JP4176987B2

JP4176987B2 - X-ray CT system

Info

Publication number: JP4176987B2
Application number: JP2001361345A
Authority: JP
Inventors: 昌快津雪
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2021-11-27
Also published as: JP2003159248A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線コンピュータ断層装置（以下、「Ｘ線ＣＴ装置」と称する。）に関し、血液等の流速測定、或いはリアル・プレップスキャン対応のＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置は、検体を透過したＸ線の強度に基づいて、検体についての情報を画像により提供するものであり、疾病の診断、治療や手術計画等を初めとする多くの医療行為において重要な役割を果たしている。このＸ線ＣＴ装置による断層画像の撮影形態は、一回転のスキャンで検体についての複数枚の投影データを収集可能なマルチスライススキャン、検体を螺旋状にスキャンして広範囲の投影データを得るヘリカルスキャン等種々のものが存在する。
【０００３】
近年のマルチスライスＸ線ＣＴ装置では、造影剤を使用する検査において最適なスキャンタイミングを得るために、リアル・プレップスキャンという機能が提案されている。これは、プリスキャンにより血管内のＣＴ値を連続的に測定し、所定の設定値（閾値）を越えたタイミングで本スキャンを開始することで、造影剤効果が十分反映されたＣＴ画像を取得するための手法である。また、このプリスキャンにおける血管内のＣＴ値測定により、血液の流速を測定することも可能である。従来のＸ線Ｃ装置では、表示画像のＣＴ値の変化に基づいて本スキャン等のタイミングが計られている。
【０００４】
しかしながら、一般に、血流の状態は、患者の個体差や疾病によって異なる。従って、表示画像のＣＴ値の変化を測定対象とするのでは、最適なタイミングと取ることができない場合がある。この場合、患者の個体差や疾病等に応じてＣＴ値或いは他の測定対象を選択でき、これらに基づいて高い時間分解能でタイミングをとることが望ましい。
【０００５】
また、より時間分解能を向上させることは、より精度の高いリアル・プレップスキャンを実現するための重要な要因の一つである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、患者の個体差や疾病に関わらず、適切に血液等の流速を測定でき、また、より高い時間分解能にて血液の流速等を把握し、リアル・プレップスキャンにおいて、本スキャンを最適なタイミングで実行することができるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【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、次のような手段を講じている。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、血液中に造影剤を注入された被検体に、Ｘ線を曝射するＸ線曝射手段と、被検体の体軸方向に少なくとも二列以上配列された検出素子列を有し、前記被検体を透過したＸ線を検出し投影データを発生するＸ線検出手段と、画面上のＣＴ画像に所望する指定領域を入力するための入力手段と、前記二列以上の検出素子列のうち、一列以上の間隔を開けた異なる第１の検出素子列と第２の検出素子列とが発生した前記投影データにおいて、前記指定領域に対応する指定投影データを特定する特定手段と、前記指定投影データを用いて前記指定領域内への造影剤の流入を判定し、前記第１の検出素子列と前記第２の検出素子列との間における造影剤流入時刻の時間差を取得する計測手段と、前記時間差と前記二つの検出素子列間の距離とに基づいて、血流速度を演算する演算手段と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【００１２】
このような構成によれば、患者の個体差や疾病に関わらず、適切に血液等の流速を測定でき、また、より高い時間分解能にて血液の流速等を把握し、リアル・プレップスキャンにおいて、本スキャンを最適なタイミングで実行することができるＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１４】
まず、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０の概略構成を、図１を参照しながら説明する。
【００１５】
なお、Ｘ線ＣＴスキャナ装置には、Ｘ線管球と検出器システムとが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、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管球のみが被検体の周囲を回転する固定／回転(STATIONARY/ROTATE) タイプ、電子ビームを偏向させることで電子的にＸ線源の位置をターゲット上で移動する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／回転タイプのＸ線ＣＴ装置を例として説明する。
【００１６】
また、１ボリュームのボクセルデータ（又は１枚の断層像）を再構成するには、被検体の周囲１周、約３６０度分の投影データが、またハーフスキャン法でも２１０度〜２４０度程度分の投影データが必要とされる。本発明の技術的思想はいずれの方式にも本発明を適用可能であるが、ここでは、一般的な前者の約３６０度分の投影データから１ボリュームのボクセルデータ（又は１枚の断層像）を再構成するものとして説明する。
【００１７】
図１は、Ｘ線ＣＴ装置１０のブロック構成図を示している。また、図２は、図１のＸ線ＣＴ装置１０による断層像撮影形態の斜視図を示している。図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１０は、装置本体１００と画像処理装置２００とからなる。それぞれは、次に述べる構成を有する。
【００１８】
（装置本体）
装置本体１００は、Ｘ線管球１０１、回転リング１０２、二次元検出器システム１０３、データ収集回路（ＤＡＳ）１０４、非接触データ伝送装置１０５、前処理装置１０６、架台駆動部１０７、スリップリング１０８、高電圧発生装置１０９、ホストコントローラ１１０、記憶装置１１１、補助記憶装置１１２、データ処理装置１１３、再構成装置１１４、入力装置１１５、ＣＴ監視部１１６、画像処理部１１８、表示装置１１９、データ／制御バス３００を有している。また、データ／制御バス３００を介して、当該装置本体１００には外部の画像処理装置２００が接続されている。
【００１９】
Ｘ線管球１０１は、Ｘ線を発生する真空管であり、回転リング１０２に設けられている。当該Ｘ線管球１０１には、Ｘ線の曝射に必要な電力が高電圧発生装置１０９からスリップリング１０８を介して供給される。Ｘ線管球１０１は、供給された高電圧により電子を加速させターゲットに衝突させることで、有効視野領域ＦＯＶ内に載置された被検体Ｐに対してコーン状のＸ線を照射する。
【００２０】
回転リング１０２には、Ｘ線管球１０１及び検出器システム１０３が設けられている。回転リング１０２は、架台駆動部１０７により駆動され、Ｘ線管球１０１及び検出器システム１０３とともに１回転あたり１秒以下という高速で被検体の回りを回転する。
【００２１】
