JP2005080748A - 撮影条件設定方法およびx線ct装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ヘリカルスキャンにより所期の目的に合致した撮影を行うための撮影条件の設定が容易な撮影条件設定方法およびX線CT装置を実現する。
【解決手段】 X線CT装置ヘリカルスキャンによる撮影を行うにあたり、種々の撮影条件を予めテーブル化し(66)、使用者によって指定された患者の長幼、撮影部位、撮影長および最優先目標に応じてテーブルから撮影条件の候補を抽出するとともにその撮影条件の候補の下での患者のドースを表示し(601−607)、ドースを使用者が調整することを可能にし(609)、撮影条件の候補にドースの調整に応じた修正を施して撮影条件を確定する(613)。撮影条件の候補が複数ある場合は使用者によって指定された次優先目標(611)に基づいて撮影条件を確定するようにしてもよい。
【選択図】 図6

Description

本発明は、撮影条件設定方法およびX線CT(Computed Tomography)装置に関し、特に、ヘリカルスキャン(helical scan)による撮影を行うX線CT装置のための撮影条件設定方法、および、ヘリカルスキャンによる撮影を行うX線CT装置に関する。
ヘリカルスキャンによる撮影を行うX線CT装置では、撮影開始前に使用者による撮影条件設定が行われる。撮影条件は、撮影の対象や目的に応じて様々に設定される。撮影条件設定により、管電圧、管電流、X線ビーム厚、画像スライス(slice)厚、ヘリカルピッチ(helical pitch)等、各種のパラメータ(parameter)が逐一設定される。設定された撮影条件については患者の被曝線量が表示され、使用者が撮影条件の適否を判定できるようになっている(例えば特許文献1参照)。
特開2003−79611号公報(第8−9頁、図6−9)
上記のようなX線CT装置では、被曝線量が不適切な場合は撮影条件を設定し直す必要があるが、多数のパラメータからなる撮影条件を所期の目的が達成可能なように再設定することは容易でない。特に、X線検出器の検出列が多列化し、それに伴ってX線ビーム(beam)のコーンビーム(cone beam)的性格が顕著となるにつれて、その困難性は倍加する。
特に、厚いビームでスキャンすると、早くスキャンが終了するものの、管電流の体軸方向の自動コントロールが大まかになって被曝線量が増加するので、どの厚さを選ぶかは患者年令や検査内容に応じて慎重に選ぶ必要がある。
そこで、本発明の課題は、ヘリカルスキャンにより所期の目的に合致した撮影を行うための撮影条件の設定が容易な撮影条件設定方法およびX線CT装置を実現することである。
(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、ヘリカルスキャンによる撮影を行うX線CT装置のための撮影条件設定方法であって、種々の撮影条件を予めテーブル化し、使用者によって指定された患者の長幼、撮影部位、撮影長および最優先目標に応じて前記テーブルから撮影条件の候補を抽出するとともにその撮影条件の候補の下での患者の被曝線量を表示し、前記被曝線量を使用者が調整することを可能にし、前記撮影条件の候補に前記被曝線量の調整に応じた修正を施して撮影条件を確定する、ことを特徴とする撮影条件設定方法である。
(2)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、ヘリカルスキャンによる撮影を行うX線CT装置であって、予めテーブル化された種々の撮影条件を記憶する記憶手段と、使用者によって指定された患者の長幼、撮影部位、撮影長および最優先目標に応じて前記テーブルから撮影条件の候補を抽出するとともにその撮影条件の候補の下での患者の被曝線量を表示する表示手段と、前記被曝線量を使用者が調整することを可能にする調整手段と、前記撮影条件の候補に前記被曝線量の調整に応じた修正を施して撮影条件を確定する確定手段と、を具備することを特徴とするX線CT装置である。
前記最優先目標は被曝線量であることが、被曝線量を適正化する点で好ましい。前記最優先目標は被曝線量、画質および撮影速度のうちのいずれかであることが、被曝線量、画質または撮影速度を適正化する点で好ましい。前記被曝線量はDLPで表されることが、総被爆線量を適正化する点で好ましい。
前記撮影条件の候補が複数ある場合は使用者によって指定された次優先目標に基づいて撮影条件を確定することが、最適な撮影条件を得る点で好ましい。前記次優先目標は被曝線量、画質および撮影速度のうち前記最優先目標と異なるものであることが、最適な撮影条件を得る点で好ましい。
前記テーブル化された撮影条件は実績に基づく撮影条件であることが、実績に裏付けられている点で好ましい。前記テーブル化された撮影条件はシミュレーションに基づく撮影条件であることが、実績に関わらず撮影条件を豊富化する点で好ましい。
上記各観点での発明では、種々の撮影条件を予めテーブル化し、使用者によって指定された患者の長幼、撮影部位、撮影長および最優先目標に応じて前記テーブルから撮影条件の候補を抽出するとともにその撮影条件の候補の下での患者の被曝線量を表示し、この被曝線量を使用者が調整することを可能にし、撮影条件の候補に被曝線量の調整に応じた修正を施して撮影条件を確定するので、ヘリカルスキャンにより所期の目的に合致した撮影を行うための撮影条件の設定が容易な撮影条件設定方法およびX線CT装置を実現することができる。
以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良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。本装置は本発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、X線CT装置に関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。本装置の動作によって、撮影条件設定方法に関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。
