(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管と、当該Ｘ線管からのＸ線を検出する複数のＸ線検出素子で構成されるＸ線検出器を、被検体を配置もしくは通過させる空洞部を挟んで設け、当該空洞部の回りを回転させるＸ線ＣＴシステムにおけるガントリ装置であって、
前記Ｘ線管と前記空洞部の回転中心を結ぶ延長線に対して、少なくとも１つのＸ線検出素子の回転方向の幅以上ずれた位置をＸ線検出素子の並び方向の中央位置とすることで、前記延長線の左右それぞれのＸ線検出素子の数がＮ、Ｍ（Ｍ＞Ｎ）個となるように非対称に配置されるＸ線検出器と、
前記Ｘ線管から照射されるＸ線が前記Ｘ線検出器の全長に渡って、前記被検体搬送方向に対して等しい幅でＸ線を照射する第１の照射モードと、前記Ｍ個の検出素子を有する領域の端部から、Ｍ−Ｎ個のＸ線検出素子を有する領域に対し、前記Ｘ線管からの照射されるＸ線の前記幅を、他の領域よりも薄くする第２の照射モードとを切り替える切り替え手段と、
を備えることを特徴とするＸ線ＣＴシステムにおけるガントリ装置。
【請求項２】
前記Ｎは、被検体頭部のＸ線断層像を再構成可能とする検出素子数であって、前記Ｍは被検体の腹部のＸ線断層像を再構成可能とする検出素子数であることを特徴とする請求項第１項に記載のＸ線ＣＴシステムにおけるガントリ装置。
【請求項３】
更に、アキシャルスキャンか、ヘリカルスキャンかの指示を入力する入力手段とを備え、
前記切り替え手段は、前記入力手段でアキシャルスキャンが指示された場合には前記前記第１の照射モードにし、ヘリカルスキャンが指示された場合には前記第２の照射モードに切り替えることを特徴とする請求項第１項に記載のＸ線ＣＴシステムにおけるガントリ装置。
【請求項４】
前記切り替え手段は、前記Ｘ線管近傍に設けられるコリメータを制御する手段であって、
当該コリメータは、Ｚ軸方向のＸ線の照射範囲を画定するためのスリットを形成し、当該スリットは第１、第２の領域で構成され、第１の領域は間隔がＨ0と一定となる領域であり、第２の領域は前記Ｈ0よりも小さいＨ1となる領域となっていて、
前記制御手段は、
前記第１の照射モードの場合には前記第１の領域によりＸ線管の照射範囲を画定させ、
第２の照射モードの場合には、前記Ｍ個の検出素子を有する領域の端部から、Ｍ−Ｎ個目に相当する位置に、前記第１の領域から第２の領域の境目を位置させるように制御する
ことを特徴とする請求項第１項に記載のＸ線ＣＴシステムにおけるガントリ装置。
【請求項５】
前記第１の領域と前記第２の領域の境界部分では、徐々にその間隔が変化する形状をなしていることを特徴とする請求項第４項に記載のＸ線ＣＴシステムにおけるガントリ装置。
【請求項６】
前記コリメータが有する第１、第２の領域のスリット間隔を変更する変更手段を更に備えることを特徴とする請求項第４項または第５項のいずれか１つに記載のＸ線ＣＴシステムにおけるガントリ装置。
【請求項７】
請求項第１項乃至第６項のいずれか１項に記載のガントリ装置を備えることを特徴とするＸ線ＣＴシステム。
【請求項８】
請求項第１項に記載のガントリ装置に接続され、当該ガントリ装置を制御すると共に、ガントリ装置の前記Ｘ線検出器で得られた透過Ｘ線データに基づいてＸ線断層像を再構成するＸ線ＣＴシステムにおける操作コンソールであって、
アキシャルスキャンを行うか、ヘリカルスキャンを行うかを選択する第１の選択手段と、
被検体の小撮影領域をスキャンするか否かを選択する第２の選択手段と、
前記第１の選択手段によって、アキシャルスキャンが選択された場合、前記ガントリ装置の前記切り替え手段に対して、前記第１の照射モードに切り替えさせる指示を出力し、ヘリカルスキャンが選択された場合には、前記第２の照射モードに切り替える指示を出力する指示情報出力手段と、
前記第２の選択手段によってスキャン対象として小撮影領域が選択された場合、前記延長線を挟む両Ｎ個のＸ線検出素子による、１８０度対向する透過Ｘ線データを用いてＸ線断層像を再構成するか、３６０度の同方向のＸ線データを用いてＸ線断層像を再構成するかのいずれかを設定する第１の設定手段と、
前記第２の選択手段によってスキャン対象として小撮影領域以外が選択され、前記第１の選択手段でアキシャルスキャンが選択された場合、前記Ｘ線検出器が有する全Ｘ線検出素子による３６０度の同方向のＸ線データを用いてＸ線断層像を再構成するよう設定する第２の設定手段と、
前記第２の選択手段によってスキャン対象として小撮影領域以外が選択され、前記第１の選択手段でヘリカルスキャンが選択された場合、前記延長線を挟む両Ｎ個のＸ線検出素子によるＸ線断層像再構成可能な小撮影領域については１８０度対向する透過Ｘ線データを用いてＸ線断層像を再構成させ、前記小撮影領域外の領域については３６０度の同方向のＸ線データを用いてＸ線断層像を再構成するよう設定する第３の設定手段とを備え、
前記第１乃至第３の設定手段のいずれか１つの設定内容にしたがって、Ｘ線断層像を再構成することを特徴とするＸ線ＣＴシステムにおける操作コンソール。
【請求項９】
