X射线CT装置以及图像重建方法与流程

本发明涉及X射线CT装置以及图像重建方法，具体涉及重建活动部位的图像时最适合于诊断的运动相位的选择操作。

背景技术：

以往，在利用X射线CT(计算机断层扫描；Computed Tomography)装置拍摄身体的活动部位的情况下，在所得到的断层图像中产生起因于活动的伪影。为了减少该伪影，通常使用心电图仪、呼吸传感器等生物体传感器一并进行拍摄中的生理运动的测量，使用所得到的测量信号来控制拍摄，或者生成图像。

例如，在以心脏为对象进行拍摄时，在利用心电图仪测量心电信息的同时进行拍摄，之后选择适合的心搏相位来重建在该相位的断层图像(心电同步重建法)。

作为这种心电同步重建法的具体例子，具有以下方法：一种方法为决定使用心电波形的R波为基准的拍摄数据范围并进行图像重建，另一种方法为收集心搏相位相等而扫描时刻不同的拍摄数据，组合收集到的拍摄数据来进行图像重建，从而实现提高时间分辨率。这些方法能够以R波为基准取得各种心搏相位的图像数据，但是由于优选在诊断中使用活动伪影最少的断层图像，因此操作者有必要从相位不同的多个图像数据集中选择最适合于诊断的图像。

另一方面，具有以下方法：装置对拍摄数据或者心脏断层图像进行分析，从而推定心脏运动，自动生成在任意心搏相位、尤其是心脏运动最小的相位(静止心搏相位)的心脏断层图像。例如，根据专利文献1中记载的方法，根据拍摄时刻不同的拍摄数据或者由拍摄数据生成的多个断层图像，分析各数据的变化量，从而计算心脏运动。

作为分析的参数，有CT值的积分值、特征点间距离、像素重心的变动等。根据这些方法，装置通过进行数据分析来求取静止心搏相位，因此不再需要操作者选择用于诊断的心搏相位的图像的作业。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4157302号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

但是，在如专利文献1中记载的方法那样，由装置计算静止心搏相位的情况下，其精度受到分析对象数据、相位分析算法的内容的影响。因此，并不一定能以操作者期待的精度求出静止心搏相位。另外，存在分析的运算量大、耗时的问题。

本发明鉴于上述的问题点而作出，其目的在于提供一种X射线CT装置以及图像重建方法，在以活动部位为对象的拍摄中，能够以少量的操作数决定生成诊断用图像时使用的运动相位，由此能够在减轻操作者负担的同时，以短时间得到诊断用图像。

用于解决课题的手段

为了实现上述的目的，第一发明为一种X射线CT装置，其具备：X射线源，其产生X射线；X射线检测器，其与所述X射线源相向配置，检测透过了被检者的X射线；数据收集装置，其收集通过所述X射线检测器检测出的透过X射线作为拍摄数据；运动信息测量器，其测量诊断部位的运动信息；选择图像生成部，其取得所述拍摄数据以及拍摄中的诊断部位的运动信息，根据取得的拍摄数据或者运动信息来决定操作者选择任意运动相位的位置即相位选择位置，并在所决定的每个相位选择位置根据所述拍摄数据生成多个运动相位的选择图像；以及提示部，其提示生成的选择图像。

另外，第二发明为一种图像重建方法，其包括下列步骤：图像处理装置取得通过X射线CT装置测量的拍摄数据以及拍摄中的诊断部位的运动信息，根据取得的拍摄数据或者运动信息来决定操作者选择任意运动相位的位置即相位选择位置，在所决定的每个相位选择位置根据所述拍摄数据生成多个运动相位的选择图像；以及图像处理装置提示所生成的选择图像。

发明效果

根据本发明，能提供一种X射线CT装置以及图像重建方法，在以活动部位为对象的拍摄中，能够以少量的操作数决定生成诊断用图像时使用的运动相位，由此能够在减轻操作者负担的同时，以短时间得到诊断用图像。

附图说明

图1是X射线CT装置1的整体结构图。

图2是表示本发明的X射线CT装置1的功能结构的框图。

图3是表示X射线CT装置1执行的处理整体流向的流程图。

图4是说明心电同步重建法的一个例子的图。

图5是表示图3中步骤S2的选择图像生成处理的处理顺序的一个例子的流程图。

图6是说明图3中步骤S2(选择图像生成处理)～步骤S4(诊断相位选择处理)的图。

图7是提示多个选择图像80的相位选择画面81的一个例子。

图8是表示在图7的相位选择画面81中若干选择图像80被选择的状态的图。

图9是说明图3中步骤S5(运动相位分布90的计算处理)～步骤S6(诊断用断层图像生成处理)的图。

图10是通过样条插补求出的运动相位分布90a的例子。

图11是通过平均值求出的运动相位分布90b的例子。

图12是说明心电同步重建法(心电同步分割重建法)的图。

图13是表示使用心电同步分割重建法的情况下的选择图像生成处理(图3的步骤S2)的处理顺序的流程图。

图14是说明以包含诊断部位中的特征部或诊断上重要的部位的体轴方向位置为相位选择位置的例子的图。

图15是表示以包含诊断部位中的特征部或诊断上重要的部位的体轴方向位置为相位选择位置的情况下的选择图像生成处理(图3的步骤S2)的顺序的流程图。

图16是说明以在运动信息中存在异常的时刻拍摄的体轴方向位置为相位选择位置的例子的图。

图17是表示以在运动信息中存在异常的时刻拍摄的体轴方向位置为相位选择位置的情况下的选择图像生成处理(图3的步骤S2)的顺序的流程图。

图18是表示生成选择图像80作为三维图像的情况下的选择图像生成处理(图3的步骤S2)的处理顺序的流程图。

图19是用于修正计算出的运动相位分布90的心搏相位分布修正画面87的一个例子。

图20是说明根据选择优先级提示选择图像的情况下的处理流向的流程图。

图21是选择优先级表T的一个例子。

图22是用于操作者在虚拟内视镜图像51上指定相位选择位置并指定诊断相位的诊断用心搏相位选择画面81A的一个例子。

图23是说明与运动信息同步地控制X射线的照射的拍摄的图。

图24是说明预测的运动信息与实际运动信息的差异的图。

图25是将诊断部位的整体图像89与选择图像80一并显示的诊断用心搏相位选择画面81B的一个例子。

图26是在图25的诊断用心搏相位选择画面81B中在整体图像89上追加辅助线显示G4从而追加相位选择位置的例子。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的优选实施方式。

