JP5774447B2 - Ｘ線ｃｔ装置および被曝線量計算方法並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置および被曝線量計算方法並びにそのためのプログラム（program）に関する。

Ｘ線ＣＴ装置は、通常、撮影対象の大きさや設定されたスキャン（scan）条件に基づいて、その撮影対象の被曝線量値を計算し、これを表示する機能を有している。

被曝線量の計算は、円柱状のアクリル（acrylics）製ファントム（phantom）を実際に撮影して得られた被曝線量の測定基準値を用いて行われる。基準となるファントムは２種類あり、一方は、主に小児や大人の頭部を想定した１６ｃｍ径のファントムであり、もう一方は、主に大人の体部を想定した３２ｃｍ径のファントムである。

一般的に、Ｘ線ＣＴ装置では、まず、被検体の大人／小児の別や撮影部位などの情報に基づいて、対応する大きさのファントムの測定基準値を選択し、この測定基準値に、設定されたスキャン条件によるファクタ（factor）（重み）を乗算して、被曝線量を算出する。これにより、撮影対象の大きさを考慮した被曝線量が算出される（特許文献１，第２段落〜第４段落参照）。

特開２００４−１９５１２１号公報

しかしながら、撮影対象の大きさは様々であるにもかかわらず、基準となるファントムの大きさは上記の２種類だけである。そのため、大きな人も、小さな人も、適用されるファントムと、設定されたスキャン条件、例えば、管電圧、管電流、Ｘ線照射時間、ヘリカルスキャンの場合にはヘリカルピッチ等が同じであれば、同じ被曝線量が算出されることになる。つまり、撮影対象の大きさが被曝線量にうまく反映されず、適正な被曝線量が算出されないおそれがある。

このような事情により、Ｘ線ＣＴスキャンによる被曝線量の計算において、撮影対象の大きさをより反映させることを可能にする技術が望まれている。

第１の観点の発明は、
撮影対象に対して本スキャン前に行われたＸ線による撮影により得られたデータ（data）に基づいて、所定のスキャン条件下で前記撮影対象のＸ線ＣＴスキャンを行った場合に得られる画像の画質または画素値に係る特徴量であって、被曝線量との間に相関がある特徴量を見積もる見積手段と、
予め求められた前記特徴量と被曝線量との関係を参照して、前記見積手段により見積もられた特徴量と、前記所定のスキャン条件とに基づいて、設定された所望のスキャン条件でＸ線ＣＴスキャンを行った場合の前記撮影対象の被曝線量を計算する計算手段とを備えたＸ線ＣＴ装置を提供する。

第２の観点の発明は、
前記関係が、前記所定の条件下での関係であり、
前記計算手段が、前記所定の条件下での前記関係を参照して、前記見積手段により見積もられた特徴量に対応する被曝線量を特定し、該特定された被曝線量に前記所望のスキャン条件によるファクタを乗算して、前記所望のスキャン条件でＸ線ＣＴスキャンを行った場合の前記撮影対象の被曝線量を算出する上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第３の観点の発明は、
前記計算手段が、前記特定された被曝線量に、前記所望のスキャン条件によるファクタと、所望のゲイン（gain）とを乗算して、前記所望のスキャン条件でＸ線ＣＴスキャンを行った場合の前記撮影対象の被曝線量を算出する上記第２の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第４の観点の発明は、
前記ゲインが、該Ｘ線ＣＴ装置により計算される被曝線量と、他のＸ線ＣＴ装置により実質的に同一の条件で計算される被曝線量との差分を縮小するように決定される上記第３の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第５の観点の発明は、
前記特徴量が、画像ノイズ（noise）のレベル（level）を表す指標である上記第１の観点から第４の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第６の観点の発明は、
前記指標が、前記撮影対象の断層画像における画素値の分散または標準偏差である上記第５の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第７の観点の発明は、
前記データが、前記撮影対象のスカウトスキャン（scout scan）により得られたデータである上記第５の観点または第６の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第８の観点の発明は、
前記特徴量が、前記撮影対象の断面積を、同一の条件下での被曝線量が等しくなるように、アクリルまたは他の所定の物質で構成される物体の断面積に換算した値を表す指標である上記第１の観点から第４の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第９の観点の発明は、
前記指標が、前記撮影対象の断層画像における規格化された画素値の総和である上記第８の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第１０の観点の発明は、
前記データが、前記撮影対象のヘリカルスキャン（helical scan）方式またはアキシャルスキャン（axial scan）方式によるスカウトスキャンにより得られたデータである上記第８の観点または第９の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第１１の観点の発明は、
前記データが、前記撮影対象に対して過去に行われたＸ線ＣＴスキャンにより得られたデータである上記第８の観点または第９の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第１２の観点の発明は、
前記関係が、径の大きさが互いに異なる複数の円柱状のファントムに対してＸ線ＣＴスキャンを実際に行って得られたものである上記第１の観点から第１１の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第１３の観点の発明は、
撮影対象に対して本スキャン前に行われたＸ線による撮影により得られたデータに基づいて、所定のスキャン条件下で前記撮影対象のＸ線ＣＴスキャンを行った場合に得られる画像の画質または画素値に係る特徴量であって、被曝線量との間に相関がある特徴量を見積もる第１のステップ（step）と、
予め求められた前記特徴量と被曝線量との関係を参照して、前記第１のステップにより見積もられた特徴量と、前記所定のスキャン条件とに基づいて、設定された所望のスキャン条件でＸ線ＣＴスキャンを行った場合の前記撮影対象の被曝線量を計算する第２のステップとを備えた被曝線量計算方法を提供する。

