JP2008142389A - X-ray ct system - 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X線でスキャン(scan)して得られる投影データ(data)に基づいて画像再構成を行う撮影部とそれを制御する制御部を有するX線CT装置に関する。 The present invention relates to an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus, and in particular, an imaging unit that performs image reconstruction based on projection data (data) obtained by scanning a subject with X-rays and controls the imaging unit. The present invention relates to an X-ray CT apparatus having a control unit.
X線CT装置では、被検体をX線でスキャンし、得られる投影データに基づいて画像を再構成する。スキャンおよび画像再構成が高速化されたX線CT装置を用いて、フルオロスコピー(Fluoro scopy)が行われる。フルオロスコピーは、リアルタイム(real time)断層像を監視しながら被検体のバイオプシ(biopsy)を行うのに利用される。(例えば、特許文献1参照)。
バイオプシには金属製の穿刺針が用いられるので、フルオロスコピー画像は金属アーチファクト(artifact)が多いものとなる。このため、術者にとって穿刺針の先端位置を正しく把握することは困難である。 Since a metal puncture needle is used for biopsy, the fluoroscopy image has many metal artifacts. For this reason, it is difficult for the surgeon to correctly grasp the tip position of the puncture needle.
そこで本発明の課題は、バイオプシ用のフルオロスコピーが効果的に行えるX線CT装置を実現することである。また、スキャン計画用の効果的なスカウトスキャンが行えるX線CT装置を実現することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to realize an X-ray CT apparatus capable of effectively performing fluoroscopy for biopsy. Another object of the present invention is to realize an X-ray CT apparatus capable of performing effective scout scanning for scan planning.
課題を解決するための発明は、被検体をX線でスキャンして得られる投影データに基づいて画像再構成を行う撮影部とそれを制御する制御部を有するX線CT装置であって、前記制御部は、同一部位に関する複数回の連続スキャンの遂行中にX線エネルギーをスキャンごとに変更させ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 having an imaging unit that performs image reconstruction based on projection data obtained by scanning a subject with X-rays and a control unit that controls the imaging unit. The control unit is an X-ray CT apparatus that changes X-ray energy for each scan while performing a plurality of continuous scans for the same part.
前記スキャンはアキシャルスキャンであることが、フルオロスコピーを行う点で好ましい。
前記同一部位に関し、複数回繰り返し行われるアキシャルスキャンによって得られた投影データに基づいて断層像を再構成することが、X線エネルギーが異なる断層像をそれぞれ得る点で好ましい。
The scan is preferably an axial scan from the viewpoint of performing fluoroscopy.
Regarding the same part, it is preferable to reconstruct a tomographic image based on projection data obtained by an axial scan that is repeatedly performed a plurality of times in terms of obtaining tomographic images having different X-ray energies.
前記断層像についてX線エネルギーが異なるもの同士の差分画像を形成することが、特定物質に関する断層像を得る点で好ましい。
前記スキャンはスカウトスキャンであることが、スキャン計画を容易にする点で好ましい。
It is preferable to form a difference image between the tomographic images having different X-ray energies from the viewpoint of obtaining a tomographic image related to a specific substance.
The scan is preferably a scout scan from the viewpoint of facilitating scan planning.
前記スカウトスキャンによって得られた投影データに基づいて透視像を再構成することが、X線エネルギーが異なる透視像をそれぞれ得る点で好ましい。
前記透視像についてX線エネルギーが異なるもの同士の差分画像を形成することが、特定物質に関する透視像を得る点で好ましい。
It is preferable to reconstruct a fluoroscopic image based on the projection data obtained by the scout scan from the viewpoint of obtaining fluoroscopic images having different X-ray energies.
It is preferable to form a difference image between the fluoroscopic images having different X-ray energies from the viewpoint of obtaining a fluoroscopic image relating to the specific substance.
