JP4669463B2 - ヘリカルスキャン型のx線ct装置 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、テスト・インジェクションの際にも造影剤の使用を減らし、また、本スキャン時にできる限り造影剤の量は減らすことを目的とする。そして、被検体内の造影剤のピーク値の動きに追従してヘリカルスキャンの速度を制御するヘリカルスキャン型のX線CT装置およびその方法を提供することである。
この第1の観点におけるX線CT装置では、テスト用の造影剤を注入後に第一CT値を計測した後、載置台で被写体を下流位置に移動させ、下流位置で第二CT値を計測する。このため、上流位置と下流位置との距離を広くとっても、下流位置で第二CT値を計測することができ、造影剤の平均的な流れ具合を把握することができる。
この第2の観点におけるX線CT装置は、上流位置ではCT値の経時変化を計測するが、ピーク値まで測定していない。このため、二度テスト用の造影剤を注入することなく、下流位置ではCT値のピーク値までの時間およびこのピーク値までの積算値を計測することができる。
上流位置ではCT値のピーク値まで測定していない。このため、スキャン速度決定手段が、上流位置のCT値の経時変化、下流位置のCT値のピーク値までの時間およびこのピーク値までの積算値に基づいて、上流位置のCT値のピーク値までの時間を求める。これで、上流位置と下流位置とのCT値のピーク値までの時間が把握できる。これで、適切なスキャン開始ディレイ時間も把握できる。
上流位置と下流位置とのCT値のピーク値までの時間が把握できることで、本スキャンにおけるヘリカルスキャン速度を決定することができる。このため、本スキャンで造影剤のピーク値に沿ってヘリカルスキャンを行うことができる。そのため、本スキャンのための造影剤の注入量を必要最低限に減らしても鮮明な断層像を得ることができる。
一般に、血流は、心臓から遠くなればなるほど遅くなるので、造影剤のピーク値Peも一定の速度ではない。上流位置のCT値のピーク値および下流位置のCT値のピーク値からヘリカルスキャン速度を決定する際に、この点を考慮して所定の減速加速度を有する毒度でヘリカルスキャン速度を決定してもよい。また、上流位置のCT値のピーク値および下流位置のCT値のピーク値以外に、中間の位置である中位部におけるCT値のピーク値を求めて、二次曲線的なヘリカルスキャン速度にすることも可能である。このような加速減速中にも断層像を撮像する技術は、可変ピッチヘリカルスキャンとして技術的に確立されている。
この第6の観点におけるX線CT装置では、関心領域内で最大CT値または関心領域内の平均CT値を使って、CT値の経時変化またはピーク値を計測することができる。この関心領域は、xy平面の二次元領域であってもよいし、z方向も含めた三次元領域であってもよい。
この第7の観点におけるX線CT装置では、心臓の近傍の胸部から脚部にかけて、造影剤のピーク値に沿って断層像を撮影することができる。
の第8の観点におけるX線CT装置では、心臓の近傍の胸部から頭部にかけて、造影剤のピーク値に沿って断層像を撮影することができる。
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
図1は、本実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置(X線CT装置)100の構成を示したブロック図である。X線CT装置100は、操作コンソール1と、ガントリ20と、このガントリ20の撮影領域内に被検体40を挿入する撮影テーブル10とを装備している。撮影テーブル10は、被検体を乗せて走査ガントリ20の開口部に出し入れするクレードル12を具備している。クレードル12は、被検体40の体軸方向であるZ方向に移動する。
第一CT値計測部33は、近位部Z1(図5を参照)の関心領域ROIに関して、CT値の変化曲線(Time Density Curve)TDCを計測する。
第二CT値計測部35は、遠位部Z2(図5を参照)の関心領域ROIに関して、CT値の変化曲線TDCを計測する。
スキャン速度決定部37は、制御コントローラ29によるヘリカルスキャンなどのスキャン速度を決定する。本実施形態では、テスト用のヨード系造影剤が最適に撮像できるようにスキャン速度を決定する。
図3は、本発明のヘリカルスキャン型のX線CT装置100による造影剤を使った断層像撮影の動作フローチャートである。
次に、ステップS13において、被検体40にテスト用のヨード系造影剤を肘静脈に注入する。たとえばテスト用のヨード系造影剤は10cc程度であり、所定の時間で被検体40に注入される。肘静脈に注入されたテスト用のヨード系造影剤は、心臓、肺および心臓を経由して大動脈に運ばれる。
モニタリングスキャンでは、被検体40がX線を多く被曝しないように、X線管21から低X線量が照射される。また、X線管21と多列X線検出器24との回転は、1〜2秒に1回程度の回転でよい。第一CT値計測部33では、近位部Z1の関心領域ROIに関して、CT値の変化曲線(Time Density Curve)TDCを計測する。
