JP2002177258A - X線ct装置 - Google Patents
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Abstract
めの待ち時間を短縮可能なことを課題とする。 【解決手段】 被検体100を挟んで相対向するX線管
40及びX線検出器アレイ70を備え、該X線検出器ア
レイで検出し、収集した投影データに基づき被検体のC
T断層像を再構成するX線CT装置において、装置の主
制御・処理を行うCPU11aと、CPU11aが使用
する主メモリ11bと、CPU11aが使用するプログ
ラムファイルやデータファイルを格納する二次記憶装置
16と、CPU11aからの起動信号STX,STGに
より付勢されてX線管及びX線検出器アレイを含むX線
撮影系を独自に使用可能な状態に立ち上げる制御部4
1,60とを備え、CPU11aは制御部に対する起動
信号を発生後、該制御部からの起動完了信号を待たず
に、主メモリ11b及び二次記憶装置16におけるファ
イル準備処理を実行する。
Description
し、更に詳しくは被検体を挟んで相対向するX線管及び
X線検出器アレイを備え、該X線検出器アレイで検出
し、収集した投影データに基づき被検体のCT断層像を
再構成するX線CT装置に関する。
後、該計画に従ってX線撮影系やホストシステムを立ち
上げる必要があるため、実際のスキャン開始までに時間
を要する。そこで、このスキャン開始待ち時間の短縮が
望まれる。
要部構成図で、該装置は大きく分けて、X線ファンビー
ムXLFBにより被検体100のアキシャル/ヘリカル
/ステーショナリスキャン・読取を行う走査ガントリ3
0と、被検体100を載せて体軸方向に移動させる撮影
テーブル20と、ユーザが操作する遠隔の操作コンソー
ル10とから構成される。
極型のX線管、41はX線管40の管電圧kV,管電流
mA,曝射時間S及びロータ(陽極)回転等の制御を行
うX線制御部、50はX線曝射範囲(主に体軸方向)の
制限を行うコリメータ、51はコリメータ50の体軸方
向の開口幅や位置の制御を行うコリメータ制御部、70
は多数(n=1000程度)のX線検出器が円弧状(チ
ャネルCH方向)の1列又は2列以上に配列されている
X線検出器アレイ、80はX線検出器アレイ70の各検
出信号に基づき被検体100の投影データを生成し収集
するデータ収集部(DAS)、60は走査ガントリ30
を被検体体軸の回りに所要の速度で回転させる回転制御
部である。
CT装置の主制御・処理(スキャン準備,スキャン制
御,CT断層像の再構成処理等)を行う中央処理装置、
11aはそのCPU、11bはCPU11aが使用する
RAM,ROM等からなる主メモリ(MEM)、12は
キーボードやマウス等を含む指令やデータの入力装置、
13はスキャン計画やスキャン結果のCT断層像等を表
示するための表示装置(CRT)、14はCPU11a
と走査ガントリ30及び撮影テーブル20との間で各種
制御信号CSやモニタ信号SDのやり取りを行う制御イ
ンタフェース、15はデータ収集部80からの投影デー
タを一時的に蓄積するデータ収集バッファ、16はX線
CT装置の運用に必要な各種アプリケーションプログラ
ムや演算用/補正用データファイルを格納していると共
に、データ収集バッファ15の投影データ(RAWデー
タ)や画像再構成後のイメージデータ等を格納する二次
記憶装置(ハードディスク等)である。
説すると、X線管40からのファンビームは被検体10
0を介してX線検出器アレイ70に一斉に入射する。デ
ータ収集部80はX線検出器アレイ70の各検出信号を
積分及びA/D変換して投影データを生成し、これらを
収集してデータ収集バッファ15に格納する。更に、走
査ガントリ30が僅かに回転した各ビューで上記同様の
投影を行い、こうして走査ガントリ1回転分の投影デー
タを収集・蓄積する。その際には、この投影データは膨
大となるため、適宜に二次記憶装置16の投影データ格
納エリアに蓄積する。更に、アキシャル/ヘリカルスキ
ャン方式に従って撮影テーブル20を被検体100の体
軸方向に間欠的/連続的に移動させ、こうして被検体1
00の所要撮影領域についての全投影データを収集・蓄
積し、二次記憶装置16に格納する。そして、スキャン
終了すると、CPU11aは得られた全投影データに基
づき被検体100のCT断層像を再構成し、表示装置1
