JP2000189414A - コンピュ―タ断層撮影装置 - Google Patents
コンピュ―タ断層撮影装置Info
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Abstract
察しながらスライス面の位置を簡単な操作で修正するこ
とができるコンピュータ断層撮影装置を提供することで
ある。 【解決手段】本発明に係るコンピュータ断層撮影装置
は、1枚の断層画像データを再構成するのに必要な多方
向の投影データを連続的に収集し、収集した投影データ
に基づいて断層画像データを連続的に再構成し、断層画
像データを連続的に表示し、被検体を一方向から見たX
線の投影画像であるスキャノグラムを撮影し、スキャノ
グラムをラインカーソルと共に表示し、このスキャノグ
ラム上でラインカーソルの位置を変化させるとそのライ
ンカーソルの位置に対応するスライス位置に寝台の天板
をスライドするように制御する。
Description
撮影装置(以下、CTと略称する)に係り、特にスキャ
ン動作を連続的に実行可能なCTに関する。
像再構成、画像表示の3つの処理が時系列的に行なわれ
る。X線管の回転、またはX線管と検出器アレイの一体
的な回転により収集された多方向の投影データはディジ
タル化され、キャリブレーション等の前処理を受けた
後、生データとして磁気ディスク等の大容量記憶装置に
一旦格納される。
が読出され、メモリを介して再構成部に送り込まれる。
再構成部で再構成された断層画像データは、磁気ディス
クに格納されると共に、表示用メモリを介してビデオ信
号としてCRTモニタに転送され表示される。
続スキャンが可能になった。この連続スキャンにより、
同一又は複数のスライスに関する複数の多方向の投影デ
ータが時系列的に収集できるようになった。これらの多
方向の投影データは、上述したように磁気ディスクを介
して任意のタイミングで再構成部に読出され、再構成に
供されていた。この再構成処理に要する時間はスキャン
時間より長く、しかも磁気ディスクは格納及びアクセス
時間が長い。したがって、連続スキャンを実行しなが
ら、リアルタイムで断層画像をシネ映像のように連続的
に表示させることはできなかった。
化の域に達しようとしている。これにより、連続スキャ
ンを実行しながら、リアルタイムで断層画像をシネ映像
のように連続的に表示させることが期待されているが、
磁気ディスクの格納及びアクセス時間が長いことが障害
となって実用に至っていない。さらに、磁気ディスクへ
の格納及びアクセスの際の待ち時間が不規則に発生する
ので、スキャン動作から断層画像の表示までの時間間隔
が不規則になって、被検体の実際の動きを再現すること
ができなかった。
現場で使用する場合、次のような様々な問題も発生す
る。第1の問題は、通常、オペレータは投光器から被検
体に投光した十字光を見ながら天板をマニュアルでスラ
イドすることによりスライス位置を合わせているが、こ
の作業は長時間を要する。第2の問題は、ヘリカルスキ
ャンやマルチスライススキャン等の天板移動を伴うスキ
ャンにおいて、スキャンを一時的に中断すると、再開す
るまでに長時間を要する。なぜなら、再開時には中断時
の表示画像のスライス位置まで天板をマニュアルで戻す
作業が必要になるからである。
画像をリアルタイムで観察しながらスライス面の位置を
簡単な操作で修正することができるコンピュータ断層撮
影装置を提供することである。
後、再開する場合、中断時に表示されている断層画像の
スライス位置まで天板を自動的に戻すコンピュータ断層
撮影装置を提供することである。
ータ断層撮影装置は、1枚の断層画像データを再構成す
るのに必要な多方向の投影データを連続的に収集するデ
ータ収集手段と、前記データ収集手段が収集した投影デ
ータに基づいて断層画像データを連続的に再構成する再
構成手段と、前記断層画像データを連続的に表示する表
示手段と、被検体を載置する天板を所定方向に移動可能
に支持する寝台と、被検体を一方向から見たX線の投影
画像であるスキャノグラムを撮影する手段と、前記スキ
ャノグラムをラインカーソルと共に表示する手段と、前
記スキャノグラム上で前記ラインカーソルの位置を変化
させるための入力手段と、前記スキャノグラム上での前
記ラインカーソルの位置に対応するスライス位置に前記
天板をスライスするように前記寝台を制御する制御手段
とを具備する。
は、1枚の断層画像データを再構成するのに必要な多方
向の投影データを連続的に収集するデータ収集手段と、
前記データ収集手段が収集した投影データに基づいて断
層画像データを連続的に再構成する再構成手段と、前記
投影データの収集から一定時間経過後に断層画像データ
の連続表示を開始する表示手段と、被検体を載置する天
板を所定方向に移動可能に支持する寝台と、前記天板を
移動しながら前記投影データを収集させる制御手段と、
前記投影データの収集の中断を指示するための入力手段
とを具備し、前記制御手段は前記入力手段を介して中断
が指示されたとき、前記収集手段を制御して前記投影デ
