JPH026530B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はＸ線CT装置にかかわり、特に心電計
等を接続して心拍のある区間の画像を得るように
したＸ線CT装置に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

Ｘ線CT装置は例えば予定の平面に沿い且つ、
扁平で被写体を内包する広がり角度の扇状のフア
ンビームＸ線を曝射するＸ線源と、このＸ線源に
被写体を介し予定の間隔を存して対峙して設けら
れ複数の放射線検出素子をフアンビームＸ線の広
がり方向に並設して構成した前記扇状の広がり方
向についての角度に対応する一次元位置分解能を
有するＸ線検出器とを前記被写体の配設位置を中
心に互いに同方向に且つ一体的に被写体に対し相
対的に回転走査させ、この回転走査によつて得ら
れた被写体の多方向からの多数のＸ線投影データ
に基づき、前記被写体のＸ線透過度分布による断
層像を形成処理するコンピユータによる画像再構
成処理手段により、被写体のフアンビームＸ線透
過断面の像を再構成するようにしたものである。

フアンビームＸ線として幅広の広がりを有する
ものを用い、フアンビームＸ線の広がり幅内に被
写体を内包させ、Ｘ線源と放射線検出器とを被写
体に対して相対的に回転走査のみをさせてＸ線投
影データを得るようにしたものは第３世代CTと
呼ばれるがその他、CT装置には第１世代、第２
世代、第４世代などの種々の方式がある。

ところで、第３世代のCT装置において、従来、
心臓のような速い運動を行う臓器の断層像を得る
場合、CT装置の一枚分の画像の再構成に必要な
Ｘ線投影データを収集するに要する時間として数
秒〜十数秒程度を要することから、被写体の心電
波形とＸ線投影データとを別々に収集し、これを
後で比べて一心拍のある区間のＸ線投影データを
抽出して画像再構成に用いるようにしたり、心電
波形とあるタイミングパルスを同期させることに
より、CT装置の回転走査のスピードを制御する
ようにしていた。

しかしながら、前者の場合は一心拍中の任意の
区間のＸ線投影データを画像再構成に足りるだけ
収集するには一回転（通常の一画面分）の回転走
査では不足であり、多数回転分の回転走査を要す
る。即ち、心拍は周期的ではあるが、CT装置の
一回転の回転走査に要する時間よりはるかに早い
周期で運動するので所望とするある心拍の区間に
相当するＸ線投影データは一回転の回転走査によ
つて得られる全Ｘ線投影データの極く一部にすぎ
ない。

従つて、再構成上、不足する角度方向のＸ線投
影データが出て来るので、これを得るために何回
も回転走査を繰り返す必要がでて来る。従つて、
この方式の場合、データ収集の時間が長くなる
他、被写体にとつて無駄な被曝が多すぎ、有害な
Ｘ線の被曝線量低減の意味からも良くない。

また、後者の場合、心拍運動に合わせて少しず
つＸ線投影角度を変えてゆく方式であるから無駄
な被曝はなくなるものの、データ収集に要する時
間が極端に長くなる。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、一
心拍中の任意の区間のＸ線投影データを効率良く
収集でき、しかも被曝線量を最少限に抑制できる
ようにしたＸ線CT装置を提供することを目的と
する。

〔発明の概要〕

即ち、本発明は上記目的を達成するため、被写
体の心電信号を前もつてＸ線を出さずに回転走査
或は同等の収集周期にて収集し、被写体平均心拍
周期を知り、これより一回の回転走査にて得られ
る心臓の所望とする位相区間のＸ線投影データの
得られる投影角度を求め、更にこれより全投影角
度範囲のＸ線投影データを収集するに必要な回転
走査回数を求めると共に全投影角度のＸ線投影デ
ータを得るに必要な心拍周期に基づく各回毎の回
転走査開始タイミングを求めて、この求めた回転
走査開始タイミングで前記求めた回転走査回数
分、回転走査を行い、Ｘ線投影データの収集を行
うようにする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。