請求項第１項に記載のガントリ装置に接続され、当該ガントリ装置を制御すると共に、ガントリ装置の前記Ｘ線検出器で得られた透過Ｘ線データに基づいてＸ線断層像を再構成するＸ線ＣＴシステムにおける操作コンソールの制御方法であって、
アキシャルスキャンを行うか、ヘリカルスキャンを行うかを選択する第１の選択工程と、
被検体の小撮影領域をスキャンするか否かを選択する第２の選択工程と、
前記第１の選択工程によって、アキシャルスキャンが選択された場合、前記ガントリ装置の前記切り替え手段に対して、前記第１の照射モードに切り替えさせる指示を出力し、ヘリカルスキャンが選択された場合には、前記第２の照射モードに切り替える指示を出力する指示情報出力工程と、
前記第２の選択工程によってスキャン対象として小撮影領域が選択された場合、前記延長線を挟む両Ｎ個のＸ線検出素子による、１８０度対向する透過Ｘ線データを用いてＸ線断層像を再構成するか、３６０度の同方向のＸ線データを用いてＸ線断層像を再構成するかのいずれかを設定する第１の設定工程と、
前記第２の選択工程によってスキャン対象として小撮影領域以外が選択され、前記第１の選択工程でアキシャルスキャンが選択された場合、前記Ｘ線検出器が有する全Ｘ線検出素子による３６０度の同方向のＸ線データを用いてＸ線断層像を再構成するよう設定する第２の設定工程と、
前記第２の選択工程によってスキャン対象として小撮影領域以外が選択され、前記第１の選択工程でヘリカルスキャンが選択された場合、前記延長線を挟む両Ｎ個のＸ線検出素子によるＸ線断層像再構成可能な小撮影領域については１８０度対向する透過Ｘ線データを用いてＸ線断層像を再構成させ、前記小撮影領域外の領域については３６０度の同方向のＸ線データを用いてＸ線断層像を再構成するよう設定する第３の設定工程とを備え、
前記第１乃至第３の設定工程のいずれか１つの設定内容にしたがって、Ｘ線断層像を再構成することを特徴とするＸ線ＣＴシステムにおける操作コンソールの制御方法。
【請求項１０】
請求項第１項に記載のガントリ装置に接続され、当該ガントリ装置を制御すると共に、ガントリ装置の前記Ｘ線検出器で得られた透過Ｘ線データに基づいてＸ線断層像を再構成するＸ線ＣＴシステムにおける操作コンソール用のコンピュータプログラムであって、
アキシャルスキャンを行うか、ヘリカルスキャンを行うかを選択する第１の選択工程のプログラムコードと、
被検体の小撮影領域をスキャンするか否かを選択する第２の選択工程のプログラムコードと、
前記第１の選択工程によって、アキシャルスキャンが選択された場合、前記ガントリ装置の前記切り替え手段に対して、前記第１の照射モードに切り替えさせる指示を出力し、ヘリカルスキャンが選択された場合には、前記第２の照射モードに切り替える指示を出力する指示情報出力工程のプログラムコードと、
前記第２の選択工程によってスキャン対象として小撮影領域が選択された場合、前記延長線を挟む両Ｎ個のＸ線検出素子による、１８０度対向する透過Ｘ線データを用いてＸ線断層像を再構成するか、３６０度の同方向のＸ線データを用いてＸ線断層像を再構成するかのいずれかを設定する第１の設定工程のプログラムコードと、
前記第２の選択工程によってスキャン対象として小撮影領域以外が選択され、前記第１の選択工程でアキシャルスキャンが選択された場合、前記Ｘ線検出器が有する全Ｘ線検出素子による３６０度の同方向のＸ線データを用いてＸ線断層像を再構成するよう設定する第２の設定工程のプログラムコードと、
前記第２の選択工程によってスキャン対象として小撮影領域以外が選択され、前記第１の選択工程でヘリカルスキャンが選択された場合、前記延長線を挟む両Ｎ個のＸ線検出素子によるＸ線断層像再構成可能な小撮影領域については１８０度対向する透過Ｘ線データを用いてＸ線断層像を再構成させ、前記小撮影領域外の領域については３６０度の同方向のＸ線データを用いてＸ線断層像を再構成するよう設定する第３の設定工程のプログラムコードと
を備えることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１１】
請求項第１０項に記載のコンピュータプログラムを格納することを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線ＣＴシステム用ガントリ装置及びそれを用いたシステム及び制御方法及びコンピュータプログラム及び記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ(Computerized Tomography)システム及び装置では、ドーナツ状の空洞部を有する装置（一般に、ガントリ装置と呼ばれている）と、被検体を載置させる天板を、ガントリ装置の空洞部に向けて搬送するテーブルと呼ばれる搬送装置と、ガントリ装置並びに搬送装置に対して各種制御信号を与えると共にガントリ装置より得られた信号（データ）に基づいてＸ線断層像を再構成し、表示する操作コンソールで構成される。
【０００３】
