JP5774302B2 - X線ct装置 - Google Patents

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Description

本発明は、X線CT(Computed Tomography)装置に関し、詳しくは、X線管のX線出力をX線管のビュー(view)角度に応じて変化させるX線CT装置に関する。
X線CT装置を用いた撮影において、X線管が放射線感受性の高い組織に接近する所定のビュー角度範囲にあるときだけ、X線管のX線出力を通常のレベル(level)より小さくしてスキャン(scan)する方法が知られている(例えば特許文献1、要約参照)。この方法によれば、放射線感受性の高い組織への被曝量を低減させることができる。
特開2004−321587号公報
ところで、放射線感受性の高い組織としては、水晶体、甲状腺、乳腺、生殖器などが挙げられる。そして、これらの放射線感受性の高い組織やその周辺の組織は、被検体から見てほぼ左右対称に構成されている。そのため、上記の方法を用いる際には、X線出力のレベルを小さくするX線管のビュー角度範囲も、被検体の正面方向に対応するX線管のビュー角度、例えばX線管が被検体の真上に位置するビュー角度を基準に、左右対称にしようと考えるのが一般的である。
しかしながら、X線管のX線出力は、切換制御が開始されてもすぐに切り換わるわけではなく、ある程度の短い時間を掛けて変化してゆく特性がある。また、X線出力の立ち上がり特性と立ち下がり特性とは異なる。すなわち、X線出力を上昇させる場合と下降させる場合とで、X線出力の変化の仕方や変化に要する時間が異なる。そのため、X線出力を通常のレベルより小さくするX線管のビュー角度範囲を左右対称にしても、被検体に照射されるX線の線量は左右対称にならず、放射線感受性の高い組織の被曝量を左右バランス(balance)よく低減することが難しい。
このような事情により、放射線感受性の高い組織の被曝量を左右バランスよく低減することが可能なX線CT装置が望まれている。
第1の観点の発明は、被検体にX線を照射するX線管と、前記X線管を前記被検体の周りに回転させてX線CTスキャンを行うスキャン手段と、前記X線CTスキャンを行う際に、前記X線管が第一ビュー角度に位置するときに前記X線管のX線出力を第一レベルから該第一レベルより小さい第二レベルに切り換える制御を開始し、前記X線管が前記第一ビュー角度とは異なる第二ビュー角度に位置するときに前記X線管のX線出力を前記第二レベルから前記第一レベルに切り換える制御を開始する第一制御手段と、前記X線管のX線出力が前記第一レベルより小さくなることにより低減されるX線照射線量が、前記被検体の正面方向に対応する前記X線管の基準ビュー角度に対して左右均等になるように、前記第一ビュー角度および第二ビュー角度を制御する第二制御手段とを備えているX線CT装置を提供する。
第2の観点の発明は、前記第二制御手段が、前記X線CTスキャンにおける前記X線管のビュー角度とX線出力との関係を表すグラフ上で前記第一レベルのライン(line)と該X線出力の実際のラインとで囲まれる領域の面積が、前記基準ビュー角度に対して左右均等になるように、前記第一ビュー角度および前記第二ビュー角度を制御する上記第1の観点のX線CT装置を提供する。
第3の観点の発明は、前記第二制御手段が、前記グラフ(graph)における前記領域の前記ビュー角度方向に対する重心位置または中央位置が前記基準ビュー角度と一致するように、前記第一ビュー角度および前記第二ビュー角度を制御する上記第2の観点のX線CT装置を提供する。
第4の観点の発明は、前記グラフが、前記X線管の管電圧を一定にしたときの前記X線管の管電流の分布を表している上記第3の観点のX線CT装置を提供する。
第5の観点の発明は、被検体にX線を照射するX線管と、前記X線管を前記被検体の周りに回転させてX線CTスキャンを行うスキャン手段と、前記X線CTスキャンを行う際に、前記X線管が第一ビュー角度に位置するときに前記X線管のX線出力を第一レベルから該第一レベルより小さい第二レベルに切り換える制御を開始し、前記X線管が前記第一ビュー角度とは異なる第二ビュー角度に位置するときに前記X線管のX線出力を前記第二レベルから前記第一レベルに切り換える制御を開始する第一制御手段と、前記被検体の正面方向に対応する前記X線管の基準ビュー角度に対して左右対称となる2つのビュー角度を、前記X線管の回転方向の手前側から第三ビュー角度および第四ビュー角度としたときに、前記第一ビュー角度が前記第三ビュー角度から第一角度幅分だけ手前のビュー角度となり、前記第二ビュー角度が前記第四ビュー角度から前記第一角度幅より小さい第二角度幅分だけ手前のビュー角度となるよう制御する第二制御手段とを備えているX線CT装置を提供する。
第6の観点の発明は、前記基準ビュー角度が、前記X線管が前記被検体の真上に位置するときのビュー角度である上記第1の観点から第5の観点のいずれか一つの観点のX線CT装置を提供する。
第7の観点の発明は、操作者の操作に応じて前記基準ビュー角度を調整する調整手段をさらに備えている上記第1の観点から第5の観点のいずれか一つの観点のX線CT装置を提供する。
第8の観点の発明は、前記被検体の姿勢を検出する検出手段と、前記検出された姿勢に基づいて前記基準ビュー角度を調整する調整手段とをさらに備えている上記第1の観点から第5の観点のいずれか一つの観点のX線CT装置を提供する。
第9の観点の発明は、前記被検体をアキシャル(axial)方向に見たときの画像を取得する取得手段をさらに備えており、前記検出手段が、前記取得された画像に基づいて前記被検体の体軸方向を中心軸とするひねり角度を検出し、前記調整手段が、前記検出されたひねり角度に応じて前記基準ビュー角度を調整する上記第8の観点のX線CT装置を提供する。
第10の観点の発明は、前記被検体をアキシャル方向に見たときの画像を取得する取得手段をさらに備えており、前記検出手段が、前記取得された画像に基づいて前記被検体の左右方向の位置を検出し、前記調整手段が、前記検出された左右方向の位置に応じて前記基準ビュー角度を調整する上記第8の観点のX線CT装置を提供する。
第11の観点の発明は、前記被検体をAP方向に見たときの画像を取得する取得手段をさらに備えており、前記検出手段が、前記取得された画像に基づいて前記被検体の左右方向の位置を検出し、前記調整手段が、前記検出された左右方向の位置に応じて前記基準ビュー角度を調整する上記第8の観点のX線CT装置を提供する。
