JPH10211197A

JPH10211197A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JPH10211197A
Application number: JP9014195A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Nakazawa; 哲夫中澤; Yasushi Miyazaki; 宮崎　　靖
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1997-01-28
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 1998-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】断層画像のリアルタイム性を損なうことなく、
穿刺針のスキャン中の動きによって発生するアーチファ
クトを極力抑制することを可能とするＸ線ＣＴ装置を提
供する。【解決手段】被検体を透過した投影データの計測開始角
度と、ＣＴ透視時に使用される穿刺針の穿刺角度等か
ら、最適な分割再構成の分割数を求め、この分割数を用
いて分割再構成すること、また、ＣＴ透視時に使用され
る穿刺針の穿刺角度および分割再構成する分割数から、
計測開始角度をもとめ、この角度から計測を開始するこ
とにより、穿刺針のスキャン中の動きによって発生する
アーティファクトを低減する。これにより、アーチファ
クトを低減するために補正処理を行う必要がなく、断層
画像のリアルタイム性を損なうことなくアーチファクト
の少ない断層画像を再生することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ線ＣＴ装置に係
り、特に被検体に穿刺針を穿刺する際にアーチファクト
を極力抑制するＸ線ＣＴ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＴ透視に用いるＸ線ＣＴ装置やリアル
タイム表示を可能とするＸ線ＣＴ装置では、断層画像を
高速に再構成する技術が不可欠である。このリアルタイ
ム性を確保するための技術の１つとして分割再構成法と
呼ばれている再構成がある。公知例を示せば、特開平８
‐２４２５３号公報等がその例である。

【０００３】通常の再構成は０度から３６０度分の投影
データを用いて画像を得るのに対し、分割再構成法は０
度から３６０度分の投影データを任意に分割し、分割数
に対応する分割角度毎、即ち、６分割であれば、０度〜
５９度、６０度〜１１９度、１２０度〜１７９度、１８
０度〜２３９度、２４０度〜２９９度、３００度〜３５
９度を分割角度範囲として、これらの分割角度範囲毎に
別々に画像を再構成し、別々に再構成された画像を順次
加算して高速に断層画像を得る。

【０００４】このように分割再構成法によって断層画像
を高速に再構成できるＸ線ＣＴ装置は、例えば、患者に
穿刺針を穿刺して穿刺針を患部に到達させ、患部の細胞
を抽出するような作業を行う場合に用いることができ
る。この場合、高速で再生される断層画像によって穿刺
針の位置をリアルタイムで確認することができ、穿刺針
を患部に正確に到達させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】上述のように、断
層画像を高速に再構成する方法は分割再構成法に限らず
他にもあるが、いずれの場合も断層画像を高速に再構成
するためにスキャン中の穿刺針の動きによって発生する
アーチファクトを無視している。スキャン中の穿刺針の
動きによって発生するア−チファクトは、臨床の場では
針の形状や長さの情報を術者に間違った情報として与え
ることがある。この間違った情報とは例えば穿刺針が実
際より長く見えたりすることであり、この影響により、
目的部位に実際には穿刺針が到達していないのに画像上
では到達している様に見えてしまう不具合が発生する。

【０００６】そこで、スキャン中の穿刺針の動きによっ
て発生するアーチファクトを低減させるような補正処理
を施せばこのような問題を解決することができるが、補
正処理を行うと、断層画像を得る為の処理時間が長くな
るため、結果的に断層画像のリアルタイム性が損なわれ
ることになる。本発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、断層画像のリアルタイム性を損なうことな
く、穿刺針のスキャン中の動きによって発生するアーチ
ファクトを極力抑制することを可能とするＸ線ＣＴ装置
を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、Ｘ線源を連続回転させて各投影角度に被
検体の投影データを得るとともに、１枚の断層画像を再
構成するために必要な投影データ毎に、該投影データに
基づいて前記被検体の断層画像を順次再構成し、連続し
た断層画像を再生するＸ線ＣＴ装置において、前記１枚
の断層画像を再構成するために必要な投影データの計測
開始角度を調整する調整手段を設け、前記連続した被検
体の断層画像を再生して被検体に穿刺針を挿入する際
に、前記穿刺針の穿刺角度と、前記計測開始角度及び計
測開始角度と１８０°対向する角度とが重ならないよう
に前記調整手段によって前記計測開始角度を調整するよ
うにしたことを特徴としている。

