JP2005160784A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】造影検査を正確かつ容易に実施できるＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】大動脈等、ＣＴ値をモニタする領域を断層像中に指定する。ＣＴ値は造影剤の注入により時間変化するが、その領域におけるＣＴ値が所定の範囲内となるよう、スキャナの回転速度及びテーブル移動速度をリアルタイムで制御する。領域内でのＣＴ値がしきい値の上限値よりも大きいときはスキャナの回転速度及びテーブル移動速度を速くし、領域内でのＣＴ値がしきい値の下限値よりも小さいときはスキャナの回転速度及びテーブル移動速度を遅くする。
【選択図】 図２

Description

本発明はＸ線ＣＴ装置に係り、特に造影検査が可能なＸ線ＣＴ装置に関するものである。

以下４点について説明した後、従来の技術について説明する。
（１）造影検査の目的
（２）造影検査の問題点と解決方法
（３）マルチスライスＣＴ装置の特徴
（４）マルチスライスＣＴ装置における造影検査の難点
まず、（１）について説明する。造影検査とは、造影剤を注入しながら（あるいは注入後に）撮影をおこなう検査の事を指す。

Ｘ線ＣＴ検査で使用される造影剤の大半はヨード系造影剤である。ヨード系造影剤は臓器や血管、血液などよりもＸ線を弱める力（Ｘ線減弱係数）が高い。造影剤に染まった臓器や血管（血液）は造影剤に染まっていない部分よりＣＴ値が高くなる。そのため、造影剤に染まった臓器や血管は染まっていない部分より白く表示される。

この特性を活かした造影検査の具体例を以下に挙げる。

肝臓の正常な組織は静脈系の血管から栄養を得ているが、原発性の肝臓癌の腫瘍は動脈系の血管から栄養を得る事が知られている。造影剤（約１５０ｍｌ）を腕の血管から注入（約３ml/sec）し約３０秒経過すると造影剤は腕（静脈）→心臓→肺→心臓→動脈に到達する。そのタイミングで撮影を行うと、原発性の肝臓癌だけが白く表示されるので肝臓のどの部分にどれくらいの大きさの腫瘍があるのかを知る事ができる。また、腫瘍が肝臓内の大きな血管を巻き込んでいるか否かを見ることにより、治療方法（外科手術で切除可能かどうか）などを判断する材料にもなる。

さらに造影剤の注入を続け、造影剤が静脈に到達した頃（約１８０秒以降）に撮影を行うと、肝臓の正常な組織が造影剤に染まって白く表示される。もし、注入開始から３０秒の撮影で映らなかった腫瘍が注入開始から１８０秒の撮影で映っていたとすれば、その腫瘍は原発性の肝臓癌ではなく別の種類の腫瘍であると判断することができる。

上述した様に、造影検査は臓器内の腫瘍の有無、腫瘍の大きさ、良性/悪性、血管の狭窄、剥離、腫瘍と血管の位置関係などを診断する目的で行われる。現在ではＣＴ検査の殆どが造影検査を含むものであり、造影前後の画像を比較する目的で、まず造影剤を注入せずに撮影を行い（単純撮影）そのあと造影剤を注入して撮影を行うのが一般的な検査方法である。

次に、上述の（２）について説明する。

先ほど挙げた肝臓の造影検査の例では、造影剤注入開始から約３０秒で造影剤が動脈血に到達するという話をしたが、実際そのタイミングには個人差がある。タイミングがずれる要因は、被検者の心臓の大きさ（容量）、血圧、心拍数、血管の狭窄の有無、造影剤注入速度、造影剤のヨウ素含有量など様々である。ベテランの放射線医師ともなれば患者のカルテや健康状態、使用する造影剤の条件などから最適なタイミングを予想することも可能であるが、そうでない医師達にとっては造影開始から何秒後に目的の臓器の動脈に造影剤が到達するか、という事は予想困難である。

