JPH0678916A

JPH0678916A - Ｃｔ装置及びｃｔ装置を用いた血液量分布測定方法

Info

Publication number: JPH0678916A
Application number: JP5075603A
Authority: JP
Inventors: Kyojiro Nanbu; 恭二郎南部; Tatsuya Ban; 達也伴
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-04-02
Filing date: 1993-04-01
Publication date: 1994-03-22
Anticipated expiration: 2012-06-18
Also published as: JP2622064B2

Abstract

(57)【要約】【目的】コンピュータ断層装置において、ヘリカルス
キャンを反復することによって、被写体の変化の経時的
観察を行なうヘリカルダイナミックスキャンにおいて、
第ｉ回目のダイナミックスキャンと第ｉ＋１回目のダイ
ナミックスキャンのデータの差にアーチフェクトが入る
余地をなくすことにある。【構成】被検体１０の周囲を連続的に回転移動しなが
らＸ線を照射するＸ線管３とＸ線管角度検知器８を含む
架台２と、Ｘ線管３の回転移動中に被検体１０を連続的
に移動させることができる寝台４と、寝台駆動部５と、
被検体１０に対して螺旋状の走査を行ない、この螺旋状
の走査により得られた投影データ及び寝台４の位置デー
タに基づいて画像再構成を行なう画像再構成装置（図示
せず）と、を備えるヘリカルスキャン型Ｘ線ＣＴ装置１
において、Ｘ線を曝射し投影データを収集している期間
を通して、寝台の位置がｚである時のＸ線管の回転角θ
が、何回目のスキャンにおいても同一であるように寝台
の位置とＸ線管の回転を制御する制御部を有することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばヘリカルスキャ
ン方式のＸ線ＣＴ装置のようなＣＴ装置（コンピュータ
断層装置）に関し、特に造影剤による造影効果など、被
写体の経時的変化を観察するためにヘリカルスキャンを
繰返し行なう投影方式である、ダイナミックヘリカルス
キャンに関する。

【０００２】

【従来の技術】ヘリカルスキャン（Helical Scan）と
は、狭義には螺旋状走査、即ち投影方向を連続的に一方
向に回転させつつ被写体を移動させる事によって被写体
のボリュームを走査する走査方式であり、特にＸＣＴな
どのように被写体外部に放射線源がある場合に放射線源
の移動軌跡が被写体に対して、被写体を囲む螺子を描く
為にこの名がある。

【０００３】この概念は、走査を行ないつつ被写体を移
動させる事によって被写体のボリュームを走査する走査
方式全般を指すように容易に拡張される。たとえば、実
際に第３，第４，第５世代ＸＣＴにおいて行なわれるよ
うに、Ｘ線源が時計回りと反時計回りを交互に繰り返す
ものであってもよく、３６０°に満たない「回転」であ
ってもよい。これらの場合、Ｘ線源の軌跡は一般に被写
体に対して円筒上の立体曲線を描く。更にこの曲線は連
続しているとは限らない。

【０００４】これは第５世代ＸＣＴにおいて実施され
る、３６０°に満たない角度（例えば２１０°）の円弧
上を同じ方向に反復して焦点が移動するスキャン方式
と、寝台を連続的に移動させる事を組み合せる事によっ
てヘリカルスキャンを行なった場合に生じる。

【０００５】即ち、軌道がどのような曲線を描くかに基
づいてHelical Scanの範疇を定義するのはむしろ困難で
ある。特にHelical Scanを定義する際に、「螺旋状」と
いう言葉を用いるのは適切でない。

【０００６】さらにＳＰＥＣＴ，ＰＥＴを考えれば、
「放射線源の軌道」という概念自体がHelical Scanを特
徴付けるのに用いられるべきではないことが分かる。

【０００７】広義のHelical Scanは、(1) ＣＴ装置（被
写体を移動させなくても被写体の断層像が少なくとも１
つのスライス位置について撮影できる装置）を用い、
(2) その走査動作中に被写体を連続的に移動させる事に
よって、(3) 被写体を移動させない場合に撮影できるス
ライス位置の範囲を越える範囲にわたってデータ収集を
行ない、(4) このデータに基づいて（少なくとも潜在的
には）その範囲内の任意のスライス位置の断層像を作成
できる画像再構成装置を備え、(5) 以上によって被写体
の３次元撮影を行なうものとして定義できると考えるの
が妥当である。

【０００８】従って、（広義の）Helical Scanは上述し
た全てのＣＴ装置で（(4) に述べた画像再構成装置を付
加する必要があるが）可能である。

【０００９】なお、第３，第４，第５世代ＸＣＴ，ＳＰ
ＥＣＴ，ＰＥＴは以下述べるようなものである。

【００１０】[1] 第３世代（Rotate-Rotate 方式）ＸＣ
ＴＸ線源としてＸ線管を用いる場合、Ｘ線管の中に焦点が
あって、これがＸ線源（普通、焦点はＸ線管に対して不
動であるが、焦点をＸ線管に対して少し反復移動させる
方式もある）。Ｘ線源を被写体の周りで回転させる為
に、Ｘ線管を被写体の周りで回転させる。