第１４の観点の発明は、
前記関係が、前記所定の条件下での関係であり、
前記第２のステップが、前記所定の条件下での前記関係を参照して、前記第１のステップにより見積もられた特徴量に対応する被曝線量を特定し、該特定された被曝線量に前記所望のスキャン条件によるファクタを乗算して、前記所望のスキャン条件でＸ線ＣＴスキャンを行った場合の前記撮影対象の被曝線量を算出するステップである上記第１３の観点の被曝線量計算方法を提供する。

第１５の観点の発明は、
前記第２のステップが、前記特定された被曝線量に、前記所望のスキャン条件によるファクタと、所望のゲインとを乗算して、前記所望のスキャン条件でＸ線ＣＴスキャンを行った場合の前記撮影対象の被曝線量を算出するステップである上記第１４の観点の被曝線量計算方法を提供する。

第１６の観点の発明は、
前記ゲインが、該Ｘ線ＣＴ装置により計算される被曝線量と、他のＸ線ＣＴ装置により実質的に同一の条件で計算される被曝線量との差分を縮小するように決定される上記第１５の観点の被曝線量計算方法を提供する。

第１７の観点の発明は、
前記特徴量が、画像ノイズのレベルを表す指標である上記第１３の観点から第１６の観点のいずれか一つの観点の被曝線量計算方法を提供する。

第１８の観点の発明は、
前記特徴量が、前記撮影対象の断面積を、同一の条件下での被曝線量が等しくなるように、アクリルまたは他の所定の物質で構成される物体の断面積に換算した値を表す指標である上記第１３の観点から第１６の観点のいずれか一つの観点の被曝線量計算方法を提供する。

第１９の観点の発明は、
前記関係が、径の大きさが互いに異なる複数の円柱状のファントムに対してＸ線ＣＴスキャンを実際に行って得られたものである上記第１３の観点から第１８の観点のいずれか一つの観点の被曝線量計算方法を提供する。

第２０の観点の発明は、
コンピュータ（computer）を、
撮影対象に対して本スキャン前に行われたＸ線による撮影により得られたデータに基づいて、所定のスキャン条件下で前記撮影対象のＸ線ＣＴスキャンを行った場合に得られる画像の画質または画素値に係る特徴量であって、被曝線量との間に相関がある特徴量を見積もる見積手段と、
予め求められた前記特徴量と被曝線量との関係を参照して、前記見積手段により見積もられた特徴量と、前記所定のスキャン条件とに基づいて、設定された所望のスキャン条件でＸ線ＣＴスキャンを行った場合の前記撮影対象の被曝線量を計算する計算手段として機能させるためのプログラムを提供する。

ここで、「所定のスキャン条件」には、例えば、Ｘ線管の管電圧、Ｘ線管の管電流（ｍＡ；ミリアンペア）とＸ線照射時間（ｓ；秒）との積で定義される線量（“ｍＡｓ”で表すことがある）などが含まれる。

また、「ファクタ」としては、例えば、Ｘ線管の管電流や線量（ｍＡｓ）などを用いて規定される重み係数を考えることができる。

また、「スカウトスキャン」とは、本スキャン前に行われる、本スキャンよりも低線量のＸ線を用いたスキャンである。「スカウトスキャン」としては、例えば、Ｘ線源を回転させないで撮影対象に対して相対直線移動させながら、本スキャンよりも低線量のＸ線を照射する撮影方式や、低線量のＸ線を用いたヘリカルスキャンまたはアキシャルスキャンによる撮影方式などが考えられる。

上記観点の発明によれば、設定されたスキャン条件に応じて、被曝線量と相関関係にある画像の画質または画素値に係る特徴量を特定し、被曝線量とその特徴量との関係を参照して、被曝線量を算出するので、計算の基準になる値を連続的あるいは多段階的に取ることができ、撮影対象の大きさがより反映された被曝線量を計算することができる。

発明の実施形態によるＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。 第１の実施形態によるＸ線ＣＴ装置におけるスキャンの実行に係る部分の機能ブロック（block）図である。 第１の実施形態によるＸ線ＣＴ装置における動作の流れを示すフローチャート（flowchart）である。 第１の実施形態における被曝線量計算方法を概念的に示す図である。 第２の実施形態によるＸ線ＣＴ装置におけるスキャンの実行に係る部分の機能ブロック図である。 第２の実施形態によるＸ線ＣＴ装置における動作の流れを示すフローチャートである。 第２の実施形態における被曝線量計算方法を概念的に示す図である。 第３の実施形態によるＸ線ＣＴ装置におけるスキャンの実行に係る部分の機能ブロック図である。 第３の実施形態によるＸ線ＣＴ装置における動作の流れを示すフローチャートである。 第３の実施形態における被曝線量計算方法を概念的に示す図である。

