JP2011172804A - X-ray ct apparatus and projection data collecting method - Google Patents

X-ray ct apparatus and projection data collecting method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce an exposure dose in obtaining tomographic images synchronized with respiration. <P>SOLUTION: An X-ray CT apparatus reconstitutes the tomographic images of at least one respiration period by synchronizing with the respiration of a subject, which is acquired by a respirometer. When the respiration of the subject in acquiring projection data is shallow, only the projection data in a respiration phase range corresponding to a respiration part deeper than this time is additionally acquired. Then, the tomographic images synchronized with the normal respiration are reconstituted on the basis of the additionally acquired projection data and the previously acquired projection data. Thus, the exposure dose of the subject is reduced by additionally acquiring the projection data of only an insufficient phase range. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、被検者の呼吸運動に同期した断層画像を再構成するＸ線ＣＴ装置に係り、特に投影データを収集する際の被曝線量の低減を図ることのできるＸ線ＣＴ装置および投影データの収集方法に関する。   The present invention relates to an X-ray CT apparatus for reconstructing a tomographic image synchronized with a subject's breathing motion, and in particular, an X-ray CT apparatus and projection data capable of reducing the exposure dose when collecting projection data. Related to the collection method.

被検者の頭部を始めとして、胸部や腹部の断層画像を得るＸ線ＣＴ装置が医療の現場で広く使用されており、このＸ線ＣＴ装置により被検者の呼吸運動に同期して胸部や腹部の撮影を行う、いわゆる呼吸同期スキャンが従来から実施されている。ところで、被検者の呼吸運動は不規則になりがちであり、同じ深さ、同じ周期で呼吸を続けることが困難な場合が多く、呼吸に同期した所望の断層画像を得たり、再現性のある断層画像を得たりすることを困難にしていた。   An X-ray CT apparatus that obtains tomographic images of the chest and abdomen, including the head of the subject, is widely used in the medical field, and the chest is synchronized with the respiratory motion of the subject by this X-ray CT apparatus. A so-called respiratory synchronization scan for taking a picture of the abdomen and the abdomen is conventionally performed. By the way, the subject's breathing movement tends to be irregular, and it is often difficult to continue breathing at the same depth and cycle, and a desired tomographic image synchronized with breathing can be obtained or reproducible. It was difficult to obtain a tomographic image.

そこで従来技術として、被検者に対して息を吸うタイミングと息を吐くタイミングとを知らせるように、呼吸位相の１周期を円運動として表現した画像を提示し、画像上の印が円の上に来たときに息を吸って、印が円の下に来たときに息を吐くことを繰り返してもらい、その動作が落ち着いたときにスキャンを実施するようにしたものが知られていた（例えば、特許文献１参照。）。   Therefore, as a conventional technique, an image representing one cycle of the respiratory phase as a circular motion is presented so that the subject is informed of the timing of inhaling and exhaling, and the mark on the image is above the circle. It was known to take a breath when it came to, and to repeatedly exhale when the mark came under the circle, and to scan when the movement settled down ( For example, see Patent Document 1.)

特開２００８−１３６６６８号公報JP 2008-136668 A

しかしながら従来の技術では、被検者は提示された画像の指示に従って強制的に呼吸を強いられることになり、緊張感も強くスキャンを開始した後で呼吸を乱してしまい、収集した画像データによって呼吸に同期した所望の断層画像を得ることができなくなることが多々あった。このような場合には再度スキャンを実施しなければならず、被検者にとってはＸ線被曝量が増加してしまうことが大きな問題であった。またスキャンに時間がかかり、被検者や医療スタッフの負担も増加することも問題であった。   However, in the conventional technique, the subject is forced to breathe according to the instructions of the presented image, and the tension is strong and disturbs breathing after starting the scan. In many cases, a desired tomographic image synchronized with respiration cannot be obtained. In such a case, it is necessary to perform scanning again, and it is a big problem for the subject that the X-ray exposure dose increases. In addition, it took time to scan, and the burden on the subject and medical staff also increased.

本発明はこのような課題を解決することを目的としてなされたものである。   The present invention has been made for the purpose of solving such problems.

上述の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、被検者の周りからＸ線を照射し、前記被検者を透過したＸ線を検出することにより、前記被検者の断層画像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、前記被検者の呼吸情報を取得する呼吸情報取得手段と、この呼吸情報取得手段で取得した呼吸情報に同期して、前記被検者にＸ線を照射して、断層画像を再構成するための投影データを取得する投影データ取得手段と、この投影データ取得手段により投影データを取得したときの前記被検者の呼吸が浅かったときに、この時よりも深い呼吸部分に相当する呼吸位相範囲の投影データを取得し、先に取得した投影データとともに断層画像を再構成するように制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is directed to irradiating an X-ray from around the subject and detecting the X-ray transmitted through the subject, thereby tomulating the subject. In the X-ray CT apparatus for reconstructing an image, breathing information acquisition means for acquiring the respiratory information of the subject, and X-rays on the subject in synchronization with the respiratory information acquired by the respiratory information acquisition means A projection data acquisition means for acquiring projection data for irradiating and reconstructing a tomographic image, and when the subject's breathing is shallow when the projection data acquisition means acquires the projection data, Control means for acquiring projection data in a respiratory phase range corresponding to a deeper respiratory portion and controlling to reconstruct a tomographic image together with the previously acquired projection data.

