JP2012147949A - X-ray ct apparatus, and control program - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明の実施形態は、心電波形や呼吸波形等を用いた同期撮影モードのX線CT撮影によって収集された時系列的な画像データに基づいて高いS/Nを有した画像データを生成することが可能なX線CT装置及び制御プログラムに関する。 Embodiments of the present invention generate image data having a high S / N based on time-series image data collected by X-ray CT imaging in a synchronous imaging mode using an electrocardiogram waveform, a respiratory waveform, and the like. The present invention relates to an X-ray CT apparatus and a control program.
医用画像診断は、コンピュータ技術の発展に伴って実用化されたX線CT装置等により急速な進歩を遂げ、今日の医療において必要不可欠なものとなっている。特に、近年のX線CT装置では、患者や受検者(以下では、被検体と呼ぶ、)の周囲に対向して配置されたX線管とX線検出部を高速回転させると共に前記被検体を体軸方向へ連続移動させることにより複数のスライス断面における投影データを収集し、これらの投影データを再構成処理する、所謂、ヘリカルスキャン方式の実用化により複数スライス断面における画像データや3次元データ(ボリュームデータ)の生成が短時間で行なわれるようになった。又、微小な検出素子が2次元配列されたX線検出部を用いることにより可能となったマルチスライス方式の適用により3次元領域における投影データの収集に要する時間は更に短縮された。 Medical image diagnosis has made rapid progress with an X-ray CT apparatus and the like put into practical use with the development of computer technology, and is indispensable in today's medical care. In particular, in recent X-ray CT apparatuses, an X-ray tube and an X-ray detector arranged opposite to each other around a patient or a test subject (hereinafter referred to as a subject) are rotated at a high speed and the subject is removed. Image data and three-dimensional data (multi-slice cross-sections) are obtained by practical use of a so-called helical scan method that collects projection data in a plurality of slice cross-sections by continuously moving in the body axis direction and reconstructs the projection data. Volume data) is generated in a short time. In addition, the time required for collecting projection data in a three-dimensional region has been further shortened by applying the multi-slice method, which is made possible by using an X-ray detection unit in which minute detection elements are two-dimensionally arranged.
一方、上述のヘリカルスキャン方式やマルチスライス方式を用いて被検体の体軸方向における広範囲な画像データやボリュームデータを収集する場合、臓器の拍動性移動や呼吸性移動の影響を排除するために、投影データの収集と並行して計測された当該被検体の心電波形や呼吸波形に基づいて画像データを収集する心電同期撮影(心電同期スキャン)や呼吸同期撮影(呼吸同期スキャン)が行なわれている。 On the other hand, when collecting a wide range of image data and volume data in the body axis direction of the subject using the above-described helical scan method or multi-slice method, in order to eliminate the effects of organ pulsatile movement and respiratory movement ECG-synchronized imaging (ECG-synchronized scanning) and respiratory-synchronized imaging (respiratory-synchronized scanning) that collects image data based on the ECG waveform and respiratory waveform of the subject measured in parallel with the collection of projection data It is done.
上述の心電同期撮影方式や呼吸同期撮影方式の適用により、拍動性移動や呼吸性移動の影響を受けない良質な画像データやボリュームデータを体軸方向の広い領域において収集することが可能となる。しかしながら、このような心電同期撮影や呼吸同期撮影では、被検体に対するX線照射を長時間に渡って行なう必要がある。このため、1回のX線照射における照射線量を可能な限り低減させることにより被検体に対する被曝量の増加を抑えることが重要となるが、照射線量の低減により投影データ等に混入するノイズが相対的に増大し良質な画像データやボリュームデータを得ることが困難になるという問題点を有していた。 By applying the above-mentioned electrocardiogram synchronization method and respiratory synchronization imaging method, it is possible to collect high-quality image data and volume data that are not affected by pulsatile movement and respiratory movement in a wide area in the body axis direction. Become. However, in such electrocardiogram synchronous imaging and respiratory synchronous imaging, it is necessary to perform X-ray irradiation on a subject for a long time. For this reason, it is important to suppress the increase in the exposure dose to the subject by reducing the irradiation dose in one X-ray irradiation as much as possible. However, the noise mixed in the projection data or the like is relatively reduced due to the reduction in the irradiation dose. In other words, it is difficult to obtain high-quality image data and volume data.
本開示は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、呼吸波形や心電波形等の生体信号を用いた同期撮影にて収集される所定位相区間の時系列的な画像データを加算合成処理することにより高いS/Nを有した画像データ(以下では、高S/N画像データと呼ぶ。)を生成することが可能なX線CT装置及び制御プログラムを提供することにある。 The present disclosure has been made in view of the above-described problems, and a purpose thereof is a time-series image of a predetermined phase section collected by synchronous imaging using a biological signal such as a respiratory waveform or an electrocardiographic waveform. To provide an X-ray CT apparatus and a control program capable of generating image data having a high S / N (hereinafter referred to as high S / N image data) by performing an additive synthesis process on the data. is there.
上記課題を解決するために、本開示のX線CT装置は、生体信号を用いた同期撮影によって収集される被検体の投影データに基づいて画像データを生成するX線CT装置において、前記生体信号における位相区間を設定する位相区間設定手段と、前記位相区間設定手段により設定された位相区間に含まれる異なる時刻に対応した複数の前記画像データを加算合成処理することにより高いS/Nを有した高S/N画像データを生成するデータ合成手段と、前記高S/N画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, an X-ray CT apparatus according to the present disclosure is an X-ray CT apparatus that generates image data based on projection data of a subject collected by synchronous imaging using a biological signal. A phase interval setting means for setting a phase interval in the image and a high S / N ratio by adding and combining a plurality of the image data corresponding to different times included in the phase interval set by the phase interval setting means A data synthesizing unit that generates high S / N image data and a display unit that displays the high S / N image data are provided.
