JP4161469B2

JP4161469B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP4161469B2
Application number: JP13714499A
Authority: JP
Inventors: 芳浩井上; 英一森田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2019-05-18
Also published as: JP2000325336A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、患者や物体などの被射体にＸ線を外拡がりのコーン状に照射して撮像するコーンビーム型のＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来において、被射体の断層像を撮像する場合、撮像対象に応じ、事前に撮像した被射体の透視像を基にして、撮像範囲や撮像すべき断層像の位置、ならびに、例えば、10mm間隔などの断層像の撮像ピッチを設定する、いわゆるスキャン計画を立て、そのスキャン計画に基づいて、撮像開始位置に合うように被射体と装置との相対位置を決め、しかる後に、装置を作動させている。
【０００３】
そして、被射体が患者の場合を例にすれば、腹部の全体とか、胸部から腹部にわたるなど、撮像範囲が患者の体軸方向に長いときには、Ｘ線源を患者に対して回転させるとともに、患者を載せた天板を患者の体軸方向に移動させながら、Ｘ線を患者に照射する、いわゆるスパイラルスキャンを行い、それ以外の場合には、天板の移動を停止した状態で、Ｘ線源を患者に対して回転させながら、Ｘ線を患者に照射する、いわゆるシングルスキャンを行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の場合、例えば、子供などのように体格が小さい患者で、腹部の全体がＸ線の視野の大きさ内に入るような場合でもスパイラルスキャンを行い、必要以上に広範囲にＸ線を照射し、患者に負担を強いる問題があった。
【０００５】
また、逆に、体格が大きい患者で、撮像対象である関心部位がＸ線の視野の大きさ内からはみだしているにもかかわらず、シングルスキャンを行い、得ようとする断層像の一部に欠けを生じ、再度撮像し直さなければならないような不都合を生じる問題があり、この点で前述の場合と同様に患者に負担を強いる問題があった。
【０００６】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、被射体に対する撮像範囲と視野との相対関係に基づき、Ｘ線の被爆量が極力少ない状態で断層像を良好に撮像できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明のＸ線ＣＴ装置は、前述のような目的を達成するために、被射体にＸ線を外拡がりのコーン状に照射するＸ線源と、被射体を通った外拡がりのコーン状のＸ線を入射する面検出器と、前記Ｘ線源を被射体と相対的に回転する回転手段と、前記Ｘ線源および前記面検出器を前記被射体と相対的に前記Ｘ線源の回転軸芯方向に移動する移動手段と、前記面検出器で検出したＸ線の投影データを収集するデータ収集ユニットと、前記データ収集ユニットで収集された投影データに基づいて断層像を再構成する再構成処理部と、前記再構成処理部で再構成された断層像を表示する表示手段と、被射体に照射するＸ線の視野の大きさを設定する照射野設定手段と、被射体に対する撮像範囲を設定する撮像範囲設定手段と、前記照射野設定手段で設定されたＸ線の視野の大きさと、前記撮像範囲設定手段で設定された撮像範囲とに基づき、前記Ｘ線源の回転軸芯方向における視野の大きさが撮像範囲よりも大きいときには、前記移動手段の駆動を停止した状態で前記回転手段を駆動してシングルスキャンを行い、前記Ｘ線源の回転軸芯方向における視野の大きさが撮像範囲よりも小さいときには、前記回転手段と前記移動手段を同時に駆動してスパイラルスキャンを行うように駆動状態を選択するスキャン状態選択手段とを備えて構成する。
