以下、添付図面を参照して、X線CT(Computed Tomography)装置及び医用情報管理装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下、X線CT装置を含む医用情報処理システムを例に挙げて説明する。なお、図1に示す医用情報処理システム100においては、サーバ装置と端末装置とがそれぞれ1台のみ示されているが、実際にはさらに複数のサーバ装置と端末装置とを含むことができる。また、医用情報処理システム100は、例えば、X線診断装置、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置、超音波診断装置などの医用画像診断装置を含むこともできる。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る医用情報処理システム100の構成の一例を示す図である。図1に示すように、第1の実施形態に係る医用情報処理システム100は、X線CT装置1と、サーバ装置2と、端末装置3とを備える。X線CT装置1と、サーバ装置2と、端末装置3とは、例えば、病院内に設置された院内LAN(Local Area Network)4により、直接的、又は間接的に相互に通信可能な状態となっている。例えば、医用情報処理システム100にPACS(Picture Archiving and Communication System)が導入されている場合、各装置は、DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)規格に則って、医用画像等を相互に送受信する。
また、医用情報処理システム100においては、例えば、HIS(Hospital Information System)や、RIS(Radiology Information System)などが導入され、各種情報が管理される。例えば、端末装置3は、上記したシステムに沿って作成された検査オーダーをX線CT装置1やサーバ装置2に送信する。X線CT装置1は、端末装置3から直接受信した検査オーダー、或いは、検査オーダーを受信したサーバ装置2によって作成されたモダリティごとの患者リスト(モダリティワークリスト)から患者情報を取得して、患者ごとのX線CT画像データを収集する。そして、X線CT装置1は、収集したX線CT画像データや、X線CT画像データに対して各種画像処理を行うことで生成した画像データをサーバ装置2に送信する。サーバ装置2は、X線CT装置1から受信したX線CT画像データ及び画像データを記憶するとともに、X線CT画像データから画像データの生成を行い、端末装置3からの取得要求に応じた画像データを端末装置3に送信する。端末装置3は、サーバ装置2から受信した画像データをモニタなどに表示する。以下、各装置について説明する。
端末装置3は、病院内の各診療科に配置され、各診療科に勤務する医師によって操作される装置であり、PC(Personal Computer)やタブレット式PC、PDA(Personal Digital Assistant)、携帯電話等である。例えば、端末装置3は、医師によって患者の症状や医師の所見などのカルテ情報が入力される。また、端末装置3は、X線CT装置1による検査をオーダーするための検査オーダーが入力され、入力された検査オーダーをX線CT装置1やサーバ装置2に送信する。すなわち、診療科の医師は、端末装置3を操作して、来院した患者の受付情報と電子カルテの情報とを読み出し、該当する患者の診察を行い、読み出した電子カルテにカルテ情報を入力する。そして、診療科の医師は、X線CT装置1による検査の要否に応じて、端末装置3を操作して検査オーダーを送信する。
サーバ装置2は、医用画像診断装置によって収集された医用画像(例えば、X線CT装置1によって収集されたX線CT画像データ及び画像データ)を記憶したり、医用画像に対して各種画像処理を行ったりする装置であり、例えば、PACSサーバなどである。例えば、サーバ装置2は、各診療科に配置された端末装置3から複数の検査オーダーを受信して、医用画像診断装置ごとに患者リストを作成して、作成した患者リストを各医用画像診断装置に送信する。一例を挙げると、サーバ装置2は、X線CT装置1による検査を実施するための検査オーダーを各診療科の端末装置3からそれぞれ受信して患者リストを作成し、作成した患者リストをX線CT装置1に送信する。そして、サーバ装置2は、X線CT装置1によって収集されたX線CT画像データ及び画像データを記憶し、端末装置3からの取得要求に応じて、X線CT画像データ及び画像データを端末装置3に送信する。
X線CT装置1は、患者ごとのX線CT画像データを収集して、収集したX線CT画像データや、X線CT画像データに対して各種画像処理を行うことで生成した画像データをサーバ装置2に送信する。図2は、第1の実施形態に係るX線CT装置1の構成の一例を示す図である。図2に示すように、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、架台10と、寝台装置20と、コンソール30とを有する。
架台10は、被検体P(患者)にX線を照射し、被検体Pを透過したX線を検出して、コンソール30に出力する装置であり、X線照射制御回路11と、X線発生装置12と、検出器13と、データ収集回路(DAS:Data Acquisition System)14と、回転フレーム15と、架台駆動回路16とを有する。
回転フレーム15は、X線発生装置12と検出器13とを被検体Pを挟んで対向するように支持し、後述する架台駆動回路16によって被検体Pを中心した円軌道にて高速に回転する円環状のフレームである。
X線照射制御回路11は、高電圧発生部として、X線管12aに高電圧を供給する装置であり、X線管12aは、X線照射制御回路11から供給される高電圧を用いてX線を発生する。X線照射制御回路11は、後述するスキャン制御回路33の制御により、X線管12aに供給する管電圧や管電流を調整することで、被検体Pに対して照射されるX線量を調整する。
また、X線照射制御回路11は、ウェッジ12bの切り替えを行う。また、X線照射制御回路11は、コリメータ12cの開口度を調整することにより、X線の照射範囲(ファン角やコーン角)を調整する。なお、本実施形態は、複数種類のウェッジを、操作者が手動で切り替える場合であっても良い。
X線発生装置12は、X線を発生し、発生したX線を被検体Pへ照射する装置であり、X線管12aと、ウェッジ12bと、コリメータ12cとを有する。
X線管12aは、図示しない高電圧発生部により供給される高電圧により被検体PにX線ビームを照射する真空管であり、回転フレーム15の回転にともなって、X線ビームを被検体Pに対して照射する。X線管12aは、ファン角及びコーン角を持って広がるX線ビームを発生する。例えば、X線照射制御回路11の制御により、X線管12aは、フル再構成用に被検体Pの全周囲でX線を連続曝射したり、ハーフ再構成用にハーフ再構成可能な曝射範囲(180度+ファン角)でX線を連続曝射したりすることが可能である。また、X線照射制御回路11の制御により、X線管12aは、予め設定された位置(管球位置)でX線(パルスX線)を間欠曝射したりすることが可能である。また、X線照射制御回路11は、X線管12aから曝射されるX線の強度を変調させることも可能である。例えば、X線照射制御回路11は、特定の管球位置では、X線管12aから曝射されるX線の強度を強くし、特定の管球位置以外の範囲では、X線管12aから曝射されるX線の強度を弱くする。
ウェッジ12bは、X線管12aから曝射されたX線のX線量を調節するためのX線フィルタである。具体的には、ウェッジ12bは、X線管12aから被検体Pへ照射されるX線が、予め定められた分布になるように、X線管12aから曝射されたX線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ12bは、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。なお、ウェッジ12bは、ウェッジフィルタ(wedge filter)や、ボウタイフィルタ(bow-tie filter)とも呼ばれる。
