JP7488037B2 - 医用画像診断装置、医用画像診断方法、およびプログラム - Google Patents

医用画像診断装置、医用画像診断方法、およびプログラム Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、医用画像診断装置、医用画像診断方法、およびプログラムに関する。
従来、X線CT装置等の医用画像診断装置において、被検体の身長に応じた乗降がしやすい高さを演算して、その演算結果に基づいて寝台の高さを変更する方法が開示されている。
また、従来の医用画像診断装置では、マニュアル操作でFOV(Field Of View)を設定することが多く、撮影前の操作に時間を要する場合があった。
特開2009-291281号公報
本発明が解決しようとする課題は、撮影前の操作を効率的に行えるようにすることである。
実施形態の医用画像診断装置は、取得部と、処理部とを備える。取得部は、被検体の身体特徴データと撮影対象部位に関する情報とを取得する。処理部は、身体特徴データと撮影対象部位に関する情報とに基づいて、寝台位置情報を出力する学習済みモデルに対して、前記取得部により取得された前記身体特徴データと前記撮影対象部位に関する情報とを入力することで、前記取得された身体特徴データと前記撮影対象部位に関する情報に係る被検体に関する寝台位置情報を出力する。
第1の実施形態に係るX線CT装置の構成図。 メモリに格納されるデータの一例を示す図。 スキャン制御機能の構成図。 被検体情報に記憶される身体特徴データと撮影対象部位に関する情報の一例を示す図。 学習済みモデルによる出力処理を説明するための図。 学習機能の処理について説明するための図。 身体特徴データの選択肢のルックアップテーブルについて説明するための図。 X線CT装置の利用環境について説明する図。 X線CT装置の利用環境について説明する図。 X線CT装置による撮影処理の流れの一例を示すフローチャート。 学習機能による学習処理の流れの一例を示すフローチャート。 参考例の画像診断装置において生じる問題について説明するための図。 第2の実施形態に係る核医学診断装置の構成図。 メモリに格納されるデータの一例を示す図。 学習済みモデルによる出力処理を説明するための図。 学習機能の学習済みモデル生成処理を説明するための図。 核医学診断装置による撮影処理の流れの一例を示すフローチャート。 第3の実施形態に係るX線CT装置の構成図。 メモリに格納されるデータの一例を示す図。 自動位置合わせ機能の構成図。 推奨位置の設定条件の一例を示す図。 処理機能の処理を説明するための図。 X線CT装置による撮影処理の流れの一例を示すフローチャート。 自動位置合わせ機能による、推奨位置導出処理の流れの一例を示すフローチャート。
以下、実施形態の医用画像診断装置、医用画像診断方法、およびプログラムを、図面を参照して説明する。医用画像診断装置は、例えば、X線CT(Computed Tomography:コンピュータ断層診断)装置や、PET(Positron Emission Tomography:陽電子放出断層撮影)装置、SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography:単一フォトン放射断層撮影)検査装置等の医用画像に対する処理を行って被検体を診断する装置である。第1の実施形態および第3の実施形態では医用画像診断装置はX線CT装置であるものとし、第2の実施形態ではSPECT検査装置等の核医学診断装置であるものとして説明するが、これに限定されるものではない。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るX線CT装置1の構成図である。X線CT装置1は、医用画像診断装置の一例である。X線CT装置1は、例えば、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。図1では、説明の都合上、架台装置10をZ軸方向から見た図とX軸方向から見た図の双方を掲載しているが、実際には、架台装置10は一つである。実施形態では、非チルト状態での回転フレーム17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、床面に対して水平である軸をX軸方向、Z軸方向に直交し、床面に対して垂直である方向をY軸方向とそれぞれ定義する。
架台装置10は、例えば、X線管11と、ウェッジ12と、コリメータ13と、X線高電圧装置14と、X線検出器15と、データ収集システム(以下、DAS:Data Acquisition System)16と、回転フレーム17と、制御装置18とを有する。
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ことでX線を発生させる。X線管11は、真空管を含む。例えば、X線管11は、回転する陽極に熱電子を照射することでX線を発生させる回転陽極型のX線管である。
ウェッジ12は、X線管11から被検体Pに照射されるX線量を調節するためのフィルタである。ウェッジ12は、X線管11から被検体Pに照射されるX線量の分布が予め定められた分布になるように、自身を透過するX線を減衰させる。ウェッジ12は、ウェッジフィルタ(wedge filter)、ボウタイフィルタ(bow-tie filter)とも呼ばれる。ウェッジ12は、例えば、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ものである。
コリメータ13は、ウェッジ12を透過したX線の照射範囲を絞り込むための機構である。コリメータ13は、例えば、複数の鉛板の組み合わせによってスリットを形成することで、X線の照射範囲を絞り込む。コリメータ13は、X線絞りと呼ばれる場合もある。
X線高電圧装置14は、例えば、高電圧発生装置と、X線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器(トランス)および整流器などを含む電気回路を有し、X線管11に印加する高電圧を発生させる。X線制御装置は、X線管11に発生させるべきX線量に応じて高電圧発生装置の出力電圧を制御する。高電圧発生装置は、上述した変圧器によって昇圧を行うものであってもよいし、インバータによって昇圧を行うものであってもよい。X線高電圧装置14は、回転フレーム17に設けられてもよいし、架台装置10の固定フレーム(不図示)の側に設けられてもよい。
X線検出器15は、X線管11が発生させ、被検体Pを通過して入射したX線の強度を検出する。X線検出器15は、検出したX線の強度に応じた電気信号(光信号などでもよい)をDAS18に出力する。X線検出器15は、例えば、複数のX線検出素子列を有する。複数のX線検出素子列のそれぞれは、X線管11の焦点を中心とした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ものである。複数のX線検出素子列は、スライス方向(列方向、row方向)に配列される。
X線検出器15は、例えば、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する。それぞれのシンチレータは、シンチレータ結晶を有する。シンチレータ結晶は、入射するX線の強度に応じた光量の光を発する。グリッドは、シンチレータアレイのX線が入射する面に配置され、散乱X線を吸収する機能を有するX線遮蔽板を有する。なお、グリッドは、コリメータ(一次元コリメータまたは二次元コリメータ)と呼ばれる場合もある。光センサアレイは、例えば、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。光センサアレイは、シンチレータにより発せられる光の光量に応じた電気信号を出力する。X線検出器15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かまわない。
DAS16は、例えば、増幅器と、積分器と、A/D変換器とを有する。増幅器は、X線検出器15の各X線検出素子により出力される電気信号に対して増幅処理を行う。積分器は、増幅処理が行われた電気信号をビュー期間(後述)に亘って積分する。A/D変換器は、積分結果を示す電気信号をデジタル信号に変換する。DAS16は、デジタル信号に基づく検出データをコンソール装置40に出力する。検出データは、生成元のX線検出素子のチャンネル番号、列番号、及び収集されたビューを示すビュー番号により識別されたX線強度のデジタル値である。ビュー番号は、回転フレーム17の回転に応じて変化する番号であり、例えば、回転フレーム17の回転に応じてインクリメントされる番号である。従って、ビュー番号は、X線管11の回転角度を示す情報である。ビュー期間とは、あるビュー番号に対応する回転角度から、次のビュー番号に対応する回転角度に到達するまでの間に収まる期間である。DAS16は、ビューの切り替わりを、制御装置18から入力されるタイミング信号によって検知してもよいし、内部のタイマーによって検知してもよいし、図示しないセンサから取得される信号によって検知してもよい。フルスキャンを行う場合においてX線管11によりX線が連続曝射されている場合、DAS16は、全周囲分(360度分)の検出データ群を収集する。ハーフスキャンを行う場合においてX線管11によりX線が連続曝射されている場合、DAS16は、半周囲分(180度分)の検出データを収集する。
