JP2011050500A - Ｘ線ｃｔ装置およびスキャン開始制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 心電同期スキャンを安全・確実に実施できるようにする。
【解決手段】 心電計４０によって、投影データの収集前に取得した被検者の心拍数を心拍数メモリ４１に保存し、このときの心拍数に応じてＸ線ＣＴ装置のスキャン条件を設定する。そして、スキャン開始時に取得した心拍数を、心拍数メモリに保存されている心拍数と心拍数比較器４２で比較し、この比較結果がほぼ一致したときにスキャン開始スイッチ３９aの動作を有効にするようにした。
これにより、被検者の心拍数が心電同期スキャンに適した状態にあるときにのみ、心電同期スキャンの実施を可能とし、被検者の心拍数が心電同期スキャンに適さない状態にあるときに、不用意にスキャンを開始させて無駄なＸ線を照射させるような不都合を防止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被検者の心拍動に同期した時相の断層画像を得るＸ線ＣＴ装置および心電同期スキャンを開始する際のスキャン開始制御方法に関する。

例えば、心臓疾患の診断のために、拍動している心臓の断層画像を得ようとする場合、Ｘ線ＣＴ装置による心電同期スキャンが実行される。この心電同期スキャンは、被検者に心電計の電極を装着して心電図を得、心電図中の最も特異的なR波をトリガーとしてある一定時相の投影データを収集するものであり、収集した投影データを用いて画像再構成処理を施すことによって、所望の時相における心臓の断層画像を得ている。

この場合、Ｘ線ＣＴ装置のスキャンスピードが例えば０．５secで被検者の心拍数が６０／secのようなときは、投影データの収集位置がいつも同じ角度方向になってしまい、画像再構成に必要な被検者の３６０度方向（または、少なくとも１８０度方向）からの投影データが得られず、画像を再構成することができないことになる。このような不都合は、スキャンスピードが速くても遅くても、それに被検者の心拍数が同期すれば起こり得るものである。

そこで、心電同期スキャンを実行するに際して、被検者の心拍数を計測して、スキャンスピードとの関係において、被検者の心拍数が心電同期スキャンに適しているか否かを判断し、適していないと判断したときには、被検者の五感を刺激して心電同期スキャンに適した心拍数になるようにしてスキャンを実行するようにしたＸ線ＣＴ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−２６５４６４号公報

ところで、従来のＸ線ＣＴ装置では、通常スキャンスピードは一定であり、そのような前提のもとで、被検者の心拍数を心電同期スキャンに適するようにしていたが、心拍数を故意に変えようとしても個人差が多く、心電同期スキャンに適にするように安定した心拍数にすることは容易でなく、被検者への負担が大きかった。

近時、Ｘ線ＣＴ装置は、ダイレクトドライブ方式の採用などにより、例えば０．３５秒で回転部を1回転させて、被検者の３６０度方向からの投影データを収集することが可能となりキャンスピードを変更することも容易になった。更に、Ｘ線検出素子をスライス方向に例えば０．５mmピッチで３２０列配置したＸ線検出器の採用により、１６cm幅までの画像を１スキャンで得られるようにもなった。

このような、マルチスライス化と高速スキャンの実現に伴い、心電同期スキャンを実施するに当たって、被検者の心拍数に適したスキャンスピードやＸ線の曝射タイミングなどのスキャン条件を、被検者の心拍数に適するように設定できるようになった。そのため、被検者に対して五感に作用するような刺激を与えて、心拍数を心電同期スキャンに適するように故意に変えさせるような必要は少なくなり、被検者の負担も軽減されるようになった。

しかしながら、Ｘ線ＣＴ装置にスキャン条件として、被検者の安定した心拍数に適したスキャンスピードやＸ線の曝射タイミングなどを予め設定しておいたとしても、いざスキャンを開始すると、高速で回転する回転架台の回転音などに驚いたりして、被検者の心拍数が乱れてしまい、心電同期スキャンとしての所望のデータが得られなくなる場合が生ずるという問題があった。この場合は、被検者は無駄なＸ線被曝を受けてしまうことに繋がるものであった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。

上述の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、スキャンによって被検者の心拍動に同期した投影データを得るＸ線ＣＴ装置において、被検者の心拍数を取得する心拍数計測手段と、この心拍数計測手段によって、投影データの収集前に取得した前記被検者の心拍数に基づき、スキャン条件を設定するスキャン条件設定手段と、このスキャン条件設定手段にスキャン条件を設定したときの前記被検者の心拍数とスキャン開始時に前記心拍数計測手段によって取得される前記被検者の心拍数とを比較する比較手段と、この比較手段での比較結果がほぼ一致したときにスキャン開始を可能にするスキャン開始制御手段と、を具備することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、Ｘ線ＣＴ装置によって心電同期スキャンを開始する際のスキャン開始制御方法であって、呼吸練習によって、被検者の安定した心拍数を取得する第１のステップと、この第１のステップによって取得した心拍数に基づき、スキャン条件を設定する第２のステップと、スキャン開始に際して、新たに前記被検者の心拍数を取得する第３のステップと、この第３のステップによって取得した心拍数と、前記第１のステップで取得した心拍数とを比較する第４のステップと、この第４のステップでの比較結果がほぼ一致したときにスキャン開始を可能にする第５のステップとから成ることを特徴とする。

