JP4205809B2

JP4205809B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP4205809B2
Application number: JP06453399A
Authority: JP
Inventors: 誠郷野; 哲也堀内
Original assignee: ジーイー横河メディカルシステム株式会社
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2019-03-11
Also published as: JP2000254116A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置に関し、更に詳しくは、撮像対象の周期的運動の同一時相の画像を小さな画像間隔で且つ高速スキャンで取得することが出来るＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、１列検出器（多数のＸ線検出器を一列に配列した通常の検出器）を有する従来のＸ線ＣＴ装置により心臓の３Ｄイメージを作成する手順を示すフロー図である。
ステップＪ１では、操作者は、撮像条件のパラメータとしてスキャンタイムτおよび直線移動速度Ｖ（またはヘリカルピッチｐ）を入力する。ここで、スキャンタイムτとは、Ｘ線管または検出器の少なくとも一方が撮影対象の周りに相対的に１回転する時間である。また、直線移動速度Ｖとは、Ｘ線管または検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに相対回転させる回転中心軸方向に相対的にＸ線管および検出器を撮影対象に対して直線移動させる速度である。また、ヘリカルピッチｐとは、Ｘ線管または検出器の少なくとも一方が撮影対象の周りに相対的に１回転する間に進む距離を、スライス厚thを単位として表した値である（すなわち、ｐ＝Ｖ×τ／th）。
【０００３】
ステップＪ２では、入力されたスキャンタイムτでＸ線管または検出器の少なくとも一方を被検体の周りに相対的に回転させ且つその回転中心軸方向に相対的に直線移動速度Ｖ（またはヘリカルピッチｐ）で直線移動させながらローデータを収集する。同時に、被検体のＥＣＧ信号を測定し、ローデータと対応付けて記録する。
【０００４】
ステップＪ３では、相対的直線移動方向の異なる位置であって前記ＥＣＧ信号の同一時相に当たる位置をそれぞれ画像再構成位置として画像をそれぞれ生成する。なお、時間分解能を高めるため、通常はハーフリコンのアルゴリズムで画像再構成を行う。
【０００５】
ステップＪ４では、生成したＥＣＧ信号の同一時相の複数の画像からボリュームデータを作成し、与えられた視線方向に投影して３Ｄイメージを作成し、表示する。
【０００６】
図８は、ＥＣＧ信号と画像再構成位置の関係を示すグラフである。
グラフの横軸は時間であり、縦軸は直線移動方向（以下、ｚ方向という）の位置である。
ＥＣＧ信号のＲ波が現れる時相の画像を生成する場合、Ｒ波が現れる時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４でのｚ方向の位置ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４が画像再構成位置となる。
なお、Δｚは画像間隔であり、Ｔは心拍周期であり、
Δｚ＝Ｖ×Ｔ
である。
数値例を挙げると、直線移動速度Ｖ＝４mm/sec、心拍周期Ｔ＝１secとすると、画像間隔Δｚ＝４mmとなる。このとき、スキャンタイムτ＝０.８sec，スライス厚th＝４mmなら、ヘリカルピッチｐ＝０.８となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
高精細な３Ｄイメージを得るためには、画像間隔Δｚを小さくする必要がある。そして、画像間隔Δｚを小さくするためには、上式より、直線移動速度Ｖを小さくする必要がある。
しかし、直線移動速度Ｖを小さくすると、必要な直線移動範囲全体をスキャンするのに要する時間が長くなり、高速スキャンできなくなる。
