JP2019004920A - Ｘ線ｃｔ装置及びｘ線照射条件設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
被検体内にＸ線高減弱体が存在する場合に自動露光制御機能を適用した場合であっても、適正なＸ線照射量で撮影を行う。
【解決手段】
寝台上の被検体の周囲を周回するＸ線源から照射され前記被検体を透過したＸ線の線量を検出し、Ｘ線の線量に基づくデータを出力するスキャナ１０と、前記スキャナにより出力されたデータに基づいて位置決め画像を含む各種画像を生成する画像生成部３０と、本撮影を行うための撮影条件の入力を受け付ける入力部２４と、前記位置決め画像において金属領域を判定する金属領域判定部２８と、前記位置決め画像及び前記撮影条件に基づいて本撮影時のＸ線照射条件を決定すると共に、前記金属領域判定部により前記位置決め画像中に金属領域があると判定された場合に、当該金属領域についてＸ線照射量を低減させるようにＸ線照射条件を修正するＸ線照射条件決定部２９と、を備えるＸ線ＣＴ装置を提供する。
【選択図】図２

Description

本願発明は、Ｘ線ＣＴ装置及びＸ線照射条件設定方法に係り、特に、被検体内にＸ線高減弱体がある場合におけるＸ線の照射条件を設定・制御するＸ線ＣＴ装置及びＸ線照射条件設定方法に関する。

Ｘ線管を被検体の体軸回りに回転させながら、Ｘ線管からファンビーム又はコーンビーム状にＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線を検出器により検出し、得られた投影データを逆投影することにより被検体内部の再構成画像を取得するＸ線ＣＴ装置が知られている。
このようなＸ線ＣＴ装置では、診断に必要な画質を担保した断層像を取得しつつも、被検体に対するＸ線被曝線量を極力低減させることが望まれている。

このような背景から、断層像に要求される画質、例えば、画像ＳＤ(Standard Deviation)やコントラスト−ノイズ比などを画質指標とし、この画質指標を達成するようにＸ線照射線量を制御する自動露光制御機能が種々提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３）。自動露光制御は、照射線量最適化、自動露光制御、照射線量制御、ＡＥＣ(Automatic Exposure Control)とも呼ばれる。

ところで、Ｘ線ＣＴ装置における撮影では、本撮影時の撮影範囲の位置決めや本撮影時の撮影条件（管電圧、管電流、スキャン速度、らせんピッチ等）などを設定する目的で、本撮影に先立って低線量にて位置決め撮影を行って、位置決め画像を取得することが行われている。位置決め画像の取得は次のように行われる。撮影角度を固定し、Ｘ線管及び検出器を被検体に対して体軸方向に平行に移動させながら位置決め撮影を行ってスキャノ生データを取得し、列位置が異なり撮影位置が略同一であるスキャノ生データを組み合わせることにより、最終的な位置決め画像（スキャノグラム）を取得する。位置決め画像は、スキャノグラム、スカウトビュー、透視画像、トモグラム、トポグラムなどとも呼ばれる。

上述した自動露光制御は、一般的に、スキャノグラムを利用し、Ｘ線の被検体透過時の減弱率（透過Ｘ線に対する照射Ｘ線の比）に鑑みて行われる。具体的には、1方向もしくは２方向のスキャノグラムから被検体の楕円断面モデルを算出し、楕円断面の投影面積や楕円断面の縦横比や操作者が入力した所望の画質指標などから適切な管電流値を算出し撮影中に照射線量、すなわち管電流を変調しながら撮影を行う。

ここで、被検体透過時のＸ線の減弱率は被検体の線減弱係数と透過距離の積により決定され、透過距離が長いほど減弱率は高くなる。そのため、一般的には、被検体サイズ透過距離が大きいほど、被検体透過後のフォトン数（情報量）が減り、フォトンノイズが多くなる。したがって、自動露光制御機能において、管電圧や画質指標値などの条件が同じであれば、被検体のサイズが大きいほど撮影時のＸ線照射量（管電流）は高くなる。