コリメータ12cは、X線照射制御回路11の制御により、ウェッジ12bによってX線量が調節されたX線の照射範囲を絞り込むためのスリットである。
架台駆動回路16は、回転フレーム15を回転駆動させることによって、被検体Pを中心とした円軌道上でX線発生装置12と検出器13とを旋回させる。
検出器13は、被検体Pを透過したX線を検出する2次元アレイ型検出器(面検出器)であり、複数チャンネル分のX線検出素子を配してなる検出素子列が被検体Pの体軸方向(図2に示すZ軸方向)に沿って複数列配列されている。具体的には、第1の実施形態における検出器13は、被検体Pの体軸方向に沿って320列など多列に配列されたX線検出素子を有し、例えば、被検体Pの肺や心臓を含む範囲など、広範囲に被検体Pを透過したX線を検出することが可能である。言い換えると、検出器13は、X線管12aより照射され、被検体を透過した透過X線を検出する。
データ収集回路14は、DASであり、検出器13が検出したX線の検出データから、投影データを収集する。例えば、データ収集回路14は、検出器13により検出されたX線強度分布データに対して、増幅処理やA/D変換処理、チャンネル間の感度補正処理等を行なって投影データを生成し、生成した投影データを後述するコンソール30に送信する。例えば、回転フレーム15の回転中に、X線管12aからX線が連続曝射されている場合、データ収集回路14は、全周囲分(360度分)の投影データ群を収集する。また、データ収集回路14は、収集した各投影データに管球位置を対応付けて、後述するコンソール30に送信する。管球位置は、投影データの投影方向を示す情報となる。なお、チャンネル間の感度補正処理は、後述する前処理回路34が行なっても良い。
寝台装置20は、被検体Pを載せる装置であり、図2に示すように、寝台駆動装置21と、天板22とを有する。寝台駆動装置21は、天板22をZ軸方向へ移動して、被検体Pを回転フレーム15内に移動させる。天板22は、被検体Pが載置される板である。
なお、架台10は、例えば、天板22を移動させながら回転フレーム15を回転させて被検体Pをらせん状にスキャンするヘリカルスキャンを実行する。または、架台10は、天板22を移動させた後に被検体Pの位置を固定したままで回転フレーム15を回転させて被検体Pを円軌道にてスキャンするコンベンショナルスキャンを実行する。または、架台10は、天板22の位置を一定間隔で移動させてコンベンショナルスキャンを複数のスキャンエリアで行うステップアンドシュート方式を実行する。
コンソール30は、操作者によるX線CT装置1の操作を受け付けるとともに、架台10によって収集された投影データを用いてX線CT画像データを再構成する装置である。コンソール30は、図2に示すように、入力回路31と、ディスプレイ32と、スキャン制御回路33と、前処理回路34と、記憶回路35と、画像再構成回路36と、処理回路37とを有する。
入力回路31は、X線CT装置1の操作者が各種指示や各種設定の入力に用いるマウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック等を有し、操作者から受け付けた指示や設定の情報を、処理回路37に転送する。例えば、入力回路31は、操作者から、X線CT画像データの撮影条件や、X線CT画像データを再構成する際の再構成条件、X線CT画像データに対する画像処理条件等を受け付ける。また、入力回路31は、被検体Pに対する検査を選択するための操作を受け付ける。また、入力回路31は、画像上の部位を指定するための指定操作を受け付ける。
ディスプレイ32は、操作者によって参照されるモニタであり、処理回路37による制御のもと、X線CT画像データから生成された画像データを操作者に表示したり、入力回路31を介して操作者から各種指示や各種設定等を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)を表示したりする。また、ディスプレイ32は、スキャン計画の計画画面や、スキャン中の画面などを表示する。また、ディスプレイ32は、被曝情報を含む仮想患者画像や画像データなどを表示する。なお、ディスプレイ32によって表示される仮想患者画像については、後に詳述する。
スキャン制御回路33は、処理回路37による制御のもと、X線照射制御回路11、架台駆動回路16、データ収集回路14及び寝台駆動装置21の動作を制御することで、架台10における投影データの収集処理を制御する。具体的には、スキャン制御回路33は、位置決め画像(スキャノ画像)を収集する位置決め撮影及び診断に用いる画像を収集する本撮影(本スキャン)における投影データの収集処理をそれぞれ制御する。ここで、第1の実施形態に係るX線CT装置1においては、2次元のスキャノ画像及び3次元のスキャノ画像を撮影することができる。
例えば、スキャン制御回路33は、X線管12aを0度の位置(被検体に対して正面方向の位置)に固定して、天板を定速移動させながら連続的に撮影を行うことで2次元のスキャノ画像を撮影する。或いは、スキャン制御回路33は、X線管12aを0度の位置に固定して、天板を断続的に移動させながら、天板移動に同期して断続的に撮影を繰り返すことで2次元のスキャノ画像を撮影する。ここで、スキャン制御回路33は、被検体に対して正面方向だけでなく、任意の方向(例えば、側面方向など)から位置決め画像を撮影することができる。
また、スキャン制御回路33は、スキャノ画像の撮影において、被検体に対する全周分の投影データを収集することで、3次元のスキャノ画像を撮影する。図3は、第1の実施形態に係るスキャン制御回路33による3次元のスキャノ画像撮影を説明するための図である。例えば、スキャン制御回路33は、図3に示すように、ヘリカルスキャン或いはノンヘリカルスキャンによって被検体に対する全周分の投影データを収集する。ここで、スキャン制御回路33は、被検体の胸部全体、腹部全体、上半身全体、全身などの広範囲に対して本撮影よりも低線量でヘリカルスキャン或いはノンヘリカルスキャンを実行する。ノンヘリカルスキャンとしては、例えば、上述のステップアンドシュート方式のスキャンが実行される。
このように、スキャン制御回路33が被検体に対する全周分の投影データを収集することで、後述する画像再構成回路36が、3次元のX線CT画像データ(ボリュームデータ)を再構成することができ、図3に示すように、再構成したボリュームデータを用いて任意の方向から位置決め画像を生成することが可能になる。ここで、位置決め画像を2次元で撮影するか、或いは、3次元で撮影するかは、操作者によって任意に設定する場合でもよく、或いは、検査内容に応じて予め設定される場合でもよい。
図2に戻って、前処理回路34は、データ収集回路14によって生成された投影データに対して、対数変換処理と、オフセット補正、感度補正及びビームハードニング補正等の補正処理とを行なって、補正済みの投影データを生成する。具体的には、前処理回路34は、データ収集回路14によって生成された位置決め画像の投影データ及び本撮影によって収集された投影データのそれぞれについて、補正済みの投影データを生成して、記憶回路35に格納する。
記憶回路35は、前処理回路34により生成された投影データを記憶する。具体的には、記憶回路35は、前処理回路34によって生成された、位置決め画像の投影データ及び本撮影によって収集される診断用の投影データを記憶する。また、記憶回路35は、後述する画像再構成回路36によって生成された画像データや仮想患者画像を記憶する。また、記憶回路35は、後述する処理回路37による処理結果を適宜記憶する。なお、仮想患者画像及び処理回路37による処理結果については、後述する。
