CN104970817B - X射线ct装置及管电流决定方法 - Google Patents

X射线ct装置及管电流决定方法 Download PDF

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Abstract

在通过设定目标图像SD并决定满足该目标图像SD的摄影条件(管电流)来进行射线量控制从而抑制被检体的受照剂量的X射线CT装置中，为了提供不使操作性恶化地得到具有高诊断能力的图像的技术，提供如下X射线CT装置：仅由操作者输入以期望的画质等级为基准的1个画质等级，就能按照被检体的尺寸来进行还考虑了对比度的射线量控制。输入的画质等级设为在标准管电压下扫描标准尺寸的被检体的情况下的目标图像SD。

Description

X射线CT装置及管电流决定方法
本申请是申请人“株式会社日立医疗器械”于2011年09月04日提出的申请号为PCT/JP2011/070079(中国国家阶段申请号：201180036533.X)、发明名称为“X射线CT装置及管电流决定方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及X射线CT摄影技术。特别涉及管电流等的摄影条件决定技术。
背景技术
X射线CT装置从X射线管对被检体照射X射线，收集由配置于与X射线管对置的位置上的X射线检测器检测出的透过了被检体的X射线，作为投影数据。此时，使对置的X射线管和X射线检测器在被检体的周围旋转，收集来自多方向的投影数据，由此重构被检体的断层像。
投影数据在离散的X射线管的位置(下面称作“视图”)被收集。将所收集的投影数据称作该视图中的投影数据。在被摄体的周围旋转的X射线管的每一次旋转的视图数通常为数百到数千。另外，将收集为了重构1张CT图像而需要的视图数的投影数据的动作称作扫描。
作为抑制被检体的受照剂量并使重构的断层像(重构图像)的画质得以提高的技术，有在画质指标中使用图像噪声标准偏差值(图像SD(Standard Deviation)来决定管电流值的技术(例如参照专利文献1、专利文献2、专利文献3)。图像SD因为重构图像中的CT值的标准偏差而受到管电流和被检体的尺寸(X射线透过长度)等的影响。这些文献中公开了通过设定作为目标的图像SD(目标图像SD)并决定实现该目标的管电流来进行辐射线量控制的技术。
通过使用这些文献所公开的技术，能得到基本满足作为目标的图像SD的图像。但是，得到的断层像内的诊断对象(病变)的视觉辨识性(诊断能力)较大地依赖于图像的对比度。例如，在X射线CT装置的造影检查中，通过造影剂能实现组织(例如血管或消化管等)的对比度强调效果精度高的图像诊断。
所谓对比度，例如意味着病变与周围组织的CT值差的绝对值，是与图像SD不同的概念。即使将图像SD调整到期望的范围内，因对比度的大小不同，也不一定能得到期望的诊断能力。因此，存在除了图像SD以外还考虑对比度来决定摄影条件的技术(例如参照专利文献4)。在专利文献4中，公开了在画质指标中使用将诊断对象与其周围的对比度除以图像SD而得到的对比度噪声比(Contrast-to-Noise Ratio，下面记载为“CNR”)的技术。在专利文献4中，基于操作者输入的诊断对象物的大小和所想定的对比度，来达成为了识别诊断对象而适当的CNR的管电流。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2001-043993号公报
专利文献2：JP特开2006-055635号公报
专利文献3：JP特开2006-116137号公报
专利文献4：国际公开第2007/138979号
发明的概要
发明要解决的课题
如上述那样，在专利文献1～3所公开的技术中，为了考虑对比度变化，需要操作者自己掌握对比度变化，将其合适地反映到目标图像SD中。但是，预先掌握装置的对比度变化特性是非常费事的作业。另外，对比度由于受到被检体的尺寸、扫描时的管电压的影响，因此每当扫描时的管电压变更时、另外每当被检体的变更时，进而即使相同的被检体也会在体轴方向上发生被检体的尺寸的变化，因此让操作者考虑这些来设定目标图像SD是极其困难的。另外，在专利文献4所公开的技术中，需要由操作者输入诊断对象物的大小和想定的对比度。但是，在摄影前输入这些参数非常繁琐，操作性差。
发明内容
本发明鉴于上述状况而提出，目的在于提供如下技术：在通过设定目标图像SD并决定满足该目标图像SD的摄影条件(管电流)来进行辐射线量控制从而抑制被检体的受照剂量的X射线CT装置中，不使操作性恶化地获得具有高诊断能力的图像。
用于解决课题的手段
本发明提供一种X射线CT装置，仅操作者输入期望的设为画质等级的基准的1个画质等级，就能按照被检体的尺寸来进行还考虑了对比度的射线量控制。输入的画质等级设为在以特定的管电压来扫描标准尺寸的被检体的情况下的目标图像SD。
具体地，提供一种X射线CT装置，具备：X射线管，其一边在被检体的周围旋转，一边曝射X射线；X射线检测器，其夹着被检体与所述X射线管对置配置，检测透过了被检体的X射线量；图像重构单元，其基于所述X射线检测器检测出的X射线量来重构被检体的断层像；和显示单元，其显示所述断层像，所述X射线CT装置的特征在于，具备：受理单元，其受理在以特定管电压拍摄预先确定的尺寸的标准被检体的情况下的特定摄影条件下要满足的图像噪声标准偏差，作为标准画质等级；扫描规划单元，其使用所述标准画质等级来算出作为目标的图像噪声标准偏差即目标画质等级，算出达成该目标画质等级的扫描管电流，使用该扫描管电流来设定正式摄影时的摄影条件；和控制单元，其遵照设定的所述摄影条件来控制所述X射线管、所述X射线检测器以及所述图像重构单元的动作。
另外，提供一种管电流决定方法，决定X射线CT装置在摄影时使用的扫描管电流，其特征在于，具备：画质等级受理步骤，受理在以特定管电压拍摄预先确定的尺寸的标准被检体的情况下的特定摄影条件下要满足的图像噪声标准偏差，作为标准画质等级；目标画质等级算出步骤，使用所述标准画质等级来算出作为目标的图像噪声标准偏差即目标画质等级；和管电流决定步骤，算出达成算出的所述目标画质等级的扫描管电流，根据所算出的扫描管电流来决定在正式摄影中使用的管电流。
