JP2013208310A - コンピュータ断層撮影装置及び医用画像診断支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】必要部位の画像を優先的に再構成して表示し、診断までの待ち時間を短くするコンピュータ断層撮影装置を提供する。
【解決手段】被検体にＸ線を曝射するＸ線管と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を含み、被検体をスキャンして投影データを収集する撮影部と、撮影部で収集した投影データをもとに断層画像データをリアルタイムに再構成するリアルタイム再構成部と、リアルタイム再構成した画像データをもとにＭＰＲ画像を作成する画像処理部と、ＭＰＲ画像上に設定された優先再構成領域の断層画像データを再構成する本再構成部と、ＭＰＲ画像及び本再構成部で再構成した画像を表示する表示部と、を具備する。
【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、リアルタイム再構成画像をＭＰＲ表示するコンピュータ断層撮影装置及び医用画像診断支援方法に関する。

一般に医療機関では、コンピュータ断層撮影装置（Ｘ線ＣＴ装置）等の画像診断装置が使用されており、被検体を撮影して得た投影データを収集して医用画像情報を観察するようにしている。このようなＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線管とＸ線検出器を対向配置し、Ｘ線管とＸ線検出器の間に被検体を載せた天板を移動して投影データを収集する。

また従来のＸ線ＣＴ装置では、リアルタイム再構成の機能を備えたものがある。リアルタイム再構成は、リアルタイムに被検体の断層画像を表示するものであり、スキャン開始と同時にリアルタイム再構成が始まり、スキャン位置確認のために、操作者（医師または放射線技師）のモニタには、リアルタイム再構成画像が表示される。特許文献１には、リアルタイム再構成の一例が記載されている。

例えば、交通事故などで救急患者が運ばれてきた場合、全身のどこに傷害を負っているのか分からないので、全身スキャンを行う。全身スキャンする場合は、通常、頭部から足へとヘリカルスキャンして行き、頭部からリアルタイム再構成が始まり、順次断面画像が表示される。

しかし、リアルタイム再構成画像は、撮影位置の確認を目的としているため、画像が瞬時に更新され、また再度、観察・診断できるように作られていない。このため、スキャン終了と同時に、解像度の高い再構成（本再構成）が行われ、頭部から順に本再構成が始まり、順次断面画像が表示される。このため、最終位置が本再構成されて断面画像が表示されるまでには、数分の時間を要する。したがって、医師が診断に必要な部位を本再構成画像で診断するには、スキャン開始位置から必要な部位まで本再構成を待たなければならず、数分の待ち時間が必要になり、救急患者の診断に遅れを生じるという問題点がある。

特開平７−３２３０２７号公報

発明が解決しようとする課題は、必要部位の画像を優先的に再構成して表示し、診断までの待ち時間を短くするコンピュータ断層撮影装置及び医用画像診断支援方法を提供することにある。

実施形態に係るコンピュータ断層撮影装置は、被検体にＸ線を曝射するＸ線管と、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を含み、前記被検体をスキャンして投影データを収集する撮影部と、前記撮影部で収集した投影データをもとに断層画像データをリアルタイムに再構成するリアルタイム再構成部と、前記リアルタイム再構成した画像データをもとにＭＰＲ画像を作成する画像処理部と、前記ＭＰＲ画像上に設定された優先再構成領域の断層画像データを再構成する本再構成部と、前記ＭＰＲ画像及び前記本再構成部で再構成した画像を表示する表示部と、を具備する。

一実施形態に係るコンピュータ断層撮影装置の構成を示すブロック図。 一実施形態において全身スキャンをする場合を概略的に示す説明図。 スキャン開始から診断までの動作の一般例を概略的に示す説明図。 一実施形態におけるスキャンから診断までの動作を概略的に示す説明図。 一実施形態におけるスキャンから診断までの動作を具体的に説明するフローチャート。 一実施形態におけるリアルタイム再構成の動作を示す説明図。 一実施形態におけるＭＰＲ画像の表示と本再構成の動作を示す説明図。

