JP2008142387A - X-ray ct apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X線CT(Computed Tomography)装置に関し、特に、被検体を載せたテーブル(table)の直線移動の加減速期間を含めてヘリカルスキャン(helical scan)を行い、得られたデータに基づいて断層像を再構成するX線CT装置に関する。 The present invention relates to an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus, and in particular, performs a helical scan including an acceleration / deceleration period of linear movement of a table on which a subject is placed, and based on the obtained data The present invention relates to an X-ray CT apparatus for reconstructing a tomographic image.
X線CT装置は、被検体をX線でスキャン(scan)し、得られたデータ(data)に基づいて断層像を再構成するようになっている。被検体を載せたテーブルを連続的に直線移動させながら連続的なスキャンを行うことにより、ヘリカルスキャンを行うことができる。ヘリカルスキャンは、テーブルの定速移動期間ばかりでなく、その前後の加速期間および減速期間を含めて行う場合もある(例えば、特許文献1参照)。
停止状態から定速状態までのテーブルの加速および定速状態から停止状態までのテーブルの減速は、所定の加速特性および減速特性で行われる。これら加減速特性はテーブル送り機構によって定まる固定的なものであるが、撮影の目的や被検体の状態によっては、加減速特性が固定的では不便な場合がある。 The acceleration of the table from the stop state to the constant speed state and the deceleration of the table from the constant speed state to the stop state are performed with predetermined acceleration characteristics and deceleration characteristics. These acceleration / deceleration characteristics are fixed depending on the table feed mechanism, but depending on the purpose of imaging and the state of the subject, there are cases where the acceleration / deceleration characteristics are not fixed.
そこで、本発明の課題は、テーブルの加減速期間を含むヘリカルスキャンを適切に行うX線CT装置を実現することである。 Accordingly, an object of the present invention is to realize an X-ray CT apparatus that appropriately performs a helical scan including a table acceleration / deceleration period.
課題を解決するための発明は、被検体を載せたテーブルの直線移動の加減速期間を含めてヘリカルスキャンを行い、得られたデータに基づいて断層像を再構成するX線CT装置であって、前記テーブルの直線移動を特性が可変な速度プロファイルに基づいて制御する制御手段を具備することを特徴とするX線CT装置である。 An invention for solving the problem is an X-ray CT apparatus that performs a helical scan including an acceleration / deceleration period of linear movement of a table on which a subject is placed, and reconstructs a tomographic image based on the obtained data. An X-ray CT apparatus comprising control means for controlling linear movement of the table based on a velocity profile having variable characteristics.
前記速度プロファイルは、加速部分と減速部分の少なくとも一方が直線的であることが、制御を単純化する点で好ましい。
前記速度プロファイルは、加速部分と減速部分の少なくとも一方が曲線的であることが、加減速を円滑化する点で好ましい。
In the speed profile, it is preferable that at least one of the acceleration portion and the deceleration portion is linear in terms of simplifying the control.
In the speed profile, it is preferable that at least one of the acceleration portion and the deceleration portion is curved in terms of smooth acceleration / deceleration.
前記速度プロファイルの曲線的な部分では加速度が連続的に変化することが、加減速を円滑化する点で好ましい。
前記加速度の連続的な変化は0からの連続的変化および0への連続的変化であることが、動き始めと停止時の衝撃を少なくする点で好ましい。
In the curved portion of the speed profile, it is preferable that the acceleration changes continuously from the viewpoint of smooth acceleration / deceleration.
The continuous change in acceleration is preferably a continuous change from 0 and a continuous change to 0 from the viewpoint of reducing impact at the start and stop of movement.
前記速度プロファイルは加速開始までの待機期間を含むことが、スキャン開始からテーブル移動開始までのタイミングを調節する点で好ましい。
前記速度プロファイルは減速終了後の停止期間を含むことが、テーブル停止からスキャン終了までのタイミングを調節する点で好ましい。
It is preferable that the speed profile includes a waiting period until the start of acceleration in terms of adjusting the timing from the start of scanning to the start of table movement.
The speed profile preferably includes a stop period after the end of deceleration in terms of adjusting the timing from the table stop to the end of scanning.
前記制御手段は前記速度プロファイルを記憶することが、テーブル移動制御を効果的に行う点で好ましい。
前記記憶される速度プロファイルは複数の速度プロファイルであることが、テーブル制御パターンを複数化する点で好ましい。
The control means preferably stores the speed profile from the viewpoint of effectively performing table movement control.
The stored speed profiles are preferably a plurality of speed profiles, from the viewpoint of a plurality of table control patterns.
