Ｘ線ＣＴ装置
【課題】スカウト画像により被検体内の金属の検出を行うＸ線ＣＴ装置において、金属の検出漏れを低減する。
【解決手段】区間設定部２０２は、スカウト画像形成部２００に対し、複数の方向からのスカウト画像を形成させる。そして、各スライス位置（回転軸方向の位置）につき、それら複数のスカウト画像の中に、そのスライス位置についてのＸ線減衰量が金属を示す閾値よりも高いものが１つでもあれば、そのスライス位置には金属が存在すると判定する。また、金属の区間を、更に、Ｘ線減衰量が大きい区間（演算による補正が不可能な区間）と、Ｘ線減衰量が小さい区間（演算による補正が可能な区間）に分別し、それら区間の種類に応じた制御を行ってもよい。
【解決手段】区間設定部２０２は、スカウト画像形成部２００に対し、複数の方向からのスカウト画像を形成させる。そして、各スライス位置（回転軸方向の位置）につき、それら複数のスカウト画像の中に、そのスライス位置についてのＸ線減衰量が金属を示す閾値よりも高いものが１つでもあれば、そのスライス位置には金属が存在すると判定する。また、金属の区間を、更に、Ｘ線減衰量が大きい区間（演算による補正が不可能な区間）と、Ｘ線減衰量が小さい区間（演算による補正が可能な区間）に分別し、それら区間の種類に応じた制御を行ってもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に関し、特に、被検体内の金属によるアーチファクトへの対策技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴその他のＸ線診断では、被検体内に金属が存在すると、金属のＸ線吸収などの作用によりアーチファクトが生じ、診断の妨げとなる。そこで、従来様々な対策が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１に開示されたＸ線ＣＴシステムでは、ガントリ装置の回転を停止状態にして、Ｘ線の照射と検出及び被検体の搬送を行うことで、被検体のスカウト画像を得る。そして、このスカウト画像から低周波成分或いは背景成分を除去し、その除去した像のデータを、スカウト画像から減じ、所定の閾値を用いて２値化する。領域番号付け（ラベリング）処理後、２値化後の“１”となっている或る面積以上の連続領域について、特徴パラメータを抽出し、その特徴パラメータに基づいて該当する領域が金属物であるかどうかを判断する。
【０００４】
また、特許文献２に開示された装置は、スカウト画像から金属を含んでいるスライス位置を検出し、その後、スキャンを開始し、入力されたスライス位置毎の投影データを画像再構成するにあたり、画像再構成を行うスライス位置が金属領域を含むスライス位置かどうかを、Ｘ線の減衰量に基づき判断する。その結果、金属領域を含むスライス位置については、Ｘ線の投影データに対し、金属部分の影響を低減するアーチファクト除去処理を適用する。
【０００５】
また、特許文献３に開示された装置では、表示したスカウト画像上に断層像撮影位置を示すローカライザ図形と、Ｘ線通過領域を示すＸ線ビーム図形が重ねて表示される。そして、それら図形をユーザーが操作することで、金属の領域にＸ線が照射されないように、撮影計画が作成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２０９８８１号公報
【特許文献２】特開２００５−００６８３２号公報
【特許文献３】特開２００５−３２３６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
１方向から撮影したスカウト画像においてＸ線の減衰量から金属の区間を判定する場合、その方向についての金属の厚みが非常に薄いと、減衰量が小さいため金属と判定されないことが考えられる。しかし、そのように非常に薄い金属であっても、別の方向に沿ってある程度以上の厚みを持っていると無視できないアーチファクトを生じてしまうことがある。
【０００８】
本発明は、スカウト画像により被検体内の金属の検出を行うＸ線ＣＴ装置において、金属の検出漏れを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線発生器とＸ線検出器とを含んだ測定部を被検体に対して回転中心軸回りに回転走査を行わせると共に、前記測定部と前記被検体との前記回転中心軸方向についての相対位置を変化させる移動走査を行うことで、前記被検体のＣＴ画像を生成するＣＴ画像生成手段と、前記回転走査を行わずに前記移動走査を行うよう前記測定部を制御することにより、指定された方向から前記被検体を見た場合の二次元透過像であるスカウト画像を形成するスカウト画像形成手段と、前記ＣＴ画像生成手段が前記被検体のＣＴ画像を生成する前に、前記スカウト画像形成手段に、異なる複数の方向について、それぞれ当該方向から前記被検体を見た場合の前記被検体のスカウト画像を形成させ、それら各方向についてのスカウト画像の組合せから、前記被検体内の前記回転中心軸方向に沿った金属の分布区間を特定する金属区間特定手段と、前記ＣＴ画像生成手段による前記ＣＴ画像の生成の際に、前記金属区間特定手段が特定した金属の分布区間については、金属によるアーチファクトを低減するための低減処理を行う低減処理手段と、を備える。
【００１０】
好適な例では、前記金属区間特定手段は、前記金属が存在する区間を、前記各方向についてのスカウト画像の組合せに基づき、アーチファクト低減のための補正処理では十分に抑圧できない程度のＸ線減衰量を示す第１種類の区間と、アーチファクト低減のための補正処理でアーチファクトが十分に抑圧できる程度のＸ線減衰量を示す第２種類の区間と、に分類し、前記低減処理手段は、前記第１種類の区間については、前記測定部にＸ線照射を停止させてＣＴ画像の生成を行わないよう前記ＣＴ画像生成手段を制御し、前記第２種類の分布区間については、前記Ｘ線検出器の検出信号に対してアーチファクト低減のための補正処理を行うことでアーチファクトが低減されたＣＴ画像を生成するよう前記ＣＴ画像生成手段を制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の方向からのスカウト画像に基づき判定を行うので、金属の検出漏れを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態のＸ線ＣＴ装置の全体構成を示す図である。
【図２】Ｘ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】改良例における区間の種類を示す図である。
【図４】複数の方向から見たスカウト画像と区間の種類との関係の例を示す図である。
【図５】区間設定部の処理手順の例を示す図である。
【図６】アーチファクト低減処理部の処理手順の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１には、Ｘ線ＣＴ装置の一例が示されている。このＸ線ＣＴ装置は、特にマウス、ラットなどの小動物のＣＴ測定を行うための装置である。このＸ線ＣＴ装置は、大別して、測定部１０と演算制御部１２とによって構成される。
【００１５】
測定部１０はガントリ１８を備えた本体１６を有する。本体１６の上面１６Ａには開口が形成され、その開口からアーム２６が上方に突出している。アーム２６は後述するスライド機構の一部をなすものであり、そのアーム２６は後に説明する容器２４に連結され、それを回転中心軸方向にスライド運動（移動走査）させる。
【００１６】
一方、ガントリ１８内には後述する測定ユニット（Ｘ線発生器、Ｘ線検出器）が収納され、それらは回転中心軸回りにおいて回転運動する。ガントリ１８の中央部には回転中心軸方向に空洞部１８Ａが形成されている。この空洞部１８Ａは非貫通型であるが、貫通型としてもよい。
【００１７】
容器２４は、本実施形態において、被検体（小動物やそこから摘出された組織など）を収納するカプセルであり、その容器２４は本実施形態において略円筒形状を有し、その容器中心軸が回転中心軸に一致した状態で配置される。具体的には、容器２４の基端部が上述したアーム２６の上端部に着脱自在に装着される。この場合において、着脱機構としては各種の係合機構あるいはネジ止め機構などを挙げることができる。上述したように、容器２４は中空の円筒形状を有しており、その内部には本実施形態において複数の小動物が配置されるが、このような構成により、小動物の体毛が直接的にガントリ１８に接触することなどを防止できる。また、小動物の排泄物や離脱体毛などが外部に放出されてしまう問題を防止できる。さらに、後述するように、小動物を固定的に拘束することが可能となるので、ＣＴ画像を再構成する場合における画像ぶれなどの問題を防止することができる。なお、サイズや形状が異なる複数種類の容器を用意して選択的に使用するのが望ましい。
【００１８】
