(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作に関連する複数種の信号を発する被検体の放射線による投影データを収集するデータ収集手段と、
前記データ収集手段が収集した投影データに基づいて断層像を画像再構成する断層像生成手段と、
を有する放射線断層撮影装置であって、
前記データ収集手段は、前記データ収集手段が前記被検体が発する第１の信号の前記被検体の前記第１の信号に関連する動作が小さい状態を示す位相と前記第１の信号とは異なる少なくとも１種の信号の所定の位相が一致した状態の前記第１の信号の一周期中に連続して収集される３６０°分のビューデータからなる前記投影データであって、前記第１の信号の前記位相における前記被検体の動きが比較的少ない時相に前記ビューデータの中央のビューが位置するように前記投影データを収集するものであり、
前記断層像生成手段は、前記ビューデータについて前記中央ビューに最大の重み付けをした、対向データ同士の重み付け加算を行った前記投影データを用いて画像再構成を行う、を特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項２】
前記被検体が発する前記第１の信号とは異なる前記少なくとも１種の信号の所定の位相が、前記被検体の上記信号に関連する動作が小さい状態を示す位相であること、を特徴とする請求項１に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項３】
前記第１の信号の前記被検体の前記第１の信号に関連する動作が小さい状態を示す位相が、前記被検体が発する前記第１の信号の１周期よりも短い時間であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項４】
前記被検体が発する動作に関する前記複数種の信号が心臓運動信号および／または呼吸運動信号であること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１つに記載の放射線断層撮影装置。
【請求項５】
前記被検体が発する前記複数種の信号のうち、前記第１の信号が心臓運動信号であること、を特徴とする請求項４に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項６】
前記被検体が発する前記複数種の信号のうち、前記第１の信号とは異なる第２の信号が呼吸運動信号であること、を特徴とする請求項４に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項７】
前記被検体が発する前記複数種の信号のうち、前記第１の信号とは異なる第２の信号が呼吸運動信号であり、当該第２の信号の所定の位相が呼吸運動における動きが少ない状態を示す位相であること、を特徴とする請求項６に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項８】
前記被検体が発する前記複数種の信号のうち、前記第１の信号が心臓運動信号であり、前記データ収集手段が、心臓の拍動の１周期よりも短い時間で前記被検体の放射線による投影データを収集し、前記心臓運動信号の１周期中において当該信号の所定の位相とこれとは異なる前記少なくとも１種の信号の所定の位相が一致した状態で投影データを収集すること、を特徴とする請求項５に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項９】
前記被検体が発する前記複数種の信号のうち、前記第１の信号が心臓運動信号であり、前記第１の信号とは異なる信号が呼吸運動信号であること、を特徴とする請求項４ないし請求項８に記載の放射線断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線断層撮影方法および装置に関し、特に、被検体の動きを止めることなく撮影を行う放射線断層撮影方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線断層撮影装置の一例として、例えば、Ｘ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置がある。Ｘ線ＣＴ装置においては、放射線としてはＸ線が利用される。Ｘ線発生にはＸ線管等が使用される。
【０００３】
Ｘ線管を含むＸ線照射装置は、撮影範囲を包含する広がり（幅）を持ちそれに垂直な方向に厚みを持つＸ線ビーム（ｂｅａｍ）を照射する。Ｘ線ビームの厚みはコリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）のＸ線通過開口（アパーチャ：ａｐｅｒｔｕｒｅ）の開度を調節することにより変更できるようになっており、これによって撮影のスライス（ｓｌｉｃｅ）厚が調節される。
【０００４】
Ｘ線検出装置は、Ｘ線ビームの幅の方向に多数（例えば１０００個程度）のＸ線検出素子をアレイ（ａｒｒａｙ）状に配列した多チャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）のＸ線検出器を有し、それによってＸ線を検出するようになっている。
【０００５】
