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【発明の名称】 被検体位置決め方法及びＸ線ＣＴ装置
【発明者】 【氏名】猪山 俊之
【要約】 【課題】被検体位置決め方法及びＸ線ＣＴ装置に関し、スキャン開始前の被検体を正しく位置決め可能なことを課題とする。

【解決手段】被検体１００を挟んで相対向するＸ線管４０及びＸ線検出器７０を備え、Ｘ線検出器から収集した投影データに基づき被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置の被検体位置決め方法において、スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度及びスキャン条件（アキシャル／ステーショナリスキャン等のスキャンパラメータ）に基づき、スキャン開始した場合におけるＸ線焦点位置ｚOFを予測すると共に、得られたＸ線焦点位置ｚOFに基づき予測される被検体の実スライス位置ＳOF対応に被検体１００に対して位置決め用光ビームＢＬOFを照射し、スキャン開始前における被検体１００の正確な位置決めを可能とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被検体を挟んで相対向するＸ線管及びＸ線検出器を備え、Ｘ線検出器から収集した投影データに基づき被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置の被検体位置決め方法において、スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度及びスキャン条件に基づき、スキャン開始した場合におけるＸ線焦点位置を予測すると共に、得られたＸ線焦点位置に基づき予測される被検体の実スライス位置対応に被検体に対して位置決め用光ビームを照射し、スキャン開始前における被検体の位置決めを行うことを特徴とする被検体位置決め方法。
【請求項２】 被検体を挟んで相対向するＸ線管及びＸ線検出器を備え、Ｘ線検出器から収集した投影データに基づき被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置の被検体位置決め方法において、スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度及びスキャン条件に基づき、スキャン開始した場合におけるＸ線焦点位置を予測すると共に、予め所定位置に位置決めされた被検体を、前記予測されたＸ線焦点位置に基づき予測される被検体の実スライス位置対応に初期移送することで、被検体の位置決めを行うことを特徴とする被検体位置決め方法。
【請求項３】 被検体を挟んで相対向するＸ線管及びＸ線検出器を備え、Ｘ線検出器から収集した投影データに基づき被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置の被検体位置決め方法において、スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度及びスキャン条件に基づき、スキャン開始した場合におけるＸ線焦点位置を予測すると共に、得られたＸ線焦点位置に基づき予測される被検体の実スライス位置対応に被検体に対して位置決め用光ビームを照射し、予め被検体を対応位置に位置決めし、スキャン開始時の被検体を一定距離だけ初期移送することを特徴とする被検体位置決め方法。
【請求項４】 スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度はスキャン開始前に検出、推定又は設定された温度であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の被検体位置決め方法。
【請求項５】 被検体を挟んで相対向するＸ線管及びＸ線検出器を備え、Ｘ線検出器から収集した投影データに基づき被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度及びスキャン条件に基づきスキャン開始した場合におけるＸ線焦点位置を予測する焦点位置予測手段と、Ｘ線管から発生したＸ線がＸ線検出器における定位置に調整されるようにコリメータ及び又はＸ線検出器の位置を調整する位置調整手段と、スキャン開始前の被検体に対して前記予測されたＸ線焦点位置に基づき予測される被検体の実スライス位置対応に位置決め用光ビームを照射する被検体位置決め手段とを備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】 被検体を挟んで相対向するＸ線管及びＸ線検出器を備え、Ｘ線検出器から収集した投影データに基づき被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度及びスキャン条件に基づきスキャン開始した場合におけるＸ線焦点位置を予測する焦点位置予測手段と、Ｘ線管から発生したＸ線がＸ線検出器における定位置に調整されるようにコリメータ及び又はＸ線検出器の位置を調整する位置調整手段と、スキャン開始前の被検体を所定位置に位置決めする位置決め手段と、スキャン開始時の被検体を前記予測されたＸ線焦点位置に基づき予測される被検体の実スライス位置対応に初期移送する移送手段とを備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】 被検体を挟んで相対向するＸ線管及びＸ線検出器を備え、Ｘ線検出器から収集した投影データに基づき被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度及びスキャン条件に基づきスキャン開始した場合におけるＸ線焦点位置を予測する焦点位置予測手段と、Ｘ線管から発生したＸ線がＸ線検出器における定位置に調整されるようにコリメータ及び又はＸ線検出器の位置を調整する位置調整手段と、スキャン開始前の被検体を前記予測されたＸ線焦点位置に基づき予測される被検体の実スライス位置対応に位置決めする位置決め手段と、スキャン開始時の被検体を一定距離だけ初期移送する移送手段とを備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】 スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度はスキャン開始前に検出、推定又は設定された温度であることを特徴とする請求項５乃至７の何れか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】 被検体を挟んで相対向するＸ線管及びＸ線検出器を備え、Ｘ線検出器から収集した投影データに基づき被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、スキャン開始前の被検体を所定位置に位置決めする位置決め手段と、Ｘ線管から発生したＸ線がＸ線検出器における定位置に調整されるようにコリメータ及び又はＸ線検出器の位置を調整する位置調整手段と、前記コリメータ及び又はＸ線検出器の位置調整により予測される被検体の各実スライス位置を求める演算手段と、前記位置決め手段の位置決め情報及びそのスキャン条件に基づき予測される被検体の各予定スライス位置と前記求められた各実スライス位置とを比較可能な態様で外部に出力する出力手段とを備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は被検体位置決め方法及びＸ線ＣＴ装置に関し、更に詳しくは被検体を挟んで相対向するＸ線管及びＸ線検出器を備え、Ｘ線検出器から収集した投影データに基づき被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置の被検体位置決め方法及びＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】Ｘ線ＣＴ装置では、被検体の正確な各スライス位置の断層像を得るために、スキャン開始前の被検体を正確に位置決めすることが行われる。
【０００３】
【従来の技術】図１２〜図１４は従来技術を説明する図（１）〜（３）で、図１２は従来のＸ線ＣＴ装置における走査ガントリの一部構成を示している。図において、３０は走査ガントリ、４０は回転陽極型のＸ線管、ＦはＸ線焦点、５０はＸ線の曝射範囲（主に体軸方向）を制限するコリメータ、１００は被検体、７０は多数（ｎ＝１０００程度）のＸ線検出器が円弧状の例えば２列（Ｌ１，Ｌ２）に配列されているＸ線検出器アレイ、２５ａ〜２５ｅは被検体１００のスライス位置等を位置決め／確認するためのハロゲンランプやレーザ等からなるポジショニングライト、２０は被検体１００を載せて体軸方向に移動させる撮影テーブルである。なお、図中に走査ガントリ３０に固定された直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を付記する。ここで、ｚ軸は被検体１００の体軸方向、ｙ軸は垂直方向、ｘ軸は水平方向である。
【０００４】ポジショニングライト２５ａ〜２５ｅは被検体１００の正しい（所望の）位置から実スキャン（アキシャル／ヘリカル／ステーショナリ／スカウトスキャン等）を開始させるために用いられる。この内のポジショニングライト２５ａ〜２５ｃは、走査ガントリ３０の入口側（操作者の見やすい位置）に設けられ、被検体１００に帯状の位置決め用光線ＰＬＢを照射すると共に、被検体１００の周囲面に投影される輝線ＢＬを目視観測することにより体（ｚ）軸方向のスライス位置（スキャン開始位置）を調整／確認する。一方、ポジショニングライト２５ｄ，２５eはＸ線管4０の焦点Ｆと同心円上に設けられており、高精度の位置決め操作が必要な場合に使用される。
【０００５】ところで、実スキャン時におけるＸ線管４０の焦点Ｆは、Ｘ線管４０の動作温度及び様々なスキャン条件｛走査ガントリのチルト角，その回転速度（スキャン時間），焦点Ｆの大／小等｝によりｚ軸方向での位置変位となって現われる。この場合に、図示の如く２列（又は３列以上）のＸ線検出器アレイ７０を備える装置では、Ｘ線ファンビームＸＬＦＢを検出列Ｌ１，Ｌ２の厚み（ｚ軸）方向に均等に振り分けると共に、各列（レファレンス検出チャネル）の検出出力を比較し、これらが一致するようにコリメータ５０及び又はＸ線検出器アレイ７０のｚ軸方向の位置制御を行うことで、実スキャン時におけるＸ線焦点Ｆの変位をリアルタイムにカバー（即ち、Ｘ線ファンビームＸＬＦＢがＸ線検出器アレイ７０における厚み方向の定位置に調整されるように）している。以下、具体的に説明する。
【０００６】図１３はＸ線焦点Ｆの変位をコリメータ５０の位置制御でカバーする場合を示している。今、Ｘ線焦点Ｆがその基準となる位置ｚ0から−ｚOF1又は＋ｚOF2に変位したとすると、これに応じてコリメータ５０のスリット位置をその基準となる位置Ｚ0から−ＺOF1又は＋ＺOF2に移動させることにより、常にＸ線ファンビームのｚ軸方向の中心をＸ線検出器列Ｌ１，Ｌ２の中心線上に位置させている。その結果、被検体１００の実スライス位置はその基準となる位置Ｓ0から−ＳOF1又は＋ＳOF2（但し、Ｘ線検出器列Ｌ１，Ｌ２の中心線対応で示す）に変位する。
【０００７】図１４はＸ線焦点Ｆの変位をＸ線検出器アレイ７０の位置制御でカバーする場合を示しており、上記同様にして、Ｘ線焦点Ｆがその基準となる位置ｚ0から−ｚOF1又は＋ｚOF2に変位したとすると、これに応じてＸ線検出器アレイ７０をその基準となる位置Ｚ0から＋ＺOF1又は−ＺOF2に移動させることで、常にＸ線ファンビームのｚ軸方向の中心をＸ線検出器列Ｌ１，Ｌ２の中心線上に位置させている。その結果、被検体１００の実スライス位置はその基準となる位置Ｓ0から＋ＳOF1又は−ＳOF2（但し、Ｘ線検出器列Ｌ１，Ｌ２の中心線対応で示す）に変位する。
