JP2015181639A

JP2015181639A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2015181639A
Application number: JP2014059461A
Authority: JP
Inventors: 智美鹿子木; Tomomi Kaneki; 創石井; So Ishii
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2015-10-22

Abstract

【課題】呼吸サイクルにおいて術者の都合に合せた所望のタイミングでX線CT画像を撮影する。【解決手段】被検体に取り付けた呼吸センサの呼吸波形情報を取得する呼吸情報取得部111と、呼吸情報取得部111から得た被検体の呼吸波形情報、X線CT画像又は操作のためのコマンド画面を切り替えて表示する掲示部110と、を備え、システム制御部124は、前記被検体の呼吸波形情報とフットスイッチ108によるX線照射／非照射に基づきX線制御部109にX線管101のX線照射を制御する。【選択図】図2

Description

本願発明は、X線CT装置に係り、特に被検体又は術者へのX線の無効被曝を低減する技術に関するものである。

従来のX線CT装置では、概ね次のステップで被検体の呼吸同期撮影が行われていた。

呼吸検出部が被検体の呼吸タイミングを指示する音声などの呼吸ガイド信号に従って前記被検体に呼吸動作をさせながら前記被検体の呼吸運動の検出信号を検出する。呼吸サイクルフィードバック部が前記検出信号から前記被検体の呼吸サイクルを計算し、前記呼吸サイクルに基づいた前記呼吸ガイド信号を前記被検体にフィードバックする。スキャンパラメータ発生部が前記呼吸サイクルに基づいてスキャンパラメータを変更する。スキャン制御部が変更された前記スキャンパラメータに従って前記被検体へのスキャナのスキャンを制御する。これによって、X線CT装置のスキャン中の被検体の呼吸サイクルがX線CT画像の撮影開始当初の呼吸サイクルよりずれてしまった場合でも、前記被検体のX線CT画像に生じる偽画像(アーチファクト)を低減する(例えば、特許文献1参照)。

特開2012-085915号公報

しかしながら、特許文献1では、被検体の呼吸サイクル中で術者の所望のタイミングでのX線CT画像の撮影を行うことについて何ら配慮されていない。

そこで、本願発明の目的は、被検体の呼吸サイクル中で術者の所望のタイミングでX線CT画像を撮影することが可能なX線CT装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のX線CT装置は、被検体にX線を照射するX線管と前記X線管と対向配置され前記被検体の透過X線を検出するX線検出器と前記X線管と前記X線検出器とが取り付けられ前記被検体の周囲を回転する回転円板と前記回転円板の回転を制御する回転円板制御部と前記被検体の体軸方向に前記被検体を寝載した寝台を移動する寝台制御部と前記X線管のX線照射を制御するX線制御部とを有するスキャンガントリ部と、前記X線管へのX線照射／非照射を操作するスイッチと、前記回転円板制御部と前記寝台制御部と前記X線管への制御パラメータを入力する制御パラメータ入力部と前記制御パラメータによって前記回転円板制御部を介して前記回転円板と前記寝台制御部を介して前記寝台と前記X線制御部を介して前記X線管を制御すると共に、前記被検体を多方向から得た投影データを用いて前記被検体のX線CT画像を生成するシステム制御部とを有する操作卓とを備えたX線CT装置であって、被検体に取り付けた呼吸センサの呼吸波形情報を取得する呼吸情報取得部と、前記呼吸情報取得部から得た被検体の呼吸波形情報、X線CT画像又は操作のためのコマンド画面を切り替えて表示する掲示部と、を備え、前記システム制御部は、前記被検体の呼吸波形情報と前記スイッチによるX線照射／非照射に基づき前記X線制御部に前記X線管のX線照射を制御することを特徴とする。