【００１１】検出器アレイは複数の検出器（チャネル）
を平面曲線（普通、円弧か線分）上に並べたもので、Ｘ
線管に対して位置が不変。従って、Ｘ線管が被写体の周
りを回転するにつれて、検出器アレイも被写体の周りを
回転する。

【００１２】ここでいう回転とは、必ずしも一方向の連
続回転に限らず、例えば時計回りと反時計回りを交互に
繰り返すものであってもよい。さらに、３６０°の回転
は必ずしも要求されず、１８０°＋（Ｘ線のファンの広
がりの角度）以上あればよい。

【００１３】[2] 第４世代（Stationary-Rotate 方式）
ＸＣＴＸ線源としてＸ線管を用いる場合、Ｘ線管の中に焦点が
あって、これがＸ線源（普通、焦点はＸ線管に対して不
動であるが、焦点をＸ線管に対して少し反復移動させる
方式もある）。Ｘ線源を被写体の周りで回転させる為
に、Ｘ線管を被写体の周りで回転させる。

【００１４】検出器アレイは複数の検出器（チャネル）
を平面曲線（普通、円周）上に並べたもので、検出器ア
レイは空間的に（即ち、地球に対して）不動。

【００１５】「回転」という用語の意味は第３世代ＸＣ
Ｔの項で説明した通りである。

【００１６】第４世代（Nutate-Rotate 方式）ＸＣＴＸ線源としてＸ線管を用いる場合、Ｘ線管の中に焦点が
あって、これがＸ線源（普通、焦点はＸ線管に対して不
動であるが、焦点をＸ線管に対して少し反復移動させる
方式もある）。Ｘ線源を被写体の周りで回転させる為
に、Ｘ線管を被写体の周りで回転させる。

【００１７】検出器アレイは複数の検出器（チャネル）
を平面曲線（普通、円周）上に並べたもので、検出器ア
レイは空間的に回転も移動もせず、いわゆるミソスリ運
動（nutation）をする。即ち検出器アレイの並びのなす
平面曲線によって決まる平面の法線ベクトルの方向だけ
が変る。更に具体的には、図９のように法線ベクトル
（長さ１）１０１の一端を原点１０２に置けば、他端は
原点を中心とする半径１の球殻１０５上に円１０３を描
いて運動する。しかもこの運動はＸ線管１０４が被写体
の周りで回転する運動と連動していて、Ｘ線管１０４が
１回転する間に法線ベクトルの他端も球殻１０５上の円
周の上を１回転する。

【００１８】「回転」という用語の意味は第３世代ＸＣ
Ｔの項で説明した通りである。従って上記の説明で便宜
上「１回転」と述べたのは、「動作の１周期」の特別の
場合である。

【００１９】[3] 第５世代（電子ビームスキャン）方式
ＸＣＴＸ線管は空間的に不動。Ｘ線管の中に焦点があって、こ
れがＸ線源。焦点はＸ線管に対して移動することによっ
て、被写体の周りを回転する。

【００２０】検出器アレイは複数の検出器（チャネル）
を平面曲線（普通、円周か円弧）上に並べたもので、検
出器アレイは空間的に不動。

【００２１】「回転」という用語の意味は第３世代ＸＣ
Ｔの項で説明した通りである。実在の商用機で焦点が約
２１５°の円弧上を往復もしくは反復移動するものがあ
る。

【００２２】[4] 変形これらの基本形に対する種々の変形が存在する。例え
ば、検出器を曲面上に配列したいわゆる２次元検出器ア
レイを持つもの、複数のＸ線源を持つものなどである。

【００２３】Ｘ線源としてはＸ線管の他に、Ｘ線を放射
する放射性同位元素を含むペレット、電子線を加速器で
加速しＸ線を発生する装置、Ｘ線レーザー装置などが考
えられる。

【００２４】外部線源を持つガンマ線ＣＴＸ線の代りにガンマ線を用い、ガンマ線源として普通放
射性同位元素を含むペレットを用いる以外は、上記の第
３世代、第４世代のＸＣＴ（計３通り）と同じである。

【００２５】外部線源を持つガンマ線ＣＴはガンマカメ
ラ，ＳＰＥＣＴ、もしくはＰＥＴの検出部を転用し、こ
れと外部線源とを組み合せることによって構成されるこ
とが多い。

【００２６】無論、線源は複数個であってもよい。

【００２７】[5] ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission
ＣＴ）被写体の中に分布しているガンマ線源から放射されるガ
ンマ線を検出して、被写体中のガンマ線源の分布の断層
像を計算で再構成する。

【００２８】[6] 回転カメラ型ＳＰＥＣＴ装置ガンマカメラ（シンチレーションカメラ）を被写体の周
囲に回転させて走査する。

【００２９】普通、ガンマカメラは板状の、即ち２次元
の、１個の検出器を備え、検出器上のどの位置にガンマ
線光子が当ったかを知る事ができる。更に、ガンマカメ
ラは検出器の前面にコリメータを備え、特定の方向（普
通、検出器の表面に垂直な方向）から飛来するガンマ線
だけが検出器に入射できるようになっている。典型的な
コリメータは、具体的には厚い板に中心軸が互いに平行
な多数の孔が稠密にあいているという形（製造方法では
ない）をしている。「回転」という用語の意味は第３世
代ＸＣＴの項で説明した通りであり、普通、最低限１８
０°回ればよい。

