JP4951055B2 - Ｘ線ｃｔシステムおよびその操作コンソール - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ（Computerized Tomography）システムおよびその操作コンソールに関する。

Ｘ線ＣＴシステムは、患者（被検体）に複数方向からＸ線を照射するスキャンを行い、患者を透過した各方向からのＸ線より得られる投影データに基づいて画像再構成処理を行うことによって、診断部位の断層像を提供するものである。オペレータは、かかるスキャン等に先立ち、スキャンの条件や画像再構成処理の条件について、診断部位や診断目的に合わせて計画を立てる必要がある。このような計画はスキャン計画とよばれる。Ｘ線ＣＴシステムは一般に、操作コンソール上で行うスキャン計画のためのユーザインタフェース環境を提供している。

ところで、例えば、胸部においては肺が大部分を占めるためＸ線減衰量は小さいのに対し、腹部では、臓器が多く存在するのでＸ線減衰量は大きい。また、被検体の体型も個々に異なるので、同じ部位であっても被検体によってＸ線減衰量も異なる。

スキャンを行うと、Ｘ線減衰量の大きい部位における投影データのＳ／Ｎが、Ｘ線減衰量の小さい部位のそれより低下してしまう場合がある。これに対処するためＸ線量を大きくしてスキャンすれば、部位に関係なく良好なＳ／Ｎが得られるものの、必要以上の被曝がなされるので避けなければならない。

このような問題を解決するものとして、Ｘ線量を決定するＸ線管に与える管電流値を、被検体のスキャン位置に応じて自動制御する、いわゆるAuto mAという技術が知られている。この技術を用いると、Ｘ線減衰量が異なる被検体の部位に応じた適切なＸ線量を設定することができ、無駄な被曝を抑えつつ、良好なＳ／Ｎを有する断層像を得ることができる。さらに、Ｘ線管の寿命の延長にも寄与するという利点を有する。

Auto mA 機能のＯＮ／ＯＦＦは、スキャン計画時に指定することができる。Auto mA をＯＮにしたときは、設定されたスキャン位置ごとにＸ線管に与える管電流値を自動的に算定される。算定結果は、スキャン位置と、対応する管電流値とがリスト形式で列記されたかたちにて表示され、これにより算定結果を確認することができる。

しかしながら、算定結果が単にリスト形式で数値が表示されるだけでは、設定したスキャン位置と管電流値との関係を把握しづらいという問題がある。

特に、近年の Auto mA 機能は、高画質を必要とする場合のモード、最も低い被曝量を必要とするモードといった複数のモードを有し、オペレータが選択することができるようになっている。この場合、算定結果が単にリスト形式で数値が表示されるだけでは、オペレータがモードを変更した際に、算定結果がどのように変更されたのか確認しにくいという問題があった。

また、Auto mA によって算定された管電流値を個々にみると必ずしも適当ではない値を含んでいる場合もある。従来は、かかる場合に、算定管電流値を個々に任意の値に修正することのできる手段がなかった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、Ｘ線量自動制御のための制御値を容易に確認および修正することが可能なＸ線ＣＴシステムおよびその操作コンソールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、例えば本発明のＸ線ＣＴシステムは、以下の構成を備える。すなわち、Ｘ線管より発生するＸ線を被検体に複数方向から照射するスキャンを行い、該被検体の断層像を再構成するＸ線ＣＴシステムであって、前記スキャンを行うための前記Ｘ線管のＸ線量の制御値をグラフ表示する表示手段と、表示された前記グラフ上の前記制御値を示す点を指定して移動することにより、表示された前記グラフ上当該点に対応する制御値を修正する修正手段とを含むことを特徴とする。また、Ｘ線管より発生するＸ線を被検体に複数方向から照射するスキャンを行い、該被検体の断層像を再構成するＸ線ＣＴシステムであって、前記Ｘ線管を所定位置に固定したまま被検体を搬送することで透視像データを収集することを、前記Ｘ線管の複数の所定位置において行う透視像データ収集手段と、少なくとも、被検体のスキャン位置を設定するスキャン計画手段と、前記透視像データ収集手段で収集された各透視像データに基づいて、前記スキャン計画手段で設定された被検体の各スキャン位置における前記Ｘ線管のＸ線量の制御値を算定する算定手段と、を備え、前記スキャン計画手段は、前記透視像データ収集手段で収集された透視像データに基づく被検体透視像を表示する被検体透視像表示手段と、各スキャン位置と前記算定手段で算定された前記制御値との対応関係を表すグラフを、表示された前記被検体透視像に重畳表示するグラフ表示手段と、を含み、前記スキャン計画手段は、表示された前記グラフ上の前記制御値を示す点を指定して移動することにより、当該点に対応する制御値を修正する修正手段を更に有することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、Ｘ線量自動制御のための制御値を容易に確認および修正することが可能なＸ線ＣＴシステムおよびその操作コンソールを提供することができる。

