JP6780948B2 - X線ct装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、X線CT装置に関する。
従来、X線CT装置(CT;Computed Tomography)を用いた撮影においては、被検体内に含まれる金属によるアーチファクトを低減する金属アーチファクト低減処理を実行することができる。例えば、金属アーチファクト低減処理は、口腔内金属、血管内金属、骨固定用金属具、その他の医療用金属、金属製体内異物などの体内金属によるアーチファクトを低減させ、CT画像による診断の精度を向上させることができる。ここで、口腔内金属とは、歯の治療などにより留置される金属であり、歯科インプラントなども含む。また、血管内金属とは、例えば、ステント、コイル、フィルタ、人工弁などである。また、骨固定用金属具とは、例えば、プレート、スクリュー、ワイヤーなどである。また、その他の医療用金属とは、例えば、クリップ、ホチキス、インプラント、人工関節、人工骨頭、ペースメーカーなどである。また、金属製体内異物とは、金属片や、銃弾などである。
特許第4559113号 特許第4509497号 特許第4802079号
Chang, Yu-Bing, Dan Xu, and Alexander Zamyatin. "Metal artifact reduction algorithm for single energy and dual energy CT scans." Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC), 2012 IEEE. IEEE, 2012. Teixeira, Pedro Augusto Gondim, et al. "Total hip prosthesis CT with single-energy projection-based metallic artifact reduction: impact on the visualization of specific periprosthetic soft tissue structures." Skeletal Radiology 43.9 (2014): 1237-1246.
本発明が解決しようとする課題は、金属アーチファクトをより低減することを可能とするX線CT装置を提供することである。
実施形態のX線CT装置は、収集部と、取得部と、導出部とを備える。収集部は、被検体を透過したX線を検出器で検出し、検出結果に基づいて投影データを収集する。取得部は、前記被検体中のX線高吸収体の位置情報を取得する。導出部は、前記X線高吸収体の位置情報に基づいて、前記X線高吸収体に対する金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じた前記X線の透過経路に関する情報を導出する。
図1は、第1の実施形態に係るX線CT装置の構成の一例を示す図である。 図2は、第1の実施形態に係る口腔内のCT画像データの収集を説明するための図である。 図3は、第1の実施形態に係る取得機能による位置情報の取得の一例を説明するための図である。 図4は、第1の実施形態に係る導出機能によるX線のパスの導出例を示す図である。 図5Aは、第1の実施形態に係る制御機能による制御の一例を示す図である。 図5Bは、第1の実施形態に係る制御機能による制御の一例を示す図である。 図5Cは、第1の実施形態に係る制御機能による制御の一例を示す図である。 図6Aは、第1の実施形態に係る制御機能による投光器の制御の一例を示す図である。 図6Bは、第1の実施形態に係る制御機能による投光器の制御の一例を示す図である。 図7は、第1の実施形態に係るX線CT装置による金属アーチファクト低減処理の一例を示す図である。 図8は、第1の実施形態に係る口腔内金属の一例を示す図である。 図9Aは、第1の実施形態に係る導出機能によるX線のパスの導出例を示す図である。 図9Bは、第1の実施形態に係る導出機能によるX線のパスの導出例を示す図である。 図10は、第1の実施形態に係るX線CT装置による金属アーチファクト低減処理の一例を示す図である。 図11は、第1の実施形態に係る導出機能によるX線のパスの導出例を示す図である。 図12Aは、第1の実施形態に係る関心領域の設定の一例を示す図である。 図12Bは、第1の実施形態に係る導出機能によるX線のパスの導出例を示す図である。 図12Cは、第1の実施形態に係るX線CT装置による金属アーチファクト低減処理の一例を示す図である。 図13Aは、第1の実施形態に係る領域の設定の一例を示す図である。 図13Bは、第1の実施形態に係る導出機能によるX線のパスの導出例を示す図である。 図14は、第1の実施形態に係る入力回路によって受け付けられる歯式の一例を示す図である。 図15は、第1の実施形態に係る表示制御機能による表示の一例を示す図である。 図16は、第1の実施形態に係る導出機能によるX線のパスの導出例を示す図である。 図17は、第1の実施形態に係るX線CT装置による処理の手順を示すフローチャートである。 図18Aは、第2の実施形態に係る補助具の一例を示す図である。 図18Bは、第2の実施形態に係る補助具の一例を示す図である。 図19は、第3の実施形態に係る表示制御機能による表示例を示す図である。 図20は、第4の実施形態に係る導出機能によるX線のパスの導出例を示す図である。 図21は、第4の実施形態に係るスキャン範囲の設定を説明するための図である。 図22Aは、第4の実施形態に係る金属アーチファクトの低減処理の一例を説明するための図である。 図22Bは、第4の実施形態に係る金属アーチファクトの低減処理の一例を説明するための図である。 図22Cは、第4の実施形態に係る金属アーチファクトの低減処理の一例を説明するための図である。
以下、添付図面を参照して、X線CT(Computed Tomography)装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態はあくまでも一例であり、本願に係るX線CT装置は、以下の実施形態に限定されるものではない。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るX線CT装置1の構成の一例を示す図である。図1に示すように、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、架台10と、寝台装置20と、コンソール30とを有する。
架台10は、被検体P(患者)にX線を照射し、被検体Pを透過したX線を検出して、コンソール30に出力する装置であり、X線照射制御回路11と、X線発生装置12と、検出器13と、データ収集回路(DAS:Data Acquisition System)14と、回転フレーム15と、架台駆動回路16と、投光器17とを有する。
回転フレーム15は、X線発生装置12と検出器13とを被検体Pを挟んで対向するように支持し、後述する架台駆動回路16によって被検体Pを中心した円軌道にて高速に回転する円環状のフレームである。
X線照射制御回路11は、図示しない高電圧発生装置を制御してX線管12aに高電圧を供給する。X線管12aは、X線照射制御回路11の制御のもと高電圧発生装置から供給される高電圧を用いてX線を発生する。X線照射制御回路11は、後述するスキャン制御回路33の制御により、X線管12aに供給する管電圧や管電流を調整することで、被検体Pに対して照射されるX線量を調整する。
また、X線照射制御回路11は、ウェッジ12bの切り替えを行う。また、X線照射制御回路11は、コリメータ12cの開口度を調整することにより、X線の照射範囲(ファン角やコーン角)を調整する。なお、本実施形態は、複数種類のウェッジを、操作者が手動で切り替える場合であっても良い。
X線発生装置12は、X線を発生し、発生したX線を被検体Pへ照射する装置であり、X線管12aと、ウェッジ12bと、コリメータ12cとを有する。
X線管12aは、図示しない高電圧発生部により供給される高電圧により被検体PにX線ビームを照射する真空管であり、回転フレーム15の回転にともなって、X線ビームを被検体Pに対して照射する。X線管12aは、ファン角及びコーン角を持って広がるX線ビームを発生する。例えば、X線照射制御回路11の制御により、X線管12aは、フル再構成用に被検体Pの全周囲でX線を連続曝射したり、ハーフ再構成用にハーフ再構成可能な曝射範囲(180度+ファン角)でX線を連続曝射したりすることが可能である。
また、X線照射制御回路11の制御により、X線管12aは、予め設定された位置(管球位置)でX線(パルスX線)を間欠曝射したりすることが可能である。また、X線照射制御回路11は、X線管12aから曝射されるX線の強度を変調させることも可能である。例えば、X線照射制御回路11は、特定の管球位置では、X線管12aから曝射されるX線の強度を強くし、特定の管球位置以外の範囲では、X線管12aから曝射されるX線の強度を弱くする。
ウェッジ12bは、X線管12aから曝射されたX線のX線量を調節するためのX線フィルタである。具体的には、ウェッジ12bは、X線管12aから被検体Pへ照射されるX線が、予め定められた分布になるように、X線管12aから曝射されたX線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ12bは、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。なお、ウェッジは、ウェッジフィルタ(wedge filter)や、ボウタイフィルタ(bow-tie filter)とも呼ばれる。
コリメータ12cは、後述するX線照射制御回路11の制御により、ウェッジ12bによってX線量が調節されたX線の照射範囲を絞り込むためのスリットである。
架台駆動回路16は、回転フレーム15を回転駆動させることによって、被検体Pを中心とした円軌道上でX線発生装置12と検出器13とを旋回させる。投光器17は、回転フレーム15に支持され、架台駆動回路16の制御により、被検体Pに対してX線が照射される撮影位置に可視光線(レーザー)を照射する。例えば、投光器17は、スライス面(X−Y平面)に可視光線を照射するスライス面投光器と、体軸に沿った正中線(Z軸に沿った平面)に可視光線を照射する正中線投光器とを有する。ここで、投光器17は、被検体Pに対してX線が照射される撮影位置に加えて、撮影位置から所定の角度分ずれた位置に可視光線を照射することもできる。なお、投光器17は、架台駆動回路16による連続駆動制御又はパルス駆動制御によって可視光線の照射が制御される。すなわち、投光器17は、連続駆動制御によって可視光線を連続して照射し、パルス駆動制御によって可視光線を所定の時間間隔でパルス照射する。また、投光器17は、光線をZ軸方向へシフトすることが可能であり、人体の形状がわかりやすい位置に表示することができる。また、投光器17は、2本のレーザーを照射させ、交差させる位置を任意にずらすこともできる。すなわち、操作者は、わかりやすい位置で角度を調整することができる。
検出器13は、被検体Pを透過したX線を検出する2次元アレイ型検出器(面検出器)であり、複数チャンネル分のX線検出素子を配してなる検出素子列が被検体Pの体軸方向(図2に示すZ軸方向)に沿って複数列配列されている。具体的には、第1の実施形態における検出器13は、被検体Pの体軸方向に沿って320列など多列に配列されたX線検出素子を有し、例えば、被検体Pの肺や心臓を含む範囲など、広範囲に被検体Pを透過したX線を検出することが可能である。
データ収集回路14は、DASであり、検出器13が検出したX線の検出データから、投影データを収集する。例えば、データ収集回路14は、検出器13により検出されたX線強度分布データに対して、増幅処理やA/D変換処理、チャンネル間の感度補正処理等を行なって投影データを生成し、生成した投影データを後述するコンソール30に送信する。例えば、回転フレーム15の回転中に、X線管12aからX線が連続曝射されている場合、データ収集回路14は、全周囲分(360度分)の投影データ群を収集する。また、データ収集回路14は、収集した各投影データに管球位置を対応付けて、後述するコンソール30に送信する。管球位置は、投影データの投影方向を示す情報となる。なお、チャンネル間の感度補正処理は、後述する前処理回路34が行なっても良い。
