JP2004174006A

JP2004174006A - Signal acquisition apparatus and x-ray ct instrument

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Publication number: JP2004174006A
Application number: JP2002344888A
Authority: JP
Inventors: Kimihiro Sasaki; 公祐佐々木
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: JP4175875B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a signal acquisition apparatus which realizes proper performing of heart rate synchronous photographing about an object having the condition of arrhythmia, and to provide an X-ray CT instrument provided with such a signal acquisition apparatus. <P>SOLUTION: As for the object, a projection signal and heart rate signal of a plurality of views based on X-rays are acquired (601). The projection signal and the heart rate signal are stored (603). A heart rate is obtained based on the heart rate signal (605). The temporal progress of the heart rate is displayed (607). A place of an irregular heart rate in the temporal progress of the heart rate is pointed out by a user (609). Based on the pointing out, the projection signal during a period of the irregular heart rate is deleted from the storage means (611). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号獲得装置およびＸ線ＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関し、特に、対象について、Ｘ線に基づく複数ビュー（ｖｉｅｗ）の投影信号および心拍信号を獲得する装置、および、そのような信号獲得装置を備えたＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｘ線ＣＴ装置では、ヘリカルスキャンにより心拍同期の撮影を行うときは、撮影の対象について、複数ビュー（ｖｉｅｗ）の投影データ（ｄａｔａ）および心拍信号を獲得して記憶し、心拍信号を基準にして抽出した投影データ（ｄａｔａ）を用いて、所望の心拍位相における心臓の断層像等を再構成するようにしている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２０９８８４号公報（第８−１１頁、図１３−２１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
心拍同期の撮影は心拍が概ね一定であることを前提としているので、不整脈の症状を持つ対象については、撮影を適正に行うことが困難である。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、不整脈の症状を持つ対象について心拍同期撮影を適正に行うことを可能にする信号獲得装置、および、そのような信号獲得装置を備えたＸ線ＣＴ装置を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、対象について、Ｘ線に基づく複数ビューの投影信号および心拍信号を獲得する信号獲得手段と、前記投影信号および前記心拍信号を記憶する記憶手段と、前記心拍信号に基づいて心拍数を求める計算手段と、心拍数の時間的推移を表示する表示手段と、前記心拍数の時間的推移における心拍不整個所を使用者が指摘することを可能にする指摘手段と、前記指摘に基づいて心拍不整期間中の投影信号を前記記憶手段から削除する削除手段と、を具備することを特徴とする信号獲得装置である。
【０００７】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、撮影の対象について、Ｘ線に基づく複数ビューの投影信号および心拍信号を獲得する信号獲得手段と、前記投影信号および前記心拍信号を記憶する記憶手段と、前記心拍信号に基づいて心拍数を求める計算手段と、心拍数の時間的推移を表示する表示手段と、前記心拍数の時間的推移における心拍不整個所を使用者が指摘することを可能にする指摘手段と、前記指摘に基づいて心拍不整期間中の投影信号を前記記憶手段から削除する削除手段と、前記削除後の投影信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【０００８】
（１）および（２）に記載の各観点での発明では、計算手段によって心拍数を求め、表示手段によって心拍数の時間的推移を表示し、指摘手段によって心拍数の時間的推移における心拍不整個所を使用者が指摘することを可能にし、削除手段によって心拍不整期間中の投影信号を記憶手段から削除するので、対象が不整脈の症状を持つ場合でも、心拍同期撮影を適正に行うことが可能になる。
【０００９】
前記信号獲得手段は、前記心拍信号として心電信号を獲得することが、心拍数を適切に求める点で好ましい。
【００１０】
前記表示手段は、前記心拍数の時間的推移をグラフィック表示することが、心拍不整個所の指摘を容易にする点で好ましい。
【００１１】
前記指摘手段は、ポインティング・デバイスを有することが、心拍不整個所の指摘をさらに容易にする点で好ましい。
【００１２】