アーム２６に対して容器２４が装着された後、アーム２６が回転中心軸方向に沿って前方に駆動され、これにより、ガントリ１８の空洞部１８Ａ内に容器２４が差し込まれる。この時、検体における所定位置に対してＸ線ビームが照射されるように、容器２４の位置決めがなされる。また、そのような測定位置は連続的にあるいは段階的に変更される。
【００１９】
本体１６の上面１６Ａ上には操作パネル２０が設けられており、この操作パネル２０は複数のスイッチや表示器などを有する。この操作パネル２０を利用してユーザーは測定現場において装置の動作を操作することが可能となる。本体１６の下方には複数のキャスター２２が設けられている。ちなみに測定部１０の高さは例えば１００ｃｍである。
【００２０】
次に演算制御部１２について説明する。演算制御部１２は測定部１０に対してケーブル１４によって電気的に接続される。測定部１０と演算制御部１２は同一の室内に設けられてもよいし、互いに別々の場所に設置されてもよい。この演算制御部１２は通常のコンピュータシステムなどによって構成され、具体的には、プロセッサ３０、表示器３２、キーボード３６、マウス３８、記憶装置３４及びプリンタ４０などを有している。この演算制御部１２により、測定部１０の動作が制御され、また、測定部１０から伝送されるデータに基づいてＣＴ画像が構成される。このＣＴ画像は通常は二次元断層画像に相当するものであるが、三次元画像を構築するようにしてもよい。ちなみに、本実施形態の装置において、ガントリ１８内における測定ユニットの回転速度は例えば毎分当たり１０回転である。もちろん、そのような回転速度は用途に応じて適宜設定可能である。
【００２１】
図２には、図１に示したＸ線ＣＴ装置の構成がブロック図として示されている。回転中心軸Ｏを間において、一方側にＸ線発生器５２が設けられ、他方側にＸ線検出器６０が設けられている。Ｘ線発生器５２の照射側にはコリメータ５４が設けられている。Ｘ線発生器５２は図示されるように末広あるいは扇状の（ここではファンビーム形状の）Ｘ線ビーム５６を生成する。一方、Ｘ線検出器６０は複数の（例えば１００個）のＸ線センサを一列に並べたものとして構成され、Ｘ線ビーム５６の開き角度に応じてＸ線の受光開口が設定される。ちなみに、複数のＸ線センサの配列は直線的であってもよいし、円弧状であってもよい。
【００２２】
なお、図２においては、Ｘ線発生器５２と共に用いられる高電圧源や、Ｘ線検出器６０と共に用いられるデータ処理回路などについては図示省略されている。
【００２３】
図２において符号５８は有効視野を示している。これは、Ｘ線ビーム５６を回転走査させた場合におけるＣＴ画像を構成可能な円形の領域である。ちなみに、この有効視野５８は、検体あるいは回転中心軸と、Ｘ線発生器５２及びＸ線検出器６０のそれぞれの位置関係に応じて定まるものである。本実施形態においては変位機構６２が設けられているため、それらの位置関係を変更してＣＴ画像の倍率を機械的に可変することが可能である。
【００２４】
すなわち、変位機構６２には、Ｘ線発生器５２及びＸ線検出器６０が連結されており、変位機構６２はＸ線発生器５２及びＸ線検出器６０の間の距離を維持したまま、それら（つまり測定ユニット）をＸ線ビーム５６のビーム軸方向に変位させる機能を有する。この場合において、回転中心軸Ｏは不変であり、すなわち上述した容器を何ら移動させることなく測定ユニット側を移動させて倍率の変更を行い得る。なお、変位機構６２は変位力を発生するためのモータ６２Ａを備えている。
【００２５】
ガントリ回転機構６６は、回転ベースを回転させることにより、それに搭載された変位機構を含む各構成の全体を回転駆動する機構である。変位機構６２には、測定ユニットが搭載されているため、変位機構６２によって所望の位置に位置決めされた測定ユニットがその位置を保持したまま回転駆動されることになる。ガントリ回転機構６６は、その駆動力を発生するためのモータ６６Ａを有する。ガントリ回転機構６６によるＸ線発生器５２及びＸ線検出器６０の回転に連動して、各回転位置（回転角度）にてそれぞれ、Ｘ線検出器６０が備えるＸ線センサアレイの各Ｘ線センサにより被検体を透過したＸ線が検出される。このように１つの回転位置においてアレイの各Ｘ線センサが検出した検出値の並びを、投影データと呼ぶ。
【００２６】
スライド機構６８は図１に示したアーム２６をスライド運動させる移動機構であり、その駆動力はモータ６８Ａによって発生される。このスライド運動により、Ｘ線ビームの回転走査の行われる面の位置が回転軸方向に移動する。このように回転軸方向について被検体が回転走査される面の位置のことを、以下では、スライス位置と呼ぶ。ヘリカルスキャンの場合も、例えばＸ線検出器６０の螺旋状のスキャン軌道が特定の回転位置（角度）を通過するときの回転軸方向の位置を、スライス位置と考えればよい。
【００２７】
操作パネル２０は上述したように本体の上面に設けられる。測定部１０側に設けられたローカルコントローラ（図示せず）に対して操作パネル２０を接続し、そのローカルコントローラと演算制御部１２とが相互に通信を行うように構成してもよい。
【００２８】
ちなみに、図２には、様々な機構６２，６６，６８などが示されているが、それらの機構による位置あるいは変化を検出するためにセンサを設けるのが望ましい。そして、それらのセンサの出力信号に基づいて演算制御部１２がいわゆるフィードバック制御を行うようにするのが望ましい。また、変位機構６２による倍率の可変はユーザー入力により行わせてもよいし、例えば被検体サイズあるいは容器のサイズを自動検知し、その検知したデータに基づいて自動的に倍率を設定するようにしてもよい。さらに、あらかじめ容器の種別などが登録される場合においては、その登録された情報を利用して倍率の設定を行うようにしてもよい。さらに、図２に示す例では、スライド機構６８が駆動源としてのモータ６８Ａを有していたが、そのスライド力を人為的に発生させるようにしてもよい。
【００２９】
次に、演算制御部１２について説明すると、上述したように、プロセッサ３０には、表示器３２、記憶装置３４、キーボード３６、マウス３８、プリンタ４０などが接続されている。また、外部装置との間でネットワークを介して通信を行うための通信部４２が接続されている。
【００３０】
プロセッサ３０は、ＣＰＵ及び各種プログラムによって構成されるものである。図２にはその代表的な機能が示されており、プロセッサ３０は、動作制御部４４、再構成演算部４６、スカウト画像形成部２００、区間設定部２０２、アーチファクト低減処理部２０４を有している。
【００３１】
動作制御部４４は、測定部１０における全体の動作を制御している。例えば、動作制御部４４は、測定部１０のガントリ回転機構６６及びスライド機構６８を制御して回転走査と移動走査を組み合わせることで、ヘリカルスキャン又はノン・ヘリカルスキャンなどの走査方式に従ったＸ線ビーム走査を実現する。また、１つの例では、動作制御部４４は、アーチファクト低減処理部２０４からの指示に従い、区間毎にＸ線発生器５２にＸ線ビームの照射を停止させるなどの制御を行ってもよい（詳細は後述）。
【００３２】
再構成演算部４６は、Ｘ線ビームの回転走査によって得られる多くのデータに基づきＣＴ画像を構成する演算を実行する。この場合において三次元画像を構築するようにしてもよい。再構成演算については公知の各種の手法を利用することが可能である。例えば、ノン・ヘリカルスキャン方式の場合、スライス位置ごとに、各回転角度において求められた投影データに対して公知の再構成演算を行うことにより、ＣＴ画像を構成する。ヘリカルスキャンの場合も同様に公知の再構成演算を行えばよい。なお、上述した倍率の可変にあたっては、再構成演算で用いられる演算式は基本的にそのまま用いることができる。しかしながら、特殊な倍率の可変方式が適用される場合においては必要に応じて再構成演算式の一部を変更するようにしてもよい。
【００３３】
また、１つの例では、再構成演算部４６は、アーチファクト低減処理部２０４からの指示に従って、アーチファクト低減処理を行った上でそのような再構成演算を実行する機能も備えていてもよい（詳細は後述）。
【００３４】
スカウト画像形成部２００は、複数の検体に対するＣＴ測定に先立って、スカウト画像を形成する。具体的には、測定部１０を回転させない状態で、スライド機構６８により被
検体を収容した容器が移動走査され、その際に、測定部１０によってＸ線測定が実施される。これにより得られた検出データに基づいて、レントゲン写真のような二次元透過像としてのスカウト画像が形成される。このスカウト画像は、被検体ごとに金属の存在する区間を特定するために形成される。
【００３５】
区間設定部２０２は、スカウト画像形成部２００が作成したスカウト画像を解析して金属の存在する領域を求め、回転軸方向（移動走査の方向）に沿って、金属の有無に応じた区間分割を行う。
【００３６】
