JP5216680B2 - Ｘ線ｃｔ装置およびこれを用いたデータ取得方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置およびこれを用いたデータ取得方法に関し、特に、Ｘ線ＣＴ装置で撮影した断層像からリングアーチファクトを取り除く技術に関する。

Ｘ線ＣＴ装置では、回転可能なガントリ内に回転中心を挟んだ対向位置にＸ線源とＸ線検出器が設置されている。被検体をガントリの回転中心付近に置き、ガントリを回転させながら被検体にＸ線を照射し、被検体を通過した透過Ｘ線の線量をＸ線検出器で検出する。検出したＸ線量を撮影データとし、この撮影データに画像再構成と呼ばれる計算処理を施し、被検体の体軸に垂直な断層像を作成する。

従来、ガントリの回転１回で１枚の断層像を得ていたが、近年、Ｘ線検出器を体軸方向に複数並べて配置することで、ガントリの回転１回で複数枚の断層像を一度に得る方法が普及してきている。これにより短時間で被検体内部の三次元情報が得られると同時に、被検体内の動き、例えば、心臓の拍動があったとしても、画像がほぼぶれないように撮影することも可能になった。
一方で、複数のＸ線検出器を用いることから、それらの感度むらが発生するという問題がある。このＸ線検出器の感度むらが原因で、画像再構成した断層像にリングアーチファクトと呼ばれる円弧状のノイズが現れる。

そこで、リングアーチファクトを取り除くためにエアキャリブレーションという校正処理を行う。被検体がない状態で撮影を行って取得したエアキャリブレーションデータがＸ線検出器の感度むらそのものを表すことになる。被検体を撮影したときの撮影データには、感度むらが加算されて入り込んでいるため、エアキャリブレーションは、撮影データから得られたエアキャリブレーションデータを減算し、感度むらを相殺する校正処理である。

ここで、Ｘ線検出器はＸ線を照射されるたびに不均等に劣化するため、撮影回数がある程度多くなると、感度むらの分布が変わってきてしまう。そのため、画像の校正に必要なエアキャリブレーションデータは定期的に取得する必要がある。臨床現場では毎朝１回あらゆる撮影条件（プロトコル）に対してエアキャリブレーションを行い、校正のために必要となるエアキャリブレーションデータを取得するのが理想とされるが、時間と手間がかかるため、実際には特定の撮影条件に対するエアキャリブレーションが行われている。

例えば、特許文献１では、エアキャリブレーションを行い、そのデータと行った時期を記憶しておき、患者の撮影直前に、その時期が所定期間よりも長ければ、Ｘ線ＣＴ装置の操作者に警告を発し、エアキャリブレーションの必要性を操作者に通知するＸ線ＣＴ装置が記載されている。

特開２００５−２３７４２２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたＸ線ＣＴ装置では、エアキャリブレーションを行ったのが、ごく最近、すなわち、最後にエアキャリブレーションを行った時点から、これから患者の撮影を行う現時点までの時間が所定期間以内であったとしても、Ｘ線検出器の感度むらが出現し、リングアーチファクトを生じる場合もある。
また、エアキャリブレーションを行った後で、何らかの理由によりＸ線源やＸ線検出器の調整が行なわれた場合、再エアキャリブレーションが必要になるが、キャリブレーション時期も初期化しなければならず、それだけ保守に手間がかかる。
また、定期的にエアキャリブレーションを行う場合であっても、それがキャリブレーションを行う上で適切な期間なのかがわからないという問題がある。例えば、必要以上にエアキャリブレーションを行い、人手と時間を必要以上に使い、装置の劣化を早めるという場合もあり、装置の運用面でもエアキャリブレーションを行う適切な時期を判断しづらいという問題がある。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、臨床現場における装置運用に適し、リングアーチファクトのない精度の高いＣＴ画像を取得するＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために本発明は、被検体に対してＸ線を照射するＸ線源と、Ｘ線源に対向配置され被検体を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、Ｘ線源とＸ線検出器を備え被検体の周囲を回転するガントリと、ガントリを回転させてＸ線検出器で検出した透過Ｘ線量を撮影データとして記憶する記憶装置と、撮影データに基づき被検体の断層像を再構成する画像再構成装置と、画像再構成装置で再構成した断層像を表示する画像表示装置と、を備えたＸ線ＣＴ装置であって、被検体を配置しない状態で、ガントリを回転させてＸ線検出器で検出したＸ線量データをエアキャリブレーションデータとして取得するエアキャリブレーションデータ取得部と、エアキャリブレーションデータを記憶するエアキャリブレーション記憶部と、被検体の撮影データから、エアキャリブレーション記憶部から読み出したエアキャリブレーションデータを減算し、エアキャリブレーションを実行するエアキャリブレーション計算部と、エアキャリブレーション計算部によるエアキャリブレーション実行結果を基に画像再構成装置が再構成した断層像において、リングアーチファクトを検出する検出手段と、を備え、検出手段によってリングアーチファクトが検出された場合、エアキャリブレーションデータ取得部は、新しいエアキャリブレーションデータを取得し、エアキャリブレーション計算部は、撮影データから当該新しいエアキャリブレーションデータを減算して、エアキャリブレーションを実行し、検出手段によって、当該新しいエアキャリブレーションデータを用いて実行したエアキャリブレーション実行結果を基に画像再構成装置が再構成した断層像において、リングアーチファクトが検出されない場合、エアキャリブレーション記憶部は、当該新しいエアキャリブレーションデータを記憶することを特徴とする。

