(57)【要約】【課題】放射線断層撮影装置において、１Ｄコリメータの長所と２Ｄコリメータの長所とを必要に応じて活かせるようにする。【解決手段】放射線源31と、放射線源31と対向して設けられ、チャネル方向CH及びスライス方向SLに２次元的に配列された複数の検出素子32iを有する検出器32と、検出器32と放射線源31との間に設けられ、複数の検出素子32iをチャネル方向CHに区分する複数の第１のコリメータ板51Pを有する第１のコリメータ部51と、検出器32と放射線源31との間の空間から外れた第１の位置L1と、当該空間内の第２の位置L2とに移動可能に設けられ、第２の位置L2に位置するときに複数の検出素子32iをスライス方向SLに区分する複数の第２のコリメータ板52Pを有する第２のコリメータ部52と、第２のコリメータ部52を第１及び第２の位置L1,L2のいずれかに移動させる移動手段53と、を備えた構成とする。【選択図】図２
2016120058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源と、
前記放射線源と対向して設けられており、チャネル方向及びスライス方向に２次元的に配列された複数の放射線検出素子を有する検出器と、
前記検出器と前記放射線源との間に設けられており、前記複数の放射線検出素子をチャネル方向に区分するよう立設された複数の第１のコリメータ板を有する第１のコリメータ部と、
前記検出器と前記放射線源との間の空間から外れた第１の位置と、該空間内の第２の位置とに移動可能に設けられており、前記第２の位置に位置するときに前記複数の放射線検出素子をスライス方向に区分するよう立設された複数の第２のコリメータ板を有する第２のコリメータ部と、
前記第２のコリメータ部を、前記第１及び第２の位置のいずれかに位置するよう移動させる移動手段と、を備えた放射線断層撮影装置。
【請求項２】
放射線源と、
前記放射線源と対向して設けられており、チャネル方向及びスライス方向に２次元的に配列された複数の放射線検出素子を有する検出器と、
前記検出器と前記放射線源との間に設けられており、前記複数の放射線検出素子をチャネル方向に区分するよう立設された複数の第１のコリメータ板を有する第１のコリメータ部と、
前記検出器と前記放射線源との間の空間から外れた第１の位置と、該空間内の第２の位置とに移動可能に設けられており、前記第２の位置に位置するときに前記複数の放射線検出素子をチャネル方向及びスライス方向に区分するよう立設された複数の第２のコリメータ板を有する第２のコリメータ部と、
前記第２のコリメータ部を、前記第１及び第２の位置のいずれかに位置するよう移動させる移動手段と、を備えた放射線断層撮影装置。
【請求項３】
前記複数の第２のコリメータ板のうち前記複数の放射線検出素子をチャネル方向に区分するコリメータ板は、前記第１のコリメータ板の板厚より幅広な板厚を有する、請求項２に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項４】
前記移動手段は、画像ノイズ低減能を優先する第１のモードが設定されたときには、前記第１の位置に位置し、散乱線除去能を優先する第２のモードが設定されたときには、前記第２の位置に位置するよう、前記第２のコリメータ部を移動させる、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項５】
前記第２のコリメータ部が前記第１の位置に位置するときの撮影により得られた第１の投影データに対しては、第１の再構成関数を適用し、前記第２のコリメータ部が前記第２の位置に位置するときの撮影により得られた第２の投影データに対しては、前記第１の再構成関数より高周波成分を強調する第２の再構成関数を適用することにより、画像を再構成する再構成手段をさらに備えた、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項６】
前記再構成手段は、再構成画像における高周波成分の強調レベルが互いに異なる複数種類の再構成関数を用意しており、
前記第１及び第２の再構成関数は、前記複数種類の中の同じ種類に属しており、
前記再構成手段は、前記第１の投影データに対しては、前記複数種類の中から指定された種類に属する前記第１の再構成関数を適用し、前記第２の投影データに対しては、前記指定された種類に属する前記第２の再構成関数を適用する、請求項５に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項７】
前記検出器のカバレッジは、２０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下である、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項８】
前記第２の位置は、前記第１のコリメータ部と前記放射線源との間にある、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項９】
