JP4557414B2

JP4557414B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP4557414B2
Application number: JP2000370860A
Authority: JP
Inventors: 明彦西出; 茂近松
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2020-12-06
Also published as: JP2002177258A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線ＣＴ装置に関し、更に詳しくは被検体を挟んで相対向するＸ線管及びＸ線検出器アレイを備え、該Ｘ線検出器アレイで検出し、収集した投影データに基づき被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
この種の装置では、スキャン計画の確定後、該計画に従ってＸ線撮影系やホストシステムを立ち上げる必要があるため、実際のスキャン開始までに時間を要する。そこで、このスキャン開始待ち時間の短縮が望まれる。
【０００３】
【従来の技術】
図３はこの種の典型的なＸ線ＣＴ装置の要部構成図で、該装置は大きく分けて、Ｘ線ファンビームＸＬＦＢにより被検体１００のアキシャル／ヘリカル／ステーショナリスキャン・読取を行う走査ガントリ３０と、被検体１００を載せて体軸方向に移動させる撮影テーブル２０と、ユーザが操作する遠隔の操作コンソール１０とから構成される。
【０００４】
走査ガントリ３０において、４０は回転陽極型のＸ線管、４１はＸ線管４０の管電圧ｋＶ，管電流ｍＡ，曝射時間Ｓ及びロータ(陽極）回転等の制御を行うＸ線制御部、５０はＸ線曝射範囲（主に体軸方向）の制限を行うコリメータ、５１はコリメータ５０の体軸方向の開口幅や位置の制御を行うコリメータ制御部、７０は多数（ｎ＝１０００程度）のＸ線検出器が円弧状（チャネルＣＨ方向）の１列又は２列以上に配列されているＸ線検出器アレイ、８０はＸ線検出器アレイ７０の各検出信号に基づき被検体１００の投影データを生成し収集するデータ収集部（ＤＡＳ）、６０は走査ガントリ３０を被検体体軸の回りに所要の速度で回転させる回転制御部である。
【０００５】
操作コンソール１０において、１１はＸ線ＣＴ装置の主制御・処理（スキャン準備，スキャン制御，ＣＴ断層像の再構成処理等）を行う中央処理装置、１１ａはそのＣＰＵ、１１ｂはＣＰＵ１１ａが使用するＲＡＭ，ＲＯＭ等からなる主メモリ（ＭＥＭ）、１２はキーボードやマウス等を含む指令やデータの入力装置、１３はスキャン計画やスキャン結果のＣＴ断層像等を表示するための表示装置（ＣＲＴ）、１４はＣＰＵ１１ａと走査ガントリ３０及び撮影テーブル２０との間で各種制御信号ＣＳやモニタ信号ＳＤのやり取りを行う制御インタフェース、１５はデータ収集部８０からの投影データを一時的に蓄積するデータ収集バッファ、１６はＸ線ＣＴ装置の運用に必要な各種アプリケーションプログラムや演算用／補正用データファイルを格納していると共に、データ収集バッファ１５の投影データ（ＲＡＷデータ）や画像再構成後のイメージデータ等を格納する二次記憶装置（ハードディスク等）である。
【０００６】
アキシャル／ヘリカルスキャンの動作を概説すると、Ｘ線管４０からのファンビームは被検体１００を介してＸ線検出器アレイ７０に一斉に入射する。データ収集部８０はＸ線検出器アレイ７０の各検出信号を積分及びＡ／Ｄ変換して投影データを生成し、これらを収集してデータ収集バッファ１５に格納する。更に、走査ガントリ３０が僅かに回転した各ビューで上記同様の投影を行い、こうして走査ガントリ１回転分の投影データを収集・蓄積する。その際には、この投影データは膨大となるため、適宜に二次記憶装置１６の投影データ格納エリアに蓄積する。更に、アキシャル／ヘリカルスキャン方式に従って撮影テーブル２０を被検体１００の体軸方向に間欠的／連続的に移動させ、こうして被検体１００の所要撮影領域についての全投影データを収集・蓄積し、二次記憶装置１６に格納する。そして、スキャン終了すると、ＣＰＵ１１ａは得られた全投影データに基づき被検体１００のＣＴ断層像を再構成し、表示装置１３に表示する。