ここで、区間設定部２０２は、スカウト画像形成部２００に対して、異なる複数の方向についてのスカウト画像を形成させ、それら複数の方向のスカウト画像の解析結果を総合することで、金属の存在する区間を特定する。例えば、Ｘ線発生器５２及びＸ線検出器６０を被検体に対して回転位置０度及び９０度にそれぞれ位置させて、スカウト画像形成部２００にそれら各回転位置についてのスカウト画像を形成させる。０度及び９０度というのはあくまで一例に過ぎず、それぞれ別の角度であってもよい。また３以上の異なる角度（回転位置）についてスカウト画像を形成するようにしてもよい。そして、それら各回転位置のスカウト画像に対して、それぞれ公知技術（例えば特許文献１，２に示された技術）による解析を行うことで、当該画像上で金属の存在する領域を特定する。基本的には、スカウト画像が表す各画素のＸ線の減衰量（吸収量）を金属判別用の閾値と比較し、その閾値より減衰量が多い画素が金属に該当する画素として求められる。ここで、ノイズを除去するために、互いに隣接する金属に該当する画素同士を連結して連結成分を生成し、ノイズ判別用の閾値サイズよりも大きい連結成分を金属と判定してもよい。また、特許文献１，２に示されるように、最小値フィルタと最大値フィルタとを繰り返し用いて低周波成分を除去して骨などによるＸ線減衰の成分を除いた上で、金属判別用の閾値と判定してもよい。そして、それら方向（回転位置）の異なる複数のスカウト画像から特定された金属の存在領域を総合することにより、回転軸方向に沿った金属の存在区間を判定する。
【００３７】
この判定では、例えば、スライス位置（回転軸方向の位置）ごとに、そのスライス位置がそれら複数方向のスライス画像の中の少なくとも１つのスライス画像における金属の存在領域を通っていれば、そのスライス位置に金属が存在すると判定する。そして、金属が存在すると判定されたスライス位置を隣接するもの同士連結し、同様に金属が存在しないと判定されたスライス位置を隣接するもの同士連結することで、回転軸方向に沿った被検体の全長を、金属が存在する区間と存在しない区間とに区間分けすることができる。区間設定部２０２は、これら各区間を特定する情報（例えば、各区間の開始位置と終了位置を示す情報）を記憶する。
【００３８】
なお、区間設定部２０２は、スカウト画像における画素値（Ｘ線減衰量）から回転軸方向についての被検体の両端を検出し、この両端の外側は、いずれの区間にも含めないことでＸ線走査の範囲外としてもよい。
【００３９】
アーチファクト低減処理部２０４は、区間設定部２０２が求めた区間の情報に従い、アーチファクトを低減するための処理を行う。
【００４０】
１つの例では、アーチファクト低減処理部２０４は、金属が存在する区間についてはアーチファクト防止のためにＸ線ビームの走査を行わずＣＴ画像を生成しないよう動作制御部４４に指示する。動作制御部４４は、この指示に従い、金属が存在する区間に該当するスライス位置ではＸ線ビームを走査しないようにする。この場合、ＣＴ画像は金属が存在しない区間についてのみ生成される。
【００４１】
また、別の例では、金属が存在する区間についてもＸ線ビームの走査は行い、その結果得られる各回転位置についての投影データに対し、アーチファクト低減のための演算処理（アーチファクト低減演算と呼ぶ）を行う。このため、アーチファクト低減処理部２０４は、金属が存在する区間については、再構成演算部４６に対して、再構成演算の前にそのようなアーチファクト低減演算を行う旨の指示を行う。これにより、再構成演算部４６は、金属が存在する区間内の各スライス位置については、各投影データに対してアーチファクト低減演算を行い、その演算結果の各回転位置の投影データ群から再構成演算を行うことで、アーチファクトが低減されたＣＴ画像を生成する。なお、アーチファクト低減演算としては、特許文献２に例示された平滑化処理を用いてもよい。また、投影データから低周波成分を除去して金属による高周波成分のみを抽出し、抽出した金属による高周波成分を投影データから除去する演算を、アーチファクト低減演算として用いてもよい。
【００４２】
表示器３２には、スカウト画像やＣＴ画像が表示される。例えば、ＣＴ画像を表示する場合においては倍率（拡大率）を表す数値あるいはスケールなどを表示するのが望ましい。この構成によれば、画像を視覚的に判断する際に物体の大きさを評価することが可能となる。すなわち、例えば脂肪の量や腫瘍の大きさなどを定量的に判断することが可能となる。
【００４３】
以上、一実施形態を説明した。
【００４４】
ここで、大きく厚い金属が存在する区間では、Ｘ線減衰量が大きいのでアーチファクトが非常に大きくなり、上述したアーチファクト低減演算では十分にアーチファクトを抑圧することができない。このため、そのような区間については診断上あまり有益でないＣＴ画像しか得られない。したがって、厚い金属の存在する区間について、ＣＴ画像を生成するための走査を行うことは、診断上の意義は薄い。また、そのような厚い金属が存在すると、Ｘ線の散乱も多くなるため、測定対象のスライス位置の外のＸ線被爆が多くなる。このようなことから、厚い金属が存在する区間はＸ線ビームの走査を取りやめ、ＣＴ画像の生成を行わないことが考えられる。
【００４５】
一方、アーチファクト低減演算にてアーチファクトを十分に抑圧できる程度の薄い金属だけが存在する区間では、その演算で診断上有益なＣＴ画像が得られるので、ＣＴ画像を生成した方がよい。
【００４６】
このような検討に鑑みた改良例を以下に示す。この例では、図３に示すように、回転軸方向に沿った被検体の全長を、「通常区間」、「補正可能区間」、「補正困難区間」の３種類の区間に分類する。
【００４７】
「通常区間」は、金属を含まない区間である。この例では、複数の方向のスカウト画像の全てについて区間内のＸ線減衰量の最大値が２未満であり、且つ少なくとも１つの方向のスカウト画像について 区間内のＸ線減衰量の最大値が０．４以上２未満であれば、その区間は通常区間である。ここで、少なくとも１つの方向のスカウト画像についての通常区間の減衰量を０．４以上としているのは、被検体の減衰量を考慮しているためである。減衰量が０．４未満の区間は被検体自体が存在しない区間と判断される。なお、Ｘ線の減衰量とは、Ｘ線の減衰の程度を表す値であり、例えば照射したＸ線の強度と検出したＸ線の強度の比（あるいはその比から計算された値。例えばその比の対数など）として計算される。減衰量は、減衰率、吸収量などと呼ばれることもある。
【００４８】
「補正可能区間」は、薄い金属が存在する区間である。ここでいう「薄い」金属とは、Ｘ線の減衰の程度がアーチファクト低減演算によりアーチファクトを十分小さく補正できる程度に小さい金属、という意味である。したがって、そこでいう「薄い」とは、単に厚みをいうのではなく、金属の種類も考慮に入れた上で、Ｘ線の減衰の程度が上述の程度に小さいということをいうのである。この例では、複数の方向のスカウト画像の全てについて区間内のＸ線減衰量の最大値が５未満であり、且つ少なくとも１つの方向のスカウト画像について区間内のＸ線減衰量の最大値が２以上５未満であれば、その区間は補正可能区間である。
【００４９】
「補正困難区間」は、厚い金属が存在する区間である。ここでいう「厚い」金属とは、Ｘ線の減衰の程度が、アーチファクト低減演算ではアーチファクトを十分小さく補正することができない程度に大きい金属、という意味である。この例では、複数の方向のスカウト画像の少なくとも１つについて、区間内のＸ線減衰量の最大値が５以上であれば、その区間は補正困難区間である。
【００５０】
図４に、被検体３０２を０度の回転位置から見た場合のスカウト画像３００Ａと、９０度の回転位置から見た場合のスカウト画像３００Ｂとを示す。この例では、金属３０４の領域は０度でも９０度でも減衰量が２以上５未満である。このため、金属３０４が含まれる区間Ｂは補正可能区間となる。一方、金属３０６の領域は０度でも９０度でも減衰量が５以上である。このため、区間Ｄは補正困難区間である。また、金属３０８の領域は減衰量が０度では２以上５未満であるが、９０度では５以上である。このため、区間Ｆは補正困難区間である。被検体の全長に沿ったその他の区間Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇは、いずれも減衰量が０．４以上２未満なので、通常区間である。
【００５１】
この改良例における区間設定部２０２及びアーチファクト低減処理部２０４の処理手順の例を、図５及び図６を用いて説明する。
【００５２】
