JP6521575B2 - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、造影剤注入モニタリング機構を有するＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。

従来、造影剤注入モニタリング機構を有するＸ線コンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：以下、ＣＴと呼ぶ）装置は、表示された断面画像上に任意に指定されたエリア内のＣＴ値を監視する。次いで、上記Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、監視しているＣＴ値が一定の閾値を超えたとき、次のスキャン（以下、本スキャンと呼ぶ）を開始する。これにより、指定されたエリア内への造影剤の流入に合わせて、本スキャンを実行することができる。

しかしながら、上記造影剤注入モニタリング機構に関する技術において、以下の問題がある。Ｘ線管を被検体周りに１回転させて投影データを収集する収集時間と、収集された投影データに基づいて画像を再構成する再構成時間とがかかるため、エリア内への造影剤流入の判定に、遅延が生じてしまう問題がある。加えて、造影剤注入モニタリング機構における造影剤の流入の判定は、再構成画像におけるノイズおよびアーチファクトの影響を受けやすい問題がある。

目的は、造影剤注入モニタリングの精度を向上させることが可能なＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。

本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線発生部と、前記Ｘ線発生部から発生され、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、前記Ｘ線検出部からの出力に基づいて、前記Ｘ線検出部における複数のチャンネルにそれぞれ対応する複数の投影データ値を発生する投影データ発生部と、前記被検体に対する第１スキャンにより発生された断面画像上に関心領域を設定する設定部と、前記第１スキャンより低線量の第２スキャンにおいて発生された前記投影データ値のうち前記関心領域に対応する複数の関心投影データ値を用いて、前記関心投影データ値の発生後の前記第２スキャンにおいて発生された前記関心投影データ値を規格化した値を、複数のビュー各々について計算する計算部と、前記規格化した値が所定の閾値を所定のビュー数に亘って超え続けたことに応答して、前記第２スキャンを終了して前記第２スキャンより高線量の第３スキャンを開始するタイミングを決定するスキャン開始タイミング決定部と、を具備する。

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の構成の一例を示す構成図である。 図２は、本実施形態に係り、表示されたＲＯＩ設定画像と、ＲＯＩ設定画像に設定されたＲＯＩとの一例を示す図である。 図３は、本実施形態に係り、あるビュー角において、ＲＯＩに対応する被検体内の部分領域を透過する複数の部分レイを含む範囲を、特定された複数のチャンネルを含む範囲とともに示す図である。 図４は、本実施形態に係り、ビュー数とチャンネル番号とにより規定される投影データ値を斜線で表したサイノグラムにおいて、１２００ビューに亘る特定チャンネル範囲の分布の一例を示す図である。 図５は、本実施形態に係り、ある回転数におけるサイノグラムデータにおいて、スキャン開始のタイミングを説明するための説明図である。 図６は、本実施形態に係り、スキャン開始タイミング決定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図７は、本実施形態の変形例に係り、スキャン開始タイミング決定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図８は、本実施形態に係るスキャン開始タイミング決定処理において、代表値の時間変化を、所定の閾値及び所定のビュー数とともに示す図である。

以下、本Ｘ線コンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置（Ｘ線ＣＴ装置ともいう）の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置には、Ｘ線発生部とＸ線検出部とが一体として被検体の周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ−Ｔｙｐｅ、リング状にアレイされた多数のＸ線検出素子が固定され、Ｘ線発生部のみが被検体の周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ−Ｔｙｐｅ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態へ適用可能である。また、画像を再構成するには被検体の周囲一周、３６０°分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０°＋ファン角度分の投影データが必要とされる。いずれの再構成方式に対しても本実施形態へ適用可能である。

また、入射Ｘ線を電荷に変化するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線によるセレン等の半導体内での電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。Ｘ線検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよい。

さらに、近年では、Ｘ線発生部とＸ線検出部との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本実施形態においては、従来からの一管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であっても、多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であってもいずれも適用可能である。多管球型である場合、複数の管球にそれぞれ印加される複数の管電圧は、それぞれ異なる（多管球方式）。ここでは、一管球型として説明する。また、Ｘ線検出素子は、低エネルギーＸ線を検出する前面検出部分と、前面検出器の背面に設けられ、高エネルギーＸ線を検出する背面検出部分とを有する２層検出素子であってもよい。ここでは、説明を簡単にするため、Ｘ線検出部は、１層のＸ線検出素子であるものとする。

なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

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１の構成を示している。本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、架台部１００、投影データ発生部２００、再構成部３００、入力部４００、表示部５００、特定部６００、代表値計算部７００、スキャン開始タイミング決定部８００、制御部９００、記憶部１０００を有する。なお、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、図示していないインターフェース（以下、Ｉ／Ｆと呼ぶ）を有していてもよい。Ｉ／Ｆは、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１を電子的通信回線（以下、ネットワークと呼ぶ）と接続する。ネットワークには、図示していない放射線部門情報管理システムおよび図示していない病院情報システムなどが接続される。

架台部１００には、図示していない回転支持機構が収容される。回転支持機構は、回転リング１０１と、回転軸Ｚを中心として回転自在に回転リング１０１を支持するリング支持機構と回転リング１０１の回転を駆動する回転駆動部（電動機）１０３とを有する。回転リング１０１には、Ｘ線発生部１０５と、図示していないコリメーターユニット、２次元アレイ型または多列型とも称されるエリア検出器（以下、Ｘ線検出部と呼ぶ）１０７、データ収集回路（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：以下、ＤＡＳと呼ぶ）１０９、非接触データ伝送部１１１、図示していない冷却装置及びガントリ制御装置などが搭載される。

