JP5642439B2 - 放射線断層撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線断層撮像装置に関し、特に、Ｘ線源から照射されるＸ線量の制御値を表示する放射線断層撮像装置に関するものである。

断層像を撮像する装置として、たとえば、放射線としてＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線を検出して計算によって断層像を生成するＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置が知られている。

Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管と、被検体を介してＸ線管と対向するように配置された検出器アレイとからなる走査ガントリを有し、Ｘ線管から被検体に向けて照射されたＸ線を検出器アレイにより検出する。Ｘ線ＣＴ装置は、走査ガントリを被検体の周りに回転移動させて被検体の頭部と足先とを結ぶ体軸方向と平行に被検体を走査する。その結果、複数のビューにおいて被検体の投影データが得られる。Ｘ線ＣＴ装置は、得られた投影データを再構成して、被検体の所定のスライス厚の断層像を生成する。

Ｘ線管から照射されるＸ線量を制御する制御値、たとえば、Ｘ線管に印加する管電流値を被検体の走査位置に応じて自動制御する機能が知られている。上記のような機能を用いたＸ線ＣＴ装置として、Ｘ線吸収率の異なる部位に応じた管電流値を１回転ごとに算出し、テキスト表示あるいはグラフ表示する装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記の特許文献１において、算出された管電流値は、体軸方向において走査ガントリの１回転ごとの離散値として表示される。その結果、使用者は各回転中の管電流値などを確認できないという不都合があった。
また、ヘリカルスキャンなどのように、画像と回転が一致しない場合や、マルチスライス化によって生成される画像データがいずれの走査ガントリの回転において取得されているか分かりにくい場合などにおいては、画像に対応する管電流値の確認が困難であった。

特開２００２−１７７２６１号公報

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、放射線量の制御値の確認および調整を容易にして操作性を向上させる放射線断層撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、上記の本発明の放射線断層撮像装置は、放射線源と、被検体を介して放射線源と対向するように配置された放射線検出器とを有し、放射線源および放射線検出器の少なくとも一方を被検体の周りに回転移動させて、被検体を走査する走査手段と、放射線源から照射される放射線量を制御する制御値を算出する制御値算出手段と、走査手段の回転方向および被検体の頭部と足先とを結ぶ体軸方向において算出された制御値の少なくとも一方を被検体の位置情報に対応させて表示する表示手段とを有する。

本発明の放射線断層撮像装置によれば、走査手段の回転方向および体軸方向における制御値の少なくとも一方を被検体の位置情報に対応させて表示することにより、制御値の確認が容易になる。

本発明の放射線断層撮像装置によれば、放射線量の制御値の確認および調整を容易にして操作性を向上することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１を模式的に示すブロック図である。 図２は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１の中央処理装置３１を模式的に示すブロック図である。 図３は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１の動作を説明するフローチャートである。 図４は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１の表示装置３３における表示の一例を示す概略図である。 図５は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１の走査ガントリ２の回転方向における管電流値の一例を示すグラフである。 図６は、図５に示す管電流値を調整した状態を示すグラフである。 図７は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１の走査ガントリ２の回転方向における管電流値の他の例を示すグラフである。 図８は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１の走査ガントリ２の回転方向における管電流値の他の例を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係るＸ線ＣＴ装置１の全体構成を示すブロック図である。本発明の放射線断層撮像装置の一実施態様が、放射線としてＸ線を用いたＸ線ＣＴ装置１に相当する。

図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２、操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）３および撮影テーブル（クレードル）４を有している。

走査ガントリ２は、Ｘ線管２１、コリメータ２２、検出器アレイ２３、データ収集部２４、Ｘ線コントローラ２５およびコリメータコントローラ２６を有する。本発明の走査手段の一実施態様が走査ガントリ２に相当する。走査ガントリ２は、たとえば、被検体の頭部と足先とを結ぶ体軸と平行な方向に移動して被検体を走査する。
Ｘ線管２１はＸ線を放射する。Ｘ線管２１により放射されたＸ線は、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）２２により成形され、検出器アレイ２３に照射される。本発明の放射線源の一実施態様がＸ線管２１に相当する。

検出器アレイ２３は、たとえば、複数のＸ線検出素子が２次元的に配列された多列検出器である。本発明の放射線検出器の一実施態様が検出器アレイ２３に相当する。
検出器アレイ２３は、全体として、半円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。検出器アレイ２３は、たとえば、シンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）とフォトダイオード（ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）の組み合わせによって構成される。なお、これに限られず、たとえば、カドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体Ｘ線検出素子またはＸｅガスを用いた電離箱型のＸ線検出素子であっても良い。検出器アレイ２３は、データ収集部２４と接続されている。

