JP2010269042A

JP2010269042A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2010269042A
Application number: JP2009124847A
Authority: JP
Inventors: Shuhei Murakami; 周平村上
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2029-05-25
Also published as: JP5634684B2

Abstract

【課題】スキャノグラム像の撮影範囲を広くし、適切なスキャノグラム像を取得できるX線CT装置を提供する。
【解決手段】被検体にX線を照射するX線源１０１Ｓと、X線源に対向配置され、被検体を透過したX線を検出するX線検出器１０６Ｓと、X線源とX線検出器の間に配置される被検体を被検体の体軸方向に移動させる寝台１０５と、被検体の体軸方向に寝台を移動させながら、X線源から被検体にX線を照射させ、X線検出器により検出された被検体を透過したX線をX線透過データとして収集し、収集されたX線透過データに基づいて被検体のスキャノグラム像を生成するスキャノグラム像生成手段を備える。スキャノグラム像生成手段は寝台の移動速度に応じてX線透過データを収集するタイミングを制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、X線CT装置に関し、特にスキャノグラム像撮影時の被曝量低減に関する。

X線CT装置とは、被検体にＸ線を照射するX線源と、被検体を透過したＸ線量を投影データとして検出するX線検出器と、を被検体の周囲で回転させることにより得られる複数角度からの投影データを用いて被検体の断層画像を再構成し、再構成された断層画像を表示するものである。X線CT装置で表示される画像は、被検体の中の臓器の形状を描写するものであり、画像診断に使用される。

近年、X線CT装置を用いた断層画像撮影時の被曝線量の低減について注目が集まっている。X線CT装置を用いて被検体の断層画像を撮影する際には、まず被検体に対しスキャノグラム撮影が行われ、スキャノグラム像が取得される。スキャノグラム撮影とは、被検体が載置される寝台を被検体の体軸方向へ等速移動させながら、静止させた状態のX線源から被検体にX線を照射させることにより行われる透視撮影である。被曝線量の低減という観点においては、スキャノグラム撮影時についても考慮する必要がある。特許文献1では被検体の体軸方向の位置に応じて照射線量を制御することにより、スキャノグラム撮影時の被曝線量を低減している。

特開2006-340831号公報

しかしながら、特許文献1では、寝台が移動開始する加速期間と移動停止前の減速期間のスキャノグラム撮影に関して配慮がなされていなかった。すなわち、特許文献1は、寝台が等速移動している期間のみスキャノグラム撮影を行うもので、スキャノグラム撮影の撮影範囲が等速移動している期間に限定されるものであり、スキャノグラム撮影の撮影範囲が狭くなっていた。

そこで本発明の目的は、スキャノグラム撮影の撮影範囲を広くし、適切なスキャノグラム像を取得できるX線CT装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、被検体にX線を照射するX線源と、前記X線源に対向配置され前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、前記X線源と前記X線検出器の間に配置される前記被検体を前記被検体の体軸方向に移動させる寝台と、前記被検体の体軸方向に前記寝台を移動させながら、前記X線源から前記被検体にX線を照射させ、前記X線検出器により検出された前記被検体を透過したX線をX線透過データとして収集し、収集された前記X線透過データに基づいて前記被検体のスキャノグラム像を生成するスキャノグラム像生成手段を備えたX線CT装置であって、前記スキャノグラム像生成手段は前記寝台の移動速度に応じてX線透過データを収集するタイミングを制御することを特徴とする。

本発明によれば、スキャノグラム像の撮影範囲を広くし、適切なスキャノグラム像を取得可能なX線CT装置を提供することができる。

本発明の全体構成を説明するための図本発明の処理の流れを説明するための図ステップS202の処理の流れを説明するための図寝台速度カーブに対するX線透過データ収集間隔及びX線管電流波形の第一の例を示す図寝台速度カーブに対するX線透過データ収集間隔及びX線管電流波形の第二の例を示す図寝台速度カーブに対するX線透過データ収集間隔及びX線管電流波形の第三の例を示す図

