JP2013027467A - X線ct装置及び造影撮影方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本撮影の前に撮影切替判定用領域D1の監視撮影を行う。システム制御装置126は監視撮影により得た画像データに基づき、撮影切替判定用領域D1に造影剤が到達したか否かを判定し、本撮影への撮影切替タイミングを決定する。また、監視撮影によって実測したデータに基づき、生理食塩水が撮影切替判定用領域D1に到達するのに要する時間(計算生食到達時間T2)を推定し、これに基づいて造影剤から生理食塩水へ注入を切替る時刻tBを求め、注入切替時刻tBに到達すると、自動的に造影剤から生理食塩水へ注入切替を行う。
【選択図】図2
Description
まず、図1を参照して、第1の実施の形態のX線CT装置1の構成について説明する。
X線CT装置1は、スキャナ100と、寝台105と、操作卓120とを備える。注入装置2は、操作部200と、ヘッド部210とを備える。
操作卓120は、操作装置121、操作卓制御装置122、記憶装置123、表示装置124、画像演算装置125、及びシステム制御装置126を備える。
操作卓制御装置122は、操作者が入力装置121を用いて入力した内容を画像演算装置125及びシステム制御装置126に送信する。また、画像演算装置125で作成された画像データを取得し、表示装置124に表示する。
また、操作卓制御装置122は、監視撮影により得た監視画像データを取得し、取得した監視画像データに設定されている監視対象領域(例えば、撮影切替判定用領域等)のCT値を求める。求められたCT値は、システム制御装置126へ送られて、所定の閾値(例えば、撮影切替判定用閾値)と比較される。
画像演算装置125は、データ収集装置107から出力された計測データに対して、対数変換、感度補正等の前処理を施し、前処理された投影データを用いて被検体の断層像を再構成する。画像演算装置125により再構成された断層像は、記憶装置123に記憶されるとともに操作卓制御装置122へ送られ、表示装置124に表示される。
表示装置124は、液晶パネル、CRTモニタ等のディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示処理を実行するための論理回路で構成され、操作卓制御装置122に接続される。表示装置124は画像演算装置125から出力される再構成画像、並びに操作卓制御装置401が取り扱う種々の情報を表示する。
操作部200は操作入力装置201を備える。
操作入力装置201は、操作者が造影剤や生理食塩水の注入条件等を入力する装置である。
ヘッド部210は注入制御装置211と薬液注入装置212を備える。
注入制御装置211は操作入力装置201に入力された条件に基づいて薬液注入装置212を制御するとともに、X線CT装置1の操作卓120のシステム制御装置126と通信を行うための装置である。
薬液注入装置212は被検体へ造影剤及び生理食塩水を注入する装置であり、造影剤、生理食塩水を充填するための各シリンダーを有している。注入制御装置211は、操作入力部201から受けた注入条件に従ってヘッド部210を制御する。ヘッド部210は、予め設定された造影条件(造影剤の注入量、注入圧(注入速度)等)に従って、空気圧、モータ、又は油圧などの動力を用いて、シリンダー内の造影剤や生理食塩水を被検体に注入する。
(i)造影剤注入直後に監視撮影を開始し、撮影切替指示時刻tAは、造影剤が撮影切替判定用領域(撮影を切り替えるタイミングを判定するために監視する領域。本撮影の関心領域と同一領域としてもよい。)に到達した時刻とする。
(ii)注入切替指示時刻tBは、想定本撮影終了時刻tendから計算生食到達時間T2を減算した時刻とする。
すなわち、本撮影の撮影中は造影剤が撮影切替判定用領域に存在し、本撮影終了前に生理食塩水の注入を開始するという薬液注入手順とする。
なお、システム制御装置126は、造影剤の注入開始や撮影切替指示時刻等の各処理段階で時刻を監視しつつ、撮影切替判定用領域のCT値を監視するものとする。
