JP2010046355A - Tomography breast imaging system - Google Patents

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    • A61B6/0435Supports, e.g. tables or beds, for the body or parts of the body with means for imaging suspended breasts

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tomography breast imaging system precisely detecting the lesion in the root of the breast and enhanced in space resolving power so as not to overlook the lesion in the vicinity of the leading end of the breast corresponding to the case of the large breast. <P>SOLUTION: The tomography breast imaging system is equipped with: a top plate 12 equipped with a hole 14 permitting the breast B to pass, a stand 16 loaded with an X-ray generator 20 for radiating a cone beam C and an X-ray detector 18 for detecting the incident intensity of X-rays and rotated around a rotation axis A; and a control unit for executing a first photographing process for rotating the X-ray generator 20 and the X-ray detector 18 around the breast passing hole 14 and acquiring an X-ray transmitting image at a definite angle interval during the rotation period of the stand 16 within the plane vertical to the rotation axis A and a second imaging process for acquiring the X-ray transmitting image at the definite angle interval while advancing the stand 16 in the direction of the rotation axis A with respect to the top plate 12 to rotate the same. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、コンピュータトモグラフィ(CT)を用いた乳房断層画像撮影装置に関し、とくに、乳ガン診断に利用するCTに有利に適用できるX線透過画像取得装置を備えた乳房断層画像撮影装置に関する。   The present invention relates to a breast tomographic imaging apparatus using computer tomography (CT), and more particularly to a breast tomographic imaging apparatus equipped with an X-ray transmission image acquisition apparatus that can be advantageously applied to CT used for breast cancer diagnosis.

従来、触診と超音波診断を用いて乳がん検査を行っていた。しかし、これらの検査では、ある程度大きく成長したがん細胞でなければ簡単に見つけることができない。このため、早期乳がんで発生する石灰化を見つけることが比較的容易なX線透過画像を用いるマンモグラフィが併用されるようになってきた。しかし、マンモグラフィは圧迫板で乳房を挟み平板化してX線透過画像を取得するので、被検者に苦痛を与えるおそれがある。また、得られた画像は単純なX線透過画像であるから、対象とする腫瘍部や石灰化が乳腺などX線像を形成する物と重なっている場合などには病巣の判定がしにくい。   Traditionally, breast cancer testing has been performed using palpation and ultrasound. However, these tests can be found only with cancer cells that have grown to some extent. For this reason, mammography using an X-ray transmission image, which is relatively easy to find calcification occurring in early breast cancer, has come to be used in combination. However, since mammography obtains an X-ray transmission image by flattening the breast with a compression plate, there is a risk of pain to the subject. In addition, since the obtained image is a simple X-ray transmission image, it is difficult to determine the lesion when the target tumor part or calcification overlaps an object that forms an X-ray image such as a mammary gland.

そこで、乳房を圧迫しないで3D画像を得ることができるコンピュータトモグラフィ(CT)を使った乳房断層画像撮影装置(マンモCT)が開発されてきた。マンモCTならば、被検者に苦痛を与えずに、小さな石灰化を検出できる。また、X線不透過部が重なった状態でも正確に評価でき、乳がんの早期発見に効果がある。   Therefore, a breast tomographic imaging apparatus (mammo CT) using computer tomography (CT) capable of obtaining a 3D image without compressing the breast has been developed. With mammo CT, small calcification can be detected without causing pain to the subject. Moreover, it can be accurately evaluated even when the X-ray opaque parts overlap, and is effective for early detection of breast cancer.

特許文献1は、マンモCTの1例を開示している。
特許文献1に開示されたマンモCTは、乳房位置に穴が開いたベッドと、穴の周りを水平に回転する架台と、ベッドや架台を運動させるモーターと計測装置を作動させるスイッチを制御する制御装置とを備える。測定装置は、X線発生装置と、これと対向配置されるX線検出装置と、X線検出装置で得られるX線透過画像から断層画像を再構成する演算装置とから構成される。X線発生装置とX線検出装置は架台に搭載され、乳房の周りを一緒に回転しながら、各方向から乳房のX線透過画像を取得する。
Patent Document 1 discloses an example of mammo CT.
The mammo CT disclosed in Patent Document 1 controls a bed having a hole in the breast position, a gantry that rotates horizontally around the hole, a motor that moves the bed and the gantry, and a switch that operates a measurement device. Device. The measurement apparatus includes an X-ray generation apparatus, an X-ray detection apparatus disposed opposite to the X-ray generation apparatus, and an arithmetic unit that reconstructs a tomographic image from an X-ray transmission image obtained by the X-ray detection apparatus. The X-ray generation device and the X-ray detection device are mounted on a gantry and acquire an X-ray transmission image of the breast from each direction while rotating around the breast together.

X線発生装置は、点火スイッチの開閉にしたがってX線を放射する。X線は錘状のコーンビームとなって被検体を透過しX線検出装置に入射する。X線検出装置は、X線検出素子が平面上にマトリックス状に配置されたフラットパネルデテクター(FPD)である。各X線検出素子はX線発生装置から投射されるX線が光路中の物質により吸収されて残ったX線強度に対応する測定信号として蓄積し、FPDはそのときのX線透過画像を形成することになる。X線検出装置は、各検出素子の測定信号を走査して順次出力することにより、X線透過画像を伝送することができる。   The X-ray generator emits X-rays according to the opening and closing of the ignition switch. The X-ray becomes a cone-shaped cone beam, passes through the subject, and enters the X-ray detection apparatus. The X-ray detection apparatus is a flat panel detector (FPD) in which X-ray detection elements are arranged in a matrix on a plane. Each X-ray detection element accumulates the X-ray projected from the X-ray generator as a measurement signal corresponding to the remaining X-ray intensity absorbed by the substance in the optical path, and the FPD forms an X-ray transmission image at that time Will do. The X-ray detection apparatus can transmit an X-ray transmission image by scanning the measurement signal of each detection element and sequentially outputting it.