本発明を適用してなるX線CT装置について図を用いて説明する。
図1は本発明を適用したX線CT装置1の全体構成図である。X線CT装置1はスキャンガントリ部100と操作卓120とを備える。

スキャンガントリ部100は、X線管101と、回転円盤102と、コリメータ103と、X線検出器106と、データ収集装置107と、寝台105と、ガントリ制御装置108と、寝台制御装置109と、X線制御装置110と、を備えている。X線管101は寝台105上に載置された被検体にX線を照射する装置である。コリメータ103はX線管101から照射されるX線の放射範囲を制限する装置である。回転円盤102は、寝台105上に載置された被検体が入る開口部104を備えるとともに、X線管101とX線検出器106を搭載し、被検体の周囲を回転するものである。X線検出器106は、X線管101と対向配置され被検体を透過したX線を検出することにより透過X線の分布を計測する装置であり、多数のX線検出素子を回転円盤102の回転方向に配列したもの、若しくは回転円盤102の回転方向と回転軸方向との2次元に配列したものである。データ収集装置107は、X線検出器106で検出されたX線量をデジタルデータとして収集する装置である。ガントリ制御装置108は回転円盤102の回転を制御する装置である。寝台制御装置109は、寝台105の上下前後動を制御する装置である。X線制御装置110はX線管101に入力される電力を制御する装置である。

操作卓120は、入力装置121と、画像演算装置122と、表示装置125と、記憶装置123と、システム制御装置124とを備えている。入力装置121は、被検体氏名、検査日時、撮影条件などを入力するための装置であり、具体的にはキーボードやポインティングデバイスである。画像演算装置122は、データ収集装置107から送出される計測データを演算処理してCT画像再構成を行う装置である。表示装置125は、画像演算装置122で作成されたCT画像を表示する装置であり、具体的にはCRT(Cathode-Ray Tube)や液晶ディスプレイ等である。記憶装置123は、データ収集装置107で収集したデータ及び画像演算装置122で作成されたCT画像の画像データを記憶する装置であり、具体的にはHD(Hard Disk)等である。システム制御装置124は、これらの装置及びガントリ制御装置108と寝台制御装置109とX線制御装置110を制御する装置である。

入力装置121から入力された撮影条件、特にX線管電圧やX線管電流などに基づきX線制御装置110がX線管101に入力される電力を制御することにより、X線管101は撮影条件に応じたX線を被検体に照射する。X線検出器106は、X線管101から照射され被検体を透過したX線を多数のX線検出素子で検出し、透過X線の分布を計測する。回転円盤102はガントリ制御装置108により制御され、入力装置121から入力された撮影条件、特に回転速度などに基づいて回転する。寝台105は寝台制御装置109によって制御され、入力装置121から入力された撮影条件、特にらせんピッチなどに基づいて動作する。

X線管101からのX線照射とX線検出器106による透過X線分布の計測が回転円盤102の回転とともに繰り返されることにより、様々な角度からの投影データが取得される。取得された様々な角度からの投影データは画像演算装置122に送信される。画像演算装置122は送信された様々な角度からの投影データを逆投影処理することによりCT画像を再構成する。再構成して得られたCT画像は表示装置125に表示される。

X線CT装置1を用いて、診断に必要な断層画像を取得するための標準的な手順を説明する。

(1)本撮影に先立ち、本撮影時の撮影位置と撮影範囲の設定に用いられるスキャノグラム像と呼ばれる投影像を取得するためスキャノグラム撮影が行われる。スキャノグラム撮影を行うには、回転円盤102が停止した状態で寝台105が回転円盤102の回転軸方向に移動させられながら、X線管101から被検体へX線が照射される。被検体を透過したX線はX線透過データとしてX線検出器106及びデータ収集装置107により収集される。寝台の位置毎に収集されたX線透過データに基づきスキャノグラム像が作成される。

