JP6238536B2

JP6238536B2 - Ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP6238536B2
Application number: JP2013052560A
Authority: JP
Inventors: 柴田　真理子; 真理子柴田; 邦夫青木; 南部　恭二郎; 恭二郎南部; 康雄櫻井; 橋本　敬介; 敬介橋本; 寿立崎
Original assignee: Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2017-11-29
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: JP2014176515A

Description

本発明の実施形態はＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置は、被検体をＸ線でスキャンしてデータを収集し、収集されたデータをコンピュータで処理することにより、被検体の内部を画像化する装置である。

具体的には、Ｘ線ＣＴ装置は、被検体に対してＸ線を異なる方向から複数回照射し、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器にて検出して複数の検出データを収集する。収集された検出データはデータ収集部によりＡ／Ｄ変換された後、データ処理系に送信される。データ処理系は、検出データに前処理等を施すことで投影データを生成する。続いて、データ処理系は、投影データに基づく再構成処理を実行して断層画像データを生成する。また、データ処理系は、更なる再構成処理として、複数の断層画像データに基づきボリュームデータを形成する。ボリュームデータは、被検体の３次元領域に対応するＣＴ値の３次元分布を表すデータセットである。

Ｘ線ＣＴ装置は、ボリュームデータを任意の方向にレンダリングすることによりＭＰＲ（ＭｕｌｔｉＰｌａｎａｒＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）表示を行うことができる。ＭＰＲ表示された断面画像（以下、「ＭＰＲ画像」と呼ぶ。）には、たとえば、体軸に対する直交断面を示すアキシャル像、体軸に沿って被検体を縦切りした断面を示すサジタル像、及び体軸に沿って被検体を横切りした断面を示すコロナル像がある。更には、ボリュームデータにおける任意断面の画像（オブリーク像）もＭＰＲ画像に含まれる。

Ｘ線ＣＴ装置を用いて行うＣＴ透視（ＣＴＦ：ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙＦｌｕｏｒｏｓｃｏｐｙ）では、検出データの収集レートを短くし、再構成処理に要する時間を短縮することで、画像を逐次生成している。このＣＴ透視は、たとえば、生検中に穿刺針と検体を採取する部位との位置関係を確認する場合等に用いられる。

Ｘ線ＣＴ透視で得られたボリュームデータに基づくＭＰＲ画像を参照しながら被検体に対して生検を行う場合、たとえば、スキャンと穿刺とを交互に行うことがある。具体的には、まず、ＣＴ透視により被検体のＭＰＲ画像を取得する。術者は、ＭＰＲ画像を参照しながら穿刺を行う。この際、たとえば、穿刺針の先端と検体を採取する部位との位置関係を確認するため、ある程度、穿刺を行った段階で再度のＸ線ＣＴ透視を行う。術者は、再度のＸ線ＣＴ透視で得られたＭＰＲ画像を参照しながら、穿刺針の周辺に存在する血管等の周辺組織を傷つけないように穿刺針を進める。この動作を生検が完了するまで繰り返し行う。

また、Ｘ線ＣＴ透視により生検を行う場合、予め穿刺計画を作成する場合がある。穿刺計画は、予め設定された被検体に対する穿刺針の挿入経路（以下、「穿刺経路」という場合がある）を含む情報である。穿刺計画は、たとえば、Ｘ線ＣＴ透視を行う前に予め取得されたＣＴ画像において、マウス等の指示入力により穿刺経路を描くことにより設定される。術者等は、穿刺経路が示されたＸ線ＣＴ画像（計画画像）と、Ｘ線スキャンによりその都度得られるボリュームデータに基づくＭＰＲ画像とを参照しながら被検体に対して穿刺を行う。

特開平９−１４０７１６号公報特開２０００−２１７８１１号公報特開平１０−３３５２５号公報特開２００６−３２０４６８号公報

穿刺作業とともに用いられるＸ線ＣＴ装置に対して、被検体及び術者の被曝量を低減したいという要望がある。被曝量を低減するためには、Ｘ線の照射量を少なくすればよいが、そうすると、血管等の周辺組織を画像に描出し難くなる。従って、術者が周辺組織を傷つけないように穿刺針を挿入することが困難になる。一方、血管等の周辺組織を画像に描出するためには、Ｘ線の照射量を多くすることとなる。従って、被検体及び術者の被曝量は増加する。このように、穿刺針の周辺組織を画像に描出し、かつ、被検体及び術者の被曝量を低減することは困難であった。

本発明が解決しようとする課題は、被検体における穿刺針及びその周辺組織を表す画像を表示し、被検体及び術者の被曝を低減するＸ線ＣＴ装置を提供することである。

実施形態のＸ線ＣＴ装置は、投影部と、データ処理部と、表示制御部と、第１の領域設定部と、第２の領域設定部と、システム制御部とを有する。投影部は、被検体をＸ線で照射し、被検体を透過したＸ線を検出する。データ処理部は、投影部からの出力を受けて３次元領域を表す画像データを生成する。表示制御部は、画像データに基づく画像を表示部に表示させる。第１の領域設定部は、予め設定された穿刺経路を含む領域である第１の領域を設定する。第２の領域設定部は、穿刺中における画像データに基づいて、穿刺針の先端を含む領域である第２の領域を設定する。システム制御部は、第１の領域及び第２の領域の双方に照射されるＸ線のうち、第２の領域以外の領域に照射されるＸ線の強度を弱くするように前記投影部を制御する。また、投影部は、Ｘ線絞り部と、Ｘ線フィルタ部とを有する。Ｘ線絞り部は、Ｘ線の照射野を第１の領域の範囲に制限する。Ｘ線フィルタ部は、Ｘ線絞り部の前段又は後段に設けられ、第２の領域の範囲について開口を形成及び閉じることが可能に構成され、開口以外を通過するＸ線の強度を弱めるＸ線フィルタを備える。システム制御部は、Ｘ線フィルタ部が第２の領域の範囲について開口を形成した状態である第１の状態と、Ｘ線フィルタ部が開口を閉じた状態である第２の状態とを交互に切り替える。

