JP5653049B2 - X-ray CT system - Google Patents
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Description
本発明は、X線CT装置及びその撮影方法に関し、特に、造影剤を使用して適切なタイミングでの撮影を実現するX線CT装置の被ばく低減技術に関する。 The present invention relates to an X-ray CT apparatus and an imaging method therefor, and more particularly to an X-ray CT apparatus exposure reduction technique that realizes imaging at an appropriate timing using a contrast agent.
X線CT装置における画像診断においては、造影剤を用いた造影検査が広く行われている。造影検査では、造影剤によって特定の組織(例えば血管や消化管など)がコントラスト強調されるため、精度の高い画像診断が可能である。ここで正確な診断を行うためには、造影剤によるコントラスト強調効果を最大限に活かすための適切なタイミング、すなわち被検体に投与した造影剤が撮影部位に到達した時点でスキャン(本スキャン)を開始することが重要である。一方、造影剤による副作用があるため、造影剤量を必要最小限に留めることもまた重要な要素である。そのため、ボーラストラッキング法やテストインジェクション法により撮影タイミングと造影剤量の最適化を測る技術が知られている。 In an image diagnosis using an X-ray CT apparatus, a contrast examination using a contrast agent is widely performed. In contrast examination, contrast enhancement is performed on a specific tissue (for example, a blood vessel, a digestive tract, etc.) by a contrast agent, and thus high-accuracy image diagnosis is possible. In order to make an accurate diagnosis here, a scan (main scan) is performed at an appropriate timing for maximizing the contrast enhancement effect of the contrast agent, that is, when the contrast agent administered to the subject reaches the imaging region. It is important to start. On the other hand, since there are side effects due to the contrast agent, it is also an important factor to keep the amount of contrast agent to the minimum necessary. Therefore, a technique for measuring the optimization of imaging timing and the amount of contrast medium by a bolus tracking method or a test injection method is known.
ボーラストラッキング法では本スキャンに先立ち、造影剤注入後の適切なある部位に関心領域(ROI)を当て、当該ROIでのCT値の変化を経時的に観察するモニタリングスキャンが実施される。CT値の変化とは、具体的には経時観察の時刻TnにおけるCT値を初期時刻T0におけるCT値で差分した値の絶対値(造影効果)で表される。モニタリングスキャンは低解像度(低線量)で行われ、作成される断層像における造影効果がある閾値を超えた際に本スキャンまでの遅延時間(ディレイ)を決定して最適なタイミングで本スキャンを開始する。例えば、特許文献1では、複数の断層像のうち造影剤の先頭が到達している断層像の位置に基づいて造影剤の移動速度を予測している。そして、被検体内の造影剤の動きに追従してヘリカルスキャンの速度を制御する技術が開示されている。 In the bolus tracking method, prior to the main scan, a monitoring scan is performed in which a region of interest (ROI) is applied to an appropriate region after the injection of a contrast agent and a change in CT value in the ROI is observed over time. Specifically, the change in CT value is represented by the absolute value (contrast effect) of the value obtained by subtracting the CT value at time Tn of temporal observation from the CT value at initial time T0. The monitoring scan is performed with low resolution (low dose), and when the contrast effect in the created tomographic image exceeds a certain threshold, the delay time until the main scan is determined and the main scan is started at the optimal timing To do. For example, in Patent Document 1, the moving speed of the contrast agent is predicted based on the position of the tomographic image at which the head of the contrast agent has reached among a plurality of tomographic images. A technique for controlling the speed of the helical scan following the movement of the contrast medium in the subject is disclosed.
テストインジェクション法は、本スキャンに先立って少量の造影剤によるモニタリングスキャンを事前に行うことで時間濃度曲線を作成して血流状態を把握する。この結果に基づき造影剤の量や注入速度を考慮して、本スキャンでの最適なタイミングを決める方法である。 In the test injection method, a blood flow state is grasped by creating a time concentration curve by performing a monitoring scan with a small amount of contrast medium in advance prior to the main scan. This is a method for determining the optimum timing in the main scan in consideration of the amount of contrast medium and the injection speed based on the result.
ここで上記モニタリングスキャンでは、同一位置で複数回スキャンを実施してそれぞれの断層像からCT値の経時変化を算出している。そのため、低線量とはいえX線被ばく量が多くなるという問題点があった。特許文献2では、ROI内の造影効果が所定の閾値に達するまでの予測時間を算出し、算出した予測時間に基づいてモニタリングスキャンの継続・休止・再開タイミングを決定する手段を設けている。モニタリングスキャンの回数そのものを低減させることで、モニタリングスキャン時の被ばくを低減させようとする技術である。
Here, in the monitoring scan, the CT value is temporally changed from each tomogram by performing a plurality of scans at the same position. For this reason, there was a problem that the X-ray exposure amount was increased although the dose was low. In
しかしながら、上記従来技術は、モニタリングするための回転スキャンを少なからず行うことによる被ばく線量が問題となる。
そこで本発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、造影検査において、本スキャンを実行する適切なタイミングを計る際のX線被ばく量を可能な限り低減することが可能なX線CT装置およびその撮影方法を提供することを目的とする。
However, the above-mentioned prior art has a problem of exposure dose caused by performing a number of rotational scans for monitoring.
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and it is possible to reduce the X-ray exposure amount when measuring an appropriate timing for executing the main scan in the contrast examination as much as possible. An object is to provide a possible X-ray CT apparatus and an imaging method therefor.
上記の課題を解決するために、本発明のX線CT装置は、被検体の所望の部位に造影剤が所望の濃度注入されるタイミングを計る際に断層画像を再構成することなく、透過X線量からタイミングを計ることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the X-ray CT apparatus of the present invention transmits X-ray without reconstructing a tomographic image when measuring the timing at which a desired concentration of contrast medium is injected into a desired site of a subject. It is characterized by timing from dose.