画像再構成回路36は、記憶回路35が記憶する投影データを用いてX線CT画像データを再構成する。具体的には、画像再構成回路36は、位置決め画像の投影データ及び診断に用いられる画像の投影データから、X線CT画像データをそれぞれ再構成する。ここで、再構成方法としては、種々の方法があり、例えば、逆投影処理が挙げられる。また、逆投影処理としては、例えば、FBP(Filtered Back Projection)法による逆投影処理が挙げられる。或いは、画像再構成回路36は、逐次近似法を用いて、X線CT画像データを再構成することもできる。言い換えると、画像再構成回路36は、第1の管電流値で実行される位置決め撮影において、検出器13による透過X線の検出信号に基づいて収集された投影データから位置決め画像を再構成する。なお、画像再構成回路36は、画像再構成部の一例である。
また、画像再構成回路36は、X線CT画像データに対して各種画像処理を行うことで、画像データを生成する。そして、画像再構成回路36は、再構成したX線CT画像データや、各種画像処理により生成した画像データを記憶回路35に格納する。
処理回路37は、架台10、寝台装置20及びコンソール30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。具体的には、処理回路37は、スキャン制御回路33を制御することで、架台10で行なわれるCTスキャンを制御する。また、処理回路37は、画像再構成回路36を制御することで、コンソール30における画像再構成処理や画像生成処理を制御する。また、処理回路37は、記憶回路35が記憶する各種画像データを、ディスプレイ32に表示するように制御する。
また、処理回路37は、図2に示すように、検出機能37a、位置照合機能37b、受付機能37c、及び推定機能37dを実行する。ここで、例えば、図2に示す処理回路37の構成要素である検出機能37a、位置照合機能37b、受付機能37c、及び推定機能37dが実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路35に記録されている。処理回路37は、各プログラムを記憶回路35から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路37は、図2の処理回路37内に示された各機能を有することとなる。なお、処理回路37は、制御部の一例である。また、検出機能37aは、検出部の一例である。
検出機能37aは、3次元画像データに含まれる被検体における複数の部位をそれぞれ検出する。具体的には、検出機能37aは、画像再構成回路36によって再構成された3次元のX線CT画像データ(ボリュームデータ)に含まれる臓器などの部位を検出する。例えば、検出機能37aは、位置決め画像のボリュームデータ及び診断に用いられる画像のボリュームデータのうち少なくとも一方について、解剖学的な特徴点(anatomical landmark)に基づいて臓器などの部位を検出する。ここで、解剖学的な特徴点とは、特定の骨や臓器、血管、神経、内腔などの部位の特徴を示す点である。すなわち、検出機能37aは、特定の臓器や骨などの解剖学的な特徴点を検出することによって、ボリュームデータに含まれる骨や臓器、血管、神経、内腔などを検出する。また、検出機能37aは、人体の特徴的な特徴点を検出することで、ボリュームデータに含まれる頭部、首、胸部、腹部、足などの位置を検出することもできる。なお、本実施形態で説明する部位は、骨や臓器、血管、神経、内腔などにこれらの位置も含めたものを意味する。以下、検出機能37aによる部位の検出の一例について説明する。
例えば、検出機能37aは、位置決め画像のボリュームデータ、或いは、診断に用いられる画像のボリュームデータにおいて、ボリュームデータに含まれるボクセルの値から解剖学的な特徴点を抽出する。そして、検出機能61は、教科書などの情報における解剖学的な特徴点の3次元的な位置と、ボリュームデータから抽出した特徴点の位置とを比較することによって、ボリュームデータから抽出した特徴点の中から不正確な特徴点を除去して、ボリュームデータから抽出した特徴点の位置を最適化する。これにより、検出機能61は、ボリュームデータに含まれる被検体の各部位を検出する。一例を挙げると、検出機能37aは、まず、教師あり機械学習アルゴリズムを用いて、ボリュームデータに含まれる解剖学的な特徴点を抽出する。ここで、上記した教師あり機械学習アルゴリズムは、正しい解剖学的な特徴点が手動で配置された複数の教師画像を用いて構築されたものであり、例えば、ディシジョンフォレスト(decision forest)などが利用される。
そして、検出機能37aは、身体における解剖学的な特徴点の3次元的な位置関係を示すモデルと、抽出した特徴点とを比較することで、抽出した特徴点を最適化する。ここで、上記したモデルは、上述した教師画像を用いて構築されたものであり、例えば、点分布モデルなどが利用される。すなわち、検出機能37aは、正しい解剖学的な特徴点が手動で配置された複数の教師画像に基づいて部位の形状や位置関係、部位に固有な点などが定義されたモデルと、抽出した特徴点とを比較することで、不正確な特徴点を除去して、特徴点を最適化する。
以下、図4A,4B,5,6を用いて、検出機能37aによる部位の検出処理の一例を説明する。図4A,4B,5,6は、第1の実施形態に係る検出機能37aによる部位の検出処理の一例を説明するための図である。なお、図4A,4Bにおいては、2次元上に特徴点を配置しているが、実際には、特徴点は3次元的に配置される。例えば、検出機能37aは、ボリュームデータに対して教師あり機械学習アルゴリズムを適用することで、図4Aに示すように、解剖学的な特徴点とみなすボクセルを抽出する(図中の黒点)。そして、検出機能37aは、抽出したボクセルの位置を、部位の形状や位置関係、部位に固有な点などが定義されたモデルにフィッティングさせることで、図4Bに示すように、抽出したボクセルのうち不正確な特徴点を除去して、より正確な特徴点に対応するボクセルのみを抽出する。
ここで、検出機能37aは、抽出した特徴点(ボクセル)に対して、各部位の特徴を示す特徴点を識別するための識別コードを付与し、識別コードと各特徴点の位置(座標)情報とを対応づけた情報を画像データに付帯させて記憶回路35に格納する。例えば、検出機能37aは、図4Bに示すように、抽出した特徴点(ボクセル)に対して、C1、C2、C3などの識別コードを付与する。ここで、検出機能61は、検出処理を行ったデータごとにそれぞれ識別コードを付帯させて、記憶回路35に格納する。具体的には、検出機能61は、位置決め画像の投影データ、非造影下で収集された投影データ、及び、造影剤によって造影された状態で収集された投影データのうち、少なくとも1つの投影データから再構成されたボリュームデータに含まれる被検体の部位を検出する。
例えば、検出機能37aは、図5に示すように、位置決め画像のボリュームデータ(図中、位置決め)から検出した各ボクセルの座標に識別コードを対応付けた情報をボリュームデータに付帯させて記憶回路35に格納する。一例を挙げると、検出機能37aは、位置決め画像のボリュームデータから標識点の座標を抽出して、図5に示すように、「識別コード:C1、座標(x1, y1, z1)」、「識別コード:C2、座標(x2, y2, z2)」などをボリュームデータに対応付けて格納する。これにより、検出機能37aは、位置決め画像のボリュームデータにおけるどの位置にどのような特徴点があるかを識別することができ、これらの情報に基づいて臓器などの各部位を検出することができる。
また、検出機能61は、例えば、図5に示すように、診断用の画像のボリュームデータ(図中、スキャン)から検出した各ボクセルの座標に識別コードを対応付けた情報をボリュームデータに付帯させて記憶回路35に格納する。ここで、検出機能61は、スキャンにおいて、造影剤によって造影されたボリュームデータ(図中、造影Phase)と、造影剤によって造影されていないボリュームデータ(図中、非造影Phase)とから、それぞれ標識点の座標を抽出して、抽出した座標に識別コードを対応付けることができる。
