JP2006006531A - 放射線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体のカルシウム分布や脂肪分布を高精度に、かつ、容易に得ることができる。
【解決手段】被検体の心拍運動による体動信号の位相が同じになる際に、第１管電圧と、第１管電圧と異なる第２管電圧とのそれぞれにおいてＸ線を照射し、第１管電圧における投影データに基づいて被検体の第１画像を生成すると共に、第２管電圧における投影データに基づいて被検体の第２画像を生成する。そして、その生成した第１画像と第２画像とに基づいて、カルシウム分布画像と脂肪分布画像とを生成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、放射線撮影装置に関し、特に、被検体のカルシウム分布や脂肪分布を得る放射線撮影装置に関する。

放射線撮影装置として、放射線であるＸ線を用いて被検体の断層面の画像を生成するＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置が知られている。Ｘ線ＣＴ装置は、人体や物体などを被検体とし、医療用途や産業用途などの広範な用途で利用されている。

Ｘ線ＣＴ装置は、被検体のスライス厚方向を軸として被検体の周囲の複数のビュー方向からＸ線をＸ線管により照射する。そして、複数のビュー方向から被検体を透過するＸ線を、それぞれのビュー方向ごとにＸ線検出器で検出し、投影データを生成する。そして、その投影データに基づいて、被検体の断層面の画像を再構成し生成する。

たとえば、Ｘ線ＣＴ装置は、被検体の冠動脈におけるプラ−ク（ｐｌａｑｕｅ）を診断する際においては、マルチセクタ再構成法などの方法により断層面の画像を生成している（たとえば、特許文献１，特許文献２参照）。マルチセクタ再構成法においては、Ｘ線ＣＴ装置は、投影データを、被検体の心拍などの体動による体動信号の位相が同じになるように、少なくとも１８０°分のビュー角度における複数のビュー方向から取得する。そして、Ｘ線ＣＴ装置は、体動信号の位相が同じ場合に得られる複数の投影データを組み合わせて、断層面の画像を生成する。そして、プラ−クを診断するために、その断層面の画像における各画素のＣＴ値に対応させて、カルシウム分布や脂肪分布の画像を生成する。
特開２０００−３４２５７７号公報 米国特許６５０４８９４号明細書

しかしながら、従来においては、ビームハードニング効果などの誤差要因により、正確なＣＴ値を求めることが困難な場合があり、カルシウム分布や脂肪分布を高精度に得ることが難しかった。

したがって、本発明の目的は、カルシウム分布や脂肪分布を高精度に得ることが容易に可能な放射線撮影装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の放射線撮影装置は、被検体に放射線を照射する放射線照射部と、前記放射線照射部から照射され前記被検体を透過する前記放射線を検出し投影データを生成する放射線検出部と、前記被検体の周期的な体動を検出し体動信号を生成する体動検出部と、前記体動信号の位相が同じになる際に得られる前記投影データに基づいて前記被検体のカルシウム分布画像と脂肪分布画像との少なくとも一方を生成する画像生成部とを有し、前記放射線照射部は、第１管電圧と、第１管電圧と異なる第２管電圧とのそれぞれにおいて前記被検体に前記放射線を照射し、前記画像生成部は、前記第１管電圧における前記投影データに基づいて前記被検体の第１画像を生成すると共に、前記第２管電圧における前記投影データに基づいて前記被検体の第２画像を生成し、前記第１画像と前記第２画像とに基づいて前記カルシウム分布画像と前記脂肪分布画像との少なくとも一方を生成する。

上記の本発明においては、放射線照射部が被検体に放射線を照射し、放射線照射部から照射され被検体を透過する放射線を放射線検出部が検出し投影データを生成する。そして、被検体の周期的な体動を体動検出部が検出して体動信号を生成し、その体動信号の位相が同じになる際に得られる投影データに基づいて被検体のカルシウム分布画像と脂肪分布画像との少なくとも一方を画像生成部が生成する。この際において、放射線照射部は、第１管電圧と、第１管電圧と異なる第２管電圧とのそれぞれにおいて被検体に放射線を照射する。また、画像生成部は、第１管電圧における投影データに基づいて被検体の第１画像を生成すると共に、第２管電圧における投影データに基づいて被検体の第２画像を生成する。そして、画像生成部は、第１画像と第２画像とに基づいてカルシウム分布画像と脂肪分布画像との少なくとも一方を生成する。

本発明によれば、カルシウム分布や脂肪分布を高精度に得ることが容易に可能な放射線撮影装置を提供することができる。

以下より、本発明にかかる実施形態について説明する。

図１は、本発明にかかる実施形態の放射線撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置１の全体構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、走査ガントリ２と操作コンソール３と撮影テーブル４と体動検出部５とを有する。