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および操作コンソール(console)6を備えている。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(collimator)22によりコーン状のX線ビームすなわちコーンビームX線となるように成形(コリメーション:collimation)され、X線検出器24に照射される。X線検出器24は、X線ビームの広がりに合わせてアレイ(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。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。
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(digital data)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、これを投影データあるいは単にデータともいう。
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。
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。
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。
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。
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。
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が記憶される。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。
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。データ処理装置60は、本発明における再構成手段の一例である。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(filtered back projection)法等が用いられる。
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(graphic display)等で構成される。操作装置70はポインティングデバイス(pointing device)を備えたキーボード(keyboard)等で構成される。
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。
図2に、X線検出器24の模式的構成を示す。同図に示すように、X線検出器24は、複数のX線検出素子24(ik)を2次元アレイ状に配列した多チャンネル(channel)のX線検出器となっている。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線受光面を形成する。
iはチャンネル番号であり例えばi=1,2,・・・,1000である。kは列番号であり例えばk=1,2,・・・,32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32列に限るものではなく、適宜の複数であってよい。
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(photo diode)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。
図3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3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によりコーン状の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。
図3の(a)では、コーン状のX線ビーム400のひとつの方向の広がりを示す。以下、この方向を幅方向ともいう。X線ビーム400の幅方向は、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の他の方向の広がりを示す。以下、この方向をX線ビーム400の厚み方向ともいう。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。X線ビーム400の2つの広がり方向は互いに垂直である。
このようなX線ビーム400に体軸を交差させて、例えば図4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。
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線が検出器列ごとに検出される。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。
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ることにより、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(helical scna)が行われる。
スキャンの1回転当たり複数(例えば1000程度)のビュー(view)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。また、各ビューの投影データをビューデータともいう。
本装置の動作を説明する。図5に、本装置の動作のフロー(flow)図を示す。同図に示すように、ステージ(stage)501で撮影条件設定を行う。撮影条件設定の詳細については後述する。
