JP2004097778A - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Ｘ線コンピュータ断層撮影装置 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明の目的は、適切なスキャン条件の容易な設定を実現するＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。
【解決手段】Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線で被検体をスキャンすることにより収集した投影データに基づいて、画像データを再構成する。計算部１１８は、入力部（１１５）から入力されたＸ線の予定線量に基づいて、ＤＥＩを計算する。ＤＥＩは、所定の検出率で識別される、周囲ＣＴ値に対して所定のＣＴ値差を有するターゲットの径を表す。計画補助システム１１７は、入力された予定線量が、計算されたＤＥＩとともに含まれるスキャン計画画面を構築する。スキャン計画画面は、表示装置１１６に表示される。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線を利用して被検体の形態情報を取得するＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、被検体を透過したＸ線の強度に基づいて、被検体内部の形態情報を提供するものであり、疾病の診断、治療や手術計画等を初めとする多くの医療行為において重要な役割を果たしている。スキャン計画段階で、管電流時間積（ｍＡｓ）が決定される。従来の多くのＸ線コンピュータ断層撮影装置は、スキャン計画画面に、米国の食料医薬品局が定めた被曝線量を表す“ＣＴＤＩ”（ＣＴ　Ｄｏｓｅ　Ｉｎｄｅｘ）を表示する。操作者は、“ＣＴＤＩ”を参考に、“ｍＡｓ”を決定する。特定の装置では、スキャン計画画面に、“ＣＴＤＩ”とともに、画像標準偏差（画像ＳＤ）と呼ばれる画質評価指数を表示する。操作者は、“ＣＴＤＩ”と“画像ＳＤ”とを参考に、“ｍＡｓ”を決定する。
【０００３】
しかし、操作者は、どの程度の密度差を有する物体が、どの程度のサイズまで識別できるかといういわゆる低コントラス分解能を理解することができない。そのため操作者は、“ｍＡｓ”を好適に決定するためには熟練を要求される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、適切なスキャン条件の容易な設定を実現するＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１局面は、Ｘ線で被検体をスキャンすることにより収集した投影データに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、前記Ｘ線の予定線量を入力するように構成された入力部と、前記予定線量に基づいて、ＤＥＩを計算するように構成された計算部と、前記ＤＥＩは、所定の検出率で識別されるターゲットの径を表す、前記ターゲットは周囲ＣＴ値に対して所定のＣＴ値差を有する、前記入力された予定線量が、前記計算されたＤＥＩとともに含まれるスキャン計画画面を構築するように構成された計画補助システムと、前記スキャン計画画面を表示するように構成された表示装置とを具備する。
本発明の第２局面は、Ｘ線で被検体をスキャンすることにより収集したデータに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、ＤＥＩを入力するように構成された入力部と、前記ＤＥＩは、所定の検出率で識別されるターゲットの径を表す、前記ターゲットは周囲ＣＴ値に対して所定のＣＴ値差を有する、前記ＤＥＩに基づいて、前記Ｘ線の予定線量を計算するように構成された計算部と、前記入力されたＤＥＩが前記計算された予定線量とともに含まれるスキャン計画画面を構築するように構成された計画補助システムと、前記スキャン計画画面を表示するように構成された表示装置とを具備する。
本発明の第３局面は、Ｘ線で被検体をスキャンすることにより収集したデータに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、任意の検出率と、前記検出率で識別されるターゲット径とを入力するように構成された入力部と、前記入力された検出率と前記入力されたターゲット径とに基づいて、前記Ｘ線の予定線量を計算するように構成された計算部と、前記入力された検出率と前記入力されたターゲット径とが、前記計算された予定線量とともに含まれるスキャン計画画面を構築するように構成された計画補助システムと、前記スキャン計画画面を表示するように構成された表示装置とを具備する。
本発明の第４局面は、Ｘ線で被検体をスキャンすることにより収集したデータに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、前記Ｘ線の予定線量と、任意のＤＥＩとを入力するように構成された入力部と、前記ＤＥＩは、所定の検出率で識別されるターゲットの径を表す、前記入力されたＸ線の予定線量で前記入力されたＤＥＩが実現されるように、前記ターゲットの周囲ＣＴ値に対するＣＴ値差を計算するように構成された計算部と、前記入力されたＸ線の予定線量と前記入力されたＤＥＩとが、前記計算されたＣＴ値差又はその導出値とともに含まれるスキャン計画画面を構築するように構成された計画補助システムと、前記スキャン計画画面を表示するように構成された表示装置とを具備する。
