Ｘ線診断装置
【課題】被検体の断層像を得るにあたり、被検体の体厚変化等に起因したアーチファクトの発生を防止ないしは低減することができるＸ線診断装置を提供すること。
【解決手段】一実施形態に係るＸ線診断装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、被検体を透過したＸ線を検出して投影データを出力するＸ線検出器と、前記Ｘ線源およびＸ線検出器を対向させた状態で被検体の周囲を回転させる回転機構と、前記回転機構により前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器を被検体の周囲で回転させつつ、前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器により特定のビュー角度範囲におけるビュー数が他のビュー角度範囲に比べて多くなるように投影データを収集する制御部と、収集された各ビューの投影データを用いて画像を再構成する再構成部と、を備えている。
【解決手段】一実施形態に係るＸ線診断装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、被検体を透過したＸ線を検出して投影データを出力するＸ線検出器と、前記Ｘ線源およびＸ線検出器を対向させた状態で被検体の周囲を回転させる回転機構と、前記回転機構により前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器を被検体の周囲で回転させつつ、前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器により特定のビュー角度範囲におけるビュー数が他のビュー角度範囲に比べて多くなるように投影データを収集する制御部と、収集された各ビューの投影データを用いて画像を再構成する再構成部と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、被検体の断層像を再構成する、いわゆるＬＣＩ（Low Contrast Imaging）機能を備えたＸ線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線診断装置は、被検体に向けてＸ線源からＸ線を照射し、患者を透過したＸ線をＸ線検出器により捉えて、その透過線量に比例した陰影像であるＸ線透過画像を生成する装置である。医師や検査技師等の操作者は、Ｘ線診断装置で生成されるＸ線透過画像を観察することで、被検体の診断を行う。
【０００３】
近年、上記Ｘ線源およびＸ線検出器を被検体の周囲で回転させつつ多方向から被検体の投影データを集収し、収集した投影データを再構成することによりＸ線コンピュータ断層装置と同じく被検体の断層像を得る手法（ＬＣＩともいう）が開発され、比較的ＣＴ値の低い（低濃度である）オブジェクトの可視化等に利用されている。
【０００４】
通常、ＬＣＩにおいては、Ｘ線の照射条件やＸ線源およびＸ線検出器の回転速度を一定とし、一定のレートにて投影データの収集を行う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に人体の断面形状は楕円状であるため、投影方向によって体厚が変化する。したがって、人体の長手方向においては体厚が増し、短手方向に比べてＸ線検出器への入射Ｘ線量が低くなる。同様に、例えば肩など骨が特定方向に連なる部位においても、投影方向と上記特定方向が一致したときには、Ｘ線検出器への入射Ｘ線量が低くなる。Ｘ線検出器への入射Ｘ線量が一定レベルを下回ると、Ｘ線検出器の回路ノイズやＸ線フォトンの量子化ノイズが顕著になってＳＮ比が劣化し、ＬＣＩにおける再構成画像中にストリーク状のアーチファクトが表れる。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、ＬＣＩ機能により被検体の断層像を得るにあたり、被検体の体厚変化等に起因した上記のようなアーチファクトの発生を防止ないしは低減することができるＸ線診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態に係るＸ線診断装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、被検体を透過したＸ線を検出して投影データを出力するＸ線検出器と、前記Ｘ線源およびＸ線検出器を対向させた状態で被検体の周囲を回転させる回転機構と、前記回転機構により前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器を被検体の周囲で回転させつつ、前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器により特定のビュー角度範囲におけるビュー数が他のビュー角度範囲に比べて多くなるように投影データを収集する制御部と、収集された各ビューの投影データを用いて画像を再構成する再構成部と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】各実施形態で共通するＸ線診断装置のブロック構成図。
【図２】同Ｘ線診断装置による投影データ（ビューデータ）収集を説明するための図。
【図３】同投影データ収集時においてＳＮ比が劣化する特定のビュー角度範囲を示す図。
【図４】第１の実施形態に係るＸ線診断装置の動作を示すフローチャート。
【図５】同実施形態に係る投影データ（ビューデータ）収集を説明するための図。
【図６】同実施形態に係る投影データ収集のフレームレート変化を示す図。
【図７】第２の実施形態に係るＸ線診断装置の動作を示すフローチャート。
【図８】同実施形態に係る投影データ（ビューデータ）収集を説明するための図。
【図９】同実施形態に係る投影データ収集の回転速度変化を示す図。
【図１０】第３の実施形態に係るＸ線診断装置の動作を示すフローチャート。
【図１１】同実施形態に係る投影データ（ビューデータ）収集を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
第１〜第３の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
以下の説明において、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複説明は必要な場合に限り行う。
【００１０】
先ず、各実施形態にて共通する構成について述べる。
［Ｘ線診断装置の全体構成］
図１は、各実施形態に共通するＸ線診断装置１のブロック構成図である。
この図に示すように、Ｘ線診断装置１は、高電圧発生器２、Ｘ線源としてのＸ線管３、Ｘ線絞り装置４、天板５、Ｃアーム６、Ｘ線検出器７、Ｃアーム回転・移動機構８、天板移動機構９、システム制御部１０、入力部１１、表示部１２、データ変換部１３、データ記憶部１４、画像処理部１５、および、画像再構成部１６等を備えている。
【００１１】
高電圧発生器２は、Ｘ線管３に供給するための高電圧を発生する。Ｘ線管３は、高電圧発生器２から供給される高電圧に基づき、Ｘ線を発生する。
【００１２】
Ｘ線絞り装置４は、Ｘ線管３から発せられるＸ線を、被検体Ｐの関心領域に対して選択的に照射されるように絞り込むための装置である。例えばＸ線絞り装置４は、スライド可能な４枚の絞り羽根を有しており、これら絞り羽根をスライドさせることでＸ線を絞り込む。
【００１３】
天板５は、被検体Ｐを載せるベッドであり、図示しない寝台の上に配置される。
【００１４】
Ｘ線検出器７は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する複数のＸ線検出素子を有している。これら各Ｘ線検出素子は、Ｘ線管３から発せられて被検体Ｐを透過したＸ線を電気信号に変換して蓄積する。
【００１５】
Ｃアーム６は、Ｘ線管３およびＸ線絞り装置４と、Ｘ線検出器７とを、被検体Ｐを挟んで対向させた状態で保持するアームである。
【００１６】
Ｃアーム回転・移動機構８は、Ｃアーム６を回転および移動させるための装置である。天板移動機構９は、天板５を移動させるための装置である。
【００１７】
データ変換部１３は、Ｘ線のパルス照射に同期してＸ線検出器７に蓄積された電荷を読み出すとともに、読み出した電気信号をデジタルデータに変換し、データ記憶部１４に出力する。このときデータ記憶部１４は、データ変換部１３から出力されるデジタルデータを、投影データとして記憶する。
【００１８】
画像処理部１５は、データ記憶部１４に記憶された投影データにウィンドウ変換、ＲＧＢ処理等の各種画像処理を施し、各Ｘ線透過画像として表示部１２に出力する。
【００１９】
入力部１１は、Ｘ線診断装置１を操作する医師や技師等の操作者が各種コマンドや情報を入力するために用いるマウス、キーボード、ボタン、トラックボール、ジョイスティック等を有し、これらのデバイスにて入力されたコマンドや情報をシステム制御部１０に出力する。
