JP4567130B2 - Ｃｔ像発生方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＴ像を発生するために検査すべき生物の身体の周りを動かされるＸ線源を有するＣＴ装置を用いた、休止および運動相を含めて周期的に動かされる身体範囲のＣＴ像の発生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＴデータ取得中に動く対象物は再構成された像のなかにしばしば線アーティファクトを惹起し、または不鮮明に二重輪郭により表示される。この問題は特に心臓または心臓付近の肺構造のＣＴ撮像の際に像に対するデータ取得時間が心臓周期のオーダーにあるＸ線源の機械的運動を有するＣＴシステムにおいて生ずる。その際に運動アーティファクトの原因は、心臓の速い収縮相中に取得されたデータが像再構成のために使用されることにある。このような像はたとえば石灰沈着スクリーニングまたはパーフュージョン撮像のような医学診断の評価方法に対して条件付きでのみ使用され得る。
【０００３】
心臓の比較的運動アーティファクトの少ないＣＴ像はいわゆる電子線コンピュータトモグラフィ（ＥＢＴ）により取得され得る。ＥＢＴ装置によれば電子線の電磁的偏向によりＸ線源が無質量で動かされ得る。こうして有意に短いデータ取得時間、従ってまた運動アーティファクトの減少が達成され得る。しかしＥＢＴシステムのコストは従来のＣＴ装置のコストの何倍かである。さらにＥＢＴにより達成可能な像質は、運動アーティファクトの少ない心臓像を別として、従来通常のシステムのそれと競争し得ない。
【０００４】
Ｘ線源の機械的回転を有する第３および第４世代の従来のＣＴシステムは現在３６０°回転（全回転）あたり１秒以内の走査時間を達成する。このようなシステムにより、像再構成のために心臓の休止時間中に測定されたデータのみが使用されるならば、十分に良い像質が得られる。
【０００５】
この要求を解決するための可能性はたとえばヨーロッパ特許出願公開第０３７０３４１号明細書およびドイツ特許出願公開第１９６２７１６６号明細書から公知のＥＫＧによりトリガーされるＣＴ撮像技術である。ここでは同時進行するＥＫＧ信号のＲ尖頭波がデータ取得をトリガーする役割をする。部分‐または全回転の測定はＲ尖頭波の認識の後に描かれたＲ尖頭波に対する経験的に決定された遅れ時間をもって開始する。同じくＥＫＧにより制御される放射のスイッチオフは心臓の休止相の終了の際に行われない。
【０００６】
たとえばドイツ特許第３３２５９３９号明細書および米国特許第４１８２３１１号明細書に記載されている心臓像を発生するための他の方法はＥＫＧ信号を測定中に描き、また像再構成のために可能なかぎり特定の心臓相からのデータのみを使用する。所望の範囲の決定はその際に純粋に経験的に文献から知られている標準値に従って行われる。このことは、遅れ時間が同じく専ら経験的に決定される従来通常のＥＫＧによりトリガーされるＣＴ撮像技術に対しても当てはまる。
このような方法はドイツ特許出願公開第１９６２２０７５号明細書に記載されている。遅れ時間またはそのデータを利用される心臓サイクルの範囲が経験的に決定される方法の欠点は種々患者に対するＥＫＧ信号および機械的な運動の時として強く相違する相関である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭にあげた形式の方法および装置を、運動アーティファクトの生起の危険が減ぜられているように構成することである。
【０００８】
方法に関する課題は、本発明によれば、
ＣＴ像を発生するために検査すべき生物の身体の周りを動かされるＸ線源を有するＣＴ装置を制御装置が制御する方法であって、
ＣＴ装置を用いて、休止相および運動相を含めて周期的に動かされる身体範囲のＣＴ像を発生する方法において、
ａ）検査すべき対象物の周りのＸ線源の少なくとも回転中で、身体範囲の運動の周期に少なくとも等しい継続時間中に像発生に使われる多数の投影を撮像する過程と、
ｂ）投影に相応するデータを、それらが休止相中に得られたかまたは運動相中に得られたかに関して解析する過程とを含み、
投影に相応するデータの、それらが休止相中に得られたかまたは運動相中に得られたかに関する解析は、相補性の平行投影の互いの偏差σ C （ｎ）が求められ、偏差σ C （ｎ）が上限値σ C,S を越えない平行投影のみが、休止相中に得られたデータとみなされるように行われ、
ｃ）休止相中に得られたデータのみを像再構成のために使用する過程を含む
ことにより解決される。
【０００９】
本発明による方法は、取得された測定データが測定データ事態の解析により患者固有に、それらが使用可能である、すなわち心臓の休止相中に得られたか、使用不可能であるか、すなわち心臓の休止相中に得られたかについて分類される自動的な方法であり、その際に心臓の休止相中に得られた測定データのみが像再構成のために利用される。本発明による方法は通常の軸線方向スキャンに対してもらせんスキャン（ヘリカルスキャン）に対しても１つまたはそれ以上の検出器行を有する第３または第４世代の任意のＣＴ装置に応用可能である。本発明による方法に相応して使用可能と分類された投影は任意の種類の再構成方法に対して使用され得る。
【００１０】
本発明の変形例により測定データを分類するためそのつどの患者のＥＫＧ信号が利用されるならば、ＥＫＧ信号と心臓の実際の機械的な運動との相関が一方では参照検査すなわち多数の検査投影、および同期して捕捉されたＥＫＧ信号の測定データおよび（または）ＣＴ像の自動的または相互作用的な評価により行われ得る。この仕方でＥＫＧによりトリガーされるＣＴ撮像に対してもＥＫＧ信号のＲ尖頭波と放射のトリガー時点との間の患者固有の遅れが量的に捕捉され得る。
このことは本質的に改善された像発生および本質的に効率的な検査進行に通ずる。
【００１１】
本発明によれば、検査すべき対象物の周りを運動するＸ線源を有するＣＴ装置において、ＣＴ装置が第１および第２の作動形式で作動可能であり、
ＣＴ装置が第１の作動形式では
検査すべき対象物の周りのＸ線源の少なくとも回転中で、少なくとも身体範囲の運動の周期に等しい継続時間中に、患者の心電図（ＥＫＧ）の同時の取得のもとに多数の投影が撮像され、
テスト像が投影から再構成され、
ＣＴ装置が、テスト像を運動アーティファクトとして特徴付け得るテスト像を指示するための手段と入力手段とを有し、ＣＴ装置が、運動アーティファクトとして同定されたテスト像に基づいて、データが休止相中に取得され得る少なくとも１つの利用可能な時間間隔を同定し、
ＣＴ装置が第２の作動形式では
像発生の役割をするデータを取得し、
休止相中に取得されたデータのみを像再構成のために利用する
ＣＴ装置が提案される。
すなわち、本発明による装置の場合に一人の取扱者に対して、相互作用的に決定された像を運動アーティファクトとして特徴付ける可能性が存在する。すなわち、本発明による装置の場合に一人の取扱者に対して、相互作用的に決定された像を運動アーティファクトとして特徴付ける可能性が存在する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明を以下に添付図面により一層詳細に説明する。
【００１３】
関係文献から十分に知られているようにＥＫＧ信号と実際の心臓筋肉収縮または心臓筋肉緩和との間に相関が存在し、たとえば特に強い運動を有する比較的短い相中に得られる投影はアーティファクトの少ない像再構成には適しておらず、また再構成のために使用不可能なものとして分類されなければならない。従って、わずかな運動の期間中に得られる、または得られた使用可能と分類された測定データを利用し得る像のみが再構成される。その際に使用されるＣＴ装置の可能性に応じて全または部分回転の際に得られた測定データからの軸線方向の再構成も（十分なデータカバリッジにおける）らせん再構成も１つまたはそれ以上の検出器行に対して行われ得る。
【００１４】
図１はＲＲ間隔ＴRRを有する周期中のＥＫＧ信号および機械的な心臓運動の原理的な相関を示す。機械的な心臓運動は心室の相対的な体積変化ΔＶ／Ｖにより量的に表される。
【００１５】
特に心室の機械的な収縮を有するＥＫＧ信号のなかのＰ波とＱＲＳ複合との間の患者ごとに異なる時間的関係は像計算のために使用可能な再構成時間間隔すなわち像の再構成のために使用される測定データが得られる時間間隔の決定に影響する。
【００１６】
ＥＫＧ信号に関係付けての心臓の機械的な休止相の相対的な位置は参照検査により求められ得る。
【００１７】
