JP2004305358A

JP2004305358A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2004305358A
Application number: JP2003101544A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Nakazawa; 哲夫中沢; Hiroto Kokubu; 博人國分
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2023-04-04
Also published as: JP4025677B2

Abstract

【課題】心臓の動きに起因するモーションアーチファクトを低減すると共に、心臓領域を撮影しながら心臓の画像を観察することができるようにしたＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】心電情報とスキャン情報からＥＣＧディレイタイムを算出し、このＥＣＧディレイタイムに基づいて所定のディレイタイムをディレイタイム設定手段により設定し、この所定のディレイタイム経過後に、指定したスライス位置の投影データを収集手段から取得してディレイタイム連動再構成手段により断層撮影像を再構成する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、心電情報を取得する心電情報取得手段を備えたＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、Ｘ線ＣＴ装置を用いた心臓領域撮影は、そのスキャンスピードが人体の心臓の拍動に比して遅いため、再構成した断層撮影像に心臓の動きに起因するモーションアーチファクトと呼ばれる擬似画像やボケが発生し臨床診断には適さない画像であった。これを解決するために、スキャンメヒードできる限り早めることが考えられ、これを実現したものとしてウルトラファーストＣＴ装置が知られている。これは電子ビームＣＴ装置とも呼ばれ、１００ｍｓ程度のスキャンスピードを持ち、心臓が止まっているかのような鮮明な断層撮影が可能である。しかし、このウルトラファーストＣＴ装置は値段が高価で大型になってしまう。一方、スキャンスピードを速めることによって心臓領域の撮影を可能とする方法以外に、ＥＣＧゲート撮影法が考案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。これは、同一スライス面で数心拍にわたって連続して投影データを収集しておき、同時に記録した心電情報のＲ波を基準として、それからの時間と心拍位相の幅を設定して数心拍中のデータから同一心時相の投影データのみを収集して、ＥＣＧ再構成手段により断層撮影像を再構成するものである。
【０００３】
次に、このＥＣＧゲート撮影法について説明する。
スキャナに被検体を挟んでＸ線源と検出器を対向配置し、コリメータでＸ線源からのＸ線照射領域を制限しながら被検体の心臓領域にＸ線を照射し、被検体の心臓領域を通過したＸ線を検出器で検出すると共に、被検体には心電計を取り付け、この心電計からの心電情報を取り込みながらＲ波付近の心臓領域の投影データを得ている。図５は、Ｑ波、Ｒ波およびＳ波の位置を併記した心電波形１を示しており、Ｒ波付近において心臓はもっとも拡張する状態であり、また心臓の動きが最も遅くなる。そこで、この心電情報を心電計で取り込みながらＲ波付近の心臓領域を撮影して投影データを収集するようにしている。図６は、このようにして収集した投影データを模式的に示した模式図である。同図の横軸は検出器チャンネル方向であり、縦軸は投影角度を示している。心電情報３は、心臓領域の投影データ２と共に記録しているが、実際の投影データでは、同図で示すような波形ではなく、投影角度のどの位置にＲ波が存在するのかなどを数値等で示して対応付けている。
【０００４】
心臓領域の撮影後、ＥＣＧ再構成手段によって投影データを次のように処理して再構成画像を得る。
ここでは、４列マルチスライスＸ線ＣＴ装置を用いた螺旋撮影として説明しており、図７に示すように４本の検出器軌跡１５〜１８が示され、そのスキャン周期は１．０秒間隔、また、併記した心電情報３から分かるように心拍周期は０．８秒間隔である。同図に示すように０．０秒位置からスタートした心拍とスキャンは４．０秒位置において同期することになる。再構成に必要な投影データとしては、投影角度が異なり心時相が同一のものを収集する必要がある。図中で、０．０秒位置からスタートし４．０秒位置まで（４．０秒は除く）の投影データでは、Ｒ波が５回起きているため、４．０秒間で５回分心時相が異なる投影データが存在することになる。これを示したのが収集領域４〜８である。３６０度分の投影データを５回に分けて収集するため、１つの収集領域は７２度分の投影データとなる。時間に換算すればスキャン周期が１．０秒であるから、１つの収集領域の時間的な幅は２００ｍｓ（１ｓ／５回）となる。これらの投影データは心時相が同一で投影角度が異なるデータであり、螺旋スキャンのため、スライス位置も異なる。収集領域４〜８の投影データ群をスキャン１周期の範囲で示すと、図８のようになる。