実施形態のＸ線ＣＴ装置の構成を表すブロック図である。実施形態のＸ線ＣＴ装置の概略を表す模式図である。実施形態のＸ線ＣＴ装置の概略を表す模式図である。実施形態のＸ線ＣＴ装置の概略を表す模式図である。実施形態のＸ線ＣＴ装置の概略を表す模式図である。実施形態のＸ線ＣＴ装置の概略を表す模式図である。実施形態のＸ線ＣＴ装置の概略を表す模式図である。実施形態のＸ線ＣＴ装置の概略を表す模式図である。実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作を表すフローチャートである。変形例のＸ線ＣＴ装置の構成を表すブロック図である。変形例のＸ線ＣＴ装置の概略を表す模式図である。変形例のＸ線ＣＴ装置の概略を表す模式図である。

図１は、実施形態のＸ線ＣＴ装置１の構成を表すブロック図である。

［構成］
図１を参照して、実施形態のＸ線ＣＴ装置１の構成例を説明する。Ｘ線ＣＴ装置１は、架台部２と、寝台部３と、コンソール部４とを有する。なお、「画像」と「画像データ」は一対一に対応するので、これらを同一視する場合がある。

（架台部２）
架台部２は、被検体Ｅに対してＸ線を照射し、被検体Ｅを透過したＸ線の検出データを収集する。架台部２は、Ｘ線発生部２０と、高電圧発生部２１と、Ｘ線絞り部２２と、Ｘ線フィルタ部２３と、Ｘ線検出部２４と、回転部２５と、架台駆動部２６と、データ収集部２７とを有する。また、Ｘ線発生部２０と、高電圧発生部２１と、Ｘ線絞り部２２と、Ｘ線フィルタ部２３と、Ｘ線検出部２４と、データ収集部２７からなる集合を投影部とする。投影部は、被検体ＥをＸ線で照射し、被検体Ｅを透過したＸ線を検出する。

Ｘ線発生部２０は、Ｘ線を発生する。Ｘ線発生部２０は、Ｘ線を発生させるＸ線管球（たとえば、円錐状や角錐状のビームを発生する真空管。図示なし）を含んで構成される。発生されたＸ線は被検体Ｅに対して照射される。高電圧発生部２１は、Ｘ線発生部２０に対して高電圧を印加する。

Ｘ線絞り部２２は、Ｘ線発生部２０が発生したＸ線の照射野を第１の領域の範囲に制限する。第１の領域については後述する。Ｘ線絞り部２２は、開口（スリット）を形成し、この開口のサイズ及び形状を変えることで、Ｘ線発生部２０から出力されたＸ線のファン角（チャンネル方向の広がり角）とＸ線のコーン角（スライス方向の広がり角）とを調整する。Ｘ線フィルタ部２３は、Ｘ線絞り部の前段又は後段に設けられる。Ｘ線フィルタ部２３は、第２の領域の範囲について開口を形成可能に構成される。第２の領域については後述する。Ｘ線フィルタ部２３は、Ｘ線フィルタを備える。Ｘ線フィルタは、該開口以外を通過するＸ線の強度を弱める。図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃは、Ｘ線絞り部２２及びＸ線フィルタ部２３を概念的に表す模式図である。Ｘ線絞り部２２は、遮断板ＣＯを複数有する。遮断板ＣＯは、Ｘ線を遮断する。遮断板ＣＯは、Ｘ線を遮断する部材によって構成される。Ｘ線絞り部２２は、遮断板ＣＯの位置を移動することにより第１の開口Ａ１を形成する。このとき、Ｘ線絞り部２２は、後述する第１の領域の位置情報に基づく制御信号をシステム制御部４１から受け、第１の開口Ａ１を通過したＸ線が第１の領域に照射されるように第１の開口Ａ１を形成する。Ｘ線フィルタ部２３は、Ｘ線フィルタＦＩを複数有する。Ｘ線フィルタＦＩは、Ｘ線を低減する。Ｘ線フィルタＦＩは、例えば、遮断板ＣＯの前段又は後段に設けられる。Ｘ線フィルタ部２３は、Ｘ線を低減する部材によるＸ線フィルタＦＩを複数有し、これらＸ線フィルタＦＩの位置を移動することにより第２の開口Ａ２を形成する。このとき、Ｘ線フィルタ部２３は、後述する第２の領域の位置情報に基づく制御信号をシステム制御部４１から受け、第２の開口Ａ２を通過したＸ線が第２の領域に照射されるように第２の開口Ａ２を形成する。それにより、第１の開口Ａ１を通過したＸ線のうち、Ｘ線フィルタＦＩを通過したＸ線は、第２の開口Ａ２を通過したＸ線よりも強度が低減される。

また、Ｘ線フィルタ部２３は、第２の開口Ａ２を閉じることが可能に構成される。Ｘ線フィルタ部２３は、システム制御部４１からの制御信号を受け、第２の領域の範囲について第２の開口Ａ２を形成した状態である第１の状態（図２Ｂ参照）と第２の開口Ａ２を閉じた状態である第２の状態とを交互に切り替えてもよい。この場合、被検体Ｅに照射されるＸ線の一部が低減される状態と、被検体Ｅに照射されるＸ線の全体が低減される状態とが交互に切り替えられる。

Ｘ線検出部２４は、複数のＸ線検出素子（図示なし）を含んで構成される。Ｘ線検出部２４は、被検体Ｅを透過したＸ線の強度分布を示すＸ線強度分布データ（以下、「検出データ」という場合がある）を検出し、その検出データを電流信号として出力する。

回転部２５は、Ｘ線発生部２０とＸ線検出部２４とを被検体Ｅを挟んで対向する位置に支持する部材である。回転部２５は、スライス方向に貫通した開口を有する。開口には、被検体Ｅが載置された寝台部３が挿入される。回転部２５は、架台駆動部２６によって、被検体Ｅを中心とした円軌道に沿って回転される。架台駆動部２６は、システム制御部４１から制御信号を受け、回転部２５を回転させる。