回転フレーム17は、X線管11、ウェッジ12、およびコリメータ13と、X線検出器15とを対向支持する円環状の部材である。回転フレーム17は、固定フレームによって、内部に導入された被検体Pを中心として回転自在に支持される。回転フレーム17は、更にDAS16を支持する。DAS16が出力する検出データは、回転フレーム17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(例えば固定フレーム)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、受信機によってコンソール装置40に転送される。なお、回転フレーム17から非回転部分への検出データの送信方法として、前述の光通信を用いた方法に限らず、非接触型の任意の送信方法を採用してよい。回転フレーム17は、X線管11などを支持して回転させることができるものであれば、円環状の部材に限らず、アームのような部材であってもよい。
X線CT装置1は、例えば、X線管11とX線検出器15の双方が回転フレーム17によって支持されて被検体Pの周囲を回転するRotate/Rotate-TypeのX線CT装置(第3世代CT)であるが、これに限らず、円環状に配列された複数のX線検出素子が固定フレームに固定され、X線管11が被検体Pの周囲を回転するStationary/Rotate-TypeのX線CT装置(第4世代CT)であってもよい。
制御装置18は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサを有する処理回路と、モータやアクチュエータなどを含む駆動機構とを有する。制御装置18は、コンソール装置40または架台装置10に取り付けられた入力インターフェース43からの入力信号を受け付けて、架台装置10および寝台装置30の動作を制御する。
制御装置18は、例えば、回転フレーム17を回転させたり、架台装置10をチルトさせたり、寝台装置30の天板33を移動させたりする。架台装置10をチルトさせる場合、制御装置18は、入力インターフェース43に入力された傾斜角度(チルト角度)に基づいて、Z軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム17を回転させる。制御装置18は、図示しないセンサの出力等によって回転フレーム17の回転角度を把握している。また、制御装置18は、回転フレーム17の回転角度を随時、処理回路50に提供する。制御装置18は、架台装置10に設けられてもよいし、コンソール装置40に設けられてもよい。
寝台装置30は、スキャン対象の被検体Pを載置して移動させ、架台装置10の回転フレーム17の内部に導入する装置である。寝台装置30は、例えば、基台31と、寝台駆動装置32と、天板33と、支持フレーム34とを有する。基台31は、支持フレーム34を鉛直方向(Y軸方向)に移動可能に支持する筐体を含む。寝台駆動装置32は、モータやアクチュエータを含む。寝台駆動装置32は、被検体Pが載置された天板33を、支持フレーム34に沿って、天板33の長手方向(Z軸方向)に移動させる。天板33は、被検体Pが載置される板状の部材である。
寝台駆動装置32は、天板33だけでなく、支持フレーム34を天板33の長手方向に移動させてもよい。また、上記とは逆に、架台装置10がZ軸方向に移動可能であり、架台装置10の移動によって回転フレーム17が被検体Pの周囲に来るように制御されてもよい。また、架台装置10と天板33の双方が移動可能な構成であってもよい。
コンソール装置40は、例えば、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、メモリ41と、ネットワーク接続回路44と、処理回路50とを有する。実施形態では、コンソール装置40は架台装置10とは別体として説明するが、架台装置10にコンソール装置40の各構成要素の一部または全部が含まれてもよい。
メモリ41は、例えば、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、光ディスク等により実現される。メモリ41は、例えば、検出データや投影データ、再構成画像、CT画像等を記憶する。これらのデータは、メモリ41ではなく(或いはメモリ41に加えて)、X線CT装置1が通信可能な外部メモリに記憶されてもよい。外部メモリは、例えば、外部メモリを管理するクラウドサーバが読み書きの要求を受け付けることで、クラウドサーバによって制御されるものである。
ディスプレイ42は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ42は、処理回路によって生成された医用画像(CT画像)や、操作者による各種操作を受け付けるGUI(Graphical User Interface)画像等を表示する。ディスプレイ42は、例えば、液晶ディスプレイやCRT(Cathode Ray Tube)、有機EL(Electroluminescence)ディスプレイ等である。ディスプレイ42は、架台装置10に設けられてもよい。ディスプレイ42は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置40の本体部と無線通信可能な表示装置(例えばタブレット端末)であってもよい。
入力インターフェース43は、操作者による各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作の内容を示す電気信号を処理回路50に出力する。例えば、入力インターフェース43は、検出データまたは投影データ(後述)を収集する際の収集条件、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などの入力操作を受け付ける。例えば、入力インターフェース43は、マウスやキーボード、タッチパネル、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、フットペダル、カメラ、赤外線センサ、マイク等により実現される。入力インターフェース43は、架台装置10に設けられてもよい。また、入力インターフェース43は、コンソール装置40の本体部と無線通信可能な表示装置(例えばタブレット端末)により実現されてもよい。
ネットワーク接続回路44は、例えば、プリント回路基板を有するネットワークカード、或いは無線通信モジュールなどを含む。ネットワーク接続回路44は、接続する対象のネットワークの形態に応じた情報通信用プロトコルを実装する。ネットワークは、例えば、LAN(Local Area Network)やWAN(Wide Area Network)、インターネット、セルラー網、専用回線等を含む。
処理回路50は、X線CT装置1の全体の動作を制御する。処理回路50は、例えば、
システム制御機能51、前処理機能52、再構成処理機能53、画像処理機能54、スキャン制御機能55、表示制御機能56、学習機能57などを実行する。処理回路50は、例えば、ハードウェアプロセッサがメモリ41に記憶されたプログラムを実行することにより、これらの機能を実現するものである。
ハードウェアプロセッサとは、例えば、CPU、GPU(Graphics Processing Unit)、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(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device; SPLD)または複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device; CPLD)や、フィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array; FPGA))などの回路(circuitry)を意味する。メモリ41にプログラムを記憶させる代わりに、ハードウェアプロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、ハードウェアプロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。ハードウェアプロセッサは、単一の回路として構成されるものに限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのハードウェアプロセッサとして構成され、各機能を実現するようにしてもよい。また、複数の構成要素を1つのハードウェアプロセッサに統合して各機能を実現するようにしてもよい。
コンソール装置40または処理回路50が有する各構成要素は、分散化されて複数のハードウェアにより実現されてもよい。処理回路50は、コンソール装置40が有する構成ではなく、コンソール装置40と通信可能な処理装置によって実現されてもよい。処理装置は、例えば、一つのX線CT装置と接続されたワークステーション、あるいは複数のX線CT装置に接続され、以下に説明する処理回路50と同等の処理を一括して実行する装置(例えばクラウドサーバ)である。
システム制御機能51は、入力インターフェース43が受け付けた入力操作に基づいて、処理回路50の各種機能を制御する。