【０００５】
図８の収集領域６ａ〜１０ａは、図７の各収集領域５〜８と、心拍とスキャン周期が上述した同期後におけるＲ波後２００ｍｓの収集領域９，１０とをそれぞれ平行移動したものである。収集領域９は収集領域４と投影角度および心時相が同一で、スライス位置が４周期つまり４ｓ先の投影データである。収集領域５と収集領域１０の関係も収集領域４と収集領域９の関係と同様である。この図８の左方要部のみを示したのが図９（Ａ）である。収集領域４と収集領域９ａの間には、螺旋スキャンによって体軸方向に不連続領域１１が生じる。この不連続領域１１は、単純な線形補間等を用いてデータを算出して図９（Ｂ）のように補間領域１２とする。収集領域５と収集領域１０ａとの間の不連続領域１３についても同様に補間領域１４とする。その後、図９（Ｂ）に示すように希望するスライス位置ＳＬＡ，ＳＬＢを指定し、この指定位置における再構成画像を得るようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−７５３３６号公報
【特許文献２】
特開２００２−３３０９６１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＥＣＧゲート撮影法を採用したＸ線ＣＴ装置では、心室拡張期などの断層撮影像が捉えられるので心室壁の運動異常や冠動脈の異常を観察することができるが、一旦、心臓領域を撮影した後に、ＥＣＧ再構成手段により投影データを組み合わせて画像再構成処理を行うため、心臓領域を撮影しながら心臓の画像を観察することは不可能であった。
【０００８】
本発明の目的は、心臓の動きに起因するモーションアーチファクトを低減すると共に、心臓領域を撮影しながら心臓の画像を観察することができるようにしたＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、被検体の心電情報を取得する心電情報取得手段と、Ｘ線源から被検体に照射したＸ線を検出して投影データを得る検出器と、この検出器による投影データを用いて被検体の断層撮影像を再構成するＥＣＧ再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置において、上記心電情報の心拍位相とスキャン周期の位相が重なり合うＥＣＧディレイタイムから決定したディレイタイムを設定するディレイタイム設定手段と、投影データ収集前に再構成するスライス位置を決定する決定手段と、上記心電情報取得手段による上記心電情報から同一心時相の投影データを順次収集する収集手段と、上記ディレイタイム後にスライス位置に対応する同一投影角の対軸方向の不連続領域を補間して投影データを得る補間手段とを備え、上記ＥＣＧ再構成手段は、上記ディレイタイム後に指定したスライス位置の投影データを上記収集手段から取得して断層撮影像を再構成するディレイタイム連動再構成手段を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明によるＸ線ＣＴ装置は、心電情報収集手段によって得た例えば心電図のＲ波に基づいて心時相が同一で投影角度が異なる投影データを収集手段により収集し、ＥＣＧディレイタイムから算出した所定のディレイタイムをディレイタイム設定手段により設定し、この所定のディレイタイム経過後に、指定したスライス位置の投影データを収集手段から取得してディレイタイム連動再構成手段により断層撮影像を再構成するようにしているため、従来のように一旦、心臓領域全体を撮影した後に、投影データを組み合わせて画像再構成処理を行うのではなく、所定のディレイタイム経過後から断層撮影像を再構成することができ、しかも、心臓領域を撮影しながらディレイタイム経過後に心臓が静止しているかのような鮮明な心臓断層画像をほぼリアルタイムで提供することができ、心臓領域を撮影しながら心臓の画像を観察することができるようになる。
【００１１】
また請求項２に記載の本発明は、請求項１記載のものにおいて、上記収集手段は、同一心時相の投影データをバッファリングすると共に、上記ディレイタイム後に再構成を終了した投影データを消去するバッファリング手段を有することを特徴とする。
【００１２】
このような本発明によるＸ線ＣＴ装置は、バッファリング手段が順次収集領域の投影データを入れ替えることで、簡単な構成で様々なスライス位置での断層撮影増を得るための投影データを保持することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の動作を示すフローチャートである。