また、請求項２に記載の発明は、Ｘ線ＣＴ装置によって被検者の呼吸運動に同期した断層画像を再構成するための投影データの収集方法であって、前記被検者の呼吸情報を取得して、基準とする呼吸位相を設定する第１のステップと、前記被検者の呼吸運動に同期して、少なくとも１呼吸周期分の投影データを収集する第２のステップと、この第２のステップで投影データを収集したときの前記被検者の呼吸位相を、前記第１のステップで設定した基準呼吸位相と比較する第３のステップと、この第３のステップでの比較結果、前記第２のステップで投影データを収集したときの呼吸位相が前記基準呼吸位相に対してずれていた場合に、ずれていた基準呼吸位相の範囲について、前記被検者の投影データを追加して収集する第４のステップと、から成り、第４のステップで収集した投影データと前記第２のステップで収集した投影データを含めて、前記被検者の基準呼吸位相に相当する１呼吸周期分の投影データとすることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is a projection data collection method for reconstructing a tomographic image synchronized with the respiratory motion of the subject by an X-ray CT apparatus, wherein the respiratory information of the subject is obtained. A first step of acquiring and setting a reference respiratory phase; a second step of collecting projection data for at least one respiratory cycle in synchronization with the respiratory motion of the subject; A third step of comparing the respiration phase of the subject when projection data is collected in the step of step with the reference respiration phase set in the first step, and the comparison result in the third step, If the respiratory phase when the projection data is collected in the second step is deviated from the reference respiratory phase, the projection data of the subject is additionally collected for the range of the deviated reference respiratory phase. And the fourth step The projection data collected in the fourth step and the projection data collected in the second step are used as projection data for one respiratory cycle corresponding to the reference respiratory phase of the subject. And

本発明によれば、呼吸同期スキャンにおいて、例え呼吸不足などによって所望の呼吸位相範囲の投影データが収集されなかったとしても、スキャンをやり直して再度１呼吸分の投影データを収集することなく、不足している呼吸位相範囲の投影データだけを追加的に収集するようにして、これを最初に収集した投影データに合わせて、所望の標準とした１呼吸分の投影データとすることにより、呼吸に同期した１呼吸分の断層画像が得られ、被検者の被曝量を低減することができる。   According to the present invention, even if the projection data of the desired respiratory phase range is not collected due to lack of breathing or the like in the respiratory synchronization scan, the scan is repeated and the projection data for one breath is not collected again. In addition, only the projection data of the respiratory phase range being collected is collected, and this is adjusted to the projection data collected first, and the projection data for one breath as a standard is obtained. A synchronized tomographic image for one breath is obtained, and the exposure dose of the subject can be reduced.

本発明に係るＸ線ＣＴ装置の一実施例の概略的な構成を示したブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of an X-ray CT apparatus according to the present invention. 標準に設定した呼吸位相データの一例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed an example of the respiration phase data set to the standard. 呼吸失敗時の呼吸位相データの一例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed an example of the respiratory phase data at the time of respiratory failure. 追加して投影データを収集する位相範囲を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the phase range which collects projection data by adding. 不足している位相範囲の投影データを収集する際の、スキャン開始タイミングを説明した説明図である。It is explanatory drawing explaining the scan start timing at the time of collecting the projection data of the insufficient phase range. 本発明の動作の流れを説明するために示したフローチャートである。It is the flowchart shown in order to demonstrate the flow of operation | movement of this invention.

以下、本発明に係るＸ線ＣＴ装置および投影データの収集方法の一実施例について、図１ないし図６を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of an X-ray CT apparatus and a projection data collection method according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

図１は、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の一実施例の概略的な構成を示したブロック図である。このＸ線ＣＴ装置は大別すると、撮影部となる架台１０と、架台１０に被検者を位置づけるための寝台装置２０と、架台１０と寝台装置２０の動作を制御するとともに、撮影によって得たデータを基に画像再構成処理などを行うための制御装置３０と、被検者の呼吸の深さや周期など呼吸運動に関する情報を取得するための呼吸計４０とから構成されている。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of an X-ray CT apparatus according to the present invention. This X-ray CT apparatus can be broadly divided into a gantry 10 as an imaging unit, a couch device 20 for positioning a subject on the gantry 10, and controls the operations of the gantry 10 and the couch device 20 and obtained by imaging. It comprises a control device 30 for performing image reconstruction processing and the like based on data, and a respirometer 40 for acquiring information related to respiratory motion such as the depth and cycle of the subject's breathing.

架台１０のほぼ中央部には開口部１１が形成されている。そして架台１０内には、図示しないが開口部１１を囲むように環状の回転部が設けられており、この回転部に丁度開口部１１を挟んで対向するように、Ｘ線管とＸ線検出器が配置されている。また、回転部にはＸ線管に管電流や管電圧を供給するための高電圧発生装置や、Ｘ線検出器で検出された透過データを積分してデジタル信号に変換するデータ収集システム（data acquisition system：以下、ＤＡＳと略称する。）が設けられている。さらに、回転部を回転させるための回転駆動部も設けられている。   An opening 11 is formed at substantially the center of the gantry 10. Although not shown, an annular rotating part is provided in the gantry 10 so as to surround the opening 11, and the X-ray tube and the X-ray detection are arranged so as to face the rotating part with the opening 11 interposed therebetween. A vessel is placed. In addition, a high voltage generator for supplying tube current and tube voltage to the X-ray tube, and a data acquisition system (data that integrates transmission data detected by the X-ray detector and converts it into a digital signal in the rotating unit. acquisition system: hereinafter abbreviated as DAS). Furthermore, a rotation drive unit for rotating the rotation unit is also provided.