より具体的には、被検体に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線検出器を搭載し前記被検体の周囲を回転する回転円盤と、前記X線検出器により検出された透過X線量に基づき被検体の断層画像を再構成する画像再構成装置と、前記画像再構成装置により再構成された断層画像を表示する画像表示装置と、造影剤を前記被検体に投与する造影剤投与手段と、前記各構成要素を制御する制御部を備えたX線CT装置であって、前記制御部は、前記被検体の所望の部位において、前記造影剤が所望の濃度となるタイミングを、前記X線検出器により検出される前記透過X線量に基づき計り、該タイミングにおいて本スキャンを行うよう制御することを特徴とする。 More specifically, an X-ray source that irradiates a subject with X-rays, an X-ray detector that is disposed opposite to the X-ray source and detects X-rays that have passed through the subject, the X-ray source, and the X-ray source A rotating disk equipped with an X-ray detector and rotating around the subject, an image reconstruction device for reconstructing a tomographic image of the subject based on the transmitted X-ray amount detected by the X-ray detector, and the image An X-ray CT apparatus comprising: an image display device that displays a tomographic image reconstructed by a reconstruction device; a contrast agent administration means that administers a contrast agent to the subject; and a control unit that controls the components. The control unit measures the timing at which the contrast agent reaches a desired concentration at a desired site of the subject based on the transmitted X-ray dose detected by the X-ray detector, and at this timing, Control is performed to perform scanning.
本発明によれば、造影検査において、被検体の所望の部位に造影剤が所望の濃度注入されるタイミングを計る際に、X線被ばく線量を可能な限り低減させることができる。 According to the present invention, the X-ray exposure dose can be reduced as much as possible when measuring the timing at which a desired concentration of contrast medium is injected into a desired part of a subject in a contrast examination.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
実施例1におけるX線CT装置の概要および特徴を説明する。
まず最初に、図1に本発明が適用されるX線CT装置の構成を示すブロック図、図2および図3に実施例1におけるX線CT装置の処理フローを示す。なお、ここではX線管が1つの場合について説明しているが、本発明は多線源型のX線CT装置でも適用可能である。
An outline and features of the X-ray CT apparatus in the first embodiment will be described.
First, FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an X-ray CT apparatus to which the present invention is applied, and FIGS. 2 and 3 show a processing flow of the X-ray CT apparatus in the first embodiment. Although the case where there is one X-ray tube has been described here, the present invention can also be applied to a multi-ray source type X-ray CT apparatus.
実施例1におけるX線CT装置は、造影検査においてモニタリングスキャンによって被検体に投与した造影剤による造影効果の経時変化をROIによって監視し、メインスキャンのタイミングを決定することを概要とする。 The X-ray CT apparatus according to the first embodiment is summarized in that the temporal change of the contrast effect due to the contrast agent administered to the subject by the monitoring scan in the contrast examination is monitored by ROI and the timing of the main scan is determined.
図1に示すように、実施例1におけるX線CT装置はスキャンガントリ1とコンピュータ装置12とから構成される。スキャンガントリ1は、X線管装置から放射されたX線を被検体5に照射し、当該被検体5を透過したX線の投影データを収集する。 As shown in FIG. 1, the X-ray CT apparatus according to the first embodiment includes a scan gantry 1 and a computer apparatus 12. The scan gantry 1 irradiates the subject 5 with X-rays emitted from the X-ray tube apparatus, and collects projection data of X-rays transmitted through the subject 5.
コンピュータ装置12は、スキャンガントリ1で収集された投影データを用いて、CT画像の再構成処理やモニタリングスキャンおよびメインスキャンの制御処理などを行う。 The computer device 12 uses the projection data collected by the scan gantry 1 to perform CT image reconstruction processing, monitoring scan control processing, main scan control processing, and the like.
スキャンガントリ1は、X線管装置、寝台6、X線検出部7、データ収集部8、高電圧発生部9、X線管回転制御部10、寝台移動制御部11とから構成される。
The scan gantry 1 includes an X-ray tube device, a bed 6, an X-ray detection unit 7, a data collection unit 8, a high
X線管装置は、X線管2、X線フィルタ3、補償フィルタ4から構成される。ここでX線フィルタ3および補償フィルタ4は、被検体5への被ばく量低減と被検体透過後のX線強度一定化のために設けられている。
The X-ray tube device includes an
X線源であるX線管2は、高電圧発生部9から供給される電力を用いて、被検体5に対してX線を照射し、データ収集部8で当該被検体5の投影データを収集する。具体的には、前記X線源に対向配置され前記被検体5を透過したX線を検出するX線検出部7には複数のX線検出素子がX線管の周回方向に約1000チャネル、前記被検体5の体軸方向に1〜500チャネル配列して構成されており、入射するX線を検出して検出したX線の強度に応じた電気信号が出力される。X線検出部7が出力したX線強度に応じた電気信号は、データ収集部8で収集された後、コンピュータ装置12に伝送される。
The
高電圧発生部9は、X線管2に供給する電力を調整することにより、照射するX線量の調整などの制御を行う。なお、高電圧発生部9は、高電圧変圧器、フィラメント電流発生器および整流器を備え、さらに、管電圧およびフィラメント電流を任意に、または段階的に調整するための管電圧切換器およびフィラメント電流切換器を備える。
The
X線検出部7は、X線管装置から照射され、被検体5を透過したX線を検出する。ここで、X線管装置とX線検出部7およびデータ収集部8は、図1には示さない円環状の回転架台(回転円盤)に対向する形で搭載されており、回転架台はX線管回転制御部10により駆動され回転する。これにより、X線管装置とX線検出部7およびデータ収集部8は、被検体5の周りを回転する。
The X-ray detection unit 7 detects X-rays irradiated from the X-ray tube device and transmitted through the subject 5. Here, the X-ray tube device, the X-ray detection unit 7 and the data collection unit 8 are mounted so as to face an annular rotating platform (rotating disk) not shown in FIG. It is driven and rotated by the tube
寝台6は被検体5を載せるベッドであり、寝台移動制御部11により駆動され、X線の照射に同期してスキャンガントリ1の撮影口に挿入される。 The bed 6 is a bed on which the subject 5 is placed, is driven by the bed movement control unit 11, and is inserted into the imaging port of the scan gantry 1 in synchronization with the X-ray irradiation.