この手順では、区間設定部２０２は、異なるＮの方向（Ｎは２以上の整数）についてのスカウト画像に基づき区間の判定を行う。スカウト画像を形成するＮ個の方向（回転位置）にはそれぞれ通し番号が付されているとする。区間設定部２０２は、図５に示すようにまずスカウト画像を作成する方向の番号ｎを１に初期化し（Ｓ１０）、ｎ番目の方向からのスカウト画像の形成をスカウト画像形成部２００に指示する（Ｓ１２）。なお、生成したスカウト画像に対し、ノイズ除去等のためのフィルタ処理（例えば平滑化フィルタ処理など）を行ってもよい。そして、区間設定部２０２は、スカウト画像形成部２００が生成したスカウト画像から、各スライス位置（回転軸方向についての位置）における投影データ（Ｘ線センサアレイの各センサの検出値の並び）におけるＸ線減衰量の最大値を求める（Ｓ１４）。なお、以下では、回転軸方向をＺ軸方向と呼ぶ。当該スライス位置に減衰量の大きい金属が存在すれば、その最大値は大きい値となる。このような各スライス位置（Ｚ方向位置）のＸ線減衰量の最大値の組を、回転軸方向についてのＸ線減衰量分布と呼ぶことにする。なお、Ｓ１４においては、スライス位置についての投影データに対し特許文献１，２に示されるような低周波成分の除去を行い、低周波成分除去後の投影データから当該スライス位置におけるＸ線減衰量の最大値を求めるようにしてもよい。区間設定部２０２は、このようにして求めたスライス画像又はＸ線減衰量分布を、（例えば方向を示す番号ｎに対応づけて）記憶する。
【００５３】
そして、区間設定部２０２は、Ｎ方向の全てについての処理が完了したかどうかを判定し（Ｓ１６）、完了していなければ、ｎを１つ大きくしてＳ１２以降の処理を繰り返す。
【００５４】
Ｎ方向の全てについて処理が完了すると、それらＮ個の方向の各々についての回転軸方向に沿ったＸ線減衰量分布から、被検体の全長を、図３の条件に従って、複数の区間に分割する（Ｓ２０）。この処理では、スライス位置（Ｚ方向位置）ごとに、それらＮ個のＸ線減衰量分布におけるそのスライス位置での減衰量の値を調べ、それらＮ個の値の組合せが「通常区間」、「補正可能区間」、「補正困難区間」のいずれの条件に該当するかを判定し、その判定結果をそのスライス位置に対応づけて記憶する。この処理を全てのスライス位置について行ったあと、同一種類の区間に該当する互いに隣接するスライス位置同士を連結して連結成分を生成する。このようにして生成される各連結成分が、それぞれ該当する種類の区間となる。区間設定部２０２は、求めた各区間の種類と開始位置及び終了位置との組合せを表す区間情報を記憶する。
【００５５】
そして、区間設定部２０２は、その区間情報に従って、実際の測定のためのスキャン計画を作成する（Ｓ２２）。ここでは、例えば、通常区間と判定された各区間ではＸ線ビームの走査を行って通常の再構成演算を行い、補正可能区間と判定された各区間ではＸ線ビームの走査を行い、その結果得られる投影データにアーチファクト低減のための処理を行った後再構成演算を行い、補正困難区間と判定された区間ではＸ線ビームの走査を行わない（従って再構成演算も行わない）ことを示すスキャン計画が作成される。このスキャン計画がアーチファクト低減処理部２０４に渡される。アーチファクト低減処理部２０４は、スキャン（実測定）の開始指示を待つ（Ｓ２４）
【００５６】
スキャン開始指示があると、アーチファクト低減処理部２０４は、動作制御部４４に対してＸ線ビームの走査ルーチンを開始させる（Ｓ２６）。ここでは、被検体の開始端のスライス位置（Ｚ位置）をＺ＝０とする。次に、現在のスライス位置Ｚが補正困難区間に該当するかどうかを判定する（Ｓ２８）。
【００５７】
該当する場合は、Ｓ３０〜Ｓ３６の処理をスキップしてＳ３８に進み、Ｚ方向の移動走査の終端位置に達しているかを判定し（Ｓ３８）、達していなければ次のスライス位置に進む（Ｓ４０）。すなわち、この場合は、動作制御部４４は、アーチファクト低減処理部２０４からの指示に従い、Ｘ線ビームの照射は行わず（ガントリの回転は行ってもよい）、次のスライス位置に進むのである。これは、このような場合には、当該スライス位置の走査面内にアーチファクト低減処理では十分に抑圧できないほど影響の大きい金属が存在するため、診断に有益なＣＴ画像が得られないからである。
【００５８】
一方、現在のスライス位置Ｚが補正困難区間に該当しない場合は、動作制御部４４は、アーチファクト低減処理部２０４からの指示に従い、当該スライス位置でのＸ線ビームの回転走査を実行する（Ｓ３０）。これにより、当該スライス位置について、３６０度範囲内の全ての角度についての投影データが得られる。次に、アーチファクト低減処理部２０４は、現在のスライス位置Ｚが補正可能区間に該当するかどうかを判定する（Ｓ３２）。ここで、該当すると判定した場合、それは当該スライス位置の走査面内には、アーチファクト低減処理により十分に低減可能な程度の薄い金属が存在することを意味する。すなわち、この場合は、アーチファクト低減処理により診断に十分利用可能なＣＴ画像が得られるので、Ｘ線ビームを走査してＣＴ画像を生成するのである。このために、アーチファクト低減処理部２０４は、再構成演算部４６に対し、それら各角度の投影データについて、アーチファクト低減演算を実行させ（Ｓ３４）、それらアーチファクト低減演算後の投影データ群を用いて再構成演算を実行させる（Ｓ３６）。これにより、当該スライス位置についてＣＴ画像が得られる。
【００５９】
Ｓ３２で現在のスライス位置Ｚが補正可能区間に該当しないと判定された場合、現在のスライス位置Ｚは通常区間に該当するということになる。この場合、当該スライス位置内には金属はないので、アーチファクト低減処理を行う必要がない。したがって、アーチファクト低減処理部２０４は、再構成演算部４６に対し、アーチファクト低減処理なしで再構成演算を行わせる（Ｓ３６）。これにより当該スライス位置のＣＴ画像が得られる。
【００６０】
Ｓ３６の後、現在のスライス位置ＺがＺ方向の移動走査の終端位置に達しているかを判定し（Ｓ３８）、達していなければ次のスライス位置に進む（Ｓ４０）。そして、Ｓ３８にて移動走査の終端位置に達したと判定された場合、一連の走査処理を終了する。
【００６１】
図５及び図６に示した手順はあくまで一例に過ぎず、同様の処理内容を実現できる他の手順を用いてももちろんよい。
【００６２】
以上に説明した例によれば、単一方向のスカウト画像では見落とす可能性のある金属を検出することができ、その金属によるアーチファクトに対して対策をとることができる。
【００６３】
また、投影データに対する演算処理ではアーチファクトを十分に抑圧できないほど減衰の大きい金属が存在する区間（補正困難区間）については、Ｘ線照射を行わないので、不必要な被爆を低減することができる。また、このような区間については、（Ｘ線照射がないので）ガントリを（例えば回転させずに）素早く回転軸方向に送ることで、全体の測定時間を低減することができる。
【００６４】
また、補正可能区間については、アーチファクト低減演算を利用してＣＴ画像の生成を行うので、金属が存在する区間について一律にＣＴ画像の作成を取りやめる方式と比べて、ＣＴ画像を作成する範囲を広げることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０ 測定部、１２ 演算制御部、１８ ガントリ、２４ 容器、４４ 動作制御部、４６ 再構成演算部、２００ スカウト画像形成部、２０２ 区間設定部、２０４ アーチファクト低減処理部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に関し、特に、被検体内の金属によるアーチファクトへの対策技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴその他のＸ線診断では、被検体内に金属が存在すると、金属のＸ線吸収などの作用によりアーチファクトが生じ、診断の妨げとなる。そこで、従来様々な対策が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１に開示されたＸ線ＣＴシステムでは、ガントリ装置の回転を停止状態にして、Ｘ線の照射と検出及び被検体の搬送を行うことで、被検体のスカウト画像を得る。そして、このスカウト画像から低周波成分或いは背景成分を除去し、その除去した像のデータを、スカウト画像から減じ、所定の閾値を用いて２値化する。領域番号付け（ラベリング）処理後、２値化後の“１”となっている或る面積以上の連続領域について、特徴パラメータを抽出し、その特徴パラメータに基づいて該当する領域が金属物であるかどうかを判断する。
【０００４】
また、特許文献２に開示された装置は、スカウト画像から金属を含んでいるスライス位置を検出し、その後、スキャンを開始し、入力されたスライス位置毎の投影データを画像再構成するにあたり、画像再構成を行うスライス位置が金属領域を含むスライス位置かどうかを、Ｘ線の減衰量に基づき判断する。その結果、金属領域を含むスライス位置については、Ｘ線の投影データに対し、金属部分の影響を低減するアーチファクト除去処理を適用する。
【０００５】