Ｘ線発生部１０５は、高電圧発生部１０５１と、Ｘ線管１０５３とを有する。高電圧発生部１０５１は、後述する制御部９００による制御の下で、スリップリング１１３を介して供給された電力を用いて、Ｘ線管１０５３に印加する管電圧と、Ｘ線管１０５３に供給する管電流とを発生する。

Ｘ線管１０５３は、高電圧発生部１０５１からの管電圧の印加および管電流の供給を受けて、Ｘ線の焦点からＸ線を放射する。高電圧発生部１０５１により供給される管電流が異なる場合、Ｘ線管１０５３は、複数の管電流にそれぞれ対応する複数のエネルギースペクトルを有するＸ線を発生する。以下、説明を簡単にするために、管電流は２種類であるとし、それぞれ本スキャン用管電流（以下、本スキャン管電流と呼ぶ）、プリスキャン用管電流（以下、プリスキャン管電流と呼ぶ）であるとする。プリスキャン管電流は、本スキャン管電流より小さい。これにより、プリスキャン管電流により発生されるＸ線の線量は、本スキャン管電流により発生される線量より低くなる。本スキャン及びプリスキャンについては、後の入力部４００で詳述する。

Ｘ線の焦点から放射されたＸ線は、Ｘ線管１０５３のＸ線放射窓に取り付けられたコリメーターユニットにより、例えばコーンビーム形（角錐形）に整形される。Ｘ線の放射範囲は、点線１１５で示されている。Ｘ軸は、回転軸Ｚと直交し、放射されるＸ線の焦点を通る直線である。Ｙ軸は、Ｘ軸および回転軸Ｚと直交する直線である。なお、説明の便宜上このＸＹＺ座標系は、回転軸Ｚを中心として回転する回転座標系として説明する。

Ｘ線検出部１０７は、回転軸Ｚを挟んでＸ線管１０５３に対向する位置およびアングルで、回転リング１０１に搭載される。Ｘ線検出部１０７は、複数のＸ線検出素子を有する。ここでは、単一のＸ線検出素子が単一のチャンネルを構成しているものとして説明する。複数のチャンネルは、回転軸Ｚに直交し、かつ放射されるＸ線の焦点を中心として、この中心から１チャンネル分のＸ線検出素子の受光部中心までの距離を半径とする円弧方向（チャンネル方向）とＺ方向（スライス方向）との２方向に関して２次元状に配列される。

なお、Ｘ線検出部１０７は、複数のＸ線検出素子を１列に配列した複数のモジュールで構成されてもよい。このとき、モジュール各々は、上記チャンネル方向に沿って略円弧方向に１次元状に配列される。また、複数のＸ線検出素子は、チャンネル方向とスライス方向との２方向に関して２次元状に配列させてもよい。すなわち、２次元状の配列は、上記チャンネル方向に沿って一次元状に配列された複数のチャンネルを、スライス方向に関して複数列並べて構成される。このような２次元状のＸ線検出素子配列を有するＸ線検出部１０７は、略円弧方向に１次元状に配列される複数の上記モジュールをスライス方向に関して複数列並べて構成してもよい。

撮影又はスキャンに際しては、Ｘ線管１０５３とＸ線検出部１０７との間の円筒形の撮影領域１１７内に、被検体Ｐが天板１１９に載置されて挿入される。Ｘ線検出部１０７の出力側には、ＤＡＳ１０９が接続される。

ＤＡＳ１０９には、Ｘ線検出部１０７における複数のチャンネル各々の電流信号を電圧に変換するＩ−Ｖ変換器と、この電圧信号をＸ線の曝射周期に同期して周期的に積分する積分器と、この積分器の出力信号を増幅するアンプと、このアンプの出力信号をディジタル信号変換するアナログ・デジタル・コンバータとが、チャンネルごとに取り付けられている。ＤＡＳ１０９から出力されるデータ（純生データ（ｐｕｒｅ ｒａｗ ｄａｔａ））は、磁気送受信又は光送受信を用いた非接触データ伝送部１１１を経由して、後述する投影データ発生部２００に伝送される。

投影データ発生部２００は、Ｘ線検出部１０７からの出力に基づいて、Ｘ線検出部１０７における複数のチャンネルにそれぞれ対応する複数の投影データ値を発生する。具体的には、投影データ発生部２００は、ＤＡＳ１０９から出力される純生データに対して前処理を施す。前処理には、例えばチャンネル間の感度不均一補正処理、Ｘ線強吸収体、主に金属部による極端な信号強度の低下または、信号脱落を補正する処理等が含まれる。投影データ発生部２００から出力される再構成処理直前のデータ（生データ（ｒａｗ ｄａｔａ）または、投影データと称される、ここでは投影データという）は、データ収集したときにビュー角、チャンネルナンバーなどを表すデータと関連付けられて、後述する代表値計算部７００に出力される。なお、投影データは、磁気ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリを備えた記憶部１０００に記憶されてもよい。

