JP2013192750A - X-ray diagnostic apparatus and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、X線診断装置及びX線診断装置の制御方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to an X-ray diagnostic apparatus and a method for controlling the X-ray diagnostic apparatus.
X線診断装置は、患者などの被検体に対してX線を照射し、その被検体を透過したX線を検出し、検出したX線量に基づくX線透過データをデータ収集装置により収集する。その後、X線診断装置は、X線透過データに対して再構成処理を行い、被検体のスライス画像(断層画像)を生成する。このX線診断装置としては、例えば、寝台の天板上の被検体を間にしてX線管及びX線検出器を対向させ、それらを被検体の体軸まわりに回転させつつ撮像を行うX線CT装置(X線コンピュータ断層撮像装置)が開発されている。 The X-ray diagnostic apparatus irradiates a subject such as a patient with X-rays, detects X-rays transmitted through the subject, and collects X-ray transmission data based on the detected X-ray dose by a data collection device. Thereafter, the X-ray diagnostic apparatus performs reconstruction processing on the X-ray transmission data to generate a slice image (tomographic image) of the subject. As this X-ray diagnostic apparatus, for example, an X-ray tube and an X-ray detector are opposed to each other with a subject on a couch top, and imaging is performed while rotating them around the body axis of the subject. A line CT apparatus (X-ray computed tomography apparatus) has been developed.
このようなX線診断装置では、通常、撮像前にスキャン範囲(撮像範囲)を設定するため、X線管及びX線検出器を回転させずに撮像を行い、スキャノ画像(位置決め画像)を収集する。このX線診断装置の中には、そのスキャノ画像を用いて被検体の部位ごとの厚みを水等価厚に変換し、指定したSD(標準偏差)により管電流値(mA)を決定するAEC(Auto Exposure Control)を搭載した製品が既に存在している。このAECでは、スキャノ画像から被検体の各部位の体厚に合ったX線量、すなわち管電流を自動的に計算し、その後、X線管及びX線検出器の回転ごとに管電流を細かく制御する。これにより、必要とする画質を維持しつつ不要な被曝を抑え、被曝低減を実現している。 In such an X-ray diagnostic apparatus, since a scan range (imaging range) is usually set before imaging, imaging is performed without rotating the X-ray tube and the X-ray detector, and a scanogram (positioning image) is collected. To do. In this X-ray diagnostic apparatus, the thickness of each part of the subject is converted into a water equivalent thickness using the scanogram, and the tube current value (mA) is determined by the designated SD (standard deviation) (AEC). Products with Auto Exposure Control already exist. In this AEC, the X-ray dose that matches the body thickness of each part of the subject, that is, the tube current is automatically calculated from the scan image, and then the tube current is finely controlled for each rotation of the X-ray tube and the X-ray detector. To do. As a result, unnecessary exposure is suppressed while maintaining the required image quality, and exposure reduction is realized.
また、X線診断装置では、ヘリカルスキャンによる撮像時、被検体が横たわる天板をその天板上の被検体の体軸方向、すなわち、足から頭への方向あるいは頭から足への方向のどちらか一方向に同一速度で移動させながら、X線管及びX線検出器を被検体の体軸まわりに回転させて撮像を行う。このときのX線照射制御は、天板の移動速度(天板とX線管との相対移動速度)が一定速度(許容範囲内の速度)であることを前提に行われており、同一速度に基づくAECにより被曝低減を実現するX線照射制御が実現されている。 In the X-ray diagnostic apparatus, when imaging by helical scanning, the top plate on which the subject lies is positioned in the body axis direction of the subject on the top plate, that is, from the foot to the head or from the head to the foot. While moving in one direction at the same speed, the X-ray tube and the X-ray detector are rotated around the body axis of the subject to perform imaging. The X-ray irradiation control at this time is performed on the assumption that the moving speed of the top board (relative moving speed between the top board and the X-ray tube) is a constant speed (speed within an allowable range). X-ray irradiation control for realizing exposure reduction is realized by AEC based on the above.
しかしながら、可変ヘリカルピッチスキャン(vHP)や近年実現されつつあるシャトルヘリカルスキャンは、前述のように天板とX線管との相対移動速度が一定であるスキャンではなく、天板の移動中に速度変化を伴うため、通常のAECによる管電流の変調では意図する被曝低減を実現することができない場合がある。これは、単位時間(スライス)あたりの相対移動量が異なるため、スライス間のX線量(X線照射密度)を制御することができないためである。 However, the variable helical pitch scan (vHP) and the shuttle helical scan that is being realized in recent years are not scans in which the relative movement speed between the top plate and the X-ray tube is constant as described above. Due to the change, there is a case where the intended exposure reduction cannot be realized by the modulation of the tube current by the normal AEC. This is because the X-ray dose (X-ray irradiation density) between slices cannot be controlled because the relative movement amount per unit time (slice) is different.
本発明が解決しようとする課題は、天板とX線管との相対移動速度が変化する撮像を行う場合でも、必要とする画質を維持しつつ被曝低減を実現することができるX線診断装置及びX線診断装置の制御方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is an X-ray diagnostic apparatus capable of reducing exposure while maintaining the required image quality even when imaging is performed in which the relative movement speed of the top plate and the X-ray tube changes. And a method for controlling an X-ray diagnostic apparatus.
