(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管と、
前記Ｘ線管からＸ線を発生するために、前記Ｘ線管に高電圧を印加する高電圧発生装置と、
前記Ｘ線管から被検体を経て到来するＸ線を検出する検出器と、
前記検出器で検出された投影データに基づいて、断層画像を再構成する再構成プロセッサと、
前記被検体に関する心電図を測定する心電計と、
前記心電図に基づいて、前記被検体の心拍サイクル内の特定期間に前記被検体への前記Ｘ線の照射を停止し、前記特定期間以外の期間に前記被検体へ前記Ｘ線を照射する手段と、
前記Ｘ線管と前記検出器が、前記特定期間のおわりから次の特定期間のはじめまでに、１８０°と前記Ｘ線の広がり角度を示すファン角との合計角度以上を回転するように制御するコントローラとを備え、
前記再構成プロセッサは、前記特定期間のおわりから次の特定期間のはじめまでで連続的に取得された投影データを再構成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
Ｘ線管と、
前記Ｘ線管からＸ線を発生するために、前記Ｘ線管に高電圧を印加する高電圧発生装置と、
前記Ｘ線管から被検体を経て到来するＸ線を検出する検出器と、
前記検出器で検出された投影データに基づいて、断層画像を再構成する再構成プロセッサと、
前記被検体に関する心電図を測定する心電計と、
前記被検体の心拍サイクル内の特定期間に前記Ｘ線の発生を停止し、前記特定期間以外の期間に前記Ｘ線を発生するために、前記心電図に基づいて前記高電圧発生装置を制御し、前記Ｘ線管と前記検出器が、前記特定期間のおわりから次の特定期間のはじめまでに、１８０°と前記Ｘ線の広がり角度を示すファン角との合計角度以上を回転するように制御するコントローラとを備え、
前記再構成プロセッサは、前記特定期間のおわりから次の特定期間のはじめまでで連続的に取得された投影データを再構成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記特定期間は、心臓の形状変化の比較的大きい収縮期と弛緩期とを含むことを特徴とする請求項２記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記特定期間に対応する投影データを、前記特定期間以外の期間に検出された投影データに基づいて補償する補償プロセッサを備えることを特徴とする請求項２記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記補償プロセッサは、前記特定期間に対応する投影データに対して、前記検出された投影データの対向データを割り当てることを特徴とする請求項４記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記再構成プロセッサは、前記補償された投影データと、前記検出された投影データとに基づいて、前記断層画像を再構成することを特徴とする請求項４記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記再構成プロセッサは、前記特定期間以外の期間に検出された、１８０°と前記Ｘ線の広がり角度を示すファン角との合計角度以上の投影データに基づいて、前記断層画像を再構成することを特徴とする請求項２記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記コントローラは、３６０から前記合計角度を引き算して得られた値を３６０で除算し、得られた値に前記Ｘ線管が１回転するのに要する１スキャン時間を乗算し、得られた時間未満に前記特定期間を調整することを特徴とする請求項７記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記投影データは、前記被検体に対する前記Ｘ線管の螺旋軌道上の複数位置で検出されることを特徴とする請求項２記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
Ｘ線管と、
前記Ｘ線管からＸ線を発生するために、前記Ｘ線管に高電圧を印加する高電圧発生装置と、
前記Ｘ線管から被検体を経て到来するＸ線を検出する検出器と、
前記検出器で検出された投影データに基づいて、断層画像を再構成する再構成プロセッサと、
前記被検体に関する心電図を測定する心電計と、
