JP4304744B2

JP4304744B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP4304744B2
Application number: JP33732998A
Authority: JP
Inventors: 宮崎　　靖; 哲夫中澤; 冬彦寺本
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1998-11-27
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2018-11-27
Also published as: JP2000157534A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線ＣＴ装置に係り、特にスキャン時に被検体の関心領域外へのＸ線照射を極力抑制する低被曝化が可能なＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置は、医療等において既に広く利用されており、また、様々な利用方法がユーザーによってなされている。例えば、最近では、病巣の組織検査や治療を経皮的に実施する場合において、Ｘ線ＣＴ装置によりリアルタイムに画像を表示し、この画像を穿刺のガイドとして用いることが行われている。このように、病巣の組織検査や治療をＸ線ＣＴ装置によるガイドの下で実施することによって、手術時間も短くなり、精度が上がるとして有効視されている。
【０００３】
ＣＴによるガイドは穿刺とＣＴ撮影を交互に繰り返して、穿刺針先端の位置などを確認しながら行う場合と、ＣＴ撮影を連続的に行い、穿刺針の位置を即座に確認できるように画像を逐次表示する場合がある。後者の場合はリアルタイム的に断層像が得られるためさらに手術時間が短縮される利点があるが、患者あるいは術者にとって被曝量の増大が問題となっている。
【０００４】
被曝量を低減するにはＸ線の管電流を下げればよいが、照射線量（ｍＡｓ＝ｍＡ×ｓｅｃ）の低下はＸ線ゆらぎノイズの増大を意味し、画質が大幅に劣化するという問題があった。
それに対し、特願平９‐５７５４０では、チャンネル方向にコリメータを用いて、設定した領域のみにＸ線を照射する方法が提案されている。また、同出願には設定した関心領域からコリメータの位置を求め、さらに、関心領域境界も解析的に求める基本的な内容が記載されている。また、画像再構成にあたって全領域を撮影したデータに領域を限定して撮影したデータを埋め込んで再構成することが示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、埋め込み境界部で段差が生じる場合があり、この段差は境界付近にシェーディングなどの好ましくないアーチファクトを発生させるなどの問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、関心領域の境界部にアーチファクトが発生しないＸ線ＣＴ装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、Ｘ線源を被検体を中心にして連続回転させるとともに該Ｘ線源からＸ線を照射し、被検体を挟んで前記Ｘ線源と対向配置されたＸ線検出器によって被検体の透過Ｘ線を示す投影データを取り込み、該投影データに基づいて前記被検体の断層像を再構成し、該再構成された断層像を表示するＸ線ＣＴ装置において、前記表示された断層像のうちの被検体の関心領域を設定する設定手段と、前記設定手段によって設定された関心領域のみにＸ線を照射されるように連続回転中にＸ線の照射範囲を制限する制限手段と、前記制限手段によってＸ線の照射範囲が制限されない前記被検体の透過Ｘ線を示す事前投影データを前記連続回転の前に取り込んで記憶する記憶手段と、前記記憶手段によって取り込まれ記憶された事前投影データから事前画像を再構成する事前画像再構成手段と、連続回転中に取り込む前記関心領域のみの新投影データと前記事前投影データ又は前記新投影データの直前に取り込んだ直前投影データとの差分データを算出し、前記差分データのうち前記関心領域外のデータが実質的に０となるように境界処理を行う算出手段と、前記算出された差分データを基に差分画像を再構成する差分画像再構成手段と、前記再構成された差分画像と前記事前画像とを加算し前記断層像を作成する画像作成手段と、を備えたことを特徴とする。
また、前記画像作成手段は、前記差分画像再構成手段によって再構成された差分画像と前記事前画像又は前記直前投影データから作成した直前画像とを加算し、前記断層像を作成してもよい。
【０００７】