なお、回転駆動部は、従来は架台１０の固定部に設けた電動機から、ベルトや歯車などを介して回転部を回転駆動するものが一般的であった。しかし近時、Ｘ線ＣＴ装置の高速化、高機能化に伴い、ベルトや歯車を使用せずに、ダイレクトドライブ（ＤＤ）モータ駆動方式により回転部を駆動するようになってきた。このダイレクトドライブ（ＤＤ）モータ駆動方式は、回転部に巻線を設けるとともに、架台の固定部に磁石を設け、回転部の巻線に電流を供給することによって、固定部の磁石からの磁束と回転部の巻線から発生する磁束とが反撥し、回転部がモータの回転子として直接的に無接触で回転駆動されるものである（例えば、特開２００２−７８７０３号公報参照。）。この場合、固定部に巻線を設けるとともに、回転部に磁石を設けるように、巻線と磁石の設置対象を逆にしても同様のダイレクトドライブモータ駆動方式が構成されることは言うまでもない。   Conventionally, the rotation drive unit is generally one that rotationally drives the rotation unit via a belt, a gear, or the like from an electric motor provided in a fixed part of the gantry 10. Recently, however, with the increase in speed and functionality of X-ray CT apparatuses, the rotating part has been driven by a direct drive (DD) motor drive system without using a belt or gears. In this direct drive (DD) motor drive system, a winding is provided in the rotating part, a magnet is provided in the fixed part of the gantry, and a current is supplied to the winding of the rotating part. The magnetic flux generated from the winding of the rotating part repels, and the rotating part is driven to rotate directly as a motor rotor without contact (see, for example, JP-A-2002-78703). In this case, it goes without saying that the same direct drive motor drive system is configured even if the winding and magnet are installed in the reverse direction so that the winding is provided in the fixed part and the magnet is provided in the rotating part.

寝台装置２０の上面には、被検者を載置する天板２１が設けられている。そして寝台装置２０の内部には、天板２１をスライドさせたり、寝台装置２０自体を上下動させたりするためのモータが設けられていて、後述する制御装置３０から供給される寝台制御信号に基づき、天板２１を架台１０の開口部１１側へスライドさせて、被検者を所望のスライス位置へ位置づけたり、所定のスキャン範囲にわたって連続的に移動させたりする。   On the upper surface of the bed apparatus 20, a top plate 21 on which the subject is placed is provided. A motor for sliding the top plate 21 or moving the bed apparatus 20 itself up and down is provided inside the bed apparatus 20, and is based on a bed control signal supplied from the control apparatus 30 described later. Then, the top plate 21 is slid to the opening 11 side of the gantry 10 to position the subject at a desired slice position or continuously moved over a predetermined scanning range.

制御装置３０は、システム全体を有機的に制御するためのコンピュータを主体とした中央処理装置３１と、各種制御プログラムが格納されているとともに、架台１０内のＤＡＳで収集される所定角度ごとの投影データなどを格納する記憶部３２と、架台１０内の回転駆動部を制御する駆動制御部３３と、設定されたスキャン条件でＸ線の曝射タイミングなどを制御するスキャン制御部３４と、寝台装置２０や天板２１の動作を制御する寝台制御部３５と、記憶部３２に格納される投影データに対して所定のアルゴリズムで処理して断層画像を生成する画像再構成部３６と、画像再構成部３６で生成された断層画像を保存する画像メモリ３７と、スキャン条件などの参照データや画像再構成された断層画像などを表示するモニタ３８と、キーボートを始めマウスやトラックボール、ジョイスティックなどのポインティングデバイスを有し、操作者の各種指示を入力する入力部３９を備えている。なお、入力部３９にはスキャン開始を指示する際に押されるスキャン開始スイッチ３９ａが設けられている。   The control device 30 stores a central processing unit 31 mainly composed of a computer for organically controlling the entire system, various control programs, and projections at predetermined angles collected by the DAS in the gantry 10. A storage unit 32 for storing data, a drive control unit 33 for controlling a rotation drive unit in the gantry 10, a scan control unit 34 for controlling an X-ray exposure timing under a set scan condition, and a bed apparatus A bed control unit 35 that controls the operation of the table 20 and the top plate 21, an image reconstruction unit 36 that generates a tomographic image by processing the projection data stored in the storage unit 32 with a predetermined algorithm, and an image reconstruction An image memory 37 for storing the tomographic image generated by the unit 36, a monitor 38 for displaying reference data such as scanning conditions, a tomographic image reconstructed, and the like; Mouse or trackball start the door has a pointing device such as a joystick, and an input unit 39 to input various instructions of the operator. The input unit 39 is provided with a scan start switch 39a that is pressed when instructing to start scanning.

