JP2003260050A - 放射線コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 経皮針生検の針やカテーテル等の挿入の際に
正確、かつリアルタイムにガイドを行うことができる放
射線ＣＴ装置を提供すること。 【解決手段】 被検体の多方向の投影データに基づいて
被検体のＣＴ像を再構成する放射線コンピュータ断層撮
影装置において、Ｘ線を照射するＸ線源１１ａと、複数
の検出素子が並べられた検出素子列を被検体の体軸方向
に複数備える多列検出器１２ａと、多列検出器の出力に
基づいて被検体の透視像を生成するディスプレイコント
ローラ６１とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線コンピュー
タ断層撮影装置（以下、放射線ＣＴ装置と称する）に係
り、特に体内の腫瘍に対する経皮針生検を行う場合に針
の位置をほぼリアルタイムに表示して正確に針の位置を
ガイドすることができる放射線ＣＴ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から患者の体内の肺等の腫瘍に対す
る経皮針生検を行う際の針のガイドやカテーテルの挿入
等による治療のガイドを行うために、Ｘ線透視装置が用
いられている。すなわち、Ｘ線透視装置は、被検体に対
して所定の方向からＸ線を照射して透視像を得るもので
あり、表示をリアルタイムに行うことが可能である。ま
た、従来のＸ線透視装置では１方向からの透視像しか得
られないが、１方向からの透視像だけでは、その方向に
沿った位置のずれは透視像から判明しないため、患者の
体軸に対し垂直であり、かつ互いに垂直な２方向からの
透視像が得られるＸ線透視装置も用いられている。

【０００３】２方向透視を行うＸ線診断装置によるガイ
ドを行う場合にあっては、針やカテーテル等が挿入され
る向きが上記２方向のいずれかと一致している場合に
は、正確な位置表示を行うことができる。しかし、２方
向のいずれにも一致しない場合には断面内の正確な位置
の判別に熟練を要するためガイドが困難であった。この
ため、生検針等の挿入方向が限定されるという問題があ
った。また、Ｘ線透視装置では小腫瘤等は判別できない
という問題があった。

【０００４】そこで、患者の多方向の投影データを再構
成演算して、患者体の断層像を求めることにより、小腫
瘤等、ほとんど全ての病変をも撮像することができるＸ
線ＣＴ装置を用いたガイドを行う方法がある。一方、２
次元検出器を用いて、多数の断層像を再構成演算し、複
数の断層像若しくは立体像を得る方法が提案されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のＸ
線ＣＴ装置を用いて断層像によるガイドのもとに経皮針
生検を行う場合には次のような問題があった。すなわ
ち、針やカテーテルが断層像のある断層面から外れた場
合、すなわち、体軸方向にずれた場合には画像に針やカ
テーテルが映らなくなるという問題があった。また、投
影データの収集及び再構成演算を行う時間だけタイムラ
グを生じ、リアルタイムに画像を得ることが困難である
という問題があった。また、立体像を得る方法では、断
層面から外れる虞はないが、画像が得られる時間は通常
のＣＴに比較しても長くなり、リアルタイムに画像を得
ることは困難である。

【０００６】そこで本発明は、経皮針生検の針やカテー
テル等の挿入の際に正確、かつリアルタイムにガイドを
行うことができる放射線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、被検体の多方
向の投影データに基づいて前記被検体のＣＴ像を再構成
する放射線コンピュータ断層撮影装置において、Ｘ線を
照射するＸ線源と、複数の検出素子が並べられた検出素
子列を前記被検体の体軸方向に複数備える多列検出器
と、前記多列検出器の出力に基づいて、前記被検体の透
視像を生成する画像生成手段とを備えたことを特徴とす
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施形態に係
る放射線ＣＴ装置の一つであるＸ線ＣＴ装置の構成を示
すブロック図である。

【０００９】本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は図中矢印
方向に回転自在に設けられた架台１０と、この架台１０
に９０°の間隔をもって配置されたＸ線管球１１ａ，１
１ｂと、これらＸ線管球１１ａ，１１ｂに体軸が紙面と
直交してる患者Ｐを介してそれぞれ対峙する位置に設け
られた２次元検出器１２ａ，１２ｂとを備えている。２
次元検出器１２ａ，１２ｂは図２に示すようにそれぞれ
多数のＸ線検出素子１３が曲面上若しくは曲面に外接し
た多面上若しくは平面上に２次元に配列されており、曲
線に沿って配列された検出素子の数がｃｈの数となる。
なお、２次元検出器１２ａ，１２ｂの患者Ｐの体軸方向
の幅Ｗは２０〜３０ｍｍ程度の狭いものでもよい。

