JP2007117719A - X線コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】X線CT装置は、X線源101と、高電圧発生部104と、投影データを発生するために被検体を透過したX線を検出するX線検出器102と、投影データを心電図データと関連付けて記憶する記憶部203と、操作者指令に従って特定の心拍位相を設定する設定部212と、複数の心拍周期にわたる特定の心拍位相を中心とした複数の特定期間に収集した複数の投影データセットに基づいて断層像を再構成する再構成部206と、被検体の心拍数の変動範囲に基づいて特定期間を拡張する期間拡張部207と、拡張された特定期間に比較的高線量でX線を発生し、拡張された特定期間以外の他の期間に比較的低線量でX線を発生するために高電圧発生部を制御する制御部212とを備える。
【選択図】図1
Description
被曝低減を図ることが試みられている。
本発明の第2局面は、被検体から収集された心電情報を記憶部と、前記被検体の再構成する心拍位相を設定する設定部と、被検体に向けてX線を曝射するX線源と、前記X線源に高電圧を印加する高電圧発生部と、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、前記検出器で検出された投影データに基づいて、前記設定部にて設定された心拍位相の断層像を再構成する再構成部と、前記設定部にて設定された心拍位相を再構成するのに必要な期間にマージン期間を加えた第1の期間を高X線量でスキャンし、前記第2の期間を低X線量でスキャンするよう前記高電圧発生装置を制御する制御部とを備えたことを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置である。
本発明の第3局面は、被検体に向けてX線を曝射するX線源、このX線源に高電圧を印加する高電圧発生部、及び前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器を有し、被検体をスキャンする架台と、被検体から収集された心電図を記憶部と、前記被検体の断層像を再構成する心拍位相範囲を設定する設定部と、前記検出器で検出された投影データに基づいて、前記設定部にて設定された心拍位相範囲のうち特定位相の断層像を再構成する再構成部と、前記スキャンとして並行して得られた心電図をトリガにして、前記設定部により設定された心拍位相範囲を高X線でスキャンし、前記心電サイクルのうち前記心拍位相範囲を除いた範囲を低X線量でスキャンするよう前記高電圧発生部を制御する制御部とを備えたことを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置である。
本発明の第4局面は、X線量を変調しながらヘリカルスキャンを行うスキャン部と、前記ヘリカルスキャンに並行して、投影データに基づいて断層像をファンビーム再構成により次々と再構成すると共に、前記ヘリカルスキャン終了後、投影データに基づいてコーンビーム再構成により画像を再構成する再構成部と、前記ヘリカルスキャンに並行して前記ファンビーム再構成を用いて次々と再構成された断層像を表示し、前記ヘリカルスキャン終了後に前記コーンビーム再構成を用いて再構成された画像を表示する表示部とを備えたことを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置である。
本発明の第5局面は、被検体に向けてX線を曝射するX線源、このX線源に高電圧を印加する高電圧発生部、及び前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器を有し、被検体をスキャンするスキャン部と、前記スキャンと並行して、被検体から収集された心電図を記憶する記憶部と、前記被検体の断層像を再構成したい心拍位相を設定する設定部と、前記検出器で検出された投影データに基づいて、前記設定部にて設定された心拍位相の断層像を再構成する再構成部と、前記スキャンと並行して収集された心電図に基づいて、前記設定部により設定された心拍位相を含む所定の範囲にX線量を高くすると共に、当該所定の範囲を除く範囲にX線量を低下するよう前記高電圧発生部を制御する制御部とを備えたことを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置である。
本発明の第6局面は、被検体に向けてX線を曝射するX線源、このX線源に高電圧を印加する高電圧発生部、及び前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器を有し、被検体をスキャンするスキャン部と、前記スキャン前及び前記スキャンと並行して、被検体から収集された心電図情報を記憶する記憶部と、前記被検体の断層像を再構成したい心拍位相を設定する設定部と、前記検出器で検出された投影データに基づいて、前記設定部にて設定された心拍位相の断層像を再構成する再構成部と、前記記憶部に記憶される前記スキャンとして並行して得られた心電図情報をトリガにして、前記記憶部に記憶された前記スキャン前に収集された複数の心拍数に基づいて決定された所定の範囲にX線量を高くし、当該所定の範囲を除く範囲にX線量を低下するよう前記高電圧発生部を制御する制御部とを備えたことを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置である。
