(57)【要約】【課題】      2次元X線エリア検出器を持ったX線CT装置のスキャンの関心のある領域ごとのX線線量情報表示を行うことにより、被曝の情報を操作者に提示し、被曝低減、最適化を促すことのできるX線CTを提供する。【解決手段】2次元X線エリア検出器を持ったX線CT装置のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンでスキャンされる各部位ごとのX線線量情報を表示し、操作者が被検体の撮影前にX線線量情報を確認できるようにする。また、X線線量情報の予測については、現在あるCTDI表示のように2種類のファントムの測定値による0次補間値、0次補外値のような単純な予測値ではなく、少なくとも3種類以上のファントムの測定値による1次以上の補間値、補外値による線量予測値を、より精度良く予測し、表示できる。【選択図】           図２７
2007054372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
X線発生装置と、相対してX線を検出するフラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集手段、
そのX線データ収集手段から収集された投影データを画像再構成する画像再構成手段、
画像再構成された断層像を表示する画像表示手段、
断層像撮影の各種撮影条件を設定する撮影条件設定手段、
とからなるX線CT装置において、
撮影条件設定時に1スキャンの一部の範囲のX線線量情報を表示することを特徴とするX線CT装置。
【請求項２】
X線発生装置と、相対してX線を検出する多列X線検出器を、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集手段、
そのX線データ収集手段から収集された投影データを画像再構成する画像再構成手段、
画像再構成された断層像を表示する画像表示手段、
断層像撮影の各種撮影条件を設定する撮影条件設定手段、
とからなるX線CT装置において、
撮影条件設定時に1スキャンの一部の範囲のX線線量情報を表示することを特徴とするX線CT装置。
【請求項３】
請求項1または請求項2のいずれかのX線CT装置において、
コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）の撮影条件設定時に、X線データ収集手段の回転方向に対して垂直な方向、または被検体の体軸方向であるz方向の1スキャン分の撮影範囲における一部の撮影範囲のX線線量情報表示を行う撮影条件設定手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。
【請求項４】
請求項1または請求項2のいずれかのX線CT装置において、
ヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンの撮影条件設定時に、あるz方向の1スキャン分の撮影範囲における一部の撮影範囲のX線線量情報表示を行う撮影条件設定手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。
【請求項５】
請求項1または請求項2のいずれかのX線CT装置において、
シネスキャンの撮影条件設定時に、あるz方向の1スキャン分の撮影範囲における一部の撮影範囲のX線線量情報表示、またはある時間方向の撮影範囲のX線線量情報の表示を行う撮影条件設定手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。
【請求項６】
請求項1から請求項5までのうちのいずれかのX線CT装置において、
撮影条件設定時に、あるz方向の1スキャン分の撮影範囲における一部の撮影範囲の設定は被検体のスカウト像上で行う撮影条件設定手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。
【請求項７】
請求項1から請求項6までのうちのいずれかのX線CT装置において、
撮影条件設定時に、あるz方向の1スキャン分の撮影範囲における一部の撮影範囲の設定に加えて、前記z方向に垂直な方向で鉛直方向をy方向とし、z方向，y方向に垂直な方向をx方向とした場合に、x方向またはy方向のうちの少なくとも1つの方向の範囲を指定してX線線量情報の関心領域を設定する撮影条件設定手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。
【請求項８】
請求項1から請求項7までのうちのいずれかのX線CT装置において、
X線線量情報はCTDI値、DLP値、X線利用効率の少なくとも1つを含んで表示する撮影条件設定手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。
【請求項９】
請求項1から請求項8までのうちのいずれかのX線CT装置において、
X線線量情報は被検体の断面積またはX線プロファイル面積に依存した値を出力する撮影条件設定手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。
【請求項１０】
請求項9のX線CT装置において、
被検体の断面積は被検体の身長、体重、年令、撮影部位、性別のうち少なくとも1つから予測される撮影条件設定手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。
【請求項１１】
請求項9のX線CT装置において、
被検体の断面積は被検体のスカウト像よりX線プロファイル面積を求めてX線線量情報を予測する撮影条件設定手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用X線CT装置、または産業用X線CT装置において、X線CT（Computed Tomography）撮影方法、およびX線CT装置に関し、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンの関心のある領域ごとのX線線量情報表示を行い、操作者にX線線量情報を見せることで被曝低減、最適化を促す表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は多列X線検出器X線CT装置またはフラットパネルに代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器によるX線CT装置においては、図１２のようにヘリカルスキャンで頸部から肝臓まで、または肺野部から肝臓まで一気に撮影する場合は、撮影条件設定手段により撮影条件を設定した際に頸部から肝臓、または肺野部から肝臓まで撮影した場合のCTDI(Computed Tomography Dose Index)値、DLP(Dose-Length Product)値などのX線線量情報が表示されていた。