JPH1128202A

JPH1128202A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JPH1128202A
Application number: JP9199191A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Nakazawa; 哲夫中澤; Yasushi Miyazaki; 宮崎　　靖
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】造影剤注入後の最適造影タイミングを逃さ
ず、画質を劣化することなく、患者等へのＸ線被爆量を
低減することが可能なＸ線ＣＴ装置を提供する。【解決手段】Ｘ線源２００を連続して回転して被検体
Ｂの投影データを複数回連続して検出器２５０により計
測し、この投影データを基に被検体Ｂの断層映像を再構
成して表示装置１００上に逐次表示するＸ線ＣＴ装置に
おいて、被検体Ｂ内において、チャンネルコリメータ２
１０によりＸ線の照射野を関心領域Ａに限定して撮影す
ることを可能とし（ステップＳ１６）、さらに、関心領
域内のＣＴ値を監視してその内部のＣＴ値平均値を演算
する関心領域演算手段（ステップＳ２０）とを設けるこ
とによりＸ線ＣＴ値監視機能を備え、造影剤注入後のＣ
Ｔを監視しながら最適造影タイミングを逃さずに、患者
等へのＸ線被爆量を低減することが可能になる。

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線を用いて患者
など体内の断層映像を得るＸ線ＣＴ装置に関し、特に、
ほぼ同一断面を連続的に計測する際に、設定した（関
心）領域内へのＸ線の照射を極力抑制して患者や術者、
あるいは、特定組織への被曝量を低減することの可能な
Ｘ線ＣＴ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置は、医療などにおいて既に
広く利用されており、また、様々な利用方法がユーザー
によってなされている。例えば、最近では、高速画像再
構成技術を用いて、画像をリアルタイムに表示する技術
も堤案されている。

【０００３】すなわち、このリアルタイムに表示される
画像を応用して、造影剤注入後、ある関心領域のＣＴを
監視し、その関心領域が、予め設定されたＣＴ値に達し
たならば、ら線スキャンや通常のスキャンを開始するス
キャン方法などが提案されている。この方法は、最適造
影タイミングを逃さないために考え出されたものの一例
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかるＸ線
ＣＴ装置の上記のような利用方法は、造影タイミングを
逃さない方法として有効ではあるが、しかしながら、患
者にとっては被爆量の増大が問題となっている。この被
曝量を低減するにはＸ線の管電流を下げればよいが、こ
れでは、照射線量（ｍＡｓ＝ｍＡ×ｓｅｃ）の低下とな
り、Ｘ線ゆらぎノイズの増大を意味し、画質が大幅に劣
化するという問題があった。

【０００５】そこで本発明では、かかる従来技術におけ
る問題点に鑑み、上記のＸ線ＣＴ装置を用いて高速画像
再構成技術によってリアルタイムにＣＴ画像を再構成す
る場合などにおいて、これを患者等へのＸ線被爆量を低
減して行うことができるＸ線ＣＴ装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明によれ
ば、上記の目的を達成するため、Ｘ線源を連続して回転
して被検体の投影データを複数回連続して計測すると共
に、この投影データを基に被検体の断層映像を再構成し
て表示装置上に逐次表示するＸ線ＣＴ装置において、前
記被検体内において前記Ｘ線源からのＸ線の照射範囲を
設定するための関心領域設定手段と、前記Ｘ線源を回転
して投影データを計測する際に、前記関心領域設定手段
により設定した領域外へのＸ線の照射を遮蔽するチャン
ネルコリメータと、該関心領域内のＣＴ値を監視し、該
関心領域の特定領域内のＣＴ値の変化量を演算する関心
領域演算手段とを具備したＸ線ＣＴ装置が提案される。

【０００７】また、本発明によれば、前記に記載したＸ
線ＣＴ装置において、前記Ｘ線ＣＴ装置は、前記関心領
域演算手段によって関心領域の特定領域内のＣＴ値が設
定したＣＴ値に達した場合、予め設定された条件により
連続スキャンを開始する。