前処理機能52は、DAS16により出力された検出データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を行って、投影データを生成し、生成した投影データをメモリ41に記憶させる。
再構成処理機能53は、前処理機能52によって生成された投影データに対して、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法等による再構成処理を行って、CT画像を生成し、生成したCT画像をメモリ41に記憶させる。
画像処理機能54は、入力インターフェース43が受け付けた入力操作に基づいて、CT画像を公知の方法により、三次元画像や任意断面の断面像データに変換する。三次元画像への変換は、前処理機能52によって行われてもよい。
スキャン制御機能55は、X線高電圧装置14、DAS16、制御装置18、および寝台駆動装置32に指示することで、架台装置10における検出データの収集処理を制御する。スキャン制御機能55は、スキャノ画像を収集する撮影、および診断に用いる画像を撮影する際の各部の動作をそれぞれ制御する。
表示制御機能56は、ディスプレイ42の表示態様を制御する。
学習機能57は、寝台装置30の位置情報を学習する。学習機能57については後述する。学習機能57は、「学習部」の一例である。
上記構成により、X線CT装置1は、ヘリカルスキャン、コンベンショナルスキャン、ステップアンドシュートなどの態様で被検体Pのスキャンを行う。ヘリカルスキャンとは、天板33を移動させながら回転フレーム17を回転させて被検体Pをらせん状にスキャンする態様である。コンベンショナルスキャンとは、天板33を静止させた状態で回転フレーム17を回転させて被検体Pを円軌道でスキャンする態様である。ステップアンドシュートとは、天板33の位置を一定間隔で移動させてコンベンショナルスキャンを複数のスキャンエリアで行う態様である。
図2は、メモリ41に格納されるデータの一例を示す図である。図2に示すように、メモリ41には、例えば、処理回路50により生成される被検体情報41-1、検出データ41-2、投影データ41-3、再構成画像41-4、推奨位置41-5、学習済みモデル41-6などの情報が格納される。
図3は、スキャン制御機能55の構成図である。スキャン制御機能55は、例えば、被検体情報取得機能55-1と、自動位置合わせ機能55-2と、手動位置合わせ機能55-3と、スキャン実行機能55-4とを備える。
被検体情報取得機能55-1は、被検体Pに対応付けられた身体特徴データと撮影対象部位に関する情報を被検体情報41-1より取得し、自動位置合わせ機能55-2に出力する。被検体情報取得機能55-1は、「取得部」の一例である。なお、被検体情報取得機能55-1は、入力インターフェース43を介して操作者により入力された身体特徴データと撮影対象部位に関する情報の入力を受け付け、その入力内容を取得するものであってもよい。
図4は、被検体情報41-1に記憶される身体特徴データと撮影対象部位に関する情報の一例を示す図である。被検体情報41-1には、例えば、被検体の身体特徴データ(例えば、被検体を識別するIDや、性別、年齢に関する情報、身長、体重、胸囲、腹囲等の実測値)と、撮影対象部位に関する情報(例えば、頭部、胸部等)が含まれる。身体特徴データには、被検体Pの正確な値(実測値)が入力されてもよいし、操作者によって推定値が設定されてもよい。
なお、被検体情報41-1には、被検体Pの検査目的や注意情報が含まれてもよい。被検体情報41-1には、例えば、「人間ドック」、「定期健診」等の検査目的や、治療中または罹患の疑いのある疾患名称や、「腹部膨隆あり」、「腹部膨隆なし」等の注意情報が含まれる。学習済みモデル41-6は、後述する図12に示すように被検体Pの腹部が膨隆した状態であることを考慮したものでない場合、身長や体重等の条件を満たす場合であっても、出力された推奨位置が被検体Pに好適な撮影位置とは乖離する可能性がある。そのため、自動位置合わせ機能55-2による学習済みモデル41-6の選択時には、被検体Pの検査目的や症状が参照されることが望ましいといえる。
図3に戻り、自動位置合わせ機能55-2は、被検体情報取得機能55-1により出力された身体特徴データと撮影対象部位に関する情報に基づいて、天板33の推奨位置を設定することで位置合わせを補助する。位置合わせについては後述する。自動位置合わせ機能55-2は、後述する学習機能57の生成する学習済みモデル41-6を被検体Pの身長、体重等の身体特徴データ等に応じて選択し、選択した学習済みモデル41-6に被検体Pの身体特徴データと撮影対象部位に関する情報を入力することで、天板33の推奨位置を設定する。自動位置合わせ機能55-2は、例えば、被検体Pの身体特徴データおよび撮影対象部位に近いデータで学習された学習済みモデル41-6を選択する。無ければ後述のように手動位置合わせ機能55-3がX線CT装置1の操作者の入力を受け付け、位置合わせを行う。
学習済みモデル41-6は、例えば、後述する被検体Pの年代、性別、身長、体重、撮影対象部位等によりラベルが設けられた複数のグループごとに用意されている。自動位置合わせ機能55-2は、被検体Pの年代、性別、身長、体重、撮影対象部位等が該当するグループに対応する学習済みモデル41-6を選択する。
天板33の推奨位置には、例えば、被検体Pの撮影開始直前の天板33の基準位置に対する高さや、天板33と架台装置10との位置関係(または被検体Pと架台装置10との位置関係)が含まれる。天板33の推奨位置には、被検体Pの乗降時、撮影開始前(例えば、固定具装着などの撮影準備時)等のタイミング毎の天板33の基準位置に対する高さや、天板33と架台装置10との位置関係が含まれてもよい。基準位置は、寝台装置30を設置する床面であってもよいし、天板33の取りうる最低位置であってもよい。自動位置合わせ機能55-2は、天板33の推奨位置を推奨位置41-5としてメモリ41に記憶させる。自動位置合わせ機能55-2は、「処理部」の一例である。
自動位置合わせ機能55-2は、天板33の推奨位置への移動開始前に、操作者や天板33に載る被検体Pに注意を促すために何らかのトリガー操作(例えば、操作者によるロック解除動作や、天板33を動かすことを知らせる音声案内)が設けることが望ましい。
なお、自動位置合わせ機能55-2は、被検体Pに応じた好適な学習済みモデルが学習済みモデル41-6に存在しない場合、天板33の推奨位置の設定を割愛し、処理を手動位置合わせ機能55-3に進めてもよい。
図5は、学習済みモデル41-6による出力処理を説明するための図である。自動位置合わせ機能55-2は、被検体Pの身体特徴データと撮影対象部位に関する情報とをパラメータとして学習済みモデル41-6に入力することで、天板33の推奨位置41-5に記憶される推奨位置を出力する。この推奨位置に基づいて後続の処理を行うことにより、被検体Pの撮影(スキャン)までに要する位置合わせ時間を短縮することができる。自動位置合わせ機能55-2は、このように粗く設定された推奨位置41-5をメモリ41に記憶させる。
手動位置合わせ機能55-3は、自動位置合わせ機能55-2により設定された推奨位置を採用するか否かについてのX線CT装置1の操作者の入力を受け付ける。ここで受け付ける入力は、位置合わせのやり直しを目的とする入力である場合と、微調整を目的とする入力である場合がある。手動位置合わせ機能55-3は、操作者による位置合わせのやり直しや微調整の入力操作を受け付けて、天板33の動作を制御する。手動位置合わせ機能55-3は、位置合わせのやり直しや微調整の結果を、推奨位置41-5に反映させる。
以下、自動位置合わせ機能55-2および手動位置合わせ機能55-3による位置合わせについて説明する。位置合わせとは、被検体Pが天板33上で撮影姿勢になった後、天板33を撮影開始位置に移動させることである。
手動で位置合わせを行う場合、X線CT装置1の操作者は、ボタンやフットペダル等の入力インターフェース43を操作して天板33を移動させて、被検体Pを撮影開始位置(X線管11とDAS16との間に撮影する部位が含まれる状態)に移動させる。X線CT装置1は、例えば、位置合わせ用照射ランプ(レーザー光)を照射することで、操作者による位置合わせを補助する。X線CT装置1の操作者は、例えば、架台装置10のZ軸方向の位置合わせ用照射ランプが被検体Pの体の左右の真ん中のラインと合っている状態であることを確認し、次いでX軸方向の位置合わせ用照射ランプが位置合わせに用いる部位(例えば、被検体Pの眼、耳、胸鎖関節など)と合っている状態であることを確認しながらFOV中心を合わせる。後述する自動位置合わせ機能55-2は、この位置合わせに要する手間を軽減し、撮影前の操作を効率的に行えるようにする。
図3に戻り、スキャン実行機能55-4は、手動位置合わせ機能55-3により設定された天板33の位置で撮影を行い、CT画像を取得する。スキャン実行機能55-4は、取得した撮影画像を、検出データ41-2、投影データ41-3、再構成画像41-4などの形式で記憶させる。
以下、学習機能57の行う処理について説明する。学習機能57は、複数の被検体の身体特徴データと撮影対象部位に関する情報とのセットをメモリ41または外部装置から取得する。学習機能57は、取得した被検体の身体特徴データと撮影対象部位に関する情報とを学習データとし、同じ被検体に対して設定された天板33の位置情報を教師データとして機械学習を行うことで、学習済みモデル41-6を生成する。学習機能57は、「モデル生成部」の一例である。また、学習機能57は、外部装置により実現されてもよい。