また、特許文献３に開示された装置では、表示したスカウト画像上に断層像撮影位置を示すローカライザ図形と、Ｘ線通過領域を示すＸ線ビーム図形が重ねて表示される。そして、それら図形をユーザーが操作することで、金属の領域にＸ線が照射されないように、撮影計画が作成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２０９８８１号公報
【特許文献２】特開２００５−００６８３２号公報
【特許文献３】特開２００５−３２３６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
１方向から撮影したスカウト画像においてＸ線の減衰量から金属の区間を判定する場合、その方向についての金属の厚みが非常に薄いと、減衰量が小さいため金属と判定されないことが考えられる。しかし、そのように非常に薄い金属であっても、別の方向に沿ってある程度以上の厚みを持っていると無視できないアーチファクトを生じてしまうことがある。
【０００８】
本発明は、スカウト画像により被検体内の金属の検出を行うＸ線ＣＴ装置において、金属の検出漏れを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線発生器とＸ線検出器とを含んだ測定部を被検体に対して回転中心軸回りに回転走査を行わせると共に、前記測定部と前記被検体との前記回転中心軸方向についての相対位置を変化させる移動走査を行うことで、前記被検体のＣＴ画像を生成するＣＴ画像生成手段と、前記回転走査を行わずに前記移動走査を行うよう前記測定部を制御することにより、指定された方向から前記被検体を見た場合の二次元透過像であるスカウト画像を形成するスカウト画像形成手段と、前記ＣＴ画像生成手段が前記被検体のＣＴ画像を生成する前に、前記スカウト画像形成手段に、異なる複数の方向について、それぞれ当該方向から前記被検体を見た場合の前記被検体のスカウト画像を形成させ、それら各方向についてのスカウト画像の組合せから、前記被検体内の前記回転中心軸方向に沿った金属の分布区間を特定する金属区間特定手段と、前記ＣＴ画像生成手段による前記ＣＴ画像の生成の際に、前記金属区間特定手段が特定した金属の分布区間については、金属によるアーチファクトを低減するための低減処理を行う低減処理手段と、を備える。
【００１０】
好適な例では、前記金属区間特定手段は、前記金属が存在する区間を、前記各方向についてのスカウト画像の組合せに基づき、アーチファクト低減のための補正処理では十分に抑圧できない程度のＸ線減衰量を示す第１種類の区間と、アーチファクト低減のための補正処理でアーチファクトが十分に抑圧できる程度のＸ線減衰量を示す第２種類の区間と、に分類し、前記低減処理手段は、前記第１種類の区間については、前記測定部にＸ線照射を停止させてＣＴ画像の生成を行わないよう前記ＣＴ画像生成手段を制御し、前記第２種類の分布区間については、前記Ｘ線検出器の検出信号に対してアーチファクト低減のための補正処理を行うことでアーチファクトが低減されたＣＴ画像を生成するよう前記ＣＴ画像生成手段を制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の方向からのスカウト画像に基づき判定を行うので、金属の検出漏れを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態のＸ線ＣＴ装置の全体構成を示す図である。
【図２】Ｘ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】改良例における区間の種類を示す図である。
【図４】複数の方向から見たスカウト画像と区間の種類との関係の例を示す図である。
【図５】区間設定部の処理手順の例を示す図である。
【図６】アーチファクト低減処理部の処理手順の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１には、Ｘ線ＣＴ装置の一例が示されている。このＸ線ＣＴ装置は、特にマウス、ラットなどの小動物のＣＴ測定を行うための装置である。このＸ線ＣＴ装置は、大別して、測定部１０と演算制御部１２とによって構成される。
【００１５】
測定部１０はガントリ１８を備えた本体１６を有する。本体１６の上面１６Ａには開口が形成され、その開口からアーム２６が上方に突出している。アーム２６は後述するスライド機構の一部をなすものであり、そのアーム２６は後に説明する容器２４に連結され、それを回転中心軸方向にスライド運動（移動走査）させる。
【００１６】
一方、ガントリ１８内には後述する測定ユニット（Ｘ線発生器、Ｘ線検出器）が収納され、それらは回転中心軸回りにおいて回転運動する。ガントリ１８の中央部には回転中心軸方向に空洞部１８Ａが形成されている。この空洞部１８Ａは非貫通型であるが、貫通型としてもよい。
【００１７】
容器２４は、本実施形態において、被検体（小動物やそこから摘出された組織など）を収納するカプセルであり、その容器２４は本実施形態において略円筒形状を有し、その容器中心軸が回転中心軸に一致した状態で配置される。具体的には、容器２４の基端部が上述したアーム２６の上端部に着脱自在に装着される。この場合において、着脱機構としては各種の係合機構あるいはネジ止め機構などを挙げることができる。上述したように、容器２４は中空の円筒形状を有しており、その内部には本実施形態において複数の小動物が配置されるが、このような構成により、小動物の体毛が直接的にガントリ１８に接触することなどを防止できる。また、小動物の排泄物や離脱体毛などが外部に放出されてしまう問題を防止できる。さらに、後述するように、小動物を固定的に拘束することが可能となるので、ＣＴ画像を再構成する場合における画像ぶれなどの問題を防止することができる。なお、サイズや形状が異なる複数種類の容器を用意して選択的に使用するのが望ましい。
【００１８】
アーム２６に対して容器２４が装着された後、アーム２６が回転中心軸方向に沿って前方に駆動され、これにより、ガントリ１８の空洞部１８Ａ内に容器２４が差し込まれる。この時、検体における所定位置に対してＸ線ビームが照射されるように、容器２４の位置決めがなされる。また、そのような測定位置は連続的にあるいは段階的に変更される。
【００１９】
本体１６の上面１６Ａ上には操作パネル２０が設けられており、この操作パネル２０は複数のスイッチや表示器などを有する。この操作パネル２０を利用してユーザーは測定現場において装置の動作を操作することが可能となる。本体１６の下方には複数のキャスター２２が設けられている。ちなみに測定部１０の高さは例えば１００ｃｍである。
【００２０】
次に演算制御部１２について説明する。演算制御部１２は測定部１０に対してケーブル１４によって電気的に接続される。測定部１０と演算制御部１２は同一の室内に設けられてもよいし、互いに別々の場所に設置されてもよい。この演算制御部１２は通常のコンピュータシステムなどによって構成され、具体的には、プロセッサ３０、表示器３２、キーボード３６、マウス３８、記憶装置３４及びプリンタ４０などを有している。この演算制御部１２により、測定部１０の動作が制御され、また、測定部１０から伝送されるデータに基づいてＣＴ画像が構成される。このＣＴ画像は通常は二次元断層画像に相当するものであるが、三次元画像を構築するようにしてもよい。ちなみに、本実施形態の装置において、ガントリ１８内における測定ユニットの回転速度は例えば毎分当たり１０回転である。もちろん、そのような回転速度は用途に応じて適宜設定可能である。
【００２１】
図２には、図１に示したＸ線ＣＴ装置の構成がブロック図として示されている。回転中心軸Ｏを間において、一方側にＸ線発生器５２が設けられ、他方側にＸ線検出器６０が設けられている。Ｘ線発生器５２の照射側にはコリメータ５４が設けられている。Ｘ線発生器５２は図示されるように末広あるいは扇状の（ここではファンビーム形状の）Ｘ線ビーム５６を生成する。一方、Ｘ線検出器６０は複数の（例えば１００個）のＸ線センサを一列に並べたものとして構成され、Ｘ線ビーム５６の開き角度に応じてＸ線の受光開口が設定される。ちなみに、複数のＸ線センサの配列は直線的であってもよいし、円弧状であってもよい。
【００２２】
なお、図２においては、Ｘ線発生器５２と共に用いられる高電圧源や、Ｘ線検出器６０と共に用いられるデータ処理回路などについては図示省略されている。
【００２３】
図２において符号５８は有効視野を示している。これは、Ｘ線ビーム５６を回転走査させた場合におけるＣＴ画像を構成可能な円形の領域である。ちなみに、この有効視野５８は、検体あるいは回転中心軸と、Ｘ線発生器５２及びＸ線検出器６０のそれぞれの位置関係に応じて定まるものである。本実施形態においては変位機構６２が設けられているため、それらの位置関係を変更してＣＴ画像の倍率を機械的に可変することが可能である。
【００２４】
