JP4557252B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

X線を照射して被検体の診断画像を得るX線CT装置において、過去の透視像データをもとにこれから取得する透視像データに応じたX線を照射を計画する技術に関する。

X線CT装置において、被検体の周りからX線を照射し該被検体を透過したX線像を検出して断層像を撮影する(以下、スキャンと呼ぶ)場合、予め、被検体の内部位置、形状が確認可能な透視像を撮影し、この透視像を見ながらスキャンの撮影範囲を決めるのが一般的である。このような透視像を通称スキャノグラム像と呼ぶ。
また、このスキャノグラム像を見ながらスキャンの撮影範囲を決めることをスキャン計画と呼ぶ。

スキャノグラム像はX線発生源の位置を固定して、必要な体軸方向の距離分、X線を照射しながら被検体搬送用のテーブルを移動して得られる透視像である。
従って、X線発生源を上部においてスキャノグラム像を撮影すれば、被検体のテーブル移動方向(Z軸方向)に伸長した透過画像となる。

1つのスキャノグラム像は被検体の一方向から見た画像であり、より正確な位置決めを行いたい場合はX線発生源の位置を変えて別の角度からの透視像を得る。
それら複数のスキャノグラム像をもとにスキャン計画を行う。
具体的には、特許文献1に記載のように、X線発生源を被検体の上下方向(X線発生源が12時の位置を0°とすると、0°または180°の位置)に固定して得たスキャノグラム像と、X線発生源を被検体の左右方向(X線発生源が90°または270°の位置)に固定して得たスキャノグラム像により、それぞれ被検体の左右方向および上下方向の位置決めを行う。
特開平11-104121号公報

スキャノグラム像は、被検体の診断上、直接使用可能な画像ではない。
このため、X線の被曝という観点から省略できるのであればそれが望ましいものである。
しかし、一方で、スキャン位置をより正確に決めるためのスキャノグラム撮影は、被検体を診断画像を確実に得る上で間接的に重要である。
そこで、これらの妥協点として、より少ない被曝でより正確なスキャンの位置決めが可能な方法を得ることを課題とした。

すなわち、本発明は、既に撮影したスキャノグラム像を利用して、異なるスキャノグラム像の撮影計画を可能とし、スキャン計画するために必要最小限の範囲のみX線を照射させた透視像(スキャノグラム像)を得ることが可能なX線CT装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為に、本発明のX線CT装置は、X線発生源と、これに対向して配置されるX線検出部と、被検体の周囲に前記X線発生源と前記X線検出部を配置して回転させる回転盤と、前記X線検出部で検出されたX線透過データを画像化する画像処理装置と、被検体を搭載して前記X線発生源と前記X線検出部の中間に被検体を送り出すテーブルと、前記回転盤を第一の回転角度に固定したまま、前記テーブルを送り出して被検体の体軸方向に沿って第一の透視像の取得を指示する第一透視像取得指示手段と、前記回転盤を第二の回転角度に固定したまま、前記テーブルを送り出して被検体の体軸方向に沿って第二の透視像を取得する範囲を、前記第一の透視像上で指示する第二透視像取得指示手段と、を備えた。

また、前記第二の透視像を取得する範囲は前記第一の透視像を取得した範囲よりも狭いことを特徴とする。
また、前記X線発生源にはX線の前記X線検出部方向への照射を遮断するX線遮蔽手段が備え付けられており、前記第一の透視像を取得した範囲と前記第二の透視像を取得する範囲が異なる範囲においては、前記X線遮蔽手段によってX線を遮蔽することを特徴とする。
また、前記第二の透視像を取得する範囲を前記第一の透視像を取得した範囲に対して相対的に設定されたデータテーブルを有し、前記データテーブルを読み取って前記第二の透視像撮影を制御する制御手段を備えた。

本発明により、既に撮影したスキャノグラム像を利用して、異なるスキャノグラム像の撮影計画を可能とし、スキャン計画するために必要最小限の範囲のみX線を照射させた透視像を得ることが可能なX線CT装置を提供することができる。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図1は本発明によるX線CT装置の実施例を示す構成図である。
図に示すように、本実施例に記載のX線CT装置は、被検体を撮影するための各種条件設定を行い、あるいはまた取得したデータをもとに画像を再構成を指示するための操作卓100と、操作卓100から入力された撮影条件に従い被検体にX線を照射し、被検体を透過したX線を検出し、データ収集するためのガントリ装置200と、操作卓100で指定した範囲を撮影するため被検体を搬送するテーブル300と、から構成されている。