【０００８】しかるに、このようなコリメータ５０又はＸ線検出器アレイ７０の位置制御は、実スキャンを開始（Ｘ線を曝射）して初めて可能となるものであり、実スキャン開始前における被検体１００の位置決め段階では、Ｘ線焦点Ｆの変位量（即ち、被検体１００の実スライス位置）を知り得ない。
【０００９】このため、従来のポジショニングライト２５ｄ，２５ｅは、図１３，図１４に示す如く、例えばその基準となる位置（Ｘ線焦点Ｆの基準位置ｚ0対応）及び姿勢（位置決め用光線ＰＬＢの照射方向がｙ軸と平行）となるように固定されていた。走査ガントリ入り口側のポジショニングライト２５ａ〜２５ｃについても同様であり、ポジショニングライト２５ｄ，２５ｅからｚ軸方向に距離Ｚａだけオフセットした定位置に一定の姿勢となるように固定されていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の被検体位置決め方式によると、ポジショニングライト２５ｄ，２５ｅ／２５ａ〜２５ｃにより位置決めした予定スライス位置と続く実スキャン時における実スライス位置との間で位置ずれが生じてしまう問題があった。
【００１１】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的とする所は、スキャン開始前の被検体を正しく位置決め可能な被検体位置決め方法及びＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の課題は例えば図１（Ａ）の構成により解決される。即ち、本発明（１）の被検体位置決め方法は、被検体１００を挟んで相対向するＸ線管４０及びＸ線検出器７０を備え、Ｘ線検出器から収集した投影データに基づき被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置の被検体位置決め方法において、スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度及びスキャン条件（アキシャル／ステーショナリスキャン等のスキャンパラメータ）に基づき、スキャン開始した場合におけるＸ線焦点位置ｚOFを予測すると共に、得られたＸ線焦点位置ｚOFに基づき予測される被検体の実スライス位置ＳOF対応に被検体１００に対して位置決め用光ビームＢＬOFを照射し、スキャン開始前における被検体１００の位置決めを行うものである。
【００１３】本発明（１）によれば、スキャン開始前の被検体１００を、スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度及びスキャン条件に応じて、その予定スライス位置と実スライス位置とが一致するように正しく位置決め可能となる。なお、図示のＸ線焦点Ｆとポジショニングライト２５との間の公称のオフセット量ＺａはＺａ≧０（即ち、Ｘ線管４０とポジショニングライト２５とが同心円上に設けられる場合を含む）である。
【００１４】また上記の課題は例えば図１（Ｂ）の構成により解決される。即ち、本発明（２）の被検体位置決め方法は、上記前提となる被検体位置決め方法において、スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度及びスキャン条件に基づき、スキャン開始した場合におけるＸ線焦点位置ｚOFを予測すると共に、予め所定位置ＢＬ0に位置決めされた被検体１００を、前記予測されたＸ線焦点位置ｚOFに基づき予測される被検体の実スライス位置ＳOF対応に初期移送（Ｚa−ＳOF）することで、被検体１００の位置決めを行うものである。
【００１５】本発明（２）によれば、予測される被検体の実スライス位置の変位ＳOFを、被検体の初期移送量の制御（Ｚa−ＳOF）でカバーする構成により、スキャン開始前の被検体１００の位置決め操作については、その位置／姿勢を変更可能な別段のポジショニングライト２５を必要とせず、従来と同様に固定された一定の位置ＢＬ0で行える。
【００１６】また上記の課題は例えば図１（Ｃ）の構成により解決される。即ち、本発明（３）の被検体位置決め方法は、上記前提となる被検体位置決め方法において、スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度及びスキャン条件に基づき、スキャン開始した場合におけるＸ線焦点位置ｚOFを予測すると共に、得られたＸ線焦点位置ｚOFに基づき予測される被検体の実スライス位置ＳOF対応に被検体１００に対して位置決め用光ビームＢＬOFを照射し、予め被検体を対応位置に位置決めし、スキャン開始時の被検体を一定距離Ｚａだけ初期移送するものである。
【００１７】本発明（３）によれば、スキャン開始前の被検体１００を、スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度及びスキャン条件に応じて、その予定スライス位置と実スライス位置ＳOFとが一致するように、該実スライス位置から一定距離Ｚａだけオフセットした位置で正しく位置決め可能となる。
【００１８】好ましくは本発明（４）においては、上記本発明（１）〜（３）において、スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度はスキャン開始前に検出、推定又は設定された温度である。
【００１９】例えばスキャン開始直前に検出されたＸ線管温度、又はＸ線管温度の推移に関する既知の特性曲線（演算式）により推定されるスキャン開始直前、又はスキャン開始後の任意時間経過時（スキャン終了時を含む）における推定温度、又は操作者により任意設定入力された温度である。従って、被検体１００を、スキャン開始当初又はスキャン開始後の任意時間経過時における各実スライス位置対応に夫々正確に位置決め出来る。