ステップS15では、制御コントローラ29が、クレードル12を最高速度、たとえば150mm/秒で遠位部Z2まで移動させる。遠位部Z2の関心領域ROIに造影剤が届いていない状態から遠位部Z2にて、モニタリングスキャンを行うためである。
図4は、近位部Z1および遠位部Z2における関心領域ROIを設定するフローチャートである。すなわち、図3のステップS12を詳細にしたフローチャートである。図5は、走査ガントリ20における被検体40の近位部Z1および遠位部Z2を示した図である。図6は、断層像CSIにおいて感心領域ROIを設定する図である。
ステップS122では、スカウト像(スキャノ像、X線透視像ともいう。)収集を行う。スカウト像は被検体の体の大きさによって成人又は子供の2種類のスカウト像が撮影できるようになっており、さらに通常0度,90度で撮影することができる。部位によっては例えば頭部のように、90度スカウト像のみの場合もある。スカウト像撮影では、X線管21と多列X線検出器24とを固定させ、クレードル12を直線移動させながらX線検出器データのデータ収集動作を行う。
ステップS124において、X線管21から低X線量が照射され、近位部Z1における断層像CRIが撮像される。次に、クレードル21が遠位部Z2に移動し、ステップS125において、X線管21から低X線量が照射され、遠位部Z2における断層像CRIが撮像される。図5(a)に示すように、近位部Z1は、ランドマークZ0から所定距離だけ離れた位置に設定されており、図5(b)に示すように、遠位部Z2は、ランドマークZ0から所定距離だけ離れた位置に設定されている。なお、近位部Z1および遠位部Z2の断層像CRIは、狭いスライス厚で足りるので、コリメータ23は狭く設定されている。
図7は、近位部Z1の関心領域ROIにおけるCT値を計測し、CT値の変化曲線TDCの傾きを求めるフローチャートである。すなわち、図3のステップS14のモニタリングスキャンを詳細にしたフローチャートである。
ステップS141では、造影剤のモニタリングスキャンを行うため、近位部Z1の断層像を撮影する。被検体40の被曝低減のため、X線管21から低X線量を照射し、且つ一定時間間隔でクレードル12を固定したままのスキャン、アキシャルスキャンを行う。
ステップS143において、第一CT値計測部33は、読み込んだ関心領域ROIに相当する画素のCT値から、最大CT値の検索を行う。たとえば、図6(b)に、断層像CSI中の関心領域ROI内の走査を示す。図6(b)に示す関心領域ROI内で、y=yiの座標の関心領域ROIの画素についてx方向の始点と終点の範囲x∈[xsi,xei]について走査を行う。y方向にはy方向の始点と終点の範囲y∈[y1,yn]の範囲を走査する。
ステップS144では、第一CT値計測部33は、ステップS143で求められた最大CT値MHu(i)または平均CT値AHu(i)を記憶装置7に記憶しておく。
図8は、遠位部Z2の関心領域ROIにおけるCT値を計測し、CT値の変化曲線TDCのピーク値Peまでの時間を算出するフローチャートである。すなわち、図3のステップS16のモニタリングスキャンを詳細にしたフローチャートである。
ステップS161では、変数iを初期化する。
ステップS162では、遠位部Z2の断層像を撮影する。被検体40の被曝低減のため、X線管21から低X線量を照射し、且つ一定時間間隔でクレードル12を移動させることなくスキャンを行うアキシャルスキャンを行う。
ステップS164において、第二CT値計測部35は、読み込んだ関心領域ROIに相当する画素のCT値から、最大CT値MHu(i)または平均CT値AHu(i)の検索を行う。図7のステップ143で説明したこととほぼ同じである。
ステップS166では、第二CT値計測部35は、最大CT値MHu(i)>MHu(i+1)の関係、または平均CT値AHu(i)>AHu(i+1)の関係が所定時間続いているかを判断する。最大CT値MHu(i)>MHu(i+1)の関係が所定時間続いているということは、最大CT値が減少傾向にあるということを示す。つまり、最大CT値MHu(i)は、一旦ピーク値Peに達した後、減少傾向にあることを示している。同様に、平均CT値AHu(i)>AHu(i+1)の関係が所定時間続いていれば、平均CT値AHu(i)は、一旦ピーク値Peに達した後、減少傾向にあることを示している。ステップS166の条件を満たさなければステップS167に進み、ステップS166の条件を満たしていればステップS168に進む。
ステップS168では、最大CT値MHu(i)または平均CT値AHu(i)がピーク値Peに達したので、第二CT値計測部35は、これまで記憶した最大CT値MHu(i)または平均CT値AHu(i)の中から、一番大きなCT値をピーク値Peとして求める。そして、第二CT値計測部35は、テスト用のヨード系造影剤を注入してから、そのピーク値Peに至るまでの時間を演算する。さらに記憶されている最大CT値MHu(i)または平均CT値AHu(i)からピーク値Peに至るまでのCT値の積算値を演算する。その後、図3のステップS17で説明したように、近位部Z1におけるピーク値Peに至る時間を演算する。