【０００８】すなわち、本発明では、Ｘ線の照射野を有
効視野を含む範囲（関心領域）に限定して撮影すること
を可能とし、これにより照射範囲外は計測動作を行わ
ず、かつ、または当該関心領域の特定領域内のＣＴ値の
平均値などの変化量を演算する関心領域演算手段により
関心領域内のＣＴ値を監視しながらＸ線ＣＴ装置による
スキャンを行うようにし、これにより、例えば高速画像
再構成技術によってリアルタイムにＣＴ画像を再構成す
る場合などにおいても、患者等へのＸ線被爆量を低減し
て行うことができるＸ線ＣＴ装置を提供するものであ
る。

【０００９】また、以下の実施の形態にも詳述するよう
に、Ｘ線照射範囲外には以前に計測したデータを当ては
めて再構成すること、すなわち、時間的に前に計測した
ほぼ同一部位の投影データをあてはめて補うことで、照
射領域を被検体がはみ出した場合においても特別な補正
を行わずに、アーチファクトの発生を抑えることが出来
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を用いて詳細に説明する。まず、図２に
は、本発明の実施の形態になるＸ線ＣＴ装置の全体構成
が示されている。図からも明らかなように、このＸ線Ｃ
Ｔ装置は、表示装置１００と、装置全体を統括するホス
トコンピュータ１０ｌと、Ｘ線発生系やＸ線検出系など
を搭載し、スリップリングによって連続スキャンが可能
なスキャナ系１０２と、画像の前処理や画像再構成処理
あるいは各種解析処理を担当する、プリアンプ（図３に
おいて、符号１０６で示す）を含む画像処理装置１０３
と、前記Ｘ線発生系に高電圧を供給する高電圧発生装置
１０４と、その上に被検者を載せる患者テーブルｌ０５
などから構成される。なお、図示しないが、ホストコン
ピュータ１０ｌは、その入力装置として、キーボード，
マウス，トラッキングボール等を備えている。

【００１１】図３は、上記スキャナ系１０２の詳細な説
明図であり、本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、高電圧発
生装置１０４から供給される高電圧によりＸ線を発生す
るＸ線管２００に近接し、被検体Ｂとの間に、チャンネ
ルコリメータ２１０を装備している。そして、このチャ
ンネルコリメータ２１０は、コントローラ２１１によっ
て、図中Ｘ軸方向の移動を制御される。すなわち、この
チャンネルコリメータ２１０により、チャンネル方向の
Ｘ線照射範囲を、予め設定可能な関心領域Ａに限定でき
るようになっている。また、図中の符号２５０は、上記
スキャナ系１０２の検出器を示している。

【００１２】次に、本発明の特徴をなす、チャンネルコ
リメータ２１０の構造の概略を図４及び図５により示
す。図４（ａ）にも示すように、チャンネルコリメータ
２１０は、外形台形状のコリメータケース２１２内に、
補償フィルター２１３を備え、かつ、その底辺部分に鉛
遮蔽板２１４を備えている。また、図４（ｂ）には、こ
のチャンネルコリメータ２１０の下面部の構造が示され
ており、上記鉛遮蔽板２１４の両側には一対のガイド２
１５，２１５が設けられており、エンコーダ等を備えた
モータ２１６とタイミングベルト２１７の働きによって
この鉛遮蔽板２１４の伸縮が制御されることとなる。な
お、図５（ａ）及び（ｂ）には、それぞれ、この鉛遮蔽
板２１４が収縮した状態、及び、伸長した状態を示して
いる。

【００１３】また、上記の図にも示すように、コリメー
タケース２１２には、さらに、このチャンネルコリメー
タ２１０全体の統括制御を行うシステムコントローラ２
１１と、上記モータ２１６を駆動するモータドライバ２
１８とが設けられている。なお、これらシステムコント
ローラ２１１とモータドライバ２１８とは、上記コリメ
ータケース２１２以外に取り付けてもよい。

