WO2006077869A1 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

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WO2006077869A1
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imaging
ray
periodic motion
calculated
motion
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Hiroto Kokubun
Osamu Miyazaki
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
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Hitachi Medical Corp
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    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/503—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of the heart
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/54—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/541—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis involving acquisition triggered by a physiological signal

Definitions

  • the present invention relates to a period from a periodic motion detection device such as an electrocardiograph and a respiration sensor that measures a periodic motion of a portion of a subject that repeats periodic motion such as the heart and lungs (hereinafter referred to as a periodic motion portion).
  • the present invention relates to an improvement in an X-ray CT apparatus equipped with a periodic motion measurement device that takes a tomographic image of a periodic motion site using a signal waveform representing motion.
  • This application is a patent application claiming priority based on Japanese Patent Application No. 2005-009731 based on the Japanese Patent Law, and is incorporated by reference in order to enjoy the benefits of Japanese Patent Application No. 2005-009731. It is an application to receive.
  • Patent Document 1 when imaging a periodic motion region of a subject using an X-ray CT apparatus, as shown in Patent Document 1, while measuring the periodic motion of the periodic motion region with a periodic motion measurement device, Scan the X-ray CT device in synchronization with the phase of the signal waveform representing motion, or select and process the scan data of the X-ray CT device in synchronization with the phase of the signal waveform representing periodic motion. It was used for reconstruction of tomographic images.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-330961
  • An object of the present invention is to obtain imaging data sufficient to suppress exposure to a subject and to reconstruct a whole image of a desired imaging range in a certain motion cycle of a target periodic motion site. It is to provide an X-ray CT apparatus capable of performing the above. Disclosure of the invention
  • the X-ray CT apparatus of the present invention includes an X-ray source for irradiating a subject and the X-ray source with the subject sandwiched between the X-ray source.
  • An X-ray detector disposed opposite to the X-ray detector for detecting transmitted X-rays of the subject, a rotary ring mounted with the X-ray source and the X-ray detector and capable of rotating around the subject, A cross-section of the periodic motion region of the subject based on the table on which the subject is mounted and movable in the body axis direction of the subject and the transmitted X-ray data of the subject acquired by the X-ray detector
  • An X-ray CT apparatus comprising: an image processing device that creates an image; and a display device that displays a tomographic image created by the image processing device, the measurement terminal being attached to the subject and the subject Measure the waveform signal of periodic motion from the periodic motion part of the specimen, and the measured waveform signal is In an X-ray
  • a motion cycle of at least one of the start or end of X-ray exposure from the X-ray source is set, and at least one of the start or end of X-ray exposure corresponding to the set motion cycle, the X-ray exposure from the X-ray source
  • a control unit that controls the X-ray irradiation, acquisition of the imaging data by the X-ray detector, the moving speed of the table, and rotation of a rotating ring to execute imaging.
  • the X-ray CT apparatus and the subject are equipped with measurement terminals, and waveform signals representing the periodic motion of the periodic motion site force of the subject are measured and measured.
  • the image processing device represents the periodic motion from the periodic motion measurement device prior to the start of imaging.
  • This shooting start Based on the reference point timing, it has a timing calculation unit that predicts and calculates the timing at which the desired phase of the desired periodic motion appears for the periodic motion part as the imaging start target phase timing.
  • the control unit controls the start of X-ray exposure from the X-ray source of the X-ray CT apparatus based on the imaging start target phase timing acquired from the timing calculation unit, and this timing calculation unit further prior to the end of imaging.
  • the motion period of the periodic motion part is calculated based on the waveform signal representing the periodic motion of the periodic motion part measured by the periodic motion measuring device during imaging, and
  • the timing at which the feature point appears is predicted and calculated as the imaging end preparation reference point timing, and the periodic motion part is imaged based on the imaging end preparation reference point timing.
  • the timing at which the target phase of the desired periodic motion appears is predicted and calculated as the imaging end target phase timing, and the control device detects the X-ray exposure from the X-ray source based on the acquired imaging end target phase timing. It is characterized by controlling the end of shooting.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an X-ray CT apparatus provided with a periodic motion measuring apparatus for a subject according to the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of an electrocardiogram waveform.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the range specified by the position in the body axis direction of the tomographic image reconstructed by the imaging data captured in synchronization with the phase of the R wave of the electrocardiogram waveform.
  • Fig. 4 shows image data taken in synchronization with the phase of the R wave of the electrocardiogram waveform when the electrocardiogram waveform is disturbed, and the tomographic image reconstructed by this data in the direction of the body axis. The figure explaining the range specified by the position.
  • FIG. 5 is the same ECG waveform timing as in FIG. 3, and is taken in synchronization with the phase of the ECG waveform R—R 50%, and the body axis direction of the tomographic image reconstructed by this data The figure explaining the range specified by the position of.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the procedure of processing for the end of the imaging start force of the heart synchronized with the electrocardiographic waveform and the subsequent image reconstruction according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the timing determination of imaging start (X-ray ON) in synchronization with the R wave phase (RR 100%) of an electrocardiographic waveform according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the determination of the start timing of imaging in synchronization with the phase of the electrocardiographic waveform R—R 50% according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 illustrates the determination of the timing of the start of imaging in synchronization with the R wave phase of the electrocardiographic waveform according to one embodiment of the present invention when an arrhythmia occurs in the electrocardiographic waveform before the start of imaging.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the timing determination at the end of imaging (X-ray OFF) synchronized with the R wave phase (R-R 100%) of the electrocardiographic waveform according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining timing determination of the end of imaging in synchronization with the phase of an electrocardiographic waveform R—R 70% according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the determination of the end of imaging in synchronization with the phase of the R wave of the electrocardiographic waveform when an arrhythmia occurs in the electrocardiographic waveform before the end of imaging.
  • FIG. 1 shows a configuration of an X-ray CT apparatus according to the present embodiment.
  • 1 is an X-ray tube
  • 2 is a scanner gantry
  • 3 is an object table
  • 4 is an X-ray detector
  • 5 is a display device
  • 6 is an electrocardiograph as a periodic motion measurement means.
  • 7 is an image processing device
  • 8 is a rotary ring
  • 9 is a collimator
  • 10 is a rotary drive device
  • 11 is a measurement control device
  • 12 is a computer
  • 13 is an input device
  • 14 is a computer 12
  • the shooting timing calculation devices included in are shown below.
  • the scanner gantry 2 includes an X-ray tube 1 mounted on a rotating ring 8, a collimator 9 that controls the direction of the X-ray bundle attached to the X-ray tube 1 and the X-ray irradiation field (range), and a rotating ring 8
  • the X-ray detector 4 installed in the X-rays are irradiated from the X-ray tube 1, pass through the subject, and detected by the X-ray detector 4. At this time, as the rotating ring 8 rotates, X-ray transmission imaging data is collected from around the subject.
  • the image processing device 7 creates imaging data from the measurement data detected by the X-ray detector 4 and calculates a CT image signal from the imaging data.
  • the display device 5 displays and outputs the CT image signal as a CT image.
  • the rotating ring 8 is driven to rotate by the rotation driving device 10. Further, the rotational drive device 10 is controlled by the measurement control device 11 in terms of speed, drive start, stop, and the like.
