JP2008246005A - 同期撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同期再構成画像の画質を向上すること。
【解決手段】データ抽出処理部３５１が、体動指標が所定の値となる各時点での肺の動く速度を算出し、各呼吸中に体動指標が所定の値となる二つの時点でそれぞれ収集した投影データのうち、肺の動きが遅い方の時点で収集した投影データだけを再構成に用いるデータとして抽出する。また、データ抽出処理部３５１は、体動指標が所定の値となる各時点での肺の動く速度の絶対値を算出してそれらのうちの最大値が所定の閾値より大きいか否かを判定し、所定の閾値より大きい場合には、再構成処理を継続して行うか否かを操作者に確認する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、被検体が呼吸することによって動く肺など、動く部位を撮影する際に画像に生じるモーションアーチファクトを少なくする技術に関する。

Ｘ線ＣＴ装置で患者の肺を撮影する場合など医療画像装置で被検体の動く部位を撮影する場合には、撮影と同時に部位の動きを測定し、部位の動作位置が所定の位置となる時点で収集したデータを用いて画像の生成が行われる。

図８は、Ｘ線ＣＴ装置で肺を撮影する場合の画像の生成方法を説明するための説明図である。患者の肺の画像を生成する場合には、患者の肺を撮影するとともに肺の動きを測定し、撮影によって得られた投影データと肺の動きとの対応付けを行う。そして、Ｘ線ＣＴ装置は、例えば図８に示すように、肺が動いて所定の位置に位置した時点で収集した投影データａ、ａ’、ｂなどを同期再構成することによって肺の断面画像Ｐａ、Ｐａ’、Ｐｂなどを生成する。

このように、Ｘ線ＣＴ装置は、肺が動いて所定の位置に位置した時点で収集した投影データを同期再構成して画像を生成することによって、肺の動いた距離が同じ状態での複数の断面画像を表示することができる。

なお、肺の動きは、図９に示すような体動指標を用いて表される。図９に示すように、体動指標は、肺などの臓器の測定波形において最小の波高を０％〜１００％で表したものである。Ｘ線ＣＴ装置は、体動指標が所定の値となる時点で収集した投影データを用いて同期再構成を行う。

また、特許文献１には、呼吸を測定し、予め定められた呼吸位相におけるデータを同期再構成するＭＲＩ装置が記載されている。

特開２００６−１５８７６２号公報

しかしながら、体動指標が所定の値となる時点で収集した投影データを用いる同期再構成には、呼吸において呼気と吸気の速さが違う場合や呼吸の深さの再現性が良くない場合など、体動指標が所定の値であっても撮影部位の動く速度が異なる場合には、再構成画像にモーションアーチファクトが生じてしまう可能性があるという問題がある。

図１０は、肺が動く速度と肺が動く距離の関係を示す図である。同図に示すように、再構成に必要なデータの収集時間ｔの間に肺が動く距離は、肺の動く速度が速い場合をｘとし、肺の動く速度が遅い場合をｙとするとｘ＞ｙとなる。したがって、同期再構成においては、撮影部位が動く速度が速いときに収集したデータを用いると撮影部位の動きが大きくなり、モーションアーチファクトが生じ易いという問題がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、モーションアーチファクトの発生が少なくなるように同期再構成を行う同期撮影装置を提供することを目的とする。ここで、同期撮影装置とは、患者など被検体を撮影して得られる投影データから同期再構成によって画像を生成する装置である。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、撮影部位が繰り返す往復運動の動きを測定しつつ被検体を撮影して収集したデータを再構成して画像を生成する同期撮影装置であって、撮影部位が所定の位置に位置した時点における撮影部位の動く速度を前記往復運動の動きを測定した結果に基づいて算出する速度算出手段と、各往復運動中に収集したデータから前記時点で収集したデータを前記速度算出手段により算出された速度に基づいて抽出するデータ抽出手段と、前記データ抽出手段により抽出されたデータを再構成して画像を生成する再構成手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項６記載の本発明は、撮影部位が繰り返す往復運動の動きを測定しつつ被検体を撮影して収集したデータを再構成して画像を生成する同期撮影装置であって、各往復運動中に撮影部位が所定の位置に位置した二つの時点でそれぞれ収集したデータから同じ比率でデータを抽出するするデータ抽出手段と、前記データ抽出手段により抽出されたデータを再構成して画像を生成する再構成手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項７記載の本発明は、撮影部位が繰り返す往復運動の動きを測定しつつ被検体を撮影して収集したデータを再構成して画像を生成する同期撮影装置であって、画像を生成する位置に撮影部位が位置した時点における撮影部位の動く速度を前記往復運動の動きを測定した結果に基づいて算出する速度算出手段と、画像を生成するか否かを前記速度算出手段により算出された速度に基づいて判定する画像生成可否判定手段とを備えたことを特徴とする。