前記削除手段は、心電信号のＲ波を基準として投影信号を削除することが、心拍不整期間中の投影信号の削除を適切に行う点で好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００１４】
図１に示すように、本装置は、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２、撮影テーブル（ｔａｂｌｅ）４、操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６および心拍検出装置１０を備えている。
【００１５】
走査ガントリ２はＸ線管２０を有する。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍｅｔｏｒ）２２により扇状のＸ線ビームすなわちファンビーム（ｆａｎｂｅａｍ）となるように成形され、Ｘ線検出器２４に照射される。Ｘ線管２０とＸ線検出器２４の間の空間には、撮影の対象が撮影テーブル４に搭載されて搬入される。
【００１６】
Ｘ線検出器２４は、扇状のＸ線ビームの広がりの方向にアレイ（ａｒｒａｙ）状に配列された複数の検出素子を有する。Ｘ線検出器２４の構成については後にあらためて説明する。Ｘ線管２０、コリメータ２２およびＸ線検出器２４は、Ｘ線照射・検出装置を構成する。Ｘ線照射・検出装置については後にあらためて説明する。
【００１７】
Ｘ線検出器２４にはデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６は、Ｘ線検出器２４の個々の検出素子の検出信号をディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌｄａｔａ）として収集する。検出素子の検出信号は、Ｘ線による対象の投影を表す信号となる。以下、これを投影信号ともいう。
【００１８】
Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８によって制御される。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係については図示を省略する。コリメータ２２は、コリメータコントローラ３０によって制御される。なお、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係については図示を省略する。
【００１９】
以上のＸ線管２０からコリメータコントローラ３０までのものが、走査ガントリ２の回転部３４に搭載されている。回転部３４の回転は、回転コントローラ３６によって制御される。なお、回転部３４と回転コントローラ３６との接続関係については図示を省略する。
【００２０】
操作コンソール６はデータ処理装置６０を有する。データ処理装置６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等によって構成される。データ処理装置６０には、制御インターフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６２が接続されている。制御インターフェース６２には、走査ガントリ２と撮影テーブル４が接続されている。データ処理装置６０は制御インターフェース６２を通じて走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御する。
【００２１】
走査ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０および回転コントローラ３６が、制御インターフェース６２を通じて制御される。なお、それら各部と制御インターフェース６２との個別の接続については図示を省略する。
【００２２】
データ処理装置６０には、データ収集バッファ６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６で収集されたデータがデータ収集バッファ６４を通じてデータ処理装置６０に入力される。以下、このデータを投影データともいう。
【００２３】
データ処理装置６０には、制御インターフェース６２を通じて心拍検出装置１０が接続されている。心拍検出装置１０は撮影テーブル６の上の対象の心拍を検出し、心拍信号を制御インターフェース６２を通じてデータ処理装置６０に入力する。心拍検出装置１０としては例えば心電計が用いられる。心電計は心電信号を計測する。心電信号は心臓の収縮に伴う急峻なＲ波を含むので心拍信号として好適である。
【００２４】
データ処理装置６０には記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６には、データ収集バッファ６４および制御インターフェース６２を通じてそれぞれデータ処理装置６０に入力された投影データおよび心拍信号が記憶される。
【００２５】
記憶装置６６にはまたデータ処理装置６０用のプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）が記憶される。データ処理装置６０がそのプログラムを実行することにより、本装置の動作が遂行される。
【００２６】
データ処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて記憶装置６６に収集した投影データを用いて画像再構成を行う。画像再構成には、例えばフィルタード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅｄｂａｃｋｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法等が用いられる。なお、記憶装置６６の投影データには、画像再構成前に後述のような処理が施される。
【００２７】
データ処理装置６０には、表示装置６８および操作装置７０が接続されている。表示装置６８は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作装置７０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００２８】
表示装置６８は、データ処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示する。操作装置７０は、使用者によって操作され、各種の指示や情報等をデータ処理装置６０に入力する。使用者は表示装置６８および操作装置７０を使用してインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００２９】