本発明によれば、X線CT装置は、被検体をX線でスキャンして得られる投影データに基づいて画像再構成を行う撮影部とそれを制御する制御部を有し、前記制御部は、同一部位に関する複数回の連続スキャンの遂行中にX線エネルギーをスキャンごとに変更させるので、バイオプシ用のフルオロスコピーが効果的に行えるX線CT装置を実現することができる。また、スキャン計画用の効果的なスカウトスキャンが行えるX線CT装置を実現することができる。 According to the present invention, the X-ray CT apparatus includes an imaging unit that performs image reconstruction based on projection data obtained by scanning a subject with X-rays, and a control unit that controls the imaging unit. Since the X-ray energy is changed for each scan during the execution of a plurality of continuous scans for the same part, an X-ray CT apparatus capable of effectively performing biopsy fluoroscopy can be realized. Further, it is possible to realize an X-ray CT apparatus that can perform an effective scout scan for scan planning.
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)の投影データを収集し、オペレータコンソール300に入力する。
The apparatus has a
オペレータコンソール300は、ガントリ100から入力された投影データに基づいて画像再構成を行い、再構成画像をディスプレイ(display)302に表示する。画像再構成は、オペレータ300内の専用のコンピュータ(computer)によって行われる。画像再構成用のコンピュータとガントリ100およびテーブル200は、本発明における撮影部の一例である。
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。制御はオペレータ300内の専用のコンピュータによって行われる。このコンピュータは、本発明における制御部の一例である。制御部は画像再構成をも制御する。
The
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、内蔵する位置調節機構により、天板202の高さおよび天板上のクレードル(cradle)204の水平移動距離を調節することによって行われる。
Under the control of 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。アキシャルスキャンを連続的に複数回繰り返し行うことにより、シネスキャン(cine scan)を行うことができる。フルオロスコピーはシネスキャンを利用して時間的に連続した同一部位の複数枚の断層像を得ることで行われる。
An axial scan can be performed by scanning with 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。X線照射・検出装置110の回転を止めた状態でクレードル204を連続的に移動させることにより、スカウトスキャン(scout 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
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。支柱206のスイングによって、天板202は垂直方向および水平方向に変位する。クレードル204は天板202上で水平方向に移動して天板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 adjustment of the
なお、テーブル200は、図2に示すように、天板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。天板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、昇降に伴う天板202の水平移動は生じない。
As shown in FIG. 2, 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)で成形されてコーンビーム(cone beam)またはファンビーム(fan beam)のX線となる。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、X線管130の管電圧供給系統のブロック(block)図を示す。図5に示すように、X線管130には、高電圧発生装置140から管電圧が供給される。高電圧発生装置140は、高圧インバータ(inverter)&絶縁ユニット(unit)142と管電圧制御ユニット144を有する。
FIG. 5 shows a block diagram of the tube voltage supply system of the
高圧インバータ&絶縁ユニット142は、管電圧制御ユニット144による制御の下で高電圧をX線管130に印加する。管電圧制御ユニット144による管電圧制御はフィードバック(feed back)制御によって行われる。管電圧制御ユニット144、例えばファームウェア(firmware)等によって構成される。
The high voltage inverter &
管電圧制御ユニット144による管電圧制御は、オペレータコンソール300から与えられる制御情報に基づいて行われる。制御情報は、システムソフトウェアスキャン(system software scan )計画によって定まる。
Tube voltage control by the tube
図6に、本装置の動作のフローチャート(flow chart)を示す。この動作は、オペレータコンソール300による制御の下で遂行される。図6に示すように、ステップ(step)601で、スカウトスキャンを行う。スカウトスキャンは、X線照射・検出装置110の回転を止めた状態でX線を照射しながら、クレードル204を連続的に移動させることによって行われる。
FIG. 6 shows a flowchart of the operation of the present apparatus. This operation is performed under the control of the
クレードル204の移動は往復で行われ、往と復ではX線エネルギー(energy)を異ならせる。なお、往復する同じ動作を2度繰り返すようにしても良い。X線エネルギーの変更は、X線管130の管電圧を変更することによって行われる。
The
管電圧は、例えば図7に示すように、Low kVとHigh kVの2段階に変更される。スキャン1はLow kVで行われ、スキャン2はHigh kV で行われる。Low kVは例えば80kVであり、High kVは例えば140kVである。これによって、デュアルエネルギー(dual energy)のスカウトスキャンが行われる。なお、管電圧変更は3段階以上の複数段階としても良い。以下、2段階の例について述べるが、3段階以上についても同様になる。 For example, as shown in FIG. 7, the tube voltage is changed in two stages of Low kV and High kV. Scan 1 is performed at low kV, and scan 2 is performed at high kV. Low kV is, for example, 80 kV, and High kV is, for example, 140 kV. As a result, a dual energy scout scan is performed. Note that the tube voltage change may be performed in a plurality of stages of three or more stages. Hereinafter, an example of two stages will be described, but the same applies to three or more stages.