Ｘ線照射・検出装置を被検体の周りで回転（スキャン：ｓｃａｎ）させて、被検体の周囲の複数のビュー（ｖｉｅｗ）方向でそれぞれＸ線による被検体の投影像（プロジェクション：ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）を求め、それらプロジェクションに基づいて断層像が生成（再構成）される。
【０００６】
ところで、上記Ｘ線ＣＴ装置においては、肺の様子を撮影することがある。このとき、呼吸の周期が５秒程度であるのに対し、近年ではスキャンが高速化しているため、被検者に息止めをさせることなく撮影することが可能となされている。そこで、呼吸信号に基づき、最大吸気時または最大呼気時の体動が少ない時期に合わせてスキャンを行い、肺野等の撮影が行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スキャン部分に心臓が含まれていると、再構成画像に体動アーチファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）が発生し、画像の品質が低下するという問題があった。これは、心拍が０．８〜１秒であり、１スキャンが同程度の時間内に行われることから、１スキャン幅に心拍が含まれる場合があるからである。すなわち、再構成画像の画質は、呼吸動作以外の心臓動作のような他の動作要因により大きく左右される。これは、被検体を動作を伴うものとした場合は、被検体の種類を問わず生じる問題である。
【０００８】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、動作を伴う被検体の放射線断層像を撮影する場合に、被検体の動作の影響、例えば人体であれば体動アーチファクトを最小限に抑え、画質の良好な断層像を得ることを可能とする放射線断層撮影方法および装置を実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決する第１の発明は、動作に関連する複数種の信号を発する被検体の放射線による投影データを収集し、前記収集した投影データに基づいて断層像を生成する放射線断層撮影方法であって、前記被検体が発する第１の信号の所定の位相と前記第１の信号とは異なる少なくとも１種の信号の所定の位相が一致した状態で投影データを収集することを特徴とする放射線断層撮影方法である。
【００１０】
（２）上記の課題を解決する第２の発明は、前記被検体が発する前記第１の信号の所定の位相が、前記被検体の前記第１の信号に関連する動作が小さい状態を示す位相であることを特徴とする（１）に記載の放射線断層撮影方法である。
【００１１】
（３）上記の課題を解決する第３の発明は、前記被検体が発する前記第１の信号とは異なる前記少なくとも１種の信号の所定の位相が、前記被検体の上記信号に関連する動作が小さい状態を示す位相であることを特徴とする（１）または（２）に記載の放射線断層撮影方法である。
【００１２】
（４）上記の課題を解決する第４の発明は、前記被検体が発する前記第１の信号の１周期よりも短い時間で前記被検体の放射線による投影データが収集され、前記第１の信号の１周期中において当該信号の所定の位相とこれとは異なる前記少なくとも１種の信号の所定の位相が一致した状態で前記投影データを収集することを特徴とする（１）ないし（３）のうちいずれか１つに記載の放射線断層撮影方法である。
【００１３】
（５）上記の課題を解決する第５の発明は、前記被検体が発する動作に関する前記複数種の信号が心臓運動信号および／または呼吸運動信号であることを特徴とする（１）に記載の放射線断層撮影方法である。
【００１４】
（６）上記の課題を解決する第６の発明は、前記被検体が発する前記複数種の信号のうち、前記第１の信号が心臓運動信号であり、当該第１の信号の所定の位相が心臓拍動における動きが少ない状態を示す位相であることを特徴とする（５）に記載の放射線断層撮影方法である。
【００１５】
（７）上記の課題を解決する第７の発明は、前記被検体が発する前記複数種の信号のうち、前記第１の信号とは異なる第２の信号が呼吸運動信号であることを特徴とする（５）または（６）に記載の放射線断層撮影方法である。
【００１６】
（８）上記の課題を解決する第８の発明は、前記被検体が発する前記複数種の信号のうち、前記第１の信号とは異なる第２の信号が呼吸運動信号であり、当該第２の信号の所定の位相が呼吸運動における動きが少ない状態を示す位相であることを特徴とする（５）または（６）に記載の放射線断層撮影方法である。
【００１７】
（９）上記の課題を解決する第９の発明は、前記被検体が発する前記複数種の信号のうち、前記第１の信号が心臓運動信号であり、心臓の拍動の１周期よりも短い時間で前記被検体の放射線による投影データが収集され、前記心臓運動信号の１周期中において当該信号の所定の位相とこれとは異なる前記少なくとも１種の信号の所定の位相が一致した状態で投影データを収集することを特徴とする（５）ないし（８）のうちいずれか１つに記載の放射線断層撮影方法である。
【００１８】
（１０）上記の課題を解決する第１０の発明は、動作に関連する複数種の信号を発する被検体の放射線による投影データを収集するデータ収集手段と、前記データ収集手段が収集した投影データに基づいて断層像を生成する断層像生成手段とを有する放射線断層撮影装置であって、前記データ収集手段が前記被検体が発する第１の信号の所定の位相と前記第１の信号とは異なる少なくとも１種の信号の所定の位相が一致した状態で投影データを収集することを特徴とする放射線断層撮影装置である。