二次元検出器システム１０３は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する検出器システムであり、Ｘ線管球１０１に対向する向きで回転リング１０２に取り付けられている。当該二次元検出器システム１０３には、シンチレータとフォトダイオードとの組み合わせで構成される複数の検出素子が、被検体の体軸方向とそれに直交するチャンネル方向とに関して２次元状に配列されている。例えばチャンネル方向に関しては１，０００個（１，０００チャンネル）程度の検出素子が配列されている（以下、この１，０００個の検出素子が配列された一の列を「検出素子列」と称する）。また、体軸方向に関しては、有効視野領域ＦＯＶを体軸方向に拡大するために、例えば２５０列程度の検出素子列が、３０ｃｍの範囲に高密度に配列されている。これにより、チャンネル方向と体軸方向との両方に高空間分解能が実現されている。当該構成を有する二次元検出器システム１０３によれば、後述するように一列以上の間隔を開けた異なる二列以上の検出素子列を使用して、精度の高い血流速度を計測することが可能である。
【００２２】
なお、二次元検出器システム１０３のスイッチ群の各スイッチ切り換え制御は、スキャン条件に基づいて、ホストコントローラ１１０によって実行される。すなわち、ホストコントローラ１１０は、二次元検出器システム１０３が有する各検出素子とデータ収集素子との接続状態を切り換え、各検出素子で検出されたＸ線透過データを所定の単位で束ねる。そして、スキャン条件に対応した複数スライスのＸ線透過データとして後段のデータ収集回路１０４に送り出し、所定の処理を実行する。
【００２３】
データ収集回路（ＤＡＳ）１０４は、複数のＤＡＳチップを有し、２次元検出器システム１０３で検出されたＭ×Ｎの全チャンネルに関する膨大なデータ（１ビューあたりのＭ×Ｎチャンネル分のデータを以下“投影データ”という）を入力し、増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理等の後、一括して光通信を応用した非接触データ伝送装置１０５を介して固定側のデータ処理ユニットに伝送する。
【００２４】
非接触データ伝送装置１０５は、収集したＸ線透過データを光学的に次段装置に伝送する。当該非接触データ伝送装置１０５やデータ収集回路１０４等については、２次元検出器システム１０３において、膨大且つ高速に発生する２次元投影データを時間遅れなく伝送するための超高速処理化が図られている。
【００２５】
架台駆動部１０７は、診断用開口内に挿入された被検体の体軸方向に平行な中心軸のまわりに、Ｘ線管球１０１と二次元検出器システム１０３とを一体で回転させる等の駆動制御を行う。
【００２６】
高電圧発生装置１０９は、Ｘ線の曝射に必要な電力をスリップリング１０８を介してＸ線管球１０１に供給する。Ｘ線管球１０１に高電圧を供給する装置であり、高電圧変圧器、フィラメント加熱変換器、整流器、高電圧切替器等から成る。この高電圧発生装置１０９によるＸ線管球１０１への高電圧供給は、スリップリング１０８により行われる。
【００２７】
ホストコントローラ１１０は、撮影処理、データ処理、画像処理等の各種処理に関する統括的な制御を行う。例えば、撮影処理においては、ホストコントローラ１１０は、予め入力されたスライス厚等のスキャン条件を内部メモリに格納し、患者ＩＤ等によって自動的に選択されたスキャン条件（あるいは、マニュアルモードにおいて、入力装置１１５から直接設定されたスキャン条件）に基づいて、高電圧発生装置１０９、図示しない寝台駆動部、架台駆動部１０７、及び寝台の体軸方向への送り量、送り速度、Ｘ線管球１０１及び二次元検出器システム１０３の回転速度、回転ピッチ、及びＸ線の曝射タイミング等を制御し、被検体の所望の撮影領域に対して多方向からコーン状のＸ線ビームを照射してＸ線ＣＴ画像の撮影処理を行う。
【００２８】
また、ホストコントローラ１１０は、データ処理装置１１３からのＸ線強度上昇の時間情報、或いはＣＴ値監視部１１６からのＣＴ値上昇の時間情報と、二次元検出器システム１０３の検出素子列の幾何学的情報と、に基づいて、血液の流速を計算する。
【００２９】
さらに、ホストコントローラ１１０は、データ処理装置１１３が検知したＸ線強度上昇、或いはＣＴ値監視部１１６が検知したＣＴ値上昇をトリガとして、モニタスキャンから本スキャンへ移行し、Ｘ線管球１０１から診断用ＣＴ画像撮影のためのＸ線を曝射させる。
【００３０】
記憶装置１１１は、データ処理装置１１３におけるデータ処理に必要なデータ等を記憶する。
【００３１】
補助記憶装置１１２は、再構成装置１１４により生成された再構成画像データを記憶可能な大容量の記憶領域を有する装置である。
【００３２】
データ処理装置１１３は、例えばＣＰＵなどを有するコンピュータ回路を搭載しており、２次元検出器システム１０３により収集された所定のスライス分の投影データを保持する。そして、データ処理装置１１３は、撮影系（Ｘ線管球及び２次元検出器システム）の回転による多方向から得られた同一スライスのすべての投影データを加算する処理や、その加算処理により得られた多方向データに対して必要に応じて補間処理、補正処理などを施すようになっている。
【００３３】
また、データ処理装置１１３は、少なくとも二以上の検出素子列に関する再構成前の二次元投影データの特定の領域において、検出Ｘ線の強度（カウント）を監視し、後述するような強度の変化を検出した場合には、その変化のタイミング（時間情報）をホストコントローラに送り出す。
【００３４】
再構成装置１１４は、データ処理装置１１３によりデータ処理されて得られた投影データを再構成処理して、所定のスライス分の再構成画像データを生成する。なお、当該再構成装置１１４は、一枚の断層像の再構成に必要な多方向の投影データを収集するのに要する時間より、短時間で多方向の投影データから断層像を再構成する、所謂リアルタイム再構成を行う。
【００３５】
入力装置１１５は、キーボードや各種スイッチ、マウス等を備え、オペレータを介してスライス厚やスライス数等の各種スキャン条件を入力可能な装置である。
【００３６】
ＣＴ値監視部１１６は、画像処理部１１８入力前の再構成されたＣＴ画像の所定領域において、ＣＴ値を監視し、後述するような変化を検出した場合には、その変化のタイミング（時間情報）をホストコントローラに送り出す。また、ＣＴ値監視部１１６は、画像処理部１１８から出力されたＣＴ画像の所定領域において、ＣＴ値を監視し、後述するような変化を検出した場合には、その変化のタイミング（時間情報）をホストコントローラに送り出す。
【００３７】
画像処理部１１８は、再構成装置１１４により生成された再構成画像データに対して、ウィンドウ変換、ＲＧＢ処理等の表示のための画像処理を行い、表示装置１１９に出力する。また、画像処理部１１８は、オペレータの指示に基づき、任意断面の断層像、任意方向からの投影像、３次元表面画像等のいわゆる疑似３次元画像の生成を行い、表示装置１１９に出力する。出力された画像データは、表示装置１１９においてＸ線ＣＴ画像として表示される。
【００３８】
（画像処理装置）
再構成、断面変換などのデータ処理及び表示オペレーションは、Ｘ線ＣＴ装置１０内で行われるのが一般的である。しかし、外部の画像処理装置２００において実行するようにしてもよい。外部の画像処理装置２００を使用する場合、Ｘ線ＣＴ装置本体１００から、画像処理装置２００に送られるデータは、再構成前でも、再構成後でも、データ処理後の表示直前でも、いずれの状態でも本実施形態の効果を妨げるものではない。
【００３９】
画像処理装置２００は、補助記憶装置２０１、データ処理装置２０２、再構成装置２０３、入力装置２０４、表示装置２０５、ＣＰＵ２０６、ＣＴ値監視部１１６、画像処理部１１８を有している。各構成要素の機能は、Ｘ線ＣＴ装置本体に設けられたものと略同一である。
【００４０】
上記構成を有するＸ線ＣＴ装置１０では、例えば、図３に示すデータの流れによって、一連のＸ線ＣＴ画像撮影が可能である。
【００４１】
すなわち、図３に示すように、被検体を透過したＸ線は、２次元検出器システム１０３においてアナログ電気信号の２次元投影データに変換され、さらにデータ収集回路１０４でディジタル電気信号の２次元投影データに変換された後、非接触データ伝送装置１０５を介して、各種補正を行う前処理装置１０６に送られる。
【００４２】
