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JP4731151B2 - X-ray tube current determination method and X-ray CT apparatus - Google Patents

X-ray tube current determination method and X-ray CT apparatus Download PDF

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JP4731151B2 JP2004308364A JP2004308364A JP4731151B2 JP 4731151 B2 JP4731151 B2 JP 4731151B2 JP 2004308364 A JP2004308364 A JP 2004308364A JP 2004308364 A JP2004308364 A JP 2004308364A JP 4731151 B2 JP4731151 B2 JP 4731151B2
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Description

本発明は、X線管電流決定方法及びX線CT装置に係り、特にファンビーム(扇形ビーム)もしくはコーンビーム(円錐形または角錐形ビーム)のX線を被検体に照射し、被検体を透過したX線をX線検出器により計測し、多方向からの計測データを逆投影することにより被検体の断層像を得るシングルスライスもしくはマルチスライスX線CT装置に関する。   The present invention relates to an X-ray tube current determination method and an X-ray CT apparatus, and in particular, irradiates a subject with X-rays of a fan beam (fan beam) or cone beam (conical or pyramid beam) and transmits the subject. The present invention relates to a single-slice or multi-slice X-ray CT apparatus that obtains a tomographic image of a subject by measuring X-rays with an X-ray detector and backprojecting measurement data from multiple directions.

マルチスライスX線CT装置においては、図3に示すように被検体17にコーンビーム、すなわち角錐形のX線ビームをX線管8から照射し、検出素子18を二次元方向(チャネル方向と列方向)に配列した検出器11によって被検体透過後のX線を計測して被検体17の投影データを得る。   In the multi-slice X-ray CT apparatus, as shown in FIG. 3, the subject 17 is irradiated with a cone beam, that is, a pyramid-shaped X-ray beam, from the X-ray tube 8, and the detection element 18 is arranged in a two-dimensional direction (channel direction and column). The X-rays after passing through the subject are measured by the detectors 11 arranged in the direction) to obtain projection data of the subject 17.

またシングルスライスX線CT装置においては、検出素子を1列すなわち一次元方向(チャネル方向)に配列した検出器11を用い、被検体17にファンビームすなわち扇形のX線ビームをX線管8から照射し、被検体透過後のX線を計測して被検体の投影データを得る。   In the single-slice X-ray CT apparatus, a detector 11 in which detector elements are arranged in one row, that is, in a one-dimensional direction (channel direction) is used, and a fan beam, that is, a fan-shaped X-ray beam is transmitted from the X-ray tube 8 to the subject 17. Irradiation and X-rays after passing through the subject are measured to obtain projection data of the subject.

いずれにおいても、対向するX線管8と検出器11とを被検体17の周囲に回転させて多方向からの投影データを獲得し、ぼけ補正のための再構成フィルター処理を行った上で逆投影して被検体17の断層像を再構成する。   In any case, the opposite X-ray tube 8 and detector 11 are rotated around the subject 17 to acquire projection data from multiple directions, and after performing reconstruction filter processing for blur correction, the reverse is performed. The tomographic image of the subject 17 is reconstructed by projecting.

投影データは離散的なX線管位置(以下、「ビュー」と呼ぶ)において獲得され、得られた投影データを「該当ビューにおける投影データ」と呼ぶ。1回転あたりのビュー数は通常、数百から数千に及ぶ。1枚のCT画像を再構成するために必要なビュー数の投影データを獲得する動作を「スキャン」と呼ぶ。また、1ビュー分の投影データは、検出器11のチャネル数×列数分のデータからなる(シングルスライスX線CT装置は前述のとおり列数=1の場合として考えられる。)。   The projection data is acquired at discrete X-ray tube positions (hereinafter referred to as “views”), and the obtained projection data is referred to as “projection data in the corresponding view”. The number of views per revolution typically ranges from hundreds to thousands. The operation of acquiring projection data of the number of views necessary for reconstructing one CT image is called “scan”. Further, projection data for one view is composed of data corresponding to the number of channels of the detector 11 times the number of columns (a single slice X-ray CT apparatus can be considered as the number of columns = 1 as described above).

特許文献1は、上記のX線CT装置において、再構成画像に要求される画像SD(Standard Deviation)値を満たすようなスキャンを行うため、1方向のスキャノグラム撮影によって得られたスキャノグラム投影データから被検体の楕円断面モデルを算出し、楕円断面の投影面積と楕円断面の縦横比とから適切な管電流値を算出して、スキャンを実行することのできるCT装置を開示する。   In Patent Document 1, in order to perform scanning so as to satisfy an image SD (Standard Deviation) value required for a reconstructed image in the above-described X-ray CT apparatus, the X-ray CT apparatus is subjected to scanning from scanogram projection data obtained by one-way scanogram imaging. Disclosed is a CT apparatus capable of calculating an elliptical section model of a specimen, calculating an appropriate tube current value from the projected area of the elliptical section and the aspect ratio of the elliptical section, and executing a scan.

また特許文献2は、CTスキャンにおいて自動露出制御を行う方法および装置を改良する技術を開示する。具体的には、露出制御装置は対象の周囲でのX線焦点の1旋回の第1半分中に、該半分において放射線検出器で生成した電気信号から該対象のスライスの実際減衰プロファイルを計算し、該プロファイルから旋回の第2半分に対するスライスの外挿減衰プロファイルを計算し、該プロファイルに依存して旋回の第2半分中にX線源により照射した放射線量を変更すべく、例えば管電流等のX線源の操作パラメータを調整する。外挿減衰プロファイルは、現在スキャン中のスライスの画像内で規定の目標ピクセルノイズを達成すべく計算する。
特開2001-043993号公報 特開2004−073865号公報
Patent Document 2 discloses a technique for improving a method and apparatus for performing automatic exposure control in CT scan. Specifically, during the first half of one rotation of the X-ray focus around the object, the exposure controller calculates the actual attenuation profile of the target slice from the electrical signal generated by the radiation detector in the half. Calculating an extrapolation attenuation profile of the slice for the second half of the swirl from the profile, and depending on the profile to change the radiation dose delivered by the x-ray source during the second half of the swirl, eg tube current etc. The operating parameters of the X-ray source are adjusted. The extrapolation attenuation profile is calculated to achieve a specified target pixel noise in the image of the currently scanned slice.
JP 2001-043993 A JP 2004-073865 A

上記特許文献1のX線CT装置は、スキャン中の1回転ごとに被検体のモデルに対応した管電流値を適用するが、各々の1回転の間は一定の管電流値を用いる、という場合に、被検体のCT画像において画像SD目標値を実現可能である。   The X-ray CT apparatus of Patent Document 1 applies a tube current value corresponding to the model of the subject for each rotation during scanning, but uses a constant tube current value during each rotation. In addition, the image SD target value can be realized in the CT image of the subject.

しかし、たとえば1回転中の被検体透過長変化に対応して管電流値を適切に変調させることにより、相対的に透過長が短い方向における被曝線量を適切に低減しつつ、目標とする画像SD値を実現する、というような場合には適用できない。   However, for example, by appropriately modulating the tube current value corresponding to the change in the subject transmission length during one rotation, the exposure dose in the direction where the transmission length is relatively short is appropriately reduced, and the target image SD It cannot be applied to the case where a value is realized.

更に、画像再構成に用いるビューに対して、らせん補正や体動補正の目的でビュー方向重みを適用する場合に、それらの重みがビュー毎に画像ノイズに及ぼす影響についても考慮されていないため、ビュー方向重みを適用する場合にも目標とする画像SD値を実現するという場合にも上記従来技術を適用することはできない。   Furthermore, when view direction weights are applied to the view used for image reconstruction for the purpose of spiral correction and body motion correction, the influence of these weights on image noise is not considered for each view. The above conventional technique cannot be applied when the view direction weight is applied or when the target image SD value is realized.

また、特許文献2のX線CT装置は、スキャン計画時に被曝線量やX線電力を予測することができない。またビュー方向重みの影響は、該当ビューの管電流値や被検体減弱量と合わせて考慮する必要があるが、そのような考慮はなされていない。   Further, the X-ray CT apparatus disclosed in Patent Document 2 cannot predict the exposure dose or the X-ray power at the time of scanning planning. Further, the influence of the view direction weight needs to be considered together with the tube current value of the corresponding view and the subject attenuation amount, but such consideration is not made.

本発明の目的は、X線管周回位相に対する被検体透過長変化を考慮した管電流変調の影響やビュー方向重みの影響を適切に考慮しつつ、再構成画像の画質と被曝線量とのバランスを適正化する撮影条件をスキャン計画時に決定し得るX線CT装置のX線管電流決定方法及びX線CT装置を提供することである。   The object of the present invention is to balance the image quality of the reconstructed image and the exposure dose while properly considering the influence of the tube current modulation and the influence of the view direction weight in consideration of the change in the transmission length of the subject with respect to the X-ray tube circulation phase. To provide an X-ray tube current determination method and an X-ray CT apparatus for an X-ray CT apparatus capable of determining an imaging condition to be optimized at the time of scanning planning.