一例を挙げると、検出機能61は、診断用の画像のボリュームデータのうち、非造影Phaseのボリュームデータから標識点の座標を抽出して、図5に示すように、「識別コード:C1、座標(x’1, y’1, z’1)」、「識別コード:C2、座標(x’2, y’2, z’2)」などをボリュームデータに対応付けて格納する。また、検出機能61は、診断用の画像のボリュームデータのうち、造影Phaseのボリュームデータから標識点の座標を抽出して、図5に示すように、「識別コード:C1、座標(x’1, y’1, z’1)」、「識別コード:C2、座標(x’2, y’2, z’2)」などをボリュームデータに対応付けて格納する。ここで、造影Phaseのボリュームデータから標識点を抽出する場合、造影されることで抽出可能となる標識点が含まれる。例えば、検出機能61は、造影Phaseのボリュームデータから標識点を抽出する場合、造影剤によって造影された血管などを抽出することができる。従って、造影Phaseのボリュームデータの場合、検出機能61は、図5に示すように、造影することで抽出された血管などの標識点の座標(x’31, y’31, z’31)〜座標(x’34, y’34, z’34)などに、それぞれの血管を識別するための識別コードC31、C32、C33及びC34などを対応付ける。
上述したように、検出機能61は、位置決め用画像、或いは、診断用の画像のボリュームデータにおけるどの位置にどのような標識点があるかを識別することができ、これらの情報に基づいて臓器などの各部位を検出することができる。例えば、検出機能37aは、検出の対象となる対象部位と、対象部位の周辺の部位との解剖学的な位置関係の情報を用いて、対象部位の位置を検出する。一例を挙げると、検出機能37aは、対象部位を「肺」とした場合、肺の特徴を示す識別コードに対応付けられた座標情報を取得するとともに、「肋骨」や「鎖骨」、「心臓」、「横隔膜」など、「肺」の周囲の部位を示す識別コードに対応付けられた座標情報を取得する。そして、検出機能37aは、「肺」と周囲の部位との解剖学的な位置関係の情報と、取得した座標情報とを用いて、ボリュームデータにおける「肺」の領域を抽出する。
例えば、検出機能37aは、「肺尖:鎖骨の2〜3cm上方」や、「肺の下端:第7肋骨の高さ」などの位置関係の情報と、各部位の座標情報とから、図6に示すように、ボリュームデータにおいて「肺」に相当する領域R1を抽出する。すなわち、検出機能37aは、ボリュームデータにおける領域R1のボクセルの座標情報を抽出する。検出機能37aは、抽出した座標情報を部位情報と対応付けてボリュームデータに付帯させて記憶回路35に格納する。同様に、検出機能37aは、図6に示すように、ボリュームデータにおいて「心臓」に相当する領域R2などを抽出することができる。
また、検出機能37aは、人体における頭部や胸部などの位置を定義する特徴点に基づいて、ボリュームデータに含まれる位置を検出する。ここで、人体における頭部や胸部などの位置は任意に定義することができる。例えば、第7頸椎から肺の下端までを胸部と定義すると、検出機能37aは、第7頸椎に対応する特徴点から肺の下端に対応する特徴点までを胸部として検出する。なお、検出機能37aは、上述した解剖学的な特徴点を用いた方法以外にも種々の方法により部位を検出することができる。例えば、検出機能37aは、ボクセル値に基づく領域拡張法などによりボリュームデータに含まれる部位を検出することができる。言い換えると、検出機能37aは、位置決め画像に含まれる被検体における複数の部位をそれぞれ検出する検出部の一例である。
位置照合機能37bは、3次元画像データに含まれる被検体における複数の部位それぞれの位置と、仮想患者データに含まれる人体における複数の部位それぞれの位置とを照合する。ここで、仮想患者データとは、人体における複数の部位それぞれの標準的な位置を表す情報である。すなわち、位置照合機能37bは、被検体の部位と標準的な部位の位置とを照合して、照合結果を記憶回路35に格納する。例えば、位置照合機能37bは、人体の部位が標準的な位置に配置された仮想患者画像と、被検体のボリュームデータとをマッチングする。
ここで、まず、仮想患者画像について説明する。仮想患者画像は、年齢、成人/子供、男性/女性、体重、身長などの体格などに関わるパラメータに関する複数の組み合わせに応じた標準的な体格などを有する人体について実際にX線で撮影した画像として予め生成されて、記憶回路35に格納される。すなわち、記憶回路35は、上述したパラメータの組み合わせに応じた複数の仮想患者画像のデータを記憶する。ここで、記憶回路35によって記憶される仮想患者画像には、解剖学的な特徴点(特徴点)が対応づけて記憶される。例えば、人体には、パターン認識等の画像処理により比較的容易にその形態的特徴等に基づいて画像から抽出できる多数の解剖学的な特徴点がある。これら多数の解剖学的な特徴点の身体におけるその位置や配置は年齢、成人/子供、男性/女性、体重、身長などの体格等に従っておおよそ決まっている。
記憶回路35によって記憶される仮想患者画像は、これら多数の解剖学的な特徴点が予め検出され、検出された特徴点の位置データがそれぞれの特徴点の識別コードとともに仮想患者画像のデータに付帯又は関連付けされて記憶される。図7は、第1の実施形態に係る記憶回路35によって記憶される仮想患者画像の一例を示す図である。例えば、記憶回路35は、図7に示すように、臓器などの部位を含む3次元の人体に、解剖学的な特徴点と特徴点を識別するための識別コード「V1」、「V2」及び「V3」などとが関連付けられた仮想患者画像を記憶する。
すなわち、記憶回路35は、3次元の人体画像における座標空間における特徴点の座標と対応する識別コードとを関連付けて記憶する。一例を挙げると、記憶回路35は、図7に示す識別コード「V1」に対応づけて、対応する特徴点の座標を記憶する。同様に、記憶回路35は、識別コードと特徴点の座標とを対応づけて記憶する。なお、図7においては、臓器として肺、心臓、肝臓、胃、腎臓などのみが示されているが、実際には、仮想患者画像は、さらに多数の臓器、骨、血管、神経などが含まれる。また、図7においては、識別コード「V1」、「V2」及び「V3」に対応する特徴点についてのみ示されているが、実際にはさらに多数の特徴点が含まれる。
位置照合機能37bは、検出機能37aによって検出された被検体のボリュームデータ中の特徴点と、上述した仮想患者画像中の特徴点とを識別コードを用いてマッチングして、ボリュームデータの座標空間と仮想患者画像の座標空間とを関連付ける。図8は、第1の実施形態に係る位置照合機能37bによる照合処理の一例を説明するための図である。ここで、図8においては、スキャノ画像から検出した特徴点と仮想患者画像から検出された特徴点との間で同一の特徴点を示す識別コードが割り当てられた3組の特徴点を用いてマッチングを行う場合について示すが、実施形態はこれに限定されるものではなく、任意の組の特徴点を用いてマッチングを行うことができる。
例えば、位置照合機能37bは、図8に示すように、仮想患者画像において識別コード「V1」、「V2」及び「V3」で示される特徴点と、スキャノ画像において識別コード「C1」、「C2」及び「C3」で示される特徴点とをマッチングする場合、同一の特徴点間の位置ずれが最小となるように座標変換することにより、画像間の座標空間を関連付ける。例えば、位置照合機能37bは、図8に示すように、解剖学的に同じ特徴点「V1(x1,y1,z1)、C1(X1,Y1,Z1)」、「V2(x2,y2,z2)、C2(X2,Y2,Z2)」、「V3(x3,y3,z3)、C3(X3,Y3,Z3)」の間の位置ズレの合計「LS」を最小化するように、以下の座標変換行列「H」を求める。
LS = ((X1,Y1,Z1)-H(x1,y1,z1))
+((X2,Y2,Z2)-H(x2,y2,z2))
+((X3,Y3,Z3)-H(x3,y3,z3))
