JP2015144662A - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及びｃｔ画像撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の体位での撮影が必要な検査であっても、患者自身が動かずに画像を取得可能なＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、天板、回転機構及び撮像機構を具備する。天板は、被検体を載置可能であり、傾けても前記被検体を支持可能な形状を有する。回転機構は、前記天板を、前記被検体の体軸を中心とした円周方向に回転させる。撮像機構は、前記天板に載置された被検体に関する医用画像データを、前記回転機構と連携しながら収集する。
【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及びこの装置で用いられるＣＴ画像撮像方法に関する。

従来のＸ線コンピュータ断層撮影装置において寝台の天板は、略フラットな形状になっている。寝台の駆動部は、この天板を前後及び上下に駆動させることが可能である。臨床検査において、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、天板に載置される患者の対象部位を、天板を前後及び上下に動かすことで撮影するようにしている。

ところで、従来のＸ線コンピュータ断層撮影装置は天板を前後及び上下にしか駆動できないため、胸水の検査等、複数の体位での撮影が必要な検査では、患者自身に動いてもらい、体位を変えながら対象部位を撮影する。このとき、撮影時における患者の体位は、背臥位、腹臥位、側臥位（右及び左）の４種類が基本的である。体位を変えながら撮影する場合、異なる体位間でずれが生じるため、再度位置決めスキャンを行う必要が生じたり、得られる画像に異なる体位間でずれが生じたりする可能性がある。ずれが生じる場合、生じたずれは診断の妨げになる可能性があるため、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、取得した画像間で別途位置合わせの処理を実施する必要が生じる場合がある。

特開２０１３−１７６６７４号公報

以上のように、従来のＸ線コンピュータ断層撮影装置では、複数の体位での撮影が必要な場合、患者自身に動いてもらう必要がある。また、体位を変えながら撮影すると、得られる画像にずれが生じ、診断の妨げになる可能性がある。

そこで目的は、複数の体位での撮影が必要な検査であっても、患者自身が動かずに画像を取得可能なＸ線コンピュータ断層撮影装置及びこの装置で用いられるＣＴ画像撮像方法を提供することにある。

本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、天板、回転機構及び撮像機構を具備する。天板は、被検体を載置可能であり、傾けても前記被検体を支持可能な形状を有する。回転機構は、前記天板を、前記被検体の体軸を中心とした円周方向に回転させる。撮像機構は、前記天板に載置された被検体に関する医用画像データを、前記回転機構と連携しながら収集する。

本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図である。 図１に示すＸ線コンピュータ断層撮影装置の架台及び医療用寝台装置の斜視図を示す図である。 図２に示す架台の回転を示す図である。 図２に示す架台の形状例を示す図である。 図２に示す架台の回転角の例を示す図である 図５に示す回転角で取得されたＣＴ画像に対して座標変換を施した際の図である。 図２に示す天板を回転させながらＣＴ画像を取得する際の動作を示すフローチャートである。 図２に示す天板の回転開始角度及び回転終了角度を示す図である。 図８に示す範囲の回転角度で取得されるＣＴ画像を示す図である。 図９に示すＣＴ画像に対して座標変換を施した際の図である。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わるＸ線コンピュータ断層撮影装置及びＣＴ画像撮像方法を説明する。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の構成を示す図である。図２は、図１に示すＸ線コンピュータ断層撮影装置の架台１０及び医療用寝台装置３０の斜視図を示す図である。架台１０と医療用寝台装置３０とは、例えば、ＣＴ撮影室に設置されている。投影データ発生部５０、投影画像発生部６０、再構成部７０、入力部８０及び表示機器９０は、例えば、ＣＴ撮影室に隣接する制御室等に設置されている。

図２に示すように、架台１０は、略円筒形状を有する開口部１１ａが形成された架台筐体１１を有している。

架台筐体１１の内部には、略円筒形状を有する回転リング１２が搭載されている。架台筐体１１は、回転リング１２を回転軸Ｒ１回りに回転可能に支持している。回転リング１２には、回転軸Ｒ１を挟んで対向するようにＸ線管１３とＸ線検出器１４とが取り付けられている。開口部１１ａの一部空間領域は、ＦＯＶ（field of view）に設定される。開口部１１ａには、天板３１が挿入される。回転リング１２は、回転駆動部１５からの駆動信号の供給を受けて回転軸Ｒ１回りに一定の角速度で回転する。回転駆動部１５は、架台制御部１６からの制御信号に従って回転リング１２に駆動信号を供給する。

また、架台筐体１１は、鉛直軸（図示せず）に対して傾斜可能に回転リング１２を支持している。回転リング１２は、傾斜駆動部１７からの駆動信号の供給を受けて鉛直軸に対して傾斜（チルト）する。傾斜駆動部１７は、架台制御部１６からの制御信号に従って回転リング１２に駆動信号を供給する。