請求項１記載の本発明によれば、収集したデータから撮影部位の動く速度に基づいてデータを抽出して再構成するので、モーションアーチファクトを少なくすることができる。

請求項６記載の本発明によれば、往復運動の二つの時点で収集したデータを用いて再構成するので、動きが速い時に収集したデータだけを用いることがなくなり、モーションアーチファクトを少なくすることができる。

請求項７記載の本発明によれば、画像を生成するか否かを撮影部位の動く速度に基づいて判定するので、モーションアーチファクトが生じる画像を生成する無駄な処理をなくすことができる。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る同期撮影装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、本実施例では、本発明をＸ線ＣＴ装置に適用した場合を中心に説明する。また、撮影部位については肺を例として説明する。

まず、本実施例に係るＸ線ＣＴ装置が同期再構成で用いる投影データについて説明する。図１は、本実施例に係るＸ線ＣＴ装置が同期再構成で用いる投影データを説明するための説明図である。本実施例に係るＸ線ＣＴ装置は、同期再構成を行う際に、一呼吸中に体動指標が所定の値となる二つの時点でそれぞれ収集した投影データのうち、肺の動きが遅い方の投影データのみを用いて再構成を行う。

具体的には、図１に示すように、一呼吸中に体動指標が所定の値となる二つの時点、すなわち吸気時と呼気時の肺の動く速度をそれぞれＶｘおよびＶｘ’（ｘ＝ａ、ｂ、・・・）とすると、本実施例に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｖｘの絶対値とＶｘ’の絶対値のうち小さい方の時点で収集した投影データを用いて再構成を行う。図１の最初の呼吸では、吸気時の速度Ｖａの絶対値が呼気時の速度Ｖａ’の絶対値より小さいとして速度がＶａの方の投影データを再構成に用いる。また、次の呼吸でも、吸気時の速度Ｖｂの絶対値が呼気時の速度Ｖｂ’の絶対値より小さいとして速度がＶｂの方の投影データを再構成に用いる。

なお、図１において、投影データの円はＸ線ＣＴ装置が１回転する間に収集するデータ（view）を示し、黒で示される部分は１枚の画像作成に必要なデータ（view）を示す。また、HalfViewは１枚の画像作成に必要なview数を示す。

このように、本実施例に係るＸ線ＣＴ装置は、一呼吸中に体動指標が所定の値となる時点でそれぞれ収集した投影データのうち、肺の動きが遅い方の投影データのみを用いて再構成を行うことによって、モーションアーチファクトの少ない画像を生成することができる。

次に、本実施例に係るＸ線ＣＴ装置の構成について説明する。図２は、本実施例に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、本実施例に係るＸ線ＣＴ装置は、架台装置１０と、寝台装置２０と、操作コンソール３０とを有する。

架台装置１０は、患者ＰにＸ線を照射して投影データを収集する装置であり、高圧発生部１１と、Ｘ線管１２と、Ｘ線絞り１３と、２次元検出器１４と、データ収集部１５と、絞り駆動装置１６と、回転駆動装置１７と、架台制御部１８とを有する。

高圧発生部１１は、Ｘ線管１２に供給する高電圧を発生する装置であり、Ｘ線管１２は、高圧発生部１１から供給された高電圧によりＸ線を発生する装置である。Ｘ線絞り１３はＸ線を照射する範囲を絞る装置である。２次元検出器１４は、患者Ｐを透過したＸ線を２次元領域で検出する検出器であり、Ｘ線を検出する複数の検出素子を列状に並べてなる検出器素子列を複数列並べたものである。なお、Ｘ線管１２、Ｘ線絞り１３および２次元検出器１４は、高速で且つ連続的に回転する図示しない回転リング上の患者Ｐを挟んで互いに対向する位置に搭載される。

データ収集部１５は、２次元検出器１４によって検出されたＸ線を用いて投影データを生成する装置であり、絞り駆動装置１６は、Ｘ線絞り１３を駆動する装置である。回転駆動装置１７は、Ｘ線管１２、Ｘ線絞り１３および２次元検出器１４を搭載した回転リングを回転させる装置である。架台制御部１８は、架台装置１０を制御する装置であり、高圧発生部１１、データ収集部１５、絞り駆動装置１６、回転駆動装置１７、寝台装置２０などを制御して患者Ｐの投影データを生成する。寝台装置２０は、患者Ｐを載せる寝台および寝台を駆動する機構を備えた装置である。