本発明の第7局面は、X線を発生するX線源と、前記X線源に印加するための高電圧を発生する高電圧発生部と、投影データを発生するために、被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、前記投影データを前記被検体の心電図データと関連付けて記憶する記憶部と、複数の心拍周期にわたる特定の心拍位相を中心とした複数の特定期間に収集した複数の投影データセットの間でビューが同じ投影データを加重加算する加算処理得部と、前記加重加算された複数の投影データセットに基づいて、断層像を再構成する再構成部とを具備することを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置である。
本発明の第8局面は、X線を発生するX線源と、投影データを発生するために、被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、操作者指示に従って前記被検体の心拍周期内に特定期間を設定する特定期間設定部と、前記特定期間に収集した投影データに基づいて断層像を再構成する再構成部と、前記特定期間を、画像再構成に要する投影データの角度範囲に対応する時間幅に基づいて拡張する拡張処理部と、前記拡張された特定期間に従って前記X線管からのX線の発生/停止又は強度変調を制御する制御部とを具備するX線コンピュータ断層撮影装置である。
以下、図面を参照して本発明によるX線コンピュータ断層撮影装置の第1実施形態を説明する。なお、X線コンピュータ断層撮影装置には、X線管とX線検出器とが一体として被検体の周囲を回転する回転/回転(ROTATE/ROTATE)タイプと、リング状又は平面状に多数の検出素子がアレイされ、X線管のみが被検体の周囲を回転する固定/回転(STATIONARY/ROTATE)タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転/回転タイプとして説明する。また、1スライスの断層像データを再構成するには、被検体の周囲1周、約360°分の投影データ(フル再構成法)が、またハーフ再構成法でも180°+α(α;ファン角)分の投影データが必要とされる。本実施形態では、動きの速い心臓等の撮影に有効なハーフ再構成法を採用する。
WA=((HRA+HRB)−HRA)/(HRA+HRB)
=HRB/(HRA+HRB)
セグメントBの投影データに対する重みWBは、次の通りである。
=HRA/(HRA+HRB)
例えば、セグメントAを収集したときの心拍数が90bpsで、セグメントBを収集したときの心拍数が75bpsのとき、セグメントAの投影データに対する重みWAは、0.45、セグメントBの投影データに対する重みWBは、0.55に設定される。
成モード(ハーフ再構成/セグメント再構成)、ヘリカルピッチ、スキャン速度、標準ス
キャン範囲のX線量に関する条件(管電流、管電圧)が設定される。
以下、図面を参照して本発明によるX線コンピュータ断層撮影装置(X線CT又はCTスキャナともいう)の第2実施形態を説明する。なお、X線コンピュータ断層撮影装置には、X線管と放射線検出器とが1体として被検体の周囲を回転する回転/回転(ROTATE/ROTATE)タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、X線管のみが被検体の周囲を回転する固定/回転(STATIONARY/ROTATE)タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転/回転タイプとして説明する。
Claims (49)
- X線を発生するX線源と、
前記X線源に印加するための高電圧を発生する高電圧発生部と、
投影データを発生するために、被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記投影データを前記被検体の心電図データと関連付けて記憶する記憶部と、
操作者指令に従って特定の心拍位相を設定する設定部と、
複数の心拍周期にわたる前記特定の心拍位相を中心とした複数の特定期間に収集した複数の投影データセットに基づいて、断層像を再構成する再構成部と、
前記設定手段により設定された特定の心拍位相及び心拍数の変動範囲に基づいて、前記被検体の心電周期のうち高いX線でスキャンする第1の期間を決定する決定部と、
前記第1の期間に比較的高線量でX線を発生し、前記第1の期間以外の第2の期間に比較的低線量でX線を発生するように、前記X線管の管電流を制御する制御部とを備えたことを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。 - 前記心拍数の変動範囲は、複数心拍分の心拍数に基づいて決定されることを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記心拍数の変動範囲は、操作者指令に従って決定されることを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記心拍数の変動範囲は、前記投影データの収集前に得られた複数の心拍数の中の代表値に基づいて決定されることを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記心拍数の変動範囲は、呼吸練習期間の最大心拍数と最小心拍数の範囲に決定されることを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記決定部は、前記被検体の心拍数の変動範囲に基づいて、前記特定期間を拡張する期間拡張するものであり、前記拡張された期間の始点は、前記最大心拍数に対応する期間の始点に設定され、前記拡張された期間の終点は、前記最小心拍数に対応する期間の終点に設定されることを特徴とする請求項5記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記制御部は、前記X線源の管電流を前記拡張された特定期間と前記他の期間とで変調するために前記高電圧発生装置を制御することを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記制御部は、前記特定期間の管電流値を操作者指示にしたがって決定し、前記他の期間の管電流値を前記特定期間の管電流値に基づいて決定することを特徴とする請求項7記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記制御部は、前記特定期間と前記他の期間との間に、前記特定期間の管電流値と前記他の期間の管電流値との間の管電流値の移行期間を設けることを特徴とする請求項7記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記特定の心拍位相及び心拍数の変動範囲は、R波を基準とした遅れ時間に変換され、