検査対象物の周りのＸ線源の少なくとも１つの、好ましくはいくつかの少数の全回転の際に少なくとも１つの、好ましくはいくつかの心臓周期を覆う適当な心臓サイクルに関する測定データから、短く相い続く時点に対応付けるべき像が再構成される。その際に像の時点とは、再構成のために使用されるデータの時間中央点を意味する。いま、参照検査の運動アーティファクトの少ない像に心臓の休止相からのデータのみが寄与したとみなされる。それに対して、運動相中に撮像された投影に基づく像は明白な運動アーティファクトを有する。
【００１８】
図２は相対的な体積変化ΔＶ／Ｖへの、種々の再構成すべき像に属する再構成時間間隔の時間的な対応付けを示す。わずかな運動アーティファクトおよびより強い運動アーティファクトを有する像列への再構成された像の区分により、または測定データの解析によっても、心臓サイクル中の心臓の休止相に相応する時間間隔が決定され得る。たとえば、参照検査のなかの運動アーティファクトの少ない像列の選択により、投影が心臓の休止相のなかで得られた時間間隔が決定されることによって、参照検査からＥＫＧ信号に対して相対的な心臓の休止相の位置が推定され得る。
【００１９】
参照検査は減ぜられた線量において行われ得る。
【００２０】
心臓の休止相および運動相への測定データのなお説明すべき自動的な対応付けは、並列に記録されるＥＫＧ信号なしに心臓の休止相のなかで像の合目的的な回顧的な再構成の可能性を与える。
【００２１】
図３によれば心臓の休止相はＥＫＧ信号の２つのＲ尖頭波の間の長さΔＴ＝Ｔ2−Ｔ1の関連のある時間間隔〔Ｔ1、Ｔ2〕に位置している。そのつどのＲＲ間隔ＴRRすなわち時点ＴR1およびＴR2で記録されるＲパルスにより制限される心臓サイクル、のなかの心臓の休止相の相対的な位置は２つの定数Ｃ1およびＣ2により記述され得る。すなわち
Ｔ1＝ＴR1＋C1ＴRR, Ｔ2＝Ｔ1＋C2ＴRR （１）
が成り立つ。
【００２２】
そのつどのＲＲ間隔の継続時間の一部分である定数Ｃ1およびＣ2は患者固有であり、参照検査から適当な量的評価により本来の検査の前に決定されなければならない。本来の検査に対してはＣ1およびＣ2は一定とみなされる。心臓の休止相の位置および継続時間は次いであらゆる時点で現在存在するＲＲ間隔ＴRRから導き出され得る。図４はこの進行を可変の継続時間の例について示す。
【００２３】
ＥＫＧ信号に対して相対的な心臓の休止相を求める別の可能性は一人の取扱者による運動アーティファクトの少ない参照検査の像列の相互作用的な選択にある。その際に像はすべての参照検査のデータから、たとえば部分回転再構成により、短く相い続く時点ＴB＝ｉΔＴBにおいて計算される。時点ＴBでの像にそのつどの再構成時間間隔〔ＴB1−ΔＴR,ＴB2＋ΔＴR〕からの測定データが寄与する。時間間隔〔ＴB1,ＴB2〕のなかの運動アーティファクトの少ない像列は時間間隔〔ＴB1−ΔＴR,ＴB2＋ΔＴR〕のなかの現在のＲＲ間隔に対する心臓の休止相を定義する。この仕方でも次いで、図５に示されているように、定数Ｃ1およびＣ2が決定され得る。
【００２４】
相互作用的な像選択を有する方法とならんで再構成された参照像または測定データの自動的な解析によりパラメータＣ1およびＣ2を有する心臓の休止相の決定が行われ得る。
【００２５】
このような自動的な解析はたとえば平行ジオメトリでの相補性の投影の比較として実行され得る。相補性の平行投影は１８０°だけずらされた投影角度に属する。今日のＣＴ装置は通常はファン投影で撮像するので、これから平行投影が適当な内挿および分類規則たとえば公知のレビニング（Rebinning)により始めて発生されなければならない。平行投影はその場合に種々の時点で測定されたファン投影の測定値から構成されている。平行投影の測定時点としてその場合にたとえばその中央チャネルの測定時点を定義し得る。動かない対象物の場合には測定チャネルの数に相応する数の行に配置されている検出器要素を有する対称な検出器では相補性の平行投影Ｐ（ｎ，ｋ）に対して対称セット
Ｐ（Ｎ＋ｎ，Ｋ−ｋ−１）＝Ｐ（ｎ，ｋ）
（ｎ＝０（１）（Ｎ−１），ｋ＝０（１）（Ｋ−１）） （２）
ここで
ｎ：投影番号、
ｋ：チャネル番号（検出器行の連続した番号付け、その際に中央チャネルは中央のチャネルである）、
Ｎ：１８０°回転角度あたり測定された平行投影の数、
Ｋ：平行投影あたりのチャネルの数
が成り立つ。
【００２６】
従って動かされない対象物では差Ｐ（Ｎ＋ｎ，Ｋ−ｋ−１）＝Ｐ（ｎ，ｋ）は０に等しい。従って０からのこの差の偏差は投影ｎとｎ＋Ｎとの間の半回転中の時間ＴROT／２（放射源の回転時間の半分）内の測定される対象物の運動に対する尺度である。適当な尺度数はたとえば相補性の平行投影σCの絶対的な偏差の和である。ここで
【００２７】
開始および終了チャネルＫaおよびＫeは、心臓が期待通りに撮像される内側範囲を決定する。
【００２８】
平行投影ｎに対する誤り尺度σc（ｎ）が特定の閾値σcsの下側に位置するならば、投影〔ｎ，ｎ＋Ｎ〕が心臓の休止相中に撮像されたことから出発され得る。
【００２９】
図６は例としてＮ＝５２８を有する５００の平行投影に対する相補性の誤り尺度σＣ（ｎ）の経過を開始投影の関数として示す。閾値σcsの応用により、投影が間隔ｎ∈〔Ｎ1，Ｎ2＋Ｎ〕で撮像された時間間隔に相応する時間間隔のなかで心臓の休止相を定義する関連のある投影間隔〔Ｎ1，Ｎ2〕（≒〔１８５，４４０〕）が同定される。
【００３０】
図７には、図６中にマークされた開始投影Ｎ0i（ｉ＝１（１）４）により投影ｎ∈〔Ｎ0i，Ｎ0i＋Ｎ−１〕から再構成された像１〜４が示されている。これらの像は導入された誤り尺度σc（ｎ）と運動アーティファクトの程度との意味のある相関を示す。像１および像２は心室の明らかな二重輪郭を示し、他方において図３および図４は運動アーティファクトをほとんど有していない。
【００３１】
投影間隔〔Ｎ1，Ｎ2〕からいま図８にハッチングにより示されている投影間隔ｎ∈〔Ｎ1，Ｎ2＋Ｎ〕からの休止相が時間間隔〔Ｔ1，Ｔ2〕＝〔Ｔ（Ｎ1），Ｔ（Ｎ＋Ｎ2）〕で定義され得る。パラメータ化するため再び（１）による定数Ｃ1およびＣ2が利用される。
【００３２】
相補性のデータの自動的な解析は別として本発明の範囲内で再構成された像の自動的な評価も可能である。たとえば時間的に相い続く像の差が線アーティファクトまたは二重輪郭における無視可能な尺度を有するならば、これらの像は心臓の休止相に対応付けられ得る。こうして運動アーティファクトが少ないと評価された像の中断されない列は心臓の休止相を確定する。
【００３３】
心臓の休止相のなかに位置する投影間隔の自動的な決定がたとえば相補性のデータ解析により行われるならば、検査中のＥＫＧ記録は完全に省略されてもよい。参照検査はその場合に、心臓の休止相のなかに位置する投影間隔の自動的な決定を行うための心臓の適当なシフトの撮像とこの撮像の適当な対象物部分の選定とに制限される。検査中にそのために相補性の誤り尺度σc（ｔ）が“オンライン”で計算される。図９には相補性の誤り尺度σc（ｔ）の考えられる経過に対して、どのように閾値σcsの応用により、わずかな運動の範囲が同定され、これらの範囲から心臓の休止相に位置する投影間隔が導き出され、これらの範囲に既に説明されたようにそれぞれなお半回転時間ＴROT／２を加算すべきであるかが示されている。心臓のこの休止相のなかで測定されたすべての投影はそれによって運動アーティファクトの少ない再構成のために使用され得る。
【００３４】
心臓の休止相は図９に参照符号Ｒを付して、運動相は参照符号Ｂを付して示されている。
【００３５】
図１０には説明された方法を実施するためのＣＴ装置が概要を示されている。
【００３６】
ＣＴ‐装置は、ファン状（扇形状）のＸ線束２を送り出すＸ線源１と、１つまたは多くの行の個別検出器たとえばそれぞれ５１２の個別検出器から構成されている検出器３とから成る測定ユニットを有する。Ｘ線束２が出発するＸ線源１の焦点は参照符号４を付されている。検査対象物５（図示されている実施例の場合には患者）は寝台６の上に横たわっており、この寝台はガントリ８の測定開口７を通って延びている。
【００３７】
ガントリ８にはＸ線源１および検出器３が互いに向かい合って取付けられている。ガントリ８はＣＴ装置の参照符号ｚを付されているｚ軸線の周りに回転可能に支えられており、α方向に検査対象物５を走査するため参照符号αを付されている矢印の方向に、少なくとも１つの１８０°（π）とファン角度βfan（ファン状のＸ線束２の開き角度）との和に等しい大きさの角度αgだけ回転させられる。その際に発生器装置９により作動させられるＸ線源１から出発するＸ線束２が円形横断面の測定フィールド１０を捕捉する。Ｘ線源１の焦点４は、ｚ軸線の上に位置している回転中心の周りに円形に湾曲している半径ＲFを有する焦点軌道１５の上を運動する。