操作卓100は、撮影条件設定及び画像観察などのためのグラフィカル・ユーザーインターフェースと、ガントリ200やテーブル300を制御するアプリケーションを動作させるためのCPU1, RAM2, 及びHD3から構成されるコンピューターと、ガントリ200から送信されるデータをもとに画像を再構成する画像処理部4と、再構成された画像を表示するためのCRT5と、各種条件設定や画像観察のための入力デバイスとなるキーボード6及びマウス7とからなる。

ガントリ200は、操作卓100とI/F 8aを介して接続される。
ガントリ200は、ガントリ200の各種制御機構とテーブル300とを制御するメインコントローラー9と、X線発生源10と、X線発生源10を制御するX線コントローラー11と、X線を遮蔽させるためのX線遮蔽機構部12と、X線遮蔽機構部12を制御するX線遮蔽コントローラー13と、X線発生源11から照射され被検体を透過したX線を検出するためのX線検出部14と、X線検出部14にて検出したX線をデータに変換するデータ収集部15とからなる。

このうちデータ収集部はI/F 8bにより操作卓100と接続され、収集されたデータは操作卓100へ送信される。X線発生源11とX線検出部14とは回転盤に搭載され、被検体の周囲を回転しながら撮影可能である。
テーブル300は、被検体を乗せ搬送するための天板16と、メインコントローラー9からの命令を受けて天板16の移動を制御するテーブルコントローラー17とからなる。

次に、本発明における操作の流れを図2を参照して説明する。
ここで、図2ではスキャンを行う前にスキャン計画用としてスキャノグラムAおよびスキャノグラムBを撮影する場合を例にしている。
なお、必要に応じてスキャノグラムCやスキャノグラムDなどを撮影することも可能である。それぞれのスキャノグラムの計画においては、それより先行して撮影したスキャノグラムを利用することが可能である。

図2において、ステップS401では、先ず、最初のスキャノグラム像を得るために管電圧，管電流，撮影範囲，透視像角度(X線発生源位置)などを設定する。
ここでは、最初のスキャノグラム像として、スキャノグラムAの撮影条件(管電圧，管電流，撮影範囲，透視像角度(X線発生源位置)など)を設定する。
そして、ステップS402では、この撮影条件に従い、スキャノグラムちを撮影する。
そして、ステップS403では、このスキャノグラムA像を図1に示した画像表示装置であるCRT5に表示する。

次に、上記にて表示されたスキャノグラム像をもとに、異なる角度の透視像として得たい位置、範囲を指定し撮影を開始する。
つまり、ステップS404では、このスキャノグラムA像を見ながらスキャノグラムBで透視像を取得したい範囲、すなわち、X線を被検体へ照射する範囲を設定する。
例えば、X線発生源が12時の位置(この位置をPAと称する)として、この位置でスキャノグラムA像を取得する。
その後、スキャノグラムA像を元に、X線発生源が3時の位置(この位置をLATと称する)として、この位置でスキャノグラムB像を取得することが考えられる。

これは、例えば肥満により、正面より側面の幅の方が大きい被検者の場合には、PAだけでなくLATも確認して、断層像撮影時の視野や関心領域(以下、ROIと略す)を決定する必要があるからである。
断層像撮影時の視野や関心領域を考慮しなければ、必要とされる領域が撮影しきれず再度撮影となったり、あるいは、画質を最適化できず撮り直しという問題が生ずるからである。
また、ROIが骨の近辺である場合は、ビームハードニングを補正した処理を選択する必要があるが、PAだけのスキャノグラムでは、判断が困難でLATの一部の情報が欲しいときがある。

また、前回のスキャノグラムでは十分な画質が得られなかった微小部位の断層像を撮影したい場合、その近辺のみを前回と同じX線発生源の角度で再度スキャノグラムを取得し、断層像位置の決定に用いることもある。これらの例でわかるように、スキャノグラムを同一X線発生源の角度から取り直したり、別の角度から取得したりするニーズが存在する。
このように、ステップS404では、必要最小限に追加したいスキャノグラムBの撮影位置を決定する。

次いで、ステップS405では、上記スキャノグラムBの取得目的にあわせて、スキャノグラムBの撮影条件(管電圧，管電流，撮影範囲，透視像角度(X線発生源位置)など)を設定する。
そして、ステップS406では、スキャノグラムBを撮影する。
なお、撮影中は被検体搬送用のテーブルも所定の速度で移動し続ける。
ここで、ステップS404で設定する被検体へのX線照射範囲は、図1のI/F 8aを通してメインコントローラー9に伝わる。