【００１９】
（１１）上記の課題を解決する第１１の発明は、前記被検体が発する前記第１の信号の所定の位相が、前記被検体の前記第１の信号に関連する動作が小さい状態を示す位相であることを特徴とする（１０）に記載の放射線断層撮影装置である。
【００２０】
（１２）上記の課題を解決する第１２の発明は、前記被検体が発する前記第１の信号とは異なる前記少なくとも１種の信号の所定の位相が、前記被検体の上記信号に関連する動作が小さい状態を示す位相であることを特徴とする（１０）または（１１）に記載の放射線断層撮影装置である。
【００２１】
（１３）上記の課題を解決する第１３の発明は、前記データ収集手段が、前記被検体が発する前記第１の信号の１周期よりも短い時間で前記被検体の放射線による投影データを収集し、前記第１の信号の１周期中において当該信号の所定の位相とこれとは異なる前記少なくとも１種の信号の所定の位相が一致した状態で前記投影データを収集することを特徴とする（１０）ないし（１２）のうちいずれか１つに記載の放射線断層撮影装置である。
【００２２】
（１４）上記の課題を解決する第１４の発明は、前記被検体が発する動作に関する前記複数種の信号が心臓運動信号および／または呼吸運動信号であることを特徴とする（１０）に記載の放射線断層撮影装置である。
【００２３】
（１５）上記の課題を解決する第１５の発明は、前記被検体が発する前記複数種の信号のうち、前記第１の信号が心臓運動信号であり、当該第１の信号の所定の位相が心臓拍動における動きが少ない状態を示す位相であることを特徴とする（１４）に記載の放射線断層撮影装置である。
【００２４】
（１６）上記の課題を解決する第１６の発明は、前記被検体が発する前記複数種の信号のうち、前記第１の信号とは異なる第２の信号が呼吸運動信号であることを特徴とする（１４）または（１５）に記載の放射線断層撮影装置である。
【００２５】
（１７）上記の課題を解決する第１７の発明は、前記被検体が発する前記複数種の信号のうち、前記第１の信号とは異なる第２の信号が呼吸運動信号であり、当該第２の信号の所定の位相が呼吸運動における動きが少ない状態を示す位相であることを特徴とする（１４）または（１５）に記載の放射線断層撮影装置である。
【００２６】
（１８）上記の課題を解決する第１８の発明は、前記被検体が発する前記複数種の信号のうち、前記第１の信号が心臓運動信号であり、前記データ収集手段が、心臓の拍動の１周期よりも短い時間で前記被検体の放射線による投影データを収集し、前記心臓運動信号の１周期中において当該信号の所定の位相とこれとは異なる前記少なくとも１種の信号の所定の位相が一致した状態で投影データを収集することを特徴とする（１４）ないし（１７）のうちいずれか１つに記載の放射線断層撮影装置である。
【００２７】
第１の発明ないし第１８の発明のうちいずれか１つにおいて、前記所定の位相は、前記呼吸運動信号の１周期中の互いに異なる複数の位相であることが、種々の位相の断層像を得る点で好ましい。
【００２８】
その場合、前記複数の位相は実質的に連続する位相であることが、呼吸に伴い連続的に変化する画像を撮影する点で好ましい。
また、第１の発明ないし第１８の発明のうちいずれか１つにおいて、前記被検体が家畜であることが家畜医療に寄与する点で好ましい。
【００２９】
（い）上記の課題を解決する他の観点での発明は、放射線による被検体の投影データを心臓の拍動の１周期より短い時間内に３６０°全ビューについて収集でき、複数回転の投影データを連続して収集し、呼吸運動信号、心臓運動信号と投影データを同時に収集できる投影データ収集手段と、前記投影データ収集手段で得られた投影データ、呼吸運動信号、心臓運動信号から、呼吸に伴う体動の予め指定された位相と、心臓の拍動の１周期における動きが少ない時期が一致した部分の投影データに基づいて断層像を生成する断層像生成手段と、を有する放射線断層撮影装置であって、投影データを収集しながら必要な部分の投影データに基づいて断層像を生成する、あるいは、投影データを収集完了後、必要な部分の投影データに基づいて断層像を生成する、ことを特徴とする放射線断層撮影装置である。
【００３０】
（ろ）上記の課題を解決する他の観点での発明は、放射線による被検体の投影データを心臓の拍動の１周期より短い時間内に３６０°全ビューについて収集でき、連続した複数の位置で複数回転の投影データを連続して収集し、呼吸運動信号、心臓運動信号と投影データを同時に収集できる投影データ収集手段と、前記投影データ収集手段で得られた投影データ、呼吸運動信号、心臓運動信号から、呼吸に伴う体動の予め指定された位相と、心臓の拍動の１周期における動きが少ない時期が一致した部分の投影データに基づいて断層像を生成する断層像生成手段と、を有する放射線断層撮影装置であって、投影データを収集しながら必要な部分（呼吸期間）の投影データに基づいて断層像を生成し、あるいは、投影データを収集完了後、必要な部分の投影データに基づいて断層像を生成し、生成された複数画像を並べて３次元表示できることを特徴とする放射線断層撮影装置である。
