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【発明の名称】 Ｘ線断層撮影装置
【発明者】 【氏名】西出 明彦

【氏名】八幡 満
【要約】 【課題】Ｘ線管を用いて、複数のＸ線のエネルギーによる撮影が可能なＸ線ＣＴ装置を提供する。

【構成】Ｘ線断層撮影装置（１００）は、電子を放出する陰極（６１）、該電子を受けてＸ線を発生する陽極（５１）、ならびに陽極の同一表面内にて第一Ｘ線焦点（ＦＰ１）および第二Ｘ線焦点（ＦＰ２）を形成する複数焦点形成手段を備えるＸ線管（２１）と、複数のＸ線焦点から発生するＸ線ごとに被検体の複数ビューの投影データを収集する収集部と、投影データに基づいて断層像を画像再構成する画像再構成部（３）と、を有し、被検体に第一エネルギー（ＳＸＥ）と第二エネルギー（ＬＸＥ）とを照射させる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を射出する陰極、該電子線を受けてＸ線を発生する陽極、および前記陽極の同一表面内にて複数のＸ線焦点を持つＸ線発生手段を備えるＸ線管と、
前記複数のＸ線焦点から発生するＸ線ごとに被検体の複数ビューの投影データを収集する収集部と、
前記投影データに基づいて、断層像を画像再構成する画像再構成部と、を有し、
被検体に複数種のエネルギーを照射させることを特徴とするＸ線断層撮影装置。
【請求項２】
前記複数のＸ線焦点から前記被検体までの間に少なくとも一つのＸ線フィルターが配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項３】
前記複数のＸ線焦点のうちの第一Ｘ線焦点から前記被検体までの間に第一Ｘ線フィルターが配置され、且つ前記複数のＸ線焦点のうちの第二Ｘ線焦点から前記被検体までの間に前記第一Ｘ線フィルターとは異なるＸ線吸収係数を持つ第二Ｘ線フィルターが配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項４】
前記Ｘ線フィルターは、Ｘ線管の管球内にあることを特徴とする請求項２に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項５】
前記Ｘ線管の陽極は、第一種の物質と該第一種の物質とは異なる第二種の物質とを含み、前記第一種の物質に前記複数のＸ線焦点の一つが形成され且つ前記第二種の物質に前記複数のＸ線焦点の一つが形成されることを特徴とする請求項１に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項６】
一ビューごとまたは二以上の所定数ビューごとに、前記複数のＸ線焦点を切り換えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項７】
前記Ｘ線発生手段の複数の焦点に対応する電子線は、電場または磁場により前記電子線の射出方向を偏向することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項８】
前記陽極は三以上の複数の陽極を含み、前記Ｘ線発生手段は、前記複数の陽極を切り換えることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項９】
多列Ｘ線検出器のチャネル方向に並んでいる複数のＸ線焦点を持ったＸ線発生手段を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項１０】
多列Ｘ線検出器の列方向に並んでいる複数のＸ線焦点を持ったＸ線発生手段を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のＸ線断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置などにおいて、線質、つまりＸ線のエネルギーが異なる複数のＸ線を利用するＸ線断層撮影装置に関し、また、Ｘ線管電圧依存性が共通な各物質の分布を画像化した断層像を撮影するＸ線断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線ＣＴ装置は、一つの線質、つまり一つのＸ線管電圧により、Ｘ線ＣＴ断層像撮影を行っていた。このため、断層像はＸ線吸収値の分布しかわからず、様々な物質の分布は画像化できなかった。このため、断層像の情報が単一のＸ線管電圧のＸ線吸収値だけで少ないという観点からは問題であった。そのため、異なったＸ線のＸ線管電圧で被検体を撮像し、断層像上に被検体中のＸ線管電圧依存性が共通な物質の分布を画像化する要望も増えて来た。
【０００３】
そこで、Ｘ線ＣＴ装置では、エネルギーが異なる複数のＸ線を利用し、特定物質についての定量的な断層像を撮影することが行われている。たとえば、特許文献１では、三次元的位置が異なる複数のＸ線焦点から時分割で順次にＸ線を発生するＸ線管を開示している。しかし、Ｘ線焦点が三次元的に配置されているため、Ｘ線管の構造は複雑になりがちであった。すなわち、Ｘ線管内の陽極を二以上有するものであるため、回転陽極の構造が複雑になってしまっていた。
【特許文献１】特開２００５−０８０７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、多列Ｘ線検出器またはフラットパネルに代表される二次元Ｘ線エリア検出器によるＸ線ＣＴ装置の各断層像において、各断層像の物質の分布を画像化することにより、診断の観点で更なる情報として提供したいという要望が増えてきている。また、Ｘ線吸収係数は様々な物質において異なったＸ線管電圧、異なったＸ線線質において変化するという物理的特性を利用して、断層像上にその各物質の分布を画像化する要望も増えて来ている。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、簡易な構造のＸ線管を用いて、複数のＸ線管電圧またはＸ線線質による撮影が可能なＸ線ＣＴ装置を実現することである。また、複数の軟Ｘ線を照射するＸ線管を用いて、異なる物質の分布を画像化した断層像を撮影するＸ線ＣＴ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、簡易な構造で異なるＸ線エネルギーを発生させるＸ線管を実現させ、異なるＸ線エネルギーの断層像撮影を実現する。またこれにより得られた異なるＸ線エネルギーの断層像間において、画像間演算または投影データ間演算を行って、各物質の分布を示す断層像を撮影するＸ線断層撮影装置を提供することで上記課題を解決する。
【０００７】
第１の観点では、本発明のＸ線断層撮影装置は、電子線を射出する陰極、該電子線を受けてＸ線を発生する陽極、および陽極の同一表面内にて複数のＸ線焦点を持つＸ線発生手段を備えるＸ線管と、複数のＸ線焦点から発生するＸ線ごとに被検体の複数ビューの投影データを収集する収集部と、投影データに基づいて、断層像を画像再構成する画像再構成部とを有し、被検体に複数種のエネルギーを照射させる。
この第１の観点におけるＸ線断層撮影装置では、複数の異なるＸ線の線質の断層像を画像再構成するに当たり、一回転以下の周期で理想的には一ビューごとに複数のエネルギーのＸ線を交互に切り換えてＸ線データ収集を行い、複数のエネルギーのＸ線ごとにＸ線投影データを分けて各々を画像再構成することにより、複数の各々のエネルギーの断層像を得ることができる。
【０００８】
第２の観点では、本発明のＸ線断層撮影装置は、複数のＸ線焦点から被検体までの間に少なくとも一つのＸ線フィルターが配置されている。
この第２の観点におけるＸ線断層撮影装置では、複数のエネルギーのＸ線を得るために、一つのＸ線焦点から発生されるＸ線を、Ｘ線フィルターを通すことにより、複数の異なるＸ線フィルターの断層像を得ることができる。この時に他のＸ線焦点においてはＸ線フィルターを付けないことがＸ線フィルターによるＸ線の吸収を減らし、Ｘ線エネルギーの有効活用およびＸ線の有効活用が実現できる。
【０００９】
第３の観点では、本発明のＸ線断層撮影装置は、複数のＸ線焦点のうちの第一Ｘ線焦点から被検体までの間に第一Ｘ線フィルターが配置され、且つ複数のＸ線焦点のうちの第二Ｘ線焦点から被検体までの間に第一Ｘ線フィルターとは異なるＸ線吸収係数を持つ第二Ｘ線フィルターが配置されている。
この第３の観点におけるＸ線断層撮影装置では、複数の異なるエネルギーのＸ線の断層像を得るために、第一Ｘ線焦点および第二Ｘ線焦点から発生されるＸ線を、第一Ｘ線フィルターおよび第二Ｘ線フィルターを通すことにより、複数の異なるエネルギーの断層像を得ることができる。
【００１０】
第４の観点では、本発明のＸ線断層撮影装置は、Ｘ線フィルターがＸ線管の管球内にある。
この第４の観点におけるＸ線断層撮影装置では、複数の異なるエネルギーを得るために各々のＸ線ビームに複数の異なるＸ線フィルターをＸ線焦点の前に置く必要があるが、図１１に示すように、よりＸ線焦点に近い位置つまり、図１１のＸ線フィルターＦ１またはＦ２の位置で置くと、Ｘ線フィルターＦ３またはＦ４の位置で置くよりも、Ｘ線フィルターは小さくて済む。このため、複数の異なるＸ線フィルターはＸ線管内にあれば小さなＸ線フィルターを用いて複数の異なるエネルギーのＸ線を出力することができる。
【００１１】
第５の観点では、Ｘ線管の陽極は、第一種の物質と該第一種の物質とは異なる第二種の物質とを含み、第一種の物質に複数のＸ線焦点の一つが形成され且つ第二種の物質に複数のＸ線焦点の一つが形成される。
この第５の観点におけるＸ線断層撮影装置では、互いに異なる複数のエネルギーのＸ線を得るために、Ｘ線陽極を第一種の物質と第二種の物質とに変える。これにより、Ｘ線が陽極もしくは陽極内部で発生して陽極の外にＸ線が発生する際に陽極の材質により吸収される。そのため、異なるＸ線陽極の第一種の物質と第二種の物質により、互いに異なる複数のエネルギーのＸ線が得られる。
【００１２】
第６の観点では、一ビューごとまたは二以上の所定数ビューごとに、複数のＸ線焦点を切り換える。
この第６の観点におけるＸ線断層撮影装置では、断層像を画像再構成する際には、３６０度方向に均等な間隔のビューによるＸ線投影データが望ましい。このため、一ビューごとに異なるエネルギーのＸ線によるＸ線投影データ収集が交互に行われるのが好ましい。または、二以上の所定数ビューごとに異なるエネルギーのＸ線によるＸ線投影データ収集が交互に行われる場合は、間隔の空いた複数ビュー分のＸ線投影データを補間または加重加算により求めることにより、ビュー方向に一定間隔で均等間隔ビューのＸ線投影データ収集が異なるエネルギーのＸ線において行われる。これにより、複数の異なるＸ線エネルギーのＸ線投影データが各々３６０度分またはファン角＋１８０度分得られ、複数の異なるＸ線エネルギーの断層像が画像再構成できる。
【００１３】
第７の観点では、本発明のＸ線断層撮影装置は、Ｘ線発生手段の複数の焦点に対応する電子線が、電場または磁場により電子線の射出方向を偏向する。
この第７の観点におけるＸ線断層撮影装置では、一つの陰極からでる電子線を電場または磁場で偏向し、第一Ｘ線焦点および第二Ｘ線焦点を形成することができる。電場または磁場のかけ方によっては、三以上のＸ線焦点を形成することも可能となる。
【００１４】
第８の観点では、本発明のＸ線断層撮影装置は、三以上の複数の陽極を含み、前記Ｘ線発生手段が、複数の陽極を切り換える。
この第８の観点におけるＸ線断層撮影装置では、三以上の複数の陽極により、三以上の複数の焦点を形成することができる。一ビューごとまたは二以上の所定数ビューごとに、陽極を切り換えることができれば、簡易な構成で異なるエネルギーのＸ線を得ることができる。
【００１５】
第９の観点では、本発明のＸ線断層撮影装置は、多列Ｘ線検出器のチャネル方向に並んでいる複数のＸ線焦点を持ったＸ線発生手段を含む。
この第９の観点におけるＸ線断層撮影装置では、複数の異なるＸ線焦点を多列Ｘ線検出器のチャネル方向に並べるためには、Ｘ線管の陰極から発生される電子線を多列Ｘ線検出器のチャネル方向に移動させてやればよい。電子線の移動は電場、磁場などにより行えるので、図１２Ａまたは図１２Ｂのように、電極により電場をかけるかコイルなどにより磁場をかければ良い。または図１２Ｃまたは図１２Ｄのように、陰極を多列Ｘ線検出器のチャネル方向に並べておき、交互に陰極をオン／オフ制御してやれば良い。
