JP2015084800A - X-ray ct apparatus, and method for controlling x-ray ct apparatus - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明の実施形態は、X線CT装置、及びX線CT装置の制御方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to an X-ray CT apparatus and a method for controlling the X-ray CT apparatus.
X線CT(Computed Tomography)装置は、X線を利用して被検体をスキャンし、収集されたデータをコンピュータにより処理することで、被検体の内部を画像化する装置である。 An X-ray CT (Computed Tomography) apparatus is an apparatus that scans a subject using X-rays and processes the collected data by a computer, thereby imaging the inside of the subject.
具体的には、X線CT装置は、被検体を中心とする円軌道に沿って、当該被検体に対しX線を異なる方向から複数回曝射する。X線CT装置は、被検体を透過したX線をX線検出器にて検出して複数の検出データを収集する。収集された複数の検出データのそれぞれは、データ収集部によりA/D変換された後、コンソール装置に送信される。コンソール装置は、当該検出データに対し前処理等を施し、投影データを作成する。そして、コンソール装置は、作成された投影データに基づく再構成処理を行い、断層画像データ、又は複数の断層画像データに基づくボリュームデータを作成する。ボリュームデータは、被検体の3次元領域に対応するCT値の3次元分布を表すデータセットである。 Specifically, the X-ray CT apparatus irradiates the subject a plurality of times from different directions along a circular orbit centered on the subject. The X-ray CT apparatus collects a plurality of detection data by detecting X-rays transmitted through a subject with an X-ray detector. Each of the collected plurality of detection data is A / D converted by the data collection unit and then transmitted to the console device. The console device performs preprocessing and the like on the detected data to create projection data. Then, the console device performs reconstruction processing based on the created projection data, and creates volume data based on tomographic image data or a plurality of tomographic image data. The volume data is a data set representing a three-dimensional distribution of CT values corresponding to a three-dimensional region of the subject.
X線CT装置は、上記ボリュームデータを任意の方向にレンダリングすることによりMPR(Multi Planar Reconstruction)表示を行うことができる。以下、ボリュームデータをレンダリングすることによりMPR表示された断面画像を「MPR画像」という場合がある。MPR画像には、たとえば、体軸に対する直交断面を示すアキシャル像や、体軸に沿って被検体を縦切りした断面を示すサジタル像や、体軸に沿って被検体を横切りした断面を示すコロナル像等がある。更には、ボリュームデータにおける任意断面の画像(オブリーク像)もMPR画像に含まれる。作成された複数のMPR画像は、たとえば、表示部等に同時に表示される。 The X-ray CT apparatus can perform MPR (Multi Planar Reconstruction) display by rendering the volume data in an arbitrary direction. Hereinafter, a cross-sectional image displayed in MPR by rendering volume data may be referred to as an “MPR image”. The MPR image includes, for example, an axial image showing a cross section orthogonal to the body axis, a sagittal image showing a cross section of the subject along the body axis, and a coronal showing a cross section taken along the body axis. There are statues. Furthermore, an arbitrary cross-sectional image (oblique image) in the volume data is also included in the MPR image. The plurality of created MPR images are simultaneously displayed on a display unit or the like, for example.
X線CT装置を用いた撮影方法の中に、CT透視(CTF:Computed Tomography Fluoroscopy)という撮影方法がある。CT透視は、被検体にX線を連続的に照射することにより、被検体の関心部位に関する画像をリアルタイムに取得する撮影方法である。CT透視では、検出データの収集レートを短くすることにより、画像がリアルタイムに作成される。CT透視は、たとえば、生検中に穿刺針の先端と検体を採取する部位との位置関係を確認する場合や、ドレナージ法を行うときのチューブの位置確認等に用いられる。なお、ドレナージ法とは、体腔内に貯まった体液をチューブ等により廃液する方法である。 As an imaging method using an X-ray CT apparatus, there is an imaging method called CT fluoroscopy (CTF: Computed Tomography Fluoroscopy). CT fluoroscopy is an imaging method in which an image related to a region of interest of a subject is acquired in real time by continuously irradiating the subject with X-rays. In CT fluoroscopy, images are created in real time by shortening the collection rate of detection data. CT fluoroscopy is used, for example, for confirming the positional relationship between the tip of a puncture needle and a part from which a specimen is collected during a biopsy, or for confirming the position of a tube when performing a drainage method. The drainage method is a method of draining body fluid accumulated in a body cavity with a tube or the like.
術者がCT透視により穿刺針の位置を確認しながら穿刺を行う場合、被検体だけでなく術者も被曝してしまい、被検体及び術者の双方の被曝量の低減が重要な課題となっている。 When an operator performs puncturing while confirming the position of the puncture needle by CT fluoroscopy, not only the subject but also the operator is exposed, and reduction of the exposure amount of both the subject and the operator is an important issue. ing.
被検体の被曝量を低減させるため、たとえば、X線CT装置のスキャン方法を制御する場合がある。このようなX線CT装置を用いたスキャン方法の一つに、被検体を中心とする円軌道のうち所定区間だけでX線曝射を行う方法がある。たとえば、ハーフスキャンと呼ばれる方法では、円軌道全体の半分に相当する180度(+ファン角)の区間でX線曝射を行う。ハーフスキャンは、フルスキャン(円軌道全体(360度)でX線曝射を行う方法)と比較してX線の曝射量の削減が可能となり、被検体の被曝量を低減する上で有効である。 In order to reduce the exposure amount of the subject, for example, the scanning method of the X-ray CT apparatus may be controlled. One scanning method using such an X-ray CT apparatus is a method of performing X-ray exposure only in a predetermined section of a circular orbit centered on the subject. For example, in a method called half scan, X-ray exposure is performed in a section of 180 degrees (+ fan angle) corresponding to half of the entire circular orbit. Half-scan enables a reduction in the amount of X-ray exposure compared to a full scan (method of performing X-ray exposure over the entire circular orbit (360 degrees)), and is effective in reducing the exposure dose of the subject. It is.
これに対して、術者の被曝量を低減させるため、たとえば、穿刺具を用いることによりX線の曝射位置から離れた位置で術者が作業できるようにしたり、術者が防護服等を着用したりする場合がある。しかしながら、この手法では、穿刺位置に近い位置で術者が作業を行う場合、術者の手や腕の部分については被曝量の低減が十分ではないという問題がある。 On the other hand, in order to reduce the exposure dose of the operator, for example, by using a puncture tool, the operator can work at a position away from the X-ray exposure position, or the operator can wear protective clothing, etc. And may wear it. However, this technique has a problem that when the surgeon performs work at a position close to the puncture position, the exposure dose is not sufficiently reduced for the hands and arms of the surgeon.
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、CT透視を行いながら穿刺を行う際の術者の被曝量を低減させることが可能な技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the exposure dose of an operator when performing a puncture while performing CT fluoroscopy. .
実施形態のX線CT装置は、被検体の周囲の円軌道に沿って回動可能に設けられたX線発生部を有し、被検体に対してX線発生部からX線を曝射することにより被検体をX線でスキャンし、検出データを取得する。X線CT装置は、算出部と、スキャン制御部とを有する。算出部は、被検体を挟んで被検体の穿刺位置に対向する円軌道上の位置をスキャン基準位置として算出する。スキャン制御部は、円軌道のうち、算出部によって算出されたスキャン基準位置を含む一部の区間でX線を曝射するようにX線発生部を制御する。
また、実施形態のX線CT装置の制御方法は、被検体の周囲の円軌道に沿って回動可能に設けられたX線発生部を有し、被検体に対してX線発生部からX線を曝射することにより被検体をX線でスキャンし、検出データを取得するX線CT装置の制御方法である。X線CT装置の制御方法は、算出ステップと、スキャン制御ステップとを有する。算出ステップでは、被検体を挟んで被検体の穿刺位置に対向する円軌道上の位置がスキャン基準位置として算出される。スキャン制御ステップでは、円軌道のうち、算出ステップにおいて算出されたスキャン基準位置を含む一部の区間でX線を曝射するようにX線発生部が制御される。
The X-ray CT apparatus of the embodiment has an X-ray generation unit that is rotatably provided along a circular orbit around the subject, and exposes the subject to X-rays from the X-ray generation unit. As a result, the subject is scanned with X-rays to obtain detection data. The X-ray CT apparatus includes a calculation unit and a scan control unit. The calculation unit calculates a position on the circular orbit facing the puncture position of the subject with the subject interposed therebetween as the scan reference position. The scan control unit controls the X-ray generation unit to emit X-rays in a part of the circular orbit including the scan reference position calculated by the calculation unit.
