JP2008142179A - Ｃｔ生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】慢性閉塞性肺疾患の診断を高速に実現するため、撮影及び読影時間を短縮するＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】モニタの画面から使用者がログインを行うと、Ｓ１１０に入り、Ｓ１１１でログイン時に決定した撮影モード毎に記憶した撮影パラメータを読み出し、Ｓ１１２で入力装置により検査オーダを撮影装置に入力する。
パラメータを使用して、Ｓ１１３でＣＴ撮影を実行し、取得した投影データをＳ１１４で再構成処理し、Ｓ１１５で画像データを外部のＰＡＣＳ２３に出力する。Ｓ１１６で全検査が完了しているかどうかを調べ、残りがある場合はＳ１１２に戻り、全て完了している場合にはＳ１１７へ進んでＣＴ撮影を終了する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、Ｘ線医用診断を支援するためのＣＴ生成装置に関するものである。

ＣＯＰＤ（慢性閉塞性肺疾患：Chronic Obstructive Pulmonary Disease）は、咳、喘鳴、息切れ、呼吸困難を含む症候を示し、日本での潜在的患者数は５００万人以上と云われている。このＣＯＰＤには、大きく分けて慢性気管支炎と肺気腫があるが、大多数は肺気腫であるとされ、自覚症状が少なく、胸部単純Ｘ線写真では早期発見が困難である。また、或る程度以上に進行した場合でも、ＣＴ（Computer Tomography）の吸気撮影だけでは特徴的な所見を示さないことがあり、診断が困難であるとされている。

このような場合に、精密検査つまりイメージインテンシファイヤを用いて吸気から呼気までの動画像からＸ線透過性の変化を観察し、換気異常を調べることにより診断をすることができる。例えば、小葉中心性の肺気腫は、病気の初期に呼吸細気管支壁に破壊・断裂と拡張が起こり、それぞれの気腔が融合して小葉の中心の部分に拡張した空間が生ずるものであり、一般に肺の上部に多く見られる。この型の肺気腫は、喫煙歴、慢性気管支炎、大気汚染と関連があると云われている。

ＣＯＰＤは画像上で非特許文献１、特許文献１に示すような特徴を有している。つまり、ＬＡＡ（低吸収領域：Low Attenuation Area）が肺野で増加し、肺血管の陰影が減少、消失、破壊、変形、細小化し、肺の構築（肺実質）が不規則に破壊される。肺の過膨張、縦隔の狭小化、胸郭の前後径が増大する等の所見が見られる呼気の相でＬＡＡが残存し、吸気と呼気の相における差が減少し、肺野の濃度の前後勾配が減少する。

この他に、ＣＴによる視覚的定量評価法や拡大法による選択的気管支肺胞造影法等がある。更に、肺の換気異常を診断するためには、特許文献２、３に示すように肺の膨張期である最大吸気画像と収縮期の最大呼気画像の静止画像の経時差分画像を比較する。

また、例えば非特許文献２に示すように撮影された動画像のうち、最大吸気画像と最大呼気画像を比較し、肺野の濃度変化を観察することが重要である。

ところが、一般にＣＴは放射線曝射量が大きく、例えば単純Ｘ線撮影と比較すると数１０倍と云われている。また、例えば１ｍｍピッチで再構成すると、数１０枚の画像が発生し、技師の撮影時の手間だけでなく、医師の診断に時間が掛かること、患者への身体的負担等の点で装置への応用は実用的ではない。

一方でＸ線検出センサとして、ＦＰＤ（フラットパネルディテクタ：Flat panel detector）による静止画撮影装置や、動画撮影装置が普及し始めている。例えば特許文献３に示すように、従来の一般撮影用のＸ線発生装置を応用して低被曝のＸ線ＣＴ撮影が可能になっている。

特開２００４−１７４２５４号公報 特開２００５−２０７１９号公報 特開２００５−１５１０９９号公報 「０８．慢性閉塞性肺疾患」、「診断群別臨床検査のガイドライン２００３〜医療の標準化に向けて〜」 「胸部動画像を対象とした呼吸性動態の定量化」、医用画像情報学会雑誌、医用画像情報学会、２００３年１月、第２０巻、第１号、ｐ１３−１９