  • X-ray tube 1 The X-ray irradiation range limited by the collimator 9 is also controlled by the measurement control device 11. This measurement control device 11 is controlled by a computer 12.
  • FIG. 2 shows an example of this electrical signal.
  • the electrical signal is composed of several waveform features based on cardiac motion. As shown, each feature is usually named P wave, Q wave, R wave, S wave, and T wave.
  • P wave Pulse-to-senor
  • Q wave Pulse-to-senor
  • R wave Radio wave
  • S wave S wave
  • T wave T wave
  • the heartbeat phase is often determined based on the R wave that can be detected most reliably.
  • FIG. 3 A method for reconstructing a tomographic image from imaging data collected using the heartbeat phase acquired by the electrocardiograph 6 as a parameter will be described with reference to FIG.
  • the horizontal axis is time
  • the vertical axis is the body axis position of the subject.
  • Table 3 carries the subject and sends the subject in the body axis direction.
  • the rotating ring 8 rotates to capture imaging data necessary for creating a tomographic image from around the subject.
  • the imaging data required to create a tomographic image requires an imaging angle range from at least 180 degrees, even if an opposed X-ray beam is used.
  • the range surrounded by the rectangles 31, 32, and 33 in the figure indicates the range of the captured image data.
  • the widths of the rectangles 31, 32, and 33 indicate the range of the shooting angle at which the data was taken. In this case, the shooting angle range is 180 degrees.
  • the vertical widths of the rectangles 31, 32, and 33 indicate the slice range that can be photographed, that is, the X-ray irradiation range in the slice direction. This also corresponds to the number of X-ray detector 4 columns.
  • the dotted line in the figure shows the movement trajectory of the X-ray irradiation range in the slice direction. This is consistent with the movement trajectories of the rectangles 31, 32, and 33 above.
  • the slope of the dotted line corresponds to the moving speed of Table 3.
  • an electrocardiographic waveform 20 is shown parallel to the time axis (horizontal axis).
  • the electrocardiogram waveform 20 is, for example, an ECG (Electro Cardio Gram) signal.
  • ECG Electro Cardio Gram
  • the R wave is emphasized to show the heartbeat cycle.
  • FIG. 3 reference numeral 40 denotes a body axis direction reconstruction range based on imaging data represented by rectangles 31, 32, and 33.
  • the heart scanogram 19 is drawn side by side with the reconstruction range 40 in the body axis direction.
  • the heart scanogram 19 is obtained by irradiating X-rays from one direction along the body axis of the subject prior to imaging of the subject. From this figure, it can be seen that the reconstruction range 40 of the body axis indicates that the entire region of the heart to be imaged is sufficiently included in the imaging range.
  • FIG. 4 because the heartbeat is scheduled to be disturbed and the force at which the heartbeat appears at the timing of heartbeat 27, the imaging data represented by rectangles 34, 35, and 36 are captured corresponding to 3 heartbeats 28, 29, and 30. Give an example.
  • the reconstructed range in the body axis direction reconstructed by this imaging data is shown as 41. From the acquired imaging data 34, 35, 36, the image in the range indicated by 42 in the heart scanogram 19 can be reconstructed. I will show you that.
  • FIG. 5 shows an example in which imaging data 37, 38, and 39 are captured in synchronization with the phase of the electrocardiographic waveform R—R 50% at the same timing of the electrocardiographic waveform as in FIG.
  • the range of reconstruction in the body axis direction that is reconstructed by this imaging data is indicated by 43.
  • an image in the range indicated by 44 in the scanogram 19 of the juxtaposed heart is shown. Indicates that it cannot be reconstructed. This is because the table on which the subject was placed was driven at the same timing as in Fig. 3.
  • R ⁇ R 50% indicates a heartbeat phase corresponding to a position of about 50% expressed by a relative method when the interval between adjacent R waves is 100%.
  • FIGS. 7 to 12 in accordance with FIG. 6, the heart according to one embodiment of the present invention using the combination of the electrocardiograph 6 and the X-ray CT apparatus shown in FIG. Each processing step until creating a tomographic image is explained.
  • step S100 the subject is linearly scanned from one direction in the body axis direction, and a scanogram image for determining the image creation range is photographed.
  • the imaging result obtained here is a fluoroscopic image, which serves as an index for deciding how much the subject table 3 should be sent out when imaging the target imaging region.
  • step S101 the operator inputs shooting conditions from the input device 13 and sets them.
  • the imaging conditions to be set include the rotation speed of the rotary scanner 8, table movement speed, and X-ray irradiation intensity. There is a range for creating an image using the scanogram acquired in step S100.
  • step S102 the heart rate is monitored using the electrocardiograph 6 for the purpose of predetermining the imaging start timing. That is, the ECG signal from the subject is monitored for a predetermined period using the electrocardiograph 6 shown in FIG.
  • step S103 an average one heartbeat cycle CC (Cardiac Cycle: time required for one heartbeat) of the subject is obtained from the electrocardiogram waveform monitored in step S102.
  • CC Cardiac Cycle: time required for one heartbeat
  • steps S102 and S103 corresponds to the processing in the Monitor area shown in FIGS.
  • the force for obtaining the heartbeat period and heartbeat phase of the electrocardiogram waveform using the R wave apex in the electrocardiogram waveform as a reference point P wave, Q wave, S wave, Other feature parts such as T wave may be used as the reference point.
  • step S104 the imaging timing calculation means 14 shown in FIG. 1 determines the imaging start timing 220 based on the heartbeat cycle of the subject calculated in step S103.
  • a method for calculating the photographing start timing 220 according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the timing determination of the imaging start ⁇ X-ray ON> synchronized with the R wave phase (R—R 100%) of the electrocardiographic waveform according to an embodiment of the present invention.
  • the electrocardiogram waveform 20 measured by the electrocardiograph 6 is shown in the figure, and the band below the electrocardiogram waveform 20 indicates the presence or absence of X-ray exposure.
  • Monitor is the ECG waveform monitoring
  • PrepSt is the preparation start time
  • ReconTime is the required reconstruction time
  • 201 is the top of the last R wave during ECG monitoring
  • 202 is the start of imaging
  • Reference numeral 203 indicates the peak of the R wave of the heartbeat monitored after X-ray exposure, which is also the target heartbeat phase 230
  • 220 indicates the start timing of imaging.
  • the imaging start preparation time is calculated from the following equation.
  • PrepSt Preparation time for shooting start CC: 1 heart cycle
  • Target heart rate phase (1.0 here)
  • Reconstruction-required imaging time in the expression ReconTime is an imaging time required to collect the minimum necessary data for reconstructing one tomographic image.
  • the reconstitution required imaging time ReconTime is the value of the rotating ring scanner. It corresponds to about 1/2 of the rotation time.
  • the required reconstruction time ReconTime depends on the specifications of the X-ray CT system and the reconstruction conditions, so it may be calculated in step S101 or calculated up to step S104. Also good.
  • the reconstruction of the images This is to set the capture range of the captured data so that the center position of the captured data is the target heartbeat phase.
  • the image quality of the target heartbeat phase is optimized by selecting the shooting data by matching the temporal point of the target phase with the central portion of the shooting data and reconstructing it.
  • CC is one heartbeat cycle calculated in step S103.
  • the required imaging start timing 220 is calculated by matching the middle of the reconstruction required imaging time ReconTime with the target heartbeat phase 203.