図6は、学習機能57の処理について説明するための図である。学習機能57は、予め接続情報等が定義されると共に接続係数等のパラメータが暫定的に設定された機械学習モデルに対して、複数セットの学習データを入力し、その結果が、学習データに対応する教師データに近づくように、機械学習モデルにおけるパラメータを調整する。学習機能57は、例えば、被検体情報41-1に含まれる、ある被検体の身体特徴データと撮影対象部位に関する情報とを学習データとし、推奨位置41-5に含まれる、その被検体の撮影時の天板33の位置情報を教師データとする学習済みモデルを生成するための機械学習モデルを生成する。
学習機能57は、例えば、バックプロパゲーション(逆誤差伝搬法)によって機械学習モデルのパラメータを調整する。機械学習モデルは、例えば、CNN(Convolution Neural Network)を利用したDNN(Deep Neural Network)である。なお、機械学習モデルは、より新しい学習データがアウトプットとして反映されやすくなるように、学習データ毎に重み付け設定などを行ってもよい。
学習機能57は、予め定められたセット数の学習データと、対応する教師データについてバックプロパゲーションを行うと、処理を終了する。その時点の機械学習モデルが学習済みモデル41-6として記憶される。なお、学習機能57は、ある被検体の身体特徴データと撮影対象部位に関する情報と、その撮影時の天板33の位置情報とを用いて学習済みモデル41-6を生成してもよい。
なお、学習機能57には、学習データと、1サイクル前の学習データとの差分を一定以下に制限するようレートリミッタが設けられてもよい。
図7は、身体特徴データの選択肢のルックアップテーブルについて説明するための図である。身体特徴データは、推定値を入力する代替として図7に示すようなあらかじめ設定された選択肢が設けられ、操作者に選択されてもよい。ルックアップテーブルには、例えば、年代であれば「10代」、「20代」等の選択肢が設けられ、身長であれば「高め」、「標準」、「低め」等の選択肢が設けられる。また、ルックアップテーブルには、体重として平均的な体重(図7では55-70[kg])か、それ以上(図7では70[kg]以上)か、それ以下(図7では55[kg]以下)かを示す選択肢が設けられてもよいし、「標準」、「やや肥満」、「肥満」等の体重を示唆する選択肢が設けられてもよい。X線CT装置1が、操作者にルックアップテーブルの選択肢のいずれかを選択させることで、操作者は正確な値の測定や入力の手間を省くことができる。
なお、学習済みモデル41-6には、図7に示されたようなルックアップテーブルの選択肢が、身体特徴データの年代、性別、身長、体重等のラベルとして付与されてもよい。
なお、学習機能57の用いる学習済みモデル41-6、或いは学習機能57の用いる学習データおよび教師データは、他のX線CT装置1により生成されたものであってもよい。
図8および図9は、X線CT装置1の利用環境について説明する図である。他のX線CT装置1により生成された学習済みモデル、或いは学習機能57の用いる学習データおよび教師データは、例えば、図8に示すようにX線CT装置1の利用施設H1に対して、X線CT装置1のメーカのサービス担当者MP等により提供される。また、他のX線CT装置1により生成された学習済みモデル、或いは学習機能57の用いる学習データおよび教師データは、例えば、図9に示すように複数のX線CT装置1の利用施設H1~HN(Nは任意の自然数)により外部ネットワークNWを介してクラウドサーバCS等で共有されてもよい。クラウドサーバCSは、専ら学習機能57と同様の学習を行うものであってよい。また、図9において各利用施設H1~HNに提供される学習済みモデルは、X線CT装置1のメーカによって提供されてもよい。
学習済みモデル41-6として機能するデータ構造ないしプログラムは、X線CT装置1の販売時点で、X線CT装置1のメモリ41に学習済みモデル41-6として格納されていてもよいし、販売後にX線CT装置1のメモリ41に学習済みモデル41-6としてインストールされてもよい。学習機能57は、例えば、自装置の撮影結果を反映した学習済みモデル41-6が生成されていない場合に、メーカ提供の学習済みモデルや他の利用施設提供の学習済みモデルがあるかを検索し、操作者にその検索の結果である学習済みモデルを使用するか否かを判断させてもよい。
図10は、X線CT装置1による撮影処理の流れの一例を示すフローチャートである。
まず、被検体情報取得機能55-1は、被検体情報41-1に記録される被検体Pの身体特徴データと撮影対象部位に関する情報を取得する(ステップS100)。次に、自動位置合わせ機能55-2は、被検体Pに応じた好適な学習済みモデル41-6が存在するか否かを判定する(ステップS102)。好適な学習済みモデル41-6が存在すると判定した場合、自動位置合わせ機能55-2は、学習済みモデルに入力パラメータである身体特徴データと撮影対象部位に関する情報を適用し(ステップS104)、その結果出力された推奨位置に天板33を移動させるか否かについて、操作者の判断結果の入力を受け付ける(ステップS106)。なお、ステップS102において選択された学習済みモデル41-6が複数存在する場合、ステップS104において複数の選択肢が存在することがディスプレイ42に表示され、操作者による選択を受け付けてもよいし、ステップS104において最も好適な学習済みモデル41-6が自動的に選択されてもよい。
自動位置合わせ機能55-2は、ステップS106において、天板33を推奨位置に移動させることを示す操作者の入力を受け付けたと判定した場合、天板33を推奨位置に移動させる(ステップS108)。ステップS106において推奨位置に移動させることを示す操作者の入力を受け付けなかったと判定した場合、すなわちマニュアル操作で位置合わせを行うことを示す入力を受け付けたと判定した場合、または、ステップS102において自動位置合わせ機能55-2により好適な学習済みモデル41-6が存在すると判定されなかった場合、手動位置合わせ機能55-3は、操作者による位置合わせの入力を受け付け、天板33を移動させる(ステップS110)。次に、学習機能57は、ステップS110による位置合わせの結果を、学習データとして保存する(ステップS112)。
手動位置合わせ機能55-3は、ステップS110または自動位置合わせ機能55-2によるステップS108の処理の後、天板33の最終的な位置を微調整する入力操作を受け付ける(ステップS114)。次に、スキャン実行機能55-4は、撮影を行う(ステップS116)。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。なお、上述のステップS112は、ステップS108の処理の後にも行われてもよい。
図11は、学習機能57による学習処理の流れの一例を示すフローチャートである。図11のフローチャートは、X線CT装置1が1名の被検体の撮影を終了する度に行われてもよいし、上述の操作者によるマニュアル操作で位置合わせが行われた結果、図10のステップS112で保存された学習データが所定セット数以上である場合に行われてもよい。
まず、学習機能57は、1セットの学習データを取得する(ステップS200)。次に、学習機能57は、ステップS200で取得した1セットの学習データを機械学習モデルに入力し(ステップS202)、1セットの学習データに対応する教師データから誤差を逆伝搬させる(ステップS204)。
次に、学習機能57は、所定セット数の学習データについてステップS202およびS204の処理を行ったか否かを判定する(ステップS206)。所定セット数の学習データについてステップS202およびS204の処理を行っていない場合、学習機能57は、ステップS200に処理を戻す。所定セット数の学習データについてステップS202およびS204の処理を行った場合、学習機能57は、その時点のパラメータを用いて学習済みモデル41-6を確定し(ステップS208)、本フローチャートの処理を終了する。
ここで、参考例の画像診断装置について説明する。図12は、参考例の画像診断装置において生じる問題について説明するための図である。参考例の画像診断装置とは、実施形態のX線CT装置1のような被検体の身体特徴データと撮影対象部位に関する情報に基づいて位置合わせを行う機能を備えていないものである。
例えば、被検体Pの断面画像の撮影を行う際に、被検体Pの身長や体重等の情報や、被検体Pの性別や年代における平均的な位置に撮影中心(撮影時の軸)SLが自動で設定された場合、被検体Pの体形によってはFOV中心がずれ、その設定が不適切になる場合がある。図12に示すように、被検体Pの腹部が腹水等により膨隆している場合、CT画像のうち位置O1およびO2に示す位置にはオーバーフローアーチファクトが検出される可能性が高い。この点、実施形態のX線CT装置1は、上記に説明するように被検体の身体特徴データとアーチファクト要因を含む撮影対象部位に関する情報に基づいて位置合わせを行うため、このような問題が生じるのを抑制することができる。