发明效果
根据本发明，在通过设定目标图像SD并决定满足该目标图像SD的摄影条件(管电流)来进行射线量控制从而抑制被检体的受照剂量的X射线CT装置中，能不使操作性恶化地得到具有高诊断能力的图像。
附图说明
图1是第1实施方式的X射线CT装置的整体构成图。
图2是第1实施方式的对比度变化曲线的图表。
图3是第1实施方式的摄影准备处理的流程图。
图4是第2实施方式的扫描规划部的功能框图。
图5是用于说明第2实施方式的评价指标显示的显示例的说明图。
图6是用于说明第2实施方式的评价指标汇总显示的显示例的说明图。
图7是用于说明第2实施方式的评价指标汇总显示的其它的显示例的说明图。
图8是第2实施方式的摄影准备处理的流程图。
图9是第3实施方式的扫描规划部的功能框图。
图10是用于说明第3实施方式的标准参考SD设定线的设定手法的说明图。
图11是第3实施方式的摄影准备处理的流程图。
具体实施方式
《第1实施方式》
下面，说明应用本发明的第1实施方式。下面在用于说明本发明的实施方式的全部附图中，对具有同一功能的要素赋予同一符号，并省略其重复说明。
首先，说明本实施方式的X射线CT装置。X射线CT装置具备对被检体照射X射线的X射线管、和检测透过了被检体的X射线的X射线检测器。检测出的X射线作为投影数据而被输出。所述X射线CT装置是使对置的X射线管和X射线检测器在被检体的周围旋转来收集来自多方向的投影数据、并通过反向投影来重构被检体的断层像的装置。
在该X射线CT装置中，有以1次的X射线曝射得到1个断层像的单切片型X射线CT装置、和以1次的X射线曝射得到多个断层像的多切片型X射线CT装置。在单切片型X射线CT装置中，从X射线管照射扇形波束(fan beam)，用将众多的X射线检测元件排列成1列即一维方向(通道方向)的X射线检测器来测量被检体透过后的X射线，从而得到被检体的投影数据。在多切片型X射线CT装置中，从X射线管照射锥形波束(圆锥形或角锥形波束)，用将众多的X射线检测元件排列在二维方向(通道方向和列方向)的X射线检测器来测量被检体透过后的X射线，从而得到被检体的投影数据。1个视图的投影数据由X射线检测器的通道数×列数份的数据构成(单切片型X射线CT装置的列数＝1)。
在扫描的方式中，已知轴向扫描、螺旋扫描等。另外，有X射线源的数量为1个的单射线源型、和X射线源的数量为多个的多射线源型等。
本实施方式的X射线CT装置遵照操作者指定的画质等级，在开始扫描前决定不仅考虑了图像SD还考虑了被检体的对比度变化的摄影条件，并以决定的摄影条件来进行扫描。本实施方式能应用在扫描方式(轴向扫描、螺旋扫描)、切片型(单切片、多切片)、以及射线源数(单射线源型、多射线源型)的任一者中，但在此，以应用在单射线源型多切片螺旋扫描方式的X射线CT装置中的情况为例进行说明。
在图1中示出本实施方式的X射线CT装置的整体构成图。如本图所示，本实施方式的X射线CT装置100具备扫描机架110和计算机装置210。扫描机架110对被检体190照射X射线，收集透过了被检体190的X射线的投影数据。计算机装置210进行X射线CT装置100整体的动作的控制，执行各种扫描，并使用由扫描机架110收集的投影数据来进行CT图像的重构处理等的各种数据处理。
扫描机架110具备：X射线管装置120、X射线检测部130、数据收集部140、高电压产生部150、X射线管旋转控制部160、检查床170、以及检查床移动控制部180。
X射线管装置120具备：X射线管121、X射线滤波器122、以及补偿滤波器123。X射线管121是X射线源，使用从高电压产生部150提供的电力，来对被检体190照射X射线。X射线滤波器122以及补偿滤波器123是为了降低对被检体190的受照剂量且使被检体透过后的X射线的强调恒定而设置的。
X射线检测部130与X射线管装置120对置配置，检测透过了被检体190的X射线。X射线检测部130具备多个X射线检测元件，由这些X射线检测元件检测入射的X射线，并输出与检测出的X射线的强度相应的电信号。X射线检测元件例如在X射线管121的环绕方向排列约1000通道，在被检体190的体轴方向排列1～500通道。
数据收集部140收集X射线检测部130所输出的电信号，并将其作为投影数据而传送给计算机装置210。
高电压产生部150通过调整提供给X射线管121的电力来进行照射的X射线量的调整等的控制。另外，高电压产生部150具备：高电压变压器、灯丝电流发生器以及整流器，还具备用于任意或阶段性地调整管电压以及灯丝电流的管电压切换器以及灯丝电流切换器。
另外，X射线管装置120、X射线检测部130以及数据收集部140在图1中未示出的圆环状的旋转架台(旋转圆盘)上以对置的形态而被搭载。旋转架台由X射线管旋转控制部160驱动来进行旋转。由此，X射线管装置120、X射线检测部130以及数据收集部140绕着被检体190的周围而旋转。
检查床170载置被检体190。检查床170由检查床移动控制部180进行驱动，与X射线的照射同步地将被检体190插入到扫描机架110的摄影口。
计算机装置210具备：扫描控制部230、图像重构部240、存储装置250、显示装置260、输入装置270、以及扫描规划部280。在计算机装置210内，这些各部经由总线220而彼此连接。计算机装置210具备：CPU、存储器和存储装置，计算机装置210的各功能通过CPU将预先存储在存储装置中的程序载入到存储器中执行而实现。
扫描控制部230遵照由扫描规划部280设定的摄影条件来控制扫描机架110的各部，执行扫描。例如，遵照作为摄影条件而设定的扫描管电流，来一边控制高电压产生部150从而调整X射线的输出，一边执行扫描。
