KR20060128707A - 촬영 제어 방법 및 ｘ선 ｃｔ 장치 - Google Patents

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KR20060128707A
KR20060128707A KR1020060051501A KR20060051501A KR20060128707A KR 20060128707 A KR20060128707 A KR 20060128707A KR 1020060051501 A KR1020060051501 A KR 1020060051501A KR 20060051501 A KR20060051501 A KR 20060051501A KR 20060128707 A KR20060128707 A KR 20060128707A
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stability
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KR1020060051501A
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고스케 사사키
가즈히코 사토
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지이 메디컬 시스템즈 글로발 테크놀러지 캄파니 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 보다 나은 품질의 심장 촬영이 실행될 수 있는 촬영 제어 방법 및 그와 같은 촬영 제어를 하는 X선 CT 장치를 제공한다. X선 CT 장치의 촬영 개시의 타이밍을 제어하기 위해, 본 방법은 피검체(10)의 심박수를 계산하는 단계와, 심박수가 안정됐을 때 촬영을 시작하는 단계를 포함한다. 심박수의 계산은 호흡을 멈춘 기간의 동안의 심박에 대하여 행하여진다. 촬영 개시는 심박수 안정도가 미리 정해진 범위에 들어갔을 때 자동적 또는 수동적으로 행하여진다. 수동적인 촬영 개시는 심박수의 안정도가 허용 범위 내에 들어간다는 표시에 근거하여 행하여진다. 이 수동적인 촬영 개시는 또한 심박 또는 심박수 안정도의 추이의 표시에 근거하여 행하여진다

Description

촬영 제어 방법 및 Ｘ선 ＣＴ 장치{IMAGING CONTROL METHOD AND X-RAY CT APPARATUS}
도 1은 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태의 예시적인 실시예에 따른 X선 CT 장치의 개략적인 블록도를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태의 예시적인 일 실시예에 따른 X선 조사 및 검출 장치의 개략적인 블록도를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태의 예시적인 일 실시예에 따른 X선 검출기의 X선 입사면에 대한 개략적인 평면도,
도 4는 호흡을 멈춘 기간 동안의 심박수의 추이를 도시하는 도면,
도 5는 호흡을 멈춘 기간 동안의 심박 간의 표준 편차의 추이를 도시하는 도면,
도 6은 호흡을 멈춘 기간 동안의 심박수 간의 차분의 추이를 도시하는 도면,
도 7은 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태의 일 실시예에 따른 예시적인 X선 CT 장치의 동작에 대한 개략적인 흐름도,
도 8은 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태의 일 실시예에 따른 또 다른 예시적인 X선 CT 장치의 동작에 대한 개략적인 흐름도,
도 9는 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태의 일 실시예에 따른 또 다른 예시적인 X선 CT 장치의 동작에 대한 개략적인 흐름도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 피검체 100 : 갠트리
110 : X선 조사 및 검출장치 130 : X선관
132 : 초점 134 : X선
150 : X선 검출기 152 : X선 입사면
154 : 검출 셀 200 : 테이블
202 : 상판 204 : 크래들
206 : 지주 300 : 조작 콘솔
본 발명은 촬영 제어 방법 및 X선 CT(computed tomography) 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 X선 CT 장치의 촬영 개시의 타이밍(timing)을 제어하는 방법 및 촬영 개시의 타이밍을 제어하는 X선 CT 장치에 관한 것이다.