図２に、Ｘ線検出器２４の構成を模式的に示す。同図に示すように、Ｘ線検出器２４は、多数のＸ線検出素子２４（ｉ）を１次元のアレイ（ａｒｒａｙ）状に配列した多チャンネルのＸ線検出器となっている。ｉはチャンネル番号であり例えばｉ＝１〜１０００である。Ｘ線検出素子２４（ｉ）は、全体として、円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。
【００３０】
Ｘ線検出器２４は、図３に示すように、複数のＸ線検出素子２４（ｉｋ）を２次元のアレイ状に配列したものであってよい。複数のＸ線検出素子２４（ｉｋ）は、全体として、円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。ｋは列番号であり例えばｋ＝１，２，３，４である。Ｘ線検出素子２４（ｉｋ）は、列番号ｋが同一なもの同士でそれぞれ検出素子列を構成する。なお、Ｘ線検出器２４の検出素子列は４列に限るものではなく、それ以上または以下の複数であってよい。
【００３１】
Ｘ線検出素子２４（ｉｋ）は、例えばシンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）とフォトダイオード（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）の組み合わせによって構成される。なお、これに限るものではなく、例えばカドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体Ｘ線検出素子、あるいは、キセノン（Ｘｅ）ガスを利用した電離箱型のＸ線検出素子であってよい。
【００３２】
図４に、Ｘ線照射・検出装置におけるＸ線管２０とコリメータ２２とＸ線検出器２４の相互関係を示す。なお、図４の（ａ）は走査ガントリ２の正面から見た状態を示す図、（ｂ）は側面から見た状態を示す図である。同図に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２により扇状のＸ線ビーム４００となるように成形されてＸ線検出器２４に照射される。
【００３３】
図４の（ａ）では、扇状のＸ線ビーム４００の広がりを示す。Ｘ線ビーム４００の広がり方向は、Ｘ線検出器２４におけるチャンネルの配列方向に一致する。（ｂ）ではＸ線ビーム４００の厚みを示す。Ｘ線ビーム４００の厚み方向は、Ｘ線検出器２４における複数の検出素子列の並設方向に一致する。
【００３４】
このようなＸ線ビーム４００の扇面に体軸を交差させて、例えば図５に示すように、撮影テーブル４に載置された対象８がＸ線照射空間に搬入される。走査ガントリ２は、内部にＸ線照射・検出装置を包含する筒状の構造になっている。
【００３５】
Ｘ線照射空間は走査ガントリ２の筒状構造の内側空間に形成される。Ｘ線ビーム４００によってスライスされた対象８の像がＸ線検出器２４に投影される。Ｘ線検出器２４によって、対象８を透過したＸ線が検出される。対象８に照射するＸ線ビーム４００の厚みｔｈは、コリメータ２２のアパーチャの開度により調節される。
【００３６】
Ｘ線管２０、コリメータ２２およびＸ線検出器２４からなるＸ線照射・検出装置は、それらの相互関係を保ったまま対象８の体軸の周りを連続的に回転（スキャン：ｓｃａｎ）する。これによって、アキシャルスキャン（ａｘｉａｌｓｃａｎ）が行われる。
【００３７】
Ｘ線照射・検出装置の回転に並行して、矢印４２で示すように撮影テーブル４を対象８の体軸方向に連続的に移動させた場合は、Ｘ線照射・検出装置は、対象８に関して相対的に、対象８を包囲する螺旋状の軌道に沿って旋回することになる。これによっていわゆるヘリカルスキャン（ｈｅｌｉｃａｌｓｃａｎ）が行われる。
【００３８】
なお、Ｘ線検出器２４が対象８を包囲する円環状の構造を持つものである場合は、Ｘ線検出器２４は固定としＸ線管２０とコリメータ２２からなるＸ線照射装置だけを回転させるようにしてもよい。
【００３９】
スキャンの１回転当たり複数（例えば１０００程度）のビューの投影データが収集される。投影データの収集は、Ｘ線検出器２４−データ収集部２６−データ収集バッファ６４の系列によって行われる。以下、投影データをスキャンデータともいう。このようなデータ収集に並行して、心拍検出装置１０−制御インターフェース６２の系統による心拍信号の収集が行われる。
【００４０】
図６に、本装置の動作のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。同図に示すように、ステップ（ｓｔｅｐ）６０１で、心拍同期スキャンが行われる。すなわち、走査ガントリ２によってアキシャルスキャンまたはヘリカルスキャンが行われ、それに並行して、心拍検出装置１０によって心拍信号検出が行われる。走査ガントリ２および心拍検出装置１０からなる部分は、本発明における信号獲得手段の実施の形態の一例である。
【００４１】
次に、ステップ６０３で、スキャンデータおよび心拍信号を記憶することが行われる。スキャンデータおよび心拍信号の記憶は、記憶装置６６によって行われる。記憶装置６６は、本発明における記憶手段の実施の形態の一例である。
【００４２】
図７に、記憶装置６６における投影データおよび心拍信号の記憶要領を示す。同図に示すように、スキャンデータを記憶するビュー・チャンネル平面の一部に、各ビューごとに心拍信号を記憶する領域を設け、この領域に心拍信号をビューごとにスキャンデータと対応させて記憶する。なお、心拍信号は心電信号のＲ波の有無を示す信号として記憶される。
【００４３】
ビュー間の時間差は、ビュータイミングによって定まる例えば１ｍｓ等の一定値である。したがって、例えば１ｍｓごとの心拍信号の状態が記憶される。心拍信号の論理値は、Ｒが発生した部分で「１」であり、それ以外の部分では「０」である。これによって、「１」が記憶されているビューの番号からＲ波の発生時点を知ることができる。
【００４４】
心拍信号はビュー・チャンネル平面とは別個に記憶するようにしてもよい。その場合には、例えば図８に示すように、ビュー番号と対にしてそのビューにおける心拍信号の論理値を記憶する。このような情報からも「１」が記憶されているビューの番号からＲ波の発生時点を知ることができる。
【００４５】
次に、ステップ６０５で、心拍数計算が行われる。心拍数計算はデータ処理装置６０によって行われる。データ処理装置６０は、本発明における計算手段の実施の形態の一例である。データ処理装置６０は、次式によって心拍数ＢＰＭ（ｂｅａｔｐｅｒｍｉｎｕｔｅ）を計算する。
【００４６】
【数１】