図9は、モニター6に表示される近位部Z1および遠位部Z2におけるCT値の変化曲線TDCを示した図である。図9(a)は、被検体40のスカウト画像であり、図4のステップS122で撮影した画像である。この被検体40のスカウト画像に、操作者が設定した近位部Z1と遠位置Z2と表示される。また、操作者は、一般に、大動脈41に関心領域ROIを設定する。
近位部Z1および遠位部Z2のモニタリングスキャン、その後の本スキャンにおけるクレードル12の動作およびX線照射量ついて説明する。図10は、テスト用の造影剤の注入から本スキャンが完了するまでクレードル12の動作およびX線照射量を示したグラフである。図10の上図は、縦軸がX線管21のX線照射量であり横軸が時間である。図10の中図は、縦軸がクレードル12の速度であり横軸が時間である。図10の下図は、縦軸がクレードル12のz方向の位置であり横軸が時間である。最下部に、テスト用の造影剤AG1の注入タイミングおよび、本スキャン用の造影剤AG2の注入タイミングを示している。
次に、クレードル12は、本スキャンの開始位置に速度−v4にてランドマークZ0に復帰する。図10においては、ランドマークZ0から本スキャンを行うように設定されている。
上記の説明では、近位部Z1および遠位部Z2におけるモニタリングスキャンについて説明してきた。しかし、近位部Z1と遠位部Z2との中間の位置における中位部Z3においても、さらにモニタリングスキャンを行うことが可能である。一般に、血流は、心臓から遠くなればなるほど遅くなるので、造影剤のピーク値Peも一定の速度ではない。したがって、本スキャン時のクレードル12の速度を非線形にする必要が出てくる。
また、近位部Z1と遠位部Z2とにおける造影剤のピーク値Peから、ヘリカルスキャンピッチが決められ、クレードル12が線形の速度v2で移動した。血流は、心臓から遠くなればなるほど遅くなるので、クレードル12が一定の速度ではなく、所定の減速度で移動するようにしてもよい。
本実施形態では、医用X線CT装置100を元に書かれているが、X線CT−PET装置,X線CT−SPECT装置などにも利用できる。
2 … 入力装置
6 … モニター
7 … 記憶装置
12 … クレードル
20 … 走査ガントリ
21 … X線管
22 … X線コントローラ
23 … コリメータ
24 … 多列X線検出器または二次元X線エリア検出器
25 … データ収集装置(DAS)
27 … 走査ガントリ傾斜コントローラ
28 … ビーム形成X線フィルタ
29 … 制御コントローラ
31 … 画像再構成部
33 … 第一CT値計測部
35 … 第二CT値計測部
37 … スキャン速度決定部
40 … 被検体
ROI … 関心領域
Pe … 関心領域ROIのCT値のピーク値
Z1 … 近位部
Z2 … 遠位部
Claims (8)
- 所定のスキャン速度で被検体にX線を照射し、その投影データに基づいて画像データを生成するヘリカルスキャン型のX線CT装置において、
前記被検体の血流の上流位置と下流位置とにモニター領域を設定するモニター領域設定手段と、
テスト用の造影剤の投与後に、前記上流位置を透過した投影データに基づいて第一CT値を計測する第一CT値計測手段と、
前記第一CT値を計測した後、前記被写体を前記下流位置に移動させる載置台と、
前記下流位置を透過した投影データに基づいて第二CT値を計測する第二CT値計測手段と、
前記第一CT値および第二CT値に基づいて、前記スキャン速度を決定するスキャン速度決定手段と
を備えることを特徴とするヘリカルスキャン型のX線CT装置。 - 前記第一CT値計測手段は、前記CT値の経時変化を計測し、前記第二CT値計測手段は、前記CT値のピーク値までの時間およびこのピーク値までの積算値を計測することを特徴とする請求項1に記載のヘリカルスキャン型のX線CT装置。
- 前記スキャン速度決定手段は、前記上流位置のCT値の経時変化、前記下流位置のCT値のピーク値までの時間およびこのピーク値までの積算値に基づいて、前記上流位置のCT値のピーク値までの時間を求めることを特徴とする請求項2に記載のヘリカルスキャン型のX線CT装置。
- 前記上流位置のCT値のピーク値および前記下流位置のCT値のピーク値から、前記スキャン速度を決定することを特徴とする請求項3に記載のヘリカルスキャン型のX線CT装置。
- 前記スキャン速度は、一定速度、一定の減速度を有する速度、または可変の減速度を有する速度を含むことを特徴とする請求項4に記載のヘリカルスキャン型のX線CT装置。
- 前記CT値は、関心領域内の最大CT値または関心領域内の平均CT値を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載のヘリカルスキャン型のX線CT装置。
- 前記上流位置が心臓の近傍の位置であり、前記下流位置が下腹部または脚部であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のヘリカルスキャン型のX線CT装置。
- 前記上流位置が心臓の近傍の位置であり、前記下流位置が頸部または頭部であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のヘリカルスキャン型のX線CT装置。
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