前記被検体の心拍サイクル内の特定期間よりも前記特定期間以外の期間に前記Ｘ線の強度を高くするために、前記心電図に基づいて前記高電圧発生装置を制御し、前記Ｘ線管と前記検出器が、前記特定期間のおわりから次の特定期間のはじめまでに、１８０°と前記Ｘ線の広がり角度を示すファン角との合計角度以上を回転するように制御するコントローラとを備え、
前記再構成プロセッサは、前記特定期間のおわりから次の特定期間のはじめまでで連続的に取得された投影データを再構成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
Ｘ線管と、
前記Ｘ線管からＸ線を発生するために、前記Ｘ線管に高電圧を印加する高電圧発生装置と、
前記Ｘ線管から被検体を経て到来するＸ線を検出する検出器と、
前記Ｘ線管と前記被検体との間に配置された開閉式シャッタと、
前記検出器で検出された投影データに基づいて、断層画像を再構成する再構成プロセッサと、
前記被検体に関する心電図を測定する心電計と、
前記被検体の心拍サイクル内の特定期間に前記Ｘ線を遮蔽し、前記特定期間以外の期間に前記Ｘ線を通過するために、前記心電図に基づいて前記シャッタの開閉を制御し、前記Ｘ線管と前記検出器が、前記特定期間のおわりから次の特定期間のはじめまでに、１８０°と前記Ｘ線の広がり角度を示すファン角との合計角度以上を回転するように制御するコントローラとを備え、
前記再構成プロセッサは、前記特定期間のおわりから次の特定期間のはじめまでで連続的に取得された投影データを再構成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
前記特定期間は、心臓の形状変化の比較的大きい収縮期と弛緩期とを含むことを特徴とする請求項１１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１３】
前記特定期間に対応する投影データを、前記特定期間以外の期間に検出された投影データに基づいて補償する補償プロセッサを備えることを特徴とする請求項１１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１４】
前記補償プロセッサは、前記特定期間に対応する投影データに対して、前記検出された投影データの対向データを割り当てることを特徴とする請求項１３記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１５】
前記再構成プロセッサは、前記補償された投影データと、
前記検出された投影データとに基づいて、前記断層画像を再構成することを特徴とする請求項１３記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１６】
前記再構成プロセッサは、前記特定期間以外の期間に検出された、１８０°と前記Ｘ線の広がり角度を示すファン角との合計角度以上の投影データに基づいて、前記断層画像を再構成することを特徴とする請求項１１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１７】
前記コントローラは、３６０から前記合計角度を引き算して得られた値を３６０で除算し、得られた値に前記Ｘ線管が１回転するのに要する１スキャン時間を乗算し、得られた時間未満に前記特定期間を調整することを特徴とする請求項１６記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１８】
前記投影データは、前記被検体に対する前記Ｘ線管の螺旋軌道上の複数位置で検出されることを特徴とする請求項１１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、被検体に関する多方向の投影データに基づいて、被検体内部の断面に関する画像、つまり断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の多くのＸ線ＣＴ装置は、心電同期機能を備えている。図１３に示すように、心電図では、Ｐ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波といった特徴的な波が捉えられる。１心拍は、収縮期Ａ、弛緩期Ｂ、等量弛緩期Ｃ−Ｄ−Ｅに分割される。心臓の大きさの変動は、収縮期Ａと弛緩期Ｂで大きく、等量弛緩期Ｃ−Ｄ−Ｅで小さい。
【０００３】