呼吸計４０は、例えば、被検者に接着した電極を介して、被検者の体動を検出したり、或いは、被検者の胸部、腹部などの撮影部位の側面からレーザー光線や赤外線カメラによって、被検者の体動を検出したりすることによって、被検者の呼吸の深さや周期など呼吸に関する情報（以下、呼吸位相データと称する。）を取得するものである。そして、被検者の気持ちが落ち着いて最も自然な無理のない呼吸の状態のときにスキャンを開始できるようにするため、呼吸計４０の出力は制御装置３０へ供給されるとともに、モニタ３８に呼吸曲線として表示して操作者が確認できるようになっている。   The respirometer 40 detects, for example, the body movement of the subject through an electrode adhered to the subject, or uses a laser beam or an infrared camera from the side of the imaging part such as the chest or abdomen of the subject. By detecting the body movement of the subject, information related to breathing (hereinafter referred to as breathing phase data) such as the depth and cycle of breathing of the subject is acquired. Then, the output of the respirometer 40 is supplied to the control device 30 and the monitor 38 breathes in order to start scanning when the subject's feelings are calm and the most natural and comfortable breathing state is achieved. It is displayed as a curve so that the operator can check it.

なお、Ｘ線ＣＴ装置によって呼吸同期スキャンを実施するに際しては、天板２１上に寝かされて撮影準備の整った状態で、被検者に呼吸練習をしてもらい、気持ちを落ち着かせて最も自然な無理のない呼吸の状態であることが望まれる。   When performing a synchronized breathing scan with an X-ray CT apparatus, the patient is put on the top plate 21 and ready to take an image, and the subject is practicing breathing, so that he / she can relax most. It is desirable to have a natural and comfortable breathing state.

そのような理由から本発明では、制御装置３０に、呼吸練習によって最も自然な無理のない状態での呼吸位相データを、基準の呼吸データとして記録するとともに、スキャンを実施したときの実際の呼吸位相データを記録する呼吸メモリ４１と、呼吸同期スキャンを実施したときの実際の呼吸位相データを、呼吸メモリ４１に記録されている基準の呼吸位相データと比較する呼吸比較器４２が設けられている。   For this reason, in the present invention, the control device 30 records the respiration phase data in the most natural and unreasonable state by the respiration practice as the reference respiration data, and the actual respiration phase when the scan is performed. A respiration memory 41 for recording data and a respiration comparator 42 for comparing the actual respiration phase data when the respiration synchronization scan is performed with the reference respiration phase data recorded in the respiration memory 41 are provided.

次に、上記のように構成された本発明に係るＸ線ＣＴ装置において、特に呼吸同期スキャンを実施する際の動作について説明する。   Next, in the X-ray CT apparatus according to the present invention configured as described above, an operation when performing a respiratory synchronization scan will be described.

呼吸同期スキャンでは、息を吸ってから吐き終わるまでの、少なくとも１呼吸期間の全ての呼吸位相について投影データを収集し、その間の断層画像を再構成する。従って、例えば腹部のある部位を撮影する場合、息を吸って腹部を膨らませ、その後息を吐き出して腹部の膨らみを元の状態に戻すまでの数秒間にわたって、同一部位の投影データの収集が続けられる。そのため、撮影準備の整った状態で被検者に呼吸練習をしてもらい、気持ちを落ち着かせて最も自然な無理のない呼吸の状態を維持してもらうことになる。   In the respiratory synchronization scan, projection data is collected for all respiratory phases of at least one respiratory period from inhaling until the end of exhalation, and a tomographic image during that period is reconstructed. Therefore, for example, when imaging a part of the abdomen, collection of projection data of the same part is continued for a few seconds from inhaling to inflate the abdomen and then exhaling to return the abdomen to the original state. . For this reason, the subject is allowed to practice breathing in a state in which preparations are made for taking pictures, to calm down and maintain the most natural and comfortable breathing state.

なお、被検者の呼吸の状態は呼吸計４０によって取得されるので、呼吸練習によって最も自然だと思われる呼吸の状態での呼吸位相データを呼吸メモリ４１に記録し、このときの呼吸位相データを標準とする。この標準とした呼吸位相データの一例を示すと、図２のように、呼気と吸気を滑らかに繰り返す波形の曲線Ｄ０で表され、縦軸は位相（ｐ）、横軸は時間（ｔ）であり、呼吸の深さはＰ０であるとする。 Since the breathing state of the subject is acquired by the respirometer 40, the breathing phase data in the breathing state that seems to be the most natural by breathing practice is recorded in the breathing memory 41, and the breathing phase data at this time Is the standard. An example of this standard respiratory phase data is represented by a waveform curve D 0 that smoothly repeats exhalation and inhalation, as shown in FIG. 2. The vertical axis is phase (p), and the horizontal axis is time (t). , and the depth of breathing is assumed to be P 0.

そこで、モニタ３８に表示されている呼吸の曲線から、被検者の呼吸が落ち着いていると判断したときに操作者は入力部３９のスキャン開始スイッチ３９ａをオンにする。このオン信号をトリガーとして、中央処理装置３１は呼吸計４０によって取得される呼吸位相において、呼気から吸気に転換する時点でスキャンを開始させ、１呼吸分後にスキャンを停止させるようにスキャン制御部３４を動作させる。このようにして収集された、呼吸に同期した１呼吸分の投影データは記憶部３２に格納され、その投影データを基に画像再構成部３６において画像再構成処理が施されて、再構成された断層画像が画像メモリ３７に保存されるとともにモニタ３８に表示される。そして、スキャン時の呼吸位相データは呼吸メモリ４１に記録される。   Therefore, when it is determined from the respiration curve displayed on the monitor 38 that the subject's respiration is calm, the operator turns on the scan start switch 39a of the input unit 39. Using this ON signal as a trigger, the central processing unit 31 starts a scan at the time of switching from expiration to inspiration in the respiratory phase acquired by the respirometer 40, and stops the scan after one breath. To work. The projection data for one breath synchronized with the breath collected in this way is stored in the storage unit 32, and image reconstruction processing is performed in the image reconstruction unit 36 based on the projection data and reconstructed. The tomographic image is stored in the image memory 37 and displayed on the monitor 38. The respiratory phase data at the time of scanning is recorded in the respiratory memory 41.