なお、投影データとは、被検体を透過したＸ線の強度に応じたデータ値（以下、投影データ値と呼ぶ）の集合である。ここでは説明の便宜上、ワンショットで略同時に収集したビュー角が同一である全チャンネルにわたる一揃いの投影データ値を、投影データセットと称する。また、ビュー角は、Ｘ線管１０５３が回転軸Ｚを中心として周回する円軌道の各位置を、回転軸Ｚから鉛直上向きにおける円軌道の最上部を０°として３６０°の範囲の角度で表したものである。なお、投影データセットの各チャンネルに対する投影データ値は、ビュー角、コーン角、チャンネル番号によって識別される。

再構成部３００は、ビュー角が３６０°又は１８０°＋ファン角の範囲内の投影データセットに基づいて、フェルドカンプ法またはコーンビーム再構成法により、略円柱形の３次元画像を再構成する機能を有する。再構成部３００は、例えばファンビーム再構成法（ファンビーム・コンボリューション・バックプロジェクション法ともいう）またはフィルタード・バックプロジェクション法により２次元画像（断層画像）を再構成する機能を有する。フェルドカンプ法は、コーンビームのように再構成面に対して投影レイが交差する場合の再構成法であり、コーン角が小さいことを前提として畳み込みの際にはファン投影ビームとみなして処理し、逆投影はスキャンの際のレイに沿って処理する近似的画像再構成法である。コーンビーム再構成法は、フェルドカンプ法よりもコーン角のエラーが抑えられる方法として、再構成面に対するレイの角度に応じて投影データを補正する再構成法である。再構成部３００は、投影データセットに基づいて、被検体Ｐに関する断面画像を再構成する。再構成された画像（断面画像、３次元画像など）は、記憶部１０００に記憶される。

入力部４００は、操作者からの各種指示・命令・情報・選択・設定を本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１に取り込む。取り込まれた各種指示・命令・情報・選択・設定は、後述する制御部９００などに出力される。入力部（設定部）４００は、図示しないが、関心領域（Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ：以下、ＲＯＩと呼ぶ）の設定などを行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード等を有する。

入力部４００は、被検体に対するスキャンの開始位置および撮影条件等を決めるための撮影（以下、スキャノ（ｓｃａｎｏ）撮影と呼ぶ）により発生され、表示されたスキャノ像に対して、後述する関心領域設定スキャン（以下、ＲＯＩ設定スキャン（第１スキャン）と呼ぶ）のスキャン位置を入力する。なお、入力部４００は、プリスキャン（第２スキャン）および本スキャン（第３スキャン）のスキャン位置を入力してもよい。また、入力部４００は、スキャン開始タイミング決定部８００で用いられる閾値を入力することも可能である。入力される閾値は、例えば、プリスキャンにおいて、代表値計算部７００で計算される比の上昇率（％）であってもよい。

ＲＯＩ設定スキャンとは、造影剤の検出に関する血管またはＲＯＩを設定するために再構成された断面画像（以下、ＲＯＩ設定画像と呼ぶ）を再構成するためのスキャンである。プリスキャンとは、ＲＯＩ設定スキャン後でかつ本スキャンの前であって、造影剤が注入された被検体に対して実行されるスキャンである。プリスキャンは、ＲＯＩ設定スキャンおよび本スキャンにおける線量より低い線量のＸ線を発生する。以下、説明を簡単にするために、プリスキャンは、０°のビュー角から実行されるものとする。

本スキャンとは、スキャン開始タイミング決定部８００により決定されたタイミングに従って、被検体に対して実行されるスキャンである。以下、説明を簡単にするために、ＲＯＩ設定スキャン、プリスキャン、本スキャンは、同じスキャン位置で実行されるものとする。なお、本スキャンにおけるスキャン位置は、ＲＯＩ設定スキャンにおけるスキャン位置およびプリスキャンにおけるスキャン位置と異なっていてもよい。

入力部（設定部）４００は、ＲＯＩ設定スキャンにより再構成されたＲＯＩ設定画像、すなわち被検体の断面画像に対して、操作者の指示に従ってＲＯＩを入力（設定）する。入力されたＲＯＩは、後述する特定部６００に出力される。図２は、表示部５００に表示されたＲＯＩ設定画像と、ＲＯＩ設定画像に設定されたＲＯＩとの一例を示す図である。

入力部４００は、表示画面上に表示されるカーソルの座標を検出し、検出した座標を制御部９００に出力する。なお、入力部４００は、表示画面を覆うように設けられたタッチパネルでもよい。この場合、入力部４００は、電磁誘導式、電磁歪式、感圧式等の座標読み取り原理でタッチ指示された座標を検出し、検出した座標を制御部９００に出力する。

表示部５００は、ＲＯＩ設定画像、本スキャンにより再構成された再構成画像（以下、本スキャン画像と呼ぶ）を表示する。表示部５００は、Ｘ線コンピュータ断層撮影のために設定される条件などを表示する。表示部５００は、ＲＯＩ設定画像上に、後述する入力部４００を介して入力されたＲＯＩを表示する。