なお、この時に電子線のオン／オフの切れが悪く熱電子が残ってしまう場合は、陰極の前に電子線を電圧で制御するグリッドを付けて陰極と同期してオン／オフして電子線を陽極側に漏れないようにしてやれば良い。
【００１６】
第１０の観点では、本発明のＸ線断層撮影装置は、多列Ｘ線検出器の列方向に並んでいる複数のＸ線焦点を持ったＸ線発生手段を含む。
この第１０の観点におけるＸ線断層撮影装置では、複数の異なるＸ線焦点を多列Ｘ線検出器の列方向に並べるためには、Ｘ線管の陰極から発生される電子線を多列Ｘ線検出器の列方向に移動させてやればよい。電子線の移動は電場、磁場などにより行えるので、図１５Ａまたは図１５Ｂのように、電極により電場をかけるかコイルなどにより磁場をかければ良い。または図１５Ｃまたは図１５Ｄのように、陰極を多列Ｘ線検出器の列方向に並べておき、交互に陰極をオン／オフ制御してやれば良い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のＸ線断層撮影装置によれば、短時間でＸ線線質の異なるＸ線を照射することにより複数のＸ線のエネルギーまたは線質による撮影が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１９】
＜Ｘ線ＣＴ装置の全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置１００の構成ブロック図である。このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、撮影テーブル１０と、走査ガントリ２０とを具備している。
【００２０】
操作コンソール１は、操作者の入力を受け付ける入力装置２と、前処理、画像再構成処理、後処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で収集したＸ線検出器データを収集するデータ収集バッファ５と、Ｘ線検出器データを前処理して求められた投影データから画像再構成した断層像を表示するモニタ６と、プログラムやＸ線検出器データや投影データやＸ線断層像を記憶する記憶装置７とを具備している。撮影条件の入力はこの入力装置２から入力され、記憶装置７に記憶される。図２にモニタ６に表示された撮影条件入力画面１３Ａの例を示す。画面撮影条件入力画面１３Ａには、所定の入力を行うための入力ボタン１３ａが表示されている。図２においてはスキャンのタブが選択されている画面である。タブをＰ−Ｒｅｃｏｎを選択すると図２の下に描かれているように入力用の表示が切り換わる。入力ボタン１３ａの上方には断層像１３ｂが表示され、下方には再構成領域１３ｃが表示されている。また、必要とあれば右上に表示されているように、生体信号を表示してもよい。
【００２１】
図１に戻り、撮影テーブル１０は、被検体を乗せて走査ガントリ２０の開口部に出し入れするクレードル１２を具備している。クレードル１２は撮影テーブル１０に内蔵するモータで昇降およびテーブル直線移動される。
【００２２】
走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、ビーム形成Ｘ線フィルター２８と、多列Ｘ線検出器２４と、データ収集装置（ＤＡＳ：Data Acquisition System）２５と、被検体の体軸の回りに回転しているＸ線管２１などを制御する回転部コントローラ２６と、制御信号などを操作コンソール１や撮影テーブル１０とやり取りする制御コントローラ２９とを具備している。ビーム形成Ｘ線フィルター２８は撮影中心である回転中心に向かうＸ線の方向にはフィルターの厚さが最も薄く、周辺部に行くに従いフィルターの厚さが増し、Ｘ線をより吸収できるようになっているＸ線フィルターである。このため、円形または楕円形に近い断面形状の被検体の体表面の被曝を少なくできるようになっている。また、走査ガントリ傾斜コントローラ２７により、走査ガントリ２０はz方向の前方および後方に±約３０度ほど傾斜できる。
【００２３】
Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４は、回転中心ＩＣの回りを回転する。鉛直方向をy方向とし、水平方向をx方向とし、これらに垂直なテーブルおよびクレードル進行方向をz方向とするとき、Ｘ線管２１および多列Ｘ線検出器２４の回転平面は、ｘｙ平面である。また、クレードル１２の移動方向は、z方向である。
【００２４】
図３Ａおよび図３Ｂは、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４の幾何学的配置の図である。図３Ａは、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４の幾何学的配置をxy平面から見た図であり、図３ＢはＸ線管２１と多列Ｘ線検出器２４の幾何学的配置をyz平面から見た図である。Ｘ線管２１の陽極５１は、コーンビームと呼ばれるＸ線ビームＸＲを発生する。コーンビームの中心軸方向がy方向に平行なときを、ビュー角度０度とする。多列Ｘ線検出器２４は、ｚ軸方向にJ列、例えば２５６列のＸ線検出器列を有する。また、各Ｘ線検出器列はチャネル方向にIチャネル、例えば１０２４チャネルのＸ線検出器チャネルを有する。図３Ａにおいて、Ｘ線管２１のＸ線焦点を出たＸ線ビームがビーム形成Ｘ線フィルタ２８により、再構成領域Pの中心ではより多くのＸ線が、再構成領域Pの周辺部ではより少ないＸ線が照射される。このようにＸ線線量を空間的に制御した後に、再構成領域Pの内部に存在する被検体にＸ線が吸収され、透過したＸ線が多列Ｘ線検出器２４でＸ線検出器データとして収集される。
【００２５】
図３Ｂでは、Ｘ線管２１の陽極５１を出たＸ線ビームＸＲはＸ線コリメータ２３により断層像のスライス厚方向に制御されて、回転中心軸ＩＣ近辺に存在する被検体４０にＸ線が吸収され、透過したＸ線は多列Ｘ線検出器２４でＸ線検出器データとして収集される。Ｘ線が被検体４０に照射されて収集された投影データは、多列Ｘ線検出器２４からデータ収集装置２５でＡ／Ｄ変換され、スリップリング３０を経由してデータ収集バッファ５に入力される。データ収集バッファ５に入力されたデータは、記憶装置７のプログラムにより中央処理装置３で処理され、断層像に画像再構成されてモニタ６に表示される。なお、本実施形態では多列Ｘ線検出器２４を適用した場合であるが、フラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の二次元Ｘ線エリア検出器を適用することもできるし、１列のＸ線検出器を適用することができる。
【００２６】
＜Ｘ線ＣＴ装置の動作フローチャート＞
図４は本実施形態のＸ線ＣＴ装置１００の動作の概要を示すフローチャートである。
【００２７】
ステップＰ１では、被検体をクレードル１２に乗せ位置合わせを行う。クレードル１２の上に乗せられた被検体は各部位の基準点に走査ガントリ２０のスライスライト中心位置を合わせる。
【００２８】
ステップＰ２では、スカウト像（スキャノ像、Ｘ線透視像ともいう。）収集を行う。スカウト像は被検体の体の大きさによって成人又は子供の２種類のスカウト像が撮影できるようになっており、さらに通常０度，９０度で撮影することができる。部位によっては例えば頭部のように、９０度スカウト像のみの場合もある。スカウト像撮影では、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを固定させ、クレードル１２を直線移動させながらＸ線検出器データのデータ収集動作を行う。
【００２９】
ステップＰ３では、スカウト像上に撮影する断層像の位置、大きさを表示しながら撮影条件設定を行う。本実施形態では、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）、ヘリカルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャン、ヘリカルシャトルスキャンなどの複数のスキャンパターンを有している。コンベンショナルスキャンとは、クレードル１２をＺ軸方向に所定ピッチ移動するごとにＸ線管２１及びＸ線検出部２４を回転させて投影データを取得するスキャン方法である。ヘリカルスキャンとは、Ｘ線管２１とＸ線検出部２４とが回転している状態でクレードル１２を所定速度で移動させ、投影データを取得するスキャン方法である。可変ピッチヘリカルスキャンとは、ヘリカルスキャンと同様にＸ線管２１及びＸ線検出部２４を回転させながらクレードル１２の速度を可変させて投影データを取得するスキャン方法である。ヘリカルシャトルスキャンとは、ヘリカルスキャンと同様にＸ線管２１及びＸ線検出部２４を回転させながらクレードル１２をＺ軸方向又は−Ｚ軸方向に往復移動させて投影データを取得するスキャン方法である。これら複数のスキャンを設定する際には１回分の全体としてのＸ線線量情報の表示を行う。また、シネスキャンにおいては、回転数または時間を入れるとその関心領域における入力された回転数分、または入力された時間分のＸ線線量情報が表示される。
【００３０】
ステップＰ４では、断層像撮影を行う。断層像撮影およびその画像再構成の詳細については図５で後述する。ステップＰ５では、画像再構成された断層像を表示する。ステップＰ６では、z方向に連続に撮影された断層像を三次元画像として用いて、三次元画像表示を行う。
【００３１】
＜断層像撮影およびスカウト像撮影の動作フローチャート＞
図５は、本発明のＸ線ＣＴ装置１００の断層像撮影およびスカウト像撮影の動作の概略を示すフローチャートである。
【００３２】
ステップＳ１において、ヘリカルスキャンは、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを被検体の回りに回転させ、かつ撮影テーブル１０上のクレードル１２を直線移動させながらＸ線検出器データのデータ収集動作を行う。ビュー角度viewと、検出器列番号jと、チャネル番号iとで表わされるＸ線検出器データＤ０（view，j，i）(ｊ＝１〜ＲＯＷ，ｉ＝１〜ＣＨ)にz方向位置Ｚtable（view）を付加させて、一定速度の範囲のデータ収集を行う。また、可変ピッチヘリカルスキャンまたはヘリカルシャトルスキャンにおいては、一定速度の範囲のデータ収集に加えて、加速時、減速時においてもデータ収集を行うものとする。また、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンでは撮影テーブル１０上のクレードル１２をあるz方向位置に固定させたまま、データ収集系を１回転または複数回転させてＸ線検出器データのデータ収集を行う。必要に応じて、次のz方向位置に移動した後に、再度データ収集系を１回転または複数回転させてＸ線検出器データのデータ収集を行う。また、スカウト像撮影では、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを固定させ、撮影テーブル１０上のクレードル１２を直線移動させながらＸ線検出器データのデータ収集動作を行うものとする。
【００３３】
ステップＳ２では、Ｘ線検出器データＤ０(view，j，i)に対して前処理を行い、投影データに変換する。図６にステップＳ２の前処理について具体的な処理を示す。ステップＳ２１ではオフセット補正を行い、ステップＳ２２では対数変換を行い、ステップＳ２３ではＸ線線量補正を行い、ステップＳ２４では感度補正を行う。スカウト像撮影の場合は、前処理されたＸ線検出器データをチャネル方向の画素サイズおよびクレードル１２の直線移動方向であるz方向の画素サイズを、モニタ６の表示画素サイズに合わせて表示すればスカウト像として完成である。
【００３４】
図５に戻り、ステップＳ３において、前処理された投影データＤ１ (view，j，i)に対して、ビームハードニング補正を行う。ステップＳ３のビームハードニング補正は、前処理Ｓ２のステップＳ２４の感度補正が行われた投影データをＤ１(view，j，i)とし、ステップＳ３のビームハードニング補正の後のデータをＤ１１(view，j，i)とすると、ビームハードニング補正は以下の（数式１）のように、例えば多項式形式で表わされる。なお、本明細書において乗算演算は、「●」で表してある。
【数１】