本発明の第５局面は、Ｘ線管からのＸ線で被検体をヘリカルスキャンすることにより収集した投影データに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、ＤＥＩを入力するように構成された入力部と、前記ＤＥＩは、所定の検出率で識別されるターゲットの径を表す、前記ターゲットは周囲ＣＴ値に対して所定のＣＴ値差を有する、前記入力されたＤＥＩが前記被検体の複数位置で維持されるように、前記複数位置各々に対応する前記Ｘ線の予定線量を計算するように構成された計算部と、前記複数位置で計算された前記Ｘ線の予定線量に従って前記Ｘ線管の管電流を動的に変化させるように構成されたコントローラとを具備する。
本発明の第６局面は、Ｘ線で被検体をスキャンすることにより収集した投影データに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、前記Ｘ線の線量に基づいて、ＤＥＩを計算するように構成された計算部と、前記ＤＥＩは、所定の検出率で識別されるターゲットの径を表す、前記ターゲットは周囲ＣＴ値に対して所定のＣＴ値差を有する、保管用データファイルを生成するように構成された保管データファイル生成部と、前記保管用データファイルは、前記画像データを、前記計算されたＤＥＩに関するデータとともに含む、を具備する。
本発明の第７局面は、Ｘ線で被検体をスキャンすることにより収集した投影データに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、前記Ｘ線の線量に基づいて、ＤＥＩを計算するように構成された計算部と、前記ＤＥＩは、所定の検出率で識別されるターゲットの径を表す、前記ターゲットは周囲ＣＴ値に対して所定のＣＴ値差を有する、前記画像データと前記計算されたＤＥＩとをから印刷データを生成するように構成された印刷データ生成部とを具備する。
【０００６】
本発明の第８局面は、Ｘ線で被検体をスキャンすることにより収集したデータに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、前記画像データに関するパラメータを計算する計算部と、前記計算されたパラメータの誤差範囲を表示する表示部とを具備する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は、Ｘ線により被検体をスキャンすることにより収集したデータ（投影データ）に基づいて画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置と、Ｘ線により被検体を撮影して透過平面画像データを生成するＸ線診断装置においてＸ線診断装置との両方に適用可能である。ここでは、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置を例に説明する。
【０００８】
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置には、Ｘ線管と放射線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（ＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転／回転タイプとして説明する。また、１スライスの断層像データを再構成するには、被検体の周囲１周、約３６０°分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０°＋ビュー角分の投影データが必要とされる。いずれの再構成方式にも本発明を適用可能である。ここでは、ハーフスキャン法を例に説明する。また、入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。Ｘ線検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよいが、ここでは、前者の間接変換形として説明する。また、近年では、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本発明では、従来からの一管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であっても、多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であってもいずれにも適用可能である。ここでは、一管球型として説明する。さらに、検出器の多列化が進み、最近では、４０列（４０セグメント）、さらにそれ以上の検出器が実用段階にある。本発明は、従来からあるシングルスライス型検出器はもちろん、マルチスライス型検出器を備えたＸ線コンピュータ断層撮影装置にも適用可能である。ここでは、マルチスライス型検出器を備えたＸ線コンピュータ断層撮影装置を例に説明する。
【０００９】
図１は本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示している。ガントリ１００は、Ｘ線管１０１とマルチスライス型Ｘ線検出器１０３を有する。Ｘ線管１０１とマルチスライス型Ｘ線検出器１０３は、回転可能に支持されたリング状の回転フレーム１０２に搭載される。マルチスライス型Ｘ線検出器１０３は、Ｘ線管１０１に、対向する。架台駆動部１０７の駆動による回転中に、高電圧発生装置１０９からスリップリング１０８を経由してＸ線管１０１に連続的又は断続的に管電圧が印加される。それによりＸ線管１０１から連続的又は断続的にＸ線が曝射される。マルチスライス型Ｘ線検出機１０３は、被検体を透過したＸ線を検出するための検出素子がｍ×ｎのマトリクスで配列されたモジュールを複数有する。複数のモジュールは、チャンネル方向に関して配列される。それにより例えば４０列×９１６チャンネルという大規模な検出器が構成される。
【００１０】