コンピュータ装置12は、収集データの経時変化解析部13、モニタリングスキャン制御部14、本スキャン制御部15、設定値記憶部16、前処理部17、画像再構成部18、表示部19と、入力部20とを備え、これらは、バス21を介して互いに接続されている。
The computer device 12 includes a collection data temporal change analysis unit 13, a monitoring scan control unit 14, a main
前処理部17は、スキャンガントリ1から送信されたデータを受信して画像再構成部18に供給する。画像再構成部18は、前処理部17から供給されたデータを処理することにより、前記X線検出器により検出された透過X線量に基づき被検体の断層画像を再構成する。画像再構成部18によって再構成された断層画像は、バス21を介して画像表示部である表示部19が有するモニタに表示される。
The preprocessing
入力部20は、X線CT装置の操作者がモニタリングスキャンの条件や本スキャンの条件などを入力するためのものである。特に本発明に密接に関連するものとしては、「造影効果の閾値」や、「ROI位置」の設定のための入力などが挙げられる。
The
設定値記憶部16は、入力部20がX線CT装置の操作者から受け付けた各種設定値を記憶するためのものである。
The set
造影検査におけるモニタリングスキャンおよび本スキャンを制御するため、モニタリングスキャン制御部14および本スキャン制御部15が設けられている。
In order to control the monitoring scan and the main scan in the contrast examination, a monitoring scan control unit 14 and a main
収集データの経時変化解析部13は、モニタリングスキャン時に収集したデータを経時的に解析するものである。具体的には、断層像中に設定した関心領域に対応した投影データの値を経時的に算出し、CT値(造影効果)へ換算する処理を担う。 The collected data temporal change analysis unit 13 analyzes data collected during the monitoring scan over time. Specifically, it takes the process of calculating the projection data value corresponding to the region of interest set in the tomographic image over time and converting it into a CT value (contrast effect).
ここで造影検査において、モニタリングスキャンから本スキャンへ移行するまでの動作フローを、図2および図3を用いて簡単に説明する。 Here, in the contrast examination, an operation flow from the monitoring scan to the main scan will be briefly described with reference to FIGS.
図2は、ボーラストラッキング法を用いたX線CT装置の造影検査フローを示している。モニタリングスキャンに先立ち、ステップS101で被検体の位置決めのためのスキャノグラムを取得する。次に操作者は、ステップS102でスキャノグラム画像上でモニタリングする位置を任意に設定して、当該位置での断層像を取得する。ステップS103では、この断層像においてROI(RegionOfInTereST)を設定して、ステップS104では被検体へ造影剤を投与する造影剤投与手段により造影剤を被検体へ注入してROI内のCT値の経時変化(造影効果)をモニタリングする。ステップS105で造影効果が事前に設定した閾値に到達したと判定された場合、ステップS106でモニタリングスキャンを停止して本スキャンを開始する。その後、ステップS107で本スキャン終了条件が満了したことが確認されれば、造影検査が終了となる。 FIG. 2 shows a contrast inspection flow of the X-ray CT apparatus using the bolus tracking method. Prior to the monitoring scan, a scanogram for positioning the subject is acquired in step S101. Next, the operator arbitrarily sets a monitoring position on the scanogram image in step S102, and acquires a tomographic image at the position. In step S103, ROI (RegionOfInTereST) is set in this tomogram, and in step S104, the contrast agent is injected into the subject by the contrast agent administration means for administering the contrast agent to the subject, and the CT value in the ROI changes with time. Monitor (contrast effect). If it is determined in step S105 that the contrast effect has reached a preset threshold value, the monitoring scan is stopped and the main scan is started in step S106. Thereafter, if it is confirmed in step S107 that the main scan end condition has expired, the contrast examination is ended.
図3は、テストインジェクション法を用いたX線CT装置の造影検査フローを説明するための図である。本フロー処理において、ステップT101〜ステップT104は図2における処理フローステップS101〜ステップS104と同一であるため説明を省略する。ステップT105は、モニタリングスキャン終了条件が満了したかどうかを判定し、満了していればモニタリングスキャンを終了する。モニタリングスキャンの終了条件としては、ROI内造影効果のピーク値が確認できた時点等である。また、ステップT106〜ステップT107は図2における処理フローステップS106〜ステップS107と同一であるため説明を省略する。 FIG. 3 is a diagram for explaining the contrast inspection flow of the X-ray CT apparatus using the test injection method. In this flow process, steps T101 to T104 are the same as the process flow steps S101 to S104 in FIG. Step T105 determines whether or not the monitoring scan end condition has expired, and if it has expired, the monitoring scan ends. An end condition of the monitoring scan is a point in time when the peak value of the intra-ROI contrast effect can be confirmed. Steps T106 to T107 are the same as the process flow steps S106 to S107 in FIG.
なお、本スキャンを開始するまでのタイミングについては本発明に関わるものではないため説明を省略するが、具体的には特許文献2等を参照されたい。
Note that the timing until the start of the main scan is not related to the present invention and will not be described. Specifically, refer to Patent
ここで前述の通り、実施例1ではモニタリングスキャン時の被ばく線量低減技術に主眼を置いているため、以降、具体的な方法について詳述する。 Here, as described above, the first embodiment focuses on the exposure dose reduction technique at the time of the monitoring scan, and therefore a specific method will be described in detail below.