走査ガントリ２は、Ｘ線管２０とＸ線管移動部２１とコリメータ２２とＸ線検出器２３とデータ収集部２４とＸ線コントローラ２５とコリメータコントローラ２６と回転部２７と回転コントローラ２８とを有する。走査ガントリ２は、被検体を載置する撮影テーブル４が搬送されるボア２９を備え、Ｘ線管２０とＸ線検出器２３とがそのボア２９を挟んで対向して配置されている。

Ｘ線管２０は、Ｘ線を照射するために設けられている。本実施形態においては、Ｘ線管２０は、Ｘ線コントローラ２５からの制御信号に基づいて、ボア２９内に搬送された被検体と共に、カルシウム分布と脂肪分布との基準を設定するためのファントムにＸ線を照射する。具体的には、Ｘ線管２０は、体動検出部５が生成する体動信号において位相が同じになる際に、その体動信号における周期ごとに第１管電圧と、第１管電圧と異なる第２管電圧とを交互に切り替えてＸ線を照射する。また、この際、Ｘ線管２０は、回転部２７によって被検体の体軸方向であるスライス厚方向ｚを軸に被検体の周囲を回転し、第１管電圧にてＸ線が照射される第１照射角度と、第２管電圧にてＸ線が照射される第２照射角度との少なくとも一部が重複するようにして、被検体の周囲の複数のビュー方向からＸ線を照射する。

Ｘ線管移動部２１は、Ｘ線コントローラ２５からの制御信号に基づいて、Ｘ線管２０の放射中心を、走査ガントリ２におけるボア２９内の撮影テーブル４に載置される被検体のスライス厚方向ｚに移動させる。

コリメータ２２は、Ｘ線管２０とＸ線検出器２３との間に配置されている。コリメータ２２は、たとえば、チャネル方向ｘとスライス厚方向ｚとにそれぞれ２枚ずつ設けられた板により構成されている。コリメータ２２は、コリメータコントローラ２６からの制御信号に基づいて、各方向に設けられた２枚の板を独立して移動させ、Ｘ線管２０から照射されたＸ線をそれぞれの方向において遮ってコーン状に成形し、Ｘ線の照射範囲を調整する。

Ｘ線検出器２３は、ボア２９を挟んでＸ線管２０に対向するように配置されている。Ｘ線検出器２３は、被検体の周囲の複数のビュー方向からＸ線管２０によって照射され、それぞれのビュー方向ごとに被検体を透過するＸ線を検出し投影データを生成する。

図２は、Ｘ線検出器２３の構成を示す斜視図である。

図２に示すように、Ｘ線検出器２３は、Ｘ線を検出する検出素子２３ａがチャネル方向ｘとスライス厚方向ｚとにアレイ状に２次元的に配列されている。つまり、Ｘ線検出器２３は、回転部２７によってＸ線管２０が被検体の体軸方向を軸にして周囲を回転される方向に沿ったチャネル方向ｘと、回転部２７によるＸ線管２０の回転の軌跡により形成される面に対して略垂直な方向のスライス厚方向ｚとに検出素子２３ａがアレイ状に２次元的に配列されている。２次元的に配列された複数の検出素子２３ａは、円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を全体として形成している。ここで、チャネル方向ｘには、たとえば、１０００個の検出素子２３ａが配列されており、スライス厚方向ｚには、たとえば、８個の検出素子２３ａが配列されている。

検出素子２３ａは、たとえば、検出したＸ線を光に変換するシンチレータ（図示なし）と、シンチレータが変換した光を電荷に変換するフォトダイオード（図示なし）とを有し、Ｘ線検出器２３は固体検出器として構成されている。なお、検出素子２３ａは、これに限定されるものではなく、たとえば、カドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体検出素子、あるいはキセノン（Ｘｅ）ガスを利用した電離箱型の検出素子２３ａであって良い。

図３および図４は、Ｘ線管２０とコリメータ２２とＸ線検出器２３の相互関係を示す図である。図３において、図３（ａ）はスライス厚方向ｚを視線とした状態を示す図であり、図３（ｂ）はチャネル方向ｘを視線とした状態を示す図である。また、図４は、図３（ｂ）と同様にチャネル方向ｘを視線とした状態において、被検体を撮影する様子を示す図である。

図３（ａ）および図３（ｂ）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によってコーン状に成形され、Ｘ線検出器２３に照射される。そして、被検体を撮影する場合においては、撮影テーブル４に被検体を載置し、その載置された被検体がボア２９に搬入される。そして、図４に示すように、被検体のスライス厚方向ｚを軸として被検体の周囲の複数のビュー方向からＸ線を照射し、コリメータ２２を介して、それぞれのビュー方向ごとに被検体を透過するＸ線をＸ線検出器２３で検出し被検体の投影データを生成する。

