JP7098292B2 - X-ray CT device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、X線CT装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to an X-ray CT device.
X線CT(Computed Tomography)装置は最近、モニタリングスキャンやCT透視などを行なうことがある。モニタリングスキャンは、たとえば造影効果が変化する中で主スキャンの開始タイミングなどの種々のタイミングをとるために利用される。また、CT透視は、たとえばバイオプシーのガイドのために利用される。 X-ray CT (Computed Tomography) devices may recently perform monitoring scans, CT fluoroscopy, and the like. The monitoring scan is used to take various timings such as the start timing of the main scan while the contrast effect changes. CT fluoroscopy is also used, for example, for biopsy guidance.
モニタリングスキャンやCT透視では、主スキャンに比べて管電流は低いものの、時間的に連続して撮影が行われることが多いため、被検体の被ばく線量が多くなってしまうことがある。X線CT撮影において被検体の被ばく線量を低減するための方法として、たとえばパルスX線を用いる方法が開発されている。このパルスX線を用いる方法は、X線管の回転中にX線を照射しつづける(連続X線照射する)のではなく、X線管の1回転中に離散的にX線照射を行う方法である。 In monitoring scans and CT fluoroscopy, although the tube current is lower than that in the main scan, imaging is often performed continuously in time, so the exposure dose of the subject may increase. As a method for reducing the exposure dose of a subject in X-ray CT imaging, for example, a method using pulsed X-rays has been developed. This method using pulsed X-rays is a method of performing discrete X-ray irradiation during one rotation of the X-ray tube, instead of continuously irradiating X-rays during the rotation of the X-ray tube (continuous X-ray irradiation). Is.
しかし、このパルスX線を用いる方法では、あらかじめ設定されたX線照射タイミングで一律にパルスX線を照射するにすぎない。このため、このパルスX線を用いる方法単にモニタリングスキャンやCT透視に適用するだけでは、被検体の被ばく線量を適応的に低減することは難しい。 However, in this method using pulse X-rays, pulse X-rays are only uniformly irradiated at a preset X-ray irradiation timing. Therefore, it is difficult to adaptively reduce the exposure dose of the subject by simply applying this method using pulsed X-rays to monitoring scans and CT fluoroscopy.
本発明が解決しようとする課題は、撮影条件および得られた再構成画像の画質の少なくとも一方に応じてパルスX線照射におけるX線照射タイミングを調整することができるX線CT装置を提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide an X-ray CT apparatus capable of adjusting the X-ray irradiation timing in pulsed X-ray irradiation according to at least one of the imaging conditions and the image quality of the obtained reconstructed image. Is.
本発明の一実施形態に係るX線CT装置は、上述した課題を解決するために、被検体に照射されるX線を発生するX線照射器と、前記X線照射器を制御することによって前記X線の発生を制御するX線制御部と、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、前記X線検出器の出力に基づいて前記被検体に関する投影データを収集するデータ収集部と、を備え、前記X線制御部は、パルスX線を発生させるよう前記X線照射器を制御するとともに、1回転における所定の複数のビューのうち、一部のビューにおけるX線の曝射を行わないよう前記X線の発生を制御するものである。 The X-ray CT apparatus according to the embodiment of the present invention controls an X-ray irradiator that generates X-rays to be irradiated to the subject and the X-ray irradiator in order to solve the above-mentioned problems. An X-ray control unit that controls the generation of X-rays, an X-ray detector that detects X-rays that have passed through the subject, and projection data about the subject are collected based on the output of the X-ray detector. A data collection unit and the X-ray control unit control the X-ray irradiator so as to generate pulsed X-rays, and X-rays in a part of a plurality of predetermined views in one rotation. The generation of the X-ray is controlled so as not to be exposed to the X-ray.
本発明に係るX線CT装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 An embodiment of the X-ray CT apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るX線CT装置10の一例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an
なお、X線CT装置には、X線管と検出器とが一体化して被検体の周囲を回転する回転/回転(ROTATE/ROTATE)タイプ、円環状に多数の検出素子が配列され、X線管のみが被検体の周囲を回転する固定/回転(STATIONARY/ROTATE)タイプ、電子ビームを偏向させることで電子的にX線源の位置をターゲット上で移動するタイプ等、様々なタイプが存在するが、本実施形態に示される構成はいずれのタイプにも適用可能である。電子ビームを用いるタイプでは、X線管を適宜X線源と読み替えることにより適用できる。本実施形態では、X線CT装置10がX線管とX線検出器とが一体化して被検体Oの周囲を回転する回転/回転(ROTATE/ROTATE)タイプである場合の例について示した。