被検者が、ベッドにうつ伏せに横たわり、測定したい乳房を穴に当てると、乳房はX線発生装置とX線検出装置との間に垂下してくる。そこで、コーンビームX線発生装置とFPDが被検体である乳房の周りを回転しながら、所定角ごとにX線発生装置を作動させX線検出装置でX線透過画像を撮影し、再構成演算装置に画像信号を伝送する。再構成演算装置は、X線透過画像を再構成して3D化し、乳房のX線断層画像を作成する。X線透過画像は、たとえば1回転あたり300枚撮影して利用する。   When the subject lies on his / her bed and puts the breast to be measured into the hole, the breast hangs down between the X-ray generator and the X-ray detector. Therefore, while the cone beam X-ray generator and the FPD rotate around the breast as the subject, the X-ray generator is operated at every predetermined angle, an X-ray transmission image is taken with the X-ray detector, and reconstruction calculation is performed. An image signal is transmitted to the apparatus. The reconstruction calculation device reconstructs an X-ray transmission image into 3D, and creates an X-ray tomographic image of the breast. For example, 300 X-ray transmission images are taken and used per rotation.

こうして得られたX線断層画像においては、石灰化部分は骨と同等の画像生成力を有するので、比較的小さな石灰化も容易に映像化でき、初期の乳がんも高い確率で発見できる。また、立体画像のため、乳腺などの組織の裏側にある病変部でも確実に検出することができる。したがって、マンモCTを併用することにより、乳がんの早期診断を的確に行うことができる。   In the X-ray tomographic image obtained in this way, since the calcified portion has an image generating ability equivalent to that of bone, relatively small calcification can be easily visualized and early breast cancer can be detected with a high probability. In addition, since the image is a three-dimensional image, it is possible to reliably detect a lesion part on the back side of a tissue such as a mammary gland. Therefore, early diagnosis of breast cancer can be accurately performed by using mammo CT together.

なお、乳がんは胸壁付近に比較的多く発生するので、乳房の根元付近を精査することは必須である。特許文献2には、放射線源と放射線検出器をn回転させて1断面画像を取得するようにして、空間分解能を向上させた汎用のコンピュータ断層撮影装置が開示されている。開示装置は、1回転ごとにサンプリング位置を所定角度だけ周方向にずらすもので、n回転で1断面の断層撮影像を取得するときに、1回転あたりのサンプリング数を(整数+1/n)としている。サンプリング数の増加と回転ごとのデータ取得位置のずれにより、アーチファクトを低減し空間分解能を向上させることができる。特許文献2に開示された技術をマンモCTに適用すれば、架台を何度も回転させて測定することにより乳房の根元付近を精査することができる。   Since breast cancer occurs relatively frequently near the chest wall, it is essential to examine the vicinity of the breast root. Patent Document 2 discloses a general-purpose computed tomography apparatus in which spatial resolution is improved by rotating a radiation source and a radiation detector n times to acquire one cross-sectional image. The disclosed apparatus shifts the sampling position in the circumferential direction by a predetermined angle every rotation. When acquiring a tomographic image of one cross section by n rotations, the number of samplings per rotation is set to (integer + 1 / n). Yes. Artifacts can be reduced and spatial resolution can be improved by increasing the number of samplings and shifting the data acquisition position for each rotation. If the technique disclosed in Patent Document 2 is applied to mammo CT, the vicinity of the base of the breast can be scrutinized by rotating the gantry many times and measuring.

一方、乳房が大きいときには、胸壁付近と乳房先端部の両方が1画面に収容されるように撮影した画像では解像度が小さくなって、小さな病痕を感度よく検出することができない場合がある。また、胸壁付近を精度よく診るために解像度の高い画像を使うと、乳房先端部分は画像からはみ出て評価できなくなる。このため、X線発生装置と検出部を搭載した架台を回転させながら軸方向に移動させてスパイラルな軌道に沿って撮影することにより、解像度を低下させずに先端部まで画像に納められるように構成することができる。
しかし、胸壁付近の平面内円軌道におけるものと、スパイラル軌道におけるものと、撮影位置の周方向角度が同じであるため画像情報が重複することになり、撮影回数が大きい割に空間分解能が向上しない。
米国特許第6480565号明細書 特開2003−299644号公報
On the other hand, when the breast is large, the resolution of the image taken so that both the vicinity of the chest wall and the tip of the breast are accommodated on one screen may be small, and a small lesion may not be detected with high sensitivity. In addition, if a high-resolution image is used to accurately examine the vicinity of the chest wall, the tip of the breast protrudes from the image and cannot be evaluated. For this reason, by rotating the gantry equipped with the X-ray generator and the detection unit in the axial direction while rotating, the image is taken along the spiral trajectory so that the image can be accommodated in the image up to the tip without reducing the resolution. Can be configured.
However, since the circumferential angle of the imaging position is the same in the in-plane circular orbit near the chest wall and in the spiral orbit, the image information is duplicated, and the spatial resolution does not improve for a large number of imaging times. .
US Pat. No. 6,480,565 JP 2003-299644 A

本発明の目的は、上述の問題点を解決し、乳房根元における病変を精度よく検出するとともに、乳房が大きい場合に対応して乳房先端付近における病変を見逃さないように、X線発生装置とX線検出装置を搭載した架台を回転させながら軸方向に移動させてスパイラル軌道に沿って撮影する場合に、空間分解能を向上させた乳房断層画像撮影装置を提供することである。   An object of the present invention is to solve the above-described problems, accurately detect a lesion at the base of the breast, and to prevent a lesion near the tip of the breast from being overlooked when the breast is large, and an X-ray generator and an X-ray generator. A breast tomographic imaging apparatus with improved spatial resolution is provided when imaging is performed along a spiral trajectory while rotating a gantry equipped with a line detection apparatus in the axial direction.