…（数式１）
この時、検出器のj列ごとに独立したビームハードニング補正を行えるため、撮影条件で各データ収集系の管電圧が異なっていれば、列ごとの検出器のＸ線エネルギー特性の違いを補正できる。
【００３５】
ステップＳ４では、ビームハードニング補正された投影データＤ１１(view，j，i)に対して、z方向(列方向)のフィルターをかけるzフィルター重畳処理を行う。すなわち、各ビュー角度、各データ収集系における前処理後、ビームハードニング補正された多列Ｘ線検出器Ｄ１１(view，j，i) (i＝１〜ＣＨ， j＝１〜ＲＯＷ)の投影データに対し、列方向に例えば下記の（数式２），（数式３）に示すような、列方向フィルターサイズが５列のフィルターをかける。
（w１(i)，w２(i)，w３(i)，w４(i)，w５(i)） …（数式２）
【００３６】
ただし、
【数２】


…（数式３）
補正された検出器データＤ１２(view，j，i)は以下の（数式４）のようになる。
【数３】


…（数式４）
となる。なお、チャネルの最大値はＣＨ，
列の最大値はＲＯＷとすると、
以下の（数式５），（数式６）のようになる。
【数４】


…（数式５）
【数５】


…（数式６）
【００３７】
また、列方向フィルター係数をチャネルごとに変化させると画像再構成中心からの距離に応じてスライス厚を制御できる。一般的に断層像では再構成中心に比べ周辺部の方がスライス厚が厚くなる。このため、フィルター係数を中心部と周辺部で変化させてスライス厚は周辺部でも画像再構成中心部でも一様にすることもできる。例えば、列方向フィルター係数を中心部チャンネル近辺では列方向フィルター係数の幅を広く変化させ、周辺部チャンネル近辺では列方向フィルター係数の幅を狭く変化させると、スライス厚は周辺部でも画像再構成中心部でも一様にすることもできる。
【００３８】
このように、多列Ｘ線検出器２４の中心部チャネルと周辺部チャネルの列方向フィルター係数を制御してやることにより、スライス厚も中心部と周辺部で制御できる。列方向フィルターでスライス厚を弱干厚くすると、アーチファクト、ノイズともに大幅に改善される。これによりアーチファクト改善具合、ノイズ改善具合も制御できる。つまり、三次元画像再構成された断層像つまり、ｘｙ平面内の画質が制御できる。また、その他の実施形態として列方向（z方向）フィルター係数を逆重畳（デコンボリューション）フィルターにすることにより、薄いスライス厚の断層像を実現することもできる。
【００３９】
ステップＳ５では、再構成関数重畳処理を行う。すなわち、投影データを周波数領域に変換する高速フーリエ変換(ＦＦＴ：Fast Fourier Transform)をして、再構成関数を掛け、逆フーリエ変換する。再構成関数重畳処理Ｓ５では、ｚフィルター重畳処理後の投影データをＤ１２とし、再構成関数重畳処理後の投影データをＤ１３、重畳する再構成関数をKernel（j）とすると、再構成関数重畳処理は以下の（数式７）のように表わされる。なお、本明細書において重畳（コンボリューション）演算は、「＊」で表してある。
【数６】


…（数式７）
つまり、再構成関数Kernel（j）は検出器のj列ごとに独立した再構成関数重畳処理を行えるため、列ごとのノイズ特性、分解能特性の違いを補正できる。
【００４０】
ステップＳ６では、再構成関数重畳処理した投影データＤ１３(view，j，i)に対して、三次元逆投影処理を行い、逆投影データＤ３(x，y，z)を求める。画像再構成される画像はz軸に垂直な面、ｘｙ平面に三次元画像再構成される。以下の再構成領域Ｐはｘｙ平面に平行なものとする。この三次元逆投影処理については、図７を参照して後述する。
【００４１】
ステップＳ７では、逆投影データＤ３（x，y，z）に対して画像フィルター重畳、ＣＴ値変換などの後処理を行い、断層像Ｄ３１（x，y，z）を得る。後処理の画像フィルター重畳処理では、三次元逆投影後の断層像をＤ３１（x，y，z）とし、画像フィルター重畳後のデータをＤ３２（x，y，z）、断層像平面であるｘｙ平面において重畳される二次元の画像フィルターをFilter（z）とすると、以下の（数式８）のようになる。
【数７】


…（数式８）
つまり、各ｚ座標位置の断層像ごとに独立した画像フィルター重畳処理を行えるため、列ごとのノイズ特性、分解能特性の違いを補正できる。
【００４２】
また、この二次元の画像フィルター重畳処理の後に、下記に示す画像空間z方向フィルター重畳処理を行ってもよい。また、この画像空間z方向フィルター重畳処理は二次元画像フィルター重畳処理の前に行ってもよい。さらには、三次元の画像フィルター重畳処理を行って、この二次元の画像フィルター重畳処理と、画像空間z方向フィルター重畳処理の両方を兼ねるような効果を出してもよい。
【００４３】
画像空間z方向フィルター重畳処理では、画像空間z方向フィルター重畳処理された断層像をＤ３３（x，y，z）、二次元の画像フィルター重畳処理された断層像をＤ３２（x，y，z）とすると、以下の（数式９）のようになる。ただし、v（i）はz方向の幅が２１＋１の画像空間z方向フィルター係数で以下の（数式１０）のような係数列となる。
【数８】