心電同期機能では、例えば、Ｒ波から一定時間後に投影データが収集される。このデータ収集オペレーションは、心臓の大きさがほぼ同じ時期であって、投影方向が異なる投影データを例えば３６０°分揃えるために、繰り返される。この揃えられた投影データに基づいて、心臓の大きさの変動によるアーチファクトのない断層像が再構成されることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この心電同期機能は、非常に長いスキャン時間を要する。７５０ｍｓｅ／回転の装置で、収縮期Ａの断層像を得ることを考える。収縮期Ａは、一般的に、２００ｍｓｅｃであるので、収縮期Ａの投影データを３６０°分揃えるためには、心拍周期の４倍の時間を要する。心拍周期は一般的に１秒であるので、スキャン時間は４秒にも及ぶ。
【０００５】
このため、被検体は、４秒という長い時間、Ｘ線を浴び続けなければならない。しかも、被検体のＸ線被曝量を低減するためにＸ線強度を低下すると、画質が劣化してしまう。
【０００６】
本発明は、心電同期スキャンにおいて、Ｘ線被曝量の低減と、画質劣化の抑制とを両立することができるＸ線ＣＴ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】
本発明は前記課題を解決するために以下の手段を採用した。請求項１の発明は、Ｘ線管と、前記Ｘ線管からＸ線を発生するために、前記Ｘ線管に高電圧を印加する高電圧発生装置と、前記Ｘ線管から被検体を経て到来するＸ線を検出する検出器と、前記検出器で検出された投影データに基づいて、断層画像を再構成する再構成プロセッサと、前記被検体に関する心電図を測定する心電計と、前記心電図に基づいて、前記被検体の心拍サイクル内の特定期間に前記被検体への前記Ｘ線の照射を停止し、前記特定期間以外の期間に前記被検体へ前記Ｘ線を照射する手段と、前記Ｘ線管と前記検出器が、前記特定期間のおわりから次の特定期間のはじめまでに、１８０°と前記Ｘ線の広がり角度を示すファン角との合計角度以上を回転するように制御するコントローラとを備え、前記再構成プロセッサは、前記特定期間のおわりから次の特定期間のはじめまでで連続的に取得された投影データを再構成することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、Ｘ線管と、前記Ｘ線管からＸ線を発生するために、前記Ｘ線管に高電圧を印加する高電圧発生装置と、前記Ｘ線管から被検体を経て到来するＸ線を検出する検出器と、前記検出器で検出された投影データに基づいて、断層画像を再構成する再構成プロセッサと、前記被検体に関する心電図を測定する心電計と、前記被検体の心拍サイクル内の特定期間に前記Ｘ線の発生を停止し、前記特定期間以外の期間に前記Ｘ線を発生するために、前記心電図に基づいて前記高電圧発生装置を制御し、前記Ｘ線管と前記検出器が、前記特定期間のおわりから次の特定期間のはじめまでに、１８０°と前記Ｘ線の広がり角度を示すファン角との合計角度以上を回転するように制御するコントローラとを備え、前記再構成プロセッサは、前記特定期間のおわりから次の特定期間のはじめまでで連続的に取得された投影データを再構成することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項１０の発明は、Ｘ線管と、前記Ｘ線管からＸ線を発生するために、前記Ｘ線管に高電圧を印加する高電圧発生装置と、前記Ｘ線管から被検体を経て到来するＸ線を検出する検出器と、前記検出器で検出された投影データに基づいて、断層画像を再構成する再構成プロセッサと、前記被検体に関する心電図を測定する心電計と、前記被検体の心拍サイクル内の特定期間よりも前記特定期間以外の期間に前記Ｘ線の強度を高くするために、前記心電図に基づいて前記高電圧発生装置を制御し、前記Ｘ線管と前記検出器が、前記特定期間のおわりから次の特定期間のはじめまでに、１８０°と前記Ｘ線の広がり角度を示すファン角との合計角度以上を回転するように制御するコントローラとを備え、前記再構成プロセッサは、前記特定期間のおわりから次の特定期間のはじめまでで連続的に取得された投影データを再構成することを特徴とする。
【００１１】
請求項１１の発明は、Ｘ線管と、前記Ｘ線管からＸ線を発生するために、前記Ｘ線管に高電圧を印加する高電圧発生装置と、前記Ｘ線管から被検体を経て到来するＸ線を検出する検出器と、前記Ｘ線管と前記被検体との間に配置された開閉式シャッタと、前記検出器で検出された投影データに基づいて、断層画像を再構成する再構成プロセッサと、前記被検体に関する心電図を測定する心電計と、前記被検体の心拍サイクル内の特定期間に前記Ｘ線を遮蔽し、前記特定期間以外の期間に前記Ｘ線を通過するために、前記心電図に基づいて前記シャッタの開閉を制御し、前記Ｘ線管と前記検出器が、前記特定期間のおわりから次の特定期間のはじめまでに、１８０°と前記Ｘ線の広がり角度を示すファン角との合計角度以上を回転するように制御するコントローラとを備え、前記再構成プロセッサは、前記特定期間のおわりから次の特定期間のはじめまでで連続的に取得された投影データを再構成することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明のＸ線ＣＴ装置を、好ましい実施例により詳細に説明する。