In addition, the control method of the X-ray CT apparatus according to the embodiment includes an X-ray generation unit that is provided to be rotatable along a circular orbit around the subject, and the X-ray generation unit performs X to X with respect to the subject. This is a control method of an X-ray CT apparatus that scans a subject with X-rays by exposing a line and acquires detection data. The control method of the X-ray CT apparatus has a calculation step and a scan control step. In the calculation step, a position on the circular orbit facing the puncture position of the subject with the subject interposed therebetween is calculated as the scan reference position. In the scan control step, the X-ray generation unit is controlled so that X-rays are exposed in a part of the circular orbit including the scan reference position calculated in the calculation step.
(第1実施形態)
図1に、第1実施形態に係るX線CT装置の構成を示す。なお、「画像」と「画像データ」は一対一に対応するので、以下の実施形態においては、これらを同一視する場合がある。また、以下の実施形態において、「X線量」と「(X線の)曝射量」とは、同一視する場合がある。この実施形態に係るX線CT装置は、穿刺中の被検体の周囲の円軌道に沿って回動可能に設けられたX線発生部を有し、穿刺が行われる穿刺位置に対し被検体を挟んで対向するスキャン基準位置を含む円軌道の一部の区間でX線を曝射するように制御する。なお、この実施形態では、円軌道の一部の区間として、円軌道全体の半分に相当する180度(+ファン角)の範囲のハーフスキャンを行う場合について説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 shows the configuration of the X-ray CT apparatus according to the first embodiment. Since “image” and “image data” correspond one-to-one, in the following embodiments, they may be regarded as the same. Further, in the following embodiments, “X-ray dose” and “(X-ray) exposure dose” may be regarded as the same. The X-ray CT apparatus according to this embodiment includes an X-ray generation unit that is rotatably provided along a circular trajectory around a subject being punctured, and the subject is placed at a puncture position where puncture is performed. Control is performed so that X-rays are exposed in a part of a circular orbit including a scan reference position facing each other. In this embodiment, a case where a half scan of a range of 180 degrees (+ fan angle) corresponding to half of the entire circular orbit is performed as a partial section of the circular orbit will be described.
<装置構成>
図1に示すように、X線CT装置1は、架台装置10と、寝台装置30と、コンソール装置40とを含んで構成されている。
<Device configuration>
As shown in FIG. 1, the X-ray CT apparatus 1 includes a
[架台装置]
架台装置10は、被検体Eに対してX線を曝射し、被検体Eを透過した当該X線の検出データ(スキャンデータ)を収集する装置である。架台装置10は、X線発生部11と、X線検出部12と、回転体(回動体)13と、高電圧発生部14と、架台駆動部15と、X線絞り部16と、絞り駆動部17と、データ収集部18とを有する。
[Mounting device]
The
X線発生部11は、X線を発生させるX線管球(たとえば、円錐状や角錐状のX線ビームを発生する真空管。図示なし)を含んで構成されている。X線発生部11は、発生したX線を被検体Eに対して曝射する。
The
X線検出部12は、複数のX線検出素子(図示なし)を含んで構成されている。X線検出部12は、被検体Eを透過したX線を検出する。具体的には、X線検出部12は、被検体Eを透過したX線の強度分布を示すX線強度分布データをX線検出素子で検出し、その検出データを電気信号として生成し、生成された電気信号を増幅した後、デジタル信号に変換して出力する。X線検出部12は、たとえば、検出素子が互いに直交する2方向(スライス方向とチャンネル方向)にそれぞれ複数配置された2次元のX線検出器(平面検出器)が用いられる。複数のX線検出素子は、たとえば、スライス方向に沿って320列設けられている。このように多列のX線検出器を用いることにより、1回転のスキャンでスライス方向に幅を有する3次元の撮影領域を撮影することができる(ボリュームスキャン)。なお、スライス方向は被検体Eの体軸方向に相当し、チャンネル方向はX線発生部11の回転方向に相当する。
The
回転体13は、X線発生部11とX線検出部12とを被検体Eを挟んで対向するよう支持する部材である。回転体13は、スライス方向に貫通した開口部13aを有する。架台装置10内において、回転体13は、所定の回動中心位置を中心とした円軌道で回動するように配置されている。この回動中心位置は、被検体Eが載置される載置空間内に設けられる。すなわち、X線発生部11及びX線検出部12は、被検体Eを中心とする円軌道(被検体Eの周囲の円軌道)に沿って回動可能に設けられている。
The rotating
高電圧発生部14は、X線発生部11に対して高電圧を印加する(以下、「電圧」とは、X線管球におけるアノード−カソード間の電圧を意味する)。X線発生部11は、当該高電圧に基づいてX線を発生させる。高電圧発生部14は、スキャン制御部44(後述)の制御に基づき、印加する高電圧の値を変更することができる。印加する高電圧の変更に伴い、X線発生部11が被検体Eに対して曝射するX線量(X線の曝射量)も変更される。
The
架台駆動部15は、回転体13を回動駆動させる。X線絞り部16は、スリット(開口)を形成し、このスリットのサイズ及び形状を変えることで、X線発生部11から出力されたX線のファン角(チャンネル方向の広がり角)とX線のコーン角(スライス方向の広がり角)とを調整する。絞り駆動部17は、X線絞り部16を駆動して、スリットのサイズ及び形状を変更する。
The
データ収集部18(DAS:Data Acquisition System)は、X線検出部12(各X線検出素子)からの検出データを収集する。そして、データ収集部18は、収集された検出データをコンソール装置40に送信する。なお、CT透視を行う場合、データ収集部18は、検出データの収集レートを短くする。
A data collection unit 18 (DAS: Data Acquisition System) collects detection data from the X-ray detection unit 12 (each X-ray detection element). Then, the
[寝台装置]
寝台装置30は、撮影対象の被検体Eを載置・移動させる装置である。寝台装置30は、寝台31と、寝台駆動部32とを備えている。寝台31は、被検体Eを載置するための寝台天板33と、寝台天板33を支持する基台34とを備えている。すなわち、被検体Eの載置空間は、寝台天板33の上部に設けられる。寝台天板33は、寝台駆動部32によって被検体Eの体軸方向及び体軸方向に直交する方向に移動することが可能となっている。これにより、寝台駆動部32は、被検体Eが載置された寝台天板33を、回転体13の開口部13aに対して挿抜させることができる。基台34は、寝台駆動部32によって寝台天板33を上下方向(被検体Eの体軸方向と直交する方向)に移動させることが可能となっている。
[Bed equipment]
The
なお、図1は、医師等の術者が、被検体Eに対し、穿刺針35を用いて穿刺を行う場合のX線CT装置の例を表す。X線CT装置1は、穿刺中の被検体Eの内部を画像化する。
FIG. 1 illustrates an example of an X-ray CT apparatus when an operator such as a doctor performs puncture on the subject E using the
[コンソール装置]
コンソール装置40は、X線CT装置1に対する操作入力に用いられる。また、コンソール装置40は、架台装置10によって収集された検出データから被検体Eの内部形態を表すCT画像データ(断層画像データやボリュームデータ)を再構成する機能等を有している。コンソール装置40は、処理部41と、特定部42と、算出部43と、スキャン制御部44と、表示制御部45と、記憶部46と、表示部47と、操作部48と、制御部49と、位置取得部50とを含んで構成されている。
[Console device]
The
処理部41は、架台装置10(データ収集部18)から送信された検出データに対して各種処理を実行する。処理部41は、前処理部41aと、再構成処理部41bと、レンダリング処理部41cとを含んで構成されている。
The
前処理部41aは、架台装置10(X線検出部12)で検出された検出データに対して対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正等の前処理を行い、投影データを作成する。
The
再構成処理部41bは、前処理部41aで作成された投影データに対し、スキャン制御部44により制御されるスキャン範囲に対応した再構成処理を行い、CT画像データ(断層画像データやボリュームデータ)を作成する。たとえば、スキャン制御部44により後述のハーフスキャンが行われる場合、再構成処理部41bは、公知のハーフ再構成処理を行う。ハーフ再構成処理は、被検体Eの周囲180度分の投影データにX線ビームのファン角度分の投影データを加えて再構成処理を行う手法である。その具体例として、ハーフ再構成処理では、被検体Eの周囲180度分の投影データに対し、この投影データを用いて複製された残りの180度分の投影データを加えて、フルスキャンにより得られた投影データに対する処理と同様の再構成処理が行われる。
The