  • the measurement control device 11 of FIG. 1 operates so that the exposure is started after the imaging start preparation time Prep St obtained in (Equation 1) has elapsed, using the predicted heartbeat 202 immediately before.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the timing for starting imaging in synchronization with the phase of the electrocardiographic waveform R—R 50% according to one embodiment of the present invention.
  • PhaseTime Time from the reference point to the target heartbeat phase
  • Target heartbeat phase (0.5 here) Specify the target heartbeat phase to reconstruct the tomogram, and use the time from the reference point to the target heartbeat phase. (Equation 3)
  • PhaseTime Time from the reference point to the target heartbeat phase
  • the imaging start timing 220 obtained by matching the middle of the reconstruction-required imaging time ReconTime with the target heartbeat phase 230 is determined.
  • the measurement control device 11 of FIG. 1 operates so that the exposure is started after the imaging start preparation time PrepSt obtained in (Equation 3) has elapsed, with the heartbeat 202 immediately before being predicted as a trigger.
  • FIG. 9 is a diagram showing a case where the imaging start timing cannot be calculated by the method of FIG. 7 due to arrhythmia when the peak of the R wave is the target heartbeat phase.
  • Arrhythmia is a case where an out-of-cycle heartbeat occurs suddenly. If an arrhythmia appears in the ECG waveform, an error will occur in the preparation start time PrepSt, and it will not be possible to start imaging at the correct timing.
  • the timing calculation means 14 calculates the imaging start preparation time PrepSt based on the prediction reference point 202 once as described with reference to FIG. Next, the electrocardiograph 6 in FIG. 1 monitors whether there is a sudden heartbeat during the imaging start preparation time PrepSt. . When the occurrence is confirmed, the imaging timing calculation means 14 calculates the imaging start timing 220 by calculating again the imaging start preparation time PrepSt using the post-occurrence reference point 209 as the correction reference point.
  • the imaging start timing 220 obtained by matching the middle of the reconstruction required imaging time ReconTime with the target heartbeat phase 230 is determined.
  • the measurement control device 11 of FIG. 1 operates so that the exposure starts after the elapse of the imaging start preparation time PrepSt obtained by (Equation 1) using the heartbeat 209 as the immediately preceding correction reference point as a trigger.
  • step S105 the measurement controller 11 calculates the predicted reference point measurement time 202 and the imaging start preparation time PrepSt. And start shooting
  • steps S106 and S107 In parallel with the imaging after the start of imaging, in steps S106 and S107, similarly to steps S10 02 and S103 described above, monitoring of the cardiac radio wave shape necessary for calculating the imaging end timing in step S108 and based on it Calculate the heart rate cycle.
  • step S108 the imaging timing calculation means 14 shown in FIG. 1 calculates the imaging end timing based on the heartbeat cycle measured in step S107.
  • a method for calculating the photographing end timing 430 will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the timing determination of the end of imaging ⁇ X-ray OFF> synchronized with the R wave phase (R—R 100%) of the electrocardiographic waveform according to one embodiment of the present invention.
  • the electrocardiogram waveform 20 measured by the electrocardiograph 6 is shown in the figure, and the band below the electrocardiogram waveform 20 indicates the presence or absence of X-ray exposure.
  • Monitor is the monitoring during imaging
  • PrepEd is the preparation time for completion of imaging
  • ReconTime is the imaging time required for reconstruction
  • 401 is the heart rate monitored during X-ray exposure as the peak of the R wave
  • 410 is the predicted reference point for the end of radiography, that is, the start point for preparation of radiography completion.
  • the scheduled imaging end timing calculated in advance by the timing calculation unit 14 based on the imaging range of the heart to be imaged, 402 is the target heartbeat phase 420, and the R wave of the heartbeat monitored just before the X-ray exposure ends 430 indicates the end timing of shooting.
  • step S108 first, the time at which the collection of the shooting data necessary for image reconstruction of the shooting range set in S101 is taken in as the scheduled shooting end timing 410.
  • This scheduled imaging end timing 410 is just the time when the X-ray detector 4 finishes imaging the last slice plane of the imaging range, and normal image reconstruction that does not consider scanning of ECG synchronization based on the target heart rate position. This is the necessary shooting range.
  • the time required for the detector to image the final slice position at the target heartbeat phase after the imaging end scheduled timing 410 is calculated. For this reason, by monitoring the electrocardiogram waveform, the end-of-shoot preparation reference point timing 401, which is the reference of the end-of-shoot timing 430, is predicted and calculated, and the end-of-shoot preparation time PrepEd is added to this, and the end-of-shoot timing 430 And
  • the imaging end preparation time is calculated by the following (Equation 4).
  • Target heart rate phase (1.0 here)
  • the imaging completion preparation time PrepEd in the above (Equation 4) is also applied when calculating the imaging completion preparation time PrepEd when reconstructing imaging data of all heartbeat phases between adjacent R waves.
  • the heartbeat phase to be reconstructed is determined in advance at the time of imaging, it is possible to further reduce the exposure by adjusting the ReconTime to further advance the imaging end timing 430.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the determination of the end timing of imaging in synchronization with the phase of the electrocardiographic waveform R—R 70% according to one embodiment of the present invention.
  • step S 108 based on the one heartbeat period obtained in step S107, a time PhaseTime from the imaging end reference point 401 to the target heartbeat phase 420 is calculated by the following (formula 5).
  • PhaseTime Time from the reference point to the target heartbeat phase
  • Reconstruction-required imaging time The reason why the half-time value of ReconTime is added to PhaseTime is that, as explained for the imaging start timing with respect to FIG. This is because the range of capturing of the photographic data is set so that the center position of the photographic data used for the configuration becomes the target heartbeat phase. In other words, if the image data is selected by matching one point on the electrocardiogram waveform of the target heartbeat phase with the central portion of the imaged data and then reconstructed, the image quality of the target heartbeat phase is optimized.
  • the shooting completion preparation time PrepEd to be added to the reference point 401 is calculated by the following equation.
  • PrepEd PhaseTime + ReconTime / 2 (o no
  • PhaseTime Time from the reference point to the target heartbeat phase
  • ReconTime Required reconstruction time Note that the scheduled end of imaging 410 is the time when the X-ray detector 4 finishes capturing the final slice plane of the imaging range, as described in FIG. 10, and is based on the target heartbeat phase. This is an imaging range necessary for normal image reconstruction that does not take into account the electronic synchronization scan. Therefore, it is only necessary that the photographing end timing 430 occurs after the scheduled photographing end timing 410.
  • FIG. 12 shows a correction change method in the case where the end of the R wave cannot be calculated by the method of FIG. 10 due to the arrhythmia when the apex of the R wave is the target heartbeat phase.
  • an error occurs in the shooting completion preparation time PrepE d, and the shooting cannot be completed at the correct timing! /.
  • the process is the same as in Fig. 10 until the preparation time for shooting end PrepEd is obtained.
  • the presence or absence of a sudden heartbeat is monitored by the electrocardiograph 6 in FIG. 1 until the reference point 402 which is also the target heartbeat position 420 is measured.
  • the imaging completion preparation time PrepEd is calculated again using the post-occurrence reference point 405 as a corrected reference point. Even when a sudden heartbeat occurs due to the above processing, the imaging can be ended at the correct imaging end timing 430.
