JP5269495B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＸＹＺ面内のＣＴ値情報だけでなく時間方向のＣＴ値変化を測定し、測定値から画像上に於いての物質を自動的に定義する機能に関するもので、画像上で定義された領域を利用してビームハードニング補正や定義された領域を時間方向に位置合わせする、Ｘ線ＣＴ装置に関するものである。

従来のＸ線ＣＴ値に於ける造影剤領域の特定に於いては、時間方向のボリュームデータを用いて、全ての画素に於ける時間方向のＣＴ値変化が算出される。このとき、同一ボリュームであるため、骨などの領域は時間方向に常に一定のＣＴ値を有しているが、造影剤の流入する領域は時間方向に変化するＣＴ値を有している。この変化量を有する画素を、造影剤領域として定義している。
特開平０７−２０４１９７号公報

ところが、こうしたＸ線ＣＴ装置の従来のビームハードニング補正では、例えば、ＣＴ値の高い骨と造影剤を分離できず、同じ物質と定義して補正を実施するため、補正精度に問題を有していた。

すなわち、従来は、１枚の画像（ＸＹ面）に於ける各ピクセルのＣＴ値を測定し、閾値設定手によって被写体の画像を水と骨の２物質に分類、定義していた。この場合には、本来、被写体に於いては異なる物質であるにも関わらず、高い闘値を越える骨と造影剤の分離は不可能であった。これにより、組成の異なる造影剤を骨と誤認して画質を補正しており、適切な補正ができないものであった。

したがって本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、組成の異なる造影剤を骨と誤認して画質を補正することなく、適切な補正を行うことのできるＸ線ＣＴ装置を提供することである。

すなわち本発明は、造影剤を用いて診断用の断層像を撮影するためのもので、被検体にＸ線を照射するＸ線管と、前記被検体を透過したＸ線を検出して電気信号に変換するＸ線検出器と、該Ｘ線検出器で検出されたＸ線に基づいて前記被検体のデータを逆投影処理して第１の画像を再構成する再構成手段と、該前記再構成手段によって再構成された第１の画像を表示する表示装置と、を備えたＸ線ＣＴ装置に於いて、前記造影剤の流入する領域を検出する領域検出手段と、前記領域検出手段で検出された前記造影剤の領域に基づいて、前記被検体内の造影剤の領域と該造影剤の領域以外の領域について得られた補正成分から、ビームハードニング補正を行って第２の画像を得る補正手段と、を更に具備し、前記再構成手段は、前記第１の画像と前記第２の画像を合成して補正後の再構成画像を構成することを特徴とする。

また本発明は、造影剤を用いて診断用の断層像を撮影するためのもので、被検体にＸ線を照射するＸ線管と、前記被検体を透過したＸ線を検出して電気信号に変換するＸ線検出器と、該Ｘ線検出器で検出されたＸ線に基づいて前記被検体のデータを逆投影処理して画像を再構成する再構成手段と、該前記再構成手段によって再構成された画像を表示する表示装置と、を備えたＸ線ＣＴ装置に於いて、時系列的に変化する前記造影剤の状態に基づいて該造影剤の流入する領域を検出する領域検出手段を具備し、前記再構成手段は、前記領域検出手段で検出された前記造影剤の領域に基づいて前記被検体のデータを逆投影処理して画像を再構成することを特徴とする。

本発明によれば、組成の異なる造影剤を骨と誤認して画質を補正することなく、適切な補正を行うことのできるＸ線ＣＴ装置を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。

図１に於いて、本実施形態に於けるＸ線ＣＴ装置は、架台装置１と寝台装置３及び操作コンソール部２とを備えて構成されている。

前記架台装置１は、架台制御部１１と、Ｘ線管１２と、Ｘ線検出器１３と、回転架台１４と、高電圧発生部１５と、データ収集部（ＤＡＳ）１６と、回転駆動部１７と、第２の入力部１８とを有して構成されるもので、検査室に設置されている。