第12の観点の発明は、前記被検体をAP方向に見たときの画像が、APスカウト(scout)像、PAスカウト像、またはコロナル(coronal)断層像である上記第11の観点のX線CT装置を提供する。
第13の観点の発明は、前記被検体をアキシャル方向に見たときの画像が、ヘリカルスキャン(helical scan)の前記X線管のN回転目のスキャンにより得られる像であり、前記調整手段が、前記ヘリカルスキャンの前記X線管のN+1回転目のスキャンにおける前記基準ビュー角度を調整する上記第9の観点または第10の観点のX線CT装置を提供する。
第14の観点の発明は、前記被検体をアキシャル方向に見たときの画像が、第一スキャン位置でのアキシャルスキャンにより得られる像であり、前記調整手段が、前記第一スキャン位置に近接する第二スキャン位置でのアキシャルスキャンにおける前記基準ビュー角度を調整する上記第9の観点または第10の観点のX線CT装置を提供する。
第15の観点の発明は、前記X線CTスキャンにおける前記X線管の回転速度を設定する設定手段をさらに備えており、前記第二制御手段が、前記第一ビュー角度および前記第二ビュー角度を、前記基準ビュー角度からの相対的なビュー角度として、前記設定された前記X線管の回転速度に応じて制御する上記第1の観点から第14の観点のいずれか一つの観点のX線CT装置を提供する。
第16の観点の発明は、前記被検体の撮影部位を選択する選択手段をさらに備えており、前記第二制御手段が、前記選択された撮影部位に応じて前記第一ビュー角度および第二ビュー角度を制御する上記第15の観点のX線CT装置を提供する。
第17の観点の発明は、前記回転速度および前記撮影部位の組合せ別に前記第一ビュー角度および第二ビュー角度の候補を記憶している記憶手段をさらに備えており、前記第二制御手段は、前記設定された回転速度および前記選択された撮影部位の組合せと対応付けられている前記候補を、前記第一ビュー角度および第二ビュー角度として決定する上記第16の観点のX線CT装置を提供する。
第18の観点の発明は、前記第二レベルのX線出力が、前記第一レベルのX線出力に1より小さい所定の係数を乗算してなるX線出力である上記第1の観点から第17の観点のいずれか一つの観点のX線CT装置を提供する。
第19の観点の発明は、前記第一レベルのX線出力が、自動露出機構により求められる、前記X線管のビュー角度に応じて変化するX線出力である上記第1の観点から第18の観点のいずれか一つの観点のX線CT装置を提供する。
ここで、「X線管のビュー角度」は、X線管の回転方向における位置を規定するものであり、ガントリ(gantry)角度ともいう。
また、「第一レベルのX線出力」とは、被検体の一部に対する被曝量を意図的に低減させるような条件を含まないスキャン条件によって定められるX線出力であり、例えば、スキャン計画時に操作者により入力される一定のX線出力や、自動露出機構により決定される、X線管のビュー角度に応じて変化させるX線出力などである。X線出力は、X線管の管電圧と管電流によって決定される。
上記観点の発明によれば、被曝低減スキャンにおける第一ビュー角度および第二ビュー角度を、X線出力の特性を考慮して、X線照射線量が左右均等になるように制御することができ、放射線感受性の高い組織の被曝量を左右バランスよく低減することが可能となる。
発明の実施形態によるX線CT装置の構成を概略的に示す図である。 第一実施形態によるX線CT装置におけるスキャンの実行に係る部分の機能ブロック(block)図である。 第一実施形態によるX線CT装置における動作の流れを示すフローチャート(flowchart)である。 CTスキャン範囲の設定例を示す図である。 被曝低減スキャン範囲の設定例を示す図である。 予め記憶されている管電流切換パラメータ(parameter)の一例を示す図である。 一般的な被曝低減スキャンにおけるX線管のビュー角度と管電流との関係を表すグラフの一例である。 実測またはシミュレーション(simulation)により求められる、X線管のビュー角度と管電流との関係を表すグラフの一例である。 第一切換ビュー角度および第二切換ビュー角度の第一の求め方を説明するための図である。 第一切換ビュー角度および第二切換ビュー角度の第二の求め方を説明するための図である。 第二実施形態によるX線CT装置におけるスキャンの実行に係る部分の機能ブロック図である。 第二実施形態における基準ビュー角度の第一調整例を説明するための図である。 第二実施形態における基準ビュー角度の第二調整例を説明するための図である。 第二実施形態における基準ビュー角度の第三調整例を説明するための図である。 第二実施形態における基準ビュー角度の第四調整例を説明するための図である。 第二実施形態における基準ビュー角度の第五調整例を説明するための図である。
以下、発明の実施形態について説明する。
(第一実施形態)
図1は、本実施形態によるX線CT装置の構成を概略的に示す図である。X線CT装置100は、操作コンソール(console)1、撮影テーブル(table)10、および走査ガントリ20を備えている。
操作コンソール1は、操作者からの入力を受け付ける入力装置2と、被検体の撮影を行うための各部の制御や画像を生成するためのデータ(data)処理などを行う中央処理装置3と、走査ガントリ20で取得したデータを収集するデータ収集バッファ(buffer)5と、画像を表示するモニタ(monitor)6と、プログラム(program)やデータなどを記憶する記憶装置7とを備えている。
撮影テーブル10は、被検体40を載せて走査ガントリ20の開口部Bに搬送するクレードル(cradle)12を備えている。クレードル12は、撮影テーブル10に内蔵するモータ(motor)で昇降および水平直線移動される。なお、ここでは、被検体40の体軸方向すなわちクレードル12の水平直線移動方向をz方向、鉛直方向をy方向、z方向およびy方向に垂直な水平方向をx方向とする。また、被検体40は、仰向けの状態でクレードル12に載置される場合を想定する。
走査ガントリ20は、回転部15と、回転部15を回転可能に支持する本体部20aとを有する。回転部15には、X線管21と、X線管21を制御するX線コントローラ(controller)22と、X線管21から発生したX線ビーム(beam)81をコリメート(collimate)するコリメータ(collimator)23と、被検体40を透過したX線ビーム81を検出するX線検出器24と、X線検出器24の出力を投影データに変換して収集するデータ収集装置(DAS;Data
