JP2023175587A - 医用装置、スキャン方法、および記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影部位を所望の方向に向けることができない被検体をスキャンする場合であっても、撮影部位が所望の方向を向いているときに取得される画像と実質的に同じ画像を取得することができる技術を提供する。【解決手段】回転軸を中心とした経路４０上を回転することができるＸ線管１０４とＸ線管を制御するＸ線コントローラとを含むガントリ１０２と、被検体１１２が横たわることができるテーブル１１６と、プロセッサとを含み、被検体に対してスカウトスキャンを実行するＣＴ装置であって、プロセッサが、被検体の頭部１１２ａの向きに基づいて、スカウトスキャンにおいてＸ線管が配置される経路４０上の第１の位置Ｐ１５を決定すること、および第１の位置からＸ線管がＸ線を照射するように、Ｘ線コントローラにＸ線管を制御させること、を含む動作を実行する、ＣＴ装置。【選択図】図２０

Description

本発明は、Ｘ線管を含む医用装置、当該医用装置を用いて被検体のスキャンを実行するスキャン方法、および当該医用装置を制御するための命令が記録された記録媒体に関する。

被検体の体内の画像を非侵襲的に撮影する医用装置として、ＣＴ装置が知られている。ＣＴ装置は、撮影部位を短時間で撮影することができるので、病院等の医療施設に普及している。

特開2013-027521

被検体の検査を行う場合、オペレータは、被検体が検査に適した姿勢（体位）でテーブルに横になるように、被検体をテーブルに寝かせる。例えば、被検体の頭部を撮影する場合、オペレータは、一般的には、被検体を仰臥位の姿勢でテーブルに寝かせている。

仰臥位では、被検体は顔が真上を向くようにテーブルに寝ることが望まれる。しかし、被検体が高齢者であることや、被検体が病気に罹っているなどの理由で、顔を真上に向けることができず、被検体の顔が、例えば斜め上を向いてしまうことがある。

この場合、ヘッドフォルダなどを使用して被検体の顔が真上を向くように、被検体の頭部を固定することが考えられる（例えば、特許文献１参照）。しかし、顔を真上に向けることが困難な被検体に対して、ヘッドフォルダを使用して顔を無理に真上に向けることは、被検体の身体に大きな負担が掛かる恐れがある。したがって、一般的には、被検体の顔が斜め上を向いた状態でスキャンをすることになる。例えば、スカウトスキャンを実行した場合、被検体の顔が斜め上を向いた状態でスカウト画像が取得される。

スカウト画像は、被検体のスキャン範囲を設定するために使用されるものであり、オペレータは、スカウト画像を参考にして被検体のスキャン範囲を設定する。また、近年では、スカウト画像のセグメンテーションを実行し、セグメンテーションの結果に基づいて被検体のスキャン範囲を自動的に設定する技術や、スカウト画像のセグメンテーションの結果に基づいて放射線に対して高い感受性をもつ臓器を特定し、特定した臓器の被曝を選択的に低減する技術も研究、開発されている。

しかし、仰臥位の撮影では、被検体の顔が真上を向いていることが前提であるので、被検体の顔が斜め上を向いた状態でスカウト画像を取得した場合、セグメンテーションの精度が低くなり、自動設定されたスキャン範囲が所望の範囲からずれてしまったり、特定された臓器の領域が、臓器が実際に存在している領域からずれてしまうという問題がある。

上記の例では、被検体の頭部を撮影する場合を取り上げて問題点を説明したが、被検体の頭部以外の撮影部位を撮影する場合も、同様の問題がある。
そこで、撮影部位を所望の方向に向けることができない被検体をスキャンする場合であっても、撮影部位が所望の方向を向いているときに取得される画像と実質的に同じ画像を取得することができる技術が望まれている。

本発明の第１の観点は、回転軸を中心とした経路上を回転することができるＸ線管と前記Ｘ線管を制御するＸ線コントローラとを含むガントリと、被検体が横たわることができるテーブルと、少なくとも１つのプロセッサとを含み、前記被検体に対して第１のスキャンを実行する医用装置であって、
前記少なくとも１つのプロセッサが、
前記被検体の撮影部位の向きに基づいて、前記第１のスキャンにおいて前記Ｘ線管が配置される前記経路上の第１の位置を決定すること、および
前記第１の位置から前記Ｘ線管がＸ線を照射するように、前記Ｘ線コントローラに前記Ｘ線管を制御させること、
を含む動作を実行する、医用装置である。

また、本発明の第２の観点は、回転軸を中心とした経路上を回転することができるＸ線管と前記Ｘ線管を制御するＸ線コントローラとを含むガントリと、被検体が横たわることができるテーブルとを含む医用装置を用いて、前記被検体に対して第１のスキャンを実行するスキャン方法であって、
前記被検体の撮影部位の向きに基づいて、前記第１のスキャンにおいて前記Ｘ線管が配置される前記経路上の第１の位置を決定すること、および
前記第１の位置から前記Ｘ線管がＸ線を照射するように、前記Ｘ線コントローラに前記Ｘ線管を制御させること
を含む、スキャン方法である。

また、本発明の第３の観点は、少なくとも１つのプロセッサによって実行が可能な１つ以上のインストラクションが格納された、非一時的でコンピュータ読取可能な記録媒体であって、
前記記録媒体は、回転軸を中心とした経路上を回転することができるＸ線管と前記Ｘ線管を制御するＸ線コントローラとを含むガントリと、被検体が横たわることができるテーブルとを含む医用装置に含まれるものであり、
前記１つ以上のインストラクションは、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されたときに、
前記被検体の撮影部位の向きに基づいて、第１のスキャンにおいて前記Ｘ線管が配置される前記経路上の第１の位置を決定し、
前記第１の位置から前記Ｘ線管がＸ線を照射するように、前記Ｘ線コントローラに前記Ｘ線管を制御させる、記録媒体である。

本発明では、撮影部位の向きを求め、撮影部位の向きに基づいてＸ線管の位置を決定している。したがって、撮影部位を所望の方向に向けることができない被検体をスキャンする場合であっても、撮影部位が所望の方向を向いているときに取得される画像と実質的に同じ画像を取得することが可能となる。

第１の実施形態におけるＣＴ装置１００の斜視図である。 ＣＴ装置１００のブロック図である。 一般的な手法で被検体を検査するときのＣＴ装置の動作フローの一例を示す図である。 テーブル１１６に寝た被検体１１２を示す図である。 スカウトスキャンのスキャン計画の一例の説明図である。 スキャン計画１２に従って実行されるスカウトスキャンの説明図である。 スキャン計画１３に従って実行されるスカウトスキャンの説明図である。 スカウト画像１６および１７を示す図である。 表示装置２３２に表示されたＣＴ画像１８の一例を概略的に示す図である。 ガントリ１０２の前面図および上面図である。 被検体１１２の頭部の拡大図が示されている。 被検体１１２の顔が斜めを向いた状態のスカウト画像１６１および１７１を示す図である。 被検体１１２の顔が斜め上を向いた状態のＣＴ画像１８１を示す図である。 第１の実施形態において被検体１１２を撮影するときのＣＴ装置の動作フローを示す図である。 被検体１１２の頭部１１２ａを左右に分割する中心面３１を示す図である。 被検体１１２の頭部１１２ａを近似した物体２２と、物体２２を二分割する基準面３２を示す図である。 被検体の頭部の回転角度θの求め方の説明図である。 修正後のスカウトスキャン計画の一例の説明図である。 スキャン計画に含まれる「Scout Plane」の説明図である。 修正後のスカウトスキャン計画１２１に基づいて実行されるスカウトスキャンの説明図である。 スキャン計画１２１に従って取得されたスカウト画像２６を概略的に示す図である。 修正後のスカウトスキャン計画１３１に基づいて実行されるスカウトスキャンの説明図である。 学習済みモデルを使用して、放射線に対して高い感受性をもつ臓器を特定するフローを示す図である。 管電流の設定方法の説明図である。 再構成されたＣＴ画像２８を示す図である。 学習済みモデルを使用してスキャン範囲を自動的に設定するフローを示す図である。 表示装置に表示されたスカウト画像２７と、推論されたスキャン範囲１２７を概略的に示す図である。 第３の実施形態においてスキャンルームに設けられた複数のカメラを示す図である。 第３の実施形態におけるフローを示す図である。 第３の実施形態におけるステップＳＴ２０の説明図である。 カメラ２３６の角度αの求め方の説明図である。 カメラ２３７の角度αの求め方の説明図である。