【００２０】
表示部１２は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等のモニタを有し、入力部１１を介して操作者からの入力を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）や、画像処理部１５から入力されるＸ線透過画像を表示する。
【００２１】
システム制御部１０は、Ｘ線診断装置１全体の動作を制御する。すなわち、システム制御部１０は、入力部１１を介して入力される操作者からのコマンド等に基づいて、高電圧発生器２、Ｃアーム回転・移動機構８、およびＸ線絞り装置４等を制御することで、被検体Ｐに照射するＸ線量の調整およびＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ制御、Ｃアーム６の回転・移動制御、天板５の移動制御等を行う。
【００２２】
また、システム制御部１０は、入力部１１を介して入力される操作者からのコマンド等に基づいて、画像処理部１５や画像再構成部１６を制御する。さらに、システム制御部１０は、表示部１２に上記ＧＵＩ等を表示させるための制御を行う。
【００２３】
本実施形態に係るＸ線診断装置１は、図２に示すようにＸ線焦点Ｆを被検体Ｐの周囲で回転させつつ多方向から被検体の投影データ（ビューデータ）を集収し、収集したビューデータを再構成することによりＸ線コンピュータ断層装置と同じく被検体の断層像を得る機能（以下、ＬＣＩ機能と称す）を備えている。なお、図２中のＬはＸ線焦点Ｆの軌跡を示し、破線は各Ｘ線焦点ＦにおけるＸ線照射範囲を示している。また、通常はＸ線焦点Ｆを０°〜２４０°程度の範囲で回転させ、その間に数百のビューデータを得るが、説明の便宜上、図２においては焦点間の距離を長くして各Ｘ線焦点Ｆをプロットしている（図５，図８，図１１においても同様）。
【００２４】
システム制御部１０は、高電圧発生器２を制御してＸ線管３に任意の周期でＸ線をパルス照射させ、これに同期してデータ変換部１３にＸ線検出器７から電荷を読み出させることで、当該周期にてビューデータを収集することができる。以下、このビューデータ収集の周期をフレームレートと称す。
【００２５】
ＬＣＩ機能による動作時においてデータ変換部１３から出力される多数のビューデータは、撮影時におけるビュー角度情報とともにデータ記憶部１４に記憶される。画像再構成部１６は、データ記憶部１４に記憶された各ビューデータをビュー角度情報に基づき投影のビームに沿って重ね合わせる、いわゆるバックプロジェクション処理を行うことで被検体Ｐの断層像を再構成し、これにより得られた再構成画像をデータ記憶部１４に出力して記憶させる。画像処理部１５は、データ記憶部１４に記憶された再構成画像にウィンドウ変換、ＲＧＢ処理等の各種画像処理を施した後に、表示部１２に出力して表示させる。
【００２６】
さて、被検体Ｐが人体であると想定すれば、体厚が一定でないために、図３に示すように特定のビュー角度範囲θ１，θ２においてＸ線検出器７の出力のＳＮ比が劣化し、再構成画像中にストリーク状のアーチファクトが表れる。
【００２７】
第１〜第３の実施形態においては、このようなアーチファクトの発生を防止ないしは軽減するための手法について述べる。
【００２８】
（第１の実施形態）
本実施形態では、Ｘ線管３およびＸ線検出器７を一定速度ωｄで回転させつつ、フレームレートＲを上記特定のビュー角度範囲θ１，θ２において高めることで、当該ビュー角度範囲θ１，θ２にて収集するビュー数を増加させ、収集した各ビューデータを用いて画像を再構成することにより、上記ストリーク状アーチファクトの発生防止ないしは低減を図る。
【００２９】
本実施形態におけるＸ線診断装置１の具体的な動作につき、図４〜図６を用いて説明する。
ＬＣＩ機能による画像生成がユーザによって指示されると、図４のフローチャートに示す処理が開始される。すなわち、先ずシステム制御部１０が、ビュー数を増加させる対象とすべきビュー角度範囲の設定を行う（ステップＳ１０１）。
【００３０】
具体的には、図５に示すように、Ｃアーム６の回転の始点を基準点（０°）として、この基準点からビュー角度範囲θ１の始点までの回転角度θｓ１、ビュー角度範囲θ１の終点までの回転角度θｅ１、ビュー角度範囲θ２の始点までの回転角度θｓ２、ビュー角度範囲θ２の終点までの回転角度θｅ２を設定する。これら回転角度θｓ１，θｅ１，θｓ２，θｅ２の値は、医師や技師等の操作者が入力部１１を介して入力した値に設定されてもよいし、予め用意された規定値に自動的に設定されてもよい。
【００３１】
次に、システム制御部１０は、ビューデータ収集の基本フレームレートであるレートＲｄ、ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビューデータ収集の目標フレームレートであるレートＲｔ（Ｒｄ≦Ｒｔ）、および、Ｃアームの基本回転速度である回転速度ωｄを設定する（ステップＳ１０２）。これらレートＲｄ、レートＲｔ、回転速度ωｄの値は、医師や技師等の操作者が入力部１１を介して入力した値に設定されてもよいし、予め用意された規定値に自動的に設定されてもよい。
【００３２】
なお、ステップＳ１０１，Ｓ１０２にて設定された回転角度θｓ１，θｅ１，θｓ２，θｅ２、レートＲｄ、レートＲｔ、回転速度ωｄ以外のＸ線撮影に必要なパラメータ、例えばＸ線管３に加える管電圧や関心領域などについても、入力部１１から入力された情報や規定値等を用いて設定される。
【００３３】
各パラメータの設定が完了した後、システム制御部１０は、これらのパラメータに従ってビューデータを収集する（ステップＳ１０３）。収集されたビューデータは、データ記憶部１４に記憶される。
【００３４】
本実施形態におけるビューデータの収集につき、図５，図６を用いて説明する。
図５には、ビューデータ収集時におけるＸ線焦点Ｆの位置を軌跡Ｌ上のプロットにて示している。フレームレートＲは、プロット間隔が密であるほどが高く、疎であるほど低くなる。図６には、Ｃアーム６の基準点（０°）からの回転量θを横軸、フレームレートＲをレートＲｄで除した比率Ｋを縦軸として、フレームレートＲの変化の様子を示している。
【００３５】
ステップＳ１０３において、システム制御部１０は、Ｃアーム回転・移動機構８を制御してＣアーム６を一定速度ωｄにて回転させる。また、システム制御部１０は、Ｃアーム６の回転開始当初においてはフレームレートＲをＲｄとし、Ｃアーム６の回転角度θがθｓ１に達する付近でフレームレートＲをＲｔまで滑らかに増加させ、回転角度θがθｅ１に達する付近でフレームレートＲをＲｄまで滑らかに低下させる。その後、システム制御部１０は、Ｃアーム６の回転角度θがθｓ２に達する付近でフレームレートＲをＲｔまで滑らかに増加させ、回転角度θがθｅ２に達する付近でフレームレートＲをＲｄまで滑らかに低下させる。
【００３６】
その後、システム制御部１０は、Ｃアーム６の回転角度θが終点に達したときにＣアーム回転・移動機構８にＣアーム６の回転を停止させ、高電圧発生器２からＸ線管３への電圧供給を停止させて、ビューデータの収集を終了する。
【００３７】
以上のように制御すると、ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビュー数が、他のビュー角度範囲に比べて増加する。
【００３８】
ステップＳ１０３の後、画像再構成部１６が、収集されてデータ記憶部１４に記憶された各ビューデータを用いて画像を再構成する（ステップＳ１０４）。なお、画像再構成部１６は、ビュー数を増加させたビュー角度範囲のビューデータを、ビュー数を増加させた割合に応じて補正したうえで、バックプロジェクション処理を行う。
【００３９】
本実施形態においては、上記補正に以下の（１）式によって定義される係数ａを用いる。
ａ＝１／Ｋ（＝Ｒｄ／Ｒ） （１）
式中のＲは、各ビューデータ収集時のフレームレートを指す。上記補正において、画像再構成部１６は、（１）式を用いて各ビューデータそれぞれに対する係数ａを算出し、算出した係数ａを対応するビューデータに含まれる各数値に乗じることで各ビューデータの重み付けを行う。
【００４０】
このような補正を施した後のビューデータを用いれば、各ビュー角度におけるビューデータの整合性が保たれ、断層像の正確な再構成が可能となる。ステップＳ１０４にて再構成された画像は、データ記憶部１４に記憶される。
【００４１】
ステップＳ１０４の後、画像処理部１５がデータ記憶部１４に記憶された再構成画像に各種の画像処理を施したうえで、表示部１２に出力する（ステップＳ１０５）。表示部１２は、画像処理部１５から入力された再構成画像を表示する。
