸方向への移動を伴ってスキャンを行うヘリカルスキャンのいずれかを行い得るスキャン制御手段と、前記通常スキャンに対応した第１の標準スライス数値及びヘリカルスキャンに対応した前記第１の標準スライス数値よりは少ない第２の標準スライス数値を予め記憶する記憶手段と、前記スキャン制御手段におけるスキャン態様のいずれかを選択するスキャン選択手段と、このスキャン選択手段にて選択されたスキャン態様に応じて前記記憶手段に記憶された第１もしくは第２の標準スライス数値を適用してスキャンを行うことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るＸ線ＣＴ装置を実施形態により説明する。なお、Ｘ線ＣＴ装置には、Ｘ線管とＸ線検出器とが１体として被検体Ｐの周囲を回転するROTATE/ROTATEタイプ、リング状にアレイされた多数の検出素子が固定され、Ｘ線管のみが被検体Ｐの周囲を回転するSTATIONARY/ROTATEタイプ、或いは被検体Ｐの周囲を取り囲むターゲット上で電子ビームをスキャンさせるSTATIONARY/STATIONARYタイプ等様々なタイプがあり、いずれにおいても本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めているROTATE/ROTATE-TYPEとして説明する。
また、１枚の断層像を再構成するには、被検体Ｐの周囲１周、約３６０度分の投影データの１セットが、またハーフスキャン法でも２１度〜２４０度程度分の投影データの１セットが必要とされる。いずれの方式にも本発明を適用可能であるが、ここでは、一般的な前者の約３６０度分の投影データセットから１枚の断層像を再構成するものとして説明する。
図１は本実施形態例を適用したＸ線ＣＴ装置のシステム構成図を示している。
図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、入力部２と、システム制御部３と、架台・寝台制御部４と、寝台移動部５と、プリコリメータ制御部６と、プリコリメータＣと、Ｘ線制御装置７と、高電圧発生装置８と、Ｘ線ビーム発生源９と、検出素子が２次元配列された検出器１０と、回転架台１１と、データ収集部１２と、補間処理部１３と、画像再構成部１４と、表示部１５とを備えている。
【０００９】
システム制御部３は、入力部２を用いて入力された通常スキャンもしくはヘリカルスキャンのいずれであるかの選択信号および設定されたスライス数信号を受容し、ヘリカルスキャンが選択された際は、スライス厚、回転速度等のヘリカルスキャン条件の内、回転速度とスライス厚とファン角度等を架台・寝台制御信号として架台・寝台制御部４に対して出力する。
なお、このシステム制御部３には、スキャン形態としてヘリカルスキャンが選択された場合に、入力部２にて設定される最大スライス数を検出器１０の体軸方向幅（列数）よりも少なく制限するスライス数制限部３ａが設けられている。具体的には、検出器１０が体軸方向に１００列有するとすればこのスライス数制限部３ａでは術者が選択し得る最大列数を５０列と例えば半分に制限するものである。ここで、スライス数制限部３ａは使用する検出器列は中央付近となるようプリコリメータＣ及びデータ収集部１２の列数制限を行う。このようにすればコーンビームの中心軸からの広がり角が抑制され、投影データの中心からのずれ量を小さくしてアーチファクトの影響を少なくする。
また、システム制御部３は、Ｘ線ビーム発生を制御するＸ線ビーム発生制御信号をＸ線制御装置７に対して出力し、Ｘ線ビームの検出タイミングを示す検出制御信号をデータ収集部１２に対して出力する。
【００１０】
更に、システム制御部３は、入力部２で設定されたスライス数に基づく検出素子列からのデータを収集すべくデータ収集制御信号をデータ収集部１２に対して出力し、補間方法を示す補間制御信号を補間処理部１３に対して出力する。
架台・寝台制御部４は、システム制御部３により出力された架台・寝台制御信号を基に回転架台１１を回転させると共に、寝台移動信号を寝台移動部５に対して出力する。
寝台移動部５は、架台・寝台制御部４により出力された寝台移動信号を基に、例えばヘリカルスキャンが選択された際には回転架台１１の１回転当りの寝台Ｔの移動量を求め、この移動量で寝台Ｔを移動させる。
プリコリメータ制御部６は、Ｘ線ビーム発生源９の照射口付近に設けられたプリコリメータＣの体軸方向における開口幅を制御する。
Ｘ線制御装置７は、システム制御部３により出力されたＸ線ビーム発生制御信号を基に、高電圧発生装置８による高電圧発生のタイミングを制御する。
高電圧発生装置８は、Ｘ線ビーム発生源９からＸ線ビームを曝射させるための高電圧をＸ線制御部１７からの制御信号に従ってＸ線ビーム発生源９に供給する。Ｘ線ビーム発生源９は、高電圧発生装置８から供給された高電圧によってコーン形状のＸ線ビームを曝射する。
【００１１】
回転架台１１は、Ｘ線ビーム発生源９と検出器１０とを保持する。また、回転架台１１は、図示しない架台回転機構により、Ｘ線ビーム発生源９と検出器１０との中間点を通る回転軸を中心にして回転される。
データ収集部１２は、検出器１０により検出されたＸ線ビーム（実際には検出信号）を、システム制御部３により出力されたデータ収集制御信号に対応させて収集する。補間処理部１３は、データ収集部１２によって収集されたＸ線ビームを基に、目的のスライス位置のＸ線ビームを補間する。
画像再構成部１４は、補間処理部１３により補間されたＸ線ビームを基に、画像再構成する。表示部１５は、画像再構成部１４により再構成された画像を図示しないモニタ上に表示する。