【００２０】本発明（５）のＸ線ＣＴ装置は、被検体を挟んで相対向するＸ線管及びＸ線検出器を備え、Ｘ線検出器から収集した投影データに基づき被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度及びスキャン条件に基づきスキャン開始した場合におけるＸ線焦点位置を予測する焦点位置予測手段と、Ｘ線管から発生したＸ線がＸ線検出器における定位置に調整されるようにコリメータ及び又はＸ線検出器の位置を調整する位置調整手段と、スキャン開始前の被検体に対して前記予測されたＸ線焦点位置に基づき予測される被検体の実スライス位置対応に位置決め用光ビームを照射する被検体位置決め手段とを備えるものである。
【００２１】また本発明（６）のＸ線ＣＴ装置は、上記前提となるＸ線ＣＴ装置において、スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度及びスキャン条件に基づきスキャン開始した場合におけるＸ線焦点位置を予測する焦点位置予測手段と、Ｘ線管から発生したＸ線がＸ線検出器における定位置に調整されるようにコリメータ及び又はＸ線検出器の位置を調整する位置調整手段と、スキャン開始前の被検体を所定位置に位置決めする位置決め手段と、スキャン開始時の被検体を前記予測されたＸ線焦点位置に基づき予測される被検体の実スライス位置対応に初期移送する移送手段とを備えるものである。
【００２２】また本発明（７）のＸ線ＣＴ装置は、上記前提となるＸ線ＣＴ装置において、スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度及びスキャン条件に基づきスキャン開始した場合におけるＸ線焦点位置を予測する焦点位置予測手段と、Ｘ線管から発生したＸ線がＸ線検出器における定位置に調整されるようにコリメータ及び又はＸ線検出器の位置を調整する位置調整手段と、スキャン開始前の被検体を前記予測されたＸ線焦点位置に基づき予測される被検体の実スライス位置対応に位置決めする位置決め手段と、スキャン開始時の被検体を一定距離だけ初期移送する移送手段とを備えるものである。
【００２３】好ましくは本発明（８）においては、上記本発明（５）〜（７）において、スキャン開始前に入手可能なＸ線管温度はスキャン開始前に検出、推定又は設定された温度である。
【００２４】また本発明（９）のＸ線ＣＴ装置は、上記前提となるＸ線ＣＴ装置において、スキャン開始前の被検体を所定位置に位置決めする位置決め手段と、Ｘ線管から発生したＸ線がＸ線検出器における定位置に調整されるようにコリメータ及び又はＸ線検出器の位置を調整する位置調整手段と、前記コリメータ及び又はＸ線検出器の位置調整により予測される被検体の各実スライス位置を求める演算手段と、前記位置決め手段の位置決め情報及びそのスキャン条件に基づき予測される被検体の各予定スライス位置と前記求められた各実スライス位置とを比較可能な態様で外部に出力する出力手段とを備えるものである。
【００２５】本発明（９）によれば、位置決め手段の位置決め情報及びそのスキャン条件に基づき定まる一定の各予定スライス位置と実スキャンにおいて変動し得る各実スライス位置とを比較可能な態様で外部（ＣＲＴ表示部等）に出力する構成により、各実スライス位置が各予定スライス位置からどれだけずれたかを定量的に把握でき、よってＸ線ＣＴ診断の信頼性向上につながる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に好適なる複数の実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。
【００２７】図２は実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の要部構成図で、図において、１０はユーザが操作する操作コンソール部、２０は被検体１００を載せて体軸方向に移動させる撮影テーブル、３０はＸ線ファンビームＸＬＦＢにより被検体１００のアキシャル／ヘリカル等によるスキャン・読取を行う走査ガントリである。なお、走査ガントリ３０に固定された直交座標系を（ｘ，ｙ，ｚ）で示す。
【００２８】走査ガントリ３０において、４０は回転陽極型のＸ線管、４０ａはその回転陽極、ＦはＸ線焦点、４０ｂはＸ線管４０の動作温度を検出するための温度センサ、４１はＸ線管４０の管電圧ｋＶ，管電流ｍＡ，曝射時間Ｓｅｃ等を制御するＸ線制御部、４２は温度センサ４０ｂの検出温度をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器、５０はＸ線の曝射範囲（主に体軸方向）を制限するコリメータ、５１はコリメータ５０のｚ軸方向の平行移動ｐ及びその開口幅（被検体のスライス厚に対応）ｗの制御を行うコリメータ制御部、２５ｄ，２５ｅは実施の形態によるポジショニングライトであって、ｚ軸方向の位置及び又は姿勢（位置決め用光線ＰＬＢの照射方向）を変更可能なもの、２６はＸ線焦点Ｆの推定変位量に応じてポジショニングライト２５ｄ，２５ｅの位置及び又は姿勢を制御するポジショニングライト(ＰＬ）制御部、７０は多数（ｎ＝１０００程度）のＸ線検出器が円弧状の例えば２列（Ｌ１，Ｌ２）に配列されているＸ線検出器アレイ、８０はＸ線検出器アレイ７０の検出データ（投影データ）を収集するデータ収集部（ＤＡＳ）、６０は走査ガントリ３０を体軸（センタラインＣＬ）の回りに回転させる回転制御部、６１はＸ線撮像系の傾き（チルト）角を制御するチルト制御部、６２はＸ線焦点Ｆの変位に応じてＸ線検出器アレイ７０をｚ軸方向に位置制御するための検出器制御部である。
【００２９】なお、図示しないが、ポジショニングライト２５ｄ，２５ｅより走査ガントリ３０の入口側に距離Ｚａだけオフセットした位置にポジショニングライト２５ａ〜２５ｃが設けられる。また、検出器制御部６２はＸ線焦点Ｆの変位をＸ線検出器アレイ７０の移動によれカバーする場合に設けられる。
【００３０】操作コンソール部１０において、１１はＸ線ＣＴ装置の主制御・処理（スキャン制御，ＣＴ断層像再構成処理，本発明に係る被検体位置決め制御等）を行う中央処理装置、１１ａはそのＣＰＵ、１１ｂはＣＰＵ１１ａが使用するＲＡＭ，ＲＯＭ等からなる主メモリ（ＭＭ）、１２はキーボードやマウス等を含む入力装置、１３はＣＲＴ等による表示装置（ＣＲＴ）、１４はＣＰＵ１１ａと走査ガントリ３０及び撮影テーブル２０との間で各種制御信号ＣＳやモニタ信号ＭＳのやり取りを行う制御インタフェース、１５はデータ収集部８０からの投影データｇ（Ｘ，θ）を蓄積するデータ収集バッファ、１６はＸ線ＣＴ装置の運用に必要な各種データやアプリケーションプログラム等を記憶している二次記憶装置（ハードディスク装置等）である。