即ち、被検体をＣＴ撮影した撮影データから既存のエアキャリブレーションデータを減じてエアキャリブレーションを実行し、その実行結果を基に再構成した断層像にリングアーチファクトが検出された時点で、再度エアキャリブレーションデータを取得し、新たに取得したエアキャリブレーションデータを用いてエアキャリブレーションを実行してリングアーチファクトの影響を除いた断層像を得る。

本発明によれば、リングアーチファクトのない画像が得られるため、臨床現場における装置運用の効率化が可能となる。

Ｘ線ＣＴ装置のハードウェア構成図である。 中央制御装置の機能ブロック構成図である。 Ｘ線ＣＴ装置による撮影処理の流れを示すフローチャートである。 第２の実施形態の中央制御装置の機能ブロック構成図である。 Ｘ線ＣＴ装置によるエアキャリブレーション時期予測処理の流れを示すフローチャートである。 撮影条件とエアキャリブレーション実施時期の時系列データの一例を示す図である。 第３の実施形態の中央制御装置の機能ブロック構成図である。 Ｘ線ＣＴ装置による検出器交換時期予測処理の流れを示すフローチャートである。 第４の実施形態の中央制御装置の機能ブロック構成図である。 Ｘ線ＣＴ装置によるエアキャリブレーション時期判定処理の流れを示すフローチャートである。

以下に、添付図面を参照しながら、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明および添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

＜第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、Ｘ線ＣＴ装置１のハードウェア構成図である。
図１に示すＸ線ＣＴ装置１は、スキャナ１０１と、計算機システム１１１とを備えている。スキャナ１０１はＣＴ撮影データを取得し、計算機システム１１１はそのＣＴ撮影データを処理する。

スキャナ１０１は、ガントリ１０２、開口部１０３、Ｘ線源１０４、Ｘ線ビームコリメータ１０５、寝台１０７、Ｘ線検出器１０８、増幅器１０９、および、スキャナ制御装置１１０を備える。ガントリ１０２の内部には、Ｘ線源１０４、Ｘ線ビームコリメータ１０５、Ｘ線検出器１０８、および、増幅器１０９が設置される。ガントリ１０２は、開口部１０３の面に垂直な回転軸を中心に、内部の機器と共に所定速度で回転する。被検体１０６は回転軸と平行であって、開口部１０３の中を回転軸に沿って移動可動な寝台１０７の上に置かれる。

撮影はガントリ１０２を回転させながら行われる。Ｘ線源１０４はＸ線を照射し、Ｘ線ビームコリメータ１０５は、照射されたＸ線を所定のビーム形状に絞る。ビーム状のＸ線は、開口部１０３中の被検体１０６と寝台１０７を透過し、Ｘ線検出器１０８は透過したＸ線を検出する。増幅器１０９は、Ｘ線検出器１０８によって検出された検出信号を増幅し、撮影データとしてスキャナ制御装置１１０および計算機システム１１１の中央制御装置１１３に転送する。

スキャナ制御装置１１０は、スキャナ１０１に設置された各部を制御する。例えば、スキャナ制御装置１１０は、ガントリ１０２の回転や寝台１０７の移動を制御し、Ｘ線ＣＴ装置１による撮影中は、寝台１０７は回転軸の方向に、紙面手前から奥、あるいは、紙面奥から手前に所定速度で動かされる。Ｘ線ＣＴ装置１は、ガントリ１０２の回転と寝台１０７の移動の組合せによって、被検体１０６に対してらせん状に撮影データを撮影する。スキャナ制御装置１１０は、Ｘ線源１０４の線量やＸ線ビームコリメータ１０５の絞りの形状を制御する。

なお、エアキャリブレーションデータは、被検体１０６と寝台１０７を置かないで、前記と同じようにＣＴ撮影を行って取得した撮影データである。Ｘ線検出器１０８で得られた信号は、Ｘ線検出器１０８の感度むらを表すエアキャリブレーションデータ（校正値）となる。

計算機システム１１１はコンピュータ等であり、入力装置１１２、中央制御装置１１３、記憶装置１１４、バッファ１１５、および、画像表示装置１１６を有する。入力装置１１２は、キーボードやマウスなどの入力装置であり、操作者による操作コマンド入力、データ入力等を受け付ける。中央制御装置１１３は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）やマイクロプロセッサ等であり、主メモリを有し、各装置の制御を行うとともに、後記する処理を実行する。記憶装置１１４は、不揮発性メモリ、揮発性メモリ、ハードディスク駆動装置といった記憶装置であり、スキャナ１０１から送信された撮影データ等を記憶する。バッファ１１５は、スキャナ１０１から送信された撮影データや画像表示装置１１６に表示するためのデータ等を一時的に格納するメモリである。画像表示装置１１６は断層像等を表示するディスプレイである。

