JPH0910206A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同一方向連続回転型Ｘ線ＣＴ装置において、
同じ角度のビューデータを重複して収集することを無く
して、最短の時間で生体運動の各時相ごとに、必要角度
方向分のデータを収集する。 【構成】 心電計２４で心電波形を捉え、制御装置２１
が、その周期と分割時相数とに応じて回転速度を求め、
その回転速度でＸ線管１１とＸ線検出器１２とが定速回
転するよう回転駆動装置２２を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、同一方向に連続的に
回転してデータ収集用スキャンを行なう同一方向連続回
転型Ｘ線ＣＴ装置に関し、とくに、心臓などの臓器の周
期的な運動に同期してデータ収集し、その各時相の画像
を得るＸ線ＣＴ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、同一方向に連続的に回転して
データ収集用スキャンを行なう同一方向連続回転型Ｘ線
ＣＴ装置と、３６０°正方向に回転した後逆方向に３６
０°回転することを連続的に繰り返す正・逆反転式連続
回転型Ｘ線ＣＴ装置が知られている。

【０００３】これらのＸ線ＣＴ装置において、生体の周
期的な運動に同期してデータ収集し、その各時相の画像
を得ようとする場合、たとえば心臓の周期は１秒程度で
あり、その間に必要な各時相の３６０°ずつのビューデ
ータを収集できるほどには回転速度が速くないので、数
周期あるいはそれ以上の周期をかけて、３６０°分のビ
ューデータを各時相ごとに収集することになる。つま
り、１秒間に１０回転するほどの回転速度であれば、た
とえば１／４周期ごとの各時相のデータを得るのに、１
周期あればよい（１／４秒の間に１回転できるから）
が、最高速度のものでも１秒間に１回転程度であるか
ら、この１秒間に１回転のＸ線ＣＴ装置では、生体運動
の１周期では、１／４周期ごとの各時相についてのビュ
ーデータは９０°ずつしか得られず、そのため、生体運
動の数周期かけて３６０°分のビューデータを収集する
必要があるのである。

【０００４】後者の正・逆反転式連続回転型Ｘ線ＣＴ装
置では、回転スキャンはつねに基準角度（０°）から始
まるので、その回転の開始時期が生体運動の基準位相か
らずれていくように、基準角度で静止させて待ち時間を
設けてから回転スキャンを開始させるようにすればよい
ので、待ち時間の管理を行なうだけで、比較的容易に各
時相ごとに３６０°分のデータを収集し、各時相の画像
を得ることができる。たとえば、心臓の場合、心電波形
のＲ波を検出して、それを基準位相とし、それからのデ
ィレイ時間に応じて各々の回転スキャンを開始させれば
よい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同一方
向連続回転型Ｘ線ＣＴ装置の場合は、文字通り連続的に
回転しており途中で静止して角度を調整することなどは
できず、また回転速度も一定なため、問題が生じる。た
とえば上記と同様に１秒間に１回転するＸ線ＣＴ装置で
１運動周期が１秒の心臓のデータを収集する場合のよう
に、回転周期と運動周期とが完全に一致するような場
合、いずれの心臓周期においても、心臓の第１の１／４
周期については０°〜９０°、第２の１／４周期につい
ては９０°〜１８０°、第３の１／４周期については１
８０°〜２７０°、第４の１／４周期については２７０
°〜３６０°のビューデータしか得られないので、何周
期もかけてデータ収集したとしても、それぞれの１／４
周期の時相についてのビューデータが０°〜３６０°分
揃うことがない。

【０００６】このような例は極端な例であるが、重複し
て同じ角度のビューデータを収集したりすることは十分
にあり得ることである。また、事実、最近のＸ線ＣＴ装
置は最高回転速度が１回転／１秒前後というような速い
ものとなってきているので、あながち極端な例ともいえ
ない。いずれにしても、重複して同じ角度のビューデー
タを収集するようなことがあれば、それだけ時間がかか
るだけでなく、人体に対する被曝線量が増えるという深
刻な問題が生じる。また場合によっては、そのような犠
牲を払っても、０°〜３６０°のビューデータがなかな
か揃わず、結局、画像再構成できるだけの角度分のデー
タの収集ができないことも起こり得る。