  • step S109 the measurement control device 11 stops the X-ray exposure when the imaging end timing 430 obtained as a result of S108 arrives. Similarly, based on the measurement time of the reference point 401 obtained in step S108 and the shooting completion preparation time PrepEd, the operation of each unit necessary for shooting stop such as table movement stop is started.
  • step S110 reconstruction of imaging data acquired in synchronization with the target heartbeat phase monitored by the electrocardiograph 6 in step S106 and subsequent steps is performed.
  • the present embodiment it is possible to perform imaging at a lower exposure by appropriately setting the imaging start timing 220 and the imaging end timing 430 in synchronization with each target heartbeat phase. As a result, the exposure to the subject can be reduced, and even when non-periodic movements such as arrhythmia appear before and during imaging, minimal corrections are made to the imaging start timing 220 and imaging end timing 430. It is possible to continue and end shooting by adding
  • the periodic motion measuring device is an electrocardiograph and the heart is an imaging target.
  • the present invention can be applied to any organ that performs periodic motion in the same manner as described above.
  • the present invention can be applied to imaging of a lung field or the like.
  • the X-ray exposure timing may be provided with a predetermined time margin depending on the accuracy of scan control.

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Description

明 細 書
X線 CT装置
技術分野
[0001] 本発明は、被検体の心臓、肺等の周期運動を繰り返す部位 (以下周期運動部位と 称する）の周期運動を計測する心電計、呼吸センサ等の周期運動検知装置からの周 期運動を表す信号波形を利用して周期運動部位の断層像を撮影する周期運動計 測装置を備えた X線 CT装置の改良に関する。本出願は、日本国特許法に基づく特 許出願特願第 2005-009731号に基づくパリ優先権主張を伴う出願であり、特願第 200 5-009731号の利益を享受するために参照による援用を受ける出願である。
背景技術
[0002] 従来、 X線 CT装置を用いて被検体の周期運動部位を撮影する際には、特許文献 1 に示すように、周期運動計測装置によって周期運動部位の周期運動を計測しながら その周期運動を表す信号波形のある位相に同期して X線 CT装置のスキャンを行つ たり、あるいは周期運動を表す信号波形のある位相に同期して X線 CT装置のスキヤ ンデータを選択、加工して断層画像の再構成に供して 、た。
特許文献 1：特開 2002-330961号公報
[0003] しかし、心臓等の周期運動部位は、常に同じ周期で周期運動を繰り返しているとは 限らないので、対象としているある周期運動部位のある運動周期の位相における希 望する撮影範囲の像を確実に再構成出来る撮影データを得るためには、撮影範囲 の始まりの領域および終了の領域が確実に得られるように、その領域の前後でそれ ぞれー運動周期分が余分に撮影されて 、た、例えば 6心拍で撮影可能な領域に対 し前後 1心拍分を足して 8心拍分撮影していた。このため、再撮影は回避できたが、さ らに余分な運動周期での撮影を不要とすることで、さらなる被検体への低被曝化に 対して言及して ヽな力つた。
[0004] 本発明の目的は、被検体への被曝を抑制し、かつ対象としている周期運動部位の ある運動周期における希望する撮影範囲の全体像を再構成するに十分な撮影デー タを得ることが可能な X線 CT装置を提供することにある。 発明の開示
[0005] 上記の目的を達成するため、本発明の X線 CT装置は、被検体に照射するための X 線源と、前記被検体を前記 X線源との間に挟んで前記 X線源と対向して配置され前 記被検体の透過 X線を検出する X線検出器と、前記 X線源と前記 X線検出器を搭載 して前記被検体の周囲を回転可能な回転環と、前記被検体を搭載して被検体の体 軸方向への移動可能なテーブルと、前記 X線検出器によって取得された前記被検体 の透過 X線データを基に前記被検体の周期運動部位の断層画像を作成する画像処 理装置と、前記画像処理装置によって作成された断層画像を表示する表示装置と、 を備えた X線 CT装置であって、前記被検体にその計測端子が装着され前記被検体 の周期運動部位からの周期運動の波形信号を計測し、その計測された波形信号を 前記画像処理装置に入力する被検体の周期運動計測装置を別に有した X線 CT装 置において、前記周期運動計測装置によって計測された周期運動波形信号に基づ き周期運動部位の運動周期を算出し、その算出された運動周期により周期運動波形 信号中の所望の時点を設定し、その設定された所望時点に基づいて前記周期運動 部位に関して周期運動の目的位相までの計測すべき開始点又は終了点を算出する 計測範囲算出部と、前記算出された計測すべき開始点又は終了点に基づいて前記
X線源からの X線曝射の開始又は終了の少なくとも一方の運動周期を設定し、その 設定された運動周期に対応する X線曝射の開始又は終了の少なくとも一方により、 前記 X線源からの X線の照射、前記 X線検出器での前記撮影データの取得、前記テ 一ブルの移動速度、および回転環の回転を制御して撮影を実行させる制御部と、を 備える。