なお、表示部５００は、プリスキャンにおいて収集された投影データ値に基づいて再構成された再構成画像（以下、プリスキャン画像と呼ぶ）を表示してもよい。このとき、表示部５００は、例えば、プリスキャン開始前または被検体への造影剤の注入前においてＲＯＩ設定画像を表示する。次いで、表示部５００は、プリスキャン開始後または被検体への造影剤の注入後においてプリスキャン画像を、ＲＯＩ設定画像に替えて表示してもよい。なお、上記プリスキャン画像とＲＯＩ設定画像とは、同一断面であってもよい。

特定部６００は、ＲＯＩ設定画像上に設定されたＲＯＩに基づいて、ＲＯＩに対応する被検体内の部分領域を透過した複数のＸ線のレイ（以下、部分レイと呼ぶ）にそれぞれ対応する複数のチャンネル（以下、チャンネル群と呼ぶ）を、複数のビュー（具体的には、ビュー角）各々に対して特定する。チャンネル群における複数のチャンネルは、ビュー角ごとに部分領域を透過した複数の部分レイがそれぞれ到達した複数のチャンネルに対応する。

図３は、あるビュー角において、ＲＯＩに対応する被検体内の部分領域を透過する複数の部分レイを含む範囲を、特定された複数のチャンネル（チャンネル群）を含む範囲（以下、特定チャンネル範囲と呼ぶ）とともに示す図である。図３に示すように、特定部６００は、ＲＯＩとビュー角とに基づいて、特定チャンネル範囲に含まれる複数のチャンネル（チャンネル群）を特定する。

以下、説明を簡単にするために、回転軸周りにＸ線管１０５３が１回転する間に収集されるビュー数は、１２００であるとする。このとき、複数のビューにおいて隣接するビューの間の角度は、３６０°／１２００＝０．３°となる。

図４は、ビュー数とチャンネル番号とにより規定される投影データ値を斜線で表したサイノグラムにおいて、１２００ビューに亘る特定チャンネル範囲の分布（以下、サイノグラムＲＯＩと呼ぶ）の一例を示す図である。図４は、サイノグラムＲＯＩ上においてビューｉに対応する特定チャンネル範囲を示している。

なお、特定部６００は、ＲＯＩ設定画像に設定されたＲＯＩとビュー角とに基づいて、サイノグラムＲＯＩに含まれる複数の特定チャンネル範囲を、サイノグラムに対して特定してもよい。特定部６００は、複数のビュー各々における特定チャンネル範囲に含まれる複数のチャンネル番号を、代表値計算部７００に出力する。

代表値計算部７００は、プリスキャンに関する投影データ値のうち、プリスキャンにおけるビューごとの特定チャンネル範囲に関する複数の投影データ値（関心投影データ値）に基づいて、プリスキャンにおけるビュー各々に関する基準値を計算する。関心投影データ値は、ビュー各々において、特定されたチャンネル（チャンネル範囲）に対応する。次いで、代表値計算部７００は、基準値に関する関心投影データ値の発生後の第２スキャンにおいて発生された関心投影データ値と基準値とに基づいて代表値をビューごとに計算する。代表値とは、特定チャンネル範囲における複数の関心投影データ値を代表する値である。

代表値計算部７００は、プリスキャンにおいてＸ線発生部１０５（または回転リング１０１）の所定の回転数に関するビュー各々における関心投影データ値の平均を、基準値として計算する。なお、代表値計算部７００は、プリスキャンにおけるＸ線発生部１０５の回転回数の更新に応じて、回転回数の更新前のビュー各々における関心投影データ値の平均を、基準値として計算してもよい。代表値計算部７００は、基準値に対する関心投影データ値の平均値の比を、代表値として計算する。なお、代表値計算部７００は、基準値と関心投影データ値の平均値との差を、代表値として計算してもよい。以下、基準値および代表値の計算について詳述する。

代表値計算部７００は、プリスキャンの実行中において、特定チャンネル範囲に含まれる複数のチャンネルにそれぞれ対応する複数の投影データ値に基づいて、代表値を計算する。具体的には、代表値計算部７００は、プリスキャンにおけるビューごとの特定チャンネル範囲に関する複数の投影データ値（関心投影データ値）の平均値を計算する。すなわち、代表値計算部７００は、複数のビューにそれぞれ対応する複数の平均値を、ビュー各々の特定チャンネル範囲に含まれる複数のチャンネルにそれぞれ対応する複数の投影データ値を用いて計算する。代表値計算部７００は、プリスキャンにおいて、回転リング１０１の１回転目における複数のビューにそれぞれ対応する複数の平均値（以下、基準平均値（基準値）と呼ぶ）を、記憶部１０００に記憶させる。

プリスキャンにおける回転リング１０１の２回転目以降において、例えば、０°のビュー角で投影データ値が収集されると、代表値計算部７００は、特定チャンネル範囲における複数の投影データ値の平均値を計算する。また、代表値計算部７００は、０°のビュー角に対応する基準平均値を、記憶部１０００から読み出す。代表値計算部７００は、読み出した基準平均値に対する計算された平均値の比を計算する。代表値計算部７００は、計算した比を、代表値として、スキャン開始タイミング決定部８００へ出力する。

次いで、０°のビュー角におけるビューの次のビュー（０．３°のビュー角）に関する投影データ値が収集されると、代表値計算部７００は、特定チャンネル範囲における複数の投影データ値の平均値を計算する。また、代表値計算部７００は、０．３°のビュー角に対応する基準平均値を、記憶部１０００から読み出す。代表値計算部７００は、読み出した基準平均値に対する計算された平均値の比を計算する。代表値計算部７００は、計算した比を、代表値としてスキャン開始タイミング決定部８００へ出力する。