例えば、監視撮影条件、本撮影条件、本撮影開始条件は、操作卓120の操作装置121にて入力される。また、造影剤注入速度等の薬液注入に関する条件は注入装置2の操作入力装置201にて入力されるようにすればよい。入力された各条件は、記憶装置123に記憶される。
また、薬液注入条件とは造影剤の種類や、造影剤、生理食塩水の注入速度、最大注入時間等である。なお、本実施の形態では、注入速度は定速であるものとして説明する。
また、本撮影条件とは、撮影範囲、関心領域、管電流、管電圧、寝台移動速度、画質指標、画像再構成条件等である。
本撮影開始条件とは、どのタイミングで監視撮影から本撮影へ切り替えるかを決定するための判定条件である。例えば、第1の実施の形態では、撮影切替判定用領域D1のCT値の大きさに関する閾値等が設定される。以下、本撮影開始条件として設定される閾値を撮影切替判定用閾値と呼ぶ。
撮影切替判定用領域は、操作者により設定される(ステップS103)。
第1の実施の形態では、撮影切替判定用領域D1は本撮影の対象となる関心領域と同じでよい。
監視撮影において、スキャナ100は監視撮影条件に従って撮影切替判定用領域D1を含む体軸方向位置に対しX線を照射し、X線検出器106にて検出し、データ収集装置107により収集した計測データを操作卓120の画像演算装置125に出力する。画像演算装置125は、スキャナ100から入力された計測データに基づいて撮影切替判定用領域D1を含む断層像を再構成する。ここで、監視撮影によって再構成された断層像を監視画像データと呼ぶ(ステップS106)。監視画像データは、時系列に順次再構成され、操作卓制御装置122へ送出される。
一方、撮影切替判定用領域D1のCT値が撮影切替判定用閾値を上回ると、システム制御装置126は、造影剤が撮影切替判定用領域D1に到達したと判断して、本撮影への撮影切替指示をスキャナ100に送信する(ステップS108;Yes→ステップS109)。システム制御装置126は、撮影切替指示を送信した時刻を計時し、撮影切替指示時刻tA(図3参照)としてRAMに保持する。
スキャナ100は、本撮影条件に従って本撮影を開始する。
図3に示すように、時刻t1に造影剤の注入が開始され、その後、時刻t2に監視撮影が開始される。造影剤は血流にのって運ばれる。撮影切替判定用領域D1は、造影剤到達前は低いCT値を示し、造影剤が到達するに従って高いCT値を示すこととなる。そして、撮影切替判定用領域D1のCT値が撮影切替判定用閾値に到達すると、システム制御装置126は、撮影切替判定用領域D1のCT値が撮影切替判定用閾値に到達する時刻を計時し、撮影切替指示を送信するとともに当該時刻を撮影切替指示時刻tAとしてRAMに保持する。
撮影切替判定用領域D1のCT値が撮影切替判定用閾値に到達し、本撮影への撮影切替指示がスキャナ100に送信されると、スキャナ100は本撮影を開始する。
一方、本撮影と平行し、システム制御装置126は、造影剤から生理食塩水への注入切替時刻tBを算出する処理を開始する。
換算係数とは、生理食塩水と造影剤との血管内の流れやすさの違いを補正するための係数であり、造影剤によって異なる。生理食塩水と造影剤との血管内の流れやすさの違いは、血管内における圧力損失(血管内部と流体との摩擦抵抗)の違いや粘度の違い等に起因するものである。なお、換算係数は0より大きく1より小さい値を用いるものとする。
計算生食到達時間T2は以下の式(2)により求められる。
ただし、0<換算係数<1とする。
造影剤を生理食塩水に切替える時刻(注入切替指示時刻tB)は、次式(3)に示すように、想定本撮影終了時刻tendから上述の計算生食到達時間T2だけ遡った時刻とする。
注入装置2の注入制御装置211は注入する薬液を生理食塩水へ切り替える。
注入された生理食塩水は血流にのって運ばれ、想定本撮影終了時刻tendに撮影切替判定領域D1に到達する。本撮影終了後、撮影切替判定領域D1に存在した造影剤は生理食塩水に押され、排出される。
そのため、適切なタイミングで本撮影を行うことができ、かつ適切なタイミングで造影剤から生理食塩水へ切り替えることができ、造影剤注入量を低減させることが可能となる。また。操作者は撮影切替操作や薬液注入の切替操作を手動で行う必要がないため、撮影時の監視負担、作業負担が軽減する。