ところで、被検者の呼吸が落ち着いたと判断して操作者が入力部３９のスキャン開始スイッチ３９ａをオンにしてスキャンを開始したときに、何らかの原因で被検者の呼吸が乱れてしまい、標準に設定した呼吸位相データＤ０よりも浅い呼吸状態でスキャンが実施されたものとする。図３は、呼吸失敗時すなわち標準よりも浅い呼吸をしたときの呼吸位相データＤ１を示した、図２に対応する図であり、この場合は標準時の呼吸の深さＰ０に対して、Ｐ１だけ呼吸が不足していることを表している。 By the way, when it is determined that the subject's breathing has calmed down and the operator starts the scan by turning on the scan start switch 39a of the input unit 39, the subject's breathing is disturbed for some reason, which is the standard. scan in shallow breathing state than respiratory phase data D 0 set is assumed to have been performed. Figure 3 showed the respiratory phase data D 1 of the when breathing fails i.e. shallow breathing than the standard, is a view corresponding to FIG. 2, the depth P 0 in this case is standard time of breathing, breathing only P 1 is indicates that the missing.

このような場合従来は、スキャンをやり直して再度１呼吸分の投影データを収集していたので、被検者は２スキャン分のＸ線被曝を受けることになっていた。そこで本発明では、スキャンをやり直す際に、１呼吸分の投影データ全てを再度収集するのではなく、不足している呼吸位相範囲の投影データだけを収集し、これを最初に収集した投影データに合わせて、所望の標準とした１呼吸分の投影データとすることによって、被曝量の低減を図るようにしている。   Conventionally, in such a case, since the scan is performed again and projection data for one breath is collected again, the subject is to be exposed to X-ray exposure for two scans. Therefore, in the present invention, when the scan is performed again, not all the projection data for one breath is collected again, but only the projection data in the insufficient respiratory phase range is collected, and this is used as the first collected projection data. In addition, the exposure data is reduced by using projection data for one breath as a desired standard.

図４は、スキャンを実施したものの呼吸に失敗した時の呼吸位相データＤ１（破線で示す）と標準とした呼吸位相データＤ０（実線で示す）とを重ねて表示したものである。なお図４では、時間Ｔ１で呼吸位相データＤ０とＤ１とも呼気から吸気に変換する位相に一致させてあり、その後の位相変化を時間の経過で見ると、呼吸位相データＤ１の吸気から呼気へ変換する位相は時間Ｔ２、次の呼気から吸気へ変換する位相は時間Ｔ３、呼吸位相データＤ０の次の呼気から吸気へ変換する位相は時間Ｔ４となっている。 FIG. 4 shows the respiration phase data D 1 (shown by a broken line) and the standard respiration phase data D 0 (shown by a solid line) superimposed on each other when the scan is performed but the breathing fails. In FIG. 4, the respiratory phase data D 0 and D 1 are made to coincide with the phase converted from exhalation to inspiration at time T 1 , and when the subsequent phase change is seen over time, the inspiration of the respiratory phase data D 1 The phase to convert from exhalation to exhalation is time T 2 , the phase to convert from the next exhalation to inspiration is time T 3 , and the phase to convert from the next exhalation to inspiration in the respiratory phase data D 0 is time T 4 .

ここで図４を見ると、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの呼吸位相データＤ１は呼吸位相データＤ０と同等であり、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの呼吸位相データＤ１は時間Ｔ３から時間Ｔ４までの呼吸位相データＤ０と同等であることが分かる。従って、呼吸位相データＤ１に同期するものとしてこの位相範囲に収集した投影データは、呼吸位相データＤ０に同期して収集する時間Ｔ１から時間Ｔ２までの位相範囲と、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの位相範囲との投影データに相当している。 Turning now to FIG. 4, the respiratory phase data D 1 of the from time T 1 to time T 2 is equivalent to the respiratory phase data D 0, the respiratory phase data D 1 of the from time T 2 to time T 3 time T it can be seen from the 3 is equivalent to the respiratory phase data D 0 to time T 4. Therefore, the projection data collected in this phase range as being synchronized with the respiratory phase data D 1 is acquired from the phase range from the time T 1 to the time T 2 collected in synchronization with the respiratory phase data D 0 and the time T 3. corresponds to the projection data of the phase range up time T 4.

よって、呼吸位相データＤ０に同期して時間Ｔ２から時間Ｔ３までの位相範囲の投影データを追加して収集すれば、呼吸位相データＤ０に同期する全ての位相範囲の投影データが得られることになる。このようにして、失敗した呼吸位相データＤ１に同期して収集した投影データを無駄にすることなく、不足している分だけの投影データを追加して収集すれば、所望の１呼吸周期分の投影データを得ることができ、被曝線量も軽減することができる訳である。 Thus, if collected by adding projection data phase range from the time in synchronization with the respiratory phase data D 0 T 2 to time T 3, obtained projection data of all the phase range to be synchronized to the respiratory phase data D 0 is Will be. In this way, without wasting the projection data collected in synchronization with the failed respiratory phase data D 1, if collected by adding projection data of an amount corresponding to missing, desired one respiratory cycle Projection data can be obtained and the exposure dose can be reduced.

