JP7118744B2 - Ｘ線ｃｔ装置および撮影条件算出方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置および撮影条件算出方法に関する。

Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置により被検体の撮影を行う際には、本スキャンの前に、あらかじめスキャノ撮影を行ってスキャノ像を得ておくことがある。スキャノ像を用いることにより、本スキャンの為の位置決め（断層像を得る範囲（スキャン範囲）の設定）や撮影条件の設定をより正確に行うことができる。

しかし、本スキャンの前に本スキャンのための位置決めや撮影条件の設定のために行われるスキャノ撮影では、時間的に連続してＸ線を照射しながら撮影が行われる場合が多い。この場合、スキャノ撮影は本スキャンに比べて管電流は低いものの、撮影が長時間になりがちであるため、被検体の被ばく線量が多くなってしまう。

特開２００２－２６３０９７号公報

本発明が解決しようとする課題は、本スキャンの前に本スキャンのための位置決めや撮影条件の設定のために行われるスキャノ撮影における被検体の被ばく線量を低減することである。

実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、被検体の体軸方向に複数の離散的な位置で離散画像を取得する離散画像取得部と、複数の前記離散画像に基づいて、本スキャンのスキャン範囲に対応する撮影条件を算出する撮影条件算出部と、を備えたものである。

本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の一例を示すブロック図。 処理回路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。 本スキャン前に撮影される基準画像を説明するための図。 （ａ）は参照画像の基準画像と本スキャン前に撮影した基準画像とを照合した様子の一例を示す説明図、（ｂ）は参照画像の基準画像と本スキャン前に撮影した基準画像とを画像位置合わせした様子の一例を示す説明図。 （ａ）は、スキャンポイントの一例を示す説明図、（ｂ）はスキャンポイントのスキャンデータから管電流値を求める様子の一例を示す説明図。 スキャンポイントに対応する位置のみで取得されるパルススキャノ画像の一例を示す説明図。 スキャンポイントごとに設定されるＡＰ方向の管電流値およびＲＬ方向の管電流値の一例を示す説明図。 処理回路のプロセッサにより、本スキャンの前に本スキャンのための位置決めや撮影条件の設定のために行われるスキャノ撮影における被検体の被ばく線量を低減する際の手順の一例を示すフローチャート。 図８のステップＳ１で基準位置画像取得機能により実行される過去画像の利用可否の判定処理の手順の一例を示すフローチャート。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置および撮影条件算出方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の一例を示すブロック図である。なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸または寝台装置３０の天板３３の長手方向をｚ軸方向、ｚ軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をｘ軸方向、ｚ軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をｙ軸方向とそれぞれ定義するものとする（図１参照）。

Ｘ線ＣＴ装置１は、架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とを有する。

なお、本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置および撮影条件算出方法は、本スキャンにおいて管電流変調をともなう撮影（以下、管電流変調撮影という）または管電圧変調をともなう撮影（以下、管電圧変調撮影）を行なうことができるとともに、本スキャンの前に、あらかじめスキャノ撮影を行ってスキャノ像を得ることができるものである。

Ｘ線ＣＴ装置１には、Ｘ線管と検出器とが一体として被検体の周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ－Ｔｙｐｅ（第３世代ＣＴ）、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線管のみが被検体の周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ－Ｔｙｐｅ（第４世代ＣＴ）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。以下の説明では、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１として第３世代のＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ－Ｔｙｐｅを採用する場合の例を示す。

架台装置１０は、Ｘ線管１１、Ｘ線検出器１２、撮像領域が内在する開口部１９を有する回転フレーム１３、Ｘ線高電圧装置１４、制御装置１５、ウェッジ１６、コリメータ１７、およびデータ収集回路（ＤＡＳ：Data Acquisition System）１８を備える。

Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射する真空管である。

なお、本実施形態においては、一管球型のＸ線ＣＴ装置にも、Ｘ線管と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装置にも適用可能である。また、Ｘ線を発生させるハードウェアはＸ線管１１に限られない。たとえば、Ｘ線管１１に代えて、電子銃から発生した電子ビームを集束させるフォーカスコイルと、電磁偏向させる偏向コイルと、被検体Ｐの半周を囲い偏向した電子ビームが衝突することによってＸ線を発生させるターゲットリングとを含む第５世代方式を用いてＸ線を発生させることにしても構わない。

Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から照射され、被検体Ｐを通過したＸ線を検出し、当該Ｘ線量に対応した電気信号をＤＡＳ１８へと出力する。Ｘ線検出器１２は、たとえば、Ｘ線管１１の焦点を中心として１つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列された複数のＸ線検出素子列を有する。Ｘ線検出器１２は、たとえば、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向（列方向、ｒｏｗ方向）に複数配列された構造を有する。