一般的にＤＡＳ（ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ）　と呼ばれているデータ収集回路１０４は、検出器１０３からチャンネルごとに出力される信号を電圧信号に変換し、増幅し、さらにディジタル信号に変換する。このデータ（生データ）は非接触データ伝送装置１０５を経由してガントリ外部の前処理装置１０６に送られ、そこで感度補正等の補正処理を受け、再構成処理の直前段階にあるいわゆる投影データとして補助記憶装置１１２に記憶される。
【００１１】
補助記憶装置１１２は、再構成装置１１４、表示装置１１６、入力装置１１５、計画補助システム１１７、低コントラスト分解能計算部１１８、そして露光制御部１１９、検出率プロファイルデータ記憶部１２０、保管データファイル生成部１２１、データ保管装置１２２、印刷データ生成部１２３、フィルムイメージャ１２４とともに、データ／制御バスを介してシステムコントローラ１１０に接続される。
【００１２】
管電圧、管電流、Ｘ線曝射時間等のスキャン条件の最適化、スライス厚、スライス枚数、マトリクスサイズ等の再構成条件の最適化は、専門的知識を必要とする。その専門的知識をベースとして、経験の浅いまた専門的知識の希薄な者であっても同等の条件設定を可能にするために開発されたシステムが、計画補助システム１１７である。計画補助システム１１７は、条件最適化機能と共に、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を有するスキャン計画画面の構築機能を有する。
【００１３】
低コントラスト分解能計算部１１８は、低コントラスト分解能を表す指標としてのＤＥＩ（Ｄｏｓｅ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　Ｉｎｄｅｘ）及びそれに関連する様々な指標を計算するために設けられている。ＤＥＩは、ある線量のＸ線で、周囲に対してある密度差（ＣＴ値差）を有するターゲットをスキャンし、そのスキャンにより収集した投影データから再構成した画像上で５０％の検出率（識別率）を示すターゲットの径（直径）として表される。つまり、ＤＥＩは、どこまで小さなターゲットを５０％の確率で画像上で同定することができるかを表す指標である。
【００１４】
ここでは線量は、典型的な指標であるＣＴＤＩ（ＣＴ　ｄｏｓｅ　ｉｎｄｅｘ）で表す。ＣＴＤＩは、スライス面に対する垂直線上の線量プロファイルの積分を、スライス厚とスライス数との積で除した値として得られる。周知のとおり、ＣＴＤＩから、管電流時間積“ｍＡｓ”が導かれ得る。
【００１５】
低コントラスト分解能計算部１１８は、指定されたＤＥＩを実現するために必要とされるＸ線の予定線量、ここでは“ｍＡｓ”を計算する。露光制御部１１９は、計算されたｍＡｓに従って、Ｘ線管１０１の管電流を制御する。露光制御部１１９は、例えばヘリカルスキャンでは、複数位置で計算されたｍＡｓに基づいて、天板の移動に従ってＸ線管の管電流を動的に変化させる。
【００１６】
検出率プロファイルデータ記憶部１２０は、ｍＡｓとファントム径とが相違する複数の検出率プロファイルに関するデータを保持している。検出率プロファイルは、ターゲット径に対する検出率の関数を表している。ファントム径は、実質的に透過線量に対応する。
【００１７】
保管データファイル生成部１２１は、画像データと、その画像データの基になった投影データを収集したときのＤＥＩのデータとを含む保管用データファイルを生成する。典型的には、保管用データファイルは、ヘッダ領域とデータ領域とからなる。画像データはデータ領域に書き込まれる。ＤＥＩデータは、患者情報等と共にヘッダ領域に書き込まれる。保管用データファイルは、データ保管装置１２２の光学ディスク等の大容量記憶媒体に記憶される。印刷データ生成部１２３は、画像データと、その画像データの基になった投影データを収集したときのＤＥＩのデータとから、印刷用のフレームデータを生成する。印刷装置、例えばフィルムイメージャ１２４は、印刷データに従ってフィルムに画像と、ＤＥＩ等の付帯情報を印刷する。
【００１８】
次に、ＤＥＩについて説明する。図２には、円柱形のファントムの縦断面図を示している。ファントムは、吸収係数がμ２のベース２と、ベース２内に埋め込まれた吸収係数がμ１の複数の円柱形のターゲット１−１，１−２，１−３，１−４とから構成される。ターゲット１−１は例えば１５ｍｍの直径を有する。ターゲット１−２は１２ｍｍ、ターゲット１−３は９ｍｍ、ターゲット１−４は６ｍｍの直径を有する。密度差は、ベース２の吸収係数に対するターゲット１の吸収係数の差として与えられる。密度差は、画像上では、ベース２のＣＴ値に対するターゲット１のＣＴ値の差（ＣＴ値差）として現れる。
【００１９】
このファントムを管電圧及びスライス厚が一定のもとで、管電流時間積ｍＡｓを変えながらそれぞれ５回ずつ撮影する。得られた複数の画像を対象として、視知覚的に識別可能なターゲット１の限界径を複数の評価者による繰り返し評価する。図３には、ターゲット径と検出率（評価者全体のトライ回数に対する視知覚的にターゲットを識別した回数の比率）との関係を、管電流時間積（ｍＡｓ）ごとに示している。なお、評価者としては当該装置が設置される病院の当該画像の読影担当者及び医師が好ましい。
【００２０】
図４には、”ＣＴＤＩ”で正規化した分布を示す。図５には、ＣＴＤＩで正規化した分布に対する近似曲線（検出率プロファイル）を示している。この検出率プロファイルは、ＣＴＤＩに対する依存性が解消される。正規化したターゲット径と検出率の関係は、装置固有の空間分解能に関する性能を表している。
【００２１】
ＤＥＩは、５０％の検出率（確率）で認識できるターゲットの径として定義される。この図５の例では、ＤＥＩは１１ｍｍである。１１ｍｍのターゲットが５０％の確率で識別できる。
