JP2011050509A - 画像再構成装置およびx線コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 セグメントEGR法により、高い時間分解能で、かつブレも小さな画像を再構成することを可能とする。
【解決手段】 主制御部27は、属する心拍周期が互いに異なり、かつ心臓の大きさが互いにほぼ同じである期間の組み合わせを検出する。主制御部27は、上記の検出した組み合わせの各期間のそれぞれに近い複数の期間にそれぞれ収集された投影データを組み合わせてハーフ投影データセットを生成し、このハーフ投影データセットに基づく再構成を行うように画像再構成部23を制御する。
【選択図】 図1
【解決手段】 主制御部27は、属する心拍周期が互いに異なり、かつ心臓の大きさが互いにほぼ同じである期間の組み合わせを検出する。主制御部27は、上記の検出した組み合わせの各期間のそれぞれに近い複数の期間にそれぞれ収集された投影データを組み合わせてハーフ投影データセットを生成し、このハーフ投影データセットに基づく再構成を行うように画像再構成部23を制御する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、X線を用いて多数の投影方向のそれぞれについて収集した被検体の投影データに基づいて被検体に関する画像を再構成する画像再構成装置および上記の投影データの収集および画像の再構成の機能をそれぞれ備えたX線コンピュータ断層撮影装置(CT装置)に関する。
コーン角が狭いCT装置では、X線管の1回転分のスキャンでは心臓全体に関する投影データを収集しきれない。そこで、遅いヘリカルピッチでヘリカルスキャンが行われる。これに対して、コーン角が広いCT装置では、X線管の1回転分のスキャン心臓全体に関する投影データを収集することができる場合がある。そしてこの場合には、寝台移動を伴わないボリュームスキャン(volume scan)により投影データを収集できる。
さて、CT装置を使用した心臓検査では、画像の時間分解能の向上が重要な課題の1つである。その課題に対する主要な対処法としては、ハーフ再構成法と心電同期再構成(EGR)法とを併用する、いわゆるハーフEGR法がある。周知の通りにこの方法は、操作者が指定した心拍位相を中心とし、かつX線管が180度+ファン角の角度範囲を回転する期間に収集されたハーフ投影データセットを切り出す。そしてこのハーフ投影データセットから画像を再構成する。なお、心拍位相とは、R波から次のR波までの期間を0〜100%で規格化し、当該期間内の時点を%値で表現したものである。
上記の方法であれば、360度分のスキャンを行う場合に比べて時間分解能の向上を図ることが可能ではあるが、X線管が180度+ファン角の角度範囲を回転するのに要する時間が時間分解能として制約される。このため、X線管が180度+ファン角の角度範囲を回転するのに要する期間のなかで起きる拍動に伴う心臓の大きさの変化に起因するボケなどによる画質の低下が避けられない。
ハーフEGR法よりも時間分解能が高い画像再構成法として、セグメントEGR法が知られている。セグメントEGR法では、複数心拍に相当する期間に収集された多数の投影データの中から、180度+ファン角の角度範囲内の各投影方向に関し、かついずれも特定の心拍位相に近いタイミングで取得された投影データを選出することによって、ハーフ投影データセットを得る。すなわち、異なる心拍周期のそれぞれで取得収集された投影データのうちから、ほぼ同じ心拍位相において取得された投影データを集めることによってハーフ投影データセットを得る。これにより、ハーフ投影データセットに含まれた各投影データの取得タイミングの時間差は大きくなるものの、特定の心拍位相を基準とした時間ずれが小さくなることから実質的な時間分解能が向上する。
しかしながら、心臓の運動状態は大きく変動することがあり、前述した定義の下での心拍位相が同じである2つの異なる時点における心臓の大きさが互いに等しくなる保証は無い。
このためセグメントEGR法においては、ハーフ投影データセットに含まれた複数の投影データがそれぞれ取得された複数の心拍周期の間に心臓の動きの再現性が無い場合には、再構成された画像にブレが生じてしまう恐れがあった。
特にボリュームスキャンの場合には、寝台移動が無いために複数の心拍周期のそれぞれに関する投影データどうしをスムーズにつなげることが困難で、再構成された画像におけるブレがヘリカルスキャンの場合よりも顕著になってしまう。
