Ｘ線ＣＴ装置
【課題】意識的に深い呼吸を行ったときのような再現性の無い呼吸を行っても、この深い呼吸運動による被検体の動きでの任意の呼吸位相におけるボリュームデータを得ること。
【解決手段】呼吸促進機２１によって被検体２に対して例えば「楽にしてください」、「思い切り息を吸ってください」「思い切り息を吐いてください」「もう一度思い切り息を吸ってください」「楽にしてください」を音声により発して意識的に異なる深さの呼吸を促し、このときにＸ線球管４と２次元検出器システム７とを被検体２を略中心として連続的に回転移動させて本スキャンを行って投影データを収集する。
【解決手段】呼吸促進機２１によって被検体２に対して例えば「楽にしてください」、「思い切り息を吸ってください」「思い切り息を吐いてください」「もう一度思い切り息を吸ってください」「楽にしてください」を音声により発して意識的に異なる深さの呼吸を促し、このときにＸ線球管４と２次元検出器システム７とを被検体２を略中心として連続的に回転移動させて本スキャンを行って投影データを収集する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば患者等の被検体の呼吸動作に同期して被検体の断層面の画像データを取得するＸ線ＣＴ装置に関し、特に被検体の体軸方向に広がりを持ちＸ線源から放射された角錐状のＸ線ビームを検出する２次元検出器を備えたＸ線ＣＴ装置（コーンビームＣＴ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置には、例えばファンビーム（シングルスライス）Ｘ線ＣＴと、マルチスライスＸ線ＣＴと、コーンビームＸ線ＣＴスキャナとがある。Ｘ線ＣＴ装置におけるスキャンの方式には、例えばヘリカルスキャンと、呼吸同期スキャン（Prospective-Gating）とがある。このうちヘリカルスキャンにより取得された投影データの再構成には、呼吸同期再構成（Retrospective-Gating）がある。
【０００３】
ファンビームＸ線ＣＴは、Ｘ線源からファン状にＸ線ビームを照射し、扇状に例えば１０００チャンネル近く１列に配列した複数の検出器により被検体を透過したＸ線を検出してそのデータ収集し、Ｘ線源と複数の検出器とを被検体の周囲に回転させながら１回転で１０００回程度データ収集し、この収集データに基づいて画像を再構成する。
マルチスライスＸ線ＣＴは、円錐状のＸ線ビームを放射するＸ線源と、複数個Ｍのファンビーム用検出列をＺ軸方向（被検体の体軸方向）にＮ列積み重ねたように円筒面上に複数の検出素子を配列した２次元検出器とを備える。なお、２次元検出器は、チャンネル数がＭ、セグメント数がＮで、焦点−回転中心間距離をＦＣＤ、有効視野直径をＦＯＶとする。
【０００４】
コーンビームＸ線ＣＴスキャナは、Ｘ線源から被検体の体軸方向にさらに広いＸ線ビームを照射し、２次元検出器によって検出される１方向からの収集データが２次元投影データになる。このコーンビームＸ線ＣＴスキャナは、多方向からの２次元投影データに基づいて３次元画像再構成を行い、Ｘ線源と２次元検出器とを１回転するだけである程度のボリュームに対するボクセルデータを取得する。
このコーンビームＸ線ＣＴスキャナは、２次元検出器としてイメージインテンシファイア（以下、Ｉ．Ｉ．と称する）を用いたシステムをメインとして１９８０年代の後半から研究開発が進められている。例えば非特許文献１には、ターンテーブルとＩ．Ｉ．とを組み合わせた実験システムによる胸部ファントムのスキャン結果についての論議が記載されている。Ｉ．Ｉ．を用いたコーンビームＸ線ＣＴスキャナは、例えば骨や造影された血管等の高コントラストの物体の形状を捉えるものとして一部実用化されつつある。
コーンビームＸ線ＣＴスキャナは、マルチスライスＣＴと同様なシンチレータ、フォトダイオードを検出素子とする２次元検出器を備え、連続回転可能なスリップリング架台とを組み合わせたものについても提案されている。かかるコーンビームＸ線ＣＴスキャナは、例えば非特許文献２等に開示されている。
【０００５】
ヘリカルスキャンを用いるＸ線ＣＴスキャナは、Ｘ線管球及び検出器を被検体の周りに連続回転させると共に、被検体を載せた寝台天板を被検体の体軸方向に移動させる。これにより、Ｘ線管球の被検体に対する相対的な軌跡は螺旋形状となる。画像を再構成する場合、Ｘ線ＣＴスキャナは、例えばＸ線管球の軌跡中のある部分に対するデータを、被検体の呼吸動作をモニタする装置で得られた呼吸の動きに対して予め設定した位相のタイミングでスキャンを行う。被検体の呼吸動作をモニタするモニタ装置は、例えば、胸部に取り付ける圧力センサ、呼吸の流量を測定するエアフローセンサ、或いはカメラにより撮影した被検体の動きをソフトウェアで解析して呼吸の動きを求めるものなどがある。Ｘ線ＣＴスキャナは、成スライス面の両側１８０°分、合計３６０°分のデータを用いる３６０°補間法、対向ビームを用いてスライス面を挟んだ合計１８０°分のデータを用いる１８０°補間法が用いられる。
【０００６】
呼吸同期スキャンは、スキャン中に、被検体の呼吸に合わせてスキャンタイミングを調整する。被検体の呼吸動作をモニタするモニタ装置は、例えば上記同様に、胸部に取り付ける圧力センサ、呼吸の流量を測定するエアフローセンサ、或いはカメラにより撮影した被検体の動きをソフトウェアで解析して呼吸の動きを求めるものなどがある。呼吸同期スキャンは、モニタ装置によりモニタされた被検体の呼吸の動きに対して予め設定した位相のタイミングでスキャンを行う。
被検体の体軸方向の広い範囲に対して同じ呼吸位相の画像を取得するには、被検体を移動させない状態でＸ線管球及び検出器を１回転させるスキャンと、被検体の移動とを繰り返す。すなわち、被検体で必要とするスライス位置の画像を取得するために被検体を移動する。この状態で予め設定された呼吸位相のタイミングでスキャンを行う。次に、被検体で必要とする次のスライス位置の画像を取得するために被検体を移動する。そして、予め設定された呼吸位相のタイミングでスキャンを行うのを待つ。このようなスキャンで互いに異なる呼吸位相でボリュームデータを取得する場合には、上記一連の動作を互いに異なる呼吸位相で繰り返す。
【０００７】
呼吸同期再構成は、ヘリカルスキャンにより取得された時間方向、体軸方向に連続した投影データを用いて任意の呼吸位相のボリュームデータを後処理（再構成）で得る。被検体の呼吸動作をモニタするモニタ装置は、例えば上記同様に、胸部に取り付ける圧力センサ、呼吸の流量を測定するエアフローセンサ、或いはカメラにより撮影した被検体の動きをソフトウェアで解析して呼吸の動きを求めるものなどがある。かかる被検体の呼吸動作をモニタするモニタ装置は、被検体の呼吸動作をモニタしてその呼吸モニタ信号、例えばゲートパルス又は波形を出力する。
呼吸同期再構成を行うには、モニタ装置から出力される呼吸モニタ信号を投影データと共に記憶する。この呼吸同期再構成では、呼吸モニタ信号に基づいて指定した呼吸位相の再構成に必要なデータを投影データから抽出し、指定された範囲の画像を再構成する。任意の位置で任意の呼吸位相の画像を再構成するためには、１周期の呼吸間隔の時間だけ同じスライス位置のデータを収集する必要がある。このため、呼吸周期、検出器の列数等からヘリカルピッチの範囲が限定される。
【０００８】
しかしながら、１回の呼吸同期スキャンでは、特定の１種類の呼吸位相でのボリュームデータを得るだけで、呼吸運動による被検体の動きでの画像を観察することができない。指定する呼吸位相を変えてスキャンを繰り返せば、幾つかの呼吸位相での各ボリュームデータを得ることが可能になる。それでも呼吸運動による被検体の連続的な動きを観察するには不十分である。
呼吸同期再構成は、同じ呼吸を繰り返すことを前提に、被検体の動きを観察することが可能である。しかしながら、この呼吸同期再構成は、同じ呼吸を繰り返すことを前提にしているために安静時の呼吸に限られる。このため、呼吸同期再構成では、意識的に深い呼吸を行った時の動き、例えば最大呼気から最大吸気との間の動きによる診断機能解析などが不可能である。被検体が例えば最大呼気又は最大吸気をしたときには、例えば安静時の呼吸レベルでは観察できなかった部位、例えば腫瘍部位等の画像が観察可能になることがある。しかしながら、呼吸同期再構成は、安静時の呼吸に限られるため、被検体が例えば最大呼気又は最大吸気をしたときの画像を取得するのは困難である。
なお、かかるコーンビームＸ線ＣＴスキャナは、例えば特願平１１−３６６１８９号や特願平１１−３６８２７３号に記載されている。
【非特許文献１】Volume ＣＴ of anthropomorphic phantoms using a radiation therapy simulator Ｍihael Ｄ．Ｓilver，Ｙasuo Ｓaito他；ＳＰＩＥ １６５１ １９７−２１１ １９９２
【非特許文献２】Ｌarge are ２−dimensional detector for real-time ３-dimensional ＣＴ（４Ｄ−ＣＴ）“Ｙasuo Ｓaito 他；ＳＰＩＥ ４３２０ ７７５−７８２ ２００１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、意識的に深い呼吸を行ったときのような再現性の無い呼吸を行っても、この深い呼吸運動による被検体の動きでの任意の呼吸位相におけるボリュームデータを得ることができるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線源から放射された角錐状のＸ線ビームを被検体に対してスキャンし、被検体を透過したＸ線ビームを２次元平面状に形成された２次元検出器により検出し、２次元検出器からデータ収集して被検体のボリュームデータを取得するＸ線ＣＴ装置において、被検体に対して少なくとも異なる深さの呼吸を行うように促す呼吸促進機と、被検体の呼吸による動きを捉える呼吸モニタと、呼吸モニタにより捉えられた被検体の呼吸による動きに応じてＸビームの被検体に対するスキャンのタイミングを制御するスキャン制御部とを具備する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、意識的に深い呼吸を行ったときのような再現性の無い呼吸を行っても、この深い呼吸運動による被検体の動きでの任意の呼吸位相におけるボリュームデータを得ることができるＸ線ＣＴ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１はコーンビームＸ線ＣＴ装置の構成図を示す。このコーンビームＸ線ＣＴ装置は、ガントリ１を備える。このガントリ１には、被検体２を載置する寝台が設けられている。このガントリ１は、回転中心軸ＲＡを中心として回転自在に保持されたリング状の回転フレーム３を備える。この回転フレーム３には、Ｘ線管球４が回転中心軸ＲＡに正対する向きで取り付けられている。このＸ線管球４には、スリップリング５を介して高電圧発生装置６が接続されている。この高電圧発生装置６は、スリップリング５を介してＸ線管球４に高電圧を印加する。Ｘ線管球４は、高電圧の印加により角錐状のＸ線ビーム（コーンビーム）を放射する。
【００１３】
２次元検出器システム７が回転フレーム３上に取り付けられている。この２次元検出器システム７は、２次元平面状に形成され、Ｘ線管球４から放射されて被検体２を透過したＸ線ビームを検出する。この２次元検出器システム７は、回転中心軸ＲＡを挟んでＸ線管球４に対向する。この２次元検出器システム７は、マルチスライス仕様であって、回転中心軸ＲＡと平行な方向すなわち体軸方向（スライス方向）に沿って併設された多数列の検出素子を有し、被検体２の体軸方向（Ｚ軸方向）に広い検出範囲を有する。これら検出素子は、例えばシンチレータとフォトダイオードとにより構成される。検出素子列は、例えば６４列である。これら検出素子列は、チャンネル方向に沿って配列された複数の検出素子を有する。
【００１４】
なお、回転中心軸ＲＡをＺ軸として、このＺ軸を中心とした回転座標系をＸＹ座標系で規定する。この場合、Ｘ線管球４の焦点と２次元検出器システム７の中心とを結ぶいわゆるＸ線中心軸をＹ軸、ＺＹ軸に直交する軸をＸ軸と定義する。このＸＹＺ軸を以下適宜使用する。
架台駆動部８は、ガントリ１内に回転フレーム３を回転させることによりＸ線管球４と２次元検出器システム７とを対向させて状態で被検体２の周りに回転させる。
【００１５】
データ収集回路９が２次元検出器システム７に接続されている。このデータ収集回路９は、一般的にＤＡＳ（Ｄata Ａcquisition Ｓystem）と呼ばれる。このＤＡＳ９は、２次元検出器システム７の各チャンネルの出力（電流信号）を電圧信号に変換して増幅し、デジタル信号に変換する。このＤＡＳ９には、光や磁気を媒体とした非接触データ伝送装置１０を介して前処理装置１１が接続されている。この前処理装置１１は、ＤＡＳ９の出力のチャンネル間非均一性等を補正し、投影データとして出力する。この前処理装置１１から出力された投影データは、記録装置１２に記憶される。
【００１６】
一方、ホストコントローラ１３には、データ／制御バス１４を介して高電圧発生装置６と、架台駆動部８と、前処理部１１と、記憶装置１２と、表示装置１５と、入力装置１６と、再構成装置１７と、補助記憶装置１８と、データ処理装置１９と、呼吸促進機２０と、スキャン制御部２１と、スキャン条件設定部２２とが接続されている。このホストコントローラ１３は、データ／制御バス１４を介して高電圧発生装置６と、架台駆動部８と、前処理部１１と、記憶装置１２と、表示装置１５と、入力装置１６と、再構成装置１７と、補助記憶装置１８と、データ処理装置１９と、呼吸モニタ２０と、呼吸促進機２１と、スキャン制御部２２と、スキャン条件設定部２３との各動作を制御する。
【００１７】
ホストコントローラ１３は、回転フレーム３を回転させてＸ線管球４と２次元検出器システム７とを回転移動させると共に、高電圧発生装置６と、ＤＡＳ９とをそれぞれ制御して例えばプリコンベンショナルスキャン、プリスキャン（ダイナミックスキャン）又は本スキャン（ダイナミックスキャン）を行う。プリスキャンは、モニタリングスキャンとも称する。