【００４７】
ここで、
ＴＲ（ｉ）：ｉ番目のＲ波の発生時刻（秒単位）
ＴＲ（ｉ＋１）：ｉ＋１番目のＲ波の発生時刻（秒単位）
次に、ステップ６０７で、心拍数の時間的推移を表示することが行われる。心拍数の時間的推移の表示は、表示装置６８によって行われる。表示装置６８は、本発明における表示手段の実施の形態の一例である。心拍数の時間的推移は、例えば図９に示すように、横軸を時間とし縦軸を心拍数とするグラフ（ｇｒａｐｈ）によって示される。グラフは、心拍が安定している部分では平坦であるが、心拍が不整な部分では大きく変化する。これによって、心拍不整個所すなわち不整脈の発生個所を一目で判別することができる。
【００４８】
次に、ステップ６０９で、心拍不整個所を指摘することが行われる。心拍不整個所の指摘は、本装置の使用者によって行われる。使用者は、グラフから心拍不整の有無を判定し、心拍不整と判定した個所を、操作装置７０のポインティング・デバイスで指摘する。ポインティング・デバイスを用いることにより、心拍不整個所を容易に指摘することができる。図９は、円形のカーソル（ｃｕｒｓｏｒ）を心拍不整個所に合わせた状態を示している。操作装置７０は、本発明における指摘手段の実施の形態の一例である。
【００４９】
次に、ステップ６１１で、心拍不整期間中のスキャンデータを削除することが行われる。心拍不整期間中のスキャンデータの削除は、使用者による上記のような指摘に基づいて、データ処理装置６０により行われる。データ処理装置６０は、本発明における削除手段の実施の形態の一例である。データ処理装置６０は、カーソルで指摘されたグラフ上の位置から心拍不整期間を認識し、その期間中のスキャンデータを記憶装置６６から削除する。
【００５０】
図１０に、スキャンデータ削除の要領を概念的に示す。同図に示すように、Ｒ波Ｒ２とＲ３の間が心拍不整期間であるとすると、Ｒ波Ｒ２が発生した時点のビュー番号ｖ２のスキャンデータから、Ｒ波Ｒ３が発生した時点のビュー番号ｖ３までのスキャンデータを消去する。このようにＲ波を基準として削除することにより、心拍不整期間中のスキャンデータを正しく削除することができる。
【００５１】
次に、ステップ６１３で、画像再構成が行われる。画像再構成は、データ処理装置６０によって行われる。データ処理装置６０は、本発明におけ画像生成手段の実施の形態の一例である。画像再構成は心拍不整期間中のデータを削除した後のスキャンデータを用いて行われる。スキャンに用いられるスキャンデータは全て心拍が正常なデータとなるから、再構成画像として適正なものを得ることができる。すなわち、心拍不整に影響されずに心拍同期撮影を適正に行うことができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、不整脈の症状を持つ対象について心拍同期撮影を適正に行うことを可能にする信号獲得装置、および、そのような信号獲得装置を備えたＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】Ｘ線検出器の構成を示す図である。
【図３】Ｘ線検出器の構成を示す図である。
【図４】Ｘ線照射・検出装置の構成を示す図である。
【図５】Ｘ線照射・検出装置と対象との関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のフロー図である。
【図７】スキャンデータおよび心拍信号の記憶要領を示す図である。
【図８】心拍信号の記憶要領を示す図である。
【図９】心拍数の表示状態を示す図である。
【図１０】スキャンデータの削除要領を示す図である。
【符号の説明】
２走査ガントリ
２０Ｘ線管
２２コリメータ
２４Ｘ線検出器
２６データ収集部
２８Ｘ線コントローラ
３０コリメータコントローラ
３４回転部
３６回転コントローラ
４撮影テーブル
６操作コンソール
６０データ処理装置
６２制御インターフェース
６４データ収集バッファ
６６記憶装置
６８表示装置
７０操作装置
８対象
１０心拍検出装置
４００Ｘ線ビーム[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a signal acquisition apparatus and an X-ray computed tomography (CT) apparatus, and more particularly to an apparatus for acquiring an X-ray based multi-view projection signal and heart rate signal for an object, and such a signal acquisition apparatus. The present invention relates to an X-ray CT apparatus provided with the apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an X-ray CT apparatus, when performing heartbeat synchronous imaging by helical scan, projection data (data) and a heartbeat signal of a plurality of views are acquired and stored for an imaging target, and the heartbeat signal is used as a reference. A tomographic image of the heart at a desired heartbeat phase is reconstructed using the projection data (data) extracted as described above (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-209888 (pages 8-11, FIGS. 13-21)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since the heartbeat synchronization imaging is based on the premise that the heartbeat is substantially constant, it is difficult to properly perform imaging with respect to a subject having an arrhythmia symptom.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to realize a signal acquisition device that enables proper heartbeat synchronous imaging of a subject having arrhythmia symptoms, and an X-ray CT apparatus including such a signal acquisition device. It is.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
(1) According to one aspect of the invention for solving the above-described problem, a signal acquisition unit that acquires a projection signal and a heartbeat signal of a plurality of views based on X-rays for an object, and obtains the projection signal and the heartbeat signal from the object. A storage means for storing, a calculation means for obtaining a heart rate based on the heart rate signal, a display means for displaying a time course of the heart rate, and a user pointing out an irregular part of the heart rate in the time course of the heart rate. And a deletion unit that deletes, from the storage unit, the projection signal during the irregular heartbeat period based on the indication.
[0007]
(2) According to another aspect of the invention for solving the above-described problem, a signal acquisition unit that acquires a projection signal and a heartbeat signal of a plurality of views based on X-rays for an imaging target, the projection signal and the heartbeat Storage means for storing a signal; calculating means for obtaining a heart rate based on the heart rate signal; display means for displaying a time course of the heart rate; Pointing means for allowing the pointing device to point out, deleting means for deleting the projection signal during the irregular heartbeat period from the storage means based on the pointing, and image generation for generating an image based on the projected signal after the deletion. And an X-ray CT apparatus.
[0008]
In the invention according to each of the aspects described in (1) and (2), the heart rate is obtained by the calculating means, the temporal transition of the heart rate is displayed by the display means, and the heart rate error in the temporal transition of the heart rate is displayed by the indicating means. It enables the user to point out the arrhythmia, and deletes the projection signal during the heartbeat arrhythmia from the storage means by the deletion means, so that even if the subject has symptoms of arrhythmia, it is possible to properly perform heartbeat synchronization imaging. Will be possible.
[0009]
It is preferable that the signal obtaining means obtains an electrocardiographic signal as the heartbeat signal from the viewpoint of appropriately obtaining a heart rate.
[0010]
It is preferable that the display means graphically displays the temporal change of the heart rate in order to facilitate the indication of the irregular heart rate.
[0011]
It is preferable that the pointing means has a pointing device in order to further easily point out a heartbeat irregularity.
[0012]
