JP2008142389A

JP2008142389A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2008142389A
Application number: JP2006334454A
Authority: JP
Inventors: Seiki Watanabe; 誠記渡辺; Naoki Ariyama; 直城有山
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2008-06-26

Abstract

【課題】バイオプシ用のフルオロスコピーが効果的に行えるＸ線ＣＴ装置を実現する。また、スキャン計画用の効果的なスカウトスキャンが行えるＸ線ＣＴ装置を実現する。
【解決手段】被検体をＸ線でスキャンして得られる投影データに基づいて画像再構成を行う撮影部とそれを制御する制御部を有するＸ線ＣＴ装置であって、前記制御部は、同一部位に関する複数回の連続スキャンの遂行中にＸ線エネルギーをスキャンごとに変更させる。前記制御部は、前記断層像についてＸ線エネルギーが異なるもの同士の差分画像を形成させる。
【選択図】図９

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置に関し、特に、被検体をＸ線でスキャン(scan)して得られる投影データ(data)に基づいて画像再構成を行う撮影部とそれを制御する制御部を有するＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置では、被検体をＸ線でスキャンし、得られる投影データに基づいて画像を再構成する。スキャンおよび画像再構成が高速化されたＸ線ＣＴ装置を用いて、フルオロスコピー(Fluoro scopy)が行われる。フルオロスコピーは、リアルタイム(real time)断層像を監視しながら被検体のバイオプシ(biopsy)を行うのに利用される。（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１１８０５７号公報

バイオプシには金属製の穿刺針が用いられるので、フルオロスコピー画像は金属アーチファクト(artifact)が多いものとなる。このため、術者にとって穿刺針の先端位置を正しく把握することは困難である。

そこで本発明の課題は、バイオプシ用のフルオロスコピーが効果的に行えるＸ線ＣＴ装置を実現することである。また、スキャン計画用の効果的なスカウトスキャンが行えるＸ線ＣＴ装置を実現することを課題とする。

課題を解決するための発明は、被検体をＸ線でスキャンして得られる投影データに基づいて画像再構成を行う撮影部とそれを制御する制御部を有するＸ線ＣＴ装置であって、前記制御部は、同一部位に関する複数回の連続スキャンの遂行中にＸ線エネルギーをスキャンごとに変更させることを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。

前記スキャンはアキシャルスキャンであることが、フルオロスコピーを行う点で好ましい。
前記同一部位に関し、複数回繰り返し行われるアキシャルスキャンによって得られた投影データに基づいて断層像を再構成することが、Ｘ線エネルギーが異なる断層像をそれぞれ得る点で好ましい。

前記断層像についてＸ線エネルギーが異なるもの同士の差分画像を形成することが、特定物質に関する断層像を得る点で好ましい。
前記スキャンはスカウトスキャンであることが、スキャン計画を容易にする点で好ましい。

前記スカウトスキャンによって得られた投影データに基づいて透視像を再構成することが、Ｘ線エネルギーが異なる透視像をそれぞれ得る点で好ましい。
前記透視像についてＸ線エネルギーが異なるもの同士の差分画像を形成することが、特定物質に関する透視像を得る点で好ましい。

本発明によれば、Ｘ線ＣＴ装置は、被検体をＸ線でスキャンして得られる投影データに基づいて画像再構成を行う撮影部とそれを制御する制御部を有し、前記制御部は、同一部位に関する複数回の連続スキャンの遂行中にＸ線エネルギーをスキャンごとに変更させるので、バイオプシ用のフルオロスコピーが効果的に行えるＸ線ＣＴ装置を実現することができる。また、スキャン計画用の効果的なスカウトスキャンが行えるＸ線ＣＴ装置を実現することができる。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置の模式的構成を示す。本装置は本発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、Ｘ線ＣＴ装置に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。

本装置は、ガントリ(gantry)１００、テーブル(table)２００およびオペレータコンソール(operator console)３００を有する。ガントリ１００は、テーブル２００によって搬入される被検体１０を、Ｘ線照射・検出装置１１０でスキャンして複数ビュー(view)の投影データを収集し、オペレータコンソール３００に入力する。

