JP5546884B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置に関し、詳しくは、Ｘ線管電流をＸ線管の回転方向に対して変調させるＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置による被検体の撮影において、被検体の体表面近くに存在する放射線感受性の高い組織への被曝線量を低減する手法が種々提案されている。そのうちの１つとして、放射線感受性の高い組織を含む所定の範囲をＸ線ＣＴスキャン（scan）する際に、Ｘ線管電流をＸ線管の回転方向に対して変調させる手法が提案されている（例えば、特許文献１、要約等参照）。つまり、Ｘ線管の回転角度が、その組織へのＸ線透過長が相対的に短くなるような所定の回転角度範囲に属している間、Ｘ線管電流が、通常設定される管電流値より低い管電流値となるように、Ｘ線管の回転角度と管電流値との関係を設定して、Ｘ線管電流を変調制御する。

特開２００４−３２１５８７号公報

しかしながら、Ｘ線管の回転角度と管電流値との関係を決定する際には、Ｘ線管電流の変調制御における時間的な応答特性、すなわち、Ｘ線管電流を変化させるのに要する時間を考慮して設定しなければならない。そして、このようなＸ線管電流の変調制御における時間的な応答特性、例えばＸ線管電流をある一定量上昇させたり下降させたりするのに要する時間は、Ｘ線管の制御系に依存し、当然であるがＸ線管の回転速度とは無関係である。そのため、Ｘ線管の回転角度と管電流値との関係をたとえ同じ設定にしたとしても、Ｘ線管の回転速度が異なれば、Ｘ線管の回転角度と実際に出力されるＸ線管電流との関係は変化してしまい、Ｘ線管の回転角度に対するＸ線管電流の変調を所望した通りに行うことができない。例えば、Ｘ線管の回転角度と管電流値との関係を、Ｘ線管の回転速度がある所定の回転速度であるときに適正となるよう設定したとする。Ｘ線管の回転速度がこの所定の回転速度より上がると、Ｘ線管電流の下降が意図したタイミング（timing）に間に合わず、上記所定の回転角度範囲におけるＸ線管電流の低減、すなわち放射線感受性の高い組織への被曝低減が不十分となる。逆に、Ｘ線管の回転速度がこの所定の回転速度より下がると、Ｘ線管電流の下降するタイミングが早すぎて、Ｘ線管電流が低減される回転角度範囲が必要以上に広くなり、再構成される断層像の画質がＸ線線量不足により劣化する。

このような事情により、Ｘ線管の回転速度を変更しても、Ｘ線管の回転角度に対するＸ線管電流の変調を所望した通りに行うことができるＸ線ＣＴ装置が望まれている。

第１の観点の発明は、Ｘ線管と、前記Ｘ線管を被検体の周りに回転させて前記被検体をＸ線ＣＴスキャンするスキャン手段と、前記Ｘ線管の回転速度を設定する回転速度設定手段と、Ｘ線管電流を所定の管電流値より低減してＸ線ＣＴスキャンすべき前記Ｘ線管の回転角度範囲を設定する回転角度範囲設定手段と、前記設定された回転速度と、前記設定された回転角度範囲とに基づいて、前記被検体をＸ線ＣＴスキャンした場合に所望のＸ線管電流の変調が得られるような、前記Ｘ線管の回転角度と管電流値との関係を決定する関係決定手段と、前記被検体をＸ線ＣＴスキャンする際に、前記決定された関係に従ってＸ線管電流を変調させる変調手段とを備えているＸ線ＣＴ装置を提供する。

第２の観点の発明は、前記関係決定手段が、前記設定される回転速度が大きくなるほど、対応する管電流値が前記所定の管電流値より小さくなり始める前記Ｘ線管の回転角度と、前記設定された回転角度範囲の始まりの回転角度との間の角度量が大きくなるよう、前記関係を決定する上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第３の観点の発明は、前記関係決定手段が、前記設定された回転角度範囲とは異なる回転角度範囲の少なくとも一部に対する管電流値が、前記所定の管電流値より大きくなるよう、前記関係を決定する上記第１の観点または第２の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第４の観点の発明は、前記回転速度設定手段により設定され得る回転速度と、前記回転角度範囲設定手段により設定され得る回転角度範囲との組合せごとに、前記Ｘ線管の回転角度と管電流値との関係を対応付けて記憶している記憶手段をさらに備えており、前記関係決定手段が、前記設定された回転速度と前記設定された回転角度範囲との組合せと対応付けて記憶されている関係を、前記被検体をＸ線ＣＴスキャンする際の前記Ｘ線管の回転角度と管電流値との関係として決定する上記第１の観点から第３の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第５の観点の発明は、前記設定された回転角度範囲に対する管電流値の前記所定の管電流値からの低減度を設定する低減度設定手段をさらに備えており、前記関係決定手段が、前記設定された回転速度と、前記設定された回転角度範囲と、前記設定された低減度とに基づいて、前記関係を決定する上記第１の観点から第３の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第６の観点の発明は、前記回転速度設定手段により設定され得る回転速度と、前記回転角度範囲設定手段により設定され得る回転角度範囲と、前記低減度設定手段により設定され得る低減度との組合せごとに、前記Ｘ線管の回転角度と管電流値との関係を対応付けて記憶している記憶手段をさらに備えており、前記関係決定手段が、前記設定された回転速度と、前記設定された回転角度範囲と、前記設定された低減度の組合せと対応付けて記憶されている関係を、前記被検体をＸ線ＣＴスキャンする際の前記Ｘ線管の回転角度と管電流値との関係として決定する上記第５の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第７の観点の発明は、前記被検体のスカウト（scout）像を取得する取得手段をさらに備えており、前記回転角度範囲設定手段が、前記取得されたスカウト像上において操作者により指定された位置に基づいて、前記Ｘ線管の回転角度範囲を設定する上記第１の観点から第６の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第８の観点の発明は、前記被検体のスカウト像を取得する取得手段をさらに備えており、前記回転角度範囲設定手段が、前記取得されたスカウト像の解析結果に基づいて、前記Ｘ線管の回転角度範囲を設定する上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第９の観点の発明は、撮影部位を選択する選択手段をさらに備えており、前記回転角度設定手段が、前記選択された撮影部位に基づいて前記Ｘ線管の回転角度範囲を設定する上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第１０の観点の発明は、前記被検体の位置および大きさを推定する推定手段をさらに備えており、前記回転角度範囲設定手段が、前記選択された撮影部位と、前記推定された前記被検体の位置および大きさとに基づいて、前記Ｘ線管の回転角度範囲を設定する上記第９の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第１１の観点の発明は、前記所定の管電流値が、前記Ｘ線管の前記被検体に対する位置に応じて定められた管電流値である上記第１の観点から第１０の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第１２の観点の発明は、前記所定の管電流値が、一定の管電流値である上記第１の観点から第１０の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第１３の観点の発明は、前記変調手段が、前記被検体の乳腺、甲状腺、または水晶体を含む所定の範囲をＸ線ＣＴスキャンする際に、前記決定された関係に従ってＸ線管電流を変調させる上記第１の観点から第１２の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

