JPH0975338A - Ｘ線ｃｔ装置及びそれによる画像作成方法 - Google Patents

Ｘ線ｃｔ装置及びそれによる画像作成方法

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JPH0975338A
JPH0975338A JP7232300A JP23230095A JPH0975338A JP H0975338 A JPH0975338 A JP H0975338A JP 7232300 A JP7232300 A JP 7232300A JP 23230095 A JP23230095 A JP 23230095A JP H0975338 A JPH0975338 A JP H0975338A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 複数のＣＴ画像から再構成される３Ｄ画像や
サジタル（コロナル）再構成画像において、心臓の拍動
により生じる極端な画像歪を改善し、画像診断に有効な
Ｘ線ＣＴ装置を提供する。 【解決手段】 心電波形５０を入力し、回転円板の回転
速度を心電波形に同期させて変化させるスキャン速度制
御部４０をスキャンガントリ制御回路１７に設ける。ス
キャン速度制御部４０は、パルス発生回路、Ｆ／Ｖ変換
回路及びモーター駆動回路から構成され、パルス発生回
路は心電波形のピークに対応する繰返しパルスを出力
し、Ｆ／Ｖ変換回路はこの繰返しパルスの周波数に対応
した制御電圧を発生し、回転円板を駆動するモーター駆
動回路に出力する。繰返しパルスの周波数と制御電圧は
正比例の関係にあり、周波数が高い程制御電圧は高くな
り、回転板の回転速度を高める。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に関
し、特に心臓の機能診断に好適に用いられるＸ線ＣＴ装
置及び画像作成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりＸ線ＣＴ装置は、図４に示すよ
うにＸ線の照射および検出を行なうスキャナガントリ部
１０、スキャナガントリ部１０で検出された計測データ
をＣＴ画像信号に処理するデータ処理部２０並びにＣＴ
画像を出力するディスプレイ３０を備えている。スキャ
ナガントリ部１０は、開口部１４を有する回転円板１１
と、回転円板１１に搭載されたＸ線管１２、Ｘ線管１２
に対向して取り付けられたＸ線検出器１５と、Ｘ線検出
器１５の出力信号をデジタル信号Ｓ１に変換する検出器
回路１６とを備え、開口部１４に設けられた寝台（図示
せず）に寝かせられた被検者の周りを回転円板１１を回
転させながら被検者の一断面にＸ線を照射する。この一
ＣＴ像についての撮像（１スキャン）を被検者に対する
回転円板の相対位置を変えながら繰り返すことにより、
所望の撮像部位について複数の画像データを得ることが
できる。この回転円板１１の回転及びＸ線束の幅はスキ
ャナガントリ制御回路１７で制御される。
【０００３】ＣＴ画像を得るためのスキャン方法として
は、被検体の周りにＸ線源を３６０度回転させて１スキ
ャンを完了するフルスキャンと、２１０〜２４０度程度
のＸ線移動でスキャンを完了するハーフスキャンがあ
り、フルスキャンの場合、通常１〜数秒のスキャン時間
で撮影される。一方、データ処理部２０は、検出器回路
１６から１スキャン毎のデジタル信号Ｓ１がＣＴ画像演
算部２１に送られ、ここでアレンジメント処理、フィル
タリング処理、逆投影処理等の演算が行われ、その断面
についての画像データが形成される。画像データは更に
画像情報付加部２２において、画像情報が付加された
後、デイスプレイ回路部２４によりディスプレイ３０に
表示される。
【０００４】またＣＴ像の系列から３次元情報を抽出
し、３次元ＣＴ像を表示するためにデータ処理部（画像
情報付加部２２とディスプレイ回路部２４との間）には
３次元画像作成部が備えられたＣＴ装置もある。この場
合には、複数のスキャンによって収集された複数の断層
像データを３次元画像データとして再構成して、横断面
像以外の断面像（サジタル像、コロナル像）の表示、成
分抽出しその３次元表面の表示等の表示を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
