JP2009131563A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】体径サイズの異なる複数部位を１回のスキャンで撮影することができるとともに、そのスキャンによる画質を良好に保つことのできるＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線ＣＴ装置には、複数種類のゲインを有し、前記Ｘ線検出器から出力された各信号をそれぞれ複数種類のゲインの何れかで増幅する増幅器を搭載する。そして、予め被検体の体軸方向の各位置の体径方向の各サイズを計測し、各位置に対する信号のゲイン値を、計測されたサイズに基づき予め決定しておく。Ｘ線の曝射を開始すると、増幅器のゲインを決定したゲイン値に従って信号毎に切り替える。
【選択図】図２

Description

この発明は、Ｘ線の曝射に基づき被検体内の画像を再構成するＸ線ＣＴ装置に関する。

被検体に対して多方向からＸ線を曝射し、被検体を透過したそれぞれのＸ線を投影データとして扱うことで、被検体内を画像として再構成するＸ線ＣＴ装置がある。

Ｘ線ＣＴ装置では、被検体へＸ線を曝射し、そのＸ線透過量を計測して、主にＦｅｌｄｋａｍｐ法と呼ばれる再構成アルゴリズムを利用して被検体内を画像化する。被検体の体径が異なる位置を透過したＸ線量を比べると、体径によってそのＸ線透過量も異なる。体径の体幅が大きく位置では、体径の体幅がそれよりも小さい位置を透過したＸ線量よりも、Ｘ線透過量は小さくなる。従って、体径の体幅が大きければ、その位置を曝射することでＸ線検出器から得られる電気信号の値も小さくなり、その信号のＳ／Ｎ比が低下し、したがって再構成される画像のＳ／Ｎ比も低下する。

そこでＸ線ＣＴ装置で被検体を撮影する場合には、撮影する被検体の大きさ、即ちＦＯＶと呼ばれる撮影領域の大きさに応じて、Ｘ線検出器からの信号を増幅する増幅器のゲインを調整している。例えば頭部を撮影する場合は、頭部の大きさに応じたゲインを予め設定しておく。胸部を撮影する場合には、胸部の大きさに応じたゲインを予め設定しておく。腹部を撮影する場合には、腹部の大きさに応じたゲインを予め設定しておく。

近年では、Ｘ線ＣＴ装置に配置されるＸ線検出素子の多列化が進み、１回のスキャンで広範囲のスキャンが可能となってきている（例えば、「特許文献１」参照。）。これにより、１回のスキャンで頭部及び胸部のように体径の体幅が異なる複数部位を撮影することも可能となってきた。

特開２００４−３０５５２７号公報

従来は、１回のスキャンで体径体幅が異なる複数部位を撮影することになったとしても、１回のスキャンに対して一つのゲインしか設定できないために、何れかの部位の体径体幅、換言すると何れかの撮影領域の大きさに合わせてゲインを設定するしかなかった。

従って、例えば体径体幅が小さい部位に合わせてゲインを設定すると、体径体幅が大きい部位では、画像のＳ／Ｎ比が低下してしまう。また、体径体幅が大きい部位に合わせてゲインを設定すると、体径体幅が小さい部位を曝射して得られた信号を増幅すると信号がオーバーフローしてしまう可能性がある。即ち、従来の装置では、体径体幅が異なる複数部位を１回のスキャンで撮影すると、画質の低下を招くおそれがある。

オーバーフローや画像のＳ／Ｎ比の低下を防止するためには、体径体幅別に、換言すると撮影領域の大きさ別に複数回に分けてスキャンする必要があり、被検体に対する被爆量の増大につながる。

この発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、体径体幅の異なる複数部位を１回のスキャンで撮影することができるとともに、そのスキャンによる画質を良好に保つことのできるＸ線ＣＴ装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、被検体の体軸方向に並ぶ各スキャン位置にＸ線を曝射するとともに、前記各スキャン位置を透過したＸ線を検出して、前記各スキャン位置のＸ線透過量を反映する各信号を出力するスキャン手段と、複数種類のゲインを有し、前記スキャン手段から出力された各信号をそれぞれ複数種類のゲインの何れかで増幅する増幅器と、前記各スキャン位置の体径方向の体幅を、前記スキャン手段によるスキャンの前に予め計測しておく計測手段と、前記体幅と前記増幅器のゲインとの対応付けを予め記憶しておく記憶手段と、前記増幅器の前記ゲインを、前記予め計測された体幅に応じて、前記各スキャン位置における信号毎にゲインを切り替えるゲイン制御手段と、を備えること、を特徴とする。

前記記憶手段は、前記体幅と撮影領域の大きさとの対応付けを予め記憶する第１の記憶手段と、前記撮影領域の大きさと前記ゲイン値との対応付けを予め記憶する第２の記憶手段と、を含み、前記撮影領域の大きさを介した前記体幅と前記ゲイン値との対応付けを記憶しているようにしてもよい（請求項２記載の発明に相当）。

