(57)【要約】【課題】放射線断層撮影装置による心拍同期撮影において、ガントリ回転速度の高速化を撮影時間の短縮化に寄与させる。【解決手段】被検体の心拍同期撮影を行う放射線断層撮影装置であって、１心拍周期分の心位相中における心臓の小変動期に、画像再構成に必要な回転角度分のスキャンデータのデータ収集期間の基準となる複数の基準時刻を設定する設定手段と、前記被検体の心拍に同期して前記複数の基準時刻の各々を基準としたスキャンデータの収集を前記被検体の心臓が含まれる撮影範囲の一部に対して行うスキャンを、該一部を変えながら複数回行うことにより、前記撮影範囲の全てをスキャンするよう、データ収集系を制御する制御手段と、を備えた放射線断層撮影装置を提供する。【選択図】図５
2016064049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の周りを回転する放射線源及び検出器を含むデータ収集系を用いて前記被検体の心拍同期撮影を行う放射線断層撮影装置であって、
１心拍周期分の心位相中における心臓の小変動期に、画像再構成に必要な回転角度分のスキャンデータのデータ収集期間の基準となる複数の基準時刻を設定する設定手段と、
前記被検体の心拍に同期して前記複数の基準時刻の各々を基準としたスキャンデータの収集を前記被検体の心臓が含まれる撮影範囲の一部に対して行うスキャンを、該一部を変えながら複数回行うことにより、前記撮影範囲の全てをスキャンするよう、前記データ収集系を制御する制御手段と、を備えた放射線断層撮影装置。
【請求項２】
前記撮影範囲の一部に対して行うスキャンにより収集されたスキャンデータに基づいて、該撮影範囲の一部について画像再構成を行う再構成手段をさらに備えた、請求項１に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項３】
前記複数の基準時刻の各々を基準とした複数のデータ収集期間は、一部重複する、請求項１または請求項２に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項４】
前記撮影範囲の一部に対して行うスキャンは、ヘリカルスキャンを含む、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】
前記小変動期は、心拍波形のＲ波を起点とした心位相の５０％〜９０％の範囲に含まれる、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】
前記検出器は、前記被検体の体軸方向に実質的に４０ｍｍ以下のカバレッジを有する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項７】
前記放射線源及び検出器は、０．２４秒／回転より高速な回転速度にて回転可能に支持される、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】
前記スキャンデータは、回転角度１８０度＋放射線ファンビーム角分のデータである、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】
被検体の周りを回転する放射線源及び検出器を含むデータ収集系を用いて前記被検体の心拍同期撮影を行う放射線断層撮影装置であって、
１心拍周期分の心位相中における心臓の小変動期に、画像再構成に必要な回転角度分のスキャンデータのデータ収集期間の基準となる単一の基準時刻を設定する設定手段と、
前記被検体の心拍に同期して前記基準時刻を基準とした回転角度３６０度分のスキャンデータの収集を前記被検体の心臓が含まれる撮影範囲の一部に対して行うアキシャルスキャンを、該一部を変えながら複数回行うことにより、前記撮影範囲の全てをスキャンするよう、前記データ収集系を制御する制御手段と、を備えた放射線断層撮影装置。
【請求項１０】
前記撮影範囲の一部に対して行うアキシャルスキャンにより収集されたスキャンデータに基づいて、前記撮影範囲の一部の両端部についてはフルスキャン再構成を行い、前記撮影範囲の一部の中央部についてはハーフスキャン再構成を行う再構成手段をさらに備えた、請求項９に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項１１】
コンピュータを、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置における各手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線断層撮影装置により被写体を心拍に同期して撮影する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線断層撮影装置による撮影法の一つとして、心臓を撮影対象とした心拍同期撮影が知られている。この心拍同期撮影では、１心拍周期ごとに心臓の変動が小さい期間を狙ってスキャン（scan）を行うこととし、このようなスキャンを、スキャン領域を変えながら繰り返し行うことにより、心臓を含む撮影範囲の全体をスキャンする。また、このようにして得られたスキャンデータ（scan data）に基づいて、撮影範囲内の各スライス（slice）について画像再構成を行う。より具体的には、例えば、次に示すような方法により行われる。