图像重构部240接收从扫描机架110发送的数据(投影数据)并对其进行处理，由此重构被检体的断层图像。由此，得到基于由X射线检测部130检测出的透过X射线量的被检体190的断层图像。由图像重构部240重构的断层图像经由总线220而被送往显示装置260，显示于后述的显示装置260所具有的监视器上。另外，在本实施方式中，将进行扫描、直到重构断层像(CT图像)为止的动作称作“摄影”。
输入装置270例如具备鼠标、键盘，受理由X射线CT装置100的操作者进行的各种输入。在本实施方式中，例如受理画质等级、摄影条件等的各种设定值的输入、各种处理的开始的指示等。
存储装置250存储经由输入装置270从操作者受理到的各种设定值、扫描规划部280算出的摄影条件、图像重构部240重构出的断层图像等。另外，临时性地存储在各部的处理的中途所得到的数据。
显示装置260例如具备监视器，将图像重构部240重构出的断层像、扫描规划部280估算的摄影条件等显示给操作者。此外，还根据需要显示在各部的处理中得到的数据，提示给操作者。
扫描规划部280进行如下摄影准备处理：根据经由输入装置270而由操作者输入的参数，来算出为了执行取得诊断中使用的CT图像的摄影(下面称作“正式摄影”)而需要的参数，设定摄影条件。在本实施方式的摄影准备处理中，例如，受理正式摄影的过程中使用的管电压(扫描管电压)、进行正式摄影的范围(扫描范围)、正式摄影时的切片厚度、设为基准的画质等级、用于确定后述的标准尺寸的被检体的信息等的输入，来算出正式摄影时的管电流(扫描管电流)。
在本实施方式中，作为设为基准的画质等级，使用满足预先确定的标准管电压下、对标准尺寸的被检体(标准被检体)进行拍摄的情况下的图像SD(下面称作“标准参考SD”)。另外，将在标准管电压下对标准被检体进行拍摄的摄影条件称作“标准条件”。该标准管电压预先在规程设定时被设定、且被存储于存储装置250。另外，还输入用于确定标准被检体的信息(标准被检体模型)，并存储在存储装置250中。在本实施方式中，作为标准被检体模型，登记水当量椭圆的长轴长度以及短轴长度。
本实施方式的扫描规划部280为了执行摄影准备处理而具有：定位扫描像摄影部410、三维模型作成部420、预测图像SD算出部430、对比度比算出部440、目标图像SD算出部450、以及管电流算出部460。
定位扫描像摄影部410执行被检体190的定位扫描像摄影，取得定位扫描像数据以及定位扫描像图像。定位扫描像图像取得顺序与在正式摄影中取得CT图像的顺序基本相同，定位扫描像摄影部410按照预先确定的摄影过程来对扫描机架110的各部发出指示，使它们动作，并使数据收集部140收集投影数据。此时收集的投影数据是定位扫描像数据。其中，在定位扫描像摄影中，不使X射线管121旋转地使其相对于被检体190从固定方向，例如从背面方向照射X射线，收集定位扫描像数据。
收集的定位扫描像数据从数据收集部140被送往图像重构部240，用于定位扫描像图像作成。所生成的定位扫描像图像例如在扫描时的扫描范围、切片位置(CT图像重构位置)设定等中利用。另外，在本实施方式中，收集的定位扫描像图像还利用于后述的被检体三维模型的作成。
三维模型作成部420解析定位扫描像数据，作成被检体的三维模型(被检体三维模型)。解析定位扫描像数据来作成被检体三维模型的范围设为从操作者受理了的扫描范围。被检体三维模型是将与沿着被检体190的体轴方向的任意位置(Z位置)对应的被检体190的各截面例如用具有与水等价的X射线吸收系数的椭圆截面(水当量椭圆)近似而得到的模型。该模型成为依赖于被检体190的Z位置而椭圆截面的长轴长度、短轴长度发生变化的三维的模型。作成的被检体三维模型的数据保存在存储装置250中。另外，在保有被检体的各切片位置的尺寸的数据的情况下，也可以没有本功能。
预测图像SD算出部430算出与各切片位置对应的Z位置的图像SD的预测值(预测图像SD；SD(Z)_pred)。算出的预测图像SD(SD(Z)_pred)在后述的扫描管电流的算出中使用。预测图像SD(SD(Z)_pred)使用专利文献3等所公开的手法来算出。具体地，求取与各切片位置对应的Z位置的被检体的X射线透过长度，使用与X射线透过长度相应的图像SD与管电流的相关关系(图像SD与管电流的平方根的倒数成正比)来算出。该图像SD与管电流的相关关系例如根据利用所使用的X射线CT装置10，在标准管电流下用各种尺寸的水体模进行拍摄而得到的数据来决定。或者基于仿真数据来作成。
另外，与各切片位置对应的Z位置(切片位置Z)的X射线透过长度WT根据被检体三维模型来算出。即，算出各切片位置Z上的被检体三维模型的椭圆截面的与距旋转架台的基准位置的旋转角相应的直径，作为X射线透过长度WT。因此，算出的X射线透过长度WT使用各切片位置Z的被检体三维模型的椭圆截面的长轴长度(WDia_X(Z))以及短轴长度(WDia_Y(Z))，例如用切片位置Z和距旋转架台的基准位置的旋转角θ的函数来表示(WT(Z，θ))。
对比度比算出部440算出每个切片位置Z的对比度比。对比度比是将扫描管电压下拍摄与切片位置Z对应的尺寸的被检体时的对比度用以标准条件下的摄影而得到的对比度进行归一化而得到的值。
在此，作为与切片位置Z对应的被检体尺寸，使用各切片位置Z的被检体三维模型的椭圆截面的长轴长度(WDia_X(Z))以及短轴长度(WDia_Y(Z))，使用按照以下的式(1)而算出的水当量直径(WDia(Z))。
[数1]
每个切片位置的对比度使用每个管电压的对比度变化曲线来决定。在图2中示出每个管电压的对比度变化曲线310的一例。对比度变化曲线310是表示规定的管电压下的被检体尺寸(WDia(Z))与对比度的关系的图表。该对比度变化曲线310预先使用模体等对X射线CT装置100能设定的每个管电压进行实际测量而得到，存储在存储装置250中。实际测量使用将封入了造影剂溶液的水棒插入到圆筒形的水模体内而得到的构成来进行。对每个管电压，使封入了造影剂溶液的水棒的半径固定，变更水模体的半径，由此测定对比度变化。