断層画像データの再構成には、たとえば、2次元フーリエ変換法、コンボリューション・バックプロジェクション法等、任意の方法を採用することができる。ボリュームデータは、再構成された複数の断層画像データを補間処理することにより作成される。ボリュームデータの再構成には、たとえば、コーンビーム再構成法、マルチスライス再構成法、拡大再構成法等、任意の方法を採用することができる。上述のように多列のX線検出器を用いたボリュームスキャンにより、広範囲のボリュームデータを再構成することができる。また、CT透視を行う場合には、再構成処理部41bによる再構成時間が短縮される。従って、再構成処理部41bは、スキャンに対応したリアルタイムのCT画像データを作成することができる。
For reconstruction of tomographic image data, any method such as a two-dimensional Fourier transform method, a convolution / back projection method, or the like can be employed. Volume data is created by interpolating a plurality of reconstructed tomographic image data. For the reconstruction of volume data, for example, an arbitrary method such as a cone beam reconstruction method, a multi-slice reconstruction method, an expansion reconstruction method, or the like can be adopted. As described above, a wide range of volume data can be reconstructed by volume scanning using a multi-row X-ray detector. Moreover, when performing CT fluoroscopy, the reconstruction time by the
レンダリング処理部41cは、再構成処理部41bで作成されたボリュームデータに対するレンダリング処理を行う。たとえば、レンダリング処理部41cは、再構成処理部41bで作成されたボリュームデータを任意の方向にレンダリングすることによりMPR表示する(すなわち、レンダリング処理部41cは、MPR画像を作成する)。
The
特定部42は、術者によって被検体Eに対して穿刺が行われる穿刺位置を特定することができる。この実施形態では、穿刺位置は、被検体Eの体表面における穿刺針35の挿入位置に対応した位置として説明する。このような穿刺位置は、体表面から所定の距離以内の被検体Eの内部又は外部の位置であってもよい。特定部42は、穿刺針35に設けられた位置センサにより得られた検出結果に基づいて穿刺位置を特定する。
The specifying
図2に、穿刺針35の構成の概要を示す。穿刺針35は、位置センサ35aを含んで構成されている。位置センサ35aは、穿刺針35の先端部や、術者により把持される穿刺針35の把持部や、穿刺針35の先端部と把持部との間等に設けられる。位置センサ35aは、たとえば、予め設定された基準位置からの変位(変位方向、変位量)に基づいて、所定の第1の座標系における座標値に対応した位置情報を検出結果として生成する。このような位置センサ35aとして、たとえば、公知の磁気式の位置センサや光学式の位置センサ等を用いることができる。
FIG. 2 shows an outline of the configuration of the
なお、位置センサ35aは、図3に示すように、穿刺針35を保持する手段(部材)である穿刺具(たとえば、穿刺アダプタ)36に取り付けられてもよい。この場合、位置センサ35aは、穿刺具36の位置に対応した検出結果を生成する。
As shown in FIG. 3, the
たとえば、特定部42は、位置センサ35aにより得られた検出結果から予め定められた第2の座標系における座標位置を求め、この座標位置を位置センサ35aの位置として特定することができる。第2の座標系は、第1の座標系と同一の座標系とすることが可能である。そして、特定部42は、位置センサ35aの取り付け位置を穿刺位置として、その位置情報を生成する。すなわち、特定部42は、位置センサ35aが取り付けられた穿刺針35又は穿刺具36の位置を穿刺位置とみなすことにより穿刺位置を特定する。
For example, the specifying
なお、特定部42は、位置センサ35aにより得られた検出結果に基づいて、被検体Eの体表面における穿刺針35の挿入位置を穿刺位置として特定するようにしてもよい。また、特定部42は、位置センサ35aにより得られた検出結果を繰り返し取得し、取得される毎にその検出結果に基づいて穿刺位置を特定することも可能である。特定部42により特定された穿刺位置の位置情報は、制御部49に送られる。
The specifying
算出部43には、特定部42によって特定された穿刺位置の位置情報が制御部49から送られる。算出部43は、穿刺位置の位置情報に基づき、スキャン範囲を設定するためのスキャン基準位置を算出する。この実施形態では、算出部43は、特定部42によって特定された穿刺位置に対して被検体Eを挟んで対向する円軌道上の位置をスキャン基準位置として算出する。すなわち、算出部43は、位置センサ35aにより得られた検出結果に基づいてスキャン基準位置を算出するということができる。
Position information of the puncture position specified by the specifying
この実施形態に係る算出部43は、座標変換部43aと、スキャン基準位置算出部43bとを含んで構成されている。
The
座標変換部43aは、特定部42によって特定された穿刺位置(座標値)を、円軌道の座標系(第3の座標系)に変換する。「円軌道の座標系」とは、回転体13の回動に伴いX線発生部11が描く軌道である。すなわち、円軌道の座標系とは、回転体13(架台装置10)の座標系を意味する。
The coordinate
スキャン基準位置算出部43bは、座標変換部43aによって座標変換された穿刺位置と、回転体13が回動する円軌道の回動中心位置とに基づいて、スキャン基準位置を算出する。その具体例として、スキャン基準位置算出部43bは、特定部42によって特定された穿刺位置と円軌道の回動中心位置とを通る直線が円軌道と交差する位置をスキャン基準位置として算出する。より詳細には、スキャン基準位置算出部43bは、特定部42によって特定された穿刺位置を始点に円軌道の回動中心位置を通る直線が円軌道と交差する位置をスキャン基準位置として算出する。
The scan reference
図4及び図5に、特定部42及び算出部43(座標変換部43a及びスキャン基準位置算出部43b)の処理の説明図を示す。図4及び図5の各々は、被検体E及び回転体13(X線発生部11)の断面図を模式的に表したものである。ここでは、回転体13(架台装置10)と被検体Eとは、それぞれ異なる座標系(回転体13の座標系:XYZ、被検体Eの座標系:xyz)を有しているとする。X方向は、回転体13の横方向を示す。Y方向は、回転体13の縦方向を示す。x方向は、被検体Eの横方向(コロナル方向)を示す。y方向は、被検体Eの縦方向(サジタル方向)を示す。なお、以下の説明では、Z(z)方向(被検体Eの体軸方向)の位置は考慮しないものとするが、Z(z)方向の位置を含めて穿刺位置の特定や座標変換等を行うことも可能である。
4 and 5 are explanatory diagrams of processing of the specifying
まず、特定部42は、第1の座標系における位置センサ35aの取り付け位置の座標位置から第2の座標系における穿刺位置Pの座標値(x0,y0)を特定する(図4参照)。ここでは、穿刺位置Pとして、穿刺針35の所定の位置に取り付けられた位置センサ35aの位置が座標値として特定されたものとする。
First, the identifying
座標変換部43aは、座標値(x0,y0)を回転体13の座標系に変換し、第3の座標系における座標値(X0,Y0)を得る(図5参照)。なお、座標変換(移動、回転等)については、公知の手法を用いることができる。
The coordinate
スキャン基準位置算出部43bは、穿刺位置PとX線発生部11が移動する円軌道Cの回動中心位置C0とから、円軌道C上のスキャン基準位置Scを算出する。その具体例として、スキャン基準位置算出部43bは、穿刺位置Pの座標値(X0,Y0)と回動中心位置C0の座標値(Xc,Yc)とを通る直線Lが円軌道Cと交差する位置をスキャン基準位置Scとして算出する(図5参照)。
Scanning reference
スキャン制御部44は、X線スキャンに関する各種動作を制御する。たとえば、スキャン制御部44は、X線発生部11に対して高電圧を印加させるよう高電圧発生部14を制御する。スキャン制御部44は、回転体13を回動駆動(回転駆動)させるよう架台駆動部15を制御する。スキャン制御部44は、X線絞り部16を動作させるよう絞り駆動部17を制御する。スキャン制御部44は、寝台31を移動させるよう寝台駆動部32を制御する。
The
また、スキャン制御部44は、円軌道Cのうち、スキャン基準位置Scを含む一部の区間CsでX線を曝射するように、高電圧発生部14を介してX線発生部11を制御する。すなわち、「X線発生部」は、高電圧発生部14を含む概念である。
Further, the
更に、スキャン制御部44は、設定部44aを含んで構成されている。設定部44aは、スキャン基準位置Scが中間位置となるように円軌道Cの一部の区間Csを設定する。一部の区間Csの中間位置となるようにスキャン基準位置Scを設定することにより、穿刺位置に近い術者の手や腕の部分の被曝量を確実に低減させることが可能となる。更に、穿刺針の穿刺状態(角度、方向性)や穿刺針と注目対象との位置関係の把握が容易になるように、CT透視により得られる画質を確保し易くなる。また、この実施形態に係るスキャン制御部44(設定部44a)は、円軌道Cの一部の区間Csとしてハーフスキャンの範囲を設定する。これにより、公知のハーフスキャンによる被検体Eに対する被曝量の低減に加えて、術者の手や腕の部分の被曝量の低減が可能となる。特に、ハーフスキャンに対応するハーフ再構成処理を用いることにより、被曝量の低減及び画質の確保の双方を両立させることが可能となる。
Further, the
その具体例として、設定部44aは、予め設定されたハーフスキャンの範囲(180度+ファン角。以下、ファン角については省略して述べる)の中間位置がスキャン基準位置Scとなるようにスキャン範囲を設定する。
As a specific example, the
図6に、設定部44aにより設定されるハーフスキャンの範囲の説明図を示す。図6は、被検体E及び回転体13(X線発生部11)の断面図を模式的に表したものである。ハーフスキャンが180度の範囲で行われる場合、設定部44aは、図6に示すように、スキャン基準位置Scから±90度の範囲を一部の区間Csとして設定する。これにより、スキャン制御部44は、設定された一部の区間CsでX線を曝射するようにX線発生部11(高電圧発生部14)を制御することができる。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a half scan range set by the
表示制御部45は、画像表示に関する各種制御を行う。たとえば、レンダリング処理部41cにより作成されたMPR画像(アキシャル像、サジタル像、コロナル像、オブリーク像)等を表示部47に表示させる制御を行う。表示制御部45がMPR画像を複数表示させることにより、たとえば、穿刺針の穿刺状態(角度、方向性)や穿刺針と注目対象との位置関係をより把握し易くなる。
The
記憶部46は、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等の記憶装置によって構成される。記憶部46は、検出データや投影データ、或いは再構成処理後のCT画像データ等を記憶する。