以下、発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。Ｘ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール（console）１、撮影テーブル（table）１０、および走査ガントリ（gantry）２０を備えている。

操作コンソール１は、操作者からの入力を受け付ける入力装置２と、被検体の撮影を行うための各部の制御や画像を生成するためのデータ処理などを行う中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得したデータを収集するデータ収集バッファ（buffer）５と、画像を表示するモニタ（monitor）６と、プログラムやデータなどを記憶する記憶装置７とを備えている。

撮影テーブル１０は、被検体４０を載せて走査ガントリ２０の開口部に搬送するクレードル（cradle）１２を備えている。クレードル１２は、撮影テーブル１０に内蔵するモータ（motor）で昇降および水平直線移動される。なお、ここでは、被検体４０の体軸方向すなわちクレードル１２の水平直線移動方向をｚ方向、鉛直方向をｙ方向、ｚ方向およびｙ方向に垂直な水平方向をｘ方向とする。

走査ガントリ２０は、回転部１５と、回転部１５を回転可能に支持する本体部２０ａとを有する。回転部１５には、Ｘ線管２１と、Ｘ線管２１を制御するＸ線コントローラ（controller）２２と、Ｘ線管２１から発生したＸ線ビーム（beam）８１をコリメート（collimate）するコリメータ（collimator）２３と、被検体４０を透過したＸ線ビーム８１を検出するＸ線検出器２４と、Ｘ線検出器２４の出力を投影データに変換して収集するデータ収集装置（ＤＡＳ；Data Acquisition System）２５と、Ｘ線コントローラ２２，コリメータ２３，ＤＡＳ２５の制御を行う回転部コントローラ２６とが搭載されている。本体部２０ａは、制御信号などを操作コンソール１や撮影テーブル１０と通信する制御コントローラ２９を備えている。回転部１５と本体部２０ａとは、スリップリング（slip ring）３０を介して電気的に接続されている。

図２は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置におけるスキャンの実行に係る部分の機能ブロック図である。また、図３は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置における被曝線量の計算方法を概念的に示す図である。

本実施形態によるＸ線ＣＴ装置は、図２に示すように、スカウトデータ（scout
data）取得部１０１、スキャン条件設定部１０２、画像ノイズ見積部１０３（見積手段）、基準被曝線量特定部１０４（計算手段）、推定被曝線量算出部１０５、ＣＴスキャンデータ（scan data）取得部１０６、画像再構成部１０７、および画像表示制御部１０８を備えている。

スカウトデータ取得部１０１は、撮影テーブル１０および走査ガントリ２０を制御することにより、所定のスカウトスキャン条件ＳＣで被検体４０の撮影部位（撮影対象）に対してスカウトスキャンを行って、スカウトデータＰＳを取得する。スカウトスキャンとは、本スキャン前に行う予備的なスキャンである。スカウトスキャンとしては、例えば、Ｘ線管２０のビュー角度を一定にして被検体４０または走査ガントリ２０をｚ方向に移動させながら、本スキャンよりも低線量のＸ線ビームを被検体４０に照射して投影データを収集するスキャンが挙げられる。また例えば、本スキャンよりも低い線量のＸ線ビームによるヘリカルスキャンが挙げられる。

スキャン条件設定部１０２は、操作者の操作に応じて、本スキャンに用いる所望のスキャン条件を設定する。スキャン条件には、スキャン範囲、Ｘ線管の管電圧、管電流、ガントリ１回転時間、ヘリカルスキャンの場合にはヘリカルピッチ（helical pitch）などのスキャンパラメータ（scan parameter）が含まれる。なお、これらのスキャンパラメータから、撮影対象をスキャンする際の、設定管電圧ＫＶと、管電流とＸ線照射時間との積である設定線量real_ｍAsが定まる（図３参照）。

画像ノイズ見積部１０３は、管電圧が設定管電圧ＫＶであり、線量（ｍＡｓ）が所定の基準線量ref_mAsである条件下で、撮影部位をスキャンした場合に得られる画像の画像ノイズのレベルを表す指標値ＮＩを見積もる。なお、当該画像は、例えば、設定されたスキャン範囲内の代表的なスライス（slice）に対応する断層画像である。また、所定の基準線量ref_mAsは、例えば１００〔mA・s〕である。設定管電圧ＫＶは、例えば１２０〔kV〕である。

ここでは、画像ノイズ見積部１０３は、設定管電圧ＫＶ，スカウトスキャン条件ＳＣ、スカウトデータＳＤを基に、ＣＴ自動露出機構（ＣＴ−ＡＥＣ）の機能を利用して、画像ノイズの指標値ＮＩを見積もる（図３参照）。

ＣＴ自動露出機構は、設定管電圧ＫＶ、スカウトスキャン条件ＳＣ、スカウトデータＳＤ、および所望の画像ノイズの指標値に基づいて、所望の画像ノイズの画像を得るためのスキャン条件として、管電圧が設定管電圧ＫＶであるときの管電流、例えば体軸方向や回転軸方向における管電流の変調曲線を求めることができる。

