JP6286220B2

JP6286220B2 - Ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP6286220B2
Application number: JP2014026476A
Authority: JP
Inventors: 彩渡邉; 藤井　英明; 英明藤井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2014-02-14
Filing date: 2014-02-14
Publication date: 2018-02-28
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Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置及び撮影方法に係り、詳細には、体動に同期した撮影の制御に関する。

従来より、Ｘ線ＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置によって動きのある部位を撮影する場合、得られる断層像には動きに起因するアーチファクトが発生する。このアーチファクトを低減するために、心電計や呼吸センサ等の体動センサを用いて生理的運動の計測を撮影と同時に行い、取得した計測信号を用いて撮影を制御したり、画像を処理したりする。特許文献１には、造影剤を用いた検査において、呼吸によるＣＴ値の変動を考慮し、監視スキャンから本スキャンへの移行タイミングを判定する方法について記載されている。

特開２０００−２８７９６５号公報

しかしながら、撮影位置において複数の体動の影響を受けることがある。この場合、１つの体動センサで検出した波形に基づいて撮影を制御する特許文献１の方法をそのまま応用することは問題がある。具体的には、例えば複数の部位を連続して撮影する場合、呼吸時の胸郭動作に多く影響を受ける臓器（例えば、肺）と横隔膜動作に多く影響を受ける臓器（例えば、肝臓）とでは、動きの大きさ（振幅）や周期等が異なる。そのため、これらの臓器の中間に位置する部位を撮影する場合は、１つの体動センサからの計測信号により複数の体動の影響を総合的に考慮して撮影を制御することは困難であった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、複数の異なる体動の影響を総合的に考慮して撮影を制御することが可能なＸ線ＣＴ装置及び撮影方法を提供することである。

前述した目的を達成するために第１の発明は、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線源及び前記Ｘ線検出器を搭載し、前記被検体の周囲を回転する回転盤と、被検体の複数の部位に取り付けられ、各部位における体動波形データを検出する体動検出器と、前記各部位における体動波形データを加重加算し、各撮影位置における合成波形を算出する合成波形算出部と、前記合成波形算出部により算出された合成波形に同期して撮影を制御する同期撮影制御部と、前記Ｘ線検出器により検出された透過Ｘ線データを用いて画像を再構成する画像処理装置と、を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。

第２の発明は、Ｘ線ＣＴ装置の制御装置が、被検体の複数の部位に取り付けられた各体動検出器により検出された体動波形データをそれぞれ取得するステップと、取得した各部位における体動波形データを加重加算し、各撮影位置における合成波形を算出するステップと、前記合成波形に同期して撮影を制御するステップと、を含む処理を行うことを特徴とする撮影方法である。

本発明により、複数の異なる体動の影響を総合的に考慮して撮影を制御することが可能なＸ線ＣＴ装置及び撮影方法を提供できる。

Ｘ線ＣＴ装置１の全体構成図複数の体動センサ３１，３２の取り付け例各体動センサ３１，３２から得られる体動波形データＴ，Ｓの例体動同期撮影に関する機能構成図（ａ）各体動センサ３１，３２の取り付け位置と撮影位置の関係について説明する図、（ｂ）体動センサ３１，３２の取り付け位置と撮影位置との関係に応じた重み係数データ４１の算出例各体動センサ３１，３２から得られる体動波形データＴ，Ｓとそれらの重み付け合成波形Ｗの一例本発明のシステム制御装置１２４が実行する撮影処理の手順を説明するフローチャート本発明のシステム制御装置１２４が実行する撮影処理の手順を説明するフローチャート本発明の第２の実施形態における機能構成図（ａ）造影剤注入前、（ｂ）監視スキャン時造影剤注入前に実行するＣＴ値変動データ算出処理の手順を示すフローチャート造影撮影時に実行する造影剤流入判定処理の手順を示すフローチャート

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。

［第1の実施の形態］
まず、図１を参照してＸ線ＣＴ装置１の全体構成について説明する。
図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、スキャンガントリ部１００、寝台１０５、操作卓１２０、第１及び第２体動センサ（体動検出器）３１、３２を備える。スキャンガントリ部１００は、被検体３に対してＸ線を照射するとともに被検体を透過したＸ線を検出する装置である。操作卓１２０は、スキャンガントリ部１００の各部を制御するとともにスキャンガントリ部１００で計測した透過Ｘ線データを取得し、画像の生成及び表示を行う装置である。寝台１０５は、被検体３を寝載し、スキャンガントリ部１００のＸ線照射範囲に被検体を搬入・搬出する装置である。体動センサ３１，３２は、生体の動きを表す体動波形データを計測する装置である。例えば、本実施の形態では、呼吸による被検体３の動きを計測する呼吸センサを用いる。

スキャンガントリ部１００は、Ｘ線源１０１、回転盤１０２、コリメータ１０３、Ｘ線検出器１０６、データ収集装置１０７、ガントリ制御装置１０８、寝台制御装置１０９、及びＸ線制御装置１１０を備える。
操作卓１２０は、入力装置１２１、画像処理装置１２２、記憶装置１２３、システム制御装置１２４、及び表示装置１２５を備える。

スキャンガントリ部１００の回転盤１０２には開口部１０４が設けられ、開口部１０４を介してＸ線源１０１とＸ線検出器１０６とが対向配置される。開口部１０４に寝台１０５に載置された被検体３が挿入される。回転盤１０２は、回転盤駆動装置から駆動伝達系を通じて伝達される駆動力によって被検体の周囲を回転する。回転盤駆動装置はガントリ制御装置１０８によって制御される。