データ収集部２７（ＤＡＳ：ＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）は、Ｘ線検出部２４（各Ｘ線検出素子）からの検出データを収集する。更に、データ収集部２７は、収集された検出データ（電流信号）を電圧信号に変換し、この電圧信号を周期的に積分して増幅し、デジタル信号に変換する。そして、データ収集部２７は、変換したデジタル信号を検出データとしてコンソール部４へ出力する。

（寝台部３）
寝台部３には、被検体Ｅが載置される。寝台部３は、載置された被検体Ｅを、その体軸方向（ｚ軸方向）に移動させる。また、寝台部３は、被検体Ｅを上下方向（ｙ軸方向）に移動させてもよい。

（コンソール部４）
コンソール部４は、Ｘ線ＣＴ装置１に対する操作入力に用いられる。また、コンソール部４は、架台部２から受けた検出データから被検体Ｅの内部形態を表すＣＴ画像データ（断層画像データやボリュームデータ）を再構成する。コンソール部４は、穿刺支援部４０と、システム制御部４１と、データ処理部４２と、表示部４３と、操作部４４とを有する。

穿刺支援部４０は、穿刺経路部４００と、第１の領域設定部４０１と、第２の領域設定部４０２とを有する。穿刺経路部４００は、予め取得されたボリュームデータに基づく画像に対し、被検体Ｅに対する穿刺針の挿入経路を設定するために用いられる。予め取得されたボリュームデータ（穿刺経路設定用データ）とは、生検を実施する前の段階で行われたＸ線スキャンにより得られたボリュームデータである。該ボリュームデータは、例えば、被検体Ｅの表面から穿刺がし易い向きや角度で寝台部３に載置され、保持具を用いて固定された被検体Ｅに対し、穿刺対象を含む部位を描出するためのボリュームデータである。また、該ボリュームデータは、血管等の重要組織が描出される程度の強度のＸ線を被検体Ｅに照射することによって取得される。穿刺対象を含む部位とは、例えば、穿刺対象が肺に存在するときは、胸部について術者が設定した所定範囲のことである。また、この所定範囲はプリセットされてもよい。通常、この所定範囲は、第１の領域より大きな領域である。挿入経路は、被検体Ｅに対してどのようなルートで穿刺針を挿入していくかを示す経路（穿刺経路）である。穿刺経路は、例えば、血管等の重要組織を避けて、肋骨の間から穿刺対象に穿刺針を到達させるための経路である。

穿刺経路の設定について説明する。例えば、表示制御部４１０は、予め作成されたボリュームデータに基づく画像を表示部４３に表示させる。術者は、予め作成されたボリュームデータに基づく画像に対し、操作部４４を用いて、穿刺対象（生検を行う部位）の位置と穿刺針が被検体Ｅに挿入される位置（穿刺開始位置）とを設定する。穿刺経路部４００は、設定された穿刺対象の位置と穿刺開始位置とを受け、これら２つの位置を結ぶ最短距離を算出し、その最短距離を結ぶ線分を穿刺経路として設定する。このとき、表示制御部４１０は、穿刺経路部４００により設定された穿刺経路を受け、予め作成されたボリュームデータに基づく画像に重ねて表示させてもよい。また、術者は、予め作成されたボリュームデータに基づく画像に対し、穿刺経路を表す線分を直接描いてもよい。あるいは、穿刺経路部４００は、予め作成されたボリュームデータに基づく画像に対して、エッジ検出等の画像解析処理を施して、穿刺対象の位置と該位置から最も近い被検体Ｅ表面の位置を求め、穿刺対象の位置と該位置から最も近い被検体Ｅ表面の位置とを結ぶ線分を穿刺経路として設定してもよい。穿刺経路部４００は、設定した穿刺経路を記憶する。また、穿刺経路部４００は設定した穿刺経路を後述するレンダリング処理部へ出力する。後述するが、ＣＴ透視中、レンダリング処理部は、受けた穿刺経路を含む断面画像データを生成し、表示制御部４１０へ出力する。

第１の領域設定部は、予め設定された穿刺経路を含む領域である第１の領域を設定する。ここで、第１の領域設定部４０１は、穿刺経路部４００から穿刺経路を受け、受けた穿刺経路に基づいて穿刺経路を含む領域である第１の領域を設定する。図３は、第１の領域Ｖ１を概念的に表す模式図である。穿刺経路ＲＯは、穿刺対象ＴＡＧと穿刺開始位置Ｐ０とを結ぶ経路であるので、第１の領域Ｖ１は、穿刺対象ＴＡＧと穿刺開始位置Ｐ０とを含む。第１の領域設定部４０１は、例えば、穿刺対象ＴＡＧからのｙ軸方向の余裕距離Ｄ１と穿刺対象ＴＡＧからのｚ軸方向の余裕距離Ｄ２とを予め記憶し、これら余裕距離に基づいて第１の領域Ｖ１を設定する。また、予め作成されたボリュームデータに基づく画像上に、術者が操作部４４を用いて第１の領域Ｖ１を設定し、第１の領域設定部４０１は、この設定による位置情報を受け、第１の領域Ｖ１を設定してもよい。第１の領域設定部４０１は、設定した第１の領域Ｖ１をシステム制御部４１へ出力する。システム制御部４１は、受けた第１の領域Ｖ１に基づいて投影部のＸ線絞り部２２を制御することによって、第１の領域Ｖ１を投影部に設定する。

第２の領域設定部４０２は、穿刺中における画像データに基づいて、穿刺針の先端を含む領域である第２の領域を設定する。例えば、第２の領域設定部４０２は、ＣＴ透視中、第１の領域Ｖ１についての画像データの画素値に基づいて、穿刺針の先端の位置である先端位置を求める先端検出部４０３を有する。第２の領域設定部４０２は、先端検出部４０３が求めた先端位置に基づいて第２の領域を設定する。通常、穿刺針のＣＴ値は被検体Ｅの組織よりも高く、それにより、画像データのうち穿刺針を表す画素の画素値（輝度値）も高い。例えば先端検出部４０３は、データ処理部４２から第１の領域Ｖ１についての画像データを受け、また、穿刺経路部４００から穿刺対象ＴＡＧの位置情報を受ける。また、先端検出部４０３は、画素値についての閾値を予め記憶する。先端検出部４０３は、画像データのうち閾値以上の画素値を有する画素を抽出する。先端検出部４０３は、抽出した画素のうち穿刺対象ＴＡＧの位置に最も近い画素を穿刺針の先端を表す画素とし、該画素の位置を穿刺針の先端位置として求める。先端検出部４０３は、求めた先端位置を第２の領域設定部４０２へ出力する。