第一实施方式

首先，参照图1说明X射线CT装置1的结构。

X射线CT装置1具备：对被检者6进行X射线照射并且检测透过了被检者6的X射线的扫描机架2；载置被检者6的扫描床3；控制扫描机架2的旋转动作以及X射线照射动作的扫描控制装置202；取得被检者6的运动信息(心电信息)的运动信息测量器(心电图仪)7；以及用于控制X射线CT装置1各部分的操作台4。操作台4具备系统控制装置401、图像处理装置403、显示装置405以及输入装置406。

在扫描机架2上，X射线管201以及准直仪203与X射线检测器205隔着转盘207的开口部相向配置。在转盘207上设有X射线照射空间、即开口部。载置被检者6的扫描床3被搬入开口部。通过从转盘驱动装置210经由驱动传递系统传递的驱动力驱动转盘207在被检者6的周围旋转。

X射线管201为X射线源，受扫描控制装置202控制，连续或者断续地照射预定强度的X射线。扫描控制装置202根据由操作台4的系统控制装置401决定的X射线管电压以及X射线管电流来控制对X射线管201施加或者供给的X射线管电压以及X射线管电流。准直仪203将从X射线管201放射的X射线作为例如锥束(圆锥形或者棱锥形光束)等的X射线向被检者6照射，准直仪203的开口宽度受扫描控制装置202控制。透过了被检者6的X射线入射到X射线检测器205。

X射线检测器205为在通道方向(环绕方向)上排列有例如1000个左右、在列方向(体轴方向)上排列有例如1～320个左右由例如闪烁器与光电二极管组合构成的X射线检测元件组，隔着被检者6与X射线管201相向配置。X射线检测器205检测从X射线管201放射并透过了被检者6的X射线，将检测到的透过X射线数据输出到数据收集装置206。数据收集装置206收集由X射线检测器205的各个X射线检测元件检测的透过X射线数据并变换为数字数据，作为拍摄数据向操作台4的图像处理装置403依次输出。

扫描控制装置202根据从操作台4的系统控制装置401送出的控制信号，控制扫描机架2内的X射线管201、准直仪203、转盘207的旋转。

扫描床3根据从操作台4的系统控制装置401送出的控制信号，使扫描床3的高度调节为合适高度，另外，向体轴方向进行前后移动，在垂直于体轴的方向、也就是与扫描床3平行的方向(左右方向)移动。由此，将被检者6在扫描机架2的开口部(X射线照射空间)搬入以及搬出。

操作台4的系统控制装置401是由CPU(中央处理单元；Central Processing Unit)、ROM(只读存储器；Read Only Memory)、RAM(随机存取存储器；Random Access Memory)、硬盘等存储部等构成的计算机。系统控制装置401控制扫描机架2(扫描控制装置202)、扫描床3以及心电图仪7。

在系统控制装置401的存储部存储图像处理装置403生成的图像、用于实现X射线CT装置1的功能的程序以及数据等。

系统控制装置401使从扫描机架2的数据收集装置206输入的透过X射线数据与从心电图仪7输入的心电信息根据拍摄时刻相对应。

图像处理装置403对从数据收集装置206取得的透过X射线数据进行对数变换、灵敏度修正等预处理从而生成拍摄数据，使用拍摄数据重建被检者的断层图像。重建的断层图像显示在显示装置405中，并且存储在系统控制装置401的存储部。

另外，作为用于实现本发明功能的结构，如图2所示，图像处理装置403具有选择图像生成部41、选择图像提示部42、相位选择部43、相位分布计算部44、诊断用图像生成部45、诊断部位提取部46、选择优先级设定部47。这些结构在下文叙述。

显示装置405由液晶面板、CRT监视器等显示装置与用于与显示装置协同执行显示处理的逻辑电路构成，与系统控制装置401连接。显示装置405显示从图像处理装置403输出的重建图像以及系统控制装置401处理的各种信息。

输入装置406例如由键盘、鼠标等指点设备、数字键盘以及各种开关按钮等构成，向系统控制装置401输出由操作者输入的各种指示、信息。操作者使用显示装置405以及输入装置406对话式地操作X射线CT装置1。而且，输入装置406可以为与显示装置405的显示画面构成为一体的触摸面板等。

运动信息测量器(心电图仪)7是测量诊断部位的运动信息的装置。例如，在拍摄心脏部时，利用心电图仪7测量心脏的心搏运动。心电图仪经由安装在被检者6的电极测量表示反映了心脏的心搏运动的活动电位的时间变化的心电信息，并以例如0.1秒间隔等预定的取样间隔变换为数字信号。利用心电图仪7测量的心电信息向系统控制装置401依次送出，利用系统控制装置401附加到投影数据。

而且，在本实施方式中，作为一个例子，以心脏部为诊断部位，因此使用心电图仪作为运动信息测量器7，但是本发明也能适用于心脏部以外的诊断部位。

例如，在诊断部位为肺部的情况下，可使用测量呼吸活动的呼吸计等作为运动信息测量器7。

接着，参照图2说明X射线CT装置1的功能结构。

在重建例如心脏等活动的诊断部位的图像时，图像处理装置403优选生成在最佳运动相位(例如，活动少的相位)的断层图像。

但是，心脏的搏动并非严格地在心脏整体以相同相位进行相同活动。即，心脏整体不会在相同心搏相位成为静止状态。而且在心脏整体的各体层位置由操作者手动决定心搏相位非常耗时耗力。于是，本发明的X射线CT装置1具备图2所示的功能，以图3所示的处理顺序生成断层图像(诊断用图像)。