Acquisition System)25と、X線コントローラ22,コリメータ23,DAS25の制御を行う回転部コントローラ26とが搭載されている。本体部20aは、制御信号などを操作コンソール1や撮影テーブル10と通信する制御コントローラ29を備えている。回転部15と本体部20aとは、スリップリング(slip
ring)30を介して電気的に接続されている。
図2は、本実施形態によるX線CT装置におけるスキャンの実行に係る部分の機能ブロック図である。本実施形態によるX線CT装置は、図2に示すように、撮影部位選択部(選択手段)101、スカウトデータ取得部(取得手段)102、CTスキャン範囲設定部103、被曝低減スキャン範囲設定部104、ガントリ回転時間設定部(設定手段)105、X線出力設定部106、管電流低減率設定部107、管電流切換ビュー角度決定部(第二制御手段)108、管電流切換パラメータ記憶部(記憶手段)109、CTスキャンデータ取得部(スキャン手段,第一制御手段)110、画像再構成部111、および画像表示制御部112を備えている。
撮影部位選択部101は、被検体40の撮影部位を選択するようになっている。
スカウトデータ取得部102は、被検体40のスカウトスキャン範囲を設定するようになっている。スカウトスキャン範囲とは、スカウトスキャンを行うz方向の範囲である。スカウトスキャンとは、本スキャン前に行うスキャンであり、例えば、X線管のビュー角度を一定にして被検体または走査ガントリをz方向に移動させながら、本スキャンよりも低線量のX線ビームを被検体に照射して投影データを収集するスキャンを考えることができる。また例えば、本スキャンよりも非常に低い線量のX線ビームによるヘリカルスキャンを考えることができる。スカウトデータ取得部102は、撮影テーブル10および走査ガントリ20を制御して、設定されたスカウトスキャン範囲RSに対するスカウトスキャンを行い、スカウトデータPSを取得するようになっている。
CTスキャン範囲設定部103は、本スキャンにおけるCTスキャン範囲を設定するようになっている。CTスキャン範囲とは、X線CTスキャンを行うz方向の範囲である。
被曝低減スキャン範囲設定部104は、本スキャンにおける被曝低減スキャン範囲を設定するようになっている。被曝低減スキャン範囲とは、CTスキャン範囲のうち被曝低減スキャンを行うz方向の範囲である。被曝低減スキャンとは、X線管21が所定のビュー角度範囲に位置している間だけ、X線管の管電流を通常レベルである第一レベルL1より低減して投影データを収集するスキャンである。
ガントリ回転時間設定部105は、本スキャンにおけるガントリ回転時間を設定するようになっている。ガントリ回転時間とは、ガントリ回転速度すなわちX線管21の回転速度を規定するパラメータであり、X線管21が1回転するのに要する時間である。
X線出力設定部106は、本スキャンにおけるX線管のX線出力、すなわち管電圧および管電流を設定するようになっている。
管電流低減率設定部107は、被曝低減スキャンにおける管電流低減率kを設定するようになっている。管電流低減率kとは、X線管の管電流を第一レベルL1の管電流A1から第二レベルL2の管電流に低減する際の低減率である。つまり、第二レベルL2の管電流は、(1−k)・A1となる。
管電流切換ビュー角度決定部108は、被曝低減スキャンにおける第一切換ビュー角度θ1および第二切換ビュー角度θ2を決定するようになっている。第一切換ビュー角度θ1とは、X線管の管電流を第一レベルL1から、より小さい第二レベルL2へ切り換える制御を開始するX線管のビュー角度である。また、第二切換ビュー角度θ2とは、X線管の管電流を第二レベルL2から第一レベルL1へ切り換える制御を開始するX線管のビュー角度である。
管電流切換パラメータ記憶部109は、管電流切換に関するパラメータを記憶している。
CTスキャンデータ取得部110は、撮影テーブル10および走査ガントリ20を制御して、設定されたCTスキャン範囲RCに対するCTスキャンを本スキャンとして行い、CTスキャンデータPCを取得するようになっている。CTスキャンデータは、投影データともいう。
画像再構成部111は、CTスキャンデータPCに基づいて、フィルタ(filter)逆投影処理等の画像再構成処理を行って、CTスキャン範囲RCにおけるz方向各位置での断層像を再構成するようになっている。
画像表示制御部112は、モニタ6を制御して、スカウトデータPSに基づく画像や、再構成画像、その他の情報をモニタ6の画面に表示するようになっている。
これより、本実施形態によるX線CT装置における動作について説明する。
図3は、本実施形態によるX線CT装置における動作の流れを示すフローチャートである。
ステップ(step)S1では、撮影部位選択部101が、被検体40の撮影部位を選択する。本実施形態では、操作者が、複数の撮影部位の候補の中から所望の候補を一つ指定する。撮影部位選択部101は、その指定された候補を撮影部位Bとして選択する。複数の撮影部位の候補は、例えば、頭部、首部、胸部、腹部などである。
ステップS2では、スカウトデータ取得部102が、被検体40のスカウトスキャン範囲を設定する。本実施形態では、スカウトデータ取得部102が、ステップS1で選択された撮影部位Bに応じて、この撮影部位Bが含まれるz方向の所定の範囲をスカウトスキャン範囲RSとして設定する。また、スカウトデータ取得部102は、撮影テーブル10および走査ガントリ20を制御して、設定されたスカウトスキャン範囲RSに対するスカウトスキャンを行い、スカウトデータPSを取得する。
ステップS3では、画像表示制御部112が、ステップS2で取得されたスカウトデータPSに基づいて、被検体40のスカウト像をモニタ6の画面に表示する。
ステップS4では、CTスキャン範囲設定部103が、本スキャンにおけるCTスキャン範囲を設定する。本実施形態では、操作者が、そのスカウト像上でz方向の所望の範囲を指定する。CTスキャン範囲設定部103は、その指定された範囲をCTスキャン範囲RCとして設定する。
図4は、CTスキャン範囲の設定例を示す図である。この例では、操作者が、被検体40の頭部を表すAP方向のスカウト像41上で座標Za〜Zbの範囲を指定し、その範囲をCTスキャン範囲RCとして設定している。
