JP2014236784A - 医用システム及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体とスキャン位置との位置合わせに係る作業負担や位置合わせの精度を改善する。【解決手段】一実施形態に係る医用システムは、架台装置と、寝台装置と、移動機構部と、計測装置と、制御装置とを備える。上記架台装置は、被検体をスキャンして当該被検体の内部形態を反映したデータを収集する。上記寝台装置は、被検体を載置する天板を備える。上記移動機構部は、上記架台装置及び上記天板の少なくとも一方を移動させて上記架台装置と上記天板との位置関係を３次元空間内で変更する。上記計測装置は、上記天板に載置された被検体の３次元空間内における形状を計測し、当該形状を表す３次元情報を生成する。上記制御装置は、上記３次元情報に基づき上記移動機構部を制御して、被検体のスキャン対象部位を上記架台装置によるスキャン位置に位置決めする。【選択図】 図４

Description

本発明の実施形態は、被検体をスキャンする医用システム及び当該ステムで使用される制御装置に関する。

例えばＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置、及びＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置のように、被検体を載置する寝台装置と、被検体をスキャンする架台装置とを含む医用システムが知られている。

スキャン結果に基づき被検体に関する良好な医用画像を得るためには、被検体におけるスキャン対象部位と、架台装置によるスキャン位置との位置合わせを正確に行う必要がある。

従来、架台装置に設けられた投光器が指し示すスキャン位置を手掛かりとして、技師等のオペレータが架台装置や寝台装置に設けられた操作ボタンを操作することで目視にて位置合わせを行っている。目視による位置合わせの作業は、架台装置や寝台装置の形状に基づく物理的な制約によりスキャン対象位置や投光器が指し示す位置を視認しづらい場合等には正確性を欠くし、オペレータにとって大きな負担となる。さらに、位置合わせ後に撮影したスキャノ画像等によりスキャン対象部位とスキャン位置とのずれが確認された場合、オペレータは再度位置合わせを行うことになる。寝台装置上における被検体の体位によっては、位置合わせに際して被検体の体位を調整しなければならない場合もある。また、被検体を広範囲に渡ってヘリカルスキャンする際に、スキャン開始前の位置合わせを正確に行ったとしても、被検体の体位や体型によってはスキャン過程で被検体がスキャン位置から外れることもある。

このように現状においては、被検体とスキャン位置との位置合わせに関連した種々の問題が存在する。

本発明が解決しようとする課題は、被検体とスキャン位置との位置合わせに係る作業負担や位置合わせの精度を改善することである。

一実施形態に係る医用システムは、架台装置と、寝台装置と、移動機構部と、計測装置と、制御装置とを備える。上記架台装置は、被検体をスキャンして当該被検体の内部形態を反映したデータを収集する。上記寝台装置は、被検体を載置する天板を備える。上記移動機構部は、上記架台装置及び上記天板の少なくとも一方を移動させて上記架台装置と上記天板との位置関係を３次元空間内で変更する。上記計測装置は、上記天板に載置された被検体の３次元空間内における形状を計測し、当該形状を表す３次元情報を生成する。上記制御装置は、上記３次元情報に基づき上記移動機構部を制御して、被検体のスキャン対象部位を上記架台装置によるスキャン位置に位置決めする。

一実施形態におけるＸ線ＣＴシステムの概略構成を示す模式図。 同実施形態におけるＸ線ＣＴシステムの制御構成を示すブロック図。 同実施形態における制御装置が実行する処理のフローチャート。 同実施形態における位置合わせを説明するための模式図。 同実施形態における位置合わせを説明するための模式図。 第２の実施形態における構成を説明するための模式図。 同実施形態における位置合わせを説明するための模式図。 第３の実施形態における被検体の体位を説明するための模式図。 同実施形態におけるスキャン過程を説明するための模式図。 同実施形態におけるスキャン過程を説明するための模式図。

いくつかの実施形態について図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
本実施形態では、医用システムの一例として、Ｘ線ＣＴシステムを開示する。
Ｘ線ＣＴシステムの撮影系には、Ｘ線管球と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）タイプや、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管球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る。本実施形態では、現状において主流を占めている回転／回転タイプの撮影系を備えるＸ線ＣＴシステムを例示する。

［システム構成］
図１は、Ｘ線ＣＴシステムの概略構成を示す模式図である。Ｘ線ＣＴシステムは、架台装置１、寝台装置２、コンソール３、３次元計測装置４、及び制御装置５を備える。