以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。

図１は、第１の実施形態におけるＣＴ装置１００の斜視図、図２は、ＣＴ装置１００のブロック図である。

ＣＴ装置１００は、ガントリ１０２およびテーブル１１６を含んでいる。ガントリ１０２およびテーブル１１６はスキャンルーム１２２に設置されている。

ガントリ１０２は開口部１０７を有しており、その開口部１０７に被検体１１２が搬送され、被検体１１２がスキャンされる。

ガントリ１０２には、Ｘ線管１０４、フィルタ部１０３、前置コリメータ１０５、およびＸ線検出器１０８などが取り付けられている。

Ｘ線管１０４は、陰極－陽極管に所定の電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させるものである。Ｘ線管１０４は、ＸＹ面内において、回転軸を中心とした経路上を回転することができるように構成されている。ここで、Ｚ方向は体軸方向を表し、Ｙ方向は鉛直方向（テーブル１１６の高さ方向）を表し、Ｘ方向は、Ｚ方向およびＹ方向に対して垂直の方向を表している。尚、Ｘ線管１０４として、管電圧を切り替えることができるRapid kV switching方式に対応したＸ線管を備えてもよい。また、第１の実施形態では、ＣＴ装置１００は１つのＸ線管１０４を備えているが、２つのＸ線管を備えてもよい。

フィルタ部１０３は、例えば、平板フィルタおよび／又はボウタイフィルタを含んでいる。

前置コリメータ１０５は、不要な領域にＸ線が照射されないようにX線の照射範囲を絞り込むための部材である。

Ｘ線検出器１０８は複数の検出器素子２０２を含んでいる。複数の検出器素子２０２は、Ｘ線管１０４から照射され、患者などの被検体１１２を通過するＸ線１０６を検出する。したがって、Ｘ線検出器１０８は、ビューごとに投影データを取得することができる。

Ｘ線検出器１０８により検出された投影データは、ＤＡＳ２１４で収集される。ＤＡＳ２１４は、収集した投影データに対して、サンプリング、デジタル変換などを含む所定の処理を実行する。処理された投影データは、コンピュータ２１６に送信される。ＤＡＳ２１４からのデータは、コンピュータ２１６によって記憶装置２１８に記憶することができる。記憶装置２１８は、プログラムや、プロセッサで実行される命令などを記録する1つ以上の記録媒体を含むものである。記録媒体は、例えば、1つ以上の非一時的でコンピュータ読取可能な記録媒体とすることができる。記憶装置２１８は、例えば、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、コンパクトディスク読み出し／書き込み（ＣＤ－Ｒ／Ｗ）ドライブ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）ドライブ、フラッシュドライブ、および／またはソリッドステート記録ドライブを含むことができる。

コンピュータ２１６は１つ又は複数のプロセッサを含んでいる。コンピュータ２１６は、１つ又は複数のプロセッサを使用して、ＤＡＳ２１４、Ｘ線コントローラ２１０、および／又はガントリモータコントローラ２１２に、コマンドおよびパラメータを出力し、データ取得および／または処理などのシステム動作を制御する。また、コンピュータ２１６は、１つ又は複数のプロセッサを使用して、後述するフロー（図１４、図２３、図２６、および図２９参照）の各ステップにおいて、信号処理、データ処理、画像処理など、様々な処理を実行する。

コンピュータ２１６には、オペレータコンソール２２０が結合されている。オペレータは、オペレータコンソール２２０を操作することにより、ＣＴ装置１００の動作に関連する所定のオペレータ入力をコンピュータ２１６に入力することができる。コンピュータ２１６は、オペレータコンソール２２０を介して、コマンドおよび／またはスキャンパラメータを含むオペレータ入力を受信し、そのオペレータ入力に基づいてシステム動作を制御する。オペレータコンソール２２０は、オペレータがコマンドおよび／またはスキャンパラメータを指定するためのキーボード（図示せず）またはタッチスクリーンを含むことができる。

Ｘ線コントローラ２１０は、コンピュータ２１６からの制御信号に基づいてＸ線管１０４を制御する。また、ガントリモータコントローラ２１２は、コンピュータ２１６からの制御信号に基づいて、Ｘ線管１０４およびＸ線検出器１０８などの構成要素が回転するように、ガントリモータを制御する。

図２は、１つのオペレータコンソール２２０のみを示しているが、２つ以上のオペレータコンソールをコンピュータ２１６に結合してもよい。

また、ＣＴ装置１００は、例えば、有線ネットワークおよび／又は無線ネットワークを介して、遠隔に位置する複数のディスプレイ、プリンタ、ワークステーション、および／もしくは同様のデバイスが結合されるようにしてもよい。

一実施形態では、例えば、ＣＴ装置１００は、画像保管通信システム（ＰＡＣＳ）２２４を含んでいてもよいし、ＰＡＣＳ２２４に結合されていてもよい。例示的な実施態様では、ＰＡＣＳ２２４は、放射線科情報システム、病院情報システム、および／または内部もしくは外部ネットワーク（図示せず）などの遠隔システムに結合されていてもよい。

コンピュータ２１６は、テーブルモータコントローラ１１８に、テーブル１１６を制御するための命令を供給する。テーブルモータコントローラ１１８は、受け取った命令に基づいて、テーブル１１６が移動するように、テーブルモータを制御することができる。例えば、テーブルモータコントローラ１１８は、被検体１１２が撮影に適した位置に位置決めされるように、テーブル１１６を移動させることができる。

前述のように、ＤＡＳ２１４は、検出器素子２０２によって取得された投影データをサンプリングしてデジタル変換する。その後、画像再構成器２３０が、サンプリングされデジタル変換されたデータを使用して画像を再構成する。画像再構成器２３０は１つ又は複数のプロセッサを含んでおり、このプロセッサが画像再構成の処理を実行することができる。図２では、画像再構成器２３０は、コンピュータ２１６とは別個の構成要素として示されているが、画像再構成器２３０は、コンピュータ２１６の一部を形成するものであってもよい。また、コンピュータ２１６が、画像再構成器２３０の１つまたは複数の機能を実施してもよい。さらに、画像再構成器２３０は、ＣＴ装置１００からから離れた位置に設けられ、有線ネットワークまたは無線ネットワークを使用してＣＴ装置１００に動作可能に接続されるようにしてもよい。コンピュータ２１６および画像再構成器２３０は画像生成装置として機能する。

画像再構成器２３０は、再構成された画像を記憶装置２１８に記憶することができる。また、画像再構成器２３０は、再構成された画像をコンピュータ２１６に送信してもよい。コンピュータ２１６は、再構成された画像および／または患者情報を、コンピュータ２１６および／または画像再構成器２３０に通信可能に結合された表示装置２３２に送信することができる。

本明細書で説明される様々な方法およびプロセスは、ＣＴ装置１００内の非一時的な記録媒体に実行可能命令として記録することができる。この実行可能命令は、１つの記録媒体に記録されていてもよいし、複数の記録媒体に分散させて記録されるようにしてもよい。ＣＴ装置１００に備えられる１つ以上のプロセッサは、記録媒体に記録された命令に従って、本明細書で説明される様々な方法、ステップ、およびプロセスを実行する。

また、スキャンルーム１２２の天井１２４には、スキャンルーム内の光学画像を取得するための光学画像取得ユニットとしてカメラ２３５が備えられている。光学画像取得ユニットは、被検体などの被写体の表面を画像化することができるものであれば、任意の機器を光学画像取得ユニットとして使用することができる。例えば、可視光を用いて被写体を画像化するカメラ、赤外線を使用して被写体を画像化するカメラ、赤外線を使用して被写体の深度データを取得し、深度データに基づいて被写体の表面を画像化する深度センサを、光学画像取得ユニットとして使用することができる。また、光学画像取得ユニットにより取得される光学画像は３Ｄ画像でもよいし、２Ｄ画像でもよい。更に、光学画像取得ユニットは光学画像を静止画として取得してもよいし、動画として取得してもよい。

ＣＴ装置１００は上記のように構成されている。以下に、第１の実施形態のＣＴ装置を用いて被検体を撮影するフローについて説明する。尚、以下の例では、第１の実施形態の効果を明確にするために、先ず、一般的な手法で被検体の検査を行うときのフローについて説明する。そして、一般的な手法による問題点を明確にした上で、第１の実施形態のフローについて説明することにする。

図３は、一般的な手法で被検体を検査するときのＣＴ装置の動作フローの一例を示す図である。

ステップＳＴ１では、オペレータは被検体１１２（例えば、患者）をテーブル１１６に寝かせる。

図４は、テーブル１１６に寝た被検体１１２を示す図である。
図４の上側には、ガントリ１０２の正面図が示されており、図４の下側には、ガントリ１０２のおよびテーブル１１６の上面図が示されている。

テーブル１１６は、被検体１１２が横たわることができるクレードルを有している。クレードルは体軸方向（ｚ方向）に移動することができるように構成されている。尚、図４の上側のガントリ１０２の正面図には、ＸＹ面内におけるガントリ１０２の開口部１０７に対する被検体１１２の頭部１１２ａが示されている。ここでは、撮影部位が頭部１１２ａであるとする。

ステップＳＴ２では、オペレータは、スカウトスキャンのスキャン計画を立てる。
図５は、スカウトスキャンのスキャン計画の一例の説明図である。
図５には、スカウトスキャン計画で必要な項目１１と、その項目に対して設定されたスキャン計画１２および１３とを含んでいる。図５では、スカウトスキャン計画の項目１１として、「Start」、「End」、「kV」、「mA」、および「Scout Plane」が例として示されている。「Start」はスキャン開始位置、「End」はスキャン終了位置、「kV」は管電圧、「mA」は管電流、「Scout Plane」は、スカウトスキャンを実行するときのＸ線管１０４の位置を表している。スカウトスキャンの準備ができたら、ステップＳＴ３に進む。