データ収集部２４は、Ｘ線検出器２３が検出し生成する投影データを収集し、操作コンソール３に出力する。データ収集部２４は、たとえば、選択・加算切換回路（図示なし）とアナログ−デジタル変換器（図示なし）とを有する。操作コンソール３からの制御信号に応じて選択・加算切換回路２４１が投影データを選択し組み合わせを変え足し合わせて、アナログ−デジタル変換器２４２に出力する。そして、選択・加算切換回路２４１によって選択あるいは任意の組み合わせで足し合わされた投影データを、アナログ−デジタル変換器がアナログ信号からデジタル信号に変換して操作コンソール３に出力する。

Ｘ線コントローラ２５は、操作コンソール３からの制御信号に応じて、Ｘ線管２０に制御信号を出力し、Ｘ線管２０を制御する。また、Ｘ線コントローラ２５は、操作コンソール３による制御信号に応じて、Ｘ線管移動部２２１に対し制御信号を出力し、Ｘ線管２０の放射中心をスライス厚方向ｚに移動するように制御する。

コリメータコントローラ２６は、操作コンソール３からの制御信号に応じてコリメータ２２に制御信号を出力し、Ｘ線管２０から放射されたＸ線を成形するようにコリメータ２２を制御する。

回転部２７は、回転コントローラ２８からの制御信号に応じて、ボア２９中のアイソセンタを軸にして回転する。回転部２７には、Ｘ線管２０とＸ線管移動部２１とコリメータ２２とＸ線検出器２３とデータ収集部２４とＸ線コントローラ２５とコリメータコントローラ２６とが搭載されており、これらは、回転部２７の回転に伴ってボア２９に搬入される被検体に対する位置を変化させる。回転部２７を回転させることにより、被検体のスライス厚方向ｚを軸として複数のビュー方向からＸ線が照射され、被検体を透過したＸ線が検出される。本実施形態においては、回転部２７は、第１管電圧にてＸ線管２０からＸ線が照射される第１照射角度と、第２管電圧にてＸ線が照射される第２照射角度との少なくとも一部が重複するようにＸ線管２０を回転する。

回転コントローラ２８は、操作コンソール３からの制御信号に応じて、回転部２７に制御信号を出力して回転部２７を回転するように制御する。

操作コンソール３は、中央処理装置３０と入力装置３１と表示部３２と記憶装置３３とを有する。

中央処理装置３０は、たとえば、コンピュータによって構成されており、制御部３０ａと、画像生成部３０ｂとを有する。

制御部３０ａは、入力装置３１に入力されたスキャン条件に基づいて、Ｘ線管２０からＸ線を被検体に照射し、被検体を透過するＸ線をＸ線検出器２３にて検出するように、各部を制御して走査を行う。具体的には、制御部３０ａは、スキャン条件に基づいて、撮影テーブル４に制御信号を出力し、撮影テーブル４を走査ガントリ２のボア２９に搬入または搬出する。また、制御部３０ａは、回転コントローラ２８に制御信号を出力して、走査ガントリ２の回転部２７を回転させる。また、制御部３０ａは、Ｘ線管２０からＸ線の照射するように、制御信号をＸ線コントローラ２５に出力する。そして、制御部３０ａは、制御信号をコリメータコントローラ２６に出力し、コリメータ２２を制御してＸ線を成形する。また、制御部３０ａは、制御信号をデータ収集部２４に出力し、Ｘ線検出器２３の検出素子２３ａが得る投影データを収集するように制御する。また、制御部３０ａは、体動検出部５に制御信号を出力し、被検体の体動信号を取得するように体動検出部５を制御する。

画像生成部３０ｂは、Ｘ線検出器２３が生成する投影データに基づいて、被検体のカルシウム分布画像と脂肪分布画像とを生成する。本実施形態においては、まず、画像生成部３０ｂは、たとえば、マルチセクタ再構成法によって、第１管電圧における投影データに基づいて被検体の第１画像を生成すると共に、第２管電圧における投影データに基づいて被検体の第２画像を生成する。つまり、画像生成部３０ｂは、体動信号の位相が同じになる際に得られる投影データを組み合わせて再構成を行い、第１管電圧における第１画像と、第２管電圧における第２画像とを生成する。その後、画像生成部３０ｂは、ファントムによる投影データに基づいて、第１画像と第２画像とのそれぞれの画素におけるカルシウム密度と脂肪率パラメータとを算出し、カルシウム分布画像と脂肪分布画像とを生成する。また、画像生成部３０ｂは、画像記憶部１１に接続されており、生成した被検体のカルシウム分布画像と脂肪分布画像とが画像記憶部１１に記憶される。