以下、図面を参照して本開示の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
以下に述べる本実施形態のX線CT装置では、先ず、被検体から計測された呼吸波形に基づいて加算合成開始位相及び加算合成終了位相を設定する。次いで、前記被検体に対する呼吸同期撮影モードのX線CT撮影によって収集した時系列的な画像データの中から上述の加算合成開始位相及び加算合成終了位相によって設定された位相区間(加算合成位相区間)に含まれる異なる時刻(位相)に対応した複数の画像データを加算合成処理することにより高いS/Nを有した高S/N画像データを生成する。 In the X-ray CT apparatus of the present embodiment described below, first, an addition synthesis start phase and an addition synthesis end phase are set based on a respiratory waveform measured from a subject. Next, a phase interval (addition synthesis phase interval) set by the above-described addition synthesis start phase and addition synthesis end phase from time-series image data collected by X-ray CT imaging in the respiratory synchronization imaging mode for the subject. A high S / N image data having a high S / N is generated by adding and synthesizing a plurality of image data corresponding to different times (phases) included in.
尚、以下に示す実施形態では、被検体に対するX線CT撮影と並行して前記被検体の呼吸波形を計測し、X線CT撮影により時系列的に収集された所定位相区間(加算合成位相区間)の画像データを加算合成処理する場合について述べるが、呼吸波形の替わりに当該被検体から計測された心電波形の位相情報に基づいて上述の加算合成処理を行なってもよい。 In the embodiment described below, the respiration waveform of the subject is measured in parallel with the X-ray CT imaging of the subject, and a predetermined phase interval (added synthesized phase interval) collected in time series by the X-ray CT imaging. ) Will be described. However, the above-described addition synthesis processing may be performed based on the phase information of the electrocardiogram waveform measured from the subject instead of the respiratory waveform.
(装置の構成)
本開示の実施形態におけるX線CT装置の構成と機能につき図1乃至図8を用いて説明する。尚、図1は、本実施形態におけるX線CT装置の全体構成を示すブロック図であり、図5は、このX線CT装置の画像データ生成部が備えるデータ合成部の具体的な構成を示すブロック図である。
(Device configuration)
The configuration and function of the X-ray CT apparatus according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the X-ray CT apparatus in the present embodiment, and FIG. 5 shows a specific configuration of a data synthesis unit included in the image data generation unit of the X-ray CT apparatus. It is a block diagram.
図1に示すX線CT装置100は、後述の入力部10から供給されるスキャンパラメータのX線照射条件に基づいて照射制御信号を生成するX線照射制御部1と、このX線照射制御部1から供給される照射制御信号に従って被検体150に対しX線を照射するX線発生部2と、被検体150を透過したX線を検出して投影データを生成する投影データ生成部3と、投影データ生成部3によって生成された投影データの中から抽出した所定の呼吸位相区間(加算合成位相区間)における投影データを再構成処理することにより時系列的な複数の画像データを生成し、更に、これらの画像データを加算合成処理して高いS/Nを有する高S/N画像データを生成する画像データ生成部4と、画像データ生成部4によって生成された高S/N画像データや後述の生体信号計測部11によって計測された被検体150の呼吸波形等を表示する表示部5を備えている。
An
又、X線CT装置100は、X線発生部2及び投影データ生成部3の一部を搭載し被検体150の周囲にて所定速度で高速回転する回転架台部6と、図示しない寝台の上面にスライド可能に設けられ被検体150を載置して体軸方向(図1のz方向)へ移動する天板8と、入力部10から供給されるスキャンパラメータに基づいて天板8の移動や回転架台部6の高速回転を行なう移動機構部9を備え、更に、撮影モードの選択、スキャンパラメータの設定、加算合成条件を含む再構成パラメータの設定、重み付け関数の選択、被検体情報の入力、各種指示信号の入力等を行なう入力部10と、被検体180の呼吸波形を計測する生体信号計測部11と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部13を備えている。
In addition, the
尚、上述の入力部10において初期設定されるスキャンパラメータとして、撮影位置(画像データや高S/N画像データが収集されるスライス方向(z方向)の位置)、撮影位置間隔、高S/N画像データ数、画像データ厚(画像データのスライス厚)、管電圧や管電流等のX線照射条件、回転架台部6の回転速度等がある。又、再構成パラメータとして、再構成方式、再構成領域サイズ、再構成マトリクスサイズ、加算合成条件等があり、加算合成条件には、加算合成処理に用いる画像データの位相区間(加算合成位相区間)あるいはこの位相区間を決定する加算合成開始位相及び加算合成終了位相や画像再構成の位相間隔が含まれている。
Note that, as scan parameters that are initially set in the
次に、X線CT装置100が備える上述の各ユニットの構成と機能につき更に詳しく説明する。
Next, the configuration and function of each of the units included in the
図1に示すX線照射制御部1は、入力部10からシステム制御部13を介して供給される撮影モードの選択情報とスキャンパラメータを受信し、スキャンパラメータに含まれているX線照射条件と撮影モードの選択情報に基づいて生成した照射制御信号をX線発生部2へ供給する。例えば、入力部10において呼吸同期撮影モードが選択された場合、X線照射制御部1は、システム制御部13から供給される呼吸同期撮影モードの選択情報に基づいて低被曝線量に対応した照射制御信号を生成する。
The X-ray
次に、X線発生部2は、被検体150に対してX線を照射するX線管21と、X線管21の陽極/陰極間に印加する高電圧を発生する高電圧発生部22と、X線管21から放射されたX線の被検体150に対する照射範囲を設定するX線絞り部(コリメータ)23と、高電圧発生部22が発生した高電圧を回転架台部6に設けられたX線管21へ供給するスリップリング24を備えている。
Next, the
X線管21は、X線を発生する真空管であり、呼吸同期撮影モードの照射制御信号に基づいて高電圧発生部22が供給する高電圧によって加速された電子をタングステンターゲットに衝突させてX線を放射する。X線絞り部23は、X線管21と被検体150の間に設けられ、X線管21から放射されたX線を所定の照射範囲に絞り込む機能と前記照射範囲に対するX線の照射強度分布を設定する機能を有している。例えば、X線管21から放射されたX線ビームを撮影領域に対応したコーンビーム状あるいはファンビーム状のX線ビームに成形する。
The
一方、投影データ生成部3は、被検体150を透過したX線を検出するX線検出部31と、このX線検出部31から出力された複数チャンネルの検出信号を所定のチャンネル数に束ねるスイッチ群32と、スイッチ群32から出力された複数チャンネルの検出信号に対し電流/電圧変換とA/D変換を行なって投影データを生成するデータ収集ユニット(以下、DAS(Data Acquisition System)ユニットと呼ぶ。)33と、DASユニット33から出力された投影データに対してパラレル/シリアル変換、電気/光/電気変換及びシリアル/パラレル変換を行なうデータ伝送部34と、データ伝送部34から出力された投影データを保存する投影データ記憶部35を備えている。