【００３０】回転コリメータ型ＳＰＥＣＴ装置検出器は複数個の要素からなるのが普通で、これらが配
列されて円周を構成している。この円周の内側に、この
円周と同心の円周状のコリメータがあって、このコリメ
ータは、コリメータおよび検出のなす平面内から特定の
方向に放射されるガンマ線だけが検出器に入射できる構
造になっている。典型的なコリメータは、具体的には、
全体として輪の形をしているがその内径と外径に差があ
り、即ち肉厚でかつ極端に短いパイプ状であり、コリメ
ータのなす平面（パイプの端面）に平行でかつ互いに平
行な多数の孔が稠密にあいているという形である。

【００３１】検出器は普通不動で、検出器のなす円周は
内側でコリメータを回転させることによって、検出器に
入射しうるガンマ線の方向を連続的に変化させ、走査を
行なう。

【００３２】「回転」という用語の意味は第３世代ＸＣ
Ｔの項で説明した通りであり、普通、最低限１８０°回
ればよい。

【００３３】前述のようなヘリカルスキャンが導入され
る前の従来から、人体等の被検体の検査対象部位に造影
剤を注入、吸入もしくは集積させてＣＴ装置で造影剤に
よる造影効果（対象部位の影）を経時的に撮影もしくは
観察するために、ダイナミックスキャンが行なわれてき
た。ダイナミックスキャンは被検体のある部位（位置）
を反復してスキャンする方式であり、１つあるいは複数
のスキャン位置における被検体の経時的変化を撮影する
ことによって、造影剤の対象部位の組織への流入、流
出、或いは滞留の動態を観察・計測する。具体的には、
造影剤を投与したあと反復して撮影した一連の画像の各
々から、「その画像のスライス位置における、造影剤を
投与する前の画像」を減算して得られる差画像を作成
し、その差画像（時刻ｔにより変化する）の変化を観察
する。

【００３４】例えば、図７において、図７Ａはダイナミ
ックスキャンの撮影方法の一例を示す図であり、縦軸は
スライス位置を、横軸は時刻を、そして、Ａ0 ，Ａ1 ，
Ａ2，Ａ3 ・・，Ｂ0 ，Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 ・・はそれぞ
れ時刻ｔA0，ｔA1，ｔA2，ｔA2・・ｔB0，ｔB1，ｔB2，
ｔB3・・における観察像を示す。今、時刻ｔB0とｔA1の
間で造影剤を投与したとすると、画像Ａ0 ，Ｂ0 が「造
影材を投与する前の画像」であるから、図７Ｂに示すよ
うにＡ1 −Ａ0 ，Ｂ1 −Ｂ0 ，Ａ2 −Ａ0 ，Ｂ2 −Ｂ0
，Ａ3 −Ａ0 ，Ｂ3 −Ｂ0 の差画像を作成する。図８
Ａは図７Ｂに示したＡ1 −Ａ0 ，Ａ2 −Ａ0 ，Ａ3 −Ａ
0 の差画像である。これらの差画像から、画像の変化の
特性値をピクセルとして抽出してその値を濃淡値として
表わした画像（ファンクショナルイメージ）を作成する
ことも行なわれる。例えば、図８Ｂは画像の各ピクセル
について造影剤の濃度が最大（ＣＴ値が最大になった）
時刻を対応する濃淡値であらわしたもの（ピークタイム
イメージ）である。これによれば、造影剤が最も早く到
達した場所を容易に知ることができる。

【００３５】また、従来のヘリカルスキャン方式のＸ線
ＣＴ装置においてダイナミックスキャンを行なう場合の
問題点は差画像に現れるアーチファクトである。造影剤
なしで同一の被検体に対して２回以上スキャンを行な
い、得られた画像を比較すると、この場合、造影剤を加
えていないから理想的には両者の差はランダムノイズを
除けばゼロになるはずである。

【００３６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ヘリカ
ルスキャン方式では必ずしも両者の差がゼロにはならな
い。画像にこのような差が生じると、実用上、以下のよ
うな問題が発生する。例えば、被写体をヘリカルスキャ
ンで１回スキャンし、次に造影剤を投与してからもう１
度ヘリカルスキャンをしたとすると、同一のスライス位
置について、１回目のヘリカルスキャンから得られた画
像Ｉ₁と、２回目のヘリカルスキャンから得られた画像
Ｉ₂との間に、造影剤の流入によって差が生じると期待
されるが、それ以外にたとえ造影剤を投与しなくても生
じたであろう差が生じるため、術者が誤って「（本来
の）造影剤の流入による差」と解釈してしまうおそれが
ある。

【００３７】故に、被写体に何ら変化がなければ、１回
目のヘリカルスキャンで得られた画像と２回目以降との
このような差がなくなるようにする事が求められてき
た。

【００３８】以上のような問題は、ヘリカルスキャン方
式のＸ線ＣＴ装置に限らず、一般にヘリカルスキャンを
行なうＳＰＥＣＴ，ガンマ線ＣＴ，光ＣＴ装置などを用
いてダイナミックヘリカルスキャンを行なう際の共通の
問題である。