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、セグメントEGR法により、高い時間分解能で、かつブレも小さな画像を再構成することを可能とすることにある。
本発明の第1の態様による画像再構成装置は、多数の投影方向のそれぞれについての被検体の投影データをX線を用いて収集するスキャナによって、前記被検体内で拍動する撮影対象器官を含む撮影領域に関して前記撮影対象器官の拍動周期よりも短い周期毎に1つの画像を再構成するのに必要な量が収集される収集密度で少なくとも2つの心拍周期を含んだ収集期間にわたって収集された投影データに基づいて前記撮影領域の画像を再構成する画像再構成装置であって、必要角度範囲内の投影方向のそれぞれについて前記スキャナにより収集された投影データに基づいて前記撮影領域に関する画像を再構成する再構成手段と、属する拍動周期が互いに異なり、かつ前記撮影対象器官の大きさが互いにほぼ同じである期間の組み合わせを検出する検出手段と、前記検出手段により検出された組み合わせの各期間のそれぞれに近い複数の期間に前記収集手段によりそれぞれ収集された投影データを組み合わせて前記必要角度範囲分の投影データを含んだ再構成用データを生成する生成手段と、前記生成手段により生成された再構成用データに含まれた投影データに基づく再構成を行うように前記再構成手段を制御する制御手段とを備える。
本発明の第2の態様によるX線コンピュータ断層撮影装置は、多数の投影方向のそれぞれについての被検体の投影データをX線を用いて収集するスキャナと、前記被検体内で拍動する撮影対象器官を含む撮影領域に関して前記撮影対象器官の拍動周期よりも短い周期毎に1つの画像を再構成するのに必要な量が収集される収集密度で少なくとも2つの心拍周期を含んだ収集期間にわたって前記投影データが収集されるように前記スキャナを制御する手段と、必要角度範囲内の投影方向のそれぞれについて前記スキャナにより収集された投影データに基づいて前記撮影領域に関する画像を再構成する再構成手段と、属する拍動周期が互いに異なり、かつ前記撮影対象器官の大きさが互いにほぼ同じである期間の組み合わせを検出する検出手段と、前記検出手段により検出された組み合わせの各期間のそれぞれに近い複数の期間に前記収集手段によりそれぞれ収集された投影データを組み合わせて前記必要角度範囲分の投影データを含んだ再構成用データを生成する生成手段と、前記生成手段により生成された再構成用データに含まれた投影データに基づく再構成を行うように前記再構成手段を制御する制御手段とを備える。
本発明によれば、セグメントEGR法により、高い時間分解能で、かつブレも小さな画像を再構成することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は本実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置(以下、CT装置と称する)100の主要部の構成を示す図である。このCT装置100は、スキャンガントリ1とコンピュータ装置2とから構成される。スキャンガントリ1は、被検体200に関する投影データを収集するための構成要素である。スキャンガントリ1で収集された投影データは、コンピュータ装置2での画像再構成等の処理に供される。
スキャンガントリ1は、寝台10、X線管装置11、X線検出器12、架台回転駆動部13、高電圧発生部14、寝台駆動部15およびデータ収集部16を含む。
X線管装置11およびX線検出器12は、図示しない円環状の回転架台に対向関係で搭載されている。回転架台は、架台回転駆動部13により駆動されて回転する。このとき、X線管装置11とX線検出器12とが、同一の回転軸RAの軸周りを回転する。スキャンガントリ1は、X線管装置11およびX線検出器12の回転軌道の内側に、空洞(撮影空間)を形成している。すなわち、CT装置100は、いわゆる回転/回転(rotate/rotate)タイプをなす。しかし、固定/回転(stationary/rotate)タイプなどの他の様々な既知のタイプに対して本発明を適用可能である。
X線管装置11は、X線管11aおよびX線フィルタ11bを含む。X線管11aは、高電圧発生部14から電力供給を受けて、X線検出器12に向けてX線を放射する。X線フィルタ11bは、被曝低減のために低エネルギー成分を除去する。高電圧発生部14は、高電圧変圧器、フィラメント電流発生器および整流器を備える。この他に高電圧発生部14は、管電圧およびフィラメント電流を任意にまたは段階的に調整するために、管電圧切換器およびフィラメント電流切換器等を備えている。なおX線管装置11は、錐状(円錐状または角錐状)のいわゆるコーンビームとしてX線を放射する機能を備える。