本発明によれば、被検者の心拍数が心電同期スキャンに適した状態にあるときにのみ、心電同期スキャンの実施を可能とし、被検者の心拍数が心電同期スキャンに適さない状態にあるときに、不用意にスキャンを開始させて無駄なＸ線を照射させるような不都合が防止される。従って、心電同期スキャンを安全・確実に実施でき、被検者の無駄なＸ線被曝を排除することができる。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置の一実施例の概略的な構成を示したブロック図である。 本発明に係るＸ線ＣＴ装置により、心電同期スキャンを実施する際の動作の流れを説明したフローチャートである。 本発明における他の実施例の動作の流れを説明したフローチャートである。

以下、本発明に係るＸ線ＣＴ装置およびスキャン開始制御方法の実施例について、図１ないし図３を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の一実施例の概略的な構成を示したブロック図である。このＸ線ＣＴ装置は大別すると、撮影部となる架台１０と、架台１０に被検者を位置づけるための寝台装置２０と、架台１０と寝台装置２０の動作を制御するとともに、撮影によって得たデータを基に画像再構成処理などを行うための制御装置３０と、被検者の心電図を取得するための心電計４０とから構成されている。

架台１０のほぼ中央部には開口部１１が形成されている。そして架台１０内には、図示しないが開口部１１を囲むように環状の回転部が設けられており、この回転部に丁度開口部１１を挟んで対向するように、Ｘ線管とＸ線検出器が配置されている。また、回転部にはＸ線管に管電流や管電圧を供給するための高電圧発生装置や、Ｘ線検出器で検出された透過データを積分してデジタル信号に変換するデータ収集システム（data acquisition system：以下、ＤＡＳと略称する。）が設けられている。さらに、回転部を回転させるための回転駆動部も設けられている。

なお、回転駆動部は、従来は架台１０の固定部に設けた電動機から、ベルトや歯車などを介して回転部を回転駆動するものが一般的であった。しかし近時、Ｘ線ＣＴ装置の高速化、高機能化に伴い、ベルトや歯車を使用せずに、ダイレクトドライブ（ＤＤ）モータ駆動方式により回転部を駆動するようになってきた。このダイレクトドライブ（ＤＤ）モータ駆動方式は、回転部に巻線を設けるとともに、架台の固定部に磁石を設け、回転部の巻線に電流を供給することによって、固定部の磁石からの磁束と回転部の巻線から発生する磁束とが反撥し、回転部がモータの回転子として直接的に無接触で回転駆動されるものである（例えば、特開２００２−７８７０３号公報参照。）。この場合、固定部に巻線を設けるとともに、回転部に磁石を設けるように、巻線と磁石の設置対象を逆にしても同様のダイレクトドライブモータ駆動方式が構成されることは言うまでもない。

寝台装置２０の上面には、被検者を載置する天板２１が設けられている。そして寝台装置２０の内部には、天板２１をスライドさせたり、寝台装置２０自体を上下動させたりするためのモータが設けられていて、後述する制御装置３０から供給される寝台制御信号に基づき、天板２１を架台１０の開口部１１側へスライドさせて、被検者を所望のスライス位置へ位置づけたり、所定のスキャン範囲にわたって連続的に移動させたりする。

制御装置３０は、システム全体を有機的に制御するためのコンピュータを主体とした中央処理装置３１と、各種制御プログラムが格納されているとともに、架台１０内のＤＡＳで収集される所定角度ごとの投影データなどを格納する記憶部３２と、架台１０内の回転駆動部を制御する駆動制御部３３と、設定されたスキャン条件でＸ線の曝射タイミングなどを制御するスキャン制御部３４と、寝台装置２０や天板２１の動作を制御する寝台制御部３５と、記憶部３２に格納される投影データに対して所定のアルゴリズムで処理して断層画像を生成する画像再構成部３６と、画像再構成部３６で生成された断層画像を保存する画像メモリ３７と、スキャン条件などの参照データや画像再構成された断層画像などを表示するモニタ３８と、キーボートを始めマウスやトラックボール、ジョイスティックなどのポインティングデバイスを有し、操作者の各種指示を入力する入力部３９を備えている。なお、入力部３９にはスキャン開始を指示する際に押されるスキャン開始スイッチ３９ａが設けられている。