上記の目的を達成するため、本発明のX線CT装置のX線管電流決定方法は、X線CT装置のX線管に流すX線管電流を決定するX線CT装置のX線管電流決定方法であって、X線管及びX線検出器を回転させずに被検体を一方向のみ走査し、この走査時に前記X線検出器から得られたスキャノグラムデータから被検体断面モデルを求める工程と、前記被検体断面モデルに基づいて各ビューごとに変化させるX線管電流のX線管電流標準変調曲線を決定する工程と、前記X線管電流標準変調曲線上のX線管電流を使用した場合の各ビューの画像ノイズ分散寄与値と、前記各ビューに対して適用されるビュー方向重みとに基づいて再構成画像の画像ノイズ分散値を推定する工程と、操作者が設定した画像ノイズ目標値から定まる目標の画像ノイズ分散値と、前記推定した画像ノイズ分散値との比に基づいて前記X線管電流標準変調曲線上のX線管電流を修正する工程と、を含む。また、使用可能な管電圧ごと及びCTDIの基準となるファントム別に、(式1)における基準CTDIvol値(式1)管電流1mA・照射時間1s・移動ピッチ(スキャナ1回転あたりの天板z移動量/X線ビーム厚さ)=1を予め格納しておき、前記基準CTDIvol値と、前記修正されたX線管電流標準変調曲線上のX線管電流とに基づいて被曝線量の予測値を算出し、表示する工程を更に含んでもよい。 In order to achieve the above object, an X-ray tube current determining method for an X-ray CT apparatus according to the present invention is an X-ray tube current for an X-ray CT apparatus that determines an X-ray tube current flowing through the X-ray tube of the X-ray CT apparatus. A determination method, in which an object is scanned only in one direction without rotating an X-ray tube and an X-ray detector, and an object cross-sectional model is obtained from scanogram data obtained from the X-ray detector during the scanning. Determining the X-ray tube current standard modulation curve of the X-ray tube current to be changed for each view based on the subject cross-sectional model, and the X-ray tube current on the X-ray tube current standard modulation curve The step of estimating the image noise variance value of the reconstructed image based on the image noise variance contribution value of each view when using the image and the view direction weight applied to each view, and an operator set Target image noise determined from image noise target value Including a variance value, a step of modifying the X-ray tube current on the X-ray tube current standard modulation curve on the basis of the ratio of the image noise variance value the estimated, the. For each tube voltage that can be used and for each phantom that is the reference for CTDI, the reference CTDIvol value in (Expression 1) (Expression 1) tube current 1 mA, irradiation time 1 s, movement pitch (top plate z movement amount per scanner rotation) / X-ray beam thickness) = 1 is stored in advance, and a predicted value of the exposure dose is calculated based on the reference CTDIvol value and the X-ray tube current on the modified X-ray tube current standard modulation curve. And may further include a step of displaying.

ここでいう「画像ノイズ値」とは、再構成画像におけるCT値の標準偏差をいい、画像SD値と同意味である。なお、ここで操作者がCT画像の画質を指定するために画像ノイズ値を指標として用いているが、これは画像ノイズ値がCT画像のS/N比(信号/雑音比)を示す一般的な指標として用いられているためである。   The “image noise value” here refers to the standard deviation of the CT value in the reconstructed image, and has the same meaning as the image SD value. Here, the image noise value is used as an index for the operator to specify the image quality of the CT image. This is a general case where the image noise value indicates the S / N ratio (signal / noise ratio) of the CT image. This is because it is used as a simple indicator.

また、「画像ノイズ分散値」とは、対応する画像ノイズ値の2乗値に対応する値であって、例えば「画像ノイズ分散目標値」は「画像ノイズ目標値」の2乗値に相当する。   The “image noise variance value” is a value corresponding to the square value of the corresponding image noise value. For example, the “image noise variance target value” corresponds to the square value of the “image noise target value”. .

また、本発明にかかるX線CT装置は、X線を照射するX線管球と、前記X線管を制御するX線管制御装置と、を備えたX線源と、被検体をはさんで前記X線源に対向し、X線を検出して撮影データを出力するX線検出器と、前記X線源及び前記X線検出器を搭載して所定角度毎に回転可能な回転板と、前記撮影データに基づいて再構成演算処理を行う画像処理装置と、を備えたX線CT装置であって、X線管及びX線検出器を回転させずに被検体を一方向のみ走査し、この走査時に前記X線検出器から得られたスキャノグラムデータから被検体断面モデルを求める手段と、前記被検体断面モデルに基づいて各ビューごとに変化させるX線管電流のX線管電流標準変調曲線を決定する手段と、前記X線管電流標準変調曲線上のX線管電流を使用した場合の各ビューの画像ノイズ分散寄与値を推定する手段と、前記推定した各ビューの画像ノイズ分散寄与値と、各ビューに対して適用されるビュー方向重みとに基づいて再構成画像の画像ノイズ分散値を推定する手段と、操作者が設定した画像ノイズ目標値から定まる目標の画像ノイズ分散値と、前記推定した画像ノイズ分散値との比に基づいて前記X線管電流標準変調曲線上のX線管電流を修正する手段と、を備える。また、使用可能な管電圧ごと及びCTDIの基準となるファントム別に、(式2)における基準CTDIvol値(式2)管電流1mA・照射時間1s・移動ピッチ(スキャナ1回転あたりの天板z移動量/X線ビーム厚さ)=1を格納する手段と、前記基準CTDIvol値と、前記修正されたX線管電流標準変調曲線上のX線管電流とに基づいて被曝線量の予測値を算出し、表示する手段と、を更に含んでもよい。

An X-ray CT apparatus according to the present invention includes an X-ray source that includes an X-ray tube that irradiates X-rays and an X-ray tube control device that controls the X-ray tube, and a subject. An X-ray detector facing the X-ray source, detecting X-rays and outputting imaging data, and a rotating plate mounted with the X-ray source and the X-ray detector and rotatable at predetermined angles An X-ray CT apparatus having an image processing apparatus that performs reconstruction calculation processing based on the imaging data, and scans the subject only in one direction without rotating the X-ray tube and the X-ray detector. , Means for obtaining an object cross-sectional model from scanogram data obtained from the X-ray detector during scanning, and an X-ray tube current of an X-ray tube current changed for each view based on the object cross-sectional model A means for determining a standard modulation curve and an X-ray tube current on the X-ray tube current standard modulation curve are used. Means for estimating the image noise variance contribution value for each view in the case of use, the image noise variance contribution value for each view that the estimated, the reconstructed image based on the view direction weight that is applied to each view The X-ray tube current standard modulation curve based on a ratio between a means for estimating an image noise variance value, a target image noise variance value determined from an image noise target value set by an operator, and the estimated image noise variance value Means for modifying the above x-ray tube current. Also, for each usable tube voltage and for each CTDI phantom, the reference CTDIvol value in (Equation 2) (Equation 2) tube current 1 mA, irradiation time 1 s, movement pitch (top plate z movement amount per scanner rotation) / X-ray beam thickness) = 1, a predicted value of the exposure dose is calculated based on the reference CTDIvol value and the X-ray tube current on the modified X-ray tube current standard modulation curve. And a means for displaying.

本発明によれば、X線管周回位相に対する被検体透過長変化を考慮した管電流変調の影響やビュー方向重みの影響を適切に考慮しつつ、再構成画像の画質と被曝線量とのバランスを適正化する撮影条件をスキャン計画時に決定することができるX線CT装置のX線管電流決定方法及びX線CT装置を提供することができる。   According to the present invention, the balance between the image quality of the reconstructed image and the exposure dose can be obtained while appropriately taking into consideration the influence of the tube current modulation and the influence of the view direction weight in consideration of the change in the transmission length of the subject with respect to the X-ray tube circulation phase. It is possible to provide an X-ray tube current determination method and an X-ray CT apparatus for an X-ray CT apparatus that can determine imaging conditions to be optimized at the time of scanning planning.

以下、添付図面に従って本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではない。図2に本発明が適用されるX線CT装置の全体概観図、図1にその全体構成図を示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited to embodiment shown below. FIG. 2 shows a general overview of an X-ray CT apparatus to which the present invention is applied, and FIG.

図2に示すように、X線CT装置はスキャナ1、患者テーブル2、操作卓3、患者テーブル2の天板4、表示装置5および操作装置6を備える。スキャナ1は図1に示すようにX線がX線管制御装置7によって制御されるX線管8を備える。X線管8から放射されたX線は、コリメータ制御装置9によって制御されるコリメータ10により例えば、角錐形のX線ビームすなわちコーンビームX線とされ、被検体17に照射される。被検体17を透過したX線はX線検出器11に入射する。   As shown in FIG. 2, the X-ray CT apparatus includes a scanner 1, a patient table 2, an operation console 3, a top 4 of the patient table 2, a display device 5, and an operation device 6. As shown in FIG. 1, the scanner 1 includes an X-ray tube 8 in which X-rays are controlled by an X-ray tube controller 7. The X-rays radiated from the X-ray tube 8 are converted into, for example, a pyramid-shaped X-ray beam, that is, a cone beam X-ray, by the collimator 10 controlled by the collimator control device 9, and irradiated to the subject 17. X-rays transmitted through the subject 17 enter the X-ray detector 11.

検出器11は、図3に示すようにチャネル方向と列方向とに二次元的に配列された複数のX線検出素子18を備える。X線検出器11の構成については後にあらためて説明する。X線検出器11にはデータ収集装置12が接続されている。データ収集装置12はX線検出器11の個々のX線検出素子18の検出データを収集する。   As shown in FIG. 3, the detector 11 includes a plurality of X-ray detection elements 18 that are two-dimensionally arranged in the channel direction and the column direction. The configuration of the X-ray detector 11 will be described later. A data collection device 12 is connected to the X-ray detector 11. The data collection device 12 collects detection data of individual X-ray detection elements 18 of the X-ray detector 11.

以上の、X線管制御装置7からデータ収集装置12までの構成要素が、スキャナ1の回転板13に搭載されている。回転板13は、回転制御装置14によって制御される回転板駆動装置15から駆動力伝達系16を通じて伝達される駆動力によって回転される。   The above components from the X-ray tube control device 7 to the data collection device 12 are mounted on the rotating plate 13 of the scanner 1. The rotating plate 13 is rotated by the driving force transmitted through the driving force transmission system 16 from the rotating plate driving device 15 controlled by the rotation control device 14.

