JP4739738B2 - 線量評価方法およびｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明は、線量評価方法およびＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置に関し、さらに詳しくは、線量が被検体にとって過剰か否かを評価する線量評価方法およびＸ線ＣＴ装置に関する。

従来、被検体をＸ線装置で予備撮影して得た予備画像の画素値のヒストグラムを基に、その被検体を本撮影する時のＸ線管の出力を制御するＸ線装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１０−３０８８９９号公報

上記従来のＸ線装置では、本撮影での線量が被検体にとって過剰になることを防止できた。
しかし、予備画像の画像再構成に必要な全ビューの投影データを予備撮影で収集する必要があり、予備撮影が煩雑になる問題点があった。また、既に再構成済みの画像を撮影した時の線量が過剰であったか否かを評価できない問題点があった。
そこで、本発明の目的は、画像再構成に必要な全ビューの投影データを収集しなくても被検体にとって過剰となる線量を推定できる線量評価方法および既に再構成済みの画像を撮影した時の線量が過剰であったか否かを評価できる線量評価方法およびそれらの方法を好適に実施できるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、被検体の体軸の周りにＸ線管およびＸ線検出器を回転させずに投影データ（固定ビュー投影データという）を収集し、前記固定ビュー投影データを基にして被検体の体軸の周りにＸ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を回転させて投影データを収集する際の線量を評価することを特徴とする線量評価方法を提供する。
上記第１の観点による線量評価方法では、固定ビュー投影データを基にして線量を評価するため、画像再構成に必要な全ビューの投影データを収集する必要がなくなる。

第２の観点では、本発明は、上記第１の観点による線量評価方法において、前記固定ビュー投影データから平均透過密度および最大透過長を求め、前記平均透過密度および前記最大透過長から画像ノイズが所定値以下となる線量を推定し、前記線量を評価基準とすることを特徴とする線量評価方法を提供する。
上記第２の観点による線量評価方法では、被検体に固有の平均透過密度および最大透過長を固定ビュー投影データから抽出する。次に、被検体に固有の平均透過密度および最大透過長に対して画像ノイズが所定値（撮影部位や撮影目的に応じて定める）以下となる線量を推定する。そして、この推定した線量を評価基準とて線量が過剰であるか否かを評価する。
なお、画像ノイズは、例えば画素値の分散値を指標として利用可能である。

第３の観点では、本発明は、上記第２の観点による線量評価方法において、被検体の体軸の周りにＸ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を回転させて投影データを収集する際の線量を操作者が指定する際に、前記評価基準とした線量を最大線量として提示することを特徴とする線量評価方法を提供する。
上記第３の観点による線量評価方法では、提示された最大線量以下の線量を操作者が指定することにより、線量が被検体にとって過剰になることを防止できる。

第４の観点では、本発明は、被検体の体軸の周りにＸ線管およびＸ線検出器を回転させずに且つ前記体軸方向に相対移動して複数のｚ座標位置における投影データ（固定ビュー投影データという）を収集し、前記固定ビュー投影データを基にして被検体の体軸の周りにＸ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を回転させて投影データを収集する際の前記各ｚ座標位置における線量を評価することを特徴とする線量評価方法を提供する。
上記第４の観点による線量評価方法では、スカウトスキャンで得た固定ビュー投影データを基にして複数のｚ座標位置における線量を評価するため、画像再構成に必要な全ビューの投影データを複数のｚ座標位置において収集する必要がなくなる。

第５の観点では、本発明は、上記第４の観点による線量評価方法において、前記各固定ビュー投影データから各ｚ座標位置における平均透過密度および最大透過長を求め、前記各平均透過密度および前記最大透過長から各ｚ座標位置における画像ノイズが所定値以下となる線量を推定し、前記各線量を各ｚ座標位置における評価基準とすることを特徴とする線量評価方法を提供する。
上記第５の観点による線量評価方法では、複数のｚ座標位置における被検体に固有の平均透過密度および最大透過長を各ｚ座標位置における固定ビュー投影データから抽出する。次に、ｚ座標位置における被検体に固有の平均透過密度および最大透過長に対して画像ノイズが所定値（撮影部位や撮影目的に応じて定める）以下となる線量を推定する。そして、これらの推定した線量を評価基準とて各ｚ座標位置における線量が過剰であるか否かを評価する。
なお、画像ノイズは、例えば各小領域内の画素値の分散値を指標として利用可能である。