【００１０】Ｘ線管球１１ａ，１１ｂはＸ線コントロー
ラ２０に接続されており、Ｘ線コントローラ２０は後述
するシステムコントローラ５０に接続されている。架台
１０は架台コントローラ３０に接続されており、架台コ
ントローラ３０はシステムコントローラ５０に接続され
ている。

【００１１】２次元検出器１２ａ，１２ｂの出力はそれ
ぞれＡ／Ｄ変換ユニット４０ａ，４０ｂに接続されてお
り、これらＡ／Ｄ変換ユニット４０ａ，４０ｂの出力は
データ収集コントローラ４１，バッファメモリ４２，後
述する第１ディスプレイコントローラ６１，第２ディス
プレイコントローラ６２に接続されている。データ収集
コントローラ４１はシステムコントローラ５０及び前処
理装置４３に接続されている。バッファメモリ４２は前
処理装置４３及び磁気ディスク４４に接続されている。
前処理装置４３は磁気ディスク４４及び再構成装置４５
に接続されている。再構成装置４５はシステムコントロ
ーラ５０，磁気ディスク４４，画像処理装置４６に接続
されている。画像処理装置４６は後述する第３ディスプ
レイコントローラ６３に接続されている。

【００１２】一方、図中５０はシステムコントローラを
示しており、Ｘ線コントローラ２０，架台コントローラ
３０，データ収集コントローラ４１をそれぞれ相互に制
御を行う。なお、５１はオペレータからの指令をシステ
ムコントローラ５０に送る操作コントローラを示してい
る。

【００１３】システムコントローラ５０の出力は第１デ
ィスプレイコントローラ６１，第２ディスプレイコント
ローラ６２，第３ディスプレイコントローラ６３に接続
されており、これら第１〜第３ディスプレイコントロー
ラ６１〜６３はそれぞれ第１ＣＲＴ７１，第２ＣＲＴ７
２，第３ＣＲＴ７３に接続されている。

【００１４】このように構成されたＸ線ＣＴ装置を用い
て図３に模式的に示す患者Ｐの腹部に経皮針生検のガイ
ドを行う場合について説明する。なお、図３中Ｎは経皮
針、Ｐ1 ，Ｐ2 はスライス幅の端部、Ｑ1 は腫瘍、Ｑ2
は内臓、Ｘ方向はＸ線管球１１ａから２次元検出器１２
ａに向かう方向、Ｙ方向はＸ線管球１１ｂから２次元検
出器１２ｂに向かう方向、Ｚは患者Ｐの体軸を示してい
る。また、図４の（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ第
１ＣＲＴ７１、第２ＣＲＴ７２、第３ＣＲＴ７３に表示
される画像を示しており、図中Ｃ1 〜Ｃ3 はＣＲＴ画面
を示している。

【００１５】最初にオペレータは寝台（不図示）に患者
Ｐを載置し、架台１０の開口部に患者Ｐを導入する。次
に、操作卓５１により透視モードとＣＴモードとを操作
卓５１を介して適宜切り替える。

【００１６】透視モードでは、架台コントローラ３０に
より架台１０は回転せず、所定の位置で固定した状態と
なるように制御される。また、Ｘ線コントローラ２０に
よりＸ線管球１１ａ，１１ｂの印加Ｘ線条件は例えば８
０ｋＶ４ｍＡの低線量に制御される。さらに、データ収
集コントローラ４１では次のように制御が行われる。す
なわち、２次元検出器１２ａ，１２ｂで収集されたデー
タは、Ａ／Ｄ変換ユニット４０ａ，４０ｂによりデジタ
ル信号に変換され、それぞれ第１ディスプレイコントロ
ーラ６１，第２ディスプレイコントローラ６２を介して
それぞれ第１ＣＲＴ７１及び第２ＣＲＴ７２に透視像が
リアルタイムに表示される。ここで、第１ＣＲＴ７１，
第２ＣＲＴ７２に表示される透視像はそれぞれ図４の
（ａ）及び（ｂ）に示すようなものとなる。また、この
透視モードではデータ収集コントローラ４１を介して前
処理装置４３，再構成装置４５，画像処理装置４６，第
３ディスプレイコントローラ６１，第３ＣＲＴ７１は動
作しないように制御されるか、他の画像を表示するため
に用いてもよい。