第２の領域設定部４０２は、先端検出部４０３が求めた先端位置を受け、第２の領域を設定する。図４は、第２の領域Ｖ２を概念的に表す模式図である。第２の領域設定部４０２は、例えば、先端位置Ｐ１からの余裕距離Ｄ３を予め記憶し、この余裕距離Ｄ３に基づいて第２の領域Ｖ２を設定する。第２の領域設定部４０２は、設定した第２の領域Ｖ２をシステム制御部４１へ出力する。システム制御部４１は、受けた第２の領域Ｖ２に基づいて投影部のＸ線フィルタ部２３を制御することによって、第２の領域Ｖ２を投影部に設定する。

なお、先端検出部４０３は、穿刺中の穿刺針ＮＥの先端位置Ｐ１を逐次求め、先端位置Ｐ１を求める度に、求めた先端位置Ｐ１を第２の領域Ｖ２へ出力する。例えば、先端検出部４０３は、データ処理部４２が画像データを生成する度に、生成された画像データについて先端位置Ｐ１を求める。第２の領域設定部４０２は、先端検出部４０３から先端位置Ｐ１を受ける度にその都度第２の領域Ｖ２を新たに設定する。それにより、第２の領域設定部４０２は、穿刺作業によって挿入されるとともに移動する穿刺針ＮＥの先端を追跡しながら第２の領域Ｖ２を設定することができる。

図５Ａは、第１の状態と被検体Ｅとの関係を概念的に表す模式図である。前述した第１の状態において、Ｘ線絞り部２２は、システム制御部４１からの制御信号によって、第１の領域設定部４０１が設定した第１の領域Ｖ１の設定を受ける。Ｘ線絞り部２２は、設定された第１の領域Ｖ１に基づいて、第１の開口Ａ１を通過したＸ線が第１の領域Ｖ１に照射されるように第１の開口Ａ１を形成する。このとき、例えば、第１の領域設定部４０１は、第１の領域Ｖ１の位置情報（ＣＴ座標等）をシステム制御部４１へ出力する。システム制御部４１は、受けた第１の領域Ｖ１の位置情報に基づいて、第１の開口Ａ１の大きさ及び位置を求め、求めた大きさ及び位置に基づく制御信号をＸ線絞り部２２へ出力する。Ｘ線絞り部２２は、受けた制御信号に基づいて第１の開口Ａ１を形成する。また、Ｘ線フィルタ部２３は、システム制御部からの制御信号によって、第２の領域設定部４０２が設定した第２の領域Ｖ２の設定を受ける。Ｘ線フィルタ部２３は、設定された第２の領域Ｖ２に基づいて、第２の開口Ａ２を通過したＸ線が第２の領域Ｖ２に照射されるように第２の開口Ａ２を形成する。このとき、例えば、第２の領域設定部４０２は、第２の領域Ｖ２の位置情報（ＣＴ座標等）をシステム制御部４１へ出力する。システム制御部４１は、受けた第２の領域Ｖ２の位置情報に基づいて、第２の開口Ａ２の大きさ及び位置を求め、求めた大きさ及び位置に基づく制御信号をＸ線フィルタ部２３へ出力する。Ｘ線フィルタ部２３は、受けた制御信号に基づいて第２の開口Ａ２を形成する。それにより、第１の状態において、第１の領域Ｖ１のうち、第２の領域Ｖ２以外の領域についてＸ線フィルタＦＩを通過したＸ線が照射される。また、第２の領域Ｖ２についてＸ線フィルタＦＩを通過しないＸ線が照射される。このとき、第１の領域Ｖ１について照射されるＸ線のうちＸ線フィルタＦＩを通過したＸ線の強度は、第２の領域Ｖ２について照射されるＸ線の強度よりも低減される。それにより、第１の領域Ｖ１のうち、第２の領域Ｖ２以外の領域についての被曝量が低減される。また、第２の領域Ｖ２には、Ｘ線フィルタＦＩを通過しないＸ線が照射されるので、第２の領域Ｖ２を表す画像データは血管等の組織を描出することができる。第２の領域Ｖ２を表す画像データは穿刺針ＮＥの先端の周辺を表すので、術者は穿刺針ＮＥの先端の周辺組織を確認しながら穿刺作業を行うことができる。

図５Ｂは、第２の状態と被検体Ｅとの関係を概念的に表す模式図である。前述した第２の状態において、Ｘ線絞り部２２は、システム制御部４１からの制御信号によって、第１の領域設定部４０１が設定した第１の領域Ｖ１の設定を受ける。Ｘ線絞り部２２は、設定された第１の領域Ｖ１に基づいて、第１の開口Ａ１を通過したＸ線が第１の領域Ｖ１に照射されるように第１の開口Ａ１を形成する。このとき、例えば、第１の領域設定部４０１は、第１の領域Ｖ１の位置情報（ＣＴ座標等）をシステム制御部４１へ出力する。システム制御部４１は、受けた第１の領域Ｖ１の位置情報に基づいて、第１の開口Ａ１の大きさ及び位置を求め、求めた大きさ及び位置に基づく制御信号をＸ線絞り部２２へ出力する。Ｘ線絞り部２２は、受けた制御信号に基づいて第１の開口Ａ１を形成する。また、Ｘ線フィルタ部２３は、システム制御部からの制御信号によって、第２の開口Ａ２を閉じる。それにより、第２の状態において、被検体Ｅに照射されるＸ線の全部がＸ線フィルタＦＩを通過し、低減される。それにより、被検体Ｅに照射されるＸ線の全部が低減される。