一般的に、ＣＴ撮影装置では多数の画像が出力されるが、集団検診のようなスクリーニングにおいては、医師が多数の画像を手作業で読影して診断することは現実的ではない。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、低線量のＸ線を使用し、検査時における静止時間を短縮可能とし、撮影時に関心領域となる必要部分だけを再構成するようにしたＣＴ生成装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、再構成画像だけを読影することにより時間を短縮し、高速にＣＯＰＤ診断を支援するＣＴ生成装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るＣＴ生成装置の技術的特徴は、通常モードと検診モードを切換える指示手段に従って前記検診モードに切換えられた場合に、取得した投影画像に基づいて、再構成処理対象の範囲を決定する制御手段とを備えたことにある。

本発明に係るＣＴ生成装置によれば、スクリーニングが可能で、疾病の早期発見を実現し、総医療費の削減効果が期待できる。また、読影中に疑わしい陰影が発見された場合にも、撮影済みのデータから任意の再構成画像を取得し診断することができ、改めて精密検査の撮影をする必要がなく、被検者への負担が少ないワークフローを実現することができる。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１はＣＴ生成装置であるＣＯＰＤを検出するためのＸ線コーンビームＣＴ装置の概略図を示しており、通常のＣＴ撮影をするモードと、ＣＴ検診モードの２種類の動作モードを備えている。３６０度回転可能な回転台１上には、被検者Ｓを固定する背板２及び椅子３が設けられている。また、椅子３に座った被検者Ｓの後方には、Ｘ線を照射するための固定のＸ線管球４が配置され、被検者Ｓの前方には、Ｘ線管球４から出射し被検者Ｓを透過したＸ線を撮像するＸ線検出センサ５が配置されている。

図２はＸ線コーンビームＣＴ装置の構成図を示している。画像入力コントローラ１１は検出センサ５及びＸ線発生装置１２に接続され、Ｘ線発生装置１２にはＸ線管球４が接続されている。画像入力コントローラ１１は内部バス１３を介して、処理ユニット１４、再構成処理回路１５、ＬＡＮコントローラ１６に接続されている。

また、処理ユニット１４はＣＰＵ１７及びメモリ１８を有し、処理ユニット１４にはＬＣＤなどのモニタ１９、キーボードやマウス等から成る入力装置２０、不揮発性の記憶媒体を有するハードディスク２１が接続されている。更に、処理ユニット１４には、ＬＡＮコントローラ１６、ＬＡＮ２２を介して、外部のＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）２３、画像ビューア装置２４と接続されている。また、ＣＰＵ１７はメモリに格納されたプログラムに基づいて、Ｘ線コーンビームＣＴ装置全体を制御する。

図３はモニタ１９に表示される操作画面の一例である。撮影操作を行う前に、装置の使用者を特定するため、ＣＰＵ１７はモニタ１９にログイン画面３０を表示させる。ＣＰＵ１７はログイン画面３０のユーザＩＤ３１とパスワード３２の入力、及びＯＫボタン３３の選択を検出すると、ログイン処理を実行する。このとき、使用者による通常撮影モードボタン３４又は検診モードボタン３５の選択を検出する。

本実施の形態では、使用者は先ず通常撮影モードボタン３４を選択するものとして説明する。ログイン処理後に、ＣＰＵ１７は図４に示すモニタ１９の画面４０に移行し、撮影動作を実行する。

使用者は回転台１上に固定された椅子３に座った被検者Ｓに向けてＸ線を照射するために、Ｘ線発生装置１２に付属するＸ線照射ボタンを押す。Ｘ線照射ボタンの押下の検出に応じて、Ｘ線発生装置１２はＸ線管球４からＸ線を照射させる。更に、画像入力コントローラ１１はＸ線照射に同期して、検出センサ５の撮像動作を実行する。