したがって、このＣＴ自動露出機構のアルゴリズム（algorithm）を利用すれば、設定管電圧ＫＶ、スカウトスキャン条件ＳＣ、スカウトデータＳＤ、基準線量ref_mAsから、逆に、管電圧が設定管電圧ＫＶであり、線量（ｍＡｓ）が基準線量ref_mAsであるスキャン条件下で撮影部位をスキャンして得られる画像の画像ノイズの指標値ＮＩを求めることができる。なお、画像ノイズの指標値ＮＩとしては、例えば、断層画像における画素値の分散または標準偏差を考えることができる。

基準被曝線量特定部１０４は、画像ノイズの指標値ＮＩに基づいて、管電圧が設定管電圧ＫＶであり、線量（ｍＡｓ）が基準線量ref_mAsであるスキャン条件下で撮影部位をスキャンしたときの撮影対象の被曝線量を、指標値ＮＩの関数ｆ（ＮＩ）として特定する（図３参照）。

一般に、所定のスキャン条件下で撮影対象をスキャンした場合に、得られた画像の画像ノイズのレベルと、撮影対象の被曝線量との間には、相関関係があることが知られている。

そこで、予め、管電圧ごとに、線量（ｍＡｓ）が基準線量ref_mAsであるスキャン条件下での、画像ノイズの指標値ＮＩと撮影対象の被曝線量との関係Ｋ１を求め、これらの関係Ｋ１を基準被曝線量特定部１０４に記憶させておく。

基準被曝線量特定部１０４は、これらの関係Ｋ１のうち、設定管電圧ＫＶに対応する関係Ｋ１（ＫＶ）を参照し、管電圧が設定管電圧ＫＶであり、線量（ｍＡｓ）が基準線量ref_mAsであるスキャン条件下での画像ノイズの指標値ＮＩに対応する被曝線量を、被曝線量基準値ｆ（ＮＩ）として特定する。

なお、上記関係Ｋ１は、例えば、互いに異なる複数のファントムに対して実際にＸ線ＣＴスキャンを行い、そのときの被曝線量の実測結果を基に求める。これら複数のファントムは、例えば、アクリル製で円柱形状を有しており、一般に、１６ｃｍ径のファントムと、３２ｃｍ径のファントムとがある。上記関係Ｋ１は、シミュレーション（simulation）によって求めてもよい。

推定被曝線量算出部１０５は、被曝線量基準値ｆ（ＮＩ）に、設定線量（ｍＡｓ）real_mAsに係るファクタと、ゲインを乗算することにより、管電圧が設定管電圧ＫＶであり、線量（ｍＡｓ）が設定線量real_mAsであるスキャン条件下で撮影対象をスキャンした場合における、撮影部位の推定被曝線量ＣＴＤＩを算出する。

推定被曝線量算出部１０５は、例えば、数式（１）に従って、推定被曝線量ＣＴＤＩを算出する。

この数式（１）において、real_mAs／ref_mAsは、上記ファクタであり、gainは、上記ゲインである。ゲインは、被曝線量の計算値を必要に応じて調整するために用いられる。例えば、従前の計算方法や他の計算方法により算出される被曝線量との整合性をある程度持たせるために、ゲインを調整して、被曝線量の計算値を調整する。つまり、本実施形態のＸ線ＣＴ装置により計算される被曝線量と、他のＸ線ＣＴ装置により実質的に同一の条件で計算される被曝線量との差分を縮小するように決定される（図３参照）。

ＣＴスキャンデータ取得部１０６は、撮影テーブル１０および走査ガントリ２０を制御することにより、設定されたスキャン条件でＣＴスキャンを本スキャンとして行い、ＣＴスキャンデータＰＣを取得する。なお、ＣＴスキャンデータは、投影データともいう。

画像再構成部１０７は、ＣＴスキャンデータＰＣに基づいて、フィルタ（filter）逆投影処理等の画像再構成処理を行って、断層画像を再構成する。

画像表示制御部１０８は、モニタ６を制御して、スカウトデータＰＳに基づく画像や、再構成画像、その他の情報をモニタ６の画面に表示する。

これより、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置における動作について説明する。

図４は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置における動作の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ１では、スカウトデータ取得部１０１が、撮影テーブル１０および走査ガントリ２０を制御することにより、所定のスカウトスキャン条件ＳＣに従って被検体４０のスカウトスキャンを行う。これにより、撮影対部位のＸ線吸収特性が担持されたスカウトデータＰＳを取得する。画像表示制御部１０８は、取得されたスカウトデータＰＳに基づいて、被検体４０のスカウト像をモニタ６の画面に表示する。

ステップＳ２では、操作者が、そのスカウト像を参照しながらスキャン条件を入力する。スキャン条件設定部１０２は、入力されたスキャン条件を、本スキャンのスキャン条件として設定する。設定されるスキャン条件には、スキャン範囲、設定管電圧ＫＶ、設定線量（ｍＡｓ）real_mAsなどが含まれる。

ステップＳ３では、画像ノイズ見積部１０３が、ＣＴ自動露出機構の機能を利用して、設定管電圧ＫＶ、スカウトスキャン条件ＳＣ、スカウトデータＳＤに基づき、管電圧が設定管電圧ＫＶであり、線量（ｍＡｓ）が基準線量ref_mAsである条件下での画像ノイズの指標値ＮＩを見積もる。