そこで、本発明の目的は、撮像対象の周期的運動の同一時相の画像を小さな画像間隔で且つ高速スキャンで取得することが出来るＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管またはｎ（ｎは２以上の整数）列検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに相対回転させ且つその回転中心軸方向に相対的に直線移動させながらデータを収集するヘリカルスキャン手段と、前記撮影対象の周期的運動の周期を測定する周期測定手段と、測定した周期（または平均周期）をＴとしスキャンタイム（１回転時間）をτとしスライス厚をthとするとき直線移動速度Ｖ＝ｎ×th／Ｔ（またはヘリカルピッチｐ＝ｎ×τ／Ｔ）で相対的に直線移動させる相対的直線移動制御手段と、相対的直線移動方向の異なる位置であって前記周期的運動の同一時相に当たる位置をそれぞれ画像再構成位置として画像をそれぞれ生成する画像再構成手段とを具備したことを構成上の特徴とするものである。
本発明のＸ線ＣＴ装置では、多数のＸ線検出器をｎ（ｎは２以上の整数）列に配列したｎ列検出器を用いるため、一般的に、１列検出器を用いたときよりも、高速スキャンが可能となる。しかし、ｎ列検出器を用いても、撮像対象の周期的運動と直線移動速度が不整合であると、第１列検出器で既に得ているデータを重複して第２列検出器が収集するような非効率なデータ収集が行われ、同一時相の画像を効率よく得ることが出来ない。そこで、本発明のＸ線ＣＴ装置では、従来のように直線移動速度（またはヘリカルピッチ）を操作者が入力するのではなく、撮像対象の周期的運動を測定してそれに整合するように直線移動速度（またはヘリカルピッチ）を自動設定するようにした。すなわち、Ｖ＝ｎ×th／Ｔ（またはｐ＝ｎ×τ／Ｔ）により、直線移動速度Ｖ（またはヘリカルピッチＰ）を自動設定するようにした。これにより、効率的にデータ収集が行われ、撮像対象の周期的運動の同一時相の画像を小さな画像間隔で且つ高速スキャンで取得することが出来るようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１０】
−第１の実施形態−
図１は、本発明の第１の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置の構成ブロック図である。
このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、撮影テーブル１０と、走査ガントリ２０と、心電計３０とを具備している。
【００１１】
前記操作コンソール１は、操作者の指示入力や情報入力や関心領域の入力などを受け付ける入力装置２と、スキャン処理や画像再構成処理などを実行する中央処理装置３と、制御信号などを前記撮影テーブル１０や前記走査ガントリ２０とやり取りする制御インタフェース４と、走査ガントリ２０で取得したデータを収集するデータ収集バッファ５と、前記データから再構成したＸ線画像を表示するＣＲＴ６と、プログラムやデータやＸ線画像を記憶する記憶装置７とを具備している。
【００１２】
前記テーブル装置１０は、被検体を乗せて前記走査ガントリ２０のボア（中空洞部）に入れ出しするクレードル１２を具備している。クレードル１２は、テーブル装置１０に内蔵するモータで駆動される。このクレードル１２の移動速度が、直線移動速度Ｖである。
【００１３】
前記走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、２列検出器２４と、ＤＡＳ２５と、被検体の体軸の回りにＸ線管２１などを回転させる回転コントローラ２６とを具備している。
【００１４】
前記心電計３０は、被検体からＥＣＧ信号を検出して、前記中央処理装置３に入力する。
【００１５】
図２は、前記２列検出器２４の要部斜視図である。
この２列検出器２４は、多数のＸ線検出器を２列に配列したものであり、その第１列を第１検出器列det_1と呼び、第２列を第２検出器列det_2と呼ぶ。この第１検出器列det_1と第２検出器列det_2との境界を中心にして、前記コリメータ２３により、スライス厚thが決められる。
【００１６】