以上、説明した第1の実施形態のX線CT装置1によれば、被検体の身体特徴データと撮影対象部位に関する情報とを含む被検体情報41-1を取得する被検体情報取得機能55-1とを学習済みモデル41-6に対して入力することで、天板33の推奨位置を出力する自動位置合わせ機能55-2と、を備えることにより、撮影前の被検体Pの位置合わせ等の操作を効率的に行えるようにすることができる。
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態の核医学診断装置2について説明する。なお、以下の説明において、第1の実施形態と同一の構成及び機能については第1の実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、第1の実施形態と同じ名称であるが構成または機能が異なるものについては、符号に「A」を付すものとする。
図13は、第2の実施形態に係る核医学診断装置2の構成図である。核医学診断装置2は、例えば、スキャナ装置60と、コンソール装置40Aとを備える。第2の実施形態では、コンソール装置40Aが医用画像診断装置の一例である。
[スキャナ装置]
スキャナ装置60は、例えば、固定架台62と、回転架台64と、回転駆動装置66と、120度ずつずらして回転架台64に取り付けられた3つのガンマ線検出器80およびコリメータ82と、コリメータ駆動回路84と、データ収集回路86と、寝台装置30とを備える。
固定架台62は、スキャナ装置60が設置される室内の床に固定される。回転架台64は、固定架台62に対して回転軸AX回りに回転可能に支持される。被検体Pは、体軸が回転架台64の回転軸AXと略平行になるように天板33に載置される。
回転駆動装置66は、回転架台64を回転軸AX周りに回転させる。回転駆動装置66は、例えば、モータなどの駆動手段、駆動手段を制御するための電子部品、および駆動手段の回転軸の回転力を回転架台64に伝達するローラなどの伝達手段を有する。回転駆動装置66は、処理回路50Aにより制御される。例えば、処理回路50Aは、回転架台64を介してガンマ線検出器80を回転軸AX周りに連続的に、あるいはステップ的に回転させることで、複数方向からの被検体Pの投影データを収集することを可能にする。
ガンマ線検出器80は、被検体Pに投与されたテクネシウムなどのRI(放射性同位元素)により放射されるガンマ線を検出する。ガンマ線検出器80の検出タイミングは、処理回路50Aによって制御される。ガンマ線検出器80は、例えば、シンチレータ型検出器、または半導体型検出器である。これについては後述する。
コリメータ82は、ガンマ線検出器80に入射するガンマ線の入射角度を規制する。コリメータ82は、鉛やタングステンなどの放射線を透過しづらい物質により形成される。コリメータ82には、光子が飛来する方向を規制するための複数の孔が設けられる。この孔の断面は、例えば六角形などの多角形形状を有する。
ガンマ線検出器80がシンチレータ型検出器である場合、ガンマ線検出器80は、例えば、コリメータ82によりコリメートされたガンマ線が入射すると瞬間的な閃光を発するシンチレータと、ライトガイドと、シンチレータから射出された光を検出する2次元に配列された複数の光電子増倍管と、シンチレータ用電子回路とを有する。シンチレータは、例えばタリウム活性化ヨウ化ナトリウムNaI(Tl)により構成される。シンチレータ用電子回路は、ガンマ線が入射する事象(イベント)が発生するごとに、複数の光電子増倍管の出力に基づいて複数の光電子増倍管により構成される検出面内におけるガンマ線の入射位置情報(位置情報)、入射強度情報および入射時刻情報を生成しコンソール装置40Aの処理回路50Aに出力する。この位置情報は、検出面内の2次元座標の情報であってもよいし、あらかじめ検出面を複数の分割領域(1次セル)に仮想的に分割しておき(例えば1024×1024個に分割しておき)、どの1次セルに入射があったかを示す情報であってもよい。
ガンマ線検出器80が半導体型検出器である場合、ガンマ線検出器80は、コリメータ82によりコリメートされたガンマ線を検出するための2次元に配列された複数の半導体素子と、半導体用電子回路などを有する。半導体素子は、例えばCdTeやCdZnTe(CZT)により形成される。半導体用電子回路は、ガンマ線が入射する事象(イベント)が発生するごとに、半導体素子の出力に基づいて入射位置情報、入射強度情報および入射時刻情報を生成して処理回路50Aに出力する。この位置情報は、複数の半導体素子(例えば1024×1024個)のうちどの半導体素子に入射したかを示す情報である。
コリメータ駆動回路84は、例えば、ガンマ線検出器80およびコリメータ82を、回転架台64の回転軸AXに近づけ、或いは遠ざける方向に駆動する。
データ収集回路86は、例えばプリント回路基板を含む。データ収集回路86は、処理回路50Aからの指示に従い、少なくともガンマ線検出器80を制御することにより、被検体Pの撮影を実行する。データ収集回路86は、ガンマ線検出器80により検出されたガンマ線の検出位置情報、強度情報、ガンマ線検出器80と被検体Pとの相対位置を示す情報、およびガンマ線の検出時刻を、ガンマ線の入射イベントに対応付けて収集する。
データ収集回路86は、ガンマ線検出器80の撮影結果として得られる2次元画像を再構成し、放射性医薬品の分布や移動過程を検出する断面画像(3次元画像でもよい)を生成する。
天板33は、被検体Pを載置すると共に、被検体Pの動きを規制する。寝台駆動装置32は、処理回路50Aにより制御され、天板33を、回転架台64の回転軸AXに沿って、或いは上下方向(図中、Y方向)に移動させる。
[コンソール装置]
コンソール装置40Aは、核医学診断装置2専用に設計された装置であってもよいし、汎用のパーソナルコンピュータやワークステーションに必要なプログラムがインストールされたものであってもよい。前者の場合、コンソール装置40Aの構成の一部は固定架台62に分散して配置されてもよい。
図14は、メモリ41Aに格納されるデータの一例を示す図である。メモリ41Aは、例えば、被検体情報41A-1、検出データ41A-2、投影データ41A-3、再構成画像41A-4、推奨相対位置41A-5、学習済みモデル41A-6、処理回路50Aにより生成される核医学診断画像41A-7や所見情報41A-8などの情報が格納される。また、メモリ41Aには、処理回路50Aのハードウェアプロセッサが実行するプログラムが格納されてもよい。
処理回路50Aは、例えば、前処理機能52Aと、再構成処理機能53Aと、スキャン制御機能55Aと、学習機能57Aとを備える。処理回路50Aは、例えば、ハードウェアプロセッサが処理回路50Aに記憶されたプログラムを実行することにより、これらの機能を実現するものである。
前処理機能52Aは、例えば、入力インターフェース43により受け付けられ、或いはメモリ41Aに記憶された前処理条件情報に基づいて、後述するスキャン制御機能55Aにより取得された投影データ41A-3に対する前処理を実行する。前処理には、例えば、均一性補正処理、回転中心補正処理、前処理フィルタ処理、ファンビーム投影データをパラレルビーム投影データに変換する処理などが含まれる。
再構成処理機能53Aは、前処理機能52Aによって前処理が行われた投影データに対して再構成処理を行い、ボリュームデータを生成する。ボリュームデータは、核医学診断画像41A-7の一つとしてメモリ41Aに格納される。再構成処理機能53Aは、例えば、Chang法逐次近似法(Iterative Chang)に基づいて再構成処理を行う。これに代えて、再構成処理機能53Aは、ML-EM(Maximum Likelihood-Expectation Maximization)法、OS-EM(Ordered Subset Expectation Maximization)法などに基づいて再構成処理を行ってもよい。
スキャン制御機能55Aは、入力インターフェース43により受け付けられたスキャン計画の実行指示に基づいて、回転駆動装置66、コリメータ駆動回路84、データ収集回路86、寝台装置30のうち一部または全部を制御してスキャンを実行し、データ収集回路86から投影データ41A-3を生成する。
学習機能57Aは、天板33の推奨位置に加えて、撮影開始直前・撮影中のガンマ線検出器80のそれぞれと寝台装置30との相対位置に関する情報や、ガンマ線検出器80と被検体Pとの相対位置を示す情報を推奨相対位置41A-5として記憶させる。推奨相対位置41A-5は、例えば、撮影開始直前のガンマ線検出器80のそれぞれと寝台装置30との相対位置に関する情報や、ガンマ線検出器80と被検体Pとの相対位置(被検体Pに対して、ガンマ線検出器80をどの方向から近づけるか、どの程度の距離まで近づけるか、等)を示す情報、或いはこれらを実現するためのガンマ線検出器80などの絶対的な駆動量を含む。以下の説明において、推奨相対位置41A-5に含まれる情報を、単に「推奨相対位置」と称する場合がある。推奨相対位置41A-5に含まれる情報は、「相対位置情報」の一例である。
自動位置合わせ機能55A-2は、被検体Pに応じた学習済みモデル41A-6を選択し、選択した学習済みモデル41A-6に被検体情報取得機能55A-1により出力された被検体Pの被検体情報41A-1の身体特徴データと撮影対象部位に関する情報を入力して得られた出力結果に基づいて、推奨相対位置を設定する。
