JPWO2015107963A1 - Ｘ線ｃｔ装置及び造影撮影方法 - Google Patents

Abstract

造影剤を用いた撮影中に撮影位置が造影剤の位置を追い越す場合にも、造影剤を再注入せずに良好な造影効果を有する画像を得ることが可能なX線CT装置及び造影撮影方法を提供するために、X線CT装置は、本撮影中に、現在の撮影位置が造影剤を追い越すか否かを判定し、造影剤を追い越す場合は、撮影条件を再設定し、再設定された撮影条件で再撮影を実行し、造影剤の追い越しを判定する際は、本撮影の前に行われる非造影撮影により得られた計測データと本撮影により得られる計測データとの差分データに基づく判定を行い、このため、造影効果の有無を調べるために撮影中に画像を再構成する必要がなく、追い越し判定を高速に行って、ただちに再撮影へ移行できる。

Description

本発明は、X線CT装置及び造影撮影方法に係り、詳細には、造影剤を使用した撮影が可能なX線CT装置に関する。

従来より、X線CT(Computed Tomography)装置を用いた検査では、診断に適切な陰影を持った画像を得るために、被検体に造影剤を注入しながら撮影を行う造影CT検査が行われている。造影CT検査では、注入された造影剤が血流にのって全身に運ばれ、撮影部位に到達すると、X線CT装置による撮影が開始される。造影剤が撮影部位に到達したか否かは、例えば、予め指定された関心領域における造影剤濃度の変化を監視するモニタリングスキャンにより判断される。特許文献1にはモニタリングスキャンにより得た画像から関心領域における造影剤の濃度(CT値)を測定し、所定の閾値を超えると造影剤が撮影部位に到達したと判断して、本撮影である造影撮影へ自動で切り替える技術が開示されている。

ところで、近年のX線CT装置では高速撮影が可能となっている。例えば、X線検出器の体軸方向のサイズが20〜40［mm］程度の場合、スキャナ回転速度は0.5［s/回転］、らせんピッチは0.8〜1.3程度といった撮影条件が用いられる。この条件における寝台移動速度は32〜150［mm/s］であり、平均的な血流速度より速い速度で撮影を行える。そのため、造影剤の流れが想定より遅い場合に撮影位置が造影剤を追い越すことがある。撮影位置が造影剤を追い越した状態で撮影を続行しても所望の造影効果を得ることができないため、検査のやり直しが必要なことがある。これは患者にとって負担が大きく、好ましくない。そこで、特許文献1には、造影撮影中に再構成したCT画像中の血管部のCT値に基づいて、寝台移動速度やスキャナ回転速度を制御することが記載されている。

特開2005-160784号公報

しかしながら、特許文献1の手法では、撮影中に画像を再構成し、その画像内でCT値を測定して閾値判定を行っている。したがって、画像再構成の演算処理に時間がかかり、造影剤の追い越しの結果を得るタイミングが遅れ、その間に撮影位置が進行し、造影不良部分を生じるといった問題がある。また、造影剤を追い越してしまった場合にも、造影剤を再注入することなく一度の検査で良好な画像を取得できることが望ましい。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、造影剤を用いた撮影中に撮影位置が造影剤の位置を追い越す場合にも、造影剤を再注入せずに良好な造影効果を有する画像を得ることが可能なX線CT装置及び造影撮影方法を提供する

前述した目的を達成するために第1の発明は、被検体にX線を照射するX線源と、前記X線源に対向配置され前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、前記X線源及び前記X線検出器を搭載し、前記被検体の周囲を回転する回転盤と、前記X線検出器により検出された透過X線データに基づいて画像を再構成する画像再構成部と、前記被検体に造影剤を注入して行う本撮影の撮影条件を設定する撮影条件設定部と、前記撮影条件設定部により設定された撮影条件で本撮影を実行する本撮影制御部と、前記本撮影の実行中に、撮影位置が造影剤の位置を追い越すか否かを判定する追い越し判定部と、前記追い越し判定部により追い越しを判定した場合に、撮影条件を再設定し、再設定された撮影条件で再撮影を実行する再撮影制御部と、を備えることを特徴とするX線CT装置である。

また、第2の発明は、X線CT装置が、被検体に造影剤を注入して行う本撮影を設定された撮影条件で実行するステップと、前記本撮影中において造影剤の位置に対する撮影位置の追い越しを判定するステップと、追い越しを判定した場合に撮影条件を再設定するステップと、再設定された撮影条件で再撮影を実行するステップと、を含むことを特徴とする造影撮影方法である。

本発明により、造影剤を用いた撮影中に撮影位置が造影剤の位置を追い越す場合にも、造影剤を再注入せずに良好な造影効果を有する画像を得ることが可能なX線CT装置及び造影撮影方法を提供できる。

X線CT装置1の全体構成図 撮影の軌道について説明する図 本発明のX線CT装置1が実行する造影撮影処理の手順を示すフローチャート 条件設定画面3の一例 追い越し判定部128の構成図 (a)造影剤が追い越しを生じたと判定した位置(造影追い越し判定位置)と撮影範囲の例、(b)折り返し撮影の寝台進行方向、(c)順方向撮影の寝台進行方向 撮影の軌道について説明する図 造影剤を使用した際のCT値の推移について示す図(Time Density Curve)

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
まず、図1を参照してX線CT装置1の全体構成について説明する。

図1に示すように、X線CT装置1は、スキャンガントリ部100、寝台105、及び操作卓120を備える。スキャンガントリ部100は、被検体に対してX線を照射するとともに被検体を透過したX線を検出する装置である。操作卓120は、スキャンガントリ部100の各部を制御するとともにスキャンガントリ部100で計測した透過X線データを取得し、画像の生成を行う装置である。寝台105は、被検体を寝載し、スキャンガントリ部100のX線照射範囲に被検体を搬入・搬出する装置である。

