(57)【要約】【課題】  随意運動をする被写体のＣＴ撮影による動画像を提供する。【解決手段】  Ｘ線ＣＴ撮影において、Ｘ線発生器からＸ線コーンビームを被写体に照射しながら、被写体に対し、被写体の対象部位の随意運動の反復を指示して、または、被写体の動きを検出しつつ、前記第１の周期とは異なる第２の周期で撮像手段を回転させて、撮像手段に被写体を撮影させ、位相ごとの前記投影データが少なくとも画像再構成に要する範囲で得られるまで撮像手段の回転を繰り返す。収集された投影データについて、随意運動の動作の第１の周期を複数の位相に分割し、位相ごとに同じ位相の投影データを収集して断層面画像を生成して、複数の位相の断層面画像からなる動画像データとして提供する。【選択図】図５
2007029166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線発生器とＸ線イメージセンサとを被写体を挟んで対向配置させた撮像手段を、前記被写体に対して相対的に回転させながら、被写体にＸ線コーンビームを照射して撮影するＸ線ＣＴ撮影装置であって、
前記Ｘ線発生器からＸ線コーンビームを被写体に照射しながら前記撮像手段を回転させる駆動手段と、
前記被写体に対し、前記被写体の対象部位の随意運動の動作を第１の周期で反復させるタイミングを指示する指示手段と、
前記Ｘ線イメージセンサより得た前記被写体の対象部位の投影データを処理して、前記対象部位の断層面画像を生成する画像処理手段であって、前記撮像手段の回転において得られた前記対象部位の投影データについて、前記第１の周期を複数の位相に分割し、位相ごとに同じ位相の前記投影データを収集して断層面画像を生成して、前記複数の位相の断層面画像からなる動画像データとして提供する画像処理手段と、
前記駆動手段により、前記第１の周期とは異なる第２の周期で前記撮像手段を回転させて、前記撮像手段に前記被写体を撮影させ、前記位相ごとの前記投影データが少なくとも画像再構成に要する範囲で得られるまで前記撮像手段の回転を繰り返す駆動制御手段と
からなることを特徴とするＸ線ＣＴ撮影装置。
【請求項２】
前記画像処理手段は、前記指示手段による指示に基づいて前記位相を決定することを特徴とする請求項１に記載されたＸ線ＣＴ撮影装置。
【請求項３】
前記指示手段は、前記被写体の対象部位が反復する随意運動の動作の第１の周期における各位相での前記対象部位の位置を画面に表示する表示装置を備えることを特徴とする請求項２に記載されたＸ線ＣＴ撮影装置。
【請求項４】
前記指示手段が、前記被写体の対象部位を固定して前記被写体の対象部位の反復動作をさせる反復動作機構であることを特徴とする請求項１に記載されたＸ線ＣＴ撮影装置。
【請求項５】
Ｘ線発生器とＸ線イメージセンサとを被写体を挟んで対向配置させた撮像手段を、前記被写体に対して相対的に回転させながら、被写体にＸ線コーンビームを照射して撮影するＸ線ＣＴ撮影装置であって、
前記Ｘ線発生器からＸ線コーンビームを被写体に照射しながら前記撮像手段を回転させる駆動手段と、
前記駆動手段により、前記被写体の対象部位が反復する随意運動の動作の周期である第１の周期とは異なる第２の周期で前記撮像手段を回転させて、前記撮像手段に前記被写体を撮影させ、前記位相ごとの前記投影データが少なくとも画像再構成に要する範囲で得られるまで前記撮像手段の回転を繰り返す駆動制御手段と、
前記被写体の対象部位が反復する随意運動の動作の周期を前記第１の周期として検出する周期検出手段と、
前記Ｘ線イメージセンサより得た前記被写体の対象部位の投影データを処理して、前記対象部位の断層面画像を生成する画像処理手段であって、前記撮像手段の回転において得られた前記対象部位の投影データについて、前記随意運動の動作の第１の周期を複数の位相に分割し、位相ごとに同じ位相の前記投影データを収集して断層面画像を生成して、前記複数の位相の断層面画像からなる動画像データとして提供する画像処理手段と
からなることを特徴とするＸ線ＣＴ撮影装置。
【請求項６】
前記周期検出手段は、前記被写体の対象部位に取り付けられるマーカまたは信号発生器の位置を検知し、
前記画像処理手段は、前記検知手段により検知されたマーカまたは信号発生器の位置より前記第１の周期を複数の位相に分割する
ことを特徴とする請求項５に記載されたＸ線ＣＴ撮影装置。
【請求項７】
前記画像処理手段が、前記記録された位相及び投影データより再構成に必要なデータが収集できていないと判断すると、前記駆動手段および前記画像処理手段は前記撮像手段の回転とデータ収集を続けることを特徴とする請求項６に記載されたＸ線ＣＴ撮影装置。
【請求項８】
さらに、操作者が前記随意運動の動作の第１の周期の位相と、それに対応する第２の周期を設定する位相設定手段を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載されたＸ線ＣＴ撮影装置。
【請求項９】
前記画像処理手段は、同じ位相の前記投影データを収集する際に、前記位相の両側に隣接する各位相の投影データの中から所定回転角分隣接する投影データを収集して断層面画像を生成することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載されたＸ線ＣＴ撮影装置。
【請求項１０】
前記画像処理手段は、さらに、前記撮像手段により前記複数回の回転において得られた前記対象部位の投影データについて、前記第１の周期に関する前記複数の位相に、一定の変位量を付加した第２の複数の位相を設定し、第２の複数の位相ごとに同じ位相の前記投影データを収集して断層面画像を生成して、前記複数の位相と前記第２の複数の位相の断層面画像からなる動画像データとして提供することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載されたＸ線ＣＴ撮影装置。
【請求項１１】
前記撮像手段の第２の周期は１８０°を越える回転角度の範囲を１周期として定められ、前記駆動手段は、当該回転角度の間で、左回転と右回転とを交互に繰り返すことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載されたＸ線ＣＴ撮影装置。
【請求項１２】
Ｘ線発生器とＸ線イメージセンサとを被写体を挟んで対向配置させた撮像手段を、前記被写体に対して相対的に回転させながら、被写体にＸ線コーンビームを照射して撮影するＸ線ＣＴ撮影方法であって、
前記Ｘ線発生器からＸ線コーンビームを被写体に照射しながら、前記被写体に対し、前記被写体の対象部位の随意運動の動作を第１の周期で反復させるタイミングを指示し、
前記第１の周期とは異なる第２の周期で撮像手段を回転させて、前記撮像手段に前記被写体を撮影させ、
前記位相ごとの前記投影データが少なくとも画像再構成に要する範囲で得られるまで前記撮像手段の回転を繰り返し、