【００３８】
測定ユニット１、３の予め定められた角度位置いわゆる投影角度において測定値がいわゆる投影の形態で取得され、その際に相応の測定値が検出器３からコンピュータ１１に到達し、このコンピュータが投影に相応する測定点の列から画素マトリックスの画素の減弱係数を再構成し、これらをディスプレイ装置１２上に像として再現する。こうしてディスプレイ装置１２上に検査対象物５の透視照射された層の像が現れる。
【００３９】
各々の投影は特定の角度位置すなわち投影角度に対応付けられており、検出器要素の数すなわちチャネル数に相応する数の測定点を含んでおり、これらの測定点にそれぞれ相応の測定値が対応付けられており、その際にそれぞれのチャネルは、検出器要素のどれからそれぞれの測定値が発するかを示す付属のファン角度により定義されている。ファン角度β０ は中央のチャネルいわゆる中央チャネルに対応付けられている。
【００４０】
検出器３が多くの行の検出器要素を有するので、必要の際に検査対象物５の多くの層に関する投影が同時に撮像され得る。その際に投影角度あたり能動的な検出器行の数に相応する数の投影が撮像される。
【００４１】
ガントリ８に対応付けられている駆動装置１３がガントリ８の部分または全回転のために十分であるだけでなく、ガントリ８を永久的に回転させるのにも適しており、またさらに寝台６、従ってまた検査対象物５と、測定ユニット１、３を有するガントリ８との間のｚ方向の相対的変位を可能にする別の駆動装置が設けられているので、いわゆるらせんスキャンも実行され得る。
【００４２】
心臓または患者５の身体の心臓活動のリズムで動かされる心臓付近能動的範囲の検査を実行するため、図１０によるスサ装置はさらにそれ自体は公知の心電計１７を有する。この心電計は電極（電極のうち１つが図１０中に示され、また参照符号１８を付されている）を介して患者５と接続可能であり、またＣＴ装置による検査に平行して検査対象物のＥＫＧ信号を捕捉する役割をする。ＣＴ装置にはＥＫＧ信号に相応する好ましくはディジタルのデータが供給されている。
【００４３】
心電計１７の電極は可能なかぎり、それらが患者５の検査を阻害しないように、患者５の身体に取付けられている。
【００４４】
コンピュータ１１には、ＣＴ装置の取扱を可能にするキーボード１９およびマウス２０が接続されている。さらにコンピュータ１１には別のモニター２１が接続されており、このモニター上に後でまた一層詳細に説明する図１２ないし１４に示されている取扱メニューが表示される。
【００４５】
図１１には例として、どのようにして、参照検査が図１０によるＣＴ装置を用いて本来の検査すなわち主検査の前に、自動的および（または）相互作用的な評価を組み合わせてＥＫＧ信号に基づいて心臓の休止相を定義するための定数Ｃ1およびＣ2を求めるために実行されるかが概要プロセスチャートで示されている。
【００４６】
図１２ないし１４には、それ自体は公知のグラフィックなユーザーインタフェースの形式に応じて、たとえばマウス２０により取扱可能であり、参照検査の実行の際にモニター１４の像スクリーン上に現れる取扱メニューが示されている。
それらの機能は以下に説明される。
【００４７】
テスト投影の撮像の後に粗いタイムラスター（たとえば０．５秒）のなかで測定フィールド１０のなかに位置する患者Ｐの範囲の断層像が再構成される。これらの像は図１２中に示されている第１の取扱メニューの左上の範囲２１に示されている。ボタン２２、２３の操作により範囲２１の種々の部分、たとえば部分１×１または部分２×２を選ぶ可能性が存在する。第１の場合には図１２中に示されているようにすべての範囲２１を満たす像が表示され、他方において第１の場合には２つの行および列に４つの相応に縮小された像が表示される。さらに、選択領域２４が存在しており、それにより参照像が再構成される粗いタイムラスターが設定可能である。
【００４８】
参照像内に存在する運動アーティファクトの強さを自動的に決定するために、たとえば円形または図１２に示されているように長方形であってよいいわゆる関心領域（ＲＯＩ）２５により有意味な像領域を選択する可能性が存在する。
【００４９】
ＲＯＩ２５はたとえばマウス２０または図示されていない他の適当な入力手段により位置および大きさを変更可能である。
【００５０】
選択領域１６で、心臓の休止相の像オリエンティッドかつ（または）自動的な決定の基礎として用いられる像の再構成が行われる通常はより細かいタイムラスターが設定される。
【００５１】
第１の取扱メニューの右側の範囲には心電図１７により得られたＥＫＧ信号２６が時短ｔの関数として表示されている。説明される実施例の場合にはこれは２つの重なって配置され時間的に次々と続く全体として２秒間のセクションで行われる。
【００５２】
テスト像が再構成されるべき再構成時間間隔はたとえば相互作用的にＥＫＧ信号２６のなかに開始マーク２７および終了マーク２８を挿入することにより確定される。開始および終了マーク２７または２８は選択領域２９によりそのつどの必要に相応してずらされ得る。その際に開始マーク２７の位置は時点ｔMINに、終了マーク２８の位置は時点ｔMAXに相応する。
【００５３】
ＥＫＧ信号２６の提供される表示範囲が不適当である場合には、これは選択領域３０を用いてずらされ得る。その際に時点ｔSTARTはＥＫＧ信号２６の表示されているセクションの開始に、時点ｔENDはＥＫＧ信号２６の表示されているセクションの終了に相応する。選択領域３０に属するスケール上の線マークはＥＫＧ信号２６の表示されているセクションの中央を示す。
【００５４】
参照符号３１、３２を付されているボタンにより、心臓の休止相の自動的決定の基礎として用いられる方法を選択することが可能である。参照符号Ａｕｔｏ／Ｄａｔｓを付されているボタン３１が操作されると、心臓の休止相の自動的な決定が相補性の平行投影の説明される自動的な検出に基づいて行われる。それに対して、参照符号Ａｕｔｏ／Ｉｍａｇを付されているボタン３２が操作されると、心臓の休止相の自動的な決定が運動アーティファクトの説明される自動的な検出に基づいて行われる。
【００５５】
参照符号ＲＥＣＯＮを付されているボタン３３の操作によりテスト像の再構成が選択領域２９により予め定められた再構成時間間隔および選択領域１６により予め定められたタイムラスターのなかで開始し、ボタン３１、３２により選択された方法に従って心臓休止相の自動的な決定を開始する。
【００５６】
それに続いて図１３による取扱メニューが現れる。
【００５７】
これは像表示に使われる範囲３４に再構成されたテスト像を指示する。ボタン３５ないし３８により選択可能な１×１ないし４×４への範囲３４の分割を有するそれぞれＲＯＩ２５に相応する像部分のみが表示される。
【００５８】
心臓の休止相を求める際に休止相に対応付けられたテスト像は囲いにより標識されている。
【００５９】
選択領域３９により、範囲３４に表示されるテスト像が由来する時間間隔が変更され得る。その際にｔMINはテスト像の表示により覆われる時間間隔の開始時点を、ｔMAXは終了時点を示し、その際に選択領域３９に属するスケールの線マークはこの時間間隔の中央を指示する。
【００６０】
第２の取扱メニューの右上の範囲のなかにテスト像の表示により覆われる時間間隔に相応するＥＫＧ信号２６の一部分が示されている。その際に、図１３中に示されているように、相応の開始および終了マーク４１、４２をＥＫＧ表示にフェードインする可能性が存在する。さらにＥＫＧ信号２６の表示のなかに自動的に求められた休止相４３が相応の開始および終了マーク４４、４５によりフェードインされている。
【００６１】
その下に、心臓の休止相の自動的な決定が相補性の平行投影の比較により行われた場合に対して、ＥＫＧ信号２６の表示に相応する時間間隔に対して相補性の誤り尺度σcが時間ｔの関数として示されている。さらにＥＫＧ信号２６の表示と類似して開始および終了マーク４４または４５を有する休止相４３がフェードインされている。
【００６２】
参照符号ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ ＤＥＴＡＩＬＳを付されているボタン４７が操作されると、さもなければ図１３による取扱メニューと合致する図１４に示されている取扱メニューのなかで、パラメータウインドー４９に、任意のＲＲ間隔のなかの心臓の休止相を定義するための現在求められた定数Ｃ1、Ｃ2ならびにそれらの計算基礎すなわちΔT,ＴRRおよびＴ1に対する値が表示される。