【００３１】
（は）上記の課題を解決する他の観点での発明は、放射線による被検体の投影データを心臓の拍動の１周期より短い時間内に３６０°全ビューについて収集でき、複数回転の投影データを連続して収集し、呼吸運動信号、心臓運動信号と投影データを同時に収集できる投影データ収集手段と、前記投影データ収集手段で得られた投影データ、呼吸運動信号、心臓運動信号から、呼吸に伴う体動の予め指定された位相と、心臓の拍動の１周期における動きが少ない時期が一致した部分の投影データに基づいて断層像を生成する断層像生成手段と、を有する放射線断層撮影装置であって、投影データを収集しながら複数の呼吸期間の投影データに基づいて断層像を生成し、あるいは、投影データを収集完了後、複数の呼吸期間の投影データに基づいて断層像を生成し、生成された複数呼吸期間の断層像を並べて表示できる、あるいは、生成された複数呼吸期間の断層像を時系列表示して断層像動画表示できる、ことを特徴とする放射線断層撮影装置である。
【００３２】
（に）上記の課題を解決する他の観点での発明は、放射線による被検体の投影データを心臓の拍動の１周期より短い時間内に全ビューについて収集するデータ収集手段と、前記データ収集手段が収集した投影データに基づいて断層像を生成する断層像生成手段とを有する放射線断層撮影装置であって、複数の位置、複数の呼吸期間の投影データに基づいて断層像を生成し、生成された複数断層像を並べて３次元表示できる、あるいは、生成された複数個吸気管の断層像を並べて表示できる、あるいは、生成された複数個吸気管の断層像を自警列表示して断層像動画表示できる、あるいは、生成された複数断層像を並べて３次元表示し、それを時系列表示して３次元像が表示できる、ことを特徴とする放射線断層撮影装置である。
【００３３】
（い）の発明ないし（に）の発明のうちいずれか１つにおいて、前記被検体が家畜であることが家畜医療に寄与する点で好ましい。
（作用）                                                             本発明では、被検体の動きが少ない時期に投影データを収集し、体動の影響が少ない断層像を得る。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の放射線断層撮影装置の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００３５】
図１に示すように、本装置は、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２、撮影テーブル（ｔａｂｌｅ）４および操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を備えている。走査ガントリ２は、放射線源としてのＸ線管２０を有する。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリメータ２２により例えば扇状のＸ線ビームすなわちファンビーム（ｆａｎｂｅａｍ）となるように成形され、検出器アレイ２４に照射されるようになっている。検出器アレイ２４は、扇状のＸ線ビームの広がりに沿ってアレイ状に配列された複数のＸ線検出素子を有する。検出器アレイ２４の構成については後述する。
【００３６】
Ｘ線管２０、コリメータ２２および検出器アレイ２４は、Ｘ線照射・検出装置を構成する。Ｘ線照射・検出装置の構成については後述する。検出器アレイ２４にはデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６は検出器アレイ２４の個々のＸ線検出素子の検出データを収集するようになっている。
【００３７】
Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８によって制御されるようになっている。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係については図示を省略する。コリメータ２２は、コリメータコントローラ３０によって制御されるようになっている。なお、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係については図示を省略する。
【００３８】
以上のＸ線管２０ないしコリメータコントローラ３０が、走査ガントリ２の回転部３２に搭載されている。回転部３２はエンドレス（ｅｎｄｌｅｓｓ）に連続回転可能になっている。回転部３２の回転は、回転コントローラ３４によって制御され、例えば７００ｍｓで１回転するようになっている。すなわち、１スキャンが７００ｍｓで完了するようになっている。なお、回転部３２と回転コントローラ３４との接続関係については図示を省略する。
【００３９】
本装置は、また、心臓モニタ（ｍｏｎｉｔｏｒ）３６および呼吸モニタ３８に接続されている。心臓モニタ３６は、例えば心電計等であり、例えば心電信号等、被検体の心臓の運動を示す信号を得るものである。心電信号は、本発明における心臓運動信号の実施の形態の一例である。心臓運動信号は心電信号に限るものではなく、例えば心磁信号等であっても良い。
【００４０】