実施形態に係るX線診断装置は、被検体が横たわる天板と、天板上の被検体に向けてX線を出射するX線管と、天板上の被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、天板とX線管とを天板上の被検体の体軸方向に相対移動させる移動駆動部と、天板とX線管との相対移動速度を検出する速度検出部と、被検体の体厚に応じて、X線管により出射されるX線のX線量を必要な画質を得る最小のX線量とし、速度検出部により検出された天板とX線管との相対移動速度に応じて、最小のX線量を天板とX線管との相対移動速度が変化しても不変とするよう、X線管に供給する管電流を調整する管電流調整部とを備える。 The X-ray diagnostic apparatus according to the embodiment detects a top plate on which the subject lies, an X-ray tube that emits X-rays toward the subject on the top plate, and X-rays that have passed through the subject on the top plate Speed detector that detects the relative movement speed between the top plate and the X-ray tube, the X-ray detector that performs the relative movement of the top plate and the X-ray tube in the body axis direction of the subject on the top plate The X-ray dose of X-rays emitted from the X-ray tube is set to the minimum X-ray dose for obtaining the required image quality according to the body thickness of the subject, and the top plate and the X-ray tube detected by the speed detector A tube current adjusting unit that adjusts a tube current supplied to the X-ray tube so that the minimum X-ray dose remains unchanged even if the relative movement speed between the top plate and the X-ray tube changes according to the relative movement speed of Is provided.
実施形態に係るX線診断装置の制御方法は、被検体が横たわる天板と、天板上の被検体に向けてX線を出射するX線管と、天板上の被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、天板とX線管とを天板上の被検体の体軸方向に相対移動させる移動駆動部とを備えるX線診断装置を制御するX線診断装置の制御方法であって、天板とX線管との相対移動速度を速度検出部により検出するステップと、被検体の体厚に応じて、X線管により出射されるX線のX線量を必要な画質を得る最小のX線量とし、速度検出部により検出された天板とX線管との相対移動速度に応じて、最小のX線量を天板とX線管との相対移動速度が変化しても不変とするよう、X線管に供給する管電流を調整するステップとを有する。 The control method of the X-ray diagnostic apparatus according to the embodiment includes a top plate on which the subject lies, an X-ray tube that emits X-rays toward the subject on the top plate, and X that has passed through the subject on the top plate. An X-ray diagnostic apparatus for controlling an X-ray diagnostic apparatus comprising: an X-ray detector for detecting a line; and a movement drive unit for relatively moving a top plate and an X-ray tube in a body axis direction of a subject on the top plate A control method that detects the relative movement speed of the top plate and the X-ray tube by the speed detection unit, and requires the X-ray dose of X-rays emitted from the X-ray tube according to the body thickness of the subject. The minimum X-ray dose for obtaining a good image quality, and the minimum X-ray dose changes the relative movement speed between the tabletop and the X-ray tube according to the relative movement speed between the tabletop and the X-ray tube. And adjusting the tube current supplied to the X-ray tube so as not to change.
実施の一形態について図面を参照して説明する。 An embodiment will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、本実施形態に係るX線診断装置1は、患者などの被検体Pが横たわる寝台2と、その寝台2上の被検体Pに対して撮像を行う撮像装置3と、それらの寝台2及び撮像装置3を制御する制御装置4とを備えている。このX線診断装置1としては、例えば、X線CT装置(X線コンピュータ断層撮像装置)が挙げられる。
As shown in FIG. 1, an X-ray
寝台2は、被検体Pを載せる長方形状の天板2aと、その天板2aを支持して水平方向及び鉛直方向(昇降方向)に移動させる移動駆動部2bとを備えている。移動駆動部2bは、天板2a移動用の移動機構やその移動のための駆動力を供給する駆動源などを有している。この寝台2は、移動駆動部2bにより天板2aを所望の高さまで移動させ、さらに、その天板2aを水平方向に移動させて、天板2a上の被検体Pを所望位置まで移動させる。
The
撮像装置3は、筐体となる架台A内に回転可能に設けられた回転体3aと、その回転体3aを回転させる回転駆動部3bと、X線を照射するX線照射器3cと、そのX線照射器3cに高電圧を供給する高電圧発生部3dと、天板2a上の被検体Pを透過したX線を検出するX線検出器3eと、そのX線検出器3eにより検出されたX線をX線透過データ(X線量分布データ)として収集するデータ収集部3fとを備えている。
The
回転体3aは、X線照射器3cやX線検出器3eなどを支持して回転する円環状の回転枠である。この回転体3aは架台Aにより回転可能に保持されている。回転体3aにはX線照射器3c及びX線検出器3eが対向するように設けられおり、それらのX線照射器3c及びX線検出器3eは天板2a上の被検体Pを間にし、その被検体Pの周囲を被検体Pの体軸まわりに回転する。
The rotating
回転駆動部3bは、撮像装置3の架台A内に設けられている。この回転駆動部3bは、制御装置4による制御に応じて、回転体3aの回転駆動を行う。例えば、回転駆動部3bは、制御装置4から送信された制御信号に基づいて、一方向に所定の回転スピードで回転体3aを回転させる。
The
X線照射器3cは、X線を出射するX線管3c1と、そのX線管3c1から出射されたX線を絞るコリメータなどのX線絞り器3c2とを備えており、回転体3aに固定されている。このX線照射器3cは、X線管3c1によりX線を出射し、そのX線をX線絞り器3c2により絞って、天板2a上の被検体Pに対しコーン角を持つファンビーム形状、例えば、角錐形状のX線を照射する。
The
ここで、X線絞り器3c2としては、様々なタイプのX線絞り器を用いることが可能である。例えば、鉛のような二枚のX線遮断板を互いに接離方向に移動させ、それらのX線遮断板により形成される開口(隙間)の大きさを適宜変更するタイプのX線絞り器を用いることが可能である。このようなX線絞り器3c2によりX線の照射野(照射範囲)を調整することが可能である。 Here, as the X-ray diaphragm 3c2, various types of X-ray diaphragms can be used. For example, an X-ray restrictor of a type in which two X-ray blocking plates such as lead are moved toward and away from each other and the size of an opening (gap) formed by these X-ray blocking plates is appropriately changed. It is possible to use. The X-ray irradiation field (irradiation range) can be adjusted by the X-ray diaphragm 3c2.