[0006] さらに具体的に説明すると、本発明では、 X線 CT装置および被検体にその計測端 子が装着され被検体の周期運動部位力 の周期運動を表す波形信号を計測し、計 測した信号を X線 CT装置の画像処理装置に入力する被検体の周期運動計測装置 を備えた X線 CT装置において、画像処理装置は、撮影開始に先立って周期運動計 測装置からの周期運動を表す波形信号に基づき周期運動部位の運動周期を算出し 、周期運動部位の撮影開始に先立って周期運動を表す波形信号中の特徴点が表 れるタイミングを撮影開始準備基準点タイミングとして予測、算出し、この撮影開始準 備基準点タイミングに基づ 、て周期運動部位に関して撮影を希望する周期運動の目 的位相が表われるタイミングを撮影開始目的位相タイミングとして予測、算出するタイ ミング算出部を有し、 X線 CT装置の制御装置はタイミング算出部から取得した撮影 開始目的位相タイミングに基づいて X線 CT装置の X線源からの X線曝射の開始を制 御し、さらにこのタイミング算出部は、撮影終了に先立って周期運動計測装置が撮影 中に計測した周期運動部位の周期運動を表す波形信号に基づき周期運動部位の 運動周期を算出し、周期運動部位の撮影終了に先立って周期運動を表す波形信号 中の特徴点が表れるタイミングを撮影終了準備基準点タイミングとして予測、算出し、 この撮影終了準備基準点タイミングに基づいて周期運動部位に関して撮影を希望す る周期運動の目的位相が表われるタイミングを撮影終了目的位相タイミングとして予 測、算出し、制御装置はタイミング算出部力 取得した撮影終了目的位相タイミング に基づいて X線源からの X線曝射の終了を制御することを特徴とする。
図面の簡単な説明
[図 1]図 1は本発明に係る被検体の周期運動計測装置を備えた X線 CT装置の概略 構成図。
[図 2]図 2は心電波形の説明図。
[図 3]図 3は心電波形の R波の位相に同期して取り込まれた撮影データとこのデータ によって再構成される断層像の体軸方向の位置で特定された範囲を説明する図。
[図 4]図 4は心電波形に乱れが生じた時に同様に心電波形の R波の位相に同期して 取り込まれた撮影データとこのデータによって再構成される断層像の体軸方向の位 置で特定された範囲を説明する図。
[図 5]図 5は図 3と同じ心電波形のタイミングで心電波形 R— R 50%の位相に同期し て取り込まれた撮影データとこのデータによって再構成される断層像の体軸方向の 位置で特定された範囲を説明する図。
[図 6]図 6は本発明の一実施例による心電波形に同期した心臓の撮影開始力 終了 およびその後の画像再構成に亘る処理の手順を説明するためのフローチャート。
[図 7]図 7は本発明の一実施例による心電波形の R波の位相 (R-R 100%)に同期 した撮影開始 (X線 ON)のタイミング決定を説明する図。 [図 8]図 8は本発明の一実施例による心電波形 R—R 50%の位相に同期した撮影 開始のタイミング決定を説明する図。
[図 9]図 9は撮影の開始前に心電波形に不整脈が生じた時の、本発明の一実施例に よる心電波形の R波の位相に同期した撮影開始のタイミング決定を説明する図。
[図 10]図 10は本発明の一実施例による心電波形の R波の位相 (R-R 100%)に同 期した撮影終了 (X線 OFF)のタイミング決定を説明する図。
[図 11]図 11は本発明の一実施例による心電波形 R—R 70%の位相に同期した撮 影終了のタイミング決定を説明する図。
[図 12]図 12は撮影の終了前に心電波形に不整脈が生じたときの、本発明の一実施 例による心電波形の R波の位相に同期した撮影終了のタイミング決定を説明する図。 発明を実施するための最良の形態
[0008] 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
[0009] 図 1に、本実施例による X線 CT装置の構成を示す。図中、 1は X線管を、 2はスキヤ ナガントリを、 3は被検体テーブルを、 4は X線検出器を、 5は表示装置を、 6は周期運 動計測手段としての心電計を、 7は画像処理装置を、 8は回転環を、 9はコリメータを 、 10は回転駆動装置を、 11は測定制御装置を、 12はコンピュータを、 13は入力装 置を、 14はコンピュータ 12中に含まれている撮影タイミング算出装置をそれぞれ示 す。
[0010] スキャナガントリ 2には、回転環 8に搭載された X線管 1、X線管 1に取り付けられた X 線束の方向ならびに X線照射野 (範囲）を制御するコリメータ 9、回転環 8に搭載され た X線検出器 4が含まれて 、る。 X線は X線管 1から照射され被検体を透過して X線 検出器 4で検出される。この際、回転環 8が回転することで、被検体の周囲から X線透 過撮影データが収集される。
[0011] 画像処理装置 7は、 X線検出器 4で検出された計測データから撮影データを作成し 、その撮影データから CT画像信号を算出する。表示装置 5は、 CT画像信号を CT画 像として表示、出力する。
[0012] なお、回転環 8は回転駆動装置 10によって回転駆動される。また、回転駆動装置 1 0は測定制御装置 11によって速度、駆動開始、停止等が制御される。また、 X線管 1 力も発生する照射 X線強度ゃコリメータ 9によって制限される X線の照射範囲も、測定 制御装置 11によって制御される。この測定制御装置 11はコンピュータ 12によって制 御される。
[0013] 心電計 6によって計測される電気信号について説明する。図 2はこの電気信号の一 例である。電気信号は心運動に基づくいくつかの波形上の特徴部分によって構成さ れる。図示したように、各々の特徴部分には、通常、 P波、 Q波、 R波、 S波、および T 波の名称が付けられる。なお、心電同期スキャンおよび再構成では、検出がもっとも 確実に行える R波を基準として心拍位相を決定することが多い。
[0014] 図 3を用いて、前記心電計 6で取得した心拍位相をパラメータとして用いて収集した 撮影データから断層像を再構成する方法を説明する。図 3中、横軸は時間であり、縦 軸は被検体の体軸の位置である。テーブル 3が被検体を搭載して、被検体をその体 軸方向に送り出す。その際、回転環 8が回転することで被検体の周囲から断層像を 作成するのに必要な撮影データを撮影する。断層像を作成するのに必要な撮影デ ータは対向 X線ビームを使用するとしても少なくとも 180度方向からの撮影角度範囲 が必要である。
[0015] 図中の四角形 31, 32, 33で囲まれた範囲は、取り込まれた撮影データの範囲を示 している。四角形 31, 32, 33の横幅はデータを取り込んだ撮影角度の範囲を示して おり、この場合の撮影角度範囲は 180度である。また、四角形 31, 32, 33の縦幅は 撮影可能なスライス範囲、つまりスライス方向の X線照射範囲を示している。これはま た X線検出器 4の列数に対応している。また、図中の点線はスライス方向の X線照射 範囲の移動軌跡を示したものである。これは上記四角形 31, 32, 33の移動軌跡と一 致している。なお、点線の傾きはテーブル 3の移動速度に相当する。
[0016] 図 3では、時間軸 (横軸）と平行して心電波形 20を示した。心電波形 20は、例えば 、 ECG (Electro Cardio Gram)信号である。ここでは、 R波を強調して心拍周期を示し ている。
[0017] 再構成にあたっては、設定した目的の心拍位相で計測された撮影データを抽出し て画像再構成を行う。四角形 31, 32, 33で表わされた撮影データは、心拍位相 27, 28, 29にそれぞれ対応している。 [0018] 図 3中、 40は四角形 31, 32, 33で表わされる撮影データに基づく体軸方向再構 成範囲を示す。図中の三心拍分を撮影した場合は、体軸方向再構成範囲 40につい て断層像を作成可能となる。また、心臓のスキヤノグラム 19は体軸方向再構成範囲 4 0と並べて描かれている。心臓のスキヤノグラム 19は被検体の撮影に先立って、被検 体の体軸に沿った一方向から X線を照射して得る。この図からは体軸方向再構成範 囲 40によって撮影対象である心臓の全領域が撮影範囲に十分に含まれていること が判る。