上記課題を解決するため、本発明に係る乳房断層画像撮影装置は、乳房を通す孔を備え被検者がうつ伏せに横臥して孔から乳房を垂下することができる天板と、コーン状のX線ビームを放射するX線発生装置と、X線発生装置と対向して配置されX線発生装置から放射されるX線の入射強度を検知するX線検知素子を面上に複数配置したX線検出器とを搭載して回転軸の周りを回転する架台と、上記天板と架台の運動とX線発生装置とX線検出器の作動を制御する制御装置であって、架台を回転させてX線発生装置とX線検出器を上記乳房を通す孔の周りに回転させるとともに、架台が回転軸に垂直な面内で周回する間に定角度間隔でX線透過画像を取得する第1の撮影工程に加えて、架台を上記天板に対して相対的に回転軸方向に推移させ周回しながら定角度間隔でX線透過画像を取得する第2の撮影工程を実行させる制御装置と、を備える。
特に、第2の撮影工程において、1周ごとに周方向に所定角度シフトした位置を起点として周回を始めることが好ましい。
In order to solve the above problems, a breast tomography apparatus according to the present invention comprises a top plate that has a hole through which a breast can pass and that allows a subject to lie down on her face and hang a breast from the hole. An X-ray generator that emits a beam of X-rays, and an X-ray having a plurality of X-ray detector elements arranged on the surface that are arranged to face the X-ray generator and detect the incident intensity of X-rays emitted from the X-ray generator A detector that is mounted with a detector and rotates around a rotation axis, and a control device that controls the movement of the top plate, the frame, the X-ray generator, and the operation of the X-ray detector. A first X-ray transmission apparatus and an X-ray detector are rotated around the hole through which the breast passes, and X-ray transmission images are acquired at constant angular intervals while the gantry circulates in a plane perpendicular to the rotation axis. In addition to the shooting process, move the gantry relative to the top plate in the direction of the rotation axis. And a control unit for executing a second imaging step of acquiring X-ray transmission image at a constant angular interval while turning.
In particular, in the second imaging step, it is preferable to start the round from the position shifted by a predetermined angle in the circumferential direction every round.

本発明に係る乳房断層画像撮影装置によれば、測定時に乳房を圧迫して苦痛を与える従来のマンモグラフィに代えて、乳房を垂らすだけで特別な苦痛を与えない測定方法であって、大きな乳房であっても先端部を測定することができ、空間分解能が向上して、小さな兆候も見落とさず早期発見に適した感度の高い乳がん検診をすることができる。   According to the breast tomography apparatus according to the present invention, instead of the conventional mammography that compresses the breast at the time of measurement and causes pain, it is a measurement method that does not give any special pain just by hanging the breast. Even if it is, the tip can be measured, the spatial resolution is improved, and a sensitive breast cancer screening suitable for early detection can be performed without overlooking small signs.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
図1は本発明の1実施形態に係る乳房断層画像撮影装置の画像取得部について概念的に示した概念構成図、図2は乳房断層画像撮影装置の全体構成を説明するシステムブロック図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual configuration diagram conceptually showing an image acquisition unit of a breast tomographic imaging apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a system block diagram for explaining the overall configuration of the breast tomographic imaging apparatus.

本実施形態に係る乳房断層画像撮影装置200は、図1に示すとおり、乳房を通す孔14を備え被検者Pがうつ伏せに横臥して孔14から乳房Bを垂下することができる天板12と、放射状のX線コーンビームCを放射するX線発生装置20と、X線発生装置20と対向して配置されX線発生装置20から放射され物体を透過したX線の入射強度を検知するX線検知素子を面上に複数配置したX線検出器18とを搭載して回転軸Aの周りを回転する架台16を備える。   As shown in FIG. 1, the breast tomography apparatus 200 according to the present embodiment includes a hole 14 through which a breast is passed, and a subject P can lie down on his / her face and suspend a breast B from the hole 14. And an X-ray generator 20 that emits a radial X-ray cone beam C, and an incident intensity of X-rays that are arranged facing the X-ray generator 20 and are emitted from the X-ray generator 20 and transmitted through the object are detected. A gantry 16 is provided which is mounted with an X-ray detector 18 having a plurality of X-ray detection elements arranged on the surface thereof and rotates around the rotation axis A.

乳房断層画像撮影装置200は、さらに、天板12と架台16の運動とX線発生装置20とX線検出器18の作動を制御する制御装置を備える。また、乳房断層画像撮影装置200には、画像処理装置および画像表示装置を備える。
図2を参照すると、乳房断層画像撮影装置200は、画像生成部110、画像処理部120、画像保存部130、画像表示部140、撮影部160、天板部170で構成される。
The breast tomography apparatus 200 further includes a control device that controls the movement of the top 12 and the gantry 16 and the operation of the X-ray generator 20 and the X-ray detector 18. The breast tomographic imaging apparatus 200 includes an image processing device and an image display device.
Referring to FIG. 2, the breast tomographic imaging apparatus 200 includes an image generation unit 110, an image processing unit 120, an image storage unit 130, an image display unit 140, an imaging unit 160, and a top plate unit 170.

画像生成部110は、具体的にはX線発生装置20に対応するX線発生手段113とX線検出器18に対応するX線検出手段115からなり、撮影手段111からトリガー信号を受けると、X線発生手段113がコーンビームCを放射し、X線検出手段115が被検体を透過したコーンビームCを検出して画像信号を生成し画像処理部120に送信する。   Specifically, the image generation unit 110 includes an X-ray generation unit 113 corresponding to the X-ray generation device 20 and an X-ray detection unit 115 corresponding to the X-ray detector 18. When the trigger signal is received from the imaging unit 111, The X-ray generation unit 113 emits the cone beam C, and the X-ray detection unit 115 detects the cone beam C transmitted through the subject, generates an image signal, and transmits the image signal to the image processing unit 120.

画像処理部120は、画像処理手段121、画像補正手段123、画像再構成手段125、確認画像生成手段127および調整値算出手段129からなる。
画像処理手段121は、画像生成部110から入力した検出信号に基づいてX線検出手段115が検出したX線透過画像の画像信号を生成する。生成した画像信号は画像補正手段123に伝達されると共に、画像保存部130や画像表示部140に伝送され、取得画像情報として参照することができる。
The image processing unit 120 includes an image processing unit 121, an image correction unit 123, an image reconstruction unit 125, a confirmation image generation unit 127, and an adjustment value calculation unit 129.
The image processing unit 121 generates an image signal of an X-ray transmission image detected by the X-ray detection unit 115 based on the detection signal input from the image generation unit 110. The generated image signal is transmitted to the image correction unit 123 and also transmitted to the image storage unit 130 and the image display unit 140, and can be referred to as acquired image information.

