计算机断层摄像装置 【技术领域】
本发明涉及使用沿检测对象的体轴方向(体层面的厚度方向)配置有多列检测元件的多列检测器，进行扫描的X射线计算机断层摄像装置(下面称为X射线CT装置)。背景技术
作为在先技术中使用的X射线CT装置，已知有单体层型X射线CT装置。这种单体层型X射线CT装置具有按照夹持着被检测物体(比如说患者)的方式，相对配置着的X射线源和检测器。单体层型X射线CT装置中的检测器，沿着与被检测物体的体轴方向相正交的方向(信道方向)呈扇形配置，并且并列形成有大约1000信道。
这种单体层型X射线CT装置可以由X射线源朝向被检测物体上的体层面(下面也简称为体层)发射出呈扇形形状的X射线束，透射过被检测物体上体层面处的X射线束由检测器实施检测，以对X射线透射数据实施收集。而且，可以将所收集到的X射线透射数据，传送至具有设置在检测器中每个检测元件处的元件的数据收集装置(下称DAS)处，以对由各元件实施过放大处理等的投影数据(一次旋转角度地数据被称为一次观测)实施收集。
X射线CT装置中，X射线源和检测器可以一边整体绕被检测物体的周围转动，一边实施X射线照射，并且重复实施1000次左右的所述数据收集。采用这种构成方式，X射线CT装置可以由多个方向对被检测物体实施投影数据收集，从而可以根据由多个方向获得的投影数据，再构成出与被检测物体的体层面相关的图象。
这种单体层型X射线CT装置可以用来获得被检测物体的一个体层面图象，然而却难以在短时间里对大范围图象实施摄像。因此，这种单体层型X射线CT装置不能满足诸如用户提出的在单位时间里扫描更大范围的需求。
为了能够满足这种需求，近年来正在开发、普及多体层型X射线CT装置。这种多体层型X射线CT装置，沿着被检测物体的体轴方向配置有多列单体层型X射线CT装置用的检测器。即，这种多体层型X射线CT装置用的检测器为多列检测器(二维检测器)，而且整个多列检测器由M信道×N部分的检测元件构成。多体层型X射线CT装置具有沿体轴方向可以照射出具有比较大宽度的、呈扇形射束形式的X射线束的X射线源，以及如上所述的二维检测器。多体层型X射线CT装置可以通过照射出呈圆锥形状的X射线束(有效视野直径FOV)，并且由二维检测器对透射过被控测物体的X射线实施检测，通过一次收集获得与该被检测物体上多体层面相关的投影数据。由于采用了这种构成方式，多体层型X射线CT装置与单体层型X射线CT装置相比，可以进行如上所述的高精细且大范围的图象数据收集。
因此，X射线CT装置的主流，已经由单体层型X射线CT装置转移至多体层型X射线CT装置。目前已经普及的多体层型X射线CT装置为四体层的多体层型X射线CT装置，然而最近用户希望能够获得更多列的多体层型X射线CT装置，比如八体层的多体层型X射线CT装置、十六体层的多体层型X射线CT装置等。
多体层型X射线CT装置，是按照与照射出的、沿体轴方向具有较大宽度的扇形射束型X射线(实际上为呈锥形形状的X射线束)无关的方式，将锥形射束视为与体层厚度方向相平行的射束，实施扇形射束再构成并获得所需要的体层图象的。然而，在多列化时，多体层型X射线CT装置中，二维检测器的X射线路径不是垂直的(尤其是端部的检测元件列)。如果仍假定X射线垂直，简单地将与每列相关的图象作为多体层图象实施再构成时，将会产生比较多的赝象，难以构成出具有实用性的图象。目前正在对能够克服这种问题的技术实施开发，而且希望能够在不远的将来会出现可以采用能够减少赝象的再构成方法的、即所谓的锥形射束X射线CT装置。
【专利文献1】
日本特开平9-192126号公报发明内容
然而在目前，还没有形成有关锥形射束X射线CT装置的有效应用方法和具体实现方法。例如，锥形射束X射线CT装置和多层体型X射线CT装置相比，需要能够通过一次收集获得较大范围的数据，因此可以缩短扫描时间。然而由于锥形射束X射线CT装置采用的是根据锥角实施再构成的方式，所以特别是对于体层厚度比较厚的图象同时实施多次再构成时，实施再构成所需要的时间要比多体层型X射线CT装置更长。即，即使仅仅考虑到再构成时间，锥形射束X射线CT装置和多体层型X射线CT装置相比，也难以应用于屏幕型检查。
而且，由于需要使用多列(例如32列、64列)检测元件列实施数据收集，所以还需要使用其数目与检测元件列的列数相对应的DAS。当DAS的数目增多时，还需要考虑如何配置DAS的问题。而且在实际应用时，配置在装置系统(台架)上的安装基板和成本性能比等，均可能会对可以实施配置的DAS的数目产生限制。
在日本特开平9-192126号公报中公开了一种可以相应于实施再构成的体层位置，在扇形射束再构成方法和锥形射束再构成方法间实施切换的图象再构成方法。然而这种装置是按照与体层位置相对应的方式，对扇形射束再构成方法和锥形射束再构成方法实施切换的，所以对于需要对位于摄像范围内的多幅图象实施再构成时，与每个体层相关的剖面体层图象的图象质量(噪音水平)会有所不同。即，医生在实施诊断时还需要考虑到图象质量间的差异，所以会给医生增加负担。
因此，对于这种锥形射束X射线CT装置，还需要在实现方式和有效应用方面进行进一步的改进。
本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种具有良好实用性的、可以灵活应用的锥形射束X射线CT装置。