前記計測手段は、予め撮影しておいた被検体の平面透過像に基づいて前記各スキャン位置の体径方向の体幅を計測するようにしてもよい（請求項３記載の発明に相当）。

前記スキャン位置に応じて異なるゲインで増幅された信号に対して、切り替えられたゲインを基にした補正を行う前処理手段をさらに備えるようにしてもよい（請求項４記載の発明に相当）。

上記課題を解決するために、請求項５に記載の本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、被検体の体軸方向に並ぶ各スキャン位置にＸ線を曝射するとともに、前記各スキャン位置を透過したＸ線を検出して、前記各スキャン位置のＸ線透過量を反映する各信号を出力するスキャン手段と、複数種類のゲインを有し、前記Ｘ線検出器から出力された各信号をそれぞれ何れかのゲインで増幅する増幅器と、予め撮影しておいた前記被検体の平面透過像に基づいて、前記各スキャン位置の体径方向の体幅を、前記スキャン手段によるスキャンの前に予め計測しておく計測手段と、前記体幅と前記増幅器のゲインとを対応付けたゲインテーブルを予め記憶する記憶手段と、前記各スキャン位置の体幅に対応するゲインを前記ゲインテーブルより検索して、前記各スキャン位置とそのスキャン位置における信号のゲイン値との対応付けを、前記スキャン手段によるスキャンの前に予め生成するゲイン決定手段と、前記ゲイン決定手段で生成された対応付けに従って、前記増幅器の前記ゲインを、前記各スキャン位置における信号毎に切り替えるゲイン制御手段と、前記スキャン位置に応じて異なるゲインで増幅された前記信号に対して、切り替えられたゲインを基にした補正を行う前処理手段と、を備えること、を特徴とする。

本発明によれば、複数種類の体幅を含む領域を一度にスキャンしても投影データの一部がオーバーフローしてしまったり、画像のＳ／Ｎ比の低下を招いてしまったりすることが防がれ、連続性や造影効果の高い良好な画像を生成することができる。また、オーバーフローや画像のＳ／Ｎ比の低下を防止するために、体幅別に、換言すると撮影領域の大きさ別に複数回に分けてスキャンする必要が無くなり、被爆の低減を図ることができる。

以下、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０の構成を示す図である。

このＸ線ＣＴ装置１０は、被検体Ｐの体軸回り及び体軸方向に対するＸ線の曝射位置をヘリカルスキャン又はコンベンショナルスキャンにより連続的又は間欠的に変更することで、ホールボディスキャン等のように被検体Ｐの複数部位の撮影を一度のスキャンで終了する。このＸ線ＣＴ装置１０では、被検体Ｐをスキャノグラム撮影する段階、スキャノグラムを解析してスキャン位置毎のゲイン値を決定する段階、決定したゲイン値でスキャン位置毎のＸ線検出信号を増幅しながら本スキャンする段階を順番に経て、最終的に被検体Ｐの内部の画像を得る。

尚、スキャノグラムは、被検体Ｐの平面透過像である。スキャン位置は、再構成により画像化する断面の位置である。ゲイン値は、被検体Ｐを透過したＸ線の透過量を反映するＸ線透過信号を増幅する倍率を示す値である。

ゲイン値を決定する段階では、スキャノグラムから被検体Ｐの体径方向の体幅をスキャン位置毎に計測し、体幅に応じたＦＯＶと呼ばれる撮影領域の大きさをスキャン位置毎に求める。そして、スキャン位置毎に求めた撮影領域の大きさに応じたゲイン値に決定する。本スキャンでは、連続的に得られるＸ線透過信号を、決定しておいたゲイン値にスキャン位置単位で連続的に切り替えて増幅していく。

このＸ線ＣＴ装置１０は、架台１２と寝台１４と処理ユニット１６を備える。架台１２は、被検体Ｐに対して多方向からＸ線を曝射するとともに、被検体Ｐを透過したＸ線を検出し、Ｘ線の透過量を反映するＸ線透過データを出力する装置である。この架台１２は、被検体Ｐが挿入される開口１８を有している。寝台１４は、被検体Ｐを開口１８に挿入する装置である。処理ユニット１６は、架台１２と寝台１４の駆動を制御するスキャン計画データを生成して架台１２と寝台１４を統合制御するとともに、Ｘ線透過データに対して画像再構成処理を施すことで被検体Ｐ内の画像を生成して表示する装置である。スキャン計画データは、管電流や管電圧等及びゲイン値をスキャン位置毎に定めたスキャンシーケンスである。

架台１２は、その内部に、ガントリ２０と回転駆動装置２２とを収容している。ガントリ２０は、開口１８を中心に回転可能なリング体である。回転駆動装置２２は、モータ及びガントリ２０と噛合関係を有するギア等により構成され、ガントリ２０を開口１８を中心に回転させる。

ガントリ２０には、Ｘ線管２４とＸ線検出器２６が開口１８を挟んで向かい合って設置される。Ｘ線管２４とＸ線検出器２６は、被検体Ｐの体軸方向に並ぶ各位置にＸ線を曝射するとともに、各位置を透過したＸ線を検出して、各位置のＸ線透過量を反映する各Ｘ線透過信号を出力するスキャン手段である。