入力装置１６は、マウス等のポインティングデバイスやキーボード等であって、オペレータの手動による操作を受ける。
【００１８】
再構成装置１７は、例えばコンベンショナルスキャン、プリスキャン又は本スキャン中に、前処理装置１１により前処理された投影データから被検体２の例えば３Ｄ画像データや４Ｄ画像データ等のＣＴ画像を再構成する。
記憶装置１２には、例えば前処理装置１１により前処理を受けた投影データや、コンベンショナルスキャン時に取得された３Ｄ画像データ、ＭＰＲによる例えばアキシャル、コロナル、サジタル等の３方位断面の各断面画像データ、ＭＩＰ像の画像データ、プリスキャンや本スキャン時に取得された４Ｄの造影ＣＴ画像データ等が記憶される。
データ処理装置１９は、例えば３Ｄ画像データからＭＰＲによる例えばアキシャル、コロナル、サジタル等の３方位断面の各断面画像データの生成、３Ｄ画像データからＭＩＰ像の生成などの画像処理を行う。
【００１９】
呼吸モニタ２０は、被検体２の呼吸による動きを捉え、その呼吸モニタ信号を出力する。この呼吸モニタ２０は、例えば被検体２の胸部に取り付ける圧力センサ、被検体２の呼吸の流量を測定するエアフローセンサ、或いはカメラ等により撮影した被検体２の動きをソフトウェアで解析して呼吸の動きを求めるものなどである。
【００２０】
呼吸促進機２１は、被検体２に対して異なる深さの呼吸を行うように促すもので、例えば通常の呼吸（安静時の呼吸）や深呼吸等の異なる深さの呼吸を音声により意識的に促す。具体的に呼吸促進機２１は、Ｘ線ビームのスキャン前とスキャン中とに、それぞれ被検体２に対して異なる深さの呼吸として例えば「楽にしてください」、「思い切り息を吸ってください」「思い切り息を吐いてください」「もう一度思い切り息を吸ってください」「楽にしてください」を音声により発して促す。
【００２１】
図２は音声のよる呼吸の指示と呼吸モニタ２０によりモニタされた被検体２の呼吸波形との関係の一例を示す。同図の上半分に被検体２の呼吸を促すための音声指示を示し、下半分に音声指示に対応する被検体２の呼吸波形を示す。被検体２の呼吸波形は、横軸が時間、縦軸が呼吸レベルすなわち呼吸深さを示し、上方向が吸気の向き、下方向が呼気の向きを示す。なお、呼吸モニタ２０によりモニタされた被検体２の呼吸波形は、例えば表示装置１５に表示される。
すなわち、被検体２に対する呼吸指示のパターンの一例を示すと、呼吸促進機２１は、先ず、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）を続ける。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、深呼吸を行うようになり、最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吐いてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、息を思いっきり吐くようになり、最大呼気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「もう一度思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、再度、深呼吸を行うようになり、再び最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）に戻る。
【００２２】
呼吸促進機２１は、音声指示の「楽にしてください」、「思い切り息を吸ってください」「思い切り息を吐いてください」「もう一度思い切り息を吸ってください」「楽にしてください」等を予め設定しておき、自動的に発生するようにしてもよいし、又はオペレータが表示装置１５に表示される呼吸モニタ２０によりモニタされた被検体２の呼吸波形を観察しながらオペレータによるマニュアル操作によって順次発生するようにしてもよい。
呼吸促進機２１は、被検体２に対する呼吸指示パターンを予め複数登録しておき、これら呼吸指示パターンの中から例えば１つの呼吸指示パターンをオペレータの選択によって選択してもよい。
【００２３】
スキャン制御部２２は、呼吸モニタ２０により捉えられた被検体２の呼吸による動きに応じてＸ線ビームの被検体２に対するスキャンのタイミングを制御するもので、被検体２の呼吸位相又は呼吸レベルに応じてスキャンの開始や終了の各タイミングを制御する。このうち被検体２に対するＸ線ビームのスキャンの開始タイミングは、時間経過を指標とするものとして被検体２の呼吸位相を指定する方法と、呼吸の深さを指標とするものとして被検体２の呼吸レベルを指定する方法とがある。
【００２４】
図３は被検体２に対するＸ線ビームのスキャンの開始タイミングとして被検体２の呼吸位相を指定する方法の一例を示す。スキャン制御部２２は、呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相により最大吸気を示す時刻ｔ１から所定の遅延時間ｄの経過後の時刻ｔ２にスキャンを開始する。ここでは、最大吸気の呼吸位相を基準にスキャン開始の時刻を設定しているが、これに限らず、スキャン開始時刻は、最大呼気の呼吸位相を基準に設定してもよい。遅延時間ｄは、絶対的時間を設定してもよいし、最大吸気と最大呼気との間隔を例えば１００％とし、このうちの最大吸気から例えば１０％等の相対的な時点に設定してもよい。
【００２５】
図４は被検体２に対するＸ線ビームのスキャンの開始タイミングとして呼吸の深さを指定する方法の一例を示す。スキャン制御部２２は、呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相により最大吸気を示す吸気レベルｒｍから所定の割合、例えば１０％だけ低下した吸気レベルｒ１を示す時刻ｔ１０からスキャンを開始する。この場合、最大吸気を１００％とし、最大呼気を０％として定義している。なお、最大吸気を＋１００％とし、最大呼気を−１００％として定義してもよい。
なお、呼吸の深さを基準としてスキャンの開始タイミングを設定する場合、被検体２の呼吸波形が同一吸気レベルを複数回通過するので、スキャンの開始タイミングは、被検体２の呼吸位相と呼吸の深さとを組み合わせて設定するようにしてもよい。例えばスキャンの開始タイミングは、深い呼吸を指示した後、呼気のピークを過ぎた後で最初に９０％を過ぎた時点に設定してもよい。
【００２６】
一方、被検体２に対するＸ線ビームのスキャンの終了タイミングは、スキャン開始と同様に、被検体２の呼吸位相を指定する方法と、被検体２の呼吸レベルを指定する方法と、さらに投影データの収集を行う呼吸サイクルを指定する方法とがある。
図５及び図６は呼吸サイクルによりスキャンの終了タイミングを指定する方法の一例を示し、このうち図５は被検体２の呼吸位相の１周期後の同一呼吸位相でスキャンを終了することを示し、図６は被検体２の最大呼気から最大吸気までの呼吸位相の半周期（０．５周期）だけ投影データの収集を行うことを示す。しかるに、スキャン制御部２２は、スキャンを開始してから例えば呼吸位相の１周期後又は半周期後にスキャンを終了する。
【００２７】
被検体２の吸気中及び呼気中の両方で投影データを収集する必要がある場合は、呼吸位相の最低１周期間における投影データの収集が必要である。このような場合、図５に示すような被検体２の呼吸位相の１周期後の同一呼吸位相でスキャンを終了する方法が最短のスキャン時間になる。又、被検体２の吸気中又は呼気中のいずれか一方投影データを収集する必要がある場合は、被検体２の呼吸波形のピークからピーク、すなわち最大吸気から最大呼気、又は最大呼気から最大吸気までの半周期が最短のスキャン時間になる。
【００２８】
スキャン条件設定部２３は、表示装置１５に表示された被検体２の呼吸波形に基づいて被検体２の呼吸位相又は呼吸レベルに応じてスキャンの開始と終了とを設定する。すなわち、スキャン条件設定部２３は、上記の如くスキャン開始のタイミングを、図３に示すように呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相に基づいて最大吸気を示す時刻ｔ１から所定の遅延時間ｄの経過後の時刻ｔ２に設定したり、又は図４に示すように呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相に基づいて最大吸気を示す吸気レベルｒｍから所定の割合、例えば１０％だけ低下した吸気レベルｒ１を示す時刻ｔ１０に設定する。
【００２９】
スキャン条件設定部２３は、上記の如くスキャン終了のタイミングを、図５に示すように被検体２の呼吸位相の１周期後の同一呼吸位相に設定したり、又は図６に示すように被検体２の最大呼気から最大吸気までの呼吸位相の半周期後に設定する。このスキャン条件設定部２３は、スキャンの開始と終了とを設定を被検体２の呼吸波形に基づいて自動的に設定するようにしてもよいし、又は表示装置１５に表示された被検体２の呼吸波形を観察するオペレータのマニュアル操作によって設定してもよい。
【００３０】
次に、上記の如く構成された装置の動作について図７に示す動作フローチャートに従って説明する。ここでは、連続ダイナミックスキャンを例に説明する。
患者等の被検体２の登録や本装置のセッティングがステップ＃１において行われる。ここで、被検体２がガントリ１内の寝台上に載置される。
次に、本装置は、ステップ＃２において、被検体２のＣＴ画像を取得する前に、本スキャンの開始位置及びＣＴ画像を取得するときの撮影条件等を決定するための被検体２の２次元のスキャノ画像を取得する。すなわち、被検体２のスキャノ画像は、Ｘ線管球４の位置を所定の回転角度に固定し、寝台をＺ方向に移動させる。このとき、Ｘ線管球４は、Ｘ線ビームを被検体２に曝射する。２次元検出器システム７は、被検体２を透過したＸ線ビームを受光し、このＸ線ビームの受光量に応じたＸ線ビーム検出信号を各受光素子毎に出力する。
【００３１】
ＤＡＳ９は、２次元検出器システム７から出力される各受光素子毎の各Ｘ線ビーム検出信号を電圧信号に変換し、増幅し、さらにデジタル信号に変換する。前処理装置１１は、ＤＡＳ９の出力のチャンネル間非均一性等を補正し、投影データとして出力する。この前処理装置１１から出力された投影データは、記録装置１２に記憶される。しかるに、ホストコントローラ１３によって例えばスキャノ画像取得部が動作し、ＤＡＳ９からの各デジタルＸ線ビーム検出信号から被検体４の２次元のスキャノ画像が取得される。
【００３２】
この被検体４の２次元のスキャノ画像は、ホストコントローラ１３によって表示装置１５に表示される。オペレータは、表示装置１５に表示された被検体４の２次元のスキャノ画像を観察し、例えば入力装置１６をマニュアル操作して撮影範囲を入力する。これと共にオペレータは、例えば入力装置１６をマニュアル操作して被検体２に対する呼吸指示のパターンを選択する。これにより、ホストコントローラ１３は、ステップ＃３において、被検体４に対する撮影範囲を設定し、次のステップ＃４において、被検体２に対する呼吸指示のパターンを設定する。これにより、呼吸促進機２１は、予め複数登録されている呼吸指示パターンの中から例えば１つの呼吸指示パターンを選択する。
【００３３】
次に、実際の本スキャンの前に、被検体２に対して音声指示による意識的な呼吸の練習が行われる。すなわち、呼吸促進機２１は、ステップ＃５において、先ず、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）を続ける。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、深呼吸を行うようになり、最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吐いてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、息を思いっきり吐くようになり、最大呼気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「もう一度思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、再度、深呼吸を行うようになり、再び最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）に戻る。
【００３４】
これと共に、呼吸モニタ２０は、ステップ＃５において、呼吸促進機２１から発せられる音声による呼吸指示によって呼吸を行ったときの被検体２の呼吸による動きを捉え、その呼吸モニタ信号を出力する。この呼吸モニタ２０から出力された呼吸モニタ信号は、例えば記憶装置１２に記憶されると共に、表示装置１５に送られて例えば図２に示すような呼吸波形として表示される。
【００３５】
次に、スキャン条件設定部２３は、ステップ＃６において、表示装置１５に表示された被検体２の呼吸波形に基づいて被検体２の呼吸位相又は呼吸レベルに応じて本スキャンの開始と終了とを設定する。すなわち、スキャン条件設定部２３は、上記の如く本スキャン開始のタイミングを、図３に示すように呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相に基づいて最大吸気を示す時刻ｔ１から所定の遅延時間ｄの経過後の時刻ｔ２に設定したり、又は図４に示すように呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相に基づいて最大吸気を示す吸気レベルｒｍから所定の割合、例えば１０％だけ低下した吸気レベルｒ１を示す時刻ｔ１０に設定する。
【００３６】
又、スキャン条件設定部２３は、上記の如く本スキャン終了のタイミングを、図５に示すようにスキャン開始から被検体２の呼吸位相の１周期後の同一呼吸位相に設定したり、又は図６に示すように被検体２の最大呼気から最大吸気までの呼吸位相の半周期後に設定する。
なお、これら本スキャンの開始と終了との設定は、スキャン条件設定部２３により自動的に行うようにしてもよいし、又は表示装置１５に表示された被検体２の呼吸波形を観察するオペレータのマニュアル操作によって設定してもよい。又、本スキャンの開始と終了との各タイミングの設定は、それぞれ互いに異なるタイミングで複数設定してもよい。