【００１４】そして、上記システムコントローラ２１１
は、上述したように、チャンネルコリメータ２１０全体
の統括制御を行い、例えば、本発明の関心領域Ａの設定
の際には、その第１段階として、コントローラ内に数種
類のテーブルを格納しておく。また、上記モータドライ
バ２１８は、モータ２１６を回転駆動し、このモータの
回転がタイミングベルト２１７に伝達され、これによ
り、タイミングベルト２１７はカーテン状の鉛遮蔽板２
１４を伸縮させ、これにより、スキャン中の関心領域ス
キャンを可能にするものである。

【００１５】次に、上記に構成を説明した本発明のＸ線
ＣＴ装置における活用例の手順について、図１を参照し
ながら説明する。なお、この本発明のＸ線ＣＴ装置によ
れば、手順には大きくＣＴ値監視撮影（スキャン）と精
密撮影とが可能である。なお、この精密撮影では、充分
なＸ線条件の元で撮影して精密な断層像を得、一方、Ｃ
Ｔ値監視スキャンでは、被曝線量を押さえるために管電
流を低くして連続的な撮影を可能とする。以下、順を追
って説明する。

【００１６】撮影の流れとしては、撮影を開始すると、
まず、スキャノグラムを表示し（ステップＳ１１）、次
に、精密撮影範囲決定を行う（ステップＳ１２）。この
精密撮影範囲決定では、患者をテーブル１０５上にセッ
ト完了した後、断層像の撮影位置を決定するために、ま
ず、上記のスキャノグラム（Ｘ線管は静止し、テーブル
を移動しながら撮影した透視像）を得る。そして、撮影
枚数の設定は、上記表示されたスキャノグラム上で行
う。撮影範囲としては、撮影開始、撮影間隔、撮影枚数
などに関する事項であり、例えば、ら旋スキャンの場合
では、撮影開始位置，テーブル移動速度，スキャン回数
なども設定を行う。また、同一断面を連続に計測する場
合では、前記テーブル移動速度を除く設定を行う。

【００１７】次に、ホストコンピュータ１０１の指示に
より患者テーブル１０５は選択されたスライス位置まで
その天板を移動する（ステップＳ１３）。ここで、低線
量条件で、かつ、チャンネルコリメータ２１０の通常位
置での撮影、いわゆるリファレンススキャンを行う（ス
テップＳ１４）。

【００１８】続いて、照射範囲と関心領域の決定を行
う。すなわち、プリスキャンが終了すると、医師は撮影
画像を観察し、Ｘ線を照射する範囲（照射範囲）を決定
し（ステップＳ１５）、その後、その照射範囲の中にＣ
Ｔ値監視撮影のための関心領域内に特定領域を設定する
（ステップＳ１６）。なお、これら照射範囲や関心領域
の設定には、例えば図６にも示すように、上記表示装置
１００の表示画面上に、入力装置としてのマウスやトラ
ックボール等のポインティングデバイスＰＤにより、例
えば、円形領域や楕円領域を描画することにより、直接
Ｘ線が照射されないように設定する。また、この時、上
記の関心領域内の特定領域については、ＣＴ値の平均値
などの変化量の計算をするように設定する。

【００１９】ここで、もう一度、低Ｘ線量条件でかつチ
ャンネルコリメータの通常位置での撮影（リファレンス
スキャン）を行い（ステップＳ１７）、スライス位置の
確認と共に、さらに、照射範囲の確認（ステップＳ１
８）及び関心領域のうちの特定領域の設定の確認を行う
（ステップＳ１９）。そして、このリファレンススキャ
ンで所望する画像が得られたならば、そこでＣＴ値監視
撮影を行う。