前記制御部は、変換された遅れ時間で前記管電流を制御することを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。 - 前記スキャン前の心拍数の時間変化を表すグラフを表示する表示部と、
前記グラフ上に心拍数の変動範囲を指定するための操作部とをさらに備えることを特徴とする請求項3記載のX線コンピュータ断層撮影装置。 - 前記表示部は、少なくとも最大心拍数又は最小心拍数を含む一部の時間と心拍数の関係を示すグラフ、及びこのグラフの対応期間の心電図を表示することを特徴とする請求項11記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記制御部は、前記投影データの収集と並行して得られた心拍数が前記心拍数の変動範囲から外れているとき、前記他の期間に前記高X線量で前記X線を発生するために前記X線管の管電流を制御することを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記制御部は、前記投影データの収集に先立って、造影剤流入タイミングを図るためのプリスキャンを行う場合、前記特定の期間の管電流値と前記プリスキャン時の管電流値との範囲で、前記他の期間の管電流値が変化するように前記高電圧発生部を制御することを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記再構成部は、前記複数の投影データセットの間でビューが同じ投影データを加重加算することを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記再構成部は、前記ビューが同じ投影データに対して、前記投影データを収集した心拍周期の心拍数に対応する重みを適用することを特徴とする請求項15記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記心拍数が比較的高い心拍周期に収集した投影データに対して適用される重みは、前記心拍数が比較的低い心拍周期に収集した投影データに対して適用される重みよりも、低いことを特徴とする請求項16記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記再構成部は、前記ビューが同じ投影データに対して、画像再構成に要する角度範囲に対して前記投影データセット各々が占める割合に対応する重みを適用することを特徴とする請求項15記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記割合が比較的高い投影データセット内の投影データに対して適用される重みは、前記割合が比較的低い投影データセット内の投影データに対して適用される重みよりも、高いことを特徴とする請求項18記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記投影データはは、ヘリカルスキャンにより収集され、
前記再構成部は、前記ヘリカルスキャンに並行して、前記X線検出器の少なくとも一部の投影データに基づいて断層像をリアルタイム再構成により次々と再構成すると共に、前記ヘリカルスキャン終了後、投影データに基づいてコーンビーム再構成により画像を再構成することを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。 - 被検体から収集された心電情報を記憶部と、
前記被検体の再構成する心拍位相を設定する設定部と、
被検体に向けてX線を曝射するX線源と、
前記X線源に高電圧を印加する高電圧発生部と、
前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記検出器で検出された投影データに基づいて、前記設定部にて設定された心拍位相の断層像を再構成する再構成部と、
前記設定部にて設定された心拍位相を再構成するのに必要な期間にマージン期間を加えた第1の期間を高X線量でスキャンし、前記第2の期間を低X線量でスキャンするよう前記X線管の管電流を制御する制御部とを備えたことを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。 - 被検体に向けてX線を曝射するX線源、このX線源に高電圧を印加する高電圧発生部、及び前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器を有し、被検体をスキャンする架台と、
被検体から収集された心電図を記憶部と、
前記被検体の断層像を再構成する心拍位相範囲を設定する設定部と、
前記検出器で検出された投影データに基づいて、前記設定部にて設定された心拍位相範囲のうち特定位相の断層像を再構成する再構成部と、
前記スキャンとして並行して得られた心電図をトリガにして、前記設定部により設定された心拍位相範囲を高X線でスキャンし、心電周期のうち前記心拍位相範囲を除いた範囲を低X線量でスキャンするよう前記X線管の管電流を制御する制御部とを備えたことを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。 - X線量を変調しながらヘリカルスキャンを行うスキャン部と、