先ず、ステップＳ１においてＸ線ＣＴ装置の寝台上に被検体である患者を載せて固定した後、心電計などの心電情報取得手段によって被検体の心電情報を取得して平均心拍数を得る。これに前後するステップＳ２では、投影データの収集前に再構成する心臓領域のスライス位置を決定すると共に、Ｘ線ＣＴ装置のスキャンスピードを設定する。続くステップＳ３では心臓撮影機能に係わる各種の手順を行う。つまり、ステップＳ１で求めた平均心拍数やステップＳ２で設定したスキャンスピードなどからＥＣＧディレイタイムを算出する。例えば、平均心拍数の心拍位相と、Ｘ線ＣＴ装置のスキャン周期の位相とから、両者位相が重なり合うＥＣＧディレイタイムを算出し、このＥＣＧディレイタイムに基づいて設定手段により詳細を後述する所定のディレイタイムを設定する。
【００１４】
次のステップＳ４では、心臓領域のＣＴ撮影を行う。このとき、詳細な図示を省略しているが心電情報取得手段による心電情報から同一心時相の投影データを収集手段によって順次収集するようにし、上述した所定のディレイタイム経過後に既に設定した最初のスライス位置に対応する同一投影角の対軸方向の不連続領域を補間手段によって補間し、そのディレイタイム経過後に指定した最初のスライス位置に対応するものとして収集した投影データから断層撮影像をディレイタイム連動再構成手段によって再構成する。次のステップＳ５では、この再構成された断層撮影像を表示手段に表示する。スライス位置の数に応じて、ステップＳ４およびステップＳ５を繰り返してそれぞれのスライス位置の断層撮影像を表示手段に表示して行く。
【００１５】
このフローチャートから分かるようにＸ線ＣＴ装置は、被検体の心電情報を取得する心電情報取得手段と、Ｘ線源から被検体に照射したＸ線を検出して投影データを得る検出器と、心電情報の心拍位相とスキャン周期の位相が重なり合うＥＣＧディレイタイムから決定したディレイタイムを設定するディレイタイム設定手段と、投影データ収集前に再構成するスライス位置を決定する決定手段と、心電情報取得手段による心電情報から同一心時相の投影データを順次収集する収集手段と、ディレイタイム経過後にスライス位置に対応する同一投影角の対軸方向の不連続領域を補間して投影データを得る補間手段と、ディレイタイム経過後に指定したスライス位置の投影データを収集手段から取得して断層撮影像を再構成するディレイタイム連動再構成手段とを有している。
【００１６】
被検体には心電計を取り付けており、この心電計等から構成した心電情報収集手段からの心電情報を取り込みながらＲ波付近の心臓領域を撮影して投影データを図７のように収集する。このとき、Ｒ波付近において心臓はもっとも拡張する状態であり、また心臓の動きが最も遅くなるため、同部の投影データを利用して再構成を行うと心臓が静止しているかのような鮮明な撮影画像を得ることができる。このとき投影データは、スキャナに被検体を挟んでＸ線源と検出器を対向配置し、コリメータでＸ線源からのＸ線照射領域を制限しながら被検体の心臓領域にＸ線を照射し、被検体の心臓領域を通過したＸ線を検出器で検出することによって得ている。
【００１７】
次に、図１のステップＳ３で説明した心臓撮影機能に関連する各種の算出および設定について説明する。
先ず、ステップＳ２で示すように投影データ収集前に再構成するスライス位置を決定する決定手段について説明する。これは、例えば図２に示すように体軸方向に最初のスライス位置２０ａと最後のスライス位置２０ｎを設定し、これらの間の枚数指定や間隔指定を行ってその他のスライス位置２０ｂ〜２０ｍを波線で示すように決定する。
【００１８】
次に、ＥＣＧディレイタイムの決定と、このＥＣＧディレイタイムから決定した所定のディレイタイムを設定するディレイタイム設定手段について説明する。
図７で既に説明したようにスキャン周期は１．０秒間隔、また、併記した心電情報３から分かるように心拍周期は０．８秒間隔である。同図に示すように０．０秒位置からスタートした心拍とスキャンは４．０秒位置において心拍周期とスキャン周期は重なり合って同期することになる。この心電情報３の心拍位相とスキャン周期の位相が重なり合うまでに要する時間４．０秒に、後述する１つの収集領域の時間的な幅つまりセグメント幅２００ｍｓを加えた４．２秒がＥＣＧディレイタイムである。このＥＣＧディレイタイム４．２秒に基づいて所定のディレイタイム、ここでは望ましい所定時間として４．２秒を決定し、図示しないディレイタイム設定手段により図２に示すようにこのディレイタイムを設定する。上述した所定のディレイタイムの算出に際して心電情報３から心拍周期を得るが、この心拍周期は投影データに格納されたＲ波等を基準に算出するようにすることもできるし、被検体の心臓領域撮影する前に電情報取得手段によって得ることもできる。
【００１９】
この所定のディレイタイムを設定した後、ステップＳ４の心臓領域ＣＴ撮影を行うが、その際に同一心時相の投影データを順次収集する収集手段について説明する。