ステップＳ１０５を以って図４のフローチャートに示した一連の処理が完了する。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態においては、Ｘ線管３およびＸ線検出器７を一定速度ωｄで回転させつつ、フレームレートＲを上記特定のビュー角度範囲θ１，θ２において高めることで、当該ビュー角度範囲θ１，θ２において収集するビュー数を増加させ、収集した各ビューデータを用いて画像を再構成する。このような構成であれば、ビュー角度範囲θ１，θ２、すなわち被検体Ｐの体厚が厚い角度範囲でＸ線照射量を増加させてビューデータを得たことになり、当該ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビューデータ全体で見ればＳＮ比が改善され、再構成画像におけるストリーク状アーチファクトの発生を防止ないしは低減することができる。
【００４３】
また、ビュー角度範囲θ１，θ２に属する各ビューデータを、ビュー数を増加させた割合に応じて補正し、画像を再構成するので、各ビュー角度におけるビューデータの整合性が保たれ、正確な再構成画像を得ることができる。
【００４４】
なお、Ｘ線ＣＴ装置においては、Ｘ線管と被検体との間にＸ線管から放射されたＸ線を検出するリファレンス検出器を設け、このリファレンス検出器の検出結果を参照しながら管電流を調整することにより、Ｘ線管から放射されるＸ線量を特定のビュー角度範囲で増加させてＳＮ比を改善する補正システムが存在する。しかしながら、Ｘ線診断装置においては、スペース上の問題等によりリファレンス検出器を設けるのに適さないため、そのような補正システムを導入し難い。これに対し、本実施形態の構成であれば、リファレンス検出器のような特別な構成要素を新たに設けることなく、特定のビュー角度範囲におけるＳＮ比を改善できるので、導入が容易である。
その他、本実施形態の構成からは、種々の好適な効果が得られる。
【００４５】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
本実施形態では、ビューデータ収集時にフレームレートＲを変化させるのではなく、Ｃアーム６の回転速度ωを変化させて特定のビュー角度範囲θ１，θ２におけるビュー数を増加させる点で、第１の実施形態と異なる。
【００４６】
本実施形態におけるＸ線診断装置１の具体的な動作につき、図７〜図９を用いて説明する。
ＬＣＩ機能による画像生成がユーザによって指示されると、図７のフローチャートに示す処理が開始される。すなわち、先ずシステム制御部１０が、ステップＳ１０１と同様に、ビュー数を増加させる対象とすべきビュー角度範囲（回転角度θｓ１，θｅ１，θｓ２，θｅ２）の設定を行う（ステップＳ２０１）。
【００４７】
次に、システム制御部１０は、ビューデータ収集の基本フレームレートであるレートＲｄ、Ｃアームの基本回転速度である回転速度ωｄ、および、ビュー角度範囲θ１，θ２における目標回転速度である回転速度ωｔ（ωｄ≧ωｔ）を設定する（ステップＳ２０２）。これらレートＲｄ、回転速度ωｄ、回転速度ωｔの値は、医師や技師等の操作者が入力部１１を介して入力した値に設定されてもよいし、予め用意された規定値に自動的に設定されてもよい。
【００４８】
なお、ステップＳ２０１，Ｓ２０２にて設定された回転角度θｓ１，θｅ１，θｓ２，θｅ２、レートＲｄ、回転速度ωｄ、回転速度ωｔ以外のＸ線撮影に必要なパラメータについても、入力部１１から入力された情報や規定値等を用いて設定される。
【００４９】
各パラメータの設定が完了した後、システム制御部１０は、これらのパラメータに従ってビューデータを収集する（ステップＳ２０３）。収集されたビューデータは、データ記憶部１４に記憶される。
【００５０】
本実施形態におけるビューデータの収集につき、図８，図９を用いて説明する。
図８には、図５と同様にビューデータ収集時におけるＸ線焦点Ｆの位置を軌跡Ｌ上のプロットにて示している。図９には、Ｃアーム６の基準点（０°）からの回転量θを横軸、回転速度ωを回転速度ωｄで除した比率Ｋを縦軸として、回転速度ωの変化の様子を示している。
【００５１】
ステップＳ２０３において、システム制御部１０は、フレームレートＲをレートＲｄで一定にしてビューデータを収集する。また、システム制御部１０は、Ｃアーム回転・移動機構８を制御して、ビューデータ収集の開始当初においては回転速度ωをωｄとし、Ｃアーム６の回転角度θがθｓ１に達する付近で回転速度ωをωｔまで滑らかに低下させ、回転角度θがθｅ１に達する付近で回転速度ωをωｄまで滑らかに上昇させる。その後、システム制御部１０は、Ｃアーム６の回転角度θがθｓ２に達する付近で回転速度ωをωｔまで滑らかに低下させ、回転角度θがθｅ２に達する付近で回転速度ωをωｄまで滑らかに上昇させる。その後、システム制御部１０は、Ｃアーム６の回転角度θが終点に達したときにＣアーム回転・移動機構８にＣアーム６の回転を停止させ、高電圧発生器２からＸ線管３への電圧供給を停止させて、ビューデータの収集を終了する。
【００５２】
以上のように制御すると、第１の実施形態と同じく、ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビュー数が他のビュー角度範囲に比べて増加する。
【００５３】
ステップＳ２０３の後、画像再構成部１６が、収集されてデータ記憶部１４に記憶された各ビューデータを用いて画像を再構成する（ステップＳ２０４）。
【００５４】
なお、画像再構成部１６は、第１の実施形態と同様に、ビュー数を増加させたビュー角度範囲のビューデータを、ビュー数を増加させた割合に応じて補正したうえで、バックプロジェクション処理を行う。
【００５５】
本実施形態においては、上記補正に以下の（２）式によって定義される係数ａを用いる。
ａ＝Ｋ（＝ω／ωｄ） （２）
式中のωは、各ビューデータ収集時のＣアーム６の回転速度を指す。上記補正において、画像再構成部１６は、（２）式を用いて各ビューデータそれぞれに対する係数ａを算出し、算出した係数ａを対応するビューデータに含まれる各数値に乗じることで各ビューデータの重み付けを行う。補正後の各ビューデータを用いて再構成された画像は、データ記憶部１４に記憶される。
【００５６】
ステップＳ２０４の後、画像処理部１５がデータ記憶部１４に記憶された再構成画像に各種の画像処理を施したうえで、表示部１２に出力する（ステップＳ２０５）。表示部１２は、画像処理部１５から入力された再構成画像を表示する。
ステップＳ２０５を以って図７のフローチャートに示した一連の処理が完了する。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態においては、Ｘ線管３およびＸ線検出器７により一定のフレームレートＲｄでビューデータを収集させつつ、前記Ｃアーム６の回転速度ωを上記特定のビュー角度範囲θ１，θ２において低下させることで、当該ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビュー数を増加させ、収集した各ビューデータを用いて画像を再構成する。このような構成とした場合であっても、第１の実施形態と同様に、被検体Ｐの体厚が厚い角度範囲でＸ線照射量を増加させてビューデータを得たことになり、当該ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビューデータ全体で見ればＳＮ比が改善され、再構成画像におけるストリーク状アーチファクトの発生を防止ないしは低減することができる。
その他、本実施形態の構成からは、第１の実施形態にて説明したものを含め、種々の好適な効果が得られる。
【００５８】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
本実施形態では、Ｃアーム６をある方向へ回転させて被検体Ｐの周囲全体からビューデータを集収し、その後、Ｃアーム６を逆方向に回転させて特定のビュー角度範囲θ１，θ２におけるビューデータを再度収集することで当該ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビュー数を増加させる点で、第１，第２の実施形態と異なる。
【００５９】
本実施形態におけるＸ線診断装置１の具体的な動作につき、図１０，図１１を用いて説明する。
ＬＣＩ機能による画像生成がユーザによって指示されると、図１０のフローチャートに示す処理が開始される。すなわち、先ずシステム制御部１０が、ステップＳ１０１と同様に、ビュー数を増加させる対象とすべきビュー角度範囲（回転角度θｓ１，θｅ１，θｓ２，θｅ２）の設定を行う（ステップＳ３０１）。
【００６０】
次に、システム制御部１０は、ビューデータ収集の基本フレームレートであるレートＲｄ、および、Ｃアームの基本回転速度である回転速度ωｄを設定する（ステップＳ３０２）。これらレートＲｄおよび回転速度ωｄの値は、医師や技師等の操作者が入力部１１を介して入力した値に設定されてもよいし、予め用意された規定値に自動的に設定されてもよい。