【０００８】また、前記目的を達成するために、Ｘ線源
を連続回転させて各投影角度に被検体の投影データを得
るとともに、１枚の断層画像を再構成するために必要な
投影データの角度範囲を任意の分割数によって複数に分
割し、該分割した角度範囲の投影データを得るごとに、
該投影データを含む前記１枚の断層画像を再構成するた
めに必要な投影データに基づいて前記被検体の断層画像
を順次再構成し、連続した断層画像を再生する分割再構
成法を用いたＸ線ＣＴ装置において、前記投影データの
計測開始角度を調整する調整手段を設け、前記連続した
被検体の断層画像を再生して被検体に穿刺針を挿入する
際に、前記穿刺針の穿刺角度と前記分割再構成法におけ
る分割位置を示す分割再構成角度とが重ならないように
前記調整手段によって前記計測開始角度を調整するよう
にしたことを特徴としている。

【０００９】更に、前記目的を達成するために、上記分
割再構成法を用いたＸ線ＣＴ装置において、前記分割数
を設定する設定手段を設け、前記連続した被検体の断層
画像を再生して被検体に穿刺針を挿入する際に、前記穿
刺針の穿刺角度と前記分割再構成法における分割位置を
示す分割再構成角度とが重ならないように、前記設定手
段によって前記分割数を設定することを特徴としてい
る。

【００１０】本発明によれば、通常の再構成法により連
続的に被検体の断層画像を再生して、被検体に穿刺針を
挿入する場合、穿刺針の穿刺角度から１枚の断層画像を
再構成するために必要な投影データの最適な計測開始角
度を求め、この角度から投影データの計測を開始する。
分割再構成法により連続的に被検体の断層画像を再生す
る場合、穿刺針の穿刺角度および分割再構成する分割数
から、最適な投影データの計測開始角度をもとめ、この
角度から計測を開始し、または、穿刺針の穿刺角度およ
び投影データの計測開始角度から、最適な分割再構成の
分割数を求め、この分割数により分割再構成する。これ
により、穿刺針のスキャン中の動きによって発生するア
ーチファクトを極力抑制することができ、アーチファク
ト低減のための補正処理を行わないため、リアルタイム
性を損なうことなく断層画像を再生することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るＸ線ＣＴ装置の好ましい実施の形態について詳説す
る。図１は、第３世代のＸ線ＣＴ装置と呼ばれるRotate
/Rotate(R-R)方式のＸ線ＣＴ装置の構成を示した図であ
る。同図に示すＸ線ＣＴ装置は、主としてスキャナ１
０、スキャナ制御装置１２、寝台１４、高電圧発生装置
１６、Ｘ線制御装置１８、画像処理装置２０、操作卓２
２及びモニタ２４とから構成される。また、スキャナ１
０には、Ｘ線源２６、Ｘ線検出器２８及びプリアンプ部
３０等が組み込まれる。

【００１２】通常、操作卓２６から入力した指示によ
り、ＣＴスキャンに必要な制御信号が画像処理装置１８
を介して、スキャナ制御装置１２、Ｘ線制御装置１８に
送られ、スキャンスタート信号を受けてスキャンが開始
される。上記スキャナ制御装置１２はスキャンスタート
信号を受けると駆動部１２Ａを介してスキャナ１０に回
転動作を開始させる。これにより、スキャナ１０のＸ線
源２０とＸ線検出器２２が一体となって寝台１４に載置
された被検体５０の周りを回転する。

【００１３】またこれと同時に、Ｘ線制御装置１８によ
り高電圧発生装置１６に制御信号が送られ、高電圧パル
スがＸ線源２６に印加される。この結果、Ｘ線パルスが
被検体５０のスキャン面に照射される。そして、その照
射された被検体透過Ｘ線量をＸ線検出器２８が電流に変
換し、この変換出力をプリアンプ部３０で増幅し、Ａ／
Ｄ変換して画像処理装置２０に入力する。

【００１４】このようにしてスキャナ１０は被検体の周
りを３６０°回転して一定角度毎にＸ線透過データを得
て画像処理装置２０に入力する。画像処理装置２０は、
スキャナ１０から入力した３６０°分のＸ線透過データ
を被検体の投影（プロジェクション）データに変換し、
更に逆投影（バックプロジェクション）データに変換す
る。そして、この３６０°分の逆投影データを加算して
断層画像（ＣＴ画像）を再構成する。画像処理装置２０
によって再構成された断層画像は操作卓２２上のモニタ
２４に表示される。尚、断層画像を再構成する手法はこ
れに限らず他の手法（例えば、フーリエ変換法）を用い
てもよい。