如图2所示，被检体尺寸与射束硬化效果的大小关联，被检体尺寸越小，射束硬化效果就越小，对比度就越提高。另外，一般由于X射线能量越小则X射线吸收率就越大，因此管电压越小，对比度就越提高。
另外，由于有无X射线滤波器带给对比度的影响不同，因此期望可以进一步按照X射线滤波器的种类来测定被检体尺寸与对比度的关系并存储。另外，当前在X射线CT装置100中使用的造影剂的主要成分是碘。因此，图2是设想碘造影剂中的对比度变化的图。还考虑在具有碘以外的主要成分的造影剂的情况下对比度变化特性也会发生变化。因此，也可以按照所使用的造影剂的主要成分的种类来实际测量被检体尺寸与对比度的关系并存储。这种情况下，设置在正式摄影时输入要使用的造影剂主要成分的机构，读取与登记的主要成分相应的对比度变化曲线310来使用。
对比度比算出部440使用图2所示的对比度变化曲线310，在扫描管电压的图表上，按每个切片位置Z得到与该位置的被检体尺寸(WDia(Z))对应的对比度(Cnt(Z)_kv)
对比度比算出部440同样还得到标准条件下所得到的对比度(Cnt(std)_kVptcl)。即，使用预先登记的标准被检体模型的长轴长度以及短轴长度，使用上述使(1)来算出标准被检体的水当量直径，作为标准被检体尺寸(WDia(std))。然后，在标准管电压的图表上，得到与标准被检体尺寸(WDia(std))对应的对比度(Cnt(std)_kVptcl)。
使用这些，对比度比算出部440按照以下的式(2)来算出对比度比(Cnt_Ratio(Z)_kV)。
[数2]
目标图像SD算出部450算出扫描管电压下的每个切片位置Z的目标图像SD(tgt_SD(Z))。目标图像SD通过将每个切片位置Z的对比度比(Cnt_Ratio(Z)_kV)与标准参考SD(Ref.SD_kVptcl)相乘而得到。在此，根据以下的式(3)而算出。
[数3]
tgt_SD(Z)＝Ref.SD_kVptcl*Cnt_Ratio(Z)_kV*k(Cnt_Ratio(Z)_kV) (3)
在此，标准参考SD(ref.SD_kVptcl)是在标准条件下进行摄影时设为目标的图像SD，作为设为基准的画质等级由操作者预先经由输入装置270而输入。另外，k(Cnt_Ratio(Z)_kV)是依赖于对比度比(Cnt_Ratio(Z)_kV)的比例常数。
另外，比例常数k(Cnt_Ratio(Z)_kV)考虑与设为识别对象的物体的对比度变化相应而变化的人的视觉特性变化来决定。具体地，事先对对比度不同的多个物体进行读影实验，事先掌握识别能力的变化，来算出比例常数k。例如，按照下面的式(4)来算出。
[数4]
k(Cnt_Ratio(Z)_kV)＝c+d*Cnt_Ratio(Z)_kV (4)
其中，c、d是实数常数。另外，式(4)是线性方程式。所决定的比例常数k(Cnt_Ratio(Z)_kV)预先存储在存储装置250中。另外，比例常数k(Cnt_Ratio(Z)_kV)的算出并不限于此。
管电流算出部460使用每个切片位置Z的、预测图像SD(SD(Z)_pred)和目标图像SD(tgt_SD(Z))，来算出满足目标图像SD(tgt_SD(Z))的扫描管电流。具体地，能用与专利文献3所公开的手法相同的手法来算出。
接下来，说明使用了以上的各部的本实施方式的扫描规划部280进行的摄影准备处理的流程。图3是本实施方式的摄影准备处理的处理流程。扫描规划部280受理操作者进行的摄影准备处理开始的指示，开始摄影准备处理。另外，标准管电压、标准被检体模型预先存储在存储装置250中。
首先，定位扫描像摄影部410执行定位扫描像摄影，得到定位扫描像数据以及定位扫描像图像(步骤S1001)。
接下来，扫描规划部280经由输入装置270受理各种参数的设定(步骤S1002)。在此，受理扫描范围(即扫描开始位置、扫描结束位置)、扫描管电压、扫描时间、X射线准直条件、图像切片厚度、重构滤波器函数的种类、视野尺寸以及画质等级(标准参考SD)等的输入。扫描范围在显示于显示装置260的定位扫描像图像上受理。另外，扫描开始位置以及扫描结束位置分别意味着在一系列的扫描中所得到的最初的CT图像的Z位置、最后的CT图像的Z位置。
接下来，三维模型作成部420作成被检体三维模型(步骤S1003)。在此，例如根据在步骤S1002输入的扫描范围和图像切片厚度，来决定与各切片位置相应的Z位置(切片位置Z)。然后，对扫描范围内的定位扫描像数据进行解析，来决定各切片位置Z的水当量椭圆。
接下来，预测图像SD算出部430算出每个切片位置Z的预测图像SD(SD(Z)_pred)(步骤S1004)。另外，正式处理只要在决定切片位置Z后的直到后述的扫描管电流算出为止之间，其定时就不受限定。
接下来，对比度比算出部440算出扫描管电压下的每个切片位置Z的对比度比(Cnt_Ratio(Z)_kV)(步骤S1005)。对比度比如上述那样，使用每个管电压的对比度变化曲线301，根据算出的各切片位置Z的对比度(cnt(Z)_kV)、和标准条件下的对比度来算出。
然后，目标图像SD算出部450使用对比度比(Cnt_Ratio(Z)_kV)、和标准参考SD(Ref.SD_kVptcl)，来算出目标图像SD(tgt_SD(Z))(步骤S1006)。
然后，管电流算出部460使用预测图像SD(SD(Z)_pred)和目标图像SD(tgt_SD(Z))，来算出每个切片位置Z的扫描管电流i(Z)(步骤S1007)。
扫描规划部280将用以上的顺序算出的扫描管电流以及在步骡S1002受理的扫描参数设定为摄影条件(步骤S1008)，并结束摄影准备处理。
如以上说明那样，根据本实施方式，在X射线CT装置100中进行正式摄影前，受理标准条件下的目标图像SD即标准参考SD(Ref.SD_kVptcl)的输入，作为设为目标的画质等级。然后，使用该标准参考SD(Ref.SD_kVptcl)，算出每个切片位置Z的目标图像SD(tgt_SD(Z))，决定扫描管电流。