前記撮像手段の回転において得られた前記対象部位の投影データについて、前記随意運動の動作の第１の周期を複数の位相に分割し、位相ごとに同じ位相の前記投影データを収集して断層面画像を生成して、前記複数の位相の断層面画像からなる動画像データとして提供することを特徴とするＸ線ＣＴ撮影方法。
【請求項１３】
さらに、前記被写体の随意運動の動作の第１の周期を前記被写体に指示するための信号を発生し、前記指示に基づいて前記位相を決定することを特徴とする請求項１２に記載されたＸ線ＣＴ撮影方法。
【請求項１４】
さらに、反復動作機構を用いて前記被写体の対象部位を固定して前記被写体の対象部位の反復動作をさせ、
前記反復動作機構による周期的運動をもとに前記位相を決定することを特徴とする請求項１２に記載されたＸ線ＣＴ撮影方法。
【請求項１５】
Ｘ線発生器とＸ線イメージセンサとを被写体を挟んで対向配置させた撮像手段を、前記被写体に対して相対的に回転させながら、被写体にＸ線コーンビームを照射して撮影するＸ線ＣＴ撮影方法であって、
前記Ｘ線発生器からＸ線コーンビームを被写体に照射しながら、前記被写体の対象部位が反復する随意運動の周期である第１の周期とは異なる第２の周期で撮像手段を回転させて、前記撮像手段に前記被写体を撮影させ、前記撮像手段の回転を、前記位相ごとの前記投影データが少なくとも画像再構成に要する範囲で得られるまで繰り返し、
前記被写体の対象部位が反復する随意運動の周期を前記第１の周期として検出し、
前記撮像手段の回転において得られた前記対象部位の投影データについて、前記随意運動の動作の第１の周期を複数の位相に分割し、位相ごとに同じ位相の前記投影データを収集して断層面画像を生成して、前記複数の位相の断層面画像からなる動画像データとして提供する
ことを特徴とするＸ線ＣＴ撮影方法。
【請求項１６】
前記第１の周期として検出において、前記被写体の対象部位にマーカまたは信号発生器を取り付け、
検知されたマーカまたは信号発生器の位置より前記被写体の随意運動の動作の位相を決定し、前記投影データとともに記録することを特徴とする請求項１５に記載されたＸ線ＣＴ撮影方法。
【請求項１７】
前記被写体の１つの対象部位における撮影が完了した後に、自動的に他の対象部位における撮影を行うように前記被写体と前記手段を相対的に移動することを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかに記載されたＸ線ＣＴ撮影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＴ撮影、特に運動する被写体に対するＣＴ撮影に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＴ撮影は通常は静止した被写体を対象としているが、心臓などの反復動作する被写体について動画を得ることも知られている。たとえば周期的でかつ早く動く心臓の検査のため、特開２００２−２０９８８４号公報に記載されたＸ線ＣＴ装置では、心臓のＣＴ撮影を行いつつ、同時に心電図を測定する。次に、収集された投影データについて、周期的信号である心拍信号を基に心臓の拍動を位相分割して、分割された位相ごとに１回転分の投影データを獲得し、３次元画像を再構成する。こうして得られた複数ビューの投影データを順次表示することにより動画像を得る。これを心電同期スキャンと言う。心臓以外の体動のある被写体についても同様に動画像を得ることが知られている。呼吸器については、たとえば特開平６−２６９４４５号公報や特開２０００−１３９８９２号公報に記載されたＸ線ＣＴ装置では、呼吸器の動きを検出しつつＣＴ撮影を行って、同様に動画像を得ている。
【特許文献１】特開２００２−２０９８８４号公報
【特許文献２】特開平６−２６９４４５号公報
【特許文献３】特開２０００−１３９８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の心臓、呼吸器などは、不随意運動により自然に正確な反復運動をするので、ＣＴ撮影装置で反復運動を複数周期で撮影して動画像を得ることができた。一方、随意運動をする被写体については、ＣＴ撮影装置で動画像を得ることは知られていない。しかし、随意運動の断層画像撮影が可能になれば種々の用途に使用できると考えられる。
【０００４】
本発明の目的は、随意運動をする被写体のＣＴ撮影による動画像を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る第１のＸ線ＣＴ撮影装置は、Ｘ線発生器とＸ線イメージセンサとを被写体を挟んで対向配置させた撮像手段を、前記被写体に対して相対的に回転させながら、被写体にＸ線コーンビームを照射して撮影するＸ線ＣＴ撮影装置であって、前記Ｘ線発生器からＸ線コーンビームを被写体に照射しながら前記撮像手段を回転させる駆動手段と、前記被写体に対し、前記被写体の対象部位の随意運動の動作を第１の周期で反復させるタイミングを指示する指示手段と、前記Ｘ線イメージセンサより得た前記被写体の対象部位の投影データを処理して、前記対象部位の断層面画像を生成する画像処理手段であって、前記撮像手段の回転において得られた前記対象部位の投影データについて、前記第１の周期を複数の位相に分割し、位相ごとに同じ位相の前記投影データを収集して断層面画像を生成して、前記複数の位相の断層面画像からなる動画像データとして提供する画像処理手段と、前記駆動手段により、前記第１の周期とは異なる第２の周期で前記撮像手段を回転させて、前記撮像手段に前記被写体を撮影させ、前記位相ごとの前記投影データが少なくとも画像再構成に要する範囲で得られるまで前記撮像手段の回転を繰り返す駆動制御手段からなる。
【０００６】
前記Ｘ線ＣＴ撮影装置において、好ましくは、前記画像処理手段は、前記指示手段による指示に基づいて前記位相を決定する。
【０００７】
前記Ｘ線ＣＴ撮影装置において、好ましくは、前記指示手段は、前記被写体の対象部位が反復する随意運動の動作の第１の周期における各位相での前記対象部位の位置を画面に表示する表示装置を備える。
【０００８】
前記Ｘ線ＣＴ撮影装置において、好ましくは、前記指示手段は、前記被写体の対象部位を固定して反復動作をさせる反復動作機構である。
【０００９】
本発明に係る第２のＸ線ＣＴ撮影装置は、Ｘ線発生器とＸ線イメージセンサとを被写体を挟んで対向配置させた撮像手段を、前記被写体に対して相対的に回転させながら、被写体にＸ線コーンビームを照射して撮影するＸ線ＣＴ撮影装置であって、前記Ｘ線発生器からＸ線コーンビームを被写体に照射しながら前記撮像手段を回転させる駆動手段と、前記駆動手段により、前記被写体の対象部位が反復する随意運動の動作の周期である第１の周期とは異なる第２の周期で前記撮像手段を回転させて、前記撮像手段に前記被写体を撮影させ、前記位相ごとの前記投影データが少なくとも画像再構成に要する範囲で得られるまで前記撮像手段の回転を繰り返す駆動制御手段と、前記被写体の対象部位が反復する随意運動の動作の周期を前記第１の周期として検出する周期検出手段と、前記Ｘ線イメージセンサより得た前記被写体の対象部位の投影データを処理して、前記対象部位の断層面画像を生成する画像処理手段であって、前記撮像手段の回転において得られた前記対象部位の投影データについて、前記随意運動の動作の第１の周期を複数の位相に分割し、位相ごとに同じ位相の前記投影データを収集して断層面画像を生成して、前記複数の位相の断層面画像からなる動画像データとして提供する画像処理手段とからなる。