第６の観点では、本発明は、上記第５の観点による線量評価方法において、あるｚ座標位置で被検体の体軸の周りにＸ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を回転させて投影データを収集する際の線量を操作者が指定する際に、前記ｚ座標位置における評価基準とした線量を最大線量として提示することを特徴とする線量評価方法を提供する。
上記第６の観点による線量評価方法では、提示された最大線量以下の線量を操作者が指定することにより、線量が被検体にとって過剰になることを防止できる。

第７の観点では、本発明は、対象画像の空気以外の領域を複数の小領域に区画し、前記各小領域における画像ノイズを算出し、画像ノイズが所定値以下の小領域が存在すれば前記対象画像を撮影したときの線量が過剰であると判定することを特徴とする線量評価方法を提供する。
上記第７の観点による線量評価方法では、既に再構成済みの画像を撮影した時の線量が過剰であったか否かを評価することが出来る。
なお、画像ノイズは、例えば各小領域内の画素値の分散値を指標として利用可能である。

第８の観点では、本発明は、上記第７の観点による線量評価方法において、線量が過剰であると判定した小領域の表示態様を変更して画像ノイズが所定値より大きい小領域と区別可能にした警告画像を作成し表示することを特徴とする線量評価方法を提供する。
上記第８の観点による線量評価方法では、線量が過剰であると判定した小領域のみを例えばブリンク表示にした警告画像を作成し表示することにより、対象画像を撮影した時の線量が過剰であったか否かを操作者に提示することが出来る。

第９の観点では、本発明は、上記第７または上記第８の観点による線量評価方法において、画像ノイズの値を横軸とし小領域の数を縦軸とするヒストグラムを作成し表示することを特徴とする線量評価方法を提供する。
上記第９の観点による線量評価方法では、線量が過剰であると判定した小領域の、撮影部位全体に対する割合を、操作者が視認することが出来る。

第１０の観点では、本発明は、被検体の体軸の周りにＸ線管およびＸ線検出器を回転させずに投影データ（固定ビュー投影データという）を収集する固定ビュー投影データ収集手段と、前記固定ビュー投影データを基にして被検体の体軸の周りにＸ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を回転させて投影データを収集する際の線量を評価する線量評価手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１０の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第１の観点による線量評価方法を好適に実施できる。

第１１の観点では、本発明は、上記第１０の観点によるＸ線ＣＴ装置において、前記線量評価手段は、前記固定ビュー投影データから平均透過密度および最大透過長を求め、前記平均透過密度および前記最大透過長から画像ノイズが所定値以下となる線量を推定し、前記線量を評価基準とすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１１の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第２の観点による線量評価方法を好適に実施できる。

第１２の観点では、本発明は、上記第１１の観点によるＸ線ＣＴ装置において、被検体の体軸の周りにＸ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を回転させて投影データを収集する際の線量を操作者が指定するための線量指定手段と、前記評価基準とした線量を最大線量として提示する最大線量提示手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１２の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第３の観点による線量評価方法を好適に実施できる。

第１３の観点では、本発明は、被検体の体軸の周りにＸ線管およびＸ線検出器を回転させずに且つ前記体軸方向に相対移動して複数のｚ座標位置における投影データ（固定ビュー投影データという）を収集する固定ビュー投影データ収集手段と、前記固定ビュー投影データを基にして被検体の体軸の周りにＸ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を回転させて投影データを収集する際の前記各ｚ座標位置における線量を評価する線量評価手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１３の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第４の観点による線量評価方法を好適に実施できる。

第１４の観点では、本発明は、上記第１３の観点によるＸ線ＣＴ装置において、前記線量評価手段は、前記各固定ビュー投影データから各ｚ座標位置における平均透過密度および最大透過長を求め、前記各平均透過密度および前記最大透過長から各ｚ座標位置における画像ノイズが所定値以下となる線量を推定し、前記各線量を各ｚ座標位置における評価基準とすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１４の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第５の観点による線量評価方法を好適に実施できる。

第１５の観点では、本発明は、上記第１４の観点によるＸ線ＣＴ装置において、あるｚ座標位置で被検体の体軸の周りにＸ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を回転させて投影データを収集する際の線量を操作者が指定するための線量指定手段と、前記ｚ座標位置における評価基準とした線量を最大線量として提示する最大線量提示手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１５の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第６の観点による線量評価方法を好適に実施できる。

第１６の観点では、本発明は、対象画像の空気以外の領域を複数の小領域に区画し前記各小領域における画像ノイズを算出する画像ノイズ算出手段と、画像ノイズが所定値以下の小領域が存在すれば前記対象画像を撮影したときの線量が過剰であると判定する線量評価手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１６の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第７の観点による線量評価方法を好適に実施できる。