【００３７】
又、再構成装置１７は、スキャン条件設定部２３により設定された本スキャン開始のタイミングと終了タイミングとに従ってスキャン制御部２２により被検体２の呼吸による動きに応じて本スキャンのタイミングが制御されたときに取得された被検体２のボリュームデータを再構成して所望の呼吸位相の３次元画像を取得するように設定される。
【００３８】
次に、ホストコンピュータ１３は、ステップ＃７において、被検体２に対して意識的な呼吸の練習と同一の呼吸指示パターンの音声指示を再度発する指令を呼吸促進機２１に発し、かつ呼吸モニタ２０から出力される呼吸モニタ信号を表示装置１５に表示させる。
【００３９】
これにより、呼吸促進機２１は、本スキャン中に、先ず、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）を続ける。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、深呼吸を行うようになり、最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吐いてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、息を思いっきり吐くようになり、最大呼気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「もう一度思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、再度、深呼吸を行うようになり、再び最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）に戻る。
【００４０】
これと共に、呼吸モニタ２０は、呼吸促進機２１から発せられる音声による呼吸指示によって呼吸を行ったときの被検体２の呼吸による動きを捉え、その呼吸モニタ信号を出力する。この呼吸モニタ２０から出力された呼吸モニタ信号は、例えば記憶装置１２に記憶されると共に、表示装置１５に送られて例えば図２に示すような呼吸波形として表示される。
【００４１】
これと共に、ホストコンピュータ１３は、同ステップ＃７において、例えば図３に示すように呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相に基づいて最大吸気を示す時刻ｔ１から所定の遅延時間ｄの経過後の時刻ｔ２、又は図４に示すように呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相に基づいて最大吸気を示す吸気レベルｒｍから所定の割合、例えば１０％だけ低下した吸気レベルｒ１を示す時刻ｔ１０から本スキャンを開始するようにデータ／制御バス１４を介して高電圧発生装置６と、架台駆動部８となどに本スキャン実行の指令を発する。
【００４２】
しかるに、被検体２が呼吸指示パターンの音声指示に従って意識的に呼吸をしている状態に、Ｘ線球管４と２次元検出器システム７とは、例えば図３に示す時刻ｔ２又は図４に示す時刻ｔ１０から被検体２を略中心として連続的に回転移動する。本スキャン中、Ｘ線球管４から放射されたＸ線ビームは、被検体２を透過して２次元検出器システム７により検出される。ＤＡＳ９は、上記同様に、２次元検出器システム７の各チャンネルの出力を電圧信号に変換して増幅し、デジタル信号に変換する。前処理装置１１は、ＤＡＳ９の出力のチャンネル間非均一性等を補正する。この前処理装置１１により前処理された投影データは、記憶装置１２に記憶される。
【００４３】
このように本スキャンを実行して例えば図５に示す被検体２の呼吸位相の１周期後の同一呼吸位相、又は図６に示す被検体２の最大呼気から最大吸気までの呼吸位相の半周期後になると、ホストコンピュータ１３は、本スキャンを終了するようにデータ／制御バス１４を介して高電圧発生装置６と、架台駆動部８となどに本スキャン終了の指令を発する。
【００４４】
次に、再構成装置１７は、ステップ＃８において、例えば本スキャン中に、前処理装置１１により前処理された投影データから被検体２の例えば３Ｄ画像データや４Ｄ画像データ等のＣＴ画像を再構成する。この場合、再構成装置１７は、スキャン条件設定部２３により設定された本スキャン開始のタイミングと終了タイミング、例えば図５に示すように被検体２の最大吸気を示す時刻ｔ１から所定の遅延時間ｄの経過後の時刻ｔ２から本スキャンを開始し、このスキャン開始時刻ｔ２から被検体２の呼吸位相の１周期後の同一呼吸位相になったときまでに収集された投影データを再構成して所望の呼吸位相の３次元画像を取得する。
【００４５】
次に、ホストコンピュータ１３は、ステップ＃９において、再構成装置１７により取得された被検体２の所望の呼吸位相における３次元画像を表示装置１５に表示する。
次に、ホストコンピュータ１３は、ステップ＃１０において、再構成のリトライの選択があるか否かを判断し、再構成のリトライの選択があれば、ステップ＃１１に移って画像再構成のタイミングを追加し、ステップ＃８に戻って再度再構成装置１７により画像再構成を実行する。再構成のリトライの選択がなければ、ホストコンピュータ１３は、検査を終了する。
【００４６】
このように上記第１の実施の形態によれば、呼吸促進機２１によって被検体２に対して例えば「楽にしてください」、「思い切り息を吸ってください」「思い切り息を吐いてください」「もう一度思い切り息を吸ってください」「楽にしてください」を音声により発して意識的に異なる深さの呼吸を促し、このときにＸ線球管４と２次元検出器システム７とを被検体２を略中心として連続的に回転移動させて連続ダイナミックスキャンを行って投影データを収集する。
【００４７】
これにより、被検体２の安静時の呼吸に限らず、被検体２が例えば最大呼気から最大吸気までの範囲の呼吸をしたときの投影データを収集することができ、この投影データを再構成することによって例えば安静時の呼吸レベルでは他の部位で隠れて観察できなかった部位、例えば腫瘍部位等が最大呼気又は最大吸気をしたときに現れて、その部位のＣＴ画像の観察が可能になる。
従って、被検体２が意識的に深い呼吸を行った時の動き、例えば最大呼気から最大吸気との間の動きによる診断機能解析などが可能になる。これにより、再現性の無い呼吸に対しても任意の呼吸位相で投影データを収集することができ、この投影データを再構成することによってＣＴ画像を取得できる。
【００４８】
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本実施の形態においてコーンビームＸ線ＣＴ装置の構成は、図１と同一なので、その詳しい説明は省略する。
本実施の形態は、コーンビームＸ線ＣＴ装置によりシングルスキャンを繰り返す場合について説明する。上記第１の実施の形態の連続ダイナミックスキャンでは、被検体２の呼吸レートが低く、かつ多くの呼吸位相でＣＴ画像の必要が無い場合、必要以上に本スキャンを行い、被検体２に対するＸ線ビームの被爆量を多くしてしまう。
従って、本実施の形態は、呼吸位相を変えてコーンビームＸ線ＣＴ装置によりシングルスキャンを繰り返す場合について説明する。
【００４９】
本実施の形態でも、上記第１の実施の形態と同様に、呼吸促進機２１は、Ｘ線ビームのスキャン前とスキャン中とに、それぞれ被検体２に対して異なる深さの呼吸として例えば「楽にしてください」、「思い切り息を吸ってください」「思い切り息を吐いてください」「もう一度思い切り息を吸ってください」「楽にしてください」を音声により発して促す。
スキャン条件設定部２３は、表示装置１５に表示された被検体２の呼吸波形に基づいて被検体２の呼吸位相又は呼吸レベルに応じてスキャン時間とスキャン開始時刻とを設定する。このスキャン条件設定部２３は、スキャン時間とスキャン開始時刻とを被検体２の呼吸波形に基づいて自動的に設定するようにしてもよいし、又は表示装置１５に表示された被検体２の呼吸波形を観察するオペレータのマニュアル操作によって設定してもよい。このうちスキャン時間は、ハーフスキャンとフルスキャンとから選択可能である。
【００５０】
被検体２に対するＸ線ビームのスキャンの開始タイミングは、上記第１の実施の形態と同様に、時間経過を指標とするものとして被検体２の呼吸位相を指定する方法と、呼吸の深さを指標とするものとして被検体２の呼吸レベルを指定する方法とがあり、複数のタイミングを設定可能である。このうち被検体２の呼吸位相を指定する方法は、上記図３に示すように呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相に基づいて最大吸気を示す時刻ｔ１から所定の遅延時間ｄの経過後の時刻ｔ２に設定する。
呼吸の深さを指標とするものとして被検体２の呼吸レベルを指定する方法は、上記図４に示すように呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相に基づいて最大吸気を示す吸気レベルｒｍから所定の割合、例えば１０％だけ低下した吸気レベルｒ１を示す時刻ｔ１０に設定する。
【００５１】
図８及び図９は被検体２の最大吸気と、最大呼気と、これら最大吸気と最大呼気との中間における呼吸波形の上がりと下がりとの４つのタイミングで投影データを収集する一例を示す。このうち図８はスキャン時間に対して呼吸周期が長いときの投影データの収集タイミングを示し、呼吸波形の１周期中に例えば４つの呼吸位相の投影データを収集できることを示す。図９はスキャン時間に対して呼吸周期が短いときの投影データの収集タイミングを示し、複数周期の呼吸に亘って目的とする位相の投影データを収集できる。
【００５２】
次に、上記の如く構成された装置の動作について図１０に示す動作フローチャートに従って説明する。ここでは、シングルスキャンの例である。
患者等の被検体２の登録や本装置のセッティングがステップ＃１において行われ、ここで、被検体２がガントリ１内の寝台上に載置される。
次に、本装置は、ステップ＃１２において、上記同様に、被検体２のＣＴ画像を取得する前に、本スキャンの開始位置及びＣＴ画像を取得するときの撮影条件等を決定するための被検体２の２次元のスキャノ画像を取得する。この被検体４の２次元のスキャノ画像は、ホストコントローラ１３によって表示装置１５に表示される。オペレータは、表示装置１５に表示された被検体４の２次元のスキャノ画像を観察し、例えば入力装置１６をマニュアル操作して撮影範囲を入力し、これと共に例えば入力装置１６をマニュアル操作して被検体２に対する呼吸指示のパターンを選択するので、ホストコントローラ１３は、ステップ＃１３において、被検体４に対する撮影範囲を設定し、次のステップ＃１４において、被検体２に対する呼吸指示のパターンを設定する。
【００５３】
次に、実際の本スキャンの前に、被検体２に対して音声指示による意識的な呼吸の練習が行われる。すなわち、呼吸促進機２１は、ステップ＃１５において、先ず、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）を続ける。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、深呼吸を行うようになり、最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吐いてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、息を思いっきり吐くようになり、最大呼気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「もう一度思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、再度、深呼吸を行うようになり、再び最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）に戻る。
【００５４】
これと共に、呼吸モニタ２０は、同ステップ＃１５において、呼吸促進機２１から発せられる音声による呼吸指示によって呼吸を行ったときの被検体２の呼吸による動きを捉え、その呼吸モニタ信号を出力する。この呼吸モニタ２０から出力された呼吸モニタ信号は、例えば記憶装置１２に記憶されると共に、表示装置１５に送られて例えば図２に示すような呼吸波形として表示される。
【００５５】
次に、スキャン条件設定部２３は、ステップ＃１６において、表示装置１５に表示された被検体２の呼吸波形に基づいて被検体２の呼吸位相又は呼吸レベルに応じて本スキャンのスキャン時間とスキャン開始時刻とを設定する。なお、本スキャンのスキャン時間とスキャン開始時刻との設定は、スキャン条件設定部２３により自動的に行うようにしてもよいし、又は表示装置１５に表示された被検体２の呼吸波形を観察するオペレータのマニュアル操作によって設定してもよい。
又、再構成装置１７は、スキャン条件設定部２３により設定された本スキャンのスキャン時間とスキャン開始時刻とに従ってスキャン制御部２２により被検体２の呼吸による動きに応じて本スキャンのタイミングが制御されたときに取得された被検体２のボリュームデータを再構成して所望の呼吸位相の３次元画像を取得するように設定される。
【００５６】
次に、ホストコンピュータ１３は、ステップ＃１７において、被検体２に対して意識的な呼吸の練習と同一の呼吸指示パターンの音声指示を再度発する指令を呼吸促進機２１に発し、かつ呼吸モニタ２０から出力される呼吸モニタ信号を表示装置１５に表示させる。しかるに、呼吸促進機２１は、本スキャン中に、先ず、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）を続ける。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、深呼吸を行うようになり、最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吐いてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、息を思いっきり吐くようになり、最大呼気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「もう一度思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、再度、深呼吸を行うようになり、再び最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）に戻る。