前処理装置１０６で感度補正やＸ線強度補正等を受けた３６０゜分の２次元投影データは、直接あるいは記憶装置１１１に一旦記憶された後、再構成装置１１４に送られて、二次元画像再構成、或いはＦｅｌｄｋａｍｐ法に代表される３次元画像再構成アルゴリズムによる再構成を受け、体軸方向を横切る複数断面毎のＸ線吸収系数の２次元的分布データ、或いは体軸方向に広い対象領域（ボリューム）内におけるＸ線吸収系数の３次元的分布データ（ボクセルによる三次元ボリュームデータの集まりであり、「ボクセルボリュームデータ」と称される。）に再構成される。
【００４３】
再構成されたデータは、直接あるいは記憶装置１１１に一旦記憶された後、画像処理装置１１８に送られて、オペレータの指示に基づき、任意断面の断層像、任意方向からの投影像、３次元表面画像等のいわゆる疑似３次元画像データ等、表示の為の画像処理が施され、表示装置１１９に表示される。
【００４４】
また、本Ｘ線ＣＴ装置１０では、本スキャン及びプリスキャンによる撮影が可能である。本スキャンとは、関心部位についての診断用画像データを収集するためのスキャンであり、プリスキャンとは、本スキャン開始の適切なタイミングを計るために、本スキャン前に比較的低いＸ線強度で実行されるスキャンである。さらに、本Ｘ線ＣＴ装置１０では、これらを組み合わせたリアルプレップスキャンによる撮影が可能である、これは、プリスキャン及びリアルタイム再構成により、リアルタイムで表示される関心領域の断層画像から造影剤流入タイミングを把握し、当該タイミング把握をトリガとして本スキャンを実行する手法である。本Ｘ線ＣＴ装置１０によるリアルプレップスキャンについては、後で詳しく説明する。
【００４５】
次に、本Ｘ線ＣＴ装置１０が有する各種血液等の流速測定機能について説明する。
【００４６】
（ＣＴ値の上昇タイミングに基づく流速測定）
図４は、本Ｘ線ＣＴ装置１０により、図２に示した形態で、表示画像のＣＴ値上昇に基づいて血液の流速測定を行う場合を説明するための概念図である。
【００４７】
図４左側に示すように、スライス方向に配置された血管において、造影効果のある血液が矢印で示す方向に流れている場合、ＣＴ値監視部１１６は、最初に第１の検出素子列１０３ａにおいて造影効果によるＣＴ値の上昇を判定し、その所定時間後、第４の検出素子列１０３ｄにおいて造影効果によるＣＴ値の上昇を判定する。なお、一般には、各列のＣＴ値の計測は随時実行され、当該計測の結果に基づいてＣＴ値の上昇を判別する。
【００４８】
すなわち、所定の時間間隔Δｔで画像を収集している場合、ＣＴ値監視部１１６においては、図４右側下段に示すように第１の検出素子列１０３ａではｎ番目の表示画像データにおいてＣＴ値上昇が判定され、一方、第４の検出素子列１０３ｄでは、ｎ＋Ｎ番目の表示画像データにてＣＴ値上昇が判定される。当該ＣＴ値上昇の判定は、例えば所定のＣＴ値が所定の閾値以上になった場合に、ＣＴ値上昇と判定する構成が考えられる。
【００４９】
なお、一般にＸ線ＣＴ装置においては、再構成されたＣＴ画像データを全て画像処理し表示画像とする訳ではなく、例えば一定の周期ごと等の所定の条件を満たす画像データのみ表示画像とされ、表示される。
【００５０】
ＣＴ値監視部１１６においてＣＴ値の上昇が判定されると、ホストコントローラ１１０は、検出素子列の幾何学的情報と、第１の検出素子列１０３ａと第４の検出素子列１０３ｄとの間のＣＴ値上昇の時間差に基づいて、血液の流速を測定する。すなわち、第１の検出素子列１０３ａと第４の検出素子列１０３ｄとの間の距離をΔＺ、第１の検出素子列１０３ａと第４の検出素子列１０３ｄとの間でＣＴ値上昇が判定された表示画像のフレーム番号の差をＮ、表示画像の時間間隔をΔｔ、とすれば、当該血管内の血液の流速Ｖは、次の式（１）によって求めることができる。
【００５１】
Ｖ＝ΔＺ／（Ｎ・Δｔ）（１）
当該血液の流速測定は、検出器システム１０３の検出素子列が二列以上であれば可能である。しかしながら、より精度の高い流速測定を実現するためには、検出素子列の数が多く、且つ、少なくとも隣り合っていない二つの検出素子列におけるＣＴ値の変化を測定することが好ましい。
【００５２】
（中間断層画像領域を使用した血液の流速測定）
上述した流速測定機能は、ユーザに提供する表示画像領域でのＣＴ値の上昇に基づいて、血液の流速を測定するものであった。これに対し、本機能は、表示画像以外の画像領域におけるＣＴ値の上昇に基づいて、血液の流速を測定するものである。
【００５３】
すなわち、上述の如く、Ｘ線ＣＴ装置においては、収集された断層画像は、全て表示画像として表示される訳ではない。本機能では、表示画像として使用しない中間的な断層画像領域（具体的には、例えば、画像処理部１１８に入力されていない、再構成後の断面毎のＸ線吸収系数の２次元的分布データからなる画像。以下、この画像を「中間画像」と称する。）におけるＣＴ値上昇を判定し、血液等の流速の測定に使用することで時間測定の分解能を向上させ、高精度の流速測定を可能にするものである。
【００５４】
図５は、中間画像を使用した血液の流速測定機能を説明するための図である。一般に、収集した投影データから表示画像を生成するまでには、複数段階の処理に対応した中間状態の画像が存在する。同図５では、投影画像、中間画像、表示画像と３段階に分けた例を示している。
【００５５】
図５の第１段階において、プリスキャンにて各投影データ（再構成処理前のデータであり、「生データ」と呼ばれることもある。）が収集され、続いて、第２段階において、投影データを再構成して中間画像が生成される。当該中間画像は、例えば反転表示やウィンドウ変換前等の段階にあるものである。ＣＴ値監視部１１６は、これらの中間画像を入力し、指定された領域内のＣＴ値の変化を監視し、ＣＴ値が上昇したと判定した場合には、当該上昇のタイミングをホストコントローラ１１０に出力する。一方、中間画像のうち、所定周期のもののみ第３段階において所定の画像処理を受け、表示画像としてリアルタイム表示される。
【００５６】
ホストコントローラ１１０は、第１の検出素子列１０３ａと第４の検出素子列１０３ｄとの間の距離をΔＺ、第１の検出素子列１０３ａと第４の検出素子列１０３ｄとの間でＣＴ値上昇が判定された中間画像のフレーム番号の差をＭ、表示画像の時間間隔をΔｔ、とすれば、当該血管内の血液の流速Ｖは、次の式（１）によって求めることができる。
【００５７】
Ｖ＝ΔＺ／（Ｍ・Δｔ）（２）
より精度の高い流速測定を実現するために、検出素子列の数が多く、且つ、少なくとも隣り合っていない二つの検出素子列におけるＣＴ値の変化を測定することが重要であるのは、表示画像による血液の流速測定と同様である。
【００５８】
なお、中間画像、或いは表示画像のみを対象としてＣＴ値の上昇を判定するものに限らず、既述の機能を組み合わせ、中間画像及び表示画像におけるＣＴ値の上昇を判定する構成であってもよい。
【００５９】
（生データ領域での血液の流速測定）
次に、生データ領域において血液の流速測定を行う機能を説明する。
【００６０】
上述の如く「生データ」とは、画像再構成直前の投影データである。なお、投影データと言えば、一般的には前処理後のデータを指すが、この前処理の有無は問題ではない。生データは、通常１０００sample/secのオーダーの時間分解能であるから、当該機能によれば、流速測定の精度を飛躍的に向上させることができる。
【００６１】
図６は、生データ領域での血液の流速測定の手順を説明するためのフローチャートである。図７は、表示画像において指定された領域Ｒと生データとの対応付けを説明するための図である。各図を利用して、本血液の流速測定の手順を説明する。
【００６２】
図６において、まず、測定位置を設定するために収集され表示装置１１９或いは２０５に表示された表示画像上に、入力装置１１５或いは２０４によって流速測定する位置を指定する（ステップＳ１）。図７（ａ）上段は、本ステップＳ１において表示画面上に指定された測定位置（画像領域Ｒ）を示している。なお、指定する測定位置の大きさ、形状等に特に限定はない。
【００６３】
次に、測定位置を生データに展開する（ステップＳ２）。具体的には、測定位置が指定された画像領域Ｒについて画像再構成と逆の処理（逆フーリエ変換）を行い、表示画像から生データへの展開を行う。