実施形態におけるＸ線ＣＴシステムのブロック構成図である。 実施形態におけるスキャン計画画面の一例を示す図である。 実施形態におけるスキャン計画画面における算定管電流値のグラフ表示の一例を示す図である。 実施形態におけるスカウトスキャンの設定画面の一例を示す図である。 実施形態のＸ線ＣＴシステムにおけるスキャン計画およびスキャンを含む一連の処理を示すフローチャートである。 実施形態におけるスカウトスキャンの処理を説明するための図である。 実施形態における被検体透視像の一例を示す図である。 実施形態におけるAuto mAテーブルの一例を示す図である。

以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。

（構成）
図１は、実施形態のＸ線ＣＴシステムのブロック構成図である。図示のように本システムは、被検体へのＸ線照射と被検体を透過したＸ線を検出するためのＸ線検出機構を一体的に取り付けるガントリ装置１００と、ガントリ装置１００に対して各種動作設定を行うとともに、ガントリ装置１００から出力されたデータに基づいてＸ線断層像を再構成し、表示する操作コンソール２００により構成されている。

ガントリ装置１００は、その全体の制御をつかさどるメインコントローラ１をはじめ、以下の構成を備える。

２は操作コンソール２００との通信を行うためのインタフェース、３はテーブル１２上に横たえた被検体（患者）を搬送（図面に垂直な方向、すなわち、ｚ軸方向）するための空洞部を有するガントリであり、内部には、Ｘ線発生源であるＸ線管４（Ｘ線管コントローラ５により駆動制御される）、Ｘ線の照射範囲を画定するためのスリットを有するコリメータ６、コリメータ６のＸ線照射範囲を画定するスリット幅の調整用モータであるモータ７ａが設けられている。このモータ７ａの駆動はコリメータコントローラ７により制御される。

また、ガントリ３には、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部８、およびＸ線検出部８で得た透過Ｘ線より得られる投影データを収集するデータ収集部９も備える。なお、Ｘ線検出部８は、Ｘ線ビームを検出する検出器アレイを被検体の搬送方向に複数列隣接して設けたマルチ検出器を使用するものであってもよいし、一列の検出器アレイのシングル検出器を使用するものであってもよい。

Ｘ線管４およびコリメータ６と、Ｘ線検出部８とは、互いに空洞部分を挟んで、すなわち、被検体を挟んで対向する位置に設けられ、その関係が維持された状態でガントリ３のまわりを回動するようになっている。この回動は、モータコントローラ１１からの駆動信号により駆動される回転モータ１０によって行われる。また、被検体を乗せるテーブル１２は、ｚ軸方向への搬送がなされるが、その駆動はテーブルモータ１３によって行われる。

メインコントローラ１は、インタフェース２を介して受信した各種コマンドの解析を行い、それに基づいて上記のＸ線管コントローラ５、コリメータコントローラ７、モータコントローラ１１、テーブルモータコントローラ１４、そして、データ収集部９に対し、各種制御信号を出力することになる。また、メインコントローラ１は、データ収集部９で収集された投影データを、インタフェース２を介して操作コンソール２００に送出する処理も行う。