On the other hand, the projection
次に、投影データ生成部3のX線検出部31につき、図2を用いて説明する。図2は、微小な検出素子311が2次元配列されたX線検出部31の展開図を示したものであり、検出素子311の各々は、照射されたX線を光に変換するシンチレータと、この光を電気信号に変換するフォトダイオードによって構成されている。
Next, the
即ち、X線検出部31には、被検体150の体軸方向であるスライス方向(z方向)に対して複数個(N1個)、前記スライス方向に直交するチャンネル方向(x方向)に対して複数個(N2個)の検出素子311が2次元配列されている。但し、チャンネル方向に配列された検出素子311は、実際にはX線管21の焦点を中心とした円弧に沿って回転架台部6に取り付けられている。そして、X線検出部31におけるスライス方向の中央部には、例えば、検出素子311が0.5mm間隔でN11個配列され、N11個の検出素子311の両端には、N12個の検出素子311が1.0mm間隔で配列されている。
That is, the
図1へ戻って、投影データ生成部3のスイッチ群32は、図示しないマルチプレクサを備え、X線検出部31からの検出信号をDASユニット33へ供給する際、必要に応じて(設定されたスキャンパラメータに応じて)検出素子311から出力されたスライス方向における複数チャンネルの検出信号を後述の撮影位置S1乃至SMに対応したチャンネル数Mに「データ束ね」してDASユニット33へ供給する。
Returning to FIG. 1, the
DASユニット33は、図示しないMチャンネルの受信部を有し、X線検出部31から供給される上述の検出信号に対し電流/電圧変換とA/D変換を行なってMチャンネルの投影データを生成する。一方、データ伝送部34は、図示しないパラレル/シリアル変換器、電気/光/電気変換器及びシリアル/パラレル変換器を有し、DASユニット33から出力されたMチャンネルの投影データは、回転架台部6に設けられたパラレル/シリアル変換器において時系列的な1チャンネルの投影データに変換され、電気/光/電気変換器を用いた光通信等により固定架台部7に設けられたシリアル/パラレル変換器に供給される。
The
次いで、上述のシリアル/パラレル変換器によって1チャンネルの投影データはMチャンネルの投影データに戻され、時系列的に得られるMチャンネルの投影データは、チャンネル方向における検出素子311の配列位置情報及び回転角度情報、スライス方向における投影データの位置情報(撮影位置)、更には、生体信号計測部11から供給される呼吸波形の位相情報等を付帯情報として投影データ記憶部35に保存される。
Next, the 1-channel projection data is returned to the M-channel projection data by the above-described serial / parallel converter, and the M-channel projection data obtained in time series includes the array position information and rotation of the
尚、データ伝送部34によるデータ伝送方法は、回転架台部6に設けられたDASユニット33と固定架台部7に設けられた投影データ記憶部35の間のデータ伝送が可能であれば他の方法に替えることが可能であり、例えば、既に述べたスリップリング等のデバイスを使用しても構わない。
It should be noted that the data transmission method by the
そして、X線発生部2のX線管21及びX線絞り部23と投影データ生成部3の一部は、被検体150を挟むように対向して回転架台部6に装着され、移動機構部9に設けられた後述の天板・架台移動機構91により被検体150の体軸方向(z方向)に平行な軸を回転中心として、例えば、1回転/秒乃至2回転/秒の速度で連続回転する。
The
次に、上述の投影データ生成部3における「データ束ね」につき図3を用いて説明する。但し、図3では、説明を簡単にするためにスライス方向に12個の検出素子311−1乃至311−12が配列されている場合について述べる。
Next, “data bundling” in the above-described projection
即ち、図3に示すX線検出部31では、例えば、スライス方向の中心部において8個の検出素子311−3乃至311−10が0.5mm間隔で配置され、その両端には、2個の検出素子311−1、311−2及び検出素子311−11、311−12が1mm間隔で夫々配置されている。
That is, in the
一方、DASユニット33は、例えば、M=8チャンネルの電流/電圧変換器331−1乃至331−MとA/D変換器332−1乃至332−Mを有し、マルチプレクサを有するスイッチ群32は、検出素子311−1乃至311−12において得られた12チャンネルの検出信号を8チャンネルに「データ束ね」する。このような「データ束ね」により、マルチスライススキャンにおける撮影位置、画像データ厚(スライス厚)、画像データ間隔等を所望の大きさに設定することが可能となる。
On the other hand, the
例えば、検出素子311−3乃至311−10を、スイッチ群32を介してDASユニット33の電流/電圧変換器331−1乃至331−M(M=8)に接続することにより0.5mmのスライス厚を有した画像データをM個の撮影位置において収集することができる。一方、1mmの画像データ厚を有した画像データが要求される場合には、検出素子311−1を電流/電圧変換器331−1、検出素子311−2を電流/電圧変換器331−2、検出素子311−3及び311−4を電流/電圧変換器331−3、検出素子311−5及び311−6を電流/電圧変換器331−4へ接続し、更に、検出素子311−7及び311−8を電流/電圧変換器331−5、検出素子311−9及び311−10を電流/電圧変換器331−6、検出素子311−11を電流/電圧変換器331−7、検出素子311−12を電流/電圧変換器331−Mへ接続する。
For example, a 0.5 mm slice is obtained by connecting the detection elements 311-3 to 311-10 to the current / voltage converters 331-1 to 331-M (M = 8) of the
このような「データ束ね」により、狭い領域を高分解能で撮影する場合と広い領域を高S/Nで撮影する場合の何れに対しても対応させることが可能となる。図4は、上述の「データ束ね」が適用された本実施形態のマルチスライススキャンによって生成される画像データD1乃至DMの画像データ厚Iw及び画像データ間隔Δdと画像データD1乃至DMの撮影位置S1乃至SMを示しており、これらの値は、スキャンパラメータとして入力部10において初期設定される。
By such “data bundling”, it is possible to cope with both cases where a narrow area is imaged with high resolution and where a wide area is imaged with high S / N. FIG. 4 shows the image data thickness Iw and the image data interval Δd of the image data D1 to DM generated by the multi-slice scan of the present embodiment to which the above “data bundling” is applied, and the photographing position S1 of the image data D1 to DM. To SM, and these values are initially set in the
次に、図1に示す画像データ生成部4は再構成処理部41とデータ合成部42を備え、撮影位置S1乃至SMの所定呼吸位相区間(加算合成位相区間)において収集された投影データを再構成処理して時系列的な複数の画像データを生成する機能と、これらの画像データを重み付け加算合成処理して高S/N画像データを生成する機能を有している。
Next, the image
尚、以下では、説明を簡単にするために予め設定された加算合成位相区間にて収集される撮影位置S1の投影データに基づいて時系列的な複数の画像データを生成し、これらの画像データを重み付け加算合成処理する場合について述べる。 In the following, a plurality of time-series image data is generated based on the projection data of the photographing position S1 collected in a preset addition synthesis phase section for the sake of simplicity, and these image data A case of performing weighted addition synthesis processing will be described.
