JP6633291B2 - 放射線断層撮影装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射線断層撮影装置による造影撮影の改良技術に関する。

放射線断層撮影装置による造影撮影の方法として、被検体の体軸方向に複数の造影剤監視位置を設定し、本スキャン(scan)中に監視位置ごとに造影剤の到達を逐一確認し、未到達ならモニタリングスキャン(monitoring scan)を維持し、到達を確認したら本スキャンを続行する方法が提案されている（特許文献１，要約等参照）。

この方法によれば、スキャン位置が造影剤の到達位置を追い抜いてスキャンすることを防止することができ、不適切なコントラスト(contrast)での造影撮影を抑制することができる。

特開２００８−１４８９１７号公報

しかしながら、上記の方法では、造影剤の到達位置とスキャン位置とが常に一致しているわけではないため、常に最適なコントラストでの造影撮影を行うことが難しい。

このような事情により、放射線断層撮影装置による造影撮影の方法として、常に最適なコントラストでの造影撮影を行うことができる技術が望まれている。

第１の観点の発明は、
造影剤が注入された被検体を放射線でスキャンしてデータ(data)を収集する撮影部と、該撮影部を制御する制御部とを備えており、
前記制御部が、
前記被検体の体軸方向における互いに異なる第１〜第Ｎの観測位置（Ｎ≧２）をスキャン進行方向に沿って設定する第１の設定部と、
前記被検体に前記造影剤を予備的に注入した後に、前記被検体の前記設定された観測位置におけるモニタリングスキャンを行って該観測位置における前記造影剤の到達時間を特定することと、該観測位置における前記造影剤の到達に応答してモニタリングスキャン位置をスキャン進行方向側の隣の観測位置に変更することとを、前記第１〜第Ｎの観測位置における前記造影剤の到達時間が特定されるまで交互に行うよう、前記撮影部を制御する第１の制御部と、
前記特定された前記第１〜第Ｎの観測位置における前記造影剤の到達時間に基づいて、前記被検体に前記造影剤を注入した後に前記被検体に設定された撮影範囲に対する本スキャンを行う際に用いる本スキャン条件を決定する決定部と、を有する放射線断層撮影装置を提供する。
ここで、Ｎは２以上の自然数である。

第２の観点の発明は、
前記第１の制御部が、第ｉ（ｉ＝１，…，Ｎ）の観測位置における前記造影剤の到達時間を、前記造影剤を予備的に注入してから、前記第ｉの観測位置におけるモニタリングスキャンにより得られた、前記被検体の前記第ｉの観測位置における断層内の第ｉの関心領域の造影剤濃度が第ｉの閾値に到達するまでの時間として求める、上記第１の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
ここで、ｉは１からＮまでの自然数の各々である。