如图2所示，作为用于实现本发明的功能结构，X射线CT装置1具有选择图像生成部41、选择图像提示部42(提示部)、相位选择部43、相位分布计算部44(计算部)、诊断用图像生成部45(图像重建部)、诊断部位提取部46(提取部)、选择优先级设定部47(设定部)。而且，图2中这些各功能部设置在图像处理装置403中，而它们也可以设置在系统控制装置401中。

选择图像生成部41取得由扫描机架部2检测的透过X射线数据(拍摄数据)以及拍摄中的诊断部位的运动信息(由心电图仪7测量的心电信息)，根据取得的运动信息决定操作者选择任意运动相位的体轴方向位置、即相位选择位置，在决定的每个相位选择位置，根据拍摄数据生成多个运动相位的选择图像80。相位选择位置例如以运动信息的周期为基准而设置。或者，可以将表示解剖学特征的部位或者诊断上重要部位作为相位选择位置(第二实施方式)。

选择图像提示部42将由选择图像生成部41生成的多个运动相位的选择图像80送往显示装置405，以操作者能阅览的方式进行显示。操作者参照所显示的选择图像80，判断并选择在各相位选择位置的最佳运动相位。

相位选择部43从由选择图像提示部42提示的多个运动相位的选择图像80接受任意运动相位的选择。相位选择部43向相位分布计算部44通知操作者经由输入装置406选择输入的运动相位。

相位分布计算部44根据在相位选择部43选择的各相位选择位置的运动相位来计算诊断部位整体的运动相位分布90。运动相位分布90表示诊断部位在各体轴方向位置的最佳运动相位(诊断相位)的分布。在决定相位选择位置以外的各体轴方向位置的诊断相位时参照运动相位分布90。以上述的相位选择位置和在各相位选择位置选择的运动相位为指标来求取运动相位分布90。例如，运动相位分布90可以为根据相位选择位置和在各相位选择位置选择的运动相位的关系并通过插补运算求取的曲线或者直线，也可以为在多个相位选择位置选择的运动相位的平均值等。

诊断用图像生成部45根据上述的运动相位分布90，在每个体轴方向位置z1、z2、z3、……分别决定重建各诊断用图像IMG_z1、IMG_z2、IMG_z3、……的运动相位(诊断相位)，在每个体轴方向位置重建所决定的诊断相位的断层图像(诊断用图像IMG_z1、IMG_z2、IMG_z3、……)。

作为相位选择位置，在以表示解剖学特征的部位或者诊断上重要的部位为相位选择位置的情况下，在上述的功能结构的基础上，还设有诊断部位提取部46(第三实施方式)。诊断部位提取部46根据拍摄数据来生成诊断部位的评价用图像50，从所生成的评价用图像50提取诊断部位中表示解剖学特征的部位或者诊断上重要的部位。选择图像生成部41将包括诊断部位提取部46提取的表示解剖学特征的部位或诊断上重要的部位的体轴方向位置作为相位选择位置。在第三实施方式中说明该处理的细节。

在选择图像提示部42从优先级高的相位选择位置起依次提示选择图像80的情况下，设有选择优先级设定部47(第八实施方式)。选择优先级设定部47接受相位选择位置的选择优先级的设定，保存在系统控制装置401的存储部。选择优先级也可以由操作者预先输入，或者预先存储在存储部等中。在第八实施方式中说明该处理的细节。

接着，参照图3说明X射线CT装置1的动作。

本实施方式的X射线CT装置1以图3的流程图所示的顺序执行图像重建处理。即，系统控制装置401的CPU从存储部读出与图3所示的图像重建处理相关的程序以及数据，并根据该程序以及数据执行处理。

首先，X射线CT装置1依照操作者的操作进行活动部位的拍摄。在以下的说明中，假定以心脏为对象进行拍摄。拍摄中，还同时使用心电图仪7取得被检者的心脏活动(心电信息)(步骤S1)。系统控制装置401将从扫描机架2取得的拍摄数据以及从心电图仪7取得的心电信息送往图像处理装置403。

图像处理装置403生成用于操作者选择诊断相位的选择图像80(步骤S2)。在步骤S2中，图像处理装置403根据步骤S1中取得的运动信息来决定相位选择位置，在所决定的每个相位选择位置生成多个运动相位的选择图像80。

相位选择位置为操作者选择诊断相位的体轴方向位置。例如，在步骤S1中取得的运动信息为周期性运动的情况下，考虑以其周期为基准来决定相位选择位置。

以下，说明生成心脏图像的例子。

为了生成在任意运动相位(心搏相位)的断层图像，图像处理装置403实施心电同步重建法。心电同步重建法具有多种方法，通常首先以心电波形的R波位置为基准生成多个心搏相位不同的断层图像，作为选择图像80。

图4是说明生成在相邻R波(心电波形的峰)的相对位置80％的心搏相位的断层图像的例子的图。图4的波形表示由心电图仪7得到的心电波形。如图4所示，对以R波为基准在80％位置的时刻拍摄的数据切取重建所需的拍摄角度量(约180度的量)，进行图像重建。或者，为了生成在任意体轴方向位置的断层图像，通过在由各检测器列得到的拍摄数据间实施插补处理来生成同一体层位置的数据集，进行图像重建。而且，在进行心电同步重建法的情况下，以低速进行拍摄，在相同拍摄位置得到心搏相位不同的拍摄数据。

这样，在心电同步重建中，所切取的拍摄数据范围因作为基准的R波而不同，因此重建时参照的R波对所生成的断层图像的特性产生很大影响。

图5表示以运动信息的周期为基准来决定相位选择位置并生成选择图像80的处理流程。

首先图像处理装置403从步骤S1中取得的心电信息求取记录有R波的时刻(步骤S21)。接着，图像处理装置403计算在相邻R波的中间时刻的拍摄位置(体轴方向位置)，将计算出的拍摄位置作为选择图像80的图像重建位置(以下，称作相位选择位置)(步骤S22)。中间时刻可以为相邻两个R波时刻的正中央时刻(相对50％时刻)，也可以为其他预设相位所对应的时刻。即，以表现为周期性的R波为基准，在每一次心搏分别决定相位选择位置。