【００１０】
前記第２のＸ線ＣＴ撮影装置は、好ましくは、さらに、前記被写体の対象部位に取り付けられるマーカまたは信号発生器の位置を検知する検知手段を備え、前記画像処理手段は、前記検知手段により検知されたマーカまたは信号発生器の位置より前記被写体の随意運動の動作の位相を決定し、投影データとともに記録する。
【００１１】
前記第２のＸ線ＣＴ撮影装置において、好ましくは、前記画像処理手段が、前記記録された位相及び投影データより再構成に必要なデータが収集できていないと判断すると、前記駆動手段および前記画像処理手段は前記撮像手段の回転とデータ収集を続ける。
【００１２】
前記第１または第２のＸ線ＣＴ撮影装置は、好ましくは、さらに、操作者が前記随意運動の動作の第１の周期の位相と、それに対応する第２の周期を設定する位相設定手段を備える。
【００１３】
前記第１または第２のＸ線ＣＴ撮影装置において、好ましくは、前記画像処理手段は、同じ位相の前記投影データを収集する際に、前記位相の両側に隣接する各位相の投影データの中から所定回転角分隣接する投影データを収集して断層面画像を生成する。
【００１４】
前記第１または第２のＸ線ＣＴ撮影装置において、好ましくは、前記画像処理手段は、さらに、前記撮像手段により前記複数回の回転において得られた前記対象部位の投影データについて、前記第１の周期に関する前記複数の位相に、一定の変位量を付加した第２の複数の位相を設定し、第２の複数の位相ごとに同じ位相の前記投影データを収集して断層面画像を生成して、前記複数の位相と前記第２の複数の位相の断層面画像からなる動画像データとして提供する。
【００１５】
前記第１または第２のＸ線ＣＴ撮影装置において、好ましくは、前記撮像手段の第２の周期は１８０°以上の回転角度の範囲を１周期として定められ、前記駆動手段は、当該回転角度の間で、左回転と右回転とを交互に繰り返す。
【００１６】
本発明に係る第１のＸ線ＣＴ撮影方法は、Ｘ線発生器とＸ線イメージセンサとを被写体を挟んで対向配置させた撮像手段を、前記被写体に対して相対的に回転させながら、被写体にＸ線コーンビームを照射して撮影するＸ線ＣＴ撮影方法であって、前記Ｘ線発生器からＸ線コーンビームを被写体に照射しながら、前記被写体に対し、前記被写体の対象部位の随意運動の動作を第１の周期で反復させるタイミングを指示し、前記第１の周期とは異なる第２の周期で撮像手段を回転させて、前記撮像手段に前記被写体を撮影させ、前記位相ごとの前記投影データが少なくとも画像再構成に要する範囲で得られるまで前記撮像手段の回転を繰り返す。そして、前記撮像手段の回転において得られた前記対象部位の投影データについて、前記随意運動の動作の第１の周期を複数の位相に分割し、位相ごとに同じ位相の前記投影データを収集して断層面画像を生成して、前記複数の位相の断層面画像からなる動画像データとして提供する。
【００１７】
前記Ｘ線ＣＴ撮影方法において、好ましくは、さらに、前記被写体の随意運動の動作の第１の周期を前記被写体に指示するための信号を発生し、前記指示に基づいて前記位相を決定する。
【００１８】
前記Ｘ線ＣＴ撮影方法において、好ましくは、さらに、反復動作機構を用いて前記被写体の対象部位を固定して反復動作をさせ、前記反復動作機構による周期的運動をもとに前記位相を決定する。
【００１９】
本発明に係る第２のＸ線ＣＴ撮影方法は、Ｘ線発生器とＸ線イメージセンサとを被写体を挟んで対向配置させた撮像手段を、前記被写体に対して相対的に回転させながら、被写体にＸ線コーンビームを照射して撮影するＸ線ＣＴ撮影方法であって、前記Ｘ線発生器からＸ線コーンビームを被写体に照射しながら、前記被写体の対象部位が反復する随意運動の周期である第１の周期とは異なる第２の周期で撮像手段を回転させて、前記撮像手段に前記被写体を撮影させ、前記撮像手段の回転を、前記位相ごとの前記投影データが少なくとも画像再構成に要する範囲で得られるまで繰り返し、前記被写体の対象部位が反復する随意運動の周期を前記第１の周期として検出する。そして、前記撮像手段の回転において得られた前記対象部位の投影データについて、前記随意運動の動作の第１の周期を複数の位相に分割し、位相ごとに同じ位相の前記投影データを収集して断層面画像を生成して、前記複数の位相の断層面画像からなる動画像データとして提供する。
【００２０】
前記第２のＸ線ＣＴ撮影方法において、好ましくは、前記第１の周期として検出において、前記被写体の対象部位にマーカまたは信号発生器を取り付け、
検知されたマーカまたは信号発生器の位置より前記被写体の随意運動の動作の位相を決定し、前記投影データとともに記録する。
【００２１】
前記第２のＸ線ＣＴ撮影方法において、好ましくは、前記被写体の１つの対象部位における撮影が完了した後に、自動的に他の対象部位における撮影を行うように前記被写体と前記撮像手段を相対的に移動する。
【００２２】
前記第１または第２のＸ線ＣＴ撮影方法において、好ましくは、前記被写体の１つの対象部位における撮影が完了した後に、自動的に他の対象部位における撮影を行うように前記被写体と前記撮像手段を相対的に移動する。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明に係るＸ線ＣＴ撮影装置および請求項１２の発明に係るＸ線ＣＴ撮影方法によれば、関節などの被写体の動きを捉えるため、反復のタイミングを指示するので、被写体に正確に周期的な動きをさせて、その動きを立体動画として描出できる。
【００２４】
請求項２の発明に係るＸ線ＣＴ撮影装置および請求項１３の発明に係るＸ線ＣＴ撮影方法によれば、実際に指示したタイミングを基に位相が設定できるので、タイミングを示されて反復動作をする被写体の現実の動きに合わせ、最適の位相が決定できる。
【００２５】
請求項３の発明に係るＸ線ＣＴ撮影装置によれば、タイミングを指示される側にとって、具体的にどのような動きで運動してよいか把握しやすい。
【００２６】
請求項４の発明に係るＸ線ＣＴ撮影装置および請求項１４の発明に係るＸ線ＣＴ撮影方法によれば、反復動作のタイミングを正確かつ確実に伝達できるので、ばらつきのない動画の再現性をより良好にできる。
【００２７】
請求項５の発明に係るＸ線ＣＴ撮影装置および請求項１５の発明に係るＸ線ＣＴ撮影方法によれば、随意運動に関し、関節などの被写体の実際の動きを捉えるため、被写体の周期的な動きを検出して、その動きを立体動画として再現性良く描出できる。
【００２８】