寝台装置20は、被検体Pを載せる装置であり、図1に示すように、寝台駆動装置21と、天板22とを有する。寝台駆動装置21は、天板22をZ軸方向へ移動して、被検体Pを回転フレーム15内に移動させる。天板22は、被検体Pが載置される板である。ここで、寝台装置20は、天板21に対して垂直に交わる所定の軸を中心(スリュー中心)として回転するスリュー機構を有する。スリュー機構は、例えば、スキャン制御回路33による制御のもと、所定の軸をスリュー中心として、天板22或いは天板22を支持するフレームなどを回転させる。この場合、スリュー機構は、天板22或いは天板22を支持するフレームが回転した角度(スリュー角度)を検出するための回転センサなどを備える。これにより検出されたスリュー角に基づいて、スリューによる天板22の左右方向の移動量を算出することができる。
架台10は、例えば、天板22を移動させながら回転フレーム15を回転させて被検体Pをらせん状にスキャンするヘリカルスキャンを実行する。または、架台10は、天板22を移動させた後に被検体Pの位置を固定したままで回転フレーム15を回転させて被検体Pを円軌道にてスキャンするコンベンショナルスキャンを実行する。または、架台10は、天板22の位置を一定間隔で移動させてコンベンショナルスキャンを複数のスキャンエリアで行うステップアンドシュート方式を実行する。
また、架台10は、水平方向の所定の軸を中心(チルト中心)として回転するチルト機構を有する。チルト機構は、例えば、スキャン制御回路33による制御のもと、所定の軸をチルト中心として、架台を傾斜させる。また、架台10は、鉛直方向の所定の軸を中心(スリュー中心)として回転するスリュー機構を有する。スリュー機構は、例えば、スキャン制御回路33による制御のもと、所定の軸をスリュー中心として、架台10を回転させる。チルト機構及びスリュー機構は、架台10が傾斜した角度(チルト角度)及び架台10が回転した角度(スリュー角度)を検出するための回転センサなどを備える。これにより検出されたチルト角度及びスリュー角度に基づいて、チルトによる架台10の前後方向の移動量及びスリューによる架台10の左右方向の移動量を算出することができる。
コンソール30は、操作者によるX線CT装置1の操作を受け付けるとともに、架台10によって収集された投影データを用いてCT画像データを再構成する装置である。コンソール30は、図1に示すように、入力回路31と、ディスプレイ32と、スキャン制御回路33と、前処理回路34と、記憶回路35と、画像再構成回路36と、処理回路37とを有する。
入力回路31は、X線CT装置1の操作者が各種指示や各種設定の入力に用いるマウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック等を有し、操作者から受け付けた指示や設定の情報を、処理回路37に転送する。例えば、入力回路31は、操作者から、CT画像データの撮影条件や、CT画像データを再構成する際の再構成条件、CT画像データに対する画像処理条件等を受け付ける。また、入力回路31は、画像上の部位や、関心領域などの所定の領域を指定するための指定操作を受け付ける。
ディスプレイ32は、操作者によって参照されるモニタであり、処理回路37による制御のもと、CT画像データから生成されたCT画像を操作者に表示したり、入力回路31を介して操作者から各種指示や各種設定等を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)を表示したりする。また、ディスプレイ32は、X線の透過経路(パス)に関する情報を表示する。なお、X線のパスに関する情報については、後に詳述する。
スキャン制御回路33は、処理回路37による制御のもと、X線照射制御回路11、架台駆動回路16、データ収集回路14及び寝台駆動装置21の動作を制御することで、架台10における投影データの収集処理を制御する。具体的には、スキャン制御回路33は、位置決め画像(スキャノ画像)を収集する撮影及び診断に用いる画像を収集する本撮影(スキャン)における投影データの収集処理をそれぞれ制御する。ここで、第1の実施形態に係るX線CT装置1においては、2次元のスキャノ画像及び3次元のスキャノ画像を撮影することができる。
例えば、スキャン制御回路33は、X線管12aを0度の位置(被検体に対して正面方向の位置)に固定して、天板22を定速移動させながら連続的に撮影を行うことで2次元のスキャノ画像を撮影する。或いは、スキャン制御回路33は、X線管12aを0度の位置に固定して、天板22を断続的に移動させながら、天板移動に同期して断続的に撮影を繰り返すことで2次元のスキャノ画像を撮影する。ここで、スキャン制御回路33は、被検体Pに対して正面方向だけでなく、任意の方向(例えば、側面方向など)から位置決め画像を撮影することができる。
また、スキャン制御回路33は、スキャノ画像の撮影において、被検体Pに対する全周分の投影データを収集することで、3次元のスキャノ画像を撮影する。例えば、スキャン制御回路33は、ヘリカルスキャン或いはノンヘリカルスキャンによって被検体に対する全周分の投影データを収集する。ここで、スキャン制御回路33は、被検体の胸部全体、腹部全体、上半身全体、全身などの広範囲に対して本撮影よりも低線量でヘリカルスキャン或いはノンヘリカルスキャンを実行する。ノンヘリカルスキャンとしては、例えば、上述のステップアンドシュート方式のスキャンが実行される。なお、本実施形態に係るX線CT装置1として、上述した3次元のスキャノ画像を撮影するX線CT装置を例に挙げて説明するが、実施形態はこれに限定されるものではなく、2次元のスキャノ画像のみを撮影するX線CT装置の場合であってもよい。
このように、スキャン制御回路33が被検体に対する全周分の投影データを収集することで、後述する画像再構成回路36が、3次元のCT画像データ(ボリュームデータ)を再構成することができ、再構成したボリュームデータを用いて任意の方向から位置決め画像を生成することが可能になる。ここで、位置決め画像を2次元で撮影するか、或いは、3次元で撮影するかは、操作者によって任意に設定する場合でもよく、或いは、検査内容に応じて予め設定される場合でもよい。
また、スキャン制御回路33は、架台駆動回路16を制御することにより、架台10が備えるチルト機構やスリュー機構を制御する。例えば、スキャン制御回路33は、後述する処理回路37によって導出されたX線のパスに関する情報に基づいて架台10のチルト機構を制御することにより、架台10を所定のチルト角度で傾斜させる。また、例えば、スキャン制御回路33は、X線のパスに関する情報に基づいて架台10のスリュー機構を制御することにより、架台10を所定のスリュー角度で回転させる。また、スキャン制御回路33は、寝台駆動装置21を制御することにより、寝台装置20が備えるスリュー機構を制御する。例えば、スキャン制御回路33は、X線のパスに関する情報に基づいて寝台装置20のスリュー機構を制御することにより、天板22或いは天板22を支持するフレームなどを所定のスリュー角度で回転させる。なお、スキャン制御回路33は、架台10が備えるチルト機構及びスリュー機構と、寝台装置20が備えるスリュー機構をそれぞれ単独で制御することもでき、さらに、各機構を連動して制御することもできる。
前処理回路34は、データ収集回路14によって生成された投影データに対して、対数変換処理と、オフセット補正、感度補正及びビームハードニング補正等の補正処理とを行なって、補正済みの投影データを生成する。具体的には、前処理回路34は、データ収集回路14によって生成された位置決め画像の投影データ及び本撮影によって収集された投影データのそれぞれについて、補正済みの投影データを生成して、記憶回路35に格納する。
記憶回路35は、前処理回路34により生成された投影データを記憶する。具体的には、記憶回路35は、前処理回路34によって生成された、位置決め画像の投影データ及び本撮影によって収集される診断用の投影データを記憶する。また、記憶回路35は、後述する画像再構成回路36によって生成されたCT画像などを記憶する。また、記憶回路35は、後述する処理回路37による処理結果を適宜記憶する。
画像再構成回路36は、記憶回路35が記憶する投影データを用いてCT画像データを再構成する。具体的には、画像再構成回路36は、位置決め画像の投影データ及び診断に用いられる画像の投影データから、CT画像データをそれぞれ再構成する。ここで、再構成方法としては、種々の方法があり、例えば、逆投影処理が挙げられる。また、逆投影処理としては、例えば、FBP(Filtered Back Projection)法による逆投影処理が挙げられる。或いは、画像再構成回路36は、逐次近似法を用いて、CT画像データを再構成することもできる。
また、画像再構成回路36は、金属アーチファクト低減処理を実行する。例えば、画像再構成回路36は、逐次近似再構成を応用した画像再構成を実行することにより、金属アーチファクトを低減する。一例を挙げると、画像再構成回路36は、投影データ(サイノグラム)に含まれる金属領域を抽出し、抽出した金属領域を補間処理によって除去することで金属アーチファクトを低減する。すなわち、画像再構成回路36は、金属アーチファクトを低減させたCT画像データを再構成する。また、画像再構成回路36は、CT画像データに対して各種画像処理を行うことで、種々のCT画像を生成する。そして、画像再構成回路36は、再構成したCT画像データや、各種画像処理により生成したCT画像を記憶回路35に格納する。
処理回路37は、架台10、寝台装置20及びコンソール30の動作を制御することによって、X線CT装置1の全体制御を行う。具体的には、処理回路37は、スキャン制御回路33を制御することで、架台10で行なわれるCTスキャンを制御する。また、処理回路37は、画像再構成回路36を制御することで、コンソール30における画像再構成処理や画像生成処理を制御する。また、処理回路37は、記憶回路35が記憶する各種CT画像を、ディスプレイ32に表示するように制御する。
また、処理回路37は、図1に示すように、取得機能37a、導出機能37b、表示制御機能37c、制御機能37d及び選択機能37eを実行する。ここで、例えば、図1に示す処理回路37の構成要素である取得機能37a、導出機能37b、表示制御機能37c、制御機能37d及び選択機能37eが実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路35に記録されている。処理回路37は、各プログラムを記憶回路35から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路37は、図1の処理回路37内に示された各機能を有することとなる。
なお、本実施形態で説明するデータ収集回路14は、特許請求の範囲に記載した収集部の一例である。また、入力回路31は、特許請求の範囲に記載した受付部の一例である。また、取得機能37aは、特許請求の範囲に記載した取得部の一例である。また、導出機能37bは、特許請求の範囲に記載した導出部の一例である。また、表示制御機能37c及び制御機能37dは、特許請求の範囲に記載した制御部及び設定部の一例である。また、選択機能37eは、特許請求の範囲に記載した選択部の一例である。また、投光器17及びディスプレイ32は、特許請求の範囲に記載した提示部の一例である。
なお、上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(central processing unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable GateArray:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。
以上、第1の実施形態に係るX線CT装置1の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、金属アーチファクトをより低減することを可能とする。上述したように、X線CT装置においては、口腔内金属、血管内金属、骨固定用金属具、その他の医療用金属、金属製体内異物などの体内金属によるアーチファクトを低減するための金属アーチファクト低減処理が実行される。ここで、X線CT装置1によって実行される金属アーチファクト低減処理は、体内金属の配置によって処理効果が異なる。具体的には、被検体に対してX線を照射する際のX線の透過経路(パス)に複数の金属が含まれる場合、金属アーチファクト低減処理の処理効果が低下する。