以下、実施形態に係るコンピュータ断層撮影装置について図面を参照して詳細に説明する。

（第1の実施形態）
図１は本発明の一実施形態に係るコンピュータ断層撮影装置（Ｘ線ＣＴ装置）の全体構成を示すブロック図である。図１において、Ｘ線ＣＴ装置１００は、ガントリ（架台）１１を有している。ガントリ１１内には回転部１２が設けられ、回転部１２は回転機構によって回転する。回転部１２内には、Ｘ線管１３と、Ｘ線検出器１４が対向して配置されており、回転部１２の中心部分は開口し、開口部に寝台の天板１５に載置された被検体Ｐが挿入される。

被検体Ｐを透過したＸ線はＸ線検出器１４で電気信号に変換され、データ収集部１６で増幅され、デジタルデータに変換される。このデジタルデータは、データ伝送装置１７を介して投影データとして操作コンソール２２（後述）に伝送される。Ｘ線検出器１４は、多数のＸ線検出素子が被検体Ｐの体軸方向（スライス方向）及び体幅方向（チャンネル方向）にマトリクス状に配列されており、スライス方向に配列された検出器列毎に投影データを収集する。Ｘ線管１３及びＸ線検出器１４は、被検体Ｐをスキャンして投影データを収集する撮影部を構成する。

また、ガントリ１１には架台制御部１８、スリップリング１９を設けている。天板１５は、寝台２０に設けた寝台駆動装置によって架台１１の開口部に進退可能であり、寝台駆動装置には寝台制御部２１から駆動信号が供給される。寝台２０には、天板１５のスライス方向（被検体Ｐの体軸方向）の位置を電気的に検出する検出器を備えており、寝台２０は寝台制御部２１に対して寝台の位置情報を送る。したがって、回転部１２の回転と天板１５の移動によって連続スキャンが可能であり、連続スキャンにより多方向の投影データを時系列的に収集することができる。

またＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール２２を備えている。操作コンソール２２は、コンピュータシステムを構成するもので、前処理部２３を有し、データ伝送装置１７からのデータが前処理部２３に送られる。前処理部２３では、信号強度の補正や信号欠落の補正等の処理を行い、投影データをバスライン２２１上に出力する。バスライン２２１にはシステム制御部２４が接続され、システム制御部２４には、操作部２５が接続されている。またバスライン２２１には、データ記憶部２６、再構成処理部２７、ボリュームメモリ２８、画像処理部２９、表示部３０が接続されている。

システム制御部２４は、ホストコントローラとして機能し、ＣＰＵやＲＯＭを含み、操作コンソール２２の各部の動作や、架台制御部１８、寝台制御部２１、及び高電圧発生部３１を制御する。データ記憶部２６は、収集した投影データから得た断層画像データ（生データ）を記憶する。

再構成処理部２７は、データ記憶部２６に記憶した断層画像データから関心領域或いは関心臓器を抽出し、３Ｄ画像データ等を再構成する。また操作者によって設定された優先再構成領域（後述）の断層画像データを再構成する（本再構成）。

また再構成処理部２７は、リアルタイム（Real-Time）再構成を行う。リアルタイム再構成は、撮影部によって被検体Ｐをスキャンして多方向の投影データを収集する際に、例えば１回転で１枚の断層画像データを再構成し、次の１回転で次の１枚の断層画像データを再構成するというように、短時間で予め設定した回転数分の断層画像データを順次に再構成して繰り返す。したがって、スキャンの連続的な動作と並行してリアルタイム再構成が行われる。尚、再構成処理部２７は、本再構成を行う本再構成部と、リアルタイム再構成を行うリアルタイム再構成部として機能する。