つぎに、上記の実施形態例の動作を、図１及びこの動作フローチャートを表す図２をも参照に入れて説明する。なお、収集し得る最大列数は１００列との仮定で以下説明する。
まず術者は、入力部２からスキャンのための諸条件、例えば通常スキャンかもしくはヘリカルスキャンかのスキャン形態、スライス厚、スライス数、スライスピッチ、スキャン範囲及び被検体サイズ等を入力する。………………（Ｓ１）
次に、この入力された諸条件をシステム制御部３が受容し、入力されたスキャン形態がヘリカルスキャンかどうかを判断する。………………………（Ｓ２）
上記ステップＳ２にて、ヘリカルスキャンであるとされた場合は、スライス数制限部３ａに記憶された制限値５０列を設定可能な最大値とする。…（Ｓ３）
次に、術者は所望とする列数を設定する。………………………………（Ｓ４）
上記ステップＳ４で設定された値が５０列以下かどうか比較する……（Ｓ５）
上記ステップＳ５の比較で５０列以下の場合、プリコリメータＣの開度及びデータ収集制御信号を設定列数に合致するよう制御する。…………………（Ｓ６）
スキャンを開始する。…………………………………………………………（Ｓ７）
なお、上記ステップＳ５にて、設定列数が５０を越えた場合はステップＳ４へ戻り、術者は所望とする列数を設定し直す。
【００１２】
上記ステップＳ２にて、スキャン形態がヘリカルではない通常スキャンであった場合、術者は検出器が有する最大列数である１００列を越えない範囲で所望とする列数を設定する。…………………………………………………………（Ｓ８）
上記ステップＳ８で設定された設定列数に合致するように、プリコリメータＣの開度及びデータ収集制御信号を制御する。…………………………………（Ｓ９）
スキャンを開始する。………………………………………………………（Ｓ１）
スキャンによって得られる投影データはデータ収集部１２を介して補間処理部１３に入力され、ヘリカル特有の補間演算を行なって所望スライス位置における投影データを生成する。その後、補間投影データ及び実際の検出投影データは画像再構成部１４に入力され、断層像が形成されて表示部１５に表示されて診断に供する。
このような実施形態により、術者がヘリカルスキャンを選択した場合、選択し得る最大スライス数が検出器が有する最大列数の半分に自動的に設定されるため、コーンビームの体軸方向における広がり角が小さくなることから、各再構成に寄与する体軸方向の検出素子の使用列数が少なくなり、各検出素子による誤差の影響が抑制される。よって、たとえヘリカルスキャンであろうと得られる断層像の画質低下は抑えられる。
【００１３】
また、これに伴って当然ながらプリコリメータも設定スライス数のみに照射されるよう絞られるため、被検体Ｐに対する無駄な被曝を防ぐことができる。さらに、撮影のやり直しも防止できることからも無駄な被曝は防止でき、かつ検査の長時間化も防ぐこととなる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明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できる。
例えば、ヘリカルスキャン時の設定し得る最大スライス数を検出器１０が有する列数の半分としたが、これに限定されない。ヘリカルスキャン時の画質を考慮して検出器が有する列数の１／３とか１／４など、より少なくすればさらに画質向上が望める。これは要求される診断形態によって予め設定しておけばよい。
また、上記実施形態では設定し得るスライス数の上限値を抑制する方法を述べたが、スキャン形態毎に標準的なスライス数値を予めプリセットしておいてもよい。例えば、通常スキャンは１００列使用が、またヘリカルスキャンは３０列使用がデフォルト値として設定されている等。この方法では、診断部位に応じてスキャン条件がパターン化されている場合において、術者がスキャン形態を特に意識せずとも画質の低下が抑制された断層像を得る事ができ、かつ使い勝手が良い。
【００１４】
さらに、上記実施形態では設定スライス数に応じてプリコリメータＣを絞ることのみ説明したが、検出器１０と被検体Ｐとの間に検出器１０に入射するＸ線をさらに絞るポストコリメータを備える形式のＸ線ＣＴ装置であれば、このポストコリメータもプリコリメータＣと同様に設定スライス数に応じた開度制御対象としてもよい。
【００１５】
【発明の効果】
以上記載した本発明によれば、マルチスライスＣＴでヘリカルスキャンを行う際に生じ得る画質低下を、操作者が意識せずとも抑制し得るという優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１の実施形態例における処理の流れを説明するフローチャート図。
【図３】コンベンショナルスキャンとヘリカルスキャンの概念図。
【図４】ＣＴスキャンにあたっての座標系を説明するための図。
【図５】マルチスライスＣＴの概念図。
【図６】１８０度離れた投影角度の投影データの交差角度を示す図。
【符号の説明】
２…入力部
３…システム制御部
３ａ…スライス数制限部
９…Ｘ線ビーム発生源
１０…検出器
Ｐ…被検体
【図１】
0004406106.tif 000002
【図２】
0004406106.tif 000003
【図３】
0004406106.tif 000004
【図４】
0004406106.tif 000005
【図５】
0004406106.tif 000006
【図６】
0004406106.tif 000007