【００６４】
次に、表示画像上で指定された測定位置と対応する位置と、展開された生データとの対応を設定する（ステップＳ３）。すなわち、画像再構成と逆の処理を行うことで、図７（ａ）中段（対数変換後の投影データ）或いは下段（対数変換前の投影データ）に示すように、表示画像において指定された領域Ｒに対応する投影データの位置が設定される。なお、各生データ上の領域Ｒの位置は、Ｘ線管球１０１の回転に関する位相とステップＳ１において指定された測定位置とに基づいて、図７（ｂ）に示すように特定することができる。
【００６５】
続いて、腕静脈から造影剤が注入され、プリスキャンが開始される（ステップＳ４）。すなわち、被検体の撮影対象部位が撮影領域に配置されるように寝台を移動させ、架台を連続回転させることで投影データを収集する。ＣＴ値監視部１１６は、少なくとも二列以上の検出素子列にて取得した各生データ上の上記設定位置の各Ｘ線強度を監視する（ステップＳ５）。当該監視中において、例えば所定の閾値を上回った場合には、ＣＴ値監視部１１６は、指定領域Ｒに造影剤が流入したと判定し（ステップＳ６）、ホストコントローラ１１０に造影剤の流入タイミングを意味する信号を出力する。
【００６６】
ホストコントローラ１１０は、ステップＳ５において判定された第１の検出素子列での判定タイミングと第４の検出素子列での判定タイミングとから、血液の流速測定を行う。すなわち、図８に示すようにΔＺを一列目と４列目との間の距離とし、δを一列目と４列目との間の生データ変化の時差とすれば、流速は次の式（３）によって求めることができる。
【００６７】
Ｖ＝ΔＺ／δ （３）
より精度の高い流速測定を実現するためには、検出素子列の数が多く、且つ、少なくとも隣り合っていない二つの検出素子列における生データの変化を測定することが重要である。
【００６８】
この様に、生データを使用して血液の流速を測定すれば、生データは、通常１０００sample/secのオーダーの時間分解能であるから、当該機能によれば、測定精度を飛躍的に向上させることが可能である。
【００６９】
（リアル・プレップスキャンへの応用）
以上述べた３つの機能のいずれかによれば、表示画像或いは中間画像におけるＣＴ値、生データの検出Ｘ線強度（カウント）の変化に基づいて、造影剤が撮影領域に流入するタイミングをリアルタイムで把握することができる。従って、把握された造影剤流入のタイミングで本スキャンを開始すれば、十分な造影効果のある診断画像を取得することができる。
【００７０】
図９は、本Ｘ線ＣＴ装置によるリアル・プレップスキャンの手順を説明するためのフローチャートである。また、図１０は、本Ｘ線ＣＴ装置によるリアル・プレップスキャンを説明するための図である。図９のフローチャートに従って、関心部位より血流が上流側の部位をプリスキャンして血液の流速を測定し、この測定された流速と予め設定されたスキャン速度とによって求められた、関心部位に造影剤が流入するタイミングにて本スキャンを実行する例について説明する。
【００７１】
図９において、表示された画像上で監視位置を指定する（ステップＳ１１）。監視位置は、例えば図１０（ａ）に示すような形態にて指定される。
【００７２】
続いて、図１０（ｂ）に示すように、関心部位より血流が上流側の領域Ａについて、プリスキャンが実行され（ステップＳ１２）、既述の何れかの機能によって、監視位置のＣＴ値或いはＸ線強度変化を監視し（ステップＳ１３）、血液の流速測定を行う（ステップＳ１４）。
【００７３】
続いて、ホストコントローラ１１０は、測定した血流速度と予め設定された本スキャンのスキャン速度から、関心領域に造影剤が流入するタイミングを本スキャン開始のタイミングとして演算し（ステップＳ１５）、当該タイミングにて、高電圧発生装置１０９、Ｘ線管球１０１等を制御することで、関心部位を含む所定領域について本スキャンを実行する（ステップＳ１６）。
【００７４】
この様に、本Ｘ線ＣＴ装置のリアルプレップスキャンによれば、プリスキャンによって関心部位への造影剤流入タイミングを把握することができるので、造影効果が最大のタイミングにて関心部位を本スキャンすることが可能である。その結果、有効な診断画像を提供することが可能である。
【００７５】
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変形例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば以下に示すように、その要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。
【００７６】
実施形態で述べた造影剤流入のタイミングの判定方法は、検出Ｘ線強度（カウント）が、或いはＣＴ値が増加して所定の閾値に達した時点を基準とするものであった。しかし、判定方法は、これに限定されず、例えば測定位置についての時間−検出Ｘ線強度（カウント）のグラフを作成し、当該グラフが所定の傾きに達したときを造影剤流入のタイミングの基準とする方法であってもよい。また、当該グラフが極大値に達したときを造影剤流入のタイミングの基準とする方法も採用することができる。
【００７７】
また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００７８】
【発明の効果】
以上本発明によれば、患者の個体差や疾病に関わらず、適切に血液等の流速を測定でき、また、より高い時間分解能にて血液の流速等を把握し、リアル・プレップスキャンにおいて、本スキャンを最適なタイミングで実行することができるＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、Ｘ線ＣＴ装置１０のブロック構成図を示している。
【図２】図２は、図１のＸ線ＣＴ装置１０の斜視図を示している。
【図３】図３は、Ｘ線ＣＴ装置１０による一連のＸ線ＣＴ画像撮影での、データの流れを示したフローチャートである。
【図４】図４は、表示画像のＣＴ値上昇に基づいて行う血液の流速測定を説明するための概念図である。
【図５】図５は、中間画像を使用した血液の流速測定機能を説明するための図である。
【図６】図６は、生データ領域での血液の流速測定の手順を説明するためのフローチャートである。
【図７】図７は、表示画像において指定された領域Ｒと生データとの対応付けを説明するための図である。
【図８】図８は、生データ領域での血液の流速測定を説明するための概念図である。
【図９】図９は、本Ｘ線ＣＴ装置によるリアル・プレップスキャンの手順を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図１０は、本Ｘ線ＣＴ装置によるリアル・プレップスキャンを説明するための図である。
【符号の説明】
１０…Ｘ線ＣＴ装置
１００…装置本体
１０１…Ｘ線管球
１０２…回転リング
１０３…二次元検出器システム
１０３ａ…第１の検出素子列
１０３ｄ…第４の検出素子列
１０４…データ収集回路
１０５…非接触データ伝送装置
１０６…前処理装置
１０７…架台駆動部
１０８…スリップリング
１０９…高電圧発生装置
１１０…ホストコントローラ
１１１…記憶装置
１１２…補助記憶装置
１１３…データ処理装置
１１４…再構成装置
１１５…入力装置
１１６…ＣＴ値監視部
１１８…画像処理部
１１９…表示装置
２００…画像処理系
２０１…補助記憶装置
２０２…データ処理装置
２０３…再構成装置
２０４…入力装置
２０５…表示装置
３００…制御バス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray computed tomography apparatus (hereinafter referred to as “X-ray CT apparatus”), and relates to an X-ray CT apparatus compatible with measurement of a flow rate of blood or the like, or a real prep scan.