特開２００４−０７３８６５号公報 国際公開２００７／１３８９７９号 特開２００３−０３３３４６号公報

上述のように、被検体透過時のＸ線の減弱率は被検体の線減弱係数と透過距離の積により決定され、減弱率が高い程Ｘ線照射量が高くなる。このため、被検体内にＸ線高減弱体、すなわち、例えば、インプラントやペースメーカーなどの金属（水や骨とは極端に異なる高いＸ線減弱特性を有する物質）が存在する場合に自動露光制御機能を適用すると、位置決め画像において、被検体内のＸ線高減弱体が存在する領域について実際の被検体サイズよりも大きく見積もられる。この結果、被検体内のＸ線高減弱体が存在する領域については撮影時のＸ線照射量が高くなってしまい、特定の部位について過大線量を照射して撮影を行ってしまうこととなる。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、被検体内にＸ線高減弱体が存在する場合に自動露光制御機能を適用した場合であっても、適正なＸ線照射量で撮影を行うことを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、寝台上の被検体の周囲を周回するＸ線源から照射され前記被検体を透過したＸ線の線量を検出し、Ｘ線の線量に基づくデータを出力するスキャナと、前記スキャナにより出力されたデータに基づいて位置決め画像を含む各種画像を生成する画像生成部と、前記位置決め画像に基づく撮影条件の入力を受け付ける入力部と、前記位置決め画像において金属領域を判定する金属領域判定部と、前記位置決め画像及び前記撮影条件に基づいて本撮影時のＸ線照射条件を決定すると共に、前記金属領域判定部により前記位置決め画像中に金属領域があると判定された場合に、当該金属領域についてＸ線照射量を低減させるようにＸ線照射条件を修正するＸ線照射条件決定部と、を備えるＸ線ＣＴ装置を提供する。

本発明によれば、被検体内にＸ線高減弱体が存在する場合に自動露光制御機能を適用した場合であっても、適正なＸ線照射量で撮影を行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の概略を示す外観構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の概略を示すブロック図である。 一般的な自動露光制御の流れを示す説明図である。 （ａ）は、被検体に金属が含まれない場合の位置決め画像の例、（ｂ）は（ａ）の位置決め画像に基づいて生成されたＸ線照射線量曲線（管電流変調曲線）の例を示す説明図である。 金属領域が含まれる位置決め画像の例を示す参考図である。 金属領域が含まれる位置決め画像から金属領域を抽出した金属抽出画像の例である。 位置決め画像が複数のエネルギー情報を有する画像である場合に、物質弁別処理を行うことで、金属成分画像を生成する例に係る説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置において、位置決め画像における金属領域を考慮してＸ線照射線量曲線（管電流変調曲線）を生成する場合の説明図である。 本発明の第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるＸ線照射条件決定部によるＸ線照射線条件の決定処理にかかるフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるＸ線照射条件決定部によるＸ線照射線条件の決定処理にかかるフローチャートである。 （ａ）は金属領域がある場合の位置決め画像の例であり、（ｂ）は仮装的に金属領域がない位置決め画像を修正後位置決め画像とした例であり、（ｃ）は（ｂ）の修正後位置決め画像に基づいて生成したＸ線照射線量曲線の例を示す説明図である。 位置決め画像に金属領域がある場合にチャネル方向への補間処理を行う場合の説明図であり、(ａ)は位置決め画像の例、（ｂ）は（ａ）に対してプロファイルを行った結果、（ｃ）は（ｂ）に対して線形補間を行って得られた結果を示す説明図である。

本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、寝台上の被検体の周囲を周回するＸ線源から照射され被検体を透過したＸ線の線量を検出し、Ｘ線の線量に基づくデータを出力するスキャナと、スキャナにより出力されたデータに基づいて位置決め画像を含む各種画像を生成する画像生成部と、撮影条件の入力を受け付ける入力部と、位置決め画像において金属領域を判定する金属領域判定部と、位置決め画像及び撮影条件に基づいて本撮影時のＸ線照射条件を決定すると共に、金属領域判定部により位置決め画像中に金属領域があると判定された場合に、当該金属領域についてＸ線照射量を低減させるようにＸ線照射条件を修正するＸ線照射条件決定部と、を備えている。

以下、より詳細に本発明の実施形態について、図面を参照してより詳細に説明する。
（第１の実施形態）
本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、例えば、マルチスライスＣＴ装置に適用することができ、スキャン方式として、例えば、ローテート−ローテート方式（第３世代）を採用することができる。
Ｘ線ＣＴ装置１は、図１及び図２に示すように、スキャナ１０と、操作ユニット２０と、寝台４０とを備えている。Ｘ線ＣＴ装置では、スキャナ１０が操作ユニット２０による指示に従って、寝台４０に戴置される被検体のスキャン処理を行う。

スキャナ１０は、Ｘ線源としてのＸ線発生装置５、高電圧発生装置６、Ｘ線制御装置７、コリメータ８、コリメータ制御装置９、検出器１１、中央制御装置１２、スキャナ制御装置１３、寝台制御装置１４、寝台移動計測装置１５、駆動装置１６、プリアンプ１７、及びＡ／Ｄコンバータ１８を備えている。

Ｘ線発生装置５は、後述する駆動装置１６によって寝台に載置された被検体の周囲を周回しながら、高電圧発生装置６に印加された高電圧によってＸ線を生じさせ、これを被検体へ照射する。高電圧発生装置６は、Ｘ線制御装置７からの制御信号に従って、Ｘ線発生装置５へ高電圧を供給する。

