JP4417464B2

JP4417464B2 - 画像表示装置及びｘ線コンピュータ断層撮影装置

Info

Publication number: JP4417464B2
Application number: JP06711999A
Authority: JP
Inventors: 尚史渡邉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2019-03-12
Also published as: JP2000262517A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＸ線コンピュータ断層装置に好適な画像表示装置に関し、特に被検体の複数枚の断層像を切り替えて表示する画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＸ線コンピュータ断層撮影装置のような医用画像診断装置により得られ互いにスライス位置が異なる複数枚の断層画像のなかから１枚の画像を表示する場合において、あるスライス位置の画像から関心スライス位置の画像に表示を切り替えるための操作手段の従来例としては、スライス位置に対応して設けられた複数のボタンのなかから対応するボタンを選んで押下するというものであった。
【０００３】
かかる従来例は、ボタン操作が間欠的であれば問題は無い。しかしながら、例えばボタンの配列方向に沿って順番に、かつ滑らかにボタンを押下するような連続的な操作に関しては操作性が低下し、操作に熟練を要することとなる。また、スライス位置に１対１で対応してボタンを配列する構成は、ある意味固定的であるとも言え、このことは高度な表示切替を実現するための機能拡張を行う上で足枷となり得る。
【０００４】
例えばＸ線コンピュータ断層撮影装置を利用するＣＴ透視では、ほぼリアルタイムでの画像表示を実施するという観点から、画像の表示切替に関し操作者たる医師のために操作性を向上するとともに、高度な表示切替を実現することで診断能を向上することが不可欠である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、互いに位置が異なる複数枚の断層画像のうちの少なくとも１枚を表示する際の表示切替に係る操作性を向上でき、離散的な位置間隔で隣り合う断層画像の中間画像を表示することで画像の連続性を把握できるようにし、これにより診断能を向上できる画像表示装置及びＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために本発明は次のように構成されている。
【００１０】
本発明のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、スライス方向に直交し且つ互いに位置が異なる被検体の断層画像をほぼリアルタイムに再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、前記スライス方向に沿って複数の検出素子列が配列され、前記被検体を透過した透過Ｘ線に応じた電気信号を出力するマルチスライス検出器と、前記電気信号に基づいて前記断層画像を再構成する再構成手段と、操作者が操作した操作量を反映する操作信号を出力する操作手段と、前記操作信号が示す操作量に応じた位置の前記断層画像が表示されるように前記断層画像の表示を切り替える表示切替手段と、を具備し、前記操作手段は、前記操作量を反映する操作信号に加え、前記操作者が前記操作手段を操作した際の操作速度を反映する操作信号をさらに出力し、前記表示切替手段は、前記操作信号が第１の操作速度を示す場合は前記スライス方向の第１の位置間隔で前記断層画像の表示を切り替え、前記操作信号が第２の操作速度を示す場合は前記スライス方向の第２の位置間隔で前記断層画像の表示を切り替えることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施形態に係るマルチスライスＣＴ透視を行うＸ線コンピュータ断層撮影装置（「マルチスライスＣＴ透視装置」と略称する）の外観を示す図、図２はこの装置の概略構成を示すブロック図である。図１及び図２に示す本実施形態のマルチスライスＣＴ透視装置は、例えばＲ−Ｒ方式を採用したものであり、ガントリ１、寝台２、制御キャビネット３、入力器６、電源４、ディスプレイ５，７、および高電圧コントローラ３１、架台コントローラ３３，および寝台コントローラ３２等からなる各種コントローラを備える。図１に示すように、寝台２の長手方向をスライス方向（または回転軸方向）Ｚと定義し、これに直交する２方向をチャンネル方向ＸおよびＸ線ビーム曝射方向Ｙと定義する。