また、Ｘ線検出器１２は、たとえば、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有し、シンチレータは入射Ｘ線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。グリッドは、シンチレータアレイのＸ線入射側の面に配置され、散乱Ｘ線を吸収する機能を有するＸ線遮蔽板を有する。光センサアレイは、シンチレータからの光量に応じた電気信号に変換する機能を有し、たとえば、光電子増倍管（フォトマルチプライヤー：ＰＭＴ）等の光センサを有する。

なお、Ｘ線検出器１２は、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。

回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向支持し、後述する制御装置１５によってＸ線管１１とＸ線検出器１２とを回転させる円環状のフレームである。なお、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２に加えて、Ｘ線高電圧装置１４やＤＡＳ１８を更に備えて支持する。なお、ＤＡＳ１８が生成した検出データは、回転フレーム１３に設けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する送信機から光通信によって架台装置１０の非回転部分、たとえば図示しない固定フレーム、に設けられた、フォトダイオードを有する受信機に送信され、コンソール装置４０へと転送される。なお、回転フレーム１３から架台装置１０の非回転部分への検出データの送信方法は、前述の光通信に限らず、非接触型のデータ伝送であれば如何なる方式を採用しても構わない。また、図示しない固定フレームは回転フレーム１３を回転可能に支持するフレームである。

Ｘ線高電圧装置１４は、変圧器（トランス）および整流器等の電気回路を有し、Ｘ線管１１に印加する高電圧を発生する機能を有する高電圧発生装置と、Ｘ線管１１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。なお、Ｘ線高電圧装置１４は、回転フレーム１３に設けられてもよいし、架台装置１０の固定フレーム側に設けられても構わない。

制御装置１５は、プロセッサおよび記憶回路と、モータおよびアクチュエータ等の駆動機構とを有する。制御装置１５は、コンソール装置４０若しくは架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースからの入力信号を受けて、架台装置１０および寝台装置３０の動作制御を行う機能を有する。たとえば、制御装置１５は、入力信号を受けて回転フレーム１３を回転させる制御や、架台装置１０をチルトさせる制御、ならびに寝台装置３０および天板３３を動作させる制御を行う。なお、架台装置１０をチルトさせる制御は、架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースによって入力される傾斜角度（チルト角度）情報により、制御装置１５がＸ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させることによって実現される。なお、制御装置１５は架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられても構わない。

ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から被検体Ｐへ照射されるＸ線があらかじめ定められた分布になるように、Ｘ線管１１から照射されたＸ線を透過して減衰するフィルタである。たとえば、ウェッジ１６（ウェッジフィルタ（ｗｅｄｇｅ ｆｉｌｔｅｒ）、ボウタイフィルタ（ｂｏｗ－ｔｉｅ ｆｉｌｔｅｒ））は、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。

コリメータ１７は、ウェッジ１６を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組み合わせによってスリットを形成する。

ＤＡＳ１８（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）は、Ｘ線検出器１２の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有し、検出データを生成する。ＤＡＳ１８が生成した検出データは、コンソール装置４０へと転送される。

寝台装置３０は、スキャン対象の被検体Ｐを載置、移動させる装置であり、基台３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、支持フレーム３４とを備えている。

基台３１は、支持フレーム３４を鉛直方向（ｙ方向）に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置３２は、被検体Ｐが載置された天板３３を天板３３の長軸方向（ｚ方向）に移動するモータあるいはアクチュエータである。支持フレーム３４の上面に設けられた天板３３は、被検体Ｐが載置される板である。

なお、寝台駆動装置３２は、天板３３に加え、支持フレーム３４を天板３３の長軸方向（ｚ方向）に移動してもよい。また、寝台駆動装置３２は、寝台装置３０の基台３１ごと移動させてもよい。本発明を立位ＣＴに応用可能な場合は、天板３３に相当する患者移動機構を移動する方式であってもよい。また、ヘリカルスキャン撮影や本スキャンで断層像を得る範囲（スキャン範囲）の設定（以下適宜、本スキャンのための位置決めという）等のためのスキャノ撮影等、架台装置１０の撮像系と天板３３の位置関係の相対的な変更をともなう撮影を実行する場合は、当該位置関係の相対的な変更は天板３３の駆動によって行われてもよいし、架台装置１０の固定フレームの走行によって行われてもよく、またそれらの複合によって行われてもよい。