操作コンソール３０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置の操作を受け付けるとともに、画像を生成する装置であり、架台装置１０および寝台装置２０を制御して投影データを収集し、投影データから画像を生成して表示する。この操作コンソール３０は、入力装置３１と、コンソール制御部３２と、前処理部３３と、投影データ記憶部３４と、再構成処理部３５と、画像記憶部３６と、画像処理部３７と、表示装置３８と、呼吸情報取得部３９とを有する。

入力装置３１は、同期再構成を行う体動指標の指定など操作者がＸ線ＣＴ装置に対する指示の入力に用いる装置であり、コンソール制御部３２は、架台装置１０や操作コンソール３０の各機能部を制御する制御部である。前処理部３３は、データ収集部１５が生成した投影データに対して感度補正等の前処理を行う処理部であり、投影データ記憶部３４は、前処理部３３によって前処理された投影データを記憶する記憶部である。

再構成処理部３５は、投影データ記憶部３４が記憶する投影データを再構成して画像を生成する処理部であり、画像記憶部３６は、再構成処理部３５によって生成された画像を記憶する記憶部である。画像処理部３７は、画像記憶部３６に記憶された画像を処理して表示装置３８に表示する処理部であり、表示装置３８は、画像などを表示する装置である。

呼吸情報取得部３９は、患者Ｐから投影データを収集した際に呼吸検出器４０によって検出された患者Ｐの呼吸情報を取得する処理部であり、取得した呼吸情報を投影データと同期させて投影データ記憶部３４に記録する。

次に、再構成処理部３５の構成について説明する。図３は、再構成処理部３５の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、再構成処理部３５は、データ抽出処理部３５１と、フィルタリング処理部３５２と、逆投影処理部３５３とを有する。

データ抽出処理部３５１は、投影データ記憶部３４が記憶する投影データから同期再構成に用いる投影データを抽出する処理部である。ここで、このデータ抽出処理部３５１は、体動指標が所定の値となる時点で収集した投影データを投影データ記憶部３４から抽出する際に、一呼吸中に体動指標が所定の値となる二つの時点でそれぞれ収集した投影データのうち、肺の動きが遅い方の投影データのみを抽出する。

このデータ抽出処理部３５１が、一呼吸中に体動指標が所定の値となる時点でそれぞれ収集した投影データのうち、肺の動きが遅い方の投影データのみを抽出することによって、モーションアーチファクトを少なくすることができる。なお、一呼吸中に体動指標が所定の値となる時点が一つの場合、すなわち肺の動きを表す波形が山または谷となる時点で投影データを収集した場合は、その投影データを抽出する。

また、このデータ抽出処理部３５１は、体動指標が所定の値となる各時点での肺の動く速度の絶対値を算出してそれらのうちの最大値が所定の閾値より大きいか否かを判定し、所定の閾値より大きい場合には、再構成画像に強いモーションアーチファクトが発生する可能性が高いため、再構成処理を継続して行うか否かを操作者に確認する。その結果、操作者が再構成処理の継続を指示した場合にだけ、再構成処理を継続する。

図４は、データ抽出処理部３５１が表示装置３８に出力する確認メッセージの一例を示す図である。データ抽出処理部３５１は、同図に示す確認メッセージに対して、操作者が「ＯＫ」を選択すると再構成処理を継続し、操作者が「キャンセル」を選択すると再構成処理を中止する。このように、データ抽出処理部３５１が、体動指標が所定の値となる各時点での肺の動く速度の絶対値を算出してそれらのうちの最大値が所定の閾値より大きい場合に、確認メセージを表示して操作者に再構成処理継続の確認を促すことによって、不要な再構成処理を実行する無駄をなくすことができる。

フィルタリング処理部３５２は、データ抽出処理部３５１によって抽出された投影データにフィルタをかける処理を施す処理部である。逆投影処理部３５３は、フィルタリング処理部３５２によってフィルタリング処理が行われた投影データを逆投影して画像を生成する処理部である。

次に、再構成処理部３５による再構成処理の処理手順について説明する。図５は、再構成処理部３５による再構成処理の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、この再構成処理では、データ抽出処理部３５１が、体動指標が所定の値となる各時点での肺の動く速度を算出し（ステップＳ１）、算出した速度の絶対値の最大値が所定の閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ２）。