[0002]
[Prior art]
An X-ray CT apparatus provides information about a specimen based on the intensity of X-rays that have passed through the specimen, and is important in many medical practices such as disease diagnosis, treatment, and surgical planning. Plays an important role. The X-ray CT apparatus captures a tomographic image in a multi-slice scan that can collect a plurality of projection data of a specimen in one rotation scan, and a helical scan that scans a specimen in a spiral to obtain a wide range of projection data. There exist various things such as these.
[0003]
In recent multi-slice X-ray CT apparatuses, a function called real prep scan has been proposed in order to obtain an optimal scan timing in an examination using a contrast agent. This is because the CT value in the blood vessel is continuously measured by pre-scanning, and the main scan is started at a timing exceeding a predetermined set value (threshold value), thereby obtaining a CT image that sufficiently reflects the contrast agent effect. It is a technique to do. It is also possible to measure the blood flow rate by measuring the CT value in the blood vessel in this prescan. In the conventional X-ray C apparatus, the timing of the main scan or the like is measured based on the change in the CT value of the display image.
[0004]
However, in general, the state of blood flow varies depending on individual differences and diseases of patients. Therefore, there is a case where the optimal timing cannot be obtained if the change in the CT value of the display image is set as the measurement target. In this case, it is desirable to select a CT value or other measurement object according to individual differences of patients, diseases, etc., and to take timing with high time resolution based on these.
[0005]
Further, improving the time resolution is one of the important factors for realizing a more accurate real prep scan.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, regardless of individual differences and diseases of patients, it is possible to appropriately measure the flow rate of blood, etc., and to grasp the flow rate of blood with higher time resolution, An object of the present invention is to provide an X-ray CT apparatus capable of executing a main scan at an optimal timing in a real prep scan.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.
[0008]
According to the first aspect of the present invention, there is provided an X-ray exposure unit that exposes an X-ray to a subject in which a contrast medium is injected into blood, and at least in a body axis direction of the subject. Two or more rows X-ray detection means having an array of detection elements arranged and detecting X-rays transmitted through the subject to generate projection data; and input means for inputting a desired designated area in a CT image on the screen; The above Two or more rows Out of the detector element array , Spaced more than one row In the projection data generated by the different first detection element rows and second detection element rows, specifying means for specifying designated projection data corresponding to the designated area, and using the designated projection data, the specified projection data Measuring means for determining the inflow of the contrast medium into the first and obtaining the time difference of the contrast agent inflow time between the first detection element array and the second detection element array, the time difference and the two detection elements An X-ray CT apparatus comprising: a calculation means for calculating a blood flow velocity based on a distance between columns.
[0012]
According to such a configuration, regardless of individual differences or diseases of patients, it is possible to appropriately measure the flow rate of blood, etc., and to grasp the flow rate of blood with higher time resolution, in real prep scan, An X-ray CT apparatus capable of executing the main scan at an optimal timing can be realized.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, components having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.
[0014]
First, a schematic configuration of the X-ray CT apparatus 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0015]
The X-ray CT scanner device has a rotating / rotating (ROTATE / ROTATE) type in which an X-ray tube and a detector system are rotated as one body, and a large number of detector elements are arrayed in a ring shape. Various types, such as a fixed / rotated (STATIONARY / ROTATE) type in which only the X-ray tube rotates around the subject, and a type in which the position of the X-ray source is electronically moved on the target by deflecting the electron beam The present invention can be applied to any type. Here, a rotation / rotation type X-ray CT apparatus, which currently occupies the mainstream, will be described as an example.
[0016]
In addition, in order to reconstruct one volume of voxel data (or one tomographic image), projection data for about 360 degrees around the subject and about 210 degrees to 240 degrees is also obtained by the half scan method. Projection data is required. The technical idea of the present invention can be applied to any method, but here, from the general former projection data of about 360 degrees, one volume of voxel data (or one tomographic image). Will be described as being reconfigured.
[0017]
FIG. 1 is a block diagram of the X-ray CT apparatus 10. FIG. 2 is a perspective view of a tomographic imaging mode by the X-ray CT apparatus 10 of FIG. As shown in FIG. 1, the X-ray CT apparatus 10 includes an apparatus main body 100 and an image processing apparatus 200. Each has the following configuration.
[0018]
(Device body)
The apparatus main body 100 includes an X-ray tube 101, a rotating ring 102, a two-dimensional detector system 103, a data acquisition circuit (DAS) 104, a non-contact data transmission apparatus 105, a preprocessing apparatus 106, a gantry driving unit 107, and a slip ring 108. , High voltage generator 109, host controller 110, storage device 111, auxiliary storage device 112, data processing device 113, reconstruction device 114, input device 115, CT monitoring unit 116, image processing unit 118, display device 119, data / A control bus 300 is provided. Further, an external image processing apparatus 200 is connected to the apparatus main body 100 via the data / control bus 300.
[0019]
The X-ray tube 101 is a vacuum tube that generates X-rays, and is provided on the rotating ring 102. The X-ray tube 101 is supplied with power necessary for X-ray exposure from the high voltage generator 109 via the slip ring 108. The X-ray tube 101 irradiates the subject P placed in the effective visual field region FOV with cone-shaped X-rays by accelerating electrons by the supplied high voltage and colliding with the target.
[0020]
The rotating ring 102 is provided with an X-ray tube 101 and a detector system 103. The rotating ring 102 is driven by the gantry driving unit 107 and rotates around the subject at a high speed of 1 second or less per rotation together with the X-ray tube 101 and the detector system 103.
[0021]
The two-dimensional detector system 103 is a detector system that detects X-rays transmitted through the subject P, and is attached to the rotating ring 102 in a direction facing the X-ray tube 101. In the two-dimensional detector system 103, a plurality of detection elements constituted by a combination of a scintillator and a photodiode are two-dimensionally arranged with respect to the body axis direction of the subject and the channel direction orthogonal thereto. For example, with respect to the channel direction, about 1,000 (1,000 channels) detection elements are arranged (hereinafter, one row in which the 1,000 detection elements are arranged is referred to as a “detection element row”. ). Further, with respect to the body axis direction, in order to expand the effective visual field region FOV in the body axis direction, for example, about 250 detection element rows are arranged at a high density in a range of 30 cm. Thereby, high spatial resolution is realized in both the channel direction and the body axis direction. According to the two-dimensional detector system 103 having such a configuration, it is possible to measure a blood flow velocity with high accuracy by using two or more different detection element rows spaced by one or more rows as will be described later. It is.
[0022]
Note that the switch control of each switch group of the two-dimensional detector system 103 is executed by the host controller 110 based on the scan condition. That is, the host controller 110 switches the connection state between each detection element and the data collection element included in the two-dimensional detector system 103, and bundles X-ray transmission data detected by each detection element in a predetermined unit. Then, a plurality of slices of X-ray transmission data corresponding to the scanning conditions are sent to the subsequent data acquisition circuit 104 and predetermined processing is executed.
[0023]
The data acquisition circuit (DAS) 104 has a plurality of DAS chips, and stores a large amount of data (all M × N channels per view) for all M × N channels detected by the two-dimensional detector system 103. (Hereinafter referred to as “projection data”), and after amplification processing, A / D conversion processing, etc., the data is transmitted to the fixed-side data processing unit via the non-contact data transmission device 105 applying optical communication.
