JP2014036836A - Ｘ線ｃｔ装置およびｘ線ｃｔ装置の制御方法 - Google Patents

Ｘ線ｃｔ装置およびｘ線ｃｔ装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】複数のエネルギービンにわたるエネルギー幅を有する拡張エネルギービン画像を生成することができるＸ線ＣＴ装置およびこのＸ線ＣＴ装置の制御方法を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る光子計数型のＸ線ＣＴ装置１０は、エネルギー弁別部、設定部および画像生成部を備える。エネルギー弁別部は、被検体を透過した光子を光子の有するエネルギーに応じて所定数のエネルギービンのいずれかに弁別する。設定部は、エネルギーレベルおよび複数のエネルギービンにわたるエネルギー幅を設定する。画像生成部は、エネルギーレベルを有するとともに所定数のエネルギービンのうちの複数のエネルギービンにわたるエネルギー幅を有するよう、複数のエネルギービンに弁別された光子の情報にもとづいて拡張エネルギービン画像を生成する。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置およびＸ線ＣＴ装置の制御方法に関する。
Ｘ線を光子として検出する光子計数（フォトンカウンティング）型のＸ線ＣＴ装置には、検出器で受光した光子をエネルギービンごとに弁別するものがある。この種の光子計数型のＸ線ＣＴ装置によれば、エネルギービンごとに画像を生成することができる。
特開２００６−１０１９２６号広報
しかし、エネルギービンに属する光子のカウント数は、ノイズの少ない画像を生成するためには不十分な数である場合がある。この場合、エネルギービンごとに生成される画像の一部または全部は、ノイズが目立つ画像となってしまう。
本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、上述した課題を解決するために、エネルギー弁別部、設定部および画像生成部を備える。エネルギー弁別部は、被検体を透過した光子を光子の有するエネルギーに応じて所定数のエネルギービンのいずれかに弁別する。設定部は、エネルギーレベルおよび複数のエネルギービンにわたるエネルギー幅を設定する。画像生成部は、エネルギーレベルを有するとともに所定数のエネルギービンのうちの複数のエネルギービンにわたるエネルギー幅を有するよう、複数のエネルギービンに弁別された光子の情報にもとづいて拡張エネルギービン画像を生成する。
本発明の一実施形態に係る光子計数型のＸ線ＣＴ装置の一例を示す概略的な全体構成図。 主制御部のＣＰＵによる機能実現部の構成例を示す概略的なブロック図。 エネルギービンと各エネルギービンに対応する画像であるエネルギービン画像の一例を示す説明図。 初期画像と、初期画像に対するユーザの入力操作に応じてエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを修正した拡張エネルギービン画像との関係の一例を示す説明図。 （ａ）は図４に示す初期画像が表示部の表示画面に表示された場合の一例を示す説明図、（ｂ）は図４に示す拡張エネルギービン画像が表示部の表示画面に表示された場合の一例を示す説明図。 設定されたエネルギーレベルＥＬｓがエネルギービンの中心エネルギーではない場合の拡張エネルギービン画像の生成方法の一例を説明するための図。 図１に示す主制御部のＣＰＵにより、複数のエネルギービンにわたるエネルギー幅を有する拡張エネルギービン画像を生成するとともに、ユーザの入力操作に応じてエネルギービンの幅を変更しつつこの変更にリアルタイムに応じた画像を生成する際の手順を示すフローチャート。
本発明に係るＸ線ＣＴ装置およびＸ線ＣＴ装置の制御方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
本実施形態のＸ線ＣＴ装置には、Ｘ線管とＸ線検出器とが一体として被検体の周囲を回転する回転／回転（ＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転／回転タイプとして説明する。
また、入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。
加えて、近年では、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のＸ線ＣＴ装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本実施形態のＸ線ＣＴ装置では、従来からの一管球型のＸ線ＣＴ装置であっても、多管球型のＸ線ＣＴ装置であってもいずれにも適用可能である。ここでは、一管球型のＸ線ＣＴ装置として説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る光子計数型のＸ線ＣＴ装置１０の一例を示す概略的な全体構成図である。
光子計数型のＸ線ＣＴ装置１０は、図１に示すように、スキャナ装置１１および画像処理装置１２を有する。Ｘ線ＣＴ装置１０のスキャナ装置１１は、通常は検査室に設置され、患者Ｏの部位（被検体）に関するＸ線の透過データを生成する。画像処理装置１２は、通常は検査室に隣接する制御室に設置され、透過データから投影データを生成して再構成画像の生成・表示を行う。
Ｘ線ＣＴ装置１０のスキャナ装置１１は、Ｘ線管２１、絞り２２、光子計数型Ｘ線検出器（以下、Ｘ線検出器という）２３、ＤＡＳ（Data Acquisition System）２４、回転部２５、高圧電源２６、絞り駆動装置２７、回転駆動装置２８、天板３０、天板駆動装置３１、およびコントローラ３２を有する。
Ｘ線管２１は、高圧電源２６により電圧（以下、管電圧という）を印加されてＸ線を発生する。Ｘ線管２１が発生するＸ線は、ファンビームＸ線やコーンビームＸ線として患者Ｏに向かって照射される。
絞り２２は、絞り駆動装置２７を介してコントローラ３２により制御されて、Ｘ線管２１から照射されるＸ線のスライス方向の照射範囲を調整する。