即ち、画像データ生成部4の再構成処理部41は、図示しないプログラム保管部と演算処理部を備え、プログラム保管部には、投影データの再構成処理に用いる各種演算処理プログラムが予め保管されている。一方、演算処理部は、先ず、入力部10において予め設定された再構成パラメータの再構成方式に対応する演算処理プログラムを前記プログラム保管部に保管された各種演算処理プログラムの中から抽出し、次いで、投影データ生成部3の投影データ記憶部35に保存されている投影データの中から加算合成位相区間において収集された撮影位置S1の投影データをこれらの投影データに付加された付帯情報に基づいて読み出す。そして、得られた投影データを、上述の演算処理プログラムを用いて再構成処理することにより加算合成位相区間における時系列的な複数の画像データを所定の再構成位相間隔で生成する。
That is, the reconstruction processing unit 41 of the image
次に、画像データ生成部4のデータ合成部42は、図5に示すように画像データ記憶部421、重み付け関数保管部422及び加算合成処理部423を備え、再構成処理部41において生成された加算合成位相区間の画像データは呼吸位相を付帯情報として画像データ記憶部421に一旦保存される。一方、重み付け関数保管部422には、例えば、図6(a)乃至図6(d)に示すように中央部Pxoにおいて重み付け係数の値が最大値となりΔPaの横幅(位相区間)を有する各種の重み付け関数が予め保管されている。
Next, the
そして、加算合成処理部423は、入力部10から供給される重み付け関数の選択情報に基づき、上述の重み付け関数保管部422に保管されている各種重み付け関数の中から当該加算合成処理に好適な重み付け関数を抽出する。そして、画像データ記憶部421から読み出した複数の画像データを抽出された上述の重み付け関数を用いて重み付け加算合成処理することにより高いS/Nを有した高S/N画像データDx1を生成する。
Based on the weighting function selection information supplied from the
上述の加算合成処理部423によって行なわれる重み付け加算合成処理につき図7を用いて説明する。図7(a)は、加算合成位相区間ΔPにおいて収集された投影データに基づく画像データD1−a1乃至D1−aQに対して行なわれる重み付け加算合成処理を示しており、この加算合成位相区間ΔPは、被検体150から計測された呼吸波形Reに基づいて入力部10が予め設定した加算合成開始位相Ps及び加算合成終了位相Peによって決定される。例えば、加算合成位相区間ΔPは、呼吸波形Reにおいてその変化が比較的小さな位相区間の前端部を示す加算合成開始位相Psと後端部を示す加算合成終了位相Peによって設定される。
The weighted addition synthesis process performed by the above-described addition
又、図7(b)は、被検体150の呼吸周期を示す呼吸位相P1乃至PKにおいて収集された撮影位置S1の投影データB1−1乃至B1−Kと、加算合成位相区間ΔPの投影データB1−a1乃至B1−aQを再構成処理して得られた画像データD1−a1乃至D1−aQを示しており、画像データD1−a1乃至D1−aQに対する画像再構成の位相間隔ΔPbは、投影データB1−1乃至B1−Kの位相間隔ΔPcの整数倍に設定される。 FIG. 7B shows the projection data B1-1 to B1-K of the imaging position S1 collected in the respiratory phases P1 to PK indicating the respiratory cycle of the subject 150, and the projection data B1 of the addition combined phase section ΔP. The image data D1-a1 to D1-aQ obtained by reconstructing -a1 to B1-aQ are shown, and the phase interval ΔPb of the image reconstruction with respect to the image data D1-a1 to D1-aQ is the projection data It is set to an integral multiple of the phase interval ΔPc between B1-1 to B1-K.