図２は、中央制御装置１１３の機能ブロック構成図を示す。
中央制御装置１１３は、インターフェース１６１、スキャナ制御信号計算部１６２、撮影データ取得部１６３、エアキャリブレーションデータ取得部１６４、エアキャリブレーション計算部１６５、画像再構成計算部１６６、エアキャリブレーションデータ交換部１６７を有する。
なお、ここでは中央制御装置１１３が各計算部を備える構成とするが、それぞれの計算を実行するプログラムを記憶装置から読み出し、中央制御装置１１３がそれぞれのプログラムを実行する構成としても構わない。

入力装置１１２、記憶装置１１４、バッファ１１５、および、画像表示装置１１６は、中央制御装置１１３に接続される。中央制御装置１１３は、インターフェース１６１を有し、これを介して、内部の各機能、および、外部の各装置と相互に情報を交換する。ここで内部の各機能とは、各処理部、スキャナ制御信号計算部１６２、撮影データ取得部１６３、エアキャリブレーションデータ取得部１６４、エアキャリブレーション計算部１６５、画像再構成計算部１６６、エアキャリブレーションデータ交換部１６７を指し、外部の各装置とは、増幅器１０９、スキャナ制御装置１１０、入力装置１１２、バッファ１１５、画像表示装置１１６、記憶装置１１４を指す。

スキャナ制御信号計算部１６２は、入力装置１１２から入力を受け付けた操作コマンドやデータ等を基にスキャナ制御装置１１０に送る制御信号を計算する。撮影データ取得部１６３は、増幅器１０９から送信された被検体１０６の撮影データを取得し、バッファ１１５や記憶装置１１４に出力する。エアキャリブレーションデータ取得部１６４は、増幅器１０９で得られたエアキャリブレーションデータを取得してバッファ１１５や記憶装置１１４に出力する。エアキャリブレーション計算部１６５は、バッファ１１５や記憶装置１１４からエアキャリブレーションデータと被検体１０６の撮影データを読み出し、変換、および、校正処理を行う。

画像再構成計算部１６６は、校正処理を行った後の校正撮影データを入力として、断層像を再構成計算し、その結果をバッファ１１５や記憶装置１１４、および、画像表示装置１１６に出力する。エアキャリブレーションデータ交換部１６７は、断層像にリングアーチファクトが見つかった後、新たなエアキャリブレーションデータが取得されたならば、それをその時点まで使用していたエアキャリブレーションデータと差し替える処理を行う。

次に、Ｘ線ＣＴ装置１の動作について説明する。
図３は、Ｘ線ＣＴ装置１の校正処理の流れを示すフローチャートである（適宜、図１，図２参照）。
なお、ここでは、エアキャリブレーションデータの初期値は予め取得されており、被検体１０６に関する情報（患者ＩＤ等）、撮影部位、撮影モード、取得日時などの属性データを加えて既に記憶装置１１４に格納されているものとする。

寝台１０７に被検体１０６（患者）を載せた後、入力装置１１２によってＸ線ＣＴ装置１の操作者から入力された撮影開始のコマンドは、スキャナ制御信号計算部１６２で制御信号に変換され、スキャナ制御装置１１０に送信され、スキャナ１０１はＣＴ撮影を行う（ステップＳ２０１）。撮影データ取得部１６３は、得られた撮影データを一時的に中央制御装置１１３の主メモリに記憶し、さらに得られた撮影データに属性データを加えて記憶装置１１４に記憶する（ステップＳ２０２）。

エアキャリブレーション計算部１６５は、記憶装置１１４から既存のエアキャリブレーションデータ（校正値）を主メモリに読込む（ステップＳ２０３）。エアキャリブレーション計算部１６５は、主メモリ中の撮影データ、および、エアキャリブレーションデータから属性データを取り除くなどの所定の変換を施し、撮影データからエアキャリブレーションデータを減算して校正撮影データを生成する。画像再構成計算部１６６は、校正撮影データを基に画像を再構成して（ステップＳ２０４）、画像表示装置１１６に、エアキャリブレーションデータを使用したという情報とともに断層像を表示する。

次に、表示された断層像においてリングアーチファクトの有無を判定する（ステップＳ２０５）。この判定処理は、画像の自動認識処理によりリングアーチファクトを検出してもよいし、Ｘ線ＣＴ装置１の操作者が画像表示装置１１６において目視で検出してもよい。