【００２０】このＣＴ値監視撮影では、医師は造影剤の
注入を行い（ステップＳ２０）、続いて、ＣＴ値監視撮
影の連続スキャンに移行し、撮影画像データを逐次再構
成して（ステップＳ２１）、時間的に連続した断層画像
を表示しながら、同時に、関心領域または関心領域内の
特定領域内のＣＴ値の平均値も演算処理する。

【００２１】その後、上記関心領域内または関心領域内
の特定領域内のＣＴ値が、注入した造影剤の影響で除々
変化し、設定したＣＴ値の関領域内のＣＴ値が設定した
値と等しくなったならば（関領域内ＣＴ値平均値＝設定
値）、上記精密撮影範囲決定（ステップＳ１２）で予め
設定してある撮影条件で精密撮影を開始する（ステップ
Ｓ２２）。なお、この精密撮影とは、上記チャンネルコ
リメータ２１０が通常位置での撮影であり、ら旋スキャ
ンや、患者ベットを停止したままで投影データを取り込
む通常スキャンの場合がある。どちらにしても、再構成
画像としては、充分診断が可能な精密画像が得られる。

【００２２】ここで、上記図４にその詳細な構成を説明
したチャンネルコリメータ２１０の制御について、以下
に図７により説明する。まず、図７に示すように、Ｘ線
の発生源であるＸ線管の焦点位置（Ｘｓ，Ｙｓ）と回転
中心を結ぶ線をｙ軸、このｙ軸と回転中心で直角に交わ
る線をｘ軸とする。ここで、コリメータ２１０（上記チ
ャンネルコリメータ２１０の鉛遮蔽板２１４に対応す
る）は、上述のように、ｘ方向に移動可能であり、これ
により、Ｘ線の照射範囲を任意に限定できる機構であ
る。

【００２３】いま、図７において、関心領域が中心座標
（Ｘｃ，Ｙｃ）を中心にした半径ｒの円で定義されたと
すると、この設定されたＸ線の照射範囲は、焦点を見込
む角度としては、θＬからθＲまでである。ここで、Ｘ
線の焦点は演算上、上述のように点焦点として考えてそ
の座標を（Ｘｓ，Ｙｓ）と定義しておき、一方、Ｘ線の
コリメータ上での広がり位置を、ＸＬ０及びＸＲ０と定
義しておけば、コリメータ２１０のｘ軸上の位置は、右
側端部（ＸＲ０−△ＸＲ）と左側端部（ＸＬ０−△Ｘ
Ｌ）となる。

【００２４】なお、上記コリメータ２１０の移動量△Ｘ
Ｌ，△ＸＲを求める手段としては、以下の様な計算式に
よって得ることができることから、これを予め求めてお
く。また、以下のような計算式を用いず、三角関数等の
周期関数で近似することも可能である。

【００２５】すなわち、上記の△ＸＬ，△ＸＲは以下の
ように求められる。

【数１】ここで、ｄは、焦点と関心領域の中心座標の２点間距離
である。そして、このｄを用いてθＬとθＲを表せば、
以下のようになる。

【数２】

【数３】なお、ここでｄ₀は、Ｘ線焦点からスキャナの回転中心
までの距離である。そして、これらθＬ，θＲを用い
て、△ＸＬ，△ＸＲを表わせば、以下のようになる。

【数４】

【数５】

【００２６】すなわち、上記に求めた△ＸＬ，△ＸＲに
従って、各投影角度でチャンネルコリメータのコリメー
タ２１０の位置を制御することによって、図３に示すよ
うに、被検体の関心領域のみにＸ線が照射されることに
なる。なお、上記の例では、関心領域を円として説明し
たが、しかしながら、この関心領域の形状は円だけに限
定されるものではなく、その他、例えば楕円により設定
してもよい。その場合、以下の、△ＸＬ，△ＸＲを求め
る手順にパラメータが追加されることになる。