第３の観点の発明は、
前記第１の制御部が、前記第ｉの観測位置におけるモニタリングスキャンにより得られた断層像に基づいて、前記第ｉの関心領域における画素値の代表値が前記第ｉの閾値に対応する画素値に到達した際に、前記第ｉの観測位置における前記造影剤の到達を検知する、上記第２の観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第４の観点の発明は、
前記代表値が、平均値または加重平均値である、上記第３の観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第５の観点の発明は、
前記制御部が、
前記造影剤を予備的に注入する前に、前記被検体のスキャンを行って前記第１〜第Ｎの観測位置における断層像を得るよう、前記撮影部を制御する第２の制御部と、
操作者の操作に応じて、前記得られた第ｉの観測位置における断層像ごとに該断層像上に前記第ｉの関心領域を設定する第２の設定部と、をさらに有する、上記第２の観点から第４の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第６の観点の発明は、
前記第１の設定部が、前記撮影範囲に基づいて、前記第１〜第Ｎの観測位置を設定する、上記第１の観点から第５の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第７の観点の発明は、
前記第１の設定部が、前記第１〜第Ｎの観測位置を、前記撮影範囲の開始位置と、これよりスキャン進行方向側の１または複数の位置とに設定する、上記第６の観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第８の観点の発明は、
前記第１の設定部が、前記第１〜第Ｎの観測位置を、前記撮影範囲内において、該撮影範囲における一端の位置及び他端の位置を含むように設定する、上記第７の観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第９の観点の発明は、
前記第１の設定部が、前記第１〜第Ｎの観測位置のうち、前記撮影範囲における一端の位置及び他端の位置とは異なる観測位置を、操作者の操作に応じて設定する、上記第８の観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第１０の観点の発明は、
前記第１〜第Ｎの観測位置が、３以上の観測位置である、上記第１の観点から第９の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第１１の観点の発明は、
前記第１の設定部が、前記第１〜第Ｎの観測位置を均等な間隔を置いて設定する、上記第１０の観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第１２の観点の発明は、
前記制御部が、操作者の操作に応じて、前記第１〜第Ｎの閾値を設定する、第３の設定部をさらに有する、上記第２の観点から第１１の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第１３の観点の発明は、
前記本スキャンが、ヘリカルスキャン(helical scan)であり、
前記決定部が、前記本スキャン条件の１つとして、ヘリカルスピッチ(helical pitch)を決定する、上記第１の観点から第１２の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第１４の観点の発明は、
前記制御部が、前記被検体のスカウトスキャン(scout scan)を行うよう、前記撮影部を制御する第３の制御部をさらに有しており、
前記決定部が、前記スカウトスキャンにより得られたデータと、前記特定された第１〜第Ｎの観測位置における前記造影剤の到達時間とに基づいて、前記本スキャン条件の一部として、前記ヘリカルピッチと放射線の照射出力の時間変化曲線とを決定する、上記第１３の観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第１５の観点の発明は、
前記第１〜第Ｎの観測位置が、３以上の観測位置であり、
前記決定部が、前記撮影範囲内で変化する複数のヘリカルピッチを決定する、上記第１３の観点または第１４の観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第１６の観点の発明は、
前記決定部が、互いに隣接する観測位置間の領域ごとにヘリカルピッチを決定する、上記第１３の観点から第１５の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第１７の観点の発明は、
前記撮影範囲が、前記被検体の下肢を含む、上記第１の観点から第１６の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第１８の観点の発明は、
前記撮影範囲が、６０ｃｍ以上の範囲である、上記第１の観点から第１６の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第１９の観点の発明は、
造影剤が注入された被検体を放射線でスキャンしてデータを収集する撮影部と、該撮影部を制御する制御部とを備えた放射線断層撮影装置の制御方法であって、
前記制御部に、
前記被検体の体軸方向における互いに異なる第１〜第Ｎの観測位置（Ｎ≧２）をスキャン進行方向に沿って設定する第１の設定処理と、
前記被検体に前記造影剤を予備的に注入した後に、前記被検体の前記設定された観測位置におけるモニタリングスキャンを行って該観測位置における前記造影剤の到達時間を特定することと、該観測位置における前記造影剤の到達に応答してモニタリングスキャン位置をスキャン進行方向側の隣の観測位置に変更することとを、前記第１〜第Ｎの観測位置における前記造影剤の到達時間が特定されるまで交互に行うよう、前記撮影部を制御する第１の制御処理と、
前記特定された前記第１〜第Ｎの観測位置における前記造影剤の到達時間に基づいて、前記被検体に前記造影剤を注入した後に前記被検体に設定された撮影範囲に対する本スキャンを行う際に用いる本スキャン条件を決定する決定処理と、を実行させる、放射線断層撮影装置の制御方法を提供する。

第２０の観点の発明は、
造影剤が注入された被検体を放射線でスキャンしてデータを収集する撮影部を制御するためのプログラム(program)であって、
コンピュータ(computer)に、
前記被検体の体軸方向における互いに異なる第１〜第Ｎの観測位置（Ｎ≧２）をスキャン進行方向に沿って設定する第１の設定処理と、
前記被検体に前記造影剤を予備的に注入した後に、前記被検体の前記設定された観測位置におけるモニタリングスキャンを行って該観測位置における前記造影剤の到達時間を特定することと、該観測位置における前記造影剤の到達に応答してモニタリングスキャン位置をスキャン進行方向側の隣の観測位置に変更することとを、前記第１〜第Ｎの観測位置における前記造影剤の到達時間が特定されるまで交互に行うよう、前記撮影部を制御する第１の制御処理と、
前記特定された前記第１〜第Ｎの観測位置における前記造影剤の到達時間に基づいて、前記被検体に前記造影剤を注入した後に前記被検体に設定された撮影範囲に対する本スキャンを行う際に用いる本スキャン条件を決定する決定処理と、を実行させるプログラムを提供する。

上記観点の発明によれば、本スキャン前における造影剤の１回の予備的な注入により撮影範囲における造影剤の到達位置の時間変化を事前に把握し、その情報を基にスキャン位置が造影剤の到達位置に合うよう本スキャン条件を決定することができ、常に最適なコントラストでの造影撮影を行うことができる。

Ｘ線ＣＴ装置の模式的構成を示す図である。 Ｘ線ＣＴ装置の模式的構成を示す図である。 Ｘ線照射・検出装置の構成を模式的に示す図である。 Ｘ線検出器のＸ線入射面の平面図を模式的に示す図である。 造影撮影のフロー図を示す図である。 撮影範囲及び造影剤観測位置を示す図である。 各観測位置での造影剤の到達時間を示す図である。 造影剤の到達位置の時間変化を示す図である。 撮影範囲の各領域でのヘリカルピッチを示す図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、発明は、本形態に限定されるものではない。

図１にＸ線ＣＴ(X-ray Computed Tomography)装置の模式的構成を示す。本装置は発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、Ｘ線ＣＴ装置に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。本装置の動作によって、スキャン制御方法に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。

