JP4065583B2 - 患者の心臓周期の放射線検査用の装置 - Google Patents
患者の心臓周期の放射線検査用の装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、患者（Ｐ）の個別心臓周期の放射線検査用の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
その際、患者の周囲のＸ線ビーム束の回転時間の制御のため、及び、患者の心臓リズムに同期化された種々の制御信号の形成のために、その患者の心臓リズムが測定され、その結果、種々の心臓周期の各投影像を放射線撮像することができるようになる。続いて、種々の心臓周期を種々の角度位置で撮像された投影像から、個別心臓周期の各画像が再構成される。
【０００３】
更に、心臓周期の画像形成用の方法は、核医学からも公知である。ドイツ連邦共和国特許公開第４４４２２８７号公報には、例えば、回転軸に対して斜めに配置されたコリメータチャネルを有している、回転するコリメータを備えたガンマカメラを用いて心臓を画像形成するための、その種の方法が記載されている。
【０００４】
冒頭に記載した形式の方法及び装置は、例えば、ドイツ連邦共和国特許公開第２４３４６３９号公報から公知であり、そこでは、患者の心臓の放射線検査のために、その患者の電気カージオグラム（ＥＫＧ）から、心拍の期間及び心拍に続く比較的僅かな心臓運動の周期の期間を反映する矩形波信号が導出される。この矩形波信号は、患者の周囲で回転する放射線測定装置に供給され、その際、常に患者の周囲で測定装置が作動することによって行われる心臓の放射線撮像は、できる限り全角度位置から少なくとも１回透過照射されて行われる。
【０００５】
更に、ドイツ連邦共和国特許公開第２８１３８３０号公報から、Ｘ線又はガンマ線ビームを用いて患者の心臓撮影像を形成する装置が公知であり、そこでは、患者を中心にしたビーム源及び検出器の回転中、各サンプリングデータが連続して形成される。その際、患者のＥＫＧ信号は、データメモリの制御のための時間ベースとして、患者の心臓周期内での適切な期間内での画像処理ユニットによって使用される。
【０００６】
この方法及び装置は、回転時間の制御のため、並びに、ビーム源乃至Ｘ線ビーム束の回転時間を患者の心臓リズムの周期時間に適合化するために、コスト高な制御部を有しており、その際、測定装置のタイムラグにより、患者の任意の心臓周期については検査することができない。更に、患者の周囲でビーム源乃至Ｘ線ビーム束が多数回回転する測定中、膨大な量の冗長データが得られる。従って、一方では、画像の再構成に必要な、個別心臓周期の全ての投影像の撮像時間は、非常に長くなり、他方では、心臓周期の画像の再構成のために極めて大きな計算コストを伴ってしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭に記載した形式の装置を、患者の任意の心臓周期を短い撮像時間及び比較的速い画像再構成で放射線検査することができるように構成することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、この課題は、患者の個別心臓周期の放射線検査用の装置において、Ｘ線ビームを回転するための手段を有しており、Ｘ線ビームを回転するための手段は、Ｘ線ビームの複数の回転内で複数の角度位置から患者の心臓を透過し、該透過により、減弱された放射が得られ、該減弱された放射を検出するための手段を有しており、患者の心臓リズムの周期時間を測定するための手段を有しており、Ｘ線ビームの複数の回転後、Ｘ線ビームと心臓リズムとの間で３６０°の位相ずれが生じるようにするために、心臓の位相を検査するためのＸ線ビームの回転毎に患者を透過するＸ線ビームの持続期間を定める所定の測定間隔だけ、周期時間とは異なるように、患者の周囲を回転するためのＸ線ビームの回転時間を設定する手段を有しており、複数のトリガパルスを含む心臓リズムと同期されたトリガ信号を形成するための手段を有しており、少なくとも２つの制御信号を形成し、該少なくとも２つの制御信号のうち少なくとも１つの制御信号は、トリガ信号の各トリガパルスに較べて所定の量だけ時間がずれているようにするための手段を有しており、制御信号は、心臓リズム内で検査されるべき心臓の位相を識別し、制御信号の時間で開始して、患者の周囲でのＸ線ビームの各回転内で、測定間隔の各期間の間持続するＸ線ビームを患者に照射することによって、測定間隔内でのＸ線ビームの複数回の投影の間、測定データを得て、該測定データを記憶するための手段を有しており、Ｘ線ビームの少なくとも部分回転の間各投影像群を形成するために、Ｘ線ビームの回転毎に投影用の測定データを結合するための手段を有しており、トリガ信号の周期時間、トリガパルスに対して相対的な前制御信号の時間ずれ、測定間隔に依存して、投影像群内の各測定データから制御信号に相応する心臓の位相の画像を再構成するための手段を有していることにより解決される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
