JP2019030478A - 医用画像診断装置、及び画像処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
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、回転円盤102と、コリメータ103と、X線検出器106と、データ収集装置107と、寝台105と、ガントリ制御装置108と、寝台制御装置109と、X線制御装置110と、を備えている。
操作者は、検査前フローにおいて範囲設定パターンの作成を行う。この範囲設定パターンは、後で説明するように検査時にスキャン範囲として設定される範囲を示している。範囲設定パターンは、操作者がGUI上で設定することが望ましい。例えば、GUIの一例である図5の範囲設定パターン作成画面501上で作成する。図5の下段右側に示すように、作成画面上に位置決め画像503、位置決め画像503上に抽出領域範囲504の位置を示すライン、範囲設定パターンとなる、抽出領域範囲とマージン値を合わせた範囲505の位置を示すラインを表示する。すなわち検査時にスキャン範囲として設定される範囲設定パターンの範囲505の位置を示すラインをGUI上に表示することによって、操作者は検査時のスキャン範囲を想像しやすくなる。本実施例の構成により、検査時に抽出される範囲の目安が検査前にGUI画面上で視覚的に把握できるため、検査時において操作者が設定したいスキャン範囲と一致させる精度を高くできる。
まず操作者は、任意に設定した「肺野A」などのパターン名を指定し、範囲設定パターンの検査対象を任意の方法により指定する。例えば、部位名と体の位置を予め関連付けて置き、「肺野」などと指定する方法でも良いし、人体模造図に対して任意の部分を指定するような方法でも良い。
操作者は、スキャン範囲を決定する項目(以下、範囲パラメータ)ごとに、自動設定を適用するかどうかを設定する。範囲パラメータとは、例えば、図5の下段左側に示した頭側の位置、足側の位置、FOV(Field of View)、FOV中心などである。範囲設定パターン詳細設定部502を使って、自動設定の適用・非適用(ON/OFF)などを設定する。医用画像診断では、過去の撮影画像と比較読影する場合に、FOVのみ指定値で固定することにより読影効率の悪化を防ぐケースがある。本実施例の構成ではこのようなケースにも対応することができ、汎用性が高くなっている。
操作者は、抽出領域範囲の位置に対して、範囲パラメータごとにマージン値を指定する。このマージン値は、検査時にスキャン範囲として設定される範囲505中のマージンの値である。このマージン値は、例えば図5に示すように範囲設定パターン詳細設定部502を使って数値入力で指定しても良いし、位置決め画像上に表示した範囲505を示すラインをマウスで操作して指定しても良い。マージン値の単位は、撮影位置の単位(ミリメートルなど)としても良いし、画像上でのピクセル数などとしても良い。
以上のステップで操作者が指定した内容で作成された抽出領域範囲とマージン値を対応付けた範囲設定パターンを記憶装置123などの記憶部に保存する。そして図5の上段に示すように、記憶部に保存・蓄積されている複数の範囲設定パターンをリスト506として表示しても良い。リスト506には、各パターン名、検査対象に応じたON/OFF・マージン値がそれぞれ表示される。操作者は適宜GUI画面上のボタンを利用して範囲設定パターンの保存、新規作成、削除、作成の終了を行うことができる。
このステップでは、本実施例の構成による効果をより高めるために、被検者の情報などを利用してマージン値を調整するためのマージン値マップを作成する。ステップS101〜S105で作成した抽出領域範囲とマージン値を合わせた範囲505である範囲設定パターンを検査時のスキャン範囲に適用する場合であっても、被検者の個人差に追従することが難しい場合もある。そこで、被検者の個人差となり得る被検者情報を元にマージン値を調整することで、個人差による影響を無くす。被検者の個人差としては、例えば、体格差がある。