X線検出器12は、複数のX線検出素子をそれぞれ含んだ複数の素子列を備える。これら複数の素子列は、回転軸RAに沿った方向に配列されている。複数のX線検出素子はそれぞれ、入射するX線の強度に応じた電気信号を出力する。
被検体200は、寝台10の天板10aに載置される。寝台10は、寝台駆動部15により駆動されて、天板10aをその長手方向(図1中の左右方向)に移動する。通常、この長手方向が回転軸RAと平行になるように寝台10が設置される。また通常、被検体200は、その体軸が回転軸RAに沿うように天板10aに載置される。かくして被検体200は、天板10aの移動に伴ってスキャンガントリ1の空洞内に挿入される。
データ収集部16は、X線検出器12の出力をスキャンデータとして収集し、コンピュータ装置2に供給する。なお、X線検出器12とデータ収集部16との間には、スリップリングや光通信などを用いたインタフェースが介挿される。これによりデータ収集部16は、回転架台を連続回転させながらX線検出器12の出力を収集できる。
コンピュータ装置2は、ガントリ制御部21、前処理部22、画像再構成部23、記憶部24、表示部25、操作卓26、主制御部27およびインタフェース部(IF部)28を備える。これらのガントリ制御部21、前処理部22、画像再構成部23、記憶部24、表示部25、操作卓26、主制御部27およびインタフェース部28は、データ/制御バス29を介して互いに接続されている。
ガントリ制御部21は、診断に必要なスキャンデータを得るためのスキャンが行われるようにスキャンガントリ1の動作を制御する。
前処理部22は、データ収集部16から供給されたスキャンデータに対して感度補正などの前処理を施す。前処理部22で前処理がなされた後のスキャンデータは、投影データとして記憶部24に格納される。
画像再構成部23は、記憶部24に格納された投影データに基づいて断層画像データを再構成する。画像再構成部23は、周知の様々な再構成法を適宜に使用して画像再構成を行うことができるが、それらの使用可能な再構成法にはハーフ投影データセットから断層画像データを再構成するものを少なくとも含む。
記憶部24は、上記の投影データの他に、画像再構成部23で再構成された断層画像データを一時的に記憶する。記憶部24としては、例えばHDD(hard disk drive)やRAM(random access memory)が利用できる。
表示部25は、記憶部24に記憶された断層画像データに基づいて断層画像を表示する。
操作卓26は、操作者が例えば撮影条件などの様々な情報や各種指示を入力するために設けられている。操作卓26は、操作画面を備える。
主制御部27は、既存のCT装置で実現されているような各種の動作を実現するようにCT装置100の各部の動作を総括制御する機能を備える。主制御部27は他に、次のような各種の機能を備える。主制御部27は、例えばプロセッサとメモリとを組み合わせて実現される。そして各種の機能は、上記プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。
上記の機能の1つは、時間的に互いにずれた多数の期間のそれぞれにて収集されたハーフ投影データセットに基づいて多数の比較用画像をそれぞれ再構成するように画像再構成部23を制御する。上記の機能の1つは、多数の比較用画像から心臓に相当する領域をそれぞれ抽出する。上記の機能の1つは、属する心拍周期が互いに異なり、かつ心臓の大きさが互いにほぼ同じである心拍位相の組み合わせを、上記の抽出した複数の領域の大きさの比較によって検出する。上記の機能の1つは、上記の検出した組み合わせに含まれる複数の拍動位相のそれぞれに近い複数の期間に収集された投影データを組み合わせてハーフ投影データセットを生成する。上記の機能の1つは、上記のように生成されたハーフ投影データセットに含まれた投影データに基づく再構成を行うように画像再構成部23を制御する。
インタフェース部28には、ECGユニット300などの外部装置が適宜に接続される。インタフェース部28は、接続された外部装置とコンピュータ装置2との間での情報の授受をインタフェースする。なおECGユニット300は、被検体200の生体信号としてのECG信号を検出し、このECG信号をコンピュータ装置2で取り扱うのに適した状態に調整した上でコンピュータ装置2へと供給する。