位置照合機能37bは、求めた座標変換行列「H」により、仮想患者画像上に指定されたスキャン範囲を位置決め画像上のスキャン範囲に変換することができる。例えば、位置照合機能37bは、座標変換行列「H」を用いることで、図8に示すように、仮想患者画像上に指定されたスキャン範囲「SRV」を位置決め画像上のスキャン範囲「SRC」に変換することができる。図9は、第1の実施形態に係る座標変換によるスキャン範囲の変換例を示す図である。例えば、図9の仮想患者画像上に示すように、操作者が仮想患者画像上でスキャン範囲「SRV」を設定すると、位置照合機能37bは、上述した座標変換行列を用いて、設定されたスキャン範囲「SRV」をスキャノ画像上のスキャン範囲「SRC」に変換する。
これにより、例えば、仮想患者画像上で識別コード「Vn」に対応する特徴点を含むように設定されたスキャン範囲「SRV」は、スキャノ画像上で同一の特徴点に対応する識別コード「Cn」が含まれるスキャン範囲「SRC」に変換されて設定される。なお、上述した座標変換行列「H」は、被検体ごとに記憶回路35に記憶されて、適宜読み出されて使用される場合であってもよく、或いは、スキャノ画像が収集されるごとに算出される場合であってもよい。このように第1の実施形態によれば、プリセット時の範囲指定のために仮想患者画像を表示し、その上で位置・範囲を計画しておくことで、位置決め画像(スキャノ画像)の撮影後に、計画された位置・範囲に対応する位置決め画像上の位置・範囲を自動で数値設定することが可能である。
図2の説明に戻り、処理回路37は、受付機能37cと、推定機能37dとを備え、所望の画質の画像を簡易な操作で撮影するための制御を行う。なお、かかる制御については、後に詳述する。
ところで、従来、再構成画像の画質を一定に保つために、その再構成画像におけるノイズのSD(Standard Deviation)が所定の値に保たれるようにX線の線量を制御することが行われている。しかしながら、このような制御では、再構成画像の画質を保てない場合がある。
再構成画像の画質を保てない場合の一例として、近年実装された逐次近似再構成法を適用する場合が挙げられる。従来のX線CT装置では、例えば、一定に保たれるSD(指定SD)を10に設定した場合、撮影部位が肺野であっても腹部であってもSDが10に近づくように管電流を算出する。この構成に対し、逐次近似再構成法が適用されると、再構成画像の画質を保てない場合がある。すなわち、逐次近似再構成法では、X線のカウントに応じた管電流の補正が行われている。このため、例えば、肺野ではカウントが十分入っているので補正を弱く、腹部ではカウントが少ないので補正を強くかかるように制御される。この場合、腹部では補正が強くかかるため、粒状性に差が出てしまい(粒が粗い画像になる等)、画質に影響が出てしまう場合がある。
そこで、第1の実施形態に係るX線CT装置1は、所望の画質の画像を簡易な操作で撮影することを可能にするために、以下に説明する構成を備える。
記憶回路35は、複数の画質レベルのそれぞれと、各画質レベルの画像の再構成に用いられる複数のビューで検出器13に検出されたX線の検出量とが対応付けられた情報を、複数の部位ごとに記憶する。言い換えると、記憶回路35は、複数の部位に係る情報と、複数の部位に係る情報毎に複数の画質レベルと、画質レベルに対応する第1のX線カウント値に係る情報とを関連付けて記憶する。なお、記憶回路35は、記憶部の一例である。
図10は、第1の実施形態に係る記憶回路35に記憶される情報の一例を示す図である。記憶回路35は、例えば、腹部について、画質レベルと、カウントと、基準画像とが対応づけられた情報を記憶する。ここで、画質レベルとは、再構成画像の画質を表す情報である。記憶回路35は、画質レベルとして、例えば、低画質から高画質の順に、「Low Dose」、「Standard」、「Quality」、及び「High Quality」のいずれかの情報を記憶する。また、カウント(カウント値)とは、画質レベルの画像の再構成に用いられる複数のビューで検出器13に検出されたX線の検出量である。例えば、記憶回路35は、複数のビューで各X線検出素子に蓄積された電荷の計数値を、X線のカウントとして記憶する。また、基準画像とは、部位ごとに画質の基準となる画像であり、それぞれの画質レベルに対応する画像である。例えば、基準画像としては、被検体Pへの被ばく量を上げなくとも診断が可能な程度の画質の画像が登録される。例えば、記憶回路35は、ファントムや被検体Pの腹部の所定断面(例えば、コロナル断面)の再構成画像を基準画像として記憶する。なお、図10には、一例として、腹部について記憶される情報を示すが、頭部、肺野など、他の部位についても同様の情報が記憶される。また、図10に示すカウントは、例えば、従来の2次元スキャノ、若しくは3次元スキャノ等により得られたデータのカウントに基づいて、操作者により予め記憶回路35に登録される。
なお、画質レベルは、例えば、粒状性を表すノイズ電力スペクトル(Noise Power Spectra:NPS)、解像度を表す変調伝達関数(Modulation Transfer Function:MTF)、対象物の大きさ、対象物の減衰、コントラスト、及びアーチファクトのうち少なくとも一つの指標値により定められる。なお、画質レベルは、更に、再構成画像におけるノイズのSDを含む複数の指標値により定められてもよい。つまり、画質レベルは、NPS、MTF、対象物の大きさ、対象物の減衰、コントラスト、及びアーチファクトのうち少なくとも一つの指標値と、SDとに基づいて定められてもよい。
図10に示すように、例えば、記憶回路35は、画質レベル「Low Dose」と、カウント「a」と、基準画像「A」とが対応づけられた情報を記憶する。また、記憶回路35は、画質レベル「Standard」と、カウント「b」と、基準画像「B」とが対応づけられた情報を記憶する。また、記憶回路35は、画質レベル「Quality」と、カウント「c」と、基準画像「C」とが対応づけられた情報を記憶する。また、記憶回路35は、画質レベル「High Quality」と、カウント「d」と、基準画像「D」とが対応づけられた情報を記憶する。なお、記憶回路35に記憶される上記の情報は、操作者、若しくはX線CT装置1の設計者により予め記憶回路35に登録される。
なお、図10は一例に過ぎない。例えば、上記の例では、記憶回路35が4つの異なる画質レベルを記憶する場合を説明したが、これに限らず、任意数の画質レベルを記憶しても良いし、1つの画質レベルのみ(例えば、「Standard」のみ)を記憶しても良い。また、例えば、記憶回路35は、基準画像として画像そのものを記憶するのではなく、画像の格納場所(リンク先)を示す情報を記憶しても良い。
受付機能37cは、撮影範囲に含まれる部位の画質レベルを指定する操作を操作者から受け付ける。例えば、受付機能37cは、操作者が撮影計画を作成する際に、撮影範囲に含まれる部位ごとに、画質レベルを指定する操作を仮想患者画像上で受け付ける。言い換えると、受付機能37cは、所望の部位と当該所望の部位に対応する画質レベルを選択する。なお、受付機能37cは、受付部又は選択部の一例である。
図11は、第1の実施形態に係る撮影計画の作成画面の一例を示す図である。図11には、仮想患者画像上で撮影計画が作成される場合に、ディスプレイ32に表示される撮影計画の作成画面を例示する。
図11に示すように、例えば、操作者により撮影計画の作成を開始する旨の指示が入力回路31に入力されると、処理回路37は、複数の画質レベルのそれぞれに対応する画像を、ディスプレイ32に表示させる。具体的には、処理回路37は、画面左側に仮想患者画像を表示させるとともに、撮影計画を行うための領域R3〜R5を表示する。このうち、領域R3は頭部に対応し、領域R4は肺野に対応し、領域R5は腹部に対応する。ここで、腹部の領域R5が操作者により選択されると、処理回路37は、腹部に対応する複数の画質レベルと、各画質レベルに対応する基準画像とを記憶回路35から取得し、取得した情報に基づいて、画質レベルを選択するための選択領域(図11の破線部)を表示する。この選択領域は、例えば、画質レベルとして「Low Dose」を指定するボタン40、「Standard」を指定するボタン41、「Quality」を指定するボタン42、及び「High Quality」を指定するボタン43を含む。また、各ボタン40〜43の右側には、各画質レベルに対応する基準画像「A」、基準画像「B」、基準画像「C」、及び基準画像「D」が表示される。ここで、例えば、操作者によりカーソル44が操作され、ボタン41が押下されると、受付機能37cは、画質レベル「Standard」が指定されたものとして受け付ける。