操作コンソール３の入力装置３１は、たとえば、キーボードやマウスなどの入力デバイスにより構成されている。入力装置３１は、たとえば、本スキャン条件などの撮影条件や、被検体の情報などの各種情報を中央処理装置３０に入力するために設けられている。

表示装置３２は、たとえば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）により構成されている。表示装置３２は、中央処理装置３０からの指令に基づき、画像生成部３０ｂにより生成された被検体のカルシウム分布画像や脂肪分布画像やその他の各種情報を表示する。

記憶装置３３は、メモリにより構成されており、画像生成部３０ｂが生成する画像などの各種のデータや、プログラムなどを記憶する。記憶装置３３は、その記憶されたデータが必要に応じて中央処理装置３０にアクセスされる。

撮影テーブル４は、撮影対象である被検体を載置するテーブルで構成されている。撮影テーブル４は、操作コンソール３からの制御信号に基づいて、走査ガントリ２のボア２９に被検体を搬入または搬出する。

体動検出部５は、被検体の周期的な体動を検出し体動信号を生成するために設けられている。体動検出部５は、たとえば、心電信号検出器によって構成されており、心電信号検出器が装着された被検体の心拍運動を検出して体動信号を生成する。体動検出部５は、操作コンソール３に接続されており、操作コンソール３の制御部３０ａからの制御信号に基づいて、被検体の体動信号を取得する。そして、体動検出部５は、操作コンソール３の画像生成部３０ｂに体動信号を出力する。

なお、上記の本実施形態においてＸ線ＣＴ装置１は、本発明の放射線撮影装置に相当する。また、本実施形態において体動検出部５は、本発明の体動検出部に相当する。また、本実施形態においてＸ線管２０は、本発明の放射線照射部に相当する。また、本実施形態においてＸ線検出器２３は、本発明の放射線検出部に相当する。また、本実施形態において回転部２７は、本発明の回転部に相当する。また、本実施形態において画像生成部３０ｂは、本発明の画像生成部に相当する。また、本実施形態において表示装置３２は、本発明の表示部に相当する。

以下より、上記の本実施形態のＸ線ＣＴ装置１を用いて被検体のカルシウム分布画像や脂肪分布画像を生成する方法について説明する。

図５は、本実施形態におけるカルシウム分布画像や脂肪分布画像を生成する方法を示すフロー図である。本実施形態においては、いわゆるデュアルエナジー法によって、カルシウム分布画像や脂肪分布画像を生成する。

図５に示すように、まず、はじめに、第１管電圧と第２管電圧とにおける投影データの取得を行う（Ｓ１１）。

投影データを取得するに先立って、被検体と共に、カルシウム分布と脂肪分布との基準を設定するためのファントムＰとを撮影テーブル５に載置する。

図６は、カルシウム分布と脂肪分布との基準を設定するためのファントムＰを示す斜視図である。

図６に示すように、ファントムＰは、カルシウム密度の定量測定に使用されるものであって、カルシウム等価物質を含む４つのサンプルロッドＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４と、脂肪基準物質のサンプルロッドＳｆとを有する。カルシウム等価物質を含む４つのサンプルロッドＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、たとえば、リン酸水素カリウム，炭酸水素カルシウムなどをカルシウム等価物質として有し、それぞれのサンプルロッドＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、カルシウム等価物質の密度が異なっている。

そして、投影データを取得する際においては、オペレータによって、入力装置３１に本スキャン条件の各設定項目を入力され、中央処理装置３０に出力される。たとえば、本スキャン条件として、スライス厚、スライス数、その他、ヘリカルスキャンなどの撮影方式がオペレータによって入力装置３１に入力される。そして、中央処理装置３０の制御部４１が走査ガントリ２と撮影テーブル４へ制御信号を出力する。これによって、制御部４１が撮影テーブル４に制御信号を出力し、撮影テーブル４を走査ガントリ２のボア２９に搬入または搬出させる。そして、制御部４１が回転コントローラ２８に制御信号を出力して、走査ガントリ２の回転部２７を回転させる。また、制御部４１が、Ｘ線管２０からＸ線の照射するように制御信号をＸ線コントローラ２５に出力する。そして、制御部４１が、制御信号をコリメータコントローラ２６に出力し、コリメータ２２を制御してＸ線を成形する。また、制御部４１が、制御信号をデータ収集部２４に出力し、Ｘ線検出器２３の検出素子２３ａが得る投影データを収集するように制御する。