前記第１及び第２のコリメータ板の板面は、前記放射線源からの放射線照射方向と実質的に平行である、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出器に入射する散乱線を除去するコリメータを備えた放射線断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置では、被検体に照射されたＸ線の散乱線を除去する目的で、Ｘ線検出器にポスト・ペイシェント・コリメータ（Post-patient collimator；以下、単にコリメータという）が設けられている。また、従来、コリメータは、Ｘ線検出器を構成する検出素子のチャネル（channel）ごとにＸ線を遮蔽する仕切り板を入れることで、チャネル方向の散乱線を除去するのが一般的である。
【０００３】
ところが、近年、Ｘ線検出器のカバレッジ（coverage）やＸ線ビーム（X-ray beam）のスライス（slice）方向（被検体の体軸方向もしくはｚ軸方向）におけるワイド化（widening）に伴い、スライス方向の散乱線も除去する必要が出てきた。スライス方向の散乱線を除去するには、Ｘ線検出器における検出素子のスライス列ごとにＸ線を遮蔽する仕切り板を入れることで実現可能である。
【０００４】
一般的に、チャネルごとに仕切り板を入れるコリメータのことを、１Ｄコリメータ（one dimension collimator；１次元コリメータ）と呼び、チャネルごと及びスライス列ごとの両方に仕切り板を入れるコリメータのことを２Ｄコリメータ（two dimension collimator；２次元コリメータ）と呼ぶ。２Ｄコリメータについては、種々提案が成されているが、例えば、特許文献１にて開示されている。
【０００５】
１Ｄ／２Ｄコリメータの採用実績としては、例えば、Ｘ線検出器のカバレッジが４０ｍｍ程度のＸ線ＣＴ装置に１Ｄコリメータが採用されており、同カバレッジが１６０ｍｍ程度のＸ線ＣＴ装置に２Ｄコリメータが採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−０６４６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、Ｘ線検出器のカバレッジが４０ｍｍ程度のＸ線ＣＴ装置においても、スライス方向の散乱線はある程度存在している。このようなＸ線ＣＴ装置においては、１Ｄコリメータを採用しつつ、コリメータで除去しきれなかった散乱線による影響を抑えるべく、Ｘ線検出器の出力データを補正アルゴリズム（correction algorithm）により補正するケースが多い。
【０００８】
一方、４０ｍｍカバレッジのＸ線ＣＴ装置においても、補正アルゴリズムを使わずに２Ｄコリメータを採用して正確な散乱線除去を行うことで、散乱線に起因するアーチファクト（artifact）を軽減させ、再構成画像の画質向上を狙う方法も考えられる。ただし、４０ｍｍカバレッジのＸ線ＣＴ装置において、２Ｄコリメータを採用した場合、散乱線に起因するアーチファクトは軽減するが、それと同時に、Ｘ線利用効率が減少することで、画像ノイズ（image noise）は増大してしまう。
【０００９】
つまり、１Ｄコリメータは、画像ノイズの低減効果に優れるという長所を持っており、２Ｄコリメータは、散乱線に起因するアーチファクトの軽減効果に優れるという長所を持っている。
【００１０】
しかしながら、これらの長所は、互いにトレードオフ（trade-off）の関係にあり、操作者が享受できる利益は、使用するＸ線ＣＴ装置に採用されているコリメータのタイプ（type）の長所に限定されてしまう。
【００１１】
このような事情により、Ｘ線ＣＴ装置において、１Ｄコリメータの長所と２Ｄコリメータの長所とを必要に応じて活かすことができる技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の観点の発明は、
放射線源と、
前記放射線源と対向して設けられており、チャネル方向及びスライス方向に２次元的に配列された複数の放射線検出素子を有する検出器と、
前記検出器と前記放射線源との間に設けられており、前記複数の放射線検出素子をチャネル方向に区分するよう立設された複数の第１のコリメータ板を有する第１のコリメータ部と、
前記検出器と前記放射線源との間の空間から外れた第１の位置と、該空間内の第２の位置とに移動可能に設けられており、前記第２の位置に位置するときに前記複数の放射線検出素子をスライス方向に区分するよう立設された複数の第２のコリメータ板を有する第２のコリメータ部と、
前記第２のコリメータ部を、第１及び第２の位置のいずれかに位置するよう移動させる移動手段と、を備えた放射線断層撮影装置を提供する。
【００１３】
第２の観点の発明は、
放射線源と、
前記放射線源と対向して設けられており、チャネル方向及びスライス方向に２次元的に配列された複数の放射線検出素子を有する検出器と、
前記検出器と前記放射線源との間に設けられており、前記複数の放射線検出素子をチャネル方向に区分するよう立設された複数の第１のコリメータ板を有する第１のコリメータ部と、
前記検出器と前記放射線源との間の空間から外れた第１の位置と、該空間内の第２の位置とに移動可能に設けられており、前記第２の位置に位置するときに前記複数の放射線検出素子をチャネル方向及びスライス方向に区分するよう立設された複数の第２のコリメータ板を有する第２のコリメータ部と、