【００２２】
検出率ｐは、ターゲット径Ｄ、ＣＴＤＩ、密度差ρ、透過線量Ｉに依存して決まる。つまり、ｆを検出率プロファイル関数（近似曲線関数）とすると、
ｐ＝ｆ（Ｄ，ＣＴＤＩ，ρ，Ｉ）　・・・（１）
で表される。
【００２３】
ターゲット径Ｄを、基準線量ＣＴＤＩｒｅｆ、基準密度差ρｒｅｆ、基準透過線量Ｉｒｅｆで正規化すると、検出率ｐと、正規化されたターゲット径ＤＮとの単純化された関係を導出することができる。
【００２４】
Figure 2004097778
正規化されたターゲット径ＤＮと検出率ｐとの関係が得られる。
【００２５】
低コントラスト分解能計算部１１８は、上記式を用いて、ＣＴＤＩ、密度差ρ、透過線量Ｉ、検出率ｐ、ターゲット径Ｄの中のいずれか４つのパラメータを設定することで、いずれか１つのパラメータを計算することができる。例えば、設定されたＣＴＤＩから、検出率ｐが５０％を示すターゲット径Ｄ、つまりＤＥＩを計算することができる。通常、密度差ρ、透過線量Ｉが、それぞれ基準値が与えられる。
【００２６】
計算されたＤＥＩは、その誤差範囲とともに、エキスパートシステム１１７で構築される図６に示すスキャン計画画面の中の“線量情報（ＤＯＳＥ　ＩＮＦＯ．）”のタブウインドウ内に、”ＣＴＤＩ”、“ＤＬＰ”、”ｍＡｓ”という一般的な線量情報とともに、“ＤＥＬ（Ｄ（ｍｍ）　ａｔ　５０％）”という表記で表示される。
【００２７】
誤差範囲は、図６の例では、±０．５ｍｍで表示される。この誤差範囲は、図５の分布において、各検出率に対応する複数のターゲット径の分散に基づいて決まる。各検出率に対応する誤差範囲は、検出率プロファイルデータ記憶部１２０に、検出率プロファイルに関連付けられて記憶される。
【００２８】
スキャンス計画画面の左上欄には、図７に示すように当該ＤＥＩに対応するファントムのサンプルイメージが表示される。複数のＤＥＩに対応する複数のサンプルイメージが、検出率プロファイルデータ記憶部１２０に記憶されている。計算されたＤＥＩに対応するサンプルイメージが選択的に検出率プロファイルデータ記憶部１２０から計画補助システム１１７に読み出される。
【００２９】
スキャンス計画画面の右上欄には、図８に示すように、設定されたＣＴＤＩに対応する検出率プロファイルがＤＥＩを示すライン（破線）とともに表示される。
【００３０】
ウインドウ内にはＤＥＩと共に、
「操作者が指定した所望の検出率ｐに対応するターゲット径」、
「操作者が指定した所望のターゲット径に対応する検出率ｐ」、
「操作者が指定した所望のＣＴ値差に対応するＤＥＩ」が表示される。
【００３１】
「任意の検出率ｐに対応するターゲット径」、「任意のターゲット径に対応する検出率ｐ」、「任意のＣＴ値差に対応するＤＥＩ」は、ＤＥＩとともに、低コントラスト分解能計算部１１８で計算される。
【００３２】
例えば、図９に示すように、「操作者が指定した所望の検出率ｐに対応するターゲット径」が、誤差範囲と共に、“Ｄ（ｍｍ）　ａｔ　ＸＸ％”の表記で表示される。任意の検出率ｐは、数値入力、または当該表記の左側のプルダウンメニューから選択することにより入力される。図９の例では、８０％の検出率を示すターゲット径が１９．０ｍｍであり、その誤差範囲が±３ｍｍであることが表示されている。図１０にこのスキャン計画画面の右上欄に表示される検出率プロファイルを示す。グラフ内には、ＤＥＩを示すライン（破線）とともに、当該入力した８０％の検出率とそれに対応するターゲット径の１１ｍｍがライン（破線）により表示される。
【００３３】
また、図１１に示すように、「操作者が指定した所望のターゲット径に対応する検出率ｐ」が、その誤差範囲と共に、“検出率（ＤＥＴＥＣＴＡＢＩＬＩＴＹ　ＲＡＴＥ　）（％）　ａｔＸＸｍｍ”の表記で表示される。任意のターゲット径は、数値入力、または当該表記の左側のプルダウンメニューから選択することにより入力される。図１１の例では、１０ｍｍ径のターゲットが、１８．５％の検出率（認識率）であることが表示されている。図１２にスキャン計画画面の右上欄に表示される検出率プロファイルを示す。グラフ内には、ＤＥＩを示すライン（破線）と、当該入力した８０％の検出率とそれに対応するターゲット径の１１ｍｍを示すライン（破線）とともに、１０ｍｍのターゲット径とそれに対応する１８．５％の検出率を示すラインが表示される。
【００３４】
さらに、図１３に示すように、「操作者が指定した所望の密度差に対応するＤＥＩ（検出率ｐが５０％のターゲット径」が、その誤差範囲と共に、“ＤＥＩ　ａｔ　ＸＸ（ρ）”の表記で表示される。任意の密度差は、数値入力、または当該表記の左側のプルダウンメニューから選択することにより入力される。図１３の例では、０．７の密度差である場合のＤＥＩは１９．０ｍｍであり、その誤差範囲は±２．５ｍｍであることが表示されている。図１４にスキャン計画画面の右上欄に表示される検出率プロファイルを示す。このグラフ（密度差が基準密度差に等価）とともに、０．７の密度差の場合の検出率プロファイルがそのＤＥＩとともに表示される。
【００３５】
さらに、ＣＴ値差計算ボタンをクリックすることにより、計算部１１８により、操作者が設定したＣＴＤＩに基づいて、操作者が設定したＤＥＩを実現するために必要なＣＴ値差（密度差）が計算される。エキスパートシステム１１７は、図１７に示すように、計算されたＣＴ値差（密度差）をスキャン計画画面上で表示させる。表示されたＣＴ値差（密度差）から、撮影技師は被検体に注入すべき造影剤の量をある程度把握することができる。
【００３６】
