JP3675524B2

JP3675524B2 - Ｘ線断層画像撮影システム

Info

Publication number: JP3675524B2
Application number: JP21024795A
Authority: JP
Inventors: 佐々木　　寛
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1995-07-27
Filing date: 1995-07-27
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2015-07-27
Also published as: JPH0938076A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、Ｘ線ＣＴ装置と人工呼吸器とを備えたＸ線断層画像撮影システムに係り、特に前記人工呼吸器によって暫時無呼吸状態となった人間、動物などの被検体の断層画像を前記Ｘ線ＣＴ装置で得ることにより、被検体の断層画像の動的偽画像を除去できるＸ線断層画像撮影システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＸ線断層画像撮影システムは、Ｘ線ＣＴ装置のみを有したものであった。前記Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線発生部とＸ線検出器と検出信号記憶部と信号処理部と画像表示部と装置制御部を有したものであった。前記Ｘ線発生部は、Ｘ線を発生するもの、例えばＸ線管装置のようなもの、前記Ｘ線検出器は、前記Ｘ線発生部に被検体を挾んで対向配置された前記Ｘ線発生部からのＸ線を受けて検出信号に変換するもの、前記検出信号記憶部は、前記Ｘ線発生部と前記Ｘ線検出器とを前記被検体の周りを回転させて得た前記検出信号を記憶するもの、前記信号処理部は、この記憶された検出信号から前記被検体の断層画像を計算するもの、前記画像表示部はこの断層画像を表示するもの、前記装置制御部は、前記Ｘ線発生部と前記Ｘ線検出器と前記検出信号記憶部と前記信号処理部と前記画像表示部を制御するもの、例えばＣＰＵなどであった。
【０００３】
このようなＸ線断層画像撮影システムでは、被検体の断層画像を得る（撮影する、という）ために、「被検体に呼吸を停止する」という指示を操作者が前記被検体に対し言葉で行うか、前記Ｘ線ＣＴ装置に音声指示部を設けてこの音声指示部が前記撮影に際して前記被検体に対する前記指示をしていた。この指示は、被検体の呼吸によって被検体が動くために、断層画像にいわゆる写真でいう「ぶれ」が生じること（動的偽画像、という）を防ぐためのものであった。
しかし、これらの指示に従わせることのできない被検体が有った。例えば、意識のない被検体、幼児や動物など言葉を理解できない被検体であった。このような被検体、特に疾病や事故などで病院に担ぎこまれた被検体などの意識のない被検体は、前記指示に従わせることができないので、この被検体を撮影するとその断層画像には、前記被検体の呼吸による前記動的偽画像が現れるから、前記被検体の断層画像による診断に支障をきたしていた。
また、このような被検体は被検体自身が行う呼吸（自発呼吸、という）が弱い、または前記自発呼吸ができない場合も多く、前記自発呼吸を補助するために、人工呼吸器をつけていることが多かった。この人工呼吸器は、前記被検体に空気を人工的に吸入、呼出させるものであった。
さらに、前記人工呼吸器によって前記被検体に吸入される空気の酸素濃度を通常の外気より多くすると、前記被検体が暫時呼吸をしない状態（無呼吸状態、という）となることが知られていた。