ステップＳ４では、基準被曝線量特定部１０４が、画像ノイズと被曝線量との関係Ｋ１（ＫＶ）を参照し、見積もられた画像ノイズの指標値ＮＩに対応する被曝線量基準値ｆ（ＮＩ）を特定する。

ステップＳ５では、推定被曝線量算出部１０５が、上記数式（１）に従って、設定管電圧ＫＶ、設定線量（ｍＡｓ）real_mAsによるスキャン条件下での撮影部位の推定被曝線量ＣＴＤＩを算出する。

ステップＳ６では、画像表示制御部１０８が、算出された推定被曝線量ＣＴＤＩをモニタ６に表示する。

ステップＳ７では、スキャン条件設定部１０２が、操作者の操作に応じて、スキャン条件を確定させるか否かを判定する。確定させずに見直す場合には、ステップＳ２に戻る。確定させる場合には、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、ＣＴスキャンデータ取得部１０６が、撮影テーブル１０および走査ガントリ２０を制御することにより、確定されたスキャン条件に従ってＸ線ＣＴスキャンを行い、ＣＴスキャンデータＰＣを取得する。なお、ここではＸ線ＣＴスキャンとしてアキシャルスキャン（axial scan）を想定するが、ヘリカルスキャンであってもよい。Ｘ線ＣＴスキャンをヘリカルスキャンとする場合には、基準被曝線量を特定する際に、ヘリカルピッチをさらに考慮する必要がある。

ステップＳ９では、画像再構成部１０７が、取得されたＣＴスキャンデータＰＣに基づいて、フィルタ逆投影処理等の画像再構成処理を行い、断層画像を再構成する。

ステップＳ１０では、画像表示制御部１０８が、再構成された断層画像をモニタ６の画面に表示する。

このような第１の実施形態によれば、設定されたスキャン条件に応じて、被曝線量と相関関係にある画像ノイズの指標値を特定し、被曝線量と画像ノイズとの関係を参照して、被曝線量を算出するので、計算の基準になる値を連続的あるいは多段階的に取るとこができ、被検体４０の撮影部位の大きさがより反映された被曝線量を計算することができる。

（第２の実施形態）
図５は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置におけるスキャンの実行に係る部分の機能ブロック図である。また、図６は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置における被曝線量の計算方法を概念的に示す図である。

本実施形態によるＸ線ＣＴ装置は、図５に示すように、第１の実施形態をベース（base）に、画像ノイズ見積部１０３に代えて、アクリル換算断面積見積部１１０を備えている。

ここでは、スカウトデータ取得部１０１は、本スキャンより低い線量のＸ線ビームによる被検体４０の撮影部位に対して低線量ヘリカルスキャンを行って、その撮影部位のスカウト断層画像ｉｍｇを取得する。

アクリル換算断面積見積部１１０は、管電圧が設定管電圧ＫＶであり、線量（ｍＡｓ）が基準線量ref_mAsである条件下で、撮影部位をスキャンした場合に得られる画像のアクリル換算断面積を表す指標値Ｓを見積もる。アクリル換算断面積とは、撮影対象の断面積を、同一の条件下での被曝線量が等しくなるように、アクリルで構成される物体の断面積に換算した値である。

ここでは、アクリル換算断面積見積部１１０は、まず、設定管電圧ＫＶ，ヘリカルスカウトスキャン条件ＨＳＣ、スカウト断層画像ｉｍｇを基に、数式（２）に従って、管電圧が設定管電圧ＫＶであり、線量（ｍＡｓ）が基準線量ref_mAsであるスキャン条件下での、撮影部位のアクリル換算断面積を表す指標値Ｓを求める。

この数式（２）において、ｉｍｇijは、スカウト断層画像ｉｍｇにおける各画素のＣＴ値（画素値）であり、ａは、スカウトスキャン条件ＳＣに含まれるスカウト管電圧ＳＶおよび設定管電圧ＫＶによって変化する、ＣＴ値調整用のパラメータである。例えば、設定管電圧ＫＶが１２０〔ｋＶ〕であり、スカウト管電圧ＳＶが１２０〔ｋＶ〕である場合には、パラメータａ＝１１００となる。つまり、アクリル換算断面積を表す指標値Ｓは、撮影部位の断層画像において、管電圧によって変化しないように規格化されたＣＴ値の総和である。ただし、ここでは、画素サイズ（スケール）は常に一定であるものとする。

基準被曝線量特定部１０４は、アクリル換算断面積の指標値Ｓに基づいて、管電圧が設定管電圧ＫＶであり、線量（ｍＡｓ）が基準線量ref_mAsであるスキャン条件下で撮影部位をスキャンしたときの撮影部位の被曝線量を、指標値Ｓの関数ｇ（Ｓ）として特定する（図６参照）。

一般に、所定のスキャン条件下で撮影対象をスキャンした場合に、得られた画像のアクリル換算断面積と、撮影対象の被曝線量との間には、相関関係があることが知られている。

そこで、予め、管電圧ごとに、線量（ｍＡｓ）が基準線量ref_mAsであるスキャン条件下での、アクリル換算断面積の指標値Ｓと撮影対象の被曝線量との関係Ｋ２を求め、これらの関係Ｋ２を基準被曝線量特定部１０４に記憶させておく。