画像補正手段123は、入手した原画像信号についてノイズを除去し、アーチファクトを低減させるなどの補正を施して、画像再構成手段125および確認画像生成手段127に伝達する。
画像再構成手段125は、被検体について取得した各方向からの画像信号がそろったところで、再構成演算を行って被検体のCT画面を形成する画像信号を生成し、画像保存部130と画像表示部140に伝送する。
The image correcting unit 123 corrects the acquired original image signal by removing noise and reducing artifacts, and transmits the corrected image to the image reconstruction unit 125 and the confirmation image generating unit 127.
When the image signals from each direction acquired for the subject are collected, the image reconstruction unit 125 performs a reconstruction operation to generate an image signal for forming the CT screen of the subject, and the image storage unit 130 and the image display To the unit 140.

確認画像生成手段127は、装置200の調整に使う確認画像を生成して調整値算出手段129に送る。画面と被検体の位置関係が分かるような画像を生成して、正しいアライメントができているか、的確な分解能を持っているか、余分なノイズが含まれないか、など装置の調整値と関連する事項を確認する。
調整値算出手段129は、画面枠の位置、信号強度、その他の環境値について期待値からの偏差を解消させるために必要な調整値を算出して、撮影部制御手段161と天板部制御手段171に供給する。
なお、調整値は、キーボードやタッチパネルあるいはマウスを使ったデータ入力装置などで構成される調整値入力手段151を介して、オペレータが直接に指定することもできる。
The confirmation image generation unit 127 generates a confirmation image used for adjustment of the apparatus 200 and sends it to the adjustment value calculation unit 129. An image that shows the positional relationship between the screen and the subject is generated and related to the adjustment values of the device, such as whether the alignment is correct, whether it has the correct resolution, and does not include extra noise. Confirm.
The adjustment value calculation unit 129 calculates an adjustment value necessary for eliminating the deviation from the expected value for the position of the screen frame, the signal intensity, and other environmental values, and the photographing unit control unit 161 and the top panel unit control unit. 171.
The adjustment value can also be directly designated by the operator via the adjustment value input means 151 configured by a data input device using a keyboard, a touch panel, or a mouse.

画像保存部130には、画像メモリなどで形成される画像保存手段131が設けられていて、画像情報が必要になったら簡単に読み出して利用できるようになっている。
画像表示部140には、画像表示手段141と確認画像表示手段143が設けられている。画像表示手段141は、乳がん診断に用いる画像として、乳房内に腫瘍、石灰化、がん組織などが存在しないかを確認するための乳房の断面画像や立体画像などを表示する。また、確認画像表示手段143は乳房断層画像撮影装置200の異常や不調を監視したり調整したりするために利用できる画像を表示する。特に、調整をオペレータが実施する場合には、確認画像表示手段143により表示された画像を観察しながら調整する必要がある。
The image storage unit 130 is provided with image storage means 131 formed by an image memory or the like, and can be easily read and used when image information is required.
The image display unit 140 is provided with an image display unit 141 and a confirmation image display unit 143. The image display unit 141 displays a cross-sectional image or a stereoscopic image of a breast for confirming whether a tumor, calcification, cancer tissue, or the like is present in the breast as an image used for breast cancer diagnosis. The confirmation image display unit 143 displays an image that can be used to monitor or adjust the abnormality or malfunction of the breast tomography apparatus 200. In particular, when the adjustment is performed by the operator, it is necessary to make an adjustment while observing the image displayed by the confirmation image display unit 143.

撮影部160は、撮影部制御手段161に支配される撮影部回転手段163、撮影部昇降手段165、X線検出部並進手段167、X線発生部並進手段169を備える。画像生成部110を駆動させた撮影手段111は、撮影手順を進行させるたびに、撮影部制御手段161にトリガー信号を供給して、撮影部回転手段163と撮影部昇降手段165を介してX線発生手段113とX線検出手段115を搭載した架台16の回転および高さを次に決められた位置に調整する。また、X線検出手段115とX線発生手段113あるいは被検体Bすなわち回転軸Aまでの距離を加減して検出感度を調整することもできる。   The imaging unit 160 includes an imaging unit rotation unit 163 controlled by the imaging unit control unit 161, an imaging unit lifting / lowering unit 165, an X-ray detection unit translation unit 167, and an X-ray generation unit translation unit 169. The imaging unit 111 that has driven the image generation unit 110 supplies a trigger signal to the imaging unit control unit 161 every time an imaging procedure is performed, and X-rays are transmitted via the imaging unit rotation unit 163 and the imaging unit elevating unit 165. The rotation and height of the gantry 16 on which the generation means 113 and the X-ray detection means 115 are mounted are adjusted to the next determined position. Further, the detection sensitivity can be adjusted by adjusting the distance to the X-ray detection means 115 and the X-ray generation means 113 or the subject B, that is, the rotation axis A.

天板部170は、天板部制御手段171に支配される天板並進手段173と天板昇降手段175で構成される。被検体Bに照射するコーンビームCの位置は、架台16の昇降で容易に調整することができるが、相対的な関係にあるので、天板12を昇降して高さを調整することによっても可能である。また、左右の乳房を切り替えて診断するときには、架台16の回転軸Aと乳房の位置を合わせ直す必要がある。特に、天板12に左右の乳房に合わせて2個の穴が開けられている場合には、他方の穴を回転軸Aの位置まで並進させて位置合わせすることになる。   The top plate portion 170 includes a top plate translation means 173 and a top plate lift means 175 controlled by the top plate control means 171. The position of the cone beam C irradiating the subject B can be easily adjusted by raising and lowering the gantry 16, but since it is in a relative relationship, the height can be adjusted by raising and lowering the top 12 as well. Is possible. Further, when making a diagnosis by switching the left and right breasts, it is necessary to realign the rotation axis A of the gantry 16 with the position of the breast. In particular, when the top plate 12 has two holes that are aligned with the left and right breasts, the other hole is translated to the position of the rotation axis A for alignment.