ここで、「Ｘ線管の回転角度」は、Ｘ線管の回転方向における位置を規定するものであり、ビュー（view）角度あるいはガントリ（gantry）角度ともいう。

また、「所定の管電流値」とは、被検体の一部のＸ線被曝量を意図的に低減させるような条件を含まないスキャン条件によって定められる管電流値であり、例えば、スキャン計画時に操作者により入力される一定の管電流値や、自動露出機構により決定される、変調する管電流値などである。

また、「スカウト像」とは、スキャン計画に用いる被検体の画像であり、本スキャン前に行われるスカウトスキャンを行うことにより取得される。「スカウトスキャン」としては、例えば、Ｘ線管の回転角度を一定にして被検体または走査ガントリを体軸方向に移動させながら、本スキャンよりも低線量のＸ線ビーム（beam）を被検体に照射して投影データを収集するスキャンを考えることができる。また例えば、本スキャンよりも非常に低い線量のＸ線ビームによるヘリカルスキャン（helical
scan）を考えることができる。

上記観点の発明であるＸ線ＣＴ装置によれば、上記関係決定手段および変調手段を備えているので、設定された、Ｘ線管の回転速度とＸ線管電流を低減したい回転角度範囲とに応じて、Ｘ線管電流の変調制御における時間的な応答特性を考慮して定められた、Ｘ線管の回転角度と管電流値との関係を決定して、Ｘ線ＣＴスキャン時にＸ線管電流をこの関係に従って変調させることができ、Ｘ線管の回転速度を変更しても、Ｘ線管の回転角度に対するＸ線管電流の変調を所望した通りに行うことができる。

発明の実施形態によるＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。 操作コンソール（console）の機能ブロック図である。 ＣＴスキャン範囲の設定例を示す図である。 管電流低減ｚ方向範囲および管電流低減回転角度範囲の設定例を示す図である。 管電流出力倍率変調パターン記憶部に記憶されている複数の管電流出力倍率変調パターンを概念的に示す図である。 管電流低減回転角度範囲αのみが異なる複数の管電流出力倍率変調パターン（pattern）の具体例を示す図である。 ガントリ回転周期Ｔのみが異なる複数の管電流出力倍率変調パターンの具体例を示す図である。 低減後管電流レベル（level）Ｌのみが異なる複数の管電流出力倍率変調パターンの具体例を示す図である。 被曝低減効果の表示制御例を示す図である。 発明の実施形態によるＸ線ＣＴ装置に係る処理の流れを示すフローチャート（flowchart）である。

以下、発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。Ｘ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１、撮影テーブル（table）１０、および走査ガントリ２０を備えている。

操作コンソール１は、操作者からの入力を受け付ける入力装置２と、被検体の撮影を行うための各部の制御や画像を生成するためのデータ（data）処理などを行う中央処理装置３と、走査ガントリ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（program）やデータなどを記憶する記憶装置７とを備えている。

撮影テーブル１０は、被検体４０を載せて走査ガントリ２０の開口部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、撮影テーブル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方向、鉛直方向をｙ方向、ｚ方向およびｙ方向に垂直な水平方向をｘ方向とする。また、被検体４０は、仰向けの状態でクレードル１２に載置される場合を想定する。

走査ガントリ２０は、回転部１５と、回転部１５を回転可能に支持する本体部２０ａとを有する。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線ビーム８１をコリメート（collimate）するコリメータ（collimator）２３と、被検体４０を透過したＸ線ビーム８１を検出するＸ線検出器２４と、Ｘ線検出器２４の出力を投影データに変換して収集するデータ収集装置（ＤＡＳ；Data
Acquisition System）２５と、Ｘ線コントローラ２２，コリメータ２３，ＤＡＳ２５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。本体部２０ａは、制御信号などを操作コンソール１や撮影テーブル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と本体部２０ａ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。