検出センサ５はＸ線管球４から照射され被検者Ｓを透過したＸ線像を電気的な画像信号に変換して、Ｘ線投影画像を画像入力コントローラ１１に出力する。画像入力コントローラ１１は更にＸ線の連続的な照射に連動して、回転台１を３６０度回転させる指示を行い、検出センサ５から再構成に必要な投影画像を連続して取得する。取得した投影データは内部バス１３を経由して処理ユニット１４に転送され、メモリ１８及びハードディスク２１に記憶される。

ＣＰＵ１７は取得した投影画像を再構成処理回路１５に再構成処理させる。そして、ＣＰＵ１７は得られた再構成画像（断層画像）をモニタ１９上に表示させる。使用者がモニタ１９を見て変更が必要と判断した場合は、入力装置２０を使用してパラメータ変更を行い、再構成画像を調整することが可能である。

ＣＰＵ１７はＬＡＮコントローラ１６からＬＡＮ２２を経由して、外部のＰＡＣＳ２３及び画像ビューア装置２４に診断用として再構成画像を送信する。医師は画像ビューア装置２４に表示された投影画像と再構成画像を診断に使用することが可能となる。

図５は上述の投影画像を再構成した模式図を示している。再構成画像の座標軸のうち、ｘ軸を検出センサ５のｘ軸と同一にし、ｙ軸を検出センサ５の法線ベクトル方向、ｚ軸を検出センサ５のｚ座標と同一に定義する。

本実施の形態におけるＸ線コーンビームＣＴ装置では、Ｘ線管球４と検出センサ５を固定したまま、被検者Ｓを３６０度回転させることにより、投影画像を収集する。従って、検出センサ５の大きさに依存した投影画像が一度に取得できるため、投影画像に相当する撮影は必要なく、被検者Ｓが正面に位置したときの投影像を図４に示す投影画像Ｐ１として使用することができる。

また、図５のｘｙｚ座標系において、再構成処理回路１５は任意のｚ座標のスライス断層を再構成する。モニタ１９は画面４０上で指定されたｚ座標Ｚ１における断層像を図４に示す再構成画像Ｑ１として表示する。使用者は投影画像Ｐ１及び再構成画像Ｑ１を確認して、診断に使用できると判断し、入力装置２０を介して投影画像Ｐ１及び再構成画像Ｑ１の転送を指示する。ＣＰＵ１７はその指示の検出に応じて、投影画像Ｐ１及び再構成画像Ｑ１をＰＡＣＳ２３に出力する。

図４に示す画面４０において、被検者情報の表示領域４１には撮影装置に入力済みの被検者情報が表示され、領域４２には撮影すべきＸ線発生条件が表示される。更に、撮影済みの投影画像Ｐ１及びｚ座標Ｚ１に対応する再構成画像Ｑ１が表示される。表示領域４３には、撮影対象の部位及びその状態を示す撮影オーダが表示される。また、表示領域４４には画像処理パラメータが表示される。

使用者による画像の確認の終了に応じて、次の画面への移行ボタン４５の選択が検出されると、ＣＰＵ１７は検査を終了する操作及び次の被検者情報を入力する画面などに遷移する処理を実行する。これらの処理に応じて、ＰＡＣＳ２３に表示された各画像Ｐ１、Ｑ１を出力することも可能である。

図３に示す画面において、使用者の検診モードボタン３５の選択を検出した場合には、ＣＰＵ１７は図６に示すような集団検診のための画面５０をモニタ１９に表示させる。本実施形態の検診モードでは、同一の被検者Ｓについて、息を吸った状態の吸気像と、息を吐いた状態の２回の呼気像の２種類のＣＴ撮影を行う。

ＣＰＵ１７は検査終了後に複数の再構成画像Ｑ１群を外部のＰＡＣＳ２３に送信する。このとき、２回の撮影は肺の膨張期と収縮期であるので、ｚ軸方向の長さ（肺の高さ）が異なる。そのため、肺の膨張期と収縮期における再構成画像（断層画像）の枚数を同じに設定すると、肺の膨張期と収縮期でｚ軸のピッチで再構成画像が得られる。