【０００７】
なお、上記以外にもステーショナリ（スカウト）スキャンがあり、このスキャンでは走査ガントリ３０を一定の回転（アジマス）角度に固定したままで、撮影テーブル２０を移動させ、被検体１００の２次元透視（レントゲン）画像を得る。本明細書ではこれらの各スキャンを総称して単にスキャンと呼ぶことがある。
【０００８】
ところで、実際に上記スキャンを開始（Ｘ線を曝射）するには、Ｘ線管（及び必要なら走査ガントリ）の動作安定化が不可欠であり、このためにＸ線撮影系の立ち上げ作業が必要となる。また、事前の撮影計画に基づき必要な枚数のＣＴ断層像を得るには、膨大な投影データ及び再構成データを処理（蓄積）するためのワーク（ディスク）エリアをスキャン開始前に確保しておかなくてはならず、このためのホスト側準備作業も必要となる。この点、従来は、ホスト側の準備作業（ワークエリアの確保等）を行って後、Ｘ線撮影系を立ち上げていた。以下、具体的に説明する。
【０００９】
図４は従来のスキャン開始準備処理のフローチャートで、ＣＰＵ１１ａにより実行される。ステップＳ１１ではスキャンパラメータ（管電圧ｋＶ，管電流ｍＡ，被検体のスライス厚Ｔｈ，スライス数，ガントリ１回転当たりのスキャン時間Ｓｅｃ等）の設定を行い、ステップＳ１２では操作者による確認ボタン「ＣＯＮＦＩＲＭ」の入力を待つ。やがて、操作者が「ＣＯＮＦＩＲＭ」を入力すると、ステップＳ２０のスキャン開始準備処理を実行する。
【００１０】
即ち、そのステップＳ２１では、まずホスト側の準備処理（ディスクワークエリアの確保等）を行い、該準備作業が終了すると、ステップＳ２２では必要な大きさのワークエリアを確保出来たか否かを判別する。確保できなかった場合は、ステップＳ２３でその旨を表示装置１３に表示し、ステップＳ１１に戻る。なお、この場合の操作者は、必要なら被検体１００のスライス枚数等を減らすことで、再度スキャンを試みる。従って、不必要にＸ線撮影系を立ち上げることなく、スキャンの再計画処理に戻れる。
【００１１】
また、上記ステップＳ２２の判別で必要な空きファイルを確保できた場合は、ステップＳ２４でＸ線撮影系を起動する。具体的には、Ｘ線制御部４１に起動信号ＳＴＸを出力する。またアキシャル／ヘリカルスキャンの場合は回転制御部６０に起動信号ＳＴＧを出力する。Ｘ線制御部４１では、前記起動信号ＳＴＸを受けたことにより、ロータ（回転陽極）の回転駆動及びＸ線管４０への給電動作を開始し、やがて動作安定化すると、その旨をＣＰＵ１１ａに通知する。また回転制御部６０では、前記起動信号ＳＴＧを受けたことにより、走査ガントリ３０の回転駆動を開始し、やがて動作安定化すると、その旨をＣＰＵ１１ａに通知する。
【００１２】
一方、この区間の間、ＣＰＵ１１ａはステップＳ２５でＸ線制御部４１（及び回転制御部６０）からの完了通知を待っており、やがて、完了通知（割込，センス等）があると、ステップＳ１３では表示部１３に準備完了「ＲＥＡＤＹ」を表示する。そして、ステップＳ１４では操作者によるスキャン開始ボタン「ＳＴＡＲＴＳＣＡＮ」の入力を待ち、やがて「ＳＴＡＲＴＳＣＡＮ」が入力されると、ステップＳ１５以降のスキャン処理を実行する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のように、まずホスト側の準備作業を完了した後、Ｘ線撮影系の立ち上げ作業を行う方法であると、現状では、例えば長いヘリカルスキャン（helical scan）でスライス枚数が多い場合、ホスト側におけるデータ領域確保の準備作業に時間Ｔｆ（＝３秒程度）、またＸ線撮影系（ガントリ機構系）の立ち上げ処理に時間Ｔｘ（＝１０秒程度）かかるため、結局、操作者は「ＣＯＮＦＩＲＭ」の入力後、「ＲＥＡＤＹ」表示までに、トータルで１０数秒程度待つ必要があった。
【００１４】