そこで、従来のＸ線断層撮影システムでは、前記人工呼吸器をつけた被検体の撮影をするのに、前記酸素濃度の多い空気を前記被検体に吸入させて、前記無呼吸状態になったときに、操作者が前記Ｘ線ＣＴ装置を操作して撮影していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、前記操作者が前記被検体の無呼吸状態を目で見たり、あるいは人工呼吸器からの前記被検体の呼吸波形をモニタして、無呼吸状態であることを確認しながら撮影したので、この撮影をやめる時期である無呼吸状態でなくなる状態を監視していなければならないから、前記操作者にとって使い勝手が悪いという問題があった。
また、前記撮影をやめる時期がきたにも拘らず前記撮影した場合は、前記動的偽画像により画質を低下させてしまうという問題があった。
さらに、前記動的偽画像のある断層画像を撮影した場合は、撮影を失敗したこととなり、もう一度被検体の同じ部位を撮影しなけれはならないので、この失敗した撮影は被検体の無用な被曝となるという問題があった。
さらにまた、最近のＸ線ＣＴ装置の主流である、螺旋Ｘ線ＣＴ装置といわれるものがある。この螺旋Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線発生部とＸ線検出器との回転する中に、この回転の中心軸方向に被検体を載せたベッドを移動して、この被検体から見たＸ線発生部およびＸ線検出器が螺旋軌道となるようにして撮影することで、広範囲の前記被検体の断層画像を得るものである。この螺旋Ｘ線ＣＴ装置では、従来の被検体の断層画像を計算するのに補間法を用いるので、撮影を失敗した場合、螺旋Ｘ線ＣＴ装置でないＸ線ＣＴ装置と比べてより広範囲の被検体の撮影をやり直さなければならないから、前記使い勝手と前記画質の低下と無用な被曝の問題はより顕著なものとなるという問題があった。
【０００５】
本願発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、使い勝手のよいＸ線断層画像撮影システムを提供することである。
【０００６】
また、画質の良い断層画像を得られるＸ線断層画像撮影システムを提供することである。
【０００７】
さらに、被検体が無用な被曝を受けることのないＸ線断層画像撮影システムを提供することである。
【０００８】
さらにまた、Ｘ線ＣＴ装置が螺旋Ｘ線ＣＴ装置であっても、使い勝手が良く、画質が良く、被検体が無用な被曝を受けることのないＸ線断層画像撮影システムを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、被検体に照射するＸ線を発生するＸ線発生部と、前記被検体を挟んで前記Ｘ線発生部に対向配置され記被検体の透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、これらＸ線発生部とＸ線検出器を前記被検体の周りを回転させて得た前記Ｘ線検出器で検出された信号から前記被検体の断層画像を計算する信号処理部とを具備したＸ線ＣＴ装置と、前記被検体に空気を人工的に呼吸させる機能を有し、その動作信号を外部に出力する人工呼吸器と、この人工呼吸器によって前記被検体の呼吸状態をモニタし、そのモニタされた呼吸状態によって前記被検体が有呼吸状態であるか無呼吸状態であるかを区別するためのしきい値を設定し、その設定されたしきい値により前記無呼吸状態となってから前記被検体の体動が停止するまでの時間を遅延時間として設定し、その設定された遅延時間と前記しきい値と前記人工呼吸器からの出力信号に基づいて前記被検体の体動が停止状態の時に前記被検体の断層画像の撮影動作を前記Ｘ線ＣＴ装置に実行させ、前記有呼吸状態時には前記Ｘ線ＣＴ装置による断層画像の撮影動作を停止させる制御手段と、この制御手段によって制御された前記Ｘ線ＣＴ装置により得られた前記被検体の断層画像を表示する表示手段と、を備えたことで達成される。
【００１０】