すなわち、変位機構６２には、Ｘ線発生器５２及びＸ線検出器６０が連結されており、変位機構６２はＸ線発生器５２及びＸ線検出器６０の間の距離を維持したまま、それら（つまり測定ユニット）をＸ線ビーム５６のビーム軸方向に変位させる機能を有する。この場合において、回転中心軸Ｏは不変であり、すなわち上述した容器を何ら移動させることなく測定ユニット側を移動させて倍率の変更を行い得る。なお、変位機構６２は変位力を発生するためのモータ６２Ａを備えている。
【００２５】
ガントリ回転機構６６は、回転ベースを回転させることにより、それに搭載された変位機構を含む各構成の全体を回転駆動する機構である。変位機構６２には、測定ユニットが搭載されているため、変位機構６２によって所望の位置に位置決めされた測定ユニットがその位置を保持したまま回転駆動されることになる。ガントリ回転機構６６は、その駆動力を発生するためのモータ６６Ａを有する。ガントリ回転機構６６によるＸ線発生器５２及びＸ線検出器６０の回転に連動して、各回転位置（回転角度）にてそれぞれ、Ｘ線検出器６０が備えるＸ線センサアレイの各Ｘ線センサにより被検体を透過したＸ線が検出される。このように１つの回転位置においてアレイの各Ｘ線センサが検出した検出値の並びを、投影データと呼ぶ。
【００２６】
スライド機構６８は図１に示したアーム２６をスライド運動させる移動機構であり、その駆動力はモータ６８Ａによって発生される。このスライド運動により、Ｘ線ビームの回転走査の行われる面の位置が回転軸方向に移動する。このように回転軸方向について被検体が回転走査される面の位置のことを、以下では、スライス位置と呼ぶ。ヘリカルスキャンの場合も、例えばＸ線検出器６０の螺旋状のスキャン軌道が特定の回転位置（角度）を通過するときの回転軸方向の位置を、スライス位置と考えればよい。
【００２７】
操作パネル２０は上述したように本体の上面に設けられる。測定部１０側に設けられたローカルコントローラ（図示せず）に対して操作パネル２０を接続し、そのローカルコントローラと演算制御部１２とが相互に通信を行うように構成してもよい。
【００２８】
ちなみに、図２には、様々な機構６２，６６，６８などが示されているが、それらの機構による位置あるいは変化を検出するためにセンサを設けるのが望ましい。そして、それらのセンサの出力信号に基づいて演算制御部１２がいわゆるフィードバック制御を行うようにするのが望ましい。また、変位機構６２による倍率の可変はユーザー入力により行わせてもよいし、例えば被検体サイズあるいは容器のサイズを自動検知し、その検知したデータに基づいて自動的に倍率を設定するようにしてもよい。さらに、あらかじめ容器の種別などが登録される場合においては、その登録された情報を利用して倍率の設定を行うようにしてもよい。さらに、図２に示す例では、スライド機構６８が駆動源としてのモータ６８Ａを有していたが、そのスライド力を人為的に発生させるようにしてもよい。
【００２９】
次に、演算制御部１２について説明すると、上述したように、プロセッサ３０には、表示器３２、記憶装置３４、キーボード３６、マウス３８、プリンタ４０などが接続されている。また、外部装置との間でネットワークを介して通信を行うための通信部４２が接続されている。
【００３０】
プロセッサ３０は、ＣＰＵ及び各種プログラムによって構成されるものである。図２にはその代表的な機能が示されており、プロセッサ３０は、動作制御部４４、再構成演算部４６、スカウト画像形成部２００、区間設定部２０２、アーチファクト低減処理部２０４を有している。
【００３１】
動作制御部４４は、測定部１０における全体の動作を制御している。例えば、動作制御部４４は、測定部１０のガントリ回転機構６６及びスライド機構６８を制御して回転走査と移動走査を組み合わせることで、ヘリカルスキャン又はノン・ヘリカルスキャンなどの走査方式に従ったＸ線ビーム走査を実現する。また、１つの例では、動作制御部４４は、アーチファクト低減処理部２０４からの指示に従い、区間毎にＸ線発生器５２にＸ線ビームの照射を停止させるなどの制御を行ってもよい（詳細は後述）。
【００３２】
再構成演算部４６は、Ｘ線ビームの回転走査によって得られる多くのデータに基づきＣＴ画像を構成する演算を実行する。この場合において三次元画像を構築するようにしてもよい。再構成演算については公知の各種の手法を利用することが可能である。例えば、ノン・ヘリカルスキャン方式の場合、スライス位置ごとに、各回転角度において求められた投影データに対して公知の再構成演算を行うことにより、ＣＴ画像を構成する。ヘリカルスキャンの場合も同様に公知の再構成演算を行えばよい。なお、上述した倍率の可変にあたっては、再構成演算で用いられる演算式は基本的にそのまま用いることができる。しかしながら、特殊な倍率の可変方式が適用される場合においては必要に応じて再構成演算式の一部を変更するようにしてもよい。
【００３３】
また、１つの例では、再構成演算部４６は、アーチファクト低減処理部２０４からの指示に従って、アーチファクト低減処理を行った上でそのような再構成演算を実行する機能も備えていてもよい（詳細は後述）。
【００３４】
スカウト画像形成部２００は、複数の検体に対するＣＴ測定に先立って、スカウト画像を形成する。具体的には、測定部１０を回転させない状態で、スライド機構６８により被
検体を収容した容器が移動走査され、その際に、測定部１０によってＸ線測定が実施される。これにより得られた検出データに基づいて、レントゲン写真のような二次元透過像としてのスカウト画像が形成される。このスカウト画像は、被検体ごとに金属の存在する区間を特定するために形成される。
【００３５】
区間設定部２０２は、スカウト画像形成部２００が作成したスカウト画像を解析して金属の存在する領域を求め、回転軸方向（移動走査の方向）に沿って、金属の有無に応じた区間分割を行う。
【００３６】
ここで、区間設定部２０２は、スカウト画像形成部２００に対して、異なる複数の方向についてのスカウト画像を形成させ、それら複数の方向のスカウト画像の解析結果を総合することで、金属の存在する区間を特定する。例えば、Ｘ線発生器５２及びＸ線検出器６０を被検体に対して回転位置０度及び９０度にそれぞれ位置させて、スカウト画像形成部２００にそれら各回転位置についてのスカウト画像を形成させる。０度及び９０度というのはあくまで一例に過ぎず、それぞれ別の角度であってもよい。また３以上の異なる角度（回転位置）についてスカウト画像を形成するようにしてもよい。そして、それら各回転位置のスカウト画像に対して、それぞれ公知技術（例えば特許文献１，２に示された技術）による解析を行うことで、当該画像上で金属の存在する領域を特定する。基本的には、スカウト画像が表す各画素のＸ線の減衰量（吸収量）を金属判別用の閾値と比較し、その閾値より減衰量が多い画素が金属に該当する画素として求められる。ここで、ノイズを除去するために、互いに隣接する金属に該当する画素同士を連結して連結成分を生成し、ノイズ判別用の閾値サイズよりも大きい連結成分を金属と判定してもよい。また、特許文献１，２に示されるように、最小値フィルタと最大値フィルタとを繰り返し用いて低周波成分を除去して骨などによるＸ線減衰の成分を除いた上で、金属判別用の閾値と判定してもよい。そして、それら方向（回転位置）の異なる複数のスカウト画像から特定された金属の存在領域を総合することにより、回転軸方向に沿った金属の存在区間を判定する。
【００３７】
この判定では、例えば、スライス位置（回転軸方向の位置）ごとに、そのスライス位置がそれら複数方向のスライス画像の中の少なくとも１つのスライス画像における金属の存在領域を通っていれば、そのスライス位置に金属が存在すると判定する。そして、金属が存在すると判定されたスライス位置を隣接するもの同士連結し、同様に金属が存在しないと判定されたスライス位置を隣接するもの同士連結することで、回転軸方向に沿った被検体の全長を、金属が存在する区間と存在しない区間とに区間分けすることができる。区間設定部２０２は、これら各区間を特定する情報（例えば、各区間の開始位置と終了位置を示す情報）を記憶する。
【００３８】
なお、区間設定部２０２は、スカウト画像における画素値（Ｘ線減衰量）から回転軸方向についての被検体の両端を検出し、この両端の外側は、いずれの区間にも含めないことでＸ線走査の範囲外としてもよい。
【００３９】
アーチファクト低減処理部２０４は、区間設定部２０２が求めた区間の情報に従い、アーチファクトを低減するための処理を行う。
【００４０】
１つの例では、アーチファクト低減処理部２０４は、金属が存在する区間についてはアーチファクト防止のためにＸ線ビームの走査を行わずＣＴ画像を生成しないよう動作制御部４４に指示する。動作制御部４４は、この指示に従い、金属が存在する区間に該当するスライス位置ではＸ線ビームを走査しないようにする。この場合、ＣＴ画像は金属が存在しない区間についてのみ生成される。
【００４１】