コリメータ８は、コリメータ制御装置９によって制御され、コリメータ制御装置９からの制御信号に従って、Ｘ線発生装置によって照射されるＸ線の照射領域を制御する。

検出器１１は、Ｘ線発生装置５に対向して配置され、Ｘ線発生装置５から照射され被検体を透過したＸ線を検出し、検出結果を電流値としてプリアンプ１７へ出力する。なお、検出器１１としては、単一列検出器又は多列検出器のいずれを適用することもできる。多列検出器は、単列検出器が周回軸方向に複数配列され、全体として、単一検出器よりも広い範囲を一度に撮影することができるという利点がある。

プリアンプ１７は、検出器１１から受信した検出結果を増幅させ、Ａ／Ｄコンバータ１８に出力する。Ａ／Ｄコンバータ１８では、プリアンプ１７で増幅されたアナログの電流値をデジタルデータに変換し、さらにＬＯＧ変換し、キャリブレーションを行って投影データとして後述する演算装置２２に出力する。
なお、Ｘ線発生装置５、コリメータ８、検出器１１及びプリアンプ１７等は円盤（図示せず）に配置され、駆動装置１６によって円盤を駆動させることによりＸ線発生装置５が被検体の周囲を周回するようになっている。

スキャナ制御装置１３は、後述する中央制御装置１２からの制御信号に従って、Ｘ線源としてのＸ線発生装置５を搭載した円盤を周回駆動させる駆動装置１６及びコリメータ制御装置９を制御する。
寝台制御装置１４は、中央制御装置１２からの制御信号に従って、寝台４０の移動速度等を制御する。寝台４０は、寝台移動計測装置１５によって、その移動速度や距離が計測される。
中央制御装置１２は、操作ユニット２０から入力される指示に基づいて、上述したＸ線制御装置７、スキャナ制御装置１３、及び寝台制御装置１４を制御する。

操作ユニット２０は、ユーザによる操作、再構成画像の生成、画像の表示等を行うものであり、入出力装置２１と演算装置２２とを備えている。
入出力装置２１は、演算装置２２によって生成された再構成画像等を表示装置３１に表示させる表示制御部２３、撮影条件や再構成条件の入力を行う入力部２４、入力された条件や表示する画像を記憶する記憶部２５を含む。

なお、表示制御部２３には、表示制御部２３からの指示に従って各種画像を表示する表示装置３１が接続されている。表示装置３１としては、液晶ディスプレイ等のディスプレイ装置を適用することができ、入力部２４としては、マウス、キーボード、タッチパネル等を１又は複数適用することができる。また、記憶部２５としては、ハードディスクや各種の記憶媒体等のドライブ装置を適用することができる。

ユーザによって入力部２４から入力される撮影条件としては、例えば、寝台移動速度、管電流、管電圧、スライス位置などが挙げられる。この他、アキシャルスキャンや螺旋スキャン等の撮影方式、撮影開始角度、体軸方向の撮影範囲、ビームピッチや管電流、管電圧などがあり、Ｘ線曝射制御（ＡＥＣ）などの設定も行われる。

また、ユーザによって入力部２４から入力される再構成条件としては、例えば、再構成法、画像スライス厚、再構成間隔（スライス間隔）、関心領域の位置およびサイズ、再構成画像マトリクスサイズ、再構成フィルタ関数などが挙げられる。
なお、撮影条件や再構成条件の入力に際して、部位毎に撮影条件や再構成条件を推奨設定した撮影プロトコルを使用することもできる。

演算装置２２は、スキャナにより収集された投影データに再構成像等の各種画像を生成する画像生成部３０、再構成画像中に金属が含まれる場合に当該金属を示す金属領域を判定する金属領域判定部２８、及び本撮影時のＸ線照射量を決定するＸ線照射条件決定部２９を含む。なお、画像生成部３０は、位置決め画像を含む再構成画像を生成する再構成演算部２６、及び再構成画像に対して必要な画像処理を行う画像処理部２７を含んでいる。そして、演算装置２２に含まれる各部によって、被検体の位置決め画像を取得し、位置決め画像に基づいてＸ線照射量を決定する自動露光制御を行う。

なお、演算装置２２に含まれる各部の機能は、演算装置２２が有する図示しないＣＰＵが予めＲＯＭ等のメモリに格納されたプログラムを読み込んで実行することによりソフトウエアとして実現することができる。また、演算装置２２に含まれる各部が実行する動作の一部又は全部を、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）やＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等のハードウェアにより実現することもできる。