第１７の観点では、本発明は、上記第１６の観点によるＸ線ＣＴ装置において、線量が過剰であると判定した小領域の表示態様を変更して画像ノイズが所定値より大きい小領域と区別可能にした警告画像を作成し表示する警告画像作成表示手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１７の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第８の観点による線量評価方法を好適に実施できる。

第１８の観点では、本発明は、上記第１６または上記第１７の観点によるＸ線ＣＴ装置において、画像ノイズの値を横軸とし小領域の数を縦軸とするヒストグラムを作成し表示するヒストグラム作成表示手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１８の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第９の観点による線量評価方法を好適に実施できる。

本発明の線量評価方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、画像再構成に必要な全ビューの投影データを収集しなくても被検体にとって過剰となる線量を推定できる。また、既に再構成済みの画像を撮影した時の線量が過剰であったか否かを評価できる。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置を示す構成ブロック図である。
このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、テーブル装置１０と、走査ガントリ２０とを具備している。

操作コンソール１は、操作者の入力を受け付ける入力装置２と、各種の処理を実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得した投影データを収集するデータ収集バッファ５と、投影データから画像再構成したＣＴ画像などを表示する表示装置６と、プログラムやデータや画像を記憶する記憶装置７とを具備している。

テーブル装置１０は、被検体を乗せて走査ガントリ２０のボア（空洞部）に入れ出しするクレードル１２を具備している。クレードル１２は、テーブル装置１０に内蔵するモータで昇降および直線移動される。

走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、Ｘ線検出器２４と、ＤＡＳ（Data Acquisition System）２５と、被検体の体軸の周りを回転するＸ線管２１などを制御する回転部コントローラ２６と、走査ガントリ２０を回転軸の前方または後方に傾斜させるときの制御を行うチルトコントローラ２７と、制御信号などを操作コンソール１やテーブル装置１０とやり取りする制御コントローラ２９と、電源や制御信号や収集した投影データを転送するスリップリング３０とを具備している。

図２は、Ｘ線ＣＴ装置１００による最大線量設定処理の手順を示すフロー図である。
ステップＡ１では、被検体をスカウトスキャンして投影データＰ(z,ch)を収集する。図３に、複数のｚ座標位置における投影データＰ(z,ch)を概念的に示す。
ステップＡ２では、所定のｚ座標位置毎に、投影データＰ(z,ch)から平均透過密度Ｄ(z)と最大透過長Ｌ(z)を求める。

ステップＡ３では、平均透過密度Ｄ(z)と最大透過長Ｌ(z)に対して画像ノイズが所定値以下となる線量を推定し、それを最大線量ｍＡs_max(z)として記憶する。この推定は、例えば、予め実測またはシミュレーションにより作成してある、平均透過密度と最大透過長と線量と画像ノイズのデータを参照して、平均透過密度Ｄ(z)と最大透過長Ｌ(z)に対して画像ノイズが所定値以下となる線量を求めることが出来る。あるいは、予め実測またはシミュレーションにより求めてある、画像ノイズが所定値となる関数ｆ，ｇを用いて、次式により算出することが出来る。
ｍＡs_max(z)＝max{ｆ(D(z))，ｇ(L(z))}
ここで、max{,}は最大値をとる関数である。ｆ(D(z))は、平均透過密度Ｄ(z)から画像ノイズが所定値となる必要線量を求める関数である。ｇ(L(z))は、最大透過長Ｌ(z)から画像ノイズが所定値となる必要線量を求める関数である。
なお、画像ノイズは、例えば分散値を指標として利用可能である。
図４に、最大線量ｍＡs_max(z)を概念的に示す。

図５は、Ｘ線ＣＴ装置１００による線量入力処理の手順を示すフロー図である。
ステップＢ１では、操作者にスキャン面のｚ座標位置を入力させる。
ステップＢ２では、入力されたｚ座標位置に対応する最大線量mＡs_max(z)を、入力可能な最大線量として操作者に提示する。
ステップＢ３では、アキシャルスキャン時に用いる線量を操作者に入力させる。提示された最大線量より小さい線量を操作者が入力すれば、線量が過剰になってしまうことを防止できる。なお、提示された最大線量より大きい線量を操作者があえて入力することも可能である。

図６は、Ｘ線ＣＴ装置１００による線量評価処理の手順を示すフロー図である。
ステップＣ１では、対象画像（評価対象のＣＴ画像）を入力する。この対象画像は、Ｘ線ＣＴ装置１００で撮影したＣＴ画像でもよいが、他のＸ線ＣＴ装置で撮影したＣＴ画像でもよい。図７に、対象画像Ｇ０を概念的に示す。