【００３１】次にアキシャル／ヘリカルスキャンの動作を概説する。Ｘ線管４０からのファンビームＸＬＦＢは被検体１００を介してＸ線検出器アレイ７０の各検出列Ｌ１，Ｌ２に一斉に入射する。データ収集部８０はＸ線検出器アレイ７０の各列Ｌ１，Ｌ２の検出データを走査・収集してデータ収集バッファ１５に格納する。更に、走査ガントリ３０が僅かに回転した各ビューで上記同様の投影を行い、こうして走査ガントリ１回転分の投影データを収集・蓄積すると共に、アキシャル／ヘリカルスキャン方式に従って撮影テーブル２０を被検体１００の体軸方向に間欠的／連続的に移動させ、こうして被検体１００の所要撮像領域についての全投影データを収集・蓄積する。そして、ＣＰＵ１１ａは得られた全投影データに基づき被検体１００のＣＴ断層像を再構成し、表示装置１３に表示する。
【００３２】なお、ステーショナリ／スカウトスキャンとは、走査ガントリ３０を一定の回転（アジマス）角度に固定したままで撮影テーブル２０を移動させ、被検体１００の２次元透視（レントゲン）画像を得るスキャンである。本実施の形態ではこれらの各スキャンを総称して実スキャンと呼んでいる。
【００３３】これらの実スキャンにおいても、従来と同様にしてＸ線管４０の焦点Ｆが移動し、これをカバーするためにコリメータ５０又はＸ線検出器アレイ７０の位置制御を行うが、このためにポジショニングライト２５ｄ，２５ｅ／２５ａ〜２５ｃによる被検体1００の位置決めと、続く実スキャンとの間でスライス位置の位置ずれが生じ得る。
【００３４】そこで、本実施の形態では、実スキャン開始前に入手可能なＸ線管４０についての温度及びそのスキャン条件に基づき、続く実スキャンを開始した場合におけるＸ線焦点Ｆの変位量を推定すると共に、得られた推定変位量に基づきポジショニングライト２５ｄ，２５ｅ／２５ａ〜２５ｃの位置／姿勢制御等を行うことで、スキャン開始前の被検体１００を正しく位置決め可能としている。以下、詳細に説明する。
【００３５】図３は実施の形態によるポジショニングライトの位置／姿勢制御処理のフローチャートで、被検体１００の実スキャン開始前にこの処理に入力する。ステップＳ１１では続く実スキャンに関して設定されたスキャンパラメータ｛走査ガントリのチルト角Ｕ，その回転速度（スキャン時間）Ｖ，焦点Ｆの大／小Ｗ、Ｘ線管４０のアジマス角Ｘ等｝を入力する。ステップＳ１２ではＸ線管４０の動作温度Ｔを検出（又は推定）する。ステップＳ１３では上記入力されたスキャンパラメータ及び上記検出（又は推定）されたＸ線管４０の動作温度Ｔに基づき、続く被検体１００の実スキャン時における被検体の実スライス位置の変位量を推定する。ステップＳ１４では上記求めたスライス位置の変位量に基づきポジショニングライト２５ｄ，２５ｅ（２５ａ〜２５ｃについても同様）のｚ軸方向の位置及び又は姿勢（位置決め用光線ＰＬＢの照射方向）を制御する。
【００３６】上記ステップＳ１３における被検体スライス位置変位量の推定には様々な方法が考えられる。ところで、本件出願人は、スキャン開始前のＸ線管４０の動作温度Ｔ及びそのスキャンパラメータに基づき、続く被検体１００の実スキャン時におけるコリメータ５０又はＸ線検出器アレイ７０をそのスキャン開始当初より最適のカバー位置に制御する方法を既に提案している。本実施の形態では、この方法をポジショニングライト２５の位置／姿勢制御の一部に利用することとする。以下、本実施の形態への適用例を具体的に説明する。
【００３７】図１０は実施の形態におけるＸ線焦点移動位置の予測処理を説明する図で、図１０（Ａ）は実スキャンに伴うＸ線管（陽極）温度Ｔの変化（推移）を示している。図において、横軸は時刻ｔ、縦軸はＸ線管４０の温度Ｔである。時刻ｔ0で前回のスキャンが終了し、その後はＸ線管温度Ｔが所定の冷却カーブで徐々に低下している。次に時刻ｔ1で次のスキャンを開始したとすると、Ｘ線管４０はその際の投入電力Ｐ1により加熱され、開始時刻ｔ1における温度Ｔ1から終了時刻ｔ2における温度Ｔ2にまで上昇する。なお、上記に代えて、時刻ｔ3で次のスキャンを開始した場合も同様である。このように、Ｘ線管４０の温度Ｔは、その使用時のみならず、その不使用時にも時々刻々と変化しており、実スキャン開始時の温度Ｔに応じてＸ線焦点Ｆの変位量も異なる。
【００３８】なお、本実施の形態では、温度センサ４０ｂによりＸ線管４０の現在の温度Ｔをリアルタイムに検出可能である。又は、図１０（Ａ）の特性曲線（加熱／冷却曲線）に従う演算により、Ｘ線管４０の現在又は将来の温度Ｔを推定可能である。
【００３９】図４にＸ線焦点Ｆの変位をコリメータ５０の位置制御でカバーする場合のイメージを示す。図において、Ｘ線焦点Ｆの基準位置ｚ0からの移動距離をｚとするときに、コリメータ５０の基準位置Ｚ0からの移動距離Ｚは（１）式で表せる。
【００４０】
【数１】

【００４１】ここで、Ｇ1：比例定数（＜１）である。
【００４２】また図５にＸ線焦点Ｆの変位をＸ線検出器アレイ７０の位置制御でカバーする場合のイメージを示す。図において、Ｘ線焦点Ｆの基準位置ｚ0からの移動距離をｚとするときに、Ｘ線検出器アレイ７０の基準位置Ｚ0からの移動距離Ｚは（２）式で表せる。
【００４３】
【数２】

【００４４】ここで、Ｇ2：比例定数（＞１）である。
【００４５】一方、アキシャル／ヘリカルスキャン時におけるＸ線焦点Ｆの基準位置ｚ0からの移動距離ｚとその変動要因との間には（３）式の関係がある。
【００４６】
【数３】

【００４７】ここで、ｋ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ：定数Ｔ：Ｘ線管の温度(但し、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°）