为了能够实现上述目的，本发明提供了一种计算机断层摄像装置，这种装置包括：一边绕被检测物体周围转动一边发射X射线的X射线源；沿体层方向配置有多列对透射过所述被检测物体的X射线实施检测用的检测元件的X射线检测器；利用该X射线检测器的输出信号对与所述被检测物体相关的投影数据实施收集用的数据收集装置；对体层数目实施设定用的设定装置；以及具有按照假定所述X射线与所述X射线源的转动轴基本正交的方式实施图象再构成的第一再构成方法，和利用所述X射线的锥角信息实施图象再构成的第二再构成方法，用与通过所述设定装置设定的体层数目相对应地确定的再构成方法、基于所述投影数据实施图象再构成的再构成装置。附图说明
图1为根据本发明实施方案的X射线CT装置用的构成图。
图2为在本发明实施方案的X射线CT装置中采用的放射线检测器的一个检测器模块用的平面图。
图3为表示放射线检测器、开关组、数据收集装置的示意性结构的斜视图。
图4为利用检测计划制作功能制作的检测计划设定画面的实例。
附图中的附图标记的含义为：
100……X射线CT装置
101……X射线管
103……放射线检测器
104a……开关组
104b……数据收集装置
114……再构成装置实施发明的具体方式
(第一实施方案)
下面参考图1～图4，对第一实施方案进行说明。
图1展示根据第一实施方案的X射线CT装置的构成。
X射线CT装置100具有：搭载被检测物体(比如说患者)P用的诊断台；具有插入被检测物体P用的诊断用开口部的、对被检测物体P的投影数据实施收集用的台架G；以及对通过台架收集到的数据实施数据处理用的数据处理单元D。数据处理单元D可以对整个台架G的运行实施控制，并且可以根据通过台架G收集到的投影数据进行图象再构成处理和图象显示等。
诊断台具有能够在图中未示出的诊断台驱动部的驱动之下，沿着被检测物体P的体轴方向实施滑动的顶板。
台架可G以具有：按照夹持着插入在诊断用开口部中的被检测物体P的方式，相对设置着的X射线管101和放射线检测器103；开关组104a；DAS 104b；数据传送装置105；台架驱动部107；集流环108。X射线管101、放射线检测器103和数据收集装置104b设置在转动环102上。而且，X射线管101、放射线检测器103和数据收集装置104b可以在台架驱动部107的驱动作用下，沿着与位于台架3上的、插入在诊断用开口部内的被检测物体P的体轴方向相平行的中心轴，实施整体转动动作。转动环102可以通过台架驱动部107，按照实施一次转动、比如说按照实施一秒以下的高度转动方式实施驱动转动。
X射线管101可以相对于搭载在有效视野区域FOV内的被检测物体P，发射出呈锥形射束(四方锥形)形状的、或呈扇形射束形状的X射线。高电压产生装置109通过集流环108，向X射线管101处供给实施X射线发射所需要的电力(管电压、管电流)。由此，X射线管101可以产生沿着与被检测物体体轴方向相正交的信道方向C，以及与此相正交的体层方向A(＝沿着与转动轴相平行的方向)的两个方向扩散开的、即所谓的锥形射束X射线或扇形射束型X射线。
而且，在位于台架G之内的X射线管101与被检测物体P之间，还设置有可以将由X射线管101的X射线焦点发射出的X射线束，整形为锥形形状或扇形形状的射束，以形成具有所需要大小的X射线束用的准直部件(图中未示出)。
放射线检测器103是一种可以对透射过被检测物体P的X射线实施检测的检测器，并且可以沿着信道方向和被检测物体体轴方向(体层方向)，分别设置有对X射线实施检测用的多个检测元件。在本实施方案中，放射线检测器103是由多个(比如说38个)检测器模块1030构成的，而且这些检测器模块是沿信道方向配置着的。
图2表示的是一个检测器模块的示意性展开图。检测器模块1030具有多个检测元件1031、1032。各检测元件1031、1032具有闪烁部件、以及光电二极管1031、1032(图中未示出)。多个检测元件沿信道方向C和体层方向S这两个方向配置成矩阵形状(信道方向C和体层方向A)。在本实施方案的X射线CT装置中，多个检测器模块1030是配置在以X射线管101的焦点为中心的圆弧上的。而且，多个检测器模块1030也可以配置呈平面形状。
检测器模块1030可以具有由如上所述的构成多个检测元件1031、1032的一个要素的光电二极管，以及开关芯片104a、DAS芯片104b。这些检测元件1031、1032、开关芯片104a、DAS芯片104b，安装在一个刚性印刷电路配线板等上。
检测元件(光电二极管)1031的有效感应区域。沿体层方向上的宽度为1.0毫米，沿信道方向上的宽度为0.5毫米。检测元件(光电二极管)1032的有效感应区域。沿体层方向上的宽度为0.5毫米，沿信道方向上的宽度为0.5毫米。
光电二极管的有效感应区域宽度，是通过位于X射线管转动中心轴上的换算值来定义的。即，“具有1毫米有效感应区域宽度的光电二极管”，指的是“具有与X射线管转动中心轴上的1毫米相当的有效感应区域宽度的光电二极管”，当考虑到X射线呈放射线形式扩散时，光电二极管的实际有效感应区域宽度，会按照由X射线焦点至转动中心轴间的距离，和X射线焦点至光电二极管有效感应区域间的实际距离的比率有所变化，可能会比1毫米更宽些。
例如，宽度为0.5毫米的检测元件1032，可以沿体层方向A并列配置为十六列。沿体层方向A并列配置着的这十六个检测元件1032，被称为第一检测元件列组1033。宽度为1毫米的、配置数目比检测元件1032配置数目少的多个、例如十二个的检测元件1031，沿着体层方向A并列配置在第一检测元件列组1033的两侧。沿体层方向A并列配置着的这十二个检测元件1031，被称为第二检测元件列组1034。