The X-ray CT device is a rotation / rotation (ROTATE / ROTATE) type in which an X-ray tube and a detector are integrated to rotate around a subject, and a large number of detection elements are arranged in an annular shape to form an X-ray. There are various types such as a fixed / rotating type in which only the tube rotates around the subject, and a type in which the position of the X-ray source is electronically moved on the target by deflecting the electron beam. However, the configuration shown in this embodiment is applicable to any type. In the type using an electron beam, it can be applied by appropriately reading the X-ray tube as an X-ray source. In the present embodiment, an example is shown in which the
また、近年では、X線管とX線検出器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CT装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本実施形態に係るX線CT装置10は、一管球型であっても、多管球型であっても適用可能である。ここでは、X線CT装置10が一管球型の場合の例について説明する。
Further, in recent years, the commercialization of a so-called multi-tube type X-ray CT device in which a plurality of pairs of an X-ray tube and an X-ray detector are mounted on a rotating ring has progressed, and the development of peripheral techniques thereof has progressed. The
図1に示すように、X線CT装置10は、架台11、寝台装置12およびコンソール13を有する。
As shown in FIG. 1, the
架台11は、固定架台21および回転架台22を有する。固定架台21は、床面などの設置面に固定され、架台制御回路26およびデータ伝送装置27を有する。回転架台22は、X線管31および絞り32を含むX線照射器30、X線検出器33、ならびにDAS(Data Acquisition System)34を一体として保持し、中央部分の開口部の周りに回転する。なお、本実施形態では、回転架台22の回転中心軸と平行な方向をz軸方向、設置面の法線方向をy軸方向、設置面に平行な方向をx軸方向と定義する(図1参照)。
The
X線照射器30のX線管31は、架台制御回路26により制御されて、固定架台21の図示しない高圧電源が発生した高電圧を、たとえばスリップリングを介して供給される。なお、高圧電源は回転架台22に設けられてもよい。
The
X線管31が発生するX線は、ファンビームX線やコーンビームX線として被検体Oに向かって照射される。
The X-rays generated by the
X線照射器30の絞り32は、たとえばウェッジフィルタにより構成され、架台制御回路26により制御されて、X線管31から照射されるX線のスライス方向(z方向、列方向)およびチャネル方向の少なくとも一方の照射範囲を調整する。
The
X線照射器30は、架台制御回路26を介してコンソール13により、X線の照射タイミングを制御される。具体的には、X線照射器30は、1回転を構成する複数のビューのそれぞれについてパルスX線を照射するビュー(以下、照射ビューという)とするか、非照射のビュー(以下、非照射ビューという)とするかを、コンソール13により制御される。
The
このパルスX線の照射制御は、たとえばX線管31のグリッド電圧を制御することにより行ってもよいし、たとえば絞り32の開閉制御または絞り32の近傍に設けられたチョッパの回転制御などにより行ってもよい。
The pulse X-ray irradiation control may be performed, for example, by controlling the grid voltage of the
X線検出器33は、複数のX線検出素子(電荷蓄積素子)により構成される。このX線検出素子(放射線検出素子)は、X線管31から照射されて被検体Oを透過したX線を検出する。X線管31およびX線検出器33は、寝台装置12に載置された被検体Oを挟んで対向する位置となるよう回転架台22に支持される。
The
このX線検出器33としては、たとえばスライス方向(z方向)に1列、スライス方向に直交するチャネル方向に複数個のX線検出素子を有するいわゆる1次元アレイ型(シングルスライス型)のものを用いることができる。また、スライス方向にたとえば320列などの複数列、チャネル方向に複数個のX線検出素子を有するいわゆる2次元アレイ型(マルチスライス型)のものを用いてもよい。マルチスライス型の場合、チャネル方向に複数チャネルを有するX線検出素子の列をスライス方向(z方向)に複数配列したものを用いることができる。また、2次元アレイ型の場合、X線検出器33は、スライス方向(z方向)とチャネル方向の両方向に関して稠密に分布して配置される複数のX線検出素子により構成することができる。
The
以下の説明では、X線検出器33が、スライス方向軸(第1軸)およびチャネル方向軸(第2軸)の2次元に稠密に配列された複数のX線検出素子により構成される場合の例について示す。また、本実施形態に係るX線CT装置10は、モニタリングスキャンやCT透視では、たとえばチャンネル方向320列の素子の一部(たとえば4列程度)のデータを用いる。
In the following description, when the
DAS34は、X線検出器33を構成する複数のX線検出素子が出力したアナログ信号を受け、この信号に対して電流電圧変換、増幅、アナログデジタル変換(AD変換)などの処理を施す。そして、DAS34は、これらの処理後の信号を用いて送信データを生成し、データ伝送装置27を介してコンソール13に送信する。コンソール13は、送信データに含まれる投影データに基づいて再構成処理を行い、再構成画像を生成する。
The
回転架台22は、X線管31、絞り32、X線検出器33、およびDAS34を一体として保持するとともに、固定架台21に支持される。回転架台22が架台制御回路26に制御されて回転することにより、X線管31、絞り32、X線検出器33、およびDAS34は一体として回転架台22の中央部分の開口部の周りに回転し、被検体Oの周りを回転する。また、回転架台22は、固定架台21に対してチルト可能に構成されてもよい。回転架台22の現在の回転速度の情報、チルト動作および現在のチルト角度の情報は、架台制御回路26を介してコンソール13に与えられる。
The
寝台装置12は、床面などの設置面に設置された基台36と、基台36に支持された天板37と、天板駆動装置38とを備える。
The