なお、口腔内金属とは、歯の治療などにより留置される金属であり、歯科インプラントなども含む。また、血管内金属とは、例えば、ステント、コイル、フィルタ、人工弁などである。また、骨固定用金属具とは、例えば、プレート、スクリュー、ワイヤーなどである。また、その他の医療用金属とは、例えば、クリップ、ホチキス、インプラント、人工関節、人工骨頭、ペースメーカーなどである。また、金属製体内異物とは、金属片や、銃弾などである。
上述したような口腔内金属、ステント、コイルなどの体内金属は、種々の治療によって体内に留置される。体内金属を有する被検体からCT画像データを収集する場合、上述した金属アーチファクト低減処理が実行されるが、CT画像データを収集した際のX線のパスに複数の金属が含まれていると、金属アーチファクト低減処理の処理効果が低下して診断に影響を及ぼすおそれがある。一例を挙げると、口腔内金属は、歯の治療によって留置される金属であり、多数の被検体が口腔内に有する体内金属である。さらに、この口腔内金属は、多数の被検体において口腔内に複数留置されているケースが多い。したがって、このような被検体の口腔内を対象としてCT画像データを収集した場合、X線のパスに複数の金属が含まれる可能性が高くなる。例えば、口腔内の腫瘍(例えば、舌癌など)の浸潤度合を観察するためにCT画像データを収集した場合にX線のパスに複数の口腔内金属が含まれると、金属アーチファクト低減処理の効果が低下して、口腔内の腫瘍の浸潤度合を正確に判断することが困難となるおそれもある。そこで、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、以下、詳細に説明する処理回路37による制御により、金属アーチファクトをより低減することを可能とする。
具体的には、第1の実施形態に係るX線CT装置1においては、被検体に含まれる金属の位置情報に基づいて、金属アーチファクト低減処理の処理効果が最適になるように、X線のパスを設定する。例えば、X線CT装置1は、X線のパス上の金属の数が1つ以下となるように、X線のパスを設定する。また、X線CT装置1は、X線のパス上の金属の数が最小となるように、X線のパスを設定する。或いは、X線CT装置1は、X線のパス上の金属間の距離が最大となるように、X線のパスを設定する。以下、これらの処理について順に説明する。なお、以下の実施形態では、口腔内のCT画像データを収集する場合を一例に挙げて詳細な処理を説明する。
まず、口腔内のCT画像データを収集する場合の例について、図2を用いて説明する。図2は、第1の実施形態に係る口腔内のCT画像データの収集を説明するための図である。例えば、口腔内のCT画像データを収集する場合、図2に示すように、被検体Pは、天板22上に横臥する。そして、コンソール装置30におけるスキャン制御回路33の制御によって、天板22が繰り出され、架台10におけるX線の照射と被検体Pの口腔内を透過したX線の検出が行われる。ここで、図2に示すように、被検体Pにおける咬合平面(上顎の歯と下顎の歯が噛み合う面)が、CT画像データ収集におけるXY平面と平行に近い状態となる。従って、被検体の歯に留置された複数の口腔内金属がX線のパスに含まれる可能性が高い。第1の実施形態に係るX線CT装置1は、以下で詳細に説明する処理回路37による処理により、このような口腔内のCT画像データ収集におけるX線のパスを、金属アーチファクト低減処理の処理効果が最適になるように設定する。
第1の実施形態に係る取得機能37aは、被検体中のX線高吸収体の位置情報を取得する。具体的には、取得機能37aは、被検体内の体内金属の3次元的な位置情報を取得する。例えば、取得機能37aは、CT画像データを収集する3次元空間における被検体の歯に留置された口腔内金属の位置(例えば、座標情報)を取得する。一例を挙げると、取得機能37aは、位置決め画像(スキャノ画像)を収集した際のX線の吸収に基づいて金属領域を抽出し、抽出した金属領域の位置情報を取得する。
図3は、第1の実施形態に係る取得機能37aによる位置情報の取得の一例を説明するための図である。図3に示すように、取得機能37aは、3次元のスキャノによって収集された3次元の位置決め画像の各ボクセルにおけるCT値を取得し、取得したCT値が金属に相当する値を示すボクセル群を抽出する。そして、取得機能37aは、抽出したボクセル群の座標を金属領域として取得する。これにより、取得機能37aは、例えば、図3の下図に示すように、「右下6番」の歯と「左下6番」の歯にそれぞれ留置された口腔内金属の3次元の位置決め画像における位置情報を取得する。換言すると、取得機能37aは、CT画像データを収集する3次元空間における金属領域の座標情報を取得する。
導出機能37bは、X線高吸収体の位置情報に基づいて、X線高吸収体に対する金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じたX線の透過経路(パス)に関する情報を導出する。具体的には、導出機能37bは、金属アーチファクト低減処理の処理効果が最適になるように、X線のパスを設定する。例えば、導出機能37bは、X線のパスにおける金属の数が1つ以下となるX線のパスに関する情報を導出する。図4は、第1の実施形態に係る導出機能37bによるX線のパスの導出例を示す図である。図4においては、3次元で収集された位置決め画像における歯列のパノラマ画像を示す。なお、図4に示すパノラマ画像は、上下顎の歯列を総覧的に展開像として描出した画像である。また、図4に示すパノラマ画像は、上側の歯列が上顎の歯を示し、下側の歯列が下顎の歯を示す。すなわち、図4に示すパノラマ画像は、縦方向がZ軸方向であり、横方向がX軸方向となる。
例えば、図4の上段の図に示すように、「右下6番」の歯と「左下6番」の歯にそれぞれ口腔内金属が留置されており、X線のパスが直線L1で示す設定の場合、直線L1(X線のパス)上に2つの金属が含まれることとなり、この状態で収集したCT画像データは金属アーチファクト低減処理の処理効果が低下したものとなる。そこで、導出機能37bは、取得機能37aによって取得された金属(「右下6番」の歯に留置された金属及び「左下6番」の歯に留置された金属)の位置情報(座標情報)に基づいて、X線のパスに含まれる金属の数が1つ以下となるパスを導出する。
例えば、導出機能37bは、図4に示す被検体に対して実行する本スキャンにおけるX線のパスとして、図4の下図に示す直線L2を導出する。すなわち、導出機能37bは、X線のパスとして、パスにどちらの金属(「右下6番」の歯に留置された金属及び「左下6番」の歯に留置された金属)も含まれないような直線L2を導出する。例えば、導出機能37bは、サイノグラムにおける金属の領域を特定し、特定した領域に金属が入らないようなパスを算出することで、直線L2を導出する。なお、図4では、どちらの金属も含まれないパスを導出する場合を例に挙げているが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、どちらか一方の金属がパスに含まれている場合であってもよい。このように導出されたX線のパスで本スキャンを実行した場合、仮に1つの金属が含まれている場合であっても、金属アーチファクトの低減処理の処理効果が十分に得られることとなる。
ここで、X線CT装置1は、所定のコーン角(例えば、最大15度)を有するコーンビームで被検体に対してX線を照射することで、Volumeスキャンを実行することができる。すなわち、コーンビームで照射されたX線は種々の角度のX線を含んでいる。しかしながら、このようなコーンビームでのスキャンの場合、コーンビームで照射されたX線に基づくデータが、所定の面(例えば、X−Y平面)に合わせた平面になるようにそれぞれ変換されることとなるため、X線のパスとしてはすべて平行なものとなる。例えば、図4に示す被検体に対してコーンビームでX線を照射する場合でも、X線のパスは直線L1で示される平面と平行な平面がZ軸方向に並んだものとなる。従って、導出機能37bは、コーンビームでX線を照射する場合も同様に、金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じたX線のパスを導出する。
制御機能37dは、X線のパスに関する情報に基づいて、投影データの収集条件を設定する。具体的には、制御機能37dは、本スキャンにおける投影データを、導出機能37bによって導出されたX線のパスで収集するための収集条件を設定する。例えば、制御機能37dは、現時点で設定されているX線のパス(位置決め画像を収集した際のX線のパス)を、導出されたパスに変更するための収集条件を算出する。一例を挙げると、制御機能37dは、直線L1で示すX線のパスを直線L2で示すパスに変更するための収集条件(例えば、Y方向を軸として、X線のパスをX−Y平面に対して「5度」傾ける)を算出する。
そして、制御機能37dは、算出した収集条件となるように、架台10や、寝台装置20を制御する。例えば、制御機能37dは、架台10の傾斜角度(チルト角度)、架台10の回転角度(スリュー角度)及び寝台装置20の回転角度(スリュー角度)のうち、少なくとも1つを制御する。図5A〜図5Cは、第1の実施形態に係る制御機能37dによる制御の一例を示す図である。ここで、図5Aは、制御機能37dによる架台10のチルト角度の制御の一例を示す図である。また、図5Bは、制御機能37dによる寝台装置20のスリュー角度の制御の一例を示す図である。また、図5Cは、制御機能37dによる架台10のスリュー角度の制御の一例を示す図である。
例えば、制御機能37dは、図5Aに示すように、架台10を所定のチルト角度で傾斜させる。一例を挙げると、制御機能37dは、X方向を軸とし、X−Y平面に対して所定の角度でX線のパスを傾ける場合に、架台10を所定のチルト角度で傾斜させる。また、例えば、制御機能37dは、図5Bに示すように、寝台装置20を所定のスリュー角度で回転させる。一例を挙げると、制御機能37dは、Y方向を軸とし、X−Y平面に対して所定の角度でX線のパスを傾ける場合に、寝台装置20を所定のスリュー角度で回転させる。また、制御機能37dは、図5Cに示すように、架台10を所定のスリュー角度で回転させる。一例を挙げると、制御機能37dは、Y方向を軸とし、X−Y平面に対して所定の角度でX線のパスを傾ける場合に、架台10を所定のスリュー角度で回転させる。なお、制御機能37dは、X線のパスを変更するための収集条件に応じて、これらの制御を単独、或いは、複合的に制御する。
また、制御機能37dは、導出機能37bによって導出されたX線のパスの情報を提示するように制御することができる。例えば、制御機能37dは、X線のパスに対応する被検体表の位置に光を当てるように、投光器17を制御する。図6A及び図6Bは、第1の実施形態に係る制御機能37dによる投光器17の制御の一例を示す図である。ここで、図6A及び図6Bは、被検体の歯部に投光器17のレーザーを照射した状態示す。例えば、制御機能37dは、図6Aに示すように、現時点のX線のパス(例えば、図4における直線L1)を示すレーザー1と、導出機能37bによって導出されたX線のパス(例えば、図4における直線L2)を示すレーザー2とを被検体の歯部に照射するように投光器17を制御する。このように、被検体の体表に、X線のパスを示すレーザーを照射させることで、金属アーチファクト低減処理の処理効果に応じたX線のパスの状況を一目で確認することができる。例えば、架台10や寝台装置20のスリュー機構によってX線のパスを変更した場合、レーザー1が重なっている咬合平面にレーザー2が重なることとなる。
なお、上記した例では、架台10のチルト機構及びスリュー機構、寝台装置20のスリュー機構によってX線のパスを変更する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、被検体の体勢を変化させることで、X線のパスを導出されたパスに変更するようにしてもよい。例えば、被検体の顔を「5度」傾けることで、X線のパスを変更してもよい。この場合、例えば、制御機能37dは、図6Bに示すように、被検体の咬合平面を合わせるためのレーザー2を照射するように制御する。すなわち、架台10や寝台装置20を動かすのではなく、被検体を動かす場合には、制御機能37dは、装置を動かす場合とは逆に傾いたレーザー2を照射するように制御する。X線CT装置1を操作する操作者は、被検体の咬合平面がレーザー2に重なるように被検体の顔を傾けることで、X線のパスを変更することができる。