【００１５】
寝台２はスライス方向Ｚに沿ってスライド可能な天板２ａを備えており、天板２ａの上面には被検体Ｐが載置される。この天板２ａはサーボモータに代表される寝台駆動装置２ｂにより駆動され、ガントリ１の診断用開口部に進退可能に挿入される。この寝台駆動装置２ｂは寝台コントローラ３２から駆動信号の供給を受けて駆動制御される。また寝台２は、天板２ａのＺ方向の位置を検出するエンコーダなどの位置検出器（図示せず）を備えており、この位置検出器はその検出信号を寝台制御用の信号として寝台コントローラ３２に出力する。
【００１６】
ガントリ１は、その内部に略円筒状の回転フレームを有する。回転フレームの内側に上述の診断用開口部が位置する。回転フレームには、図２に示すように診断用開口部に挿入された被検体を挟んで互いに対向するようにＸ線管１０及びマルチスライス検出器１１が設けられる。また、回転フレームの所定位置には、高電圧発生器２１、プリコリメータ２２、プリコリメータコントローラ２２１、データ収集装置（ＤＡＳ）２４、および架台駆動装置２５が設けられる。
【００１７】
プリコリメータ２２は、スライス方向の可変開口を有し、Ｘ線管１０から発生するＸ線のスライス方向ビーム幅を制御する手段であり、この可変開口の幅はプリコリメータコントローラ２２１によって制御されるものとなっている。
【００１８】
例えば回転陽極Ｘ線管の構造を有するＸ線管１０では、高電圧発生器２１からフィラメントへの通電により同フィラメントが加熱されるとともに熱電子がターゲットに向かって放出される。この熱電子はターゲット面に衝突し、いわゆる実効焦点を形成し、この実効焦点からＸ線ビーム（ファンビーム）が曝射される。
【００１９】
高電圧発生器２１には、低圧スリップリング２６を介して電源装置４から低電圧が供給されるとともに、光信号伝送システム２７を介して高電圧コントローラ３１からＸ線曝射の制御信号が与えられる。高電圧発生器２１は、供給された低電圧から高電圧を発生するとともに、この高電圧から制御信号に応じたパルス状の管電圧を生成し、これをＸ線管１０に供給する。
【００２０】
マルチスライス検出器１１は、図３に示すように、複数の検出チャンネルからなる検出素子列１１１がスライス方向に沿って複数列（本実施形態では６列）配列されてなる２次元検出器を構成する。
【００２１】
Ｘ線管１０およびマルチスライス検出器１１は、診断用開口部のほぼ中心を通る回転中心軸を挟んで対向配置されており、回転フレームの回転に伴い、対向状態を保ったまま該中心軸の周囲を回転する。マルチスライス検出器１１の各々の検出チャネルは例えばシンチレータおよびフォトダイオードからなる個体検出器構造を有する。シンチレータは入射した透過Ｘ線をその強度を反映する微弱な電流信号に変換する。このマルチスライス検出器１１により検出された電流信号はＤＡＳ２４に送られる。
【００２２】
ＤＡＳ２４は、マルチスライス検出器１１から送られてきた微弱電流信号を増幅してＡ／Ｄ変換し、これを収集データとしてデータ伝送部２８に送る。
【００２３】
データ伝送部２８はガントリ１内の回転側と固定側との間の信号伝送を担う部分であり、例えば回転側と固定側とが非接触で信号伝送を行う光伝送システムが採用される。
【００２４】
制御キャビネット３は、入力器６、メインコントローラ３０、補正ユニット３４、再構成ユニット３６、画像メモリ３８、データ保存ユニット３５、表示プロセッサ３７、およびディスプレイ７を備えて成る。
【００２５】
補正ユニット３４は、メインコントローラ３０からの処理指令に従って、ＤＡＳ２４から送られてきたデジタルの収集データに各種の補正処理を施すユニットである。補正処理がなされた収集データは、メインコントローラ３０からの書き込み指令によってデータ保存ユニット３５に一時的に保存される。この保存データは、メインコントローラ３０からの所望タイミングでの読み出し指令によりデータ保存ユニット３５から読み出され、再構成ユニット３６に転送される。
【００２６】