ステップＳＴ３では、スキャン計画１２および１３に従ってスカウトスキャンが実行される。

図６は、スキャン計画１２に従って実行されるスカウトスキャンの説明図である。
ガントリ１０２はＸ線管１０４を含んでいる。Ｘ線管１０４は、ＸＹ面内において、回転軸２０５を中心とした経路４０上を回転することができるように構成されている。尚、回転軸２０５はアイソセンタに一致するように設定してもよいし、アイソセンタからずれた位置を回転軸２０５として設定してもよい。

スキャン計画１２では、「Scout Plane」が「０°」に設定されている。これは、Ｘ線管１０４が、経路４０上の、回転軸２０５の真上の位置Ｐ０に位置決めされた状態で、スカウトスキャンが実行されることを表している。尚、ここでは、Ｘ線管１０４が位置Ｐ０に位置している場合、Ｘ線管１０４の角度は「０°」であるとする。

図７は、スキャン計画１３に従って実行されるスカウトスキャンの説明図である。
スキャン計画１３は、「Scout Plane」が「９０°」に設定されている。これは、図７に示すように、Ｘ線管１０４が、経路４０上において、回転軸２０５を中心にして位置Ｐ０（角度０°）から時計回りに９０°回転した位置Ｐ９０に位置決めされた状態でスカウトスキャンが実行されることを表している。Ｘ線管１０４が、角度０°から時計回りに９０°回転した位置に位置決めされている場合、Ｘ線管１０４の角度は「９０°」であるとする。

スカウトスキャンを実行する場合、先ず、スキャン計画１２に従ってスカウトスキャンが実行される。スキャン計画１２に従ってスカウトスキャンを実行する場合、ガントリモータコントローラ２１２（図２参照）は、図６に示すように、Ｘ線管１０４が角度０°（位置Ｐ０）に位置決めされるように、ガントリモータを制御する。そして、クレードルをｚ方向に移動させながら、Ｘ線コントローラ２１０が、Ｘ線が照射されるようにＸ線管１０４を制御する。

Ｘ線検出器１０８は、Ｘ線管１０４から照射され被検体１１２を通過したＸ線を検出する。Ｘ線検出器１０８により検出された投影データは、ＤＡＳ２１４で収集される。ＤＡＳ２１４は、収集した投影データに対して、サンプリング、デジタル変換などを含む所定の処理を実行し、コンピュータ２１６又は画像再構成器２３０に送信する。コンピュータ２１６又は画像再構成器２３０では、プロセッサが、スキャンにより得られたデータに基づいて、スカウト画像を再構成する。

スキャン計画１２に従ってスカウトスキャンを実行した後、スキャン計画１３に従ってスカウトスキャンを実行する。

スキャン計画１３に従ってスカウトスキャンを実行する場合、ガントリモータコントローラ２１２は、図７に示すように、Ｘ線管１０４が角度０°から９０°回転するように、ガントリモータを制御する。したがって、Ｘ線管１０４は角度９０°（位置Ｐ９０）に位置決めされる。そして、クレードルをｚ方向に移動させながら、Ｘ線管１０４は、角度９０°に位置している状態で、Ｘ線を照射する。

Ｘ線検出器１０８は、Ｘ線管１０４から照射され被検体１１２を通過したＸ線を検出する。Ｘ線検出器１０８により検出された投影データは、ＤＡＳ２１４で収集される。ＤＡＳ２１４は、収集した投影データに対して、サンプリング、デジタル変換などを含む所定の処理を実行し、コンピュータ２１６又は画像再構成器２３０に送信する。コンピュータ２１６又は画像再構成器２３０では、プロセッサが、スキャンにより得られたデータに基づいて、スカウト画像を再構成する。

したがって、スキャン計画１２を実行した場合のスカウト画像と、スキャン計画１３を実行した場合のスカウト画像を得ることができる。図８に、スキャン計画１２を実行した場合のスカウト画像１６と、スキャン計画１３を実行した場合のスカウト画像１７を概略的に示す。スカウト画像１６は角度０°（位置Ｐ０）に位置しているＸ線管１０４からＸ線を照射することにより得られた画像であり、スカウト画像１７は、角度９０°（位置Ｐ９０）に位置しているＸ線管１０４からＸ線を照射することにより得られた画像である。スカウトスキャンを実行した後、ステップＳＴ４に進む。

ステップＳＴ４では、オペレータは、診断スキャンのスキャン計画を立てる。オペレータは、例えば、スカウト画像１６および１７（図８参照）を参考にして、後述する診断スキャンのスキャン範囲を設定する。また、コンピュータ２１６は、スカウト画像１６および１７に基づいて各種処理を実行する。例えば、診断スキャンにおいて、線量低減技術の１つであるＯＤＭ（Organ Dose Modulation）を使用する場合、コンピュータ２１６は、スカウト画像１６および１７をセグメンテーションし、セグメンテーションの結果に基づいて、撮影部位である頭部１１２ａの中から、放射線に対して高い感受性をもつ臓器（例えば、眼）を特定するための処理を実行する。診断スキャンを実行する準備が整ったら、ステップＳＴ５に進む。

ステップＳＴ５では、頭部１１２ａの診断スキャンを実行する。例えば、ＯＤＭを使用した診断スキャンを実行する場合、放射線に対して高い感受性をもつ眼の被曝が選択的に低減されるように、頭部１１２ａのスキャンが実行される。

Ｘ線検出器１０８は、Ｘ線管１０４から照射され被検体１１２を通過したＸ線を検出する。Ｘ線検出器１０８により検出された投影データは、ＤＡＳ２１４で収集される。ＤＡＳ２１４は、収集した投影データに対して、サンプリング、デジタル変換などを含む所定の処理を実行し、コンピュータ２１６又は画像再構成器２３０に送信する。コンピュータ２１６又は画像再構成器２３０では、プロセッサが、診断スキャンにより得られたデータに基づいて、被検体１１２の頭部１１２ａの診断に必要なＣＴ画像を再構成する。オペレータは、再構成されたＣＴ画像を表示装置２３２に表示することができる。図９は、表示装置２３２に表示されたＣＴ画像１８の一例を概略的に示す図である。
このようにして検査フローが終了する。
医師は、検査フローに従って取得されたＣＴ画像を読影し、診断を行うことができる。

尚、上記の説明では、図６および図７に示すように、被検体１１２は顔を真上に向けた状態でテーブル１１６に寝ており、スキャンが実行されている。しかし、被検体１１２によっては、真上を向くことができないことがある。例えば、被検体１１２が高齢者であったり、病気に罹っているなどの理由で、顔を真上に向けることができず、被検体１１２の顔が、例えば斜め上を向いてしまうことがある（図１０および図１１参照）。

図１０および図１１は、被検体１１２が顔を真上に向けることができない例を示す図である。

図１０の上側には、ガントリ１０２の前面図が示されており、図１０の下側には、ガントリ１０２およびテーブル１１６の上面図が示されている。テーブル１１６には被検体１１２が寝ている。尚、図１０の上側のガントリ１０２の前面図には、ＸＹ面内におけるガントリ１０２の開口部１０７に対する被検体１１２の頭部１１２ａが示されている。

また、図１１には、被検体１１２の頭部の拡大図が示されている。
図１１には、被検体１１２が真上を向くことができず斜め上を向いた状態の頭部１１２ａが示されている。尚、参考として、図１１の下側には、被検体１１２が真上を向いた状態の頭部１１２ａが示されている。被検体１１２は、真上を向いた状態から角度θだけ頭部を回転させた状態でテーブルに寝ている。

この場合、被検体１１２の顔を無理に真上に向けることはできないので、被検体１１２の顔が斜め上を向いた状態でスキャンをすることになる。したがって、スカウトスキャンを実行した場合、図１２に示すように、被検体１１２の顔が斜めを向いた状態のスカウト画像１６１および１７１が取得される。したがって、プロセッサは、被検体１１２の顔が斜めを向いた状態のスカウト画像１６１および１７１に基づいて、セグメンテーションを実行することになる。しかし、被検体１１２の顔が斜めを向いた状態のスカウト画像に基づいてセグメンテーションを実行すると、セグメンテーションの精度が低くなってしまうという問題がある。このため、ステップＳＴ４において、プロセッサが、スカウト画像１６１および１７１に基づいて、放射線に対して高い感受性をもつ臓器（例えば、眼）を特定する処理を実行した場合、臓器の検出精度が低くなってしまい、診断スキャンにおいて眼の被曝を選択的に低減することが難しくなってしまうという問題が生じる。また、被検体１１２の顔が斜めを向いた状態で診断スキャンが実行されるので、診断スキャンにより取得されたＣＴ画像を表示装置２３２に表示した場合、図１３に示すように、被検体１１２の顔が斜め上を向いた状態のＣＴ画像１８１が表示されることになる。このため、医師は、被検体１１２の顔が斜めを向いた状態で取得されたＣＴ画像１８１を見ながら、被検体１１２の診断をする必要がある。しかし、仰臥位の撮影では、被検体１１２の顔が真上を向いていることが一般的である。したがって、医師は、被検体１１２の顔が斜めを向いた状態で取得されたＣＴ画像１８１に基づいて頭部１１２ａの診断を行う場合、被検体１１２の顔の向きが通常の向きとは異なっていることを考慮する必要があり、診断時に医師に掛かる負荷が大きくなるという問題もある。