【００６３】
図１２ないし１６に示されている取扱メニューの機能は、一人の取扱者に心臓の休止相の自動的に決定された位置に相互作用的に影響し、必要であれば、テスト像を表示する役割をする範囲３４への介入によってもＥＫＧ信号の表示または相補性の誤り尺度４６の表示への介入によっても補正する可能性を提供することである。取扱メニューの上記の範囲はこの目的で論理的に結合されている。
【００６４】
範囲３４のなかでたとえばマウス２０によるテスト像の選択および選択取消が可能である。囲いにより標識されている、選択されたテスト像は心臓休止相に対応付けられる。心臓の休止相の定義範囲はＥＫＧ信号２６および相補性の誤り尺度４６の表示のなかの開始および終了マーク４４、４５を相応に自動的にずらすことにより適合され、またパラメータウインドー４９に指示される値が相応に変更され、または新たに計算される。範囲３４でテスト像により示される時間間隔が変更されると、ＥＫＧ信号２６および相補性の誤り尺度４６の表示のなかで時間軸および開始および終了マーク４１および４２または開始および終了マーク４４、４５の位置が相応に変化する。
【００６５】
逆に、ＥＫＧ信号２６および相補性の誤り尺度４６の表示において範囲３４でテスト像により示される時間空間も休止相４３も継続時間および位置に関して、開始および終了マーク４１、４２または開始および終了マーク４４、４５をずらすことにより、相互作用的に変更され得る。範囲３４に表示される像の選択および心臓の休止相のなかに位置するテスト像のマーキングは次いで相応に適合される。
【００６６】
取扱者が心臓の休止相の定義を了解したならば、計算された定数Ｃ1およびＣ2が以後の本来の検査に対して参照符号ＡＣＣＥＰＴを付されているペタン２４の操作により受け入れられ得る。次いで本来の検査に対する作動パラメータを設定するための別の図示されていない従来通常の取扱メニューが開く。
【００６７】
心臓の休止相の定義の際に満足な結果が得られなかったならば、取扱者は参照符号ＮＥＷを付されているボタン２５の操作により図１２に示されている取扱メニューに戻り、また変更された値を選び得る。それに基づいて先に説明した仕方で心臓の休止相の新たな決定が行われる。
【００６８】
心臓の休止相の決定が患者のＥＫＧの捕捉なしに行われる場合に対しては、心臓の休止相の決定のために必要な取扱メニューは、心臓の休止相の自動的な決定のために必要なＲＯＩがマークされ得ることによって、参照像の表示に限られる。すなわち取扱メニューは本質的に図１２に示されている範囲２１に相当する。
本来の検査はＲＯＩの選択にすぐ続いて開始され得る。
【００６９】
本発明による方法は以上に第３世代のコンピュータトモグラフの例について説明された。しかしそれは第４世代のコンピュータトモグラフにも応用され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＫＧ信号および機械的な心臓運動の相関を示し、ＥＫＧ信号および心室の相対的な体積変化ΔＶ／Ｖにより量的に表される機械的な心臓運動が時間の関数として示されている図。
【図２】運動アーティファクトの少ない像の投影間隔を説明するための図。
【図３】ＲＲ間隔に関係する心臓休止相のパラメータ化を説明するための図。
【図４】ＲＲ間隔からの心臓の休止相の導出を説明するための図。
【図５】参照検査からの運動アーティファクトの少ない像列の相互作用的な選択による心臓休止相の決定を説明するための図。
【図６】相補性のデータ誤り尺度σＣ による心臓休止相の定義を説明するための図。
【図７】心臓休止相を自動的に決定するための像例を説明するための図。
【図８】データ誤り尺度σＣ によるＥＫＧ信号のなかの心臓休止相の決定を説明するための図。
【図９】ＥＫＧ信号なしの心臓休止相中のデータ間隔の自動的な決定を説明するための図。
【図１０】本発明による方法を実施するのに適したＣＴ装置を示す概略図。
【図１１】心臓休止相を決定するための参照検査の概要プロセスを説明するための図。
【図１２】心臓休止相を決定するための参照検査を実行するための取扱メニューを説明するための図。
【図１３】心臓休止相を決定するための取扱メニューを説明するための図。
【図１４】開かれたパラメータウインドーを有する、心臓休止相を決定するための取扱メニューを説明するための図。
【符号の説明】
１ Ｘ線源
２ Ｘ線束
３ 検出器
４ 焦点
５ 患者
６ 寝台
７ 測定開口
８ ガントリ
９ 発生器装置
１０ 測定フィールド
１１ コンピュータ
１２ ディスプレイ装置
１３ 駆動装置
１４ モニター
１５ 焦点軌道
１６ 選択領域
１７ 心電図
１８ 電極
１９ キーボード
２０ マウス
２１ モニター
２２、２３ ボタン
２４ 選択領域
２５ 関心領域（ＲＯＩ）
２６ ＥＫＧ信号
２７ 開始マーキング
２８ 終了マーキング
２９、３０ 選択領域
３１、３２、３３ ボタン
３４ 範囲
３５〜３８ ボタン
３９ 選択領域
４１ 開始マーク
４２ 終了マーク
４３ 休止相
４４ 開始マーク
４５ 終了マーク
４６ 誤り尺度
４７、４８ ボタン
４９ パラメータウインドー
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＴ像を発生するために検査すべき生物の身体の周りを動かされるＸ線源を有するＣＴ装置を用いた、休止および運動相を含めて周期的に動かされる身体範囲のＣＴ像の発生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＴデータ取得中に動く対象物は再構成された像のなかにしばしば線アーティファクトを惹起し、または不鮮明に二重輪郭により表示される。この問題は特に心臓または心臓付近の肺構造のＣＴ撮像の際に像に対するデータ取得時間が心臓周期のオーダーにあるＸ線源の機械的運動を有するＣＴシステムにおいて生ずる。その際に運動アーティファクトの原因は、心臓の速い収縮相中に取得されたデータが像再構成のために使用されることにある。このような像はたとえば石灰沈着スクリーニングまたはパーフュージョン撮像のような医学診断の評価方法に対して条件付きでのみ使用され得る。
【０００３】
心臓の比較的運動アーティファクトの少ないＣＴ像はいわゆる電子線コンピュータトモグラフィ（ＥＢＴ）により取得され得る。ＥＢＴ装置によれば電子線の電磁的偏向によりＸ線源が無質量で動かされ得る。こうして有意に短いデータ取得時間、従ってまた運動アーティファクトの減少が達成され得る。しかしＥＢＴシステムのコストは従来のＣＴ装置のコストの何倍かである。さらにＥＢＴにより達成可能な像質は、運動アーティファクトの少ない心臓像を別として、従来通常のシステムのそれと競争し得ない。
【０００４】
Ｘ線源の機械的回転を有する第３および第４世代の従来のＣＴシステムは現在３６０°回転（全回転）あたり１秒以内の走査時間を達成する。このようなシステムにより、像再構成のために心臓の休止時間中に測定されたデータのみが使用されるならば、十分に良い像質が得られる。
【０００５】
この要求を解決するための可能性はたとえばヨーロッパ特許出願公開第０３７０３４１号明細書およびドイツ特許出願公開第１９６２７１６６号明細書から公知のＥＫＧによりトリガーされるＣＴ撮像技術である。ここでは同時進行するＥＫＧ信号のＲ尖頭波がデータ取得をトリガーする役割をする。部分‐または全回転の測定はＲ尖頭波の認識の後に描かれたＲ尖頭波に対する経験的に決定された遅れ時間をもって開始する。同じくＥＫＧにより制御される放射のスイッチオフは心臓の休止相の終了の際に行われない。
【０００６】
たとえばドイツ特許第３３２５９３９号明細書および米国特許第４１８２３１１号明細書に記載されている心臓像を発生するための他の方法はＥＫＧ信号を測定中に描き、また像再構成のために可能なかぎり特定の心臓相からのデータのみを使用する。所望の範囲の決定はその際に純粋に経験的に文献から知られている標準値に従って行われる。このことは、遅れ時間が同じく専ら経験的に決定される従来通常のＥＫＧによりトリガーされるＣＴ撮像技術に対しても当てはまる。
このような方法はドイツ特許出願公開第１９６２２０７５号明細書に記載されている。遅れ時間またはそのデータを利用される心臓サイクルの範囲が経験的に決定される方法の欠点は種々患者に対するＥＫＧ信号および機械的な運動の時として強く相違する相関である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭にあげた形式の方法および装置を、運動アーティファクトの生起の危険が減ぜられているように構成することである。