[0019] 図 4は心拍に乱れが生じ予定した心拍 27のタイミングに心拍が現れな力 たため 3 心拍 28, 29, 30に対応して四角形 34, 35, 36で表わされる撮影データが取り込ま れた例を示して ヽる。この撮影データによって再構成される体軸方向再構成範囲は 4 1で示されており、取り込んだ撮影データ 34, 35, 36からは心臓のスキヤノグラム 19 の中 42で示す範囲の画像が再構成出来な 、ことを示して 、る。
[0020] 図 5は図 3と同じ心電波形のタイミングで心電波形 R— R 50%の位相に同期して、 撮影データ 37, 38, 39を取り込んだ例を示している。この撮影データによって再構 成される体軸方向再構成範囲は 43で示されており、取り込んだ撮影データ 37、 38, 39からは、並置された心臓のスキヤノグラム 19の中 44で示す範囲の画像が再構成 出来ないことを示している。この原因は被検体を載せたテーブルを図 3と同じタイミン グで駆動したことによる。なお、 R— R 50%は隣接する R波同士の間隔を 100%とし た場合、相対法で表わした約 50%の位置に相当する心拍位相を示している。
[0021] 次に、図 7乃至 12を参照しながら、図 6に従って、図 1に示した心電計 6と X線 CT装 置の組合せを用いた、本発明の一実施例による、心臓の断層画像を作成するまでの それぞれの処理ステップを説明する。
[0022] まず、ステップ S 100では、被検者を体軸方向に一方向から直線走査して、画像作 成の範囲決定のためのスキヤノグラム像を撮影する。ここで得た撮影結果は、透視像 となり、目的とする撮影部位の撮影時に、被検体テーブル 3をどれだけ送り出せばよ いかを決定する際の指標となる。
[0023] ステップ S101では、操作者は撮影条件を入力装置 13から入力して設定する。設 定する撮影条件には回転環スキャナ 8の回転速度、テーブル移動速度、 X線照射強 度、ステップ S 100で取得したスキヤノグラム像を利用した画像を作成する範囲等があ る。
[0024] ステップ S102では、心電計 6を用いて撮影開始タイミングの事前決定を目的として 心拍をモニタリングする。即ち、図 1に示す心電計 6を用いて、被検体からの ECG信 号を所定期間モニタリングする。
[0025] ステップ S103では、ステップ S102でモニターした心電波形からその被検体の平均 的な 1心拍周期 CC (Cardiac Cycle : 1回の心拍動に要する時間）を求める。
[0026] ステップ S102、 S103の処理は図 7乃至 9の Monitor領域の処理に対応している。
[0027] なお、本実施例では、心電波形の心拍周期、心拍位相を心電波形中の R波頂点を 基準点として求めている力 図 2に示した P波、 Q波、 S波、および T波等他の特徴部 分を基準点としてもよい。
[0028] ステップ S104では、ステップ S103で算出した被検体の心拍周期を基に、図 1で示 した撮影タイミング算出手段 14が、撮影開始タイミング 220を決定する。以下、本実 施例による撮影開始タイミング 220の算出方法について図 7乃至 9を参照して説明す る。
[0029] 図 7は本発明の一実施例による心電波形の R波の位相（R—R 100%)に同期し た撮影開始〈X線 ON〉のタイミング決定を説明する図で、横軸に時間を取って、心電 計 6によって計測される心電波形 20を示し、心電波形 20の下の帯には X線曝射の有 無を示したものである。図中、 Monitorは心電波形のモニタリングを、 PrepStは撮影開 始準備時間を、 ReconTimeは再構成必須撮影時間を、 201は心電波形モニタリング 中の最後の R波の頂点を、 202は撮影開始の基準点を、 203は目的心拍位相 230 でもある X線曝射後にモニタリングされた心拍の R波の頂点を、 220は撮影開始タイミ ングをそれぞれ示す。
[0030] 基準点 202から、 X線をオフ力もオンに変える曝射開始までの時間間隔を撮影開 始準備時間 PrepStとすると、撮影開始準備時間は以下の式から算出される。
PrepSt = じし水 ReconPhase― ReconTime/ 2
PrepSt: 撮影開始準備時間 CC : 1心拍周期
ReconPhase : 目的心拍位相（ここでは 1.0)
ReconTime : 再構成必須撮影時間
[0031] 式中の再構成必須撮影時間 ReconTimeとは 1枚の断層像を再構成するために最低 限必要なデータを収集するのに要する撮影時間である。本実施例の心臓撮影の場 合、約 180度の撮影データを用 V、て画像再構成を行う手法が用 、られて 、るので、 その場合前記再構成必須撮影時間 ReconTimeは回転環スキャナの回転時間の約 1/ 2に相当する。再構成必須撮影時間 ReconTimeは、 X線 CT装置の諸元や再構成条 件によって左右されるため、ステップ S101にて算出しておいてもよいし、このステップ S 104に至るまでに算出してもよい。
[0032] ここで、撮影開始準備時間 PretStを求めるにあたり、再構成必須撮影時間 ReconTi meの半値を差し引いている理由は、周期運動部位の断層像を再構成する場合、画 像の再構成に用いる撮影データの中央位置が目的の心拍位相になるように撮影デ ータの取り込み範囲を設定するためである。言い換えれば、目的位相の時間的一点 と撮影データの中心部を一致させて撮影データを選択し、これを再構成すると、目的 心拍位相の画質が最良化されるからである。また、 CCは、上記ステップ S 103で算出 した 1心拍周期である。以上のようにして、再構成必須撮影時間 ReconTimeの中間を 目的心拍位相 203に合わせて、求める撮影開始タイミング 220を算出する。この際、 予測された直前の心拍 202をトリガーとして、（式 1)で求めた撮影開始準備時間 Prep St経過後に曝射が開始されるように、図 1の測定制御装置 11が動作する。
[0033] 次に、図 8を参照して、隣接する R波の間の任意の位相での即ち、 R波の頂点以外 の目的心拍位相 230での撮影開始タイミング 220の算出方法について説明する。
[0034] 具体的には、図 8は本発明の一実施例による心電波形 R—R 50%の位相に同期 した撮影開始のタイミング決定を説明する図である。
[0035] 以下、（式 2)にて目的心拍位相 230の特定について説明し、次に（式 3)にて撮影 開始タイミングの算出方法について説明する。 PhaseTime = CC水 ReconPhase (2)
PhaseTime： 基準点から目的心拍位相までの時間
CC : 1心拍周期
ReconPhase： 目的心拍位相（ここでは 0.5) 断層像を再構成する目的心拍位相を指定して、基準点から目的心拍位相までの時 間 Phase Timeを使用して、撮影開始準備時間 PrepStは以下の（式 3)カゝら算出される
PrepSt = PhaseTime― ReconTimeZ 2 (d)
PrepSt : 撮影開始準備時間
PhaseTime： 基準点から目的心拍位相までの時間
ReconTime : 再構成必須撮影時間
[0037] 以上のようにして、再構成必須撮影時間 ReconTimeの中間を目的心拍位相 230に 合わせて求めた撮影開始タイミング 220を決定する。この際、予測した直前の心拍 2 02をトリガーとして、（式 3)で求めた撮影開始準備時間 PrepSt経過後に曝射が開始 されるように、図 1の測定制御装置 11が動作する。
[0038] 次に、図 9を参照して、心電波形に不整脈が現れた場合の撮影開始タイミングの算 出方法について説明する。図 9は、 R波の頂点が目的心拍位相となる場合において 、不整脈により撮影開始タイミングの算出が図 7の方法ではできない場合を示す図で ある。不整脈とは、突発的に周期外の心拍動が発生する場合である。心電波形に不 整脈が現れると、撮影開始準備時間 PrepStに誤差が生じ、正しいタイミングで撮影を 開始することができない。