(2)作成されたスキャノグラム像は表示装置125に表示される。操作者は、入力装置121を用いてスキャノグラム像上に本撮影時の撮影位置と撮影範囲を設定する。

(3)スキャノグラム像上に設定された撮影位置と撮影範囲に基づき、本撮影が実施される。

本発明では、上記手順の中の1）で行われるスキャノグラム撮影の撮影範囲を広くし、適切なスキャノグラム像の取得を可能とする。

図2に本実施例においてシステム制御装置124で実行される処理の流れを示し、各ステップについて以下で説明する。

(ステップS201)
システム制御装置124は、操作者が入力装置121を用いて設定したスキャノグラム撮影条件を取得する。スキャノグラム撮影条件としては、X線管電圧、X線管電流、X線照射角度、スキャノグラム撮影範囲、寝台速度が挙げられる。

X線管電圧はX線管101に印加される電圧である。X線管電流はX線管101に流れる電流である。X線管電流に比例したX線量がX線管101から被検体に照射される。X線照射角度は、回転円盤102の回転角度によって設定され、多くの場合、寝台105上に仰向けに載置された被検体の真正面からX線を照射する場合を0度、被検体の左手側からX線を照射する場合を90度と定義される。

スキャノグラム撮影範囲は、被検体の体軸方向の範囲であり、X線透過データの取得開始位置から終了位置までである。X線透過データの取得開始位置と終了位置は、回転円盤102の回転面に対する寝台105の相対位置で定義される。寝台速度は、寝台105が被検体の体軸方向に移動する速度である。寝台速度には、寝台が一定速度で移動している等速移動期間の速度と、寝台移動の加減速期間の速度がある。等速移動期間の速度は、予め定められるか、操作者が任意に設定可能としても良い。加減速期間の速度は、寝台が等速移動となるまで、もしくは停止するまでの速度の時間的変化を示す速度カーブで表される。多くの場合、速度カーブは寝台制御装置109の性能によって一義的に定められるが、被検体への負担を考慮し、操作者が任意に設定可能としても良い。

(ステップS202)
システム制御装置124は、S201で取得したスキャノグラム撮影条件に基づいて、寝台移動の加減速期間のX線照射条件とX線透過データの収集間隔を算出する。算出処理の流れについては後述する。

(ステップS203)
システム制御装置124は、S201で取得したスキャノグラム撮影条件及びS202で算出した寝台移動の加減速期間のX線照射条件に基づいて、X線制御装置110と寝台制御装置109を制御することによりスキャノグラム撮影を開始する。

(ステップS204)
システム制御装置124は、S201で定められた速度カーブに基づいて寝台105の移動を加速しながら、X線検出器106及びデータ収集装置107によりX線透過データを取得する。X線透過データの取得の最中に、X線管101から照射されるX線の照射条件及びX線透過データの収集間隔は、S202の算出結果に基づく。

(ステップS205)
システム制御装置124は、寝台移動の加速期間が終了したか否かを判定する。加速期間が終了していればS206へ進み、終了していなければS204へ戻る。

(ステップS206)
システム制御装置124は、寝台105を等速移動させながら、X線検出器106及びデータ収集装置107によりX線透過データを取得する。X線透過データの取得の最中に、X線管101から照射されるX線の照射条件及びX線透過データの収集間隔は、S201で取得したスキャノグラム撮影条件に基づく。

(ステップS207)
システム制御装置124は、寝台移動の等速期間が終了したか否かを判定する。等速期間が終了していればS208へ進み、終了していなければS206へ戻る。

(ステップS208)
システム制御装置124は、S201で定められた速度カーブに基づいて寝台105の移動を減速しながら、X線検出器106及びデータ収集装置107によりX線透過データを取得する。X線透過データの取得の最中に、X線管101から照射されるX線の照射条件及びX線透過データの収集間隔は、S202の算出結果に基づく。