【００３９】本発明は、上記問題点を解決するために、
ヘリカルスキャンを反復して行なうコンピュータ断層装
置を用いて被写体の経時的観察を行なうダイナミックヘ
リカルスキャンにおいて、第１回目のヘリカルスキャン
と第２回目以降のヘリカルスキャンの画像の差にアーチ
ファクトが入ることのないヘリカルスキャン型コンピュ
ータ断層装置を提供することを目的とする。

【００４０】（上記問題点の発生原因）以下、従来技術
に基づいて図４に示すようなヘリカルスキャンＸ線ＣＴ
装置でダイナミックヘリカルスキャンを行なった場合を
例として上記問題点の発生原因について述べる。図４
で、Ｘ線源４１は軌道４２の上を一定の速度で回転して
おり、その位置を角度θで表す。また、寝台（ｃｏｕｃ
ｈ）４３はＺ方向に移動する。Ｘ線源の位置θと時刻ｔ
の関係を図５（イ）に示す。また、寝台の位置と時刻ｔ
との関係を図５（ロ）に示す。Ａ≦Ｚ≦Ｂが撮影したい
範囲であり、少なくともこの範囲に寝台がある間はＸ線
が曝射され（図５（ハ））、この間、寝台４３の速度は
一定である（図５（ロ））。また、図５（ロ）におい
て、ダイナミックスキャンであるから寝台の動きは反復
され、Ｚ＝ｚとなる時刻は１回目のヘリカルスキャンで
はｔ_z1、次の反復ではｔ_z2である。１回目のヘリカルス
キャン中の時刻ｔ_z1におけるＸ線源の位置はθ_tz1であ
り、次の反復時刻ｔ_z2におけるＸ線源の位置ではθ_tz2
であって、一般にθ_tz1≠θ_tz2である。

【００４１】このように同一のスライス位置Ｚ＝ｚにお
いてＸ線源４１の位置θ_tz1，θ_tz ₂が同じでないと１
回目のスキャンと２回目のスキャンとで画像に造影剤に
よらない差が生じる。差の発生原因を考えるに当りスラ
イス位置ｚにおけるＣＴ像について検討すると、１回目
のスキャンに際しスライス位置ｚで実際に撮影されるの
は角度θ_tz1にＸ線源４１がある一瞬であって、ＣＴ像
を作るのに必要なｚにおける１回転分の投影データは得
られていない。そこでｚにおける１回転分のデータ、即
ち、もし位置ｚにおいて寝台を動かさずにＸ線源を１回
転させたならば得られるであろうデータを、角度θ_tz1
のその前後それぞれ約１回転分のデータを用いて推算
し、この推算結果を用いてｚにおける画像を作成してい
る。推算されたデータは、本来のｚにおける１回転分の
データに比べて幾分かの違いを持つので、この違いが作
成された画像上にアーチファクトとなって現れるが、推
算の際にアーチファクトが余り目立たなくなるようによ
うに工夫している（このアーチファクトは本件で問題に
しているものではない）。２回目のスキャンにおいても
同様の処理が行なわれるが、ｚにおける１回転分の投影
データを推算するのに用いられるのは時刻ｔ_z2における
角度θ_tz2の前後約１回転分である。

【００４２】スライス位置における１回転分のデータを
推算するのに用いられるデータは２回のヘリカルスキャ
ンでＸ線管の角度が異なっている。

【００４３】例えば、θ＝０の方向からの投影データを
推算するのに１回目のスキャンでは図５（イ）の甲1 ，
乙1 のデータが用いられる。甲1 のデータはスライス位
置ｚーΔＹ甲1 におけるθ＝０の方向からの投影データ
であり、乙1 のデータとはスライス位置ｚ＋Δｚ乙1 に
おけるθ＝０の方向からの投影データである。２回目の
スキャンではθ＝０の方向からの投影データを推算する
のに甲2 ，乙2 のデータが用いられ、そのスライス位置
はそれぞれｚ−Δｚ甲2 ，ｚ−Δｚ乙2 である。ここ
で、仮にΔｚ甲1 ＝Δｚ甲2 ，Δｚ乙1 ＝Δｚ乙2 であ
ればデータ甲1 はデータ甲2 と等しく、データ乙1 はデ
ータ乙2 と等しく、従って推算される「Ｚ＝ｚにおける
θ＝０の方向からの投影データ」は１回目のヘリカルス
キャンと２回目のヘリカルスキャンとで一致するはずで
ある。しかしながら図５ではΔｚ甲1 ≠Δｚ甲2 ，Δｚ
乙1 ≠Δｚ乙2 であり、データ甲1 とデータ甲2 ，デー
タ乙1 とデータ乙2 と等しくなく推算の結果にも差が生
じることとなる。

【００４４】図６は時刻ｔを媒介変数とみなしてθとＺ
の関係をプロットしたもの（以下、Ｚ−θグラフとい
う）である。例えばスライス位置ｚに注目すると、１回
目のヘリカルスキャンと２回目のヘリカルスキャンとで
Ｘ線源の角度が異なっている（θ_tz1，θ_tz2）。