図は本装置の構成を示すブロツク図であり、１
は被写体、２はこの被写体１を内包する広がり幅
を有する扁平で扇状のフアンビームＸ線X_fを曝
射するＸ線管、３はこのＸ線管２に被写体１を介
して対峙され、複数の放射線検出素子をフアンビ
ームＸ線X_fの広がり方向に並設して成る放射線
検出器であり、Ｘ線管２及び放射線検出器３は図
示しない回転支持機構に保持されていて被写体１
の配設位置を中心にその周囲を一体的に回転移動
される構成となつている。４は被写体１の心電波
形を抽出する心電計であり、５は前記放射線検出
器３の各Ｘ線検出素子からのＸ線検出出力をデイ
ジタル信号に変換すると共に前記心電計４の出力
をデイジタル信号変換して出力するデータ収集部
である。６はＸ線管２に与える管電圧、管電流な
どの値を設定すると共にこの設定値に対応した高
電圧を発生してＸ線管２に与えるＸ線制御・発生
部、７はCT装置の各種指令やデータ入力等を行
うコントロールコンソール、８はこのコントロー
ルコンソール７の指令等に従いシステム全体の制
御を司るシステム制御部、９はこのシステム制御
部８の制御信号に応動して前記回転支持機構を制
御する機構制御部であり、予め定められた速度で
Ｘ線管２と放射線検出器３の対を回転させること
ができる。１０はデータ収集部５より出力される
デイジタル信号データを受け、これらを演算処理
して画像再構成するコンピユータ、１１はこの再
構成画像等を表示する画像表示装置である。

次に上記構成の本装置の動作について説明す
る。操作者がコントロールコンソール７を操作し
てデータ収集の指令を与えるとこの指令はシステ
ム制御部８に送られ、システム制御部８はＸ線制
御・発生部６に対してＸ線曝射指令を与えると共
に機構制御部９に対し回転支持機構の回転走査制
御開始指令を与える。これにより、Ｘ線制御・発
生部６は高電圧を発生してＸ線管２に与え、Ｘ線
管２はフアンビームＸ線X_fを曝射する。また、
機構制御部９は回転支持機構を回転制御する。

通常のＸ線CT装置では、これによりフアンビ
ームＸ線X_fを曝射しつつ回転支持機構によつて
Ｘ線管２と放射線検出器３が被写体１の配設位置
を中心に一体的に被写体１のまわりを回転走査さ
せ、これによつて被写体１のフアンビームＸ線
X_f透過断面についてあらゆる方向からのＸ線投
影が成され、放射線検出器３によりその透過Ｘ線
強度が検出されることになる。

しかし、本発明装置ではこのときに心電計４に
より被写体１の心電信号が抽出され、心電信号は
放射線検出器３の各Ｘ線検出素子出力とともにそ
れぞれデータ収集部５に入力されてここでＡ／Ｄ
変換によりそれぞれデイジタル信号化されたうえ
コンピユータ１０に入力される。

データ収集は被写体１の断層面について所定の
角度、フアンビームＸ線X_fの投影角度が変わる
毎にシステム制御部８からの制御信号によつてデ
ータ収集部５の制御を行うことにより行われ、従
つて、順次収集される各投影角度毎の一群のＸ線
投影データは付加された心電信号のデータによつ
て一心拍中のどの位相のものであるかを判別する
ことができる。

ところで、１回転の回転走査に要する時間は
高々数秒〜十数秒程度であるが、心拍周期はこれ
より早いために心拍のある位相区間に相当するＸ
線投影データは一回の回転走査により得られた全
Ｘ線投影データの極く一部となり、完全な再構成
画像を得るには投影角度の不足が多い。そこで、
複数回分、回転走査を繰り返して不足する投影角
度のＸ線投影データを収集しなければならない。

このとき、複数回の回転走査をランダムに繰り
返したのではある角度のＸ線投影データが重複す
ることになつたり、抜けたりすることが起り、デ
ータ不足で完全な再構成画像が得られない。

そこで本装置では次のような機能を付加してい
る。即ち、最初の回転走査ではフアンビームＸ線
X_fを曝射させずにＸ線投影データの収集時と同
一の収集周期及びスピードで心電計４より被写体
１の心電信号のデータを収集し、被写体である患
者の平均心拍周期ｔを求める。尚、この場合、必
ずしも回転走査を実施しなくとも回転走査相当の
時間だけ心電信号を得ることによつてもｔは求め
られる。

これはシステム制御部８の制御のもとにデータ
収集部５を機能させ、心電信号のデイジタルデー
タを収集してコンピユータ１０に与えることによ
つてこのコンピユータ１０により求める。

次に画像再構成に必要な各投影角度のＸ線投影
データを集めるに必要な回転走査の回数を求め
る。

Ｘ線管２の回転速度は予め定められており、ま
た、画像再構成に必要な最低限の投影データ数は
予め知られているので、求められた心拍周期ｔに
基づいて、回転走査回数をコンピユータ１０によ
り算出できる。

ここで、例えば、１回の回転走査時間が心拍周
期の整数倍であつたとする。

もし次の回転走査を間髪を入れずに開始したと
すれば、１つの位相についてみると、何回、回転
走査を行つても、同じプロジエクシヨン角度のデ
ータしか得られない。また、走査時間が心拍周期
の整数倍でないとしても、各プロジエクシヨンデ
ータの角度が不規則となり、データが不足したり
無駄があつたりする。