さらに、ガントリ２０には、Ｘ線管２４とＸ線検出器２６との間に介在してコリメータ２８が配置される。架台１２には、その内部に、Ｘ線管２４と対になって高電圧発生装置３０が配置され、コリメータ２８と対になって絞り駆動装置３２が配置され、Ｘ線検出器２６と対になってＤＡＳ（Data Acquisition System）と呼ばれるデータ収集装置３４が配置されている。

また、架台１２には、内部に架台制御装置３６が配されている。この架台制御装置３６は、高電圧発生装置３０と絞り駆動装置３２とデータ収集装置３４、及び寝台１４を、スキャン計画データに従ってスキャン位置単位で制御する。即ち、架台制御装置３６は、高電圧発生装置３０、絞り駆動装置３２、データ収集装置３４、及び寝台１４に対して、撮影しているスキャン位置に応じた制御信号を送信している。

高電圧発生装置３０は、Ｘ線管２４に対してフィラメントを加熱するための電流を供給するとともに、高電圧の印加をする。この高電圧発生装置３０は、高周波数インバータ方式、すなわち５０／６０Ｈｚの交流電源を整流して直流とし、それを数ｋＨｚ以上の高周波数の交流に変換して昇圧するとともにそれを再度整流して印加する方式のものが適用される。Ｘ線管２４は、電流の供給及び高電圧の印加を受けてＸ線を発生させる。

コリメータ２８は、絞り駆動装置３２により駆動されてＸ線の撮影領域を画成し、撮影領域以外のＸ線を遮ることで、Ｘ線管２４が発生させたＸ線をファン状やコーン状のビームに絞る。

Ｘ線検出器２６は、多列多チャンネルのＸ線検出素子を直交する２方向にアレイ状に配する。配列形状は、Ｘ線管２４より発生するＸ線の焦点を中心とした円弧形状である。Ｘ線検出素子は、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形や、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形が主流である。このＸ線検出器２６は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出して、検出したＸ線の透過量を反映したＸ線透過信号をＸ線検出素子毎に出力する。

データ収集装置３４は、各Ｘ線検出素子から出力されたＸ線透過信号をＸ線の曝射周期に同期して収集して積分し、スキャン位置に応じたゲイン値で増幅し、ディジタル信号に変換する。架台制御装置３６から制御信号が入力される毎に各Ｘ線検出素子からＸ線透過信号を収集する。次のスキャン位置の再構成に必要なＸ線透過信号を収集する際の制御信号には、ゲイン値を切り替えるゲイン切替信号が含まれる。

データ収集装置３４は、ディジタル信号に変換したＸ線透過信号を処理ユニット１６に出力する。このデータ収集装置３４から出力されるＸ線透過信号は、Ｘ線吸収係数の異なる物質を順次透過したＸ線の透過長に沿った各吸収係数の積分値が含まれるデジタルデータであり、所謂生データとなる。

寝台１４は、被検体Ｐを載置する天板３８と寝台駆動部４０を備える。天板３８は、寝台駆動部４０の駆動により長手方向にスライドし、開口１８に挿入される。寝台駆動部４０は、天板３８の位置を示す寝台位置信号を架台制御装置３６に出力する。架台制御装置３６は、この寝台位置信号を解析して、次のスキャン位置を再構成するためのＸ線曝射位置に天板３８が到達していると、次の撮影位置に対応するゲイン値に切り替える制御信号をデータ収集装置３４に入力する。

処理ユニット１６には、前処理部４２、投影データ記憶部４４、再構成処理部４６、画像記憶部４８、画像処理部５０、及び表示装置５２が順番に信号線で接続されて実装されている。また、処理ユニット１６には、コンソール側制御部５４が配されている。

前処理部４２は、Ｘ線透過信号で構成される生データに感度補正を施す。この前処理装置５６は、スキャン位置の撮影領域の大きさに応じて、そのスキャン位置を再構成するために必要なＸ線透過信号に感度補正を施す。感度補正が施された生データは、投影データと呼ばれ、投影データ記憶部４４に入力されて格納される。

再構成処理部４６は、主にＦｅｌｄｋａｍｐ法と呼ばれる再構成アルゴリズムを利用して、補正後の投影データを投影データ記憶部４４から読み出して逆投影し、被検体Ｐ内を画像データとして再構成する。再構成された画像データは、画像記憶部４８に入力されて格納される。

画像処理部５０は、画像記憶部４８に記憶されている画像データに対して、直交座標系のビデオフォーマットに変換するスキャンコンバージョン処理等の各種の画像処理を施して表示画像を生成する。表示装置５２は、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイ等のモニタであり、画像処理部５０で生成された表示画像を表示する。

コンソール側制御部５４は、スキャン計画手段としてスキャン計画データを生成して、架台制御装置３６に出力する。また、コンソール側制御部５４は、前処理部４２に対して感度補正の補正データを選択するための制御信号を出力する。

