JP2004033517A

JP2004033517A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2004033517A
Application number: JP2002195653A
Authority: JP
Inventors: Taku Ishikawa; 石川　卓; Koichi Hirokawa; 廣川　浩一; Masahiro Nakano; 中野　正寛
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】部位に応じたより細かい管電流制御を行なうことによって被検者への無効被曝をより高いレベルで押さえることを可能にしたＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】ボリュームスキャンの場合、情報取得部４はオペレータ操作卓からの設定管電流値ＭＡ_ｉｎｉｔと制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａと部位情報Ｐａｒｔ_ｎを取得し、変動値設定部５は取得した情報をパラメータ［Ｐａｒｔ_ｎ，ＭＡ_ｉｎｉｔ］として、例えば頭部の管電流上限値ａと管電流下限値ｂ´からなる変動幅［ａ，ｂ´］を入手し、比較部６は入手した変動幅［ａ，ｂ´］と制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａとの比較を行ない、判定部７では管電流下限値Ｔ２＜制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａ≦管電流上限値Ｔ１の条件に該当するため、管電流下限値ｂ´に変更した制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａ´を管電流制御幅変更手段からＸ線管の管電流制御部３に与える。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線制御回路にＸ線曝射中に管電流を自動制御する自動管電流制御手段を有するＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置では、図１０に示すようにＸ線源１０およびＸ線検出器１１などを搭載した回転ユニットを被検体１２の周りを回転させながら、Ｘ線源１０からＸ線を曝射し、Ｘ線検出器１１により投影データを出力し画像処理により断層像を得るようにしている。このＸ線曝射中、回転ユニットの各回転角度位置におけるＸ線源１の管電流値ＭＡ_ｉｎｉｔは一定である。しかし、被検体の厚みと管電流値とは比例関係にあることから、図１１に示すように部位を考慮した制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａは回転ユニットの９０度および２７０度位置よりも０度および１８０度位置の方が小さくてよい。従って、図１０に示すように一定の管電流値ＭＡ_ｉｎｉｔは、被検者の部位、例えば図１１に示した回転ユニットの１８０度位置では線量Ｃだけ必要以上に強いＸ線を浴びせていることになり、これは被検者に対して僅かではあるが無効被曝をさせていることになる。しかも、通常の１回転スキャンでの無効被曝が僅かであっても、ボリュームスキャンなどのように撮影範囲を決めて連続してＸ線曝射をする計測では無効被曝量が増大することになる。
【０００３】
この無効被曝を減少させるためには、図１２に示すように計測中にＸ線の管電流値ＭＡ_ａｔｍａを回転ユニットの回転位置に応じて変化させる機能、つまり自動管電流制御手段を設け、この自動管電流制御手段によって計測中にできる限り細かく、そしてリアルタイムに管電流制御を行なうことにより、被検者への無効被曝を低減することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の自動管電流制御手段を有するＸ線ＣＴ装置では、ボリュームスキャンなどの場合、被検者の撮影部位は頭部や肩、胴体、足などと多岐にわたるため、管電流値を変動させる幅も様々であり、多くの線量を必要としない部位の時に本来変動してはならないレベルまで管電流値が上昇した場合、やはり無効被曝を招くこととなり、逆に、直前の管電流値よりも多くの線量を必要とする際に管電流値が少なすぎると最悪の場合、画像が得られなくなる恐れがある。
【０００５】
本発明の目的は、部位に応じたより細かい管電流制御を行なうことによって被検者への無効被曝をより高いレベルで押さえることを可能にしたＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、被検体を介して対向配置したＸ線源および検出器を有した回転ユニットと、上記Ｘ線源のＸ線制御回路にＸ線曝射中に管電流を自動制御する自動管電流制御手段とを備えたＸ線ＣＴ装置において、上記自動管電流制御手段に、一度のボリュームスキャンで被検体の軸方向の部位に応じて管電流下限値を変動可能に設定する管電流制御幅変更手段を設けたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によるＸ線ＣＴ装置は、自動管電流制御手段に、一度のボリュームスキャンで被検体の軸方向の部位に応じて管電流下限値を変動可能に設定する管電流制御幅変更手段を設けたため、部位が頭部である場合には、管電流下限値を大きくして管電流上限値との差を小さくし、一方、部位が腹部の場合は管電流下限値を小さくして管電流上限値との差を大きくし、部位に応じたより細かい管電流制御を行なうことによって被検者への無効被曝をより高いレベルで押さえることができる。