図２を参照し、例えば、画像の自動認識処理の場合は、中央制御装置１１３に自動認識処理部（図示せず）を備え、記憶装置１１４に典型的な組織等の参照画像を記憶しておき、自動認識処理部が表示された断層像と、その断層像と同じ部位の典型的な参照画像とを比較し、画像表示装置１１６に表示された断層像のリングアーチファクトの有無を判定する。画像の自動認識処理部は、判定結果、即ち、リングアーチファクトの有無を画像表示装置１１６に表示する。

また、Ｘ線ＣＴ装置１の操作者が目視でリングアーチファクトを検出する場合は、入力装置１１２がリングアーチファクトの有無に関する入力情報を受け付ける。
また、画像の自動認識処理とＸ線ＣＴ装置１の操作者による目視とを併用することも可能であり、例えば、自動認識処理によりリングアーチファクトを検出できなかった場合に、Ｘ線ＣＴ装置１の操作者が画像表示装置１１６において目視で確認することも可能である。

図３に戻り、画像表示装置１１６に表示された断層像に、リングアーチファクトが存在しない場合（ステップＳ２０５で「Ｎｏ」）、処理は終了する。

画像表示装置１１６に表示された断層像にリングアーチファクトが存在した場合（ステップＳ２０５で「Ｙｅｓ」）、エアキャリブレーションデータ取得部１６４は、エアキャリブレーションを実行し、得られたエアキャリブレーションデータ（校正値）を測定し（ステップＳ２０６）、エアキャリブレーションデータ交換部１６７は、主メモリに記憶するエアキャリブレーションデータを測定したエアキャリブレーションデータに差し替え（ステップＳ２０７）、測定したエアキャリブレーションデータに属性データを加え、記憶装置１１４に記憶する既存のエアキャリブレーションデータに上書きして記憶する（ステップＳ２０８）。
そして、ステップＳ２０４の処理に戻り、新たなエアキャリブレーションデータを用いて画像を再構成する。

このように、本実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置１による断層撮影が行われるごとにリングアーチファクトの有無を検出し、断層像にリングアーチファクトが検出された場合に、エアキャリブレーションを行い、新しいエアキャリブレーションデータを取得し、それを用いて断層像を再校正する。
本実施形態によれば、リングアーチファクトが検出された時点でエアキャリブレーションを行い、エアキャリブレーションデータを取得すればよく、リングアーチファクトが検出された患者（被検体１０６）の撮影データからそのエアキャリブレーションデータを減算すれば、リングアーチファクトの影響の少ない断層像を得ることができる。そのため、患者も何度もＣＴ撮影を行うこともなく、被曝量も多くなることはない。また、必要なときにエアキャリブレーションを行うため、余分な時間と手間がかからず、臨床現場でのＸ線ＣＴ装置１の運用上でも効率化を図ることができる。なお、図３のフローチャートの各処理は、中央制御装置１１３が備える各計算部により適宜実行されるが、フローチャートの各処理をそれぞれの処理を実行するためのプログラムを記憶装置から読み出し、中央制御装置１１３がそれぞれのプログラムを実行するようにしても構わない。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態におけるＸ線ＣＴ装置１の利用方法では、Ｘ線ＣＴ装置１を用いて患者のＣＴ断層像の撮影が通常よりも多く立て続けに行われているときにリングアーチファクトが生じた場合、エアキャリブレーションを行うため、後続する患者のＣＴ撮影をしばらく待ってもらうこととなる。そこで第２の実施形態では、リングアーチファクトが生じる時期を予測し、立て続けに行われるＣＴ撮影に先立ってエアキャリブレーションを行い、ＣＴ撮影の中断を回避するものである。

第２の実施形態のハードウェア構成は図１に示す構成と同じである。

図４は、第２の実施形態の中央制御装置１１３の機能ブロック構成図である。図４に示す中央制御装置１１３の機能ブロック構成は、図２に示す機能ブロック構成とほぼ同じであるが、エアキャリブレーション時期予測部１７１を備える点で異なる。

図５は、第２の実施形態のＸ線ＣＴ装置１の処理の流れを示すフローチャートである。
エアキャリブレーション時期予測部１７１は、現時点が予測時期と一致するかどうかを判定する（ステップＳ３０１）。エアキャリブレーション時期予測部１７１は、記憶装置１１４から所望の撮影条件におけるエアキャリブレーション実施の予測時期を読み出し、それが現時点をはさんで時間的に前後する所定時間範囲内に当該読み出した予測時期が入る場合、「現時点は予測時期と一致する」と判定する。ここで、予測時期の初期値や所定時間値は、予め操作者により入力装置１１２から入力され、記憶装置１１４等に記憶されているとする。

エアキャリブレーション時期予測部１７１が、現時点が予測時期と一致しないと判定した場合（ステップＳ３０１で「Ｎｏ」）、ステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３からステップＳ３０７の処理は、図３に示すステップＳ２０１からステップＳ２０５の処理と同様である。
エアキャリブレーション時期予測部１７１が、現時点が予測時期と一致すると判定した場合（ステップＳ３０１で「Ｙｅｓ」）、エアキャリブレーション時期予測部１７１は、画像表示装置１１６にその旨を表示する、或いは、警告音を発するなどして操作者にエアキャリブレーションの必要性を通知し、校正（エアキャリブレーション）を行うかどうかの操作者の判定を入力装置１１２から受け付ける（ステップＳ３０２）。