天板37は、被検体Oを載置可能に構成される。天板駆動装置38は、架台制御回路26に制御されて、天板37をy軸方向(鉛直方向)に昇降動させる。また、天板駆動装置38は、架台制御回路26に制御されて、回転架台22の中央部分の開口部のX線照射場へ天板37をz軸方向(天板37の長手方向)に沿って移送する。また、天板駆動装置38は、架台制御回路26に制御されて、天板37をx軸方向(天板37の横手方向)に移送する。また、天板駆動装置38は、架台制御回路26に制御されて、天板37をxyz軸の各軸を中心に回転(スリュー)させることができる。天板37の移動に関する情報(移動速度および移動方向)および現在の位置の情報は、天板駆動装置38および架台制御回路26を介してコンソール13に与えられる。
The
架台制御回路26は、プロセッサおよび記憶回路を少なくとも有する。架台制御回路26は、コンソール13により制御されて、記憶回路に記憶されたプログラムに従って架台11を制御することにより被検体OのX線CT撮影を実行する。
The
なお、図1には架台制御回路26とコンソール13とが有線接続される場合の例について示したが、架台制御回路26とコンソール13とはネットワークを介してデータ送受信可能に接続されてもよい。
Although FIG. 1 shows an example in which the
データ伝送装置27は、DAS34から出力された送信データに対してパラレル/シリアル変換、電気/光/電気変換およびシリアル/パラレル変換を行なう。データ伝送装置27は、たとえば図示しないパラレル/シリアル変換器、電気/光/電気変換器およびシリアル/パラレル変換器を有する。DAS34から出力された複数チャネルの送信データは、回転架台22に設けられたパラレル/シリアル変換器において時系列的な1チャネルのデータに変換され、電気/光/電気変換器を用いた光通信等により固定架台21に設けられたシリアル/パラレル変換器に供給される。
The
続いて、上述のシリアル/パラレル変換器によって1チャネルの送信データは複数チャネルの送信データに戻される。時系列的に得られる複数チャネルの投影データは、チャネル方向における放射線検出素子の配列位置情報および回転角度情報、スライス方向における投影データの位置情報(撮影位置)を付帯情報としてコンソール13に保存される。
Subsequently, the transmission data of one channel is returned to the transmission data of a plurality of channels by the above-mentioned serial / parallel converter. The projection data of the plurality of channels obtained in time series is stored in the
なお、データ伝送装置27によるデータ伝送方法は、回転架台22に設けられたDAS34と固定架台21に設けられた架台制御回路26の間のデータ伝送が可能であれば他の方法でもよい。たとえば、データ伝送装置27によるデータ伝送にはスリップリング等のデバイスを使用してもよいし、非接触で伝送する方法を用いてもよい。
The data transmission method by the
一方、X線CT装置10のコンソール13は、たとえば一般的なパーソナルコンピュータやワークステーションなどにより構成され、入力回路41、ディスプレイ42、記憶回路43、および処理回路44を有する。なお、コンソール13は独立して設けられずともよく、コンソール13の構成41-44の一部が架台11に分散して設けられてもよい。
On the other hand, the
入力回路41は、たとえばトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、テンキーなどの一般的な入力装置により構成され、ユーザの操作に対応した操作入力信号を処理回路44に出力する。たとえば、ユーザは、入力回路41を介して、モニタリングスキャンやCT透視の撮影条件を設定することができる。本実施形態では、撮影条件には、検査目的、撮影対象部位、およびスキャン有効視野(スキャンFOV:Scan Field Of View)における関心領域の位置、の少なくとも1つを含むものとする。撮影条件の一部または全部は、入力回路41を介して設定されてもよいし、ネットワークを介して取得されてもよい。
The
ディスプレイ42は、たとえば液晶ディスプレイやOLED(Organic Light Emitting Diode)ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、処理回路44の制御に従ってリアルタイム再構成画像などを表示する。
The
記憶回路43は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、プロセッサにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有する。これら記録媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介した通信によりダウンロードされるように構成してもよい。記憶回路43は、たとえばDAS34から送信された投影データや、処理回路44により生成された再構成画像などを記憶する。
The
また、記憶回路43は、あらかじめ画質に係る数値の閾値と間引きパターンとを関連付けた関連付け情報を記憶しておくとよい。画質に係る数値としては、画像のノイズを標準偏差値として評価した値や、画像の解像度をフーリエ変換による空間周波数解析により評価した値などを用いることができる。また、間引きパターンとは、1回転中の各ビューのばく射パターンをいい、1回転を構成する複数のビューのそれぞれについてパルスX線を照射するか非照射とするかの情報を少なくとも含む。
Further, the
処理回路44は、記憶回路43に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、撮影条件および得られた再構成画像の画質の少なくとも一方に応じてパルスX線照射におけるX線照射タイミングを調整する処理を実行するプロセッサである。
The
図2は、処理回路44のプロセッサによる実現機能例を示す概略的なブロック図である。図2に示すように、処理回路44のプロセッサは、少なくとも条件取得機能51、間引き設定機能52、撮影制御機能53、X線制御機能54および再構成機能55を実現する。これらの各機能はそれぞれプログラムの形態で記憶回路43に記憶されている。
FIG. 2 is a schematic block diagram showing an example of a function realized by the processor of the
条件取得機能51は、ユーザにより入力回路41を介してモニタリングスキャンまたはCT透視の開始が指示された場合、撮影条件が設定されていれば、この撮影条件を取得する。
When the user instructs the start of monitoring scan or CT fluoroscopy via the
間引き設定機能52は、被検体Oの撮影条件と、被検体Oのリアルタイム再構成画像の画質と、の少なくとも一方の情報にもとづいて、1回転を構成する複数のビューのそれぞれについてパルスX線を照射するか非照射とするかの情報を少なくとも含む間引きパターンを設定する。
The thinning
図3は、間引きパターンと画質との関係の一例を示す説明図である。なお、1回転は900ビューなどの多数のビューに分割することができるが、図3には説明の便宜上、1回転を24ビューに分割した場合の例について示した。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the thinning pattern and the image quality. One rotation can be divided into a large number of views such as 900 views, but FIG. 3 shows an example in which one rotation is divided into 24 views for convenience of explanation.
