JP2007159958A - 適応型心電同期画像再構成方法、適応型心電同期投影データ収集方法およびｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】心拍数が低い場合の画質を向上させる。
【解決手段】投影データに対応する心拍数が閾値以下、つまり心臓の動く速度が遅いときは、フルリコンし、投影データに対応する心拍数が閾値以下でない、つまり心臓の動く速度が速いときは、ハーフリコンする。
【効果】フルリコンするときは、時間分解能は低くなるが心臓の動く速度が遅いため実際上問題になることはなく、画質を向上できる。ハーフリコンするときは、心臓の動く速度が速いときの時間分解能を高くできる。
【選択図】図３

Description

本発明は、適応型心電同期画像再構成方法、適応型心電同期投影データ収集方法およびＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置に関し、さらに詳しくは、心拍数が低い場合の画質を向上させることが出来る適応型心電同期画像再構成方法、心拍数が低い場合の投影データ収集の繰り返し数を減らすことが出来る適応型心電同期投影データ収集方法およびＸ線ＣＴ装置に関する。

一般に、画質の観点からは３６０゜の回転範囲分の投影データを収集しこれを基に画像再構成するのが好ましいが、３６０゜の回転範囲分の投影データを収集している間に心臓が動いてしまうため、心臓を撮影する場合には、画像再構成したい心位相に対応する回転角度を中心とし且つ画像再構成に最低必要な回転範囲分の投影データを収集しこれを基に画像再構成している。
一方、画像再構成に用いる投影データの回転範囲を複数の部分範囲に分割し、画像再構成したい心位相を中心とする狭い時間範囲内に一つの部分範囲の投影データを収集することを繰り返し、得られた投影データを集めて画像再構成に用いる回転範囲分の投影データとすることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−５２６８８号公報

画像再構成したい心位相に対応する回転角度を中心とし且つ画像再構成に最低必要な回転範囲分の投影データを収集しこれを基に画像再構成する場合は、投影データを１回で収集できる利点がある。しかし、時間分解能を重視しているため、画質が十分でない問題点がある。
一方、画像再構成に用いる投影データの回転範囲を分割した部分範囲の投影データを収集することを繰り返し、得られた投影データを集めて画像再構成に用いる回転範囲分の投影データとする場合は、画質および時間分解能を向上できる利点がある。しかし、時間分解能を重視して分割しているため、投影データ収集の繰り返し数が多い問題点がある。
そこで、本発明の目的は、心拍数が低い場合の画質を向上させることが出来る適応型心電同期画像再構成方法、心拍数が低い場合の投影データ収集の繰り返し数を減らすことが出来る適応型心電同期投影データ収集方法およびＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、Ｘ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を測定対象の周りに相対回転させながらスキャンして投影データを収集すると共に測定対象の心拍数を計測し、前記投影データに対応する心拍数が閾値以下なら画像再構成したい心位相に対応する回転角度（ビュー角度）を中心とした第１の回転範囲（ビュー角度範囲）分の投影データから画像再構成し、前記心拍数が閾値以下でないなら前記心位相に対応する回転角度を中心とした第２の回転範囲分の投影データから画像再構成し、前記第１の回転範囲＞前記第２の回転範囲であることを特徴とする適応型心電同期画像再構成方法を提供する。
上記構成において「相対回転」とは、Ｘ線管とＸ線検出器の中間に撮影対象を置いた状態で、撮影対象を回転させないでＸ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転させる場合、Ｘ線管およびＸ線検出器を回転させないで撮影対象を軸回転させる場合、撮影対象を軸回転させ且つＸ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転させる場合などを含む意味である。
上記第１の観点による適応型心電同期画像再構成方法では、投影データに対応する心拍数が閾値以下、つまり心臓の動く速度が遅いときは、第１の回転範囲の投影データを基に画像再構成する。この第１の回転範囲は第２の回転範囲より広いので、時間分解能は低くなるが心臓の動く速度が遅いため実際上問題になることはなく、画質を向上できる。一方、投影データに対応する心拍数が閾値以下でない、つまり心臓の動く速度が速いときは、第２の回転範囲の投影データを基に画像再構成する。この第２の回転範囲は第１の回転範囲より狭いので、時間分解能を高くできる。