X선 CT 장치를 이용하여 심장을 촬영하는 경우, 심전도 신호를 수집하면서 심장을 촬영하며, 소망하는 심전도 위상에 있어서의 뷰(view)를 중심으로 하는 소정 수의 뷰 데이터를 이용하여 화상을 재편성한다. 촬영 동안 환자에게 호흡을 멈 추게 한 상태에서 헬리컬 스캔(he1ical scan)등을 통해 촬영이 수행되고, 데이터의 수집은 멀티 슬라이스(multi-slice)형의 X선 검출기 등이 이용되어 수행된다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
[특허 문헌1] 일본 특허 공개 2004-275440 호 공보(제 3 및 5 페이지, 도 1,2,8 및 9)
보다 나은 품질의 재편성 화상을 얻기 위해서는, 심박수가 안정된 상태에서 촬영을 행할 필요가 있다. 그러나, 일반적으로 심박수는 호흡을 멈춘 이후 변화되며 곧바로 안정되지는 않는다. 또한, 안정되기까지의 시간 및 심박수 변화량에는 개인차가 있다. 호흡을 멈춤과 동시에 촬영을 시작하는 경우에는 보다 나은 품질의 화상을 얻을 수 없다.
따라서, 본 발명의 과제는 보나 나은 품질의 심장 촬영을 실행할 수 있는 촬영 제어 방법 및 그와 같은 촬영을 제어하는 X선 CT 장치를 제공하는 것이다.
(1) 상기의 과제를 해결하기 위한 일 관점에서, 본 발명은 X선 CT 장치의 촬영 개시의 타이밍을 제어하는 촬영 제어 방법을 제공하는데, 이 방법은 피검체의 심박수를 계산하는 단계와, 상기 심박수가 안정됐을 때 촬영을 개시하는 단계를 포함한다.
(2) 상기의 과제를 해결하기 위한 다른 관점에서, 본 발명은 피검체의 심전도 신호를 수집하는 심전도 신호 수집 장치와, 피검체를 X선으로 촬영한 후 데이터 를 수집하는 데이터 수집 장치와, 상기 데이터 수집 장치를 제어하는 제어 장치와, 상기 데이터에 근거하여 화상을 재편성하는 화상 재편성 장치를 포함하는 X선 CT 장치를 제공하는데, 상기 제어 장치는 상기 심전도 신호에 근거하여 심박수를 계산하는 계산 수단과, 상기 심박수가 안정됐을 때 촬영을 시작시키는 제어수단을 포함한다.
호흡에 영향을 받지 않고 촬영을 하기 위해, 상기 심박수의 계산은 호흡을 멈춘 기간 동안의 심박에 대하여 행하여지는 것이 바람직하다.
촬영 개시를 자동화하기 위해, 상기 촬영 개시는 상기 심박수가 미리 정해진 범위 내에서 안정됐을 때 자동적으로 행하여지는 것이 바람직하다.
촬영 개시를 수동화하기 위해, 상기 촬영 개시는 상기 심박수가 미리 정해진 범위 내에서 안정됐을 때 수동적으로 행하여지는 것이 바람직하다.
수동적인 촬영 개시를 용이하게 하기 위해, 상기 수동적인 촬영 개시는 상기 심박수가 상기 범위 내에서 안정되었다는 표시에 근거하여 행하여지는 것이 바람직하다.
수동적인 촬영 개시를 용이하게 하기 위해, 상기 수동적인 촬영개시는 상기 심박수 또는 그 안정도의 추이의 표시에 근거하여 행하여지는 것이 바람직하다.
안정도를 정밀히 나타내기 위해, 상기 안정도는 심박수의 표준 편차로 표시되는 것이 바람직하다.
안정도를 간단히 나타내기 위해, 상기 안정도는 심박수의 차분으로 표시되는 것이 바람직하다.