图像处理装置403在步骤S22中计算出的各相位选择位置分别生成多个相位的断层图像(选择图像80)(步骤S23)。多个相位的断层图像的含义是体轴方向位置(相位选择位置)相同、心搏相位不同的断层图像。而且，生成选择图像80的心搏相位优选为静止相位周边的相位。例如，在75％～95％之间生成心搏相位不同的多个断层图像。或者，生成的选择图像80的相位间隔预先设定为合适的间隔宽度，例如5％间隔，或者1％间隔等。

图像处理装置403判定是否在所有相位选择位置重建了选择图像80(步骤S24)，直至在所有相位选择位置的重建结束为止，重复执行步骤S23的处理(断层图像的生成)(步骤S24；否→步骤S23)。如果在所有相位选择位置的多个运动相位的断层图像(选择图像80)的重建结束(步骤S24；是)，则结束步骤S2的处理(选择图像生成处理)，转移到图3的步骤S3。

在图3的步骤S3的选择图像提示处理中，在显示装置405中并排显示在步骤S2中生成的各相位选择位置的多个相位的断层图像(选择图像80)(步骤S3)。操作者参照显示的多个选择图像80，在每个相位选择位置选择适于诊断的心搏相位(步骤S4)。

图6是说明步骤S2～步骤S4的一系列处理的图。

图6的左图表示心电波形，纵轴为时间轴，横轴为心电信息。图像处理装置403从拍摄时取得的心电波形识别R波位置，计算在相邻R波的中间时刻的拍摄位置p1、p2、p3、p4、p5，作为相位选择位置。而且，在各相位选择位置p1～p5例如以5％间隔分别重建心搏相位70％～95％的各断层图像。图像处理装置403将生成的断层图像(选择图像80)在显示装置405中并排显示。

图7表示并排且可选地显示有选择图像80的GUI(图形用户界面；Graphical User Interface)的一例，即相位选择画面81的例子。图7的相位选择画面81中，横向为心搏相位，纵向为相位选择位置，纵向位置以及横向位置所对应的选择图像80以格子状显示。由于显示画面尺寸的限制而不能在一个画面内显示所有选择图像80的情况下，优选在选择图像组的附近配置位置更新滑动杆83以及相位更新滑动杆82，从而能够更新画面内显示的选择图像80。

操作者使用鼠标等输入装置406操作画面上的指针85(参照图8)，点击各个选择图像80，从而在每个相位选择位置分别选择诊断用心搏相位。

图8表示在图7所示相位选择画面81中在相位选择位置“0.0mm”选择心搏相位“75％”、在相位选择位置“15.0mm”选择心搏相位“70％”、在相位选择位置“25.5mm”选择心搏相位“80％”的状态。而且，优选将选择的选择图像80通过由选择图像掩膜86a、86b、86c覆盖或者反转显示等与未选择的选择图像80可识别地显示。

这样，如果在各相位选择位置由操作者选择诊断相位，接着图像处理装置403根据在操作者选择的各相位选择位置的运动相位，计算诊断部位整体的运动相位分布90(步骤S5)。然后，图像处理装置403依照步骤S5中计算出的运动相位分布90，生成诊断用的断层图像(诊断用图像)(步骤S6)。

参照图6的右图以及图9说明步骤S5、步骤S6的处理。

在步骤S4的诊断用心搏相位选择处理中，如图6的右图所示，在各相位选择位置p1～p5选择生成诊断用图像的运动相位(以下，称作诊断相位)m1～m5。选择的诊断相位m1～m5在各相位选择位置p1～p5不一定一致。并且，各相位选择位置p1～p5在体轴方向上非连续。于是，图像处理装置403根据相位选择位置p1～p5和在各相位选择位置p1～p5选择的诊断相位m1～m5，计算表示诊断部位整体在各体轴方向位置的最佳诊断相位的运动相位分布90(图9左图)。

作为计算运动相位分布90的方法，列举如图10所示那样，以接近的被选择的运动相位与相位选择位置的距离为指标，由多项式表现通过选择的各运动相位m1～m5的平滑曲线，将该多项式用作运动相位分布90a。作为这样的利用多项式的数学方法，例如利用采用样条曲线的方法等。

另外，可以如图11所示，将在多个相位选择位置p1～p5选择的各运动相位m1～m5的平均值作为运动相位分布90b。

而且，运动相位分布90(90a、90b)的计算方法不限定于上述的例子。

只要是得到平滑连接多个点的曲线或者直线的插补方法，可使用任意方法。

这样，只要图像处理装置403计算出运动相位分布90，就能根据运动相位分布90在相位选择位置p1～p5以外的各体轴方向位置z1、z2、……决定诊断相位。

如图9所示，图像处理装置403根据运动相位分布90在各体轴方向位置z1、z2、……分别重建诊断用断层图像(诊断用图像)IMG_z1、IMG_z2、……。诊断用断层图像为以适于诊断的重建条件重建的断层图像。图像处理装置403将生成的诊断用断层图像IMG_z1、IMG_z2、……显示在显示装置405中。由此，操作者能够参照诊断用断层图像IMG_z1、IMG_z2、……进行诊断。

如以上说明的那样，第一实施方式的X射线CT装置1在拍摄中测量诊断部位的运动信息，根据测量的运动信息决定用于操作者选择任意运动相位的相位选择位置p1、p2、……，在决定的每个相位选择位置p1、p2、……使用拍摄数据生成多个运动相位的选择图像80并提示。由此，不是在所有体轴方向位置，而是在若干相位选择位置能提示多个选择图像80，能够大幅度减少选择图像80的生成数量。

另外，X射线CT装置1从提示的选择图像80接受任意运动相位的选择，根据操作者选择的运动相位计算诊断部位整体的体轴方向的运动相位分布90，依照计算出的运动相位分布90在每个体轴方向位置z1、z2、……分别决定诊断相位，在决定的诊断相位重建各体轴方向位置的诊断用图像IMG_z1、IMG_z2、……。由此，能够自动计算在操作者未选择的位置的最佳运动相位，生成各体层的诊断用断层图像IMG_z1、IMG_z2、……。因此，能够以少量的操作数针对各体层决定最佳运动相位，能够在各体轴方向位置以最佳运动相位生成诊断用图像。

