(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管と平行スリット板からなるコリメータとを含むＸ線源が、被検体を挟んでＸ線検出器アレイと対向し、Ｘ線検出器アレイの検出信号に基づき被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、
Ｘ線の焦点移動に応じて一定の撮影条件が得られる方向にＸ線撮影系を調整する調整手段と、
被検体スキャン時の焦点の移動量を検出し、メモリに蓄積する検出手段と、
Ｘ線ＣＴ断層像再構成時のＣＴ値を前記保持した焦点の移動量に応じた補正データで補正する補正手段とを備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
Ｘ線管と平行スリット板からなるコリメータとを含むＸ線源が、被検体を挟んでＸ線検出器アレイと対向し、Ｘ線検出器アレイの検出信号に基づき被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、
Ｘ線の焦点移動に応じて一定の撮影条件が得られる方向にＸ線撮影系を調整する調整手段と、
被検体スキャン時の焦点の移動量を検出する検出手段と、
被検体のスキャンにより得られた投影データを前記検出した焦点の移動量に応じた補正データで補正する補正手段とを備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
検出手段は、調整手段の調整量に基づき焦点の移動量を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
検出手段は、Ｘ線管の蓄熱／冷却特性と所定のスキャンパラメータとに基づき焦点の移動量を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
補正データは、予めＣＴ値の基準となるファントムをアキシャルスキャンし、焦点の移動量対応にＣＴ断層像を再構成すると共に、基準となるＣＴ値からの相違に基づき作成されたものであ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６】
補正データは、予め線減弱係数の基準となるファントムをアキシャルスキャンし、焦点の移動量対応に投影データを収集すると共に、基準となる投影データからの相違に基づき作成されたものであることを特徴とする請求項２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装置に関し、更に詳しくは、Ｘ線管と平行スリット板からなるコリメータとを含むＸ線源が、被検体を挟んでＸ線検出器アレイと対向し、Ｘ線検出器アレイの検出信号に基づき被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
この種のＸ線ＣＴ装置では、コリメータ通過後のＸ線ファンビームの線路長（各検出チャネルに至るまでの距離）がＸ線検出器アレイの各検出チャネル毎に異なるため、特にＸ線焦点がその中心位置から体軸方向にオフセットしている場合には、アーチファクトの原因となる。以下、詳細に説明する。
【０００３】
【従来の技術】
図１４〜図１６は従来技術を説明する図（１）〜（３）で、図１４は従来のＸ線ＣＴ装置におけるＸ線撮影系（走査ガントリ）の要部構成を示している。図１４（Ａ）は走査ガントリを背後から見た場合の正面図、図１４（Ｂ）はその右側面図、図１４（Ｃ）は上面図である。なお、（ｘ，ｙ，ｚ）は走査ガントリに固定された直交座標系である。
【０００４】
図において、４０は回転陽極型のＸ線管、４０ａはその回転陽極、ＦはＸ線の焦点、５０はＸ線の曝射範囲（主に体軸ＣＬｂ方向）を制限するコリメータ、１００は被検体、２０は被検体１００を載せて体軸方向に移動させる撮影テーブル、７０は多数（ｎ＝１０００程度）のＸ線検出器（検出チャネル）が円弧状の２列（Ａ，Ｂ）に配列されているＸ線検出器アレイである。
【０００５】
図１４（Ａ）において、Ｘ線管４０と平行スリット板からなるコリメータ５０とを含むＸ線源が、被検体１００を挟んでＸ線検出器アレイ７０と対向し、Ｘ線検出器アレイ７０の検出信号に基づき被検体のＣＴ断層像を再構成する。このＸ線検出器アレイ７０は、検出チャネル１〜ｎ及び端部のレファレンスチャネルＲefを備え、各検出器１〜ｎ，Ｒefは焦点Ｆを中心とする半径Ｒの円弧上に配列されている。そして、操作ガントリは被検体１００お体軸ＣＬｂを中心として回転する。
【０００６】
係る構成では、焦点Ｆから射出したＸ線は、コリメータ５０で制限されてＸ線ファンビームＸＬＦＢとなり、被検体１００を透過して対向するＸ線検出器アレイ７０に一斉に入射する。しかるに、コリメータ５０はスリット幅ｗの平行板スリットから成るため、ここを通過したＸ線ファンビームＸＬＦＢは、各Ｘ線検出器１〜ｎ，Ｒefに至るまでの距離が検出チャネル毎に異なる。この状態を図１５で説明する。
【０００７】