このようなＸ線ＣＴ装置１０では、まずコンソール側制御部５４によりスキャノグラム作成のためのスキャン計画データが生成され、架台制御装置３６に出力される。

このスキャノグラム作成のためのスキャン計画データが入力された架台制御装置３６は、ガントリ２０を回転させる回転駆動装置２２には回転の制御信号を出力せずに、高電圧発生装置３０と絞り駆動装置３２とデータ収集装置３４と寝台駆動部４０に対して駆動信号を出力する。従って、Ｘ線ＣＴ装置１０では、スキャノグラム作成のための駆動時においては、Ｘ線管２４とＸ線検出器２６を被検体Ｐの一面側に固定したまま天板３８を移動させてＸ線を曝射し、被検体Ｐを体軸方向に走査し、被検体Ｐの平面透過像であるスキャノグラムが取得される。

スキャノグラムが得られると、コンソール側制御部５４は、このスキャノグラムから各スキャン位置の体径方向における体幅を計測し、計測した体幅に対応するゲイン値を各スキャン位置に関連づけたスキャン計画データを生成する。このスキャン計画データは、本スキャンのための制御データとなる。このスキャン計画データを生成すると、コンソール側制御部５４は、このスキャン計画データを架台制御装置３６に出力する。

架台制御装置３６は、本スキャンのためのスキャン計画データを受信すると、このスキャン計画データに従って、高電圧発生装置３０と絞り駆動装置３２と回転駆動装置２２とデータ収集装置３４と寝台駆動部４０に対して駆動信号を出力する。従って、Ｘ線ＣＴ装置１０では、本スキャンのための駆動時においては、ガントリ２０が回転することでＸ線間とＸ線検出器２６を被検体Ｐ回りに回転させながら天板３８を移動させてＸ線を曝射し、被検体Ｐをコンベンショナルスキャン又はヘリカルスキャンによって走査する。

架台制御装置３６は、この本スキャンによるスキャン時には、Ｘ線曝射位置が次のスキャン位置に移るときに、スキャン計画データを参照して、データ収集装置３４に対して、次のスキャン位置に対応するＸ線透過信号を増幅するためのゲイン切替信号が出力される。データ収集装置３４は、ゲイン切替信号を受けると、次に入力されてきたＸ線透過信号に対してゲインを切り替えて増幅処理を行う。

そして、前処理部４２では、入力されたＸ線透過信号が属するスキャン位置に対応した補正データで各ゲインの増幅精度の違い等により生じた感度特性の補正を行い、その後、投影データ記憶部４４、再構成処理部４６、画像記憶部４８、画像処理部５０を順番に経て被検体Ｐ内の再構成された画像が表示装置５２に表示される。

図２は、このようなＸ線ＣＴ装置１０におけるコンソール側制御部５４と架台制御装置３６とデータ収集装置３４のゲイン切り替えに係るさらに詳細な構成を示すブロック図である。

データ収集装置３４は、各Ｘ線検出素子の出力毎に、積分器５８と増幅器６０とＡＤ変換器６２とをその順番に電気的に接続して有する。増幅器６０には、並列に並ぶ複数の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・とこれら抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・に接続された切替回路６４が接続されている。この抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・は、ゲインを決定する抵抗である。

積分器５８は、Ｘ線透過信号を周期的に蓄積して電圧信号に変換し、増幅器６０へ出力する。増幅器６０は、複数の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・と並列に並び、抵抗がいずれかに切り替えられる。切替回路６４は、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・のいずれかを選択するスイッチを含み、架台制御装置３６からの支持で抵抗を切り替える。ＡＤ変換器６２は、増幅器６０から出力されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。

このデータ収集装置３４では、増幅器６０は、切替回路６４で切り替えられた抵抗の抵抗値に対応するゲイン値でＸ線透過信号を増幅する。

コンソール側制御部５４と架台制御装置３６と切替回路６４は、増幅器６０のゲインを制御するゲイン制御手段である。

架台制御装置３６は、切替制御部６６とスキャン計画データ記憶部６８を有する。

切替制御部６６は、Ｘ線を曝射している位置に対応するスキャン位置を特定し、特定したスキャン位置に対応するゲイン値を実現する抵抗に切り替えるゲイン切替信号をデータ収集装置３４の切替回路６４に出力する。特定したスキャン位置に対するゲイン値については、スキャン計画データ記憶部６８に記憶されているスキャン計画データを参照する。

スキャン計画データは、コンソール側制御部５４で生成されてスキャン計画データ記憶部６８に記憶される。このスキャン計画データには、スキャン位置とゲイン値とが対応づけられている。スキャン位置の体径方向の体幅に応じて、各スキャン位置に対するゲイン値が決定される。

コンソール側制御部５４は、体幅計測部７０と撮影領域決定部７２と撮影領域テーブル記憶部とゲイン決定部７４とゲインテーブル記憶部７６とスキャン計画データ送信部７８とを有する。尚、説明の都合上、撮影領域決定部７２と撮影領域テーブル記憶部とゲイン決定部７４とゲインテーブル記憶部７６とスキャン計画データ送信部７８とに分けて説明するが、ゲイン決定部７４に、撮影領域決定部７２と撮影領域テーブル記憶部とゲインテーブル記憶部７６とスキャン計画データ送信部７８とを含むように構成してもよい。