【０００７】この発明は、上記に鑑み、同じ角度のビュ
ーデータを重複して収集することを無くして、最短の時
間で、つまりなるべく被曝線量を少なくしながら、生体
運動の各時相ごとに、必要角度方向分のデータを収集す
ることができるように改善した、同一方向連続回転型Ｘ
線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＸ線ＣＴ装置においては、Ｘ線ビー
ムを被検体に向けて発生する手段と、被検体を透過した
Ｘ線ビームを入射させて検出しデータを得る手段と、上
記Ｘ線ビームを同一方向に連続的に回転スキャンさせる
スキャン手段と、被検体の周期的な運動を検出する手段
と、該検出された運動周期Ｔを監視し、運動周期の分割
時相数をＮと定めたときに、ｍを任意の自然数、ｎを０
＜ｎ＜Ｎを満足する任意の奇数として定めて、 ＳＰ＝ｍＴ＋ｎＴ／Ｎ で求めた時間ＳＰで、Ｘ線ビームが１回転するよう上記
スキャン手段を制御して定速で回転スキャンさせる制御
手段が備えられることが特徴となっている。

【０００９】

【作用】Ｘ線ビームは１回転するのに時間ＳＰを要す
る。そのため、１回転すると、Ｘ線ビームの回転位相
は、運動周期Ｔの位相に対して、ｎＴ／Ｎだけずれる。
このようにＸ線ビームの１回転ごとにｎＴ／Ｎずつずれ
るので、Ｎ回転すれば、もとの位相関係に戻る。このこ
とは、Ｎ回転の範囲では、Ｎ個の分割時相の各々につ
き、同一のＸ線ビーム角度のデータを重複して収集する
ことなく、しかもＮ回転の範囲でＮ個の分割時相の各々
について必要な角度範囲内のデータをもれなく収集でき
ることを意味する。したがって、最短の時間で、Ｎ個の
分割時相の各々についての必要な角度範囲内のデータを
すべて収集することができる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。図１において、Ｘ
線管１１とＸ線検出器１２とが図示しない回転フレーム
等に保持され、被検者１０を中心にして回転駆動装置２
２によって同一方向に（この図では矢印で示すように時
計回り方向に）連続的に回転させられるようになってい
る。そして、この回転駆動装置２２は、制御装置２１に
よってその回転速度が任意に変えられるようなものとさ
れている。Ｘ線管１１にはＸ線電源装置２３から高圧電
源が供給され、Ｘ線管１１からＸ線検出器１２の方向に
扇型のＸ線ビームが照射される。Ｘ線検出器１２は多数
の検出エレメントが円弧状に並べられたもので、その各
チャンネルごとに入射Ｘ線強度の検出信号を得る。

【００１１】回転中心付近に被検者（患者）１０が配置
され、制御装置２１によって回転駆動装置２２が制御さ
れてＸ線管１１とＸ線検出器１２とが回転し、その回転
中に、制御装置２１によって制御されたＸ線電源装置２
３からＸ線管１１に高圧電源が供給されてＸ線ビームの
照射がなされる。このＸ線ビームは被検者１０を通過
し、Ｘ線検出器１２に入射する。Ｘ線検出器１２の各チ
ャンネルの信号はデータ収集装置１３に取り込まれてＡ
／Ｄ変換され、被検者１０のＸ線吸収に関する各チャン
ネルごとのデータが得られる。Ｘ線管１１およびＸ線検
出器１２がある角度位置にあるときに得られるこの多数
チャンネルのデータをその角度でのビューデータと呼ぶ
こととする。このようなビューデータの収集は制御装置
２１の制御の下でＸ線管１１およびＸ線検出器１２の回
転に同期して行なわれ、所定の回転角度ごとにビューデ
ータが得られる。