請求項６の発明に係るＸ線ＣＴ撮影装置および請求項１６の発明に係るＸ線ＣＴ撮影方法によれば、マーカまたは信号発生器の位置を基に被写体の実際の動きを捉えるため、被写体の周期的な動きを正確に検出できる。
【００２９】
請求項７の発明に係るＸ線ＣＴ撮影装置によれば、立体動画の作成にデータが不足する場合は補完できるまで撮像手段の回転とデータ収集を続けるので、途中まで収集したデータが無駄にならない。
【００３０】
請求項８の発明に係るＸ線ＣＴ撮影装置によれば、被写体の実際の動きに合わせて位相と第２の周期が設定できるので、現実の被写体の動きに合わせて、撮像手段の回転量の設定ができる。
【００３１】
請求項９の発明に係るＸ線ＣＴ撮影装置によれば、ある特定の角度における被写体の投影データ値の変化が急激にならないように調整でき、立体動画の連続性を良好にできる。
【００３２】
請求項１０の発明に係るＸ線ＣＴ撮影装置によれば、たとえば、前記第１の周期に関する前記複数の位相に、一定の変位量を付加して、１つの位相に対応する回転角度を隣の位相の回転角度と重複して設定し、少ない回転数で位相分割を細かくして立体動画の画質を向上させることができる。
【００３３】
請求項１１の発明に係るＸ線ＣＴ撮影装置によれば、左回転の後に右回転をし、あるいは右回転の後に左回転をするので、各回転が完了するごとに初期位置に戻る必要がなく、撮影時間の短縮ができ、Ｘ線撮影装置の駆動にかかる負担も軽減できる。また、１方向に多数回転をするためには、例えば信号伝達あるいは電力の供給にスリップリング等を用いた、多数回転に対応できる構造にする必要があるが、左回転と右回転とを交互に繰り返す構造であれば、コードによる信号伝達あるいは電力の供給でも充分対応可能であり、構造の簡易化ができる。
【００３４】
請求項１７の発明に係るＸ線ＣＴ撮影方法によれば、複数の撮影対象部位が離隔している場合でも、全ての対象部位の撮影が自動的にできるので、複数の撮影対象部位が同時にコーンビームの照射領域に収まりきれない場合でも容易に撮影可能である。また、複数の撮影対象部位のそれぞれに必要最小限度の範囲でＸ線照射を行って連続撮影を行うことで、複数の撮影対象部位の全てを含む全領域をＸ線照射して撮影を行う場合に比べて被爆Ｘ線量を抑えることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図面において、同じ参照記号は同一または同等のものを示す。
【００３６】
本発明に係るＣＴ撮影装置では、被写体（人など）の撮影対象部位（たとえば顎、肘、膝の関節）の随意運動の立体動画像を提供する。（以下では被写体の撮影対象部位を単に「被写体」という。）被写体に随意運動を反復して行わせ、反復動作の複数の周期で撮像系を複数回回転させて被写体の投影データを収集する。その際に被写体の動きの情報もデータの一部として収集する。被写体の反復動作の周期と撮像系の回転周期とは少し異ならせる。次に、反復動作を複数の位相（動作位相）に分割し、各位相について、収集した投影データから当該位相の少なくとも半回転分、必要に応じて半回転分以上の投影データを集めて、断層画像を再構成する。（このデータ処理は、不随意運動を行う心臓などの被写体についての従来のＣＴ撮影の場合と同様である。）１つの位相においても被写体の位置は移動していくので、この断層画像は、当該位相の動作の平均的な画像となる。再構成した断層画像を反復動作の位相の順に並べ、被写体の反復動作（周期性のある動き）を立体動画像として再現性よく表示する。
【００３７】
ここで、随意運動をする被写体についてのＣＴ撮影が心臓などの不随意運動の場合と異なるのは、心臓などの場合は自然に反復動作をするのに対して、随意運動の場合は、被写体に意識的に反復動作を行わせる必要があることである。（被写体が随意運動を正確に反復した場合は、被写体の動画像を得るためのＣＴ撮影及びデータ処理は、従来の不随意運動の被写体の場合と同様である。）関節などの被写体はある程度自由に動作できるので、被写体の反復動作がＣＴ撮影と効率的に同期できるように被写体とＣＴ装置の間のマン・マシン・コミュニケーションが重要である。そこで、被写体が正確な反復動作をできるように、以下のような種々の手法を用いる。
【００３８】
（１）被写体が意識的に反復動作を行うときに、被写体の動きを検出する。たとえば被写体の動作部分に動き検出用のマーカ（以下、「動きマーカ」という）などを取り付けて、その位置を検出する。被写体が反復動作をするとき、この動きマーカなどの位置を検出し、その位置を解析することにより被写体の随意運動である反復動作の位相が決定できる。この位相は投影データとともに記録しておく。
【００３９】
（２）ＣＴ撮影装置の撮像系の回転に応じて被写体に反復動作を指示する。たとえば、撮影系の回転の周期に対応して、被写体に反復動作のタイミングを指示する指示部（指示手段）を設ける。指示部は、画像、光、音などで被写体に反復動作の位相（動作）を表示する。被写体は、この表示に合わせて反復動作の位相を合わせる。指示部による指示を投影データとともに記録しておく。この指示が反復動作の位相に対応するものとして動きの解析を行う。
【００４０】
（３）被写体に外力を加えて反復動作をさせる。たとえば、被写体の動きを規制する機械的動作機構を設け、被写体をその動作機構に固定する。動作機構を作動させることにより、外力を加えて反復動作を行わせる。動作機構の作動情報（動作位相）を投影データとともに記録しておく。この作動が反復動作の位相に対応するものとして動きの解析を行う。
【００４１】
上述の（１）と（２）のように被写体が意識的に反復動作を行う場合、心臓などの不随意運動の場合と異なって、自然な反復動作ではないため、理想的な反復動作とずれてしまうため理想的なデータ収集ができなくなることがある。そのような場合には、後で説明するように、それを解決するための適当なデータ処理を行う。
【００４２】
以下に、被写体の随意的な反復動作のＣＴ撮影について具体的に説明する。この実施の形態では、被写体は人の顎関節であり、随意運動である顎の開閉動作の動画像を作成する。図１は、被写体の反復動作の画像を得るためのＸ線ＣＴ撮影装置の１例を図式的に示し、図２は、Ｘ線ＣＴ撮影装置及びＸ線ＣＴ制御装置を含むＸ線ＣＴシステムを示す。反復動作の動きは、上述の第１の手法の１例として、被写体に付けた動きマーカ３６の位置を視覚的センサ３８で検出する。マーカ３６としては、たとえば歯科実習用のマーカを使用できる。
【００４３】