一方、図7(c)は、入力部10から供給される重み付け関数の選択情報に基づいて重み付け関数保管部422から抽出した重み付け関数Rwを示しており、その位相区間ΔPaが加算合成位相区間ΔPと等しくなるように位相区間の拡大/縮小が行なわれた重み付け関数Rwの係数と画像データD1−a1乃至D1−aQが有する画素値とを乗算処理することにより画像データD1−a1乃至D1−aQに対する重み付け処理が行なわれる。次いで、重み付け処理された画像データD1−a1乃至D1−aQを加算合成することにより高S/N画像データDx1(図示せず)を生成する。
On the other hand, FIG. 7C shows the weighting function Rw extracted from the weighting
尚、図6及び図7では、重み付け加算合成処理について述べたが、単純加算合成処理や加算平均(アベレージング)処理であってもよい。又、上述の呼吸周期が3000msec(100%)の場合、加算合成開始位相Psは、例えば、1500msec(50%)に設定され、加算合成終了位相Peは、1800msec(60%)に設定される。この場合、加算合成開始位相Ps及び加算合成終了位相Peは、上述のようにmsecを単位として設定してもよく、又、呼吸周期を100%とした百分率によって設定しても構わない。 6 and 7, the weighted addition synthesis process has been described. However, a simple addition synthesis process or an addition averaging (averaging) process may be used. When the respiration cycle is 3000 msec (100%), the addition synthesis start phase Ps is set to 1500 msec (50%), for example, and the addition synthesis end phase Pe is set to 1800 msec (60%). In this case, the addition / combination start phase Ps and the addition / combination end phase Pe may be set in units of msec as described above, or may be set as a percentage with the respiratory cycle being 100%.
以上、撮影位置S1において収集された時系列的な画像データD1−1乃至D1−Kに基づいて高S/N画像データDx1を生成する場合について述べたが、撮影位置S2乃至SMにおける高S/N画像データDx2乃至DxMも同様の手順によって生成される。 The case where the high S / N image data Dx1 is generated based on the time-series image data D1-1 to D1-K collected at the photographing position S1 has been described above, but the high S / N at the photographing positions S2 to SM has been described. N image data Dx2 to DxM are also generated by the same procedure.
次に、図1に示す表示部5は、図示しない表示データ生成部、変換処理部及びモニタを備え、画像データ生成部4のデータ合成部42において生成された高S/N画像データDx1乃至DxMや生体信号計測部11において計測された被検体150の呼吸波形等を表示する機能を有している。特に、高S/N画像データDx1乃至DxMの表示に際し、表示データ生成部は、データ合成部42から供給されるこれらの高S/N画像データに対し被検体180の被検体情報、スキャンパラメータ、再構成パラメータ等を必要に応じて付加し表示データを生成する。そして、変換処理部は、上述の表示データに対しD/A変換やテレビフォーマット変換等の変換処理を行なってモニタに表示する。
Next, the
図8は、表示部5に表示される当該被検体の呼吸波形Reとこの呼吸波形Reに対して設定された加算合成位相区間を決定する加算合成開始位相PsのマーカMs及び加算合成終了位相PeのマーカMeを示しており、更に、呼吸周期PK(=3000msec)、加算合成開始位相Ps(=1500msec)、加算合成終了位相Pe(=1800msec)、画像再構成の位相間隔ΔPb(=20msec)等が示された加算合成条件表示欄Ax等が必要に応じて付加される。
FIG. 8 shows the respiration waveform Re of the subject displayed on the
移動機構部9は、天板・架台移動機構部91と機構制御部92を備えている。天板・架台移動機構部91は、機構制御部92から供給される架台回転制御信号に従ってX線管21や投影データ生成部3が搭載された回転架台部6を被検体150の周囲にて所定速度で高速回転させ、同様にして機構制御部92から供給される天板移動制御信号に従って被検体150が載置された天板8を体軸方向へスライド移動させる。
The moving mechanism unit 9 includes a top / pedestal moving
一方、機構制御部92は、入力部10から供給される架台回転指示信号及び天板移動指示信号に基づいて架台回転制御信号及び天板移動制御信号を生成し、得られたこれらの制御信号を天板・架台移動機構部91へ供給することにより回転架台部6の回転や天板8の移動を行なう。
On the other hand, the
次に、入力部10は、表示パネルやキーボード、各種スイッチ、マウス等の入力デバイスを備え、表示部5と組み合わせて用いることによりインターラクティブなインターフェースを形成している。そして、呼吸同期撮影モードや通常撮影モードの選択、スキャンパラメータの設定、加算合成条件を含む再構成パラメータの設定、重み付け関数の選択等を行なう機能を有している。又、画像データ表示条件の設定、被検体情報の入力、各種指示信号の入力等も上述の表示パネルや入力デバイスによって行なわれる。
Next, the
生体信号計測部11は、呼吸に伴って変化する胸部体表面の位置情報を呼吸波形(図7(a)参照)として検出する呼吸波形検出部と、検出された呼吸波形をデジタル信号に変換するA/D変換器(何れも図示せず)を備えている。但し、心電波形と呼吸波形を計測する場合には、図示しない心電波形計測用の電極を用いて胸部組織のインピーダンスを計測し、このインピーダンスに基づいて呼吸波形を推定してもよい。 The biological signal measuring unit 11 detects the position information of the chest body surface that changes with breathing as a respiratory waveform (see FIG. 7A), and converts the detected respiratory waveform into a digital signal. An A / D converter (both not shown) is provided. However, when measuring the electrocardiogram waveform and the respiration waveform, the impedance of the chest tissue may be measured using an electrode for electrocardiogram waveform measurement (not shown), and the respiration waveform may be estimated based on this impedance.