Ｘ線検出器２３は、１または複数のＸ線検出素子（電荷蓄積素子）により構成される。このＸ線検出素子は、Ｘ線管２１から照射されたＸ線を検知する。Ｘ線管２１およびＸ線検出器２３は、天板３０に載置された患者Ｏを挟んで対向する位置となるよう回転部２５に支持される。
このＸ線検出器２３としては、マルチスライス型の場合、チャンネル方向（Ｘ軸）に複数チャンネルを有するＸ線検出素子の列をスライス方向（Ｚ軸）に複数配列したものを用いることができる。また、２次元アレイ型の場合、Ｘ線検出器２３は、チャンネル方向（Ｘ軸）とスライス方向（Ｚ軸）の両方向に関して稠密に分布して配置される複数のＸ線検出素子により構成することができる。
ＤＡＳ２４は、Ｘ線検出器２３を構成するＸ線検出素子が検知した透過データの信号を増幅してデジタル信号に変換して出力する。ＤＡＳ２４の出力データは、スキャナ装置１１のコントローラ３２を介して画像処理装置１２に与えられる。
回転部２５は、Ｘ線管２１、絞り２２、Ｘ線検出器２３、およびＤＡＳ２４を一体として保持する。回転部２５が回転駆動装置２８を介してコントローラ３２に制御されて回転することにより、Ｘ線管２１、絞り２２、Ｘ線検出器２３、およびＤＡＳ２４は一体として患者Ｏの周りを回転する。
高圧電源２６は、コントローラ３２に制御されて、Ｘ線の照射に必要な電力をＸ線管２１に供給する。Ｘ線管２１がＸ線を発生するタイミングおよび期間や、Ｘ線管２１に印加すべき管電流および管電圧の情報は、画像処理装置１２からコントローラ３２に与えられる。
絞り駆動装置２７は、コントローラ３２に制御されて、絞り２２の開口を調整することによりＸ線のスライス方向の照射範囲を調整する。
回転駆動装置２８は、コントローラ３２に制御されて、回転部２５を空洞部の周りに回転させる。
天板３０は、患者Ｏを載置可能に構成される。天板駆動装置３１は、コントローラ３２に制御されて、天板３０をＹ軸方向に昇降動させる。また、天板駆動装置３１は、コントローラ３２に制御されて、回転部２５の中央部分の開口部のＸ線照射場へ天板３０をＺ軸方向に沿って移送する。
コントローラ３２は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭをはじめとする記憶媒体などにより構成され、この記憶媒体に記憶されたプログラムに従って、Ｘ線検出器２３、ＤＡＳ２４、高圧電源２６、絞り駆動装置２７、回転駆動装置２８および天板駆動装置３１を制御することによりスキャンを実行させる。コントローラ３２のＲＡＭは、ＣＰＵが実行するプログラムおよびデータを一時的に格納するワークエリアを提供する。コントローラ３２のＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、スキャナ装置１１の起動プログラム、スキャナ装置１１の制御プログラムや、これらのプログラムを実行するために必要な各種データを記憶する。
なお、コントローラ３２のＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、ＣＰＵにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。
一方、光子計数型のＸ線ＣＴ装置１０の画像処理装置１２は、たとえばパーソナルコンピュータにより構成され、病院基幹ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークとデータ送受信することができる。
画像処理装置１２は、図１に示すように、入力部４１、表示部４２、ネットワーク接続部４３、記憶部４４および主制御部４５を有する。
入力部４１は、たとえばキーボード、トラックボール、タッチパネル、テンキー、などの一般的な入力装置により構成され、ユーザの操作に対応した操作入力信号を主制御部４５に出力する。たとえば、ユーザにより入力部４１を介してスキャン計画が設定されると、主制御部４５はこのスキャン計画にもとづいて、たとえばＸ線の照射タイミングおよび期間や、Ｘ線管２１に印加すべき管電流および管電圧をコントローラ３２に指示する。そして、コントローラ３２は、主制御部４５に指示された照射タイミングおよび照射期間に、指示された管電流および管電圧でＸ線管２１に電力を供給するよう高圧電源２６に指示する。
表示部４２は、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、主制御部４５の制御に従ってエネルギービンごとの画像などの各種画像を表示する。
ネットワーク接続部４３は、ネットワークの形態に応じた種々の情報通信用プロトコルを実装する。ネットワーク接続部４３は、この各種プロトコルに従って画像処理装置１２と画像サーバなどの他の電気機器とを接続する。この接続には、電子ネットワークを介した電気的な接続などを適用することができる。
ここで電子ネットワークとは、電気通信技術を利用した情報通信網全般を意味し、病院基幹ＬＡＮなどの無線／有線ＬＡＮやインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバ通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワークおよび衛星通信ネットワークなどを含む。
記憶部４４は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、主制御部４５のＣＰＵにより読み書き可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。記憶部４４は、たとえばスキャナ装置１１によって収集されたデータや、病変とエネルギー幅とを関連付けた情報、部位とエネルギー幅とを関連付けた情報などを記憶する。
主制御部４５は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭをはじめとする記憶媒体などにより構成され、この記憶媒体に記憶されたスキャナ装置制御プログラムに従ってスキャナ装置１１のコントローラ３２を制御する。