[0024]
The non-contact data transmission device 105 optically transmits the collected X-ray transmission data to the next-stage device. The non-contact data transmission device 105, the data acquisition circuit 104, and the like have been subjected to ultra-high-speed processing for transmitting two-dimensional projection data generated enormously and at high speed without time delay in the two-dimensional detector system 103. Yes.
[0025]
The gantry driving unit 107 drives the X-ray tube 101 and the two-dimensional detector system 103 as one body around a central axis parallel to the body axis direction of the subject inserted into the diagnostic aperture. Take control.
[0026]
The high voltage generator 109 supplies power necessary for X-ray exposure to the X-ray tube 101 via the slip ring 108. It is a device that supplies a high voltage to the X-ray tube 101, and includes a high voltage transformer, a filament heating converter, a rectifier, a high voltage switch, and the like. High voltage supply to the X-ray tube 101 by the high voltage generator 109 is performed by a slip ring 108.
[0027]
The host controller 110 performs overall control related to various processing such as shooting processing, data processing, and image processing. For example, in the imaging process, the host controller 110 stores scan conditions such as a slice thickness input in advance in an internal memory, and automatically selects the scan conditions (or manual mode in the input device in the manual mode). 115), the high voltage generator 109, the bed driving unit (not shown), the gantry driving unit 107, and the feeding amount in the body axis direction of the bed, the feeding speed, the X-ray tube 101, and The rotational speed, rotational pitch, and X-ray exposure timing of the two-dimensional detector system 103 are controlled, and a desired X-ray beam is irradiated onto the desired imaging region of the subject from multiple directions. CT image capturing processing is performed.
[0028]
In addition, the host controller 110 receives the time information of the X-ray intensity increase from the data processing device 113 or the time information of the CT value increase from the CT value monitoring unit 116 and the geometry of the detection element array of the two-dimensional detector system 103. Blood flow rate is calculated based on the target information.
[0029]
Further, the host controller 110 shifts from the monitor scan to the main scan, triggered by an increase in X-ray intensity detected by the data processing device 113 or an increase in CT value detected by the CT value monitoring unit 116, and from the X-ray tube 101. X-rays for diagnostic CT imaging are exposed.
[0030]
The storage device 111 stores data necessary for data processing in the data processing device 113.
[0031]
The auxiliary storage device 112 is a device having a large-capacity storage area capable of storing the reconstructed image data generated by the reconstructing device 114.
[0032]
The data processing device 113 is equipped with a computer circuit having, for example, a CPU and holds projection data for a predetermined slice collected by the two-dimensional detector system 103. The data processing device 113 is obtained by a process of adding all the projection data of the same slice obtained from multiple directions by rotation of the imaging system (X-ray tube and two-dimensional detector system), and the addition process. Interpolation processing, correction processing, and the like are performed on the multidirectional data as necessary.
[0033]
Further, the data processing device 113 monitors the intensity (count) of detected X-rays in a specific region of the two-dimensional projection data before reconstruction for at least two or more detection element arrays, and changes the intensity as described later. If detected, the change timing (time information) is sent to the host controller.
[0034]
The reconstruction device 114 reconstructs projection data obtained by data processing by the data processing device 113 to generate reconstructed image data for a predetermined slice. The reconstruction apparatus 114 reconstructs a tomographic image from multidirectional projection data in a shorter time than the time required to collect multidirectional projection data necessary for reconstruction of a single tomographic image. A so-called real-time reconstruction is performed.
[0035]
The input device 115 includes a keyboard, various switches, a mouse, and the like, and can input various scan conditions such as a slice thickness and the number of slices through an operator.
[0036]
The CT value monitoring unit 116 monitors the CT value in a predetermined region of the reconstructed CT image before the input of the image processing unit 118, and when a change as described later is detected, the timing of the change (time information) ) To the host controller. Further, the CT value monitoring unit 116 monitors the CT value in a predetermined region of the CT image output from the image processing unit 118, and when a change as described later is detected, the timing of the change (time information). Is sent to the host controller.
[0037]
The image processing unit 118 performs image processing for display such as window conversion and RGB processing on the reconstructed image data generated by the reconstructing device 114, and outputs the image processing to the display device 119. Further, the image processing unit 118 generates a so-called pseudo three-dimensional image such as a tomographic image of an arbitrary cross section, a projection image from an arbitrary direction, or a three-dimensional surface image based on an instruction from an operator, and outputs the generated image to the display device 119. The output image data is displayed on the display device 119 as an X-ray CT image.
[0038]
(Image processing device)
Data processing such as reconstruction and cross-section conversion and display operations are generally performed in the X-ray CT apparatus 10. However, it may be executed by the external image processing apparatus 200. When the external image processing apparatus 200 is used, the data sent from the X-ray CT apparatus main body 100 to the image processing apparatus 200 is in any state before the reconstruction, after the reconstruction, or immediately before the display after the data processing. However, this does not hinder the effect of this embodiment.
[0039]
The image processing apparatus 200 includes an auxiliary storage device 201, a data processing device 202, a reconstruction device 203, an input device 204, a display device 205, a CPU 206, a CT value monitoring unit 116, and an image processing unit 118. The function of each component is substantially the same as that provided in the X-ray CT apparatus main body.
[0040]
In the X-ray CT apparatus 10 having the above-described configuration, for example, a series of X-ray CT image imaging can be performed by the data flow shown in FIG.
[0041]
That is, as shown in FIG. 3, the X-ray transmitted through the subject is converted into two-dimensional projection data of an analog electric signal in the two-dimensional detector system 103, and further, two-dimensional projection of the digital electric signal is performed in the data acquisition circuit 104. After being converted to data, it is sent via the non-contact data transmission device 105 to a preprocessing device 106 that performs various corrections.
[0042]
The 360-degree two-dimensional projection data subjected to sensitivity correction, X-ray intensity correction, etc. by the pre-processing device 106 is directly or temporarily stored in the storage device 111 and then sent to the reconstruction device 114 to be used as a two-dimensional image. Reconstructed or reconstructed by a 3D image reconstruction algorithm typified by the Feldkamp method, two-dimensional distribution data of the number of X-ray absorption systems for each of a plurality of sections across the body axis direction, or a wide target area in the body axis direction Reconstructed into three-dimensional distribution data (a collection of three-dimensional volume data by voxels, called “voxel volume data”) of the X-ray absorption system number in (volume).
[0043]
The reconstructed data is directly or once stored in the storage device 111 and then sent to the image processing device 118. Based on the operator's instruction, the tomographic image of the arbitrary cross section, the projected image from the arbitrary direction, the three-dimensional surface Image processing for display, such as so-called pseudo three-dimensional image data such as an image, is performed and displayed on the display device 119.
[0044]
Further, the X-ray CT apparatus 10 can perform imaging by main scanning and pre-scanning. The main scan is a scan for collecting diagnostic image data of a region of interest, and the pre-scan is a relatively low X-ray intensity before the main scan in order to measure an appropriate timing for starting the main scan. This is a scan to be executed. Furthermore, the X-ray CT apparatus 10 can perform imaging by a real prep scan that combines these. This is because the inflow timing of the contrast agent from the tomographic image of the region of interest displayed in real time by pre-scanning and real-time reconstruction. The main scan is executed with the timing as a trigger. The real prep scan by the X-ray CT apparatus 10 will be described in detail later.
[0045]
Next, the function of measuring the flow rate of various blood and the like included in the X-ray CT apparatus 10 will be described.
[0046]
(Velocity measurement based on CT value rise timing)
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining a case where blood flow rate measurement is performed based on an increase in CT value of a display image in the form shown in FIG. 2 by the X-ray CT apparatus 10.