前記複数の速度プロファイルは複数の撮影プロトコルにそれぞれ対応することが、ヘリカルスキャンを適切に行う点で好ましい。 It is preferable that the plurality of velocity profiles respectively correspond to a plurality of imaging protocols from the viewpoint of appropriately performing a helical scan.
本発明によれば、被検体を載せたテーブルの直線移動の加減速期間を含めてヘリカルスキャンを行い、得られたデータに基づいて断層像を再構成するX線CT装置は、前記テーブルの直線移動を特性が可変な速度プロファイルに基づいて制御する制御手段を具備するので、テーブルの加減速期間を含むヘリカルスキャンを適切に行うX線CT装置を実現することができる。 According to the present invention, an X-ray CT apparatus that performs a helical scan including an acceleration / deceleration period of linear movement of a table on which a subject is placed and reconstructs a tomogram based on the obtained data is a linear line of the table. Since the control means for controlling the movement based on the speed profile with variable characteristics is provided, an X-ray CT apparatus that appropriately performs a helical scan including the acceleration / deceleration period of the table can be realized.
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装置の模式的構成を示す。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装置に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。 The best mode for carrying out the invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the best mode for carrying out the invention. FIG. 1 shows a schematic configuration of an X-ray CT apparatus. This apparatus is an example of the best mode for carrying out the present invention. An example of the best mode for carrying out the invention related to the X-ray CT apparatus is shown by the configuration of the apparatus.
本装置は、ガントリ(gantry)100、テーブル(table)200およびオペレータコンソール(operator console)300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でスキャンして複数ビュー(view)の透過X線信号(スキャンデータ)を収集し、オペレータコンソール300に入力する。オペレータコンソール300は、ガントリ100から入力されたスキャンデータに基づいて画像再構成を行い、再構成した画像をディスプレイ(display)302に表示する。
The apparatus has a
オペレータコンソール300は、また、ユーザー(user)による本装置のインタラクティブ(interactive)な操作を可能にするためのユーザーインターフェース(user interface)をディスプレイ302に表示する。なお、ユーザーインターフェース表示用のディスプレイは再構成画像表示用のディスプレイとは別にしてもよい。
The
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の動作を制御する。オペレータコンソール300による制御の下で、ガントリ100は所定のスキャン条件でスキャンを行い、テーブル200は所定の部位がスキャンされるように、被検体10の位置決めを行う。位置決めは、内蔵する位置制御機構により、テーブルトップ(table top)202の高さおよびテーブルトップ202上のクレードル(cradle)204の水平移動距離を制御することによって行われる。
The
クレードル204を連続的に移動させながら複数回のスキャンを連続的に行うことにより、ヘリカルスキャン(helical scan)を行うことができる。クレードル204を間欠的に移動させながら停止位置ごとにスキャンすることによりクラスタスキャン(cluster scan)を行うことができる。
A helical scan can be performed by continuously performing a plurality of scans while continuously moving the
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)を行うことができる。クレードル204を停止させた状態で複数回のスキャンを連続的に行うことにより、シネスキャン(cine scan)を行うことができる。
An axial scan can be performed by scanning with the
テーブルトップ202の高さ制御は、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。支柱206のスイングによって、テーブルトップ202は垂直方向および水平方向に変位する。クレードル204はテーブルトップ202上で水平方向に移動してテーブルトップ202の水平方向の変位を相殺する。スキャン条件によっては、ガントリ100をチルト(tilt)させた状態でスキャンが行われる。ガントリ100のチルトは、内蔵のチルト機構によって行われる。
The height of the
なお、テーブル200は、図2に示すように、テーブルトップ202がベース208に対して垂直に昇降する方式のものであってよい。テーブルトップ202の昇降は内蔵の昇降機構によって行われる。このテーブル200においては、昇降に伴うテーブルトップ202の水平移動は生じない。
The table 200 may be of a type in which the
図3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。
FIG. 3 schematically shows the configuration of the X-ray irradiation /
X線134は、図示しないコリメータ(collimator)で成形されて左右対称なコーンビーム(cone beam)またはファンビーム(fan beam)のX線となっている。X線検出器150は、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。
The
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。
The X-ray irradiation /
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方向の3軸はz軸を中心軸とする回転座標系の3軸となる。
The direction of the center axis of rotation is the z direction, the direction connecting the isocenter O and the
図4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。なお、ファンビームX線を用いる場合は、X線入射面152は検出セル154の1次元アレイとしてよい。
FIG. 4 schematically shows a plan view of the
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)の組合せによって構成される。
Each
図5に、ヘリカルスキャン時のクレードル204の直線移動の速度プロファイル(profile)を示す。図5に示すように、速度プロファイルは、2次元座標空間における線図で表わされる。2次元座標空間の縦軸および横軸は、それぞれ速度および時間となっている。このような2次元座標空間において、速度プロファイルは、時刻t1からt6までの撮影期間中の速度変化を表わす。
FIG. 5 shows a speed profile for linear movement of the
速度プロファイルは、時刻t1からt2までの停止(速度0)状態、時刻t2からt3まで加速状態、時刻t3からt4までの定速維持状態、時刻t4からt5までの減速状態、および、時刻t5からt6までの停止(速度0)状態を表わしている。 The speed profile includes a stop (speed 0) state from time t1 to t2, an acceleration state from time t2 to t3, a constant speed maintenance state from time t3 to t4, a deceleration state from time t4 to t5, and from time t5. This represents a stop (speed 0) state up to t6.