また、前記寝台装置３は、寝台駆動部３１と、寝台基台３２と、寝台天板３３とを有して構成されるもので、架台装置１と共に検査室に設置されている。

一方、操作コンソール部２は、コンソール制御部２１と、第１の入力部２２と、前処理部２３と、投影データ記憶部２４と、再構成処理部２５と、画像記憶部２６と、画像処理部２７と、表示装置２８と、検査条件記憶部２９と、補正処理部３０と、を有して構成されるもので、操作室に設置されている。

コンソール制御部２１は操作コンソール部２内の各部の制御を司るもので、第１の入力部２２と共に設定手段を構成している。第１の入力部２２は、マウスやキーボード等で構成される。

ヘリカルスキャンによりスキャンが行われる場合、架台制御部１１によって、第１の入力部２２により入力されたスライス厚、回転速度等のヘリカルスキャン条件が、検査条件記憶部２９に記憶（検査条件の選択）される。そして、そのうち、回転速度、スライス厚、及びファン角度等が、架台・寝台制御信号として架台制御部１１及び寝台駆動部３１に対して出力される。

また、架台制御部１１では、第２の入力部１８の入力（選択された検査条件に関する情報）を受けて、Ｘ線ビーム発生を制御するＸ線ビーム発生制御信号が、高電圧発生部１５に対して出力される。更に、架台制御部１１では、Ｘ線ビームの検出のタイミングを示す検出制御信号が、データ収集装置１６に対して出力される。

前記第２の入力部１８は、架台装置１の表面に「操作パネル」の態様で設置されたタッチセンサ機能を有した表示パネルである。この表示パネルに設けられた第３の入力手段（図示せず）に対して患者ＩＤ等の患者識別情報ず入力されることによって、ネットワークが用いられて当該患者識別情報に対応付けられた患者情報を表示することができるようになっている。

また、第２の入力部１８は、架台装置１への被検体のセッティング及び第１の入力部２２による検査条件の選択が終了した後に、寝台装置３や第１の入力部２２から送信される信号を契機に当該第２の入力部１８の入力が可能となる。このとき、入力可能となったことを検者が認知できるように、当該第２の入力部１８自体が点灯するように構成されることが望ましい。

更に、前記操作室内に検者が入室したことを検知する検知部（図示せず）が操作室の扉（検査室と操作室とを隔てる扉）等に設けられ、その検知部によって操作室内への検者の入室が検知されたことを受けるまで、架台制御部１１が第２の入力部１８を入力可能状態としないようにしてもよい。このような構成とすることで、検者が検査室から操作室内に移動したことを検知した状態で被検体Ｐにスキャン（Ｘ線の照射）を行うこととなるので、検者を必要以上の被爆から回避させることができる。

尚、前記検知部は、例えば、前記扉近傍に設けられ、検査室に設けられた一の検知部と、操作室に設けられた他の検知部とから構成し、一の検知部によって検者が検知された後、他の検知部によって検者が検知されたことによって検者が検査室から操作室に移動したと検知される。

高電圧発生部１５は、Ｘ線管１２からＸ線ビームを曝射させるための高電圧を架台制御部１１からの制御信号に従ってＸ線管１２に供給する。Ｘ線管１２は、高電圧発生部１５から供給された高電圧によってＸ線ビームを曝射する。Ｘ線管１２から曝射されるＸ線ビームは、ファン状やコーン状のビームとなる。

Ｘ線検出器１３は、Ｘ線管１２から曝射され、被検体を透過したＸ線ビームを検出する。シングルスライスＣＴ装置の場合、Ｘ線検出器１３は、ファン状または直線状に、例えば１０００チャンネルのＸ線検出素子を１列に並べて構成されている。また、マルチスライスＣＴ装置の場合、Ｘ線検出器１３は、Ｘ線検出素子を互いに直交する２方向（スライス方向及びチャンネル方向を成す）それぞれにアレイ状に複数個配列され、これにより２次元のＸ線検出器を成している。

回転架台（ガントリ）１４は、Ｘ線管１２とＸ線検出器１３とを内部に保持する。また、回転架台１４は、架台駆動部１７により、Ｘ線管１２とＸ線検出器１３との中間点を通る回転軸を中心にして回転させられる。