再構成に必要な投影データとしては、投影角度が異なり心時相が同一のものを収集する必要がある。図２および図７に示すように０．０秒位置からスタートして４．０秒位置まで（４．０秒は除く）の投影データでは、Ｒ波が５回起きているため、４．０秒間で５回分心時相が異なる投影データが存在することになる。これを図２に示したのが収集領域４〜９である。３６０度分の投影データを５回に分けて収集するため、１つの収集領域は７２度分の投影データとなる。時間に換算すればスキャン周期が１．０秒であるから、１つの収集領域の時間的な幅は２００ｍｓ（１ｓ／５回）となる。これらの投影データは心時相が同一で投影角度が異なるデータであり、螺旋スキャンのためスライス位置も異なる。収集領域９，１０は、心拍とスキャン周期が同期した後におけるＲ波後２００ｍｓの投影データを示しており、投影角度および心時相が同一で、スライス位置が４周期つまり４ｓ先の投影データとなっている。
【００２０】
図３は、上述した収集手段によるデータ収集動作を時間の経過と共に示す説明図である。
図３（Ａ）に示すようにスキャンを開始してから１．８秒後に、収集領域４〜６のデータを収集するが、この時点では再構成に必要とする投影データが不十分である。また図３（Ｂ）に示すように２．６秒後には収集領域４〜７のデータを収集するが、この時点でも再構成に必要とする投影データが不十分である。さらに図３（Ｃ）に示すように３．４秒後には収集領域４〜７のデータが収集されているが、最初の７２度分の投影データ領域に投影データが存在しない。
【００２１】
しかしながら、４．２秒後経過後には状況が変化する。実際には４．２秒後の収集領域９データを収集しても螺旋スキャンであるため最初の７２度分のデータはスライス位置と重ならずギャップ領域１１が生じている。しかし、これは収集領域４と収集領域９から単純な線形補間等を用いてデータを算出して補間により補間領域として投影データを得ることができるので、このとき補間手段により、所定のディレイタイム経過後にスライス位置２０ａに対応する同一投影角の対軸方向の不連続領域を補間して投影データを得るようにする。このようにして４．２秒経過後には希望のスライス位置２０ａでの再構成画像を得ることが可能となる。
【００２２】
所定のディレイタイム経過後に、ディレイタイム連動再構成手段は指定したスライス位置２０の投影データを収集手段から取得して断層撮影像を再構成し、それを表示手段に表示する。
【００２３】
このようなＸ線ＣＴ装置によれば、ＥＣＧディレイタイムから算出した所定のディレイタイムをディレイタイム設定手段により設定し、この所定のディレイタイム経過後に、指定したスライス位置の投影データを収集手段から取得してディレイタイム連動再構成手段により断層撮影像を再構成するようにしているため、従来のように一旦、心臓領域全体を撮影した後に、投影データを組み合わせて画像再構成処理を行うのではなく、所定のディレイタイム経過後からスライス位置２０ａの断層撮影像を再構成することができ、心臓領域を撮影しながら心臓の画像を観察することができる。しかも、心電情報収集手段によって得た心電図のＲ波に基づいて心時相が同一で投影角度が異なる投影データを収集手段により収集し、これをディレイタイム連動再構成手段によりスライス位置２０ａの断層撮影像を再構成するようにしているため、心臓領域を撮影しながらディレイタイム経過後に心臓が静止しているかのような鮮明な心臓断層画像を提供することができる。
【００２４】
上述したスライス位置２０ａの再構成に続いて次のスライス位置２０ｂの再構成が同様に行われる。スライス位置２０ｃの断層撮影像を得る場合、収集手段が図３において各収集領域４〜９の投影データを収集した後、次の収集領域１０の投影データを収集した時点では、つまり今度は収集領域５から所定のディレイタイムが経過すると、収集領域５および収集領域９の場合と同様に収集領域５と収集領域１０の間にはギャップ領域１３が生じた状態である。しかし補間手段は、ディレイタイム経過後にスライス位置に対応する同一投影角の対軸方向の不連続領域を補間して投影データを得るように構成しているため、収集領域５から所定のディレイタイムが経過すると、収集領域５と収集領域１０から線形補間等を用いてデータを算出してギャップ領域１３の投影データを得る。また、ディレイタイム連動再構成手段は、ディレイタイム経過後に指定したスライス位置の投影データを収集手段から取得して断層撮影像を再構成するように構成しているため、収集領域５から所定のディレイタイムが経過すると、スライス位置２０ｃの再構成を行う。
【００２５】
このように上述した最初のスライス位置２０ａの場合と同様の処理を繰り返すことによって、次のスライス位置２０ｂ〜２０ｎをそれぞれ撮影しながら、ディレイタイム経過後にそれぞれのスライス位置２０ｂ〜２０ｎにおいて心臓が静止しているかのような鮮明な心臓断層画像を得ることができる。この処理は、最後のスライス位置２０ｎにおける断層撮影像を得るまで繰り返し、順次リアルタイムで表示手段に表示するので、撮影しながらこの鮮明な画像を観察することができる。
【００２６】
