JP2000262513A - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は呼吸による上下動の影響無く多時相の
画像を撮影することができるＸ線コンピュータ断層撮影
装置を提供すること。 【解決手段】被検体に呼吸センサ（５０）と心電計（４
８）とを取付けて、呼吸センサ（５０）と心電計（４
８）の両出力に基づき心臓の上下動が比較的小さい安定
期間（呼期）に心電図に同期して１心拍周期とＸ線管球
の１回転周期との合計時間だけ投影データを収集する。
この収集データから１心拍内の各時相を中心とする１回
転分のデータを取り出し、各時相の画像を再構成する。

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線コンピュータ断
層撮影装置に関し、特に心臓の撮影に関する。

【０００２】

【従来の技術】心臓の撮影にあたり、従来のＸ線コンピ
ュータ断層撮影装置は人間の生理現象に基づく２つの問
題がある。１つは、呼吸により心臓全体が上下動し、撮
影断面が上下にずれ、画質が低下する問題である。この
呼吸の影響を無くするためには、患者に一定時間呼吸を
止めてもらう必要があるが、既に意識の無い重症の患者
を撮影することもあり、患者に呼吸を止めることを強い
るのが困難な場合がある。

【０００３】一般に、呼吸による上下動の影響は呼吸の
１周期全体に亘って均一に生じるのではなく、吸期が最
も大きく、呼期は比較的安定しているので、患者に呼吸
センサを取付けて、呼吸センサの出力に基づいて心臓の
動きが比較的小さい安定期間（呼期）に撮影を行う（呼
吸同期スキャン）ことにより、呼吸による撮影断面の上
下動の影響を抑えることも考えられている。しかし、従
来のＸ線コンピュータ断層撮影装置では、Ｘ線管球の回
転速度が遅いので、１枚の画像の再構成に必要な全デー
タ（Ｘ線管球の１回転分のデータ）を収集するのに、複
数回のスキャン（Ｘ線管球の複数回転）が必要であるの
で、この間の心臓の多少の上下動により画質が低下する
ことがあった。

【０００４】次に、心臓の撮影において問題となること
は、拍動による心臓の収縮・回転等の動きである。１心
拍周期内の時相が異なると、心臓の形状、位置が変化す
るので、診断のためには、画像の撮影時相を管理してお
くことが必要である。そこで、患者に心電計を取付け
て、心電図に基づいてある時相の画像だけを撮影する
（心電同期スキャン）ことが行われている。

【０００５】上記の２つの撮影はそれぞれ呼吸の影響、
拍動の影響を単独に取り除くことはできるが、何れの撮
影も単時相の撮影である。上述したように、心臓は拍動
により上下動するので、１回の撮影で１心拍周期内の多
くの時相（例えば、Ｐ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波時相
等）の画像を撮影することが好ましい。しかしながら、
上述したように、従来のＸ線コンピュータ断層撮影装置
は単一の時相の画像再構成に必要なデータを収集するの
にも複数回のスキャンが必要であるので、多時相になる
と、さらに多くのスキャンを繰返す必要があり、この間
に呼吸により撮影断面がずれてしまうおそれがあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、呼吸
による上下動の影響無く画像を撮影することができるＸ
線コンピュータ断層撮影装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による第１のＸ線
コンピュータ断層撮影装置は、被検体に取付けられた呼
吸センサと心電計の両出力に基づいて、内蔵の動きが比
較的小さい安定期間に少なくとも１心拍周期と１枚の画
像再構成に必要なデータが得られるデータ収集期間との
合計時間、投影データを収集するものである。

【０００８】本発明による第２のＸ線コンピュータ断層
撮影装置は、被検体に取付けられた呼吸センサの出力に
基づいて、内蔵の動きの比較的小さい安定期間にＸ線管
球の１回転周期だけ投影データを収集するものである。

【０００９】本発明による第３のＸ線コンピュータ断層
撮影装置は、被検体に取付けられた心電計の出力に基づ
いて、少なくとも１心拍周期と１枚の画像再構成に必要
なデータが得られるデータ収集期間との合計時間、投影
データを収集するものである。

【００１０】本発明の第１、第３のＸ線コンピュータ断
層撮影装置によれば、少なくとも１心拍周期と１枚の画
像再構成に必要なデータが得られるデータ収集期間との
合計時間、データを収集することにより、１心拍の全て
の時相の画像を再構成することができる。通常、１心拍
は１秒程度であり、１枚の画像再構成に必要なデータが
得られる期間（通常、Ｘ線管球の１回転周期）も０．５
秒程度であるので、データ収集は短時間で済み、呼吸に
よる上下動の影響を受けること無く、多時相撮影が可能
となる。このため、意識の無い患者は勿論、通常の患者
にとっても呼吸を止める必要が無く、撮影が患者の重荷
にならず、楽に撮影ができる。