上述したX線検出器11は、図3に示すように複数のX線検出素子18をチャネル方向と列方向とに二次元的に配列した構成となっている。X線検出素子18は、全体として円筒面状もしくはチャネル方向に関して折れ線状に湾曲したX線入射面を構成しており、チャネル番号iは例えば1〜1000程度、列番号jは例えば1〜1000程度である。またX線検出素子18は、例えばシンチレータとフォトダイオードの組み合わせによって構成される。X線検出器11におけるチャネルの配列方向に一致するコーンビームX線のチャネル方向の広がり角度、すなわちファン角度はαであり、またX線検出器11における列の配列方向に一致するコーンビームX線の列方向広がりの角度、すなわちコーン角度はγである。   The X-ray detector 11 described above has a configuration in which a plurality of X-ray detection elements 18 are two-dimensionally arranged in the channel direction and the column direction as shown in FIG. The X-ray detection element 18 as a whole forms a cylindrical surface or an X-ray incident surface curved in a polygonal line shape with respect to the channel direction. The channel number i is, for example, about 1-1000, and the column number j is, for example, about 1-1000. It is. Further, the X-ray detection element 18 is constituted by a combination of a scintillator and a photodiode, for example. The spread angle of the cone beam X-ray in the channel direction in the X-ray detector 11, that is, the fan angle is α, and the cone beam X-ray in the X-ray detector 11 coincides with the column arrangement direction. The column direction spread angle, that is, the cone angle is γ.

図4に示すように患者テーブル2の天板4に載せられた被検体17がスキャナ1の開口部に搬入された後、コリメータ10の開口幅によりコーン角度γを調整したコーンビームX線を被検体17に照射すると、コーンビームX線を照射された被検体17の像はX線検出器11に投影され、X線検出器11によって被検体17を透過したX線が検出される。   As shown in FIG. 4, after the subject 17 placed on the top 4 of the patient table 2 is carried into the opening of the scanner 1, the cone beam X-ray whose cone angle γ is adjusted by the opening width of the collimator 10 is taken. When the specimen 17 is irradiated, the image of the subject 17 irradiated with the cone beam X-ray is projected onto the X-ray detector 11, and the X-ray transmitted through the subject 17 is detected by the X-ray detector 11.

図1に示す患者テーブル2は、患者テーブル制御装置20によって患者テーブル上下動装置21を制御して適切なテーブル高さにするとともに、患者テーブル制御装置20によって天板駆動装置22を制御して天板4を前後動させて、図4に示すように被検体17をスキャナ1のX線照射空間に搬入および搬出するように構成されている。   The patient table 2 shown in FIG. 1 controls the patient table vertical movement device 21 by the patient table control device 20 to an appropriate table height, and controls the top plate driving device 22 by the patient table control device 20 to adjust the table. The plate 17 is moved back and forth so that the subject 17 is carried into and out of the X-ray irradiation space of the scanner 1 as shown in FIG.

図1に示す操作卓3はシステム制御装置19を有する。システム制御装置19には、スキャナ1と患者テーブル2が接続されている。   The console 3 shown in FIG. 1 has a system control device 19. The scanner 1 and the patient table 2 are connected to the system control device 19.

より詳細にはスキャナ1内のX線管制御装置7、コリメータ制御装置9、データ収集装置12、および回転制御装置14がシステム制御装置19によって制御される。また患者テーブル2内の患者テーブル制御装置20がシステム制御装置19によって制御される。   More specifically, the X-ray tube control device 7, the collimator control device 9, the data collection device 12, and the rotation control device 14 in the scanner 1 are controlled by the system control device 19. The patient table control device 20 in the patient table 2 is controlled by the system control device 19.

スキャナ1内のデータ収集装置12で収集されたデータはシステム制御装置19の制御によって画像再構成装置23に入力される。   Data collected by the data collection device 12 in the scanner 1 is input to the image reconstruction device 23 under the control of the system control device 19.

画像再構成装置23は、スキャノグラム撮影時にはデータ収集装置12が収集したスキャノグラム投影データ(被検体透視データ)を用いてスキャノグラム画像を作成し、スキャン時にはデータ収集装置12が収集した複数ビューの投影データを用いてCT画像再構成を行う。   The image reconstruction device 23 creates a scanogram image using scanogram projection data (subject fluoroscopy data) collected by the data collection device 12 at the time of scanogram imaging. Use to perform CT image reconstruction.

画像再構成装置23において作成されたスキャノグラム画像・再構成されたCT画像や、各種データ、およびX線CT装置の機能を実現するためのプログラム等は、システム制御装置19に接続されている記憶装置24に格納される。   A storage device connected to the system control device 19 includes a scanogram image generated by the image reconstruction device 23, a reconstructed CT image, various data, a program for realizing the functions of the X-ray CT apparatus, and the like. 24.

システム制御装置19にはまた、表示装置5と操作装置6がそれぞれ接続されている。表示装置5は、画像再構成装置23から出力される再構成画像やシステム制御装置19が取り扱う種々の情報を表示する。操作装置6は、操作者によって操作され、各種の指示や情報等をシステム制御装置19に入力する。操作者は、表示装置5および操作装置6を使用して対話的に本実施の形態に係るX線CT装置を操作する。   The system controller 19 is also connected to the display device 5 and the operation device 6. The display device 5 displays the reconstructed image output from the image reconstruction device 23 and various information handled by the system control device 19. The operation device 6 is operated by an operator and inputs various instructions and information to the system control device 19. The operator interactively operates the X-ray CT apparatus according to the present embodiment using the display device 5 and the operation device 6.

システム制御装置19にはまた、スキャン計画装置25が接続されており、操作者が操作装置6を使用して入力した指示と記憶装置24から読み出したスキャノグラム画像を用いてスキャン条件の事前計画作成を行うことができる。すなわち、記憶装置24から読み出されたスキャノグラム画像が表示装置5に表示され、操作者は表示された被検体スキャノグラム画像上で操作装置6を用いてCT画像再構成位置(以下、スライス位置という)の座標を指定することにより、スライス位置の計画を立てることができる。さらにここで計画したスライス位置の情報は記憶装置24に保存され、スキャン計画装置25によって管電流制御条件等の計画を立てるためにも用いられる。   A scan planning device 25 is also connected to the system control device 19, and a scan condition pre-plan is created using an instruction input by the operator using the operation device 6 and a scanogram image read from the storage device 24. It can be carried out. That is, the scanogram image read from the storage device 24 is displayed on the display device 5, and the operator uses the operation device 6 on the displayed subject scanogram image to perform a CT image reconstruction position (hereinafter referred to as a slice position). By designating the coordinates, it is possible to plan the slice position. Further, the information on the slice position planned here is stored in the storage device 24, and is also used by the scan planning device 25 for making plans such as tube current control conditions.

本実施の形態に係るX線CT装置では、被検体17のCT画像を取得するスキャンの前に、撮影条件を設定するために種々の準備操作を行う。この準備操作としては、被検体の撮影位置を設定するためのスキャノグラム画像の撮影、そのスキャノグラムデータの解析、それに基づく撮影条件としての最適な管電流の変化パターンの決定などが、システム制御装置19の制御下で行われる。特に、スキャノグラムデータの解析、それに基づく撮影条件としての最適な管電流の変化パターンの決定はシステム制御装置19に接続されたスキャン計画装置25の重要な機能である。   In the X-ray CT apparatus according to the present embodiment, various preparation operations are performed in order to set imaging conditions before a scan for acquiring a CT image of the subject 17. As this preparatory operation, scanning of a scanogram image for setting the imaging position of the subject, analysis of the scanogram data, determination of an optimal tube current change pattern as imaging conditions based on the scanning, etc. It is carried out under 19 controls. In particular, analysis of scanogram data and determination of an optimal tube current change pattern as an imaging condition based on the analysis are important functions of the scan planning device 25 connected to the system control device 19.

これらの準備操作に関与する主な構成要素としては、図1中の、システム制御装置19と、スキャン計画装置25と、操作装置6と、表示装置5と、X線管8と、検出器11などである。   As main components involved in these preparation operations, the system control device 19, the scan planning device 25, the operation device 6, the display device 5, the X-ray tube 8, and the detector 11 in FIG. Etc.

この準備操作において、先ず操作装置6は主としてX線管電圧、X線管電流設定値、などのX線条件をシステムに入力する。   In this preparatory operation, the operating device 6 first inputs X-ray conditions such as an X-ray tube voltage and an X-ray tube current set value to the system.

X線管8とX線検出器11とを静止した状態で(回転板13を回転させない状態で)、テーブル2と回転板13とを被検体17の体軸に沿って相対移動させて、スキャノグラム画像の撮影を行い、スキャノグラム投影データおよびスキャノグラム画像データを記憶装置24に保存する。   While the X-ray tube 8 and the X-ray detector 11 are stationary (with the rotating plate 13 not rotated), the table 2 and the rotating plate 13 are moved relative to each other along the body axis of the subject 17 to obtain a scanogram. An image is taken and scanogram projection data and scanogram image data are stored in the storage device 24.

スキャン計画装置25は、スキャノグラム投影データを解析し、被検体17の体軸に沿った任意の位置における推定断面をたとえば水に等価なX線吸収係数を持つ楕円断面としてモデル化する。このモデルは被検体17の体軸に沿った位置(以下、z位置という)に依存して楕円断面の長軸長・短軸長が変化する3次元的なモデルとなる(以下、被検体3次元モデルという)。被検体3次元モデルのデータは記憶装置24に保存される。   The scan planning device 25 analyzes the scanogram projection data, and models the estimated cross section at an arbitrary position along the body axis of the subject 17 as an elliptical cross section having an X-ray absorption coefficient equivalent to water, for example. This model is a three-dimensional model in which the major axis length and minor axis length of the elliptical cross section change depending on the position along the body axis of the subject 17 (hereinafter referred to as the z position) (hereinafter referred to as the subject 3). Called a dimensional model). Data of the subject three-dimensional model is stored in the storage device 24.

スキャン計画装置25は操作装置6から入力された画像ノイズ目標値・管電圧・管電流設定値・X線コリメーション条件・スキャナ1回転あたりの時間(以下、スキャン時間という)、およびスキャン計画装置25が作成した被検体3次元モデルのデータを基にして、下記の項目(1)及び項目(2)の値を算出し、システム制御装置19を介して表示装置5に表示する。   The scan planning device 25 includes an image noise target value, a tube voltage, a tube current setting value, an X-ray collimation condition, a time per one rotation of the scanner (hereinafter referred to as a scanning time), and a scan planning device 25. Based on the data of the created three-dimensional object model, values of the following item (1) and item (2) are calculated and displayed on the display device 5 via the system control device 19.