そこで、第１の実施形態におけるＣＴ装置は、上記の問題に対処することができるように構成されている。以下、第１の実施形態のＣＴ装置について説明する。

図１４は、第１の実施形態において被検体１１２を撮影するときのＣＴ装置の動作フローを示す図である。尚、図１４に示すフローを実行する場合、或るステップを省略又は追加すること、或るステップを複数のステップに分割すること、或るステップを別の順序で実行すること、或るステップを繰り返し実行することが可能である。

ステップＳＴ１では、オペレータが、被検体１１２をスキャンルームに呼び入れ、被検体１１２をテーブル１１６に寝かせる。ここでは、図１０および図１１に示すように、被検体１１２は仰臥位では顔を真上に向けることができず、斜めを向いてしまっているとする。

カメラ２３５は、被検体１１２がスキャンルーム１２２に入室する前から、スキャンルーム１２２内の撮影を開始している。カメラ２３５で取得された信号は、コンピュータ２１６に送られる。コンピュータ２１６は、カメラ２３５から受け取った信号に基づいてカメラ画像を生成する。したがって、被検体１１２がスキャンルーム１２２に入室する前から、スキャンルーム１２２内の被写体のカメラ画像を生成することができる。

カメラ２３５の撮影視野には、テーブル１１６およびその周辺の領域が含まれている。したがって、被検体１１２がテーブル１１６に横たわると、コンピュータは、カメラ２３５からの信号に基づいて、テーブル１１６に横たわる被検体１１２のカメラ画像を生成することができる。カメラ画像は記憶装置２１８に記憶される。

ステップＳＴ２では、オペレータは、スカウトスキャンのスキャン計画を立てる。一方、ステップＳＴ２０では、コンピュータ２１６は、カメラ画像に基づいて、被検体１１２の各部位（頭部、胸部、腹部、上肢、下肢など）および各部位の位置を認識し、テーブル１１６上における被検体１１２の撮影部位の向きを求める。ここでは、被検体１１２の撮影部位は頭部１１２ａである。したがって、プロセッサは、被検体１１２の頭部１１２ａの向きを求める。以下に、ステップＳＴ２０のフローについて、図１５～図１７を参照しながら具体的に説明する。

ステップＳＴ２１において、コンピュータ２１６は、図１５に示すように、被検体１１２のカメラ画像２１に基づいて、被検体１１２の頭部を左右に分割する中心面３１を求める。コンピュータ２１６は、例えば、カメラ画像２１に基づいて、被検体１１２の顔表面の複数の特徴点(例えば、眉、目、鼻、口、顎)を抽出し、抽出した複数の特徴点に基づいて、被検体１１２の頭部１１２ａを左右に分割する中心面３１を求めることができる。

ステップＳＴ２２では、コンピュータ２１６は、図１６に示すように、被検体１１２の頭部を、ＹＺ面に対して対称の形状を有する物体２２（例えば、球体、楕円体）に近似し、この物体２２をＸ方向に二分割する基準面３２を求める。基準面３２は、ＹＺ面に平行な面となる。したがって、基準面３２は、被検体１１２の顔が検査に適した理想的な方向（つまり、Ｙ方向）を向いていると仮定した場合の被検体１１２の顔を左右に分割する面を近似している。基準面３２を求めた後、ステップＳＴ２３に進む。

ステップＳＴ２３では、コンピュータ２１６が、中心面３１および基準面３２に基づいて、被検体の頭部の回転角度θを求める。

図１７は、被検体の頭部の回転角度θの求め方の説明図である。
図１７の左上には、ステップＳＴ２１で求めた中心面３１が示されており、図１７の右上には、ステップＳＴ２２で求めた基準面３２が示されている。また、図１７の左下には、中心面３１および基準面３２をｙ方向から見た図が示されており、図１７の右下には、中心面３１および基準面３２をｚ方向から見た図が示されている。

ステップＳＴ２２で求めた基準面３２は、被検体１１２の顔が検査に適した理想的な方向（つまり、ｙ方向）を向いていると仮定した場合の被検体１１２の顔を左右に分割する面を近似している。したがって、中心面３１と基準面３２との成す角θを、被検体１１２の頭部１１２ａの回転角度θとして求めることができる。例えば、θ＝０°の場合、これは中心面３１が基準面３２に一致していることを表している、つまり、被検体１１２の顔は理想的な方向（真上）を向いていることを表している。したがって、θ＝０°は、被検体１１２の頭部１１２ａは傾いていないことを意味する。一方、θ＞０°の場合、これは中心面３１が基準面３２に一致していないことを表している、つまり、被検体１１２の顔は、理想的な方向（真上）から、体軸（Ｚ軸）を中心として角度θだけ回転した方向を向いていることを表している。したがって、θ＞０°は、被検体１１２の頭部１１２ａが傾いていることを意味している。

このようにして、ステップＳＴ２０において、回転角度θを、被検体１１２の頭部１１２ａの向きを表す値として求めることができる。ここでは,θ＝１５°であるとする。回転角度θを計算した後、ステップＳＴ２４に進む。

ステップＳＴ２４では、コンピュータ２１６が、ステップＳＴ２０で求めた回転角度θに基づいて、スカウトスキャンのスキャン計画を修正する。

図１８は、修正後のスカウトスキャン計画の一例の説明図、図１９は、スキャン計画に含まれる「Scout Plane」の説明図である。

図１８の上側には、修正前のスカウトスキャン計画１２および１３が示されており、図１８の下側に、修正後のスカウトスキャン計画１２１および１３１が示されている。

ステップＳＴ２４では、コンピュータ２１６が、回転角度θ（撮影部位の向き）に基づいて、スキャン計画１２および１３の項目「Scout Plane」の値を修正する。

修正前のスカウトスキャン計画１２には、「Scout Plane」に、Ｘ線管１０４の初期位置に対応する角度「０°」が設定されており、修正前のスカウトスキャン計画１３には、「Scout Plane」に、Ｘ線管１０４の初期位置に対応する角度「９０°」が設定されている。

第１の実施形態では、回転角度θはθ＝１５°と計算されているので、コンピュータ２１６は、被検体の顔の真正面からＸ線を照射することができるように、スキャン計画１２の項目「Scout Plane」の値を、０°から０°＋１５°＝１５°に修正する。また、コンピュータ２１６は、被検体の顔の真横からＸ線を照射することができるように、スキャン計画１３の項目「Scout Plane」の値を、９０°から、９０°＋１５°＝１０５°に修正する。したがって、修正後のスキャン計画１２１および１３１の「Scout Plane」の値は、それぞれ、「１５°」および「１０５°」に設定される。「Scout Plane」＝１５°は、図１９に示すように、経路４０上の位置Ｐ０（角度０°）から１５°だけ時計方向に回転した位置Ｐ１５にＸ線管１０４が配置されることを表している。また、「Scout Plane」＝１０５°は、図１９に示すように、経路４０上の位置Ｐ９０（角度９０°）から１５°だけ時計方向に回転した位置Ｐ１０５にＸ線管１０４が配置されることを表している。したがって、コンピュータ２１６は、回転角度θに基づいて（頭部の向きに基づいて）、Ｘ線管１０４が配置される経路４０上の２つの位置Ｐ１５およびＰ１０５を決定することができる。スキャン計画を修正した後、ステップＳＴ３に進む。

ステップＳＴ３では、スカウトスキャンが実行される。
スカウトスキャンは、修正後のスカウトスキャン計画１２１および１３１（図１８参照）に基づいて実行される。第１の実施形態では、先ず、スカウトスキャン計画１２１に基づいてスカウトスキャンが実行される（図２０参照）。

図２０は、修正後のスカウトスキャン計画１２１に基づいて実行されるスカウトスキャンの説明図である。

スカウトスキャン計画１２１に基づいてスカウトスキャンを実行する場合、ガントリモータコントローラ２１２（図２参照）は、Ｘ線管１０４が、経路４０上において、角度０°から時計回りに１５°回転した位置Ｐ１５（角度１５°）に位置決めされるように、ガントリモータを制御する。

次に、テーブルモータコントローラ１１８（図２参照）が、クレードルがｚ方向に移動するようにテーブルモータを制御し、一方、Ｘ線コントローラ２１０が、Ｘ線管１０４にＸ線を照射させる。

Ｘ線検出器１０８は、Ｘ線管１０４から照射され被検体１１２を通過したＸ線を検出する。Ｘ線検出器１０８により検出された投影データは、ＤＡＳ２１４で収集される。ＤＡＳ２１４は、収集した投影データに対して、サンプリング、デジタル変換などを含む所定の処理を実行し、コンピュータ２１６又は画像再構成器２３０に送信する。コンピュータ２１６又は画像再構成器２３０では、プロセッサが、Ｘ線管１０４が角度１５°に位置している状態で実行されたスキャンにより得られたデータに基づいて、スカウト画像を再構成する。