【０００３】
まず、心電計等の心拍計を用いて被検体の心拍波形をほぼリアルタイム（real time）で計測する。心拍波形におけるＲ波から次のＲ波までの心位相を０％〜１００％として、心臓の拡張期のほぼ中心に相当する７０％程度の心位相のところにスキャンの基準時刻を設定する。基準時刻とは、画像再構成に必要な回転角度分のスキャンデータを収集する期間の基準となる時刻である。そして、この基準時刻を中心とした所定の時間幅、例えば０．２４秒程度の期間において、撮影範囲の一部をスキャン領域としたスキャンを行う。これを複数の心拍に渡って１心拍ごとにスキャン領域をずらしながら繰り返し行うことにより、撮影範囲の全体をスキャンする。
【０００４】
ここで、スキャンの基準時刻は、１心拍周期内において１つのみ設定される。スキャン方式は、アキシャルスキャン（axial time）または低ヘリカルピッチ（helical pitch）例えば０．２以下のピッチのヘリカルスキャン（helical scan）である。また、１心拍ごとのスキャンによるデータ収集には、時間分解能を優先して、回転角度１８０度＋放射線ファンビーム（fan beam）角分のデータを収集するハーフスキャン（half scan）法が用いられる（特許文献１，段落［００２０］等参照）。ハーフスキャン法は、セグメントスキャン（segment scan）法あるいはパーシャルスキャン（partial scan）法ともいう。これらは、実際の心拍周期すなわちＲ−Ｒ間隔が０．７５〜１．２秒程度であり、心臓の動きが小さい小変動期、例えば拡張期が、その心拍周期の２５％分程度であること、ガントリ（gantry）回転速度の上限が現状で０．３５秒／回転程度であること、被検体を載置するテーブル（table）の極端な高速移動は現実的でないこと等を考慮すると、常識的な条件となる。
【０００５】
また、画像再構成は、設定された基準時刻を１単位として行われる。つまり、１心拍ごとのスキャンにより収集されたスキャンデータからは、そのときのスキャン領域内のスライスについてのみ画像再構成を行う。これは、撮影対象が心臓という比較的速くて複雑な動きをする部位であるため、スライスごとの画像再構成に用いるデータの収集期間を極力揃えて、その変動が体軸方向に並ぶ各スライスの再構成画像上に現れないようにするためである。
【０００６】
また、１心拍ごとのスキャンにおけるスキャン領域は、時間的に隣り合うスキャン同士の間において、そのスキャン領域の一部が重複するように設定される。これは、次のような理由による。１心拍ごとのスキャンとしてハーフスキャンを行う場合、そのスキャンデータに基づいて画像再構成を行うと、スキャン時の検出器のスライス方向における両端部付近は、ミッシングコーン（missing cone）領域を含んでデータ不足となり、コーンビームアーチファクト（cone beam artifact）が顕著に現れる。そこで、１心拍周期内のハーフスキャンのスキャンデータからは、そのスキャン領域より僅かに内側の領域についてのみ、画像再構成を行うようにするためである。
【０００７】
このように、従来の心拍同期撮影では、１心拍ごとのスキャンでは、ハーフスキャン法が用いられるものの、そのスキャン領域は、検出器のカバレッジ（coverage）内に制限される。そのため、設定された撮影範囲をすべてスキャンするには、例えば数心拍〜十数心拍分の時間を要し、撮影時間が比較的長くなる。
【０００８】
これを解決する方法の一つとして、撮影範囲を１回でスキャンできるよう、検出器のカバレッジを大きくする方法がある。例えば、検出器列を２５６列〜３２０列程度にし、カバレッジを１００ｍｍ〜１６０ｍｍ程度まで増大させる方法が、既に提案されている（特許文献２，段落［０００４］等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２０２２４６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３６００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、検出器を構成する検出素子モジュール（module）は極めて高価であるため、検出器のカバレッジの増大は非常にコスト（cost）高となる。また、検出器の中心から離れた位置では、照射される放射線のヒール効果（heel effect）やコーンビームアーチファクトの影響により、再構成画像の画質が劣化するが、検出器幅が大きくなると、その影響も顕著になる。