高電圧発生部3dは、撮像装置3の架台A内に設けられている。この高電圧発生部3dは、X線照射器3cのX線管3c1に供給する高電圧を発生させる装置であり、制御装置4から与えられた電圧を昇圧及び整流し、その電圧をX線管3c1に供給する。なお、制御装置4は、X線管3c1により所望のX線を発生させるため、高電圧発生部3dに与える電圧の波形、すなわち振幅やパルス幅などの各種条件を制御する。
The
X線検出器3eは、X線照射器3cに対向させて回転体3aに固定されている。このX線検出器3eは、天板2a上の被検体Pを透過したX線を電気信号に変換してデータ収集部3fに送信する。X線検出器3eとしては、多列多チャンネルのX線検出器を用いることが可能である。この多列多チャンネルのX線検出器は、X線を検出するX線検出素子が格子状に配列されて構成されている。なお、チャンネル列はX線検出素子がチャンネル方向(被検体Pの体軸まわり方向)に複数(例えば、数百から数千程度)並んでいる列であり、そのチャンネル列が列方向(被検体Pの体軸方向)に沿って複数列(例えば、16列や64列など)配置されている。
The
データ収集部3fは、撮像装置3の架台A内に設けられている。このデータ収集部3fは、X線検出器3eから送信された電気信号をデジタル信号に変換し、デジタルデータであるX線透過データ(X線量分布データ)を収集し、そのX線透過データを制御装置4に送信する。
The
制御装置4は、各部を制御する制御部4aと、X線透過データに対して各種画像処理を行う画像処理部4bと、各種プログラムや各種データなどを記憶する記憶部4cと、ユーザ(利用者)により入力操作される操作部4dと、画像を表示する表示部4eとを備えている。これらの制御部4a、画像処理部4b、記憶部4c、操作部4d及び表示部4eはバスライン4fにより電気的に接続されている。
The
制御部4aは、記憶部4cに記憶された各種プログラムや各種データに基づいて寝台2の移動駆動部2b、撮像装置3の回転駆動部3b及び高電圧発生部3dなどの各部を制御する。加えて、制御部4aは、X線照射器3cのX線絞り器3c2も制御し、さらに、表示部4eにスライス画像(断層画像)やスキャノ画像(位置決め画像)などの各種画像を表示する表示制御も行う。この制御部4aとしては、例えば、CPU(Central Processing Unit)などを用いることが可能である。
The
画像処理部4bは、データ収集部3fから送信されたX線透過データを投影データとする前処理やその投影データに対して画像再構成を行う画像再構成処理、また、スキャノ画像を生成するスキャノ画像生成処理などの各種画像処理を行う。この画像処理部4bとしては、例えば、アレイプロセッサなどを用いることが可能である。
The
記憶部4cは、各種プログラムや各種データなどを記憶する記憶装置であり、例えば、各種データとしてスライス画像やスキャノ画像などを記憶する。この記憶部4cとしては、例えば、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)に加え、ハードディスク(磁気ディスク装置)やフラッシュメモリ(半導体ディスク装置)などを用いることが可能である。
The
操作部4dは、ユーザによる入力操作を受け付ける入力部であり、例えば、撮像指示や画像表示、画像の切り替え、各種設定などの様々な入力操作を受け付ける。この操作部4dとしては、例えば、キーボードやマウス、レバーなどの入力デバイスを用いることが可能である。
The
表示部4eは、被検体Pのスライス画像やスキャノ画像、操作画面などの各種画像を表示する表示装置である。この表示部4eとしては、例えば、液晶ディスプレイやCRT(ブラウン管)ディスプレイなどを用いることが可能である。
The
ここで、前述のX線診断装置1では、各種の撮像モードがあり、例えば、スキャノ画像を撮像するスキャノ撮像モードやスライス画像を撮像する断層撮像モードなどがある。この断層撮像モードとしては、例えば、通常のマルチスライススキャンモード(ノーマルCT)やヘリカルスキャンモード(ヘリカルCT)、可変ヘリカルピッチスキャンモード、シャトルヘリカルスキャンモードなどが挙げられる。
Here, the above-described X-ray
スキャノ撮像モードは、断層撮像モードによる撮像に先立って、位置決めやスキャン範囲(撮像範囲)を設定するためのスキャノ画像を撮像する撮像モードである。例えば、スキャン計画では、事前にスキャノ画像を撮像し、そのスキャノ画像を表示部4eにより表示し、作業者はそのスキャノ画像を確認し、操作部4dを入力操作してスキャン範囲を設定する。
The scano imaging mode is an imaging mode for imaging a scanogram for setting positioning and a scan range (imaging range) prior to imaging in the tomographic imaging mode. For example, in the scan plan, a scano image is captured in advance, the scano image is displayed on the
スキャノ画像の撮像では、X線照射器3cとX線検出器3eとを所定位置、すなわち所定のビュー角度(例えば、0度や90度)で固定し、寝台2の天板2aを被検体Pの体軸方向に所定位置まで移動させつつ、X線照射器3cによりX線を照射して天板2a上の被検体Pを透過したX線をX線検出器3eにより検出し、X線透過データの収集を行う。その後、収集したX線透過データを画像処理部4bにより処理してスキャノ画像を生成し、その生成したスキャノ画像を記憶部4cに保存し、加えて、表示部4eに表示する。
In capturing a scanogram, the
ヘリカルスキャンモードは、被検体Pの体軸方向における一方向(例えば、足から頭への方向)に一定速度(許容範囲内の速度)で天板2aを移動させつつスライス画像を撮像する撮像モードであり、この撮像時に撮像対象部位などに応じて天板2aの速度を変化させる撮像モードが可変ヘリカルピッチスキャンモードである。さらに、天板2aの移動方向を被検体Pの体軸方向における二方向(例えば、足から頭への方向と頭から足への方向の二方向)で交互に替え、天板2aを移動させつつスライス画像を撮像する撮像モードがシャトルヘリカルスキャンモードである。このようにX線診断装置1は各種の撮像モードでX線による撮像を行うことが可能である。