項目(1)は、スキャン中に被検体17の撮影部位の透過X線量の変化に応じて経時的に変化する一連の管電流値すなわち管電流の変化パターンである。管電流変化のパターンは、主として入力された画像ノイズ目標値と被検体3次元モデルとに基づいて決定する。決定された管電流変化パターンは記憶装置24に保存され、スキャン時に被検体17の撮影部位に応じて順次呼び出されて、X線管8の管電流を変化させる。   Item (1) is a series of tube current values, that is, tube current change patterns that change with time in accordance with changes in the transmitted X-ray dose of the imaging region of the subject 17 during the scan. The tube current change pattern is determined mainly based on the input image noise target value and the subject three-dimensional model. The determined tube current change pattern is stored in the storage device 24 and is sequentially called according to the imaging region of the subject 17 at the time of scanning to change the tube current of the X-ray tube 8.

項目(2)は、推定被曝線量である。これは、まず、IEC60601に定めるCTDI測定ファントムの投影面積(後述)および該ファントムでの被曝線量の実測値もしくは理論計算値をデータベースとして記憶装置24に格納しておき、それらと被検体17の3次元モデル、推奨X線条件を比較して推定する。推定被曝線量は表示装置5に表示されることにより操作者に評価され、操作者は必要に応じて操作装置6を再操作してX線条件の変更を行うことができる。なお、被曝線量の問題に関しては散乱線の影響が無視できないため、CTDI測定ファントムでの被曝線量を理論計算によって求める場合は、直接線と散乱線の双方の影響を考慮した計算が必要である。   Item (2) is an estimated exposure dose. First, a projected area (described later) of a CTDI measurement phantom defined in IEC 60601 and an actual measurement value or a theoretical calculation value of the exposure dose in the phantom are stored in the storage device 24 as a database, Estimate by comparing the dimensional model and recommended X-ray conditions. The estimated exposure dose is evaluated by the operator by being displayed on the display device 5, and the operator can change the X-ray condition by operating the operation device 6 again as necessary. Since the influence of scattered radiation is not negligible with respect to the problem of exposure dose, when the exposure dose in the CTDI measurement phantom is obtained by theoretical calculation, calculation in consideration of the influence of both direct rays and scattered rays is necessary.

図5に、本発明の実施の形態に係るX線CT装置によるスキャンに先立つ準備操作の一連の動作のフロー図を示す。以下、図5の各ステップについてステップ順に説明する。   FIG. 5 shows a flow chart of a series of preparatory operations prior to scanning by the X-ray CT apparatus according to the embodiment of the present invention. Hereinafter, each step in FIG. 5 will be described in the order of steps.

ステップS100のスキャノグラム撮影の工程では、被検体17のスキャノグラム画像を撮影する。被検体17のスキャノグラム画像を撮影する手順と、スキャンにおいてCT画像を撮影する手順とは基本的には同じである。ステップS100ではスキャノグラム投影データは、回転板13を回転させずに被検体17に対して一定方向、たとえば背面方向からX線を照射して、検出器11によって投影データを取り込むことによって得られる。このスキャノグラム投影データは、X線検出器11からシステム制御装置19を介して画像再構成装置23に送られ、画像再構成装置23においてスキャノグラム画像が作成される。   In the scanogram imaging step of step S100, a scanogram image of the subject 17 is captured. The procedure for capturing a scanogram image of the subject 17 and the procedure for capturing a CT image in a scan are basically the same. In step S <b> 100, scanogram projection data is obtained by irradiating the subject 17 with X-rays from a certain direction, for example, the back direction, without rotating the rotating plate 13 and capturing projection data by the detector 11. This scanogram projection data is sent from the X-ray detector 11 to the image reconstruction device 23 via the system control device 19, and a scanogram image is created in the image reconstruction device 23.

このとき得られるスキャノグラム画像は一定方向、たとえば背面から正面へ透過するX線による像を正面方向から見たものである。このスキャノグラム画像は、スキャン時の被検体17のスライス位置(CT画像再構成位置)設定のために利用される。またスキャノグラム投影データはスキャノグラム画像作成に用いられるだけでなく、本発明では特にスキャンにおける管電流制御のための管電流変化パターン決定のために利用される。   The scanogram image obtained at this time is an image of X-rays transmitted from a front direction from a certain direction, for example, from the back to the front. This scanogram image is used for setting the slice position (CT image reconstruction position) of the subject 17 at the time of scanning. Further, the scanogram projection data is not only used for creating a scanogram image, but also used in the present invention for determining a tube current change pattern for tube current control particularly in scanning.

ステップS110からステップS130の工程では、操作者がスキャノグラム画像を参照して操作装置6から撮影条件としての天板移動ピッチ、スキャン開始位置、スキャン終了位置、を入力する。これらの入力データを用いてスキャン計画装置25により、被検体17のCT画像撮影範囲とスライス位置zとX線管8の位相角(回転板13の位相角)βが決定される。ここでスキャン開始位置、スキャン終了位置は一連のスキャンで得られる最初のCT画像のz位置、最後のCT画像のz位置を各々意味している。   In steps S110 to S130, the operator inputs a top plate movement pitch, a scan start position, and a scan end position as imaging conditions from the operation device 6 with reference to the scanogram image. By using these input data, the scan planning device 25 determines the CT image capturing range of the subject 17, the slice position z, and the phase angle (phase angle of the rotating plate 13) β of the X-ray tube 8. Here, the scan start position and the scan end position mean the z position of the first CT image and the z position of the last CT image obtained by a series of scans, respectively.

ステップS140では操作者が操作装置6から撮影条件としての管電圧設定値、X線コリメーション条件、再構成フィルター関数の種類、視野サイズ、を入力する。   In step S140, the operator inputs a tube voltage setting value, an X-ray collimation condition, a type of reconstruction filter function, and a visual field size as imaging conditions from the operation device 6.

ステップS150の工程では、操作者が操作装置6から画質目標としての画像ノイズ目標値を入力する。   In step S150, the operator inputs an image noise target value as an image quality target from the operation device 6.

次にステップS160のスキャノグラム投影データ解析の工程及びステップS170の被検体3次元モデル生成の工程では、スキャノグラム投影データがスキャン計画装置25によって解析され、被検体17の被検体3次元モデルが生成される。この被検体3次元モデルは、z位置に対応する被検体17の各断面を、水に等価なX線吸収係数を持つ楕円断面として近似したものである。   Next, in the scanogram projection data analysis step in step S160 and the subject three-dimensional model generation step in step S170, the scanogram projection data is analyzed by the scan planning device 25, and a subject three-dimensional model of the subject 17 is generated. . This subject three-dimensional model is obtained by approximating each cross section of the subject 17 corresponding to the z position as an elliptical cross section having an X-ray absorption coefficient equivalent to water.

ステップS180の工程では、体軸方向位置z、X線管8の位相角β毎のX線減弱指数Tを算出する。ここでX線減弱指数は被検体3次元モデルの(z、β)における楕円断面の中心を通るX線透過経路に沿ったX線吸収係数分布の積分値である。このデータは先に生成した被検体3次元モデルから求めることができるので、スキャン計画装置25が記憶装置24から被検体3次元モデルを呼び出して演算する。このX線減弱指数演算結果は、T=T(z,β)と表される。   In step S180, an X-ray attenuation index T for each position z in the body axis direction and each phase angle β of the X-ray tube 8 is calculated. Here, the X-ray attenuation index is an integral value of the X-ray absorption coefficient distribution along the X-ray transmission path passing through the center of the elliptical section in (z, β) of the subject three-dimensional model. Since this data can be obtained from the previously generated three-dimensional model of the subject, the scan planning device 25 calls and calculates the three-dimensional model of the subject from the storage device 24. The X-ray attenuation index calculation result is expressed as T = T (z, β).

次に、ステップS190の工程では、撮影条件としてのスキャン時間を操作装置6より入力する。スキャン開始位置と、スキャン終了位置、天板移動ピッチと、スキャン時間が決定すると、スキャン中のX線管8の位置(z,β)はスキャン開始後の経過時間tの関数として表すことができるので、各スキャン位置での被検体17のX線減弱指数Tも時間tの関数T=T(t)として表すことができる。このため、ステップS200の工程では、X線減弱指数Tの関数を、T=T(z,β)からT=T(t)に変換する。   Next, in the step S190, a scan time as an imaging condition is input from the operation device 6. When the scan start position, the scan end position, the top plate movement pitch, and the scan time are determined, the position (z, β) of the X-ray tube 8 during the scan can be expressed as a function of the elapsed time t after the scan starts. Therefore, the X-ray attenuation index T of the subject 17 at each scan position can also be expressed as a function T = T (t) of time t. For this reason, in the process of step S200, the function of the X-ray attenuation index T is converted from T = T (z, β) to T = T (t).

次に、ステップS210における管電流変化パターンの設定方法の一例について説明する。ここで、スライス位置zにおけるCT画像Img(z)を再構成するために使用するビュー数をMとし、便宜的なビュー番号mをm=0〜M−1とする。1回転あたりのビュー数をNとした時、使用ビュー数Mは1回転あたりのビュー数Nと必ずしも等しくない。ここで、前述のX線減弱指数Tは使用するビュー番号の関数T(m)としても表すことができる。ビュー番号m=0〜M−1におけるX線減弱指数Tの最大値をTmax(0:M−1)とし、この時に基準管電流値i_refを対応させると仮定した場合、ビュー番号mに対する管電流値i(m)は次式のようになる。 Next, an example of the tube current change pattern setting method in step S210 will be described. Here, the number of views used to reconstruct the CT image Img (z) at the slice position z is M, and the convenient view number m is m = 0 to M−1. When the number of views per rotation is N, the number of used views M is not necessarily equal to the number of views N per rotation. Here, the aforementioned X-ray attenuation index T can also be expressed as a function T (m) of the view number to be used. Assuming that the maximum value of the X-ray attenuation index T in view numbers m = 0 to M−1 is Tmax (0: M−1), and the reference tube current value i_ref is assumed to correspond at this time, the tube current for the view number m The value i v (m) is as follows:

[数1]
iv(m) = i_ref * exp(T(m) - Tmax(0:M-1))
一方、スキャナが1回転する時間trotが基準時間trot_refに等しく、その間はX線減弱指数Tが一定値であり、管電圧としてxv、管電流値iとして基準管電流値i_refを用いたとし、1回転中のビュー数N_refに均等な重み付けをして、再構成フィルター関数gを用い、画像厚thkを基準画像厚thk_refとして再構成した場合の画像ノイズ分散値Vは、X線減弱指数Tの関数として次式のように表される。
[Equation 1]
i v (m) = i_ref * exp (T (m)-Tmax (0: M-1))
On the other hand, assuming that the time trot for one rotation of the scanner is equal to the reference time trot_ref, and the X-ray attenuation index T is a constant value during that time, the tube voltage is xv, and the tube current value i is the reference tube current value i_ref. The image noise variance value V when the image thickness thk is reconstructed as the reference image thickness thk_ref using the reconstruction filter function g with equal weighting on the rotating view number N_ref is a function of the X-ray attenuation index T As the following equation.