在本实施方案中，是按照使沿体层方向A并列配置着的检测元件1032的数目(例如16个)，比分别配置在其两侧的检测元件1031的数目(例如12个)多，并且比其总数目(例如24个)少的方式配置的。
即，本实施方案的放射线检测器103，沿信道方向C(行方向)配置有912个检测元件，沿体层方向A(列方向)配置有40个检测元件。而且，本实施方案中的放射线检测器103，是通过宽度为0.5毫米的检测元件和宽度为1.0毫米的检测元件，形成为具有不均等间距的二维检测器的，然而也可以利用间距均等的检测元件，沿行、列方向配置而形成这种二维检测器。检测元件的尺寸可以为0.5毫米、1.0毫米，然而也可以采用诸如宽度为1.25毫米等的检测元件，本发明并不仅限于本实例给出的尺寸。
利用这种放射线检测器103检测出的、有关M×N(在上述实例中，为M＝4行×38个＝912，N＝40(16列+2×12列))个全部信道的巨大数据(实施一次观测用的M×N信道的数据，在下面也称为“二维投影数据”)，暂时收集在呈芯片形式的数据收集电路(DAS)104b处。而且，检测数据(投影数据)还通过用光通信传送的非接触型数据传送装置105，一并传送至如后所述的数据处理单元处。在此，数据传送装置是以用光通信的非接触型数据传送装置105为例进行说明的，然而本发明还可以采用诸如滑动部件等的接触型数据传送装置。
由放射线检测器103实施的检测动作，可以为在一次转动期间(大约为一秒)实施1000次的往返动作，从而可以使呈M×N信道形式的巨大二维投影数据，在每一秒钟(一次转动期间)产生1000次。为了能够对这种巨大的、高速产生出的二维投影数据，实施不产生时间延迟的传送动作，需要使数据收集电路104b和非接触型数据传送装置105具有超高速的处理能力。由放射线检测器103中各检测元件检测出的X射线透射数据，可以通过开关组104a按照与各信道的检测元件列(呈40列形式的检测元件1031、1032)相对应的方式，传送至具有呈比40列少的8列形式的(912行×8列)数据收集元件，或呈4列形式的(912行×4列)数据收集元件的数据收集电路104b处。
图3为表示本实施方案的二维检测器103、开关组104a、DAS 104b的构成的斜视图。如图3所示，二维检测器103中的检测元件可以呈矩阵形式并列配置，开关组104a可以由安装在开关基板上的、场效应晶体管(FET)等的开关元件构成。各检测元件由闪烁器层、光传送树脂层、光电二极管层形成。到达闪烁器层的X射线变换成电气信号。或者，在半导体装置中X射线直接变换成电气信号。而且，DAS 104b中的数据收集元件，可以与二维检测器103中的各检测元件相类似，呈矩阵状并列配置。
DAS 104b中的各数据收集元件，可以对所传送来的X射线透射数据实施诸如放大处理和模拟/数字(A/D)变换处理等，并且可以将其作为该被检测物体P的8体层或4体层相关的投影数据实施收集。在后述的数据收集装置104b中，还可以采用呈8列形式或4列形式的数据收集元件，而且本实施方案可以根据设定检测计划时确定的再构成方法，确定是采用扇形射束再构成方法或还是采用锥形射束再构成方法。本实施方案对于采用扇形射束实施再构成时(例如0.5毫米×4体层)，可以采用呈4列形式的数据收集元件(例如912行×4列)；对于采用锥形射束实施再构成时(例如0.5毫米×8体层)，可以采用呈4列形式的数据收集元件(例如912行×8列)。而且，实施数据收集用的、沿体层方向上的DAS的数目，也可以采用不按照与再构成方法相对应的方式实施确定例如，还可以按照与被扫描或再构成的体层数目、体层宽度(体层数目×体层厚度)、沿体层方向上的准直宽度中的至少一个相对应的方式，确定沿体层方向上的DAS的数目。
数据处理单元D以主控制器110为中心，并且可以通过数据/控制总线300，与实施诸如数据修正等预处理用的预处理装置106、储存装置111、辅助储存装置112、数据处理装置113、再构成装置114、输入装置115和显示装置116相互连接。而且，还可以通过该总线300，与由诸如辅助储存装置201、数据处理装置202、再构成装置203、输入装置204和显示装置205等构成的外部的图象处理装置200相连接。
预处理装置106可以对通过非接触型数据传送装置105传送来的投影数据，实施诸如感光度修正和X射线强度修正等处理。由预处理装置106实施过诸如感光度修正和X射线强度修正等处理的、呈360°形式、即1000组的二维投影数据，可以暂时储存在储存装置111处。
再构成装置114可以对储存在储存装置111处的投影数据，实施如上所述的被选择的扇形射束再构成处理、锥形射束再构成处理中的至少一种。
例如，锥形射束再构成处理可以为利用被称为Feldkamp方法的再构成方法，基于投影数据进行图象再构成。而且，作为锥形射束再构成方法，还可以是采用诸如ASSR方法等的、利用锥角信息实施的图象再构成方法，也可以采用其它方法。ASSR方法是从在多螺旋CT中收集的二维投影数据中，抽取出近似于预定假想平面(将其设定为相对于螺旋扫描中心轴呈倾斜状的倾斜剖面，可以更好地发挥其效果)的位置的X射线路径上的近似投影数据，进而使用这种近似投影数据实施图象再构成的方法。
Feldkamp再构成方法是，对于将体层方向A上的扩大对象区域作为多个三维象素(voxel)的集合体实施获取的、为了产生X射线吸收系数的三维分布数据(下面将其称为“体积数据(多个三维象素数据的立体(三维)集合)”)，通过使用扇形射束·卷集运算·背侧投影方法对其改善而获得的近似再构成方法。即，Feldkamp再构成方法将数据视为扇形投影数据实施叠置，背侧投影是相对于转动中心轴，沿着与实际锥角有一定倾斜的射线实施的投影。