そこで、求めた平均心拍周期ｔに基づき、各回
転走査毎にそれぞれ各位相区間の心臓における異
なる投影角度方向のＸ線投影データを得るための
各回転走査開始タイミングも合わせて求める。

これは回転走査回数、回転速度、心拍周期ｔを
用いて、１つの位相区間についてみた場合に各プ
ロジエクシヨンデータが等角度間隔になるように
コンピユータ１０により算出する。

以上の算出が終るとこの求めた回転走査回数
分、各回毎にその回に対応する前記回転走査開始
タイミングでコンピユータ１０はＸ線投影データ
及び心電信号の収集を行うようＸ線曝射制御やデ
ータ収集部５並びに機構制御部９を制御し、自動
的に回転走査を行つてゆく。求められた回転走査
開始タイミングを制御する具体的な方法として
は、必要な時間、Ｘ線管２の回転を停止させる
か、または減速させるということが考えられる。

このようにして、所要の回数分の回転走査が終
るとコンピユータ１０には画像再構成に必要な全
角度方向からの各位相区間の投影データが得られ
ることになる。従つて、コンピユータ１０によ
り、この収集した全投影データのうちから所望の
位相区間の投影データを選択してこれより画像再
構成を行う。そして、再構成された画像は画像表
示装置１１に表示される。

このように、前もつて、Ｘ線を出さずに心電信
号を回転走査或は同等の収集周期にて心電信号を
収集し、被写体平均心拍周期を知り、これより、
心臓の各位相区間のＸ線投影データの得られる投
影角度を求め、全投影角度のＸ線投影データを収
集するに必要な回転走査回数を求めると共に全投
影角度のＸ線投影データを得るに必要な心拍周期
に基く各回毎の回転走査開始タイミングを求め
て、この求めた回転走査開始タイミングで前記求
めた回転走査回数分、回転走査を行い、Ｘ線投影
データの収集を行うようにしたので、最も効率良
く、しかも一心拍中の任意の位相区間における画
像再構成に必要なあらゆる投影角度方向からのＸ
線投影データを収集することができ、良好な画質
の再構成画像が得られることになる。しかも、無
駄なＸ線曝射は最小限にとどめることができ、被
曝線量低減を図ることができる。

尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限
定することなく、その要旨を変更しない範囲内で
適宜変形して実施し得るものであり、例えばパル
スＸ線を用いる第３世代のCT装置において一心
拍中のある一つの位相区間の画像のみを必要とす
る場合には本方式によれば各回転走査期間中にお
けるＸ線投影データの収集タイミングが予めわか
つているので、この収集タイミングに合わせコン
ピユータによりＸ線曝射制御を行うことにより、
その時のみＸ線を曝射させることができ、より大
きなＸ線被曝低減効果を得ることができる他、無
駄なＸ線投影データの収集もなくなり、画像再構
成処理を能率的に行うことができる。

また、本発明は第３世代CT装置の他、Ｘ線検
出器を被写体を囲むリング状とし、Ｘ線源をＸ線
検出器の内側に沿つて回転走査させる第４世代
CT装置に対しても実施し得るなどその他適宜に
変形し得るものである。

又、前もつて収集する心電信号は、一回転走査
分にとどまらず精度を上げる為複数回繰り返すこ
とも可能である。また、二回目以降の回転走査に
おいては、前の走査時に収集した心電信号を用い
てその都度、走査開始タイミングを求めることに
よつて、より正確なデータを得ることができる。