図4は実施例1におけるモニタリングスキャン(本明細書では、断層像を作成しない投影データを取得するのみの場合でもモニタリングスキャンと呼ぶことにする。)の処理を説明するためのものである。本実施例においては、ボーラストラッキング法、テストインジェクション法のいずれの手法においても適用可能であるが、ステップS104およびステップT104で示したROI位置における造影効果のモニタリング方法は従来と異なり、図4で右側のU101〜U104のようになる。 FIG. 4 is a diagram for explaining the processing of the monitoring scan in the first embodiment (in this specification, even when only projection data that does not create a tomographic image is acquired is referred to as a monitoring scan). In this embodiment, the method can be applied to both the bolus tracking method and the test injection method. However, the contrast effect monitoring method at the ROI position shown in step S104 and step T104 is different from the conventional method, and the right side in FIG. It becomes like U101 ~ U104.
まず、ステップU101において操作者が設定したROI位置の記憶を行う。具体的には、再構成画像上における操作者が設定したROIのピクセル座標を設定値記憶部16に記憶する。
First, in step U101, the ROI position set by the operator is stored. Specifically, the pixel coordinates of the ROI set by the operator on the reconstructed image are stored in the set
次にステップU102では、モニタリング各時刻においてPA方向よりX線管を静止させた状態でX線を曝射させる。ここでモニタリング各時刻とは、理想的にはモニタリングスキャンを行っている間欠的な時刻である方が望ましい。連続的な時刻であっても良いが、この場合は被ばくの観点から適用を避ける方が望ましい。またここでは被ばくを可能な限り抑えるという意味でPA(PoSTerior-AnTerior)方向からX線を照射しているがAP方向からでも良く、曝射方向を制限するわけではない。これにより、造影各時刻毎のPA方向投影データが取得できる。なお本投影データの体軸方向データ取得素子数(列方向の検出器素子数)は、ROIを設定する際に使用した断層画像の画像厚と等価である方が望ましく、被ばくを考慮するとX線の体軸方向開口幅もこれと等価となるよう設定することが望ましい。 Next, in step U102, X-rays are exposed in a state where the X-ray tube is stationary from the PA direction at each monitoring time. Here, each monitoring time is ideally an intermittent time when the monitoring scan is performed. Although it may be continuous time, in this case, it is desirable to avoid application from the viewpoint of exposure. Here, X-rays are irradiated from the PA (PoSTerior-AnTerior) direction in order to suppress exposure as much as possible, but it may be from the AP direction and does not limit the exposure direction. Thereby, PA direction projection data for each contrast time can be acquired. The number of body axis direction data acquisition elements (number of detector elements in the column direction) of this projection data is preferably equivalent to the image thickness of the tomographic image used when setting the ROI. It is desirable to set the opening width in the body axis direction to be equivalent to this.
次にステップU103において、該当ROI位置に対応する投影データチャネル範囲を算出する。図5は、ROI位置に対応する投影データチャネル範囲の算出処理を示すものである。操作者が設定したROI位置に対して、画像上でのROI位置情報(ROI中心、ROI半径等)を参照して、ROIをX線検出器へ投影した時の開始チャネル(CH_i)および終了チャネル(CH_e)を算出する。算出方法はX線CT装置のジオメトリ情報を参照することで、容易に計算可能である。ここでCH_0はX線検出器の先頭チャネル、CH_maxはX線検出器の末端チャネルを意味する。 Next, in step U103, a projection data channel range corresponding to the corresponding ROI position is calculated. FIG. 5 shows a calculation process of the projection data channel range corresponding to the ROI position. Start channel (CH_i) and end channel when the ROI is projected to the X-ray detector by referring to the ROI position information (ROI center, ROI radius, etc.) on the image for the ROI position set by the operator Calculate (CH_e). The calculation method can be easily calculated by referring to the geometry information of the X-ray CT apparatus. Here, CH_0 means the head channel of the X-ray detector, and CH_max means the end channel of the X-ray detector.
次にステップU104において、ROIに対応するスキャノグラム投影データから造影効果への変換を造影剤投入後の各時刻毎に経時的に行う。図6は造影時刻T0およびT1における投影データのチャネル方向プロファイルを示している。ここで、ROIに対応するチャネル(CH_i〜CH_e)における投影データの平均値が、造影時刻毎にそれぞれRD_T0、RD_T1と算出できる。ここで、造影時刻T0からTn(nは1以上の整数)に変化した時の投影データの造影時刻T0〜Tnでの推移は図7のようになる。ただしRDe_Tnは、造影時刻TnにおけるCH_i〜CH_eまでの投影データ平均値を造影時刻T0におけるCH_i〜CH_eまでの投影データ平均値で差分した値の絶対値を意味する。すなわち造影前後における投影データの変化値である。なお造影時刻毎の投影データの算出にはCH_i〜CH_eまでの投影データ平均値から算出したが、最大値や最小値、チャネルに関する重み付け平均値などその他の代表値を用いても良い。また所定の造影時刻の一瞬のみX線を出力させることは現実には不可能であるため、例えばX線が出力されている間にデータ収集部から収集された投影データのビュー(データ収集部の計測ビューレートに依存する。例えばビューレートが2000ビュー／秒である場合、X線出力時間が0.05秒であるならば100ビュー分の投影データが収集できる。)全てについて、CH_i〜CH_eまでの投影データ平均値のビュー平均値を以って投影データ代表値とすることでも構わない。投影データ代表値に関しては上述の方法に限らず、これに類する方法であれば手段は問わない。 Next, in step U104, the conversion from the scanogram projection data corresponding to the ROI to the contrast effect is performed with time at each time after the contrast agent is introduced. FIG. 6 shows a channel direction profile of projection data at contrast times T0 and T1. Here, the average values of the projection data in the channels (CH_i to CH_e) corresponding to the ROI can be calculated as RD_T0 and RD_T1, respectively, at each contrast time. Here, the transition of the projection data at the contrast times T0 to Tn when the contrast time T0 changes to Tn (n is an integer of 1 or more) is as shown in FIG. However, RDe_Tn means an absolute value of a value obtained by subtracting the average projection data from CH_i to CH_e at the contrast time Tn from the average projection data from CH_i to CH_e at the contrast time T0. That is, the change value of the projection data before and after contrast enhancement. The projection data for each contrast time is calculated from the projection data average value from CH_i to CH_e, but other representative values such as the maximum value, the minimum value, and the weighted average value for the channel may be used. In addition, since it is impossible in practice to output X-rays only for a moment at a predetermined contrast time, for example, a view of projection data collected from the data acquisition unit while the X-rays are being output (data acquisition unit Depends on the measurement view rate, for example, if the view rate is 2000 views / second, projection data for 100 views can be collected if the X-ray output time is 0.05 seconds.) All projections from CH_i to CH_e The average view value of the data average value may be used as the projection data representative value. The projection data representative value is not limited to the above-described method, and any means can be used as long as it is a similar method.