架台装置１は、被検体Ｐを挿入するための円形の開口部１０と、技師などのオペレータＯが操作する操作パネル１１とを備える。操作パネル１１は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などのディスプレイ、当該ディスプレイに対する操作を検出するタッチスクリーン、及び各種の操作ボタン等を含む。

寝台装置２は、被検体Ｐを載置するための長尺な天板２０と、天板２０を支持する基台部２１とを備える。基台部２１は、天板２０を矢印Ａ１で示す左右方向、矢印Ａ２で示すIN/OUT方向、及び矢印Ａ３で示す上下方向に移動させる。左右方向は、天板２０の短手方向である。IN/OUT方向は、天板２０の長手方向であり、左右方向と直交する。上下方向は、天板２０の載置面に対する法線方向であり、左右方向及びIN/OUT方向と直交する。

コンソール３は、架台装置１及び制御装置５と有線或いは無線にて通信可能に接続される。制御装置５は、コンソール３に加え、寝台装置２及び３次元計測装置４と有線或いは無線にて通信可能に接続される。コンソール３は、スキャン条件の設定、架台装置１の制御、及びＣＴ画像の表示等を行う。制御装置５は、寝台装置２を制御する。

３次元計測装置４は、例えば架台装置１の上部に固定される。３次元計測装置４は、例えばカメラ、深度センサ、及びプロセッサを備える。カメラは、天板２０に載置された被検体Ｐを撮影する。深度センサは、赤外線を利用して当該被検体Ｐの各部までの距離を検出する。プロセッサは、カメラが撮影した画像及び深度センサの検出結果に基づいて被検体Ｐの形状を表す３次元情報を生成する。３次元計測装置４としては、例えばMicrosoft（登録商標）社が販売するKinect（登録商標）を利用できる。

３次元情報は、ＸＹＺ空間における被検体Ｐの体表面の形状を示す座標群にて構成される。ＸＹＺ空間は、例えば３次元計測装置４の位置を原点としたＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸にて定義される３次元空間である。本実施形態では、左右方向と平行にＸ軸を定義し、IN/OUT方向と平行にＹ軸を定義し、上下方向と平行にＺ軸を定義する。

図２は、Ｘ線ＣＴシステムの制御構成を示すブロック図である。
架台装置１は、回転部１２、Ｘ線管球１３、Ｘ線検出器１４、高電圧発生部１５、ＤＡＳ（Data Acquisition System）１６、及び駆動部１７等を備える。

Ｘ線管球１３及びＸ線検出器１４は、対向する向きで回転部１２に取り付けられる。高電圧発生部１５は、高電圧変圧器、フィラメント加熱変換器、整流器、及び高電圧切替器等を含み、商用交流電源などから供給される動作電力を高電圧変換してＸ線管球１３に供給する。

Ｘ線管球１３は、高電圧発生部１５から高電圧の供給を受けてＸ線を発生する。Ｘ線検出器１４は、Ｍ×Ｎのマトリクス状に配列された検出素子を備える。各検出素子は、入射したＸ線に応じた電荷を蓄える。Ｘ線検出器１４は、各検出素子が蓄えた電荷を所定のタイミングで読み出してＤＡＳ１６に出力する。

ＤＡＳ１６は、ＤＡＳチップが配列された複数のデータ収集素子列を有し、Ｘ線検出器１４から入力されるＭ×Ｎのチャンネルに関するデータ（１ビューあたりのＭ×Ｎチャンネル分のデータを以下「生データ」と呼ぶ）に対して増幅処理やＡ／Ｄ変換処理を施す。ＤＡＳ１６は、増幅処理やＡ／Ｄ変換処理を施した後の生データをコンソール３に出力する。

駆動部１７は、架台装置１の各部を制御する。例えば被検体Ｐのスキャン時において、駆動部１７は、開口部１０に挿入された被検体Ｐの周りで回転部１２を高速回転させつつ、高電圧発生部１５からＸ線管球１３に高電圧を供給させることで、Ｘ線管球１３にＸ線を発生させる。

コンソール３は、コントローラ３０、入力部３１、前処理部３２、再構成部３３、記憶部３４、画像処理部３５、及び表示部３６等を備える。

コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリ等で構成される。コントローラ３０は、ＣＰＵにてメモリが記憶するコンピュータプログラムを実行することにより、被検体Ｐのスキャン等に関する各種の処理を行う。

入力部３１は、キーボード、トラックボール、各種スイッチ、及びマウス等を備える。入力部３１は、各種指示の入力やスライス厚及びスライス数等のスキャン条件の入力等に用いられる。

前処理部３２は、ＤＡＳ１６から生データを受け取り、受け取った生データに対して感度補正やＸ線強度補正を施す。以下の説明においては、前処理部３２によって各種補正が施された後の生データを「投影データ」と呼ぶ。

再構成部３３は、所定の再構成パラメータ（再構成領域サイズ、再構成マトリクスサイズ、関心部位を抽出するための閾値等）に基づいて投影データを再構成処理することで再構成画像データを生成する。

記憶部３４は、前処理部３２がＤＡＳ１６から受け取った生データ、前処理部３２にて生成された投影データ、及び再構成部３３にて生成された再構成画像データ等を記憶する。

画像処理部３５は、再構成部３３により生成された再構成画像データに対して、ウィンドウ変換及びＲＧＢ処理等の画像処理を行う。表示部３６は、例えばＬＣＤであり、画像処理部３５にて画像処理が施された後の画像データに基づく医用画像等を表示する。

寝台装置２は、天板２０を左右方向に移動させる第１移動機構部２２、天板２０をIN/OUT方向に移動させる第２移動機構部２３、及び、天板２０を上下方向に移動させる第３移動機構部２４等を備える。

第１移動機構部２２は、天板２０を左右方向へ移動可能に支持する構造的な機構と、当該機構を動作させて天板２０を左右方向に移動させるモータとを備える。

第２移動機構部２３は、天板２０をIN/OUT方向へ移動可能に支持する構造的な機構と、当該機構を動作させて天板２０をIN/OUT方向に移動させるモータとを備える。

第３移動機構部２４は、天板２０を上下方向へ移動可能に支持する構造的な機構と、当該機構を動作させて天板２０を上下方向に移動させるモータとを備える。

制御装置５は、コントローラ５０及び記憶部５１等を備える。コントローラ５０は、ＣＰＵ及びメモリ等で構成される。コントローラ５０は、ＣＰＵにてメモリが記憶するコンピュータプログラムを実行することにより、寝台装置２の制御等に関する処理を行う。

３次元計測装置４は、上述の３次元情報を制御装置５に出力する。記憶部５１は、この３次元情報を記憶する。

［スキャン対象部位の位置合わせ］
Ｘ線ＣＴシステムにより被検体Ｐの特定のスキャン対象部位をスキャンする場合、当該スキャン対象部位と架台装置１のスキャン位置との位置合わせを行う必要がある。“スキャン対象部位”は、例えば頭部、胸部、腹部、骨盤部、下肢、及び各臓器等の被検体Ｐの部位を指す。“スキャン位置”は、例えば開口部１０の内部における撮影視野（ＦＯＶ）の位置を指す。

従来、架台装置にスキャン位置を示す投光器を設け、この投光器が示すスキャン位置を頼りにオペレータが寝台装置の操作ボタンにて天板を移動させることにより、上記位置合わせを行っていた。本実施形態においては、制御装置５がこのような位置合わせを自動的に行う。

被検体Ｐのスキャンに関わるＸ線ＣＴシステムの一連の動作について説明する。
スキャンに先駆け、先ずオペレータＯが被検体Ｐを天板２０上に寝かす。続いてオペレータＯは、架台装置１の操作パネル１１を操作して位置合わせの開始指示を入力する。架台装置１は、コンソール３を介して制御装置５に当該開始指示の入力を通知する。開始指示の入力が通知されたとき、制御装置５のコントローラ５０は、図３のフローチャートに示す処理を実行する。

処理開始の当初において、コントローラ５０は、３次元計測装置４から３次元情報を取得する（ステップＳ１）。具体的には、先ずコントローラ５０は、被検体Ｐに対する３次元計測の実行を３次元計測装置４に指示する。この指示を受けたことに応じて、３次元計測装置４が被検体Ｐを計測して３次元情報を生成する。３次元計測装置４は、生成した３次元情報を制御装置５に出力する。コントローラ５０は、当該３次元情報を受信して記憶部５１に記憶させる。

ステップＳ１の後、コントローラ５０は、被検体Ｐのスキャン対象部位を示すスキャン対象部位情報をコンソール３から取得する（ステップＳ２）。スキャン対象部位情報は、例えば事前にコンソール３にて作成されるスキャン計画に含まれる。この場合、コントローラ５０は、当該スキャン計画に含まれるスキャン対象部位情報をコンソール３から受信することで、スキャン対象部位情報を取得する。

ステップＳ２の後、コントローラ５０は、ステップＳ１にて記憶部５１に記憶させた３次元情報とステップＳ２にて取得したスキャン対象部位情報とに基づき、ＸＹＺ空間におけるスキャン対象部位の基準座標を決定する（ステップＳ３）。基準座標は、例えばスキャン対象部位の重心の座標である。また、スキャン対象部位に対してヘリカルスキャンを行う場合には、当該ヘリカルスキャンの開始位置を基準座標としてもよい。例えばコントローラ５０は、３次元情報に含まれる座標群を所定のアルゴリズムに従って演算することで、スキャン対象部位の基準座標を決定する。

例えばスキャン対象部位が頭部、胸部、及び腹部等のように被検体Ｐの外観から認識できる部位である場合、当該アルゴリズムは、３次元情報に含まれる座標群が示す形状から当該スキャン対象部位に相当する部分の座標群を抽出し、抽出した座標群の重心を基準座標として決定する構造とすることができる。

また、スキャン対象部位が心臓、肺、膵臓、腎臓、及び肝臓のように被検体Ｐの外観から認識できない臓器である場合、当該アルゴリズムは、３次元情報に含まれる座標群が示す形状から当該スキャン対象部位に相当する部分の基準座標を推定する構造とすることができる。

ステップＳ３の後、コントローラ５０は、スキャン対象部位とスキャン位置とのギャップを算出する（ステップＳ４）。ステップＳ４の後、コントローラ５０は、算出したギャップが解消されるように天板２０を移動させることにより、スキャン対象部位とスキャン位置とを位置合わせする（ステップＳ５）。ステップＳ５を以ってコントローラ５０は図３のフローチャートに示す処理を終了する。

ステップＳ４，Ｓ５の詳細について説明する。
図４は、位置合わせ前の架台装置１、天板２０、及び被検体ＰをＺ方向から見た模式図である。図５は、図４に示す架台装置１、天板２０、及び被検体ＰをＸ方向に見た模式図である。図４及び図５には、回転部１２の回転軸ＲＡ、撮影視野ＦＯＶのＹ方向における中心面ＳＦ、回転軸ＲＡと中心面ＳＦの交点であるスキャン中心ＳＣ、及び、ステップＳ３にて決定した基準座標ＳＯを示している。回転軸ＲＡはＹ軸と平行であり、中心面ＳＦはＸＹ平面と平行である。

ステップＳ４において、コントローラ５０は、図４に示す距離ｄ，ｓと、図５に示す距離ｈとを上述のギャップとして算出する。距離ｄは、スキャン中心ＳＣ及び基準座標ＳＯの間のＸ軸方向における距離である。距離ｓは、スキャン中心ＳＣ及び基準座標ＳＯの間のＹ軸方向における距離である。距離ｈは、スキャン中心ＳＣ及び基準座標ＳＯの間のＺ軸方向における距離である。距離ｄ，ｓ，ｈは、いずれも正負で方向を表すベクトルである。

距離ｄ，ｓ，ｈを算出するためには、コントローラ５０がスキャン中心ＳＣのＸＹＺ空間における座標を把握する必要がある。本実施形態ではスキャン中心ＳＣのＸＹＺ空間における座標が常に一定であり、コントローラ５０が当該座標を予め記憶しているものとする。

ステップＳ５において、コントローラ５０は、第１移動機構部２２を制御して天板２０を距離ｄだけ矢印Ａ１で示す左右方向に移動させ、第２移動機構部２３を制御して天板２０を距離ｓだけ矢印Ａ２で示すIN/OUT方向に移動させ、第３移動機構部２３を制御して天板２０を距離ｈだけ矢印Ａ３で示す上下方向に移動させる。

本実施形態では、上述の通りＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸がそれぞれ左右方向、IN/OUT方向、及び上下方向と平行である。したがって、ステップＳ５のように天板２０を移動させることで、基準座標ＳＯとスキャン中心ＳＣがＸＹＺ空間において一致する。

このような位置合わせの後、例えばオペレータＯがコンソール３を操作してスキャンの開始指示を入力する。この指示の入力に応じて、Ｘ線ＣＴシステムは、スキャン計画に従って従来通りの手順で被検体Ｐをスキャンする。

以上説明したように、本実施形態に係るＸ線ＣＴシステムは、３次元計測装置４が生成した３次元情報に基づき、被検体Ｐのスキャン対象部位と架台装置１によるスキャン位置とを自動的に位置合わせする。このように位置合わせを行えば、位置合わせに要するオペレータＯの作業負担を大幅に軽減することができる。さらに、オペレータＯが手動で位置合わせを行う場合に比べ、位置合わせの精度の向上が期待できる。
これらの他にも、本実施形態にて開示した構成からは、種々の好適な効果が得られる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。
本実施形態に係るＸ線ＣＴシステムは、天板２０をスリュー移動可能とした点で第１の実施形態と異なる。第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

天板２０のスリュー移動について説明する。図６は、位置合わせ前の架台装置１、天板２０、及び被検体ＰをＺ方向から見た模式図である。本実施形態において、寝台装置２は、第１移動機構部２２、第２移動機構部２３、及び第３移動機構部２４に加え、第４移動機構部２５を備える。第４移動機構部２５は、天板２０の載置面に直交するスリュー軸ＳＡを軸として天板２０を矢印Ａ４で示すスリュー方向へ回転可能に指示する構造的な機構と、当該機構を動作させて天板２０をスリュー方向に移動させるモータとを備える。

特に本実施形態では、スリュー方向への移動に伴い、第１移動機構部２２、第２移動機構部２３、及び第３移動機構部２４の各機構も天板２０とともに回転する場合を想定する。すなわち、左右方向及びIN/OUT方向とＸ軸方向及びＹ軸方向とがそれぞれ一致しない状況が生じ得る。

本実施形態における位置合わせについて説明する。
位置合わせにおけるコントローラ５０の処理手順は、図３に示したフローチャートと基本的に同じである。但し、ステップＳ４においてコントローラ５０は、左右方向、IN/OUT方向、及び上下方向のギャップに加え、図６に示すスリュー角θを算出する。スリュー角θは、スリュー方向に関するホームポジションＨＰに天板２０が所在するときの、被検体Ｐの体軸ＢＡと、回転部１２の回転の回転軸ＲＡとがＸＹ平面において成す角である。スリュー角θは、正負で角度を表すベクトルである。ホームポジションＨＰは、IN/OUT方向と回転軸ＲＡとが平行となる位置である。すなわち、ホームポジションＨＰに天板２０が所在するとき、第１の実施形態と同じく左右方向とＸ軸が平行となり、IN/OUT方向とＹ軸が平行となる。体軸ＢＡは、被検体Ｐの頭から足へと通る中心線である。

スリュー角θの算出にあたっては、ＸＹＺ空間における回転軸ＲＡ及び体軸ＢＡの位置をコントローラ５０が把握する必要がある。本実施形態ではＸＹＺ空間における回転軸ＲＡの位置が常に一定であり、コントローラ５０が当該位置を予め記憶しているものとする。体軸ＢＡについては、スリュー角θの算出に先駆けてコントローラ５０が演算する。例えばコントローラ５０は、ステップＳ１にて記憶部５１に記憶させた３次元情報に含まれる座標群を所定のアルゴリズムに従って演算することで、１本の直線である体軸ＢＡを決定する。当該アルゴリズムは、例えば３次元情報に含まれる座標群について、最小二乗法等を用いて体軸ＢＡを推定する構造とすることができる。

図７は、図６の状態から天板２０をスリュー方向にスリュー角θだけスリュー軸ＳＡを軸として回転させたときの架台装置１、天板２０、及び被検体Ｐを示す。同図から明らかなように、天板２０をホームポジションからスリュー方向に移動させる場合、左右方向とＸ軸方向、及び、IN/OUT方向とＹ軸方向にそれぞれずれが生じる。そのため、第１の実施形態にて説明した距離ｄ，ｓを天板２０の移動量として位置合わせを行えば、スキャン中心ＳＣと基準座標ＳＯとがＸＹ平面においてずれてしまう。そこで本実施形態では、コントローラ５０は、図７に示す距離ｄ´を左右方向のギャップとして算出し、図７に示す距離ｓ´をIN/OUT方向のギャップとして算出する。距離ｄ´は、Ｘ軸からスリュー角θだけずれた左右方向におけるスキャン中心ＳＣ及び基準座標ＳＯ間の距離である。距離ｓ´は、Ｙ軸からスリュー角θだけずれたIN/OUT方向におけるスキャン中心ＳＣ及び基準座標ＳＯ間の距離である。距離ｄ´，ｓ´は、いずれも正負で方向を表すベクトルである。

ステップＳ５において、コントローラ５０は、第１移動機構部２２を制御して天板２０を距離ｄ´だけ左右方向に移動させ、第２移動機構部２３を制御して天板２０を距離ｓ´だけIN/OUT方向に移動させ、第３移動機構部２３を制御して天板２０を距離ｈだけ上下方向に移動させる。さらに、コントローラ５０は、第４移動機構部２５を制御して天板２０をスリュー角θだけ回転させる。

このように天板２０を移動させることで、第１の実施形態と同様に、基準座標ＳＯとスキャン中心ＳＣがＸＹＺ空間において一致する。

さらに本実施形態の構成であれば、被検体Ｐが天板２０上に斜めに寝た場合であっても、被検体Ｐの姿勢を正すことなく回転部１２の回転軸ＲＡと体軸ＢＡとを一致させ、体軸ＢＡに対して垂直な断層の画像を得ることができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。
体を真っ直ぐに伸ばすことができない被検体Ｐは、体を曲げた状態で天板２０上に寝ざるを得ないことがある。このような状況の一例として、被検体Ｐが体をくの字型に曲げて、横を向いて天板２０上に寝た状態を図８に示す。この状態で、例えば天板２０を矢印Ａ２で示すIN/OUT方向に送り出しながら被検体Ｐの全身を対象としてヘリカルスキャンを実施する場合、矢印Ａ１で示す左右方向において被検体Ｐの体幅が撮影視野ＦＯＶに入らない可能性がある。

そこで本実施形態では、第１の実施形態にて開示したＸ線ＣＴシステムを応用し、天板２０上にくの字型に寝た被検体Ｐを的確にスキャンする手法を開示する。第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

ヘリカルスキャンを実施するに当たり、先ずコントローラ５０は、第１の実施形態と同様の位置合わせを行う。位置合わせにおけるコントローラ５０の処理手順は、図３に示したフローチャートと基本的に同じである。但し、ステップＳ２においてコントローラ５０が取得するスキャン対象部位情報は、被検体Ｐの全身を示すものとする。

さらにコントローラ５０は、ステップＳ３を実行する前に、図８に示すようにくの字の頂点付近を境界とした２つの体軸ＢＡ１，ＢＡ２を演算する。例えばコントローラ５０は、ステップＳ１にて記憶部５１に記憶させた３次元情報に含まれる座標群をくの字の頂点付近を境界として２つの座標群に分け、各座標群を所定のアルゴリズムに従って演算することで、それぞれ１本の直線である体軸ＢＡ１，ＢＡ２を演算する。当該アルゴリズムは、例えば各座標群について、最小二乗法等を用いて体軸を推定する構造とすることができる。

ステップＳ３において、コントローラ５０は、架台装置１寄りの体軸ＢＡ１の先端を基準座標に決定する。ステップＳ５において、コントローラ５０は、体軸ＢＡ１の先端をスキャン中心ＳＣに位置決めする。

位置決めの後、例えばオペレータＯがコンソール３を操作してスキャンの開始指示を入力する。この指示の入力に応じて、Ｘ線ＣＴシステムは、スキャン計画に従って被検体Ｐのヘリカルスキャンを開始する。

ヘリカルスキャンにおいて、コントローラ５０は、第２移動機構部２３を制御して天板２０をIN/OUT方向に所定の速度で移動させる。さらに、コントローラ５０は、体軸ＢＡ１がスキャン中心ＳＣを通るように、第１移動機構部２２及び第３移動機構部２４を制御して天板２０を左右方向及び上下方向に移動させる。このように制御すれば、天板２０は図９に示すように、体軸ＢＡ１と平行な矢印Ａ５の方向に移動する。

やがてスキャン中心ＳＣが体軸ＢＡ１の終端に到達すると、コントローラ５０は、体軸ＢＡ２がスキャン中心ＳＣを通るように、第１移動機構部２２及び第３移動機構部２４を制御して天板２０を左右方向及び上下方向に移動させる。このように制御すれば、天板２０は図１０に示すように、体軸ＢＡ２と平行な矢印Ａ６の方向に移動する。スキャン中心ＳＣが体軸ＢＡ２の終端に到達すると、コントローラ５０は、天板２０の移動を停止する。

なお、IN/OUT方向は本実施形態における主方向であり、左右方向及び上下方向は本実施形態における副方向である。

本実施形態のように、ヘリカルスキャンの過程においてスキャン中心ＳＣと被検体Ｐの体軸とが一致するように天板２０を移動させると、一般的な体型の被検体Ｐであれば、その姿勢によらず左右方向及び上下方向における体幅が常に撮影視野内に位置決めされる。したがって、くの字型に寝た被検体Ｐに対しても、的確にヘリカルスキャンを実施することができる。

なお、くの字型に限らず、より複雑な姿勢で天板２０上に寝た被検体Ｐに対しても、コントローラ５０が当該被検体Ｐの姿勢を反映した体軸ＢＡを演算するようにすれば、撮影視野から被検体Ｐが外れることなくヘリカルスキャンを実施することができる。

（変形例）
各実施形態に関するいくつかの変形例を示す。

［１］各実施形態では、医用システムの一例としてＸ線ＣＴシステムを例示した。しかしながら、各実施形態にて開示した位置合わせに関する構成を、ＰＥＴ装置やＭＲＩ装置などの他種の医用システムに適用してもよい。

［２］各実施形態では、架台装置１、寝台装置２、コンソール３、及び３次元計測装置４等の装置と独立した制御装置５により位置合わせに係る処理を実行する場合を例示した。しかしながら、位置合わせに係る処理を架台装置１、寝台装置２、コンソール３、或いは３次元計測装置４等の他の装置に実行させてもよい。この場合には、当該他の装置が制御装置として機能する。

［３］第１，第２の実施形態では、事前に作成されたスキャン計画にスキャン対象部位情報が含まれるとした。しかしながら、３次元計測装置４が生成した３次元情報に基づき、スキャン対象部位を指定する構成としてもよい。この場合、例えばコンソール３の操作パネル１１に３次元情報に基づいて生成した被検体Ｐの画像を表示し、この画像に対する操作によって、オペレータＯがスキャン対象部位を指定してもよい。或いは、オペレータＯが被検体Ｐの体表を指等で指し示した状態で３次元計測装置４に３次元情報を生成させ、この３次元情報を制御装置５等が解析して当該指し示された位置をスキャン対象部位として認識してもよい。

［４］第３の実施形態において、第２の実施形態にて開示した第４移動機構部２５を寝台装置２に設け、天板２０のスリュー移動を可能としてもよい。この場合、第２の実施形態にて説明したような回転軸ＲＡと体軸ＢＡとのずれをスリュー移動により解消する制御をヘリカルスキャンの過程で制御装置５に行わせてもよい。

［５］各実施形態において、左右方向、IN/OUT方向、及び上下方向のうち、いずれか１つ或いは２つに関してのみスキャン前の位置合わせを制御装置５が自動で行い、残りの方向への位置合わせをオペレータＯが手動で行ってもよい。また、第２の実施形態において、スリュー方向に関してのみスキャン前の位置合わせを制御装置５が自動で行い、残りの方向への位置合わせをオペレータＯが手動で行ってもよい。

［６］各実施形態において、３次元情報に基づきスキャン対象部位が撮影視野に収まるか否かを判定し、収まらないと判定した場合に撮影視野をスキャン対象部位が収まるように再設定する手段を、Ｘ線ＣＴシステムの構成要素たとえば制御装置５に設けてもよい。撮影視野は、架台装置１が備えるＸ線絞り装置を制御してＸ線管球１３が発するＸ線の照射野を変更することで調整できる。

［７］各実施形態において、左右方向、IN/OUT方向、及び上下方向に架台装置１を移動させる移動機構部を設け、制御装置５がこの移動機構部を制御して架台装置１と天板２０との相対的な位置関係を調整することにより位置合わせを行う構成としてもよい。また、第２の実施形態において、架台装置１をスリューさせる移動機構部を設け、制御装置５がこの移動機構部を制御して架台装置１と天板２０との相対的な位置関係を調整することにより回転軸ＲＡと体軸ＢＡとの位置合わせを行う構成としてもよい。

［８］Ｘ線ＣＴシステム等を用いた検査においては、天板２０上に寝た被検体Ｐの一部にシーツなどの布体を被せることがある。布体を被検体Ｐの一部に被せると、３次元計測装置４が生成する３次元情報において当該一部の形状が定まらず、位置合わせに支障が生じる虞がある。そこで、このような場合には、３次元計測装置４が生成した３次元情報にて示される被検体Ｐの頭部や両肩等の位置関係及び当該布体が被せられた部分の隆起状態等に基づいて当該布体が被せられた被検体Ｐの一部の形状を推定する処理を制御装置５に実行させてもよい。

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。

１…架台装置、２…寝台装置、３…コンソール、４…次元計測装置、５…制御装置、１０…開口部、２０…天板、２２…第１移動機構部、２３…第２移動機構部、２４…第３移動機構部、２５…第４移動機構部、ＦＯＶ…撮影視野、ＲＡ…回転軸、ＳＦ…中心面、ＳＣ…スキャン中心、ＳＯ…基準座標、ｄ，ｓ，ｈ…ギャップ、ＢＡ…体軸。

Claims (10)