デュアルエネルギーのスカウトスキャンによって得られた2種類の投影データから、透視像がそれぞれ再構成される。これによって、X線エネルギーが異なる2種類の透視像が得られる。 Each of the perspective images is reconstructed from two types of projection data obtained by the dual energy scout scan. As a result, two types of fluoroscopic images having different X-ray energies are obtained.
2種類の透視像については、差分画像が求められる。これによって、特定の物質を描出した透視像が得られる。描出される物質は、Low kVの値とHigh kVの値の組合せに応じて定まる。そのような物質は、例えば、脂肪、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)等である。 For two types of fluoroscopic images, a difference image is obtained. As a result, a fluoroscopic image depicting a specific substance is obtained. The substance to be drawn is determined according to the combination of Low kV and High kV values. Such substances are, for example, fat, iron (Fe), calcium (Ca) and the like.
このようにして、X線エネルギーが異なる2種類の透視像と特定物質の分布を示す透視像が得られる。なお、これだけの透視像を必要としないときは、単一の管電圧によるシングルエネルギー(single energy)のスカウトスキャンを行って良い。 In this way, two types of fluoroscopic images having different X-ray energies and a fluoroscopic image showing the distribution of the specific substance are obtained. In addition, when such a fluoroscopic image is not required, a single energy scout scan with a single tube voltage may be performed.
ステップ602で、ローカライズ(localize)を行う。ローカライズは、オペレータにより、オペレータコンソール300を通じて行われる。これによって、例えば、図8に示すようなスライス(slice)位置aが設定される。
In
デュアルエネルギーのスカウトスキャンにより、X線エネルギーが異なる2種類の透視像と特定物質の分布を示す透視像が得られるので、ローカライズは、シングルエネルギーのスカウトスキャンによって得られる透視像よりも豊富な情報に基づいて行うことができる。これによって、効果的なローカライズを行うことができる。 The dual energy scout scan provides two types of fluoroscopic images with different X-ray energies and a fluoroscopic image showing the distribution of specific substances, so localization is more abundant than the fluoroscopic images obtained by a single energy scout scan. Can be done on the basis. Thus, effective localization can be performed.
ステップ603で、フルオロスコピーを行う。フルオロスコピーもデュアルエネルギーで行われる。すなわち、管電圧を2段階に変化させたフルオロスコピーが行われる。
図9に、フルオロスコピー用のスキャンと管電圧パターンの一例を示す。図9の(a)に示すように、フルオロスコピーは、相前後する2つのスキャン1,2の繰り返しによって行われる。すなわち、スキャン1,2を1対とするシネスキャンが行われる。
In
FIG. 9 shows an example of a scan for fluoroscopy and a tube voltage pattern. As shown in FIG. 9 (a), fluoroscopy is performed by repeating two
スキャン1,2は共にハーフスキャン(half scan)である。ハーフスキャンの回転角度は180度+γである。γはX線ビーム134のファン角度である。2つのスキャンの間には、X線が照射されないインタースキャンディレイ(inter scan delay)ISDがある。ISDは、回転角度が360度−(180度+γ)だけ変化するのに要する時間である。
図9の(b)に示すように、スキャン1はLow kVで行われ、スキャン2はHigh kVで行われる。Low kVは例えば80kVであり、High kVは例えば140kVである。なお、管電圧変更は3段階以上の複数段階としても良い。以下、2段階の例について述べるが、3段階以上についても同様になる。
As shown in FIG. 9B, scan 1 is performed at low kV and
図10に、フルオロスコピー用のスキャンと管電圧パターンの他の例を示す。図10の(a)に示すように、フルオロスコピーは、連続する2つのスキャン1,2の繰り返しによって行われる。すなわち、スキャン1,2を1対とするシネスキャンが行われる。
FIG. 10 shows another example of a scan for fluoroscopy and a tube voltage pattern. As shown in FIG. 10A, the fluoroscopy is performed by repeating two
スキャン1,2は共にハーフスキャンである。2つのスキャンの間にはインタースキャンディレイはなく、管電圧切り替りの移行期間だけがある。図10の(b)に示すように、スキャン1はLow kVで行われ、スキャン2はHigh kVで行われる。Low kVは例えば80kVであり、High kVは例えば140kVである。
デュアルエネルギーのシネスキャンによって得られた2種類の投影データから、断層像がそれぞれ再構成される。これによって、X線エネルギーが異なる2種類の断層像が得られる。 A tomogram is reconstructed from each of two types of projection data obtained by the dual energy cine scan. Thereby, two types of tomographic images having different X-ray energies are obtained.