呼吸モニタ３８は、被検体の呼吸信号を得るものであり、例えば胸郭の運動を検出する検出器や鼻孔での呼気または吸気を検出する検出器等を用いて構成される。呼吸信号は、本発明における呼吸運動信号の実施の形態の一例である。
【００４１】
撮影テーブル４は、図示しない被検体を走査ガントリ２のＸ線照射空間に搬入および搬出するようになっている。被検体とＸ線照射空間との関係については後述する。
【００４２】
操作コンソール６は、中央処理装置６０を有している。中央処理装置６０は、本発明における断層像生成手段の実施の形態の一例である。中央処理装置６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等によって構成される。中央処理装置６０には、制御インタフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６２が接続されている。制御インタフェース６２には、走査ガントリ２と撮影テーブル４が接続されている。
【００４３】
中央処理装置６０は制御インタフェース６２を通じて走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御するようになっている。走査ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０および回転コントローラ３４が制御インタフェース６２を通じて制御される。それら各部と制御インタフェース６２との個別の接続については図示を省略する。なお、走査ガントリ２において、回転部３２と固定部との間の信号の授受は、例えばスリップリング（ｓｌｉｐ  ｒｉｎｇ）等の摺動接点、または、例えば電磁結合等を利用した非接触信号伝達手段を通じて行われる。
【００４４】
中央処理装置６０には、また、データ収集バッファ６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６、心臓モニタ３６および呼吸モニタ３８が接続され、データ収集部２６で収集したデータ、心臓モニタ３６の検出信号および呼吸モニタ３８の検出信号がそれぞれ入力されるようになっている。データ収集バッファ６４は、入力データを一時的に記憶する機能を有する。走査ガントリ２およびデータ収集バッファ６４からなる部分は、本発明におけるデータ収集手段の実施の形態の一例である。
【００４５】
中央処理装置６０には、また、記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は、各種のデータや再構成画像およびプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）等を記憶する。中央処理装置６０には、また、表示装置６８と操作装置７０がそれぞれ接続されている。表示装置６８は、中央処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示するようになっている。操作装置７０は、操作者によって操作され、各種の指令や情報等を中央処理装置６０に入力するようになっている。
【００４６】
図２に、検出器アレイ２４の模式的構成を示す。検出器アレイ２４は、多数（例えば１０００個程度）のＸ線検出素子２４（ｉ）を円弧状に配列した多チャンネルのＸ線検出器を形成している。ｉはチャンネル番号であり例えばｉ＝１〜１０００である。
【００４７】
図３に、Ｘ線照射・検出装置におけるＸ線管２０とコリメータ２２と検出器アレイ２４の相互関係を示す。なお、図３の（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。同図に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２により扇状のＸ線ビーム４０となるように成形され、検出器アレイ２４に照射されるようになっている。図３の（ａ）においては、扇状のＸ線ビーム４０の広がりすなわちＸ線ビーム４０の幅を示している。図３の（ｂ）では、Ｘ線ビーム４０の厚みを示している。
【００４８】
このようなＸ線ビーム４０の扇面に体軸を交叉させて、例えば図４に示すように、撮影テーブル４に載置された被検体８がＸ線照射空間に搬入される。Ｘ線ビーム４０によってスライスされた被検体８の投影像（プロジェクション）が検出器アレイ２４に投影される。被検体８のアイソセンタ（ｉｓｏｃｅｎｔｅｒ）におけるＸ線ビーム４０の厚みが、被検体８のスライス厚ｔｈを与える。スライス厚ｔｈは、コリメータ２２のアパーチャによって定まる。
【００４９】
本装置の動作を説明する。本装置の動作中、心臓モニタ３６および呼吸モニタ３８により、被検体８の心臓および胸郭の運動を示す信号がそれぞれ計測され、絶えず操作コンソール６に入力されている。
【００５０】
心臓モニタ３６が検出した心電波形の模式図を図５に示す。同図に示すように、心電波形は、１周期中にＰ波〜Ｕ波の６つの棘波を含む。Ｐ波は心房の収縮運動時に発生する。Ｑ，Ｒ，Ｓ波は血液を駆出するときの心筋の収縮運動時に発生する。Ｔ，Ｕ波は心臓が次のサイクル（ｃｙｃｌｅ）を開始する前の待機状態にあるときに発生する。待機状態では心臓の動きが最も少ない。心電波形の１周期ＲＲは、標準的には８００〜１０００ｍｓ程度である。
【００５１】