ガントリ装置内には、被検体を挟んで設けられたＸ線発生源（Ｘ線管）及びＸ線を検出するＸ線検出器を有し、これらが回転体に固定されている。そして、スキャンを行う場合には、Ｘ線管を駆動し、回転体を回動させることで、異なる回動角での被検体を透過した（減衰した）Ｘ線量に対応する信号（データ）を得る。操作コンソールはこの信号を受けて、被検体の断層面における微小部分におけるＸ線減衰率を算出し、この算出した値を画素値（ＣＴ値と呼ばれる）として表示することで、最終的に人間が視覚できる像を作成する。この像は、一般にＸ線断層像と呼ばれるものであり、そのＸ線断層像を作成する処理はＸ線断層像を再構成処理、もしくは、単に、再構成と呼ばれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
さて、通常のガントリ装置のＸ線管とＸ線検出器の関係を図７に示す。図面に対して垂直方向がＺ軸である。
【０００５】
図示において、１０００はＸ線発生源となるＸ線管である。１００１はＸ線管１０００からのＸ線を検出するＸ線検出器であり、概ね１０００個（１０００チャネル分）の検出素子が図示のように一様に並んでいる。１００２はＸ線管の照射角（ファン角θと、Ｚ軸方向の照射する厚さ）を決定するコリメータである。
【０００６】
これらＸ線管１０００及びＸ線検出器１００２は、先に説明したように、ガントリ装置の回転体に固定され、図示の撮影領域中心点Ｏを中心として矢印Ａ方向に回転する。したがって、すべての回転角度において、Ｘ線が通過する範囲１００３が、Ｘ線断層像を再構成可能な領域、つまり撮影視野（ＦＯＶ＝Field Of View)となる。
【０００７】
一般に、医療Ｘ線ＣＴシステムにおける、このＦＯＶ（撮影視野）１００３の直径は、被検体となる患者の断面が最大となる人体腹部に合わせて５０ｃｍ程度としている。換言すれば、Ｘ線検出器１００１は、ＦＯＶ（撮影視野）１００３を確保するだけの長さを備える必要がある。
【０００８】
しかしながら、このＸ線検出器１００１は、その機械的、電気的精度と構造の為、高価なものでありながら、画質を決める重要な部品であり、コストダウンしにくい部品であった。
【０００９】
本発明は、最低限の撮影視野を確保しつつ、Ｘ線検出器をより安価なものとすることを可能にするＸ線ＣＴシステム用ガントリ装置及びそれを用いたシステム及び制御方法及びコンピュータプログラム及び記憶媒体を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、例えば本発明のＸ線ＣＴシステム用ガントリ装置は以下の構成を有する。すなわち、
Ｘ線管と、当該Ｘ線管からのＸ線を検出する複数のＸ線検出素子で構成されるＸ線検出器を、被検体を配置もしくは通過させる空洞部を挟んで設け、当該空洞部の回りを回転させるＸ線ＣＴシステムにおけるガントリ装置であって、
前記Ｘ線管と前記空洞部の回転中心を結ぶ延長線に対して、少なくとも１つのＸ線検出素子の回転方向の幅以上ずれた位置をＸ線検出素子の並び方向の中央位置とすることで、前記延長線の左右それぞれのＸ線検出素子の数がＮ、Ｍ（Ｍ＞Ｎ）個となるように非対称に配置されるＸ線検出器と、
前記Ｘ線管から照射されるＸ線が前記Ｘ線検出器の全長に渡って、前記被検体搬送方向に対して等しい幅でＸ線を照射する第１の照射モードと、前記Ｍ個の検出素子を有する領域の端部から、Ｍ−Ｎ個のＸ線検出素子を有する領域に対し、前記Ｘ線管からの照射されるＸ線の前記幅を、他の領域よりも薄くする第２の照射モードとを切り替える切り替え手段とを備える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係る実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
＜システム構成の説明＞
先ず、実施形態のＸ線ＣＴシステムの全体構成を説明し、その上で実施形態の特徴部分を説明する。
【００１３】
図１は、実施形態におけるＸ線ＣＴシステムのブロック構成図である。図示の如く、システムは、被検体へのＸ線照射と被検体を透過したＸ線を検出するためのガントリ装置１００と、被検体を載置すると共に被検体をガントリ装置１００の空洞部に対して搬送する搬送装置３００と、ガントリ装置１００及び搬送装置３００に対して各種動作設定を行うと共に、ガントリ装置１００から出力されてきたデータに基づいてＸ線断層像を再構成し、表示する操作コンソール２００により構成されている。
【００１４】
ガントリ装置１００は、その全体の制御を司るガントリコントローラ１を始め以下の構成を備える。
【００１５】
２は操作コンソール２００との通信を行うためのインタフェース、３は被検体（被検者）を通過させるための空洞部を有する回転体であり、内部には、Ｘ線発生源であるＸ線管４（Ｘ線管コントローラ５により駆動制御される）、Ｘ線の照射幅を決定するスリットを有するコリメータ６が設けられている。このコリメータ６は、モータ７（モータコントローラ８による駆動される）に応じた動作をするが、これについての詳細は後述する。
【００１６】