Figure 0004731151
Figure 0004731151

であり、a(xv)、b(xv,g)は記憶装置24に予め格納しておく。前述の数1式で表される管電流値i(m)を用いた場合の画像ノイズ分散予測値Vは次式のように表される。 A (xv) and b (xv, g) are stored in the storage device 24 in advance. The predicted image noise variance V * when using the tube current value i v (m) expressed by the above-described equation 1 is expressed as the following equation.

Figure 0004731151
Figure 0004731151

ここで数3式のw(m)は各ビューに対して適用されるビュー方向重みである。ビュー方向重みは、再構成に使用するビュー数Mが1回転あたりのビュー数Nと異なる場合や、被検体の動きによるアーチファクトを補正する場合に用いられる。   Here, w (m) in Equation 3 is a view direction weight applied to each view. The view direction weight is used when the number of views M used for reconstruction is different from the number of views N per rotation or when correcting artifacts due to the movement of the subject.

なお、使用ビュー数Mが1回転あたりのビュー数Nと等しい場合は、
w(m)=1(m=0〜N−1)
にすることにより、いわゆるフルスキャン再構成を行うことができる。
If the number of used views M is equal to the number of views N per rotation,
w (m) = 1 (m = 0 to N-1)
By so doing, so-called full scan reconstruction can be performed.

ここで、操作者が入力した画像ノイズ目標値SDtgtから定まる画像ノイズ分散目標値Vtgt(SDtgtの二乗値)と数3式の画像ノイズ分散予測値Vから、実際に適用すべき管電流値i(m)は次式のように定められる。 Here, from the image noise variance target value Vtgt (square value of SDtgt) determined from the image noise target value SDtgt input by the operator and the image noise variance predicted value V * of the equation (3), the tube current value i to be actually applied. a (m) is determined as follows.

Figure 0004731151
Figure 0004731151

以上のようにして、操作者が入力した画像ノイズ目標値を各スライス位置のCT画像において実現するための管電流変調パターンを決定することができる。この管電流変調パターンをIとすると、Iはスキャン開始後の経過時間tの関数I(t)として表すことができる。このように決定された管電流変調パターンI=I(t) は記憶装置24に保存され、スキャン時に被検体17の撮影部位に応じてシステム制御装置19によって順次呼び出されて、X線管制御装置7を介してスキャン中の管電流を制御する。   As described above, the tube current modulation pattern for realizing the image noise target value input by the operator in the CT image at each slice position can be determined. If this tube current modulation pattern is I, I can be expressed as a function I (t) of the elapsed time t after the start of scanning. The tube current modulation pattern I = I (t) determined in this way is stored in the storage device 24, and sequentially called by the system control device 19 according to the imaging region of the subject 17 at the time of scanning. 7 to control the tube current during scanning.

次にステップS220からステップS230による被曝線量予測値の算出と表示について説明する。本実施例ではIEC60601で定められているCTDIvolを応用して被曝線量の予測を行う。記憶装置24には、使用可能な管電圧ごとおよびCTDIの基準となる直径160mmおよび直径320mmのPMMAファントム別に、管電流1mA・照射時間1s・移動ピッチ(スキャナ1回転あたりの天板z移動量/X線ビーム厚さ)=1での基準CTDIvol値を予め格納しておく。ここで、
CTDIvol_ref(xv,160):管電圧xv、直径160mmのPMMAファントムに対する基準CTDIvol値
CTDIvol_ref(xv,320):管電圧xv、直径320mmのPMMAファントムに対する基準CTDIvol値
とする。また記憶装置24には、管電圧xvにおける投影面積閾値Pthr(xv)も予め格納しておく。ここで投影面積は同一ビュー内の全チャネルにわたり投影データを加算した値であり、被検体の断面積と断面内X線吸収係数平均値との積に比例する。投影面積閾値Pthr(xv)は被検体3次元モデルの断面の大きさを頭部相当と腹部相当に区別するためのものである。投影面積閾値Pthr(xv)としては、管電圧xv、直径d[mm]のPMMAファントムの投影面積をSPMMA(xv,d)としてたとえば、
Pthr(xv) = SPMMA(xv,190)
なる値を用いる。
Next, calculation and display of the predicted exposure dose value from step S220 to step S230 will be described. In the present embodiment, the exposure dose is predicted by applying CTDIvol defined in IEC 60601. The storage device 24 includes a tube current of 1 mA, an irradiation time of 1 s, a movement pitch (amount of movement of the top plate per scanner rotation / The reference CTDIvol value at X-ray beam thickness) = 1 is stored in advance. here,
CTDIvol_ref (xv, 160): Reference CTDIvol value for PMMA phantom with tube voltage xv and diameter 160mm
CTDIvol_ref (xv, 320): A reference CTDIvol value for a PMMA phantom having a tube voltage xv and a diameter of 320 mm. The storage device 24 also stores a projection area threshold value Pthr (xv) at the tube voltage xv in advance. Here, the projection area is a value obtained by adding projection data over all channels in the same view, and is proportional to the product of the cross-sectional area of the subject and the average value of X-ray absorption coefficients within the cross-section. The projection area threshold value Pthr (xv) is for distinguishing the size of the cross section of the subject three-dimensional model from the head equivalent and the abdomen equivalent. As the projection area threshold value Pthr (xv), the projection area of a PMMA phantom having a tube voltage xv and a diameter d [mm] is designated as SPMMA (xv, d).
Pthr (xv) = SPMMA (xv, 190)
Is used.

計画しようとしている一連のスキャンが、X線照射状態でのスキャナ回転数R、移動ピッチp、1回転あたりの時間trot、管電圧xvであるとする。ここでスキャナ回転の番号rを便宜的に0〜R−1として、任意の回転番号rにおける1回転中の被検体17の平均投影面積Spat(xv,r)は、被検体3次元モデルから予測可能であり、その予測値をSpat_pred(xv,r)とする。また、任意の回転番号rにおける1回転中の平均管電流値i_mean(r)も前述の管電流変調パターン決定結果を利用して予測可能である。そこで1回転ごとのCTDIvol予測値である
CTDIvol_prを次式のように予測する。
It is assumed that a series of scans to be planned are the scanner rotation speed R, the movement pitch p, the time trot per rotation, and the tube voltage xv in the X-ray irradiation state. Here, the scanner rotation number r is set to 0 to R-1 for convenience, and the average projected area Spat (xv, r) of the subject 17 during one rotation at an arbitrary rotation number r is predicted from the subject three-dimensional model. The predicted value is set to Spat_pred (xv, r). Further, the average tube current value i_mean (r) during one rotation at an arbitrary rotation number r can also be predicted using the above-described tube current modulation pattern determination result. Therefore, CTDIvol_pr which is a CTDIvol predicted value for each rotation is predicted as follows.

Figure 0004731151
さらに、回転番号0〜R−1までの平均CTDIvol予測値である
CTDIvol_predを次式のように予測する。
Figure 0004731151
Furthermore, CTDIvol_pred which is an average CTDIvol predicted value from rotation numbers 0 to R-1 is predicted as the following equation.

Figure 0004731151
Figure 0004731151

数6式で求めたCTDIvol_predはスキャン計画装置25からシステム制御装置19を介して表示装置5に被曝線量予測値として表示される。   CTDIvol_pred obtained by the equation (6) is displayed as a predicted exposure dose on the display device 5 from the scan planning device 25 via the system control device 19.

次にステップS240の画像ノイズ・被曝線量判断の工程では、ステップS230で表示された被検体17の被曝線量予測値とステップS150で入力した画像ノイズ目標値を操作者が見て、被曝線量と画質とのバランスが適正であるかどうかを判断し、適正であると判断した場合にはステップS250のスキャン実行の工程に進んでスキャンを開始することになり、適正でないと判断した場合にはステップS150に戻り、画像ノイズ目標値を再入力することになる。   Next, in the image noise / exposure dose determination process in step S240, the operator looks at the predicted exposure dose value of the subject 17 displayed in step S230 and the target image noise value input in step S150. If it is determined that the balance is appropriate, the process proceeds to the scan execution process in step S250 to start the scan. If it is determined that the balance is not appropriate, step S150 is performed. Then, the image noise target value is input again.

上記したように、X線CTスキャン前に画像ノイズ目標値を入力してそれに適した管電流変調パターンを決定することにより、画像ノイズと被曝線量のバランスを最適化したスキャンが実行可能となる。また被検体17の被曝線量を予測して、予測結果を表示することにより、操作者は事前に撮影条件に応じた被検体17の画像ノイズと被曝線量とのバランスを近似的に知ることが可能となり、そのバランスに不満がある場合には撮影条件をさらに変更することも可能である。   As described above, by inputting an image noise target value before an X-ray CT scan and determining a tube current modulation pattern suitable for it, a scan that optimizes the balance between image noise and exposure dose can be performed. Further, by predicting the exposure dose of the subject 17 and displaying the prediction result, the operator can know in advance the balance between the image noise of the subject 17 and the exposure dose according to the imaging conditions in advance. If the balance is unsatisfactory, the shooting conditions can be further changed.