図２は、操作コンソールの機能ブロック（block）図である。操作コンソール１は、図２に示すように、撮影部位選択部（選択手段）１０１、スカウトデータ取得部（取得手段）１０２、ＣＴスキャン範囲設定部１０３、Ｘ線出力設定部１０４、管電流低減範囲設定部（回転角度範囲設定手段）１０５、低減後管電流レベル設定部（低減度設定手段）１０６、ガントリ回転周期設定部（回転速度設定手段）１０７、管電流出力倍率変調パターン決定部（関係決定手段）１０８、管電流出力倍率変調パターン記憶部（記憶手段）１０９、被曝低減効果表示制御部１１０、ＣＴスキャンデータ取得部（スキャン手段，変調手段）１１１、画像再構成部１１２、および画像表示制御部１１３を備えている。

撮影部位選択部１０１は、被検体４０の撮影部位を選択する。ここでは、操作者が、頭部、首部、胸部、腹部などの選択肢の中から１つを指定し、撮影部位選択部１０１は、その指定された部位を撮影部位として選択する。選択された撮影部位の情報は、他の各部において、設定の最適化等に用いられる。

スカウトデータ取得部１０２は、被検体４０のスカウトスキャン範囲ＲＳを設定し、撮影テーブル１０および走査ガントリ２０を制御して、このスカウトスキャン範囲ＲＳに対するスカウトスキャンを行い、スカウトデータＰＳを取得する。ここでは、撮影部位選択部１０１により選択された撮影部位が含まれるようなｚ方向の所定の範囲を、スカウトスキャン範囲ＲＳとして設定する。

ＣＴスキャン範囲設定部１０３は、本スキャンとしてのＸ線ＣＴスキャンを行うｚ方向のＣＴスキャン範囲ＲＣを設定する。ここでは、操作者が、スカウトデータＰＳを基にモニタ６に表示されたスカウト像上で、ｚ方向の所望の範囲を指定する。ＣＴスキャン範囲設定部１０３は、その指定された範囲をＣＴスキャン範囲ＲＣとして設定する。

図３は、ＣＴスキャン範囲の設定例を示す図である。この例では、操作者が、被検体４０の胸部を表すＡＰ方向のスカウト像４１上で、ポインタ（pointer）等を用いて、図示の座標Ｚａ〜Ｚｂとなるｚ方向の範囲を指定し、その範囲をＣＴスキャン範囲ＲＣとして設定している。

Ｘ線出力設定部１０４は、本スキャン時のＸ線管電圧の管電圧値Ｖと、本スキャン時のＸ線管電流の管電流値Ａとを設定する。ここでは、操作者が、所望の管電圧値と再構成画像における所望のノイズレベル（noise level）（ＳＤ値）とを入力する。Ｘ線出力設定部１０４は、その入力された管電圧値を、本スキャン時のＸ線管電圧の管電圧値Ｖとして設定する。また、Ｘ線出力設定部１０４は、いわゆる自動露出機構（ＧＥ製品であれば、Ａｕｔｏ ｍＡや、Ｓｍａｒｔ ｍＡと呼ばれる機能）により、取得されたスカウトデータＰＳ、入力されたノイズレベルＳＤ、および、設定されたＣＴスキャン範囲ＲＣを基に、Ｘ線管２１の被検体４０に対する位置、すなわちＸ線管２１のｚ方向の座標Ｚおよび回転角度θごとの管電流値Ａ（Ｚ，θ）を求め、これを本スキャン時のＸ線管電流の管電圧値Ａとして設定する。

なお、Ｘ線管２１のｚ方向の座標Ｚは、例えばＸ線管２１のＸ線焦点ｆを基準とし、Ｘ線管２１の回転角度θは、例えばＸ線管２１の回転中心ＩＣを通るｙ方向の直線と、回転中心ＩＣとＸ線焦点ｆとを通る直線とで成す角度とすることができる。また、この管電流値Ａは、座標Ｚに応じてのみ、若しくは、回転角度θに応じてのみ、変化するようにしてもよい。あるいは、自動露出機構を用いずに設定される管電流値、すなわち、座標Ｚおよび回転角度θとは独立しており、本スキャン時に常に一定とする１つの管電流値であってもよい。

管電流低減範囲設定部１０５は、管電流低減ｚ方向範囲ＲＤおよび管電流低減回転角度範囲αを設定する。管電流低減ｚ方向範囲とは、本スキャン時のＸ線管電流を管電流値Ａから低減してスキャンする、被検体４０のｚ方向の範囲である。また、管電流低減回転角度範囲とは、本スキャン時のＸ線管電流を管電流値Ａから低減してＸ線ＣＴスキャンする、Ｘ線管２１の回転角度範囲である。ここでは、操作者が、モニタ６に表示されたスカウト像上で、ＣＴスキャン範囲ＲＣ内に存在する放射線感受性の高い組織を含む領域を、ｚ方向およびｘ方向に幅を持つ矩形領域で指定する。管電流低減範囲設定部１０５は、その指定された矩形領域Ｆのｚ方向の範囲を、管電流低減ｚ方向範囲ＲＤとして設定する。また、その指定された矩形領域Ｆのｘ方向の範囲に対応する所定の回転角度範囲を、管電流低減回転角度範囲αとして設定する。なお、放射線感受性の高い組織としては、例えば、乳腺、甲状腺、水晶体、生殖器などが考えられる。