本装置は、ガントリ(gantry)１００、テーブル(table)２００およびオペレータコンソール(operator console)３００を有する。ガントリ１００は、テーブル２００によって搬入される被検体１０を、Ｘ線照射・検出装置１１０でスキャンして複数ビュー(view)の投影データを収集し、オペレータコンソール３００に入力する。

オペレータコンソール３００は、コンピュータ３０１を有する。オペレータコンソール３００は、ガントリ１００から入力された投影データに基づいて画像再構成を行い、再構成画像をディスプレイ(display)３０２に表示する。画像再構成は、オペレータコンソール３００内の専用のコンピュータ(computer)３１１によって、所定のプログラムを実行することにより行われる。画像再構成用のコンピュータ３１１とガントリ１００およびテーブル２００は、本発明における撮影部の一例である。

オペレータコンソール３００は、また、ガントリ１００とテーブル２００の動作を制御したり、設定や計測等その他の処理をしたりする。この制御や処理はオペレータコンソール３００内の専用のコンピュータ３１２によって、所定のプログラムを実行することにより行われる。制御・処理用のコンピュータ３１２は、画像再構成をも制御する。制御・処理用のコンピュータ３１２は、本発明における制御部の一例である。また、制御・処理用のコンピュータ３１２は、本発明における第１の制御部、第２の制御部、第１の設定部、第２の設定部および決定部の一例でもある。

オペレータコンソール３００による制御の下で、ガントリ１００は所定のスキャン条件でスキャンを行い、テーブル２００は所定の部位がスキャンされるように、被検体１０の位置決めを行う。位置決めは、内蔵する位置調節機構により、天板２０２の高さおよび天板上のクレードル(cradle)２０４の水平移動距離を調節することによって行われる。

クレードル２０４を停止させた状態でスキャンすることにより、アキシャルスキャン(axial scan)を行うことができる。クレードル２０４を連続的に移動させながらスキャンを連続的に行うことにより、ヘリカルスキャン(helical scan)を行うことができる。クレードル２０４を間欠的に移動させながら停止位置ごとにスキャンすることによりクラスタスキャン(cluster scan)を行うことができる。

天板２０２の高さ調節は、支柱２０６をベース(base)２０８への取付部を中心としてスイング(swing)させることによって行われる。支柱２０６のスイングによって、天板２０２は垂直方向および水平方向に変位する。クレードル２０４は天板２０２上で水平方向に移動して天板２０２の水平方向の変位を相殺する。スキャン条件によっては、ガントリ１００をチルト(tilt)させた状態でスキャンが行われる。ガントリ１００のチルトは、内蔵のチルト機構によって行われる。

なお、テーブル２００は、図２に示すように、天板２０２がベース２０８に対して垂直に昇降する方式のものであってよい。天板２０２の昇降は内蔵の昇降機構によって行われる。このテーブル２００においては、昇降に伴う天板２０２の水平移動は生じない。

図３に、Ｘ線照射・検出装置１１０の構成を模式的に示す。Ｘ線照射・検出装置１１０は、Ｘ線管１３０の焦点１３２から放射されたＸ線１３４をＸ線検出器１５０で検出するようになっている。

Ｘ線１３４は、図示しないコリメータ(collimator)で成形されてコーンビームまたはファンビーム(fan beam)のＸ線となる。Ｘ線検出器１５０は、Ｘ線の広がりに対応して２次元的に広がるＸ線入射面１５２を有する。Ｘ線入射面１５２は円筒の一部を構成するように湾曲している。円筒の中心軸は焦点１３２を通る。

Ｘ線照射・検出装置１１０は、撮影中心すなわちアイソセンタ(isocenter)Ｏを通る中心軸の周りを回転する。中心軸は、Ｘ線検出器１５０が形成する部分円筒の中心軸に平行である。

回転の中心軸の方向をｚ方向とし、アイソセンタＯと焦点１３２を結ぶ方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に垂直な方向をｘ方向とする。これらｘ，ｙ，ｚ軸はｚ軸を中心軸とする回転座標系の３軸となる。

図４に、Ｘ線検出器１５０のＸ線入射面１５２の平面図を模式的に示す。Ｘ線入射面１５２は検出セル(cell)１５４がｘ方向とｚ方向に２次元的に配置されたものとなっている。すなわち、Ｘ線入射面１５２は検出セル１５４の２次元アレイ(array)となっている。なお、ファンビームＸ線を用いる場合は、Ｘ線入射面１５２は検出セル１５４の１次元アレイとしてよい。

個々の検出セル１５４はＸ線検出器１５０の検出チャンネル(channel)を構成する。これによって、Ｘ線検出器１５０は多チャンネルＸ線検出器となる。検出セル１５４は、例えばシンチレータ(scintillator)とフォトダイオード(photo diode)の組合せによって構成される。