検査すべき心臓周期の時間分解能を決める測定間隔の期間の選択に応じて、心臓周期を、高い（短い測定間隔）又は比較的低い（長い測定間隔）動特性（運動活性）で放射線検査することができ、その際、測定間隔が大きくなればなるほど、心臓周期の放射線検査のために、患者の周囲でＸ線ビーム束を少なく回転させる必要がある。患者の心臓リズムに同期化したトリガ信号のトリガパルスに関して複数の制御信号を送出することによって、患者の周囲でＸ線ビーム束を回転させる際に、種々の心臓周期の各投影像を撮像することができ、その際、測定間隔の期間は、全ての心臓周期にとってほぼ同じである。従って、短時間で、ほんの僅かな回転で、種々の心臓周期の各投影像の撮像された測定データから、種々の心臓周期の完全な画像を再構成することができる。患者の周囲Ｘ線ビーム束が複数回回転する際に投影像が撮像される角度間隔が、殆ど重ならないか、ほんの僅かしか重ならない様にすることによって、一方では、検査中患者が曝される線量が減少され、他方では、種々の心臓周期の撮像された、冗長測定データが低減される。従って、種々の心臓周期の各投影像を部分回転又は１回完全に回転した際の各投影像群に統合することが簡単化され、夫々の心臓周期の各画像の再構成の速度を速くすることができる。患者の心臓リズムの全周期が検査される場合、患者の周囲をＸ線ビーム束が回転している間、各投影像の各測定データが連続的に記録及び記憶される。その際、トリガ信号の測定間隔及び周期時間が、撮像された各投影像の列から種々の心臓周期の画像を再構成するのに使用され、そうすることによって、全ての心臓周期の連続画像が得られる。
【００１０】
本発明の実施例によると、回転軸の周囲で回転する測定装置は、エックス線源とビーム受信器とを有しており、エックス線源は、面状Ｘ線ビーム束を放射し、この面状Ｘ線ビーム束は、患者の人体を透過して、ビーム受信器に入る。
【００１１】
本発明の特に有利な実施例では、患者の心臓リズムの周期時間の測定のため、電気カルジオグラフ及び該電気カルジオグラフと接続された各電極を用い、回転時間の調整用の調整手段、測定間隔及び各制御信号の設定用手段、種々の心臓周期の投影像の各測定データを検出及び記憶するための制御手段、相互にデータを交換する２つの計算機によって心臓周期毎に各画像を再構成するための手段とを有しているのである。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明について、図示の実施例を用いて詳細に説明する。
【００１３】
図１には、コンピュータトモグラフ１と電気カルジオグラフ２とを有する患者Ｐの個別心臓周期の放射線検査方法を実施するための本発明の装置が示されている。コンピュータトモグラフ１は、面状Ｘ線ビーム束４を放射するＸ線ビーム源３と、一連の各個別検出器、例えば、１０２４個の個別検出器から構成されているビーム受信器５とから構成された測定装置を有している。コンピュータトモグラフ１の制御は、制御計算機１２を介して行われる。Ｘ線ビーム束４を放射するＸ線ビーム源３の焦点は、１１で示されている。検査すべき患者Ｐは、患者寝台６上に位置している。
【００１４】
患者Ｐの放射線検査を行なうために、測定装置３，５は、患者Ｐが位置している測定領域１０の周囲を３６０°回転する。このために、モータ１６は、回転卓１５を駆動する。面状Ｘ線ビーム束４に対して直角な回転軸は、Ａで示されている。その際、Ｘ線発生器７によって供給されるＸ線源３は、パルス化して作動され、又は、連続照射で作動される。測定装置３，５の所定の角度位置αで、患者Ｐの各スライスの各投影像が撮像され、その際、ビーム受信器５からの各測定データの所属のデータセットは、計算機８に供給され、この計算機は、形成された各データセットから所定画点の減弱係数を算出して、モニタ９上で画像により再生する。それにより、モニタ９上には、患者Ｐの透過ビームスライスの画像が表示される。
【００１５】
患者Ｐの種々の心臓周期の放射線検査の実行のために、これに加えて、患者の心臓Ｈの領域内に各電極１７が設けられており、この各電極は、患者Ｐの心臓リズムの周期時間Ｚの検出及び記録のために、電気カルジオグラフ２と接続されている。患者Ｐの心臓リズムの記録は、付加的に患者の放射線検査と並行して行われ、その際、各電極１７は、手法に応じて、その各電極が放射線検査を妨げないように、患者Ｐの体に取り付けられ、その際、各電極は、Ｘ線ビーム源３のＸ線ビーム束４のビーム路の外側に設けられている。
【００１６】
図２（ａ）及び３（ａ）には、患者Ｐの心臓周期Ｚの測定曲線が極端に簡略化した形式で示されており、その際、患者ＰのＥＫＧ波形の、その他の特徴を示す徴侯全てを無視して、いわゆるＲ波（一般的に、全ＥＫＧのうち最大振幅を有している）だけが示されている。その際、患者の心臓周期は、定義によると、一般的に、Ｒ波で開始され、直ぐ次のＲ波の発生に至るまでの長さである。測定技術上良好に検出可能な患者ＰのＥＫＧのＲ波の高い振幅に基づいて、患者ＰのＥＫＧの各Ｒ波毎にトリガパルスＴが発生され、その結果、患者Ｐの心臓リズムに同期化されたトリガパルスが得られる（図２（ｂ）及び図３（ｂ）参照）。一連のトリガパルスＴから形成されるトリガ信号は、コンピュータトモグラフ１の制御計算機１２に、電気カルジオグラフ２からデジタル形式で供給される。
【００１７】
