JP2010099389A - Ｘ線ｃｔ装置及びスキャノ画像の作成プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】一度のスキャンで、複数の部位を異なる角度位置から撮影したスキャノ画像を得ることができるＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】ガントリ内の回転部にＸ線管及びＸ線検出器を対向配置し、被検体に対してＸ線を照射してＸ線撮影を行う撮影部と、被検体を載置する天板を有し、天板をガントリ内に移動可能な寝台と、被検体の複数の部位をスキャノ撮影する際に回転部を制御し、複数の部位毎にＸ線の照射角度を設定して撮影方向を切り替える制御部とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検体の断層像を得るＸ線ＣＴ装置及びスキャノ画像の作成プログラムに関する。

一般に病院等の機関では、Ｘ線ＣＴ装置（コンピュータ断層撮影装置）等の画像診断装置が使用されており、被検体を撮影して得た投影データを収集して医用画像情報を観察するようにしている。このようなＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線管とＸ線検出器を対向配置し、Ｘ線管とＸ線検出器の間に被検体を載せた天板を移動することで投影データを収集するようにしている。

一方、データ収集を開始する際にはスキャン計画を立案する必要があり、Ｘ線管電圧、Ｘ線管電流、Ｘ線の照射角度、スキャン位置、スキャン範囲等を事前に設定するようにしている。このスキャン計画においては、スキャノ画像を撮影し、スキャノ画像を利用してスキャンの開始位置や停止位置等を指定し、スキャン範囲や撮影条件等を設定するのが一般的である。

スキャノ画像の撮影においては、Ｘ線管とＸ線検出器の回転を停止（固定）した状態で、被検体を搭載した天板を被検体の体軸方向に移動させながら撮影を行い、Ｘ線像のような平面透過像を得るようにしている。

ところでスキャノ画像を得る場合、被検体に対するＸ線の照射角度を固定して撮影するのが一般的であるが、撮影対象部位によってはＸ線の照射角度を変えた方が良い場合がある。例えば頭部の位置決めには、被検体の頭部を側面から撮影したサイド像のスキャノ画像を用い、腹部の位置決めには被検体の腹部を上面から撮影したトップ像のスキャノ画像を用いた方が良い。

しかしながら、頭部と腹部にまたがる撮影が必要な場合は、サイド像とトップ像のスキャノ画像を得るために二度のスキャノ撮影が必要となり、被検体の被曝機会が増え、被曝量が多くなるという問題点がある。

特許文献１には、被検体の複数の領域を指定し、Ｘ線の照射と停止を繰り返しながら天板を移動させて、複数の領域毎のスキャノ画像を撮影する例が記載されている。この例によれば、被検体に対する不要被曝を低減することができる。しかしながら、サイド像とトップ像といった照射角度の異なるスキャノ画像を得るには、複数回のスキャノ撮影が必要となり、被検体の被曝量が多くなるため、さらなる改善の余地がある。
特開２００６−１２２４７９号公報

従来のＸ線ＣＴ装置では、サイド像とトップ像といった照射角度の異なるスキャノ画像を得るには、複数回のスキャノ撮影が必要となるため、被検体の被曝量が多くなるという問題点があった。

本発明は上記事情に鑑み、一度のスキャンで、複数の部位を異なる角度位置から撮影したスキャノ画像を得ることができるＸ線ＣＴ装置及びスキャノ画像の作成プログラムを提供することを目的とする。

請求項1記載の本発明のＸ線ＣＴ装置は、ガントリ内の回転部にＸ線管及びＸ線検出器を対向配置し、被検体に対してＸ線を照射してＸ線撮影を行う撮影部と、前記被検体を載置する天板を有し、前記天板を前記ガントリ内に移動可能な寝台と、前記Ｘ線検出器で検出した信号を収集するデータ収集部と、前記被検体の複数の部位をスキャノ撮影する際に前記回転部を制御し、前記複数の部位毎に前記Ｘ線の照射角度を設定して撮影方向を切り替える制御部と、を具備したことを特徴とする。