The memory |
表示部47は、LCD(Liquid Crystal Display)やCRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ等の任意の表示デバイスによって構成される。たとえば、表示部47には、ボリュームデータをレンダリング処理して得られるMPR画像が表示される。
The
操作部48は、コンソール装置40に対する各種操作を行う入力デバイスとして用いられる。操作部48は、たとえばキーボード、マウス、トラックボール、ジョイスティック等により構成される。また、操作部48として、表示部47に表示されたGUI(Graphical User Interface)を用いることも可能である。
The
位置取得部50は、位置センサ35aにより得られた検出結果を取得する。位置取得部50は、有線又は無線の伝送路を介して、位置センサ35aからの検出結果を取得することが可能である。位置取得部50により取得された位置センサ35aの検出結果は、制御部49に送られる。制御部49に送られた位置センサ35aの検出結果は、特定部42に送られる。
The
制御部49は、架台装置10、寝台装置30およびコンソール装置40の動作を制御することによって、X線CT装置1の全体制御を行う。たとえば、制御部49は、スキャン制御部44を制御することで、架台装置10に対して、たとえば予備スキャン及びメインスキャンを実行させ、検出データを収集させる。また、制御部49は、処理部41を制御することで、検出データに対する各種処理(前処理、再構成処理、MPR処理等)を行わせる。或いは、制御部49は、表示制御部45を制御することで、記憶部46に記憶された画像データ等に基づき、CT画像を表示部47に表示させる。
The
この実施形態において、特定部42は「特定部」の一例であり、算出部43は「算出部」の一例であり、スキャン制御部44は「スキャン制御部」の一例であり、位置センサ35aは「位置検出手段」の一例である。
In this embodiment, the specifying
<動作>
次に、この実施形態に係るX線CT装置1の動作について説明する。
<Operation>
Next, the operation of the X-ray CT apparatus 1 according to this embodiment will be described.
図7に、この実施形態に係るX線CT装置1の動作フローの一例を示す。ここでは、X線CT装置1が、被曝量低減モード又は通常モードのうち、指定された動作モードで動作可能であるものとする。被曝量低減モードでは、X線CT装置1が、位置センサ35aにより特定された穿刺位置に対応するスキャン基準位置Scを求めた後、ハーフスキャンによるCT透視を行う。通常モードでは、X線CT装置1は、フルスキャンによるCT透視を行う。
FIG. 7 shows an example of an operation flow of the X-ray CT apparatus 1 according to this embodiment. Here, it is assumed that the X-ray CT apparatus 1 can operate in a designated operation mode in the exposure dose reduction mode or the normal mode. In the exposure reduction mode, the X-ray CT apparatus 1 obtains the scan reference position Sc corresponding to the puncture position specified by the
(S01)
X線CT装置1は、動作モードの指定を受け付ける。制御部49は、操作部48を介して動作モードが指定されたか否かを監視する。操作部48を介して動作モードが指定されたとき、X線CT装置1の動作はS02に移行する。
(S01)
The X-ray CT apparatus 1 receives an operation mode designation. The
(S02)
制御部49は、操作部48を介して指定された動作モードが被曝量低減モードであるか、通常モードであるかを判定する。指定された動作モードが通常モードであると判定されたとき(S02:N)、X線CT装置1の動作はS03に移行する。一方、指定された動作モードが被曝量低減モードであると判定されたとき(S02:Y)、X線CT装置1の動作はS04に移行する。
(S02)
The
(S03)
X線CT装置1は、フルスキャンでCT透視を開始する。CT透視が開始されると、X線CT装置1は、フルスキャンで被検体Eに対してX線スキャンを行い、複数の断層画像データを作成する。すなわち、X線発生部11は、被検体Eに対してX線を曝射する。X線検出部12は、被検体Eを透過したX線を検出する。X線検出部12で検出されたX線に基づく検出データは、データ収集部18で収集され、処理部41(前処理部41a)に送られる。前処理部41aは、取得された検出データに対して、対数変換処理等の前処理を行い、投影データを作成する。作成された投影データは、制御部49の制御に基づき、再構成処理部41bに送られる。再構成処理部41bは、作成された投影データに基づいて、複数の断層画像データを作成する。また、再構成処理部41bは、複数の断層画像データを補間処理することによりボリュームデータを作成することができる。このようなCT透視の終了に伴い、X線CT装置1は、一連の動作を終了する(エンド)。
(S03)
The X-ray CT apparatus 1 starts CT fluoroscopy with a full scan. When CT fluoroscopy is started, the X-ray CT apparatus 1 performs an X-ray scan on the subject E with a full scan, and creates a plurality of tomographic image data. That is, the
(S04)
位置取得部50は、位置センサ35aにより得られた検出結果を取得する。この検出結果は、制御部49を介して、特定部42に送られる。特定部42は、制御部49から送られた検出結果に基づいて穿刺位置を特定する。
(S04)
The
(S05)
算出部43は、S04において特定された穿刺位置に対し被検体Eを挟んで対向する円軌道C上の位置をスキャン基準位置として算出する。すなわち、座標変換部43aは、S04において特定された穿刺位置(座標値)を円軌道Cの座標系に変換する。スキャン基準位置算出部43bは、座標変換部43aにより座標変換された穿刺位置からスキャン基準位置Scを算出する。この実施形態では、スキャン基準位置算出部43bは、図4及び図5で説明したようにスキャン基準位置Scを算出する。S05は、「算出ステップ」の一例である。
(S05)
The
(S06)
設定部44aは、S05において算出されたスキャン基準位置Scがその中間位置となるように一部の区間Csを設定する。この実施形態では、設定部44aは、スキャン基準位置Scから±90度の範囲が一部の区間Csとなるようにハーフスキャンの範囲を設定する。
(S06)
The
(S07)
スキャン制御部44は、S04において設定された一部の区間CsでX線を曝射するようX線発生部11(高電圧発生部14)を制御する。つまり、スキャン制御部44は、CT透視を開始する。
(S07)
The
CT透視が開始されると、X線CT装置1は、ハーフスキャンで被検体Eに対してX線スキャンを行い、複数の断層画像データを作成する。すなわち、X線発生部11は、被検体Eに対してX線を曝射する。X線検出部12は、被検体Eを透過したX線を検出する。X線検出部12で検出されたX線に基づく検出データは、データ収集部18で収集され、処理部41(前処理部41a)に送られる。前処理部41aは、取得された検出データに対して、対数変換処理等の前処理を行い、投影データを作成する。作成された投影データは、制御部49の制御に基づき、再構成処理部41bに送られる。再構成処理部41bは、作成された投影データに基づいて、公知のハーフ再構成処理により複数の断層画像データを作成する。また、再構成処理部41bは、複数の断層画像データを補間処理することによりボリュームデータを作成することができる。S07は、「スキャン制御ステップ」の一例である。このようなCT透視の終了に伴い、X線CT装置1は、一連の動作を終了する(エンド)。
When CT fluoroscopy is started, the X-ray CT apparatus 1 performs X-ray scanning on the subject E by half scanning, and creates a plurality of tomographic image data. That is, the
ボリュームデータが作成されると、レンダリング処理部41cは、作成されたボリュームデータに対してレンダリング処理を施し、MPR画像を作成することができる。
When the volume data is created, the
なお、この実施形態において、位置センサ35aが穿刺針35に取り付けられている場合(図2参照)、特定部42は、別の検出手段により検出された穿刺針35の向き及び深さ方向の位置と予め認識されている穿刺針35の形状とに基づいて、位置センサ35aの取り付け位置から被検体Eの体表面における穿刺位置を特定するようにしてもよい。また、位置センサ35aが穿刺具36に取り付けられている場合(図3参照)、特定部42は、予め認識されている穿刺具36の形状に基づいて、位置センサ35aの取り付け位置から被検体Eの体表面における穿刺位置を特定するようにしてもよい。すなわち、特定部42は、穿刺針35又は穿刺具36に取り付けられた位置センサ35aにより得られた検出結果に基づいて、穿刺位置を特定するようにしてもよい。
In this embodiment, when the
この場合、算出部43には、特定部42によって特定された穿刺位置の位置情報が制御部49から送られる。算出部43は、穿刺位置の位置情報に基づき、スキャン範囲を設定するためのスキャン基準位置を算出する。
In this case, the position information of the puncture position specified by the specifying
また、処理部41、特定部42、算出部43、スキャン制御部44、表示制御部45、及び制御部49は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphic Processing Unit)、又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の図示しない処理装置と、ROM、RAM、又はHDD(Hard Disc Drive)等の図示しない記憶装置とによって構成されていてもよい。記憶装置には、処理部41の機能を実行するための処理プログラムが記憶されている。また、記憶装置には、特定部42の機能を実行するための特定部処理用プログラムが記憶されている。また、記憶装置には、算出部43の機能を実行するための算出部処理用プログラムが記憶されている。また、記憶装置には、スキャン制御部44の機能を実行するためのスキャン制御プログラムが記憶されている。また、記憶装置には、表示制御部45の機能を実行するための表示制御プログラムが記憶されている。また、記憶装置には、制御部49の機能を実行するための制御プログラムが記憶されている。CPU等の処理装置が、記憶装置に記憶されている各プログラムを実行することで各部の機能が実行される。
The
<作用・効果>
この実施形態の作用及び効果について説明する。
<Action and effect>
The operation and effect of this embodiment will be described.