学習済みモデル41A-6は、被検体Pの身体特徴データと撮影対象部位に関する情報に基づいて推奨相対位置を出力する。学習済みモデル41A-6は、寝台装置30の推奨相対位置として、例えば、天板33の高さに加え、スキャンの撮影開始直前の被検体Pの特徴点のあるべき相対座標を出力する。なお、寝台装置30の上の規定の位置にヘッドレストや固定具等が設置され、検査毎の寝台装置30の上での被検体Pの位置がほとんど変わらない(誤差が無視できる)場合には、天板33の任意の箇所を推奨相対位置の位置合わせに用いてもよい。
図15は、学習済みモデル41A-6による出力処理を説明するための図である。学習済みモデル41A-6は、被検体Pの身体特徴データと撮影対象部位に関する情報とをパラメータとして受け付けることで、推奨相対位置41A-5の推奨相対位置を出力する。
手動位置合わせ機能55A-3は、自動位置合わせ機能55A-2により設定された推奨相対位置を採用するか否かについての医用画像診断装置1Aの操作者の入力を受け付ける。手動位置合わせ機能55A-3は、推奨相対位置に移動させることを示す操作者の入力を受け付けた場合、自動位置合わせ機能55A-2により設定された推奨相対位置に、回転架台64、天板33(不図示)、およびガンマ線検出器80とコリメータ82のうち少なくとも一部を推奨相対位置に移動させた後、位置合わせのやり直しや微調整の操作を受け付ける。また、手動位置合わせ機能55A-3は、推奨相対位置に移動させないことを示す操作者の入力を受け付けた場合、その入力操作に応じて回転架台64、天板33、およびガンマ線検出器80とコリメータ82のうち少なくとも一部の動作を制御する。手動位置合わせ機能55A-3は、位置合わせのやり直しや微調整の結果を、推奨相対位置41A-5に反映させる。
図16は、学習機能57Aの学習済みモデル生成処理を説明するための図である。学習機能57は、例えば、被検体情報41-1に含まれる、ある被検体Pの身体特徴データと撮影対象部位に関する情報とを学習データとし、推奨相対位置41A-5に含まれる、その撮影時のガンマ線検出器80の位置情報や、天板33等の寝台装置30の位置情報を教師データとする学習済みモデルを生成する機械学習モデルを生成する。
図17は、核医学診断装置2による撮影処理の流れの一例を示すフローチャートである。
まず、被検体情報取得機能55A-1は、被検体情報41A-1に記録される被検体Pの身体特徴データと撮影対象部位に関する情報を取得する(ステップS300)。次に、自動位置合わせ機能55A-2は、被検体Pに応じた好適な学習済みモデル41A-6が存在するか否かを判定する(ステップS302)。「好適な学習済みモデル41A-6」については第1実施形態と同様に、被検体Pの身体特徴データに応じて選択されるものであってよい。自動位置合わせ機能55A-2は、被検体Pに応じた好適な学習済みモデル41A-6が存在すると判定した場合、学習済みモデルに入力パラメータである身体特徴データと撮影対象部位に関する情報を適用し(ステップS304)、その結果出力された推奨相対位置に固定架台62、回転架台64および寝台装置30を移動させるか否かについて、操作者の判断結果の入力を受け付ける(ステップS306)。なお、ステップS302において選択された学習済みモデル41A-6が複数存在する場合、ステップS304において複数の選択肢が存在することがディスプレイ42に表示され、操作者による選択を受け付けてもよいし、ステップS304において最も好適な学習済みモデル41A-6が選択されてもよい。
自動位置合わせ機能55A-2は、ステップS306において、回転架台64等を推奨相対位置に移動させることを示す操作者の入力を受け付けたと判定した場合、回転架台64等を推奨相対位置に移動させる(ステップS308)。手動位置合わせ機能55A-3は、ステップS306において推奨相対位置に回転架台64等を移動させることを示す操作者の入力を受け付けなかったと判定した場合、すなわちマニュアル操作で位置合わせを行うことを示す入力を受け付けたと判定した場合、または、ステップS302において自動位置合わせ機能55A-2により好適な学習済みモデル41A-6が存在すると判定されなかった場合に、操作者による位置合わせの入力を受け付け、回転架台64等を移動させる(ステップS310)。次に、学習機能57Aは、ステップS310による位置合わせの結果を、学習データとして保存する(ステップS312)。
手動位置合わせ機能55A-3は、ステップS310または自動位置合わせ機能55A-2によるステップS308の処理の後、回転架台64等の最終的な位置を微調整する入力操作を受け付ける(ステップS312)。次に、スキャン実行機能55A-4は、撮影を行う(ステップS314)。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。なお、上述のステップS312は、ステップS308の処理の後にも行われてもよい。
以上説明した第2の実施形態の核医学診断装置2のコンソール装置40Aによれば、被検体Pの条件を満たす学習済みモデル41A-6に対して、被検体情報41A-1の身体特徴データと撮影対象部位に関する情報を入力することで、回転架台64、天板33、およびガンマ線検出器80とコリメータ82のうち少なくとも一部の位置情報を含む推奨相対位置を出力する自動位置合わせ機能55A-2を備えることにより、撮影時の寝台装置30およびガンマ線検出器80と、被検体Pとの位置合わせを効率的に行えるようにすることができる。
(第3の実施形態)
図18は、第3の実施形態に係るX線CT装置1Bの構成図である。なお、以下の説明において、第1の実施形態と同一の構成及び機能については第1の実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、第1の実施形態と同じ名称であるが構成または機能が異なるものについては、符号に「B」を付すものとする。X線CT装置1Bは、第1の実施形態のX線CT装置1と比較して、学習機能57を有さない点が異なる。
図19は、メモリ41Bに格納されるデータの一例を示す図である。メモリ41Bには、例えば、第1の実施形態のメモリ41の学習済みモデル41-6に代わり、参考被検体情報41-7の情報が格納される。参考被検体情報41-7には、被検体Pとは異なる被検体を含む被検体情報41-1と、被検体Pとは異なる被検体の撮影時の天板33の位置情報とが含まれ、X線CT装置1Bでの撮影が行われる度に蓄積される。
図20は、自動位置合わせ機能55B-2の構成図である。自動位置合わせ機能55B-2は、例えば、決定機能55B-21と、処理機能55B-22とを備える。
決定機能55B-21は、参考被検体情報41-7を検索して被検体Pの撮影における天板33の推奨位置の導出方法を決定する。決定機能55B-21は、「決定部」の一例である。処理機能55B-22は、決定機能55B-21により決定された天板33の推奨位置の導出方法で、被検体Pの撮影における天板33の推奨位置を設定することで位置合わせを補助する。処理機能55B-22は、「処理部」の一例である。
〔推奨位置の導出方法〕
X線CT装置1Bの操作者は、被検体Pの撮影の前に天板33の推奨位置の導出方法についての設定を行う。
天板33の推奨位置の導出方法には、例えば、被検体Pと撮影条件が最も類似する参考被検体情報41-7をそのまま採用条件とすること、被検体Pと体格が最も類似する参考被検体情報41-7をそのまま採用条件とすること、被検体Pと撮影条件が類似する複数件の参考被検体情報41-7の単純平均や加重平均を採用条件とすること、被検体Pと体型が類似する複数件の参考被検体情報41-7の単純平均や加重平均を採用条件とすること、被検体Pと撮影条件および体型が類似する複数件の参考被検体情報41-7の単純平均や加重平均を採用条件とすることなどが含まれる。
図21は、推奨位置41-5の設定条件を説明するための図である。例えば、X線CT装置1Bの操作者は、図21に示すディスプレイ42に表示される画像IMを参照し、入力インターフェース43を操作して推奨位置の導出方法を設定する。画像IMには、天板33の推奨位置の導出方法の条件テーブルDCTと、条件テーブルDCTのうちどの導出方法を用いるかの設定を受け付ける入力フォーマットF1と、入力フォーマットF1で指定した導出方法で天板33の推奨位置の導出ができなかった場合の処理設定を受け付ける入力フォーマットF2などが含まれる。入力フォーマットF2は、入力フォーマットF1の導出方法以外の、代替方法の設定を受け付ける入力フォーマットF2-1や、自動位置合わせ機能55B-2による処理を中止してX線CT装置1Bの操作者に手動設定を促す設定を受け付ける入力フォーマットF2-2が含まれる。
条件テーブルDCTには、演算方法や演算対象とする参考被検体情報41-7の件数が異なる天板33の推奨位置の導出方法が複数件含まれる。条件テーブルDCTに含まれる導出方法は、X線CT装置1Bの操作者によりカスタマイズ入力が可能であってもよい。また、被検体Pと撮影条件等が類似する複数件の参考被検体情報41-7の加重平均を援用する導出方法を設定する場合、条件テーブルDCTには、被検体情報41-1のうちどの検出値にどの程度の重み付けを行うのかの設定がX線CT装置1Bの操作者が自ら設定可能であってもよい。なお、決定機能55B-21は、参考被検体情報41-7を検索して、検索結果に応じて条件テーブルDCTの中から任意の導出方法を選択して決定してもよい。撮影条件には、被検体Pの撮影対象部位に関する情報(例えば、胸部、頭部など)や、被検体PをHF(Head First)で架台装置10に挿入するか、FF(Foot First)で架台装置10に挿入するかの挿入方向や、血管造影を行うか否か、被検体Pの体勢などの条件が含まれる。