また、回転体３には、被検者を透過したＸ線を検出する複数の検出素子で構成されるＸ線検出部９、Ｘ線検出部９より得られたデータを収集するデータ収集部１０も備える。Ｘ線管４とＸ線検出部９は互いに空洞部分を挟んで対向する位置に設けられ、その関係が維持された状態で回転体３に保持され、図示矢印Ａに沿って回転するようになっている。この回転動作は、モータコントローラ１２からの駆動信号により駆動される回転モータ１１によって行われる。
【００１７】
１３は、ガントリ装置１００のチルト角（傾斜角）を変更するためのチルトモータであり１４はガントリコントローラ１の制御下でチルトモータ１２に駆動信号を供給するモータコントローラである。１５は、ガントリのチルト角変更スイッチ、ポジショニングライトのＯＮ／ＯＦＦを始めとする各種スイッチが設けられている操作パネルである。１６は、被検体の位置決め用の光マークを被検体に向けて照射するポジショニングライトである。
【００１８】
なお、Ｘ線検出部９は、検出素子が１列、或いは多列のいずれでも構わない。因に、１列の検出素子群で構成されるシステムをシングルスライスＸ線ＣＴシステムと言い、多列の場合をマルチスライスＸ線ＣＴシステムと言う。実施形態では、説明を簡単なものとするため、検出素子が１列のシングルスライスＸ線ＣＴシステムとして説明する。
【００１９】
ガントリ装置１００のガントリコントローラ１は、Ｉ／Ｆ２を介して受信した各種コマンドの解析を行い、それに基づいて上記のＸ線管コントローラ５、モータコントローラ１２に対し、各種制御信号を出力することになる。また、ガントリコントローラ１は、データ収集部１０で収集されたデータを、Ｉ／Ｆ２を介して操作コンソール２００に送出する処理も行うことになる。
【００２０】
一方、搬送装置３００は、テーブルコントローラ２１を始め以下の構成を備える。
【００２１】
２２は搬送装置３００の昇降を指示する指示スイッチや天板の移動を指示するスイッチ等で構成される操作パネル、２３は天板の高さ、及び、天板のガントリ装置１００の空洞部に向かう延出量を検出するセンサ群で構成される。２４は天板を含む装置の高さを変更するためのモータであり、２５はその駆動信号をテーブルコントローラ２１の制御の下で印加するモータコントローラである。２６は被検体を載せる天板であり、その材質としてはＸ線の透過し易く、尚且つ、被検体を載せた状態を保持する強度を有するため、アクリル等の発泡材をＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）等で包んで補強されたものが使われている。２７は天板２６のＺ軸方向の搬送を行わせるモータ、２８はそのモータ２７に駆動信号を印加するモータコントローラである。そして、２９は操作コンソールと接続するためのインタフェースである。
【００２２】
上記構成において、搬送装置３００のテーブルコントローラ２１は、操作パネル２２からの指示、或いは、操作コンソール２００からの指示に従い、天板２６のＺ軸方向への搬送を制御することになる。また、操作パネル２２からの指示に従って、装置自身の昇降、すなわち、天板２６の昇降制御も行うことになる。
【００２３】
次に操作コンソール２００について説明する。操作コンソール２００は、所謂ワークステーションであり、図示に示す如く、装置全体の制御を司るＣＰＵ５１、ブートプログラムやＢＩＯＳを記憶しているＲＯＭ５２、主記憶装置として機能するＲＡＭ５３を始め、以下の構成を備える。
【００２４】
ＨＤＤ５４は、ハードディスク装置であって、ここにＯＳ、ガントリ装置１００に各種指示を与えたり、ガントリ装置１００より受信したデータに基づいてＸ線断層像を再構成するための制御プログラムが格納されている。
【００２５】
ＶＲＡＭ５５は表示しようとするイメージデータを展開するメモリであり、ここにイメージデータ等を展開することでＣＲＴ５６に表示させることができる。５７及び５８は、各種設定を行うためのキーボード及びマウスである。また、５９はガントリ装置１００と通信を行うためのインタフェースである。
【００２６】
＜コリメータの構造の説明＞
実施形態におけるコリメータ６の構造とその動作を図２にしたがって説明する。
【００２７】
図２（ａ）は、コリメータ６をＸ線管４側から見た上面図である。コリメータ６はファン角を画定するＸ線遮蔽板（主に鉛、タングステン等で構成される）６ａ、６ｂと、Ｚ軸方向の照射幅を画定するスリット板６ｅ，６ｆ（主に鉛、タングステン等で構成される）で構成される。このスリット板６ｅ、６ｆのスリットは、その幅Ｈ0とＨ1（＜Ｈ0）となっている部分があり、それらの境界は図示の如く斜めになっている。
【００２８】
また、このスリット板６ｅの端部一辺には、モータ７の回転軸に軸支されたギヤ７ａと送られるリニアギア６ｄが設けられ、モータ７が駆動してギヤ７ａが回動させることで、スリット板６ｅ，６ｆが図示の矢印Ｂに沿って移動するようになっている。
【００２９】
したがって、図２（ａ）の状態から、図２（ｂ）に示す状態への移行を可能としている。
【００３０】
実施形態では、スライス厚を調整するため、スリット板６ｅ、６ｆと、連結ロッド６ｈ、６ｇのリンク機構で厚さを調整できる。また、複数列のＸ線検出器のマルチスライスＸ線ＣＴにおいては、適切なＸ線幅で検出器にＸ線器にＸ線が照射することもできる。