[0039] 基準点を基に撮影開始準備時間 PrepStを求めるまでは、図 7を参照し、（式 1)で求 めたものと同じである。つまり、タイミング算出手段 14は、一度図 7で説明したように予 測基準点 202を基に撮影開始準備時間 PrepStを求める。次に、図 1の心電計 6では 、撮影開始準備時間 PrepStの間に突発的な心拍動の発生が無いかをモニターする 。発生が確認された場合は、撮影タイミング算出手段 14は、発生後の基準点 209を 修正基準点として、再度、撮影開始準備時間 PrepStを算出し直して、撮影開始タイミ ング 220を算出する。
[0040] 以上のようにして、再構成必須撮影時間 ReconTimeの中間を目的心拍位相 230に 合わせて求めた撮影開始タイミング 220を決定する。この際、直前の修正基準点であ る心拍 209をトリガーとして、（式 1)で求める撮影開始準備時間 PrepSt経過後に曝射 が開始されるように、図 1の測定制御装置 11が動作する。
[0041] 以上の処理により突発的な心拍動が発生した場合にも、正しいタイミングで撮影を 開始することができる。
[0042] 以上、ステップ S104の詳細について説明した力 また図 6に戻りステップ S105以 下を説明する。ステップ S 105では、測定制御装置 11によって、ステップ S 104で算 出し、予測した基準点の計測時刻 202と撮影開始準備時間 PrepStを基に X線の曝射 やテーブル移動等、撮影に必要な各部の動作を開始させると共に撮影が開始される
[0043] 撮影開始後撮影と並行して、ステップ S106、 S107では、先に説明したステップ S1 02, S103と同様に、ステップ S108における撮影終了タイミングの算出に必要な心 電波形のモニタリングおよびそれに基づく心拍周期の算出を行う。
[0044] ステップ S108では、図 1に示した撮影タイミング算出手段 14がステップ S107で計 測された心拍周期を基に撮影終了タイミングを算出する。以下、撮影終了タイミング 4 30の算出方法について図 10乃至 12を参照して説明する。
[0045] 図 10は本発明の一実施例による心電波形の R波の位相（R—R 100%)に同期し た撮影終了〈X線 OFF〉のタイミング決定を説明する図で、横軸に時間を取って、心 電計 6によって計測される心電波形 20を示し、心電波形 20の下の帯には X線曝射の 有無を示したものである。図中、 Monitorは撮影中のモニタリングを、 PrepEdは撮影終 了準備時間を、 ReconTimeは再構成必須撮影時間を、 401は X線曝射中にモニター された心拍を R波の頂点として捕らえられ、予測された撮影終了の基準点、即ち撮影 終了準備開始始点を、 410は、撮影に先立って設定されたコリメータ 9によって制限 された X線の照射範囲、回転環スキャナ 8の回転速度、テーブルの移動速度および 撮影対象の心臓の撮影範囲に基づいて事前にタイミング算出部 14で算出された撮 影終了予定タイミング、 402は目的心拍位相 420でもある X線曝射終了直前にモ- タリングされる心拍の R波の頂点を、 430は撮影終了タイミングをそれぞれ示す。
[0046] ステップ S108では、まず S 101で設定した撮影範囲の画像再構成に必要な撮影 データの収集が終了する時刻を撮影終了予定タイミング 410として取り込む。この撮 影終了予定タイミング 410は、丁度 X線検出器 4が撮影範囲の最終スライス面を撮影 し終わる時点であり、目的心拍位置に基づく心電の同期のスキャンを考慮しない通 常の画像再構成に必要な撮影範囲である。
[0047] そこで、撮影終了予定タイミング 410以降の目的心拍位相において検出器が最終 スライス位置を撮影するために必要な時間を算出する。このため、心電波形のモニタ リング Monitorにより、撮影終了タイミング 430の基準となる撮影終了準備基準点タイミ ング 401を予測、算出し、これに撮影終了準備時間 PrepEdを加算して撮影終了タイミ ング 430とする。
[0048] 撮影終了準備基準点タイミング 401から、 X線曝射終了までの時間間隔を撮影終 了準備時間 PrepEdとすると、撮影終了準備時間は以下の (式 4)で算出される。
PrepEd =しじ水 ReconPhase + ReconTime/ 2
PrepEd : 撮影終了準備時間
CC : 1心拍周期
ReconPhase : 目的心拍位相（ここでは 1.0)
ReconTime : 再構成必須撮影時間
[0049] 上記の（式 4)中の撮影終了準備時間 PrepEdは、隣接する R波間のすべての心拍 位相の撮影データを再構成する場合の撮影終了準備時間 PrepEdを算出する際にも 当てはまる。しかし、再構成する心拍位相が撮影時に予め決まっている場合は、 Reco nTimeを調整することで、さらに撮影終了タイミング 430を早め、被曝の低減を図るこ とが可能である。
[0050] 次に図 11を参照して、隣接する R波の間の即ち R波の頂点以外の目的心拍位相 4 20での撮影終了タイミング 430の算出方法について説明する。
[0051] 具体的には図 11は本発明の一実施例による心電波形 R—R 70%の位相に同期 した撮影終了のタイミング決定を説明する図である。
[0052] まず、ステップ S 108では、ステップ S107で求めた 1心拍周期を基に、予測された 撮影終了基準点 401から目的心拍位相 420までの時間 PhaseTimeを以下の（式 5)で 算出する。
PhaseTime = し C * ReconPhase (5)
PhaseTime： 基準点から目的心拍位相までの時間
CC : 1心拍周期
ReconPhase： 目的心拍位相（ここでは 0.7)
[0053] 再構成必須撮影時間 ReconTimeの半値を PhaseTimeに付カ卩している理由は、図 7 に関して撮影開始タイミングについて説明したように、周期運動部位の撮影データを 再構成する場合、画像の再構成に用いる撮影データの中央位置が目的の心拍位相 になるように撮影データの取り込みの範囲を設定するためである。言い換えれば、目 的心拍位相の心電波形上の一点と撮影データの中央部を一致させて撮影データを 選択し、これを再構成すると、目的心拍位相の画質が最良化されるからである。
[0054] 以上より、基準点 401に加算する撮影終了準備時間 PrepEdは、以下の式で算出さ れる。
PrepEd = PhaseTime + ReconTime/ 2 (oノ
PrepEd : 撮影終了準備時間
PhaseTime： 基準点から目的心拍位相までの時間
ReconTime : 再構成必須撮影時間 なお、撮影終了予定タイミング 410は、図 10において説明したと同様に X線検出器 4が撮影範囲の最終スライス面を撮影し終わる時点であり、目的心拍位相に基づく心 電同期スキャンを考慮しない通常の画像再構成に必要な撮影範囲である。従って、 撮影終了タイミング 430が撮影終了予定タイミング 410より後の時点で生じていれば よい。
[0056] 次に、図 12を参照して、撮影中、心電波形に不整脈が現れた場合の撮影終了タイ ミング 430の算出方法について説明する。図 12は、 R波の頂点が目的心拍位相とな る場合において、不整脈により撮影終了タイミングの算出が図 10の方法ではできな い場合についての修正変更方法を示している。この場合、撮影終了準備時間 PrepE dに誤差が生じ、正 、タイミングで撮影を終了することができな!/、。
[0057] そこで以下のような修正変更を加える。基準点を基に、撮影終了準備時間 PrepEd を求めるまでは図 10におけると同じである。図 12の場合は、さらに、目的心拍位置 4 20でもある基準点 402が計測されるまでの期間に突発的な心拍動の発生の有無を、 図 1の心電計 6にてモニターする。突発的な心拍動の発生が確認された場合は、発 生後の基準点 405を修正基準点として再度、撮影終了準備時間 PrepEdを算出する 。以上の処理により突発的な心拍動が発生した場合にも、正しい撮影終了タイミング 430で撮影を終了することができる。