本実施形態においては、体動検出部５が生成する体動信号において位相が同じになる際に、その体動信号における周期ごとに第１管電圧と、第１管電圧と異なる第２管電圧とを交互に切り替えて、被検体とファントムとにＸ線を照射して投影データを取得する。また、この際、回転部２７によって被検体のスライス厚方向ｚを軸に被検体の周囲を回転し、第１管電圧にてＸ線が照射される第１照射角度と、第２管電圧にてＸ線が照射される第２照射角度との少なくとも一部が重複するようにして、Ｘ線管２０が、被検体の周囲の複数のビュー方向からＸ線を照射する。

図７と図８とは、第１管電圧と第２管電圧とにおける投影データの取得について説明するための図である。

図７は、被検体の心拍運動による体動信号と投影データの取得との関係を示す図であり、横軸が時間、縦軸が体動信号の位相を示している。心拍運動による体動信号は、１周期内に収縮期と拡張期とを有し、図７においては、第１周期から第４周期までの４周期分の体動信号を示している。そして、図７においては、体動信号の各周期ごとにおける投影データの取得の時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を示している。

図８は、第１管電圧と第２管電圧とにおけるＸ線をビュー方向から被検体に照射する照射角度について示す図である。図８において、図８（ａ）は体動信号の第１周期における照射角度を示しており、図８（ｂ）は第２周期における照射角度、図８（ｃ）は第３周期における照射角度、図８（ｄ）は第４周期における照射角度を示している。

図７に示すように、位相の変動が少ない心拍運動の拡張期ごとに、第１管電圧と第２管電圧とを交互に切り替えて、被検体とファントムとにＸ線を照射して投影データを取得する。具体的には、第１周期の拡張期の所定時間Ｔ１に１２０ｋＶの第１管電圧でＸ線を照射し、第２周期の拡張期の所定時間Ｔ２に１４０ｋＶの第２管電圧でＸ線を照射する。そして、第３周期の拡張期の所定時間Ｔ３に１２０ｋＶの第１管電圧でＸ線を照射し、第４周期の拡張期の所定時間Ｔ４に１４０ｋＶの第２管電圧でＸ線を照射する。

この時、図８に示すように、Ｘ線管２０は、回転部２７によって被検体のスライス厚方向ｚを軸に被検体の周囲をらせん状に連続的に回転し、図８（ａ）に示すように、第１周期の拡張期の所定時間Ｔ１においては、第１管電圧にて第１ビュー角度の範囲θ１（たとえば、０〜１２０°）でＸ線を照射する。そして、図８（ｂ）に示すように、第２周期の拡張期の所定時間Ｔ２においては、第２管電圧にて第２ビュー角度の範囲θ２（たとえば、６０〜１８０°）でＸ線を照射する。このように、第１周期の拡張期の所定時間Ｔ１に第１管電圧にてＸ線が照射される第１ビュー角度と、第２周期の拡張期の所定時間Ｔ２に第２管電圧にてＸ線が照射される第２ビュー角度との一部が重複するようにして、Ｘ線管２０が、被検体の周囲の複数のビュー方向からＸ線を照射する。そして、同様にして、図８（ｃ）に示すように、第３周期の拡張期の所定時間Ｔ３においては、第１管電圧にて第３ビュー角度の範囲θ３（たとえば、１２０〜２４０°）でＸ線を照射し、図８（ｄ）に示すように、第４周期の拡張期の所定時間Ｔ４においては、第２管電圧にて第４ビュー角度の範囲θ４（たとえば、１８０〜３００°）でＸ線を照射する。

つぎに、上記のようにして取得した投影データに基づいて、被検体の第１画像と第２画像とを生成する（Ｓ２１）。

ここでは、画像生成部３０ｂが、たとえば、マルチセクタ再構成法によって、第１管電圧における投影データに基づいて被検体の第１画像を生成し、第２管電圧における投影データに基づいて被検体の第２画像を生成する。つまり、画像生成部３０ｂは、体動信号の位相が同じになる際に得られる投影データを組み合わせて再構成を行い、第１管電圧における第１画像と、第２管電圧における第２画像とを生成する。具体的には、第１周期の拡張期の所定時間Ｔ１と第３周期の拡張期の所定時間Ｔ３とにおいて１２０ｋＶの第１管電圧でＸ線を照射して所得される投影データに基づいて、被検体の断層面の第１画像を生成する。同様にして、第２周期の拡張期の所定時間Ｔ２と第４周期の拡張期の所定時間Ｔ４とにおいて１４０ｋＶの第２管電圧でＸ線を照射して所得される投影データに基づいて、第１画像と同一なスライスになる第２画像を生成する。なお、被検体と共にファントムもスキャンしているため、ファントムの断層画像も第１画像と第２画像とのそれぞれに形成される。