[0047]
As shown on the left side of FIG. 4, in the blood vessel arranged in the slice direction, when blood having a contrast effect flows in the direction indicated by the arrow, the CT value monitoring unit 116 first uses the first detection element array 103a. An increase in CT value due to the contrast effect is determined, and after a predetermined time, an increase in CT value due to the contrast effect is determined in the fourth detection element row 103d. In general, the measurement of the CT value of each column is executed as needed, and an increase in the CT value is determined based on the result of the measurement.
[0048]
That is, when images are collected at a predetermined time interval Δt, the CT value monitoring unit 116 increases the CT value in the nth display image data in the first detection element array 103a as shown in the lower right part of FIG. On the other hand, in the fourth detection element row 103d, an increase in CT value is determined based on the (n + N) th display image data. The CT value increase may be determined, for example, when the predetermined CT value is equal to or higher than a predetermined threshold value.
[0049]
In general, in the X-ray CT apparatus, not all the reconstructed CT image data is subjected to image processing to be a display image. For example, only image data satisfying a predetermined condition such as every predetermined period is set as a display image. Is displayed.
[0050]
When the CT value monitoring unit 116 determines that the CT value is increased, the host controller 110 determines the geometric information of the detection element rows and the first detection element row 103a and the fourth detection element row 103d. The blood flow rate is measured based on the time difference in CT value increase. That is, the distance between the first detection element array 103a and the fourth detection element array 103d is ΔZ, and an increase in CT value is determined between the first detection element array 103a and the fourth detection element array 103d. If the difference between the frame numbers of the displayed images is N and the time interval of the displayed images is Δt, the blood flow velocity V in the blood vessel can be obtained by the following equation (1).
[0051]
V = ΔZ / (N · Δt) (1)
The blood flow velocity can be measured as long as there are two or more detection element arrays in the detector system 103. However, in order to realize flow rate measurement with higher accuracy, it is preferable to measure changes in CT values in two detection element arrays that are large in number and have at least two adjacent detection element arrays.
[0052]
(Measurement of blood flow velocity using intermediate tomographic image area)
The above-described flow velocity measurement function measures the blood flow velocity based on an increase in CT value in the display image area provided to the user. On the other hand, this function measures the blood flow velocity based on an increase in CT value in an image region other than the display image.
[0053]
That is, as described above, in the X-ray CT apparatus, not all collected tomographic images are displayed as display images. In this function, an intermediate tomographic image area that is not used as a display image (specifically, for example, two-dimensional distribution data of the X-ray absorption system number for each cross-section after reconstruction, which is not input to the image processing unit 118) (This image is hereinafter referred to as an “intermediate image.”) Is used to measure the increase in CT value and to measure the flow velocity of blood, etc., thereby improving the resolution of time measurement and achieving highly accurate flow velocity measurement. It is what makes it possible.
[0054]
FIG. 5 is a diagram for explaining a blood flow rate measurement function using an intermediate image. In general, there is an intermediate state image corresponding to a plurality of stages of processing until a display image is generated from collected projection data. FIG. 5 shows an example in which the projection image, the intermediate image, and the display image are divided into three stages.
[0055]
In the first stage of FIG. 5, each projection data (data before reconstruction processing, which may be referred to as “raw data”) is collected in the pre-scan, and then in the second stage, projection data. Are reconstructed to generate an intermediate image. The intermediate image is in a stage before, for example, reverse display or window conversion. The CT value monitoring unit 116 inputs these intermediate images, monitors the change of the CT value in the designated area, and determines that the CT value has risen, the timing of the rise is sent to the host controller 110. Output. On the other hand, among the intermediate images, only those having a predetermined cycle are subjected to predetermined image processing in the third stage and displayed in real time as display images.
[0056]
The host controller 110 sets the distance between the first detection element array 103a and the fourth detection element array 103d to ΔZ, and increases the CT value between the first detection element array 103a and the fourth detection element array 103d. Assuming that the difference between the frame numbers of the intermediate images determined as M is M and the time interval of the display image is Δt, the blood flow velocity V in the blood vessel can be obtained by the following equation (1).
[0057]
V = ΔZ / (M · Δt) (2)
In order to realize a flow velocity measurement with higher accuracy, it is important to measure the change in CT value in at least two detection element arrays that have a large number of detection element arrays and that are not adjacent to each other. This is the same as the blood flow rate measurement by the method.
[0058]
Note that the present invention is not limited to determining an increase in CT value for only an intermediate image or a display image, and may be configured to determine an increase in CT value in the intermediate image and the display image by combining the above-described functions. .
[0059]
(Measurement of blood flow velocity in the raw data area)
Next, the function of measuring blood flow velocity in the raw data area will be described.
[0060]
As described above, “raw data” is projection data immediately before image reconstruction. Note that projection data generally refers to data after preprocessing, but the presence or absence of this preprocessing is not a problem. Since the raw data usually has a time resolution of the order of 1000 samples / sec, according to this function, the accuracy of the flow velocity measurement can be dramatically improved.
[0061]
FIG. 6 is a flowchart for explaining the procedure of blood flow velocity measurement in the raw data area. FIG. 7 is a diagram for explaining the association between the region R designated in the display image and the raw data. The procedure for measuring the blood flow rate will be described with reference to each figure.
[0062]
In FIG. 6, first, on the display image collected for setting the measurement position and displayed on the display device 119 or 205, a position for measuring the flow velocity is designated by the input device 115 or 204 (step S1). The upper part of FIG. 7A shows the measurement position (image region R) designated on the display screen in step S1. There are no particular limitations on the size, shape, etc. of the designated measurement position.
[0063]
Next, the measurement position is developed into raw data (step S2). Specifically, a process (inverse Fourier transform) reverse to the image reconstruction is performed on the image region R in which the measurement position is designated, and the display image is developed into raw data.
[0064]
Next, the correspondence between the position corresponding to the designated measurement position on the display image and the developed raw data is set (step S3). That is, by performing the reverse process of the image reconstruction, as shown in the middle stage (projection data after logarithmic conversion) or the lower stage (projection data before logarithmic conversion) in FIG. The position of the projection data corresponding to R is set. Note that the position of the region R on each raw data can be specified as shown in FIG. 7B based on the phase relating to the rotation of the X-ray tube 101 and the measurement position specified in step S1. .
[0065]
Subsequently, a contrast medium is injected from the arm vein and pre-scanning is started (step S4). That is, the projection data is collected by moving the bed so that the imaging target region of the subject is arranged in the imaging region and continuously rotating the gantry. The CT value monitoring unit 116 monitors each X-ray intensity at the set position on each raw data acquired by at least two detection element rows (step S5). During the monitoring, for example, when a predetermined threshold value is exceeded, the CT value monitoring unit 116 determines that the contrast agent has flowed into the designated region R (step S6), and sets the contrast agent inflow timing to the host controller 110. Output the meaning signal.
[0066]
The host controller 110 performs blood flow rate measurement from the determination timing at the first detection element array and the determination timing at the fourth detection element array determined in step S5. That is, as shown in FIG. 8, if ΔZ is the distance between the first row and the fourth row, and δ is the time difference of the raw data change between the first row and the fourth row, the flow velocity is expressed by the following formula ( 3).
[0067]
V = ΔZ / δ (3)
In order to realize a flow velocity measurement with higher accuracy, it is important to measure the change in raw data in at least two detection element arrays that have a large number of detection element arrays and are not adjacent to each other.
[0068]
In this way, if the blood flow rate is measured using the raw data, the raw data usually has a time resolution of the order of 1000 samples / sec. Therefore, according to this function, the measurement accuracy can be dramatically improved. Is possible.