ステップS5では、被曝低減スキャン範囲設定部104が、本スキャンにおける被曝低減スキャン範囲を設定する。本実施形態では、操作者が、表示されたスカウト像上で、CTスキャン範囲RC内に存在する放射線感受性の高い組織を含むz方向の範囲を指定する。被曝低減スキャン範囲設定部104は、その指定されたz方向の範囲を、被曝低減スキャン範囲RDとして設定する。
図5は、被曝低減スキャン範囲の設定例を示す図である。この例では、操作者が、被検体40の頭部を表すAP方向のスカウト像41上で水晶体を含む座標Zc〜Zdの範囲を指定し、その範囲を被曝低減スキャン範囲RDとして設定している。
ステップS6では、ガントリ回転時間設定部105が、本スキャンにおけるガントリ回転時間を設定する。本実施形態では、操作者が、複数のガントリ回転速度の候補の中から所望の候補を一つ指定する。ガントリ回転速度設定部105は、その指定された候補をガントリ回転速度Tとして設定する。複数のガントリ回転速度の候補は、例えば、0.4〔秒〕、0.6〔秒〕、0.8〔秒〕、1.0〔秒〕などである。
ステップS7では、X線出力設定部106は、本スキャンにおけるX線管のX線出力を設定する。本実施形態では、操作者が、所望の管電圧と再構成画像のノイズ指標値(noise index)とを入力する。X線出力設定部106は、その入力された管電圧を、本スキャンにおける管電圧Vとして設定する。また、X線出力設定部106は、いわゆる自動露出機構により、本スキャンにおける通常の管電流に相当する第一レベルL1の管電流A1を設定する。自動露出機構は、取得されたスカウトデータPSと、入力されたノイズ指標値NIとを基に、X線管21のz方向の座標Zに応じて変化する管電流A(Z)または、X線管21のz方向の座標Zおよびビュー角度θに応じて変化する管電流A(Z,θ)を求める。したがって、X線出力設定部106は、上記の管電流A(Z)または管電流A(Z,θ)を第一レベルL1の管電流A1として設定する。なお、X線出力設定部106は、操作者により入力された管電流を、本スキャンにおける管電流A1として設定してもよい。
ステップS8では、管電流低減率設定部107が、被曝低減スキャンにおける管電流低減率kを設定する。本実施形態では、図6に示すように、撮影部位ごとに管電流低減率の候補を予め求めておき、互いを対応付けて管電流切換パラメータ記憶部109に記憶させておく。管電流低減率設定部107は、ステップS1で選択された撮影部位Bに対応付けされた管電流低減率の候補を、管電流低減率kとして設定する。
管電流低減率kの最適値は、被曝低減の対象となる放射線感受性の高い組織の種類によって異なる。しかし、被曝低減の対象となる放射線感受性の高い組織の種類は、撮影部位によってほぼ特定できる。したがって、管電流低減率kを上記のように設定すれば、撮影部位に含まれる放射線感受性の高い組織に応じて、最適な管電流低減率を設定することができる。例えば、撮影部位が頭部・首部である場合には、放射線感受性の高い組織は水晶体・甲状腺になるので、管電流低減率kを例えば0.6(60%)とする。また例えば、撮影部位が胸部である場合には、放射線感受性の高い組織は乳腺になるので、管電流低減率kを例えば0.4(40%)とする。また例えば、撮影部位が腹部である場合には、放射線感受性の高い組織は生殖器になるので、管電流低減率kを例えば0.5(50%)とする。なお、管電流低減率設定部107は、操作者により指定された低減率を管電流低減率kとして設定するようにしてもよい。
ステップS9では、管電流切換ビュー角度決定部108が、被曝低減スキャンにおける第一切換ビュー角度θ1および第二切換ビュー角度θ2を決定する。本実施形態では、図6に示すように、管電流切換パラメータ記憶部109が、撮影部位およびガントリ回転時間の組合せごとに、第一切換ビュー角度θ1および第二切換ビュー角度θ2の候補が対応付けられているテーブルを記憶している。管電流切換ビュー角度決定部108は、このテーブルを参照して、ステップS1で選択された撮影部位Bと、ステップS6で設定されたガントリ回転時間Tとの組合せと対応付けされている候補を、第一切換ビュー角度θ1および第二切換ビュー角度θ2として決定する。
ここで、上記テーブルの求め方について説明する。
図7は、被曝低減スキャンにおけるX線管のビュー角度と管電流との関係を示すグラフの一例である。このグラフの例では、管電圧を所定の一定電圧にして、管電流の通常レベルを第一レベルL1とする。そして、ビュー角度β1で管電流を第一レベルL1から第二レベルL2へ切り換える制御を開始している。さらに、ビュー角度β2で管電流を第二レベルL2から第一レベルL1へ切り換える制御を開始し、管電流はビュー角度β3で第一レベルL1に戻っている。また、このグラフの例では、従来の一般的な被曝低減スキャンの考え方に基づいて、管電流低減ビュー角度範囲がX線管の基準ビュー角度θoに対して左右対称になるよう設定されている。管電流低減ビュー角度範囲とは、管電流が通常レベルである第一レベルL1より小さくなるX線管のビュー角度範囲であり、このグラフの例では、ビュー角度β1からビュー角度β3までの範囲である。また、基準ビュー角度とは、被検体の正面方向(AP方向)に対応するX線管のビュー角度であり、被検体の左右の中心に相当する。
このグラフから分かるように、X線管の管電流の立ち上がり特性と立ち下がり特性とは異なっている。すなわち、管電流の上昇時と下降時とでは、管電流の変化の仕方や変化に要する時間が異なっている。そのため、管電流の変化が被検体の左右で非対称となり、被検体の右半身と左半身の被曝低減量のバランスが崩れることになる。
そこで、本実施形態では、このような被曝低減量のバランスの崩れを防ぐために、X線管の管電流が第一レベルL1より小さくなることにより低減されるX線照射線量、すなわち被曝低減量が、基準ビュー角度θoに対して左右均等になるように、第一切換ビュー角度θ1および第二切換ビュー角度θ2を決定する。したがって、第一切換ビュー角度θ1および第二切換ビュー角度θ2は、基準ビュー角度θoからの相対角度である。
例えば、まず、被曝低減の対象として、放射線感受性の高い組織を一つ特定する。そして、その特定された組織に適していると思われる、管電流の第一レベルL1および第二レベルL2と、管電流低減ビュー角度範囲の幅Δβwとを決定する。