撮影の際にタイミングが外れてしまうと、臓器が殆ど染まっていない画像、あるいは染まりすぎている画像になってしまい診断を下すための十分な情報を得ることができない。そのような事態を回避する技術として“モニタリングスキャン”と呼ばれる撮影方法がある。モニタリングスキャンとは、血管内の血液がどの程度造影剤に染まったか・・・を試しスキャンしながら観察し、造影剤に適度に染まった事を確認した上で本番の撮影を開始する機能である。モニタリングスキャンを使った造影検査は以下の様な手順で行われる。
（ｉ）モニタリングするポジションをスキャンしてリファレンス画像を作成する。
（ii）リファレンス画像上に表示されている大きな血管の領域をＲＯＩ（Region of Interest：関心領域）で囲む（ＣＴ値を監視する領域となる）。
（iii）モニタリングの閾値を設定する。
（iv）造影剤注入開始と共に、（ｉ）と同じポジションでモニタリングを開始する。（モニタリングは連続的にスキャンする方法と定期的な間隔でスキャンする方法がある。）
（ｖ）モニタリング中に作成される画像に関して（ii）で設定した領域のＲＯＩのＣＴ値と（iii）で設定した閾値を比較する。
（vi）ＲＯＩのＣＴ値が閾値より低い場合はモニタリングスキャンを継続する。
（vii）ＲＯＩのＣＴ値が閾値より高くなったらシステムが自動で本番の撮影を開始する。

上記の様にモニタリングスキャンを行うことにより、ベテランの医師でなくとも的確に造影剤に染まったタイミングを捕らえることができ、撮り逃しを防ぐ事ができる。

次に、上述の（３）について説明する。

本発明はマルチスライスＣＴ装置における造影検査においてその有用性を発揮する。マルチスライスＣＴとは、ここ４、５年で主流になってきたＣＴ装置である。従来のシングルスライスＣＴがスキャナ１回転で１枚の画像しか作成できなかったのに対して、マルチスライスＣＴは体軸方向の検出器を複数列配置しておりスキャナ１回転で複数枚の画像を作成することができる。

シングルスライスＣＴと８列のマルチスライスＣＴを例に挙げその性能を比較すると、シングルスライスＣＴがＸ線ビーム３mmの１スキャンで３mmの厚さの画像が１枚作成できるのに対し、８スライスマルチＣＴはＸ線ビーム２４mmの１スキャンで３mmの厚さの画像を８枚作成する事が可能である。

以上の説明からも分かる様に、マルチスライスＣＴはシングルスライスＣＴと比較して、より高速（短時間）に広範囲を撮影できるという特徴がある。

次に、上述の（４）について説明する。

マルチスライスＣＴの特徴としてより高速に広範囲を撮影できるという点を挙げたが、造影検査においては撮影速度が速い故の難点がある。それは、臓器が造影剤に染まっていくスピードより撮影の速度の方が速く、撮影の途中でスキャン速度が造影の速度を追い越してしまうという点である。

造影剤の染まりは心臓から遠くなるほどそのピークを迎える時期が遅くなる。一定の速度でスキャンを進めていく現在のスキャン方法だと撮影開始部分はモニタリングスキャンなどを使って的確にタイミングを捉えることができ、目的の臓器が適に染まった画像を捉えることができる。しかし、撮影終盤になるにつれ、撮影距離が長くなり徐々に臓器が造影剤に染まるスピードが落ちるため、撮影ポジションが造影のピークを迎えるポジションを追い越してしまい、目的の臓器が全く染まっていない画像（撮り逃し）となってしまう。

上述の（１）から（４）で説明した問題を解決するため、以下のような方法が提案されている。
（Ｉ）複数シーケンス撮影
（II）スキャン時間を遅くする
（Ｉ）の複数シーケンス撮影では、マルチスライスＣＴにおいて撮影速度が速い故に発生する造影検査の撮り逃しを防止するために撮影範囲を一気に撮影せず、何回かに分割してスキャンする。各シーケンスの間に数秒の待ち時間を置くことで臓器が最適に染まったタイミングで次のシーケンスの撮影を開始する。

複数シーケンスに分けて撮影する方法のほかに、（II）のようにスキャン時間を遅くして撮影する方法もある。腹部の検査では息を止めた状態でスキャンを行うため、シングルスライスＣＴでは息止め時間を短縮する目的で、装置が持つ最速のスピードでスキャナを回す（つまり一番早いスキャン時間を使う）のが当たり前であった。しかし、マルチスライスＣＴの造影検査では撮り逃しを防止するため、あえてスキャン時間を遅くしスキャンスピードが造影のスピードを追い越さない様に調整する。なお、スキャナ回転速度の制御については、例えば特許文献１に示す技術が知られている。
特開平９−７５３３８号公報