間引き設定機能52は、たとえばリアルタイムに再構成されて得られた再構成画像の画質を評価し、十分な画質が得られている場合は間引きの割合を増すよう図3の下側のパターンを設定する一方、画質に余裕がない場合は間引きの割合を減らすよう図3の上側のパターンを設定する。たとえば、リアルタイム再構成画像の解像度が所定の閾値より高いと、間引き設定機能52は、間引きの割合が高い間引きパターンを設定する。
The thinning
このため、画質に余裕があるときは、適応的に間引きの割り割合を高めることができ、被検体Oの被ばく量を低減することができる。また、画質に余裕が無い場合は、間引きの割合を減らして画質を確保することができる。画質に余裕があるか否かは、たとえばあらかじめ記憶回路43に記憶させた許容画質を示す閾値と再構成画像の画質との比較によって判定するとよい。許容画質を設定しておくことにより、許容画質の範囲内で被ばくを低減することができる。
Therefore, when there is a margin in image quality, the thinning ratio can be adaptively increased, and the exposure dose of the subject O can be reduced. If there is no margin in image quality, the ratio of thinning out can be reduced to ensure image quality. Whether or not there is a margin in the image quality may be determined, for example, by comparing the threshold value indicating the allowable image quality stored in the
撮影制御機能53は、間引きパターンに従ってX線制御機能54を制御することにより被検体Oの撮影を行う。
The
X線制御機能54は、撮影制御機能53の制御に従ってX線照射器30のX線照射タイミングを制御する。
The
再構成機能55は、DAS34からデータ伝送装置27を介して送信されたデータに含まれる投影データに基づいてリアルタイムに再構成処理を行い、再構成画像として断層像を生成する。
The
次に、本実施形態に係るX線CT装置10の動作の一例について説明する。
Next, an example of the operation of the
図4は、図1に示すX線CT装置10の処理回路44により、撮影条件および得られた再構成画像の画質の少なくとも一方に応じてパルスX線照射におけるX線照射タイミングを調整する際の手順の一例を示すフローチャートである。図4において、Sに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
FIG. 4 shows an X-ray irradiation timing in pulsed X-ray irradiation adjusted by the
この手順は、モニタリングスキャンまたはCT透視の開始が指示された時点でスタートとなる。 This procedure starts when the start of a monitoring scan or CT fluoroscopy is instructed.
まず、ステップS1において、条件取得機能51は、撮影条件を取得する。撮影条件には、検査目的、撮影対象部位、およびスキャン有効視野(スキャンFOV:Scan Field Of View)における関心領域の位置、の少なくとも1つが含まれる。なお、撮影条件が設定されていない場合は、このステップS1は省略される。
First, in step S1, the
次に、ステップS2において、間引き設定機能52は、被検体Oの撮影開始から所定の回転までは間引きを行わないかを判定する。撮影開始直後に間引きを行なうか否かの設定情報は、あらかじめ記憶回路43に記憶されてもよいし、撮影のたびに入力回路41を介してユーザにより与えられてもよい。
Next, in step S2, the thinning
撮影開始直後から間引きを行う場合は、ステップS5に進む。一方、撮影開始直後に間引きを行わない場合は、撮影制御機能53は所定回転だけ連続X線撮影を行うようX線制御機能54を制御し(ステップS3)、再構成機能55はこの連続X線撮影により収集された投影データにもとづいてリアルタイムに再構成画像を生成する。再構成機能55により生成された画像は、ディスプレイ42に順次表示される。
If thinning is performed immediately after the start of shooting, the process proceeds to step S5. On the other hand, if thinning is not performed immediately after the start of imaging, the
次に、ステップS5において、間引き設定機能52は、撮影条件に応じて間引きパターンを設定する。
Next, in step S5, the thinning
たとえば、監視対象が胸部の大動脈である場合は、たとえば15-20mm程度のサイズの部位を監視することになる。一方、頭部を主スキャンで撮影する予定の場合などは頚部の頚動脈が監視対象となり、この場合は大動脈よりも小さい3-5mm程度のサイズの部位を注目することになる。 For example, if the object to be monitored is the aorta of the chest, a site having a size of, for example, about 15-20 mm will be monitored. On the other hand, when the head is to be photographed by the main scan, the carotid artery in the cervix will be monitored, and in this case, the part with a size of about 3-5 mm, which is smaller than the aorta, will be focused on.
監視対象が大きい場合には、画質が悪くても監視を維持することができると考えられるため、間引きの割合を大きくして被検体Oの被ばくを低減するとよい(たとえば照射ビュー:非照射ビュー=1:4など)。一方、監視対象が小さい場合には、画質が悪いと監視がむずかしくなると考えられるため、間引きを禁止するか、あるいは間引きの割合を小さくするとよい(たとえば照射ビュー:非照射ビュー=1:2など)。 When the monitoring target is large, it is considered that the monitoring can be maintained even if the image quality is poor. Therefore, it is advisable to increase the thinning ratio to reduce the exposure of the subject O (for example, irradiation view: non-irradiation view =). 1: 4, etc.). On the other hand, when the monitoring target is small, it is considered difficult to monitor if the image quality is poor, so it is advisable to prohibit thinning or reduce the ratio of thinning (for example, irradiation view: non-irradiation view = 1: 2). ..