【００４５】スライス位置ｚにおける投影方向θ＝０の
データ（丙）は、１回目のヘリカルスキャンでは甲1 ，
乙1 におけるデータから推算され、２回目では甲2 ，乙
2 のデータから推算される。甲1 ，甲2 のデータはＸ線
源の位置は同じであるが、寝台の位置Ｚが少しだけ異な
っているため同一でなく、乙1 ，乙2 についても同様で
ある。このため、１回目と２回目のヘリカルスキャンに
おいてスライス位置ｚについて差異があらゆる角度θに
ついて全く同様に生じるため、これらのデータから計算
される（再構成される）画像は少し異なる。即ち、被写
体に何ら変化がなかったとしても、同一スライス位置に
おける１回目と２回目のヘリカルスキャンで異なり、従
ってこれらの差画像は０にならないのである。

【００４６】画像にこのような差が生じると、実用上、
以下のような問題が発生する。例えば、被写体をヘリカ
ルスキャンで１回スキャンし、次に造影剤を投与してか
ら、もう１度ヘリカルスキャンをしたとすると、同一の
スライス位置について、１回目のヘリカルスキャンから
得られた画像Ｉ₁と２回目のヘリカルスキャンから得ら
れた画像Ｉ₂との間に造影剤の流入に差が生じると期待
されるが、それ以外に、例えば造影剤を投与しなくても
生じたであろう差が重なるため、後者が誤って「本来の
造影剤の流入による差」と解釈されてしまうおそれがあ
る。故に、被写体に何ら変化がなければ、１回目のヘリ
カルスキャンで得られた画像と２回目以降とのこのよう
な差がなくなるようにすることが求められるようになっ
てきた。

【００４７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は被検体の周囲を回転移動しながらＸ線を曝
射するＸ線源と被検体とを相対的に移動させることによ
り、被検体に対して螺旋状の走査を行なう走査手段を有
し、これにより得られる螺旋状データを用いて画像再構
成するＣＴ装置において、同一の被写体に対して前記の
走査を反復して行なう場合に、寝台が走査した範囲内の
任意の位置ｚにある時のＸ線源の位置θが、反復される
走査の何回目にあっても同一であるように寝台の位置と
Ｘ線源の位置を制御する制御部を有することを特徴とす
る。

【００４８】また、被検体の或る方向への投影データを
収集するデータ収集部を有し、該データ収集部と被検体
とを相対的に移動させることにより被検体に対して螺旋
状の走査を行なう走査手段を備え、該走査手段にて得ら
れる螺旋状データを用いて画像再構成するＣＴ装置にお
いて、同一の被写体に対して前記の走査を反復して行な
う場合に、寝台が走査した範囲内の任意の位置ｚにある
時の投影の方向θが、反復される走査の何回目にあって
も同一であるように寝台の位置と投影の方向を制御する
制御部を有することを特徴とする。

【００４９】また、他の発明では、ＣＴ装置を用いてヘ
リカルスキャンを行ない被検体内の血流分布を測定する
血液量分布測定方法において、前記被検体内に造影剤を
注入する前にヘリカルスキャンを行ないヘリカルＣＴデ
ータを得る第１のステップと、前記被検体内に造影剤を
注入した後、造影剤分布がほぼ一様となった時点で、前
記第１のステップで行なわれたヘリカルスキャンの軌道
と同一の軌道でヘリカルスキャンを行ないヘリカルＣＴ
データを得る第２のステップと、前記造影剤注入前後の
ヘリカルＣＴデータの差分から血液量分布データを求め
る第３のステップと、を有することを特徴とする。

【００５０】

【作用】上記構成によるＣＴ装置では、同一の被検体に
対して造影剤を投与することなく２回スキャンを行なっ
た場合、１回目のスキャンと２回目のスキャンとでは図
２に示すように撮影したい範囲Ａ〜Ｂ内のどの寝台位置
ｚにおいてもＸ線源の位置は同一（θ_z）であるから得
られる一連の投影データは１回目のスキャンと２回目の
スキャンとで同一である。すなわち、上記構成によるＣ
Ｔ装置では同一の被検体に対して２回のヘリカルスキャ
ンを行なった場合にもし被検体に変化がなければ、１回
目のスキャンと２回目のスキャンとでは、撮影したい範
囲Ａ〜Ｂ内のどの寝台位置ｚにおいても投影の方向は同
一であるから、得られる一連のデータは（ノイズを除け
ば）全く同一である。従って、例えば造影剤を投与した
場合において１回目のスキャンと２回目のスキャンとで
は造影剤によってＸ線が吸収されたことによる正確な
「差」が生じる。換言すれば、本発明の装置を用い、造
影剤を投与してダイナミックヘリカルスキャンを行な
い、差画像を作成すると、造影剤の流入・流出によって
生じた違いだけが差として現れる。

【００５１】また、このＸ線ＣＴ装置を用いて血液分布
を測定する方法では造影剤を注入する前のヘリカルＣＴ
データと造影剤注入後のヘリカルＣＴデータを同一のヘ
リカルスキャン軌道で入手する。そして、これらの各ヘ
リカルＣＴデータの差分を基に血液量分布を求めること
ができる。