次に以上のように構成されたCT装置100の動作について説明する。
このCT装置100は、既存のCT装置で実現されている各種の撮影を行うことが可能であるが、これについての説明は省略する。そしてここでは、既存のCT装置では実現されていないCT装置100に特有の撮影動作について説明することとする。
図2はセグメントEGR法による画像再構成の際の主制御部27の処理手順を示したフローチャートである。
主制御部27はこの図2に示す処理を開始するのに先立って、被検体200の心臓を含んだ領域を複数の心拍周期に渡ってボリュームスキャンするようにガントリ制御部21に指示する。この指示に応じてのガントリ制御部21による制御の下に、投影データを収集するための動作がスキャンガントリ1にて実行される。そしてデータ収集部16で収集されたスキャンデータは、前処理部22での処理によって投影データとされた上で、記憶部24に記憶される。このとき、各投影データがどの投影方向に関して取得されたかと、各投影データがどの心拍周期のどの心拍位相で取得されたかとを識別可能とする管理情報も記憶部24に記憶される。なおCT装置100では、ECGユニット300が出力するECG信号のR波から次のR波までの期間を1つの心拍周期とする。そしてこの心拍周期を0〜100%で規格化して当該期間内の時点を%値で表現したものを心拍位相とする。ただし心拍周期の基準は、R波以外のタイミングに定めても良い。また心拍位相は、R波などの基準タイミングからの経過時間として表現しても良い。
ボリュームスキャンを3心拍周期以上に渡って行った場合、3つ以上の心拍周期のそれぞれで収集された投影データから選出した投影データよりなるハーフ投影データセットに基づいて画像再構成することも可能であるし、あるいは複数の断層画像データを再構成することも可能である。しかしながらここでは、ip番目および(ip+1)番目の2つの心拍周期B(ip),B(ip+1)のそれぞれで収集された投影データのみに着目し、1つのみの断層画像データを再構成する動作について説明する。
ステップSa1において主制御部27は、心拍周期B(ip),B(ip+1)内の所定の心拍位相毎のアキシャル画像を再構成するよう画像再構成部23を制御する。ここでのアキシャル画像の再構成には、例えば一般的なハーフ再構成法を用いる。アキシャル画像をどの心拍位相に関して再構成するかは任意であって良いが、例えば1%毎の心拍位相のそれぞれとする。この場合、1つの心拍周期につき100枚のアキシャル画像が再構成されることになる。これら複数のアキシャル画像は、記憶部24に記憶される。
ステップSa2において主制御部27は、ステップSa1で再構成された複数のアキシャル画像のそれぞれに関して、各アキシャル画像における心臓領域の大きさを測定する。これは具体的には、アキシャル画像を空気領域とそれ以外の領域とを区別する適切な閾値により2値化した上で、空気以外の領域の大きさ(面積)を測定することによって実現できる。
ステップSa3において主制御部27は、心拍周期B(ip),B(ip+1)に関して低速変動期間Nview(ip),Nview(ip+1)をそれぞれ検出する。低速変動期間とは、心臓の大きさの変化が小さい期間のことである。低速変動期間は例えば、ステップSa2において測定した大きさの時間変化量(微分値)が一定レベル以下である期間として検出すればよい。
図3は心拍周期B(ip),B(ip+1)における心臓領域の大きさの時間変化の一例を示した図である。図3において、左側のグラフが心拍周期B(ip)に、右側のグラフが心拍周期B(ip+1)にそれぞれ関する。
一般に心臓は、1つの心拍周期の中においては収縮末期および拡張中期においてその動きが小さいことが知られている。このため、低速変動期間の候補も、この収縮末期および拡張中期にそれぞれ検出されることになる。図3に示すように心拍周期B(ip),B(ip+1)のそれぞれにおける心臓の大きさの時間変化の様子に大きな違いが生じていたとしても、各心拍周期内における収縮末期および拡張中期はECG信号の変化傾向から容易に区別することができる。そこで、事前に、あるいはこの時点において、収縮末期および拡張中期のいずれを希望するかのユーザ指定を受け付けて、ユーザにより希望される方に近い低速変動期間の候補を低速変動期間とすれば良い。ただし、不整脈等の影響で収縮末期や拡張末期が認識できない場合もあるので、必ずしもユーザ指定を受け付ける必要はない。ここでは、心拍周期B(ip),B(ip+1)のいずれについても第2の候補が低速変動期間Nview(ip),Nview(ip+1)として検出されることとする。あるいは、心拍周期B(ip)についての低速変動期間の各候補と心拍周期B(ip+1)についての低速変動期間の各候補とで心臓の大きさの代表値(最小値、最大値、あるいは平均値など)を比較し、その差が最小と成る組み合わせに含まれる候補どうしを低速変動期間Nview(ip),Nview(ip+1)として検出しても良い。