次に、不足している呼吸位相データＤ０に同期した時間Ｔ２から時間Ｔ３までの位相範囲の投影データを追加して収集する場合の動作について説明する。 Next, the operation in the case of additionally collecting projection data in the phase range from time T 2 to time T 3 synchronized with the insufficient respiratory phase data D 0 will be described.

図４から分かるように、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの位相範囲における呼吸位相データＤ０と呼吸位相データＤ１との傾き（すなわち、呼吸の速度）は、ほぼ同じく急峻に推移するものの、時間Ｔ２に近づくと呼吸位相データＤ１は吸気から呼気へ変換する位相になるため、データの傾きは急激に緩やかになり、時間Ｔ２において呼吸位相データＤ１の傾きはゼロになる。これに対して、時間Ｔ２における呼吸位相データＤ０の傾きは急峻のままである。 As can be seen from FIG. 4, the slope (that is, the respiration rate) between the respiration phase data D 0 and the respiration phase data D 1 in the phase range from the time T 1 to the time T 2 changes almost steeply. since a time closer to T 2 respiratory phase data D 1 is a phase to convert from the intake to expiration, the slope of the data becomes suddenly gradual slope of the respiratory phase data D 1 at time T 2 are zero. In contrast, the slope of the respiratory phase data D 0 at time T 2 are remains steep.

そこで本発明では、不足している呼吸位相データＤ０に同期した位相範囲の投影データを収集する際のスキャン開始タイミングを、例えば、呼吸位相データＤ０の位相速度に対して呼吸位相データＤ１の傾きが急激に緩やかになり始める時点とするものとし、その時点の検出の仕方の一例を、図５を参照して説明する。 Accordingly, in the present invention, the scan start timing to collect projection data phase range in synchronization with the respiratory phase data D 0 is missing, for example, respiratory phase data D 1 relative to the phase velocity of the respiratory phase data D 0 An example of how to detect the time point will be described with reference to FIG.

すなわち、呼吸メモリ４１に記録されている失敗した呼吸でスキャンを実施したときの呼吸位相データＤ１を読み出しておき、この呼吸位相データＤ１の傾きを、呼吸計４０から得られる再スキャン時の呼吸位相データＤ０の傾きと呼吸比較器４２で比較する。このとき、図４でも説明したとおり、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間では呼吸位相データＤ０と呼吸位相データＤ１の傾きはほぼ同じであり、この傾きを図５に線Ａで示してある。ところが、時間Ｔ２に近づくとある時点から呼吸位相データＤ１の傾きが緩やかになり始める。線Ｂはこの緩やかになり始めたときの呼吸位相データＤ１の傾きを示したものである。そして、線Ａと線Ｂとの交点が呼吸位相データＤ１の傾きが緩やかになり始めた時点である。このようにして、呼吸位相データＤ１の傾きが緩やかになり始める時点が検出されるので、この時点から再スキャンを開始させるものとする。なお、再スキャンを停止する時点は、再スキャンを開始してからの経過時間を設定しておいたり、呼吸位相データＤ１の傾きが次にゼロになる時点に設定しておいたりするなど、適宜の手段が採用できる。 That is, advance reads respiratory phase data D 1 of the case carrying out the scan at failed breathing recorded in the respiratory memory 41, the slope of the respiratory phase data D 1, at the time of re-scans obtained from respirometer 40 The respiration comparator 42 compares the inclination of the respiration phase data D 0 with the respiration comparator 42. At this time, as described with reference to FIG. 4, the slopes of the respiratory phase data D 0 and the respiratory phase data D 1 are substantially the same from time T 1 to time T 2 , and this slope is indicated by a line A in FIG. It is. However, it starts to become gentle slope of the respiratory phase data D 1 from the point in the approach the time T 2. Line B shows the gradient of the respiratory phase data D 1 of the when began to this gradual. Then, the point at the intersection of the lines A and B are started to gentle slope of the respiratory phase data D 1. In this manner, since the time when the slope of the respiratory phase data D 1 begins to slowly is detected, it is assumed to start a rescan from this point. Incidentally, when to stop the re-scan, or allowed to set the time elapsed from the start of the re-scan, etc. or allowed to set to a time when the slope of the respiratory phase data D 1 is then zero, Appropriate means can be adopted.

上述した本発明の動作をフローチャートで示すと図６のようになる。   The operation of the present invention described above is shown in a flowchart in FIG.

先ずステップ１として、被検者を寝台装置２０の天板２１に寝かせて位置を合わせるなど、Ｘ線ＣＴ装置によるスキャンの準備を整える。次に、被検者に気持ちを落ち着けて最も自然な無理のない呼吸を繰り返すように、呼吸練習をしてもらう（ステップ２）。被検者の呼吸位相データは、呼吸計４０で取得されてモニタ３８に表示されるので、操作者はモニタ３８の表示内容や被検者の様子などを観察し、呼吸が安定したかどうかを判断する（ステップ３）。   First, as Step 1, preparation for scanning by the X-ray CT apparatus is made, for example, the subject is placed on the top plate 21 of the bed apparatus 20 and aligned. Next, have the subject calm down and practice breathing to repeat the most natural and comfortable breathing (step 2). Since the respiration phase data of the subject is acquired by the respirometer 40 and displayed on the monitor 38, the operator observes the display content of the monitor 38, the state of the subject, and the like to determine whether the respiration is stable. Judgment is made (step 3).