前記第２のコリメータ部を、第１及び第２の位置のいずれかに位置するよう移動させる移動手段と、を備えた放射線断層撮影装置を提供する。
【００１４】
第３の観点の発明は、
前記複数の第２のコリメータ板のうち前記複数の放射線検出素子をチャネル方向に区分するコリメータ板は、前記第１のコリメータ板の板厚より幅広な板厚を有する、上記第２の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
【００１５】
第４の観点の発明は、
前記移動手段は、画像ノイズ低減能を優先する第１のモード（mode）が設定されたときには、前記第１の位置に位置し、散乱線除去能を優先する第２のモードが設定されたときには、前記第２の位置に位置するよう、前記第２のコリメータ部を移動させる、上記第１の観点から第３の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
【００１６】
第５の観点の発明は、
前記第２のコリメータ部が前記第１の位置に位置するときの撮影により得られた第１の投影データ（projection data）に対しては、第１の再構成関数を適用し、前記第２のコリメータ部が前記第２の位置に位置するときの撮影により得られた第２の投影データに対しては、前記第１の再構成関数より高周波成分を強調する第２の再構成関数を適用することにより、画像を再構成する再構成手段をさらに備えた、上記第１の観点から第４の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
【００１７】
第６の観点の発明は、
前記再構成手段が、再構成画像における高周波成分の強調レベルが互いに異なる複数種類の再構成関数を用意しており、
前記第１及び第２の再構成関数が、前記複数種類の中の同じ種類に属しており、
前記再構成手段が、前記第１の投影データに対しては、前記複数種類の中から指定された種類に属する前記第１の再構成関数を適用し、前記第２の投影データに対しては、前記指定された種類に属する前記第２の再構成関数を適用する、上記第５の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
【００１８】
第７の観点の発明は、
前記検出器のカバレッジが、２０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下である、上記第１の観点から第６の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
【００１９】
ここで、検出器のカバレッジとは、検出器における放射線検出面のスライス方向の幅によって定まる、被検体のアイソセンタ（iso-center）付近での撮影可能範囲を意味する。
【００２０】
第８の観点の発明は、
前記第２の位置が、前記第１のコリメータ部と前記放射線源との間にある、上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
【００２１】
第９の観点の発明は、
前記第１及び第２のコリメータ板の板面が、前記放射線源からの放射線照射方向と実質的に平行である、上記第１の観点から第８の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
上記観点の発明によれば、チャネル方向の１Ｄコリメータとして機能する第１のコリメータ部と、スライス方向の１Ｄコリメータまたはチャネル方向及びスライス方向の２Ｄコリメータとして機能する第２のコリメータ部とを備え、第２のコリメータ部を移動可能にしているので、第２のコリメータ部の位置を切り換えることにより、コリメータ機能を１Ｄコリメータと２Ｄコリメータとのいずれかに切り換えることができ、１Ｄコリメータの長所と２Ｄコリメータの長所とを必要に応じて活かすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】第一実施形態に係るＸ線検出器及びコリメータ装置の構成を示す図である。
【図３】第一実施形態に係る第２のコリメータ部が第１の位置に位置するときの状態を示す図である。
【図４】第一実施形態に係る第２のコリメータ部が第２の位置に位置するときの状態を示す図である。
【図５】第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における動作の流れの一例を示すフローチャートである。
【図６】第二実施形態に係るＸ線検出器及びコリメータ装置の構成を示す図である。
【図７】第二実施形態に係る第２のコリメータ部が第１の位置に位置するときの状態を示す図である。
【図８】第二実施形態に係る第２のコリメータ部が第２の位置に位置するときの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、発明の実施形態について説明する。
【００２５】
（第一実施形態）
図１は、発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。
【００２６】
Ｘ線ＣＴ装置１は、撮影テーブル（imaging table）２、走査ガントリ（scanning gantry）３、及び操作コンソール(operation console)４を備えている。