スキャンガントリ部100は、X線源101、回転盤102、コリメータ103、X線検出器106、データ収集装置107、ガントリ制御装置108、寝台制御装置109、及びX線制御装置110を備える。

操作卓120は、入力装置121、画像処理装置122、記憶装置123、システム制御装置124、及び表示装置125を備える。

スキャンガントリ部100の回転盤102には開口部104が設けられ、開口部104を介してX線源101とX線検出器106とが対向配置される。開口部104に寝台105に載置された被検体が挿入される。回転盤102は、回転盤駆動装置から駆動伝達系を通じて伝達される駆動力によって被検体の周囲を回転する。回転盤駆動装置はガントリ制御装置108によって制御される。

X線源101は、X線制御装置110に制御されて所定の強度のX線を連続的または断続的に照射する。X線制御装置110は、操作卓120のシステム制御装置124により決定されたX線管電圧及びX線管電流に従って、X線源101に印加されるX線管電圧及び供給されるX線管電流を制御する。

X線源101のX線照射口にはコリメータ103が設けられる。コリメータ103は、X線源101から放射されたX線の照射範囲を制限する。例えばコーンビーム(円錐形または角錐形ビーム)等に成形する。コリメータ103の開口幅はシステム制御装置124により制御される。

X線源101から照射され、コリメータ103を通過し、被検体を透過したX線はX線検出器106に入射する。

X線検出器106は、例えばシンチレータとフォトダイオードの組み合わせによって構成されるX線検出素子群をチャネル方向(周回方向)に例えば1000個程度、列方向(体軸方向)に例えば1〜320個程度配列したものである。X線検出器106は、被検体を介してX線源101に対向するように配置される。X線検出器106はX線源101から照射されて被検体を透過したX線量を検出し、データ収集装置107に出力する。

データ収集装置107は、X線検出器106の個々のX線検出素子により検出されるX線量を収集し、デジタルデータに変換し、透過X線データとして操作卓120の画像処理装置122に順次出力する。

画像処理装置122は、データ収集装置107から入力された透過X線データを取得し、対数変換、感度補正等の前処理を行って再構成に必要な投影データを作成する。また画像処理装置122は、生成した投影データを用いて断層像等の被検体画像を再構成する。

システム制御装置124は、画像処理装置122によって再構成された被検体画像を記憶装置123に記憶するとともに表示装置125に表示する。

システム制御装置124は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備えたコンピュータである。記憶装置123はハードディスク等のデータ記録装置であり、X線CT装置1の機能を実現するためのプログラムやデータ等が予め記憶される。システム制御装置124は、図3に示す処理手順に従って造影撮影処理を行う。造影撮影処理の詳細については後述する。

表示装置125は、液晶パネル、CRTモニタ等のディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示処理を実行するための論理回路で構成され、システム制御装置124に接続される。表示装置125は画像処理装置122から出力される被検体画像、並びにシステム制御装置124が取り扱う種々の情報を表示する。

入力装置121は、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー、及び各種スイッチボタン等により構成され、操作者によって入力される各種の指示や情報をシステム制御装置124に出力する。操作者は、表示装置125及び入力装置121を使用して対話的にX線CT装置1を操作する。入力装置121は表示装置125の表示画面と一体的に構成されるタッチパネル式の入力装置としてもよい。

寝台105は、被検体を寝載する天板、上下動装置、及び天板駆動装置を備え、寝台制御装置109の制御により天板高さを上下に昇降したり、体軸方向へ前後動したり、体軸と垂直方向かつ床面に対し平行な方向(左右方向)へ左右動する。撮影中において、寝台制御装置109はシステム制御装置124により決定された寝台移動速度及び移動方向で天板を移動させる。

次に、造影撮影に関する機能構成について説明する。

本発明のX線CT装置1は、造影剤を用いた撮影(以下、造影撮影という)に関する機能構成として、撮影条件設定部126、撮影制御部127、追い越し判定部128、及び再撮影制御部129を備える。撮影条件設定部126、撮影制御部127、及び再撮影制御部129は、システム制御装置124に設けることが好ましい。追い越し判定部128は、判定速度を高速化する観点から画像処理装置122に設けることが好ましいが、システム制御装置124に設けるようにしてもよい。

撮影条件設定部126は、位置決め用撮影や本撮影についての撮影条件及び再構成条件の設定を行う。本実施形態のX線CT装置1は、本撮影において被検体に造影剤を注入しながら撮影する造影撮影を行う。そのため、撮影条件設定部126は、本撮影の撮影条件として造影撮影の撮影条件を設定する。撮影条件は、撮影範囲、関心領域、X線管電圧、X線管電流等のX線条件、ガントリ回転速度、寝台速度、らせんピッチ等を含む。再構成条件は、再構成FOV、再構成スライス厚等を含む。撮影条件は、操作卓120の入力装置121を介して操作者により入力される。入力された各条件は、記憶装置123に記憶される。また、造影撮影中において撮影位置が造影剤を追い越す場合は、撮影条件設定部126は造影剤の到達を考慮した撮影条件を再設定する。