これら2種類の断層像について差分画像が求められる。これによって、特定の物質を描出した断層像が得られる。描出される物質は、Low kVの値とHigh kVの値の組合せに応じて定まる。そのような物質は、例えば、脂肪、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)等である。 A difference image is obtained for these two types of tomographic images. As a result, a tomographic image depicting a specific substance is obtained. The substance to be drawn is determined according to the combination of Low kV and High kV values. Such substances are, for example, fat, iron (Fe), calcium (Ca) and the like.
バイオプシを行う場合は、鉄が描出可能なLow kVとHigh kVの組合せとされる。これによって、穿刺針が描出された断層像が得られる。この断層像は、差分前の2種類の断層像のいずれかに重畳される。これによって、穿刺針の位置が明確なフルオロスコピー画像が得られる。あるいは、差分前の2種類の断層像を交互に表示することによっても、それに近い画像を得ることができる。そのようなフルオロスコピー画像を利用して、術者はバイオプシを正確かつ容易に行うことができる。 When biopsy is performed, it is a combination of Low kV and High kV that can depict iron. Thereby, a tomographic image in which the puncture needle is depicted is obtained. This tomographic image is superimposed on one of the two types of tomographic images before the difference. Thereby, a fluoroscopic image with a clear position of the puncture needle is obtained. Alternatively, an image close to that can be obtained by alternately displaying two types of tomographic images before the difference. Using such a fluoroscopic image, an operator can perform biopsy accurately and easily.
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
208 : ベース
300 : オペレータコンソール
302 : ディスプレイ
140 : 高電圧発生装置
142 : 高圧インバータ&絶縁ユニット
144 : 管電圧制御ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Subject 100: Gantry 110: X-ray irradiation and 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: Top plate 204: Cradle 206: Supporting column 208: Base 300: Operator console 302: Display 140: High voltage generator 142: High voltage inverter & insulation unit 144: Tube voltage control unit
Claims (7)
前記制御部は、
同一部位に関する複数回の連続スキャンの遂行中にX線エネルギーをスキャンごとに変更させる
ことを特徴とするX線CT装置。 An X-ray CT apparatus having an imaging unit that performs image reconstruction based on projection data obtained by scanning a subject with X-rays and a control unit that controls the imaging unit,
The controller is
An X-ray CT apparatus, wherein X-ray energy is changed for each scan while performing a plurality of continuous scans for the same part.
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 scan is an axial scan.
前記同一部位に関し、複数回繰り返し行われるアキシャルスキャンによって得られた投影データに基づいて断層像を再構成させる
ことを特徴とする請求項2に記載のX線CT装置。 The controller is
The X-ray CT apparatus according to claim 2, wherein a tomographic image is reconstructed based on projection data obtained by an axial scan repeatedly performed a plurality of times for the same part.
前記断層像についてX線エネルギーが異なるもの同士の差分画像を形成させる
ことを特徴とする請求項3に記載のX線CT装置。 The controller is
The X-ray CT apparatus according to claim 3, wherein a difference image between the tomograms having different X-ray energies is formed.
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 scan is a scout scan.
前記スカウトスキャンによって得られた投影データに基づいて透視像を再構成させる
ことを特徴とする請求項5に記載のX線CT装置。 The controller is
The X-ray CT apparatus according to claim 5, wherein a fluoroscopic image is reconstructed based on projection data obtained by the scout scan.
前記透視像についてX線エネルギーが異なるもの同士の差分画像を形成させる
ことを特徴とする請求項6に記載のX線CT装置。 The controller is
The X-ray CT apparatus according to claim 6, wherein a difference image between the fluoroscopic images having different X-ray energies is formed.
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