つぎに、上記のようにして生成した第１画像と第２画像とに基づいて被検体のカルシウム分布画像と脂肪分布画像とを生成する（Ｓ３１）。

図９は、被検体のカルシウム分布画像と脂肪分布画像とを生成するフローを示す図である。

図９に示すように、第１画像における各画素のＣＴ値を、脂肪を含む組織のＣＴ値αwf１（wf：with fat）として算出する（Ｄ１１）。

つぎに、カルシウム等価物質の密度の異なるサンプルロッドＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のＣＴ値を第１画像から検出する。そして、サンプルロッドＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のＣＴ値を［脂肪を含まない組織のＣＴ値］αnf1（nf：no fat）とし、数式（１）に示すような回帰式を最小二乗法によって求め、その回帰式に対応する係数Ｇ1と切片Ｃ1とを算出する（Ｄ１２）。なお、数式（１）において、係数Ｇ1と切片Ｃ1とは定数であり、Ｘはカルシウム密度［ｍｇ／ｍｌ］である。このようにして、サンプルロッドＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のＣＴ値αnf1（nf：no fat）を、数式（１）に示すような回帰式にフィッティングして、係数Ｇ1と切片Ｃ1とを算出する。

αnf1＝Ｇ1・Ｘ＋Ｃ1 …（１）

つぎに、脂肪基準物質のサンプルロッドＳｆのＣＴ値αff1（ff：full fat）を第１画像から検出する（Ｄ１３）。

つぎに、第１画像中の軟部組織に相当する部分（たとえば、大動脈）のＣＴ値を検出し、軟部組織基準物質のＣＴ値αst1（st：soft tissue）とする（Ｄ１４）。

つぎに、第１画像における各画素のＣＴ値を、数式（２）に示すよう対応付ける（Ｄ１５）。なお、数式（２）において、βは、脂肪によるＣＴ値の増減分α（α＝αwf−αnf）に対して、α＝β・（αff−αst）の関係によって導かれる脂肪率パラメータであり、組織中の脂肪の構成比が反映される。αffは、脂肪基準物質のＣＴ値αffであり、αstは、軟部組織基準物質のＣＴ値である。そして、数式（１）と数式（２）とにより、数式（３）が導かれる。

αwf1＝αnf1＋β・（αff1−αst1） …（２）

αwf1＝Ｇ1・Ｘ＋Ｃ1＋β・（αff1−αst1） …（３）

つぎに、第２画像における各画素のＣＴ値を、脂肪を含む組織のＣＴ値αwf２として算出する（Ｄ２１）。

つぎに、カルシウム等価物質の密度の異なるサンプルロッドＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のＣＴ値を第２画像から検出する。そして、サンプルロッドＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のＣＴ値を［脂肪を含まない組織のＣＴ値］αnf2とし、数式（４）に示すような回帰式を最小二乗法によって求め、その回帰式に対応する係数Ｇ1と切片Ｃ1とを算出する（Ｄ２２）。なお、数式（４）において、Ｇ2とＣ2とは定数であり、Ｘはカルシウム密度［ｍｇ／ｍｌ］である。

αnf2＝Ｇ2・Ｘ＋Ｃ2 …（４）

つぎに、脂肪基準物質のサンプルロッドＳｆのＣＴ値αff2を第２画像から検出する（Ｄ２３）。

つぎに、第２画像中の軟部組織に相当する部分（たとえば、大動脈）のＣＴ値を検出し、軟部組織基準物質のＣＴ値αst2とする（Ｄ２４）。

つぎに、第２画像における各画素のＣＴ値を、数式（５）に示すよう対応付ける（Ｄ２５）。なお、数式（３）と同様に、数式（４）と数式（５）とにより、数式（６）が導かれる。

αwf2＝αnf2＋β・（αff2−αst2） …（５）

αwf2＝Ｇ2・Ｘ＋Ｃ2＋β・（αff2−αst2） …（６）

つぎに、被検体における脂肪率パラメータβを、数式（７）に示すようにして算出する（Ｄ３１）。数式（７）は、数式（３）と（６）との連立方程式から脂肪率パラメータβについての解を求めることにより導かれる（数式（３）・Ｇ２−数式（６）・Ｇ１より）。数式（７）に示すようにして脂肪率パラメータβを各画素ごとに算出し、たとえば、脂肪率パラメータβの大きさに輝度階調を対応させて脂肪分布画像を生成する。