診断時には、被検者Pが天板12上にのぼり、うつ伏せになって乳房Bを天板12の穴14に落とすと、乳房Bが、X線発生装置20とX線検出装置18を搭載した架台16の回転軸Aの近くに垂れ下がって、観測位置に収まる。そこで、乳房断層画像撮影装置200を始動すると、架台16が回転する間、撮影手段111が所定の角度ごとにトリガーを発生してX線発生手段113にコーンビームCを放射させ、X線検出手段115が乳房BのX線透過画像を生成して画像信号を画像処理部120に送信する。
乳がんは乳房の根元部分によく発生するので、架台16は根元位置を照射しながら周回して危険部位を精査する。
At the time of diagnosis, when the subject P climbs on the top board 12 and becomes prone and drops the breast B into the hole 14 of the top board 12, the breast B carries the X-ray generator 20 and the X-ray detector 18. It hangs down near the rotation axis A of the gantry 16 and falls within the observation position. Therefore, when the breast tomographic imaging apparatus 200 is started, the imaging means 111 generates a trigger at every predetermined angle while the gantry 16 rotates, causing the X-ray generation means 113 to emit the cone beam C, and the X-ray detection means. 115 generates an X-ray transmission image of the breast B and transmits an image signal to the image processing unit 120.
Since breast cancer often occurs at the base of the breast, the gantry 16 circulates while irradiating the base position and examines the dangerous part.

図3は被検体の乳房とX線発生装置とX線検出装置の位置関係を説明する図面である。
X線CTを使って検出したい主な対象は乳房内の石灰化で、石灰化は骨と同様に影像がクリアになるため、かなり小さなものでも装置の分解能さえ大きければはっきりと検出することができる。しかし、分解能を大きくするためX線検出装置18における検出素子当たりの被測定部分の面積を小さくとれば、図3(a)に示すように、乳房Bの先端部がX線検出装置18の画面からはみ出てしまう。また、大きな乳房を対象とするときにも、画面からはみ出して乳頭付近の情報を得ることができない場合が生じる。一方、大きな乳房でも全体が1画面に収納されるほど画面当たりの被検体面積を大きくとれば、小さな石灰化を見落として、早期検診の効果を棄却することになる。
FIG. 3 is a drawing for explaining the positional relationship among the breast of the subject, the X-ray generator, and the X-ray detector.
The main object to be detected using X-ray CT is calcification in the breast, and since calcification has a clear image like bone, it can be clearly detected even if the resolution of the device is large enough . However, if the area of the portion to be measured per detection element in the X-ray detection device 18 is reduced in order to increase the resolution, the tip of the breast B is the screen of the X-ray detection device 18 as shown in FIG. It will stick out. In addition, even when a large breast is targeted, there may be a case where information on the vicinity of the nipple cannot be obtained outside the screen. On the other hand, if the subject area per screen is increased so that the entire large breast can be accommodated on one screen, the effect of early screening will be rejected by overlooking small calcification.

そこで、本実施形態に係る乳房断層画像撮影装置200は、架台16を回転させてX線発生装置20とX線検出器18を上記乳房を通す穴14の周りに回転させるとともに、架台16が回転軸Aに垂直な面内で周回する間に定角度間隔でX線透過画像を取得する第1の撮影工程に加えて、撮影部昇降手段165により架台16を昇降させる駆動軸を備えて、図3(b)に示すように、架台16を上記天板12に対して相対的に回転軸方向に推移させ周回しながら定角度間隔でX線透過画像を取得する第2の撮影工程を実行させる制御装置を備える。
これにより、十分な空間分解能を確保しながら乳房Bの先端部分についても観察するので、乳房Bの全体に亘って感度よく石灰化あるいは腫瘍を検出することができ、乳がんの早期発見をして診断効果を高めることができる。
Therefore, the breast tomography apparatus 200 according to the present embodiment rotates the gantry 16 to rotate the X-ray generator 20 and the X-ray detector 18 around the hole 14 through which the breast passes, and the gantry 16 rotates. In addition to the first imaging step of acquiring X-ray transmission images at constant angular intervals while circling in a plane perpendicular to the axis A, a driving shaft for raising and lowering the gantry 16 by the imaging unit elevating means 165 is provided. As shown in FIG. 3 (b), the second imaging step of acquiring X-ray transmission images at constant angular intervals is performed while moving the gantry 16 relative to the top plate 12 in the direction of the rotation axis and turning around. A control device is provided.
As a result, the distal end portion of the breast B is also observed while ensuring sufficient spatial resolution, so that the calcification or tumor can be detected with high sensitivity over the entire breast B, and breast cancer is detected early and diagnosed. The effect can be enhanced.

また、第2の撮影工程において、1周ごとに周方向に所定角度シフトした位置を起点として周回を始めるようにすれば、多数の画像を用いることによりノイズを低水準に抑えるのみならず、第1撮影工程と第2撮影工程において取得したX線透過画像同士が異なる方向から撮影したものとなって、アーチファクトを減少させて良質のX線断層画像を得ることができる。   In addition, in the second imaging step, if the circuit starts around a position shifted by a predetermined angle in the circumferential direction every round, not only the noise can be suppressed to a low level by using a large number of images, but also the first imaging process. X-ray transmission images acquired in the first imaging process and the second imaging process are acquired from different directions, and artifacts can be reduced to obtain a high-quality X-ray tomographic image.

図4はX線透過画像撮影時のX線発生装置20の軌跡を表した斜視図、図5は軌跡の(a)平面図と(b)立面図である。黒丸は撮影時のX線発生装置の位置を表し、番号は撮影順を表す。X線検出装置18は、乳房Bを挟んでX線発生器20と対向する位置にあり、架台16が垂直方向に移動するとX線発生器20と一緒に同じ距離だけ移動する。
乳房BがX線コーンビームCから溢れたときに、架台16を軸方向にシフトして複数回回転して撮影する場合、それぞれ撮影時における角度が周方向に重ならないようにして撮影することにより、角度分解能を向上させることができる。
FIG. 4 is a perspective view showing a trajectory of the X-ray generator 20 at the time of X-ray transmission image capturing, and FIG. 5 is a (a) plan view and (b) elevation view of the trajectory. A black circle represents the position of the X-ray generator at the time of imaging, and a number represents the imaging order. The X-ray detection device 18 is located at a position facing the X-ray generator 20 across the breast B, and moves the same distance together with the X-ray generator 20 when the gantry 16 moves in the vertical direction.
When the breast B overflows from the X-ray cone beam C, when the gantry 16 is shifted in the axial direction and is rotated a plurality of times, imaging is performed so that the angles at the time of imaging do not overlap in the circumferential direction. , The angular resolution can be improved.