そして、予め投影データの代表値と造影効果あるいはCT値との関係を把握しておけば、投影データ代表値からROI内造影効果あるいはCT値への換算は具体的には｛数1｝で表される。
｛数1｝CTROI＝k(kV,S,RDe_Tn)*RDe_baSe
ただし、CTROIは再構成画像上のROI内のCT値(造影効果)の推定値、k(kV,S,RDe_Tn)はスキャン管電圧と被検体サイズと各造影時刻における投影データの代表値に応じた比例定数、RDe_baSeは、基準造影剤濃度のロッド状構造物を様々な直径のファントムに封入し、モニタリングスキャンと同じ管電圧で撮影した時の投影データの代表値である。ここで、RDe_baSeは水ファントムを用いて図8のように実験的に求まる。図8において横軸は、水ファントム直径、縦軸は、各管電圧において、水ファントム直径に対する投影データの代表値である。ここで特開2001-043993号によれば、スキャノグラムから水ファントム直径に換算した被検体サイズが算出可能であるため、実際のスキャン時はこれに類する技術を用いて該当の造影効果算出位置での水ファントム直径を算出すれば良い。
If the relationship between the representative value of the projection data and the contrast effect or CT value is known in advance, the conversion from the representative value of the projection data to the contrast effect within the ROI or CT value is specifically expressed by {Equation 1}. Is done.
{Equation 1} CT ROI = k (kV, S, RDe_Tn) * RDe_baSe
However, CT ROI is the estimated value of the CT value (contrast effect) in the ROI on the reconstructed image, and k (kV, S, RDe_Tn) is the representative value of the projection data at the scan tube voltage, subject size, and each contrast time. The corresponding proportional constant, RDe_baSe, is a representative value of projection data when rod-shaped structures with reference contrast agent concentrations are enclosed in phantoms of various diameters and photographed with the same tube voltage as the monitoring scan. Here, RDe_baSe is obtained experimentally using a water phantom as shown in FIG. In FIG. 8, the horizontal axis represents the water phantom diameter, and the vertical axis represents the representative value of the projection data with respect to the water phantom diameter at each tube voltage. Here, according to Japanese Patent Laid-Open No. 2001-043993, since the subject size converted from the scanogram into the water phantom diameter can be calculated, a technique similar to this is used at the time of actual scanning at the corresponding contrast effect calculation position. The water phantom diameter may be calculated.
また、k(kV,S,RDe_Tn)は管電圧(kV)と被検体サイズ(S)とRDe_Tnとの関数であるが、これは、各造影時刻における投影データの代表値を基準濃度における投影データの代表値で割った除数を横軸として、各管電圧毎に図9のように表される。ROI内のCT値は、このk(kV,S,RDe_Tn)を用いて、数1に代入して求められる。 K (kV, S, RDe_Tn) is a function of the tube voltage (kV), the subject size (S), and RDe_Tn. This represents the projection data at the reference density as the representative value of the projection data at each contrast time. With the horizontal axis representing the divisor divided by the representative value, the tube voltage is represented as shown in FIG. The CT value in the ROI is obtained by substituting into Equation 1 using this k (kV, S, RDe_Tn).
図7は、造影各時相毎のROI対応チャネル投影データの経時変化である。図7のように投影データの代表値が経時的に求められるので、{数1}を用いてROI内のCT値(造影効果)を経時的に推定することができる。 FIG. 7 shows changes over time in ROI-compatible channel projection data for each contrast time phase. Since the representative value of the projection data is obtained with time as shown in FIG. 7, the CT value (contrast effect) in the ROI can be estimated with time using {Equation 1}.