なお、CTDI値は１スキャンのＸ線線量を表し、DLPは１検査のＸ線線量を表す（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、図１３のように、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにより頭部を撮影する場合に、複数のz方向位置においてコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを複数回行い撮影を行ったとすると、1回のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンの単位、もしくは複数のz方向位置の全体のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンのCTDI値、DLP値などのX線線量情報が表示されていた。
【０００４】
このためヘリカルスキャンでも、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンされるz方向の撮影範囲のある一部分、例えばある臓器の部分に相当するような関心領域にあたるある一部のz方向の撮影範囲のX線線量情報のみを直接、表示画面上で知ることはできなかった。
【０００５】
このように、関心のある領域のみのX線線量情報を直接表示するという観点からは問題であった。
また、CTDI値は図１４，図１５のように、2つのアクリル円柱ファントムの中心部と周辺部のX線線量値から加重加算で求められ、図１６のように各撮影視野ごとに定められている。アクリル16cm円柱の中心部のX線線量値DCTDI16C、および周辺部のX線線量値DCTDI16Pの加重加算で定まった値DCTDI16は以下のようにして求められている。
【０００６】
【数１】
2007054372.tif 000003
【０００７】
また、図１５のように、アクリル32cm円柱の中心部のX線線量値DCTDI32C、および周辺部のX線線量値DCTDI32Pの加重加算で定まった値DCTDI32は以下のように求められている。
【０００８】
【数２】
2007054372.tif 000004
【０００９】
なお、DCTDI16Cは図１４のファントムの中心位置AでのX線線量値である。
また、DCTDI16Pは図１４のファントムの周辺位置BからIまでの8か所のX線線量値の平均値である。
【００１０】
また、同様にDCTDI32Cは図１５のファントムの中心位置AでのX線線量値である。
また、DCTDI32Cは図１５のファントムの周辺位置BからIまでの8か所のX線線量値の平均値である。
【００１１】
図１６を見ると、撮影条件設定手段で定められた撮影視野の大きさ、撮影視野直径にのみ依存してCTDI値が定まっている。この場合、以下の問題点がある。
1．被検体の大きさには影響されない点。
【００１２】
2．2つのアクリル円柱のCTDI値の0次補間、0次補外で各撮影視野のCTDI値    が定まっている点。
また、DLP値（Dose Length Product）はCTDI値から求められたz方向の積算値であるため、上記と同様の問題点がある。
【００１３】
このように、被検体の大きさにCTDI値、DLP値が影響されず、また撮影視野の大きさにもCTDI値、DLP値が比例しないため、操作者は被検体の受けるX線線量被曝値を正しく把握できない。このため、操作者は被検体の断層像の画質が悪くならないようにX線線量を上げようとした場合に、被検体に多めにX線を照射してしまう撮影条件を設定してしまっても気がつかない可能性もある。このため、CTDI値、DLP値などのX線線量情報が正しく表示されないと被検体の被曝が大きくなりすぎる可能性があり、X線被曝の観点から問題であった。
【００１４】
しかし、多列X線検出器X線CT装置またはフラットパネルに代表される2次元X線エリア検出器によるX線CT装置において、撮影される断層像のz方向の厚さは今後薄くなる方向にあり、また、断層像平面であるxy平面の画素は小さくなる方向にある。この場合、薄い断層像の画質を良くしようとした場合に、被検体に照射するX線線量は多くなりすぎる可能性が大きい。このためにも、より正しい被検体の大きさに基いたX線線量情報、または被検体の各部分のX線より受けるダメージの感度の違いを考慮すると、ヘリカルスキャンまたはコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンの一連の撮影全体のX線線量情報だけでは今後はX線線量情報としては粗すぎる可能性が大きい。
【特許文献１】特開２００５−７４０００号公報（第７−９頁、図３−９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そこで、本発明の目的は、多列X線検出器または、フラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元エリアX線検出器を持ったX線CT装置のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンにおいて、被検体の大きさに基いた、より正しいX線線量情報を提供するとともに、撮影条件設定時に設定された被検体の関心領域ごとに、より細かい単位でより正しいX線線量情報を提供することのできるX線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】
【００１６】
本発明は、スカウト像から求められた被検体のプロファイル面積などにより、被検体の大きさに基いた、より正しいX線線量情報を提供できる。また、スカウト像上で定められた被検体の関心領域のより細かい単位に基いた、より正しいX線線量情報を提供できることを特徴とするX線CT装置、またはX線CT撮影方法を提供することで上記課題を解決する。
【００１７】
第1の観点では、本発明は、X線発生装置と、相対してX線を検出するフラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集手段、そのX線データ収集手段から収集された投影データを画像再構成する画像再構成手段、画像再構成された断層像を表示する画像表示手段、断層像撮影の各種撮影条件を設定する撮影条件設定手段、とからなるX線CT装置において、撮影条件設定時に1スキャンの一部の範囲のX線線量情報を表示することを特徴とするX線CT装置を提供する。
【００１８】