図１５は上記図１４（Ａ）の右半分を示している。中心部の検出チャネルｊにおいて、焦点Ｆからコリメータ５０までの距離をｒ、コリメータ５０から検出チャネルｊまでの距離をＬとすると、Ｌ＝Ｒ−ｒの関係がある。この中心部から任意角度θだけ離れたところでは、ｒ'ｃｏｓθ＝ｒの関係があるから、ｒ’＝ｒ／ｃｏｓθの関係にあり、よって、焦点Ｆからコリメータ５０までの距離ｒ’は角度θの増加と共に長くなる。一方，Ｌ’＝Ｒ−ｒ’の関係より、コリメータ５０から任意検出チャネルまでの距離Ｌ’は角度θの増加と共に短くなる。この距離Ｌ’を所定角度毎にθ＝３０°までプロットとすると曲線Ｃのような関係が得られる。
【０００８】
図１４（Ｂ）に戻り、中央部の検出チャネルｊの距離Ｌと、端部のレファレンスチャネルＲefの距離Ｌ’との間にはＬ＞Ｌ’の関係がある。従って、今、レファレンスチャネルＲefにおける検出列Ａ，Ｂの各検出出力（ビーム厚）が等しくなるようにコリメータ５０のスリット幅ｗを調節したとすると、中央の検出チャネルｉ，ｊではＸ線ファンビームが斜めの方向により長い距離Ｌを走る結果、検出チャネルｉ，ｊにおけるビーム幅（厚）はレファレンスチャネルＲefにおけるものよりも広がってしまう。この状態を図１４（Ｃ）に示す。
【０００９】
図１４（Ｃ）において、曲線Ｐa▲１▼，Ｐb▲１▼は焦点Ｆが基準位置ｚ0にある場合のＸ線ファンビームの照射パターンを示しており、レファレンスチャネルＲefにおけるビーム幅よりも中央の検出チャネルｉ，ｊにおけるビーム幅の方が広くなっている。このため、レファレンスチャネルＲefにおける検出出力（検出電流）よりも中央の検出チャネルｉ，ｊにおける検出出力の方が大きくなる傾向にある。
【００１０】
従来は、このようなＸ線照射幅の相違により生じる検出出力の歪みを所謂チャネル間感度補正処理により補正していた。挿入図（ｃ）にチャネル間感度補正の処理イメージを示す。図において、横軸は検出チャネル、縦軸は投影データ（積分・Ａ／Ｄ変換後の出力ＣＯＵＮＴ）である。焦点Ｆが基準位置ｚ0にある時の検出列Ａの投影データｇa▲１▼'は、チャネル間感度補正により、均一な出力の投影データｇa▲１▼に補正されていた。検出列Ｂについても同様である。
【００１１】
しかるに、図１４（Ｂ）において、実際のスキャン時における焦点Ｆは、Ｘ線管４０の動作温度Ｔ及び他の様々なスキャンパラメータ｛走査ガントリのチルト角，その回転速度（スキャン時間），焦点Ｆの大／小等｝により、その位置が基準位置ｚ0から±ｚOFの方向に変位することが知られており、これによってＸ線検出器アレイ７０への線照射状態が変化する。
【００１２】
この点、従来は、例えば焦点Ｆが−ｚOFの側に変位したとすると、これに応じてコリメータ５０のスリット位置を−ｚOFの側に移動することで、検出列Ａ，Ｂの各レファレンスチャネルＲefの検出出力が一定かつ等しくなるように制御していた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし，上記コリメータ５０を−ｚOFの側に移動すると、検出列Ｂの側ではより真上の方向からＸ線ファンビームを受けることになるが、検出列Ａの側ではより斜めの方向からＸ線ファンビームを受けることになるため、検出列Ａ，Ｂにおける線照射パターンの相違が顕在化する。これを図１４（Ｃ）で具体的に説明する。
【００１４】
図１４（Ｃ）において、今、焦点Ｆが中心のＦ▲１▼からＦ▲２▼の方向に変位すると、Ｘ線検出器アレイ７０に対する照射パターンは図の（Ｐa▲１▼，Ｐb▲１▼）から（Ｐa▲２▼，Ｐb▲２▼）の方向に変化するため、特に検出列Ａにおいては、レファレンスチャネルＲefにおけるビュー毎の検出出力が一定となるように制御しているにも関わらず、中央部の検出チャネルｉ，ｊにおける検出出力（投影データｇa▲２▼）が相対的に大きく表れることとなり、これが検出列ＡのＣＴ断層像に悪影響を及ぼしていた。
【００１５】
また検出列Ａ，Ｂ間においては、各レファレンスチャネルＲefの検出出力が等しくなるように制御しているにも関わらず、特に中央部の検出チャネルｉ，ｊでは検出列Ａの検出出力が検出列Ｂの検出出力よりも大きくなるため、これが検出列Ａ，ＢのＣＴ断層像を不均一にしていた。なお、焦点Ｆが＋ｚOFの側に移動した場合はこの逆である。
【００１６】
図１６（Ａ）は焦点Ｆが−ｚOFの側に移動した場合のＣＴ断層像の２次元表示例を示しており、被検体１００のスライス順にＣＴ断層像＃１〜＃３が並んでいる。このうちの、Ａ−１，Ａ−２は検出列Ａにつき再構成したＣＴ断層像、Ｂ−１は検出列Ｂにつき再構成したＣＴ断層像である。上記レファレンスチャネルＲefへの入射Ｘ線量が変わらないように制御しても、検出列Ａでは中心部の入射Ｘ線量が相対的に大きくなり、そのＣＴ断層像ではＣＴ値がＡｉｒ側に近づく。一方、検出列Ｂでは、逆に、ＣＴ値がＡｉｒから遠ざかる。
【００１７】
図１６（Ｂ）は同状態における３次元断面表示例を示しており、上記同様の理由で各検出列ＡのＣＴ値がＡｉｒ側に近づくように表れている。
【００１８】
このように、上記従来方式では、焦点Ｆの移動に応じてそのＣＴ断層像に不均一が生じるばかりか、被検体１００の組織（ＣＴ値）を誤って判定する恐れもあり、Ｘ線ＣＴ医療に少なからず悪影響を与えていた。この問題は産業用Ｘ線ＣＴ装置についても同様である。