…（数式９）
【数９】


…（数式１０）
【００４４】
なお、ヘリカルスキャンにおいては、画像空間フィルター係数v（i）はz方向位置に依存しない画像空間z方向フィルター係数であってよい。しかし、特にz方向に検出器幅の広い多列Ｘ線検出器２４又は二次元Ｘ線エリア検出器などを用い、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンをする場合は、画像空間z方向フィルター係数v（i）はz方向のＸ線検出器の列の位置に依存した画像空間z方向フィルター係数を用いるのが好ましい。なぜなら、各断層像の列位置に依存した詳細な調整ができるので効果的であるからである。
【００４５】
＜三次元逆投影処理のフローチャート＞
図７は、図６のステップＳ６の詳細を示したもので、三次元逆投影処理のフローチャートである。本実施形態では、画像再構成される画像はz軸に垂直な面、ｘｙ平面に三次元画像再構成される。以下の再構成領域Ｐはｘｙ平面に平行なものとする。
【００４６】
ステップＳ６１では、断層像の画像再構成に必要な全ビュー（すなわち、３６０度分のビュー又は「１８０度分＋ファン角度分」のビュー）中の一つのビューに着目し、再構成領域Ｐの各画素に対応する投影データDrを抽出する。
【００４７】
ここで、図８および図９を使って、投影データDrについて説明する。図８は再構成領域上のラインをＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図であり、そのＡはｘｙ平面、Ｂはｙｚ平面を示している。図９はＸ線検出器面に投影したラインを示す概念図である。図８に示すように、ｘｙ平面に平行な５１２×５１２画素の正方形の領域を再構成領域Ｐとし、y＝０のｘ軸に平行な画素列Ｌ０，y＝６３の画素列Ｌ６３，y＝１２７の画素列Ｌ１２７，y＝１９１の画素列Ｌ１９１，y＝２５５の画素列Ｌ２５５，y＝３１９の画素列Ｌ３１９，y＝３８３の画素列Ｌ３８３，y＝４４７の画素列Ｌ４４７，y＝５１１の画素列Ｌ５１１を列にとる。そして、これらの画素列Ｌ０〜Ｌ５１１をＸ線透過方向に多列Ｘ線検出器２４の面に投影した図９に示す如きラインＴ０〜Ｔ５１１上の投影データを抽出すれば、それらが画素列Ｌ０〜Ｌ５１１の投影データDr(view，x，y)となる。ただし、ｘ，ｙは断層像の各画素（x，y）に対応する。
【００４８】
Ｘ線透過方向は、Ｘ線管２１のＸ線焦点と各画素と多列Ｘ線検出器２４との幾何学的位置によって決まるが、Ｘ線検出器データＤ０(view，j，i)のz座標z（view）がテーブル直線移動z方向位置Ｚtable（view）としてＸ線検出器データに添付されて判っているため、加速・減速中のＸ線検出器データＤ０(view，j，i)でもＸ線焦点、多列Ｘ線検出器のデータ収集幾何学系の中において、Ｘ線透過方向を正確に求めることができる。
【００４９】
なお、例えば画素列Ｌ０をＸ線透過方向に多列Ｘ線検出器２４の面に投影したラインＴ０のように、ラインの一部が多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向の外に出た場合は、対応する投影データDr(view，x，y)を「０」にする。また、z方向の外に出た場合は投影データDr(view，x，y)を補外して求める。
【００５０】
図７に戻り、ステップＳ６２では、投影データDr（view，x，y）にコーンビーム再構成加重係数を乗算する。ここで、コーンビーム再構成加重係数w（i，j）は以下の通りである。ファンビーム画像再構成の場合は、一般に、view＝βaでＸ線管２１の焦点と再構成領域Ｐ上（ｘｙ平面上）の画素g(x，y)とを結ぶ直線がＸ線ビームの中心軸Ｂcに対してなす角度をγとし、その対向ビューをview＝βbとするとき、以下の（数式１１）のようになる。
βb＝βa＋１８０°−２γ…（数式１１）
【００５１】
再構成領域Ｐ上の画素g(x，y)を通るＸ線ビームとその対向Ｘ線ビームが再構成平面Ｐとなす角度を、αa，αbとすると、これらに依存したコーンビーム再構成加重係数ωa，ωbを掛けて加算し、逆投影画素データＤ２（０，x，y）を求める。この場合、（数式１２）のようになる。
Ｄ２（０，x，y）＝ωa・Ｄ２（０，x，y）_ a＋ωb・Ｄ２（０，x，y）_ b …（数式１２）
ただし、Ｄ２（０，x，y）_aはビューβaの逆投影データ、Ｄ２（０，x，y）_bはビューβbの逆投影データとする。
なお、コーンビーム再構成加重係数の対向ビーム同士の和は、（数式１３）のようになる。
ωa＋ωb＝１ …（数式１３）
コーンビーム再構成加重係数ωa，ωbを掛けて加算することにより、コーン角アーチファクトを低減することができる。
【００５２】
例えば、コーンビーム再構成加重係数ωa，ωbは、次式により求めたものを用いることができる。なお、gaはビューβaの加重係数、gbはビューβbの加重係数である。ファンビーム角の１／２をγmaxとするとき、以下の（数式１４）から（数式１９）のようになる。
【数１０】


（例えば、q＝１とする）
例えば、ga，gbの一例として、max[ ]を値の大きい方を採る関数とすると、以下の（数式２０），（数式２１）のようになる。
【数１１】