エアキャリブレーションは行わないと判定された場合（ステップＳ３０２で「Ｎｏ」）、ステップＳ３０３に進み、ＣＴ撮影が行われる。
エアキャリブレーションを行うと判定された場合（ステップＳ３０２で「Ｙｅｓ」）、ステップＳ３０８に進み、エアキャリブレーションデータ取得部１６４は新たなエアキャリブレーションデータを取得し（ステップＳ３０８）、エアキャリブレーションデータ交換部１６７は、主メモリのエアキャリブレーションデータを新たなエアキャリブレーションデータに差し替える（ステップＳ３０９）。ステップＳ３０８、ステップＳ３０９の処理の詳細は、図３に示すステップＳ２０６、ステップＳ２０７の処理と同様である。
エアキャリブレーションデータ交換部１６７は、測定したエアキャリブレーションデータに属性データを加え、記憶装置１１４に記憶する既存のエアキャリブレーションデータとは別個に記憶する（ステップＳ３１０）。

次に、エアキャリブレーション時期予測部１７１は、記憶装置１１４からエアキャリブレーションの実施時期の時系列データを読み出し、そこに今回新たに実施したエアキャリブレーション時期を加えて、次にエアキャリブレーションが必要になる時期を予測する（ステップＳ３１１）。

図６は、記憶装置１１４に記憶されたエアキャリブレーション実施時期の時系列データの一例を示す図である。図６に示すように、エアキャリブレーション実施時期の時系列データは、撮影条件に対応付けられた撮影条件のＩＤとその撮影条件で行ったエアキャリブレーションの実施時期の時系列から構成される。

エアキャリブレーションの実施時期の予測にはいくつか方法が考えられる。
例えば、時系列データから、時間軸上で隣り合うエアキャリブレーション実施時期の時間間隔をすべて求め、それらの平均値を計算し、最後にエアキャリブレーションを行った時間にその平均値を加えて、次のエアキャリブレーション実施の予測時期とする方法がある。
また、ステップＳ３０１での判定に用いる所定時間として、エアキャリブレーションの実施時期の時間間隔の標準偏差を求め、その何倍かの値で指定する方法もあるが、この限りではない。

図５に戻り、エアキャリブレーション時期予測部１７１は予測した予測時期と撮影条件とを共に記憶装置１１４に記憶し、ステップＳ３０１に戻る。

このように、第２の実施形態によれば、リングアーチファクトが生じる時期を予測できるため、ＣＴ撮影を中断してエアキャリブレーションを行うことがなく、また、操作者がその予測時期を知ることでエアキャリブレーションの実施時期を計画することも可能であり、ＣＴ撮影画像の精度を上げるだけでなく、臨床現場におけるＸ線ＣＴ装置１の運用の効率化を図ることが可能である。なお、図５のフローチャートの各処理は、中央制御装置１１３が備える各計算部により適宜実行されるが、フローチャートの各処理をそれぞれの処理を実行するためのプログラムを記憶装置から読み出し、中央制御装置１１３がそれぞれのプログラムを実行するようにしても構わない。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態のハードウェア構成は図１に示す構成と同じである。
第３の実施形態であるＸ線ＣＴ装置１は、エアキャリブレーションを行うたびに、得られたエアキャリブレーションデータを記憶装置１１４に記憶させ、そのエアキャリブレーションデータからＸ線検出器１０８の劣化が所定値以上になる時期を予測する手段を有する。
図７は、第３の実施形態の中央制御装置１１３の機能ブロック構成図である。図７に示す中央制御装置１１３の機能ブロック構成は、図２に示す機能ブロック構成とほぼ同じであるが、検出器交換時期予測部１８１を備える点で異なる。

図８は、第３の実施形態のＸ線ＣＴ装置１の処理の流れを示すフローチャートである（適宜図１等参照）。
ステップＳ４０１からステップＳ４０７の処理は、図３に示すステップＳ２０１からＳ２０７と同様である。
エアキャリブレーションデータ交換部１６７は、ステップＳ４０６で測定した新たなエアキャリブレーションデータに属性データを加え、記憶装置１１４に記憶する既存のエアキャリブレーションデータとは別個に記憶する（ステップＳ４０８）。

検出器交換時期予測部１８１は、新たなエアキャリブレーションデータを含めたすべてのエアキャリブレーションデータを用いて、Ｘ線検出器１０８の交換時期を予測する（ステップＳ４０９）。

図１および図７を参照すると、検出器交換時期予測部１８１は、記憶装置１１４に記憶されているエアキャリブレーションデータのすべてを読み出し、その属性データからエアキャリブレーション実施時期も取得する。検出器交換時期予測部１８１は、エアキャリブレーションデータの本体部分からＸ線検出器１０８ごとの感度を求め、その時系列変化から感度が所定値以下になる時期を予測する。