【０００８】
方法に関する課題は、本発明によれば、
ＣＴ像を発生するために検査すべき生物の身体の周りを動かされるＸ線源を有するＣＴ装置を制御装置が制御する方法であって、
ＣＴ装置を用いて、休止相および運動相を含めて周期的に動かされる身体範囲のＣＴ像を発生する方法において、
ａ）検査すべき対象物の周りのＸ線源の少なくとも回転中で、身体範囲の運動の周期に少なくとも等しい継続時間中に像発生に使われる多数の投影を撮像する過程と、
ｂ）投影に相応するデータを、それらが休止相中に得られたかまたは運動相中に得られたかに関して解析する過程とを含み、
投影に相応するデータの、それらが休止相中に得られたかまたは運動相中に得られたかに関する解析は、相補性の平行投影の互いの偏差σ C （ｎ）が求められ、偏差σ C （ｎ）が上限値σ C,S を越えない平行投影のみが、休止相中に得られたデータとみなされるように行われ、
ｃ）休止相中に得られたデータのみを像再構成のために使用する過程を含む
ことにより解決される。
【０００９】
本発明による方法は、取得された測定データが測定データ事態の解析により患者固有に、それらが使用可能である、すなわち心臓の休止相中に得られたか、使用不可能であるか、すなわち心臓の休止相中に得られたかについて分類される自動的な方法であり、その際に心臓の休止相中に得られた測定データのみが像再構成のために利用される。本発明による方法は通常の軸線方向スキャンに対してもらせんスキャン（ヘリカルスキャン）に対しても１つまたはそれ以上の検出器行を有する第３または第４世代の任意のＣＴ装置に応用可能である。本発明による方法に相応して使用可能と分類された投影は任意の種類の再構成方法に対して使用され得る。
【００１０】
本発明の変形例により測定データを分類するためそのつどの患者のＥＫＧ信号が利用されるならば、ＥＫＧ信号と心臓の実際の機械的な運動との相関が一方では参照検査すなわち多数の検査投影、および同期して捕捉されたＥＫＧ信号の測定データおよび（または）ＣＴ像の自動的または相互作用的な評価により行われ得る。この仕方でＥＫＧによりトリガーされるＣＴ撮像に対してもＥＫＧ信号のＲ尖頭波と放射のトリガー時点との間の患者固有の遅れが量的に捕捉され得る。
このことは本質的に改善された像発生および本質的に効率的な検査進行に通ずる。
【００１１】
本発明によれば、検査すべき対象物の周りを運動するＸ線源を有するＣＴ装置において、ＣＴ装置が第１および第２の作動形式で作動可能であり、
ＣＴ装置が第１の作動形式では
検査すべき対象物の周りのＸ線源の少なくとも回転中で、少なくとも身体範囲の運動の周期に等しい継続時間中に、患者の心電図（ＥＫＧ）の同時の取得のもとに多数の投影が撮像され、
テスト像が投影から再構成され、
ＣＴ装置が、テスト像を運動アーティファクトとして特徴付け得るテスト像を指示するための手段と入力手段とを有し、ＣＴ装置が、運動アーティファクトとして同定されたテスト像に基づいて、データが休止相中に取得され得る少なくとも１つの利用可能な時間間隔を同定し、
ＣＴ装置が第２の作動形式では
像発生の役割をするデータを取得し、
休止相中に取得されたデータのみを像再構成のために利用する
ＣＴ装置が提案される。
すなわち、本発明による装置の場合に一人の取扱者に対して、相互作用的に決定された像を運動アーティファクトとして特徴付ける可能性が存在する。すなわち、本発明による装置の場合に一人の取扱者に対して、相互作用的に決定された像を運動アーティファクトとして特徴付ける可能性が存在する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明を以下に添付図面により一層詳細に説明する。
【００１３】
関係文献から十分に知られているようにＥＫＧ信号と実際の心臓筋肉収縮または心臓筋肉緩和との間に相関が存在し、たとえば特に強い運動を有する比較的短い相中に得られる投影はアーティファクトの少ない像再構成には適しておらず、また再構成のために使用不可能なものとして分類されなければならない。従って、わずかな運動の期間中に得られる、または得られた使用可能と分類された測定データを利用し得る像のみが再構成される。その際に使用されるＣＴ装置の可能性に応じて全または部分回転の際に得られた測定データからの軸線方向の再構成も（十分なデータカバリッジにおける）らせん再構成も１つまたはそれ以上の検出器行に対して行われ得る。
【００１４】
図１はＲＲ間隔ＴRRを有する周期中のＥＫＧ信号および機械的な心臓運動の原理的な相関を示す。機械的な心臓運動は心室の相対的な体積変化ΔＶ／Ｖにより量的に表される。
【００１５】
特に心室の機械的な収縮を有するＥＫＧ信号のなかのＰ波とＱＲＳ複合との間の患者ごとに異なる時間的関係は像計算のために使用可能な再構成時間間隔すなわち像の再構成のために使用される測定データが得られる時間間隔の決定に影響する。
【００１６】
ＥＫＧ信号に関係付けての心臓の機械的な休止相の相対的な位置は参照検査により求められ得る。
【００１７】
検査対象物の周りのＸ線源の少なくとも１つの、好ましくはいくつかの少数の全回転の際に少なくとも１つの、好ましくはいくつかの心臓周期を覆う適当な心臓サイクルに関する測定データから、短く相い続く時点に対応付けるべき像が再構成される。その際に像の時点とは、再構成のために使用されるデータの時間中央点を意味する。いま、参照検査の運動アーティファクトの少ない像に心臓の休止相からのデータのみが寄与したとみなされる。それに対して、運動相中に撮像された投影に基づく像は明白な運動アーティファクトを有する。
【００１８】
図２は相対的な体積変化ΔＶ／Ｖへの、種々の再構成すべき像に属する再構成時間間隔の時間的な対応付けを示す。わずかな運動アーティファクトおよびより強い運動アーティファクトを有する像列への再構成された像の区分により、または測定データの解析によっても、心臓サイクル中の心臓の休止相に相応する時間間隔が決定され得る。たとえば、参照検査のなかの運動アーティファクトの少ない像列の選択により、投影が心臓の休止相のなかで得られた時間間隔が決定されることによって、参照検査からＥＫＧ信号に対して相対的な心臓の休止相の位置が推定され得る。
【００１９】
参照検査は減ぜられた線量において行われ得る。
【００２０】
心臓の休止相および運動相への測定データのなお説明すべき自動的な対応付けは、並列に記録されるＥＫＧ信号なしに心臓の休止相のなかで像の合目的的な回顧的な再構成の可能性を与える。
【００２１】
図３によれば心臓の休止相はＥＫＧ信号の２つのＲ尖頭波の間の長さΔＴ＝Ｔ2−Ｔ1の関連のある時間間隔〔Ｔ1、Ｔ2〕に位置している。そのつどのＲＲ間隔ＴRRすなわち時点ＴR1およびＴR2で記録されるＲパルスにより制限される心臓サイクル、のなかの心臓の休止相の相対的な位置は２つの定数Ｃ1およびＣ2により記述され得る。すなわち
Ｔ1＝ＴR1＋C1ＴRR, Ｔ2＝Ｔ1＋C2ＴRR （１）
が成り立つ。
【００２２】
そのつどのＲＲ間隔の継続時間の一部分である定数Ｃ1およびＣ2は患者固有であり、参照検査から適当な量的評価により本来の検査の前に決定されなければならない。本来の検査に対してはＣ1およびＣ2は一定とみなされる。心臓の休止相の位置および継続時間は次いであらゆる時点で現在存在するＲＲ間隔ＴRRから導き出され得る。図４はこの進行を可変の継続時間の例について示す。
【００２３】
ＥＫＧ信号に対して相対的な心臓の休止相を求める別の可能性は一人の取扱者による運動アーティファクトの少ない参照検査の像列の相互作用的な選択にある。その際に像はすべての参照検査のデータから、たとえば部分回転再構成により、短く相い続く時点ＴB＝ｉΔＴBにおいて計算される。時点ＴBでの像にそのつどの再構成時間間隔〔ＴB1−ΔＴR,ＴB2＋ΔＴR〕からの測定データが寄与する。時間間隔〔ＴB1,ＴB2〕のなかの運動アーティファクトの少ない像列は時間間隔〔ＴB1−ΔＴR,ＴB2＋ΔＴR〕のなかの現在のＲＲ間隔に対する心臓の休止相を定義する。この仕方でも次いで、図５に示されているように、定数Ｃ1およびＣ2が決定され得る。
【００２４】
相互作用的な像選択を有する方法とならんで再構成された参照像または測定データの自動的な解析によりパラメータＣ1およびＣ2を有する心臓の休止相の決定が行われ得る。
【００２５】