図４は、管電流低減ｚ方向範囲および管電流低減回転角度範囲の設定例を示す図である。なお、図４において、記号ＩＣはＸ線管２１の回転中心（軸）、記号ｂは、Ｘ線管２１のＸ線焦点ｆの回転軌道を示している。この例では、操作者が、被検体４０の胸部を表すＡＰ方向のスカウト像４１上で、ポインタ等を用いてｘ方向およびｚ方向に幅を持つ矩形領域Ｆを、放射線感受性の高い組織である乳腺を含むように指定している。そして、その矩形領域Ｆのｚ方向の範囲、すなわち図示の座標Ｚ１〜Ｚ２の範囲を、管電流低減ｚ方向範囲ＲＤとして設定している。また、スカウト像４１のｘ方向の幅と、撮像視野ＳＦＯＶを表す半径ｒの円の直径とを対応させ、撮像視野ＳＦＯＶの円周上で矩形領域Ｆのｘ方向の範囲Ｒｘ１すなわち座標＋Ｘ１〜−Ｘ１の範囲に対応する円弧ＶＢを特定し、この円弧ＶＢに対応する回転角度範囲を、管電流低減回転角度範囲αとして設定している。

低減後管電流レベル設定部１０６は、管電流低減ｚ方向範囲ＲＤ内の管電流低減回転角度範囲αにおいて、本スキャン時のＸ線管電流を管電流値Ａから低減する際の低減度を規定する指標として、低減後の管電流の大きさを示すレベル（以下、低減後管電流レベルという）を設定する。ここでは、例えば、操作者が、低減後管電流レベルが最小であるレベル１から、低減後管電流レベルが最大であるレベル５までの５段階のレベルの中から一つを選択する。低減後管電流レベル設定部１０６は、その選択されたレベルを本スキャン時の低減後管電流レベルＬとして設定する。

ガントリ回転周期設定部１０７は、本スキャン時におけるＸ線管２１の回転速度を規定する指標として、Ｘ線管２１の１回転当りの時間（以下、ガントリ回転周期という）を設定する。ここでは、例えば、操作者が、０．２〜２．０〔ｓｅｃ〕の範囲で０．１〔ｓｅｃ〕刻みの複数の周期の中から一つを選択する。ガントリ回転周期設定部１０７は、その選択された周期をガントリ回転周期Ｔとして設定する。

管電流出力倍率変調パターン決定部１０８は、設定された管電流低減回転角度範囲α、ガントリ回転周期Ｔ、および低減後管電流レベルＬに基づいて、管電流出力倍率変調パターンＣ（α，Ｔ，Ｌ）を設定する。管電流出力倍率変調パターンとは、本スキャン時に管電流低減ｚ方向範囲ＲＤをＸ線ＣＴスキャンするときの、Ｘ線管２１の回転角度θと、Ｘ線管２１がこの回転角度θに位置するときの管電流出力倍率ｋ（θ）との関係を示すパターンである。そして、Ｘ線管２１の回転角度θごとに、回転角度θに対する管電流値Ａ（θ）と、管電流出力倍率変調パターンＣ（α，Ｔ，Ｌ）における回転角度θに対する管電流出力倍率ｋ（θ）とを乗算した値Ａ（θ）・ｋ（θ）が、その回転角度θにおいて目標とすべき最終的な管電流値として設定される。つまり、ＣＴスキャンデータ取得部１１１は、Ｘ線管２１の回転角度がθであるときに、管電流値をＡ（θ）・ｋ（θ）にする制御信号を出力する。

したがって、管電流低減回転角度範囲α、ガントリ回転周期Ｔ、および低減後管電流レベルＬの組合せに応じて、この管電流出力倍率変調パターンを適正に設定することで、Ｘ線管電流の変調制御を所望した通りに行うことができる。つまり、管電流低減回転角度範囲α、および低減後管電流レベルＬの設定が変わっても、ガントリ回転周期ＴでＣＴスキャンする際に、管電流低減回転角度範囲αにおけるＸ線管電流を、管電流値Ａ（θ）より低減後管電流レベルＬに応じて低減するというＸ線管電流の変調制御を常に行うことができる。

ここでは、管電流低減回転角度範囲α、ガントリ回転周期Ｔ、および低減後管電流レベルＬとして設定し得る組合せごとに、その組合せに最適な管電流出力倍率変調パターンを用意し、それらを管電流出力倍率変調パターン記憶部１０９に記憶させておく。そして、管電流出力倍率変調パターン決定部１０８は、設定された管電流低減回転角度範囲α、低減後管電流レベルＬ、およびガントリ回転周期Ｔの組合せと対応付けて記憶されている管電流出力倍率変調パターンＣ（α，Ｔ，Ｌ）をその中から読み出し、本スキャン時の管電流低減ｚ方向範囲における、Ｘ線管の回転方向での管電流出力倍率変調パターンとして設定する。

図５は、管電流出力倍率変調パターン記憶部に記憶されている複数の管電流出力倍率変調パターンを概念的に示す図である。なお、図５において、互いに直交する三軸は、それぞれ、管電流低減回転角度範囲α、ガントリ回転周期Ｔ、低減後管電流レベルＬを表しており、各管電流出力倍率変調パターンＣ（α，Ｔ，Ｌ）を、座標（α，Ｔ，Ｌ）に位置する立方体で表している。