オペレータコンソール３００は、ガントリ１００から入力された投影データに基づいて画像再構成を行い、再構成画像をディスプレイ(display)３０２に表示する。画像再構成は、オペレータ３００内の専用のコンピュータ(computer)によって行われる。画像再構成用のコンピュータとガントリ１００およびテーブル２００は、本発明における撮影部の一例である。

オペレータコンソール３００は、また、ガントリ１００とテーブル２００の動作を制御する。制御はオペレータ３００内の専用のコンピュータによって行われる。このコンピュータは、本発明における制御部の一例である。制御部は画像再構成をも制御する。

オペレータコンソール３００による制御の下で、ガントリ１００は所定のスキャン条件でスキャンを行い、テーブル２００は所定の部位がスキャンされるように、被検体１０の位置決めを行う。位置決めは、内蔵する位置調節機構により、天板２０２の高さおよび天板上のクレードル(cradle)２０４の水平移動距離を調節することによって行われる。

クレードル２０４を停止させた状態でスキャンすることにより、アキシャルスキャン(axial scan)を行うことができる。アキシャルスキャンを連続的に複数回繰り返し行うことにより、シネスキャン(cine scan)を行うことができる。フルオロスコピーはシネスキャンを利用して時間的に連続した同一部位の複数枚の断層像を得ることで行われる。

クレードル２０４を連続的に移動させながら複数回のスキャンを連続的に行うことにより、ヘリカルスキャン(helical scan)を行うことができる。クレードル２０４を間欠的に移動させながら停止位置ごとにスキャンすることによりクラスタスキャン(cluster scan)を行うことができる。Ｘ線照射・検出装置１１０の回転を止めた状態でクレードル２０４を連続的に移動させることにより、スカウトスキャン(scout scan)を行うことができる。

天板２０２の高さ調節は、支柱２０６をベース(base)２０８への取付部を中心としてスイング(swing)させることによって行われる。支柱２０６のスイングによって、天板２０２は垂直方向および水平方向に変位する。クレードル２０４は天板２０２上で水平方向に移動して天板２０２の水平方向の変位を相殺する。スキャン条件によっては、ガントリ１００をチルト(tilt)させた状態でスキャンが行われる。ガントリ１００のチルトは、内蔵のチルト機構によって行われる。

なお、テーブル２００は、図２に示すように、天板２０２がベース２０８に対して垂直に昇降する方式のものであってよい。天板２０２の昇降は内蔵の昇降機構によって行われる。このテーブル２００においては、昇降に伴う天板２０２の水平移動は生じない。

図３に、Ｘ線照射・検出装置１１０の構成を模式的に示す。Ｘ線照射・検出装置１１０は、Ｘ線管１３０の焦点１３２から放射されたＸ線１３４をＸ線検出器１５０で検出するようになっている。

Ｘ線１３４は、図示しないコリメータ(collimator)で成形されてコーンビーム(cone beam)またはファンビーム(fan beam)のＸ線となる。Ｘ線検出器１５０は、Ｘ線の広がりに対応して２次元的に広がるＸ線入射面１５２を有する。Ｘ線入射面１５２は円筒の一部を構成するように湾曲している。円筒の中心軸は焦点１３２を通る。

Ｘ線照射・検出装置１１０は、撮影中心すなわちアイソセンタ(isocenter)Ｏを通る中心軸の周りを回転する。中心軸は、Ｘ線検出器１５０が形成する部分円筒の中心軸に平行である。

回転の中心軸の方向をｚ方向とし、アイソセンタＯと焦点１３２を結ぶ方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に垂直な方向をｘ方向とする。これらｘ，ｙ，ｚ軸はｚ軸を中心軸とする回転座標系の３軸となる。

図４に、Ｘ線検出器１５０のＸ線入射面１５２の平面図を模式的に示す。Ｘ線入射面１５２は検出セル(cell)１５４がｘ方向とｚ方向に２次元的に配置されたものとなっている。すなわち、Ｘ線入射面１５２は検出セル１５４の２次元アレイ(array)となっている。なお、ファンビームＸ線を用いる場合は、Ｘ線入射面１５２は検出セル１５４の１次元アレイとしてよい。