【００５７】
これと共に、呼吸モニタ２０は、呼吸促進機２１から発せられる音声による呼吸指示によって呼吸を行ったときの被検体２の呼吸による動きを捉え、その呼吸モニタ信号を出力する。この呼吸モニタ２０から出力された呼吸モニタ信号は、例えば記憶装置１２に記憶されると共に、表示装置１５に送られて例えば図２に示すような呼吸波形として表示される。
【００５８】
これと共に、ホストコンピュータ１３は、同ステップ＃１７において、スキャン条件設定部２３に設定された被検体２の呼吸位相又は呼吸レベルに応じた本スキャンのスキャン時間とスキャン開始時刻とに従って本スキャンを開始するようにデータ／制御バス１４を介して高電圧発生装置６と、架台駆動部８となどに本スキャン実行の指令を発する。
【００５９】
しかるに、被検体２が呼吸指示パターンの音声指示に従って意識的に呼吸をしている状態に、Ｘ線球管４と２次元検出器システム７とは、被検体２を略中心として連続的に回転移動する。シングルスキャン中、Ｘ線球管４から放射されたＸ線ビームは、被検体２を透過して２次元検出器システム７により検出される。
ＤＡＳ９は、上記同様に、２次元検出器システム７の各チャンネルの出力を電圧信号に変換して増幅し、デジタル信号に変換する。前処理装置１１は、ＤＡＳ９の出力のチャンネル間非均一性等を補正する。この前処理装置１１により前処理された投影データは、記憶装置１２に記憶される。これにより、例えば図８に示すようにスキャン時間に対して呼吸周期が長い場合、呼吸波形の１周期中に例えば４つの呼吸位相の投影データが収集されて記憶装置１２に記憶される。又、図９に示すようにスキャン時間に対して呼吸周期が短い場合、複数周期の呼吸に亘って目的とする位相の投影データを収集されて記憶装置１２に記憶される。
【００６０】
次に、再構成装置１７は、ステップ＃１８において、例えばシングルスキャン中に、前処理装置１１により前処理された投影データから被検体２の１断面の３Ｄ画像データや４Ｄ画像データ等のＣＴ画像を再構成する。この場合、再構成装置１７は、スキャン条件設定部２３により設定されたシングルスキャン中に収集された投影データを再構成して所望の呼吸位相の３次元画像を取得する。
次に、ホストコンピュータ１３は、ステップ＃１９において、再構成装置１７により取得された被検体２の所望の呼吸位相における３次元画像を表示装置１５に表示する。
【００６１】
次に、ホストコンピュータ１３は、ステップ＃２０において、追加のスキャンの選択があるか否かを判断し、追加のスキャンの選択があれば、ステップ＃２１に移ってスキャンタイミングの追加を行ってステップ＃１８に戻る。追加のスキャンの選択がなければ、ホストコンピュータ１３は、検査を終了する。
【００６２】
このように上記第２の実施の形態によれば、呼吸促進機２１によって被検体２に対して例えば「楽にしてください」、「思い切り息を吸ってください」「思い切り息を吐いてください」「もう一度思い切り息を吸ってください」「楽にしてください」を音声により発して意識的に異なる深さの呼吸を促し、このときにＸ線球管４と２次元検出器システム７とを被検体２を略中心として回転移動させてシングルスキャンを行って投影データを収集する。
【００６３】
これにより、被検体２の安静時の呼吸に限らず、被検体２が例えば最大呼気から最大吸気までの範囲の呼吸をしたときの投影データを収集することができ、この投影データを再構成することによって例えば安静時の呼吸レベルでは他の部位で隠れて観察できなかった部位が最大呼気又は最大吸気をしたときに現れて、その部位のＣＴ画像の観察が可能になる。従って、被検体２が意識的に深い呼吸を行った時の動き、例えば最大呼気から最大吸気との間の動きによる診断機能解析などが可能になる。これにより、再現性の無い呼吸に対しても任意の呼吸位相で投影データを収集することができ、この投影データを再構成することによってＣＴ画像を取得できる。
【００６４】
又、例えばスキャン時間に対して呼吸周期が長い場合、図８に示すように呼吸波形の１周期中に例えば４つの呼吸位相の投影データが収集されて記憶装置１２に記憶し、又、スキャン時間に対して呼吸周期が短い場合、図９に示すように複数周期の呼吸に亘って目的とする位相の投影データを収集されて記憶装置１２に記憶するので、被検体２の呼吸波形の１周期中に互いに異なる複数の呼吸位相の投影データを収集することができる。これにより、スキャン時間及びスキャン開始時刻を選定して設定すれば、任意の呼吸位相で投影データを収集することができる。
【００６５】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６６】
上記第１の実施の形態は、連続ダイナミックスキャンに適用した場合、上記第２の実施の形態は、シングルスキャンに適用した場合について説明したが、連続ダイナミックスキャン又はシングルスキャンのいずれか一方を選択する判断機能をホストコントローラ１３に持たせてもよい。すなわち、ホストコントローラ１３は、例えば図１１に示すようにステップ＃３０において、連続ダイナミックスキャン又はシングルスキャンのいずれか一方のスキャンモードを選択する。
【００６７】
連続ダイナミックスキャン又はシングルスキャンのいずれかの設定は、例えばスキャンモードスイッチを設け、このスキャンモードスイッチが例えばオペレータのマニュアル操作によって連続ダイナミックスキャン又はシングルスキャンのいずれかに設定される。ホストコントローラ１３は、スキャンモードスイッチが連続ダイナミックスキャン又はシングルスキャンのいずれかに設定されているかを判断する。なお、連続ダイナミックスキャン側の動作フローチャートは図７に示す動作フローチャートと同一であり、シングルスキャン側の動作フローチャートは図１０に示す動作フローチャートと同一である。
【００６８】
角錐状のＸ線ビームを放射するコーンビームＸ線ＣＴ装置に限らず、マルチスライスＸ線ＣＴにも適用可能である。このマルチスライスＸ線ＣＴは、円錐状のＸ線ビームを放射するＸ線源と、複数個Ｍのファンビーム用検出列をＺ軸方向にＮ列積み重ねたように円筒面上に複数の検出素子を配列した２次元検出器とを備える。
【００６９】
音声による呼吸指示は、「楽にしてください」、「思い切り息を吸ってください」「思い切り息を吐いてください」「もう一度思い切り息を吸ってください」「楽にしてください」に限らず、他の呼吸指示、例えば「呼吸を止めてください」等を含めてもよい。さらに音声による呼吸指示は、例えば「少し息を吸ってください」とか「少し息を吐いてください」のような呼吸の深さの程度を表すような内容にすることも可能である。
【００７０】
本スキャン開始のタイミングは、例えば図１２に示すように呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸波形の変化を検出し、被検体２の呼吸波形が例えば上向への変化から下向きへの変化に変わった時点ｔ２０を最大吸気として判定し、この時点ｔ２０から所定の遅延時間ｄの経過後の時刻ｔ２１にスキャン開始する。又、本スキャン開始のタイミングは、例えば呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸波形の変化を検出し、被検体２の呼吸波形が例えば下向への変化から上向きへの変化に変わった時点を最大呼気として判定し、この時点から所定の遅延時間ｄの経過後にスキャン開始するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係るコーンビームＸ線ＣＴ装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】同装置における音声のよる呼吸の指示と呼吸モニタによりモニタされた被検体の呼吸波形の一例を示す図。
【図３】同装置における被検体に対するＸ線ビームのスキャンの開始タイミングとして被検体の呼吸位相を指定する方法の一例を示す図。
【図４】同装置における被検体に対するＸ線ビームのスキャンの開始タイミングとして呼吸の深さを指定する方法の一例を示す図。
【図５】同装置により被検体の呼吸位相の１周期後の同一呼吸位相でスキャンを終了することを示す図。
【図６】同装置により被検体の最大呼気から最大吸気までの呼吸位相の半周期でスキャンを終了することを示す図。
【図７】同装置における連続ダイナミックスキャンでの動作フローチャート。
【図８】同装置におけるスキャン時間に対して呼吸周期が長いときの投影データの収集タイミングを示す図。
【図９】同装置におけるスキャン時間に対して呼吸周期が短いときの投影データの収集タイミングを示す図。
【図１０】同装置におけるシングルスキャンでの動作フローチャート。
【図１１】同装置における連続ダイナミックスキャン又はシングルスキャンを選択可能とする動作フローチャート。
【図１２】同装置における本スキャン開始のタイミングの変形例を示す図。
【符号の説明】
【００７２】
１：ガントリ、２：被検体、３：回転フレーム、４：Ｘ線管、５：スリップリング、６：高電圧発生装置、７：２次元検出器システム、８：架台駆動部、９：データ収集回路、１０：非接触データ伝送装置、１１：前処理装置、１２：記録装置、１３：ホストコントローラ、１４：データ／制御バス、１５：表示装置、１６：入力装置、１７：再構成装置、１８：補助記憶装置、１９：データ処理装置、２０：呼吸モニタ、２１：呼吸促進機、２２：スキャン制御部、２３：スキャン条件設定部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば患者等の被検体の呼吸動作に同期して被検体の断層面の画像データを取得するＸ線ＣＴ装置に関し、特に被検体の体軸方向に広がりを持ちＸ線源から放射された角錐状のＸ線ビームを検出する２次元検出器を備えたＸ線ＣＴ装置（コーンビームＣＴ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置には、例えばファンビーム（シングルスライス）Ｘ線ＣＴと、マルチスライスＸ線ＣＴと、コーンビームＸ線ＣＴスキャナとがある。Ｘ線ＣＴ装置におけるスキャンの方式には、例えばヘリカルスキャンと、呼吸同期スキャン（Prospective-Gating）とがある。このうちヘリカルスキャンにより取得された投影データの再構成には、呼吸同期再構成（Retrospective-Gating）がある。
【０００３】
ファンビームＸ線ＣＴは、Ｘ線源からファン状にＸ線ビームを照射し、扇状に例えば１０００チャンネル近く１列に配列した複数の検出器により被検体を透過したＸ線を検出してそのデータ収集し、Ｘ線源と複数の検出器とを被検体の周囲に回転させながら１回転で１０００回程度データ収集し、この収集データに基づいて画像を再構成する。
マルチスライスＸ線ＣＴは、円錐状のＸ線ビームを放射するＸ線源と、複数個Ｍのファンビーム用検出列をＺ軸方向（被検体の体軸方向）にＮ列積み重ねたように円筒面上に複数の検出素子を配列した２次元検出器とを備える。なお、２次元検出器は、チャンネル数がＭ、セグメント数がＮで、焦点−回転中心間距離をＦＣＤ、有効視野直径をＦＯＶとする。
【０００４】
コーンビームＸ線ＣＴスキャナは、Ｘ線源から被検体の体軸方向にさらに広いＸ線ビームを照射し、２次元検出器によって検出される１方向からの収集データが２次元投影データになる。このコーンビームＸ線ＣＴスキャナは、多方向からの２次元投影データに基づいて３次元画像再構成を行い、Ｘ線源と２次元検出器とを１回転するだけである程度のボリュームに対するボクセルデータを取得する。
このコーンビームＸ線ＣＴスキャナは、２次元検出器としてイメージインテンシファイア（以下、Ｉ．Ｉ．と称する）を用いたシステムをメインとして１９８０年代の後半から研究開発が進められている。例えば非特許文献１には、ターンテーブルとＩ．Ｉ．とを組み合わせた実験システムによる胸部ファントムのスキャン結果についての論議が記載されている。Ｉ．Ｉ．を用いたコーンビームＸ線ＣＴスキャナは、例えば骨や造影された血管等の高コントラストの物体の形状を捉えるものとして一部実用化されつつある。
コーンビームＸ線ＣＴスキャナは、マルチスライスＣＴと同様なシンチレータ、フォトダイオードを検出素子とする２次元検出器を備え、連続回転可能なスリップリング架台とを組み合わせたものについても提案されている。かかるコーンビームＸ線ＣＴスキャナは、例えば非特許文献２等に開示されている。
【０００５】
ヘリカルスキャンを用いるＸ線ＣＴスキャナは、Ｘ線管球及び検出器を被検体の周りに連続回転させると共に、被検体を載せた寝台天板を被検体の体軸方向に移動させる。これにより、Ｘ線管球の被検体に対する相対的な軌跡は螺旋形状となる。画像を再構成する場合、Ｘ線ＣＴスキャナは、例えばＸ線管球の軌跡中のある部分に対するデータを、被検体の呼吸動作をモニタする装置で得られた呼吸の動きに対して予め設定した位相のタイミングでスキャンを行う。被検体の呼吸動作をモニタするモニタ装置は、例えば、胸部に取り付ける圧力センサ、呼吸の流量を測定するエアフローセンサ、或いはカメラにより撮影した被検体の動きをソフトウェアで解析して呼吸の動きを求めるものなどがある。Ｘ線ＣＴスキャナは、成スライス面の両側１８０°分、合計３６０°分のデータを用いる３６０°補間法、対向ビームを用いてスライス面を挟んだ合計１８０°分のデータを用いる１８０°補間法が用いられる。
【０００６】
呼吸同期スキャンは、スキャン中に、被検体の呼吸に合わせてスキャンタイミングを調整する。被検体の呼吸動作をモニタするモニタ装置は、例えば上記同様に、胸部に取り付ける圧力センサ、呼吸の流量を測定するエアフローセンサ、或いはカメラにより撮影した被検体の動きをソフトウェアで解析して呼吸の動きを求めるものなどがある。呼吸同期スキャンは、モニタ装置によりモニタされた被検体の呼吸の動きに対して予め設定した位相のタイミングでスキャンを行う。