上記第1の観点におけるX線CT装置では、フラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器を用いたX線CT装置において、ヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンまたはコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにおいて、一連のz方向撮影範囲における一部分のz方向撮影範囲のX線線量情報を提供することができるため、被検体のより細かい単位に基いたX線線量情報を提供できる。
【００１９】
第2の観点では、本発明は、X線発生装置と、相対してX線を検出する多列X線検出器を、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集手段、そのX線データ収集手段から収集された投影データを画像再構成する画像再構成手段、画像再構成された断層像を表示する画像表示手段、断層像撮影の各種撮影条件を設定する撮影条件設定手段、とからなるX線CT装置において、撮影条件設定時に1スキャンの一部の範囲のX線線量情報を表示することを特徴とするX線CT装置を提供する。
【００２０】
上記第2の観点におけるX線CT装置では、多列X線検出器を用いたX線CT装置において、ヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンまたはコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにおいて、一連のz方向撮影範囲における一部分のz方向撮影範囲のX線線量情報を提供することができるため、被検体のより細かい単位に基いたX線線量情報を提供できる。
【００２１】
第3の観点では、本発明は、第1または第2のいずれかの観点のX線CT装置において、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）の撮影条件設定時に、X線データ収集手段の回転方向に対して垂直な方向、または被検体の体軸方向であるz方向の1スキャン分の撮影範囲における一部の撮影範囲のX線線量情報表示を行う撮影条件設定手段を持つことを特徴とするX線CT装置を提供する。
【００２２】
上記第3の観点におけるX線CT装置では、多列X線検出器またはフラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器を用いたX線CT装置において、1回のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）で得られる複数枚の断層像のうちの一部の枚数の断層像単位で、つまり、一連のz方向撮影範囲における一部分のz方向撮影範囲のX線線量情報を提供することができるため、被検体のより細かい単位に基いたX線線量情報を提供できる。
【００２３】
第4の観点では、本発明は、第1または第2のいずれかの観点のX線CT装置において、ヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンの撮影条件設定時に、あるz方向の1スキャン分の撮影範囲における一部の撮影範囲のX線線量情報表示を行う撮影条件設定手段を持つことを特徴とするX線CT装置を提供する。
【００２４】
上記第4の観点におけるX線CT装置では、多列X線検出器またはフラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器を用いたX線CT装置において、1回のヘリカルスキャンで得られる複数枚の断ｙ層像のうちの一部の枚数の断層像単位で、つまり、一連のz方向撮影範囲における一部分のz方向撮影範囲のX線線量情報を提供することができるため、被検体のより細かい単位に基いたX線線量情報を提供できる。
【００２５】
第5の観点では、本発明は、第1または第2のいずれかの観点のX線CT装置において、シネスキャンの撮影条件設定時に、あるz方向の1スキャン分の撮影範囲における一部の撮影範囲のX線線量情報表示、またはある時間方向の撮影範囲のX線線量情報の表示を行う撮影条件設定手段を持つことを特徴とするX線CT装置を提供する。
【００２６】
上記第5の観点におけるX線CT装置では、多列X線検出器またはフラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器を用いたX線CT装置において、1回のシネスキャンで得られる複数枚の断層像のうちの一部の枚数の断層像単位で、つまり、一連のz方向撮影範囲における一部分のz方向撮影範囲のX線線量情報を提供することができるため、被検体のより細かい単位に基いたX線線量情報を提供できる。また、1回のシネスキャンはある時間範囲に渡っているので、ある一部の時間範囲におけるより細かい単位に基いたX線線量情報を提供することもできる。
【００２７】
第6の観点では、本発明は、第1または第5までのうちのいずれかの観点のX線CT装置において、撮影条件設定時に、あるz方向の1スキャン分の撮影範囲における一部の撮影範囲の設定は被検体のスカウト像上で行う撮影条件設定手段を持つことを特徴とするX線CT装置を提供する。
【００２８】
上記第6の観点におけるX線CT装置では、スカウト像において、あらかじめ被検体の一部の関心領域を設定した後に、撮影条件設定手段で撮影条件を設定する際に、その関心領域に照射されるX線線量情報を表示し、操作者に提示できるので、被検体の大きさに基いた、より細かい単位のX線線量情報を提供できる。
【００２９】
第7の観点では、本発明は、第から第6までのうちのいずれかの観点のX線CT装置において、撮影条件設定時に、あるz方向の1スキャン分の撮影範囲における一部の撮影範囲の設定に加えて、前記z方向に垂直な方向で鉛直方向をy方向とし、z方向，y方向に垂直な方向をx方向とした場合に、x方向またはy方向のうちの少なくとも1つの方向の範囲を指定してX線線量情報の関心領域を設定する撮影条件設定手段を持つことを特徴とするX線CT装置を提供する。
【００３０】
上記第7の観点におけるX線CT装置では、スカウト像において、z方向の撮影範囲、x，y方向の撮影範囲を指定して関心領域を設定するので、被検体の断面積のうちこの関心領域に相当するX線線量情報を求められるので、被検体の大きさに基いた、より細かい単位のX線線量情報を提供できる。
【００３１】
第8の観点では、本発明は、第1から第7までのうちのいずれかの観点のX線CT装置において、X線線量情報はCTDI値、DLP値、X線利用効率の少なくとも1つを含んで表示する撮影条件設定手段を持つことを特徴とするX線CT装置を提供する。
【００３２】
上記第8の観点におけるX線CT装置では、一般的にCTDI値、DLP値などがX線線量情報として知られている。操作者はこれらのCTDI値、DLP値などより被検体に照射されるX線線量が予測でき、そのX線線量から被検体の受けるダメージを推定することができ、そのX線線量の妥当性を判断できる。