3に表示する。
ウト)スキャンがあり、このスキャンでは走査ガントリ
30を一定の回転(アジマス)角度に固定したままで、
撮影テーブル20を移動させ、被検体100の2次元透
視(レントゲン)画像を得る。本明細書ではこれらの各
スキャンを総称して単にスキャンと呼ぶことがある。
線を曝射)するには、X線管(及び必要なら走査ガント
リ)の動作安定化が不可欠であり、このためにX線撮影
系の立ち上げ作業が必要となる。また、事前の撮影計画
に基づき必要な枚数のCT断層像を得るには、膨大な投
影データ及び再構成データを処理(蓄積)するためのワ
ーク(ディスク)エリアをスキャン開始前に確保してお
かなくてはならず、このためのホスト側準備作業も必要
となる。この点、従来は、ホスト側の準備作業(ワーク
エリアの確保等)を行って後、X線撮影系を立ち上げて
いた。以下、具体的に説明する。
ーチャートで、CPU11aにより実行される。ステッ
プS11ではスキャンパラメータ(管電圧kV,管電流
mA,被検体のスライス厚Th,スライス数,ガントリ
1回転当たりのスキャン時間Sec等)の設定を行い、
ステップS12では操作者による確認ボタン「CONF
IRM」の入力を待つ。やがて、操作者が「CONFI
RM」を入力すると、ステップS20のスキャン開始準
備処理を実行する。
ト側の準備処理(ディスクワークエリアの確保等)を行
い、該準備作業が終了すると、ステップS22では必要
な大きさのワークエリアを確保出来たか否かを判別す
る。確保できなかった場合は、ステップS23でその旨
を表示装置13に表示し、ステップS11に戻る。な
お、この場合の操作者は、必要なら被検体100のスラ
イス枚数等を減らすことで、再度スキャンを試みる。従
って、不必要にX線撮影系を立ち上げることなく、スキ
ャンの再計画処理に戻れる。
空きファイルを確保できた場合は、ステップS24でX
線撮影系を起動する。具体的には、X線制御部41に起
動信号STXを出力する。またアキシャル/ヘリカルス
キャンの場合は回転制御部60に起動信号STGを出力
する。X線制御部41では、前記起動信号STXを受け
たことにより、ロータ(回転陽極)の回転駆動及びX線
管40への給電動作を開始し、やがて動作安定化する
と、その旨をCPU11aに通知する。また回転制御部
60では、前記起動信号STGを受けたことにより、走
査ガントリ30の回転駆動を開始し、やがて動作安定化
すると、その旨をCPU11aに通知する。
ップS25でX線制御部41(及び回転制御部60)か
らの完了通知を待っており、やがて、完了通知(割込,
センス等)があると、ステップS13では表示部13に
準備完了「READY」を表示する。そして、ステップ
S14では操作者によるスキャン開始ボタン「STAR
T SCAN」の入力を待ち、やがて「START SC
AN」が入力されると、ステップS15以降のスキャン
処理を実行する。
うに、まずホスト側の準備作業を完了した後、X線撮影
系の立ち上げ作業を行う方法であると、現状では、例え
ば長いヘリカルスキャン(helical scan)でスライス枚
数が多い場合、ホスト側におけるデータ領域確保の準備
作業に時間Tf(=3秒程度)、またX線撮影系(ガン
トリ機構系)の立ち上げ処理に時間Tx(=10秒程
度)かかるため、結局、操作者は「CONFIRM」の
入力後、「READY」表示までに、トータルで10数
秒程度待つ必要があった。
検出器アレイ、高速ガントリの採用により、スライス厚
の減少と共に、1回の撮影で取得可能なスライス枚数は
益々増加する傾向にあり、これに伴いディスクワークエ
リアの確保に要する時間も増加し、このため、操作者の
待ち時間も増加していた。
れたもので、その目的とする所は、X線スキャン開始の
ための待ち時間を大幅に短縮可能なX線CT装置を提供
することにある。
の構成により解決される。即ち、本発明(1)のX線C
T装置は、被検体100を挟んで相対向するX線管40
及びX線検出器アレイ70を備え、該X線検出器アレイ
で検出し、収集した投影データに基づき被検体のCT断
層像を再構成するX線CT装置において、装置の主制御
・処理を行うCPU11aと、CPU11aが使用する
RAM等からなる主メモリ11bと、CPU11aが使
用するプログラムファイルやデータファイルを格納する
ハードディスク等からなる二次記憶装置16と、CPU