【００２７】また、上記の実施の形態では、計測した投
影データに、プリアンプ暗電流によるオフセット補正，
Ｘ線変動補正，あるいは、線質補正やログ変換などの前
処理に加えて、パッキング（埋め込み）処理を用いた。
このパッキング処理は、上記のように、Ｘ線の照射範囲
を限定したため、画面の再構成の際に無効なデータ範囲
を求め、そのデータを事前に計測したデータに置き換え
る処理である。

【００２８】ここで、このパッキング（埋め込み）処理
について説明する。以上のように、関心領域のみにＸ線
が限定されて照射されて得られる投影データは、図８の
太実線で示すように、上記のコリメータにより遮蔽され
た領域でのデータは、オフセット補正後はほぼゼロにな
る。従って、図８におけるチャンネルｉａ，ｉｂにおい
ては、非常に高い周波数成分が発生し、そのため、この
ままその得られた投影データによって画像再構成の処理
に用いると、画像上にアーチファクトが発生することに
なる。これを解決するため、既に同出願人により提案し
ているように、上記コリメータにより遮蔽された領域の
データに対しては、事前計測した投影データを埋め込む
処理を行う。

【００２９】これは、例えば、図９に示す画像処理装置
１０３により実現される。すなわち、図において、この
画像処理装置１０３は、再構成演算器１１，重み付け画
像加算器１２より成り、表示装置１００へ出力する。そ
して、再構成演算器１１は、投影データメモリ２０，前
処理演算器２１，ファンビーム−平行ビーム変換手段２
２，フィルタ補正演算器２３，逆投影演算器２４より成
る。一方、重み付け画像加算器１２は、７個の画像メモ
リ１０（＃１〜＃７），７個の重み係数乗算器１３（Ｗ
１〜Ｗ７が重み係数），加算器２５から成る。

【００３０】なお、この例では、画像処理装置１０３
は、１画像当たり例えば１秒未満で再構成できるように
してある。これは、分割再生構成画像を３０°幅で次々
に逐次的に得ること、更に、１つの再構成画面は、前回
のものに新たに得た最新の３０°幅の分割再構成画像を
加算することで達成できることのためによるものであ
る。例えば、３０°幅での角度更新では１２枚／秒の再
構成画像を得ることが出来る。

【００３１】また、上記の再構成演算器１１は、演算器
２１による前処理、ファンビーム−平行ビーム変換手段
２２による平行ビーム化、演算器２３によるフィルタ補
正処理、さらには、逆投影演算器２４による逆投影演算
を行うことで再構成画像を得る。この再構成演算は、３
６０°分の一括再構成ではなく、部分的な角度幅（例え
ば、３０°幅）での平行ビームデータから得た分割再構
成画像の加算演算である。

【００３２】そして、重み付け画像加算器１２は、次々
に再構成演算器１１で得られる分割再構成画像を、順
次、画像メモリ１０の各メモリ＃１〜＃７に割り当て
る。例えば、分割再構成画像ｇ１は＃１へ、分割再構成
画像ｇ２は＃２へ、…、そして、分割再構成画像ｇ７は
＃７へ割り当てて格納する。それ以降の分割再構成画像
ｇ８，ｇ９…は、ｇ１に代わってｇ８が＃１へ、ｇ２に
代わってｇ９が＃２へ、…の如く割り当て格納を行う。

【００３３】乗算器１３は、上記各メモリ＃１〜＃７の
画像に対して、重み係数Ｗ１〜Ｗ７を対応付けて乗算し
て、各分割画像の重み付けを行う。加算器２５では、総
加算を行って、１つの再構成画像を得る。

【００３４】以上に説明した画像処理装置１０３による
再構成画像処理の概念を、再び、上記図８を用いて示
す。すなわち、プリスキャンやリファレンススキャン又
は精密撮影時の通常スキャンにより得られる有効データ
範囲は、図８に太実線で示すようになるが、これに対し
て、本発明の関心領域Ａ外にはＸ線が制限されて照射さ
れて得られる投影画像データは、連続スキャン、あるい
は、透視撮影等を連続してスキャンを繰り返した場合、
図にも示すように、関心領域Ａ外では時間的に不連続な
データをとなり、高画質化は得られない。