再構成演算部２６は、取得した投影データを種々の方法で再構成することができる。再構成演算部２６は、例えば、所謂ファンビーム再構成や、所謂パラレルビーム再構成等公知の方法によって再構成することができ、この際、再構成に用いる逆投影位相範囲は再構成画素毎に異なっていてもよく、同一範囲でもよい。ここで、再構成画像は、本撮影によって得られた画像の他、本撮影に先立って得られた位置決め画像も含む。

画像処理部２７は、再構成演算部２６により再構成された再構成画像に対して、表示装置３１に表示するために最適な形態となるように、必要な画像処理を行う。

金属領域判定部２８は、被検体に金属が含まれる場合に、再構成演算部２６により再構成された再構成画像中の金属を示す領域を判定して特定する。具体的には、金属領域判定部２８は、再構成画像において、予め定めた閾値よりも高い画素値を示す領域を金属領域と判定することにより金属領域を特定する。

Ｘ線照射条件決定部２９は、自動露光制御を行う。つまり、Ｘ線照射条件決定部２９は、画像生成部３０から取得した位置決め画像と入力部２４により入力された撮影条件に基づいて、本撮影時のＸ線照射条件を決定する。特に、金属領域判定部２８によって位置決め画像中に金属領域があると判定された場合には、金属領域についても適正な照射線量となるように、金属領域についてＸ線照射量を低減させるように修正し、最終的な本撮影時のＸ線照射線条件を決定する。Ｘ線照射条件決定部２９によるＸ線照射線条件の決定処理については後述する。

続いて、このように構成されたＸ線ＣＴ装置における撮影処理及び再構成処理は、以下のように行われる。
ユーザにより入力部２４に撮影開始の指示が入力されると、撮影開始信号が生成されて操作ユニット２０から中央制御装置１２に入力される。中央制御装置１２は、入力された撮影開始信号を受けて、Ｘ線制御装置７、スキャナ制御装置１３、及び寝台制御装置１４に対して撮影に必要な制御信号を送り撮影を開始する。

撮影が開始されると、Ｘ線制御装置７によって高電圧発生装置６に制御信号が送信され、Ｘ線発生装置５に高電圧が印加され、Ｘ線発生装置５からＸ線が被検体に照射される。同時に、スキャナ制御装置１３から駆動装置１６に制御信号が送信され、円盤を周回させることによりＸ線発生装置５、検出器１１、プリアンプ１７等を被検体４の周りに周回させる。

併せて、寝台制御装置１６からの制御信号に従って、被検体が載置された寝台４０が、静止（ノーマルスキャン時）、又は被検体の体軸方向に平行移動（螺旋スキャン時）を行う。Ｘ線発生装置によって照射されたＸ線は、コリメータ６により照射領域が制限され、被検体内の各組織において吸収（減衰）され、被検体を透過して、検出器１１によって検出される。

検出器１１によって検出されたＸ線は、電流に変換され、プリアンプ１９によって増幅され、Ａ／Ｄコンバータ２０によってデジタルデータに変換され、ＬＯＧ変換され、キャリブレーションが行われて投影データとして演算装置２２に入力される。

再構成演算部２６では、演算装置３２に入力された投影データに基づいて再構成処理を行い、再構成画像を生成する。生成された再構成画像は、記憶部２５に保存され、表示装置３１によってＣＴ画像として表示される。あるいは、画像処理部２７によって画像処理がなされた後、表示装置３１によってＣＴ画像として表示される。

続いて、Ｘ線照射条件決定部２９における、自動露光制御について説明する。
図３に、一般的な自動露光制御を用いた撮影の説明図を示す。図３に示すように、自動露光制御技術を用いた撮影では、はじめに、被検体の撮影範囲や撮影条件を決定するために、撮影したい部位周辺に対して、位置決め撮影としてスキャノグラム撮影を行い、スキャノグラム像を取得する。

ユーザは、スキャノグラム像において撮影範囲を指定し、コリメーション厚、らせんピッチ、スキャン速度、画像スライス厚、管電圧、管電流、再構成フィルタを初めとする撮影条件を入力部２４により入力する。ユーザは、同時に、撮影により得たい所望の画質指標の目標値を入力する。

続いて、スキャノグラム像の各体軸方向位置における投影値分布（例えば、投影値最大高さ、投影値面積）から人体近似モデル（楕円近似モデル、修正楕円近似モデル、など）を生成し、これを基に管電圧、再構成フィルタ、画像スライス厚などを考慮して目標とする画質指標を達成するようにＸ線照射線量曲線（管電流変調曲線）を作成する。

つまり、図４に示すように、被検体に金属がない場合、すなわち、位置決め画像中に金属領域が存在しない場合（図４（ａ））には、Ｘ線照射条件決定部２９は、図４（ｂ）に示すＸ線照射線量曲線（管電流変調曲線）を生成する。
そして、得られた管電流変調曲線に基づき本撮影を行う。なお、管電流変調曲線は上述の特許文献１又は特許文献２に記載された方法を含む公知の方法を用いることができるため、ここでの詳細な説明は省略する。