在目标图像SD(tgt_SD(Z))的算出中使用对比度比。由此，算出的每个切片位置Z的目标图像SD(tgt_SD(Z))成为考虑了对比度的SD。因此，通过决定的扫描管电流而得到的CT图像具有高诊断能力。
另外，操作者输入的是标准条件下的目标图像SD。因此，本实施方式的X射线CT装置中的射线量控制的操作性由于与现有的通过设定目标图像SD并决定管电流来进行射线量控制的X射线CT装置大致相同，因此能无损操作性地使用。
进而，在考虑了对比度的目标图像SD中还考虑被检体的尺寸。如图2所示，被检体的尺寸越小则对比度越大。根据本实施方式，在被检体的尺寸小于被检体标准尺寸的情况下，通过式(3)将目标图像SD设定得比输入的标准参考SD(Ref.SD_kVptcl)大。因此，能进一步抑制受照剂量地确保同等的画质。因此，根据本实施方式能考虑CT图像的对比度，根据被检体的尺寸来谋求受照剂量的最优化。
另外，考虑了对比度的目标图像SD中还考虑管电压。如图2所示，若被检体的尺寸相同，则管电压越低则对比度越大。因此，在被检体的尺寸相同的情况下，通过使用比标准管电压低的管电压，能将目标图像SD设定得比Ref.SD_kVptcl大。因此，能实现在抑制受照剂量的同时确保同等的画质的扫描。
如以上说明的那样，根据本实施方式，通过设定目标图像SD并决定扫描管电流来进行射线量控制，在抑制了被检体的受照剂量的X射线CT装置中，能不使操作性恶化地得到具有高诊断能力的图像。
另外，在上述实施方式中，作为特定标准被检体的信息，预先登记了水当量椭圆截面的长轴长度以及短轴长度，但并不限于此。例如，也可以根据被检体的标准体重(Wgt_std)或被检体的标准截面积等来求取水当量直径(WDia)。使用下面的式(5)，来根据标准体重(Wgt_std)算出水当量直径(WDia)。
[数5]
WDia＝a+b*Wgt_std (5)
在此，a、b是实数常数。作为a、b，也可以对扫描范围内的每个部位保持不同的值。标准体重(Wgt_std)也可以预先保持，另外，例如也可以构成为根据存储于存储装置250中的被检体信息(出身国、年龄、性别、身高、体重)来算出。
另外，从标准体重(Wgt_std)变换为水当量直径(WDia)的变换式并不限定于式(5)那样的线性变换。只要是能使从标准体重向水当量直径的变换误差减小的变换式，就可以是任何的变换式。另外，标准体重预先保持在存储装置250中。此时，期望如“成人被检体”、“小儿被检体”那样按每个值相差较大的条件保持。进而，在“成人被检体”中，也可以按性别、国别将标准体重表格化来保持。
另外，在本实施方式中，作为操作者作为输入而指定的画质等级，使用标准条件下的目标图像SD即标准参考SD(Ref.SD_kVptcl)。但是，操作者所指定的画质等级并不限于此。例如，也可以是在扫描管电压下拍摄标准被摄体时要满足的图像SD(参考SD；Ref.SD_kV)。
这种情况下，目标图像SD算出部430用下面的式(6)来算出每个切片位置Z的目标图像SD(tgt_SD(Z))。
[数6]
tgt_SD(Z)＝Ref.SD_kV*Cnt_Ratio(Z)_kV*k(Cnt_Ratio(Z)_kV) (6)
此时，对比度比算出部440按照下面的式(7)来算出对比度比(Cnt_Ratio(Z)_kV)。
[数7]
即，用扫描管电压下拍摄标准被检体时的对比度(Cnt(std)_kV)来对扫描管电压下的每个切片位置Z的对比度(Cnt(Z)_kV)进行归一化。另外，比例常数k(Cnt_Ratio(Z))如上述式(4)同样地算出。
在将操作者所指定的画质等级设为参考SD(Ref.SD_kV)的情况下的摄影准备处理的流程基本与图3所示的处理流程相同。其中，操作者在步骤S1002输入的画质等级成为参考SD(Ref.SD_kV)。另外，如上述式(5)、(6)所示那样，步骤S1005中的对比度比的算出在图2中基于扫描管电压下的对比度变化曲线310来进行。
若如此构成，操作者作为画质等级而输入的参数成为在扫描管电压下拍摄标准被检体时要满足的目标图像SD。因此，所得到的断层像的图像SD与输入值的背离减少，操作者变得容易预先掌握画质。
如以上说明那样，根据本实施方式，在设定目标图像SD来进行射线量控制的X射线CT装置中，能合适地考虑对比度变化来决定摄影射线量。即，根据本实施方式，算出不仅考虑了图像SD还考虑了被检体的对比度变化的摄影条件，由于是在该算出的摄影条件下进行扫描的构成，因此，能提供在防止过剩的X射线受照的同时得到诊断中需要的充分的画质的断层图像的X射线CT装置。
《第2实施方式》
接下来，说明应用本发明的第2实施方式。本实施方式的X射线CT装置基本具有与第1实施方式相同的构成。另外，在本实施方式中，用与第1实施方式相同的顺序，基于由操作者输入的画质等级来算出管电流，决定摄影条件。但是，在本实施方式中，受理由操作者对用第1实施方式的顺序算出的对管电流的修正。因此，本实施方式的计算机装置210取代第1实施方式的扫描规划部280而具备扫描规划部281。下面，在本实施方式中，以与第1实施方式不同的构成为主来进行说明。
在图4中示出本实施方式的扫描规划部281的功能块。如本图所示，本实施方式的扫描规划部281与第1实施方式同样地执行摄影准备处理。因此，具备：定位扫描像摄影部410、三维模型生成部420、预测图像SD算出部430、对比度比算出部440、目标图像SD算出部450、以及管电流算出部460。
另外，本实施方式的扫描规划部281受理操作者对目标图像SD算出部450以及管电流算出部460算出的结果的承认以及/或者变更的指示。为了将其实现，本实施方式的扫描规划部281进一步地具备算出结果显示部470和扫描指标算出部480。
扫描指标算出部480在管电流算出部460算出扫描管电流后，算出扫描管电压(kV)下的参考SD(Ref.SD_kV)、平均管电流(Ave.mA)、以及受照剂量(CTDIvol)，作为扫描条件评价指标。另外，平均管电流是在扫描范围内所调制的扫描管电流的平均值。另外，扫描指标算出部480遵照来自操作者的指示，针对X射线CT装置100能设定的各管电压分别算出上述扫描条件评价指标。