【０００８】
〔作用〕
この発明の作用は次のとおりである。
この発明のＸ線ＣＴ装置の構成によれば、被射体に外拡がりのコーン状に照射されるＸ線の視野の大きさと被射体に対する撮像範囲とを設定するに伴い、そのＸ線源の回転軸芯方向における視野の大きさと撮像範囲との相対関係に基づいて、撮像範囲全体をカバーできるようにシングルスキャンかスパイラルスキャンかを自動的に選択することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、この発明に係るＸ線ＣＴ装置の全体概略断面図であり、この図において、１は、被射体としての患者Ｈを載せる上下動可能なベッドを示し，モータなどの昇降装置２（図２参照）によって昇降可能に設けられたベッド基台３に、移動手段としての正逆転可能な移動モータ４を介して、患者Ｈを搭載した天板５を水平方向に移動可能に設けて構成されている。上記移動手段としてはエアシリンダなどを用いて構成するものでも良い。
【００１１】
また、図中６はガントリを示し、このガントリ６に、患者Ｈを搭載した天板５を挿抜する挿通孔７が貫通形成されるとともに、その挿通孔７を囲むようにＸ線源８と面検出器９とが設けられている。
【００１２】
ガントリ６には、ボールベアリング１０を介して水平方向の軸芯Ｐ周りで回転自在に環状の架台１１が設けられ、この架台１１と回転手段としての回転モータ１２とがベルト１３を介して連動連結され、架台１１に、水平方向の軸芯Ｐを挟んで互いに対向してＸ線源８と面検出器９とが設けられている。面検出器９には、その面検出器９で検出したＸ線の投影データを収集するデータ収集ユニット（ＤＡＳ）１４が付設されている。
【００１３】
図２は、この発明に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成を示すブロック図であり、Ｘ線源８が、Ｘ線を照射するＸ線管１５と、Ｘ線管１５から照射されるＸ線の視野を絞るコリメータ１６とから構成され、四角形状の面検出器９に対して、外拡がりのコーン状（円錐状）のＸ線を照射できるように構成されている。
【００１４】
ガントリ６の上部に、投光器１７と受光器１８とから成る光センサ１９の二組が設けられ、Ｘ線管１５の位置を検出できるように構成されている。また、移動モータ４に、その回転量を検出するロータリーエンコーダ２０が付設され、天板５の移動量を検出できるように構成されている。
【００１５】
図２に示すように、データ収集ユニット１４には、そこで収集された投影データに基づいて透視像および断層像を再構成する再構成処理部２１が接続され、その再構成処理部２１に、表示手段としての画像表示装置２２が接続され、再構成処理部２１で再構成された透視像や断層像を表示するように構成されている。
【００１６】
コリメータ１６には、Ｘ線管１５から患者Ｈに照射するＸ線の視野の大きさを変更する絞り用モータ２３が付設され、撮像対象の大きさや患者Ｈの大きさなどに合わせてＸ線の視野の大きさを変更できるように構成されている。
【００１７】
昇降装置２、移動モータ４、回転モータ１２、データ収集ユニット１４、Ｘ線管１５、再構成処理部２１および絞り用モータ２３が制御装置２４に接続され、その制御装置２４に操作部２５が接続されている。図示していないが、光センサ１９およびロータリーエンコーダ２０も制御装置２４に接続されている。
【００１８】
操作部２５には、絞り用モータ２３を駆動して絞りを調節し、患者Ｈに照射するＸ線の視野の大きさを設定する照射野設定手段としての絞り用ダイアル２６と、それぞれ設定キーと終了キーなどによって構成される撮像範囲設定手段２７および再構成画像位置設定手段２８が備えられている。
【００１９】
絞り用ダイアル２６によって設定される視野Ｓの大きさと撮像範囲設定手段２７によって設定される撮像範囲がスキャン状態選択手段２９に入力されるようになっている。
【００２０】