また、図６〜図８は、管電流出力倍率変調パターンの個々の具体例を示す図である。より詳しくは、図６は、管電流低減回転角度範囲αのみが異なる複数の管電流出力倍率変調パターン、図７は、ガントリ回転周期Ｔのみが異なる複数の管電流出力倍率変調パターン、図８は、低減後管電流レベルＬのみが異なる複数の管電流出力倍率変調パターンをそれぞれ示している。なお、これらの図において、テーブルは、管電流出力倍率変調パターンＣ（α，Ｔ，Ｌ）におけるＸ線管の回転角度θと管電流出力倍率ｋとの関係を示しており、管電流出力倍率ｋを、Ｘ線管が１回転する間に９°間隔で４０回制御することを想定したものである。また、円グラフは、この回転角度θと管電流出力倍率ｋとの関係をグラフ化したものであり、円はＸ線管２１のＸ線焦点ｆの回転軌道ｂ、円の外側の数値は回転角度θ、円の内側の数値は管電流出力倍率ｋをそれぞれ表している。また、これらの図が示す具体例では、管電流出力倍率ｋ（θ）に左右対称性があるが、もちろんこれに限定されず、左右非対称であってもよい。

ところで、Ｘ線管電流の変調制御に対する時間的な応答特性は、通常、ガントリ回転周期Ｔとは無関係である。一方、Ｘ線管２１の単位時間当たりの移動角度量は、ガントリ回転周期Ｔが小さくなると大きくなるので、ガントリ回転周期Ｔが小さくなるほど、Ｘ線管電流を所定量変化させるのに要するＸ線管の移動角度量は大きくなる。そのため、ここでは、図７に示すように、ガントリ回転周期Ｔが小さくなるほど、管電流出力倍率ｋが小さくなり始めるＸ線管の回転角度と、管電流低減回転角度範囲αの始まりの回転角度との間の角度量が大きくなるように変えている。

また、管電流低減回転角度範囲αにおける管電流出力倍率ｋは、低減後管電流レベルＬの大きさに応じて変える必要がある。さらに、Ｘ線管電流の低減に伴うＸ線線量不足により、再構成される断層像の画質が低下するのを抑えるため、管電流低減回転角度範囲αとは異なる回転角度において、管電流出力倍率ｋを１より大きくしてＸ線線量不足を補うことも場合よっては必要である。そこで、ここでは、図８に示すように、低減後管電流レベルＬの大きさに応じて、管電流低減回転角度範囲αにおける管電流出力倍率ｋを変えるとともに、管電流出力倍率ｋの変動範囲を変えている。図８の例では、低減後管電流レベルＬの１〜５段階の変化に対して、管電流出力倍率ｋは０．３（低減度７０％）〜０．７（低減度３０％）で変化する。

なお、ここでは、管電流出力倍率変調パターン記憶部１０９は、管電流低減回転角度範囲α、ガントリ回転周期Ｔ、および低減後管電流レベルＬの組合せとして想定されるすべての組合せについて、管電流出力倍率変調パターンを記憶しているが、必ずしもその必要はない。例えば、管電流出力倍率変調パターン記憶部１０９に、管電流出力倍率変調パターンを幾つかに限定して記憶させておき、管電流出力倍率変調パターン決定部１０８が、設定された管電流低減回転角度範囲α、ガントリ回転周期Ｔ、および低減後管電流レベルＬの組合せに対応した管電流出力倍率変調パターンＣ（α，Ｔ，Ｌ）を、その限定された管電流出力倍率変調パターンの補間により求めて設定するようにしてもよい。

被曝低減効果表示制御部１１０は、決定された管電流出力倍率変調パターンＣ（α，Ｌ，Ｔ）に基づいて、被曝低減の効果が視覚的に表現された画像を表示するようモニタ６を制御する。

図９は、被曝低減効果の表示例を示す図である。この例では、管電流低減回転角度範囲α＝上向き１２０°、ガントリ回転周期Ｔ＝０．５〔ｓｅｃ〕、低減後管電流レベルＬ＝３の組合せに対応する管電流出力倍率変調パターンが設定されている場合を想定している。ここでは、被検体４０のスカウト像４１のｘ方向の幅と撮像視野ＳＦＯＶを表す半径ｒの円の直径とを対応させ、撮像視野ＳＦＯＶの上半分の円周において、管電流出力倍率変調パターンＣ（α，Ｌ，Ｔ）により管電流出力倍率ｋが最小（この例では０．５）となる回転角度範囲βに対応する円弧ＶＣをｙ方向に投影した直線のｘ方向の範囲Ｒｘ２を特定する。また、撮像視野ＳＦＯＶの上半分の円周において、管電流出力倍率変調パターンＣ（α，Ｌ，Ｔ）により管電流出力倍率ｋが１未満であり、かつ、最小でない値（この例では０．８）となる回転角度範囲γに対応する円弧ＶＤをｙ方向に投影した直線のｘ方向の範囲Ｒｘ３を特定する。管電流低減ｚ方向範囲ＲＤの領域において、上記特定された範囲Ｒｘ２，Ｒｘ３をそれぞれ異なるテクスチャ（texture）ＴＸ１，ＴＸ２で画像化して、スカウト像４１に重ねて表示する。