【００１９】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的とする所は、Ｘ線の焦点移動によらず常に正しいＸ線ＣＴ断層像が得られるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は例えば図１の構成により解決される。即ち、本発明（１）のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管４０と平行スリット板からなるコリメータ５０とを含むＸ線源が、被検体１００を挟んでＸ線検出器アレイ７０と対向し、Ｘ線検出器アレイ７０の検出信号に基づき被検体１００のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線の焦点移動に応じて一定の撮影条件が得られる方向にＸ線撮影系１を調整する調整手段２と、被検体スキャン時の焦点Ｆの移動量を検出し、メモリに蓄積する検出手段３と、Ｘ線ＣＴ断層像再構成時のＣＴ値を前記保持した焦点の移動量に応じた補正データで補正する補正手段５とを備えるものである。
【００２１】
本発明（１）によれば、Ｘ線ＣＴ断層像再構成時のＣＴ値を、被検体スキャン時の焦点の移動量に応じたＣＴ値の補正データで補正する構成により、Ｘ線の焦点移動によらず常に正しいＸ線ＣＴ断層像が得られる。
【００２２】
なお、調整手段２は焦点Ｆの移動に応じて一定の撮影条件が得られる方向にコリメータ５０及び又はＸ線検出器アレイ７０を調整する。またＸ線検出器アレイ７０としてはその検出列が１列又は２列以上のものに適用できる。
【００２３】
また本発明（２）のＸ線ＣＴ装置は、上記前提となるＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線の焦点移動に応じて一定の撮影条件が得られる方向にＸ線撮影系１を調整する調整手段２と、被検体スキャン時の焦点の移動量を検出する検出手段３と、被検体のスキャンにより得られた投影データを前記検出した焦点の移動量に応じた補正データで補正する補正手段４とを備えるものである。
【００２４】
本発明（２）によれば、被検体のスキャンにより得られた投影データを、被検体スキャン時の焦点の移動量に応じた投影データの補正データで補正する構成により、Ｘ線の焦点移動によらず常に正しいＸ線ＣＴ断層像が得られる。
【００２５】
なお、調整手段２は焦点Ｆの移動に応じて一定の撮影条件が得られる方向にコリメータ５０及び又はＸ線検出器アレイ７０を調整する。またＸ線検出器アレイ７０としてはその検出列が１列又は２列以上のものに適用できる。
【００２６】
好ましくは本発明（３）においては、上記本発明（１）又は（２）において、検出手段３は、調整手段２の調整量に基づき焦点の移動量を検出する。
【００２７】
従って、Ｘ線焦点Ｆの移動につき、別段の移動量検出段を設けなくても、調整手段２のＸ線撮影系１に対する調整量から焦点Ｆの移動量を有効に検出できる。
【００２８】
また好ましくは本発明（４）においては、上記本発明（１）又は（２）において、検出手段３は、Ｘ線管４０の蓄熱／冷却特性と所定のスキャンパラメータとに基づき焦点Ｆの移動量を推定する。
【００２９】
従って、Ｘ線焦点Ｆの移動につき、別段の移動量検出段を設けなくても、本装置の運用下におけるＸ線管４０の蓄熱／冷却特性と所定のスキャンパラメータとに基づき焦点Ｆの移動量をリアルタイムに有効に推定（検出）できる。
【００３０】
また好ましくは本発明（５）においては、上記本発明（１）において、補正データは、予めＣＴ値の基準となるファントムをアキシャルスキャンし、焦点Ｆの移動量対応にＣＴ断層像を再構成すると共に、基準となるＣＴ値からの相違に基づき作成されたものである。
【００３１】
ＣＴ値の基準となるファントムをアキシャルスキャンし、そのＣＴ断層像を焦点Ｆの移動量対応に再構成すれば、焦点Ｆの移動量対応のＣＴ値補正データを容易にかつ正確に得られる。
【００３２】
また好ましくは本発明（６）においては、上記本発明（２）において、補正データは、予め線減弱係数の基準となるファントムをアキシャルスキャンし、焦点Ｆの移動量対応に投影データを収集すると共に、基準となる投影データからの相違に基づき作成されたものである。
【００３３】
線減弱係数の基準となるファントムをアキシャルスキャンし、その投影データを焦点Ｆの移動量対応に基準となる投影データと比較をすれば、焦点Ｆの移動量対応の投影データの補正データを容易にかつ正確に得られる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に好適なる実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。
【００３５】
図２は実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の要部構成図で、図において、１０はユーザが操作する操作コンソール部、２０は撮影テーブル、３０はＸ線ファンビームＸＬＦＢにより被検体１００のアキシャル／ヘリカル等によるスキャン・読取を行う走査ガントリである。なお、走査ガントリ３０に固定された直交座標系を（ｘ，ｙ，ｚ）で示す。