このステップでは、ステップS101〜S105で作成した範囲設定パターンを、検査プロトコルに紐づける。検査プロトコルに紐づける方法として、例えば、検査プロトコル単位で設定できるようにしても良いし、スキャンシーケンスやマルチリコンの再構成処理単位で更に細かく設定できるようにしても良い。また、検査部位単位で設定できるようにし、検査時の使用プロトコルに関係なく自動設定を利用できるようにしても良い。ここで紐づけた情報は、検査プロトコルと同様に記憶装置123などに保存しておくことが望ましい。
以上で図4の範囲設定パターン作成によるスキャン範囲設定のための処理フローの検査前部分が完了し、この後、検査時(S108〜S114)の処理が開始される。
このステップでは、検査開始時に被検者情報を取得する。一般的には、検査開始時に被検者の様々な情報を入力し、被検者登録を行い、記憶装置123に記憶する。ここで取得する被検者情報は、例えば、身長や体重などである。
操作者は、被検者を寝台にセッティングした後、検査したい部位が含まれるX線照射範囲を設定し位置決め画像の撮影を行う。位置決め画像については、少なくとも一方向から、例えば図1のX線管101の位置(0°:PA方向)と90°回転させた位置(LAT方向)のどちらか一方から撮影することが望ましい。
本実施例の装置構成においては、位置決め画像撮影後、特に操作者が操作をすることなく、ステップS107で検査プロトコルに紐づけた範囲設定パターンに従って、上述したスキャン範囲自動設定部が範囲設定パターンの適用を行い、スキャン範囲の自動設定を行う。範囲設定パターン適用のステップであるS111〜S114を以下で詳述する。
このステップでは、S109で撮影した位置決め画像に対して抽出アルゴリズムを適用して、指定した検査対象を抽出する(以下、抽出処理)回数を決める。抽出処理の処理時間は、検査情報の送受信などの処理時間と比較して大きく、特に、1つの検査プロトコルに複数の範囲設定パターンが紐づけて設定されている場合に更に大きくなる。そこで、抽出処理の処理時間を最小とするため、処理回数が最小となるように、抽出処理を行う位置決め画像と検査対象の組合せを決定する。
このステップでは、位置決め画像801から指定した検査対象を抽出する。位置決め画像801に対して任意の抽出アルゴリズムを適用して対象を抽出する。検査対象の抽出方法、抽出アルゴリズムは公知の方法でも良く、例えば、特許文献1に記載されているような方法でも良い。
このステップでは、S112で抽出した領域を含む矩形状の抽出領域範囲を生成する。例えば、図8の(a)に示す肺野の例、同図の(b)に示す肝臓の例による抽出領域範囲の生成の例のように、灰色で示した抽出した領域各々を含む最小の矩形範囲を使って抽出領域範囲802、803を生成できる。
このステップでは、S113で生成した抽出領域範囲802、803の位置に、S104で指定したマージン値20、20、30をそれぞれ加味し、範囲パラメータを算出し、撮影条件のスキャン範囲として設定する。
このステップでは、寝台の高さと画像倍率とを対応付けたマップを検査前に作成する。前述したように、被検者に照射されるX線最大幅は寝台の高さによって異なるため、画像倍率は寝台が低い方が小さくなり、高い方が大きくなる。例えば、図10は寝台の高さが200mmの時の倍率を1.0とした時の、寝台の高さと画像倍率を対応付けたマップの例である。同図の(a)のマップ1001はX線管球101が寝台の上側にある場合、同図の(b)のマップ1002はX線管球101が寝台の下側にある場合に対応している。同図に示すように、X線管球101が寝台105の上側にある場合は寝台の高さが高くなるに従い画像倍率は大きく、下側にある場合は画像倍率を小さくする。
このステップでは、位置決め画像撮影時の寝台105の高さをステップS109で取得しておき、取得した寝台の高さに応じた画像倍率を、ステップS201で作成したマップから選択する。