ＣＴスキャンデータ取得部１１１は、撮影テーブル１０および走査ガントリ２０を制御して、ＣＴスキャン範囲ＲＣに対するＣＴスキャンを本スキャンとして行い、ＣＴスキャンデータＰＣを取得する。なお、ここでは、Ｘ線ＣＴスキャンとしてヘリカルスキャンを行うことを想定するが、コンベンショナルスキャン（conventional scan）であってもよい。また、この本スキャン時のガントリ回転周期およびＸ線管電圧は、それぞれ設定されたガントリ回転周期Ｔおよび管電圧値Ｖとなるように制御される。また、本スキャン時のＸ線管電流は、管電流低減ｚ方向範囲ＲＤ以外の範囲をＸ線ＣＴスキャンするときは、設定された管電流値Ａとなるように制御され、管電流低減ｚ方向範囲ＲＤをＸ線ＣＴスキャンするときは、Ｘ線管の回転角度θごとに、この回転角度θに対して設定された管電流値Ａ（θ）と管電流出力倍率ｋ（θ）とを乗算した値Ａ（θ）・ｋ（θ）となるように制御される。

画像再構成部１１２は、ＣＴスキャンデータＰＣに基づいて、フィルタ（filter）逆投影処理等の画像再構成処理を行って、ＣＴスキャン範囲ＲＣにおける各位置での断層像を再構成する。

画像表示制御部１１３は、スカウトデータＰＳに基づくスカウト像や、再構成された断層像を表示するようモニタ６を制御する。

これより、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置における処理の流れについて説明する。

図１０は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフローチャートである。

ステップ（step）Ｓ１では、撮影部位の選択を行う。すなわち、操作者が複数の選択肢の中から所望の部位を指定する。撮影部位選択部１０１は、その指定された部位を撮影部位として選択する。

ステップＳ２では、スカウトデータの取得を行う。すなわち、スカウトデータ取得部１０２が、ステップＳ１にて選択された撮影部位が含まれるようなｚ方向の所定の範囲を、スカウトスキャン範囲ＲＳとして設定し、撮影テーブル１０および走査ガントリ２０を制御して、このスカウトスキャン範囲ＲＳに対するスカウトスキャンを行い、スカウトデータＰＳを取得する。

ステップＳ３では、スカウト像の表示を行う。すなわち、画像表示制御部１１６が、ステップＳ２にて取得されたスカウトデータに基づくスカウト像を、モニタ６に表示する。

ステップＳ４では、ＣＴスキャン範囲の設定を行う。すなわち、操作者が、ステップＳ３にて表示されたスカウト像上で所望のｚ方向の範囲を指定する。ＣＴスキャン範囲設定部１０３は、その指定された所望の範囲を、ＣＴスキャン範囲ＲＣとして設定する。

ステップＳ５およびＳ６では、管電流低減ｚ方向範囲および管電流低減回転角度範囲の設定を行う。すなわち、操作者が、ステップＳ３にて表示されたスカウト像上で、管電流を低減したい所望の矩形領域を指定する。管電流低減範囲設定部１０５は、その指定された矩形領域のｚ方向の範囲を管電流低減ｚ方向範囲ＲＤとして設定し、その指定された矩形領域のｘ方向の範囲に対応する、Ｘ線管の所定の回転角度範囲を管電流低減回転角度範囲αとして設定する。

ステップＳ７では、Ｘ線出力の設定を行う。すなわち、操作者が、所望の管電圧値と再構成画像における所望のノイズレベルとを入力する。Ｘ線出力設定部１０４は、その入力された管電圧値を、本スキャン時のＸ線管電圧の管電圧値Ｖとして設定する。また、Ｘ線出力設定部１０４は、いわゆる自動露出機構により、取得されたスカウトデータＰＳ、入力されたノイズレベルＳＤ、および、設定されたＣＴスキャン範囲ＲＣを基に、Ｘ線管２１の被検体４０に対する位置、すなわちＸ線管２１のｚ方向の座標Ｚおよび回転角度θごとに適した管電流値Ａ（Ｚ，θ）を求め、これを本スキャン時のＸ線管電流の管電圧値Ａとして設定する。

ステップＳ８では、低減後管電流レベルの設定を行う。すなわち、操作者が、最小レベル１〜最大レベル５の５段階のレベルの中から一つを選択する。低減後管電流レベル設定部１０６は、その選択されたレベルを本スキャン時の低減後管電流レベルＬとして設定する。

ステップＳ９では、ガントリ回転周期の設定を行う。すなわち、操作者が、０．２〜２．０〔ｓｅｃ〕の範囲で０．１〔ｓｅｃ〕刻みの複数の周期の中から一つを選択する。ガントリ回転周期設定部１０７は、その選択された周期をガントリ回転周期Ｔとして設定する。

ステップＳ１０では、管電流出力倍率変調パターンの設定を行う。すなわち、管電流出力倍率変調パターン決定部１０８が、設定された管電流低減回転角度範囲α、ガントリ回転周期Ｔ、および低減後管電流レベルＬの組合せと対応付けて記憶されている変調パターンＣ（α，Ｔ，Ｌ）を、管電流出力倍率変調パターン記憶部１０９の中から読み出し、本スキャン時の管電流低減ｚ方向範囲における、Ｘ線管の回転方向での管電流出力倍率変調パターンとして設定する。

ステップＳ１１では、被曝低減効果の表示を行う。すなわち、被曝低減効果表示制御部１１０が、決定された管電流出力倍率変調パターンＣ（α，Ｔ，Ｌ）に基づいて、被曝低減の効果が視覚的に表現された画像をモニタ６に表示する。