【００１４】
（第１実施例）
図１は、本発明のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。回転架台２５には、Ｘ線管２１と、多チャンネル型のＸ線検出器２３とが寝台のベッドテーブル１５ａ上の被検体を挟んで互いに対向するアレンジメントで、搭載されている。回転架台２５は、架台・寝台コントローラ１３の制御により回転する。この回転架台２５の回転に伴って、Ｘ線管２１とＸ線検出器２３とが被検体の周囲を回転する。高電圧発生装置１９からＸ線管２１に高電圧が印加されたとき、Ｘ線管２１からＸ線が発生する。Ｘ線管２１から発生し、被検体を透過したＸ線は、検出器２３で検出され、データ収集部２７に投影データとして収集される。
【００１５】
寝台のベッドテーブル１５ａは、ベッドテーブルドライバ１５により、移動される。架台・寝台コントローラ１３は、回転架台２５の回転と、ベッドテーブルの移動とを統括的に制御する。この統括的な制御は、回転架台２５の連続的な回転中に、ベッドテーブルの連続的な移動を同期して行わせることができる。これにより、Ｘ線管２１が被検体に対して相対的に螺旋（図３参照）を移動し、その螺旋軌道上の複数位置で投影データを収集するいわゆるヘリカルスキャンが実現され得る。
【００１６】
心電計１６は、被検体の心臓の興奮によって生ずる微弱な電流を検出し、検出された電流の時間変化を心電図として出力する。この心電図の波形に基づいて、システムコントローラ１１は、Ｘ線の発生を含むスキャンオペレーションを制御する（心電同期機能）。
【００１７】
図２に心電図の一例を示している。周知の通り、心電図には、Ｐ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波といった特徴的な波形が心拍サイクル内に現れる。最も特徴的なＲ波からほぼ一定の時間後に、心臓が収縮する収縮期が訪れる。そして、この収縮期の後に、心臓が拡張する弛緩期が続く。これら収縮期間と弛緩期間とは、心臓の大きさが激しく変動する期間である。弛緩期の直後から、次の心拍サイクルの収縮期間の直前までの期間は、等量弛緩期と呼ばれている心臓の大きさの変動が比較的穏やかな期間である。
【００１８】
システムコントローラ１１は、心電図から例えばＲ波をピックアップする。また、システムコントローラ１１は、Ｒ波のインターバル、つまり心拍の周期を求める。さらに、システムコントローラ１１は、心拍の周期に基づいて、Ｒ波に対する収縮期の遅れ時間と、収縮期と弛緩期との合計期間（特定期間）の長さとを求める。なお、システムコントローラ１１の内部メモリ（ＲＯＭ）に、様々な心拍の周期各々に対して、Ｒ波に対する収縮期の遅れ時間と、収縮期と弛緩期との合計期間の長さとが、関連付けられている。
【００１９】
システムコントローラ１１は、Ｘ線の発生を制御するためのＸ線制御信号をＸ線制御装置１７に対して供給する。例えば、Ｘ線制御信号がゼロ又はＬＯＷレベルのときには、高電圧発生装置１９からＸ線管２１に高電圧が印加されないので、Ｘ線はＸ線管２１から発生しない。一方、Ｘ線制御信号がＨＩＧＨレベルのときには、高電圧発生装置１９からＸ線管２１に高電圧が印加されるので、Ｘ線はＸ線管２１から発生する。システムコントローラ１１は、特定した収縮期と弛緩期との合計期間（特定期間）には、Ｘ線制御信号をゼロ又はＬＯＷレベルにセットし、一方、特定期間以外の期間（等量弛緩期）には、Ｘ線制御信号をＨＩＧＨレベルにセットする。これにより、Ｘ線は、特定期間には停止し、特定期間以外の期間には発生するので、特定期間には投影データは検出されないが、特定期間以外の期間には、投影データは検出される。図３に、Ｘ線管２１の螺旋軌道を示している。Ａ−Ｂの期間と、Ｃ−Ｄの期間とが、Ｘ線が発生しない特定期間である。
【００２０】
システムコントローラ１１は、Ｘ線が発生しない特定期間の長さに基づいて、回転架台２５の回転速度を制御する。本装置では、画像再構成に、１８０°＋ファン角分の投影データから断層画像を再構成するいわゆるハーフ再構成処理が採用されている。つまり、１８０°＋ファン角分の投影データを収集しさえすれば、断層画像を再構成することができるものである。
【００２１】