【００６１】
なお、ステップＳ３０１，Ｓ３０２に設定された回転角度θｓ１，θｅ１，θｓ２，θｅ２、レートＲｄ、回転速度ωｄ以外のＸ線撮影に必要なパラメータについても、入力部１１から入力された情報や規定値等を用いて設定される。
【００６２】
各パラメータの設定が完了した後、システム制御部１０は、これらのパラメータに従ってビューデータを収集する。ただし本実施形態においては、Ｃアーム６をある方向に回転させつつビューデータを集収し（ステップＳ３０３）、その後、Ｃアームを逆回転させつつ再度ビューデータを収集する（ステップＳ３０４）。収集されたビューデータは、データ記憶部１４に記憶される。
【００６３】
本実施形態におけるビューデータの収集の詳細につき、図１１を用いて説明する。
図１１には、図５と同様にビューデータ収集時におけるＸ線焦点Ｆの位置を軌跡Ｌ１，軌跡Ｌ２上のプロットにて示している。なお、軌跡Ｌ１はステップＳ３０３におけるＣアーム６の回転に伴うＸ線焦点の軌跡であり、軌跡Ｌ２はステップＳ３０４におけるＣアーム６の回転に伴うＸ線焦点の軌跡である。実際には両軌跡Ｌ１，Ｌ２は同一空間座標上に位置するが、説明の便宜上その位置を若干ずらして図示している。
【００６４】
ステップＳ３０３において、システム制御部１０は、Ｃアーム６の回転速度ωをωｄで一定とし、フレームレートＲをＲｄで一定として、被検体Ｐの周囲全体に亘るビュー角度からビューデータを収集する。
【００６５】
ステップＳ３０４において、システム制御部１０は、回転速度ωをωｄで一定としてＣアーム６を逆回転させる。但し、Ｃアーム６の回転角度θがθｅ２に戻るまではビューデータを収集せず、回転角度θがθｅ２に達するとフレームレートＲをＲｄで一定としてビューデータの収集を開始し、回転角度θがθｓ２に達するとビューデータの収集を停止する。その後、Ｃアーム６の回転角度θがθｅ１に達するとフレームレートＲをＲｄで一定として再びビューデータの収集を開始し、回転角度θがθｓ１に達するとビューデータの収集を停止する。
【００６６】
以上のように制御すると、第１，第２の実施形態と同じく、ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビュー数が他のビュー角度範囲に比べて増加する。
【００６７】
ステップＳ３０４の後、画像再構成部１６が、収集されてデータ記憶部１４に記憶された各ビューデータを用いて画像を再構成する（ステップＳ３０５）。
【００６８】
なお、画像再構成部１６は、第１，第２の実施形態と同様に、ビュー数を増加させたビュー角度範囲のビューデータを、ビュー数を増加させた割合に応じて補正したうえで、バックプロジェクション処理を行う。本実施形態においては、単純にビュー角度範囲θ１，θ２において他のビュー角度範囲の２倍のビューデータを収集しているので、ビュー角度範囲θ１，θ２に属するビューデータに含まれる各数値に係数０．５を乗じ、他のビュー角度範囲に属するビューデータに含まれる各数値に係数１．０を乗じる（あるいは係数を乗じない）ことで、各ビューデータの重み付けを行う。ステップＳ３０５にて再構成された画像は、データ記憶部１４に記憶される。
【００６９】
ステップＳ３０５の後、画像処理部１５がデータ記憶部１４に記憶された再構成画像に各種の画像処理を施したうえで、表示部１２に出力する（ステップＳ３０６）。表示部１２は、画像処理部１５から入力された再構成画像を表示する。
ステップＳ３０６を以って図１０のフローチャートに示した一連の処理が完了する。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態においては、Ｘ線管３およびＸ線検出器７を被検体Ｐの周りで複数回に亘って回転させつつビューデータを集収し、少なくとも１回の回転時（本実施形態では逆回転時）において上記特定のビュー角度範囲θ１，θ２以外における投影データの収集を省略することで、当該ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビュー数を増加させ、収集した各ビューデータを用いて画像を再構成する。このような構成とした場合であっても、第１の実施形態と同様に、被検体Ｐの体厚が厚い角度範囲でＸ線照射量を増加させてビューデータを得たことになり、当該ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビューデータ全体で見ればＳＮ比が改善され、再構成画像におけるストリーク状アーチファクトの発生を防止ないしは低減することができる。
【００７１】
その他、本実施形態の構成からは、第１，第２の実施形態にて説明したものを含め、種々の好適な効果が得られる。
【００７２】
（変形例）
第１〜第３の実施形態に開示した構成は、適宜変形して実施可能である。
【００７３】
例えば、第１〜第３の実施形態では、２つのビュー角度範囲θ１，θ２において、収集するビュー数を増加させる場合を例示した。しかしながら、ビュー数を増加させる範囲は１つの範囲のみであってもよいし、３つ以上の範囲であってもよい。
【００７４】
また、第１，第２の実施形態では、図６，図９に示すようにフレームレートＲや回転速度ωを滑らかに変化させるとした。しかしながら、フレームレートＲや回転速度ωをθｓ１，θｅ１，θｓ２，θｅ２等を基準としてステップ状に変化させてもよい。
【００７５】
また、第３の実施形態では、Ｃアーム６を往復回転させる間にビューデータを収集する場合を例示した。しかしながら、より多くＣアーム６を回転させ、その間にビューデータを収集してもよい。このようにする場合であっても、少なくとも１回の回転時おいて特定のビュー角度範囲θ１，θ２以外の範囲における投影データの収集を省略することにより、当該ビュー角度範囲θ１，θ２のビュー数を他の範囲に比べて増加させることができる。
【００７６】
また、第１の実施形態に開示したフレームレートＲを変化させる手法、第２の実施形態に開示した回転速度ωを変化させる手法、および第３の実施形態に開示した多回転に亘ってビューデータを収集する手法を適宜組み合せ、特定のビュー角度範囲θ１，θ２におけるビュー数を増加させてもよい。
【００７７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７８】
１…Ｘ線診断装置、２…高電圧発生器、３…Ｘ線管、４…線絞り装置、５…天板、６…Ｃアーム、７…Ｘ線検出器、８…Ｃアーム回転・移動機構、９…天板移動機構、１０…システム制御部、１１…入力部、１２…表示部、１３…データ変換部、１４…データ記憶部、１５…画像処理部、１６…画像再構成部、Ｐ…被検体、θ１，θ２…特定のビュー角度範囲、Ｒ…フレームレート、ω…回転速度、θｓ１，θｅ１，θｓ２，θｅ２…Ｃアームの回転角度、Ｌ…軌跡
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、被検体の断層像を再構成する、いわゆるＬＣＩ（Low Contrast Imaging）機能を備えたＸ線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線診断装置は、被検体に向けてＸ線源からＸ線を照射し、患者を透過したＸ線をＸ線検出器により捉えて、その透過線量に比例した陰影像であるＸ線透過画像を生成する装置である。医師や検査技師等の操作者は、Ｘ線診断装置で生成されるＸ線透過画像を観察することで、被検体の診断を行う。
【０００３】
近年、上記Ｘ線源およびＸ線検出器を被検体の周囲で回転させつつ多方向から被検体の投影データを集収し、収集した投影データを再構成することによりＸ線コンピュータ断層装置と同じく被検体の断層像を得る手法（ＬＣＩともいう）が開発され、比較的ＣＴ値の低い（低濃度である）オブジェクトの可視化等に利用されている。
【０００４】
