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【発明の名称】 Ｘ線照射位置合わせ方法並びにＸ線断層撮影方法および装置
【発明者】 【氏名】柳田 弘文

【氏名】貫井 正健
【要約】 【課題】スキャン開始当初からＸ線照射位置を定位置に一致させるＸ線照射位置合わせ方法、並びに、そのようにＸ線照射位置合わせをして撮影を行うＸ線断層撮影方法および装置を実現する。

【解決手段】Ｘ線照射・検出装置により被検体をスキャンするに当たり、スキャン開始前のＸ線管２０の温度およびこれから行おうとするスキャン条件に基づきＸ線焦点の位置を予測し、Ｘ線がＸ線検出器２４の定位置に照射するようにコリメータ２２またはＸ線検出器２４の位置を調節する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 Ｘ線管から発生したＸ線をコリメータを通してＸ線検出器に照射するＸ線照射・検出装置により被検体をスキャンして断層撮影を行うに当たり、スキャン開始前の前記Ｘ線管の温度およびこれから行おうとするスキャン条件に基づき前記Ｘ線管におけるＸ線焦点の位置を予測し、前記Ｘ線管から発生したＸ線が前記Ｘ線検出器における定位置に照射するように前記予測した位置に応じて前記コリメータおよび前記Ｘ線検出器のうちのいずれか一方または両方の位置を調節する、ことを特徴とするＸ線照射位置合わせ方法。
【請求項２】 Ｘ線管から発生したＸ線をコリメータを通してＸ線検出器に照射するＸ線照射・検出装置により被検体をスキャンして断層撮影を行うに当たり、スキャン開始前の前記Ｘ線管の温度およびこれから行おうとするスキャン条件に基づき前記Ｘ線管におけるＸ線焦点の位置を予測し、前記Ｘ線管から発生したＸ線が前記Ｘ線検出器における定位置に照射するように前記予測した位置に応じて前記コリメータおよび前記Ｘ線検出器のうちのいずれか一方または両方の位置を調節し、前記位置調節後の前記Ｘ線照射・検出装置でスキャンして断層撮影を行う、ことを特徴とするＸ線断層撮影方法。
【請求項３】 Ｘ線管から発生したＸ線をコリメータを通してＸ線検出器に照射するＸ線照射・検出装置で被検体をスキャンして断層撮影を行うＸ線断層撮影装置であって、スキャン開始前の前記Ｘ線管の温度およびこれから行おうとするスキャン条件に基づき前記Ｘ線管におけるＸ線焦点の位置を予測する焦点位置予測手段と、前記Ｘ線管から発生したＸ線が前記Ｘ線検出器における定位置に照射するように前記予測したＸ線焦点の位置に応じて前記コリメータおよび前記Ｘ線検出器のうちのいずれか一方または両方の位置を調節する位置調節手段と、を具備することを特徴とするＸ線断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線照射位置合わせ方法並びにＸ線断層撮影方法および装置に関し、特に、Ｘ線管から発生したＸ線をコリメータを通してＸ線検出器に照射するＸ線照射・検出装置のためのＸ線照射位置合わせ方法、並びに、Ｘ線照射位置合わせをして撮影を行うＸ線断層撮影方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）ではＸ線管から発生するＸ線をコリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）を通してＸ線検出器に照射するＸ線照射・検出装置を被検体の周りで回転（スキャン：ｓｃａｎ）させて、被検体の周囲の複数のビュー（ｖｉｅｗ）方向でそれぞれＸ線による被検体の投影データ（ｄａｔａ）を測定し、それら投影データに基づいて断層像を生成（再構成）するようになっている。
【０００３】Ｘ線照射装置は、撮影範囲を包含する幅を持ちそれに垂直な方向に所定の厚みを持つＸ線ビーム（ｂｅａｍ）を照射する。Ｘ線ビームの厚みはコリメータのＸ線通過開口（アパーチャ：ａｐｅｒｔｕｒｅ）の開度によって設定される。
【０００４】Ｘ線検出装置は、Ｘ線ビームの幅の方向に多数のＸ線検出素子をアレイ（ａｒｒａｙ）状に配列した多チャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）のＸ線検出器によってＸ線を検出する。多チャンネルのＸ線検出器は、Ｘ線ビームの幅の方向に、Ｘ線ビームの幅に相当する長さ（幅）を有する。また、Ｘ線ビームの厚みの方向に、Ｘ線ビームの厚みよりも大きな長さ（厚み）を有する。
【０００５】Ｘ線検出器の中には、Ｘ線検出素子のアレイを２列とし、２スライス（ｓｌｉｃｅ）分の投影データを一挙に得るようにしたものがある。そこでは、２列のアレイを隣接して平行に配置し、Ｘ線ビームを厚み方向に均等に振り分けて照射するようにしている。２列のアレイにそれぞれ照射したＸ線ビームの、被検体のアイソセンタ（ｉｓｏｃｅｎｔｅｒ）における厚みが断層像のスライス厚をそれぞれ決定する。