【００３６】
走査ガントリ３０において、４０は回転陽極型のＸ線管、４０ａはその回転陽極、ＦはＸ線の焦点、４１はＸ線管４０の管電圧ｋＶ，管電流ｍＡ，曝射時間Ｓｅｃ等を制御するＸ線制御部、５０はコリメータ、５１はコリメータ５０の体軸方向の平行移動ｐ及びその開口幅（被検体のスライス厚に対応）ｗの制御を行うコリメータ制御部、７０は例えば検出列Ａ，Ｂを有するＸ線検出器アレイ、８０はＸ線検出器アレイ７０の各列の検出出力に基づき、投影データを生成し、収集するデータ収集部（ＤＡＳ）、６０は走査ガントリ３０を体軸ＣＬｂの回りに回転させる回転制御部、６１はＸ線撮像系の傾き（チルト）角を制御するチルト制御部である。
【００３７】
操作コンソール部１０において、１１はＸ線ＣＴ装置の主制御・処理（スキャン制御，ＣＴ断層像再構成処理，本発明に係るＣＴ値／投影データの補正処理等）を行う中央処理装置、１１ａはそのＣＰＵ、１１ｂはＣＰＵ１１ａが使用するＲＡＭ，ＲＯＭ等からなる主メモリ（ＭＭ）、１２はキーボードやマウス等を含む入力装置、１３はＣＲＴ等による表示装置（ＣＲＴ）、１４はＣＰＵ１１ａと走査ガントリ３０及び撮影テーブル２０との間で各種制御信号ＣＳやモニタ信号ＭＳのやり取りを行う制御インタフェース、１５はデータ収集部８０からの投影データｇ（Ｘ，θ）を一時的に蓄積するデータ収集バッファ、１６は、被検体１００の投影データｇ（Ｘ，θ）、並びにＸ線ＣＴ装置の運用に必要な各種アプリケーションプログラムやデータ等を記憶する二次記憶装置（ハードディスク装置等）である。
【００３８】
係る構成により、Ｘ線管４０からのファンビームＸＬＦＢは被検体１００を透過してＸ線検出器アレイ７０の各検出列Ａ，Ｂに一斉に入射する。データ収集部８０は各検出列Ａ，Ｂに係る投影データｇa（Ｘ，θ），ｇb（Ｘ，θ）を生成・収集してデータ収集バッファ１５に格納する。更に、走査ガントリ３０が僅かに回転した各ビューで上記同様の投影を行い、こうして走査ガントリ１回転分の投影データを収集・蓄積する。更に、アキシャル／ヘリカルスキャン方式に従って撮影テーブル２０を被検体１００の体軸方向に間欠的／連続的に移動させ、こうして被検体１００の所要撮像領域についての全投影データを収集・蓄積する。そして、ＣＰＵ１１ａは得られた全投影データに基づき被検体１００のＣＴ断層像を再構成し、これらを表示装置１３に表示する。
【００３９】
図３は実施の形態によるＸ線ＣＴ値補正データ生成処理のフローチャートで
ある。撮影テーブル２０の先端部に大きな径の円筒形のＣＴ値校正用ファントム（例えば水ファントム）をセットし、この撮影処理に入る。
【００４０】
ステップＳ１１ではスキャンパラメータを設定する。スキャンタイプは例えばアキシャルスキャンとする。このアキシャルスキャンは、好ましくは、焦点Ｆの最大変位が得られる範囲内で行う。焦点ＦはＸ線管４０の動作温度Ｔにより変位するので、Ｘ線管４０が冷えた状態（使用温度の下限）でスキャンを開始し、所定の上限温度となる時点でスキャンを停止する。この場合に、Ｘ線管４０の動作温度Ｔは、管電圧ｋＶ，管電流ｍＡが決まると曝射時間ｔの関数として計算可能であるから、この上限温度より曝射時間ｔが求まる。なお、必要ならＸ線管４０に動作温度Ｔを測定するための温度センサを設けても良い。また、焦点Ｆは走査ガントリのチルト角，回転速度（スキャン時間に対応），焦点Ｆの大／小等によっても変位するので、必要なら、上記動作温度Ｔに加え、焦点Ｆの変位が最大となるような組み合わせを採用する。
【００４１】
ステップＳ１２では確認「ＣＯＮＦＩＲＭ」ボタンの入力を待ち、やがて、「ＣＯＮＦＩＲＭ」ボタンが入力されると、ステップＳ１３ではスキャンを開始する。
【００４２】
ステップＳ１４では焦点Ｆの変位量に応じて検出列Ａ，Ｂの各レファレンスチャネルＲefの検出出力が所定の一定値となるようにコリメータ５０の位置ｐ及び開口幅ｗを制御する。なお、開口幅ｗはスキャンパラメータで設定された被検体（ここでは水ファントム）のスライス厚に対応する。ステップＳ１５では焦点Ｆの変位量を検出し、メモリ１１ｂに蓄積する。焦点Ｆの変位量は、例えば上記コリメータ５０に対する制御量（移動量）から幾何学的に逆算できる。ステップＳ１６ではファントムのビュースキャンを行い、ステップＳ１７ではその投影データｇa（Ｘ，θ），ｇb（Ｘ，θ）を収集し、最終的にはこれらをディスク１６に蓄積する。ステップＳ１８ではスキャン完了か否かを判別し、完了でない場合はステップＳ１４に戻る。
【００４３】
こうして、やがてスキャン完了すると、ステップＳ１９では投影データの補正処理（公知のレファレンス補正，チャネル間感度補正等）を行う。このチャネル間感度補正には、各検出素子間の感度バラツキの補正、及び上記図１４（ｃ）につき述べた、Ｘ線焦点Ｆがその基準位置ｚ0にある時のチャネル間感度補正が含まれる。ステップＳ２０では全投影データに対するフィルタ及び逆投影処理により水ファントムの断層像を再構成し、ステップＳ２１では各再構成画素を対応するＣＴ値に変換する。因みに、得られた各ＣＴ値は、もし装置が正しくキャリブレーションされ、かつ焦点Ｆが基準位置ｚ0にあれば、各ＣＴ値＝０（水のＣＴ数）のはずである。