また、請求項６記載の本発明は、ガントリ内の回転部にＸ線管及びＸ線検出器を対向配置した撮影部を有し、被検体を載置した天板を前記ガントリ内に移動させ前記被検体にＸ線を照射してスキャノ画像を作成するためのプログラムであって、コンピュータに、前記回転部を所定の回転角度に制御し前記天板を移動しながら第１のスキャノ画像を撮影する機能と、前記天板が予め設定した位置まで移動したときに前記回転部を制御し、前記Ｘ線の照射角度を切り替えて前記天板を移動しながら第２のスキャノ画像を撮影する機能と、を実現するためのスキャノ画像の作成プログラムである。

本発明では、一度のスキャンで、複数の部位を異なる方向からスキャノ撮影することができるため、被検体の被曝機会を低減し、かつ観察に適したスキャノ画像を得ることができる。

以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置（コンピュータ断層撮影装置）の全体構成を示すブロック図である。図１において、Ｘ線ＣＴ装置１００は、ガントリ（架台）１１を有し、このガントリ１１内には回転部１２が設けられ、図示しない回転機構によって回転する。回転部１２内には、Ｘ線管１３と、Ｘ線検出器１４が対向して配置されており、回転部１２の中心部分は開口して、そこに寝台の天板１５に載置された被検体Ｐが挿入される。

被検体Ｐを透過したＸ線はＸ線検出器１４で電気信号に変換され、データ収集部１６で増幅され、デジタルデータに変換される。このデジタルデータは、データ伝送装置１７を介して投影データとして操作コンソール２２（後述）に伝送される。Ｘ線検出器１４は、多数のＸ線検出素子が被検体Ｐの体軸方向（スライス方向）及び体幅方向（チャンネル方向）にマトリクス状に配列されており、スライス方向に配列された検出器列毎に投影データを収集する。

また、ガントリ１１には架台制御部１８、スリップリング１９が設けられている。天板１５は、寝台２０に設けた寝台駆動装置によって架台１１の開口部に進退可能であり、寝台駆動装置には寝台制御部２１から駆動信号が供給される。寝台２０には、天板１５のスライス方向（被検体Ｐの体軸方向）の位置を電気的に検出する検出器を備えており、寝台２０は寝台制御部２１に対して寝台の位置情報を送る。

２２は操作コンソールであり、コンピュータシステムを構成する。操作コンソール２２は前処理部２３を有し、データ伝送装置１７からのデータが前処理部２３に送られる。前処理部２３では、信号強度の補正や信号欠落の補正等の処理を行い、投影データをバスライン２２１上に出力する。

バスライン２２１にはシステム制御部２４が接続され、システム制御部２４には、操作部２５が接続されている。またバスライン２２１には、データ記憶部２６、再構成処理部２７、画像データ処理部２８、表示部２９が接続されている。

システム制御部２４は、ホストコントローラとして機能し、ＣＰＵやＲＯＭを含み、操作コンソール２２の各部の動作や、架台制御部１８、寝台制御部２１、及び高電圧発生部３０を制御する。またシステム制御部２４には、スキャノ画像の撮影時に、一度のスキャンで、複数の部位を異なる角度位置からスキャノ撮影するためのプログラムが格納されている。スキャノ撮影の詳細な動作については後述する。尚、スキャノ画像の撮影を以下の説明ではスキャノ撮影と呼ぶことにする。

データ記憶部２６は、断層画像等のデータを記憶するものであり、再構成処理部２７は、ボリュームデータから関心領域或いは関心臓器を抽出し、３Ｄ画像データ等を再構成する。画像データ処理部２８は、データ記憶部２６に保存されたデータ、または再構成したあとの画像データを処理する。

表示部２９は、画像データ処理によって得られた画像等を表示する。操作部２５はキーボード、マウス等を有し、ユーザによって操作され、データ処理する上で各種の設定を行う。また、患者の状態や検査方法等の各種情報を入力する。