基準被曝線量特定部１０４は、これらの関係Ｋ２のうち、設定管電圧ＫＶに対応する関係Ｋ２（ＫＶ）を参照し、管電圧が設定管電圧ＫＶであり、線量（ｍＡｓ）が基準線量ref_mAsであるスキャン条件下でのアクリル換算断面積の指標値Ｓに対応する被曝線量を、被曝線量基準値ｇ（Ｓ）として特定する。

なお、上記関係Ｋ２は、例えば、上記関係Ｋ１の場合と同様に、１６ｃｍ径のＣＴＤＩファントムおよび３２ｃｍ径のＣＴＤＩファントムに対して実際にＸ線ＣＴスキャンを行い、そのときの被曝線量の実測結果を基に求める。あるいは、シミュレーションによって求めてもよい。

推定被曝線量算出部１０５は、被曝線量基準値ｇ（Ｓ）に、設定線量real_mAsに係るファクタと、ゲインを乗算することにより、管電圧が設定管電圧ＫＶであり、線量（ｍＡｓ）が設定線量（ｍＡｓ）real_mAsであるスキャン条件下で撮影部位をスキャンした場合における、撮影部位の推定被曝線量ＣＴＤＩを算出する。

推定被曝線量算出部１０５は、例えば、数式（３）に従って、推定被曝線量ＣＴＤＩを算出する。

この数式（３）において、real_mAs／ref_mAsは、上記ファクタであり、gainは、上記ゲインである。ゲインは、数式（１）の場合と同様、被曝線量の計算値を必要に応じて調整するために用いられる（図６参照）。

これより、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置における動作について説明する。

図７は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置における動作の流れを示すフローチャートである。

ステップ（step）Ｓ１１では、スカウトデータ取得部１０１が、撮影テーブル１０および走査ガントリ２０を制御することにより、所定のヘリカルスカウトスキャン条件ＨＳＣに従って、被検体４０の撮影部位に対して低線量ヘリカルスカウトスキャンを行う。そして、低線量ヘリカルスカウトスキャンにより得られたデータに対して画像再構成処理を行って、スカウト断層画像ｉｍｇを生成する。画像表示制御部１０８は、生成されたスカウト断層画像ｉｍｇをｚ方向に重ねて３次元画像を生成し、これを所定の方向に再投影した像を、スカウト像としてモニタ６の画面に表示する。

ステップＳ１２では、操作者が、そのスカウト像を参照しながらスキャン条件を入力する。スキャン条件設定部１０２は、入力されたスキャン条件を、本スキャンのスキャン条件として設定する。設定されるスキャン条件には、スキャン範囲、設定管電圧ＫＶ、設定線量（ｍＡｓ）real_mAsなどが含まれる。

ステップＳ１３では、アクリル換算断面積見積部１１０が、上記数式（２）に従って、設定管電圧ＫＶ、ヘリカルスカウトスキャン条件ＨＳＣ、スカウト断層画像ｉｍｇに基づき、管電圧が設定管電圧ＫＶであり、線量（ｍＡｓ）が基準線量ref_mAsである条件下でのアクリル換算断面積の指標値Ｓを見積もる。

ステップＳ１４では、基準被曝線量特定部１０４が、アクリル換算断面積と被曝線量との関係Ｋ２（ＫＶ）を参照し、見積もられたアクリル換算断面積の指標値Ｓに対応する被曝線量基準値ｇ（Ｓ）を特定する。

ステップＳ１５では、推定被曝線量算出部１０５が、上記数式（３）に従って、設定管電圧ＫＶ、設定線量real_mAsによるスキャン条件下での撮影部位の推定被曝線量ＣＴＤＩを算出する。

ステップＳ１６以降は、第１の実施形態におけるステップＳ６以降と実質的に同じ内容なので、ここでは説明を省略する。

このような第２の実施形態によれば、設定されたスキャン条件に応じて、被曝線量と相関関係にあるアクリル換算断面積の指標値を特定し、被曝線量とアクリル換算断面積との関係を参照して、被曝線量を算出するので、第１の実施形態と同様、計算の基準になる値を連続的あるいは多段階的に取るとこができ、被検体の大きさがより反映された被曝線量を計算することができる。また、自動露出機構の機能を利用しないで被曝線量を計算するので、自動露出機構を備えていないＸ線ＣＴ装置にも適用することができる。

（第３の実施形態）
図８は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置におけるスキャンの実行に係る部分の機能ブロック図である。また、図９は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置における被曝線量の計算方法を概念的に示す図である。

本実施形態によるＸ線ＣＴ装置は、図８に示すように、第２の実施形態をベースに、過去画像読出部１１１をさらに備えている。

過去画像読出部１１１は、同じ被検体における実質的に同じ撮影部位をスキャンして得られた過去の断層画像ｉｍｇｐを、画像データベース等から読み出す。この際、過去の断層画像とともに、そのときのスキャンに用いた、過去のスキャン条件ＰＣも読み出す。