操作コンソール２００は、いわゆるワークステーションであり、図示するように、装置全体の制御をつかさどるＣＰＵ５１、ブートプログラムやＢＩＯＳを記憶しているＲＯＭ５２、主記憶装置として機能するＲＡＭ５３をはじめ、以下の構成を備える。

ＨＤＤ５４は、ハードディスク装置であって、ここにＯＳ、ガントリ装置１００に各種指示を与えたり、ガントリ装置１００より受信したデータに基づいてＸ線断層像を再構成するための診断プログラムが格納されている。診断プログラムには、後述するスキャン制御処理のプログラムが含まれる。また、ＶＲＡＭ５５は表示しようとするイメージデータを展開するメモリであり、ここにイメージデータ等を展開することでＣＲＴ５６に表示させることができる。５７および５８は、各種設定を行うためのキーボードおよびマウスである。また、５９はガントリ装置１００と通信を行うためのインタフェースである。

（処理）
実施形態におけるＸ線ＣＴシステムの構成は概ね上記の通りであるが、かかる構成のＸ線ＣＴシステムにおける処理の概要は、図５のフローチャートに示すとおりである。フローチャートは、操作コンソール２００で行う処理（ａ）と、ガントリ装置１００で行う処理（ｂ）とに分けて描かれている。

まず、被検体をテーブル１２上に横たえて、撮影のための位置合わせを行う（ステップＳ６０１）。位置合わせを終えしだい、スカウトスキャンを実施する。スカウトスキャンとは、Ｘ線管４を所定位置に固定したまま（すなわち、ガントリ３を回転させずに、一定の投影角度に固定したまま）、被検体を乗せたテーブル１２を徐々に搬送しながらＸ線を連続的に照射して得た投影データ（透視像データ）より、１枚の被検体透視像（スカウト画像）を得るものである。

ここでは、図６に示すように、Ｘ線管４を被検体の真上にあたる投影角度０度に位置させて（モータコントローラ１１の制御による）の第１のスカウトスキャンと、Ｘ線管４を被検体の真横に当たる投影角度９０度に位置させての第２のスカウトスキャンを行い、２種類の被検体透視像を得る。

スカウトスキャンの実施にあたり、まず、操作コンソール２００側でスカウトスキャンの計画を行い、その後、実行指令をガントリ装置１００に出す（ステップＳ５０１）。スカウトスキャンの条件設定および実行指令は、例えば図４に示すような、設定画面４００（操作コンソール２００のＣＲＴ５６に表示される）を介して行われる。

図示のように、スカウトスキャン設定欄において、所定の基準位置に対するスカウトスキャンの開始位置、終了位置、Ｘ線管４に与える管電圧および管電流、そして、投影角度を設定できるようになっている。上記した２種類の被検体透視画像を得るためには、スカウトスキャン設定欄に投影角度「０」を入力した後、スカウトスキャン実行のスタートボタン４０２を押して、第１のスカウトスキャンを実行させる。続いて、同様に、スカウトスキャン設定欄に投影角度「９０」を入力した後、スタートボタン４０２を押して、第２のスカウトスキャンを実行させることになる。もちろん、逆に、第２のスカウトスキャンを先に行うようにしてもよいし、第１および第２のスカウトスキャンを自動的に連続して行わせるモードを設けてもかまわない。

ガントリ装置１００は、スカウトスキャンの実行指令を受けて、上記した計画内容に従いスカウトスキャンを実施する（ステップＳ６０２）。スカウトスキャンによる透視像データは操作コンソール２００側に転送される。この結果、図７に示す如く、テーブル１２上の被検体透視画像を取得することができる。

スカウトスキャンが終わると、ステップＳ５０２に進み、スキャン計画を立てる。スキャン計画は、ＣＲＴ５６に表示されるスキャン計画画面において行われる。スキャン計画画面内には、取得した２枚のスカウト画像のうちいずれかのスカウト画像（例えば図７（ｂ）のスカウト画像）も表示される。オペレータはこのスカウト画像を見ながらスキャン計画を進めていく。スキャン計画についての詳細な説明は後述する。