[0069]
(Application to Real Prep Scan)
According to any of the three functions described above, the timing at which the contrast agent flows into the imaging region in real time based on changes in the CT value in the display image or intermediate image and the detected X-ray intensity (count) of the raw data. I can grasp it. Accordingly, if the main scan is started at the grasped contrast agent inflow timing, a diagnostic image having a sufficient contrast effect can be acquired.
[0070]
FIG. 9 is a flowchart for explaining the procedure of the real prep scan by the X-ray CT apparatus. FIG. 10 is a diagram for explaining real prep scanning by the X-ray CT apparatus. According to the flowchart of FIG. 9, the blood flow velocity is measured by pre-scanning the region where the blood flow is upstream from the region of interest, and the region of interest is imaged based on the measured flow velocity and a preset scanning speed. An example in which the main scan is executed at the timing when the agent flows will be described.
[0071]
In FIG. 9, the monitoring position is designated on the displayed image (step S11). The monitoring position is specified in a form as shown in FIG.
[0072]
Subsequently, as shown in FIG. 10 (b), a pre-scan is performed for the region A where the blood flow is upstream from the region of interest (step S12), and the CT value at the monitoring position is obtained by any of the functions described above. Alternatively, the X-ray intensity change is monitored (step S13), and the blood flow rate is measured (step S14).
[0073]
Subsequently, the host controller 110 calculates the timing at which the contrast medium flows into the region of interest from the measured blood flow velocity and the preset scan speed of the main scan as the main scan start timing (step S15). Then, the main scan is executed for a predetermined region including the region of interest by controlling the high voltage generator 109, the X-ray tube 101, and the like (step S16).
[0074]
Thus, according to the real prep scan of this X-ray CT apparatus, the contrast agent inflow timing to the region of interest can be grasped by the prescan, so the region of interest is scanned at the timing when the contrast effect is maximum. It is possible. As a result, it is possible to provide an effective diagnostic image.
[0075]
Although the present invention has been described based on the embodiments, those skilled in the art can come up with various changes and modifications within the scope of the idea of the present invention. It is understood that it belongs to the scope of the present invention. For example, as shown below, various modifications can be made without changing the gist thereof.
[0076]
The determination method of the contrast agent inflow timing described in the embodiment is based on the detected X-ray intensity (count) or the time when the CT value increases and reaches a predetermined threshold. However, the determination method is not limited to this. For example, a graph of time-detected X-ray intensity (count) for a measurement position is created, and when the graph reaches a predetermined inclination, a reference for the contrast agent inflow timing It may be a method. Further, it is possible to adopt a method in which the time when the graph reaches the maximum value is used as a reference for the contrast agent inflow timing.
[0077]
Further, the embodiments may be combined as appropriate as possible, and in that case, the combined effect can be obtained. Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention If at least one of the following is obtained, a configuration in which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
[0078]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to appropriately measure the blood flow rate regardless of individual differences or diseases of the patients, and to grasp the blood flow rate with higher time resolution. An X-ray CT apparatus that can execute scanning at an optimal timing can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a block configuration diagram of an X-ray CT apparatus 10. FIG.
FIG. 2 shows a perspective view of the X-ray CT apparatus 10 of FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing a data flow in a series of X-ray CT image capturing by the X-ray CT apparatus 10;
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining blood flow velocity measurement performed based on an increase in CT value of a display image.
FIG. 5 is a diagram for explaining a blood flow rate measurement function using an intermediate image;
FIG. 6 is a flowchart for explaining a procedure for measuring a blood flow velocity in a raw data region;
FIG. 7 is a diagram for explaining the association between a region R specified in a display image and raw data;
FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining blood flow velocity measurement in a raw data region.
FIG. 9 is a flowchart for explaining the procedure of a real prep scan by the X-ray CT apparatus.
FIG. 10 is a diagram for explaining a real prep scan by the X-ray CT apparatus;
[Explanation of symbols]
10 ... X-ray CT system
100 ... Main unit
101 ... X-ray tube
102 ... Rotating ring
103. Two-dimensional detector system
103a ... first detection element array
103d ... fourth detection element array
104: Data collection circuit
105. Non-contact data transmission device
106: Pretreatment device
107: Stand drive unit
108 ... slip ring
109 ... High voltage generator
110: Host controller
111 ... Storage device
112 ... Auxiliary storage device
113 ... Data processing device
114 ... Reconstruction device
115 ... Input device
116: CT value monitoring unit
118: Image processing unit
119 ... Display device
200: Image processing system
201 ... Auxiliary storage device
202 ... Data processing device
203 ... Reconstruction device
204: Input device
205 ... Display device
300 ... Control bus

Claims

血液中に造影剤を注入された被検体に、Ｘ線を曝射するＸ線曝射手段と、
被検体の体軸方向に少なくとも二列以上配列された検出素子列を有し、前記被検体を透過したＸ線を検出し投影データを発生するＸ線検出手段と、
画面上のＣＴ画像に所望する指定領域を入力するための入力手段と、
前記二列以上の検出素子列のうち、一列以上の間隔を開けた異なる第１の検出素子列と第２の検出素子列とが発生した前記投影データにおいて、前記指定領域に対応する指定投影データを特定する特定手段と、
前記指定投影データを用いて前記指定領域内への造影剤の流入を判定し、前記第１の検出素子列と前記第２の検出素子列との間における造影剤流入時刻の時間差を取得する計測手段と、
前記時間差と前記二つの検出素子列間の距離とに基づいて、血流速度を演算する演算手段と、
を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。X-ray exposure means for exposing X-rays to a subject in which a contrast medium is injected into blood;
X-ray detection means having detection element arrays arranged in at least two or more rows in the body axis direction of the subject, detecting X-rays transmitted through the subject and generating projection data;
An input means for inputting a desired designated area in the CT image on the screen;
Among the two or more detection element arrays, in the projection data generated by different first detection element arrays and second detection element arrays with an interval of one or more lines, designated projection data corresponding to the designated region Identifying means for identifying
Measurement for determining the inflow of the contrast agent into the designated region using the designated projection data and obtaining the time difference of the contrast agent inflow time between the first detection element row and the second detection element row Means,
Based on the time difference and the distance between the two detection element rows, computing means for computing a blood flow velocity,
An X-ray CT apparatus comprising:

前記Ｘ線曝射手段は、所定の強度によって被検体にＸ線を曝射するための第１の撮影モード、及び前記所定の強度よりも強い強度によって被検体にＸ線を曝射するための前記第２の撮影モードによって選択的にＸ線を曝射するものであり、
前記第１の撮影モードによる撮影において造影剤が前記指定領域内へ流入したと判定された場合には、Ｘ線強度の上昇を検知した場合には、前記第１の撮影モードから前記第２の撮影モードに切り替えてＸ線***を行うように、前記Ｘ線曝射手段を制御する制御手段をさらに具備すること、
を特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。The X-ray exposure means is a first imaging mode for irradiating the subject with X-rays with a predetermined intensity, and for irradiating the subject with X-rays with an intensity higher than the predetermined intensity. X-rays are selectively emitted according to the second imaging mode,
When it is determined that the contrast medium has flowed into the designated area in the imaging in the first imaging mode, when the increase in the X-ray intensity is detected, the second imaging mode is started from the first imaging mode. Further comprising control means for controlling the X-ray exposure means so as to switch to the imaging mode and perform X-ray bombardment;
The X-ray CT apparatus according to claim 1.

前記第１の検出素子列と前記第２の検出素子列とは隣り合わないことを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線ＣＴ装置。 The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the first detection element array and the second detection element array are not adjacent to each other.