患者Ｐの一つ又は複数の種々の心臓周期の検査の前準備において、医者は、相応のソフトウェアで作動される制御計算機１２に接続されたキーボード１３及びモニター１４を有している入力ユニットを介して、測定間隔ΔＭを入力する。この測定間隔ΔＭにより、回転軸Ａを中心にして測定装置３，５の回転毎に検査すべき心臓周期毎の投影像の撮像期間が設定される。従って、制御計算機１２のソフトウェアを介して、患者Ｐ乃至回転軸Ａを中心にした測定装置３，５の回転時間も算出され、この回転時間は、ほぼ、測定間隔ΔＭの持続時間だけ短いか、又は長い、患者Ｐの心臓リズムの周期時間Ｚに相応する。そうすることによって、測定装置３，５は、回転軸Ａを中心にした測定装置３，５の各回転の際、図１に記載されている、コンピュータトモグラフ１の測定領域１０の角度数に関して別の角度位置αでの患者Ｐの所定の心臓周期状態である。測定間隔ΔＭ乃至回転軸Ａを中心にした測定装置３，５の回転時間の持続時間に応じて、測定装置３，５の数回転後、回転軸Ａを中心にして回転する測定装置３，５と患者Ｐの心臓リズムとの間の位相ずれは、３６０°に達する。その際、回転する測定装置３，５と患者Ｐの心臓リズムとの間の位相ずれが３６０°に達した場合の回転数は、少なくとも各投影像群の数に相応し、この各投影像は、測定装置３，５の種々の角度位置αで順次撮像されて、測定装置３，５の種々の回転から心臓周期の完全な像を再構成するために統合される。
【００１８】
本発明の実施例の場合には、典型的には０．７５秒〜１秒の測定装置３，５の回転時間は、ほぼ、測定間隔ΔＭ（ΔＭ≒１／６Ｚ）だけ短い、患者Ｐの心臓リズムの周期時間Ｚに相応しており、測定間隔ΔＭの持続期間は、ほぼ、測定装置３，５の回転時間の１／５に相応しており、その結果、回転軸Ａを中心にした測定装置３，５のほぼ６回転後、回転する測定装置３，５と患者Ｐの心臓リズムとの間に３６０°の位相ずれが達成され、即ち、患者Ｐを中心にした測定装置３，５のほぼ６回転が達成され、その際、種々異なる５つの角度位置αで撮像された、１心臓周期の投影像の各測定データの各データセットから、この心臓周期の１枚の完全な画像が形成される。
【００１９】
回転毎の各心臓周期の測定間隔ΔＭの検出後、従って、患者Ｐを中心にした測定装置３，５の回転時間の検出後、医者は、Ｘ線ビーム源３（図２参照）のパルス作動の場合に、患者Ｐの、放射線検査を行えるような心臓周期を検出し、その際、医者は、患者の心臓リズムに同期したトリガ信号（制御計算機１２のモニターに表示される）から情報を得る。各制御信号、即ち、トリガパルスＴに関連する各オフセット信号の送出によって、医者は、回転軸Ａを中心にして測定装置３，５の回転毎に患者Ｐの心臓Ｈの特定の心臓周期の各投影像が撮像される各時点を決定する。図２（ｃ）から分かるように、この場合には、患者Ｐの種々異なる２つの心臓周期の各投影像Ｐ１（α）およびＰ２（α）が撮像され、その際、トリガ信号のトリガパルスＴに関する１心臓周期の各投影像Ｐ１（α）の撮像の場合、制御信号Ｏ１の値は０であり、トリガ信号のトリガパルスＴに関する他の心臓周期の各投影像Ｐ２（α）の撮像の場合、制御信号０２の値は、患者Ｐの心臓リズムの周期時間Ｚのほぼ１／２の持続時間に相応する。制御信号０１およびＯ２の場合、更に、トリガパルスＴを介して患者Ｐの心臓リズムと同期化される周期信号がある。
【００２０】
医者が、制御計算機１２を介して開始信号を入力することによって測定を開始した場合、測定装置３，５は、患者Ｐを中心とした所定の回転速度で測定装置３，５が動き、その際、測定装置３，５の回転毎に、種々異なる角度位置αでの選定された各時点で、それぞれ測定間隔ΔＭの期間の間、検査すべき両心臓周期の各投影像Ｐ１（α）およびＰ２（α）が撮像される。更に、回転軸Ａを中心にした各測定装置３，５の回転中、コンピュータトモグラフのテーブル摺動装置は、作動しない。図２（ｄ）及び２（ｅ）には、それぞれ、図１に記載された角度数αに関して、所定角度位置α乃至角度間隔Δαでの両心臓周期の各投影像Ｐ１（α）及びＰ２（α）が記録されている。
【００２１】
測定装置３，５の回転毎の両心臓周期の角度間隔Δαでの一連の各投影像Ｐ１（α）及びＰ２（α）の一つの各測定データのデータセットが、所定時間でビーム受信器５から読み出されて計算機８に供給され、計算機８は、このデータセットを一時記憶し、このデータセットには、測定開始時での各投影像Ｐ１（α）及びＰ２（α）の相対的な測定時間も記録されている。測定装置３，５のほぼ６回転の間に記憶される、両心臓周期の各投影像Ｐ１（α）及びＰ２（α）のデータセットは、続いて計算機８で、それぞれの心臓周期の部分回転又は１回の完全回転の際の各投影像群に統合され、それから、心臓周期の部分画像又は完全画像が公知のようにして再構成される。更に、１部分画像の再構成のために、測定装置３，５の６回転の全データセットは必要でなく、部分画像の再構成のために、患者Ｐを中心にして回転する測定装置３，５の１／２の回転で算出することができる。
【００２２】
両心臓周期の各投影像Ｐ１（α）及びＰ２（α）から画像を再構成するために、更に、各パラメータ、トリガパルスＴ（０１，０２）でのオフセット、測定間隔ΔＭの持続期間及びトリガパルスの周期時間が必要であり、この各パラメータは、計算機８にコンピュータトモグラフ１の制御計算機１２へのデータ線を介して供給される。
【００２３】
その際、角度間隔Δαから記憶された各投影像Ｐ１（α）及びＰ２（α）は、更に等間隔角度増分での何等の角度補間も必要としない。と言うのは、その角度差に関する重みのバックプロジェクション以前に補間されているからであり、そうすることによって、例えば、回転軸Ａを中心にした測定装置３，５の回転速度の僅かな変動によって引き起こされる、僅かな重なり又は各角度間隔Δαの各間隙を補償することができる。
【００２４】
更に、図３（Ｃ）に示されているように、患者Ｐの心臓リズムの所定の全ての周期を検査することができ、患者Ｐを中心にしたＸ線ビーム束４の回転中、各投影像Ｐ１´（α）〜Ｐ６´（α）の撮像及び記憶が連続的に行われる。それから、そのために、制御信号Ｏ１´〜Ｏ６´、測定間隔ΔＭ及びトリガ信号の周期時間は、患者Ｐを中心にしたＸ線ビーム束４の１／２〜複数回転の間撮像された一連の投影像Ｐ１´（α）〜Ｐ６´（α）から、心臓周期の所定の画像の再構成にとって重要な各投影像だけが利用される。その際、制御信号Ｏ１´〜Ｏ６´は、測定の前には不必要であり、画像の再構成の時点で最初に決定しさえすればよい。