上述したように、X線CT装置1は、金属アーチファクトをより低減するために、X線のパス上の金属の数が1つ以下となるようにパスを設定する。これにより、金属アーチファクトの低減処理の処理効果を向上させることができる。図7は、第1の実施形態に係るX線CT装置1による金属アーチファクト低減処理の一例を示す図である。ここで、図7においては、金属アーチファクト低減処理を実行していない場合のCT画像(図中、金属アーチファクト低減処理(−))と、金属アーチファクト低減処理を実行した場合のCT画像(図中、金属アーチファクト低減処理(+))と、X線のパスを図4の下図の直線L2に変更し、金属アーチファクト低減処理を実行した場合のCT画像(図中、最適パス&金属アーチファクト低減処理(+))を示す。
例えば、金属アーチファクト低減処理を実行していない場合、歯に留置された金属に基づくアーチファクトがCT画像に大きく影響することとなる。また、例えば、金属アーチファクト低減処理を実行した場合、処理を実行していない場合と比較して、歯に留置された金属に基づくアーチファクトは低減されているが、金属が留置された歯を結ぶ領域を主にアーチファクトが強く残存してしまう。従って、観察したい部位が金属の間にあると、アーチファクトの影響によって正確な診断が行えないおそれが生じる。一方、X線のパスを変更し、金属アーチファクト低減処理を実行した場合、図7の右下図に示すように、CT画像中のアーチファクトは、金属間を含めてほとんど除去される。従って、例えば、図7に示す領域R1内に観察したい部位がある場合でも、観察者は精度の高い診断を行うことができる。
上述した実施形態では、口腔内金属が2つであり、最適なパス(パス上の金属が1つ以下のパス)を設定することができる場合について説明した。しかしながら、例えば、口腔内金属は、歯の治療の状況によってさらに多数となる場合がある。例えば、図8に示すように、「右上1番」「右上2番」、「右上5〜7番」、「左上1番」、「左上6番」、「右下4番〜7番」、「左下6番」及び「左下7番」のそれぞれの歯に口腔内金属が留置されている場合、位置決め画像内での金属が占める領域が広く、最適なパスを設定することが困難となる場合がある。なお、図8は、第1の実施形態に係る口腔内金属の一例を示す図である。
この場合、導出機能37bは、例えば、口腔領域全体として、金属の重なりが最小限となるパスを導出する。すなわち、導出機能37bは、X線のパス上の金属の数が最小となるように、X線のパスを設定する。図9Aは、第1の実施形態に係る導出機能37bによるX線のパスの導出例を示す図である。なお、図9Aにおいては、図8に示す被検体から3次元で収集された位置決め画像における歯列のパノラマ画像を示す。例えば、導出機能37bは、図9Aに示す直線L3をX線のパス(Y方向を軸として、X線のパスをX−Y平面に対して「10度」傾けたパス)として導出する。ここで、図9Aに示す直線L3をパスとした場合、コーンビームでX線を照射した場合でも、最大で2つの金属が含まれるものとなる。すなわち、導出機能37bは、直線L3に平行な複数の面(複数のパス)をZ軸方向に並べた場合に、同一パス上の金属が最小限となるパスを導出する。
制御機能37dは、導出機能37bによって導出されたパスで本スキャンを実行するように、収集条件を設定する。ここで、例えば、被検体の都合や、検査の関係によって、X線のパスをX−Y平面に対して「10度」傾けることが困難となる場合、導出機能37bは、別方向からのパスを導出する。図9Bは、第1の実施形態に係る導出機能37bによるX線のパスの導出例を示す図である。なお、図9Bにおいては、図8に示す被検体から3次元で収集された位置決め画像における歯列のパノラマ画像を示す。例えば、導出機能37bは、図9Bに示す直線L4をX線のパス(Y方向を軸として、X線のパスをX−Y平面に対して逆方向に「6度」傾けたパス)として導出する。この時、導出機能37bは、図9Aを参照して説明したように、逆方向からのパスにおいて、口腔領域全体として、金属の重なりが最小限となるパスを導出する。
上述したように、CT画像データを収集する対象部位に多数の金属が含まれ、最適パスを設定することが困難となる場合であっても、X線CT装置1は、金属の重なりが最小限となるパスを導出して、導出したパスで本スキャンを実行するように制御する。これにより、金属アーチファクトの低減処理の処理効果を向上させることができる。図10は、第1の実施形態に係るX線CT装置1による金属アーチファクト低減処理の一例を示す図である。ここで、図10においては、金属アーチファクト低減処理を実行していない場合のCT画像(図中、金属アーチファクト低減処理(−))と、金属アーチファクト低減処理を実行した場合のCT画像(図中、金属アーチファクト低減処理(+))と、X線のパスを図9Aの直線L3に変更し、金属アーチファクト低減処理を実行した場合のCT画像(図中、最適パス&金属アーチファクト低減処理(+))を示す。
例えば、金属アーチファクト低減処理を実行していない場合、歯に留置された多数の金属に基づくアーチファクトがCT画像全体に大きく影響することとなり、診断に用いることが困難となる。また、例えば、金属アーチファクト低減処理を実行した場合、処理を実行していない場合と比較して、歯に留置された金属に基づくアーチファクトは低減されているが、金属が留置された多数の歯それぞれの間にアーチファクトが出てしまい、診断に用いることは難しい。一方、X線のパスを変更し、金属アーチファクト低減処理を実行した場合、図10の右下図に示すように、CT画像中のアーチファクトは、左側を除いて除去される。従って、例えば、右側に観察したい部位がある場合、観察者は精度の高い診断を行うことができる。
さらに、本実施形態に係るX線CT装置1は、X線のパス上の金属間の距離が最大となるように、X線のパスを設定することができる。金属アーチファクト低減処理は、処理の性質上、金属が近い場合に処理効果があまり得られない場合がある。これに対して、本実施形態に係るX線CT装置1は、同一パス上の金属間の距離が最大となるパスを設定することで、金属アーチファクト低減処理の効果を最大限にすることも可能である。この場合、導出機能37bは、取得機能37aによって取得された金属の位置情報に基づいて、金属間の距離が最大となるパスを導出する。例えば、導出機能37bは、同一パス上において金属の数が最小となるパスが複数ある場合に、各パスにおける金属間の距離を算出し、算出した距離が最大となるパスを、本スキャンにおけるX線のパスとして導出する。
上述した例では、同一パス上での金属の重なりが最小限となるパスを導出する例について説明したが、X線CT装置1は、X線の吸収の度合いに応じてパスを設定することもできる。具体的には、導出機能37bは、被検体中の複数のX線高吸収体にうち、少なくともX線の吸収が最も高いX線高吸収体をX線のパスから除いた場合のパスを導出する。図11は、第1の実施形態に係る導出機能37bによるX線のパスの導出例を示す図である。なお、図11においては、図8に示す被検体から3次元で収集された位置決め画像における歯列のパノラマ画像を示す。例えば、導出機能37bは、取得機能37aによって取得されたX線の吸収度合(例えば、CT値など)に基づいて、複数の金属の中からX線を最も吸収する金属の位置を抽出する。そして、導出機能37bは、図11に示すように、少なくともX線を最も吸収する金属(図中、高吸収体)がパスに含まれないパスを導出する。すなわち、導出機能37bは、サイノグラムにおける高吸収体の領域を特定し、特定した領域に金属が入らないパスを算出することにより、図11に示す直線L5のパスを導出する。制御機能37dは、本スキャンにおけるX線のパスが直線L5となるように、架台10や、寝台装置20を制御する。
以上、金属の位置情報に基づいてX線のパスを導出する例について説明したが、X線CT装置1は、上述した金属の位置情報に加えて、任意の領域の位置を考慮したX線のパスを導出することができる。具体的には、導出機能37bは、金属アーチファクトの低減処理において、投影データから再構成されるCT画像データの関心領域内の金属アーチファクトを低減するように、X線のパスに関する情報を導出する。例えば、導出機能37bは、操作者によって指定された関心領域内にアーチファクトが出ないように、金属の位置情報及び関心領域の位置情報に基づいてX線のパスを導出する。
図12Aは、第1の実施形態に係る関心領域の設定の一例を示す図である。ここで、図12Aは、3次元で収集された位置決め画像のCT画像データから生成された口腔のアキシャル断面画像を示す。例えば、操作者は、図12Aに示すアキシャル断面画像を参照して、特に評価したい領域として関心領域R2を設定する。
導出機能37bは、操作者によって設定された関心領域R2と、取得機能37aによって取得された金属の位置情報とを用いて、X線のパスを導出する。すなわち、導出機能37bは、関心領域R2内に金属アーチファクトが入らないようなX線のパスを導出する。図12Bは、第1の実施形態に係る導出機能37bによるX線のパスの導出例を示す図である。例えば、導出機能37bは、図12Bの直線L6で示すパスを導出する。一例を挙げると、導出機能37bは、図12Aで指定された関心領域R2に入る金属アーチファクトがどの金属に起因するかを判定し、判定した金属が同一パス上に含まれない直線L6をパスとして導出する。すなわち、導出機能37bは、図12Aにおいて左側に位置する金属群(図12Bにおける右側の金属群)が同一パス上に配置されないX線のパスを導出する。そして、制御機能37dは、例えば、本スキャンにおけるX線のパスが直線L6となるように、架台10や、寝台装置20を制御する。
これにより、操作者によって指定された関心領域R2に金属アーチファクトが入らないCT画像を生成することができる。図12Cは、第1の実施形態に係るX線CT装置1による金属アーチファクト低減処理の一例を示す図である。ここで、図12Cにおいては、X線のパスを図12Bの下図の直線L6に変更し、金属アーチファクト低減処理を実行した場合のCT画像を示す。図12Cに示すように、X線のパスを直線L6に変更すると、関心領域R2内の金属アーチファクトが入らず、観察者は、関心領域R2を詳細に評価することができる。これは、図12Bにおける右側の金属群が同一パス上にないため、金属アーチファクト低減処理によって金属アーチファクトが十分に低減されたためである。
ここで、どのようなパスを設定しても関心領域R2に金属アーチファクトが入る場合、導出機能37bは、最も影響が少ないパスを本スキャンにおけるパスとして導出する。例えば、導出機能37bは、関心領域R2に入る金属アーチファクトの程度を候補のパスごとに推定し、推定した金属アーチファクトの程度が最も小さい候補パスを本スキャンにおけるパスとして導出する。また、導出機能37bは、候補パスにおける金属アーチファクトの程度が同程度である場合には、複数の候補パスを本スキャンにおけるパスとして導出する。この場合、例えば、制御機能37dは、導出された複数の候補パスそれぞれで投影データを収集する場合であってもよい。さらに、X線CT装置1は、候補パスそれぞれで収集した投影データから再構成した複数のCT画像データを合成することもできる。すなわち、X線CT装置1は、各CT画像データにおいて、金属アーチファクトが含まれていない領域をそれぞれ抽出し、抽出した領域を合成することで合成データを生成することもできる。
さらに、X線CT装置1は、金属領域などの領域の指定操作を受け付け、受け付けた領域を避けたパスを導出することができる。例えば、入力回路31が、被検体における所定の領域を指定する操作を受け付ける。そして、導出機能37bは、入力回路31によって受け付けられた所定の領域をX線のパスから除いた場合のパスを導出する。ここで、入力回路31は、被検体から収集された位置決め画像内の金属アーチファクトを示す領域、位置決め画像内のX線高吸収体を示す領域、又は、歯式で指定される被検体の歯領域を、所定の領域として受付ける。
図13Aは、第1の実施形態に係る領域の設定の一例を示す図である。ここで、図13Aは、3次元で収集された位置決め画像のCT画像データから生成された口腔のアキシャル断面画像を示す。例えば、操作者は、図13Aに示すアキシャル断面画像を参照して、領域R3や、領域R4を指定する。すなわち、操作者は、位置決め画像を参照して、信頼できない領域を指定することで、指定した領域がパスに含まれないようにパスを設定することができる。例えば、取得機能37aによる金属の位置情報の取得において、金属の領域が正しく抽出できない場合に、操作者が金属領域などの領域を指定する。