在上述的说明中，以相邻的R波间的相对位置(％)为基准说明了心搏相位的表现，但也可以以距离单独R波的绝对时间为基准。

另外，以诊断部位为心脏的情况为例进行了说明，但是本发明的适用对象不限定为心脏，能够适用于活动的所有部位的拍摄。

第二实施方式

接着，说明本发明的第二实施方式。

而且，在以下的说明中，对与第一实施方式相同的各部分赋予同一符号，并省略重复的说明。

在第一实施方式中，说明了重建断层图像时的参照R波为一个(一个周期的心搏)的情况下以相邻R波的中间位置为相位选择位置的例子。在实施更复杂算法的心电同步重建法的情况下，以图5的处理流程有时得不到合适的相位选择位置。例如，为了提高时间分辨率，具有通过组合多次心搏的拍摄数据来生成一幅断层图像的称作心电同步分割重建法的方法。该情况下，用于生成一幅断层图像的参照R波为多个周期的参照R波。

图12是说明心电同步分割重建法的图。在图12中，表示了生成相邻R波的相对位置80％的断层图像的情况。如图12所示，在心电同步分割重建法中，图像处理装置403从例如3次心搏中拍摄的拍摄数据中，以重建所需的拍摄角度(约180°)收集相同相位、拍摄角度不同的分割拍摄数据。

具体地，在图12的例子中，从R0～R1间的拍摄数据以0～1/3π为提取范围，从R1～R2间的拍摄数据以1/3π～2/3π为提取范围，从R2～R3间的拍摄数据以2/3π～π为提取范围来收集分割拍摄数据。然后，使用组合这些分割拍摄数据而得到的约180°的拍摄数据进行图像重建。另外，为了生成在任意体轴方向位置的断层图像，在由各检测器列得到的拍摄数据间实施插补处理，从而生成同一体层位置的数据集，进行图像重建。这样，在采用组合多次心搏的拍摄数据的图像重建法的情况下，优选以图13所示那样处理顺序决定相位选择位置，并生成选择图像80。

图13是表示为了生成一幅断层图像而使用多次心搏的拍摄数据的情况下适合的选择图像生成处理(图3的步骤S2)的处理流程的图。

首先图像处理装置403从图3的步骤S1中取得的心电信息求取记录有R波的时刻(步骤S31)。接着图像处理装置403在任意范围的拍摄位置以及心搏相位分析重建断层图像时参照的R波(使用哪一心搏的拍摄数据)。在进行图12所示那样的心电同步分割重建法的情况下，由于在一个拍摄位置、一个心搏相位的图像参照多次心搏，因此图像处理装置403针对各拍摄位置、各心搏相位求取多个参照R波组，记录在RAM中。

而且，步骤S32中没有必要实际实施心电同步重建法，只要计算参照R波的信息即可。

图像处理装置403以步骤S32中分析的参照R波的内容发生切换的拍摄位置为基准，决定相位选择位置(步骤S33)。例如，在拍摄位置z1～z3，参照R波的组合为(R1，R2，R3)，在拍摄位置z4～z6，参照R波的组合为(R2，R3，R4)，在拍摄位置z7～z9，参照R波的组合为(R3，R4，R5)，依次类推，像这样在参照R波在每个拍摄位置以组单位迁移的情况下，以参照R波的内容发生变化的位置为基准，例如将拍摄位置z3、z6、z9设为相位选择位置。

图像处理装置403在步骤S33中计算出的各相位选择位置分别生成多个相位的断层图像(选择图像80)(步骤S34)，直至在所有相位选择位置的重建结束为止，重复执行步骤S34的处理(生成断层图像)(步骤S35；否→步骤S34)。如果在所有相位选择位置的重建结束(步骤S35；否)，则结束图3的步骤S2的处理(选择用图像生成处理)，转移到步骤S3。

如以上说明的那样，在第二实施方式中，能够以图像重建时的参照R波为基准来决定相位选择位置。由此，在采用通过组合多个周期的拍摄数据来重建一幅图像那样的复杂算法的心电同步重建法的情况下，也能生成合适的选择图像80并提示。

第三实施方式

接着，说明本发明的第三实施方式。

在第一以及第二实施方式中，根据运动相位的周期来决定相位选择位置，但是不限于此。相位选择位置也可以为诊断部位中表示解剖学特征的部位或诊断上重要的部位。

图14的左图是表示整个心脏的评价用图像50。在以心脏为对象的拍摄的情况下，诊断部位中表示解剖学特征的部位或者诊断上重要的部位可列举例如冠状动脉的分支部k1、k3、冠状动脉的狭窄部k4、冠动脉周围的存在石灰化k2等的部分等。在第三实施方式中，图像处理装置403具备提取诊断部位中表示解剖学特征的部位或者诊断上重要的部位的诊断部位提取部46，以包含诊断部位提取部所提取的部位的体轴方向位置为相位选择位置p1～p4来生成选择图像80。

图15是表示以诊断对象部位的重要度为基准来决定相位选择位置的处理的顺序的流程图。

首先，图像处理装置403根据由图3的步骤S1的拍摄取得的拍摄数据来生成诊断部位的评价用图像(步骤S41)。评价用图像用于重要部位的分析，因此优选以推定为活动伪影尽量少的心搏相位进行图像重建。评价用图像使用公知的心电同步重建法(例如，图4、图12所示的方法)来生成即可。接着，图像处理装置401从步骤S41中生成的评价用图像提取诊断部位(步骤S42)。例如，在图14的例子中，提取冠状动脉R。诊断部位的提取处理也是采用公知的方法即可。在从图像提取所希望区域的一般性方法中，利用例如区域生长法等三维方向的检测算法等。