個々の検出セル１５４は検出チャンネル(channel)を構成する。これによって、Ｘ線検出器１５０は多チャンネルＸ線検出器となる。検出セル１５４は、例えばシンチレータ(scintillator)とフォトダイオード(photo diode)の組合せによって構成される。

図５に、Ｘ線管１３０の管電圧供給系統のブロック(block)図を示す。図５に示すように、Ｘ線管１３０には、高電圧発生装置１４０から管電圧が供給される。高電圧発生装置１４０は、高圧インバータ(inverter)＆絶縁ユニット(unit)１４２と管電圧制御ユニット１４４を有する。

高圧インバータ＆絶縁ユニット１４２は、管電圧制御ユニット１４４による制御の下で高電圧をＸ線管１３０に印加する。管電圧制御ユニット１４４による管電圧制御はフィードバック(feed back)制御によって行われる。管電圧制御ユニット１４４、例えばファームウェア(firmware)等によって構成される。

管電圧制御ユニット１４４による管電圧制御は、オペレータコンソール３００から与えられる制御情報に基づいて行われる。制御情報は、システムソフトウェアスキャン(system software scan )計画によって定まる。

図６に、本装置の動作のフローチャート(flow chart)を示す。この動作は、オペレータコンソール３００による制御の下で遂行される。図６に示すように、ステップ(step)６０１で、スカウトスキャンを行う。スカウトスキャンは、Ｘ線照射・検出装置１１０の回転を止めた状態でＸ線を照射しながら、クレードル２０４を連続的に移動させることによって行われる。

クレードル２０４の移動は往復で行われ、往と復ではＸ線エネルギー(energy)を異ならせる。なお、往復する同じ動作を２度繰り返すようにしても良い。Ｘ線エネルギーの変更は、Ｘ線管１３０の管電圧を変更することによって行われる。

管電圧は、例えば図７に示すように、Low kVとHigh kVの２段階に変更される。スキャン１はLow kVで行われ、スキャン２はHigh kV で行われる。Low kVは例えば８０ｋＶであり、High kVは例えば１４０ｋＶである。これによって、デュアルエネルギー(dual energy)のスカウトスキャンが行われる。なお、管電圧変更は３段階以上の複数段階としても良い。以下、２段階の例について述べるが、３段階以上についても同様になる。

デュアルエネルギーのスカウトスキャンによって得られた２種類の投影データから、透視像がそれぞれ再構成される。これによって、Ｘ線エネルギーが異なる２種類の透視像が得られる。

２種類の透視像については、差分画像が求められる。これによって、特定の物質を描出した透視像が得られる。描出される物質は、Low kVの値とHigh kVの値の組合せに応じて定まる。そのような物質は、例えば、脂肪、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)等である。

このようにして、Ｘ線エネルギーが異なる２種類の透視像と特定物質の分布を示す透視像が得られる。なお、これだけの透視像を必要としないときは、単一の管電圧によるシングルエネルギー(single energy)のスカウトスキャンを行って良い。

ステップ６０２で、ローカライズ(localize)を行う。ローカライズは、オペレータにより、オペレータコンソール３００を通じて行われる。これによって、例えば、図８に示すようなスライス(slice)位置ａが設定される。

デュアルエネルギーのスカウトスキャンにより、Ｘ線エネルギーが異なる２種類の透視像と特定物質の分布を示す透視像が得られるので、ローカライズは、シングルエネルギーのスカウトスキャンによって得られる透視像よりも豊富な情報に基づいて行うことができる。これによって、効果的なローカライズを行うことができる。

ステップ６０３で、フルオロスコピーを行う。フルオロスコピーもデュアルエネルギーで行われる。すなわち、管電圧を２段階に変化させたフルオロスコピーが行われる。
図９に、フルオロスコピー用のスキャンと管電圧パターンの一例を示す。図９の（ａ）に示すように、フルオロスコピーは、相前後する２つのスキャン１,２の繰り返しによって行われる。すなわち、スキャン１,２を１対とするシネスキャンが行われる。