各管电压(kV)下的参考SD(Ref.SD_kV)由于是在扫描管电压(kV)下拍摄标准被检体的情况下应满足的目标图像SD，因此，能通过第1实施方式的式(3)，如以下式(8)那样算出。
[数8]
Ref.SD_kV＝Ref.SD_kVptcl*Cnt_Ratio(std)_kV*k(Cnt_Ratio(std)_kV) (8)
在此，Cnt_Ratio(std)_kV是用标准管电压下的标准被检体的对比度Cnt(std)_kVptcl对各管电压下标准被检体的对比度进行归一化而得到的对比度比，通过下面的式(9)来求取。
[数9]
另外，k(Cnt_Ratio(std)_kV)是依赖于对比度比(Cnt_Ratio(std)_kV)的比例常数。该比例常数k(Cnt_Ratio(std)_kV)考虑按照设为识别对象的物体的对比度变化而变化的人的视觉特性变化来决定，例如遵照以下的式(10)而算出。
[数10]
k(Cnt_Ratio(std)_kV)＝c+d*Cnt_Ratio(std)_kV (10)
其中，c、d是实数常数。
另外，扫描管电压以外的管电压下的管电流使用所算出的参考SD(Ref.SD_kV)，用第1实施方式的手法算出。然后，根据所算出的管电流来算出平均管电流(Ave.mA)以及受照剂量(CTDIvol)。
另外，本实施方式的扫描指标算出部480在从操作者受理到参考SD(Ref.SD_kV)的值的变更的情况下，将变更后的参考SD(Ref.SD_kV)的值设为标准参考SD(Ref.SD_kVptcl)，将与受理了变更的参考SD对应的管电压设为标准管电压，来算出其它的管电压的参考SD。
算出结果显示部470将扫描指标算出部480的算出结果显示于显示装置260。
在扫描指标算出部480算出扫描管电压(kV)下的扫描条件评价指标的情况下，算出结果显示部470使用所算出的扫描条件评价指标，生成评价指标显示510，并将其显示于显示装置260。在图5中示出评价指标显示510的显示例。如本图所示，评价指标显示510具备：扫描条件评价指标511、承认按钮512、以及汇总显示按钮513。
承认按钮512受理将所显示的扫描条件评价指标设为正式摄影的摄影条件的指示。另一方面，汇总显示按钮513参照其它的摄影条件，受理变更摄影条件的指示。在受理了汇总显示按钮513的按下的指示的情况下，扫描指标算出部480针对X射线CT装置100能设定的各管电压，分别算出上述扫描条件评价指标。
另外，在扫描指标算出部480算出各管电压下的扫描条件评价指标的情况下，算出结果显示部470生成评价指标汇总显示520，并将其显示于显示装置260。在图6中示出评价指标汇总显示520的显示例。如本图所示那样，评价指标汇总显示520具备每个管电压的扫描条件评价指标521、选择受理栏522、以及决定按钮523。在此，作为一例，示出在X射线CT装置100中能设定80、100、120、140这4种管电压的情况。
在评价指标汇总显示520中，也可以构成为在扫描条件评价指标521中除了显示扫描指标算出部480所算出的扫描条件指标以外，还显示扫描速度(Rot.Sp)、波束间距(B.Pitch)、图像切片厚度(Thick)、以及图像重构滤波器(Kernel)。这些参数由操作者作为摄影条件而预先输入，或者在环境设定、规程设定时等预先输入。
选择受理栏(Set)522是选择用哪个管电压来执行扫描这样的操作者的选择的区域。在图6中，例示了选择120kV作为扫描管电压来进行强调显示的情况。决定按钮523受理所选择的管电压和将与其建立了对应的扫描条件评价指标设为摄影条件的决定的指示。
另外，在此，操作者能变更参考SD(Ref.SD_kV)、扫描速度(Rot.Sp)、波束间距(B.Pitch)、图像切片厚度(Thick)、以及图像重构滤波器(Kernel)的各值。在评价指标汇总显示520中，受理对各栏直接输入的值。即，若对任意的栏输入值，则扫描指标算出部480受理该值，并算出平均管电流(Ave.mA)以及受照剂量(CTDIvol)。此时，若在参考SD(Ref.SD_kV)栏输入值，则扫描指标算出部480在算出其它的管电压的参考SD后，基于新的输入参数来算出平均管电流(Ave.mA)以及受照剂量(CTDIvol)。
在图7中示出变更后的评价指标汇总显示520的显示例。图7中，示出将扫描管电压100kV下的参考SD(Ref.SD_kV)以及波束间距(B.Pitch)分别从13.9变更为13.0，从1.09变更为0.84的示例。这是操作者期望更高画质来进行变更的示例。
在受理参考SD(Ref.SD_kV)的值的变更的指示时，扫描指标算出部480以13.0为基础，分别对其它的扫描管电压条件下的参考SD(Ref.SD_kV)自动地重新算出。算出是通过在上述式(8)中将Ref.SD_kVptcl重读为13.0、将kVptcl重读为100kV来进行的。
下面，说明本实施方式中的扫描规划部281进行的摄影准备处理的流程。图8是本实施方式的摄影准备处理的处理流程。在本实施方式中，也是扫描规划部281通过受理操作者的摄影准备处理开始的指示，而开始摄影准备处理。另外，在本实施方式中，标准管电压、标准管电流、标准被检体模型也是预先存储在存储装置250中。
在受理摄影准备处理开始的指示时，本实施方式的扫描规划部281执行第1实施方式的摄影准备处理中的步骤S1001～S1007，算出扫描管电压下的扫描管电流(扫描管电流算出处理；步骤S2001)。
接下来，扫描指标算出部480算出扫描管电压的扫描条件评价指标(S2002)。算出结果显示部470作成评价指标显示510，并将其显示于显示装置260(步骤S2003)，等待来自操作者的指示。
扫描规划部281在从操作者受理了承认的指示时(步骤S2004)，将正显示的扫描管电压以及扫描条件评价指标设定为摄影条件(步骤S2009)，结束处理。