代表値計算部７００は、ビューごとに投影データ値が収集されると、上記処理を繰り返す。代表値計算部７００は、プリスキャンの終了に同期して、上記処理を停止する。なお、代表値計算部７００は、ＤＡＳ１０９から出力された純生データに対して、代表値を同様にして計算してもよい。

なお、代表値計算部７００は、基準平均値と計算された平均値との差分値を、ビューごとの代表値として、計算してもよい。差分値は、計算された平均値から基準平均値を差分した値であってもよいし、基準平均値から計算された平均値を差分した値であってもよい。また、代表値計算部７００は、ビューごとの代表値として、差分値に絶対値を計算してもよい。

なお、基準値は、上述したように、プリスキャンの回転回数に応じて逐次更新されてもよい。例えば、代表値計算部７００は、プリスキャンにおいてＸ線発生部１０５を搭載した回転リング１０１の回転回数の更新に応じて、回転回数の更新前の複数のビュー各々における関心投影データ値の平均を基準値として計算する。次いで、代表値計算部７００は、基準値に関する関心投影データ値の発生後のプリスキャンにおいて発生された前記関心投影データ値と基準値とに基づいて、関心投影データ値を代表する代表値を、関心投影データ値の発生に応じて、ビューごとに計算する。

スキャン開始タイミング決定部８００は、ＲＯＩ設定スキャンより低線量のプリスキャンにおいて発生された投影データ値のうち関心領域に対応する複数の関心投影データ値に基づいて、プリスキャンを終了し、プリスキャンより高線量の本スキャンを開始するタイミングを決定する。例えば、スキャン開始タイミング決定部８００は、所定のビュー数に亘って、代表値が所定の閾値を超え続けたことに応答して、本スキャンを開始するタイミングを決定する。以下、本スキャンを開始するタイミングの決定について詳述する。

スキャン開始タイミング決定部８００は、所定の閾値、所定のビュー数を記憶する。なお、所定の閾値と所定のビュー数とは、後述する記憶部１０００に記憶されてもよい。スキャン開始タイミング決定部８００は、代表値計算部７００から出力された代表値を所定の閾値と比較する。スキャン開始タイミング決定部８００は、ビューごとに計算された代表値が所定のビュー数に亘って超過した時点を、本スキャン開始のタイミングとして決定する。スキャン開始タイミング決定部８００は、決定した本スキャン開始のタイミングを、後述する制御部９００に出力する。なお、スキャン開始タイミング決定部８００は、ビュー数の代わりにビュー角を用いて、本スキャン開始のタイミングを決定してもよい。このとき、スキャン開始タイミング決定部８００は、所定のビュー数の代わりに所定のビュー角を記憶する。

具体的には、スキャン開始タイミング決定部８００は、所定の閾値を超えた代表値に対応するビュー数を記憶する。スキャン開始タイミング決定部８００は、記憶したビュー数に所定のビュー数を加算した加算ビュー数を計算する。スキャン開始タイミング決定部８００は、ビューごとに計算された代表値が、記憶したビュー数から加算ビュー数まで連続して所定の閾値を超過したか否かを判定する。すなわち、スキャン開始タイミング決定部８００は、加算ビュー数まで代表値が所定の閾値を超え続けた場合、加算ビュー数に対応した時点を、本スキャン開始のタイミングとして決定する。所定のビュー数とは、例えば、１００ビューである。

図５は、ある回転数におけるサイノグラムデータにおいて、スキャン開始のタイミングを説明するための説明図である。図５に示すように、あるビュー数ｉで、代表値が所定の閾値を超えたとする。所定のビュー数が例えば１００である場合、スキャン開始タイミング決定部８００は、（ｉ＋１００）ビューまで連続して代表値が所定の閾値を超過した時点を、本スキャン開始のタイミングとして決定する。

プリスキャンにおいて、基準値が回転リング１０１の回転回数に応じて逐次更新される場合、スキャン開始タイミング決定部８００は、関心投影データ値を代表する代表値が所定の閾値を超えた後、所定のビュー数に亘って、代表値が所定の符号（例えば、プラス）を維持し続けたことに応答して、本スキャン開始のタイミングを決定する。

制御部９００は、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１の中枢として機能する。制御部９００は、図示しないＣＰＵとメモリとを備える。制御部９００は、図示していないメモリに記憶された検査スケジュールデータと制御プログラムとに基づいて、Ｘ線コンピュータ断層撮影のために高電圧発生部１０５１、および架台部１００などを制御する。具体的には、制御部９００は、入力部４００および図示していない放射線部門情報管理システムおよび図示していない病院情報システムなどから送られてくる操作者の指示などを、一時的に図示していないメモリに記憶する。制御部９００は、メモリに一時的に記憶されたこれらの情報に基づいて、高電圧発生部１０５１、および架台部１００などを制御する。制御部９００は、所定の画像発生・表示等を実行するための制御プログラムを、記憶部１０００から読み出して自身が有するメモリ上に展開し、各種処理に関する演算・処理等を実行する。