【０００６】Ｘ線管では、使用中の温度上昇による熱膨張等によりＸ線焦点の移動が生じ、これが、コリメータのアパーチャを通してＸ線ビームの厚み方向での変位となって現れる。Ｘ線ビームが厚み方向に変位すると、２列アレイにおけるＸ線ビームの厚みの振り分け比率が変化し、２系統のアレイに投影される被検体のスライス厚が均等でなくなる。
【０００７】そこで、２列のアレイにそれぞれ設けたレファレンスチャンネル（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｃｈａｎｎｅｌ）のＸ線カウント（ｃｏｕｎｔ）の比を監視し、比が１でなくなったことからＸ線照射位置のずれを認識し、コリメータの位置を調節してＸ線照射位置が定位置となるように制御している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記の照射位置制御はＸ線を照射してスキャンを開始しないと始まらないので、スキャン開始直後の時点ではＸ線照射位置は定位置に一致しているとは限らず、むしろずれていることのほうが多い。このため、最初に得られる画像は品質が劣るものとなりがちであるという問題があった。
【０００９】本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、スキャン開始当初からＸ線照射位置を定位置に一致させるＸ線照射位置合わせ方法、並びに、そのようにＸ線照射位置合わせをして撮影を行うＸ線断層撮影方法および装置を実現することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】（１）上記の課題を解決する第１の発明は、Ｘ線管から発生したＸ線をコリメータを通してＸ線検出器に照射するＸ線照射・検出装置により被検体をスキャンして断層撮影を行うに当たり、スキャン開始前の前記Ｘ線管の温度およびこれから行おうとするスキャン条件に基づき前記Ｘ線管におけるＸ線焦点の位置を予測し、前記Ｘ線管から発生したＸ線が前記Ｘ線検出器における定位置に照射するように前記予測した位置に応じて前記コリメータおよび前記Ｘ線検出器のうちのいずれか一方または両方の位置を調節する、ことを特徴とするＸ線照射位置合わせ方法である。
【００１１】（２）上記の課題を解決する第２の発明は、Ｘ線管から発生したＸ線をコリメータを通してＸ線検出器に照射するＸ線照射・検出装置により被検体をスキャンして断層撮影を行うに当たり、スキャン開始前の前記Ｘ線管の温度およびこれから行おうとするスキャン条件に基づき前記Ｘ線管におけるＸ線焦点の位置を予測し、前記Ｘ線管から発生したＸ線が前記Ｘ線検出器における定位置に照射するように前記予測した位置に応じて前記コリメータおよび前記Ｘ線検出器のうちのいずれか一方または両方の位置を調節し、前記位置調節後の前記Ｘ線照射・検出装置でスキャンして断層撮影を行う、ことを特徴とするＸ線断層撮影方法である。
【００１２】（３）上記の課題を解決する第３の発明は、Ｘ線管から発生したＸ線をコリメータを通してＸ線検出器に照射するＸ線照射・検出装置で被検体をスキャンして断層撮影を行うＸ線断層撮影装置であって、スキャン開始前の前記Ｘ線管の温度およびこれから行おうとするスキャン条件に基づき前記Ｘ線管におけるＸ線焦点の位置を予測する焦点位置予測手段と、前記Ｘ線管から発生したＸ線が前記Ｘ線検出器における定位置に照射するように前記予測したＸ線焦点の位置に応じて前記コリメータおよび前記Ｘ線検出器のうちのいずれか一方または両方の位置を調節する位置調節手段と、を具備することを特徴とするＸ線断層撮影装置である。
【００１３】第１の発明ないし第３の発明のうちのいずれか１つにおいて、前記スキャン条件は少なくともＸ線照射・検出装置のチルト角度およびスキャン時間を含むことが、アキシャルスキャン時のＸ線焦点位置の予測を適切に行う点で好ましい。
【００１４】また、第１の発明ないし第３の発明のうちのいずれか１つにおいて、前記スキャン条件は少なくともＸ線照射・検出装置のチルト角度およびアジマス角度を含むことが、ステーショナリスキャン時のＸ線焦点位置の予測を適切に行う点で好ましい。
【００１５】上記の場合、前記スキャン条件にさらにＸ線焦点の大きさを含むことが、Ｘ線焦点の大きさを変えた場合のＸ線焦点位置の予測を適切に行う点で好ましい。