通常、ＬＣＩにおいては、Ｘ線の照射条件やＸ線源およびＸ線検出器の回転速度を一定とし、一定のレートにて投影データの収集を行う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に人体の断面形状は楕円状であるため、投影方向によって体厚が変化する。したがって、人体の長手方向においては体厚が増し、短手方向に比べてＸ線検出器への入射Ｘ線量が低くなる。同様に、例えば肩など骨が特定方向に連なる部位においても、投影方向と上記特定方向が一致したときには、Ｘ線検出器への入射Ｘ線量が低くなる。Ｘ線検出器への入射Ｘ線量が一定レベルを下回ると、Ｘ線検出器の回路ノイズやＸ線フォトンの量子化ノイズが顕著になってＳＮ比が劣化し、ＬＣＩにおける再構成画像中にストリーク状のアーチファクトが表れる。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、ＬＣＩ機能により被検体の断層像を得るにあたり、被検体の体厚変化等に起因した上記のようなアーチファクトの発生を防止ないしは低減することができるＸ線診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態に係るＸ線診断装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、被検体を透過したＸ線を検出して投影データを出力するＸ線検出器と、前記Ｘ線源およびＸ線検出器を対向させた状態で被検体の周囲を回転させる回転機構と、前記回転機構により前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器を被検体の周囲で回転させつつ、前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器により特定のビュー角度範囲におけるビュー数が他のビュー角度範囲に比べて多くなるように投影データを収集する制御部と、収集された各ビューの投影データを用いて画像を再構成する再構成部と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】各実施形態で共通するＸ線診断装置のブロック構成図。
【図２】同Ｘ線診断装置による投影データ（ビューデータ）収集を説明するための図。
【図３】同投影データ収集時においてＳＮ比が劣化する特定のビュー角度範囲を示す図。
【図４】第１の実施形態に係るＸ線診断装置の動作を示すフローチャート。
【図５】同実施形態に係る投影データ（ビューデータ）収集を説明するための図。
【図６】同実施形態に係る投影データ収集のフレームレート変化を示す図。
【図７】第２の実施形態に係るＸ線診断装置の動作を示すフローチャート。
【図８】同実施形態に係る投影データ（ビューデータ）収集を説明するための図。
【図９】同実施形態に係る投影データ収集の回転速度変化を示す図。
【図１０】第３の実施形態に係るＸ線診断装置の動作を示すフローチャート。
【図１１】同実施形態に係る投影データ（ビューデータ）収集を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
第１〜第３の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
以下の説明において、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複説明は必要な場合に限り行う。
【００１０】
先ず、各実施形態にて共通する構成について述べる。
［Ｘ線診断装置の全体構成］
図１は、各実施形態に共通するＸ線診断装置１のブロック構成図である。
この図に示すように、Ｘ線診断装置１は、高電圧発生器２、Ｘ線源としてのＸ線管３、Ｘ線絞り装置４、天板５、Ｃアーム６、Ｘ線検出器７、Ｃアーム回転・移動機構８、天板移動機構９、システム制御部１０、入力部１１、表示部１２、データ変換部１３、データ記憶部１４、画像処理部１５、および、画像再構成部１６等を備えている。
【００１１】
高電圧発生器２は、Ｘ線管３に供給するための高電圧を発生する。Ｘ線管３は、高電圧発生器２から供給される高電圧に基づき、Ｘ線を発生する。
【００１２】
Ｘ線絞り装置４は、Ｘ線管３から発せられるＸ線を、被検体Ｐの関心領域に対して選択的に照射されるように絞り込むための装置である。例えばＸ線絞り装置４は、スライド可能な４枚の絞り羽根を有しており、これら絞り羽根をスライドさせることでＸ線を絞り込む。
【００１３】
天板５は、被検体Ｐを載せるベッドであり、図示しない寝台の上に配置される。
【００１４】
Ｘ線検出器７は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する複数のＸ線検出素子を有している。これら各Ｘ線検出素子は、Ｘ線管３から発せられて被検体Ｐを透過したＸ線を電気信号に変換して蓄積する。
【００１５】
Ｃアーム６は、Ｘ線管３およびＸ線絞り装置４と、Ｘ線検出器７とを、被検体Ｐを挟んで対向させた状態で保持するアームである。
【００１６】
Ｃアーム回転・移動機構８は、Ｃアーム６を回転および移動させるための装置である。天板移動機構９は、天板５を移動させるための装置である。
【００１７】
データ変換部１３は、Ｘ線のパルス照射に同期してＸ線検出器７に蓄積された電荷を読み出すとともに、読み出した電気信号をデジタルデータに変換し、データ記憶部１４に出力する。このときデータ記憶部１４は、データ変換部１３から出力されるデジタルデータを、投影データとして記憶する。
【００１８】
画像処理部１５は、データ記憶部１４に記憶された投影データにウィンドウ変換、ＲＧＢ処理等の各種画像処理を施し、各Ｘ線透過画像として表示部１２に出力する。
【００１９】
入力部１１は、Ｘ線診断装置１を操作する医師や技師等の操作者が各種コマンドや情報を入力するために用いるマウス、キーボード、ボタン、トラックボール、ジョイスティック等を有し、これらのデバイスにて入力されたコマンドや情報をシステム制御部１０に出力する。
【００２０】
表示部１２は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等のモニタを有し、入力部１１を介して操作者からの入力を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）や、画像処理部１５から入力されるＸ線透過画像を表示する。
【００２１】
システム制御部１０は、Ｘ線診断装置１全体の動作を制御する。すなわち、システム制御部１０は、入力部１１を介して入力される操作者からのコマンド等に基づいて、高電圧発生器２、Ｃアーム回転・移動機構８、およびＸ線絞り装置４等を制御することで、被検体Ｐに照射するＸ線量の調整およびＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ制御、Ｃアーム６の回転・移動制御、天板５の移動制御等を行う。
【００２２】
また、システム制御部１０は、入力部１１を介して入力される操作者からのコマンド等に基づいて、画像処理部１５や画像再構成部１６を制御する。さらに、システム制御部１０は、表示部１２に上記ＧＵＩ等を表示させるための制御を行う。
【００２３】
本実施形態に係るＸ線診断装置１は、図２に示すようにＸ線焦点Ｆを被検体Ｐの周囲で回転させつつ多方向から被検体の投影データ（ビューデータ）を集収し、収集したビューデータを再構成することによりＸ線コンピュータ断層装置と同じく被検体の断層像を得る機能（以下、ＬＣＩ機能と称す）を備えている。なお、図２中のＬはＸ線焦点Ｆの軌跡を示し、破線は各Ｘ線焦点ＦにおけるＸ線照射範囲を示している。また、通常はＸ線焦点Ｆを０°〜２４０°程度の範囲で回転させ、その間に数百のビューデータを得るが、説明の便宜上、図２においては焦点間の距離を長くして各Ｘ線焦点Ｆをプロットしている（図５，図８，図１１においても同様）。
【００２４】
システム制御部１０は、高電圧発生器２を制御してＸ線管３に任意の周期でＸ線をパルス照射させ、これに同期してデータ変換部１３にＸ線検出器７から電荷を読み出させることで、当該周期にてビューデータを収集することができる。以下、このビューデータ収集の周期をフレームレートと称す。
【００２５】
ＬＣＩ機能による動作時においてデータ変換部１３から出力される多数のビューデータは、撮影時におけるビュー角度情報とともにデータ記憶部１４に記憶される。画像再構成部１６は、データ記憶部１４に記憶された各ビューデータをビュー角度情報に基づき投影のビームに沿って重ね合わせる、いわゆるバックプロジェクション処理を行うことで被検体Ｐの断層像を再構成し、これにより得られた再構成画像をデータ記憶部１４に出力して記憶させる。画像処理部１５は、データ記憶部１４に記憶された再構成画像にウィンドウ変換、ＲＧＢ処理等の各種画像処理を施した後に、表示部１２に出力して表示させる。
【００２６】
さて、被検体Ｐが人体であると想定すれば、体厚が一定でないために、図３に示すように特定のビュー角度範囲θ１，θ２においてＸ線検出器７の出力のＳＮ比が劣化し、再構成画像中にストリーク状のアーチファクトが表れる。
【００２７】
第１〜第３の実施形態においては、このようなアーチファクトの発生を防止ないしは軽減するための手法について述べる。
【００２８】
（第１の実施形態）
本実施形態では、Ｘ線管３およびＸ線検出器７を一定速度ωｄで回転させつつ、フレームレートＲを上記特定のビュー角度範囲θ１，θ２において高めることで、当該ビュー角度範囲θ１，θ２にて収集するビュー数を増加させ、収集した各ビューデータを用いて画像を再構成することにより、上記ストリーク状アーチファクトの発生防止ないしは低減を図る。
【００２９】
本実施形態におけるＸ線診断装置１の具体的な動作につき、図４〜図６を用いて説明する。