従って、システムコントローラ１１は、Ｘ線が発生する期間（特定期間以外の期間）に、回転架台２５が、（１８０°＋ファン角）の角度以上を回転するように、被曝低減の観点から最も好ましくは回転架台２５が、（１８０°＋ファン角）の角度を回転するように、換言するとＸ線が発生しない特定期間に、回転架台２５が、３６０°−（１８０°＋ファン角）の角度以下の角度を回転するように、回転架台２５の回転速度をセットする。
【００２２】
また、システムコントローラ１１は、Ｘ線制御信号をデータ収集部２７とデータ補償プロセッサ３１にも供給する。データ収集部２７は、Ｘ線検出器２３の出力電流を増幅及びデジタルデータに変換する。なお、ディジタルデータは、被検体のＸ線透過率に反映した投影データと呼ばれる情報である。データ収集部２７は、Ｘ線制御信号に従って、Ｘ線が発生している特定期間にＸ線検出器２３で検出されたデータだけを収集し、Ｘ線が発生していない期間にＸ線検出器２３で検出されたデータは収集しない。データ収集部２７で収集された投影データは、前処理部２９でオフセット補正、レファレンス補正等の前処理を受けた後、データ補償プロセッサ３１に供給される。
【００２３】
データ補償プロセッサ３１は、実際に収集した（１８０°＋ファン角）分の投影データから、収集していない３６０°−（１８０°＋ファン角）分の投影データを補償して、３６０°分の投影データを揃える。この補償プロセスは、ハーフ再構成処理で一般的なものであり、補償対象の投影データに、Ｘ線管２１が反対側にあるときに収集した投影データ（対向データ）を割り当てるというものである。
【００２４】
このデータ補償プロセッサ３１で作られた投影データは、実際に収集された投影データと共に、データ記憶部３３に一時記憶される。断層像再構成プロセッサ３５は、データ記憶部３３に一時記憶されている３６０°分の投影データに基づいて、被検体の断層画像を再構成する。表示部３７は、断層像再構成プロセッサ３５により再構成された被検体の断層画像をモニタ上に表示する。
【００２５】
次に、このように構成されたＸ線ＣＴ装置の動作を図面を参照して説明する。まず、システムコントローラ１１は、投影データを実際に収集する前に、心電計１６からの図２に示すような被検体の心電図を入力し、この心電図からＲ波をピックアップし、ピックアップしたＲ波の周期に基づいて、Ｒ波からの収縮期の遅れ時間と、収縮期と弛緩期との合計期間（特定期間）の長さとを求める。
【００２６】
次に、投影データがヘリカルスキャンにより実際に収集される。このとき、回転架台２５の回転速度は、Ｘ線が発生する期間（特定期間以外の期間）に、回転架台２５が、（１８０°＋ファン角）の角度を回転するように調整される。そして、システムコントローラ１１は、心電計１６からの心電図からＲ波をピックアップして、このＲ波から、事前に求めた遅れ時間を経過した時点で、Ｘ線制御信号を、Ｘ線が発生するＨＩＧＨレベルから、Ｘ線が発生しないゼロ又はＬＯＷレベルにダウンする。これにより収縮期の始点から、Ｘ線の発生は停止される。例えば図３のＡ−Ｂ期間と、Ｃ−Ｄ期間には、Ｘ線管２１からＸ線が発生しない。
【００２７】
このＸ線制御信号のゼロ又はＬＯＷレベルは、事前に求めた特定期間の長さ維持される。これにより収縮期の始点から少なくとも拡張期の終点までの間、Ｘ線の発生は停止される。そして、Ｘ線制御信号のレベルはＨＩＧＨに回復され、Ｘ線の発生が再スタートされる。図５のＢ−Ｂ′−Ａの期間にＸ線が発生され、Ａ−Ａ′−Ｂの期間にはＸ線の発生が停止される。つまり、Ｂ−Ｂ′−Ａの期間に投影データが収集され、Ａ−Ａ′−Ｂの期間には投影データは収集されない。
【００２８】
図４には、架台真上から見たＸ線管２１の軌跡を示している。図４において、横軸はベッドテーブル１５ａの移動距離に対応し、縦軸はＸ線管２１の回転角度に対応している。ここでは、Ｘ線管２１は０．５秒で１回転し、ベッドテーブル１５ａは、Ｘ線管２１が１回転する０．５秒の間に、１０ｍｍ移動する。
【００２９】
データ収集部２７で収集された投影データは、前処理部２９を介して、データ補償プロセッサ３１に送られる。データ補償プロセッサ３１は、システムコントローラ１１からＸ線曝射停止信号に基づいてＸ線停止期間を認識し、この期間の投影データを、実際に収集した投影データに基づいて補償する。
【００３０】
図４の点Ａから点Ｂまでの期間において、点線で、補償された投影データを示している。また、図５の３つの矢印は、Ｘ線が発生している期間の投影データを用いて、Ｘ線停止期間の投影データを作成することを示す。図６には、１スキャン期間（３６０°）の投影データを示している。
