JP2006340838A - 撮影制御方法およびｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】品質の良い心臓撮影が行える撮影制御方法、および、そのような撮影制御を行うＸ線ＣＴ装置を実現する。
【解決手段】Ｘ線ＣＴ装置の撮影開始のタイミングを制御するにあたり、被検体の心拍数を計算し（４０１，４０３）、心拍数が安定したとき撮影を開始させる（４０７，４１１）。心拍数の計算は、息止め期間中の心拍について行われる。撮影開始は、心拍数の安定度が予め定められた範囲に入ったとき自動的または手動的に行われる。手動的な撮影開始は、心拍数の安定度が範囲に入ったことの表示に基づいて行われる。あるいは、心拍数またはその安定度の推移の表示に基づいて行われる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、撮影制御方法およびＸ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関し、さらに詳しくは、Ｘ線ＣＴ装置の撮影開始のタイミング（ｔｉｍｉｎｇ）を制御する方法、および、撮影開始のタイミング制御を行うＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置で心臓を撮影する場合、心電信号を収集しながら撮影を行い、所望の心電位相におけるビュー（ｖｉｅｗ）を中心とする所定ビュー数のデータ（ｄａｔａ）を用いて画像を再構成する。撮影は患者に息止めをさせた状態でヘリカルスキャン（ｈｅｌｉｃａｌ ｓｃａｎ）等によって行われ、データの収集にはマルチスライス（ｍｕｌｔｉ−ｓｌｉｃｅ）型Ｘ線検出器等が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２７５４４０号公報（第３，５頁、図１，２，８，９）

品質の良い再構成画像を得るためには、心拍数が安定した状態で撮影を行う必要があるが、心拍数は息止め開始とともに変化しすぐには安定しないのが普通である。また、安定するまでの時間および心拍数変化量には個人差がある。このため、息止めと同時に撮影を開始しても品質の良い撮影を行うことができない。

そこで、本発明の課題は、品質の良い心臓撮影が行える撮影制御方法、および、そのような撮影制御を行う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、Ｘ線ＣＴ装置の撮影開始のタイミングを制御するにあたり、被検体の心拍数を計算し、前記心拍数が安定したとき撮影を開始させる、ことを特徴とする撮影制御方法である。

（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、被検体の心電信号を収集する心電信号収集装置と、被検体をＸ線で撮影してデータを収集するデータ収集装置と、前記データ収集装置を制御する制御装置と、前記データに基づいて画像を再構成する画像再構成装置とを有するＸ線ＣＴ装置であって、前記制御装置は、前記心電信号に基づいて心拍数を計算する計算手段と、前記心拍数が安定したとき撮影を開始させる制御手段と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。

前記心拍数の計算は、息止め期間中の心拍について行われることが、呼吸に影響されない撮影を行う点で好ましい。
前記撮影開始は、前記心拍数の安定度が予め定められた範囲に入ったとき自動的に行われることが、撮影開始を自動化する点で好ましい。

前記撮影開始は、前記心拍数の安定度が予め定められた範囲に入ったとき手動的に行われることが、撮影開始を手動化する点で好ましい。
前記手動的な撮影開始は、前記心拍数の安定度が前記範囲に入ったことの表示に基づいて行われることが、手動的な撮影開始が容易な点で好ましい。

前記手動的な撮影開始は、前記心拍数またはその安定度の推移の表示に基づいて行われることが、手動的な撮影開始が容易な点で好ましい。
前記安定度は、心拍数間の標準偏差で表されることが、安定度を精密に表す点で好ましい。

前記安定度は、心拍数間の差分で表されることが、安定度を簡便に表す点で好ましい。

上記各観点での発明では、Ｘ線ＣＴ装置の撮影開始のタイミングを制御するにあたり、被検体の心拍数を計算し、前記心拍数が安定したとき撮影を開始させるので、品質の良い心臓撮影が行える撮影制御方法、および、そのような撮影制御を行う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装置の構成を示す。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、撮影制御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、ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）１００、テーブル（ｔａｂｌｅ）２００、オペレータコンソール（ｏｐｅｒａｔｏｒ ｃｏｎｓｏｌｅ）３００および心電計４００を有する。ガントリ１００は、テーブル２００によって搬入される被検体１０を、Ｘ線照射・検出装置１１０で撮影して複数ビューのデータを収集する。撮影はＸ線照射・検出装置１１０をガントリ１００内で回転（スキャン）させながら行われる。ガントリ１００は本発明におけるデータ収集装置の一例である。