本願発明によれば、被検体の呼吸サイクル中で術者の所望のタイミングでX線CT画像を撮影することが可能なX線CT装置を提供という効果を奏する。

本発明を適用したX線CT装置1の全体構成を説明するブロック図本発明の実施例1乃至3の構成例を説明するブロック図本発明の実施例1の処理手順の例を説明するフローチャート図3のフローチャートの処理手順のステップの説明図本発明の実施例2の処理手順の例を説明するフローチャート図5のフローチャートの処理手順のステップの説明図本発明の実施例3での問題点と解決するための原理を説明する図本発明の実施例3の処理手順の例を説明するフローチャート

以下、添付図面に従って本願発明の好ましい実施形態について説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

［X線CT装置の全体構成］
図1は本発明を適用したX線CT装置1の全体構成図である。

X線CT装置1はスキャンガントリ部100と操作卓120とを備える。

スキャンガントリ部100は、X線管101と、回転円板102と、コリメータ103と、寝台105と、X線検出器106と、データ収集部107と、フットスイッチ108と、X線制御部109と、掲示部110と、呼吸情報取得部111と、寝台制御部112と、回転円板制御部113とを備える。X線管101は寝台105上に寝載された被検体にX線を照射するものである。

コリメータ103はX線管101から照射されるX線の放射範囲を制限するものである。回転円板102は寝台105上に寝載された被検体を挿入する開口部104を備えるとともに、X線管101とX線検出器106を搭載し、被検体の周囲を回転するものである。X線検出器106は、X線管101と対向配置され被検体を透過したX線を検出することにより透過X線の空間的な分布を計測するものであり、多数のX線検出素子を回転円板102の回転方向に配列したもの、若しくは回転円板102の回転方向と回転軸方向との2次元に配列したものである。

データ収集部107は、X線検出器106で検出されたX線量をデジタルデータとして収集するものである。X線制御部109は後述する入力部121に入力される撮影条件を受けてX線管101に電力が供給されるように制御するものである。フットスイッチ108は、術者がX線制御部109にX線照射を指示するスイッチであり、術者が足で入力ペダルを踏むことでX線照射の指示を入力する。掲示部110は、被検体の呼吸波形の表示、X線照射タイミングの通知、被検体の断層画像の表示をするための装置である。呼吸情報取得部111は、被検体の呼吸により呼吸センサの位置の時間変化に対する呼吸波形情報を取得する装置である。寝台制御部112は、寝台105の上下前後動を制御する装置である。

操作卓120は、入力部121と、画像演算部122と、表示部125と、記憶部123と、システム制御部124とを備えている。入力部121は、被検体氏名、検査日時、撮影条件などを入力するための装置であり、具体的にはキーボードやポインティングデバイスである。画像演算部122は、X線検出器107から送出される計測データを演算処理してCT画像再構成を行う装置である。

表示部125は、画像演算部122で作成されたCT画像を表示する装置であり、具体的にはCRT(Cathode-Ray Tube)や液晶ディスプレイ等である。記憶部123は、画像演算部122で作成されたCT画像の画像データを記憶する装置であり、具体的にはHDD(Hard Disk Drive)等である。

システム制御部124は、回転円板制御部113と寝台制御部112とX線制御部112を制御する装置である。入力部121から入力された撮影条件、特にX線管電圧やX線管電流などに基づきX線制御部112がX線管101に入力される電力を制御することにより、X線管101は撮影条件に応じたX線を被検体に照射する。X線検出器107は、X線管101から照射され被検体を透過したX線を多数のX線検出素子で検出し、透過X線の分布を計測する。

回転円板102は回転円板制御部113により制御され、入力部121から入力された撮影条件、特に回転速度などに基づいて回転する。寝台105は寝台制御部112によって制御され、入力部121から入力された撮影条件、特にらせんピッチなどに基づいて動作する。X線管101へのX線照射とX線検出器106による透過X線分布の計測が回転円板102の回転とともに繰り返されることにより、様々な角度からの投影データが取得される。取得された様々な角度からの投影データは画像演算部122に送信される。