【００２５】
更に、この場合、図３（ｄ）及び３（ｅ）に示されているように、一方では、患者Ｐを中心にしたＸ線ビーム束４の回転内での時間間隔Δｔで撮像される全ての各投影像を心臓周期の所望の画像の再構成のために利用することができ、他方では、心臓周期の見掛上重なった画像を再構成するために各投影像を使用することもできる。
【００２６】
既述のように、Ｘ線ビーム源３は、パルス化された、又は、持続ビームの投影像の撮像のために作動することができる。パルス作動の場合、Ｘ線ビーム源３は、制御信号によって常に、例えば、図２（ｃ）に示された投影像Ｐ１（α）又はＰ２（α）の撮像のように、両心臓周期のうちの一つで行われる際に作動される。Ｘ線ビーム源３の持続作動の場合、制御信号は、既述のように、患者を中心にして測定装置３，５が１／２〜複数回回転する間に撮像された一連の各投影像のうち、所定画像の再構成にとって重要な、心臓周期の各投影像だけを利用するために使用される。しかし、制御信号を用いて、Ｘ線ビーム束４を、機械的に、例えば、シャッタによって、又は、Ｘ線ビーム形成のために、ターゲットに入射する、Ｘ線ビーム源３の電子ビームを電気的に、例えば、電子ビーム偏向によって阻止することができ、乃至、患者Ｐを、検査すべき心臓周期の間だけ透過照射することができ、乃至、投影像を記録することができるように制御することもできる。
【００２７】
更に、必ずしも、測定装置３，５を患者Ｐを中心にして回転するＸ線ビーム源３及びビーム受信器５によって構成しなければならないことはなく、回転するＸ線ビーム源又は、１つの位置固定又は複数の位置固定のＸ線ビーム源を供えた、円部に位置固定した各検出器及び回転する各検出器から構成することもできる。
【００２８】
患者Ｐの種々の心臓周期の放射線検査用の本発明の装置により、２以上の心臓周期を検査する場合、以下のことが成り立つ。即ち、心臓周期の検査用の測定間隔ΔＭを短く選定すればするほど、多数の心臓周期を検査することができ、乃至、動的な心臓周期を検査することができるが、しかし、各心臓周期の１完全画像の再構成のために必要な回転数も大きくなる。トリガ信号のトリガパルスＴでの種々のオフセット信号を用いて、種々の心臓周期を表示することができる。測定間隔ΔＭの相応の選択の際、及び、トリガ信号のトリガパルスＴでの種々のオフセット信号の相応の選択の際、トリガパルスＴでの種々のオフセットでの複数回の画像再構成で全心臓周期の連続画像が得られる。
【００２９】
更に、両計算機８及び１２のうちの一方が十分な計算能力を持っている場合、両計算機のうちの一つの計算機を無くすことができ、その結果、１つの計算機のみが、コンピュータトモグラフ１、個別心臓周期の測定、及び、個別心臓周期の画像の再構成を制御する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 患者の個別心臓周期の放射線検査を実施するための本発明の装置を示す図
【図２】 本発明の装置の時間経過を示し、図１に示した装置の動作を説明するための図
【図３】 本発明の装置の時間経過を示し、患者の心臓リズムの全周期の記録時の図１に示した装置の動作を説明するための図
【符号の説明】
Ａ 回転軸
Ｈ 心臓
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ１’〜Ｏ２’ 制御信号
Ｐ 患者
Ｐ１（α），Ｐ２（α），Ｐ１’（α）〜Ｐ６’（α） 投影像
Ｔ トリガパルス
Ｚ 心臓リズムの周期時間
ΔＭ 測定間隔
α 角度位置
Δα 角度間隔
Δｔ 時間間隔
１ コンピュータトモグラフ
２ 電気カージオグラフ
３ Ｘ線ビーム源
４ Ｘ線ビーム束
５ ビーム受信器
６ 患者寝台
７ Ｘ線発生器
８ 計算機
９ モニタ
１０ 測定領域
１１ 焦点
１２ 制御計算機
１３ キーボード
１４ モニタ
１５ 回転テーブル
１６ モニタ
１７ 各電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、患者（Ｐ）の個別心臓周期の放射線検査用の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
その際、患者の周囲のＸ線ビーム束の回転時間の制御のため、及び、患者の心臓リズムに同期化された種々の制御信号の形成のために、その患者の心臓リズムが測定され、その結果、種々の心臓周期の各投影像を放射線撮像することができるようになる。続いて、種々の心臓周期を種々の角度位置で撮像された投影像から、個別心臓周期の各画像が再構成される。
【０００３】
更に、心臓周期の画像形成用の方法は、核医学からも公知である。ドイツ連邦共和国特許公開第４４４２２８７号公報には、例えば、回転軸に対して斜めに配置されたコリメータチャネルを有している、回転するコリメータを備えたガンマカメラを用いて心臓を画像形成するための、その種の方法が記載されている。
【０００４】
冒頭に記載した形式の方法及び装置は、例えば、ドイツ連邦共和国特許公開第２４３４６３９号公報から公知であり、そこでは、患者の心臓の放射線検査のために、その患者の電気カージオグラム（ＥＫＧ）から、心拍の期間及び心拍に続く比較的僅かな心臓運動の周期の期間を反映する矩形波信号が導出される。この矩形波信号は、患者の周囲で回転する放射線測定装置に供給され、その際、常に患者の周囲で測定装置が作動することによって行われる心臓の放射線撮像は、できる限り全角度位置から少なくとも１回透過照射されて行われる。