β＝［Ｇ2・（αwf1−Ｃ1）−Ｇ1・（αwf2−Ｃ2）］/［Ｇ2（αff1−αst1）−Ｇ1（αff2＋αst2）］…（７）

つぎに、被検体におけるカルシウム密度Ｘを、数式（８）に示すようにして算出する（Ｄ４１）。数式（８）は、数式（３）と（６）との連立方程式からカルシウム密度Ｘについての解を求めることにより導かれる（数式（３）・（αff2−αst2）−数式（６）・（αff1−αst1）より）。数式（８）に示すようにしてカルシウム密度Ｘを各画素ごとに算出し、たとえば、カルシウム密度Ｘの大きさに輝度階調を対応させてカルシウム分布画像を生成する。

Ｘ＝［（αwf1−Ｃ1）・（αff1−αst1）−（αwf2−Ｃ2）・（αff1−αst1）］/［Ｇ1・（αff2−αst2）−Ｇ2・（αff2−αst2）］ …（８）

上述のようにして、画像生成部３０ｂは、カルシウム分布画像と脂肪分布画像とを生成する。そして、画像生成部３０ｂは、その生成した被検体のカルシウム分布画像と脂肪分布画像とを記憶装置３３に出力して記憶させる。

つぎに、カルシウム分布画像と脂肪分布画像とをそれぞれ表示する（Ｓ４１）。

ここでは、表示装置３２が、画像生成部３０ｂにより生成された被検体のカルシウム分布画像や脂肪分布画像を記憶装置３３から呼び出して、表示画面にそれぞれ表示する。

以上のように、本実施形態は、被検体の心拍運動による体動信号の位相が同じになる際に投影データを得て、その投影データに基づいて被検体のカルシウム分布画像と脂肪分布画像とを生成する。ここでは、まず、第１管電圧と、第１管電圧と異なる第２管電圧とのそれぞれにおいてＸ線を照射し、第１管電圧における投影データに基づいて被検体の第１画像を生成すると共に、第２管電圧における投影データに基づいて被検体の第２画像を生成する。そして、その生成した第１画像と第２画像とに基づいて、カルシウム分布画像と脂肪分布画像とを生成する。このように、本実施形態は、被検体の心拍運動による体動信号の位相が同じになる際に、いわゆるデュアルエネルギー法によって投影データを取得して、異なる管電圧による複数の画像を生成し、誤差成分が減少するように各画像を合成してカルシウム密度や脂肪率パラメータを算出している。このため、体動によるアーチファクトを抑制すると共に、ビームハードニング効果などの誤差要因による誤差成分が抑制され、カルシウム分布画像と脂肪分布画像とを高精度に容易に生成することができる。

また、本実施形態は、体動信号における周期ごとに第１管電圧と第２管電圧とを交互に切り替えてＸ線を被検体に照射し、そして、第１管電圧にてＸ線が照射される第１照射角度と、第２管電圧にてＸ線が照射される第２照射角度との少なくとも一部が重複するように、被検体のスライス厚方向を軸に回転させてＸ線を照射し、投影データを取得している。このように、第１管電圧と第２管電圧とによるＸ線を連続的に交互に照射する際、ビュー方向において照射する照射角度を重複させている。つまり、本実施形態においては、位相ごとに時間が経過するタイミングと、クレードルを移動するタイミングとを合わせて、隣の列のデータが同じ位置をヘリカルスキャンするようにしており、クレードルを戻さずに連続的に移動させながらスキャンして、互いに異なる管電圧のデータを取得している。このため、短時間で効率的に同じ領域の投影データを得ることができると共に、異なる管電圧での投影データが時間的、位置的なズレが発生していないためにカルシウム分布画像と脂肪分布画像とを高精度に容易に生成することができる。

また、本実施形態は、体動信号において位相が同じになる際にＸ線を被検体に照射し、Ｘ線を効率的に利用しているため、カルシウム分布画像と脂肪分布画像とを高精度に容易に生成することができる。

なお、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。

たとえば、上記の実施形態においては、放射線としてＸ線を用いているが、放射線はＸ線に限るものではなく、たとえば、ガンマ線等の放射線であっても良い。

たとえば、上記の実施形態においては、軟部組織基準物質のＣＴ値として第１画像および第２画像の大動脈のＣＴ値を用いているが、ファントムに水等価物質のサンプルロッドを設置し、その水等価物質のＣＴ値で代用してもよい。

また、たとえば、上記の実施形態においては、放射線照射部は、体動検出部が生成する体動信号における周期ごとに第１管電圧と第２管電圧とを交互に切り替えて放射線を被検体に照射しているが、これに限定されず、第１管電圧と第２管電圧とを交互に切り替えずに、それぞれの管電圧で放射線を被検体に照射してもよい。また、上記の実施形態においては、マルチセクタ再構成法によってセクタに分割してスキャンしているが、これに限定されず、セクタに分割せずに１度でスキャンを行ってもよい。