【００１１】本発明の第２のＸ線コンピュータ断層撮影
装置によれば、Ｘ線管球の１回転周期だけ、データを収
集することにより、呼吸による上下動の影響を受けるこ
と無く撮影が可能となる。このため、意識の無い患者は
勿論、通常の患者にとっても呼吸を止める必要が無く、
撮影が患者の重荷にならず、楽に撮影ができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明によ
るＸ線コンピュータ断層撮影装置の実施形態を説明す
る。

【００１３】第１実施形態 図１は本発明の第１実施形態に係るＸ線コンピュータ断
層撮影装置の全体構成を示す図である。スキャナ本体１
０はガントリ（架台）１２と寝台１４とを有する。寝台
１４の被検体が載置される天板は撮影断面を決めるた
め、及びヘリカルスキャンを行うために被検体を体軸方
向に移動させることができるように、スライド可能とな
っている。ガントリ１２は高電圧とフィラメント電流を
受けてＸ線を発生するＸ線管１６、Ｘ線管１６から発生
されたＸ線をファン方向とスライス厚方向にコリメート
するコリメータ１８、被検体を挟んでＸ線管１６と対向
して配置され、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検
出器２０からなる。なお、コリメータとともにウェッジ
フィルタを設けて、被検体の周辺に余分なＸ線が照射さ
れないようにしてもよい。商用電源から、高電圧（例え
ば１２０〜１４０ｋＶ）を発生させる高電圧発生装置２
０からの高電圧がＸ線管１６に供給される。

【００１４】Ｘ線検出器２０からの検出信号（投影デー
タ）は微弱な電流信号であるので、高速で高精度なＡ／
Ｄ変換器であるデータ収集部２２でディジタル量に変換
される。データ収集部２２の出力データは収集されたデ
ータを基に画像を再構成するためのアレイプロセッサか
らなる画像再構成装置３４に供給される。画像再構成に
は、前処理、コンボリューション、バックプロジェクシ
ョン等の数億回以上の演算が必要であるので、専用のア
レイプロセッサで処理する。画像再構成装置３４の出力
はコンピュータ３６に供給される。画像再構成装置３４
の出力はＣＴ値（水を０、空気を−１０００としたとき
の各ピクセル値）であり、−１０００〜４０００の広い
範囲に及ぶ。そのため、このＣＴ値をそのまま濃度変換
して表示しても、人間の目では識別できないので、コン
ピュータ３６はウィンドウ処理により、見たいＣＴ値範
囲だけに絞って表示するように画像信号を作成する。画
像信号はコンピュータ３６から画像記憶装置３８、画像
表示装置４０に供給される。

【００１５】また、コンピュータ３６は高電圧発生装置
３２を制御するＸ線制御装置４２、ガントリ１２、寝台
１４を制御する架台・寝台制御装置４４にも制御信号を
供給する。被検体には、心電計４８、呼吸センサ５０が
取付けられ、両装置の出力はコンピュータ３６に供給さ
れる。

【００１６】次に、図２を参照して、本発明において心
臓の多時相撮影を行う場合の動作を説明する。本実施形
態は呼吸センサ５０と心電計４８の両出力に基づきデー
タ収集タイミングを決定することにより、呼吸により心
臓全体が上下動し、撮影断面が上下にずれ、画質が低下
することを防止するとともに、１心拍周期の全ての時相
の画像を短時間で撮影するものである。

【００１７】呼吸センサ５０は呼吸による胸部の変動を
検知することにより、肺、もしくは腹腔内の容積の変動
を表わす検出信号を発生するものであり、その検出信号
を図２の上部に示す。標準的な呼吸の回数は１５回／分
であるので、呼吸の１周期は約４秒程度である。そし
て、容積変動の安定する呼期内にデータ収集が行われる
ように、呼吸センサ５０の出力に基づきコンピュータ３
６がＸ線制御装置４２、架台・寝台制御装置４４を制御
して、Ｘ線を発生させるとともに、ガントリ１２を回転
させる。