Ｕ2：チルト角度の−方向の上限（例えば３０°）
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＝０）
である。
【００４８】図１０（Ｂ）〜（Ｅ）は上記（３）式の焦点移動距離ｚに対する各変動要因の寄与分を示している。図１０（Ｂ）は温度Ｔの寄与分、図１０（Ｃ）はチルト角Ｕの寄与分、図１０（Ｄ）はスキャン時間Ｖの寄与分、そして、図１０（Ｅ）は焦点サイズＷの寄与分を夫々グラフ化したものである。但し、各グラフは上記（３）式における各｛ ｝内の値をグラフ化したもので、これに各寄与分に応じた定数ａ，ｂ，ｃ，ｄが掛けられる。また図１０（Ｂ）〜（Ｅ）の各特性は全て右上がりで示されているが、走査ガントリ３０の構造によっては、ある特性が右下がり態様で寄与する場合もあり得る。
【００４９】また、ステーショナリ／スカウトスキャン時におけるＸ線焦点Ｆの基準位置ｚ0からの移動距離ｚとその変動要因との間には（４）式の関係がある。
【００５０】
【数４】

【００５１】ここで、ｋ’，ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’：定数Ｔ：Ｘ線管の温度(但し、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°）
Ｕ2：チルト角度の−方向の上限（例えば３０°）
Ｘ：アジマスＷ：焦点の大小（大＝１，小＝０）
である。なお、そのグラフ図を示さないが、（４）式から容易に推定できる。
【００５２】更に、上記（１）式において、コリメータ５０の公称の基準位置Ｚ0からの位置ずれ分をＺeとすると、コリメータ５０の移動距離Ｚ’は一般に（５）式で表せる。
【００５３】
【数５】

【００５４】また、上記（２）式に対しても同様の移動距離Ｚ’が考えられる。
【００５５】更に、既提案の発明ではコリメータ５０に対する移動距離Ｚ’をその各種変動要因に基づき一挙に求める関係式が導かれている。即ち、アキシャル／ヘリカルスキャンに対しては（６）式の関係がある。
【００５６】
【数６】

【００５７】ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｋ：定数である。
【００５８】またステーショナリ／スカウトスキャンに関しては（７）式の関係がある。
【００５９】
【数７】

【００６０】ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｋ：定数である。
【００６１】上記（６），（７）式の各定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｋは、本装置（各定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｋ）をキャリブレーションするためのスキャンを行うことにうより求められる。このスキャンは被検体１００を搭載せずに行う。またこのキャリブレーションは、スキャン条件を一つづつ変化させた各スキャンにより行われる。以下、これを具体的に説明する。
【００６２】図１１は実施の形態における装置キャリブレーション時の条件を示す図で、図１１（Ａ）はアキシャルスキャンによる場合を示している。まず条件１でアキシャルスキャンを行い、その際の自動調整作用により得られたコリメータ５０の移動距離Ｚ１を取得する。次に条件２でアキシャルスキャンを行い、同様にして得られたコリメータ５０の移動距離Ｚ２を取得する。この条件１，２間ではチルト角Ｕのみが変化している。次に条件３でアキシャルスキャンを行い、その際に得られたコリメータ５０の移動距離Ｚ３を取得する。この条件２，３間では焦点Ｆの大きさＷのみが変化している。更に、スキャン時間Ｖ、Ｘ線管４０の温度Ｔのみを夫々変化させた状態で、第４，第５のアキシャルスキャンを行い、その際に得られたコリメータ５０の移動距離Ｚ４，Ｚ５を夫々取得する。こうして条件１〜５の全スキャンを完了すると、上記（６）式の各定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｋは（８）式により求まる。
【００６３】
【数８】

【００６４】また、上記キャリブレーションスキャンにおけるコリメータ５０の各移動距離Ｚ１〜Ｚ５が得られると、本装置の幾何学的構造（寸法）情報に基づき、同じ条件１〜５下でスキャンした場合におけるＸ線焦点Ｆの移動距離ｚ１〜ｚ５を逆算できる。更に、これらを上記（３）式に適用することで、定数ｋ，ａ，ｂ，ｃ，ｄのキャリブレーションが行える。
【００６５】更に、図１１（Ｂ）はステーショナリスキャンによる場合を示している。上記と同様にして条件１〜５下における全スキャンを完了すると、上記（７）式の各定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｋは（９）式により求まる。
【００６６】
【数９】

【００６７】また、このキャリブレーションスキャンにおけるコリメータ５０の各移動距離Ｚ１〜Ｚ５が得られると、本装置の幾何学的構造（寸法）情報に基づき、同じ条件１〜５下でスキャンした場合におけるＸ線焦点Ｆの移動距離ｚ１〜ｚ５を逆算できる。更に、これらを上記（４）式に適用することで、定数ｋ’，ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’のキャリブレーションが行える。
【００６８】なお、上記コリメータ５０の位置制御に代えて、図５に示す如くのＸ線検出器アレイ７０を位置制御する場合の装置キャリブレーションについても同様に行える。
【００６９】かくして、スキャン前のＸ線管動作温度Ｔ及びそのスキャンパラメータＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ等に基づき、引き続き実スキャンを行った場合におけるＸ線焦点Ｆの移動距離ｚ（図の±ｚOFに相当）、及びＸ線焦点Ｆの変位をカバーするためのコリメータ５０又はＸ線検出器アレイ７０の移動距離Ｚ’（図の±ＺOFに相当）を推定できる。
