JP2009000225A

JP2009000225A - Ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP2009000225A
Application number: JP2007162809A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Sugaya; 嘉晃菅谷; Taiga Goto; 大雅後藤; Koichi Hirokawa; 浩一廣川; Yasushi Miyazaki; 宮崎　　靖
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2027-06-20
Also published as: JP4909188B2

Abstract

【課題】造影スキャンにおけるコントラストの時間的変化を考慮した場合においても、診断に適したＣＮＲを保持して造影検査を行うことができる。
【解決手段】被検体に造影剤を注入することにより時間的に変化する画素値であって、診断対象の画素値と周囲組織の画素値との差、すなわち医用画像におけるコントラストを予想する。その結果とＣＮＲとに基づいて、ＣＮＲを満足し、かつ被検体の被曝線量が最小となるような撮影条件を算出する。算出された撮影条件に基づいて、Ｘ線源に供給する電源を制御して、スキャンを行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に係り、特に造影検査を想定した場合においても診断対象を適切に識別可能なＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置は、ファンビーム（扇形ビーム）もしくはコーンビーム（円錐形または角錐形ビーム）のＸ線を被検体に照射し、被検体を透過したＸ線の強度に基づいて被検体内部のＸ線吸収係数の分布情報を画像化するものであり、病変の診断において重要な役割を果たしている。

Ｘ線ＣＴ装置において、得られた断層像内の診断対象を識別するためには、コントラスト分解能が十分に確保されている必要がある。コントラスト分解能は、画質指標の一種であるＣＮＲ（ＣｏｎｔｒａｓｔＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）に左右される。ここで、ＣＮＲは、診断対象とその周囲とのＣＴ値差（コントラスト）の絶対値を画像ＳＤ（画像ＳｔａｎｄａｒｄＤｅｖｉａｔｉｏｎ、画像ノイズ標準偏差値）で除した値として定義される。

ＣＮＲは画像ＳＤに反比例するため、一般的には、線量を増大させて画像ＳＤを小さくすることによって、ＣＮＲを向上させる。しかしながら、被検者の被曝という観点から、ＣＮＲ向上のために単純に線量を増加させれば良いというわけでない。すなわち、実際のスキャンにおいては、診断目的に応じて適切なＣＮＲを確保しつつ、被検者の被曝線量を可能な限り抑えることが望ましい。

これに対応するため、特許文献１には、Ｘ線ＣＴ装置において診断対象を識別するために適切なＣＮＲを保持しつつ個々の患者が受ける被曝線量を低減させ、それを達成しうるＸ線条件をスキャン開始前に予め簡便に決定する技術が記載されている。

ところで、Ｘ線ＣＴ装置の造影検査は、病変部の良性・悪性の確定等の質的診断を行う目的で行われる。このため、診断用画像を撮影するためのスキャン（メインスキャン）は、被検体に投与した造影剤が撮影部位に流入するタイミングで行うことが重要となる。

これに対応するため、特許文献２には、メインスキャンの前に撮影部位上流側での低線量スキャン（モニタリングスキャン）を行いながらある特定部位のＣＴ値を監視しておき、ＣＴ値がある一定の閥値を超えた時点でモニタリングスキャンを中止し、自動的にメインスキャンを開始する技術が記載されている。

また、非特許文献１には、被検者体重や造影剤濃度、造影剤注入速度、造影剤注入時間、造影剤注入量などを予め操作者が入力しておくことで、モニタリングスキャンによって監視された特定部位のＣＴ値の時間的変化、すなわち造影剤の立ち上がり初期形状から診断対象のＣＴ値の時間的変化を予測する技術が記載されている。
特願２００６−２７７６９９号公報特開２００２−１９１５９４号公報ＡｏｒｔｉｃａｎｄｈｅｐａｔｉｃｃｏｎｔｒａｓｔｍｅｄｉｕｍｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔａｔＣＴ：ＰａｒｔＩ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｗｉｔｈａｃｏｍｐｕｔｅｒｍｏｄｅｌ，Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ，１９９８，２０７，６４７−６５５．

しかしながら、診断対象と周囲組織とのコントラストは、特許文献２に記載されている通り、造影の時相によって変化する。しかしながら、特許文献１の技術では、診断対象と周囲組織とのコントラストを患者サイズ・管電圧等を考慮した上で一定の値として決定しており、造影の時相によるコントラスト変化は考慮されていない。そのため、特許文献１の技術においては、造影の時相によっては、診断のために確保されなければならないＣＮＲが満たされない場合や、逆に過剰なＣＮＲとなってしまう場合も考えられ、これにより適切な診断を下す上での障害や過剰被曝の原因となる可能性がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、造影スキャンにおけるコントラストの時間的変化を考慮した場合においても、診断に適したＣＮＲを保持して造影検査を行うＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記被検体を透過してきたＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を造影剤が注入された前記被検体の周囲で回転させるスキャンにより前記被検体の検査部位の造影撮影を行うＸ線ＣＴ装置において、前記被検体に造影剤を注入することにより時間的に変化する診断対象の濃度と周囲組織の濃度の差を表すコントラストであって、前記スキャン時の時相に対応するコントラストを予測する予測手段と、前記スキャン時の時相におけるＸ線条件を、前記予測したコントラストに基づいて予め設定されたコントラストノイズ比を満足するように算出する算出手段と、前記算出されたＸ線条件となるように、前記Ｘ線源を制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。