主制御部４５のＣＰＵは、ＲＯＭをはじめとする記憶媒体に記憶されたＥＬ／ＥＷ変更プログラムおよびこのプログラムの実行のために必要なデータをＲＡＭへロードし、このプログラムに従って、ユーザの入力操作に応じてエネルギービンの幅を変更しつつこの変更にリアルタイムに応じた画像を生成する処理を実行する。
主制御部４５のＲＡＭは、ＣＰＵが実行するプログラムおよびデータを一時的に格納するワークエリアを提供する。主制御部４５のＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、ＥＬ／ＥＷ変更プログラムや、プログラムを実行するために必要な各種データを記憶する。
なお、ＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、ＣＰＵにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。
図２は、主制御部４５のＣＰＵによる機能実現部の構成例を示す概略的なブロック図である。なお、この機能実現部は、ＣＰＵを用いることなく回路などのハードウエアロジックによって構成してもよい。
図２に示すように、主制御部４５のＣＰＵは、ＥＬ／ＥＷ変更プログラムによって、少なくともスキャン制御部５１、エネルギー弁別部５２、画像生成部５３、保存制御部５４、設定部５５、スキャン計画修正部５６として機能する。この各部５１〜５６は、ＲＡＭの所要のワークエリアを、データの一時的な格納場所として利用する。
スキャン制御部５１は、ユーザから入力部４１を介してスキャン計画の実行指示を受けて、スキャン計画にもとづいてコントローラ３２を介してスキャナ装置１１を制御することにより、スキャンを実行する。この結果、被検体Ｏを透過した光子の情報がスキャナ装置１１からエネルギー弁別部５２に与えられる。
エネルギー弁別部５２は、コントローラ３２を介してＤＡＳ２４を制御し、被検体Ｏを透過した光子を、光子の有するエネルギーに応じて所定数のエネルギービンのいずれかに弁別する。
図３は、エネルギービンと各エネルギービンに対応する画像であるエネルギービン画像の一例を示す説明図である。なお、図３には、被検体Ｏとして水の中に材質の異なる４つのロッド（たとえば空気のロッドと、ナイロン、フッ化炭素樹脂のロッドなど）を埋め込んだファントムを用いた場合のエネルギービン画像の例を示した。
図３に示すエネルギービン画像のそれぞれは、対応するエネルギービンに属する光子の数が不十分である場合にはノイズが高い画像となってしまう。このため、初期画像として表示される画像がユーザにとって視認性の低い画像となってしまうことがある。
そこで、本実施形態に係る光子計数型のＸ線ＣＴ装置１０は、設定部５５により設定されたエネルギーレベルＥＬを有するとともに、所定数のエネルギービンのうちの複数のエネルギービンにわたるエネルギー幅ＥＷを有するよう、複数のエネルギービンに弁別された光子の情報にもとづいて拡張エネルギービン画像を生成する。このため、拡張エネルギービン画像は、１つのエネルギービンに弁別された光子の情報にもとづいて生成されるエネルギービン画像に比べ、より多くの光子数にもとづくノイズの少ない画像とすることができる。
画像生成部５３は、設定部５５により設定されたエネルギーレベルＥＬを有するとともに、設定部５５により設定された所定数のエネルギービンのうちの複数のエネルギービンにわたるエネルギー幅ＥＷを有するよう、複数のエネルギービンに弁別された光子の情報にもとづいて拡張エネルギービン画像を生成し、表示部４２に表示させる。
設定部５５は、様々な情報に応じてエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを設定することができる。
たとえば、設定部５５は、被検体Ｏに関連付けられた病変の情報を取得し、この病変の情報に応じて、病変とエネルギー幅とを関連付けた情報にもとづいてエネルギー幅ＥＷを設定してもよい。この場合、病変に応じた最適なエネルギー幅ＥＷを容易に設定することができる。
病変とエネルギー幅ＥＷとを関連付けた情報は、あらかじめ記憶部４４に記憶されていてもよいし、ネットワークを介して取得されてもよい。また、被検体Ｏに関連付けられた病変の情報は、たとえばスキャン計画に含まれている場合はこのスキャン計画に含まれた病変の情報を用いてもよいし、ネットワーク接続部４３を介してネットワーク接続された病院情報システムサーバ（ＨＩＳ（Hospital Information System）サーバ）９１や放射線部門情報管理システムサーバ（ＲＩＳ（Radiology Information System）サーバ９２から取得されてもよい。
このとき、設定部５５は、エネルギーレベルＥＬについては、病変の情報に応じて設定してもよいし、ユーザにより入力部４１を介して指定されて設定してもよいし、所定の初期値に応じて設定してもよい。病変の情報に応じてエネルギーレベルＥＬを設定する場合は、病変とエネルギーレベルＥＬとを関連付けた情報は、あらかじめ記憶部４４に記憶されていてもよいし、ネットワークを介して取得されてもよい。
また、設定部５５は、注目する部位の情報を取得し、この注目する部位の情報に応じて、部位とエネルギー幅とを関連付けた情報にもとづいてエネルギー幅ＥＷを設定してもよい。この場合、部位に応じた最適なエネルギー幅ＥＷを容易に設定することができる。
注目部位とエネルギー幅とを関連付けた情報は、あらかじめ記憶部４４に記憶されていてもよいし、ネットワークを介して取得されてもよい。また、注目部位の情報は、たとえばスキャン計画に含まれている場合はこのスキャン計画に含まれた病変の情報を用いてもよいし、ネットワーク接続部４３を介してネットワーク接続された病院情報システムサーバ（ＨＩＳ（Hospital Information System）サーバ）９１や放射線部門情報管理システムサーバ（ＲＩＳ（Radiology Information System）サーバ９２から取得されてもよい。