しかしながら、上述したような従来の技術では、以下のような問題点が存在する。

例えば、（Ｉ）のように複数シーケンスに分けて撮影を行うと、シーケンスの分かれ目でデータの連続性が途切れてしまう。また、シーケンスとシーケンスの間に患者が呼吸をするため、前のシーケンスの最終画像と次のシーケンスの先頭画像にギャップができてしまう可能性が高い。この事は３Ｄ画像を作成する場合にマイナスに働く要因となり、３Ｄ画像の画質に大きな影響を与える。

また、（II）のようにスキャン時間を遅くして撮影を行うと、１スキャンする間の内臓の動きや心拍によるモーションアーチファクトの影響を受け易くなってしまう。また、人それぞれに臓器が造影剤に染まるスピードが異なることから、スキャン時間も人それぞれに調節する必要がある。しかし、どのくらいスキャン時間を遅くするかを正確に予想するには、かなりの経験と勘が必要になる。

本発明は上記事情を鑑みてなされたもので、造影検査を正確かつ容易に実施できるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明第一の特徴に係るＸ線ＣＴ装置は、被検体に造影剤を注入しつつ体軸方向に沿って連続的に断層像を撮影する造影検査が可能なＸ線ＣＴ装置において、造影剤の注入により時間変化する断層像中のＣＴ値が所定のしきい値内となるよう、撮影速度を実時間で制御する制御手段を備えたことを特徴としている。

本願発明第一の特徴に係るＸ線ＣＴ装置では、断層像中のＣＴ値が所定のしきい値内となるよう撮影速度を実時間で制御するので、操作者の経験や勘に依らずに造影検査を正確かつ容易に実施できる。また、造影速度を撮影速度が大幅に上回ってしまうことがなく、“撮り逃し”を防止することができる。

本願発明第二の特徴に係るＸ線ＣＴ装置は、本願発明第一の特徴に係るＸ線ＣＴ装置において、撮影した断層像中にＣＴ値をモニタする領域を指定する手段をさらに備え、前記制御手段は該指定した領域でのＣＴ値が所定のしきい値内となるよう撮影速度を制御することを特徴としている。

本願発明第二の特徴に係るＸ線ＣＴ装置では、大動脈や大静脈等、ＣＴ値を監視しやすい領域を指定することができ、造影検査をさらに正確かつ容易に実施できる。

本願発明第三の特徴に係るＸ線ＣＴ装置は、本願発明第一の特徴または本願発明第二の特徴に係るＸ線ＣＴ装置において、前記制御手段は、前記指定した領域内でのＣＴ値がしきい値の上限値よりも大きいときは撮影速度を速くし、前記指定した領域内でのＣＴ値がしきい値の下限値よりも小さいときは撮影速度を遅くすることを特徴としている。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置によれば、造影検査を正確かつ容易に実施することができる。

以下、添付図面に従って、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の好ましい実施の形態について詳説する。

図１に、本実施の形態に係るＸ線ＣＴシステム１０の構成を示す。Ｘ線ＣＴシステム１０は、本発明に係るＸ線ＣＴ装置２０と、患者９０に造影剤を注入するインジェクタ５０を含んで構成されている。

Ｘ線ＣＴ装置２０は、スキャナ２２を備える。スキャナ２２は、Ｘ線を照射するＸ線管２４と、これに向かい合って配置された検出器２６とを含んでおり、図中の矢印に方向に連続的に回転する。検出器２６は、Ｘ線管２４と検出器２６の間にある物体を透過したＸ線を検出する。

テーブル２８には患者９０が載せられ、撮影中は一方方向に連続的に移動する。これらスキャナ２２の回転速度及びテーブル２８の移動速度は、制御部３０により制御される。

検出器２６から収集したデータから画像を再構成するのが演算処理部３２である。演算処理部３２はまた、ＣＴ値をモニタする領域の抽出（後述）や抽出した領域におけるＣＴ値の算出を行う。

記憶装置３４には、後述する処理を行うためのプログラムやデータ、演算処理部３２で再構成した画像の画像データ等が記憶され、この画像データに基づいてモニタ３６に画像が表示される。