呼吸モニタ３８が検出した呼吸信号波形の模式図を図６に示す。同図に示すように、呼吸信号は、吸気および呼気を行うときの胸郭の拡張および縮小に対応して振幅が変化する信号となり、振幅の最大値が最大吸気状態を表し、最小値が最大呼気状態を表す。呼吸信号の１周期は標準的には５ｓｅｃ前後である。
【００５２】
図７に、本装置の動作のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。本装置の動作は、操作者による指令に基づき、中央処理装置６０による制御の下で進行する。同図に示すように、ステップ（ｓｔｅｐ）７０２で、操作者は、操作装置７０を通じて撮影条件を入力する。撮影条件には、管電圧、管電流、スライス厚、スライス位置等が含まれる。以下、スライス位置を肺野に設定した例で説明する。
【００５３】
撮影条件には、また、被検体８の呼吸動作のどの位相で撮影するかを指定する位相指定も含まれる。呼吸位相の指定は、例えば呼吸モニタ３８の出力信号のレベル（ｌｅｖｅｌ）を判定する閾値を用いて行われる。なお、所望の呼吸位相に該当する閾値は、予め測定した呼吸モニタ３８の出力信号に基づいて定める。
【００５４】
次に、ステップ７０４で、操作者からの指令の基づき、被検体８を搭載した撮影テーブル４の位置決めが行われる。位置決め後に、ステップ７０６で、走査ガントリ２の回転部３２の回転が始まる。すなわち、Ｘ線管２０とコリメータ２２と検出器アレイ２４とからなるＸ線照射・検出装置がそれらの相互関係を保ったまま被検体８の体軸の周りを回転する。回転速度は、例えば７００ｍｓで１回転する速度である。以下、走査ガントリ２の回転部３２の回転を、単に走査ガントリ２の回転という。
【００５５】
次に、ステップ７０８で、心電波形のＲ波を検出したかどうかを判定する。Ｒ波を検出しないうちは、走査ガントリ２を回転させた状態で待機する。Ｒ波を検出したときは、例えばＲ波検出後５０ｍｓ後にステップ７１０で、呼吸の位相が指定位相になったかどうかを判定する。指定位相になっていないときは、走査ガントリ２を回転させた状態で待機する。
【００５６】
心臓の拍動と肺の呼吸はそれぞれ独立しており、一般的にはそれらの周期間に整数比の関係が成立しないから、いずれ必ずＲ波の検出から５０ｍｓ後の検出時期と指定位相とが一致するときがある。
【００５７】
そのとき、ステップ７１２でＸ線を照射し、ステップ７１４で投影データを収集する。走査ガントリ２は７００ｍｓで１回転するので、１スキャンが７００ｍｓで行われ、被検体８の周囲における複数（例えば１０００程度）のビュー方向での投影データが収集される。
【００５８】
図８に、このときのスキャンのタイミング（ｔｉｍｉｎｇ）を、心電波形との関連において示す。同図に示すように、心電周期が例えば８５０ｍｓであるとしたとき、スキャンはＲ波の発生から例えば５０ｍｓ後に開始され、７００ｍｓで１スキャンを完了する。これによって、心電波形のＴ，Ｕ波の発生時期、すなわち、心臓の動きが最も少ない時期に合わせたスキャンが行われる。
【００５９】
一般的にＲ波後４００ｍｓ後が動きが少ないことが知られている。この他、７００ｍｓ後も動きが少ないことが知られている。そこで、心臓の動きが少ない時期（Ｒ波後４００ｍｓ後や７００ｍｓ後）を変更するときは、Ｒ波発生後のスキャン開始時期を調節することにより、スキャン時期が心臓の動きの最も少ない時期に一致するようにする。
【００６０】
呼吸の位相との関係は、例えば図９に示すようになる。すなわち、同図の（ａに示すように、例えば閾値Ａで指定された最大吸気位相においてスキャンが行われる。これに対して、撮影の位相が閾値Ｄで指定されたときは、最大呼気位相におけるスキャンが行われる。
【００６１】
また、図１０に示すように、２つの閾値Ａ，Ｂによりその間に入る位相を指定したときは、最大吸気状態から息を吐き出し始めた位相でスキャンが行われ、図１１に示すように閾値Ｂ，Ｃで位相を指定したときは、最大吸気と最大呼気の中間における位相でスキャンが行われ、図１２に示すように閾値Ｃ，Ｄで位相を指定したときは、最大呼気の直前における位相でのスキャンが行われる。同様にして、閾値を適宜に設定することにより、任意位相においてスキャンを行うことができる。なお、本発明では５つの位相について説明したが、位相数を変えても同様な効果は得られる。
【００６２】
次に、ステップ７１６で、投影データの前処理を行う。前処理には、Ｘ線強度に基づくデータ補正、検出器アレイ２４のチャンネル感度に対応したデータ補正およびその他の所要のデータ補正が含まれる。
【００６３】
前処理には、また、ビューデータの重み付け加算が含まれる。３６０°分のビューデータの重み付け加算を図１３により説明する。同図の（ｃ）に、１スキャンにおける各ビューについて、重み係数の配分の一例を示す。ビューは１スキャンにおける相対角度で表す。なお、同図の（ａ），（ｂ）は、図８の（ａ），（ｂ）と共通である。
【００６４】
同図に示すように、相対角度が０〜１８０°のビューには、０から１まで直線的に増加する重み係数が割り当てられ、相対角度が１８０〜３６０°のビューには、１から０まで直線的に減少する重み係数が割り当てられている。
【００６５】