【０００５】
更に、ドイツ連邦共和国特許公開第２８１３８３０号公報から、Ｘ線又はガンマ線ビームを用いて患者の心臓撮影像を形成する装置が公知であり、そこでは、患者を中心にしたビーム源及び検出器の回転中、各サンプリングデータが連続して形成される。その際、患者のＥＫＧ信号は、データメモリの制御のための時間ベースとして、患者の心臓周期内での適切な期間内での画像処理ユニットによって使用される。
【０００６】
この方法及び装置は、回転時間の制御のため、並びに、ビーム源乃至Ｘ線ビーム束の回転時間を患者の心臓リズムの周期時間に適合化するために、コスト高な制御部を有しており、その際、測定装置のタイムラグにより、患者の任意の心臓周期については検査することができない。更に、患者の周囲でビーム源乃至Ｘ線ビーム束が多数回回転する測定中、膨大な量の冗長データが得られる。従って、一方では、画像の再構成に必要な、個別心臓周期の全ての投影像の撮像時間は、非常に長くなり、他方では、心臓周期の画像の再構成のために極めて大きな計算コストを伴ってしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭に記載した形式の装置を、患者の任意の心臓周期を短い撮像時間及び比較的速い画像再構成で放射線検査することができるように構成することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、この課題は、患者の個別心臓周期の放射線検査用の装置において、Ｘ線ビームを回転するための手段を有しており、Ｘ線ビームを回転するための手段は、Ｘ線ビームの複数の回転内で複数の角度位置から患者の心臓を透過し、該透過により、減弱された放射が得られ、該減弱された放射を検出するための手段を有しており、患者の心臓リズムの周期時間を測定するための手段を有しており、Ｘ線ビームの複数の回転後、Ｘ線ビームと心臓リズムとの間で３６０°の位相ずれが生じるようにするために、心臓の位相を検査するためのＸ線ビームの回転毎に患者を透過するＸ線ビームの持続期間を定める所定の測定間隔だけ、周期時間とは異なるように、患者の周囲を回転するためのＸ線ビームの回転時間を設定する手段を有しており、複数のトリガパルスを含む心臓リズムと同期されたトリガ信号を形成するための手段を有しており、少なくとも２つの制御信号を形成し、該少なくとも２つの制御信号のうち少なくとも１つの制御信号は、トリガ信号の各トリガパルスに較べて所定の量だけ時間がずれているようにするための手段を有しており、制御信号は、心臓リズム内で検査されるべき心臓の位相を識別し、制御信号の時間で開始して、患者の周囲でのＸ線ビームの各回転内で、測定間隔の各期間の間持続するＸ線ビームを患者に照射することによって、測定間隔内でのＸ線ビームの複数回の投影の間、測定データを得て、該測定データを記憶するための手段を有しており、Ｘ線ビームの少なくとも部分回転の間各投影像群を形成するために、Ｘ線ビームの回転毎に投影用の測定データを結合するための手段を有しており、トリガ信号の周期時間、トリガパルスに対して相対的な前制御信号の時間ずれ、測定間隔に依存して、投影像群内の各測定データから制御信号に相応する心臓の位相の画像を再構成するための手段を有していることにより解決される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
検査すべき心臓周期の時間分解能を決める測定間隔の期間の選択に応じて、心臓周期を、高い（短い測定間隔）又は比較的低い（長い測定間隔）動特性（運動活性）で放射線検査することができ、その際、測定間隔が大きくなればなるほど、心臓周期の放射線検査のために、患者の周囲でＸ線ビーム束を少なく回転させる必要がある。患者の心臓リズムに同期化したトリガ信号のトリガパルスに関して複数の制御信号を送出することによって、患者の周囲でＸ線ビーム束を回転させる際に、種々の心臓周期の各投影像を撮像することができ、その際、測定間隔の期間は、全ての心臓周期にとってほぼ同じである。従って、短時間で、ほんの僅かな回転で、種々の心臓周期の各投影像の撮像された測定データから、種々の心臓周期の完全な画像を再構成することができる。患者の周囲Ｘ線ビーム束が複数回回転する際に投影像が撮像される角度間隔が、殆ど重ならないか、ほんの僅かしか重ならない様にすることによって、一方では、検査中患者が曝される線量が減少され、他方では、種々の心臓周期の撮像された、冗長測定データが低減される。従って、種々の心臓周期の各投影像を部分回転又は１回完全に回転した際の各投影像群に統合することが簡単化され、夫々の心臓周期の各画像の再構成の速度を速くすることができる。患者の心臓リズムの全周期が検査される場合、患者の周囲をＸ線ビーム束が回転している間、各投影像の各測定データが連続的に記録及び記憶される。その際、トリガ信号の測定間隔及び周期時間が、撮像された各投影像の列から種々の心臓周期の画像を再構成するのに使用され、そうすることによって、全ての心臓周期の連続画像が得られる。
【００１０】
本発明の実施例によると、回転軸の周囲で回転する測定装置は、エックス線源とビーム受信器とを有しており、エックス線源は、面状Ｘ線ビーム束を放射し、この面状Ｘ線ビーム束は、患者の人体を透過して、ビーム受信器に入る。
【００１１】