スキャン計画を終え、オペレータよるスキャン実行指示（ステップＳ５０３）に従い、投影データの収集（スキャン）を開始する（ステップＳ６０３）。スキャンは次のように行われる。まず、ｚ軸方向の位置を固定して、Ｘ線管４からのＸ線ビームを被検体に照射し（Ｘ線の投影）、その透過Ｘ線をＸ線検出部８で検出する。そして、この透過Ｘ線の検出を、Ｘ線管４とＸ線検出部８を被検体の周囲を回転させながら（すなわち、投影角度を変化させながら）複数（例えば、１０００）のビュー方向で、３６０度分行う。これを１つの単位として１スキャンとよぶ。検出された各透過Ｘ線は、データ収集部９でディジタル値に変換されて投影データとしてメインコントローラ１を介して操作コンソール２００に転送される。そして、順次ｚ軸方向にスキャン位置を所定量移動して、次のスキャンを行っていく。このようなスキャン方式はアキシャルスキャン方式とよばれるが、投影角度の変化に同期してスキャン位置を移動させながら（Ｘ線管４とＸ線検出部８とが被検体の周囲をらせん状に周回することになる）投影データを収集する、ヘリカルスキャン方式であってもよい。

１スキャンを終了する度に、操作コンソール２００は、転送された投影データに基づいてＸ線断層画像を再構成し（ステップＳ５０４）、ＣＲＴ５６に表示出力する（ステップＳ５０５）。

以下、ステップＳ５０２におけるスキャン計画について詳細に説明する。

図２は、ＣＲＴ５６に表示されるスキャン計画画面２５０の一例を示す図である。同図において、２０１は、上記したステップＳ６０２のスカウトスキャンで得られたスカウト画像を表示するイメージエリアである。［開始位置］欄２０２は、所定の基準位置に対するスキャンの開始位置を入力する欄、同様に、［終了位置］欄２０３は、所定の基準位置に対するスキャンの終了位置を入力する欄である。［スライス厚］欄２０４は、スキャンにおけるスライス厚を入力する欄である。［管電圧］欄２０５は、管電圧の値を入力する欄であり、そして、［管電流］欄２０６は、Auto mA を使用しないときに、Ｘ線管４の管電流値を入力する欄である。

［開始位置］欄２０２および［終了位置］欄２０３に値が入力されると、イメージエリア２０１のスカウト画像上に、対応するスキャン開始位置を示す線ｚａおよびスキャン終了位置を示す線ｚｂが表示され、その後、［スライス厚］欄２０４に値が入力されると、その値に基づき、線ｚａ−ｚｂ区間内におけるスキャン位置を示す線が表示される。

２１０は、Auto mA モードを選択する欄であり、欄内の各ボタン２１２ないし２１４をクリックすることで各々のモードが選択される。２１１は、Auto mA をＯＦＦとするためのボタンである。２１２をクリックすると、高画質の断層像を得るための高画質モードとなる。２１３をクリックすると、標準的に推奨されるノーマルモードになる。２１４をクリックすると、最も低い被曝量でスキャンするための低被曝モードとなる。もちろん、これ以外のモードが用意されている場合もある。

ＣＰＵ５１は、上記選択された Auto mA モードにより、Auto mAの算定を行う。具体的には、ステップＳ６０２で得られた２種類の投影データを用いて、被検体の各スキャン位置における体幅および体厚情報を得る。被検体の断面は一般に円形とはいえず、むしろ楕円に近いことから、形状によるノイズが発生する。そこで、上記の体幅／体厚情報に基づいて、各スキャン位置における楕円率を算出するとともに、Ｘ線減衰量に基づいて、各スキャン位置におけるスライス面の断面積を算出することで、ノイズを所定の範囲とするように、スキャン位置ごとの管電流を算定する。スキャン位置と算定管電流との対応関係は、Auto mAテーブル５３ａとしてＲＡＭ５３内に作成される。