【００５３】
また、ファンビーム画像再構成の場合は、更に距離係数を再構成領域Ｐ上の各画素に乗算する。距離係数はＸ線管２１の焦点から投影データDrに対応する多列Ｘ線検出器２４の検出器列j，チャネルiまでの距離をr０とし、Ｘ線管２１の焦点から投影データDrに対応する再構成領域Ｐ上の画素までの距離をr１とするとき、（r１／r０）２である。また、平行ビーム画像再構成の場合は、再構成領域Ｐ上の各画素にコーンビーム再構成加重係数w（i，j）のみを乗算すればよい。
【００５４】
ステップＳ６３では、予めクリアしておいた逆投影データＤ３(x，y)に、投影データＤ２（view，x，y）を画素対応に加算する。
【００５５】
以上、図７の三次元逆投影処理のフローチャートは、図８に示す再構成領域Ｐを正方形５１２×５１２画素として説明したものである。しかしこれに限られるものではない。図１０は円形の再構成領域上のラインをＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図であり、そのＡはｘｙ平面、Ｂはｙｚ平面である。この図１０に示すように、再構成領域Ｐを５１２×５１２画素の正方形の領域とせずに、直径５１２画素の円形の領域としてもよい。
【００５６】
＜複数の異なるＸ線エネルギーの発生方法＞
上記のようなＸ線ＣＴ装置１００において、本実施例においてはＸ線管２１で以下のような工夫を行い、複数の異なるＸ線エネルギーのＸ線投影データを収集し、それらを画像再構成して異なるＸ線のエネルギー（線質）の断層像を得る。
実施例１．多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向にＸ線焦点ＦＰを移動させ、フィルターＦを用いた場合
実施例２．多列Ｘ線検出器２４の列方向にＸ線焦点ＦＰを移動させ、フィルターＦを用いた場合
実施例３．多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向にＸ線焦点ＦＰを移動させ、さらに回転陽極５１の表面材質を変化させた場合
実施例４．多列Ｘ線検出器２４の列方向にＸ線焦点ＦＰを移動させ、さらに回転陽極５１の材質を変化させた場合
実施例５．透過型Ｘ線管１２１を採用し、さらに透過型陽極１５１の材質を変化させた場合
【００５７】
まず、本実施例におけるＸ線管２１の陽極５１の向きと多列Ｘ線検出器２４の向きを説明する。図３において、多列Ｘ線検出器２４の列方向をｚ方向とする。多列Ｘ線検出器２４とＸ線管２１を含むＸ線データ収集系はｘｙ平面内を回転する。多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向はｘ方向またはｘｙ平面内に含まれる方向である。Ｘ線管２１の回転陽極５１の軸方向はｚ方向に平行になり、回転陽極５１の回転方向はｘｙ平面内に含まれる。このようなＸ線データ収集系において、上記の実施例について説明する。
【実施例１】
【００５８】
実施例１においては、多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向にＸ線焦点を移動させる場合の説明を行う。
図１２Ａおよび図１２Ｂは、電場または磁場の少なくとも一方により電子線ＥＢをチャネル方向に移動制御する概念図であり、図１２Ａはその側面図、図１２Ｂはその正面図である。
【００５９】
図１２Ａに示すように、複数の異なるＸ線焦点を多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向に並べるために、Ｘ線管２１の陰極フィラメント６１から発生する電子線ＥＢを多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向、つまりｘ方向に移動させれば良い。この場合、電子線ＥＢの移動制御には電場６３ＥＦまたは磁場６３ＭＦなどを用いて行う。
【００６０】
図１２Ａに示すように、紙面の表から裏方向（Ｘ軸方向）に電極などで電場６３ＥＦをかけてやることで、電子線ＥＢを多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向に移動できる。またはＹ軸方向にコイルなどにより磁場６３ＭＦをかけてやることでも、同様に電子線ＥＢを多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向にＸ線焦点ＦＰを移動できる。図１２Ｂに示すように、Ｘ軸方向にＸ線焦点ＦＰ１とＸ線焦点ＦＰ２とが回転陽極５１の表面に形成される。陽極５１に電子があたると、Ｘ線焦点ＦＰ１とＸ線焦点ＦＰ２とからＸ線ビームＸＲが発生する。
【００６１】
図１２Ｃおよび図１２Ｄは、２つの陰極フィラメント６１で電子線ＥＢを制御する概念図であり、図１２Ｃはその側面図、図１２Ｄはその正面図である。
【００６２】
図１２Ｃでは、紙面の表から裏方向（Ｘ軸方向）に、陰極フィラメント６１−１および陰極フィラメント６１−２の２つの陰極フィラメントを用意している。交互にこの陰極フィラメント６１−１，陰極フィラメント６１−２を点灯させてやることで、多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向にＸ線焦点を移動する。なお、この時に電子線ＥＢのＯＮ／ＯＦＦの切れが悪く熱電子が残ってしまう場合は、陰極フィラメント６１の前に電子線ＥＢを電圧で制御するグリッドを付けて陰極フィラメント６１と同期してＯＮ／ＯＦＦして電子線ＥＢを陽極５１側に漏れないようにしてやれば良い。
【００６３】
図１３は、図１２Ａおよび図１２Ｂのように電場または磁場で電子線ＥＢをチャネル方向に移動する場合、または図１２Ｃおよび図１２Ｄのように２つの陰極フィラメントで電子線ＥＢをチャネル方向に２つ有する場合に、それぞれＸ線焦点ＦＰ１と被検体との間にＸ線フィルターＦ１を配置したものである。図１３Ａはその側面図、図１３Ｂはその正面図である。
【００６４】
図１４に、Ｘ線フィルターＦ１がある場合とない場合とのＸ線のエネルギー分布を示す。縦軸にフォトン数を、横軸にエネルギーをとって描いてある。Ｘ線フィルターＦ１があると実線で示す短波長なＸ線の実効エネルギー分布ＳＸＥとなり実効エネルギー分布は高い。Ｘ線フィルターＦ１がないと一点鎖線で示す長波長なＸ線の実効エネルギー分布ＬＸＥとなり、実効エネルギー分布は低い。なお、Ｘ線フィルターでなくても、陽極の表面材質によっても図１４に示すようにエネルギー分布を変化させることができる。
【００６５】
図１３Ａおよび図１３Ｂに描かれているように、Ｘ線焦点ＦＰ１から発生したＸ線ビームＸＲ１はＸ線フィルターＦ１を透過して被検体に照射される。そのため短波長なＸ線の実効エネルギー分布ＳＸＥが被検体に照射される。また、Ｘ線焦点ＦＰ２から発生したＸ線ビームＸＲ２はＸ線フィルターＦ１を透過せずに被検体に照射すると、長波長なＸ線の実効エネルギー分布ＬＸＥが被検体に照射される。このようにして、Ｘ線フィルターＦ１により、図１４のＸ線エネルギー分布に示されるように、より短波長なＸ線と、より長波長なＸ線の２種類のＸ線エネルギー（線質）にＸ線焦点ＦＰ１とＸ線焦点ＦＰ２のＸ線の線質が異なるようにすることができる。これを用いて、一ビューごとまたは二以上の所定数ビューごとにＸ線エネルギーの異なるＸ線投影データが収集できる。なお、Ｘ線焦点ＦＰ２から発生したＸ線ビームＸＲ２に、Ｘ線フィルターＦ１とは異なるＸ線フィルターＦ２を配置してもよい。
【実施例２】
【００６６】
実施例２においては、多列Ｘ線検出器２４の列方向にＸ線焦点を移動させた場合の説明を行う。
図１５Ａおよび図１５Ｂは、電場または磁場の少なくとも一方により電子線ＥＢを列方向に移動制御する概念図であり、図１５Ａはその側面図、図１５Ｂはその正面図である。
【００６７】
図１５Ａに示すように、複数の異なるＸ線焦点を多列Ｘ線検出器２４の列方向に並べるために、Ｘ線管の陰極フィラメント６１から発生する電子線ＥＢを多列Ｘ線検出器２４の列方向、つまりｚ方向に移動させれば良い。この場合に電子線ＥＢの移動制御には電場６３ＥＦ、磁場６３ＭＦなどを用いて行う。
【００６８】
図１５Ａに示すように、Ｙ軸方向に電極などにより電場６３ＥＦをかけてやることで、電子線ＥＢを多列Ｘ線検出器２４の列方向に移動できる。または、紙面の表から裏方向（Ｘ軸方向）にコイルなどで磁場６３ＭＦをかけてやることでも、同様に電子線ＥＢを多列Ｘ線検出器２４の列方向にＸ線焦点を移動することができる。図１５Ｂに示すように、Ｙ軸方向にＸ線焦点ＦＰ１とＸ線焦点ＦＰ２とが回転陽極５１の表面に位置を決めて、ここに電子線を当ててＸ線焦点とする。
【００６９】
図１５Ｃおよび図１５Ｄは、２つの陰極フィラメントで電子線ＥＢを制御する概念図であり、図１５Ｃはその側面図、図１５Ｄはその正面図である。
【００７０】
図１５Ｃに示すように、ｚ方向または回転陽極５１の直径方向に２つの陰極フィラメント６１−１および陰極フィラメント６１−２を用意し、交互にこれらの陰極フィラメント６１−１，陰極フィラメント６１−２を交互点灯させて、各々の焦点から熱電子を回転陽極５１に当ててやることでも、多列Ｘ線検出器２４の列方向にＸ線焦点を移動することができる。なお、上述のように、電子線ＥＢのＯＮ／ＯＦＦの切れが悪く熱電子が残ってしまう場合は、陰極フィラメント６１の前に電子線ＥＢを電圧で制御するグリッドを付けて陰極フィラメント６１と同期してＯＮ／ＯＦＦして電子線ＥＢを陽極５１側に漏れないようする。
【００７１】
図１６は、図１５Ａおよび図１５Ｂのように電場または磁場で電子線ＥＢを列方向に移動する場合、または図１５Ｃおよび図１５Ｄのように２つの陰極フィラメントで電子線ＥＢを列方向に２つ有する場合に、それぞれＸ線焦点ＦＰ１と被検体との間にＸ線フィルターを配置したものである。図１６Ａはその側面図、図１６Ｂはその正面図である。
【００７２】