このとき、設定部５５は、エネルギーレベルＥＬについては、部位の情報に応じて設定してもよいし、ユーザにより入力部４１を介して指定されて設定してもよいし、所定の初期値に応じて設定してもよい。部位の情報に応じてエネルギーレベルＥＬを設定する場合は、部位とエネルギーレベルＥＬとを関連付けた情報は、あらかじめ記憶部４４に記憶されていてもよいし、ネットワークを介して取得されてもよい。
さらに、設定部５５は、病変の情報と部位の情報を取得し、病変の情報と部位の情報との両者の情報に応じて、病変の情報と部位の情報とエネルギー幅とを関連付けた情報にもとづいてエネルギー幅ＥＷを設定してもよい。たとえば、病変が「がん」であり、部位が「肝臓」である場合は、設定部５５は、「肝臓がん」に適したエネルギー幅ＥＷを設定するとよい。この場合、病変の情報と部位の情報とエネルギー幅とを関連付けた情報は、あらかじめ記憶部４４に記憶されていてもよいし、ネットワークを介して取得されてもよい。
この場合も、設定部５５は、エネルギーレベルＥＬについて、病変の情報と部位の情報との両者の情報に応じて設定してもよいし、ユーザにより入力部４１を介して指定されて設定してもよいし、所定の初期値に応じて設定してもよい。病変の情報と部位の情報との両者の情報に応じてエネルギーレベルＥＬを設定する場合は、病変と部位とエネルギーレベルＥＬとを関連付けた情報は、あらかじめ記憶部４４に記憶されていてもよいし、ネットワークを介して取得されてもよい。
また、設定部５５は、入力部４１を介してエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷの指示情報を取得し、この指示情報に応じてエネルギー幅ＥＷを設定してもよい。
また、設定部５５は、あらかじめ初期値として決定されて記憶部４４に記憶されたエネルギーレベルＥＬおよび複数のエネルギービンにわたるエネルギー幅ＥＷを用いてエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを設定してもよい。
また、設定部５５は、スキャン計画に含まれるＸ線照射線量の情報を取得し、このＸ線照射線量の情報に応じてエネルギー幅ＥＷを設定してもよい。エネルギービン画像のノイズは、Ｘ線照射線量が少ないほど高くなると考えられる。このため、拡張エネルギービン画像のノイズが少なくなるよう、Ｘ線照射線量の情報に応じてエネルギー幅ＥＷを設定することが好ましい。
このとき、設定部５５は、エネルギーレベルＥＬについては、部位の情報に応じて設定してもよいし、ユーザにより入力部４１を介して指定されて設定してもよいし、所定の初期値に応じて設定してもよい。部位の情報に応じてエネルギーレベルＥＬを設定する場合は、部位とエネルギーレベルＥＬとを関連付けた情報は、あらかじめ記憶部４４に記憶されていてもよいし、ネットワークを介して取得されてもよい。
さらに、設定部５５は、病変の情報、部位の情報、ユーザ入力、初期値などにもとづいてエネルギー幅ＥＷを設定した後、スキャン計画に含まれるＸ線照射線量の情報にもとづいて、この設定したエネルギー幅ＥＷを調整して再設定してもよい。
また、画像生成部５３は、所定数のエネルギービンのそれぞれに対応する画像であるエネルギービン画像を生成し（図３参照）、保存制御部５４を制御して記憶部４４に記憶させてもよい。各エネルギービンは、エネルギーレベルＥＬを中心に所定のエネルギー幅ＥＷを有する。このとき、画像生成部５３は、この生成した所定数のエネルギービン画像の１つを初期画像として表示部４２に表示させてもよい。
なお、初期画像を表示させる場合、画像生成部５３は、スキャン計画にエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷがプリセットされている場合は、このエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを有する画像を初期画像として生成し、表示部４２に表示させる。また、スキャン計画にエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷがプリセットされていない場合は、あらかじめ定められた所定のエネルギービンのエネルギービン画像を初期画像（所定数のエネルギービン画像の代表画像）として表示部４２に表示させる。また、初期画像を表示させるとともに、拡張エネルギービン画像を表示させてもよい。
初期画像を表示させる場合には、初期画像の表示後、初期画像を確認したユーザによる入力部４１を介した指示に応じてエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを修正した画像である拡張エネルギービン画像拡張エネルギービン画像を生成してもよい。
図４は、初期画像と、初期画像に対するユーザの入力操作に応じてエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを修正した拡張エネルギービン画像との関係の一例を示す説明図である。また、図５（ａ）は図４に示す初期画像が表示部４２の表示画面４２ａに表示された場合の一例を示す説明図であり、（ｂ）は図４に示す拡張エネルギービン画像が表示部４２の表示画面４２ａに表示された場合の一例を示す説明図である。
なお、図４および図５には初期画像と拡張エネルギービン画像とでエネルギーレベルＥＬが同一である場合の例について示したが、初期画像と拡張エネルギービン画像とでエネルギーレベルＥＬが異なっていてもよい。また、図４および図５には、各エネルギービンのエネルギー幅ＥＷが３０ｋｅＶである場合の例について示した。また、図４および図５には、初期画像としてあらかじめ定められたエネルギーレベル１００ｋｅＶのエネルギービンのエネルギービン画像が表示部４２に表示された場合の例について示した。
図４の上段右および図５（ａ）は、初期画像の一例を示す図である。また、図４の上段左は、光子の計数のエネルギー分布図における、初期画像のエネルギーレベルＥＬの位置を示す画像６２および初期画像のエネルギー幅ＥＷを示す画像６３の一例を示す図である。