第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による適応型心電同期画像再構成方法において、前記投影データに対応する心拍数が、前記心位相に対応する回転角度の投影データを収集した時点の心拍数であることを特徴とする適応型心電同期画像再構成方法を提供する。
投影データの収集中の心拍数の変化は無視できるので、投影データに対応する心拍数としては、投影データ収集直前の心拍数でも、投影データ収集中の心拍数でも、投影データ収集直後の心拍数でもよいが、画像再構成したい心位相に対応する回転角度の投影データを収集した時点の心拍数とすると、画像再構成に用いる投影データに対応する心拍数の変化範囲を最も少なくできる。

第３の観点では、本発明は、前記第１または前記第２の観点による適応型心電同期画像再構成方法において、前記第１の回転範囲は３６０゜であり、前記第２の回転範囲は「１８０゜＋ファン角度」であることを特徴とする適応型心電同期画像再構成方法を提供する。
上記第３の観点による適応型心電同期画像再構成方法では、投影データに対応する心拍数が閾値以下、つまり心臓の動く速度が遅いときは、３６０゜の回転範囲の投影データを基に画像再構成する。３６０゜の回転範囲は広いので、時間分解能は低くなるが心臓の動く速度が遅いため実際上問題になることはなく、画質を向上できる。一方、投影データに対応する心拍数が閾値以下でない、つまり心臓の動く速度が速いときは、「１８０゜＋ファン角度」の回転範囲の投影データを基に画像再構成する。この回転範囲は３６０゜より狭いので、時間分解能を高くできる。

第４の観点では、本発明は、前記第１または前記第２の観点による適応型心電同期画像再構成方法において、前記第１の回転範囲は３６０゜であり、前記第２の回転範囲は２４０゜であることを特徴とする適応型心電同期画像再構成方法を提供する。
上記第４の観点による適応型心電同期画像再構成方法では、投影データに対応する心拍数が閾値以下、つまり心臓の動く速度が遅いときは、３６０゜の回転範囲の投影データを基に画像再構成する。３６０゜の回転範囲は広いので、時間分解能は低くなるが心臓の動く速度が遅いため実際上問題になることはなく、画質を向上できる。一方、投影データに対応する心拍数が閾値以下でない、つまり心臓の動く速度が速いときは、２４０゜の回転範囲の投影データを基に画像再構成する。２４０゜の回転範囲は狭いので、時間分解能を高くできる。

第５の観点では、本発明は、前記第４の観点による適応型心電同期画像再構成方法において、前記相対回転の速度が０.３５sec／rotであり、前記閾値が４７beat／minであることを特徴とする適応型心電同期画像再構成方法を提供する。
相対回転の速度が０.３５sec／rotのときに、２４０゜の回転範囲の投影データで画像再構成する場合、７０beat／minまでなら十分な時間分解能が得られることが臨床的に判っている。すると、３６０゜の回転範囲の投影データで画像再構成する場合、７０×２４０／３６０≒４７beat／minまでなら十分な時間分解能が得られることになる。

第６の観点では、本発明は、画像再構成に用いる投影データの回転範囲を複数の部分範囲に分割し、画像再構成したい心位相を中心とする狭い時間範囲内に一つの部分範囲の投影データを収集することを繰り返し、得られた投影データを集めて画像再構成に用いる回転範囲分の投影データとする場合に、測定対象の心拍数を計測し、心拍数が閾値以下なら前記部分範囲を第１の部分範囲とし、前記心拍数が閾値以下でないなら前記部分範囲を第２の部分範囲とし、前記第１の部分範囲＞前記第２の部分範囲とすることを特徴とする適応型心電同期投影データ収集成方法を提供する。
上記第６の観点による適応型心電同期投影データ収集方法では、心拍数が閾値以下、つまり心臓の動く速度が遅いときは第１の部分範囲とする。この第１の部分範囲は第２の部分範囲より広いので、時間分解能は低くなるが心臓の動く速度が遅いため実際上問題になることはなく、分割数が減ることによって投影データ収集の繰り返し数を減らすことが出来る。一方、投影データに対応する心拍数が閾値以下でない、つまり心臓の動く速度が速いときは、第２の部分範囲とする。この第２の部分範囲は第１の部分範囲より狭いので、時間分解能を高くできる。