制御部９００は、スキャノ（ｓｃａｎｏ）撮影を、被検体に対して実行するために、高電圧発生部１０５１、投影データ発生部２００、再構成部３００などを制御する。制御部９００は、スキャノ撮影により発生された被検体に対するスキャノ像を表示させるために、表示部５００を制御する。制御部９００は、ＲＯＩ設定スキャンを実行するために、高電圧発生部１０５１、投影データ発生部２００、再構成部３００を制御する。ＲＯＩ設定スキャンにおける管電流は、本スキャン管電流と同様である。制御部９００は、ＲＯＩ設定スキャンにより発生された複数の投影データ値に基づいて、ＲＯＩ設定画像を再構成させるために再構成部３００を制御する。制御部９００は、再構成されたＲＯＩ設定画像を表示部５００に表示させるために、表示部５００を制御する。

制御部９００は、プリスキャンを実行するために、高電圧発生部１０５１、投影データ発生部２００、再構成部３００などを制御する。具体的には、制御部９００は、プリスキャンにおいて、ＲＯＩ設定スキャン及び本スキャンに比べて低い線量に対応するＸ線を発生させるために、高電圧発生部１０５１を制御する。プリスキャンにおいて高電圧発生部１０５１から供給される管電流は、ＲＯＩ設定スキャンおよび本スキャンにおいて高電圧発生部１０５１から供給される管電流より小さい。制御部９００は、プリスキャンによる投影データ値の収集に応じて代表値を計算させるために、代表値計算部７００を制御する。制御部９００は、代表値の計算に応じて、本スキャン開始のタイミングを決定させるために、スキャン開始タイミング決定部８００を制御する。

制御部９００は、プリスキャンにより発生された複数の投影データ値に基づいて、ＲＯＩ設定画像と同一断面のプリスキャン画像を再構成させるために再構成部３００を制御する。制御部９００は、プリスキャン画像を表示部５００に表示させるために、表示部５００を制御する。制御部９００は、表示部５００に表示されたＲＯＩ設定画像を、プリスキャン画像に替えて表示させるために、表示部５００を制御する。

スキャン開始タイミング決定部８００から本スキャン開始のタイミングが入力されると、制御部９００は、プリスキャンを停止させるために、Ｘ線管１０５３、高電圧発生部１０５１、回転駆動部１０３などを制御する。また、制御部９００は、本スキャン開始のタイミングの入力契機として、本スキャンを実行するために、高電圧発生部１０５１、Ｘ線管１０５３、回転駆動部１０３などを制御する。制御部９００は、本スキャンにより収集された複数の投影データ値に基づいて、本スキャン画像を再構成させるために、再構成部３００を制御する。制御部９００は、本スキャン画像を表示部５００に表示させるために、表示部を制御する。

記憶部１０００は、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１の各種制御に関するプログラムを記憶する。なお、記憶部１０００は、本スキャン開始のタイミングを決定するプログラムを記憶してもよい。また、記憶部１０００は、本スキャン管電流、プリスキャン管電流に関する値を記憶する。記憶部１０００は、投影データ発生部２００により発生された複数の投影データ値を記憶する。記憶部１０００は、スキャノ像、プリスキャンにおけるサイノグラム、ＲＯＩ設定画像、プリスキャン画像、本スキャン画像、基準平均値などを記憶する。なお、記憶部１０００は、所定の閾値、所定のビュー数などを記憶してもよい。

（スキャン開始タイミング決定機能）
スキャン開始タイミング決定機能とは、プリスキャンにおいて、ビューごとに計算された代表値と所定の閾値と所定のビュー数とに基づいて、本スキャン開始のタイミングを決定する機能である。以下、スキャン開始タイミング決定機能に従う処理（以下、スキャン開始タイミング決定処理と呼ぶ）を説明する。

図６は、スキャン開始タイミング決定処理の手順の一例を示すフローチャートである。
被検体に対してスキャノ撮影が実行される。スキャノ撮影により発生されたスキャノ像に基づいて、ＲＯＩ設定スキャンおよび本スキャンの開始位置、撮影条件等が、入力部４００を介して入力される。入力された位置において、ＲＯＩ設定スキャンが実行される。ＲＯＩ設定スキャンにより発生された複数の投影データ値に基づいて、ＲＯＩ設定画像が再構成される（ステップＳａ１）。ＲＯＩ設定画像に対して、ＲＯＩが設定される（ステップＳａ２）。設定されたＲＯＩに基づいて、部分領域を透過した部分レイに対応するチャンネル群が、複数のビュー各々に対して特定される（ステップＳａ３）。被検体への造影剤注入を契機として、プリスキャンが開始される（ステップＳａ４）。

Ｘ線検出部１０７からの出力に基づいて、複数の投影データ値が発生される（ステップＳａ５）。特定されたチャンネル群に関する複数の投影データ値の平均（平均値）が計算される（ステップＳａ６）。回転リング１０１の回転数が１未満であれば（ステップＳａ７）、計算された平均値は、基準平均値として、記憶部１０００に記憶される（ステップＳａ８）。回転リング１０１の回転数が１以上であれば（ステップＳａ７）、基準平均値に対する計算された平均値の比（代表値）が計算される（ステップＳａ９）。計算された代表値が所定の閾値以下であれば（ステップＳａ１０）、ステップＳａ５、ステップＳａ６、ステップＳａ９が繰り返される。