【００７０】そこで、本実施の形態では、上記得られた各推定値ｚ，Ｚ’に基づき、平面幾何学的手法（三角関数／比例計算等）により、引き続き実スキャンを行った場合における被検体１００の実スライス位置を推定し、その推定値に基づきポジショニングライト２５ｄ，２５ｅ／２５ａ〜２５ｃの位置／姿勢制御を行う。以下、具体的に説明する。
【００７１】図４，図５は実施の形態によるポジショニングライト姿勢制御のイメージ図（１），（２）で、図４はＸ線焦点Ｆの変位ｚをコリメータ５０の位置制御でカバーする場合への適用例を示している。図において、この例のポジショニングライト２５ｄ，２５ｅは、夫々の位置決め用光線ＰＬＢの照射方向が、推定されたＸ線焦点Ｆの基準位置ｚ0からのオフセット量−ｚOF1又はｚOF2等に応じて、図示の如く、夫々の場合におけるＸ線ファンビームの厚み方向の中心線と位置決め用光線ＰＬＢとが一致するように、その姿勢（位置決め用光線ＰＬＢの照射方向）を変更可能に構成されている。
【００７２】挿入図（ａ）に本装置をｘ軸方向から見た場合の幾何学的寸法を示す。図において、このポジショニングライト２５ｄ，２５ｅにつき、それらの回転中心Ｏ点の回りの回転（チルト）角θOF、又はこの回転と同じ効果を与える中心位置Ｔ0からの回転オフセット量ＴOFは夫々（１０−１）、（１０−２）式により求まる。
【００７３】
【数１０】

【００７４】ここで、Ａ：Ｘ線焦点ＦのＸ線検出器アレイ（Ｏ点）からの高さＢ：ポジショニングライトのＸ線検出器アレイ（Ｏ点）からの高さである。
【００７５】なお、上記ポジショニングライト２５ｄ，２５ｅにつき、その位置決め用光線ＰＬＢの照射方向を図示のような態様で変更できるものであれば、ポジショニングライト２５ｄ，２５ｅそのものの構造及びその姿勢制御方法等は問わない。また、上記はポジショニングライト２５ｄ，２５ｅへの適用例を述べたが、ポジショニングライト２５ａ〜２５ｄｃについても同様に適用できる。
【００７６】なお、これらの場合に、上記Ｘ線管４０の温度については、上記図１０（Ａ）に示した如く、続く実スキャン開始直前の温度のみならず、実スキャン途中の任意温度を想定しても良いし、又は実スキャン終了時の温度を想定しても良い。これらの温度設定値に応じて、被検体１００の精密なスライス位置を、そのスキャン開始当初のみならず、スキャン途中又はスキャン終了時に合わせて夫々に正しく位置決め可能である。
【００７７】図５はＸ線焦点Ｆの変位ｚをＸ線検出器アレイ７０の位置制御でカバーする場合への適用例を示している。図において、この例のポジショニングライト２５ｄ，２５ｅは、夫々の位置決め用光線ＰＬＢの照射方向が、推定されたＸ線焦点Ｆの基準位置ｚ0からのオフセット量−ｚOF1又はｚOF2等に応じて、図示の如く、夫々の場合におけるＸ線ファンビームの厚み方向の中心線と位置決め用光線ＰＬＢとが一致するように、その姿勢（位置決め用光線ＰＬＢの照射方向）を変更可能に構成されている。
【００７８】挿入図（ａ）に本装置をｘ軸方向から見た場合の幾何学的寸法を示す。図において、このポジショニングライト２５ｄ，２５ｅにつき、それらの回転中心Ｏ点の回りの回転（チルト）角θOFは夫々（１１）式により求まる。
【００７９】
【数１１】

【００８０】ここで、Ｃ：Ｘ線焦点Ｆのポジショニングライトからの高さである。
【００８１】なお、上記ポジショニングライト２５ｄ，２５ｅにつき、その位置決め用光線ＰＬＢの照射方向を図示のような態様で変更できるものであれば、ポジショニングライト２５ｄ，２５ｅそのものの構造及びその姿勢制御方法等は問わない。また、上記はポジショニングライト２５ｄ，２５ｅへの適用例を述べたが、ポジショニングライト２５ａ〜２５ｄｃについても同様に適用できる。また、上記Ｘ線管４０の温度については、続く実スキャン開始直前の温度のみならず、実スキャン途中の任意温度を想定しても良いし、又は実スキャン終了時の温度を想定しても良い。この点は、以下の各実施の形態でも同様である。
【００８２】図６，図７は実施の形態によるポジショニングライト位置制御のイメージ図（１），（２）で、図６はＸ線焦点Ｆの変位ｚをコリメータ５０の位置制御でカバーする場合への適用例を示している。図において、この例のポジショニングライト２５ｄ，２５ｅは、推定されたＸ線焦点Ｆの基準位置ｚ0からのオフセット量−ｚOF1又はｚOF2等に応じて、図示の如く、夫々の場合における被検体１００のスライス位置と位置決め用光線ＰＬＢとが被検体１００の体軸ＣＬ上で略重なるように、そのｚ軸方向の位置を変更可能に構成されている。
【００８３】挿入図（ａ）に本装置をｘ軸方向から見た場合の幾何学的寸法を示す。図において、このポジショニングライト２５ｄ，２５ｅにつき、上記照射条件を満足するようなｚ軸方向の平行移動距離ＭOFは（１２）式により求まる。
【００８４】
【数１２】

【００８５】ここで、Ｄ：体軸ＣＬのＸ線検出器アレイからの高さである。
【００８６】本実施の形態によれば、これらのポジショニングライト２５ｄ，２５ｅについては、その向きを変えずに、単にｚ軸方向に平行移動すればよく、よってその構造及び移動制御が簡単である。なお、上記はポジショニングライト２５ｄ，２５ｅへの適用例を述べたが、ポジショニングライト２５ａ〜２５ｄｃについても同様に適用できる。
【００８７】図７はＸ線焦点Ｆの変位ｚをＸ線検出器アレイ７０の位置制御でカバーする場合への適用例を示している。図において、この例のポジショニングライト２５ｄ，２５ｅは、推定されたＸ線焦点Ｆの基準位置ｚ0からのオフセット量−ｚOF1又はｚOF2等に応じて、図示の如く、夫々の場合における被検体１００のスライス位置と位置決め用光線ＰＬＢとが被検体１００の体軸ＣＬ上で略重なるように、そのｚ軸方向の位置を変更可能に構成されている。