Ｘ線源１０１は、Ｘ線制御装置１１０に制御されて所定の強度のＸ線を連続的または断続的に照射する。Ｘ線制御装置１１０は、操作卓１２０のシステム制御装置１２４により決定されたＸ線管電圧及びＸ線管電流に従って、Ｘ線源１０１に印加または供給するＸ線管電圧及びＸ線管電流を制御する。

Ｘ線源１０１のＸ線照射口にはコリメータ１０３が設けられる。コリメータ１０３は、Ｘ線源１０１から放射されたＸ線の照射範囲を制限する。例えばコーンビーム（円錐形または角錐形ビーム）等に成形する。コリメータ１０３の開口幅はシステム制御装置１２４により制御される。

Ｘ線源１０１から照射され、コリメータ１０３を通過し、被検体３を透過したＸ線はＸ線検出器１０６に入射する。

Ｘ線検出器１０６は、例えばシンチレータとフォトダイオードの組み合わせによって構成されるＸ線検出素子群をチャネル方向（周回方向）に例えば１０００個程度、列方向（体軸方向）に例えば１〜３２０個程度配列したものである。Ｘ線検出器１０６は、被検体３を介してＸ線源１０１に対向するように配置される。Ｘ線検出器１０６はＸ線源１０１から照射されて被検体３を透過したＸ線量を検出し、データ収集装置１０７に出力する。

データ収集装置１０７は、Ｘ線検出器１０６の個々のＸ線検出素子により検出されるＸ線量を収集し、デジタルデータに変換し、透過Ｘ線データとして操作卓１２０の画像処理装置１２２に順次出力する。

画像処理装置１２２は、データ収集装置１０７から入力された透過Ｘ線データを取得し、対数変換、感度補正等の前処理を行って画像の再構成に必要な投影データを作成する。また画像処理装置１２２は、生成した投影データを用いて断層像等の画像を再構成する。システム制御装置１２４は、画像処理装置１２２によって再構成された画像データを記憶装置１２３に記憶するとともに表示装置１２５に表示する。

システム制御装置１２４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたコンピュータである。システム制御装置１２４は、図７及び図８に示す処理手順に従って体動同期撮影処理を行う。体動同期撮影処理の詳細については後述する。

記憶装置１２３はハードディスク等のデータ記録装置であり、Ｘ線ＣＴ装置１の機能を実現するためのプログラムやデータ等が予め記憶される。

表示装置１２５は、液晶パネル、ＣＲＴモニタ等のディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示処理を実行するための論理回路で構成され、システム制御装置１２４に接続される。表示装置１２５は画像処理装置１２２から出力される被検体画像、並びにシステム制御装置１２４が取り扱う種々の情報を表示する。

入力装置１２１は、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー、及び各種スイッチボタン等により構成され、操作者によって入力される各種の指示や情報をシステム制御装置１２４に出力する。操作者は、表示装置１２５及び入力装置１２１を使用して対話的にＸ線ＣＴ装置１を操作する。入力装置１２１は表示装置１２５の表示画面と一体的に構成されるタッチパネル式の入力装置としてもよい。

寝台１０５は、被検体を寝載するテーブル、上下動装置、及びテーブル駆動装置を備え、寝台制御装置１０９の制御によりテーブル高さを上下に昇降したり、体軸方向へ前後動したり、体軸と垂直方向かつ床面に対し平行な方向（左右方向）への左右動する。撮影中において、寝台制御装置１０９はシステム制御装置１２４により決定された寝台移動速度及び移動方向でテーブルを移動させる。

第１体動センサ３１及び第２体動センサ３２は、被検者の生理的な動きに関するデータを計測する装置である。被検者の動きとは、例えば呼吸に起因する胸郭運動や横隔膜運動等を含む。呼吸による動きを測定する場合は、体動センサ３０、３１として呼吸センサを用いる。

図２は、第１及び第２体動センサ３１，３２の取り付け例を示す図である。図２に示すように、第１体動センサ３１は、被検体３の第１撮影部位に取り付けられ、第１位撮影部位における体動波形データを計測する。また第２体動センサ３２は、被検体３の第２撮影部位に取り付けられ、第２位撮影部位における体動波形データを計測する。具体的には、例えば第１体動センサ３１は被検体３の胸部に取り付けられ、呼吸による胸郭運動の体動波形データを計測する。第２体動センサ３２は被検体３の腹部上部に取り付けられ、呼吸による横隔膜運動の体動波形データを計測する。

なお、以下の説明では、図２に示すように胸部の体動波形を第１体動センサ３１により計測し、腹部上部（横隔膜）の体動波形を第２体動センサ３２により計測する例について説明するが、本発明は、その他の部位の動きを対象としてもよい。また、被検体３は、頭部側からスキャンガントリ部１００に搬入されて、頭部側から順に撮影が行われるものとするが、これに限定されず、脚部側から順に撮影を行う場合についても適用可能である。また、体動センサの取り付け数は２つに限定されるものではなく、３つ以上の部位に取り付けられ、各部位における体動波形データをそれぞれ計測してもよい。また、各体動センサは同じ種類の体動を計測するものでもよいし、別の種類の体動を計測するものでもよい。例えば、一方を呼吸センサ、他方を心拍計のように、異なる種類の体動波形を検出する体動センサでもよい。