ボリュームメモリ２８は、リアルタイム再構成した画像データ（以下、リアルタイム画像データと称す）を順次保存する記憶部である。ボリュームメモリ２８に保存したリアルタイム画像データは、ＭＰＲ（Multi Planer Reconstruction）画像を生成するために使用される。画像処理部２９は、再構成処理部２７で本再構成した画像、又はリアルタイム画像データを処理して、表示部３０へ表示用の画像を出力する。また画像処理部２９は、ボリュームメモリ２８に保存したリアルタイム画像データを処理してＭＰＲ画像を生成し、表示部３０へ出力する。

表示部３０は、画像処理部２９によって得られた各種の画像等を表示する。操作部２５はキーボード、マウス等を有し、ユーザによって操作され、データ処理する上で各種の設定を行う。また、操作部２５は患者の状態や検査方法等の各種情報を入力したり、マウス操作によりＲＯＩ（Region Of Interest）の設定を行う。

高電圧発生部３１は、スリップリング１９を介してＸ線管１３に電力を供給し、Ｘ線の曝射に必要な電力（管電圧、管電流）を与える。Ｘ線管１３は、被検体Ｐの体軸方向に平行なスライス方向と、それに直交するチャンネル方向の２方向に広がるビームＸ線を発生する。

次に第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００の動作について説明する。本実施形態では、リアルタイム再構成により得たリアルタイム画像データを用いて、ＭＰＲ画像を作成する。ＭＰＲ（Multi Planer Reconstruction）は、任意多断面再構成であり、ＭＰＲ画像は、多数のスライスから切り出した任意の断面の二次元画像である。またリアルタイム画像データを用いて作成したＭＰＲ画像をもとに任意の部位の位置を指定し、指定した部位の本再構成を行う。尚、以下の説明及び図ではリアルタイム再構成をＲＴ再構成と略称する。

一般のＣＴスキャンでは、交通事故などの救急患者が運ばれてきた場合、全身のどこに傷害を負っているのか分からないので、図２で示すように全身スキャンを行う。図２は、頭部から脚部にかけて全身スキャンをする場合を概略的に示し、スキャン位置を例えば０〜１００の数値で示している。

また、一般のＣＴスキャンでは、図３で示すように、スキャン開始と同時にＲＴ再構成が始まり、スキャン位置確認のためにリアルタイムに再構成した画像（ＲＴ画像）が表示される。しかし、ＲＴ画像は撮影位置の確認を行うことを目的としているため、解像度が劣り、かつ画像が瞬時に更新される。また再度、観察・診断できるように作られていない。

したがって、スキャン終了と同時に、例えば５１２×５１２画素の解像度の高い再構成（本再構成）を行い、本構成による画像を順次表示する。例えば、頭部から足先までの全身スキャンをした場合、頭部から再構成が始まり順次断面画像が表示される。しかし、最終位置が再構成されて画像が表示されるまでに、数分の時間を要する。このため、医師が診断に必要な部位を本再構成画像で診断するには、スキャン開始位置から必要な位置まで再構成を待たなければならず、数分の待ち時間が必要になってくる。

図４は、本実施形態におけるスキャンから診断までの動作を概略的に示す説明図である。動作手順を（ａ）〜（ｇ）で示す。本実施形態では、スキャン（ａ）と同時にＲＴ再構成が始まり（ｂ）、リアルタイムに再構成した画像（ＲＴ画像）をもとにしてＭＰＲ画像が作成され、表示される（ｃ）。そしてＭＰＲ画像で注目部位の位置を選択し（ｄ）、選択位置を中心とする領域（優先再構成領域）を本再構成していく（ｅ）。

即ち、医師は、スキャンと同時に表示されるＲＴ画像で、傷害部分の検討をつけ、ＭＰＲ画像をもとに障害部分の位置を選択する。これにより、再構成処理部２７は、最優先にその選択した領域を本再構成して画面に表示することで、より速い診断が可能になる（ｆ）。また選択した部分以外の部位を本再構成したい場合は、操作者（医師、技師）の指示に基づいて指定された部位の本再構成処理を行う（ｇ）。