検出率プロファイルは、ヘリカルスキャン又は、シングル又はマルチスライススキャンが天板の停止と移動との交番を伴って繰り返されるコンベンショナルスキャン（ステッピングスキャン）中の線量制御（露光制御）に利用可能である。この機能はＤＥＩコンスタントコントロールと称する。ＤＥＩコンスタントコントロール機能は、スキャン計画画面中の“ＤＥＩコンスタントコントロール”ボタンをクリックすることでセットされる。
【００３７】
例えば図１５に示すように、“ＣＴＤＩ更新”ボタンのクリックに呼応して、ＣＴＤＩ更新のための条件設定用のサブウインドウがポップアップで表示される。このサブウインドウには、ターゲット径入力ボックス、ＣＴ値差入力ボックス、検出率入力ボックスが含まれる。これらボックスに、操作者がそれぞれ所望とする値を入力する。なお、検出率入力ボックスに５０％を入力することにより、ＤＥＩを設定することができる。ＤＥＩをＣＴＤＩ更新条件を決めるサブウインドウの例を図１６に示す。
【００３８】
これら入力条件を満たすために必要な線量“ＣＴＤＩ”が、上述式から計算部１１８により計算され、その計算されたＣＴＤＩから既存式に従って計画補助システム１１７により“ｍＡｓ”が特定される。
【００３９】
入力条件を満たすために必要なＣＴＤＩは、上述式から分かるように、透過線量、実際には透過線量と照射線量との差のＸ線減衰線量に応じて変動する。スキャン中又はスキャン前に取得した実際の透過線量（投影データ）に応じて、ｍＡｓを制御することにより、設定されたＤＥＩ、すなわち設定されたターゲット径が、５０％の検出率で認識される、または設定したターゲット径が、所望の検出率で認識されるという条件をスキャン中にほぼ維持するように、露光制御部１１９により管電流を制御することができる。
【００４０】
ヘリカルスキャンでは、被検体のＸ線の照射位置が連続的に変化する。低コントラスト分解能計算部１２０は、入力されたＤＥＩが被検体の複数位置で維持されるように、複数位置各々に対応するＣＴＤＩを特定し、特定されたＣＴＤＩから、複数位置各々に対応するｍＡｓを計算する。露光制御部１１９は、計算された複数位置のｍＡｓに従って、天板の移動に従ってＸ線管の管電流を動的に変化させるように高電圧発生装置１０９を制御する。
【００４１】
ＣＴＤＩを特定するためには、複数位置各々に対応するＸ線減衰量（または透過線量）が必要とされる。複数位置各々に対応するＸ線減衰量は、スキャノグラムデータから取得することができる。複数位置各々に対応するＸ線減衰量は、ヘリカルスキャンの実行中に収集される投影データから取得することができる。
【００４２】
図１８には、ヘリカルスキャンにおいて、ＤＥＩコンスタントコントロール機能のもとで制御された管電流の時間変化を示している。この例では、ＤＥＩを１５ｍｍにほぼ維持する露光制御が示されている。ＤＥＩコンスタントコントロールでは、計算部１１８は、ヘリカルスキャン中に取得した１回転前の投影データ（透過線量）に基づいて、図１９に示すように、ＤＥＩを一定値に維持するために必要なｍＡｓを決定し、露光制御部１１９は、決定されたｍＡｓに従って当該スキャン中の管電流を今の回転中の管電流を調整する。ここでは例えば、直前の１回転前であって、同じビュー角（Ｘ線管１０１の回転角α）で取得した投影データ（透過線量Ｉ）とＤＥＩ（＝１５ｍｍ）とに対応するＣＴＤＩを上記（１）式から計算し、そのＣＴＤＩに応じたｍＡｓが設定される。つまり、設定したＤＥＩを維持するように、実際の透過線量に応じて１回転遅れでｍＡｓが調整される。
【００４３】
なお、多チャンネル型検出器１０３では、制御因子としての透過線量Ｉとして、投影データの代表値が用いられる。投影データの代表値としては、例えば、チャンネル方向の中央チャンネルで取得した投影データ、チャンネル方向の全チャンネルで取得した投影データの平均値、さらにはチャンネル方向の中央の所定数のチャンネルで取得した投影データの平均値であってもよいし、他の手法で求めても良いし、ここでは特にその手法を限定するものではない。
【００４４】
ＣＴ検査では、スキャン位置決め等の為に事前にスキャノグラムと呼ばれる透過像が取得される。このスキャノグラムから複数の位置（Ｚ位置）で得られる透過線量Ｉに基づいて、図２０に示すように、撮影位置（Ｚ位置）ごとに管電流制御を行うようにしてもよい。
【００４５】
また、コンベンショナルなシングル又はマルチスライススキャンが天板移動と交互に繰り返されるいわゆるステッピングスキャンにも適用でき、その場合、事前に得たスキャノグラムから体軸方向の位置（Ｚ位置）ごとに得られる透過線量Ｉに基づいて、図２１に示すように、撮影位置（Ｚ位置）ごとに管電流制御を行うようにしてもよい。
【００４６】
このように本実施形態によると、線量、密度差、透過線量に依存しないターゲット径と検出率との関係を導出することにより、それにより線量等のスキャン条件の設定に際して、当該低コントラスト分解能を参照することの優位性を向上させることができる。
【００４７】
ＤＥＩは、ＣＴＤＩやｍＡｓ等とともに、画像読影時に非常に有効な指標である。画像読影は、ディスプレイに表示させた画像を観て行う場合と、フィルムに印刷した画像を観て行う場合とがある。保管データファイル生成部１２１では、画像データと、その画像データの基になった投影データを収集したときのＤＥＩのデータとを含む保管用データファイルを生成する。典型的には、保管用データファイルは、ヘッダ領域とデータ領域とからなる。画像データはデータ領域に書き込まれる。ＤＥＩデータは、患者情報等と共にヘッダ領域に書き込まれる。印刷データ生成部１２３では、画像データと、その画像データの基になった投影データを収集したときのＤＥＩのデータとから、印刷用のフレームデータを生成する。印刷用のフレームデータに従ってフィルムイメージャ１２４で印刷されたフィルムの例を図２２に示している。