（作用）本発明では、スキャン開始前に予測したＸ線焦点の位置に応じてコリメータやＸ線検出器の位置を調節し、Ｘ線がスキャン開始の最初期からＸ線検出器の定位置に照射されるようにする。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００１７】図１に示すように、本装置は、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２、撮影テーブル（ｔａｂｌｅ）４および操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を備えている。走査ガントリ２はＸ線管２０を有する。Ｘ線管２０は、本発明におけるＸ線管の実施の形態の一例である。Ｘ線管２０には図示しない温度検出器が設けられている。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリメータ２２により例えば扇状のＸ線ビームとなるように成形され、検出器アレイ２４に照射されるようになっている。コリメータ２２は、本発明におけるコリメータの実施の形態の一例である。検出器アレイ２４は、本発明におけるＸ線検出器の実施の形態の一例である。検出器アレイ２４は、扇状のＸ線ビームの広がりの方向にアレイ状に配列された複数のＸ線検出素子を有する。検出器アレイ２４の構成については後にあらためて説明する。
【００１８】Ｘ線管２０、コリメータ２２および検出器アレイ２４は、Ｘ線照射・検出装置を構成する。Ｘ線照射・検出装置は、本発明におけるＸ線照射・検出装置の実施の形態の一例である。Ｘ線照射・検出装置の構成については後にあらためて説明する。検出器アレイ２４にはデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６は検出器アレイ２４の個々のＸ線検出素子の検出データを収集する。データ収集部２６は、また、Ｘ線管２０の温度データを収集する。
【００１９】Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８によって制御される。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係については図示を省略する。コリメータ２２は、コリメータコントローラ３０によって制御される。なお、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係については図示を省略する。
【００２０】以上のＸ線管２０ないしコリメータコントローラ３０が、走査ガントリ２の回転部３２に搭載されている。回転部３２の回転は、回転コントローラ３４によって制御されるようになっている。なお、回転部３２と回転コントローラ３４との接続関係については図示を省略する。走査ガントリ２は、また、チルト（ｔｉｌｔ）コントローラ３６を有する。チルトコントローラ３６は、走査ガントリ２のチルト動作を制御する。
【００２１】撮影テーブル４は、図示しない被検体を走査ガントリ２のＸ線照射空間に搬入および搬出するようになっている。被検体とＸ線照射空間との関係については後にあらためて説明する。
【００２２】操作コンソール６は、中央処理装置６０を有している。中央処理装置６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等によって構成される。中央処理装置６０には、制御インタフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６２が接続されている。制御インタフェース６２には、走査ガントリ２と撮影テーブル４が接続されている。
【００２３】中央処理装置６０は制御インタフェース６２を通じて走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御するようになっている。走査ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０、回転コントローラ３４およびチルトコントローラ３６が制御インタフェース６２を通じて制御される。なお、それら各部と制御インタフェース６２との個別の接続については図示を省略する。中央処理装置６０は、本発明における焦点位置予測手段の実施の形態の一例である。中央処理装置６０、制御インタフェース６２およびコリメータコントローラ３０からなる部分は、本発明における位置調節手段の実施の形態である。
【００２４】中央処理装置６０には、また、データ収集バッファ６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６で収集されたデータがデータ収集バッファ６４に入力される。データ収集バッファ６４は、入力データを一時的に記憶する。
【００２５】中央処理装置６０には、また、記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は、各種のデータや再構成画像およびプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）等を記憶する。中央処理装置６０には、また、表示装置６８と操作装置７０がそれぞれ接続されている。表示装置６８は、中央処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示する。操作装置７０は、操作者によって操作され、各種の指示や情報等を中央処理装置６０に入力する。
