(57)【要約】【課題】多列検出器を使用した投影データ収集において、放射線を効率的に使用可能なＣＴ装置を提供する。【解決手段】再構成する断層像の大きさおよびヘリカルピッチを含むパラメータと、Ｘ線管２０と複数の検出器列１ａ〜４ａ，１ｂ〜４ｂからなる検出器アレイ２３との位置関係とに基づいて、１つの断層像Ｉｍの断層像データの再構成に用いる投影データの、走査ガントリ回転部の回転角度を決める。例えば、検出器アレイの、上記回転部の軸方向に沿った端部側の放射線検出器によって得られた投影データをも再構成に利用するように、回転角度を決める。【選択図】図６
2007136240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の広がりを有する放射線を被検体に放射する放射線源と、
複数の放射線検出器によって２次元的な放射線検出面を形成し、当該放射線検出面によって放射線を検出する検出器アレイと、
前記放射線源および検出器アレイを、相対的な位置関係を保って保持し、前記放射線源および検出器アレイを前記被検体に対する所定の軸まわりに回転させながら前記被検体に対して前記軸方向に沿って相対的に移動させる移動手段と、
前記検出器アレイによって得られた放射線による前記被検体の投影データを基に、前記被検体の断層像の断層像データを計算して再構成する再構成手段と、
前記再構成手段による断層像データの再構成に用いるパラメータによって決まる、前記移動手段による移動中における所定の断層像に対応する被検部位を通過する前記放射線源からの放射線と前記検出器アレイとの位置関係に基づいて、前記所定の断層像を表す断層像データの再構成に用いる投影データの前記移動手段の回転角度を決める演算手段を備えたことを特徴とする
放射線計算断層画像装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記所定の断層像を表す断層像データの再構成に用いる投影データの入手に必要な前記放射線検出面の被照射領域が、前記検出器アレイの前記軸方向に沿った端部側まで及ぶように、前記回転角度を決めることを特徴とする
請求項１に記載の放射線計算断層画像装置。
【請求項３】
前記再構成手段は、前記移動手段の前記回転角度分の投影データに基づいて、前記移動手段が前記回転角度分だけ回転する間に前記移動手段が前記被検体に対して相対的に移動した移動範囲の中点位置における断層像データを再構成することを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の放射線計算断層画像装置。
【請求項４】
前記パラメータは、断層像の大きさ、前記軸に対する断層像の位置、前記放射線源と前記検出器アレイとの位置関係およびヘリカルピッチを含むことを特徴とする
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の放射線計算断層画像装置。
【請求項５】
前記ヘリカルピッチは、１以下であることを特徴とする
請求項４に記載の放射線計算断層画像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物に対する放射線の投影データから対象物の断層像を計算する放射線計算断層画像装置（以下、放射線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）装置）に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線ＣＴ装置として、たとえば、放射線にＸ線を用いるＸ線ＣＴ装置が知られている。このＸ線ＣＴ装置として、複数のＸ線検出器を２次元的に配列した装置が知られている。複数のＸ線検出器は、被検体に対する所定の軸に沿った方向に幅を持つように配置される。Ｘ線検出器の列が軸方向に沿って所定の幅分形成されるため、２次元的に配列したＸ線検出器は、多列検出器と呼ばれる。
【０００３】
多列検出器を用いた断層像再構成手法として、コーンＢＰ（Ｂａｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法が知られている（たとえば、特許文献１参照。）。コーンＢＰ法においては、たとえば、上述の軸まわりに回転させながら被検体に対して軸方向に沿って相対的に多列検出器を移動させて、被検体の被検部位を通過したＸ線を検出する、いわゆるヘリカルスキャンを行なう。
コーンＢＰ法においては、あるＸ線検出器の列に対応する断層像を生成する場合に、対象とするＸ線検出器の列によって得た検出データだけでなく、断層像に対応する被検部位を通過し他のＸ線検出器の列によって検出されたＸ線の検出データも利用する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１６１６７８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、ヘリカルスキャンを行なってコーンＢＰ法を実行する場合には、ヘリカルピッチが所定値よりも小さいと、断層像の再構成に使用されない検出データが発生する可能性がある。ヘリカルピッチとは、軸に沿った方向における多列検出器の幅と、多列検出器が１回転する間における被検体と多列検出器との相対的な移動距離との関係から導かれる値である。