ステップＳ１２では、ＣＴスキャンデータの取得を行う。すなわち、ＣＴスキャンデータ取得部１１１が、撮影テーブル１０および走査ガントリ２０を制御して、ＣＴスキャン範囲ＲＣに対するＸ線ＣＴスキャンを本スキャンとして行い、ＣＴスキャンデータＰＣを取得する。

ステップＳ１３では、画像再構成処理を行う。すなわち、画像再構成部１１２が、ステップＳ１２にて取得されたＣＴスキャンデータＰＣに基づいて、フィルタ逆投影処理等の画像再構成処理を行って、ＣＴスキャン範囲ＲＣにおける各位置での断層像を再構成する。

ステップＳ１４では、断層像の表示を行う。すなわち、画像表示制御部１１３が、ステップＳ１３にて再構成された断層像をモニタ６に表示する。

以上、本実施形態によれば、設定された、Ｘ線管の回転周期ＴとＸ線管電流を低減したい回転角度範囲αとに応じて、Ｘ線管電流の変調制御における時間的な応答特性を考慮して定められた、Ｘ線管の回転角度θと管電流値ｋ×Ａとの関係を決定して、Ｘ線ＣＴスキャン時にＸ線管電流をこの関係に従って変調させることができ、Ｘ線管の回転速度を変更しても、Ｘ線管の回転角度に対するＸ線管電流の変調を所望した通りに行うことができる。

また、本実施形態によれば、Ｘ線管電流の変調制御信号の送るタイミングを、所望の変調タイミングからＸ線管電流の制御信号に対する応答時間（遅延時間）分だけ前にシフト（shift）して制御するのではなく、回転角度θごとに目標とする管電流出力倍率ｋを独立に対応させてθとｋの関係を設定し、この関係に従うように制御している。そのため、例えば、Ｘ線管電流の制御信号に対する応答時間が、管電流値を所定量上昇させるときと下降させるときとで異なり、その応答時間がＸ線管２１の回転中に変動するような場合にも対応できる。

なお、発明の実施形態は、本実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

例えば、本実施形態では、管電流出力倍率変調パターン記憶部１１０が、管電流低減回転角度範囲、低減後管電流レベル、およびガントリ回転周期の設定され得る組合せごとに、管電流出力倍率変調パターンを対応付けて記憶しており、管電流出力倍率変調パターン決定部１０９が、設定された管電流低減回転角度範囲α、ガントリ回転周期Ｔ、および低減後管電流レベルＬの組合せと対応付けて記憶されている変調パターンＣ（α，Ｔ，Ｌ）を読み出して設定している。しかし、管電流出力倍率変調パターン記憶部１０９が、管電流低減回転角度範囲およびガントリ回転周期の設定され得る組合せごとに、管電流出力倍率変調パターンを対応付けて記憶し、管電流出力倍率変調パターン決定部１０８が、設定された管電流低減回転角度範囲αおよびガントリ回転周期Ｔの組合せと対応付けて記憶されている変調パターンＣ（α，Ｔ）を読み出して設定するようにしてもよい。

また例えば、本実施形態では、管電流低減範囲設定部１０５は、スカウト像上で操作者により指定された矩形領域のｚ方向の範囲とｘ方向の範囲とに基づいて、管電流低減ｚ方向範囲ＲＤおよび管電流低減回転角度範囲αを設定している。しかし、管電流低減範囲設定部１０５は、管電流低減ｚ方向範囲ＲＤおよび管電流低減回転角度範囲αの少なくとも一方について、ラテラル（lateral）方向、ＡＰ方向などのスカウトデータ若しくはスカウト像を解析して、被検体４０の撮影部位の位置、形状、大きさ等を検出し、その結果から上記の矩形領域ＲＡを決定して設定するようにしてもよい。また、管電流低減範囲設定部１０５は、管電流低減ｚ方向範囲ＲＤについて、選択された撮影部位に基づいて、放射線感受性の高い部位が含まれると想定される所定のｚ方向の範囲となるように設定してもよい。また、管電流低減範囲設定部１０５は、管電流低減回転角度範囲αについて、管電流低減ｚ方向範囲ＲＤでのｘｙ平面における被検体４０の体軸の位置と大きさを推定して、被検体４０の体表面の所定の一部の位置を推定し、その所定の一部の被曝線量が低減されるように設定してもよい。例えば、ラテラル方向、ＡＰ方向のスカウトデータ若しくはスカウト像、撮影テーブルの高さ、選択された撮影部位などから、管電流低減ｚ方向範囲ＲＤでのｘｙ平面における被検体４０の体軸の位置とｘ方向およびｙ方向の幅を推定する。また、ｘｙ平面における被検体４０の体表面の輪郭のうち、選択された撮影部位に応じて決定される所定の一部の輪郭が含まれる範囲を推定する。例えば、選択された撮影部位が胸部なら、この所定の一部の輪郭の範囲として、被検体４０の体軸を中心とする回転方向において回転角度が、回転中心ＩＣを通るｙ方向の直線を中心とする上向き１２０°に含まれる範囲を推定する。そして、Ｘ線管２１の回転方向においてこの所定の一部の輪郭の範囲を含む回転角度範囲を、管電流低減回転角度範囲αとして設定する。