したがって、スキャン計画１２１に従ってスカウトスキャンを実行する場合、図２０に示すように、Ｘ線管１０４を角度１５°（位置Ｐ１５）に位置決めすることができるので、被検体１１２の顔の真正面から撮影されたスカウト画像を取得することができる。図２１に、スキャン計画１２１に従って取得されたスカウト画像２６を概略的に示す。

スキャン計画１２１に従ってスカウトスキャンを実行した後、スキャン計画１３１に従ってスカウトスキャンを実行する。

図２２は、修正後のスカウトスキャン計画１３１に基づいて実行されるスカウトスキャンの説明図である。

スキャン計画１３１に従ってスカウトスキャンを実行する場合、ガントリモータコントローラ２１２は、Ｘ線管１０４が位置Ｐ１５（角度１５°）から９０°回転するように、ガントリモータを制御する。したがって、Ｘ線管１０４は位置Ｐ１０５（角度１０５°）に位置決めされる。そして、テーブルモータコントローラ１１８がクレードルをｚ方向に移動させながら、Ｘ線コントローラ２１０は、Ｘ線管１０４が角度１０５°に位置している状態で、Ｘ線管１０４にＸ線を照射させる。

Ｘ線検出器１０８は、Ｘ線管１０４から照射され被検体１１２を通過したＸ線を検出する。Ｘ線検出器１０８により検出された投影データは、ＤＡＳ２１４で収集される。ＤＡＳ２１４は、収集した投影データに対して、サンプリング、デジタル変換などを含む所定の処理を実行し、コンピュータ２１６又は画像再構成器２３０に送信する。コンピュータ２１６又は画像再構成器２３０では、プロセッサが、Ｘ線管１０４が角度１０５°に位置している状態で実行されたスキャンにより得られたデータに基づいて、スカウト画像を再構成する。

したがって、スキャン計画１３１に従ってスカウトスキャンを実行する場合、図２２に示すように、Ｘ線管１０４を角度１０５°（位置Ｐ１０５）に位置決めすることができるので、被検体１１２の頭部１１２ａの真横から撮影されたスカウト画像を取得することができる。図２１に、スキャン計画１３１に従って取得されたスカウト画像２７を概略的に示す。

スカウトスキャンを実行した後、ステップＳＴ４に進む。
ステップＳＴ４では、オペレータは、診断スキャンのスキャン計画を立てる。オペレータは、例えば、スカウト画像２６および２７を参考にして、後述する診断スキャンのスキャン範囲を設定する。また、コンピュータ２１６は、スカウト画像２６および２７に基づいて各種処理を実行する。例えば、第１の実施形態では、コンピュータ２１６は、スカウト画像２６および２７をセグメンテーションし、セグメンテーションの結果に基づいて、撮影部位である頭部１１２ａの中から、放射線に対して高い感受性をもつ臓器（例えば、眼）を特定するための処理を実行する。放射線に対して高い感受性をもつ臓器は、深層学習、機械学習などのＡＩ技術を使用して作成された学習済みモデルを使用して特定することができる。以下に、学習済みモデルを使用して、放射線に対して高い感受性をもつ臓器を特定する方法について説明する。

図２３は、学習済みモデルを使用して、放射線に対して高い感受性をもつ臓器を特定するフローを示す図である。

先ず、放射線に対して高い感受性をもつ臓器を特定するために使用される学習済みモデルの生成方法について説明する。学習済みモデルは、被検体１１２を検査する前に学習フェーズで予め作成されるものである。

学習フェーズでは、先ず、原画像のセットＶを用意する。原画像のセットＶは、例えば、Ｘ線管を角度０°に位置決めした状態でスキャンを実行することにより取得された複数のスカウト画像と、Ｘ線管を角度９０°に位置決めした状態でスキャンを実行することにより取得された複数のスカウト画像を含んでいる。尚、原画像のセットＶは、必要に応じて、Ｘ線管を角度０°および９０°以外の角度に位置決めした状態でスキャンを実行することにより取得されたスカウト画像を含んでいてもよい。

次に、これらの原画像のセットＶに対して、図２３に示すように、前処理６８を実行する。

前処理６８には、例えば、画像を切り出しする処理、標準化処理、正規化処理、画像反転処理、画像回転処理、拡大率変更処理、画質変更処理などがある。原画像のセットＶを前処理することにより、前処理されたスカウト画像のセットＶＡを得ることができる。前処理されたスカウト画像のセットＶＡが、学習済みモデルを作成するためのトレーニングデータ６０として使用される。

次に、トレーニングデータ６０をニューラルネットワーク７０に学習させる。ニューラルネットワーク７０は、例えば、畳み込みニューラルネットワークを使用することができる。第１の実施形態では、放射線に対して高い感受性をもつ臓器（眼）の領域を表す位置データを出力するように、ニューラルネットワーク７０を学習させ、学習済みモデル７１を作成する。この学習済みモデル７１は記憶装置２１８（図２参照）に記憶しておく。尚、学習済みモデル７１を、ＣＴ装置がアクセス可能な外部記憶装置に記憶してもよい。
したがって、学習済みモデル７１を用いて眼の位置を推論することができる。

図２３の右側に、学習済みモデル７１を用いて眼の位置を推論するフローが示されている。
ステップＳＴ４１において、コンピュータ２１６は、スカウトスキャンにより取得されたスカウト画像２６および２７を前処理する。

ステップＳＴ４２では、コンピュータ２１６は、前処理されたスカウト画像２６１および２７１を入力画像として学習済みモデル７１に入力し、学習済みモデル７１を用いて、放射線に対して高い感受性をもつ眼の位置を推論する。
眼の位置を推論した後、ステップＳＴ４３に進む。

ステップＳＴ４３では、コンピュータ２１６が、推論された眼の位置と回転角度θとに基づいて、診断スキャン中の眼の被曝が選択的に低減されるようにＸ線管１０４の管電流を設定する（図２４参照）。

図２４は、管電流の設定方法の説明図である。
コンピュータ２１６は、先ず、被検体１１２の頭部１１２ａの回転角度θに基づいて、回転角度θから時計回りに角度βだけ回転した角度θ１と、回転角度θから反時計回りに角度γだけ回転した角度θ２を求める。第１の実施形態では、β＝γ＝９０°とするが、βおよびγは９０°以外の角度でもよいし、β≠γであってもよい。第１の実施形態では、回転角度θは、θ＝１５°であるので、θ１＝θ＋β＝１５°＋９０°＝１０５°と計算され、θ２＝θ－γ＝１５°－９０°＝－７５°と計算される。尚、０°から時計回りの方向を正の方向とすると、－７５°は＋２８５°になるので、以下では、θ２＝２８５°として説明を続ける。

次に、コンピュータ２１６は、θ１＝１０５°およびθ２＝２８５°を基準にして、Ｘ線管１０４が移動する経路４０を、頭部１１２ａの眼が位置する側の経路４１と、頭部１１２ａの眼に対して反対側（後頭部側）の経路４２に分ける。

また、コンピュータ２１６は、診断スキャンの実行期間のうち、Ｘ線が眼に照射される期間を特定する。眼は被検体１１２の顔の表面側に位置しているので、経路４１上のＸ線管１０４は、経路４２上のＸ線管１０４よりも、眼に近い位置を移動している。したがって、コンピュータ２１６は、Ｘ線が眼に照射される期間では、経路４１を移動している間のＸ線管１０４の管電流が、経路４２を移動している間のＸ線管１０４の管電流よりも低くなるように、管電流を設定する。

このようにして管電流を設定する。診断スキャンの準備が完了したら、ステップＳＴ５（図１４参照）に進む。

ステップＳＴ５では、頭部１１２ａの診断スキャンを実行する。
診断スキャンでは、Ｘ線が眼に照射される場合、Ｘ線管１０４が経路４１を移動している間はＸ線管１０４の管電流が低くなるように、管電流が調整される。したがって、放射線に対して高い感受性をもつ眼の被曝を選択的に低減することができる。尚、第１の実施形態では、経路４１を決定する場合、β＝γ＝９０°としたが、βおよびγは９０°以外の角度でもよい。例えば、眼の被曝を更に低減したい場合は、βおよびγを９０°よりも大きい角度（例えば、１００°）に設定することができる。

Ｘ線管１０４から照射されたＸ線はＸ線検出器１０８で検出される。Ｘ線検出器１０８により検出された投影データは、ＤＡＳ２１４で収集される。ＤＡＳ２１４は、収集した投影データに対して、サンプリング、デジタル変換などを含む所定の処理を実行し、コンピュータ２１６又は画像再構成器２３０に送信する。コンピュータ２１６又は画像再構成器２３０では、プロセッサが、スキャンにより得られたデータに基づいて、診断用のＣＴ画像を再構成する。プロセッサは、ＣＴ画像を再構成する場合、頭部１１２ａの回転角度θがθ＝１５°であることを考慮して、ＣＴ画像に描出される頭部の回転角度θが１５°から０°になるように、ＣＴ画像を再構成する。したがって、プロセッサは、頭部１１２ａの回転角度が０°になるように補正されたＣＴ画像を再構成することができる。図２５は、再構成されたＣＴ画像２８を示す図である。尚、図２５には、比較のために、頭部１１２ａの回転角度θ＝１５°を補正せずに再構成されたＣＴ画像１８１も示されている。テーブル１１６の上では被検体１１２の頭部１１２ａは、図２４に示すように、１５°傾いているが、画像再構成時に頭部１１２ａの回転角度が０°になるように補正しているので、頭部１１２ａの傾きが補正されたＣＴ画像２８が表示される。
このようにして、図１４のフローを終了する。