前記ヘリカルスキャンに並行して、投影データに基づいて断層像をファンビーム再構成により次々と再構成すると共に、前記ヘリカルスキャン終了後、投影データに基づいてコーンビーム再構成により画像を再構成する再構成部と、
前記ヘリカルスキャンに並行して前記ファンビーム再構成を用いて次々と再構成された断層像を表示し、前記ヘリカルスキャン終了後に前記コーンビーム再構成を用いて再構成された画像を表示する表示部とを備えたことを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。 - 被検体に向けてX線を曝射するX線源、このX線源に高電圧を印加する高電圧発生部、及び前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器を有し、被検体をスキャンするスキャン部と、
前記スキャンと並行して、被検体から収集された心電図を記憶する記憶部と、
前記被検体の断層像を再構成したい心拍位相を設定する設定部と、
前記検出器で検出された投影データに基づいて、前記設定部にて設定された心拍位相の断層像を再構成する再構成部と、
前記スキャンと並行して収集された心電図に基づいて、前記設定部により設定された心拍位相を含む所定の範囲にX線量を高くすると共に、当該所定の範囲を除く範囲にX線量を低下するよう前記X線管の管電流を制御する制御部とを備えたことを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。 - 被検体に向けてX線を曝射するX線源、このX線源に高電圧を印加する高電圧発生部、及び前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器を有し、被検体をスキャンするスキャン部と、
前記スキャン前及び前記スキャンと並行して、被検体から収集された心電図情報を記憶する記憶部と、
前記被検体の断層像を再構成したい心拍位相を設定する設定部と、
前記検出器で検出された投影データに基づいて、前記設定部にて設定された心拍位相の断層像を再構成する再構成部と、
前記記憶部に記憶される前記スキャンとして並行して得られた心電図情報をトリガにして、前記記憶部に記憶された前記スキャン前に収集された複数の心拍数に基づいて決定された所定の範囲にX線量を高くし、当該所定の範囲を除く範囲にX線量を低下するよう前記X線管の管電流を制御する制御部とを備えたことを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。 - 前記制御部は、前記所定の範囲を除く範囲におけるX線量が所定値より低くならないように前記X線管の管電流を制御することを特徴とする請求項24記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- X線を発生するX線源と、
前記X線源に印加するための高電圧を発生する高電圧発生部と、
投影データを発生するために、被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記投影データを前記被検体の心電図データと関連付けて記憶する記憶部と、
複数の心拍周期にわたる特定の心拍位相を中心とした複数の特定期間に収集した複数の投影データセットの間でビューが同じ投影データを加重加算する加算処理得部と、
前記加重加算された複数の投影データセットに基づいて、断層像を再構成する再構成部とを具備することを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。 - 前記再構成部は、前記ビューが同じ投影データに対して、前記投影データを収集した心拍周期の心拍数に対応する重みを適用することを特徴とする請求項27記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記心拍数が比較的高い心拍周期に収集した投影データに対して適用される重みは、前記心拍数が比較的低い心拍周期に収集した投影データに対して適用される重みよりも、低いことを特徴とする請求項28記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記再構成部は、前記ビューが同じ投影データに対して、画像再構成に要する角度範囲に対して前記投影データセット各々が占める割合に対応する重みを適用することを特徴とする請求項27記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記割合が比較的高い投影データセット内の投影データに対して適用される重みは、前記割合が比較的低い投影データセット内の投影データに対して適用される重みよりも、高いことを特徴とする請求項30記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- X線を発生するX線源と、
投影データを発生するために、被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
操作者指示に従って前記被検体の心拍周期内に特定期間を設定する特定期間設定部と、
前記特定期間に収集した投影データに基づいて断層像を再構成する再構成部と、
前記特定期間を、画像再構成に要する投影データの角度範囲に対応する時間幅に基づいて拡張する拡張処理部と、