【００１１】
そのため、現状における心拍同期撮影としては、例えば、６４列以下でカバレッジが４０ｍｍ以下の検出器を用いてスキャンを繰り返し行い、心臓を含む１００ｍｍ〜１６０ｍｍ程度の撮影範囲をスキャンする形態が主流である。
【００１２】
一方、ガントリ回転速度については、撮影時間の短縮化、撮影の時間分解能向上等を目的として、高速化のための開発が進められている。従来は、０．３５秒／回転程度の実績があるが、近年では、０．２秒／回転も想定されている。
【００１３】
放射線断層撮影装置による従来の心拍同期撮影において、ガントリ回転速度の高速化が実現すると、ハーフ再構成に必要な１８０度＋ファンビーム角分のデータの収集に要する時間が短縮されるため、撮影の時間分解能は向上する。
【００１４】
しかしながら、上記の心拍同期撮影においては、１心拍周期内でスキャン可能な体軸方向の範囲は、ほぼ検出器幅に依存し、ガントリ回転速度には依存しないため、設定された撮影範囲をすべてスキャンするのに要する時間は、結局のところ短縮されない。
【００１５】
このような事情により、放射線断層撮影装置による心拍同期撮影において、ガントリすなわち放射線源及び検出器の回転速度の高速化を撮影時間の短縮化に寄与させることが可能な技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
第１の観点の発明は、
被検体の周りを回転する放射線源及び検出器を含むデータ収集系を用いて前記被検体の心拍同期撮影を行う放射線断層撮影装置であって、
１心拍周期分の心位相中における心臓の小変動期に、画像再構成に必要な回転角度分のスキャンデータのデータ収集期間の基準となる複数の基準時刻を設定する設定手段と、
前記被検体の心拍に同期して前記複数の基準時刻の各々を基準としたスキャンデータの収集を前記被検体の心臓が含まれる撮影範囲の一部に対して行うスキャンを、該一部を変えながら複数回行うことにより、前記撮影範囲の全てをスキャンするよう、前記データ収集系を制御する制御手段と、を備えた放射線断層撮影装置を提供する。
【００１７】
なお、「スキャンデータ」は、例えば、投影データである。
【００１８】
第２の観点の発明は、
前記撮影範囲の一部に対して行うスキャンにより収集されたスキャンデータに基づいて、該撮影範囲の一部について画像再構成を行う再構成手段をさらに備えた、上記第１の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
【００１９】
第３の観点の発明は、
前記複数の基準時刻の各々を基準とした複数のデータ収集期間が、一部重複する、上記第１の観点または第２の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
【００２０】
第４の観点の発明は、
前記撮影範囲の一部に対して行うスキャンが、ヘリカルスキャンを含む、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。
【００２１】
第５の観点の発明は、
前記小変動期が、心拍波形のＲ波を起点とした心位相の５０％〜９０％の範囲に含まれる、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。
【００２２】
第６の観点の発明は、
前記検出器が、前記被検体の体軸方向に実質的に４０ｍｍ以下のカバレッジを有する、上記第１の観点から第５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。
【００２３】
「カバレッジ」とは、一度にスキャンできる被検体の体軸方向の幅であり、Ｘ線検出器の実際の幅とは異なる。
【００２４】
第７の観点の発明は、
前記放射線源及び検出器が、０．２４秒／回転より高速な回転速度にて回転可能に支持される、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。
【００２５】
第８の観点の発明は、
前記スキャンデータが、回転角度１８０度＋放射線ファンビーム角分のデータである、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。
【００２６】
第９の観点の発明は、
被検体の周りを回転する放射線源及び検出器を含むデータ収集系を用いて前記被検体の心拍同期撮影を行う放射線断層撮影装置であって、
１心拍周期分の心位相中における心臓の小変動期に、画像再構成に必要な回転角度分のスキャンデータのデータ収集期間の基準となる単一の基準時刻を設定する設定手段と、
前記被検体の心拍に同期して前記基準時刻を基準とした回転角度３６０度分のスキャンデータの収集を前記被検体の心臓が含まれる撮影範囲の一部に対して行うアキシャルスキャンを、該一部を変えながら複数回行うことにより、前記撮影範囲の全てをスキャンするよう、前記データ収集系を制御する制御手段と、を備えた放射線断層撮影装置を提供する。