図５は、上記の動作をより具体的に説明するフローチャートである。図５において、ステップＳ１でヘリカルスキャンを行う。次にステップＳ２において、再構成処理部２７は、ＲＴ再構成を行い、リアルタイム画像データをボリュームメモリ２８に格納する。ステップＳ３では、ボリュームメモリ２８に格納されたリアルタイム画像データを用いて随時ＭＰＲ画像を作成し、ステップＳ４でＲＴ再構成のＭＰＲ画像を表示する。尚、ＲＴ再構成のＭＰＲ画像は、正面方向からと横方向からの両画像を表示するとよい。

ステップＳ５では、ＲＴ再構成のアキシャル画像（横断面の画像）を表示する。ステップＳ６では、アキシャル画像をもとに現在のスキャン位置を確認し、優先再構成位置を決定する。

一方、ステップＳ４におけるＲＴ再構成のＭＰＲ画像の表示と、ステップＳ６でのアキシャル画像によるスキャン位置を確認から、ステップＳ７では優先再構成領域（ＦＯＶ：Field Of View）をＲＯＩで設定する。優先再構成領域は、医師が障害部分と判断し、より詳細な画像を表示するために本再構成を行う領域である。医師は、ＭＰＲ画像で優先的に本再構成したい注目位置を指定し、注目位置を含むＲＯＩを表示する。

そして、ステップＳ８で本再構成スタートボタンが押されると、再構成処理部２７は、ステップＳ９においてＲＯＩで示す範囲を優先再構成領域として設定し、データ記憶部２６に格納した生データから設定した優先再構成領域の生データを抽出し本再構成を実行する。ステップＳ１０では、本再構成した画像が表示部３０に表示され、ステップＳ１１で診断に利用される（図４ｆ参照）。

ＲＴ再構成のＭＰＲ画像の表示は、スキャンが終了するまで行われ、ステップＳ１２でＲＴ再構成の処理を終了する。ステップＳ１３ではスキャンを終了したあとに全体（又は優先再構成領域以外の）の本再構成処理が行われ（図４ｇ参照）、ステップＳ１４において診断のために利用される。ＭＰＲ画像の表示中もリアルタイムに再構成した画像（ＲＴ画像）を順次に表示して位置確認を行ってもよいし、本再構成を優先させるために、ＲＴ再構成を止めてもよい。

図６、図７は、図５の動作を具体的に示す説明図である。ヘリカルスキャンを行うと、図６（ａ）において、再構成処理部２７はＲＴ再構成の処理を開始する。図６（ｂ）は、ＲＴ再構成で作成した画像（ＲＴ画像）を示す。ＲＴ再構成により順次に作成したＲＴ画像４１は、ボリュームメモリ２８に格納される。図６（ｃ）は、ボリュームメモリ２８に格納された画像データよって形成されるボリュームデータ４２を模式的に示す。ボリュームデータ４２は、順次に形成されるＲＴ画像４１が積み重なったものであり、間引きされたように粗いデータである。

画像処理部２９は、ボリュームメモリ２８に格納されたＲＴ再構成画像４１を用いて随時ＭＰＲ画像を作成して表示する。尚、画像処理部２９は、積み重なったＲＴ画像４１を補間処理した上で、ＭＰＲ画像を作成する。これにより画質が向上する。

図７は、ＭＰＲ画像の一例を示す。ＭＰＲ画像４３は、図７（ａ）に示すように被検体を横方向から見た画像と、（ｂ）で示すように正面方向から見た画像の両方を表示する。横方向及び正面方向から見たＭＰＲ画像４３を表示することで、本再構成位置の指定時に拡大再構成も指定できて、より実用的である。ＭＰＲ画像４３は、スキャンが進んでいくに連れて随時表示を更新して行き、ＲＴ再構成した部分が追加され延びる。図７の矢印Ａで示す範囲は、ＲＴ再構成が完了した領域を示し、図７（ｃ）は、正面方向から見たＭＰＲ画像４３が随時更新され矢印方向に延びていく様子を示している。