【００３１】
詳細は後述するが、実施形態では、アキシャルスキャンを行う場合には、図２（ａ）、（ｂ）の状態にコリメータ６を制御し、ヘリカルスキャンを行う場合には図２（ｃ）の状態に制御することになる。
【００３２】
本実施形態におけるコリメータ６は、Ｚ軸方向のＸ線照射範囲を画定する２枚のＸ線遮蔽板６ｅ，６ｆと、それらの端部どうしを連結させるための連結ロッド６ｇ、６ｈ（同じ長さ）で構成される。連結ロッド６ｇ、６ｈと遮蔽板６ｅ，６ｆとの接続部分は、互いに回動自在に軸支されている。唯一、図示の軸６ｉは、更なるモータ７０（Ｘ線遮蔽板６ｅの背後にあるため破線で示した）の回転軸となっていて、連結ロッド６ｇと固定されている。かかる構成により、遮蔽板６ｅ，６ｆは互いに平行を維持することを可能にしている。また、連結ロッド６ｇの軸６ｉは、モータ７０の回転軸となっているので、このモータ７０を駆動することで、同図（ｂ）に示す如く、Ｘ線遮蔽板６ｆは、Ｘ線遮蔽板６ｅと平行状態を保ったまま徐々に接近させることができる。
【００３３】
また、遮蔽板６ｅには、図示に示す如く、ほぼ台形形状の遮蔽片６ｅ’が設けられ、この終端の辺８にモータ８ａの駆動軸が噛み合って、図示矢印Ｄ方向（Ｚ軸でもある）に移動できるようになっている。つまり、かかる８，８ａによりＨ1のスライス厚はＨ0とは独立に変化できる。
【００３４】
また、図２（ｃ）に示す如く、遮蔽片６ｅ’の先端部には更なる遮蔽片６ｅ''が図示のａ位置で回動自在に固定され、位置ａから等距離にあるギア９に噛み合うモータ９ａ（の駆動軸）の機構を備えることで、点ａを中心もしくは仮想中心として、遮蔽片６ｅ''が回動する。遮蔽片６ｅ''が回動することで、コリメータ６のスリット幅Ｈ1からＨ0に移る部分の傾斜角θ0を制御できるようになる。
【００３５】
また、図２において、モータ７を駆動することでＸ線遮蔽板６ｅ，６ｆが図示の左側に移動することになり、図２（ｃ）のように、ヘリカルスキャンに対処できる。
【００３６】
上記構成によると、実施形態で説明した図１に加えて、モータ７０、モータ８ａ、９ａを追加する必要がある。また、ガントリ装置１００のガントリコントローラ１は、そのモータ７０に対してその駆動を行わせることになり、後述するヘリカルスキャン時における設定したピッチに対応して、Ｚ軸方向の照射範囲を画定できるようになる。
【００３７】
なお、これまでの説明から理解できるように、ヘリカルスキャン時の後述する図４におけるＦＯＶ（撮影視野）３５のＸ線断層像を得ようする場合、その内部のＦＯＶ（撮影視野）３４はハーフスキャン、ＦＯＶ（撮影視野）３４との間の領域ＱではフルスキャンによるデータでもってＸ線断層像を再構成することになる。後者のデータは、前者のデータの２倍弱のスキャン時間を必要とするわけであるから、これら２つの領域のＸ線断層像のスライス厚を等しくするためには、Ｈ1はＨ0のおよそ１／２程度の幅となり、Ｈ1により定められるスライスごとにＨ0は調整される必要がある。構造が複雑になるが、図２に示したように、Ｈ0、Ｈ1をそれぞれ独立して設定できるようにした。
【００３８】
なお、アキシャルスキャンとは、ガントリ装置１００の回転体３を回転させてＸ線を曝射中は、搬送装置３００の天板２６の移動（被検体のＺ軸方向への搬送）を停止状態にし、その曝射が終了した後、天板２６を所定の位置に移動させて停止し、再び曝射を行うという処理を繰り返すスキャニング方法である。一方のヘリカルスキャンとは、搬送装置３００の天板２６の移動（被検体の搬送）とガントリ装置１００の回転体３の回転による曝射を同時に行うものであり、被検体に対して螺旋状にスキャンするスキャニング方法である。
【００３９】
＜スキャンの説明＞
先ず、通常のＸ線ＣＴシステムにおけるＸ線検出器の構造におけるアキシャルスキャンについて説明する。
【００４０】
図３はアキシャルスキャンにおける、回転中のＸ線管とＸ線検出器の位置関係を示している。図示において、今、点Ｐ0にＸ線管が位置（以下、初期位置という）しているとする。このとき、Ｘ線管による照射するファン角θの範囲、すなわち、点Ｐ1〜点Ｐ2の範囲にＸ線が照射されることになる（Ｘ線検出器の長さでもある）。かかる位置から原点Ｏを中心として図示矢印Ａ方向に回動していき、点Ｐ1（正確には、中心Ｏと点Ｐの延長線上）にＸ線管が位置すると、初期位置（点Ｐ0の位置）で照射したＸ線であるＰ0→Ｐ1に対して全く逆方向のＸ線Ｐ1→Ｐ0が得られる。そして、Ｘ線管がＰ2に到達すると、初期位置で照射したＸ線Ｐ0→Ｐ2と方向が逆のＸ線Ｐ2→Ｐ0が得られる。
【００４１】
つまり、Ｘ線管が点Ｐ1〜点Ｐ2間を移動することで、Ｘ線管の初期位置Ｐ0から照射したすべての方向に対向するＸ線を検出することができることを意味する。したがって、１８０°＋ファン角θ回転してＸ線管が点Ｐ2に到達した際、ＦＯＶ（撮影視野）についてのすべての方向の透過Ｘ線を検出でき、この段階（Ｘ線管が点Ｐ2に位置した段階）でＸ線断層像を再構成可能となる。この再構成方法をハーフスキャンと言い、３６０°回転して再構成する方法をフルスキャンと言う。