撮影制御部127は、撮影条件設定部126により設定された撮影条件に基づいてスキャンガントリ部100の各部及び寝台105を制御し、撮影を実行する。具体的には、撮影制御部127は、撮影条件に基づいてX線制御装置110、ガントリ制御装置108、及び寝台制御装置109に制御信号を送る。X線制御装置110は、システム制御装置124から入力される制御信号に基づいてX線源101に入力する電力を制御する。ガントリ制御装置108は回転速度等の撮影条件に従って回転盤102の駆動系を制御し、回転盤102を回転させる。寝台制御装置109は、設定された撮影範囲に基づいて寝台105を所定の撮影開始位置へ位置合わせし、撮影中は寝台速度(らせんピッチ)等の撮影条件に基づいて所定の速度で寝台105の天板を移動させる。

追い越し判定部128は、造影撮影中、データ収集装置107から計測データ(透過X線データの生データ)を取得すると、この計測データを用いて現在の撮影位置が被検体内における造影剤の位置を追い越すか否かを判定する。本発明において追い越し判定部128は、本撮影の前に行われる非造影撮影により取得した計測データと、本撮影により取得した計測データとを体軸方向位置及びビュー位置が同一となるデータ間で差分処理し、この差分データに基づいて造影剤の追い越しを判定する。

非造影撮影とは造影剤を注入しないで行う撮影である。例えば、位置決め用のスキャノ撮影の計測データを追い越し判定に利用することができる。

また、非造影撮影の軌道を造影撮影(本撮影)の軌道と一致させて計測データを取得しておき、非造影撮影の計測データと造影撮影の計測データとの差分データに基づいて追い越し判定を行ってもよい。

図2を参照して、撮影の軌道について説明する。

X線CT装置1の撮影方式としては、図2(a)に示すアキシャルスキャン(サークルスキャン、円スキャンともいう)、図2(b)に示すらせんスキャン(ヘリカルスキャンともいう)、図2(c)に示すスキャノグラム(スキャノ撮影)等がある。

図2(a)に示すアキシャルスキャンでは、寝台105のテーブル位置を固定し、対向配置されているX線源101及びX線検出器106を被検体の周囲を周回させる。図2(b)に示すらせんスキャンでは、寝台105のテーブル位置を体軸方向に平行に移動させながらX線源101及びX線検出器106を被検体の周囲を周回させる。らせんスキャンは、体軸方向に広い範囲を撮影する場合に用いられる。

図2(c)に示すスキャノ撮影は、X線源101とX線検出器106とを被検体に対して体軸方向に平行に移動させて計測データを得る。一般に、断層像を作成する範囲(撮影範囲)を決定するための位置決め用や、被ばく量低減のために管電流を変調する際の変調曲線算出の基準として、本撮影の前にスキャノ撮影が行われる。

追い越し判定において、図2(c)に示すスキャノ撮影により得た計測データを利用する場合は、スキャノ撮影のビュー位置(X線管球位置)で、スキャノ撮影により得た計測データ(以下、スキャノ計測データという)と、本撮影により得た計測データ(本撮影計測データという)とを差分処理する。このため、追い越し判定の頻度は回転盤1回転につき1回となる。

一方、軌道同期した非造影撮影を用いて追い越し判定を行う場合は、同じ体軸方向位置でビュー位置(管球位置)が常に同一であるため、全ての計測データを追い越し判定に用いることができる。したがって、追い越し判定の頻度を向上できる。このため、追い越し判定の結果をより早いタイミングで得ることができる。

追い越し判定部128は、所定範囲にある素子について、素子毎に計測データの差分処理を行い、これらの差分データを積分処理する。そして、積分値が所定の閾値より大きい場合は、非造影撮影の計測データとの差がある(造影効果がある)ため追い越しが生じていないと判定する。積分値が所定の閾値以下である場合は、非造影撮影の計測データとの差が少ない(造影効果がない)ため追い越しが生じたと判定する。

計測データ(生データ)を用いて追い越し判定を行う場合、追い越し判定のために撮影中に画像を再構成する必要がない。このため演算処理が高速化され、即時に追い越しを検知できる。差分及び積分処理は必ずしも全素子について行う必要はなく、計測中心部や関心領域等、一部の範囲としてよい。追い越し判定の詳細については、後述する。

画像処理装置122は、追い越し判定部128により現在の撮影位置が造影剤を追い越さないと判定した場合は、データ収集装置107から入力された本撮影の計測データに対して、対数変換、感度補正等の前処理を施し、画像再構成に必要な投影データを生成し、投影データを用いて被検体の断層像を再構成する。画像処理装置122により再構成された断層像は、記憶装置123に記憶されるとともにシステム制御装置124へ送られ、表示装置125に表示される。

一方、追い越し判定部128により現在の撮影位置が造影剤を追い越すと判定した場合は、画像処理装置122は、その判定結果をシステム制御装置124に出力する。システム制御装置124は、追い越し判定部128から現在の撮影位置が造影剤を追い越す旨の判定結果を取得すると、再撮影制御部129によってただちに撮影条件の再設定を行い、再撮影の撮影条件に従って再撮影を実行する。

再撮影の範囲は、追い越しを生じる位置(追い越しが判定された位置)から本撮影の撮影終了予定位置までを含む範囲とする。

また、再撮影は、本撮影の撮影終了予定位置から寝台進行方向を逆方向とする折り返し撮影としてもよいし(折り返し撮影；図6(b)参照)、追い越し判定部128が追い越しを判定したタイミングで本撮影を停止し、追い越しを判定した位置に戻り、所定の待機時間経過後に本撮影の寝台進行方向と同じ方向で再撮影を開始するもの(順方向撮影；図6(c)参照)としてもよい。