システム制御部４１は、少なくとも第１の領域Ｖ１のうち第２の領域以外の領域に照射されるＸ線の強度を弱くするように投影部を制御する。また、システム制御部４１は、Ｘ線絞り部２２が第１の領域Ｖ１の範囲に第１の開口Ａ１を形成し、Ｘ線フィルタ部２３が第２の領域Ｖ２の範囲について第２の開口Ａ２を形成した状態である第１の状態と、Ｘ線絞り部２２が第１の領域Ｖ１の範囲に第１の開口Ａ１を形成し、Ｘ線フィルタ部２３が第２の開口Ａ２を閉じた状態である第２の状態とを交互に制御する。ここで、システム制御部４１は、操作部４４を介して術者からの指示を受け、第１の状態と第２の状態とを交互に制御してもよい。例えば、術者は、穿刺針ＮＥの先端の周辺組織を確認したい場合に第１の状態とする指示を入力し、その他の場合には、第２の状態とする指示を入力する。システム制御部４１は、これらの指示を受けてＸ線フィルタ部２３を制御することによって、術者が穿刺針ＮＥの先端の周辺組織を確認したい場合には第２の領域Ｖ２にＸ線フィルタＦＩを通過しないＸ線を照射させるようにＸ線フィルタ部２３を制御し、その他の場合には被検体Ｅに照射されるＸ線全体がＸ線フィルタＦＩを通過するようにＸ線フィルタ部２３を制御する。それにより、第１の状態のまま穿刺作業を行う場合よりも、被検体Ｅの被曝量を低減することができる。また、第１の状態によって生成される画像において、穿刺針ＮＥの周囲（断層画像データに基づく画像のうち、第２の領域Ｖ２を描出する部分）に金属アーチファクトが描出される場合がある。この場合において、第１の状態から第２の状態に切り替えることによって金属アーチファクトが低減された画像となる。それにより、術者は金属アーチファクトが低減された画像を確認しながら穿刺作業を行うことができる。このように、穿刺針ＮＥの先端の周囲組織を確認するためには第１の状態が好ましく、金属アーチファクトの低減及び第２の領域Ｖ２についての被曝量の低減には第２の状態が好ましい。術者は、システム制御部４１が第１の状態と第２の状態とを切り替える時間間隔を所望の時間間隔に設定し、システム制御部４１はＣＴ透視中（穿刺作業中）、設定された時間間隔に基づいて交互に第１の状態と第２の状態とを切り替える（自動）。また、システム制御部４１はＣＴ透視中、術者から第１の状態又は第２の状態への切り替え指示を受け、受けた指示に基づいて第１の状態又は第２の状態へＸ線フィルタ部２３を切り替えてもよい（手動）。

システム制御部４１は、例えば処理装置と記憶装置とを含んで構成される。記憶装置には、Ｘ線ＣＴ装置１の各部の機能を実行するためのコンピュータプログラムが記憶されている。処理装置は、これらコンピュータプログラムを実行することで、上記機能を実現する。システム制御部４１は、装置各部を制御する。例えばシステム制御部４１は、Ｘ線によるスキャンに関する動作を統合的に制御する。この統合的な制御は、高電圧発生部２１の制御と、架台駆動部２６の制御と、Ｘ線絞り部２２の制御と、Ｘ線フィルタ部２３の制御と、寝台部３の制御とを含む。高電圧発生部２１の制御は、Ｘ線発生部２０に対して所定の高電圧を所定のタイミングで印加させるように高電圧発生部２１を制御するものである。Ｘ線絞り部２２の制御は、Ｘ線絞り部２２の遮断板ＣＯが、第１の領域Ｖ１に基づく第１の開口Ａ１を形成するようにＸ線絞り部２２を制御するものである。Ｘ線フィルタ部２３の制御は、前述の第１の状態（図２Ｂ参照）と、第２の状態（図２Ｃ参照）とが交互に切り替わるようにＸ線フィルタ部２３を制御するものである。寝台部３の制御は、所定の位置に所定のタイミングで被検体Ｅを移動させるように寝台部３を制御するものである。なお、ボリュームスキャンでは、天板の位置を固定した状態でスキャンが実行される。

表示制御部４１０は、データ処理部４２が生成した画像データに基づく画像を表示部４３に表示させる。表示制御部４１０は、画像表示に関する各種制御を行う。たとえば、レンダリング部４２２により作成された疑似三次元画像データやＭＰＲ画像データ等を表示部４３に表示させる制御を行う。ＣＴ透視中、表示制御部４１０は、予め生成された穿刺経路設定用データに基づく画像と、ＣＴ透視中に逐次生成される第１の領域Ｖ１について生成されたボリュームデータに基づく画像とをともに表示部４３に表示させる。このとき、表示制御部４１０は、これらの画像データに含まれる位置情報（ＣＴ座標）に基づいて、予め生成された穿刺経路設定用データに基づく画像と、ＣＴ透視中に逐次生成される第１の領域Ｖ１について生成されたボリュームデータに基づく画像との位置合わせを行い、これらの画像を重ねて表示させる。また、これらの画像を並べて表示させてもよい。

データ処理部４２は、投影部からの出力を受けて３次元領域を表す画像データを逐次生成する。データ処理部４２は、投影部のデータ収集部２７から検出データを受け、各種処理を実行する。データ処理部４２は、前処理部４２０と、再構成部４２１と、レンダリング部４２２とを有する。また、ＣＴ透視中、データ処理部４２は、データ収集部２７から随時検出データを受け、後述の処理を随時実施する。

前処理部４２０は、データ収集部２７から受けた検出データに、対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正等の前処理を施して、投影データを生成する。前処理部４２０は、生成した投影データを再構成部４２１へ出力する。

再構成部４２１は、前処理部４２０により生成された投影データを受け、ＣＴ画像データ（断層画像データやボリュームデータ）を生成する。断層画像データの再構成処理としては、例えば、コンボリューション・バックプロジェクション法等、任意の方法を適用してよい。ボリュームデータは、再構成された複数の断層画像データを補完処理することにより生成される。ボリュームデータの再構成処理としては、例えばコーンビーム再構成法等、任意の方法を適用してよい。