【００１５】連続的に断層画像を再生する場合には、上
記スキャナ１０が連続的に被検体の周りを回転して３６
０°毎に順次断層画像を再生する。図２は、穿刺針が穿
刺された被検体（人体）腹部の模式図である。同図に示
すように被検体５０の腹部に腫瘍があり、この腫瘍の細
胞の一部を摘出するために、穿刺針１００が被検体５０
外部から目的部位である腫瘍に向けて挿入される。尚、
本実施の形態においては、図２に示す様に被検体５０に
対して穿刺針１００を垂直に挿入する場合を仮定する。

【００１６】被検体５０に穿刺針１００を穿刺する際に
は、穿刺針１００を正確に目的部位に到達させるため
に、被検体５０を上記図１のＸ線ＣＴ装置の寝台１４に
載置し、リアルタイムに穿刺針１００を挿入する腹部の
断層画像をモニタ２４に再生する。図３は、上記Ｘ線Ｃ
Ｔ装置の計測幾何学系における穿刺針とＸ線源及びＸ線
検出器の関係を示した図である。同図に示すように、Ｘ
線源２６とＸ線検出器２８は穿刺針１００の周りを回転
し、一定角度毎にＸ線を照射して一定角度毎に投影デー
タを取得する。尚、Ｘ線源２６とＸ線検出器２８の回転
中心に穿刺針１００を配置してあるが、垂直方向に配置
してあることは図２の場合と変わりない。

【００１７】同図には、位置Ａ及び位置ＢでＸ線源２６
がＸ線を照射した場合に検出される穿刺針１００の投影
データＡ及び投影データＢが示されている。図４は、こ
れらの投影データＡ及び投影データＢを抜き出して示し
たものである。これらの図３、図４に示すように、投影
データＡと投影データＢは穿刺針１００を投影する角度
が異なるため、強度、検出されるチャンネルが大きく異
なるのが分かる。

【００１８】ところで、術者はモニタに映された断層画
像によって穿刺針１００の位置を確認しながら穿刺針１
００を目的部位（腫瘍）まで挿入するため、当然スキャ
ン中にも穿刺針１００は動いていることになる。図５
は、Ｘ線源２６が１回転する間に穿刺針１００が同図に
示す位置Ｃから位置Ｄまで移動した場合の投影データの
変化の様子を示した図であり、同図に示す投影データＥ
及び投影データＦは、位置Ｅ及び位置ＦでＸ線源２６が
Ｘ線を照射して得られるＸ線源２６の回転前後の投影デ
ータを重ねて示したものである（即ち、穿刺針１００が
位置Ｃにある場合と位置Ｄにある場合とで得られる投影
データを重ねて示したものである）。また、図６は、こ
れらの投影データＥ及び投影データＦを抜き出して示し
たものである。

【００１９】これらの図５、図６に示すように３６０°
分の投影データを得るためのスキャン中に穿刺針１００
が移動すると、投影データの取り込み開始角度（計測開
始角度）における投影データと、取り込み終了角度（計
測終了角度）における投影データが不連続となる。これ
により再構成した断層画像にアーチファクトが発生す
る。

【００２０】投影データの計測開始角度を位置Ｅと位置
Ｆとして、両角度から投影データを計測して断層画像を
再構成した場合には、スキャン中に穿刺針１００が動く
ことによるアーチファクトは、投影データの計測開始を
位置Ｅから行った方が位置Ｆから行うよりも大きい。こ
の原因は以下による。即ち、図５又は図６に示すように
位置Ｆを計測開始角度及び計測終了角度とする場合の投
影データＦは、位置Ｅを計測開始角度及び計測終了角度
とする投影データＥに比べて、投影データの強度が低く
そのためデータの不連続性は低くなり、その分画像に現
われるアーチファクトの強度も小さい。また、位置Ｅを
計測開始角度及び計測終了角度とする場合では、透過し
た強度の強い投影データが、計測開始角度及び計測終了
角度で、近接したチャンネルに入り込むことになり、こ
れらは再構成処理では、特定部分に強い投影データを埋
め込むことになり、結果的には断層画像に強いアーチフ
ァクトを招くことになる。

【００２１】このため、図５に示す位置Ｇより投影デー
タの計測開始を行った場合には、アーチファクトの発生
により穿刺針が垂直方向に伸びたように見えることがあ
る。このような理由から、アーチファクトの発生を抑止
するためには、穿刺針１００の穿刺角度と投影データの
計測開始角度が重ならないようにすることが必要であ
り、投影データの計測開始角度を穿刺針１００の穿刺角
度に対して垂直方向又はこれに近い角度方向に設定する
ことが望ましい。