ステップＣ２では、図８に示すように、対象画像の空気以外の領域を複数の小領域ｉに区画する。
ステップＣ３では、各小領域ｉにおける画像ノイズＮ(i)を求める。なお、画像ノイズＮ(i)は、例えば各小領域ｉにおける画素値の分散値を指標として利用可能である。

ステップＣ４では、図９に示すように、画像ノイズの値を横軸とし、小領域の数を縦軸とするヒストグラムを作成し、表示する。

ステップＣ５では、画像ノイズＮ(i)が所定値以下の小領域の表示態様を、画像ノイズＮ(i)が所定値より大きい小領域と区別可能な表示態様に変換した警告画像を作成する。例えば、画像ノイズＮ(i)が所定値以下の小領域内の画素の画素値を全て黒レベルの画素値に置換する。あるいは、画像ノイズＮ(i)が所定値以下の小領域にのみオレンジ色のような特定カラーをオーバーレイする。あるいは、画像ノイズＮ(i)が所定値以下の小領域内の画素の画素値をブリンク表示やハイライト表示する画素値に変換する。
図１０に、警告画像Ｇ１を概念的に示す。
なお、画像ノイズＮ(i)が所定値以下の小領域が存在しないなら警告画像は作成しない。

ステップＣ６では、警告画像Ｇ１を作成していないならステップＣ７へ進み、作成したならステップＣ１０へ進む。
ステップＣ７では、線量が過剰でない旨を報知する。

ステップＣ８では、元の対象画像Ｇ０を表示する。
ステップＣ９では、操作者が「終了」を指示するまで待ち、指示したなら処理を終了する。

ステップＣ１０では、警告画像Ｇ１を表示する。
ステップＣ１１では、操作者が「対象画像の表示」を指示したならステップＣ８へ進み、指示してないならステップＣ１２へ進む。
ステップＣ１２では、操作者が「終了」を指示したなら処理を終了し、指示してないならステップＣ１１に戻る。

線量一定でヘリカルスキャンする場合は、直線移動範囲（ｚ座標位置の範囲）における最大線量ｍＡs_max(z)の最小値を最大線量とすれば、直線移動範囲のどこでも線量が過剰になることはない。一方、直線移動範囲における最大線量ｍＡs_max(z)の最大値を最大線量とすれば、直線移動範囲のどこでも画像ノイズが所定値以下になる。

本発明の線量評価方法およびＸ線ＣＴ撮影方法は、線量が個々の被検体に対して過剰か否か評価するのに利用できる。

実施例１に係るＸ線ＣＴ装置を示すブロック図である。 最大線量設定処理の手順を示すフロー図である。 複数のｚ座標位置における投影データＰを示す概念図である。 ｚ座標位置と最大線量の関係を示す説明図である。 線量入力処理の手順を示すフロー図である。 線量評価処理の手順を示すフロー図である。 対象画像を示す概念図である。 小領域に区画した対象画像を示す概念図である。 ヒストグラムを示す概念図である。 警告画像を示す概念図である。

符号の説明

１ 操作コンソール
２ 入力装置
３ 中央処理装置
５ データ収集バッファ
６ 表示装置
７ 記憶装置
１０ テーブル装置
１２ クレードル
２０ 走査ガントリ
２１ Ｘ線管
２２ Ｘ線コントローラ
２３ コリメータ
２４ Ｘ線検出器
２５ ＤＡＳ（データ収集装置）
２６ 回転部コントローラ
２７ チルトコントローラ
２９ 制御コントローラ
３０ スリップリング

Claims (2)

1. 被検体の体軸の周りにＸ線管およびＸ線検出器を回転させずに行うスカウトスキャンにより投影データを収集する手段と前記被検体の体軸の周りにＸ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を回転して行うスキャン（単に「スキャン」という）により投影データを収集する手段とを含む投影データ収集手段と、
   前記スキャンによる投影データに基づくＣＴ画像の画像ノイズの所定値を定め、前記スキャンによる投影データに基づくＣＴ画像の画像ノイズが前記所定値以下となるような、前記スキャンによる投影データを収集する際の線量を、当該被検体の前記スカウトスキャンにより収集された投影データに基づき前記体軸方向の所定範囲における複数位置に対応して推定する手段と、
   当該被検体について前記スキャンを行う前に、操作者が指定した前記体軸方向の位置における前記推定された線量を前記スキャンの際の最大線量として操作者に提示する表示手段と、
   当該被検体についての前記スキャンが、前記最大線量より小さい所望の一定線量で行われるように操作者が入力する入力手段と
   を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記スカウトスキャンは、被検体の体軸の周りにＸ線管およびＸ線検出器を回転させずに且つ前記体軸方向に相対移動して行うことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。

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