ここで、呼吸が安定していないと判断したときはステップ２へ戻って、落ち着くまで呼吸の練習を続けてもらい、呼吸が安定していると判断したときはステップ４へ進み、操作者は入力部３９から当該被検者の標準とする呼吸位相データを呼吸メモリ４１に保存させる。さらに、被検者には同じような呼吸を続けてもらい、操作者はタイミングを図ってスキャン開始スイッチ３９ａを投入する（ステップ５）。これによってＸ線ＣＴ装置は、スキャンを開始し、予め設定されているシーケンスに従って、被検者の呼吸に同期した少なくとも１呼吸分の投影データを収集する。そして、このとき取得した投影データは記憶部３２に、呼吸位相データは呼吸メモリ４１に関連付けて保存される（ステップ６）。   Here, when it is determined that the breathing is not stable, the process returns to step 2 and the practice of breathing is continued until it is settled. When it is determined that the breathing is stable, the process proceeds to step 4 and the operator inputs The respiratory phase data that is the standard of the subject is stored in the respiratory memory 41 from the unit 39. Further, the subject continues to breathe in the same manner, and the operator turns on the scan start switch 39a in a timely manner (step 5). As a result, the X-ray CT apparatus starts scanning and collects projection data for at least one breath synchronized with the breathing of the subject according to a preset sequence. Then, the projection data acquired at this time is stored in the storage unit 32 and the respiratory phase data is stored in association with the respiratory memory 41 (step 6).

スキャン時の呼吸位相データは、呼吸メモリ４１に保存されている標準とした呼吸位相データと呼吸比較器４２で比較され、所望の呼吸でのスキャンが実行されたか否かが判断される（ステップ７）。そして、スキャン時の呼吸位相データと標準とした呼吸位相データとの差が許容範囲以内であれば、呼吸同期スキャンは成功と判断され、その投影データを基に画像再構成部３６において画像再構成処理が施されて、再構成された断層画像が画像メモリ３７に保存されるとともにモニタ３８に表示され、スキャンは終了する。   The respiratory phase data at the time of scanning is compared with the standard respiratory phase data stored in the respiratory memory 41 by the respiratory comparator 42, and it is determined whether or not a scan with a desired breath has been executed (step 7). ). If the difference between the respiratory phase data at the time of scanning and the standard respiratory phase data is within an allowable range, the respiratory synchronous scan is determined to be successful, and the image reconstruction unit 36 performs image reconstruction based on the projection data. After the processing, the reconstructed tomographic image is stored in the image memory 37 and displayed on the monitor 38, and the scan is finished.

ただし、ステップ７において、スキャン時の呼吸位相データと標準とした呼吸位相データとの差が許容範囲を外れていると判断された場合は、ステップ９へ進み、操作者は入力部３９を操作して、中央処理装置３１に対して、追加スキャンによって投影データを収集すべき呼吸位相範囲を決定するように指示する。この指示を受けて中央処理装置３１は、失敗したスキャン時の呼吸位相データと標準とした呼吸位相データとから、追加スキャンによって投影データを収集すべき呼吸位相範囲を演算して決定する。   However, if it is determined in step 7 that the difference between the respiratory phase data at the time of scanning and the standard respiratory phase data is outside the allowable range, the process proceeds to step 9 where the operator operates the input unit 39. Thus, the central processing unit 31 is instructed to determine a respiration phase range in which projection data should be collected by an additional scan. In response to this instruction, the central processing unit 31 calculates and determines a respiratory phase range in which projection data should be collected by additional scanning from the respiratory phase data at the time of the failed scan and the standard respiratory phase data.

続いて、再度被検者に呼吸練習をしてもらい（ステップ１０）、呼吸が安定したかどうかを判断する（ステップ１１）。そして、呼吸が安定していると判断されたときはステップ１２へ進み、操作者は入力部３９のスキャン開始スイッチ３９ａを投入する。これにより中央処理装置３１は、再スキャンのための動作を実行し、ステップ９において設定された呼吸位相範囲の投影データを収集し（ステップ１３）、ここで収集された投影データは記憶部３２に、呼吸位相データは呼吸メモリ４１に関連付けて記録される（ステップ１４）。   Subsequently, the subject is again practicing breathing (step 10), and it is determined whether breathing has stabilized (step 11). When it is determined that breathing is stable, the process proceeds to step 12 where the operator turns on the scan start switch 39a of the input unit 39. As a result, the central processing unit 31 executes an operation for rescanning, collects the projection data of the respiratory phase range set in step 9 (step 13), and the collected projection data is stored in the storage unit 32. The respiratory phase data is recorded in association with the respiratory memory 41 (step 14).

これにより、標準とした呼吸位相範囲の投影データが収集されたことになるので、ステップ１５へ進み、ステップ６で収集されステップ７で失敗と判断された呼吸位相範囲での投影データと、ステップ１３で再スキャンにより取得した不足分の呼吸位相範囲の投影データとから、画像再構成部３６において標準とした呼吸位相に同期した１呼吸分の断層画像が再構成される。なお、生成された断層画像は画像メモリ３７に保存されるとともに、モニタ３８に表示される。   As a result, projection data in the standard respiratory phase range has been collected. Therefore, the process proceeds to step 15, and projection data in the respiratory phase range collected in step 6 and determined to have failed in step 7, and step 13. The tomographic image for one breath synchronized with the standard breathing phase is reconstructed by the image reconstruction unit 36 from the projection data of the shortage breathing phase range acquired by the rescanning. The generated tomographic image is stored in the image memory 37 and displayed on the monitor 38.