【００２７】
第１０の観点の発明は、
前記撮影範囲の一部に対して行うアキシャルスキャンにより収集されたスキャンデータに基づいて、前記撮影範囲の一部の両端部についてはフルスキャン（full scan）再構成を行い、前記撮影範囲の一部の中央部についてはハーフスキャン再構成を行う再構成手段をさらに備えた、上記第９の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
【００２８】
第１１の観点の発明は、
コンピュータ（computer）を、上記第１の観点から第１０の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置における各手段として機能させるためのプログラム（program）を提供する。
【発明の効果】
【００２９】
上記観点の発明によれば、放射線源及び検出器の回転速度の高速化を利用して、１心拍周期内に行われるスキャンの実質的なスキャン領域をより広げることができ、複数の心拍に渡る複数のスキャンによって心臓を含む撮影範囲の全体をスキャンするのに要する時間を短縮することができる。これにより、放射線断層撮影装置による心拍同期撮影において、放射線源及び検出器の回転速度の高速化を撮影時間の短縮化に寄与させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第一実施形態に係る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ＣＴ装置の心拍同期撮影に関する部分の機能的な構成を示すブロック（block）図である。
【図３】第一実施形態に係る心拍同期撮影の流れを示すフロチャート（flow chart）である。
【図４】従来法による心拍同期撮影のタイムチャート（time chart）である。
【図５】第一実施形態に係る提案法による心拍同期撮影のタイムチャートである。
【図６】第二実施形態に係る心拍同期撮影の流れを示すフロチャートである。
【図７】第二実施形態に係る提案法による心拍同期撮影のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、発明の実施形態について説明する。なお、これにより発明は限定されない。
【００３２】
（第一実施形態）
まず、本実施形態に係るＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置の構成について説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。
【００３４】
図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール（console）１と、テーブル１０と、ガントリ２０とを備えている。
【００３５】
操作コンソール１は、操作者４１からの入力を受け付ける入力装置２と、被検体４０をスキャンするための各部の制御や画像再構成するためのデータ処理などを行うデータ処理装置３と、ガントリ２０で取得したデータを収集するデータ収集バッファ（buffer）５と、画像を表示するモニタ（monitor）６と、プログラムやデータなどを記憶する記憶装置７とを備えている。
【００３６】
テーブル１０は、被検体４０を載せてガントリ２０の空洞部Ｂに搬送するクレードル（cradle）１２を備えている。クレードル１２は、テーブル１０に内蔵するモータ（motor）で昇降および水平直線移動される。なお、ここでは、被検体４０の体軸方向すなわちクレードル１２の水平直線移動方向をｚ軸方向、鉛直方向をｙ軸方向、ｚ軸方向およびｙ軸方向に垂直な水平方向をｘ軸方向とする。
【００３７】
ガントリ２０は、回転可能に支持された回転部１５を備えている。回転部１５には、Ｘ線管２１と、Ｘ線管２１を制御するＸ線コントローラ（controller）２２と、Ｘ線管２１から発生したＸ線８１をファンビーム或いはコーンビームに整形するアパーチャ（aperture）２３と、被検体４０を透過したＸ線８１を検出するＸ線検出器２４と、Ｘ線検出器２４の出力信号をデータとして収集するＤＡＳ２５と、Ｘ線コントローラ２２，アパーチャ２３の制御を行う回転部コントローラ２６とが搭載されている。ガントリ２０の本体は、制御信号などを操作コンソール１やテーブル１０と通信する制御コントローラ２９を備えている。回転部１５とガントリ２０の本体とは、スリップリング（slip ring）３０を介して電気的に接続されている。回転部１５は、最高速で０．２秒／回転の回転速度（回転時間）にて回転可能である。
【００３８】
Ｘ線管２１およびＸ線検出器２４は、被検体４０が載置される撮影空間、すなわちガントリ２０の空洞部を挟んで互いに対向して配置されている。回転部１５が回転すると、Ｘ線管２１およびＸ線検出器２４は、互いの位置関係を維持したまま、被検体４０の周りを回転する。Ｘ線管２１から放射されアパーチャ２３で整形されたファンビーム或いはコーンビームのＸ線８１は、被検体４０を透過し、Ｘ線検出器２４の検出面に照射される。