本装置による造影撮影について説明する。図５に、造影撮影のフロー図を示す。造影撮影は、オペレータコンソール３００による制御の下で遂行される。

ステップＳ１では、スカウトスキャン（scout scan）を行う。スカウトスキャンとは、撮影計画に用いる参照用のスカウト像やＣＴ自動露出機構（機能）に用いる被検体１０のＸ線吸収率の分布情報等を得ることを目的とするスキャンである。スカウト像は、典型的には、被検体１０をＡＰ（前後）方向やＬＲ（左右）方向に投影した像として表現される。スカウトスキャンは、後述する本スキャンよりも低線量で実施される。スカウトスキャンは、例えば、ガントリ１００の回転角度すなわちＸ線照射・検出装置１１０の回転角度を固定して、クレードル２００を連続的に移動させながらスキャンを連続的に行うことによって実施される。なお、スカウトスキャンは、ヘリカルスキャンを低線量で行う方法でも実施することができる。

ステップＳ２では、撮影範囲を設定する。撮影範囲の設定は、オペレータにより、オペレータコンソール３００を通じて行われる。この際、スカウトスキャンで得られたスカウト像が参照される。これによって、例えば、図６に示すような撮影範囲Ｌが設定される。撮影範囲Ｌは被検体１０の体軸上の位置Ａから位置Ｂまでの範囲である。

ステップＳ３では、造影剤観測位置を設定する。造影剤観測位置の設定は、オペレータによりオペレータコンソール３００を通じて行われる。この際、スカウト像が参照される。造影剤観測位置の設定は、撮影範囲Ｌの設定に伴って自動的に行われてもよい。造影剤観測位置は、撮影範囲Ｌを概ねカバー(cover)する範囲において分散して設定される。自動的に設定する場合は、例えば、撮影範囲Ｌの広さに応じて造影剤観測位置の設定数を決定する。そして、決定した設定数分の造影剤観測位置を、撮影範囲Ｌ内において、撮影範囲Ｌにおける一端の位置Ａと他端の位置Ｂを含むように設定する。撮影範囲Ｌの開始位置と、これよりスキャン進行方向側の１または複数の位置とに設定するようにしてもよい。造影剤観測位置は、自動的に設定する場合でも、オペレータにより調整できるようにする。互いに隣接する造影剤観測位置同士の間隔は、造影剤の典型的な進行速度やクレードル２０４の移動速度の上限などを考慮して、一定の距離以上、例えば３０ｃｍ以上にする。造影剤観測位置は、均等な間隔を置いて設定するようにしてもよい。

これによって、例えば、図６に示すような造影剤観測位置ａ，ｂ，ｃ，ｄが設定される。造影剤観測位置ａは撮影範囲Ｌの一端の位置Ａに設定されており、造影剤観測位置ｄは撮影範囲Ｌの他端の位置Ｂに設定されている。造影剤観測位置ｂ，ｃは、位置Ａと位置Ｂとの間に設定されている。なお、ここでは、造影剤観測位置の設定数を４とした例を示すが、当該設定数はこれに限らず適宜の数としてよい。以下、造影剤観測位置を単に観測位置ともいう。

ステップＳ４では、ベーススキャン（base scan）を行う。ベーススキャンは、ベースラインスキャン（base line scan）ともいう。ベーススキャンは、被検体１０に造影剤を注入しない状態で、観測位置ａ，ｂ，ｃ，ｄにおいてそれぞれ行われる。これによって、観測位置ａ，ｂ，ｃ，ｄごとの断層像１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが得られる。なお、ここでは、観測位置だけをスキャンして各観測位置での断層像を得る例を示すが、造影検査の一部として、被検体１０に造影剤を注入しない状態で撮影範囲Ｌをスキャンし比較参照用の断層像を得る場合には、これらの断層像から各観測位置での断層像を得るようにするとよい。

ステップＳ５では、ＲＯＩ(Region Of Interest)及び閾値を設定する。ＲＯＩは関心領域を意味する。ＲＯＩ設定は、オペレータにより、各観測位置での断層像が参照され、オペレータコンソール３００を通じて行われる。これによって、断層像１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄについて、例えば、ＲＯＩ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄがそれぞれ設定される。これらのＲＯＩは、造影剤の通過が予想される体内部位に対応する領域である。ここでは、ＲＯＩの設定を各断層像に１つずつとしているが、ＲＯＩの設定数は複数としてもよい。また、設定数は断層像ごとに異ならせてもよい。閾値設定は、オペレータにより、オペレータコンソール３００を通じて行われる。あるいは、撮影範囲Ｌや観測位置ａ，ｂ，ｃ，ｄの設定に伴って、若しくはプリセット(preset)されている情報に基づいて、自動的に設定してもよい。これによって、ＲＯＩ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄについて、閾値ＴＨａ，ＴＨｂ，ＴＨｃ，ＴＨｄがそれぞれ設定される。なお、閾値は、ＲＯＩに造影剤が流入していないときのＣＴ値より大きく、造影剤が流入したときのＣＴ値より小さい値が設定される。