상기 각 관점에서의 본 발명은 X선 CT 장치의 촬영 개시의 타이밍을 제어하기 위해 피검체의 심박을 계산하여 심박수가 안정됐을 때 촬영을 시작함으로써, 보다 나은 품질의 심장 촬영이 실행될 수 있는 촬영 제어 방법 및 그와 같은 촬영 제어가 실행될 수 있는 X선 CT 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적 및 장점은 첨부한 도면에 도시되어 있는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 후속하는 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 설명한다. 본 발명은, 본 명세서에서 설명되어 있는 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 한정되지는 않는다. 이제 도 1을 참조하면, X선 CT 장치의 개략적인 블록도가 도시되어 있다. 본 장치는 본 발명을 실시하기 위한 예시적인 실시예이다. 본 장치의 구성은 X선 CT 장치에 관한 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태의 일례를 나타낸다. 본 장치의 동작은 촬영 제어 방법에 관한 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태의 일례를 나타낸다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 장치는, 갠트리(gantry)(1OO), 테이블(200), 조작 콘솔(operator console)(300) 및 심전계(400)를 갖는다. 갠트리(100)는 테이블(200) 상에 탑재되어 그 내부로 반입된 피검체(10)를, X선 조사 및 검출 장치(110)를 이용하여 촬영하여 복수 뷰의 데이터를 수집한다. X선 조사 및 검출 장치(110)를 갠트리(100) 내에서 회전시키면서 피검체를 촬영(스캐닝)한다. 갠트 리(100)는 본 발명에 있어서의 데이터 수집 장치의 예시적인 실시예이다.
갠트리(100)에 의해 수집된 데이터는 조작 콘솔(300)에 입력된다. 조작 콘솔(300)은 또한 심전계(400)로부터 심전도 신호를 수신한다. 심전계(400)는 본 발명에 있어서의 심전도 신호 수집 장치의 예시적인 실시예이다. 조작 콘솔(300)은 컴퓨터와 같은 데이터 처리 유닛을 내장하며, 입력데이터 및 심전도 신호는 그의 메모리에 저장된다. 조작 콘솔(300)은 그 데이터 및 심전도 신호에 근거하여 화상을 재편성한다. 조작 콘솔(300)은 본 발명에 따른 화상 재편성 장치의 예시적인 실시예이다.
화상 재편성은 소정의 심전도 위상에 있어서의 뷰를 중심으로 하는 절반의 스캔(half scan) 또는 전체 스캔(full scan)의 데이터를 이용하여 행하여진다. 재편성된 화상은 디스플레이(302) 상에 표시된다.
조작 콘솔(300)은 또한 갠트리(100)와 테이블(200)을 제어한다. 조작 콘솔(300)의 제어 하에서, 갠트리(100)는 소정의 촬영 조건으로 촬영을 하며, 테이블(200)은 소정의 부위가 스캔될 수 있도록 촬영 공간에서의 피검체(1O)의 위치를 결정한다. 조작 콘솔(300)은 본 발명에 따른 제어 장치의 예시적인 실시예이다. 조작 콘솔(300)은 또한 본 발명에 따른 계산 수단 및 제어 수단의 예시적인 실시예이다.
피검체(10)의 위치 결정은, 내장된 위치 조절 기구에 의해, 상판(202)의 높이 및 상판(202) 상에서의 크래들(cradle)(204)의 수평 이동 거리를 조절함으로써 행하여진다. 상판(202)의 높이 조절은 토대(base)(208)에 대한 부착부를 중심으로 하여 지주(206)를 스윙(swing)시킴으로써 행하여진다.
크래들(204)을 정지시킨 상태로 스캔함으로써 축방향 스캔(axial scan)이 행하여진다. 다른 한편으로는, 크래들(204)을 연속적으로 이동시키면서 스캔함으로써 헬리컬 스캔이 행하여진다.
도 2를 참조하면, X선 조사 및 검출 장치(110)의 개략적인 블록도가 도시되어 있다. X선 조사 및 검출 장치(110)는 X선관(130)의 초점(132)으로부터 X선(134)을 방사하고 X선 검출기(150)로 그 X선(134)을 검출한다. X선(131)은 도시하지 않는 시준기(co1limator)에 의해 원추형 빔(cone beam) X선으로 형성된다. X선 검출기(150)는 원추형 빔 X선의 범위에 대응하여 2차원 X선 입사면(152)을 갖는다. X선 입사면(152)은 원통의 일부를 구성하는 원호의 형태를 갖는다. 원통의 중심 축은 초점(132)을 지난다.