この図1のメインコントローラ9がX線遮蔽コントローラー13に命令を伝え、X線遮蔽コントローラー13が図1のX線遮蔽機構部12を制御した後、ステップS406でスキャノグラム像Bを得る。
検出部より得られたデータをデータ収集部にて取り込み画像演算部にてスキャノグラム像を作成する。 ここで、X線が遮蔽された部分はノイズ情報をそのまま表示するのではなく、ある出力以下のデータはCT値の最小値以下の固定した値で埋めるなど加工しスキャノグラム像として保存し、また画像表示部に表示する。必要であれば更に別の角度からのスキャノグラムを計画し撮影することも可能である。ここで得られた複数のスキャノグラム像をもとにスキャン計画を行う。

スキャノグラムBを撮影中、X線発生源はX線を照射し続ける。
このため、透視像として必要のない部分にはX線が被検体へ照射されないようにする。 つまり、必要のない部分へのX線を遮蔽するようにX線遮蔽機構部を動作させる。

ステップS407では、このスキャノグラムB像をスキャノグラムA像と同じく図1のCRT5に表示する。
ステップS408では、図1のCRT5に表示されているスキャノグラムA像とスキャノグラムB像を参照して、ROIの設定などのスキャン計画を行う。
ステップS409では、スキャン条件を設定する。
ステップS410では、スキャンを実行する。
ステップS411では、スキャン画像を図1のCRT5に表示する。

次に、ステップS404における、スキャノグラムA像を利用したスキャノグラムB像の計画方法、およびステップS408における、スキャノグラムA像とB像を利用したスキャン計画方法について、図3を参照して説明する。

図3中、参照番号501，503，505は、スキャノグラムA像を示す。参照番号502，504，506は、スキャノグラムB像を示す。参照番号507はスキャノグラムB像を取得するため、スキャノグラムA像上でX線を照射する範囲を示す。参照番号508は、スキャノグラムAとB像上のスキャン計画ラインを示す。なお、参照番号501から508までは、図1のCRT5上に表示される。
図3において、画面501はステップS403のスキャノグラムＡ像を図1のCRT5に表示した状態である。この段階では、スキャノグラムB像は画面502に表示されていない。

ステップS404では、図3の503のように、このスキャノグラムA像を利用してスキャノグラムBの計画を行う。
画面504にはスキャノグラム像は表示されないが、画面503上のスキャノグラムAの像上に、スキャノグラムBのX線照射範囲を決定する。
ステップS408において、画面505上のスキャノグラムA像及び画面506上のスキャノグラムB像を利用してスキャン計画を行う。

ここで、画面501と502にはスクロールバーを用意している。
これは、スキャノグラムを複数撮影した場合にスキャノグラム像をスクロールさせ、それら複数のスキャノグラム像をスキャノグラム計画およびスキャン計画に利用できるようにするためのものである。

以上、実施例1では被曝を最小限に留めるという観点からスキャノグラム像の撮影計画について記述した。
さらに、実際の臨床では出来る限り操作の手間を省くという点も重要となる。
この解決策の一つとしてプロトコル化が挙げられる。

図4は、図3のスキャノグラム撮影について、スキャノグラムプロトコルを作成したものである。
このスキャノグラムプロトコルは、例えば、スキャノグラムA像の撮影後、自動的に所定のスキャノグラムB像を撮影させるものである。

図4に示すようなプロトコルは、図1のHD3やRAM2にデータとして記録しておく。スキャノグラムAを開始すると、それに応じて自動的にCPU1がスキャノグラムBも取得する。
スキャノグラムAの後に定型的にスキャノグラムBの取得が必要な場合は、このような定型的なプロトコル処理が採用可能となり、操作の手間を削減可能となる。
プロトコルは、図4に示すように、X線管球と検出部の位置(PA, LAT)、管電圧(kV), 管電流(mA)およびスキャノグラム長(Length)などで指定する。

スキャノグラムBのスキャノグラム長(テーブル送り量)はスキャノグラムAと同一長となるよう自動的に設定する例を示す。スキャノグラム像のX線照射単位のパラメータをExposeと称することにする。