検出データを断層像再構成に使用しない場合には、使用しない検出データを得るために照射したＸ線は無駄となる。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、多列検出器を使用した投影データ収集において、放射線を効率的に使用可能なＣＴ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の観点では、本発明は、所定の広がりを有する放射線を被検体に放射する放射線源と、複数の放射線検出器によって２次元的な放射線検出面を形成し、当該放射線検出面によって放射線を検出する検出器アレイと、前記放射線源および検出器アレイを、相対的な位置関係を保って保持し、前記放射線源および検出器アレイを前記被検体に対する所定の軸まわりに回転させながら前記被検体に対して前記軸方向に沿って相対的に移動させる移動手段と、前記検出器アレイによって得られた放射線による前記被検体の投影データを基に、前記被検体の断層像の断層像データを計算して再構成する再構成手段と、前記再構成手段による断層像データの再構成に用いるパラメータによって決まる、前記移動手段による移動中における所定の断層像に対応する被検部位を通過する前記放射線源からの放射線と前記検出器アレイとの位置関係に基づいて、前記所定の断層像を表す断層像データの再構成に用いる投影データの前記移動手段の回転角度を決める演算手段を備えたことを特徴とする放射線計算断層画像装置を提供する。
【０００８】
第２の観点では、本発明は、前記演算手段が、前記所定の断層像を表す断層像データの再構成に用いる投影データの入手に必要な前記放射線検出面の被照射領域が、前記検出器アレイの前記軸方向に沿った端部側まで及ぶように、前記回転角度を決めることを特徴とする上記第１の観点の放射線計算断層画像装置を提供する。
【０００９】
第３の観点では、本発明は、前記再構成手段が、前記移動手段の前記回転角度分の投影データに基づいて、前記移動手段が前記回転角度分だけ回転する間に前記移動手段が前記被検体に対して相対的に移動した移動範囲の中点位置における断層像データを再構成することを特徴とする上記第１の観点または第２の観点に記載の放射線計算断層画像装置を提供する。
【００１０】
第４の観点では、本発明は、前記パラメータが、断層像の大きさ、前記軸に対する断層像の位置、前記放射線源と前記検出器アレイとの位置関係およびヘリカルピッチを含むことを特徴とする上記第１の観点から第３の観点のいずれか１つの観点に記載の放射線計算断層画像装置を提供する。
【００１１】
第５の観点では、本発明は、前記ヘリカルピッチが、１以下であることを特徴とする上記第４の観点に記載の放射線計算断層画像装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、多列検出器を使用した投影データ収集において、放射線を効率的に使用可能なＣＴ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら述べる。本発明における放射線にはＸ線が含まれる。以下の実施の形態においては、放射線ＣＴ装置としてＸ線ＣＴ装置を例に挙げる。
【００１４】
第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の装置構成を示す図であり、図２は、図１に示すＸ線ＣＴ装置の要部の構成を示す図である。図１に示すＸ線ＣＴ装置１が、本発明における放射線計算断層画像装置の一実施形態である。
【００１５】
図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、走査ガントリ２と、操作コンソール３と、撮影テーブル４とを有する。
また、走査ガントリ２は、Ｘ線管２０と、コリメータ２２と、検出器アレイ２３と、データ収集システム（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：ＤＡＳ）２４と、Ｘ線コントローラ２５と、コリメータコントローラ２６と、回転部２７と、回転コントローラ２８とを有している。
【００１６】
Ｘ線管２０が本発明における放射線源の一実施態様であり、コリメータ２２が調節手段の一実施態様である。また、撮影テーブル４と回転部２７と回転コントローラ２８とを含んで本発明における移動手段の一実施態様が構成される。
【００１７】
図２に示すように、Ｘ線コントローラ２５はＸ線管２０に接続され、コリメータコントローラ２６は、コリメータ２２に接続される。また、検出器アレイ２３はＤＡＳ２４に接続され、回転コントローラ２８は回転部２７に接続される。
【００１８】
Ｘ線管２０は、Ｘ線コントローラ２５からの制御信号ＣＴＬ２５１に基づいて所定強度のＸ線をコリメータ２２に向かって放射する。