【００３１】
合計３６０°分の実際に収集した投影データと補償した投影データとに基づいて、１回転当たり１枚ずつ断層画像が再構成される。また、図７に示すように、例えば３０°回転する毎に１枚ずつ断層画像を再構成する高時間分解能オペレーションにおいては、連続的な１８０°＋ファン角分の投影データが揃わないケース（Ｃ１，Ｃ２）が起こり得る。このケースでは、必要に応じて、データを補償する。
【００３２】
次に、図８及び図９を参照して、投影データの補償プロセスについて説明する。図８及び図９において、点ａはＸ線管２１の基点であり、Ｘ線は、点Ａ−点ａ−点ｂ−点Ｂまでの期間、停止されていて、Ｂ−Ａの期間、発生している。Ｘ線管２１が点ｂにあるときのビュー角度をαとし、Ｘ線ビームの広がり角度を示すファン角度を２γとする。Ｘ線管２１が点ｂにあるときのＸ線焦点の位置をＸｂとする。Ｘ線焦点Ｘｂと回転中心Ｏと検出素子ｋとのなす角度をθとする。Ｘ線焦点Ｘｂと検出素子ｋとを結ぶＸ線パスは、Ｘｂｋであり、検出素子ｋで検出されるＣＴ値は、例えば、１０であるとする。
【００３３】
ここでは、Ｘ線管２１が点ｂにあるときの検出素子ｋで検出されるデータの作成について説明する。図９において、図８の検出素子ｋの位置に、Ｘ線管２１のＸ線焦点Ｘｋがあるとき、Ｘ線焦点Ｘｂに対応する検出素子をｂとする。このとき、Ｘ線焦点Ｘｋと検出素子ｂとを結ぶＸ線パスは、Ｘｋｂであり、補償される投影データのパスＸｂｋと一致する。このように、Ｘ線パスが一致する又は最も近い投影データのＣＴ値を、補償される投影データのＣＴ値に割り当てる。他のデータも同様にＸ線パスが一致する投影データのＣＴ値を割り当てることにより、Ｘ線停止期間の投影データを補償することができる。
【００３４】
なお、補償できるデータには限界がある。補償できるデータに対応する角度は、
３６０°−（１８０°＋ファン角度）
である。ファン角を例えば、４５°とすれば、その角度は、１３５°となる。
【００３５】
この角度を時間に変換すると、その時間は
スキャン速度×１３５°／３６０°
となる。
【００３６】
ここで、スキャン速度を例えば、０．５秒／３６０°とすれば、角度に対応する時間は、１８８ｍｓｅｃとなる。健康な人の心拍は、毎分７０回程度であるから、心臓の収縮期及び弛緩期の合計期間は、約２００ｍｓｅｃである。このため、角度に対応する時間が、心臓の収縮期及び弛緩期の合計期間にほぼ一致する。
【００３７】
従って、このリフレクションで作成されたデータ(補償できるデータ)を上記収縮期及び弛緩期の合計期間に適用することができ、３６０°分の継ぎ目のない画像再構成を可能とする。
【００３８】
そして、データ補償プロセッサ３１で補償された投影データ及び前処理部２９からの投影データを一旦、データ記憶部３３に記憶し、データ記憶部３３からの投影データに基づいて、断層像再構成プロセッサ３５は、被検体の断層画像を再構成する。
【００３９】
そして、第１のスキャン期間ＳＣ１が終了すると、第２のスキャン期間ＳＣ２となるが、第２のスキャン期間ＳＣ２内にはＸ線停止期間は存在していない。１スキャン期間の時間を０．５秒とすると、２スキャン期間で時間が１秒となるため、奇数のスキャン毎にＸ線停止期間が存在することになる。このため、図３及び図４に示すように、第１のスキャン期間ＳＣ１内にＸ線停止期間Ａ〜Ｂが存在し、第３のスキャン期間ＳＣ３内にＸ線停止期間Ｃ〜Ｄが存在することになる。
【００４０】
このようにして、ヘリカルスキャンを行い、断層像再構成プロセッサ３５が、得られたヘリカルスキャンデータにより画像再構成すると、心臓の３次元のボリュームデータが得られる。
【００４１】
このように、実施の形態のＸ線ＣＴ装置によれば、心電計１６で計測された心電図に基づき、システムコントローラ１１が、１心拍期間内の、心臓の形状変化が大きい変化期間、例えば、心拍データ内のＲ波に同期して心臓の収縮期と弛緩期とを合計した合計期間の経過時まで、被検体へのＸ線発生を停止させるため、被検体へのＸ線発生を最小限に押さえることができ、しかも心電同期スキャンを行うことができる。
【００４２】
特に、実施の形態のＸ線ＣＴ装置においては、ヘリカルスキャンを行うので、複数回、被検体へＸ線被曝を行うが、Ｘ線停止期間があるので、被検体へのＸ線被曝量が低減され、その効果は大である。また、Ｘ線停止期間の位置が変化していくので、例えば、病巣部がどの位置にあっても、病巣部に対してＸ線を曝射することができるから、病巣部の鮮明な画像を得ることができ、これによって、適切な診断を行うことができる。
【００４３】