ＬＣＩ機能による画像生成がユーザによって指示されると、図４のフローチャートに示す処理が開始される。すなわち、先ずシステム制御部１０が、ビュー数を増加させる対象とすべきビュー角度範囲の設定を行う（ステップＳ１０１）。
【００３０】
具体的には、図５に示すように、Ｃアーム６の回転の始点を基準点（０°）として、この基準点からビュー角度範囲θ１の始点までの回転角度θｓ１、ビュー角度範囲θ１の終点までの回転角度θｅ１、ビュー角度範囲θ２の始点までの回転角度θｓ２、ビュー角度範囲θ２の終点までの回転角度θｅ２を設定する。これら回転角度θｓ１，θｅ１，θｓ２，θｅ２の値は、医師や技師等の操作者が入力部１１を介して入力した値に設定されてもよいし、予め用意された規定値に自動的に設定されてもよい。
【００３１】
次に、システム制御部１０は、ビューデータ収集の基本フレームレートであるレートＲｄ、ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビューデータ収集の目標フレームレートであるレートＲｔ（Ｒｄ≦Ｒｔ）、および、Ｃアームの基本回転速度である回転速度ωｄを設定する（ステップＳ１０２）。これらレートＲｄ、レートＲｔ、回転速度ωｄの値は、医師や技師等の操作者が入力部１１を介して入力した値に設定されてもよいし、予め用意された規定値に自動的に設定されてもよい。
【００３２】
なお、ステップＳ１０１，Ｓ１０２にて設定された回転角度θｓ１，θｅ１，θｓ２，θｅ２、レートＲｄ、レートＲｔ、回転速度ωｄ以外のＸ線撮影に必要なパラメータ、例えばＸ線管３に加える管電圧や関心領域などについても、入力部１１から入力された情報や規定値等を用いて設定される。
【００３３】
各パラメータの設定が完了した後、システム制御部１０は、これらのパラメータに従ってビューデータを収集する（ステップＳ１０３）。収集されたビューデータは、データ記憶部１４に記憶される。
【００３４】
本実施形態におけるビューデータの収集につき、図５，図６を用いて説明する。
図５には、ビューデータ収集時におけるＸ線焦点Ｆの位置を軌跡Ｌ上のプロットにて示している。フレームレートＲは、プロット間隔が密であるほどが高く、疎であるほど低くなる。図６には、Ｃアーム６の基準点（０°）からの回転量θを横軸、フレームレートＲをレートＲｄで除した比率Ｋを縦軸として、フレームレートＲの変化の様子を示している。
【００３５】
ステップＳ１０３において、システム制御部１０は、Ｃアーム回転・移動機構８を制御してＣアーム６を一定速度ωｄにて回転させる。また、システム制御部１０は、Ｃアーム６の回転開始当初においてはフレームレートＲをＲｄとし、Ｃアーム６の回転角度θがθｓ１に達する付近でフレームレートＲをＲｔまで滑らかに増加させ、回転角度θがθｅ１に達する付近でフレームレートＲをＲｄまで滑らかに低下させる。その後、システム制御部１０は、Ｃアーム６の回転角度θがθｓ２に達する付近でフレームレートＲをＲｔまで滑らかに増加させ、回転角度θがθｅ２に達する付近でフレームレートＲをＲｄまで滑らかに低下させる。
【００３６】
その後、システム制御部１０は、Ｃアーム６の回転角度θが終点に達したときにＣアーム回転・移動機構８にＣアーム６の回転を停止させ、高電圧発生器２からＸ線管３への電圧供給を停止させて、ビューデータの収集を終了する。
【００３７】
以上のように制御すると、ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビュー数が、他のビュー角度範囲に比べて増加する。
【００３８】
ステップＳ１０３の後、画像再構成部１６が、収集されてデータ記憶部１４に記憶された各ビューデータを用いて画像を再構成する（ステップＳ１０４）。なお、画像再構成部１６は、ビュー数を増加させたビュー角度範囲のビューデータを、ビュー数を増加させた割合に応じて補正したうえで、バックプロジェクション処理を行う。
【００３９】
本実施形態においては、上記補正に以下の（１）式によって定義される係数ａを用いる。
ａ＝１／Ｋ（＝Ｒｄ／Ｒ） （１）
式中のＲは、各ビューデータ収集時のフレームレートを指す。上記補正において、画像再構成部１６は、（１）式を用いて各ビューデータそれぞれに対する係数ａを算出し、算出した係数ａを対応するビューデータに含まれる各数値に乗じることで各ビューデータの重み付けを行う。
【００４０】
このような補正を施した後のビューデータを用いれば、各ビュー角度におけるビューデータの整合性が保たれ、断層像の正確な再構成が可能となる。ステップＳ１０４にて再構成された画像は、データ記憶部１４に記憶される。
【００４１】
ステップＳ１０４の後、画像処理部１５がデータ記憶部１４に記憶された再構成画像に各種の画像処理を施したうえで、表示部１２に出力する（ステップＳ１０５）。表示部１２は、画像処理部１５から入力された再構成画像を表示する。
ステップＳ１０５を以って図４のフローチャートに示した一連の処理が完了する。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態においては、Ｘ線管３およびＸ線検出器７を一定速度ωｄで回転させつつ、フレームレートＲを上記特定のビュー角度範囲θ１，θ２において高めることで、当該ビュー角度範囲θ１，θ２において収集するビュー数を増加させ、収集した各ビューデータを用いて画像を再構成する。このような構成であれば、ビュー角度範囲θ１，θ２、すなわち被検体Ｐの体厚が厚い角度範囲でＸ線照射量を増加させてビューデータを得たことになり、当該ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビューデータ全体で見ればＳＮ比が改善され、再構成画像におけるストリーク状アーチファクトの発生を防止ないしは低減することができる。
【００４３】
また、ビュー角度範囲θ１，θ２に属する各ビューデータを、ビュー数を増加させた割合に応じて補正し、画像を再構成するので、各ビュー角度におけるビューデータの整合性が保たれ、正確な再構成画像を得ることができる。
【００４４】
なお、Ｘ線ＣＴ装置においては、Ｘ線管と被検体との間にＸ線管から放射されたＸ線を検出するリファレンス検出器を設け、このリファレンス検出器の検出結果を参照しながら管電流を調整することにより、Ｘ線管から放射されるＸ線量を特定のビュー角度範囲で増加させてＳＮ比を改善する補正システムが存在する。しかしながら、Ｘ線診断装置においては、スペース上の問題等によりリファレンス検出器を設けるのに適さないため、そのような補正システムを導入し難い。これに対し、本実施形態の構成であれば、リファレンス検出器のような特別な構成要素を新たに設けることなく、特定のビュー角度範囲におけるＳＮ比を改善できるので、導入が容易である。
その他、本実施形態の構成からは、種々の好適な効果が得られる。
【００４５】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
本実施形態では、ビューデータ収集時にフレームレートＲを変化させるのではなく、Ｃアーム６の回転速度ωを変化させて特定のビュー角度範囲θ１，θ２におけるビュー数を増加させる点で、第１の実施形態と異なる。
【００４６】
本実施形態におけるＸ線診断装置１の具体的な動作につき、図７〜図９を用いて説明する。
ＬＣＩ機能による画像生成がユーザによって指示されると、図７のフローチャートに示す処理が開始される。すなわち、先ずシステム制御部１０が、ステップＳ１０１と同様に、ビュー数を増加させる対象とすべきビュー角度範囲（回転角度θｓ１，θｅ１，θｓ２，θｅ２）の設定を行う（ステップＳ２０１）。
【００４７】
次に、システム制御部１０は、ビューデータ収集の基本フレームレートであるレートＲｄ、Ｃアームの基本回転速度である回転速度ωｄ、および、ビュー角度範囲θ１，θ２における目標回転速度である回転速度ωｔ（ωｄ≧ωｔ）を設定する（ステップＳ２０２）。これらレートＲｄ、回転速度ωｄ、回転速度ωｔの値は、医師や技師等の操作者が入力部１１を介して入力した値に設定されてもよいし、予め用意された規定値に自動的に設定されてもよい。
【００４８】
なお、ステップＳ２０１，Ｓ２０２にて設定された回転角度θｓ１，θｅ１，θｓ２，θｅ２、レートＲｄ、回転速度ωｄ、回転速度ωｔ以外のＸ線撮影に必要なパラメータについても、入力部１１から入力された情報や規定値等を用いて設定される。
【００４９】
各パラメータの設定が完了した後、システム制御部１０は、これらのパラメータに従ってビューデータを収集する（ステップＳ２０３）。収集されたビューデータは、データ記憶部１４に記憶される。
【００５０】
本実施形態におけるビューデータの収集につき、図８，図９を用いて説明する。
図８には、図５と同様にビューデータ収集時におけるＸ線焦点Ｆの位置を軌跡Ｌ上のプロットにて示している。図９には、Ｃアーム６の基準点（０°）からの回転量θを横軸、回転速度ωを回転速度ωｄで除した比率Ｋを縦軸として、回転速度ωの変化の様子を示している。