このＸ線ＣＴ装置において、床に固定されているフレーム１０の一部である上フレーム１０ａは、旋回アーム１２を旋回軸１２ａの周りに旋回可能に支持していて、上フレーム１０ａ内に設けられるアーム回転モータ１４が旋回アーム１２を旋回する。旋回アーム１２は、水平面内で回転される。旋回アーム１２は、逆Ｕ字状であり、その両端にはＸ線発生器１６とＸ線イメージセンサ１８が互いに対向して取り付けられる。Ｘ線発生器１６で発生されたＸ線コーンビームがＸ線イメージセンサ１８により検出される。Ｘ線イメージセンサ１８は、Ｘ線ＣＣＤセンサ、Ｘ線ＭＯＳセンサ、Ｘ線イメージインテンシファイアなどである。旋回アーム１２、Ｘ線発生器１６およびＸ線イメージセンサ１８は撮像手段たる撮像系を構成し、旋回モータ１４は撮像系を回転駆動する駆動手段を構成する。被写体が静止している場合は、Ｘ線コーンビームにより、旋回アーム１２の１８０°の回転で必要十分な投影データが得られる。動画像を撮影する場合は、旋回アーム１２に対して、１８０°またはそれ以上の角度範囲の回転を右回転と左回転を交互に行わせる。この例では、被写体の対称性を考慮すると回転周期は１８０°でよい。また、スリップリングを用いて連続回転を行わせてもよい。
【００４４】
フレーム１０の下フレーム１０ｂの上に３次元移動機構２０が設置され、３次元移動機構２０はＸ軸モータ２２，Ｙ軸モータ２４及びＺ軸モータ２６により３軸方向に移動できる。椅子２８は、３次元移動機構２０の上に固定され、被写体３０である人は、椅子２８に座る。したがって、被写体３０の位置は、３次元移動機構２０により３軸方向に移動できる。被写体３０の頭は、椅子２８の上側に、頭の背後側に設けたヘッドレスト３２に接し、ベルト３４によりヘッドレスト３２に固定される。ヘッドレスト３２の位置は、ヘッドレストモータ３６により上下に移動できる。３次元移動機構２０を作動することにより、被写体３０を固定するための椅子２８は、Ｘ線発生器１６とＸ線イメージセンサ１８の間で、Ｘ線発生器１６とＸ線イメージセンサ１８に相対的に移動可能である。これにより、被写体（すなわち顎関節）３０の位置決めが容易に行え、Ｘ線発生器とＸ線イメージセンサとを被写体を挟んで対向配置する。撮影時には、被写体３０にＸ線コーンビームを照射しながら、アーム回転モータ１４により旋回アーム１４を被写体３０に対して相対的に回転させながら、撮影する。
【００４５】
被写体である顎の開閉動作において、被写体３０は上顎を動かさずに下顎を上下に動かす。その開閉動作を計測するため、被写体の下顎にマーカ３６を付着し、一方、Ｘ線イメージセンサ１８の近傍に視覚的センサ３８を設けて、マーカ２６を検出してマーカ３６の位置を測定する。視覚的センサ３８はたとえばＣＣＤカメラである。この場合、マーカ２６と視覚的センサ３８は、被写体が反復する随意運動の動作の周期を第１の周期として検出する周期検出手段として機能する。また、被写体３０から見える位置に指示手段として、位相表示装置４０を設けて、被写体３０に対し、随意運動である顎の開閉動作を周期的に反復するタイミングを指示する。たとえば、各周期の開始時点や各位相の開示時を表示する。そして、この位相表示装置４０の表示に、旋回アーム１２の旋回動作の開始時点を同期させる。位相表示については後で説明する。一方、被写体３０はこの表示に同期して反復動作の１周期を開始する。これにより、正確な反復動作ができるようになる。ＣＴ撮影の際には、被写体３０が随意運動で反復動作を繰り返す間に、旋回アーム１２を、反復動作の周期と少し異なる回転周期で被写体３０の周りに回動させる。このとき、Ｘ線発生器１６から発生されたＸ線が被写体３０を透過してＸ線イメージセンサ１８に入射する。旋回アーム１２を所定数の複数周期で回転して、その間に撮影をつづけ、反復動作の投影データを収集する。このように、センサを用いて、関節などの被写体の随意運動の実際の動きを検出するため、被写体の周期的な動きを実際に検出して、被写体の動きを立体動画として再現性よく描出できる。
【００４６】
なお、上述のマーカ３６は自ら発光しないが、ＬＥＤなどの発光素子をマーカとして用いてもよい。また、角度センサ、速度センサ、角速度センサ、歪みゲージなどのセンサを下顎に付着して動きの量を検出するようにしてもよい。また、筋電図により下顎の変位を計測してもよい。これらの信号発生器の場合、視覚的センサ３８が不要である。また、複数種のセンサを組み合わせて用いてもよい。
【００４７】
図２に示されるように、Ｘ線ＣＴ撮影装置は、図１に示す構成の他に、操作者が撮影を操作するための操作部５０、操作部５０からの指示に基づいてＸ線ＣＴ撮影装置を制御するとともに画像再構成を行うＣＴ制御装置５２、および、表示装置５４を含む。Ｘ線ＣＴ制御装置５２は、全体を制御するＣＰＵ５６、データバッファ５８、ハードディスク装置などの記憶装置６０、及び、各種入出力インタフェース６２を含む。記憶装置６０は、ＣＴ撮影制御プログラム、画像再構成プログラムなどのプログラムや、断層画像データなどのデータを記憶する。Ｘ線イメージセンサ１８により収集された投影データはデータバッファ５８に記憶される。また、視覚的センサ３８からの信号を入力し、投影データとともにデータバッファ５８に記憶する。この信号を解析して、被写体の反復動作の位相が決定される。視覚的センサ３８からの情報を基に被写体の実際の動きを捉えるため、被写体の周期的な動きを正確に決定できる。次に、ＣＰＵ５６は、センサ３８からの信号を基に下顎の動きを解析して下顎の開閉運動を複数の位相に分割し、後で説明するように、位相ごとに当該位相で撮影された１回転周期分の投影データを集める。そして、位相ごとに画像再構成を行って断層画像を得る。各位相において、断層画像として、当該位相での随意動作の平均的な画像が得られる。そして、得られた断層画像を表示部５４に表示する。
【００４８】
次にＸ線イメージセンサ１８より収集した投影データから各位相の断層面画像を生成する処理について説明する。被写体の反復動作の動作周期（第１の周期）は、撮像系の回転周期（第２の周期）と少し異ならせる。このため、回転周期の開始時点は動作周期の開始時点と少しずつずれていく。ＣＴ撮影は、少なくとも動作周期の終わりと回転周期の終わりが一致するまで続ける。センサ３８からの情報も同時に収集される。こうして収集したデータ処理において、動作周期（第１の周期）及び回転周期の時間をそれぞれ複数の部分（位相）に分割し、位相ごとに当該位相の投影データを収集して断層面画像を生成して、複数の位相の断層面画像からなる動画像データとして提供する。
【００４９】
さらに、具体的に説明すると、センサ３８からの動作情報を基に被写体３０の動きを分析し、一周期の動作を６つの位相に分割する。ここで、図３に示すように回転周期と動作周期は１位相分ずれることが最適で効率的である。図３において、回転周期は、５つの位相からなり、位相は、「１」〜「５」の数字で表される。この例では１８０°を１回転周期としているので、１つの位相の角度幅は、３６°である。一方、動作周期は、６つの位相に分割され、その位相は「１」〜「６」の数字で表される。動作周期の５つの位相が１回転周期で撮影される。なお、図３は、顎の開閉に関するものであり、下顎の上下方向の動きの位置（センサ３８が検出するマーカ３６の高さ）が動作の位相に関連している。そこで、図３では、センサ３８により検出された上下方向の動きの量を三角波で表しているが、この高さが反復動作の位相に関連できる。この三角波は、縦軸で被写体の動きの量を起点に対する距離ｌにより示し、横軸で撮像系の旋回角度θを示したグラフと考えることができる。被写体３０の動きが等速運動である場合は、センサ３８により検出された動きの変位量を等分して位相に変換できる。なお、被写体の運動は等速でなくてもよく、各位相に対応する位置に段階的に移動してもよい。なお、図３では、センサにより検出された上下方向の動きの量が０の時点を位相１の始点としているが、これは説明の便宜のためであって、位相１は、必ずしも上下方向の動きの量が０の状態でなくてもよい。