【００１９】
コリメータ２２は、コリメータコントローラ２６からの制御信号ＣＴＬ２６１に基づいてアパーチャ２２１の開度を調節することによって、Ｘ線管２０から放射されたＸ線の照射範囲を調節する。
【００２０】
検出器アレイ２３は、Ｘ線検出器を複数用いてｉ行ｊ列の２次元のマトリクス（アレイ）状に構成したものである。
各Ｘ線検出器は、たとえば、シンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）とフォトダイオードの組み合わせによって構成する。
行方向には、たとえばｉ＝１０００個程度のＸ線検出器が配置されて１つの検出器列を構成する。図２においては、たとえば、ｊ＝８として８列の検出器列を有する検出器アレイ２３を示している。以下では、各検出器列を表わす場合に、検出器アレイ２３の列方向の中心から右側に向かって順に検出器列１ａ，２ａ，３ａ，４ａ、中心から左側に向かって順に検出器列１ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂと表わす。
複数の検出器列１ａ〜４ａ，１ｂ〜４ｂは、隣接して互いに平行に配設する。
以上のように、Ｘ線検出器をマトリクス状に配置することにより、全体として２次元的なＸ線検出面２３Ｓが構成される。
【００２１】
図１および図２に示すように、検出器アレイ２３は、コリメータ２２から所定距離離れて配置する。コリメータ２２と検出器アレイ２３との間が、Ｘ線照射空間２９となる。このＸ線照射空間２９内に被検体６が搬入される。
検出器アレイ２３は、コリメータ２２のアパーチャ２２１の部分から照射され、被検体６が搬入されているＸ線照射空間２９を通過したＸ線ビーム５の強度をＸ線検出面２３Ｓによって検出する。
【００２２】
ＤＡＳ２４は、操作コンソール３からの制御信号ＣＴＬ３０３に基づいて、Ｘ線検出面２３Ｓを構成する個々のＸ線検出器からのＸ線強度の検出データを収集し、操作コンソール３に送信する。
ＤＡＳ２４は、収集した検出データをＡＤ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換して操作コンソール３に送信する。ＤＡＳ２４から送信されるデータは、ローデータ（ｒａｗ ｄａｔａ）と呼ばれる。
【００２３】
回転部２７は、回転コントローラ２８からの制御信号に基づいて、Ｘ線照射空間２９内の所定の回転軸ＡＸまわりに回転する。
回転部２７にはＸ線管２０、コリメータ２２、検出器アレイ２３、ＤＡＳ２４、Ｘ線コントローラ２５、およびコリメータコントローラ２６が搭載されており、回転部２７の回転によってこれらの構成要素が相対的な位置関係を保ったまま回転軸ＡＸまわりに回転する。
【００２４】
本実施形態においては、回転軸ＡＸの方向に沿って、検出器アレイ２３の各検出器列を配列する。そして、この回転軸ＡＸの方向、すなわち検出器アレイ２３の検出器列１ａ〜４ａ，１ｂ〜４ｂの方向を、ｚ方向とする。
なお、Ｘ線管２０と検出器アレイ２３とは、Ｘ線管２０のＸ線の放射中心が検出器アレイ２３のｚ方向の中心に一致するように配置する。
【００２５】
撮影テーブル４は、たとえば、図示しないモーター等の駆動手段によって位置変更が可能になっている。撮影テーブル４上に、被検体６が載置される。撮影テーブル４は、操作コンソール３からの制御信号ＣＴＬ３０ｂを受けて、被検体６のＸ線照射空間２９内への搬入時、あるいは、被検体６の撮影時に位置変更を行なう。
被検体６は、Ｘ線照射空間２９内において、たとえば頭部から脚部への体軸の方向がｚ方向に一致するように搬入される。これにより、Ｘ線管２０および検出器アレイ２３と被検体６とは、ｚ方向に沿って相対的に移動することになる。
【００２６】
Ｘ線コントローラ２５は、操作コンソール３の後述する中央処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０１に基づいて、Ｘ線管２０が放射するＸ線の強度を制御するための制御信号ＣＴＬ２５１をＸ線管２０に出力する。
【００２７】
コリメータコントローラ２６は、操作コンソール３からの制御信号ＣＴＬ３０２に応じて、コリメータ２２に出力する制御信号ＣＴＬ２６１によってアパーチャ２２１の開度を制御する。
【００２８】
回転コントローラ２８は、操作コンソール３の中央処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０４に基づいて、回転部２７に対し制御信号を出力して回転軸ＡＸまわりに回転させる。
【００２９】
図１に示すように、操作コンソール３は、中央処理装置３０と、入力装置３１と、表示装置３２と、記憶装置２３とを有する。
入力装置３１は、Ｘ線ＣＴ装置１を動かすための操作者（オペレータ）からの指令入力を受け付けて中央処理装置３０に送信する。
表示装置３２は、中央処理装置３０による計算の結果得られたＣＴ画像を表示するためのものである。