【００２７】
撮影テーブル２は、載置された被検体を、走査ガントリ３の空洞部３Ｂに搬送する。空洞部３Ｂは、撮影空間となる。
【００２８】
走査ガントリ３は、Ｘ線管３１、Ｘ線検出器３２、コリメータ装置５、データ収集部（data acquisition unit）３４を有している。
【００２９】
Ｘ線管３１及びＸ線検出器３２は、空洞部３Ｂを挟んで対向して配置されている。
【００３０】
コリメータ装置５は、空洞部３ＢとＸ線検出器３２との間に配置されている。コリメータ装置５は、Ｘ線検出器３２に入射する散乱線を除去する。本例では、コリメータ装置５は、構成部品の配置を変えることにより、１Ｄコリメータと２Ｄコリメータのいずれかとして機能するよう切り換えることが可能である。１Ｄコリメータは、画像ノイズの低減、すなわちＣＮＲ（Contrast Noise Ratio）の向上に有利である。一方、２Ｄコリメータは、散乱線の除去、すなわち再構成画像上のアーチファクトの低減に有利である。Ｘ線検出器３２及びコリメータ装置５の詳細については後述する。
【００３１】
Ｘ線管３１、Ｘ線検出器３２及びコリメータ装置５は、空洞部３Ｂの周りに回転可能に設けられている。
【００３２】
データ収集部３４は、被検体の撮影時に、その投影データを収集する。
【００３３】
操作コンソール４は、操作者からの各種操作を受け付ける。操作コンソール４は、撮影モード選択部４１、再構成関数指定部４２、撮影条件設定部４３、撮影制御部４４、画像再構成部４５、表示制御部４６を有している。
【００３４】
撮影モード選択部４１は、操作者の操作に基づき、予め用意された複数の撮影モードの中から１つのモードを選択する。本例では、撮影モードとして、画像ノイズ低減能優先モードと、散乱線除去能優先モードとが用意される。
【００３５】
再構成関数指定部４２は、操作者の操作に基づき、画像再構成する際に投影データに適用する再構成関数の種類を指定する。
【００３６】
撮影条件設定部４３は、操作者の操作に基づき、Ｘ線管の管電圧及び管電流、被検体の撮影範囲、ガントリ回転速度、スライス厚等の設定を行う。
【００３７】
撮影制御部４４は、設定された撮影条件にしたがって被検体の撮影を実施するよう、各部を制御する。
【００３８】
画像再構成部４５は、データ収集部にて収集された投影データに基づいて画像を再構成する。この際、投影データに、指定された再構成関数を適用する。
【００３９】
表示制御部４６は、各種画像や文字情報を画面に表示するようモニタ（不図示）を制御する。
【００４０】
ここで、Ｘ線検出器３２及びコリメータ装置５について詳しく説明する。
【００４１】
図２は、第一実施形態に係るＸ線検出器３２及びコリメータ装置５の構成を示す図であり、（ａ）はこれらをＸ線照射方向Ｅに見た図、（ｂ）はスライス方向ＳＬに見た図、（ｃ）はチャネル方向ＣＨに見た図である。
【００４２】
図２に示すように、Ｘ線検出器３２は、チャネル方向ＣＨ及びスライス方向ＳＬにおいて、マトリクス（matrix）状に２次元的に配列された複数のＸ線検出素子３２ｉを有している。Ｘ線検出素子３２ｉは、チャネル方向ＣＨに幅Δａを有しており、スライス方向ＳＬに幅Δｂを有している。幅Δａ及び幅Δｂは、例えば、１ｍｍである。Ｘ線検出器３２のＸ線入射面は、Ｘ線検出素子３２ｉのＸ線入射面により形成される。Ｘ線検出素子３２ｉは、例えば、シンチレータ素子（scintillator element）と、フォトダイオード素子（photo-diode element）とにより構成される。Ｘ線検出素子３２ｉは、例えば、チャネル方向ＣＨに１０００個程度、スライス方向ＳＬに６４個、配列されている。Ｘ線検出器３２のカバレッジは、例えば、４０ｍｍである。
【００４３】
図２に示すように、コリメータ装置５は、第１のコリメータ部５１と、第２のコリメータ部５２と、移動部５３とを有している。
【００４４】
第１のコリメータ部５１は、チャネル方向ＣＨの散乱線を除去する１Ｄコリメータである。第１のコリメータ部５１は、Ｘ線検出器３２とＸ線管３１との間において、Ｘ線検出器３２のＸ線入射面に近接して設けられている。第１のコリメータ部５１は、Ｘ線８１を遮蔽する複数の第１のコリメータ板５１Ｐを有している。複数の第１のコリメータ板５１Ｐは、それぞれ、Ｘ線検出器３２における複数のＸ線検出素子３２ｉをチャネル方向ＣＨに区分するよう立設されている。すなわち、複数の第１のコリメータ板５１Ｐは、それぞれ、チャネル方向ＣＨに互いに隣接するＸ線検出素子３２ｉ同士の境界に対応する各位置に配置されている。また、複数の第１のコリメータ板５１Ｐの板面は、それぞれ、Ｘ線焦点３１ＦからのＸ線照射方向Ｅと平行になるよう、傾き調整されている。
【００４５】
第１のコリメータ板５１Ｐは、Ｘ線吸収性の高い重金属、例えば、タングステン（tungsten）やモリブデン（molybdenum）などにより構成されている。第１のコリメータ板５１Ｐの板厚Δｔ１は、例えば、０．２ｍｍである。第１のコリメータ板５１ＰのＸ線照射方向Ｅにおける高さΔｈ１は、例えば、２０〜４０ｍｍである。
【００４６】