第７の観点では、本発明は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の少なくとも一方を測定対象の周りに相対回転させながらスキャンして投影データを収集するスキャン手段と、測定対象の心拍数を計測する心拍数計測手段と、画像再構成したい心位相に対応する回転角度を中心とした第１の回転範囲分の投影データから画像再構成する第１のリコン手段と、前記心位相に対応する回転角度を中心とした第２の回転範囲分（＜前記第１の回転範囲）の投影データから画像再構成する第２のリコン手段と、前記投影データに対応する心拍数が閾値以下なら前記第１のリコン手段を選択して画像再構成すると共に前記心拍数が閾値以下でないなら前記第２のリコン手段を選択して画像再構成する選択手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第７の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第１の観点による適応型心電同期画像再構成方法を好適に実施できる。

第８の観点では、本発明は、前記第７の観点によるＸ線ＣＴ装置において、前記投影データに対応する心拍数が、前記心位相に対応する回転角度の投影データを収集した時点の心拍数であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第８の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第２の観点による適応型心電同期画像再構成方法を好適に実施できる。

第９の観点では、本発明は、前記第７または前記第８の観点によるＸ線ＣＴ装置において、前記第１の回転範囲は３６０゜であり、前記第２の回転範囲は「１８０゜＋ファン角度」であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第９の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第３の観点による適応型心電同期画像再構成方法を好適に実施できる。

第１０の観点では、本発明は、前記第７または前記第８の観点によるＸ線ＣＴ装置において、前記第１の回転範囲は３６０゜であり、前記第２の回転範囲は２４０゜であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１０の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第４の観点による適応型心電同期画像再構成方法を好適に実施できる。

第１１の観点では、本発明は、前記第１０の観点によるＸ線ＣＴ装置において、前記相対回転の速度が０.３５sec／rotであり、前記閾値が４７beat／minであることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１１の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第５の観点による適応型心電同期画像再構成方法を好適に実施できる。

第１２の観点では、本発明は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の少なくとも一方を測定対象の周りに相対回転させながらスキャンして投影データを収集するスキャン手段と、測定対象の心拍数を計測する心拍数計測手段と、前記心拍数が閾値以下なら画像再構成に用いる投影データの回転範囲を複数の第１の部分範囲に分割し画像再構成したい心位相を中心とする狭い時間範囲内に一つの部分範囲の投影データを収集することを繰り返すと共に前記心拍数が閾値以下でないなら画像再構成に用いる投影データの回転範囲を複数の第２の部分範囲（＜前記第１の部分範囲）に分割し画像再構成したい心位相を中心とする狭い時間範囲内に一つの部分範囲の投影データを収集するスキャン制御手段と、得られた全部分範囲の投影データを集めた投影データから画像再構成するリコン手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１２の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第６の観点による適応型心電同期投影データ収集方法を好適に実施できる。

本発明の適応型心電同期画像再構成方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、心拍数が低い場合の画質を向上させることが出来る。
本発明の適応型心電同期投影データ収集方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、心拍数が低い場合の投影データ収集の繰り返し数を減らすことが出来る。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置１００を示す構成ブロック図である。
このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、寝台装置１０と、走査ガントリ２０と、心電計４０とを具備している。

操作コンソール１は、操作者の入力を受け付ける入力装置２と、スキャン処理や画像再構成処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得した投影データを収集するデータ収集バッファ５と、生成したＣＴ画像を表示するＣＲＴ６と、プログラムやデータやＣＴ画像を記憶する記憶装置７とを具備している。

寝台装置１０は、撮影対象を乗せて走査ガントリ２０のボア（空洞部）に入れ出しするテーブル１２を具備している。テーブル１２は、寝台装置１０に内蔵するモータで昇降および直線移動される。

走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、Ｘ線検出器２４と、ＤＡＳ（Data Acquisition System）２５と、Ｘ線コントローラ２２，コリメータ２３，ＤＡＳ２５の制御を行う回転側コントローラ２６と、制御信号などを前記操作コンソール１や撮影テーブル１０とやり取りする制御コントローラ２９と、スリップリング３０とを具備している。