また、造影剤の到達に要した時間を実測し、これに基づいて生理食塩水の到達時間を予測するため、どのような撮影部位、造影剤の種類にも対応でき、また個人差や疾患による造影剤の流れの差にも柔軟に対応した切替制御を行える。
次に、図5〜図10を参照して、第2の実施の形態のX線CT装置1について説明する。
第2の実施の形態のX線CT装置1の構成は、第1の実施の形態のX線CT装置1と同一であるため重複する説明を省略し、同一の各部には同一の符号を付して説明する。
注入された造影剤は右鎖骨下静脈へ向かい(Y1)、上大静脈から右心房へ流入する(Y2)。その後、造影剤は右心房から右心室に流れ、右心室から肺動脈管へ流出され(Y3)、肺を経て、左心房へ流入する。そして、造影剤は左心房から左心室に流れ、上行大動脈に流出し、大動脈弓部へ流れる(Y4)。その後、下行大動脈へ流れ(Y5)、全身へ流れる。全身から戻ってくると、下大静脈を流れ、右心房に流入する(Y6)。
第2の実施の形態では、注入切替判定用領域D2を撮影切替判定用領域D1より上流(造影剤注入箇所により近い位置)に設定し、造影剤到達によるCT値の変化をより早いタイミングで監視し、造影剤から生理食塩水へ切替え、造影剤量の抑制を図る。
例えば、図6のZ2に示す体軸方向位置(断面図62)における造影剤通過箇所に注入切替判定用領域D2を設定し、図6のZ1に示す体軸方向位置(断面図61)における造影剤通過箇所を撮影切替判定用領域D1とする。
なお、各領域D1、D2の体軸方向位置は、必ずしも異なる断面とする必要はなく1断面内の異なる領域をそれぞれ注入切替判定用領域D2、撮影切替判定用領域D1に設定してもよい。また、異なる断面であっても、スライス幅の広いX線検出器を用いた場合には、異なる断面を同時に撮影することも可能である。
第2の実施の形態では、
(i)注入切替指示時刻tBは、造影剤が注入切替判定用領域D2に到達した時刻とする。
(ii)撮影切替指示時刻tAは造影剤が撮影切替判定用領域D1に到達した時刻とする。
第1の実施の形態とは異なり、注入切替指示時刻tBは撮影切替指示時刻tAとは無関係に決定される。
造影剤注入が開始されると、次にシステム制御装置126は、監視撮影の開始指示をスキャナ100に送信する。監視撮影はステップS203、S204で設定された撮影切替判定用領域D1及び注入切替判定用領域D2に対して行われる(ステップS206)。スキャナ100は、監視撮影の開始指示に応答して、撮影切替判定用領域D1、注入切替判定用領域D2の監視撮影を開始する。
システム制御装置126は、生成された各監視画像データから、撮影切替判定用領域D1,注入切替判定用領域D2の各CT値を時系列に順次取得する(ステップS208)。そして、注入切替判定用領域D2のCT値が注入切替判定用閾値P2に達したか否かを判定する(ステップS209)。
注入切替判定用領域D2のCT値が注入切替判定用閾値P2以下の場合は、監視撮影を継続する(ステップS209;No→ステップS208)。
一方、注入切替判定用領域D2のCT値が注入切替判定用閾値P2を上回ると、システム制御装置126は、直ちに注入切替指示を注入装置2に送信する(ステップS209;Yes→ステップS210)。
注入装置2は、注入する薬液を造影剤から生理食塩水へ切替える。
第2の実施の形態では、注入切替指示時刻tBは、注入切替判定用領域D2のCT値が注入切替判定用閾値P2に到達した時刻とする。
撮影切替判定用領域D1のCT値が撮影切替判定用閾値P1以下の場合は、監視撮影を継続する(ステップS210;No→ステップS211)。
一方、撮影切替判定用領域D1のCT値(CT値の和、平均値や中央値等を含む)が撮影切替判定用閾値P1を上回ると、システム制御装置126は、直ちに撮影切替指示をスキャナ100に送信する(ステップS211;Yes→ステップS212)。
スキャナ100は、本撮影条件に従って関心領域の撮影を開始する。
第2の実施の形態では、撮影切替指示時刻tAは、撮影切替判定用領域D1のCT値が撮影切替判定用閾値P1に到達した時刻とする。