The helical scan mode is an imaging mode that captures a slice image while moving the top 2a at a constant speed (speed within an allowable range) in one direction (for example, a direction from the foot to the head) in the body axis direction of the subject P. The imaging mode in which the speed of the top 2a is changed according to the imaging target region at the time of imaging is the variable helical pitch scan mode. Further, the moving direction of the
スライス画像の撮像では、回転駆動部3bにより回転体3aを回転させ、X線照射器3c及びX線検出器3eを天板2a上の被検体Pの体軸まわりに回転させつつ、さらに、移動駆動部2bにより寝台2の天板2aを被検体Pの体軸方向に移動させながらX線照射器3cによりX線を照射する。その後、天板2a上の被検体Pを透過したX線をX線検出器3eにより検出し、X線透過データの収集を行う。さらに、収集したX線透過データを画像処理部4bにより処理してスライス画像を生成し、その生成したスライス画像を記憶部4cに保存し、加えて、表示部4eに表示する。
In the imaging of the slice image, the
次に、前述の制御部4aについて図2を参照して詳しく説明する。
Next, the
図2に示すように、制御部4aは、天板2a上の被検体Pの体軸まわりに回転するX線管3c1及びX線検出器3eの位置(回転方向における位置)を検出する回転位置検出部11と、移動する天板2aの位置情報から天板2aの移動速度を検出する速度検出部12と、X線管3c1に供給する管電流を調整する管電流調整部13とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
これらの回転位置検出部11、速度検出部12及び管電流調整部13は、電気回路などのハードウエアにより構成されても良く、あるいは、これらの機能を実行するプログラムなどのソフトウエアにより構成されても良い。また、ハードウエア及びソフトウエアの両方の組合せにより構成されても良い。
These rotational
なお、移動駆動部2bは、移動する移動体である天板2aの位置情報を取得する位置情報取得部2b1を有している。この位置情報取得部2b1は、取得した天板2aの位置情報を速度検出部12に出力する。位置情報取得部2b1としては、例えば、エンコーダを用いることが可能である。このエンコーダは、移動駆動部2bが備えるモータなどの駆動源に取り付けられる。
In addition, the
また、回転駆動部3bは、回転する回転体3aの回転角度位置(所定の基準位置から何度回転しているかを示す角度位置)を取得する回転角度情報取得部3b1を有している。この回転角度情報取得部3b1は、取得した回転体3aの回転角度情報を回転位置検出部11に出力する。回転角度情報取得部3b1としては、例えば、エンコーダを用いることが可能である。このエンコーダは、回転駆動部3bが備えるモータなどの駆動源に取り付けられる。
The
回転位置検出部11は、回転角度情報取得部3b1から出力された回転体3aの回転角度情報を受け、その回転角度情報からX線管3c1及びX線検出器3eの位置(回転方向における位置)を把握し、その回転位置情報を管電流調整部13に出力する。
The
速度検出部12は、位置情報取得部2b1から出力された天板2aの位置情報を受け、その天板2aの位置情報から天板2aの移動速度(天板2aとX線管3c1との相対移動速度)を導出する。すなわち、速度検出部12は、移動する天板2aに応じて連続して得られた位置情報から単位時間当たりの移動量を算出して天板2aの移動速度を求め、その移動速度情報を管電流調整部13に出力する。
The
管電流調整部13は、X線管3c1及びX線検出器3eの回転位置情報や回転開始からの経過時間、天板2aの移動速度情報などに基づき、被検体Pの体厚及び天板2aの移動速度に応じて、X線管3c1に供給する管電流を調整する。詳述すると、管電流調整部13は、被検体Pの体厚に応じて必要な画質を得る管電流を求め、その求めた管電流を速度検出部12により検出された天板2aの移動速度に応じて調整し、高電圧発生部3dを介してX線管3c1に供給する。
The tube current adjusting
なお、被検体Pの体厚に応じて必要な画質を得る管電流を求める場合には、AECとして、被検体の体軸方向に管電流を変調させるZ軸方向変調、被検体の横断面内で変調させるXY軸方向変調、さらに、Z軸方向変調とXY軸方向変調を組み合わせて管電流を変調させるXYZ軸方向変調などが用いられる。これにより、撮像時には管電流が細かく制御されるので、余分な被曝を抑えることが可能となる。 When obtaining a tube current to obtain a required image quality according to the body thickness of the subject P, as AEC, Z-axis direction modulation for modulating the tube current in the body axis direction of the subject, XY-axis direction modulation that modulates at the same time, and XYZ-axis direction modulation that modulates the tube current by combining Z-axis direction modulation and XY-axis direction modulation are used. Thereby, since the tube current is finely controlled at the time of imaging, it is possible to suppress excessive exposure.