また、図４の下段右および図５（ｂ）は、拡張エネルギービン画像の一例を示す図である。また、図４の下段左は、光子の計数のエネルギー分布図における、拡張エネルギービン画像のエネルギーレベルＥＬの位置を示す画像６２および拡張エネルギービン画像のエネルギー幅ＥＷを示す画像６３の一例を示す図である。画像生成部５３は、初期画像および拡張エネルギービン画像に対して、各画像に対応するエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷの情報を示す画像（たとえば文字情報画像）６１を重畳する。
たとえば、入力部４１にエネルギーレベルＥＬ指示用のトラックボールおよびエネルギー幅ＥＷ指示用のトラックボールが備えられる場合、ユーザは、これらのトラックボールを操作することにより、拡張エネルギービン画像のエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを容易に指示することができる。
画像生成部５３は、ユーザによる入力指示内容を設定部５５から随時取得し、ユーザの指示に応じてリアルタイムに拡張エネルギービン画像を生成する。このため、ユーザは入力部４１を操作してエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを変更しつつ、この変更に応じてリアルタイムに変更される拡張エネルギービン画像を見ることにより、容易に所望の画像を得るためのエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを把握することができる。
拡張エネルギービン画像は、設定されたエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷに属する複数のエネルギービンに弁別された光子の情報にもとづいて生成される。具体的には、拡張エネルギービン画像は、たとえば初期画像の生成時に生成されている複数のエネルギービン画像を加算平均することにより生成することができる。たとえば、各エネルギービンのエネルギー幅ＥＷが３０ｋｅＶである場合において設定部５５によりエネルギー幅１５０ｋｅＶを設定された場合、画像生成部５３は、設定部５５により設定されたエネルギーレベルＥＬを中心に５つのエネルギービン画像を加算平均することにより拡張エネルギービン画像を生成する（図４下段参照）。このとき画像生成部５３は重みづけ加算平均により拡張エネルギービン画像を生成してもよい。重みづけとしては、たとえば設定部５５により受け付けられたエネルギーレベルＥＬが属するエネルギービンの画像が強調されるようにするとよい。
図６は、設定されたエネルギーレベルＥＬｓがエネルギービンの中心エネルギーではない場合の拡張エネルギービン画像の生成方法の一例を説明するための図である。
たとえばユーザにより指定されるなどして設定されたエネルギーレベルＥＬｓがエネルギービンの中心エネルギーではない場合を考える。この場合、たとえば指定されたエネルギーレベルＥＬｓと、周囲のエネルギービンＥＬｎ＋１、ＥＬｎ−１、ＥＬｎ＋２、ＥＬｎ−２、・・・、の中心エネルギーとのエネルギー差ｒ（ｎ＋１、ｎ）、ｒ（ｎ、ｎ−１）、ｒ（ｎ＋２、ｎ）、ｒ（ｎ、ｎ−２）、・・・を定義する。そして、このエネルギー差に応じて、各エネルギービン画像を重みづけ加算平均するとよい。
なお、画像生成部５３は、図４に示すように、拡張エネルギービン画像に対してさらに、光子の計数のエネルギー分布図と、エネルギー分布図上に拡張エネルギービン画像に対応するエネルギーレベルＥＬの情報を示す画像６２およびエネルギー幅ＥＷの情報を示す画像６３とを重畳してもよい。この場合、画像生成部５３は、ユーザによりエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷが変更されると、リアルタイムに拡張エネルギービン画像を変更するとともに、エネルギーレベルＥＬの情報を示す画像６２およびエネルギー幅ＥＷの情報を示す画像６３を変更する（たとえば図４に示す例では画像６３の矢印を伸び縮みさせる）。
保存制御部５４は、画像生成部５３により生成された所定数のエネルギービン画像を記憶部４４に記憶させる。また、保存制御部５４は、画像生成部５３により生成され、ユーザの確定指示を受けた拡張エネルギービン画像を、この拡張エネルギービン画像に対応するエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを付帯情報として関連付けて、記憶部４４に記憶させる。また、保存制御部５４は、この拡張エネルギービン画像と付帯情報とを関連付けて、ネットワーク接続部４３を介してネットワーク接続された画像サーバ７０の記憶部７１に記憶させる。この結果、画像サーバ７０とネットワーク接続された読影装置８０の操作者は、読影装置８０の表示部８１を介して拡張エネルギービン画像および拡張エネルギービン画像の付帯情報を確認することができる。
設定部５５は、上述の通り種々の情報に応じてエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを設定し、設定内容を画像生成部５３に与える。また、設定部５５は、ユーザから入力部４１を介して拡張エネルギービン画像に対する確定指示を受け付け、確定指示を受け付けた旨の情報を保存制御部５４およびスキャン計画修正部５６に与える。
スキャン計画修正部５６は、画像生成部５３により生成された拡張エネルギービン画像に対してユーザの確定指示を受けると、この拡張エネルギービン画像に対応するエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷをスキャン計画に関連付ける（たとえば、プリセットとして利用できるようにスキャン計画に組み込む）。この結果、次回このスキャン計画でスキャンが実行された場合、画像生成部５３は、スキャン計画にプリセットされたエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを有する画像を初期画像として生成し、表示部４２に表示させることができる。