データ収集部２４は、検出器アレイ２３の個々のＸ線検出素子の検出データを収集する。データ収集部２４は、収集した検出データを後述する中央処理装置３１に出力する。 Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２５は、Ｘ線管２１からのＸ線の照射を制御する。
コリメータコントローラ２６は、コリメータ２２を制御する。
なお、Ｘ線管２１とＸ線コントローラ２５との接続関係およびコリメータ２２とコリメータコントローラ２６との接続関係については図示が省略されている。

Ｘ線管２１、コリメータ２２、検出器アレイ２３、データ収集部２４、Ｘ線コントローラ２５およびコリメータコントローラ２６は、走査ガントリ２の回転部２７に搭載されている。ここで、被検体は、回転部２７の中心に位置するボア（ｂｏｒｅ）２９内のクレードル（ｃｒａｄｌｅ）上に載置される。

回転部２７は、回転コントローラ２８により制御されつつ回転する。また、回転部２７は、Ｘ線管２１からＸ線を照射し、検出器アレイ２３において被検体の透過Ｘ線を各ビューごとの投影情報として検出する。なお、回転部２７と回転コントローラ２８との接続については図示を省略する。

操作コンソール３は、中央処理装置３１、入力装置３２、表示装置３３および記憶装置３４を有する。

中央処理装置３１は、たとえば、ＣＰＵ、プログラムおよびメモリ等によって構成される。この中央処理装置３１は、記憶装置３４に記憶されたプログラムにしたがって、走査ガントリ２の動作を制御する。また、中央処理装置３１は、被検体を透過したＸ線を検出器アレイ２３で検出して得られる投影データを収集する機能と、収集された投影データに基づいて、被検体の断層像を再構成する機能とを少なくとも有する。上記の中央処理装置３１による制御値などの算出および調整処理については後述する。

中央処理装置３１は、表示装置３３と、入力装置３２と、記憶装置３４とそれぞれ接続されている。

表示装置３３は、中央処理装置３１から出力される断層画像情報や管電流値などの算出および調整結果、その他の情報などを表示する。
入力装置３２は、使用者によって操作され、各種の指示や情報等を中央処理装置３１に入力する。

記憶装置３４は、中央処理装置３１から出力された投影データ、断層像情報および設定条件などを記憶する。
使用者は表示装置３３および入力装置３２を使用して双方向に本装置を操作する。

図２は、中央処理装置３１の構成の一例を示すブロック図である。

中央処理装置３１は、管電流値算出部３５と、調整部３６と、低減率算出部３７と、許容範囲設定部３８と、吸収線量・照射幅算出部３９とを有する。なお、本実施形態は放射線量の制御値としてＸ線管に印加する管電流値を用いる。

管電流値算出部３５は、たとえば、スカウト撮影などの投影データに基づいて所定の位置に載置された被検体の体幅および体厚情報に基づいて、各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被検体の断面積を算出する。それらの算出データから被検体のいずれの位置においてもノイズが所定の範囲に含まれるように、走査ガントリ２の回転方向および走査方向における管電流値を算出する。管電流値算出部３５は、算出された管電流値を表示装置３３および記憶装置３２に出力する。なお、本発明の制御値算出手段の一実施態様が管電流値算出部３５に相当する。

調整部３６は、表示装置３３および入力装置３２を介して使用者により変更された所定の位置の管電流値を入力する。調整部３６は、変更された管電流値を管電流値算出部３５において算出された管電流値に当てはめる。また、調整部３６は、変更された管電流値を算出された管電流値と連続するように所定の位置の近傍の管電流値を算出し、表示装置３３および記憶装置３４に出力する。なお、本発明の調整手段の一実施態様が調整部３６に相当する。

低減率算出部３７は、算出された管電流値、つまり、管電流値算出部３５から記憶装置３４に出力された第１の管電流値と、その後調整された管電流値、つまり、調整部３６において第１の管電流値を調整した後に記憶装置３４に出力された第２の管電流値とを比較する。低減率算出部３７は、第１の管電流値に対する第２の管電流値の低減率を算出し、記憶装置３４および表示装置３３に出力する。なお、本発明の低減率算出手段の一実施態様が低減率算出部３７に相当する。

許容範囲設定部３８は、入力装置３２を介して使用者から入力された吸収線量およびＸ線の照射幅などの上限および下限の値を設定する。許容範囲設定部３８は、設定した値を記憶装置３４および表示装置３３に出力する。なお、本発明の許容範囲設定手段の一実施態様が許容範囲設定部３８に相当する。