被検体の体軸方向の広い範囲に対して同じ呼吸位相の画像を取得するには、被検体を移動させない状態でＸ線管球及び検出器を１回転させるスキャンと、被検体の移動とを繰り返す。すなわち、被検体で必要とするスライス位置の画像を取得するために被検体を移動する。この状態で予め設定された呼吸位相のタイミングでスキャンを行う。次に、被検体で必要とする次のスライス位置の画像を取得するために被検体を移動する。そして、予め設定された呼吸位相のタイミングでスキャンを行うのを待つ。このようなスキャンで互いに異なる呼吸位相でボリュームデータを取得する場合には、上記一連の動作を互いに異なる呼吸位相で繰り返す。
【０００７】
呼吸同期再構成は、ヘリカルスキャンにより取得された時間方向、体軸方向に連続した投影データを用いて任意の呼吸位相のボリュームデータを後処理（再構成）で得る。被検体の呼吸動作をモニタするモニタ装置は、例えば上記同様に、胸部に取り付ける圧力センサ、呼吸の流量を測定するエアフローセンサ、或いはカメラにより撮影した被検体の動きをソフトウェアで解析して呼吸の動きを求めるものなどがある。かかる被検体の呼吸動作をモニタするモニタ装置は、被検体の呼吸動作をモニタしてその呼吸モニタ信号、例えばゲートパルス又は波形を出力する。
呼吸同期再構成を行うには、モニタ装置から出力される呼吸モニタ信号を投影データと共に記憶する。この呼吸同期再構成では、呼吸モニタ信号に基づいて指定した呼吸位相の再構成に必要なデータを投影データから抽出し、指定された範囲の画像を再構成する。任意の位置で任意の呼吸位相の画像を再構成するためには、１周期の呼吸間隔の時間だけ同じスライス位置のデータを収集する必要がある。このため、呼吸周期、検出器の列数等からヘリカルピッチの範囲が限定される。
【０００８】
しかしながら、１回の呼吸同期スキャンでは、特定の１種類の呼吸位相でのボリュームデータを得るだけで、呼吸運動による被検体の動きでの画像を観察することができない。指定する呼吸位相を変えてスキャンを繰り返せば、幾つかの呼吸位相での各ボリュームデータを得ることが可能になる。それでも呼吸運動による被検体の連続的な動きを観察するには不十分である。
呼吸同期再構成は、同じ呼吸を繰り返すことを前提に、被検体の動きを観察することが可能である。しかしながら、この呼吸同期再構成は、同じ呼吸を繰り返すことを前提にしているために安静時の呼吸に限られる。このため、呼吸同期再構成では、意識的に深い呼吸を行った時の動き、例えば最大呼気から最大吸気との間の動きによる診断機能解析などが不可能である。被検体が例えば最大呼気又は最大吸気をしたときには、例えば安静時の呼吸レベルでは観察できなかった部位、例えば腫瘍部位等の画像が観察可能になることがある。しかしながら、呼吸同期再構成は、安静時の呼吸に限られるため、被検体が例えば最大呼気又は最大吸気をしたときの画像を取得するのは困難である。
なお、かかるコーンビームＸ線ＣＴスキャナは、例えば特願平１１−３６６１８９号や特願平１１−３６８２７３号に記載されている。
【非特許文献１】Volume ＣＴ of anthropomorphic phantoms using a radiation therapy simulator Ｍihael Ｄ．Ｓilver，Ｙasuo Ｓaito他；ＳＰＩＥ １６５１ １９７−２１１ １９９２
【非特許文献２】Ｌarge are ２−dimensional detector for real-time ３-dimensional ＣＴ（４Ｄ−ＣＴ）“Ｙasuo Ｓaito 他；ＳＰＩＥ ４３２０ ７７５−７８２ ２００１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、意識的に深い呼吸を行ったときのような再現性の無い呼吸を行っても、この深い呼吸運動による被検体の動きでの任意の呼吸位相におけるボリュームデータを得ることができるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線源から放射された角錐状のＸ線ビームを被検体に対してスキャンし、被検体を透過したＸ線ビームを２次元平面状に形成された２次元検出器により検出し、２次元検出器からデータ収集して被検体のボリュームデータを取得するＸ線ＣＴ装置において、被検体に対して少なくとも異なる深さの呼吸を行うように促す呼吸促進機と、被検体の呼吸による動きを捉える呼吸モニタと、呼吸モニタにより捉えられた被検体の呼吸による動きに応じてＸビームの被検体に対するスキャンのタイミングを制御するスキャン制御部とを具備する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、意識的に深い呼吸を行ったときのような再現性の無い呼吸を行っても、この深い呼吸運動による被検体の動きでの任意の呼吸位相におけるボリュームデータを得ることができるＸ線ＣＴ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１はコーンビームＸ線ＣＴ装置の構成図を示す。このコーンビームＸ線ＣＴ装置は、ガントリ１を備える。このガントリ１には、被検体２を載置する寝台が設けられている。このガントリ１は、回転中心軸ＲＡを中心として回転自在に保持されたリング状の回転フレーム３を備える。この回転フレーム３には、Ｘ線管球４が回転中心軸ＲＡに正対する向きで取り付けられている。このＸ線管球４には、スリップリング５を介して高電圧発生装置６が接続されている。この高電圧発生装置６は、スリップリング５を介してＸ線管球４に高電圧を印加する。Ｘ線管球４は、高電圧の印加により角錐状のＸ線ビーム（コーンビーム）を放射する。
【００１３】
２次元検出器システム７が回転フレーム３上に取り付けられている。この２次元検出器システム７は、２次元平面状に形成され、Ｘ線管球４から放射されて被検体２を透過したＸ線ビームを検出する。この２次元検出器システム７は、回転中心軸ＲＡを挟んでＸ線管球４に対向する。この２次元検出器システム７は、マルチスライス仕様であって、回転中心軸ＲＡと平行な方向すなわち体軸方向（スライス方向）に沿って併設された多数列の検出素子を有し、被検体２の体軸方向（Ｚ軸方向）に広い検出範囲を有する。これら検出素子は、例えばシンチレータとフォトダイオードとにより構成される。検出素子列は、例えば６４列である。これら検出素子列は、チャンネル方向に沿って配列された複数の検出素子を有する。
【００１４】
なお、回転中心軸ＲＡをＺ軸として、このＺ軸を中心とした回転座標系をＸＹ座標系で規定する。この場合、Ｘ線管球４の焦点と２次元検出器システム７の中心とを結ぶいわゆるＸ線中心軸をＹ軸、ＺＹ軸に直交する軸をＸ軸と定義する。このＸＹＺ軸を以下適宜使用する。
架台駆動部８は、ガントリ１内に回転フレーム３を回転させることによりＸ線管球４と２次元検出器システム７とを対向させて状態で被検体２の周りに回転させる。
【００１５】
データ収集回路９が２次元検出器システム７に接続されている。このデータ収集回路９は、一般的にＤＡＳ（Ｄata Ａcquisition Ｓystem）と呼ばれる。このＤＡＳ９は、２次元検出器システム７の各チャンネルの出力（電流信号）を電圧信号に変換して増幅し、デジタル信号に変換する。このＤＡＳ９には、光や磁気を媒体とした非接触データ伝送装置１０を介して前処理装置１１が接続されている。この前処理装置１１は、ＤＡＳ９の出力のチャンネル間非均一性等を補正し、投影データとして出力する。この前処理装置１１から出力された投影データは、記録装置１２に記憶される。
【００１６】
一方、ホストコントローラ１３には、データ／制御バス１４を介して高電圧発生装置６と、架台駆動部８と、前処理部１１と、記憶装置１２と、表示装置１５と、入力装置１６と、再構成装置１７と、補助記憶装置１８と、データ処理装置１９と、呼吸促進機２０と、スキャン制御部２１と、スキャン条件設定部２２とが接続されている。このホストコントローラ１３は、データ／制御バス１４を介して高電圧発生装置６と、架台駆動部８と、前処理部１１と、記憶装置１２と、表示装置１５と、入力装置１６と、再構成装置１７と、補助記憶装置１８と、データ処理装置１９と、呼吸モニタ２０と、呼吸促進機２１と、スキャン制御部２２と、スキャン条件設定部２３との各動作を制御する。
【００１７】
ホストコントローラ１３は、回転フレーム３を回転させてＸ線管球４と２次元検出器システム７とを回転移動させると共に、高電圧発生装置６と、ＤＡＳ９とをそれぞれ制御して例えばプリコンベンショナルスキャン、プリスキャン（ダイナミックスキャン）又は本スキャン（ダイナミックスキャン）を行う。プリスキャンは、モニタリングスキャンとも称する。
入力装置１６は、マウス等のポインティングデバイスやキーボード等であって、オペレータの手動による操作を受ける。
【００１８】
再構成装置１７は、例えばコンベンショナルスキャン、プリスキャン又は本スキャン中に、前処理装置１１により前処理された投影データから被検体２の例えば３Ｄ画像データや４Ｄ画像データ等のＣＴ画像を再構成する。
記憶装置１２には、例えば前処理装置１１により前処理を受けた投影データや、コンベンショナルスキャン時に取得された３Ｄ画像データ、ＭＰＲによる例えばアキシャル、コロナル、サジタル等の３方位断面の各断面画像データ、ＭＩＰ像の画像データ、プリスキャンや本スキャン時に取得された４Ｄの造影ＣＴ画像データ等が記憶される。
データ処理装置１９は、例えば３Ｄ画像データからＭＰＲによる例えばアキシャル、コロナル、サジタル等の３方位断面の各断面画像データの生成、３Ｄ画像データからＭＩＰ像の生成などの画像処理を行う。
【００１９】
呼吸モニタ２０は、被検体２の呼吸による動きを捉え、その呼吸モニタ信号を出力する。この呼吸モニタ２０は、例えば被検体２の胸部に取り付ける圧力センサ、被検体２の呼吸の流量を測定するエアフローセンサ、或いはカメラ等により撮影した被検体２の動きをソフトウェアで解析して呼吸の動きを求めるものなどである。
【００２０】
呼吸促進機２１は、被検体２に対して異なる深さの呼吸を行うように促すもので、例えば通常の呼吸（安静時の呼吸）や深呼吸等の異なる深さの呼吸を音声により意識的に促す。具体的に呼吸促進機２１は、Ｘ線ビームのスキャン前とスキャン中とに、それぞれ被検体２に対して異なる深さの呼吸として例えば「楽にしてください」、「思い切り息を吸ってください」「思い切り息を吐いてください」「もう一度思い切り息を吸ってください」「楽にしてください」を音声により発して促す。
【００２１】
図２は音声のよる呼吸の指示と呼吸モニタ２０によりモニタされた被検体２の呼吸波形との関係の一例を示す。同図の上半分に被検体２の呼吸を促すための音声指示を示し、下半分に音声指示に対応する被検体２の呼吸波形を示す。被検体２の呼吸波形は、横軸が時間、縦軸が呼吸レベルすなわち呼吸深さを示し、上方向が吸気の向き、下方向が呼気の向きを示す。なお、呼吸モニタ２０によりモニタされた被検体２の呼吸波形は、例えば表示装置１５に表示される。
すなわち、被検体２に対する呼吸指示のパターンの一例を示すと、呼吸促進機２１は、先ず、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）を続ける。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、深呼吸を行うようになり、最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吐いてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、息を思いっきり吐くようになり、最大呼気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「もう一度思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、再度、深呼吸を行うようになり、再び最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）に戻る。
【００２２】
呼吸促進機２１は、音声指示の「楽にしてください」、「思い切り息を吸ってください」「思い切り息を吐いてください」「もう一度思い切り息を吸ってください」「楽にしてください」等を予め設定しておき、自動的に発生するようにしてもよいし、又はオペレータが表示装置１５に表示される呼吸モニタ２０によりモニタされた被検体２の呼吸波形を観察しながらオペレータによるマニュアル操作によって順次発生するようにしてもよい。
呼吸促進機２１は、被検体２に対する呼吸指示パターンを予め複数登録しておき、これら呼吸指示パターンの中から例えば１つの呼吸指示パターンをオペレータの選択によって選択してもよい。
【００２３】
スキャン制御部２２は、呼吸モニタ２０により捉えられた被検体２の呼吸による動きに応じてＸ線ビームの被検体２に対するスキャンのタイミングを制御するもので、被検体２の呼吸位相又は呼吸レベルに応じてスキャンの開始や終了の各タイミングを制御する。このうち被検体２に対するＸ線ビームのスキャンの開始タイミングは、時間経過を指標とするものとして被検体２の呼吸位相を指定する方法と、呼吸の深さを指標とするものとして被検体２の呼吸レベルを指定する方法とがある。
【００２４】
図３は被検体２に対するＸ線ビームのスキャンの開始タイミングとして被検体２の呼吸位相を指定する方法の一例を示す。スキャン制御部２２は、呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相により最大吸気を示す時刻ｔ１から所定の遅延時間ｄの経過後の時刻ｔ２にスキャンを開始する。ここでは、最大吸気の呼吸位相を基準にスキャン開始の時刻を設定しているが、これに限らず、スキャン開始時刻は、最大呼気の呼吸位相を基準に設定してもよい。遅延時間ｄは、絶対的時間を設定してもよいし、最大吸気と最大呼気との間隔を例えば１００％とし、このうちの最大吸気から例えば１０％等の相対的な時点に設定してもよい。
【００２５】