ステップSa4において主制御部27は、心拍周期B(ip),B(ip+1)のそれぞれに関してチューブポジションTB0(ip),TB0(ip+1)をそれぞれ設定する。具体的には主制御部27は、図4に示すように低速変動期間Nview(ip),Nview(ip+1)のそれぞれの中央の位相として、心拍周期B(ip),B(ip+1)のそれぞれに関してゲーティングポイントGP(ip),GP(ip+1)をそれぞれ定める。そして主制御部27は、ゲーティングポイントGP(ip),GP(ip+1)のそれぞれにおける投影方向をチューブポジションTB0(ip),TB0(ip+1)としてそれぞれ設定する。
図5はチューブポジションTB0(ip),TB0(ip+1)の設定例を示す図である。
ステップSa5において主制御部27は、心拍周期B(ip),B(ip+1)のそれぞれに関するパッチP(ip),P(ip+1)の成長を開始する。ここでパッチP(ip),P(ip+1)とは、チューブポジションTB0(ip),TB0(ip+1)を中心とした図5に示すような角度範囲を指す。そしてパッチの成長とは、パッチの幅を一定の速度(以下、成長速度と称する)で増大させることである。パッチP(ip),P(ip+1)のそれぞれの成長速度は互いに等しい固定値としても良いが、ここでは低速変動期間Nview(ip),Nview(ip+1)の大きさに応じてパッチP(ip),P(ip+1)のそれぞれの成長速度dPSp(ip),dPSp(ip+1)をそれぞれ定める。図4に示すようにNview(ip)<Nview(ip+1)なる関係にあるならば、図6に示すようにdPSp(ip)<dPSp(ip+1)なる関係となるように成長速度dPSp(ip),dPSp(ip+1)が定められる。なお、低速変動期間が大きい心拍周期に関する成長速度が低速変動期間が小さい心拍期間の成長速度よりも大きく設定されれば、低速変動期間の大きさと成長速度との関係は任意であって良く、その条件を満たすように予め定めたルールに従って設定されれば良い。
ステップSa6において主制御部27は、パッチP(ip),P(ip+1)の成長が完了するのを待ち受ける。そして、パッチP(ip)の一部領域とパッチP(ip+1)の一部領域との組み合わせにより180度+ファン角の連続した角度範囲をカバーできるまでパッチP(ip),P(ip+1)を成長させたならば、主制御部27はパッチの成長が完了したと判断する。そしてこの場合に主制御部27は、ステップSa6からステップSa7へ進む。
ステップSa7において主制御部27は、パッチP(ip),P(ip+1)の互いのオーバーラップ量が予め定められた閾値th_OverLapViewよりも大きいか否かを確認する。この確認は、パッチP(ip),P(ip+1)の成長の継続時間をtと表す場合、例えば次の条件式が成立するか否かを確認することにより実現される。
{TB(ip+1)+dPSp(ip+1)×t}−{TB(ip)+dPSp(ip)×t}>th_OverLapView
そして、オーバーラップ量が閾値th_OverLapViewよりも大きい場合、主制御部27はステップSa7からステップSa8へ進む。
そして、オーバーラップ量が閾値th_OverLapViewよりも大きい場合、主制御部27はステップSa7からステップSa8へ進む。
ステップSa8において主制御部27は、低速変動期間Nview(ip),Nview(ip+1)のうちの大きい方に関したパッチ(以下、パッチP(x)と記す)についての成長余地が有るか否かを確認する。この確認は、例えば次の条件式が成立するか否かを確認することにより実現される。ただし、成長速度dPSp(ip),dPSp(ip+1)のうちのパッチP(x)に関する方をdPSp(x)、低速変動期間Nview(ip),Nview(ip+1)のうちの大きい方をNview(x)とそれぞれ表す。
dPSp(x)×t<Nview(x)/2
パッチP(x)に成長余地が有るならば、主制御部27はステップSa8からステップSa9へ進む。