【００４４】
しかし、実際には上記様々な撮影環境の変化により焦点Ｆが変位し、これに応じてＸ線検出器アレイ７０への線照射パターンが変化するため、常にＣＴ値＝０となるとは限らない。ステップＳ２２では上記蓄積した焦点Ｆの各変位量と得られたＣＴ値とに基づきＣＴ値の補正データを求める。
【００４５】
図４は実施の形態によるＸ線ＣＴ値補正データ生成処理のイメージ図で、図４（Ａ）は一般的な線減弱係数μとＣＴ値（ＣＴ数）の関係を示している。ある組織ｔのＣＴ値（ＣＴ）tは、水ｗと組織ｔの線減弱係数を夫々μw，μtとするときに、（１）式により与えられる。
【００４６】
【数１】
0004397513.tif 000002
【００４７】
空気の線減弱係数μair≒０であるので、空気のＣＴ値は−１０００となり、水のＣＴ値は０（基準）となる。また骨の線減弱係数μb≒２μwと考えると、骨のＣＴ値は略１０００となる。
【００４８】
図４（Ｂ）は上記図１４（Ｃ）で述べたと同様のＸ線照射パターンを示している。焦点Ｆが基準位置ｚ0のＦ▲１▼にあるとすると、検出列Ａ，Ｂへの照射パターンはＰa▲１▼，Ｐb▲１▼となる。この状態における入射Ｘ線量（即ち、上記チャネル間感度補正後の投影データ）を基準として、Ａｉｒ及び水の各ＣＴ値を夫々−１０００，０と定めている。
【００４９】
一方、今、例えば焦点Ｆが上記Ｆ▲１▼から−ｚOF方向のＦ▲２▼に変位したとすると、検出列Ａへの照射パターンはＰa▲１▼からＰa▲２▼に変化し、かつ検出列Ｂへの照射パターンはＰb▲１▼からＰb▲２▼に変化する。この状態では、検出列Ａ，Ｂの各レファレンスチャネルＲefへの入射Ｘ線量が変化しないように制御していても、検出列Ａ側では中央部における入射Ｘ線量が上記基準量よりも大きくなるため、そのＣＴ値はＡｉｒ側に近づく。また、検出列Ｂ側では逆に中央部における入射Ｘ線量が上記基準量よりも小さくなるため、そのＣＴ値はＡｉｒから遠ざかる。以下、係る状態の検出列Ａに対するＣＴ値補正データの生成イメージを具体的に説明する。
【００５０】
図４（Ｃ）は検出列ＡにおけるＣＴ値補正データ生成処理のイメージ図である。今、基準となる水ファントムをアキシャルスキャンした際に、焦点ＦがＦ▲２▼に変位していたため、そのＣＴ断層像Ｃa▲２▼'が再構成されたとする。このＣＴ断層像Ｃa▲２▼'は、中央部におけるＣＴ値が相対的に小さくなっており、即ち、Ａｉｒ側に近づいている。係るＣＴ断層像Ｃa▲２▼'の歪みを２次元（平面）的に補正し、全体として本来あるべきフラットな水ファントムのＣＴ断層像Ｃa▲２▼を得るための補正データは図のＨa▲２▼である。この補正データＨa▲２▼は、上記再構成されたＣＴ断層像Ｃa▲２▼'のＸＹ平面上における各ＣＴ値につき、基準ＣＴ値（＝０）との差分を画素対応に求めることにより容易に得られる。この場合に、必要なら、符号を反転する。なお、図示しないが、検出列Ｂに対するＣＴ値補正データの生成イメージも同様である。
【００５１】
こうして、予め、係るＣＴ値補正データを焦点Ｆの各変位量対応に１又は２以上生成しておき、これらをメモリ１１ｂに格納することにより、被検体１００のＸ線ＣＴ撮影の際には焦点Ｆの変位によらず、常に正しいＣＴ値に変換可能となる。以下、これを説明する。
【００５２】
図５は実施の形態によるＸ線ＣＴ値補正撮影処理のフローチャートである。撮影テーブル２０に被検体（患者）１００を載置し、この撮影処理に入る。ステップＳ３１ではスキャンパラメータ（アキシャル／ヘリカルスキャン，管電圧ｋＶ，管電流ｍＡ，被検体のスライス厚、スライス位置、スライス枚数等）を設定する。ステップＳ３２では確認「ＣＯＮＦＩＲＭ」ボタンの入力を待ち、やがて、「ＣＯＮＦＩＲＭ」ボタンが入力されると、ステップＳ３３ではスキャンを開始する。
【００５３】
ステップＳ３４では焦点Ｆの変位量に応じて検出列Ａ，Ｂの各レファレンスチャネルＲefの検出出力が所定の一定値となるようにコリメータ５０の位置ｐ及び開口幅ｗを制御する。この開口幅ｗはスキャンパラメータで設定された被検体１００のスライス厚に対応する。ステップＳ３５では焦点Ｆの変位量を検出し、メモリ１１ｂに蓄積する。焦点Ｆの変位量は、上記コリメータ５０に対する制御量（移動量）から幾何学的に逆算できる。ステップＳ３６では被検体１００のビュースキャンを行い、ステップＳ３７ではその投影データｇa（Ｘ，θ），ｇb（Ｘ，θ）を収集し、最終的にはディスク１６に蓄積する。ステップＳ３８ではスキャン完了か否かを判別し、完了でない場合はステップＳ３４に戻る。
【００５４】
こうして、やがてスキャン完了すると、ステップＳ３９では投影データの補正処理（公知のレファレンス補正，チャネル間感度補正等）を行う。ステップＳ４０では蓄積した全投影データに対するフィルタ及び逆投影処理により被検体１００のＸ線断層像を再構成する。ステップＳ４１では再構成画像上の各画素を対応するＣＴ値に変換すると共に、該ＣＴ値を焦点Ｆの移動量対応の補正データで補正する。この補正は検出列Ａ，Ｂの各再構成画像につき夫々に行う。ステップＳ４２では得られたＸ線ＣＴ断層像を表示装置１３に表示する。