請求項１に記載の画像処理装置によれば、被検体に造影剤を注入することにより時間的に変化する診断対象の濃度と周囲組織の濃度の差を表すコントラストであって、スキャン時の時相に対応するコントラスト、すなわちスキャン時のある時点におけるコントラストを予測する。予測されたコントラストに基づいて予め設定されたコントラストノイズ比（ＣＮＲ）を満足するようなＸ線条件を算出する。算出されたＸ線条件となるように、Ｘ線源を制御してスキャンを行う。これにより、造影スキャンにおけるコントラストの時間的変化を考慮した場合においても、診断に適したＣＮＲを保持することができる。

なお、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、診断対象の撮影部位又は該撮影部位よりも上流側の特定部位を、スキャン時よりも低線量でモニタリングスキャンを行い、これにより得られる時間濃度曲線（ＴＤＣ：ＴｉｍｅＤｅｎｓｉｔｙＣｕｒｖｅ）に基づいて、スキャン時の時相とその時相における前記コントラストとの関係を予測するようにしてもよい。これにより、より確実な撮影タイミングでメインスキャンを行うことができる。また、モニタリングスキャンを行うことにより、被検体に造影剤を注入することにより時間的に変化する診断対象の時間濃度曲線と周囲組織の時間濃度曲線との差を表す時間コントラスト曲線（ＴＣＣ：ＴｉｍｅＣｏｎｔｒａｓｔＣｕｒｖｅ）をより確実に予測することができる。

本発明によれば、造影スキャンにおけるコントラストの時間的変化を考慮した場合においても、診断に適したＣＮＲを保持して造影検査を行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明に係る第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置１００の全体の構成を示す外観図を示し、図２は、上記Ｘ線ＣＴ装置１００のブロック構成図を示す。なお、ここではＸ線管が１つの場合について説明しているが、本発明は多線源型のＸ線ＣＴ装置でも適用可能である。また、Ｘ線ＣＴ装置は、被写体全体をカバーするようなワイドファンビームを照射しつつ、Ｘ線管と検出器が一体となり回転する回転／回転（Ｒｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ）方式や、電子ビームを電気的に偏向させながらターゲット電極に当てていく電子ビーム走査（ＳｃａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＢｅａｍ）方式など、現在までに様々な方式が確立されているが、いずれの方式においても本発明を適用可能である。ここでは、現在主流を占めている回転／回転方式に適用した場合として説明する。また、１スライスの断層像データを再構成するには、被検体１周分約３６０度の投影データが必要になるフルスキャン方式と１８０度＋ビュー角分の投影データが必要になるハーフスキャン方式がある。本発明はいずれの再構成方式でも適用可能である。

図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１００は、主として、ガントリ１と、患者テーブル２と、操作卓３と、患者テーブル２に設けられている天板４と、表示装置５と、操作装置６とで構成される。患者テーブル２上の天板４に固定された被検体７がガントリ１内に搬入されてスキャンされることにより、被検体７内部のＸ線吸収係数分布情報が取得される。

ガントリ１は、図２に示すように、主として、Ｘ線管１０と、高電圧発生装置１１と、スリップリング１２と、コリメータ１３と、Ｘ線検出器１４と、データ収集回路１５と、架台駆動部１６と、駆動フレーム１７と管電圧・管電流測定装置１８とで構成される。

Ｘ線管１０は、被検体７にＸ線を照射するものであり、Ｘ線を照射するために、高電圧発生装置１１からスリップリング１２を経由してＸ線管１０に電力が供給され、それによりＸ線管１０から断続的あるいは連続的にＸ線が放射される。Ｘ線管１０に供給される管電圧・管電流は、管電圧・管電流測定装置１８により常に測定され、その結果を反映して高電圧発生装置１１は、Ｘ線管１０に供給される管電圧・管電流を制御する。

コリメータ１３は、Ｘ線管１０から放射されたＸ線を、例えば、角錐形のＸ線ビームすなわちコーンビームＸ線として被検体７に照射させるものである。

Ｘ線検出器１４は、Ｘ線管１０から放射され、被検体７を透過したＸ線を検出するものである。

データ収集回路１５は、Ｘ線検出器１４に接続されており、Ｘ線検出器１４の個々のＸ線検出素子の検出データを収集するものである。

駆動フレーム１７には、上述のＸ線管１０と、高電圧発生装置１１と、スリップリング１２と、コリメータ１３と、Ｘ線検出器１４と、データ収集回路１５と、管電圧・管電流測定装置１８とが搭載されている。駆動フレーム１７は、システム制御装置２０によって制御される架台駆動部１６から伝達される駆動力によって回転される。

患者テーブル２は、図２に示すように、主として、天板４と、テーブル制御装置２１と、天板駆動装置２２とで構成される。

テーブル制御装置２１は、天板駆動装置２２を制御して、天板４の高さの制御と、天板４の前後動の制御を行う。これにより、被検体７がガントリ１のＸ線照射空間に搬入及び搬出される。