レンダリング部４２２は、例えば、ＭＰＲ処理とボリュームレンダリングとを実行することができる。ＭＰＲ処理は、再構成部４２１により生成されたボリュームデータを受け、そのボリュームデータに任意の断面を設定してレンダリング処理を施すことにより、この断面を表すＭＰＲ画像データを生成する画像処理である。このとき、レンダリング部４２２は、穿刺経路部４００から穿刺経路ＲＯを受け、受けた穿刺経路ＲＯを含む断面を表すＭＰＲ画像データを生成し、断面画像データとして表示制御部４１０へ出力する。また、ボリュームレンダリングは、任意の視線（レイ）に沿ってボリュームデータをサンプリングし、その値（ＣＴ値）を加算していくことにより、被検体Ｅの３次元領域を表す疑似的３次元画像データを生成する画像処理である。

表示部４３は、例えば、ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）等の表示デバイスによって構成される。なお、表示部４３は、Ｘ線ＣＴ装置１に含まれてもよく、一般的なインターフェースを介してＸ線ＣＴ装置１の外部に設置されてもよい。

操作部４４は、Ｘ線ＣＴ装置１に対する各種の指示入力や情報入力に用いられる。操作部４４は、例えば、キーボード、マウス等により構成される。また、操作部４４は、表示部４３に表示されたＧＵＩ（ＧｒａｐｈｉｃａｌＵｓｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅ）を含んでいてもよい。なお、操作部４４は、Ｘ線ＣＴ装置１に含まれてもよく、一般的なインターフェースを介してＸ線ＣＴ装置１の外部に設置されてもよい。

［動作］
図６は、この実施形態のＸ線ＣＴ装置１がＣＴ透視を開始する前の動作を表すフローチャートである。

（Ｓ０１）
Ｘ線ＣＴ装置１は、穿刺経路設定用データを取得する。このとき、Ｘ線ＣＴ装置１は、血管等の重要組織が描出される程度の強度のＸ線を被検体Ｅに照射する。

（Ｓ０２）
穿刺経路部４００は、取得された穿刺経路設定用データに基づく画像に対し、穿刺経路ＲＯを設定する。このとき、術者は穿刺開始位置Ｐ０を被検体Ｅの体表にマーキングしてもよい。

（Ｓ０３）
レンダリング部４２２は、取得された穿刺経路設定用データと設定された穿刺経路ＲＯとを受け、受けた穿刺経路ＲＯを含む断面を決定する。

（Ｓ０４）
第１の領域設定部４０１は、穿刺経路部４００から穿刺経路ＲＯを受け、受けた穿刺経路ＲＯに基づいて穿刺経路ＲＯを含む領域である第１の領域Ｖ１を設定する。

（Ｓ０５）
術者は、穿刺開始位置Ｐ０に穿刺針ＮＥを挿入する。また、Ｘ線ＣＴ装置１は術者からの指示を受け、穿刺位置・角度確認用データを取得する。このとき、Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線フィルタ部２３を用いて穿刺針ＮＥや骨などのＣＴ値が高い部分が描出される程度の低い強度のＸ線を被検体Ｅに照射する。Ｘ線ＣＴ装置１は、穿刺経路設定用データに基づく画像と、穿刺経路ＲＯと、穿刺位置・角度確認用データに基づく画像とをこれらに含まれる位置情報に基づいて位置合わせをし、重ねて表示する。それにより、術者は、実際に挿入された穿刺針ＮＥの位置及び角度と設定された穿刺経路ＲＯにおける穿刺開始位置Ｐ０及び穿刺角度とが合っているか確認することができる。

（Ｓ０６）
システム制御部４１は、第１の領域設定部４０１から第１の領域Ｖ１を受け、Ｘ線フィルタ部２３を制御して第２の状態にさせる。

（Ｓ０７）
術者は、穿刺を開始する（穿刺針ＮＥを被検体Ｅに挿入する）。このとき、システム制御部４１は、術者からＣＴ透視開始指示を受け、ＣＴ透視を開始する。

（Ｓ０８）
ＣＴ透視中、データ収集部２７は検出データをデータ処理部４２へ逐次出力し、データ処理部４２は受けた検出データに基づいて画像データを逐次生成する。また、ＣＴ透視中、先端検出部４０３は、データ処理部４２が生成した画像データに基づいて先端位置Ｐ１を求める。また、先端検出部４０３は、穿刺針ＮＥの先端位置Ｐ１を逐次求め、先端位置Ｐ１を求める度に、求めた先端位置Ｐ１を第２の領域Ｖ２へ出力する。第２の領域設定部４０２は、先端検出部４０３から先端位置Ｐ１を受ける度にその都度第２の領域Ｖ２を設定する。また、ＣＴ透視中、システム制御部４１は、Ｘ線フィルタ部２３を制御して第１の状態と第２の状態とを交互に切り替えさせる。なお、システム制御部４１がＸ線フィルタ部２３を制御して第２の状態から第１の状態に切り替えるとき、システム制御部４１はそのときの第２の領域Ｖ２を第２の領域設定部４０２から受け、受けた第２の領域Ｖ２に基づいてＸ線フィルタ部２３のＸ線フィルタＦＩを移動させる。

（Ｓ０９）
穿刺針ＮＥの先端が穿刺対象ＴＡＧに到達したら、術者は穿刺対象ＴＡＧの組織を採取し、穿刺針ＮＥを抜く。Ｘ線ＣＴ装置１は、術者からの指示を受け、穿刺針ＮＥが抜かれた後のボリュームデータを取得し画像を生成及び表示する。術者は、この画像によって、被検体Ｅに予定外の出血や組織の損傷が無いかを確認することができる。以上で図６に示す動作を終了する。