X선 조사 및 검출 장치(110)는 화상 중심, 즉 회전 중심(isocenter) (O)를 지나는 중심축의 주위를 회전한다. 중심축은 X선 검출기(150)가 형성하는 부분 원통의 중심축과 평행하다. 회전의 중심축의 방향을 z 방향으로 함으로써, 회전 중심(O)과 초점(132)을 잇는 방향을 y 방향으로 하고, z 방향 및 y 방향에 모두 수직인 방향을 X 방향으로 한다. 이들 x, y, z 축은 z 축을 중심축으로 하는 회전 좌표계의 3축이다.
이제 도 3을 참조하면, X선 검출기(150)의 X선 입사면(152)의 개략적인 평면도가 도시되어 있다. X선 입사면(152)은 x 방향 및 z 방향의 2차원적으로 배치된 검출 셀(cel1)(154)을 포함한다. 보다 구체적으로, X선 입사면(152)은 검출 셀(154)의 2차원 어레이로 되어있다.
각각의 검출 셀(154)은 X선 검출기(150)의 검출 채널을 구성한다. 이것에 의해서, X선 검출기(150)는 다채널 X선 검출기가 된다. 검출 셀(154)은 신틸레이터(scintillator) 및 광다이오드(photodiode)의 조합에 의해 구성될 수 있다.
이러한 X선 검출기(150)는 다열(multi-column) X선 검출기 또는 멀티 슬라이스형 X선 검출기라고도 불린다. X선 검출기(150)가 다열 X선 검출기 이기 때문에, 복수의 슬라이스에 대한 데이터를 한번에 취득할 수 있어, 보다 효율적인 촬영이 가능하다.
심장 촬영은 피검체(10)가 호흡을 멈춘 상태에서 행하여진다. 호흡을 멈춘 기간 동안의 피검체(10)의 심박수는 대개 도 4에 도시하는 바와 같이 변화한다. 보다 구체적으로, 호흡을 멈춘 기간 기간의 초기에서는 심박수가 줄어들고, 그 기간의 중기에서는 심박수가 안정되고, 그 기간의 후기에서는 심박수가 증가하는 경향을 갖는다.
이제 도 5를 참조하면, 심박수의 추이가 도시되어 있는데, 이러한 심박수의 추이를 표준 편차로 나타내는 경우, 안정된 심박수는 감소된 표준편차에 의해서 표시된다. 또, 본 명세서에서 사용되는 표준 편차는 바로 인접해 있는 복수의 심박의 표준 편차이다. 인접해 있는 복수의 심박의 조합은 이동하면서 변경된다. 표준 편차를 이용함으로써, 심박수의 안정도를 정밀히 나타낼 수 있다.
이와 달리, 심박수의 안정은 표준 편차 대신 심박수 간의 차분으로 나타낼 수 있다. 차분은 연속적으로 인접한 복수의 심박에 있어서의 최대 심박수와 최소 심박수의 차이다. 연속적으로 인접해 있는 복수의 심박의 조합은 각 심박마다 이동하면서 변경된다. 도 4에 나타낸 심박수의 추이를 차분으로 나타내면, 예컨대 도 6과 같이 되며, 심박수의 안정은 차분의 감소로 표시된다. 차분을 이용함으로써, 심박수의 안정도를 용이하게 나타낼 수 있다.
이러한 심박수의 변화에 비추어 볼 때, 촬영은 심박수가 안정되어 있는 기간 동안에 실행하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 장치에서는, 심박수가 안정되었을 때에 촬영을 개시하도록 촬영의 타이밍을 제어한다. 이러한 제어는 조작 콘솔(300)에 의해서 행하여진다.
이제 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 예시적인 실시예의 동작에 대한 개략적인 흐름도가 도시되어 있다. 단계(401)에서, 심박수를 계산한다. 심박수의 계산은 심전도 신호에 근거하여 행하여진다. 보다 구체적으로, 심전도 신호의 주기의 역수를 구하여, 이것을 60배 하여 1분당의 심박수(bpm)를 산출한다.
단계(403)에서, 심박수의 안정도를 계산한다. 심박수 안정도의 지수로서, 예컨대 표준 편차가 계산된다. 표준 편차 대신에 또는 그것에 덧붙여 심박수 간의 차분을 계산할 수 있다.