【００３３】
第9の観点では、本発明は、第1から第8までのうちのいずれかの観点のX線CT装置において、X線線量情報は被検体の断面積またはX線プロファイル面積に依存した値を出力する撮影条件設定手段を持つことを特徴とするX線CT装置を提供する。
【００３４】
上記第9の観点におけるX線CT装置では、被検体の受けるX線ダメージは被検体の断面積に依存するので、被検体の断面積またはX線プロファイル面積から被検体の受けるX線線量情報を求める方が、より正確なX線線量情報を求めることができる。
【００３５】
第10の観点では、本発明は、第9の観点のX線CT装置において、被検体の断面積は被検体の身長、体重、年令、撮影部位、性別のうち少なくとも1つから予測される撮影条件設定手段を持つことを特徴とするX線CT装置を提供する。
【００３６】
上記第10の観点におけるX線CT装置では、被検体の断面積は統計的にある程度、身長、体重、年令、撮影部位、性別を用いて予測することができる。この予測された被検体の断面積から被検体の受けるX線線量情報を予測することができる。
【００３７】
第11の観点では、本発明は、第9の観点のX線CT装置において、被検体の断面積は被検体のスカウト像よりX線プロファイル面積を求めてX線線量情報を予測する撮影条件設定手段を持つことを特徴とするX線CT装置を提供する。
【００３８】
上記第11の観点におけるX線CT装置では、被検体のX線プロファイル面積はスカウト像から求めることができるので、このスカウト像から求められたX線プロファイル面積より、被検体の受けるX線線量情報を求めることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明のX線CT装置、またはX線CT画像再構成方法によれば、多列X線検出器または、フラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元エリアX線検出器を持ったX線CT装置のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンにおいて、被検体の大きさに基いた、より正しいX線線量情報を提供するとともに、撮影条件設定時に設定された被検体の関心領域ごとに、より細かい単位でより正しいX線線量情報を提供することのできるX線CT装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
図1は、本発明の一実施形態にかかるX線CT装置の構成ブロック図である。このX線CT装置100は、操作コンソール1と、撮影テーブル10と、走査ガントリ20とを具備している。
【００４１】
操作コンソール1は、操作者の入力を受け付ける入力装置2と、前処理、画像再構成処理、後処理などを実行する中央処理装置3と、走査ガントリ20で収集したX線検出器データを収集するデータ収集バッファ5と、X線検出器データを前処理して求められた投影データから画像再構成した断層像を表示するモニタ6と、プログラムやX線検出器データや投影データやX線断層像を記憶する記憶装置7とを具備している。
【００４２】
撮影条件の入力はこの入力装置2から入力され、記憶装置7に記憶される。
撮影テーブル10は、被検体を乗せて走査ガントリ20の開口部に入れ出しするクレードル12を具備している。クレードル12は撮影テーブル10に内蔵するモータで昇降およびテーブル直線移動される。
【００４３】
走査ガントリ20は、X線管21と、X線コントローラ22と、コリメータ23と、X線ビーム形成フィルタ28と、多列X線検出器24と、DAS（Data Acquisition System）25と、被検体の体軸の回りに回転しているX線管21などを制御する回転部コントローラ26と、制御信号などを前記操作コンソール1や撮影テーブル10とやり取りする制御コントローラ29とを具備している。X線ビーム形成フィルタ28は撮影中心である回転中心に向かうX線の方向にはフィルタの厚さが最も薄く、周辺部に行くに従いフィルタの厚さが増し、X線をより吸収できるようになっているX線フィルタである。このため、円形または楕円形に近い断面形状の被検体の体表面の被曝を少なくできるようになっている。また、走査ガントリ傾斜コントローラ27により、走査ガントリ20はz方向の前方および後方に±約30度ほど傾斜できる。
【００４４】
図2は、X線管21と多列X線検出器24の幾何学的配置の説明図である。
X線管21と多列X線検出器24は、回転中心ICの回りを回転する。鉛直方向をy方向とし、水平方向をx方向とし、これらに垂直なテーブル進行方向をz方向とするとき、X線管21および多列X線検出器24の回転平面は、xy平面である。また、クレードル12の移動方向は、z方向である。
【００４５】
X線管21は、コーンビームCBと呼ばれるX線ビームを発生する。コーンビームCBの中心軸方向がy方向に平行なときを、ビュー角度0度とする。
多列X線検出器24は、例えば256列のX線検出器列を有する。また、各X線検出器列は例えば1024チャネルのX線検出器チャネルを有する。
【００４６】
X線が照射されて、収集された投影データは、多列X線検出器24からDAS25でA／D変換され、スリップリング30を経由してデータ収集バッファ5に入力される。データ収集バッファ5に入力されたデータは、記憶装置7のプログラムにより中央処理装置3で処理され、断層像に画像再構成されてモニタ6に表示される。
【００４７】
図１７は本実施例のX線CT装置の動作の概要を示すフロー図である。
ステップP1では、被検体をクレードル12に乗せ、位置合わせを行う。クレードル12の上に乗せられた被検体は各部位の基準点に走査ガントリ20のスライスライト中心位置を合わせる。
【００４８】
ステップP2では、スカウト像収集を行う。スカウト像は通常0度，90度で撮影するが部位によっては例えば頭部のように、90度スカウト像のみの場合もある。スカウト像撮影の詳細については後述する。
【００４９】
ステップP3では、撮影条件設定を行う。通常撮影条件はスカウト像上に撮影する断層像の位置、大きさを表示しながら撮影を行う。この場合に、ヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンまたはコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャン1回分の全体としてのX線線量情報の表示とともに、図１８，図１９のように、スカウト像上で関心領域を設定し、その関心領域のX線線量情報を表示する。また、シネスキャンにおいては、回転数または時間を入れるとその関心領域における入力された回転数分、または入力された時間分のX線線量情報が表示される。
【００５０】
ステップP4では、断層像撮影を行う。断層像撮影の詳細については後述する。