锥形射束再构成处理是一种利用Feldkamp再构成方法，并且至少实施下述两种中的任一种修正处理，减小再构成处理误差的方法。
第一修正处理为，通过使X射线束沿着与再构成平面相对倾斜的方向实施入射，并根据该长度对X射线束通过被检测物体的长度实施修正的处理。即，对于利用数据收集装置104b获得的投影数据(可以为进行过预处理的数据，也可以为未进行过预处理的数据)，可以按照与锥形射束X射线相对于体轴方向的位置相对应的方式，对射束路径长度实施修正。例如，把从两端的检测元件列获得的投影数据以此从中间的检测元件列获得的投影数据小的权重，用于再构成。
第二修正处理为，在由连接X射线集点和检测元件的中心的线定义的实际测量时的X射线路径，相对于连接X射线焦点和再构成规定的三维象素中心的计算上的X射线路径产生偏差时，对该误差实施的修正处理。即，第二修正处理为沿着位于计算上的X射线路径周围处的实际多条(例如四条)X射线路径实施实际测量获得的(检测元件的)投影数据，实施预定的计算处理(例如插入)，将所获得的计算数据作为沿表示计算上的X射线路径的直线的逆投影数据，对其施加预定权重进行逆投影处理。特别是对于实施螺旋扫描时，所需要的再构成平面与X射线焦点和体层方向间的位置关系会产生有变化，所以需要对每个X射线焦点的位置(或每次观测)，使用上述的计算处理，以改变检测元件列(的数据)或检测元件列的数据有效程度。
如果采用这种锥形射束再构成方法，可以有效且灵活地使用沿体层方向范围较大的检测器。
另一方面，扇形射束再构成处理是一种可以使用诸如扇形射束·卷集运算·背侧投影的方法，所以可以利用背侧投影方式，将X射线假定为与转动X射线管101的旋转轴相正交的射线(假定通过其方向与体轴相垂直方向的X射线获得的投影数据)，利用投影数据实施图象的再构成。
再构成后的体积数据，可以直接传送至数据处理装置113处，也可以暂时储存在储存装置111处，随后再传送至数据处理装置113处。这种体积数据可以根据操作者的指示广泛应用，比如说可以将其变换成所需任意剖面的剖面体层图象、从所需任意方向投影的投影图象、通过透视处理而形成的、诸如特定器官的三维表面图象等的所谓模拟三维图象数据，显示在显示装置116上。
操作者可以根据检查、诊断的需要，由如上所述的任意剖面的剖面体层图象、从任意方向投影的投影图象、三维表面图象等中，选择、设定出任意显示形式。对于这种场合，可以由一组体积数据中生成出呈不同形态的图象并显示。而且在显示时，可以仅仅对一种图象显示，也可以设置有能够同时对多种图象显示的显示模式，并且可以根据需要将其切换至对一幅图象实施显示的模式。
输入装置115是具有键盘、各种开关、鼠标等，能够由操作者输入检测计划的装置，具有在设定画面(例如显示单元116)上设定检测计划，并制作该检测计划的功能。作为检测计划设定的参数或条件，有脑袋等检测对象部位，从扫描至图象记录的顺序，数据收集用的扫描条件，实施一次或多次图象再构成用的再构成条件，对再构成图象进行显示用的显示条件，扫描时的声音内容和产生时间等。
作为扫描到图象记录的顺序，有自动摄像模式等。自动摄像模式为随着螺旋扫描，实施扇形射束再构成和锥形射束再构成，并且在显示画面上对根据预先设定的窗口条件摄像获得的图象实施观测和摄像。
而且，投影数据的收集动作(扫描动作)中涉及到多个参数。同样，从收集到的信号生成出剖面体层图象用的图象生成动作，以及对再构成的剖面体层图象实施显示用的图象显示动作，也分别涉及多个参数。作为信号收集参数(扫描条件)，有扫描类型(常规扫描/螺旋扫描)、同时扫描的体层数、体层厚度、由该体层数和体层厚度定义的体层宽度、体层间隔、台架倾斜角度、管电压、管电流、摄像区域FOV尺寸、扫描速度(X射线管和检测器的转动速度)、X射线管一次转动期间诊断台的移动量、诊断台移动量等。
作为再构成参数，有再构成方式(扇形射束再构成方法/锥形射束再构成方法)、再构成体层数、再构成体层厚度再构成区域尺寸、再构成矩阵尺寸、抽取出所需更部位用的阈值等。图象显示记录参数可以包括诸如窗口电位、窗口宽度、显示倍率、多重刨切机(multi-planer)(弧矢状/冠状/倾斜)等。
为了能够完整地进行由信号收集至图象生成、再至最终的图象显示这一系列的检测过程需要对如上所述的多个信号收集参数、多个再构成参数、多个图象显示参数分别设定。在此，将设定的多个信号收集参数、设定的多个再构成参数、设定的多个图象显示参数，以及从信号收集、再构成、图象显示、至图象记录的流程统称为方案(plan)。
即，如果将多个信号收集参数、多个图象生成参数、多个图象显示参数，作为方案预先登录，操作者可以通过选择方案选择，简单地运行上述的一系列过程。
在这种检测计划制作系统的帮助下，操作者可以对包含检测对象部位、从扫描至图象记录的流程、扫描条件、再构成条件、显示条件等的检测计划(时间表)实施设定。根据主控制器10设定的时间表，检测计划制作系统对台架和诊断台进行控制，实际执行该时间表。
图4为表示检测用时间表设定画面的一个例子。在此，以扫描用时间表画面(扫描菜单)作为检测用时间表设定画面。检测用时间表设定画面显示在输入装置115的操作画面上，也可以显示在图象显示用的显示装置116上。画面上的右上栏，显示的是弦位图(监视图像)。弦位图基于在把X射线管101和放射线检测器103固定的状态下，沿体轴方向(体层方向)移动顶板获得的数据制作。在这种弦位图上，显示有设定扫描范围用的框线。通过对这种框线进行移动操作，可以设定扫描范围。在画面中的下栏处，显示的是扫描用时间表。在这种扫描用时间表中，预先设定的多个扫描操作(扫描检测)可以按顺序纵向排列。操作者可以根据所需要的时间表，使用扫描检测的更新(增加)、复制、删除等各功能，按照所需要顺序配置所需要的扫描检测。