【００１７】なお、これらの投影データは必要に応じて
バッファメモリ４２を介して磁気ディスク４４に記憶さ
れる。また、図示されないビデオ装置に記録することも
可能である。

【００１８】一方、ＣＴモードでは、架台コントローラ
３０により架台１０が図中矢印Ｒ方向に所定の回転数で
回転するように制御される。また、Ｘ線コントローラ２
０によりＸ線管球１１ａ，１１ｂの印加Ｘ線条件は例え
ば１２０ｋＶ３００ｍＡに制御される。さらに、データ
収集コントローラ４１では次のように制御が行われる。
すなわち、９０°＋Ｘ線管球のファンビーム角度だけ回
転した時点で２次元検出器１２ａ，１２ｂで収集された
投影データはＡ／Ｄ変換ユニット４０ａ，４０ｂにより
デジタル信号に変換された後、バッファメモリ４２を介
して前処理装置４３で前処理が行われる。次に前処理が
行われた投影データにより再構成装置４５で断層像が再
構成された後、画像処理装置４６で画像処理が行われ、
第３ディスプレイコントローラ６３を介して第３ＣＲＴ
７３に１枚の断層像若しくは必要に応じて立体像が表示
される。なお、立体像は多数のスライスの断層像を３次
元処理を行うことにより間接に、若しくは３次元再構成
を行うことにより直接に得られる。ここで、第３ＣＲＴ
７３に表示される断層像は図４の（ｃ）に示すようなも
のとなる。以降は連続的にある一定回転毎に新たな断層
像若しくは立体像の投影データが得られる。ここで断層
像若しくは立体像が得られる時間は例えばフルスキャン
に要する時間を０．５ｓｅｃ．とすれば、ハーフスキャ
ンでは０．１５ｓｅｃ．程度となる。したがって、連続
回転をすれば連続的に０．１５ｓｅｃ．遅れ程度で断層
像若しくは立体像が得られることとなり、リアルタイム
に近い画像が得られる。

【００１９】さらに、回転している２次元検出器１２
ａ，１２ｂの位置が上述した透視モードにおける所定位
置と同じ位置にきたときは、Ａ／Ｄ変換ユニット４０
ａ，４０ｂの出力が第１ディスプレイコントローラ６１
及び第２ディスプレイコントローラ６２を介してそれぞ
れ第１ＣＲＴ７１及び第２ＣＲＴ７２に透視像が表示さ
れる。なお、ＣＴモード時は、２次元検出器１２ａ，１
２ｂがそれぞれ所定の角度にあるときにのみ透視像を検
出するので、所定の角度にないときは次の透視像が検出
されるまで前の透視像が表示されることとなる。

【００２０】上述したように本実施形態に係るＸ線ＣＴ
装置によれば、経皮針生検のガイドに透視モードとＣＴ
モードとを切り替えて用いることができ、透視モードに
おいては、リアルタイムに経皮針のガイドを行い、ＣＴ
モードにおいては、透視モードでは撮像困難な症例のガ
イドをも行うことが可能である。また、ＣＴモードでは
立体像または複数の断層像が得られるため、従来のＣＴ
で問題点であった１横断面外での針の挿入も可能とな
り、経皮針の挿入角度の許容範囲も広くなる。また、Ｘ
線検出器として２次元検出器１２ａ，１２ｂを用いてい
るので、得られる投影データの列が多くなるとともに、
架台１０の回転角度がほぼ９０°＋Ｘ線管球のファンビ
ーム角度で全方向の投影データを収集できるので、スキ
ャン時間が大幅に短縮され、ほぼリアルタイムに近い立
体像の表示が可能である。

【００２１】さらに、常にＣＴモードを用いた場合に比
べ、透視モードではＸ線曝射量は大幅に少ない量で済む
ため、ガイドを行った場合のＸ線曝射量並びに被曝量が
減る。また、単一の装置で透視像及び断層像が得られる
ので、被検者を移動させる必要がないとともに各種条件
設定が省力化できるのでオペレータの負担を軽減する。