次に被検体に照射されるX線線量情報の求め方の1つの実施例を示す。
被検体の大きさに基いて、被検体に照射されるX線線量分布を求めるには、図２１のような処理の流れとなる。
【００５１】
ステップSS1では、スカウト像X線検出器データ入力を行う。
ステップSS2では、スカウト像X線検出器データの前処理を行う。この前処理は、前途したスキャンの前処理と同様な処理でよい。
【００５２】
ステップSS3では、前処理されたスカウト像よりプロファイル面積および径1，2を求める。X線プロファイル面積Sxとは
【００５３】
【数３】
2007054372.tif 000005
【００５４】
のように、全チャネルのX線投影データ値の和である。あらかじめこのX線プロファイル面積Sxと図２０に示した水等価材のファントムの断面積との相関をデータとして持っておく。
【００５５】
径1は以下のようにあるノイズレベルの閾値Th1以上のチャネルを満たす連続したチャネルの長さR1を径1の長さとする。
【００５６】
【数４】
2007054372.tif 000006
【００５７】
この連続したチャネル数から撮影視野中心（回転中心）を通るx軸、またはy軸へ投影した時の長さはX線検出器の各チャネルの間隔、X線データ収集系の幾何学系より求めることができる。
【００５８】
径2は投影データD（ch）を値の大きい順に、つまりX線吸収値の大きい順に並べる。この時の大きな方から、あるチャネル数分、例えば全チャネルが1000チャネルであれば5％の50チャネル分の投影データの平均値を求め、長さR2に変換する。投影データ値と水等価材の長さの関係はあらかじめ変換係数、変換テーブルなどで求めておく。このようにして求めた径1R1，径2R2うち長い方を長径RL，短い方を短径RSとする。
【００５９】
このようにして、プロファイル面積Sx，長径RL，短径RSを求められる。
ステップSS4では、プロファイル面積、および径1，2の値より、相当するファントムデータを選択する。ステップSS3で求めたプロファイル面積Sx，長径RL，短径RSより、対応する断面積および長径、短径比の図２０に示した水等価材のファントムのX線線量情報であるCTDI値を抽出する。もしくは、近い大きさのファントムの実質的なCTDI値を抽出する。
【００６０】
ステップSS5では、選択されたファントムデータのX線線量データより、実質的なCTDI値、DLP値を求めるために、抽出されたCTDI値をそのまま出力するか、または近傍のCTDI値を線型近似して求める。例えば図２２に示すように、プロファイル面積Sx，長短径比RL／RSの位置のCTDI値を求めたい場合、近傍の4点のCTDI値をDCTDIS1，DCTDIS2，DCTDIR1，DCTDIR2とし、その各点までのパラメータ距離をa，b，c，dとすると、求めるべき線量情報のCTDI値DCTDIは以下で求められる。
【００６１】
【数５】
2007054372.tif 000007
【００６２】
この時のDLP値はこのCTDI値より求める。
図3は、本発明のX線CT装置100の断層像撮影およびスカウト像撮影の動作の概略を示すフロー図である。
【００６３】
以下では、多列X線検出器24の場合について説明しているが、フラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器24の場合でも同様である。また、図２３のように、z方向に連続な断層像のうち、ある3次元の関心領域部分だけのCTDI値を求めたいとした場合は、90度方向のスカウト像上でz方向座標の始点終点（zs，ze）、y方向座標の始点終点（ys，ye）が定められる。また、図２４のように、0度方向のスカウト像上でx方向座標の始点終点（xs，xe）が定められる。このように、0度方向のスカウト像と90度方向のスカウト像の2方向から3次元の関心領域を図２３のように被検体に設定できる。これを各断層像と等価なファントムに写したのが図２６である。図２６において設定された関心領域内の各点のX線線量情報を中心位置のX線線量情報DCTDIAと、各周辺位置8点のX線線量情報DCTDIB，DCTDIC，DCTDID，DCTDIE，DCTDIF，DCTDIG，DCTDIH，DCTDIIより線型近似で求め、関心領域内のX線線量情報が求められる。
【００６４】
ステップS1では、ヘリカルスキャンでは、X線管21と多列X線検出器24とを被検体の回りに回転させ、かつ撮影テーブル10上のクレードル12をテーブルを直線移動させながらX線検出器データのデータ収集動作を行ない、ビュー角度viewと、検出器列番号jと、チャネル番号iとで表わされるX線検出器データD0（view，j，i）にテーブル直線移動z方向位置Ztable（view）を付加させて、X線検出器データを収集する。また、可変ピッチヘリカルスキャンにおいては、ヘリカルスキャンにおいて一定速度の範囲のデータ収集のみならず、加速時、減速時においてもデータ収集を行うものとする。
【００６５】
また、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンでは撮影テーブル10上のクレードル12をあるz方向位置に固定させたまま、データ収集系を1回転または複数回転させてX線検出器データのデータ収集を行う。必要に応じて、次のz方向位置に移動した後に、再度データ収集系を1回転または複数回転させてX線検出器データのデータ収集を行う。
【００６６】
また、スカウト像撮影では、X線管21と多列X線検出器24とを固定させ、撮影テーブル10上のクレードル12を直線移動させながらX線検出器データのデータ収集動作を行うものとする。
【００６７】
ステップS2では、X線検出器データD0(view，j，i)に対して前処理を行い、投影データに変換する。前処理は図4のようにステップS21オフセット補正，ステップS22対数変換，ステップS23Ｘ線線量補正，ステップS24感度補正からなる。
【００６８】
スカウト像撮影の場合は、前処理されたX線検出器データをチャネル方向の画素サイズおよびクレードル直線移動方向であるz方向の画素サイズをモニタ6の表示画素サイズに合わせて表示すればスカウト像として完成である。
【００６９】
ステップS3では、前処理された投影データD1 (view，j，i)に対して、ビームハードニング補正を行なう。ビームハードニング補正S3では前処理S2の感度補正S24が行なわれた投影データをD1(view，j，i)とし、ビームハードニング補正S3の後のデータをD11(view，j，i)とすると、ビームハードニング補正S3は以下のように、例えば多項式形式で表わされる。
【００７０】
【数６】
2007054372.tif 000008
【００７１】