第１の実施形態では、被検体１１２の頭部１１２ａの回転角度θを求め、この回転角度θに基づいてスカウトスキャンを実行するときのＸ線管１０４の位置（角度）を決定している。したがって、被検体１１２が真上を向くことができない場合（図２０参照）であっても、被検体１１２が真上を向いているときに取得されるスカウト画像１６および１７（図８参照）と実質的に同じスカウト画像２６および２７（図２１参照）を取得することができる。このため、被検体１１２が真上を向くことができない場合であっても、被検体１１２の顔の正面から撮影したスカウト画像２６と、被検体１１２の顔の真横から撮影したスカウト画像２７を取得することができる。第１の実施形態では、スカウト画像２６および２７に基づいてセグメンテーションが実行されるので、スカウト画像のセグメンテーションの精度を高めることができる。

また、診断スキャンにより取得されたＣＴ画像２８（図２５参照）は、頭部１１２ａの回転角度θが１５°から０°になるように、頭部１１２ａの回転角度θが補正されている。したがって、表示装置２３２（図２参照）には、被検体１１２の顔が擬似的に真上を向いている場合のＣＴ画像１８が表示されるので、医師は、被検体１１２の顔が斜めを向いていることを意識せずに読影作業に集中することができる。

尚、第１の実施形態では、２方向（１５°および１０５°）から被検体を撮影し、スカウト画像２６および２７（図２１参照）を得ている。しかし、２方向（１５°および１０５°）のうちのいずれか一方向のみから被検体を撮影し、スカウト画像２６および２７のうちの一方のスカウト画像のみを取得することも可能である。

第１の実施形態では、Ｘ線管１０４を角度１５°に位置決めし（すなわち、Ｘ線管１０４を被検体１１２の顔の表面側に位置決めし）、被検体１１２の顔の表面側からＸ線を照射することにより、スカウト画像２６を取得している。しかし、Ｘ線管１０４を、角度１５°ではなく、角度１５°の反対側である角度１９５°に位置決めし（すなわち、Ｘ線管１０４を被検体１１２の後頭部側に位置決めし）、被検体１１２の後頭部側からＸ線を照射しても、スカウト画像２６と実質的に同等の形態情報および／又は機能情報を含むスカウト画像を取得することができる。したがって、Ｘ線管１０４を、角度１５°ではなく、角度１９５°に位置決めし、被検体１１２の後頭部側からＸ線を照射することによりスカウト画像を取得してもよい。

また、第１の実施形態では、Ｘ線管１０４を角度１０５°に位置決めし（すなわち、Ｘ線管１０４を被検体１１２の左側に位置決めし）、被検体１１２の左側からＸ線を照射することにより、スカウト画像２７を取得している。しかし、Ｘ線管１０４を、角度１０５°ではなく、角度１０５°の反対側である角度２８５°に位置決めし（すなわち、Ｘ線管１０４を被検体１１２の右側に位置決めし）、被検体１１２の右側からＸ線を照射しても、スカウト画像２７と実質的に同等の形態情報および／又は機能情報を含むスカウト画像を取得することができる。したがって、Ｘ線管１０４を、角度１０５°ではなく、角度２８５°に位置決めし、被検体１１２の右側からＸ線を照射することによりスカウト画像を取得してもよい。

また、第１の実施形態では、ステップＳＴ２２において、被検体１１２の頭部を、ＹＺ面に対して対称の形状を有する物体２２（例えば、球体、楕円体）に近似し、この物体２２に基づいて基準面３２を求めている。しかし、物体２２に基づいて基準面３２を求める代わりに、ＹＺ面に平行な面を基準面３２として記憶装置に予め登録しておいてもよい。ＹＺ面に平行な面を基準面３２として記憶装置に登録しておくことにより、ステップＳＴ２２を実行しなくても回転角度θを求めることができるので、ステップＳＴ２０のフローを簡略化することが可能となる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、ステップＳＴ４（図１４参照）において、オペレータは診断スキャンのスキャン範囲を手動で設定する例について説明したが、第２の実施形態では、学習済みモデルを使用してスキャン範囲を自動的に設定する方法について説明する。

図２６は、学習済みモデルを使用してスキャン範囲を自動的に設定するフローを示す図である。

先ず、スキャン範囲を設定するために使用される学習済みモデルの生成方法について説明する。学習済みモデルは、被検体１１２を検査する前に学習フェーズで予め作成されるものである。

学習フェーズでは、先ず、原画像のセットＷを用意する。原画像のセットＷは、例えば、Ｘ線管１０４を角度０°に位置決めした状態でスキャンを実行することにより取得された複数のスカウト画像と、Ｘ線管１０４を角度９０°に位置決めした状態でスキャンを実行することにより取得された複数のスカウト画像を含んでいる。尚、原画像のセットＷは、必要に応じて、Ｘ線管１０４を角度０°および９０°以外の角度に位置決めした状態でスキャンを実行することにより取得されたスカウト画像を含んでいてもよい。

次に、これらの原画像のセットＷに対して、図２６に示すように、前処理６８を実行する。

前処理６８には、例えば、画像を切り出しする処理、標準化処理、正規化処理、画像反転処理、画像回転処理、拡大率変更処理、画質変更処理などがある。原画像のセットＷを前処理することにより、前処理されたスカウト画像のセットＷＡを得ることができる。前処理されたスカウト画像のセットＷＡが、学習済みモデルを作成するためのトレーニングデータ６１として使用される。

次に、トレーニングデータ６１をニューラルネットワーク７２に学習させる。ニューラルネットワーク７２は、例えば、畳み込みニューラルネットワークを使用することができる。第２の実施形態では、スキャン範囲の開始位置と終了位置とを表すスキャン範囲データを出力するように、ニューラルネットワーク７２を学習させ、学習済みモデル７３を作成する。この学習済みモデル７３は記憶装置２１８に記憶することができる。

したがって、コンピュータ２１６は、学習済みモデル７３を用いてスキャン範囲の開始位置と終了位置とを推論することができる。

図２６の右側に、学習済みモデル７３を用いてスキャン範囲を推論するフローが示されている。

ステップＳＴ４１１において、コンピュータ２１６は、スカウトスキャンにより取得されたスカウト画像２６および２７を前処理する。

ステップＳＴ４２１では、コンピュータ２１６は、前処理されたスカウト画像２６２および２７２を入力画像として学習済みモデル７３に入力し、学習済みモデル７３を用いて、スキャン範囲のスキャン開始位置およびスキャン終了位置を推論する。

ステップＳＴ４３１では、コンピュータ２１６は、推論したスキャン範囲をスカウト画像２７上に表示する。図２７に、表示装置に表示されたスカウト画像２７と、推論されたスキャン範囲１２７を概略的に示す。
このようにしてフローを終了する。

第２の実施形態では、Ｘ線管１０４を角度１５°（位置Ｐ１５）に位置決めすることにより取得されたスカウト画像２６と、Ｘ線管１０４を角度１０５°（位置Ｐ１０５）に位置決めすることにより取得されたスカウト画像２７に基づいて、スキャン範囲１２７を推論している。したがって、被検体１１２は仰臥位では顔を真上に向けることができず、斜めを向いてしまっていても、被検体１１２の顔の正面から撮影したスカウト画像２６と、被検体１１２の顔の真横から撮影したスカウト画像２７に基づいて、スキャン範囲を推論することができるので、スキャン範囲の推論精度を高めることができる。

（３）第３の実施形態
第３の実施形態では、複数のカメラを備え、複数のカメラで撮影されたカメラ画像の中から、頭部１１２ａの回転角度θを求めるのに適したカメラ画像を選択する例について説明する。

図２８は、第３の実施形態においてスキャンルームに設けられた複数のカメラを示す図である。

スキャンルーム１２２には複数のカメラが備えられている。第３の実施形態では、スキャンルーム１２２の天井１２４に３つのカメラ２３５、２３６、および２３７が備えられている例について説明するが、２個のカメラを備えてもよいし、４個以上のカメラを備えてもよい。

図２９は、第３の実施形態におけるフローを示す図である。
尚、第３の実施形態は、第１の実施形態と比較すると、ステップＳＴ２０が異なっているが、その他のステップは、第１の実施形態と同じである。したがって、第３の実施形態の説明に当たっては、ステップＳＴ２０を主に説明する。