なお、図11は、一例に過ぎない。例えば、基準画像「A」〜「D」は、必ずしも表示されなくてもよい。また、例えば、基準画像「A」〜「D」は、画質レベル「Standard」に対応する基準画像「B」のみが表示されてもよい。
推定機能37dは、複数の部位のうち、位置決め撮影の後に実行される本撮影の撮影範囲に含まれる部位の再構成画像が、所定の画質となるために検出器13にて検出されるX線の検出量に基づいて、部位に照射するX線の線量を推定する。言い換えると、推定機能37dは、第1の管電流値に係る情報と、位置決め撮影時の第2のX線カウント値に係る情報と、選択された画質レベルに対応付けられた第1のX線カウント値に係る情報とに基づいて、本撮影の際の第2の管電流値に係る情報を取得する。なお、推定機能37dは、推定部又は取得部の一例である。
例えば、推定機能37dは、受付機能37cによって受け付けられた部位の画質レベルに対応する検出量を記憶回路35から取得する。そして、推定機能37dは、取得した検出量と、位置決め撮影でその部位に照射したX線の線量と、位置決め撮影でその部位を透過したX線が検出器13にて検出された検出量とに基づいて、本撮影でその部位に照射するX線の線量を推定する。
具体的には、推定機能37dは、受付機能37cが部位の画質レベルを受け付けると、記憶回路35に記憶された情報を参照し、受け付けた画質レベルに対応するカウントを取得する。そして、推定機能37dは、取得したカウントと、スキャノ画像の撮影においてその部位に照射したX線を発生させた管電流と、スキャノ画像の撮影においてその部位を透過したX線が検出器13にて検出されたカウントとに基づいて、本スキャンでその部位に照射するX線を発生させる管電流を推定する。例えば、推定機能37dは、下記の式(1)を用いて、本スキャンで用いる管電流を推定する。
式(1)において、本スキャンの管電流とは、本スキャンにおいてその部位に照射するX線を発生させる管電流を示す。また、スキャノの管電流とは、スキャノ画像の撮影においてその部位に照射したX線を発生させた管電流を示す。スキャノの管電流は、例えば、スキャノ画像の撮影計画から取得可能である。また、スキャノのカウントとは、スキャノ画像の再構成に用いられる複数のビューで各X線検出素子に蓄積された電荷の計数値を示す。スキャノのカウントは、例えば、スキャノ撮影の各ビューで各X線検出素子に蓄積された電荷の数を計数し、記録しておくことで、取得可能である。また、基準画像のカウントとは、基準画像の撮影においてその部位を透過したX線が検出器13にて検出されたカウントを示し、記憶回路35から取得したカウントに対応する。
図12は、第1の実施形態に係る推定機能37dの処理を説明するための図である。図12には、受付機能37cが腹部の画質レベル「Standard」を指定する操作を受け付けた場合の推定機能37dの処理内容を例示する。図12に示す例では、推定機能37dにて推定される管電流が「Y」mAであり、スキャノ画像の撮影における管電流が10mAであり、スキャノ画像の撮影におけるX線のカウントが「X」である場合を説明する。
図12に示すように、受付機能37cが画質レベル「Standard」を指定する操作を受け付けると、推定機能37dは、記憶回路35に記憶された情報(図10)を参照し、「Standard」に対応するカウント「b」を取得する。そして、推定機能37dは、取得したカウント「b」と、カウント「X」と、管電流10mAとを上記の式(1)に代入することで、管電流「Y」mAを推定する。具体的には、推定機能37dは、図示のように、「管電流10mA×カウント「b」/カウント「X」」を計算することで、管電流「Y」mAを算出する。なお、ここで示した管電流「Y」mAを算出する式は一例であり、例えば、撮影条件等に基づいて任意の補正係数が適用されてもよい。
このように、推定機能37dは、照射するX線の線量を推定する。なお、上記の説明では、腹部に照射するX線の線量を推定する場合を説明したが、本撮影の撮影範囲に複数の部位(例えば、肺野及び腹部)が含まれる場合には、複数の部位のそれぞれについて、管電流を推定してよい。すなわち、推定機能37dは、複数の部位のうち、撮影範囲に含まれる部位ごとに、部位に照射するX線の線量を推定する。
また、上記の説明では、スキャノのカウントをスキャノ画像の撮影の際に計数し、記録しておく場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、推定機能37dは、スキャノ画像の投影データからカウントを算出してもよい。一例としては、推定機能37dは、記憶回路35に記憶される投影データ(補正済み投影データ)に対して、データ収集回路14及び前処理回路34で実行済みの各処理の逆変換処理を行う。これにより、推定機能37dは、各ビューにおいて検出器13で検出されたX線の検出データ(各X線検出素子に蓄積された電荷の数)を算出する。そして、推定機能37dは、スキャノ画像の再構成に要する各ビューの電荷の数を計数(積算)することで、スキャノのカウントを算出する。すなわち、推定機能37dは、スキャノ画像の撮影で収集された投影データをスキャノ撮影で検出器13にて検出されたX線の検出量に変換する処理を行うことで、スキャノ撮影で部位において検出器13にて検出されたX線の検出量を算出する。言い換えると、推定機能37dは、位置決め撮影で収集された投影データから、位置決め撮影で検出器にて検出された第2のX線カウント値に係る情報を算出する。そして、推定機能37dは、算出したX線の検出量と、所定の画質となるための検出量とを用いて、本撮影の線量を推定する。
図13は、第1の実施形態に係るX線CT装置1による処理手順を示すフローチャートである。なお、図13の処理は、操作者により作成された撮影計画に従って実行される。つまり、図13の処理で実行される撮影計画は、受付機能37cにて受け付けられた画質レベルの指定が反映されたものである。
ステップS101は、スキャン制御回路33に対応するステップである。ステップS101は、スキャン制御回路33が、撮影を開始するステップである。なお、ステップS101が否定される場合に、スキャン制御回路33は撮影を開始せず、待機状態である。
ステップS102は、スキャン制御回路33に対応するステップである。ステップS102は、ステップS101が肯定される場合に、スキャン制御回路33が、3次元のスキャノ画像(3次元スキャノ)を撮影するステップである。
ステップS103は、画像再構成回路36に対応するステップである。ステップS103は、画像再構成回路36が、3次元スキャノの撮影により収集された投影データからボリュームデータを再構成するステップである。
ステップS104は、検出機能37aに対応するステップである。処理回路37が記憶回路35から検出機能37aに対応する処理のプログラムを呼び出し実行することにより、検出機能37aが実現されるステップである。ステップS104は、検出機能37aが、再構成後のボリュームデータから被検体の複数の部位を検出するステップである。
ステップS105は、入力回路31に対応するステップである。ステップS105は、入力回路31が3次元スキャノに基づいてスキャン範囲を設定するための操作を受け付けるステップである。
ステップS106は、推定機能37dに対応するステップである。処理回路37が記憶回路35から推定機能37dに対応する処理のプログラムを呼び出し実行することにより、推定機能37dが実現されるステップである。ステップS106は、推定機能37dが、検出機能37aにより検出された部位ごとに、基準画像のカウントに基づいて、本スキャンの管電流を算出するステップである。