【００５２】

【実施例】図１は本発明に基づくＸ線ＣＴ装置の第１実
施例の概略構成を示すブロック図であり、図２は寝台
（ｃｏｕｃｈ）の位置及びＸ線管の角度の関係を示す。
図１Ａには被検体１０の周囲を連続的に回転しながらＸ
線を曝射するＸ線源としてのＸ線管３及びＸ線源角度検
知器８を含む架台２と、Ｘ線管３の回転移動中に被検体
１０を連続的に移動させることができる寝台４と、寝台
駆動部５と、Ｘ線管３の回転及び寝台駆動部５を制御す
る制御部６と、タイミングクロック７と、ＤＡＳ回路１
２と、コンピュータ１２と、駆動回路１６と、Ｘ線管回
転用のサーボモータ１７と、を有するＸ線ＣＴ装置１が
示されている。なお、図１には示していないが複数の検
出素子から構成されたＸ線検出器が回転するＸ線管３と
対向するように配設されている。また、Ｘ線ＣＴ装置１
は被検体１０に対して走査を行ない、この走査により得
られた投影データ及び寝台４の位置データに基づいて画
像再構成を行なう画像再構成装置（図示せず）を備えて
いる。

【００５３】図１で、Ｘ線管３は軌道（破線部分）１１
を一定の角速度で回転しており、ある時刻におけるＸ線
管３の位置を角度θで表す。θと時間ｔの関係を図２
（イ）に示す。また、寝台４はＺ方向に移動する。寝台
の位置と時間ｔとの関係を図２（ロ）に示す。そしてこ
の場合Ａ≦ｚ≦Ｂが撮影したい範囲であり、少なくとも
この間（Ｔ＝｜ｔA2−ｔA1｜）はＸ線が曝射され（図２
（ハ））、寝台４の速度は一定である（図２（ロ））。

【００５４】本発明に基づき、制御部６はＸ線ＣＴ装置
１がＸ線を曝射し投影データを収集している期間を通し
て、寝台の位置がｚである時のＸ線管の角度θ（以下、
θ（ｚ）と記す）が、何回目のヘリカルスキャンにおい
ても同一であるようにｚとθを制御する。また、本実施
例において制御部６はＸ線曝射量も制御している。上記
ｚとθを制御するため、制御部６は図２においてＴ／Ｃ
が整数になるようにＸ線管３ないし検知器の角度θと寝
台の位置ｚを制御している（Ｔは図２（ロ）；Ｃは図２
（イ）参照）。具体的には制御部６は以下の（１），
（２），（３）を満たすように角度θ及び寝台位置ｚを
制御している。

【００５５】(1) Ｘ線曝射をしたデータを収集している
間寝台の速度は一定である。言換えれば、図２（ロ）に
おいてｔA1〜ｔB1の間の速度、及びｔA2〜ｔB2の間の速
度は一定であり、且つｔA1〜ｔB1における速度とｔA2〜
ｔB2における速度は等しい。２回目以降の反復において
も同様である。

【００５６】(2) Ｘ線源の回転の角速度は一定であり
（図２（イ））その周期はＣである。

【００５７】(3) 第ｎ回目のスキャンの開始時刻ｔAnと
第ｎ＋１回目のスキャンの開始時刻ｔAn+1とは「Ｔ＝ｔ
An-1−ｔAnとするとき、ＴはＣの整数倍である」という
関係を満たす（図２（ロ））。

【００５８】このようにすれば、図３のように何回目の
スキャンにおいてもデータ収集部分（直線３１〜３４）
での軌道は同一となる。

【００５９】図１において、Ｘ線管３の回転時には、寝
台４の位置ｚはＸ線源の角度θに対応付けられ、角度θ
はＸ線源角度検知器８により検知され、制御部６により
フイードバック制御される。また、角度θに対応してサ
ーボモータ駆動回路１６に制御信号が送られ、寝台駆動
部としてのサーボモータ５により寝台４が体軸方向に移
動する。なお、寝台が元の位置に戻る時（図２（ロ）の
ｔB1〜ｔA2）は制御部６がサーボモータ１７を駆動して
定位置に戻す。そして、角度θが所定の値になるのを待
って、Ｘ線源の角度θに応じてｚが変化する（図２
（ロ）のｔA2〜ｔB2）。

【００６０】上記実施例においては螺旋状走査型Ｘ線Ｃ
Ｔ装置を例としたが、Ｘ線ＣＴ装置に限られることな
く、例えば、「従来の技術」で前述した第３，第４，第
５世代ＸＣＴ装置や放射源なしで検出器を被検体の周り
に回転させるタイプのスペクト（ＳＰＥＣＴ）装置のよ
うなコンピュータ断層装置にも本発明を適用することが
できる。