再構成ユニット３６は、メインコントローラ３０の管理下において、再構成用の収集データが転送されてきた段階で、所定の画像再構成手法（例えばコンボルーションバックプロジェクション法）に基づくスライス毎の画像再構成処理を行い、これによりスライス毎の断層像を生成する。特に本実施形態では被検体のアキシャル断層像を生成することとする。本実施形態の装置はマルチスライスＣＴ透視を実施する構成である。このため再構成ユニット３６は、スキャンに要する時間よりも短い時間で関心スライス及び非関心スライス画像を含む複数枚（必ずしも検出器列の数とは対応しない）の断層像をほぼリアルタイムで再構成し、ディスプレイ５に表示できるように構成されている。これら複数枚の断層像は同一軸方向すなわちスライス方向Ｚに直交し且つ互いにスライス位置が異なる。図４はマルチスライス検出器の検出器素子列と再構成画像との対応を示す図である。マルチスライス検出器１１の１番目から６番目の検出器素子列のそれぞれに対応して断層像（再構成画像）Ｉ１〜Ｉ６が得られる。断層像Ｉ１〜Ｉ６はスライス方向Ｚに直交し且つ互いにスライス位置が異なる。
【００２７】
また、再構成ユニット３６は、既に再構成した複数枚の断層像Ｉ１〜Ｉ６を利用し、スライス位置が隣り合う２枚の画像から１枚の補間画像を生成し、これにより計５枚の補間画像Ｉ１２，Ｉ２３，Ｉ３４，Ｉ４５，Ｉ５６を得るように構成されている。なお、スライス位置が隣り合う３枚以上の画像から１枚の補間画像を生成するように構成しても良い。この場合、処理が重くなるが高精度の補間画像を生成できるようになる。
【００２８】
再構成ユニット３６により生成された断層像の画像データは画像メモリ３８にて一時的に記憶保持される。この画像データはメインコントローラ３０からの制御により画像メモリ３８から必要に応じて読み出されてデータ保存ユニット３５に保存される一方、表示プロセッサ３７に送出される。表示プロセッサ３７は断層像の画像データに対し例えばカラー化処理、アノテーション情報及びスキャン情報の重畳処理など種々の処理を施し、複数枚の断層像のうちの少なくとも１枚に係る画像データをディスプレイ５に供給する。ディスプレイ５は送られてきた画像データをＤ／Ａ変換し、該データに基づく断層像を表示する。
【００２９】
入力器６は、スキャン条件（使用する検出器の検出素子列の数及びその位置、スキャン部位及び位置、スライス厚、Ｘ線管電圧及び電流、被検体をスキャンする方向を含む）、画像表示条件などの様々な条件をディスプレイ７の表示に基づいて入力するための手段である。また、この入力器６は本発明の特徴点に係る次のような構成を有する。
【００３０】
図５は入力器６の構成を説明するための図である。
【００３１】
入力器６は、術者により手動操作される回転ダイヤル６１を備えている。入力器６は、回転ダイヤル６１が術者により手動操作されると、その回転操作量及び回転操作速度を反映するダイヤル操作信号を生成し、表示プロセッサ３７に対して出力する。なお、回転ダイヤル６１の代わりにレバーを用いても良く、その場合、レバーの移動速度が回転操作速度に相当する。
【００３２】
表示プロセッサ３７は、上記ダイヤル操作信号に基づき回転ダイヤル６１の回転操作量を判断し、その量に応じた位置の断層像を関心画像としてディスプレイ５に表示させる。さらにこの表示プロセッサ３７は、ダイヤル操作信号に基づいて回転ダイヤル６１の操作速度を判断して関心画像の表示切替を行う。
【００３３】
すなわち、回転ダイヤル６１がゆっくり操作された場合は回転ダイヤル６１の回転操作に伴って、図６に示す狭いスライス間隔で断層像の表示を切り替える。一方、回転ダイヤル６１がはやく操作された場合は図６に示す広いスライス間隔で断層像の表示を切り替える。以上のような画像表示切替をより具体的に説明する。
【００３４】
例えば、画像Ｉ１が表示されている状態で回転ダイヤル６１を所定の方向にゆっくりと一定量だけ回転させると画像Ｉ２が表示される。さらに、回転ダイヤル６１を同じ方向に同量づつゆっくりと回転させ続けると、画像Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６．．．という具合に表示が切り替わる。なお、回転ダイヤル６１を逆方向に回転させると上記と逆の順序で画像が切り替わる。
【００３５】
一方、画像Ｉ１が表示されている状態で回転ダイヤル６１を上記と同じ量だけ速く回転させると、画像Ｉ３が表示されることになる。さらに、回転ダイヤル６１を同じ方向に同量づつ速く回転させると、画像Ｉ５が表示されることになる。
【００３６】