【００２６】図２に、検出器アレイ２４の模式的構成を示す。検出器アレイ２４は、多数（例えば１０００個程度）のＸ線検出素子２４（ｉ）を円弧状に配列した２列の多チャンネルのＸ線検出器２４２，２４４を形成している。ｉはチャンネル番号であり例えばｉ＝１〜１０００である。Ｘ線検出器２４２，２４４は互いに平行に隣接している。検出器アレイ２４の両端部の所定数のチャンネルは、各列においてそれぞれレファレンスチャンネルとなっている。レファレンスチャンネルは、撮影時に被検体が投影される範囲の外にある。
【００２７】図３に、Ｘ線照射・検出装置におけるＸ線管２０とコリメータ２２と検出器アレイ２４の相互関係を示す。同図の（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。ここで、Ｘ線照射・検出装置が形成する幾何学空間における互いに垂直な３つの座標軸をｘ，ｙ，ｚとする。以下に示す他の図でも同様である。同図に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２により扇状のＸ線ビーム４０となるように成形され、検出器アレイ２４に照射されるようになっている。図３の（ａ）では、扇状のＸ線ビーム４０の広がりすなわちＸ線ビーム４０の幅を示す。Ｘ線ビーム４０の扇面はｘｙ面に平行である。図３の（ｂ）では、Ｘ線ビーム４０の厚みを示す。Ｘ線ビーム４０は、２列のＸ線検出器２４２，２４４に、厚みを均等に振り分けて照射される。Ｘ線ビーム４０の厚み方向はｚ方向である。ｚ方向はまたＸ線照射・検出装置の回転軸の方向である。
【００２８】このようなＸ線ビーム４０の扇面に体軸を交叉させて、例えば図４に示すように、撮影テーブル４に載置された被検体８がＸ線照射空間に搬入される。被検体８の体軸はｚ方向に一致している。Ｘ線ビーム４０によってスライスされた被検体８の投影像が検出器アレイ２４に投影される。被検体８のアイソセンタにおけるＸ線ビーム４０の厚みの１／２ずつが、被検体８の２つのスライス厚ｔｈをそれぞれ与える。スライス厚ｔｈは、コリメータ２２のアパーチャによって定まる。
【００２９】検出器アレイ２４に対するＸ線ビーム４０の照射状態のさらに詳細な模式図を図５に示す。同図に示すように、コリメータ２２におけるコリメータ片２２０，２２２をアパーチャを狭める方向に変位させることにより、Ｘ線検出器２４２，２４４における投影像のスライス厚ｔｈを薄くすることができる。また、コリメータ片２２０，２２２をアパーチャを広げる方向に動かすことにより、投影像のスライス厚ｔｈを厚くすることができる。また、スライス厚ｔｈを設定したコリメータ片２２０，２２２の相対的位置関係を維持しながら両者をｚ方向に同時に動かすことにより、検出器アレイ２４上のｚ方向の照射位置を調節することができる。
【００３０】このようなスライス厚調節および照射位置調節はコリメータコントローラ３０によって行われる。ｚ方向の照射位置は検出器アレイ２４における２列のレファレンスチャンネルの出力比に基づいて検出され、この検出信号に基づいて、２つの検出器列上でスライス厚が均等になるようにコリメータ２２の位置が調節される。これによって、Ｘ線管の焦点の移動に伴う照射位置の変化が修正され、常に定位置にＸ線ビーム４０が照射されるようになる。以下、この機能をオートコリメータ（ａｕｔｏ ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）という。
【００３１】なお、ｚ方向の照射位置の調節は、コリメータ片２２０，２２２を動かす代わりに、検出器アレイ２４を、破線矢印で示すように、コリメータ２２に関してｚ方向に相対的に変位させて行うようにしても良い。このようにすれば、スライス厚の調節機構と厚み方向の照射位置の制御機構を別々に２系統設けることができ、多角的な制御が可能になる。これに対して、上記のように全てコリメータ２２で行えば、制御の系統が１系統に統一でき、構成簡素化の要請に応じられる。なお、これら２つの手段を組み合わせて照射位置調節を行うようにしても良いのはもちろんである。
【００３２】Ｘ線管２０、コリメータ２２および検出器アレイ２４からなるＸ線照射・検出装置は、それらの相互関係を保ったまま被検体８の体軸の周りを回転（アキシャルスキャン：ａｘｉａｌ ｓｃａｎ）する。スキャンの１回転当たり複数（例えば１０００程度）のビュー角度で被検体の投影データが収集される。投影データの収集は、検出器アレイ２４−データ収集部２６−データ収集バッファ６４の系統によって行われる。