このコンソール側制御部５４では、各スキャン位置の体径方向の体幅を計測し、その体幅から各スキャン位置の撮影領域の大きさを決定し、撮影領域の大きさから各スキャン位置のゲイン値を決定している。即ち、各スキャン位置の体径方向の体幅を基に、撮影領域の大きさを介して、ゲイン値を決定している。

体幅計測部７０は、本スキャン前の撮影により得られたスキャノグラムをスキャン位置毎に解析して、各スキャン位置の体径方向の体幅を計測する。スキャノグラムは、画像記憶部４８から読み出される。各スキャン位置の区分けは、マンマシンインターフェースを用いて入力されたスライス厚に応じてなされる。

撮影領域決定部７２は、体径方向の体幅に対応する撮影領域の大きさをスキャン位置毎に決定する。撮影領域については、例えばＳ（Small）、Ｍ（Middle）、Ｌ（Large）というふうに複数の大きさが予め決められている。撮影領域決定部７２は、撮影領域テーブル記憶部に記憶されている撮影領域テーブルを参照して、体幅計測部７０により計測された体径方向の体幅からスキャン位置毎の撮影領域の大きさを決定する。

ゲイン決定部７４は、撮影領域の大きさに対応するゲイン値をスキャン位置毎に決定する。ゲイン値は、データ収集装置３４が備える抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・に応じて１倍、８倍、１６倍等のように予め複数の大きさが決められている。ゲイン決定部７４は、ゲインテーブル記憶部７６に記憶されているゲインテーブルを参照して、撮影領域決定部７２により決定された撮影領域の大きさからスキャン位置毎のゲイン値を決定する。

スキャン計画データ送信部７８は、決定された管電流や管電圧等とゲイン値のスキャン位置毎の対応付けをスキャン計画データに纏めて架台制御装置３６に出力する。即ち、ゲイン決定部７４が決定したゲイン値とこのゲイン値が選択されたスキャン位置を示す情報との関連づけをスキャン計画データに含める。

図３は、このようなコンソール側制御部５４のスキャン計画データを作成する処理を示すフローチャートである。

まず、プレスキャンによってスキャノグラムが生成されると、体幅計測部７０は、画像記憶部４８からスキャノグラムを読み出す（Ｓ０１）。スキャノグラムを読み出すと、スキャノグラムを各スキャン位置で区切り（Ｓ０２）、各スキャン位置の体径方向の体幅を計測する（Ｓ０３）。

図４は、プレスキャンによって生成されたスキャノグラムを用いて各スキャン位置の体径方向の体幅を計測する処理を説明するための模式図である。

体幅計測部７０は、マンマシンインターフェースを用いて入力されたスライス厚の間隔でスキャノグラムを体軸方向に区切り、各領域に頭部方向から順にスキャン位置を識別するスキャン位置情報ＰＩを付すことで、各領域をスキャン位置に設定する。そして、各スキャン位置を体径方向に走査する。

体幅計測部７０は、予め閾値を記憶している。閾値は、被検体Ｐの画像を表す画素が有する画素値とバックグランドの画像が表す画素が有する画素値の境界値である。体幅計測部７０は、各スキャン位置を構成する画素の画素値と閾値とを順次比較し、閾値を上回る画素値を有する画素の数をスキャン位置毎にカウントする。このカウント値Ｃｖが体径方向の体幅となる。

体幅計測部７０は、体径方向の体幅をそれぞれ計測すると、計測した体幅と、その体幅を有するスキャン位置を識別するスキャン位置情報ＰＩとを関連づけておく。

各スキャン位置の体径方向の体幅が計測されると、撮影領域決定部７２は、撮影領域テーブル記憶部に記憶されている撮影領域テーブルを読み出し（Ｓ０４）、読み出した撮影領域テーブルを参照して、計測した体幅に対応する撮影領域の大きさを表す情報を各スキャン位置に関連づける（Ｓ０５）。

図５は、撮影領域テーブル記憶部に記憶されている撮影領域テーブルを示すデータ構成図である。

撮影領域テーブルには、体径方向の体幅の区分毎に撮影領域の大きさを示す情報が関連づけられている。体径方向の体幅は、カウント値Ｃｖ、又はカウント値をミリメートル等の実寸値に変換した距離を表す物理量である。撮影領域の大きさを示す情報は、例えば、Ｓ（Small）、Ｍ（Middle）、又はＬ（Large）である。体径方向の体幅が大きければ大きいほど、大きい撮影領域を示す情報が関連づけられている。

撮影領域決定部７２は、スキャン位置情報ＰＩ毎に、その情報に関連づけられている体径方向の体幅を読み出す。そして、撮影領域テーブルを参照して、読み出した体径方向の体幅が属する区分に対応する撮影領域の大きさを示す情報を、読み出した体径方向の体幅に関連づけられているスキャン位置を識別するスキャン位置情報ＰＩにさらに関連づける。