記憶装置２３は、中央処理装置３０を介してＸ線ＣＴ装置１を動かすための各種プログラムやパラメータ、ＣＴ画像の画像データ等のデータを記憶する。
【００３０】
図２に示すように、中央処理装置３０は、制御部３４と、再構成部３６と、表示部３８とを有する。
再構成部３６が本発明における再構成手段の一実施態様であり、制御部３４が制御手段の一実施態様である。
中央処理装置３０は、１つのハードウェアのみを用いた構成であってもよいし、上述の各構成要素に対して適宜ハードウェアを割り当てたシステムとして構成してもよい。
【００３１】
制御部３４には、ＤＡＳ２４、入力装置３１、再構成部３６、表示部３８、Ｘ線コントローラ２５、コリメータコントローラ２６、回転コントローラ２８および撮影テーブル４が接続される。
再構成部３６と表示部３８とがさらに接続されている。
また、記憶装置２３は、制御部３４、再構成部３６および表示部３８から適宜アクセスされる。
【００３２】
制御部３４は、撮影テーブル４に制御信号ＣＴＬ３０ｂを出力して被検体６をｚ方向に沿って移動させる。
また、制御部３４は、ＣＴ画像としての被検体６の断層像の生成に用いる検出データを得るために、入力装置３１を介した操作者からの指令入力に基づいて、操作ガントリ２に制御信号ＣＴＬ３０ａを出力し、被検体６のスキャンを行なわせる。被検体６のスキャンの方法については後述する。
制御部３４からの制御信号ＣＴＬ３０ａには、前述の制御信号ＣＴＬ３０１，３０２，３０３，３０４が含まれる。
さらに、制御部３４は、スキャンによってＤＡＳ２４が収集した検出データに基づくローデータを受け取る。制御部３４が受け取るデータは、放射線による被検体６の投影データとなっている。
【００３３】
再構成部３６は、制御部３４を介して投影データを入手する。そして、再構成部３６は、入手した投影データに対して公知の逆投影処理等の演算処理を行ない、被検体６の被検部位の断層像を再構成する。
【００３４】
表示部３８は、制御部３４からの指令信号に応じて、再構成部３６が生成した断層像を表示装置３２に表示させる。
【００３５】
以下、第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の動作について述べる。
制御部３４は、画像生成に用いる投影データを取得するために、撮影テーブル４および回転コントローラ２８に制御信号ＣＴＬ３０ｂおよびＣＴＬ３０４をそれぞれ出力して、撮影テーブル４をｚ方向に沿って移動させながら回転部２７を回転軸ＡＸまわりに回転させる。撮影テーブル４上の被検体６から見ると、回転部２７に搭載されているＸ線管２０とコリメータ２２と検出器アレイ２３とが、回転軸ＡＸまわりに螺旋状に動くように見える。ＤＡＳ２４は、回転部２７の回転中に、所定のサンプリング間隔で検出データを収集する。以上のような螺旋状の動きによって投影データを得ることを、ヘリカルスキャンと呼ぶ。
【００３６】
図３は、第１実施形態によって得られる断層像とＸ線ビームとの関係を示した図である。図３において、回転軸ＡＸと、初期位置におけるＸ線管２０、コリメータ２２および検出器アレイ２３とを含む平面をｙｚ平面としている。紙面上のｙｚ平面に直交する方向がｘ方向となる。
また、図３においては、ヘリカルスキャンを行なうＸ線管２０、コリメータ２２および検出器アレイ２３の被検体６に対する初期位置と回転軸ＡＸまわりの１回転後の位置とを示している。ただし、理解を容易とするために、Ｘ線管２０、コリメータ２２、検出器アレイ２３および回転軸ＡＸは、初期位置と１回転後の位置においてずらして描いている。
以後は、被検体６に対するＸ線管２０の初期位置を始点、１回転後の位置を終点と呼ぶ。
【００３７】
第１実施形態おいては、再構成部３６は回転部２７の１回転分の検出データに基づいて断層像を再構成するものとする。また、たとえば、再構成部３６が始点と終点との間の距離ａの中間の位置におけるｘｙ平面に平行な断層像Ｉｍの画像データを再構成する場合を考える。
【００３８】
さらに、ヘリカルスキャンにおけるヘリカルピッチが１以下の場合を考える。図８は、ヘリカルピッチの定義を述べるための図であり、（ａ）はヘリカルピッチがほぼ１の場合を、（ｂ）はヘリカルピッチが１以下の場合をそれぞれ表わしている。
図８（ａ），（ｂ）は図３とほぼ同じ図であり、回転軸ＡＸを含む平面において、Ｘ線管２０および検出器アレイ２３の回転軸ＡＸまわりの１回転あたりの被検体６に対する相対的な位置関係を示している。
【００３９】
Ｘ線管２０および検出器アレイ２３と被検体６との回転軸ＡＸ方向に沿った相対的な移動距離をａとする。また、検出器アレイ２３の全ての検出器列にＸ線ビーム５が照射される場合に、回転軸ＡＸ上におけるＸ線ビーム５の照射幅をｂとする。
本実施形態においては、ヘリカルピッチｈｐをｈｐ＝ａ／ｂとして定義する。
【００４０】
図８（ａ）においてはａ≒ｂであり、ヘリカルピッチはほぼ１である。
図８（ｂ）においてはａ＜ｂであり、ヘリカルピッチは１よりも小さい。