このような重み係数を用いて、対向ビューデータ同士の重み付け加算が行われる。対向ビューデータとは、被検体８における同一のＸ線経路を互いに逆方向に通過する１対のＸ線によりそれぞれ得られる投影データのことである。そのような対向ビューデータの一方は０〜１８０°の範囲に存在し、他方は１８０〜３６０°の範囲に存在する。そして、一方のデータの重み係数と他方のデータの重み係数の和は１となる。
【００６６】
これら対向ビューデータ同士を、それらが属するビューに割り当てた重み係数を用いて重み付け加算する。このような処理により、１８０°ビューすなわち中央ビューに最大の重み付けをしたビューデータが生成される。
【００６７】
次に、ステップ７１８で、画像再構成を行う。画像再構成は、上記のような前処理をしたビューデータを、例えばフィルタード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｂａｃｋｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法等によって処理することにより行われる。画像再構成により被検体８の肺野の断層像が得られる。
【００６８】
ビューデータが心臓の動きが最も少ない期間中に収集されたものであり、しかも、上記のような前処理により、中央ビューに最大の重み付けしたビューデータを得るようにしたので、再構成された断層像は、中央ビューの時相を最も強く反映したものとなり、実質的に中央ビューの時相を示す断層像となる。
【００６９】
本例では中央ビューは、Ｒ波の発生時点から４００ｍｓ後の時点に位置するものとしており、心臓の動きが最も少ない期間のほぼ中央に位置するので、撮影した肺野に心臓が含まれる場合でも、再構成画像は心臓の動きによる体動アーチファクトを含まないものとなる。
【００７０】
逆にいえば、このような撮影が行えるように、スキャンの開始時点を調節するれば良い。すなわち、ビューは、角度の絶対値が問題ではなく、どの角度から始まっても３６０°の範囲がであれば良いため、スキャン開始時点を任意に調節することができる。このことから、スキャン開始時点を調整することで、所望する時点が中央ビューとなるように撮影を行うことが可能となる。
【００７１】
なお、Ｘ線照射を早めに開始し遅めに停止することにより、ビューデータを１回転分より余分に収集し、その中の適宜の３６０°分について上記の重み付け加算を行うようにしても良い。これは、実質的なスキャン開始時点の事後調節を可能にし、最も体動アーチファクトが少ない画像を得る点で好ましい。
【００７２】
このようにして１時点の時相を示す断層像を得ることができる。これは、また、吸気または呼気の途中のように、胸郭が動いている最中の呼吸位相で撮影する場合にも、体動アーチファクトの少ない画像を得る点で好ましい。
【００７３】
なお、ビューデータは、心臓の動きが最も少ない期間中に収集されたものであるため、上記のような重み付け加算なしに画像再構成を行っても、心臓の動きによる体動アーチファクトが少ない再構成画像を得ることが可能である。
【００７４】
再構成画像は、ステップ７２０で、表示装置６８により可視像として表示される。再構成画像は、また、記憶装置６６に記憶される。
以上のような肺野の撮影を、連続する複数のスライスについて順次に行うようにしても良い。その場合、どのスライスにおいても予め指定した複数の呼吸位相についてそれぞれ撮影し、それらを各スライスにつき呼吸位相の順番に表示することにより、呼吸に伴う肺の動きをシネ（ｃｉｎｅ）画像として示すことができる。また、複数スライスの断層像から同一の呼吸位相ごとにそれぞれ３次元像を作成すれば、呼吸に伴う肺の動きを３次元シネ画像で示すことができる。
【００７５】
また、放射線による被検体の投影データを心臓の拍動の１周期より短い時間内に３６０°全ビューについて収集でき、複数回転の投影データを連続して収集し、呼吸運動信号、心臓運動信号と投影データを同時に収集できる投影データ収集手段と、投影データ収集手段で得られた投影データ、呼吸運動信号、心臓運動信号から、呼吸に伴う体動の予め指定された位相と、心臓の拍動の１周期における動きが少ない時期が一致した部分の投影データに基づいて断層像を生成する断層像生成手段とを用い、投影データを収集しながら必要な部分の投影データに基づいて断層像を生成する、あるいは、投影データを収集完了後、必要な部分の投影データに基づいて断層像を生成するようにしても良い。
【００７６】
すなわち、例えば図１４に示すように、ヘリカルスキャン（ｈｅｌｉｃａｌ  ｓｃａｎ）あるいはシネスキャン（ｃｉｎｅ  ｓｃａｎ）を行い、（ｃ）に示すようなその投影データ全ビューに付帯させて、信電信号（ｂ）および呼吸信号（ａ）を付けておく。そして、再構成するときに選ばれた呼吸モードで、心臓の動きの少ない部分の投影データを使用して再構成しても良い。
【００７７】
また、放射線による被検体の投影データを心臓の拍動の１周期より短い時間内に３６０°全ビューについて収集でき、連続した複数の位置で複数回転の投影データを連続して収集し、呼吸運動信号、心臓運動信号と投影データを同時に収集できる投影データ収集手段と、前記投影データ収集手段で得られた投影データ、呼吸運動信号、心臓運動信号から、呼吸に伴う体動の予め指定された位相と、心臓の拍動の１周期における動きが少ない時期が一致した部分の投影データに基づいて断層像を生成する断層像生成手段とを用い、投影データを収集しながら必要な部分（呼吸期間）の投影データに基づいて断層像を生成し、あるいは、投影データを収集完了後、必要な部分の投影データに基づいて断層像を生成し、生成された複数画像を並べて３次元表示するようにしても良い。