また、再撮影では、追い越しを生じる前の本撮影と、再撮影との画質が同等となるように寝台速度、回転速度、らせんピッチ、X線条件等の撮影条件を設定することが望ましい。

再撮影の撮影条件(撮影方向や再撮影開始までの待機時間、モニタリングスキャンの有無や、寝台移動速度やらせんピッチ、X線条件等)は、本撮影の前に予め操作者により指定されていることが望ましい。再撮影の撮影条件の具体例については、後述する。

次に、図3〜図8を参照して、X線CT装置1の動作について説明する。

X線CT装置1のシステム制御装置124は、図3のフローチャートに示す手順で造影撮影処理を実行する。すなわち、システム制御装置124は、記憶装置123から造影撮影処理に関するプログラム及びデータを読み出し、このプログラム及びデータに基づいて処理を実行する。

造影撮影処理において、X線CT装置1は、まず位置決め用撮影を行う(ステップS101)。

位置決め用撮影では造影剤は使用せず、被ばく低減の観点から低線量にて行うことが望ましい。位置決め撮影は、一定の方向から被検体に対してX線を照射し、寝台105を体軸方向に平行に移動するスキャノ撮影としてもよいし、らせんスキャンとしてもよい。らせんスキャンを行う場合は、後述する追い越し判定のために、本撮影の軌道と一致する軌道同期らせんスキャンとすることが望ましい。

操作卓120の画像処理装置122は位置決め用撮影により得た計測データを生データの状態で記憶装置123に記憶する。また、画像処理装置122は、位置決め撮影により得た計測データを用いてスキャノ画像を生成し、記憶装置123に記憶するとともに操作卓120の表示装置125に表示する。スキャノ画像はステップS102の撮影条件設定時に、撮影範囲を決定する際等に参照される。

システム制御装置124は、撮影条件及び再構成条件の入力を受け付ける(ステップS102)。システム制御装置124は、撮影条件として、本撮影に関する撮影条件と、造影剤の追い越しが生じた場合に行う再撮影に関する撮影条件との両方の入力を受け付ける。

本撮影に関する撮影条件は、管電流、管電圧等のX線条件、本撮影の撮影範囲、らせんピッチ、スキャン速度、造影剤追い越し判定の要否、造影剤追い越し判定用の閾値等を含む。

また、再撮影に関する撮影条件は、再撮影を行う際の待機時間、再撮影の撮影方向、再撮影の管電流、管電圧等のX線条件、らせんピッチ、スキャン速度、軌道同期撮影(本撮影の軌道と一致させる)か否かの設定等を含む。

また、モニタリングスキャンの要否やモニタリングスキャンにおける閾値等、モニタリングスキャンに関する撮影条件の入力を受け付ける。

再構成条件は、再構成FOVや再構成フィルタ、画像スライス厚等を含む。入力された各条件は、記憶装置123に記憶される。

ステップS102において、システム制御装置124は、図4に示す条件設定画面3を表示装置125に表示してもよい。

条件設定画面3には、本撮影の撮影条件入力欄31、再撮影の撮影条件入力欄32、再撮影ON/OFF設定欄33、再撮影時の撮影方向設定欄34、モニタリングスキャンの有無設定欄35、モニタリング時の閾値設定欄36、軌道同期撮影の有無設定欄37等が設けられる。本撮影及び再撮影の撮影条件入力欄31、32には、らせんピッチ、スキャン速度、管電流等の各条件の数値を操作者が入力する各入力欄が設けられる。なお、各入力欄には、複数の数値の選択肢が設けられていてもよい。

再撮影ON/OFF設定欄33は、追い越し判定において造影剤を追い越したと判定された場合に再撮影を行うか否かを設定する設定欄である。再撮影時の撮影方向設定欄34は、再撮影を行う場合に再撮影の寝台移動方向を順方向とするか逆方向(折り返し撮影)とするかを設定する設定欄である。順方向は本撮影と同じ方向であり、逆方向は本撮影と反対方向である。

モニタリングスキャン設定欄35は、造影剤のモニタリングスキャンを行うか否かを設定する設定欄である。モニタリング時の閾値設定欄36は、モニタリングスキャンで用いる閾値を入力する設定欄である。軌道同期撮影設定欄37は、再撮影の軌道を本撮影の軌道と同期させるか否かを設定する設定欄である。

以下、ステップS102の撮影条件設定処理において追い越し判定を「要」にセットした場合について説明する。

図3のステップS102において撮影条件が設定され、被検体に造影剤が注入され、本撮影の開始が指示されると、システム制御装置124は本撮影(造影撮影)を開始する(ステップS103)。

ステップS103においてシステム制御装置124は、撮影条件に基づいてX線制御装置110、ガントリ制御装置108、及び寝台制御装置109に制御信号を送る。X線制御装置110は、システム制御装置124から入力される制御信号に基づいてX線源101に入力する電力を制御する。ガントリ制御装置108は回転速度等の撮影条件に従って回転盤102の駆動系を制御し、回転盤102を回転させる。寝台制御装置109は、撮影範囲に基づいて寝台105を所定の撮影開始位置へ位置合わせし、撮影中は寝台速度(らせんピッチ)等の撮影条件に基づいて寝台105の天板を移動させる。

本撮影では、X線源101からのX線照射とX線検出器106による透過X線データの計測が、回転盤102の回転とともに繰り返される。データ収集装置107は、被検体の周囲の様々な角度(ビュー)においてX線検出器106により計測された透過X線データ(以下、計測データという)を取得し、画像処理装置122に送る。画像処理装置122は、データ収集装置107から計測データを取得する。