パッチP(x)に成長余地が有るならば、主制御部27はステップSa8からステップSa9へ進む。
ステップSa9において主制御部27は、チューブポジションTB0(x)を再設定する。ここでチューブポジションTB0(x)は、チューブポジションTB0(ip),TB0(ip+1)のうちのパッチP(x)に関する方である。そしてTB0(x)の再設定は、例えば次式を計算することにより実現される。ただし、X線管11aの1回転当たりの投影方向数をViewRevと表す。
TB0(x)=TB0(x)−{Nview(x)/2−dPSp(x)×t}×360/ViewRev
このようにして、Nview(ip)がNview(ip+1)よりも大きいならばチューブポジションがTB0(ip)が、Nview(ip+1)がNview(ip)よりも大きいならばチューブポジションがTB0(ip+1)が、それぞれ再設定される。なお、Nview(ip)とNview(ip+1)とが同じ大きさである場合は、チューブポジションTB0(ip),TB0(ip+1)のうちの予め定められた方を再設定すればよい。そしてこのようにチューブポジションTB0(ip),TB0(ip+1)のいずれかを再設定したならば、その再設定したチューブポジションと、他方のステップSa4で設定されたままのチューブポジションとに関して、主制御部27はステップSa5以降の処理を再度実行する。
このようにして、Nview(ip)がNview(ip+1)よりも大きいならばチューブポジションがTB0(ip)が、Nview(ip+1)がNview(ip)よりも大きいならばチューブポジションがTB0(ip+1)が、それぞれ再設定される。なお、Nview(ip)とNview(ip+1)とが同じ大きさである場合は、チューブポジションTB0(ip),TB0(ip+1)のうちの予め定められた方を再設定すればよい。そしてこのようにチューブポジションTB0(ip),TB0(ip+1)のいずれかを再設定したならば、その再設定したチューブポジションと、他方のステップSa4で設定されたままのチューブポジションとに関して、主制御部27はステップSa5以降の処理を再度実行する。
オーバーラップ量が閾値th_OverLapView以下であった場合、主制御部27はステップSa7からステップSa10へ進む。またパッチP(x)に成長余地が無いならば、主制御部27はステップSa8からステップSa10へ進む。
ステップSa10において主制御部27は、パッチP(ip),P(ip+1)に関して有効パッチ領域Pava(ip),Pava(ip+1)をそれぞれ決定する。有効パッチ領域Pava(ip),Pava(ip+1)は、パッチP(ip),P(ip+1)にそれぞれ属するとともに、組み合わせることによって180度+ファン角の連続した角度範囲をカバーでき、しかも互いに重複しない角度領域としてそれぞれ決定する。なお、パッチP(ip),P(ip+1)のそれぞれから有効パッチ領域Pava(ip),Pava(ip+1)をどのように選択するかは任意で良く、上記の条件を満たすように予め定められたルールに従って有効パッチ領域Pava(ip),Pava(ip+1)がそれぞれ決定されれば良い。ただし、パッチP(ip),P(ip+1)が互いに重複する領域に関しては、低速変動期間Nview(ip),Nview(ip+1)のうちの大きい方に関するパッチを有効とすることが望ましい。
ステップSa11において主制御部27は、有効パッチ領域Pava(ip)に含まれる各投影方向についてゲーティングポイントGP(ip)に最も近い心拍位相でそれぞれ取得された投影データおよび有効パッチ領域Pava(ip+1)に含まれる各投影方向についてゲーティングポイントGP(ip)に最も近い心拍位相でそれぞれ取得された投影データを記憶部24から選出し、これらの投影データのセットとしてハーフ投影データセットを生成する。
ステップSa12において主制御部27は、上記のように生成したハーフ投影データセットに基づいてハーフ投影法で断層画像データを再構成するように画像再構成部23に指示する。
以上のようにCT装置100によれば、心拍周期B(ip),B(ip+1)のそれぞれにおける心臓の大きさの変化が少ないとともに、それぞれの心臓の大きさの差が小さくなる低速変動期間Nview(ip),Nview(ip+1)の近辺で取得された投影データのみを組み合わせて生成したハーフ投影データセットに基づいて断層画像データの再構成が行われるので、セグメントEGR法による高時間分解能での再構成でありながら、ブレを抑えた高画質な再構成画像を得ることが可能である。