また、別の例では、金属が存在する区間についてもＸ線ビームの走査は行い、その結果得られる各回転位置についての投影データに対し、アーチファクト低減のための演算処理（アーチファクト低減演算と呼ぶ）を行う。このため、アーチファクト低減処理部２０４は、金属が存在する区間については、再構成演算部４６に対して、再構成演算の前にそのようなアーチファクト低減演算を行う旨の指示を行う。これにより、再構成演算部４６は、金属が存在する区間内の各スライス位置については、各投影データに対してアーチファクト低減演算を行い、その演算結果の各回転位置の投影データ群から再構成演算を行うことで、アーチファクトが低減されたＣＴ画像を生成する。なお、アーチファクト低減演算としては、特許文献２に例示された平滑化処理を用いてもよい。また、投影データから低周波成分を除去して金属による高周波成分のみを抽出し、抽出した金属による高周波成分を投影データから除去する演算を、アーチファクト低減演算として用いてもよい。
【００４２】
表示器３２には、スカウト画像やＣＴ画像が表示される。例えば、ＣＴ画像を表示する場合においては倍率（拡大率）を表す数値あるいはスケールなどを表示するのが望ましい。この構成によれば、画像を視覚的に判断する際に物体の大きさを評価することが可能となる。すなわち、例えば脂肪の量や腫瘍の大きさなどを定量的に判断することが可能となる。
【００４３】
以上、一実施形態を説明した。
【００４４】
ここで、大きく厚い金属が存在する区間では、Ｘ線減衰量が大きいのでアーチファクトが非常に大きくなり、上述したアーチファクト低減演算では十分にアーチファクトを抑圧することができない。このため、そのような区間については診断上あまり有益でないＣＴ画像しか得られない。したがって、厚い金属の存在する区間について、ＣＴ画像を生成するための走査を行うことは、診断上の意義は薄い。また、そのような厚い金属が存在すると、Ｘ線の散乱も多くなるため、測定対象のスライス位置の外のＸ線被爆が多くなる。このようなことから、厚い金属が存在する区間はＸ線ビームの走査を取りやめ、ＣＴ画像の生成を行わないことが考えられる。
【００４５】
一方、アーチファクト低減演算にてアーチファクトを十分に抑圧できる程度の薄い金属だけが存在する区間では、その演算で診断上有益なＣＴ画像が得られるので、ＣＴ画像を生成した方がよい。
【００４６】
このような検討に鑑みた改良例を以下に示す。この例では、図３に示すように、回転軸方向に沿った被検体の全長を、「通常区間」、「補正可能区間」、「補正困難区間」の３種類の区間に分類する。
【００４７】
「通常区間」は、金属を含まない区間である。この例では、複数の方向のスカウト画像の全てについて区間内のＸ線減衰量の最大値が２未満であり、且つ少なくとも１つの方向のスカウト画像について 区間内のＸ線減衰量の最大値が０．４以上２未満であれば、その区間は通常区間である。ここで、少なくとも１つの方向のスカウト画像についての通常区間の減衰量を０．４以上としているのは、被検体の減衰量を考慮しているためである。減衰量が０．４未満の区間は被検体自体が存在しない区間と判断される。なお、Ｘ線の減衰量とは、Ｘ線の減衰の程度を表す値であり、例えば照射したＸ線の強度と検出したＸ線の強度の比（あるいはその比から計算された値。例えばその比の対数など）として計算される。減衰量は、減衰率、吸収量などと呼ばれることもある。
【００４８】
「補正可能区間」は、薄い金属が存在する区間である。ここでいう「薄い」金属とは、Ｘ線の減衰の程度がアーチファクト低減演算によりアーチファクトを十分小さく補正できる程度に小さい金属、という意味である。したがって、そこでいう「薄い」とは、単に厚みをいうのではなく、金属の種類も考慮に入れた上で、Ｘ線の減衰の程度が上述の程度に小さいということをいうのである。この例では、複数の方向のスカウト画像の全てについて区間内のＸ線減衰量の最大値が５未満であり、且つ少なくとも１つの方向のスカウト画像について区間内のＸ線減衰量の最大値が２以上５未満であれば、その区間は補正可能区間である。
【００４９】
「補正困難区間」は、厚い金属が存在する区間である。ここでいう「厚い」金属とは、Ｘ線の減衰の程度が、アーチファクト低減演算ではアーチファクトを十分小さく補正することができない程度に大きい金属、という意味である。この例では、複数の方向のスカウト画像の少なくとも１つについて、区間内のＸ線減衰量の最大値が５以上であれば、その区間は補正困難区間である。
【００５０】
図４に、被検体３０２を０度の回転位置から見た場合のスカウト画像３００Ａと、９０度の回転位置から見た場合のスカウト画像３００Ｂとを示す。この例では、金属３０４の領域は０度でも９０度でも減衰量が２以上５未満である。このため、金属３０４が含まれる区間Ｂは補正可能区間となる。一方、金属３０６の領域は０度でも９０度でも減衰量が５以上である。このため、区間Ｄは補正困難区間である。また、金属３０８の領域は減衰量が０度では２以上５未満であるが、９０度では５以上である。このため、区間Ｆは補正困難区間である。被検体の全長に沿ったその他の区間Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇは、いずれも減衰量が０．４以上２未満なので、通常区間である。
【００５１】
この改良例における区間設定部２０２及びアーチファクト低減処理部２０４の処理手順の例を、図５及び図６を用いて説明する。
【００５２】
この手順では、区間設定部２０２は、異なるＮの方向（Ｎは２以上の整数）についてのスカウト画像に基づき区間の判定を行う。スカウト画像を形成するＮ個の方向（回転位置）にはそれぞれ通し番号が付されているとする。区間設定部２０２は、図５に示すようにまずスカウト画像を作成する方向の番号ｎを１に初期化し（Ｓ１０）、ｎ番目の方向からのスカウト画像の形成をスカウト画像形成部２００に指示する（Ｓ１２）。なお、生成したスカウト画像に対し、ノイズ除去等のためのフィルタ処理（例えば平滑化フィルタ処理など）を行ってもよい。そして、区間設定部２０２は、スカウト画像形成部２００が生成したスカウト画像から、各スライス位置（回転軸方向についての位置）における投影データ（Ｘ線センサアレイの各センサの検出値の並び）におけるＸ線減衰量の最大値を求める（Ｓ１４）。なお、以下では、回転軸方向をＺ軸方向と呼ぶ。当該スライス位置に減衰量の大きい金属が存在すれば、その最大値は大きい値となる。このような各スライス位置（Ｚ方向位置）のＸ線減衰量の最大値の組を、回転軸方向についてのＸ線減衰量分布と呼ぶことにする。なお、Ｓ１４においては、スライス位置についての投影データに対し特許文献１，２に示されるような低周波成分の除去を行い、低周波成分除去後の投影データから当該スライス位置におけるＸ線減衰量の最大値を求めるようにしてもよい。区間設定部２０２は、このようにして求めたスライス画像又はＸ線減衰量分布を、（例えば方向を示す番号ｎに対応づけて）記憶する。
【００５３】
そして、区間設定部２０２は、Ｎ方向の全てについての処理が完了したかどうかを判定し（Ｓ１６）、完了していなければ、ｎを１つ大きくしてＳ１２以降の処理を繰り返す。
【００５４】
Ｎ方向の全てについて処理が完了すると、それらＮ個の方向の各々についての回転軸方向に沿ったＸ線減衰量分布から、被検体の全長を、図３の条件に従って、複数の区間に分割する（Ｓ２０）。この処理では、スライス位置（Ｚ方向位置）ごとに、それらＮ個のＸ線減衰量分布におけるそのスライス位置での減衰量の値を調べ、それらＮ個の値の組合せが「通常区間」、「補正可能区間」、「補正困難区間」のいずれの条件に該当するかを判定し、その判定結果をそのスライス位置に対応づけて記憶する。この処理を全てのスライス位置について行ったあと、同一種類の区間に該当する互いに隣接するスライス位置同士を連結して連結成分を生成する。このようにして生成される各連結成分が、それぞれ該当する種類の区間となる。区間設定部２０２は、求めた各区間の種類と開始位置及び終了位置との組合せを表す区間情報を記憶する。
【００５５】
そして、区間設定部２０２は、その区間情報に従って、実際の測定のためのスキャン計画を作成する（Ｓ２２）。ここでは、例えば、通常区間と判定された各区間ではＸ線ビームの走査を行って通常の再構成演算を行い、補正可能区間と判定された各区間ではＸ線ビームの走査を行い、その結果得られる投影データにアーチファクト低減のための処理を行った後再構成演算を行い、補正困難区間と判定された区間ではＸ線ビームの走査を行わない（従って再構成演算も行わない）ことを示すスキャン計画が作成される。このスキャン計画がアーチファクト低減処理部２０４に渡される。アーチファクト低減処理部２０４は、スキャン（実測定）の開始指示を待つ（Ｓ２４）
【００５６】
スキャン開始指示があると、アーチファクト低減処理部２０４は、動作制御部４４に対してＸ線ビームの走査ルーチンを開始させる（Ｓ２６）。ここでは、被検体の開始端のスライス位置（Ｚ位置）をＺ＝０とする。次に、現在のスライス位置Ｚが補正困難区間に該当するかどうかを判定する（Ｓ２８）。