図22は、処理機能55B-22の処理を説明するための図である。参考被検体情報41-7には図示のように複数件の被検体の身体特徴データと、撮影時の天板33の位置情報(例えば、座標など)が含まれる。
決定機能55B-21により決定された導出方法が、被検体Pと身体特徴データが最も類似した被検体の身体特徴データに基づく天板位置を推奨位置として選択して採用する導出方法である場合、処理機能55B-22は、被検体Pと撮影条件が同一であり、且つ、被検体Pと身体特徴データの合致度合が所定度合以上である他の被検体の参考被検体情報41-7の天板位置を被検体Pの推奨位置として出力する。処理機能55B-22は、例えば、図中の参考被検体情報41-7のうち、被検体Pと身体特徴データ(性別、身長、年齢、体重、体脂肪率)が最も似ている被検体Fの天板33の位置情報を推奨位置とする。
決定機能55B-21により決定された導出方法は、被検体Pと撮影条件が同一である参考被検体情報41-7の身体特徴データに基づく天板位置を推奨位置として導出する導出方法である場合、処理機能55B-22は、被検体A~被検体Eの天板位置の平均を導出して、被検体Pの推奨位置とする。
決定機能55B-21により決定された導出方法が、被検体Pと身体特徴データと撮影条件が最も類似した被検体の身体特徴データに基づく寝台位置を採用する導出方法である場合、処理機能55B-22は、被検体Pと撮影条件が同一であり、且つ、被検体Pと身体特徴データおよび撮影条件の合致度合が所定度合以上である他の被検体の参考被検体情報41-7の寝台位置を被検体Pの寝台位置情報として出力する。処理機能55B-22は、例えば、図中の参考被検体情報41-7のうち、被検体Pと身体特徴データ(例えば、性別、身長、年齢、体重、体脂肪率)と撮影条件(例えば、造影、HF/FF)が最も似ている被検体Aの天板33の位置情報を推奨位置とする。
決定機能55B-21により決定された導出方法が、1以上の被検体以外の他の被検体の身体特徴データに基づく寝台位置を選択して採用する導出方法である場合、処理機能55B-22は、被検体Pと撮影条件が同一であり、且つ、被検体Pと身体特徴データの合致度合が所定度合以上である他の被検体のうち、導出条件に最も近い他の被検体の寝台位置情報を被検体の寝台位置情報として出力する。
導出条件が、例えば、被検体Pの身体特徴データと参考被検体情報41-7に含まれる他の被検体の身体特徴データとの誤差が所定値未満であることと定義される場合、決定機能55B-21は、誤差が所定値未満である参考被検体情報41-7を抽出した後、抽出結果から寝台位置を導出する。
例えば、X線CT装置1Bの操作者により所定の閾値として、身長の誤差が5〔%〕未満であることと設定されている場合、被検体Bの身長と被検体Pの身長は所定の閾値以上の誤差があることから、決定機能55B-21は被検体Bの参考被検体情報41-7を採用しないと決定する。その場合、処理機能55B-22は、例えば、被検体Pと撮影条件が同一である被検体Aおよび被検体C~Eの寝台位置情報の単純平均(または加重平均)を被検体Pの寝台位置情報として出力する。
また、X線CT装置1Bの操作者により所定の閾値として、年齢の誤差が5〔歳〕未満であることと設定されている場合、被検体Cの年齢と被検体Pの年齢は所定の閾値以上の誤差があることから、決定機能55B-21は被検体Cの参考被検体情報41-7を採用しないと決定する。その場合、処理機能55B-22は、例えば、被検体Pと撮影条件が同一である被検体A~B、および被検体D~Eの寝台位置情報の単純平均(または加重平均)を被検体Pの寝台位置情報として出力する。
また、X線CT装置1Bの操作者により所定の閾値として、体重の誤差が3〔kg〕未満であることと設定されている場合、被検体Dの体重と被検体Pの体重は所定の閾値以上の誤差があることから、決定機能55B-21は被検体Dの参考被検体情報41-7を採用しないと決定する。その場合、処理機能55B-22は、例えば、被検体Pと撮影条件が同一である被検体A~C、および被検体Eの寝台位置情報の単純平均(または加重平均)を被検体Pの寝台位置情報として出力する。
また、X線CT装置1Bの操作者により所定の閾値として、体脂肪率の誤差が3〔%〕未満であることと設定されている場合、被検体Eの体脂肪率と被検体Pの体脂肪率は所定の閾値以上の誤差があることから、決定機能55B-21は被検体Eの参考被検体情報41-7を採用しないと決定する。その場合、処理機能55B-22は、例えば、被検体Pと撮影条件が同一である被検体A~Dの寝台位置情報の単純平均(または加重平均)を被検体Pの寝台位置情報として出力する。
また、X線CT装置1Bの操作者により複数の身体特徴データに対して所定の閾値が設定されてもよい。例えば、X線CT装置1Bの操作者により所定の閾値として、身長の誤差が5〔%〕未満であり、且つ年齢の誤差が5〔歳〕未満であることと設定されている場合、被検体Bおよび被検体Cの参考被検体情報41-7を採用しないと決定する。その場合、処理機能55B-22は、例えば、被検体Pと撮影条件が同一である被検体DおよびEの寝台位置情報の単純平均(または加重平均)を被検体Pの寝台位置情報として出力する。
被検体Pの身体特徴データと参考被検体情報41-7に含まれる他の被検体の身体特徴データとの誤差が所定値未満であることは、具体的な数値により定義されるものであってもよいし、図7のルックアップテーブルが援用されるものであってもよい(ルックアップテーブルにおいて同じ選択肢が設定される範囲や、隣接する選択肢が設定される範囲など)し、統計学的な信頼区間などで定義されてもよい。
X線CT装置1Bの操作者により所定の閾値として、撮影条件が同一であることと設定されている場合、造影ありの被検体Fと、挿入方向がFFの被検体Gは撮影条件が異なることから、決定機能55B-21は被検体Fおよび被検体Gの参考被検体情報41-7を採用しないと決定する。
また、被検体情報41-1に、被検体Pの検査目的や注意情報が含まれている場合、決定機能55B-21は、被検体Pの検査目的や注意情報に基づいて参考被検体情報41-7を抽出してもよい。例えば、被検体情報41-1に「腹部膨隆あり」の注意情報が含まれる場合、決定機能55B-21は、「腹部膨隆あり」の注意情報が含まれる参考被検体情報41-7を優先的に抽出する。
図23は、X線CT装置1Bによる撮影処理の流れの一例を示すフローチャートである。
まず、被検体情報取得機能55-1は、被検体情報41-1に記録される被検体Pの身体特徴データと撮影対象部位に関する情報を取得する(ステップS400)。次に、自動位置合わせ機能55B-2は、推奨位置を導出する(ステップS402)。ステップS402の処理については後述する。次に、自動位置合わせ機能55B-2は、推奨位置を採用するか否かについて、操作者の判断結果の入力を受け付ける(ステップS404)。
自動位置合わせ機能55B-2は、天板33を推奨位置に移動させることを示す操作者の入力を受け付けたと判定した場合、天板33を推奨位置に移動させる(ステップS406)。推奨位置に移動させることを示す操作者の入力を受け付けなかったと判定した場合、手動位置合わせ機能55-3は、操作者による位置合わせの入力を受け付け、天板33を移動させる(ステップS408)。
手動位置合わせ機能55-3は、ステップS406またはステップS408の処理の後、天板33の最終的な位置を微調整する入力操作を受け付ける(ステップS410)。次に、スキャン実行機能55-4は、撮影を行う(ステップS412)。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。
図24は、自動位置合わせ機能55B-2による、推奨位置導出処理の流れの一例を示すフローチャートである。図24に示すフローチャートは、図23のステップS402に該当する。
決定機能55B-21は、あらかじめ設定された導出条件を満たす参考被検体情報41-7を検索する(ステップS500)。ステップS500の導出条件は、例えば、図21の入力フォーマットF1で指定された導出方法である。決定機能55B-21は、導出条件を満たす参考被検体情報41-7の検索結果が得られたか否かを判定する(ステップS502)。導出条件を満たす参考被検体情報41-7の検索結果が得られたと判定された場合、処理機能55B-22は、導出条件を満たす参考被検体情報41-7の検索結果に基づいて、天板33の推奨位置を導出する(ステップS504)。導出条件を満たす参考被検体情報41-7の検索結果が得られたと判定されなかった場合、処理機能55B-22は、代替条件を満たす参考被検体情報41-7の検索結果に基づいて、天板33の推奨位置を導出する(ステップS506)。ステップS506の代替条件は、例えば、図21の入力フォーマットF2で指定された導出方法である。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。