その結果、速度の絶対値の最大値が所定の閾値より大きい場合には、データ抽出処理部３５１は、再構成処理を継続して行うか否かを操作者に確認するメッセージをコンソール制御部３２を介して表示装置３８に表示する（ステップＳ３）。そして、操作者が再構成処理の中止を指示する（ステップＳ４、Ｎｏ）と、再構成処理を終了する。

一方、操作者が再構成処理の継続を指示した場合（ステップＳ４、Ｙｅｓ）、あるいは、速度の絶対値の最大値が所定の閾値より大きくない場合（ステップＳ２、Ｎｏ）には、データ抽出処理部３５１は、各呼吸中に体動指標が所定の値となる二つの時点でそれぞれ収集した投影データのうち、肺の動きが遅い方の投影データを抽出する（ステップＳ５）。

そして、フィルタリング処理部３５２がフィルタリング処理を行い（ステップＳ６）、逆投影処理部３５３が逆投影処理を行って画像を生成する（ステップＳ７）。

上述してきたように、本実施例では、同期再構成を行う場合に、データ抽出処理部３５１が、体動指標が所定の値となる各時点での肺の動く速度を算出し、各呼吸中に体動指標が所定の値となる二つの時点でそれぞれ収集した投影データのうち、肺の動きが遅い方の投影データだけを再構成に用いるデータとして抽出することとしたので、モーションアーチファクトの少ない画像を生成することができる。すなわち、同期再生画像の画質を向上することができる。

また、本実施例では、データ抽出処理部３５１が、体動指標が所定の値となる各時点での肺の動く速度の絶対値を算出してそれらのうちの最大値が所定の閾値より大きいか否かを判定し、所定の閾値より大きい場合には、再構成処理を継続して行うか否かを操作者に確認することとしたので、不要な再構成処理を行う無駄をなくすことができる。

なお、上記実施例では、各呼吸中に体動指標が所定の値となる二つの時点でそれぞれ収集した投影データのうち、肺の動きが遅い方の投影データだけを用いて再構成を行う場合について説明した。しかしながら、モーションアーチファクトを少なくするためには、肺の動きが速い時点で収集した投影データをできるだけ再構成で用いないことが重要であり、そのような投影データの抽出方法は他にもある。そこで、以下では、肺の動きが速い時点で収集した投影データをできるだけ再構成で用いないようにする他の方法について図６および図７を用いて説明する。

図６は、各呼吸中に体動指標が所定の値となる二つの時点でそれぞれ収集した投影データを同じ割合で用いる方法を示している。すなわち、データ抽出処理部３５１は、最初の呼吸では、吸気時に収集した投影データ（ａ）および呼気時に収集した投影データ（ａ’）から同じ割合で再構成用のデータを抽出する。また、次の呼吸では、吸気時に収集した投影データ（ｂ）および呼気時に収集した投影データ（ｂ’）から同じ割合で再構成用のデータを抽出する。

このように、各呼吸中に体動指標が所定の値となる二つの時点でそれぞれ収集した二つの投影データを同じ割合で用いて再構成を行うことによって、肺の動きが速い時点で収集した投影データだけを用いることがなくなり、モーションアーチファクトを少なくすることができる。

図７は、各呼吸中に体動指標が所定の値となる二つの時点でそれぞれ収集した投影データを肺が動く速度の絶対値の割合で用いる方法を示している。すなわち、データ抽出処理部３５１は、最初の呼吸では、吸気時に収集した投影データ（ａ）および呼気時に収集した投影データ（ａ’）から、それぞれＶａの絶対値とＶａ’の絶対値の割合で時間方向におけるデータ区間の幅を変えて再構成用のデータを抽出する。また、次の呼吸では、吸気時に収集した投影データ（ｂ）および呼気時に収集した投影データ（ｂ’）から、それぞれＶｂの絶対値とＶｂ’の絶対値の割合で時間方向におけるデータ区間の幅を変えて再構成用のデータを抽出する。

このように、各呼吸中に体動指標が所定の値となる二つの時点でそれぞれ収集した投影データを肺が動く速度の絶対値の割合で用いて再構成を行うことによっても、肺の動きが速い時点で収集した投影データだけを用いることがなくなり、モーションアーチファクトを少なくすることができる。

なお、本実施例では、肺の画像を生成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、心臓など往復運動を繰り返す他の臓器の画像を生成する場合にも同様に適用することができる。

また、本実施例では、Ｘ線ＣＴ装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＭＲＩ装置など同期再構成を行う他の同期撮影装置にも同様に適用することができる。