多列Ｘ線検出器２４の列方向にＸ線焦点ＦＰを移動できるようにした後に、図１６Ａおよび図１６Ｂのように片方のＸ線焦点ＦＰ１からＸ線が発生する場合にＸ線のフィルターＦ１を通り、より短波長なＸ線エネルギーのＸ線にする。もう片方のＸ線焦点ＦＰ２からＸ線が発生する場合はＸ線のフィルターＦ１を通らないようにして、より長波長なＸ線エネルギーのＸ線にする。このようにして、Ｘ線フィルターＦ１により、図１４のＸ線エネルギー分布に示されるように、より短波長なＸ線とより長波長なＸ線との２種類のＸ線エネルギーにＸ線焦点ＦＰ１とＸ線焦点ＦＰ２のＸ線のエネルギー（線質）が異なるようにすることができる。一ビューごとまたは二以上の所定数ビューごとにＸ線エネルギーの異なるＸ線投影データが収集できる。
【実施例３】
【００７３】
実施例３においては、Ｘ線管の回転陽極５１の材質を変えることにより複数の異なるＸ線エネルギーのＸ線を得る。つまり、Ｘ線陽極５１の複数の異なる表面材質を変えることにより、Ｘ線が陽極５１もしくは陽極５１内部で発生して陽極５１の外にＸ線が発生する際に陽極５１の材質により吸収されるために、Ｘ線焦点の位置を変える必要がなく複数の異なるＸ線陽極５１の表面材質により複数の異なるＸ線エネルギーが得られる。
【００７４】
図１７Ａおよび図１７Ｂは、電子線ＥＢの概念図であり、図１７Ａはその側面図、図１７Ｂはその正面図である。Ｘ線焦点ＦＰ１の電子線ＥＢは、移動制御せず固定でよい。
【００７５】
実施例３は、図１７Ａおよび図１７Ｂに示すように、回転陽極５１の中心から放射方向の異なる角度の範囲に、材質５４と材質５５の部分を作り、回転陽極５１が回転すると材質５４の部分と材質５５の部分に交互に陰極フィラメント６１から発生した電子線ＥＢが当たる。そして、実効Ｘ線エネルギーＳＸＥと実効Ｘ線エネルギーＬＸＥとのＸ線ビームＸＲ１とＸ線ビームＸＲ２とが交互に発生する。Ｘ線投影データ収集の各ビューのデータ収集周期と実効Ｘ線エネルギーＳＸＥのＸ線ビームＸＲ１と実効Ｘ線エネルギーＬＸＥのＸ線ビームＸＲ２とが切り換わる周期を合わせることにより、各ビューのＸ線投影データが実効Ｘ線エネルギーＳＸＥおよび実効Ｘ線エネルギーＬＸＥによるＸ線投影データに、一ビューごとに切り換えることができる。一例として表面材質５４の材料としてタングステンを使用することができ、表面材質５５としてモリブデンを使用することができる。
【００７６】
または、二以上の所定数ビューのデータ収集周期と実効Ｘ線エネルギーＳＸＥのＸ線ビームＸＲ１と実効Ｘ線エネルギーＬＸＥのＸ線ビームＸＲ２とが切り換わる周期を合わせる。これにより、二以上の所定数ビューごとのＸ線投影データが、実効Ｘ線エネルギーＳＸＥと実効Ｘ線エネルギーＬＸＥによるＸ線投影データに二以上の所定数ビューごとに切り換わる。
【００７７】
このようにして、図１４のＸ線エネルギー分布に示されるように、より短波長な実効Ｘ線エネルギーＳＸＥとより長波長な実効Ｘ線エネルギーＬＸＥのＸ線ビームＸＲ２が異なるようにすることができる。これを用いて、一ビューごとまたは二以上の所定数ビューごとにＸ線エネルギーの異なるＸ線投影データを収集できる。
【実施例４】
【００７８】
実施例４においては、実施例３と同様にＸ線管の回転陽極５１の材質を変えることにより複数の異なるＸ線エネルギーを得る。図１８Ａおよび図１８Ｂは、電場または磁場の少なくとも一方により電子線ＥＢを列方向に移動制御する概念図であり、図１８Ａはその側面図、図１８Ｂはその正面図である。
【００７９】
図１８Ａおよび図１８Ｂに示すように、回転陽極５１の半径方向の異なる半径の範囲に材質５４と材質５５の部分を作り、材質５４の部分にＸ線焦点ＦＰ１を、材質５５の部分にＸ線焦点ＦＰ２を設ける。Ｘ線焦点ＦＰ１およびＸ線焦点ＦＰ２に交互に当てることにより、実効Ｘ線エネルギーＳＸＥおよび実効Ｘ線エネルギーＬＸＥのＸ線ビームＸＲ１およびＸ線ビームＸＲ２が交互に発生する。この場合にＸ線焦点ＦＰ１およびＸ線焦点ＦＰ２の間の電子線ＥＢの移動制御は、図１５で示したように、電場６３ＥＦまたは磁場６３ＭＦの少なくとも一方を用いて行ったり、２つの陰極フィラメント６１−１と陰極フィラメント６１−２とを切り替えたりして電子線ＥＢを列方向に移動する。
【００８０】
このように、列方向にＸ線焦点ＦＰ１からＸ線焦点ＦＰ２へまたはその逆方向へ移動させることでＸ線ビームＸＲ１およびＸ線ビームＸＲ２は回転陽極５１の材質５４および材質５５の部分に交互に当たり、交互にＸ線エネルギーの異なるＸ線が発生する。
【００８１】
このようにして、図１４のＸ線エネルギー分布に示されるように、より短波長なＸ線とより長波長なＸ線との２種類のＸ線エネルギーにＸ線焦点ＦＰ１とＸ線焦点ＦＰ２のＸ線の線質が異なるようにすることができる。これを用いて、一ビューごとまたは二以上の所定数ビューごとにＸ線エネルギーの異なるＸ線投影データを収集できる。
【実施例５】
【００８２】
実施例５においては、透過型Ｘ線管１２１を用い、透過型陽極１５１の透過材質を変えることにより複数の異なるＸ線エネルギーを得ている。図１９は、電場または磁場の少なくとも一方により電子線ＥＢを移動制御し、Ｘ線ビームを陽極から透過して発生させる概念図である。
【００８３】
陰極フィラメント６１から出た熱電子の電子線ＥＢをＸ線焦点ＦＰ１およびＸ線焦点ＦＰ２に交互に当てることにより、Ｘ線エネルギーの異なるＸ線が得られる。この場合も上記の場合と同様にＸ線焦点ＦＰ１およびＸ線焦点ＦＰ２の間の電子線ＥＢの移動制御は電場６３ＥＦ、磁場６３ＭＦなどを用いて行う。図１９に示すように、上下方向に電極などで電場６３ＥＦをかけてやることで、電子線ＥＢを図中の上下方向に移動させることができる。または、コイルなどで磁場６３ＭＦをかけてやることにより、同様に電子線ＥＢを図中の上下方向に移動させることができる。このようにして、Ｘ線焦点を移動させることでＸ線ビームは透過型陽極１５１の材質１５４および材質１５５の部分のＸ線焦点ＦＰ１およびＸ線焦点ＦＰ２に交互に当たり、交互にＸ線エネルギーの異なるＸ線が発生する。透過型陽極１５１の材質１５４の材料としてタングステンを使用することができ、透過型陽極１５１の材質１５５としてモリブデンを使用することができる。
【００８４】
なお、２つの陰極フィラメント６１−１と陰極フィラメント６１−２とを有する透過型Ｘ線管１２１であってもよい。また、透過型Ｘ線管１２１は、透過型Ｘ線管１２１をＹ軸を中心に９０度回転させる配置をすることにより、チャネル方向および列方向にも適用できる。
【００８５】
＜Ｘ線焦点を移動させた場合の画像再構成方法＞
本実施形態においては、例えば実施例２または実施例４のように、多列Ｘ線検出器２４の列方向にＸ線焦点を移動させた場合の画像再構成方法について説明を行う。
【００８６】
多列Ｘ線検出器２４の列方向に移動する実効Ｘ線エネルギーＳＸＥおよび実効Ｘ線エネルギーＬＸＥの各々のＸ線焦点ＦＰ１およびＸ線焦点ＦＰ２のｚ方向座標を実測する。そしてＸ線焦点ＦＰ１かＸ線焦点ＦＰ２かを判断して、Ｘ線焦点ＦＰ１のＸ線投影データはＸ線焦点ＦＰ１の実効Ｘ線エネルギーＳＸＥの画像再構成平面に三次元逆投影され、Ｘ線焦点ＦＰ２のＸ線投影データはＸ線焦点ＦＰ２の実効Ｘ線エネルギーＬＸＥの画像再構成平面に三次元逆投影される。このようにして、実効Ｘ線エネルギーＳＸＥによる短波長なＸ線による断層像と実効Ｘ線エネルギーＬＸＥによる長波長なＸ線による断層像が得られる。
【００８７】
なお、本例では、Ｘ線焦点ＦＰ１およびＸ線焦点ＦＰ２の位置を実測しているが、予測されるＸ線焦点ＦＰ１およびＸ線焦点ＦＰ２の位置を用いてＸ線焦点ＦＰ１のＸ線投影データはＸ線焦点ＦＰ１の実効Ｘ線エネルギーＳＸＥの画像再構成平面に、Ｘ線焦点ＦＰ２のＸ線投影データはＸ線焦点ＦＰ２の実効Ｘ線エネルギーＬＸＥの画像再構成平面に三次元逆投影を行っても良い。
【００８８】
陰極フィラメント６１から発生する電子線ＥＢを制御して、Ｘ線焦点ＦＰ１またはＸ線焦点ＦＰ２に当てて実効Ｘ線エネルギーＳＸＥまたは実効Ｘ線エネルギーＬＸＥのＸ線を制御して発生させているので、各時刻におけるＸ線焦点ＦＰ１およびＸ線焦点ＦＰ２の位置はＸ線投影データ収集時には既知である。
【００８９】
ここで、Ｘ線焦点位置を実際に測定する方法について説明する。図２０は、ｘ軸方向からＸ線管２１および多列Ｘ線検出器２４を見た図である。Ｘ線焦点位置ＦＰ１から出たＸ線ビームＸＲ１はコリメータ２３によってｚ方向に絞られてＸ線ビーム端点７１，Ｘ線ビーム端点７３の間の多列Ｘ線検出器２４上に照射されている。もし、コリメータ２３がコリメータ制御を行わずにＸ線焦点位置がＸ線焦点位置ＦＰ１からＸ線焦点位置ＦＰ２に移動したとすると、Ｘ線焦点ＦＰ２から出たＸ線ビームＸＲ２はコリメータ２３によりｚ方向に絞られてＸ線ビーム端点ＦＰ２より図中左側に多列Ｘ線検出器２４に照射される。
【００９０】
このように、コリメータ制御で特定できる現在のコリメータ２３の位置とデータ収集装置（ＤＡＳ）２５で収集されたデータで特定できるＸ線ビーム端点位置がわかればＸ線焦点ＦＰ１およびＸ線焦点ＦＰ２の位置はわかる。このように、Ｘ線焦点ＦＰ１およびＸ線焦点ＦＰ２の位置を多列Ｘ線検出器２４のあるチャネル（Ｘ線焦点位置測定チャネル）を用いてＸ線焦点ＦＰ１およびＸ線焦点ＦＰ２の位置を測定する。
【００９１】
しかし、通常被検体が存在するとＸ線ビームＸＲは被検体ＰＢに吸収され、精度よくＸ線ビーム端点を求めることが困難な場合がある。このため、Ｘ線焦点位置測定チャネルは、被検体が存在しない多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向の両端近辺もしくは片端の近辺に配置させる。図２１はＸ線管２１および多列Ｘ線検出器２４をｚ軸方向から見た図である。通常、図２１のｘｙ平面の図のように、多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向の両端近辺もしくは片端の近辺に存在しているＸ線焦点位置測定チャネル７５によりＸ線焦点位置の測定を行う。
【００９２】
図２２は、Ｘ線焦点位置測定方法を説明するための図である。この場合の測定では、図２２に示すように、Ｘ線焦点ＦＰからコリメータ２３までのｙ方向の距離をＬ１、Ｘ線焦点ＦＰから多列Ｘ線検出器２４までのｙ方向の距離をＬ２、Ｘ線焦点のｚ座標をＦ，コリメータ２３とＸ線ビームＸＲの接点のｚ座標をＣ１およびＣ２、Ｘ線ビーム端点のｚ座標をＤ１およびＤ２とすると、以下の数式２２または数式２３の関係が成立し、Ｘ線焦点のｚ方向位置Ｆが求められる。
【数１２】