なお、図24に示すフローチャートは、代替条件として、他の導出条件が選択されている場合の処理の流れを説明するものである。代替条件として入力フォーマットF2-2が選択されている場合、ステップS506では天板33の推奨位置の導出を中止する処理が行われる。
以上、説明した第3の実施形態のX線CT装置1Bによれば、被検体Pの被検体情報41-1を取得する被検体情報取得機能55-1と、被検体Pの身体特徴データと撮影対象部位に関する情報である被検体情報41-1とに基づいて、天板33の推奨位置情報の導出方法を決定する決定機能55B-21と、決定機能55B-21により決定された導出方法で被検体Pに関する天板33の推奨位置を出力する処理機能55B-22と、を備えることにより、撮影前の被検体Pの位置合わせ等の操作を効率的に行えるようにすることができる。
上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
プログラムを格納するストレージと、
プロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記プログラムを実行することにより、
被検体の身体特徴データと、撮影対象部位に関する情報とを取得し、
前記身体特徴データと、前記撮影対象部位に関する情報とに基づいて、寝台位置情報を出力する学習済みモデルに対して、前記身体特徴データと前記撮影対象部位に関する情報とを入力することで、前記寝台位置情報を出力する、
ように構成されている、医用画像診断装置。
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、被検体の身体特徴データと、撮影対象部位に関する情報とを含む被検体情報(41-1)を取得する取得部(55-1、55A-1)と、被検体Pの条件を満たす学習済みモデル(41-6、41A-6)に対して、被検体の身体特徴データと、撮影対象部位に関する情報を入力することで、寝台装置(30)の推奨位置を出力する処理部(55-2、55A-2)とを備えることにより、撮影前の寝台装置の位置合わせ等の操作を効率的に行えるようにすることができる。
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、種々の軽減、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。
1、1B…X線CT装置
2…核医学診断装置
10、10A…架台装置
11…X線管
12…ウェッジ
13…コリメータ
14…X線高電圧装置
15…X線検出器
16…データ収集システム
17…回転フレーム
18…制御装置
22…検出器
30…寝台装置
31…基台
32…寝台駆動装置
33…天板
34…支持フレーム
40、40A、40B…コンソール装置
50、50A、50B…処理回路
55-1、55A-1…被検体情報取得機能
55-2、55A-2、55B-2…自動位置合わせ機能
55B-21…決定機能
55B-22…処理機能
57…学習機能
60…スキャナ装置
62…固定架台
64…回転架台
66…回転駆動装置
80…ガンマ線検出器
82…コリメータ
84…コリメータ駆動回路
86…データ収集回路

Claims (14)

  1. 被検体の身体特徴データと撮影対象部位に関する情報とを取得する取得部と、
    前記被検体が載置される天板を高さ方向に移動可能に支持する構造を有する寝台装置と、
    身体特徴データと撮影対象部位に関する情報とに基づいて、スキャン時の基準位置に対する前記天板の高さを含む寝台位置情報を出力する学習済みモデルに対して、前記取得部により取得された前記身体特徴データと前記撮影対象部位に関する情報とを入力することで、前記取得された身体特徴データと前記撮影対象部位に関する情報に係る前記被検体に関する寝台位置情報を出力する処理部と、
    を備える医用画像診断装置。
  2. 被検体の身体特徴データと撮影対象部位に関する情報とを取得する取得部と、
    身体特徴データと撮影対象部位に関する情報とに基づいて、寝台位置情報を出力する学習済みモデルに対して、前記取得部により取得された前記身体特徴データと前記撮影対象部位に関する情報とを入力することで、前記取得された身体特徴データと前記撮影対象部位に関する情報に係る被検体に関する寝台位置情報を出力する処理部と、
    を備え、
    前記処理部は、前記被検体の注意情報に基づいて、複数の学習済みモデルの中から一以上の学習済みモデルを選択し、選択した一以上の学習済みモデルに対して、前記身体特徴データと前記撮影対象部位に関する情報とを入力することで、前記寝台位置情報を出力する、
    医用画像診断装置。
  3. 前記注意情報には、自装置の撮影した画像に写り込むアーチファクト要因となる情報を含む、
    請求項に記載の医用画像診断装置。
  4. 前記アーチファクト要因となる情報とは、撮影対象部位に関する膨隆の情報である、
    請求項に記載の医用画像診断装置。
  5. 前記身体特徴データと、前記撮影対象部位に関する情報とを学習データとし、同じ被検体に対して設定された前記寝台位置情報を教師データとして機械学習を行うことで、前記学習済みモデルを生成する学習部を更に備える、
    請求項1からのうちいずれか1項に記載の医用画像診断装置。
  6. コンピュータが、
    被検体の身体特徴データと撮影対象部位に関する情報とを取得し、
    身体特徴データと撮影対象部位に関する情報とに基づいて、前記被検体が載置される天板を高さ方向に移動可能に支持する構造を有する寝台装置における前記天板の、スキャン時の基準位置に対する高さを含む寝台位置情報を出力する学習済みモデルに対して、取得された前記身体特徴データと前記撮影対象部位に関する情報とを入力することで、前記取得された身体特徴データと前記撮影対象部位に関する情報に係る前記被検体に関する寝台位置情報を出力する、
    医用画像診断方法。
  7. コンピュータに、
    被検体の身体特徴データと撮影対象部位に関する情報とを取得させ、
    身体特徴データと撮影対象部位に関する情報とに基づいて、前記被検体が載置される天板を高さ方向に移動可能に支持する構造を有する寝台装置における前記天板の、スキャン時の基準位置に対する高さを含む寝台位置情報を出力する学習済みモデルに対して、取得させた前記身体特徴データと前記撮影対象部位に関する情報とを入力させることで、前記取得された身体特徴データと前記撮影対象部位に関する情報に係る被検体に関する寝台位置情報を出力させる、
    プログラム。
  8. 被検体の身体特徴データと、撮影対象部位に関する情報とを取得する取得部と、
    前記被検体が載置される天板を高さ方向に移動可能に支持する構造を有する寝台装置と、
    前記身体特徴データと、撮影対象部位に関する情報とに基づいて、スキャン時の基準位置に対する医用画像診断装置と前記被検体との高さ方向の相対位置情報を出力する学習済みモデルに対して、前記取得部により取得された前記身体特徴データと前記撮影対象部位に関する情報とを入力することで、前記取得された身体特徴データと前記撮影対象部位に関する情報に係る被検体に関する相対位置情報を出力する処理部と、
    を備える医用画像診断装置。
  9. 前記相対位置情報には、少なくとも前記被検体と前記医用画像診断装置の検出器との位置情報を含む、
    請求項に記載の医用画像診断装置。
  10. 被検体の身体特徴データと撮影対象部位に関する情報とを取得する取得部と、
    身体特徴データと前記撮影対象部位に関する情報とに基づいて、寝台位置の推奨位置情報の導出方法を決定する決定部と、
    前記決定部により決定された前記導出方法で前記取得された身体特徴データと前記撮影対象部位に関する情報に係る被検体に関する寝台位置情報を出力する処理部と、
    を備える医用画像診断装置。
  11. 前記導出方法は、前記被検体以外の他の被検体の身体特徴データに基づく寝台位置情報を採用する導出方法であって、
    前記処理部は、前記被検体と撮影条件が同一であり、且つ、前記被検体と身体特徴データの合致度合が所定度合以上である前記他の被検体の寝台位置情報を前記被検体の寝台位置情報として出力する、
    請求項10に記載の医用画像診断装置。
  12. 前記導出方法は、前記被検体と撮影条件が同一である、1以上の前記被検体以外の他の被検体の身体特徴データに基づく寝台位置情報を導出する導出方法であって、
    前記処理部は、前記他の被検体に対応付いた寝台位置情報の平均を導出して、前記被検体の寝台位置情報とする、
    請求項10に記載の医用画像診断装置。
  13. 前記導出方法は、1以上の前記被検体以外の他の被検体の身体特徴データに基づく寝台位置情報を選択する導出方法であって、
    前記処理部は、前記被検体と撮影条件が同一であり、且つ、前記被検体と身体特徴データの合致度合が所定度合以上である前記他の被検体のうち、採用条件に最も近い前記他の被検体の寝台位置情報を前記被検体の寝台位置情報として出力する、
    請求項10に記載の医用画像診断装置。
  14. 前記採用条件は、前記他の被検体の身体特徴データと前記被検体の身体特徴データとの誤差が所定値未満であることである、
    請求項13に記載の医用画像診断装置。
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