以上のように、本発明は、医用画像診断装置などに有用であり、特に、動きの速い部位を撮影する場合に適している。

本実施例に係るＸ線ＣＴ装置が同期再構成で用いる投影データを説明するための説明図である。 本実施例に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す機能ブロック図である。 再構成処理部の構成を示す機能ブロック図である。 データ抽出処理部が表示装置に出力する確認メッセージの一例を示す図である。 再構成処理部による再構成処理の処理手順を示すフローチャートである。 各呼吸中に体動指標が所定の値となる二つの時点でそれぞれ収集した投影データを同じ割合で用いる方法を説明するための説明図である。 各呼吸中に体動指標が所定の値となる二つの時点でそれぞれ収集した投影データを肺が動く速度の絶対値の割合で用いる方法を説明するための説明図である。 Ｘ線ＣＴ装置で肺を撮影する場合の画像の生成方法を説明するための説明図である。 体動指標の定義を説明するための説明図である。 肺が動く速度と肺が動く距離の関係を示す図である。

符号の説明

１０ 架台装置
１１ 高圧発生部
１２ Ｘ線管
１３ Ｘ線絞り
１４ ２次元検出器
１５ データ収集部
１６ 絞り駆動装置
１７ 回転駆動装置
１８ 架台制御部
２０ 寝台装置
３０ 操作コンソール
３１ 入力装置
３２ コンソール制御部
３３ 前処理部
３４ 投影データ記憶部
３５ 再構成処理部
３６ 画像記憶部
３７ 画像処理部
３８ 表示装置
３９ 呼吸情報取得部
４０ 呼吸検出器
３５１ データ抽出処理部
３５２ フィルタリング処理部
３５３ 逆投影処理部

Claims (7)

1. 撮影部位が繰り返す往復運動の動きを測定しつつ被検体を撮影して収集したデータを再構成して画像を生成する同期撮影装置であって、
   撮影部位が所定の位置に位置した時点における撮影部位の動く速度を前記往復運動の動きを測定した結果に基づいて算出する速度算出手段と、
   各往復運動中に収集したデータから前記時点で収集したデータを前記速度算出手段により算出された速度に基づいて抽出するデータ抽出手段と、
   前記データ抽出手段により抽出されたデータを再構成して画像を生成する再構成手段と
   を備えたことを特徴とする同期撮影装置。
2. 前記データ抽出手段は、各往復運動で撮影部位が前記所定の位置に位置した二つの時点でそれぞれ収集したデータのうち、前記速度算出手段により該二つの時点の速度としてそれぞれ算出された速度が遅い方のデータを抽出することを特徴とする請求項１に記載の同期撮影装置。
3. 前記データ抽出手段は、各往復運動で撮影部位が前記所定の位置に位置した二つの時点でそれぞれ収集したデータから、前記速度算出手段により該二つの時点の速度としてそれぞれ算出された速度の絶対値の比率に基づいて時間方向におけるデータ区間の幅を変えてデータを抽出することを特徴とする請求項１に記載の同期撮影装置。
4. 画像を生成するか否かを前記速度算出手段により算出された速度に基づいて判定する画像生成可否判定手段をさらに備え、
   前記データ抽出手段は、前記画像生成可否判定手段により画像を生成すると判定された場合に、各往復運動中に収集したデータから前記時点で収集したデータを前記速度算出手段により算出された速度に基づいて抽出することを特徴とする請求項１、２または３に記載の同期撮影装置。
5. 前記往復運動は、被検体の呼吸による運動であり、前記撮影部位は肺であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の同期撮影装置。
6. 撮影部位が繰り返す往復運動の動きを測定しつつ被検体を撮影して収集したデータを再構成して画像を生成する同期撮影装置であって、
   各往復運動中に撮影部位が所定の位置に位置した二つの時点でそれぞれ収集したデータから同じ比率でデータを抽出するするデータ抽出手段と、
   前記データ抽出手段により抽出されたデータを再構成して画像を生成する再構成手段と
   を備えたことを特徴とする同期撮影装置。
7. 撮影部位が繰り返す往復運動の動きを測定しつつ被検体を撮影して収集したデータを再構成して画像を生成する同期撮影装置であって、
   画像を生成する位置に撮影部位が位置した時点における撮影部位の動く速度を前記往復運動の動きを測定した結果に基づいて算出する速度算出手段と、
   画像を生成するか否かを前記速度算出手段により算出された速度に基づいて判定する画像生成可否判定手段と
   を備えたことを特徴とする同期撮影装置。

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