コンソール装置４０は、メモリ４１と、ディスプレイ４２と、入力インターフェース４３と、ネットワーク接続回路４４と、処理回路４５とを有する。なお、コンソール装置４０が単一のコンソールにて全ての機能を実行するものとして以下説明するが、これらの機能は複数のコンソールが実行してもよい。

メモリ４１は、たとえば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等の、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。メモリ４１は、たとえば、投影データや再構成画像データを記憶する。なお、Ｘ線ＣＴ装置１が生成した投影データや再構成画像データは、メモリ４１に記憶されてもよいし、ネットワークを介してＸ線ＣＴ装置１と接続可能なクラウドサーバ等の他の電子機器がＸ線ＣＴ装置１からの保存要求を受けて投影データや再構成画像データの記憶を行ってもよい。同様に、メモリ４１の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、ネットワークを介した通信によりダウンロードされてもよいし、光ディスクなどの可搬型記憶媒体を介してメモリ４１に与えられてもよい。

また、メモリ４１は、モダリティまたは光学カメラで被検体Ｐを過去に撮影した過去画像をあらかじめ記憶しておくとよい。なお、過去画像は、処理回路４５によりネットワークを介して画像サーバなどから取得されてメモリ４１に記憶されてもよい。

ここで、過去画像は、後述する本スキャンのための位置決め（スキャン範囲の設定）で利用される参照画像の１種である。本実施形態に係る参照画像は、本スキャンのための位置決めで利用される、被検体Ｐの所定の基準位置の画像（以下、基準画像という）を少なくとも画像中に含む。また、過去画像を撮影するモダリティとしては、Ｘ線ＣＴ装置１のほか、磁気共鳴イメージング装置や超音波診断装置など、種々のモダリティを用いることができる。たとえば、過去画像を撮影するモダリティがＸ線ＣＴ装置１である場合は、過去画像はたとえばスキャノ撮影により生成されたスキャノ画像であってもよい。

ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。たとえば、ディスプレイ４２は、処理回路４５によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、ユーザからの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等を出力する。たとえば、ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ等である。

入力インターフェース４３は、ユーザからの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路４５に出力する。たとえば、入力インターフェース４３は、投影データを収集する際の収集条件や、ＣＴ画像を再構成する際の再構成条件、ＣＴ画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件等をユーザから受け付ける。たとえば、入力インターフェース４３は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック等により実現される。

ネットワーク接続回路４４は、ネットワークの形態に応じた種々の情報通信用プロトコルを実装する。ネットワーク接続回路４４は、この各種プロトコルに従ってＸ線ＣＴ装置１と画像サーバ等の他の機器とを接続する。この接続には、電子ネットワークを介した電気的な接続などを適用することができる。ここで電子ネットワークとは、電気通信技術を利用した情報通信網全般を意味し、無線／有線の病院基幹ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバ通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワークおよび衛星通信ネットワークなどを含む。

処理回路４５は、メモリ４１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、本スキャンの前に本スキャンのための位置決め（スキャン範囲の設定）や撮影条件の設定のために行われるスキャノ撮影における被検体Ｐの被ばく線量を低減するための処理を実行するプロセッサである。処理回路４５はまた、Ｘ線ＣＴ装置１の全体の動作を制御する。

図２は、処理回路４５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４５のプロセッサは、基準位置画像取得機能５１、撮影機能５２、位置関係算出機能５３、離散画像取得機能５４、および撮影条件算出機能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メモリ４１に記憶されている。

なお、本実施形態では、コンソール装置４０の処理回路４５により各機能５１－５５が実現される場合の例について説明するが、処理回路４５のこれらの機能５１－５５の一部または全部は、ネットワークに接続された院内サーバ、クラウドコンソール、ワークステーションなどの、Ｘ線ＣＴ装置１とは独立した、プロセッサおよび記憶回路を少なくとも有した外部の装置によって実現されてもよい。

基準位置画像取得機能５１は、本スキャンのための位置決め用の画像が必要な場合は、被検体Ｐの所定の基準位置を含む参照画像を取得する。参照画像は、基準画像（被検体Ｐの所定の基準位置の画像）を少なくとも画像中に含む画像である。たとえば、管電流変調をともなう本スキャンを行う場合であっても、健康診断などでは、スキャノ画像を用いた厳密な位置決めを行わない場合がある。この場合、本スキャンのための位置決め用の画像を取得する必要はない。