操作卓３は、図２に示すように、主として、表示装置５と、操作装置６と、システム制御装置２０と、画像再構成装置２３と、記憶装置２４と、スキャン計画装置２５と、ＴＤＣ・ＴＣＣ予測装置２６と、造影剤注入制御装置２７とで構成される。

表示装置５は、システム制御装置２０に接続されており、画像再構成装置２３から出力される再構成画像やシステム制御装置２０が取り扱う種々の情報を表示するものである。

操作装置６は、システム制御装置２０に接続されており、操作者によって各種の指示、情報等をシステム制御装置２０に入力するものである。操作者は、表示装置５及び操作装置６を使用して、対話的にＸ線ＣＴ装置を操作することができる。

システム制御装置２０は、ガントリ１と患者テーブル２とに接続されており、ガントリ１内の高電圧発生装置１１、コリメータ制御装置（図示せず）、データ収集回路１５、及びＸ線検出器１４を制御し、また、患者テーブル２内のテーブル制御装置２１を制御するものである。

画像再構成装置２３は、システム制御装置２０の制御によってガントリ１内のデータ収集回路１５で収集されたデータが入力され、スキャノグラム撮影時には、データ収集回路１５が収集したスキャノグラム投影データ（被検体透視データ）を用いてスキャノグラム画像を作成し、スキャン時には、データ収集回路１５が収集した複数ビューの投影データを用いてＣＴ画像再構成を行うものである。

記憶装置２４は、システム制御装置２０に接続されており、画像再構成装置２３において作成されたスキャノグラム画像・再構成されたＣＴ画像、各種データ、及びＸ線ＣＴ装置の機能を実現するためのプログラム等が格納される。

スキャン計画装置２５は、システム制御装置２０に接続されており、操作装置６から入力された指示と記憶装置２４から読み出されたスキャノグラム画像とを用いて、操作者がスキャン条件の事前計画を作成するものである。すなわち、記憶装置２４から読み出されたスキャノグラム画像が表示装置５に表示され、操作者は表示された被検体スキャノグラム画像上で操作装置６を用いてＣＴ画像再構成位置（以下、スライス位置という）の座標を指定することにより、スキャン時のスライス位置の設定を行うことができる。さらにここで設定されたスライス位置の情報は記憶装置２４に保存され、スキャン計画装置２５によってＸ線量制御条件等の計画を立てるためにも用いられる。予めスキャノグラム撮影を実施された被検体に対して、最適なＸ線量を計画する機能については、様々の公知の技術を使用することができる。

ＴＤＣ・ＴＣＣ予測装置２６は、予め入力されている被検体の体格などの情報や、モニタリングスキャンによって得られた情報を基に撮影部位でのＴＤＣ及びＴＣＣを予測するものである。さらにＴＤＣ・ＴＣＣ予測装置２６には、造影剤を適切に注入する造影剤注入制御装置２７が接続されている。なお、ＴＤＣ及びＴＣＣについては、後で詳述する。

上記のように構成されたＸ線ＣＴ装置１００は、以下のように作用する。

Ｘ線管１０から放射されたＸ線は、コリメータ１３によってＸ線照射範囲が制御され、例えば、ファンビーム（扇形ビーム）もしくはコーンビーム（円錐形または角錐形ビーム）Ｘ線とされ、被検体７に照射される。撮影者が設定したスキャン範囲は、天板駆動装置２２及びテーブル制御装置２１で天板４の位置を制御することで調節される。

被検体７を透過したＸ線はＸ線検出器１４にによって検出される。一般的にＸ線検出器１４はマルチスライスＣＴ装置の場合、体軸方向に２〜数百列、体幅方向に数百〜１０００チャネルのＸ線検出素子を配列した曲面構造を成しており、このような検出器１４で電気信号に変換された検出データは、ＤＡＳ（ＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）と呼ばれるデータ収集回路１５に伝送され、ＡＤ変換されてシステム制御装置２０の制御によって記憶装置２４に蓄積される。蓄積された収集データをもとに画像再構成装置２３がＣＴ画像の再構成を行い、表示装置５に画像として表示される。本撮影（メインスキャン）前のスキャノグラム撮影の際には、データ収集回路１５が取得した被検者の投影データを用いて、画像再構成装置２３においてスキャノグラム画像が再構成され、メインスキャンの際には、データ収集回路１５が取得した複数ビューの投影データを用いて、画像再構成装置２３において画像再構成が行われる。

画像再構成装置２３によって作成されたスキャノグラム画像や再構成されたＣＴ画像は、記憶装置２４に格納される。

さて、本実施の形態では、診断対象を適切に識別するために、被検体に投与した造影剤が撮影部位に流入するタイミングで診断用画像をスキャンすることが重要である。

以下、肝臓の造影をした場合のＴＤＣ・ＴＣＣについて、図３を用いて説明する。図３は、造影スキャンを行った場合のＴＤＣ及びＴＣＣを示す図であり、（ａ）は腹部大動脈、多血性腫瘍（診断対象）及び肝実質（周囲組織）のＴＤＣを示し、（ｂ）は腹部大動脈、乏血性腫瘍及び肝実質のＴＤＣを示し、（ｃ）は肝実質一多血性腫瘍ＴＣＣ（ＣＴ値差の絶対値）を示し、（ｄ）は肝実質一乏血性腫瘍ＴＣＣを示す。