ただし、監視撮影から本撮影への撮影切替指示を送信後、撮影切替えに要する時間(想定待ち時間Twait;図10参照)が存在する。そのため、本撮影の開始時刻tA’は、撮影切替指示時刻tAから想定待ち時間Twaitだけ遅れる。
そのため、より早いタイミングで生理食塩水の注入を開始できるため、造影剤の注入量を更に低減することも可能となる。
次に、図11〜図17を参照して、第3の実施の形態のX線CT装置1について説明する。
第3の実施の形態のX線CT装置1の構成は、第1、第2の実施の形態のX線CT装置1と同一であるため重複する説明を省略し、同一の各部には同一の符号を付して説明する。
このようにすることで、本撮影開始時刻tA’までに造影剤除去領域D3に生理食塩水が到達するので、本撮影の際にタイミングよく造影剤が造影剤除去領域D3から押し出されるようになる。
例えば、図11のZ1に示す体軸方向位置(断面図61)における造影剤通過箇所に撮影切替判定用領域D1を設定した場合、図11のZ3に示す体軸方向位置(断面図63)の造影剤通過箇所を造影剤除去領域D3として設定できる。
なお、各領域D1、D3の体軸方向位置は、必ずしも異なる断面とする必要はなく1断面内の異なる領域をそれぞれ造影剤除去領域D3、撮影切替判定用領域D1に設定してもよい。また、スライス幅の広いX線検出器を用いた場合には、異なる断面を同時に撮影することも可能である。
第3の実施の形態では、
(i)造影剤が造影剤除去領域D3に到達すると、造影剤の到達に要した時間(実造影剤到達時間T4)に基づいて生理食塩水が造影剤除去領域D3に到達する時間(計算生食到達時間T5)を計算する。
(ii)撮影切替指示時刻tA、注入切替指示時刻tBは、いずれも撮影切替判定用領域D1に造影剤が到達した時刻とする。
(iii)注入切替後であって、計算生食到達時間T5、または撮影切替指示送信後、実際に撮影切替に要する時間(想定待ち時間Twait)のうちいずれか長い方だけ遅れて本撮影が開始されるように、撮影切替指示を送る。
スキャナ100は、監視撮影の開始指示に応答して、撮影切替判定用領域D1、造影剤除去領域D3の監視撮影を開始する(ステップS306)。
造影剤除去領域D3のCT値が造影剤到達判定用閾値P3以下の場合は、監視撮影を継続する(ステップS309;No→ステップS308)。
一方、造影剤除去領域D3のCT値が造影剤到達判定用閾値P3を上回ると、システム制御装置126は、造影剤除去領域D3に造影剤が到達したと判断し、実造影剤到達時間T4を算出する(ステップS309;Yes→ステップS310)。
第3の実施の形態における実造影剤到達時間T4は、造影剤注入開始時刻t1と造影剤が造影剤除去領域D3に到達した時刻t3から求められる。すなわち、実造影剤到達時間T4は、式(4)から求められる。
計算生食到達時間T5は以下の式(5)により求められる。
ただし、0<換算係数<1とする。
また、上述のように、実造影剤到達時間T4に基づいて計算生食到達時間T5が計算される。
この段階では、まだ、撮影切替指示、及び注入切替指示は送信されていない。
そして、撮影切替判定用領域D1のCT値が撮影切替判定用閾値P1を上回ると(ステップS314;Yes)、システム制御装置126は注入切替信号を注入装置2の注入制御装置211へ送信するとともに、撮影切替信号をスキャナ100へ送信する(ステップS315、ステップS316)。
注入装置2の注入制御装置211は生理食塩水注入へ切り替える。
スキャナ100は、監視撮影を停止し、本撮影の準備を行う。
その後、計算生食到達時間T5が経過し、現在時刻tが本撮影開始時刻tA’(=tB+T5)になると(ステップS316)、スキャナ100は本撮影を開始する(ステップS318)。
そして、撮影切替判定用領域D1のCT値が撮影切替判定用閾値P1を上回ると(ステップS320;Yes)、システム制御装置126は注入切替信号を注入装置2の注入制御装置211へ送信するとともに、撮影切替信号をスキャナ100へ送信する(ステップS321、ステップS322)。
注入装置2の注入制御装置211は生理食塩水注入へ切り替える。
スキャナ100は、監視撮影を停止し、本撮影の準備を行う。