X線照射単位のパラメータExposeにつき詳述する。
例えば、図4では、X線照射単位のパラメータExpose の内容であるテーブル601は、3つの不連続な領域に対してX線照射できるように最大7つの領域に対してX線照射OFF/ONを設定している。
つまり、Area1はスキャノグラムの開始位置からスキャノグラム長で30％以上40％未満の領域である。テーブル601では、この領域のX線照射をOFFと指定する。また、Area2は、スキャノグラムの開始位置からスキャノグラム長で40％以上50％未満の領域であり、X線照射はONと指定される。テーブル601は、AreaのIDを示す列602と、スキャノグラムの開始位置からの位置を示す列603と、X線照射をするかしないか示す列604と、から構成される。

なお、スキャノグラムの開始位置からの位置を示す列603は、スキャノグラム長の実質的な長さに依存しなくても表現可能に、スキャノグラム開始位置からの比率(％)にて指定できるようになっている。
このようなスキャノグラムプロトコルを利用して、予めスキャノグラムB像でX線照射が必要と予想される領域を指定しておくことにより、図2のS404のスキャノグラムB像の計画時間を短縮することが可能である。
なお、必要な場合、スキャノグラムA像上のスキャノグラム計画ラインによりスキャノグラムB像のX線照射領域を調整できるようにしておくことも可能である。

図5を参照して、図4のプロトコルによって撮影されるスキャノグラムBの範囲を示す。
図5中、701はスキャノグラム開始位置を、702はスキャノグラム終了位置を、703はスキャノグラムBのX線照射範囲を、それぞれ示す。図4のテーブル601では、Area2，Area4，Area6においてはX線照射をONとし、他のAreaではOFFとしていた。

図5でも、スキャノグラム長の30％から40％のArea2と、スキャノグラム長の50％から60％のArea4と、スキャノグラム長の70％から80％のArea6において、X線照射がされていることがわかる。このようにプロトコルを使用して、どの範囲でX線照射をしてスキャノグラムBを取得するか定義しておけば、スキャノグラムBの設定が簡単で確実となる。

本発明の実施例1によるX線CT装置の構成図。 本発明の実施例1による操作の流れを示す図。 本発明の実施例1によるスキャノグラム像を利用したスキャノグラム計画およびスキャン計画を示す図。 本発明の実施例2によるスキャノグラムプロトコルを示す図。 本発明の実施例2によるスキャノグラムプロトコルによる撮影領域を示すイメージ図。

符号の説明

1 CPU、2 RAM、3 HD、4 画像処理部、5 CRT、6 キーボード、7 マウス、8a，8b I/F、9 メインコントローラー、10 X線発生源、11 X線コントローラー、12 X線遮蔽機構部、13 X線遮蔽コントローラー、14 X線検出部、15 データ収集部、16 天板、17 テーブルコントローラー、100 操作卓、200 ガントリ、300 テーブル

Claims (4)

1. Ｘ線発生源と、
   これに対向して配置されるＸ線検出部と、
   被検体の周囲に前記Ｘ線発生源と前記Ｘ線検出部を配置して回転させる回転盤と、
   前記Ｘ線検出部で検出されたＸ線透過データを用いて画像を作成する画像処理装置と、
   被検体を搭載して前記Ｘ線発生源と前記Ｘ線検出部の間に被検体を送り出すテーブルと、
   を備えたＸ線ＣＴ装置において、
   前記回転盤を第一の回転角度に固定したまま、前記テーブルを送り出して被検体の体軸方向に沿って第一の透視像の取得を指示する第一透視像取得指示手段と、
   前記回転盤を第二の回転角度に固定したまま、前記テーブルを送り出して被検体の体軸方向に沿って第二の透視像を取得する範囲を、前記第一の透視像上で指示する第二透視像取得指示手段と、を備え、
   第二の透視像を取得する範囲は前記被検体の体軸方向において不連続な領域であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記第一の回転角度と前記第二の回転角度が同じ角度であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記Ｘ線発生源にはＸ線の前記Ｘ線検出部方向への照射を遮断するＸ線遮蔽手段が備え付けられており、
   前記被検体の体軸方向であって、前記第一の透視像を取得した範囲と前記第二の透視像を取得する範囲が異なる範囲においては、前記Ｘ線遮蔽手段によってＸ線を遮蔽することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記第二の透視像を取得する範囲が、前記第一の透視像を取得した範囲の前記被検体の体軸方向の長さに対して相対的に設定されたデータテーブルを有し、
   前記データテーブルを読み取って前記第二の透視像撮影を制御する制御手段を備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ＣＴ装置。

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