本実施例ではボーラストラッキング法およびテストインジェクション法でのモニタリングスキャン方法について記述したが、造影検査手技はそれ以外にも存在しており、例えば参考文献1のように、ROIを設定して回転撮影によりCT値(造影効果)をモニタリングする必要がある手法全てについて本実施例を適用可能である。(参考文献1：新しい造影方法であるTeSTbolUSTracking法の開発と冠状動脈CT造影検査における有用性について,日放技学誌2005:61(2),260-267)
本実施例によれば、ROIに対応した検出器チャネルの投影データを経時的に算出することにより、回転撮影をせずともROI内のCT値(造影効果)の予測が可能となる。言い換えれば、モニタリングスキャン制御部14および本スキャン制御部15を合わせた制御部は、前記被検体の所望の部位において、前記造影剤が所望の濃度となるタイミングを、前記X線検出器により検出される前記透過X線量に基づき計り、該タイミングにおいて本スキャンを行うよう制御する。具体的には、前記X線源を停止させた状態で、前記造影剤が所望の濃度注入されるタイミングを計る。また、(1)造影剤を被検体に投与する工程と、(2)前記被検体にX線源によりX線を照射するとともに、前記被検体を透過した透過X線をX線検出器により検出する工程と、(3)前記被検体の所望の部位において、前記造影剤が所望の濃度となるタイミングを計る工程と、(4)前記タイミングにおいて本スキャンを行う工程とを備えたX線CT撮影方法であって、前記工程(3)は、X線検出器により計測される透過X線量に基づき、前記タイミングを計ることを特徴とするX線CT撮影方法が提供される。
In this example, the monitoring scan method in the bolus tracking method and the test injection method has been described, but there are other contrast inspection techniques. For example, as in Reference 1, ROI is set and rotational imaging is performed. The present embodiment can be applied to all methods that require monitoring of CT values (contrast effects). (Reference 1: Development of a new imaging method, TeSTbolUSTracking method, and its usefulness in coronary CT imaging examinations, Journal of Japanese Society of Radiology 2005: 61 (2), 260-267)
According to the present embodiment, by calculating the projection data of the detector channel corresponding to the ROI with time, it is possible to predict the CT value (contrast effect) in the ROI without rotating imaging. In other words, the control unit including the monitoring scan control unit 14 and the main
これにより、従来はモニタリングスキャン時に同一位置で複数回スキャンする必要があったものが、例えばPA方向からの静止スキャンによってCT値(造影効果)の監視を行うことができるようになり、モニタリングスキャン時の被ばくを大幅に低減することが可能となる。また、X線管球を動かさずともCT値(造影効果)を予測できるので、時間分解能良くモニタリングスキャンが可能となる。 This makes it possible to monitor the CT value (contrast effect) by, for example, a stationary scan from the PA direction, which previously required multiple scans at the same position during the monitoring scan. It is possible to greatly reduce the exposure of In addition, since the CT value (contrast effect) can be predicted without moving the X-ray tube, the monitoring scan can be performed with good time resolution.
また、本実施例は、ボーラストラッキング法、テストインジェクション法、またはそれに類する手法のいずれにおいても適用可能である。 In addition, this embodiment can be applied to any of a bolus tracking method, a test injection method, or a similar method.
次に実施例2を説明する。実施例2は、特にボーラストラッキング法使用時に、モニタリングスキャンをX線管を回転させた状態で行う場合に特に有効な方法である。ボーラストラッキング法の場合、モニタリングによってROI内のCT値(造影効果)が閾値に達した直後から本スキャンの準備を行う必要がある。この時、本スキャン開始までの遅延時間が少ない場合には静止状態のX線管を所定の回転速度まで上げなければならない。回転加速度が小さなCT装置の場合には、本スキャン開始時間が所望の遅延時間を大幅に超えてしまう恐れが生じる。これを回避させるため、実施例2では予めX線管を回転させながら間欠的にX線を曝射しつつ、投影データよりROI内のCT値(造影効果)のモニタリングを行う場合について説明する。 Next, Example 2 will be described. The second embodiment is a particularly effective method when the monitoring scan is performed with the X-ray tube rotated, particularly when the bolus tracking method is used. In the case of the bolus tracking method, it is necessary to prepare for the main scan immediately after the CT value (contrast effect) in the ROI reaches a threshold value by monitoring. At this time, if the delay time until the start of the main scan is short, the stationary X-ray tube must be raised to a predetermined rotational speed. In the case of a CT apparatus with a small rotational acceleration, the main scan start time may greatly exceed the desired delay time. In order to avoid this, in the second embodiment, a case in which the CT value (contrast effect) in the ROI is monitored from the projection data while intermittently exposing the X-ray while rotating the X-ray tube in advance will be described.
実施例2が適用されるX線CT装置の構成、処理フローは、図1および図2と同一である。ただし、図4においてモニタリングスキャン時のステップU102〜ステップU103の処理過程が異なる。以降では、主にこれらのステップについて具体的に説明を加える。 The configuration and processing flow of the X-ray CT apparatus to which the second embodiment is applied are the same as those in FIGS. However, in FIG. 4, the processing steps of Step U102 to Step U103 during the monitoring scan are different. In the following, these steps will be mainly described specifically.
図10は、実施例2におけるモニタリングスキャンの処理概要を説明するためのものである。ステップV101は図4におけるステップU101と同一であるため説明を省略する。 FIG. 10 is a diagram for explaining an overview of monitoring scan processing in the second embodiment. Step V101 is the same as step U101 in FIG.
ステップV102はX線管を回転させた状態のまま、モニタリング時刻においてX線を曝射するステップである。ここで、X線管を回転させた状態のままX線を曝射させようとした場合、モニタリングに必要なX線強度に到達するためには管電流の立ち上がり等も考慮すると所定の時間必要となる。またX線を瞬時に停止させることもまた困難であるため、回転中にROIに対応した検出器チャネルは回転位相毎に異なることになる。 Step V102 is a step of exposing the X-rays at the monitoring time while the X-ray tube is rotated. Here, if X-rays are to be irradiated while the X-ray tube is rotated, a predetermined time is required in order to reach the X-ray intensity necessary for monitoring, taking into account the rise of the tube current, etc. Become. Also, since it is difficult to stop X-rays instantaneously, the detector channel corresponding to the ROI during rotation is different for each rotation phase.