第２のコリメータ部５２は、スライス方向ＳＬの散乱線を除去する１Ｄコリメータである。第２のコリメータ部５２は、第１のコリメータ部５１とＸ線管３１との間の空間から外れた第１の位置Ｌ１と、この空間内における特定の位置である第２の位置Ｌ２とに移動可能に設けられている。第２のコリメータ部５２は、第２の位置Ｌ２に位置するとき、第１のコリメータ部５１のＸ線入射面側に近接して配置される。第２のコリメータ部５２は、Ｘ線を遮蔽する複数の第２のコリメータ板５２Ｐを有している。複数の第２のコリメータ板５２Ｐは、第２のコリメータ部５２が第２の位置Ｌ２に位置するときに、それぞれ、Ｘ線検出器３２における複数のＸ線検出素子３２ｉをスライス方向ＳＬに区分するよう立設されている。すなわち、複数の第２のコリメータ板５２Ｐは、それぞれ、スライス方向ＳＬに互いに隣接するＸ線検出素子３２ｉ同士の境界に対応する各位置に配置されている。また、複数の第２のコリメータ板５２Ｐの板面は、それぞれ、Ｘ線焦点３１ＦからのＸ線照射方向Ｅと平行になるよう、傾き調整されている。
【００４７】
第２のコリメータ板５２Ｐは、第１のコリメータ板５１Ｐと同様に、Ｘ線吸収性の高い重金属、例えば、タングステンやモリブデンなどにより構成されている。第２のコリメータ板５２Ｐの板厚Δｔ２は、例えば、０．２ｍｍである。第２のコリメータ板５２ＰのＸ線照射方向Ｅにおける高さΔｈ２は、例えば、１０〜２０ｍｍである。
【００４８】
なお、複数の第２のコリメータ板５２Ｐは、チャネル方向ＣＨに長くなるので、位置精度が保ちにくい。そこで、位置精度が保たれるよう、例えば、これら複数の第２のコリメータ板５２Ｐを、カーボン樹脂などのＸ線透過性及び剛性が高い部材で覆って接着したり、第１のコリメータ板５１Ｐが配されている位置とＸ線照射方向Ｅで重なる位置に、タングステンやモリブデンなどの重金属により構成されるワイヤ（wire）を固着させたりして、全体の剛性を高めるようにするとよい。
【００４９】
図３は、第２のコリメータ部５２が第１の位置Ｌ１に位置するときの状態を示す図であり、（ａ）はＸ線照射方向Ｅに見た図、（ｂ）はチャネル方向ＣＨに見た図である。図３に示すように、第２のコリメータ部５２が第１の位置Ｌ１に位置するときは、第１のコリメータ部５１のみが散乱線を除去するコリメータとして機能する。このとき、コリメータ装置５は、チャネル方向ＣＨ及びスライス方向ＳＬの散乱線のうちチャネル方向ＣＨの散乱線のみを除去する１Ｄコリメータとして機能する。
【００５０】
図４は、第２のコリメータ部５２が第２の位置Ｌ２に位置するときの状態を示す図であり、（ａ）はＸ線照射方向Ｅに見た図、（ｂ）はチャネル方向ＣＨに見た図である。図４に示すように、第２のコリメータ部５２が第２の位置Ｌ２に位置するときは、第１のコリメータ部５１及び第２のコリメータ部５２の両方が散乱線を除去するコリメータとして機能する。このとき、コリメータ装置５は、チャネル方向ＣＨ及びスライス方向ＳＬの両方向の散乱線を除去する２Ｄコリメータとして機能する。１Ｄコリメータと２Ｄコリメータとは、それぞれ一長一短があり、下表のような特性を有する。
【００５１】
【表１】
2016120058.tif 000003
【００５２】
つまり、１Ｄコリメータでは、チャネル方向ＣＨ及びスライス方向ＳＬのうち一方向のコリメータしか存在しない。そのため、Ｘ線検出素子３２ｉの有感領域、すなわち実効的なＸ線入射面積が相対的に広くなる。その結果、Ｘ線の利用効率が向上して、Ｘ線検出素子３２ｉでの検出信号の強度が増し、画像ノイズが減少する。すなわち、ＣＮＲが高くなる。しかしながら、１Ｄコリメータでは、それと同時に、Ｘ線検出素子３２ｉに入射するＸ線に対する開口が相対的に広くなる。そのため、散乱線の入射がチャネル方向ＣＨあるいはスライス方向ＳＬで増して、散乱線に起因する画像アーチファクトは増大する。また、空間分解能も落ちる。
【００５３】
一方、２Ｄコリメータでは、チャネル方向ＣＨ及びスライス方向ＳＬの両方向のコリメータが存在する。そのため、Ｘ線検出素子３２ｉに入射するＸ線に対する開口が相対的に狭くなる。その結果、散乱線の入射がチャネル方向ＣＨ及びスライス方向ＳＬの両方向で抑制され、散乱線に起因する画像アーチファクトは減少する。また、空間分解能も向上する。しかしながら、２Ｄコリメータでは、それと同時に、Ｘ線検出素子３２ｉの有感領域すなわち実効的なＸ線入射面積が相対的に狭くなる。そのため、Ｘ線の利用効率が落ち、画像ノイズは多くなる。すなわち、ＣＮＲは低下する。
【００５４】
本実施形態では、第２のコリメータ部５２を第１の位置Ｌ１と第２の位置Ｌ２とに移動可能な構成とすることで、コリメータ装置５の機能を１Ｄコリメータと２Ｄコリメータとに切り換え可能にしている。これにより、トレードオフの関係にあるそれぞれの長所を活かせるよう、必要に応じていずれかの機能を選択することができる。
【００５５】
本例では、撮影モードとして、画像ノイズ低減能優先モードＭ１と、散乱線除去能優先モードＭ２とを用意する。画像ノイズ低減能優先モードＭ１は、再構成画像に生じる画像ノイズの低減能を優先するモードである。また、散乱線除去能優先モードＭ２は、照射Ｘ線の散乱線の除去能を有するモードである。画像ノイズ低減能優先モードＭ１が選択されたときには、第２のコリメータ部５２を第１の位置Ｌ１にして、コリメータ装置５をチャネル方向の１Ｄコリメータとして機能させる。一方、散乱線除去能優先モードＭ２が選択されたときには、第２のコリメータ部５２を第２の位置Ｌ２にして、コリメータ装置５をチャネル方向ＣＨ及びスライス方向ＳＬの２Ｄコリメータとして機能させる。