図5は、関心領域ROIと撮影領域との位置関係の一例を示す説明図である。ここで、撮影領域は、X線管31の回転中心を中心とするスキャンFOVをいうものとする。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the positional relationship between the ROI of interest and the imaging region. Here, the imaging region refers to a scan FOV centered on the center of rotation of the
たとえば、間引き設定機能52は、ステップS5において、スキャン有効視野における関心領域(監視対象)の位置に応じて間引き割合を調整してもよい。たとえば、図5に示す例では、関心領域ROI1はスキャンFOV(撮影領域)の中央領域にあり、関心領域ROI2はスキャンFOV(撮影領域)の周辺領域にある。
For example, the thinning
同じビュー数による撮影であっても、撮影領域の中心付近では解像度がよく、周辺領域では悪いことが知られている。そこで、間引き設定機能52は、関心領域が撮影領域の中央に近いほど間引きの割合を大きくし、周辺日階ほど間引きの割合を小さくするとよい。たとえば、大動脈がROI(監視対象)であって、かつ撮影領域の中央領域にあれば、たとえば照射ビュー:非照射ビューを1:8などとより大きくすることができる。
It is known that even when shooting with the same number of views, the resolution is good near the center of the shooting area and bad in the peripheral area. Therefore, in the thinning
なお、撮影条件が設定されていない場合など、条件取得機能51が撮影条件を取得していない場合は、ステップS5は省略される。
If the
次に、ステップS6において、撮影制御機能53は、間引き設定機能52が設定した間引きパターンに従ってX線制御機能54を制御し、被検体OのパルスX線撮影を行う。なお、ステップS10からステップS6に戻った場合も同様である。
Next, in step S6, the
次に、ステップS7において、再構成機能55は、間引き設定機能52が設定した間引きパターンによるパルスX線撮影により収集された投影データにもとづいて、リアルタイムに再構成画像を生成する。再構成機能55により生成された画像は、ディスプレイ42に順次表示される。
Next, in step S7, the
ユーザにより入力回路41を介して撮影終了指示があった場合などパルスX線を用いたモニタリングスキャンまたはCT透視を終了すべき場合は(ステップS8のYES)、一連の手順は終了となる。
When the monitoring scan using pulse X-rays or CT fluoroscopy should be terminated (YES in step S8), such as when the user gives an instruction to end imaging via the
一方、モニタリングスキャンまたはCT透視を続行すべき場合は(ステップS8のNO)、ステップS9において間引き設定機能52は、ステップS7で生成された再構成画像の画質をリアルタイムに評価する。
On the other hand, when monitoring scan or CT fluoroscopy should be continued (NO in step S8), the thinning
次に、ステップS10において、間引き設定機能52は、再構成された断層像の画質に応じて、次の回転以降における間引きパターンを設定し(図3参照)、ステップS6に戻る。なお、ここで設定される間引きパターンは、断層像に対応する投影データが収集された回転の直後の回転に用いられずともよく、たとえば当該投影データが収集された回転から所定回転までは間引きパターンを変更せず、所定回転以降で用いられてもよい。
Next, in step S10, the thinning
以上の手順により、撮影条件および得られた再構成画像の画質の少なくとも一方に応じてパルスX線照射におけるX線照射タイミングを調整することができる。 By the above procedure, the X-ray irradiation timing in the pulse X-ray irradiation can be adjusted according to at least one of the shooting conditions and the image quality of the obtained reconstructed image.
続いて、ステップS10における再構成画像の画質に応じた間引きパターンの設定方法について、より詳細に説明する。 Subsequently, a method of setting the thinning pattern according to the image quality of the reconstructed image in step S10 will be described in more detail.
図6は、互いに異なる間引きパターンを繰り返す方法の第1例を示す説明図であり、図7は同第2例、図8は同第3例をそれぞれ示す説明図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing a first example of a method of repeating different thinning patterns, FIG. 7 is an explanatory diagram showing the second example, and FIG. 8 is an explanatory diagram showing the third example.
間引き設定機能52は、複数の互いに異なる間引きパターンを組み合わせて設定してもよい。たとえば、間引き設定機能52は、同じ間引き割合の間引きパターンであって互いに異なる間引きパターンを繰り返すように間引きパターンを設定してもよい。このとき、図6に第1例として示すように2つのパターンを繰り返してもよいし、図7-8に第2-第3例として示すように4つのパターンを繰り返してもよい。図7は間引きパターン間のずらし量が離散的である場合の例であり、図8は間引きパターンごとに回転方向に1ビューずつ連続的にずらしていく場合の例である。
The thinning
たとえば4つのパターンを繰り返させる場合、間引き設定機能52は、連続する4回転分の間引きパターンを図7や図8に示す順で設定すればよい。
For example, when repeating four patterns, the thinning
なお、複数の互いに異なる間引きパターンを組み合わせて設定する場合、各間引きパターンは1回転で切り替えられずともよく、たとえば3回転などの所定回転ごとに切り替えられてもよい。また、図8に示す例の変形例として、間引き設定機能52は、所定の間引きパターンを、1回転を含む所定回転ごとに、回転方向に2以上の所定ビューずつずらして設定してもよい。
When a plurality of different thinning patterns are combined and set, each thinning pattern may not be switched in one rotation, and may be switched every predetermined rotation such as, for example, three rotations. Further, as a modification of the example shown in FIG. 8, the thinning
また、再構成機能55は、複数の互いに異なる間引きパターンを組み合わせて設定されている場合、互いの間引きを補間するように画像を生成してもよい。具体的には、再構成機能55は、同一の間引きパターンの撮影が行われるまでは、再構成画像における同パターンに対応する画像データを維持し続け、同一の間引きパターンの撮影が行われると同パターンに対応する画像データを更新する。
Further, when the
図6-8のいずれの例でも、同一の間引きパターンの撮影が行われるまで画像データを維持することで互いの間引きデータを補間しあうことができる。補間処理を行なうことにより、間引きによって被検体Oの被ばく量を低減しつつ、解像度を確保することができる。特に、図7-8に示す例では、全ての間引きパターンを繰り返すことで1回転の全ビューからの撮影が可能であるため、連続X線撮影と同等の解像度を維持することが可能である。 In any of the examples of FIGS. 6-8, the thinning data can be interpolated by maintaining the image data until the same thinning pattern is taken. By performing the interpolation processing, it is possible to secure the resolution while reducing the exposure dose of the subject O by thinning out. In particular, in the example shown in FIG. 7-8, since it is possible to shoot from the entire view in one rotation by repeating all the thinning patterns, it is possible to maintain the same resolution as continuous X-ray shooting.
一方で、補間処理を行なう場合には、たとえば図7-8に示す例では、1つの間引きパターンで撮影された箇所の画像データが4回転するまで更新されず、古い情報のまま維持されてしまうことになる。このため、補間処理は、あまり動きのない臓器が監視対象である場合、すなわち被検体Oの画像の監視対象部位の所要時間分解能が所定の閾値よりも低い場合に有効である。 On the other hand, when performing interpolation processing, for example, in the example shown in FIG. 7-8, the image data of the portion shot with one thinning pattern is not updated until four rotations, and the old information is maintained. It will be. Therefore, the interpolation process is effective when an organ that does not move much is the monitoring target, that is, when the required time resolution of the monitoring target portion of the image of the subject O is lower than a predetermined threshold value.