【００４２】
以上が通常のＸ線ＣＴシステムの構造によるアキシャルスキャンであるが、本実施形態におけるＸ線検出器９の構造と、Ｘ線管４に対する位置関係は図４に示すようにした。
【００４３】
図３と異なるのは、実施形態におけるＸ線検出器９は、図示の破線部分３１に対応するＸ線検出素子を無くし、より少ない検出素子数で構成している点、及び、破線部分３１に対向する他方端の符号３３の部分には検出素子が存在する点（つまり、Ｘ線検出器９の中心が、Ｘ線管４と回転体の回転中心を結ぶ線からずれている点）である。このずれ量は、少なくとも１つのＸ線検出素子の並び方向の長さ以上であることが必要であるが、実際には、更に複数素子分だけずれているものである（詳細は後述）。
【００４４】
かかる構成によると、中央部分３２（対称となっている部分）では、図示の符号３４で示したＦＯＶ（撮影視野）については先に説明した手順でＸ線断層像を再構成することができる。つまり、Ｘ線管４が図示の位置にあって、Ａ方向に回動していって、線分３６の延長線上に位置した段階で、ＦＯＶ（撮影視野）３４内に存在する被検体のＸ線断層像を再構成できるようになる（但し、後述する如く、同一方向の透過Ｘ線データ（３６０度透過Ｘ線データ）を用いて再構成しても構わない）。
【００４５】
本実施形態では、このＦＯＶ（撮影視野）３４、すなわち、小撮影領域の直径は、一般的に、被検体の頭部スキャンに適した約２５ｃｍとなるようにした。つまり、２５ｃｍの撮影視野を越える一方端である破線部分３１の検出素子を無くすものである。
【００４６】
一方、ＦＯＶ（撮影視野）３４より大きいＦＯＶ（撮影視野）３５（図３におけるＦＯＶ（撮影視野）に対応する）であるが、図４に示すＸ線管４の位置で照射したＸ線の端の線分３７の逆方向の（対向する）Ｘ線は、Ｘ線管４が点Ｐに位置したとしても検出することはできない。つまり、ハーフスキャンでは再構成できない。
【００４７】
したがって、線分３７のデータを２つ得るには、Ｘ線管４が１回転し、再び初期位置に戻るのを待つ必要がある。つまり、ＦＯＶ（撮影視野）３４外で、ＦＯＶ（撮影視野）３５より内側の領域Ｑについて、ヘリカルスキャンの補正で必要となる２つの同軸上のＸ線透過データ（３６０度のＸ線データ）を得るには、図４におけるＸ線検出器９の領域３３の部分で２回スキャンする必要がある。また、３６０°回転した場合は、ＦＯＶ（撮影視野）３４では対向データもあり、その外では対向データ無しであるが再構成はできる。
【００４８】
したがって、ＦＯＶ３５（主に被検体の腹部）の断層像を得るスキャンの場合には、ＦＯＶ３４（主に被検体の頭部）の断層像を得るスキャンの場合と比較して、一組の同一経路を通るデータしか得られない領域もでてくるものの、図４に示す如く、より少ない検出素子で構成されるＸ線検出器９で、これまでと同様のアキシャルスキャンが実現できることになる。つまり、従来と同様の検出素子数で構成されるＸ線検出器を用いた場合、より大きなＦＯＶを確保できるとも言える。
【００４９】
図５の投影データは、横軸にＸ線検出器の検出素子の配列（チャネル）を示し、縦軸にガントリ装置１００の回転体３の回転角ごとのデータ収集点（ビューと呼ばれる）の関係を示している。図示において、斜線部分１が図４における欠落部分３１を示しており、ＦＯＶ（撮影視野）３４におけるＸ線断層像についてはビューｉまでのデータでハーフスキャン再構成できることを示し、ＦＯＶ（撮影視野）３５（ＦＯＶ３４（撮影視野）及び領域Ｑ）については更に回転させたビューのデータを活用することを示している。
【００５０】
アキシャルスキャニングの説明は上記の通りであるが、図３に示す如く、Ｘ線管４がＰ0の位置にあるときの、Ｐ0→Ｐ1に向かうＸ線を検出し、Ｘ線管４が点Ｐ1に位置した際のＰ1→Ｐ0の対向するＸ線（１８０度対向Ｘ線）を検出するようにすると、１枚のＸ線断層像を得るための回転体３の回転量は少なくできる。また、１８０度対向Ｘ線を得ることができない場合には、３６０度後のＸ線データを得るため、その倍の回転量を必要とする。前者のスキャンをハーフスキャン、後者のスキャンをフルスキャンと呼ばれるものであり、以下のヘリカルスキャンでもその表現を用いることとする。
【００５１】
次に、ヘリカルスキャンについて説明する。
【００５２】
ヘリカルスキャンは、ガントリ装置１００の回転体３の回動中のＸ線管４による曝射と、搬送装置３００による被検体の搬送が同時に行われる。
【００５３】
先ず、ヘリカルスキャンにおいて、図４におけるＦＯＶ（撮影視野）３４については、ハーフスキャン及びフルスキャンのいずれでも実現できるのは、これまでの説明から、当業者であれば容易に想到できよう。そこで、以下では、図４のＦＯＶ（撮影視野）３５のＸ線断層像を得るためのヘリカルスキャンについて説明する。
【００５４】
図４、図５を用いて説明したように、ＦＯＶ３５のＸ線断層像を得る場合には、ＦＯＶ３４のＸ線断層像を得る場合よりも、より多く回転体３が回転する必要がある。すなわち、ＦＯＶ３５の領域ＢにおけるＸ線断層像を得るためには、ハーフスキャンでは不可で、フルスキャンするしかない（ＦＯＶ３４の場合は、ハーフ、フルスキャンのいずれでも可能）。