【００３３】データ収集バッファ６４に収集された２スライス分の投影データに基づいて、中央処理装置６０により２スライス分の断層像の生成すなわち画像再構成が行われる。画像再構成は、１回転のスキャンで得られた例えば１０００ビューの投影データを、例えばフィルタード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅｄｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法によって処理すること等により行われる。
【００３４】チルトコントローラ３６で走査ガントリ２をチルトさせると、Ｘ線照射・検出装置の回転軸（ｚ軸）が被検体８の体軸に対して傾斜する。これによって、図４における反時計回りまたは時計回りに傾けたスライス面についてスキャンが行える。
【００３５】また、Ｘ線照射・検出装置の回転を止めた状態でＸ線を照射し、撮影テーブル４を被検体８の体軸方向に移動させながら投影データを収集することにより、被検体８の透視像を撮影する。このような透視撮影はステーショナリスキャン（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｓｃａｎ）とも呼ばれる。透視像は、Ｘ線管２０の回転軌道上の位置に応じて、正面像や側面像あるいは任意角度の斜め側面像が得られる。透視撮影時のＸ線管２０の回転軌道上の位置を、ｙ方向を基準とした角度（アジマス：ａｚｉｍｕｔｈ）によって表す。
【００３６】図６に、Ｘ線管２０の要部の模式的構成を示す。同図の（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。同図に示すように、回転アノード（ａｎｏｄｅ）２００とカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）２０２が、図示しない真空の管内に互いに対向して設けられている。回転アノード２００とカソード２０２の間には所定の高電圧が印加される。回転アノード２００は図示しない駆動部で駆動されて高速に回転する。回転アノード２００は、カソード２０２と対向する面が斜面になっており、その斜面にカソード２０２から電子ビームが照射され、電子ビームの衝突エネルギー（ｅｎｅｒｇｙ）によってＸ線ビーム４０を発生する。
【００３７】ここで、回転アノード２００の表面での電子ビームの照射領域は、例えばカソード２０２の切り換え等により、小領域２０４と大領域２０４’の２段階に切換可能になっている。小領域２０４はＸ線ビーム４０を発生するための小さいＸ線焦点を形成し、大領域２０４’はＸ線ビーム４０’を発生するための大きいＸ線焦点を形成する。以下、Ｘ線焦点を単に焦点という。
【００３８】回転アノード２００は電子ビームの衝突エネルギーで温度が上昇し、これによってＸ線管２０の温度が上昇する。Ｘ線管２０の温度はＸ線照射の継続時間に応じて高温になる。温度上昇に伴う熱膨張により焦点のｚ方向の位置が変化する。変位の方向は回転アノード２００の回転軸が伸びる方向である。以下、この方向を＋、反対方向を−とする。
【００３９】変位の絶対量は微少であるが、コリメータ２２のアパーチャを支点とする光学的なてこによって拡大されるので、検出器アレイ２４のＸ線照射面ではかなりの移動距離となる。以下に述べる他の要因による焦点移動についても同様である。
【００４０】ｚ方向の焦点移動は、走査ガントリ２のチルトによっても生じる。すなわち、図４における反時計回り（＋方向）にチルトさせると焦点は例えば＋方向に変位し、時計回り（−方向）にチルトさせると例えば−方向に変位する。また、ｚ方向の焦点位置は、スキャン時の走査ガントリ２の回転速度の影響を受ける。走査ガントリ２の回転による遠心力がＸ線管２０に働き、その力が回転速度によって変わるので、回転速度が高いほど、すなわち、スキャン時間が短いほど焦点は例えば＋方向に移動する。
【００４１】また、図６に示したように、回転アノード２００上での電子ビーム照射面積を変えて焦点の大小を切り換えるときは、回転アノード２００の電子ビーム照射面が傾斜していることによりｚ方向の焦点位置が変化する。さらに、ステーショナリスキャンを行う場合は、スキャン時間は無関係となる代わりにＸ線管２０のアジマスが焦点のｚ方向の位置に影響する。すなわち、アジマスが０度のとき例えば＋方向に最大変位を生じ、１８０度では例えば−方向に最大変位を生じる。また、途中のアジマスでは両者の中間的な変位を生じる。
【００４２】このように、少なくとも、Ｘ線管２０の温度、走査ガントリ２のチルト角度、スキャン時間、焦点の大小およびアジマスを要因として、焦点のｚ方向の位置が変化する。そこで、中央処理装置６０は、スキャンを開始するに当たり、これらの要因に基づいて焦点の変位量を予測し、Ｘ線ビーム４０の照射位置を検出器アレイ２４の定位置に一致させるための、コリメータ２２のｚ方向の移動距離を計算する。あるいは、検出器アレイ２４の位置調節機構を有する場合は、Ｘ線ビーム４０の照射位置を検出器アレイ２４の定位置に一致させるための、検出器アレイ２４のｚ方向の移動距離を求めるようにしても良い。そして、計算値にしたがってコリメータ２２（もしくは検出器アレイ２４または両方）の位置を調節し、スキャンを開始する。