本発明によれば、設定手段が被検体の関心領域を設定し、制限手段は設定手段によって設定された関心領域のみをスキャンするように連続回転中にＸ線の照射範囲を制限する。記憶手段は制限手段によるＸ線の照射範囲の制限を受けない事前投影データを連続回転の前に取り込んで記憶し、事前画像再構成手段が取り込まれた投影データから事前画像を再構成する。境界処理手段は連続回転中に取り込んだ最新投影データと事前投影データ又は直前に取り込んだ直前投影データとの差分データを算出し、差分データのうち関心領域外のデータが０となるように境界処理を行う。差分画像再構成手段は境界処理手段によって境界処理が行われた差分データを基に差分画像を再構成し、最新画像作成手段が差分画像と事前画像又は直前画像とを加算し最新画像を作成する。このように、差分データのうち関心領域外のデータが０となるように境界処理を行い、境界部に段差のない差分データを基に差分画像を再構成することによって、境界部にアーチファクトのない差分画像を得ることができる。この境界部にアーチファクトのない差分画像と事前画像又は直前画像とを加算し最新画像を作成することによって、境界部にアーチファクトのない最新画像を得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るＸ線ＣＴ装置の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は本発明に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。同図に示すように、このＸ線ＣＴ装置４００は、主として表示装置４０６、装置全体を統括するホストコンピュータ４０１、Ｘ線管、Ｘ線検出器などを搭載し、スリップリングによって連続スキャンが可能なスキャナー４０２、画像の前処理や画像再構成処理あるいは各種解析処理を担当する画像処理装置４０３、Ｘ線源に高電圧を供給する高電圧発生装置４０４、及び被検者を載せる患者テーブル４０５等から構成されている。尚、図示していないが、ホストコンピュータ４０１は、キーボード、マウス、トラッキングボール等を備えている。
【０００９】
図２は上記スキャナー４０２の詳細を示す図であり、スキャナー４０２のガントリカバー内には、Ｘ線管２００とＸ線検出器２５０とが１８０度対向した位置関係で配置されている。このＸ線管２００から発生したＸ線は、Ｘ線補償装置に内蔵されたＸ線補償物を通過して、被検体計測時の検出器入射Ｘ線量がほぼ一定値になるＸ線強度分布に校正される。このＸ線は、さらにＸ線補償装置の下部に配置されたＸ線を遮る金属体から構成されたチャンネルコリメータ２１０によりビーム幅が制限されたＸ線となって照射される。
【００１０】
上記Ｘ線は、患者テーブル４０５に寝ている被検体Ｂを通過し、Ｘ線管２００と対向した位置関係にある複数の検出チャンネルを有したＸ線検出器２５０に入射される。尚、チャンネルコリメータ２１０により、チャンネル方向のＸ線照射範囲を予め設定した関心領域Ａに限定できるようになっている。
Ｘ線検出器２５０に入射したＸ線は電気信号に変換され、計測回路１０６で増幅されたのち投影データとして画像処置装置４０３に取り込まれる。
【００１１】
画像処理装置４０３は、投影データメモリ、前処理演算器、ファンビーム−平行ビーム変換手段、逆投影演算器等を有し、スキャン計測によって入力した投影データから公知の画像再構成手法によって断層像を再構成する。再構成された断層像は、前記表示装置４０６に表示される。
連続回転スキャン中には投影角度にかかわらず関心領域Ａには必ずＸ線が照射されているが、関心領域Ａ外には極力Ｘ線が照射されないように制限される。
【００１２】
前記チャンネルコリメータ２１０はコントローラ２１１によって制御され、駆動装置２１６によって駆動される。
図３は、Ｘ線ＣＴ装置４００におけるスキャンの手順を示すフローチャートである。ＣＴ透視撮影の場合で、ＣＴ画像を見ながらbiopsyなど穿刺を行うものである。
【００１３】
先ず、穿刺スライスを決定するために徐々に前に進みながら螺旋スキャンを行い（ステップＳ１０）、標的組織周辺の領域を撮影し断層像を得る。
得られた断層像から挿入位置や穿刺経路を考慮して穿刺スライスを決定する（ステップＳ２０）。
次に、決定したスライス位置に標的組織が含まれているかどうかの確認のために断面確認スキャンを行う（ステップＳ３０）。この断面確認スキャンでは関心領域を限定せず全領域にＸ線を照射する。
【００１４】
断面確認スキャンが終了したら、得られた断層像上でトラックボールやマウスなどのポインティングデバイスで関心領域を設定する（ステップＳ４０）。