ータの収集を中断させ、且つ最新の断層画像データのス
ライス位置に前記天板を戻すように前記寝台を制御する
ことを特徴とする。
撮影装置によれば、スキャノグラム上でのラインカーソ
ルの位置を変更する簡単にして理解しやすい入力方法
で、天板がスライドしてスライス位置がスキャノグラム
上でのラインカーソルの位置に対応する位置に設定され
る。
によれば、投影データの収集が中断されたとき、最新の
断層画像データのスライス位置に天板が自動的に戻るの
で、迅速に投影データの収集を再開することができる。
るコンピュータ断層撮影装置の実施例を説明する。 (第1実施例)図2は第1実施例の構成を示す概略図で
ある。本実施例のコンピュータ断層撮影装置は、架台
1、寝台2、操作卓3から構成される。架台1の中心部
には、被検体が挿入される開口部4が設けられている。
架台1の前面には、寝台2が配置される。寝台2は電動
で高さが調節できるように構成されている。寝台2の上
面には被検体が載置される天板5が設けられ、天板5は
寝台2の上面から架台1の方へ電動でスライドできるよ
うに構成されている。なお、図示していないが、架台1
の下部にキャスター等が取り付けられ、架台1が寝台2
に向かって手動でスライド可能となっている。これは、
手術と併用してCT透視が用いられることがあり、この
場合、天板5を動かすことよりも、架台1を動かすこと
によってスライス位置を変えることが安全性の点から好
ましいからである。もちろん、天板5のスライドにより
スライス位置を変えることもできる。なお、撮影モード
においては、天板5のスライドのみによってスライス位
置を変えることが一般的である。
でいてもよい)6、CRTモニタ7が配置され、操作卓
3内には制御部が収納されている。この制御部は架台
1、寝台2のいずれにも接続される。
上に載置された被検体10に扇状のX線ビームを曝射す
るX線管12と、X線管12の焦点を中心として複数の
検出器が円弧状に配列されてなり、被検体10を透過し
たX線を多チャンネルで検出する検出器アレイ16と
が、被検体10を挟んで対向したまま一体として被検体
10の周囲を連続回転することができるように回転部に
支持されている。さらに、このX線管12と検出器アレ
イ16は、固定部に対してスリップリングを介して電気
的に接続されている。これにより、X線管12と検出器
アレイ16とが被検体10の周囲を連続回転しながら、
1枚の断層画像の再構成に要する被検体10に関する多
方向の投影データを連続的に収集することができ、同一
スライス位置で連続して回転する場合は、例えば造影剤
の流入、流出による断層画像の変化を追跡するいわゆる
ダイナミックスキャンが可能となり、また回転に同期し
てスライス位置を変える場合は、いわゆるヘリカルスキ
ャンが可能となる。なお、このタイプのCTは、いわゆ
る第3世代(R/R方式)と称される。なお、架台1と
しては、このタイプに限定されず、360゜にわたって
検出器が被検体の周囲に配列され、X線管12のみが回
転するいわゆる第4世代(R/S方式)でもよいし、検
出器に加えてX線管12も360゜にわたって被検体の
周囲に配置されるいわゆる第5世代(S/S方式)でも
よい。
めにX線管12に管電流、管電圧を連続的又はパルス状
に供給するX線発生装置14が設置され、スリップリン
グを介してX線管12に接続されている。このX線発生
装置14は架台1の回転部に実装することも可能であ
る。また、架台1の回転部には、データ収集システム
(DAS;Data Acquisition System)18が設置され、
検出器アレイ16に接続されている。このデータ収集シ
ステム18は、検出器アレイ16の各検出器からの出力
信号を時間的に積分する積分器と、この積分器の出力を
チャンネル単位で高速且つシリアルに取り込むためのマ
ルチプレクサと、このマルチプレクサの出力信号をディ
ジタルに変換するアナログディジタルコンバータ等から
構成され、X線パス毎のX線透過率に反映した投影デー
タを収集し出力する。
図である。ホストコントローラとしてのCPU22が設
けられ、コントロールバス24とデータバス26とがこ
のCPU22に接続される。CPU22はクロック回路
42を内蔵し、このクロック回路42からのクロックを
用いて各部の動作及び時間を管理し、またこのクロック
を共通クロックとして制御部20内の各部に供給するよ
うになっている。コントロールバス24には、前処理部
28、ディスクインターフェース(ディスクI/F)3
0、再構成部32、表示メモリ34が接続される。この
コントロールバス24には、上述したキーボード6、X
線発生装置14が接続される。データバス26には、前
処理部28、ディスクI/F30、再構成部32、表示
メモリ34、メモリ36が接続される。ディスクI/F
30には大容量記憶装置としての磁気ディスク装置38
が接続される。前処理部28には、データ収集システム
18が接続される。データ収集システム18からの投影
データは、前処理部28でキャリブレーション等の前処