ここでは、アクリル換算断面積見積部１１０は、設定管電圧ＫＶ，過去のスキャン条件ＰＣ、過去の断層画像ｉｍｇｐを基に、数式（４）に従って、管電圧が設定管電圧ＫＶであり、線量（ｍＡｓ）が基準線量ref_mAsであるスキャン条件下での、撮影部位のアクリル換算断面積を表す指標値Ｓを求める。

この数式（４）において、ｉｍｇｐijは、過去の断層画像ｉｍｇｐにおける各画素のＣＴ値（画素値）であり、ａは、スカウトスキャン条件ＳＣに含まれるスカウト管電圧ＳＶおよび設定管電圧ＫＶによって変化する、ＣＴ値調整用のパラメータである。例えばパラメータａ＝１２００となる。

これより、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置における動作について説明する。

図１０は、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置における動作の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ３１では、過去画像読取部１１１が、同じ被検体および撮影部位の過去の断層画像ｉｍｇｐを、そのときの過去のスキャン条件ＰＣとともに、画像データベース等から読み出す。

ステップＳ３２では、スカウトデータ取得部１０１が、撮影テーブル１０および走査ガントリ２０を制御することにより、所定のスカウトスキャン条件ＳＣに従って被検体４０のスカウトスキャンを行う。これにより、撮影部位のＸ線吸収特性が担持されたスカウトデータＰＳを取得する。画像表示制御部１０８は、取得されたスカウトデータＰＳに基づいて、被検体４０のスカウト像をモニタ６の画面に表示する。

ステップＳ３３では、操作者が、そのスカウト像を参照しながらスキャン条件を入力する。スキャン条件設定部１０２は、入力されたスキャン条件を、本スキャンのスキャン条件として設定する。設定されるスキャン条件には、スキャン範囲、設定管電圧ＫＶ、設定線量（ｍＡｓ）real_mAsなどが含まれる。

ステップＳ３４では、アクリル換算断面積見積部１１０が、上記数式（４）に従って、設定管電圧ＫＶ、過去のスキャン条件ＰＣ、過去の断層画像ｉｍｇｐに基づき、管電圧が設定管電圧ＫＶであり、線量（ｍＡｓ）が基準線量ref_mAsである条件下でのアクリル換算断面積の指標値Ｓを見積もる。

ステップＳ３５以降は、第２の実施形態におけるステップＳ１４以降と実質的に同じ内容なので、ここでは説明を省略する。

このような第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様、被検体の大きさがより反映された被曝線量を計算することができる。また、過去の断層画像を利用して被曝線量を計算するので、スカウトスキャンを行う前であっても推定被曝線量を算出することができる。

なお、発明の実施形態は、上記の実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、基準被曝線量を特定するために、画像ノイズやアクリル換算断面積を表す指標値を用いているが、スキャンによって得られる画像に係る特徴量であって、被曝線量との間に相関関係を有している特徴量であれば、いかなるものを用いてもよい。また、アクリル換算断面積は、ファントムがアクリル製である場合に都合のよい特徴量であるが、ファントムが他の材質により構成されている場合には、当該他の材質による換算断面積とするとよい。

また例えば、上記実施形態では、推定被曝線量は、単位長さ当たりの被曝線量として、ＣＴＤＩ値を算出・表示することを想定しているが、他の規定による値、例えばＤＬＰ値を算出・表示するようにしてもよい。

１ 操作コンソール
２ 入力装置
３ 中央処理装置
５ データ収集バッファ
６ モニタ
７ 記憶装置
１０ 撮影テーブル
１２ クレードル
１５ 回転部
２０ 走査ガントリ
２１ Ｘ線管
２２ Ｘ線コントローラ
２３ コリメータ
２４ Ｘ線検出器
２５ データ収集装置
２６ 回転部コントローラ
２９ 制御コントローラ
３０ スリップリング
４０ 被検体
４０ａ 眼
４１ スカウト像
８１ Ｘ線ビーム
１００ Ｘ線ＣＴ装置
１０１ スカウトデータ取得部
１０２ スキャン条件設定部
１０３ 画像ノイズ見積部（見積手段）
１０４ 基準被曝線量特定部（計算手段）
１０５ 推定被曝線量算出部（計算手段）
１０６ ＣＴスキャンデータ取得部
１０７ 画像再構成部
１０８ 画像表示制御部
１１０ アクリル換算断面積見積部（見積手段）
１１１ 過去画像読出部

Claims (14)