【００４８】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、適切なスキャン条件の容易な設定を実現するＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、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の構成を示すブロック図。
【図２】図２は、本実施形態において、ファントムの縦断面図。
【図３】図３は、本実施形態において、ターゲット径に対する検出率の分布を示す図。
【図４】図４は、本実施形態において、“ＣＴＤＩ”で正規化された図３の分布を示す図。
【図５】図５は、本実施形態において、図４の分布に対する近似曲線を示す図。
【図６】図６は、図１の計画補助システムにより構成されるＸ線条件設定画面を示す図。
【図７】図７は、図６の画面内に表示される、ＤＥＩに対応するサンプルイメージを示す図。
【図８】図８は、図６の画面内に表示される検出率プロファイルを示す図。
【図９】図９は、図１の計画補助システムにより構成されるＸ線条件設定画面を示す図。
【図１０】図１０は、図９の画面内に合成される検出率プロファイルを示す図。
【図１１】図１１は、図１の計画補助システムにより構成されるＸ線条件設定画面を示す図。
【図１２】図１２は、図１１の画面内に表示される検出率プロファイル例を示す図。
【図１３】図１３は、図１の計画補助システムにより構成されるＸ線条件設定画面を示す図。
【図１４】図１４は、図１３の画面内に表示される検出率プロファイルを示す図。
【図１５】図１５は、図１の計画補助システムにより構成されるＸ線条件設定画面であって、特に「ＣＴＤＩ更新」ボタンのクリックに伴ってポップアップされる更新条件設定ウインドウを示す図。
【図１６】図１６は、図１の計画補助システムにより構成されるＸ線条件設定画面であって、特に「ＣＴＤＩ更新」ボタンのクリックに伴ってポップアップされる他の更新条件設定ウインドウを示す図。
【図１７】図１７は、図１の計画補助システムにより構成されるＸ線条件設定画面であって、特に「ＣＴ値差」ボタンのクリックに伴ってポップアップされるＣＴ値差ウインドウを示す図。
【図１８】図１８は、図１の露光制御部のＤＥＩコンスタントコントロールによるｍＡｓのＺ位置に対する変化を示す図。
【図１９】図１９は、本実施形態において、ｍＡｓ決定方法に関する説明図。
【図２０】図２０は、図１の露光制御部のＤＥＩコンスタントコントロールによるｍＡｓのＺ位置に対する変化を示す図。
【図２１】図２１は、図１の露光制御部のＤＥＩコンスタントコントロールによるｍＡｓのＺ位置に対する変化を示す図。
【図２２】図２２は、図１のフィルムイメージャで印刷されたフィルムを示す図。
【符号の説明】
１００…ガントリ、１０１…Ｘ線管、１０２…回転フレーム、１０３…マルチスライス型Ｘ線検出器、１０４…データ収集回路、１０５…非接触データ伝送装置、１０６…前処理装置、１０７…架台駆動部、１０８…スリップリング、１０９…高電圧発生装置、１１０…システムコントローラ、１１２…補助記憶装置、１１４…再構成装置、１１６…表示装置、１１５…入力装置、１１７…計画補助システム、１１８…低コントラスト分解能計算部、１１９…露光制御部、１２０…検出率プロファイルデータ記憶部、１２１…保管データファイル生成部、１２２…データ保管装置、１２３…印刷データ生成部、１２４…フィルムイメージャ。

Claims (32)

  1. Ｘ線で被検体をスキャンすることにより収集した投影データに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
    前記Ｘ線の予定線量を入力するように構成された入力部と、
    前記予定線量に基づいて、ＤＥＩを計算するように構成された計算部と、前記ＤＥＩは、所定の検出率で識別されるターゲットの径を表す、前記ターゲットは周囲ＣＴ値に対して所定のＣＴ値差を有する、
    前記入力された予定線量が、前記計算されたＤＥＩとともに含まれるスキャン計画画面を構築するように構成された計画補助システムと、
    前記スキャン計画画面を表示するように構成された表示装置とを具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  2. 前記スキャン計画画面には、前記ＤＥＩに対応するサンプルイメージが含まれる請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  3. 前記サンプルイメージは、ファントムイメージである請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  4. 前記スキャン計画画面には、検出率をターゲット径の関数として表すプロファイルが含まれる請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  5. 前記スキャン計画画面には、任意の検出率に対応するターゲット径が含まれる請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  6. 前記スキャン計画画面には、任意のターゲット径に対応する検出率が含まれる請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  7. 前記スキャン計画画面には、任意のＣＴ値差に対応するＤＥＩが含まれる請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  8. Ｘ線で被検体をスキャンすることにより収集したデータに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