また、図6-8から明らかなように、補間処理を行なう場合には、図6に示す例では、図7-8に示す例に比べ、補間を行った場合の解像度は低いものの、リアルタイム性には優れる。このため、動きのある臓器が監視対象である場合は、図6に示すように少ない間引きパターンの繰り返しで補間処理を行なうことにより更新タイミングを早めるとよい。 Further, as is clear from FIG. 6-8, when the interpolation process is performed, the example shown in FIG. 6 has a lower real-time property when the interpolation is performed than the example shown in FIG. 7-8. Is excellent. Therefore, when a moving organ is a monitoring target, it is advisable to advance the update timing by performing interpolation processing with a small number of repetitions of thinning patterns as shown in FIG.
図9は、互いに異なる間引きパターンを繰り返す方法の第4例を示す説明図である。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing a fourth example of a method of repeating thinning patterns different from each other.
図6-8は、1回転の全ビュー数が24である場合において、照射ビュー:非照射ビュー=1:3である場合の例である。この場合、回転方向に4ビューごとに、すなわち1回転の全ビュー数24の約数で同一パターンが繰り返される。図3、6-8に示す間引きパターンは、照射ビューまたは非照射ビューが等間隔に位置するように設定された間引きパターンである。 FIG. 6-8 is an example in the case where the total number of views in one rotation is 24, and the irradiation view: non-irradiation view = 1: 3. In this case, the same pattern is repeated every 4 views in the rotation direction, that is, about the total number of views 24 in one rotation. The thinning pattern shown in FIGS. 3 and 6-8 is a thinning pattern in which the irradiated view or the non-irradiated view is set to be located at equal intervals.
一方、図9は照射ビュー:非照射ビュー=1:4である場合の例、すなわち1回転の全ビュー数24の約数ではない5ビューごとに同一パターンが繰り返される場合の例である。 On the other hand, FIG. 9 is an example in which the irradiation view: the non-irradiation view = 1: 4, that is, the same pattern is repeated every 5 views, which is not a divisor of the total number of views 24 in one rotation.
この場合、たとえば5ビューごとのパターン4つと4ビューごとのパターン1つとの組み合わせにより1つの間引きパターンが形成される(図9の左上参照)。この場合、たとえば図9の左上に示した間引きパターンを、1回転ごとに回転方向に1ビューずつ連続的にずらした全24種の間引きパターンを用い、25回転目で最初の間引きパターン(図9の左上参照)に戻ることを繰り返すとよい。 In this case, for example, one thinning pattern is formed by combining four patterns for every five views and one pattern for every four views (see the upper left of FIG. 9). In this case, for example, a total of 24 types of thinning patterns in which the thinning pattern shown in the upper left of FIG. 9 is continuously shifted by one view in the rotation direction for each rotation are used, and the first thinning pattern at the 25th rotation (FIG. 9). It is good to repeat returning to (see the upper left of).
このように、全ビュー数の約数ではないビューごとに同一パターンが繰り返される場合に補間処理を行う場合であっても、たとえば図8に示す第3例と組み合わせて、すなわち図9の左上に示した間引きパターンを回転方向に1ビューずつ連続的にずらしていけば、被検体Oの被ばく量を低減しつつ解像度を確保することができる。特に、逐次近似法(Interactive Reconstruction)で再構成する場合は自由度が高く、図3、6-8に示す等間隔の間引き以外にも図9に示すような不均等な間隔の間引きパターンが利用可能である。 In this way, even when the interpolation processing is performed when the same pattern is repeated for each view that is not a divisor of the total number of views, for example, in combination with the third example shown in FIG. 8, that is, in the upper left of FIG. If the indicated thinning pattern is continuously shifted one view at a time in the rotation direction, it is possible to secure the resolution while reducing the exposure dose of the subject O. In particular, when reconstructing by the successive approximation method (Interactive Reconstruction), the degree of freedom is high, and in addition to the equally spaced thinning shown in FIGS. 3 and 6-8, the unevenly spaced thinning pattern as shown in FIG. 9 is used. It is possible.
図10(a)は収集データの信頼性の低いビューを間引く場合の間引きパターンの一例を示す説明図であり、(b)は被検体OのX線感受性が高い場所に向けてのX線照射を避けるための間引きパターンの一例を示す説明図である。 FIG. 10A is an explanatory diagram showing an example of a thinning pattern in the case of thinning out an unreliable view of collected data, and FIG. 10B is an X-ray irradiation directed to a place where the subject O has high X-ray sensitivity. It is explanatory drawing which shows an example of the thinning pattern for avoiding.