1. 撮影対象に対する本スキャンより前の事前スキャンにより得られた前記撮影対象の断層画像を表すデータを取得する取得手段と、
   前記本スキャンを行う際のＸ線管電圧及びＸ線照射線量を設定する設定手段と、
   前記事前スキャンのスキャン条件と、前記取得されたデータとに基づいて、前記設定されたＸ線管電圧にて、予め決められた基準線量のＸ線を照射するスキャンを行った場合における被曝線量が実質的に同一になるよう、前記撮影対象の断面積をアクリルまたは他の所定の物質で構成される物体の断面積に換算して成る換算断面積の大きさを表す指標値を見積もる見積手段と、
   前記設定されたＸ線管電圧にて前記基準線量のＸ線を照射するスキャンを行った場合における前記指標値と被曝線量との対応関係において、前記見積もられた指標値に対応する被曝線量を特定する特定手段と、
   前記特定された被曝線量に基づいて、前記設定されたＸ線管電圧及びＸ線照射線量にて前記本スキャンを行った場合における前記撮影対象の被曝線量を計算する計算手段と、を備えたＸ線ＣＴ装置。
2. 前記指標値は、前記撮影対象の断層画像において規格化されたＣＴ値の総和である、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記指標値は、次式を用いて計算される、請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
   指標値＝Σ［（ｉｍｇij＋１０００）／ａ］
   ただし、ｉｍｇijは、前記断層画像における各画素のＣＴ値であり、ａは、前記事前スキャンのスキャン条件に含まれるＸ線管電圧及び前記設定されたＸ線管電圧によって変化する、ＣＴ値調整用のパラメータである。
4. 前記データは、前記撮影対象のヘリカルスキャン方式またはアキシャルスキャン方式によるスカウトスキャンにより得られたデータである、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 撮影対象に対する本スキャンより前の事前スキャンにより得られた前記撮影対象のデータを取得する取得手段と、
   前記本スキャンを行う際のＸ線管電圧及びＸ線照射線量を設定する設定手段と、
   前記事前スキャンのスキャン条件と、前記取得されたデータとに基づいて、前記撮影対象に対して、前記設定されたＸ線管電圧にて、予め決められた基準線量のＸ線を照射するスキャンを行った場合に得られる画像における画像ノイズの大きさを表す指標値を見積もる見積手段と、
   前記設定されたＸ線管電圧にて前記基準線量のＸ線を照射するスキャンを行った場合における前記指標値と被曝線量との対応関係において、前記見積もられた指標値に対応する被曝線量を特定する特定手段と、
   前記特定された被曝線量に基づいて、前記設定されたＸ線管電圧及びＸ線照射線量にて前記本スキャンを行った場合における前記撮影対象の被曝線量を計算する計算手段と、を備えたＸ線ＣＴ装置。
6. 前記見積手段は、自動露出機構の機能を用いて前記指標値を見積もる、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記データは、前記撮影対象のスカウトスキャンにより得られたデータである、請求項５または請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記計算手段は、前記設定されたＸ線照射線量を前記基準線量にて除した値に、前記特定された被曝線量と、所定のゲインとを乗算することにより、前記撮影対象の被曝線量を計算する、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 前記ゲインは、該Ｘ線ＣＴ装置により計算される被曝線量と、他のＸ線ＣＴ装置により実質的に同一の条件で計算される被曝線量との差分を縮小するように決定される、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
10. 前記データは、前記撮影対象に対して過去に行われたＸ線ＣＴスキャンにより得られたデータである、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
11. 前記対応関係は、径の大きさが互いに異なる複数の円柱状のファントムに対してＸ線ＣＴスキャンを実際に行って得られたものである、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
12. 撮影対象に対する本スキャンより前の事前スキャンにより得られた前記撮影対象の断層画像を表すデータを取得する取得ステップと、
    前記本スキャンを行う際のＸ線管電圧及びＸ線照射線量を設定する設定ステップと、
    前記事前スキャンのスキャン条件と、前記取得されたデータとに基づいて、前記設定されたＸ線管電圧にて、予め決められた基準線量のＸ線を照射するスキャンを行った場合における被曝線量が実質的に同一になるよう、前記撮影対象の断面積をアクリルまたは他の所定の物質で構成される物体の断面積に換算して成る換算断面積の大きさを表す指標値を見積もる見積ステップと、
    前記設定されたＸ線管電圧にて前記基準線量のＸ線を照射するスキャンを行った場合における前記指標値と被曝線量との対応関係において、前記見積もられた指標値に対応する被曝線量を特定する特定ステップと、
    前記特定された被曝線量に基づいて、前記設定されたＸ線管電圧及びＸ線照射線量にて前記本スキャンを行った場合における前記撮影対象の被曝線量を計算する計算ステップと、を備えた被曝線量計算方法。
13. 撮影対象に対する本スキャンより前の事前スキャンにより得られた前記撮影対象のデータを取得する取得ステップと、
    前記本スキャンを行う際のＸ線管電圧及びＸ線照射線量を設定する設定ステップと、
    前記事前スキャンのスキャン条件と、前記取得されたデータとに基づいて、前記撮影対象に対して、前記設定されたＸ線管電圧にて、予め決められた基準線量のＸ線を照射するスキャンを行った場合に得られる画像における画像ノイズの大きさを表す指標値を見積もる見積ステップと、
    前記設定されたＸ線管電圧にて前記基準線量のＸ線を照射するスキャンを行った場合における前記指標値と被曝線量との対応関係において、前記見積もられた指標値に対応する被曝線量を特定する特定ステップと、
    前記特定された被曝線量に基づいて、前記設定されたＸ線管電圧及びＸ線照射線量にて前記本スキャンを行った場合における前記撮影対象の被曝線量を計算する計算ステップと、を備えた被曝線量計算方法。
14. コンピュータを、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置における各手段として機能させるためのプログラム。

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