［効果］
この実施形態のＸ線ＣＴ装置１の効果を説明する。Ｘ線ＣＴ装置１は、投影部と、データ処理部４２と、表示制御部４１０と、第１の領域設定部４０１と、第２の領域設定部４０２と、システム制御部４１とを有する。投影部は、被検体ＥをＸ線で照射し、被検体Ｅを透過したＸ線を検出する。データ処理部４２は、投影部からの出力を受けて３次元領域を表す画像データを生成する。表示制御部４１０は、画像データに基づく画像を表示部４３に表示させる。第１の領域設定部４０１は、予め設定された穿刺経路ＲＯを含む領域である第１の領域Ｖ１を設定する。第２の領域設定部４０２は、穿刺中における画像データに基づいて、穿刺針ＮＥの先端を含む領域である第２の領域Ｖ２を設定する。システム制御部４１は、少なくとも第１の領域Ｖ１のうち第２の領域Ｖ２以外の領域に照射されるＸ線の強度を弱くするように投影部を制御する。また、投影部は、Ｘ線発生部２０と、Ｘ線絞り部２２と、Ｘ線フィルタ部２３とを有する。Ｘ線発生部２０は、Ｘ線を発生する。Ｘ線絞り部２２は、Ｘ線発生部２０が発生したＸ線の照射野を第１の領域Ｖ１の範囲に制限する。Ｘ線フィルタ部２３は、Ｘ線絞り部２２の前段又は後段に設けられ、第２の領域Ｖ２の範囲について第２の開口Ａ２を形成可能に構成される。Ｘ線フィルタ部２３は、Ｘ線フィルタＦＩを有する。Ｘ線フィルタＦＩは、第２の開口Ａ２以外を通過するＸ線の強度を弱める。また、Ｘ線フィルタ部２３は、第２の開口Ａ２を閉じることが可能に構成される。システム制御部４１は、Ｘ線フィルタ部２３が第２の領域Ｖ２の範囲について第２の開口Ａ２を形成した状態である第１の状態と、Ｘ線フィルタ部２３が第２の開口Ａ２を閉じた状態である第２の状態とを交互に制御する。このように、Ｘ線ＣＴ装置１は、穿刺針ＮＥの先端の周辺領域（第２の領域Ｖ２）には血管等の周辺組織を確認するための強度のＸ線を照射し、その他の領域にはＸ線フィルタＦＩを通過した低い強度のＸ線を照射する。また、Ｘ線ＣＴ装置１は、穿刺針ＮＥの先端の周辺領域について、常に血管等の周辺組織を確認するための強度のＸ線を照射するわけではなく、Ｘ線フィルタＦＩを通過した低い強度のＸ線を照射する状態と切り替える。それにより、被検体Ｅにおける穿刺針ＮＥ及びその周辺組織を表す画像を表示し、被検体Ｅ及び術者への被曝を低減するＸ線ＣＴ装置１を提供することができる。

また、第２の領域設定部４０２は、第１の領域Ｖ１についての画像データの画素値に基づいて穿刺針ＮＥの先端の位置である先端位置Ｐ１を求め、求めた先端位置Ｐ１に基づいて第２の領域Ｖ２を設定する。また、第２の領域設定部４０２は、先端位置Ｐ１を逐次求め、先端位置Ｐ１を求める度にその都度第２の領域Ｖ２を新たに設定する。このように、Ｘ線ＣＴ装置１は、穿刺作業中に移動する穿刺針ＮＥの先端位置Ｐ１を検出し、新たに第２の領域Ｖ２を設定する。それにより、穿刺針ＮＥの先端の移動に追随し、その先端の周辺組織を描出する画像を生成し、その他の領域への被曝量を低減するＸ線ＣＴ装置１を提供することができる。

〈変形例〉
［構成］
図７は、変形例のＸ線ＣＴ装置１に係る構成を表すブロック図である。第１の変形例のＸ線ＣＴ装置１は、前述の実施形態のＸ線ＣＴ装置１に加え、差分算出部４１１を有する。なお、前述の実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略する。

差分算出部４１１は、第１の領域Ｖ１についての画像データの画素値の時間的な差分を算出する。例えば、差分算出部４１１は、ＣＴ透視中に逐次生成される画像データをレンダリング部４２２から受け、最新フレームと所定時間過去のフレームとについて、画像データの画素値の平均値の差分を算出する。

システム制御部４１は、予め定められた閾値を記憶する。システム制御部４１は、ＣＴ透視中、差分算出部４１１が算出した差分を逐次受け、記憶した閾値と比較する。システム制御部４１は、受けた差分が閾値を超えたとき、投影部の高電圧発生部２１を制御してＸ線発生部２０によるＸ線の発生を停止させる。

図８Ａは、穿刺作業中の術者の手ＨＡの位置を概念的に表す模式図である。また、図８Ｂは、穿刺作業を中断したときの術者の手ＨＡの位置を概念的に表す模式図である。なお、術者は防護手袋を着用することが一般的である。穿刺作業中、術者の手ＨＡは第１の領域Ｖ１の中に位置する。それにより、ＣＴ透視中の画像に術者の手ＨＡが描出される。術者が穿刺作業を中断して穿刺針ＮＥから手ＨＡを離し、第１の領域Ｖ１の外へ手ＨＡを移動させたとき、ＣＴ透視中の画像には術者の手ＨＡが描出されない。従って、第１の領域Ｖ１の中に術者の手ＨＡが位置するとき（穿刺作業中）と、第１の領域Ｖ１の外に術者の手ＨＡが位置するとき（穿刺作業中断）とでは画像の画素値に変化が生じる。差分算出部４１１はこの変化を画素値の時間的な差分を算出することによって検出し、システム制御部４１は、この差分と閾値とを比較することによって術者の手ＨＡが第１の領域Ｖ１の中に位置するか又は外に移動したかを判断する。システム制御部４１が差分と閾値との比較によって術者の手ＨＡが第１の領域Ｖ１の外に移動したと判断したとき、Ｘ線発生部２０は、システム制御部４１による高電圧発生部２１への制御に基づいてＸ線の発生を停止する。

また、システム制御部４１は、架台部２に設置された超音波センサや赤外線センサを用いて、術者の手ＨＡが穿刺針ＮＥから離れたことを検知してもよい。システム制御部４１は、術者の手ＨＡが穿刺針ＮＥから離れたことを検知したとき、投影部の高電圧発生部２１を制御してＸ線発生部２０によるＸ線の発生を停止させる。