第１及び第２体動センサ３１，３２は、計測した体動波形データをそれぞれシステム制御装置１２４へ順次送出する。システム制御装置１２４は第１及び第２体動センサ３１，３２から取得した体動波形データ（第１体動波形データＳ及び第２体動波形データＴ）に基づいて撮影を制御する。撮影の制御方法の詳細は後述する。

図３（ａ）は、第１体動センサ３１から取得した第１体動波形データＴの例、図３（ｂ）は、第２体動センサ３２から取得した第２体動波形データＳの例である。図３において、波形を示すグラフは横軸は時間、縦軸は動きの大きさを示している。第１体動波形データＴと第２体動波形データＳとは、動きの周期及び動きの大きさが異なる。

体動との同期撮影では、一般に、計測された体動波形のアッパーピークＴａ１，Ｔａ２，Ｔａ３，Ｔａ４，…をトリガとする場合（呼吸の場合は吸気相トリガ）と、波形のダウンピークＴｂ１，Ｔｂ２，Ｔｂ３，Ｔｂ４，…をトリガとする場合（呼吸の場合は呼気相トリガ）とがある。どちらの位相をトリガとするかはユーザが任意に設定可能である。

次に、図４を参照して、本発明に係る体動同期撮影に関する機能構成について説明する。
システム制御装置１２４は、体動同期撮影に関する機能構成として、体動波形データ取得部２１、合成波形算出部２２、同期撮影制御部２３、及びテーブル位置監視部２６を備える。

体動波形データ取得部２１は、被検体３の各部位に取り付けられた第１体動センサ３１及び第２体動センサ３２により計測された第１体動波形データＴ及び第２体動波形データＳを取得する。取得した第１及び第２体動波形データＴ，Ｓは、合成波形算出部２２及び同期撮影制御部２３に出力される。

テーブル位置監視部２６は、現在のテーブル位置（撮影位置）を監視し、撮影位置情報を合成波形算出部２２及び同期撮影制御部２３に出力する。

合成波形算出部２２は、各体動センサ３１，３２から取得した各体動波形データＴ，Ｓを加重加算し、各撮影位置における合成波形を算出する。合成波形を算出する際、合成波形算出部２２は、各体動センサ３１，３２の取り付け位置と撮影位置との関係に応じた重み係数を用いて、第１及び第２体動波形データＴ，Ｓを加重加算する。

ここで、合成波形を算出する際に使用する重み係数について説明する。
図５（ａ）に示すように、第１体動センサ３１の取り付け位置と第２体動センサ３２との取り付け位置との間の距離がＬ、撮影位置が第１体動センサ３１と第２体動センサ３２の間であって、第１体動センサ３１の取り付け位置からＸだけ離れた位置にある場合、各体動波形データＴ、Ｓに乗じる重み係数Ｗ１，Ｗ２は、例えば図５（ｂ）の重み係数データ４１（以下の式（１）、（２））に示すように算出されることが望ましい。

なお、この重み係数は、撮影進行方向が第１体動センサ３１の取り付け位置側から第２体動センサ３２の取り付け位置側へ進む場合である。

このような重み係数Ｗ１，Ｗ２を用いて算出された合成波形Ｗを図６の中段に示す。
重み付け合成波形Ｗは、第１体動波形データＴと第２体動波形データＳとを、上述の式（１）、（２）に示すような重み係数Ｗ１，Ｗ２を用いて加重加算したものである。

同期撮影制御部２３は、本撮影においてテーブル位置（現在の撮影位置）を監視し、現在の撮影位置が第１体動センサ３１と第２体動センサ３２との間にある場合は、合成波形算出部２２により算出された合成波形Ｗに同期するように撮影を制御する。同期撮影制御部２３は、スキャン速度算出部２４とトリガ検出部２５とを有する。

スキャン速度算出部２４は、合成波形算出部２２により算出された合成波形Ｗの波長に同期するように各撮影位置における回転盤１０２の回転速度（スキャン速度）を算出する。トリガ検出部２５は、本撮影において、現在の撮影位置における体動波形データＴ，Ｓの合成波形Ｗから撮影開始トリガを検出する。撮影開始トリガを吸気相Ｗａとするか呼気相Ｗｂとするかは、予め入力装置１２１等を介して設定される。同期撮影制御部２３は、合成波形Ｗの撮影開始トリガを検出すると、スキャン速度算出部２４により算出されたスキャン速度での撮影を開始するようスキャンガントリ部１００に対して制御信号を送出する。

Ｘ線制御装置１１０は、システム制御装置１２４（同期撮影制御部２３）から指示される管電流及び管電圧に従ってＸ線源１０１に入力する電力を制御する。ガントリ制御装置１０８は同期撮影制御部２３により算出された回転速度に従って回転盤１０２の駆動系を制御し、回転盤１０２を回転させる。寝台制御装置１０９は、寝台１０５を所定の撮影開始位置へ移動し、撮影中は所定の移動間隔で寝台１０５のテーブルを移動させる。

なお、本撮影において、現在の撮影位置が第１体動センサ３１と第２体動センサ３２との間にない場合は、同期撮影制御部２３は、撮影位置に近い体動センサから得られる体動波形データに同期した撮影を行うものとする。例えば、図２に示すように被検体３に第１及び第２の体動センサ３１，３２が取り付けられている場合、撮影開始位置（図２の例では頭部側）から第１体動センサ３１までの撮影区間は第１体動波形データＴに同期した撮影を行う。また、第２体動センサ３２から撮影終了位置までの撮影区間については、第２体動波形データＳに同期した撮影を行う。