Ｘ線ＣＴ装置を用いて心臓の画像診断を行う場合、心臓
の拍動による画像歪をＣＴ画像に生じる。特に複数のＣ
Ｔ画像においては画像間で拍動位相が揃わないため、３
次元画像やサジタル（コロナル）再構成画像では、画像
歪が増大し診断価値を無くしていた。この不都合を回避
するために、複数スキャンの計測データから心電の一定
位相のときに計測されたデータのみを集めて画像演算を
行う手法（ＥＣＧ ｇａｔｅｄ ＣＴ画像再構成法）が
提案されている。しかしこの手法は、多数の計測データ
のうち特定の計測データのみしか用いないため、データ
量の不足による画像ノイズが増大するか、或いはＳＮを
挙げるためにスキャン数を増加することにより検査時間
と造影剤の使用量が増大するという不都合があった。
【０００６】そこで本発明は、検査時間や造影剤使用量
の増大を招くことなく、心臓の画像診断に有効な３次元
画像を得ることが可能なＸ線ＣＴ装置を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線源及びＸ線検出器を備えた回
転円板と、Ｘ線源及び回転円板の駆動を制御するスキャ
ン制御部と、Ｘ線検出器の出力信号を受信しデジタル信
号に変換する検出器回路部と、検出器回路部からの信号
をもとに画像を演算し、画像情報をディスプレイに表示
する画像再構成部とを備えたＸ線ＣＴ装置において、ス
キャン制御部は、心電計からの信号を入力し、該入力に
基づき前記回転円板の回転速度を制御するスキャン速度
制御部を備えたものである。
【０００８】また本発明のＸ線ＣＴによる３次元画像作
成方法は、上記のスキャン速度制御部を備えたＸ線ＣＴ
装置により３次元画像を作成する方法であって、被検体
にＸ線を照射するＸ線源を被検体の周りで回転させなが
ら撮像し一断面像を生成する工程（１スキャン）を、Ｘ
線源を被検体の断面と直交する方向に移動させながら繰
り返し、被検体の３次元画像データを収集して３次元Ｃ
Ｔ画像或いは横断面以外の断面の断層像を作成するに際
し、回転円板の速度を心電計からの信号に基づき制御す
ることにより、被検体の心電波形の周期に同期して工程
（スキャン）を繰り返すものである。
【０００９】被検体の心電波形を入力し、Ｘ線ＣＴ装置
のスキャン速度を制御する機能をＸ線ＣＴ装置に付加す
ることにより、心臓の拍動とＣＴスキャンの間に位相的
な同期関係を取ることが可能となり、心臓の画像診断に
有効な３次元画像を形成できるＸ線ＣＴ装置を提供でき
る。また本発明の画像作成方法では、複数のＣＴ画像が
同一の拍動位相をもつ３次元画像データを形成すること
ができるので、これらのＣＴ画像から再構成される３次
元画像やサジタル（コロナル）再構成画像は画像歪が著
しく改善される。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明のＸ線ＣＴ装置及び
それを用いた画像作成方法を図面を参照して説明する。
図１は本発明によるＸ線ＣＴ装置の１実施例を示す図
で、この装置はＸ線の照射および検出を行なうスキャナ
ガントリ部１０、スキャナガントリ部１０で検出された
計測データをＣＴ画像信号に処理する画像再構成部２０
並びにＣＴ画像を出力するディスプレイ３０を備えてい
る。スキャナガントリ部１０は、回転円板１１、回転円
板１１に搭載されたＸ線管１２、Ｘ線管１２に取り付け
られたＸ線束の放射方向を制御するコリメータ１３、回
転円板１１に設けられた開口部１４、回転円板１１に搭
載されたＸ線検出器１５、Ｘ線検出器１５の出力信号を
デジタル信号Ｓ１に変換する検出器回路１６、並びに回
転円板１１の回転及びＸ線束の幅を制御するスキャン制
御部であるスキャナガントリ制御回路１７を備えてい
る。
【００１１】画像再構成部２０は計測データの検出器回
路１６で付加されたオフセットを除去する計測データ収
集回路２１、ＣＴ画像再構成を行う画像演算回路２２、
断層画像データの系列から３次元画像情報を形成する３
次元画像形成部２３及びＣＴ画像信号の表示ゲインを調
整するディスプレイ回路２４を備えている。更にこのＸ
線ＣＴ装置は、心電計５０からの心電波形を入力して、
心電波形に基づき回転円板１１の回転速度を制御するス
キャン速度制御部４０を備えている。