【００５０】
図３では、横軸で撮像系の旋回角度を示しているが、図４は、横軸で時間ｔを示した例である。この例では、時間と共に、被写体が一定の周期（第１の周期）で動作し、撮像系も一定の周期（第２の周期）で旋回していることが見て取れる。後で説明する図７、図８、図１２についても、同様に、時間ｔからも考えることができる。
【００５１】
図３の例では、旋回アーム１２は０°→１８０°の回転（右回転）と１８０°→０°の回転（左回転）を繰り返している。左回転の後に右回転、あるいは右回転の後に左回転をするので、各回転が完了するごとに初期位置に戻る必要がなく、撮影時間の短縮ができ、Ｘ線撮影装置の駆動にかかる負担も軽減できる。また、１方向に多数回転をするためには、例えば信号伝達あるいは電力の供給にスリップリング等を用いた、多数回転に対応できる構造にする必要があるが、左回転と右回転とを交互に繰り返す構造であれば、コードによる信号伝達あるいは電力の供給でも充分対応可能であり、構造の簡易化ができる。
【００５２】
図３の例では、被写体３０の動作周期は６つの位相に分割され、１つの回転周期は５つの３６°の角度幅に分割される。動作周期の１つの位相は、回転の３６°の角度幅に対応する。ＣＴ撮影において、反復動作の１周期で回転の位相が動きの１位相分ずれていく。被写体３０は５回の反復動作を行い、撮像系は６回の回転を行うと、各位相の１回転分の投影データが収集される。随意運動である反復動作が理想的に行われた場合は、２回目の回転（１８０°→０°）を１８０〜２６０°で表すと、反復動作の第１位相の１回転分のデータは、１回目の回転における第１の位相（回転角度０〜３６°）、２回目の回転における第２の位相（回転角度２１６〜２５２°すなわち３６〜７２°）、３回目の回転における第３の位相（回転角度７２〜１０８°）、４回目の回転における第４の位相（回転角度２８８〜３２４°すなわち１０８〜１４４°）、５回目の回転における第５の位相（回転角度１４４〜１８０°）から集められる。各位相に対し、５つの部分的データからなる１回転周期（０〜１８０°）分のデータを集めて、これを基に、断層画像を作成する。こうして得られた各位相の投影画像は、当該回転角度範囲内での平均的画像である。なお、図３では、０°→１８０°の回転と１８０°→０°の回転（右回転と左回転）を繰り返しているが、旋回アーム１２の回転角度幅は１８０°を越えていてもよく、１８０°を越える角度範囲で、左回転と右回転とを交互に繰り返してもよい。また、１８０°以上の回転角度の範囲を回転の１周期（第２の周期）としてもよい。
【００５３】
上述の説明では、被写体による随意運動である反復動作が理想的に行われたと仮定している。しかし、一般的には、反復動作が理想的な反復動作とずれてしまう。上述の実施の形態では、視覚的センサ３８によりマーカ３６の位置（すなわち下顎の動き）を求め、それを解析して反復動作の位相を求めている。５つの部分的データからなる１周期（１８０°）分のデータを集めたときに、下顎が等速で動かされない場合、データの過不足が起こり、位相ごとに投影データの量がばらついてしまうことがある。データの不足は、たとえば、下顎の動きが速すぎる場合に起こる。その場合、速すぎる位相については、回転角度について大きめの回転幅のデータを集めるなどの手当が必要である。同様に、データの過剰は、下顎の動きが遅すぎる場合に起こる。その場合、データが過剰になるので小さめの回転幅のデータを集めるなどの手当が必要である。
【００５４】
次に、Ｘ線ＣＴ制御装置５２によるＣＴ撮影制御及びデータ処理について説明する。図５は、ＣＰＵ５６により実行されるＣＴ撮影制御及びデータ処理のメインルーチンを示す。処理を開始すると、前処理として、まず操作部５０による表示モニタでの指示や音などによる操作者の指示に応じて、被写体の位置づけを行い（Ｓ１０）、Ｘ線発生器１６のＸ線照射条件を設定する（Ｓ１２）。そして、３次元移動機構２０に移動を指示する（Ｓ１４）。そして、Ｘ線照射を開始して、表示器４０に反復動作の開始を表示して、撮像を開始する（Ｓ１６）。撮像中は、センサ３８の信号（動き信号）を入力して、これを基に反復動作の位相を求め、データバッファ５８に記憶する。旋回アーム１２の所定周期分の旋回が終わると、撮像を終了して、Ｘ線照射を終了する（Ｓ１８）。ステップＳ１６〜Ｓ１８の処理では、随意運動の周期（第１の周期）とは異なる第２の周期で旋回アーム１２を回転させて、被写体３０を撮影させ、この旋回アーム１２の回転を、位相ごとの投影データが少なくとも画像再構成に必要十分な範囲で得られるまで繰り返す。立体動画の作成にデータが不足すると判断する場合は、補完できるまで撮像手段の回転とデータ収集を続けるので、途中まで収集したデータを無駄にすることなく、データを収集できる。次に、データバッファ５８に収集した投影データについて、後で説明するように、位相の分割および投影データの並び替えを行って（Ｓ２０）、画像を再構成する（Ｓ２２）。そして、表示部５４に画像を表示する（Ｓ２４）。
【００５５】
図６は、位相の分割および並び替え（図５、Ｓ２０）の処理を示す。投影データを複数の回転位相（回転角度幅）に分割し（Ｓ２００）、反復動作の位相ごとに、図３で説明したように、収集した投影データを並び換えて、１回転周期分のデータを集める（Ｓ２０２）。次に、必要ならば、位相の境界近傍で他の位相と重複する部分についても重み付けをして加算する（Ｓ２０４）。このＳ２０４の処理は、第１の実施の形態では不要であるが、第２の実施の形態では、図１３に示すように、必要なら行う。また、データの過不足が生じていると判断すると（Ｓ２０６でＹＥ３８）、各位相に分割する内容を変更して（Ｓ２０８）、ステップ２０２に戻り、上述の処理を繰り返す。
【００５６】