理を受けた後、生データとしてデータバス26を介し
て、読み書き可能なDRAM等のメモリ36に一旦書き
込まれ、さらにここから読み出されて再構成部32に送
られる。再構成部32は、多方向の投影データに基づい
て断層画像データを再構成する。この断層画像データ
は、読み書き可能なDRAM等の表示用メモリ34に一
旦書き込まれ、さらにここからCRTモニタ7に読み出
され、断層画像として表示される。また、この断層画像
データは、表示用メモリ34から読み出され、ディスク
I/F30を介して磁気ディスク装置38に格納され
る。
は、透視モードのフローチャートである。図5は透視モ
ードのスキャンから表示までの概略的な流れを示す図で
ある。。本実施例では、上述したように動作モードとし
て、透視モードと撮影モードとを有し、キーボード6を
介して入力されたオペレータの指示により、一方のモー
ドが選択的に設定される。動作が開始されると、ステッ
プ#10でX線管12、検出器アレイ16の連続回転が
開始され、連続スキャンが開始される。連続スキャンと
は、スキャン動作を連続的に繰り返すことで定義され
る。スキャン動作とは、X線管12と検出器アレイ16
とが回転しながら、1枚の断層画像を再構成するのに要
する多方向の投影データを収集することで定義される。
連続スキャンの間、スライス位置は固定されていてもよ
いし、変化してもよい。後述するように、本実施例によ
れば、データ収集、画像再構成、表示が一連の動作とし
て高速に行なわれるとともに、1枚分の投影データを収
集するスキャン動作時間から、再構成処理を経て、断層
画像を表示するまでの時間間隔(時間差)が全てのスキ
ャン動作に対して一定であるので、スキャン動作から断
層画像の表示までの時間間隔がメモリ34,36への書
き込み、読み出し時の待ち時間の有無等に起因して不規
則になって被検体10の実際の動きを実時間で再現する
ことができなくなることなく、ほぼリアルタイムで断層
画像をシネ映像のように表示することができる。この透
視モードは、例えば、穿刺治療中に穿刺針の先端の腫瘍
部への到達を、連続スキャンしながら断層画像の連続表
示により確認するために行なわれる。この場合は、連続
スキャン中のスライス位置は固定である。また、通常の
撮影を行なうスライス位置の位置決めのために使用され
ることもできるが、この場合はスライス位置を自由に変
えることが必要になると考えられる。このスライス位置
の変化は天板5のスライドによってもよいが、手術中に
透視モードを使う場合は、種々の管や器材が取り付けら
れている患者を動かすことは好ましくないので、架台1
のスライドによりスライス位置を変えることが望まし
い。なお、この場合、架台1にパワーアシスト機構を備
えておいて、医師が軽快に手動で移動できる構成が好ま
しい。さらに、透視モードの場合のスライス位置の変化
は通常のヘリカルスキャンのように、一定速度である必
要はなく、不規則に停止と移動を繰り返したり、速度を
変化させてもよい。
集され出力される投影データは、前処理部28でキャリ
ブレーション等の前処理を受けた後、生データとしてメ
モリ36に順次書込まれる。例えば、X線管12と検出
器アレイ16の回転速度が1秒/1回転とし、1回の連
続スキャンはX線管12と検出器アレイ16が50回転
する期間(50秒)が決められる。この期間は、X線管
12の耐熱性及び被検体10の被曝に対する安全性との
観点から決められる許容時間を越えないように設定され
ている。1回の連続スキャン分の全ての生データを格納
できるように、1回転で2MBの生データが収集される
として、約100MBの記憶容量をメモリ36は保有し
ている。また、表示用メモリ34は、1回の連続スキャ
ンで得られる複数の断層画像データを格納できる記憶容
量を保有している。
を再構成するに必要な生データが収集されたか否かがC
PU22で判定される。収集された場合は、ステップ#
14でこの生データがメモリ36から再構成部32へ転
送される。なお、スキャン動作は、連続して続行され
る。データ収集装置18からメモリ36を介して再構成
部32に生データを送り込むようにしたので、アクセス
時間の長い磁気ディスクを介するよりも、スキャン動作
から再構成処理を開始するまでの時間を著しく短縮する
ことが可能となった。従来は、全ての生データを磁気デ
ィスク一旦へ格納してから、空いた時間に読出して再構
成していたので、スキャン動作から再構成処理を開始す
るまでに長時間を要して、リアルタイム性を得ることが
できなかった。
ン動作(データ収集時間)より短縮された高速処理が採
用されている。これによりスキャン動作に対する断層画
像の再構成完了の時間的なずれ、具体的には1枚の断層
画像を再構成するのに必要な投影データの収集を完了し
た時点からそのデータを用いた再構成完了の時点までの
時間差が、スキャン動作を繰り返す毎に累積的に増加す
ることが回避される。この高速処理は、再構成部32は
複数のプロセッサを並列接続し、ビュー毎、あるいはチ