在各扫描操作的行中，配置排列各扫描操作的开始时间、扫描操作间的停止时间、实施扫描操作的各扫描范围(开始/结束位置)、扫描模式(常规扫描、螺旋扫描)、扫描操作的次数、由高电压产生装置109供给至X射线管101处的管电压、管电流、扫描速度(旋转速度)、有效视野区域(FOV)的尺寸、扫描宽度(扫描用的体层厚度×体层数目)、扫描范围、实施扫描操作时顶板的移动量等的条件项目。各个项目中的值，可以由检测计划制作系统11插入初始的推荐值，而且操作者可以根据需要改变这些值。当对诸如开始位置、结束位置、扫描范围、有效视野区域(FOV)尺寸等项目中的值实施改变时，显示在弦位图上的、表示扫描范围用的框线，也将与其连动而改变尺寸和位置。与此相反，当通过点击方式移动弦位图中的框线时，诸如开始位置、结束位置等项目中的值也将随该移动产生相应的变化。
另外，也可以独立地设定扫描预定的体层厚度、体层数目，来代替体层宽度。用来设定再构成条件(扇形射束再构成/锥型射束再构成)的菜单(页面)中，可以输入再构成体层厚度×再构成体层数目。扫描菜单和再构成菜单也可以是互相关连的。例如，可以是在操作员改变扫描菜单中的体层宽度时，再构成菜单的再构成方法和再构成体层宽度也自动地改变。也可以是在操作员改变再构成菜单中的体层数目时，扫描菜单中的体层数目和体层宽度中的至少一个自动地改变。而且同一菜单内的参数也可以相连动。例如，可以是在操作员改变再构成菜单中的再构成方法时，同一再构成菜单中的体层宽度也自动地改变。
在主控制器110中搭载有具有中央处理单元(CPU)的微机电路并且与高电压产生装置109相连接，还通过总线与设置在台架内的、图中未示出的诊断台驱动部、台架驱动部107、放射线检测器103分别相连接。主控制器110、数据处理装置113、储存装置111、再构成装置114、显示装置116和输入装置115，分别通过总线彼此连接，从而成为可以通过总线在彼此间实施图象数据和控制数据高速传送的构成。
主控制器110按照例如如下所述的方式实施控制，以对X射线透射数据(投影数据)实施收集处理。即，主控制器110将通过输入装置115由操作者输入的、诸如体层宽度等的扫描条件储存在内部储存器中。主控制器110还可以根据所储存的扫描条件(对于采用手动操作模式时，也可以为由操作者直接设定的扫描条件)，对诸如高电压产生装置109、诊断台驱动部、台架驱动部107，以及诊断台沿体轴方向的传送量、传送速度、台架(X射线球管2014和放射线检测器103)的转动速度、X线管101和放射线检测器103的转动间隔和X射线照射时间等实施控制，驱动高电压产生装置109、诊断台驱动部、台架驱动部107。由此，可以沿多个方向对被检测物体中所需要的摄像区域。照射呈锥形形状的X射线束，并通过放射线检测器103的各检测元件，把透射过被检测物体中摄像区域处的透射X射线作为X射线透射数据实施检测。
而且，主控制器110基于通过输入装置115设定的摄像体层宽度(或体层数目)，和再构成条件(扇形射束再构成/锥形射束再构成中的任一种再构成方法)中的至少一个，对放射线检测器103和数据收集装置104b之间的开关元件组104a的导通/断开进行控制。主控制器110，使放射线检测器103所具有的各检测元件(光电二极管)与DAS 104b处于连接状态，同时可以切换数据收集使用体轴方向上的数据收集元件数目(比如说采用扇形射束再构成方法时沿体轴方向为四列，采用锥形射束再构成方法时沿体轴方向为八列)，按照预定单位把由各检测元件检测出的X射线透射数据合并处理。然后，作为与扫描条件和再构成条件对应的多个体层的X射线透射数据传送至DAS 104b处实施预定的处理。
主控制器110还可以根据由输入装置115设定的体层数目、体层宽度(体层数目×体层厚度)，把X射线透射数据送到DAS 104b，进行预定的预处理。另外，主控制器110根据由输入装置115设定的体层数目或体层宽度确定再构成装置114的再构成方法。例如，设定为四体层(或称0.5毫米×4体层)时，采用扇形射束再构成方法，根据由放射线检测器103收集到的投影数据实施再构成处理，当设定为八体层(或称0.5毫米×8体层)时，采用锥形射束再构成方法，根据投影数据实施再构成处理。
下面对作为上述构成实例的X射线CT装置的作用、效果进行说明。
下面对扫描模式选择为螺旋扫描(也称为螺旋型扫描、螺旋式扫描等)时进行说明。作为螺旋扫描，使X射线源连续转动，同时使被检测物体或台架移动。在这种螺旋扫描中，在X射线的照射过程中，被检测物体的位置相对于X射线源的转动角度处于连续变化之中。即，扫描平面相对于被检测物体的位置是连续变化着的。通过螺旋扫描方式收集到的X射线强度数据，可以通过如后所述的处理，再构成出与多个体层剖面相关的剖面体层图象。
首先，操作者可以将被检测物体搭载在诊断台的顶板上。对被检测物体实施弦位图摄像(在X射线管和放射线检测器系统不转动的状态下由X射线管产生X射线，将顶板插入至台架的诊断用开口部处摄像)。对通过扫描摄像方式获得的数据实施预定处理，以获得弦位图。
随后，操作者将诸如头部、胸部、腹部等某一需要实施检测的部位，设定为检测对象部位。在此假定将腹部设定为检测对象部位随后，在检测计划制作系统的帮助下，对诸如由扫描至图象记录的顺序、扫描条件、再构成条件、显示记录条件(窗口条件)等的检测计划实施设定。