このように、ヘリカルピッチは、Ｘ線管２０と回転軸ＡＸと検出器アレイ２３との幾何学的な配置関係（ジオメトリ）と、検出器アレイ２３の検出器列の数と、撮影テーブル４の移動スピードとによって決まる。
【００４１】
図３に示すようにヘリカルピッチが１以下の場合には、断層像Ｉｍの再構成において使用しない検出器列が発生する可能性がある。
たとえば、図３に示す断層像Ｉｍを再構成する場合に、始点においては、検出器列２ａおよび３ａに入射するＸ線ビームのみが断層像Ｉｍに対応する被検部位を通過する。終点においては、検出器列２ｂおよび３ｂに入射するＸ線ビームのみが断層像Ｉｍに対応する被検部位を通過する。
結局、回転部２７の１回転の間に検出器列２ａ，３ａ，２ｂ，３ｂに入射するＸ線の検出データのみが断層像Ｉｍの再構成に用いられ、断層像Ｉｍの再構成には検出器列４ａおよび４ｂが必要ないことがわかる。
【００４２】
断層像の再構成に用いる検出データ取得のために必要な検出器列は、たとえば、断層像Ｉｍの大きさ、ｙ方向およびｚ方向のそれぞれに対する断層像Ｉｍの位置、Ｘ線管２０、回転軸ＡＸおよび検出器アレイ２３間のジオメトリ、検出器列の数およびヘリカルピッチ等のパラメータによって変化することは明らかである。
図３から、始点と終点との中点における断層像Ｉｍを再構成する場合に、断層像Ｉｍのｙ方向における中心が回転軸ＡＸに近いほど、断層像Ｉｍの大きさが小さいほど、また、ヘリカルピッチが小さいほど、ｚ方向に沿った外側の検出器列は使われない傾向にあることがわかる。
【００４３】
上記の断層像Ｉｍの画像データの再構成に関連するパラメータのうち、ジオメトリおよび検出器列の数は走査ガントリ２の装置構成に依存して不変であり、これらの情報は記憶装置２３に保存されている。
また、断層像Ｉｍの大きさおよび回転軸ＡＸに対する位置と、ヘリカルピッチとは、撮像に際して操作者が任意に設定できるパラメータである。操作者は、入力装置３１によってこれらのパラメータを入力する。入力されたパラメータは中央処理装置３０を介して記憶装置２３に送信され、記憶装置２３によって記憶される。
【００４４】
制御部３４は、投影データ取得のためのスキャンに際して、記憶装置２３にアクセスして上述の断層像Ｉｍの画像データの再構成に関連するパラメータを入手する。そして、制御部３４は、これらのパラメータに基づいて、断層像Ｉｍの画像データの再構成に用いる投影データの入手に必要な検出器列を計算によって求める。具体的には、たとえば、図３に示す断層像Ｉｍに関する投影データ取得に必要な検出器列は、上述のように検出器列２ａ，３ａ，２ｂ，３ｂであることが計算によって得られる。投影データ取得に必要な検出器列は、画像データの再構成に関連するパラメータに基づいた幾何学的な関係から求まる。
【００４５】
制御部３４は、ヘリカルスキャン時にコリメータコントローラ２８に制御信号ＣＴＬ３０２を出力して、断層像Ｉｍの画像データの再構成に用いる投影データの入手に必要な検出器列２ａ，３ａ，２ｂ，３ｂに常にＸ線が照射されるようにする。
コリメータコントローラ２８からの制御信号ＣＴＬ２６１によってコリメータ２２のアパーチャ２２１の開度が調節されて、検出器列４ａおよび４ｂへのＸ線ビームｒ４ａおよびｒ４ｂの照射が遮断され、検出器列２ａ，３ａ，２ｂ，３ｂの範囲にのみＸ線が照射される。
【００４６】
以上の第１実施形態における画像再構成の手順を、図４に示すフローチャートを参照しながら簡単にまとめる。
まず、操作者は、入手したい断層像Ｉｍの位置や大きさ、ヘリカルピッチ等の撮像に関するパラメータを入力する（ステップＳＴ１）。
上述の撮像に関するパラメータは記憶装置２３に送信され、ジオメトリや検出器列数等の装置構成に関するパラメータとあわせて、断層像データの再構成に関連するパラメータとしてまとめられる。
【００４７】
制御部３４は、断層像データの再構成に関連するパラメータに基づいて、再構成する断層像Ｉｍの断層像データの再構成に用いる投影データの入手に必要な検出器列を算出する（ステップＳＴ２）。
【００４８】
ステップＳＴ２において算出された検出器列がなす領域にＸ線が照射されるように、Ｘ線の照射領域を調節する（ステップＳＴ３）。
ステップＳＴ２において算出された検出器列がなす領域が、本発明における被照射領域となる。
Ｘ線の照射領域の調節は、コリメータによって行なわれる。第１実施形態においては、被照射領域にＸ線が照射されるように一度アパーチャ２１１の開度を調節すれば、スキャン中にコリメータ２２を制御する必要はない。
【００４９】
被照射領域のみにＸ線が照射される状態において、ヘリカルスキャンを実行する（ステップＳＴ４）。
本実施形態においては回転部２７が１回転する間に取得した検出データによって断層像Ｉｍを再構成するとしているため、回転部２７が始点から回転軸ＡＸまわりに３６０°回転した時点でスキャンを終了する。
【００５０】
再構成部３６が、ステップＳＴ４におけるヘリカルスキャンによって得られた投影データに基づいて、断層像Ｉｍの画像データを再構成する（ステップＳＴ５）。
断層像データの再構成には、たとえば、公知のコーンＢＰ法を用いる。