この実施形態のX線CT装置1は、被検体Eの周囲の円軌道Cに沿って回動可能に設けられたX線発生部11を有し、被検体Eに対してX線発生部11からX線を曝射することにより被検体EをX線でスキャンし、検出データを取得する。X線CT装置1は、算出部43と、スキャン制御部44とを有する。算出部43は、被検体Eを挟んで被検体Eの穿刺位置Pに対向する円軌道C上の位置をスキャン基準位置Scとして算出する。スキャン制御部44は、円軌道Cのうち、算出部43によって算出されたスキャン基準位置Scを含む一部の区間CsでX線を曝射するようにX線発生部11を制御する。
The X-ray CT apparatus 1 according to this embodiment includes an
このように、算出部43は、被検体Eを挟んで穿刺位置Pに対向する円軌道C上の位置をスキャン基準位置Scとして算出する。スキャン制御部44は、算出部43によって算出されたスキャン基準位置Scを受けて、スキャン基準位置Scを含む一部の区間CsでX線を曝射するようにX線発生部11を制御する。すなわち、この実施形態におけるX線CT装置1において、X線発生部11は、穿刺位置Pに対し被検体Eを介してX線を曝射することになるため、曝射されたX線は被検体Eにより吸収される。これにより、穿刺位置に近い術者の手や腕の部分の被曝量を低減させることが可能となる。
In this way, the
(第1実施形態の変形例)
第1実施形態では、穿刺位置を特定するために穿刺針35又は穿刺具36に位置センサ35aが取り付けられた場合について説明したが、第1実施形態はこれに限定されるものではない。この変形例では、位置センサ35aが、穿刺を行う術者の手又は腕に取り付けられるものとする。
(Modification of the first embodiment)
In the first embodiment, the case where the
この変形例に係るX線CT装置の構成は、第1実施形態におけるX線CT装置1の構成と同様である。また、この変形例に係るX線CT装置の動作は、術者の手又は腕に取り付けられた位置センサ35aにより得られた検出結果を用いる点を除いて第1実施形態におけるX線CT装置1の動作や構成と同様である。以下、この変形例に係るX線CT装置について、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
The configuration of the X-ray CT apparatus according to this modification is the same as the configuration of the X-ray CT apparatus 1 in the first embodiment. The operation of the X-ray CT apparatus according to this modified example uses the detection result obtained by the
図8に、この変形例に係るX線CT装置の動作説明図を示す。図8は、設定部44aにより設定されるハーフスキャンの範囲の説明図を示す。図8において、図6と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。 FIG. 8 is an operation explanatory diagram of the X-ray CT apparatus according to this modification. FIG. 8 is an explanatory diagram of a half-scan range set by the setting unit 44a. 8, parts similar to those in FIG. 6 are given the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
この変形例に係る特定部42は、術者の腕に取り付けられた位置センサ35aにより得られた検出結果に基づいて、第1の座標系における位置センサ35aの取り付け位置の座標位置から第2の座標系における穿刺位置Pとして位置センサ35aの位置の座標値(x0,y0)を特定する。なお、特定部42は、被検体Eに対して穿刺針35による穿刺が行われる位置P´を、位置センサ35aにより得られた検出結果から算出し、この位置P´を穿刺位置Pとして算出するようにしてもよい。
Based on the detection result obtained by the
この変形例に係る座標変換部43aは、座標値(x0,y0)を回転体13の座標系に変換し、図8に示すように第3の座標系における座標値(X0,Y0)を得る。なお、座標変換(移動、回転等)については、公知の手法を用いることができる。
The coordinate
この変形例に係るスキャン基準位置算出部43bは、穿刺位置PとX線発生部11が移動する円軌道Cの回動中心位置C0とから、円軌道C上のスキャン基準位置Scを算出する。その具体例として、スキャン基準位置算出部43bは、穿刺位置Pの座標値(X0,Y0)と回動中心位置C0の座標値(Xc,Yc)とを通る直線Lが円軌道Cと交差する位置をスキャン基準位置Scとして算出する。
Scanning reference
被曝量低減モードがハーフスキャンで行われる場合、この変形例に係る設定部44aは、スキャン基準位置Scから±90度の範囲を一部の区間Csとして設定する。これにより、スキャン制御部44は、設定された一部の区間CsでX線を曝射するようにX線発生部11(高電圧発生部14)を制御することができる。
When the exposure reduction mode is performed by half scanning, the
以上のように、この変形例に係る算出部43は、穿刺を行う術者の身体の位置を穿刺位置Pとみなしてスキャン基準位置Scを算出することができる。また、この変形例に係る算出部43は、穿刺を行う術者の身体に取り付けられた位置センサ35aにより得られた検出結果に基づいて、スキャン基準位置Scを算出することができる。
As described above, the
なお、この変形例では、穿刺を行う術者の腕に位置センサ35aが取り付けられた場合について説明したが、これに限定されるものではない。この変形例に係る位置センサ35aは、穿刺を行う術者の手等の他の身体の部分に取り付けられてもよい。
In addition, although this modification demonstrated the case where the
<作用・効果>
この変形例に係るX線CT装置では、算出部43は、穿刺を行う術者の身体の位置を穿刺位置Pとしてスキャン基準位置Scを算出することができる。
<Action and effect>
In the X-ray CT apparatus according to this modification, the
このように、たとえば、特定部42により穿刺を行う術者の身体の位置が特定されると、算出部43は、特定された位置を穿刺位置Pとしてスキャン基準位置Scを算出する。スキャン制御部44は、円軌道Cのうち、算出部43によって算出されたスキャン基準位置Scを含む一部の区間CsでX線を曝射するようにX線発生部11を制御する。すなわち、この変形例に係るX線CT装置において、X線発生部11は、穿刺位置Pに対し被検体Eを介してX線を曝射することになるため、曝射されたX線は被検体Eにより吸収される。これにより、CT透視を行いながら、穿刺位置に近い術者の手や腕の部分の被曝量を低減させることが可能となる。
Thus, for example, when the position of the body of the surgeon performing the puncture is specified by the specifying
また、この変形例に係るX線CT装置は、穿刺を行う術者の身体に取り付けられた位置検出手段(たとえば、位置センサ35a)により得られた検出結果に基づいて、穿刺位置Pを特定する特定部42を含むことができる。算出部43は、特定部42によって特定された穿刺位置Pに対して、スキャン基準位置Scを算出する。
Further, the X-ray CT apparatus according to this modification specifies the puncture position P based on the detection result obtained by the position detection means (for example, the
このように、特定部42は、穿刺を行う術者の身体の位置から穿刺位置Pを特定する。算出部43は、特定部42により特定された穿刺位置Pに対し被検体Eを挟んで対向する円軌道C上の位置をスキャン基準位置Scとして算出する。この変形例に係るX線CT装置において、X線発生部11は、穿刺位置Pに対し被検体Eを介してX線を曝射することになるため、曝射されたX線は被検体Eにより吸収される。これにより、CT透視を行いながら、穿刺位置に近い術者の手や腕の部分の被曝量を低減させることが可能となる。
In this manner, the specifying
(第2実施形態)
第1実施形態又はその変形例では、穿刺針35等に取り付けられた位置センサ35aにより得られた検出結果を用いて穿刺位置を特定する場合について説明したが、位置センサ35aを用いることなく穿刺位置を特定することが可能である。第2実施形態では、予備スキャン等により事前に取得された穿刺中の被検体Eの穿刺位置を含むボリュームデータに基づいて穿刺位置Pが特定される。
(Second Embodiment)
In the first embodiment or the modification thereof, the case where the puncture position is specified using the detection result obtained by the
図9に、第2実施形態に係るX線CT装置の構成を示す。図9において、図1と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。この実施形態に係るX線CT装置では、特定部が、ボリュームデータに基づいて穿刺位置を特定し、算出部が、特定された穿刺位置に対し被検体Eを挟んで対向する円軌道C上の位置をスキャン基準位置Scとして算出する。以下、第2実施形態におけるX線CT装置について、第1実施形態との相違点を中心に説明する。 FIG. 9 shows a configuration of an X-ray CT apparatus according to the second embodiment. 9, parts that are the same as those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted as appropriate. In the X-ray CT apparatus according to this embodiment, the specifying unit specifies the puncture position based on the volume data, and the calculation unit is on the circular orbit C facing the subject E with respect to the specified puncture position. The position is calculated as the scan reference position Sc. Hereinafter, the X-ray CT apparatus according to the second embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment.