システム制御部13は、図示しない記憶回路とCPUを備え、入力部10から供給される上述の入力情報、設定情報及び選択情報は記憶回路に保存される。一方、CPUは、記憶回路に保存された上述の入力情報、設定情報及び選択情報に基づいて照射条件制御部1、投影データ生成部3、画像データ生成部4、表示部5、移動機構部9等の各ユニットを統括的に制御し、呼吸波形の変化が比較的少ない加算合成位相区間にて収集された画像データに基づく高S/N画像データの生成を実行させる。
The
(高S/N画像データの生成手順)
次に、本実施形態における高S/N画像データの生成手順につき図9のフローチャートに沿って説明する。被検体150に対するX線CT撮影に先立ちX線CT装置100の操作者は、入力部10において被検体情報を入力し、更に、呼吸同期撮影モードの選択、スキャンパラメータ(撮影位置S1乃至SM、撮影位置間隔Δd、高S/N画像データ数M、画像データ厚Iw、管電圧及び管電流、回転架台部6の回転速度他)及び再構成パラメータ(再構成方式、再構成領域サイズ、再構成マトリクスサイズ、加算合成条件他)の設定、重み付け関数の選択、画像データ表示条件の設定等を行なう。そして、これらの情報は、システム制御部13の記憶回路に一旦保存される(図9のステップS1)。
(Procedure for generating high S / N image data)
Next, a procedure for generating high S / N image data in the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Prior to the X-ray CT imaging of the subject 150, the operator of the
尚、上述の加算合成条件に含まれる加算合成開始位相Ps及び加算合成終了位相Peは、通常、生体信号計測部11によって計測され表示部5において表示された被検体180の呼吸波形に基づいて設定され、スキャンパラメータに含まれる画像データの撮影位置S1乃至SM、撮影位置間隔Δd、高S/N画像データ数M、画像データ厚Iw等は、予め収集された被検体180のスキャノグラム等に基づいて設定される。そして、上述の初期設定が終了したならば、操作者は、被検体150が載置された天板8を所定の位置へ移動させた後、撮影開始指示信号を入力部10において入力する(図9のステップS2)。
The addition synthesis start phase Ps and the addition synthesis end phase Pe included in the above-described addition synthesis conditions are usually set based on the respiratory waveform of the subject 180 measured by the biological signal measurement unit 11 and displayed on the
一方、システム制御部13を介して上述の撮影開始指示信号、撮影モードの選択情報及びスキャンパラメータに含まれているX線照射条件を受信したX線照射制御部1は、これらの情報に基づいて生成した照射制御信号をX線発生部2の高電圧発生部22へ供給し、高電圧発生部22は、呼吸同期撮影モードのX線照射に必要な電力(管電圧及び管電流)をX線管21へ供給することにより被検体150に対してX線を照射する。そして、X線管21から照射され被検体150を透過したX線は、投影データ生成部3のX線検出部31において透過線量に比例した電荷(電流)信号に変換され、スイッチ群32を介してDASユニット33へ送られる。
On the other hand, the X-ray
次いで、DASユニット33は、この電流信号に対し電流/電圧変換とA/D変換を行なってMチャンネルの時系列的な投影データを生成し、得られた撮影位置S1乃至S1の投影データは、チャンネル方向における検出素子311の配列位置情報及び回転角度情報、スライス方向における投影データの位置情報(撮影位置情報)、更には、生体信号計測部11から供給された呼吸波形の位相情報等を付帯情報として投影データ記憶部35に保存される(図9のステップS3)。
Next, the
一方、画像データ生成部4の再構成処理部41は、上述のステップS1において設定された再構成パラメータに対応する演算処理プログラムを自己のプログラム保管部から読み出し、更に、入力部10から供給される加算合成開始位相Ps及び加算合成終了位相Peの情報によって設定された加算合成位相区間ΔPにおける投影データを投影データ記憶部35から読み出す。そして、これらの投影データを、上述の演算処理プログラムを用いて再構成処理することにより加算合成位相区間ΔPにおける画像データDm−a1乃至Dm−aQ(m=1乃至M)を所定の画像再構成位相間隔ΔPbで生成し、データ合成部42の画像データ記憶部421に一旦保存する(図9のステップS4)。
On the other hand, the reconstruction processing unit 41 of the image
次に、データ合成部42の加算合成処理部423は、画像データ記憶部421に保存されている上述の画像データDm−a1乃至Dm−aQを読み出し、入力部10から供給される重み付け関数の選択情報に基づいて重み付け関数保管部422から抽出した重み付け関数を用いて画像データDm−a1乃至Dm−aQを重み付け加算合成処理することにより高S/N画像データDxm(m=1乃至M)を生成する(図9のステップS5)。そして、得られた高S/N画像データDxmの全てあるいはその一部を表示部5に表示する(図9のステップS6)。
Next, the addition
(変形例)
次に、本実施形態の変形例につき図10及び図11を用いて説明する。図10は、本変形例におけるX線CT装置200の全体構成を示すブロック図であり、図1に示した上述の実施形態におけるX線CT装置100との差異は、生体信号計測部11から供給される呼吸波形に基づいて加算合成位相区間ΔPを自動設定する位相区間設定部12を備えていることにある。尚、図10において、図1に示したユニットと同様の構成及び機能を有するユニットは同一の符号を付加し詳細な説明は省略する。
(Modification)
Next, a modification of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a block diagram showing the overall configuration of the
即ち、図10に示す本変形例のX線CT装置200は、後述の入力部10aから供給されるスキャンパラメータのX線照射条件に基づいて照射制御信号を生成するX線照射制御部1と、このX線照射制御部1から供給される照射制御信号に従って被検体150に対しX線を照射するX線発生部2と、被検体150を透過したX線を検出して投影データを生成する投影データ生成部3と、投影データ生成部3によって生成された加算合成位相区間の投影データを再構成処理して時系列的な画像データを生成し、これらの画像データを加算合成処理して高いS/Nを有する高S/N画像データを生成する画像データ生成部4と、画像データ生成部4によって生成された高S/N画像データを表示する表示部5aを備えている。
That is, the
又、X線CT装置200は、X線発生部2及び投影データ生成部3の一部を搭載し被検体150の周囲にて所定速度で高速回転する回転架台部6と、図示しない寝台の上面にスライド可能に設けられ被検体150を載置して体軸方向(図8のz方向)へ移動する天板8と、入力部10aから供給されるスキャンパラメータに基づいて天板8の移動や回転架台部6の高速回転を行なう移動機構部9を備え、更に、撮影モードの選択、スキャンパラメータの設定、加算合成条件を含む再構成パラメータの設定、重み付け関数の選択、被検体情報の入力、各種指示信号の入力等を行なう入力部10aと、被検体180の呼吸波形を計測する生体信号計測部11と、この呼吸波形に基づいて上述の加算合成位相区間を設定する位相区間設定部12と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部13aを備えている。
The
そして、表示部5aは、図示しない表示データ生成部、変換処理部及びモニタを備え、画像データ生成部4のデータ合成部42において生成された高S/N画像データDx1乃至DxMを表示する機能を有している。即ち、表示データ生成部は、データ合成部42から供給されるこれらの高S/N画像データに対し被検体180の被検体情報、スキャンパラメータ、再構成パラメータ等を必要に応じて付加し表示データを生成する。そして、変換処理部は、上述の表示データに対しD/A変換やテレビフォーマット変換等の変換処理を行なってモニタに表示する。
The