在输入装置115的显示部显示如图4所示的画面。在此，操作者可以通过点击扫描菜单的方式设定扫描条件。扫描条件的设定，包括设定利用弦位图对诸如扫描范围、开始时间、结束时间、有效视野区域(FOV)等条件，以及对摄像体层宽度的设定。
摄像体层宽度设定为体层厚度为0.5毫米、体层数目为四体层(0.5毫米×4体层)时，设定成主控制器110在再构成装置114中进行扇形射束再构成。当将摄像体层宽度设定为体层厚度为0.5毫米、体层数目为八体层(0.5毫米×8体层)时，上述再构成方法将被自动设定为锥形射束再构成方法。与此相反，若在再构成参数页面中，选择扇形射束再构成方法/锥形射束再构成作为再构成方法，扇形射束再构成方法/锥形射束再构成中的一个或者同时选择，则再构成的体层数目(例如四体层或八体层)和主页上的摄像体层宽度将被分别切换至四体层、八体层。
而且如上所述，当利用确定扫描条件用的主页和再构成参数页面中的一个页面对参数实施设定时，也同时对另一个页面上的参数实施了设定当然，也可以采用不采用页面连动设定方式。重要的是，如果设定摄像体层数目、摄像体层宽度(体层数目×体层厚度)中的至少一个，再构成装置114进行与其相应的图象再构成作业。
即，如果采用本实施方案，在数据收集用的体层数目为四时，采用扇形射束再构成实施图象的再构成，在为八时采用锥形射束再构成实施图象的再构成。而且，对于再构成方法，设定为扇形射束再构成时，设定为可以同时对四体层收集，对于设定为锥形射束再构成时，可以同时对八体层收集。在此，同时收集的体层数目，与沿数据收集使用的体层方向上的DAS的数目相关。即，如果采用本实施方案，可以按照与检测计划中所设定的摄像体层宽度和再构成方法(特别是再构成方法)相对应，切换沿数据收集使用的体层方向上的DAS数目，确定放射线检测器103的检测元件与DAS 104b间的连接状态。而且如果采用本实施方案，还可以与同时收集的体层数目(摄像体层宽度)相对应地，确定是采用扇形射束再构成，还是采用锥形射束再构成实施图象的再构成。
当按照这种方式选择检测计划时，将把与所选择出的检测计划相关联的、实施信号收集、图象生成和图象显示用的多个参数，传送给主控制器110。
如果操作者发出开始检测指示，顶板将一直移动至扫描开始位置的正前方处(螺旋扫描时的辅助行进位置)，并且按照达到检测计划所设定的扫描速度的方式，使转动环转动。当转动环102的转动速度到达设定速度(在图4中，每转动一圈为0.5秒)时，由高电压产生装置109向X射线管101供给按照检测计划设定的管电压、管电流，照射X射线，同时使顶板沿体轴方向滑动。直到这时，可以按照能够对所设定的、与体层宽度相关的数据收集的方式，改变准直装置的开口宽度。采用这种构成方式，可以在X射线管沿被检测物体周围转动且照射X射线的过程中，使搭载在顶板上的被检测物体沿体轴方向移动，从而实现螺旋扫描。
透射过被检测物体的X射线，在放射线检测器103中变换成模拟电气信号的二维投影数据，在通过数据收集电路104b变换成数字电气信号的二维投影数据之后，再通过非接触型数据传送装置105，传送至实施各种修正作业的预处理装置106处，以接受感光度修正等。
在此，数据收集电路104被使用的数目，以及放射线检测器103与数据收集电路间的连接形式，均可以按照是采用扇形射束再构成方法实施如上所述的图象再构成，还是采用锥形射束再构成方法实施如上所述的图象再构成的方式，实施适当的变换。
对于根据检测计划设定为采用扇形射束再构成方法时，可以使用912行×4列的DAS104实施数据收集处理(放大处理、模拟/数字变换等)，对于设定为采用锥形射束再构成方法时，可以使用912行×8列的DAS104实施数据收集处理。
本实施方案中，设定为扇形射束再构成时，可以得到0.5毫米×4体层、1.0毫米×4体层、2.0毫米×4体层、3.0毫米×4体层、4.0毫米×4体层中的任一模式的图象。本实施方案中，以超过4.0毫米的体层厚度得到4体层(例如8.0毫米×4体层)的出发点为，希望不至于需要考虑锥角的影响而对装置的选择造成限制。这是因为在使用扇形再构成进行图象再构成时锥角太大。最大体层厚度并不仅限于4.0毫米，也可以限制为其他体层厚度(例如3.0毫米)。
对0.5毫米厚的体层实施四幅摄像时，可以分别读出位于中央的四列宽度为0.5毫米的检测元件1031的电气信号，使各列检测元件1031通过开关组104a分别与呈四列形式的DAS 104b相连接，从而对能够实现0.5毫米厚的四幅断层图象再构成的数据进行收集。在这时，也可以不使用呈四列形式的DAS 104b，而是使除中央处的四列之外的其他检测元件列的输出，通过开关组104a与接地点(GND)相连接。
对于对1.0毫米厚的体层实施四幅摄像时，在中央的八列宽度为0.5毫米的检测元件1031中，彼此相邻的两列宽度为0.5毫米的检测元件1031，通过开关组104a与同一列DAS 104b相连接。由此，八列检测元件1031通过开关组104a，与呈四列形式的DAS 104b相连接。即，通过对相邻两列宽度为0.5毫米的检测元件1031的电气信号同时读取，使彼此相邻的一对宽度为0.5毫米的检测元件1031象一个元件那样地处理(对位于同行的检测元件实施加法处理，这种加法处理被称为“打捆处理”)，从而可以对能够构成宽度为1.0毫米的四幅断层图象再构成的数据进行收集。在这时，也可以不使用呈四列形式的DAS 104b，而是使除中央处的八列之外的其他检测元件列的输出与接地点(GND)相连接。