【００５７】
該当する場合は、Ｓ３０〜Ｓ３６の処理をスキップしてＳ３８に進み、Ｚ方向の移動走査の終端位置に達しているかを判定し（Ｓ３８）、達していなければ次のスライス位置に進む（Ｓ４０）。すなわち、この場合は、動作制御部４４は、アーチファクト低減処理部２０４からの指示に従い、Ｘ線ビームの照射は行わず（ガントリの回転は行ってもよい）、次のスライス位置に進むのである。これは、このような場合には、当該スライス位置の走査面内にアーチファクト低減処理では十分に抑圧できないほど影響の大きい金属が存在するため、診断に有益なＣＴ画像が得られないからである。
【００５８】
一方、現在のスライス位置Ｚが補正困難区間に該当しない場合は、動作制御部４４は、アーチファクト低減処理部２０４からの指示に従い、当該スライス位置でのＸ線ビームの回転走査を実行する（Ｓ３０）。これにより、当該スライス位置について、３６０度範囲内の全ての角度についての投影データが得られる。次に、アーチファクト低減処理部２０４は、現在のスライス位置Ｚが補正可能区間に該当するかどうかを判定する（Ｓ３２）。ここで、該当すると判定した場合、それは当該スライス位置の走査面内には、アーチファクト低減処理により十分に低減可能な程度の薄い金属が存在することを意味する。すなわち、この場合は、アーチファクト低減処理により診断に十分利用可能なＣＴ画像が得られるので、Ｘ線ビームを走査してＣＴ画像を生成するのである。このために、アーチファクト低減処理部２０４は、再構成演算部４６に対し、それら各角度の投影データについて、アーチファクト低減演算を実行させ（Ｓ３４）、それらアーチファクト低減演算後の投影データ群を用いて再構成演算を実行させる（Ｓ３６）。これにより、当該スライス位置についてＣＴ画像が得られる。
【００５９】
Ｓ３２で現在のスライス位置Ｚが補正可能区間に該当しないと判定された場合、現在のスライス位置Ｚは通常区間に該当するということになる。この場合、当該スライス位置内には金属はないので、アーチファクト低減処理を行う必要がない。したがって、アーチファクト低減処理部２０４は、再構成演算部４６に対し、アーチファクト低減処理なしで再構成演算を行わせる（Ｓ３６）。これにより当該スライス位置のＣＴ画像が得られる。
【００６０】
Ｓ３６の後、現在のスライス位置ＺがＺ方向の移動走査の終端位置に達しているかを判定し（Ｓ３８）、達していなければ次のスライス位置に進む（Ｓ４０）。そして、Ｓ３８にて移動走査の終端位置に達したと判定された場合、一連の走査処理を終了する。
【００６１】
図５及び図６に示した手順はあくまで一例に過ぎず、同様の処理内容を実現できる他の手順を用いてももちろんよい。
【００６２】
以上に説明した例によれば、単一方向のスカウト画像では見落とす可能性のある金属を検出することができ、その金属によるアーチファクトに対して対策をとることができる。
【００６３】
また、投影データに対する演算処理ではアーチファクトを十分に抑圧できないほど減衰の大きい金属が存在する区間（補正困難区間）については、Ｘ線照射を行わないので、不必要な被爆を低減することができる。また、このような区間については、（Ｘ線照射がないので）ガントリを（例えば回転させずに）素早く回転軸方向に送ることで、全体の測定時間を低減することができる。
【００６４】
また、補正可能区間については、アーチファクト低減演算を利用してＣＴ画像の生成を行うので、金属が存在する区間について一律にＣＴ画像の作成を取りやめる方式と比べて、ＣＴ画像を作成する範囲を広げることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０ 測定部、１２ 演算制御部、１８ ガントリ、２４ 容器、４４ 動作制御部、４６ 再構成演算部、２００ スカウト画像形成部、２０２ 区間設定部、２０４ アーチファクト低減処理部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線発生器とＸ線検出器とを含んだ測定部を被検体に対して回転中心軸回りに回転走査を行わせると共に、前記測定部と前記被検体との前記回転中心軸方向についての相対位置を変化させる移動走査を行うことで、前記被検体のＣＴ画像を生成するＣＴ画像生成手段と、
前記回転走査を行わずに前記移動走査を行うよう前記測定部を制御することにより、指定された方向から前記被検体を見た場合の二次元透過像であるスカウト画像を形成するスカウト画像形成手段と、
前記ＣＴ画像生成手段が前記被検体のＣＴ画像を生成する前に、前記スカウト画像形成手段に、異なる複数の方向について、それぞれ当該方向から前記被検体を見た場合の前記被検体のスカウト画像を形成させ、それら各方向についてのスカウト画像の組合せから、前記被検体内の前記回転中心軸方向に沿った金属の分布区間を特定する金属区間特定手段と、
前記ＣＴ画像生成手段による前記ＣＴ画像の生成の際に、前記金属区間特定手段が特定した金属の分布区間については、金属によるアーチファクトを低減するための低減処理を行う低減処理手段と、
を備えるＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記金属区間特定手段は、前記金属が存在する区間を、前記各方向についてのスカウト画像の組合せに基づき、アーチファクト低減のための補正処理では十分に抑圧できない程度のＸ線減衰量を示す第１種類の区間と、アーチファクト低減のための補正処理でアーチファクトが十分に抑圧できる程度のＸ線減衰量を示す第２種類の区間と、に分類し、
前記低減処理手段は、前記第１種類の区間については、前記測定部にＸ線照射を停止させてＣＴ画像の生成を行わないよう前記ＣＴ画像生成手段を制御し、前記第２種類の分布区間については、前記Ｘ線検出器の検出信号に対してアーチファクト低減のための補正処理を行うことでアーチファクトが低減されたＣＴ画像を生成するよう前記ＣＴ画像生成手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１】
Ｘ線発生器とＸ線検出器とを含んだ測定部を被検体に対して回転中心軸回りに回転走査を行わせると共に、前記測定部と前記被検体との前記回転中心軸方向についての相対位置を変化させる移動走査を行うことで、前記被検体のＣＴ画像を生成するＣＴ画像生成手段と、
前記回転走査を行わずに前記移動走査を行うよう前記測定部を制御することにより、指定された方向から前記被検体を見た場合の二次元透過像であるスカウト画像を形成するスカウト画像形成手段と、
前記ＣＴ画像生成手段が前記被検体のＣＴ画像を生成する前に、前記スカウト画像形成手段に、異なる複数の方向について、それぞれ当該方向から前記被検体を見た場合の前記被検体のスカウト画像を形成させ、それら各方向についてのスカウト画像の組合せから、前記被検体内の前記回転中心軸方向に沿った金属の分布区間を特定する金属区間特定手段と、
前記ＣＴ画像生成手段による前記ＣＴ画像の生成の際に、前記金属区間特定手段が特定した金属の分布区間については、金属によるアーチファクトを低減するための低減処理を行う低減処理手段と、
を備えるＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記金属区間特定手段は、前記金属が存在する区間を、前記各方向についてのスカウト画像の組合せに基づき、アーチファクト低減のための補正処理では十分に抑圧できない程度のＸ線減衰量を示す第１種類の区間と、アーチファクト低減のための補正処理でアーチファクトが十分に抑圧できる程度のＸ線減衰量を示す第２種類の区間と、に分類し、
前記低減処理手段は、前記第１種類の区間については、前記測定部にＸ線照射を停止させてＣＴ画像の生成を行わないよう前記ＣＴ画像生成手段を制御し、前記第２種類の分布区間については、前記Ｘ線検出器の検出信号に対してアーチファクト低減のための補正処理を行うことでアーチファクトが低減されたＣＴ画像を生成するよう前記ＣＴ画像生成手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−４０２８４（Ｐ２０１２−４０２８４Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８５８７５（Ｐ２０１０−１８５８７５）
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（３９００２９７９１）日立アロカメディカル株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（３９００２９７９１）日立アロカメディカル株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
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