次に、図７〜図８を参照して、Ｘ線ＣＴ装置１の動作について説明する。
Ｘ線ＣＴ装置１のシステム制御装置１２４は、図７及び図８のフローチャートに示す手順で体動同期撮影処理を実行する。すなわち、システム制御装置１２４は、記憶装置１２３から体動同期撮影処理に関するプログラム及びデータを読み出し、このプログラム及びデータに基づいて処理を実行する。

Ｘ線ＣＴ装置１は、まず体動センサ３１，３２の取り付け位置を計測する（ステップＳ１０１）。例えば、スキャンガントリ部１００の開口部周辺に設けられている位置決め用のレーザマーカ等を用いて、体動センサ３１，３２の取り付け位置を計測する。システム制御装置１２４は、計測した体動センサ３１，３２の取り付け位置をＲＡＭ等に保持する。なお、体動センサ３１，３２の取り付け位置の計測方法は例示した方法に限定されず、その他の方法でもよい。

次に、Ｘ線ＣＴ装置１は、体動同期撮影のトリガ設定を行う（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２においてシステム制御装置１２４は、体動波形におけるどの位相をトリガとするかを設定する。例えばシステム制御装置１２４は、表示装置１２５に呼気相または吸気相のどちらをトリガとするかを選択させる設定画面を表示し、操作者に選択させるようにしてもよい。

本撮影の開始指示が入力されると、システム制御装置１２４は、撮影開始位置まで寝台１０５のテーブルを移動させる（ステップＳ１０３）。テーブル位置はシステム制御装置１２４のテーブル位置監視部２６によって常時監視されている。

システム制御装置１２４は、寝台１０５のテーブル位置が第１撮影部位に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。第１撮影部位とは、撮影開始位置から第１体動センサ３１の取り付け位置までの範囲である。テーブル位置が撮影開始位置（第１撮影部位）に到達すると（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、システム制御装置１２４は、第１体動センサ３１により計測されている第１体動波形データを監視し、ステップＳ１０２で設定したトリガとする位相の検出を待機する。第１体動波形データＴのトリガ位相を検出すると（ステップＳ１０５）、システム制御装置１２４は、第１体動波形データＴの周期と同期したスキャン速度で撮影を実行する（ステップＳ１０６）。

次に、システム制御装置１２４は所定のテーブル移動距離だけ寝台１０５のテーブルを移動し（ステップＳ１０７）、第１撮影部位を終了したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。撮影位置が第１撮影部位にある場合は（ステップＳ１０８；Ｎｏ）、ステップＳ１０５へ戻り、第１体動波形データＴに基づく同期撮影を繰り返し行う。第１撮影部位を超えるまでステップＳ１０５〜ステップＳ１０８の処理を繰り返す。

第１撮影部位を超えると（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）、撮影位置が第１体動センサ３１の取り付け位置と第２体動センサ３２の取り付け位置との間となる。この区間において、システム制御装置１２４は、第１及び第２体動センサ３１，３２からそれぞれ体動波形データＴ，Ｓを取得する（ステップＳ１０９）。そしてシステム制御装置１２４は、現在の撮影位置に応じた重み係数Ｗ１、Ｗ２（上述の式（１）、（２）参照）を体動波形データＴ，Ｓにそれぞれ乗じ、加算することにより、重み付け合成波形を算出する（ステップＳ１１０）。システム制御装置１２４は、現在の撮影位置における合成波形Ｗに応じたスキャン速度を算出する（ステップＳ１１１）。

システム制御装置１２４はステップＳ１０２で設定したトリガとする位相の検出を待機する。ステップＳ１１０で算出した合成波形データＷからトリガ位相を検出すると（ステップＳ１１２）、システム制御装置１２４は、合成波形データＷに同期したスキャン速度（ステップＳ１１１で算出したスキャン速度）で撮影を実行する（ステップＳ１１３）。

次に、システム制御装置１２４は所定のテーブル移動距離だけ寝台１０５のテーブルを移動し（ステップＳ１１４）次の撮影位置が第２撮影部位に到達したか否かを判定する（ステップＳ１１５）。撮影位置が第１撮影部位と第２撮影部位の間にある場合は（ステップＳ１１５；Ｎｏ）、ステップＳ１０９へ戻る。

システム制御装置１２４は、次の撮影位置でも各体動センサ３１，３２から体動波形データＴ，Ｓを取得し、撮影位置に応じた重み付け合成波形Ｗを算出し、重み付け合成波形Ｗに応じたスキャン速度を算出する。そして重み付け合成波形から撮影開始のトリガとする位相を検出すると、合成波形データＷの周期と同期したスキャン速度で撮影を実行する。その後、システム制御装置１２４は所定のテーブル移動距離だけ寝台１０５のテーブルを移動し、第２撮影部位に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０９〜ステップＳ１１５）。第２撮影部位に到達するまでステップＳ１０９〜ステップＳ１１５の処理を繰り返す。

第２撮影部位に到達すると（ステップＳ１１５；Ｙｅｓ）、撮影位置が第２体動センサ３２の取り付け位置の近傍となる。ここで、図８に移る。この区間において、システム制御装置１２４は、第２体動センサ３２から体動波形データＳを取得し、体動波形データＳに基づく同期撮影を行う。すなわち、システム制御装置１２４は第２体動センサ３２から取得した第２体動波形データＳからステップＳ１０２で設定したトリガとする位相を検出すると（ステップＳ１１６）、第２体動波形データＳの周期と同期したスキャン速度で撮影を実行する（ステップＳ１１７）。