図１は、本発明にかかる実施形態におけるＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。 図２は、本発明にかかる実施形態におけるＸ線検出器を示す構成図である。 図３は、本発明にかかる実施形態において、Ｘ線管とコリメータとＸ線検出器の相互関係を示す図である。 図４は、本発明にかかる実施形態において、Ｘ線管とコリメータとＸ線検出器の相互関係を示す図である。 図５は、本発明にかかる実施形態において、カルシウム分布画像と脂肪分布画像とを生成する方法を示すフロー図である。 図６は、本発明にかかる実施形態において、カルシウム分布と脂肪分布との基準を設定するためのファントムを示す斜視図である。 図７は、本発明にかかる実施形態において、被検体の心拍運動による体動信号と投影データの取得との関係を示す図である。 図８は、本発明にかかる実施形態において、第１管電圧と第２管電圧とにおけるＸ線をビュー方向から被検体に照射する照射角度について示す図である。 図９は、本発明にかかる実施形態において、被検体のカルシウム分布画像と脂肪分布画像とを生成するフローを示す図である。

符号の説明

１…Ｘ線ＣＴ装置（放射線撮影装置）、
２…走査ガントリ、
３…操作コンソール、
４…撮影テーブル、
５…体動検出部（体動検出部）
２０…Ｘ線管（放射線照射部）、
２１…Ｘ線管移動部、
２２…コリメータ、
２３…Ｘ線検出器（放射線検出部）、
２３ａ…検出素子、
２４…データ収集部、
２５…Ｘ線コントローラ、
２６…コリメータコントローラ、
２７…回転部（回転部）、
２８…回転コントローラ、
２９…ボア、
３０…中央処理装置、
３１…入力装置、
３２…表示装置（表示部）、
３３…記憶装置、
３０ａ…制御部、
３０ｂ…画像生成部
Ｐ…ファントム

Claims (8)

1. 被検体に放射線を照射する放射線照射部と、
   前記放射線照射部から照射され前記被検体を透過する前記放射線を検出し投影データを生成する放射線検出部と、
   前記被検体の周期的な体動を検出し体動信号を生成する体動検出部と、
   前記体動信号の位相が同じになる際に得られる前記投影データに基づいて前記被検体のカルシウム分布画像と脂肪分布画像との少なくとも一方を生成する画像生成部と
   を有し、
   前記放射線照射部は、第１管電圧と、第１管電圧と異なる第２管電圧とのそれぞれにおいて前記被検体に前記放射線を照射し、
   前記画像生成部は、前記第１管電圧における前記投影データに基づいて前記被検体の第１画像を生成すると共に、前記第２管電圧における前記投影データに基づいて前記被検体の第２画像を生成し、前記第１画像と前記第２画像とに基づいて前記カルシウム分布画像と前記脂肪分布画像との少なくとも一方を生成する
   放射線撮影装置。
2. 前記放射線照射部は、前記被検体と共に、カルシウム分布と脂肪分布との基準を設定するためのファントムに前記放射線を照射し、
   前記画像生成部は、前記ファントムによる投影データに基づいて、前記第１画像と前記第２画像とのそれぞれの画素におけるカルシウム密度と脂肪率パラメータとを算出し、前記カルシウム分布画像と前記脂肪分布画像との少なくとも一方を生成する
   請求項１に記載の放射線撮影装置。
3. 前記放射線照射部を前記被検体のスライス厚方向を軸に回転する回転部
   を有する
   請求項１または２に記載の放射線撮影装置。
4. 前記放射線照射部は、前記体動検出部が生成する前記体動信号における周期ごとに前記第１管電圧と前記第２管電圧とを交互に切り替えて前記放射線を前記被検体に照射し、
   前記回転部は、前記第１管電圧にて前記放射線が照射される第１照射角度と、前記第２管電圧にて前記放射線が照射される第２照射角度との少なくとも一部が重複するように前記放射線照射部を回転する
   請求項３に記載の放射線撮影装置。
5. 前記放射線照射部は、前記体動検出部が生成する前記体動信号において位相が同じになる際に前記放射線を前記被検体に照射する
   請求項１から４のいずれかに記載の放射線撮影装置。
6. 前記体動検出部は、前記体動信号を前記被検体の心拍運動に基づいて生成する
   請求項１から５のいずれかに記載の放射線撮影装置。
7. 前記画像生成部が生成する前記カルシウム分布画像と前記脂肪分布画像との少なくとも一方を表示する表示部
   を有する
   請求項１から６のいずれかに記載の放射線撮影装置。
8. 前記放射線照射部は、前記放射線としてＸ線を照射する
   請求項１から７のいずれかに記載の放射線撮影装置。

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