ャンネル(1検出器が1チャンネルに対応することが一
般的である)毎に生データを分割して再構成処理を並列
で進行する。この並列処理数を増加することによって、
処理スピードを上げることができる。また、クロックを
高速化することによっても、処理スピードを上げること
ができる。
施例ではさらに360゜(1回転)当りのビュー数を減
らす(間引く、もしくは束ねる)ことも採用される。例
えば、通常の撮影の際には、900ビュー/1回転の投
影データを収集する、つまり1回転する間にデータ収集
装置18で900サイクルでデータ収集を繰り返すが、
透視モードの場合は450ビュー/1回転でデータ収集
を繰り返す。こうすると、断層画像の空間分解能の低下
が見られるが、連続スキャンによる透視モードの目的は
被検体10の動きをリアルタイムに近い状態で即時的に
見ることであり、空間分解能の高い断層画像は撮影モー
ドで撮影すればよいので、空間分解能の低下から波及す
るような問題は生じない。さらに、再構成時間の短縮の
ために、再構成の際の画素数(ピクセル数)を減らすこ
とが行なわれてもよい。通常の撮影モードの際は、1枚
の断層画像を512×512画素のサイズで再構成し、
そのサイズで表示するが、透視モードの際には、256
×256画素のサイズで再構成し、表示の際に補間して
画素数を512×512画素に増やすことで時間の短縮
が図れる。
が繰り返し再構成されるが、これを1回転で1枚の断層
画像を再構成し、次の1回転で次の1枚の断層画像を再
構成するとし、さらにX線管12と検出器アレイ16の
回転速度が1秒/1回転とれば、断層画像は1毎/1秒
のレートで再構成される。本実施例では、この再構成レ
ートを高めるために、特開平4−266744号公報に
既述した技術を採用してもよい。これは、X線管12と
検出器アレイ16とが微小角度α°(例えばα°=10
°)回転する毎に、10°分の投影データから部分画像
を次々に再構成する。そして、360°分の36枚の部
分画像を加算することで、360°分の完全な1枚の断
層画像を作成する。さらに一旦、1枚の断層画像が作成
された後は、最新の部分画像をこの断層画像に加算し、
且つ最古の部分画像を当該断層画像から減算することを
繰り返す。これにより、10°回転する毎に新しい断層
画像が次々と作成されることになり、高い再構成レート
で断層画像を連続的に獲得することができる。また、再
構成レートを高めるために、特願平1−23136号公
報の技術を採用してもよい。この技術とは、1画像分の
一群のプロジェクションデータから再構成画像情報をバ
ックプロジェクションにより得る。そして、この一群の
プロジェクションデータの直後に得た最新のプロジェク
ションデータと、この直後のプロジェクションデータと
位置的に対応する一群の中のプロジェクションデータと
の差分データを、再構成画像情報に対してさらにバック
プロジェクションする。これにより時間的にずれた次の
再構成画像情報を高速で作成することが可能になる。い
ずれの技術も一旦再構成した断層画像を順次更新してい
くという考え方がその根本に存在しており、この考え方
から波及する他の技術を採用して、再構成レートを高め
てもよい。
層画像データが表示用メモリ34に書込まれる。次の断
層画像が再構成されて、表示されるタイミングまで、C
RTモニタ7に現の断層画像をフリーズの状態で表示す
るように、表示用メモリ34から現の断層画像データを
一定周期で繰り返し読出し、読出したデータをCRTモ
ニタ7に転送している。このような表示方式はX線撮影
装置におけるシネ表示と同じである。なお、表示用メモ
リ34の読出し中に次の断層画像データの書込みを行な
うと、画像の上下で情報が異なってしまうので、読出し
中は書込みを待機させることが必要になる。
完了したか否か、すなわちスキャンを開始してから50
秒が経過したか否かがCPU22により判定される。否
の場合は、ステップ#12に戻り、次の1枚の断層画像
の再構成に必要なデータの収集が完了するまで待機す
る。1回の連続スキャンが終了した場合は、ステップ#
20でメモリ36内の生データを磁気ディスク38へ格
納する。なお、生データの保存の必要が無い場合は、ス
テップ#20は省略しても構わない。ステップ#22で
次の連続スキャンを行なうか否か判定し、行なう場合は
ステップ#10へ戻り、行なわない場合は終了する。
ン分の生データはメモリ36に記憶されているので、連
続スキャン終了後、再び断層画像を表示したい場合は、
メモリ36から読出した生データを再構成すればよい。
上述したように透視モードでは、ほぼリアルタイムで断
層画像を観察できるので、穿刺等の手術の最中に、手術
の支援画像として使われることがある。ただし、術者は
手術中にモニタを観察できないことも多く、助手が見な
がら、術者(医者)に種々の指示を与える。しかし、医
者が1回の連続スキャンの終了後、穿刺の経過を見たい
ことがあり、連続スキャン終了後、最後の断層画像はフ
リーズしておき、医者が指示を与えると、メモリ36か
ら読出した生データを再構成し、画像をコマ送り表示す