画像演算部122は送信された様々な角度からの投影データを逆投影処理することによりCT画像を再構成する。再構成して得られたCT画像は表示部125に表示される。

次に、実施例1乃至3について個々に説明する。

本発明の実施例1について図2乃至4を用いて説明する。図2は本発明の実施例1乃至3の構成例を説明するブロック図、図3は本発明の実施例1の処理手順の例を説明するフローチャート、図4は図3のフローチャートの処理手順のステップの説明図である。

実施例1では、予め撮影した呼吸同期撮影と穿刺針挿入時の撮影で得られるX線CT画像を表示して穿刺針を被検体のターゲット(例えば患部)に向けて進行させ、前記ターゲットに到達した穿刺針を用いてターゲットに処置を行うまで工程を説明する。ターゲットに行う処置とは、例えば穿刺針で組織を採取したり、ターゲットががんと確定診断されている場合にエタノール注入や加熱するなどターゲットを治療することを含んでいる。

［実施例1のX線CT装置の特徴部の構成］
実施例1のX線CT装置は、図2のように、被検体に取り付けた呼吸センサの検出値の時間変化(呼吸波形)情報を取得する呼吸情報取得部111と、呼吸情報取得部111から得た被検体の呼吸波形、X線CT画像又はコマンド画面を切り替えて表示する掲示部110と、を備える。

［実施例1のX線CT装置の動作例]
次に、実施例1の動作について図3、図4を用いて説明する。

呼吸同期撮影：術者は被検体に寝台105に乗るように指示する。術者は、被検体のX線CT撮影をX線CT装置に行わせるように、入力部121に対しX線発生条件などのパラメータ設定などの操作を行う。ここでは、掲示部110の画面400にコマンド群41乃至46が画面表示されている。画面400にはタッチパネルが設けられており、術者はタッチパネルを触れることでコマンドが実行される。

ここでは、「呼吸同期撮影」コマンド41のタッチパネルを触れて操作する。システム制御部124は入力部121の術者の操作を受けてスキャンガントリ部100を制御し、X線CT画像を図4(a)のように複数取得する。この際に、システム制御部124は呼吸情報取得部111に呼吸波形情報を取得させ、X線CT画像の取得と同期させる。図4(a)の例では、X線CT画像401、402、・・・、40nのようにn(nは正の整数)枚得て掲示部110の画面400に表示されている。

図4(a)のX線CT画像401には、被検体の断面を再構成した画像部分411が有り、画像部分411にはさらに患部等のターゲット421が有る。システム制御部124は得られたX線CT画像401、402、…、40nを、図4(d)に示すような前記呼吸波形情報に同期して記憶部123に記憶する。ここで、同期とは例えばタイマーで時間毎に呼吸波形情報の波高値と得られた時間のX線CT画像を記憶部123に記憶する(ステップS101)。

穿刺位置設定：術者は穿刺針を挿入するためのキーとなるX線CT画像(以下、「キー画像」という)をX線CT画像401、402、…、40nを順次掲示部110の画面400に表示して決定する。ここでは、術者はキー画像をX線CT画像401に設定する。次に、術者はキー画像401を観察し、ターゲット421への穿刺針を挿入する経路431(以下、「穿刺経路」という)を、被検体の表皮からターゲット421の距離が短いとか、その穿刺経路が重要臓器や太い血管を回避しているかなどの条件から決定する。

そして、術者は穿刺位置設定、図4(c)で示すような穿刺経路431を示す点線のカーソルをキー画像401上への表示を行わせるように入力部121に対し「穿刺位置設定」コマンド42の操作を行う。システム制御部124は「穿刺位置設定」コマンド42を受けて穿刺経路431を示す点線のカーソルをキー画像401上に表示させる。さらに、入力部121はマウス等で操作可能となっていれば、カーソルを移動することで穿刺位置を設定する(ステップS102)。

寝台位置調整：術者は被検体の穿刺針の挿入する位置を開口部104の撮影可能位置に合せるために寝台105を移動させるように、入力部121に対し「寝台位置調整」コマンド43の操作を行う。システム制御部124は「寝台位置調整」コマンド43を受けて被検体の穿刺針の挿入する位置を開口部104の撮影可能位置に合せるために寝台105を移動させるように寝台制御部112を制御する(ステップS103)。