なお、ディスプレイ５は切替られた関心画像のみを表示しても良いし、切替られた関心画像を拡大して非関心画像とともに表示しても良い。
【００３７】
図７は、補間画像表示を伴う際の表示切替を示す図、図８は補間画像の作成例を示す図である。
【００３８】
補間画像の表示を伴う場合であって、かつ回転ダイヤル６１が術者によりゆっくり操作された場合は、回転ダイヤル６１の回転操作に伴って、図７に示す狭いスライス間隔で断層像の表示を切り替える。このとき切り替えられる画像は補間画像を含む。上述したように、再構成ユニット３６は、スライス位置が隣り合う２枚の画像から１枚の補間画像を生成する。図８に示すように、既に再構成された画像Ａ、Ｂの中間の画像として補間画像（Ａ＋Ｂ）／２を生成する。
【００３９】
一方、回転ダイヤル６１がはやく操作された場合は図７に示す広いスライス間隔で断層像の表示を切り替える。この場合は補間画像の表示は行われない。このような画像表示切替をより具体的に説明する。
【００４０】
例えば、再構成画像Ｉ１が表示されている状態で回転ダイヤル６１を所定の方向にゆっくりと一定量だけ回転させると補間画像Ｉ１２が表示される。さらに、回転ダイヤル６１を同じ方向に同量づつゆっくりと回転させ続けると、再構成画像Ｉ２，補間画像Ｉ２３，再構成画像Ｉ３，補間画像Ｉ３４，．．．という具合に表示が切り替わる。なお、回転ダイヤル６１を逆方向に回転させると上記と逆の順序で画像が切り替わる。
【００４１】
一方、再構成画像Ｉ１が表示されている状態で回転ダイヤル６１を上記と同じ量だけ速く回転させると、画像Ｉ３が表示されることになる。さらに、回転ダイヤル６１を同じ方向に同量づつ速く回転させると、画像Ｉ５が表示されることになる。
【００４２】
以上のように画像表示切替に特徴的な構成を有する本実施形態の動作を説明する。特にここでは、マルチスライスＣＴ透視を適用していわゆる穿刺等の生検を実施する際の画像表示切替に係る動作について説明する。また、ここでの画像表示は図７にて説明した補間画像の表示を含むものとする。
【００４３】
穿刺の術者（操作者）はガントリ１の近傍に立ってディスプレイ５の表示画像を観察しながら作業を行う。図９は、Ｘ線管から被検体に向けて曝射されたＸ線がマルチスライス検出器に入射する様子を横から見た図である。同図において、Ｎは被検体Ｐに経皮的に挿入された生検針（ニードル）を示し、Ｓは検査対象である生体組織（例えば腫瘍）を示している。
【００４４】
Ｘ線管１０から発生したＸ線１００は、プリコリメータ２２によりそのスライス方向のビーム幅が調整された後、被検体Ｐを透過してマルチスライス検出器１１の第１〜第６の検出素子列にＸ線が入射する。
【００４５】
各々の検出素子列からの検出データは、ＤＡＳ２４、補正ユニット３４等を経由して再構成ユニット３６に送られる。再構成ユニット３６は、送られてきたデータ基づいてマルチスライス検出器１１の検出素子列の各々に対応するスライス１〜６の断層像Ｉ１〜Ｉ６をほぼリアルタイムで再構成する。また、再構成ユニット３６は断層像Ｉ１〜Ｉ６を利用し、スライス位置が隣り合う２枚の画像から１枚の補間画像を生成し、これにより計５枚の補間画像Ｉ１２，Ｉ２３，Ｉ３４，Ｉ４５，Ｉ５６が得られる。再構成ユニット３６において得られた各々の画像の画像データは、画像メモリ３８にて一時的に記憶保持される。また、これらの画像は表示プロセッサ３７を介してディスプレイ５に供給され、リアルタイムで表示される。
【００４６】
術者は、ディスプレイ５の表示に基づいて生検針（ニードル）Ｎの挿入状態を把握し、生体組織Ｓまで到達させて手技を実施する。
【００４７】
ここで、生検針Ｎの挿入先端部分を把握すべく、生検針Ｎの先端部分が描画されている断層像を表示の切替によって探し出す場合、術者は回転ダイヤル６１をゆっくりと回転操作する。そうすると、図８を参照して説明したように表示画像がＩ１，Ｉ１２，Ｉ２，Ｉ２３という具合に狭いスライス間隔で切り替わる。これにより術者は生検針Ｎの先端部分が描画されている断層像を詳細に探し出すことができる。
【００４８】
一方、断層像Ｉ１（スライス位置１）を表示している状態で、生体組織Ｓが描画されている断層像に切り替える場合、術者は回転ダイヤル６１をはやく回転操作する。そうすると、図８を参照して説明したように表示画像をＩ１からＩ３へ速やかに（ダイレクトに）切り替えることができる。
【００４９】