次に、ステージ503でヘリカルスキャンを行う。ヘリカルスキャンは、ステージ501で設定された撮影条件に従って、走査ガントリ2および撮影テーブル4によって行われる。次に、ステージ505で画像再構成を行う。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、ヘリカルスキャンによって収集した投影データに基づき、フィルタード・バックプロジェクション法等によって画像を再構成する。再構成された画像はステージ507で表示および記憶される。画像の表示は表示装置60によって行われる。画像の記憶は記憶装置66によって行われる。
図6に、撮影条件設定のフロー図を示す。同図に示すように、ステージ601で、アダルト/インファント,年令,アナトミー入力を行う。これらの入力は使用者により操作装置70を通じて行われる。以下の各入力も同様である。患者が大人か幼児かに応じてアダルト(adult)入力またはインファント(infant)入力が行われかつその年令が入力される。またアナトミー(anatomy)入力により、頭部、眼球、頸部、胸部、腹部、脚部等、所望の撮影部位が入力される。
次に、ステージ603で、位置決めスキャンおよびスタート/エンド位置入力を行う。位置決めスキャンは、走査ガントリ2の回転を停止した状態で患者にX線を照射しつつ撮影テーブル4を患者の体軸方向に移動させることによって行われる。これによって患者の透視像すなわちスカウト(scout)画像が得られる。また、管電流自動コントロール(オートミリアンペア: auto mA)のための体軸方向の位置ごとの平均X線量が求められる。スタート/エンド位置入力は、使用者が透視像を利用してヘリカルスキャンのスタート(start)位置およびエンド(end)を入力することよって行われる。スタート/エンド位置入力によって、ヘリカルスキャンによる撮影長が定まる。
次に、ステージ605で、最優先目標入力を行う。最優先目標とは、この患者の撮影において最も優先する目標であり、例えば、小児等被曝線量の許容度が小さい患者については、被曝線量をできるだけ小さくすることが最優先される。これに対して、大人等被曝線量の許容度が比較的大きい患者については、被曝線量よりも画質または撮影速度を最優先することがあり得る。以下、被曝線量をドース(dose)ともいい、画質をIQ(image quality)ともいい、撮影速度をスピード(speed)ともいう。
最優先目標としては、例えば、ドース、IQおよびスピードのいずれかが入力される。ドースの入力は、例えばDLP(dose lenghth product)を数値で入力することにより行われる。あるいは、ドースを可能な限り小さくするという意味で、ドース優先という入力が行われる。IQおよびスピードについては、IQを可能な限り良くするという意味でIQ優先という入力が行われ、スピードを可能な限り良くするという意味でスピード優先という入力が行われる。
次に、ステージ607で、撮影条件候補抽出およびDLP表示を行う。撮影条件候補抽出およびDLP表示はデータ処理装置60によって行われる。データ処理装置60は、記憶装置66に予め記憶されている撮影条件テーブルから、アダルト/インファント、アナトミー、撮影長および最優先目標に合わせて撮影条件の候補を抽出し、かつ、その条件で撮影を行うとしたときのDLPを表示する。
このDLPはいわばデフォルト(default)DLPである。撮影条件の候補が複数あるときはそれらの全てが抽出され、それぞれについてデフォルトDLPが表示される。撮影条件の候補およびデフォルトDLPの表示は表示装置68に行われる。
撮影条件テーブルは、種々の撮影条件をテーブル化したものであり、管電圧、管電流、ビーム厚、ヘリカルピッチ、再構成画像のスライス厚、画像再構成用フィルタ等に関し、様々なパラメータの組み合わせがテーブルされている。管電流は、患者の体軸方向のX線透過量に応じて予め位置決めスキャンで得られた体軸方向の電流プロファイル(profile)の形で記憶されている。電流プロファイルは、ビーム厚が薄いほど精細であり、ビーム厚が厚いほど大まかである。精細なプロファイルは大まかなプロファイルよりもドース低減に有効である。
このような撮影条件テーブルは、例えば、過去の撮影実績の集大成によって形成される。あるいは、種々の撮影状況のシミュレーション(simulation)によって形成してもよい。
次に、ステージ609で、DLP調整を行う。DLP調整は使用者により行われる。デフォルトDLPは所望のDLPより大きいことがあり得るので、そのような場合、使用者は、表示されたDLPが所望の値になるように操作装置70を通じて調整する。このDLP調整にともなって、データ処理装置60は、抽出した撮影条件をそのDLPが調整後のDLP一致するように修正する。撮影条件の修正は、例えば、管電流プロファイルの振幅をを全体的に縮小すること等により行われる。なお、デフォルトDLPが所望のDLP以下であるときは、DLP調整は行われず、したがって撮影条件の修正は行われない。
次に、ステージ611で、次優先目標を入力する。次優先目標の入力は使用者によって行われる。次優先目標は、最優先目標の次に優先する目標であり、ドース、IQおよびスピードのうち最優先目標としなかった目標が入力される。これによって、例えば、ドースが最優先目標であったとすると、次優先目標としてはIQまたはスピードが入力される。これらはIQ優先またはスピード優先として入力される。なお、次優先目標の入力は場合によっては省略可能である。
次に、ステージ613で、最適撮影条件抽出を行う。最適撮影条件抽出はデータ処理装置60によって行われる。データ処理装置60は、撮影条件候補の中から次優先目標に合致する撮影条件を抽出する。これによって、撮影条件候補の中から最適な撮影条件が抽出される。
このように、アダルト/インファント、アナトミーおよびスタート/エンドを入力した後は、最優先目標および(必要に応じて)次優先目標を入力するだけで、最適な撮影条件が自動的に設定されるので、撮影条件を構成する個々のパラメータを逐一入力する必要がなく、撮影条件設定が極めて容易になる。このような撮影条件で、次のステージ503のヘリカルスキャンが行われる。このため、撮影結果は最優先目標および次優先目標を達成するものとなる。
図7に、最優先目標の入力に伴って抽出された撮影条件候補およびデフォルトDLPの表示例を示す。なお、最優先目標としてはDLP=100mGycmが入力されたものとする。この最優先目標に対して、デフォルトDLPがそれに近い撮影条件候補が自動的に抽出されてデフォルトDLPとともに表示される。