撮影機能５２は、管電流変調をともなう本スキャンまたは管電圧変調をともなう本スキャン、または管電流変調と管電圧変調を組み合わせた本スキャンで被検体Ｐを撮影する。また、撮影機能５２は、本スキャン前に被検体Ｐの所定の基準位置をスキャノ撮影することにより基準画像７１を撮影する。この基準画像７１は、被検体Ｐの所定の基準位置を含む所定幅のスキャノ画像であり、被検体Ｐの所定の基準位置の画像を含んでいる。

この基準画像７１は、本スキャンの前に撮影され、好ましくは本スキャンの同日、より好ましくは本スキャンの直前に、撮影される。たとえば、基準画像７１の撮影は、後述するパルススキャノ撮影と同一のスキャンプロトコルに含まれるとよい。この場合、基準画像７１は、パルススキャノ撮影と同一のスキャンプロトコル実行中に撮影されるため、パルススキャノ撮影で得られる複数の離散画像と同様に本スキャンの直前に撮影される。この場合、基準画像７１と複数の離散画像の撮影時の被検体Ｐの状態は、本スキャンの撮影時とほぼ同様の状態と考えることができる。

図３は、本スキャン前に撮影される基準画像７１を説明するための図である。また、図４（ａ）は参照画像の基準画像１７１と本スキャン前に撮影した基準画像７１とを照合した様子の一例を示す説明図であり、（ｂ）は参照画像の基準画像１７１と本スキャン前に撮影した基準画像７１とを画像位置合わせした様子の一例を示す説明図である。

本スキャン前に撮影した基準画像７１は、画像位置合わせに用いられる。本スキャン前に撮影した基準画像７１に含むべき所定の基準位置は、人体の中で吸収線量の経時的な変化が起こりづらい部位であるとよい。また、基準位置は、複数箇所が設定されてもよい。たとえば、過去画像を参照画像として用いる場合であって、過去画像の撮影時点と現在とで被検体Ｐの身長が大きく異なっている場合は、体軸方向に異なる２箇所以上を基準位置として用いることで、被検体Ｐの身長が変わってしまっていることを容易に把握することができる。また、基準位置は、たとえば本スキャンの撮影条件に含まれる本スキャンのスキャン範囲の端部としてもよく、この場合、両端を基準位置として用いてもよい（図３参照）。

本スキャンのための位置決めを行なう場合、位置関係算出機能５３は、参照画像に含まれた基準画像１７１と本スキャン前に撮影した基準画像７１とを照合する（図４（ａ）参照）。次に、位置関係算出機能５３は、参照画像の基準画像１７１と本スキャン前に撮影した基準画像７１とを画像位置合わせする（図４（ｂ）参照）。このとき、参照画像の基準画像１７１と本スキャン前に撮影した基準画像７１の差分量（図４（ａ）および（ｂ）のＸｍｍ参照）が求められる。画像位置合わせの後、参照画像を用いて本スキャンのための位置決め（スキャン範囲の設定）が行われ、スキャン開始位置が決定される。また、参照画像が過去にモダリティで撮影された過去画像であって当該過去画像に天板位置情報が付帯している場合は、位置関係算出機能５３は、過去画像に付帯する天板位置情報にもとづいて、被検体Ｐを載置する天板３３と、Ｘ線管１１およびＸ線検出器１２とを含む撮像系と、の相対位置を調整することにより、本スキャンの開始位置に被検体Ｐを移動させることができる。

このため、位置関係算出機能５３は、本スキャン前に撮影した基準画像７１のみを用いて本スキャンのための位置決めを行なうことができる。したがって、ホールボディ（全身）撮影したスキャノ画像を用いて本スキャンのための位置決めを行なう場合に比べて、被検体Ｐの極一部のみをスキャノ撮影するだけでよいため（図３参照）、大幅に被検体Ｐの被ばく量を低減することができる。

ここで、管電流変調をともなう本スキャンにおける管電流値を設定するためのスキャノ撮影について説明する。

従来、管電流変調をともなう本スキャンを行なう場合、本スキャンの前に、管電流値を設定するためのスキャノ撮影が行われる。スキャノ撮影は、本スキャンのスキャン範囲を含む範囲で行われる。たとえば、本スキャンが頚部から骨盤までをスキャン範囲とする場合は、従来、本スキャンの前に頚部から骨盤までのスキャノ画像データが取得され、このスキャノ画像データにもとづいて管電流制御のための管電流の変化パターンが決定される。