단계(407)에서, 심박수 안정도가 허용 범위 내에 있는지 여부를 판정한다. 심박수 안정도의 허용 범위는 미리 규정되어 있다. 표준 편차에 있어서의 허용 범위의 상한은 예를 들어 1 또는 2로 정의된다. 차분에 있어서의 허용 범위의 상한 및 하한은 ± 1일 수 있다. 심박수 안정도가 허용 범위에 있지 않은 경우, 프로세스는 단계(401)로 되돌아간다. 심박수 안정도가 허용 범위내에 있지 않는 동안, 시 스템은 단계(401 내지 407)의 동작을 반복한다.
심박수 안정도가 허용 범위 내에 들어가는 경우, 단계(411)에서 촬영을 하게 한다. 보다 구체적으로, 조작 콘솔(300)은 갠트리(100)에 촬영 명령을 발행하며, 이 명령에 응답하여 갠트리(100)는 피검체(10)를 촬영한다. X선 검출기(150)가 복수의 슬라이스에 대한 데이터를 한번에 취득할 수 있는 다열 X선 검출기이기 때문에, 심박수가 안정되어 있는 동안 심장 전체를 스캔할 수 있다. 이런 식으로, 호흡을 멈춘 기간의 초기에서의 심박수 변화에 영향을 받는 일 없이 보다 나은 품질의 화상을 얻을 수 있다.
이제 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예의 동작에 대한 흐름도를 나타낸다. 단계(401)에서 심박수를 계산하고, 그런 다음 단계(403)에서 심박수의 안정도를 계산한다. 심박수 안정도의 지수로서 표준 편차 및/또는 차분이 계산된다.
단계(407)에서, 심박수 안정도가 허용 범위내에 들어가느냐를 판정한다. 심박수 안정도가 허용범위에 들어가지 않는 경우, 프로세스는 단계(401)로 되돌아간다. 심박수 안정도가 허용범위 내에 들어가지 않는 동안에는, 프로세스는 단계(401 내지 407)의 동작을 반복한다.
심박수 안정도가 허용범위에 들어가는 경우, 단계(409)에서, 촬영 버튼이 점등된다. 촬영 버튼은 조작 콘솔(300)에 마련된 점등되는 조작 버튼이다. 촬영 버튼이 점등되는 경우, 촬영이 가능하다는 것이 오퍼레이터에 통지된다.
이 통지에 근거하여 오퍼레이터가 촬영 버튼을 누르면, 단계(411)에서 촬영 이 행하여진다. 이렇게 하여, 호흡을 멈춘 기간의 초기에서의 심박수 변화에 영향을 받는 일 없이 보다 나은 품질의 화상을 얻을 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 또 다른 예시적인 장치의 동작에 대한 흐름도가 도시되어 있다. 단계(401)에서, 심박수를 계산하고, 단계(403)에서 심박수의 안정도를 계산한다. 심박수 안정도의 지수로서 표준 편차 및/또는 차분이 계산된다.
단계(405)에서, 심박수 안정도의 계산 결과를 표시한다. 그 결과는 디스플레이(302) 상에 표시된다. 표시의 내용은 표준 편차 또는 차분의 추이를 포함하며, 도 5 또는 도 6에서 시간의 경과에 따른 그래프로 표시된다. 이 때, 안정도에 대한 허용 범위도 표시된다. 이와 달리 디스플레이(302) 상에 표시되는 항목은 도 4에 나타낸 바와 같이 심박수의 추이를 나타내는 그래프일 수 있다. 이 그래프로부터도 심박수의 안정도를 알 수 있다. 또한, 이 그래프를 메모리에 저장함으로써, 촬영 후의 검증에도 이용할 수 있다.
단계(407)에서, 심박수 안정도가 허용범위에 들어가느냐를 판정한다. 판정은 디스플레이(302)를 모니터링하는 조작자에 의해서 행하여진다. 심박수 안정도가 허용범위내에 들어가지 않는 동안에는, 시스템은 단계(401 내지 407)의 동작을 반복한다.