【００５６】
これにより、操作者は、例えば、画像ノイズを抑えて密度分解能が求められる条件の場合には、コリメータ装置５を１Ｄコリメータとして機能させる画像ノイズ低減能優先モードＭ１を選択することができる。このような条件の場合としては、例えば、脳の灰白質などの領域においてＣＴ値の僅かな違いを観察するような場合を考えることができる。一方、例えば、空間分解能が求められ、ＣＴ画像を表示する際にウィンドウ幅を広げて画像ノイズを気にしないような条件の場合には、コリメータ装置５を２Ｄコリメータとして機能させる散乱線除去能優先モードＭ２を選択することができる。このような条件の場合としては、例えば、肺野や外耳骨など細かい粒子や構造物を観察するような場合を考えることができる。
【００５７】
移動部５３は、選択された撮影モードに基づいて、第２のコリメータ部５２を第１の位置Ｌ１と第２の位置Ｌ２とに移動させる。すなわち、画像ノイズ低減能優先モードＭ１が選択されたときには、第２のコリメータ部５２が第１の位置Ｌ１に位置し、散乱線除去能優先モードＭ２が選択されたときには、第２のコリメータ部５２が第２の位置Ｌ２に位置するよう、第２のコリメータ部５２を移動させる。移動部５３は、どのような機構や動力を用いて実現してもよいが、例えば、スライス方向（いわゆるｚ軸方向）に沿って伸びるガイド（guide）と、そのガイドに沿って移動可能なスライダ（slider）と、モータ（motor）でスライダを移動させる手段とを用意し、スライダを第２のコリメータ部５２に固定して、第２のコリメータ部５２をモータ駆動で移動させる構成を考えることができる。
【００５８】
画像再構成部３４は、上述の通り、データ収集部３４にて収集された投影データに基づいて画像を再構成する。本例では、画像再構成部３４は、再構成される画像における高周波成分の強調レベル（enhance level）が互いに異なる複数種類の再構成関数を用意している。再構成関数は、再構成フィルタ（recon-filter）や、リコン・カーネル（recon-kernel）などとも呼ばれる。再構成関数の種類としては、例えば、標準的な「スタンダード（standard）」、軟部組織の観察に適した、高周波成分を抑制する「ソフト（soft）」、骨部の観察に適した、高周波成分を強調する「ボーン（bone）」などが考えられる。操作者は、これら複数種類の再構成関数の中から観察に適した所望の種類の再構成関数を指定する。画像再構成部３４は、指定された種類の再構成関数を投影データに適用して画像を再構成する。画像再構成には、例えば、フィルタ逆投影法（filtered back projection）による３次元画像再構成法を用いることができる。
【００５９】
ところで、撮影モードとして、散乱線除去能優先モード（２Ｄコリメータ機能）Ｍ１が選択された場合は、画像ノイズ低減能優先モード（１Ｄコリメータ機能）Ｍ２が選択された場合と比較すると、空間分解能も向上する。そのため、収集された投影データには、被検体の構造を反映した高周波成分の情報がより多く含まれることになる。この高周波成分の増加分をより活かした画像再構成を行うには、高周波成分をその増加分だけより強調するよう設計された再構成関数を用いる方がよいと言える。
【００６０】
そこで、本例では、上記複数種類の再構成関数の各々について、さらに、画像ノイズ低減能優先モード用として、通常の第１の再構成関数Ｋ１を用意するとともに、散乱線除去能優先モード用として、高周波成分をより強調した第２の再構成関数Ｋ２を用意する。そして、画像ノイズ低減能優先モードＭ１が選択されたとき、すなわち第２のコリメータ部が５２第１の位置Ｌ１に位置するときの撮影により収集された投影データに対しては、指定された種類に属し、かつ、画像ノイズ低減能優先モード用に用意された第１の再構成関数Ｋ１を適用する。一方、散乱線除去能優先モードＭ２が選択されたとき、すなわち第２のコリメータ部５２が第２の位置Ｌ２に位置するときの撮影により収集された投影データに対しては、指定された種類に属し、散乱線除去能優先モード用に用意された第２の再構成関数Ｋ２を適用する。なお、このような撮影モード別の再構成関数は、再構成関数のすべての種類について用意する必要はなく、一部の種類についてのみ用意するようにしてもよい。
【００６１】
これより、第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における動作の流れについて説明する。
【００６２】
図５は、第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における動作の流れの一例を示すフローチャート（flowchart）である。
【００６３】
ステップ（step）Ｓ１では、撮影モードを選択する。具体的には、操作コンソール４の撮影モード選択部４１が、操作者の操作に基づき、撮影モードとして、画像ノイズ低減能優先モードＭ１と散乱線除去能優先モードＭ２とのいずれかを選択する。