図７（ａ），（ｂ）において、操作者（医師）がマウスを操作して本再構成したい注目位置を指定（例えばマウスでクリック）すると、指定した位置を中心とするＲＯＩが表示される。ＲＯＩの大きさはマウスの操作により、左右方向、上下方向に調整することができる。

ＲＯＩを指定するときに、ＭＰＲ画像が更新により延びていくことで表示の大きさが変動するとＲＯＩの指定がしづらくなる。そこで、最初に操作者が指定したスキャン範囲をもとにモニタ上でのＭＰＲ画像の全体の大きさを決めておき、ＭＰＲ表示が始まる位置を固定しておくとよい。

こうして操作者（医師または放射線技師）は、瞬時に入れ替わるＲＴ再構成の画像やＭＰＲ画像４３を見ながら、負傷している部分の検討をつけて、最優先に本再構成したい部分をＭＰＲ画像４３上にＲＯＩで指定する。そして、図７（ｄ）で示すように、操作者が本再構成スタートボタン４４を押すと、優先再構成領域が設定され、再構成処理部２７は、データ記憶部２６に格納した生データから優先再構成領域の断層画像データを抽出して最優先に本再構成を行う。このとき再構成処理部２７は、システム制御部２４からスキャン位置の情報をもらい、ＲＯＩで示す優先再構成領域に相当するスキャン範囲の断層画像データを抽出し、抽出した断層画像データをもとに本再構成を行う。

本再構成スタートボタン４４は、表示部３０の画面上にボタンを表示し、表示したボタンを操作者がクリックすることで本再構成がスタートする。或いは操作部２５に本再構成スタートボタン４４を設け、操作者が本再構成スタートボタン４４を押すことで本再構成がスタートするようにしてもよい。

データ記憶部２６及びボリュームメモリ２８のメモリ容量が多く、ＲＴ再構成と本再構成を同時に行うことができれば、本再構成ボタン４４を押した後も、図７（ｅ）のようにＲＴ再構成を続けて、ＲＴ再構成画像を表示しながらＭＰＲ像を表示し、本再構成画像も随時表示していくことができる（並列処理）。もし、再構成限度、メモリ限度がある場合は、図７（ｆ）のように、ＲＴ再構成を一旦止めて、スキャンした断層画像データの中から優先領域の本再構成を進めてもよい。

並列処理するかＲＴ再構成を中止するかは、操作者が選択できるようにする。即ち、画像処理部２９は、リアルタイム再構成した画像（ＲＴ画像）、ＲＴ再構成のＭＰＲ画像、及び優先再構成領域の本再構成画像を、操作者の操作によって選択し、表示部３０に出力する。

また、本再構成の優先部分は、複数指定することもでき、優先順位をつけることができる。また、優先的に指定された部分以外は、優先部分の再構成が終わった後に、順次スキャン開始位置から本再構成していく。そして、本再構成された画像が全部できたら、ボリュームメモリ２８に格納したリアルタイム画像データは破棄する。また本再構成した画像は、スキャン開始位置から終了位置まで順に並べ替える。

以上述べたように、本発明の実施形態によれば、リアルタイム再構成画像を使ったＭＰＲ像を表示することにより、障害部分の位置を容易に把握することができ、障害部分を最優先に本再構成することができる。したがって、スキャン開始してから診断までの時間を短縮することができ、救急患者等の診断を素早く行うことができる。

尚、以上の実施形態では、画像処理部２９及び表示部３０を操作コンソール２２の中に設ける例を述べたが、画像処理部２９と表示部３０はＸ線ＣＴ装置１００の外部装置として配置したＰＣ（パーソナルコンピュータ）内に設けてもよい。この場合は、Ｘ線ＣＴ装置１００とＰＣがネットワークを介して接続される。