【０００８】
また請求項２に記載の発明では上記目的を達成するために、請求項１記載のものにおいて、上記自動管電流制御手段に、上記回転ユニットの１／４回転で管電流変調値を算出し、続く１／２回転の間にこの管電流変調値を用いて管電流を変調する管電流変調手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
この発明によるＸ線ＣＴ装置は、自動管電流制御手段に、さらに上記回転ユニットの１／４回転で管電流変調値を算出し、続く１／２回転の間にこの管電流変調値を用いて管電流を変調する管電流変調手段を設けたため、上述した管電流制御幅変更手段によって部位に応じたより細かい管電流制御を行なうことによって被検者への無効被曝をより高いレベルで押さえることができると共に、回転ユニットの１／４回転というより少ないデータを保持する記憶装置で済み、安価なものとすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図４は、本発明を適用するＸ線ＣＴ装置を示したブロック構成図である。
Ｘ線ＣＴ装置は、全体を統括し画像表示および画像解析を行なう画像処理装置１３、管電流を制御する管電流制御回路１５、管電圧を制御する管電圧制御回路１６、Ｘ線管１０に高電圧を与えるための高電圧発生器１７、Ｘ線管１０から放たれて被検体を透過したＸ線を検出する検出器１１、この検出器１１にて検出されたデータを生成するデータ収集回路（以下ＤＡＳと称す）１８、図示を省略したガントリ回転制御ユニットおよび寝台制御ユニットなどから構成されている。
【００１１】
図１は、上述した管電流制御回路１５における自動管電流制御手段を示すブロック構成図である。
自動管電流制御手段２は、検出器出力１に基づいて回転ユニットにおける回転方向の９０度毎に管電流を変化させるようにＸ線管の管電流出力部３を変動している。この自動管電流制御手段２には同期して９０度毎に制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａをチェックする管電流制御幅変更手段を付加している。先ず、管電流制御幅変更手段の情報取得部４は、オペレータ操作卓からの設定管電流値ＭＡ_ｉｎｉｔと、制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａと、被検体の軸方向における部位によって異なる部位情報Ｐａｒｔ_ｎを取得する。変動値設定部５は、取得した設定管電流値ＭＡ_ｉｎｉｔと部位情報Ｐａｒｔ_ｎをパラメータ［Ｐａｒｔ_ｎ，ＭＡ_ｉｎｉｔ］として、予めパラメータ［Ｐａｒｔ_ｎ，ＭＡ_ｉｎｉｔ］に対応した管電流上限値Ｔ１と管電流下限値Ｔ２からなる変動幅［Ｔ１，Ｔ２］をテーブルとして持たせてあり、計測中に必要に応じてパラメータ［Ｐａｒｔ_ｎ，ＭＡ_ｉｎｉｔ］に対応した変動幅［Ｔ１，Ｔ２］を得る。
【００１２】
次に、比較部６は、入手した変動幅［Ｔ１，Ｔ２］と制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａとの比較を行なう。判定部７は、比較部６での比較結果、管電流上限値Ｔ１＜制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａの場合は制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａに変更を加えず通常の制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａをＸ線管の管電流制御部３に出力する。しかし、管電流下限値Ｔ２＜制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａ≦管電流上限値Ｔ１の場合、および制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａ≦管電流下限値Ｔ２の場合、制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａに変更を加えてからＸ線管の管電流出力部３に出力する。つまり、所定の部位に対応する管電流下限値を所定の変動範囲内で変動するようにしている。
【００１３】
次に、上述した自動管電流制御手段２における管電流制御幅変更手段の処理動作について図２に示す管電流波形図を用いて説明する。
先ず、情報取得部４は、オペレータ操作卓からの設定管電流値ＭＡ_ｉｎｉｔと、制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａと、被検体の軸方向における部位によって異なる部位情報Ｐａｒｔ_ｎを取得する。変動値設定部５は、取得した設定管電流値ＭＡ_ｉｎｉｔと部位情報Ｐａｒｔ_ｎをパラメータ［Ｐａｒｔ_ｎ，ＭＡ_ｉｎｉｔ］として、例えば頭部を設定すると管電流上限値ａと管電流下限値ｂ´からなる変動幅［ａ，ｂ´］を入手する。
【００１４】