このような自動的な解析はたとえば平行ジオメトリでの相補性の投影の比較として実行され得る。相補性の平行投影は１８０°だけずらされた投影角度に属する。今日のＣＴ装置は通常はファン投影で撮像するので、これから平行投影が適当な内挿および分類規則たとえば公知のレビニング（Rebinning)により始めて発生されなければならない。平行投影はその場合に種々の時点で測定されたファン投影の測定値から構成されている。平行投影の測定時点としてその場合にたとえばその中央チャネルの測定時点を定義し得る。動かない対象物の場合には測定チャネルの数に相応する数の行に配置されている検出器要素を有する対称な検出器では相補性の平行投影Ｐ（ｎ，ｋ）に対して対称セット
Ｐ（Ｎ＋ｎ，Ｋ−ｋ−１）＝Ｐ（ｎ，ｋ）
（ｎ＝０（１）（Ｎ−１），ｋ＝０（１）（Ｋ−１）） （２）
ここで
ｎ：投影番号、
ｋ：チャネル番号（検出器行の連続した番号付け、その際に中央チャネルは中央のチャネルである）、
Ｎ：１８０°回転角度あたり測定された平行投影の数、
Ｋ：平行投影あたりのチャネルの数
が成り立つ。
【００２６】
従って動かされない対象物では差Ｐ（Ｎ＋ｎ，Ｋ−ｋ−１）＝Ｐ（ｎ，ｋ）は０に等しい。従って０からのこの差の偏差は投影ｎとｎ＋Ｎとの間の半回転中の時間ＴROT／２（放射源の回転時間の半分）内の測定される対象物の運動に対する尺度である。適当な尺度数はたとえば相補性の平行投影σCの絶対的な偏差の和である。ここで
開始および終了チャネルＫaおよびＫeは、心臓が期待通りに撮像される内側範囲を決定する。
【００２８】
平行投影ｎに対する誤り尺度σc（ｎ）が特定の閾値σcsの下側に位置するならば、投影〔ｎ，ｎ＋Ｎ〕が心臓の休止相中に撮像されたことから出発され得る。
【００２９】
図６は例としてＮ＝５２８を有する５００の平行投影に対する相補性の誤り尺度σＣ（ｎ）の経過を開始投影の関数として示す。閾値σcsの応用により、投影が間隔ｎ∈〔Ｎ1，Ｎ2＋Ｎ〕で撮像された時間間隔に相応する時間間隔のなかで心臓の休止相を定義する関連のある投影間隔〔Ｎ1，Ｎ2〕（≒〔１８５，４４０〕）が同定される。
【００３０】
図７には、図６中にマークされた開始投影Ｎ0i（ｉ＝１（１）４）により投影ｎ∈〔Ｎ0i，Ｎ0i＋Ｎ−１〕から再構成された像１〜４が示されている。これらの像は導入された誤り尺度σc（ｎ）と運動アーティファクトの程度との意味のある相関を示す。像１および像２は心室の明らかな二重輪郭を示し、他方において図３および図４は運動アーティファクトをほとんど有していない。
【００３１】
投影間隔〔Ｎ1，Ｎ2〕からいま図８にハッチングにより示されている投影間隔ｎ∈〔Ｎ1，Ｎ2＋Ｎ〕からの休止相が時間間隔〔Ｔ1，Ｔ2〕＝〔Ｔ（Ｎ1），Ｔ（Ｎ＋Ｎ2）〕で定義され得る。パラメータ化するため再び（１）による定数Ｃ1およびＣ2が利用される。
【００３２】
相補性のデータの自動的な解析は別として本発明の範囲内で再構成された像の自動的な評価も可能である。たとえば時間的に相い続く像の差が線アーティファクトまたは二重輪郭における無視可能な尺度を有するならば、これらの像は心臓の休止相に対応付けられ得る。こうして運動アーティファクトが少ないと評価された像の中断されない列は心臓の休止相を確定する。
【００３３】
心臓の休止相のなかに位置する投影間隔の自動的な決定がたとえば相補性のデータ解析により行われるならば、検査中のＥＫＧ記録は完全に省略されてもよい。参照検査はその場合に、心臓の休止相のなかに位置する投影間隔の自動的な決定を行うための心臓の適当なシフトの撮像とこの撮像の適当な対象物部分の選定とに制限される。検査中にそのために相補性の誤り尺度σc（ｔ）が“オンライン”で計算される。図９には相補性の誤り尺度σc（ｔ）の考えられる経過に対して、どのように閾値σcsの応用により、わずかな運動の範囲が同定され、これらの範囲から心臓の休止相に位置する投影間隔が導き出され、これらの範囲に既に説明されたようにそれぞれなお半回転時間ＴROT／２を加算すべきであるかが示されている。心臓のこの休止相のなかで測定されたすべての投影はそれによって運動アーティファクトの少ない再構成のために使用され得る。
【００３４】
心臓の休止相は図９に参照符号Ｒを付して、運動相は参照符号Ｂを付して示されている。
【００３５】
図１０には説明された方法を実施するためのＣＴ装置が概要を示されている。
【００３６】
ＣＴ‐装置は、ファン状（扇形状）のＸ線束２を送り出すＸ線源１と、１つまたは多くの行の個別検出器たとえばそれぞれ５１２の個別検出器から構成されている検出器３とから成る測定ユニットを有する。Ｘ線束２が出発するＸ線源１の焦点は参照符号４を付されている。検査対象物５（図示されている実施例の場合には患者）は寝台６の上に横たわっており、この寝台はガントリ８の測定開口７を通って延びている。
【００３７】
ガントリ８にはＸ線源１および検出器３が互いに向かい合って取付けられている。ガントリ８はＣＴ装置の参照符号ｚを付されているｚ軸線の周りに回転可能に支えられており、α方向に検査対象物５を走査するため参照符号αを付されている矢印の方向に、少なくとも１つの１８０°（π）とファン角度βfan（ファン状のＸ線束２の開き角度）との和に等しい大きさの角度αgだけ回転させられる。その際に発生器装置９により作動させられるＸ線源１から出発するＸ線束２が円形横断面の測定フィールド１０を捕捉する。Ｘ線源１の焦点４は、ｚ軸線の上に位置している回転中心の周りに円形に湾曲している半径ＲFを有する焦点軌道１５の上を運動する。
【００３８】
測定ユニット１、３の予め定められた角度位置いわゆる投影角度において測定値がいわゆる投影の形態で取得され、その際に相応の測定値が検出器３からコンピュータ１１に到達し、このコンピュータが投影に相応する測定点の列から画素マトリックスの画素の減弱係数を再構成し、これらをディスプレイ装置１２上に像として再現する。こうしてディスプレイ装置１２上に検査対象物５の透視照射された層の像が現れる。
【００３９】
各々の投影は特定の角度位置すなわち投影角度に対応付けられており、検出器要素の数すなわちチャネル数に相応する数の測定点を含んでおり、これらの測定点にそれぞれ相応の測定値が対応付けられており、その際にそれぞれのチャネルは、検出器要素のどれからそれぞれの測定値が発するかを示す付属のファン角度により定義されている。ファン角度β０ は中央のチャネルいわゆる中央チャネルに対応付けられている。
【００４０】
検出器３が多くの行の検出器要素を有するので、必要の際に検査対象物５の多くの層に関する投影が同時に撮像され得る。その際に投影角度あたり能動的な検出器行の数に相応する数の投影が撮像される。
【００４１】
ガントリ８に対応付けられている駆動装置１３がガントリ８の部分または全回転のために十分であるだけでなく、ガントリ８を永久的に回転させるのにも適しており、またさらに寝台６、従ってまた検査対象物５と、測定ユニット１、３を有するガントリ８との間のｚ方向の相対的変位を可能にする別の駆動装置が設けられているので、いわゆるらせんスキャンも実行され得る。
【００４２】
心臓または患者５の身体の心臓活動のリズムで動かされる心臓付近能動的範囲の検査を実行するため、図１０によるスサ装置はさらにそれ自体は公知の心電計１７を有する。この心電計は電極（電極のうち１つが図１０中に示され、また参照符号１８を付されている）を介して患者５と接続可能であり、またＣＴ装置による検査に平行して検査対象物のＥＫＧ信号を捕捉する役割をする。ＣＴ装置にはＥＫＧ信号に相応する好ましくはディジタルのデータが供給されている。
【００４３】
心電計１７の電極は可能なかぎり、それらが患者５の検査を阻害しないように、患者５の身体に取付けられている。
【００４４】
コンピュータ１１には、ＣＴ装置の取扱を可能にするキーボード１９およびマウス２０が接続されている。さらにコンピュータ１１には別のモニター２１が接続されており、このモニター上に後でまた一層詳細に説明する図１２ないし１４に示されている取扱メニューが表示される。
【００４５】
図１１には例として、どのようにして、参照検査が図１０によるＣＴ装置を用いて本来の検査すなわち主検査の前に、自動的および（または）相互作用的な評価を組み合わせてＥＫＧ信号に基づいて心臓の休止相を定義するための定数Ｃ1およびＣ2を求めるために実行されるかが概要プロセスチャートで示されている。
【００４６】
図１２ないし１４には、それ自体は公知のグラフィックなユーザーインタフェースの形式に応じて、たとえばマウス２０により取扱可能であり、参照検査の実行の際にモニター１４の像スクリーン上に現れる取扱メニューが示されている。
それらの機能は以下に説明される。
【００４７】