【００６４】
ステップＳ２では、再構成関数を指定する。具体的には、操作コンソール４の再構成関数指定部４２が、操作者の操作に基づき、画像再構成に適用する再構成関数の種類を指定する。
【００６５】
ステップＳ３では、撮影条件を設定する。具体的には、操作コンソール４の撮影条件設定部４３が、操作者の操作に基づき、Ｘ線管３１の管電圧及び管電流、被検体９１の撮影範囲、ガントリ回転速度、スライス厚等の設定を行う。
【００６６】
ステップＳ４では、コリメータ装置５のセッティング（setting）を行う。具体的には、移動部５３が、選択された撮影モードに応じて、第２のコリメータ部５２を第１の位置Ｌ１と第２の位置Ｌ２のいずれかの位置に位置するよう移動させる。すなわち、画像ノイズ低減能優先モードＭ１が選択されているときは、第２のコリメータ部５２が第１の位置Ｌ１に位置し、コリメータ装置５がチャネル方向ＣＨの１Ｄコリメータとして機能するようセッティングする。一方、散乱線除去能優先モードＭ２が選択されているときは、第２のコリメータ部５２が第２の位置Ｌ２に位置し、コリメータ装置５が２Ｄコリメータとして機能するようセッティングする。
【００６７】
ステップＳ５では、被検体９１を撮影する。具体的には、操作コンソール４の撮影制御部４４が、設定された撮影条件にしたがって各部を制御し、被検体９１を撮影する。データ収集部３４は、投影データを収集する。
【００６８】
ステップＳ６では、画像を再構成する。具体的には、操作コンソール４の画像再構成部４５が、収集された投影データに対して、指定された種類の再構成関数を適用して、画像を再構成する。この際、画像ノイズ低減能優先モードＭ１が選択されているときは、その指定された種類の再構成関数のうち通常の第１の再構成関数Ｋ１を適用し、散乱線除去能優先モードＭ２が選択されているときは、その指定された種類の再構成関数のうち高周波成分をより強調する第２の再構成関数Ｋ２を適用する。
【００６９】
ステップＳ７では、画像を表示する。具体的には、操作コンソール４の表示制御部４６が、再構成された画像をモニタ（monitor）の画面に表示させる。
【００７０】
このような第一実施形態によれば、チャネル方向ＣＨの１Ｄコリメータとして機能する第１のコリメータ部５１と、スライス方向ＳＬの１Ｄコリメータとして機能する第２のコリメータ部５２とを備え、第２のコリメータ部５２を移動可能にしているので、第２のコリメータ部５２の位置を切り換えることにより、コリメータ装置５の機能を１Ｄコリメータと２Ｄコリメータとのいずれかに切り換えることができ、１Ｄコリメータの長所と２Ｄコリメータの長所とを必要に応じて活かすことができる。
【００７１】
（第二実施形態）
第二実施形態では、第２のコリメータ部５２を、チャネル方向ＣＨ及びスライス方向ＳＬの２Ｄコリメータとする。
【００７２】
図６は、第二実施形態に係るＸ線検出器３２及びコリメータ装置５′の構成を示す図であり、（ａ）はこれらをＸ線照射方向Ｅに見た図、（ｂ）はスライス方向ＳＬに見た図、（ｃ）はチャネル方向ＣＨに見た図である。
【００７３】
図６に示すように、第二実施形態における第２のコリメータ部５２′は、チャネル方向ＣＨ及びスライス方向ＳＬの２Ｄコリメータである。第２のコリメータ部５２′は、格子状に組み合わされた複数の第２のコリメータ板５２Ｐ′を有している。複数の第２のコリメータ板５２Ｐ′は、第２のコリメータ部５２′が第２の位置Ｌ２に位置するときに、それぞれ、Ｘ線検出器３２における複数のＸ線検出素子３２ｉをチャネル方向ＣＨ及びスライス方向ＳＬに区分するよう立設されている。すなわち、複数の第２のコリメータ板５２Ｐ′は、チャネル方向ＣＨに間隔を空けて並ぶ複数の第２のチャネル方向コリメータ板５２Ｐ′CHと、スライス方向ＳＬに間隔を空けて並ぶ複数の第２のスライス方向コリメータ板５２Ｐ′SLとに分けて考えることができる。複数の第２のチャネル方向コリメータ板５２Ｐ′は、それぞれ、チャネル方向ＣＨに互いに隣接するＸ線検出素子３２ｉ同士の境界に対応する各位置に配置されている。また、複数の第２のスライス方向コリメータ板５２Ｐ′は、それぞれ、スライス方向ＳＬに互いに隣接するＸ線検出素子３２ｉ同士の境界に対応する各位置に配置されている。複数の第２のコリメータ板５２Ｐ′の板面は、それぞれ、Ｘ線焦点３１ＦからのＸ線照射方向Ｅと平行になるよう、傾き調整されている。複数の第２のチャネル方向コリメータ板５２Ｐ′CHは、Ｘ線照射方向Ｅに見たときに、チャネル方向ＣＨにおける中心線が第１のコリメータ板５１Ｐと重なるように、位置合せされている。
【００７４】
第２のコリメータ板５２Ｐ′は、第１のコリメータ板５１Ｐと同様に、Ｘ線吸収性の高い重金属、例えば、タングステンやモリブデンなどにより構成されている。第２のチャネル方向コリメータ板５２Ｐ′CHの板厚Δｔ２CHは、第１のコリメータ板５１Ｐの板厚Δｔ１より幅広であり、例えば、０．４ｍｍである。第２のスライス方向コリメータ板５２Ｐ′SLの板厚Δｔ２SLは、例えば、第１のコリメータ板５１Ｐの板厚と同じ、０．２ｍｍである。第２のコリメータ板５２Ｐ′のＸ線照射方向Ｅにおける高さΔｈ２は、例えば、１０〜２０ｍｍである。なお、複数の第２のコリメータ板５２Ｐ′は、一体的に形成されていてもよい。