以上詳述したように本発明によれば、被検者の呼吸位相に同期した１呼吸分の断層画像を得る呼吸同期スキャンを実施した場合に、例え呼吸不足などによって所望の呼吸位相範囲の投影データが収集されなかったとしても、スキャンをやり直して再度１呼吸分の投影データを収集することなく、不足している呼吸位相範囲の投影データだけを追加的に収集するようにして、これを最初に収集した投影データに合わせて、所望の標準とした１呼吸分の投影データとし、呼吸に同期した１呼吸分の断層画像を得ることができる。これによって、被検者の被曝量を低減することができる。   As described above in detail, according to the present invention, when a respiratory synchronization scan for obtaining a tomographic image of one breath synchronized with the respiratory phase of the subject is performed, projection of a desired respiratory phase range due to lack of breathing or the like. Even if data was not collected, it is recommended to collect only the projection data for the missing respiratory phase range without re-scanning and collecting projection data for one breath again. The tomographic image for one breath synchronized with the respiration can be obtained by setting the projection data for one breath as a desired standard in accordance with the projection data collected in step (b). As a result, the exposure dose of the subject can be reduced.

本発明は、上述の一実施例に限定されることなく要旨の範囲内で種々の態様での実施が可能であることは言うまでもない。例えば、回転駆動部の駆動はダイレクトドライブモータ駆動方式に限るものではなく、従来型の駆動方式であっても良い。   Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment but can be implemented in various modes within the scope of the gist. For example, the drive of the rotary drive unit is not limited to the direct drive motor drive method, and may be a conventional drive method.

１０ 架台
２０ 寝台装置
３０ 制御装置
４０ 呼吸計 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Stand 20 Bed apparatus 30 Control apparatus 40 Respirometer

Claims (3)

被検者の周りからＸ線を照射し、前記被検者を透過したＸ線を検出することにより、前記被検者の断層画像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、
前記被検者の呼吸情報を取得する呼吸情報取得手段と、
この呼吸情報取得手段で取得した呼吸情報に同期して、前記被検者にＸ線を照射して、断層画像を再構成するための投影データを取得する投影データ取得手段と、
この投影データ取得手段により投影データを取得したときの前記被検者の呼吸が浅かったときに、この時よりも深い呼吸部分に相当する呼吸位相範囲の投影データを取得し、先に取得した投影データとともに断層画像を再構成するように制御する制御手段と、
を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。 In an X-ray CT apparatus for reconstructing a tomographic image of the subject by irradiating the subject with X-rays and detecting the X-ray transmitted through the subject,
Respiration information acquisition means for acquiring respiration information of the subject;
Projection data acquisition means for acquiring projection data for reconstructing a tomographic image by irradiating the subject with X-rays in synchronization with the respiratory information acquired by the respiratory information acquisition means;
When the subject's breathing when the projection data is acquired by the projection data acquisition means is shallow, the projection data of the respiratory phase range corresponding to the deeper breathing portion than this time is acquired, and the projection acquired previously Control means for controlling to reconstruct a tomographic image together with data;
An X-ray CT apparatus comprising: Ｘ線ＣＴ装置によって被検者の呼吸運動に同期した断層画像を再構成するための投影データの収集方法であって、
前記被検者の呼吸情報を取得して、基準とする呼吸位相を設定する第１のステップと、
前記被検者の呼吸運動に同期して、少なくとも１呼吸周期分の投影データを収集する第２のステップと、
この第２のステップで投影データを収集したときの前記被検者の呼吸位相を、前記第１のステップで設定した基準呼吸位相と比較する第３のステップと、
この第３のステップでの比較結果、前記第２のステップで投影データを収集したときの呼吸位相が前記基準呼吸位相に対してずれていた場合に、ずれていた基準呼吸位相の範囲について、前記被検者の投影データを追加して収集する第４のステップと、
から成り、第４のステップで収集した投影データと前記第２のステップで収集した投影データを含めて、前記被検者の基準呼吸位相に相当する１呼吸周期分の投影データとすることを特徴とする投影データの収集方法。 A method of collecting projection data for reconstructing a tomographic image synchronized with a subject's breathing motion by an X-ray CT apparatus,
A first step of acquiring respiratory information of the subject and setting a reference respiratory phase;
A second step of collecting projection data for at least one respiratory cycle in synchronization with the subject's breathing movement;
A third step of comparing the breathing phase of the subject when the projection data is collected in the second step with the reference breathing phase set in the first step;
As a result of the comparison in the third step, when the respiratory phase when the projection data is collected in the second step is shifted from the reference respiratory phase, the range of the shifted reference respiratory phase is A fourth step of collecting additional projection data of the subject;
The projection data collected in the fourth step and the projection data collected in the second step are used as projection data for one respiratory cycle corresponding to the reference respiratory phase of the subject. Projection data collection method. 前記第４のステップとして追加して投影データを収集するときの開始位置は、第２のステップで投影データを収集したときの呼吸位相の速度に対して、そのときの呼吸位相の速度が速くなった時点とすることを特徴とする請求項２に記載の投影データの収集方法。   The start position when collecting projection data in addition to the fourth step is such that the velocity of the respiratory phase at that time is faster than the velocity of the respiratory phase when the projection data is collected in the second step. The projection data collection method according to claim 2, wherein the projection data is collected at a point in time.
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