しかも、近年では、大熱容量Ｘ線管、多列検出器アレイ、高速ガントリの採用により、スライス厚の減少と共に、１回の撮影で取得可能なスライス枚数は益々増加する傾向にあり、これに伴いディスクワークエリアの確保に要する時間も増加し、このため、操作者の待ち時間も増加していた。
【００１５】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的とする所は、Ｘ線スキャン開始のための待ち時間を大幅に短縮可能なＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は例えば図１の構成により解決される。即ち、本発明（１）のＸ線ＣＴ装置は、被検体１００を挟んで相対向するＸ線管４０及びＸ線検出器アレイ７０を備え、該Ｘ線検出器アレイで検出し、収集した投影データに基づき被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、装置の主制御・処理を行うＣＰＵ１１ａと、ＣＰＵ１１ａが使用するＲＡＭ等からなる主メモリ１１ｂと、ＣＰＵ１１ａが使用するプログラムファイルやデータファイルを格納するハードディスク等からなる二次記憶装置１６と、前記ＣＰＵ１１ａからの起動信号ＳＴＸ，ＳＴＧにより付勢されてＸ線管４０及びＸ線検出器アレイ７０を含むＸ線撮影系の動作を起動して安定化させる制御部４１，６０とを備え、前記ＣＰＵ１１ａは、前記制御部に対する起動信号を発生後、前記Ｘ線撮影系の動作が安定化したことを通知する該制御部からの完了信号を待たずに、前記二次記憶装置上に被検体の投影データ格納領域を確保する処理、前記二次記憶装置上に被検体のＣＴ断層像データ格納領域を確保する処理、及び前記二次記憶装置から主メモリ上に各種演算用・補正用データファイルをロードする処理の内の何れか１又は２以上の処理を含む前記主メモリ１１ｂ及び前記二次記憶装置１６におけるファイル準備処理を実行するものであることを特徴とする。
【００１７】
本発明（１）によれば、ＣＰＵ１１ａは制御部４１（必要なら６０）に対する起動信号ＳＴＸ（ＳＴＧ）を発生後、該制御部４１（６０）からの起動完了信号を待たずに、主メモリ１１ｂ及び二次記憶装置１６におけるファイル準備処理を実行する構成により、Ｘ線撮影系の立ち上げ待ち時間を有効に利用してホスト側のファイル準備処理を並行して行うことが可能となり、従って、上記Ｘ線スキャン開始のための待ち時間を大幅に短縮できる。
【００１８】
なお、上記のファイル準備処理は、ＣＰＵ１１ａが直接実行する場合のみならず、ＣＰＵ１１ａが他のサブＣＰＵに実行させる場合も含まれる。
【００１９】
好ましくは、上記ファイル準備処理は、二次記憶装置１６上に被検体の投影データ格納領域を確保する処理、二次記憶装置１６上に被検体のＣＴ断層像データ格納領域を確保する処理及び二次記憶装置１６から主メモリ１１ｂ上に各種演算用・補正用データファイルをロードする処理の内の何れか１又は２以上の処理からなるものである。
【００２０】
本発明によれば、Ｘ線撮影系の立ち上げ待ち時間を利用して、これらの時間のかかるファイル準備処理を行うことにより、Ｘ線スキャン開始のための待ち時間を大幅に短縮できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に好適なる実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の要部構成図については上記図３で述べたものと同様で良い。
【００２２】
図２は実施の形態によるスキャン開始準備処理のフローチャートで、ＣＰＵ１１ａにより実行される。ステップＳ３１では操作者が続くスキャンのためのスキャンパラメータ（アキシャル／ヘリカル／スカウト等の各スキャンタイプ，Ｘ線管４０の管電圧ｋＶ，管電流ｍＡ，被検体のスライス厚Ｔｈ，スライス枚数，ガントリ１回転当たりのスキャン時間Ｓｅｃ等）の設定を行い、ステップＳ３２では操作者による確認ボタン「ＣＯＮＦＩＲＭ」の入力を待つ。やがて、操作者が「ＣＯＮＦＩＲＭ」を入力すると、ステップＳ３３では二次記憶装置１６上に上記スキャン計画で必要とする大きさ（スライス数）の空きファイルがあるか否かを判別する。