図6は、本発明の第2の実施例によって実行されるスキャン準備操作における動作を説明するフローチャートである。図5と同一の工程は同一のステップ番号で示されている。   FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation in the scan preparation operation executed according to the second embodiment of the present invention. The same steps as those in FIG. 5 are indicated by the same step numbers.

ここでステップS260における管電流変調パターン決定方法を図7に基づいて説明する。スライス位置zにおけるCT画像Img(z)を再構成するために使用するビュー数をMとし、便宜的なビュー番号mをm=0〜M−1とする。1回転あたりのビュー数をNとした時、使用ビュー数Mは1回転あたりのビュー数Nと必ずしも等しくない。またビュー番号m=0におけるX線管8の位相角をβとする。ただし、X線管8が真上に位置する場合を位相角0ラジアンとし、X線管8の周回方向を正の方向とする。また、被検体3次元モデルの楕円断面の横軸長をA、縦軸長をBとする。ここで、被検体3次元モデルの楕円断面の長軸方向にX線照射する場合に基準管電流値i_refを対応させ、また被検体3次元モデルの楕円断面の短軸方向にX線照射する場合に適当な管電流変調係数η(0<η≦1)を用いて管電流値η*i_refを対応させ、それ以外のビューではX線管8の位相角に応じてi_refとη*i_refとを三角関数で補間した結果を適用すると仮定した場合、ビュー番号mに対する管電流値i(m)は次式のようになる。 Here, the tube current modulation pattern determination method in step S260 will be described with reference to FIG. The number of views used to reconstruct the CT image Img (z) at the slice position z is M, and the convenient view number m is m = 0 to M-1. When the number of views per rotation is N, the number of used views M is not necessarily equal to the number of views N per rotation. Further, the phase angle of the X-ray tube 8 at the view number m = 0 is β 0 . However, the case where the X-ray tube 8 is located directly above is defined as a phase angle of 0 radians, and the circulation direction of the X-ray tube 8 is defined as a positive direction. Further, the horizontal axis length of the elliptical cross section of the subject three-dimensional model is A, and the vertical axis length is B. Here, when X-ray irradiation is performed in the major axis direction of the elliptical section of the subject three-dimensional model, the reference tube current value i_ref is made to correspond, and X-ray irradiation is performed in the minor axis direction of the elliptical section of the subject three-dimensional model Is made to correspond to the tube current value η * i_ref using an appropriate tube current modulation coefficient η (0 <η ≦ 1), and in other views, i_ref and η * i_ref are set according to the phase angle of the X-ray tube 8. Assuming that the result interpolated with the trigonometric function is applied, the tube current value i v (m) for the view number m is expressed by the following equation.

Figure 0004731151
Figure 0004731151

この数7式と数2式から数4式を用いて実際に適用すべき管電流値i(m)を決定する。本実施の形態によれば、管電流の変化率をあまり大きくできないX線管制御装置7を使用している場合であっても、管電流変調係数ηを適当に定めることによりX線管制御装置7の能力範囲内で管電流変調を行うことができ、画像ノイズ目標値に沿った画質を実現することが可能である。なお、管電流変調係数η=1の場合でもスライス位置zに応じて楕円断面の長軸長・短軸長が変化することに対応して数3式による画像ノイズ分散予測値Vも変化するため、数4式を用いて算出される適用管電流ia(m)も変化し、画像ノイズ目標値に沿った画質を実現することが可能である。なお、本変形例は三角関数による補間を用いたが、他に、より単純な1次関数による補間を用いること等によっても同様に本発明の目的を達成することが可能である。 The tube current value i a (m) to be actually applied is determined using the equations (7) and (2) to (4). According to the present embodiment, even when the X-ray tube control device 7 in which the change rate of the tube current cannot be increased so much is used, the X-ray tube control device is appropriately determined by setting the tube current modulation coefficient η. The tube current modulation can be performed within the capacity range of 7, and the image quality according to the image noise target value can be realized. Even in the case where the tube current modulation coefficient η = 1, the predicted image noise variance V * according to Equation 3 also changes in accordance with the change of the major axis length and minor axis length of the elliptical cross section according to the slice position z. Therefore, the applied tube current ia (m) calculated using Equation 4 also changes, and it is possible to realize image quality along the image noise target value. Although this modification uses trigonometric function interpolation, the object of the present invention can be similarly achieved by using simpler linear function interpolation.

図8は、本発明の第3の実施の形態に係るスキャン準備操作における動作を説明するフローチャートである。図5と同一の工程は同一のステップ番号で示されている。   FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation in the scan preparation operation according to the third embodiment of the present invention. The same steps as those in FIG. 5 are indicated by the same step numbers.

ここでステップS270における管電流変調パターン決定方法について説明する。画像ノイズを予測するためにビュー番号mに対して仮定する管電流値i(m)は前述の数1式、数7式のうち、システムに応じていずれか適当な方を用いてよい。 Here, the tube current modulation pattern determination method in step S270 will be described. As the tube current value i v (m) assumed for the view number m in order to predict the image noise, any one of the above formulas 1 and 7 may be used depending on the system.

ここで、ビュー番号mに対するビュー方向重みを投影データに単純に乗ずるのではなく、対向データ加算と呼ばれる手法を用いることにより、画像のモアレ状アーチファクトを低減可能であることがわかっている。対向データ加算を用いる場合、ビュー方向重みと投影データの用い方は以下のようになる。
(a) ビュー番号<N/2でかつ重みの値>1となるビュー番号mが存在する場合、 下記(a.1)〜(a.2)の処理を行う。
(a.1) 上記(a)に該当するビュー番号mではビュー番号mの投影データに(重みw(m)でなく)1を乗じて画像再構成に用いる。
(a.2) 上記(a)に該当するビュー番号mの対向側ビュー番号m+N/2では、ビュー番号m+N/2における重みw(m+N/2)、チャネル番号iかつビュー番号m+N/2の投影データProj(i, m+N/2)、ビュー番号mにおける重みw(m)、ビュー番号mでのチャネル番号K-i(対向側チャネル)およびその近傍チャネルの投影データProj(K-i+p, m)(ただし、p=-(λ/2)+1,...,0,...,λ/2 でλはチャネル方向補間に使用するチャネル数)、チャネル方向補間の係数fpとして数8式を画像再構成に用いる。
Here, it is known that the moire-like artifacts of the image can be reduced by using a method called “opposite data addition” instead of simply multiplying the projection data by the view direction weight for the view number m. When using opposite data addition, how to use view direction weights and projection data is as follows.
(a) If there is a view number m with view number <N / 2 and weight value> 1, the following processing (a.1) to (a.2) is performed.
(a.1) For view number m corresponding to (a) above, the projection data of view number m is multiplied by 1 (not weight w (m)) and used for image reconstruction.
(a.2) In the opposite view number m + N / 2 of the view number m corresponding to (a) above, the weight w (m + N / 2), the channel number i, and the view in the view number m + N / 2 Projection data Proj (i, m + N / 2) of number m + N / 2, weight w (m) at view number m, channel number Ki (opposite side channel) at view number m, and projection data of its neighboring channels Proj (K-i + p, m) (where p =-(λ / 2) +1, ..., 0, ..., λ / 2 where λ is the number of channels used for channel direction interpolation), Equation 8 is used for image reconstruction as the channel direction interpolation coefficient f p .

Figure 0004731151
Figure 0004731151

ここで対向側、すなわちビュー番号がN/2異なる側に対してチャネル補間データを使用するのは、図9に示すようにX線検出器11の配置をいわゆる1/4チャネルオフセットにしている場合に対向データが1/2チャネル分ずれていることによる。
(b) ビュー番号≧N/2で重みの値>1となるビュー番号mが存在する場合、 下記(b.1)〜(b.2)の処理を行う。
(b.1) 上記(b)に該当するビュー番号mではビュー番号mの投影データに(重みw(m)でなく)1を乗じて画像再構成に用いる。
(b.2) 上記(b)に該当するビュー番号mの対向側ビュー番号m-N/2では、ビュー番号m-N/2における重みw(m-N/2)、チャネル番号iかつビュー番号m-N/2の投影データProj(i, m-N/2)、ビュー番号mにおける重みw(m)、ビュー番号mでのチャネル番号K-i(対向側チャネル)およびその近傍チャネルの投影データProj(K-i+p, m)(ただし、p=-(λ/2)+1,...,0,...,λ/2 でλはチャネル方向補間に使用するチャネル数)、チャネル方向補間の係数fpとして数9式を画像再構成に用いる。
Here, the channel interpolation data is used for the opposite side, that is, the side having a view number different by N / 2 when the arrangement of the X-ray detector 11 is a so-called 1/4 channel offset as shown in FIG. This is because the counter data is shifted by 1/2 channel.
(b) When there is a view number m with a view number ≧ N / 2 and a weight value> 1, the following processes (b.1) to (b.2) are performed.
(b.1) For view number m corresponding to (b) above, the projection data of view number m is multiplied by 1 (not weight w (m)) and used for image reconstruction.
(b.2) For the opposite view number mN / 2 of the view number m corresponding to (b) above, the projection of the weight w (mN / 2), channel number i, and view number mN / 2 at the view number mN / 2 Data Proj (i, mN / 2), weight w (m) at view number m, channel number Ki (opposite side channel) at view number m and projection data Proj (K-i + p, m) of its neighboring channels (where, p = - (λ / 2 ) +1, ..., 0, ..., number of channels lambda with lambda / 2 used in the channel direction interpolation), number as the coefficient f p in the channel direction interpolation 9 Equations are used for image reconstruction.

Figure 0004731151
Figure 0004731151

上記のように対向データ加算を用いた場合、管電流値iv(m)を用いた場合の画像ノイズ分散予測値Vは次式のように表される。 When the counter data addition is used as described above, the predicted image noise variance V * when the tube current value iv (m) is used is expressed by the following equation.