その後、システム制御装置１２４は所定のテーブル移動距離だけ寝台１０５のテーブルを移動し、第２撮影部位が終了したか否かを判定する（ステップＳ１１９）。撮影位置が第２撮影部位にある場合は（ステップＳ１１９；Ｎｏ）。ステップＳ１１６へ戻る。第２撮影部位が終了するまでステップＳ１１６〜ステップＳ１１９の処理を繰り返す。第２撮影部位が終了すると（ステップＳ１１９；Ｙｅｓ）、一連の撮影処理を終了する。

なお、各撮影位置において計測した透過Ｘ線データは、データ収集装置１０７により画像処理装置１２２に送られる。画像処理装置１２２は、データ収集装置１０７から透過Ｘ線データを取得し、取得した透過Ｘ線データを用いて断層像の再構成処理を行う。システム制御装置１２４は、再構成された画像を記憶装置１２３に記憶するとともに、表示装置１２５に表示する。

以上説明したように、本発明のＸ線ＣＴ装置１は、被検体３の複数の部位に取り付けられた各体動センサ３１，３２から各部位における体動波形データＴ，Ｓを取得し、体動センサ３１，３２の取り付け位置の間の撮影区間においては、各体動波形データＴ，Ｓを加重加算した合成波形Ｗを算出し、合成波形に同期した撮影を実行する。
これにより、複数の部位を連続して撮影する場合にも、各撮影位置で最適な体動同期撮影を行えるため、モーションアーチファクトの少ない画像を連続的に撮影可能となる。例えば、造影剤を用いた撮影に本実施形態の撮影処理を適用すれば、一度の造影剤の注入で複数部位を連続的に撮影できるようになり、好適である。

また、合成波形は、体動センサ３１，３２の取り付け位置と撮影位置との関係に応じた重み係数を用い、各体動センサ３１，３２により得られる各体動波形データＴ，Ｓを加重加算することにより求められる。このため、各撮影位置における体動の影響をより正確に取得できる。

なお、本実施の形態は、呼吸により生じる体動について適用する例を示したが、体動波形データは呼吸により生じる体動に限定されない。例えば、心拍を表す体動データとしてもよい。また。呼吸による体動データと心拍による体動データとをともに計測し、これらを組み合わせた合成波形データに基づいて本実施の形態の同期撮影を行ってもよい。

［第２の実施の形態］
次に、図９〜図１１を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。

従来より造影剤を用いた検査では、監視スキャンを実施し、造影剤が所望の撮影部位に到達するタイミングを図って本撮影へ移行する。監視スキャンでは、Ｘ線ＣＴ装置１は、本撮影よりも低い線量で造影剤の流入部位を撮影し、監視スキャンにより得た投影データを用いてリアルタイムに断層像を再構成する。そして、再構成した画像内に設定した所定の監視領域内のＣＴ値（例えば平均ＣＴ値）を用いて造影剤が到達したか否かを判定する。平均ＣＴ値が所定の閾値より大きくなると、所定時間（造影剤が撮影部位に到達すると予測される時間）経過後に本スキャンを開始する。

しかしながら、監視スキャンにより求められる画像の平均ＣＴ値は、被検体の呼吸（体動）に応じて変動することが分かっている。この変動をＣＴ値変動と呼ぶこととする。造影撮影では、このＣＴ値変動のため、造影剤が撮影部位に十分にいきわたらないうちに監視領域内の平均ＣＴ値が閾値を超えてしまう虞がある。このため、呼吸（体動）によるＣＴ値変動の影響を補正して、本撮影の開始タイミングを正確に決定する必要がある。

そこで、第２の実施の形態では、複数箇所の体動から影響を受ける部位を監視位置として監視スキャンを行う場合において、体動に起因するＣＴ値変動を考慮した造影剤流入判定を行う。

そのため、第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置１は、（Ａ）監視スキャンの事前に、複数箇所で計測された体動波形データＴ，Ｓを合成した合成波形データＷとＣＴ値変動との関係を求める。また、（Ｂ）監視スキャンにおいて、体動を示す合成波形とともに監視領域内の平均ＣＴ値を取得し、合成波形の各位相におけるＣＴ値変動分を実際の平均ＣＴ値から差分することにより補正する。そして、補正後の平均ＣＴ値を用いて造影剤の流入判定を行う。

まず、第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置１の構成について説明する。
第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置１のハードウエア構成は、図１（第１の実施の形態）と同様である。また第１の実施の形態と同様に、被検体３に対して複数の箇所に体動センサ（第１及び第２の体動センサ３１，３２）が設けられる。以下の説明では、第１の実施の形態と同一の各部には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置１は、図４に示した第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置１の機能構成に加え、図９に示す機能構成を有する。
第２の実施の形態においてＸ線ＣＴ装置１は、監視スキャンに先立ち事前スキャンを行い、ＣＴ値変動データを求めて記憶部５１に記憶する。このため、画像処理装置１２２は、図９（ａ）に示す画像処理装置１２２ａのように、記憶部５１、合成波形取得部５２、再構成演算部５３、ＣＴ値取得部５４、変動データ算出部５５を有する。