조작자는 심박수 안정도가 허용범위내에 있다고 판정했을 때 촬영 버튼을 누른다. 이것에 의해서, 단계(411)에서 촬영이 행하여 질 것이다. 이렇게 하여, 호흡을 멈춘 기간의 초기에서의 심박수 변화에 영향을 받는 일 없이 보다 나은 품질의 화상을 얻을 수 있다.
호흡을 멈춘 기간 동안의 심박수의 추이에는 개인차가 있을 수 있기 때문에, 촬영을 효과적으로 하기 위해, 호흡을 멈춘 피검체에 대해 예행 연습을 하여 표준편차 및 차분을 구하여, 개인별 추이를 미리 알아두는 것이 바람직하다.
또, 호흡에 의한 신체 움직임 보상하면서 촬영을 하는 경우, 촬영 동안의 호흡 멈춤은 불필요하다. 그러나, 그러한 경우에서의 촬영도 심박수가 안정될 것을 요구한다. 그 경우에도, 촬영의 타이밍을 위에서 설명한 바와 같이 제어함으로써 보다 나은 품질의 화상을 얻을 수 있다.
본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않으면서 본 발명에 대해 다수의 상이한 실시예가 구성될 수 있다. 본 발명은 첨부한 청구항에 정의된 것을 제외하고는, 명세서에서 설명되어 있는 특정 실시예에 제한되지 않음을 이해해야 한다.
본 발명은 X선 CT 장치의 촬영 개시의 타이밍을 제어하기 위해 피검체의 심박을 계산하여 심박수가 안정됐을 때 촬영을 시작함으로써, 보다 나은 품질의 심장 촬영이 실행될 수 있는 촬영 제어 방법 및 그와 같은 촬영 제어가 실행될 수 있는 X선 CT 장치를 실현할 수 있다.

Claims (10)

  1. X선 CT 장치의 촬영 개시의 타이밍을 제어하는 촬영 제어 방법에 있어서,
    피검체(10)의 심박수를 계산하는 단계와,
    상기 심박수가 안정됐을 때 촬영을 시작하는 단계를
    포함하는 촬영 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 심박수의 계산은 호흡을 멈춘 기간 동안의 심박에 대하여 행하여지는 촬영 제어 방법.
  3. 피검체(10)의 심전도 신호를 수집하는 심전도 신호 수집 장치(400)와,
    상기 피검체(10)를 X선을 이용하여 촬영한 후 데이터를 수집하는 데이터 수집 장치(100)와,
    상기 데이터 수집 장치(100)를 제어하는 제어 장치(300)와,
    상기 데이터에 근거하여 화상을 재편성하는 화상 재편성 장치(300)를 포함하는 X선 CT 장치에 있어서,
    상기 제어 장치(300)는,
    상기 심전도 신호에 근거하여 심박수를 계산하는 계산 수단과,
    상기 심박수가 안정됐을 때 촬영을 시작시키는 제어 수단을 구비하는
    X선 CT 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 심박수의 계산은 호흡을 멈춘 기간 동안의 심박에 대하여 행하여지는 X선 CT 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 촬영 개시는 상기 심박수가 미리 정해진 범위 내에서 안정됐을 때 자동적으로 행하여지는 X선 CT 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 촬영 개시는 상기 심박수가 미리 정해진 범위 내에서 안정됐을 때 수동적으로 행하여지는 X선 CT 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 수동적인 촬영 개시는 상기 심박수가 상기 미리 정해진 범위 내에서 안정되었다는 표시에 근거하여 행하여지는 X선 CT 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 수동적인 촬영 개시는 상기 심박수 또는 그 안정도의 추이의 표시에 근거하여 행하여지는 X선 CT 장치.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안정도는 심박의 표준 편차로 표시되는 X선 CT 장치.
  10. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안정도는 심박의 차분으로 표시되는 X선 CT 장치.
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