It is preferable that the deletion unit deletes the projection signal based on the R wave of the electrocardiographic signal in that the projection signal is appropriately deleted during the irregular heartbeat period.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiment. FIG. 1 shows a block diagram of the X-ray CT apparatus. This device is an example of an embodiment of the present invention. The configuration of the present apparatus shows an example of an embodiment relating to the apparatus of the present invention.
[0014]
As shown in FIG. 1, the present apparatus includes a scanning gantry 2, an imaging table 4, an operation console 6, and a heartbeat detection device 10.
[0015]
The scanning gantry 2 has an X-ray tube 20. An X-ray (not shown) emitted from the X-ray tube 20 is shaped into a fan-shaped X-ray beam, that is, a fan beam by a collimator 22, and is irradiated on an X-ray detector 24. In the space between the X-ray tube 20 and the X-ray detector 24, an object to be imaged is mounted on the imaging table 4 and carried in.
[0016]
The X-ray detector 24 has a plurality of detection elements arranged in an array in the direction of expansion of the fan-shaped X-ray beam. The configuration of the X-ray detector 24 will be described later. The X-ray tube 20, collimator 22, and X-ray detector 24 constitute an X-ray irradiation / detection device. The X-ray irradiation / detection device will be described later.
[0017]
A data acquisition unit 26 is connected to the X-ray detector 24. The data collection unit 26 collects detection signals of the individual detection elements of the X-ray detector 24 as digital data. The detection signal of the detection element is a signal representing the projection of the target by X-rays. Hereinafter, this is also referred to as a projection signal.
[0018]
The irradiation of X-rays from the X-ray tube 20 is controlled by an X-ray controller 28. The illustration of the connection relationship between the X-ray tube 20 and the X-ray controller 28 is omitted. The collimator 22 is controlled by a collimator controller 30. The illustration of the connection relationship between the collimator 22 and the collimator controller 30 is omitted.
[0019]
The components from the X-ray tube 20 to the collimator controller 30 are mounted on the rotating unit 34 of the scanning gantry 2. The rotation of the rotation unit 34 is controlled by a rotation controller 36. The illustration of the connection relationship between the rotation unit 34 and the rotation controller 36 is omitted.
[0020]
The operation console 6 has a data processing device 60. The data processing device 60 is configured by, for example, a computer. The data processing device 60 is connected to a control interface (interface) 62. The scanning gantry 2 and the imaging table 4 are connected to the control interface 62. The data processing device 60 controls the scanning gantry 2 and the imaging table 4 through the control interface 62.
[0021]
The data acquisition unit 26, X-ray controller 28, collimator controller 30, and rotation controller 36 in the scanning gantry 2 are controlled through a control interface 62. In addition, illustration of individual connections between these units and the control interface 62 is omitted.
[0022]
The data collection buffer 64 is connected to the data processing device 60. The data collection buffer 26 is connected to the data collection unit 26 of the scanning gantry 2. The data collected by the data collection unit 26 is input to the data processing device 60 through the data collection buffer 64. Hereinafter, this data is also referred to as projection data.
[0023]
The heart rate detecting device 10 is connected to the data processing device 60 through a control interface 62. The heartbeat detection device 10 detects a target heartbeat on the imaging table 6 and inputs a heartbeat signal to the data processing device 60 through the control interface 62. As the heartbeat detecting device 10, for example, an electrocardiograph is used. An electrocardiograph measures an electrocardiographic signal. The electrocardiogram signal is suitable as a heartbeat signal because it contains a steep R wave accompanying contraction of the heart.
[0024]
The storage device 66 is connected to the data processing device 60. The storage device 66 stores the projection data and the heartbeat signal input to the data processing device 60 via the data collection buffer 64 and the control interface 62, respectively.
[0025]
The storage device 66 also stores a program for the data processing device 60. When the data processing device 60 executes the program, the operation of the device is performed.
[0026]
The data processing device 60 performs image reconstruction using the projection data collected in the storage device 66 through the data collection buffer 64. For image reconstruction, for example, a filtered back projection method or the like is used. Note that the projection data in the storage device 66 is subjected to the following processing before image reconstruction.
[0027]
A display device 68 and an operation device 70 are connected to the data processing device 60. The display device 68 is configured by a graphic display or the like. The operation device 70 is configured by a keyboard (keyboard) provided with a pointing device.
[0028]
The display device 68 displays a reconstructed image output from the data processing device 60 and other information. The operation device 70 is operated by a user and inputs various instructions and information to the data processing device 60. The user uses the display device 68 and the operation device 70 to interactively operate the present device.
[0029]
FIG. 2 schematically shows the configuration of the X-ray detector 24. As shown in the figure, the X-ray detector 24 is a multi-channel X-ray detector in which a number of X-ray detection elements 24 (i) are arranged in a one-dimensional array. i is a channel number, for example, i = 1 to 1000. The X-ray detection element 24 (i) forms an X-ray incident surface curved in a cylindrical concave shape as a whole.
[0030]