スキャン状態選択手段２９では、Ｘ線源８の回転軸芯Ｐ方向、すなわち、患者Ｈの体軸方向における視野Ｓの大きさと撮像範囲との関係から、患者Ｈの体軸方向における視野Ｓの大きさが撮像範囲全体をカバーしているかどうかに基づき、移動モータ４を停止した状態で回転モータ１２のみを駆動するとともにＸ線源８からＸ線を照射する、いわゆるシングルスキャンを行う状態か、あるいは、移動モータ４および回転モータ１２を駆動するとともにＸ線源８からＸ線を照射する、いわゆるスパイラルスキャンを行う状態かを自動的に判別して選択し、それに応じた指令信号を制御装置２４に入力し、移動モータ４および回転モータ１２の駆動を制御するように構成されている。
【００２１】
また、制御装置２４にはＸ線視野表示手段３０が接続され、そのＸ線視野表示手段３０と画像表示装置２２が接続され、画像表示装置２２に透視像が表示されている状態で、その透視像と重複して患者Ｈに照射するＸ線の視野を表示できるように構成されている。
【００２２】
そして、表示された透視像に対して視野を移動し、透視像に基づいて視野の位置を視覚的に確認しながら、撮像範囲設定手段２７により、撮像開始位置と撮像終了位置とを設定できるようになっている。また、同様に、透視像に基づいて視野の位置を視覚的に確認しながら、再構成画像位置設定手段２８により、再構成すべき断層像の位置を設定できるようになっている。
【００２３】
更に、制御装置２４には設定断層像抽出手段３１が接続され、その設定断層像抽出手段３１と再構成処理部２１が接続され、再構成画像位置設定手段２８で設定された断層像の位置に基づいて、その位置に対応する断層像を再構成処理部２１で再構成させ、画像表示装置２２に表示できるようになっている。
【００２４】
次に、上記構成による断層像の撮像手順について説明する。
▲１▼Ｘ線管１５を最上方位置にした状態で固定するとともに、絞り用ダイアル２６により、コリメータ１６によるＸ線の視野の大きさを最大にしておく。患者Ｈが小さいなどの場合には、胸部や腹部の全幅にわたる視野が確保できる限りにおいて、適宜絞っても良い。
【００２５】
▲２▼患者Ｈを載せた状態で昇降装置２を駆動し、回転軸芯Ｐよりも低い位置までベッド基台３を上昇させ、その後に、移動モータ４を駆動して天板５をガントリ６側に移動し、頭部からとか胸部からなど、予め撮像を予定していた箇所を照射開始位置としてＸ線管１５からＸ線を照射し、そのＸ線を面検出器９で検出し、その検出したＸ線の投影データをデータ収集ユニット１４で収集し、その収集された投影データに基づいて再構成処理部２１で透視像を再構成し、その透視像ＨＺを、図３の（ａ）の画像表示例の正面図に示すように、画像表示装置２２に表示する。ここで、ベッド基台３を回転軸芯Ｐよりも低い位置までしか上昇させないのは、天板５を極力面検出器９に近づけ、患者Ｈに対するＸ線源８の照射範囲が広くなるようにするためである。
【００２６】
▲３▼次いで、移動モータ４を逆転駆動して、Ｘ線照射開始箇所まで天板５を戻すとともに、昇降装置２を駆動して、患者Ｈの体軸が回転軸芯Ｐ相当箇所になるように、すなわち、断層像の撮像時と同じ位置になるように天板５を上昇させ、その状態で、Ｘ線視野表示手段３０により、透視像ＨＺに重複してＸ線の視野Ｓを表示し、更に、透視像ＨＺとの相対位置を確認しながら、絞り用ダイアル２６により、撮像対象に合うように視野Ｓの大きさを設定調整する［図３の（ｂ）参照］。
【００２７】
▲４▼しかる後、透視像ＨＺとの相対位置を確認しながら視野Ｓを移動し、撮像を開始しようとする位置で停止させて設定キーを操作し、更に、視野Ｓを移動し、撮像を終了しようとする位置で停止させて終了キーを操作し、撮像範囲設定手段２７により、撮像開始位置Ｌ１と撮像終了位置Ｌ２とを設定し、その位置Ｌ１，Ｌ２を画像表示装置２２に表示させる［図３の（ｂ）参照］。
【００２８】
この撮像範囲の設定に伴い、その設定された撮像範囲と、先に絞り用ダイアル２６により設定された視野Ｓの大きさとがスキャン状態選択手段２９に入力され、スキャン状態が選択される。
【００２９】
すなわち、図４のスキャン状態選択の説明に供する図に示すように、撮像範囲Ｒが広いとともに患者Ｈの体軸方向における視野Ｓの大きさが大きい場合［図４の（ａ）参照］、ならびに、撮像範囲Ｒが狭いとともに患者Ｈの体軸方向における視野Ｓの大きさが小さい場合［図４の（ｂ）参照］それぞれにおいて、患者Ｈの体軸方向における視野Ｓの大きさが撮像範囲Ｒよりも大きく、患者Ｈの体軸方向における視野Ｓの大きさが撮像範囲Ｒ全体をカバーしているときには、シングルスキャンを自動的に選択する。