図２に示すように、架台筐体１１の前面には、操作者が手で操作可能な操作パネルを有する架台操作パネル部１８が取り付けられている。架台操作パネル部１８は、架台１０及び医療用寝台装置３０を操作するための複数のスイッチを有している。架台操作パネル部１８は、操作者の利便性の向上のため、開口部１１ａを挟んで両側に設けられている。架台１０に対する操作のためのスイッチに対応する指示信号は架台制御部１６に供給され、医療用寝台装置３０に対する操作のためのスイッチに対応する指示信号は寝台制御部３４に供給される。

Ｘ線管１３は、高電圧発生部１９からの高電圧の印加とフィラメント電流の供給とを受けてＸ線を発生する。高電圧発生部１９は、架台制御部１６からの制御信号に従う高電圧をＸ線管１３に印加し、架台制御部１６からの制御信号に従うフィラメント電流をＸ線管１３に供給する。

Ｘ線検出器１４は、Ｘ線管１３から発生されたＸ線を検出する。Ｘ線検出器１４は、２次元状に配列された複数の検出素子を搭載する。各検出素子は、Ｘ線管１３からのＸ線を検出し、検出されたＸ線のエネルギーに応じた電気信号を生成する。生成された電気信号は、データ収集部（ＤＡＳ：data acquisition system）２０に供給される。

データ収集部２０は、架台制御部１６による制御に従って、Ｘ線検出器１４を介して電気信号をビュー（view）毎に収集する。データ収集部２０は、収集されたアナログの電気信号をデジタルデータに変換する。デジタルデータは、生データと呼ばれている。生データは、再構成部７０へ供給される。

架台制御部１６は、入力部８０から供給される撮像条件や撮像プロトコル及び指示信号、並びに、架台操作パネル部１８からの指示信号に従って回転駆動部１５、傾斜駆動部１７、高電圧発生部１９、データ収集部２０、及び医療用寝台装置３０の寝台制御部３４を制御する。

図２に示すように、架台１０の近傍には、医療用寝台装置３０が設置されている。医療用寝台装置３０は、天板３１、天板支持機構３２，寝台駆動部３３及び寝台制御部３４を備える。

天板３１は、天板支持機構３２により図２に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び天板３１に載置される被検体の体軸を中心とした円周方向に移動自在に支持される。なお、本実施形態においてＸ軸とは天板３１の短軸方向をいい、Ｙ軸方向とはＸ軸及びＺ軸に直交する鉛直軸方向をいい、Ｚ軸とは天板３１の長軸方向をいう。天板３１の位置は、天板３１に載置された被検体の体軸が回転リング１２の回転軸Ｒ１に一致するように決定される。天板３１は、被検体の体軸を中心とした円周方向に天板３１を傾けても、載置した被検体を支持可能な形状になっている。図２に示す例では、天板３１は、ハーフパイプ形状をとる。天板３１をハーフパイプ形状とすることで、例えば、図３に示すように天板３１を体軸を中心として回転させた場合であっても、被検体を支持することが可能となる。

なお、図２に示す例では、天板３１はハーフパイプ形状をとる場合を例に説明しているが、天板３１の形状はハーフパイプ形状に限定される訳ではなく、例えば、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、その他の形状であっても構わない。

天板支持機構３２は、天板３１をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び体軸を中心とする円周方向に移動自在に支持する。天板支持機構３２は、寝台駆動部３３からの駆動信号の供給を受けて天板３１を移動させる。

寝台駆動部３３は、寝台制御部３４からの制御信号に従って駆動信号を天板支持機構３２に供給する。寝台駆動部３３は、医療用寝台装置３０に内蔵された、サーボモータ等のモータ（動力発生装置）を含んでいる。モータは、天板３１の可動軸毎に設けられている。

寝台制御部３４は、医療用寝台装置３０の中枢として機能する。寝台制御部３４は、架台制御部１６からの制御信号、及び、架台操作パネル部１８からの指示信号に従って天板３１を移動するように寝台駆動部３３へ制御信号を供給する。

図１に示す投影データ発生部５０は、データ収集部２０から出力された生データに対して前処理を施すことで、投影データを発生する。前処理には、例えばチャンネル間の感度不均一補正処理、及び、Ｘ線強吸収体による極端な信号強度の低下又は信号脱落を補正する処理等が含まれる。投影データ発生部５０は、発生させた投影データを投影画像発生部６０又は再構成部７０へ出力する。

投影画像発生部６０は、位置決めスキャンにおいて、投影データ発生部５０により発生された投影データに基づき、投影画像を発生する。投影画像は、Ｘ線管の位置、すなわち所定のビュー角からの平面透過像に対応する。投影画像発生部６０は、発生させた投影画像を、表示機器９０へ出力する。投影画像は、例えば、スキャノ画像と称される。