またCT装置100によれば、心拍位相毎のアキシャル画像の空気領域以外の領域として抽出した心臓領域の大きさとして各心拍位相における心臓の大きさを測定するので、肺などの他の器官の動きの影響を低減して各心拍位相における心臓の大きさを正確に把握することが可能であり、低速変動期間Nview(ip),Nview(ip+1)を適切に検出できる。
またCT装置100によれば、パッチP(ip)とパッチP(ip+1)とが大きく重複してしまう場合には、チューブポジションTB0(ip)とチューブポジションTB0(ip+1)との角度差を増大させた上でパッチP(ip),P(ip+1)の成長をやり直すので、パッチの重複量を減らすことが、すなわちパッチP(ip)の成長とパッチP(ip+1)の成長とのレゾナンスを低減することができる。そしてこれにより、パッチP(ip),P(ip+1)の双方から有効パッチ領域Pava(ip),Pava(ip+1)をそれぞれに十分に選出することができ、時間分解能を効率的に向上できる。さらにCT装置100によれば、チューブポジションTB0(ip)とチューブポジションTB0(ip+1)との角度差を増大させるために、低速変動期間Nview(ip),Nview(ip+1)のうちの大きな方に関するチューブポジションを再設定するので、この再設定後のチューブポジションTB0(ip),TB0(ip+1)の双方を低速変動期間Nview(ip),Nview(ip+1)のそれぞれの中に収めておくことができる。そしてこれにより、ハーフ投影データセットに含まれる投影データの多くを低速変動期間Nview(ip),Nview(ip+1)に取得されたものとすることができる。
またCT装置100によれば、低速変動期間Nview(ip),Nview(ip+1)のうちの大きな方に関するパッチの成長速度を他方のパッチに関する成長速度よりも大きくしているので、各パッチに対応する期間が低速変動期間からはみ出してしまう可能性、あるいははみ出してしまった場合のはみ出し量を小さく抑えることが可能である。この結果、ハーフ投影データセットに含まれる投影データの多くを低速変動期間Nview(ip),Nview(ip+1)に取得されたものとすることができる。
この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。
心拍位相は、心臓の大きさの変化に基づいて検出しても良い。そしてこの場合には、ECGユニット300は使用しなくても良い。
撮影対象器官は、心臓以外でも肺などのような拍動する器官であれば良い。
別体のX線スキャナにより収集された投影データに基づいて断層画像データを再構成する画像再構成装置に本願発明を適用することも可能である。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
1…スキャンガントリ、2…コンピュータ装置、10…寝台、11…X線管装置、12…X線検出器、13…架台回転駆動部、14…高電圧発生部、15…寝台駆動部、16…データ収集部、21…ガントリ制御部、22…前処理部、23…画像再構成部、24…記憶部、25…表示部、26…操作卓、27…主制御部、28…インタフェース部、29…制御バス、100…X線コンピュータ断層撮影装置(CT装置)、300…ECGユニット。
Claims (7)
- 多数の投影方向のそれぞれについての被検体の投影データをX線を用いて収集するスキャナによって、前記被検体内で拍動する撮影対象器官を含む撮影領域に関して前記撮影対象器官の拍動周期よりも短い周期毎に1つの画像を再構成するのに必要な量が収集される収集密度で少なくとも2つの心拍周期を含んだ収集期間にわたって収集された投影データに基づいて前記撮影領域の画像を再構成する画像再構成装置であって、
必要角度範囲内の投影方向のそれぞれについて前記スキャナにより収集された投影データに基づいて前記撮影領域に関する画像を再構成する再構成手段と、
属する拍動周期が互いに異なり、かつ前記撮影対象器官の大きさが互いにほぼ同じである期間の組み合わせを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された組み合わせの各期間のそれぞれに近い複数の期間に前記収集手段によりそれぞれ収集された投影データを組み合わせて前記必要角度範囲分の投影データを含んだ再構成用データを生成する生成手段と、