【００３０】
図４の（ｃ）に示すように、撮像範囲Ｒに比べて視野Ｓの大きさが小さく、患者Ｈの体軸方向における視野Ｓの大きさが撮像範囲Ｒよりも小さく、患者Ｈの体軸方向における視野Ｓの大きさが撮像範囲Ｒ全体をカバーできないときには、スパイラルスキャンを自動的に選択する。
【００３１】
▲５▼次いで、画像を切り替え、前述の撮像開始位置Ｌ１と撮像終了位置Ｌ２とに基づいて定まる再構成エリアＡを画像表示装置２２に表示させ、その再構成エリアＡを視覚的に確認しながら、断層像を撮像したい領域の撮像開始箇所に円形の視野Ｓの中心が位置する状態で設定キーを操作するとともに終了キーを操作し、再構成画像位置設定手段２８により、再構成すべき断層像の位置を設定し、その位置Ｄを画像表示装置２２に表示させる［図３の（ｃ）参照］。ここで、断層像を撮像したい領域の撮像開始箇所のみ設定するのは、スキャン計画により、撮像対象に応じて断層像の撮像ピッチが予め設定されており、自ずと再構成すべき断層像の終了位置が決まるからである。
【００３２】
▲６▼以上の設定の後、患者ＨとＸ線源８の位置が撮像開始箇所になるように、移動モータ４により天板５を水平方向に移動する。
【００３３】
▲７▼しかる後、移動モータ４および回転モータ１２を駆動するとともにＸ線源８からＸ線を照射して、先に選択されたスキャン状態によってスキャンを行い、設定された位置の断層像を自ずと再構成して画像表示装置２２に表示させる。
【００３４】
以上の構成により、画像表示装置２２に、撮像時の患者Ｈの透視像ＨＺと視野Ｓとを重複表示させ、その相対位置を確認しながら、撮像範囲と再構成すべき断層像の位置とを設定できるから、その設定操作を容易適切に行えるのである。
【００３５】
しかも、シングルスキャンかスパイラルスキャンかのスキャン状態の選択操作を撮像範囲Ｒと視野Ｓの大きさとの相対関係に基づいて自動的に行えるため、撮像範囲全体を適切に撮像できるとともに、不必要なＸ線の照射を無くすことができ、患者Ｈに対する被爆の負担を低減できる。
【００３６】
上述実施例では、シングルスキャンかスパイラルスキャンかのスキャン状態の選択のための判別を、Ｘ線源８の回転軸芯Ｐ方向である患者Ｈの体軸方向における視野Ｓの大きさが撮像範囲Ｒよりも大きいかどうかに基づいて行っているが、その判別は、Ｘ線源８を回転したときに、患者Ｈの体軸方向における視野Ｓの大きさが撮像範囲Ｒ全体をカバーできるかどうかを基準にするものである。そのため、この発明としては、例えば、視野Ｓ内に確実に入るように、Ｘ線源８の回転軸芯Ｐ方向である患者Ｈの体軸方向における視野Ｓの大きさが撮像範囲Ｒに対して 1.1倍以上のときにシングルスキャンを選択し、それ以外のときにスパイラルスキャンを選択するようにするなど、視野Ｓの大きさが撮像範囲Ｒよりも大きくても、所定の範囲（視野Ｓの大きさが撮像範囲Ｒに対して 1.1倍未満で１倍以上の場合）ではスパイラルスキャンを選択するように設定する場合も含む。
【００３７】
また、上述実施例では、視野Ｓを透視像ＨＺと重複表示して視野Ｓの大きさおよび撮像範囲Ｒを容易に設定できるように構成しているが、この発明としては、下記のように設定構成されているものにも適用できる。
【００３８】
(1)絞り用モータ２３や絞り用ダイアル２６が無く、視野Ｓの大きさが一定で変更できないように構成されている。この場合、上述の一定のＸ線源８の回転軸芯Ｐ方向における視野Ｓの大きさをスキャン状態選択手段２９に入力する構成が照射野設定手段に相当する。
【００３９】
(2)視野Ｓを透視像ＨＺと重複表示しない構成のもので、例えば、撮像に先立って、食道、胃、腹部など関心部位に応じて予め定められた大きさに絞り用ダイアル２６を設定し、撮像の際には、被射体の体格などに合わせて撮像範囲のみを移動長さとして入力設定するように構成されている。この場合、予め定められた視野Ｓの大きさと、入力設定された撮像範囲の移動長さとを比較してスキャン状態を選択する。
【００４０】