【００５５】
図６は実施の形態によるＸ線ＣＴ値補正処理のイメージ図で、図６（Ａ）は頭部撮影時のＸ線ＣＴ値補正処理の一例を示している。図において、被検体１００のスライス順にＣＴ断層像＃１，＃２が描かれており、このうちの、（Ａ−１）は検出列Ａの投影データにつき再構成したＣＴ断層像、（Ｂ−１）は検出列Ｂの投影データにつき再構成したＣＴ断層像である。
【００５６】
図６（Ａ）−（ａ）において、今、検出列ＡにつきＣＴ断層像Ｃa▲２▼'が再構成されたとすると、その撮影時に蓄積された焦点Ｆの移動量Ｆ▲２▼（例えばガントリ１回転分を代表する値又はガントリ１回転分の移動量平均値等）に基づき同図（ｂ）のＣＴ値補正データＨa▲２▼が読み出され、補正される。これにより、同図（ｃ）に示す如く、補正後の正しいＣＴ断層像Ｃa▲２▼が得られる。
【００５７】
また図６（Ａ）−（d）において、今、検出列ＢにつきＣＴ断層像Ｃb▲２▼'が再構成されたとすると、その撮影時に蓄積された焦点Ｆの移動量Ｆ▲２▼に基づき同図（ｅ）のＣＴ値補正データＨb▲２▼が読み出され、補正される。これにより、同図（ｆ）に示す如く、補正後の正しいＣＴ断層像Ｃb▲２▼が得られる。なお、上記一例のＣＴ値補正データの態様を示したが、これに限らない。
【００５８】
図６（Ｂ）はＸ線ＣＴ値補正データの他の態様を示している。図６（Ｂ）−（ａ）は検出列Ａに対応するものであり、このＣＴ値補正データＨa▲２▼は、その中央部における補正値が正側の一定値（例えば平円盤形）となっている。また図６（Ｂ）−（ｂ）は検出列Ｂに対応するものであり、このＣＴ値補正データＨb▲２▼は、その中央部における補正値が負側の一定値（例えば平円盤形）となっている。
【００５９】
このような形の補正データは、そのデータ構造が単純であるため、上記のように高価なメモリ（ＲＡＭ）を使用するまでも無く、例えば、補正処理の中心座標とその半径の情報とから円（又は楕円等）の演算により容易（リアルタイム）に生成できる。また、例えば頭部のように被検対象が比較的小さい場合には、その画像再構成領域内で生じるＣＴ値の歪成分も小さいから、よって上記のような平円盤形の補正データでも十分な補正精度が得られる。なお、精度を上げたいなら、このような平円盤形の補正データを複数枚重ねて補正しても良い。
【００６０】
ところで、以上は焦点Ｆの変位によるＣＴ断層像の歪み（アーチファクト）をＣＴ値補正データを使用して補正する場合を述べたが、これに限らない。それ以前の、例えば投影データを補正することによってもＣＴ断層像の歪みを有効に補正可能である．以下、これを説明する。
【００６１】
図７は実施の形態によるＸ線投影データ補正値生成処理のフローチャートで
ある。撮影テーブル２０の先端部に大きな径の円筒形の線減弱係数校正用ファントム（例えば水ファントム）をセットし、この撮影処理に入る。なお、上記図３と同様の処理には同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【００６２】
ここでは基準となる水ファントムをスキャンする結果、その一定の線減弱係数に対応する投影データは一定のはずである。しかし、実際には焦点Ｆの変位に応じてＸ線検出器アレイ７０への線照射パターンが変化するため、各検出チャネルの投影データが常に一定になるとは限らない。そこで、ステップＳ２２’では上記ステップＳ１５で蓄積した焦点Ｆの各変位量とその際に得られた投影データとに基づき投影データの補正データを求める。
【００６３】
図８は実施の形態によるＸ線投影データ補正値生成処理のイメージ図で、図８（Ａ）は上記図１４（Ｃ）と同様の線照射パターンを示している。
【００６４】
図８（Ｂ）は検出列Ａにおける投影データの補正特性を示している。今、線照射パターンＰa▲２▼に対応する投影データのチャネル出力特性がｇa▲２▼'であるとすると、この歪みを相殺し、本来あるべきフラットな投影データｇa▲２▼を得るための補正データはｈa▲２▼となる。なお、図は水ファントムの線減弱係数μwに対応する投影データの出力レベルを０に正規化して表している。
【００６５】
図８（Ｃ）は検出列Ｂにおける投影データの補正特性を示している。上記同様にして、線照射パターンＰb▲２▼に対応する投影データのチャネル出力特性がｇb▲２▼’であるとすると、この歪みを相殺し、本来あるべきフラットな投影データｇb▲２▼を得るための補正データはｈb▲２▼となる。
【００６６】
予め、係る投影データの補正データを焦点Ｆの各変位量対応に求め、これらをメモリ１１ｂに格納することにより、被検体１００のＸ線ＣＴ撮影時には焦点Ｆの変位によらず、最終的には常に正しいＣＴ値に変換可能となる。以下、これを説明する。
【００６７】
図９は実施の形態によるＸ線投影データ補正撮影処理のフローチャートである。撮影テーブル２０に被検体（患者）１００を載置し、この撮影処理に入る。なお、上記図５と同一の処理には同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【００６８】