【００５５】
しかし、その一方で、ヘリカルスキャンの場合、経過時間が大きいほど、被検体のＺ軸方向の搬送量が大きくなるので、得られるＸ線断層像のスライス厚はより厚くなり、結果的に得られる断層像の体軸方向（Ｚ軸方向）の分解能は低くなる。
【００５６】
今、ＦＯＶ３４のＸ線断層像を得るためのハーフスキャン時間をＴ0（図５におけるビュー１からビューｉまでに要する時間）、ＦＯＶ３５のＸ線断層像を得るために要するフルスキャン時間をＴ1（ビュー１からビューｊまでに要する時間）とすると、Ｔ0＜Ｔ1という関係にあることは、これまでの説明から容易に理解できよう。したがって、被検体の腹部をヘリカルスキャンしようとしとして、ＦＯＶ３５におけるＸ線断層像を得ようとした場合、その内側にあるＦＯＶ３４内では体軸方向の分解能は高くなり（ビュー１からビューｉのデータを用いれば良いのでスライス厚は薄くなるため）、逆にＦＯＶ３４の外側の領域ＱのＸ線断層像を再構成するに必要なデータは、多くの時間かけて得なければならないため、スライス厚が厚くなり結果的に体軸方向の分解能が低くなってしまう問題が発生する。
【００５７】
そこで、本実施形態では、ＦＯＶ３５とＦＯＶ３４との間の領域Ｑについては、初めからスライス厚が薄くなるようにスキャンさせることで対処した。
【００５８】
図２（ｃ）はまさに、このヘリカルスキャンにおけるコリメータ６の状態を示している。図２（ｃ）のコリメータ６のスリットにおいて幅Ｈ0の部分は、図４におけるＸ線検出器９の領域３２に照射する幅を決定するものであり、幅Ｈ1（＝１／２・Ｈ0）の部分は図４における領域３３に照射する幅を決定するためのものである。
【００５９】
また、Ｘ線検出器９の３２、３３の境界と、図２（ｃ）におけるＣ位置（幅は徐々に変化している中央位置）とを一致するようにした。幅の変化が２段階ではなく、徐々に（実質的にリニアに）変化するようにしたのは理由がある。Ｘ線ＣＴシステムでは、透過Ｘ線データを用いて算術的にＸ線断層像を再構成するので、或る位置から不連続にＸ線曝射量が異なると、その境界付近でアーチファクトと呼ばれる偽像が、再構成された画像上に発生しやすくなる。また、ヘリカルスキャンにおいては、スキャンの時間的な差はＺ軸位置の差でもあるので、コリメータ６のスリット形状を、図７（ｃ）の状態にすることで、このＺ軸方向の分解能の劣化を抑制でき、図４の領域Ｑの部分のスライス厚を撮影視野３４相当にすることができる。
【００６０】
以上の如く、ＦＯＶ３５のＸ線断層像を得るためのヘリカルスキャンにおいては、図４における領域Ｑの部分は、Ｘ線検出器９の領域３３に照射するＸ線のＺ軸に対する厚みが最初から薄くされている。ＦＯＶ３５のＸ線断層像を再構成する際に領域Ｑのスライス厚と、その内部のＦＯＶ３４のスライス厚は実質的に等しい状況となり、Ｚ軸方向の分解能の劣化を防ぐことが可能となる。また、Ｘ線検出器９の領域３２と３３の境界付近では、照射するＸ線のＺ軸方向の幅が徐々に変化することになるので、アーチファクトの発生も抑制できる。
【００６１】
＜制御の説明＞
以上説明した動作を行うための、操作コンソール２００における処理手順は次のようになる。
【００６２】
以下、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００６３】
先ず、ステップＳ１において、スキャンがアキシャルスキャンにするか、ヘリカルスキャンにするかを、キーボード５７、マウス５８等を用いて選択する。
【００６４】
アキシャルスキャンが選択された場合には、ステップＳ２に進み、ガントリ装置１００に対して、コリメータ６をアキシャルスキャンニング用ポジション（図２（ａ）の状態）になるようにコマンドを発する。ガントリ装置１００のガントリコントローラ１は、このコマンドを受け取るとモータコントローラ８に制御信号を出力することで、モータ７を駆動させ、図２（ａ）のアキシャルスキャニングポジションにスリット板６ｅ，６ｆを移動させることになる。
【００６５】
次いで、ステップＳ３に進み、スキャンする部位が頭部であるか否か、すなわち、ＦＯＶとして図４におけるＦＯＶ３４にするか、ＦＯＶ３５にするかを選択する。
【００６６】
大きさ撮影視野であるＦＯＶ３５（主に腹部等）が選択された場合には、ステップＳ４に進み、フルスキャン（３６０度ビューを用いたスキャン）に設定する。一方、頭部のような小撮影領域、つまり、ＦＯＶ３４が選択された場合には、ハーフ／フルスキャンのいずれにするかをユーザーに選択させる。
【００６７】
こうして、ＦＯＶが決定されると、その決定された内容にしたがってアキシャルスキャンを行い（ステップＳ６）、再構成（ステップＳ７）、表示やプリント出力（ステップＳ８）を行うことになる。
【００６８】