ステップＳ６では、予備的スキャンを行う。予備的スキャンは、タイミングボーラススキャン(timing boras scan)ともいう。具体的には、造影剤を被検体１０に予備的に注入して、事前に設定した各観測位置でのモニタリングスキャンを順次行う。モニタリングスキャンは、ボーラススキャンともいう。モニタリングスキャン位置は、その観測位置での造影剤の到達の検知をきっかけに次の隣の観測位置に移動させる。これにより、各観測位置での造影剤の到達時間を特定することができ、造影剤の到達位置の時間変化を見積もることができる。この予備的スキャンをステップＳ６１〜Ｓ６５のフローにて説明する。

ステップＳ６１では、被検体１０への造影剤の予備的注入を開始する。造影剤の予備的注入は、テストインジェクション(test injection)ともいう。造影剤の予備的注入の開始時刻ｔ０は記録される。

ステップＳ６２では、モニタリングスキャンを行う。モニタリングスキャンは、後述する本スキャンよりも低線量で実施されるスキャンであり、造影剤の到達を観測することを目的とするスキャンである。モニタリングスキャンは、被検体１０への造影剤の予備的注入とともに開始される。モニタリングスキャンは、まず観測位置ａにおいて行われる。これによって、断層像１２ａが得られる。

ステップＳ６３では、ＣＴ値が閾値を超えたか否かを判定する。判定はオペレータコンソール３００によって行われる。ＣＴ値は、モニタリングスキャンが行われている観測位置の断層像に対して設定されたＲＯＩの代表的なＣＴ値である。代表的なＣＴ値は例えばＲＯＩの全画素におけるＣＴ値の平均値または加重平均値である。加重平均値を用いる場合には、例えばＲＯＩの中心近傍の重みが周辺より高くなるように重み付けをする。閾値は当該ＲＯＩに対して設定された閾値である。

ここでは、ＣＴ値は断層像１２ａにおけるＲＯＩ１４ａのＣＴ値である。閾値は、ＲＯＩ１４ａに対して設定された閾値ＴＨａである。

ＣＴ値が閾値を超えないときは、造影剤が未到達であることを示している。この場合は、ステップＳ６２に戻ってモニタリングスキャンを継続する。これによって断層像１２ａが更新され、その断層像について、ステップＳ６３でのＣＴ値の判定が行われる。ＣＴ値が閾値を超えない間は、ステップＳ６２，Ｓ６３の動作が繰り返される。

造影剤が観測位置ａに到達し、ＲＯＩ１４ａのＣＴ値が閾値を超えると、そのことがステップＳ６３で判定される。すなわち、観測位置ａへの造影剤の到達が検知される。造影剤の到達を検知したことにより、観測位置ａでの造影剤の到達時刻ｔａが記録される。そして、ステップＳ６４に移行する。なお、モニタリングスキャン中にＲＯＩのＣＴ値が一旦上昇してピーク(peak)を迎え下降する場合には、ＣＴ値が閾値を超えない場合であっても、造影剤が到達したと判断して造影剤の到達時刻を記録し、ステップＳ６４に移行するようにしてもよい。この場合、造影剤の到達時刻は、ＣＴ値が実質的にピークに達した時刻とする。

ステップＳ６４では、次の観測位置があるか否かを判定する。ここでは、次の観測位置ｂが設定されているので、ステップＳ６５に移行する。

ステップＳ６５では、モニタリングスキャン位置を次の隣の観測位置に変更する。ここでは、モニタリングスキャン位置を観測位置ｂに変更する。そして、ステップＳ６２のモニタリングスキャンに戻る。

以下、観測位置ｂ，ｃ，ｄについて、観測位置ａに対するものと同様な動作が逐次行われる。そして、ステップＳ６４で、次の観測位置がなくなったときは、予備的スキャン完了となる。これにより、例えば図７に示すような造影剤の予備的注入の開始時刻ｔ０、観測位置ａ，ｂ，ｃ，ｄでの造影剤の到達時刻ｔａ，ｔｂ，ｔｃ，ｔｄが特定される。予備的スキャン完了後は、ステップＳ７に移行する。

ステップＳ７では、造影剤の到達時間を算出する。造影剤の到達時間は造影剤の到達時刻から予備的注入の開始時刻を減算して求められる。これによって、各観測位置ａ，ｂ，ｃ，ｄでの造影剤の到達時間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄが算出される。なお、ここでは、各観測位置での造影剤の到達時刻を記録する例を示すが、造影剤の予備的注入を開始してからの経過時間を計測するタイマ(timer)を起動させ、各観測位置での造影剤の到達の検出とともに、造影剤の到達時間を特定するようにしてもよい。