ることで見ることができる。
ら表示までの動作を詳細に説明する。図6はこの動作を
示すタイムチャートである。X線管12と検出器アレイ
16とが被検体10の周囲を回転しながら微小角度毎に
データ収集システム18から投影データが出力される。
この投影データは、前処理部28を介して生データとし
てメモリ36に次々と書き込まれていく。1枚の断層画
像を再構成するのに必要な全角度分( 0°〜 360°)の
投影データが全てメモリ36に書き込まれた後、投影デ
ータはメモリ36から読み出され、再構成部32に転送
される。再構成部32では、断層画像データが高速、つ
まりデータ収集時間よりも短時間で再構成され、表示用
メモリ34に書込まれる。この間、磁気ディスク38へ
のアクセスは行なわない。表示用メモリ34から断層画
像データが読み出され、表示のためにCRTモニタ7へ
送られる。上述したように表示用メモリ34からの断層
画像データの読み出しは、次の断層画像を表示するまで
繰り返される。
表示)にとって重要なのは、スキャン動作から断層画像
表示までの時間短縮の他に、動きの速度を忠実に再現す
ることがある。例えば、1秒間隔でデータ収集した2枚
の断層画像を、1.1秒間隔で切替えて表示すること
は、実際の動きを再現しているものではない。本実施例
では、図7(a)に示すように、1枚の断層画像のため
のスキャン動作完了時点(データ収集完了時点)から、
断層画像の表示開始までの時間差△tを、全ての断層画
像I1 ,I2 ,I3 …について一定とすることで、換言
すると、図7(b)に示すように、断層画像I1 ,I2
を各々のスキャン動作の間隔△t1 に等しい間隔で表示
し、断層画像I2 ,I3 を各々のスキャン動作の間隔△
t2 に等しい間隔で表示し、以降同様にスキャン動作の
間隔に等しい時間差をもって断層画像を順次切替え表示
することで、スキャン動作と表示の時間スケールを等価
させて、実際の動きを忠実に再現することを実現する。
一般に、スキャン動作から、表示用メモリ34への断層
画像データの書き込み終了するまでの時間△t´は、C
PU22にかかる負荷状況によって、例えばスキャン中
は長く、スキャンしていないときは短くなるように、変
動する。したがって、表示用メモリ34へ断層画像デー
タの書き込みが終了した後、直ちに読み出しを開始する
と、実際の動きを再現することはできない。本実施例で
は、スキャン動作から断層画像データ読み出し開始(表
示開始)までの時間差を、少なくともCPU22が最大
負荷を受けているときの時間(最長時間)以上に固定
し、実際の動きを再現することを実現する。この時間制
御は、周知技術で実現可能であり、図4に示すように、
CPU22で各部28,32,34,36の動作を統括
的に時間制御してもよいし、図8に示すように再構成部
32と表示用メモリ34のクロックを共通化してもよい
し、また図示しないが、前処理部28と表示用メモリ3
4にタイマ回路を装備させて、前処理部28から表示用
メモリ34内のコントローラに1枚分の投影データが到
着完了した時刻を通知し、この時刻から一定時間経過し
た時刻に表示用メモリ34から断層画像データを読み出
すようにしてもよい。
連続スキャンしながら対象の動きをシネ映像のようにほ
ぼリアルタイムに観察することができる。したがって、
血流(造影剤の流れ)を観察したり、この透視下で最適
なタイミングで撮影を実行したり、カテーテルの動き、
血種の変化を見ることでバイオプシー等の支援も可能と
なる。
形例として、第3世代のCT装置の場合は多管球(例え
ば、3管球)のX線管を用いたり、X線の回転速度を高
速化したり、第5世代のCT装置を用いることにより達
成できる。第5世代のCT装置とは、多数のX線管を被
検体の周囲に配置する、あるいは被検体を囲む円環状の
陰極を有する釣鐘状X線管を用いて電子ビームを走査す
ることにより高速回転を実現する。
間を高速化する変形例として、360゜分の投影データ
から再構成を行なうのではなく、360゜より少ない例
えば180°分の投影データから再構成を行なういわゆ
るハーフスキャン再構成方式を採用する。
防止する変形例として、低管電流でX線を発生できるX
線発生装置、パルスX線を発生できるX線発生装置を採
用する。X線の線量は管電流mAと曝射時間t(秒)の
積であるmAsに大きく依存する。そのため、線量を低
減するには、管電流を下げればよい。しかし、通常のC
T装置は数百mAの管電流でX線を出力するように設計
されているため、数十mAという低い管電流でもX線を
出力できるように管電圧、管電流の制御方法を変える。
T装置で主流となっている連続X線の代わりにパルスX
線を使用する方法がある。例えば、図9に示すように、
デューティ比50%(全時間の1/2の時間だけX線を
曝射する)のパルスX線を使用すると、連続X線に比べ
て線量を1/2とすることができる。また、操作卓3内
の制御部にX線の曝射を高速にオン/オフ制御する回路
を設け、X線管12、検出器アレイ16の回転の継続、