キーボード３８及びマウス４０は、操作者がＣＴ値の監視位置を設定したり閾値を入力したりするために用いられる。

次に、Ｘ線ＣＴシステム１０を用いて胸部〜膝までの動脈を狙った造影検査における処理について説明する。図２に処理フローを示す。

（ステップ１００）
テーブル２８に患者９０をセッティングし、造影剤を使用せずに胸部→膝までを撮影する（単純撮影、図３（ａ）参照）。

（ステップ１０２）
造影検査開始位置と同じ位置で撮影した単純撮影の画像を用いて大動脈の中心付近をマウス４０でクリックし、監視位置を設定する（図３（ｂ）参照）。なお、本実施形態では監視する血管を大動脈としているが、実際は大動脈に限らず造影剤によってＣＴ値が変化する臓器であればどの部分でも良く、また操作者がＲＯＩを指定するようにしても良い。

なお、必ずしも画像を用いて監視位置を設定する必要は無く、キーボード３８から直接（x、y）データを入力しても良い。

（ステップ１０４）
造影検査中にテーブル２８の移動速度とスキャナ２２の回転速度の調整のための判定値となるＣＴ値（閾値）の範囲をキーボードから入力する。ここではしきい値の範囲が２３０〜２５０ＨＵの場合について説明する。

（ステップ１０６）
モニタリングスキャンを使って撮影開始位置付近が適に造影剤に染まったタイミングを見計らって造影検査（撮影）を開始する（図４参照）。

（ステップ１０８）
モニタリングスキャン→本スキャンに移行し、本スキャンの最初の画像が作成されたら、ステップ１０２で設定した位置に表示されている大動脈の領域を抽出する。この処理は、領域拡張法等の画像処理技術により行うことができる。

（ステップ１１０）
抽出した領域のＣＴ値の平均値を算出する（図５参照）。なお、本ステップで算出したＣＴ値をモニタ３６に表示することにより、ＣＴ値の変化をリアルタイムに把握できる。

（ステップ１１２）
ステップ１１０で算出したＣＴ値がステップ１０４で入力したＣＴ値の範囲より小さいか否かを判断する。肯定された場合はステップ１１４へ進んでテーブル２８の移動速度とスキャナ２２の回転速度を遅くした後にステップ１２４へ進み（図６参照）、否定された場合はステップ１１６へ進む。

なお、図６に示す例ではテーブル２８の移動速度を６．６７mm／sec、スキャナ２２の回転速度を１．５sec／rotとしているが、これはスキャナ１回転あたりのテーブル移動速度が一定の値（本実施形態では１０mm／rot）となるようにしたものである。一定の値でなくても撮影や画像の再構成は可能であるが、このように一定の値とすることで規則的ならせん軌道でデータ収集が可能であり、画質のよい断層像を容易に作成することができる。

また、テーブル移動速度やスキャナ回転速度の制御は、例えば特開平６−１３３９６０や特開平６−２６９４４２で示されている技術を用いて行うことができる。

（ステップ１１６）
ステップ１１０で算出したＣＴ値がステップ１０４で入力したＣＴ値の範囲より大きいか否かを判断する。肯定された場合はステップ１１８へ進んでテーブル２８の移動速度とスキャナ２２の回転速度を速くした後にステップ１２４へ進み（図７参照）、否定された場合はステップ１２０へ進む。

なお、図７に示す例ではテーブル２８の移動速度を１２．５mm／sec、スキャナ２２の回転速度を０．８sec／rotとしているが、これはステップ１１２と同様に、スキャナ１回転あたりのテーブル移動速度が一定の値（本実施形態では１０mm／rot）となるように設定したものである。

（ステップ１２０）
ステップ１１０で算出したＣＴ値がステップ１０４で入力したＣＴ値の範囲内におさまっているか否かを判断する。肯定された場合はステップ１２２へ進んで直前までのテーブル移動速度とスキャナ回転速度を保持した後にステップ１２４へ進み（図８参照）、否定された場合はステップ１２４へ進む。

（ステップ１２４）
次の画像が作成されたら、１つ前の画像で抽出した大動脈の領域を元に作成された画像に表示されている大動脈の領域を抽出する（図９参照）。この処理は、ステップ１０８の処理と同様に領域拡張法等の画像処理技術により行うことができる。