これにより、図６に示すように、被検体Ｐの頭部に相当する領域に含まれる各スキャン位置には、例えば、Ｓ（Small）で示される撮影領域の大きさを示す情報が関連づけられ、被検体Ｐの胴体に相当する領域に含まれる各スキャン位置には、例えば、Ｌ（Large）で示される撮影領域の大きさを示す情報が関連づけられる。

各スキャン位置に撮影領域の大きさを示す情報が関連づけられると、ゲイン決定部７４は、ゲインテーブル記憶部７６に記憶されているゲインテーブルを読み出し（Ｓ０６）、読み出したゲインテーブルを参照して、撮影領域の大きさを表す情報に対応するゲイン値を各スキャン位置に関連づける（Ｓ０７）。

図７は、ゲインテーブル記憶部７６に記憶されているゲインテーブルを示すデータ構成図である。

ゲインテーブルには、撮影領域の大きさを示す各情報にゲイン値が関連づけられている。ゲイン値は、例えば、１倍、８倍、又は１６倍等の増幅倍率を表す情報である。このゲイン値は、各抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が選択された場合の増幅器６０が有するゲインと一致する。このゲインテーブルには、撮影領域の大きさが大きいほど、大きい倍率のゲイン値が関連づけられている。

ゲイン決定部７４は、スキャン位置情報ＰＩ毎に、その情報に関連づけられている撮影領域の大きさを表す情報を読み出す。そして、ゲインテーブルを参照して、読み出した撮影領域の大きさを表す情報に対応するゲイン値を、読み出した撮影領域の大きさを表す情報に関連づけられているスキャン位置情報ＰＩにさらに関連づける。

これにより、図８に示すように、被検体Ｐの頭部に相当する領域に含まれる各スキャン位置には、例えば、１倍で示されるゲイン値が関連づけられ、被検体Ｐの胴体に相当する領域に含まれる各スキャン位置には、例えば、１６倍で示されるゲイン値が関連づけられる。

各スキャン位置にゲイン値が関連づけられると、スキャン計画データ送信部７８は、スキャン位置とゲイン値の各関連づけを含めたスキャン計画データを生成する（Ｓ０８）。スキャン計画データを生成すると、スキャン計画データ送信部７８は、このスキャン計画データを架台制御装置３６に出力して（Ｓ０９）、この処理を終了する。

次に、スキャン位置とゲイン値の各関連づけが含まれたスキャン計画データに従ってゲインを切り替える処理を図９に基づき説明する。図９は、ゲインを切り替える処理を示すフローチャートである。

まず、寝台駆動部４０からは、天板３８の移動量を表す寝台情報が間欠的に切替制御部６６に入力される。切替制御部６６は、寝台情報を受信すると（Ｓ１１，Ｙｅｓ）、寝台情報が表す天板３８の移動量からＸ線の曝射位置が次のスキャン位置に移ったか判断する（Ｓ１２）。

Ｘ線の曝射位置が次のスキャン位置に移った場合（Ｓ１２，Ｙｅｓ）、スキャン計画データ記憶部６８からスキャン計画データを参照する。

図１０は、スキャン計画データのデータ構成を示すデータ構成図である。スキャン計画データには、スキャン位置情報ＰＩが並び、これら情報にそれぞれに対応するゲイン値が関連づけられている。

切替制御部６６は、スキャン計画データを参照して、次のスキャン位置、即ちＸ線の曝射を開始した位置を含んでいるスキャン位置を識別するスキャン位置情報ＰＩに対応付けられたゲイン値を読み出す（Ｓ１３）。そして、切替制御部６６は、読み出したゲイン値とその前のルーチンで読み出していたゲイン値とを比較する（Ｓ１４）。尚、Ｘ線曝射を開始した時点においては、その前のルーチンは存在しないために、この比較は行わない。

読み出したゲイン値とその前のルーチンで読み出していたゲイン値とが異なっていると（Ｓ１４，Ｙｅｓ）、読み出したゲイン値で表されるゲインに対応している抵抗に切り替えるゲイン切替信号を切替回路６４に出力する（Ｓ１５）。このゲイン切替信号は、Ｘ線の曝射を開始した位置を含む新たなスキャン位置に対応した新たなゲインに切り替える制御信号となる。

切替回路６４は、ゲイン切替信号を受信すると（Ｓ１６）、このゲイン切替信号に応じた抵抗に回路の接続を切り替える（Ｓ１７）。この回路の切り替えによって、Ｘ線の曝射を開始した位置を含む新たなスキャン位置に対応するゲインが増幅器６０に設定される。

増幅器６０は、Ｘ線透過信号が入力されると（Ｓ１８）、このＸ線透過信号を、次のスキャン位置、即ちＸ線の曝射を開始した位置を含む新たなスキャン位置に対応するゲインで増幅する（Ｓ１９）。

また、切替制御部６６は、Ｘ線の曝射位置が次のスキャン位置に移った場合（Ｓ１２，Ｙｅｓ）、Ｓ１３〜Ｓ１５の処理を終了した後に、スキャン計画データを参照して、新たに移ったスキャン位置がスキャンする最終領域か否かを判断する（Ｓ２０）。新たに移ったスキャン位置が最終領域でなければ（Ｓ２０，Ｎｏ）、Ｓ１１〜Ｓ２０のルーチンを繰り返す。一方、新たに移ったスキャン位置が最終領域であれば（Ｓ２０，Ｙｅｓ）、ゲイン切替処理を終了する。