テスト投影の撮像の後に粗いタイムラスター（たとえば０．５秒）のなかで測定フィールド１０のなかに位置する患者Ｐの範囲の断層像が再構成される。これらの像は図１２中に示されている第１の取扱メニューの左上の範囲２１に示されている。ボタン２２、２３の操作により範囲２１の種々の部分、たとえば部分１×１または部分２×２を選ぶ可能性が存在する。第１の場合には図１２中に示されているようにすべての範囲２１を満たす像が表示され、他方において第１の場合には２つの行および列に４つの相応に縮小された像が表示される。さらに、選択領域２４が存在しており、それにより参照像が再構成される粗いタイムラスターが設定可能である。
【００４８】
参照像内に存在する運動アーティファクトの強さを自動的に決定するために、たとえば円形または図１２に示されているように長方形であってよいいわゆる関心領域（ＲＯＩ）２５により有意味な像領域を選択する可能性が存在する。
【００４９】
ＲＯＩ２５はたとえばマウス２０または図示されていない他の適当な入力手段により位置および大きさを変更可能である。
【００５０】
選択領域１６で、心臓の休止相の像オリエンティッドかつ（または）自動的な決定の基礎として用いられる像の再構成が行われる通常はより細かいタイムラスターが設定される。
【００５１】
第１の取扱メニューの右側の範囲には心電図１７により得られたＥＫＧ信号２６が時短ｔの関数として表示されている。説明される実施例の場合にはこれは２つの重なって配置され時間的に次々と続く全体として２秒間のセクションで行われる。
【００５２】
テスト像が再構成されるべき再構成時間間隔はたとえば相互作用的にＥＫＧ信号２６のなかに開始マーク２７および終了マーク２８を挿入することにより確定される。開始および終了マーク２７または２８は選択領域２９によりそのつどの必要に相応してずらされ得る。その際に開始マーク２７の位置は時点ｔMINに、終了マーク２８の位置は時点ｔMAXに相応する。
【００５３】
ＥＫＧ信号２６の提供される表示範囲が不適当である場合には、これは選択領域３０を用いてずらされ得る。その際に時点ｔSTARTはＥＫＧ信号２６の表示されているセクションの開始に、時点ｔENDはＥＫＧ信号２６の表示されているセクションの終了に相応する。選択領域３０に属するスケール上の線マークはＥＫＧ信号２６の表示されているセクションの中央を示す。
【００５４】
参照符号３１、３２を付されているボタンにより、心臓の休止相の自動的決定の基礎として用いられる方法を選択することが可能である。参照符号Ａｕｔｏ／Ｄａｔｓを付されているボタン３１が操作されると、心臓の休止相の自動的な決定が相補性の平行投影の説明される自動的な検出に基づいて行われる。それに対して、参照符号Ａｕｔｏ／Ｉｍａｇを付されているボタン３２が操作されると、心臓の休止相の自動的な決定が運動アーティファクトの説明される自動的な検出に基づいて行われる。
【００５５】
参照符号ＲＥＣＯＮを付されているボタン３３の操作によりテスト像の再構成が選択領域２９により予め定められた再構成時間間隔および選択領域１６により予め定められたタイムラスターのなかで開始し、ボタン３１、３２により選択された方法に従って心臓休止相の自動的な決定を開始する。
【００５６】
それに続いて図１３による取扱メニューが現れる。
【００５７】
これは像表示に使われる範囲３４に再構成されたテスト像を指示する。ボタン３５ないし３８により選択可能な１×１ないし４×４への範囲３４の分割を有するそれぞれＲＯＩ２５に相応する像部分のみが表示される。
【００５８】
心臓の休止相を求める際に休止相に対応付けられたテスト像は囲いにより標識されている。
【００５９】
選択領域３９により、範囲３４に表示されるテスト像が由来する時間間隔が変更され得る。その際にｔMINはテスト像の表示により覆われる時間間隔の開始時点を、ｔMAXは終了時点を示し、その際に選択領域３９に属するスケールの線マークはこの時間間隔の中央を指示する。
【００６０】
第２の取扱メニューの右上の範囲のなかにテスト像の表示により覆われる時間間隔に相応するＥＫＧ信号２６の一部分が示されている。その際に、図１３中に示されているように、相応の開始および終了マーク４１、４２をＥＫＧ表示にフェードインする可能性が存在する。さらにＥＫＧ信号２６の表示のなかに自動的に求められた休止相４３が相応の開始および終了マーク４４、４５によりフェードインされている。
【００６１】
その下に、心臓の休止相の自動的な決定が相補性の平行投影の比較により行われた場合に対して、ＥＫＧ信号２６の表示に相応する時間間隔に対して相補性の誤り尺度σcが時間ｔの関数として示されている。さらにＥＫＧ信号２６の表示と類似して開始および終了マーク４４または４５を有する休止相４３がフェードインされている。
【００６２】
参照符号ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ ＤＥＴＡＩＬＳを付されているボタン４７が操作されると、さもなければ図１３による取扱メニューと合致する図１４に示されている取扱メニューのなかで、パラメータウインドー４９に、任意のＲＲ間隔のなかの心臓の休止相を定義するための現在求められた定数Ｃ1、Ｃ2ならびにそれらの計算基礎すなわちΔT,ＴRRおよびＴ1に対する値が表示される。
【００６３】
図１２ないし１６に示されている取扱メニューの機能は、一人の取扱者に心臓の休止相の自動的に決定された位置に相互作用的に影響し、必要であれば、テスト像を表示する役割をする範囲３４への介入によってもＥＫＧ信号の表示または相補性の誤り尺度４６の表示への介入によっても補正する可能性を提供することである。取扱メニューの上記の範囲はこの目的で論理的に結合されている。
【００６４】
範囲３４のなかでたとえばマウス２０によるテスト像の選択および選択取消が可能である。囲いにより標識されている、選択されたテスト像は心臓休止相に対応付けられる。心臓の休止相の定義範囲はＥＫＧ信号２６および相補性の誤り尺度４６の表示のなかの開始および終了マーク４４、４５を相応に自動的にずらすことにより適合され、またパラメータウインドー４９に指示される値が相応に変更され、または新たに計算される。範囲３４でテスト像により示される時間間隔が変更されると、ＥＫＧ信号２６および相補性の誤り尺度４６の表示のなかで時間軸および開始および終了マーク４１および４２または開始および終了マーク４４、４５の位置が相応に変化する。
【００６５】
逆に、ＥＫＧ信号２６および相補性の誤り尺度４６の表示において範囲３４でテスト像により示される時間空間も休止相４３も継続時間および位置に関して、開始および終了マーク４１、４２または開始および終了マーク４４、４５をずらすことにより、相互作用的に変更され得る。範囲３４に表示される像の選択および心臓の休止相のなかに位置するテスト像のマーキングは次いで相応に適合される。
【００６６】
取扱者が心臓の休止相の定義を了解したならば、計算された定数Ｃ1およびＣ2が以後の本来の検査に対して参照符号ＡＣＣＥＰＴを付されているペタン２４の操作により受け入れられ得る。次いで本来の検査に対する作動パラメータを設定するための別の図示されていない従来通常の取扱メニューが開く。
【００６７】
心臓の休止相の定義の際に満足な結果が得られなかったならば、取扱者は参照符号ＮＥＷを付されているボタン２５の操作により図１２に示されている取扱メニューに戻り、また変更された値を選び得る。それに基づいて先に説明した仕方で心臓の休止相の新たな決定が行われる。
【００６８】
心臓の休止相の決定が患者のＥＫＧの捕捉なしに行われる場合に対しては、心臓の休止相の決定のために必要な取扱メニューは、心臓の休止相の自動的な決定のために必要なＲＯＩがマークされ得ることによって、参照像の表示に限られる。すなわち取扱メニューは本質的に図１２に示されている範囲２１に相当する。
本来の検査はＲＯＩの選択にすぐ続いて開始され得る。
【００６９】
本発明による方法は以上に第３世代のコンピュータトモグラフの例について説明された。しかしそれは第４世代のコンピュータトモグラフにも応用され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＫＧ信号および機械的な心臓運動の相関を示し、ＥＫＧ信号および心室の相対的な体積変化ΔＶ／Ｖにより量的に表される機械的な心臓運動が時間の関数として示されている図。
【図２】運動アーティファクトの少ない像の投影間隔を説明するための図。
【図３】ＲＲ間隔に関係する心臓休止相のパラメータ化を説明するための図。