以下、時刻t1からt2までを待機期間T1といい、時刻t2から時刻t3までを加速期間といい、時刻t3からt4までを定速期間といい、時刻t4からt5までを減速期間といい、時刻t5からt6までを停止期間T2という。 Hereinafter, the period from time t1 to t2 is referred to as a standby period T1, the period from time t2 to time t3 is referred to as an acceleration period, the period from time t3 to t4 is referred to as a constant speed period, and the period from time t4 to t5 is referred to as a deceleration period. The period from t5 to t6 is referred to as a stop period T2.
速度プロファイルは、ユーザーが任意に設定ないし調節できるようになっている。速度プロファイルの設定ないし調節は、ユーザーインターフェースを使用して行われる。これによって、待機期間T1、加速期間、定速期間、減速期間、および、停止期間T2が所望の値に設定され、また、加速期間における加速特性、定速期間中の速度、および、減速期間における減速特性が所望の通りに設定された速度プロファイルを得ることができる。 The speed profile can be arbitrarily set or adjusted by the user. Setting or adjusting the speed profile is performed using a user interface. Accordingly, the standby period T1, the acceleration period, the constant speed period, the deceleration period, and the stop period T2 are set to desired values, and the acceleration characteristics during the acceleration period, the speed during the constant speed period, and the deceleration period are set. A speed profile in which the deceleration characteristics are set as desired can be obtained.
待機期間T1は、例えば、撮影開始位置での画像を得るためにクレードル移動開始までの時間をX線照射・検出装置110の回転半周分だけ遅らせることや、造影剤の染まり具合をモニタリング(monitoring)し、適切なタイミング(timing)でクレードル移動を開始させること等に利用される。なお、待機期間T1は0から設定可能である。
The waiting period T1, for example, delays the time until the start of the cradle movement by an amount corresponding to a half rotation of the X-ray irradiation /
加(減)速期間と加(減)速特性は、例えば、高加速で関心領域を短時間で撮影することや、低加速で撮影部位の加速による体動を少なくして撮影することや、加速開始時と加速終了時の加速度が小さくなるS字加(減)速により患者の体動や負担を軽減すること等を考慮して設定される。 The acceleration (deceleration) period and acceleration (deceleration) characteristics include, for example, taking a region of interest in a short time with high acceleration, imaging with a low acceleration and less body movement due to acceleration of the imaging region, It is set in consideration of reducing the patient's body movement and burden by the S-shaped acceleration (decrease) speed at which the acceleration at the start and end of acceleration becomes small.
停止期間T2は、例えば、次の動作開始までの時間を極力短くして短時間で撮影再開することや、次の動作開始までの時間を長くして患者の負担を小さくすること等に利用される。なお、停止期間T2は0から設定可能である。 The stop period T2 is used, for example, to shorten the time until the next operation start as much as possible and restart imaging in a short time, or to lengthen the time until the next operation start to reduce the burden on the patient. The The stop period T2 can be set from 0.
図6に、加減速特性調節の一例を示す。図6に示すように、加減速特性は所望の強弱の加減速となるように設定される。ここでは、加減速特性はS字加(減)速となっている。これにより、加速度は連続的に変化し、また、加(減)速開始時と加(減)速終了時の加速度が0になるので、患者の体動や負担が軽減される。 FIG. 6 shows an example of adjusting acceleration / deceleration characteristics. As shown in FIG. 6, the acceleration / deceleration characteristics are set so as to obtain desired acceleration / deceleration. Here, the acceleration / deceleration characteristics are S-shaped acceleration / deceleration. As a result, the acceleration changes continuously, and the acceleration at the start of acceleration (deceleration) and at the end of acceleration (deceleration) becomes zero, so that the patient's body movement and burden are reduced.