エアキャリブレーションを行うときは、ガントリ１０２は寝台１０７の周りを何回か回転させ、その間、決まった時間間隔でＸ線検出器１０８においてＸ線の線量を計測する。したがって、スキャンが完了するまでにＸ線検出器１０８ごとの線量の時系列データが得られる。

検出器交換時期予測部１８１は、Ｘ線検出器１０８ごとに線量の時系列データの平均値を計算し、これを１回のエアキャリブレーションで得られた、Ｘ線検出器１０８別の感度とする。ここで、エアキャリブレーションの実施時期は既知であるので、Ｘ線検出器１０８別に感度の時系列が得られる。検出器交換時期予測部１８１は、Ｘ線検出器１０８別に得られた感度の時系列を最小２乗法で線形近似し、感度が予め決められた所定値以下になる時期を交換時期と予測する。
なお、Ｘ線検出器１０８による予測方法はこの限りではない。

図８に戻り、ステップＳ４０９において、検出器交換時期予測部１８１は、Ｘ線検出器１０８の交換時期を予測し、予測した交換時期を画像表示装置１１６に表示する。そして、ステップＳ４０４に戻る。

第３の実施形態によれば、Ｘ線検出器１０８の交換時期を予測することが可能であり、例えば、医療機関側は業者にＸ線検出器１０８の交換作業を計画的に依頼することが可能である。したがって、Ｘ線ＣＴ装置１による撮影感度を向上させるだけでなく、Ｘ線ＣＴ装置１の運用の効率化を図ることもできる。なお、図８のフローチャートの各処理は、中央制御装置１１３が備える各計算部により適宜実行されるが、フローチャートの各処理をそれぞれの処理を実行するためのプログラムを記憶装置から読み出し、中央制御装置１１３がそれぞれのプログラムを実行するようにしても構わない。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
第１の実施形態におけるＸ線ＣＴ装置１の利用方法では、Ｘ線ＣＴ装置１を用いて患者のＣＴ断層像の撮影が通常よりも多く立て続けに行われているときにリングアーチファクトが生じた場合、エアキャリブレーションを行うため、後続する患者のＣＴ撮影をしばらく待ってもらうこととなる。そこで第４の実施形態では、エアキャリブレーションを行う時期を設定する手段を有し、立て続けに行われるＣＴ撮影に先立ってエアキャリブレーションを行い、ＣＴ撮影の中断を回避するものである。

第４の実施形態のハードウェア構成は図１に示す構成と同じである。

図９は、第４の実施形態の中央制御装置１１３の機能ブロック構成図である。図９に示す中央制御装置１１３の機能ブロック構成は、図２に示す機能ブロック構成とほぼ同じであるが、エアキャリブレーション時期判定部１９１を備える点で異なる。

図１０は、第４の実施形態のＸ線ＣＴ装置１の処理の流れを示すフローチャートである。
寝台１０７に被検体１０６（患者）を載せた後、スキャナ１０１はＣＴ撮影を行う（ステップＳ５０１）。撮影データ取得部１６３は、得られた撮影データを一時的に中央制御装置１１３の主メモリに記憶し、さらに得られた撮影データに属性データを加えてバッファ１１５に一時的に記憶する（ステップＳ５０２）。ここで、撮影データは、撮影データ別にバッファ１１５中の異なる場所に保存される。

エアキャリブレーション計算部１６５は、記憶装置１１４から既存のエアキャリブレーションデータ（校正値）を主メモリに読込む（ステップＳ５０３）。エアキャリブレーション計算部１６５は、バッファ１１５中の撮影データ、および、主メモリ中のエアキャリブレーションデータから属性データを取り除くなどの所定の変換を施し、撮影データからエアキャリブレーションデータを減算して校正撮影データを生成する。画像再構成計算部１６６は、校正撮影データを基に画像を再構成して（ステップＳ５０４）、画像表示装置１１６に、エアキャリブレーションデータを使用したという情報とともに断層像を表示する。

次に、表示された断層像においてリングアーチファクトの有無を判定する（ステップＳ５０５）。この判定処理の方法は、図３に示すステップＳ２０５と同様である。
ステップＳ５０５においてリングアーチファクトが確認されない場合（ステップＳ５０５で「Ｎｏ」）、エアキャリブレーション計算部１６５はエアキャリブレーション実行後の撮影データを記憶装置１１４に記憶する（ステップＳ５０６）。

ステップＳ５０５においてリングアーチファクトが確認された場合（ステップＳ５０５で「Ｙｅｓ」）、エアキャリブレーション時期判定部１９１は、入力装置１１２からキャリブレーションを行う時期の入力を受け付け、記憶装置１１４に記憶する。ただし、既にエアキャリブレーションを行う時期が記憶装置１１４に記憶されている場合、このステップＳ５０７では何も処理しない。
エアキャリブレーション時期判定部１９１は、入力された、或いは、記憶装置１１４に既に記憶されたエアキャリブレーション実施時期を基に、現時点が構成時期かどうかの判定を行う（ステップＳ５０８）。