及びX線管12のプレヒート状態を継続させつつ、高速
にオペレータが意図した時にX線をオンしたり、オフす
ることができるようにしてもよい。これにより、X線の
頻繁なオン/オフを容易に高速に行なうことができ、被
検体の被曝量を減らすことができる。
のX線出口、もしくは上部スリット42付近にアルミニ
ウム、もしくは銅からなるフィルタ40を設けることに
より被検体の被曝量を低減させることもできる。フィル
タ40の材質としてはテフロン、モリブデン等もある。
また、フィルタ40やウェッジ43の厚さを撮影中に可
変できる構成とすることにより、撮影中に被曝量を調整
することができる。
は磁気ディスク38には保存しないが、CRTモニタ7
で表示されている断層画像を必要に応じてビデオレコー
ダを用いて保存してもよい。スキャン終了後に、ビデオ
レコーダから断層画像を再生して表示することにより、
コマ送り、逆送りも可能となり、診断が容易となる。ま
た、再構成された画像データや付帯情報をそのままディ
ジタルの形式で録画してもよい。録画されたデータを表
示する場合は、表示34を経由してCRTモニタ7上に
転送される。ディジタルデータとして録画すると、削除
等の後処理を容易に行なうことができる。
ンピュータ断層撮影装置の構成が示されている。ここで
は、X線管とX線検出器とが一体として被検体の回りを
回転する第3世代(R/R)のコンピュータ断層撮影装
置で説明するが、X線管だけが回転し、1周分のX線検
出器が固定されている第4世代(R/S)のコンピュー
タ断層撮影装置であってもよい。
ンネル型X線検出器54とが被検体を挟んで対向された
状態で回転部52に支持される。架台制御部57は、回
転部52の回転を駆動する電動機等の駆動装置に駆動電
力を供給することにより、回転部52の回転を制御す
る。X線管53と多チャンネル型X線検出器54とはそ
れぞれ、360°以上の角度の投影データを連続して収
集できるように、図示しないスリップリングを介して、
固定部側の高電圧発生器55とデータ収集部60に対し
て電気的に接続されている。高電圧発生器55から電力
を供給されたX線管53の焦点からは、X線が扇状にば
く射される。多チャンネル型X線検出器54は、X線管
53の焦点を中心として円弧状に配列された複数の検出
素子から構成される。架台51の中央部分には、被検体
を収容可能な図示しない開口部が設けられる。架台51
は鉛直軸に対して傾斜可能なように、チルト台を介して
床面上に設置される。架台51の前面には、図示しない
寝台が配置される。寝台の上面には、被検体を載置する
ための天板が設けられる。天板は寝台から架台51に向
かう長手方向に沿ってスライド可能に、且つこの長手方
向と水平面内で直交する幅方向に沿ってスライド可能に
支持されている。天板は電動機等の駆動装置により各方
向に独立して電動でスライドされる。寝台制御部56
は、駆動装置に制御信号を供給することにより、天板の
長手方向の位置(被検体のスライス位置)と幅方向の位
置とを制御する。
検出器54の出力に基づいてX線透過率に応じた投影デ
ータを収集する。データ収集部60からの投影データ
は、スキャノグラム撮影時にはスキャノグラムメモリ6
1に送られ、スキャン時には再構成処理部62に送られ
る。スキャノグラムとは、被検体を一方向から見たX線
投影画像であり、回転部52を停止した状態で天板をス
ライドしながら撮影される。スキャノグラムメモリ61
からは、CT透視時にはスキャノグラムデータが一定周
期で繰り返し読み出され、加算器63でシステム制御部
8からのラインカーソルデータと合成された後、再構成
処理部62で再構成された断層画像データと共に画像表
示装置64に送られる。画像表示装置64には、CT透
視時にはスキャノグラムが断層画像と1画面内に同時表
示される。システム制御部8にはトラックボールやジョ
イスティック等の操作部59が接続される。オペレータ
により操作部59が操作されると、それに応じてライン
カーソルがスキャノグラム上を移動する。このラインカ
ーソルのスキャノグラム上での位置は、実際にデータ収
集を実行している被検体のスライス位置に対応してい
る。システム制御部8は、スキャノグラム上でラインカ
ーソルが移動されると、この位置にスライス位置が対応
するように、寝台制御部56を制御して、天板を移動さ
せる。
CT透視時における表示画面の一例を示している。CT
透視については第1実施例で説明したので、ここでは省
略する。実際にCT透視を開始する前に、スキャノグラ
ムの撮影が行われる。回転部2を例えば0°の角度に固
定した状態で、X線のばく射及びデータ収集を繰り返
す。この間、天板を連続的又は間欠的に移動する。な
お、回転部2を回転しながら、例えば0°の角度のとき
だけ、X線ばく射及びデータ収集を繰り返してもよい。
多チャンネル型X線検出器54の出力に基づいてデータ
収集部60で投影データの収集がX線ばく射に同期して
繰り返される。投影データは、スキャノグラムメモリ1
1に送られ、記憶される。上述したようにスキャノグラ