[0058] ステップ S109では、測定制御装置 11は S108の結果として求められた撮影終了タ イミング 430が到来したら、 X線の曝射を停止する。また、同じくステップ S108で求め た基準点 401の計測時刻と撮影終了準備時間 PrepEdを基に、テーブル移動停止な どの撮影停止に必要な各部の動作を開始する。
[0059] ステップ S110では、ステップ S106以降で心電計 6によってモニタリングされた目的 心拍位相に同期して取得された撮影データの再構成を実施する。
[0060] 以上説明したように、本実施例によれば、それぞれの目的心拍位相に同期して撮 影開始タイミング 220および撮影終了タイミング 430を適切に設定することにより、より 低被曝での撮影が出来、その結果被検体への被曝を低減できると共に撮影前およ び撮影中に不整脈等の非周期運動が現れた場合にも、撮影開始タイミング 220およ び撮影終了タイミング 430に最小限の修正を加えて撮影を継続、終了することが出 来る。
[0061] なお、上記の実施例では周期運動計測装置を心電計とし、心臓を撮影対象として 説明したが、周期運動を行う臓器であれば、上記と同様に本発明を適用することが可 能である。
[0062] 例えば、呼吸センサを用いれば、肺野等の撮影にも適用可能である。
[0063] なおまた、実施例では、ある一つの目的心拍位相における断層像を作成する場合 について説明したが複数の目的心拍位相について一度に撮影データの取り込みを 行!ヽ、心拍位相の異なる複数種の断層像を同時に作成してもよ 、。
[0064] また、 X線曝射のタイミングは、スキャン制御の精度により、所定の時間的マージン を設けてもよい。

Claims

請求の範囲
[1] 被検体に照射するための X線源と、
前記被検体を前記 X線源との間に挟んで前記 X線源と対向して配置され前記被検体 の透過 X線を検出する X線検出器と、
前記 X線源と前記 X線検出器を搭載して前記被検体の周囲を回転可能な回転環と、 前記被検体を搭載して被検体の体軸方向への移動可能なテーブルと、 前記 X線検出器によって取得された前記被検体の透過 X線データを基に前記被検 体の周期運動部位の断層画像を作成する画像処理装置と、
前記画像処理装置によって作成された断層画像を表示する表示装置と、 を備えた X線 CT装置であって、
前記被検体にその計測端子が装着され前記被検体の周期運動部位からの周期運 動の波形信号を計測し、その計測された波形信号を前記画像処理装置に入力する 被検体の周期運動計測装置を別に有した X線 CT装置において、
前記周期運動計測装置によって計測された周期運動波形信号に基づき周期運動 部位の運動周期を算出し、その算出された運動周期により周期運動波形信号中の 所望の時点を設定し、その設定された所望時点に基づいて前記周期運動部位に関 して周期運動の目的位相までの計測すべき開始点又は終了点を算出する計測範囲 算出部と、
前記算出された計測すべき開始点又は終了点に基づいて前記 X線源力 の X線 曝射の開始又は終了の少なくとも一方の運動周期を設定し、その設定された運動周 期に対応する X線曝射の開始又は終了の少なくとも一方により、前記 X線源からの X 線の照射、前記 X線検出器での前記撮影データの取得、前記テーブルの移動速度
、および回転環の回転を制御して撮影を実行させる制御部と、
を備えたことを特徴とする X線 CT装置。
[2] 前記計測範囲算出部は、撮影開始に先立って前記周期運動計測装置によって計 測された周期運動波形信号に基づき周期運動部位の運動周期を算出し、周期運動 部位の撮影開始に先立って前記算出された運動周期により周期運動波形信号中の 特徴点が表われる撮影開始目的位相を予測算出し、 前記制御部は、前記予測算出された撮影開始目的位相に基づいて前記 X線源から の X線曝射の開始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。
[3] 前記計測範囲算出部は、撮影終了に先立って前記周期運動計測装置によって撮 影中に計測した周期運動部位の周期運動を表わす波形信号に基づき周期運動部 位の運動周期を算出し、周期運動部位の撮影終了に先立って前記算出された運動 周期により周期運動波形信号中の特徴点が表われる撮影終了準備基準時点を予測 算出し、この撮影終了準備基準時点に基づいて前記周期運動部位に関して周期運 動の目的位相が表われる所望時点を撮影終了目的時点として予測、算出し、 前記制御装置は前記算出された撮影終了目的位相時点に基づいて前記 X線源カゝら の X線曝射を制御することを特徴とする請求項 1に記載の X線 CT装置。
[4] 前記 X線源力も照射される X線の照射範囲を制限するコリメータを備え、上記計測 範囲算出部は、撮影に先立って設定された前記コリメータによって制限された X線の 照射範囲、前記回転環の回転速度、前記テーブルの移動速度および被検体の体軸 方向の位置によって特定された前記周期運動部位の撮影範囲に基づいて撮影終了 予定時点を算出し、この算出した撮影終了予定時点に先立って周期運動部位の周 期運動を表わす波形信号中の特徴点が表われると予測される時点を前記撮影終了 準備基準時点として選択することを特徴とする請求項 3に記載の X線 CT装置。
[5] 前記計測範囲算出部は、前記予測、算出された撮影開始準備基準時点に対応す る周期運動を表わす波形信号中の特徴点を受け取った後、前記予測、算出した撮 影開始目的位相時点に達する前に前記周期運動計測装置によって非周期運動を 表わす特徴点を有する波形信号を受け取った時にはその非周期運動を表わす特徴 点を撮影開始準備修正基準時点として算出し、この算出された撮影開始準備修正 基準時点に基づいて改めて新しい撮影開始目的位相時点を予測算出することを特 徴とする請求項 1に記載の X線 CT装置。
[6] 前記計測範囲算出部は、前記予測算出された撮影終了準備基準時点に対応する 周期運動を表わす波形信号中の特徴点を受け取った後、前記予測算出された撮影 終了目的位相時点に達する前に前記周期運動計測装置力 非周期運動を表わす 特徴点を有する波形信号を受け取った時にはその非周期運動を表わす特徴点を撮 影終了準備修正基準時点としてこの撮影終了準備修正基準時点に基づいて改めて 新しい撮影終了目的位相時点を予測算出することを特徴とする請求項 5に記載の X 線 CT装置。
[7] 前記制御部は、前記撮影開始目的位相時点から撮影に先立って設定されたそれ ぞれの撮影データ取込み時間幅の 1/2に相当する時間だけ差し引いた時点力 X 線曝射が開始されるように前記 X線源力ゝらの X線曝射を制御することを特徴とする請 求項 1に記載の X線 CT装置。
[8] 前記制御部は、前記撮影終了目的位相時点に撮影に先立って設定されたそれぞ れの撮影データ取込み時間幅の 1/2に相当する時間を加えた時点で X線の曝射が 終了するよう前記 X線源を制御することを特徴とする請求項 7に記載の X線 CT装置。
[9] 前記制御部は、前記算出された撮影開始準備基準時点および前記撮影終了準備 基準時点を表わす信号に基づいて前記テーブルの移動および停止を制御すること を特徴とする請求項 2に記載の X線 CT装置。
[10] 前記被検体の周期運動部位は心臓であり、前記周期運動計測装置は心電計であ ることを特徴とする請求項 1に記載の X線 CT装置。
[11] 前記被検体の記周期運動部位は肺であり、前記周期運動計測装置は呼吸センサ であることを特徴とする請求項 1に記載の X線 CT装置。
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