【００７５】
図７は、第２のコリメータ部５２′が第１の位置Ｌ１に位置するときの状態を示す図であり、（ａ）はＸ線照射方向Ｅに見た図、（ｂ）はチャネル方向ＣＨに見た図である。
【００７６】
また、図８は、第２のコリメータ部５２′が第２の位置Ｌ２に位置するときの状態を示す図であり、（ａ）はＸ線照射方向Ｅに見た図、（ｂ）はチャネル方向ＣＨに見た図である。
【００７７】
このような第二実施形態によれば、チャネル方向ＣＨの１Ｄコリメータとして機能する第１のコリメータ部５１と、チャネル方向ＣＨ及びスライス方向ＳＬの２Ｄコリメータとして機能する第２のコリメータ部５２′とを備え、第２のコリメータ部５２′を移動可能にしているので、第一実施形態と同様に、第２のコリメータ部５２′の位置を切り換えることにより、コリメータ装置の機能を１Ｄコリメータと２Ｄコリメータとのいずれかに切り換えることができ、１Ｄコリメータの長所と２Ｄコリメータの長所とを必要に応じて活かすことができる。
【００７８】
また、第二実施形態によれば、第２のコリメータ部５２′が、チャネル方向ＣＨ及びスライス方向ＳＬの２Ｄコリメータとして機能するので、第２のコリメータ部５２′が第２の位置Ｌ２に位置する場合には、コリメータ装置５′におけるチャネル方向ＣＨのコリメータ板の実質的な高さは、第１のコリメータ板５１Ｐの高さに、第２のチャネル方向コリメータ板５２Ｐ′CHの高さをさらに加算したものに相当し、チャネル方向ＣＨにおける散乱線除去能をさらに高めることができる。
【００７９】
また、第二実施形態によれば、第２のチャネル方向コリメータ板５２Ｐ′CHの板厚Δｔ２CHが第１のコリメータ板５１Ｐの板厚Δｔ１より幅広なので、第２のコリメータ部５２Ｐ′が第２の位置Ｌ２に位置する場合には、チャネル方向ＣＨに並ぶコリメータ板間の開口幅がさらに小さくなってＸ線検出素子３２ｉにおけるＸ線の有感領域が縮小するので、空間分解能をさらに向上させることができる。
【００８０】
ところで、ポスト・ペイシェント・コリメータとして１Ｄコリメータを採用した場合において、スライス方向ＳＬの散乱線の影響が無視できなくなる条件は、経験的には、例えば、Ｘ線検出器３２のカバレッジが２０ｍｍ以上となる場合である。また、ポスト・ペイシェント・コリメータとして１Ｄコリメータを採用した場合において、収集された投影データに含まれる散乱線の影響を取り除くのに補正アルゴリズムの適用だけで許容できる条件は、経験的には、例えば、Ｘ線検出器３２のカバレッジが１００ｍｍ以下となる場合である。したがって、１Ｄ／２Ｄコリメータを切り換える本提案の手法は、Ｘ線検出器３２のカバレッジが２０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下となる場合に、特に有効であると言える。また、Ｘ線検出器３２のカバレッジが２０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下となるＸ線ＣＴ装置の製品ラインナップの中で、流通量の多い標準的なタイプは、Ｘ線検出器３２のカバレッジが４０ｍｍであるタイプである。よって、本提案の手法は、Ｘ線検出器３２のカバレッジが実質的に４０ｍｍである場合に、さらに有効であると言うことができる。
【００８１】
なお、発明の実施形態は、上記に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
【００８２】
例えば、第一及び第二実施形態では、第２のコリメータ部５２，５２′は、第１のコリメータ部５１とＸ線管３１との間の空間内の位置に出し入れされる構成であるが、第１のコリメータ部５１とＸ線検出器３２との間に空間を設け、この空間内の位置に出し入れされる構成としてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１  Ｘ線ＣＴ装置
２  撮影テーブル
３  走査ガントリ
３Ｂ  空洞部
３１  Ｘ線管
３２  Ｘ線検出器
３２ｉ  Ｘ線検出素子
３４  データ収集部
４  操作コンソール
４１  撮影モード選択部
４２  再構成関数指定部
４３  撮影条件設定部
４４  撮影制御部
４５  画像再構成部
４６  表示制御部
５  （第一実施形態における）コリメータ装置
５′  （第二実施形態における）コリメータ装置
５１  第１のコリメータ部
５１Ｐ  第１のコリメータ板
５２  （第一実施形態における）第２のコリメータ部
５２′  （第二実施形態における）第２のコリメータ部
５２Ｐ  （第一実施形態における）第２のコリメータ板
５２Ｐ′  （第二実施形態における）第２のコリメータ板
５２Ｐ′CH  第２のチャネル方向コリメータ板
５２Ｐ′SL  第２のスライス方向コリメータ板
５３  移動部
８１  Ｘ線
９１  被検体
ＩＳＯ  アイソセンタ
Ｌ１  第１の位置
Ｌ２  第２の位置
【図１】
2016120058.tif 000004
【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】
2016120058.tif 000010
【図８】
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