呼吸波形表示：術者は掲示部110に呼吸同期撮影で得た呼吸波形を表示させるように入力部121に対し「呼吸波形表示」コマンド44の操作を行う。システム制御部124は「呼吸波形表示」コマンド44を受けて掲示部110に呼吸同期撮影で得た呼吸波形を図4(d)に示すように掲示部110の画面400に表示させる(ステップS104)。

穿刺開始：術者は被検体の穿刺位置に薬剤を塗布して消毒し、図4(e)に示すように、穿刺針441-1を被検体の体表に穿刺する(ステップS105)。

フットスイッチを踏む：術者は被検体に穿刺針を穿刺した状態での新たなX線CT画像と呼吸波形情報を取得するため、X線照射のコマンドを意味するフットスイッチ108を踏む(ステップS106)。

体動静止期間か否かの判定：システム制御部124は術者によってフットスイッチ108が踏まれているものの、X線を照射して新たなX線CT画像を取得して良い被検体の体動静止期間か、X線を照射してはいけない被検体の体動期間であるかを判定する。例えば、体動静止期間は呼吸波形の上下のピーク時間とされている。システム制御部124は記憶部123から呼吸波形の上ピークとなる前後の所定期間と呼吸波形の下ピークとなる前後の所定期間を読み出して、呼吸波形の上ピークとなる前後の所定期間と呼吸波形の下ピークとなる前後の所定期間の時間帯にX線制御部112にX線管101のX線照射を制御させる。フローチャートでは、システム制御部124は呼吸波形の体動静止期間になったときにステップS108に移行し、呼吸波形の体動期間は待機する。ここで所定時間は被検体によって個体差があるので入力部121を用いて任意に設定できるものとしてもよい(ステップS107)。

X線照射：システム制御部124は呼吸波形の体動静止期間になったときにのみX線制御部112にX線管101のX線照射を行わせる(ステップS108)。

画像再構成・表示：システム制御部124は、ステップS108のX線照射によって得られたX線透過情報を用いて、穿刺針が穿刺された新たなX線CT画像を画像再構成し、画像再構成されたX線CT画像を掲示部110の画面400に表示する(ステップS109)。

ターゲット到達か否かの判定：術者は、図4(f)に示すように、ステップS109に表示されたX線CT画像のターゲット421に穿刺針441-mが到達したか、到達していないかを確認する。穿刺針がターゲット421に到達していればステップS10Cに移行し、達成していなければ、ステップS10Bに移行する(ステップS10A)。

穿刺針の進行：術者はターゲット421に向けて穿刺針を進行する。その後、術者は掲示部110の画面400をコマンド画面に切り替えて「穿刺針進行」コマンド45を操作する。システム制御部124は、入力部121の術者の操作を受けてステップS106に移行する(ステップS10B)。