【００２２】そこで、本発明に係るＸ線装置では、ダイ
ヤル等によって投影データの計測開始角度を任意の角度
に調整する調整手段を設けている。これにより、穿刺針
１００の穿刺角度と投影データの計測開始角度とが重な
らないように計測開始角度を設定することができる。以
上の説明では通常の再構成処理によって断層画像を再構
成する（３６０°分の投影データを得る毎に１枚の断層
画像を再構成する）Ｘ線ＣＴ装置の場合について説明し
たが、分割再構成法を用いた再構成処理によって断層画
像を構成するＸ線ＣＴ装置の場合についても同様なこと
が原因でアーチファクトが発生する。

【００２３】ここで分割再構成法について説明すると、
通常の再構成処理では３６０°分の投影データを得た段
階で３６０°分の逆投影データを算出し、これらの逆投
影データを加算して１枚の断層画像を再構成する。従っ
て、１回転のスキャンで１枚の断層画像を得る。これに
対して、分割再構成法による再構成処理では、３６０°
の角度範囲を任意の分割数に分割して、各分割した角度
範囲（分割角度範囲）毎に投影データを得て、分割角度
範囲毎に逆投影データを算出する。そして、逆投影デー
タが算出された分割角度範囲の逆投影データのみを前回
と更新して他の分割角度範囲の逆投影データに加算す
る。従って、分割角度範囲分のスキャン毎に１枚の断層
画像が得られる。尚、以下、各分割角度範囲の境界角
度、即ち、分割再構成法における各分割位置を示す角度
を再構成開始角度と称する。

【００２４】このような分割再構成法による再構成処理
では、各分割角度範囲のスキャン毎に断層画像が再構成
され、その際、断層画像を再構成するために必要な投影
データの不連続点は各再構成開始角度となるため、各再
構成開始角度において再生される断層画像をモニタで観
察すると、各再構成開始角度と穿刺針の穿刺角度との関
係により、アーチファクトが強い画像や弱い画像を繰り
返し見ることになり、術者にとっては非常に診断しづら
い画像を提供することになる。

【００２５】図７は、分割数を６、１０、１６とする分
割再構成法において計測開始角度（投影データの取り込
みを開始する角度）が４５度で穿刺針の穿刺角度が垂直
方向（９０度）の場合にアーチファクトが強く発生する
再構成開始角度を示した図である。図７（ａ）は、６分
割の場合を示し、この場合（イ）で示す再構成開始角
度、及び、（イ）と１８０°対向する再構成開始角度で
得られる断層画像が他の再構成開始角度で得られる断層
画像よりアーチファクトが大きい。

【００２６】図７（ｂ）は、１０分割の場合を示し、こ
の場合は（ロ）、（ハ）で示す再構成開始角度、及び、
（ロ）、（ハ）と１８０°対向する再構成開始角度で得
られる断層画像が他の再構成開始角度で得られる断層画
像よりアーチファクトが大きい。また、図７（ｃ）は、
１６分割の場合を示し、この場合は、（ニ）、（ホ）、
（へ）で示す再構成開始角度、及び、（ニ）、（ホ）、
（へ）と１８０°対向する再構成開始角度で得られる断
層画像が他の再構成開始角度で得られる断層画像よりア
ーチファクトが大きい。特に、図７（ｃ）の１６分割で
（ホ）に示す再構成開始角度で得られる断層画像は、こ
の再構成開始角度が穿刺針１００の穿刺角度と重複する
ため、穿刺針１００が伸びるようなアーチファクトが発
生する。

【００２７】そこで、本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、計
測開始角度を任意の角度に調整する調整手段を設けてい
る。そして、これらのアーチファクトの発生を防止する
ために図８に示すように各分割数に応じて計測開始角度
を可変することが可能である。図８（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）は、それぞれ６、１０、１６分割した場合を示し
ており、これらの図に示すように各分割数に応じて、分
割角度範囲の中央、即ち、隣接する再構成開始角度を２
分する角度方向が穿刺針１００の挿入角度となるように
計測開始角度を設定する。例えば、図８（ａ）に示すよ
うに６分割する場合、穿刺針挿入角度：９０度、再構
成で必要とする角度：３６０／６（分割数）＝６０度で
あるから、計測開始角度は９０−（６０／２）＝６０度
となる。

【００２８】これによれば分割数に応じて設定される再
構成開始角度は、穿刺針１００の進入方向と重ならず、
アーチファクトを極力抑制することができるようにな
る。尚、上記説明では穿刺針の穿刺角度を垂直方向とし
たが、穿刺針の穿刺角度が不明の場合には、通常のスキ
ャン位置決め時に撮像する断層画像や、前もってプリキ
ャンなどすることにより、容易に画像上からその角度を
得ることができる。