(ステップS209)
システム制御装置124は、寝台移動の減速期間が終了したか否かを判定する。減速期間が終了していれば本実施例の処理の流れは終了となり、減速期間が終了していなければS208へ戻る。

以上説明した処理の流れにより、スキャノグラム撮影の撮影範囲を広くし、適切なスキャノグラム像を取得することができる。

次に図3を用いて、S202の寝台移動の加減速期間のX線照射条件とX線透過データの収集間隔を算出する算出処理の流れにおいてシステム制御装置124で実行される処理の流れを示し、各ステップについて以下で説明する。

(ステップS2021)
システム制御装置124は、S201で取得したスキャノグラム撮影条件の中から、等速期間の寝台速度、X線管電流、X線透過データ収集間隔を読み出す。

(ステップS2022)
システム制御装置124は、S201で取得したスキャノグラム撮影条件の中から、寝台移動の加減速期間の速度カーブを読み出す。

(ステップS2023)
システム制御装置124は、加減速期間のX線透過データ収集間隔を、等速期間の寝台速度及びX線透過データ収集間隔に基づいて算出する。

例えば、スキャノグラム像の体軸方向の空間分解能を一定にするため、次式を満たすように加速期間のX線透過データ収集間隔Δｔ₊及び減速期間のX線透過データ収集間隔Δｔ_-を算出する。

ここで、Δｔ₀は等速期間のX線透過データ収集間隔であり、ｖ₀は等速期間の寝台速度、ｖ₊は加速期間の寝台速度、ｖ_-は減速期間の寝台速度である。

数1により算出されたX線透過データ収集間隔に従ってデータ収集することにより、データ収集間隔の間に寝台が移動する距離が等しくなるので、スキャノグラム像の体軸方向の空間分解能を一定にすることができる。

(ステップS2024)
システム制御装置124は、加減速期間のX線管電流波形を、等速期間のX線管電流と、S2023で算出した加減速期間のX線透過データ収集間隔に基づいて算出する。

例えば、被検体の体軸方向においてスキャノグラム像の画像ノイズ量を一定にするため、次式を満たすように加速期間のX線管電流値XI₊及び減速期間のX線管電流値XI_-を算出する。

ここで、XI₀は等速期間のX線管電流値である。

数2により算出されたX線管電流値に従ってX線照射をすることにより、寝台が等距離移動する間に被検体に照射されるX線量が等しくなるので、スキャノグラム像の画像ノイズ量を一定にすることができる。その結果、被検体に対し過剰な被曝を与えることなく適切なスキャノグラム像を得ることができ、実質的に被検体の被曝線量を低減することができる。

図4に、寝台速度カーブに対するX線透過データ収集間隔及びX線管電流波形の第一の例を示す。スキャノグラム撮影中は寝台105が移動するが、説明の便宜上、図4においては寝台105と寝台105上の被検体401が静止しているものとし、寝台105に対してX線管101と検出器106が相対的に移動するように示している。X線管101SとX線400Sと検出器106Sはスキャノグラム撮影開始位置を示しており、X線管101EとX線400Eと検出器106Eはスキャノグラム撮影終了位置を示している。また、P+は加速期間、P0は等速期間、P-は減速期間を示している。なお、図4中のX線透過データ収集信号はデータ収集パルス波形を示しており、各パルス間の間隔がX線透過データ収集間隔に相当する。今回パルスが立ったタイミングで、前回パルスから今回パルスまでに被検体を透過したX線量の積算値がX線検出器106及びデータ収集装置107により収集される。

第一の例では、等速期間だけでなく加速期間及び減速期間にもスキャノグラム撮影を行うので、その分撮影範囲を広くすることができる。例えば、等速期間の寝台速度を200mm/s、加速期間及び減速期間をそれぞれ0.3ｓとすると、等速期間のみスキャノグラム撮影した場合よりも60mm広い範囲を撮影することができる。また寝台速度が速くなるにつれ、X線透過データ収集間隔を短くし、それとともに、管電流も大きくしているので、加減速期間の撮影データの画質を等速期間と同等にでき、実質的に被検体の被曝線量を低減することができる。