吸収線量・照射幅算出部３９は、許容範囲設定部３８において設定された範囲内において、管電流値算出部３５あるいは調整部３６から記憶装置３４に出力された管電流値に基づいて１回の走査および走査ガントリ２が１回転する間における吸収線量および照射幅の値を算出する。吸収線量・照射幅算出部３９は、算出された吸収線量および照射幅の値を表示装置３３および記憶装置３４に出力する。なお、本発明の吸収線量・照射幅算出手段の一実施態様が吸収線量・照射幅算出部３９に相当する。

次に、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の動作を図を参照して説明する。

図３は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１の動作を示すフローチャートである。本発明の撮像方法は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１を用いて行われる。

まず、使用者は、入力装置３２を介してスカウト撮影を行う方向およびスカウト撮影を行う範囲を設定し、設定された範囲に基づいてスカウト撮影を行う（ＳＴ１）。本実施形態においては、たとえば、被検体のサジタル面のスカウト画像が生成される。

中央処理装置３１は、設定された条件に基づいて所定の範囲および方向に被検体を走査するように走査ガントリ２を制御する。このとき、たとえば、走査ガントリ２は、回転させずにＸ線管２１および検出器アレイ２３を一定の位置のまま被検体の体軸方向に移動して走査する。検出器アレイ２３は、得られたデータをデータ収集部２４を介して中央処理装置３１に出力する。中央処理装置３１は、得られたデータに基づいてスカウト画像を生成し、表示装置３３に出力する。

次に、使用者は表示装置３３に表示された被検体のスカウト画像を観察し、走査条件の設定を行う（ＳＴ２）。

使用者は、たとえば、入力装置３２を用いて走査開始位置、走査終了位置、画像生成間隔およびスライス厚などを入力する。中央処理装置３１の管電流値設定部３６は、スカウト画像の投影データおよび入力装置３２を介して入力された上記の走査条件を参照して管電流値を算出する。中央処理装置３１は、入力された走査条件および算出された管電流値を表示装置３３に出力する。
また、使用者は、１回の走査あるいは１回転中において照射されるＸ線の吸収線量および照射幅などの許容値を入力装置３２を介して許容範囲設定部３８に入力する。上記のＸ線の吸収線量および照射幅は、撮影部位などによって決定される。さらに、使用者は、撮像範囲や画像の再構成条件などを同時に設定する。

次に、表示装置３３は使用者によって入力された走査条件および中央処理装置３１によって算出された管電流値データを表示する（ＳＴ３）。

図４は、表示装置３３におけるスカウト画像ＳＩおよび管電流値データＩＧの表示の一例を示す概略図である。

図４に示すように、ステップＳＴ１において撮影された被検体のスカウト画像ＳＩに画像生成位置Ｚ１〜Ｚｍがスカウト画像ＳＩに対応させて表示されている。
また、画像生成位置Ｚ１〜Ｚｍに対応するようにスカウト画像ＳＩ上に、１回の走査における走査方向に連続する管電流値が縦軸に電流値Ｉ、横軸に距離ｄを示すグラフとして表示されている。ここで、１回の走査は、Ｘ線管２１においてＸ線がオンされてからオフされるまでとする。なお、本実施形態において、走査方向は被検体の体軸方向と平行な方向とする。さらに、グラフには、１回の走査において変化する管電流値の最大値ｍａｘおよび最小値ｍｉｎ、および走査ガントリ２が１回転する間に変化する管電流値の最大値ａ１および最小値ａ２が表示される。ここで、走査ガントリ２は、走査方向、つまり、被検体の体軸方向と直交する方向に回転する。
ここで、使用者がグラフ上の任意の位置あるいは任意の画像生成位置を選択すると、中央処理装置３１の吸収線量・照射幅算出部３９は、予め設定された許容範囲および選択された位置の管電流値などに基づいて走査ガントリ２の１回転ごとの吸収線量および照射幅を算出して、算出された値を表示装置３３に出力する。その結果、使用者は、吸収線量および照射幅を確認することができる。

図５は、走査ガントリの回転方向における管電流値データの表示の一例を示す概略図である。縦軸は管電流値Ｉを示し、横軸は、たとえば、回転角度ｄｅｇを示す。ここで、被検体の垂直方向にＸ線管２１からＸ線を照射する状態を０度とする。