ＴＤＣとは、時間による造影剤の濃度の変化を示すものであり、時間とＥＵ（ＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔＵｎｉｔ）との関数で表される。なお、ＥＵとは、造影後のＣＴ値から造影前のＣＴ値を差し引いた値である。また、図中のＴＨ（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）はモニタリングスキャンにおける閾値である。

肝臓をスキャンする場合には、通常、被検体へ径静脈的に造影剤を注入し、肝臓より上流に位置している腹部大動脈を対象としてモニタリングスキャンが行われる。モニタリングスキャンは、メインスキャンの前に行われるもので、ＣＴ値が取得可能であって、かつできるだけ低いＸ線量で行われる。

モニタリングスキャンにより測定されるＥＵからＴＤＣの立ち上がり初期形状を解析することで、肝臓及び所望の診断対象（各種腫瘍等）のＴＤＣを予測することができる。また、モニタリングスキャンにより測定されるＥＵから、メインスキャンを開始するタイミングを計ることができる。すなわち、モニタリングスキャンにより測定されるＥＵが、闇値であるＴＨを超えた後、すなわちモニタリングスキャンを開始してから時間ｔが経過した後で、肝臓の造影スキャンが開始される。

この場合には、被検者体重や撮影部位、造影剤濃度、造影剤注入速度、造影剤注入時間、造影剤注入量などの諸条件を予め操作者が入力しておくことにより、診断対象や周囲組織のＴＤＣを予測する。これについては、先述の非特許文献１に示すような公知技術を用いることができる。また、上記のような諸条件によって時間ｔも異なる値となる。

また、予測された診断対象のＴＤＣと周囲組織のＴＤＣとからＴＣＣを算出して、スキャン条件決定に用いる。すなわち、所定の時点における診断対象と周囲組織とのコントラストの値は、所定の時点における診断対象のＥＵと周囲組織のＥＵとの差の絶対値とすることで、ＴＣＣが算出できる。

次に、本実施の形態における一連のスキャン動作を、図４を用いて説明する。

まず、被検体７のスキャノグラム撮影が行われ（ステップＳｌ）、ステップＳ１で得られたスキャノグラムを基に、操作者により診断対象を含んだスキャン領域が操作装置６を介して入力される（ステップＳ２）。ここで、スライス位置のスキャン条件として、スライス厚、スキャン時間、再構成フィルター関数、視野サイズ、ウインドウ条件等が入力される。また、ステップＳ１で得られたスキャノグラムを基に、モニタリングスキャン位置が設定される（ステップＳ３）。

スキャン対象とする造影の時相が操作者により操作装置６を介して入力される（ステップＳ４）。このステップＳ４における造影時相の入力においては、スキャンプロトコルにより、記憶装置２４に保持してあるＴＤＣやＴＣＣを呼び出して、図５に示すようなＴＤＣまたはＴＣＣを表示装置５を介して予め操作者に示しておくと良い。ここで、スキャンプロトコルとは、Ｘ線ＣＴ装置１００に設定されているスキャンの手順及び被検体の体格や撮影部位に応じた撮影条件である。この処理に用いるＴＤＣやＴＣＣは、標準人体ファントムを使用して取得したデータ、健常者をボランティア撮影して取得したデータ、使用者が過去に取得したデータなどのいずれであってもよい。ただし、当該被検者と同等の体格、及び身体的特徴を持ったデータを操作者が入力した被検者情報に基づいて抽出する方が好ましい。

ここで、ＴＣＣが図５のように示されている場合に、スキャン対象とする造影の時相を設定する方法について説明する。

表示装置５に表示された図５に示すようなＴＣＣに基づいて、操作者は、例えばＧＵＩを用いて、視覚的にスキャン対象とする造影の時相を入力する。なお、入力方式は表示されたＴＣＣ上に直接マウスポイントする方式や、プルダウンメニュー等を設けて入力する方式など、様々な入力方式を用いることができる。

図５中のＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれ肝臓領域を複数にわたり間欠的にスキャンする場合に設定される時相の例を示したものである。Ａは、予測されたＴＣＣにおける最大コントラストの１／２（１／２Ｃ＿ｍａＸ）の時相Ｔｌ近辺（早期動脈相）を想定したものであり、Ｂはコントラストが最大（Ｃ＿ｍａＸ）となる時相Ｔ２近辺（後期動脈相）を想定したものであり、Ｃは造影開始後、時間Ｔ３だけ経過した時相近辺（平衡相）を想定したものである。また、図５におけるスキャンＡ、Ｂ、Ｃの帯状に示した領域はそれぞれの時相での大まかなスキャン時間を示す。一般的には、ＭＤＣＴ(マルチスライスＣＴ)で全肝を撮影する場合、５〜１０秒程度で撮影が可能である。なお、造影の時相は、１つでもよいし、複数でもよいが、本実施の形態では図５に示すような３個の時相が入力される。