ここで、操作者は、種々の領域を指定することができる。例えば、操作者は、図13Aの領域R3に示すように、アーチファクトを含めた領域を指定する。また、例えば、操作者は、図13Aの領域R4に示すように、金属領域だと思われる領域を指定する。ここで、操作者によって参照される画像は、任意に変更することができる。すなわち、位置決め画像が3次元で収集された場合、任意の断面画像を表示させる場合であってもよい。
例えば、操作者は、入力回路31を操作して、ディスプレイ32に表示される断面画像の断面位置を変化させながら、アーチファクトを含めた領域や、金属領域を指定する。これにより、操作者は、アーチファクトを含めた領域や、金属領域について3次元の位置情報を入力することができる。取得機能37aは、入力回路31を介して入力された領域R3や、領域R4の3次元的な位置情報を取得する。そして、導出機能37bは、取得機能37aによって取得された領域R3や領域R4の3次元的な位置情報に基づいて、X線のパスを導出する。
また、取得機能37aは、断面画像上で指定された領域R3や領域R4を、予め設定された大きさの領域として取得することもできる。例えば、取得機能37aは、指定された領域R3や領域R4を奥行方向の前後に延伸させた領域を、3次元の領域として取得する。ここで、延伸させる量は、任意に設定することができる。或いは、取得機能37aは、指定された領域を球とみなして3次元の領域を取得する場合であってもよい。これにより、操作者は、位置を変化させた断面画像それぞれで領域を指定することなく、3次元の領域を指定することができる。
このように、取得機能37aが指定された領域の位置情報を取得すると、導出機能37bは、取得された位置情報に基づいて、指定された3次元の領域を含まないパスを導出する。図13Bは、第1の実施形態に係る導出機能によるX線のパスの導出例を示す図である。例えば、導出機能37bは、図13Bに示すように、位置決め画像上で指定された3次元の領域R3や、領域R4を避ける直線L7を本スキャンにおけるX線のパスとして導出する。そして、制御機能37dは、例えば、本スキャンにおけるX線のパスが直線L7となるように、架台10や、寝台装置20を制御する。なお、図13Bに示す直線L7は、領域R4を避けるために導出されたパスである。仮に、指定された領域が領域R3のみの場合には、直線L1からの変化の角度が小さいパスが設定される。
上述した例では、位置決め画像上に領域が指定される場合について説明したが、対象部位が口腔の場合、歯の番号によって指定される場合であってもよい。例えば、観察者は、被検体の口腔内を観察することにより、金属が留置された歯の番号を認識することができる。そこで、入力回路31が、金属が留置された歯の番号の入力操作を受け付けることによって、取得機能37aは金属の位置情報を取得することができる。
ここで、入力回路31は、上述した歯の番号を、ジグモンディ式(Zsigmondy system)(日本式)、Universal system(ADA式)(アメリカ式)及びTwo-Digit system(FDI式)を含む歯式によって指定される。ここで、ジグモンディ式は、Zsigmondy’s systemとも呼ばれる。また、ADA式は、Universal numbering system American systemとも呼ばれる。また、FDI式は、Two-Digit numbering system、ISO system或いは、FDI systemとも呼ばれる。なお、対象の歯列に歯の欠損(先天欠如・後天欠如ともに)や過剰歯がある場合や、乳歯と永久歯が生え変わる混合歯列期などの場合など、いずれの方式においても該当部位の歯式を任意の記号に変更することが可能である。図14は、第1の実施形態に係る入力回路31によって受け付けられる歯式の一例を示す図である。なお、図14においては、永久歯の番号を括弧無しで記載し、乳歯の番号を括弧付きで記載する。また、図14においては、永久歯の歯列を示す(乳歯の歯列は不図示)。例えば、入力回路31は、X線CT装置1が日本で使用される場合には、図14に示すジグモンディ式(日本式)の歯式によって歯の番号の指定操作を受け付ける。すなわち、入力回路31は、図14に示すように、歯列を「右・上」、「左・上」、「右・下」、「左・下」に4分割して、各領域について正中(前)から遠心(奥)に向かって永久歯は「1〜8」、乳歯は「A〜E(或いは、I〜V)」の番号が割り当てられた歯式により歯の番号を受け付ける。
また、例えば、入力回路31は、X線CT装置1がヨーロッパなどで国際的に使用される場合には、図14に示すTwo-Digit system(FDI式)の歯式によって歯の番号の指定操作を受け付ける。すなわち、入力回路31は、図14に示すように、歯列を4分割して、右上の領域には前から奥に向かって永久歯は「11〜18」、乳歯は「51〜55」が割り当てられ、左上の領域には前から奥に向かって永久歯は「21〜28」、乳歯は「61〜65」が割り当てられ、左下の領域には前から奥に向かって永久歯は「31〜38」、乳歯は「71〜75」が割り当てられ、右下の領域には前から奥に向かって永久歯は「41〜48」、乳歯は「81〜85」が割り当てられた歯式により歯の番号を受け付ける。
また、例えば、入力回路31は、X線CT装置1がアメリカなどで使用される場合には、図14に示すUniversal system(ADA式)(アメリカ式)の歯式によって歯の番号の指定操作を受け付ける。すなわち、入力回路31は、図14に示すように、上顎の歯の歯列における右奥から左奥に向かって永久歯は「1〜16」、乳歯は「D1〜D10」が割り当てられ、下顎の歯の歯列における左奥から右奥に向かって永久歯は「17〜32」、乳歯は「D11〜D20」が割り当てられた歯式により歯の番号を受け付ける。
例えば、入力回路31は、上述した歯式のいずれかによって金属が留置された歯の番号の指定操作を受け付ける。導出機能37bは、位置決め画像内に含まれる歯の領域を抽出し、抽出した歯の領域のうち、指定された番号に相当する歯の領域がパスに含まれないパスを導出する。そして、制御機能37dは、本スキャンにおけるX線のパスが導出されたパスとなるように、架台10や、寝台装置20を制御する。
ここで、入力回路31は、位置決め画像を収集する前に、歯式による歯の番号の指定操作を受け付けることができる。この場合、導出機能37bは、例えば、典型的な歯の構造に基づいて、大まかなパスの情報を導出することも可能である。すなわち、導出機能37bは、典型的な構造を有する歯列を架台10に配置した場合を想定し、指定された番号の歯に金属が留置されたものとして、その時の最適なパスの情報を導出する。例えば、導出機能37bは、歯式によって複数の番号が指定された場合に、指定された番号に対応する複数の歯の領域が同一パス上に1つ以下となるX線のパスを導出する。導出機能37bは、このように予めX線のパスを導出しておき、位置決め画像が収集された後に、被検体ごとの補正を行うようにすることもできる。
なお、入力回路31は、歯に留置された金属の形態情報の指定操作も受け付けることができる。例えば、インレーやアマルガムなどの歯冠の一部に限局的に留置される形態、クラウンなどの歯冠を置換するように留置される形態、メタルコアなどのさらに歯髄腔を充満するように留置される形態、そしてこれらの組み合わせの情報を受けつけ、導出機能37bによるパスの情報を導出の精度をより向上させることも可能である。
以上、X線のパスの導出と、導出したパスでCT画像データを収集する際の制御について説明した。ここで、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、導出したX線のパスの情報をディスプレイ32にて表示することもできる。具体的には、表示制御機能37cは、X線のパスに関する情報として、X線のパスを示した位置決め画像、X線高吸収体に対する金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じたX線のパスを設定するための被検体の体勢を示す画像情報、及び、X線高吸収体に対する金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じたX線のパスに設定して収集された場合のシミュレーション画像のうち、少なくとも1つをディスプレイ32に表示させる。
図15は、第1の実施形態に係る表示制御機能37cによる表示の一例を示す図である。ここで、図15は、本スキャンの計画画面を示す。例えば、表示制御機能37cは、図15の上段に示すように、X線のパスを設定するための被検体の体勢を示すCT画像を計画画面に表示する。すなわち、表示制御機能37cは、図15の上段左側に示すパス変更前の被検体の状態を示すCT画像と、図15の上段右側に示すパス変更後の被検体の状態を示すCT画像とを計画画面に表示させる。
ここで、図15の上段に示すCT画像は、架台10におけるX−Y平面に対する被検体の状態を示す。すなわち、操作者は、被検体をX−Y平面に対して右側に傾けるようにすることで、X線のパスを金属アーチファクト低減処理に適したパスに変更可能であることを一目で確認することができる。また、表示制御機能37cは、図15の中段に示すように、変更前のパスを示す直線L1と、変更後のパスを示す直線L8とをパノラマ画像に重ねた表示画像を計画画面に表示させる。さらに、表示制御機能37cは、図15の下段に示すように、パスを変更した場合のシミュレーション画像を表示させる。例えば、表示制御機能37cは、図15の下段右側に示すように、パスを変更した場合のシミュレーション画像を変更前の画像と並べて表示させる。なお、図15に示す各画像は、収集済みの画像データ(例えば、位置決め画像のデータや、単純画像のデータなど)を用いて、画像再構成回路36によって生成される。
ここで、図15に示す各画像は、GUIとして機能するとともに、連動表示される。すなわち、表示制御機能37cは、図15に示すいずれかの画像に対する変更操作に応じて、各画像の状態を変化させて表示させる。一例を挙げると、操作者は、入力回路31を介して、計画画面に示された被検体の状態を示す画像に対する角度の変更操作を行うことができる。この場合、表示制御機能37cは、操作者によって変更された角度分、パノラマ画像上の直線L8の傾きを変更して表示させる。さらに、表示制御機能37cは、操作者によって変更された角度に応じたパスのシミュレーション画像を表示させる。入力回路31は、パノラマ画像上の直線L8に対する角度の変更操作も受け付けることができる。この場合、表示制御機能37cは、直線L8の角度の変更に応じて被検体の状態が変化された画像や、シミュレーション画像を計画画面に表示させる。
上述した実施形態では、3次元の位置決め画像が収集され、収集された位置決め画像に含まれる金属の位置情報に基づいて、X線のパスが導出される場合について説明した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではなく、例えば、2次元の位置決め画像が収集される場合であってもよい。この場合、取得機能37aは、2次元の位置決め画像から金属の位置情報を取得する。そして、導出機能37bは、取得された位置情報に基づいて、X線のパスを導出する。
図16は、第1の実施形態に係る導出機能37bによるX線のパスの導出例を示す図である。図16は、2次元で収集された位置決め画像を示す。例えば、取得機能37aは、X線の吸収に基づいて、図16に示す位置決め画像から金属の領域を抽出する。そして、導出機能37bは、図16に示すように、抽出された金属の領域が同一パス上に含まれない直線L9を、本スキャンのパスとして導出する。
次に、図17を用いて、第1の実施形態に係るX線CT装置1の処理について説明する。図17は、第1の実施形態に係るX線CT装置1による処理の手順を示すフローチャートである。図17に示すステップS101は、処理回路37が記憶回路35から制御機能37dに対応するプログラムを読み出して実行されるステップである。ステップS101では、処理回路37が、スキャン制御回路33、画像再構成回路36などを制御することで、位置決め画像(スキャノ画像)を収集する。