このとき上述したＸ線ＣＴ装置は、次のスライス位置での再構成画像を得るために、心電情報取得手段による心電情報を用いて同一心時相の投影データを順次収集する収集手段を設けているが、この収集手段に、同一心時相の投影データをバッファリングすると共に、所定のディレイタイム後に再構成を終了した投影データを消去するバッファリング手段を付加すると良い。つまり、上述した図３（Ａ）〜（Ｄ）に示すようにディレイタイム連動再構成手段により最初のスライス位置２０ａにおける断層撮影像を再構成するまで、少なくとも所定のディレイタイム分に相当する各収集領域４〜８の投影データを保持するバッファリング手段を有している。このバッファリング手段は、図４（Ａ）に示すようにスライス位置２０ａにおける断層撮影像の再構成を完了すると、図４（Ｂ）に示すように次のスライス位置２０ｂにおける断層撮影像を再構成するのに不要となる投影データ、つまり収集領域４の投影データを消去する。これをスライス位置の変更に伴って順次行う。
【００２７】
このようにバッファリング手段が順次収集領域の投影データを入れ替えることで、簡単な構成で様々なスライス位置での断層撮影増を得るための投影データを保持することができる。このバッファリング手段は演算装置のメモリー上に設けられることは言うまでも無い。
【００２８】
尚、上述した実施の形態では、４列マルチスライスＸ線ＣＴ装置を用いた螺旋撮影として説明したが、これに限定するものではなく、ベッドを止めた状態での撮影やシングルスライスＸ線ＣＴ装置にも適用することができる。また、上述した実施の形態では、ＥＣＧディレイタイムである４．２秒をディレイタイム設定手段により所定のディレイタイムとして設定したが、ＥＣＧディレイタイムに基づいてできるだけＥＣＧディレイタイムに近づけるように所定のディレイタイムをディレイタイム設定手段により設定することができる。いずれにしても投影データ収集前に再構成するスライス位置を決定する決定手段を有し、ディレイタイム経過後にスライス位置に対応する同一投影角の対軸方向の不連続領域を補間して投影データを得る補間手段と、ディレイタイム経過後に指定したスライス位置の投影データを収集手段から取得して断層撮影像を再構成するディレイタイム連動再構成手段等を有しているため、ＥＣＧディレイタイム経過後の早い時期から断層撮影像を再構成することができるようになる。
【００２９】
【発明の効果】
以上本発明したように本発明のＸ線ＣＴ装置は、心臓領域を撮影しながら若干の所定のディレイタイム後に再構成を行うことができるようになり、心臓が静止しているかのような鮮明な心臓領域の断層撮影像を心臓領域の撮影を行いながら観察することができるようになり、また心臓の動きに起因するモーションアーチファクトを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の動作を示すフローチャートである。
【図２】図１に示したＸ線ＣＴ装置による投影データの説明図である。
【図３】図１に示したＸ線ＣＴ装置における再構成手段の説明図である。
【図４】図１に示したＸ線ＣＴ装置におけるバッファリング手段の説明図である。
【図５】心電波形図である。
【図６】投影データの模式図である。
【図７】心電情報を併記した投影データを示す説明図である。
【図８】従来のＸ線ＣＴ装置における再構成法の初期状態を示す説明図である。
【図９】従来のＸ線ＣＴ装置における再構成法の他の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
４〜１０収集領域
１１，１３ギャップ領域
１２，１４補間領域
２０ａ〜２０ｎスライス位置

Claims

被検体の心電情報を取得する心電情報取得手段と、Ｘ線源から被検体に照射したＸ線を検出して投影データを得る検出器と、この検出器による投影データを用いて被検体の断層撮影像を再構成するＥＣＧ再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置において、上記心電情報の心拍位相とスキャン周期の位相が重なり合うＥＣＧディレイタイムから決定したディレイタイムを設定するディレイタイム設定手段と、投影データ収集前に再構成するスライス位置を決定する決定手段と、上記心電情報取得手段による上記心電情報から同一心時相の投影データを順次収集する収集手段と、上記ディレイタイム後にスライス位置に対応する同一投影角の対軸方向の不連続領域を補間して投影データを得る補間手段とを備え、上記ＥＣＧ再構成手段は、上記ディレイタイム後に指定したスライス位置の投影データを上記収集手段から取得して断層撮影像を再構成するディレイタイム連動再構成手段を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１記載のものにおいて、上記収集手段は、同一心時相の投影データをバッファリングすると共に、上記ディレイタイム後に再構成を終了した投影データを消去するバッファリング手段を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。