なお、表示装置５に表示されるものは、ＴＣＣのみでなく、操作者が見慣れた肝腫瘍（診断対象）もしくは肝実質（周囲組織）のＴＤＣを表示させるようにしても良い。これ以外の表示方法であっても、表示されるＴＤＣやＴＣＣは趣旨を逸脱しない範囲においてどのように変形しても良い。

撮影時相の入力後、診断対象を識別可能なＣＮＲ（ＣＮＲ＿ｄ）が、記憶装置２４から呼び出される（ステップＳ５）。そして、ＣＮＲ＿ｄを満たすような最適なスキャン条件が、入力された造影時相毎に予備的に算出される（ステップＳ６）。ここでの最適なスキャン条件とは、被検者の被曝を最小にしつつ、ＣＮＲ＿ｄを満たす管電圧及び管電流である。本実施例では、管電圧は造影時相に依らずスキャン中一定であるが、管電流は被検者の体軸方向及びＸ線管の回転方向にアダプティブに変化させるものとする。ステップＳ６で設定された最適なスキャン条件及び付随的な情報として、画像ＳＤや被曝線量等を表示装置５に表示させることで操作者に示すようにしても良い。

なお、本実施の形態では、ステップＳ５において診断対象を識別可能なＣＮＲ＿ｄを記憶装置２４の中から呼び出す例を挙げて説明しているが、ＣＮＲ＿ｄはシステム制御装置２０が備える演算機能を用いて、本願発明者等が先に出願した特許文献１に記載された方法（特許文献１のステップＳ３０４乃至ステップＳ３１０）によって算出することもできる。これは、後述の第２の実施の形態及び第３の実施の形態についても同様である。

予備的なスキャン条件が算出されたら、そのスキャン条件で設定されたモニタリングスキャン位置に対してモニタリングスキャンが行われ、ＴＤＣ・ＴＣＣ予測装置２６によって、腹部大動脈、多血性腫瘍（診断対象）及び肝実質（周囲組織）のＴＤＣ及びＴＣＣが予測されると共に、モニタリングスキャンで予測されたＴＣＣを基に、実際のスキャンを行う際に用いられる最適なスキャン条件が算出される（ステップＳ７）。ステップＳ４で入力された造影の時相を設定するためのＴＤＣ、ＴＣＣは、ステップＳ７で予測されるＴＣＣに反映される。これにより、造影で想定される診断対象と周囲組織とのコントラストがそれぞれの時相毎に予測される。

ここで、予測されるＴＣＣは、標準管電圧（例えば１２０ｋＶ）時のものであるが、本ステップで算出された最適管電圧の情報を取り込み、図６に示すように、Ｘ線スペクトルを考慮することで、ＴＣＣの形状を適宜変化させるようにした方が良い。ここで、図６は、腹部大動脈ＴＤＣ及び肝実質ＴＣＣの補正形状を示したものであり、（ａ）は被検者の身長及び体重が一定で造影剤注入レートを変化させた場合のＴＤＣ及びＴＣＣであり、（ｂ）はスキャン管電圧を変えることによるＸ線スペクトルが変化した場合の肝実質のＴＣＣである。このように、被検者情報やＸ線スペクトルを考慮することによってＴＣＣの精度が向上し、撮影線量が制御され所望の画質を得られることが期待される。また、Ｘ線ＣＴ装置１００の体軸方向へのスキャン速度によっては、ステップＳ７で算出されたＴＣＣの通りにならない場合も考えられる。従って、特開２００６−２９６４９３に記載されているような、スキャン範囲の全域にわたって、操作者所望のコントラストとなるような造影時相近辺をスキャンする技術を用いるようにしてもよい。

そして、モニタリングスキャンにより測定されるＥＵが、闇値であるＴＨを超えた後、すなわちモニタリングスキャンを開始してから時間ｔが経過した後で、予め設定されたスキャン領域のスキャン（メインスキャン）が開始され（ステップＳ８）、ステップＳ７で予測されたＴＣＣを基に、入力された各造影時相における診断対象と周囲組織とのコントラストに応じてＣＮＲ＿ｄを満たすようなスキャン条件でスキャンが行われる（ステップＳ９）。例えば、図５で示したように肝臓の３つの時相を操作者が設定していた場合には、Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれの時相でのコントラストに応じた画像ＳＤになるように、撮影条件が制御される。具体的には、ＣＮＲはコントラストを画像ＳＤで除した値として定義されるため、Ａ及びＢのそれぞれの時相において満たすべき画像ＳＤは、操作者が設定した時相Ｔ１においては１／２Ｃ＿ｍａｘ／ＣＮＲ＿ｄとして求められ、時相Ｔ２においてはＣ＿ｍａｘ／ＣＮＲ＿ｄとして求められる。これを満たすように管電流を制御すれば良い。実際には、スキャン速度とスキャン時間経過にともなうコントラスト変化を考慮したＣＮＲとなるように、スキャン条件を制御すればよい。これにより、より適切な撮影条件で撮影を行うことができる。