再構成部３６の計算によって画像データが再構成された断層像Ｉｍは、必要に応じて表示装置３２に表示される。
【００５１】
以上のように、第１実施形態においては、所定の位置の断層像データの再構成に関連するパラメータに基づいて、この断層像データの再構成に用いる投影データの入手に必要な検出器列を自動的に算出する。そして、算出された検出器列にＸ線が照射されるようにしてスキャンを行なう。算出された検出器列以外の検出器列へのＸ線ビームの照射は、コリメータ２２によって遮断される。このため、断層像データ再構成に寄与しない検出器列へのＸ線ビームの照射が防止され、Ｘ線ビームの照射に無駄がなくなる。その結果、被検体６の被曝量を低減させることが可能である。以上の効果は、ヘリカルピッチが小さい場合ほど顕著になる。
【００５２】
第２実施形態
第１実施形態においては、一度算出した被照射領域にスキャン中常にＸ線を照射していた。以下に述べる本発明の第２実施形態においては、被照射領域のうちでＸ線が照射される領域をスキャン中にさらに変化させる。
【００５３】
図５は、第２実施形態によって得られる断層像とＸ線ビームとの関係を示した図である。図５は図３および図８とほぼ同じ図であり、回転軸ＡＸを含む平面内におけるＸ線管２０および検出器アレイ２３の回転軸ＡＸまわりの１回転あたりの被検体６に対する相対的な位置関係を示している。
第２実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線を照射する領域をスキャン中に変化させる点以外は第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１と同じである。したがって、装置構成についての詳細な記述は省略する。
【００５４】
図５と図３とにおいて、ヘリカルピッチは同じである。そして、第１実施形態と同じ大きさおよび位置の断層像Ｉｍを再構成するものとする。
第１実施形態において述べたように、始点においては、検出器列２ａ，３ａに入射するＸ線ビームｒ２ａ，ｒ３ａのみが断層像Ｉｍに対応する被検部位を通過する。また、終点においては検出器列２ｂ，３ｂに入射するＸ線ビームｒ２ｂ，ｒ３ｂのみが断層像Ｉｍに対応する被検部位を通過する。
断層像Ｉｍの画像データの再構成に用いる投影データ取得に必要な検出器列は、たとえば、検出器列２ａ，３ａ，２ｂ，３ｂであるが、これらの検出器列のうちでも、断層像Ｉｍに対応する被検体を通過する放射線が入射する検出器列は、回転部２７の位置に応じて逐次変化する。
【００５５】
第２実施形態においては、断層像Ｉｍに対応する被検体を通過する放射線が入射する検出器列を、制御部３４が回転部２７の位置に応じて算出する。算出された検出器列の各Ｘ線検出器の検出面がなす領域が、本発明における部分被照射領域となる。部分被照射領域をなす検出器列は、第１実施形態において述べた断層像Ｉｍの画像データの再構成に関連するパラメータと、被検体６に対する回転部２７の位置とから幾何学的に求まる。
【００５６】
制御部３４は、スキャン中に位置が変わる部分被照射領域にＸ線が照射されるようにコリメータ２２のアパーチャ２２１を逐次変化させる制御信号ＣＴＬ３０２をコリメータコントローラ２６に出力する。
たとえば、図５に示すように、始点においては検出器列２ａ，３ａにのみＸ線が照射され、検出器列１ａ，４ａ，１ｂ〜４ｂにはＸ線が照射されないようにする。終点においては、検出器列２ｂ，３ｂにのみＸ線が照射され、検出器列１ｂ，４ｂ，１ａ〜４ａにはＸ線が照射されないようにする。
【００５７】
第２実施形態における画像再構成の手順は、下記の点以外は第１実施形態の場合とほぼ同じであるため詳細な記述は省略する。
第２実施形態では、図４に示すフローチャートのステップＳＴ２において部分被照射領域に対応する検出器列を算出する。そして、ステップＳＴ３において、算出した検出器列にＸ線が照射されるようにリアルタイムにＸ線照射領域を調節しながら、ステップＳＴ４におけるスキャンを実行する。
【００５８】
以上により、第２実施形態においては部分被照射領域に対応する検出器列以外の検出器列にはＸ線が照射されないため、第１実施形態よりもさらにＸ線ビームの照射に無駄がなくなる。その結果、被検体６の被曝量を第１実施形態よりも低減させることが可能である。
スキャン中のＸ線の照射領域を第１実施形態よりも狭めたにもかかわらず、断層像Ｉｍの再構成に用いる投影データ取得に必要な検出器列にはＸ線が照射されるため、断層像Ｉｍの画質は第１実施形態の場合と変わらない。
【００５９】
第３実施形態
以下に述べる本発明の第３実施形態においては、Ｘ線の照射領域を制御するのではなく、断層像データの再構成に関連するパラメータに基づいて、断層像データの再構成における投影データの使用回数を決める。
第３実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、投影データの使用回数を決める処理手段を有する点が、第１および第２実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１とは異なっている。処理手段は、図２に示す制御部３４または再構成部３６によって実現することができる。本実施形態においては、再構成部３６によって処理手段を実現する。