たとえば患者の肩の左右など、検出される線量が低く収集データの信頼性が低い部位を含むビューについては、X線照射を行わないように間引きパターンを設定してもよい(図10(a)参照)。この場合、間引き設定機能52は、ビューごとに収集データの信頼性を示す指標値を求め、この指標値が閾値よりも低いビューが次の回転以降では非照射ビューとなって撮影から除外されるように、次の回転以降における間引きパターンを設定するとよい。この場合、無駄なビューの撮影を省くことにより、さらに被検体Oの被ばく量を低減することができる。
For views that include areas with low detected doses and low reliability of collected data, such as the left and right sides of the patient's shoulder, a thinning pattern may be set to avoid X-ray irradiation (FIG. 10 (a)). reference). In this case, the thinning
収集データの信頼性を示す指標値は、たとえば収集データのカウント数や標準偏差の値に基づいて求められる。これは、収集データのカウント数が小さい場合や収集データの標準偏差が大きいビューは、収集データの信頼性が低いビューであると考えられるためである。この場合、間引き設定機能52は、収集データのカウント数が小さいほど値が小さくなる指標値、または収集データの標準偏差の値が大きいほど値が小さくなる指標値を用いるとよい。
The index value indicating the reliability of the collected data is obtained, for example, based on the count number of the collected data and the value of the standard deviation. This is because a view with a small count of collected data or a large standard deviation of the collected data is considered to be a view with low reliability of the collected data. In this case, the thinning
また、被検体OがX線感受性の高い場所をもつ場合には、この場所に向けてのX線照射を避けるように間引きパターンを設定するとよい。図10(b)には、被検体Oの上部にX線感受性が高い場所がある場合の例を示した。また、モニタリングスキャンまたはCT透視中に、術者が被検体Oの近傍に位置して手技等を行う場合には、術者の被ばく量を低減するように間引きパターンを設定してもよい。 Further, when the subject O has a place with high X-ray sensitivity, it is advisable to set a thinning pattern so as to avoid X-ray irradiation toward this place. FIG. 10B shows an example in which there is a place with high X-ray sensitivity above the subject O. Further, when the operator is located in the vicinity of the subject O to perform a procedure or the like during a monitoring scan or CT fluoroscopy, a thinning pattern may be set so as to reduce the exposure dose of the operator.
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、撮影条件および得られた再構成画像の画質の少なくとも一方に応じてパルスX線照射におけるX線照射タイミングを調整することができる。 According to at least one embodiment described above, the X-ray irradiation timing in pulse X-ray irradiation can be adjusted according to at least one of the imaging conditions and the image quality of the obtained reconstructed image.
なお、本実施形態における処理回路44の条件取得機能51、間引き設定機能52、撮影制御機能53、X線制御機能54および再構成機能55は、それぞれ特許請求の範囲における間引き設定部、撮影制御部、X線制御部および再構成部の一例である。
The
なお、上記実施形態において、「プロセッサ」という文言は、たとえば、専用または汎用のCPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、または、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(たとえば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、およびFPGA)等の回路を意味するものとする。プロセッサは、記憶媒体に保存されたプログラムを読み出して実行することにより、各種機能を実現する。 In the above embodiment, the word "processor" refers to, for example, a dedicated or general-purpose CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), or an integrated circuit for a specific application (Application Specific Integrated Circuit: ASIC). It is intended to mean a circuit such as a programmable logic device (for example, Simple Programmable Logic Device (SPLD), Complex Programmable Logic Device (CPLD), and FPGA). The processor realizes various functions by reading and executing a program stored in a storage medium.
また、上記実施形態では処理回路の単一のプロセッサが各機能を実現する場合の例について示したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサが各機能を実現してもよい。また、プロセッサが複数設けられる場合、プログラムを記憶する記憶媒体は、プロセッサごとに個別に設けられてもよいし、1つの記憶媒体が全てのプロセッサの機能に対応するプログラムを一括して記憶してもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which a single processor of the processing circuit realizes each function has been shown, but a processing circuit is configured by combining a plurality of independent processors, and each processor realizes each function. May be good. When a plurality of processors are provided, the storage medium for storing the program may be provided individually for each processor, or one storage medium collectively stores the programs corresponding to the functions of all the processors. May be good.
なお、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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
10…X線CT装置
30…X線照射器
33…X線検出器
34…DAS
52…間引き設定機能
53…撮影制御機能
54…X線制御機能
55…再構成機能
10 ...
52 ... Thinning setting
Claims (5)
前記回転架台に備えられ、前記回転架台の1回転を構成する複数のビューの各ビューで前記被検体に照射されるパルスX線を発生するX線照射器と、
前記回転架台に、前記X線照射器に対向する位置に備えられ、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記被検体の撮影条件に基づいて、前記複数のビューを間引いた一部のビューでは前記パルスX線の照射とする一方で、残りのビューでは前記パルスX線の非照射とする間引きパターンを設定し、前記回転架台の複数回転において前記複数のビューで前記パルスX線の照射を行うような複数の間引きパターンからなる組み合わせを設定する間引き設定部と、
前記複数の間引きパターンからなる組み合わせを繰り返すように前記X線照射器を制御するX線制御部と、
前記複数の間引きパターンからなる組み合わせの繰り返しによる前記X線検出器の出力に基づいて前記各ビューの投影データを収集するデータ収集部と、
前記各ビューの投影データのうち、前記回転架台の最新の回転による前記一部のビューの投影データと、前記回転架台の過去の回転による前記残りのビューの投影データとに基づいて、前記被検体の断層像を再構成する再構成部と、
を備え、
前記間引き設定部は、前記被検体の断層像のノイズに係る数値が所定の閾値より低いまたは前記被検体の断層像の解像度に係る数値が所定の閾値より高い場合に、前記複数の間引きパターンからなる組み合わせよりも前記複数のビューに含まれる前記残りのビューの割合が高くなるように前記複数の間引きパターンからなる組み合わせを再設定する、
X線CT装置。 A rotating pedestal that rotates around the subject,
An X-ray irradiator provided on the rotary gantry and generating pulsed X-rays to be irradiated on the subject in each view of a plurality of views constituting one rotation of the rotary gantry.
An X-ray detector provided on the rotary pedestal at a position facing the X-ray irradiator and detecting X-rays transmitted through the subject, and an X-ray detector.
Based on the imaging conditions of the subject, a thinning pattern is set in which the pulse X-rays are irradiated in some of the views obtained by thinning out the plurality of views, while the pulsed X-rays are not irradiated in the remaining views. A thinning setting unit for setting a combination consisting of a plurality of thinning patterns such that the pulse X-rays are irradiated in the plurality of views in a plurality of rotations of the rotary pedestal.
An X-ray control unit that controls the X-ray irradiator so as to repeat a combination consisting of the plurality of thinning patterns.