ステップＳ３９’では投影データの通常の補正処理（公知のレファレンス補正，チャネル間感度補正等）を行うと共に、該投影データをそのスキャン時における焦点Ｆの移動量対応の補正データで補正する。またステップＳ４１’では再構成画像上の各画素を対応するＣＴ値に変換する。この実施の形態では、上記ステップＳ３９’の処理で予め投影データが正しく補正されているため、このステップＳ４１’では再構成画像の各画素を対応するＣＴ値に変換するだけで、正しいＸ線ＣＴ断層像が得られる。
【００６９】
図１０は実施の形態によるＸ線投影データ補正処理のイメージ図である。図１０（Ａ）は被検体の投影（スキャン）時のイメージ図であり、ここでは焦点Ｆが−ｚOFの側に移動したことにより、各ビューの投影データｇa'（Ｘ，θi），ｇa'（Ｘ，θj）等は、その中心部の検出レベルが本来のレベルよりも大きく（Ａｉｒ側に近づいて）表れている。
【００７０】
図１０（Ｂ）は逆投影（再構成）時のイメージ図であり、ここでは、上記各ビューの投影データｇa'（Ｘ，θi），ｇa'（Ｘ，θj）等を焦点Ｆの移動量対応の補正データｈa▲２▼等で補正したことにより、補正後の投影データｇa（Ｘ，θi），ｇa（Ｘ，θj）等は、夫々に本来の正しい出力レベルになっている。従って、これらを逆投影することで、正しいＸ線ＣＴ断層像が得られる。また、このように投影データの補正の場合は、各ビュー毎の焦点移動を、夫々について補正可能である。
【００７１】
なお、上記は焦点Ｆの移動に対し、コリメータ５０を移動制御する場合を述べたが、これに限らない。図１１は焦点Ｆの移動に対し、Ｘ線検出器アレイ７０を移動制御する場合のイメージ図である。図において、例えば焦点Ｆが−ｚOFの側に変位したとすると、これに応じてＸ線検出器アレイ７０を＋ｚOFの側に移動することで、検出列Ａ，Ｂの各Ｒefの検出出力が等しくなるようにＸ線撮影系を制御できる。この場合も、Ｘ線ファンビームは、焦点Ｆが移動すると、Ｘ線検出器アレイ７０にz軸方向の斜めから照射されることになるため、上記コリメータ５０を制御する場合と同様の問題が生じる。そこで、このようなＸ線撮影系に対しても、上記コリメータ制御方式で述べたと同様のＣＴ値又は投影データの補正処理を適用できる。
【００７２】
また、上記は焦点Ｆの移動量を、コリメータ５０及び又はＸ線検出器アレイ７０に対する制御量から幾何構造的に逆算する場合を述べたが、これに限らない。焦点Ｆの移動量はＸ線管４０の蓄熱／冷却特性と所定のスキャンパラメータとに基づきリアルタイムに推定（演算）可能であり、以下、この場合を説明する。
【００７３】
図１２，図１３は実施の形態による焦点移動の予測処理を説明する図（１），（２）で、図１２（Ａ）は実スキャンに伴うＸ線管（陽極）温度Ｔの推移を示している。図において、横軸は時刻ｔ、縦軸はＸ線管４０の蓄積温度Ｔである。今、時刻ｔ0で前回のスキャンが終了し、その後はＸ線管温度Ｔが所定の冷却カーブで徐々に低下している。次に時刻ｔ1で次のスキャンを開始したとすると、Ｘ線管４０はその際の投入電力Ｐ1により加熱され、開始時刻ｔ1における温度Ｔ1から終了時刻ｔ2における温度Ｔ2にまで上昇する。又は上記に代えて、時刻ｔ3で次のスキャンを開始した場合は温度Ｔ4にまで上昇する。本実施の形態では図１２（Ａ）の蓄熱／冷却曲線に従う演算により、Ｘ線管４０の温度Ｔを時々刻々と推定する。
【００７４】
この温度Ｔに所定のスキャンパラメータを含めた焦点Ｆの基準位置ｚ0からの移動距離ｚは（２）式により与えられる。
【００７５】
【数２】
0004397513.tif 000003
【００７６】
ここで、
ｋ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ：定数
Ｔ：Ｘ線管の温度(但し、使用温度範囲の百分率）
Ｔ１：温度範囲の上限（例えば９０％）
Ｔ２：温度範囲の下限（例えば１０％）
Ｕ：チルト角度
Ｕ１：チルト角度の＋方向の上限（例えば３０°）
Ｕ２：チルト角度の−方向の上限（例えば３０°）
Ｖ：スキャン時間
Ｖ１：最長スキャン時間（例えば３秒）
Ｖ２：最短スキャン時間（例えば０．８秒）
Ｗ：焦点の大小（大＝１，小＝０）
である。
【００７７】
図１２（Ｂ）〜（Ｅ）は上記（２）式の移動距離ｚに対する各変動要因の寄与分を示している。図１２（Ｂ）は温度Ｔの寄与分、図１２（Ｃ）はチルト角Ｕの寄与分、図１２（Ｄ）はスキャン時間Ｖの寄与分、そして、図１２（Ｅ）は焦点サイズＷの寄与分を夫々グラフ化したものである。但し、各グラフは上記（２）式における各｛  ｝内の値をグラフ化したもので、これに各寄与分に応じた定数ａ，ｂ，ｃ，ｄが掛けられる。また図１２（Ｂ）〜（Ｅ）の各特性は全て右上がりで示されているが、走査ガントリ３０の構造によっては、ある特性が右下がり態様で寄与する場合もあり得る。
【００７８】