次に、決定された管電流の第一レベルL1および第二レベルL2と、管電流低減ビュー角度範囲の幅Δβwとによる被曝低減スキャンについて、図8に示すように、X線管のビュー角度θと管電流との関係を表すグラフを、実測またはシミュレーションにより求める。
次に、図8に示すように、求めたグラフ上で、第一レベルL1のラインLNaと実際の管電流のラインLNbとで囲まれる管電流低減領域Sを特定する。そして、この管電流低減領域Sの面積が基準ビュー角度θoに対してほぼ左右均等になるように、グラフ上で実際の管電流のラインLNbをX線管のビュー角度θ方向にシフト(shift)させる。すなわち、管電流を第一レベルL1から第二レベルL2に切り換える制御を開始するビュー角度β1と、管電流を第二レベルL2から第一レベルL1に切り換える制御を開始するビュー角度β2とを所定のビュー角度分Δβbだけシフトさせる。
このようなシフトを行うための具体的手法としては、例えば、図9に示すように、上記グラフにおける管電流低減領域Sのビュー角度θ方向に対する重心位置βgが基準ビュー角度θoと一致するように、ビュー角度β1およびビュー角度β2をシフトさせる。また例えば、図10に示すように、上記グラフにおける管電流低減領域Sのビュー角度θ方向に対する中央位置βmが基準ビュー角度θoと一致するように、ビュー角度β1およびビュー角度β2をシフトさせる。中央位置βmとは、管電流の立ち上がりにおける第一レベルL1と第二レベルとの中間のレベルに到達する点をp、管電流の立ち下がりにおける同中間のレベルに到達する点をqとしたとき、線分pqの中間点に対応する位置である。
その後、ビュー角度β1のシフト後のビュー角度β1’およびビュー角度β2のシフト後のビュー角度β2’を、それぞれ、第一切換ビュー角度θ1および第二切換ビュー角度θ2の候補とする。
なお、管電流の第一レベルL1および第二レベルL2の最適値と、管電流低減ビュー角度範囲の幅Δβwの最適値とは、被曝低減の対象となる放射線感受性の高い組織の種類により異なる。放射線感受性の高い組織の種類は、撮影部位の種類によってほぼ特定される。また、被曝低減スキャンにおけるX線管のビュー角度θに対する管電流の変化曲線は、X線管の回転速度すなわちガントリ回転時間によって変化する。
そこで、撮影部位およびガントリ回転時間の可能な組合せごとに、上記のような手順に従って、第一切換ビュー角度θ1および第二切換ビュー角度θ2の候補を求める。これにより、図6に示すようなテーブルが求められる。
なお、本実施形態では、基準ビュー角度θoは、ビュー角度0°、すなわちX線管が被検体の真上に位置するビュー角度とする。
ステップS10では、CTスキャンデータ取得部110が、撮影テーブル10および走査ガントリ20を制御して、設定されたCTスキャン範囲RCに対するCTスキャンを本スキャンとして行い、CTスキャンデータPCを取得する。本実施形態では、X線CTスキャンとしてヘリカルスキャンを想定するが、アキシャルスキャンであってもよい。また、この本スキャンにおけるガントリ回転時間およびX線管の管電圧は、それぞれ設定されたガントリ回転時間Tおよび管電圧Vとなるように制御される。また、本スキャンにおけるX線管の管電流は、被曝低減スキャン以外のときは、常に第一レベルL1である管電流A1となるように制御される。被曝低減スキャンのときは、通常は第一レベルL1である管電流A1となるように制御される。しかし、X線管が第一切換ビュー角度θ1に位置するときに、第一レベルL1である管電流A1から第二レベルL2である管電流(1−k)・A1への切換え制御が開始され、X線管が第二切換ビュー角度θ2に位置するときに、第二レベルL2である管電流(1−k)・A1から第一レベルL1である管電流A1への切換え制御が開始される。
ステップS11では、画像再構成部111が、ステップS10で取得されたCTスキャンデータPCに基づいて、フィルタ逆投影処理等の画像再構成処理を行い、CTスキャン範囲RCにおけるz方向各位置での断層像を再構成する。
ステップS12では、画像表示制御部112が、ステップS11で再構成された断層像をモニタ6の画面に表示する。
このような第一実施形態によれば、被曝低減スキャンにおける第一切換ビュー角度および第二切換ビュー角度を、X線出力の特性を考慮して、X線照射線量が左右均等になるように制御することができ、放射線感受性の高い組織の被曝量を左右バランスよく低減することが可能となる。
(第二実施形態)
図11は、第二実施形態によるX線CT装置におけるスキャンの実行に係る部分の機能ブロック図である。
第二実施形態によるX線CT装置は、第一実施形態と比較すると、被検体姿勢検出部115と、基準ビュー角度調整部116とをさらに備えている。
被検体姿勢検出部115は、被検体の姿勢を検出する。
基準ビュー角度調整部116は、検出された姿勢に基づいて、基準ビュー角度θoを調整する。
(第一調整例)
基準ビュー角度の第一調整例について説明する。
図12は、基準ビュー角度の第一調整例を説明するための図である。第一調整例では、スカウトデータから得られる被検体のAP方向画像を基に撮影部位の左右の位置を検出して、本スキャン前に基準ビュー角度θoを調整する。AP方向画像とは、被検体をAP方向またはPA方向に見たときの画像である。
スカウトデータ取得部102は、X線管の回転を停止したAPスカウトスキャン、PAスカウトスキャン、または低線量ヘリカルスキャンにより、被検体のスカウトデータPSを取得する。
被検体姿勢検出部115は、そのスカウトデータPSに基づいてAP方向画像を再構成する。このAP方向画像は、例えば、被検体のAPスカウト像、あるいはMPR処理によるコロナル像である。
被検体姿勢検出部115は、そのAP方向画像に基づいて、被検体の左右方向すなわちx方向の位置を検出し、撮影部位の体軸(中心線)のアイソセンタ(iso-center)ICからのずれ量を検出する。アイソセンタICとは、X線管21の回転中心である。
基準ビュー角度調整部116は、検出された撮影部位のx方向のずれ量に応じて、基準ビュー角度θoを調整する。
図12に示す画像42、43は、撮影部位を頭部としたときのAP方向画像の一例である。例えば、図12の画像42のように、頭部のx方向のずれ量が0であるときには、基準ビュー角度調整部116は、基準ビュー角度θoを0°に調整する。また、例えば、図12の画像43のように、頭部のx方向のずれ量が+ΔWであるときには、基準ビュー角度θoを+ΔWに対応する+Δαw°であるθo’に調整する。これに伴い、第一切換ビュー角度θ1および第二切換ビュー角度θ2も、基準ビュー角度θoが0°であるときより+Δαw°だけシフトしたθ1’およびθ2’になる。