高電圧発生部３０は、スリップリング１９を介してＸ線管１３に電力を供給し、Ｘ線の曝射に必要な電力（管電圧、管電流）を与える。Ｘ線管１３は、被検体Ｐの体軸方向に平行なスライス方向と、それに直交するチャンネル方向の２方向に広がるビームＸ線を発生する。

このようなＸ線ＣＴ装置１００では、スキャン範囲を設定してボリュームスキャン（３Ｄスキャン）を行い、再構成処理部２７で再構成することでその範囲内のボリュームデータを生成することができる。また、Ｘ線管１３をある回転角度に固定して天板１５を移動させて広範囲をスキャンすることで、被検体Ｐを一方向から見たＸ線像のような平面透過像を取得することができる。この平面透過像は被検体の撮影領域を示す画像であり、一般的にスキャノ画像又はスカウト画像と呼ばれる（以下の説明ではスキャノ画像と称す）。

こうして取得したスキャノ画像データは、スキャン計画を立案する際に利用され、スキャノ画像を利用してスキャンの開始位置や停止位置等を指定し、Ｘ線ＣＴ撮影する際のスキャン範囲や撮影条件の設定に用いられる。スキャノ画像データ及びボリュームデータはデータ記憶部２６に記憶される。ボリュームデータから各断面上のデータを切り出すことで複数の断層像データ（スライス画像データ）を生成することができる。

本発明では、スキャノ撮影の仕方に特徴があり、以下、スキャノ画像の作成方法について具体的に説明する。

一般に、スキャノ画像の撮影（スキャノ撮影）は、被検体Ｐに対してＸ線管１３からのＸ線の照射角度を固定して、寝台２０の天板１５を体軸方向に移動させて行う。例えば、被検体Ｐの真上（トップ位置）からＸ線を照射し、天板１５を移動させて頭部から腹部までの範囲をスキャンした場合は、図２で示すようなスキャノ画像を得ることができる。

図２において、４０はスキャノ画像を示す。実際には、Ｘ線像のような画像であるが、図では簡略的に示している。図２では、頭部４１と、胸部から腹部４２までがともにトップ像（被検体の上面から撮影した像）のスキャノ画像を例示している。一方、実際のＸ線ＣＴ撮影を行う場合、頭部に関しては被検体Ｐの側面（サイド）から撮影したスキャノ画像の方が良いし、胸部や腹部は上面（トップ）から撮影したスキャノ画像が欲しい場合もある。

そこで本発明では、一度のスキャンで、複数の部位を異なる角度位置から撮影したスキャノ画像を得る点に特徴がある。即ち、Ｘ線管１３が被検体の上面（トップ位置）にある状態を基準位置と仮定すると、頭部をスキャノ撮影する場合は、ガントリ１１の回転部１２を基準位置から約９０度回転させ、Ｘ線管１３からのＸ線が頭部のサイドから照射されるようにする。そして、天板１５を所定量（頭部の長さに相当する量）だけ移動させて頭部のスキャノ画像（第1のスキャノ画像）を撮影する。

次に、頭部のスキャノ撮影が終了したあとは、ガントリ１１の回転部１２を元の基準位置まで回転させ、Ｘ線管１３を被検体Ｐのトップに位置させて、天板１５を所定量（胸部から腹部を含む範囲に相当する量）だけ移動させて第２のスキャノ画像の撮影を行う。

これにより図３で示すように、１度のスキャンで頭部４１はサイド像、胸部から腹部４２まではトップ像となるスキャノ画像４０を得ることができる。尚、実際のスキャノ画像は、Ｘ線像のような画像であるが、図３では簡略的に示している。図３において、１点鎖線ｘで示す部分がスキャノ撮影の切り替えラインであることを示している。