【００６１】更に、本発明は、螺旋状走査に限定される
ものではなく、Ｘ線源が時計回りと反時計回りを交互に
繰返すように走査してもよく、また３６０°に満たない
回転で走査してもよい。また、第５世代方式のように、
空間的に不動なＸ線管に対してこのＸ線管の中の焦点が
移動することによって、被写体の周りをＸ線源が回転す
るようにして走査しても本発明に包含されるのは勿論で
ある。この他にもいわゆる２次元検出器アレイを持つＣ
Ｔ装置や複数のＸ線源を持つＣＴ装置にも本発明を適用
することができる。また、Ｘ線源として、Ｘ線を放射す
る放射性同位元素を含むペレット，電子線を加速器で加
速しＸ線を発生する装置，Ｘ線レーザ装置などを適用し
てもよい。また更に、外部線源を持つガンマ線ＣＴにも
適用したり、線源を複数個としたりしてもよいものであ
る。即ち、本発明にあっては、「従来の技術」の欄で述
べたような広義のヘリカルスキャンを行なえるＣＴ装置
であれば、検出器やコリメータが全く動かないＰＥＴを
除く全てに応用することができ、また、種々の変形実施
が可能であることはいうまでもない。

【００６２】また、本実施例では被検体が固定され、Ｘ
線管及びＸ線検出器が回転しながらヘリカルスキャンを
行なう例を示したが、本発明はこれに限定されず、被検
体を移動させてヘリカルスキャンを行なう場合にも適用
できるものである。

【００６３】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。この実施例は、前記した第１実施例で示したＣＴ装
置を用いて３次元組織の血液量を測定するものである。

【００６４】一般に、脳の血液量分布はＣＢＶ（Cevebr
al Blood Volume)と呼ばれ、種々の疾患の診断・治療計
画に有用な情報である。このようなＣＢＶ測定法として
は、従来ＳＰＥＣＴやＰＥＴを用いるものが知られてい
る。このようなＳＰＥＣＴやＰＥＴでは、脳の血管から
外部へ漏れない薬にＲ．Ｉ．（放射性物質）を結合した
ものを血液中に注入し、３次元画像を撮影することによ
りＲ．Ｉ．分布を知る。そして、血液を採取して単位体
積の血液中に含まれるＲ．Ｉ．の量を測定すればＣＢＶ
を知ることができる。なお、前記した脳の血管から外部
へ漏れない薬としては、例えば赤血球の膜だけを取出
し、この膜をカプセルとして膜内に適当な放射性薬品を
注入したものを用いればよい。

【００６５】ところが、このようなＣＢＶの測定では薬
のコストが高い、測定に長時間を要する、放射性物質を
取扱うための大がかりな設備を必要とする、空間分解能
が低い（５ｍｍ〜２０ｍｍ）等の欠点がある。

【００６６】また、第２の方法として、Ｘ線ＣＴ装置を
用いていくつかの断層におけるＣＢＶを測定する方法も
知られている。この方法では、非イオン性ヨード造影剤
等の脳血管から外部へ漏れない造影剤を血液中に注入
し、断層像を撮影することにより造影剤分布を知る。そ
して、造影剤を注入する前後でＣＴ値がどれだけ変化し
たかを測定することによりＣＢＶを測定する。

【００６７】ところが、この方法では少数の断面でしか
ＣＢＶを測定することができない。また、測定に長時間
を要してしまう。

【００６８】そこで、本願の第２の実施例では、前述し
た第１実施例のＣＴ装置を用いてＣＢＶを測定する。即
ち、造影剤の注入前と注入後で前記第１実施例によるヘ
リカルＣＴスキャンを行ない、それらの差を求めれば３
次元的にＣＢＶを測定することができる。

【００６９】図１０は時刻ｔ₁にて造影剤を注入したと
きの濃度変化を示す特性図であり、曲線Ｓ₁は造影剤の
点滴注入を行なわない場合、曲線Ｓ₂は点滴注入を行な
わなかった場合の変化を示している。

【００７０】測定の手順として、まず、造影剤を注入す
る前の時点で脳のヘリカルＣＴをとる（これを preデー
タとする）。そして、時刻 t₁にて造影剤を注入する
と、造影剤はかたまりとなって血管内を流れる。

【００７１】その後、約１分が経過すると、全身の血液
中に造影剤がほぼ一様に分布し、同時に腎臓から次第に
排出される。この時点で、造影剤注入前に行なったヘリ
カルＣＴと同一の軌道を描くように第１実施例の方法を
用いてヘリカルＣＴをとる（これをpostデータとす
る）。なお、曲線Ｓ₂に示すように、造影剤を点滴注入
し、血中の造影剤の濃度を一定に保っても良い。

【００７２】そして、postのＣＴ画像からpre のＣＴ画
像を減算すれば、図１１に示すように造影剤の３次元分
布が差マップとして得られる。この差マップをdif とす
る。

【００７３】dif はＣＴ値の変化量であるからこれを血
液の量ＣＢＶに変換する。即ち、造影剤注入前のヘリカ
ルＣＴ造影時の血液のＣＴ値をＢpost，造影剤注入後の
ヘリカルＣＴ撮影時の血液のＣＴ値をＢpre とすれば、
次の式が成立する。