図５は、たとえば、使用者が所定の画像生成位置、図４に示す画像位置Ｚｎを選択することによって表示装置の一部に表示される。
画像位置Ｚｎにおける管電流値Ｉは、走査ガントリ２が１回転する間において０度および１８０度近傍において低く設定され、９０度および２７０度近傍において高く設定されている。これは、たとえば、被検体の体軸と直交する被検体の断面を楕円と見なしたときに、楕円の短軸方向と長軸方向においてＸ線吸収率が異なることに起因する。また、１回転中の最大値ａ１および最小値ａ２も表示される。さらに、使用者が、図５に示すグラフの任意の位置を選択すると、中央処理装置３１の吸収線量・照射幅算出部３９は、図４および図５に示す管電流値の値および予め設定された許容範囲に基づいて、吸収線量および照射線幅の最適な値を算出し、表示装置３３に出力する。
なお、本発明の表示ステップの一実施態様が、ステップＳＴ３に相当する。

次に、必要に応じて走査位置を調整する（ＳＴ４）。
使用者は、入力装置３２を介して表示装置３３に表示された走査開始位置、走査終了位置および画像生成間隔などを必要に応じて調整する。また、たとえば、使用者はカーソルなどを用いて、図４に示す任意の画像生成位置を選択し、移動させてもよい。あるいは、使用者は、入力装置３２から走査開始位置などの数値を入力する。

次に、算出され表示された管電流値を調整する（ＳＴ５）。

図６は、走査ガントリの回転方向における管電流値と回転角度の関係を示すグラフである。

たとえば、使用者は、表示装置３３上において、カーソルなどを用いて図５に示す管電流値のグラフｉ１の任意の点を選択して、所定の値になるように移動させる。ここでは、被検体の正面および背面からＸ線を照射する角度、つまり、０度および１８０度近傍から照射されるＸ線強度は低く、被検体の横方向から、つまり、９０度および２７０度近傍から照射されるＸ線強度は高い。そのため、使用者は、たとえば、これらのＸ線強度の異なる角度へ移行する際の管電流値が小さくなるように調整する。
その結果、図５に示す算出された管電流値のグラフｉ１は、図６に示すグラフｉ２に調整される。このため、算出された管電流値と比較して、図６において斜線で示す領域ｒ１に相当するＸ線の照射量を低減することができる。上記の低減率の算出は、表示装置３３から出力されたデータに基づいて中央処理装置３１の低減率算出部３７において行われる。

また、使用者は、グラフ中に表示された最大値ａ１および最小値ａ２を示す破線を上下に移動させて管電流値を調整することもできる。さらに、グラフ上の任意の点を指定したのちに、入力装置３２において数値を入力してもよい。中央処理装置３１の吸収線量・照射波算出部３９は、調整された管電流値および予め設定された許容範囲に基づいて適切な吸収線量および照射幅を算出する。使用者が調整された管電流値のグラフの任意の位置を選択すると、中央処理装置３１は算出された吸収線量および照射幅を表示装置３３に表示する。
調整が終了すると、使用者は、入力装置３２から調整完了の指令を中央処理装置３１に入力する。使用者は表示された吸収線量および管電流値などの値を確認した後に走査を開始することができる。
なお、本発明の調整ステップの一実施態様が、ステップＳＴ５に相当する。

上記の設定は、使用者が表示装置３３に表示された画像を観察しながら入力装置３２を操作することにより設定され、中央処理装置３１を介して記憶装置３４に記憶される。

次に、設定された走査条件に基づいて走査を行う（ＳＴ６）。

中央処理装置３１は、記憶装置３４の上記の修正事項が追加されたプログラムに基づいて走査ガントリ２および撮影テーブル４に指令を送る。その結果、走査ガントリ２は、設定された走査速度に基づいて、所定の位置に位置づけられた被検体を体軸と直交する方向に回転しながら走査開始位置から走査終了位置までを体軸に沿って走査する。検出器アレイ２３は、検出された投影データをデータ収集部２４を介して中央処理装置３１に出力する。中央処理装置３１は、入力されたデータを記憶装置３４に記憶する。なお、本発明において走査方法は、アキシャルスキャンおよびヘリカルスキャンのいずれも適用することができる。
ここで、本発明の走査ステップの一実施態様がステップＳＴ６に相当する。

その後、中央処理装置３１は、ステップＳＴ６において得られた投影データを用いて、設定された条件に基づいて再構成処理を行う。

中央処理装置３１は、記憶装置３４に記憶された逆投影などのプログラムなどに基づいて再構成処理を行う。中央処理装置３１は、上記の設定された画像生成位置における断層像を表示装置３３に表示する。

なお、管電流値の表示方法は、上記の方法に限定されない。たとえば、下記に示すような方法によって表示されてもよい。

図７は、走査ガントリの回転平面における管電流値の他の例を示すグラフである。図７に示すように、縦軸および横軸において角度をとり、それぞれの回転角度における管電流値を示す。図７は、たとえば、座標中心に近いほど管電流値が小さく、座標中心から遠ざかるほど管電流値が大きいことを示している。