【００１２】スキャン速度制御部４０は概略構成を図２
に示すように、パルス発生回路４１と、Ｆ／Ｖ変換回路
４２と、回転板の駆動モーター（図示せず）を制御する
モーター駆動回路４３とから構成される。尚、図中
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ心電波形、パルス発
生回路４１から出力されるパルス、Ｆ／Ｖ変換回路４２
から出力される制御電圧を示すものである。このような
構成においてパルス発生回路４１は心電波形のピーク例
えばＲ波に対応する繰返しパルスを出力し、Ｆ／Ｖ変換
回路４２はパルス発生回路４１から入力されるパルスの
周波数に対応した制御電圧を発生する。モーター駆動回
路４３は、入力した制御電圧に対応して回転板の駆動モ
ーター（図示せず）を制御する。Ｆ／Ｖ変換回路４２
は、心電周期の周波数に正比例した制御電圧を発生し、
心電周期の周波数が回転円板の周波数と等しくなるよう
にする。通常、ヒトの拍動は数１０／分〜約１００／分
の個体差があるので、これに応じて回転円板の回転速度
を約０．７秒〜２秒に１回転の速度となるように制御す
る。
【００１３】このような構成のＸ線ＣＴ装置において、
スキャンガントリ部１０の開口部１４に、設置された寝
台（図示せず）に被検者を寝かせた状態で、Ｘ線管１２
からＸ線が照射される。このＸ線はコリメータ１３によ
り指向性を得、Ｘ線検出器１５により検出されるが、こ
の際、回転円板１１を被検者の周りに回転させることに
より、Ｘ線を照射する方向を変えながら、Ｘ線を検出す
る。回転円板１１の１回転と同時に、スキャンガントリ
部１を被検者の体軸に沿って移動することにより、被検
者の所定部位をスキャンすることができる。検出信号は
スキャン毎に検出器回路１６でデジタル信号Ｓ１に変換
され、データ処理部２０に送信される。この際、回転円
板１１の１回転する速度は、被検者の心電周期と同期し
ているので、１スキャンにおける回転開始時期を常に心
臓の拡張期或いは収縮期等同一時期に揃えることがで
き、各スキャンの信号を心臓の同一条件で得ることがで
きる。
【００１４】データ処理部２０では、検出器回路１６か
ら送られてくる計測データを計測データ収集回路２１が
受信し、計測データを蓄えるとともに、計測データに含
まれるオフセットを除去する補正、対数関数的に減衰す
る信号をリニアな特性に補正するログ補正、Ｘ線源の強
度の細かな変動を補正するリファレンス補正、ＣＴ値の
基準点を補正するキャリブレーション補正、リング補正
などの処理を前処理として行う。前処理のなされたデー
タは画像再構成のために画像演算回路２２に伝送され、
ここで、放射状に照射されるＸ線による投影データを平
行照射の投影データに変換するアレンジメント処理、フ
ィルタリング処理、及び多方面からの投影像により元の
物体を再現するバックプロジェクション処理がなされ
る。画像再構成のための処理のなされたデータは、３次
元画像形成部２３に送られる。
【００１５】３次元画像形成部２３に送られるデータ
は、図３に示すように１スキャン毎の２次元データ（横
断面のデータ）301〜310のスキャン数組の系列300から
なり、３次元画像形成部２３はこの系列から３次元情報
を抽出し３次元表示、新たな断面像表示或いは合成のた
めの画像処理を行う。このような３次元処理には種々の
方法があり、例えば横断面以外の断面像を再構成する場
合には、上述した多数の横断面データをスキャン方向に
積み重ねたものを他の断面、例えばサジタル面（矢状
断）３１やコロナル面３２の断層像として再構成する。
この際必要に応じて断面間のデータを補間する。また例
えば心臓等の表面を表示する３次元表面表示の場合に
は、まず２次元データの各々について閾値処理によって
領域抽出を行い、輪郭線を描く。閾値処理のみでは困難
な場合にはマニュアルでトレースして入力する。次いで
断面間の輪郭線を接続する。この断面間の接続は、必要
に応じて断面間のデータを補間し、ボクセルデータとす
る方法、三角面素構成法など公知の方法が採用される。
次いで必要なシェーディングを施し、表面表示画像を得
る。更に表面表示画像と前述の断面像を合成することも
可能である。
【００１６】このように３次元画像処理部で形成された
画像信号は、ディスプレイ回路２４でゲイン調整され、