【図４】ＲＲ間隔からの心臓の休止相の導出を説明するための図。
【図５】参照検査からの運動アーティファクトの少ない像列の相互作用的な選択による心臓休止相の決定を説明するための図。
【図６】相補性のデータ誤り尺度σＣ による心臓休止相の定義を説明するための図。
【図７】心臓休止相を自動的に決定するための像例を説明するための図。
【図８】データ誤り尺度σＣ によるＥＫＧ信号のなかの心臓休止相の決定を説明するための図。
【図９】ＥＫＧ信号なしの心臓休止相中のデータ間隔の自動的な決定を説明するための図。
【図１０】本発明による方法を実施するのに適したＣＴ装置を示す概略図。
【図１１】心臓休止相を決定するための参照検査の概要プロセスを説明するための図。
【図１２】心臓休止相を決定するための参照検査を実行するための取扱メニューを説明するための図。
【図１３】心臓休止相を決定するための取扱メニューを説明するための図。
【図１４】開かれたパラメータウインドーを有する、心臓休止相を決定するための取扱メニューを説明するための図。
【符号の説明】
１ Ｘ線源
２ Ｘ線束
３ 検出器
４ 焦点
５ 患者
６ 寝台
７ 測定開口
８ ガントリ
９ 発生器装置
１０ 測定フィールド
１１ コンピュータ
１２ ディスプレイ装置
１３ 駆動装置
１４ モニター
１５ 焦点軌道
１６ 選択領域
１７ 心電図
１８ 電極
１９ キーボード
２０ マウス
２１ モニター
２２、２３ ボタン
２４ 選択領域
２５ 関心領域（ＲＯＩ）
２６ ＥＫＧ信号
２７ 開始マーキング
２８ 終了マーキング
２９、３０ 選択領域
３１、３２、３３ ボタン
３４ 範囲
３５〜３８ ボタン
３９ 選択領域
４１ 開始マーク
４２ 終了マーク
４３ 休止相
４４ 開始マーク
４５ 終了マーク
４６ 誤り尺度
４７、４８ ボタン
４９ パラメータウインドー
Claims (16)
- ＣＴ像を発生するために検査すべき生物の身体の周りを動かされるＸ線源を有するＣＴ装置を制御装置が制御する方法であって、
ＣＴ装置を用いて、休止相および運動相を含めて周期的に動かされる身体範囲のＣＴ像を発生する方法において、
ａ）検査すべき対象物の周りのＸ線源の少なくとも回転中で、身体範囲の運動の周期に少なくとも等しい継続時間中に像発生に使われる多数の投影を撮像する過程と、
ｂ）投影に相応するデータを、それらが休止相中に得られたかまたは運動相中に得られたかに関して解析する過程とを含み、
投影に相応するデータの、それらが休止相中に得られたかまたは運動相中に得られたかに関する解析は、相補性の平行投影の互いの偏差σC（ｎ）が求められ、偏差σC（ｎ）が上限値σC,Sを越えない平行投影のみが、休止相中に得られたデータとみなされるように行われ、
ｃ）休止相中に得られたデータのみを像再構成のために使用する過程を含む
ことを特徴とするＣＴ像発生方法。 - 投影に相応するデータの、それらが休止相中に得られたかまたは運動相中に得られたかに関して解析する過程が、
多数の投影からテスト像を再構成する過程と、
運動アーティファクトの存在に関してテスト像を点検する過程と、
運動アーティファクトの強さが複数個の相い続くテスト像のなかで上限値を越えない少なくとも１つの利用可能な時間間隔を同定する過程と
により行われ、その利用可能な時間間隔で撮像された投影が休止相中に取得されたデータとみなされることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 像再構成のために、休止相中に得られたとみなされるデータが休止相中に得られたものとして像再構成のために利用されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
- 心臓または心臓リズムで動かされる身体範囲のＣＴ像を発生するため、投影の撮像中に生物の心電図が捕捉され、休止相中に得られたとみなされるデータを用いて心電図の２つの相い続くＲ尖頭波の間にそれぞれ位置する少なくとも１つの利用可能な時間間隔が同定され、その利用可能な時間間隔内で得られたデータが休止相中に得られたものとして像再構成のために利用されることを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載の方法。
- 投影に相応するデータを、それらが休止相中に得られたかまたは運動相中に得られたかに関して解析する過程は、
多数の投影の撮像の前に多数のテスト投影が検査すべき対象物の周りのＸ線源の少なくとも回転中で、身体範囲の運動の周期に少なくとも等しい継続時間中に患者の心電図の同時の捕捉のもとに撮像される過程と、
相補性の相補性の平行投影の互いの偏差σc（ｎ）が求められる過程と、
心電図の２つの相い続くＲ尖頭波の間にそれぞれ位置する、その間に偏差σc（ｎ）が上限値σC、Sを越えない少なくとも１つの利用可能な時間間隔が同定される過程と、
像発生の役割をする多数の投影の撮像中に患者の心電図を捕捉し、撮像された投影の心電図への時間的対応付けを形成する過程と、
それぞれ利用可能な時間間隔中に撮像された平行投影のみを休止相中に得られたデータとして像再構成のために使用する過程と
を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 偏差としてデータ誤り尺度σC（ｎ）が式
σc（ｎ）＝ＳＵＭ(k、Ka(l)Ke｛ＡＢＳ〔Ｐ（Ｎ＋ｎ，Ｋ−ｋ−１）−
Ｐ（ｎ，ｋ）〕｝
ここで
Ｐ（ｎ，ｋ）：平行投影
ｎ： 投影番号
ｋ： チャネル番号
Ｎ： １８０°回転あたりの平行投影の数
Ｋ： 平行投影あたりのチャネルの数
Ｋa： 開始チャネル
Ｋe： 終了チャネル
に従って計算されることを特徴とする請求項１または５記載の方法。 - 相補性の平行投影の比較は関心のある像範囲に対してのみ実行されることを特徴とする請求項５記載の方法。
- 多数のテスト投影または像発生に使われる投影を撮像する前に関心のある像範囲を求めるための参照像が発生されることを特徴とする請求項７記載の方法。
- 多数のテスト投影または像発生に使われる投影としてファン投影が撮像され、ファン投影に相応するデータの分類し直しまたは内挿し直しにより平行投影が得られることを特徴とする請求項５，７または８に記載の方法。
- 投影に相応するデータを、それらが休止相中に得られたかまたは運動相中に得られたかに関して解析する過程が、
多数の投影の撮像の前に多数のテスト投影が検査すべき対象物の周りのＸ線源の少なくとも回転中で、身体範囲の運動の周期に少なくとも等しい継続時間中に患者の心電図の同時の捕捉のもとに撮像される過程と、
テスト像がテスト投影から再構成される過程と、
テスト像が運動アーティファクトの存在に関して点検される過程と、
心電図の２つの相い続くＲ尖頭波の間にそれぞれ位置する、その間に運動アーティファクトの強さが多数の相い続くテスト像のなかで上限値を越えない少なくとも１つの利用可能な時間間隔が同定される過程と、
像発生に使われる多数の投影から像が再構成され、心電図を考慮に入れて、利用可能な時間間隔で得られたデータに基づいて再構成された像が求められる過程と
を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 運動アーティファクトの存在に関するテスト像の点検の際に線アーティファクトまたは二重輪郭が運動アーティファクトに関する指摘として考慮に入れられることを特徴とする請求項２または１０記載の方法。
- 運動アーティファクトの存在に関するテスト像の点検が相い続く像の差し引きにより得られる差像を用いて行われることを特徴とする請求項２、１０または１１記載の方法。
- テスト像の再構成が減ぜられた計算能力または分解能により行われ、または部分回転再構成として行われることを特徴とする請求項２または１０ないし１２の１つに記載の方法。
- 運動アーティファクトの存在に関するテスト像の点検が関心のある像範囲に対してのみ実行されることを特徴とする請求項１０記載の方法。
- テスト投影から関心のある像範囲を求めるための参照像が発生されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
- 利用可能な時間間隔として、そのつどの心臓周期のそれぞれ予め定められた第１の部分をそのつどの心臓周期を開始するＲ尖頭波の後に開始し、またそのつどの心臓周期の第２の予め定められた部分に等しい継続時間とを有する時間間隔が同定されることを特徴とする請求項４ないし１５の１つに記載の方法。
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