図１３に定数ｋ，ａ，ｂ，ｃ，ｄを決めるためのスキャン条件を示す。但し、Ｘ線撮影系をコリメータ制御で調整する場合である。まず条件１でアキシャルスキャンを行い、その際の自動調整作用により得られたコリメータ５０の移動距離Ｚ１を取得する。次に条件２でアキシャルスキャンを行い、上記同様にして得られたコリメータ５０の移動距離Ｚ２を取得する。この条件１，２間ではチルト角Ｕのみが変化している。次に条件３でアキシャルスキャンを行い、その際のコリメータ５０の移動距離Ｚ３を取得する。この条件２，３間では焦点Ｆの大きさＷのみが変化している。更に、スキャン時間Ｖ、Ｘ線管４０の温度Ｔのみを夫々変化させた状態で、第４，第５のアキシャルスキャンを行い、その際のコリメータ５０の移動距離Ｚ４，Ｚ５を夫々取得する。
【００７９】
こうして条件１〜５の全スキャンを完了すると、コリメータ５０の各移動距離Ｚ１〜Ｚ５から本装置の幾何学的構造（寸法）情報に基づき、同じ条件１〜５下でスキャンした場合におけるＸ線焦点Ｆの移動距離ｚ１〜ｚ５を逆算できる。そして、上記（２）式につき、チルト角Ｕ、焦点Ｆの大きさＷ、スキャン時間Ｖ、温度Ｔのみを変化させた各方程式から定数ｋ，ａ，ｂ，ｃ，ｄが求まる。但し、ｋ＝ｚ１である。かくして、本実施の形態によればアキシャル／ヘリカルスキャン時の焦点移動量を時々刻々と推定できる。
【００８０】
なお、上記実施の形態ではＸ線検出アレイの検出列が２列の場合を述べたがこれに限らない。例えば検出列が１列の場合でもＸ線の焦点移動に応じて一定の撮影条件（レファレンスチャネルＲefの出力が一定）が得られる方向にＸ線撮影系を調整することが行われ得るから、本発明を適用できる。また検出列が多列（３列以上）の場合も同様に考えられる。
【００８１】
また、上記実施の形態では、Ｘ線焦点Ｆの基準位置からの変位による、Ｘ線検出器アレイ７０に対する一例のＸ線照射パターンの変化例を述べたが、本発明はこれに限定されない。本発明は、Ｘ線焦点Ｆの基準位置からの変位による、他の様々な照射パターンの変化に対しても同様に適用できるものである。
【００８２】
また、上記本発明に好適なる実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、制御、処理及びこれらの組合せの様々な変更が行えることは言うまでもない。
【００８３】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、Ｘ線の焦点移動によらず常に正しいＸ線ＣＴ断層像が得られ、医療用のみならず産業用のＸ線ＣＴ装置の信頼性向上に寄与するところが極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の要部構成図である。
【図３】実施の形態によるＸ線ＣＴ値補正データ生成処理のフローチャートである。
【図４】実施の形態によるＸ線ＣＴ値補正データ生成処理のイメージ図である。
【図５】実施の形態によるＸ線ＣＴ値補正撮影処理のフローチャートである。
【図６】実施の形態によるＸ線ＣＴ値補正処理のイメージ図である。
【図７】実施の形態によるＸ線投影データ補正値生成処理のフローチャートである。
【図８】実施の形態によるＸ線投影データ補正値生成処理のイメージ図である。
【図９】実施の形態によるＸ線投影データ補正撮影処理のフローチャートである。
【図１０】実施の形態によるＸ線投影データ補正処理のイメージ図である。
【図１１】焦点Ｆの移動に対しＸ線検出器アレイを移動制御する場合のイメージ図である。
【図１２】実施の形態による焦点移動の予測処理を説明する図（１）である。
【図１３】実施の形態による焦点移動の予測処理を説明する図（２）である。
【図１４】従来技術を説明する図（１）である。
【図１５】従来技術を説明する図（２）である。
【図１６】従来技術を説明する図（３）である。
【符号の説明】
１０ 操作コンソール部
１１ 中央処理装置
１１ａ 主メモリ（ＭＭ）
１２ 入力装置
１３ 表示装置（ＣＲＴ）
１４  制御インタフェース
１５  データ収集バッファ
１６  二次記憶装置
２０ 撮影テーブル
３０ 走査ガントリ
４０ Ｘ線管
４０ａ 回転陽極
５０ コリメータ
７０ Ｘ線検出器アレイ
８０ データ収集部（ＤＡＳ）
【図１】
0004397513.tif 000004
【図２】
0004397513.tif 000005
【図３】
0004397513.tif 000006
【図４】
0004397513.tif 000007
【図５】
0004397513.tif 000008
【図６】
0004397513.tif 000009
【図７】
0004397513.tif 000010
【図８】
0004397513.tif 000011
【図９】
0004397513.tif 000012
【図１０】
0004397513.tif 000013
【図１１】
0004397513.tif 000014
【図１２】
0004397513.tif 000015
【図１３】
0004397513.tif 000016
【図１４】
0004397513.tif 000017
【図１５】
0004397513.tif 000018
【図１６】
0004397513.tif 000019