なお、穿刺作業を再開するとき、Ｘ線の照射を再開することになるが、安全のため、Ｘ線ＣＴ装置１が自動的にＸ線の照射を再開する構成よりも、Ｘ線ＣＴ装置１が術者からの指示（手動）を受けてＸ線の照射を再開する構成が安全のために好ましい。

［効果］
変形例の効果について説明する。Ｘ線ＣＴ装置１は、投影部と、データ処理部４２と、表示制御部４１０と、第１の領域設定部４０１と、第２の領域設定部４０２と、システム制御部４１とを有する。投影部は、被検体ＥをＸ線で照射し、被検体Ｅを透過したＸ線を検出する。データ処理部４２は、投影部からの出力を受けて３次元領域を表す画像データを生成する。表示制御部４１０は、画像データに基づく画像を表示部４３に表示させる。第１の領域設定部４０１は、予め設定された穿刺経路ＲＯを含む領域である第１の領域Ｖ１を設定する。第２の領域設定部４０２は、穿刺中における画像データに基づいて、穿刺針ＮＥの先端を含む領域である第２の領域Ｖ２を設定する。システム制御部４１は、少なくとも第１の領域Ｖ１のうち第２の領域Ｖ２以外の領域に照射されるＸ線の強度を弱くするように投影部を制御する。また、Ｘ線ＣＴ装置１は、差分算出部４１１をさらに有する。差分算出部４１１は、第１の領域Ｖ１についての画像データの画素値の時間的な差分を算出する。Ｘ線発生部２０は、差分が閾値を超えたときＸ線の発生を停止する。このように、Ｘ線ＣＴ装置１は、穿刺針ＮＥの先端の周辺領域（第２の領域Ｖ２）には血管等の周辺組織を確認するための強度のＸ線を照射し、その他の領域にはＸ線フィルタＦＩを通過した低い強度のＸ線を照射する。また、Ｘ線ＣＴ装置１は、穿刺作業が中断されたことを検知し、自動的にＸ線の照射を停止する。それにより、穿刺作業中、穿刺針ＮＥの周辺組織を表す画像を表示し、穿刺作業中断時には、自動的にＸ線の照射を停止することができる。従って、被検体Ｅ及び術者への被曝を低減するＸ線ＣＴ装置１を提供することができる。

以上述べた少なくともひとつの実施形態又は変形例のＸ線ＣＴ装置１によれば、ＣＴ透視中に画像データを取得する領域である第１の領域Ｖ１の内部に穿刺針の先端の周囲領域である第２の領域Ｖ２を設定することにより、穿刺針の先端の周囲組織を確認したいときに、第２の領域Ｖ２について周囲組織を描出可能な強度のＸ線を照射することができる。それにより、周囲組織を描出可能な強度のＸ線を照射する時間を短縮し、さらに周囲組織を描出可能な強度を照射する範囲を小さくすることができる。従って、被検体Ｅ及び術者への被曝を低減するＸ線ＣＴ装置１を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１Ｘ線ＣＴ装置
２架台部
３寝台部
４コンソール部
２０Ｘ線発生部
２１高電圧発生部
２２Ｘ線絞り部
２３Ｘ線フィルタ部
２４Ｘ線検出部
２５回転部
２６架台駆動部
２７データ収集部
４０穿刺支援部
４１システム制御部
４２データ処理部
４３表示部
４４操作部
４００穿刺経路部
４０１第１の領域設定部
４０２第２の領域設定部
４０３先端検出部
４１０表示制御部
４１１差分算出部
４２０前処理部
４２１再構成部
４２２レンダリング部

Claims

被検体をＸ線で照射し、前記被検体を透過したＸ線を検出する投影部と、
前記投影部からの出力を受けて３次元領域を表す画像データを生成するデータ処理部と、
前記画像データに基づく画像を表示部に表示させる表示制御部と、
予め設定された穿刺経路を含む領域である第１の領域を設定する第１の領域設定部と、
穿刺中における前記画像データに基づいて、穿刺針の先端を含む領域である第２の領域を設定する第２の領域設定部と、
前記第１の領域及び前記第２の領域の双方に照射されるＸ線のうち、前記第２の領域以外の領域に照射されるＸ線の強度を弱くするように前記投影部を制御するシステム制御部と、を有し、
前記投影部は、
Ｘ線の照射野を前記第１の領域の範囲に制限するＸ線絞り部と、
前記Ｘ線絞り部の前段又は後段に設けられ、前記第２の領域の範囲について開口を形成及び閉じることが可能に構成され、前記開口以外を通過するＸ線の強度を弱めるＸ線フィルタを備えるＸ線フィルタ部と、を有し、
前記システム制御部は、前記Ｘ線フィルタ部が前記第２の領域の範囲について前記開口を形成した状態である第１の状態と、前記Ｘ線フィルタ部が前記開口を閉じた状態である第２の状態とを交互に切り替える、
Ｘ線ＣＴ装置。
被検体をＸ線で照射し、前記被検体を透過したＸ線を検出する投影部と、
前記投影部からの出力を受けて３次元領域を表す画像データを生成するデータ処理部と、
前記画像データに基づく画像を表示部に表示させる表示制御部と、
予め設定された穿刺経路を含む領域である第１の領域を設定する第１の領域設定部と、
穿刺中における前記画像データに基づいて、穿刺針の先端を含む領域である第２の領域を設定する第２の領域設定部と、
前記第１の領域及び前記第２の領域の双方に照射されるＸ線のうち、前記第２の領域以外の領域に照射されるＸ線の強度を弱くするように前記投影部を制御するシステム制御部と、
前記第１の領域についての画像データの画素値の時間的な差分を算出する差分算出部と、を有し、
前記投影部は、前記差分が閾値を超えたとき、Ｘ線の発生を停止する、
Ｘ線ＣＴ装置。
前記第２の領域設定部は、前記第１の領域についての前記画像データの画素値に基づいて前記穿刺針の先端の位置である先端位置を求め、求めた前記先端位置に基づいて前記第２の領域を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記第２の領域設定部は、前記先端位置を連続的に求め、前記先端位置を求める度にその都度前記第２の領域を新たに設定することを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。