【００１８】具体的には、呼吸センサ５０の出力である
心臓の容積値が所定値を下回るＫ点を過ぎてから所定期
間のデータ収集が行われるように、データ収集期間の開
始タイミングが心電同期される。このデータ収集の所定
期間は、１心拍分の全ての時相の画像の再構成に必要な
投影データが収集できるように、１心拍期間の前後にガ
ントリ１２の１／２回転期間を足した時間に設定され
る。心電同期はどの波に基づいても構わないが、Ｒ波が
最も顕著であるので、通常、Ｒ波に基づいて１心拍期間
が決定される。例えば、図２に示すように、心臓の容積
値が所定値を下回るＫ点を過ぎてからＲ波−Ｒ波の１心
拍周期ＨＲが測定され、次のＲ波からＸ線の曝射を開始
させる。実際には、多少の遅延時間があるので、データ
収集期間はＲ波から多少遅れて開始する。１心拍期間の
開始時相Ａの画像を得るためには、時相Ａを中心とする
１回転分の投影データが必要であるので、時相Ａより１
／２回転期間だけ前からデータ収集を開始するように、
データ収集開始タイミングが心電図に同期して決定され
る。同様に、１心拍期間の終了時相Ｄの画像を得るため
に、時相Ｄより１／２回転期間だけ後までデータ収集を
行う。このように、（１心拍＋１回転）期間だけデータ
を収集しておけば、１心拍期間の全ての時相（例えば、
時相Ｂ、時相Ｃ、…）について、各時相を中心とする１
回転分の投影データが存在するので、各時相の画像を再
構成することができる。再構成画像はウィンドウ処理
後、画像表示装置４０で表示されるとともに、心電図と
ともに画像記憶装置４８に保存される。

【００１９】このように、本実施形態によれば、心臓の
上下動の少ない呼期に１心拍周期とＸ線管球の１回転周
期との合計時間だけデータを収集しておくことにより、
１心拍の全ての時相の画像を再構成することができる。
通常、１心拍は１秒程度であり、Ｘ線管球の１回転周期
は０．５秒程度であるので、心臓の上下動の安定した呼
期内にデータ収集を必ず完了できる。このため、意識の
無い患者は勿論、通常の患者にとっても呼吸を止める必
要が無く、撮影が患者の重荷にならず、多時相撮影が容
易に実施できる。

【００２０】なお、本発明は上述した実施形態に限らず
種々変形して実施可能である。たとえば、データ収集期
間は１心拍周期とＸ線管球の１回転周期との合計時間に
限定されず、それ以上であってもよい。また、ハーフ再
構成法を応用する場合は、１枚の画像の再構成に必要な
データはＸ線管球の１／２回転で得られるので、１心拍
周期とＸ線管球の１／２回転周期との合計時間でもよ
い。また、多時相撮影に限らず、単時相撮影でも構わな
い。その場合は、呼期内に心電同期して、撮影したい時
相を中心としＸ線管球の１回転周期だけデータを収集す
ればよい。単時相撮影でも、呼吸同期して呼期にデータ
収集を行うので、心臓の上下動の影響を受けないで画像
を撮影できる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
検体に取付けられた呼吸センサと心電計の両出力に基づ
いて、内蔵の動きが比較的小さい安定期間に少なくとも
１心拍周期と１枚の画像再構成に必要なデータが得られ
るデータ収集期間との合計時間、投影データを収集する
ことにより、１心拍の全ての時相の画像を、心臓の上下
動の影響を受けること無く、撮影することができる。

【００２２】また、本発明によれば、被検体に取付けら
れた呼吸センサの出力に基づいて、内蔵の動きの比較的
小さい安定期間にＸ線管球の１回転周期だけ、投影デー
タを収集することにより、ある時相の画像を、心臓の上
下動の影響を受けること無く、撮影することができる。

【００２３】さらに、本発明によれば、被検体に取付け
られた心電計の出力に基づいて、少なくとも１心拍周期
と１枚の画像再構成に必要なデータが得られるデータ収
集期間との合計時間、投影データを収集することによ
り、１心拍の全ての時相の画像を、心臓の上下動の影響
を受けること無く、撮影することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＸ線コンピュータ断層撮影装置の
第１の実施形態の全体構成を示すブロック図。

【図２】本発明によるＸ線コンピュータ断層撮影装置の
第１の実施形態の動作を示すタイミング図。

【符号の説明】

１０…スキャナ本体 １２…ガントリ １４…寝台 １６…Ｘ線管 ２０…Ｘ線検出器 ３６…コンピュータ ４８…心電計 ５０…呼吸センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体に取付けられた呼吸センサと心電
   計の両出力に基づいて、内蔵の動きが比較的小さい安定
   期間に少なくとも１心拍周期と１枚の画像再構成に必要
   なデータが得られる収集期間との合計時間、投影データ
   を収集することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影
   装置。
2. 【請求項２】 被検体に取付けられた呼吸センサの出力
   に基づいて、内蔵の動きの比較的小さい安定期間にＸ線
   管球の１回転周期だけ、投影データを収集することを特
   徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
3. 【請求項３】 被検体に取付けられた心電計の出力に基
   づいて、少なくとも１心拍周期と１枚の画像再構成に必
   要なデータが得られるデータ収集期間との合計時間、投
   影データを収集することを特徴とするＸ線コンピュータ
   断層撮影装置。