心電計４０は、撮影対象の心拍信号を検出する。

図２は、実施例１に係るスキャン処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、操作者は、スライス位置、回転速度、撮影したい心位相などの撮影条件を設定する。
ステップＳ２では、Ｘ線ＣＴ装置１００は、０゜〜３６０゜の投影データを収集する。このとき、撮影したい心位相に対応する回転角度で１８０゜になるように心電同期撮影する。また、回転角度で１８０゜のときの心拍数を計測して記録しておく。そして、処理を終了する。

図３は、実施例１に係る画像再構成処理を示すフロー図である。
ステップＲ１では、記録しておいた心拍数を取り出す。つまり、撮影したい心位相に対応する回転角度での心拍数を取り出す。
ステップＲ２では、心拍数が閾値（例えば回転速度が０.３５sec／rotのときは４７beat／min）以下ならステップＲ３へ進み、閾値以下でないならステップＲ５へ進む。

ステップＲ３では、０゜〜３６０゜の投影データを取り出す。
ステップＲ４では、０゜〜３６０゜の投影データを基に画像再構成（フルリコン）する。そして、処理を終了する。

ステップＲ５では、６０゜〜３００゜の投影データを取り出す。
ステップＲ４では、６０゜〜３００゜の投影データを基に画像再構成（ハーフリコン）する。そして、処理を終了する。

実施例１のＸ線ＣＴ装置１００によれば、心臓の動く速度が遅いときは、０゜〜３６０゜の回転範囲の投影データを基に画像再構成する。よって、画質を向上できる。なお、時間分解能は低くなるが、心臓の動く速度が遅いため、実際上問題になることはない。一方、心臓の動く速度が速いときは、６０゜〜３００゜の回転範囲の投影データを基に画像再構成する。この回転範囲は狭いので、時間分解能を高くできる。

図４は、実施例２に係るスキャン処理を示すフロー図である。
ステップＱ１では、操作者は、スライス位置、回転速度、撮影したい心位相などの撮影条件を設定する。
ステップＱ２では、Ｘ線ＣＴ装置１００は、心拍数を測定する。
ステップＱ３では、心拍数が閾値（例えば回転速度が０.３５sec／rotのときは４７beat／min）以下ならステップＱ４へ進み、閾値以下でないならステップＱ５へ進む。

ステップＱ４では、分割数Ｎ＝Ｎ１（例えば２）とし、ステップＱ６へ進む。

ステップＱ５では、分割数Ｎ＝Ｎ２（例えば３）とし、ステップＱ６へ進む。

ステップＱ６では、０゜〜３６０゜を分割数Ｎで分割して部分範囲とする。そして、各部分範囲の中心角度にて撮影したい心位相となるように心電同期撮影をＮ回繰り返して、各部分範囲の投影データを収集する。
例えばＮ＝２なら、０゜〜１８０゜の投影データを収集する。このとき、撮影したい心位相に対応する回転角度が９０゜になるように心電同期撮影する。また、１８０゜〜３６０゜の投影データを収集する。このとき、撮影したい心位相に対応する回転角度が２７０゜になるように心電同期撮影する。
例えばＮ＝３なら、０゜〜１２０゜の投影データを収集する。このとき、撮影したい心位相に対応する回転角度が６０゜になるように心電同期撮影する。また、１２０゜〜２４０゜の投影データを収集する。このとき、撮影したい心位相に対応する回転角度が１８０゜になるように心電同期撮影する。さらに、２４０゜〜３６０゜の投影データを収集する。このとき、撮影したい心位相に対応する回転角度が３００゜になるように心電同期撮影する。
そして、処理を終了する。

実施例２のＸ線ＣＴ装置によれば、心臓の動く速度が遅いときは、０゜〜３６０゜の投影データを収集するための部分範囲の投影データ収集の繰り返しを２回に減らすことが出来る。なお、部分範囲を１８０゜とするため、時間分解能は低くなるが、心臓の動く速度が遅いため、実際上問題になることはない。一方、心臓の動く速度が速いときは、部分範囲を１２０゜とするため、時間分解能を高くできる。

本発明の適応型心電同期画像再構成方法、適応型心電同期投影データ収集方法およびＸ線ＣＴ装置は、心臓の断層像撮影に利用できる。

実施例１に係るＸ線ＣＴ装置を示す構成ブロック図である。 実施例１に係るスキャン処理を示すフロー図である。 実施例１に係る画像再構成処理を示すフロー図である。 実施例２に係るスキャン処理を示すフロー図である。