【００２３】
ところで、二次記憶装置１６上における空き領域の大きさについては、ＣＰＵ１１ａによって適宜のタイミング（例えば前回行ったスキャンのための領域確保のタイミング）に更新されており、よってＣＰＵ１１ａは上記ステップＳ３３の判別を瞬時に行える。そして、空きファイルが無い（又は不足の）場合は、ステップＳ３４でその旨を表示装置１３に表示し、ステップＳ３１に戻る。なお、この場合の操作者は、必要なら被検体１００のスライス枚数等を減らすことで、再度スキャンを試みる。従って、本実施の形態においても、不必要にＸ線撮影系を立ち上げることなく、スキャンの再計画処理に戻れる。
【００２４】
また上記ステップＳ３３の判別で空きファイルがある場合はステップＳ４０のスキャン開始準備処理を実行する。即ち、そのステップＳ４１では、まずＸ線撮影系を起動する。具体的には、ＣＰＵ１１ａは制御インタフェース１４を介してＸ線制御部４１に起動信号ＳＴＸを出力する。またアキシャル／ヘリカルスキャンの場合は回転制御部６０に起動信号ＳＴＧを出力する。
【００２５】
Ｘ線制御部４１では、前記起動信号ＳＴＸを受けたことにより、ロータ（回転陽極）の回転駆動を開始すると共に、該ロータが所要の回転速度となるように安定化させる。またＸ線管４０に給電するための電源部を立ち上げると共に、Ｘ線曝射時の管電圧ｋＶ及び管電流ｍＡが上記スキャン計画で設定された値となるように安定化させる。通常、この立上制御には１０秒程度を要するが、このような制御の一部始終をＸ線管制御部４１が単独で行うため、ＣＰＵ１１ａは単に起動信号ＳＴＸを出すだけでよい。そして、やがて動作安定化すると、その旨をＣＰＵ１１ａに通知する。
【００２６】
また、上記起動信号ＳＴＧを受けた回転制御部６０では、スキャンタイプがアキシャル／ヘリカルスキャンの場合は、走査ガントリ３０のモータを駆動開始すると共に、その回転速度が上記設定されたスキャン時間Ｓｅｃ対応の所要回転速度となるように安定化させる。また、スキャンタイプがスカウトスキャンの場合は、走査ガントリを所要のビュー角となるまで回転させる。通常、アキシャル／ヘリカルスキャン時の走査ガントリの立上制御には８秒程度を要するが、このような制御の一部始終を回転制御部６０が単独で行うため、ＣＰＵ１１ａは単に起動信号ＳＴＧを出すだけでよい。そして、やがて動作安定化すると、その旨をＣＰＵ１１ａに通知する。
【００２７】
一方、ＣＰＵ１１ａは、上記ステップＳ４１でＸ線撮影系を起動後、その完了通知があるまでの待ち時間を利用して、ステップＳ４２ではホスト側の各種ファイル準備処理を行う。例えば、二次記憶装置１６上において、スキャン時のデータ収集バッファ１５に蓄積される投影データのファイル格納エリアを確保（準備）する。現状では、被検体の１スライス当たりの投影データの格納領域確保には５０ミリ秒程度を要しており、よって１００スライス分ではトータル数秒必要となる。また、同様にして再構成後のＣＴ画像データを蓄積するためのファイル格納エリアを確保する。また二次記憶装置１６上から投影データの対数変換処理や各種補正（キャリブレーション）処理に必要なデータファイルを読み出して主メモリ１１ｂ上に展開する。その他、画像再構成用フィルタ重畳カーネル、ＦＦＴ、逆ＦＦＴのデータファイル準備も含まれる。そして、必要なホスト側準備を終了すると、ステップＳ４３では上記Ｘ線制御部４１及び回転制御部６０からの起動完了通知（割込，センス等）を待つ。こうして、Ｘ線撮影系の準備待ち時間を利用して、ホスト側の準備処理を効率よく行える。この場合に、通常はＴｆ＜Ｔｘであるので、待ち時間を有効に利用できたことになる。
【００２８】
やがて、制御部４１，６０からの完了通知があると、ステップＳ３５では表示部１３に準備完了「ＲＥＡＤＹ」を表示する。そして、ステップＳ３６では操作者によるスキャン開始ボタン「ＳＴＡＲＴＳＣＡＮ」の入力を待ち、やがて「ＳＴＡＲＴＳＣＡＮ」が入力されると、ステップＳ３７以降のスキャン処理を実行する。