また、より少ない回転数で細かい動きの位相分割が可能となる。たとえば、動作位相を１２位相分割とすると、図３の場合の６回転ではデータが不足する。この壕合は反復動作を１２分割し、それぞれにたとえば回転の３６°分を対応させる。この場合、回転周期は、０〜３６°、１８〜５４°、３６〜７２°、５４〜９０°、７２〜１０８°、９０〜１２６°、１０８〜１４４°、１２６〜１６２°、１４４〜１８０°、１６２〜１８°の１０位相に分割される。このように、反復動作の１つの位相に対応する回転角度は、隣の位相の回転角度と重複して設定されている。これにより、より少ない回転数で、かつ位相分割を細かくして立体動画の画質を向上させることができる。この例は、１回転周期を分割して得られる回転幅（上述の例では０〜３６°、３６〜７２°、７２〜１０８°、１０８〜１４４°、１４４〜１８０°）に対して、回転角度の始点を１８°ずらしたものが上述の１０位相に対応する。より一般的には、回転の周期を分割して得られる複数の位相（回転幅）に対して、回転角度の始点を適当な変位量を加算することにより新たな複数の位相（回転角度）を設定できる。これにより、１つの位相に対応する回転角度を隣の位相の観点角度と重複して設定し、少ない回転数で位相分割を細かくする。それにより、同じ量の投影データを基により細かい動きを表示でき、立体動画の画質を向上させることができる。
【００５７】
また、図７のように、１回転の間に複数回の反復動作がある場合も、同期スキャンの考え方は同じである。図７の例では、回転の１周期が動きの１周期より十分長く、動きの２周期が、１回転周期にほぼ対応している。図７の例では、反復動作の１周期は６位相に分割され、反復動作の１１位相が回転の１周期に対応する。したがって、反復動作の１位相は約１６．４°の回転角度に対応する。
【００５８】
また、被写体の動きの位相分割にあたり、操作者が操作部５０で随意運動の反復動作の周期の位相（たとえば周期の分割数とその幅）とそれに対応する回転の周期を自由に設定できるようにしてもよい。操作者は、ＣＴ撮影の開始の前に操作部５０で、たとえば分割数とその幅を設定する。これに応じて、表示器４０の表示や旋回アーム１２の回転が制御される。これにより、操作者は、現実の被写体の動きに合わせて撮像条件や画像処理条件を設定できる。
【００５９】
なお、図８に示すように、センサ２８により得られる動き信号より反復運動の開始時点を検出して、それに併せて、旋回ビーム１２の次の回転周期の開始を決定してもよい。これにより効率的に投影データを収集できる。図８の例では、２回目の回転は、センサ２８の信号が動きの第６位相に対応する値になったときに、開始させる。
【００６０】
また、別の手法では、撮像系と動きの位相の状態をリアルタイムで解析して、顎の運動が理想的なサイクルからずれていると判断した場合は、再構成に必要なデータの収集状態を把握し、記録された位相及び投影データより再構成に必要なデータが収集できているか否かを判断する。記録された位相及び投影データより再構成に必要なデータが収集できていないと判断すると、旋回アームの回転とデータ収集を続ける。すなわち、データ不足であれば、旋回アーム１２の回転開始信号により、または、被写体への動作を指示することにより、追加のデータ収集を実行する。この処理は、自動的に行うこともできるが、計画された一連の回転の完了後に、追加して実行することもできる。
【００６１】
第２の実施の形態では、理想的な動作反復状態でＣＴ撮影が実行できるよう、撮像系の回転に応じて被写体３０に動きの開始を指示する。この動作指示により、被写体の動きを動画像再生に必要なタイミングで制御する。すなわち、第１の実施の形態のように被写体の動きを検出する代わりに、旋回アーム（撮像系）１２の回転に応じて被写体３０に反復動作を指示する。指示の方法には、たとえば、被写体３０から見える位置に設けた位相表示装置４０での反復周期の表示がある。たとえば、位相表示装置４０に、動きの理想的な状態を示す。被写体は、指示に合わせて動けばよいので、具体的にどのような動きですればよいか把握しやすい。
【００６２】
たとえば、被写体が反復する随意運動の動作の周期における各位相での被写体の状態を画面に視覚的に表示する。図９の例では、表示装置４０の画面に、１，２，３，４の数字で示される動作位相における顔の動きを位相の順番に順次繰り返し表示する。画像は、各位相における顔の動きが直ちに理解できるように描かれる。被写体は、画面に表示される口の形状を手本として、それに合わせて顎を動かすことができる。これにより、反復動作を所定の周期で正確に行えるので、精度のよい同期データが得られる。（実際には被写体は本撮影の前に表示装置４０の表示に合わせて反復動作を練習する。）この表示信号がデータバッファ５８にも送られ、これにより、動きを表す位相信号として投影データとともに記録される。この表示信号に基づいて反復動作の位相を決定できる。実際に指示したタイミングを基に位相が設定するので、被写体の現実の動きに合わせて、最適の位相が決定できる。さらにマーカ３６とセンサ３８を設けることにより、センサ３８からの信号により現在の動きの状態を求めて、同じ画面に上述の理想的な状態と並べて表示してもよい。
【００６３】
また、図１０の例では、３個のＬＥＤが縦に並べられた位相表示装置４０を用いる。図に示されるように、１，２，３，４の示される動作位相の順番に、点灯されるＬＥＤの位置が変わっていく。ＬＥＤの位置は、顎の上下の開閉に対応し、位相２と４では同じＬＥＤが点灯される。ＬＥＤの点灯位置は１周期において上、中、下、中の順に変わる。被写体は、ＬＥＤの点灯位置が顎の開閉に対応することを理解しているので、被写体３０は、ＬＥＤの点灯位置のとおりに下顎を上下に動かす。これにより、反復動作を所定の周期で行えるので、精度のよい同期データが撮影される。このランプ点灯の制御信号は、データバッファ５８にも送られ、これにより、動きを合わさす位相信号として投影データとともに記録される。また、より単純に、開閉運動における開の時点や閉の時点をランプの点灯により表示してもよい。また、また、光ではなく音で合図することもできる。たとえば、各位相に対応する時間に音を発生する。また、視覚表示と音表示を組み合わせてもよい。
【００６４】
このように、被写体３０に動きを指示する場合、被写体が理想的な反復動作をしているとして、動作の位相を分割して、各位相に対する１回転周期分の投影データを集めることになる。しかし、実際の反復動作が理想的な反復動作とずれてしまった場合、被写体３０の投影データ値の変化をみれば、１つの位相の終わりの回転角度における値と次の位相での始めの回転角度における値に急激な差が生じる場合がある。図１１に１例を図式的に示す。この例では、動作の第２位相について、１回目の回転において回転角度３６〜７２°で得られたデータと、２回目の回転において回転角度２５２〜２８８°（７２〜１０８°に対応する）で得られたデータが大きくずれている。そのような場合、このまま画像再構成をすると、ＣＴ撮影の途中に被写体の身動きがあったときに生じるようなアーチファクトが生じることがある。これを解決するため、同じ位相の投影データを収集する際に、その位相の両側に隣接する各位相の投影データの中から所定回転角分隣接する投影データをも収集する。たとえば、図１２に示すように、各位相についてその前後の他の位相と重複する回転角度部分（たとえば５°）まで広げてデータを集める。たとえば、第２の位相についていえば、回転角度３１〜７７°の間の投影データ（Ａ−２）＋回転角度２４７〜２９３°（６７〜１１３°に対応する）の間の投影データ（Ｂ−２）のように、つなぎ合わせていく。この場合、重複部分の投影データをそのまま加算すると、その部分での投影データ値が大きくなりすぎる。そこで、重複する部分の投影データについて重み付けをして、重複する部分の値が過大にならないように調整する。図１３の例では、重みを重複部分の両端では０とし、中央では０．５としている。こうして、ある特定の角度における被写体の投影データ値の変化が急激にならないように調整でき、立体動画の連続性を良好にできる。