このような本実施形態によれば、回転ダイヤル６１の操作によりＸ線ＣＴ透視を行いつつ、あたかも天板２ａを自在に移動させているような高度な表示切替を実現でき、マルチスライスＣＴ透視を利用する手技における装置の操作性を極めて向上できる。また、離散的な位置間隔で隣り合う断層画像の中間の画像として補間画像を表示することで画像の連続性を容易に把握でき、このことは診断能の向上に寄与する。
【００５０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず種々変形して実施可能である。例えば本発明は上述したようなマルチスライスＣＴ透視装置のみに限定されず、他のＣＴ装置やＣＴ装置以外の他の医用画像診断装置として実施することもできる。この場合、これらの装置が複数のスライス画像を収集し、その少なくとも１枚をスライス位置を切り替えて表示する際に本発明を実施する。また、これらの医用画像診断装置に接続される別体の画像表示装置として本発明を実施しても良いことは言うまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、互いに位置が異なる複数枚の断層画像のうちの少なくとも１枚を表示する際の表示切替に係る操作性を向上でき、離散的な位置間隔で隣り合う断層画像の中間画像を表示することで画像の連続性を把握できるようにし、これにより診断能を向上できる画像表示装置及びＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るマルチスライスＣＴ透視を行うＸ線コンピュータ断層撮影装置（マルチスライスＣＴ透視装置）の外観を示す図
【図２】マルチスライスＣＴ透視装置の概略構成を示すブロック図
【図３】マルチスライス検出器の構成を示す図
【図４】マルチスライス検出器の検出器素子列と再構成画像との対応を示す図
【図５】入力器の構成を説明するための図
【図６】本発明に係る画像表示切替の一例を説明するための図
【図７】本発明に係る画像表示切替の他の例を説明するための図
【図８】補間画像の作成例を示す図
【図９】マルチスライスＣＴ透視を適用した生検を実施する際の画像表示切替に係る動作を説明するための図
【符号の説明】
１…ガントリ
２…寝台
３…制御キャビネット
４…電源
５，７…ディスプレイ
６…入力器

Claims

スライス方向に直交し且つ互いに位置が異なる被検体の断層画像をほぼリアルタイムに再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
前記スライス方向に沿って複数の検出素子列が配列され、前記被検体を透過した透過Ｘ線に応じた電気信号を出力するマルチスライス検出器と、
前記電気信号に基づいて前記断層画像を再構成する再構成手段と、
操作者が操作した操作量を反映する操作信号を出力する操作手段と、
前記操作信号が示す操作量に応じた位置の前記断層画像が表示されるように前記断層画像の表示を切り替える表示切替手段と、を具備し、
前記操作手段は、前記操作量を反映する操作信号に加え、前記操作者が前記操作手段を操作した際の操作速度を反映する操作信号をさらに出力し、
前記表示切替手段は、前記操作信号が第１の操作速度を示す場合は前記スライス方向の第１の位置間隔で前記断層画像の表示を切り替え、前記操作信号が第２の操作速度を示す場合は前記スライス方向の第２の位置間隔で前記断層画像の表示を切り替えることを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
前記第１、第２の位置間隔のいずれか一方の位置間隔に対応する断層画像は、隣接する少なくとも２枚の断層画像の補間画像を含み、当該位置間隔は他方の位置間隔よりも短いことを特徴とする請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
前記操作手段は少なくとも回転ダイヤルを含み、前記操作速度は当該回転ダイヤルの回転操作速度であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
前記被検体へのＸ線の曝射を含むスキャン中に、前記表示切替手段が前記断層画像の表示を切り替えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
前記再構成手段は、スキャンに要する時間よりも短い時間で前記被検体の断層画像を再構成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。