次に、本実施形態に係る光子計数型のＸ線ＣＴ装置１０の動作の一例について説明する。
図７は、図１に示す主制御部４５のＣＰＵにより、複数のエネルギービンにわたるエネルギー幅を有する拡張エネルギービン画像を生成するとともに、ユーザの入力操作に応じてエネルギービンの幅を変更しつつこの変更にリアルタイムに応じた画像を生成する際の手順を示すフローチャートである。図７において、Ｓに数字を付した符号は、フローチャートの各ステップを示す。なお、図７には、所定数のエネルギービンのそれぞれに対応する画像であるエネルギービン画像が生成されて初期画像が生成されるとともに、拡張エネルギービン画像が複数のエネルギービン画像の加算平均により生成される場合の例について示す。
まず、ステップＳ１において、スキャン制御部５１は、ユーザから入力部４１を介してスキャン計画の実行指示を受けて、スキャン計画にもとづいてコントローラ３２を介してスキャナ装置１１を制御することにより、スキャンを実行する。
次に、ステップＳ２において、エネルギー弁別部５２は、コントローラ３２を介してＤＡＳ２４を制御し、被検体Ｏを透過した光子を、光子の有するエネルギーに応じて所定数のエネルギービンのいずれかに弁別する。
次に、ステップＳ３において、画像生成部５３は、所定数のエネルギービンのそれぞれに対応する画像であるエネルギービン画像を生成する（図３参照）。
次に、ステップＳ４において、画像生成部５３は、生成した所定数のエネルギービン画像の１つを初期画像として表示部４２に表示させる（図４上段参照）。また、ステップＳ１１を実行済みである場合など、スキャン計画にエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷがプリセットされている場合は、画像生成部５３は、このエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを有する画像を初期画像として生成し、表示部４２に表示させる（図４下段参照）。
以下の説明では、スキャン計画にエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷがプリセットされておらず、生成した所定数のエネルギービン画像のうちあらかじめ定められた所定のエネルギービンのエネルギービン画像を初期画像（複数のエネルギービン画像の代表画像）として表示部４２に表示させる場合の例について示す。
次に、ステップＳ５において、保存制御部５４は、画像生成部５３により生成された所定数のエネルギービン画像を記憶部４４に記憶させる。なお、ステップＳ４とＳ５の順序は逆であってもよい。
次に、ステップＳ６において、設定部５５は、病変の情報、部位の情報、ユーザ入力、初期値、Ｘ線照射線量などの情報にもとづいて、エネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを設定する。
次に、ステップＳ７において、画像生成部５３は、設定部５５により設定されたエネルギーレベルＥＬを中心に、記憶部４４に記憶された所定数のエネルギービン画像のうち設定部５５により設定されたエネルギー幅ＥＷに対応する複数のエネルギービン画像を重みづけ加算平均して拡張エネルギービン画像を生成する。
このとき、画像生成部５３は、初期画像および拡張エネルギービン画像に対して、各画像に対応するエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷの情報を示す画像（たとえば文字情報画像）６１を重畳する。また、拡張エネルギービン画像に対してさらに、光子の計数のエネルギー分布図と、エネルギープ分布図上に拡張エネルギービン画像に対応するエネルギーレベルＥＬの情報を示す画像６２およびエネルギー幅ＥＷの情報を示す画像６３とを重畳してもよい。
次に、ステップＳ８において、画像生成部５３は、生成した拡張エネルギービン画像を表示部４２に表示させる。
次に、ステップＳ９において、設定部５５は、ユーザから入力部４１を介してエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷの変更指示を受け付けたか否かを判定する。変更指示を受け付けた場合は、設定部５５は、変更指示に応じてエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを再設定し、ステップＳ７に戻る。一方、指示が受け付けられず所定時間経過した場合や追加の指示を行わない旨の操作を受け付けた場合は、ステップＳ１０に進む。
他方、ステップＳ９で指示が受け付けられず所定時間経過したと判定された場合や追加の指示を行わない旨の操作を受け付けた場合、ステップＳ１０において、設定部５５は、ユーザから入力部４１を介して拡張エネルギービン画像に対する確定指示を受け付けたか否かを判定する。確定指示を受け付けた場合はステップＳ１１に進む。一方、確定指示を受け付けず所定時間経過した場合は、ステップＳ９に戻り再度のエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷの指示を待機する。
次に、ステップＳ１１において、保存制御部５４は、この拡張エネルギービン画像と付帯情報とを関連付けて、ネットワーク接続部４３を介してネットワーク接続された画像サーバ７０の記憶部７１に記憶させる。
次に、ステップＳ１２において、スキャン計画修正部５６は、ユーザの確定指示を受けた拡張エネルギービン画像に対応するエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷをスキャン計画に関連付ける（たとえば、プリセットとして利用できるようにスキャン計画に組み込む）。この結果、次回このスキャン計画でスキャンが実行された場合、画像生成部５３は、ステップＳ４において、スキャン計画にプリセットされたエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを有する画像を初期画像として生成し、表示部４２に表示させることができる。なお、ステップＳ１１とＳ１２の順序は逆であってもよい。