【００３５】そこで、上記の連続スキャン、あるいは、
透視撮影等の連続スキャン中に、チャンネルコリメータ
２１０が通常の位置でのスキャンまたは照射範囲より大
きい範囲のスキャンにより得られた前の時間の投影デー
タを埋め込むことにより、低被曝化が可能で、かつ、関
心領域Ａの外部領域についても高画質化が可能な再構成
画像処理を実現できる。すなわち、これにより、低被曝
で得ることが可能になり、かつ、関心領域Ａ内外の領域
においてもより見易い画像が得られることとなる。

【００３６】

【発明の効果】以上の詳細な説明から明らかなように、
本発明になるＸ線ＣＴ装置によれば、特に、高速画像再
構成技術を用いて画像をリアルタイムに表示する技術を
応用して、造影剤注入後、ある関心領域のＣＴを監視
し、その関心領域が、予め設定されたＣＴ値に達したな
らば、ら旋スキャンや通常のスキャンを開始するスキャ
ン方法などにおいて、最適造影タイミングを逃さず、画
質を劣化することなく、患者等へのＸ線被爆量を低減し
て行うことが可能なＸ線ＣＴ装置を提供することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一の実施の形態になるＸ線ＣＴ装置の
使用例の一例である、撮影の流れを説明する図である。

【図２】上記本発明のＸ線ＣＴ装置の回路構成を含めた
全体構成を示す図である。

【図３】上記本発明のＸ線ＣＴ装置のスキャナー系の詳
細な説明図である。

【図４】上記本発明のＸ線ＣＴ装置のチャンネルコリメ
ータの詳細な説明図である。

【図５】上記チャンネルコリメータの鉛遮蔽板の動作を
説明する説明図である。

【図６】上記本発明のＸ線ＣＴ装置における撮影の流れ
を説明するフローチャートである。

【図７】上記本発明のＸ線ＣＴ装置におけるチャンネル
コリメータの動作の幾何学的説明図である。

【図８】上記チャンネルコリメータにより得られるスキ
ャンでの投影データと関心領域内データの補正方法を説
明する図である。

【図９】上記本発明のＸ線ＣＴ装置における画像処理装
置の一例を示す回路ブロック図である。

【符号の説明】

１００表示装置１０１ホストコンピュータ１０２スキャナ１０３画像処理装置１０４高電圧発生装置１０５患者テーブル２００Ｘ線源２１０チャンネルコリメータ２１１コントローラ２１４鉛遮蔽板２５０検出器Ａ関心領域Ｂ被検体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線源を連続して回転して被検体の投影
データを複数回連続して計測すると共に、この投影デー
タを基に被検体の断層映像を再構成して表示装置上に逐
次表示するＸ線ＣＴ装置において、前記被検体内におい
て前記Ｘ線源からのＸ線の照射範囲を設定するための関
心領域設定手段と、前記Ｘ線源を回転して投影データを
計測する際に、前記関心領域設定手段により設定した領
域外へのＸ線の照射を遮蔽するチャンネルコリメータ
と、該関心領域の特定領域内のＣＴ値を監視し、該関心
領域の特定領域内のＣＴ値の変化量を演算する関心領域
内演算手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】前記請求項１に記載したＸ線ＣＴ装置に
おいて、前記Ｘ線ＣＴ装置は、前記関心領域演算手段に
よって関心領域の特定領域内のＣＴ値が設定したＣＴ値
に達した場合、予め設定された条件により連続スキャン
を開始することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】前記請求項２に記載の連続スキャンはら
旋スキャンであることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】前記請求項２に記載の連続スキャンは同
一断面を連続に計測することを特徴とするＸ線ＣＴ装
置。