<装置構成>
図9に示すように、第2実施形態に係るX線CT装置1aは、架台装置10と、寝台装置30と、コンソール装置40aとを含んで構成されている。
<Device configuration>
As shown in FIG. 9, the X-ray CT apparatus 1a according to the second embodiment includes a
コンソール装置40aの構成が第1実施形態に係るコンソール装置40の構成と異なる主な点は、位置取得部50が省略された点と、特定部42に代えて特定部42aが設けられた点と、制御部49に代えて制御部49aが設けられた点である。
The main differences between the configuration of the
第1実施形態に係る制御部49は、位置センサ35aにより得られた検出結果を用いた穿刺位置の特定制御を行う。これに対し、制御部49aは、ボリュームデータに基づく穿刺位置の特定制御を行う。その他の制御について、制御部49aは、制御部49と同様の制御を行う。
The
第2実施形態では、穿刺位置の特定に先立って、被検体Eに対して予備スキャンを行うことにより、被検体Eの穿刺位置を含むボリュームデータが事前に作成される。特定部42aは、このボリュームデータに基づいて穿刺位置を特定することができる。その具体例として、特定部42aは、得られたボリュームデータ内のボクセル群のうち、穿刺針35を示すボクセルと被検体Eの体表面を示すボクセルとを特定する。このとき、特定部42aは、CT値に基づいて、穿刺針35を示すボクセルと被検体Eの体表面を示すボクセルとを特定することができる。そして、特定部42aは、特定された穿刺針35を示すボクセルと被検体Eの体表面を示すボクセルとから、被検体Eの体表面における穿刺位置を示すボクセルを特定する。たとえば、特定部42aは、穿刺針35を示すボクセルを順番に追跡することにより被検体Eの体表面における穿刺針35を示すボクセルを特定し、特定されたボクセルを、穿刺位置を示すボクセルとして採用することができる。
In the second embodiment, volume data including the puncture position of the subject E is created in advance by performing a preliminary scan on the subject E prior to specifying the puncture position. The specifying
<動作>
次に、この実施形態に係るX線CT装置1aの動作について説明する。
<Operation>
Next, the operation of the X-ray CT apparatus 1a according to this embodiment will be described.
図10に、この実施形態に係るX線CT装置1aの動作フローの一例を示す。ここでは、X線CT装置1aが、被曝量低減モード又は通常モードのうち、指定された動作モードで動作可能であるものとする。被曝量低減モードでは、X線CT装置1aが、予備スキャンを行い、予備スキャンにより得られたボリュームデータに基づいて特定された穿刺位置に対応するスキャン基準位置Scを求めた後、ハーフスキャンによるCT透視を行う。通常モードでは、X線CT装置1aは、フルスキャンによるCT透視を行う。 FIG. 10 shows an example of an operation flow of the X-ray CT apparatus 1a according to this embodiment. Here, it is assumed that the X-ray CT apparatus 1a is operable in a designated operation mode in the exposure dose reduction mode or the normal mode. In the exposure reduction mode, the X-ray CT apparatus 1a performs a preliminary scan, obtains a scan reference position Sc corresponding to the puncture position specified based on the volume data obtained by the preliminary scan, and then performs a CT by half scan. Perform fluoroscopy. In the normal mode, the X-ray CT apparatus 1a performs CT fluoroscopy with a full scan.
(S11)
まず、X線CT装置1aは、動作モードの指定を受け付ける。制御部49aは、操作部48を介して動作モードが指定された否かを監視する。操作部48を介して動作モードが指定されたとき、X線CT装置1aの動作はS12に移行する。
(S11)
First, the X-ray CT apparatus 1a accepts designation of an operation mode. The
(S12)
制御部49aは、操作部48を介して指定された動作モードが被曝量低減モードであるか、通常モードであるかを判定する。指定された動作モードが通常モードであると判定されたとき(S12:N)、X線CT装置1aの動作はS13に移行する。一方、指定された動作モードが被曝量低減モードであると判定されたとき(S12:Y)、X線CT装置1aの動作はS14に移行する。
(S12)
The
(S13)
X線CT装置1aは、S03と同様に、フルスキャンでCT透視を行い、ボリュームデータを作成する。このようなCT透視の終了に伴い、X線CT装置1aは、一連の動作を終了する(エンド)。
(S13)
As in S03, the X-ray CT apparatus 1a performs CT fluoroscopy with a full scan and creates volume data. With the completion of such CT fluoroscopy, the X-ray CT apparatus 1a ends a series of operations (end).