このような一般的な自動露光制御では、事前設定した画質指標を達成するように管電流変調曲線（Ｘ線照射線量曲線）を算出する。このとき、画質指標としては、画像ＳＤやコントラスト−ノイズ比（ＣＮＲ）やＤｅｔｅｃｔａｂｉｌｉｔｙ Ｉｎｄｅｘなどがある。以下の説明においては、画質指標として画像ＳＤを例に挙げて説明する。

被検体に金属がある場合、すなわち、位置決め画像中に金属領域が存在する場合には、一般的な自動露光制御を行うとＸ線照射量が過大となってしまうこととなる。そこで、位置決め画像中に金属領域が存在する場合には、以下のように自動露光制御を行う。

図５は、位置決め画像における金属（Ｘ線高減弱体）領域を示す参考図である。図５には、撮影範囲と、撮影範囲内に存在する金属が示されている。
図６は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置において取得した位置決め画像における金属（高減弱体）領域特定方法を示す参考図である。図６では、撮影範囲内の金属を金属抽出処理により抽出し、金属領域を示す金属抽出画像（金属成分画像）を生成している。なお、金属領域を特定する際に、必ずしも金属抽出画像を生成する必要はない。

ここで、金属抽出処理とは、予め入力部により設定された閾値に基づく閾値処理や、フィルタ処理などにより加工した加工画像に対してリージョングローイング法やスネークス法、レベルセット法などの領域抽出処理を適用して金属領域を抽出することをいい、このような金属抽出処理を行うことにより金属成分画像を生成することができる。このとき、位置決め画像における金属領域に対して金属を含まない周辺画素値から得られる補間値で差分することで金属部に重なる非金属組織を除去し、金属成分の画素値を生成することができる。

また、位置決め画像が複数のエネルギー情報を有する画像である場合にも、金属（高減弱体）領域を特定することができる。図７に示すように、低エネルギー情報を有する位置決め画像（低エネルギー画像）と高エネルギー情報を有する位置決め画像（高エネルギー画像）から物質弁別処理を行うことで、金属成分画像を生成することができる。

このように、位置決め画像中に金属領域が特定された場合（図８（ａ））には、金属がＸ線高減弱体であることから、被検体において金属のない領域に比して検出されるＸ線量が少ない。このため、金属領域について何ら考慮せずに、目標とする画質の画像を取得するためには、Ｘ線照射条件決定部２９は金属領域に対するＸ線照射量が高いＸ線照射線量曲線（管電流変調曲線）を生成することとなる（図８（ｂ））。

つまり、図８（ｂ）に示すように、金属領域が特定された位置決め画像に対して、自動露光制御を適用することで得られるＸ線照射線量曲線（管電流変調曲線）は、金属領域に対して照射線量が高くなっている。そこで、Ｘ線照射条件決定部２９は、金属領域判定部２８による判定結果を考慮し、金属領域における照射線量が低くなるように修正し、最終的なＸ線照射線量曲線（管電流変調曲線）を生成する（図８（ｃ））。

以下、Ｘ線照射条件決定部２９によるＸ線照射線条件の決定処理について、図９のフローチャートにより詳細に説明する。
ステップＳ１１において、入力部２４から入力された位置決め画像の撮影開始指示に従って、中央制御装置１２から、Ｘ線制御装置７、スキャナ制御装置１３、及び寝台制御装置１４に対して位置決め画像の撮影に必要な制御信号を送り、位置決め撮影を行う。ステップＳ１２では、ステップＳ１１で取得した位置決め画像及び入力部２４により入力された撮影条件基づいてＸ線照射条件決定部２９が照射線量曲線を算出し、決定する。

次に、金属領域判定部２８が、位置決め画像において特定した撮影範囲に金属領域があるか否か、また、ある場合には金属領域の位置を特定する。ここで、金属領域の特定は、例えば、位置決め画像において画素値が予め設定した閾値より高い領域を金属領域とすることで判定を行う（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３における判定の結果、金属領域がないと判定された場合は、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１３における判定の結果、金属領域があり、その位置が特定された場合には、ステップＳ１４に進み、Ｘ線照射条件決定部２９によりＸ線照射線量曲線を修正する。ここで、Ｘ線照射条件決定部２９によるＸ線照射線量曲線の修正は、以下のように行うことができる。

すなわち、Ｘ線照射条件決定部２９は、位置決め画像の各体軸方向位置において、位置決め画像の画素値の積分値と位置決め画像における金属成分の画素値の積分値から、位置決め画像の面積に対する金属成分画素の面積を除いた位置決め画像の面積の比を算出し、Ｘ線照射線量曲線にこの比を掛け合わせることによりＸ線照射線量曲線を修正する。