【００７４】ＣＢＶ＝dif ／△Ｂ △Ｂ＝（Ｂpost−Ｂpre) ここで、△Ｂを求めるには例えば以下に示す３通りの方
法がある。

【００７５】（イ）時刻ｔ₂，ｔ₃のときに採血し、そ
れらのＣＴ値をＣＴスキャナで測定し、この差分を△Ｂ
とする。

【００７６】（ロ）時刻ｔ₃のときに採血し、化学分析
して造影剤濃度を求め、これをＣＴ値の変化量に換算す
る。

【００７７】（ハ）採血せず、その代わりに差マップdi
f 中に含まれる大血管の△ＣＴ値を△Ｂとして用いる。

【００７８】こうして、第１実施例に示した方法を用い
てＣＢＶを求めることができるのである。このようにし
て、第２実施例によれば、従来と比較して空間分解能が
高く、長時間を必要とせず、かつ放射性物質を取扱う施
設を必要とせずＣＢＶを求めることができる。また、薬
品が比較的安価であり、測定時間が短時間なので体動が
少なく正確な結果が得られる。更に、３次元的な分布が
わかるというメリットもある。

【００７９】

【発明の効果】上記により本発明に基づくダイナミック
ヘリカルスキャンを行なって差画像を作成すると、被検
体の経時的変化、例えば造影剤の流入若しくは流失によ
って生じた相違だけが差として現れるので、被検体の検
査対象部位に造影剤を注入、吸入若しくは集積させてＸ
線ＣＴ装置等のコンピュータ断層装置により造影剤によ
る造影効果（対象部位の影）を経時的に撮影若しくは観
察するとき、被写体の変化のみ、即ちこの場合、造影効
果のみを撮影もしくは観察できる。従って、従来より精
密な検査を行なうことができ、より的確な診断を期待し
得る。

【００８０】また、血液量分布測定を容易かつ短時間に
行なうことができ、精度の高い血液量分布の測定が可能
になるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく螺旋状走査型Ｘ線ＣＴ装置の一
実施例の概略構成を示すブロック図である。

【図２】寝台の位置及びＸ線管の角度とＸ線の曝射状態
の説明図である。

【図３】時刻ｔを媒介変数とみなしてθとｚの関係をプ
ロットしたＺ−θグラフである。

【図４】ヘリカルスキャン型Ｘ線ＣＴ装置の一例を示す
斜視図である。

【図５】従来技術によるダイナミックヘリカルスキャン
における寝台の位置及びＸ線管の角度とＸ線の曝射状態
の説明図である。

【図６】従来技術によるダイナミックヘリカルスキャン
におけるＺ−θグラフである。

【図７】図７Ａはスライス位置Ａ、Ｂにおけるダイナミ
ックスキャンの結果を示すプロット図であり、７Ｂは図
７Ａに示した結果の差画像のプロット図である。

【図８】図８Ａは図７Ｂに示した差画像を示し、図８Ｂ
はファンクショナルイメージでである。

【図９】第４世代（Nutate-Rotate 方式）ＸＣＴにおけ
る検出器アレイの説明図である。

【図１０】本発明の第２実施例に係り、脳血中造影剤濃
度の時間変化を示す特性図である。

【図１１】ＣＢＶマップを作成する手順を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１Ｘ線ＣＴ装置（螺旋状走査型コンピュータ断層装
置）２架台３Ｘ線管（Ｘ線源）４寝台５寝台駆動部（サーボモータ）６制御部１０被検体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体の周囲を回転移動しながらＸ線を
曝射するＸ線源と被検体とを相対的に移動させることに
より、被検体に対して螺旋状の走査を行なう走査手段を
有し、これにより得られる螺旋状データを用いて画像再
構成するＣＴ装置において、同一の被写体に対して前記の走査を反復して行なう場合
に、寝台が走査した範囲内の任意の位置ｚにある時のＸ
線源の位置θが、反復される走査の何回目にあっても同
一であるように寝台の位置とＸ線源の位置を制御する制
御部を有することを特徴とするＣＴ装置。
【請求項２】被検体の或る方向への投影データを収集
するデータ収集部を有し、該データ収集部と被検体とを
相対的に移動させることにより被検体に対して螺旋状の
走査を行なう走査手段を備え、該走査手段にて得られる
螺旋状データを用いて画像再構成するＣＴ装置におい
て、同一の被写体に対して前記の走査を反復して行なう場合
に、寝台が走査した範囲内の任意の位置ｚにある時の投
影の方向θが、反復される走査の何回目にあっても同一
であるように寝台の位置と投影の方向を制御する制御部
を有することを特徴とするＣＴ装置。
【請求項３】ＣＴ装置を用いてヘリカルスキャンを行
ない被検体内の血液量分布を測定する血液量分布測定方
法において、前記被検体内に造影剤を注入する前にヘリカルスキャン
を行ないヘリカルＣＴデータを得る第１のステップと、前記被検体内に造影剤を注入した後、造影剤分布がほぼ
一様となった時点で、前記第１のステップで行なわれた
ヘリカルスキャンの軌道と同一の軌道でヘリカルスキャ
ンを行ないヘリカルＣＴデータを得る第２のステップ
と、前記造影剤注入前後のヘリカルＣＴデータの差分から血
液量分布データを求める第３のステップと、を有することを特徴とするＣＴ装置を用いた血液量分布
測定方法。