関心領域を設定したらＣＴ透視撮影を行う（ステップＳ５０）。ＣＴ透視撮影が開始すると、設定した関心領域の外側のＸ線を遮蔽するようにチャンネルコリメータ２１０制御が開始され、コリメータの動作が安定するまでの間、数周の予備回転が実施され、動作が安定したところで撮影可能となる。Ｘ線照射が開始されると関心領域外の被曝線量を大幅に抑制したスキャンが実施される。
【００１５】
ＣＴ透視撮影を終了するかを判断し（ステップＳ６０）、終了しない場合はステップＳ５０に戻りＣＴ透視撮影を続け、終了する場合にはスキャンを終了する。
図４は、本発明のＸ線ＣＴ装置の画像処理方法の原理を説明する説明図である。
【００１６】
図４（ａ）は関心領域を限定せずに撮影する断面確認スキャンで得られる完全な投影データを示し、図４（ｄ）はこの投影データから再構成される画像を示す。
図４（ｂ）は関心領域を限定するＣＴ透視撮影で得られる投影データを示し、図４（ａ）の断面確認スキャン時から変化している。この投影データの強度は、関心領域内にＸ線を絞るため関心領域外で大幅に増強し、境界部で段差が生じる。
【００１７】
図４（ｃ）は、図４（ｂ）の投影データと図４（ａ）の投影データとの差分データを示す。この差分データは、関心領域内では０であり変化分のみのデータを有し、境界部で急激な段差を有する。
図４（ｃ）の差分データのうち予め定められた関心領域外のデータは図４（ｇ）に示すように０になるように境界処理が行われ、更にしきい値処理やフィルタ処理を施してもよい。図４（ｇ）の差分データは境界部の段差が除去され、変化分のみのデータのみを有する。この差分データを再構成することによって図４（ｆ）に示す変化分の差分画像が得られる。このように、境界部に段差のない差分データを基に再構成することによって、境界部にアーチファクトのない差分画像を得ることができる。
【００１８】
図４（ｆ）の差分画像と図４（ｄ）の断面確認スキャンでの画像とを加算することによって、図４（ｅ）に示す最新の画像をリアルタイムで得ることができる。このように、境界部にアーチファクトのない差分画像と関心領域を限定しない画像とを加算することによって、境界部にアーチファクトのないＣＴ透視撮影の画像を得ることができる。
【００１９】
図５は、前記画像処理の手順を示すフローチャートである。
前記画像処理装置４０３は、先ず、関心領域を限定してのスキャンかを判断し（ステップＳ１００）、断面確認スキャンでは関心領域が限定されていないので、画像メモリＩ１をゼロクリアし（ステップＳ１１０）、投影データをデータメモリＲＯに格納する（ステップＳ１２０）。この投影データから画像を一般的な手順で再構成し（ステップＳ１３０）、再構成された画像を画像メモリＩ０に格納する（ステップＳ１４０）。
【００２０】
画像メモリＩ０に格納された画像と画像メモリＩ１に格納された画像とを加算し、加算された画像を画像メモリＩ１に格納する（ステップＳ１５０）。この場合、画像メモリＩ１はステップＳ１１０でゼロクリアされているので、画像メモリＩ０に格納された再構成画像をメモリＩ１に格納する。
画像メモリＩ１に格納された再構成画像を表示装置４０６に表示する（ステップＳ１６０）。
【００２１】
画像処理を終了するかを判断し（ステップＳ１７０）、終了しない場合ステップＳ１００に戻る。関心領域限定スキャンでは、関心領域を限定して得られた投影データをデータメモリＲ１に一旦格納する（ステップＳ１８０）。
データメモリＲ１に格納された投影データとステップＳ１２０でデータメモリＲＯに格納された投影データとの差分データがデータメモリＲ２に格納される（ステップＳ１９０）。
【００２２】
データメモリＲ２に格納された差分データに境界処理を施し（ステップＳ２００）、その差分データから差分画像を再構成する（ステップＳ２１０）。再構成された差分画像を画像メモリＩ１に格納する（ステップＳ２２０）。
画像メモリＩ０に格納された断面確認スキャンでの画像と画像メモリＩ１に格納された差分画像とを加算し、加算して得られた最新の画像を画像メモリＩ１に格納する（ステップＳ１５０）。画像メモリＩ１に格納された最新の画像を表示装置に表示する（ステップＳ１６０）。
【００２３】
画像処理を終了するかを判断し（ステップＳ１７０）、更に画像処理を行う場合、再びステップＳ１７０に戻り前述の手順を繰り返す。
これ以上画像処理を行わない場合、終了する。
しかし、場合によってはＸ線の強度変動などの理由によりＸ線照射領域内でも差分データに段差が生じる場合がある。そのような場合は、低周波数成分を抽出して補正するようにする。また、チャンネルコリメータ使用時、リファレンスチャンネルがカバーされてしまうので、プリスキャン時のリファレンスチャンネルのデータの平均値を用いるか、予め各撮影条件における補正値をテーブル化しておくなどして最適な補正を行う。
【００２４】
図６は、画像処理の他の手順を示すフローチャートである。