ここで、一例として、撮像モードがシャトルヘリカルスキャンモードであり、AECがXYZ軸方向変調である場合の管電流調整について図3ないし図9を参照して説明する。 Here, as an example, tube current adjustment when the imaging mode is the shuttle helical scan mode and the AEC is XYZ axial direction modulation will be described with reference to FIGS.
シャトルヘリカルスキャンモードでは、図3に示すように、天板2aは、その天板2a上の被検体Pの体軸方向であるZ軸方向において、まず足から頭への往路方向(往路)に、次に頭から足への復路方向(復路)に移動する往復動作を繰り返す。これにより、天板2aとX線管3c1は往復の両方向に相対移動することになる。
In the shuttle helical scan mode, as shown in FIG. 3, the top 2a is first moved in the forward direction from the foot to the head in the Z-axis direction that is the body axis direction of the subject P on the top 2a. Then, the reciprocating motion of moving in the return direction (return) from the head to the foot is repeated. Thereby, the
このとき、図4に示すように、天板2aの移動速度Vは時間経過に応じて変化する。この天板2aの移動速度Vは、往路及び復路のどちらにおいても、一定の最高速度値(所定の設定値)となるまで徐々に増加し、最高速度値となってから所定時間経過したのち徐々に減少していく。なお、図4では、往復動作が一回だけ示されているが、これは簡略化されて示されたものであり、実際には所定回数繰り返される(他の図5、図6、図8及び図9でも同様)。この往復動作の回数は必要に応じて任意に設定可能である。
At this time, as shown in FIG. 4, the moving speed V of the
このようにシャトルヘリカルスキャンモードでは、天板2aの移動速度が変化するため、図5に示すように、X線管3c1に供給する管電流A1が一定であると、被検体Pの体軸方向に直交する断面(スライス)ごとのX線量B1は天板2aの移動速度変化に応じて一定ではなくなる。ここで、図5におけるX線量B1の棒グラフにおいて、一つの棒の横幅は一断面を得る単位時間である。したがって、天板2aの移動速度が変化すると、その単位時間(スライス)当たりの移動量が異なるため、断面間のX線量が均一では無くなってしまう。例えば、天板2aの移動速度が遅くなるほどX線量は増加し、逆に速くなるほどX線量は減少し、天板2aの移動速度とX線量は反比例の関係にある。
In this way, in the shuttle helical scan mode, the moving speed of the top 2a changes, and therefore, as shown in FIG. 5, if the tube current A1 supplied to the X-ray tube 3c1 is constant, the body axis direction of the subject P The X-ray dose B1 for each cross section (slice) orthogonal to is not constant according to the movement speed change of the top 2a. Here, in the bar graph of the X-ray dose B1 in FIG. 5, the horizontal width of one bar is a unit time for obtaining one section. Therefore, when the moving speed of the
そこで、図6に示すように、X線管3c1に供給する管電流(第1の管電流)A2は、天板2aの移動速度に応じ、被検体Pの体軸方向に直交する断面ごとのX線量B2、すなわち断面間(スライス間)のX線量を一定とするように調整される。例えば、X線管3c1に供給する管電流A2は、撮像により得られる全断面のX線量が前述の一定の最高速度時のX線量になるように調整される。
Therefore, as shown in FIG. 6, the tube current (first tube current) A2 supplied to the X-ray tube 3c1 depends on the moving speed of the
一方、XYZ軸方向変調(AEC)では、図7に示すように、天板2aの被検体Pの体軸方向であるZ軸方向に加え、そのZ軸方向に直交する断面内において互いに直交するX軸方向及びY軸方向に管電流が変調される。X軸は天板2aの載置面に水平であり、Y軸は天板2aの載置面に直交する。なお、X線管3c1は、スキャノ画像の撮像時、0度や90度などの所定のビュー角度で停止し、また、スライス画像の撮像時には天板2a上の被検体Pの体軸まわりを回転する。
On the other hand, in XYZ-axis direction modulation (AEC), as shown in FIG. 7, in addition to the Z-axis direction that is the body axis direction of the subject P on the top 2a, they are orthogonal to each other in the cross-section orthogonal to the Z-axis direction. The tube current is modulated in the X-axis direction and the Y-axis direction. The X axis is horizontal to the placement surface of the
このXYZ軸方向変調によれば、図8に示すように、X線管3c1に供給する管電流(第2の管電流)A3は、スキャノ画像から被検体Pの部位ごとの厚みが水等価厚に変換され、指定されたSD(標準偏差)により自動的に決定される。このとき、画像SD、すなわち必要とする画質が維持されつつ、そのときの最小の管電流がXYZ軸方向で算出される。これにより、被検体Pの体軸方向に直交する断面ごとのX線量B3は、被検体Pの部位ごとに必要な画質を得ることが可能な最小のX線量になる。 According to this XYZ axial direction modulation, as shown in FIG. 8, the tube current (second tube current) A3 supplied to the X-ray tube 3c1 has a water equivalent thickness from the scan image for each part of the subject P. And automatically determined by the designated SD (standard deviation). At this time, while maintaining the image SD, that is, the required image quality, the minimum tube current at that time is calculated in the XYZ axis directions. Thereby, the X-ray dose B3 for each cross section orthogonal to the body axis direction of the subject P becomes the minimum X-ray dose that can obtain the required image quality for each part of the subject P.