こうして一度のスキャンで、複数の部位を異なる角度位置から撮影したスキャノ画像を得ることができる。撮影部位毎の回転部１２の回転角度（即ちＸ線の照射角度）の切り替えは、例えば以下の第１〜第４の例を用いる。

先ず第１の例は、撮影中のスキャノ画像を見ながら、寝台２０の天板１５が、頭部から胸部への切り替え位置に到達したことをユーザ（技師、医師等）が確認し、ユーザ操作によって回転部１２の回転角度を切り替える方法である。この場合、操作者の操作が面倒になるが、切り替えのためのハードウェアやソフトウェアを追加する必要はない。

第２の例は、画像処理によって自動的に切り替える方法である。これは、天板１５の移動により被検体Ｐをスキャノ撮影して得た画像を利用し、現在のスキャン行と直前のスキャン行の被検体画像（被検体の体軸と直交する横方向の画像）をそれぞれ順次に比較し、スキャノ画像の変化量（横方向の幅又は面積、輝度等）が予め設定した閾値を越えた時に回転部１２の回転角度を切り替えるものである。

即ち、頭部から胸部の境目では、被検体Ｐの横方向の幅が急激に変化するため、スキャノ画像の変化量が所定の閾値を越えたときは、胸部に指しかかったと判断し、回転部１２の回転角度をサイドの位置からトップの位置に切り替える。これにより、自動的にＸ線の照射方向を切り替えることができる。

第２の例の動作を図４のフローチャートを参照して説明する。尚、以下のフローチャートの動作は、システム制御部２４のプログラムに従って行われる。

ステップＳ１はスキャノ撮影の開始ステップであり、回転部１２を回転して頭部の撮影に適した角度（サイド）に固定し、天板１５を移動しながらスキャノ撮影を行う。ステップＳ２は、スキャノ撮影によって得た被検体画像の最新のスキャン行と直前のスキャン行の横方向の幅（又は面積や輝度）を比較し、予め設定した閾値を越えたか否かを判断する。閾値以下の場合はステップＳ５にて天板１５の移動を進める。

また、頭部から胸部にかけて横方向の幅（又は面積や輝度）が予め設定した閾値以上に変化したときには、ステップＳ４に進み回転部１２を回転し胸部の撮影に適した角度（トップ）に回転し、その角度を維持したままステップＳ５に進み、天板１５を移動しながらスキャノ撮影を行う。そして、所定のスキャン範囲の撮影を終了するとステップＳ６でスキャノ撮影を終わる。

こうして、頭部から胸部の境目のように、被検体画像の変化量が急激に変化する部分を判断基準にして、回転部１２の回転角度を切り替えることができる。したがって、閾値の設定によっては、頭部から胸部の境目だけでなく、胸部から腹部への境目等も判断して、自動的にＸ線の照射方向を切り替えることができる。

尚、スキャノ撮影によって得た被検体画像の最新のスキャン行と直前のスキャン行の画像情報は、データ記憶部２６に順次に記憶され、変化量（横方向の幅又は面積等）の比較はシステム制御部２４によって行い、システム制御部２４は架台制御部１８を制御して、回転部１２の回転角度を切り替える。

第３の例は、天板１５にマーカを取り付け、スキャノ撮影によりマーカが検知されたときにスキャノ撮影の切り替えポイントと判断し、回転部１２の回転角度を切り替える方法である。

即ち、図１で示すように、被検体Ｐが載置された天板１５にマーカｍを取り付け、マーカｍを例えば頭部と胸部の境目に置く。そして、頭部のスキャノ撮影では回転部１２の回転角度をサイドの位置に固定する。そしてスキャノ撮影によりマーカの画像が検出されたときに、回転部１２の回転角度をサイドの位置からトップの位置に切り替える。これにより、自動的にＸ線の照射方向を切り替え、胸部から腹部にかけては、回転部１２の回転角度をトップの位置に固定してスキュノ載撮影を行う。