画像処理装置122の追い越し判定部128は、ステップS103の本撮影中に取得した計測データを用いて、造影剤の追い越し判定を行う(ステップS104)。

ステップS104の追い越し判定では、(1)スキャノ撮影により得た計測データを使用して追い越し判定を行う方法と、(2)本撮影の前に行われる非造影らせんスキャンの計測データを使用して追い越し判定を行う方法とがある。いずれの場合も、本撮影により得た計測データと、事前の非造影撮影により得られ記憶装置123に記憶されている計測データとを、撮影位置(体軸方向位置及びビュー角度)が同一のデータ間で差分処理し、差分データに基づいて追い越しを判定する。

図5に示すように、追い越し判定部128は、非造影撮影の計測データと造影撮影(本撮影)の計測データとを差分処理する差分部128aと、差分部128aにより得た差分データを所定の投影データ範囲で積分処理する積分部128bと、積分部128bにより得た積分値の大きさを所定の閾値と比較する閾値判定部128cとを有する。

本撮影をらせんスキャンとし、スキャノ撮影により得た計測データ(以下、スキャノ計測データという)を用いて追い越し判定を行う場合は、差分部128aは、撮影位置(体軸方向位置及びビュー角度)が同一となる計測データ同士を差分処理する。撮影位置(体軸方向位置及びビュー角度)が同一となる計測データは1周に一度のタイミングで存在する。

なお、本撮影をらせんスキャンとし、スキャノ計測データを用いて追い越し判定を行う場合において、全ビューのスキャノ計測データを使用して追い越し判定を行うことも可能である。この場合は、スキャノ計測データに対して、予め寝台高さに応じた補正処理を行う必要がある。

例えば、被検体位置が回転盤の中心(計測中心)にない状態で本撮影(らせんスキャン)を行う場合は、ビュー角度毎にX線源101と被検体との距離が異なり、得られる計測データも1回転の間で差異が生じるからである。そこで、差分するスキャノ計測データを、らせんスキャンにおける寝台と管球との距離に合わせて、ビュー毎に補正しておく。差分部128aは、本撮影の計測データと補正処理後のスキャノ計測データとを、同一の撮影位置(体軸方向位置及びビュー角度)同士で差分処理する。

本撮影をらせんスキャンとし、非造影軌道同期らせんスキャンにより得た計測データを用いて追い越し判定を行う場合は、差分部128aは、撮影位置(体軸方向位置及びビュー角度)が同一の本撮影の計測データと非造影軌道同期らせんスキャンの計測データとを差分処理する。これらの計測データは全てのビューで追い越し判定を行うことが可能である。どの程度のビュー間隔で追い越し判定を行うかは任意に設定してよい。

また、本撮影の軌道と異なる軌道の非造影計測データが予め計測されている場合は、この軌道が異なる非造影計測データを用いて追い越し判定を行うことも可能である。この場合、軌道が異なる非造影計測データに基づいて断層像を再構成し、この断層像を順投影処理することで本撮影の軌道と軌道が一致する軌道同期した非造影計測データを仮想的に作成することができる。差分部128aは、上述の手順で仮想的に生成された軌道同期非造影計測データと本撮影の計測データとを差分処理してもよい。

追い越し判定部128の積分部128bは、差分処理により得た差分データを所定のデータ範囲で積分処理する。積分処理するデータ範囲は、X線検出器106の列数、チャネル数、及び撮影ビュー数に応じて決定されることが望ましい。例えば、撮影に用いるX線CT装置1のX線検出器106が64列、1000チャネルの検出素子を有し、1周1000ビューの計測データを得る場合は、中心500チャネル、中心4列、1ビュー分(当該ビュー)の各素子の差分データを積分するように設定すればよい。なお、積分処理の対象とするデータ範囲は一例であり、この値に限定されない。

閾値判定部128cは、積分部128bにより得た積分値を予め設定されている所定の閾値と比較することにより、撮影位置が造影剤の位置を追い越したか否かを判定する。閾値判定部128bは、積分値の大きさが所定の閾値より大きい場合は、撮影位置に造影剤が存在するため「追い越していない」との判定結果を出力する。積分値の大きさが所定の閾値以下の場合は、「追い越しあり」との判定結果をシステム制御装置124に出力する。

或いは、閾値判定部128cは、追い越し判定の対象とする撮影位置での積分値(以下、当該積分値という)よりも進行方向前方の撮影位置での積分値(以下、前方積分値という)と比較し、追い越しを判定してもよい。閾値判定部128cは、当該積分値の大きさと前方積分値との差が所定値以上となる場合は、「追い越しあり」との判定結果を出力する。当該積分値の大きさと前方積分値との差が所定値以内の場合は「追い越していない」との判定結果をシステム制御装置124に出力する。

図3の説明に戻る。

ステップS104における追い越し判定の結果、「追い越しあり」の判定結果を得た場合は(ステップS104；追い越しあり)、システム制御装置124は追い越しを判定した位置から撮影範囲終端までを含む範囲を再撮影するための撮影条件を設定する(ステップS105)。再撮影では、造影剤の到達を考慮した撮影条件を設定する。

再撮影は、図6(b)に示すような折り返し撮影としてもよいし、図6(c)に示すような順方向撮影としてもよい。

再撮影を折り返し撮影とする場合、システム制御装置124は、図6(b)に示すように本撮影の撮影範囲として設定されている撮影範囲終端43まで撮影を続行し、撮影範囲終端43までの撮影が終了した後、造影剤の到達を待機して逆方向に折り返して再撮影を行うための撮影条件を設定する。

また、再撮影を折り返し撮影とする場合、システム制御装置124は、図6(b)に示すように本撮影の撮影範囲として設定されている撮影範囲終端まで撮影を続行し、撮影範囲終端までの撮影が終了した後、撮影範囲終端部43にてモニタリングスキャンし、監視領域のCT値が所定の閾値以上となった時点で、再撮影を開始してもよい。この場合、造影剤ムラを生じないために、再撮影(折り返し撮影)の速度をより高速に行うことが望ましい。