スキャン１,２は共にハーフスキャン(half scan)である。ハーフスキャンの回転角度は１８０度＋γである。γはＸ線ビーム１３４のファン角度である。２つのスキャンの間には、Ｘ線が照射されないインタースキャンディレイ(inter scan delay)ＩＳＤがある。ＩＳＤは、回転角度が３６０度−（１８０度＋γ）だけ変化するのに要する時間である。

図９の（ｂ）に示すように、スキャン１はLow kVで行われ、スキャン２はHigh kVで行われる。Low kVは例えば８０ｋＶであり、High kVは例えば１４０ｋＶである。なお、管電圧変更は３段階以上の複数段階としても良い。以下、２段階の例について述べるが、３段階以上についても同様になる。

図１０に、フルオロスコピー用のスキャンと管電圧パターンの他の例を示す。図１０の（ａ）に示すように、フルオロスコピーは、連続する２つのスキャン１,２の繰り返しによって行われる。すなわち、スキャン１,２を１対とするシネスキャンが行われる。

スキャン１,２は共にハーフスキャンである。２つのスキャンの間にはインタースキャンディレイはなく、管電圧切り替りの移行期間だけがある。図１０の（ｂ）に示すように、スキャン１はLow kVで行われ、スキャン２はHigh kVで行われる。Low kVは例えば８０ｋＶであり、High kVは例えば１４０ｋＶである。

デュアルエネルギーのシネスキャンによって得られた２種類の投影データから、断層像がそれぞれ再構成される。これによって、Ｘ線エネルギーが異なる２種類の断層像が得られる。

これら２種類の断層像について差分画像が求められる。これによって、特定の物質を描出した断層像が得られる。描出される物質は、Low kVの値とHigh kVの値の組合せに応じて定まる。そのような物質は、例えば、脂肪、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)等である。

バイオプシを行う場合は、鉄が描出可能なLow kVとHigh kVの組合せとされる。これによって、穿刺針が描出された断層像が得られる。この断層像は、差分前の２種類の断層像のいずれかに重畳される。これによって、穿刺針の位置が明確なフルオロスコピー画像が得られる。あるいは、差分前の２種類の断層像を交互に表示することによっても、それに近い画像を得ることができる。そのようなフルオロスコピー画像を利用して、術者はバイオプシを正確かつ容易に行うことができる。

本発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。本発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。Ｘ線照射・検出装置の構成を示す図である。Ｘ線検出器のＸ線入射面の構成を示す図である。管電圧供給系統を示す図ブロック図である。本発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の動作を示すフローチャートである。スカウトスキャン時の管電圧のタイムチャートである。ローカライズの一例を示す図である。フルオロスコピー用のスキャンと管電圧パターンの一例を示す図である。フルオロスコピー用のスキャンと管電圧パターンの一例を示す図である。

符号の説明

１０：被検体
１００：ガントリ
１１０：Ｘ線照射・検出装置
１３０：Ｘ線管
１３２：焦点
１３４：Ｘ線
１５０：Ｘ線検出器
１５２：Ｘ線入射面
１５４：検出セル
２００：テーブル
２０２：天板
２０４：クレードル
２０６：支柱
２０８：ベース
３００：オペレータコンソール
３０２：ディスプレイ
１４０：高電圧発生装置
１４２：高圧インバータ＆絶縁ユニット
１４４：管電圧制御ユニット

Claims

被検体をＸ線でスキャンして得られる投影データに基づいて画像再構成を行う撮影部とそれを制御する制御部を有するＸ線ＣＴ装置であって、
前記制御部は、
同一部位に関する複数回の連続スキャンの遂行中にＸ線エネルギーをスキャンごとに変更させる
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記スキャンはアキシャルスキャンである
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記制御部は、
前記同一部位に関し、複数回繰り返し行われるアキシャルスキャンによって得られた投影データに基づいて断層像を再構成させる
ことを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記制御部は、
前記断層像についてＸ線エネルギーが異なるもの同士の差分画像を形成させる
ことを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記スキャンはスカウトスキャンである
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記制御部は、
前記スカウトスキャンによって得られた投影データに基づいて透視像を再構成させる
ことを特徴とする請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記制御部は、
前記透視像についてＸ線エネルギーが異なるもの同士の差分画像を形成させる
ことを特徴とする請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。