接着，图像处理装置403从步骤S42中提取的诊断部位(冠状动脉R)检测诊断上重要的部位(步骤S43)。重要部位的检测方法因检测对象而不同。例如为了检测冠状动脉的分支部k1、k3，使用计算血管中心线并检测中心线分支部这样公知的算法即可。另外，为了确定冠状动脉R的狭窄部k4，可以测量提取的冠动脉的直径，并调查血管走向的直径变化，由此检测狭窄部。另外，为了确定石灰化k2等病灶部，已知通过分析血管周边的像素值(CT值)的分布来检测病灶存在位置的方法。

如果在步骤S43中检测到诊断上重要的部位，则图像处理装置403根据检测出的重要部位的位置信息计算相位选择位置p1～p4(步骤S44)。在图14的例子中，以冠状动脉R的分支部k1、k3对应的体轴方向位置为相位选择位置p1、p3，以石灰化部k2对应的体轴方向位置为相位选择位置p2，以狭窄部k4对应的体轴方向位置为相位选择位置p4。

在决定相位选择位置p1～p4后，图像处理装置403在决定的各相位选择位置p1～p4分别生成多个相位的断层图像(选择图像80)(步骤S45)。直至在所有相位选择位置p1～p4的选择图像80的重建结束为止，重复执行步骤S45的处理(步骤S46；否→步骤S45)。如果在所有相位选择位置p1～p4选择图像80的重建结束(步骤S46；是)，则结束图3的步骤S2的处理(选择图像生成处理)，转移到图3的步骤S3。

如以上说明的那样，图像处理装置403根据拍摄数据生成评价用图像，通过分析评价用图像来提取诊断上重要的部位或者表示解剖学特征的部位，以包含所提取部位的体轴方向位置为相位选择位置。由此，能够在诊断时所关注的相位选择位置生成各种运动相位的选择图像80。

第四实施方式

接着，说明本发明的第四实施方式。在图5、图13的处理流程(第一以及第二实施方式)中，以参照R波的检测时刻为基准计算了相位选择位置，但是也能以未能正常取得运动信息的拍摄位置为基准来决定相位选择位置。

图16是说明以运动信息的异常状态为基准来决定相位选择位置处理的图。

心电信息的异常，假定为心电图仪7的不良状况导致混入杂音、心律不齐等身体异常等。在这样心电信息中包含异常的状况下，存在不能进行所期待的心电同步重建的情况。于是，通过将这些异常发生位置作为相位选择位置，操作者能够在那样的相位选择位置格外注意地选择适合诊断的运动相位。

图17是以运动信息的异常发生位置为基准决定相位选择位置的处理流程。

图像处理装置403从取得的心电信息检测异常状态(步骤S51)。异常状态的检测具有多种方法，例如，可以利用来自心电图仪7的错误输出，或者将R波间隔时间(一次心搏时间)未收敛于预设正常值范围内的时刻判定为异常状态。

图像处理装置403根据在步骤S51中检测出的心电信息的异常状态发生的时刻计算相位选择位置(步骤S52)。例如，如图16所示的心电波形那样，以心电信息中混入了杂音的时刻所对应的拍摄位置为相位选择位置p1。另外，以发生了心律不齐的时刻所对应的拍摄位置为相位选择位置p2。

决定相位选择位置p1、p2后，图像处理装置403在决定的各相位选择位置p1、p2分别生成多个相位的断层图像(选择图像80)(步骤S53)。直至针对所有相位选择位置结束选择图像80的重建，重复执行步骤S53的处理(断层图像的生成)(步骤S54；否→步骤S53)。如果在所有相位选择位置结束选择图像80的重建(步骤S54；是)，则转移到图3的步骤S3。

如以上说明的那样，图像处理装置403以运动信息中发生了异常的位置为相位选择位置。由此，操作者能够在运动信息中发生了异常的相位选择位置格外注意地选择适合诊断的运动相位。

第五实施方式

接着，说明本发明的第五实施方式。在第四实施方式中对以运动信息中发生了异常的拍摄位置为相位选择位置的例子进行了说明，与此相反，可以将运动信息中发生了异常的拍摄位置从相位选择位置除外。

例如，如第一至第三实施方式中说明的那样，在以相邻R波的中间位置所对应的拍摄位置为相位选择位置，或者以参照R波发生切换的拍摄位置为相位选择位置，或者以包含诊断上的重要部位等的拍摄位置为相位选择位置的情况下，可以从这些相位选择位置将心电信息异常的拍摄位置除外。

由此，能够将相位选择位置缩小为心电信息中无异常的拍摄位置，能减少选择图像80的生成数、选择诊断相位的操作数。

第六实施方式

接着，说明本发明的第六实施方式。在第一～第五实施方式中，选择图像80是以与体轴方向垂直的截面的断层图像为选择图像80，但是本发明不限于此。例如，在图像诊断中，可使用MPR(多平面重建；Multi Planar Reconstruction)图像、体绘制图像等三维图像。因此，可以生成这些三维图像作为选择图像80，来取代与体轴方向垂直的截面的断层图像。

图18是生成三维图像作为选择图像80的情况下的处理流程。图像处理装置403首先使用第一至第五实施方式的某一种方法计算相位选择位置p1、p2、……(步骤S61)。接着，生成对于生成包含所求出的相位选择位置p1、p2、……的三维图像(例如，MPR图像)所需的断层图像(步骤S62)。通常，为了生成三维图像需要多个截面位置的断层图像。所需的断层图像的幅数(范围)因三维图像的生成条件(MPR截面的角度、绘制条件等)而不同。

图像处理装置403由步骤S62中生成的多个截面的断层图像生成多个相位的三维图像(步骤S63)。针对步骤S61中求出的所有相位选择位置重复进行步骤S62以及步骤S63的处理(步骤S64；否→步骤S62、步骤S63)。如果在所有相位选择位置结束三维图像的重建(步骤S64；是)，则转移到图3的步骤S3。

如以上说明的那样，本发明中生成的选择图像80不限定为与体轴垂直的截面的断层图像，能够扩展到MPR图像、体绘制图像等三维图像。

第七实施方式

接着，说明本发明的第七实施方式。

如第一实施方式中所述那样，图3的步骤S5(相位分布计算处理)中计算的运动相位分布90，在各个相位选择位置分别根据所选择的相位通过插补等计算来求取。因此，有可能不体现作为诊断部位整体的静止相位。优选操作者使用输入装置406等对运动相位分布90施加修正。