【００４３】図７に、焦点移動とそれに対応するコリメータの位置調節の概念図を示す。同図に示すように、ｚ方向における検出器アレイ２４の中央に立てた垂線上の位置２０６に焦点が位置する状態を基準状態とし、この基準状態においてＸ線ビーム４０を検出器アレイの中央に照射させるコリメータ２２の位置２３０をコリメータの基準位置とする。
【００４４】焦点が基準状態から図における左方向（＋方向）の位置２０６’に移動した場合、そこから発するＸ線ビーム４０’を検出器アレイ２４に中央に照射させるためには、コリメータ２２を基準位置２３０から＋方向の位置２３０’まで移動させる必要がある。同様に、焦点が基準状態から図における右方向（−方向）の位置２０６’’に移動した場合は、そこから発するＸ線ビーム４０’’を検出器アレイ２４に中央に照射させるために、コリメータ２２を基準位置２３０から−方向の位置２３０’’まで移動させる必要がある。コリメータ２２の移動距離Ｚは焦点の移動距離ｚに比例し、【００４５】
【数１】

【００４６】となる。比例定数Ｇ１（ゲイン：ｇａｉｎ）は１より小さい正の値である。図８に、焦点移動とそれに対応する検出器アレイの位置調節の概念図を示す。焦点が基準状態から図における左方向（＋方向）の位置２０６’に移動した場合は、そこから発するＸ線ビーム４０’を検出器アレイ２４に中央に照射させるためには、検出器アレイ２４を基準位置２４０から−方向の位置２４０’まで移動させる必要がある。同様に、焦点が基準状態から図における右方向（−方向）の位置２０６’’に移動した場合は、そこから発するＸ線ビーム４０’’を検出器アレイ２４に中央に照射させるために、検出器アレイ２４を基準位置２４０から＋方向の位置２４０’’まで移動させる必要がある。検出器アレイ２４の移動距離Ｚは焦点の移動距離ｚに比例し、【００４７】
【数２】

【００４８】となる。比例定数Ｇ２（ゲイン：ｇａｉｎ）は絶対値が１より大きい負の値である。本発明者は、鋭意研究の結果、アキシャルスキャンの場合、焦点の移動距離と上記の要因との間には、下記の関係があることを見出した。
【００４９】
【数３】

【００５０】ここで、Ｔ：Ｘ線管の温度、ただし使用温度範囲の百分率Ｔ１：温度範囲の上限、例えば９０％Ｔ２：温度範囲の下限、例えば１０％Ｕ：チルト角度Ｕ１：チルト角度の＋方向の上限、例えば３０度Ｕ２：チルト角度の−方向の上限、例えば３０度Ｖ：スキャン時間Ｖ１：最長スキャン時間、例えば３秒Ｖ２：最短スキャン時間、例えば０．８秒Ｗ：焦点の大小、大＝１，小＝０ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｋ：定数また、ステーショナリスキャンの場合は、焦点の移動距離と各要因の間には下記の関係があることを見出した。
【００５１】
【数４】

【００５２】ここで、Ｔ：Ｘ線管の温度、ただし使用温度範囲の百分率Ｔ１：温度範囲の上限、例えば９０％Ｔ２：温度範囲の下限、例えば１０％Ｕ：チルト角度Ｕ１：チルト角度の＋方向の上限、例えば３０度Ｕ２：チルト角度の−方向の上限、例えば３０度Ｘ：アジマスＷ：焦点の大小、大＝１，小＝０ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’，ｋ’：定数中央処理装置６０は、アキシャルスキャンの場合は（３）式により、また、ステーショナリスキャンの場合は（４）式により、それぞれ焦点の移動距離ｚを予測し、この予測値を用いて（１）式によりコリメータ２２を動かすべき距離Ｚを求め、それに基づきコリメータコントローラ３０を通じて位置調節を行う。なお、検出器アレイ２４の位置を調節する場合は（２）式によって距離Ｚを求める。
【００５３】ただし、（１）式はコリメータ２２の初期位置が基準位置に一致している場合の式であり、一般的には基準位置に対するコリメータ２２の現在位置のずれｚ０を含む下記の式によってコリメータ２２の移動距離Ｚ’を求める。なお、コリメータ２２の現在位置は中央処理装置６０により常時認識されている。検出器アレイ２４の位置を調節する場合もこれに準じる。
【００５４】
【数５】

【００５５】本発明者は、また、コリメータ２２の移動距離を上記の要因に基づいて一挙に求める関係式を見出した。それを下記に示す。なお、下式では特に区別していないものの、焦点移動の予測が含まれているのは当然である。
【００５６】アキシャルスキャンについては、【００５７】
【数６】

【００５８】ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｋ：定数ステーショナリスキャンについては、【００５９】
【数７】