ガントリ１００で収集されたデータは、オペレータコンソール３００に入力される。オペレータコンソール３００には心電計４００を通じて心電信号も入力される。心電計４００は、本発明における心電信号収集装置の一例である。オペレータコンソール３００はコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等のデータ処理装置を内蔵し、入力データおよび心電信号をメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）に記憶する。オペレータコンソール３００は、それらデータおよび心電信号に基づいて画像再構成を行う。オペレータコンソール３００は、本発明における画像再構成装置の一例である。

画像再構成は、所定の心電位相におけるビューを中心とするハーフスキャン（ｈａｌｆ ｓｃａｎ）分またはフルスキャン（ｈａｌｆ ｓｃａｎ）分のデータを用いて行われる。再構成した画像はディスプレイ（ｄｉｓｐｌａｙ）３０２に表示される。

オペレータコンソール３００は、また、ガントリ１００とテーブル２００を制御する。オペレータコンソール３００による制御の下で、ガントリ１００は所定の撮影条件で撮影を行い、テーブル２００は所定の部位がスキャンされるように、撮影空間における被検体１０の位置決めを行う。オペレータコンソール３００は、本発明における制御装置の一例である。オペレータコンソール３００は、また、本発明における計算手段の一例であり制御手段の一例である。

被検体１０の位置決めは、内蔵する位置調節機構により、天板２０２の高さおよび天板２０２上のクレードル（ｃｒａｄｌｅ）２０４の水平移動距離を調節することによって行われる。天板２０２の高さ調節は、支柱２０６をベース（ｂａｓｅ）２０８への取付部を中心としてスイング（ｓｗｉｎｇ）させることによって行われる。

クレードル２０４を停止させた状態でスキャンすることにより、アキシャルスキャン（ａｘｉａｌ ｓｃａｎ）が行われる。クレードル２０４を連続的に移動させながらスキャンすることにより、ヘリカルスキャンが行われる。

図２に、Ｘ線照射・検出装置１１０の構成を模式的に示す。Ｘ線照射・検出装置１１０は、Ｘ線管１３０の焦点１３２から放射されたＸ線１３４をＸ線検出器１５０で検出するようになっている。Ｘ線１３４は、図示しないコリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）で成形されてコーンビーム（ｃｏｎｅ ｂｅａｍ）Ｘ線となっている。Ｘ線検出器１５０は、コーンビームＸ線の広がりに対応して２次元的に広がるＸ線入射面１５２を有する。Ｘ線入射面１５２は円筒の一部を構成するように湾曲している。円筒の中心軸は焦点１３２を通る。

Ｘ線照射・検出装置１１０は、撮影中心すなわちアイソセンタ（ｉｓｏｃｅｎｔｅｒ）Ｏを通る中心軸の周りを回転する。中心軸は、Ｘ線検出器１５０が形成する部分円筒の中心軸に平行である。回転の中心軸の方向をｚ方向とし、アイソセンタＯと焦点１３２を結ぶ方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に垂直な方向をｘ方向とする。これらｘ，ｙ，ｚ軸はｚ軸を中心軸とする回転座標系の３軸となる。

図３に、Ｘ線検出器１５０のＸ線入射面１５２の平面図を模式的に示す。Ｘ線入射面１５２は検出セル（ｃｅｌｌ）１５４がｘ方向とｚ方向に２次元的に配置されたものとなっている。すなわち、Ｘ線入射面１５２は検出セル１５４の２次元アレイ（ａｒｒａｙ）となっている。

個々の検出セル１５４はＸ線検出器１５０の検出チャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）を構成する。これによって、Ｘ線検出器１５０は多チャンネルＸ線検出器となる。検出セル１５４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。

このようなＸ線検出器１５０は、多列Ｘ線検出器またはマルチスライス型Ｘ線検出器と呼ばれる。Ｘ線検出器１５０が多列Ｘ線検出器であることにより、複数スライス分のデータを一挙に取得することができ、能率の良い撮影を行うことができる。

心臓撮影は、被検体１０に息止めをさせた状態で行われる。息止め期間中の被検体１０の心拍数は、概ね図４に示すように推移する。すなわち、息止め期間の初期では心拍数が低下し、中期では心拍数が安定し、後期では心拍数が増加する。