As shown in FIG. 3, the X-ray detector 24 may be one in which a plurality of X-ray detection elements 24 (ik) are arranged in a two-dimensional array. The plurality of X-ray detection elements 24 (ik) form an X-ray incident surface curved in a cylindrical concave shape as a whole. k is a column number, for example, k = 1, 2, 3, 4. The X-ray detection elements 24 (ik) have the same column number k and constitute a detection element row. Note that the number of detection element rows of the X-ray detector 24 is not limited to four, but may be more or less.
[0031]
The X-ray detection element 24 (ik) is configured by a combination of, for example, a scintillator and a photodiode (photodiode). The present invention is not limited to this, and may be, for example, a semiconductor X-ray detection element using cadmium tellurium (CdTe) or the like, or an ionization chamber type X-ray detection element using xenon (Xe) gas.
[0032]
FIG. 4 shows the relationship among the X-ray tube 20, the collimator 22, and the X-ray detector 24 in the X-ray irradiation / detection device. 4A is a diagram illustrating a state when viewed from the front of the scanning gantry 2, and FIG. 4B is a diagram illustrating a state when viewed from the side. As shown in the figure, the X-rays radiated from the X-ray tube 20 are shaped into a fan-shaped X-ray beam 400 by the collimator 22 and irradiated to the X-ray detector 24.
[0033]
FIG. 4A shows the spread of the fan-shaped X-ray beam 400. The spreading direction of the X-ray beam 400 coincides with the channel arrangement direction in the X-ray detector 24. (B) shows the thickness of the X-ray beam 400. The thickness direction of the X-ray beam 400 matches the direction in which the plurality of detection element rows in the X-ray detector 24 are juxtaposed.
[0034]
With the body axis intersecting the fan surface of such an X-ray beam 400, for example, as shown in FIG. 5, the object 8 placed on the imaging table 4 is carried into the X-ray irradiation space. The scanning gantry 2 has a cylindrical structure including an X-ray irradiation / detection device inside.
[0035]
The X-ray irradiation space is formed in a space inside the cylindrical structure of the scanning gantry 2. An image of the object 8 sliced by the X-ray beam 400 is projected on the X-ray detector 24. The X-ray detector 24 detects X-rays transmitted through the subject 8. The thickness th of the X-ray beam 400 irradiating the target 8 is adjusted by the aperture of the collimator 22.
[0036]
The X-ray irradiation / detection device including the X-ray tube 20, the collimator 22, and the X-ray detector 24 continuously rotates (scans) around the body axis of the object 8 while maintaining their mutual relationship. Thus, an axial scan is performed.
[0037]
When the imaging table 4 is continuously moved in the body axis direction of the object 8 as indicated by an arrow 42 in parallel with the rotation of the X-ray irradiation / detection device, the X-ray irradiation / detection device Relatively, it turns along the spiral trajectory surrounding the object 8. Thus, a so-called helical scan is performed.
[0038]
When the X-ray detector 24 has an annular structure surrounding the object 8, the X-ray detector 24 is fixed and only the X-ray irradiator including the X-ray tube 20 and the collimator 22 is rotated. You may do so.
[0039]
Projection data of a plurality of views (for example, about 1000) is acquired per one rotation of the scan. The collection of the projection data is performed by the sequence of the X-ray detector 24, the data collection unit 26, and the data collection buffer 64. Hereinafter, the projection data is also referred to as scan data. In parallel with such data collection, heartbeat signals are collected by the system of the heartbeat detection device 10 and the control interface 62.
[0040]
FIG. 6 shows a flow chart of the operation of the present apparatus. As shown in the figure, in step (601), a heartbeat synchronous scan is performed. That is, an axial scan or a helical scan is performed by the scanning gantry 2, and in parallel with this, a heartbeat signal is detected by the heartbeat detection device 10. The portion including the scanning gantry 2 and the heartbeat detection device 10 is an example of an embodiment of a signal acquisition unit according to the present invention.
[0041]
Next, in step 603, storing the scan data and the heartbeat signal is performed. The storage of the scan data and the heartbeat signal is performed by the storage device 66. The storage device 66 is an example of an embodiment of the storage unit in the present invention.
[0042]
FIG. 7 shows how the storage device 66 stores the projection data and the heartbeat signal. As shown in the figure, an area for storing a heartbeat signal for each view is provided in a part of a view channel plane for storing scan data, and a heartbeat signal is stored in this area in correspondence with the scan data for each view. I do. The heartbeat signal is stored as a signal indicating the presence or absence of the R wave of the electrocardiographic signal.
[0043]
The time difference between the views is a fixed value such as 1 ms determined by the view timing. Therefore, for example, the state of the heartbeat signal every 1 ms is stored. The logical value of the heartbeat signal is “1” in a portion where R has occurred, and is “0” in other portions. As a result, the generation time of the R wave can be known from the view number in which “1” is stored.
[0044]
The heart rate signal may be stored separately from the view channel plane. In this case, for example, as shown in FIG. 8, the logical value of the heartbeat signal in the view is stored in a pair with the view number. From such information, the generation point of the R wave can be known from the view number in which “1” is stored.
[0045]
Next, in step 605, a heart rate calculation is performed. The heart rate calculation is performed by the data processing device 60. The data processing device 60 is an example of an embodiment of a calculation unit according to the present invention. The data processing device 60 calculates a heart rate BPM (beat per minute) by the following equation.
[0046]
(Equation 1)