また、Ｘ線照射条件決定部２９は、各体軸方向位置における投影値分布（例えば、投影値最大高さ、投影値面積）から人体近似モデル（楕円近似モデル、修正楕円近似モデル、など）を生成し、人体近似モデルの大きさと金属部の大きさ、撮影角度などを基に金属部のＸ線照射線量曲線が小さくなるような多項式を適用し照射線量曲線を修正することで修正後のＸ線照射線量曲線を生成することができる。

次のステップＳ１５では、生成された最終的なＸ線照射線量曲線に従って本撮影を行い、画像生成部３０が、本撮影によって得られた投影データに基づいて画像再構成を行うと共に所定の画像処理を行って再構成画像を取得する（ステップＳ１６）。また、併せて、位置決め画像に金属領域があった場合には、金属アーチファクト低減処理を行う。

なお、金属アーチファクト低減処理としては、公知の手法を用いることができる。金属アーチファクト低減処理を行うことにより、金属由来のストリークアーチファクトやノイズ、ビームハードニングアーチファクトなどを低減することができる。特に、投影データ上の金属部をフォトンノイズが含まれないデータで置換する金属アーチファクト低減処理を適用する場合には、同処理によって得られる画像のノイズ量は金属を含まない被検体を撮影したのと同程度に低減することができる。

このように、本実施形態によれば、位置決め画像に基づいて定めたＸ線照射条件、すなわち、Ｘ線照射線量曲線に対して、金属領域を考慮し、金属領域に対するＸ線照射量を低減させるように修正することで、適正なＸ線照射量で撮影を行うことができる。つまり、被検体内に金属などのＸ線高減弱体が存在する場合に自動露光制御機能を適用した場合であっても、適正なＸ線照射量で撮影を行うことができる。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置においては、Ｘ線照射条件決定部２９により金属領域を含む位置決め画像に基づいてＸ線照射線量曲線を生成し、その後、金属領域を考慮してＸ線照射線量曲線を修正して、最終的に本撮影に用いるＸ線照射線量曲線を得る場合について説明した。本実施形態においては、位置決め画像によって特定した撮影範囲に金属領域が含まれる場合に、位置決め画像を補正することにより仮想的に金属を除去もしくは金属の影響を低減した位置決め画像を取得し、この補正後の位置決め画像に基づいてＸ線照射線量曲線を生成する。

本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、上述した第１の実施形態におけるＸ線ＣＴ装置と同一の構成を有し、演算装置２０に含まれる各部が行う処理が異なるのみである。従って、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置を構成する各部について、第１の実施形態におけるＸ線ＣＴ装置の各構成と同一の符号を付し、夫々詳細な説明は省略する。

以下、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるＸ線照射条件決定部２９によるＸ線照射線条件の決定処理について、図１０のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ２１において、入力部２４から入力された位置決め画像の撮影開始指示に従って、中央制御装置１２から、Ｘ線制御装置７、スキャナ制御装置１３、及び寝台制御装置１４に対して位置決め画像の撮影に必要な制御信号を送り、位置決め撮影を行う。

ステップＳ２２では、金属領域判定部２８が、位置決め画像において特定した撮影範囲に金属領域があるか否か、また、ある場合には金属領域の位置を特定する。ここで、金属領域の特定は、例えば、位置決め画像において画素値が予め設定した閾値より高い領域を金属領域とすることで判定を行う。図１１（ａ）に金属領域がある場合の位置決め画像の例を示す。

ステップＳ２２における判定の結果、金属領域がないと判定された場合は、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２２における判定の結果、金属領域があり、その位置が特定された場合には、ステップＳ２３に進み、画像処理部２７により位置決め画像を補正する。
すなわち、画像処理部２７は、ステップＳ２２において特定された金属領域に対して金属を含まない周辺画素値の補間値で置換することで仮想的に金属領域がない位置決め画像を、修正後位置決め画像として生成する（図１１（ｂ））。位置決め画像を修正する他の方法としては、金属領域の画素値に対して当該画素値が小さくなるような多項式を適用し金属領域に含まれる画素値に置き換えることで、修正位置決め画像を生成することができる。

なお、修正位置決め画像は金属アーチファクト低減処理によっても取得することができる。すなわち、位置決め画像を金属アーチファクト低減処理により低減するノイズやアーチファクト量に基づき修正することで、金属アーチファクト低減処理におけるノイズやアーチファクト低減性能に応じたＸ線照射線量曲線を生成することができ、目標とする画質指標に近い画質を得ることができる。