このような心拍数の推移を標準偏差で示せば、例えば図５のようになり、心拍数の安定が標準偏差の減少によって示される。なお、標準偏差は近傍の複数心拍ごとの標準偏差である。近傍の複数心拍の組み合わせは１心拍ずつ移動的に変更される。標準偏差を利用することにより、心拍数の安定度を精密に表すことができる。

心拍数の安定は、標準偏差の代わりに心拍数間の差分で表すこともできる。差分は、近傍の複数心拍における最大心拍数と最小心拍数の差である。近傍の複数心拍の組み合わせは１心拍ずつ移動的に変更される。図４に示した心拍数の推移を差分で示せば、例えば図６のようになり、心拍数の安定が差分の減少で表される。差分を利用することにより、心拍数の安定度を簡便に表すことができる。

このような心拍数の変化に鑑み、撮影は心拍数が安定している時期に行うことが望ましい。そこで、本装置では、心拍数が安定したときに撮影を開始するように撮影タイミングが制御される。制御はオペレータコンソール３００によって行われる。

図７に、そのような制御の下での本装置の動作の一例のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。ステップ（ｓｔｅｐ）４０１で、心拍数を計算する。心拍数の計算は心電信号に基づいて行われる。すなわち、例えば、心電信号の周期の逆数を求め、これを６０倍して１分当たりの心拍数（ｂｐｍ）とする。

ステップ４０３で、心拍数の安定度を計算する。心拍数安定度の指数として例えば標準偏差が計算される。なお、標準偏差の代わりにあるいはそれに加えて心拍数間の差分を計算するようにしてもよい。

ステップ４０７で、心拍数安定度が許容範囲内か否かを判定する。心拍数安定度の許容範囲は予め規定されている。標準偏差についての許容範囲の上限は、例えば１ないし２である。差分についての許容範囲の上下限は、例えば±１である。心拍数安定度が許容範囲内でないときはステップ４０１に戻る。心拍数安定度が許容範囲内でない間はステップ４０１−４０７の動作を繰り返す。

心拍数安定度が許容範囲内となったときは、ステップ４１１で撮影を行わせる。すなわち、オペレータコンソール３００からガントリ１００に撮影指令が発せられ、この指令に従ってガントリ１００により被検体１０の撮影が行われる。Ｘ線検出器１５０が、複数スライス分のデータを一挙に取得できる多列Ｘ線検出器なので、心拍数が安定している間に心臓全体をスキャンすることが可能である。このようにして、息止め初期における心拍数変化に影響されることなく品質の良い撮影を行うことができる。

図８に、本装置の動作の他の例のフロー図を示す。ステップ４０１で心拍数を計算し、ステップ４０３で心拍数の安定度を計算する。心拍数安定度の指数として例えば標準偏差または（および）差分が計算される。

ステップ４０７で、心拍数安定度が許容範囲内か否かを判定する。心拍数安定度が許容範囲内でないときはステップ４０１に戻る。心拍数安定度が許容範囲内でない間はステップ４０１−４０７の動作を繰り返す。

心拍数安定度が許容範囲内となったときは、ステップ４０９で、撮影ボタンを点灯させる。撮影ボタンは、オペレータコンソール３００に設けられた照明付きの操作ボタンである。撮影ボタンの点灯によって、撮影可能になったことがオペレータに報知される。

この報知に基づいてオペレータが撮影ボタンを押すと、ステップ４１１で撮影が行われる。このようにして、息止め初期における心拍数変化に影響されることなく品質の良い撮影を行うことができる。

図９に、本装置の動作の他の例のフロー図を示す。ステップ４０１で心拍数を計算し、ステップ４０３で心拍数の安定度を計算する。心拍数安定度の指数として例えば標準偏差または（および）差分が計算される。

ステップ４０５で、心拍数安定度の計算結果を表示する。表示はディスプレイ３０２によって行われる。表示の内容は、標準偏差または差分の推移であり、図５または図６に示したようなグラフ（ｇｒａｐｈ）が時間の経過に従って表示される。このとき、安定度についての許容範囲も示される。なお、ディスプレイ３０２に表示するものは、図４に示した心拍数の推移を示すグラフであってよい。このグラフからも心拍数の安定度を知ることができる。また、これらのグラフをメモリに記憶しておけば、撮影後の検証にも利用することができる。

ステップ４０７で、心拍数安定度が許容範囲内か否かを判定する。判定はディスプレイ３０２を監視しているオペレータによって行われる。心拍数安定度が許容範囲内でない間は、ステップ４０１−４０７の動作が繰り返される。