臨床研究でも、1回転当たり300枚撮影した例があるが、図4,5では、簡単のため、1周当たりの撮影枚数を8枚としたものである。撮影間隔は45度となるが、1周目と2周目でそれぞれ同じ撮影枚数とし、第2周の撮影開始位置を22.5度ずらしてある。すなわち、乳房Bの根元で水平面内を1周する第1撮影工程では、撮影開始位置を基準として、0度から315度まで45度おきに8回撮影し、スパイラル状に撮影する第2撮影工程においては、22.5度を開始点として、337.5度まで45度おきに8回撮影している。16枚のX線透過画像は乳房Bをそれぞれ別の方向から撮影したものになる。
これら16枚のX線透過画像を用いれば、アーチファクトの少ない良質のCT画面を得ることができる。
In clinical research, there are examples of taking 300 images per rotation, but in FIGS. 4 and 5, the number of images taken per round is 8 for simplicity. The shooting interval is 45 degrees, but the same number of shots is taken for the first and second rounds, and the shooting start position for the second round is shifted by 22.5 degrees. In other words, in the first imaging step of making a round in the horizontal plane at the base of the breast B, the second imaging step is performed in which images are taken eight times at 45 degrees from 0 degrees to 315 degrees and imaged in a spiral shape with reference to the imaging start position. In this example, 8 images are taken every 45 degrees from 22.5 degrees to 337.5 degrees. The 16 X-ray transmission images are obtained by imaging the breast B from different directions.
If these 16 X-ray transmission images are used, a high-quality CT screen with few artifacts can be obtained.

また、図6は、本実施形態の別の実施態様における撮影位置を示す(a)平面図と(b)立面図である。この実施態様では、X線検出装置18とX線発生器20の位置を軸方向にずらしては、それぞれ同じ回転当たり撮影枚数で、水平面内を各1周しながらX線透過画像を取得するものである。図では、乳房Bの根元で1周する第1撮影工程の他に、第2撮影工程として2個の水平回転軌道を設けている。それぞれの水平回転軌道において撮影開始位置は15度ずつシフトしている。すなわち、第1撮影工程では0度から315度まで45度おきに8回撮影し、第2撮影工程の初めの1周では15度から330度まで45度おきに8回撮影し、第2撮影工程の後の1周では30度から345度まで45度おきに8回撮影している。   FIGS. 6A and 6B are (a) a plan view and (b) an elevation view showing a photographing position in another embodiment of the present embodiment. In this embodiment, by shifting the positions of the X-ray detection device 18 and the X-ray generator 20 in the axial direction, X-ray transmission images are acquired with the same number of shots per rotation, while making one round of the horizontal plane. It is. In the figure, in addition to the first imaging step that makes one round at the base of the breast B, two horizontal rotation trajectories are provided as the second imaging step. The photographing start position is shifted by 15 degrees in each horizontal rotation trajectory. That is, in the first shooting process, 8 shots are taken every 45 degrees from 0 to 315 degrees, and in the first lap of the second shooting process, 8 shots are taken every 45 degrees from 15 degrees to 330 degrees. In one lap after the process, images are taken eight times at intervals of 45 degrees from 30 degrees to 345 degrees.

本実施態様の利点は、角度分解能が向上するばかりでなく、回転軸方向にシフトして固定してから回転運動をさせるので、機構的に簡単な制御でよいこと、再構成演算も回転スキャンのみを扱うのでアルゴリズムが単純化することなどにある。   The advantage of this embodiment is that not only the angular resolution is improved, but also the rotational movement is performed after shifting and fixing in the direction of the rotation axis, so that the mechanically simple control is sufficient, and the reconstruction calculation is also only the rotational scan. Is to simplify the algorithm.

図7は、本実施形態のさらに別の実施態様における撮影位置を示す(a)平面図と(b)立面図である。この実施態様では、乳房Bの根元で1周する第1撮影工程の他に、第2撮影工程としてX線検出装置18とX線発生器20の位置を軸方向にずらしながら、第1撮影工程に対して回転当たり撮影枚数が半分になるようにほぼ1周してX線透過画像を取得するものである。すなわち、第1撮影工程では0度から315度まで45度おきに8回撮影し、第2撮影工程では開始点をずらして、67.5度から337.5度まで90度おきに4回撮影している。   FIG. 7A is a plan view and FIG. 7B is an elevation view showing a photographing position in still another embodiment of the present embodiment. In this embodiment, in addition to the first imaging process that makes one round at the base of the breast B, as the second imaging process, the first imaging process is performed while the positions of the X-ray detection device 18 and the X-ray generator 20 are shifted in the axial direction. In contrast, an X-ray transmission image is acquired by making one round so that the number of shots per rotation is halved. In other words, in the first shooting process, shooting is performed 8 times at intervals of 45 degrees from 0 degrees to 315 degrees, and in the second shooting process, the starting point is shifted and shooting is performed 4 times at intervals of 90 degrees from 67.5 degrees to 337.5 degrees. is doing.

乳房Bは根元で最も太く先端に近づくほど細くなるので、スパイラル撮影では撮影枚数を減少させても、水平面内回転だけと比べれば角度分解能は向上し、図3に示す撮影方法と比較しても大きな低下はない。一方、図3における方法と比較すると、スパイラル撮影における撮影枚数が減少するため、被爆が低減する効果がある。合計12枚のX線透過画像は、それぞれ撮影角度に重なりはなく、アーチファクトの少ない良質のX線断層画像を得ることができる。   Since the breast B is thickest at the root and becomes thinner as it approaches the tip, even if the number of shots is reduced in spiral shooting, the angular resolution is improved as compared with only rotation in the horizontal plane, and even compared with the shooting method shown in FIG. There is no major decline. On the other hand, compared with the method in FIG. 3, the number of shots in spiral shooting is reduced, so that there is an effect of reducing exposure. A total of 12 X-ray transmission images can obtain high-quality X-ray tomographic images with little imaging angle and little artifact.