図１１は、このＸ線ＣＴ装置１０によるゲインと撮影領域の大きさとスキャン位置との関係を示したグラフである。横軸は、スキャン位置情報で識別されるＸ線透過信号と撮影部位を示し、縦軸は、ゲインと撮影領域の大きさを示す。

このＸ線ＣＴ装置１０によると、Ｘ線の曝射を開始したスキャン位置の体径方向の体幅、換言するとそのスキャン位置の撮影領域の大きさに対応したゲインに切り替えられながら、Ｘ線曝射位置が新たなスキャン位置に遷移していく。

即ち、スキャン位置の体幅に合致した最適なゲインにスキャン位置単位で切り替えながら被検体Ｐをスキャンしていく。従って、例えば、ホールボディスキャン等の複数種類の体径体幅を含む領域を一度にスキャンする場合、Ｘ線を曝射しているスキャン位置の体幅に合致した最適なゲインで、そのスキャン位置のＸ線透過量を反映するＸ線透過信号を増幅することができる。

よって、複数種類の体径体幅を含む領域を一度にスキャンしても投影データの一部がオーバーフローしてしまったり、画像のＳ／Ｎ比の低下を招いてしまったりすることが防がれ、連続性や造影効果の高い良好な画像を生成することができる。また、オーバーフローや画像のＳ／Ｎ比の低下を防止するために、体径体幅別に、換言すると撮影領域の大きさ別に複数回に分けてスキャンする必要が無くなり、被爆の低減を図ることができる。

次に、このＸ線ＣＴ装置１０によって生じた一度のスキャン中に入力されるゲインの異なるＸ線透過信号を感度補正する前処理について説明する。

図１２は、前処理部４２とコンソール側制御部５４の感度補正に係る詳細構成を示す図である。図１３は、補正データの記憶態様を示すデータ構造図である。

図１２に示すように、前処理部４２は、補正データを記憶する内部ＲＯＭで構成される補正データ記憶部８０を有している。補正データ記憶部８０は、図１３に示すように、撮影領域の大きさ毎又はゲイン毎に補正データを記憶している。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０では、撮影領域の大きさとゲインが一対一で対応しているため、撮影領域の大きさ又はゲインの何れかに対応させて補正データを記憶していればよい。

また、コンソール側制御部５４は、前処理制御部８２と内部ＲＡＭで構成される撮影領域テーブル記憶部８４を有している。この撮影領域テーブル記憶部８４は、撮影領域決定部７２が生成した各スキャン位置と各スキャン位置での撮影領域の大きさの対応付けを記憶する。

コンソール側制御部５４には、架台制御装置３６から、寝台１４の移動量を示す寝台情報に基づいてＸ線の曝射が開始されたスキャン位置を示す情報が入力される。コンソール側制御部５４は、撮影領域テーブル記憶部８４に記憶されている対応付けを参照して、このスキャン位置を示す情報に対応する撮影領域の大きさを示す情報を前処理部４２に出力する。

この前処理部４２は、撮影領域の大きさを示す情報が入力されると、補正データ記憶部８０から、この入力された撮影領域の大木を示す情報に対応付けられている補正データを読み出す。そして、入力されたＸ線透過信号に対して、読み出した補正データを用いて増幅精度の違い等により生じた感度特性の補正を行う。即ち、前処理部４２は、スキャン位置に対応した補正データを用いて感度特性の補正を行う。

図１４は、このゲインの異なるＸ線透過信号を感度補正する前処理を示すフローチャートである。

まず、前処理制御部８２は、スキャン位置を示す情報が入力されると（Ｓ３１）、撮影領域テーブル記憶部８４からスキャン位置に対応する撮影領域の大きさを示す情報を読み出し（Ｓ３２）、前処理部４２に入力する（Ｓ３３）。

前処理部４２は、Ｘ線透過信号が入力されると、前処理制御部８２から入力された撮影領域の大きさを示す情報に対応する補正データを補正データ記憶部８０から読み出し（Ｓ３４）、この読み出した補正データを用いてＸ線透過信号に感度補正を施す（Ｓ３５）。

これにより、ゲインが異なるＸ線透過信号が入力されてもそれぞれのＸ線透過信号に最適な感度補正を施すことができる。

尚、本実施形態では、スキャン位置に対応させてゲインを切り替えるようにしたが、天板３８の移動量や寝台位置やスキャンを開始してからの経過時間等のスキャン位置と対応関係にある情報に応じて、ゲインを切り替えるようにしてもよい。この場合、スキャン計画データには、天板３８の移動量、寝台位置、又は経過時間に対応させてゲイン値を記述する。寝台位置は、体径方向の体幅を計測した画像上の座標位置を寝台１４の位置に変換して算出される。天板３８の移動量や経過時間は、体径方向の体幅を計測した画像上の座標位置と天板３８の移動速度から算出する。