再構成部７０は、本スキャンにおいて、投影データ発生部５０により発生された投影データに基づき、ＣＴ画像データを再構成する。例えば、再構成部７０は、フェルドカンプ法又はコーンビーム再構成法等を用いて再構成を実施する。

また、再構成部７０は、本スキャンにおいて、天板３１の回転角に基づき、ＣＴ画像データを、予め設定される回転角において撮像されるＣＴ画像データと同一の表示形式となるように座標変換する。例えば、図５及び図６を用いて、再構成部７０による座標変換を説明する。図５は天板３１の回転角の例を示す図であり、図６は再構成部７０による座標変換の例を示す図である。図５に示すように天板３１を回転させた場合、投影データ発生部５０及び再構成部７０により、図６の左側に示すＣＴ画像データが取得される。再構成部７０は、取得されたＣＴ画像データを、図６の右側に示すように座標変換する。再構成部７０は、ＣＴ画像データを表示機器９０に表示する。

表示機器９０は、位置決めスキャンにおいてスキャノ画像を表示する。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置を使用する医師等のユーザは、表示機器９０に表示されるスキャノ画像を参照することで、本スキャンを実施する際の撮像条件及び撮像プロトコル等を設定する。なお、本スキャンを実施する際の撮像条件及び撮像プロトコル等は、スキャノ画像を参照することに限定されない。ユーザは、スキャノ画像を参照せずに、撮像条件を編集するようにしても構わない。

また、表示機器９０は、本スキャンにおいてＣＴ画像を表示する。このとき、表示機器９０は、ＣＴ画像と共に、投影データが取得された際の天板３１の回転角に関する情報を表示する。

入力部８０は、ユーザから、撮像範囲及び回転角等が指定される撮像条件、撮像プロトコル、及び指示信号を受け付ける。なお、撮像条件には、天板３１の回転開始角度、回転終了角度及び回転速度等が含まれてもよい。入力部８０は、入力された撮像条件、撮像プロトコル、及び指示信号を、架台制御部１６へ出力する。

次に、以上のように構成されるＸ線コンピュータ断層撮影装置が、天板３１を回転させながらＣＴ画像を取得する際の動作を詳細に説明する。図７は、天板３１を回転させながらＣＴ画像を取得する際のＸ線コンピュータ断層撮影装置の動作を示すフローチャートである。図８〜図１０は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置による本スキャンを説明するための図である。なお、図７では、位置決めスキャンにより本スキャンの撮像条件等を決定する場合を例に説明するが、これに限定される訳ではない。

まず、被検体である患者を天板３１に載置する。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、天板３１に載置された患者に対して位置決めスキャンを実施する（ステップＳ７１）。位置決めスキャンにより、投影画像発生部６０でスキャノ画像が作成される。作成されたスキャノ画像は表示機器９０に表示され、医師により、撮像範囲、天板３１の回転開始角度、回転終了角度及び回転速度が含まれる撮像条件等が入力される（ステップＳ７２）。例えば、医師は、回転開始角度０度及び回転終了角度６０度を撮像条件として入力する。

Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、入力された撮像条件に従い、本スキャンを開始する（ステップＳ７３）。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、例えば図８に示す回転開始角度０度から回転終了角度６０度まで、指定される回転速度で天板３１を回転させながら、データ収集部２０により予め設定された周期で生データを収集する（ステップＳ７４）。

Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、回転開始角度から回転終了角度までの生データの収集が完了すると、収集した回転角毎の生データに基づき、回転角毎のＣＴ画像データを作成する（ステップＳ７５）。図９は、回転開始角度０度から回転終了角度６０度までの間に取得されるＣＴ画像データを示す。

Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、作成したＣＴ画像データそれぞれに対して回転角度に基づいた座標変換を行う（ステップＳ７６）。図１０は、各回転角度におけるＣＴ画像データを、回転角度０度のＣＴ画像データへ座標変換した際のＣＴ画像データを示す。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、座標変換後のＣＴ画像データを表示機器９０に表示する。

以上のように、上記実施形態では、寝台駆動部３３は、天板３１をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に加え、体軸を中心とする円周方向に移動させる。そして、天板３１は、被検体の体軸を中心とした円周方向に天板３１を傾けても、載置した被検体を支持可能な形状をとるようにしている。これにより、被検体を所定の角度に傾けた状態でのＣＴ画像を、被検体を動かさずに取得することが可能となる。つまり、被検体が動かずとも複数の体位に対応するＣＴ画像を取得することができる。また、被検体が動かなくて良いため、体位変更に伴う位置ずれが最小となり、診断能の向上や応用アプリケーションでの利用の幅が大きく拡大する。