上述実施例では、Ｘ線源８からＸ線を外拡がりの円錐状に照射しているが、この発明としては、例えば、外拡がりの四角錐状に照射するなど、要するに、Ｘ線を外拡がりのコーン状に照射するように構成するものであれば良い。
【００４１】
この発明のＸ線ＣＴ装置としては、上述実施例のように、ガントリ６にＸ線源８および面検出器９を一体的に回転するように設けるものに限らず、例えば、 180°よりも大きい角度回転可能に設けたＣ字状のアームの一端側にＸ線源８を、そして、他端側に面検出器９をそれぞれ設けたものとか、あるいは、Ｘ線源８のみを回転可能に設け、その回転軸芯方向に長い幅（例えば、50cm以上など）で、全周にわたるように環状に固定の面検出器９を設けたものなど各種の変形が可能である。
【００４２】
また、この発明のＸ線ＣＴ装置は、患者Ｈを撮像する医療用に限らず、物体を撮像して探傷するといった非破壊検査用などの用途にも適用でき、患者Ｈや物体などをして被射体と総称する。
【００４３】
また、この発明のＸ線ＣＴ装置としては、Ｘ線源８および面検出器９に対して被射体を回転するように構成するものでも良く、更には、Ｘ線源８および面検出器９を被射体に対して回転軸芯方向に移動するように構成するものでも良い。
上記被射体をＸ線源８および面検出器９に対して回転する場合の回転軸芯をもＸ線源の回転軸芯と称する。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のＸ線ＣＴ装置によれば、被射体に外拡がりのコーン状に照射されるＸ線の視野の大きさと被射体に対する撮像範囲とを設定するだけで、撮像範囲全体をカバーできるようにシングルスキャンかスパイラルスキャンかを自動的に選択するから、患者の体格の大小など被射体の大きさであるとか、関心部位など撮像対象の大きさのいかんにかかわらず、Ｘ線の被爆量が極力少ない状態で断層像を容易かつ良好に撮像できる。殊に、被射体が患者である場合に、必要以上に広範囲にＸ線を照射することを回避でき、患者にかかる負担を低減できて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るＸ線ＣＴ装置の全体概略断面図である。
【図２】この発明に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】画像表示例の正面図である。
【図４】スキャン状態選択の説明に供する図である。
【符号の説明】
４…移動モータ（移動手段）
８…Ｘ線源
９…面検出器
１２…回転モータ（回転手段）
１４…データ収集ユニット
２１…再構成処理部
２２…画像表示装置（表示手段）
２３…絞り用モータ
２４…絞り用ダイアル（照射野設定手段）
２７…撮像範囲設定手段
２９…スキャン状態選択手段
Ｈ…患者（被射体）
Ｐ…回転軸芯
Ｒ…撮像範囲
Ｓ…視野

Claims

被射体にＸ線を外拡がりのコーン状に照射するＸ線源と、被射体を通った外拡がりのコーン状のＸ線を入射する面検出器と、前記Ｘ線源を被射体と相対的に回転する回転手段と、前記Ｘ線源および前記面検出器を前記被射体と相対的に前記Ｘ線源の回転軸芯方向に移動する移動手段と、前記面検出器で検出したＸ線の投影データを収集するデータ収集ユニットと、前記データ収集ユニットで収集された投影データに基づいて断層像を再構成する再構成処理部と、前記再構成処理部で再構成された断層像を表示する表示手段と、被射体に照射するＸ線の視野の大きさを設定する照射野設定手段と、被射体に対する撮像範囲を設定する撮像範囲設定手段と、前記照射野設定手段で設定されたＸ線の視野の大きさと、前記撮像範囲設定手段で設定された撮像範囲とに基づき、前記Ｘ線源の回転軸芯方向における視野の大きさが撮像範囲よりも大きいときには、前記移動手段の駆動を停止した状態で前記回転手段を駆動してシングルスキャンを行い、前記Ｘ線源の回転軸芯方向における視野の大きさが撮像範囲よりも小さいときには、前記回転手段と前記移動手段を同時に駆動してスパイラルスキャンを行うように駆動状態を選択するスキャン状態選択手段とを備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。