先ず、断面確認スキャンで関心領域を限定しない全領域計測を行い（ステップＳ３００）、投影データをデータメモリＲＯに記憶する（ステップＳ３１０）。この投影データから画像を一般的な手順で再構成し（ステップＳ３２０）、再構成された画像を画像メモリＩ０に記憶する（ステップＳ３３０）。
【００２５】
全領域計測の画像を記憶したら、領域を限定してＣＴ透視撮影を開始する（ステップＳ３４０）。投影データをデータメモリＲ１に一旦記憶する（ステップＳ３５０）。
データメモリＲ１に格納された投影データとステップＳ３１０でデータメモリＲＯに記憶された投影データとの差分データがデータメモリＲ２に記憶される（ステップＳ３６０）。データメモリＲ１に記憶された投影データをデータメモリＲ０に記憶する（ステップＳ３７０）。
【００２６】
データメモリＲ２に記憶された差分データに境界処理を施し（ステップＳ３８０）、その差分データから差分画像を再構成する（ステップＳ３９０）。再構成された差分画像を画像メモリＩ１に格納する（ステップＳ４００）。
画像メモリＩ０に格納された断面確認スキャンでの画像と画像メモリＩ１に格納された差分画像とを加算し、加算して得られた最新の画像を画像メモリＩ０に格納する（ステップＳ４１０）。画像メモリＩ０に格納された最新の画像を表示装置に表示する（ステップＳ４２０）。
【００２７】
画像処理を終了するかを判断し（ステップＳ４３０）、更に画像処理を行う場合、再びステップＳ３４０に戻り前述の手順を繰り返す。この処理方法では差分データを求める際に最新のデータと直前のデータとの差分をとることによって、図３（ｈ）に示すような断差が生じにくくなる。
これ以上画像処理を行わない場合、終了する。
【００２８】
尚、本発明はスキャン方法によらず、螺旋スキャン等にも応用可能である。また、再構成処理は１回転分のデータ毎に処理しないで一部、例えば６０度の角度範囲のみを処理してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るＸ線ＣＴ装置によれば、差分データのうち関心領域外のデータが０となるように境界処理を行い、境界部に段差のない差分データを基に差分画像を再構成することによって、境界部にアーチファクトのない差分画像を得ることができる。この境界部にアーチファクトのない差分画像と事前画像又は直前画像とを加算し最新画像を作成することによって、境界部にアーチファクトのない最新画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図
【図２】図１に示したスキャナーの詳細を示す図
【図３】Ｘ線ＣＴ装置におけるスキャンの手順を示すフローチャート
【図４】本発明のＸ線ＣＴ装置の画像処理方法の原理を説明する説明図
【図５】画像処理の手順を示すフローチャート
【図６】画像処理の他の手順を示すフローチャート
【符号の説明】
２００…Ｘ線管
２１０…チャンネルコリメータ
２５０…Ｘ線検出器
４００…Ｘ線ＣＴ装置
４０２…スキャナー
４０３…画像処理装置
Ａ…関心領域
Ｂ…被検体

Claims

Ｘ線源を被検体を中心にして連続回転させるとともに該Ｘ線源からＸ線を照射し、被検体を挟んで前記Ｘ線源と対向配置されたＸ線検出器によって被検体の透過Ｘ線を示す投影データを取り込み、該投影データに基づいて前記被検体の断層像を再構成し、該再構成された断層像を表示するＸ線ＣＴ装置において、
前記表示された断層像のうちの被検体の関心領域を設定する設定手段と、
前記設定手段によって設定された関心領域のみにＸ線を照射されるように連続回転中にＸ線の照射範囲を制限する制限手段と、
前記制限手段によってＸ線の照射範囲が制限されない前記被検体の透過Ｘ線を示す事前投影データを前記連続回転の前に取り込んで記憶する記憶手段と、
前記記憶手段によって取り込まれ記憶された事前投影データから事前画像を再構成する事前画像再構成手段と、
連続回転中に取り込む前記関心領域のみの新投影データと前記事前投影データ又は前記新投影データの直前に取り込んだ直前投影データとの差分データを算出し、前記差分データのうち前記関心領域外のデータが実質的に０となるように境界処理を行う算出手段と、
前記算出された差分データを基に差分画像を再構成する差分画像再構成手段と、
前記再構成された差分画像と前記事前画像とを加算し前記断層像を作成する画像作成手段と、
を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記画像作成手段は、前記差分画像再構成手段によって再構成された差分画像と前記事前画像又は前記直前投影データから作成した直前画像とを加算し、前記断層像を作成することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。