しかし、管電流値を設定するためには、本スキャンのスキャン範囲内の、被検体Ｐの体軸方向に沿った複数の離散的な位置のそれぞれ（以下、スキャンポイントという）のスキャノ画像データがあれば足りる。このため、従来の方法では、スキャンポイント以外のスキャノ撮影によって、被検体Ｐが無駄な被ばくを受けてしまう。

図５（ａ）は、スキャンポイント６２の一例を示す説明図であり、（ｂ）はスキャンポイント６２のスキャンデータから管電流値を求める様子の一例を示す説明図である。

たとえば、本スキャンがヘリカルスキャンである場合、スキャンポイント６２は、ヘリカルスキャンにおけるＸ線管１１の軌跡６１のうち、被検体ＰのＡＰ方向（上下方向、図５（ａ）参照）やＲＬ方向（左右方向）を投影するポイントとするとよい。

ＡＰ方向（またはＲＬ方向）のスキャノ画像データがあれば、楕円形の水ファントムに換算した場合の面積と水等価厚での短軸の長さ（または長軸長さ）とが決定されるため、長軸長さ（または短軸長さ）が算出できる。このため、ＡＰ方向（またはＲＬ方向）のスキャノ画像データだけで、各スキャンポイント６２における楕円形である水ファントムに換算した水等価厚が求められる。このため、各スキャンポイント６２のスキャノ画像データから、各スキャンポイント６２で設定すべき管電流値を求めることができる（図５（ｂ）参照）。

このように、被検体Ｐの体軸方向に沿って複数の離散的な位置（スキャンポイント６２）のみで離散画像を取得するためのパルススキャノ撮影を行うことで、本スキャンの撮影条件のうち、本スキャンのスキャン範囲に対応する管電流値および管電圧値の少なくとも一方を設定することができるとともに、本スキャンの前に頚部から骨盤までをスキャノ撮影する場合に比べ、被検体Ｐの被ばく量を大幅に低減することができる。

そこで、本実施形態に係る処理回路４５は、本スキャン前に行なう撮影条件のうち、本スキャンのスキャン範囲に対応する管電流値および管電圧値の少なくとも一方を設定するためのスキャノ撮影において、スキャンポイント６２（被検体Ｐの体軸方向に沿って複数の離散的な位置）のみでパルススキャノ撮影する。

スキャンポイント６２の位置をより正確に求める場合は、まず、位置関係算出機能５３は、参照画像と本スキャン前に撮影した基準画像７１とにもとづいて、スキャンポイント６２の位置と本スキャンのスキャン範囲との位置関係を求める。より具体的には、位置関係算出機能５３は、参照画像と本スキャン前に撮影した基準画像７１とにもとづいて本スキャンのための位置決め（スキャン範囲の設定）を行ってから、管電流変調または管電圧変調をともなう本スキャンの撮影条件に含まれる撮像系の回転速度と、天板３３と撮像系との相対速度、および設定したスキャン範囲の情報にもとづいてスキャンポイント６２の位置と本スキャンのスキャン範囲との位置関係を求める。パルススキャノ撮影の前に本スキャンのための位置決めを行うことにより、本スキャンのための位置決めを行わない場合に比べ、位置関係算出機能５３は、本スキャンのスキャン範囲内のスキャンポイントの位置を、より容易かつ正確に求めることができる。

図６は、スキャンポイント６２に対応する位置７２のみで取得される離散画像の一例を示す説明図である。

撮影機能５２は、管電流変調をともなう本スキャンにおける管電流値を設定するために、または管電圧変調をともなう本スキャンにおける管電圧値を設定するために位置関係算出機能５３が求めたスキャンポイント６２に対応する複数の離散的な位置７２のみで被検体Ｐをパルススキャノ撮影（間欠スキャノ撮影）することにより、複数の離散画像（以下、パルススキャノ画像という）を取得する。このとき、スキャンポイント６２に対応する位置７２を除く非ばく射位置７３ではスキャノ撮影は行われない。すなわち、複数の離散画像は、被検体Ｐの体軸方向に複数の離散的な位置（スキャンポイント６２）でＸ線の照射のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことで取得される。

このため、スキャン範囲に対応する管電流値および管電圧値の少なくとも一方を設定するためのスキャノ撮影において、本スキャンのスキャン範囲全体でスキャノ撮影する場合に比べ、大幅に被検体Ｐの被ばく量を低減することができる。