計算された代表値が所定の閾値を超えていれば（ステップＳａ１０）、以下のステップＳａ１１の処理が実行される。すなわち、所定のビュー数に亘って代表値が連続して所定の閾値を超過していなければ（ステップＳａ１１）、ステップＳａ５、ステップＳａ６、ステップＳａ９が繰り返される。所定のビュー数に亘って代表値が連続して所定の閾値を超過していれば（ステップＳａ１１）、本スキャン開始のタイミングが決定され、本スキャンが実行される（ステップＳａ１２）。

なお、プリスキャンにおいて、基準値が回転リング１０１の回転回数に応じて逐次更新される場合、ステップＳａ９は、一つ前の回転数における同一ビューにおける平均値を基準平均値として、代表値を計算する処理となる。また、ステップＳａ１１は、代表値が所定の閾値を超えた後、所定のビュー数に亘って、代表値が所定の符号を維持し続けたか否かを判定する処理となる。

（変形例）
本実施形態との相違は、基準平均値として、ＲＯＩ設定スキャンにより発生された投影データ値を用いることにある。本変形例におけるＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成要素は、図１に示す本実施形態と同様である。以下、本実施形態と異なる機能を有する構成要素について説明する。

代表値計算部７００は、ＲＯＩ設定スキャンにおける複数のビュー各々において、特定されたチャンネル群に関する複数の投影データ値の平均を、基準平均値として計算する。代表値計算部７００は、基準平均値をスキャン開始タイミング決定部８００に出力する。

（スキャン開始タイミング決定機能）
本変形例に係るスキャン開始タイミング決定機能は、基準平均値としてＲＯＩ設定スキャンにより発生された投影データ値を用いて基準平均値を計算し、ビューごとに計算された代表値と所定の閾値と所定のビュー数とに基づいて、本スキャン開始のタイミングを決定する機能である。

図７は、本変形例に係るスキャン開始タイミング決定処理の手順の一例を示すフローチャートである。
ＲＯＩ設定スキャンにより発生された複数の投影データ値に基づいて、ＲＯＩ設定画像が再構成される。ＲＯＩ設定画像に対して、ＲＯＩが設定される。設定されたＲＯＩに基づいて、部分領域を透過した部分レイに対応するチャンネル群が、複数のビュー各々に対して特定される。ＲＯＩ設定スキャンにおいて、特定チャンネル群に関する複数の投影データ値の平均（基準平均値）が計算される（ステップＳｂ１）。

被検体への造影剤注入を契機として、プリスキャンが開始される（ステップＳｂ２）。Ｘ線検出部１０７からの出力に基づいて、複数の投影データ値が発生される（ステップＳｂ３）。特定されたチャンネル群に関する複数の投影データ値の平均（平均値）が計算される（ステップＳｂ４）。基準平均値に対する計算された平均値の比（代表値）が計算される（ステップＳｂ５）。計算された代表値が所定の閾値以下であれば（ステップＳｂ６）、ステップＳｂ３乃至ステップＳｂ５が繰り返される。

計算された代表値が所定の閾値を超えていれば（ステップＳｂ６）、以下のステップＳｂ７の処理が実行される。すなわち、所定のビュー数に亘って代表値が連続して所定の閾値を超過していなければ（ステップＳｂ７）、ステップＳｂ３乃至ステップＳｂ６が繰り返される。所定のビュー数に亘って代表値が連続して所定の閾値を超過していれば（ステップＳｂ７）、本スキャン開始のタイミングが決定され、本スキャンが実行される（ステップＳｂ８）。

なお、プリスキャンにおいて、基準値が回転リング１０１の回転回数に応じて逐次更新される場合、ステップＳｂ５における基準値は、プリスキャンの回転数が１の場合、ＲＯＩ設定スキャンにより計算された同一ビューの基準平均値となる。一方、プリスキャンの回転数が２以上の場合、ステップＳｂ５における基準値は、プリスキャンにおける一つ前の回転数における同一ビューにおける平均値を基準平均値として、代表値を計算する処理となる。また、ステップＳｂ７は、代表値が所定の閾値を超えた後、所定のビュー数に亘って、代表値が所定の符号を維持し続けたか否かを判定する処理となる。

以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態におけるＸ線コンピュータ断層撮影装置１によれば、ＲＯＩへの造影剤の到達の有無を判定するプリスキャンにおいて、ビューごとに計算された代表値と所定の閾値と所定のビュー数とに基づいて、本スキャン開始のタイミングを決定することができる。具体的には、本実施形態によれば、予め設定されたＲＯＩに対応するチャンネル群を、ビューごとに特定することができる。すなわち、本実施形態によれば、サイノグラム上に、ＲＯＩに対応する領域（サイノグラムＲＯＩ）を特定することができる。次いで、本実施形態によれば、特定チャンネル群に関する複数の投影データ値に基づいて、ビューごとに計算された代表値と、所定の閾値と、所定のビュー数とに基づいて、本スキャン開始のタイミングを決定することができる。また、本実施形態の変形例によれば、プリスキャン前のＲＯＩ設定スキャンにおける複数の投影データ値と特定されたチャンネル群とに基づいて、代表値の計算に用いられる基準平均値を計算することができる。