また、データ補償プロセッサ３１が、１スキャン期間内の変化期間を除くＸ線発生期間における投影データに基づき、Ｘ線発生が停止された変化期間における投影データを作成すると、断層像再構成プロセッサ３５は、作成された変化期間における投影データとＸ線発生期間における投影データとに基づき被検体の断層画像を再構成するため、３６０°分の継ぎ目のない画像を再構成することができるとともに、心臓の形状変化が大きい変化期間における画像も鮮明な画像となる。
【００４４】
また、システムコントローラ１１は、変化期間における時間とハーフ再構成処理に不要な角度範囲データとに基づき１スキャン期間におけるスキャン時間を設定する。すなわち、スキャン時間を適切に選択すれば、３６０°分の継ぎ目のない画像を再構成することができる。
【００４５】
また、システムコントローラ１１は、Ｘ線停止期間の時間を、次式（１）により求めれた時間よりも短く設定する。
【００４６】
スキャン時間×｛３６０°−（１８０°＋ファン角度）｝／３６０°
・・・・（１）
すなわち、ハーフ再構成処理に不要な角度範囲データを３６０で除算し、得られた値に１スキャン期間におけるスキャン時間を乗算し、得られた値よりも変化期間における時間を小さく設定するため、３６０°分の継ぎ目のない画像を再構成することができる。
【００４７】
以上のように、本実施例によると、心拍サイクル内の特定期間にＸ線発生が停止され、心拍サイクル内の特定期間以外の期間にはＸ線が発生される。従って、特定期間に被検体にはＸ線が照射されず、心拍サイクル内の特定期間以外の期間だけ被検体にＸ線が照射される。このため、心拍サイクルの間、継続的にＸ線を被検体に照射する従来よりも、特定期間に相当する分だけＸ線被曝量が低減する。しかも、特定期間以外の期間のＸ線強度を従来より高くできるので、画質劣化が抑制され得る。
【００４８】
なお、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではない。実施の形態では、ヘリカルスキャンに本発明を適用したが、例えば、本発明はコンベンショナルスキャンに適用することも可能である。
【００４９】
このコンベンショナルスキャンは、目的とする断面の周囲を１回転させるスキャンである。複数の断面、例えば断面Ａと断面Ｂの画像を得たい場合には、まず断面Ａの周囲を１回転しながらデータを収集し、その後、被検体を載せた寝台、あるいはＸ線焦点と検出器を移動して断面Ｂと回転面を合わせる。その後、断面Ａと同様に被検体の周囲を１回転しながらデータを収集する。
【００５０】
また、実施の形態では、データ補償プロセッサ３１を断層像再構成プロセッサ３５とは別に外部に設けたが、例えば、データ補償プロセッサ３１を断層像再構成プロセッサ３５内部に設けても良い。この場合には、断層像再構成プロセッサ３５内部でデータ補償プロセッサ３１が画像の再構成時にＸ線ＯＦＦ時の投影データを作成し、その後、断層像再構成プロセッサ３５がＸ線ＯＦＦ時の投影データを用いて画像再構成を行うようにしてもよい。
【００５１】
さらに、実施の形態では、シングルスライスＣＴについて説明したが、本発明は、検出器が１列ではなく、被検体の体軸方向にも複数列配列された２次元検出器アレイを有するマルチスライスＣＴに適用しても良い。このマルチスライスＣＴによれば、２次元検出器アレイを用いて、１スキャン動作で複数スライス分の投影データをデータ収集し、複数の断層画像（ボリュームデータ）を得ることができる。
【００５２】
また、実施の形態では、システムコントローラ１１がＸ線制御信号を生成したが、例えば、心電計１６からのＲ波トリガーをシステムコントローラ１１を介さずに、Ｘ線制御装置１７が直接入力し、このＸ線制御装置１７がＲ波トリガーに基づきＸ線発生制御信号を生成してもよい。
【００５３】
また、実施の形態では、スキャン速度を０．５秒とすることで、Ｘ線停止期間を奇数スキャン毎に、同一の角度範囲内になるようにしたが、例えば、スキャン速度を任意に設定することにより、Ｘ線停止期間の角度範囲を１スキャン毎に、異なる角度範囲となるようにしてよい。これにより、個々の患者の心拍スピードに応じたスキャンとすることができるので、患者の負担を軽減することができる。
【００５４】
また、実施の形態のタイプのＸ線ＣＴ装置は、第３世代（Ｒ／Ｒ方式）のＣＴ装置であったが、回転架台２５としては、このタイプに限定されず、３６０°にわたって検出器が被検体の周囲に配列され、Ｘ線ビーム発生源２１のみが回転するいわゆる第４世代（Ｒ／Ｓ方式）であってもよい。また、検出器に加えてＸ線ビーム発生源２１も３６０°にわたって被検体の周囲に配置されるいわゆる第５世代（Ｓ／Ｓ方式）であってもよい。