ステップＳ５０８においてエアキャリブレーション実施時期と判断されなかった場合（ステップＳ５０８で「Ｎｏ」）、ステップＳ５０４に戻り、次の撮影を行う。
ステップＳ５０８においてエアキャリブレーション実施時期と判断された場合（ステップＳ５０８で「Ｙｅｓ」）、エアキャリブレーションデータ取得部１６４は、エアキャリブレーションを実行し、得られたエアキャリブレーションデータを測定する（ステップＳ５０９）。エアキャリブレーションデータ交換部１６７は、主メモリに記憶するエアキャリブレーションデータを測定したエアキャリブレーションデータに差し替え（ステップＳ５１０）、測定したエアキャリブレーションデータに属性データを加え、記憶装置１１４に記憶する既存のエアキャリブレーションデータに上書きして記憶する（ステップＳ５１１）。
そして、ステップＳ５０１の処理に戻り、画像再構成計算部１６６は新たなエアキャリブレーションデータを用いて画像を再構成する。

第４の実施の形態は、リングアーチファクトが見つかった時点で、何人もの患者のＣＴ撮影を連続して行わなければならない状況であった場合、一連の患者のＣＴ撮影が終わった後にエアキャリブレーションを実施するなど、エアキャリブレーション実施時期を先送りするのに有効である。臨床現場におけるＸ線ＣＴ装置１の運営では、何人もの患者のＣＴ撮影を連続して行わなければならない状況が考えられ、このような状況においても、エアキャリブレーションを後の設定時期に行うことによって、精度の高いＣＴ断層像を得ることが可能となる。なお、図１０のフローチャートの各処理は、中央制御装置１１３が備える各計算部により適宜実行されるが、フローチャートの各処理をそれぞれの処理を実行するためのプログラムを記憶装置から読み出し、中央制御装置１１３がそれぞれのプログラムを実行するようにしても構わない。

以上のように、本発明の実施形態によれば、リングアーチファクトのない画像を得ることができる。また、定期的に行っていたエアキャリブレーションをリングアーチファクトが生じたときだけに行えばよいので、本来よりも多め、あるいは、少なめに行っていたエアキャリブレーションをＸ線ＣＴ装置の運用にマッチしたタイミングで行え、臨床現場における装置運用の効率化が可能となる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、本発明の実施形態によれば、Ｘ線ＣＴ装置におけるエアキャリブレーション方法に関するが、Ｘ線以外の放射線を利用した、例えば、ＰＥＴなどの撮影装置などに利用可能である。
また、撮影対象を人体に限らないことから、機械類の非破壊検査を目的とした放射線による画像検査装置において、検出器が複数あって感度むらが生じてエアキャリブレーションが有効な場合でも適用することが可能である。

１…Ｘ線ＣＴ装置
１０１…スキャナ
１０２…ガントリ
１０３…開口部
１０４…Ｘ線源
１０５…Ｘ線ビームコリメータ
１０６…被検体
１０７…寝台
１０８…Ｘ線検出器
１０９…増幅器
１１０…スキャナ制御装置
１１１…計算機システム
１１２…入力装置
１１３…中央制御装置
１１４…記憶装置
１１５…バッファ
１１６…画像表示装置
１６１…インターフェース
１６２…スキャナ制御信号計算部
１６３…撮影データ取得部
１６４…エアキャリブレーションデータ取得部
１６５…エアキャリブレーション計算部
１６６…画像再構成計算部
１６７…エアキャリブレーションデータ交換部

Claims (12)