前記人工呼吸器からの前記被検体の呼吸が無呼吸状態とされる信号を検知するとともに、この検知した信号を前記装置制御部に送信する撮影制御部を備え、前記装置制御部が前記送信された信号に基づいた時期の前記被検体の断層画像を得るように制御したので、前記撮影制御部が検知した前記被検体の無呼吸状態を迅速に前記装置制御部に送信し、前記装置制御部がこの信号に基づき前記被検体の断層画像を撮影するため、操作者が前記人工呼吸器の呼吸波形を監視することなく被検体の撮影がなされるから、使い勝手のよいＸ線断層画像撮影システムを提供することができる。
【００１１】
また、前記信号が送信され次第、前記装置制御部が前記被検体の断層画像を撮影するから、画質の良い断層画像を得られるＸ線断層画像撮影システムを提供することができる。
【００１２】
さらに、前記信号が送信されなくなり次第、即ち無呼吸状態でなくなったとき、前記装置制御部が前記被検体の断層画像の撮影を停止するから、被検体が無用な被曝を受けることのないＸ線断層画像撮影システムを提供することができる。
【００１３】
さらにまた、前記信号が送信されるあるいは送信されないことによって、前記装置制御部が前記被検体の断層画像の撮影を実行あるいは停止するから、Ｘ線ＣＴ装置が螺旋Ｘ線ＣＴ装置であっても、使い勝手が良く、画質が良く、被検体が無用な被曝を受けることのないＸ線断層画像撮影システムを提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本願発明のＸ線断層画像撮影システムについて、一実施例を図面を用いて説明する。
図１は本願発明のＸ線断層画像撮影システムの一実施例を示すブロック構成図、図２は図１の撮影制御部を示すブロック構成図、図３は人工呼吸器の呼吸波形と断層像の撮影の時期を示すタイムチャート、図４は本願発明のＸ線断層画像撮影システムで断層画像を撮影するまでの工程を示すフローチャートである。
【００１５】
まず、本願発明の構成について、図１と図２と図３を用いて述べる。
本願発明のＸ線断層画像撮影システムは、Ｘ線ＣＴ装置１０と人工呼吸器２０と撮影制御部３０を有したものである。
Ｘ線ＣＴ装置１０は、Ｘ線発生部（ＸＴ）１１とＸ線検出器（ＸＤ）１２と検出信号記憶部（ＳＭ）１３と信号処理部（ＳＰ）１４と画像表示部（ＩＤ）１５と装置制御部（ＣＰＵ）１６を有したものである。
Ｘ線発生部（ＸＴ）１１は、Ｘ線を発生するＸ線管装置、Ｘ線検出器（ＸＤ）１２は、Ｘ線発生部（ＸＴ）１１に被検体を挾んで対向配置されたＸ線発生部（ＸＴ）１１からのＸ線を受けて検出信号に変換するもの、検出信号記憶部（ＳＭ）１３はＸ線発生部（ＸＴ）１１とＸ線検出器（ＸＤ）１２とを前記被検体の周りを回転させて得た検出信号を記憶するもの、信号処理部（ＳＰ）１４はこの記憶された検出信号から前記被検体の断層画像を計算するもの、画像表示部（ＩＤ）１５は、この断層画像を表示するもの、装置制御部（ＣＰＵ）１６は、Ｘ線発生部（ＸＴ）１１とＸ線検出器（ＸＤ）１２と検出信号記憶部（ＳＭ）１３と信号処理部（ＳＰ）１４と画像表示部（ＩＤ）１５を制御するＣＰＵである。
人工呼吸器２０は、前記被検体に空気を人工的に吸入、呼出させるものである。撮影制御部３０は、人工呼吸器からの前記被検体の呼吸が無呼吸状態とされる信号を検知するとともに、この検知した信号を装置制御部（ＣＰＵ）１６に送信するものである。また、撮影制御部３０は、図２に示されるように、入力緩衝増幅器回路（ＳＡ）３１と信号比較器回路（ＳＣ）３２と時間遅延回路（ＴＤ）３３と論理積回路（ＡＮ）３４を有したものである。入力緩衝増幅器回路（ＳＡ）３１は、後述する信号比較器回路（ＳＣ）３２の入力信号のレベルとなるように人工呼吸器２０からの呼吸信号を増幅するもの、信号比較器回路（ＳＣ）３２は、一方に「無呼吸状態」を示すしきい値を入力し他方に前記増幅された信号を入力し、この他方の入力が前記一方の入力値を超えるか、超えないかを判定し、超えないときを「無呼吸状態」として特定の信号値を出力するもの、時間遅延回路（ＴＤ）３３は被検体が無呼吸となってもすぐには体動を停止することができないので、この体動が停止するまで被検体の撮影を待たせるためのものである。