ここで、デフォルトDLPの値は120mGycmとなっている。撮影条件を構成するスキャンパラメータとしては、例えば、スキャンタイム(scan time)、ビーム厚(beam thickness)、ヘリカルピッチ(helical pithch)、データ収集モード(data acq. mode)、画像スライス厚(image thickness)、画像間隔(image interval)、管電流(auto mA)、管電圧(kV)、チルト角度(tilt)、フィールド・オブ・ビュー(FOV)、トータルスキャンタイム(total scan time)が表示される。
このような撮影条件候補について、デフォルトDLPを最優先目標に合わせて100mGycmに削減すると、それに応じて撮影条件候補が自動的に修正され、図8に示すような最適撮影条件が得られる。
図9に、撮影条件候補が2つ抽出された場合の表示例を示す。なお、最優先目標としてDLP=100mGycmが入力されたものとする。この最優先目標に対して、デフォルトDLPがそれに近い2つの撮影条件候補が自動的に抽出されてデフォルトDLPとともに表示される。これらは一次候補である。
デフォルトDLPはいずれも120mGycmである。これら撮影条件候補について、デフォルトDLPを最優先目標に合わせて100mGycmに削減すると、それに応じて撮影条件候補が自動的に修正され、図10に示すような撮影条件が表示される。これらは二次候補である。
これら二次候補の中から、次優先目標に応じてどちらか一方が自動的に選択されて最適撮影条件となる。次優先目標としてスピードが指定されたときは、二次候補Aが選択され、IQが指定されたときは、二次候補Bが選択される。
X線CT装置のブロック図である。 X線検出器の構成を示す図である。 X線照射・検出装置の構成を示す図である。 X線照射・検出装置と対象との関係を示す図である。 X線CT装置の動作を示すフロー図である。 X線CT装置の動作を示すフロー図である。 撮影条件候補の表示例を示す図である。 最適撮影条件の表示例を示す図である。 撮影条件候補の表示例を示す図である。 撮影条件候補の表示例を示す図である。
符号の説明
2 走査ガントリ
4 撮影テーブル
6 操作コンソール
20 X線管

Claims (16)

  1. ヘリカルスキャンによる撮影を行うX線CT装置のための撮影条件設定方法であって、
    種々の撮影条件を予めテーブル化し、
    使用者によって指定された患者の長幼、撮影部位、撮影長および最優先目標に応じて前記テーブルから撮影条件の候補を抽出するとともにその撮影条件の候補の下での患者の被曝線量を表示し、
    前記被曝線量を使用者が調整することを可能にし、
    前記撮影条件の候補に前記被曝線量の調整に応じた修正を施して撮影条件を確定する、
    ことを特徴とする撮影条件設定方法。
  2. 前記最優先目標は被曝線量である、
    ことを特徴とする請求項1に記載の撮影条件設定方法。
  3. 前記最優先目標は被曝線量、画質および撮影速度のうちのいずれかである、
    ことを特徴とする請求項1に記載の撮影条件設定方法。
  4. 前記被曝線量はDLPで表される、
    ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の撮影条件設定方法。
  5. 前記撮影条件の候補が複数ある場合は使用者によって指定された次優先目標に基づいて撮影条件を確定する、
    ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のうちのいずれか1つに記載の撮影条件設定方法。
  6. 前記次優先目標は被曝線量、画質および撮影速度のうち前記最優先目標と異なるものである、
    ことを特徴とする請求項5に記載の撮影条件設定方法。
  7. 前記テーブル化された撮影条件は実績に基づく撮影条件である、
    ことを特徴とする請求項1ないし請求項6のうちのいずれか1つに記載の撮影条件設定方法。
  8. 前記テーブル化された撮影条件はシミュレーションに基づく撮影条件である、
    ことを特徴とする請求項1ないし請求項6のうちのいずれか1つに記載の撮影条件設定方法。
  9. ヘリカルスキャンによる撮影を行うX線CT装置であって、
    予めテーブル化された種々の撮影条件を記憶する記憶手段と、
    使用者によって指定された患者の長幼、撮影部位、撮影長および最優先目標に応じて前記テーブルから撮影条件の候補を抽出するとともにその撮影条件の候補の下での患者の被曝線量を表示する表示手段と、
    前記被曝線量を使用者が調整することを可能にする調整手段と、
    前記撮影条件の候補に前記被曝線量の調整に応じた修正を施して撮影条件を確定する確定手段と、
    を具備することを特徴とするX線CT装置。
  10. 前記最優先目標は被曝線量である、
    ことを特徴とする請求項9に記載のX線CT装置。
  11. 前記最優先目標は被曝線量、画質および撮影速度のうちのいずれかである、
    ことを特徴とする請求項9に記載のX線CT装置。
  12. 前記被曝線量はDLPで表される、
    ことを特徴とする請求項10または請求項11に記載のX線CT装置。
  13. 前記確定手段は、前記撮影条件の候補が複数ある場合は使用者によって指定された次優先目標に基づいて撮影条件を確定する、
    ことを特徴とする請求項9ないし請求項12のうちのいずれか1つに記載のX線CT装置。
  14. 前記次優先目標は被曝線量、画質および撮影速度のうち前記最優先目標と異なるものである、
    ことを特徴とする請求項13に記載のX線CT装置。
  15. 前記テーブル化された撮影条件は実績に基づく撮影条件である、
    ことを特徴とする請求項9ないし請求項14のうちのいずれか1つに記載のX線CT装置。
  16. 前記テーブル化された撮影条件はシミュレーションに基づく撮影条件である、
    ことを特徴とする請求項9ないし請求項14のうちのいずれか1つに記載のX線CT装置。
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