另一方面，在从操作者受理了汇总显示的指示时(步骤S2004)，扫描指标算出部480针对X射线CT装置100能设定的各管电压，分别算出上述扫描条件评价指标(步骤S2005)。算出结果显示部470作成评价指标汇总显示520并将其显示于显示装置260(步骤S2006)，等待来自操作者的指示。
在选择了特定的管电压、受理了没有值的变更的决定的指示时(步骤S2007)，扫描规划部281将所选择的管电压和与该管电压建立了对应的扫描条件评价指标设定为摄影条件(步骤S2009)，结束处理。
另一方面，在从操作者受理了扫描条件评价指标的值的变更的指示时(步骤S2007)，扫描指标算出部480以变更后的值为基准来重新算出扫描条件评价指标(步骤S2008)。然后，返回至步骤S2006，反复处理。
如以上说明那样，根据本实施方式，将输入的摄影条件以及算出的管电流、参考SD作为摄影条件评价指标进行显示，让操作者来选择其是否合适。进而，按照操作者的指示，汇总显示将其它的管电压设为扫描管电压的情况下的摄影条件评价指标。
因此，操作者能观看显示来与其它的摄影条件进行比较，或者变更为其它的摄影条件。本实施方式由于具有这样的构成，因此除了在第1实施方式得到的效果以外，还能在适当地考虑了不同的摄影条件的情况下的对比度变化的同时谋求受照剂量以及画质的最优化。
另外，能将操作者作为画质等级而输入的参数变更为期望的值。变更后的画质等级是在扫描管电压下拍摄标准被摄体时应满足的目标图像SD。因此，能得到不仅所得到的图像的图像SD与输入值的背离少、且更接近期望的画质的画质的图像。
另外，在上述实施方式中，当变更参考SD的值时，对输入值并不设限制。但是，例如也可以设限制，以使得仅受理用第1实施方式的手法算出的参考SD的±10％以内的值的输入。由此，能不牺牲对比度的考虑地更加接近期望的画质。许可其它的变更的参数也相同，也可以构成为仅受理在预先确定的装置的制约的范围内的变更。
另外，在本实施方式中，构成为对选择的扫描管电压进行强调显示，但并不限于此，例如也可以构成为比较能选择的扫描管电压的全部的条件下的受照剂量，并对受照剂量成为最小的扫描管电压条件进行强调显示。
《第3实施方式》
接下来说明应用本发明的第3实施方式。本实施方式基本与上述各实施方式同样构成，但标准被检体尺寸的确定手法不同。即，在上述实施方式中，根据作为标准被检体模型而预先登记的水当量椭圆的长轴长度以及短轴长度、或者根据预先登记的标准体重等来算出标准被检体尺寸。但是，在本实施方式中，通过在定位扫描像图像上设定规定的断层位置(参考SD设定线)，来决定被检体标准尺寸。因此，本实施方式的计算机装置210取代第1实施方式的扫描规划部280而具备扫描规划部282。下面以与第1实施方式不同的构成为主来说明本实施方式。
在图9示出本实施方式的扫描规划部282的功能框图。如本图所示，本实施方式的扫描规划部282具有基本与第1实施方式的扫描规划部280相同的构成，具备：定位扫描像摄影部410、三维模型生成部420、预测图像SD算出部430、对比度比算出部440、目标图像SD算出部450、以及管电流算出部460。进而，本实施方式的扫描规划部282具备标准被检体尺寸算出部490。
标准被检体尺寸算出部490在定位扫描像图像上受理标准参考SD设定线的输入。如图10所示，在定位扫描像图像600上，在扫描范围610间设定标准参考SD设定线620。操作者在显示于显示装置260的定位扫描像图像600上，首先设定扫描范围610，在设定的扫描范围610内设定标准参考SD设定线620。标准被检体尺寸算出部490受理操作者的输入，将其存储在存储装置250中。在此，标准参考SD设定线620一般设定在扫描范围610间，但也能设定在扫描范围610以外。
另外，标准被检体尺寸算出部490在三维模型作成部420作成被检体三维模型后，将与标准参考SD设定线620对应的Z位置的被检体三维模型的椭圆截面设为标准被检体模型。然后，根据该椭圆截面的长轴长度(WDia_X(std))以及短轴长度(WDia_Y(std))，使用第1实施方式的式(1)，来算出标准被检体尺寸(WDia(std))。
下面，说明本实施方式的扫描规划部282进行的摄影准备处理的流程。图11是本实施方式的摄影准备处理的处理流程。在本实施方式中，扫描规划部282受理操作者的摄影准备处理开始的指示而开始摄影准备处理。另外，表征标准管电压、标准管电流、标准被检体的椭圆数据预先存储在存储装置250中。
首先，定位扫描像摄影部410执行定位扫描像摄影，得到定位扫描像数据以及定位扫描像图像(步骤S3001)。
接下来，扫描规划部280经由输入装置270来受理各种参数的设定(步骤S3002)。在此，除了受理扫描范围(即扫描开始位置、扫描结束位置)、扫描管电压、扫描时间、X射线准直条件、图像切片厚度、重构滤波器函数的种类、视野尺寸、以及画质等级(标准参考SD)等以外，还受理标准参考SD设定线620的输入。扫描范围610以及标准参考SD设定线620在显示于显示装置260的定位扫描像图像600上受理。
接下来，三维模型作成部420以与第1实施方式相同的手法作成被检体三维模型(步骤S3003)。
接下来，标准被检体尺寸算出部470算出标准被检体尺寸(步骤S3004)。在此，确定与在步骤S3002输入的标准参考SD设定线620对应的Z位置的、被检体三维模型的水当量椭圆，使用该水当量椭圆的长轴长度以及短轴长度来计算。
接下来，预测图像SD算出部430算出每个切片位置Z的预测图像SD(SD(Z)_pred)(步骤S3005)。
接下来，对比度比算出部440算出扫描管电压下的每个切片位置Z的对比度比(Cnt_Ratio(Z)_kV)(步骤S3006)。此时，作为标准被检体尺寸，使用在步骤S3004算出的尺寸。
然后，目标图像SD算出部430使用对比度比(Cnt_Ratio(Z)_kV)、和标准参考SD(Ref.SD_kVptcl)，来算出目标图像SD(tgt_SD(Z))(步骤S3007)。
然后，管电流算出部440使用预测图像SD(SD(Z)_pred)和目标图像SD(tgt_SD(Z))，来算出每个切片位置Z的扫描管电流i(Z)(步骤S3008)。