图19是表示计算出的运动相位分布90的心搏相位分布修正画面87的一个例子的图。

心搏相位分布修正画面87中例如并排显示诊断部位的整体图像89和诊断部位整体的运动相位分布90。整体图像89和运动相位分布90的纵轴为体轴方向。

如图19所示，操作者经由鼠标等输入装置406操作画面上的指针85，从而能够修正运动相位分布90的曲线形状。另外，优选图像处理装置403在运动相位分布90被修正后，立即重建与修正后的运动相位分布90对应的心搏相位的断层图像，实时更新诊断部位的整体图像89。

如以上说明的那样，如果操作者能够修正计算出的运动相位分布90的形状，则能生成更加符合操作者意图的图像。另外，如果对应于运动相位分布90的修正操作实时修正诊断用图像并显示，则能即刻确认修正结果，因此能够高效进行作业。

第八实施方式

接着，说明本发明的第八实施方式。

即使不在所有相位选择位置执行图3的步骤S3中的选择图像80的提示处理以及步骤S4的诊断相位选择处理，也能计算运动相位分布90。在第八实施方式中，X射线CT装置1能对相位选择位置设定选择优先级，从优先级高的相位选择位置依次进行选择图像的生成以及诊断相位的选择。

图20是表示在考虑选择优先级来进行选择图像的生成以及提示的情况下的拍摄处理整体流向的流程图。

首先，X射线CT装置1的系统控制装置401接受选择优先级表T的输入(步骤S71)。选择优先级表T是保存有选择图像80的生成以及提示的优先顺位的表。图21为选择优先级表T的一个例子。

优选能够按照例如心脏的部位信息、狭窄和石灰化等形态信息、或者心电波形信息等每个分类分别设定选择优先级。

在图21所示的选择优先级表T中，设有“部位”、“形态”以及“心电波形”的分类，对应于各分类能分别设定选择优先级。例如，以分数设定优先顺位，如将“部位”处于“近位(心脏上部)”的相位选择位置的选择优先级设为“80(分)”，将“部位”处于“中位(心脏中央部)”的相位选择位置的选择优先级设为“60(分)”，将“部位”处于“远位(心脏下部)”的相位选择位置的选择优先级设为“40(分)”。另外，例如针对“形态”设置“狭窄”、“石灰化”、“分支”等类别，能分别设定选择优先级。在图21的例子中，表示“狭窄”、“石灰化”以及“分支”的部位的选择优先级为“90(分)”，均设定为高优先级。另外，针对“心电波形”，设有“杂音”、“心律不齐”等类别，“杂音”的选择优先级为“30(分)”，“心律不齐”的选择优先级为“50(分)”。

在步骤S71中，由操作者输入选择优先级表T后，系统控制部401在存储部中保存选择优先级表T。

接着，系统控制装置401开始拍摄(步骤S72)。在拍摄的同时还进行心电信息的测量。图像处理装置403取得拍摄得到的拍摄数据以及运动信息，生成选择图像80(步骤S73)。拍摄以及选择图像80的生成可采用上述第一至第七实施方式的任一种方法。

在步骤S73中，如果生成所有相位选择位置的选择图像80，则图像处理装置403依照在步骤S71中输入的选择优先级表T的内容，从优先级最高的选择图像80依次进行选择图像80的提示(步骤S74)。

具体地，在采用图21的选择优先级表T的例子中，首先，最先提示选择优先级被设定为“90”的包含“狭窄”、“石灰化”以及“分支”的相位选择位置的选择图像80。

在由操作者从提示的多个选择图像80选择了诊断相位的阶段(步骤S75)，判断操作者是否得到了计算运动相位分布90所需的诊断相位(步骤S76)。如果输入进一步追加诊断相位这一主旨的指示(步骤S76；否)，则图像处理装置403提示选择优先级低一级的相位选择位置的选择图像80(步骤S74)。

图像处理装置403提示选择优先级被设定为低一级的“80”的“近位”所对应的相位选择位置的选择图像80，从提示的多个选择图像80中接受操作者对于诊断相位的选择(步骤S74，步骤S75)。如果输入进一步追加诊断相位这一主旨的指示(步骤S76；否)，则图像处理装置403提示选择优先级低一级的相位选择位置的选择图像80(步骤S74)。

重复步骤S74～步骤S76的处理，在操作者判断为不需追加诊断相位的情况下(步骤S76；是)，图像处理装置403以与第一实施方式同样的方法，以选择的选择图像80以及相位选择位置为指标计算运动相位分布90(步骤S77)，根据运动相位分布90生成各体轴方向位置的诊断用图像(步骤S78)，显示在显示装置405中(步骤S79)。

如以上说明的那样，第八实施方式的X射线CT装置1从选择优先级高的相位选择位置起依次提示选择图像80，进行诊断相位的选择作业，能够在选择了所需数量的诊断相位的阶段，根据操作者的指示使选择作业中途中断。

由此，能进一步缩短整个处理的作业时间。

第九实施方式

接着，作为本发明的第九实施方式，说明相位选择画面的其他例子。

图22是诊断相位选择时显示的诊断用心搏相位选择画面81A的例子。

在图22所示的诊断用心搏相位选择画面81A中提示任意的三维图像。在图22的例子中，显示冠状动脉的虚拟内视镜图像51。虚拟内视镜图像51是模拟来自管腔脏器内部的视点并根据CT图像生成的三维图像。

在诊断用心搏相位选择画面81A中，作为用于操作虚拟内视镜图像51的显示状态的按钮组，设有视点移动按钮54、前进/后退按钮55。相位选择位置通知标签52是在正显示的虚拟内视镜图像51的位置包含相位选择位置的情况下点亮的标签。相位变更按钮53是使正显示的虚拟内视镜图像51的运动相位变更时操作的按钮。