その後、計算生食到達時間T5が経過し、現在時刻tが本撮影開始時刻tA’(=tB+T5)になると(ステップS323)、スキャナ100は本撮影を開始する(ステップS324)。
そのため、本撮影開始時tA’には、生理食塩水が造影剤除去領域D3に到達して造影剤除去領域D3から造影剤が除去されるため、造影剤の停留によるアーチファクトを低減できる。
そのため、自動的に撮影切替と注入切替ができる。
100………スキャナ
120………操作卓
121………操作装置
122………操作卓制御装置
123………記憶装置
124………表示装置
125………画像演算装置
126………システム制御装置
2……………注入装置
200………操作部
201………操作入力装置
210………ヘッド部
211………注入制御装置
212………薬液注入装置
D1…………撮影切替判定用領域
D2…………注入切替判定用領域
D3…………造影剤除去領域
tA…………撮影切替指示時刻
tA’………本撮影開始時刻
tB…………注入切替指示時刻
tend………想定本撮影終了時刻
T1、T4…実造影剤到達時間
T2、T5…計算生食到達時間(生理食塩水到達時間)
Twait………想定待ち時間
Claims (5)
- 被検体に造影剤及び生理食塩水を注入する注入手段を具備するX線CT装置であって、
前記造影剤が注入される被検体を監視撮影し、前記被検体の監視画像データを時系列に取得する監視撮影手段と、
前記監視画像データに含まれる撮影切替判定用領域の画素値の大きさに基づいて、前記監視撮影から本撮影への撮影切替タイミングを決定する撮影切替手段と、
前記撮影切替判定用領域または前記監視画像データに含まれる別の監視領域の画素値の大きさに基づいて、前記造影剤から前記生理食塩水への注入切替タイミングを決定する注入切替手段と、
を具備することを特徴とするX線CT装置。 - 本撮影の開始時に造影剤を除去すべき造影剤除去領域を前記別の監視領域とし、
前記撮影切替手段は、
前記造影剤除去領域の画素値の大きさに基づいて前記造影剤除去領域に造影剤が到達する実造影剤到達時間を計測し、実造影剤到達時間に基づいて生理食塩水が当該造影剤除去領域に到達する生理食塩水到達時間を推定し、
前記注入切替手段による注入切替後であって、前記生理食塩水到達時間の経過後、または撮影切替指示送信後、実際に撮影が切り替わるまでの想定待ち時間経過後のうちいずれか遅い方の時刻を前記撮影切替タイミングとすることを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。 - 本撮影の関心領域を前記撮影切替判定用領域とし、
前記注入切替手段は、
前記撮影切替判定用領域の画素値の大きさに基づいて前記関心領域に造影剤が到達する実造影剤到達時間を計測し、実造影剤到達時間に基づいて生理食塩水が当該関心領域に到達する生理食塩水到達時間を推定し、
想定本撮影終了時刻から前記生理食塩水到達時間だけ遡った時刻を、前記注入切替タイミングとすることを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。 - 前記撮影切替手段は、
前記実造影剤到達時間と、前記注入手段に設定された前記造影剤の注入速度と前記生理食塩水の注入速度との比率と、前記造影剤の種類に応じて定められた換算係数とに基づいて、前記生理食塩水到達時間を推定することを特徴とする請求項2または請求項3に記載のX線CT装置。 - 被検体に造影剤及び生理食塩水を注入しながら撮影を行う造影撮影方法であって、
前記造影剤が注入される被検体を監視撮影し、前記被検体の監視画像データを時系列に取得し、
前記監視画像データに含まれる撮影切替判定用領域の画素値の大きさに基づいて、前記監視撮影から本撮影への撮影切替タイミングを決定し、
前記撮影切替判定用領域または前記監視画像データに含まれる別の監視領域の画素値の大きさに基づいて、前記造影剤から前記生理食塩水への注入切替タイミングを決定する
ことを特徴とする造影撮影方法。
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