Figure 0004731151
Figure 0004731151

ただし、up(m)(p=(-λ/2)+1,...,0,..., λ/2)は、チャネル方向補間に使用するチャネル数をλ(偶数)、任意のチャネル番号iに対応して補間に使用するチャネル範囲をi-λ/2+1〜i+λ/2、チャネル方向補間係数fpとして次式のとおりに表される。 Where u p (m) (p = (-λ / 2) +1, ..., 0, ..., λ / 2) is the number of channels used for channel direction interpolation, λ (even), any The channel range used for interpolation corresponding to the channel number i is expressed by the following equation as i-λ / 2 + 1 to i + λ / 2 and the channel direction interpolation coefficient f p .

Figure 0004731151
Figure 0004731151

またsumvalueは次式のとおりである。 Sumvalue is as follows.

Figure 0004731151
Figure 0004731151

そこで数1式または数7式と、数2式、数10式から数12式および数4式を用いて実際に適用すべき管電流値i(m)を決定する。本実施例によれば、対向データ加算によりモアレ状アーチファクトを低減しつつ、画像ノイズ目標値に沿った画質を実現することが可能となる。なお、数11式においてf0=1かつp≠0でfp=0とすれば、計算量は数3式より増加するが、数10式の計算結果は数3式と同一となり、対向データ加算を用いない場合にも数8式を適用することは可能である。 Therefore, the tube current value i a (m) to be actually applied is determined by using Formula 1 or Formula 7, Formula 2, Formula 10 to Formula 12, and Formula 4. According to the present embodiment, it is possible to realize image quality according to the image noise target value while reducing moire artifacts by adding the opposing data. If f 0 = 1 and p ≠ 0 and f p = 0 in equation (11), the calculation amount increases from equation (3), but the calculation result of equation (10) is the same as equation (3), and the opposite data Even when the addition is not used, the equation (8) can be applied.

上記の実施の形態に基づいて本発明について説明してきたが、本発明は以上に述べてきた実施の形態に限定されるものでないことは言うまでもない。   Although the present invention has been described based on the above embodiment, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment.

以上説明した如く、本発明のX線CT装置では、スキャン計画装置25が
(1)被検体17のスキャノグラム投影データから被検体17の3次元モデルを生成するスキャノグラム解析・被検体3次元モデル生成機能や、
(2)被検体17の3次元モデルから被検体の撮影部位に応じた画像ノイズを予測し、画像ノイズ予測値と操作者が入力した画像ノイズ目標値との比較から管電流の変調パターンを自動的に設定する管電流設定機能や、
(3)管電流値に基づき被検体17の被曝線量を予測する機能、
を備えており、画像ノイズと被曝線量の予測に用いるデータを格納したデータベースファイルを記憶する記憶装置24やスキャン計画装置25の処理結果を表示する表示装置5や、X線CT装置の撮影条件を設定する操作装置6などを備えているので、撮影条件として画像SD目標値を入力することにより、スキャン中の管電流の変化パターンを自動的に設定することができ、かつ被検体17へのX線被曝を事前評価することができる。
As described above, in the X-ray CT apparatus of the present invention, the scan planning device 25 (1) scanogram analysis / object 3D model generation function for generating a 3D model of the object 17 from the scanogram projection data of the object 17 Or
(2) The image noise corresponding to the imaging region of the subject 17 is predicted from the three-dimensional model of the subject 17, and the modulation pattern of the tube current is automatically calculated by comparing the predicted image noise value with the target image noise value input by the operator. Tube current setting function to set automatically,
(3) A function for predicting the exposure dose of the subject 17 based on the tube current value,
And the display device 5 for displaying the processing results of the storage device 24 and the scan planning device 25 for storing the database file storing the data used for the prediction of the image noise and the exposure dose, and the imaging conditions of the X-ray CT apparatus. Since the setting device 6 is provided, the tube current change pattern during scanning can be automatically set by inputting the image SD target value as an imaging condition, and X to the subject 17 can be set. The radiation exposure can be assessed in advance.

更に、画像SD目標値と被曝線量予測値とのバランスが適切でないと操作者が判断する場合には画像SD目標値を再設定することが出来る。これにより被曝線量と画質のバランスが適正なX線CT検査を容易に行うことができる。   Furthermore, when the operator determines that the balance between the image SD target value and the predicted exposure dose value is not appropriate, the image SD target value can be reset. This makes it possible to easily perform an X-ray CT examination with an appropriate balance between exposure dose and image quality.

本発明が適用されるX線CT装置の全体構成図Overall configuration diagram of an X-ray CT apparatus to which the present invention is applied 本発明が適用されるX線CT装置の全体概観図Overview of X-ray CT apparatus to which the present invention is applied 本発明が適用されるX線CT装置の検出器の構成およびX線照射との関係を説明する模式図Schematic diagram illustrating the configuration of a detector of an X-ray CT apparatus to which the present invention is applied and the relationship with X-ray irradiation 本発明が適用されるX線CT装置のスキャナ、患者テーブル、被検体の関係を側面方向から示す図The figure which shows the relationship between the scanner of X-ray CT apparatus to which this invention is applied, a patient table, and a subject from a side surface direction. 本発明の一実施例が適用されたX線CT装置のスキャンに先立つ準備操作の動作フロー図Operation flow diagram of preparatory operations prior to scanning of an X-ray CT apparatus to which an embodiment of the present invention is applied 本発明の第2の実施例によるスキャン準備操作の動作フロー図Operation flow diagram of scan preparation operation according to second embodiment of the present invention 被検体3次元モデルの断面の縦軸、横軸とX線管位相角との位置関係を示す図The figure which shows the positional relationship of the vertical axis | shaft of the cross section of a to-be-examined object three-dimensional model, a horizontal axis, and a X-ray tube phase angle. 本発明の第3の実施例によるスキャン準備操作の動作フロー図Operation flow diagram of scan preparation operation according to the third embodiment of the present invention 対向データのチャネル位置関係の説明図Explanatory diagram of channel position relationship of opposite data

符号の説明Explanation of symbols

1…スキャナ、2…患者テーブル、3…操作卓、4…天板、5…表示装置、6…操作装置、7…X線管制御装置、8…X線管、9…コリメータ制御装置、10…コリメータ、11…X線検出器、12…データ収集装置、13…回転板、14…回転制御装置、15…回転板駆動装置、16…駆動力伝達系、17…被検体、18…X線検出素子、19…システム制御装置、20…患者テーブル制御装置、21…患者テーブル上下動装置、22…天板駆動装置、23…画像再構成装置、24…記憶装置、25…スキャン計画装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Scanner, 2 ... Patient table, 3 ... Console, 4 ... Top plate, 5 ... Display apparatus, 6 ... Operation apparatus, 7 ... X-ray tube control apparatus, 8 ... X-ray tube, 9 ... Collimator control apparatus, 10 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Collimator, 11 ... X-ray detector, 12 ... Data acquisition device, 13 ... Rotating plate, 14 ... Rotation control device, 15 ... Rotating plate drive device, 16 ... Driving force transmission system, 17 ... Subject, 18 ... X-ray Detection element, 19 ... system control device, 20 ... patient table control device, 21 ... patient table vertical movement device, 22 ... top plate drive device, 23 ... image reconstruction device, 24 ... storage device, 25 ... scan planning device

Claims (10)

X線CT装置のX線管に流すX線管電流を決定するX線CT装置のX線管電流決定方法であって、
X線管及びX線検出器を回転させずに被検体を一方向のみ走査し、この走査時に前記X線検出器から得られたスキャノグラムデータから被検体断面モデルを求める工程と、
前記被検体断面モデルに基づいて各ビューごとに変化させるX線管電流のX線管電流標準変調曲線を決定する工程と、
前記X線管電流標準変調曲線上の各ビューにおけるX線管電流を使用した場合の再構成画像における各ビューの画像ノイズ分散寄与値と、前記各ビューに対して適用されるビュー方向重みとに基づいて、前記X線管電流標準変調曲線上のX線管電流を使用したときの再構成画像の画像ノイズ分散値を推定する工程と、
操作者が設定した画像ノイズ目標値から定まる目標の画像ノイズ分散値と、前記推定した画像ノイズ分散値との比に基づいて、前記目標の画像ノイズ分散値を達成するように前記X線管電流標準変調曲線上のX線管電流を修正する工程と、
を含むことを特徴とするX線CT装置のX線管電流決定方法。
An X-ray tube current determining method for an X-ray CT apparatus for determining an X-ray tube current to be passed through an X-ray tube of an X-ray CT apparatus,
Scanning the subject only in one direction without rotating the X-ray tube and the X-ray detector, and obtaining a subject cross-sectional model from the scanogram data obtained from the X-ray detector at the time of scanning;
Determining an X-ray tube current standard modulation curve of an X-ray tube current to be changed for each view based on the subject cross-sectional model;
The image noise variance contribution value of each view in the reconstructed image when the X-ray tube current in each view on the X-ray tube current standard modulation curve is used, and the view direction weight applied to each view On the basis of estimating an image noise variance value of a reconstructed image when using an X-ray tube current on the X-ray tube current standard modulation curve,
Based on a ratio between a target image noise variance value determined from an image noise target value set by an operator and the estimated image noise variance value, the X-ray tube current is set so as to achieve the target image noise variance value. Correcting the x-ray tube current on the standard modulation curve;
A method for determining an X-ray tube current of an X-ray CT apparatus.
前記各ビューごとに変化させるX線管電流のX線管電流標準変調曲線において、ビュー番号mに対する管電流値i(m)とし、
前記推定される再構成画像の画像ノイズ分散値を画像ノイズ分散値Vとし、
前記X線管電流標準変調曲線上のX線管電流の修正を、下記(式1)により行う、
Figure 0004731151
但し、
i(m):実際に適用すべき管電流
tgt:前記操作者が設定した画像ノイズ目標値から定まる目標の画像ノイズ分散値
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置のX線管電流決定方法。
In the X-ray tube current standard modulation curve of the X-ray tube current changed for each view, the tube current value i v (m) with respect to the view number m,
Let the image noise variance value of the estimated reconstructed image be the image noise variance value V * ,
Correction of the X-ray tube current on the X-ray tube current standard modulation curve is performed by the following (Equation 1).
Figure 0004731151
However,
2. The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein: i a (m): tube current to be actually applied v tgt : target image noise variance value determined from an image noise target value set by the operator X-ray tube current determination method.
前記再構成画像の画像ノイズ分散値Vを推定する工程において、下記(式2)により画像ノイズ分散値Vを推定する、
Figure 0004731151
但し、
N:1回転当たりのビュー数
M:所望のスライス位置におけるCT画像を再構成するために使用するビュー数
m:ビュー番号(m=0〜M−1)
w(m):ビュー番号mに対して適用されるビュー方向重み
(フルスキャン再構成時においてw(m)=1(m=0〜N−1))
T(m): ビュー番号mにおけるX線減弱指数
trot:スキャナが1回転する時間
thk:画像厚
V(T(m),i(m),trot,thk):T(m),i(m),trot,thkとして再構成した場合の画像ノイズ分散値
ことを特徴とする請求項2に記載のX線CT装置のX線管電流決定方法。
In the step of estimating the image noise variance value V * of the reconstructed image, to estimate the image noise variance value V * by the following (Equation 2),
Figure 0004731151
However,
N: 1 bi-menu number per revolution
M: number of views used to reconstruct a CT image at a desired slice position
m: View number (m = 0 to M-1)
w (m): View direction weight applied to view number m (w (m) = 1 (m = 0 to N−1) in full scan reconstruction)
T (m): X-ray attenuation index at view number m
trot: Time for one scanner rotation
thk: image thickness V (T (m), i v (m), trot, thk): image noise variance value when reconstructed as T (m), i v (m), trot, thk An X-ray tube current determination method for an X-ray CT apparatus according to claim 2 .
前記再構成画像の画像ノイズ分散値Vを推定する工程において、下記(式3)により画像ノイズ分散値Vを推定する、
Figure 0004731151
ことを特徴とする請求項2に記載のX線CT装置のX線管電流決定方法。
In the step of estimating the image noise variance value V * of the reconstructed image, to estimate the image noise variance value V * by the following (Equation 3),
Figure 0004731151
The method of determining an X-ray tube current of an X-ray CT apparatus according to claim 2 .
使用可能な管電圧ごと及びCTDIの基準となるファントム別に、下記(式5)における基準CTDIvol値、