この時、検出器の各j列ごとに独立したビームハードニング補正を行なえるため、撮影条件で各データ収集系の管電圧が異なっていれば、各列ごとの検出器のX線エネルギー特性の違いを補正できる。
【００７２】
ステップS4では、ビームハードニング補正された投影データD11(view，j，i)に対して、z方向(列方向)のフィルタをかけるzフィルタ重畳処理を行なう。
ステップS4では、各ビュー角度、各データ収集系における前処理後、ビームハードニング補正された多列X線検出器D11(view，j，i)  (i＝1〜CH，  j＝1〜ROW)の投影データに対し、列方向に例えば下記のような列方向フィルタサイズが5列のフィルタをかける。
【００７３】
（w1(j)，w2(j)，w3(j)，w4(j)，w5(j)）、
【００７４】
【数７】
2007054372.tif 000009
【００７５】
補正された検出器データD12(view，j，i)は以下のようになる。
【００７６】
【数８】
2007054372.tif 000010
【００７７】
となる。なお、チャネルの最大値はCH， 列の最大値はROWとすると、
【００７８】
【数９】
2007054372.tif 000011
【００７９】
とする。
また、列方向フィルタ係数を各チャネルごとに変化させると画像再構成中心からの距離に応じてスライス厚を制御できる。一般的に断層像では再構成中心に比べ周辺部の方がスライス厚が厚くなるので、列方向フィルタ係数を中心部と周辺部で変化させて、列方向フィルタ係数を中心部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅を広く変化させると、周辺部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅をせまく変化させると、スライス厚は周辺部でも画像再構成中心部でも一様に近くすることもできる。
【００８０】
このように、多列X線検出器24の中心部チャネルと周辺部チャネルの列方向フィルタ係数を制御してやることにより、スライス厚も中心部と周辺部で制御できる。列方向フィルタでスライス厚を弱干厚くすると、アーチファクト、ノイズともに大幅に改善される。これによりアーチファクト改善具合、ノイズ改善具合も制御できる。つまり、3次元画像再構成された断層像つまり、xy平面内の画質が制御できる。また、その他の実施例として列方向（z方向）フィルタ係数を逆重畳（デコンボリューション）フィルタにすることにより、薄いスライス厚の断層像を実現することもできる。
【００８１】
ステップS5では、再構成関数重畳処理を行う。すなわち、フーリエ変換し、再構成関数を掛け、逆フーリエ変換する。再構成関数重畳処理S5では、zフィルタ重畳処理後のデータをD12とし、再構成関数重畳処理後のデータをD13、重畳する再構成関数をKernel（j）とすると、再構成関数重畳処理は以下のように表わされる。
【００８２】
【数１０】
2007054372.tif 000012
【００８３】
つまり、再構成関数kernel（j）は検出器の各j列ごとに独立した再構成関数重畳処理を行なえるため、各列ごとのノイズ特性、  分解能特性の違いを補正できる。
ステップS6では、再構成関数重畳処理した投影データD13(view，j，i)に対して、3次元逆投影処理を行い、逆投影データD3(x，y)を求める。画像再構成される画像はz軸に垂直な面、xy平面に3次元画像再構成される。以下の再構成領域Pはxy平面に平行なものとする。この3次元逆投影処理については、図5を参照して後述する。
【００８４】
ステップS7では、逆投影データD3（x，y，z）に対して画像フィルタ重畳、CT値変換などの後処理を行い、断層像D31（x，y）を得る。
後処理の画像フィルタ重畳処理では、3次元逆投影後の断層像をD31（x，y，z）とし、画像フィルタ重畳後のデータをD32（x，y，z）、画像フィルタをFilter（z）とすると、
【００８５】
【数１１】
2007054372.tif 000013
【００８６】
つまり、検出器の各j列ごとに独立した画像フィルタ重畳処理を行なえるため、各列ごとのノイズ特性、分解能特性の違いを補正できる。
得られた断層像はモニタ6に表示される。
【００８７】
図5は、3次元逆投影処理（図4のステップS6）の詳細を示すフロー図である。
実施例では、画像再構成される画像はz軸に垂直な面、xy平面に3次元画像再構成される。以下の再構成領域Pはxy平面に平行なものとする。
【００８８】
ステップS61では、断層像の画像再構成に必要な全ビュー（すなわち、360度分のビュー又は「180度分＋ファン角度分」のビュー）中の一つのビューに着目し、再構成領域Pの各画素に対応する投影データDrを抽出する。
【００８９】
図6（a）（b）に示すように、xy平面に平行な512×512画素の正方形の領域を再構成領域Pとし、y＝0のx軸に平行な画素列L0，y＝63の画素列L63，y＝127の画素列L127，y＝191の画素列L191，y＝255の画素列L255，y＝319の画素列L319，y＝383の画素列L383，y＝447の画素列L447，y＝511の画素列L511を列にとると、これらの画素列L0〜L511をX線透過方向に多列X線検出器24の面に投影した図7に示す如きラインT0〜T511上の投影データを抽出すれば、それらが画素列L0〜L511の投影データDr(view，x，y)となる。ただし、x，yは断層像の各画素（x，y）に対応する。
【００９０】
X線透過方向は、X線管21のX線焦点と各画素と多列X線検出器24との幾何学的位置によって決まるが、X線検出器データD0(view，j，i)のz座標z（view）がテーブル直線移動z方向位置Ztable（view）としてX線検出器データに添付されて判っているため、加速・減速中のX線検出器データD0(view，j，i)でもX線焦点、多列X線検出器のデータ収集幾何学系の中において、X線透過方向を正確に求めることができる。
【００９１】
なお、例えば画素列L0をX線透過方向に多列X線検出器24の面に投影したラインT0のように、ラインの一部が多列X線検出器24のチャネル方向の外に出た場合は、対応する投影データDr(view，x，y)を「0」にする。また、z方向の外に出た場合は投影データDr(view，x，y)を補外して求める。
【００９２】
このようにして、図8に示すように、再構成領域Pの各画素に対応する投影データDr（view，x，y）を抽出できる。
図5に戻り、ステップS62では、投影データDr（view，x，y）にコーンビーム再構成加重係数を乗算し、図9に示す如き投影データD2（view，x，y）を作成する。
【００９３】
ここで、コーンビーム再構成加重係数w（i，j）は以下の通りである。ファンビーム画像再構成の場合は、一般に、view＝βaでX線管21の焦点と再構成領域P上（xy平面上）の画素g(x，y)とを結ぶ直線がX線ビームの中心軸Bcに対してなす角度をγとし、その対向ビューをview＝βbとするとき、