心電計４０は、被検者に接着した電極を介して、被検者の心電信号を検出するものである。そして、検出した心電信号から被検者の心拍数を計算して、その心拍数から被検者がスキャン可能な状態にあるか否かを判断したり、スキャン可能であれば更にスキャンに適するように心拍数に応じて回転部の回転速度を微調整したり、心電同期スキャンのためのトリガー信号として利用したりしている。そのため、心電計４０の出力は制御装置３０へ供給される。

なお、心拍同期スキャンを実施する際には、通常、短時間ながら被検者に呼吸を止めてもらっている。そのため、スキャン開始前に呼吸練習を行って、気持ちを落ち着かせた状態で息止めができ、ひいては心拍数も変動しないようにする配慮がなされている。そのような理由から本発明では、制御装置３０に心拍数を記憶する心拍数メモリ４１と、心拍数比較器４２とを備えている。この心拍数メモリ４１は、スキャン開始前に呼吸練習により安定した状態にあるときの被検者の心拍数を記録するものであり、心拍数比較器４２は、心拍数メモリ４１に記録されている心拍数とスキャン開始時のリアルな心拍数とを比較するものである。

次に、上記のように構成された本発明に係るＸ線ＣＴ装置において、特に心拍同期スキャンを実施する際の動作について説明する。

心拍同期スキャンを実施する際には、被検者に心拍数が安定するように気持ちを落ち着かせてもらうことが必要となる。そのため、寝台装置２０の天板２１に横たわり、架台１０の開口部（撮影部）１１に位置づけた状態で、医師や放射線技師などの操作者の指示のもとで、被検者に深呼吸をして呼吸を整えたり呼吸停止の練習をしてもらったりする。この間、心電計４０から得られる心拍数がモニタ３８に表示される。

そこで操作者は、モニタ３８に表示される心拍数を観察しながら、被検者が安定したと判断したときに、入力部３９を操作して各種スキャン条件の設定をするとともに、そのときの心拍数を心拍数メモリ４１に記憶させる。これにより、スキャン準備が完了し、心拍数比較器４２は、リアルタイムに取得される被検者の心拍数と、心拍数メモリ４１に記憶されている心拍数とを比較し、心拍数比較器４２での比較結果が、所定の許容範囲内であればスキャンを可能とし、スキャン開始スイッチ３９ａをレディ状態とする。これを受けて、操作者がスキャン開始スイッチ３９ａを押せば、Ｘ線ＣＴ装置は所定の設定条件の下で心電同期スキャンを開始する。

しかし、心拍数比較器４２での比較結果が、所定の許容範囲外であればスキャン開始スイッチ３９ａはレディ状態にならず、スキャン開始を阻止するように作用する。すなわち、この状態で例えスキャン開始スイッチ３９ａを押したとしても、Ｘ線ＣＴ装置はスキャンを開始することはなく、勿論Ｘ線も曝射されることはない。

なお、スキャン開始スイッチ３９ａは、レディ状態になったときに例えば緑色に点灯するとともに、スキャン中は赤色に点灯するようにし、スキャン終了時には消灯するようにしておけば、操作者にとって動作状態を視覚的に容易に把握することができる。

また、心拍数比較器４２の比較結果を、スキャン開始操作に限らず、造影剤の注入操作に応用しても良い。すなわち、Ｘ線ＣＴ装置によるスキャンに際して、被検者へ図示しない造影剤注入機により、造影剤を注入して投影データを得る手法はよく知られているところである。そこで、スキャン開始スイッチ３９ａに連動するように造影剤注入開始スイッチを設けておき、心拍数比較器４２により、リアルタイムに取得される被検者の心拍数と、心拍数メモリ４１に記憶されている安定時の心拍数との比較結果が、所定の許容範囲内にあるときスキャンを可能とし、造影剤注入開始スイッチをレディ状態とする。これを受けて、操作者が造影剤注入開始スイッチを押せば、造影剤注入機が動作して被検者への造影剤の注入を開始するとともに、Ｘ線ＣＴ装置は所定の設定条件の下で心電同期スキャンを開始させるようにすることができる。

このような本発明に係るＸ線ＣＴ装置により、心電同期スキャンを実施する際の動作の流れをフローチャートで示すと図２のようになる。

すなわち、先ずステップ１として、被検者を寝台装置２０の天板２１に寝かせた状態で、架台１０の開口部（撮影部）１１に位置づける。もちろん被検者には心電計４０の電極を所定の位置に接着させておく。次にステップ２として、被検者に息止めを含む呼吸練習をしてもらい、心拍数が安定するように気持ちを落ち着かせてもらう。被検者の心拍数は、心電計４０から得られる心電図をもとに計算されてモニタ７８に表示されるので、操作者はこの表示される心拍数を見ながら、被検者が落ち着いたと判断したときに、入力部３９を操作して、そのときの心拍数を心拍数メモリ４１に記憶させる（ステップ３）。さらに操作者は、同じく入力部３９を操作して、被検者の安定時の心拍数に応じて、心電同期スキャンに適するように、回転部の回転速度を微調整したりスキャン条件を設定したりする（ステップ４）。