ステップＳ８では、本スキャン条件を決定する。本スキャン条件とは、本スキャンを行うときに用いるスキャン条件である。本スキャンとは、実際に診断等に供される断層像を得るためのスキャンである。

本スキャン条件は、スキャン位置の制御に係る部分とその他の部分とに分けて考えることができる。ここでは、スキャン位置の制御に係る部分については、少なくともステップＳ７で得られた各観測位置での造影剤の到達時間に基づいて決定する。その他の部分については、オペレータにより、オペレータコンソール３００を通じて決定される。

本スキャン条件のうちスキャン位置の制御に係る部分を決定する上での基本的な考え方は、被検体における造影剤の到達位置とスキャン位置とが極力一致するよう決定することである。

ここでは、本スキャンをヘリカルスキャンにより行い、本スキャン条件のうちスキャン位置の制御に係る部分として、ヘリカルピッチを決定する場合を例に説明する。

造影剤の到達位置の時間変化を表す曲線は、例えば図８に示すように、ステップＳ７で得られた各観測位置での造影剤の到達時間に基づいて求めることができる。この例では、互いに隣接する観測位置同士の間について、造影剤の到達位置は一定速度で移動するものと仮定している。つまり、観測位置ａ，ｂ間の領域Ｒａｂにおける造影剤の進行速度Ｖａｂは、観測位置ａから観測位置ｂまでの距離Ｄａｂと、観測位置ｂでの造影剤の到達時間Ｔｂから観測位置ａでの造影剤の到達時間Ｔａを減算して成る時間ΔＴａｂとを用いて、進行速度Ｖａｂ＝距離Ｄａｂ／時間ΔＴａｂであると考えることができる。同様に、領域Ｒｂｃにおける造影剤の進行速度Ｖｂｃ＝距離Ｄｂｃ／時間ΔＴｂｃであり、領域Ｒｃｄにおける造影剤の進行速度Ｖｃｄ＝距離Ｄｃｄ／時間ΔＴｃｄであると考えることができる。

このような場合、まず、スキャン位置の初期位置は観測位置ａに決定される。次に、造影剤の注入開始からの待機時間は到達時間Ｔａに決定される。待機時間が経過した後にスキャン及びクレードル２０４の移動が開始されるよう、スキャン開始とクレードル移動開始のタイミング(timing)が決定される。そして、領域Ｒａｂ，Ｒｂｃ，Ｒｃｄでのクレードルの移動速度は、それぞれ進行速度Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃｄに決定される。これによって、造影剤の到達位置とスキャン位置とが一致する。ここで、ガントリ１００の回転速度すなわちＸ線照射・検出装置１１０の回転速度はω、ｚ軸方向の検出器幅はｄでそれぞれ一定であると仮定する。すると、図９に示すように、領域ＲａｂにおけるヘリカルピッチＨＰａｂは、回転速度ω、検出器幅ｄ、クレードル２０４の移動速度Ｖａｂに基づいて決定される。領域Ｒｂｃ，ＲｃｄにおけるヘリカルピッチＨＰｂｃ，ＨＰｃｄも、領域Ｒａｂの場合と同様の方法により決定される。

なお、被検体１０へのＸ線の出力は、通常、一定にするか、ＣＴ自動露出機構(CT-AEC)で求められた変調曲線にしたがってｚ軸方向や断面（ｘｙ平面）方向で変調させる。ＣＴ自動露出機構とは、スカウトスキャンにより得られたデータに含まれる被検体１０の体軸方向や断面方向におけるＸ線吸収率の情報を基に、再構成画像が所望のノイズ指標値ＮＩに対応したノイズレベル(noise level)の画質となるよう、本スキャンの際に被検体１０に照射するＸ線の強度に係る条件を決定することができる機能である。ＣＴ自動露出機構は、制御・処理用のコンピュータ３１２が所定のプログラムを実行することにより実現される。このＣＴ自動露出機構により、被検体１０の被曝線量をその位置に依らず期待するレベルに保つことができ、再構成画像におけるノイズをコントロール(control)して所望の画質を得ることができる。しかし、上述したようにヘリカルピッチをｚ軸方向で変化させる場合、被検体１０の被曝線量を期待するレベルに保つためには、ヘリカルピッチごとに、被検体１０へのＸ線の出力あるいは変調曲線を決定する必要がある。