図8は、本実施形態のまた別の実施態様における撮影位置を示す(a)平面図と(b)立面図である。この実施態様では、乳房Bの根元で1周する第1撮影工程の他に、第2撮影工程としてX線検出装置18とX線発生器20の位置を軸方向にずらしながら、かつX線発生装置20を回転軸Aに近づけていくようにスパイラルにほぼ1周してX線透過画像を取得するものである。すなわち、第1撮影工程では0度から315度まで45度おきに8回撮影し、第2撮影工程では開始点をずらし、22.5度から337.5度まで45度おきに8回撮影しているが、この間に回転軸Aからの距離を減少させ、最後にはほぼ半減させている。   FIG. 8A is a plan view and FIG. 8B is an elevation view showing a photographing position in still another embodiment of the present embodiment. In this embodiment, in addition to the first imaging process that makes one round at the base of the breast B, X-ray generation is performed while the positions of the X-ray detector 18 and the X-ray generator 20 are shifted in the axial direction as the second imaging process. An X-ray transmission image is acquired by making one round of the spiral so that the apparatus 20 approaches the rotation axis A. In other words, in the first shooting process, 8 shots are taken every 45 degrees from 0 degrees to 315 degrees, and in the second shooting process, the start point is shifted and 8 shots are taken every 45 degrees from 22.5 degrees to 337.5 degrees. However, during this time, the distance from the rotation axis A is decreased, and finally it is halved.

乳房Bは先端に行くにしたがって細くなるので、X線発生装置20の位置をスパイラルに移動させるにつれて、回転軸Aからの距離を短くすることにより、拡大撮影が進むことになる。これにより、乳房Bの先端部分の拡大率が大きくなり、実質的な角度分解能が向上して、異常を感度よく発見することができる。ただし、スパイラル撮影で取得したX線透過画像は拡大率が変化するので、拡大率を調整した後に再構成演算して断層画像とする必要がある。   Since the breast B becomes thinner as it goes to the tip, enlargement imaging proceeds by shortening the distance from the rotation axis A as the position of the X-ray generator 20 is moved in a spiral. As a result, the enlargement ratio of the distal end portion of the breast B is increased, the substantial angular resolution is improved, and an abnormality can be detected with high sensitivity. However, since the enlargement ratio of the X-ray transmission image acquired by spiral imaging changes, it is necessary to perform a reconstruction calculation after adjusting the enlargement ratio to obtain a tomographic image.

上記実施形態において、第2撮影工程における1周ごとの撮影枚数を、第1撮影工程の撮影枚数と同じか、整数分の1にしている。こうすることにより、乳房断層画像撮影装置における機構的制御や画像再構成時におけるFFTなどの画像処理が簡単化して装置コストが低減する効果がある。しかし、必ずしも1にする必要がないことはいうまでもない。
なお、第2撮影工程の要否は、主として乳房の大きさに従うので、オペレータが乳房の大きさを評価して判断したり、コンピュータが第1撮影工程で得られた何枚かの画像から乳頭先端が欠けているかを判定して自動設定するようにしたりすることができる。あるいは、位置決め確認用に低線量のプレショット撮影を行って、これに基づいて決定することもできる。
In the above-described embodiment, the number of shots per round in the second shooting step is the same as the number of shots in the first shooting step or is an integer. By doing so, it is possible to simplify the mechanical control in the breast tomographic imaging apparatus and image processing such as FFT at the time of image reconstruction, thereby reducing the cost of the apparatus. However, it goes without saying that it is not always necessary to set it to 1.
Note that the necessity of the second imaging step mainly depends on the size of the breast, so the operator can evaluate the breast size and make a judgment, or the computer can determine the nipple from several images obtained in the first imaging step. It is possible to determine whether the tip is missing and automatically set it. Alternatively, a low-dose pre-shot image can be taken for positioning confirmation, and the determination can be made based on this.

本発明により、乳がんの早期発見に資する乳房断層画像撮影装置を提供することができた。特に、乳房が大きく装置の分解能が問題になる場合にも、大きな乳房に対して適用できるサンプリング方法により分解能を高いX線透過画像を取得するので、乳がんの早期発見に役立つ乳房断層画像を得ることができる。   According to the present invention, a breast tomographic imaging apparatus that contributes to early detection of breast cancer can be provided. Especially when the breast is large and the resolution of the device becomes a problem, a high-resolution X-ray transmission image is acquired by a sampling method that can be applied to a large breast, so that a tomographic image useful for early detection of breast cancer is obtained. Can do.

本発明の1実施形態に係る乳房断層画像撮影装置の画像取得部について概念的に示した概念構成図である。It is a conceptual block diagram which showed notionally about the image acquisition part of the breast tomography apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本実施形態に係る乳房断層画像撮影装置の全体構成を説明するシステムブロック図である。It is a system block diagram explaining the whole structure of the breast tomography apparatus concerning this embodiment. 本実施形態における被検体とX線発生装置とX線検出装置の位置関係を説明する図面である。It is drawing explaining the positional relationship of the subject, X-ray generator, and X-ray detector in this embodiment. 本実施形態の1実施態様におけるX線透過画像撮影時のX線発生装置20の軌跡を表した斜視図である。It is a perspective view showing the locus of X-ray generation device 20 at the time of X-ray transmission image photography in one mode of this embodiment. 本実施態様におけるX線発生装置の軌跡の平面図と立面図である。It is the top view and elevation of the locus | trajectory of the X-ray generator in this embodiment. 本実施形態の別の実施態様におけるX線発生装置の軌跡の平面図と立面図である。It is the top view and elevation which show the locus | trajectory of the X-ray generator in another implementation of this embodiment. 本実施形態のさらに別の実施態様におけるX線発生装置の軌跡の平面図と立面図である。It is the top view and elevation which show the locus | trajectory of the X-ray generator in another implementation of this embodiment. 本実施形態のまた別の実施態様におけるX線発生装置の軌跡の平面図と立面図である。It is the top view and elevation which show the locus | trajectory of the X-ray generator in another implementation of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