画像処理部２７では、位置決め画像において特定された撮影範囲に金属領域がある場合にはこの修正後の位置決め画像（図１１（ｂ））を、金属領域がない場合には修正前の位置決め画像を、Ｘ線照射線量曲線を作成するための位置決め画像とする。

ステップＳ２４では、Ｘ線照射条件決定部２９によりＸ線照射線量曲線を生成する。Ｘ線照射条件決定部２９は、位置決め画像において特定された撮影範囲に金属領域がある場合にはこの修正後の位置決め画像（図１１（ｂ））に従ってＸ線照射線量曲線を生成する。従って、Ｘ線照射条件決定部２９は、金属領域に対してＸ線照射量を低減した、図１１（ｃ）に示すようなＸ線照射線量曲線を生成する。

次のステップＳ２５では、生成された最終的なＸ線照射線量曲線に従って本撮影を行い、画像生成部３０が、本撮影によって得られた投影データに基づいて画像再構成を行うと共に所定の画像処理を行って再構成画像を取得する（ステップＳ２６）。また、併せて、位置決め画像に金属領域があった場合には、金属アーチファクト低減処理を行う。

なお、位置決め画像に金属領域がある場合、以下のようにチャネル方向への補間処理を行うこともできる。例えば、図１２（ａ）に示す位置決め画像に対してプロファイルを行って図１２（ｂ）に示すようなグラフを取得する。そして、位置決め画像における金属領域に対して、金属を含まない金属の周辺画素値で金属領域を補間処理することで、図１２（ｃ）に示すような仮想的に金属を含まない位置決め画像の画素値を求める。図１２ではチャネル方向への補間処理を示したが、体軸方向等のチャネルとは異なる方向の補間処理を用いてもよく、多方向の補間処理を組み合わせてもよい。また、図１２では線形補間の例を示したが高次補間などの非線形な補間を使用してもよい。

（変形例１）
上述した第１の実施形態及び第２の実施形態においては、位置決め画像における画素値が予め設定した閾値より高い領域を金属領域として判定する例について説明したが、フォトンカウンティングＣＴやデュアルエネルギーＣＴにより得られた位置決め画像から、位置決め画像上の金属領域を判定することもできる。

例えば、デュアルエネルギー撮影により位置決め画像を取得し、物質弁別処理して金属画像を生成することで各位置における金属領域の有無を判定することができる。
また、複数の異なるエネルギー情報を有する位置決め画像を差分処理し、差分値の大きさが大きい部分を金属領域として抽出し、金属画像を生成することで各位置における金属の有無を判定することができる。

なお、デュアルエネルギーＣＴを用いて金属を判定するために、前後半の列でＸ線フィルタを変えた位置決め撮影、ｋＶ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇしながらの位置決め撮影、二層検出器を用いたＣＴでの位置決め撮影、異なる管電圧で複数回行う位置決め撮影などを使用することができる。このような撮影方法により得られる位置決め画像に対して、デュアルエネルギーによる物質弁別機能を利用することで金属成分画像を生成し、これより金属領域を判定することができる。

（変形例２）
さらに、位置決め画像をデュアルエネルギー撮影により取得し、これらを物質弁別処理することで金属成分画像を生成すると共に、金属生成画像をもとに位置決め画像における金属領域を特定し、位置決め画像における金属領域の画素値が小さくなるように修正位置決め画像を生成することができる。

例えば、金属部の画素値から金属成分画像の値を重み付き減算する。修正位置決め画像に基づいて本撮影時の照射線量を決定する。
本変形例では金属成分画像を用いて位置決め画像における金属領域の値が小さくなるように修正した位置決め画像を生成する点で異なる。修正する際、たとえば位置決め画像における金属領域に対して物質弁別処理によって生成した金属成分画像を重み付き減算する。このとき、重みを１にして単純な減算とすれば金属に起因した照射線量増加の影響を最も低減することができ、最も照射線量を低減することができる。重みを小さくすることで金属による線量増加を伴い、重みが０とすると金属の影響を考慮しない照射線量となる。

上述した各実施形態及び変形例では、Ｘ線ＣＴ装置について説明したが、これに限定されず、中性子線や陽電子やガンマ線や光を用いた断層撮影装置にも適用可能である。また、スキャン方式も第１世代、第２世代、第３世代、第４世代といずれの方式かに限定されるものではなく、Ｘ線源を複数搭載した多管球ＣＴやカソードスキャンＣＴや電子ビームＣＴやＣアーム型ＣＴに対しても使用することができる。また、検出器形状もＸ線源を中心とした円筒表面に配置された検出器、平面検出器、Ｘ線源を中心とした球面上に配置された検出器、周回軸を中心とした円筒表面に配置された検出器、二層検出器などいずれの検出器にも適用することができる。