ディスプレイモニタ３０に送られ、再構成断面像、表面
表示画像或いはそれらの合成画像等が表示される。上記
いずれの場合にも図３の各断面データは心臓周期の同じ
条件で撮像された信号を用いて形成されたデータである
ので、拍動位相の不一致による画像歪の増大を極力抑制
することができ、診断価値の高い３次元画像やサジタル
（コロナル）再構成画像を得ることができる。
【００１７】尚、以上の実施例では、回転円板が１スキ
ャンで１回転（３６０度）する場合について説明した
が、２１０〜２４０度のＸ線源移動でスキャンするいわ
ゆるハーフスキャンであっても適用できる。また回転円
板に搭載されたＸ線源を回転してスキャンするＸ線ＣＴ
装置について説明したが、本発明の画像作成方法は電子
ビーム方式のＸ線ＣＴ装置にも適用可能である。
【００１８】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように本発明
のＸ線ＣＴ装置によれば、Ｘ線源を搭載した回転円板を
制御するスキャン制御部に、心電型からの入力に基づき
回転円板の回転速度を制御するスキャン速度制御機能を
付与することにより、ＣＴスキャン（回転円板の回転）
と心臓の拍動との間に位相的な同期関係をとることがで
き、同一の拍動位相に対応した複数のＣＴ画像を得るこ
とができる。また本発明の画像作成方法によれば、心電
波形の周期に同期してスキャンして得られた複数のＣＴ
画像から、３次元画像やサジタル（コロナル）再構成画
像を形成しているので、画像歪が著しく改善された３次
元画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるＸ線ＣＴ装置の一実施例の構成
を示す図。
【図２】 本発明によるスキャン速度制御部のブロック
図。
【図３】 本発明による３次元画像或いは縦断面像を得
る方法を示す図。
【図４】 従来のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１１・・・・・・回転円板 １２・・・・・・Ｘ線源 １５・・・・・・Ｘ線検出器 １６・・・・・・検出回路部 １７・・・・・・スキャナガントリ制御回路（スキャン制御
部） ２０・・・・・・画像再構成部 ４０・・・・・・スキャン速度制御部 ３０・・・・・・ディスプレイ ５０・・・・・・心電計

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Ｘ線源及びＸ線検出器を備えた回転円板
    と、前記Ｘ線源及び前記回転円板の駆動を制御するスキ
    ャン制御部と、前記Ｘ線検出器の出力信号を受信しデジ
    タル信号に変換する検出器回路部と、前記検出器回路部
    からの信号をもとに画像を演算し、画像情報をディスプ
    レイに表示する画像再構成部とを備えたＸ線ＣＴ装置に
    おいて、 前記スキャン制御部は、心電計からの信号を入力し、該
    入力に基づき前記回転円板の回転速度を制御するスキャ
    ン速度制御部を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  2. 【請求項２】被検体にＸ線を照射するＸ線源を前記被検
    体の周りで回転させながら撮像し一断面像を生成する工
    程を、前記Ｘ線源を前記被検体の断面と直交する方向に
    移動させながら繰り返し、前記被検体の３次元画像デー
    タを収集して３次元ＣＴ画像を作成するに際し、前記被
    検体の心電波形の周期に同期して前記工程を繰り返すこ
    とを特徴とするＸ線ＣＴによる３次元画像作成方法。
  3. 【請求項３】被検体にＸ線を照射するＸ線源を前記被検
    体の周りで回転させながら撮像し一断面像を生成する工
    程を、前記Ｘ線源を前記被検体の断面と直交する方向に
    移動させながら繰り返し、前記被検体の３次元画像デー
    タを収集して前記断面と直交する面における２次元断層
    像を作成するに際し、前記被検体の心電波形の周期に同
    期して前記工程を繰り返すことを特徴とするＸ線ＣＴに
    よる断層画像作成方法。
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