[0047]
here,
TR (i): occurrence time of the i-th R wave (in seconds)
TR (i + 1): occurrence time (in seconds) of the (i + 1) th R wave
Next, in step 607, a temporal transition of the heart rate is displayed. The display of the temporal change of the heart rate is performed by the display device 68. The display device 68 is an example of an embodiment of a display unit in the present invention. The temporal change of the heart rate is shown by a graph in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents heart rate, as shown in FIG. 9, for example. The graph is flat in a portion where the heartbeat is stable, but changes greatly in a portion where the heartbeat is irregular. This makes it possible to determine at a glance the arrhythmic point, that is, the arrhythmic point.
[0048]
Next, at step 609, the point of irregular heart rate is pointed out. The indication of the irregular heart rate is made by the user of the apparatus. The user determines the presence / absence of a heartbeat irregularity from the graph, and points out the location determined to be the heartbeat irregularity using the pointing device of the operating device 70. By using the pointing device, the point of irregular heart rate can be easily pointed out. FIG. 9 shows a state in which a circular cursor (cursor) is set at a position where the heartbeat is irregular. The operation device 70 is an example of an embodiment of a pointing device according to the present invention.
[0049]
Next, in step 611, the scan data during the irregular heartbeat period is deleted. The deletion of the scan data during the irregular heartbeat period is performed by the data processing device 60 based on the above-mentioned indication by the user. The data processing device 60 is an example of an embodiment of a deletion unit according to the present invention. The data processing device 60 recognizes the cardiac arrhythmia period from the position on the graph pointed by the cursor, and deletes the scan data during the period from the storage device 66.
[0050]
FIG. 10 conceptually shows how to delete scan data. As shown in the figure, assuming that the period between the R waves R2 and R3 is the irregular heartbeat period, the view number v3 at the time when the R wave R3 is generated is obtained from the scan data of the view number v2 at the time when the R wave R2 is generated. Erase scan data up to. By thus deleting the R wave as a reference, the scan data during the irregular heartbeat period can be correctly deleted.
[0051]
Next, in step 613, image reconstruction is performed. The image reconstruction is performed by the data processing device 60. The data processing device 60 is an example of an embodiment of an image generating unit according to the present invention. The image reconstruction is performed using the scan data after the data during the irregular heartbeat period has been deleted. Since all the scan data used for scanning has normal heartbeat data, an appropriate reconstructed image can be obtained. That is, the heartbeat synchronous imaging can be properly performed without being affected by the heartbeat irregularity.
[0052]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, a signal acquisition device that enables a heartbeat synchronized imaging to be properly performed on a subject having arrhythmia symptoms, and an X-ray provided with such a signal acquisition device A CT device can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an X-ray detector.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an X-ray detector.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an X-ray irradiation / detection device.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an X-ray irradiation / detection device and an object.
FIG. 6 is a flowchart of an operation of the apparatus according to the embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a diagram showing a storage procedure of scan data and a heartbeat signal.
FIG. 8 is a diagram showing a procedure for storing a heartbeat signal.
FIG. 9 is a diagram showing a display state of a heart rate.
FIG. 10 is a diagram showing a procedure for deleting scan data.
[Explanation of symbols]
2 Scanning gantry 20 X-ray tube 22 Collimator 24 X-ray detector 26 Data collection unit 28 X-ray controller 30 Collimator controller 34 Rotation unit 36 Rotation controller 4 Imaging table 6 Operation console 60 Data processing device 62 Control interface 64 Data collection buffer 66 Storage Device 68 Display device 70 Operating device 8 Object 10 Heart rate detecting device 400 X-ray beam