ムとはX線投影画像であり、データ収集部60で収集し
た投影データがそのままスキャノグラムデータとして用
いられる。
はシングルスライスのCT透視として説明する。CT透
視では、回転部52が連続回転しながら、X線ばく射及
びデータ収集が繰り返され、360°以上の角度にわた
って投影データが連続的に収集される。そして、1枚の
断層画像データを再構成するのに必要な投影データが収
集される毎に、再構成処理部62で断層画像データが連
続的に再構成され、順次、画像表示装置64に送られ
る。また、スキャノグラムメモリ61からスキャノグラ
ムデータが読み出され、加算器63を介してラインカー
ソルデータを加算された後、画像表示装置64に送られ
る。画像表示装置64では、図12に示すように、断層
画像は、スキャノグラムと1画面に合成されて同時表示
される。なお、スキャノグラム上のラインカーソルは、
現在のスライス位置を示している。
変更したいとき、操作部59を操作して、スキャノグラ
ム上でラインカーソルを体軸方向に沿って移動する。シ
ステム制御部8は、スキャノグラム上でのラインカーソ
ルの移動に応じて、寝台制御部56を制御して天板を長
手方向に沿って移動させる。これによりラインカーソル
の移動に天板が追従して移動し、スキャノグラム上での
ラインカーソルの位置に対応するスライス位置が設定さ
れ、このスライス位置をスキャンすることが可能にな
る。実際には、スキャノグラム上でラインカーソルを所
望する位置まで大まかに移動させ、この後はリアルタイ
ムで表示される断層画像を観察しながらラインカーソル
の位置を微調整する使われ方がされると考えられる。
グラム上でラインカーソルが体軸に直交する幅方向に沿
って移動される。システム制御部8は、スキャノグラム
上でのラインカーソルの移動に応じて、寝台制御部56
を制御して天板を幅方向に沿って移動させる。これによ
り、所望の部位が断層画像に含まれるように、再構成領
域と被検体とのずれを修正することができる。
ソルを動かすことにより、スライス位置の変更を簡単に
短時間で終わらせることができる。
14に示すように架台51がチルトしている間には、図
13に示すように、システム制御部58の制御により架
台制御部57は回転部52の回転を継続し、また高電圧
発生器55はX線管53への電力供給を一時的に停止し
て、X線のばく射を休止する。このように回転部52の
回転が継続されているので、天板65のスライドが終了
して、所望のスライス位置が設定された後、高電圧発生
器55からX線管53への電力供給を再開することで直
ちにデータ収集を再開して、CT透視を開始することが
できる。なぜなら、天板65がスライドしている間に、
回転部52の回転を止めた場合、天板65のスライドが
終了した後、回転部52が一定角速度の回転に達するま
での待ち時間が不要になるからである。また、天板65
がスライドしている間、X線のばく射が休止されるので
不要な被曝を防止することができる。
は第3実施例に係るX線CTの全体構成を示す図であ
り、図11と同じ部分には同符号を付して説明は省略す
る。ここでは、図16(a)に示すようなX線管53が
被検体から見て螺旋軌道を移動しながらデータ収集を行
うヘリカルスキャンや、シングルスキャンを離散的な複
数のスライス位置で繰り返すマルチスライススキャンが
採用される。ここではヘリカルスキャンを例に説明す
る。ヘリカルスキャンは、回転部52が連続回転しなが
ら、且つ天板が一定速度で一方向にスライドしながらデ
ータ収集が繰り返されることにより、行われる。投影デ
ータは、D(CH,ψ,Z)で表される。CHはチャン
ネル、ψは回転部52の角度、Zは長手方向(体軸方
向)の天板位置である。ヘリカルスキャンでは、天板が
連続的にスライドしているので、ψに応じてZが変化す
る。1枚の断層画像を再構成するのには、Zが同一の3
60°分の投影データが必要である。ヘリカルスキャン
で実際に得られる投影データはψに応じてZが変化して
いるので、図16(b)に示すように、距離補間処理に
より、実際に収集した720°分の投影データは、72
0°分の投影データのZ範囲(Z1 〜Zn )の中心Zc
(Zc =(Z1 −Zn )/2)に統一された360°分
の投影データに変換される。ヘリカルスキャンの断層画
像のスライス位置は、このZc で定義される。
ら、操作部67を介して“中断”の支持が入力される
と、システム制御部66により、天板が停止し、X線の
ばく射が停止され、データ収集も中断される。ただし、
第2実施例のように、回転部52の回転を継続すること
は、迅速なCT透視の再開には好ましい。データ収集か
ら断層画像の表示までには、距離補間処理や再構成処理
に要する時間が必要なので、一定のタイムラグがある。
このタイムラグの存在と距離補間の原理により、中断の
支持がなされたとき、画像表示装置64に表示されてい
る断層画像のスライス位置と、天板の現在位置とは必然
的に一致しない。
れたとき、再開されるまでの間に、天板を逆方向にスラ
イドさせて、中断の指示がなされたときに画像表示装置