たとえば、本スキャンが天板３３と撮像系とを所定の等速の相対速度で相対位置を変化させつつ撮像系を回転させながら撮影を行うヘリカルスキャンであり、撮像系の回転速度が０．５秒／回転である場合を考える。この場合、撮影機能５２は、回転速度等の情報を含む本スキャンの撮影条件をメモリ４１からまたはネットワークを介してクラウドサーバ等から取得し、天板３３と撮像系とを本スキャンと同じ速度で相対位置を変化させつつ、０．５秒ごとに間欠的にスキャノ撮影することにより、スキャンポイント６２に対応する位置７２のみのパルススキャノ画像を撮影することができる。

離散画像取得機能５４は、撮影機能５２の制御により架台装置１０により撮影された、または外部の撮像装置により撮影された、パルススキャノ画像（被検体Ｐの体軸方向に複数の離散的な位置で撮影された複数の離散画像）取得する。

なお、位置関係算出機能５３は、パルススキャノ画像を用いてスキャン範囲を調整することによりスキャン範囲の精度を向上させてもよい。この場合、本スキャン前に撮影した基準画像７１とパルススキャノ画像のみを用いて本スキャンのための位置決めを行うことができるため、ホールボディ（全身）撮影したスキャノ画像を用いて本スキャンのための位置決めを行う場合に比べて、非ばく射位置７３により大幅に被検体Ｐの被ばく量を低減することができる。

また、上記例ではＡＰ方向（またはＲＬ方向）など、１つの方向のスキャノ撮影をパルススキャノ撮影とする場合について説明したが、ＡＰ方向とＲＬ方向の両者など、２つの方向でスキャノ撮影を行ってもよい。この場合、少なくとも１つの方向のスキャノ撮影をパルススキャノ撮影とすることで、２つの方向の両方でスキャン範囲全てをスキャノ撮影する場合に比べ、被検体Ｐの被ばく量を大幅に低減することができる。

また、位置関係算出機能５３は、被検体Ｐを事前にモダリティや光学カメラなどで撮影した過去画像をディスプレイ４２に表示し、この過去画像を確認しながらユーザが入力インターフェース４３を介して指示した位置にもとづいて、パルススキャノ撮影を行なう位置７２を特定してもよい。

なお、この管電流値設定のためのパルススキャノ撮影は、たとえ前日など直近で同一の被検体Ｐについての管電流値設定が行われていたとしても、本スキャンごとに改めて実行されることが好ましい。これは、同一の被検体Ｐであったとしても、被検体Ｐの状態によって、吸収線量が変わる可能性があるためである。

また、上述のとおり、基準画像７１の撮影と管電流値設定のためのパルススキャノ撮影は、同一のスキャンプロトコルに含まれるとよい。

図７は、スキャンポイント６２ごとに設定されるＡＰ方向の管電流値６５ＡＰおよびＲＬ方向の管電流値６５ＲＬの一例を示す説明図である。

撮影条件算出機能５５は、スキャンポイント６２に対応する位置７２ごとのパルススキャノ画像にもとづいて、本スキャンのスキャン範囲に対応する撮影条件を求める。たとえば、本スキャンが管電流変調撮影である場合は、撮影条件算出機能５５は、スキャンポイント６２ごとに管電流値を算出し、このスキャンポイント６２ごとの管電流値にもとづいて本スキャンのスキャン範囲に対応する管電流値を求める（図７参照）。

次に、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の動作の一例について説明する。なお、以下の説明では、管電流変調をともなう本スキャンを行う場合の例を示す。

図８は、処理回路４５のプロセッサにより、本スキャンの前に本スキャンのための位置決めや撮影条件の設定のために行われるスキャノ撮影における被検体Ｐの被ばく線量を低減する際の手順の一例を示すフローチャートである。図８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。

この手順は、メモリ４１から、またはネットワークを介して画像サーバ等から、被検体Ｐの所定の基準位置を含む過去画像の情報を取得した時点でスタートとなる。

まず、ステップ１において、基準位置画像取得機能５１は、過去画像を本スキャンのための位置決め用の参照画像として利用することの可否を判定する。

図９は、図８のステップＳ１で基準位置画像取得機能５１により実行される過去画像の利用可否の判定処理の手順の一例を示すフローチャートである。

基準位置画像取得機能５１は、過去画像を撮影した時と現在との被検体Ｐの形状変化にもとづいて、過去画像を本スキャンのための位置決め用の参照画像として利用することの可否を判定する。このため、基準位置画像取得機能５１は、たとえば、まず被検体Ｐが属する年齢範囲を判定する（ステップＳ１０１－１０３）。