【００５１】
ステップＳ２０３において、システム制御部１０は、フレームレートＲをレートＲｄで一定にしてビューデータを収集する。また、システム制御部１０は、Ｃアーム回転・移動機構８を制御して、ビューデータ収集の開始当初においては回転速度ωをωｄとし、Ｃアーム６の回転角度θがθｓ１に達する付近で回転速度ωをωｔまで滑らかに低下させ、回転角度θがθｅ１に達する付近で回転速度ωをωｄまで滑らかに上昇させる。その後、システム制御部１０は、Ｃアーム６の回転角度θがθｓ２に達する付近で回転速度ωをωｔまで滑らかに低下させ、回転角度θがθｅ２に達する付近で回転速度ωをωｄまで滑らかに上昇させる。その後、システム制御部１０は、Ｃアーム６の回転角度θが終点に達したときにＣアーム回転・移動機構８にＣアーム６の回転を停止させ、高電圧発生器２からＸ線管３への電圧供給を停止させて、ビューデータの収集を終了する。
【００５２】
以上のように制御すると、第１の実施形態と同じく、ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビュー数が他のビュー角度範囲に比べて増加する。
【００５３】
ステップＳ２０３の後、画像再構成部１６が、収集されてデータ記憶部１４に記憶された各ビューデータを用いて画像を再構成する（ステップＳ２０４）。
【００５４】
なお、画像再構成部１６は、第１の実施形態と同様に、ビュー数を増加させたビュー角度範囲のビューデータを、ビュー数を増加させた割合に応じて補正したうえで、バックプロジェクション処理を行う。
【００５５】
本実施形態においては、上記補正に以下の（２）式によって定義される係数ａを用いる。
ａ＝Ｋ（＝ω／ωｄ） （２）
式中のωは、各ビューデータ収集時のＣアーム６の回転速度を指す。上記補正において、画像再構成部１６は、（２）式を用いて各ビューデータそれぞれに対する係数ａを算出し、算出した係数ａを対応するビューデータに含まれる各数値に乗じることで各ビューデータの重み付けを行う。補正後の各ビューデータを用いて再構成された画像は、データ記憶部１４に記憶される。
【００５６】
ステップＳ２０４の後、画像処理部１５がデータ記憶部１４に記憶された再構成画像に各種の画像処理を施したうえで、表示部１２に出力する（ステップＳ２０５）。表示部１２は、画像処理部１５から入力された再構成画像を表示する。
ステップＳ２０５を以って図７のフローチャートに示した一連の処理が完了する。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態においては、Ｘ線管３およびＸ線検出器７により一定のフレームレートＲｄでビューデータを収集させつつ、前記Ｃアーム６の回転速度ωを上記特定のビュー角度範囲θ１，θ２において低下させることで、当該ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビュー数を増加させ、収集した各ビューデータを用いて画像を再構成する。このような構成とした場合であっても、第１の実施形態と同様に、被検体Ｐの体厚が厚い角度範囲でＸ線照射量を増加させてビューデータを得たことになり、当該ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビューデータ全体で見ればＳＮ比が改善され、再構成画像におけるストリーク状アーチファクトの発生を防止ないしは低減することができる。
その他、本実施形態の構成からは、第１の実施形態にて説明したものを含め、種々の好適な効果が得られる。
【００５８】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
本実施形態では、Ｃアーム６をある方向へ回転させて被検体Ｐの周囲全体からビューデータを集収し、その後、Ｃアーム６を逆方向に回転させて特定のビュー角度範囲θ１，θ２におけるビューデータを再度収集することで当該ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビュー数を増加させる点で、第１，第２の実施形態と異なる。
【００５９】
本実施形態におけるＸ線診断装置１の具体的な動作につき、図１０，図１１を用いて説明する。
ＬＣＩ機能による画像生成がユーザによって指示されると、図１０のフローチャートに示す処理が開始される。すなわち、先ずシステム制御部１０が、ステップＳ１０１と同様に、ビュー数を増加させる対象とすべきビュー角度範囲（回転角度θｓ１，θｅ１，θｓ２，θｅ２）の設定を行う（ステップＳ３０１）。
【００６０】
次に、システム制御部１０は、ビューデータ収集の基本フレームレートであるレートＲｄ、および、Ｃアームの基本回転速度である回転速度ωｄを設定する（ステップＳ３０２）。これらレートＲｄおよび回転速度ωｄの値は、医師や技師等の操作者が入力部１１を介して入力した値に設定されてもよいし、予め用意された規定値に自動的に設定されてもよい。
【００６１】
なお、ステップＳ３０１，Ｓ３０２に設定された回転角度θｓ１，θｅ１，θｓ２，θｅ２、レートＲｄ、回転速度ωｄ以外のＸ線撮影に必要なパラメータについても、入力部１１から入力された情報や規定値等を用いて設定される。
【００６２】
各パラメータの設定が完了した後、システム制御部１０は、これらのパラメータに従ってビューデータを収集する。ただし本実施形態においては、Ｃアーム６をある方向に回転させつつビューデータを集収し（ステップＳ３０３）、その後、Ｃアームを逆回転させつつ再度ビューデータを収集する（ステップＳ３０４）。収集されたビューデータは、データ記憶部１４に記憶される。
【００６３】
本実施形態におけるビューデータの収集の詳細につき、図１１を用いて説明する。
図１１には、図５と同様にビューデータ収集時におけるＸ線焦点Ｆの位置を軌跡Ｌ１，軌跡Ｌ２上のプロットにて示している。なお、軌跡Ｌ１はステップＳ３０３におけるＣアーム６の回転に伴うＸ線焦点の軌跡であり、軌跡Ｌ２はステップＳ３０４におけるＣアーム６の回転に伴うＸ線焦点の軌跡である。実際には両軌跡Ｌ１，Ｌ２は同一空間座標上に位置するが、説明の便宜上その位置を若干ずらして図示している。
【００６４】
ステップＳ３０３において、システム制御部１０は、Ｃアーム６の回転速度ωをωｄで一定とし、フレームレートＲをＲｄで一定として、被検体Ｐの周囲全体に亘るビュー角度からビューデータを収集する。
【００６５】
ステップＳ３０４において、システム制御部１０は、回転速度ωをωｄで一定としてＣアーム６を逆回転させる。但し、Ｃアーム６の回転角度θがθｅ２に戻るまではビューデータを収集せず、回転角度θがθｅ２に達するとフレームレートＲをＲｄで一定としてビューデータの収集を開始し、回転角度θがθｓ２に達するとビューデータの収集を停止する。その後、Ｃアーム６の回転角度θがθｅ１に達するとフレームレートＲをＲｄで一定として再びビューデータの収集を開始し、回転角度θがθｓ１に達するとビューデータの収集を停止する。
【００６６】
以上のように制御すると、第１，第２の実施形態と同じく、ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビュー数が他のビュー角度範囲に比べて増加する。
【００６７】
ステップＳ３０４の後、画像再構成部１６が、収集されてデータ記憶部１４に記憶された各ビューデータを用いて画像を再構成する（ステップＳ３０５）。
【００６８】
なお、画像再構成部１６は、第１，第２の実施形態と同様に、ビュー数を増加させたビュー角度範囲のビューデータを、ビュー数を増加させた割合に応じて補正したうえで、バックプロジェクション処理を行う。本実施形態においては、単純にビュー角度範囲θ１，θ２において他のビュー角度範囲の２倍のビューデータを収集しているので、ビュー角度範囲θ１，θ２に属するビューデータに含まれる各数値に係数０．５を乗じ、他のビュー角度範囲に属するビューデータに含まれる各数値に係数１．０を乗じる（あるいは係数を乗じない）ことで、各ビューデータの重み付けを行う。ステップＳ３０５にて再構成された画像は、データ記憶部１４に記憶される。
【００６９】
ステップＳ３０５の後、画像処理部１５がデータ記憶部１４に記憶された再構成画像に各種の画像処理を施したうえで、表示部１２に出力する（ステップＳ３０６）。表示部１２は、画像処理部１５から入力された再構成画像を表示する。