事前スキャンは、造影剤の流入を監視する位置に対して低線量で所定の時間刻みに行われる。事前スキャンでは、各体動センサ３１，３２からの体動波形データＴ，Ｓの取得及び合成波形算出部２２による合成波形Ｗの算出も同時に行う。体動波形データＴ，Ｓの取得や合成波形Ｗの算出については、第１の実施の形態と同様である。

合成波形取得部５２は、事前スキャンの実行中に計測した第１及び第２の体動波形データＴ，Ｓを、各体動センサ３１，３２から造影剤監視位置の距離に応じて加重加算した合成波形Ｗを取得し、変動データ算出部５５に出力する。

再構成演算部５３は、事前スキャンにより得た透過Ｘ線データを用いて各時相の断層像を再構成する。

ＣＴ値取得部５４は再構成された断層像に設定された所定のＲＯＩ（以下、監視ＲＯＩという）内の各画素のＣＴ値を取得し、監視ＲＯＩ内の平均ＣＴ値を算出し、変動データ算出部５５へ出力する。

変動データ算出部５５は、合成波形取得部５２により取得した合成波形ＷとＣＴ値取得部５４により取得した各時相の監視ＲＯＩ内の平均ＣＴ値とから、ＣＴ値変動データを求める。ＣＴ値変動データは、合成波形と平均ＣＴ値の変動分との関係を示すデータであり、具体的には、合成波形の各位相におけるＣＴ値の変動分を表すデータである。例えば、合成波形のアッパーピーク（吸気相）での平均ＣＴ値の変動分、ダウンピーク（呼気相）での平均ＣＴ値の変動分、のように、合成波形の位相毎にそれぞれＣＴ値変動分が求められる。ＣＴ値変動分とは、造影剤を注入しない状態で得られる最頻出ＣＴ値を基準ＣＴ値として、その基準ＣＴ値と平均ＣＴ値との差分値である。

ＣＴ値変動データは、例えば、特開２０００−２８７９６５号公報の図４に開示されるようなＣＴ値変動グラフから求めることができる。ＣＴ値変動グラフとは、横軸を時間軸、縦軸を監視ＲＯＩ内の平均ＣＴ値とするグラフである。変動データ算出部５５は、事前スキャンにより得た監視ＲＯＩ内の平均ＣＴ値からＣＴ値変動グラフを作成する。ＣＴ値変動グラフの時間軸上に合成波形を重ね、合成波形の各位相におけるＣＴ値変動分を求める。

変動データ算出部５５により算出されたＣＴ値変動データは、記憶部５１に記憶され、造影剤を用いた監視スキャンにおいて参照される。

監視スキャンにおいて画像処理装置１２２は、図９（ｂ）に示す画像処理装置１２２ｂの機能構成を有する。画像処理装置１２２ｂは、記憶部５１、合成波形取得部５２、再構成演算部５３、ＣＴ値取得部５４、差分部５６、造影剤流入判定部５７を有する。

合成波形取得部５２は、監視スキャン中に計測した第１及び第２の体動波形データＴ，Ｓに基づいて合成波形Ｗを算出し、差分部５６に送る。
再構成演算部５３は、監視スキャンにより得た透過Ｘ線データを用いて各時相の断層像を再構成する。ＣＴ値取得部５４は再構成された断層像から監視ＲＯＩ内の各画素のＣＴ値を取得し、監視ＲＯＩ内の平均ＣＴ値を算出する。ＣＴ値取得部５４は、算出した平均ＣＴ値（実測値）を差分部５６へ送る。

差分部５６は、監視スキャン中に計測され、求められた合成波形データＷを取得するととともに、監視スキャンにより得た画像の監視ＲＯＩ内の平均ＣＴ値を取得する。更に、差分部５６は、記憶部５１に記憶されているＣＴ値変動データを取得する。そして差分部５６は、監視スキャンにより得た監視ＲＯＩ内の平均ＣＴ値（実測値）から、予め求められているＣＴ値変動分を差分した差分ＣＴ値を造影剤流入判定部５７へ出力する。

造影剤流入判定部５７は、差分部５６によって呼吸（体動）によるＣＴ値変動分が補正された差分ＣＴ値と所定の閾値とを比較する。これにより、監視ＲＯＩ内に造影剤が到達したか否かを判定する。造影剤流入判定部５７は、判定結果をシステム制御部１２４に通知する。システム制御部１２４は、監視ＲＯＩへの造影剤の到達が通知されると、撮影部位への造影剤の到達時間を考慮したタイミングであり、かつ体動（各体動センサ３１，３２から得られる体動波形データＴ，Ｓまたはこれらの合成波形データＷ）に同期して撮影開始信号をスキャンガントリ部１００へ送る。
スキャンガントリ部１００は、システム制御部１２４からの撮影開始信号に従って本撮影を行う。

差分部５６において、監視スキャン中に得た平均ＣＴ値（実測値）からＣＴ値変動分を差分する際には、合成波形Ｗの位相が同じところで差分を計算する。造影剤注入前（事前スキャン）に得られている合成波形とＣＴ値変動との関係からは、振幅が変動する可能性のある合成波形の位相に対してＣＴ値の変動の影響が得られているので、この関係から特定の位相におけるＣＴ値変動分を差分することにより補正する。これにより、呼吸（体動）による変動のない平均ＣＴ値を用いて造影剤流入判定を行えるようになる。