200 乳房断層画像撮影装置
12 天板
14 乳房を通す孔
16 架台
18 X線検出器
20 X線発生装置
110 画像生成部
111 撮影手段
113 X線発生手段
115 X線検出手段
120 画像処理部
121 画像処理手段
123 画像補正手段
125 画像再構成手段
127 確認画像生成手段
129 調整値算出手段
130 画像保存部
131 画像保存手段
140 画像表示部
141 画像表示手段
143 確認画像表示手段
151 調整値入力手段
160 撮影部
161 撮影部制御手段
163 撮影部回転手段
165 撮影部昇降手段
167 X線検出部並進手段
169 X線発生部並進手段
170 天板部
171 天板部制御手段
170 天板部
171 天板部制御手段
173 天板並進手段
175 天板昇降手段
200 Breast Tomography Imaging Device 12 Top Plate 14 Breast Passing Hole 16 Base 18 X-ray Detector 20 X-ray Generation Device 110 Image Generation Unit 111 Imaging Unit 113 X-ray Generation Unit 115 X-ray Detection Unit 120 Image Processing Unit 121 Image Processing Means 123 Image correction means 125 Image reconstruction means 127 Confirmation image generation means 129 Adjustment value calculation means 130 Image storage section 131 Image storage means 140 Image display section 141 Image display means 143 Confirmation image display means 151 Adjustment value input means 160 Imaging section 161 Imaging unit control unit 163 Imaging unit rotation unit 165 Imaging unit lifting / lowering unit 167 X-ray detection unit translation unit 169 X-ray generation unit translation unit 170 Top plate unit 171 Top plate unit control unit 170 Top plate unit 171 Top plate unit control unit 173 Top Plate translation means 175 Top plate lifting means

Claims (8)

乳房を通す孔を備え被検者がうつ伏せに横臥して該孔から乳房を垂下する天板と、
コーン状のX線ビームを放射するX線発生装置と、該X線発生装置と対向して配置され該X線発生装置から放射されるX線の入射強度を検知するX線検知素子を面上に複数配置したX線検出器とを搭載して回転軸の周りを回転する架台と、
該天板と該架台の運動と該X線発生装置とX線検出器の作動を制御する制御装置であって、前記架台を回転させて前記X線発生装置と前記X線検出器を前記乳房の通る孔の周りに回転させるとともに、該架台が前記回転軸に垂直な面内で周回する間に定角度間隔でX線透過画像を取得する第1の撮影工程に加えて、該架台を前記天板に対して相対的に該回転軸方向に推移させ周回しながら定角度間隔でX線透過画像を取得する第2の撮影工程を実行させる制御装置と、
を備える乳房断層画像撮影装置。
A top plate with a hole through which the breast passes and the subject lying on his / her face down and hanging the breast from the hole;
An X-ray generator that emits a cone-shaped X-ray beam, and an X-ray detection element that is disposed opposite to the X-ray generator and detects the incident intensity of X-rays emitted from the X-ray generator A plurality of X-ray detectors mounted on the base and rotating around the rotation axis;
A control device for controlling the movement of the top plate and the gantry and the operation of the X-ray generator and the X-ray detector, wherein the gantry is rotated to move the X-ray generator and the X-ray detector to the breast In addition to the first imaging step of acquiring X-ray transmission images at a constant angle interval while rotating around the hole through which the gantry circulates in a plane perpendicular to the rotation axis. A control device that executes a second imaging step of acquiring X-ray transmission images at constant angular intervals while moving around in the direction of the rotation axis relative to the top plate;
A breast tomography apparatus comprising:
前記第2の撮影工程が、1周ごとに周方向に所定角度シフトした位置を起点として周回を始める、請求項1記載の乳房断層画像撮影装置。   2. The breast tomographic imaging apparatus according to claim 1, wherein the second imaging step starts to circulate starting from a position shifted by a predetermined angle in the circumferential direction every round. 前記第2の撮影工程が、前記回転軸方向に所定距離シフトした位置において該回転軸に垂直な面内で円回転してX線透過画像を取得する、請求項1または2に記載の乳房断層画像撮影装置。   3. The breast tomography according to claim 1, wherein the second imaging step acquires an X-ray transmission image by circularly rotating in a plane perpendicular to the rotation axis at a position shifted by a predetermined distance in the rotation axis direction. Image shooting device. 前記第2の撮影工程における撮影位置はらせん状に繋がる、請求項1または2に記載の乳房断層画像撮影装置。   The breast tomographic imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging positions in the second imaging step are connected in a spiral shape. 前記第2の撮影工程における撮影位置は、撮影が進むにつれて前記回転軸に近づく、請求項4記載の乳房断層画像撮影装置。   The breast tomographic imaging apparatus according to claim 4, wherein an imaging position in the second imaging step approaches the rotation axis as imaging progresses. 前記第2の撮影工程における撮影回数は、前記第1の撮影工程における撮影回数と同数、または周回しながら撮影する1回転ごとに回転数分の1である、請求項3または4記載の乳房断層画像撮影装置。   5. The breast tomography according to claim 3, wherein the number of imaging in the second imaging step is the same as the number of imaging in the first imaging step, or is 1 / number of rotations for each rotation of imaging while rotating. Image shooting device. 前記第2の撮影工程における撮影回数は、前記第1の撮影工程における回数より少ない、請求項3または4記載の乳房断層画像撮影装置。   The breast tomographic imaging apparatus according to claim 3 or 4, wherein the number of imaging in the second imaging process is smaller than the number of imaging in the first imaging process. 前記第1の撮影工程において取得した画像もしくは別途取得したプレショット画像に基づいて、前記第1の撮影工程で乳房全体のX線透過画像を取得できると判定された場合は、前記第2の撮影工程を省略する、請求項1から7のいずれか1項に記載の乳房断層画像撮影装置。   When it is determined that an X-ray transmission image of the whole breast can be acquired in the first imaging step based on the image acquired in the first imaging step or a pre-shot image acquired separately, the second imaging The breast tomographic imaging apparatus according to claim 1, wherein the step is omitted.
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