【００２２】なお、第３ディスプレイコントローラ６３
及び第３ＣＲＴ７３を省略し、それぞれ第１ディスプレ
イコントローラ６１又は第２ディスプレイコントローラ
６２及び第１ＣＲＴ７１又は第２ＣＲＴ７２と兼用する
ようにしてもよい。

【００２３】また、第１実施形態の変形例としてＸ線管
球と２次元検出器を一組のみ使用したものでは、撮影条
件は例えば１４０ｋＶ１００ｍＡの条件で行なう。この
場合、透視モード時には一方向のみの透視像を表示する
ができないが、必要により、架台を回転により透視方向
を変えることにより、任意の方向の透視像が得られる。
この状態でガイドが困難な場合は上述した第１実施形態
と同様にＣＴモードに切り替えれば、断層像若しくは立
体像が得られる。したがって、第１実施形態とほぼ同様
の効果が得られるとともに、Ｘ線管球と２次元検出器が
一組でよいので簡単な構成となる。

【００２４】図５は本発明の第２実施形態に係るＸ線Ｃ
Ｔ装置の架台に組み込まれたＸ線管球１１ａ，１１ｂ及
び２次元検出器１２ａ，１２ｂを示す図である。なお、
本実施形態の構成は上述した第１実施形態と同様である
ので省略する。

【００２５】本実施形態に係る本実施形態と第１実施形
態とが異なる点は、２次元検出器１２ｂに対してＸ線管
１１ｂの中心位置が検出素子１／４ｃｈ分だけオフセッ
ト配置されている点にある。２次元検出器１２ａ，１２
ｂの検出素子が回転中心から１／２ｃｈ分だけオフセッ
ト配置されているこのように構成されていると、Ｘ線管
球１１ａから照射され２次元検出器１２ａに入射するＸ
線の経路とＸ線管球１１ｂから照射され２次元検出器１
２ｂに入射するＸ線の経路と１／４ｃｈだけ異なること
となる。さらに、Ｘ線管球１１ａから照射され２次元検
出器１２ａに入射するＸ線の経路とＸ線管球１１ａが１
８０°回転した位置から照射され２次元検出器１２ａに
入射するＸ線の経路とを１／２ｃｈだけ異ならせること
で、検出素子１／４ｃｈ分刻みの投影データを得ること
ができる。したがって、したがって、１画像を構成する
ためのスキャン時間はオフセット配置しない場合に比べ
長くなるため、サンプリングレートは粗くなるが、検出
素子の数が４倍になるのと同様の効果が得られるため分
解能を高めることができる。このときスキャン時間、す
なわち立体像が表示されるまでのタイムラグは、例えば
架台の１回転が０．３〜０．５ｓｅｃ．の場合は、１８
０°＋ファンビーム角度の回転でデータ収集を行うハー
フスキャンであれば画像再構成の時間を考慮すればて約
０．２〜０．３ｓｅｃ．となる。なお、オフセット配置
は上記に限られない。

【００２６】図６は本発明の第３実施形態に係るＸ線Ｃ
Ｔ装置の架台に組み込まれた２次元検出器１２ａ，１２
ｂを示す図である。なお、本実施形態の構成は上述した
第１実施形態と同様であるので省略する。

【００２７】本実施形態に係る本実施形態と第１実施形
態とが異なる点は、２次元検出器１２ａ，１２ｂが患者
Ｐの体軸方向、すなわちスライス幅方向にＷ1 だけオフ
セット配置されている点にある。この実施形態に係るＸ
線ＣＴ装置によれば、２次元検出器１２ａ，１２ｂのス
ライス幅が小さい場合であっても、厚いスライス幅の立
体像を得ることが可能である。また、Ｘ線管球１１ｂ、
２次元検出器１２ｂをスライス幅方向に移動可能に構成
してもよい。

【００２８】このように構成されていると、第１実施形
態の場合に比べて同一の時間で厚いスライスのスキャン
が可能であり、より広い範囲の立体像を得ることができ
る。また、ヘリカルスキャンと組み合わせることにより
さらに厚いスライスのスキャンが可能である。