(第二調整例)
基準ビュー角度の第二調整例について説明する。
図13は、基準ビュー角度の第二調整例を説明するための図である。第二調整例では、スカウトデータから得られる被検体のアキシャル方向画像を基に撮影部位のひねり角度を検出して、基準ビュー角度θoを調整する。アキシャル方向画像とは、被検体をアキシャル方向に見たときの画像である。
スカウトデータ取得部102は、低線量ヘリカルスキャンにより、被検体のスカウトデータPSを取得する。
被検体姿勢検出部115は、そのスカウトデータPSに基づいて、被曝低減スキャン範囲RD内におけるアキシャル方向画像を再構成する。このアキシャル方向画像は、例えば、xy平面を断面とする断層像である。
被検体姿勢検出部115は、そのアキシャル方向画像に基づいて、撮影部位のひねり角度を検出する。このひねり角度は、例えば、被検体の体軸方向すなわちz方向を中心軸とする撮影部位の回転角度であり、撮影部位の正面がy方向を向いているときを0°とする。
基準ビュー角度調整部116は、検出された撮影部位のひねり角度に応じて、基準ビュー角度θoを調整する。
図13に示す画像44、45は、撮影部位を頭部としたときのアキシャル方向画像の一例である。例えば、図13の画像44のように、頭部のひねり角度が0°であるときには、基準ビュー角度調整部116は、基準ビュー角度θoを0°に調整する。また、例えば、図13の画像45のように、頭部のひねり角度が+Δα°であるときには、基準ビュー角度θoを+Δα°であるθo’に調整する。これに伴い、第一切換ビュー角度θ1および第二切換ビュー角度θ2も、基準ビュー角度θoが0°であるときより+Δα°だけシフトしたθ1’およびθ2’になる。
(第三調整例)
基準ビュー角度の第三調整例について説明する。
図14は、基準ビュー角度の第三調整例を説明するための図である。第三調整例では、スカウトデータから得られる被検体のアキシャル方向画像を基に撮影部位の左右の位置を検出して、基準ビュー角度θoを調整する。
スカウトデータ取得部102は、低線量ヘリカルスキャンにより、被検体のスカウトデータPSを取得する。
被検体姿勢検出部115は、そのスカウトデータPSに基づいて、被曝低減スキャン範囲RD内におけるアキシャル方向画像を再構成する。このアキシャル方向画像は、例えば、xy平面を断面とする断層像である。
被検体姿勢検出部115は、そのアキシャル方向画像に基づいて、撮影部位の左右方向すなわちx方向の位置を検出し、撮影部位の中心線のアイソセンタICからのずれ量を検出する。
基準ビュー角度調整部116は、検出された撮影部位のx方向のずれ量に応じて、基準ビュー角度θoを調整する。
図14に示す画像46、47は、撮影部位を頭部としたときのアキシャル方向画像の一例である。例えば、図14の画像P3のように、頭部のx方向のずれ量が0であるときには、基準ビュー角度調整部116は、基準ビュー角度θoを0°に調整する。また、例えば、図14の画像P5のように、頭部のx方向のずれ量が+ΔHであるときには、基準ビュー角度θoを+ΔHに対応する+Δαh°となるθo’に調整する。これに伴い、第一切換ビュー角度θ1および第二切換ビュー角度θ2も、基準ビュー角度θoが0°であるときより+Δαh°だけシフトしたθ1’およびθ2’になる。
このような第二実施形態の第一〜第三調整例によれば、被検体の左右方向のずれや体軸を中心軸とするねじれが生じている場合でも、このずれやねじれに対応して基準ビュー角度を調整することができ、撮影部位の左半分と右半分とで被曝低減量のバランスを取ることができる。
(第四調整例)
基準ビュー角度の第四調整例について説明する。
図15は、基準ビュー角度の第四調整例を説明するための図である。第四調整例では、ヘリカルスキャンを行いながら基準ビュー角度θoを調整する。
CTスキャンデータ取得部(取得手段)111は、ヘリカルピッチが比較的小さい(IEC規格で例えば1以下)ヘリカルスキャンを行い、連続的なCTスキャンデータを取得する。
被検体姿勢検出部115は、X線管のN回転目のスキャンによるCTスキャンデータCDに基づいて、被曝低減スキャン範囲RD内におけるアキシャル方向画像を再構成する。
被検体姿勢検出部115は、そのアキシャル方向画像に基づいて、撮影部位のx方向のずれ量やz方向を中心軸とするねじれ角度を検出する。
基準ビュー角度調整部116は、検出された撮影部位のx方向のずれ量やねじれ角度に応じて、X線管のN+1回転目のスキャンにおける基準ビュー角度θoをθo’に調整する。
(第五調整例)
基準ビュー角度の第五調整例について説明する。
図16は、基準ビュー角度の第五調整例を説明するための図である。第五調整例では、複数回の連続的なアキシャルスキャンを行いながら基準ビュー角度θoを調整する。
CTスキャンデータ取得部111は、z方向に近接して並ぶ複数のスキャン位置でアキシャルスキャンを連続的に行い、各スキャン位置でのCTスキャンデータを取得する。
被検体姿勢検出部115は、N回目のアキシャルスキャンによるCTスキャンデータCDに基づいて、被曝低減スキャン範囲RD内におけるアキシャル方向画像を再構成する。このアキシャル方向画像は、例えば、xy平面を断面とする断層像である。
被検体姿勢検出部115は、そのアキシャル方向画像に基づいて、撮影部位のx方向のずれ量やz方向を中心軸とするねじれ角度を検出する。
基準ビュー角度調整部116は、検出された撮影部位のx方向のずれ量やねじれ角度に応じて、N+1回目のアキシャルスキャンにおける基準ビュー角度θoをθo’に調整する。
このような第二実施形態の第四および第五調整例によれば、被検体の左右方向のずれや体軸を中心軸とするねじれが、z方向に対して変化するような場合でも、この変化に追従して基準ビュー角度を調整することができる。
なお、発明の実施形態は、上記の実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
例えば、上記の実施形態では、管電流切換ビュー角度決定部108は、テーブルを参照して第一切換ビュー角度θ1および第二切換ビュー角度θ2を決定しているが、これらを所定の演算式により求めて決定するようにしてもよい。