本発明の特に有利な実施例では、患者の心臓リズムの周期時間の測定のため、電気カルジオグラフ及び該電気カルジオグラフと接続された各電極を用い、回転時間の調整用の調整手段、測定間隔及び各制御信号の設定用手段、種々の心臓周期の投影像の各測定データを検出及び記憶するための制御手段、相互にデータを交換する２つの計算機によって心臓周期毎に各画像を再構成するための手段とを有しているのである。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明について、図示の実施例を用いて詳細に説明する。
【００１３】
図１には、コンピュータトモグラフ１と電気カルジオグラフ２とを有する患者Ｐの個別心臓周期の放射線検査方法を実施するための本発明の装置が示されている。コンピュータトモグラフ１は、面状Ｘ線ビーム束４を放射するＸ線ビーム源３と、一連の各個別検出器、例えば、１０２４個の個別検出器から構成されているビーム受信器５とから構成された測定装置を有している。コンピュータトモグラフ１の制御は、制御計算機１２を介して行われる。Ｘ線ビーム束４を放射するＸ線ビーム源３の焦点は、１１で示されている。検査すべき患者Ｐは、患者寝台６上に位置している。
【００１４】
患者Ｐの放射線検査を行なうために、測定装置３，５は、患者Ｐが位置している測定領域１０の周囲を３６０°回転する。このために、モータ１６は、回転卓１５を駆動する。面状Ｘ線ビーム束４に対して直角な回転軸は、Ａで示されている。その際、Ｘ線発生器７によって供給されるＸ線源３は、パルス化して作動され、又は、連続照射で作動される。測定装置３，５の所定の角度位置αで、患者Ｐの各スライスの各投影像が撮像され、その際、ビーム受信器５からの各測定データの所属のデータセットは、計算機８に供給され、この計算機は、形成された各データセットから所定画点の減弱係数を算出して、モニタ９上で画像により再生する。それにより、モニタ９上には、患者Ｐの透過ビームスライスの画像が表示される。
【００１５】
患者Ｐの種々の心臓周期の放射線検査の実行のために、これに加えて、患者の心臓Ｈの領域内に各電極１７が設けられており、この各電極は、患者Ｐの心臓リズムの周期時間Ｚの検出及び記録のために、電気カルジオグラフ２と接続されている。患者Ｐの心臓リズムの記録は、付加的に患者の放射線検査と並行して行われ、その際、各電極１７は、手法に応じて、その各電極が放射線検査を妨げないように、患者Ｐの体に取り付けられ、その際、各電極は、Ｘ線ビーム源３のＸ線ビーム束４のビーム路の外側に設けられている。
【００１６】
図２（ａ）及び３（ａ）には、患者Ｐの心臓周期Ｚの測定曲線が極端に簡略化した形式で示されており、その際、患者ＰのＥＫＧ波形の、その他の特徴を示す徴侯全てを無視して、いわゆるＲ波（一般的に、全ＥＫＧのうち最大振幅を有している）だけが示されている。その際、患者の心臓周期は、定義によると、一般的に、Ｒ波で開始され、直ぐ次のＲ波の発生に至るまでの長さである。測定技術上良好に検出可能な患者ＰのＥＫＧのＲ波の高い振幅に基づいて、患者ＰのＥＫＧの各Ｒ波毎にトリガパルスＴが発生され、その結果、患者Ｐの心臓リズムに同期化されたトリガパルスが得られる（図２（ｂ）及び図３（ｂ）参照）。一連のトリガパルスＴから形成されるトリガ信号は、コンピュータトモグラフ１の制御計算機１２に、電気カルジオグラフ２からデジタル形式で供給される。
【００１７】
患者Ｐの一つ又は複数の種々の心臓周期の検査の前準備において、医者は、相応のソフトウェアで作動される制御計算機１２に接続されたキーボード１３及びモニター１４を有している入力ユニットを介して、測定間隔ΔＭを入力する。この測定間隔ΔＭにより、回転軸Ａを中心にして測定装置３，５の回転毎に検査すべき心臓周期毎の投影像の撮像期間が設定される。従って、制御計算機１２のソフトウェアを介して、患者Ｐ乃至回転軸Ａを中心にした測定装置３，５の回転時間も算出され、この回転時間は、ほぼ、測定間隔ΔＭの持続時間だけ短いか、又は長い、患者Ｐの心臓リズムの周期時間Ｚに相応する。そうすることによって、測定装置３，５は、回転軸Ａを中心にした測定装置３，５の各回転の際、図１に記載されている、コンピュータトモグラフ１の測定領域１０の角度数に関して別の角度位置αでの患者Ｐの所定の心臓周期状態である。測定間隔ΔＭ乃至回転軸Ａを中心にした測定装置３，５の回転時間の持続時間に応じて、測定装置３，５の数回転後、回転軸Ａを中心にして回転する測定装置３，５と患者Ｐの心臓リズムとの間の位相ずれは、３６０°に達する。その際、回転する測定装置３，５と患者Ｐの心臓リズムとの間の位相ずれが３６０°に達した場合の回転数は、少なくとも各投影像群の数に相応し、この各投影像は、測定装置３，５の種々の角度位置αで順次撮像されて、測定装置３，５の種々の回転から心臓周期の完全な像を再構成するために統合される。
【００１８】
本発明の実施例の場合には、典型的には０．７５秒〜１秒の測定装置３，５の回転時間は、ほぼ、測定間隔ΔＭ（ΔＭ≒１／６Ｚ）だけ短い、患者Ｐの心臓リズムの周期時間Ｚに相応しており、測定間隔ΔＭの持続期間は、ほぼ、測定装置３，５の回転時間の１／５に相応しており、その結果、回転軸Ａを中心にした測定装置３，５のほぼ６回転後、回転する測定装置３，５と患者Ｐの心臓リズムとの間に３６０°の位相ずれが達成され、即ち、患者Ｐを中心にした測定装置３，５のほぼ６回転が達成され、その際、種々異なる５つの角度位置αで撮像された、１心臓周期の投影像の各測定データの各データセットから、この心臓周期の１枚の完全な画像が形成される。
【００１９】