ステップS107は、スキャン制御回路33に対応するステップである。ステップS107は、スキャン制御回路33が、算出した管電流を用いて本スキャンを実行するステップである。言い換えると、制御部としてのスキャン制御回路33は、取得された第2の管電流値に基づいて本撮影を実行するようX線管を制御する。
ステップS108は、画像再構成回路36に対応するステップである。ステップS108は、画像再構成回路36が、本スキャンにより収集された投影データからボリュームデータを再構成するステップである。
ステップS109は、処理回路37に対応するステップである。ステップS109は、処理回路37が、再構成されたボリュームデータに基づく診断用画像をディスプレイ32に表示させるステップである。
なお、図13は一例に過ぎない。例えば、上記の処理手順は、必ずしも上述した順序で実行されなくてもよい。例えば、上記のステップS101〜S109は、処理内容が矛盾しない範囲で、適宜順序を変えて実行されてもよい。
上述してきたように、第1の実施形態に係るX線CT装置1において、受付機能37cは、撮影範囲に含まれる部位の画質レベルを指定する操作を操作者から受け付ける。そして、推定機能37dは、位置決め画像から検出された複数の部位のうち、本撮影の撮影範囲に含まれる部位の再構成画像が、所定の画質となるために検出器13にて検出されるX線の検出量に基づいて、部位に照射するX線の線量を推定する。このため、X線CT装置1は、所望の画質の画像を簡易な操作で撮影することができる。
図14は、第1の実施形態に係るX線CT装置1の効果を説明するための図である。図14に示すように、まず、受付機能37cは、撮影対象の部位について、画質レベルを指定する操作を操作者から受け付ける。ここで、例えば、画質レベル「Standard」が指定されると、推定機能37dは、画質レベル「Standard」に対応するカウント「b」と同じカウントが得られるような管電流を推定する。そして、スキャン制御回路33は、推定機能37dにより推定された管電流を用いて、本スキャンを実行する。このため、X線CT装置1は、画質レベル「Standard」の基準画像「B」と同程度の画質の画像を再構成することができる。すなわち、操作者は、撮影計画の作成段階で所望の画質レベルを選択するだけで、選択した画質レベルの再構成画像を得ることができる。また、例えば、所望の画質レベルを適切に選択することができる結果、必要以上に高い管電圧で撮影することが無くなるので、被検体Pへの被ばくを低減することが可能となる。
なお、必要以上に高い画質レベルが選択されないように、処理回路37は、画質レベルに応じた指標(数値)を表示してもよい。例えば、基準画像の画質レベルに応じたCTDI(Computed Tomography Dose Index)を指標として記憶しておき、処理回路37は、CTDIを基準画像とともに表示してもよい。なお、指標としては、CTDIに限定されるものではなく、例えば、線量の指標となる値や、医療施設ごとに定められる任意の値、若しくは診断参考レベルのようなものであってもよい。また、処理回路37は、操作者によって画質レベルが選択される際に、基準画像を表示せずに、画質レベルに応じた指標を表示してもよい。
また、例えば、推定機能37dは、画像の再構成に用いられる複数のビューで検出された電荷のカウントを用いて、所望の画質の画像を得るのに必要な線量(管電圧)を推定する。これによれば、X線CT装置1は、データ収集回路14や前処理回路34の処理の影響を除外してX線の線量を推定することができるので、推定の精度を向上させることができる。
(その他の実施形態)
上述した実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてもよい。
(画質レベルのプリセット)
上記の実施形態では、操作者により画質レベルを指定する操作が行われる場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、撮影計画ごとに所望の画質レベルがプリセットされている場合には、操作者は必ずしも画質レベルを指定しなくてもよい。
図15は、その他の実施形態に係る画質レベルのプリセットについて説明するための図である。図15に示す例では、頭部、肺野、及び腹部の撮影を行う撮影計画として、「Whole Body:Standard」、「Whole Body:Low Dose」、及び「Whole Body:Quality」の3つの撮影計画がプリセットされている。ここで、撮影計画「Whole Body:Standard」には、頭部の画質レベル「Quality」、肺野の画質レベル「Low Dose」、及び腹部の画質レベル「Standard」がプリセットされる。また、撮影計画「Whole Body:Low Dose」には、頭部の画質レベル「Quality」、肺野の画質レベル「Low Dose」、及び腹部の画質レベル「Low Dose」がプリセットされる。また、撮影計画「Whole Body:Quality」には、頭部の画質レベル「High Quality」、肺野の画質レベル「Standard」、及び腹部の画質レベル「Quality」がプリセットされる。
この場合、操作者は、「Whole Body:Standard」、「Whole Body:Low Dose」、及び「Whole Body:Quality」の3つの撮影計画のうち、任意の撮影計画を選択するだけで、適切な画質の画像を得ることができる。また、例えば、操作者は、任意の撮影計画を選択した上で、特定の部位については任意の画質レベルを設定し直して撮影することもできる。
(基準画像の再登録)
また、例えば、データ収集回路14や前処理回路34にて実行される各種の処理に新たな機能が実装されると、記憶回路35に記憶されたカウントと基準画像の画質の対応関係が変化してしまう。このような場合には、X線CT装置1は、シミュレータを用いて、カウントや基準画像を更新することができる。
図16は、その他の実施形態に係る基準画像の再登録について説明するための図である。図16には、X線CT装置1において利用されるシミュレータの画面例を示す。図16に示すように、シミュレータにおいては、管電圧、管電流、撮影時間、関数(FC)、及びイメージ厚などの各種パラメータを入力可能である。
ここで、データ収集回路14や前処理回路34に新たな機能が実装されると、再構成される画像の画質が向上する可能性がある。つまり、同じカウントが得られた場合であっても、画質が向上する可能性がある。このため、まず、X線CT装置1において、記憶回路35に記憶された基準画像の画質が、どの程度向上するかをシミュレートする。
例えば、処理回路37は、記憶回路35に記憶された各カウントを取得する。そして、処理回路37は、取得したカウントと、各種のパラメータをシミュレータに入力し、新たな機能が実装された場合に再構成される再構成画像を生成する。
シミュレータによって生成された再構成画像は、元の基準画像よりも画質が向上している可能性がある。そこで、操作者は、生成された再構成画像と、元の基準画像とを比較する。ここで、生成された再構成画像が元の基準画像よりも画質が向上している場合には、現在記憶回路35に記憶されているカウントよりも少ないカウントで、元の基準画像と同程度の画質を担保できる可能性がある。そこで、次に、処理回路37は、シミュレートにより生成した再構成画像の画質を元の基準画像の画質と同程度に低下させた場合に、どの程度カウントが低下するかをシミュレートする。
この場合、例えば、処理回路37は、記憶回路35に記憶されているカウントよりも少ないカウントを入力し、再びシミュレートする。処理回路37は、この操作を繰り返し、元の基準画像と同程度の画質の再構成画像が生成された時のカウントを取得する。そして、処理回路37は、記憶回路35に記憶されているカウントを、シミュレータにより取得されたカウントに更新する。