このステップでは、ステップS202で選択した画像倍率に従って、範囲設定パターンに設定してあるマージン値を調整する。例えば、範囲設定パターンA(マージン値:全て20)が設定されている検査プロトコルで、図10の(a)のマップ1001を使用し、位置決め画像撮影時の寝台の高さが190mmだった場合、マージン値を18に調整する。それ以降は実施例1と同様の処理フローが実行される。
このステップでは、一般的な心電波形に基づいて、心拍一周期分の各心拍位相に対する心臓の位置・大きさを対応付けたマップを検査前に作成する。例えば、図12は心電波形1202と心臓の大きさ1201を対応付けた例であり、心拍一周期分の心拍位相を時間t1〜t7に区切り、心臓の大きさ1201が最小時(ここではt5の時)の大きさに対する割合のマップ1203を作成した例である。
本実施例では、位置決め画像取得時に、心拍位相などの心電情報を取得する。
このステップでは、ステップS109で取得した心電情報を元に、位置決め画像撮影時の心拍位相(心拍一周期の内のどの位置か)を推定する。
このステップでは、ステップS302で推定した心拍位相を元に、撮影時に取り得る心臓の変動位置・最大の大きさを推定する。例えば、心臓の大きさについては、図12に示すようなマップを使用し、位置決め画像撮影時の心拍位相における大きさを元に、最大の大きさとなるt3の心拍位相での大きさを求める。例えば、位置決め画像撮影時の心拍位相が図12中のt4であり、位置決め画像上の心臓の大きさが130mmである場合、撮影時に取り得る心臓の大きさは最大約141.5mmとなる。
このステップでは、撮影時の心臓の位置・大きさがステップS303で推定した心臓の変動位置・最大の大きさであっても、範囲設定パターンに設定したマージン値を保つように、マージン値を計算する。つまり、位置決め画像に対する抽出領域範囲と、ステップS303で推定した心臓の変動位置・最大の大きさの場合での範囲との差分だけ、範囲設定パターンに設定してあったマージン値に加える。例えば、範囲設定パターンのマージン値が20、位置決め画像に対する抽出領域範囲が130、最大時の大きさが140である場合、スキャン範囲を160で設定する。すなわち、マージン値を30に調整する。
このステップでは、図16Aに示したように、位置決め画像1501を元に被検者の体軸1401を求め、スキャン中心線1402と被検者の体軸1401とがなす角度θ、及びスキャン中心線と被検者の体軸の交点Aを求める。被検者の体軸1401の求め方は、例えば、位置決め画像のCT値を解析して求めても良いし、寝台やスキャンガントリ部にセンサーやCCDカメラを搭載し被検者のセッティング状態を別で取得して解析しても良いし、その他公知の方法でも良い。
このステップでは、図16Bに示すような、ステップS109で取得した位置決め画像をθ回転させたθ回転画像1601を生成する。θ回転画像1601は、スキャン中心と被検者の体軸が傾いていない時に撮影した位置決め画像に相当する画像である。回転させる方法は、例えば、以下の式で表現される回転行列を利用する方法がある。以下の数1は、点A(ax,ay)を中心に点B(bx,by)を角度θ回転させた点C(cx,cy)を計算する。
このステップでは、ステップS402で生成したθ回転画像より、θ回転範囲パラメータを計算する。ステップS112及びS113は前記実施例と同様の処理である。ステップS404では、θ回転画像に対する抽出領域範囲に、範囲設定パターンで設定したマージン値を加え、範囲パラメータを算出し、θ回転範囲パラメータとする。
このステップでは、図16Cに示すような、ステップS404で計算したθ回転範囲パラメータを−θ回転させ、範囲パラメータを算出する。回転させる方法は、上記記載の方法でも良いし、その他公知の方法でも良い。
また、上記のステップのように算出したスキャン範囲1603の中心線1604は、図16Cに示すように、スキャン中心線1402に対して傾いている。このようなスキャン範囲1603を設定するためには、例えば、X線照射範囲であれば、コリメータ103を特開2015-59889号公報で提案されているような精細な照射形状を可能とするコリメータとし、図16Cで示すスキャン範囲1603の通りにスキャンしても良いし、画像作成範囲であれば、特に機械的な構成を追加しなくとも良い。