1. 被検体に対してＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源に対向配置され前記被検体を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器を備え前記被検体の周囲を回転するガントリと、前記ガントリを回転させて前記Ｘ線検出器で検出した透過Ｘ線量を撮影データとして記憶する記憶装置と、前記撮影データに基づき被検体の断層像を再構成する画像再構成装置と、前記画像再構成装置で再構成した断層像を表示する画像表示装置と、を備えたＸ線ＣＴ装置であって、
   前記被検体を配置しない状態で、前記ガントリを回転させて前記Ｘ線検出器で検出したＸ線量データをエアキャリブレーションデータとして取得するエアキャリブレーションデータ取得部と、
   前記エアキャリブレーションデータを記憶するエアキャリブレーション記憶部と、
   前記被検体の撮影データから、エアキャリブレーション記憶部から読み出したエアキャリブレーションデータを減算し、エアキャリブレーションを実行するエアキャリブレーション計算部と、
   前記エアキャリブレーション計算部によるエアキャリブレーション実行結果を基に前記画像再構成装置が再構成した断層像において、リングアーチファクトを検出する検出手段と、
   を備え、
   前記検出手段によってリングアーチファクトが検出された場合、
   前記エアキャリブレーションデータ取得部は、新しいエアキャリブレーションデータを取得し、
   前記エアキャリブレーション計算部は、前記撮影データから当該新しいエアキャリブレーションデータを減算するようにエアキャリブレーションを実行し、
   前記検出手段によって、当該新しいエアキャリブレーションデータを用いて実行したエアキャリブレーション実行結果を基に前記画像再構成装置が再構成した断層像において、リングアーチファクトが検出されない場合、前記エアキャリブレーション記憶部は、当該新しいエアキャリブレーションデータを記憶することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記検出手段は、前記エアキャリブレーション実行結果を基に前記画像再構成装置が再構成した断層像と、前記記憶装置に記憶された参照画像とを比較して、前記リングアーチファクトを検出することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記検出手段は、前記エアキャリブレーション実行結果を基に前記画像再構成装置が再構成した断層像を目視で確認した操作者から受け付けた入力情報を基に前記リングアーチファクトを検出することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記エアキャリブレーションデータ記憶部は、前記エアキャリブレーションデータと当該エアキャリブレーションデータを取得したエアキャリブレーション実施時期に関する時間情報を記憶し、前記時間情報を用いて次回のエアキャリブレーション実施時期を予測するエアキャリブレーション時期予測部を更に備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記エアキャリブレーションデータ記憶部は、前記エアキャリブレーションデータと当該エアキャリブレーションデータを取得したエアキャリブレーション実施時期に関する時間情報を記憶し、前記エアキャリブレーションデータと前記時間情報を用いて、前記複数のＸ線検出器の個々の感度を求め、それぞれのＸ線検出器の交換時期を予測する検出器交換時期予測部を更に備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 次回のエアキャリブレーションを実施するエアキャリブレーション実施予定時期を記憶する実施予定時期記憶部と、
   現時点が前記エアキャリブレーション実施予定時期かどうかを判定するエアキャリブレーション時期判定部と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 被検体に対してＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源に対向配置され前記被検体を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器を備え前記被検体の周囲を回転するガントリと、前記ガントリを回転させて前記Ｘ線検出器で検出した透過Ｘ線量を撮影データとして記憶する記憶装置と、前記撮影データに基づき被検体の断層像を再構成する画像再構成装置と、前記画像再構成装置で再構成した断層像を表示する画像表示装置と、を備えたＸ線ＣＴ装置においてデータを取得するデータ取得方法であって、
   前記被検体を配置しない状態で、前記ガントリを回転させて前記Ｘ線検出器で検出したＸ線量データをエアキャリブレーションデータとして取得する取得ステップと、
   前記エアキャリブレーションデータを記憶する記憶ステップと、
   前記被検体の撮影データから前記エアキャリブレーションデータを減算し、エアキャリブレーションを実行する実行ステップと、
   エアキャリブレーション実行結果を基に前記画像再構成装置が再構成した断層像においてリングアーチファクトを検出する検出ステップと、
   を備え、
   前記検出ステップでリングアーチファクトが検出された場合には、
   新しいエアキャリブレーションデータを取得するステップと、
   前記撮影データから当該新しいエアキャリブレーションデータを減算するようにエアキャリブレーションを実行するステップと、
   当該新しいエアキャリブレーションデータを用いて実行したエアキャリブレーション実行結果を基に前記画像再構成装置が再構成した断層像において、リングアーチファクトが検出されない場合、当該新しいエアキャリブレーションデータを記憶するステップと、を実行することを特徴とするデータ取得方法。
8. 前記検出ステップでは、前記エアキャリブレーション実行結果を基に前記画像再構成装置が再構成した断層像と、前記記憶装置に記憶された参照画像とを比較して、前記リングアーチファクトを検出することを特徴とする請求項７記載のデータ取得方法。
9. 前記検出ステップでは、前記エアキャリブレーション実行結果を基に前記画像再構成装置が再構成した断層像を目視で確認した操作者から受け付けた入力情報を基に前記リングアーチファクトを検出することを特徴とする請求項７記載のデータ取得方法。
10. 前記記憶ステップは、前記エアキャリブレーションデータと当該エアキャリブレーションデータを取得したエアキャリブレーション実施時期に関する時間情報を記憶し、前記時間情報を用いて次回のエアキャリブレーション実施時期を予測するエアキャリブレーション時期予測ステップを更に備えることを特徴とする請求項７記載のデータ取得方法。
11. 前記記憶ステップは、前記エアキャリブレーションデータと当該エアキャリブレーションデータを取得したエアキャリブレーション実施時期に関する時間情報を記憶し、前記エアキャリブレーションデータと前記時間情報を用いて、前記複数のＸ線検出器の個々の感度を求め、それぞれのＸ線検出器の交換時期を予測する検出器交換時期予測ステップを更に備えることを特徴とする請求項７記載のデータ取得方法。
12. 次回のエアキャリブレーションを実施するエアキャリブレーション実施予定時期を記憶する実施予定時期記憶ステップと、
    現時点が前記エアキャリブレーション実施予定時期かどうかを判定するエアキャリブレーション時期判定ステップと、
    を更に備えることを特徴とする請求項７記載のデータ取得方法。

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