【００３９】
なおここでは、このファンビーム或いはコーンビームのＸ線８１のｘｙ平面における広がり方向をチャネル（channel）方向、この広がり角をファンビーム角α、ｚ軸方向における広がり方向もしくはｚ軸方向そのものをスライス（slice）方向で表すことにする。
【００４０】
Ｘ線検出器２４は、チャネル方向およびスライス方向に配設された複数の検出素子２４ｉにより構成されている。なお、検出素子２４ｉのチャネル方向の数は、例えば６０°の角度範囲において１０００個程度、検出素子２４ｉのスライス方向の列数は６４列、検出素子２４ｉの配列間隔は、例えば１ｍｍ程度である。Ｘ線検出器２４のカバレッジは、４０ｍｍである。
【００４１】
被検体４０には、心拍計５１が取り付けられている。心拍計５１は、例えば心電図を取得する心電計である。心拍計５１は、被検体４０の心臓の心拍波形Ｈを測定し、その信号をＸ線ＣＴ装置１００に送信する。Ｘ線ＣＴ装置１００は、その信号を受信して被検体４０の心臓の心拍波形Ｈをほぼリアルタイムでモニタする。
【００４２】
次に、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における心拍同期撮影に関する部分の機能的な構成について説明する。
【００４３】
図２は、第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の心拍同期撮影に関する部分の機能的な構成を示すブロック図である。図２に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１００は、撮影条件設定部３１と、スキャン制御部３２と、画像再構成部３３と、表示制御部３７とを有している。なお、これら各部は、データ処理装置３が記憶装置７に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより機能的に実現される。以下、これら各部の機能についてより詳しく説明する。
【００４４】
撮影条件設定部３１は、操作者４１による操作に応じて撮影条件を設定する。
【００４５】
スキャン制御部３２は、設定された撮影条件に基づいて、被検体４０の心拍同期撮影のためのスキャンが行われるように、テーブル１０やガントリ２０などを含むデータ収集系を制御する。
【００４６】
画像再構成部３３は、スキャンにより収集されたスキャンデータに基づいて画像を再構成する。画像再構成には、例えば３次元逆投影法を用いる。
【００４７】
表示制御部３７は、再構成された画像や文字などの情報を画面に表示するようモニタ６を制御する。
【００４８】
次に、第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置において実行される心拍同期撮影の処理の流れについて説明する。
【００４９】
図３は、第一実施形態に係る心拍同期撮影の流れを示すフロチャートである。
【００５０】
ステップ（step）Ａ１では、操作者４１の操作に応じて撮影条件を設定する。撮影条件には、ガントリ回転速度Ｖ、被検体４０のｚ軸方向における撮影範囲ＳＲ、ヘリカルスキャンを行う場合のヘリカルピッチＨＰ等が含まれる。本例では、ガントリ回転速度Ｖは０．２秒／回転、撮影範囲ＳＲは心臓を含む１５０ｍｍ程度の範囲、ヘリカルピッチＨＰは０．２程度を想定する。
【００５１】
ステップＡ２では、心拍計５１を用いて心拍波形Ｈのモニタを開始する。
【００５２】
ステップＡ３では、モニタしている心拍波形Ｈに基づいて心拍周期Ｔを計測する。例えば、心拍波形Ｈにおける直近の隣り合う２つのＲ波の時間間隔を心拍周期Ｔとして算出する。隣り合う２つのＲ波の時間間隔の平均を心拍周期Ｔとしてもよい。
【００５３】
ステップＡ４では、１心拍周期Ｔ分の心位相中における小変動期Ｅにスキャンに係る基準時刻ｔmを設定する。小変動期Ｅは、１心拍周期Ｔの中で心臓の動きが相対的に小さくなる時期であり、例えば心臓の拡張期である。心臓の拡張期は、おおよそ、心拍波形ＨにおけるＲ波を起点とした心位相の５０％〜９０％の範囲に含まれる。また、基準時刻ｔmは、画像再構成に必要な回転角度分のスキャンデータを収集するデータ収集期間Ｋの基準となる時刻である。本例では、ハーフスキャン法を用いるので、ハーフスキャン分に相当する回転角度１８０度＋Ｘ線ファンビーム角α分のスキャンデータを収集するデータ収集期間の基準となる。なお、Ｘ線ファンビーム角は、単に「ファン角」ともいう。
【００５４】
ここで、データ収集の基準時刻ｔmの設定について詳しく説明する。
【００５５】