図17に示すステップS102は、処理回路37が記憶回路35から取得機能37aに対応するプログラムを読み出して実行されるステップである。ステップS102では、処理回路37が、位置決め画像内の金属の位置情報を取得する。ステップS103は、処理回路37が記憶回路35から導出機能37bに対応するプログラムを読み出して実行されるステップである。ステップS103では、処理回路37が、金属の位置情報に基づいて、金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じたX線のパスを導出する。
ステップS104は、処理回路37が記憶回路35から制御機能37dに対応するプログラムを読み出して実行されるステップである。ステップS104では、処理回路37が、X線のパスで本スキャンを実行するための収集条件を算出する。ステップS105〜S107は、処理回路37が記憶回路35から制御機能37dに対応するプログラムを読み出して実行されるステップである。ステップS105では、処理回路37が、導出されたX線のパスにおけるシミュレーションを実行するか否かを判定する。ここで、シミュレーションを実行しないと判定した場合には(ステップS105否定)、ステップS106に進む。一方、シミュレーションを実行すると判定した場合には(ステップS105肯定)。ステップS107に進む。なお、シミュレーションを行うか否かの判定は、例えば、取得機能37aによって取得された金属領域の数が所定の数を超えた場合、或いは、複数の金属の位置関係が予め定められた位置関係にある場合などである。すなわち、制御機能37aは、上記した判定条件に基づいて、シミュレーションを行うか否かを判定する。
ステップS106では、処理回路37が、算出した収集条件を提示させる。例えば、処理回路37は、投光器17を制御して、算出した収集条件を示す角度情報を投光器17のレーザーによって提示する。ステップS107では、処理回路37が、導出されたX線のパスにおけるシミュレーションを実行する。ステップS108は、処理回路37が記憶回路35から表示制御機能37cに対応するプログラムを読み出して実行されるステップである。ステップS108では、処理回路37が、導出されたパスによって本スキャンを実行した場合のシミュレーション結果をディスプレイ32に表示させる。
ステップS109〜ステップS112は、処理回路37が記憶回路35から制御機能37dに対応するプログラムを読み出して実行されるステップである。ステップS109では、処理回路37が、架台10、寝台装置20を制御する操作を受け付けたか否かを判定する。ここで、操作を受け付けた場合には(ステップS109肯定)、ステップS110にて、処理回路37が架台10、寝台装置20を制御して、ステップS111にてスキャン開始操作を受け付けたか否かを判定する。なお、ステップS109の判定において、操作を受け付けていない場合には(ステップS109否定)、処理装置37は、ステップS111に進む。
ステップS111の判定において、スキャン開始操作を受け付けた場合(ステップS111肯定)、処理回路37は、ステップS112にて本スキャンを開始する。なお、処理回路37は、スキャン開始操作を受け付けるまで待機状態である(ステップS111否定)。
上述したように、第1の実施形態によれば、データ収集回路14は、被検体を透過したX線を検出器で検出し、検出結果に基づいて投影データを収集する。取得機能37aは、被検体中の金属の位置情報を取得する。導出機能37bは、金属の位置情報に基づいて、金属に対する金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じたX線のパスに関する情報を導出する。従って、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じたX線のパスを導出することができ、導出したパスによって本スキャンを実行することにより、金属アーチファクトをより低減することを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、導出機能37bは、金属アーチファクトの低減処理において、投影データから再構成される画像データの関心領域内の金属アーチファクトを低減するように、X線のパスに関する情報を導出する。従って、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、評価したい領域における金属アーチファクトをより低減することができ、診断精度を向上させることを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、導出機能37bは、X線のパスにおける金属の数が1つ以下となるX線のパスに関する情報を導出する。従って、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、パスに金属が含まれていても、金属アーチファクト低減処理によって効果的にアーチファクトを除去することを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、導出機能37bは、X線のパスにおける金属の数が最小となるX線のパスに関する情報を導出する。従って、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、多数の金属が含まれる場合であっても、金属アーチファクトの低減処理の効果が最大となるパスを導出することができる。
また、第1の実施形態によれば、導出機能37bは、被検体中の複数の金属にうち、少なくともX線の吸収が最も高い金属をX線のパスから除いた場合のX線のパスに関する情報を導出する。従って、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、アーチファクトが最も発生する金属をパスから選択的に除くことを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、入力回路31が、被検体における所定の領域を指定する操作を受け付ける。導出機能37bは、入力回路31によって受け付けられた所定の領域をX線のパスから除いた場合のX線のパスに関する情報を導出する。また、入力回路31は、被検体から収集された位置決め画像内の金属アーチファクトを示す領域、位置決め画像内の金属を示す領域、又は、歯式で指定される被検体の歯領域を、所定の領域として受付ける。従って、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、操作者が所望する領域を除いたX線のパスを導出することを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、歯式は、ジグモンディ式(日本式)、ADA式(アメリカ式)及びFDI式を含む。従って、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、種々の歯式によって歯の番号を指定することを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、制御機能37dは、X線のパスに関する情報に基づいて、投影データの収集条件を設定する。データ収集回路14は、設定された収集条件で投影データを収集する。また、収集条件は、X線源を有する架台10の傾斜角度、架台10の回転角度、被検体が横臥する寝台装置20の回転角度のうち、少なくとも1つである。従って、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、被検体に負担をかけることなく、X線のパスを変更し、投影データを収集することを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、制御機能37dは、X線のパスに関する情報に対応する被検体表の位置に光を当てるように投光器17を制御する。また、表示制御機能37cは、X線のパスに関する情報として、X線のパスを示した位置決め画像、金属に対する金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じたX線のパスを設定するための被検体の体勢を示す画像情報、及び、金属に対する金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じたX線のパスに設定して収集された場合のシミュレーション画像のうち、少なくとも1つをディスプレイ32に表示させる。従って、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、X線のパスの変更内容を視覚的に認識することを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、取得機能37aは、被検体の位置決め画像におけるCT値に基づいて、被検体中の金属の位置情報を取得する。従って、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、金属の位置情報を容易に取得することを可能にする。
(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態では、制御機能37dが、架台10や寝台装置20を制御することによってX線のパスを変更する場合について説明した。第2の実施形態では、被検体の状態を変化させることにより、X線のパスを変更する場合の例について説明する。具体的には、第2の実施形態に係るX線CT装置1は、金属に対する金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じたX線のパスを設定するために、被検体の体勢を変化させる補助具を有する。
図18A及び図18Bは、第2の実施形態に係る補助具の一例を示す図である。例えば、補助具は、図18Aに示すように、被検体の頭部に装着される補助具Aと、補助具Aの内部で被検体が動くことを抑止する補助具Bとを備える。また、補助具は、図18Aに示すように、分度器を備える。例えば、補助具に備えられた分度器は、頭部の傾きを計測することができ、図18Aに示すように、被検体の頭部の傾き分の角度「θ」を表示することができる。すなわち、導出機能37bによって導出されたX線のパスの角度分、被検体の体勢を変化させる場合に、操作者は、分度器で示される角度に基づいて被検体の体勢を変化させることができる。一例を挙げると、図4の直線L1で示されるパスを直線L2で示されるパスに変更するために「5度」傾ける場合、操作者は、図18Aに示す分度器の角度「θ」が「5度」になるように、被検体の顔を傾ける。
また、補助具は、図18Bに示すように、分度器だけの場合であってもよい。例えば、図18Bに示すように、被検体が分度器を咥え、投光器17から照射されるレーザーに合わせて顔を傾けることで、導出機能37bによって導出されたX線のパスの角度分、被検体の体勢を変化させることができる。一例を挙げると、図18Bに示すように、被検体の顔を傾けた角度を、被検体が咥えた分度器上でレーザーによって示される角度「θ」を用いて計測することができる。なお、補助具は、図18Aに示すものに限られず、その他種々のものが用いられる場合であってもよい。例えば、ジャイロセンサなどを備えた補助具が用いられる場合であってもよい。
また、補助具は、例えば、上記した角度を算出するものに限らず、対象部位が予め設定された角度になるように装着させるものであってもよい。一例を挙げると、対象部位が口腔内である場合に、上顎の歯と下顎の歯とを所定の角度でずらすマウスピースが用いられる場合であってもよい。例えば、上顎の歯と下顎の歯とを種々の角度でずらすための複数のマウスピースが予め備えられ、導出機能37bによって導出されたパスに応じて最適なマウスピースが選択される場合であってもよい。この場合、選択機能37eは、頭部撮影において被検体の歯部に金属が設置されている場合に、X線のパスに関する情報に基づいて、金属をX線のパスから除くためのマウスピースを選択する。これにより、容易に角度付することができる。
上述したように、第2の実施形態によれば、補助具は、金属に対する金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じたX線のパスを設定するために、被検体の体勢を変化させる。従って、第2の実施形態に係るX線CT装置1は、導出機能37bによって導出されたX線のパスを被検体の体勢を変化させるだけで容易に設定することができる。
(第3の実施形態)