Claims

Signal acquisition means for acquiring a projection signal and a heartbeat signal of a plurality of views based on X-rays for the object;
Storage means for storing the projection signal and the heartbeat signal;
Calculating means for determining a heart rate based on the heart rate signal;
Display means for displaying a temporal change of the heart rate;
Indicating means for allowing a user to indicate a heartbeat irregularity point in the time course of the heart rate,
Deletion means for deleting the projection signal during the heartbeat irregularity period from the storage means based on the indication,
A signal acquisition device comprising:

The signal acquisition means acquires an electrocardiographic signal as the heartbeat signal,
The signal acquisition device according to claim 1, wherein:

The display means graphically displays the temporal change of the heart rate,
The signal acquisition device according to claim 1 or 2, wherein:

The indicating means includes a pointing device;
The signal acquisition device according to any one of claims 2 to 3, wherein:

The deleting means deletes the projection signal based on the R wave of the electrocardiographic signal,
The signal acquisition device according to any one of claims 1 to 4, wherein:

Signal acquisition means for acquiring a projection signal and a heartbeat signal of a plurality of views based on X-rays with respect to an imaging target;
Storage means for storing the projection signal and the heartbeat signal;
Calculating means for determining a heart rate based on the heart rate signal;
Display means for displaying a temporal change of the heart rate;
Indicating means for allowing a user to indicate a heartbeat irregularity point in the time course of the heart rate,
Deletion means for deleting the projection signal during the heartbeat irregularity period from the storage means based on the indication,
Image generation means for generating an image based on the projection signal after the deletion,
An X-ray CT apparatus comprising:

The signal acquisition means acquires an electrocardiographic signal as the heartbeat signal,
The X-ray CT apparatus according to claim 6, wherein:

The display means graphically displays the temporal change of the heart rate,
The X-ray CT apparatus according to claim 6 or 7, wherein

The indicating means includes a pointing device;
The X-ray CT apparatus according to any one of claims 6 to 8, wherein:

The deleting means deletes the projection signal based on the R wave of the electrocardiographic signal,
The X-ray CT apparatus according to any one of claims 7 to 9, wherein: