JP2015029541A - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スキャン条件の設定に必要なスキャノ画像を効率的に得ることが可能なＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することが可能となる。【解決手段】実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、被検体に照射されるＸ線を発生するＸ線管を具備する。実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線管から発生され、被検体を透過したＸ線を検出する複数の検出素子列が被検体の体軸方向に沿って配列されたＸ線検出器を具備する。実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、複数の検出素子列のうちユーザによって指定された被検体の体軸方向に対する視線の角度に対応する検出素子列の出力データに基づいて、当該視線の角度に応じた被検体に関するスキャノ画像を生成する生成手段を具備する。【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置に関する。

一般的に、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置と表記）は、Ｘ線で被検体をスキャンすることによって当該被検体の断層像（診断画像）を撮影することができる装置である。

ところで、Ｘ線ＣＴ装置において被検体の断層像の撮影を開始する際には、スキャン計画を立案する必要がある。このスキャン計画においては、スキャノ画像を利用してスキャンの開始位置や停止位置等の各種スキャン条件が設定される。なお、スキャノ画像は、Ｘ線管及びＸ線検出器の回転を停止した状態で被検体が載置される天板を当該被検体の体軸方向に移動させながら行われるスキャノ撮影により得られる被検体の平面透過像である。

また、上記したスキャン計画時においては、上記したスキャン条件を適切に設定するために、例えば被検体の正面及び側面からのスキャノ画像を３次元情報としてユーザに提示するのが一般的である。

特開２００４−２９８２４７号公報

しかしながら、上記したスキャン計画時において正面及び側面からのスキャノ画像を提示する場合には、２回のスキャン（スキャノ撮影）が必要となる。このように２回のスキャンを行うことは、検査時間が長くなるため効率的ではなく、更に、体動の影響を受けやすい、被検体の被曝量が増加するという点で好ましくない。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、スキャン条件の設定に必要なスキャノ画像を効率的に得ることが可能なＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。

実施形態によれば、各種スキャン条件の設定に必要なスキャノ画像を得るためにスキャノ撮影を行うＸ線コンピュータ断層撮影装置が提供される。

実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、被検体に照射されるＸ線を発生するＸ線管を具備する。

実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、前記Ｘ線管から発生され、前記被検体を透過したＸ線を検出する複数の検出素子列が前記被検体の体軸方向に沿って配列されたＸ線検出器を具備する。

実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、前記複数の検出素子列のうちユーザによって指定された前記被検体の体軸方向に対する視線の角度に対応する検出素子列からの出力データに基づいて、当該視線の角度に応じた前記被検体に関するスキャノ画像を生成する生成手段を具備する。

実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図。 図１に示すＸ線検出器１２の構成を概略的に説明するための図。 Ｘ線管球とＸ線検出器１２との位置関係を説明するための図。 本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるスキャノ撮影時の処理手順を示すフローチャート。 図４のステップＳ２において算出される視線の角度θに対応するＸ線検出器１２上の位置とステップＳ３において特定される２つの検出素子列とについて説明するための図。

以下、図面を参照して、実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置と表記）の構成を示す。

図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置は、被検体に関する投影データを収集するために構成された架台（ガントリ）１と、当該架台１の制御及び画像再構成等の各種信号処理に必要な複数のモジュールを収容する操作卓（コンソール）２とを有する。

架台１は、Ｘ線管装置１１、Ｘ線検出器１２、データ収集装置（ＤＡＳ：Data Acquisition System）１３及びＸ線制御・高電圧発生装置１４を備える。

Ｘ線管装置１１及びＸ線検出器１２は、回転駆動されるリング状のフレーム（以下、回転フレームと表記）に搭載される。つまり、Ｘ線管装置１１及びＸ線検出器１２は、架台１において回転可能に支持されている。また、Ｘ線管装置１１及びＸ線検出器１２は、撮影時に被検体が挿入される撮影領域Ｓを挟んで対向する。

Ｘ線管装置１１は、Ｘ線を発生するＸ線管（球）を有する。このＸ線管は、例えば陰極及び陽極を有し、当該Ｘ線管の陰極−陽極間には管電圧が印加され、またＸ線管の陰極のフィラメントにはフィラメント電流が供給される。このような管電圧の印加及びフィラメント電流の供給により、Ｘ線管の陽極の例えばタングステン等のターゲットからＸ線が発生する。

Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管から発生され、撮影領域Ｓに挿入された被検体を透過したＸ線を検出する。なお、Ｘ線検出器１２は、２次元状に配列された複数の検出素子を搭載する。例えば、複数の検出素子は、上記した回転フレームの回転軸を中心とした円弧に沿って配列される。この円弧に沿う検出素子の配列方向はチャンネル方向と呼ばれる。チャンネル方向に沿って配列された複数の検出素子は、検出素子列と呼ばれる。また、複数の検出素子列は、回転フレームの回転軸に沿う列方向（つまり、被検体の体軸方向）に沿って配列される。これらの各検出素子は、Ｘ線管から発生されたＸ線を検出し、当該検出されたＸ線のカウントを含む出力データを、データ収集装置１３に供給する。

データ収集装置１３は、Ｘ線検出器１２をからの出力データを収集する。データ収集装置１３によって収集されたデータ（投影データ）は、操作卓２に供給される。

Ｘ線制御・高電圧発生装置１４は、高電圧発生部及びＸ線制御部（図示せず）を含む。高電圧発生部は、Ｘ線管からＸ線を発生させるために当該Ｘ線管に印加される管電圧を発生する。

Ｘ線制御部は、例えばユーザ（操作者）によって設定されたスキャン条件等に応じて高電圧発生部を制御することによってＸ線の発生を制御する。

操作卓２は、操作者がスキャン条件等を入力するための操作部２１と、操作者による設定されたスキャン条件に従って装置全体を制御してスキャンを実行するための制御部２２と、データ収集装置１３によって収集されたデータに基づいて被検体の断面に関する画像（断層像）を再構成する再構成部２３とを備える。

なお、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置おいて、例えばユーザが各種スキャン条件を設定する際（つまり、スキャン計画時）には、スキャノ画像（スキャノグラム）を得るためのスキャノ撮影が行われる。なお、スキャノ撮影は、Ｘ線管装置１１（Ｘ線管）及びＸ線検出器１２の回転を停止した状態で被検体が載置される天板（図示せず）を当該被検体の体軸方向に移動させながら行われる。このスキャノ撮影が行われることによって得られるスキャノ画像は被検体の平面透過像である。ユーザは、このようなスキャノ画像に基づいて各種スキャン条件を設定することができる。

上記した操作卓２に備えられている再構成部２３は、このようなスキャノ撮影時には、Ｘ線検出器１２において被検体の体軸方向に沿って配列された複数の検出素子列のうちユーザによって指定された被検体の体軸方向に対する視線の角度に対応する検出素子列の出力に基づいて、当該視線の角度に応じた被検体に関するスキャノ画像を生成する。

以下、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるスキャノ撮影時の動作について説明する。ここでは、上記したＸ線検出器１２として、図２に示すようにＳＷ（ｍｍ）×Ｎｓｅｇ（列）、Ｍｃｈ（チャネル）のＸ線検出器が使用されているものとして説明する。つまり、Ｘ線検出器１２は、複数の検出素子１００を搭載しており、チャンネル方向に沿って配列された複数の検出素子からなる検出素子列１１０が体軸方向に複数（ここでは、Ｎ列）配列されているものとする。なお、ＳＷは、体軸方向の検出素子の幅（素子幅）である。ここでは、説明の便宜のために図２に示すようなＸ線検出器１２が使用されるものとして説明するが、他の構成（構造）のＸ線検出器１２が使用されても構わない。

また、Ｘ線管球（Ｘ線管装置１１）とＸ線検出器１２との位置関係は、図３に示す通りであり、当該Ｘ線管球とＸ線検出器１２との距離はＦＤＤであるものとする。

なお、上記したＸ線検出器１２（に搭載される検出素子等）の構成及びＸ線管球とＸ線検出器１２との距離等に関する情報は、操作卓２（に備えられる再構成部２３）内部に予め保持されているものとする。

ここで、図４は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるスキャノ撮影時の処理手順を示すフローチャートである。

まず、データ収集装置１３は、スキャノ撮影におけるＸ線検出器１２に搭載される各検出素子からの出力データ（Ｘ線のカウント）を収集する（ステップＳ１）。なお、スキャノ撮影は、上記したようにＸ線管装置１１及びＸ線検出器１２の回転を停止した状態で被検体が載置される天板を当該被検体の体軸方向に移動させながら行われる。データ収集装置１３によって収集されたデータ（以下、収集データと表記）は、操作卓２に備えられる再構成部２３に供給される。再構成部２３では、この収集データに基づいてスキャノ画像が生成される。

このようにデータ収集装置１３から供給された収集データに基づいてスキャノ画像が生成される際、ユーザは、操作卓２に備えられている操作部２１を介して、被検体の体軸方向に対する視線の角度を指定することができる。以下の説明においては、ユーザによって指定された視線の角度を視線の角度θと称する。なお、視線の角度θとして指定し得る値の範囲は、上記したＸ線検出器１２の構成やＸ線管球とＸ線検出器１２との距離ＦＤＤ等によって予め定められているものとする。

ここで、再構成部２３は、視線の角度θに対応するＸ線検出器１２上の位置ＳｅｇＰｏｓを算出する（ステップＳ２）。この位置ＳｅｇＰｏｓは、ＳｅｇＰｏｓ＝ＦＤＤ＊ｓｉｎθ／ＳＷによって算出される。

次に、再構成部２３は、Ｘ線検出器１２において被検体の体軸方向に配列されている複数の検出素子列のうち、算出された位置ＳｅｇＰｏｓに隣接する少なくとも２つの検出素子列を特定する（ステップＳ３）。

なお、算出されたＳｅｇＰｏｓに隣接する少なくとも２つの検出素子列をＳｅｇ１及びＳｅｇ２とすると、Ｓｅｇ１はＳｅｇ１＝ｃｅｉｌ（ＳｅｇＰｏｓ）によって特定され、Ｓｅｇ２はＳｅｇ２＝ｆｌｏｏｒ（ＳｅｇＰｏｓ）によって特定される。

次に、再構成部２３は、算出された位置ＳｅｇＰｏｓでのＸ線のカウント２０３を算出する（ステップＳ４）。

ここで、位置ＳｅｇＰｏｓ（つまり、視線の角度θに対応するＸ線検出器１２上の位置）でのＸ線のカウントは、図５に示すように、当該位置ＳｅｇＰｏｓに隣接する２つの検出素子列（つまり、ステップＳ３において特定されたＳｅｇ１及びＳｅｇ２）からの出力データ（Ｘ線のカウント）２０１及び２０２に基づいて補完演算を行うことにより算出される。具体的には、位置ＳｅｇＰｏｓでのＸ線のカウントは、次式（１）から算出される。

この式（１）において、Ｒａｙ＿ＩｎｔｅｒＰは、位置ＳｅｇＰｏｓでのＸ線のカウントを表す。また、Ｒａｙ（Ｓｅｇ，ｚ）は、天板（寝台）位置ｚでの検出素子列Ｓｅｇによって検出されたＸ線のカウントを表す。このＲａｙ（Ｓｅｇ，ｚ）は、上記した収集データから取得可能である。

なお、このＲａｙ＿ＩｎｔｅｒＰは、Ｃｈ毎に算出される。これにより、位置ＳｅｇＰｏｓでの検出素子列からの出力データに相当するデータを得ることができる。また、Ｒａｙ＿ＩｎｔｅｒＰは、天板の位置毎に算出される。

次に、再構成部２３は、上記したように算出されたＲａｙ＿ＩｎｔｅｒＰ（つまり、ユーザによって指定された視線の角度θに対応するＸ線検出器１２上の位置ＳｅｇＰｏｓでのＸ線のカウント）に基づいて、当該視線の角度θに投影されたスキャノ画像用のデータを生成する（ステップＳ５）。

再構成部２３は、生成されたスキャノ画像用のデータに基づいて、視線の角度θに応じた被検体に関するスキャノ画像を表示する（ステップＳ６）。ユーザは、このように表示されたスキャノ画像を参照して各種スキャン条件等を設定することができる。

ここで、ユーザは、ステップＳ６において表示されたスキャノ画像のみではスキャン条件を適切に設定できないような場合には、例えば操作部２１を介して、上記した視線の角度θを変更する旨の指示をすることができる。

このように視線の角度θの変更指示がユーザによってされた場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、上記したステップＳ２に戻って処理が繰り返される。すなわち、この場合には、例えばユーザによって指定された変更後の視線の角度θ´に基づいて上記したステップＳ２〜Ｓ６の処理が実行される。

一方、スキャン条件の設定が完了し、視線の角度θを変更指示がユーザによってされない場合（ステップＳ７のＮＯ）、処理は終了される。

なお、ステップＳ３において算出された位置ＳｅｇＰｏｓによって１つの検出素子列が特定できる場合には、ステップＳ４の処理を省略し、当該検出素子列の出力データに基づいてスキャノ画像用のデータが生成されても構わない。

上記したように本実施形態においては、Ｘ線検出器１２において被検体の体軸方向に沿って配列された複数の検出素子列のうちユーザによって指定された被検体の体軸方向に対する視線の角度に対応する検出素子列からの出力データに基づいて、当該視線の角度に応じた被検体に関するスキャノ画像を生成する構成により、スキャン条件の設定に必要なスキャノ画像を効率的に得ることが可能となる。

また、本実施形態においては、ユーザによって指定された視線の角度を変更し、当該変更された視線の角度に対応する検出素子列からの出力データに基づいて、当該視線の角度に応じた被検体に関するスキャノ画像を生成することにより、当該視線の角度の変更毎にスキャノ画像が更新されるため、ユーザが上下に視線を動かしているかのようにスキャノ画像（スキャノグラム）を観察することが可能となる。これによれば、例えば側面からのスキャノ像を観察することなく被検体内部の臓器等の重なり等を把握することが可能となるため、適切なスキャン条件を設定することができる。

すなわち、本実施形態においては、複数回のスキャノ撮影を行うことなく、１度のスキャノ撮影によって被検体の体軸方向の様々な角度のスキャノ画像（３次元情報）を効率的に参照できるため、より効率的にスキャン計画を立案することが可能となる。

なお、本実施形態において、複数の異なる視点（視線の角度）毎のスキャノ画像を同時に生成することによって、当該スキャノ画像を３次元画像として表示する構成とすることも可能である。すなわち、このような構成によれば、ユーザは、例えば３Ｄディスプレイでのスキャノ画像の観察が可能となる。なお、ユーザによる視線の角度の指定がなくても自動的に複数の異なる視線の角度毎にスキャノ画像を生成して３次元表示を行うような構成とすることも可能である。

また、本実施形態においては、ユーザによって指定された視線の角度に対応するＸ線検出器１２上の位置に隣接する２つの検出素子列からの出力データに基づいてスキャノ画像（のデータ）が生成されるものとして説明したが、例えば４つの検出素子列からの出力データ等をソースとする補完演算を行うことによりユーザによって指定された視線の角度に応じたスキャノ画像のデータが生成されても構わない。

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。

１…架台、２…操作卓、１１…Ｘ線管装置、１２…Ｘ線検出器、１３…データ収集装置、１４…Ｘ線制御・高電圧発生装置、２１…操作部、２２…制御部、２３…再構成部。

Claims (5)

1. 各種スキャン条件の設定に必要なスキャノ画像を得るためにスキャノ撮影を行うＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
   被検体に照射されるＸ線を発生するＸ線管と、
   前記Ｘ線管から発生され、前記被検体を透過したＸ線を検出する複数の検出素子列が前記被検体の体軸方向に沿って配列されたＸ線検出器と、
   前記複数の検出素子列のうちユーザによって指定された前記被検体の体軸方向に対する視線の角度に対応する検出素子列からの出力データに基づいて、当該視線の角度に応じた前記被検体に関するスキャノ画像を生成する生成手段と
   を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
2. 前記生成手段は、
   前記ユーザによって指定された視線の角度、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との間の距離及び前記複数の検出素子列の体軸方向の素子幅に基づいて、前記ユーザによって指定された視線の角度に応じた前記Ｘ線検出器上の位置を特定する第１の特定手段と、
   前記特定された位置に隣接する少なくとも２つの検出素子列を特定する第２の特定手段と、を含み、
   前記第２の特定手段によって特定された少なくとも２つの検出素子列からの出力データに基づいて、前記スキャノ画像を生成する、
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
3. 前記検出素子列の出力データは、Ｘ線のカウントを含み、
   前記生成手段は、
   前記第１の特定手段によって特定された位置、前記第２の特定手段によって特定された少なくとも２つの検出素子列からの出力データに含まれるＸ線のカウント及び前記第２の特定手段によって特定された複数の検出素子列の位置に基づいて、前記第１の特定手段によって特定された位置でのＸ線のカウントを算出する算出手段を更に含み、
   前記算出されたＸ線のカウントに基づいて前記スキャノ画像を生成する、
   ことを特徴とする請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
4. 表示手段を更に具備し、
   前記生成手段は、前記スキャノ画像を、複数の異なる視線の角度毎に生成し、
   前記表示手段は、前記複数の異なる視線の角度毎に生成された前記スキャノ画像を３次元画像として表示する、
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
5. 前記ユーザによって指定された視線の角度を変更する変更手段を更に具備し、
   前記生成手段は、前記変更された視線の角度に対応する検出素子列からの出力データに基づいて、当該視線の角度に応じた前記スキャノ画像を生成する、
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。

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