図７は、ボリュームスキャンの場合の撮影プロトコルの例である。図７（ａ）は肝臓を造影スキャンする場合であり、図中（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）はそれぞれ図５のＡ、Ｂ、Ｃの時相に対応している。この場合、モニタリングスキャン位置は、肝臓の下部、腹部大動脈付近に設定されており、望ましくは矢印のような体軸方向へスキャンする方式が良い。また、図７（ｂ）は、胸腹部を非造影スキャンし、肝臓は造影スキャンする場合であり、図中（ｉ）は単純撮影であり、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）は、それぞれ図５のＡ、Ｂ、Ｃの時相に対応した造影撮影である。この場合には、検査時間や被検者に与える負担を考慮して、胸腹部を非造影スキャン（単純撮影）してモニタリングスキャン位置に到達した後でモニタリングスキャンを開始し、ＴＤＣ・ＴＣＣの予測後に造影剤を注入して造影スキャンを開始する方が適当である。このように操作者は任意の領域をスキャンすることができ、モニタリングスキャンの場所も手技によって適当な場所に設定することができる。図７（ｂ）のよう単純撮影をすることで、診断の性能を向上させることができる。

本実施の形態によれば、造影スキャンにおけるコントラストの時間的変化を考慮した場合においても、診断に適したＣＮＲを保持して、かつＣＮＲを達成しうる画像ＳＤを保ちながら、被検体の被曝線量を最小にすることができる。

また、本実施の形態によれば、画像ＳＤのみでなく、診断に有効なコントラストが考慮されたＣＮＲを用いてスキャン線量の制御を行うため、より診断に適切な画像を得ることができる。

また、本実施の形態によれば、操作者が注目しない時相ではスキャンを行わないため、被検体の被曝線量を低減することが可能になる。

また、本実施の形態によれば、モニタリングスキャンを行うことにより、ＥＵが、闇値であるＴＨを超える時間が測定されるため、より確実にＴＣＣを予測し、より確実な撮影タイミングでメインスキャンを行うことができる。

なお、本実施の形態では、モニタリングスキャンを実施することが前提となっていたが、モニタリングスキャンを省略することも可能である。この場合には、被検者情報やプロトコルが入力された時点で、これらを用いて予めＴＤＣやＴＣＣを予測しておけば良い。これにより、モニタリングスキャンの必要がないので、さらなる被曝低減効果が見込める。

また、本実施の形態では、管電圧は造影時相に依らずスキャン中一定であるとしたが、それぞれの時相で管電圧を変化させても良い。それぞれの時相において管電圧を変化させることで、操作者の所望のコントラストでスキャンすることが可能となる。

また、本実施の形態に記載のＴＣＣに応じた管電流等のスキャン条件の制御に、ビューによる線量制御を追加して行なってもよい。これにより、より適切な制御を行うことができる。

また、本実施の形態では、操作者が入力できる造影の時相は複数であったが、もちろん１つのみ入力することも可能である。この場合には、１ボリュームスキャンで撮影が終了するので、大幅な被曝低減効果が期待できる。

なお、肝細胞癌の識別、描出、診断においては、単純撮影を含めて３〜４相のフェーズでの撮影が一般的である。実際の臨床現場では、造影剤注入開始後４０秒前後の肝動脈相（ｈｅｐａｔｉｃａｒｔｅｒｉａｌｐｈａｓｅ）、８０秒前後の門脈相（ｐｏｒｔａｌｖｅｎｏｕｓｐｈａｓｅ）、１２０秒前後の平衡相（ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｐｈａｓｅ）が広く撮影に用いられている。ここでＴ１、Ｔ２、Ｔ３の設定は、操作者がマウスによって選択する方式等を示したが、これらの３〜４相を予めプロトコルとして保持しておき、操作者の入力なしに撮影タイミングを決定する方式も考えられる。これにより操作者の作業効率が高まり、より簡便に撮影を行うことが可能になる。この時、造影剤注入速度や被検者の体格等を考慮することで、撮影タイミングを適宜補正するようにした方が望ましい。

＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態は、肝臓を造影スキャンする場合において、各撮影時相で肝臓をボリュームスキャンする場合であるが、造影スキャンの実施形態はこれに限るものではない。

第２の実施の形態は、肝臓を造影スキャンする場合において、各撮影時相で肝臓をダイナミックスキャンするものである。以下の説明において、第１の実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図８は、第２の実施形態における処理の流れを示すフローチャートである。

スキャノグラム撮影の終了後（ステップＳ１）、得られたスキャノグラムを基に、操作者により診断対象を含んだスキャン位置が入力装置５を介して入力される（ステップＳ１１）。本実施の形態では、スキャンは同一スライス位置でスキャンを行うダイナミックスキャンを意味する。それと同時に、スライス位置のスキャン条件として、スライス厚、スキャン時間、再構成フィルター関数、視野サイズ、ウインドウ条件等が入力される。

スキャン位置の入力後、モニタリングスキャンの位置が設定され（ステップＳ３）、その後、スキャン対象とする造影の時相が操作者により操作装置６を介して入力される（ステップＳ４）。

撮影時相の入力後、診断対象を識別可能なＣＮＲ（ＣＮＲ＿ｄ）が、記憶装置２４に格納してあるプロトコルから呼び出される（ステップＳ５）。そして、ＣＮＲ＿ｄを満たすような画像ＳＤに対応する最適なスキャン条件が、入力された造影時相毎に予備的に算出される（ステップＳ６）。