（ステップ１２６）
撮影終了か否かを判断する。肯定されると本処理ルーチンを終了し、否定されるとステップ１１０へ戻って処理を繰り返す。

本実施形態に係るＸ線ＣＴシステム１０では、以上のように処理を行うことで、どの画像もＣＴ値が所定の範囲（本実施形態では２３０〜２５０ＨＵ）となるように撮影を行うことができる（図１０参照）。すなわち、臓器が造影剤に染まる速度を撮影の速度が大幅に上回ってしまう事態が無くなり、従来問題であった“撮り逃し”を防止することができる。

また、リアルタイムにＣＴ値を監視し速度を調整するため、人それぞれに血流の速さが異なっても対応できる。経験と勘に頼ってスキャン時間を調整する必要も無いため、操作者の撮影技術に依らずに正確に撮影を行うことができ、画質の安定した画像を容易に提供することができる。

加えて、テーブル移動速度、スキャナ回転速度が撮影中に変化するが、連続したデータ収集が可能であり、３Ｄ画像でも良好な画質を得ることが出来る。

さらに、本実施の形態に係るＸ線ＣＴシステム１０は撮影が広範囲になっても撮り逃しを防止する事ができるため、今後より多列化するマルチスライスＣＴ装置の難点を補うためにも有用である。

なお、上記実施形態ではテーブル２８の移動速度とスキャナ２２の回転速度の両方を調整した場合について説明しているが、本発明に係るＸ線ＣＴ装置では必ずしもテーブル移動速度とスキャナ回転速度の両方を調整する必要はなく、どちらか一方のみを調整することでも本実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では大動脈でのＣＴ値を監視し、胸部から膝方向に撮影を行う場合について説明しているが、検査の目的や対象とする臓器等の条件によっては大静脈でのＣＴ値を監視し、膝から胸部方向に撮影を行うことも可能である。このような撮影は、胸部から膝方向への撮影後に引き続き行うようにしてもよい。

本発明の一の実施形態に係るＸ線ＣＴシステムの構成図である。 本発明の一の実施形態に係り、造影検査の処理を示すフローチャートである。 本発明の一の実施形態に係り、単純撮影及びこれに基づく監視位置の設定を示す図である。 本発明の一の実施形態に係り、造影撮影の開始を示す図である。 本発明の一の実施形態に係り、大動脈の平均ＣＴ値算出を示す図である。 本発明の一の実施形態に係り、スキャナ回転速度及びテーブル移動速度を遅くする場合の例を示す図である。 本発明の一の実施形態に係り、スキャナ回転速度及びテーブル移動速度を早くする場合の例を示す図である。 本発明の一の実施形態に係り、スキャナ回転速度及びテーブル移動速度を保持する場合の例を示す図である。 本発明の一の実施形態に係り、１つ前の画像で抽出した大動脈を元に作成された画像で大動脈を抽出する処理を示す図である。 本発明の一の実施形態に係り、造影撮影全体を示す図である。

符号の説明

１０・・・Ｘ線ＣＴシステム、２０・・・Ｘ線ＣＴ装置、２２・・・スキャナ、２４・・・Ｘ線管、２６・・・検出器、２８・・・テーブル、３０・・・制御部、３２・・・演算処理部、３４・・・記憶装置、３６・・・モニタ、３８・・・キーボード、４０・・・マウス、５０・・・インジェクタ

Claims (3)

1. 被検体に造影剤を注入しつつ体軸方向に沿って連続的に断層像を撮影する造影検査が可能なＸ線ＣＴ装置において、造影剤の注入により時間変化する断層像中のＣＴ値が所定のしきい値内となるよう、撮影速度を実時間で制御する制御手段を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 撮影した断層像中にＣＴ値をモニタする領域を指定する手段をさらに備え、前記制御手段は該指定した領域でのＣＴ値が所定のしきい値内となるよう撮影速度を制御することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記制御手段は、前記指定した領域内でのＣＴ値がしきい値の上限値よりも大きいときは撮影速度を速くし、前記指定した領域内でのＣＴ値がしきい値の下限値よりも小さいときは撮影速度を遅くすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。

Images