ステップV103はX線管が回転状態のままX線を曝射させた場合の該当ROI位置に対応する投影データを算出するステップである。図11は、X線管を回転させた状態のままX線を曝射している状態を示している。回転位相は投影データにおけるビューに対応付けることが可能であり、X線曝射開始時のROI位置に対応する投影データチャネル範囲は、図11(a)のようにCH_i_VW0〜CH_e_VW0で表される。一方、X線曝射終了時のROI位置に対応する投影データチャネル範囲は図11(b)のようにCH_i_VWn〜CH_e_VWnで表される。ここで、X線曝射開始時および終了時のビュー判定は、投影データの精度向上の観点から管電流が安定して出力されている状態であることが望ましい。実施例1と同様、本ステップではCH_i〜CH_eまでの投影データ平均値をVW0〜VWnまでビュー平均することを以って投影データ代表値とする。 Step V103 is a step of calculating projection data corresponding to the corresponding ROI position when X-rays are emitted while the X-ray tube is rotated. FIG. 11 shows a state where X-rays are being exposed while the X-ray tube is rotated. The rotation phase can be associated with the view in the projection data, and the projection data channel range corresponding to the ROI position at the start of X-ray exposure is represented by CH_i_VW0 to CH_e_VW0 as shown in FIG. On the other hand, the projection data channel range corresponding to the ROI position at the end of X-ray exposure is represented by CH_i_VWn to CH_e_VWn as shown in FIG. Here, the view determination at the start and end of the X-ray exposure is desirably in a state where the tube current is stably output from the viewpoint of improving the accuracy of the projection data. As in the first embodiment, in this step, the projection data average value from CH_i to CH_e is used as the projection data representative value by averaging the views from VW0 to VWn.
ステップV104はステップV103で算出した投影データをCT値(造影効果)へ変換するステップである。これは{数1}同様に行えば良い。 Step V104 is a step of converting the projection data calculated in step V103 into a CT value (contrast effect). This can be done in the same way as {Equation 1}.
本実施例によれば、回転中にX線を間欠的に曝射して投影データからROI内のCT値(造影効果)をモニタリングするX線CT装置において、回転に伴うROI対応チャネルずれを適切に考慮しつつROI内のCT値(造影効果)を推定可能である。言い換えれば、前記制御部は、前記X線源を動かしながら、前記造影剤が所望の濃度注入されるタイミングを計る。 According to the present embodiment, in the X-ray CT apparatus that intermittently exposes X-rays during rotation and monitors the CT value (contrast effect) in the ROI from the projection data, the ROI-compatible channel shift associated with the rotation is appropriately detected. It is possible to estimate the CT value (contrast effect) in the ROI while taking this into consideration. In other words, the control unit measures the timing at which the contrast medium is injected at a desired concentration while moving the X-ray source.
また回転状態のまま本スキャンへ移行することが可能であるため、本スキャンまでの遅延時間が非常に少ない場合においても所望の遅延時間において本スキャンが可能となる。これにより適切な造影タイミングで再構成画像を得ることが可能となり、モニタリングスキャン時の被ばくを低減しつつ診断能の向上に寄与できる。 Further, since it is possible to shift to the main scan in the rotation state, the main scan can be performed with a desired delay time even when the delay time until the main scan is very short. As a result, a reconstructed image can be obtained at an appropriate contrast timing, which can contribute to an improvement in diagnostic ability while reducing exposure during a monitoring scan.
実施例1の図5および図6ではPA方向から投影データを収集した場合の概要を記したものであった。投影データはあくまで一方向からの被検体のX線減弱データを記述するものであるため、例えばROI対応チャネル上に他の構造物があって、かつ該構造物が造影剤流入対象であった場合などは算出した投影データに誤差が生じる原因となる。実施例3では、モニタリングスキャンをX線管を静止させた状態で行う場合において、X線曝射方向を適切に設定可能な手法について説明する。 FIG. 5 and FIG. 6 of Example 1 outline the case where projection data is collected from the PA direction. Since the projection data only describes the X-ray attenuation data of the subject from one direction, for example, when there is another structure on the ROI-compatible channel and the structure is a contrast agent inflow target This causes an error in the calculated projection data. In the third embodiment, a method will be described in which the X-ray exposure direction can be appropriately set when the monitoring scan is performed with the X-ray tube stationary.
図12はそれを模式的に表したものである。図12(a)は、ある断層画像上においてPA方向、およびLAT(LaTeral)方向のX線曝射方向を示す図である。また図12(b)はそれぞれの曝射方向でROIに対応する投影データチャネル範囲と投影データの値を示している。PA方向曝射時のROIに対応する投影データチャネル範囲はCH_i_PA〜CH_e_PA、LAT方向曝射時のROIに対応する投影データチャネル範囲はCH_i_LAT〜CH_e_LATで表されている。PA方向曝射時、ROI上部には他の構造物が存在し、この構造物が造影対象であった場合は、{数1}で算出した造影効果そのものに誤差を含むことになる。これは、所望のタイミングで本スキャンが行われないことに繋がる。一方、LAT方向曝射時はROIを通るX線管からのレイ上に他の構造物は存在せず、投影データの精度はPA方向よりも高くなることが想定される。具体的には図13の処理フローを用いて説明する。 FIG. 12 schematically shows this. FIG. 12 (a) is a diagram showing X-ray exposure directions in the PA direction and LAT (LaTeral) direction on a tomographic image. FIG. 12B shows the projection data channel range corresponding to the ROI and the value of the projection data in each exposure direction. Projection data channel ranges corresponding to ROIs during PA direction exposure are represented by CH_i_PA to CH_e_PA, and projection data channel ranges corresponding to ROIs during LAT direction exposure are represented by CH_i_LAT to CH_e_LAT. At the time of PA direction exposure, there is another structure above the ROI, and if this structure is a contrast target, the contrast effect itself calculated in {Equation 1} will contain an error. This leads to the fact that the main scan is not performed at a desired timing. On the other hand, at the time of LAT direction exposure, there is no other structure on the ray from the X-ray tube passing through the ROI, and it is assumed that the accuracy of the projection data is higher than that in the PA direction. Specifically, this will be described using the processing flow of FIG.