次に、基準位置画像取得機能５１は、被検体Ｐが属する年齢範囲ごとに設定された体重変化の閾値（ステップＳ２０１）、身長変化の閾値（ステップＳ２０２）、過去画像の撮影時点から現在までの経過期間の閾値（ステップＳ２０３）など、被検体Ｐの形状が大きく変化したと予想される閾値を超えていない場合には、過去画像を本スキャンのための位置決めに用いてもよいと判定し（ステップＳ３１）、図８のステップＳ２に進む。一方、被検体Ｐの形状が大きく変化したと予想される閾値を超えた場合には、過去画像を本スキャンのための位置決めに用いるべきではないと判定し（ステップＳ３２）、図８のステップＳ３に進む。

図９のステップＳ３１で過去画像を本スキャンのための位置決めに用いてもよいと判定されると、図８に戻って、ステップＳ２において、基準位置画像取得機能５１は、メモリ４１またはネットワークを介して画像サーバ等から、被検体Ｐの所定の基準位置を含む過去画像を取得する。

一方、図９のステップＳ３２で過去画像を本スキャンのための位置決めに用いるべきではないと判定されると、図８に戻って、ステップＳ３において、基準位置画像取得機能５１は、本スキャンのための位置決め用の画像が必要か否かを判定する。本スキャンのための位置決めの画像が必要な場合はステップＳ４に進む。

一方、本スキャンのための位置決め用の画像が不要な場合はステップＳ７に進む。たとえば、健康診断など、スキャノ画像を用いた厳密な位置決めを行わずに管電流変調スキャンが行われる場合には、本スキャンのための位置決め用の画像は不要である。

なお、本実施形態では本スキャンのための位置決め用画像の要否を判定するステップＳ３がステップＳ１の後に実行される場合の例を示したが、ステップＳ１の前に実行されてもよい。この場合、本スキャンのための位置決め用画像が必要と判断された場合にはステップＳ１の処理を実行し、不要と判断された場合にはステップＳ７に進めばよい。この場合、位置関係算出機能５３による本スキャンのための位置決めは、過去画像の利用可否によらず省略されることになる。

ステップＳ３で本スキャンのための位置決め用の画像が必要と判定すると、基準位置画像取得機能５１は、ステップＳ４において、現在の被検体Ｐの所定の基準位置を含む本スキャンのための位置決め用の参照画像を取得し、ステップＳ７に進む。この新たに取得される本スキャンのための位置決め用の参照画像は、ステップＳ４で光学カメラにより取得された画像でもよいし、Ｘ線ＣＴ装置１によってステップＳ４で改めて撮影されたスキャノ画像でもよい。なお、スキャノ画像を改めて撮影する場合は、本スキャンスキャン範囲が設定可能な範囲が撮影されていればよい。なお、この場合のスキャノ画像はたとえばステップＳ９で実行されるパルススキャノ撮影と同一のプロトコルの実行中に撮影してもよい。

次に、ステップＳ５において、撮影機能５２は、本スキャン前に、被検体Ｐの所定の基準位置を含む基準画像７１を撮影する（図３、図４（ａ）参照）。なお、本撮影はステップＳ９で実行されるパルススキャノ撮影と同一のプロトコルの実行中に撮影してもよい。

次に、ステップＳ６において、位置関係算出機能５３は、参照画像の基準画像１７１と本スキャン前に撮影した基準画像７１とを画像位置合わせする（図４（ｂ）参照）。

次に、ステップＳ７において、位置関係算出機能５３は、本スキャンの為の位置決めを行ってスキャン範囲を設定するとともに、管電流変調をともなう本スキャンの撮影条件をメモリ４１からまたはネットワークを介してクラウドサーバ等から取得する。

次に、ステップＳ８において、位置関係算出機能５３は、参照画像と本スキャン前に撮影した基準画像７１と本スキャンの撮影条件とにもとづいて、スキャンポイント６２の位置と本スキャンのスキャン範囲との位置関係を求める（図５（ａ）参照）。これらの位置関係は参照画像や基準画像７１がない場合は、本スキャンの撮影条件にもとづいて求めてもよい。

次に、ステップＳ９において、撮影機能５２は、位置関係算出機能５３が特定したスキャンポイント６２に対応する位置７２のみで被検体Ｐをパルススキャノ撮影する。離散画像取得機能５４は、パルススキャノ撮影で得られた複数の離散画像（パルススキャノ画像）を取得する（図６参照）。

次に、ステップＳ１０において、撮影条件算出機能５５は、スキャンポイント６２に対応する位置７２ごとのパルススキャノ画像にもとづいて、本スキャンのスキャン範囲に対応する管電流値を求める（図７参照）。