【００６０】ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｋ：定数定数Ａ〜Ｋは、本装置をキャリブレーション（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）することにより求められる。キャリブレーションはスキャン条件を１つずつ異ならせたスキャンによって行われる。なお、キャリブレーション用のスキャンは、被検体８を搭載しないで行うことはいうまでもない。
【００６１】アキシャルスキャンについてのスキャンの順番とその条件は、例えば図９に示す通りである。まず、コリメータ２２を基準位置に合わせ、この状態で最初のスキャン１を行う。スキャン条件は、同図に示すように、Ｘ線管の温度が使用温度範囲の１０％以下、チルト角度は−３０度、スキャン時間は３秒、焦点の大きさは小である。スキャンはオートコリメータ機能を働かせた状態で行う。したがって、Ｘ線ビーム４０の照射位置が定位置になるように、コリメータ２２の位置が自動調節される。そして、自動調節されたコリメータの位置Ｚ１を求める。Ｚ１にはスキャン１のスキャン条件の影響を受けた焦点位置が反映している。
【００６２】次にスキャン２を行う。スキャン条件はチルト角度を＋３０度とした以外はスキャン１と同じである。このスキャンでオートコリメータにより自動調節されたコリメータ２２の位置Ｚ２を求める。Ｚ２にはスキャン２のスキャン条件の影響を受けた焦点位置が反映している。なお、Ｚ１とはチルト角度の影響だけが異なる。
【００６３】次にスキャン３を行う。スキャン条件は焦点の大きさを大とした以外はスキャン２と同じである。このスキャンでオートコリメータにより自動調節されたコリメータ２２の位置Ｚ３を求める。Ｚ３にはスキャン３のスキャン条件の影響を受けた焦点位置が反映している。Ｚ２とは焦点の大きさの影響だけが異なる。
【００６４】次にスキャン４を行う。スキャン条件はスキャン時間を０．８秒とした以外はスキャン３と同じである。このスキャンでオートコリメータにより自動調節されたコリメータ２２の位置Ｚ４を求める。Ｚ４にはスキャン４のスキャン条件の影響を受けた焦点位置が反映している。Ｚ３とはスキャン時間の影響だけが異なる。
【００６５】この後、アイドルスキャン（ｉｄｌｅ ｓｃａｎ）を連続的に行ってＸ線管の温度を上昇させる。ただし、その間オートコリメータは働かせない。Ｘ線管の温度が使用温度範囲の９０％以上になったらスキャン５を行う。スキャン条件はＸ線管の温度を使用温度範囲の９０％以上とした以外はスキャン４と同じである。このスキャンでオートコリメータにより自動調節されたコリメータ２２の位置Ｚ５を求める。Ｚ５にはスキャン５のスキャン条件の影響を受けた焦点位置が反映している。Ｚ４とはＸ線管２０の温度の影響だけが異なる。
【００６６】以上のようにして求めたデータＺ１〜Ｚ５を用いて、下記の式により定数Ａ〜Ｋを求める。
【００６７】
【数８】

【００６８】ここで、Ｔ１，Ｔ２，Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２は（３）式におけるものと同じである。ステーショナリスキャンについてのスキャンの順番とその条件は、例えば図１０に示す通りである。まず、コリメータ２２を基準位置に合わせ、この状態で最初のスキャン１を行う。スキャン条件は、同図に示すように、Ｘ線管の温度が使用温度範囲の１０％以下、チルト角度は−３０度、アジマスは０度、焦点の大きさは小である。スキャンはオートコリメータ機能を働かせた状態で行う。したがって、Ｘ線ビーム４０の照射位置が定位置になるように、コリメータ２２の位置が自動調節される。そこで、自動調節されたコリメータの位置Ｚ１を求める。
【００６９】次にスキャン２を行う。スキャン条件はチルト角度を＋３０度とした以外はスキャン１と同じである。このスキャンでオートコリメータにより自動調節されたコリメータ２２の位置Ｚ２を求める。
【００７０】次にスキャン３を行う。スキャン条件は焦点の大きさを大とした以外はスキャン２と同じである。このスキャンでオートコリメータにより自動調節されたコリメータ２２の位置Ｚ３を求める。
【００７１】次にスキャン４を行う。スキャン条件はアジマスを１８０度とした以外はスキャン３と同じである。このスキャンでオートコリメータにより自動調節されたコリメータ２２の位置Ｚ４を求める。
【００７２】この後、Ｘ線照射を連続的に行ってＸ線管の温度を上昇させる。ただし、その間オートコリメータは働かせない。Ｘ線管の温度が使用温度範囲の９０％以上になったらスキャン５を行う。スキャン条件はＸ線管の温度を使用温度範囲の９０％以上とした以外はスキャン４と同じである。このスキャンでオートコリメータにより自動調節されたコリメータ２２の位置Ｚ５を求める。
【００７３】以上のようにして求めたデータＺ１〜Ｚ５を用いて、下記の式により定数Ａ〜Ｋを求める。
【００７４】
【数９】