例えば、被検体１０へのＸ線の出力を、ＣＴ自動露出機構で求められた変調曲線にしたがってｚ軸方向や断面方向で変調させる場合、次のような処理を行う。

ノイズ指標値ＮＩは、オペレータにより、オペレータコンソール３００を通じて設定される。ＣＴ自動露出機構は、スカウトスキャンにより得られたデータの撮影領域Ｒａｂに対応する被検体１０のＸ線吸収率に基づいて、ノイズ指標値ＮＩに相当する画質の再構成画像を得るために必要なＸ線被曝線量Ｋ（θ，ｚ）を求める。ここで、θは被検体１０の断面（ｘｙ平面）方向における回転角度であり、ｚはｚ軸方向における座標位置である。そして、さらに、このＸ線被曝線量Ｋ（θ，ｚ）とヘリカルピッチＨＰａｂとに基づいて、領域ＲａｂにおけるＸ線照射出力曲線Ｗａｂ（θ，ｚ）を求める。領域Ｒｂｃ，Ｒｃｄについても、領域Ｒａｂの場合と同様に、Ｘ線照射出力曲線Ｗｂｃ（θ，ｚ），Ｗｃｄ（θ，ｚ）を求めることができる。

なお、ヘリカルピッチ及びＸ線照射出力曲線は、互いに隣接する領域同士の境界で滑らかに変化するように調整してもよい。

また、ここでは、本スキャンをヘリカルスキャンにより行う例で説明したが、ヘリカルスキャンに代えて上述のクラスタスキャンを行うようにしてもよい。クラスタスキャンの場合は、スキャン位置の変化はステップ的となるが、この場合はスキャン位置の平均的な移動速度が造影剤の進行速度に合うように、ステップ的移動の速度ピッチが決定される。

ステップＳ９では、本スキャンを実施する。本スキャンは、ステップＳ８で決定された本スキャン条件にしたがって行われる。

以上、このような実施形態によれば、本スキャン前における造影剤の１回の予備的な注入により撮影範囲における造影剤の到達位置の時間変化を事前に把握し、その情報を基にスキャン位置が造影剤の到達位置に合うよう本スキャン条件を決定することができ、常に最適なコントラストでの造影撮影を行うことができる。また、造影剤の予備的な注入が１回だけで済むため、被検体１０への負担が少ない。さらに、ワークフロー(workflow)も単純で済むため、撮影ミス(mistake)のリスク(risk)低減、操作者への負担軽減が可能になる。

なお、観測位置は、その設定数を２とし、撮影範囲Ｌの一端である位置Ａと他端である位置Ｂとに設定するようにしてもよい。もちろん、その設定数を３以上のいずれの自然数にしてもよい。

また、造影剤の到達位置の時間変化を表す曲線は、各観測位置での造影剤の到達時間から最小二乗法などのフィッティング処理(fitting processing)により、滑らかな曲線として求めてもよい。

なお、本実施形態に係る造影撮影方法は、比較的広い範囲、例えば６０ｃｍ以上の範囲を造影撮影する場合に大きな効果を発揮する。したがって、本方法は、撮影範囲の典型的な広さが１００〜１２０ｃｍに及ぶ下肢動脈造影検査に対して特に有効な方法である。

また、発明は本実施形態による装置に限定されず、コンピュータを発明における制御部として機能させるためのプログラム及びこれを記憶した媒体もまた、発明の一実施形態である。

１０ 被検体
１００ ガントリ
１１０ Ｘ線照射・検出装置
１３０ Ｘ線管
１３２ 焦点
１３４ Ｘ線
１５０ Ｘ線検出器
１５２ Ｘ線入射面
１５４ 検出セル
２００ テーブル
２０２ 天板
２０４ クレードル
２０６ 支柱
２０８ ベース
３００ オペレータコンソール
３０１ コンピュータ
３０２ ディスプレイ
３１１ 画像再構成用のコンピュータ
３１２ 制御・処理用のコンピュータ

Claims (19)