而且，对2.0mm厚3.0毫米厚、4.0毫米厚的体层实施四幅摄像时，可以通过实施与对1.0毫米厚的体层实施四幅摄像时相类似的打捆处理，改变信号读取方式来实现。
设定为锥形射束再构成时，与所需要的体层宽度相对应，通过开关组104a改变放射线检测器103中的检测元件与DAS 104b间的连接方式，实施打捆处理，这些均与采用扇形射束再构成方法时相类似。然而，两者间比较大的不同在于，比以扇形射束再构成模式收集时使用的DAS的数目更多(八列全部的DAS数目)。由此锥形射束再构成模式的数据收集，也可以以收集以0.5毫米、1.0毫米、2.0毫米、3.0毫米、4.0毫米中的任一个任意的体层厚度对八个体层实施收集。
本实施方案中，是以在扇形射束再构成数据收集模式中，利用呈四列形式的DAS 104b实施数据收集时为例进行说明的，然而也可以采用呈一列、二列等除了四列之外的其他列数形式的DAS的模式。而且，在锥形射束再构成数据收集模式中，在此是利用呈八列形式的DAS 104b实施数据收集的，然而所使用的DAS数目比采用扇形射束再构成模式多即可，并不一定需要限制为八列，比如说还可以采用呈十六列、三十二列、六十四列等的其他列数形式的DAS 104b。例如，如果在扇形射束再构成模式时使用呈两列形式的DAS 104b，则在采用锥形射束再构成模式时，还可以使用呈四列形式的DAS 104b。
通过预处理装置106实施过感光度修正和X射线强度修正等处理的、呈360°形式、即1000组的二维投影数据，储存在储存装置111处。数据处理装置113进行如下的修正处理等。
在采用扇形射束再构成模式时，再构成装置114把投影数据假定为与转动中心轴相正交方向上的X射线束，实施图象的再构成，所以数据处理装置113利用通过上述方式获得的投影数据实施螺旋内插处理。这种螺旋内插处理，指的是利用由靠近体层面处获得的同一相位的投影数据，对实施所需体层再构成所需要的投影数据(每360度或180度+扇形角度的投影数据)，实施线性内插的处理。本实施方案中，对这种螺旋内插处理实施了改进，对于采用扇形射束再构成模式时，数据处理装置113可以在位于所需要的体层面附近一定范围之内，对为预定数目的再取样点实施分析，通过对由各再取样点夹持着的同一相位数据实施线性内插修正的方式，获得各再取样点中的再取样数据，并且通过预定的滤波单元对这些再取样数据实施附加权重计算，进而生成出所需要的体层投影数据。随后，再构成装置114根据所生成的投影数据，通过扇形射束再构成处理生成图象。
另一方面，在采用锥形射束再构成模式时，数据处理装置113不实施扇形射束再构成模式下的螺旋内插处理。然而，数据处理装置113，对于投影数据，对锥形射束X射线中相对于体轴方向的位置变化而有所不同的射束路径长度实施修正的第一修正处理，对于沿着位于计算上的X射线路径周围的实际的多个X射线路径实际检测获得投影数据，照每一观测，实施与所需再构成面上的X射线焦点和检测元件列间的位置关系相关的权重计算。再构成装置114对所获得的计算数据沿着计算上的X射线路径实施逆投影，生成图象。
显示装置116对由再构成装置114生成的再构成图象数据实施显示。而且，按照检测计划的设定，将再构成用的数据储存在储存装置111处，随后再传送至数据处理装置113处，并且根据操作者的指示，扩大其应用范围，变换成诸如任意剖面的断层图象、人任意方向的投影图象、通过透视处理形成的特定器官的三维表面图象等的模拟三维图象数据，显示在显示装置116上。
如上所述的本实施方案中，再构成装置搭载有扇形射束再构成方法和锥形射束再构成方法，并且可以由操作者选择采用哪一种方法实施图象的再构成作业。因此，对于实施诸如屏蔽检查等的短时间图象诊断时，可以选择使用扇形射束再构成模式，对于需要重视图象质量实施图象诊断时，又可以选择使用锥形射束再构成模式，从而可以扩大实施检查的自由度。
而且，本实施方案中，还与所选择的再构成方法(是扇形射束再构成还是锥形射束再构成)相对应地，改变数据收集时使用的DAS数目。因此，从DAS的安装空间和成本等因素上考虑是有效的。
而且，本实施方案中，与摄像体层数目和再构成体层数目相对应地，确定再构成装置114的再构成方法(利用扇形射束再构成方法、锥形射束再构成方法中的一种方法实施图象的再构成)，所以操作者可以不考虑体层数目与再构成方法间的关系，从而可以减轻操作者的负担。
而且，所设定的体层数目的断层图象，在采用通用的再构成方法实施再构成时，图象质量不会随体层位置的变化而产生变化。即，医生可以在不需考虑图象质量间差异的条件下实施诊断，所以还可以大大降低医生的负担。
而且在本实施方案中，如果在检测计划中设定了再构成方法等，可以进行DAS数目的变更、放射线检测器与DAS间的连接形式等的变更，所以不再需要新的改变DAS数目等的操作，从而进一步提高可操作性。
本发明并不仅限于如上所述的实施方案，在实施本发明时还可以在不脱离本发明主题的范围内，以各种变形形式实施本发明。而且，在上述实施方案中包含有多阶段，所以还可以对所公开的多构成要素实施适当组合获取本发明的各种构成形式。而且，还可以把上述实施方案所示的全部构成要素中的几个构成要素删除。
例如，本实施方案是按照与通过检测计划选择出的再构成方法相对应的方式，将沿体轴方向上使用的DAS的数目，切换为呈八列形式、呈四列形式的。然而，还可以按照与所选择的再构成方法无关的方式，不改变所使用的DAS的数目，将其固定为预定的数目(例如八列)。对于这种场合，当需要选择为诸如四体层、八体层的体层数目，可以通过对检测计划中的再构成参数页面(再构成体层数目)实施选择的方式设定。由此，即使操作者未对检测计划中作为扫描条件的体层数目实施选择，也可以实施四体层、八体层形式中的任一个的再构成作业，减少操作时间。