オペレータは、心拍数安定度が許容範囲内となったと判定したとき撮影ボタンを押す。これによって、ステップ４１１で撮影が行われる。このようにして、息止め初期における心拍数変化に影響されことなく品質の良い撮影を行うことができる。

息止め期間中の心拍数の推移には個人差があるので、息止めの予行演習を行って心拍数、標準偏差および差分をそれぞれ求め、それらの推移を予め知っておくことが、撮影を効果的に行う点で好ましい。

なお、画像再構成を呼吸による体動を補償しつつ行う場合は、撮影中の息止めは不要であるが、その場合でも心拍数が安定した状態で撮影する必要がある。その場合も、撮影のタイミングを上記の要領で制御することにより、品質の良い撮影を行うことができる。

本発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。 本発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置におけるＸ線照射・検出装置の構成を示す図である。 本発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置におけるＸ線検出器のＸ線入射面の構成を示す図である。 息止め期間中の心拍数の推移を示す図である。 息止め期間中の心拍数間の標準偏差の推移を示す図である。 息止め期間中の心拍数間の差分の推移を示す図である。 本発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の動作の一例を示すフロー図である。 本発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の動作の一例を示すフロー図である。 本発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の動作の一例を示すフロー図である。

符号の説明

１０ ： 被検体
１００ ： ガントリ
１１０ ： Ｘ線照射・検出装置
１３０ ： Ｘ線管
１３２ ： 焦点
１３４ ： Ｘ線
１５０ ： Ｘ線検出器
１５２ ： Ｘ線入射面
１５４ ： 検出セル
２００ ： テーブル
２０２ ： 天板
２０４ ： クレードル
２０６ ： 支柱
３００ ： オペレータコンソール
３０２ ： ディスプレイ
４００ ： 心電計

Claims (16)

1. Ｘ線ＣＴ装置の撮影開始のタイミングを制御するにあたり、
   被検体の心拍数を計算し、
   前記心拍数が安定したとき撮影を開始させる、
   ことを特徴とする撮影制御方法。
2. 前記心拍数の計算は、息止め期間中の心拍について行われる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮影制御方法。
3. 前記撮影開始は、前記心拍数の安定度が予め定められた範囲に入ったとき自動的に行われる、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮影制御方法。
4. 前記撮影開始は、前記心拍数の安定度が予め定められた範囲に入ったとき手動的に行われる、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮影制御方法。
5. 前記手動的な撮影開始は、前記心拍数の安定度が前記範囲に入ったことの表示に基づいて行われる、
   ことを特徴とする請求項４に記載の撮影制御方法。
6. 前記手動的な撮影開始は、前記心拍数またはその安定度の推移の表示に基づいて行われる、
   ことを特徴とする請求項４に記載の撮影制御方法。
7. 前記安定度は、心拍数間の標準偏差で表される、
   ことを特徴とする請求項３ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の撮影制御方法。
8. 前記安定度は、心拍数間の差分で表される、
   ことを特徴とする請求項３ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の撮影制御方法。
9. 被検体の心電信号を収集する心電信号収集装置と、被検体をＸ線で撮影してデータを収集するデータ収集装置と、前記データ収集装置を制御する制御装置と、前記データに基づいて画像を再構成する画像再構成装置とを有するＸ線ＣＴ装置であって、
   前記制御装置は、
   前記心電信号に基づいて心拍数を計算する計算手段と、
   前記心拍数が安定したとき撮影を開始させる制御手段と、
   を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
10. 前記心拍数の計算は、息止め期間中の心拍について行われる、
    ことを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
11. 前記撮影開始は、前記心拍数の安定度が予め定められた範囲に入ったとき自動的に行われる、
    ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置。
12. 前記撮影開始は、前記心拍数の安定度が予め定められた範囲に入ったとき手動的に行われる、
    ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置。
13. 前記手動的な撮影開始は、前記心拍数の安定度が前記範囲に入ったことの表示に基づいて行われる、
    ことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線ＣＴ装置。
14. 前記手動的な撮影開始は、前記心拍数またはその安定度の推移の表示に基づいて行われる、
    ことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線ＣＴ装置。
15. 前記安定度は、心拍数間の標準偏差で表される、
    ことを特徴とする請求項１１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. 前記安定度は、心拍数間の差分で表される、
    ことを特徴とする請求項１１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。

Images