また例えば、上記の実施形態では、CTスキャン範囲設定部103および被曝低減スキャン範囲設定部104は、CTスキャン範囲および被曝低減スキャン範囲を、操作者が指定した範囲に基づいて設定しているが、スカウト像の解析結果から自動で設定するようにしてもよい。
また例えば、上記の実施形態では、被検体40は、クレードル12に仰向けの状態で載置される場合を想定しているが、うつ伏せの状態で載置される場合を想定した実施形態も考えられる。
また例えば、上記の実施形態における各種の候補やテーブルは一例であり、これらに限定されるものではない。
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 モニタ
7 記憶装置
10 撮影テーブル
12 クレードル
15 回転部
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 データ収集装置
26 回転部コントローラ
29 制御コントローラ
30 スリップリング
40 被検体
41 スカウト像
42,43 AP方向画像
44,45 アキシャル方向画像
46,47 アキシャル方向画像
81 X線ビーム
100 X線CT装置
101 撮影部位選択部(選択手段)
102 スカウトデータ取得部(取得手段)
103 CTスキャン範囲設定部
104 被曝低減スキャン範囲設定部
105 ガントリ回転時間設定部(設定手段)
106 X線出力設定部
107 管電流低減率設定部
108 管電流切換ビュー角度決定部(第二制御手段)
109 管電流切換パラメータ記憶部(記憶手段)
110 CTスキャンデータ取得部(スキャン手段、第一制御手段、取得手段)
111 画像再構成部
112 画像表示制御部
115 被検体姿勢検出部(検出手段)
116 基準ビュー角度調整部(調整手段)

Claims (22)

  1. 被検体にX線を照射するX線管と、
    前記X線管を前記被検体の周りに回転させてX線CTスキャンを行うスキャン手段と、
    前記X線CTスキャンを行う際に、前記X線管が第一ビュー角度に位置するときに前記X線管のX線出力を第一レベルから該第一レベルより小さい第二レベルに切り換える制御を開始し、前記X線管が前記第一ビュー角度とは異なる第二ビュー角度に位置するときに前記X線管のX線出力を前記第二レベルから前記第一レベルに切り換える制御を開始する第一制御手段と、
    前記X線管のX線出力における、前記第一レベルから前記第二レベルに切り換わるときの立ち下がりの変化の特性と前記第二レベルから前記第一レベルに切り換わるときの立ち上がりの変化の特性との違いに基づいて、前記X線管のX線出力が前記第一レベルより小さくなることにより低減されるX線照射線量が、前記被検体の正面方向に対応する前記X線管の基準ビュー角度に対して左右均等になるように、前記第一ビュー角度および第二ビュー角度を制御する第二制御手段とを備えているX線CT装置。
  2. 前記第二制御手段は、前記X線CTスキャンにおける前記X線管のビュー角度とX線出力との関係を表すグラフ上で前記第一レベルのラインと該X線出力の実際のラインとで囲まれる領域の面積が、前記基準ビュー角度に対して左右均等になるように、前記第一ビュー角度および前記第二ビュー角度を制御する請求項1に記載のX線CT装置。
  3. 前記第二制御手段は、前記グラフにおける前記領域の前記ビュー角度方向に対する重心位置または中央位置が前記基準ビュー角度と一致するように、前記第一ビュー角度および前記第二ビュー角度を制御する請求項2に記載のX線CT装置。
  4. 前記グラフは、前記X線管の管電圧を一定にしたときの前記X線管の管電流の分布を表している請求項3に記載のX線CT装置。
  5. 被検体にX線を照射するX線管と、
    前記X線管を前記被検体の周りに回転させてX線CTスキャンを行うスキャン手段と、
    前記X線CTスキャンを行う際に、前記X線管が第一ビュー角度に位置するときに前記X線管のX線出力を第一レベルから該第一レベルより小さい第二レベルに切り換える制御を開始し、前記X線管が前記第一ビュー角度とは異なる第二ビュー角度に位置するときに前記X線管のX線出力を前記第二レベルから前記第一レベルに切り換える制御を開始する第一制御手段と、
    前記被検体の正面方向に対応する前記X線管の基準ビュー角度に対して左右対称となる2つのビュー角度を、前記X線管の回転方向の手前側から第三ビュー角度および第四ビュー角度としたときに、前記第一ビュー角度が前記第三ビュー角度から第一角度幅分だけ手前のビュー角度となり、前記第二ビュー角度が前記第四ビュー角度から前記第一角度幅より小さい第二角度幅分だけ手前のビュー角度となるよう制御する第二制御手段とを備えているX線CT装置。
  6. 前記基準ビュー角度は、前記X線管が前記被検体の真上に位置するときのビュー角度である請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のX線CT装置。
  7. 操作者の操作に応じて前記基準ビュー角度を調整する調整手段をさらに備えている請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のX線CT装置。
  8. 前記被検体の姿勢を検出する検出手段と、
    前記検出された姿勢に基づいて前記基準ビュー角度を調整する調整手段とをさらに備えている請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のX線CT装置。
  9. 被検体にX線を照射するX線管と、
    前記X線管を前記被検体の周りに回転させてX線CTスキャンを行うスキャン手段と、
    前記X線CTスキャンを行う際に、前記X線管が第一ビュー角度に位置するときに前記X線管のX線出力を第一レベルから該第一レベルより小さい第二レベルに切り換える制御を開始し、前記X線管が前記第一ビュー角度とは異なる第二ビュー角度に位置するときに前記X線管のX線出力を前記第二レベルから前記第一レベルに切り換える制御を開始する第一制御手段と、
    前記X線管のX線出力が前記第一レベルより小さくなることにより低減されるX線照射線量が、前記被検体の正面方向に対応する前記X線管の基準ビュー角度に対して左右均等になるように、前記第一ビュー角度および第二ビュー角度を制御する第二制御手段と、