以上の手順により、複数のエネルギービンにわたるエネルギー幅を有する拡張エネルギービン画像を生成するとともに、ユーザの入力操作に応じてエネルギービンの幅を変更しつつこの変更にリアルタイムに応じた画像を生成することができる。
本実施形態に係る光子計数型のＸ線ＣＴ装置１０は、複数のエネルギービンにわたるエネルギー幅を有する拡張エネルギービン画像を生成することができる。このため、Ｘ線ＣＴ装置１０によれば、極めて容易にユーザにとって視認性の高い画像を提供することができる。
また、ユーザの入力操作に応じてエネルギービンの幅を変更しつつこの変更にリアルタイムに応じた画像を生成し表示部４２に表示することができるため、ユーザにとって非常に利便性が高い。ユーザはエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを変更しつつ、この変更に応じてリアルタイムに変更される拡張エネルギービン画像を確認することができ、容易に所望の画像を得るためのエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを把握することができる。
したがって、たとえばユーザが見たいエネルギーレベルのエネルギービン画像のノイズが高い場合には、見たいエネルギーレベルを維持しつつ、エネルギー幅を広げることによってノイズを低減した拡張エネルギービン画像を生成し表示することができる。また、拡張エネルギービン画像は単一のエネルギービン画像に限定されず、複数のエネルギービン画像を加算平均したものとすることができる。
また、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０は、確定指示を受けた拡張エネルギービン画像を付帯情報とともに画像サーバ７０の記憶部７１に記憶させることができる。このため、読影装置８０の操作者は、読影装置８０の表示部８１を介して容易に拡張エネルギービン画像および拡張エネルギービン画像の付帯情報を確認することができる。
また、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１０は、確定指示を受けた拡張エネルギービン画像に対応するエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷをスキャン計画に関連付けることができるとともに、スキャン計画に関連付けられたこのエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷを有する画像を初期画像として生成し表示させることができる（図７のステップＳ４参照）。
一般に、スキャン計画および好適なエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷは、部位や病変もしくは症例ごとに異なる。Ｘ線ＣＴ装置１０によれば、部位や病変もしくは症例ごとに異なるスキャン計画に対し、各スキャン計画に好適なエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷをスキャン計画に関連付けることができる。このため、エネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷが関連付けられたスキャン計画を利用するユーザは、初期画像だけでも鮮明な画像を得ることができる。もちろん、この初期画像にもとづいて、被検体の体格や年齢等に応じたエネルギーレベルＥＬおよびエネルギー幅ＥＷの調整を行うことも極めて容易である（図７のステップＳ７−Ｓ９参照）。
なお、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。
また、本発明の実施形態では、フローチャートの各ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理の例を示したが、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別実行される処理をも含むものである。
１０ Ｘ線ＣＴ装置
２３ Ｘ線検出器
３２ コントローラ
４１ 入力部
４２ 表示部
４３ ネットワーク接続部
４４ 記憶部
４５ 主制御部
５１ スキャン制御部
５２ エネルギー弁別部
５３ 画像生成部
５４ 保存制御部
５５ 設定部
５６ スキャン計画修正部
６２ エネルギーレベルの情報を示す画像
６３ エネルギー幅の情報を示す画像
７０ 画像サーバ
７１ 記憶部
８０ 読影装置
８１ 表示部

Claims (17)

  1. 被検体を透過した光子を前記光子の有するエネルギーに応じて所定数のエネルギービンのいずれかに弁別するエネルギー弁別部と、
    エネルギーレベルおよび複数のエネルギービンにわたるエネルギー幅を設定する設定部と、
    前記エネルギーレベルを有するとともに前記所定数のエネルギービンのうちの前記複数のエネルギービンにわたる前記エネルギー幅を有するよう、前記複数のエネルギービンに弁別された前記光子の情報にもとづいて拡張エネルギービン画像を生成する画像生成部と、
    を備えたＸ線ＣＴ装置。
  2. 前記画像生成部は、
    前記所定数のエネルギービンのそれぞれに対応する画像であるエネルギービン画像を生成し、この生成した所定数のエネルギービン画像の１つを初期画像として表示部に表示させるとともに、前記設定部により設定された前記複数のエネルギービンにわたる前記エネルギー幅に対応する複数のエネルギービン画像を加算平均することにより、前記設定部により設定された前記エネルギーレベルおよび前記エネルギー幅を有する前記拡張エネルギービン画像を生成して前記表示部に表示させる、
    請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
  3. 前記設定部は、