この遅延時間は、予め数周期分の呼吸信号と操作者が被検体の動きを見て、無呼吸状態となってから体動が停止するまでの時間を測定しておいて、そのなかの最大の遅延時間を設定値として時間遅延回路（ＴＤ）３３に入力するもの、論理積回路（ＡＮ）３４は信号比較器回路（ＳＣ）３２の出力を一方の入力に時間遅延回路（ＴＤ）３３の出力を他方に入力し、その出力を装置制御装置（ＣＰＵ）１６に送信させるものである。
また、人工呼吸器２０の信号とＸ線ＣＴ装置１０の撮影のタイミングについて、図３を用いて述べる。図３（ａ）の人工呼吸器の呼吸信号は、図面の横軸を時間、縦軸を呼吸信号の大きさ（電圧値）として、波形の立上っている部分の図中の点線より前半が呼気、後半が吸気を示し、また、立ち下がっている部分は無呼吸を示すものである。さらに、信号比較器回路（ＳＣ）３２の一方に入力する信号がある信号レベル以下であれば「無呼吸状態」を示す信号レベルとしてしきい値を設定する。図３（ｂ）の信号比較器回路（ＳＣ）３２の出力信号は、図３（ａ）の信号が立ち上がっているとき、即ち被検体が呼吸しているとき、例えば、信号レベルを「０」として出力し、図３（ａ）の信号が立ち下がっているとき、即ち被検体が無呼吸のとき、信号レベルを「１」として出力するものである。図３（ｃ）の時間遅延回路（ＴＤ）３３の出力は、図３（ｂ）の信号を前記設定した遅延時間分遅れたものとして出力させるものである。図３（ｄ）の論理積回路（ＡＮ）３４の出力信号は、図３（ｂ）と図３（ｃ）の論理積を出力し、この出力を装置制御装置（ＣＰＵ）１６に送信させるものである。
【００１６】
次に、本願発明の断層画像を撮影するまでの工程について、図１乃至図４を用いて述べる。
ステップ．４１
操作者が人工呼吸器２０の信号に基づき、図３（ａ）のように、ある信号レベル以上を呼吸している状態（有呼吸状態、という）とし、その信号レベル以下を無呼吸状態とする信号レベルをしきい値として信号比較器回路（ＳＣ）３２の一方の入力に設定する。具体的には、人工呼吸器２０の呼吸信号の波形をオシロスコープなどでモニタしながら、被検体の体動とモニタの信号波形を見比べながら、しきい値を設定する（しきい値の設定）。
ステップ．４２
操作者が人工呼吸器２０の信号が無呼吸状態となってから、被検体の体動が停止するまでの時間を遅延時間として時間遅延回路（ＴＤ）３３に設定する。具体的には、被検体の体動の停止とモニタの信号波形を見比べながら、体動の停止と呼吸信号の関係を数周期分測定して、その最大の時間を遅延時間として設定する。（遅延時間の測定、設定）。
ステップ．４３
撮影制御部３０が、人工呼吸器２０からの呼吸信号を緩衝増幅器、回路３１（ＳＡ）を経て他方に入力させた信号比較器回路（ＳＣ）３２の出力信号と時間遅延回路（ＴＤ）３３の出力信号の論理積回路（ＡＮ）３４の出力信号の「１（無呼吸状態）」を前記呼吸信号から検知し、この検知した信号を装置制御装置（ＣＰＵ）１６に送信する（無呼吸状態の検知、送信）。
ステップ．４４
装置制御部（ＣＰＵ）１６が、前ステップで送信された信号に基づき被検体の断層画像の撮影を制御する。そして、被検体の断層画像を得る（断層画像の撮影制御）。
ステップ．４５
撮影制御部３０が、人工呼吸器２０からの呼吸信号に連係する論理積回路（ＡＮ）３４の出力信号の「０（有呼吸状態）」を前記呼吸信号から検知し、この検知した信号を装置制御装置（ＣＰＵ）１６に送信する（有呼吸状態の検知、送信）。
ステップ．４６
装置制御部（ＣＰＵ）１６が、前ステップで送信された信号に基づき被検体の段増画像の撮影の停止を制御する（撮影の停止）。
【００１７】