次に、ステップＳ１１において、撮影機能５２は、撮影条件算出機能５５によって算出された本スキャンのスキャン範囲の管電流値にもとづいて、管電流変調をともなう本スキャンを行ない、一連の手順は終了となる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、本スキャンの前に本スキャンのための位置決めや撮影条件の設定のために行われるスキャノ撮影における被検体Ｐの被ばく線量を低減することができる。

なお、本実施形態における処理回路４５は、特許請求の範囲における処理回路の一例である。

また、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。

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。

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。

１…Ｘ線ＣＴ装置
３３…天板
４５…処理回路
５１…基準位置画像取得機能
５２…撮影機能
５３…位置関係算出機能
５４…離散画像取得機能
５５…撮影条件算出機能
６２…スキャンポイント
６５ＡＰ…管電流値
６５ＲＬ…管電流値
７１…基準スキャノ画像

Claims (12)

1. 被検体における基準位置を含む参照画像と、前記基準位置を含む基準画像と、を取得する基準位置画像取得部と、
   前記被検体の体軸方向に複数の離散的な位置のそれぞれで前記基準画像と同一のスキャンプロトコル実行中に撮影される離散画像を取得する離散画像取得部と、
   前記参照画像と前記基準画像とに基づいて、前記複数の離散的な位置と、本スキャンのスキャン範囲との位置関係を算出する位置関係算出部と、
   複数の前記離散画像に基づいて、前記本スキャンのスキャン範囲に対応する撮影条件を算出する撮影条件算出部と、を備えるＸ線ＣＴ装置。
2. 前記離散画像取得部が取得する前記離散画像は、前記被検体の体軸方向に複数の離散的な位置でＸ線の照射のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことで取得される、
   請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記撮影条件算出部は、前記本スキャンのスキャン範囲に対応する管電流値乃至は管電圧値の少なくとも一方を算出する、
   請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記撮影条件算出部は、
   前記複数の離散的な位置のそれぞれに対応する複数の前記離散画像に基づいて、前記複数の離散的な位置のそれぞれにおける管電流値を求め、この求めた複数の離散的な位置のそれぞれにおける前記本スキャンの撮影条件としての管電流値にもとづいて前記本スキャンのスキャン範囲に対応する管電流値を求める、
   請求項３記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記撮影条件算出部によって算出された前記本スキャンのスキャン範囲に対応する管電流値にもとづいて管電流変調を伴う前記本スキャンを行なう撮影部、
   をさらに備えた請求項４記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記位置関係算出部は、
   前記本スキャンにおける撮像系の回転速度と前記被検体を載置する天板と撮像系との相対速度と、に基づいて、前記本スキャンのスキャン範囲内の前記複数の離散的な位置のそれぞれの位置を算出する、
   請求項１ないし５のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記基準位置画像取得部は、
   前記参照画像として、モダリティまたは光学カメラで前記被検体を過去に撮影して取得した前記基準位置を含む過去の画像を取得する、
   請求項１ないし６のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記基準位置画像取得部は、
   前記参照画像として、前記被検体を過去にスキャノ撮影して取得した前記基準位置を含むスキャノ画像を取得する、
   請求項１ないし６のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 前記基準位置画像取得部は、
   前記過去の画像を撮影した時と現在との前記被検体の形状変化にもとづいて前記過去の画像を前記参照画像として利用することの可否を判定する、
   請求項７または８に記載のＸ線ＣＴ装置。
10. 前記基準位置画像取得部は、
    前記過去の画像を前記参照画像として利用可能と判定すると、前記参照画像として前記過去の画像を取得する一方、利用不可と判定すると、前記参照画像として前記被検体の現在の画像を取得する、
    請求項９記載のＸ線ＣＴ装置。
11. 前記参照画像に付帯する天板位置情報と前記基準画像とにもとづいて、前記被検体を載置する天板と撮像系との相対位置を調整することにより、前記参照画像と前記基準画像とを画像位置合わせする位置合わせ部、
    をさらに備えた請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
12. 被検体における基準位置を含む参照画像と、前記基準位置を含む基準画像と、を取得するステップと、
    前記被検体の体軸方向に複数の離散的な位置のそれぞれで前記基準画像と同一のスキャンプロトコル実行中に撮影される離散画像を取得するステップと、
    前記参照画像と前記基準画像とに基づいて、前記複数の離散的な位置と、本スキャンのスキャン範囲との位置関係を算出するステップと、
    複数の前記離散画像に基づいて、前記本スキャンのスキャン範囲に対応する撮影条件を算出するステップと、
    を有する撮影条件算出方法。

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