これ以外のＸ線ＣＴ装置の構成および機能はこれまでと同じであるため、詳細な記述は省略する。
【００６０】
第３実施形態においても、第１、第２実施形態と同様に、ヘリカルピッチが１以下の場合に、回転軸ＡＸの方向に沿ったＸ線管２０の始点と終点との中点に位置する断層像Ｉｍを再構成するものとする。ただし、第３実施形態においては、断層像Ｉｍの画像データの再構成に用いる投影データを取得する際の回転部２７の回転角度を３６０°とは限定しない。第３実施形態におけるＸ線管２０の終点の位置は、回転部２７が１回転したときの被検体６に対する位置ではなく、投影データ取得のためのスキャンが終了した時点における被検体６に対する位置となる。
【００６１】
図６は、第３実施形態によって得られる断層像ＩｍとＸ線ビームとの関係を示した図である。図６（ａ）は図３および図５とほぼ同じ図であり、回転軸ＡＸを含む平面内での１スキャン当たりのＸ線管２０および検出器アレイ２３の被検体６に対する相対的な位置関係を示している。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）をｚ方向から見た側面図を示している。
本実施形態においては、たとえば、３６０°よりも大きい角度まで回転部２７を回転させる。このため、回転部２７の回転角度が３６０°の整数倍以外の角度においては、Ｘ線管２０および検出器アレイ２３は同じ方向を向くことはなく、図６（ｂ）に示すようにｘｙ平面における位置はずれる。しかし、理解を容易にするために、図６（ａ）においては始点と終点を同じｙｚ平面内に描いている。
【００６２】
第３実施形態においては、検出器アレイ２３の全ての検出器列にＸ線を照射させる制御信号ＣＴＬ３０２を制御部３４はコリメータコントローラ２６に出力する。この状態で、制御部３４は撮影テーブル４および回転コントローラ２８に制御信号ＣＴＬ３０ｂおよびＣＴＬ３０４をそれぞれ出力し、回転部２７の回転角度が３６０°よりも大きくなる状態までヘリカルスキャンを行なわせる。
【００６３】
回転部２７が３６０°よりも大きい角度まで回転すると、ヘリカルピッチが擬似的に大きくなる状態になり、図６（ａ）に示すように、検出器アレイ２３のｚ方向に沿った外側の検出器列によって得られる投影データを断層像データの再構成に利用できるようになる。
【００６４】
どの検出器列による投影データが断層像Ｉｍの再構成に利用できるかは、第１、第２実施形態と同様に、断層像Ｉｍの大きさ、ｙ方向およびｚ方向のそれぞれに対する断層像Ｉｍの位置、ジオメトリ、検出器列の数およびヘリカルピッチ等の断層像データの再構成に関連するパラメータに応じて変化する。
制御部３４は、これらのパラメータに基づいて、検出器アレイ２３の各Ｘ線検出器によって得られたどの投影データを用いて断層像Ｉｍを再構成するかを計算する。これは、各投影データからみれば、断層像データの再構成における使用回数が決められることを意味する。
たとえば、図６（ａ）の終点において検出器列４ｂに入射するＸ線ビームｒ４ｂによる投影データが入手されていても、従来は回転部２７の１回転の間の投影データのみを用いて断層像Ｉｍを再構成するものと決められていたために、Ｘ線ビームｒ４ｂによる投影データは再構成に利用されていなかった。本実施形態においては、この投影データが再構成に利用できる場合には、この投影データを利用して断層像データを再構成する。Ｘ線ビームｒ４ｂによる投影データからみれば、使用回数が増えたことになる。
【００６５】
以上のように、制御部３４は、断層像データの再構成に関連するパラメータに基づいて、スキャンによって得られた投影データの使用回数を決める。被検体６に対する回転部２７の相対的な移動量を決めて、断層像データの再構成に関連するパラメータに基づいて決めた使用回数となるように各検出器列にＸ線が照射されることが、投影データの取得の効率の点から好ましい。
そのための回転部２７の移動量は、制御部３４によって計算される。したがって、本実施形態においては、制御部３４によって本発明における演算手段を実現していることになる。
【００６６】
ここで、第３実施形態における画像再構成の手順を、図７に示すフローチャートを参照しながら簡単にまとめる。
まず、これまでの実施形態と同様に、入手したい断層像Ｉｍの位置や大きさ、ヘリカルピッチ等の撮像に関するパラメータを入力する（ステップＳＴ１１）。
上述の撮像に関するパラメータは、装置構成に関するパラメータとあわせて断層像データの再構成に関連するパラメータとしてまとめられ、記憶装置２３によって記憶される。
【００６７】
制御部３４は、断層像データの再構成に関連するパラメータに基づいて、断層像Ｉｍの所定の位置の断層像データを、何個の投影データを用いて再構成するかを計算して決める（ステップＳＴ１２）。
投影データからみれば、断層像データにおける使用回数が決められる。