回転毎の各心臓周期の測定間隔ΔＭの検出後、従って、患者Ｐを中心にした測定装置３，５の回転時間の検出後、医者は、Ｘ線ビーム源３（図２参照）のパルス作動の場合に、患者Ｐの、放射線検査を行えるような心臓周期を検出し、その際、医者は、患者の心臓リズムに同期したトリガ信号（制御計算機１２のモニターに表示される）から情報を得る。各制御信号、即ち、トリガパルスＴに関連する各オフセット信号の送出によって、医者は、回転軸Ａを中心にして測定装置３，５の回転毎に患者Ｐの心臓Ｈの特定の心臓周期の各投影像が撮像される各時点を決定する。図２（ｃ）から分かるように、この場合には、患者Ｐの種々異なる２つの心臓周期の各投影像Ｐ１（α）およびＰ２（α）が撮像され、その際、トリガ信号のトリガパルスＴに関する１心臓周期の各投影像Ｐ１（α）の撮像の場合、制御信号Ｏ１の値は０であり、トリガ信号のトリガパルスＴに関する他の心臓周期の各投影像Ｐ２（α）の撮像の場合、制御信号０２の値は、患者Ｐの心臓リズムの周期時間Ｚのほぼ１／２の持続時間に相応する。制御信号０１およびＯ２の場合、更に、トリガパルスＴを介して患者Ｐの心臓リズムと同期化される周期信号がある。
【００２０】
医者が、制御計算機１２を介して開始信号を入力することによって測定を開始した場合、測定装置３，５は、患者Ｐを中心とした所定の回転速度で測定装置３，５が動き、その際、測定装置３，５の回転毎に、種々異なる角度位置αでの選定された各時点で、それぞれ測定間隔ΔＭの期間の間、検査すべき両心臓周期の各投影像Ｐ１（α）およびＰ２（α）が撮像される。更に、回転軸Ａを中心にした各測定装置３，５の回転中、コンピュータトモグラフのテーブル摺動装置は、作動しない。図２（ｄ）及び２（ｅ）には、それぞれ、図１に記載された角度数αに関して、所定角度位置α乃至角度間隔Δαでの両心臓周期の各投影像Ｐ１（α）及びＰ２（α）が記録されている。
【００２１】
測定装置３，５の回転毎の両心臓周期の角度間隔Δαでの一連の各投影像Ｐ１（α）及びＰ２（α）の一つの各測定データのデータセットが、所定時間でビーム受信器５から読み出されて計算機８に供給され、計算機８は、このデータセットを一時記憶し、このデータセットには、測定開始時での各投影像Ｐ１（α）及びＰ２（α）の相対的な測定時間も記録されている。測定装置３，５のほぼ６回転の間に記憶される、両心臓周期の各投影像Ｐ１（α）及びＰ２（α）のデータセットは、続いて計算機８で、それぞれの心臓周期の部分回転又は１回の完全回転の際の各投影像群に統合され、それから、心臓周期の部分画像又は完全画像が公知のようにして再構成される。更に、１部分画像の再構成のために、測定装置３，５の６回転の全データセットは必要でなく、部分画像の再構成のために、患者Ｐを中心にして回転する測定装置３，５の１／２の回転で算出することができる。
【００２２】
両心臓周期の各投影像Ｐ１（α）及びＰ２（α）から画像を再構成するために、更に、各パラメータ、トリガパルスＴ（０１，０２）でのオフセット、測定間隔ΔＭの持続期間及びトリガパルスの周期時間が必要であり、この各パラメータは、計算機８にコンピュータトモグラフ１の制御計算機１２へのデータ線を介して供給される。
【００２３】
その際、角度間隔Δαから記憶された各投影像Ｐ１（α）及びＰ２（α）は、更に等間隔角度増分での何等の角度補間も必要としない。と言うのは、その角度差に関する重みのバックプロジェクション以前に補間されているからであり、そうすることによって、例えば、回転軸Ａを中心にした測定装置３，５の回転速度の僅かな変動によって引き起こされる、僅かな重なり又は各角度間隔Δαの各間隙を補償することができる。
【００２４】
更に、図３（Ｃ）に示されているように、患者Ｐの心臓リズムの所定の全ての周期を検査することができ、患者Ｐを中心にしたＸ線ビーム束４の回転中、各投影像Ｐ１´（α）〜Ｐ６´（α）の撮像及び記憶が連続的に行われる。それから、そのために、制御信号Ｏ１´〜Ｏ６´、測定間隔ΔＭ及びトリガ信号の周期時間は、患者Ｐを中心にしたＸ線ビーム束４の１／２〜複数回転の間撮像された一連の投影像Ｐ１´（α）〜Ｐ６´（α）から、心臓周期の所定の画像の再構成にとって重要な各投影像だけが利用される。その際、制御信号Ｏ１´〜Ｏ６´は、測定の前には不必要であり、画像の再構成の時点で最初に決定しさえすればよい。
【００２５】
更に、この場合、図３（ｄ）及び３（ｅ）に示されているように、一方では、患者Ｐを中心にしたＸ線ビーム束４の回転内での時間間隔Δｔで撮像される全ての各投影像を心臓周期の所望の画像の再構成のために利用することができ、他方では、心臓周期の見掛上重なった画像を再構成するために各投影像を使用することもできる。
【００２６】
既述のように、Ｘ線ビーム源３は、パルス化された、又は、持続ビームの投影像の撮像のために作動することができる。パルス作動の場合、Ｘ線ビーム源３は、制御信号によって常に、例えば、図２（ｃ）に示された投影像Ｐ１（α）又はＰ２（α）の撮像のように、両心臓周期のうちの一つで行われる際に作動される。Ｘ線ビーム源３の持続作動の場合、制御信号は、既述のように、患者を中心にして測定装置３，５が１／２〜複数回回転する間に撮像された一連の各投影像のうち、所定画像の再構成にとって重要な、心臓周期の各投影像だけを利用するために使用される。しかし、制御信号を用いて、Ｘ線ビーム束４を、機械的に、例えば、シャッタによって、又は、Ｘ線ビーム形成のために、ターゲットに入射する、Ｘ線ビーム源３の電子ビームを電気的に、例えば、電子ビーム偏向によって阻止することができ、乃至、患者Ｐを、検査すべき心臓周期の間だけ透過照射することができ、乃至、投影像を記録することができるように制御することもできる。