(S14)
X線CT装置1aは、予備スキャンを行う。予備スキャンでは、円軌道全体(360度)でX線曝射が行われる。具体的には、スキャン制御部44の制御により、X線発生部11は、被検体Eに対して円軌道全体でX線を曝射する。
(S14)
The X-ray CT apparatus 1a performs a preliminary scan. In the preliminary scan, X-ray exposure is performed on the entire circular orbit (360 degrees). Specifically, under the control of the
(S15)
X線CT装置1aのX線検出部12は、被検体Eを透過したX線を検出し、その検出データを取得する。X線検出部12によって検出された検出データは、データ収集部18で収集され、処理部41(前処理部41a)に送られる。
(S15)
The
(S16)
X線CT装置1aは、S15において得られた検出データに基づいて投影データを作成する。具体的には、前処理部41aは、S15で得られた検出データに対して、対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正等の前処理を行うことにより、投影データを作成する。作成された投影データは、制御部49aの制御に基づき、再構成処理部41bに送られる。
(S16)
The X-ray CT apparatus 1a creates projection data based on the detection data obtained in S15. Specifically, the
(S17)
X線CT装置1aは、S16において作成された投影データに基づいてボリュームデータを作成する。具体的には、再構成処理部41bは、S16において作成された投影データに基づいて、複数の断層画像データを作成する。そして、再構成処理部41bは、複数の断層画像データを補間処理することによりボリュームデータを作成する。
(S17)
The X-ray CT apparatus 1a creates volume data based on the projection data created in S16. Specifically, the
(S18)
特定部42aは、S17において作成されたボリュームデータに基づいて、上記したように穿刺位置を特定する。
(S18)
The
(S19)
算出部43は、S18において特定された穿刺位置に対し被検体Eを挟んで対向する円軌道C上の位置をスキャン基準位置として算出する。すなわち、座標変換部43aは、S18において特定された穿刺位置(座標値)を円軌道Cの座標系に変換する。スキャン基準位置算出部43bは、座標変換部43aにより座標変換された穿刺位置からスキャン基準位置Scを算出する。この実施形態では、スキャン基準位置算出部43bは、第1実施形態又はその変形例と同様にスキャン基準位置Scを算出する。S19は、「算出ステップ」の一例である。
(S19)
The
(S20)
設定部44aは、S19において算出されたスキャン基準位置Scがその中間位置となるように一部の区間Csを設定する。この実施形態では、設定部44aは、スキャン基準位置Scから±90度の範囲が一部の区間Csとなるようにハーフスキャンの範囲を設定する。
(S20)
The
(S21)
スキャン制御部44は、S20において設定された一部の区間CsでX線を曝射するようにX線発生部11(高電圧発生部14)を制御する。つまり、スキャン制御部44は、S07と同様に、CT透視を行い、ボリュームデータを作成する。S21は、「スキャン制御ステップ」の一例である。このようなCT透視の終了に伴い、X線CT装置1aは、一連の動作を終了する(エンド)。
(S21)
The
なお、特定部42a及び制御部49aもまた、たとえば、CPU、GPU、又はASIC等の図示しない処理装置と、ROM、RAM、又はHDD等の図示しない記憶装置とによって構成されていてもよい。記憶装置には、特定部42aの機能を実行するための特定部処理用プログラムが記憶されている。また、記憶装置には、制御部49aの機能を実行するための制御プログラムが記憶されている。CPU等の処理装置が、記憶装置に記憶されている各プログラムを実行することで各部の機能を実行する。
The specifying
<作用・効果>
この実施形態の作用及び効果について説明する。
<Action and effect>
The operation and effect of this embodiment will be described.
この実施形態のX線CT装置1aは、特定部42aを含むことができる。特定部42aは、検出データから作成された投影データを再構成処理することにより得られたボリュームデータに基づいて穿刺位置を特定する。算出部43は、特定部42aによって特定された穿刺位置に対して、スキャン基準位置Scを算出する。スキャン制御部44は、円軌道Cのうち、算出部43によって算出されたスキャン基準位置Scを含む一部の区間CsでX線を曝射するようにX線発生部11を制御する。これにより、CT透視を行いながら、穿刺位置に近い術者の手や腕の部分の被曝量を低減させることが可能となる。また、穿刺位置を特定するための位置センサや位置取得部等のハードウェアを不要にすることができる。更に、ボリュームデータにより穿刺位置を正確に特定することも可能となる。
The X-ray CT apparatus 1a of this embodiment can include a specifying
(第3実施形態)
第1実施形態又はその変形例や第2実施形態では、位置センサ35aにより得られた検出結果を用いて穿刺位置を特定したり、ボリュームデータに基づいて穿刺位置を特定したりする場合について説明したが、これに限定されるものではない。第3実施形態では、指定手段としての操作部48を介して穿刺位置が指定される。
(Third embodiment)
In the first embodiment or the modified example and the second embodiment, the case where the puncture position is specified using the detection result obtained by the
図11に、第3実施形態に係るX線CT装置の構成を示す。図11において、図1と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。この実施形態に係るX線CT装置では、操作部48を介して指定された穿刺位置を用いて、算出部が、被検体Eを挟んで対向する円軌道C上の位置をスキャン基準位置Scとして算出する。以下、第3実施形態におけるX線CT装置について、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
FIG. 11 shows the configuration of an X-ray CT apparatus according to the third embodiment. In FIG. 11, the same parts as those in FIG. In the X-ray CT apparatus according to this embodiment, using the puncture position designated via the
<装置構成>
図11に示すように、第3実施形態に係るX線CT装置1bは、架台装置10と、寝台装置30と、コンソール装置40bとを含んで構成されている。
<Device configuration>
As shown in FIG. 11, the
コンソール装置40bの構成が第1実施形態に係るコンソール装置40の構成と異なる主な点は、特定部42及び位置取得部50が省略された点と、制御部49に代えて制御部49bが設けられた点である。
The main difference between the configuration of the
第1実施形態に係る制御部49は、位置センサ35aにより得られた検出結果を用いた穿刺位置の特定制御を行う。これに対し、制御部49bは、操作部48を介して指定された穿刺位置に対するスキャン基準位置Scの算出制御を行う。その他の制御について、制御部49bは、制御部49と同様の制御を行う。
The
<動作>
次に、この実施形態に係るX線CT装置1bの動作について説明する。
<Operation>
Next, the operation of the
図12に、この実施形態に係るX線CT装置1bの動作フローの一例を示す。ここでは、X線CT装置1bが、被曝量低減モード又は通常モードのうち、指定された動作モードで動作可能であるものとする。被曝量低減モードでは、X線CT装置1bが、操作部48を介して指定された穿刺位置に対応するスキャン基準位置Scを求めた後、ハーフスキャンによるCT透視を行う。通常モードでは、X線CT装置1bは、フルスキャンによるCT透視を行う。
FIG. 12 shows an example of an operation flow of the
(S31)
X線CT装置1bは、動作モードの指定を受け付ける。制御部49bは、操作部48を介して動作モードが指定された否かを監視する。操作部48を介して動作モードが指定されたとき、X線CT装置1bの動作はS32に移行する。
(S31)
The
(S32)
制御部49bは、操作部48を介して指定された動作モードが被曝量低減モードであるか、通常モードであるかを判定する。指定された動作モードが通常モードであると判定されたとき(S32:N)、X線CT装置1bの動作はS33に移行する。一方、指定された動作モードが被曝量低減モードであると判定されたとき(S32:Y)、X線CT装置1bの動作はS34に移行する。
(S32)
The
(S33)
X線CT装置1bは、S03と同様に、フルスキャンでCT透視を開始する。CT透視の終了に伴い、X線CT装置1bは、一連の動作を終了する(エンド)。
(S33)
As in S03, the
(S34)
X線CT装置1bは、穿刺位置の指定を受け付ける。制御部49bは、操作部48を介して穿刺位置が指定されたか否かを監視する。操作部48を介して穿刺位置が指定されたとき、X線CT装置1bの動作はS35に移行する。
(S34)
The
(S35)
算出部43は、S34において指定された穿刺位置に対し被検体Eを挟んで対向する円軌道C上の位置をスキャン基準位置として算出する。すなわち、座標変換部43aは、S34において指定された穿刺位置(座標値)を円軌道Cの座標系に変換する。スキャン基準位置算出部43bは、座標変換部43aにより座標変換された穿刺位置からスキャン基準位置Scを算出する。この実施形態では、スキャン基準位置算出部43bは、第1実施形態又はその変形例と同様にスキャン基準位置Scを算出する。なお、操作部48を介して指定される穿刺位置は、円軌道Cの座標系における座標値であってもよい。この場合、座標変換部43aによる座標変換を行う必要がなくなる。S35は、「算出ステップ」の一例である。
(S35)
The
(S36)
設定部44aは、S35において算出されたスキャン基準位置Scがその中間位置となるように一部の区間Csを設定する。この実施形態では、設定部44aは、スキャン基準位置Scから±90度の範囲が一部の区間Csとなるようにハーフスキャンの範囲を設定する。
(S36)
The
(S37)
スキャン制御部44は、S36において設定された一部の区間CsでX線を曝射するようX線発生部11(高電圧発生部14)を制御する。つまり、スキャン制御部44は、CT透視を開始する。
(S37)
The
CT透視が開始されると、X線CT装置1bは、S07と同様に、ハーフスキャンで被検体Eに対してX線スキャンを行い、複数の断層画像データを作成する。S37は、「スキャン制御ステップ」の一例である。CT透視の終了に伴い、X線CT装置1bは、一連の動作を終了する(エンド)。
When CT fluoroscopy is started, the
なお、制御部49bもまた、たとえば、CPU、GPU、又はASIC等の図示しない処理装置と、ROM、RAM、又はHDD等の図示しない記憶装置とによって構成されていてもよい。記憶装置には、制御部49bの機能を実行するための制御プログラムが記憶されている。CPU等の処理装置が、記憶装置に記憶されている各プログラムを実行することで各部の機能を実行する。
The
<作用・効果>
この実施形態の作用及び効果について説明する。
<Action and effect>
The operation and effect of this embodiment will be described.