【００７５】ここで、Ｔ１，Ｔ２，Ｕ１，Ｕ２は（４）式におけるものと同じである。上記の（５），（６），（７）式は、いずれも２つの検出器列におけるスライス厚が均等になるようにＸ線ビーム４０を照射する場合についての式であるが、２つの検出器列におけるスライス厚比を一般的に１：ｎ（ｎ≧１）とする場合は、下記の距離ｚｎだけ、スライス厚比が大きい側にコリメータ２２の位置をずらす補正を加えれば良い。
【００７６】
【数１０】

【００７７】ここで、Ｍ：コリメータのアパーチャの全幅本装置の動作を説明する。本装置の動作は、操作者による指令に基づき、中央処理装置６０による制御の下で進行する。操作者は、操作装置７０を通じて撮影条件を入力する。撮影条件には、管電圧、管電流、スライス厚、スライス位置、チルト角度、スキャン時間、焦点の大小等が含まれる。ステーショナリスキャンの場合はスキャン時間に代えてアジマスが含まれる。以下、アキシャルスキャンの例で説明するがステーショナリスキャンの場合もこれに準じる。また、コリメータ２２の位置を調節する例で説明するが、検出器アレイ２４の位置を調節する場合、または、コリメータ２２および検出器アレイ２４の位置を調節するもこれに準じる。
【００７８】中央処理装置６０は、スキャン条件およびＸ線管２０の温度測定値から（３）式に基づいて、スキャン開始時点でのＸ線管２０の焦点のｚ方向の位置を予測し、（５）式からコリメータ２２のｚ方向の位置Ｚ’を求める。あるいは、（６）式に基づいてコリメータ２２のｚ方向の位置Ｚ’を一挙に求める。
【００７９】次に、操作者からの指令の基づき、被検体８を搭載した撮影テーブル４の位置決め後に、走査ガントリ２の回転部３２を回転させてＸ線を照射し、アキシャルスキャンが始まる。コリメータ２２のｚ方向の位置Ｚ’が、スキャンの最初期のＸ線管２０の焦点位置ｚに対応して調節されているので、Ｘ線ビーム４０は最初から検出器アレイ２４の定位置に照射される。また、スキャン開始とともに上昇するＸ線管温度に基づく焦点移動に対してはオートコリメータ機能によって照射位置の安定化が行われる。
【００８０】スキャンによって収集されたビューデータに基づいて、中央処理装置６０は画像再構成を行う。画像再構成は、ビューデータを例えばフィルタード・バックプロジェクション法等によって処理することにより行われる。画像再構成により被検体８の断層像が得られる。Ｘ線の照射が最初から検出器アレイ２４の定位置に行われるので、再構成画像は最初から品質の良いものを得ることができる。
【００８１】検出器アレイ２４が平行な２列のＸ線検出器を有することにより、１回のスキャンで隣接する２つのスライスの断層像を一挙に得ることができる。これによって、マルチスライススキャン（ｍｕｌｔｉ−ｓｌｉｃｅ ｓｃａｎ）やヘリカルスキャン（ｈｅｌｉｃａｌ ｓｃａｎ）を行う場合の効率が向上する。再構成した画像は表示装置６８に表示し、また、記憶装置６６に記憶する。
【００８２】このように、スキャンの開始に先立って、Ｘ線管２０の焦点の位置を予測し、Ｘ線ビーム４０を検出器アレイの定位置に照射させるようにコリメータ２２等の初期位置を調節する。このような位置調節は、例えばスキャン休止時間が１時間以上になった場合には必ず行うのが、品質の良い画像を得る点で好ましい。また、休止時間が１時間以内でも、Ｘ線管の温度が使用温度範囲の１０％以下に低下していたら行うべきである。
【００８３】また、それ以外の場合でも、これから行おうとするスキャン条件から求めた予測移動量と、前回行ったスキャン条件から求めた予測移動量の差が所定の限度を超える場合は上記の位置調節を行った方がよい。さらには、撮影のシリーズ（ｓｅｒｉｅｓ）やエグザミネーション（ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ）が変わる度に行うのが、常に品質の良い撮影を行う点で好ましい。
【００８４】以上、検出器アレイが２列のＸ線検出器からなる例について説明したが、検出器アレイは３列以上の多列であって良い。また、単一列の検出器アレイであっても良いのはもちろんである。
【００８５】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によれば、スキャン開始当初からＸ線照射位置を定位置に一致させるＸ線照射位置合わせ方法、並びに、そのようにＸ線照射位置合わせをして撮影を行うＸ線断層撮影方法および装置を実現することができる。
【出願人】 【識別番号】０００１２１９３６
【氏名又は名称】ジーイー横河メディカルシステム株式会社
【出願日】 平成１０年１１月２０日（１９９８．１１．２０）
【代理人】 【識別番号】１０００８５１８７
【弁理士】
【氏名又は名称】井島 藤治 （外１名）
【公開番号】 特開２０００−１５２９２５（Ｐ２０００−１５２９２５Ａ）
【公開日】 平成１２年６月６日（２０００．６．６）
【出願番号】 特願平１０−３３１１３４