図４は、従来法による心拍同期撮影のタイムチャートである。また、図５は、第一実施形態に係る提案法による心拍同期撮影のタイムチャートである。これらの図は、横軸に時間ｔをとり、撮影範囲ＳＲ内の各スライスの画像再構成に使用されるスキャンデータＲＤ、心拍波形Ｈ、データ収集の基準時刻ｔm、Ｘ線管２１のテーブル１０に対するｚ軸方向の位置Ｚ、Ｘ線管２１の回転角度位置を表すガントリ角度θ、データ収集のオン・オフ（on/off）ＤＳを表している。
【００５６】
従来法では、１心拍周期Ｔ内に基準時刻を１つだけ設定する。例えば、図４に示すように、１心拍周期Ｔ内の心位相７０％付近に単一の基準時刻ｔ０を設定する。これは、次に示すような考え方に基づいている。
【００５７】
従来のガントリ回転速度Ｖの最高速度としては、０．３５秒／回転程度が想定される。Ｘ線８１のファンビーム角αは６０度程度である。この場合、ハーフスキャン再構成に必要な回転角度１８０度＋ファンビーム角α分に相当するスキャンデータのデータ収集期間Ｋ０の時間幅Δｔｓｈは、約０．２４秒である。また、心拍周期Ｔは、平均的には１秒程度であり、心臓の動きが小さい期間として保障される小変動期Ｅの時間長は、例えば、約０．２４秒と考えることができる。したがって、基準時刻は、１心拍周期Ｔ内の小変動期Ｅに一つが限界である。
【００５８】
また、Ｘ線検出器２４のｚ軸方向における両端部付近のスライスではミッシングコーン（missing cone）領域の存在によりスキャンデータが不足し、再構成画像の画質が劣化する。そのため、これら両端部付近のスライスでは、画像再構成しない、若しくは画像再構成してもその画像を採用しないこととし、１心拍周期Ｔ内の小変動期Ｅにおける１回のスキャンによる実効的なスキャン領域は、Ｘ線検出器２４のカバレッジの８０％〜９０％程度とすることが多い。したがって、撮影範囲ＳＲが１５０ｍｍ程度であり、Ｘ線検出器２４のカバレッジが４０ｍｍ程度である場合には、実効的なスキャン領域は３２ｍｍ〜３６ｍｍ程度となり、撮影範囲ＳＲの全体をスキャンするのに、５心拍分すなわち５回のスキャンが行われる。
【００５９】
一方、本提案法では、１心拍周期Ｔ内に複数の基準時刻を設定する。これにより、１心拍周期Ｔ内にて行われるスキャンの実効的なスキャン領域を従来よりも増大させ、撮影範囲ＳＲの全体をスキャンするのに要する時間（心拍数）を最終的に短縮する。例えば、図５に示すように、１心拍周期Ｔ内に第１基準時刻ｔ１及び第２基準時刻ｔ２という２つの基準時刻を設定する。これは、次に示すような考え方に基づいている。
【００６０】
まず、ガントリ回転速度Ｖは、０．２秒／回転を想定することができる。Ｘ線のファンビーム角αは６０度とする。この場合、ハーフスキャン再構成に必要な回転角度１８０度＋ファンビーム角α分のスキャンデータを収集する最小のデータ収集期間の時間幅Δｔｆｈは、約０．１４秒である。また、心臓の動きが小さい期間として保障される小変動期Ｅの時間長は、例えば、約０．２４秒と考えることができる。１心拍周期Ｔごとのスキャン領域を効率よく増大させるには、小変動期Ｅの中で複数のデータ収集をそれぞれ別々のスキャン領域にて行いたい。しかし、実際には、上記の通り、想定されるガントリ回転速度Ｖやテーブル移動速度を考慮すると、そのような時間的余裕はない。そこで、本例では、１心拍周期Ｔ内の小変動期Ｅにおいて、２つの最小のデータ収集期間の一部が互いに重複するようにヘリカルスキャンを行うようにする。具体的には、Ｒ波が出現してから心拍周期Ｔ×０．６５の時間経過後の時刻を第１基準時刻ｔ１とし、第１基準時刻ｔ１から０．１秒間経過後の時刻を第２基準時刻ｔ２として設定する。これにより、第１基準時刻ｔ１を中心とした最小のデータ収集期間Ｋ１と、第２の基準時刻ｔ２を中心とした最小のデータ収集期間Ｋ２とが規定され、これらは一部重複する。ヘリカルスキャンは、第１基準時刻ｔ１−データ収集期間Ｋ１の時間幅Δｔｆｈの１／２の時刻から、第２基準時刻ｔ２＋データ収集期間Ｋ２の時間幅Δｔｆｈの１／２の時刻まで行う。ヘリカルピッチＨＰは、例えば０．１〜０．４程度が想定されるが、本例では、０．２前後である。
【００６１】
ステップＡ５では、設定された基準時刻を基準として行われる１回のスキャンとそのスキャン領域との対応付けを行う。すなわち、心臓を含む撮影範囲ＳＲの全体を、複数のＮ心拍分のヘリカルスキャンによりスキャンすることとし、１回目〜Ｎ回目までのヘリカルスキャンがそれぞれ担当するスキャン領域を決定する。
【００６２】
ステップＡ６では、モニタしている心拍波形Ｈにおいて直近のＲ波を検出する処理を行い、Ｒ波が検出されたか否かを判定する。Ｒ波が検出された場合には、ステップＡ７に進む。Ｒ波が検出されなかった場合には、ステップＡ６に戻る。
【００６３】
ステップＡ７では、Ｒ波の検出後、第１及び第２基準時刻ｔ１，ｔ２と対応付けされたデータ収集期間に、ハーフスキャン再構成法によるヘリカルスキャンを行う。このヘリカルスキャンは、１スライスの画像再構成用のデータとして、回転角度１８０度＋ファンビーム角α分のスキャンデータを収集するように設計されたヘリカルスキャンである。また、このヘリカルスキャンは、ステップＡ５にて決定された対応付けに基づいて、現スキャンが何回目のスキャンであるかに応じて決定されたスキャン領域に対して行われる。