ここまでで心電同期スキャンの準備が整ったことになる。そこで、心電計４０を通してスキャン開始時の心拍数が取得される（ステップ５）ので、このときの心拍数を、心拍数比較器４２によって心拍数メモリ４１に保存されている心拍数と比較する（ステップ６）。その結果、両者の心拍数が同じか許容範囲内の差であれば、ステップ７へ進んで、スキャン開始を可能にする状態、すなわち、スキャン開始スイッチ３９ａを押せばスキャンが開始されるレディ状態とする。この状態になったことは、スキャン開始スイッチ３９ａを例えば緑色に点灯させることで操作者へ知らせることができる。そこで、操作者がスキャン開始スイッチ３９ａを押す（ステップ８）ことによって、ステップ９として、所定の設定条件下での心電同期スキャンが実行され、このとき、キャン開始スイッチ３９ａは例えば赤色の点灯に変わることになる。

なお、スキャン開始に当たり、造影剤の注入操作を伴う場合の動作は、図３に示すようなフローチャートのようになる。ここで、図３と図２を比較すれば、図３におけるステップ１１からステップ１７までは、図２におけるステップ１からステップ７までの動作と同様である。そこで、ステップ１８として造影剤注入開始スイッチを押すことによって、ステップ１９として、造影剤注入機が動作して被検者への造影剤の注入を開始するとともに、所定の設定条件下での心電同期スキャンが実行されることになる。

以上詳述したように本発明によれば、心電同期スキャンを実施する際に、被検者の心拍数が撮影前と撮影開始時とで異なるようなときには、例えスキャン開始スイッチ３９ａを押してもスキャンが開始されることのないように、所謂スキャン開始スイッチ３９ａをレディ状態にせず、撮影前と撮影開始時との心拍数が、一致するかその差が許容範囲内にあるときのみ、スキャン開始スイッチ３９ａをレディ状態とし、スキャン開始スイッチ３９ａを押すことによって、心電同期スキャンが実行できるようにしたものである。

従って、被検者の心拍数が心電同期スキャンに適した状態にあるときにのみ、心電同期スキャンの実施を可能とし、被検者の心拍数が心電同期スキャンに適さない状態にあるときに、不用意にスキャンを開始させて無駄なＸ線を照射させるような不都合を防止するので、心電同期スキャンを安全・確実に実施でき、被検者の無駄なＸ線被曝を排除することができる。

なお、本発明は上述の実施例に限定されることなく種々の態様での実施が可能である。例えば、本実施例で制御部３０に含められている駆動制御部３３やスキャン制御部３４を架台１０内に設けたり、寝台制御部３５を寝台装置２０内に設けたりしても良い。

１０ 架台
１１ 開口部
２０ 寝台装置
２１ 天板
３０ 制御装置
３１ 中央処理装置
３２ 記憶部
３３ 駆動制御部
３４ スキャン制御部
３５ 寝台制御部
３６ 画像再構成部
３７ 画像メモリ
３８ モニタ
３９ 入力部
３９a スキャン開始スイッチ
４０ 心電計
４１ 心拍数メモリ
４２ 心拍数比較器

Claims (3)

1. スキャンによって被検者の心拍動に同期した投影データを得るＸ線ＣＴ装置において、
   被検者の心拍数を取得する心拍数計測手段と、
   この心拍数計測手段によって、投影データの収集前に取得した前記被検者の心拍数に基づき、スキャン条件を設定するスキャン条件設定手段と、
   このスキャン条件設定手段にスキャン条件を設定したときの前記被検者の心拍数とスキャン開始時に前記心拍数計測手段によって取得される前記被検者の心拍数とを比較する比較手段と、
   この比較手段での比較結果がほぼ一致したときにスキャン開始を可能にするスキャン開始制御手段と、
   を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記スキャン開始制御手段は、操作者が操作するスキャン開始スイッチまたは造影剤注入開始スイッチを有効にするものであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. Ｘ線ＣＴ装置によって心電同期スキャンを開始する際のスキャン開始制御方法であって、
   呼吸練習によって、被検者の安定した心拍数を取得する第１のステップと、
   この第１のステップによって取得した心拍数に基づき、スキャン条件を設定する第２のステップと、
   スキャン開始に際して、新たに前記被検者の心拍数を取得する第３のステップと、
   この第３のステップによって取得した心拍数と、前記第１のステップで取得した心拍数とを比較する第４のステップと、
   この第４のステップでの比較結果がほぼ一致したときにスキャン開始を可能にする第５のステップと
   から成ることを特徴とするスキャン開始制御方法。

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