【００９３】
なお、Ｘ線焦点の位置は図２０のように、スキャン中にＸ線ビームＸＲをコリメータ２３で多列Ｘ線検出器２４の最適な位置にＸ線照射が行えるように制御しながらでもコリメータ位置Ｃ１およびＣ２、Ｘ線ビーム端点Ｄ１およびＤ２からＸ線焦点ＦＰを求めることができる。この時に各ビューの投影データのヘッダー情報にＸ線焦点ＦＰの位置をデータ収集装置（ＤＡＳ）２５で求めて記録しておけば、画像再構成時にＸ線焦点ＦＰの位置を考慮しながら画像再構成が行える。
【００９４】
また、Ｘ線焦点位置測定チャネルは、図２０のように主検出器と同じ構造でなく、図２３のように主検出器と異なった構造でもかまわない。この場合は、コリメータ２３は被検体の被曝低減を考えた主検出器用にＸ線ビームを最適な位置に制御することは必ずしも必要でなく、固定のコリメータで、その幅と位置は絞ったＸ線ビームがｚ方向に検出器からはずれない幅と位置であっても良い。また、多列Ｘ線検出器２４は多列でなくても、Ａ列側，Ｂ列側に１列ずつある、最低でも２列のＸ線検出器であれば良い。この場合は、Ａ列側とＢ列側のＸ線検出器の出力比でＸ線焦点の位置が測定できる。
【００９５】
図２４は、一回転中にＸ線焦点ＦＰが移動するＸ線データ収集系の第一例を示す図であり、図２５は、一回転中にＸ線焦点ＦＰが移動するＸ線データ収集系の第二例を示す図である。ただし、図２４では、多列Ｘ線検出器２４においてＸ線焦点ＦＰ１とＸ線焦点ＦＰ２がともに、Ｙ軸からプラスマイナス０．５ｄだけ離れている。図２５では、多列Ｘ線検出器２４においてＸ線焦点ＦＰ１がＹ軸上に、Ｘ線焦点ＦＰ２がＹ軸からｄだけ離れている。
【００９６】
図２４または図２５のように、Ｘ線焦点ＦＰを一回転以下の周期的で例えば、１ビューごとまたは二以上の所定数ビューごとにｚ方向にＸ線焦点ＦＰ１とＸ線焦点ＦＰ２とを切り換えて、二次元Ｘ線エリア検出器である多列Ｘ線検出器２４のデータ収集を行う。つまり、Ｘ線焦点のｚ方向の移動により、Ｘ線管２１のＸ線焦点ＦＰ１とＸ線焦点ＦＰ２をｚ方向に移動させながらデータ収集を行う。
【００９７】
この時のデータ収集の流れを図２７に示す。図２７は、中央処理演算部３で行われるＸ線焦点ＦＰをz方向に周期的に移動させた場合のデータ収集例のフローチャートである。
ステップＦ１では、ビュー番号i＝１とする。ステップＦ２では、Ｘ線焦点ＦＰを位置ＦＰ１に移動させる。ステップＦ３では、iビューのデータ収集を行う。ステップＦ４では、全ビューのデータ収集終了かを判断し、ＹＥＳであればデータ収集を終了し、ＮＯであればステップＦ５に進む。ステップＦ５では、ビュー番号を加算しi＝i＋１とする。ステップＦ６では、Ｘ線焦点ＦＰを位置ＦＰ２に移動させる。これにより、Ｘ線ビームＸＲをｚ方向に周期的に移動させた場合のデータ収集を行うことができる。
【００９８】
このように、図２４または図２５における、Ｘ線焦点ＦＰ１またはＸ線焦点ＦＰ２のデータ収集を交互にビューごとに繰り返して周期的にデータ収集を行う。この場合は、データ収集周期は２ビューとなり、２ビューごとにＸ線焦点ＦＰ１またはＸ線焦点ＦＰ２の移動が繰り返されるが、Ｘ線管２１および多列Ｘ線検出器２４が一回転するより短い期間で且つ２ビューよりも長い周期で、つまり二以上の所定数ビュー周期でＸ線焦点ＦＰ１またはＸ線焦点ＦＰ２のデータ収集を繰り返しても、同様の効果を出すことができる。
【００９９】
収集されたＸ線検出器データは、図５または図６で説明した三次元画像再構成処理および前処理を行い画像再構成される。つまり、上記のデータ収集で収集されたＸ線検出器データを図５の画像再構成に基づき、ステップＳ１のデータ収集からステップＳ７の後処理までを行い、断層像として画像再構成を行う。なお、この場合のステップＳ２の前処理、ステップＳ３のビームハードニング補正においては、Ｘ線焦点ＦＰ１およびＸ線焦点ＦＰ２の各々の校正データを用いて前処理、ビームハードニング補正を行うことにより、画質はより良くなる。
【０１００】
ただし、この場合、Ｘ線焦点ＦＰ１またはＸ線焦点ＦＰ２でデータ収集を行っているので三次元逆投影においては、これらのＸ線焦点ＦＰ１またはＸ線焦点ＦＰ２の移動を考慮して三次元画像再構成を行う必要がある。
【０１０１】
図２６は、Ｘ線焦点が複数ある場合の三次元逆投影を示す図である。図７の三次元逆投影処理の中のステップＳ６１における再構成領域Ｐの各画素に対応する投影データDrを抽出する処理において、図２６に示すように、Ｘ線焦点ＦＰのｚ方向座標をｚｘ、画像再構成平面Ｐの座標をｚpとすると、Ｘ線焦点のｚ方向座標ｚｘをＸ線焦点ＦＰ１またはＸ線焦点ＦＰ２用に切り換えて三次元画像再構成を行うことが必要である。
【０１０２】
三次元画像再構成では図２６に示すように、Ｘ線焦点位置のｚ位置座標を考慮しながら断層像の各画素の位置、例えば、異なるｙ座標のL０，L６３，L１２７，L１９１，L２５５，L３１９，L３８３，L４４７，L５１１に対応する多列Ｘ線検出器２４の検出器列のデータを抽出、必要に応じて加重加算して三次元逆投影を行う。
【０１０３】
Ｘ線焦点位置がＸ線焦点ＦＰ１のｚ座標ｚｘａ，Ｘ線焦点ＦＰ２のｚ座標ｚｘｂの２点を振動することにより、断層像の各画素に対応する多列Ｘ線検出器２４のＸ線検出器データは異なる列からデータを抽出し、三次元逆投影する。
【０１０４】
図２８は、中央処理演算部３で行われるＸ線焦点をz方向に周期的に移動させた場合のデータ収集の画像再構成のフローチャートである。
ステップＢ１では、ビュー番号k＝１とする。ただし、３６０度のビュー数をＮビューとする。ただし、ビュー角度は図２９の通りとする。
ステップＢ２では、断層像上の画素g（i，j）の座標i＝１，j＝１とする。ただし、得られる断層像の画素数を５１２×５１２画素とする。
ステップＢ３では、Ｘ線焦点はＸ線焦点ＦＰ１かを判断し、Ｘ線焦点の位置情報を求める。
【０１０５】
ステップＢ４では、Ｘ線焦点がＸ線焦点ＦＰ１の位置にあるので、Ｘ線焦点座標ｚｘ＝ｚｘａとしてステップＢ６に行く。
ステップＢ５では、Ｘ線焦点がＸ線焦点ＦＰ２の位置にある場合なので、Ｘ線焦点座標ｚｘ＝ｚｘｂとしてステップＢ６に行く。
【０１０６】
ステップＢ６では、Ｘ線焦点座標ｚｘと断層像の各画素g（i，j）を結ぶＸ線ビームの軌跡が、多列Ｘ線検出器２４のb列，aチャネルに投影されたとする。Ｘ線焦点と断層像の各画素のＸ線ビームの軌跡の多列Ｘ線検出器２４上への投影は、Ｘ線検出器チャネルの中心に当たらない場合もあるので、b列，aチャネルのa，bは整数となる。
【０１０７】
ステップＢ７では、int（a）チャネル，int（a）＋１チャネルのint（b）列，int（b）＋１列のデータを読み出す。つまり、多列Ｘ線検出器２４の投影データD（ａ，ｂ）において、
int（b）列，int（a）チャネルのD(int（a），int（b）)，
int（b）＋１列，int（a）チャネルのD(int（a），int（b）＋１)，
int（b）列，int（a）＋１チャネルのD(int（a）＋１，int（b）)，
int（b）＋１列，int（a）＋１チャネルのD(int（a）＋１，int（b）＋１)，
の４点の投影データを読み出す。
【０１０８】
ステップＢ８では、加重加算によりb列，aチャネルのデータを求める。つまり、例えば線型加重加算の重み付けを行う。
Ｗａ０＝da＝a−int（a）
Ｗａ１＝１−da＝a＋１−int（a）
Ｗｂ０＝db＝b−int（b）
Ｗｂ１＝１−db＝b＋１−int（b）
Ｗａ０，Ｗａ１，Ｗｂ０，Ｗｂ１の４つの係数をステップＢ７で求めた４つのデータに重み付けをして加重加算によるb列，aチャネルの投影データD（a，b）を求める。
D（a，b）
＝Wb１・（Wa１・D(int（a），int（b）)＋Wa０・D（int（a），int（b）＋１））
＋Wb０・（Wa１・D（int（a）＋１，int（b））＋Wa０・D(int（a）＋１，int（b）＋１)）
【０１０９】
ステップＢ９では、ステップＢ８で求められた投影データD（a，b）を三次元逆投影する。
ステップＢ９では、Ｘ線焦点はＸ線焦点ＦＰ１かを判断し、ＹＥＳであればステップＢ１０へ、ＮＯであればステップＢ１１へ行く。
【０１１０】
ステップＢ１０では、Ｘ線焦点ＦＰ１の画像再構成平面に三次元逆投影する。
ステップＢ１１では、Ｘ線焦点ＦＰ２の画像再構成平面に三次元逆投影する。
ステップＢ１２では、j＝５１２かを判断し、ＹEＳならばステップＢ１４へ、ＮＯならばステップＢ１３へ行く。
【０１１１】
ステップＢ１３では、j＝j＋１として、ステップＢ２へ戻る。
ステップＢ１４では、i＝５１２かを判断し、ＹＥＳならばステップＢ１６へ、ＮＯならばステップＢ１５へ行く。
ステップＢ１５では、i＝i＋１として、ステップＢ２へ戻る。
【０１１２】
ステップＢ１６では、ビュー番号k＝Ｎかを判断し、ＹＥＳならば終了し、ＮＯならばステップＢ１７へ行く。
【０１１３】
ステップＢ１７では、ビュー番号k＝k＋１として、ステップＢ１へ戻る。
このようにして、多列Ｘ線検出器２４上のb列，aチャネルの投影データD（a，b）を求め、このD（a，b）を三次元逆投影する。これを５１２×５１２画素の断層像の全画素について、この三次元逆投影処理を行い、更に１回転３６０度分の投影データＮビュー分について繰り返す。
【０１１４】
次に、例えば実施例１のように、多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向にＸ線焦点ＦＰを移動させた場合の画像再構成方法についても同様である。つまりこの場合も、各時刻におけるＸ線焦点の位置は、列方向にＸ線焦点ＦＰを移動させた場合と同様に、Ｘ線投影データ収集時には既知である。このため、同様に画像再構成が可能である。
【０１１５】
例えば実施例３のように、Ｘ線管２１の回転陽極５１の中心から放射方向にＸ線の材質を材質５４と材質５５とを変化させて、実効Ｘ線エネルギーＳＸＥまたは実効Ｘ線エネルギーＬＸＥを得る。この場合の画像再構成においては、あらかじめ一ビューごと、または二以上の所定数ビューごとに実効Ｘ線エネルギーＳＸＥまたは実効Ｘ線エネルギーＬＸＥが切り換わるように、回転陽極５１の回転速度、材質５４および材質５５の角度方向の幅、Ｘ線データ収集系の回転速度を同期させておくため、画像再構成時にはあらかじめ何ビューおきにＸ線エネルギーが切り換わるかがわかっている。このため、同様な画像再構成方法により、２つのＸ線エネルギーの断層像が画像再構成できる。
【０１１６】
＜所望の物質の定量的な分布画像＞
上述したＸ線焦点を移動させた場合の画像再構成方法で得られた２つのＸ線エネルギーの異なる断層像より、ある所望の物質の定量的な分布画像を得る例を示す。
【０１１７】
Ｘ線の線質の異なる、つまり、Ｘ線エネルギーが異なる２種類の断層像においては、例えば図１４に示す実効エネルギー分布ＳＸＥ，実効エネルギー分布ＬＸＥに対応したエネルギー特性を持つ２つの異なる断層像が得られる。そして、実効エネルギー分布ＳＸＥのＸ線に基づくＸ線投影データから画像再構成した断層像と、実効エネルギー分布ＬＸＥのＸ線に基づくＸ線投影データから画像再構成した断層像から所望の物質に関する定量的な分布画像を計算によって求めることができる。
【０１１８】
実効エネルギー分布ＳＸＥのＸ線に基づく投影データから画像再構成した断層像におけるＣＴ値および実効エネルギー分布ＬＸＥのＸ線に基づく投影データから画像再構成した断層像におけるＣＴ値は、それぞれ次の数式２４、数式２５で与えられる。
【０１１９】
【数１３】