次いで上記予備的なスキャン条件で、設定されたモニタリングスキャン位置でモニタリングスキャンが行われ、ＴＤＣ・ＴＣＣ予測装置２６によって、腹部大動脈、多血性腫瘍（診断対象）及び肝実質（周囲組織）のＴＤＣ及びＴＣＣが予測されると共に、モニタリングスキャンで予測されたＴＣＣを基に、実際のスキャンを行う際に用いられる最適なスキャン条件が算出される（ステップＳ７）。

そして、モニタリングスキャンにより測定されるＥＵが、闇値であるＴＨを超えた後、すなわちモニタリングスキャンを開始してから時間ｔが経過した後で、予め設定されたスキャン位置のスキャンが開始され（ステップＳ８）、前記ステップＴ７で予測したＴＣＣを基に、操作者が入力した造影時相における診断対象と周囲組織とのコントラストに応じてＣＮＲ＿ｄを満たすようなスキャン条件でステップＴ２において設定したスキャン位置のダイナミックスキャンが行われる（ステップＳ１２）。

この場合、操作者が設定した造影時相の場合のみ、ＣＮＲ＿ｄを満たす画像ＳＤになるようにスキャン条件が制御される。例えば、図５を用いて説明すると、画像ＳＤが満たすべき条件として、時相Ｔ１においては１／２Ｃ＿ｍａｘ／ＣＮＲ＿ｄとなり、時相Ｔ２においてはＣ＿ｍａｘ／ＣＮＲ＿ｄとなるようにスキャンする。また、設定時相が３つの場合は３回スキャンが行われることを意味する。

本実施の形態によれば、造影スキャンにおけるコントラストの時間的変化を考慮した場合においても、診断に適したＣＮＲを保持し、かつＣＮＲを達成しうる画像ＳＤを保ちながら、被検体の被曝線量を最小にすることができる。

また、本実施の形態によれば、操作者が設定した時相においては、常時所望のＣＮＲを満たすことができるため、特定の時相に着目した場合の診断能の向上が期待できる。すなわち、診断対象のあるスライスにおいて、注目すべき時相での最適なＣＮＲが達成できる。コントラストが大きい時相に注目して撮影する場合には、より被曝を低減させることができる。

なお、本実施の形態では、モニタリングスキャンを実施することが前提となっていたが、第１の実施の形態と同様に、モニタリングスキャンを省略することも可能である。

本実施の形態の変形例としては、全時相におけるダイナミックスキャンが考えられる。この場合には、予測されるＴＣＣの形状に応じて順次ＣＮＲ＿ｄを満たすよう画像ＳＤを制御することにより、同一スライス位置における全時相の診断画像を得ることが可能となる。

＜第３の実施の形態＞
第１の実施の形態は、肝臓を造影スキャンする場合において、各撮影時相で肝臓をボリュームスキャンする場合であるが、造影スキャンの実施形態はこれに限るものではない。

第３の実施の形態は、肝臓を造影スキャンする場合において、予測されるコントラストが所定の値以上である場合のみ撮影を行うものである。以下の説明において、第１の実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図９は、第３の実施形態における処理の流れを示すフローチャートである。
まず、被検体７のスキャノグラム撮影が行われ（ステップＳｌ）、ステップＳ１で得られたスキャノグラムを基に、操作者により診断対象を含んだスキャン領域が操作装置６を介して入力される（ステップＳ２）。ここで、スライス位置のスキャン条件として、スライス厚、スキャン時間、再構成フィルター関数、視野サイズ、ウインドウ条件等を入力する。また、ステップＳ１で得られたスキャノグラムを基に、モニタリングスキャン位置が設定される（ステップＳ３）。

モニタリングスキャン位置が設定されたら、操作者により、スキャン対象とする造影の時相における閾値が入力装置６を介して入力される（ステップＳ２１）。具体的には、図１０に示すように、コントラストの最大値の１／２の値である１／２Ｃ＿ｍａｘが閾値として入力される。この場合には、スキャンされるのは、コントラストが閾値を超えている時相（斜線Ａで囲まれた時相）のみとなる。ステップＳ２１では、スキャンプロトコルによって、表示装置５を介して、予めＴＣＣを操作者に示しておいた方が望ましい。この処理は、記憶装置２４に保持してあるＴＣＣを呼び出せば良い。表示されるＴＣＣ、および操作者が入力する造影の時相は第１の実施形態に準じたもので良い。

閾値が入力されたら、診断対象を識別可能なＣＮＲ（ＣＮＲ＿ｄ）が、記憶装置２４に格納してあるプロトコルから呼び出される（ステップＳ５）。そして、ＣＮＲ＿ｄを満たすような最適なスキャン条件が、入力された造影時相毎に予備的に算出される（ステップＳ６）。次いで予備的なスキャン条件で、設定されたモニタリングスキャン位置でモニタリングスキャンが行われ、ＴＤＣ・ＴＣＣ予測装置２６によって、腹部大動脈、多血性腫瘍（診断対象）及び肝実質（周囲組織）のＴＤＣ及びＴＣＣが予測されると共に、モニタリングスキャンで予測されたＴＣＣを基に、実際のスキャンを行う際に用いられる最適なスキャン条件が算出される（ステップＳ７）。