これらのことから、本実施形態に係る本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１によれば、ビューごとに収集された投影データ値に基づいて、ＲＯＩ内への造影剤の流入を判定することができる。これにより、Ｘ線管１０５３を被検体周りに１回転させて投影データを収集する収集時間と、収集された投影データに基づいて画像を再構成する再構成時間とが不要となるため、造影剤注入モニタリングの精度が向上する。また、ＲＯＩ内への造影剤の流入の判定において、ノイズおよびアーチファクトの影響を無効にすることができる。

すなわち、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１によれば、基準値を用いて規格化（比または差分）した代表値を本スキャン開始のタイミングの判定対象として用いることにより、設定された関心領域周辺の臓器による関心投影データ値への影響を低減させることができる。加えて、所定のビュー数に亘って代表値が所定の閾値を超え続けたことに応答して本スキャンを開始することは、ＲＯＩ外の血管への造影剤の流入による代表値への影響を、除外することができる。

図８は、プリスキャン中におけるスキャン開始タイミング決定処理において、代表値の時間変化を、所定の閾値及び所定のビュー数とともに示している。図８に示すように、ＲＯＩ外における造影血管の影響により、代表値が所定の閾値を超えた状態の持続期間は、所定のビュー数より少ない。このため、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１によれば、ＲＯＩ外における造影血管の影響を、スキャン開始タイミング決定処理において、除外することが可能となる。これにより、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１によれば、図８に示すように、代表値が所定の閾値を超え続ける期間が所定のビュー数に達したとき、本スキャンを開始することができる。

以上のことから、本実施形態に係る本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１によれば、造影剤注入モニタリング機構において、ＲＯＩへの造影剤のり流入の判定の精度を向上させることができる。また、被検体への被曝線量を低減させることができる。

加えて、実施形態に係る各機能は、当該処理を実行する医用画像処理プログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、１００…架台部、１０１…回転リング、１０３…回転駆動部、１０５…Ｘ線発生部、１０７…Ｘ線検出部、１０９…データ収集回路（ＤＡＳ）、１１１…非接触データ伝送部、１１３…スリップリング、１１５…Ｘ線の放射範囲、１１７…撮影領域、１１９…天板、２００…投影データ発生部、３００…再構成部、４００…入力部（設定部）、５００…表示部、６００…特定部、７００…代表値計算部、８００…スキャン開始タイミング決定部、９００…制御部、１０００…記憶部、１０５１…高電圧発生部、１０５３…Ｘ線管。

Claims (7)

1. Ｘ線を発生するＸ線発生部と、
   前記Ｘ線発生部から発生され、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、
   前記Ｘ線検出部からの出力に基づいて、前記Ｘ線検出部における複数のチャンネルにそれぞれ対応する複数の投影データ値を発生する投影データ発生部と、
   前記被検体に対する第１スキャンにより発生された断面画像上に関心領域を設定する設定部と、
   前記第１スキャンより低線量の第２スキャンにおいて発生された前記投影データ値のうち前記関心領域に対応する複数の関心投影データ値を用いて、前記関心投影データ値の発生後の前記第２スキャンにおいて発生された前記関心投影データ値を規格化した値を、複数のビュー各々について計算する計算部と、
   前記規格化した値が所定の閾値を所定のビュー数に亘って超え続けたことに応答して、前記第２スキャンを終了して前記第２スキャンより高線量の第３スキャンを開始するタイミングを決定するスキャン開始タイミング決定部と、
   を具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
2. 前記計算部は、前記第１スキャンまたは前記第２スキャンにおいて前記Ｘ線発生部の所定の回転数に関する前記ビュー各々における前記関心投影データ値の平均値を基準として用いて、前記規格化した値を計算する請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
3. 前記計算部は、前記第２スキャンにおける前記Ｘ線発生部の回転回数の更新に応じて、前記回転回数の更新前の複数のビュー各々における前記関心投影データ値の平均値を基準として用いて、前記規格化した値を計算し、
   前記スキャン開始タイミング決定部は、前記規格化した値が前記所定の閾値を超えた後、前記所定のビュー数に亘って、前記規格化した値が所定の符号を維持し続けたことに応答して、前記タイミングを決定する請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
4. 前記計算部は、
   前記平均値に対する前記関心投影データ値の発生後の前記第２スキャンにおいて発生された前記関心投影データ値の平均値の比を、前記規格化した値として計算する請求項２に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
5. 前記計算部は、
   前記平均値と前記関心投影データ値の発生後の前記第２スキャンにおいて発生された前記関心投影データ値の平均値との差を、前記規格化した値として計算する請求項２に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
6. 前記関心領域に関する前記被検体の部分領域を透過した複数のＸ線のレイにそれぞれ対応する複数のチャンネルを、複数のビュー各々に対して特定する特定部をさらに具備し、 前記関心投影データ値は、前記ビュー各々において前記特定されたチャンネルに対応する請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
7. 前記被検体に対する造影剤の注入前に実行される前記第１スキャンに関する前記投影データ値に基づいて前記断面画像を再構成し、前記造影剤の注入後に実行される前記第２スキャンに関する前記投影データ値に基づいて、前記断面画像と同一断面の再構成画像を再構成する再構成部と、
   前記造影剤の注入前において前記断面画像を表示し、前記造影剤の注入後において前記再構成画像を前記断面画像に替えて表示する表示部と、
   をさらに具備する請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。

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