    前記被検体に関連付けられた病変の情報を取得し、この病変の情報に応じて前記複数のエネルギービンにわたる前記エネルギー幅を設定する、
    請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置。
  4. 前記設定部は、
    注目する部位の情報を取得し、この注目する部位の情報に応じて前記複数のエネルギービンにわたる前記エネルギー幅を設定する、
    請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
  5. 前記設定部は、
    ユーザから入力部を介して前記複数のエネルギービンにわたる前記エネルギー幅の指示情報を取得し、この指示情報に応じて前記複数のエネルギービンにわたる前記エネルギー幅を設定する、
    請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置。
  6. 前記設定部は、
    あらかじめ決定された前記エネルギーレベルの情報および前記複数のエネルギービンにわたる前記エネルギー幅の情報にもとづいて前記エネルギーレベルおよび前記エネルギー幅を設定する、
    請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置。
  7. 前記設定部は、
    スキャン計画に含まれるＸ線照射線量の情報を取得し、このＸ線照射線量の情報に応じて前記複数のエネルギービンにわたる前記エネルギー幅を設定する、
    請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置。
  8. 前記設定部は、
    前記前記複数のエネルギービンにわたる前記エネルギー幅を設定する際に、スキャン計画に含まれるＸ線照射線量の情報を取得し、このＸ線照射線量の情報に応じて前記複数のエネルギービンにわたる前記エネルギー幅を調整する、
    請求項１ないし７のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
  9. 前記画像生成部により生成された前記拡張エネルギービン画像に対応する前記エネルギーレベルおよび前記複数のエネルギービンにわたる前記エネルギー幅をスキャン計画に関連付けるスキャン計画修正部と、
    をさらに備えた請求項１ないし８のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
  10. 前記画像生成部は、
    前記初期画像としてスキャン計画に関連付けられたエネルギーレベルおよびエネルギー幅にもとづく画像を生成して前記表示部に表示させる、
    請求項２ないし９のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
  11. 前記設定部は、
    ユーザから入力部を介して前記拡張エネルギービン画像に対する確定指示を取得し、
    前記スキャン計画修正部は、
    前記確定指示に応じて、前記拡張エネルギービン画像に対応する前記エネルギーレベルおよび前記複数のエネルギービンにわたる前記エネルギー幅を前記スキャン計画に関連付ける、
    請求項９または１０に記載のＸ線ＣＴ装置。
  12. 前記確定指示に応じて、前記拡張エネルギービン画像に対してこの拡張エネルギービン画像に対応する前記エネルギーレベルおよび前記複数のエネルギービンにわたる前記エネルギー幅を付帯情報として関連付けて記憶部に記憶させる保存制御部、
    をさらに備えた請求項１１記載のＸ線ＣＴ装置。
  13. 前記画像生成部は、
    前記拡張エネルギービン画像を生成する際、前記設定部により設定された前記エネルギーレベルが属するエネルギービンに弁別された前記光子が強調されるように、前記複数のエネルギービンに弁別された前記光子の情報をエネルギービンごとに加算平均することにより前記拡張エネルギービン画像を生成する、
    請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
  14. 前記画像生成部は、
    前記設定部により新たにエネルギーレベルおよびエネルギー幅の指示が取得されるごとに、この新たに設定されたエネルギーレベルおよびエネルギー幅を有する拡張エネルギービン画像を再度生成する、
    請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
  15. 前記画像生成部は、
    前記拡張エネルギービン画像に対して前記拡張エネルギービン画像に対応する前記エネルギーレベルおよび前記複数のエネルギービンにわたる前記エネルギー幅の情報を示す画像を重畳する、
    請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
  16. 前記画像生成部は、
    前記拡張エネルギービン画像に対してさらに、前記光子の計数のエネルギー分布図と、前記エネルギー分布図上に前記拡張エネルギービン画像に対応する前記エネルギーレベルの情報を示す画像および前記複数のエネルギービンにわたる前記エネルギー幅の情報を示す画像とを重畳する、
    請求項１５記載のＸ線ＣＴ装置。
  17. Ｘ線ＣＴ装置の制御方法であって、
    被検体を透過した光子を前記光子の有するエネルギーに応じて所定数のエネルギービンのいずれかに弁別するステップと、
    エネルギーレベルおよび複数のエネルギービンにわたるエネルギー幅を設定するステップと、
    前記エネルギーレベルを有するとともに前記所定数のエネルギービンのうちの前記複数のエネルギービンにわたる前記エネルギー幅を有するよう、前記複数のエネルギービンに弁別された前記光子の情報にもとづいて拡張エネルギービン画像を生成するステップと、
    を有するＸ線ＣＴ装置の制御方法。
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