【００６４】
ステップＡ８では、撮影範囲ＳＲの全体のスキャンデータの収集が完了したか否かを判定する。完了した場合には、ステップＡ９に進む。完了していない場合には、ステップＡ６に戻る。
【００６５】
ステップＡ９では、収集されたスキャンデータに基づいて、撮影範囲ＳＲ内の各スライスについて画像再構成を行う。ここでは、画像再構成は、スキャン領域の開始側端部付近のスライスについては、第１基準時刻ｔ１に対応したデータ収集期間Ｋ１内に収集された第１スキャンデータに基づいて行い、スキャン領域の終了側端部付近のスライスについては、第２基準時刻ｔ２に対応したデータ収集期間Ｋ２内に収集された第２スキャンデータに基づいて行う。そして、スキャン領域の中央部のスライスについては、第１スキャンデータと第２スキャンデータとの混合に基づいて行う。
【００６６】
ステップＡ１０では、再構成された画像を表示する。
【００６７】
（第二実施形態）
第一実施形態は、１心拍周期Ｔ内に２つの基準時刻を設定し、それらの基準時刻を基準にしたハーフスキャン再構成法によるヘリカルスキャンを繰り返し行うものであった。これに対し、第二実施形態は、１心拍周期Ｔ内に１つの基準時刻を設定し、その基準時刻を基準にしたフルスキャン再構成法によるアキシャルスキャンを繰り返し行うものである。すなわち、ガントリ回転速度Ｖの高速化を利用して、１心拍周期Ｔ分のアキシャルスキャンを、回転角度１８０度＋ファンビーム角α分のスキャンデータを収集するハーフスキャンから、回転角度３６０度分のスキャンデータを収集するフルスキャンへと変更する。ハーフスキャンの場合、Ｘ線検出器２４のｚ軸方向における両端部付近でのスライスについて画像再構成を行うと、ミッシングコーンによるスキャンデータ不足から十分な画質が得られないことが多い。そのため、Ｘ線検出器２４のカバレッジが仮に４０ｍｍあったとしても、両端の数ｍｍは有効に使えず、実質的には３０〜３５ｍｍ程度のカバレッジとなる。一方、フルスキャンの場合、Ｘ線検出器２４の両端部付近であってもスキャンデータ不足が抑制され、許容可能な画質が得られる。そのため、Ｘ線検出器２４のカバレッジが仮に４０ｍｍあったとしたら、そのカバレッジをすべて利用することができる。つまり、ハーフスキャンよりもフルスキャンの方が、１回のスキャンでカバーできる領域が大きい。したがって、本提案法によれば、撮影範囲ＳＲの全体をスキャンするのに要する時間を短縮することができる。
【００６８】
第二実施形態に係る心拍同期撮影の流れについて説明する。
【００６９】
図６は、第二実施形態に係る心拍同期撮影の流れを示すフロチャートである。
【００７０】
ステップＢ１では、操作者４１に操作に応じて撮影範囲ＳＲを含む撮影条件を設定する。
【００７１】
ステップＢ２では、心拍波形Ｈのモニタを開始する。
【００７２】
ステップＢ３では、心拍波形Ｈに基づいて心拍周期Ｔを計測する。
【００７３】
ステップＢ４では、１心拍周期Ｔ分の心位相中における心臓の小変動期Ｅに、第３基準時刻ｔ３を１つ設定する。
【００７４】
図７は、第二実施形態に係る提案法による心拍同期撮影のタイムチャートを示す図である。
【００７５】
ステップＢ５では、設定された第３基準時刻ｔ３を基準として行われる１回のスキャンとそのスキャン領域との対応付けを行う。すなわち、心臓を含む撮影範囲ＳＲの全体を、複数のＮ心拍分のアキシャルスキャンによりスキャンすることとし、１回目〜Ｎ回目までのアキシャルスキャンがそれぞれ担当するスキャン領域を決定する。
【００７６】
ステップＢ６では、心拍波形Ｈにおいて直近のＲ波を検出する処理を行い、Ｒ波が検出されたか否かを判定する。Ｒ波が検出された場合には、ステップＢ７に進む。Ｒ波が検出されなかった場合には、ステップＢ６に戻る。
【００７７】
ステップＢ７では、Ｒ波の検出後、第３基準時刻ｔ３を中心として対応付けされたデータ収集期間Ｋ３に、フルスキャン再構成法によるアキシャルスキャンを行う。このアキシャルスキャンは、１スライスの画像再構成用のデータとして３６０度分のデータを収集するように設計されたアキシャルスキャンである。したがって、データ収集期間Ｋ３の時間幅Δｔｆｆは、ガントリ回転速度Ｖが０．２秒／回転であるとすると、回転角度３６０度分のスキャンデータを収集する時間であるから、０．２秒である。なお、このアキシャルスキャンは、ステップＢ５にて決定された対応付けに基づいて、現スキャンが何回目のスキャンであるかに応じて決定されたスキャン領域に対して行われる。
【００７８】
ステップＢ８では、撮影範囲ＳＲ全体のスキャンデータの収集が完了したか否かを判定する。完了した場合には、ステップＢ９に進む。完了していない場合には、ステップＢ６に戻る。
【００７９】