ターゲットの処置：術者はターゲット421に対して穿刺針で組織を採取したり、ターゲット421の治療をしたりする。その後、術者は掲示部110の画面400をコマンド画面に切り替えて「穿刺術終了」コマンド46を操作し、一連の処理を終了する(ステップS10C)
［実施例1のX線CT装置の効果]
以上説明したように、実施例1のX線CT装置は、被検体にX線を照射するX線管101と前記X線管101と対向配置され前記被検体の透過X線を検出するX線検出器106と前記X線管101と前記X線検出器106とが取り付けられ前記被検体の周囲を回転する回転円板102と前記回転円板102の回転を制御する回転円板制御部113と前記被検体の体軸方向に前記被検体を寝載した寝台105を移動する寝台制御部112と前記X線管101のX線照射を制御するX線制御部109とを有するスキャンガントリ部100と、前記X線管101へのX線照射／非照射を操作するフットスイッチ108と、前記回転円板制御部113と前記寝台制御部112と前記X線管101への制御パラメータを入力する制御パラメータ入力部121と前記制御パラメータによって前記回転円板制御部113を介して前記回転円板102と前記寝台制御部112を介して前記寝台105と前記X線制御部109を介して前記X線管101を制御すると共に、前記被検体を多方向から得た投影データを用いて前記被検体のX線CT画像を生成するシステム制御部124とを有する操作卓120とを備えたX線CT装置であって、被検体に取り付けた呼吸センサの呼吸波形情報を取得する呼吸情報取得部111と、呼吸情報取得部111から得た被検体の呼吸波形情報、X線CT画像又は操作のためのコマンド画面を切り替えて表示する掲示部110と、を備え、前記システム制御部124は、前記被検体の呼吸波形情報と前記フットスイッチ108によるX線照射／非照射に基づき前記X線制御部109に前記X線管101のX線照射を制御するので、被検体の呼吸サイクル中で術者の所望のタイミングでX線CT画像を撮影することが可能なX線CT装置を提供することが可能になる。また、実施例1の特有の効果は、体動静止期間の所定時間を任意に設定するため、被検体が子供、若年層、高齢者が被検体であっても所定時間を任意に設定することによって、それぞれの個体差に対応することが可能となる。

本発明の実施例2について図2、図5、図6を用いて説明する。図5は本発明の実施例2の処理手順の例を説明するフローチャート、図6は図5のフローチャートの処理手順のステップの説明図である。

実施例2では、実施例1のステップS108とステップS109の間に、ステップS10DのX線照射期間表示というステップを追加している。

［実施例2のX線CT装置の特徴部の構成］
実施例2のX線CT装置は、掲示部110に呼吸波形を表示する機能を実施例1に追加する。その他の構成は実施例1と同じため、説明を省略する。

［実施例2のX線CT装置の動作例]
次に、実施例2の動作について図5、図6を用いて説明する。

X線照射期間表示：システム制御部124はステップS108のX線照射の期間をX線制御部112への制御期間から求め、図6の期間601、期間602、期間603、期間604、期間605、期間606、期間607、期間608に示すとおり、前記X線管101にX線照射させた期間を前記被検体の呼吸波形情報に重畳して前記掲示部110の画面400に表示する(ステップS10D)。

その他のステップは実施例1と同じため、説明を省略する。

［実施例2のX線CT装置の効果]
以上説明したように、実施例2のX線CT装置は、実施例1に加えて、システム制御部124は前記X線管101にX線照射させた期間を前記被検体の呼吸波形情報に重畳して前記掲示部110の画面400に表示するため、実施例2の特有の効果は、術者が呼吸波形情報に重畳してX線照射を認識できるので、術者が被検体(患者)に低被曝となっていることを説明しやすく、検査を受ける患者に安心感を与えることに役立てられることである。

本発明の実施例3について図2、図7及び図8を用いて説明する。図7は本発明の実施例3での問題点と解決するための原理を説明する図、図8は本発明の実施例3の処理手順の例を説明するフローチャートである。

実施例3では、実施例1,2の構成に照射角度検出部114を追加し、実施例2のステップS107を削除し、ステップS108の前段に、ステップS10EのX線管角度検出と、ステップS10Fの体動静止期間、かつ X線照射開始角度の判定というステップを追加している。

［実施例3での問題点と解決するための原理］
術者は穿刺針を挿入するため、図7(a)、図7(b)に示すようにスキャナガントリ部100の側面側に立つ。図7(a)に示すX線管101の位置(回転角度)でX線を照射すると被検体による散乱X線が術者に照射されてしまう。そこで、図7(b)に示すX線管101の位置(回転角度θ)がθ1からθ2で示される180度の区間でX線を照射すると被検体による散乱X線が術者に照射されることを回避できる。この回避のためには、X線管101のX線の照射開始角度がθ1からθ3までの範囲である必要がある。この角度範囲をX線照射開始角度という。