A data acquisition unit that collects projection data of each view based on the output of the X-ray detector by repeating a combination consisting of the plurality of thinning patterns.
Of the projection data of each of the views, the subject is based on the projection data of the part of the view due to the latest rotation of the rotating pedestal and the projection data of the remaining views due to the past rotation of the rotating pedestal. Reconstruction part that reconstructs the tomographic image of
Equipped with
The thinning setting unit is based on the plurality of thinning patterns when the numerical value related to the noise of the tomographic image of the subject is lower than the predetermined threshold value or the numerical value related to the resolution of the tomographic image of the subject is higher than the predetermined threshold value. The combination consisting of the plurality of thinning patterns is reset so that the ratio of the remaining views contained in the plurality of views is higher than that of the combination.
X-ray CT device.
前記回転架台に備えられ、前記回転架台の1回転を構成する複数のビューの各ビューで前記被検体に照射されるパルスX線を発生するX線照射器と、
前記回転架台に、前記X線照射器に対向する位置に備えられ、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記被検体の撮影条件に基づいて、前記複数のビューを間引いた一部のビューでは前記パルスX線の照射とする一方で、残りのビューでは前記パルスX線の非照射とする間引きパターンを設定し、前記回転架台の複数回転において前記複数のビューで前記パルスX線の照射を行うような複数の間引きパターンからなる組み合わせを設定する間引き設定部と、
前記複数の間引きパターンからなる組み合わせを繰り返すように前記X線照射器を制御するX線制御部と、
前記複数の間引きパターンからなる組み合わせの繰り返しによる前記X線検出器の出力に基づいて前記各ビューの投影データを収集するデータ収集部と、
前記各ビューの投影データのうち、前記回転架台の最新の回転による前記一部のビューの投影データと、前記回転架台の過去の回転による前記残りのビューの投影データとに基づいて、前記被検体の断層像を再構成する再構成部と、
を備え、
前記間引き設定部は、前記被検体の断層像のノイズに係る数値が所定の閾値以上または前記被検体の断層像の解像度に係る数値が所定の閾値以下である場合に、前記複数の間引きパターンからなる組み合わせよりも前記複数のビューに含まれる前記残りのビューの割合が低くなるように前記複数の間引きパターンからなる組み合わせを再設定する、
X線CT装置。 A rotating pedestal that rotates around the subject,
An X-ray irradiator provided on the rotary gantry and generating pulsed X-rays to be irradiated on the subject in each view of a plurality of views constituting one rotation of the rotary gantry.
An X-ray detector provided on the rotary pedestal at a position facing the X-ray irradiator and detecting X-rays transmitted through the subject, and an X-ray detector.
Based on the imaging conditions of the subject, a thinning pattern is set in which the pulse X-rays are irradiated in some of the views obtained by thinning out the plurality of views, while the pulsed X-rays are not irradiated in the remaining views. A thinning setting unit for setting a combination consisting of a plurality of thinning patterns such that the pulse X-rays are irradiated in the plurality of views in a plurality of rotations of the rotary pedestal.
An X-ray control unit that controls the X-ray irradiator so as to repeat a combination consisting of the plurality of thinning patterns.
A data acquisition unit that collects projection data of each view based on the output of the X-ray detector by repeating a combination consisting of the plurality of thinning patterns.
Of the projection data of each of the views, the subject is based on the projection data of the part of the view due to the latest rotation of the rotating pedestal and the projection data of the remaining views due to the past rotation of the rotating pedestal. Reconstruction part that reconstructs the tomographic image of
Equipped with
The thinning setting unit is based on the plurality of thinning patterns when the numerical value related to the noise of the tomographic image of the subject is equal to or higher than a predetermined threshold value or the numerical value related to the resolution of the tomographic image of the subject is equal to or lower than a predetermined threshold value. The combination consisting of the plurality of thinning patterns is reset so that the ratio of the remaining views contained in the plurality of views is lower than that of the combination.
X-ray CT device.
前記複数の間引きパターンを、前記回転架台の回転方向に所定ビューずつずらしたものとして設定する、
請求項1または2に記載のX線CT装置。 The thinning setting unit is
The plurality of thinning patterns are set as being shifted by a predetermined view in the rotation direction of the rotary pedestal.
The X-ray CT apparatus according to claim 1 or 2 .
前記複数の間引きパターンの各間引きパターンを、前記一部のビューと前記残りのビューが等間隔に位置するように設定する、
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のX線CT装置。 The thinning setting unit is
Each thinning pattern of the plurality of thinning patterns is set so that the partial view and the remaining views are located at equal intervals.
The X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 3 .
前記被検体の撮影開始から前記回転架台の所定の回転までは、前記複数のビューで連続的にX線を照射するよう前記X線照射器を制御する一方で、前記所定の回転以降は、前記複数の間引きパターンの組み合わせにより前記複数のビューで前記パルスX線の照射を行うように前記X線照射器を制御し、
前記再構成部は、
前記被検体の撮影開始から前記所定の回転までの間に、前記複数のビューで連続的にX線を照射することで得られた各ビューの投影データに基づいて前記被検体の断層像をさらに再構成する、
請求項1ないし4のいずれか1項に記載のX線CT装置。 The X-ray control unit
The X-ray irradiator is controlled so as to continuously irradiate X-rays in the plurality of views from the start of imaging of the subject to the predetermined rotation of the rotary pedestal, while the X-ray irradiator is controlled after the predetermined rotation. The X-ray irradiator is controlled so as to irradiate the pulse X-rays in the plurality of views by combining a plurality of thinning patterns.
The reconstructed part is
From the start of imaging of the subject to the predetermined rotation, a tomographic image of the subject is further obtained based on the projection data of each view obtained by continuously irradiating the plurality of views with X-rays. Reconstruct,
The X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 4 .
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