また、追い越しを生じた撮影との画像ノイズ量に相違が生じないようにすることが望ましい。そのため、再撮影時には、寝台移動速度、スキャン速度のうちの1つ以上を速くしてより短時間に再撮影範囲を撮影しつつ、管電流、寝台移動速度、スキャン速度のうち1つ以上を調整する。これにより、本撮影と再撮影とで画像ノイズが同等となるように撮影条件を再設定することが望ましい。

また、再撮影を折り返し撮影とする場合、折り返し撮影の軌道は本撮影の軌道と同期することが望ましい。

図7は、再撮影の軌道について説明する図である。

図7(a)に示すように、本撮影においてアキシャルスキャンを行っている場合は、折り返し撮影においても、本撮影と同じ体軸方向位置でX線を照射するようにアキシャルスキャンを行えばよい。

図7(b)に示すように本撮影においてらせんスキャンを行っている場合は、折り返し撮影では、図7(c)に示すように寝台移動方向を逆方向としつつ軌道を同期した撮影を行う。すなわち、回転盤102を本撮影時とは逆回転させて撮影を行う。ただし、回転盤102の回転方向がその構造上、通常一方向に限定される場合は、軌道同期撮影を行わずに、折り返し撮影を行う。

また、再撮影を順方向撮影とする場合、システム制御装置124は、図6(c)に示すように「追い越しあり」の判定結果を得た時点で本撮影を中断し、追い越し判定位置に戻り、所定の待機時間待機して順方向に再撮影を開始するための撮影条件を設定する。再撮影の軌道は、本撮影の軌道と同期させることが望ましい。また、らせんピッチやスキャナ回転速度を遅くするなど、再度追い越しを生じないように撮影条件を再設定してもよい。

再撮影を開始するまでの待機時間(造影剤の到達を待機する時間)は、例えば、ステップS102の撮影条件設定時に予め操作者が設定した待機時間としてもよいし、所定位置でのモニタリングスキャンにより得られた監視用画像と非造影計測データにより事前に再構成された画像との差分が所定の閾値以上となるまでの時間としてもよいし、モニタリングスキャンにより得られた監視用画像内のCT値変化や造影部のCT値に基づいて造影効果がピークになるまでの待機時間を考慮して決定してもよい。

本撮影と再撮影との体軸方向での境界位置において、撮影時刻の差異に起因して、画質の不連続性が生じる場合がある。そこで、再撮影と本撮影との撮影範囲を一部重複させ、両撮影データの重複範囲を重み付け加算することにより、画質の不連続性を低減させても良い。

この重み付け加算は、本撮影と再撮影の計測データ間で行っても良いし、再構成処理の画像データ間で、行っても良い。計測データ間で重み付け加算を行った場合は、重み付け加算された計測データに対して、再構成処理が行われる。

図8を参照して、造影剤の流れる速度と寝台移動速度と造影効果との関係を説明する。
図8は、ある大動脈位置における造影時のTime Density Curve(以下、TDCという)の一例である。

図8に示す曲線(TDC)は、寝台移動がない場合の時間とCT値(造影効果)との関係を示している。造影剤が撮影位置に到達すると、CT値は急激に上昇し、ピークを過ぎると急激に減少する。造影撮影時には、図8(a)に示すように、なるべく造影効果の高いタイミングで撮影することが望ましい。しかしながら、寝台105が造影剤の流れと同方向に移動する場合、造影剤の流れる速度より、寝台移動速度が速いと図8(c)のように造影効果のピークを過ぎた位置で撮影が行われてしまい、所望の造影効果を得られない。逆に、寝台移動速度が遅すぎても、図8(b)に示すように造影ピークを過ぎたタイミングでの撮影を含むこととなり、所望の造影効果を得られない。

このため、本撮影時の寝台移動速度は、造影剤の流れる速度に対して過度に遅くならないように設定することが望ましい。また、図8(c)に示すように寝台移動速度が造影剤の流れる速度に対して非常に速い場合は本撮影開始のタイミングを撮影に必要な時間に応じて遅らせることが望ましい。具体的には、所望の造影効果を得ることが可能な範囲でなるべく遅い時間を撮影開始タイミングとすることが望ましい。

なお、図8に示すような寝台移動速度と造影効果のピークとの関係に基づいて、予測的に追い越し判定を行ってもよい。

すなわち、追い越し判定部128は、差分データの時間変化に基づいて造影効果のピークへ近づいているか、ピークから遠ざかっているか、或いはピークを維持しているかを判断し、追い越しの予測を行う。撮影条件設定部126は追い越しの予測結果に基づいて撮影条件の調整を行うようにしてもよい。例えば、追い越し判定部128が差分データの変化に基づいて現在の撮影位置が造影効果のピーク位置へ徐々に近づいていると判断した場合は、そのままの寝台速度では造影剤を追い越してしまうので寝台速度を遅くする。逆に、ピークから遠ざかる場合は寝台速度を速くする。このように実際に追い越しが生じる前に、予測的に追い越しを判定し、撮影条件を調整するようにしてもよい。

また、再撮影において、図6(c)に示す順方向撮影を行う場合に、本撮影と同一の寝台移動速度及びスキャン速度で再撮影を行うと、再び造影剤の追い越しが生じる場合もある。このため、再撮影実行中もステップS104の追い越し判定を行うことが望ましい(ステップS105→ステップS104)。再撮影実行中に造影剤の追い越しが生じる場合は、システム制御装置124は、寝台位置を追い越しが生じる位置(追い越しを判定した位置)まで戻し、撮影条件を再設定し、所定の待機時間経過後に再撮影を行う。このように、造影剤の到達を常に考慮して反復的に順方向に再撮影を行うようにしてもよい。