Auto mAテーブル５３ａの構成は、図８に示すとおりであって、所定の基準位置に対するスキャン位置（単位はｍｍ）と、そのスキャン位置における管電流値（単位はｍＡ）の組み合わせが記述されている。この記述内容は、[mA table]ボタン２１５をクリックすることで確認可能となっている。

さらに、実施形態によれば、図２の [グラフ] ボタン２１６をクリックすることにより、図３に示すように、イメージエリア２０１のスカウト画像上にそのスキャン位置に対応した算定管電流のグラフ２２０が表示される。このように Auto mA による算定管電流のグラフがスカウト画像に重畳表示されるので、スキャン位置と管電流値との対応関係を明確に認識することができる。

その後、Auto mA モードを変更すると、変更後のモードでスキャン位置ごとの管電流が計算しなおされ、スキャン位置と算定管電流との対応関係を表すAuto mA テーブル５３ａが更新される。そして、それに伴いグラフ２２０の表示も更新される。これにより、モードを変更する度に [mA table] ボタン２１５をクリックして Auto mAテーブル５３ａの内容を確認するまでもなく、モードの変更によって管電流値がどの程度変動するのかを容易に確認することができる。

なお、再度 [グラフ] ボタン２１６をクリックすることでグラフ表示を消すことも可能である。

さらに、オペレータは、例えば、マウス５８によりグラフ２２０の任意のスライス位置における点をドラッグすることで任意の管電流値に変更することができる。ＣＰＵ２１は、この操作イベントを受けて、ＲＡＭ５３のAuto mAテーブル５３ａの該当部分を更新することになる。このように、オペレータは、使い勝手のよいユーザインタフェースを介して容易に、きめ細かく管電流値を設定することができる。

設定されたスキャン条件は、ＲＡＭ５３のスキャン条件ファイル５３ｂとして作成・保存される。そして、上記したステップＳ６０３のスキャンは、ＲＡＭ５３に記憶された Auto mA テーブル５３ａおよびスキャン条件設定ファイル５３ｂの内容に従って実施されることになる。

なお、実施形態におけるＸ線ＣＴシステムの制御のほとんどは操作コンソール２００において行った。操作コンソール２００の構成自体は、汎用の情報処理装置（ワークステーションやパーソナルコンピュータ等）で実現できるものであるので、ソフトウェアを同装置にインストールし、それでもって実現することも可能である。

つまり、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても実現できるものである。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャート（図５（ａ）に示すステップＳ５０１ないしＳ５０５）に対応するプログラムコードが格納されることになる。

このようなプログラムコードを格納する記憶媒体としては、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ・ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。更には、ネットワーク（例えばインターネット）という媒体を介してダウンロードしても良いであろう。

Claims (4)

1. Ｘ線管より発生するＸ線を被検体に複数方向から照射するスキャンを行い、該被検体の断層像を再構成するＸ線ＣＴシステムであって、
   前記スキャンを行うための前記Ｘ線管のＸ線量の制御値をグラフ表示する表示手段と、
   表示された前記グラフ上の前記制御値を示す点を指定して移動することにより、表示された前記グラフ上の当該点に対応する制御値を修正する修正手段と
   を含むことを特徴とするＸ線ＣＴシステム。
2. 前記制御値は、前記Ｘ線管の管電流値であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴシステム。
3. Ｘ線管より発生するＸ線を被検体に複数方向から照射するスキャンを行うガントリ装置に接続され、当該ガントリ装置に対してスキャンに係る情報の出力および当該ガントリ装置から転送されてきたデータに基づき断層像を再構成する操作コンソールであって、
   前記スキャンを行うための前記Ｘ線管のＸ線量の制御値をグラフ表示する表示手段と、
   表示された前記グラフ上の前記制御値を示す点を指定して移動することにより、表示された前記グラフ上当該点に対応する制御値を修正する修正手段と
   を含むことを特徴とするＸ線ＣＴシステムの操作コンソール。
4. 前記制御値は、前記Ｘ線管の管電流値であることを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴシステムの操作コンソール。

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