【００２９】
なお、上記実施の形態では操作者が「ＣＯＮＦＩＲＭ」の入力後、「ＲＥＡＤＹ」の表示を待って、「ＳＴＡＲＴＳＣＡＮ」を入力する所謂２段階操作方式の場合を述べたが、これに限らない。例えば操作者が「ＣＯＮＦＩＲＭ」の入力後、ＣＰＵ１１ａがＲＥＡＤＹ状態を待つと共に、該ＲＥＡＤＹ状態になったことによりＣＰＵ１ａがスキャンを自動的にスタートさせても良い。
【００３０】
また、上記実施の形態では医療用のＸ線ＣＴ装置への適用例を中心に述べたが、これに限らない。本発明は産業用のＸ線ＣＴ装置にも適用できる。産業用の場合は、上記Ｘ線管又は走査ガントリの起動時間の他にも、例えば試料台に対してその回転位置、トラバース位置及び又は高さ位置の起動を行い、その完了までの待ち時間を利用してホスト側の各種ファイル準備処理を実行できる。また産業用では固定陽極型のＸ線管も使用されるが、この場合のＸ線管における準備時間は主に電源の安定化に要する時間である。
【００３１】
また、上記本発明に好適なる実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、制御、処理及びこれらの組合せの様々な変更が行えることは言うまでもない。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、Ｘ線スキャン開始のための待ち時間を大幅に短縮可能となり、トータルの撮影時間の短縮、操作性のサービス改善に寄与するところが極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】実施の形態によるスキャン開始準備処理のフローチャートである。
【図３】典型的なＸ線ＣＴ装置の要部構成図である。
【図４】従来のスキャン開始準備処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１０操作コンソール
１１中央処理装置
１１ａＣＰＵ
１１ｂ主メモリ（ＭＥＭ）
１２入力装置
１３表示装置（ＣＲＴ）
１４制御インタフェース
１５データ収集バッファ
１６二次記憶装置
２０撮影テーブル
３０走査ガントリ
４０Ｘ線管
４１Ｘ線制御部
５０コリメータ
５１コリメータ制御部
６０回転制御部
７０Ｘ線検出器アレイ
８０データ収集部（ＤＡＳ）

Claims

被検体を挟んで相対向するＸ線管及びＸ線検出器アレイを備え、該Ｘ線検出器アレイで検出し、収集した投影データに基づき被検体のＣＴ断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、
装置の主制御・処理を行うＣＰＵと、
前記ＣＰＵが使用するＲＡＭ等からなる主メモリと、
前記ＣＰＵが使用するプログラムファイルやデータファイルを格納するハードディスク等からなる二次記憶装置と、
前記ＣＰＵからの起動信号により付勢されてＸ線管及びＸ線検出器アレイを含むＸ線撮影系の動作を起動して安定化させる制御部とを備え、
前記ＣＰＵは、前記制御部に対する起動信号を発生後、前記Ｘ線撮影系の動作が安定化したことを通知する該制御部からの完了信号を待たずに、前記二次記憶装置上に被検体の投影データ格納領域を確保する処理、前記二次記憶装置上に被検体のＣＴ断層像データ格納領域を確保する処理、及び前記二次記憶装置から主メモリ上に各種演算用・補正用データファイルをロードする処理の内の何れか１又は２以上の処理を含む前記主メモリ及び前記二次記憶装置におけるファイル準備処理を実行するものであることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記ＣＰＵは、前記制御部に対する起動信号を発生する前に、前記二次記憶装置上にスキャン計画で必要とする大きさの空きファイルがあるか否かを判別し、前記空きファイルがある場合に、前記制御部に対する起動信号を発生するものであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。