図４は被検体２に対するＸ線ビームのスキャンの開始タイミングとして呼吸の深さを指定する方法の一例を示す。スキャン制御部２２は、呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相により最大吸気を示す吸気レベルｒｍから所定の割合、例えば１０％だけ低下した吸気レベルｒ１を示す時刻ｔ１０からスキャンを開始する。この場合、最大吸気を１００％とし、最大呼気を０％として定義している。なお、最大吸気を＋１００％とし、最大呼気を−１００％として定義してもよい。
なお、呼吸の深さを基準としてスキャンの開始タイミングを設定する場合、被検体２の呼吸波形が同一吸気レベルを複数回通過するので、スキャンの開始タイミングは、被検体２の呼吸位相と呼吸の深さとを組み合わせて設定するようにしてもよい。例えばスキャンの開始タイミングは、深い呼吸を指示した後、呼気のピークを過ぎた後で最初に９０％を過ぎた時点に設定してもよい。
【００２６】
一方、被検体２に対するＸ線ビームのスキャンの終了タイミングは、スキャン開始と同様に、被検体２の呼吸位相を指定する方法と、被検体２の呼吸レベルを指定する方法と、さらに投影データの収集を行う呼吸サイクルを指定する方法とがある。
図５及び図６は呼吸サイクルによりスキャンの終了タイミングを指定する方法の一例を示し、このうち図５は被検体２の呼吸位相の１周期後の同一呼吸位相でスキャンを終了することを示し、図６は被検体２の最大呼気から最大吸気までの呼吸位相の半周期（０．５周期）だけ投影データの収集を行うことを示す。しかるに、スキャン制御部２２は、スキャンを開始してから例えば呼吸位相の１周期後又は半周期後にスキャンを終了する。
【００２７】
被検体２の吸気中及び呼気中の両方で投影データを収集する必要がある場合は、呼吸位相の最低１周期間における投影データの収集が必要である。このような場合、図５に示すような被検体２の呼吸位相の１周期後の同一呼吸位相でスキャンを終了する方法が最短のスキャン時間になる。又、被検体２の吸気中又は呼気中のいずれか一方投影データを収集する必要がある場合は、被検体２の呼吸波形のピークからピーク、すなわち最大吸気から最大呼気、又は最大呼気から最大吸気までの半周期が最短のスキャン時間になる。
【００２８】
スキャン条件設定部２３は、表示装置１５に表示された被検体２の呼吸波形に基づいて被検体２の呼吸位相又は呼吸レベルに応じてスキャンの開始と終了とを設定する。すなわち、スキャン条件設定部２３は、上記の如くスキャン開始のタイミングを、図３に示すように呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相に基づいて最大吸気を示す時刻ｔ１から所定の遅延時間ｄの経過後の時刻ｔ２に設定したり、又は図４に示すように呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相に基づいて最大吸気を示す吸気レベルｒｍから所定の割合、例えば１０％だけ低下した吸気レベルｒ１を示す時刻ｔ１０に設定する。
【００２９】
スキャン条件設定部２３は、上記の如くスキャン終了のタイミングを、図５に示すように被検体２の呼吸位相の１周期後の同一呼吸位相に設定したり、又は図６に示すように被検体２の最大呼気から最大吸気までの呼吸位相の半周期後に設定する。このスキャン条件設定部２３は、スキャンの開始と終了とを設定を被検体２の呼吸波形に基づいて自動的に設定するようにしてもよいし、又は表示装置１５に表示された被検体２の呼吸波形を観察するオペレータのマニュアル操作によって設定してもよい。
【００３０】
次に、上記の如く構成された装置の動作について図７に示す動作フローチャートに従って説明する。ここでは、連続ダイナミックスキャンを例に説明する。
患者等の被検体２の登録や本装置のセッティングがステップ＃１において行われる。ここで、被検体２がガントリ１内の寝台上に載置される。
次に、本装置は、ステップ＃２において、被検体２のＣＴ画像を取得する前に、本スキャンの開始位置及びＣＴ画像を取得するときの撮影条件等を決定するための被検体２の２次元のスキャノ画像を取得する。すなわち、被検体２のスキャノ画像は、Ｘ線管球４の位置を所定の回転角度に固定し、寝台をＺ方向に移動させる。このとき、Ｘ線管球４は、Ｘ線ビームを被検体２に曝射する。２次元検出器システム７は、被検体２を透過したＸ線ビームを受光し、このＸ線ビームの受光量に応じたＸ線ビーム検出信号を各受光素子毎に出力する。
【００３１】
ＤＡＳ９は、２次元検出器システム７から出力される各受光素子毎の各Ｘ線ビーム検出信号を電圧信号に変換し、増幅し、さらにデジタル信号に変換する。前処理装置１１は、ＤＡＳ９の出力のチャンネル間非均一性等を補正し、投影データとして出力する。この前処理装置１１から出力された投影データは、記録装置１２に記憶される。しかるに、ホストコントローラ１３によって例えばスキャノ画像取得部が動作し、ＤＡＳ９からの各デジタルＸ線ビーム検出信号から被検体４の２次元のスキャノ画像が取得される。
【００３２】
この被検体４の２次元のスキャノ画像は、ホストコントローラ１３によって表示装置１５に表示される。オペレータは、表示装置１５に表示された被検体４の２次元のスキャノ画像を観察し、例えば入力装置１６をマニュアル操作して撮影範囲を入力する。これと共にオペレータは、例えば入力装置１６をマニュアル操作して被検体２に対する呼吸指示のパターンを選択する。これにより、ホストコントローラ１３は、ステップ＃３において、被検体４に対する撮影範囲を設定し、次のステップ＃４において、被検体２に対する呼吸指示のパターンを設定する。これにより、呼吸促進機２１は、予め複数登録されている呼吸指示パターンの中から例えば１つの呼吸指示パターンを選択する。
【００３３】
次に、実際の本スキャンの前に、被検体２に対して音声指示による意識的な呼吸の練習が行われる。すなわち、呼吸促進機２１は、ステップ＃５において、先ず、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）を続ける。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、深呼吸を行うようになり、最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吐いてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、息を思いっきり吐くようになり、最大呼気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「もう一度思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、再度、深呼吸を行うようになり、再び最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）に戻る。
【００３４】
これと共に、呼吸モニタ２０は、ステップ＃５において、呼吸促進機２１から発せられる音声による呼吸指示によって呼吸を行ったときの被検体２の呼吸による動きを捉え、その呼吸モニタ信号を出力する。この呼吸モニタ２０から出力された呼吸モニタ信号は、例えば記憶装置１２に記憶されると共に、表示装置１５に送られて例えば図２に示すような呼吸波形として表示される。
【００３５】
次に、スキャン条件設定部２３は、ステップ＃６において、表示装置１５に表示された被検体２の呼吸波形に基づいて被検体２の呼吸位相又は呼吸レベルに応じて本スキャンの開始と終了とを設定する。すなわち、スキャン条件設定部２３は、上記の如く本スキャン開始のタイミングを、図３に示すように呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相に基づいて最大吸気を示す時刻ｔ１から所定の遅延時間ｄの経過後の時刻ｔ２に設定したり、又は図４に示すように呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相に基づいて最大吸気を示す吸気レベルｒｍから所定の割合、例えば１０％だけ低下した吸気レベルｒ１を示す時刻ｔ１０に設定する。
【００３６】
又、スキャン条件設定部２３は、上記の如く本スキャン終了のタイミングを、図５に示すようにスキャン開始から被検体２の呼吸位相の１周期後の同一呼吸位相に設定したり、又は図６に示すように被検体２の最大呼気から最大吸気までの呼吸位相の半周期後に設定する。
なお、これら本スキャンの開始と終了との設定は、スキャン条件設定部２３により自動的に行うようにしてもよいし、又は表示装置１５に表示された被検体２の呼吸波形を観察するオペレータのマニュアル操作によって設定してもよい。又、本スキャンの開始と終了との各タイミングの設定は、それぞれ互いに異なるタイミングで複数設定してもよい。
【００３７】
又、再構成装置１７は、スキャン条件設定部２３により設定された本スキャン開始のタイミングと終了タイミングとに従ってスキャン制御部２２により被検体２の呼吸による動きに応じて本スキャンのタイミングが制御されたときに取得された被検体２のボリュームデータを再構成して所望の呼吸位相の３次元画像を取得するように設定される。
【００３８】
次に、ホストコンピュータ１３は、ステップ＃７において、被検体２に対して意識的な呼吸の練習と同一の呼吸指示パターンの音声指示を再度発する指令を呼吸促進機２１に発し、かつ呼吸モニタ２０から出力される呼吸モニタ信号を表示装置１５に表示させる。
【００３９】
これにより、呼吸促進機２１は、本スキャン中に、先ず、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）を続ける。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、深呼吸を行うようになり、最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吐いてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、息を思いっきり吐くようになり、最大呼気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「もう一度思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、再度、深呼吸を行うようになり、再び最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）に戻る。
【００４０】
これと共に、呼吸モニタ２０は、呼吸促進機２１から発せられる音声による呼吸指示によって呼吸を行ったときの被検体２の呼吸による動きを捉え、その呼吸モニタ信号を出力する。この呼吸モニタ２０から出力された呼吸モニタ信号は、例えば記憶装置１２に記憶されると共に、表示装置１５に送られて例えば図２に示すような呼吸波形として表示される。
【００４１】
これと共に、ホストコンピュータ１３は、同ステップ＃７において、例えば図３に示すように呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相に基づいて最大吸気を示す時刻ｔ１から所定の遅延時間ｄの経過後の時刻ｔ２、又は図４に示すように呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相に基づいて最大吸気を示す吸気レベルｒｍから所定の割合、例えば１０％だけ低下した吸気レベルｒ１を示す時刻ｔ１０から本スキャンを開始するようにデータ／制御バス１４を介して高電圧発生装置６と、架台駆動部８となどに本スキャン実行の指令を発する。
【００４２】
しかるに、被検体２が呼吸指示パターンの音声指示に従って意識的に呼吸をしている状態に、Ｘ線球管４と２次元検出器システム７とは、例えば図３に示す時刻ｔ２又は図４に示す時刻ｔ１０から被検体２を略中心として連続的に回転移動する。本スキャン中、Ｘ線球管４から放射されたＸ線ビームは、被検体２を透過して２次元検出器システム７により検出される。ＤＡＳ９は、上記同様に、２次元検出器システム７の各チャンネルの出力を電圧信号に変換して増幅し、デジタル信号に変換する。前処理装置１１は、ＤＡＳ９の出力のチャンネル間非均一性等を補正する。この前処理装置１１により前処理された投影データは、記憶装置１２に記憶される。
【００４３】
このように本スキャンを実行して例えば図５に示す被検体２の呼吸位相の１周期後の同一呼吸位相、又は図６に示す被検体２の最大呼気から最大吸気までの呼吸位相の半周期後になると、ホストコンピュータ１３は、本スキャンを終了するようにデータ／制御バス１４を介して高電圧発生装置６と、架台駆動部８となどに本スキャン終了の指令を発する。
【００４４】
次に、再構成装置１７は、ステップ＃８において、例えば本スキャン中に、前処理装置１１により前処理された投影データから被検体２の例えば３Ｄ画像データや４Ｄ画像データ等のＣＴ画像を再構成する。この場合、再構成装置１７は、スキャン条件設定部２３により設定された本スキャン開始のタイミングと終了タイミング、例えば図５に示すように被検体２の最大吸気を示す時刻ｔ１から所定の遅延時間ｄの経過後の時刻ｔ２から本スキャンを開始し、このスキャン開始時刻ｔ２から被検体２の呼吸位相の１周期後の同一呼吸位相になったときまでに収集された投影データを再構成して所望の呼吸位相の３次元画像を取得する。
【００４５】
次に、ホストコンピュータ１３は、ステップ＃９において、再構成装置１７により取得された被検体２の所望の呼吸位相における３次元画像を表示装置１５に表示する。
次に、ホストコンピュータ１３は、ステップ＃１０において、再構成のリトライの選択があるか否かを判断し、再構成のリトライの選択があれば、ステップ＃１１に移って画像再構成のタイミングを追加し、ステップ＃８に戻って再度再構成装置１７により画像再構成を実行する。再構成のリトライの選択がなければ、ホストコンピュータ１３は、検査を終了する。
【００４６】
このように上記第１の実施の形態によれば、呼吸促進機２１によって被検体２に対して例えば「楽にしてください」、「思い切り息を吸ってください」「思い切り息を吐いてください」「もう一度思い切り息を吸ってください」「楽にしてください」を音声により発して意識的に異なる深さの呼吸を促し、このときにＸ線球管４と２次元検出器システム７とを被検体２を略中心として連続的に回転移動させて連続ダイナミックスキャンを行って投影データを収集する。