【００６５】
第２の実施の形態におけるＸ線ＣＴ制御装置５２によるＣＴ撮影制御及びデータ処理は、第１の実施の形態と同様であるが、図６のステップＳ２０４で、必要ならば、上述の重み付け加算を行う。
【００６６】
また、図１４は、第３の実施の形態のＣＴ撮影装置を示す。図１４に示す例では、被写体は肘関節であり、被写体の動作は、肘関節の回転である。図１に示した椅子２８の代わりに、人が横たわるベッド７０に、回動の肘の位置決めをするガイドアーム７２を補助的に備える。ガイドアーム７２は、撮影系に対して固定され動かない支柱７４と、ちょうつがいなどで設けられる回動中心７６を介して、支柱７４に接続される可動部７８とからなる。肘を回動中心７６の位置において、上腕が支柱７４に、下腕７６が可動部７８に固定される。これにより、肘関節の回動中心を動かさずに、下腕７６が上下に動かして、肘関節の回転を周期的に行える。このように、ガイドアーム７２は、被写体の動きを動画像再生に必要なタイミングで制御できるように補助をする機能を有する。したがって、第１の実施の形態のように可動部７８にマーカを付着してセンサで位置を検出することにより、また、第２の実施の形態のように、肘の移動を表す画像などを表示して被写体に同期運動をさせることにより、肘の回動中心を動かさずに再現性よくＣＴ撮影を行える。
【００６７】
さらに、被写体が許容できるならば、被写体の対象部位を固定して外力を加えて反復動作をさせる反復動作機構を用いる。これにより、さらに正確な周期運動をさせることができる。このため、図１４の例では、可動部７８を外力で動かすため、たとえば、回動中心７６のちょうつがいを（したがって可動部７８）を動かすモータ（図示しない）を設ける。被写体である腕を、動き支持装置であるガイドアーム７２に合わせし、ガイドアーム７２の可動部７８を旋回アーム１２の回転に同期して自動的に動作させる。これにより被写体に外力を加えて反復動作を行わせる。可動部７８の制御信号を投影データとともに記録しておき、動きの位相を、可動部７８の制御信号を解析して決定する。反復動作機構を用いることにより、反復動作のタイミングを正確かつ確実に伝達できるので、ばらつきのない動画の再現性をより良好にできる。
【００６８】
この第３の実施の形態におけるＸ線ＣＴ制御装置５２によるＣＴ撮影制御及びデータ処理は、第１の実施の形態と同様なので、詳細な説明を省略する。位相の分割および並び替えについては、反復動作の制御信号より動きの位相が決定できるので、それを基に処理できる。
【００６９】
また、撮像系としてＣ字状アームを用いれば、大きな部位の一部である膝関節の撮影において、適当な動き支持装置を脚に装着して、脚を伸ばしてもつかえることなく膝関節の反復運動が可能となる。これにより、膝の反復運動のＣＴ撮影ができる。
【００７０】
また、顎関節について、コーンビームの大きさにより、図１５に示す第１の撮影位置（図の右側の関節）と第２の撮影位置（図の左側の関節）を同時に撮影できない場合がある。しかし、第１の撮影位置での撮影が完了した後に、椅子２８の位置を移動して、旋回アーム１２の旋回中心を自動的に第２の撮影位置に移動するようにして、双方の関節を撮影できるようにしてもよい。また、椅子２８を移動する代わりに旋回アーム１２の位置を移動するようにしてもよい。たとえば、上フレーム１０ａにおいて、旋回アーム１２の旋回軸１２ａを支持するＸＹテーブル（図示しない）を設けると、このＸＹテーブルを移動するＸ軸モータとＵ軸モータで作動させて、ＸＹテーブルをＸＹ面内で移動できる。移動量は、経験値から設定してもよいし、透視画像からの実測値などから設定してもよい。反復動作の周期さえ一致していれば、第１の撮影位置における動画と第２の撮影位置における動画を並べて同時に表示してもよい。これにより、複数の撮影対象部位が離隔している場合でも、全ての対象部位の撮影が自動的にできるので、複数の撮影対象部位が同時にコーンビームの照射領域に収まりきれない場合でも容易に撮影可能である。また、複数の撮影対象部位のそれぞれに必要最小限度の範囲でＸ線照射を行って連続撮影を行うことで、複数の撮影対象部位の全てを含む全領域をＸ線照射して撮影を行う場合に比べて被爆Ｘ線量を抑えることもできる。
【００７１】
なお、撮像系は、上述のＵ字状アームやＣ字状アームに限られない。円筒状ガントリでも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】Ｘ線ＣＴ装置の構成を示す図
【図２】Ｘ線ＣＴシステムの図
【図３】回転周期と動作周期の対応を旋回角度の関数として示す図
【図４】回転周期と動作周期の対応を時間の関数として示す図
【図５】画像データ処理のフローチャート
【図６】位相の分割および並び替えのフローチャート
【図７】動き信号によるスキャン開始を示す図
【図８】１回転の間に複数回の反復動作がある場合の同期回転を説明するための図
【図９】反復周期の表示の１例を示す図
【図１０】反復周期の表示の他の例を示す図
【図１１】集めたデータが位相の境界で急激な差を生じる場合の図式的な図
【図１２】前後の位相で重複してデータを集める例を図式的に示す図
【図１３】集めたデータが位相の境界で急激な差を生じる場合のデータの重み付けを説明するための図式的な図
【図１４】肘関節についてのガイドアームを示す図
【図１５】顎関節について２つの撮影位置を示す図
【符号の説明】
【００７３】
１２  旋回アーム、    １４  アーム回転モータ、    １６  Ｘ線発生器、    １８  Ｘ線イメージセンサ、    ２０  ３次元移動機構、    ２８  椅子、    ３６  マーカ、    ３８  視覚的センサ、    ４０  位相表示装置、    ５０  操作部、    ５２  ＣＴ制御装置、    ５４  表示装置、    ５６  ＣＰＵ、    ５８  データバッファ、    ６０  記憶装置、    ６２  各種入出力インタフェース。
【図１】
2007029166.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】
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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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