また、複数（例えば２つの）のマーカを天板１５に置き、第１のマーカを検出したときと、第２のマーカを検知したときにガントリ１１の回転部１２をそれぞれ別の角度だけ回転させるようにしてもよい。例えば、頭部と胸部の境目に第１のマーカを置き、胸部と腹部の境目に第２のマーカを置くことで撮影部位に合わせて回転部１２をそれぞれ異なる角度に回転してスキャノ撮影を行う。

この場合、最初はサイドの位置でスキャノ撮影を行い、第１のマーカを検出した時にトップの位置でスキャノ撮影を行い、さらに第２のマーカを検知した時に別の角度に切り替えてスキャノ撮影を行うように、マーカの検出数とＸ線の照射角度を予め登録しておけば、システム制御部２４のプログラムに従って自動的に回転部１２の角度を切り替えることができる。

尚、スキャノ撮影によって得たマーカの検出結果は、データ記憶部２６からシステム制御部２４に送られ、システム制御部２４はマーカの検出結果に応答して架台制御部１８を制御して、回転部１２の角度を切り替える。

第４の例は、天板１５の移動距離に応じて回転部１２の回転角度を自動的に切り替える方法である。即ち図５（ａ）で示すように、天板１５に被検体Ｐを載置し、ガントリ１１に頭部から挿入する場合、天板１５が移動する前（初期）に、被検体Ｐの頭部と胸部の境目Ｐ１と、Ｘ線の照射位置（図５の一点鎖線ｙ）との距離Ｌ１を予め測定しておく。測定した距離情報は、操作部２５によってシステム制御部２４に入力する。そして、システム制御部２４は、図５（ｂ）で示すように天板１５が距離Ｌ１だけ移動した地点で架台制御部１８を制御してガントリ１１の回転部１２を回転させる。

例えば、図５（ａ）で示すように、天板１５が移動する前の天板１５の端部の位置をＬ０とすると、天板１５が移動を開始した初期の段階では、回転部１２の回転角度をサイドの位置に固定し頭部をスキャノ撮影する。そして図５（ａ）で示すように、端部Ｌ０が距離Ｌ１だけ移動したことを検出したとき、自動的に回転部１２の回転角度をサイドからトップの角度に切り替え、胸部から腹部にかけては、回転部１２の回転角度をトップの位置に固定してスキャノ撮影を行う。

或いは、図５（ａ）で示すように、Ｘ線の照射位置（図５の一点鎖線ｙ）と被検体Ｐの別の部位Ｐ２までの距離Ｌ２を予め測定しておき、天板１５が距離Ｌ２だけ移動した地点でガントリ１１の回転部１２をさらに別の角度に回転させるようにすることもできる。つまり、撮影部位に合わせて回転部１２をそれぞれ異なる角度に回転しスキャノ撮影を行うことができる。

この場合、例えば最初はサイドで頭部のスキャノ撮影を行い、距離Ｌ１だけ移動した時にトップの位置で胸部のスキャノ撮影を行い、さらに距離Ｌ２だけ移動した時に別の角度で腹部のスキャノ撮影を行うように、天板１５の移動距離とＸ線の照射角度を予め登録しておけば、システム制御部２４のプログラムに従って自動的に回転部１２の角度を切り替えることができる。

尚、天板１５の位置情報は、寝台制御部２１からシステム制御部２４に送られ、システム制御部２４は、操作部２５によって予め入力された距離Ｌ１（又はＬ２）の情報と、実際に天板１５が移動した距離を比較し、天板１５が設定した位置に移動したときに架台制御部１８を制御して、回転部１２の角度を切り替える。

このように本発明の実施形態では、一回のスキャノ撮影で複数方向からのスキャノ撮影ができるため、被検体への被曝を低減し、かつ複数回のスキャノ撮影によって得たスキャノ画像と同等の観察に適したスキャノ画像を得ることができる。