また、再構成処理部２７によってリアルタイム再構成と本再構成を行う例を述べたが、リアルタイム再構成部と本再構成部をそれぞれ別個に設けてもよい。この場合、別個に設けた本再構成部は、データ記憶部２６に格納した生データをもとに再構成を行い、別個に設けたリアルタイム再構成部は、生データを順次に取り込むリアルタイム再構成用のメモリを含み、このメモリに取り込んだ生データをもとにリアルタイム再構成を行うようにしてもよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態を述べたが、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。これらの実施形態は、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同様に、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ものである。

１００…Ｘ線ＣＴ装置
１１…ガントリ（架台）
１２…回転部
１３…Ｘ線管
１４…Ｘ線検出器
１５…天板
１６…データ収集部
１７…データ伝送装置
１８…架台制御部
１９…スリップリング
２０…寝台
２１…寝台制御部
２２…操作コンソール（コンピュータシステム）
２３…前処理部
２４…システム制御部
２５…操作部
２６…データ記憶部
２７…再構成処理部
２８…ボリュームメモリ
２９…画像処理部
３０…表示部
３１…高電圧発生部

Claims (11)

1. 被検体にＸ線を曝射するＸ線管と、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を含み、前記被検体をスキャンして投影データを収集する撮影部と、
   前記撮影部で収集した投影データをもとに断層画像データをリアルタイムに再構成するリアルタイム再構成部と、
   前記リアルタイム再構成した画像データをもとにＭＰＲ画像を作成する画像処理部と、
   前記ＭＰＲ画像上に設定された優先再構成領域の断層画像データを再構成する本再構成部と、
   前記ＭＰＲ画像及び前記本再構成部で再構成した画像を表示する表示部と、
   を具備するコンピュータ断層撮影装置。
2. 操作部を備え、前記操作部によって前記ＭＰＲ画像上の注目位置を指定し、前記指定した注目位置を含む予め設定した領域を前記優先再構成領域とする請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
3. 前記操作部の操作に応答して、前記ＭＰＲ画像上に前記注目位置を含むＲＯＩを表示し、前記ＲＯＩで示す範囲を前記優先再構成領域として設定する請求項２記載のコンピュータ断層撮影装置。
4. 前記リアルタイム再構成した画像データを順次に格納する記憶部を備え、
   前記画像処理部は、前記記憶部に格納した画像データをもとにＭＰＲ画像を作成する請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
5. 前記画像処理部は、前記被検体を横方向からみたＭＰＲ画像と、正面方向からみたＭＰＲ画像を生成して前記表示部に出力する請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
6. 前記画像処理部は、前記リアルタイム再構成した画像、前記ＭＰＲ像、及び前記優先再構成領域の本再構成画像を選択的に前記表示部に出力する請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
7. 前記画像処理部は、前記リアルタイム再構成した画像のアキシャル画像を前記表示部に出力する請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
8. 前記本再構成処理部は、前記スキャンの終了後に全ての投影データをもとに再構成を行う請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
9. 被検体にＸ線を曝射するＸ線管と前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を含む撮影部によって、前記被検体をスキャンして投影データを収集し、
   前記撮影部で収集した投影データをもとに断層画像データをリアルタイムに再構成し、
   前記リアルタイム再構成した画像データをもとにＭＰＲ画像を作成し、
   前記ＭＰＲ画像上に設定された優先再構成領域の断層画像データを本再構成し、
   前記ＭＰＲ画像及び前記優先再構成領域の本再構成画像を表示部に表示する医用画像診断支援方法。
10. 操作部によって前記ＭＰＲ画像上の注目位置を指定し、
    前記ＭＰＲ画像上に前記注目位置を含むＲＯＩを表示し、
    前記ＲＯＩで示す範囲を前記優先再構成領域として設定する請求項９記載の医用画像診断支援方法。
11. 前記リアルタイム再構成した画像、前記ＭＰＲ像、及び前記優先再構成領域の本再構成画像を選択的に前記表示部に表示する請求項９記載の医用画像診断支援方法。

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