次に、比較部６は、入手した変動幅［ａ，ｂ´］と制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａとの比較を行なう。判定部７は、比較部６での比較結果、管電流下限値Ｔ２＜制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａ≦管電流上限値Ｔ１の条件に該当するため、制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａに変更を加えて制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａの管電流下限値ｂを管電流下限値ｂ´に変更した制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａ´を得る。この制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａ´を管電流制御幅変更手段から自動管電流制御手段２に与え、自動管電流制御手段２の出力としてＸ線管の管電流出力部３に与える。
【００１５】
図３に示すように頭部１２ａのボリュームスキャンの場合、回転ユニットの各回転位置における必要な線量はほぼ同等であり、この頭部に対応する制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａ´が得られる。つまり、図２に示すように制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａ´における回転ユニットの各回転位置で線量はｃ´しか変化しないため、頭部に適した制御管電流値が得られると共に、管電流値が小さすぎて画像が得られなくなることもない。
【００１６】
これに対して、図１１に示したように被検体の軸方向における部位が変化して胸部のボリュームスキャンを行なう場合、管電流上限値ａと管電流下限値ｂからなる変動幅［ａ，ｂ］を入手する。このため判定部７は、制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａ´に変更を加えて制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａの管電流下限値ｂ´を管電流下限値ｂに変更した制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａを得ることになり、この制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａを自動管電流制御手段２の出力としてＸ線管の管電流出力部３に与える。従って、変更を加えないときの制御管電流値ＭＡ_ａｔｍａ´での線量変化ｃ´に比べて大きな線量変化ｃとすることができ、患者の部位に応じて無効被曝を低減することができる。
【００１７】
上述したように自動管電流制御手段に、一度のボリュームスキャンで被検体の軸方向の部位に応じて管電流下限値を変動可能に設定する管電流制御幅変更手段を設けたため、部位が頭部である場合には、管電流下限値を大きくして管電流上限値との差を小さくし、一方、部位が腹部の場合は管電流下限値を小さくして管電流上限値との差を大きくし、部位に応じたより細かい管電流制御を行なうことによって被検者への無効被曝をより高いレベルで押さえることができる。
【００１８】
次に、被検体の回転方向で制御管電流値を変化させる管電流変調手段について説明する。
まず、螺旋計測を行なうためには計測準備が必要で、例えば、この準備としてＸ線管１０を一定速度で被検者を軸として円回転するための条件または計測するための条件を各ユニットに通知することなどがある。この計測準備時間内で、検出器１１の各チャンネルのばらつきの測定およびこのばらつきを低減させるための計算が必要である。この計算した結果で、計測中のＤＳＡ１８からの出力から計測前のオフセット成分（以下、ＯＦＤと称す）を減算することにより透過Ｘ線量に比例した出力データを得るためである。ＯＦＤの計算方法として、図５に示すように１チャンネルからｎチャンネル内で、３２チャンネル分を積算し、３２チャンネルを１ブロックとしてｎチャンネルｎブロック分を保存し、このデータをＯＦＤとする。
【００１９】
計測準備完了後、図７に示した計測開始地点ＡからＢ地点まで計測開始するが、このときの管電流値は図４に示した画像処理装置１３からの指令値とし、管電流変調最大値ＭＡ_ｍａｘとする。Ｂ地点を計測したデータＸＤ１をＯＦＤの場合と同じく計算し、Ｂ地点ＸＤ１として保存する。Ａ地点からの連続としてＢ地点からＣ地点まで管電流変調最大値ＭＡ_ｍａｘで計測し、Ｃ地点を計測したデータＸＤ２をＯＦＤの場合と同じく計算しＣ地点ＸＤ２として保存する。Ａ地点からの連続としてＣ地点からＤ地点へ移動中に数式１から数式４の計算を行ない、Ｄ地点からＢ地点までの変調を行なうか否かの判定する。
【００２０】
この判定方法は、図６に示すように数式１によりＯＦＤで保存したデータの中から平均した最小値ブロックを探し出し、ＯＦＤ１_{３２ＡＤＤ}とする。同じくＸＤ１で保存したデータの中から平均した最小値ブロックを探し、ＸＤ１_{３２ＡＤＤ}とする。このＸＤ１とＯＦＤ１の最小値とＭＡ_ｍａｘとの比を横軸正規化出力データＸ１とし、同じく数式２で縦軸正規化出力データＸ２を算出する。
【００２１】
【数１】