11aからの起動信号STX,STGにより付勢されて
X線管40及びX線検出器アレイ70を含むX線撮影系
を独自に使用可能な状態に立ち上げる制御部41,60
とを備え、CPU11aは前記制御部に対する起動信号
を発生後、該制御部からの起動完了信号を待たずに、前
記主メモリ11b及び二次記憶装置16におけるファイ
ル準備処理を実行することを特徴とする。
御部41(必要なら60)に対する起動信号STX(S
TG)を発生後、該制御部41(60)からの起動完了
信号を待たずに、主メモリ11b及び二次記憶装置16
におけるファイル準備処理を実行する構成により、X線
撮影系の立ち上げ待ち時間を有効に利用してホスト側の
ファイル準備処理を並行して行うことが可能となり、従
って、上記X線スキャン開始のための待ち時間を大幅に
短縮できる。
11aが直接実行する場合のみならず、CPU11aが
他のサブCPUに実行させる場合も含まれる。
本発明(1)において、ファイル準備処理は、二次記憶
装置16上に被検体の投影データ格納領域を確保する処
理、二次記憶装置16上に被検体のCT断層像データ格
納領域を確保する処理及び二次記憶装置16から主メモ
リ11b上に各種演算用・補正用データファイルをロー
ドする処理の内の何れか1又は2以上の処理からなるも
のである。
上げ待ち時間を利用して、これらの時間のかかるファイ
ル準備処理を行うことにより、X線スキャン開始のため
の待ち時間を大幅に短縮できる。
好適なる実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の
形態によるX線CT装置の要部構成図については上記図
3で述べたものと同様で良い。
処理のフローチャートで、CPU11aにより実行され
る。ステップS31では操作者が続くスキャンのための
スキャンパラメータ(アキシャル/ヘリカル/スカウト
等の各スキャンタイプ,X線管40の管電圧kV,管電
流mA,被検体のスライス厚Th,スライス枚数,ガン
トリ1回転当たりのスキャン時間Sec等)の設定を行
い、ステップS32では操作者による確認ボタン「CO
NFIRM」の入力を待つ。やがて、操作者が「CON
FIRM」を入力すると、ステップS33では二次記憶
装置16上に上記スキャン計画で必要とする大きさ(ス
ライス数)の空きファイルがあるか否かを判別する。
き領域の大きさについては、CPU11aによって適宜
のタイミング(例えば前回行ったスキャンのための領域
確保のタイミング)に更新されており、よってCPU1
1aは上記ステップS33の判別を瞬時に行える。そし
て、空きファイルが無い(又は不足の)場合は、ステッ
プS34でその旨を表示装置13に表示し、ステップS
31に戻る。なお、この場合の操作者は、必要なら被検
体100のスライス枚数等を減らすことで、再度スキャ
ンを試みる。従って、本実施の形態においても、不必要
にX線撮影系を立ち上げることなく、スキャンの再計画
処理に戻れる。
イルがある場合はステップS40のスキャン開始準備処
理を実行する。即ち、そのステップS41では、まずX
線撮影系を起動する。具体的には、CPU11aは制御
インタフェース14を介してX線制御部41に起動信号
STXを出力する。またアキシャル/ヘリカルスキャン
の場合は回転制御部60に起動信号STGを出力する。
を受けたことにより、ロータ(回転陽極)の回転駆動を
開始すると共に、該ロータが所要の回転速度となるよう
に安定化させる。またX線管40に給電するための電源
部を立ち上げると共に、X線曝射時の管電圧kV及び管
電流mAが上記スキャン計画で設定された値となるよう
に安定化させる。通常、この立上制御には10秒程度を
要するが、このような制御の一部始終をX線管制御部4
1が単独で行うため、CPU11aは単に起動信号ST
Xを出すだけでよい。そして、やがて動作安定化する
と、その旨をCPU11aに通知する。
御部60では、スキャンタイプがアキシャル/ヘリカル
スキャンの場合は、走査ガントリ30のモータを駆動開
始すると共に、その回転速度が上記設定されたスキャン
時間Sec対応の所要回転速度となるように安定化させ
る。また、スキャンタイプがスカウトスキャンの場合
は、走査ガントリを所要のビュー角となるまで回転させ
る。通常、アキシャル/ヘリカルスキャン時の走査ガン
トリの立上制御には8秒程度を要するが、このような制