ステップＢ９では、収集されたスキャンデータに基づいて、撮影範囲ＳＲ内の各スライスについて画像再構成を行う。このとき、各スキャンのＸ線検出器２４におけるｚ軸方向の両端部側では、フルスキャン再構成を行い、Ｘ線検出器２４におけるｚ軸方向の中央側では、ハーフスキャン再構成を行うようにする。Ｘ線検出器２４におけるｚ軸方向の中央側では、画像再構成に用いるデータが十分得られており、再構成画像の画質が比較的よくなる。そこで、Ｘ線検出器２４の中央側では、時間分解能の向上を優先して、ハーフスキャン再構成を行う。
【００８０】
ステップＢ１０では、再構成された画像を表示する。
【００８１】
以上、上記の実施形態によれば、ガントリ回転速度Ｖの高速化を利用して、１心拍周期Ｔ内に行われるスキャンの実質的なスキャン領域をより広げることができ、複数の心拍に渡る複数のスキャンによって心臓を含む撮影範囲ＳＲの全体をスキャンするのに要する時間を短縮することができる。これにより、Ｘ線ＣＴ装置１００による心拍同期撮影において、ガントリ回転速度Ｖの高速化を撮影時間の短縮化に寄与させることが可能となる。
【００８２】
なお、発明は上記の実施形態に限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態にて実施可能である。
【００８３】
例えば、図５に示した第一実施形態に係る心拍同期撮影のタイムチャートは、単なる一例であり、ガントリ２０の回転やテーブル１０の移動に関する制御は、種々のパターン（pattern）を取り得る。すなわち、ガントリ２０の回転速度やテーブル１０の移動速度は、可変であってもよい。また、１心拍周期内のスキャンは、開始直後と終了直前とにアキシャルスキャンを採用してもよい。
【００８４】
また例えば、上記の実施形態では、Ｘ線検出器２４のカバレッジは４０ｍｍであるが、心臓を含む撮影範囲ＳＲ、例えば少なくとも１２０ｍｍ程度の撮影範囲を１心拍以内でスキャンできないようなカバレッジ、例えば、実質的に１００ｍｍ以下のカバレッジであれば、本発明は適用可能である。ただし、撮影範囲ＳＲの全体をスキャンするのにより多数の心拍に渡る複数回のスキャンが必要である場合の方が、発明の効果は大きい。例えば、Ｘ線検出器２４のカバレッジとしては、４０ｍｍ以下が好適である。
【００８５】
また例えば、上記の実施形態では、ガントリ回転速度Ｖは０．２秒／回転であるが、心臓の小変動期Ｅの典型的な時間長として考えられる０．２４秒の間にガントリ２０が１回転できる程度まで高速な回転が可能であれば、本発明は適用可能である。
【００８６】
また例えば、コンピュータを、このようなＸ線ＣＴ装置１００における各部として機能させるためのプログラムや、このプログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体などもまた、発明の実施形態の一例である。
【００８７】
また例えば、上記の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置であるが、発明は、Ｘ線ＣＴ装置とＰＥＴ（Positron Emission Tomography）またはＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）とを組み合わせたＰＥＴ−ＣＴ装置やＳＰＥＣＴ−ＣＴ装置などにも適用可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１  操作コンソール
２  入力装置
３  データ処理装置
５  データ収集バッファ
６  モニタ
７  記憶装置
１０  テーブル
１２  クレードル
１５  回転部
２０  ガントリ
２１  Ｘ線管
２２  Ｘ線コントローラ
２３  アパーチャ
２４  Ｘ線検出器
２５  検出器コントローラ
２６  回転部コントローラ
２８  Ｘ線検出装置
２９  制御コントローラ
３０  スリップリング
３１  撮影条件設定部
３２  スキャン制御
３３  画像再構成部
３７  表示制御部
４０  被検体
４１  操作者
５１  心拍計
８１  Ｘ線
１００  Ｘ線ＣＴ装置
【図１】
2016064049.tif 000003
【図２】
2016064049.tif 000004
【図３】
2016064049.tif 000005
【図４】
2016064049.tif 000006
【図５】
2016064049.tif 000007
【図６】
2016064049.tif 000008
【図７】
2016064049.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月7日(2014.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2016064049.tif 000010
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2016064049.tif 000011