図5に、寝台速度カーブに対するX線透過データ収集間隔及びX線管電流波形の第二の例を示す。第二の例では、等速期間の途中でスキャノグラム撮影を終了させた場合である。具体的には、通常スキャノグラム撮影中には被検体に息止めをさせるが、被検体が息止めを我慢できずに呼吸を開始してしまい、呼吸開始以降のスキャノグラム撮影を終了させる場合に、図5に示すようなX線透過データ収集間隔及び管電流カーブを用いる。

図6に、寝台速度カーブに対するX線透過データ収集間隔及びX線管電流波形の第三の例を示す。第三の例では、加速期間ではスキャノグラム撮影を行わず、等速期間に達してからスキャノグラム撮影を開始し、寝台が停止するまでスキャノグラム撮影を計測させた場合である。具体的には、加速期間中に被検体が動いてしまうために、加速期間中のスキャノグラム撮影を行えない場合に、図5に示すようなX線透過データ収集間隔及びX線管電流波形を用いる。

図4乃至6に示したX線透過データ収集間隔及び管電流カーブを用いてスキャノグラム撮影を行うことにより、従来では等速期間でしかスキャノグラム撮影を行っていなかったのに対し、加速期間又は減速期間の少なくとも一方でスキャノグラム撮影を行うので、その分撮影範囲を広くすることができるとともに、加減速期間の撮影データの画質を等速期間と同等にできるので、実質的に被曝線量を低減することができる。

また、図4乃至6に示した寝台速度カーブ及びX線透過データ収集間隔、X線管電流波形の少なくとも一つをスキャノグラム像と並べて表示装置125に表示することで、スキャノグラム像と、寝台速度カーブ及びX線透過データ収集間隔、X線管電流波形との対応関係を操作者に示すことができる。

以上、本発明の実施例を述べたが、本発明はこれらに限定されるものではない。

1 X線CT装置、100 スキャンガントリ部、101 X線管、102 回転円盤、103 コリメータ、104 開口部、105 寝台、106 X線検出器、107 データ収集装置、108 ガントリ制御装置、109 寝台制御装置、110 X線制御装置、120 操作卓、121 入力装置、122 画像演算装置、123 記憶装置、124 システム制御装置、125 表示装置

Claims

被検体にＸ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線源に対向配置され前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の間に配置される前記被検体を前記被検体の体軸方向に移動させる寝台と、
前記被検体の体軸方向に前記寝台を移動させながら、前記Ｘ線源から前記被検体にＸ線を照射させ、前記Ｘ線検出器により検出された前記被検体を透過したＸ線をＸ線透過データとして収集し、収集された前記Ｘ線透過データに基づいて前記被検体のスキャノグラム像を生成するスキャノグラム像生成手段を備えたＸ線ＣＴ装置であって、
前記スキャノグラム像生成手段は前記寝台の加速期間または減速期間の移動速度に応じてＸ線透過データを収集するタイミングを制御することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記寝台の移動速度に応じて前記Ｘ線源が照射するＸ線量を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記制御手段は、前記寝台が等距離移動する間に被検体に照射されるＸ線量が実質的に等しくなるように加速期間または減速期間に前記Ｘ線源が照射するＸ線量を制御することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記スキャノグラム像生成手段が生成したスキャノグラム像を表示する表示装置をさらに備え、
前記表示装置は、前記スキャノグラム像とともに前記寝台の移動速度の速度カーブを表示することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記スキャノグラム像生成手段が生成したスキャノグラム像を表示する表示装置をさらに備え、
前記表示装置は、前記スキャノグラム像とともに前記Ｘ線源を流れるＸ線管電流の波形を表示することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。