図１０及び図１１を参照して、第２の実施の形態におけるＸ線ＣＴ装置１の動作を説明する。
造影撮影前（造影剤注入前）において、Ｘ線ＣＴ装置１のシステム制御装置１２４は、図１０のフローチャートに示す手順で監視ＲＯＩの事前スキャンを実行し、ＣＴ値変動データを求める。すなわち、システム制御装置１２４は、記憶装置１２３から図１０に示す事前スキャンに関するプログラム及びデータを読み出し、このプログラム及びデータに基づいて処理を実行する。

Ｘ線ＣＴ装置１は、予め体動センサ３１，３２の取り付け位置の計測して保持する（ステップＳ２０１）。また、撮影開始トリガを体動波形データのどのタイミングとするか設定する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０１〜ステップＳ２０２の処理は第１の実施の形態におけるステップＳ１０１〜ステップＳ１０２と同様である（図７参照）。

その後、システム制御装置１２４は、造影剤監視位置まで寝台１０５のテーブルを移動させる（ステップＳ２０３）。なお、本実施の形態では、造影剤監視位置が第１及び第２の体動センサ３１，３２の取り付け位置の間にあるものとする。

テーブル位置が造影剤監視位置に到達すると、システム制御装置１２４は、各体動センサ３１、３２により計測されている第１及び第２体動波形データＴ，Ｓをそれぞれ取得する（ステップＳ２０４）。システム制御装置１２４は、取得した第１及び第２体動波形データＴ，Ｓと、センサ取り付け位置と造影剤監視位置との位置関係から、重み付けした合成波形Ｗを算出する（ステップＳ２０５）。合成波形Ｗの算出については、第１の実施の形態と同様である。

システム制御装置１２４は、監視位置において低線量のＸ線によるスキャンを行う（ステップＳ２０６）。画像処理装置１２２ａは、システム制御装置１２４は、ステップＳ２０６により検出した透過Ｘ線データを取得して、断層像の再構成を行う。ステップＳ２０６のスキャンとステップＳ２０７の画像再構成処理は、所定の時間刻みに複数回実行される。また、ステップＳ２０４〜ステップＳ２０５の合成波形の算出処理もスキャン中、同時に行われている。

画像処理装置１２２ａは、ステップＳ２０７で再構成された各時相の画像内に設定された監視ＲＯＩ内の平均ＣＴ値をそれぞれ算出する。そして、各時相の平均ＣＴ値を時間軸に沿ってグラフ化する。このＣＴ値変動グラフと合成波形Ｗとの関係から、合成波形Ｗの各位相におけるＣＴ値変動分を算出する（ステップＳ２０８）。画像処理装置１２２ａは、算出した合成波形Ｗの各位相におけるＣＴ値変動分をＣＴ値変動データとして記憶部５１に記憶する（ステップＳ２０９）。

造影撮影時（造影剤注入中）において、Ｘ線ＣＴ装置１のシステム制御装置１２４は、図１１のフローチャートに示す手順で造影剤監視位置の監視スキャンを実行し、ＣＴ値の補正処理及び造影剤到達判定処理を行う。システム制御装置１２４は、記憶装置１２３から図１１に示す監視スキャンに関するプログラム及びデータを読み出し、このプログラム及びデータに基づいて処理を実行する。

Ｘ線ＣＴ装置１のシステム制御装置１２４は、造影剤監視位置まで寝台１０５のテーブルを移動させる（ステップＳ３０１）。造影剤監視位置は、図１０の事前スキャンの監視位置と同じ位置とする。

テーブル位置が監視位置に到達すると、システム制御装置１２４は、各体動センサ３１、３２により計測されている第１及び第２体動波形データＴ，Ｓをそれぞれ取得する（ステップＳ３０２）。システム制御装置１２４は、取得した第１及び第２体動波形データＴ，Ｓと、センサ取り付け位置と造影剤監視位置との位置関係から、重み付けした合成波形Ｗを算出する（ステップＳ３０３）。合成波形Ｗを算出する際に使用する重み係数は、第１の実施の形態と同様に、造影剤監視位置（撮影位置）と体動センサの取り付け位置との関係により求められる。

システム制御装置１２４は、造影剤の注入を開始するとともに造影剤監視位置に対し監視スキャンを行う（ステップＳ３０４）。監視スキャンは事前スキャンと同様に低線量で行うことが望ましい。画像処理装置１２２ａは、システム制御装置１２４は、ステップＳ３０４の監視スキャンにより検出した透過Ｘ線データを取得して、断層像の再構成を行う。ステップＳ３０４のスキャンとステップＳ３０５の画像再構成処理は、所定の時間刻みに複数回実行される。また、ステップＳ３０２〜ステップＳ３０３の体動波形データの取得及び合成波形の算出処理も、監視スキャン中、継続して同時に行われる。

画像処理装置１２２ｂは、ステップＳ３０５で再構成した画像内に設定された監視ＲＯＩ内の平均ＣＴ値を算出する（ステップＳ３０６）。画像処理装置１２２ｂは、算出した平均ＣＴ値から、当該画像のスキャンを行った時の合成波形の位相に応じたＣＴ値変動分を差分する（ステップＳ３０７）。各位相におけるＣＴ値変動分は記憶部５１に予め記憶されている。

画像処理装置１２２ｂは、差分後の平均ＣＴ値に基づいて、造影剤監視位置に造影剤が流入したか否かを判定する（ステップＳ３０８）。造影剤が流入したか否かの判定は、例えば所定の閾値との比較により行われる。