本願発明の実施例は、人工呼吸器２０からの呼吸信号が無呼吸状態であることを検知するとともに、この検知した信号を装置制御部（ＣＰＵ）１６に送信する撮影制御部３０を備え、装置制御部（ＣＰＵ）１６が前記送信された信号に基づいた時期の前記被検体の断層画像を得るように制御したので、撮影制御部３０が検知した前記被検体の無呼吸状態を迅速に装置制御部（ＣＰＵ）１６に送信し、装置制御部（ＣＰＵ）１６がこの信号に基づき前記被検体の断層画像を撮影するから、本願発明の目的を達成できる。
【００１８】
【発明の効果】
本願発明のＸ線断層画像撮影システムは、前記撮影制御部が検知した前記被検体の無呼吸状態を迅速に前記装置制御部に送信し、前記装置制御部がこの信号に基づき前記被検体の断層画像を撮影するため、操作者が前記人工呼吸器の呼吸波形を監視することなく被検体の撮影がなされるから、使い勝手のよいＸ線断層画像撮影システムを提供することができる効果を奏する。
【００１９】
また、前記信号が送信され次第、前記装置制御部が前記被検体の断層画像を撮影するから、画質の良い断層画像を得られるＸ線断層画像撮影システムを提供することができる効果を奏する。
【００２０】
さらに、前記信号が送信されなくなり次第、即ち無呼吸状態でなくなったとき、前記装置制御部が前記被検体の断層画像の撮影を停止するから、被検体が無用な被曝を受けることのないＸ線断層画像撮影システムを提供することができる効果を奏する。
【００２１】
さらにまた、前記信号が送信されるあるいは送信されないことによって、前記装置制御部が前記被検体の断層画像の撮影を実行あるいは停止するから、Ｘ線ＣＴ装置が螺旋Ｘ線ＣＴ装置であっても、使い勝手が良く、画質が良く、被検体が無用な被曝を受けることのないＸ線断層画像撮影システムを提供することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明のＸ線断層画像撮影システムの一実施例を示すブロック構成図。
【図２】図１の撮影制御部を示すブロック構成図。
【図３】人工呼吸器の呼吸波形とＸ線ＣＴ装置の撮影の時期を示すタイムチャート。
【図４】本願発明のＸ線断層画像撮影システムで断層画像を撮影するまでの工程を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０Ｘ線ＣＴ装置
１１Ｘ線発生部
１２Ｘ線検出器
１３検出信号記憶部
１４信号処理部
１５画像表示部
１６装置制御部
２０人工呼吸器
３０撮影制御部
３１緩衝増幅器回路
３２信号比較器回路
３３時間遅延回路
３４論理積回路

Claims

被検体に照射するＸ線を発生するＸ線発生部と、前記被検体を挟んで前記Ｘ線発生部に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、これらＸ線発生部とＸ線検出器を前記被検体の周りを回転させて得た前記Ｘ線検出器で検出された信号から前記被検体の断層画像を計算する信号処理部とを具備したＸ線ＣＴ装置と、
前記被検体に空気を人工的に呼吸させる機能を有し、その動作信号を外部に出力する人工呼吸器と、
この人工呼吸器によって前記被検体の呼吸状態をモニタし、そのモニタされた呼吸状態によって前記被検体が有呼吸状態であるか無呼吸状態であるかを区別するためのしきい値を設定し、その設定されたしきい値により前記無呼吸状態となってから前記被検体の体動が停止するまでの時間を遅延時間として設定し、その設定された遅延時間と前記しきい値と前記人工呼吸器からの出力信号に基づいて前記被検体の体動が停止状態の時に前記被検体の断層画像の撮影動作を前記Ｘ線ＣＴ装置に実行させ、前記有呼吸状態時には前記Ｘ線ＣＴ装置による断層画像の撮影動作を停止させる制御手段と、
この制御手段によって制御された前記Ｘ線ＣＴ装置により得られた前記被検体の断層画像を表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とするＸ線断層画像撮影システム。