    前記被検体の姿勢を検出する検出手段と、
    前記検出された姿勢に基づいて前記基準ビュー角度を調整する調整手段と、
    前記被検体をアキシャル方向に見たときの画像を取得する取得手段とを備えており、
    前記検出手段は、前記取得された画像に基づいて前記被検体の体軸方向を中心軸とするひねり角度を検出し、
    前記調整手段は、前記検出されたひねり角度に応じて前記基準ビュー角度を調整するX線CT装置。
  10. 前記被検体をアキシャル方向に見たときの画像を取得する取得手段をさらに備えており、
    前記検出手段は、前記取得された画像に基づいて前記被検体の体軸方向を中心軸とするひねり角度を検出し、
    前記調整手段は、前記検出されたひねり角度に応じて前記基準ビュー角度を調整する請求項8に記載のX線CT装置。
  11. 被検体にX線を照射するX線管と、
    前記X線管を前記被検体の周りに回転させてX線CTスキャンを行うスキャン手段と、
    前記X線CTスキャンを行う際に、前記X線管が第一ビュー角度に位置するときに前記X線管のX線出力を第一レベルから該第一レベルより小さい第二レベルに切り換える制御を開始し、前記X線管が前記第一ビュー角度とは異なる第二ビュー角度に位置するときに前記X線管のX線出力を前記第二レベルから前記第一レベルに切り換える制御を開始する第一制御手段と、
    前記X線管のX線出力が前記第一レベルより小さくなることにより低減されるX線照射線量が、前記被検体の正面方向に対応する前記X線管の基準ビュー角度に対して左右均等になるように、前記第一ビュー角度および第二ビュー角度を制御する第二制御手段と、
    前記被検体の姿勢を検出する検出手段と、
    前記検出された姿勢に基づいて前記基準ビュー角度を調整する調整手段と、
    前記被検体をアキシャル方向に見たときの画像を取得する取得手段とを備えており、
    前記検出手段は、前記取得された画像に基づいて前記被検体の左右方向の位置を検出し、
    前記調整手段は、前記検出された左右方向の位置に応じて前記基準ビュー角度を調整するX線CT装置。
  12. 前記被検体をアキシャル方向に見たときの画像を取得する取得手段をさらに備えており、
    前記検出手段は、前記取得された画像に基づいて前記被検体の左右方向の位置を検出し、
    前記調整手段は、前記検出された左右方向の位置に応じて前記基準ビュー角度を調整する請求項8に記載のX線CT装置。
  13. 前記被検体をAP方向に見たときの画像を取得する取得手段をさらに備えており、
    前記検出手段は、前記取得された画像に基づいて前記被検体の左右方向の位置を検出し、
    前記調整手段は、前記検出された左右方向の位置に応じて前記基準ビュー角度を調整する請求項8に記載のX線CT装置。
  14. 前記被検体をAP方向に見たときの画像は、APスカウト像、PAスカウト像、またはコロナル断層像である請求項13に記載のX線CT装置。
  15. 前記被検体をアキシャル方向に見たときの画像は、ヘリカルスキャンの前記X線管のN回転目のスキャンにより得られる像であり、
    前記調整手段は、前記ヘリカルスキャンの前記X線管のN+1回転目のスキャンにおける前記基準ビュー角度を調整する請求項9から請求項12のいずれか一項に記載のX線CT装置。
  16. 前記被検体をアキシャル方向に見たときの画像は、第一スキャン位置でのアキシャルスキャンにより得られる像であり、
    前記調整手段は、前記第一スキャン位置に近接する第二スキャン位置でのアキシャルスキャンにおける前記基準ビュー角度を調整する請求項9から請求項12のいずれか一項に記載のX線CT装置。
  17. 被検体にX線を照射するX線管と、
    前記X線管を前記被検体の周りに回転させてX線CTスキャンを行うスキャン手段と、
    前記X線CTスキャンを行う際に、前記X線管が第一ビュー角度に位置するときに前記X線管のX線出力を第一レベルから該第一レベルより小さい第二レベルに切り換える制御を開始し、前記X線管が前記第一ビュー角度とは異なる第二ビュー角度に位置するときに前記X線管のX線出力を前記第二レベルから前記第一レベルに切り換える制御を開始する第一制御手段と、
    前記X線管のX線出力が前記第一レベルより小さくなることにより低減されるX線照射線量が、前記被検体の正面方向に対応する前記X線管の基準ビュー角度に対して左右均等になるように、前記第一ビュー角度および第二ビュー角度を制御する第二制御手段と、
    前記X線CTスキャンにおける前記X線管の回転速度を設定する設定手段とを備えており、
    前記第二制御手段は、前記第一ビュー角度および前記第二ビュー角度を、前記基準ビュー角度からの相対的なビュー角度として、前記設定された前記X線管の回転速度に応じて制御するX線CT装置。
  18. 前記X線CTスキャンにおける前記X線管の回転速度を設定する設定手段をさらに備えており、
    前記第二制御手段は、前記第一ビュー角度および前記第二ビュー角度を、前記基準ビュー角度からの相対的なビュー角度として、前記設定された前記X線管の回転速度に応じて制御する請求項1から請求項16のいずれか一項に記載のX線CT装置。
  19. 前記被検体の撮影部位を選択する選択手段をさらに備えており、
    前記第二制御手段は、前記選択された撮影部位に応じて前記第一ビュー角度および第二ビュー角度を制御する請求項17又は請求項18に記載のX線CT装置。
  20. 前記回転速度および前記撮影部位の組合せ別に前記第一ビュー角度および第二ビュー角度の候補を記憶している記憶手段をさらに備えており、
    前記第二制御手段は、前記設定された回転速度および前記選択された撮影部位の組合せと対応付けられている前記候補を、前記第一ビュー角度および第二ビュー角度として決定する請求項19に記載のX線CT装置。
  21. 前記第二レベルのX線出力は、前記第一レベルのX線出力に1より小さい所定の係数を乗算してなるX線出力である請求項1から請求項20のいずれか一項に記載のX線CT装置。
  22. 前記第一レベルのX線出力は、自動露出機構により求められる、前記X線管のビュー角度に応じて変化するX線出力である請求項1から請求項21のいずれか一項に記載のX線CT装置。
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