スキャン条件が算出されたら、ステップＳ７で予測されたＴＣＣを基に、現在の時相のコントラストがステップＳ２１で入力された閾値を超えているかどうかが判断される（ステップＳ２２）。

コントラストがステップＳ２１で入力された閾値を超えていない場合（ステップＳ２２でＮＯ）には、ステップＳ７へ戻り、想定される時相までスキャンを見合わせる。
コントラストがステップＳ２１で入力された閾値を超えている場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）には、スキャンが実行される（ステップＳ２３）。すなわち、ステップＳ７で予測されたＴＣＣを基に、コントラストが閥値以上の造影時相のみ、診断対象と周囲組織とのコントラストに応じたＣＮＲを満たすようなスキャン条件でスキャン領域のスキャンが行われる。なお、本実施の形態では、ボリュームスキャンを想定しているが、ダイナミックスキャンであっても適用可能である。

本実施の形態によれば、造影検査を行う場合であっても、操作者が所望するコントラスト以上となる時相のみでスキャンを行うため、診断能の向上、及び被曝低減が期待できる。また、所望するコントラストより低い（低コントラスト）の時相でスキャンを行わないことにより、被曝低減が期待できる。

なお、本実施の形態では、コントラストが所定の閾値以上となった場合のみスキャンを行ったが、操作者が図１０の斜線Ｂで示すような所望の造影時相（Ｔｌ〜Ｔ２）となる領域を設定することも可能である。

また、本実施の形態では、モニタリングスキャンを実施することが前提となっていたが、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様に、モニタリングスキャンを省略することも可能である。

以上、３つの実施例を基に本発明を説明してきたが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に限られるものではない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範境内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置１００の全体概観図である。上記Ｘ線ＣＴ装置１００の全体構成図である。造影スキャンを行った場合のＴＤＣ及びＴＣＣを示す図であり、（ａ）は腹部大動脈、多血性腫瘍（診断対象）及び肝実質（周囲組織）のＴＤＣを示し、（ｂ）は腹部大動脈、乏血性腫瘍及び肝実質のＴＤＣを示し、（ｃ）は肝実質一多血性腫瘍コントラスト（ＣＴ値差の絶対値）を示し、（ｄ）は肝実質一乏血性腫瘍コントラストを示す。上記Ｘ線ＣＴ装置１００の第１の実施の形態の処理の流れを示すフローチャートである。ＴＣＣ上で撮影時相を設定する場合の一例である。造影スキャンを行った場合のＴＤＣ及びＴＣＣを示す図であり、（ａ）は被験者の身長、体重が一定で造影剤注入レートを変化させた場合のＴＤＣ及びＴＣＣであり、（ｂ）はスキャン管電圧を変化させてＸ線スペクトルが変化した場合のＴＤＣ及びＴＣＣである。ボリュームスキャンを行う場合のスキャンプロトコルの一例である。上記Ｘ線ＣＴ装置１００の第２の実施の形態の処理の流れを示すフローチャートである。上記Ｘ線ＣＴ装置１００の第３の実施の形態の処理の流れを示すフローチャートである。ＴＣＣ上で閾値を設定することで撮影時相を設定する場合の一例である。

符号の説明

１：ガントリ、２：患者テーブル、３：操作卓、４：天板、５：表示装置、６：操作装置、１０：Ｘ線管、１１：高電圧発生装置、１２：スリップリング、１３コリメータ：、１４：Ｘ線検出器、１５：データ収集回路、１６：架台駆動部、１７：駆動フレーム、１８：管電圧・管電流測定装置、２０：システム制御装置、２１：テーブル制御装置、２２：天板駆動装置、２３：画像再構成装置、２４：記憶装置、２５：スキャン計画装置、２６：ＴＤＣ・ＴＣＣ予測装置、２７：造影剤注入制御装置

Claims

被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記被検体を透過してきたＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を造影剤が注入された前記被検体の周囲で回転させるスキャンにより前記被検体の検査部位の造影撮影を行うＸ線ＣＴ装置において、
前記被検体に造影剤を注入することにより時間的に変化する診断対象の濃度と周囲組織の濃度の差を表すコントラストであって、前記スキャン時の時相に対応するコントラストを予測する予測手段と、
前記スキャン時の時相におけるＸ線条件を、前記予測したコントラストに基づいて予め設定されたコントラストノイズ比を満足するように算出する算出手段と、
前記算出されたＸ線条件となるように、前記Ｘ線源を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記診断対象の撮影部位又は該撮影部位よりも上流側の特定部位を前記スキャン時よりも低線量でモニタリングスキャンさせる手段を備え、
前記予測手段は、前記被検体に造影剤を注入した後に前記モニタリングスキャンで得られる時間濃度曲線に基づいて、前記スキャン時の時相とその時相における前記コントラストとの関係を予測することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記予測手段は、前記被検体に造影剤を注入することにより時間的に変化する診断対象の時間濃度曲線と周囲組織の時間濃度曲線との差を表す時間コントラスト曲線の標準データを保持し、血管造影撮影のスキャンプロトコル、前記被検体の身体的特徴量、又は前記Ｘ線条件に基づいて前記標準データを変形させることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。