このステップでは、上述したように、図19で示すように収集FOVごとにBH補正度合1901が決まっていることを利用し、抽出FOVと適切なBH補正度合となるような収集FOVの値とを対応付けたマップを検査前に作成する。
このステップでは、ステップS501で作成したマップを使用し、S113で生成した抽出領域範囲の抽出FOVに対応する収集FOVを選択する。また、ここで選択した収集FOVをスキャン範囲として設定するが、例えば、本実施例で求めたFOVの値、または、先の実施例の方法で算出したFOVの値のどちらをスキャン範囲として設定するか選択できるような手段を備えさせるようにしても良い。
先の実施例のようにしてスキャン範囲が設定されたのち、操作者がスキャン範囲を手動で調整し、本撮影が行われた後、スキャン範囲調整情報を、記憶装置などに蓄積する。スキャン範囲調整情報とは、例えば、位置決め画像のパターン、被検者の身長・体重、検査対象の部位、心電情報、位置決め画像に対する抽出領域範囲の位置、自動設定したスキャン範囲に対して手動で調整した場所・調整量、各種撮影条件が挙げられるが、これら以外の情報を合わせて蓄積しても良い。
このステップでは、ステップS601で蓄積したスキャン範囲調整情報を元に、範囲設定パターンのマージン値を最適化する。最適化する方法として、機械学習プログラムを利用する方法や、その他の公知の方法を使用しても良い。次に、図21Bのフローチャートについて説明する。
このステップでは、ステップS113で抽出領域範囲生成後、ステップS602で最適化したマージン値を適用する。また、例えば、最適化されたマージン値、または、前記実施例の方法で算出したマージン値のどちらを適用するか選択できるような手段を備えさせても良い。
100 スキャンガントリ部
101 X線管
102 回転円盤
103 コリメータ
104 開口部
105 寝台
106 X線検出器
107 データ収集装置
108 ガントリ制御装置
109 寝台制御装置
110 X線制御装置
120 操作卓
121 入力装置
122 画像演算装置
123 記憶装置
124 システム制御装置
125 表示装置
201、503、601、801、902、1501 位置決め画像
202 自動で設定されるスキャン範囲
203、1504 本来設定したいスキャン範囲
301 鎖骨と肋骨の交点
302 上げた腕と頭の間にできる肩の窪み
501 範囲設定パターン作成画面
502 範囲設定パターン詳細設定部
504、802、803、1502 抽出領域範囲
505 検査時にスキャン範囲として設定される範囲
602 マージン値
701、1001、1002、1203 マップ
901 被検者
1201 心臓の大きさ
1202 心電波形
1401 被検者の体軸
1402 スキャン中心線
1503 抽出領域範囲とマージン値の範囲
1601 θ回転画像
1602 θ回転スキャン範囲
1603 スキャン範囲
1604 スキャン範囲の中心線
1901 ビームハードニング(BH)補正度合
Claims (13)
- 医用画像診断装置であって、
検査対象とマージン値とを対応付けた範囲設定パターンと、検査プロトコルとを紐付けて記憶する記憶部と、
被検者を撮影して得られる位置決め画像を撮影後、検査プロトコルに紐付けされた前記範囲設定パターンに従い、検査時のスキャン範囲を自動設定するスキャン範囲自動設定部と、を備える、
ことを特徴とする医用画像診断装置。 - 請求項1に記載の医用画像診断装置であって、
前記スキャン範囲自動設定部は、検査前において、前記検査対象を含む抽出領域範囲と前記マージン値とから前記範囲設定パターンを作成して、前記記憶部に記憶する、
ことを特徴とする医用画像診断装置。 - 請求項2に記載の医用画像診断装置であって、
前記抽出領域範囲に対する前記マージン値を操作者がGUIを使って任意の幅で入力可能な入力部を備える、
ことを特徴とする医用画像診断装置。 - 請求項3に記載の医用画像診断装置であって、