前記拡張された特定期間に従って前記X線管からのX線の発生/停止又は強度変調を制御する制御部とを具備するX線コンピュータ断層撮影装置。 - 前記拡張された特定期間内のX線強度は、前記拡張された特定期間以外の期間のX線強度よりも高い請求項32記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記拡張された特定期間内ではX線は発生され、前記拡張された特定期間以外の期間ではX線は停止される請求項32記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記特定期間は、前記画像再構成に要する投影データの角度範囲に対応する時間幅の1/2の時間を前後それぞれ拡張される請求項32記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記特定期間の始期は、前記画像再構成に要する投影データの角度範囲に対応する時間幅の1/2の時間に加えて、前記X線の発生又は変調にともなう前記X線の立ち上がり時間又はそれに相当する時間を早められる請求項35記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記画像再構成に要する投影データの角度範囲に対応する時間幅は、前記X線管がハーフ再構成法に応じた(180°+ファン角)を回転するのに要する時間である請求項32記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記特定期間の始期は、前記被検体から事前に取得した複数の心拍周期の中の最短時間に基づいて決定され、前記特定期間の終期は、前記被検体から事前に取得した複数の心拍周期の中の最長時間に基づいて決定される請求項32記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記特定期間の始期と終期は、前記心電図の特定波形からの経過時間として設定される請求項32記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記特定期間設定手段は、前記操作者から前記心拍周期全体を百としたときの百分率で指示された前記特定期間の始期と終期を、前記心電図の特定波形からの経過時間に変換する請求項32記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記制御部は、前記被検体の心拍数が予め設定された上限数を超過したとき、前記X線の発生/停止又は強度変調の制御を中止する請求項32記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記制御部は、前記被検体の心拍数の変動が予め設定された上限数を超過したとき、前記X線の発生/停止又は強度変調の制御を中止する請求項32記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記X線管の出力又はそれを反映する信号を計測する計測部と、
前記計測部の出力のデータを、時間と対応付けられ得る情報とともに記憶する記憶部とをさらに備える請求項40記載のX線コンピュータ断層撮影装置。 - 前記被検体の心電図又は前記特定波形の系列を、前記指示された百分率に対応する再構成に使うデータ範囲と、前記記憶された前記計測部の出力のデータから特定した前記X線が発生又は高強度を維持する期間ととともに表示する手段をさらに備える請求項43記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記再構成に使うデータ範囲が、前記記憶された前記計測部の出力のデータから特定した前記X線が発生又は高強度を維持する期間から外れている心拍周期において収集した投影データが画像再構成処理から除外される請求項44記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記再構成に使うデータ範囲が、前記記憶された前記計測部の出力のデータから特定した前記X線が発生又は高強度を維持する期間から外れている心拍周期を操作者が指定するための指定手段をさらに備える請求項45記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記再構成に使うデータ範囲が、前記記憶された前記計測部の出力のデータから特定した前記X線が発生又は高強度を維持する期間から外れている心拍周期を自動抽出するための手段をさらに備える請求項45記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- 前記被検体の心電図又は前記特定波形の系列を、前記被検体の心電図又は前記特定波形の系列から前記指示された百分率により特定した期間と、前記記憶された前記計測部の出力のデータから特定した前記X線が発生又は高強度を維持する期間ととともに表示する手段をさらに備える請求項43記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
- X線を発生するX線源と、
前記X線源に印加するための高電圧を発生する高電圧発生部と、
投影データを発生するために、被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記投影データを前記被検体の心電図データと関連付けて記憶する記憶部と、
操作者指令に従って特定の心拍位相を設定する設定部と、
複数の心拍周期にわたる前記特定の心拍位相を中心とした複数の特定期間に収集した複数の投影データセットに基づいて、断層像を再構成する再構成部と、
前記被検体の心拍数の変動範囲に基づいて、前記特定期間を拡張する期間拡張部と、
前記拡張された特定期間に比較的高線量でX線を発生し、前記拡張された特定期間以外の他の期間に比較的低線量でX線を発生するために、前記X線管の管電流を制御する制御部とを備えたことを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。
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