その後、天板2aの移動速度に応じて変調された管電流A2と、被検体Pの体厚に応じて変調された管電流A3とが合成され、図9に示すように、X線管3c1に供給する管電流A4が求められる。これにより、被検体Pの体軸方向に直交する断面ごとのX線量B4は、天板2aの移動速度が変化する場合でも、その速度変化に応じて変動することはなく、被検体Pの部位ごとに必要な画質を得ることが可能な最小のX線量になる。 Thereafter, the tube current A2 modulated according to the moving speed of the top 2a and the tube current A3 modulated according to the body thickness of the subject P are combined, and as shown in FIG. 9, the X-ray tube 3c1 Is obtained. As a result, the X-ray dose B4 for each cross section orthogonal to the body axis direction of the subject P does not vary according to the speed change even when the moving speed of the top 2a changes, and the region of the subject P The minimum X-ray dose that can obtain the required image quality every time.
このような合成により管電流A4を得る流れは考え方であり、実際には、まず、XYZ軸方向変調により被検体Pの体厚に応じた管電流A3を求め、その求めた管電流A3を天板2aの移動速度に応じて調整する。このとき、制御部4aは、天板2aの移動速度が一定となる最高速度(所定の設定値)に対する現在速度(速度検出部12により検出される天板2aの移動速度)の比率を算出し、その算出した比率を前述の管電流A3に乗算し、X線管3c1に供給する管電流を求める。これにより、管電流A3は天板2aの移動速度に応じてリアルタイムに調整され、前述の合成管電流である管電流A4となる。
The flow of obtaining the tube current A4 by such synthesis is a concept. Actually, first, the tube current A3 corresponding to the body thickness of the subject P is obtained by XYZ axial direction modulation, and the obtained tube current A3 is calculated as the sky. It adjusts according to the moving speed of the
次に、前述のX線診断装置1が行う撮像処理(管電流調整処理も含む)について図10を参照して説明する。なお、前述の一例と同様、撮像モードとしては、シャトルヘリカルスキャンモードが設定されており、さらに、AECとしては、XYZ軸方向変調が設定されている。
Next, imaging processing (including tube current adjustment processing) performed by the above-described X-ray
図10に示すように、まず、操作部4dに対するユーザの入力操作に応じて、所望の画像SDが設定される(ステップS1)。このステップS1では、例えば、操作部4dがユーザにより操作され、所望の画像SD(標準偏差)が入力されると、その画像SDが設定される。
As shown in FIG. 10, first, a desired image SD is set in accordance with a user input operation on the
ステップS1の処理後、所定の管電流に基づいてスキャノ画像が撮像される(ステップS2)。このステップS2では、例えば、スキャノ画像が0度(平面位置)と90度(側面位置)のビュー角度位置で撮像され、記憶部4cに記憶される。このとき、照射野は最大にされている。
After the process of step S1, a scano image is captured based on a predetermined tube current (step S2). In this step S2, for example, a scanogram is captured at view angle positions of 0 degrees (plane position) and 90 degrees (side position) and stored in the
なお、0度の平面位置では、天板2a上の被検体Pの上面にX線が照射されてその被検体Pを透過したX線が検出され、被検体Pの平面画像として、AP方向(前後方向)のスキャノ画像が撮像される。また、90度の側面位置では、天板2a上の被検体Pの側面にX線が照射されてその被検体Pを透過したX線が検出され、被検体Pの側面画像として、LR方向(左右方向)のスキャノ画像が撮像される。 At the plane position of 0 degrees, X-rays are detected by irradiating the upper surface of the subject P on the top 2a with X-rays and transmitted through the subject P. As a planar image of the subject P, the AP direction ( A scano image in the front-rear direction is captured. In addition, at the side surface position of 90 degrees, X-rays irradiated to the side surface of the subject P on the top 2a and transmitted through the subject P are detected, and as a side image of the subject P, the LR direction ( A scanogram in the left-right direction is captured.
ステップS2の処理後、XYZ軸方向変調(AEC)による管電流が取得され(ステップS3)、その後、取得された管電流に基づいて、シャトルヘリカルスキャンが開始される(ステップS4)。シャトルヘリカルスキャンは、前述のように、天板2aの移動方向を被検体Pの体軸方向における二方向(例えば、足から頭への方向と頭から足への方向の二方向)で交互に替え、天板2aを移動させつつスライス画像を撮像するスキャンである。 After the process of step S2, the tube current by XYZ axial direction modulation (AEC) is acquired (step S3), and then the shuttle helical scan is started based on the acquired tube current (step S4). As described above, in the shuttle helical scan, the moving direction of the top 2a is alternately changed in two directions in the body axis direction of the subject P (for example, two directions from the foot to the head and from the head to the foot). In other words, it is a scan for capturing a slice image while moving the top 2a.
前述のステップS3では、管電流A3が、XYZ軸方向変調により、前述のステップS1において設定された画像SDに応じて自動的に決定される(図8参照)。このとき、その画像SD、すなわち必要とする画質が維持されつつ、前述のAP方向及びLR方向のスキャノ画像から被検体Pの部位ごとの厚み(被検体Pの体厚)が水等価厚に変換され、最小の管電流がXYZ軸方向で算出されることになる。これにより、被検体Pの体軸方向に直交する断面ごとのX線量B3は、被検体Pの部位ごとに必要な画質を得ることが可能な最小のX線量となる。 In the above-described step S3, the tube current A3 is automatically determined according to the image SD set in the above-described step S1 by XYZ axis direction modulation (see FIG. 8). At this time, the thickness of each part of the subject P (the body thickness of the subject P) is converted into a water equivalent thickness from the above-described scan image in the AP direction and the LR direction while maintaining the image SD, that is, the required image quality. Thus, the minimum tube current is calculated in the XYZ axis directions. Thereby, the X-ray dose B3 for each cross section orthogonal to the body axis direction of the subject P becomes the minimum X-ray dose that can obtain the necessary image quality for each part of the subject P.