造影剤が造影剤監視位置にまだ到達していないと判定した場合（ステップＳ３０９；Ｎｏ）、画像処理装置１２２ｂは、ステップＳ３０２〜ステップＳ３０８の処理を繰り返す。すなわち、体動波形データの取得、合成波形の算出、モニタリングスキャンを行い、再構成した画像における監視ＲＯＩの平均ＣＴ値を求め、スキャン時の合成画像の位相に応じた変動分を差分して、差分後のＣＴ値によって造影剤の流入を判定する。

造影剤が造影剤監視位置に到達したと判定した場合（ステップＳ３０９；Ｙｅｓ）、画像処理装置１２２ｂは、判定結果をシステム制御装置１２４に通知する。システム制御装置１２４は、造影剤が撮影部位に到達するまでの時間を予測し、予測時間経過後に本撮影の開始指示をスキャンガントリ部１００に出力する（ステップＳ３１０）。

本撮影において、システム制御装置１２４は、第１の実施の形態の撮影処理と同様に、合成波形Ｗに同期した撮影を行う。

以上説明したように、第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置１は、造影剤の監視スキャンにおいて、体動（呼吸）に起因するＣＴ値変動分を差し引いたＣＴ値を用いて監視ＲＯＩにおける造影剤の到達を判定する。
体動（呼吸）による変動のないＣＴ値によって、造影剤の流入判定を行うため、造影剤の流入判定に使用する閾値等にＣＴ値変動分のマージンを設定する必要がなく、正確な判定結果を得ることができる。また、正確な判定結果を得られることから、テストインジェクションを行う必要がなくなり、造影剤の流入開始に即応して本撮影を開始できるようになる。

以上、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、上述の実施形態に限定されるものではない。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。

１……………Ｘ線ＣＴ装置
１００………スキャンガントリ部
１０１………Ｘ線源
１０２………回転盤
１０６………Ｘ線検出器
１２０………操作卓
１２１………入力装置
１２２………画像処理装置
１２３………記憶装置
１２４………システム制御装置
１２５………表示装置
２１…………体動波形データ取得部
２２…………合成波形算出部
２３…………同期撮影制御部
２４…………スキャン速度算出部
２５…………トリガ検出部
２６…………テーブル位置監視部
３１…………第１体動センサ
３２…………第２体動センサ
４１…………重み係数データ
５１…………記憶部
５２…………合成波形取得部
５３…………再構成演算部
５４…………ＣＴ値取得部
５５…………変動データ算出部
５６…………差分部
５７…………造影剤流入判定部
Ｔ……………第１体動波形データ
Ｓ……………第２体動波形データ
Ｗ……………重み付け合成波形

Claims

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線源及び前記Ｘ線検出器を搭載し、前記被検体の周囲を回転する回転盤と、
被検体の複数の部位に取り付けられ、各部位における体動波形データを検出する体動検出器と、
前記各部位における体動波形データを加重加算し、各撮影位置における合成波形を算出する合成波形算出部と、
前記合成波形算出部により算出された合成波形に同期して撮影を制御する同期撮影制御部と、
前記Ｘ線検出器により検出された透過Ｘ線データを用いて画像を再構成する画像処理装置と、を備え、
前記合成波形算出部は、
前記体動検出器の取り付け位置と撮影位置との関係に応じた重み係数を用いて各体動検出器により得られる各体動波形データを加重加算することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
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線源及び前記Ｘ線検出器を搭載し、前記被検体の周囲を回転する回転盤と、
被検体の複数の部位に取り付けられ、各部位における体動波形データを検出する体動検出器と、
前記各部位における体動波形データを加重加算し、各撮影位置における合成波形を算出する合成波形算出部と、
前記合成波形算出部により算出された合成波形に同期して撮影を制御する同期撮影制御部と、
前記Ｘ線検出器により検出された透過Ｘ線データを用いて画像を再構成する画像処理装置と、を備え、
前記同期撮影制御部は、本撮影において、
現在の撮影位置が前記複数の体動検出器の取り付け位置の間にない場合は、前記複数の体動検出器のうち撮影位置に近い体動検出器から得られる体動波形データに同期して撮影を行い、
現在の撮影位置が前記複数の体動検出器の取り付け位置の間にある場合は、前記合成波形算出部により算出された合成波形に同期して撮影を行うよう制御することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
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線源及び前記Ｘ線検出器を搭載し、前記被検体の周囲を回転する回転盤と、
被検体の複数の部位に取り付けられ、各部位における体動波形データを検出する体動検出器と、
前記各部位における体動波形データを加重加算し、各撮影位置における合成波形を算出する合成波形算出部と、
前記合成波形算出部により算出された合成波形に同期して撮影を制御する同期撮影制御部と、
前記Ｘ線検出器により検出された透過Ｘ線データを用いて画像を再構成する画像処理装置と、を備え、
造影撮影の事前において、造影剤監視位置における前記合成波形とＣＴ値変動との関係を示すＣＴ値変動データを予め算出する変動データ算出部と、
前記ＣＴ値変動データを保持する記憶部と、
造影剤の流入を監視する監視スキャンにおいて、前記造影剤監視位置における前記合成波形及びＣＴ値を取得するとともに前記ＣＴ値変動データを前記記憶部から取得し、取得したＣＴ値からＣＴ値変動分を差分する差分部と、
前記差分部により差分された差分ＣＴ値に基づいて、前記造影剤監視位置に造影剤が流入したか否かを判定する造影剤流入判定部と、
を更に備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。