【００２７】
更に、必ずしも、測定装置３，５を患者Ｐを中心にして回転するＸ線ビーム源３及びビーム受信器５によって構成しなければならないことはなく、回転するＸ線ビーム源又は、１つの位置固定又は複数の位置固定のＸ線ビーム源を供えた、円部に位置固定した各検出器及び回転する各検出器から構成することもできる。
【００２８】
患者Ｐの種々の心臓周期の放射線検査用の本発明の装置により、２以上の心臓周期を検査する場合、以下のことが成り立つ。即ち、心臓周期の検査用の測定間隔ΔＭを短く選定すればするほど、多数の心臓周期を検査することができ、乃至、動的な心臓周期を検査することができるが、しかし、各心臓周期の１完全画像の再構成のために必要な回転数も大きくなる。トリガ信号のトリガパルスＴでの種々のオフセット信号を用いて、種々の心臓周期を表示することができる。測定間隔ΔＭの相応の選択の際、及び、トリガ信号のトリガパルスＴでの種々のオフセット信号の相応の選択の際、トリガパルスＴでの種々のオフセットでの複数回の画像再構成で全心臓周期の連続画像が得られる。
【００２９】
更に、両計算機８及び１２のうちの一方が十分な計算能力を持っている場合、両計算機のうちの一つの計算機を無くすことができ、その結果、１つの計算機のみが、コンピュータトモグラフ１、個別心臓周期の測定、及び、個別心臓周期の画像の再構成を制御する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 患者の個別心臓周期の放射線検査を実施するための本発明の装置を示す図
【図２】 本発明の装置の時間経過を示し、図１に示した装置の動作を説明するための図
【図３】 本発明の装置の時間経過を示し、患者の心臓リズムの全周期の記録時の図１に示した装置の動作を説明するための図
【符号の説明】
Ａ 回転軸
Ｈ 心臓
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ１’〜Ｏ２’ 制御信号
Ｐ 患者
Ｐ１（α），Ｐ２（α），Ｐ１’（α）〜Ｐ６’（α） 投影像
Ｔ トリガパルス
Ｚ 心臓リズムの周期時間
ΔＭ 測定間隔
α 角度位置
Δα 角度間隔
Δｔ 時間間隔
１ コンピュータトモグラフ
２ 電気カージオグラフ
３ Ｘ線ビーム源
４ Ｘ線ビーム束
５ ビーム受信器
６ 患者寝台
７ Ｘ線発生器
８ 計算機
９ モニタ
１０ 測定領域
１１ 焦点
１２ 制御計算機
１３ キーボード
１４ モニタ
１５ 回転テーブル
１６ モニタ
１７ 各電極
Claims (4)
- 患者（Ｐ）の個別心臓周期の放射線検査用の装置において、
Ｘ線ビームを回転するための手段を有しており、前記Ｘ線ビームを回転するための手段は、前記Ｘ線ビームの複数の回転内で複数の角度位置から前記患者の心臓を透過し、該透過により、減弱された放射が得られ、
該減弱された放射を検出するための手段を有しており、
前記患者の心臓リズムの周期時間を測定するための手段を有しており、
前記Ｘ線ビームの複数の回転後、前記Ｘ線ビームと前記心臓リズムとの間で３６０°の位相ずれが生じるようにするために、心臓の位相を検査するための前記Ｘ線ビームの回転毎に前記患者を透過する前記Ｘ線ビームの持続期間を定める所定の測定間隔だけ、前記周期時間とは異なるように、前記患者の周囲を回転するための前記Ｘ線ビームの回転時間を設定する手段を有しており、
複数のトリガパルスを含む前記心臓リズムと同期されたトリガ信号を形成するための手段を有しており、
少なくとも２つの制御信号を形成し、該少なくとも２つの制御信号のうち少なくとも１つの制御信号は、前記トリガ信号の各トリガパルスに較べて所定の量だけ時間がずれているようにするための手段を有しており、前記制御信号は、前記心臓リズム内で検査されるべき心臓の位相を識別し、
前記制御信号の時間で開始して、前記患者の周囲での前記Ｘ線ビームの各回転内で、前記測定間隔の各期間の間持続する前記Ｘ線ビームを前記患者に照射することによって、前記測定間隔内での前記Ｘ線ビームの複数回の投影の間、測定データを得て、該測定データを記憶するための手段を有しており、
前記Ｘ線ビームの少なくとも部分回転の間各投影像群を形成するために、前記Ｘ線ビームの回転毎に前記投影用の前記測定データを結合するための手段を有しており、
前記トリガ信号の周期時間、前記トリガパルスに対して相対的な前記制御信号の時間ずれ、前記測定間隔に依存して、前記投影像群内の前記各測定データから前記制御信号に相応する心臓の位相の画像を再構成するための手段を有している
ことを特徴とする患者の個別心臓周期の放射線検査用の装置。 - 前記Ｘ線ビームを放射するＸ線源を有しており、前記Ｘ線ビームを回転する前記手段は、前記患者の周囲で前記Ｘ線源と前記放射検出器を回転するための手段を有している請求項１記載の装置。
- 前記患者の心臓リズムの周期時間を測定するための前記手段は、前記患者に取付可能な複数電極を有する電気カルジオグラフを有する請求項１記載の装置。
- 前記Ｘ線ビームの前記回転時間を設定するための前記手段、測定間隔を選択するための前記手段、前記制御信号を形成するための前記手段、測定データを得るための前記手段、前記測定データを記憶するための前記手段、画像を再構築するための前記手段は、２つのコンピュータ間でデータを交換するための手段を用いて前記２つのコンピュータによって形成される請求項１記載の装置。
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