ステップS4において、シャトルヘリカルスキャンが開始されると、回転体3aの回転に応じて、X線管3c1及びX線検出器3eの回転位置が回転位置検出部11により検出され、さらに、天板2aの移動に応じて、その天板2aの移動速度(現在速度)が速度検出部12により検出される(ステップS5)。その後、X線管3c1及びX線検出器3eの回転位置や天板2aの移動速度などに応じて管電流が調整され、X線管3c1に供給される(ステップS6)。
In step S4, when the shuttle helical scan is started, the rotational positions of the X-ray tube 3c1 and the
前述のステップS6では、ステップS5により検出された天板2aの現在速度における、天板2aの移動速度が一定となる最高速度(所定の設定値)に対する比率が算出され、その算出された比率が前述の管電流A3に乗算されて、X線管3c1に供給する管電流A4が求められる(図9参照)。なお、管電流A3は、XYZ軸変調により変化するため、X線管3c1及びX線検出器3eの回転位置や回転開始からの経過時間などにより決定されることになる。このように管電流A4が得られるため、被検体Pの体軸方向に直交する断面ごとのX線量B4は、天板2aの移動速度が変化する場合でも、被検体Pの部位ごとに必要な画質を得ることが可能な最小のX線量になる。
In step S6 described above, the ratio of the current speed of the
ステップS6の処理後、撮像が完了したか否かが判断され(ステップS7)、撮像が完了していないと判断されると(ステップS7のNO)、処理がステップS5に戻され、ステップS5以降の処理が繰り返される。一方、撮像が完了したと判断されると(ステップS7のYES)、処理が終了する。 After the process of step S6, it is determined whether or not imaging has been completed (step S7). If it is determined that imaging has not been completed (NO in step S7), the process returns to step S5, and after step S5 The process is repeated. On the other hand, if it is determined that imaging has been completed (YES in step S7), the process ends.
このステップS7では、撮像が完了したか否かの判断は、例えば、天板2aが所定の撮像完了位置に到達したか否かを判定することによって行われる。撮像モードがシャトルヘリカルスキャンモードである場合には、所定回数の往復が終了し、天板2aが所定の撮像完了位置に到達したか否かが判定され、天板2aが所定の撮像完了位置に到達したと判定された場合に、撮像が完了したと判断される。 In step S7, the determination as to whether or not imaging has been completed is made by determining whether or not the top 2a has reached a predetermined imaging completion position, for example. When the imaging mode is the shuttle helical scan mode, it is determined whether or not the reciprocation of the predetermined number of times has been completed and the top 2a has reached a predetermined imaging completion position, and the top 2a is at the predetermined imaging completion position. If it is determined that it has arrived, it is determined that imaging has been completed.
このような撮像処理によれば、XYZ軸方向変調により求められた管電流A3が天板2aの移動速度に応じて調整され、X線管3c1に供給される。これにより、天板2a上に横たわる被検体Pに照射されるX線量は天板2aの速度変化により変動することはなく、XYZ軸方向変調(AEC)によってのみ変化することになる。このため、天板2aの速度変化を伴う撮像を行う場合でも、必要とする画質を維持しつつ被曝を低減することができる。
According to such an imaging process, the tube current A3 obtained by XYZ axis direction modulation is adjusted according to the moving speed of the
なお、シャトルヘリカルスキャンでは、天板2aが往復移動するが、この往復移動の切り替えなど速度変化が生じる際にも撮像を行うことがスキャン時間(撮像時間)の短縮のためにも重要である。このような速度変化(図4参照)にも対応して管電流を調整することが可能となる。同じように、可変ヘリカルピッチスキャンでも、天板2aの移動速度が例えば段階的に変化するが、このときの速度変化にも対応して管電流を調整することが可能となる。
In the shuttle helical scan, the
以上説明したように、実施形態によれば、被検体Pの体厚に応じて、X線量が必要な画質を得る最小のX線量となるように、さらに、速度検出部12により検出された天板2aとX線管3c1との相対移動速度に応じて、前述の最小のX線量が天板2aとX線管3c1との相対移動速度が変化しても不変となるように、X線管3c1に供給する管電流が管電流調整部13により調整される。これにより、管電流は被検体Pの体厚に加え、天板2aの移動速度に応じて制御されることになる。このため、天板2aとX線管3c1との相対移動速度が変化する撮像を行う場合でも、X線量はその速度変化に応じて変動することなく、被検体Pの部位ごとに必要な画質を得ることが可能な最小のX線量になるので、必要とする画質を維持しつつ被曝低減を実現することができる。
As described above, according to the embodiment, according to the body thickness of the subject P, the celestial detected by the
特に、被検体Pの体厚に応じて必要な画質を得る管電流を求め、その求めた管電流を速度検出部12により検出された天板2aの移動速度に応じて調整することから、被検体Pの体厚及び天板2aの移動速度に応じて確実に管電流を調整することが可能となり、天板2aとX線管3c1との相対移動速度が変化する撮像を行う場合でも、確実に必要な画質を維持しつつ被曝低減を実現することができる。
In particular, since a tube current for obtaining a required image quality is obtained according to the body thickness of the subject P, and the obtained tube current is adjusted according to the moving speed of the
また、シャトルヘリカルスキャンのように、天板2aとX線管3c1とをその天板2a上の被検体Pの体軸方向における二方向に交互に相対移動させる場合、その二方向を切り替える速度変化を伴う移動期間中に、被検体Pの体厚及び天板2aの移動速度に応じて、X線管3c1に供給する管電流を調整することから、移動中にも所望の撮像を実行することが可能となるので、スキャン時間を短縮しつつ、前述の必要な画質の維持及び被曝低減を実現することができる。
Further, when the
なお、前述の実施形態においては、撮像中に移動する天板2aの移動速度を検出して用いているが、これに限るものではなく、天板2aとX線管3c1との相対移動速度を検出して用いることが可能であれば良い。例えば、X線診断装置1として、撮像中に天板2aではなく架台Aを移動駆動部(例えば、レール機構や駆動源、位置情報取得部などを有している)により移動させるX線診断装置を用いた場合には、X線照射器3cやX線検出器3e、回転体3aなどを含め架台Aが移動する移動体となるため、その架台Aの移動速度を検出して用いることになる。
In the above-described embodiment, the moving speed of the