【００２２】
【数２】

【００２３】
次に、数式１および数式２で求めた横軸正規化出力データＸ１および縦軸正規化出力データＸ２との比Ｒを数式３で示すように求め、計測時の管電流最小限界値ＭＡ_ｌｍｔと計測時の管電流最大値ＭＡ_ｍａｘの比Ｔ３を数式４で求め、数式５で示す変調するか否かの適当な閾値Ｔ４を設定する。
【００２４】
【数３】

【数４】

【数５】

【００２５】
ここで、Ｔ３＜Ｒの場合、管電流変調手段は管電流の変調を行なわない。しかい、Ｔ４＜Ｒ≦Ｔ３の場合、管電流変調手段は管電流の変調を行なう。この場合の管電流最小値ＭＡ_ｍｉｎは数６で求められる。また、Ｒ≦Ｔ４の場合も管電流変調手段は管電流の変調を行なうが、管電流最小値ＭＡ_ｍｉｎは数式７で求める。
【００２６】
【数６】

【数７】

【００２７】
これらの数式６および数式７で求めた管電流最小値ＭＡ_ｍｉｎと計測時の管電流最大値ＭＡ_ｍａｘを図７に示したＤ地点からＢ地点に図８のように反映することにより、管電流を変調することができる。また、図７に示したＤ地点からＢ地点間に管電流を変調するが、同時に図９に示したＢ地点からＤ地点の管電流の変調判定をＤ地点とＥ地点間で同時に行ない、Ｂ地点からＤ地点に反映させる。
【００２８】
このような管電流変調手段を設け、螺旋計測などの計測時に走査しながら１／４回転で管電流変調値を算出し、続く１／２回転の間に管電流を変調するようにしたため、被検体の体軸に対して３６０度内で管電流を変調することができ、また、この管電流変調手段は、先に説明した自動管電流制御手段２に組み合わせて、被検体の軸方向における各部位に応じた制御を行ない、部位に応じたより細かい管電流制御を行なうことによって被検者への無効被曝をより高いレベルで押さえることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、自動管電流制御手段に管電流制御幅変動手段を設けることにより、ボリュームスキャンなどの計測時に被検者の部位に応じた管電流制御を行なうことが可能となり、被検者への更なる低被曝化を果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の要部である自動管電流制御手段を示すブロック構成図である。
【図２】図１に示した自動管電流制御手段による処理を示す管電流波形図である。
【図３】図１に示した自動管電流制御手段を用いたＸ線ＣＴ装置の概略断面図である。
【図４】図１に示した自動管電流制御手段を用いたＸ線ＣＴ装置の概略構成を示すブロック構成図である。
【図５】図４に示したＸ線ＣＴ装置のチャンネル説明図である。
【図６】図４に示したＸ線ＣＴ装置のオフセット成分説明図である。
【図７】図４に示したＸ線ＣＴ装置の概略断面図である。
【図８】図４に示したＸ線ＣＴ装置の管電流変調手段による処理を示す管電流波形図である。
【図９】図４に示したＸ線ＣＴ装置の管電流変調手段による他の処理を示す管電流波形図である。
【図１０】従来の管電流波形と共に示したＸ線ＣＴ装置の概略断面図である。
【図１１】従来の他の管電流波形と共に示したＸ線ＣＴ装置の概略断面図である。
【図１２】従来のＸ線ＣＴ装置の自動管電流制御手段による管電流波形図である。
【符号の説明】
２　自動管電流制御手段
４　情報取得部
５　　変動値判定部
６　　比較部
７　　判定部
１０　Ｘ線管球
１１　検出器
１３　被検体
１５　管電流制御回路

Claims

被検体を介して対向配置したＸ線源および検出器を有した回転ユニットと、上記Ｘ線源のＸ線制御回路にＸ線曝射中に管電流を自動制御する自動管電流制御手段とを備えたＸ線ＣＴ装置において、上記自動管電流制御手段に、一度のボリュームスキャンで被検体の軸方向の部位に応じて管電流下限値を変動可能に設定する管電流制御幅変更手段を設けたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１記載のものにおいて、上記自動管電流制御手段に、上記回転ユニットの１／４回転で管電流変調値を算出し、続く１／２回転の間にこの管電流変調値を用いて管電流を変調する管電流変調手段を設けたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。