【００９４】
【数１２】
2007054372.tif 000014
【００９５】
である。
再構成領域P上の画素g(x，y)を通るX線ビームとその対向X線ビームが再構成平面Pとなす角度を、αa，αbとすると、これらに依存したコーンビーム再構成加重係数ωa，ωbを掛けて加算し、逆投影画素データD2（0，x，y）を求める。
【００９６】
【数１３】
2007054372.tif 000015
【００９７】
なお、コーンビーム再構成加重係数の対向ビーム同士の和は、
【００９８】
【数１４】
2007054372.tif 000016
【００９９】
である。
コーンビーム再構成加重係数ωa，ωbを掛けて加算することにより、コーン角アーチファクトを低減することができる。
【０１００】
例えば、コーンビーム再構成加重係数ωa，ωbは、次式により求めたものを用いることができる。なお、gaはあるX線ビームの加重係数、gbは対向するX線ビームの加重係数である。
【０１０１】
ファンビーム角の1／2をγmaxとするとき、
【０１０２】
【数１５】
2007054372.tif 000017
【０１０３】
（例えば、q＝1とする）
例えば、ga，gbの1例として、max[  ]を値の大きい方を採る関数とすると、
【０１０４】
【数１６】
2007054372.tif 000018
【０１０５】
また、ファンビーム画像再構成の場合は、更に距離係数を再構成領域P上の各画素に乗算する。距離係数はX線管21の焦点から投影データDrに対応する多列X線検出器24の検出器列j，チャネルiまでの距離をr0とし、X線管21の焦点から投影データDrに対応する再構成領域P上の画素までの距離をr1とするとき、（r1／r0）2である。
【０１０６】
また、平行ビーム画像再構成の場合は、再構成領域P上の各画素にコーンビーム再構成加重係数w（i，j）のみを乗算すればよい。
ステップS63では、図10に示すように、予めクリアしておいた逆投影データD3(x，y)に、投影データD2（view，x，y）を画素対応に加算する。
【０１０７】
ステップS64では、断層像の画像再構成に必要な全ビュー（すなわち、360度分のビュー又は「180度分＋ファン角度分」のビュー）について、ステップS61〜S63を繰り返し、図10に示すように、逆投影データD3（x，y）を得る。
【０１０８】
なお、図11（a）（b）に示すように、再構成領域Pを512×512画素の正方形の領域とせずに、直径512画素の円形の領域としてもよい。
〔実施例1〕
上記の実施例を実際のヘリカルスキャンに応用すると、図２７のように撮影の全領域のX線線量情報、関心領域1（心臓）のX線線量情報、関心領域2（肝臓）のX線線量情報が各々わかり、各臓器のX線被曝に対する感度も考慮して、被検体の被曝低減を考慮することができる。
【０１０９】
また、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンでも同様に図２８のように、撮影の全領域のX線線量情報と関心領域1のX線線量情報の各々がわかり、各臓器のX線被曝、全体のX線被曝を考慮することができる。
【０１１０】
〔実施例2〕
実施例2では、図２９に示すような可変ピッチヘリカルスキャンの場合を示す。可変ピッチヘリカルスキャンでは図２９のように各z方向範囲、例えば心臓、肝臓、肺野において、ヘリカルピッチ、ノイズインデックス（画像ノイズの指標値）が変化する。このため、通常のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンに比べ、各z方向位置でのX線線量情報が直観的にはわかりにくくなるため、X線線量情報の表示がなおいっそう必要となる。この場合もX線線量情報としては、全領域、関心領域1（心臓）、関心領域2（肺野）、関心領域3（肝臓）と分けて表示することにより、操作者に対してわかりやすくなる。これにより、各臓器のX線被曝に対する感度も考慮して、被検体の被曝低減を考慮することができる。
【０１１１】
〔実施例3〕
本実施例では、参照する水等価材ファントムとの相関を取るのにスカウト像より求めたX線プロファイル面積Sxを用いているが、被検体の身長、体重、年令、撮影部位、性別を統計的に調査して、図３０の（ａ）のように性別、各年令の範囲、各部位ごとに体重、身長と部位の断面積の関係を調べ、分布する統計データより、回帰平面または回帰曲面を求める。または、図３０の（ｂ）のように体重、身長と水等価材ファントムの断面積の関係を調べ、分布する統計データより回帰平面または回帰曲面を求める。また、この回帰平面、または回帰曲面を表わす式も求められる。
【０１１２】
これにより、性別、年令、部位、体重、身長が入力されると、その回帰平面またはその回帰曲面の式によりその部位の断面積や水等価材ファントムの断面積が求められる。これより参照すべき水等価材ファントムが定まり、X線線量情報が定まる。または関心領域が設定されていれば、その関心領域におけるX線線量情報が得られる。
【０１１３】
以上のX線CT装置100において、本発明のX線CT装置、またはX線CT撮影方法によれば、多列X線検出器または、フラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元エリアX線検出器を持ったX線CT装置のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンの開始時と終了時に存在していたz方向に広がるX線コーンビームにおいて、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンの被曝低減を実現する効果がある。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
なお、本実施例における画像再構成法は、従来公知のフェルドカンプ法による3次元画像再構成法でもよい。さらに、他の3次元画像再構成方法でもよい。または2次元画像再構成でも良い。
【０１１５】
また、本実施例では、多列X線検出器または、フラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元エリアX線検出器を持ったX線CT装置について書かれているが、1列のX線検出器のX線CT装置においても同様の効果を出せる。
【０１１６】
また、本実施例では、各列ごとに係数の異なった列方向（z方向）フィルタを重畳することにより、画質のばらつきを調整し、各列において均一なスライス厚、アーチファクト、ノイズの画質を実現しているが、これには様々なフィルタ係数が考えられるが、いずれも同様の効果を出すことができる。