前記生成手段により生成された再構成用データに含まれた投影データに基づく再構成を行うように前記再構成手段を制御する制御手段とを具備したことを特徴とする画像再構成装置。 - 時間的に互いにずれた多数の期間のそれぞれにて前記スキャナにより収集された前記必要角度範囲分の投影データに基づいて多数の比較用画像をそれぞれ再構成するように前記再構成手段を制御する手段と、
前記多数の比較用画像から前記撮影対象器官に相当する領域をそれぞれ抽出する抽出手段とをさらに具備し、
前記検出手段は、前記抽出手段により抽出された複数の領域の大きさの比較によって前記撮影対象器官の大きさが互いにほぼ同じである拍動位相の組み合わせを検出することを特徴とする請求項1に記載の画像再構成装置。 - 前記検出手段は、前記撮影対象器官の大きさの単位時間当たりの変化量が規定変化量よりも小さい状態が規定時間を超えて継続する低速変動期間を前記複数の拍動周期のそれぞれに関して検出し、これら検出した複数の低速変動期間にそれぞれ含まれる拍動位相の中から、属する拍動周期が互いに異なり、かつ前記撮影対象器官の大きさが互いにほぼ同じである位相の組み合わせを検出することを特徴とする請求項1に記載の画像再構成装置。
- 前記生成手段は、
前記複数の拍動周期のそれぞれについて、その拍動周期に関して前記検出手段により検出された低速変動期間内に前記収集手段により収集された前記投影データに関する投影方向のうちの1つを選出し、
前記複数の拍動周期のそれぞれについて、その拍動周期に関して選出した投影方向を中心とした規定角度の角度範囲を設定し、
前記複数の拍動周期に関して設定した角度範囲のそれぞれを、前記複数の拍動周期のそれぞれに関する角度範囲の少なくとも一部の組み合わせにより前記必要角度範囲が得られるようになるまでその幅を増大させ、
前記のようにそれぞれ幅を増大させた後の複数の角度範囲のそれぞれから、組み合わせにより前記必要角度範囲の全てをカバーするとともに、互いに重複しない少なくとも一部ずつの範囲を前記複数の拍動周期のそれぞれに関する有効角度範囲としてそれぞれ選択し、
前記複数の拍動周期のそれぞれに関して、その拍動周期に関して前記検出手段により検出された前記低速変動期間内もしくは当該低速変動期間に最も近いタイミングで同じ拍動周期に関して選択した前記有効角度範囲内の投影方向について収集された投影データを前記スキャナにより収集された投影データからそれぞれ抽出し、この抽出した投影データの全てを含んだデータとして前記再構成用データを生成することを特徴とする請求項3に記載の画像再構成装置。 - 前記生成手段は、幅を増大させた後の複数の角度範囲のうちの2つの互いの重複量が規定重複量よりも大きい場合には、それら2つの角度範囲の中心としてそれぞれ選出されている2つの投影方向の間の角度を大きくするように前記投影方向を再選出した上で、前記角度範囲の設定および前記角度範囲の増大をそれぞれやり直すことを特徴とする請求項4に記載の画像再構成装置。
- 前記生成手段は、前記角度範囲を増大させる速さを、その角度範囲が設定された拍動周期に関して前記検出手段により検出された低速変動期間の大きさが大きいほど速くすることを特徴とする請求項4に記載の画像再構成装置。
- 多数の投影方向のそれぞれについての被検体の投影データをX線を用いて収集するスキャナと、
前記被検体内で拍動する撮影対象器官を含む撮影領域に関して前記撮影対象器官の拍動周期よりも短い周期毎に1つの画像を再構成するのに必要な量が収集される収集密度で少なくとも2つの心拍周期を含んだ収集期間にわたって前記投影データが収集されるように前記スキャナを制御する手段と、
必要角度範囲内の投影方向のそれぞれについて前記スキャナにより収集された投影データに基づいて前記撮影領域に関する画像を再構成する再構成手段と、
属する拍動周期が互いに異なり、かつ前記撮影対象器官の大きさが互いにほぼ同じである期間の組み合わせを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された組み合わせの各期間のそれぞれに近い複数の期間に前記収集手段によりそれぞれ収集された投影データを組み合わせて前記必要角度範囲分の投影データを含んだ再構成用データを生成する生成手段と、
前記生成手段により生成された再構成用データに含まれた投影データに基づく再構成を行うように前記再構成手段を制御する制御手段とを具備したことを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。
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