撮影された前記位置決め画像を表示する表示部を備え、
前記スキャン範囲自動設定部は、前記表示部に前記位置決め画像と、前記入力部から入力される前記マージン値に基づく前記範囲設定パターンを表示するよう制御する、
ことを特徴とする医用画像診断装置。 - 請求項4に記載の医用画像診断装置であって、
前記スキャン範囲自動設定部は、前記表示部に、前記記憶部に記憶された前記範囲設定パターンのリストを表示するよう制御する、
ことを特徴とする医用画像診断装置。 - 請求項1に記載の医用画像診断装置であって、
前記スキャン範囲自動設定部は、
前記位置決め画像から抽出した検査対象に対応する前記マージン値を前記記憶部から読み出し、検査時の前記スキャン範囲を自動設定する、
ことを特徴とする医用画像診断装置。 - 請求項1に記載の医用画像診断装置であって、
前記被検者にX線を照射するX線源と、前記X線源に対向配置され前記被検者を透過したX線を検出するX線検出器と、前記X線源と前記X線検出器を搭載し前記被検者の周囲を回転する回転円盤と、前記被検者に対して少なくとも一方向から前記X線を照射して前記位置決め画像を撮影するよう制御する制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記スキャン範囲に基づいて、検査時に照射する前記X線の範囲を設定する、
ことを特徴とする医用画像診断装置。 - 請求項7に記載の医用画像診断装置であって、
前記記憶部は、前記被検者を載置する寝台の高さと前記位置決め画像の画像倍率との関係を対応付けたマップを記憶し、
前記スキャン範囲自動設定部は、前記マップを参照し、検査時の前記寝台高さに応じて、前記範囲設定パターンに記憶されている前記マージン値を調整して前記スキャン範囲を設定する、
ことを特徴とする医用画像診断装置。 - 請求項7に記載の医用画像診断装置であって、
前記記憶部は、前記被検者の心電波形と心臓の動きを対応付けるマップを記憶し、
前記スキャン範囲自動設定部は、前記位置決め画像の撮影の際に取得した前記被検者の心電波形に基づき前記マップを参照し、前記範囲設定パターンに記憶されている前記マージン値を調整して前記スキャン範囲を設定する、
ことを特徴とする医用画像診断装置。 - 請求項7に記載の医用画像診断装置であって、
前記スキャン範囲自動設定部は、前記位置決め画像より、スキャン中心線に対する前記被検者の体軸の傾きθを算出し、前記位置決め画像をθ回転させた画像であるθ回転画像を生成し、前記θ回転画像に対して前記抽出領域範囲を生成し、前記θ回転画像に対するスキャン範囲であるθ回転スキャン範囲を算出し、当該θ回転スキャン範囲を−θ回転させた値を前記スキャン範囲として設定する、
ことを特徴とする医用画像診断装置。 - 請求項7に記載の医用画像診断装置であって、
前記記憶部は、前記位置決め画像に対する抽出領域範囲のFOVである抽出FOVと、適切なBH補正度合となるような撮影時のFOVである収集FOVとを対応付けたマップを記憶し、
前記スキャン範囲自動設定部は、当該マップを参照して、前記抽出FOVに応じた前記収集FOVを前記スキャン範囲として設定する、
ことを特徴とする医用画像診断装置。 - 請求項7に記載の医用画像診断装置であって、
前記スキャン範囲自動設定部は、操作者が前記スキャン範囲を調整した場合、スキャン範囲調整情報を前記記憶部に蓄積しておき、次回の検査時には、蓄積した前記スキャン範囲調整情報を元に最適化したマージン値を使用して前記スキャン範囲を設定する、
ことを特徴とする医用画像診断装置。 - 記憶部と制御部とを有する医用画像診断装置の画像処理方法であって、
前記記憶部に、検査対象とマージン値とを対応付けた範囲設定パターンと、検査プロトコルとを紐付けて記憶しておき、
前記制御部は、被検者を撮影して得られる位置決め画像を撮影後、検査プロトコルに紐付けされた前記範囲設定パターンに従い、検査時のスキャン範囲を自動設定する、
ことを特徴とする画像処理方法。
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