【００６８】
制御部３４は、投影データの使用回数がステップＳＴ１２において算出した回数になるように、被検体６に対する回転部２７の移動量を決める（ステップＳＴ１３）。
ヘリカルピッチを決めれば撮影テーブル４の移動スピードと回転部２７の回転スピードは決まるため、回転部２７の移動量は、スキャン開始位置からの回転部２７の回転角度によって決まることになる。
【００６９】
そして、ステップＳＴ１３において計算した回転部２７の移動量となるまでヘリカルスキャンを行なう。（ステップＳＴ１４）。
このときには、検出器アレイ２３の全ての検出器列にＸ線が照射される状態にしておく。
【００７０】
再構成部３６が、ステップＳＴ４におけるヘリカルスキャンによって得られた検出データに基づいて、ステップＳＴ１２において算出したデータ使用回数で断層像Ｉｍの画像データを再構成する。（ステップＳＴ１５）。
断層像データの再構成には、たとえば、公知のコーンＢＰ法を用いる。
再構成部３６の計算によって画像データが再構成された断層像Ｉｍは、必要に応じて表示装置３２に表示される。
【００７１】
以上のように、第３実施形態においては、所定の位置の断層像データの再構成に関連するパラメータに基づいて、何回投影データを用いてこの断層像データを再構成するかを決める。また、再構成に用いる回数分の投影データが得られるように回転部２７の移動量を決める。
以上により、断層像Ｉｍの画像データの再構成において、ｚ方向に沿った端部側の検出器列によって得られた投影データの使用回数が上がる。結果的に、Ｘ線管２０から放射される放射線が効率的に使用されることになる。
端部側の検出器列による投影データはｚ方向において断層像Ｉｍの位置とは離れた位置で取得されたデータである。このため、この投影データを用いて断層像Ｉｍを再構成した場合に、断層像Ｉｍの画質は低下はしないが、確実に画質が向上するとは限らない。しかしながら、端部側の検出器列による投影データが使用されるようになる結果、断層像Ｉｍに関する情報が増え、ＳＮ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ）比が確実に向上することは期待でき、断層像Ｉｍの再現性が良くなる。
さらに、第３実施形態においては、投影データの入手においてコリメータを制御する必要がない。このため、Ｘ線ＣＴ装置の構成および制御が簡単になる。
【００７２】
なお、本発明は以上の実施形態に限定されず、特許請求の範囲で適宜変更が可能である。たとえば、スキャンに用いる放射線は、Ｘ線に限らず、γ線等の他の放射線であってもよい。また、回転軸ＡＸに沿った方向に複数の検出器列を有する検出器アレイによって投影データを取得する形態であれば、コーンＢＰ法に限らず他の画像再構成手法を用いて断層像データを再構成してもよい。
さらに、被検体６と回転部２７とが回転軸ＡＸ方向に沿って相対的に移動可能であれば、撮影テーブル４の代わりに回転部２７をｚ方向に沿って移動させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の装置構成を示す図である。
【図２】図１に示すＸ線ＣＴ装置の要部の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態によって得られる断層像とＸ線ビームとの関係を示した図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る画像再構成の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態によって得られる断層像とＸ線ビームとの関係を示した図である。
【図６】本発明の第３実施形態によって得られる断層像ＩｍとＸ線ビームとの関係を示した図であり、（ａ）は回転軸を含む平面における関係を示しており、（ｂ）は回転軸方向からみた関係を示している。
【図７】本発明の第３実施形態に係る画像再構成の手順を示すフローチャートである。
【図８】ヘリカルピッチの定義を述べるための図であり、（ａ）はヘリカルピッチがほぼ１の場合を、（ｂ）はヘリカルピッチが１以下の場合をそれぞれ表わしている。
【符号の説明】
【００７４】
１……Ｘ線ＣＴ装置
２…走査ガントリ
３…操作コンソール
５，ｒ２ａ，ｒ２ｂ，ｒ３ａ，ｒ３ｂ，ｒ４ａ，ｒ４ｂ，…Ｘ線ビーム
６…被検体
２０…Ｘ線管
２２…コリメータ
２３…検出器アレイ
２４…データ収集システム
３０…中央処理装置
３４…制御部
３６…再構成部
３８…表示部
１ａ〜４ａ，１ｂ〜５ｂ…検出器列
ＡＸ…回転軸
【図１】
2007136240.tif 000003
【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】
2007136240.tif 000008
【図７】
2007136240.tif 000009
【図８】
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