一方、ステップＳ１において、ヘリカルスキャンが選択された場合には、ステップＳ９に進み、ガントリ装置１００に対して、コリメータ６をヘリカルスキャン用ポジション（図２（ｃ）の状態）になるようにコマンドを発する。ガントリ装置１００のガントリコントローラ１は、このコマンドを受け取るとモータコントローラ８に制御信号を出力することで、モータ７を駆動させ、図２（ｃ）のヘリカルスキャニングポジションにスリット板６ｅ，６ｆを移動させる。
【００６９】
次いで、ステップＳ１０に進み、スキャンする部位が小撮影領域（頭部など）であるか否か（ＦＯＶ３４にするか、ＦＯＶ３５にするか）を選択させる。
【００７０】
大きさ撮影視野（主に腹部等）の大撮影領域であるＦＯＶ３５が選択された場合には、ステップＳ１１に進み、フルスキャンとハーフスキャンの融合処理となるよう設定する。すなわち、ＦＯＶ３５は、図４に示す如く、領域ＱとＦＯＶ３４に分けられるので、領域Ｑについてはフルスキャン、ＦＯＶ３４についてハーフスキャンにするよう設定する。また、スキャン対象が頭部であると判断した場合には、フルスキャン／ハーフスキャンのいずれにするかを選択させる。
【００７１】
この後の処理のステップＳ１３乃至１５では、ステップＳ６乃至８と同様の処理を行うことになる。
【００７２】
以上説明したように本発明によれば、Ｘ線検出器を構成するＸ線検出素子の数を減らしながらも、その中心位置を、Ｘ線管とガントリの回転体の回転中心とを結ぶ中心線からずらすことで、これまでと同様のサイズのＦＯＶを確保することができるようになる。したがって、Ｘ線ＣＴシステム、特に、ガントリ装置、更に詳しくはＸ線検出器については、より少ない構成でコストを下げることができるようになる。
【００７３】
また、ガントリのコリメータの形状とそのスライス厚Ｈ1、Ｈ0を制御することで、ヘリカルスキャン・アキシャルスキャンそれぞれに適したスキャンが行え、且つ、それぞれに対して優れた画質のＸ線断層像を再構成することも可能となる。
【００７４】
また、実施形態では、図２に示す如く、２つの幅Ｈ0、Ｈ1の境界を徐々に変化するものとして説明したが、これら２つの幅を直角な段差にした場合には、透過Ｘ線データをそれらの間で重みづけ補間することで演算によってなだらかにしても構わないし、演算による重みづけ処理と図２の構造を併用しても構わない。
【００７５】
また、実施形態では、１つのコリメータ６を移動させることで、アキシャルスキャン用のスリット形状、ヘリカルスキャン用のスリット形状の切り替えを行ったが、２つのスリットを用意し、適宜切り替える構造にしても構わない。したがって、上記実施形態で示した切り替えに関する構造と動作によって本発明が限定されるものではない。
【００７６】
また、上記実施形態の如く、アキシャル／ヘリカルの両方を機能させるには、ガントリ装置１００の構造もさることながら、操作コンソール２００における処理手順もそれに応じたものとすることが必要になる。操作コンソール２００は、ＣＰＵ５１の処理手順によるものであり、実質的にその機能はプログラムに依存することになる。したがって、本発明は、コンピュータプログラムをもその範疇とするものであり、コンピュータにプログラムをインストールするため、そのプログラムを記憶している記憶媒体（フロッピーやＣＤＲＯＭ等）も当然に本発明の範疇に含まれるものである。
【００７７】
なお、Ｘ線管とガントリ装置の回転体の回転中心を結ぶ延長線上に、Ｘ線検出器が有するＸ線検出素子の中央にＸ線が照射されることが普通であるが、１つのＸ線検出素子の転方向の幅をｗとしたとき、その延長線がｗ／４（或いは３ｗ／４）の位置を通過させる技術がある。これは、１８０度回転した場合には、３ｗ／４（或いはｗ／４）の位置となることを利用し、実質的にＸ線検出素子の分解能を２倍にするものである。かかる技術に本発明を適用すると、Ｘ線検出素子の数は更に半分で済むことになり、更なるコストダウンを図ることができるようになる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、Ｘ線ＣＴシステムが有するＸ線検出器のＸ線検出素子数を減らしながらも、これまでと同様のＸ線断層像算出領域を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｘ線ＣＴシステムのブロック構成図である。
【図２】実施形態におけるコリメータの構造と動作を説明するための図である。
【図３】通常の構成におけるスキャニング動作とＦＯＶとの関係を示す図である。
【図４】実施形態の構成におけるスキャニング動作とＦＯＶとの関係を示す図である。
【図５】実施形態における透過Ｘ線データ（ｃｈ）とビュー（角度）との関係を示す図である。
【図６】実施形態における操作コンソールの動作処理手順を示すフローチャートである。
【図７】Ｘ線管及びＸ線検出器と、ＦＯＶとの関係を示す図である。
【図１】
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【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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