而且，在本实施方案中，是按照能够获得检测计划画面中可设定的最大体层数目(八体层)的图象的方式，设定最大体层数目和沿体层方向上同列数目的数据收集元件的，然而还可以设置有其列数比最大体层数目多(例如十六列)的数据收集元件。对于这种场合，不仅可以对获得与最大体层数目相关的图象所使用的数据收集元件列的输出信号实施读取操作，而且还可以对其余数据收集元件列(在此，为八列)的输出信号实施读取操作，并且可以将其通过数据传送装置105传送至数据处理单元处。由此，可以仅仅通过对使用者接口界面、数据收集元件列的切换、数据处理等用的软件实施变更的方式，容易地进行与增加最大体层数目(十六列)相关的升级(upgrade)。
而且，在本实施方案中，可以获得锥形射束再构成的图象以及扇形射束再构成的图象两类图象，但采用不同再构成方法获得的显示图象画面质量水平可能会出现一些不同，所以还应该使图象阅读者不会感觉到彼此间的不同。因此，优选地，对于通过锥形射束再构成获得的图象，还能够按照与通过扇形射束再构成获得的图象大体相同的方式，实施诸如图象SD、对比度、色阶等的修正处理。特别需要指出的是，如果在实施卷集运算阶段实施上述修正处理，可以更容易地实施精细控制。这种修正处理除了可以在卷集运算阶段实施外，也可以在诸如预处理阶段、图象再构成后阶段等阶段实施，而且，也可以对通过扇形射束再构成方法获得的图象实施处理，或者对这两种图象均实施处理。
而且在本实施方案中，设定扇形射束再构成时，如果考虑到锥角的影响，有不能获得超过4.0毫米×4体层的图象的限制，然而也可以没有到这种限制。
而且，还可以通过2.0毫米×8体层(八列的数据收集元件列)的方式实施数据收集，并且对数据收集装置输出的信号实施打捆处理(叠加处理)，以生成扇形射束再构成的、4.0毫米体层厚度的四体层型图象。与2.0毫米×8体层相关的数据收集模式和与4.0毫米×4体层相关的数据收集模式，均可以通过共用的检测元件列获取投影数据。采用这种构成形式，操作者通过检测计划画面选择的是四体层型(扇形射束再构成模式)时，可以采用扇形射束再构成模式，利用四列数据收集元件实施数据收集作业，也可以采用锥形射束再构成模式，利用八列数据收集元件实施数据收集作业，并且对收集到的数据实施打捆处理之后，实施扇形射束再构成或锥形射束再构成。采用这种方式，还可以不再需要相应于全部数据收集模式，形成设置在二维检测器的检测元件与数据收集装置间的信号读取用配线和开关的连接形式。如果由于配线和开关受到安装基板等的物理限制，影响到画面质量，还可以将上述配线和连接形式兼用在扇形射束再构成模式和锥形射束再构成模式中，并且可以通过数据收集装置收集数据之后实施打捆处理。
而且在上述实施方案中，再构成、剖面变换等的数据处理操作和显示操作，均是在X射线CT装置100内实施的(这种形式为常规形式)，然而本发明也可以不采用这种形式，而是使用如图1所示的外部的图象处理装置200实施这些数据处理等。使用这种外部的图象处理装置200时，由X射线CT装置100传送至图象处理装置200处的数据，无论是再构成前的数据，再构成后的数据，还是实施数据处理后、实施显示前的数据，均不会影响到上述实施方案的技术效果。
而且，还可以以各种变形方式实施上述实施方案。例如，上述实施方案是以通过螺旋扫描方式实施数据收集时为例进行说明的，然而还可以采用在顶板处于停止的状态下，使扫描和顶板移动交互进行的常规扫描方式。
而且在上述实施方案中，作为X射线CT装置，是以目前主流形式的、X射线管和放射线检测器整体绕被检测物体周围转动的转动/转动(ROTATE/ROTATE)型为例进行说明的，然而还可以采用诸如使呈环状的多个检测元件排列成矩阵形式，仅仅使X射线管绕被检测物体的周围转动的固定/转动(STATIONARY/ROTATE)型等的各种类型。
而且，在上述实施方案中，作为再构成单体层剖面体层图象数据所需要的角度范围，是以绕被检测物体周围一周、即大约为360°的投影数据时为例进行说明的，然而也可以采用使用180°+观测角度的投影数据，实施半扫描等的任一种再构成方法。
而且，在上述实施方案中，作为将入射X射线变换为电荷用的机械单元，是以利用闪烁体等的荧光体将X射线变换为光信号，进而利用诸如光电二极管等的光电变换元件将光信号变换为电荷的间接变换形式时为例进行说明的，然而也可以利用由X射线生成半导体内的电子空穴对，并且使其朝向电极移动的现象、即光导电现象，实施直接变换的形式。
而且，在上述实施方案中，是以单管球型X射线CT装置为例进行说明的，然而还可以采用将多个X射线管和放射线检测器组搭载在转动环上的、即所谓的多管球型X射线CT装置。
而且，在上述实施方案中，可以根据所设定的摄像体层数目、摄像体层宽度，确定采用扇形射束再构成的图象再构成，还是采用锥形射束再构成的图象再构成。然而，还可以根据再构成体层数目(图象体层数目)、再构成体层宽度(图象体层宽度；再构成体层数目×再构成体层厚度)，确定采用扇形射束再构成，还是采用锥形射束再构成。而且在上述实施方案中，还可以根据通过所设定的摄像体层数目、摄像体层宽度确定的、沿体层方向的准直宽度，确定采用扇形射束实施再构成的图象再构成方法，还是采用锥形射束实施再构成的图象再构成方法。而且，操作者可以在检测计划中设定准直宽度，根据该准直宽度设定图象再构成方法。
如果采用本发明，则可以灵活应用锥形射束X射线CT装置。