１ 操作コンソール
２ 入力装置
３ 中央処理装置
５ データ収集バッファ
６ モニタ
７ 記憶装置
１０ 撮影テーブル
１２ クレードル
１５ 回転部
２０ 走査ガントリ
２１ Ｘ線管
２２ Ｘ線コントローラ
２３ コリメータ
２４ Ｘ線検出器
２５ データ収集装置
２６ 回転部コントローラ
２９ 制御コントローラ
３０ スリップリング
４０ 被検体
４１ スカウト像
８１ Ｘ線ビーム
１００ Ｘ線ＣＴ装置
１０１ 撮影部位選択部（選択手段）
１０２ スカウトデータ取得部（取得手段）
１０３ ＣＴスキャン範囲設定部
１０４ Ｘ線出力設定部
１０５ 管電流低減範囲設定部（回転角度範囲設定手段）
１０６ 低減後管電流レベル設定部（低減度設定手段）
１０７ ガントリ回転周期設定部（回転速度設定手段）
１０８ 管電流出力倍率変調パターン決定部（関係決定手段）
１０９ 管電流出力倍率変調パターン記憶部（記憶手段）
１１０ 被曝低減効果表示制御部
１１１ ＣＴスキャンデータ取得部（スキャン手段，変調手段）
１１２ 画像再構成部
１１３ 画像表示制御部

Claims (12)

1. Ｘ線管と、
   前記Ｘ線管を被検体の周りに回転させて前記被検体をＸ線ＣＴスキャンするスキャン手段と、
   前記Ｘ線管の回転速度を設定する回転速度設定手段と、
   Ｘ線管電流を所定の管電流値より低減してＸ線ＣＴスキャンすべき前記Ｘ線管の回転角度範囲を設定する回転角度範囲設定手段と、
   
   前記被検体をＸ線ＣＴスキャンした場合に所望のＸ線管電流の変調が得られるような前記Ｘ線管の回転角度と管電流値との関係を、前記設定された回転速度と前記設定された回転角度範囲とに基づき決定する関係決定手段であって、前記関係を、前記設定される回転速度が大きくなるほど、対応する管電流値が前記所定の管電流値より小さくなり始める前記Ｘ線管の回転角度と、前記設定された回転角度範囲の始まりの回転角度との間の角度量が大きくなるように決定する関係決定手段と、
   
   前記被検体をＸ線ＣＴスキャンする際に、前記決定された関係に従ってＸ線管電流を変調させる変調手段とを備えているＸ線ＣＴ装置。
   
2. 前記関係決定手段は、前記設定された回転角度範囲とは異なる回転角度範囲の少なくとも一部に対する管電流値が、前記所定の管電流値より大きくなるよう、前記関係を決定する請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
   
3. 前記回転速度設定手段により設定され得る回転速度と、前記回転角度範囲設定手段により設定され得る回転角度範囲との組合せごとに、前記Ｘ線管の回転角度と管電流値との関係を対応付けて記憶している記憶手段をさらに備えており、
   
   前記関係決定手段は、前記設定された回転速度と前記設定された回転角度範囲との組合せと対応付けて記憶されている関係を、前記被検体をＸ線ＣＴスキャンする際の前記Ｘ線管の回転角度と管電流値との関係として決定する請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
   
4. 前記設定された回転角度範囲に対する管電流値の前記所定の管電流値からの低減度を設定する低減度設定手段をさらに備えており、
   
   前記関係決定手段は、前記設定された回転速度と、前記設定された回転角度範囲と、前記設定された低減度とに基づいて、前記関係を決定する請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
   
5. 前記回転速度設定手段により設定され得る回転速度と、前記回転角度範囲設定手段により設定され得る回転角度範囲と、前記低減度設定手段により設定され得る低減度との組合せごとに、前記Ｘ線管の回転角度と管電流値との関係を対応付けて記憶している記憶手段をさらに備えており、
   
   前記関係決定手段は、前記設定された回転速度と、前記設定された回転角度範囲と、前記設定された低減度の組合せと対応付けて記憶されている関係を、前記被検体をＸ線ＣＴスキャンする際の前記Ｘ線管の回転角度と管電流値との関係として決定する請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
   
6. 前記被検体のスカウト像を取得する取得手段をさらに備えており、
   前記回転角度範囲設定手段は、前記取得されたスカウト像上において操作者により指定された位置に基づいて、前記Ｘ線管の回転角度範囲を設定する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
   
7. 前記被検体のスカウト像を取得する取得手段をさらに備えており、
   前記回転角度範囲設定手段は、前記取得されたスカウト像の解析結果に基づいて、前記Ｘ線管の回転角度範囲を設定する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
   
8. 撮影部位を選択する選択手段をさらに備えており、
   前記回転角度設定手段は、前記選択された撮影部位に基づいて前記Ｘ線管の回転角度範囲を設定する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
   
9. 前記被検体の位置および大きさを推定する推定手段をさらに備えており、
   前記回転角度範囲設定手段は、前記選択された撮影部位と、前記推定された前記被検体の位置および大きさとに基づいて、前記Ｘ線管の回転角度範囲を設定する請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置。
   
10. 前記所定の管電流値は、前記Ｘ線管の前記被検体に対する位置に応じて定められた管電流値である請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
    
11. 前記所定の管電流値は、一定の管電流値である請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
    
12. 前記変調手段は、前記被検体の乳腺、甲状腺、または水晶体を含む所定の範囲をＸ線ＣＴスキャンする際に、前記決定された関係に従ってＸ線管電流を変調させる請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。

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