入力部10aは、表示パネルやキーボード、各種スイッチ、マウス等の入力デバイスを備え、表示部5aと組み合わせて用いることによりインターラクティブなインターフェースを形成している。そして、呼吸同期撮影モードや通常撮影モードの選択、スキャンパラメータの設定、加算合成条件を含む再構成パラメータの設定、重み付け関数の選択等を行なう機能を有している。又、画像データ表示条件の設定、被検体情報の入力、各種指示信号の入力等も上述の表示パネルや入力デバイスによって行なわれる。
The
一方、位相区間設定部12は、呼吸波形においてその変化率が最小となる呼吸位相を基準位相として検出する基準位相検出部と、呼吸波形に対して閾値を設定することにより基準位相の呼吸波形値に対し所定範囲の変位量を有する呼吸波形の位相区間を加算合成位相区間として設定する閾値設定部(何れも図示せず)を備えている。
On the other hand, the phase
上述の位相区間設定部12によって自動設定される加算合成位相区間につき図11を用いて説明する。図11に示した呼吸波形Reに基づいて加算合成位相区間ΔPを設定する場合、位相区間設定部12の基準位相検出部は、例えば、生体信号計測部11から供給された呼吸波形Reに対して微分処理を行ない、その絶対値が零あるいは最小となる呼吸位相を基準位相Poとして検出する。次いで、位相区間設定部12の閾値設定部は、基準位相Poにおける呼吸波形値αoを基準とした閾値Δαを設定し、閾値Δαと呼吸波形Reとが交差する呼吸位相Ps及び呼吸位相Peに基づいて加算合成位相区間ΔPを設定する。
The additive synthesis phase interval automatically set by the above-described phase
次に、図9に示したシステム制御部13aは、図示しない記憶回路とCPUを備え、入力部10aから供給される上述の入力情報、設定情報及び選択情報は記憶回路に保存される。一方、CPUは、記憶回路に保存された上述の入力情報、設定情報及び選択情報に基づいて照射条件制御部1、投影データ生成部3、画像データ生成部4、表示部5a、移動機構部9、位相区間設定部12等の各ユニットを統括的に制御し、呼吸波形の変化が比較的少ない加算合成位相区間ΔPにて収集された画像データに基づく高S/N画像データの生成を実行させる。
Next, the
以上述べた本実施形態によれば、X線CT装置を用いた呼吸同期撮影によって収集される時系列的な画像データの中から抽出した呼吸性移動が少ない加算合成位相区間の画像データを加算合成処理することにより高いS/Nを有した高S/N画像データDを生成することができる。特に、前記加算合成位相区間において収集した前記複数の画像データに対し重み付け加算合成処理を行なうことにより呼吸性移動の影響を更に低減することが可能となる。 According to the present embodiment described above, the image data in the addition synthesis phase section with little respiratory movement extracted from the time-series image data collected by the respiratory synchronization imaging using the X-ray CT apparatus is added and synthesized. By processing, high S / N image data D having high S / N can be generated. In particular, it is possible to further reduce the influence of respiratory movement by performing weighted addition synthesis processing on the plurality of image data collected in the addition synthesis phase interval.
一方、上述の変形例によれば、上述の加算合成位相区間は、被検体から得られた呼吸波形に基づいて自動的に設定されるため、如何なる呼吸波形に対しても好適な加算合成位相区間を容易に設定することができる。このため、高い診断能を有した良質な高S/N画像データを常時得ることが可能となり、又、加算合成位相区間の自動設定により、X線CT検査における検査効率が向上するのみならず操作者の負担が大幅に軽減される。 On the other hand, according to the above-described modification, the above-described addition / synthesis phase section is automatically set based on the respiration waveform obtained from the subject, so that it is suitable for any respiration waveform. Can be set easily. For this reason, it is possible to always obtain high-quality high S / N image data with high diagnostic ability, and the automatic setting of the addition / synthesis phase section not only improves the examination efficiency in the X-ray CT examination but also the operation. The burden on the person is greatly reduced.
以上、本開示の実施形態及びその変形例について述べてきたが、本開示は、上述の実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、更に変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施形態及びその変形例では、被検体150に対するX線CT撮影と並行して被検体150の呼吸波形を計測し、呼吸波形に基づいて設定した呼吸性移動の影響が少ない加算合成位相区間を設定する場合について述べたが、呼吸波形の替わりに心電波形等の他の生体信号に基づいて加算合成位相区間を設定しても構わない。 As mentioned above, although embodiment of this indication and its modification were described, this indication is not limited to the above-mentioned embodiment and its modification, and it can change and implement it further. For example, in the above-described embodiment and its modified example, the respiration waveform of the subject 150 is measured in parallel with the X-ray CT imaging of the subject 150, and additive synthesis is less affected by the respiratory movement set based on the respiration waveform. Although the case where the phase interval is set has been described, the addition / synthesis phase interval may be set based on another biological signal such as an electrocardiogram waveform instead of the respiratory waveform.
又、1つの呼吸周期の加算合成位相区間ΔPにおける画像データDm−a1乃至Dm−aQを加算合成することにより高S/N画像データDxmを生成する場合について述べたが、複数の呼吸周期の加算合成位相区間にて収集された画像データを加算合成して高S/N画像データを生成してもよい。 Further, the case where the high S / N image data Dxm is generated by adding and synthesizing the image data Dm-a1 to Dm-aQ in one addition cycle phase ΔP of one breathing cycle has been described. High S / N image data may be generated by adding and synthesizing image data collected in the synthesis phase interval.