    ＤＥＩを入力するように構成された入力部と、前記ＤＥＩは、所定の検出率で識別されるターゲットの径を表す、前記ターゲットは周囲ＣＴ値に対して所定のＣＴ値差を有する、
    前記ＤＥＩに基づいて、前記Ｘ線の予定線量を計算するように構成された計算部と、
    前記入力されたＤＥＩが前記計算された予定線量とともに含まれるスキャン計画画面を構築するように構成された計画補助システムと、
    前記スキャン計画画面を表示するように構成された表示装置とを具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  9. 前記スキャン計画画面には、前記ＤＥＩに対応するサンプルイメージが含まれる請求項８記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  10. 前記サンプルイメージは、ファントムイメージである請求項９記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  11. 前記スキャン計画画面には、検出率をターゲット径の関数として表すプロファイルが含まれる請求項８記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  12. 前記スキャン計画画面には、任意の検出率に対応するターゲット径が含まれる請求項８記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  13. 前記スキャン計画画面には、任意のターゲット径に対応する検出率が含まれる請求項８記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  14. 前記スキャン計画画面には、任意のＣＴ値差に対応するＤＥＩが含まれる請求項８記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  15. Ｘ線で被検体をスキャンすることにより収集したデータに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
    任意の検出率と、前記検出率で識別されるターゲットの径とを入力するように構成された入力部と、
    前記入力された検出率と前記入力されたターゲット径とに基づいて、前記Ｘ線の予定線量を計算するように構成された計算部と、
    前記入力された検出率と前記入力されたターゲット径とが、前記計算された予定線量とともに含まれるスキャン計画画面を構築するように構成された計画補助システムと、
    前記スキャン計画画面を表示するように構成された表示装置とを具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  16. Ｘ線で被検体をスキャンすることにより収集したデータに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
    前記Ｘ線の予定線量と、任意のＤＥＩとを入力するように構成された入力部と、前記ＤＥＩは、所定の検出率で識別されるターゲットの径を表す、
    前記入力されたＸ線の予定線量で前記入力されたＤＥＩが実現されるように、前記ターゲットの周囲ＣＴ値に対するＣＴ値差を計算するように構成された計算部と、
    前記入力されたＸ線の予定線量と前記入力されたＤＥＩとが、前記計算されたＣＴ値差又はその導出値とともに含まれるスキャン計画画面を構築するように構成された計画補助システムと、
    前記スキャン計画画面を表示するように構成された表示装置とを具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  17. Ｘ線管からのＸ線で被検体をヘリカルスキャンすることにより収集した投影データに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
    ＤＥＩを入力するように構成された入力部と、前記ＤＥＩは、所定の検出率で識別されるターゲットの径を表す、前記ターゲットは周囲ＣＴ値に対して所定のＣＴ値差を有する、
    前記入力されたＤＥＩが前記被検体の複数位置で維持されるように、前記複数位置各々に対応する前記Ｘ線の予定線量を計算するように構成された計算部と、
    前記複数位置で計算された前記Ｘ線の予定線量に従って前記Ｘ線管の管電流を動的に変化させるように構成されたコントローラとを具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  18. 前記計算部は、前記複数位置各々に対応するＸ線減衰量に基づいて前記Ｘ線の予定線量を計算する請求項１７記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  19. 前記Ｘ線減衰量は、スキャノグラムデータから発生される請求項１７記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  20. 前記Ｘ線減衰量は、前記ヘリカルスキャンで収集される投影データから発生される請求項１７記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  21. Ｘ線で被検体をスキャンすることにより収集した投影データに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
    前記Ｘ線の線量に基づいて、ＤＥＩを計算するように構成された計算部と、前記ＤＥＩは、所定の検出率で識別されるターゲットの径を表す、前記ターゲットは周囲ＣＴ値に対して所定のＣＴ値差を有する、