［実施例3のX線CT装置の特徴部の構成］
実施例3のX線CT装置は、図2のように、X線管101の回転角度を検出する照射角度検出部114をさらに備える。

［実施例3のX線CT装置の動作例]
次に、実施例3の動作について図8、図9を用いて説明する。

X線管角度検出：照射角度検出部114はX線管101の回転角度θを検出し、システム制御部124に出力する(ステップS10E)。

体動静止期間、かつ X線照射開始角度の判定：システム制御部124は、ステップ107の体動静止期間の判定と、X線管101の回転角度θがθ1からθ2まで(図7(b)の斜線部)にあるか否(θ2からθ1まで)かを判定する。即ち、システム制御部124は、X線照射開始角度がθ1からθ3までの範囲にあれば、ステップS108(X線照射)に移行し、当該範囲になければX線照射を行わないで待機する(ステップS10F)。

X線照射期間表示：システム制御部124はステップS108のX線照射の期間をX線制御部112への制御期間から求め、図6の期間601、期間602、期間605、期間606にのみ、前記X線管101にX線照射させた期間を前記被検体の呼吸波形情報に重畳して前記掲示部110の画面400に表示する(ステップS10D)。

その他のステップは実施例2と同じため、説明を省略する。

［実施例3のX線CT装置の効果]
以上説明したように、実施例3のX線CT装置は、実施例2に加えて、システム制御部124は、X線照射開始角度が所定の範囲(θ1からθ3までの範囲)にあれば、ステップS108(X線照射)に移行し、当該範囲になければX線照射を行わないで待機するため、実施例3の特有の効果は、術者が被検体から受けるX線照射時の散乱線を低減することができ、術者の被ばく量が低減可能となる。

1 X線CT装置、100 スキャンガントリ部、101 X線管、102 回転円板、103 コリメータ、104 開口部、105 寝台、106 X線検出器、107 データ収集部、108 フットスイッチ、109 X線制御部、110 掲示部、111 呼吸情報取得部、112 寝台制御部、113 回転円板制御部、114 照射角度検出部、120 操作卓、121 入力部、122 画像演算部、123 記憶部、124 システム制御部、125 表示部

Claims

被検体にＸ線を照射するＸ線管と前記Ｘ線管と対向配置され前記被検体の透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とが取り付けられ前記被検体の周囲を回転する回転円板と前記回転円板の回転を制御する回転円板制御部と前記被検体の体軸方向に前記被検体を寝載した寝台を移動する寝台制御部と前記Ｘ線管のＸ線照射を制御するＸ線制御部とを有するスキャンガントリ部と、前記Ｘ線管へのＸ線照射／非照射を操作するフットスイッチと、前記回転円板制御部と前記寝台制御部と前記Ｘ線管への制御パラメータを入力する制御パラメータ入力部と前記制御パラメータによって前記回転円板制御部を介して前記回転円板と前記寝台制御部を介して前記寝台と前記Ｘ線制御部を介して前記Ｘ線管を制御すると共に、前記被検体を多方向から得た投影データを用いて前記被検体のＸ線ＣＴ画像を生成するシステム制御部とを有する操作卓とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、被検体に取り付けた呼吸センサの呼吸波形情報を取得する呼吸情報取得部と、前記呼吸情報取得部から得た被検体の呼吸波形情報、Ｘ線ＣＴ画像又は操作のためのコマンド画面を切り替えて表示する掲示部と、を備え、前記システム制御部は、前記被検体の呼吸波形情報と前記フットスイッチによるＸ線照射／非照射に基づき前記Ｘ線制御部に前記Ｘ線管のＸ線照射を制御することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記システム制御部は、前記Ｘ線管にＸ線照射させた期間を前記被検体の呼吸波形情報に重畳して前記掲示部に表示することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記回転円板に取り付けられた前記Ｘ線管の回転角度を検出する回転角度検出部と、前記Ｘ線管のＸ線照射の範囲を限定する前記制御パラメータ入力部と、をさらに備え、前記システム制御部は、Ｘ線照射の範囲の限定された前記Ｘ線管にＸ線照射させた期間を前記被検体の呼吸波形情報に重畳して前記掲示部に表示することを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。