また、再撮影では、寝台移動速度を遅くしたりスキャン速度を遅くしたりする等して、軌道同期しつつ撮影を低速にしてもよい。この場合は、造影剤の再追い越しを抑制できる。寝台移動速度を遅くしたりスキャン速度を遅くしたりする場合は、画質への影響を考慮してX線管電流を小さくするなど配慮することが望ましい。

撮影範囲について本撮影や再撮影が終了すると、画像処理装置122は取得した透過X線データに基づいて画像の再構成処理を行う(ステップS106)。

再撮影の軌道が本撮影の軌道と一致(同期)している場合は、本撮影により得た計測データを再撮影により得た計測データで置き換えて一連のデータとして、画像再構成に使用できる。

一方、再撮影の軌道と本撮影の軌道とが一致(同期)していない場合は、画像処理装置122は、本撮影及び再撮影で得た各計測データに基づいて、それぞれ画像再構成処理を行う。本撮影の計測データから生成された画像と再撮影の計測データから生成された画像とを組み合わせることで最終的な断層画像を生成できる。

システム制御装置124は、再構成された画像を記憶装置123に記憶するとともに、表示装置125に表示し、一連の造影撮影処理を終了する。

以上説明したように、本発明のX線CT装置1は、造影撮影中に造影剤の位置に対する撮影位置の追い越しを判定する。追い越すと判定した場合は、追い越す造影剤の到達を考慮した撮影条件を再設定し、再設定された撮影条件で再撮影を実行する。したがって、造影剤の追い越しが生じる合にも、追い越しを生じる造影剤をそのまま使用して適切な撮影条件を再設定して造影検査を続行できる。これにより繰り返しの造影検査を避けることができ、被検体の負担を少なくすることができる。

また、造影剤の追い越し判定では、本撮影の前に行われる非造影撮影により得られた計測データと本撮影により得られる計測データとの差分データに基づく判定を行う。このため、造影効果の有無を調べるために撮影中に画像を再構成する必要がなく、追い越し判定を高速に行える。これにより早いタイミングで造影剤の追い越しを検知でき、造影剤が撮影範囲内にある間に、迅速に再撮影へ移行できる。また、再撮影の撮影条件は、本撮影の画質と同程度となるように調整されるため、全撮影範囲にわたって画質にムラのない画像を再構成できる。

以上、本発明に係るX線CT装置1の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

1 X線CT装置、 100 スキャンガントリ部、 101 X線源、 102 回転盤、 106 X線検出器、 120 操作卓、 121 入力装置、 122 画像処理装置、 123 記憶装置、 124 システム制御装置、 125 表示装置、 126 撮影条件設定部、 127 撮影制御部、 128 追い越し判定部、 129 再撮影制御部

本発明は、X線CT(Computed Tomography)装置及び造影撮影方法に係り、詳細には、造影剤を使用した撮影が可能なX線CT装置に関する。

従来より、X線CT装置を用いた検査では、診断に適切な陰影を持った画像を得るために、被検体に造影剤を注入しながら撮影を行う造影CT検査が行われている。造影CT検査では、注入された造影剤が血流にのって全身に運ばれ、撮影部位に到達すると、X線CT装置による撮影が開始される。造影剤が撮影部位に到達したか否かは、例えば、予め指定された関心領域における造影剤濃度の変化を監視するモニタリングスキャンにより判断される。特許文献1にはモニタリングスキャンにより得た画像から関心領域における造影剤の濃度(CT値)を測定し、所定の閾値を超えると造影剤が撮影部位に到達したと判断して、本撮影である造影撮影へ自動で切り替える技術が開示されている。

ところで、近年のX線CT装置では高速撮影が可能となっている。例えば、X線検出器の体軸方向のサイズが20〜40［mm］程度の場合、スキャナ回転速度は0.5［s/回転］、らせんピッチは0.8〜1.3程度といった撮影条件が用いられる。この条件における寝台移動速度は32〜150［mm/s］であり、平均的な血流速度より速い速度で撮影を行える。そのため、造影剤の流れが想定より遅い場合に撮影位置が造影剤を追い越すことがある。撮影位置が造影剤を追い越した状態で撮影を続行しても所望の造影効果を得ることができないため、検査のやり直しが必要なことがある。これは被検体にとって負担が大きく、好ましくない。そこで、特許文献1には、造影撮影中に再構成したCT画像中の血管部のCT値に基づいて、寝台移動速度やスキャナ回転速度を制御することが記載されている。

前述した目的を達成するために本発明は、被検体にX線を照射するX線源と、前記X線源に対向配置され前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、前記X線源及び前記X線検出器を搭載し、前記被検体の周囲を回転する回転盤と、前記X線検出器により検出された透過X線データに基づいて画像を再構成する画像再構成部と、前記被検体に造影剤を注入して行う本撮影の撮影条件を設定する撮影条件設定部と、前記撮影条件設定部により設定された撮影条件で本撮影を実行する本撮影制御部と、前記本撮影の実行中に、撮影位置が造影剤の位置を追い越すか否かを判定する追い越し判定部と、前記追い越し判定部により追い越しを判定した場合に、撮影条件を再設定し、再設定された撮影条件で再撮影を実行する再撮影制御部と、を備えることを特徴とするX線CT装置である。