御の一部始終を回転制御部60が単独で行うため、CP
U11aは単に起動信号STGを出すだけでよい。そし
て、やがて動作安定化すると、その旨をCPU11aに
通知する。
1でX線撮影系を起動後、その完了通知があるまでの待
ち時間を利用して、ステップS42ではホスト側の各種
ファイル準備処理を行う。例えば、二次記憶装置16上
において、スキャン時のデータ収集バッファ15に蓄積
される投影データのファイル格納エリアを確保(準備)
する。現状では、被検体の1スライス当たりの投影デー
タの格納領域確保には50ミリ秒程度を要しており、よ
って100スライス分ではトータル数秒必要となる。ま
た、同様にして再構成後のCT画像データを蓄積するた
めのファイル格納エリアを確保する。また二次記憶装置
16上から投影データの対数変換処理や各種補正(キャ
リブレーション)処理に必要なデータファイルを読み出
して主メモリ11b上に展開する。その他、画像再構成
用フィルタ重畳カーネル、FFT、逆FFTのデータフ
ァイル準備も含まれる。そして、必要なホスト側準備を
終了すると、ステップS43では上記X線制御部41及
び回転制御部60からの起動完了通知(割込,センス
等)を待つ。こうして、X線撮影系の準備待ち時間を利
用して、ホスト側の準備処理を効率よく行える。この場
合に、通常はTf<Txであるので、待ち時間を有効に
利用できたことになる。
があると、ステップS35では表示部13に準備完了
「READY」を表示する。そして、ステップS36で
は操作者によるスキャン開始ボタン「START SC
AN」の入力を待ち、やがて「START SCAN」
が入力されると、ステップS37以降のスキャン処理を
実行する。
NFIRM」の入力後、「READY」の表示を待っ
て、「START SCAN」を入力する所謂2段階操
作方式の場合を述べたが、これに限らない。例えば操作
者が「CONFIRM」の入力後、CPU11aがRE
ADY状態を待つと共に、該READY状態になったこ
とによりCPU1aがスキャンを自動的にスタートさせ
ても良い。
T装置への適用例を中心に述べたが、これに限らない。
本発明は産業用のX線CT装置にも適用できる。産業用
の場合は、上記X線管又は走査ガントリの起動時間の他
にも、例えば試料台に対してその回転位置、トラバース
位置及び又は高さ位置の起動を行い、その完了までの待
ち時間を利用してホスト側の各種ファイル準備処理を実
行できる。また産業用では固定陽極型のX線管も使用さ
れるが、この場合のX線管における準備時間は主に電源
の安定化に要する時間である。
述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構
成、制御、処理及びこれらの組合せの様々な変更が行え
ることは言うまでもない。
キャン開始のための待ち時間を大幅に短縮可能となり、
トータルの撮影時間の短縮、操作性のサービス改善に寄
与するところが極めて大きい。
ーチャートである。
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 被検体を挟んで相対向するX線管及びX
線検出器アレイを備え、該X線検出器アレイで検出し、
収集した投影データに基づき被検体のCT断層像を再構
成するX線CT装置において、 装置の主制御・処理を行うCPUと、 CPUが使用するRAM等からなる主メモリと、 CPUが使用するプログラムファイルやデータファイル
を格納するハードディスク等からなる二次記憶装置と、 CPUからの起動信号により付勢されてX線管及びX線
検出器アレイを含むX線撮影系を独自に使用可能な状態
に立ち上げる制御部とを備え、 CPUは前記制御部に対する起動信号を発生後、該制御
部からの起動完了信号を待たずに、前記主メモリ及び二
次記憶装置におけるファイル準備処理を実行することを
特徴とするX線CT装置。 - 【請求項2】 ファイル準備処理は、二次記憶装置上に
被検体の投影データ格納領域を確保する処理、二次記憶
装置上に被検体のCT断層像データ格納領域を確保する
処理及び二次記憶装置から主メモリ上に各種演算用・補
正用データファイルをロードする処理の内の何れか1又
は2以上の処理からなることを特徴とする請求項1に記
載のX線CT装置。
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