尚、本発明は、以上説明した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置を示すブロック図。 同実施形態にて取得したスキャノ画像の一例を示す説明図。 同実施形態にて取得したスキャノ画像の他の例を示す説明図。 同実施形態でのスキャノ画像の撮影動作を説明するフローチャート。 同実施形態でのスキャノ画像の撮影動作の他の例を示す説明図。

符号の説明

１００…Ｘ線ＣＴ装置
１１…ガントリ（架台）
１２…回転部
１３…Ｘ線管
１４…Ｘ線検出器
１５…天板
１６…データ収集部
１７…データ伝送装置
１８…架台制御部
１９…スリップリング
２０…寝台
２１…寝台制御部
２２…操作コンソール（コンピュータシステム）
２３…前処理部
２４…システム制御部
２５…操作部
２６…データ記憶部
２７…再構成処理部
２８…画像データ処理部
２９…表示部
３０…高電圧発生部
４０…スキャノ画像

Claims (9)

1. ガントリ内の回転部にＸ線管及びＸ線検出器を対向配置し、被検体に対してＸ線を照射してＸ線撮影を行う撮影部と、
   前記被検体を載置する天板を有し、前記天板を前記ガントリ内に移動可能な寝台と、
   前記Ｘ線検出器で検出した信号を収集するデータ収集部と、
   前記被検体の複数の部位をスキャノ撮影する際に前記回転部を制御し、前記複数の部位毎に前記Ｘ線の照射角度を設定して撮影方向を切り替える制御部と、を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記制御部は、前記回転部を所定の回転角度に制御し前記天板を移動しながら第１のスキャノ画像を撮影するとともに、
   前記天板が予め設定した位置まで移動したときに前記回転部を制御して前記Ｘ線の照射角度を切り替え、前記天板を移動しながら第２のスキャノ画像を撮影することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記制御部は、前記天板の移動に伴って順次に変化する前記第１のスキャノ画像の変化量を判断し、前記変化量が予め設定した閾値を越えたときに前記回転部を制御して前記Ｘ線の照射角度を切り替え、前記第２のスキャノ画像を撮影することを特徴とする請求項２記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記天板にマーカを取り付け、
   前記制御部は、前記天板の移動にともなって前記マーカの画像を検出したときに前記回転部を制御して前記Ｘ線の照射角度を切り替え、前記第２のスキャノ画像を撮影することを特徴とする請求項２記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記制御部は、前記天板の移動情報を入手し、
   前記天板が予め設定した距離だけ移動したときに前記回転部を制御して前記Ｘ線の照射角度を切り替え、前記第２のスキャノ画像を撮影することを特徴とする請求項２記載のＸ線ＣＴ装置。
6. ガントリ内の回転部にＸ線管及びＸ線検出器を対向配置した撮影部を有し、被検体を載置した天板を前記ガントリ内に移動させ前記被検体にＸ線を照射してスキャノ画像を作成するためのプログラムであって、
   コンピュータに、
   前記回転部を所定の回転角度に制御し前記天板を移動しながら第１のスキャノ画像を撮影する機能と、
   前記天板が予め設定した位置まで移動したときに前記回転部を制御し、前記Ｘ線の照射角度を切り替えて前記天板を移動しながら第２のスキャノ画像を撮影する機能と、
   を実現するためのスキャノ画像の作成プログラム。
7. 前記天板の移動に伴って順次に変化するスキャノ画像の変化量が予め設定した閾値を越えたときに前記回転部を制御し、前記Ｘ線の照射角度を切り替えることを特徴とする請求項６記載のスキャノ画像の作成プログラム。
8. 前記天板に取り付けたマーカの画像を検出して前記回転部を制御し、前記Ｘ線の照射角度を切り替えることを特徴とする請求項６記載のスキャノ画像の作成プログラム。
9. 前記天板の移動情報を入手し前記天板が予め設定した距離だけ移動したときに前記回転部を制御し、前記Ｘ線の照射角度を切り替えることを特徴とする請求項６記載のスキャノ画像の作成プログラム。

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