符号の説明

１ 操作コンソール
３ 中央処理装置
２０ 走査ガントリ
２１ Ｘ線管
２４ Ｘ線検出器
２６ 回転側コントローラ
４０ 心電計
１００ Ｘ線ＣＴ装置

Claims (12)

1. Ｘ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を測定対象の周りに相対回転させながらスキャンして投影データを収集すると共に測定対象の心拍数を計測し、前記投影データに対応する心拍数が閾値以下なら画像再構成したい心位相に対応する回転角度を中心とした第１の回転範囲分の投影データから画像再構成し、前記心拍数が閾値以下でないなら前記心位相に対応する回転角度を中心とした第２の回転範囲分の投影データから画像再構成し、前記第１の回転範囲＞前記第２の回転範囲であることを特徴とする適応型画像再構成方法。
2. 請求項１に記載の適応型心電同期画像再構成方法において、前記投影データに対応する心拍数が、前記心位相に対応する回転角度の投影データを収集した時点の心拍数であることを特徴とする適応型心電同期画像再構成方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の適応型心電同期画像再構成方法において、前記第１の回転範囲は３６０゜であり、前記第２の回転範囲は「１８０゜＋ファン角度」であることを特徴とする適応型心電同期画像再構成方法。
4. 請求項１または請求項２に記載の適応型心電同期画像再構成方法において、前記第１の回転範囲は３６０゜であり、前記第２の回転範囲は２４０゜であることを特徴とする適応型心電同期画像再構成方法。
5. 請求項４に記載の適応型心電同期画像再構成方法において、前記相対回転の速度が０.３５sec／rotであり、前記閾値が４７beat／minであることを特徴とする適応型心電同期画像再構成方法。
6. 画像再構成に用いる投影データの回転範囲を複数の部分範囲に分割し、画像再構成したい心位相を中心とする狭い時間範囲内に一つの部分範囲の投影データを収集することを繰り返し、得られた投影データを集めて画像再構成に用いる回転範囲分の投影データとする場合に、測定対象の心拍数を計測し、心拍数が閾値以下なら前記部分範囲を第１の部分範囲とし、前記心拍数が閾値以下でないなら前記部分範囲を第２の部分範囲とし、前記第１の部分範囲＞前記第２の部分範囲とすることを特徴とする適応型心電同期投影データ収集成方法。
7. Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の少なくとも一方を測定対象の周りに相対回転させながらスキャンして投影データを収集するスキャン手段と、測定対象の心拍数を計測する心拍数計測手段と、画像再構成したい心位相に対応する回転角度を中心とした第１の回転範囲分の投影データから画像再構成する第１のリコン手段と、前記心位相に対応する回転角度を中心とした第２の回転範囲分（＜前記第１の回転範囲）の投影データから画像再構成する第２のリコン手段と、前記投影データに対応する心拍数が閾値以下なら前記第１のリコン手段を選択して画像再構成すると共に前記心拍数が閾値以下でないなら前記第２のリコン手段を選択して画像再構成する選択手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
8. 請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記投影データに対応する心拍数が、前記心位相に対応する回転角度の投影データを収集した時点の心拍数であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
9. 請求項７または請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記第１の回転範囲は３６０゜であり、前記第２の回転範囲は「１８０゜＋ファン角度」であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
10. 請求項７または請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記第１の回転範囲は３６０゜であり、前記第２の回転範囲は２４０゜であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
11. 請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記相対回転の速度が０.３５sec／rotであり、前記閾値が４７beat／minであることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
12. Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の少なくとも一方を測定対象の周りに相対回転させながらスキャンして投影データを収集するスキャン手段と、測定対象の心拍数を計測する心拍数計測手段と、前記心拍数が閾値以下なら画像再構成に用いる投影データの回転範囲を複数の第１の部分範囲に分割し画像再構成したい心位相を中心とする狭い時間範囲内に一つの部分範囲の投影データを収集することを繰り返すと共に前記心拍数が閾値以下でないなら画像再構成に用いる投影データの回転範囲を複数の第２の部分範囲（＜前記第１の部分範囲）に分割し画像再構成したい心位相を中心とする狭い時間範囲内に一つの部分範囲の投影データを収集するスキャン制御手段と、得られた全部分範囲の投影データを集めた投影データから画像再構成するリコン手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。

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