    保管用データファイルを生成するように構成された保管データファイル生成部と、前記保管用データファイルは、前記画像データを、前記計算されたＤＥＩに関するデータとともに含む、を具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  22. Ｘ線で被検体をスキャンすることにより収集した投影データに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
    前記Ｘ線の線量に基づいて、ＤＥＩを計算するように構成された計算部と、前記ＤＥＩは、所定の検出率で識別されるターゲットの径を表す、前記ターゲットは周囲ＣＴ値に対して所定のＣＴ値差を有する、
    前記画像データと前記計算されたＤＥＩとをから印刷データを生成するように構成された印刷データ生成部とを具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  23. Ｘ線を曝射するＸ線源と、
    被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
    前記Ｘ線検出器からの出力に基づいてＸ線画像を生成する画像生成装置と、
    前記Ｘ線源のＸ線照射条件又は前記生成手段の画像生成条件を選択するための検査計画画面に、前記Ｘ線源の基準線量におけるローコントラストを示す指標を表示する表示器とを具備するＸ線診断装置。
  24. 前記指標は、前記基準線量において複数回撮影したときの統計情報に関する請求項２３記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  25. 前記指標は、前記基準線量において所望の大きさのターゲットを認識できる検出確率、或いは、前記基準線量において所望の検出確率で認識できるターゲットの大きさである請求項２３記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  26. 前記指標は、前記ターゲットの大きさの変化に対する前記検出確率の変化を表すグラフである請求項２３記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  27. 前記指標は、ＣＴ線量指数（ＣＴＤＩ）で正規化される請求項２３記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  28. Ｘ線で被検体をスキャンすることにより収集したデータに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
    前記Ｘ線の線量と、検出率と、前記検出率で識別されるターゲットの径と、前記ターゲットのＣＴ値の周囲ＣＴ値に対するＣＴ値差との中の任意の一のパラメータを、他の三のパラメータに基づいて計算するように構成された計算部と、
    前記他の三のパラメータが、前記計算された任意の一のパラメータとともに含まれるスキャン計画画面を構築するように構成された計画補助システムと、
    前記スキャン計画画面を表示するように構成された表示装置とを具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  29. Ｘ線で被検体をスキャンすることにより収集したデータに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
    ターゲットのＣＴ値の周囲ＣＴ値に対するＣＴ値差を入力するように構成された入力部と、
    前記入力されたＣＴ値差と、任意又は所定の検出率と、前記検出率とで識別されるターゲットの径とに基づいて、前記Ｘ線の予定線量を計算するように構成された計算部と、
    前記入力されたＣＴ値差が、前記計算された予定線量とともに含まれるスキャン計画画面を構築するように構成された計画補助システムと、
    前記スキャン計画画面を表示するように構成された表示装置とを具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  30. Ｘ線で被検体をスキャンすることにより収集したデータに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
    任意のＤＥＩとを入力するように構成された入力部と、前記ＤＥＩは、所定の検出率で識別されるターゲットの径を表す、
    前記入力されたＤＥＩが前記被検体の複数位置で維持されるように、前記被検体の体格に応じた造影剤の予想濃度に基づいて前記複数位置各々に対応する前記Ｘ線の予定線量を計算するように構成された計算部と、
    前記複数位置で計算された前記Ｘ線の予定線量に従って前記Ｘ線管の管電流を動的に変化させるように構成されたコントローラとを具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  31. 前記スキャン計画画面には、前記ＤＥＩの誤差範囲が含まれる請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
  32. Ｘ線で被検体をスキャンすることにより収集したデータに基づいて、画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
    前記画像データに関するパラメータを計算する計算部と、
    前記計算されたパラメータの誤差範囲を表示する表示部とを具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
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