また上述の説明においては、スキャノグラムを位置決め画像としたが、低線量らせんスキャン撮影データから得られる３Ｄボリューム画像やこれをＲａｙＳｕｍやＭＩＰ処理して得られる２Ｄ画像を位置決め画像として用いてもよい。

１・・・Ｘ線ＣＴ装置、５・・・Ｘ線発生装置、６・・・高電圧発生装置、７・・・Ｘ線制御装置、８・・・コリメータ、９・・・コリメータ制御装置、１０・・・スキャナ、１１・・・検出器、１２・・・中央制御装置、１３・・・スキャナ制御装置、１４・・・寝台制御装置、１５・・・寝台移動計測装置、１６・・・駆動装置、１７・・・プリアンプ、１８・・・Ａ／Ｄコンバータ、２０・・・操作ユニット、２１・・・入出力装置、２２・・・演算装置、２３・・・表示制御部、２４・・・入力部、２５・・・記憶部、２６・・・再構成演算部、２７・・・画像処理部、２８・・・金属領域判定部、２９・・・Ｘ線照射条件決定部、３０・・・画像生成部、３１・・・表示装置、４０・・・寝台

Claims (11)

1. 寝台上の被検体の周囲を周回するＸ線源から照射され前記被検体を透過したＸ線の線量を検出し、Ｘ線の線量に基づくデータを出力するスキャナと、
   前記スキャナにより出力されたデータに基づいて位置決め画像を含む各種画像を生成する画像生成部と、
   本撮影を行うための撮影条件の入力を受け付ける入力部と、
   前記位置決め画像において金属領域を判定する金属領域判定部と、
   前記位置決め画像及び前記撮影条件に基づいて本撮影時のＸ線照射条件を決定すると共に、前記金属領域判定部により前記位置決め画像中に金属領域があると判定された場合に、当該金属領域についてＸ線照射量を低減させるようにＸ線照射条件を修正するＸ線照射条件決定部と、を備えるＸ線ＣＴ装置。
2. 前記Ｘ線照射条件決定部が、前記位置決め画像及び前記撮影条件に基づいて、前記Ｘ線照射条件を示すＸ線照射線量曲線を生成し、前記金属領域判定部により前記位置決め画像中に金属領域があると判定された場合に、当該金属領域について前記Ｘ線照射線量曲線が小さくなるように修正する請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記画像生成部が、前記金属領域判定部により前記位置決め画像中に金属領域があると判定された場合に、前記位置決め画像における金属領域について、当該金属領域の画素値を低減させるように修正した修正位置決め画像を取得し、
   前記Ｘ線照射条件決定部が、前記位置決め画像に代えて、前記修正位置決め画像及び前記撮影条件に基づいて、修正された前記Ｘ線照射線量曲線を生成する請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記画像生成部が、前記金属領域判定部により前記位置決め画像中に金属領域があると判定された場合に、前記位置決め画像における金属領域について、ノイズ又はアーチファクト量に基づいて当該金属領域の画素値を低減させるよう修正した修正位置決め画像を取得する請求項３記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記画像生成部が、前記金属領域判定部により前記位置決め画像中に金属領域があると判定された場合に、前記位置決め画像における金属領域について、金属を含まない周辺画素の画素値を用いて補間することにより当該金属領域の画素値を低減させるように修正した修正位置決め画像を取得する請求項３記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記画像生成部が、前記金属領域判定部により前記位置決め画像中に金属領域があると判定された場合に、金属領域を抽出した金属成分画像を生成し、前記位置決め画像における金属領域について、前記金属成分画像を用いて当該金属領域の画素値を低減させるように修正した修正位置決め画像を取得する請求項３記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記位置決め画像をデュアルエネルギー撮影により取得する請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記位置決め画像をフォトンカウンティング撮影により取得する請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 前記金属領域判定部が、前記位置決め画像における物質弁別画像に基づいて、前記位置決め画像中の金属領域を判定する請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
10. 前記金属領域判定部が、前記位置決め画像における画素値が所定の閾値を超えた領域について金属領域として判定する請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
11. 寝台上の被検体の周囲を周回するＸ線源から照射され前記被検体を透過したＸ線の線量を検出し、Ｘ線の線量に基づくデータを出力するステップと、
    前記データに基づいて位置決め画像を含む各種画像を生成するステップと、
    前記位置決め画像に基づく撮影条件の入力を受け付けるステップと、
    前記位置決め画像において金属領域を判定するステップと、
    前記位置決め画像及び前記撮影条件に基づいて本撮影時のＸ線照射条件を決定すると共に、前記位置決め画像中に金属領域があると判定された場合に、当該金属領域についてＸ線照射量を低減させるようにＸ線照射条件を修正するステップと、を備えるＸ線照射条件設定方法。

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