【００１２】この各角度ごとのビューデータはデータメ
モリ１４に格納され、その後画像再構成処理装置１５に
送られる。このデータが画像再構成処理装置１５におい
て、画像メモリ１６等を用いることにより、バックプロ
ジェクション等のアルゴリズムで処理されて、ＣＴ像が
作られる。この再構成ＣＴ像は画像メモリ１６にいった
ん格納された後、画像表示装置１７に送られて表示され
るとともに、光ディスク等の記録装置１８に記録され
る。

【００１３】この実施例では、被検者１０の心臓の各時
相ごとのＣＴ像を得ることとしており、被検者１０には
心電計２４が取り付けられて、心電波形が制御装置２１
に送られる。この心電波形は図２のＡで示すようにな
り、そのＲ波を検出し、このＲ波を心拍の基準位相とし
て用いる。そして、制御装置２１においてＲ波間隔（Ｒ
波からＲ波までの心拍周期）を監視し、被検者１０の心
拍が安定してきてＲ波間隔が一定になったとき、撮像
（データ収集）を開始する。ここで、Ｒ波からＲ波まで
の１心拍周期をＴ、このＴを分ける分割時相数をＮとし
たとき、制御装置２１がつぎの式で示すような計算を行
なって回転速度（１回転に要する時間）ＳＰを求める。 ＳＰ＝ｍＴ＋ｎＴ／Ｎ（ｓｅｃ） ただし、この式で、ｍは任意の自然数、ｎは０＜ｎ＜Ｎ
を満足する任意の奇数とする。

【００１４】こうして、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２の
回転速度ＳＰを定めた上で、制御装置２１が回転駆動装
置２２を制御して、Ｘ線管１１およびＸ線検出器１２を
回転させる。その回転速度が上記の設定速度で安定した
ときに、心電波形のＲ波を検出して、それをトリガ信号
としてデータ収集を開始する。すると、Ｎが奇数の場合
でも偶数の場合でも、Ｘ線管１１およびＸ線検出器１２
の回転位相が、その１回転ごとに心拍周期Ｔに対して
（ｎ／Ｎ）Ｔずつずれていくので、理論上、Ｎ回転すれ
ば各時相ごとに、すべての（３６０°分の）角度のビュ
ーデータが得られる。ここで、説明を分かりやすくする
ため、Ｒ波からＲ波までの１心拍を４つに分けて（Ｎ＝
４）、時相イ、時相ロ、時相ハ、時相ニとし、これら
イ、ロ、ハ、ニの４つの時相で、各々心臓の画像を得る
ものとし、ｍ＝１、ｎ＝１とする。このとき、ＳＰ＝
１．２５Ｔとなる。そこで、図２のＡで示すようにある
時点でＲ波が検出され、このときＸ線管１１およびＸ線
検出器１２の回転角度が図２のＢで示すようにちょうど
０°であったとし、このときからデータ収集を開始する
ものとする。なお、図２では横軸が時間軸となってお
り、Ａは心電波形を示し、Ｂは回転角度を示す。

【００１５】最初の１回転目において、最初のＲ波の直
後の時相イのデータを収集する期間では０°から７２°
まで回転するので、図１の角度範囲ａについてのビュー
データが収集される。この１回転目において２８８°ま
で回転してきたときに再びＲ波が現われることになるの
で、この時点から時相イについての、２８８°〜０°の
角度範囲ｅ（図１参照）のデータ収集が行なわれる。２
回転目では、２１６°の回転角度のときにＲ波が到来す
るので、時相イのデータは、２１６°〜２８８°の角度
範囲ｄ（図１参照）で収集される。時相イのデータは、
３回転目では１４４°〜２１６°の角度範囲ｃについ
て、４回転目では７２°〜１４４°の角度範囲ｂについ
てそれぞれ収集される。