更に、被検体に対するマルチスライススキャン方式のX線CT撮影によって収集された撮影位置S1乃至SMの加算合成位相区間における時系列的な画像データDm−a1乃至Dm−aQ(m=1乃至M)に基づいて高S/N画像データDxmを生成する場合について述べたが、これに限定されるものではなく、マルチヘリカルスキャン方式あるいはシングルスキャン方式のX線CT撮影によって収集された時系列的な画像データに基づいて高S/N画像データを生成してもよい。 Further, the time-series image data Dm-a1 to Dm-aQ (m = 1 to M) in the addition synthesis phase section of the imaging positions S1 to SM collected by the multi-slice scanning X-ray CT imaging of the subject. Although the case where high S / N image data Dxm is generated based on the above is described, the present invention is not limited to this, and time-series image data collected by multi-helical scan type or single scan type X-ray CT imaging. The high S / N image data may be generated based on the above.
又、撮影位置S1乃至SMにおける高S/N画像データDxmの全てあるいはその一部をそのまま表示部5(5a)に表示する場合について述べたが、これらの画像データを合成してボリュームデータ(3次元データ)を生成し、このボリュームデータに対し所定の処理を行なって生成した3次元画像データ、MPR(multi-planar reconstruction)画像データ、MIP(maximum intensity projection)画像データ等を表示しても構わない。 Further, the case where all or part of the high S / N image data Dxm at the photographing positions S1 to SM is displayed as it is on the display unit 5 (5a) has been described. 3D data), 3D image data, MPR (multi-planar reconstruction) image data, MIP (maximum intensity projection) image data, etc. generated by performing predetermined processing on the volume data may be displayed. Absent.
又、異なる呼吸位相にて収集された画像データの間に呼吸性移動に起因した顕著な位置ズレが存在する場合、これらの画像データに対して相互相関演算等の画像間処理を行なうことにより上述の位置ズレを検出し、この検出結果に基づいて位置ズレ補正した画像データに対して重み付け加算合成処理を行なってもよい。この方法を適用することにより広範囲な加算合成位相区間における画像データの加算合成が可能となるため、更に高いS/Nを有した高S/N画像データを得ることができる。 In addition, when there is a significant positional shift due to respiratory movement between image data collected at different respiratory phases, the above-mentioned processing is performed by performing inter-image processing such as cross-correlation on these image data. May be detected, and weighted addition synthesis processing may be performed on the image data that has been corrected for positional deviation based on the detection result. By applying this method, it becomes possible to add and synthesize image data in a wide range of addition and synthesis phase sections, so that high S / N image data having a higher S / N can be obtained.
一方、上述の実施形態では、生体信号計測部11によって計測され表示部5において表示された呼吸波形に基づいて加算合成開始位相Ps及び加算合成終了位相Peを設定する場合について述べたが、加算合成開始位相Ps及び加算合成終了位相Peの設定は、過去の検査結果や操作者の経験等に基づいて行なってもよい。
On the other hand, in the above-described embodiment, the case where the addition synthesis start phase Ps and the addition synthesis end phase Pe are set based on the respiratory waveform measured by the biological signal measurement unit 11 and displayed on the
又、画像データの加算合成処理として、重み付け加算合成処理について述べたが、単純加算合成処理や加算平均(アベレージング)処理であっても構わない。 Moreover, although the weighted addition synthesis process has been described as the image data addition synthesis process, a simple addition synthesis process or an addition averaging (averaging) process may be used.
尚、本開示の実施形態に係るX線CT装置100あるいはX線CT装置200の一部は、コンピュータをハードウェアとして用いることでも実現することができる。例えば、システム制御部13(13a)等は、上述のコンピュータに搭載されたCPU等のプロセッサに所定の制御プログラムを実行させることにより各種機能を実現することができる。この場合、システム制御部13(13a)等は上述の制御プログラムをコンピュータに予めインストールしてもよく、又、コンピュータによる読み取りが可能な記憶媒体への保存あるいはネットワークを介して配布された制御プログラムのコンピュータへのインストールであっても構わない。
Note that part of the
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…X線照射制御部
2…X線発生部
21…X線管
22…高電圧発生部
23…X線絞り部
24…スリップリング
3…投影データ生成部
31…X線検出部
32…スイッチ群
33…DASユニット
34…データ伝送部
35…投影データ記憶部
4…画像データ生成部
41…再構成処理部
42…データ合成部
421…画像データ記憶部
422…重み付け関数保管部
423…加算合成処理部
5、5a…表示部
6…回転架台部
7…固定架台部
8…天板
9…移動機構部
91…天板・架台移動機構部
92…機構制御部
10、10a…入力部
11…生体信号計測部
12…位相区間設定部
13、13a…システム制御部
100、200…X線CT装置
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記位相区間設定手段により設定された位相区間に含まれる異なる時刻に対応した複数の前記画像データを加算合成処理することにより高いS/Nを有した高S/N画像データを生成するデータ合成手段と、
前記高S/N画像データを表示する表示手段とを
備えたことを特徴とするX線CT装置。 In an X-ray CT apparatus that generates image data based on projection data of a subject collected by synchronous imaging using a biological signal, a phase interval setting unit that sets a phase interval in the biological signal;
Data synthesizing means for generating high S / N image data having a high S / N by adding and synthesizing a plurality of the image data corresponding to different times included in the phase interval set by the phase interval setting means When,
An X-ray CT apparatus comprising: display means for displaying the high S / N image data.
前記生体信号における位相区間を設定する位相区間設定機能と、
前記位相区間設定手段により設定された位相区間に含まれる異なる時刻に対応した複数の前記画像データを加算合成処理することにより高いS/Nを有した高S/N画像データを生成するデータ合成機能と、
前記高S/N画像データを表示する表示機能を
実行させることを特徴とする制御プログラム。 For an X-ray CT apparatus that generates image data based on projection data of a subject collected by synchronous imaging using biological signals,
A phase interval setting function for setting a phase interval in the biological signal;
A data composition function for generating high S / N image data having a high S / N by adding and synthesizing a plurality of the image data corresponding to different times included in the phase section set by the phase section setting means When,
A control program for executing a display function for displaying the high S / N image data.
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