【００２９】尚、上記実施の形態では、分割数に応じて
計測開始角度を可変するようにしたが、分割数を任意に
設定する設定手段を設けることにより、分割数の選択に
よっては計測開始角度を４５度のままで、アーチファク
トを抑制することができる。図９は、穿刺針１００の挿
入角度を９０度とした場合の１０分割と１２分割の例で
あるが、１０分割の場合、再構成開始角度によっては、
穿刺針１００の挿入角度に極めて近い値となる（図９
（ａ）参照）。しかし分割数を図９（ｂ）のように１２
分割に選択すれば、どの再構成開始角度でも１０分割に
比べで穿刺針１００の挿入角度に近い値とならず、ア−
チファクト抑制効果を期待することができる。

【００３０】以上、上記実施の形態では、第３世代のＲ
−Ｒ方式のＸ線ＣＴ装置について説明したが、これに限
らず本発明の原理は他の方式によるＸ線ＣＴ装置につい
ても同様に適用できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、投影データの計測開始
角度や分割再構成法においては分割数を好適に設定する
ことにより、アーチファクトを低減するようにしている
ため、補正処理を行なうことなく、また補正処理を行わ
ないことからリアルタイム性を損なうことなく、穿刺針
のスキャン中の動きによって発生するアーチファクトを
極力抑制した断層画像を再生することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示
した図である。

【図２】図２は、ＣＴ透視時の説明図である。

【図３】図３は、Ｘ線照射角度の違いによる投影デー
タ、強度等の違いを説明した説明図である。

【図４】図４は、所定角度からのＸ線照射によって得ら
れる投影データの強度、チャンネル幅の様子を示した説
明図である。

【図５】図５は、スキャン中の穿刺針の移動によって不
連続となる計測開始角度における投影データの様子を示
した説明図である。

【図６】図６は、計測開始角度における投影データの強
度、チャンネル幅の様子を示した説明図である。

【図７】図７は、分割数の違いによるアーチファクト発
生時の計測開始角度を示した説明図である。

【図８】図８は、アーチファクト抑制効果のある計測開
始角度を示した説明図である。

【図９】図９は、アーチファクト抑制効果のある分割数
を示した説明図である。

【符号の説明】

２６…Ｘ線源２８…Ｘ線検出器５０…被検体１００…穿刺針

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線源を連続回転させて各投影角度に被
検体の投影データを得るとともに、１枚の断層画像を再
構成するために必要な投影データ毎に、該投影データに
基づいて前記被検体の断層画像を順次再構成し、連続し
た断層画像を再生するＸ線ＣＴ装置において、前記１枚の断層画像を再構成するために必要な投影デー
タの計測開始角度を調整する調整手段を設け、前記連続
した被検体の断層画像を再生して被検体に穿刺針を挿入
する際に、前記穿刺針の穿刺角度と、前記計測開始角度
及び計測開始角度と１８０°対向する角度とが重ならな
いように前記調整手段によって前記計測開始角度を調整
するようにしたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】Ｘ線源を連続回転させて各投影角度に被
検体の投影データを得るとともに、１枚の断層画像を再
構成するために必要な投影データの角度範囲を任意の分
割数によって複数に分割し、該分割した角度範囲の投影
データを得るごとに、該投影データを含む前記１枚の断
層画像を再構成するために必要な投影データに基づいて
前記被検体の断層画像を順次再構成し、連続した断層画
像を再生する分割再構成法を用いたＸ線ＣＴ装置におい
て、前記投影データの計測開始角度を調整する調整手段を設
け、前記連続した被検体の断層画像を再生して被検体に
穿刺針を挿入する際に、前記穿刺針の穿刺角度と前記分
割再構成法における分割位置を示す分割再構成角度とが
重ならないように前記調整手段によって前記計測開始角
度を調整するようにしたことを特徴とするＸ線ＣＴ装
置。
【請求項３】Ｘ線源を連続回転させて各投影角度に被
検体の投影データを得るとともに、１枚の断層画像を再
構成するために必要な投影データの角度範囲を任意の分
割数によって複数に分割し、該分割した角度範囲の投影
データを得るごとに、該投影データを含む前記１枚の断
層画像を再構成するために必要な投影データに基づいて
前記被検体の断層画像を順次再構成し、連続した断層画
像を再生する分割再構成法を用いたＸ線ＣＴ装置におい
て、前記分割数を設定する設定手段を設け、前記連続した被
検体の断層画像を再生して被検体に穿刺針を挿入する際
に、前記穿刺針の穿刺角度と前記分割再構成法における
分割位置を示す分割再構成角度とが重ならないように、
前記設定手段によって前記分割数を設定することを特徴
とするＸ線ＣＴ装置。