また、前述の実施形態においては、一例として、撮像モードがシャトルヘリカルスキャンモードであり、AECがXYZ軸方向変調である場合を用いて説明を行っているが、これに限るものではなく、例えば、撮像モードが可変ヘリカルピッチスキャンモードであっても良く、また、AECがZ軸方向変調やXY軸方向変調などであっても良い。 In the above-described embodiment, as an example, the case where the imaging mode is the shuttle helical scan mode and the AEC is the XYZ axial direction modulation is described. However, the present invention is not limited to this. The imaging mode may be a variable helical pitch scan mode, and AEC may be Z-axis direction modulation, XY-axis direction modulation, or the like.
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、変更を行うことができる。これら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。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of 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線診断装置
2a 天板
2b 移動駆動部
3c1 X線管
3e X線検出器
12 速度検出部
13 管電流調整部
P 被検体
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記天板上の被検体に向けてX線を出射するX線管と、
前記天板上の被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記天板と前記X線管とを前記天板上の被検体の体軸方向に相対移動させる移動駆動部と、
前記天板と前記X線管との相対移動速度を検出する速度検出部と、
前記被検体の体厚に応じて、前記X線管により出射されるX線のX線量を必要な画質を得る最小のX線量とし、前記速度検出部により検出された前記天板と前記X線管との相対移動速度に応じて、前記最小のX線量を前記天板と前記X線管との相対移動速度が変化しても不変とするよう、前記X線管に供給する管電流を調整する管電流調整部と、
を備えることを特徴とするX線診断装置。 A tabletop on which the subject lies;
An X-ray tube that emits X-rays toward the subject on the top;
An X-ray detector for detecting X-rays transmitted through the subject on the top plate;
A movement drive unit for relatively moving the top plate and the X-ray tube in the body axis direction of the subject on the top plate;
A speed detector for detecting a relative movement speed between the top plate and the X-ray tube;
According to the body thickness of the subject, the X-ray dose of X-rays emitted from the X-ray tube is set to the minimum X-ray dose for obtaining a required image quality, and the top plate and the X-ray detected by the speed detector The tube current supplied to the X-ray tube is adjusted according to the relative movement speed with the tube so that the minimum X-ray dose remains unchanged even if the relative movement speed between the top plate and the X-ray tube changes. A tube current adjusting unit,
An X-ray diagnostic apparatus comprising:
前記管電流調整部は、前記二方向を切り替える速度変化を伴う移動期間中に、前記被検体の体厚及び前記速度検出部により検出された前記天板と前記X線管との相対移動速度に応じて、前記X線管に供給する管電流を調整することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一に記載のX線診断装置。 The movement drive unit relatively moves the top plate and the X-ray tube alternately in two directions in the body axis direction of the subject on the top plate,
The tube current adjusting unit adjusts the body thickness of the subject and the relative moving speed of the top plate and the X-ray tube detected by the speed detecting unit during a moving period accompanied by a speed change for switching the two directions. The X-ray diagnostic apparatus according to claim 1, wherein a tube current supplied to the X-ray tube is adjusted accordingly.
前記天板と前記X線管との相対移動速度を速度検出部により検出するステップと、
前記被検体の体厚に応じて、前記X線管により出射されるX線のX線量を必要な画質を得る最小のX線量とし、前記速度検出部により検出された前記天板と前記X線管との相対移動速度に応じて、前記最小のX線量を前記天板と前記X線管との相対移動速度が変化しても不変とするよう、前記X線管に供給する管電流を調整するステップと、
を有することを特徴とするX線診断装置の制御方法。 A top plate on which the subject lies; an X-ray tube that emits X-rays toward the subject on the top plate; an X-ray detector that detects X-rays transmitted through the subject on the top plate; A control method of an X-ray diagnostic apparatus for controlling an X-ray diagnostic apparatus comprising a movement drive unit that relatively moves a top plate and the X-ray tube in a body axis direction of a subject on the top plate,
Detecting a relative movement speed between the top plate and the X-ray tube by a speed detector;
According to the body thickness of the subject, the X-ray dose of X-rays emitted from the X-ray tube is set to the minimum X-ray dose for obtaining a required image quality, and the top plate and the X-ray detected by the speed detector The tube current supplied to the X-ray tube is adjusted according to the relative movement speed with the tube so that the minimum X-ray dose remains unchanged even if the relative movement speed between the top plate and the X-ray tube changes. And steps to
A control method for an X-ray diagnostic apparatus, comprising:
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