さらに、全投影データを得るに必要な回転走査
回数が多くなつた場合には、逆に任意の回数を操
作者が指定することにより、その指定回数に対し
て、最適な回転走査タイミングを設定することも
可能である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明は予定の平面に沿い
且つ予定の扇状の広がり角度を有するフアンビー
ムＸ線を曝射するＸ線源と、このＸ線源に予定の
間隔を存して対向し前記Ｘ線の強度を前記扇状の
広がり方向についての角度に対応する一次元位置
分解能をもつて検出する検出器とを被写体を挾み
且つ前記Ｘ線の扇状の広がり角度に該被写体が内
包されるように配置し、前記検出器で前記被写体
のＸ線投影データを得ると共に実質的に前記Ｘ線
源からのフアンビームＸ線を前記被写体に対し前
記平面に垂直で且つ前記被写体位置にある軸線を
中心として相対的に回転させこのフアンビームＸ
線の相対的回転のみによつて得られた前記平面内
における前記被写体の多方向からのＸ線投影デー
タを収集し、この投影データを画像再構成処理し
て前記被写体の前記平面に沿うＸ線透過度分布に
よる断層像を得るCT装置において、前記被写体
の心電情報を検出する手段を設け、またこの心電
情報をもとに一回の前記フアンビームＸ線の相対
的回転に要する時間内における前記被写体の平均
心拍周期を求め、この求めた平均心拍周期より一
回の前記フアンビームＸ線の相対的回転にて得ら
れる所望心拍位相区間のＸ線投影データの得られ
る投影角度を求める手段、これより不足する投影
角度範囲のＸ線投影データを収集するに必要なフ
アンビームＸ線の相対的回転回数を求める手段、
不足する投影角度のＸ線投影データを得るに必要
な心拍周期に基づく各回毎のフアンビームＸ線相
対的回転開始タイミングを求める手段、前記心電
情報をもとに各回転毎にこの求めた回転開始タイ
ミングで前記求めた回転回数、Ｘ線投影データの
収集制御を行う手段とを設け、被写体の心電信号
を参照して一回分のフアンビームＸ線相対的回転
期間における平均心拍周期を知り、これより一回
の回転により得られる心臓の所望とする位相区間
のＸ線投影データの得られる投影角度を求め、更
にこれより不足する投影角度範囲のＸ線投影デー
タを収集するに必要なフアンビームＸ線相対的回
転の必要回数を求めると共に不足する投影角度の
Ｘ線投影データを得るに必要な心拍周期に基づく
各回毎の回転開始タイミングを求めてこの求めた
各回転開始タイミングで前記求めた回転回数、フ
アンビームＸ線の相対的回転を行つてＸ線投影デ
ータの収集を行うようにしたので、運動の激しい
心臓の所望の心拍位相区間のＸ線投影データを最
も効率良く、収集することができて無用な被曝を
抑制でき、しかも不足する角度方向のＸ線投影デ
ータが生じないように各回毎の回転開始タイミン
グ制御を行うので、Ｘ線投影データの不足から生
ずるアーテイフアクトなどの発生もなくなり、良
質な再構成画像が得られるなど優れた特徴を有す
るＸ線CT装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すブロツク図であ
る。 １…被写体、２…Ｘ線源、３…Ｘ線検出器、４
…心電計、５…データ収集部、６…Ｘ線制御・発
生部、７…コントロールコンソール、８…システ
ム制御部、９…構造制御部、１０…コンピユー
タ、１１…画像表示装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予定の平面に沿い且つ予定の扇状の広がり角
   度を有するフアンビームＸ線を曝射するＸ線源
   と、このＸ線源に予定の間隔を存して対向し、前
   記Ｘ線の強度を前記扇状の広がり方向についての
   角度に対応する一次元位置分解能をもつて検出す
   る検出器とを被写体を挾み且つ前記Ｘ線の扇状の
   広がり角度に該被写体が内包されるように配置
   し、前記検出器で前記被写体のＸ線投影データを
   得ると共に実質的に前記Ｘ線源からのフアンビー
   ムＸ線を前記被写体に対し前記平面に垂直で且つ
   前記被写体位置にある軸線を中心として相対的に
   回転させ、このフアンビームＸ線の相対的回転の
   みによつて得られた前記平面内における前記被写
   体の多方向からのＸ線投影データを収集し、この
   投影データを画像再構成処理して前記被写体の前
   記平面に沿うＸ線透過度分布による断層像を得る
   CT装置において、 前記被写体の心電情報を検出する手段を設け、
   また、この心電情報をもとに前記被写体の心拍周
   期を求め、この求めた心拍周期および予め知られ
   ている前記フアンビームＸ線の回転速度より全投
   影角度範囲のＸ線投影データを収集するに必要な
   フアンビームＸ線の回転回数を求める手段、全投
   影角度範囲のＸ線投影データを得るに必要な心拍
   周期に基づく各回毎のフアンビームＸ線回転開始
   タイミングを求める手段、前記心電情報をもとに
   各回転毎にこの求めた回転開始タイミングで前記
   求めた回転回数、Ｘ線投影データ及び心電情報の
   収集制御を行う手段とを設けたことを特徴とする
   Ｘ線CT装置。 ２ 前記フアンビームＸ線は回転中、途切れなく
   曝射される連続Ｘ線であり、前記心拍周期の全位
   相についての投影データを得ることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のＸ線CT装置。 ３ 前記フアンビームＸ線の曝射タイミングを制
   御する手段を有し、前記心拍周期の指定された位
   相区間に相当するタイミングのみ曝射するように
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のＸ線CT装置。