この実施形態のX線CT装置1bでは、算出部43は、指定手段(たとえば、操作部48)により指定された穿刺位置に対して、スキャン基準位置Scを算出することができる。スキャン制御部44は、円軌道Cのうち、算出部43によって算出されたスキャン基準位置Scを含む一部の区間CsでX線を曝射するようにX線発生部11を制御する。これにより、CT透視を行いながら、穿刺位置に近い術者の手や腕の部分の被曝量を低減させることが可能となる。また、穿刺位置を特定するための位置センサや位置取得部等のハードウェアを不要にすることができる。
In the
(その他)
上記の実施形態において、特定部による穿刺位置の特定方法として、位置センサやボリュームデータを利用する方法について説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、特定部は、撮影手段としてのカメラにより撮影された画像を画像処理することにより穿刺位置を特定するようにしてもよい。たとえば、特定部は、穿刺位置と予め決められた複数の基準位置とを含む範囲をカメラにより撮影することで得られた画像から、カメラ位置を逆算し、その後、穿刺位置の3次元座標位置を推定し、この位置を穿刺位置として特定するようにしてもよい。なお、穿刺位置として、穿刺針、穿刺具、又は術者の手や腕をカメラで撮影して、これらの位置を特定するようにしてもよい。或いは、特定部は、カメラにより撮影された画像から、予め設定された被検体Eの体表面の領域や穿刺針の形状等を用いて穿刺位置を特定するようにしてもよい。また、特定部は、予め決められた位置及び向きに設定されたカメラにより撮影された画像内の基準となる距離を用いて、穿刺位置を特定するようにしてもよい。
(Other)
In the above embodiment, the method of using a position sensor or volume data has been described as the method for specifying the puncture position by the specifying unit. However, the method is not limited to this. For example, the specifying unit may specify the puncture position by performing image processing on an image taken by a camera as a photographing unit. For example, the specifying unit reversely calculates a camera position from an image obtained by photographing a range including a puncture position and a plurality of predetermined reference positions with a camera, and then calculates a three-dimensional coordinate position of the puncture position. The position may be estimated and specified as the puncture position. In addition, as a puncture position, a puncture needle, a puncture device, or an operator's hand or arm may be photographed with a camera to specify these positions. Alternatively, the specifying unit may specify the puncture position from the image taken by the camera using a preset area on the body surface of the subject E, the shape of the puncture needle, and the like. Further, the specifying unit may specify the puncture position using a reference distance in an image captured by a camera set to a predetermined position and orientation.
また、上記の実施形態において、円軌道の一部の区間として、円軌道全体の半分に相当する180度(+ファン角)の区間でX線曝射を行うハーフスキャンを例に説明したが、スキャンの範囲はこれに限定されるものではない。スキャンの範囲は、必要とされる画質が得られる程度の範囲でよい。 In the above embodiment, as an example, a half scan in which X-ray exposure is performed in a section of 180 degrees (+ fan angle) corresponding to half of the entire circular orbit as a part of the circular orbit, The range of scanning is not limited to this. The range of scanning may be a range that can obtain the required image quality.
また、上記の実施形態において、穿刺位置の変更が検出されたときにスキャンの範囲を変更することで、穿刺中にリアルタイムでスキャン範囲を変更することにより被曝量の低減を図るX線CT装置を提供することが可能である。 In the above embodiment, an X-ray CT apparatus that reduces the exposure amount by changing the scan range in real time during puncture by changing the scan range when a change in the puncture position is detected. It is possible to provide.
また、上記の実施形態において、X線CT装置は、X線発生部11及びX線検出部12が設けられ回動可能に構成された回転体13を有するものとして説明したが、これに限定されない。X線CT装置は、リング状に多数の検出素子がアレイされ、X線管が被検体の周囲を回転するタイプのものであってもよい。
In the above-described embodiment, the X-ray CT apparatus has been described as having the rotating
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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1、1a、1b X線CT装置
10 架台装置
11 X線発生部
12 X線検出部
13 回転体
14 高電圧発生部
15 架台駆動部
16 X線絞り部
17 絞り駆動部
18 データ収集部
30 寝台装置
32 寝台駆動部
33 寝台天板
34 基台
35 穿刺針
35a 位置センサ
36 穿刺具
40、40a、40b コンソール装置
41 処理部
41a 前処理部
41b 再構成処理部
41c レンダリング処理部
42、42a 特定部
43 算出部
43a 座標変換部
43b スキャン基準位置算出部
44 スキャン制御部
44a 設定部
45 表示制御部
46 記憶部
47 表示部
48 操作部
49、49a、49b 制御部
50 位置取得部
C 円軌道
Cs 一部の区間
E 被検体
P 穿刺位置
Sc スキャン基準位置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記被検体を挟んで前記被検体の穿刺位置に対向する前記円軌道上の位置をスキャン基準位置として算出する算出部と、
前記円軌道のうち、前記算出部によって算出された前記スキャン基準位置を含む一部の区間で前記X線を曝射するように前記X線発生部を制御するスキャン制御部と
を含むことを特徴とするX線CT装置。 An X-ray generation unit is provided so as to be rotatable along a circular orbit around the subject, and the subject is exposed to X-rays by exposing the subject to X-rays from the X-ray generation unit. An X-ray CT apparatus that scans with a line and acquires detection data,
A calculation unit that calculates a position on the circular orbit facing the puncture position of the subject across the subject as a scan reference position;
A scan control unit that controls the X-ray generation unit so as to expose the X-ray in a part of the circular orbit including the scan reference position calculated by the calculation unit. X-ray CT apparatus.
前記穿刺位置と前記円軌道の回動中心位置とを通る直線が前記円軌道と交差する位置を前記スキャン基準位置として算出することを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。 The calculation unit includes:
The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein a position where a straight line passing through the puncture position and a rotation center position of the circular orbit intersects the circular orbit is calculated as the scan reference position.
前記算出部によって算出された前記スキャン基準位置が中間位置となる前記一部の区間で前記X線を曝射するように前記X線発生部を制御することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のX線CT装置。 The scan control unit
The X-ray generation unit is controlled so as to expose the X-rays in the partial section in which the scan reference position calculated by the calculation unit is an intermediate position. 2. The X-ray CT apparatus according to 2.
前記算出部によって算出された前記スキャン基準位置を含む区間でハーフスキャンを行うことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のX線CT装置。 The scan control unit
The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein a half scan is performed in a section including the scan reference position calculated by the calculation unit.
指定手段により指定された前記穿刺位置に対して、前記スキャン基準位置を算出することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のX線CT装置。 The calculation unit includes:
The X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the scan reference position is calculated with respect to the puncture position designated by a designation means.
穿刺針、穿刺具、又は穿刺を行う術者の身体の位置を前記穿刺位置として前記スキャン基準位置を算出することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のX線CT装置。 The calculation unit includes:
The X-ray according to any one of claims 1 to 4, wherein the scan reference position is calculated using a puncture needle, a puncture tool, or a position of an operator performing puncture as the puncture position. CT device.
前記算出部は、
前記特定部によって特定された前記穿刺位置に対して、前記スキャン基準位置を算出することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のX線CT装置。 Based on the detection result obtained by the position detection means attached to the body of the puncture needle, the puncture tool, or the operator performing the puncture, including a specifying unit for specifying the puncture position,
The calculation unit includes:
The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the scan reference position is calculated with respect to the puncture position specified by the specifying unit.
前記算出部は、
前記特定部によって特定された前記穿刺位置に対して、前記スキャン基準位置を算出することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のX線CT装置。 Including a specifying unit that specifies the puncture position based on volume data obtained by reconstructing projection data created from the detection data;
The calculation unit includes:
The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the scan reference position is calculated with respect to the puncture position specified by the specifying unit.
前記被検体を挟んで前記被検体の穿刺位置に対向する前記円軌道上の位置をスキャン基準位置として算出する算出ステップと、
前記円軌道のうち、前記算出ステップにおいて算出された前記スキャン基準位置を含む一部の区間で前記X線を曝射するように前記X線発生部を制御するスキャン制御ステップと
を含むことを特徴とするX線CT装置の制御方法。 An X-ray generation unit is provided so as to be rotatable along a circular orbit around the subject, and the subject is exposed to X-rays by exposing the subject to X-rays from the X-ray generation unit. A method for controlling an X-ray CT apparatus that scans with a line and acquires detection data,
A calculation step of calculating a position on the circular orbit facing the puncture position of the subject across the subject as a scan reference position;
A scan control step of controlling the X-ray generation unit so as to expose the X-rays in a part of the circular orbit including the scan reference position calculated in the calculation step. A control method for the X-ray CT apparatus.
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