図８は、走査ガントリの回転平面における管電流値の他の例を示すグラフである。図８に示すように、管電流値の大きさを棒グラフで示し、それぞれの角度における管電流値を示す。

また、図示は省略するが、管電流値を色の濃淡などで示し、それぞれの角度における管電流値を示してもよい。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置によれば、走査方向および走査ガントリの回転方向におけるＸ線管から照射されるＸ線を制御する制御値、たとえば、管電流値を画像生成位置と対応させて表示装置に表示することにより、使用者の操作性が向上する。また、走査方向および走査ガントリの回転方向における連続する管電流値を選択的に表示するので、１回転中の管電流値を変えて走査を行う場合にも回転中の管電流値などを確認することができる。 また、表示装置に表示された管電流値を使用者が微調整することができ、微調整することによって低減された照射量を確認することができる。このような照射量の低減率などを視覚的に捉えるので、操作性の向上とともに照射量の低減を容易に確認することができる。
さらに、ヘリカルスキャンなどのように画像と回転が一致しない場合などにおいても、走査ガントリの回転方向における連続する管電流値を確認することができるので、画像に対応する管電流値の確認をすることができる。なお、管電流値に付随する低減率、吸収線量および照射幅などの情報も同時に表示することにより、作業効率が向上する。

本発明の放射線断層撮像装置は、上記の実施形態に限定されない。
たとえば、制御値は、管電流値に限定されず、放射線量を制御するパラメータであればよい。また、吸収線量および照射幅に許容範囲を設定してそれぞれ算出しているが、いずれか一方のみを算出してもよい。さらに１回の走査ごとに上記の設定を変更することもできる。またさらに、被検体の走査時に走査ガントリを移動させて走査を行っているが、撮影テーブルを体軸方向に移動させて走査を行ってもよい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１・・・Ｘ線ＣＴ装置
２・・・走査ガントリ
３・・・操作コンソール
４・・・撮影テーブル
２１・・・Ｘ線管
２２・・・コリメータ
２３・・・検出器アレイ
２４・・・データ収集部
２５・・・Ｘ線コントローラ
２６・・・コリメータコントローラ
２７・・・回転部
２８・・・回転コントローラ
２９・・・ボア
３１・・・中央処理装置
３２・・・入力装置
３３・・・表示装置
３４・・・記憶装置
３５・・・管電流値算出部
３６・・・調整部
３７・・・低減率算出部
３８・・・許容範囲設定部
３９・・・吸収線量・照射幅算出部

Claims (7)

1. 放射線源と、被検体を介して前記放射線源と対向するように配置された放射線検出器とを有し、前記放射線源および前記放射線検出器の少なくとも一方を前記被検体の周りに回転移動させて、前記被検体を走査する走査手段と、
   前記放射線源から照射される放射線量を制御する制御値を算出する制御値算出手段と、
   前記被検体の頭部と足先とを結ぶ体軸方向に応じた制御値を前記被検体の頭部と足先とを結ぶ体軸方向における画像生成位置に対応させて縦軸に制御値、横軸に距離を示すグラフとしてグラフ表示する共に、当該グラフに、前記放射線源および前記放射線検出器の少なくとも一方が１回転する間に変化する当該画像再構成位置における前記制御値の最大値及び最小値と、一回の走査における制御値の最大値と最小値とを示す表示手段と
   を有する放射線断層撮像装置。
2. 前記表示手段は、前記画像生成位置における１回転中の制御値の変化を回転角度に対応させてグラフ表示する第２画面を、前記体軸方向における画像生成位置に対応させてグラフ表示する第１画面と異なる第２画面において表示するものである
   請求項１に記載の放射線断層撮影装置。
3. 前記表示手段は、前記第１画面のグラフ上において、画像再構成位置を選択することにより、前記第２画面を表示するものである
   請求項２に記載の放射線断層撮影装置。
4. 前記表示手段は、スカウト像と、該スカウト像上に、前記画像生成位置とをさらに表示する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の放射線断層撮像装置。
5. 前記表示手段に表示された前記制御値を調整する調整手段
   をさらに有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の放射線断層撮像装置。
6. 前記表示手段に表示された前記制御値と
   その後調整された前記制御値とを比較して、低減率を算出する低減率算出手段と
   をさらに有する請求項５に記載の放射線断層撮像装置。
7. 前記走査手段は、前記制御値として管電流値を用いて前記放射線量を制御する
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の放射線断層撮像装置。

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