第3の実施形態では、設定されたパスによって本スキャンを実行する場合の例について説明する。例えば、第3の実施形態に係るX線CT装置1は、本スキャンのCT画像とともに、本スキャンがどのような条件で実行されたかを示す表示情報を表示する。具体的には、表示制御機能37cは、導出機能37bによって導出されたX線のパスに関する情報に基づいて収集された投影データに基づくCT画像と、投影データの収集条件とをディスプレイ32に表示させる。
図19は、第3の実施形態に係る表示制御機能37cによる表示例を示す図である。例えば、表示制御機能37cは、図19に示すように、本スキャンによって収集された口腔内のCT画像(図中、左端)に加えて、本スキャン時の被検体の状態を示すCT画像(図中、右上段)、及び、変化させた条件を示す情報(図中、右下段)をディスプレイ32に表示させる。ここで、表示制御機能37cは、読影に用いられる口腔内のCT画像について、読影に適した画像にして表示させる。具体的には、本スキャンは所定の角度で傾いた状態で実行されていることから、収集されたCT画像データにおける各部位もX−Y−Z軸に対して傾いた状態となる。そこで、表示制御機能37cは、画像再構成回路36を制御して、体軸方向に直交するアキシャル断面でCT画像を生成させ、生成されたCT画像をディスプレイ32に表示させる。これにより、X線CT装置1は、読影に適したCT画像を自動で表示させることができる。
また、表示制御機能37cは、読影に適したCT画像とは別に、本スキャン時の被検体の状態を示すCT画像を表示させる。これにより、X線CT装置1は、軟部組織の変形の原因などを把握させることができる。例えば、図19に示すように、被検体の顔が傾けられている場合、まっすぐにしている場合と比較して、頸部の軟部組織などの状態が変化する。読影医は、読影を行うためのCT画像だけでは、この状態変化の原因を把握することは困難であるが、隣に本スキャン時の被検体の状態を示すCT画像を表示させることによって、その原因を容易に把握することができる。
また、表示制御機能37cは、本スキャン時の被検体の状態変化が、架台10や寝台装置20を制御することによって生じているのか、或いは、被検体そのものの体勢が変化されているのかを示す情報をさらに表示させる。例えば、表示制御機能37cは、図19に示すように、架台10を示す情報の色を変化させることで、被検体の状態変化は、架台10のスリュー機構、或いはチルト機構が制御されることによって生じていることを表示させる。なお、寝台装置20のスリュー機構によって被検体の状態が変化している場合には、表示制御機能37cは、寝台装置20を示す情報の色を変化させて表示させる。また、被検体そのものの体勢が変化されている場合には、表示制御機能37cは、被検体を示す情報の色を変化させて表示させる。
なお、図19においては、架台10を示す情報、寝台装置20を示す情報、或いは、被検体を示す情報に色を付けて表示させることで、本スキャン時の被検体の状態変化が、何によって生じているのかを示す場合について示した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、変化させた方向などをさらに示す場合であってもよい。例えば、表示制御機能37cは、架台10がチルト機構によって傾いている場合、傾いている方向や角度を表示させることができる。同様に、表示制御機能37cは、架台10がスリュー機構によって回転している場合、回転している方向や角度を表示させることができる。さらに、表示制御機能37cは、寝台装置20がスリュー機構によって回転している場合、回転している方向や角度を表示させることができる。また、表示制御機能37cは、被検体そのものの体勢が変化している場合、被検体の体勢を示した情報を表示させることができる。
上述したように、第3の実施形態によれば、表示制御機能37cは、導出機能37bによって導出されたX線のパスに関する情報に基づいて収集された投影データに基づくCT画像と、投影データの収集条件とをディスプレイ32に表示させる。従って、第3の実施形態に係るX線CT装置1は、本スキャン時の被検体の状態を一目で把握させることができ、読影の精度の低下を抑止することを可能にする。
(第4の実施形態)
さて、これまで第1〜第3の実施形態について説明したが、上記した第1〜第3の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
上述した実施形態では、口腔内金属を対象とする場合を例に挙げて説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、その他種々の体内金属を対象とする場合であってもよい。例えば、血管内のステントやコイル、骨軟部のスクリューやプレート、医療用ホッチキスなどを対象とする場合であってもよい。一例を挙げると、以下に列挙する金属を対象とすることができる。例えば、「歯科系」では、口腔内金属の他に、顎骨内の歯科インプラントなどが挙げられる。また、例えば、「外科系(歯科との共通を含む)」では、医療用ホッチキス、骨固定用金属具(プレート、スクリュー、ワイヤーなど)、胸骨ワイヤー、医療用クリップ(脳動脈クリップ、胆管クリップなど)、インプラント(眼球など)、人工関節、人工骨頭などが挙げられる。また、例えば「循環系」では、血管内ステント、金属コイル、心臓ペースメーカー、人工弁、IVC(Inferior Vena Cava)フィルタなどが挙げられる。また、例えば、「金属製体内異物」では、体内遺残銃弾・散弾、体内遺残金属片などが挙げられる。また、例えば、「その他」では、避妊リングなどが挙げられる。
以下、図20を用いて、上記した口腔内金属とは異なる金属に対して適用する場合について説明する。図20は、第4の実施形態に係る導出機能37bによるX線のパスの導出例を示す図である。図20においては、両方の大腿に人工骨頭が入っている場合について示す。例えば、図20に示すように、両方の大腿にそれぞれ金属が留置されており、X線のパスが直線L1で示す設定の場合、直線L1上に2つの金属が含まれることとなり、この状態で収集したCT画像データは金属アーチファクト低減処理の処理効果が低下したものとなる。
そこで、導出機能37bは、両方の大腿に留置された金属の位置情報に基づいて、X線のパスを導出する。例えば、導出機能37bは、図20に示す被検体に対して実行する本スキャンにおけるX線のパスとして、図20に示す直線L10を導出する。すなわち、導出機能37bは、X線のパスとして、パスにどちらの金属も含まれないような直線L10を導出する。ここで、導出機能37bは、導出した直線L10のパスが実現可能であるか否かを判定する。すなわち、導出機能37bは、架台10や寝台装置20の制御範囲において、導出した直線L10が実現可能であるか否かを判定する。導出した直線L10が実現可能である場合には、導出機能37bは、導出した直線L10で撮影するための収集条件を提示する。
一方、導出した直線L10が実現不可能である場合には、導出機能37bは、架台10や寝台装置20の制御範囲において、実現可能な範囲を導出する。例えば、導出機能37bは、架台10や寝台装置20の制御範囲のスリュー可能な可動範囲の情報を取得し、図20に示すように、直線L11及び直線L12に示す可動範囲を導出する。すなわち、導出機能37bは、図20に示すように、本スキャンにおけるX線のパスとしてとりうるパスの範囲を導出する。
表示制御機能37cは、導出機能37bによって導出されたX線のパスや、パスの範囲を操作者に提示する。ここで、図20に示すような大腿などの場合、上述した歯の場合と異なり、パントモグラフィによって撮影することができない。従って、奥行方向の金属を考慮したパスを設定するために、パスの設定にRay Sum法(総和投影法)によって生成されたCT画像や、MIP(Maximum Intensity Projection)法によって生成されたCT画像を用いる。例えば、表示制御機能37cは、Ray Sum法によって生成されたRay Sum画像や、MIP法によって生成されたMIP画像上に、導出されたX線のパスやパスの範囲を提示する。操作者は、提示されたRay Sum画像や、MIP画像上でパスを設定する。
また、上述した実施形態では、本スキャンの対象が口腔内である場合について説明した。しかしながら、本スキャンの対象は、口腔内に限らず被検体の全身のどの部位であってもよい。この場合、金属が留置された領域に対するスキャンの角度を変更することにより、本スキャンで収集されるCT画像データの間が欠ける場合がある。一例を挙げると、金属を含まない領域に対するX線のパスの角度と、金属を含む領域に対するX線のパスの角度とが異なる角度となる場合、角度を変更した部分でCT画像データが欠ける場合がある。第4の実施形態に係るX線CT装置1は、本スキャンの計画画面でスキャン範囲を調整して設定することができる。
図21は、第4の実施形態に係るスキャン範囲の設定を説明するための図である。図21においては、胸部に金属が含まれる被検体の胸部及び腹部のスキャンを実行する場合を一例に挙げて説明する。また、図21においては、W−Volumeスキャン(例えば、被検体を体軸方向にスライドさせながら、体軸方向に16cmの範囲を繰り返し収集)によって本スキャンを実行する場合について示す。このような場合、本実施形態に係るX線CT装置1は、金属が含まれる胸部に対するX線のパスについては上述したように金属アーチファクト低減処理が最適となるパスを導出するが、腹部に対するX線のパスは通常のパスを設定することとなる。
例えば、X線CT装置1は、上述した被検体に対するスキャンを実行する場合、図21の上段の図に示すように、胸部に含まれる金属の位置に応じて導出したX線のパスに基づくスキャン範囲R5〜R7と、腹部に対するスキャン範囲R8とを設定することとなる。ここで、スキャン範囲が一定(例えば、16cm幅など)のW−Volumeスキャンによってスキャンを実行する場合、図21の上段に示すように、スキャン範囲R5とスキャン範囲R6との間、及び、スキャン範囲R7とスキャン範囲R8との間に隙間があいてしまい、この隙間のデータが欠けることとなる。
そこで、本実施形態に係るX線CT装置1は、このような隙間を埋めるようにスキャン範囲を設定することができる。具体的には、制御機能37dは、X線高吸収体に対する金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じたX線のパスに基づくスキャン範囲の重なり状態に基づいて、スキャン範囲間の間隙を埋めるようにスキャン範囲を再設定する。例えば、表示制御機能37cは、図21の上段の図に示すように、本スキャンの計画画面において、導出されたX線のパスに基づいて設定されるスキャン範囲R5〜R8を位置決め画像上に表示させる。
ここで、操作者は、位置決め画像を参照して、本スキャンのCT画像データが欠けないように、入力回路31を操作してスキャン範囲を設定する。例えば、操作者は、図21の下段の図に示すように、スキャン範囲R6をスキャン範囲R5と重なるように上に移動させ、スキャン範囲R7をスキャン範囲R8と重なるように下に移動させる。そして、操作者は、図21の下段の図に示すように、スキャン範囲R6とスキャン範囲R7との間にもう1つのスキャン範囲R9を設定することによりスキャン範囲の隙間を埋める。制御機能37dは、入力回路31を介して受け付けたスキャン範囲R5〜R9を本スキャンのスキャン範囲として再設定する。このようにスキャン範囲の隙間をなくすことで、データが欠損を抑止することができる。
ここで、上述した例では、操作者がスキャン範囲を設定する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、制御機能37dが設定する場合であってもよい。この場合、制御機能37dは、導出機能37bによって導出されたX線のパスと収集条件に基づいてスキャン範囲を設定し、スキャン範囲間に隙間があるか否かを判定する。ここで、スキャン範囲間で隙間がある場合に、制御機能37dは、設定したスキャン範囲の移動や、新たなスキャン範囲の追加を実行する。なお、制御機能37dは、スキャン範囲の移動により隙間を埋めることができる場合、新たなスキャン範囲の追加を行わないようにしてもよい。