【００５５】
さらに、上述の説明では、Ｘ線停止期間に、Ｘ線の発生を停止するとしたが、図１０に示すように、Ｘ線の発生を停止しないで連続的に発生させ、特定期間だけ、それ以外の期間よりもＸ線強度を低下させるだけでも、被曝低減効果は生ずる。
【００５６】
（第２の実施例）
図１１に本発明の第２実施例に係るＸ線ＣＴ装置の構成図を示している。図１１において、図１と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する。本実施例では、Ｘ線管２１と、被検体との間に、高速シャッタ２２が設けられている。この高速シャッタ２２には、高速で開閉できるように、Ｘ線を遮蔽する複数枚の鉛板が幾何学的に組み合わせられている。高速シャッタ２２が開いているとき、Ｘ線は被検体に照射されるが、高速シャッタ２２が閉じているときには、Ｘ線は遮蔽されるので、Ｘ線は被検体に照射されない。この高速シャッタ２２の開閉動作は、システムコントローラ１１のもとに、シャッタコントローラ２４により制御される。
【００５７】
図１２は、図１１のシャッタコントローラの制御による高速シャッタの開閉動作を示している。図１２に示すように、本実施例では、Ｘ線は、継続的に発生する。一方、高速シャッタ２２は、収縮期と弛緩期との合計期間（特定期間）には、閉じられ、他の期間には開けられる。
【００５８】
従って、本実施例によると、特定期間に被検体にはＸ線が照射されず、心拍サイクル内の特定期間以外の期間だけ被検体にＸ線が照射される。このため、心拍サイクルの間、継続的にＸ線を照射する従来よりも、特定期間に相当する分だけＸ線被曝量が低減する。しかも、特定期間以外の期間のＸ線強度を従来よりも高くできるので、画質劣化が抑制され得る。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、心拍サイクル内の特定期間に被検体へのＸ線照射が停止され、心拍サイクル内の特定期間以外の期間には被検体へのＸ線が照射される。従って、心拍サイクルの間、継続的にＸ線を被検体に照射する従来よりも、特定期間に相当する分だけＸ線被曝量が低減する。しかも、特定期間以外の期間のＸ線強度を従来よりも高くできるので、画質劣化が抑制され得る。
【００６０】
また、特定期間に被検体へのＸ線照射を停止しなくても、特定期間に被検体に照射するＸ線の強度を低下させるだけでも、被曝量を低減することができる。
【００６１】
また、被検体へのＸ線照射／照射停止の切替オペレーションは、シャッタの開閉によって実現され、被曝量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るＸ線ＣＴ装置の構成図である。
【図２】図１のシステムコントローラの制御によるＸ線発生動作を示す図である。
【図３】図１の架台・寝台コントローラの制御によるＸ線管のヘリカルな移動軌跡を示す斜視図である。
【図４】図１の架台・寝台コントローラの制御によるＸ線管のヘリカルな移動軌跡を真上から見た図である。
【図５】図１の断層像再構成プロセッサによるハーフ再構成処理の説明図である。
【図６】図１のデータ補償プロセッサによるデータ補償処理の概念図である。
【図７】図１の断層像再構成プロセッサによる断層像再構成処理のシーケンスを示す図である。
【図８】第１実施例において、Ｘ線休止期間中のＸ線管等のジオメトリを示す図である。
【図９】第１実施例において、Ｘ線発生期間中のＸ線管等のジオメトリを示す図である。
【図１０】図１のシステムコントローラの制御による他のＸ線発生動作を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施例に係るＸ線ＣＴ装置の構成図である。
【図１２】図１１のシステムコントローラの制御による高速シャッタの開閉動作を示す図である。
【図１３】一般的な心電波形を示す図である。
【符号の説明】
１０…Ｘ線ＣＴ装置、１１…システムコントローラ、１３…架台・寝台コントローラ、１５…ベッドテーブルドライバ、１６…心電計、１７…Ｘ線制御装置、１９…高電圧発生装置、２１…Ｘ線管、２３…Ｘ線検出器、２５…回転架台、２７…データ収集部、２９…前処理部、３１…データ補償プロセッサ、３３…データ記憶部、３５…断層像再構成プロセッサ、３７…表示部。
【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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