図３０は、第３の実施形態におけるステップＳＴ２０の説明図である。
ステップＳＴ２１において、コンピュータ２１６（図２参照）は、カメラ２３５により取得された被検体１１２のカメラ画像２１から、被検体１１２の顔表面の複数の特徴点(例えば、眉、目、鼻、口、顎)を抽出する。そして、コンピュータ２１６は、図３０に示すように、抽出した複数の特徴点に基づいて、被検体１１２の頭部１１２ａを左右に分割する中心面３１を求める。中心面３１を求めた後、ステップＳＴ２１１に進む。

ステップＳＴ２１１では、コンピュータ２１６は、カメラ２３５の位置を表す位置データと、被検体１１２の頭部１１２ａの位置を表す位置データに基づいて、カメラ２３５と頭部１１２ａとを横切り、かつｚ軸方向（体軸方向）に平行な面５１を求める。尚、カメラ２３５の位置を表す位置データは、被検体１１２の検査前に事前に取得されているデータであり、記憶装置（例えば、記憶装置２１８）に記憶されている。コンピュータ２１６は、記憶装置から、カメラ２３５の位置を表す位置データを読み出すことができる。また、被検体１１２の頭部１１２ａの位置を表す位置データは、カメラ画像２１に基づいて求めることができるデータである。したがって、コンピュータ２１６は、カメラ２３５と頭部１１２ａとを横切り、かつｚ軸方向（体軸方向）に平行な面５１を求めることができる。面５１を求めた後、ステップＳＴ２１２に進む。

ステップＳＴ２１２では、コンピュータ２１６は、面３１と面５１との成す角度αを求め、この角度αを、被検体１１２の顔の中心面３１に対してカメラ２３５の取付け位置を表す角度αとして求める。図３０では、α＝α１であるとする。α＝α１は記憶装置（例えば、記憶装置２１８）に記憶される。カメラ２３５の角度α＝α１を求めたら、他のカメラ２３６および２３７についても、ステップＳＴ２１、ＳＴ２１１、およびＳＴ２１２に従って角度αを求める。

図３１は、カメラ２３６の角度αの求め方の説明図である。
ステップＳＴ２１において、コンピュータ２１６は、カメラ２３６により取得された被検体１１２のカメラ画像２２１から、被検体１１２の顔表面の複数の特徴点(例えば、眉、目、鼻、口、顎)を抽出する。そして、コンピュータ２１６は、図３１に示すように、抽出した複数の特徴点に基づいて、被検体１１２の頭部１１２ａを左右に分割する中心面３１１を求める。

ステップＳＴ２１１では、コンピュータ２１６は、カメラ２３６の位置を表す位置データと、被検体１１２の頭部１１２ａの位置を表す位置データに基づいて、カメラ２３６と頭部１１２ａとを横切り、かつｚ軸方向（体軸方向）に平行な面５２を求める。尚、カメラ２３６の位置を表す位置データは、被検体１１２の検査前に事前に取得されているデータであり、記憶装置（例えば、記憶装置２１８）に記憶されている。コンピュータ２１６は、記憶装置から、カメラ２３６の位置を表す位置データを読み出すことができる。また、被検体１１２の頭部１１２ａの位置を表す位置データは、カメラ画像２２１に基づいて求めることができるデータである。したがって、コンピュータ２１６は、カメラ２３６と頭部１１２ａとを横切り、かつｚ軸方向（体軸方向）に平行な面５２を求めることができる。面５２を求めた後、ステップＳＴ２１２に進む。

ステップＳＴ２１２では、コンピュータ２１６は、面３１１と面５２との成す角度αを求め、この角度αを、被検体１１２の顔の中心面３１１に対してカメラ２３６の取付け位置を表す角度αとして求める。図３１では、α＝α２であるとする。α＝α２は記憶装置に記憶される。カメラ２３６の角度α＝α２を求めたら、他のカメラ２３７についても、ステップＳＴ２１、ＳＴ２１１、およびＳＴ２１２に従って角度αを求める。

図３２は、カメラ２３７の角度αの求め方の説明図である。
ステップＳＴ２１において、コンピュータ２１６は、カメラ２３７により取得された被検体１１２のカメラ画像２２２から、被検体１１２の顔表面の複数の特徴点(例えば、眉、目、鼻、口、顎)を抽出する。そして、コンピュータ２１６は、図３２に示すように、抽出した複数の特徴点に基づいて、被検体１１２の頭部１１２ａを左右に分割する中心面３１２を求める。

ステップＳＴ２１１では、コンピュータ２１６は、カメラ２３７の位置を表す位置データと、被検体１１２の頭部１１２ａの位置を表す位置データに基づいて、カメラ２３７と頭部１１２ａとを横切り、かつｚ軸方向（体軸方向）に平行な面５３を求める。尚、カメラ２３７の位置を表す位置データは、被検体１１２の検査前に事前に取得されているデータであり、記憶装置に記憶されている。コンピュータ２１６は、記憶装置から、カメラ２３７の位置を表す位置データを読み出すことができる。また、被検体１１２の頭部１１２ａの位置を表す位置データは、カメラ画像２２２に基づいて求めることができるデータである。したがって、コンピュータ２１６は、カメラ２３７と頭部１１２ａとを横切り、かつｚ軸方向（体軸方向）に平行な面５３を求めることができる。面５３を求めた後、ステップＳＴ２１２に進む。

ステップＳＴ２１２では、コンピュータ２１６は、面３１２と面５３との成す角度αを求め、この角度αを、被検体１１２の顔の中心面３１２に対してカメラ２３７の取付け位置を表す角度αとして求める。図３２では、α＝α３であるとする。α＝α３は記憶装置に記憶される。

したがって、カメラ２３５、２３６、および２３７の角度αは、それぞれ、α１、α２、およびα３として計算することができる。これらの角度α１、α２、およびα３を計算した後、ステップＳＴ２１３に進む。

ステップＳＴ２１３では、コンピュータ２１６が、カメラ画像２１（図３０参照）、カメラ画像２２１（図３１参照）、およびカメラ画像２２２（図３２参照）の中から、被検体１１２の頭部１１２ａの回転角度θを決定するために使用するカメラ画像を決定する。被検体１１２の頭部１１２ａの回転角度θは、被検体１１２の顔を左右に分割する中心面を基準にして決定される値である。したがって、被検体１１２の頭部１１２ａの回転角度θをできるだけ正確に決定するためには、被検体１１２の顔を左右に分割する中心面をできるだけ正確に求めることが重要となる。中心面はカメラ画像を使用して求められるものであるので、中心面をできるだけ正確に求めるためには、被検体１１２の顔の真正面に位置するカメラから取得されたカメラ画像に基づいて中心面を求めることが理想的であると考えられる。そこで、第３の実施形態では、カメラ画像２１、２２１、および２２２（図３０～図３２参照）のうち、被検体１１２の顔の真正面の位置に最も近いカメラから取得されたカメラ画像を、頭部の回転角度θを求めるために使用するカメラ画像として決定する。カメラ２３５、２３６、および２３７のうち、被検体１１２の真正面の位置に最も近いカメラは、角度αが最小値となるカメラである。カメラが被検体１１２の顔の真正面の位置に近づくほど、カメラの角度αは小さい値となる。したがって、角度α１、α２，およびα３の中から、最小値の角度を特定すれば、被検体１１２の顔の真正面の位置に最も近いカメラを特定することができる。第３の実施形態では、カメラの角度α１、α２、およびα３のうち、最小値はα２である。したがって、コンピュータ２１６は、カメラ２３５、２３６、および２３７のうち、角度がα２であるカメラ２３６を、被検体１１２の顔の真正面の位置に最も近いカメラとして特定する。そして、コンピュータ２１６は、カメラ２３６で取得されたカメラ画像２２１（図３１参照）を、被検体１１２の頭部１１２ａの回転角度θを決定するために使用するカメラ画像として決定する。カメラ画像２２１を決定した後、ステップＳＴ２２に進む。

ステップＳＴ２２では、第１の実施形態で説明したように、頭部１１２ａの形状を近似した物体２２を分割する基準面３２（図１６参照）を求め、ステップＳＴ２３において、カメラ画像２２１により求めた中心面３１１（図３１参照）と基準面３２との成す角度を、頭部の回転角度θとして求める。

ステップＳＴ２５以降は、第１又は第２の実施形態と同様であるので、説明は省略する。

第３の実施形態では、カメラ画像２１、２２１、および２２２（図３０～図３２参照）のうち、被検体１１２の顔の真正面の位置に最も近いカメラから取得されたカメラ画像２２１を、頭部の回転角度θを求めるために使用するカメラ画像として決定する。したがって、被検体の顔の左右を分割する面として信頼性の高い中心面３１１を用いて頭部の回転角度θを計算することができるので、スカウト画像のセグメンテーションの精度を更に高めることや、診断スキャンにより得られるＣＴ画像の品質を更に向上させることができる。