1. 被検体をスキャンして当該被検体の内部形態を反映したデータを収集する架台装置と、
   被検体を載置する天板を備える寝台装置と、
   前記架台装置及び前記天板の少なくとも一方を移動させて前記架台装置と前記天板との位置関係を３次元空間内で変更する移動機構部と、
   前記天板に載置された被検体の３次元空間内における形状を計測し、当該形状を表す３次元情報を生成する計測装置と、
   前記３次元情報に基づき前記移動機構部を制御して、被検体のスキャン対象部位を前記架台装置によるスキャン位置に位置決めする制御装置と、
   を備えることを特徴とする医用システム。
2. 前記制御装置は、前記３次元情報に基づき前記スキャン対象部位と前記スキャン位置とのギャップを算出し、前記移動機構部を制御して当該ギャップが解消されるように前記架台装置と前記天板との位置関係を調整することを特徴とする請求項１に記載の医用システム。
3. 撮影視野内の被検体をスキャンして当該被検体の内部形態を反映したデータを収集する架台装置と、
   被検体を載置する天板を備える寝台装置と、
   前記架台装置及び前記天板の少なくとも一方を移動させて前記架台装置と前記天板との位置関係を３次元空間内で変更する移動機構部と、
   前記天板に載置された被検体の３次元空間内における形状を計測し、当該形状を表す３次元情報を生成する計測装置と、
   前記天板を主方向に移動させつつ前記架台装置により被検体を連続的にスキャンする過程において、前記３次元情報に基づき前記移動機構部を制御して前記主方向と異なる副方向における前記架台装置と前記天板との位置関係を調整し、被検体の前記副方向における体幅を前記撮影視野内に位置決めする制御装置と、
   を備えることを特徴とする医用システム。
4. 前記制御装置は、前記３次元情報に基づき被検体の体軸を演算し、当該体軸が前記撮影視野の中心と一致するように、前記移動機構部を制御して前記架台装置と前記天板との位置関係を前記副方向に調整することを特徴とする請求項３に記載の医用システム。
5. 前記移動機構部は、前記天板の長手方向、当該長手方向と直交する前記天板の短手方向、前記長手方向及び前記短手方向と直交する上下方向、及び、前記天板の載置面に直交する回転軸周りに前記天板を回転させるスリュー方向のうちの少なくとも１方向について前記天板を移動させることにより、前記架台装置と前記天板との位置関係を３次元空間内で変更することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１に記載の医用システム。
6. 寝台装置が備える天板に載置された被検体の３次元空間内における形状を計測して当該形状を表す３次元情報を生成する計測装置から前記３次元情報を取得する取得手段と、
   被検体をスキャンして当該被検体の内部形態を反映したデータを収集する架台装置及び前記天板の少なくとも一方を移動させて前記架台装置と前記天板との位置関係を３次元空間内で変更する移動機構部を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記取得手段が取得した前記３次元情報に基づき前記移動機構部を制御して、被検体のスキャン対象部位を前記架台装置によるスキャン位置に位置決めすることを特徴とする制御装置。
7. 前記制御手段は、前記３次元情報に基づき前記スキャン対象部位と前記スキャン位置とのギャップを算出し、前記移動機構部を制御して当該ギャップが解消されるように前記架台装置と前記天板との位置関係を調整することを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
8. 寝台装置が備える天板に載置された被検体の３次元空間内における形状を計測して当該形状を表す３次元情報を生成する計測装置から前記３次元情報を取得する取得手段と、
   撮影視野内の被検体をスキャンして当該被検体の内部形態を反映したデータを収集する架台装置及び前記天板の少なくとも一方を移動させて前記架台装置と前記天板との位置関係を３次元空間内で変更する移動機構部を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記天板を主方向に移動させつつ前記架台装置により被検体を連続的にスキャンする過程において、前記３次元情報に基づき前記移動機構部を制御して前記主方向と異なる副方向における前記架台装置と前記天板との位置関係を調整し、被検体の前記副方向における体幅を前記撮影視野内に位置決めすることを特徴とする制御装置。
9. 前記制御手段は、前記３次元情報に基づき被検体の体軸を演算し、当該体軸が前記撮影視野の中心と一致するように、前記移動機構部を制御して前記架台装置と前記天板との位置関係を前記副方向に調整することを特徴とする請求項８に記載の制御装置。
10. 前記移動機構部は、前記天板の長手方向、当該長手方向と直交する前記天板の短手方向、前記長手方向及び前記短手方向と直交する上下方向、及び、前記天板の載置面に直交する回転軸周りに前記天板を回転させるスリュー方向のうちの少なくとも１方向について前記天板を移動させることにより、前記架台装置と前記天板との位置関係を３次元空間内で変更することを特徴とする請求項６乃至９のうちいずれか１に記載の制御装置。

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