【０１２０】
ここで、Ｘ，Ｙは所望の物質の量（未知数）である。αＡ，αＢ，βＡ，βＢ，γＡ，γＢは予め測定によって判明している定数である。このようなＣＴ値からＸ，Ｙが次の数式２６、数式２７によってそれぞれ求められる。
【０１２１】
【数１４】


【０１２２】
このようにして、Ｘに関する画像およびＹに関する画像がそれぞれ形成される。Ｘ，Ｙは例えばカルシウム分、脂肪、鉄分等である。このようにして、２つのＸ線エネルギーの異なる断層像から所望の物質の定量的な分布画像を得ることができる。
【０１２３】
以上、Ｘ線焦点ＦＰ１およびＸ線焦点ＦＰ２に交互に当てることにより、実効Ｘ線エネルギーＳＸＥおよび実効Ｘ線エネルギーＬＸＥのＸ線ビームＸＲ１およびＸ線ビームＸＲ２が交互に発生する実施形態を説明してきたが、Ｘ線焦点ＦＰが三以上あってもよい。
【０１２４】
＜三以上のＸ線焦点ＦＰ＞
図３０は、Ｘ線焦点ＦＰを三箇所に移動させることのできるＸ線管２１を示す図である。陰極フィラメント６１から発生する電子線ＥＢを、電場６３ＥＦまたは磁場６３ＭＦなどを用いて、電子線ＥＢ１、ＥＢ２およびＥＢ３の方向に移動させる。回転軸５３を中心に回転する回転陽極５１に、電子線ＥＢ１、ＥＢ２およびＥＢ３がそれぞれＸ線焦点ＦＰ１、ＦＰ２およびＦＰ３を形成する。そして、回転陽極５１の三箇所からからＸ線ビームＸＲ１、ＸＲ２およびＸＲ３を発生させ、Ｘ線管２１の窓５９から被検体へ向かわせればよい。
【０１２５】
図３１は、Ｘ線焦点ＦＰを三箇所に移動させることのできる透過型Ｘ線管１２１を示す図である。陰極フィラメント６１から発生する電子線ＥＢを、電場６３ＥＦまたは磁場６３ＭＦなどを用いて、電子線ＥＢ１、ＥＢ２およびＥＢ３の方向に移動させる。透過型陽極１５１に、電子線ＥＢ１、ＥＢ２およびＥＢ３がそれぞれＸ線焦点ＦＰ１、ＦＰ２およびＦＰ３を形成する。そして、透過型陽極１５１の三箇所からＸ線ビームＸＲ１、ＸＲ２およびＸＲ３を発生させればよい。
【０１２６】
Ｘ線焦点を移動させた場合の画像再構成方法もまた、Ｘ線焦点ＦＰが三以上あってもよい。３つのＸ線エネルギーのＸ線ビームＸＲ１、ＸＲ２およびＸＲ３を発生するＸ線焦点ＦＰ１、Ｘ線焦点ＦＰ２およびＸ線焦点ＦＰ３を用いて、Ｘ線焦点をＦＰ１→ＦＰ２→ＦＰ３→ＦＰ１→ＦＰ２→ＦＰ３→ＦＰ１→……のように３点で切り換えれば良い。この場合も同様の効果を出すことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
なお、本実施形態における画像再構成法は、従来公知のフェルドカンプ法による三次元画像再構成法でもよい。さらに、他の三次元画像再構成方法でもよい。または二次元画像再構成でも良い。各部位として求められる画質は、診断用途、操作者の好みなどによりバラツキがあり様々である。このため操作者は、各部位の最適な画質を撮影条件設定をあらかじめ設定しておくとよい。例えば心臓用再構成関数Ｋ１を設定したり心臓用画像フィルターＦ１を設定したりして、用途、好みなどに応じて変えて登録できると操作者にとって効率が良い。
【０１２８】
本実施形態では、特に特定のスキャン形式に限定されない。つまり、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）、シネスキャン、ヘリカルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャン、ヘリカルシャトルスキャンの場合でも同様の効果を出すことができる。つまり、異なるＸ線管電圧、または異なるＸ線エネルギーの断層像を撮影、または異なる各物質の分布を画像化した断層像の撮影を実現できる効果がある。また、走査ガントリ２０の傾斜について限定されない。すなわち、走査ガントリ２０が傾斜した、いわゆるチルト・スキャンの場合でも同様な効果を出すことができる。また、本実施形態を、生体信号、特に心拍信号に同期させて画像再構成する心拍画像再構成にも適用することができる。
【０１２９】
本実施形態では、医用Ｘ線ＣＴ装置１００を元に書かれているが、産業用Ｘ線ＣＴ装置または他の装置と組み合わせたＸ線ＣＴ−ＰＥＴ装置，Ｘ線ＣＴ−ＳＰＥＣＴ装置などにも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置を示すブロック図である。
【図２】Ｘ線ＣＴ装置の撮影条件入力画面を示す図である。
【図３】Ａは、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４の幾何学的配置のＸＹ面で、Ｂは、そのＹＺ面である。
【図４】被検体撮影の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の画像再構成の概略動作を示すフローチャートである。
【図６】前処理の詳細を示すフローチャートである。
【図７】三次元画像再構成処理の詳細を示すフローチャートである。
【図８】再構成領域上のラインをＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。
【図９】Ｘ線検出器面に投影したラインを示す概念図である。
【図１０】円形の再構成領域上のラインをＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。
【図１１】２つのＸ線焦点と２つのＸ線ビームを有している際に、Ｘ線フィルターＦの配置を示した図である。
【図１２】ＡおよびＢは、電場または磁場の少なくとも一方により電子線ＥＢをチャネル方向に移動制御する概念図であり、ＣおよびＤは、２つの陰極フィラメントで電子線ＥＢをチャネル方向に制御する概念図である。
【図１３】ＡおよびＢは、電場または磁場の少なくとも一方により電子線ＥＢを列方向に移動制御する概念図であり、ＣおよびＤは、２つの陰極フィラメントで電子線ＥＢを制御する概念図である。
【図１４】Ｘ線フィルターＦ１がある場合とない場合とのＸ線のエネルギー分布を示す図である。
【図１５】ＡおよびＢは、電場または磁場の少なくとも一方により電子線ＥＢを列方向に移動制御する概念図であり、ＣおよびＤは、２つの陰極フィラメントで電子線ＥＢを列方向に制御する概念図である。
【図１６】回転陽極５１の中心から放射方向の異なる角度の範囲に、異なる材質の陽極を配置した図である。
【図１７】回転陽極５１の半径方向の異なる半径の範囲に、異なる材質の陽極を配置した図である。
【図１８】透過型Ｘ線管１２１を用い、電場または磁場の少なくとも一方により電子線ＥＢを列方向に移動制御する概念図である。
【図１９】透過型Ｘ線管１２１を用い、電場または磁場の少なくとも一方により電子線ＥＢをチャネル方向に移動制御する概念図である。
【図２０】Ｘ線管２１および多列Ｘ線検出器２４をｘ軸方向から見た図である。
【図２１】Ｘ線管２１および多列Ｘ線検出器２４をｚ軸方向から見た図である。
【図２２】Ｘ線焦点位置測定方法を説明するための図である。
【図２３】Ｘ線焦点位置測定方法を説明するための図である。
【図２４】一回転中にＸ線焦点ＦＰが移動するＸ線データ収集系の第一例を示す図である。
【図２５】一回転中にＸ線焦点ＦＰが移動するＸ線データ収集系の第二例を示す図である。
【図２６】Ｘ線焦点が複数ある場合の三次元逆投影を示す図である。
【図２７】Ｘ線焦点をz方向に周期的に移動させた場合のデータ収集例のフローチャートである。
【図２８】Ｘ線焦点をz方向に周期的に移動させた場合のデータ収集の画像再構成のフローチャートである。
【図２９】データ収集のビュー角度を示す図である。
【図３０】Ｘ線焦点ＦＰを三箇所に移動させることのできるＸ線管２１を示す図である。
【図３１】Ｘ線焦点ＦＰを三箇所に移動させることのできる透過型Ｘ線管１２１を示す図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１ … 操作コンソール
２ … 入力装置
６ … モニタ
７ … 記憶装置
１２ … クレードル
２０ … 走査ガントリ
２１ … Ｘ線管
２２ … Ｘ線コントローラ
２３ … コリメータ
２４ … 多列Ｘ線検出器または二次元Ｘ線エリア検出器
２５ … データ収集装置（ＤＡＳ）
２７ … 走査ガントリ傾斜コントローラ
２８ … ビーム形成Ｘ線フィルター
２９ … 制御コントローラ
５１ … 回転陽極
６１ … 陰極フィラメント
ＦＩ … Ｘ線フィルター
ＳＸＥ … 短波長なＸ線の実効エネルギー分布
ＬＸＥ … 長波長なＸ線の実効エネルギー分布
ＦＰ１、ＦＰ２… Ｘ線焦点
６３ＥＦ …電場
６３ＭＦ … 磁場
１２１ … 透過型Ｘ線管
１５１ … 透過型陽極
【出願人】 【識別番号】３０００１９２３８
【氏名又は名称】ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー
【出願日】 平成１８年７月１０日（２００６．７．１０）
【代理人】 【識別番号】１００１０６５４１
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 信和
【公開番号】 特開２００８−１２２０６（Ｐ２００８−１２２０６Ａ）
【公開日】 平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【出願番号】 特願２００６−１８８９３５（Ｐ２００６−１８８９３５）