例えば、中耳及び内耳の検査では、複数の体位で撮影した画像が必要になる場合がある。従来のＸ線コンピュータ断層撮影装置では、撮影後に再度患者に動いてもらい、必要な体位の撮影を行っている。本実施形態に関わるＸ線コンピュータ断層撮影装置によれば、複数体位での撮影において、患者の移動なく撮影が行える。これにより、位置決めスキャンの再撮影の抑制、及び、ＣＴ画像の位置ずれの最小化が可能となる。

また、本実施形態に関わるＸ線コンピュータ断層撮影装置によれば、位置決めスキャンを再度実施する必要がなくなるため、被検体の被ばく量を低減させることも可能となる。さらに、被検体の体位の変更に相当する駆動が、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置からの操作により実行されるため、被検体である患者及び検査従事者の負担を軽減させることも可能となると共に、検査時間も短縮することとなる。

また、本実施形態では、再構成部７０は、天板３１を回転させて撮像したＣＴ画像を、所定の回転角度で撮像したＣＴ画像と同一の形式で表示するように、座標変換するようにしている。これにより、表示機器９０は、異なる回転角度において取得されるＣＴ画像を、同一の形式で表示することが可能となる。このため、ユーザは、異なる回転角度で取得されるＣＴ画像間の違いを、回転角度を意識することなく、容易に把握することが可能となる。

また、本実施形態では、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、所定の範囲の回転角度が指定される場合、天板３１を回転させながら複数の回転角度における生データを取得し、取得した複数の回転角度についての生データに基づいてＣＴ画像を作成するようにしている。これにより、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、従来では撮影できなかった動態の情報を得ることが可能となる。

例えば、胸水等の検査では、複数の体位で撮影した画像が必要になる場合がある。本実施形態に関わるＸ線コンピュータ断層撮影装置によれば、連続的に天板３１を回転させながら本スキャンを実施することにより、従来のように限定された体位での撮影だけでなく、体位変化に伴う連続の情報、動態の撮影が可能となる。また、患者が移動しないため、位置ずれが最小となり、流動体等を含む部位においては純粋に対象物体の動きのみに注目することが可能となる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。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ものである。

１０…架台、１１…架台筐体、１１ａ…開口部、１２…回転リング、１３…Ｘ線管、１４…Ｘ線検出器、１５…回転駆動部、１６…架台制御部、１７…傾斜駆動部、１８…架台操作パネル部、１９…高電圧発生部、２０…データ収集部、３０…医療用寝台装置、３１…天板、３２…天板支持機構、３３…寝台駆動部、３４…寝台制御部、５０…投影データ発生部、６０…投影画像発生部、７０…再構成部、８０…入力部、９０…表示機器

Claims (5)

1. 被検体を載置可能であり、傾けても前記被検体を支持可能な形状を有する天板と、
   前記天板を、前記被検体の体軸を中心とした円周方向に回転させる回転機構と、
   前記天板に載置された被検体に関する医用画像データを、前記回転機構と連携しながら収集する撮像機構と
   を具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
2. 前記撮像機構は、前記収集した医用画像データの表示形式が、前記天板が予め設定された回転角に位置する際に収集された医用画像データの表示形式と一致するように、前記収集した医用画像データを、前記天板の回転角に基づいて変換する再構成部を備えるＸ線コンピュータ断層撮影装置。
3. 前記撮像機構は、
   前記天板を指定される範囲で連続して回転させた際に得られる、前記被検体についてのＸ線検出データを収集するデータ収集部と、
   前記Ｘ線検出データに基づき、前記範囲に含まれる複数の回転角毎に投影データを発生させる投影データ発生部と、
   前記発生させた投影データに対して再構成処理を施すことで医用画像データを発生させると共に、前記発生させた医用画像データの表示形式が、前記天板が予め設定された回転角に位置する際に収集されたＸ線検出データに基づく医用画像データの表示形式と一致するように、前記発生させた医用画像データを、前記天板の回転角を用いて変換する再構成部と
   を備える請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
4. 前記再構成部は、前記変換後の医用画像データと、前記天板の回転角とを表示部に表示させる請求項２又は３記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
5. 傾けても載置される被検体を支持可能な形状を有する天板を、指定される範囲で連続して回転させ、
   前記天板に載置される被検体を透過したＸ線を検出し、
   前記検出したＸ線についての生データを収集し、
   前記生データに基づき、前記範囲に含まれる複数の回転角毎に投影データを発生させ、
   前記発生させた投影データに対して再構成処理を施すことで医用画像データを発生させ、
   前記発生させた医用画像データの表示形式が、前記天板が予め設定された回転角に位置する際に収集された生データに基づく医用画像データの表示形式と一致するように、前記発生させた医用画像データを、前記天板の回転角を用いて変換する撮像方法。