図３は、上記Ｘ線ＣＴ装置１００により心臓の３Ｄイメージを作成する手順を示すフロー図である。
ステップＳ１では、前記中央処理装置３は、前記ＥＣＧ信号から平均心拍周期Ｔを求める。
ステップＳ２では、操作者は、撮像条件のパラメータとしてスキャンタイムτおよびスライス厚thを前記入力装置２から入力する。
ステップＳ３では、前記中央処理装置３は、直線移動速度Ｖ（またはヘリカルピッチｐ）を算出する。
Ｖ＝２×th／Ｔ
（ｐ＝２×τ／Ｔ）
【００１７】
ステップＳ４では、入力されたスキャンタイムτでＸ線管または検出器の少なくとも一方を被検体の周りに相対的に回転させ且つその回転中心軸方向に相対的に直線移動速度Ｖ（またはヘリカルピッチｐ）で直線移動させながら、前記第１検出器列det_1および前記第２検出器列det_2によりローデータを収集する。同時に、被検体のＥＣＧ信号を測定し、ローデータと対応付けて記録する。
【００１８】
ステップＳ５では、相対的直線移動方向の異なる位置であって前記ＥＣＧ信号の同一時相に当たる位置をそれぞれ画像再構成位置として画像をそれぞれ生成する。なお、時間分解能を高めるため、通常はハーフリコンのアルゴリズムで画像再構成を行う。
【００１９】
ステップＳ６では、生成したＥＣＧ信号の同一時相の複数の画像からボリュームデータを作成し、与えられた視線方向に投影して３Ｄイメージを作成し、表示する。
【００２０】
図４は、ＥＣＧ信号と画像再構成位置の関係を示すグラフである。
グラフの横軸は時間であり、縦軸は直線移動方向（ｚ方向）の位置である。
ＥＣＧ信号のＲ波が現れる時相の画像を生成する場合、Ｒ波が現れる時刻Ｔ１に対応する画像再構成位置は、前記第１検出器列det_1のローデータに対応するｚ１と、前記第２検出器列det_2のローデータに対応するｚ２とである。この画像再構成位置ｚ１，ｚ２の間隔は、前記第１検出器列det_1に対応するスライスと前記第２検出器列det_2に対応するスライスの間隔であり、スライス厚thに等しくなる。
次に、Ｒ波が現れる時刻Ｔ２に対応する画像再構成位置は、前記第１検出器列det_1のローデータに対応するｚ３と、前記第２検出器列det_2のローデータに対応するｚ４とである。この画像再構成位置ｚ３，ｚ４の間隔も、スライス厚thに等しい。他方、画像再構成位置ｚ１，ｚ３の間隔は、直線移動速度Ｖ×心拍周期Ｔであるが、前記ステップＳ３で設定したように直線移動速度Ｖ＝２×th／Ｔだから、２×thとなる。従って、画像再構成位置ｚ２，ｚ３の間隔は、スライス厚thとなる。また、画像再構成位置ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４の間隔は、それぞれスライス厚thとなる。
Ｒ波が現れる時刻Ｔ３，Ｔ４２についても同様であり、結局、画像再構成位置の間隔Δｚ＝thとなる。
数値例を挙げると、心拍周期Ｔ＝１sec，スキャンタイムτ＝０.８sec，スライス厚th＝２mmとすると、直線移動速度Ｖ＝４mm/sec、ヘリカルピッチｐ＝１.６、画像間隔Δｚ＝２mmとなる。
先に図９を参照して説明した数値例と比較すれば、同じ直線移動速度Ｖで画像間隔Δｚが半分になっており、同一時相の画像を小さな画像間隔で且つ高速スキャンで取得できることが判る。すなわち、スキャン速度を低下させることなく、高精細な３Ｄイメージを得ることが出来る。
【００２１】
−第２の実施形態−
第２の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記２列検出器２４の代わりに、３列以上のｎ列検出器２２を用いたものである。
【００２２】
図５は、３列以上のｎ列検出器を示す模式図である。
このｎ列検出器２４’は、多数のＸ線検出器をｎ列に配列したもので、第１検出器列det_1から第ｎ検出器列det_nまで列がある。一つの列に対応するスライス厚をthとする。
【００２３】
第２の実施形態のＸ線ＣＴ装置により心臓の３Ｄイメージを作成する手順は、図３のフロー図と同じである。
【００２４】
図６は、ＥＣＧ信号と画像再構成位置の関係を示すグラフである。
グラフの横軸は時間であり、縦軸は直線移動方向（ｚ方向）の位置である。