【００１６】したがって、時相イのデータは、角度範囲
ａ、ｅ、ｄ、ｃ、ｂの順序で収集され、４回転したとき
に３６０°分のビューデータが収集されることになる。
他の時相ロ、ハ、ニについても同様に４回転で３６０°
分のデータが収集される。そこで、４回転したときにデ
ータメモリ１４において、４つの時相イ、ロ、ハ、ニの
各々について、３６０°分のデータが揃うので、これら
３６０°分ずつのデータが時相ごとに画像再構成処理装
置１５に送られ、時相ごとに順次画像が再構成されてい
く。つまり、１つの時相での画像が再構成されたらつぎ
の時相の画像が再構成されるというように、１つの画像
再構成ハードウェア（あるいはアルゴリズム）が共通に
利用される。

【００１７】なお、ここではｍ＝１、ｎ＝１として回転
速度ＳＰを定めているが、回転速度をあまり速くできな
いＸ線ＣＴ装置ではｍまたはｎを大きな数として上記の
式からＳＰを求めて回転速度を定めることになる。こう
して回転速度を定めることにより、回転速度の遅いＸ線
ＣＴ装置でも、Ｎ回の回転で、同じ角度方向のビューデ
ータを重複して収集することなく、３６０°分のデータ
をどの時相についても収集することができる。したがっ
て、どのような回転速度であっても、最短の時間でデー
タ収集を完了させることができて、被検者１０に対する
余分な被曝を避けることが可能となる。

【００１８】画像再構成に必要なビューデータの角度範
囲は上記のように３６０°に限らず、１８０°でも足り
る場合があるが、その場合も同様にして回転速度を定め
ることができることはもちろんである。

【００１９】さらに上記の実施例では、画像再構成処理
装置１５と制御装置２１はハードウェア的に別個に構成
されているように説明したが、１つのコンピュータによ
りソフトウェア的にそれらの機能を実現するように構成
することもできる。心臓の各時相のＣＴ像を得ることと
して説明したが、呼吸運動により周期的に動く胸部など
の各時相のＣＴ像を得ることなどに適用することもでき
る。その場合には、その周期的な運動を捉えるため、心
電計２４の代わりに呼吸検出器などを用いる。

【００２０】また、上記の実施例はいわゆる第３世代の
Ｘ線ＣＴ装置にこの発明を適用したものであるが、他の
形式のＸ線ＣＴ装置にも適用できる。たとえば第４世代
のＸ線ＣＴ装置ではＸ線管のみが回転し、Ｘ線検出器は
３６０°の全周に配置されるが、そのようなＸ線ＣＴ装
置にも適用できる。

【００２１】

【発明の効果】以上実施例について説明したように、こ
の発明のＸ線ＣＴ装置によれば、周期的に運動している
生体の各時相のデータを重複して収集することなく、効
率良く収集することができる。そのため、撮像に必要な
データを最短の時間で収集することができ、検査時間を
短縮できる上、被検者に対するＸ線被曝を最小限にどど
め、かつ被検者の負担を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のブロック図。

【図２】動作説明のためのタイムチャート。

【符号の説明】

１０ 被検者 １１ Ｘ線管 １２ Ｘ線検出器 １３ データ収集装置 １４ データメモリ １５ 画像再構成処理装置 １６ 画像メモリ １７ 画像表示装置 １８ 記録装置 ２１ 制御装置 ２２ 回転駆動装置 ２３ Ｘ線電源装置 ２４ 心電計

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線ビームを被検体に向けて発生する手
   段と、被検体を透過したＸ線ビームを入射させて検出し
   データを得る手段と、上記Ｘ線ビームを同一方向に連続
   的に回転スキャンさせるスキャン手段と、被検体の周期
   的な運動を検出する手段と、該検出された運動周期Ｔを
   監視し、運動周期の分割時相数をＮと定めたときに、ｍ
   を任意の自然数、ｎを０＜ｎ＜Ｎを満足する任意の奇数
   として定めて、 ＳＰ＝ｍＴ＋ｎＴ／Ｎ で求めた時間ＳＰで、Ｘ線ビームが１回転するよう上記
   スキャン手段を制御して定速で回転スキャンさせる制御
   手段を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。