図7に、加減速特性調節の他の例を示す。図7に示すように、加減速特性は所望の強弱の加減速となるように設定される。ここでは、加減速特性は直線的な加(減)速となっている。すなわち、加(減)速期間中の加速度が一定になっている。このような加減速は簡単な制御で実現できる。 FIG. 7 shows another example of acceleration / deceleration characteristic adjustment. As shown in FIG. 7, the acceleration / deceleration characteristics are set so as to achieve desired acceleration / deceleration. Here, the acceleration / deceleration characteristics are linear acceleration (deceleration) speeds. That is, the acceleration during the acceleration (deceleration) period is constant. Such acceleration / deceleration can be realized by simple control.
図8に、本装置の動作のフローチャート(flow chart)を示す。図8に示すように、ステップ(step)801で、スカウト(scout)撮影を行う。これによって、被検体10の透視像が得られる。
FIG. 8 shows a flowchart of the operation of this apparatus. As shown in FIG. 8, in
ステップ802で、ローカライズ(localize)を行う。ローカライズには、スカウト撮影によって得られた透視像が利用される。これによって、撮影範囲が設定される。
ステップ803で、速度プロファイル設定を行う。速度プロファイル設定はユーザーによって行われる。ユーザーは、ユーザーインターフェースを利用して、所望の速度プロファイルを設定する。
In
In
速度プロファイル設定に際して、適応部位や検査方法等のプロトコル(protocol)、画質、撮影時間、被曝線量等に関する優先順位、体重や年齢等の患者情報、脂肪や内蔵構成等スカウト撮影によって得られた情報あるいは心電計等から得られた情報等の、各種入力情報を考慮し、最適な速度プロファイルを設定する。 When setting the speed profile, the protocol (protocol) such as adaptation site and examination method, image quality, imaging time, priority for exposure dose, patient information such as weight and age, information obtained by scout imaging such as fat and built-in configuration, or An optimum speed profile is set in consideration of various input information such as information obtained from an electrocardiograph.
なお、速度プルファイルは、オペレータコンソール300が入力情報に基づいて自動的に設定するようにしても良い。あるいは、複数の速度プロファイルを予めメモリ(memory)に記憶しておき、上記入力情報に応じて最適なものを選択するようにしても良い。速度プロファイルを、撮影プロトコルに対応して記憶しておけば、最適速度プロファイルの選択を能率よく行うことができる。
The speed pull file may be automatically set by the
ステップ804で、ヘリカルスキャンを行う。この時のクレードル送りは、オペレータコンソール300による制御の下で、上記のようにして設定された速度プロファイルに基づいて行われる。これによって、テーブルの加減速期間を含むヘリカルスキャンを最適に行うことができる。オペレータコンソール300は、本発明における制御手段の一例である。
In
ステップ805で、画像再構成を行う。画像再構成は、ヘリカルスキャンによって得られたデータに基づいてオペレータコンソール300により行われる。
In
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 : テーブルトップ
204 : クレードル
206 : 支柱
208 : ベース
300 : オペレータコンソール
302 : ディスプレイ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Subject 100: Gantry 110: X-ray irradiation / detection apparatus 130: X-ray tube 132: Focus 134: X-ray 150: X-ray detector 152: X-ray incident surface 154: Detection cell 200: Table 202: Table top 204: Cradle 206: Prop 208: Base 300: Operator console 302: Display
Claims (10)
前記テーブルの直線移動を特性が可変な速度プロファイルに基づいて制御する制御手段
を具備することを特徴とするX線CT装置。 An X-ray CT apparatus that performs a helical scan including an acceleration / deceleration period of linear movement of a table on which a subject is placed, and reconstructs a tomogram based on the obtained data,
An X-ray CT apparatus comprising control means for controlling linear movement of the table based on a speed profile having variable characteristics.
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。 The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein at least one of the acceleration portion and the deceleration portion is linear in the velocity profile.
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。 The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein at least one of the acceleration portion and the deceleration portion is curved in the velocity profile.
ことを特徴とする請求項3に記載のX線CT装置。 The X-ray CT apparatus according to claim 3, wherein the acceleration continuously changes in a curved portion of the velocity profile.
ことを特徴とする請求項4に記載のX線CT装置。 The X-ray CT apparatus according to claim 4, wherein the continuous change in acceleration is a continuous change from 0 and a continuous change to 0.
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。 The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the velocity profile includes a waiting period until acceleration starts.
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。 The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the speed profile includes a stop period after completion of deceleration.
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。 The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the control unit stores the velocity profile.
ことを特徴とする請求項8に記載のX線CT装置。 The X-ray CT apparatus according to claim 8, wherein the stored velocity profile is a plurality of velocity profiles.
ことを特徴とする請求項9に記載のX線CT装置。 The X-ray CT apparatus according to claim 9, wherein the plurality of velocity profiles respectively correspond to a plurality of imaging protocols.
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