【００２９】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではない。すなわち上記各実施形態では、第
３世代の場合について記したが、第４世代について適用
してもよい。また、検出器として検出素子を２次元配置
した２次元検出器を用いているが、このような検出器に
限定されることなく図７に示すようなイメージインテン
シファイア（以下、「Ｉ．Ｉ．」と称する。）を用いる
ようにしてもよい。図７中８０は架台、８１ａ，８１ｂ
はＸ線管球、８２ａ，８２ｂはＩ．Ｉ．を示している。
また、蛍光板とＣＣＤとの組み合わせやシンチレータと
イメージセンサとの組み合わせたものでもよい。さら
に、上記実施形態では経皮針やカテーテルのガイドに用
いているが、立体像を得るためのボリュームＣＴとして
用いるようにしてもよい。この場合は必要に応じてヘリ
カルスキャンを行うことによりスライス幅方向に広範囲
のスキャンを短時間に行うことができる。さらにまた、
本装置のＣＴモードで得られた各方向の投影データを用
いて、各回転角度毎のＤＡ（デジタルアンギオグラフ
ィ）やＤＳＡ（デジタルサブトラクションアンギオグラ
フィ）を行なうこともできる。このほか本発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論であ
る。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、経皮針生検の針やカテ
ーテル等の挿入の際に正確、かつリアルタイムにガイド
を行うことができる放射線ＣＴ装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構
成を示すブロック図。

【図２】同装置に組み込まれた検出器の配置を示す斜視
図。

【図３】同装置を用いて被検体の透視像及び断層像をと
る方向を示す図。

【図４】同装置を用いて得られた被検体の透視像及び断
層像を示す図。

【図５】本発明の第２実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に組
み込まれた検出器の配置を示す正面図。

【図６】本発明の第３実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に組
み込まれた検出器の配置を示す斜視図。

【図７】Ｘ線ＣＴ装置に組み込まれたＸ線管球とＩ．
Ｉ．の配置を示す正面図。

【符号の説明】

１０…架台、１１ａ，１１ｂ…Ｘ線管球、１２ａ，１２
ｂ…２次元検出器、１３…Ｘ線検出素子、２０…Ｘ線コ
ントローラ、３０…架台コントローラ、４０ａ，４０ｂ
…Ａ／Ｄ変換ユニット、４１…データ収集コントロー
ラ、４２…バッファメモリ、４３…前処理装置、４４…
磁気ディスク、４５…再構成装置、４６…画像処理装
置、５０…システムコントローラ、５１…操作コントロ
ーラ、６１…第１ディスプレイコントローラ、６２…第
２ディスプレイコントローラ、６３…第３ディスプレイ
コントローラ、７１…第１ＣＲＴ、７２…第２ＣＲＴ、
７３…第３ＣＲＴ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体の多方向の投影データに基づいて
   前記被検体のＣＴ像を再構成する放射線コンピュータ断
   層撮影装置において、 Ｘ線を照射するＸ線源と、 複数の検出素子が並べられた検出素子列を前記被検体の
   体軸方向に複数備える多列検出器と、 前記多列検出器の出力に基づいて、前記被検体の透視像
   を生成する画像生成手段とを備えたことを特徴とする放
   射線コンピュータ断層撮影装置。
2. 【請求項２】 透視モード又はＣＴモードを選択するた
   めの操作手段と、 前記透視モードが選択された場合、前記Ｘ線源と前記多
   列検出器を固定した状態で前記Ｘ線源からＸ線を曝射さ
   せ、前記画像生成手段により前記透視像を生成させる制
   御を行い、前記ＣＴモードが選択された場合、前記Ｘ線
   源と前記多列検出器とを回転させながらＸ線源からＸ線
   を曝射させ、前記画像生成手段により前記被検体のＣＴ
   像を生成させる制御を行う制御手段とを備えたことを特
   徴とする請求項１記載の放射線コンピュータ断層撮影装
   置。
3. 【請求項３】 前記ＣＴモードが選択された場合、前記
   画像生成手段は前記被検体の立体像を再構成することを
   特徴とする請求項２記載の放射線コンピュータ断層撮影
   装置。
4. 【請求項４】 前記画像生成手段は、前記被検体の立体
   像を３次元再構成により得ることを特徴とする請求項３
   記載の放射線コンピュータ断層撮影装置。
5. 【請求項５】 前記画像生成手段は、前記Ｘ線源及び前
   記多列検出器が一定回転毎に新たなＣＴ画像を再構成す
   ることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項記載
   の放射線コンピュータ断層撮影装置。