また、体幅の計測は、スキャノグラムを基にしたが、その他、実際に被検体Ｐをメジャーや投光器で計測してその結果を入力するようにしてもよい。

本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す構成図である。 ゲイン切り替えに係るさらに詳細な構成を示すブロック図である。 スキャン計画データを作成する処理を示すフローチャートである。 スキャノグラムを用いて各スキャン位置の体径方向の体幅を計測する処理を説明するための模式図である。 撮影領域テーブルを示すデータ構成図である。 各スキャン位置に撮影領域の大きさを関連づける処理を説明するための模式図である。 ゲインテーブルを示すデータ構成図である。 各スキャン位置にゲイン値を関連づける処理を説明するための模式図である。 ゲインを切り替える処理を示すフローチャートである。 スキャン計画データのデータ構成を示す図である。 ゲインと撮影領域の大きさとスキャン位置との関係を示したグラフである。 前処理部とコンソール側制御部の感度補正に係る詳細構成を示す図である。 補正データの記憶態様を示すデータ構造図である。 ゲインの異なるＸ線透過信号を感度補正する前処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ Ｘ線ＣＴ装置
１２ 架台
１４ 寝台
１６ 処理ユニット
１８ 開口
２０ ガントリ
２２ 回転駆動装置
２４ Ｘ線管
２６ Ｘ線検出器
２８ コリメータ
３０ 高電圧発生装置
３２ 絞り駆動装置
３４ データ収集装置
３６ 架台制御装置
３８ 天板
４０ 寝台駆動部
４２ 前処理部
４４ 投影データ記憶部
４６ 再構成処理部
４８ 画像記憶部
５０ 画像処理部
５２ 表示装置
５４ コンソール側制御部
５６ 前処理装置
５８ 積分器
６０ 増幅器
６２ ＡＤ変換器
６４ 切替回路
６６ 切替制御部
６８ スキャン計画データ記憶部
７０ 体幅計測部
７２ 撮影領域決定部
７４ ゲイン決定部
７６ ゲインテーブル記憶部
７８ スキャン計画データ送信部
８０ 補正データ記憶部
８２ 前処理制御部
８４ 撮影領域テーブル記憶部
Ｐ 被検体
ＰＩ スキャン位置情報
Ｃｖ カウント値

Claims (5)

1. 被検体の体軸方向に並ぶ各スキャン位置にＸ線を曝射するとともに、前記各スキャン位置を透過したＸ線を検出して、前記各スキャン位置のＸ線透過量を反映する各信号を出力するスキャン手段と、
   複数種類のゲインを有し、前記スキャン手段から出力された各信号をそれぞれ複数種類のゲインの何れかで増幅する増幅器と、
   前記各スキャン位置の体径方向の体幅を、前記スキャン手段によるスキャンの前に予め計測しておく計測手段と、
   前記体幅と前記増幅器のゲインとの対応付けを予め記憶しておく記憶手段と、
   前記増幅器の前記ゲインを、前記予め計測された体幅に応じて、前記各スキャン位置における信号毎にゲインを切り替えるゲイン制御手段と、
   を備えること、
   を特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記記憶手段は、
   前記体幅と撮影領域の大きさとの対応付けを予め記憶する第１の記憶手段と、
   前記撮影領域の大きさと前記ゲイン値との対応付けを予め記憶する第２の記憶手段と、
   を含み、
   前記撮影領域の大きさを介した前記体幅と前記ゲイン値との対応付けを記憶していること、
   を特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記計測手段は、
   予め撮影しておいた被検体の平面透過像に基づいて前記各スキャン位置の体径方向の体幅を計測すること、
   を特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記スキャン位置に応じて異なるゲインで増幅された信号に対して、切り替えられたゲインを基にした補正を行う前処理手段をさらに備えること、
   を特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 被検体の体軸方向に並ぶ各スキャン位置にＸ線を曝射するとともに、前記各スキャン位置を透過したＸ線を検出して、前記各スキャン位置のＸ線透過量を反映する各信号を出力するスキャン手段と、
   複数種類のゲインを有し、前記Ｘ線検出器から出力された各信号をそれぞれ何れかのゲインで増幅する増幅器と、
   予め撮影しておいた前記被検体の平面透過像に基づいて、前記各スキャン位置の体径方向の体幅を、前記スキャン手段によるスキャンの前に予め計測しておく計測手段と、
   前記体幅と前記増幅器のゲインとを対応付けたゲインテーブルを予め記憶する記憶手段と、
   前記各スキャン位置の体幅に対応するゲインを前記ゲインテーブルより検索して、前記各スキャン位置とそのスキャン位置における信号のゲイン値との対応付けを、前記スキャン手段によるスキャンの前に予め生成するゲイン決定手段と、
   前記ゲイン決定手段で生成された対応付けに従って、前記増幅器の前記ゲインを、前記各スキャン位置における信号毎に切り替えるゲイン制御手段と、
   前記スキャン位置に応じて異なるゲインで増幅された前記信号に対して、切り替えられたゲインを基にした補正を行う前処理手段と、
   を備えること、
   を特徴とするＸ線ＣＴ装置。

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