また、X線CT装置が、被検体に造影剤を注入して行う本撮影を設定された撮影条件で実行するステップと、前記本撮影中において造影剤の位置に対する撮影位置の追い越しを判定するステップと、追い越しを判定した場合に撮影条件を再設定するステップと、再設定された撮影条件で再撮影を実行するステップと、を含むことを特徴とする造影撮影方法である。

位置決め用撮影では造影剤は使用せず、被ばく量低減の観点から低線量にて行うことが望ましい。位置決め撮影は、一定の方向から被検体に対してX線を照射し、寝台105を体軸方向に平行に移動するスキャノ撮影としてもよいし、らせんスキャンとしてもよい。らせんスキャンを行う場合は、後述する追い越し判定のために、本撮影の軌道と一致する軌道同期らせんスキャンとすることが望ましい。

また、再撮影を折り返し撮影とする場合、システム制御装置124は、図6(b)に示すように本撮影の撮影範囲として設定されている撮影範囲終端まで撮影を続行し、撮影範囲終端までの撮影が終了した後、撮影範囲終端にてモニタリングスキャンし、監視領域のCT値が所定の閾値以上となった時点で、再撮影を開始してもよい。この場合、造影剤ムラを生じないために、再撮影(折り返し撮影)の速度をより高速に行うことが望ましい。

また、再撮影において、図6(c)に示す順方向撮影を行う場合に、本撮影と同一の寝台移動速度及びスキャン速度で再撮影を行うと、再び造影剤の追い越しが生じる場合もある。このため、再撮影実行中もステップS104の追い越し判定を行うことが望ましい(ステップS105→ステップS103)。再撮影実行中に造影剤の追い越しが生じる場合は、システム制御装置124は、寝台位置を追い越しが生じる位置(追い越しを判定した位置)まで戻し、撮影条件を再設定し、所定の待機時間経過後に再撮影を行う。このように、造影剤の到達を常に考慮して反復的に順方向に再撮影を行うようにしてもよい。

システム制御装置124は、再構成された被検体画像を記憶装置123に記憶するとともに、表示装置125に表示(ステップS107)し、一連の造影撮影処理を終了する。

以上説明したように、本発明のX線CT装置1は、造影撮影中に造影剤の位置に対する撮影位置の追い越しを判定する。追い越すと判定した場合は、追い越す造影剤の到達を考慮した撮影条件を再設定し、再設定された撮影条件で再撮影を実行する。したがって、造影剤の追い越しが生じる場合にも、追い越しを生じる造影剤をそのまま使用して適切な撮影条件を再設定して造影検査を続行できる。これにより繰り返しの造影検査を避けることができ、被検体の負担を少なくすることができる。

Claims (10)

1. 被検体にX線を照射するX線源と、
   前記X線源に対向配置され前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
   前記X線源及び前記X線検出器を搭載し、前記被検体の周囲を回転する回転盤と、
   前記X線検出器により検出された透過X線データに基づいて画像を再構成する画像再構成部と、
   前記被検体に造影剤を注入して行う本撮影の撮影条件を設定する撮影条件設定部と、
   前記撮影条件設定部により設定された撮影条件で本撮影を実行する本撮影制御部と、
   前記本撮影の実行中に、造影剤の位置に対する撮影位置の追い越しを判定する追い越し判定部と、
   前記追い越し判定部により追い越しを判定した場合に、撮影条件を再設定し、再設定された撮影条件で再撮影を実行する再撮影制御部と、
   を備えることを特徴とするX線CT装置。
2. 前記追い越し判定部は、前記本撮影の前に行われる非造影撮影により得られた計測データと前記本撮影により得られる計測データとの差分データに基づいて前記追い越しを判定することを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
3. 前記非造影撮影は位置決め撮影であり、
   前記追い越し判定部は、前記本撮影により得られる計測データと前記位置決め撮影の計測データとを体軸方向位置及びビュー位置が同一となるデータ間で差分処理して前記差分データを得ることを特徴とする請求項2に記載のX線CT装置。
4. 前記非造影撮影は前記本撮影の軌道と軌道を一致させた軌道同期撮影であり、
   前記追い越し判定部は、前記本撮影により得られる計測データと前記非造影撮影の計測データとを体軸方向位置及びビュー位置が同一となるデータ間で差分処理して前記差分データを得ることを特徴とする請求項2に記載のX線CT装置。
5. 前記再撮影の範囲は、前記追い越しを生じる位置から前記本撮影の撮影終了予定位置までを含む範囲とすることを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
6. 前記再撮影制御部は、前記再撮影の軌道を前記本撮影の軌道と同期させることを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
7. 前記再撮影制御部は、前記再撮影の撮影条件として、前記本撮影の撮影終了予定位置から寝台進行方向を逆方向とする折り返し撮影を行うための撮影条件を設定することを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
8. 前記撮影制御部は、前記追い越し判定部が追い越しを判定したタイミングで前記本撮影を停止し、
   前記再撮影制御部は、前記再撮影の撮影条件として、前記追い越し判定部が追い越しを判定したタイミングから所定の待機時間経過後に前記本撮影の寝台進行方向と同じ方向で再撮影を開始するための撮影条件を設定することを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
9. 前記再撮影制御部は、前記追い越しを生じる前の本撮影と、前記再撮影との画質が同等となるように再撮影の撮影条件を設定することを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
10. X線CT装置が、
    被検体に造影剤を注入して行う本撮影を設定された撮影条件で実行するステップと、 前記本撮影中において現在の撮影位置が造影剤の位置を追い越すか否かを判定するステップと、
    追い越しを判定した場合に撮影条件を再設定するステップと、
    再設定された撮影条件で再撮影を実行するステップと、
    を含むことを特徴とする造影撮影方法。

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