通过前进后退按钮55操作视点在脏器走向上的前进、后退，另外，通过视点移动按钮54操作视点向上下左右方向的变更。操作者在使用各按钮54、55的同时使虚拟内视镜图像51的显示在冠状动脉走向上前进或后退。如果通过相位选择位置，则系统控制装置402使相位选择位置通知标签52闪烁。在相位选择位置，操作者利用相位变更按钮53选择最佳心搏相位。图像处理装置403在对应于相位变更按钮53的操作而选择的相位重建虚拟内视镜图像51，实时更新虚拟内视镜图像51的显示状态。操作者能够在确认虚拟内视镜图像51的同时选择最佳诊断相位。遍及冠状动脉整体实施同样的处理。

这样，在诊断用心搏相位选择画面81A中，能够与虚拟内视镜图像的操作连动，在各相位选择位置选择心搏相位。图像处理装置403根据在各相位选择位置选择的运动相位来计算诊断部位整体的运动相位分布90。另外，依照运动相位分布90重建最终用于诊断的断层图像。

第十实施方式

接着，作为本发明的第十实施方式，说明进行心电同步扫描情况下的优选处理例，该心电同步扫描在与心电信息同步地控制X射线照射量的同时进行拍摄。

作为心脏拍摄的方法，同步于拍摄中的心电信息，在任意心搏相位进行X射线照射，从而实现辐射降低(以下，称作心电同步扫描)。

图23中表示一般性心电同步扫描的一个例子。

该方法中，在拍摄前由操作者预先设定进行照射的心搏相位。图23的例子中，控制X射线的照射，使得能够在相邻R波间隔的相对80％位置进行图像重建。照射的开始定时多以R波为基准来进行。以大于图像重建所需数据宽度的时间间隔进行拍摄，调整所使用的数据范围，从而能够实现在不同心搏相位的图像重建。这样的心电同步扫描中的心搏相位选择作业也能应用本发明。

在执行这样的心电同步扫描的过程中，发生了意料外的心搏变动的情况下，具有在预先假定的心搏相位不能进行X射线照射这一问题。图24中表示发生了心搏变动的情况下的一个例子。

假定心搏数为60bpm(一次心搏时间为1000ms)的患者，在将照射的心搏相位以相邻R波间隔设定为相对80％位置的情况下，以从R波起800ms后的时刻为目标，决定X射线的照射开始定时以及照射时间。但是，如图24中所示的“实际的照射相位”那样，如果在R1的R波发生后发生了意料外的心搏变动，则在意料外的心搏相位、即50％位置进行X射线照射。该情况下，操作者有必要生成多个心搏相位的断层图像，来检索最适合于诊断的心搏相位。

这样，本发明的X射线CT装置1能以在意料中的心搏相位未能进行X射线照射的拍摄位置为基准计算相位选择位置。图像处理装置403针对每个作为照射基准的R波计算实际被照射的心搏相位，比较与计划时的心搏相位的差值。而且，在差值超过事先设定的阈值的情况下，以该心搏相位为相位选择位置。或者，将该心搏相位从相位选择位置除外。

在图24的例子中，针对R1的R波，比较计划时的照射相位80％与实际的照射相位50％，来决定是否作为相位选择位置。

根据第十实施方式，在进行与心电信息同步的扫描的情况下，即使在心搏与预测不同的情况下，也能决定合适的相位选择位置。

第十一实施方式

接着，作为本发明的第十一实施方式，表示其他的诊断用心搏相位选择画面81B的例子。

在图25的诊断用心搏相位选择画面81B中，以格子状显示各相位选择位置p1、p2、p3的选择图像80。画面纵向表示体轴方向位置，选择图像显示栏的横向表示运动相位。

在诊断用心搏相位选择画面81B中，与这样的选择图像组并排显示表示诊断部位整体的整体图像89。整体图像89为表示诊断部位整体的三维图像(体绘制图像等)，以体轴方向位置为画面纵向。而且，在整体图像89上重叠显示与相位选择位置对应的线(辅助线显示G1、G2、G3)。由此，操作者能够在相位选择操作中直观地掌握相位选择位置。

另外，图25所示的辅助线显示G1、G2、G3可用于相位选择位置的调整以及追加。图26表示一个例子。

操作者使用鼠标等输入装置406，操作画面上的指针85，从而能够调整辅助线显示G1、G2、G3的位置。另外，可以将指针85移动到整体图像89上的任意位置，进行双击鼠标等特殊操作，从而能够追加表示新的相位选择位置的辅助线显示G4。

图像处理装置403将相当于移动后或者追加后的线位置(辅助线显示的位置)的拍摄位置作为调整后的相位选择位置，在调整后的相位选择位置生成选择图像80，在诊断用心搏相位选择画面81B内再次描绘。

如以上说明的那样，第十一实施方式的X射线CT装置1，作为选择诊断相位的诊断用心搏相位选择画面81B，能够连同选择图像80显示表示诊断部位整体的整体图像89，并且在整体图像89上重叠显示与正显示的选择图像80的体轴方向位置对应的辅助线显示G1～G3，或者在整体图像89上追加相位选择位置。由此，能提供易于使用的用户界面。

以上，说明了本发明的X射线CT装置以及图像重建方法的各实施方式，但是本发明不限定为上述的实施方式。本领域技术人员应理解，在本申请公开的技术思想范畴内很明显能想到各种变形例或者修正例，它们也当然属于本发明的技术范围。

符号说明

1：X射线CT装置；2：扫描机架；3：扫描床；201：X射线管；202：扫描控制装置；205：X射线检测器；210：转盘驱动装置；4：操作台；401：系统控制装置；403：图像处理装置；405：显示装置；406：输入装置；41：选择图像生成部；42：选择图像提示部；43：相位选择部；44：相位分布计算部；45：诊断用图像生成部；46：诊断部位提取部；47：选择优先级设定部；6：被检者；7：心电图仪(运动信息测量器)；81：相位选择画面；89：诊断部位的整体图像；p1、p2：相位选择位置；m1、m2：诊断相位(被选择的运动相位)；G1～G4：辅助线显示。