64に表示されていた断層画像、つまり最新の断層画像
のスライス位置まで戻す。CT透視の再開の指示が操作
部67を介して入力されると、システム制御部66は、
寝台制御部56を制御して天板のスライドを再開して、
CT透視を再開する。中断されていたCT透視は、回転
部52の回転が継続されており、さらに中断の指示がな
されたときに画像表示装置64に表示されていた最新の
断層画像のスライス位置まで天板が戻された状態で待機
しているので、X線のばく射を再開するだけで迅速に再
開することができる。
タの中の任意の1枚を指定することにより、指定された
断層画像データのスライス位置に天板を自動的に戻すこ
とも可能になる。また、再構成済みの複数枚の断層画像
データの中の任意の2枚を指定することにより、両画像
のスライス位置の範囲を往復しながらCT透視を実行で
きる。さらに、架台51のチルト角を変化させながら、
ヘリカルスキャンを実行したような場合、天板位置に対
応してチルト角を記憶しておくことで、中断の支持がな
されたときに画像表示装置64に表示されていた断層画
像データを収集したときのチルト角に戻すことが可能に
なる。
なく種々変形して実施可能である。
置によれば、スキャノグラム上でのラインカーソルの位
置を変更する簡単にして理解しやすい入力方法で、天板
がスライドしてスライス位置がスキャノグラム上でのラ
インカーソルの位置に対応する位置に設定される。
によれば、投影データの収集が中断されたとき、最新の
断層画像データのスライス位置に天板が自動的に戻るの
で、迅速に投影データの収集を再開することができる。
ローチャート。
での処理手順を示す図。
ミングを示す図。
す図。
す図。
ばく射の関連動作を示すタイムチャート。
す図。
Claims (5)
- 【請求項1】 1枚の断層画像データを再構成するのに
必要な多方向の投影データを連続的に収集するデータ収
集手段と、 前記データ収集手段が収集した投影データに基づいて断
層画像データを連続的に再構成する再構成手段と、 前記断層画像データを連続的に表示する表示手段と、 被検体を載置する天板を所定方向に移動可能に支持する
寝台と、 被検体を一方向から見たX線の投影画像であるスキャノ
グラムを撮影する手段と、 前記スキャノグラムをラインカーソルと共に表示する手
段と、 前記スキャノグラム上で前記ラインカーソルの位置を変
化させるための入力手段と、 前記スキャノグラム上での前記ラインカーソルの位置に
対応するスライス位置に前記天板をスライドするように
前記寝台を制御する制御手段とを具備することを特徴と
するコンピュータ断層撮影装置。 - 【請求項2】 前記収集手段は、X線管と、X線をばく
射するために前記X線管に電力を供給する電力供給手段
と、前記X線管を被検体の周囲を連続的に回転させる回
転機構とを含み、前記制御手段は、前記天板がスライド
している間、前記回転機構を制御して前記X線管の回転
を継続させることを特徴とする請求項1記載のコンピュ
ータ断層撮影装置。 - 【請求項3】 前記収集手段は、X線管と、X線をばく
射するために前記X線管に電力を供給する電力供給手段
と、前記X線管を被検体の周囲を連続的に回転させる回
転機構とを含み、前記制御手段は、前記天板がスライド
している間、前記電力供給手段を制御してX線のばく射
を休止させることを特徴とする請求項1記載のコンピュ
ータ断層撮影装置。 - 【請求項4】 1枚の断層画像データを再構成するのに
必要な多方向の投影データを連続的に収集するデータ収
集手段と、 前記データ収集手段が収集した投影データに基づいて断
層画像データを連続的に再構成する再構成手段と、 前記投影データの収集から一定時間経過後に断層画像デ
ータの連続表示を開始する表示手段と、 被検体を載置する天板を所定方向に移動可能に支持する
寝台と、 前記天板を移動しながら前記投影データを収集させる制
御手段と、 前記投影データの収集の中断を指示するための入力手段
とを具備し、 前記制御手段は前記入力手段を介して中断が指示された
とき、前記収集手段を制御して前記投影データの収集を
中断させ、且つ最新の断層画像データのスライス位置に
前記天板を戻すように前記寝台を制御することを特徴と
するコンピュータ断層撮影装置。 - 【請求項5】 前記収集手段は、X線管と、X線をばく
射するために前記X線管に電力を供給する電力供給手段
と、前記X線管を被検体の周囲を連続的に回転させる回
転機構とを含み、前記制御手段は、前記投影データの収
集が中断されている間、前記電力供給手段を制御してX
線のばく射を中断し、且つ前記回転機構を制御して前記
X線管の回転を継続させることを特徴とする請求項4記
載のコンピュータ断層撮影装置。
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JP5-296346 | 1993-11-26 | ||
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