図６に示すように、モニタ１９に表示される画面５０上の投影画像Ｐ１、再構成画像Ｑ１、断層画像ｚ方向の高さ位置を示すｚ座標Ｚ１の表示は、図４と同様である。画面５０の特徴として、検診モードでは肺野部の認識結果が肺野部の再構成処理対象の範囲を示す指標Ａ１に示すように表示される。また、撮影オーダ表示領域５３には、現在の撮影オーダと次の撮影オーダとが表示され、選択中の画像処理パラメータが表示領域５４に表示される。

ＣＰＵ１７は再び取得した正面投影像である投影画像Ｐ１について、肺領域つまり肺上部のｚ座標Ｚｕ及び肺下部のｚ座標Ｚｄを画像解析によって認識する。認識後に、図５の体軸方向をｚ座標とする肺野上端の肺尖部のｚ座標Ｚｕ、肺野下端の肺底部のｚ座標Ｚｄをメモリ１８に記憶する。

予め設定した一次診断の再構成画像（断層画像）の枚数を例えば４枚とする。認識したｚ軸方向のＺｕ〜Ｚｄ間を１０等分し、肺気腫は肺上部に発生し易いことを考慮すると、例えば上から２番目、３番目、５番目、８番目の位置に相当するｚ座標を使用するように設定することができる。このような再構成画像の取得において、再構成画像の取得枚数、肺野の高さ方向（ｚ軸方向）の分割数、及び再構成画像を取得する分割位置に関する情報を、設定値としてメモリ１８に記憶しておく。そして、ＣＰＵ１７はこれらの設定値に基づいて、再構成を取得する肺野の高さ方向における位置（ｚ座標）を決定し、再構成処理回路１５に決定されたｚ座標を与えることで所望の再構成画像を取得することができる。

なお、単純に再構成画像の取得枚数のみを設定値としてメモリ１８に記憶しておき、枚数に対応する肺野の高さ方向（ｚ軸方向）の等分割を行い、それぞれの分割位置において再構成画像を取得する処理を行ってもよい。この設定により決定したｚ座標を使用して、再構成した複数の再構成画像Ｑ１を取得し、投影画像Ｐ１と共にＰＡＣＳ２３に出力する。

この方法により、肺野以外の再構成を排除し、高さ方向に不均等な座標を使用することで、集団検診のスクリーニングに特化した撮影、及び関心領域に焦点を絞った診断を高速に実行できる。

図７は本実施形態のＸ線コーンビームＣＴ装置のＣＰＵ１７が実行する動作処理フローチャートである。ステップＳ１１０において、ＣＰＵ１７はログイン処理を実行する。更に、ステップＳ１１１において、ＣＰＵ１７はログイン時に決定した撮影モードに対応する画像処理パラメータを読み出し、ステップＳ１１２において、ＣＰＵ１７は入力装置２０により入力された撮影オーダを取得する。ステップＳ１１３において、ＣＰＵ１７は画像入力コントローラ１１に撮影処理を実行させる。

ステップＳ１１４において、ＣＰＵ１７は取得した投影画像を再構成処理回路１５に再構成処理させる。再構成処理回路１５は、画像処理パラメータに基づいて、再構成画像（断層画像）を生成する。

ステップＳ１１５において、ＣＰＵ１７は投影画像及び再構成画像を外部のＰＡＣＳ２３に出力する。次に、ステップＳ１１６において、ＣＰＵ１７は全検査が完了しているかどうかを調べ、残りがある場合はステップＳ１１２に戻り、全て完了している場合にはステップＳ１１７へ進み、処理を終了させる。

図８は図７におけるステップＳ１１３の撮影処理において、投影画像取得後に画像処理パラメータを決定するための再構成処理回路１５の動作処理フローチャートである。ステップＳ１２１において、ＣＰＵ１７は撮影モードが検診モードかどうかを調べ、検診モードの場合はステップＳ１２２に進み、上述した設定値をメモリ１８から取得する。