ステップW101は図4および図10におけるステップU101およびV101と同一であるため説明を省略する。 Since step W101 is the same as steps U101 and V101 in FIGS. 4 and 10, the description thereof is omitted.
ステップW102では、X線を曝射する方向を決定する。具体的には、まずROIを設定した断層画像上でX線をPA、LAT方向から照射したと仮定した際の対応する投影データチャネル番号を算出する。次にROIを設定するために図2および図3のステップU103およびステップV103で取得した少なくとも(180°＋ファン角)ビュー分の投影データを用いて、PAおよびLAT方向に対応したビュー番号を算出する。該ビューにおいてROIに対応したチャネル範囲の投影データ代表値の大小を比較し、代表値が小さい方向をモニタリング時のX線曝射方向と決定する。 In step W102, the direction in which X-rays are exposed is determined. Specifically, first, the projection data channel number corresponding to the assumption that X-rays are irradiated from the PA and LAT directions on the tomographic image in which the ROI is set is calculated. Next, to set the ROI, view numbers corresponding to the PA and LAT directions are calculated using the projection data for at least (180 ° + fan angle) views acquired in step U103 and step V103 in Figs. 2 and 3 To do. In this view, the projection data representative values in the channel range corresponding to the ROI are compared, and the direction in which the representative value is small is determined as the X-ray exposure direction during monitoring.
ステップW103では、ステップW102で決定したX線曝射方向にX線管を移動させ、X線管を静止状態にした上でX線を曝射する。 In Step W103, the X-ray tube is moved in the X-ray exposure direction determined in Step W102, the X-ray tube is brought into a stationary state, and then X-rays are irradiated.
ステップW104およびステップW105はステップU103、ステップU104およびステップV103、ステップV104と同一の処理である。 Steps W104 and W105 are the same processes as Step U103, Step U104, Step V103, and Step V104.
本実施例によれば、モニタリングスキャン時のX線曝射方向を適切に設定することで、ROIを通るレイに他の構造物が入り込む可能性を低減させることができ、投影データ代表値の精度を向上させることができる。これによりROI内の造影効果推定精度を高めることができるようになり、モニタリングスキャン時の被ばくを低減させるとともに、適切な造影タイミングで本スキャンを実施することが可能となることで診断能向上に寄与できる。言い換えれば、前記X線源を前記被検体に対して停止させる角度を選択する選択手段を備える。より具体的には前記選択手段は、前記被検体内の構造物が少ない方向からX線を照射するよう、前記X線源の照射する角度を選択する。 According to the present embodiment, by appropriately setting the X-ray exposure direction during the monitoring scan, the possibility of other structures entering the ray passing through the ROI can be reduced, and the accuracy of the projection data representative value can be reduced. Can be improved. This makes it possible to improve the accuracy of estimating the contrast effect within the ROI, reducing the exposure during monitoring scans, and enabling the main scan to be performed at an appropriate contrast timing, contributing to improved diagnostic performance. it can. In other words, there is provided selection means for selecting an angle at which the X-ray source is stopped with respect to the subject. More specifically, the selection means selects an irradiation angle of the X-ray source so as to irradiate X-rays from a direction in which there are few structures in the subject.
以上、3つの実施例を基に本発明を説明してきたが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に限られるものではない。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、各種の変更例また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。 Although the present invention has been described based on the three examples, the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
また上記3つの実施例においては、投影データ代表値から造影効果を推定していたが、投影データそのものを用いることで代用しても構わない。 In the above three embodiments, the contrast effect is estimated from the projection data representative value. However, the projection data itself may be used instead.
本発明は、X線CT装置に利用することができる。 The present invention can be used for an X-ray CT apparatus.
S104，T104 ROI位置で造影効果をモニタリング、U101 ROI位置の記憶、U102 モニタリング時刻においてPA方向曝射、U103 該当ROI位置に対応する投影データの算出、U104 投影データから造影効果への変換 S104, T104 Monitor contrast effect at ROI position, U101 ROI position storage, PA direction exposure at U102 monitoring time, U103 Calculate projection data corresponding to corresponding ROI position, Convert U104 projection data to contrast effect
Claims (2)
前記制御部は、前記被検体内の構造物が他の方向よりも少ない方向からＸ線を前記回転円盤の回転を停止させた状態で照射して、前記Ｘ線検出器により検出される前記透過Ｘ線量に基づいて、前記被検体の所望の部位において前記造影剤が所望の濃度となるタイミングを計り、該タイミングにおいて本スキャンを行うよう制御することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
Equipped with an X-ray source for irradiating a subject with X-rays, an X-ray detector arranged to face the X-ray source and detecting X-rays transmitted through the subject, and the X-ray source and the X-ray detector A rotating disk that rotates around the subject, an image reconstruction unit that reconstructs a tomographic image of the subject based on a transmitted X-ray amount detected by the X-ray detector, and a reconstruction by the image reconstruction unit An X-ray CT apparatus comprising: an image display unit for displaying a tomographic image, a contrast medium administration unit for administering a contrast medium to the subject, and a control unit for controlling each of the components;
The control unit irradiates X-rays in a state where the structure in the subject is less than other directions in a state where the rotation of the rotating disk is stopped, and the transmission detected by the X-ray detector. An X-ray CT apparatus characterized in that , based on an X-ray dose, a timing at which the contrast agent reaches a desired concentration at a desired site of the subject is measured and a main scan is performed at the timing.
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