【０１１７】
本実施例では、医用X線CT装置を元に書かれているが、産業用X線CT装置または他の装置と組合わせたX線CT−PET装置，X線CT−SPECT装置などで利用できる。
本実施例では、図２０のように様々な径の円、または楕円のX線水等価材のファントムを用いているが、別の形状、別の材質でも同様の効果が期待できる。
【０１１８】
本実施例では、図２６のように設定された関心領域の各点のX線線量情報をファントムの中心位置A、ファントムの周辺位置B〜Iとの線型近似で求めて、その各点の合計を関心領域のX線線量情報としているが、別の計算方法によりX線線量情報を求めても同様の効果が期待できる。例えば、大まかに関心領域の面積と位置で被検体断面と等価なファントムのX線線量情報を補正して求めても同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の一実施形態にかかるX線CT装置を示すブロック図である。
【図２】X線発生装置（X線管）および多列X線検出器の回転を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るX線CT装置の概略動作を示すフロー図である。
【図４】前処理の詳細を示すフロー図である。
【図５】3次元画像再構成処理の詳細を示すフロー図である。
【図６】再構成領域上のラインをＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。
【図７】検出器面に投影したラインを示す概念図である。
【図８】投影データDr（view，x，y）を再構成領域上に投影した状態を示す概念図である。
【図９】再構成領域上の各画素の逆投影画素データD2を示す概念図である。
【図１０】逆投影画素データD2を画素対応に全ビュー加算して逆投影データD3を得る状態を示す説明図である。
【図１１】円形の再構成領域上のラインをX線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。
【図１２】（a）肺野部から肝臓へのヘリカルスキャンを示す図である。
【図１３】（b）頭部のアキシャルスキャンを示す図である。
【図１４】アクリル16cm円柱の中心部と周辺部のX線線量測定位置を示す図である。
【図１５】アクリル32cm円柱の中心部と周辺部のX線線量測定位置を示す図である。
【図１６】撮影視野直径によるCTDI値を示す図である。
【図１７】被検体撮影の流れを示すフロー図である。
【図１８】90度方向のスカウト像上で設定された関心領域を示す図である。
【図１９】0度方向のスカウト像上で設定された関心領域を示す図である。
【図２０】様々な径のX線水等価材ファントムの例を示す図である。
【図２１】プロファイル面積より被検体のX線線量情報を求めるフロー図である。
【図２２】CTDI値の線型近似方法を示す図である。
【図２３】被検体の連続断層像中の3次元関心領域を示す図である。
【図２４】被検体の連続断層像中の3次元関心領域を示す図である。
【図２５】被検体の連続断層像中の3次元関心領域を示す図である。
【図２６】設定された関心領域を被検体断面積で対応するファントムに対応を示す図である。
【図２７】肺野部から肝臓へのヘリカルスキャンを示す図である。
【図２８】頭部のアキシャルスキャンを示す図である。
【図２９】可変ピッチヘリカルスキャンの場合を示す図である。
【図３０】身長および体重と部位の断面積または水等価材アクリルファントム断面積を示す図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１               操作コンソール
２               入力装置
３               中央処理装置
５               データ収集バッファ
６               モニタ
７               記憶装置
１０             撮影テーブル
１２             クレードル
１５             回転部
２０             走査ガントリ
２１             X線管
２２             X線コントローラ
２３             コリメータ
２４             多列X線検出器
２５             DAS（データ収集装置）
２６             回転部コントローラ
２７             走査ガントリ傾斜コントローラ
２８             X線ビーム形成フィルタ
２９             制御コントローラ
３０             スリップリング
ｄＰ             X線検出器面
Ｐ               再構成領域
ＰＰ             投影面
IC               回転中心(ISO)
【図１】
2007054372.tif 000019
【図２】
2007054372.tif 000020
【図３】
2007054372.tif 000021
【図４】
2007054372.tif 000022
【図５】
2007054372.tif 000023
【図６】
2007054372.tif 000024
【図７】
2007054372.tif 000025
【図８】
2007054372.tif 000026
【図９】
2007054372.tif 000027
【図１０】
2007054372.tif 000028
【図１１】
2007054372.tif 000029
【図１２】
2007054372.tif 000030
【図１３】
2007054372.tif 000031
【図１４】
2007054372.tif 000032
【図１５】
2007054372.tif 000033
【図１６】
2007054372.tif 000034
【図１７】
2007054372.tif 000035
【図１８】
2007054372.tif 000036
【図１９】
2007054372.tif 000037
【図２０】
2007054372.tif 000038
【図２１】
2007054372.tif 000039
【図２２】
2007054372.tif 000040
【図２３】
2007054372.tif 000041
【図２４】
2007054372.tif 000042
【図２５】
2007054372.tif 000043
【図２６】
2007054372.tif 000044
【図２７】
2007054372.tif 000045
【図２８】
2007054372.tif 000046
【図２９】
2007054372.tif 000047
【図３０】
2007054372.tif 000048