【００４７】
これにより、被検体２の安静時の呼吸に限らず、被検体２が例えば最大呼気から最大吸気までの範囲の呼吸をしたときの投影データを収集することができ、この投影データを再構成することによって例えば安静時の呼吸レベルでは他の部位で隠れて観察できなかった部位、例えば腫瘍部位等が最大呼気又は最大吸気をしたときに現れて、その部位のＣＴ画像の観察が可能になる。
従って、被検体２が意識的に深い呼吸を行った時の動き、例えば最大呼気から最大吸気との間の動きによる診断機能解析などが可能になる。これにより、再現性の無い呼吸に対しても任意の呼吸位相で投影データを収集することができ、この投影データを再構成することによってＣＴ画像を取得できる。
【００４８】
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本実施の形態においてコーンビームＸ線ＣＴ装置の構成は、図１と同一なので、その詳しい説明は省略する。
本実施の形態は、コーンビームＸ線ＣＴ装置によりシングルスキャンを繰り返す場合について説明する。上記第１の実施の形態の連続ダイナミックスキャンでは、被検体２の呼吸レートが低く、かつ多くの呼吸位相でＣＴ画像の必要が無い場合、必要以上に本スキャンを行い、被検体２に対するＸ線ビームの被爆量を多くしてしまう。
従って、本実施の形態は、呼吸位相を変えてコーンビームＸ線ＣＴ装置によりシングルスキャンを繰り返す場合について説明する。
【００４９】
本実施の形態でも、上記第１の実施の形態と同様に、呼吸促進機２１は、Ｘ線ビームのスキャン前とスキャン中とに、それぞれ被検体２に対して異なる深さの呼吸として例えば「楽にしてください」、「思い切り息を吸ってください」「思い切り息を吐いてください」「もう一度思い切り息を吸ってください」「楽にしてください」を音声により発して促す。
スキャン条件設定部２３は、表示装置１５に表示された被検体２の呼吸波形に基づいて被検体２の呼吸位相又は呼吸レベルに応じてスキャン時間とスキャン開始時刻とを設定する。このスキャン条件設定部２３は、スキャン時間とスキャン開始時刻とを被検体２の呼吸波形に基づいて自動的に設定するようにしてもよいし、又は表示装置１５に表示された被検体２の呼吸波形を観察するオペレータのマニュアル操作によって設定してもよい。このうちスキャン時間は、ハーフスキャンとフルスキャンとから選択可能である。
【００５０】
被検体２に対するＸ線ビームのスキャンの開始タイミングは、上記第１の実施の形態と同様に、時間経過を指標とするものとして被検体２の呼吸位相を指定する方法と、呼吸の深さを指標とするものとして被検体２の呼吸レベルを指定する方法とがあり、複数のタイミングを設定可能である。このうち被検体２の呼吸位相を指定する方法は、上記図３に示すように呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相に基づいて最大吸気を示す時刻ｔ１から所定の遅延時間ｄの経過後の時刻ｔ２に設定する。
呼吸の深さを指標とするものとして被検体２の呼吸レベルを指定する方法は、上記図４に示すように呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸位相に基づいて最大吸気を示す吸気レベルｒｍから所定の割合、例えば１０％だけ低下した吸気レベルｒ１を示す時刻ｔ１０に設定する。
【００５１】
図８及び図９は被検体２の最大吸気と、最大呼気と、これら最大吸気と最大呼気との中間における呼吸波形の上がりと下がりとの４つのタイミングで投影データを収集する一例を示す。このうち図８はスキャン時間に対して呼吸周期が長いときの投影データの収集タイミングを示し、呼吸波形の１周期中に例えば４つの呼吸位相の投影データを収集できることを示す。図９はスキャン時間に対して呼吸周期が短いときの投影データの収集タイミングを示し、複数周期の呼吸に亘って目的とする位相の投影データを収集できる。
【００５２】
次に、上記の如く構成された装置の動作について図１０に示す動作フローチャートに従って説明する。ここでは、シングルスキャンの例である。
患者等の被検体２の登録や本装置のセッティングがステップ＃１において行われ、ここで、被検体２がガントリ１内の寝台上に載置される。
次に、本装置は、ステップ＃１２において、上記同様に、被検体２のＣＴ画像を取得する前に、本スキャンの開始位置及びＣＴ画像を取得するときの撮影条件等を決定するための被検体２の２次元のスキャノ画像を取得する。この被検体４の２次元のスキャノ画像は、ホストコントローラ１３によって表示装置１５に表示される。オペレータは、表示装置１５に表示された被検体４の２次元のスキャノ画像を観察し、例えば入力装置１６をマニュアル操作して撮影範囲を入力し、これと共に例えば入力装置１６をマニュアル操作して被検体２に対する呼吸指示のパターンを選択するので、ホストコントローラ１３は、ステップ＃１３において、被検体４に対する撮影範囲を設定し、次のステップ＃１４において、被検体２に対する呼吸指示のパターンを設定する。
【００５３】
次に、実際の本スキャンの前に、被検体２に対して音声指示による意識的な呼吸の練習が行われる。すなわち、呼吸促進機２１は、ステップ＃１５において、先ず、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）を続ける。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、深呼吸を行うようになり、最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吐いてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、息を思いっきり吐くようになり、最大呼気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「もう一度思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、再度、深呼吸を行うようになり、再び最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）に戻る。
【００５４】
これと共に、呼吸モニタ２０は、同ステップ＃１５において、呼吸促進機２１から発せられる音声による呼吸指示によって呼吸を行ったときの被検体２の呼吸による動きを捉え、その呼吸モニタ信号を出力する。この呼吸モニタ２０から出力された呼吸モニタ信号は、例えば記憶装置１２に記憶されると共に、表示装置１５に送られて例えば図２に示すような呼吸波形として表示される。
【００５５】
次に、スキャン条件設定部２３は、ステップ＃１６において、表示装置１５に表示された被検体２の呼吸波形に基づいて被検体２の呼吸位相又は呼吸レベルに応じて本スキャンのスキャン時間とスキャン開始時刻とを設定する。なお、本スキャンのスキャン時間とスキャン開始時刻との設定は、スキャン条件設定部２３により自動的に行うようにしてもよいし、又は表示装置１５に表示された被検体２の呼吸波形を観察するオペレータのマニュアル操作によって設定してもよい。
又、再構成装置１７は、スキャン条件設定部２３により設定された本スキャンのスキャン時間とスキャン開始時刻とに従ってスキャン制御部２２により被検体２の呼吸による動きに応じて本スキャンのタイミングが制御されたときに取得された被検体２のボリュームデータを再構成して所望の呼吸位相の３次元画像を取得するように設定される。
【００５６】
次に、ホストコンピュータ１３は、ステップ＃１７において、被検体２に対して意識的な呼吸の練習と同一の呼吸指示パターンの音声指示を再度発する指令を呼吸促進機２１に発し、かつ呼吸モニタ２０から出力される呼吸モニタ信号を表示装置１５に表示させる。しかるに、呼吸促進機２１は、本スキャン中に、先ず、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）を続ける。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、深呼吸を行うようになり、最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「思い切り息を吐いてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、息を思いっきり吐くようになり、最大呼気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「もう一度思い切り息を吸ってください」の音声を発する。これにより、被検体２は、再度、深呼吸を行うようになり、再び最大吸気状態になる。
次に、呼吸促進機２１は、「楽にしてください」の音声を発する。これにより、被検体２は、通常の呼吸（安静時の呼吸）に戻る。
【００５７】
これと共に、呼吸モニタ２０は、呼吸促進機２１から発せられる音声による呼吸指示によって呼吸を行ったときの被検体２の呼吸による動きを捉え、その呼吸モニタ信号を出力する。この呼吸モニタ２０から出力された呼吸モニタ信号は、例えば記憶装置１２に記憶されると共に、表示装置１５に送られて例えば図２に示すような呼吸波形として表示される。
【００５８】
これと共に、ホストコンピュータ１３は、同ステップ＃１７において、スキャン条件設定部２３に設定された被検体２の呼吸位相又は呼吸レベルに応じた本スキャンのスキャン時間とスキャン開始時刻とに従って本スキャンを開始するようにデータ／制御バス１４を介して高電圧発生装置６と、架台駆動部８となどに本スキャン実行の指令を発する。
【００５９】
しかるに、被検体２が呼吸指示パターンの音声指示に従って意識的に呼吸をしている状態に、Ｘ線球管４と２次元検出器システム７とは、被検体２を略中心として連続的に回転移動する。シングルスキャン中、Ｘ線球管４から放射されたＸ線ビームは、被検体２を透過して２次元検出器システム７により検出される。
ＤＡＳ９は、上記同様に、２次元検出器システム７の各チャンネルの出力を電圧信号に変換して増幅し、デジタル信号に変換する。前処理装置１１は、ＤＡＳ９の出力のチャンネル間非均一性等を補正する。この前処理装置１１により前処理された投影データは、記憶装置１２に記憶される。これにより、例えば図８に示すようにスキャン時間に対して呼吸周期が長い場合、呼吸波形の１周期中に例えば４つの呼吸位相の投影データが収集されて記憶装置１２に記憶される。又、図９に示すようにスキャン時間に対して呼吸周期が短い場合、複数周期の呼吸に亘って目的とする位相の投影データを収集されて記憶装置１２に記憶される。
【００６０】
次に、再構成装置１７は、ステップ＃１８において、例えばシングルスキャン中に、前処理装置１１により前処理された投影データから被検体２の１断面の３Ｄ画像データや４Ｄ画像データ等のＣＴ画像を再構成する。この場合、再構成装置１７は、スキャン条件設定部２３により設定されたシングルスキャン中に収集された投影データを再構成して所望の呼吸位相の３次元画像を取得する。
次に、ホストコンピュータ１３は、ステップ＃１９において、再構成装置１７により取得された被検体２の所望の呼吸位相における３次元画像を表示装置１５に表示する。
【００６１】
次に、ホストコンピュータ１３は、ステップ＃２０において、追加のスキャンの選択があるか否かを判断し、追加のスキャンの選択があれば、ステップ＃２１に移ってスキャンタイミングの追加を行ってステップ＃１８に戻る。追加のスキャンの選択がなければ、ホストコンピュータ１３は、検査を終了する。
【００６２】
このように上記第２の実施の形態によれば、呼吸促進機２１によって被検体２に対して例えば「楽にしてください」、「思い切り息を吸ってください」「思い切り息を吐いてください」「もう一度思い切り息を吸ってください」「楽にしてください」を音声により発して意識的に異なる深さの呼吸を促し、このときにＸ線球管４と２次元検出器システム７とを被検体２を略中心として回転移動させてシングルスキャンを行って投影データを収集する。
【００６３】
これにより、被検体２の安静時の呼吸に限らず、被検体２が例えば最大呼気から最大吸気までの範囲の呼吸をしたときの投影データを収集することができ、この投影データを再構成することによって例えば安静時の呼吸レベルでは他の部位で隠れて観察できなかった部位が最大呼気又は最大吸気をしたときに現れて、その部位のＣＴ画像の観察が可能になる。従って、被検体２が意識的に深い呼吸を行った時の動き、例えば最大呼気から最大吸気との間の動きによる診断機能解析などが可能になる。これにより、再現性の無い呼吸に対しても任意の呼吸位相で投影データを収集することができ、この投影データを再構成することによってＣＴ画像を取得できる。
【００６４】
又、例えばスキャン時間に対して呼吸周期が長い場合、図８に示すように呼吸波形の１周期中に例えば４つの呼吸位相の投影データが収集されて記憶装置１２に記憶し、又、スキャン時間に対して呼吸周期が短い場合、図９に示すように複数周期の呼吸に亘って目的とする位相の投影データを収集されて記憶装置１２に記憶するので、被検体２の呼吸波形の１周期中に互いに異なる複数の呼吸位相の投影データを収集することができる。これにより、スキャン時間及びスキャン開始時刻を選定して設定すれば、任意の呼吸位相で投影データを収集することができる。
【００６５】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６６】
上記第１の実施の形態は、連続ダイナミックスキャンに適用した場合、上記第２の実施の形態は、シングルスキャンに適用した場合について説明したが、連続ダイナミックスキャン又はシングルスキャンのいずれか一方を選択する判断機能をホストコントローラ１３に持たせてもよい。すなわち、ホストコントローラ１３は、例えば図１１に示すようにステップ＃３０において、連続ダイナミックスキャン又はシングルスキャンのいずれか一方のスキャンモードを選択する。
【００６７】