ステップＳ１２３において、ＣＰＵ１７は投影画像Ｐ１から肺野の高さを認識し、再構成する範囲を決定する。更に、ＣＰＵ１７は取得した設定値に基づいて、再構成画像を取得する肺野の高さ方向の位置を決定する。この処理は、吸気状態及び呼気状態における撮影において得られた投影画像の双方に対して実行される。

一方、ステップＳ１２１において、撮影モードが通常モードである場合は、ステップＳ１２５に進み、使用者が投影画像Ｐ１を見た上で、入力装置２０を操作して、再構成範囲及びその再構成範囲の分割数を設定値として入力する。ＣＰＵ１７はこれらの設定値の入力を検出し、対応する肺野の高さ方向の分割位置を算出することで、再構成処理回路１５に再構成処理を実行させる。

図９は医師が検診する画像ビューア装置２４において表示される検診画面６０の例を示すものであり、表示領域６１には被検者ＩＤが表示されている。

本実施形態の検診モードの目的は、吸気画像及び呼気画像のそれぞれ代表画像を比較表示し、ＬＡＡの濃度変化を観察してＣＯＰＤの疑いのある被検者Ｓを見い出すことにある。

例えば、画面の左側に吸気像の投影画像Ｐ１を表示し、ｚ座標Ｚ１における断層の再構成画像Ｑ１を下に配置して表示する。また、画面の右側に呼気像の投影画像Ｐ２を表示し、ｚ座標Ｚ２における断層の再構成画像Ｑ２を下に配置して表示する。画像ビューア装置２４はマウス操作に応じてｚ座標を選択し、４枚の再構成画像（断層画像）を切換えて表示する。

このとき、左右に配置した投影画像Ｐ１、Ｐ２のｚ座標「Ｚ１」は、ボタン６２又はボタン６３の選択を検出することにより移動する。この移動したｚ座標に対応する再構成画像（断層画像）がＱ１、Ｑ２として表示されることになる。

医師は画像ビューア装置２４により診断を行い、所見に問題がなければ順次に診断を続けるため、次の検査ボタン６４又は前の検査ボタン６５を選択して、ＩＤ順に別の検査を表示する。所見に陽性の疑いがある場合にはマークボタン６６を選択し、接続されたキーボードなどで所見入力欄６７に所見を入力する。

図１０はＸ線ＣＴ撮影装置から受信した検査画像を、画像ビューア装置２４で読み出す場合のフローチャートである。先ず、画像ビューア装置２４のＣＰＵはステップＳ１３０に入り、ステップＳ１３１で検査データを取得する。続いてステップＳ１３２に進み、ＣＴ検診モードかどうかを判定する。ＣＴ検診モードの場合はステップＳ１３３に進み、吸気と呼気の撮影シリーズを比較表示するため、左右に投影画像Ｐ１、Ｐ２及び断層の再構成画像Ｑ１、Ｑ２を表示する。再構成画像Ｑ１、Ｑ２の比較表示を行うことで、医師が肺の膨張期と収縮期の肺血管の陰影と、胸部濃度領域を比較診断する支援を行う。

ステップＳ１３４で、医師が精密検査が必要と判定して、マークボタン６６を押してマークを付したかどうかを判定し、マークされている場合はステップＳ１３５に進み、精密検査リストに保存し、検査を実行したＸ線ＣＴ撮影装置に検査情報を送信する。マークされていない場合は、ステップＳ１３６に進み、次の検査データを表示するかどうかを判定する。次の検査がある場合は、ステップＳ１３１に戻り、医師は診断を続ける。全ての検査データを診断すると、ステップＳ１３７に進み、画像ビューア装置２４のプログラムはＣＴ検診モードの判定を終える。

ステップＳ１３２で、ＣＴ検診モードではない場合にはステップＳ１３８に進み、取得した通常のＣＴ検査データ、或いはＣＴ精密検査の再構成データを表示し、単一のシリーズデータを詳細に診断するための表示を行う。本実施例では、単純化するために断層像を１枚しか表示しないが、ピッチが細かい再構成画像を比較するため、画像ビューア装置２４上で複数の断層画像を並べて表示することもあり得る。次に、ステップＳ１３９に進んでレポートを入力し、ステップＳ１４０で診断レポートを外部のＰＡＣＳ２３に出力する。続いて、順次に検査データを診断するためにステップＳ１３６に進む。