扫描规划部280将用以上的顺序算出的扫描管电流以及在步骤S3002受理的扫描参数设定为摄影条件(步骤S3009)，结束摄影准备处理。
如以上说明那样，根据本实施方式，能得到与第1实施方式相同的效果。进而，在本实施方式中，由于操作者在定位扫描像图像上直接设定被检体标准尺寸，因此在正式摄影的过程中，易于掌握设为基准的画质等级。
另外，在此，以第1实施方式为基础说明了本实施方式，但本实施方式同样能应用在第2实施方式中。
以上，举出3个实施方式来说明了本发明。本发明的技术范围并不限于这些实施方式。只要是本领域技术人员，毫无疑问就能在本申请公开的技术思想的范畴内想到各种变更例或修正例，需要了解的是，当然这些也属于本发明的技术范围。
符号说明
100 X射线CT装置
110 扫描机架
120 X射线管装置
121 X射线管
122 X射线滤波器
123 补偿滤波器
130 X射线检测部
140 数据收集部
150 高电压产生部
160 X射线管旋转控制部
170 检查床
180 检查床移动控制部
190 被检体
210 计算机装置
220 总线
230 扫描控制部
240 图像重构部
250 存储装置
260 显示装置
270 输入装置
280 扫描规划部
281 扫描规划部
282 扫描规划部
310 对比度变化曲线
410 定位扫描像摄影部
420 三维模型作成部
430 预测图像SD算出部
440 对比度比算出部
450 目标图像SD算出部
460 管电流算出部
470 算出结果显示部
480 扫描指标算出部
490 标准被检体尺寸算出部
510 评价指标显示
511 扫描条件评价指标
512 承认按钮
513 汇总显示按钮
520 评价指标汇总显示
521 扫描条件评价指标
522 选择受理栏
523 决定按钮
600 定位扫描像图像
610 扫描范围
620 标准参考SD设定线

Claims (4)

1.一种X射线CT装置，具备：
X射线管，其一边在被检体的周围旋转，一边曝射X射线；
X射线检测器，其夹着被检体与所述X射线管对置配置，检测透过了被检体的X射线量；
图像重构单元，其基于所述X射线检测器检测出的X射线量来重构被检体的断层像；和
显示单元，其显示所述断层像，
所述X射线CT装置的特征在于，还具备：
受理单元，其受理在以特定管电压拍摄预先确定的尺寸的标准被检体的情况下的特定摄影条件下要满足的图像噪声标准偏差，作为标准画质等级；
扫描规划单元，其使用所述标准画质等级来算出作为目标的图像噪声标准偏差即目标画质等级，算出达成该目标画质等级的扫描管电流，使用该扫描管电流来设定正式摄影时的摄影条件；和
控制单元，其遵照设定的所述摄影条件来控制所述X射线管、所述X射线检测器以及所述图像重构单元的动作，
所述扫描规划单元还具备：条件评价指标算出单元，其在算出所述扫描管电流后，算出该扫描管电流的平均值、以及将所述特定管电压设为在正式摄影时使用的管电压的情况下的所述标准画质等级，
所述显示单元显示所述条件评价指标算出单元所算出的平均值和标准画质等级，作为条件评价指标，
所述受理单元受理所显示的所述条件评价指标的承认与否，
所述扫描规划单元在经由所述受理单元进行了承认的情况下，使用算出的所述扫描管电流来设定正式摄影时的摄影条件。
2.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于，
所述条件评价指标算出单元在所述受理单元受理了所述摄影条件评价指标的否认指示的情况下，针对该X射线CT装置能设定的其它的各个管电压，算出所述标准画质等级和扫描管电流的平均值，作为各管电压的条件评价指标，
所述显示单元每当所述条件评价指标算出单元算出各管电压的条件评价指标时，就将该算出的各条件评价指标与管电压建立对应地汇总显示，
所述受理单元从汇总显示的管电压中受理在正式摄影中使用的管电压的选择，
所述扫描规划单元使用选择的所述管电压、和与该管电压建立了对应的条件评价指标来设定正式摄影时的摄影条件。
3.根据权利要求2所述的X射线CT装置，其特征在于，
所述受理单元受理所汇总显示的所述条件评价指标的标准画质等级的变更，
所述条件评价指标算出单元在所述受理单元受理了所述变更的情况下，基于变更后的值来算出各个所述管电压的所述标准画质等级。
4.一种管电流决定方法，决定X射线CT装置在摄影时使用的扫描管电流，其特征在于，具备：
画质等级受理步骤，受理在以特定管电压拍摄预先确定的尺寸的标准被检体的情况下的特定摄影条件下要满足的图像噪声标准偏差，作为标准画质等级；
目标画质等级算出步骤，使用所述标准画质等级来算出作为目标的图像噪声标准偏差即目标画质等级；和
管电流决定步骤，算出达成算出的所述目标画质等级的扫描管电流，根据算出的扫描管电流来决定在正式摄影中使用的管电流，
所述管电流决定步骤具备：
承认与否受理步骤，在扫描管电流被算出后，算出所算出的扫描管电流的平均值以及正式摄影时的管电压下的所述标准画质等级来作为条件评价指标并予以显示，且受理算出结果的承认与否；
条件评价指标算出步骤，在所述承认与否受理步骤中不受理承认指示的情况下，针对该X射线CT装置中能设定的其它的各个管电压，来算出所述标准画质等级和所述扫描管电流的平均值，作为各管电压的条件评价指标；和
选择受理步骤，每当在所述条件评价指标算出步骤中算出所述条件评价指标时，汇总显示该条件评价指标来对选择进行受理，
在所述承认与否受理步骤中进行了承认的情况下，将算出的所述扫描管电流决定为正式摄影时的管电流，在所述选择受理步骤中进行了选择的情况下，将算出了所选择的条件评价指标的扫描管电流决定为正式摄影时的管电流，
在所述条件评价指标算出步骤中，在所述汇总显示上变更了标准画质等级的值的情况下，基于变更后的值来重新算出各个所述管电压的所述条件评价指标。
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