ステップＳ３０６を以って図１０のフローチャートに示した一連の処理が完了する。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態においては、Ｘ線管３およびＸ線検出器７を被検体Ｐの周りで複数回に亘って回転させつつビューデータを集収し、少なくとも１回の回転時（本実施形態では逆回転時）において上記特定のビュー角度範囲θ１，θ２以外における投影データの収集を省略することで、当該ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビュー数を増加させ、収集した各ビューデータを用いて画像を再構成する。このような構成とした場合であっても、第１の実施形態と同様に、被検体Ｐの体厚が厚い角度範囲でＸ線照射量を増加させてビューデータを得たことになり、当該ビュー角度範囲θ１，θ２におけるビューデータ全体で見ればＳＮ比が改善され、再構成画像におけるストリーク状アーチファクトの発生を防止ないしは低減することができる。
【００７１】
その他、本実施形態の構成からは、第１，第２の実施形態にて説明したものを含め、種々の好適な効果が得られる。
【００７２】
（変形例）
第１〜第３の実施形態に開示した構成は、適宜変形して実施可能である。
【００７３】
例えば、第１〜第３の実施形態では、２つのビュー角度範囲θ１，θ２において、収集するビュー数を増加させる場合を例示した。しかしながら、ビュー数を増加させる範囲は１つの範囲のみであってもよいし、３つ以上の範囲であってもよい。
【００７４】
また、第１，第２の実施形態では、図６，図９に示すようにフレームレートＲや回転速度ωを滑らかに変化させるとした。しかしながら、フレームレートＲや回転速度ωをθｓ１，θｅ１，θｓ２，θｅ２等を基準としてステップ状に変化させてもよい。
【００７５】
また、第３の実施形態では、Ｃアーム６を往復回転させる間にビューデータを収集する場合を例示した。しかしながら、より多くＣアーム６を回転させ、その間にビューデータを収集してもよい。このようにする場合であっても、少なくとも１回の回転時おいて特定のビュー角度範囲θ１，θ２以外の範囲における投影データの収集を省略することにより、当該ビュー角度範囲θ１，θ２のビュー数を他の範囲に比べて増加させることができる。
【００７６】
また、第１の実施形態に開示したフレームレートＲを変化させる手法、第２の実施形態に開示した回転速度ωを変化させる手法、および第３の実施形態に開示した多回転に亘ってビューデータを収集する手法を適宜組み合せ、特定のビュー角度範囲θ１，θ２におけるビュー数を増加させてもよい。
【００７７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７８】
１…Ｘ線診断装置、２…高電圧発生器、３…Ｘ線管、４…線絞り装置、５…天板、６…Ｃアーム、７…Ｘ線検出器、８…Ｃアーム回転・移動機構、９…天板移動機構、１０…システム制御部、１１…入力部、１２…表示部、１３…データ変換部、１４…データ記憶部、１５…画像処理部、１６…画像再構成部、Ｐ…被検体、θ１，θ２…特定のビュー角度範囲、Ｒ…フレームレート、ω…回転速度、θｓ１，θｅ１，θｓ２，θｅ２…Ｃアームの回転角度、Ｌ…軌跡
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体にＸ線を照射するＸ線源と、
被検体を透過したＸ線を検出して投影データを出力するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源およびＸ線検出器を対向させた状態で被検体の周囲を回転させる回転機構と、
前記回転機構により前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器を被検体の周囲で回転させつつ、前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器により特定のビュー角度範囲におけるビュー数が他のビュー角度範囲に比べて多くなるように投影データを収集する制御部と、
収集された各ビューの投影データを用いて画像を再構成する再構成部と、
を備えていることを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記回転機構の回転速度を一定とし、前記投影データを収集するレートを前記特定のビュー角度範囲において高めることで、前記特定のビュー角度範囲におけるビュー数を前記他のビュー角度範囲に比べて増加させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器により前記投影データを収集するレートを一定とし、前記回転機構の回転速度を前記特定のビュー角度範囲において低下させることで、前記特定のビュー角度範囲におけるビュー数を前記他のビュー角度範囲に比べて増加させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記回転機構により前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器を被検体の周りで複数回に亘って回転させつつ、前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器により投影データを収集し、少なくとも１回の回転時おいて前記他のビュー角度範囲における投影データの収集を省略することにより、前記特定のビュー角度範囲におけるビュー数を前記他のビュー角度範囲に比べて増加させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
前記再構成部は、ビュー数を増加させたビュー角度範囲に属する投影データをビュー数を増加させた割合に応じて補正し、補正後の投影データを用いて画像を再構成することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１に記載のＸ線診断装置。
【請求項１】
被検体にＸ線を照射するＸ線源と、
被検体を透過したＸ線を検出して投影データを出力するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源およびＸ線検出器を対向させた状態で被検体の周囲を回転させる回転機構と、
前記回転機構により前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器を被検体の周囲で回転させつつ、前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器により特定のビュー角度範囲におけるビュー数が他のビュー角度範囲に比べて多くなるように投影データを収集する制御部と、
収集された各ビューの投影データを用いて画像を再構成する再構成部と、
を備えていることを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記回転機構の回転速度を一定とし、前記投影データを収集するレートを前記特定のビュー角度範囲において高めることで、前記特定のビュー角度範囲におけるビュー数を前記他のビュー角度範囲に比べて増加させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器により前記投影データを収集するレートを一定とし、前記回転機構の回転速度を前記特定のビュー角度範囲において低下させることで、前記特定のビュー角度範囲におけるビュー数を前記他のビュー角度範囲に比べて増加させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記回転機構により前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器を被検体の周りで複数回に亘って回転させつつ、前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器により投影データを収集し、少なくとも１回の回転時おいて前記他のビュー角度範囲における投影データの収集を省略することにより、前記特定のビュー角度範囲におけるビュー数を前記他のビュー角度範囲に比べて増加させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
前記再構成部は、ビュー数を増加させたビュー角度範囲に属する投影データをビュー数を増加させた割合に応じて補正し、補正後の投影データを用いて画像を再構成することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１に記載のＸ線診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−８１５２７（Ｐ２０１３−８１５２７Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２１８７４（Ｐ２０１１−２２１８７４）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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