本実施形態では、比較対照とするｚ座標の決定を簡便にするため、肺野の高さを均等に分割して、予め設定したｎ番目の分割位置を再構成画像の取得位置として求めた。これに代えて、投影画像Ｐ１において画像認識により肋骨の位置を求め、予め設定したｎ番目の肋間のｚ座標を使用するように決定してもよい。

画像ビューア装置２４で医師が診断する際に、疑陽性の被検者Ｓの画像をマークする必要がある場合がある。例えば、被検者ＩＤは表示領域６１に表示し、医師が診断を行いＣＯＰＤの疑いがある所見の場合にはマークボタン６６を選択すると、画像ビューア装置２４のＣＰＵは被検者ＩＤと表示中のｚ座標をメモリに記憶しておいてもよい。

画像ビューア装置２４はマークしたＩＤ及びｚ座標をＸ線ＣＴ撮影装置に送信する。Ｘ線ＣＴ撮影装置では、受信した被検者ＩＤの再構成画像Ｑ１のうちから受診したｚ座標について、予め設定した上下近傍の例えば５ｃｍに相当する断層画像を、１ｍｍピッチで再構成し再びＰＡＣＳ２３に出力する。

このとき画像ビューア装置２４では、画像に付帯したヘッダ情報を基に、通常のＣＴ検査モードとしての断層画像を表示することも可能である。つまり、短時間でスクリーニングとして検診用表示モードを実行し、この表示方法で精密検査の必要性があると判定した場合に、対応するＩＤ番号の被検者画像を記憶する。

その後に、被検者Ｓは精密検査を実施することなく、詳細な再構成画像Ｑ１を取得できるので、来院や被曝の負担が軽減される。また、医師も代表となる少ない再構成画像Ｑ１で一次診断し、マークした被検者Ｓの画像を詳細に再構成して二次診断が可能となるため、診断時間の負担が軽減される効果がある。

以上の説明では、本発明の好ましい実施形態について述べたが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことは云うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Ｘ線コーンビームＣＴ装置の概略図である。 Ｘ線コーンビームＣＴ装置の構成図である。 ログイン画面の説明図である。 画面の一例である。 再構成画像の模式図である。 Ｘ線コーンビームＣＴ装置の検診画面の説明図である。 Ｘ線コーンビームＣＴ装置の動作処理フローチャートである。 再構成位置を決定するフローチャートである。 画像ビューア装置による検診画面の一例である。 検診手順のフローチャートである。

符号の説明

１ 回転台
４ Ｘ線管球
５ 検出センサ
１１ 画像入力コントローラ
１２ Ｘ線発生装置
１４ 処理ユニット
１５ 再構成ボード
１６ ＬＡＮコントローラ
１７ ＣＰＵ
１８ メモリ
１９ モニタ
２０ 入力装置
２１ ハードディスク
２２ ＬＡＮ
２３ ＰＡＣＳ
２４ 画像ビューア装置

Claims (4)

1. 通常モードと検診モードを切換える指示手段に従って前記検診モードに切換えられた場合に、取得した投影画像に基づいて、再構成処理対象の範囲を決定する制御手段とを備えたことを特徴とするＣＴ生成装置。
2. 前記制御手段は、前記投影画像の肺周辺領域の上側の境界である肺尖部を認識する第１の認識手段と、肺底部又は横隔膜を認識する第２の認識手段と、前記第１、第２の認識手段による認識結果に基づいて、再構成処理対象の範囲を決定する決定手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のＣＴ生成装置。
3. 前記制御手段は決定された対象の範囲を等分割することを特徴とする請求項１に記載のＣＴ生成装置。
4. 前記制御手段は前記投影画像の肺領域内の肋骨を認識することにより、再構成対象の範囲を決定することを特徴とする請求項１に記載のＣＴ生成装置。