管電流1mA・照射時間1s・移動ピッチ(スキャナ1回転あたりの天板z移動量/X線ビーム厚さ)=1・・・・(式5)

を予め格納しておき、
前記基準CTDIvol値と、前記修正されたX線管電流標準変調曲線上のX線管電流とに基づいて被曝線量の予測値を算出し、表示する工程を更に含む、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載のX線CT装置のX線管電流決定方法。
For each tube voltage that can be used and for each phantom that is the standard of CTDI, the standard CTDIvol value in (Equation 5) below,

Tube current 1 mA, irradiation time 1 s, movement pitch (top plate z movement amount per scanner rotation / X-ray beam thickness) = 1 (Equation 5)

Is stored in advance,
Calculating and displaying a predicted value of the exposure dose based on the reference CTDIvol value and the X-ray tube current on the modified X-ray tube current standard modulation curve;
The X-ray tube current determination method of the X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the X-ray tube current is determined.
X線を照射するX線管球と、前記X線管を制御するX線管制御装置と、を備えたX線源と、
被検体をはさんで前記X線源に対向し、X線を検出して撮影データを出力するX線検出器と、
前記X線源及び前記X線検出器を搭載して所定角度毎に回転可能な回転板と、
前記撮影データに基づいて再構成演算処理を行う画像処理装置と、
を備えたX線CT装置であって、
X線管及びX線検出器を回転させずに被検体を一方向のみ走査し、この走査時に前記X線検出器から得られたスキャノグラムデータから被検体断面モデルを求める手段と、
前記被検体断面モデルに基づいて各ビューごとに変化させるX線管電流のX線管電流標準変調曲線を決定する手段と、
前記X線管電流標準変調曲線上の各ビューにおけるX線管電流を使用した場合の再構成画像における各ビューの画像ノイズ分散寄与値を推定する手段と、
前記推定した各ビューにおける画像ノイズ分散寄与値と、各ビューに対して適用されるビュー方向重みとに基づいて、前記X線管電流標準変調曲線上のX線管電流を使用したときの再構成画像の画像ノイズ分散値を推定する手段と、
操作者が設定した画像ノイズ目標値から定まる目標の画像ノイズ分散値と、前記推定した画像ノイズ分散値との比に基づいて、前記目標の画像ノイズ分散値を達成するように前記X線管電流標準変調曲線上のX線管電流を修正する手段と、
を備えることを特徴とするX線CT装置。
An X-ray source comprising: an X-ray tube that emits X-rays; and an X-ray tube control device that controls the X-ray tube;
An X-ray detector facing the X-ray source across the subject, detecting X-rays and outputting imaging data;
A rotating plate mounted with the X-ray source and the X-ray detector and capable of rotating at predetermined angles;
An image processing device that performs reconstruction calculation processing based on the imaging data;
An X-ray CT apparatus comprising:
Means for scanning the subject only in one direction without rotating the X-ray tube and the X-ray detector, and obtaining a subject cross-sectional model from the scanogram data obtained from the X-ray detector at the time of scanning;
Means for determining an X-ray tube current standard modulation curve of an X-ray tube current to be changed for each view based on the subject cross-sectional model;
Means for estimating an image noise variance contribution value of each view in a reconstructed image when using an X-ray tube current in each view on the X-ray tube current standard modulation curve;
Reconstruction using the X-ray tube current on the X-ray tube current standard modulation curve based on the estimated image noise variance contribution value in each view and the view direction weight applied to each view Means for estimating an image noise variance value of the image;
Based on a ratio between a target image noise variance value determined from an image noise target value set by an operator and the estimated image noise variance value, the X-ray tube current is set so as to achieve the target image noise variance value. Means for correcting the x-ray tube current on the standard modulation curve;
An X-ray CT apparatus comprising:
前記X線管電流標準変調曲線上のX線管電流を修正する手段は、
前記各ビューごとに変化させるX線管電流のX線管電流標準変調曲線において、ビュー番号mに対する管電流値i(m)とし、
前記推定される再構成画像の画像ノイズ分散値を画像ノイズ分散値Vとすると、前記X線管電流標準変調曲線上のX線管電流の修正を、下記(式6)により行う、
Figure 0004731151
但し、
i(m):実際に適用すべき管電流
tgt:前記操作者が設定した画像ノイズ目標値から定まる目標の画像ノイズ分散値
ことを特徴とする請求項6に記載のX線CT装置。
Means for correcting the x-ray tube current on the x-ray tube current standard modulation curve;
In the X-ray tube current standard modulation curve of the X-ray tube current changed for each view, the tube current value i v (m) with respect to the view number m,
When the estimated image noise variance value of the reconstructed image is an image noise variance value V * , correction of the X-ray tube current on the X-ray tube current standard modulation curve is performed by the following (Equation 6).
Figure 0004731151
However,
The X-ray CT apparatus according to claim 6, wherein: i a (m): tube current to be actually applied v tgt : target image noise variance value determined from an image noise target value set by the operator.
前記再構成画像の画像ノイズ分散値を推定する手段は、下記(式7)により画像ノイズ分散値Vを推定する、
Figure 0004731151
但し、
N:1回転当たりのビュー数
M:所望のスライス位置におけるCT画像を再構成するために使用するビュー数
m:ビュー番号(m=0〜M−1)
w(m):ビュー番号mに対して適用されるビュー方向重み
(フルスキャン再構成時においてw(m)=1(m=0〜N−1))
T(m):ビュー番号mにおけるX線源弱指数
trot:スキャナが1回転する時間
thk:画像厚
V(T(m),i(m),trot,thk):T(m),i(m),trot,thkとして再構成した場合の画像ノイズ分散値
ことを特徴とする請求項7に記載のX線CT装置。
The means for estimating the image noise variance value of the reconstructed image estimates the image noise variance value V * according to (Equation 7) below.
Figure 0004731151
However,
N: 1 bi-menu number per revolution
M: number of views used to reconstruct a CT image at a desired slice position
m: View number (m = 0 to M-1)
w (m): View direction weight applied to view number m (w (m) = 1 (m = 0 to N−1) in full scan reconstruction)
T (m): X-ray source weak index at view number m
trot: Time for one scanner rotation
thk: image thickness V (T (m), i v (m), trot, thk): image noise variance value when reconstructed as T (m), i v (m), trot, thk The X-ray CT apparatus according to claim 7 .
前記再構成画像の画像ノイズ分散値を推定する手段は、下記(式8)により画像ノイズ分散値Vを推定する、
Figure 0004731151
ことを特徴とする請求項7に記載のX線CT装置。
The means for estimating the image noise variance value of the reconstructed image estimates the image noise variance value V * according to (Equation 8) below.
Figure 0004731151
The X-ray CT apparatus according to claim 7 .
使用可能な管電圧ごと及びCTDIの基準となるファントム別に、下記(式10)における基準CTDIvol値、

管電流1mA・照射時間1s・移動ピッチ(スキャナ1回転あたりの天板z移動量/X線ビーム厚さ)=1 ・・・(式10)

を格納する手段と、
前記基準CTDIvol値と、前記修正されたX線管電流標準変調曲線上のX線管電流とに基づいて被曝線量の予測値を算出し、表示する手段と、を更に含む、
ことを特徴とする請求項6乃至9のいずれかに記載のX線CT装置。
For each usable tube voltage and for each CTDI standard phantom, the standard CTDIvol value in (Equation 10) below,

Tube current 1 mA, irradiation time 1 s, movement pitch (top plate z movement amount per scanner rotation / X-ray beam thickness) = 1 (Equation 10)

Means for storing
Means for calculating and displaying a predicted value of the exposure dose based on the reference CTDIvol value and the X-ray tube current on the modified X-ray tube current standard modulation curve;
The X-ray CT apparatus according to claim 6, wherein
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