連続ダイナミックスキャン又はシングルスキャンのいずれかの設定は、例えばスキャンモードスイッチを設け、このスキャンモードスイッチが例えばオペレータのマニュアル操作によって連続ダイナミックスキャン又はシングルスキャンのいずれかに設定される。ホストコントローラ１３は、スキャンモードスイッチが連続ダイナミックスキャン又はシングルスキャンのいずれかに設定されているかを判断する。なお、連続ダイナミックスキャン側の動作フローチャートは図７に示す動作フローチャートと同一であり、シングルスキャン側の動作フローチャートは図１０に示す動作フローチャートと同一である。
【００６８】
角錐状のＸ線ビームを放射するコーンビームＸ線ＣＴ装置に限らず、マルチスライスＸ線ＣＴにも適用可能である。このマルチスライスＸ線ＣＴは、円錐状のＸ線ビームを放射するＸ線源と、複数個Ｍのファンビーム用検出列をＺ軸方向にＮ列積み重ねたように円筒面上に複数の検出素子を配列した２次元検出器とを備える。
【００６９】
音声による呼吸指示は、「楽にしてください」、「思い切り息を吸ってください」「思い切り息を吐いてください」「もう一度思い切り息を吸ってください」「楽にしてください」に限らず、他の呼吸指示、例えば「呼吸を止めてください」等を含めてもよい。さらに音声による呼吸指示は、例えば「少し息を吸ってください」とか「少し息を吐いてください」のような呼吸の深さの程度を表すような内容にすることも可能である。
【００７０】
本スキャン開始のタイミングは、例えば図１２に示すように呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸波形の変化を検出し、被検体２の呼吸波形が例えば上向への変化から下向きへの変化に変わった時点ｔ２０を最大吸気として判定し、この時点ｔ２０から所定の遅延時間ｄの経過後の時刻ｔ２１にスキャン開始する。又、本スキャン開始のタイミングは、例えば呼吸モニタ２０による捉えられた被検体２の呼吸波形の変化を検出し、被検体２の呼吸波形が例えば下向への変化から上向きへの変化に変わった時点を最大呼気として判定し、この時点から所定の遅延時間ｄの経過後にスキャン開始するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係るコーンビームＸ線ＣＴ装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】同装置における音声のよる呼吸の指示と呼吸モニタによりモニタされた被検体の呼吸波形の一例を示す図。
【図３】同装置における被検体に対するＸ線ビームのスキャンの開始タイミングとして被検体の呼吸位相を指定する方法の一例を示す図。
【図４】同装置における被検体に対するＸ線ビームのスキャンの開始タイミングとして呼吸の深さを指定する方法の一例を示す図。
【図５】同装置により被検体の呼吸位相の１周期後の同一呼吸位相でスキャンを終了することを示す図。
【図６】同装置により被検体の最大呼気から最大吸気までの呼吸位相の半周期でスキャンを終了することを示す図。
【図７】同装置における連続ダイナミックスキャンでの動作フローチャート。
【図８】同装置におけるスキャン時間に対して呼吸周期が長いときの投影データの収集タイミングを示す図。
【図９】同装置におけるスキャン時間に対して呼吸周期が短いときの投影データの収集タイミングを示す図。
【図１０】同装置におけるシングルスキャンでの動作フローチャート。
【図１１】同装置における連続ダイナミックスキャン又はシングルスキャンを選択可能とする動作フローチャート。
【図１２】同装置における本スキャン開始のタイミングの変形例を示す図。
【符号の説明】
【００７２】
１：ガントリ、２：被検体、３：回転フレーム、４：Ｘ線管、５：スリップリング、６：高電圧発生装置、７：２次元検出器システム、８：架台駆動部、９：データ収集回路、１０：非接触データ伝送装置、１１：前処理装置、１２：記録装置、１３：ホストコントローラ、１４：データ／制御バス、１５：表示装置、１６：入力装置、１７：再構成装置、１８：補助記憶装置、１９：データ処理装置、２０：呼吸モニタ、２１：呼吸促進機、２２：スキャン制御部、２３：スキャン条件設定部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源から放射された角錐状のＸ線ビームを被検体に対してスキャンし、前記被検体を透過した前記Ｘ線ビームを２次元平面状に形成された２次元検出器により検出し、前記２次元検出器からデータ収集して前記被検体のボリュームデータを取得するＸ線ＣＴ装置において、
前記被検体に対して少なくとも異なる深さの呼吸を行うように促す呼吸促進機と、
前記被検体の呼吸による動きを捉える呼吸モニタと、
前記呼吸モニタにより捉えられた前記被検体の呼吸による動きに応じて前記Ｘビームの前記被検体に対する前記スキャンのタイミングを制御するスキャン制御部と、
を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記呼吸促進機は、前記少なくとも異なる深さの呼吸を音声により促すことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記呼吸促進機は、前記少なくとも深呼吸を音声により促すことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記呼吸促進機は、少なくとも楽にすること、思い切り息を吸うこと、思い切り息を吐くことを音声により促すことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記呼吸促進機は、前記Ｘ線ビームの前記スキャン前と前記スキャン中とに、それぞれ前記少なくとも異なる深さの呼吸を行うように促すことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記スキャン制御部は、前記呼吸モニタによる捉えられた前記被検体の呼吸位相又は呼吸レベルに応じて前記スキャンの開始と終了との各タイミングを制御することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記スキャン制御部は、前記呼吸モニタによる捉えられた前記被検体の前記呼吸位相により少なくとも最大吸気を示す時点から所定時間後に前記スキャンを開始することを特徴とする請求項６記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記スキャン制御部は、前記呼吸モニタによる捉えられた前記被検体の前記呼吸位相により少なくとも最大吸気を示す吸気レベルから所定の割合だけ低下した前記吸気レベルを示す時点から前記スキャンを開始することを特徴とする請求項６記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記スキャン制御部は、前記スキャンを開始してから少なくとも前記呼吸位相の半周期、１周期後に前記スキャンを終了することを特徴とする請求項７又は８記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記呼吸モニタにより捉えられた前記被検体の呼吸による動きを呼吸波形として表示する表示部と、
前記表示部に表示された前記被検体の呼吸波形に基づいて前記被検体の呼吸位相又は呼吸レベルに応じて前記スキャンの開始と終了とを設定するスキャン条件設定部と、
を有し、
前記スキャン制御部は、前記スキャン条件設定部に設定された前記被検体の呼吸位相又は呼吸レベルに応じて前記スキャンの開始と終了との各タイミングを制御する、
ことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
前記被検体に対する前記Ｘ線ビームのスキャンがシングルスキャンを繰り返す場合、
前記スキャン制御部は、前記呼吸モニタによる捉えられた前記被検体の呼吸位相又は呼吸レベルに応じて前記シングルスキャンを行い、
前記２次元検出器からデータ収集して前記被検体における所望の呼吸位相の前記ボリュームデータを取得する、
ことを特徴とする請求項６記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
前記２次元検出器からデータ収集して取得された前記被検体のボリュームデータを再構成して前記被検体の３次元画像を取得する再構成部を有し、
前記再構成部は、前記スキャン制御部により前記被検体の呼吸による動きに応じて前記スキャンのタイミングが制御されたときに取得された前記被検体のボリュームデータを再構成して所望の呼吸位相の３次元画像を取得する、
ことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１】
Ｘ線源から放射された角錐状のＸ線ビームを被検体に対してスキャンし、前記被検体を透過した前記Ｘ線ビームを２次元平面状に形成された２次元検出器により検出し、前記２次元検出器からデータ収集して前記被検体のボリュームデータを取得するＸ線ＣＴ装置において、
前記被検体に対して少なくとも異なる深さの呼吸を行うように促す呼吸促進機と、
前記被検体の呼吸による動きを捉える呼吸モニタと、
前記呼吸モニタにより捉えられた前記被検体の呼吸による動きに応じて前記Ｘビームの前記被検体に対する前記スキャンのタイミングを制御するスキャン制御部と、
を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記呼吸促進機は、前記少なくとも異なる深さの呼吸を音声により促すことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記呼吸促進機は、前記少なくとも深呼吸を音声により促すことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記呼吸促進機は、少なくとも楽にすること、思い切り息を吸うこと、思い切り息を吐くことを音声により促すことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記呼吸促進機は、前記Ｘ線ビームの前記スキャン前と前記スキャン中とに、それぞれ前記少なくとも異なる深さの呼吸を行うように促すことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記スキャン制御部は、前記呼吸モニタによる捉えられた前記被検体の呼吸位相又は呼吸レベルに応じて前記スキャンの開始と終了との各タイミングを制御することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記スキャン制御部は、前記呼吸モニタによる捉えられた前記被検体の前記呼吸位相により少なくとも最大吸気を示す時点から所定時間後に前記スキャンを開始することを特徴とする請求項６記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記スキャン制御部は、前記呼吸モニタによる捉えられた前記被検体の前記呼吸位相により少なくとも最大吸気を示す吸気レベルから所定の割合だけ低下した前記吸気レベルを示す時点から前記スキャンを開始することを特徴とする請求項６記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記スキャン制御部は、前記スキャンを開始してから少なくとも前記呼吸位相の半周期、１周期後に前記スキャンを終了することを特徴とする請求項７又は８記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記呼吸モニタにより捉えられた前記被検体の呼吸による動きを呼吸波形として表示する表示部と、
前記表示部に表示された前記被検体の呼吸波形に基づいて前記被検体の呼吸位相又は呼吸レベルに応じて前記スキャンの開始と終了とを設定するスキャン条件設定部と、
を有し、
前記スキャン制御部は、前記スキャン条件設定部に設定された前記被検体の呼吸位相又は呼吸レベルに応じて前記スキャンの開始と終了との各タイミングを制御する、
ことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
前記被検体に対する前記Ｘ線ビームのスキャンがシングルスキャンを繰り返す場合、
前記スキャン制御部は、前記呼吸モニタによる捉えられた前記被検体の呼吸位相又は呼吸レベルに応じて前記シングルスキャンを行い、
前記２次元検出器からデータ収集して前記被検体における所望の呼吸位相の前記ボリュームデータを取得する、
ことを特徴とする請求項６記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
前記２次元検出器からデータ収集して取得された前記被検体のボリュームデータを再構成して前記被検体の３次元画像を取得する再構成部を有し、
前記再構成部は、前記スキャン制御部により前記被検体の呼吸による動きに応じて前記スキャンのタイミングが制御されたときに取得された前記被検体のボリュームデータを再構成して所望の呼吸位相の３次元画像を取得する、
ことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ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１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−４６２１２（Ｐ２０１０−４６２１２Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１１８８８（Ｐ２００８−２１１８８８）
【出願日】平成２０年８月２０日（２００８．８．２０）
【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２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２０日（２００８．８．２０）
【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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