【００８８】挿入図（ａ）に本装置をｘ軸方向から見た場合の幾何学的寸法を示す。図において、このポジショニングライト２５ｄ，２５ｅにつき、上記照射条件を満足するようなｚ軸方向の平行移動距離ＭOFは（１３）式により求まる。
【００８９】
【数１３】

【００９０】ここで、Ｅ：ポジショニングライトの体軸ＣＬからの高さである。
【００９１】本実施の形態によれば、これらのポジショニングライト２５ｄ，２５ｅについては、その向きを変えずに、単にｚ軸方向に平行移動すればよく、よってその構造及び移動制御が簡単である。なお、上記はポジショニングライト２５ｄ，２５ｅへの適用例を述べたが、ポジショニングライト２５ａ〜２５ｄｃについても同様に適用できる。
【００９２】図８，図９は実施の形態による被検体スライス位置制御のイメージ図（１），（２）で、図８はＸ線焦点Ｆの変位ｚをコリメータ５０の位置制御でカバーする場合への適用例を示している。図において、この例のポジショニングライト２５ａ〜２５ｅはその位置及び姿勢（位置決め用光線ＰＬＢの照射方向）が、上記図１３の従来技術で述べたものと同様に、固定されている。
【００９３】その代わりに、本実施の形態では、前段のポジショニングライト２５ａ〜２５ｃを使用して通常に位置決めされた被検体１００の予定スライス位置（輝線ＢＬ0の位置）が、続くスキャン開始によりＸ線照射領域に初期移送される際に、予め演算により推定されたＸ線焦点Ｆの基準位置ｚ0からのオフセット量−ｚOF1又はｚOF2等に応じて、図示の如く、夫々の場合における被検体１００の予定スライス位置が実際のスライス位置−ＳOF1又はＳOF2等の位置にまで丁度搬送されるように、撮影テーブル２０の初期移送量を（Ｚａ−ＭOF1）又は（Ｚａ＋ＭOF2）等の如く変更するものである。
【００９４】従って、本実施の形態によれば、既存のポジショニングライト２５ａ〜２５ｅに別段の構造変更や制御を加えなくても、上記簡単な撮影テーブル２０の移送制御により、実質的にスキャン開始前の被検体１００を正しく位置決め可能である。なお、図示しないが、この位置決め方法はＸ線焦点Ｆの変位ｚをＸ線検出器アレイ７０の位置制御でカバーする場合にも適用できる。
【００９５】図９は前段のポジショニングライト２５ａ〜２５ｃとして、例えば上記図４〜図７で述べた如く、その位置／姿勢を変更可能なポジショニングライト２５ａ〜２５ｃを使用する場合への適用例を示している。ここでは、前段のポジショニングライト２５ａ〜２５ｃにより、予め被検体１００を、演算により推定されたＸ線焦点Ｆの基準位置ｚ0からのオフセット量−ｚOF1又はｚOF2等に応じて、図示の如く、その予定スライス位置が実際のスライス位置−ＳOF1又はＳOF2等と一致するように撮影テーブル２０を位置決めし、続くスキャン開始によりＸ線照射領域に一定距離Ｚａだけ初期移送するものである。なお、図示しないが、この位置決め方法はＸ線焦点Ｆの変位ｚをＸ線検出器アレイ７０の位置制御でカバーする場合にも適用できる。
【００９６】また、本発明に係る更に他の実施の形態を上記図８を参照して説明する。即ち、この実施の形態は、スキャン開始前の被検体１００を所定位置ＢＬ０（固定）に位置決めする位置決め手段と、Ｘ線管４０から発生したＸ線がＸ線検出器アレイ７０における定位置に調整されるようにコリメータ５０及び又はＸ線検出器アレイ７０の位置を調整する位置調整手段と、前記コリメータ５０及び又はＸ線検出器アレイ７０の位置調整により予測されるところの被検体１００の各実スライス位置ＳＯＦを求める（推定する）演算手段と、前記位置決め手段による位置決め情報ＢＬ0（通常は被検体１００の最初の実スライス位置を想定）及びそのスキャン条件（ＢＬ０からのスライスピッチ及びスライス枚数等）に基づき予め予測（特定）される被検体１００の各予定スライス位置と、前記演算手段により求められ（推定され）た各実スライス位置とを比較可能な態様で外部（ＣＲＴ表示部１３等）に出力する出力手段とを備えるものである。
【００９７】本実施の形態によれば、位置決め手段により定まる一定の各予定スライス位置と実スキャンにおいて変動し得る各実スライス位置とを比較可能な態様でＣＲＴ表示部１３に出力する構成により、例えばスキャン開始前においては、もしこのままスキャン開始した場合は予定スライス位置と実スライス位置とがどの程度ずれるかをスキャン開始前に把握できる。また実スキャン後においては、各実スライス位置が各予定スライス位置からどれだけずれたかを定量的に把握でき、これに基づいて被検体1００の各断層像の正確な位置を特定できる。特に、後者の場合は、実スキャンにより時々刻々と変化するＸ線管温度Ｔが、各実スライス位置ＳＯＦを求める演算手段に対してリアルタイムに提供される為、求められた各実スライス位置はより実際に即した正確なものとなる。
【００９８】なお、上記各実施の形態はＸ線検出器が２列以上の場合への適用例を述べたが、１列のＸ線ＣＴ装置についても、予め行った試験データ(特性曲線等）に基づきＸ線焦点Ｆの移動量を予測可能であるから、本発明は１列以上のＸ線ＣＴ装置に適用できる。
【００９９】また、上記本発明に好適なる複数の実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、制御、処理及びこれらの組合せの様々な変更が行えることは言うまでも無い。
【０１００】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、スキャン開始前の被検体を正しく位置決め可能なことにより、被検体の精密な位置の断層像が得られ、Ｘ線撮像の質向上に寄与するところが極めて大きい。
【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１２年６月７日（２０００．６．７）
【代理人】 【識別番号】１０００９７０８７
【弁理士】
【氏名又は名称】▲高▼須 宏
【公開番号】 特開２００１−３４６７９３（Ｐ２００１−３４６７９３Ａ）
【公開日】 平成１３年１２月１８日（２００１．１２．１８）
【出願番号】 特願２０００−１７１０７３（Ｐ２０００−１７１０７３）