第１～第３の実施形態は、被検体１１２の頭部１１２ａを撮影する場合について説明されている。しかし、本発明は、頭部１１２ａを撮影する場合に限定されることはなく、頭部１１２ａ以外の撮影部位を撮影する場合にも適用することができる。例えば、胸部を撮影する場合、左右の肩部の高さの違いに基づいて、胸部の向きを求めることができる。また、撮影部位が腹部の場合は、例えば、腰の左側部分と右側部分の高さの違いに基づいて、腹部の向きを求めることができる。さらに、撮影部位が胸部および腹部を含む場合、左右の肩部の高さの違いと、腰の左側部分と右側部分の高さの違いの両方に基づいて、撮影部位の向きを求めることができる。

尚、第１～第３の実施形態では、医用装置としてＣＴ装置を使用した例が示されている。しかし、本発明の医用装置は、ＣＴ装置に限定されることはなく、Ｘ線源を被検体に照射する医用装置（例えば、ＰＥＴ－ＣＴ装置）に適用することができる。

１１ 項目
１２、１３、１２１、１３１ スキャン計画
１６、１７、２６、２７、１６１、１７１、２６１、２７１、２６２、２７２ スカウト画像
１８、２８、１８１ ＣＴ画像
２１ カメラ画像
２２ 物体
３１、３１１、３１２ 中心面
３２ 基準面
４０、４１、４２ 経路
５１、５２、５３ 面
６０、６１ トレーニングデータ
６８ 前処理
７０、７２ ニューラルネットワーク
７１、７３ 学習済モデル
１００ ＣＴ装置
１０２ ガントリ
１０３ フィルタ部
１０４ Ｘ線管
１０５ 前置コリメータ
１０６ Ｘ線
１０７ 開口部
１０８ Ｘ線検出器
１１２ 被検体
１１２ａ 頭部
１１６ テーブル
１１８ テーブルモータコントローラ
１２２ スキャンルーム
１２４ 天井
１２７ スキャン範囲
２０２ 検出器素子
２０５ 回転軸
２１０ Ｘ線コントローラ
２１２ ガントリモータコントローラ
２１４ ＤＡＳ
２１６ コンピュータ
２１８ 記憶装置
２２０ オペレータコンソール
２２１、２２２ カメラ画像
２２４ ＰＡＣＳ
２３０ 画像再構成器
２３２ 表示装置
２３５、２３６、２３７ カメラ

Claims (19)

1. 回転軸を中心とした経路上を回転することができるＸ線管と前記Ｘ線管を制御するＸ線コントローラとを含むガントリと、被検体が横たわることができるテーブルと、少なくとも１つのプロセッサとを含み、前記被検体に対して第１のスキャンを実行する医用装置であって、
   前記少なくとも１つのプロセッサが、
   前記被検体の撮影部位の向きに基づいて、前記第１のスキャンにおいて前記Ｘ線管が配置される前記経路上の第１の位置を決定すること、および
   前記第１の位置から前記Ｘ線管がＸ線を照射するように、前記Ｘ線コントローラに前記Ｘ線管を制御させること、
   を含む動作を実行する、医用装置。
2. 前記少なくとも１つのプロセッサが、
   光学画像取得ユニットで取得された撮影部位の光学画像に基づいて、前記撮影部位の向きを求めること
   を含む動作を実行する、請求項１に記載の医用装置。
3. 前記撮影部位が頭部を含み、
   前記撮影部位の向きを求めることが、
   前記光学画像に基づいて、前記被検体の顔を左右に分割する第１の面を求めること、および
   前記第１の面に基づいて、前記被検体の頭部の回転角度を求めること
   を含む、請求項２に記載の医用装置。
4. 前記被検体の頭部の回転角度を求めることが、
   前記第１の面と、前記被検体の顔が理想的な方向を向いていると仮定した場合の前記被検体の顔を左右に分割する第２の面との成す角度を求めること
   を含む、請求項３に記載の医用装置。
5. 前記撮影部位の向きを求めることが、
   前記被検体の顔を、体軸方向と鉛直方向とに平行な面に対して対称の形状を有する物体に近似すること、
   前記物体を、前記体軸方向および前記鉛直方向に垂直な方向に二分割する面を、前記第２の面として求めること
   を含む、請求項４に記載の医用装置。
6. 前記Ｘ線管を回転させるためのガントリモータを制御するガントリモータコントローラを含み、
   前記少なくとも１つのプロセッサが、
   前記Ｘ線管が、前記第１の位置から所定の角度だけ回転した第２の位置に移動するように、前記ガントリモータコントローラに前記ガントリモータを制御させること、
   前記第２の位置から前記Ｘ線管がＸ線を照射するように、前記Ｘ線コントローラに前記Ｘ線管を制御させること、
   を含む動作を実行する、請求項４に記載の医用装置。
7. 前記第１のスキャンを実行するための第１のスキャン計画には、前記第１のスキャンを実行するときの前記Ｘ線管の第１の初期位置に対応する角度が設定されており、
   前記少なくとも１つのプロセッサが、前記第1の初期位置に対応する角度を、前記第１の位置に対応する角度に修正することを含む動作を実行する、請求項６に記載の医用装置。
8. 前記第１のスキャンを実行するための第２のスキャン計画には、前記第１のスキャンを実行するときの前記Ｘ線管の第２の初期位置に対応する角度が設定されており、
   前記少なくとも１つのプロセッサが、前記第２の初期位置に対応する角度を、前記第２の位置に対応する角度に修正することを含む動作を実行する、請求項７に記載の医用装置。
9. 前記少なくとも１つのプロセッサが、
   修正後の前記第１のスキャン計画に従って取得されたデータに基づいて、第１のスカウト画像を再構成すること、
   を含む動作を実行する、請求項８に記載の医用装置。
10. 前記少なくとも１つのプロセッサが、
    修正後の前記第２のスキャン計画に従って取得されたデータに基づいて、第２のスカウト画像を再構成すること、
    を含む動作を実行する、請求項９に記載の医用装置。
11. 前記少なくとも１つのプロセッサが、
    前記第１のスカウト画像と、前記第２のスカウト画像とに基づいて、放射線に対して高い感受性を持つ臓器を特定する、請求項１０に記載の医用装置。
12. 前記少なくとも１つのプロセッサが、
    前記第１のスカウト画像および前記第２のスカウト画像を前処理することにより入力画像を生成すること、および
    前記入力画像を学習済みモデルに入力し、放射線に対して高い感受性をもつ臓器の位置を推論すること
    を含む動作を実行する、請求項１１に記載の医用装置。
13. 前記少なくとも１つのプロセッサが、
    特定された臓器の位置と前記回転角度とに基づいて、前記第１のスキャンの後に実行される第２のスキャンにおいて前記臓器の被曝が選択的に低減されるように前記Ｘ線管の管電流を設定する、請求項１１に記載の医用装置。
14. 前記少なくとも１つのプロセッサが、
    第１のスカウト画像と、前記第２のスカウト画像とに基づいて、スキャン範囲を設定する、請求項１０に記載の医用装置。
15. 前記少なくとも１つのプロセッサが、
    前記第１のスカウト画像および前記第２のスカウト画像を前処理することにより入力画像を生成すること、
    前記入力画像を学習済みモデルに入力し、前記第１のスキャンの後に実行される第２のスキャンのスキャン範囲のスキャン開始位置およびスキャン終了位置を推論すること、
    を含む動作を実行する、請求項１４に記載の医用装置。
16. 前記少なくとも１つのプロセッサが、
    異なる光学画像取得ユニットにより取得された複数の光学画像の中から、前記回転角度を求めるための光学画像を決定する、請求項４に記載の医用装置。
17. 前記少なくとも１つのプロセッサが、
    前記第１のスキャンの後に実行される第２のスキャンにより取得されたデータに基づいて、前記被検体の前記撮影部位の医用画像を再構成すること
    を含む動作を実行し、
    前記医用画像を再構成することが、前記医用画像に描出される頭部の回転角度が０°になるように、前記医用画像を再構成することを含む、請求項４に記載の医用装置。
18. 回転軸を中心とした経路上を回転することができるＸ線管と前記Ｘ線管を制御するＸ線コントローラとを含むガントリと、被検体が横たわることができるテーブルとを含む医用装置を用いて、前記被検体に対して第１のスキャンを実行するスキャン方法であって、
    前記被検体の撮影部位の向きに基づいて、前記第１のスキャンにおいて前記Ｘ線管が配置される前記経路上の第１の位置を決定すること、および
    前記第１の位置から前記Ｘ線管がＸ線を照射するように、前記Ｘ線コントローラに前記Ｘ線管を制御させること
    を含む、スキャン方法。
19. 少なくとも１つのプロセッサによって実行が可能な１つ以上のインストラクションが格納された、非一時的でコンピュータ読取可能な記録媒体であって、
    前記記録媒体は、回転軸を中心とした経路上を回転することができるＸ線管と前記Ｘ線管を制御するＸ線コントローラとを含むガントリと、被検体が横たわることができるテーブルとを含む医用装置に含まれるものであり、
    前記１つ以上のインストラクションは、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されたときに、
    前記被検体の撮影部位の向きに基づいて、第１のスキャンにおいて前記Ｘ線管が配置される前記経路上の第１の位置を決定し、
    前記第１の位置から前記Ｘ線管がＸ線を照射するように、前記Ｘ線コントローラに前記Ｘ線管を制御させる、記録媒体。
    

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