1. 造影剤が注入された被検体を放射線でスキャンしてデータを収集する撮影部と、該撮影部を制御する制御部と、前記被検体における所定の部位がスキャンされるように前記被検体を移動して位置決めを行なうテーブルと、を備えており、
   前記制御部は、
   前記被検体の体軸方向における互いに異なる第１〜第Ｎの観測位置（Ｎ≧２）をスキャン進行方向に沿って設定する第１の設定部と、
   前記被検体に前記造影剤を予備的に注入した後に、前記被検体の前記設定された観測位置におけるモニタリングスキャンを行って該観測位置における前記造影剤の到達時間を特定することと、該観測位置における前記造影剤の到達に応答してモニタリングスキャン位置をスキャン進行方向側の隣の観測位置に、前記テーブルによって被検体を移動することによって変更することとを、前記第１〜第Ｎの観測位置における前記造影剤の到達時間が特定されるまで交互に行うよう、前記撮影部を制御する第１の制御部と、
   前記特定された前記第１〜第Ｎの観測位置における前記造影剤の到達時間に基づいて、前記被検体に前記造影剤を注入した後に前記被検体に設定された撮影範囲に対する本スキャンを行う際に用いる本スキャン条件を決定する決定部と、を有する放射線断層撮影装置。
2. 前記第１の制御部は、第ｉ（ｉ＝１，…，Ｎ）の観測位置における前記造影剤の到達時間を、前記造影剤を予備的に注入してから、前記第ｉの観測位置におけるモニタリングスキャンにより得られた、前記被検体の前記第ｉの観測位置における断層内の第ｉの関心領域の造影剤濃度が第ｉの閾値に到達するまでの時間として求める、請求項１に記載の放射線断層撮影装置。
3. 前記第１の制御部は、前記第ｉの観測位置におけるモニタリングスキャンにより得られた断層像に基づいて、前記第ｉの関心領域における画素値の代表値が前記第ｉの閾値に対応する画素値に到達した際に、前記第ｉの観測位置における前記造影剤の到達を検知する、請求項２に記載の放射線断層撮影装置。
4. 前記代表値は、平均値または加重平均値である、請求項３に記載の放射線断層撮影装置。
5. 前記制御部は、
   前記造影剤を予備的に注入する前に、前記被検体のスキャンを行って前記第１〜第Ｎの観測位置における断層像を得るよう、前記撮影部を制御する第２の制御部と、
   操作者の操作に応じて、前記得られた第ｉの観測位置における断層像ごとに該断層像上に前記第ｉの関心領域を設定する第２の設定部と、をさらに有する、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
6. 前記第１の設定部は、前記撮影範囲に基づいて、前記第１〜第Ｎの観測位置を設定する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
7. 前記第１の設定部は、前記第１〜第Ｎの観測位置を、前記撮影範囲の開始位置と、これよりスキャン進行方向側の１または複数の位置とに設定する、請求項６に記載の放射線断層撮影装置。
8. 前記第１の設定部は、前記第１〜第Ｎの観測位置を、前記撮影範囲内において、該撮影範囲における一端の位置及び他端の位置を含むように設定する、請求項７に記載の放射線断層撮影装置。
9. 前記第１の設定部は、前記第１〜第Ｎの観測位置のうち、前記撮影範囲における一端の位置及び他端の位置とは異なる観測位置を、操作者の操作に応じて設定する、請求項８に記載の放射線断層撮影装置。
10. 前記第１〜第Ｎの観測位置は、３以上の観測位置である、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
11. 前記第１の設定部は、前記第１〜第Ｎの観測位置を均等な間隔を置いて設定する、請求項１０に記載の放射線断層撮影装置。
12. 前記制御部は、操作者の操作に応じて、前記第１〜第Ｎの閾値を設定する、第３の設定部をさらに有する、請求項２から請求項１１のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
13. 前記本スキャンは、ヘリカルスキャンであり、
    前記決定部は、前記本スキャン条件の１つとして、ヘリカルピッチを決定する、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
14. 前記制御部は、前記被検体のスカウトスキャンを行うよう、前記撮影部を制御する第３の制御部をさらに有しており、
    前記決定部は、前記スカウトスキャンにより得られたデータと、前記特定された第１〜第Ｎの観測位置における前記造影剤の到達時間とに基づいて、前記本スキャン条件の一部として、前記ヘリカルピッチと放射線の照射出力の時間変化曲線とを決定する、請求項１３に記載の放射線断層撮影装置。
15. 前記第１〜第Ｎの観測位置は、３以上の観測位置であり、
    前記決定部は、前記撮影範囲内で変化する複数のヘリカルピッチを決定する、請求項１３または請求項１４に記載の放射線断層撮影装置。
16. 前記決定部は、互いに隣接する観測位置間の領域ごとにヘリカルピッチを決定する、請求項１３から請求項１５のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
17. 前記撮影範囲は、前記被検体の下肢を含む、請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
18. 前記撮影範囲は、６０ｃｍ以上の範囲である、請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
19. 造影剤が注入された被検体を放射線でスキャンしてデータを収集する撮影部と、該撮影部を制御する制御部と、前記被検体における所定の部位がスキャンされるように前記被検体を移動して位置決めを行なうテーブルと、を備えた放射線断層撮影装置の制御方法であって、
    前記制御部に、
    前記被検体の体軸方向における互いに異なる第１〜第Ｎの観測位置（Ｎ≧２）をスキャン進行方向に沿って設定する第１の設定処理と、
    前記被検体に前記造影剤を予備的に注入した後に、前記被検体の前記設定された観測位置におけるモニタリングスキャンを行って該観測位置における前記造影剤の到達時間を特定することと、該観測位置における前記造影剤の到達に応答してモニタリングスキャン位置をスキャン進行方向側の隣の観測位置に、前記テーブルによって被検体を移動することによって変更することとを、前記第１〜第Ｎの観測位置における前記造影剤の到達時間が特定されるまで交互に行うよう、前記撮影部を制御する第１の制御処理と、
    前記特定された前記第１〜第Ｎの観測位置における前記造影剤の到達時間に基づいて、前記被検体に前記造影剤を注入した後に前記被検体に設定された撮影範囲に対する本スキャンを行う際に用いる本スキャン条件を決定する決定処理と、を実行させる、放射線断層撮影装置の制御方法。