なお、上述した例では、W−Volumeスキャンによってスキャンする場合を例に挙げて説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、ヘリカルスキャンによってスキャンする場合であってもよい。この場合、制御機能37dは、スキャンに隙間が生じないように、天板22の移動速度や回転フレーム15の回転速度などを制御する。ここで、制御機能37dは、ヘリカルスキャンにおけるスキャンののりしろ部分を考慮した制御を行うことができる。すなわち、制御機能37dは、回転ごとののりしろ部分が重ならないように、天板22の移動速度や回転フレーム15の回転速度などを制御する。これにより、X線CT装置1は、被曝を最小に抑えることができる。
また、本実施形態に係るX線CT装置1は、導出したX線のパスに応じた角度で収集したCT画像データから読影に適したCT画像を生成して表示することもできる。例えば、図21の下段の図に示すスキャン範囲R5〜R7及びR9は、被検体の体軸に対して斜めの角度となっており、このスキャン範囲で収集されたCT画像データは斜めのデータとなる。そこで、本実施形態に係るX線CT装置1は、斜めのCT画像データから所定の軸に沿ったCT画像を生成して表示する。例えば、表示制御機能37cは、画像再構成回路36を制御して、画像における体軸方向が鉛直方向と平行となるコロナル断面でCT画像を生成させ、生成されたCT画像をディスプレイ32に表示させる。一例を挙げると、画像再構成回路36は、架台10や寝台装置20のチルト角度やスリュー角度の情報を取得し、取得した角度の情報を用いて、CT画像データから角度を調整したCT画像を生成する。
上述した例では、架台10や寝台装置20を所定のチルト角度で傾斜させたり、スリュー角度で回転させたりすることによってX線のパスを設定する場合について説明した。X線CT装置1は、架台10や寝台装置20を制御することによりスキャン範囲を斜めにする場合と同様に、被検体を斜めにした場合もスキャン範囲の設定や、読影に適したCT画像の生成・表示を行うことができる。この場合、例えば、X線CT装置1は、被検体が傾いた状態で収集された位置決め画像上にスキャン範囲を表示させ、入力回路31を介してスキャン範囲の設定を受け付ける。一例を挙げると、操作者は、入力回路31を操作して、被検体が斜めになることでスキャン範囲から外れた部位を含むようにスキャン範囲を設定することができる。また、X線CT装置1においては、制御機能37dが予め設定された部位を含むようにスキャン範囲を設定することもできる。また、表示制御機能37cは、被検体が斜めになることによって斜めに収集されたCT画像データから読影に適したCT画像データを生成させることもできる。
また、上述した実施形態では、複数の金属それぞれを別の金属としてパスを設定する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、隣接する金属をまとめて1つの金属とみなして処理する場合であってもよい。図22A〜図22Cは、第4の実施形態に係る金属アーチファクトの低減処理の一例を説明するための図である。
例えば、近接する6つの歯にそれぞれ留置された口腔内金属に対して金属アーチファクト低減処理を実行すると、図22Aに示すように、金属アーチファクトの影響が大きい。これは、金属アーチファクト低減処理の性質上、金属が近い場合に処理効果があまり得られない場合がある。そこで、第4の実施形態に係る導出機能37bは、近接する複数の金属を1つの金属とみなしてパスを導出する。例えば、導出機能37bは、図22Bに示すように、6つの金属を1つの金属とみなしてパスを導出する。すなわち、図22Bの場合、領域R9を1つの金属とみなし、直線L1をX線のパスとして導出する。
画像再構成回路36は、本スキャンによって収集された投影データに金属アーチファクト低減処理を実行する際に、領域R9を1つの金属とみなして補間処理を行う。これのより、例えば、図22Cに示すように、ある程度の金属アーチファクトを低減させたCT画像を得ることができる。ここで、本実施形態に係るX線CT装置1では、近接する複数の金属を1つの金属としてみなさずに処理することもできる。具体的には、複数の金属の近接度合が高い場合、収集される投影データにおいて複数の金属が1つの塊状になる場合がある。この場合、複数の金属を含む領域(図22Bに示す領域R9)をあえて1つの金属とみなすことなく、同様の処理を行うことができる。すなわち、導出機能37bは、投影データにおける複数の金属の状態に基づいて、当該複数の金属を1つの金属とみなすか否かを判定する。例えば、導出機能37bは、投影データにおける複数の金属が1つの塊状となっている場合には、1つの塊に対するX線のパスを導出する。
上述した実施形態で説明した架台10のチルト及びスリューによるX線のパスの制御と、寝台装置20のスリューによる制御、さらに、被検体の体勢を変えることによるパスの制御は、被検体への負荷を考慮して、優先度が設けられる場合であってもよい。例えば、制御機能37dは、架台10、寝台装置20、被検体の順に制御するように優先度を設け、導出機能37bによって導出されたX線のパスを設定する。一例を挙げると、制御機能37dは、まず、導出機能37bによって導出されたX線のパスにするために、架台10のチルト機構及びスリュー機構を制御する。架台10を制御してもパスが設定できない場合、制御機能37dは、次に、寝台装置20を制御する。そして、寝台装置20を制御してもパスが設定できない場合に、制御機能37dは、被検体の体勢を変更するように情報を提示させる。
また、第1の実施形態で図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、CPUおよび当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
また、第1の実施形態で説明した制御方法は、予め用意された制御プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この制御プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク(FD)、CD−ROM、MO、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。
以上、説明したとおり、各実施形態によれば、金属アーチファクトをより低減することを可能とする。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
1 X線CT装置
14 データ収集回路
37a 取得機能
37b 導出機能
37c 表示制御機能
37d 制御機能
37e 選択機能

Claims (21)

  1. 被検体を透過したX線を検出器で検出し、検出結果に基づいて投影データを収集する収集部と、
    前記被検体中のX線高吸収体の位置情報を取得する取得部と、
    前記X線高吸収体の位置情報に基づいて、前記X線高吸収体に対する金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じたスキャンの角度を導出する導出部と、
    を備える、X線CT装置。
  2. 前記導出部は、前記金属アーチファクトの低減処理において、前記投影データから再構成される画像データの関心領域内の前記金属アーチファクトを低減するように、前記スキャンの角度を導出する、請求項1に記載のX線CT装置。
  3. 前記導出部は、前記X線の透過経路における前記X線高吸収体の数が1つ以下となる前記スキャンの角度を導出する、請求項1又は2に記載のX線CT装置。
  4. 前記導出部は、前記X線の透過経路における前記X線高吸収体の数が最小となる前記スキャンの角度を導出する、請求項1又は2に記載のX線CT装置。
  5. 前記導出部は、前記X線の透過経路における複数の前記X線高吸収体の間の距離が最大となる前記スキャンの角度を導出する、請求項1又は2に記載のX線CT装置。
  6. 前記導出部は、前記被検体中の複数のX線高吸収体のうち、少なくともX線の吸収が最も高いX線高吸収体を前記X線の透過経路から除いた場合の前記スキャンの角度を導出する、請求項1又は2に記載のX線CT装置。
  7. 前記被検体における所定の領域を指定する操作を受け付ける受付部をさらに備え、
    前記導出部は、前記受付部によって受け付けられた前記所定の領域を前記X線の透過経路から除いた場合の前記スキャンの角度を導出する、請求項1又は2に記載のX線CT装置。
  8. 前記受付部は、前記被検体から収集された位置決め画像内の金属アーチファクトを示す領域、前記位置決め画像内の前記X線高吸収体を示す領域、又は、歯式で指定される前記被検体の歯領域を、前記所定の領域として受付ける、請求項7に記載のX線CT装置。
  9. 前記歯式は、ジグモンディ式、ADA式及びFDI式を含む、請求項8に記載のX線CT装置。
  10. 前記スキャンの角度に基づいて、前記投影データの収集条件を設定する設定部をさらに備え、
    前記収集部は、前記設定部によって設定された収集条件で前記投影データを収集する、請求項1〜9のいずれか一項に記載のX線CT装置。
  11. 前記収集条件は、X線源を有する架台の傾斜角度、前記架台の回転角度、前記被検体が横臥する寝台の回転角度のうち、少なくとも1つである、請求項10に記載のX線CT装置。
  12. 前記導出部によって導出された前記スキャンの角度を提示する提示部と、
    前記提示部による前記スキャンの角度の提示を制御する制御部と、
    をさらに備える、請求項1〜11のいずれか一項に記載のX線CT装置。
  13. 前記提示部は、前記被検体表に対して、照射位置を変更可能な光で照射する投光器であり、
    前記制御部は、前記スキャンの角度に対応する前記被検体表の位置に前記光を当てるように前記投光器を制御する、請求項12に記載のX線CT装置。
  14. 前記提示部は、前記スキャンの角度を表示する表示部であり、
    前記制御部は、前記スキャンの角度として、前記スキャンを示した位置決め画像、前記X線高吸収体に対する金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じた前記スキャンの角度を設定するための前記被検体の体勢を示す画像情報、及び、前記X線高吸収体に対する金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じた前記スキャンの角度に設定して収集された場合のシミュレーション画像のうち、少なくとも1つを前記表示部に表示させる、請求項12に記載のX線CT装置。
  15. 前記取得部は、前記被検体の位置決め画像におけるCT値に基づいて、前記被検体中の前記X線高吸収体の位置情報を取得する、請求項1〜14のいずれか一項に記載のX線CT装置。
  16. 前記導出部は、前記被検体中において、近接する複数の前記X線高吸収体を単一のX線高吸収体として前記スキャンの角度を導出する、請求項1〜15のいずれか一項に記載のX線CT装置。
  17. 前記X線高吸収体に対する金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じた前記スキャンの角度を設定するために、前記被検体の体勢を変化させる補助具をさらに備える、請求項1〜16のいずれか一項に記載のX線CT装置。
  18. 頭部撮影において前記被検体の歯部に前記X線高吸収体が設置されている場合に、前記スキャンの角度に基づいて、前記X線高吸収体を前記X線の透過経路から除くためのマウスピースを選択する選択部をさらに備える、請求項1〜17のいずれか一項に記載のX線CT装置。
  19. 前記導出部によって導出された前記スキャンの角度に基づいて収集された投影データに基づく医用画像と、前記投影データの収集条件とを表示部に表示させる表示制御部をさらに備える、請求項1〜18のいずれか一項に記載のX線CT装置。
  20. 前記X線高吸収体に対する金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じた前記スキャンの角度に基づくスキャン範囲の重なり状態に基づいて、前記スキャン範囲間の間隙を埋めるように前記スキャン範囲を再設定する設定部をさらに備える、請求項1〜19のいずれか一項に記載のX線CT装置。
  21. 前記X線高吸収体に対する金属アーチファクトの低減処理の処理効果に応じた前記スキャンの角度を設定するために変化された前記被検体の体勢に応じて、前記投影データの収集条件を設定する設定部をさらに備える、請求項1〜19のいずれか一項に記載のX線CT装置。
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