【００７８】
また、放射線による被検体の投影データを心臓の拍動の１周期より短い時間内に３６０°全ビューについて収集でき、複数回転の投影データを連続して収集し、呼吸運動信号、心臓運動信号と投影データを同時に収集できる投影データ収集手段と、前記投影データ収集手段で得られた投影データ、呼吸運動信号、心臓運動信号から、呼吸に伴う体動の予め指定された位相と、心臓の拍動の１周期における動きが少ない時期が一致した部分の投影データに基づいて断層像を生成する断層像生成手段とを用い、投影データを収集しながら複数の呼吸期間の投影データに基づいて断層像を生成し、あるいは、投影データを収集完了後、複数の呼吸期間の投影データに基づいて断層像を生成し、生成された複数呼吸期間の断層像を並べて表示し、あるいは、生成された複数呼吸期間の断層像を時系列表示して断層像動画表示するようにしても良い。
【００７９】
また、放射線による被検体の投影データを心臓の拍動の１周期より短い時間内に全ビューについて収集するデータ収集手段と、前記データ収集手段が収集した投影データに基づいて断層像を生成する断層像生成手段とを用い、複数の位置、複数の呼吸期間の投影データに基づいて断層像を生成し、生成された複数断層像を並べて３次元表示する、あるいは、生成された複数個吸気管の断層像を並べて表示する、あるいは、生成された複数個吸気管の断層像を自警列表示して断層像動画表示する、もしくは、生成された複数断層像を並べて３次元表示し、それを時系列表示して３次元像を表示するようにしても良い。
【００８０】
以上、肺野を撮影する例について説明したが、断層撮影は肺野に限るものではなく、例えば腹部等、呼吸による体動の影響を受ける部位を撮影するようにしても良いのはいうまでもない。また、３６０°の範囲のビューデータを用いる例で説明したが１８０°の範囲のビューデータを用いるようにしても良い。
【００８１】
また、放射線としてＸ線を用いた例について説明したが、放射線はＸ線に限るものではなく、例えばγ線等の他の種類の放射線であっても良い。ただし、現時点では、Ｘ線がその発生、検出および制御等に関し実用的な手段が最も充実している点で好ましい。
【００８２】
また、被検体が人体である例について述べたが、家畜用のＣＴの場合は対象を家畜にしても同様の効果が得られる。また、同様に産業用ＣＴの場合は、動きのある対象物に対し、動きを検出する複数種類の信号のうちの少なくとも２つを用いて、データ収集を上記のように制御してやれば同様の効果を得ることができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、撮影対象の動きによるアーチファクトを最小限に抑え、画質の良好な断層像を得ることを可能とする放射線断層撮影方法および装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】図１に示した装置における検出器アレイの模式的構成図である。
【図３】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置の模式的構成図である。
【図４】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置の模式的構成図である。
【図５】心電波形の模式図である。
【図６】呼吸信号波形の模式図である。
【図７】図１に示した装置の動作のフロー図である。
【図８】図１に示した装置のスキャンタイミングを示す図である。
【図９】図１に示した装置のスキャンタイミングを示す図である。
【図１０】図１に示した装置のスキャンタイミングを示す図である。
【図１１】図１に示した装置のスキャンタイミングを示す図である。
【図１２】図１に示した装置のスキャンタイミングを示す図である。
【図１３】図１に示した装置におけるビューデータの重み付けを示す図である。
【図１４】図１に示した装置のスキャンタイミングを示す図である。
【符号の説明】
２  走査ガントリ
２０  Ｘ線管
２２  コリメータ
２４  検出器アレイ
２６  データ収集部
２８  Ｘ線コントローラ
３０  コリメータコントローラ
３２  回転部
３４  回転コントローラ
３６  心臓モニタ
３８  呼吸モニタ
４  撮影テーブル
６  操作コンソール
６０  中央処理装置
６２  制御インタフェース
６４  データ収集バッファ
６６  記憶装置
６８  表示装置
７０  操作装置
【図１】
0004266422.tif 000002
【図２】
0004266422.tif 000003
【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】
0004266422.tif 000008
【図８】
0004266422.tif 000009
【図９】
0004266422.tif 000010
【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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