ＥＣＧ信号のＲ波が現れる時相の画像を生成する場合、Ｒ波が現れる時刻Ｔ１に対応する画像再構成位置は、前記第１検出器列det_1のローデータに対応するｚ１〜前記第ｎ検出器列det_nのローデータに対応するｚｎである。これらの画像再構成位置ｚ１，ｚ２，…，ｚｎの間隔は、それぞれスライス厚thに等しくなる。
次に、Ｒ波が現れる時刻Ｔ２に対応する画像再構成位置は、前記第１検出器列det_1のローデータに対応するｚ(n+1)〜前記第ｎ検出器列det_nのローデータに対応するｚ(2n)である。これらの画像再構成位置ｚ(n+1)，ｚ(n+2)，…，ｚ(2n)の間隔も、スライス厚thに等しい。他方、画像再構成位置ｚ１，ｚ(n+1)の間隔は、直線移動速度Ｖ×心拍周期Ｔであるが、前記ステップＳ３で設定したように直線移動速度Ｖ＝ｎ×th／Ｔだから、ｎ×thとなる。従って、画像再構成位置ｚｎ，ｚ(n+1)の間隔は、スライス厚thとなる。よって、画像再構成位置ｚ１，ｚ２，…，ｚ(2n)の間隔は、それぞれスライス厚thとなる。
Ｒ波が現れる時刻Ｔ３についても同様であり、結局、画像再構成位置の間隔Δｚ＝thとなる。
数値例を挙げると、ｎ＝４とし、心拍周期Ｔ＝１sec，スキャンタイムτ＝０.８sec，スライス厚th＝２mmとすると、直線移動速度Ｖ＝８mm/sec、ヘリカルピッチｐ＝３.２、画像間隔Δｚ＝２mmとなる。
先に図９を参照して説明した数値例と比較すれば、直線移動速度Ｖは２倍、画像間隔Δｚは半分になっており、同一時相の画像を、より小さな画像間隔で且つより高速スキャンで取得できることが判る。すなわち、スキャン速度を向上して、高精細な３Ｄイメージを得ることが出来る。
【００２５】
−他の実施形態−
上記第１及び第２の実施形態では、ＥＣＧ信号のＲ波が現れる時相の位置を画像再構成位置としたが、別の時相（例えばＲ波から所定の遅延時間が経過した時点）の位置を画像再構成位置としてもよい。また、ＥＣＧ信号ではなく、例えば呼吸サイクル信号から呼吸の周期運動の時相を検出してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、撮像対象の周期的運動の同一時相の画像を小さな画像間隔で且つ速いスキャン速度で取得することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置を示すブロック図である。
【図２】２列検出器を示す模式図である。
【図３】第１の実施形態のＸ線ＣＴ装置における３Ｄイメージの作成手順を示すフロー図である。
【図４】第１の実施形態にかかるＥＣＧ信号と画像再構成位置の関係を示す説明図である。
【図５】第２の実施形態にかかるｎ列検出器を示す模式図である。
【図６】第２の実施形態にかかるＥＣＧ信号と画像再構成位置の関係を示す説明図である。
【図７】従来の１列検出器を有するＸ線ＣＴ装置において心臓の３Ｄイメージを作成する手順を示すフロー図である。
【図８】従来のＸ線ＣＴ装置にかかるＥＣＧ信号と画像再構成位置の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１操作コンソール
３中央処理装置
１０テーブル装置
１２クレードル
２０走査ガントリ
２４２列検出器
２４’ ｎ列検出器
３０心電計

Claims

Ｘ線管またはｎ（ｎは２以上の整数）列検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに相対回転させ且つその回転中心軸方向に相対的に直線移動させながらデータを収集するヘリカルスキャン手段と、前記撮影対象の周期的運動の周期を測定する周期測定手段と、測定した周期（または平均周期）をＴとしスキャンタイム（１回転時間）をτとしスライス厚をthとするとき直線移動速度Ｖ＝ｎ×th／Ｔ（またはヘリカルピッチｐ＝ｎ×τ／Ｔ）で相対的に直線移動させる相対的直線移動制御手段と、相対的直線移動方向の異なる位置であって前記周期的運動の同一時相に当たる位置をそれぞれ画像再構成位置として画像をそれぞれ生成する画像再構成手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。