このように、処理回路37は、新たな機能が実装された場合に、同程度の画質を得ることが可能なカウントをシミュレートすることができる。なお、処理回路37は、シミュレータによって生成された再構成画像を基準画像に更新してもよい。すなわち、画像再構成回路36は、本撮影にて取得された投影データに基づいて再構成画像を生成する。記憶回路35は、再構成画像の画質レベルが画像の画質レベルよりも高い場合、画像を再構成画像に更新して記憶する。
図17を用いて、基準画像について説明する。図17は、基準画像について説明するための図である。第1の実施形態で説明したように、X線CT装置1は、被検体Pのスキャンにおいて、事前データ収集(スキャノ)を行い(S11)、位置決めデータからカウントを得る(S12)。そして、X線CT装置1は、得られたカウントと基準画像とを比較して(S13)、比較結果に基づいて管電流を決定する(S14)。そして、X線CT装置1は、決定した管電流を用いて本スキャンを行う(S15)。
ここで、カウントと比較される基準画像は、例えば、操作者によりスキャン前に設定される。例えば、操作者は、物理評価ファントム(撮影画像)や仮想人体ファントム(撮影画像)、実際に収集された生データ(施設で収集された臨床画像など)のうち任意のデータを基準対象として選択する(S01)。そして、操作者は、シミュレータを用いて基準画像(カウント)を決定する(S02)。このとき、例えば、操作者は、基準対象に対応する被ばく参照情報を参照して基準画像を決定する。これにより、例えば、操作者は、実際に収集した生データで生ノイズを付加してシミュレーションすることで、施設ごとに基準画像を生成することができる。
(2次元撮影への適用)
また、上記の実施形態では、3次元の位置決め撮影及び本撮影が行われる場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、実施形態は、2次元の位置決め撮影及び本撮影が行われ、2次元の画像(若しくは位置決め画像)が収集される場合にも適用可能である。
(医用情報管理装置)
また、上記の実施形態では、実施形態に係る機能がX線CT装置1に備えられる場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図2に示した検出機能37a、位置照合機能37b、受付機能37c、及び推定機能37dは、X線CT装置1に接続される医用情報管理装置に備えられてもよい。
図18は、その他の実施形態に係る医用情報管理装置の構成の一例を示す図である。図18には、図1に示した医用情報処理システム100に医用情報管理装置200が備えられる場合を説明する。
医用情報管理装置200は、例えば、X線CT装置1、X線診断装置、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置など、複数の医用画像診断装置によって行われる撮像の条件設定や読影を担うコンピュータである。ここで、図18に示す医用情報管理装置200は、X線CT装置1を制御することで、X線CT装置1に位置決め撮影や本撮影を実行させる。また、医用情報管理装置200は、X線CT装置1により撮影された位置決め画像や診断用の画像を受信して、ディスプレイ202に表示したり、各種の画像処理を行うことが可能である。なお、医用情報管理装置200は、病院などの各施設内に備えられても良いし、施設外に備えられても良い。
図18に示すように、医用情報管理装置200は、入力回路201と、ディスプレイ202と、記憶回路210と、処理回路220とを備える。なお、入力回路201及びディスプレイ202は、図2に示した入力回路31及びディスプレイ32と基本的に同様の構成を備えるので、説明を省略する。
記憶回路210は、X線CT装置1から受信した位置決め画像や診断用の画像を記憶する。また、記憶回路210は、後述する処理回路220による処理結果を適宜記憶する。また、記憶回路210は、複数の部位に係る情報と、複数の部位に係る情報毎に複数の画質レベルと、画質レベルに対応する第1のX線カウント値に係る情報とを関連付けて記憶する。
処理回路220は、複数の医用画像診断装置によって行われる撮像を制御するプロセッサである。例えば、処理回路220は、X線CT装置1のスキャン制御回路33を制御することで、架台10で行なわれるCTスキャンを制御する。処理回路220は、X線CT装置1の画像再構成回路36を制御することで、コンソール30における画像再構成処理や画像生成処理を制御する。処理回路220は、記憶回路210が記憶する各種画像データを、ディスプレイ202に表示するように制御する。
また、処理回路220は、図18に示すように、検出機能221、位置照合機能222、受付機能223、及び推定機能224を実行する。ここで、例えば、図18に示す検出機能221、位置照合機能222、受付機能223、及び推定機能224は、図2に示した検出機能37a、位置照合機能37b、受付機能37c、及び推定機能37dと基本的に同様の処理を実行する。
すなわち、検出部としての検出機能221は、第1の管電流値で実行された位置決め撮影により収集された位置決め画像に含まれる被検体における複数の部位をそれぞれ検出する。選択部としての受付機能223は、所望の部位と当該所望の部位に対応する画質レベルを選択する。取得部としての推定機能224は、第1の管電流値に係る情報と、位置決め撮影時の第2のX線カウント値に係る情報と、選択された画質レベルに対応付けられた第1のX線カウント値に係る情報とに基づいて、本撮影の際の第2の管電流値に係る情報を取得する。そして、送信部としての処理回路220は、取得された第2の管電流値に係る情報を、X線CT装置1に送信する。これにより、医用情報管理装置200は、第2の管電流値に基づいて本撮影を実行するように、X線CT装置1を制御する。
なお、図18にて説明した内容はあくまで一例であり、図示の例に限定されるものではない。例えば、医用情報管理装置200は、図2に示した前処理回路34及び画像再構成回路36を備えていても良い。この場合、医用情報管理装置200は、位置決め撮影により収集された投影データや、本撮影により収集された投影データをX線CT装置1から受信する。そして、医用情報管理装置200は、受信した投影データから位置決め画像若しくは診断用の画像を再構成する。
なお、図2においては単一の処理回路37にて検出機能37a、位置照合機能37b、受付機能37c、及び推定機能37dにて行われる処理機能が実現されるものとして説明したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図2における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。更に、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、CPU及び当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
また、上記の実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行なうこともでき、或いは、手動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行なうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
また、上記の実施形態で説明した制御方法は、予め用意された制御プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この制御方法は、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この制御方法は、ハードディスク、フレキシブルディスク(FD)、CD−ROM、MO、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、所望の画質の画像を簡易な操作で撮影することができる。
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。