データ収集部（ＤＡＳ）１６は、Ｘ線検出器１３の各Ｘ線検出素子と同様にアレイ状に配列されたデータ収集素子を有し、Ｘ線検出器１３により検出されたＸ線ビーム（実際には検出信号）を、架台制御部１１により出力されたデータ収集制御信号に対応させて収集する。この収集されたデータがＸ線投影データとなる。

回転架台１４が１回転するときに、例えば１０００回Ｘ線投影データを収集し、このＸ線投影データを基に所定の方法で画像再構成する。架台駆動部１７は、架台制御部１１により出力された架台制御信号に基づいて、回転架台１４を回転させる。

寝台駆動部３１は、架台制御部１１から出力された寝台移動信号に基づいて、回転架台１４の１回転当たりの寝台天板３３の移動量を求め、この移動量で寝台天板３３を移動させる。寝台基台３２は、寝台駆動部３１により寝台天板３３を上下方向に移動させる。寝台天板３３は被検体Ｐを載せ、被検体Ｐの体軸方向（Ｚ軸方向：スライス方向）に移動可能となっている。

前処理部２３は、データ収集部１６から出力されたＸ線投影データに感度補正やＸ線強度補正等を施す。また、前処理部２３は、後述するように、造影剤の流入する領域を検出する。前処理部２３にて感度補正等の処理が施されたＸ線投影データは、投影データ記憶部２４に一旦記憶される。

再構成処理部２５は、投影データ記憶部２４に記憶されたＸ線投影データを逆投影処理することにより、画像データを再構成する。この逆投影の方法は公知の方法と同じである。また、Ｘ線投影データに対して補間処理を行う場合は、３６０度補間法または１８０度補間法（対向データ補間法）等の公知の補間法により、目的のスライス位置に於けるＸ線投影データを求める。

再構成された画像データは画像記憶部２６に一旦記憶された後、画像処理部２７に送られる。画像処理部２７は、第１の入力部２２にて入力された操作者の指示に基づき、画像データを公知の方法により、任意断面の断層像、任意方向からの投影像、またはレンダリング処理による３次元画像等の画像データに変換して表示装置２８に出力する。表示装置２８は、画像処理部２７から出力された断層像等をモニタ上に表示する。

また、補正処理部３０は、詳細を後述するように、再構成処理された画像に対してビームハードニング等の補正処理を施して補正画像を得るためのものである。

次に、図２及び図３を参照して、被写体の骨及び水と造影剤の時間軸方向の変化について説明する。

被写体の同一領域をボリュームで撮影して得られる時系列の画像データの場合、被写体の骨４１や水４２は、図２に示されるように、時間軸方向ではほぼ同一のＣＴ値を有しているため、時間軸方向の変化量は小さい。一方、造影剤（ＣＭ）４３は、被写体の血流によって時間軸方向に（時系列的に）変化するＣＴ値を有している。したがって、本実施形態では、この時間軸方向のＣＴ値の変化量を用いて、骨４１と造影剤４３の分離を行うものである。

例えば、時刻ｔの画像の１ボリュームだけでは、骨４１と造影剤４３のＣＴ値は同一であるため、図３（ｂ）に示されるように、両者を区別することはできない。しかしながら、時間軸方向の前後の画像のＣＴ値を測定して、ＣＴ値変化量を比較することによって、図３（ａ）、（ｃ）に示されるように、骨４１と造影剤４３の領域を分離することが可能となる。

次に、図４のフローチャート及び図５の説明図を参照して、本発明の一実施形態のＸ線ＣＴ装置によるビームハードニング補正の処理動作について説明する。尚、このフローチャートによる処理動作は、主にコンソール制御部２１の指令に従って行われる。

先ず、図５に示されるように、従来と同様に、通常の再構成処理によって所望の領域画像が得られる（Ａ１、Ａ２）。次いで、本シーケンスが開始されると、ステップＳ１に於いて、図２及び図３（ａ）〜（ｃ）に示されるように、補正したい画像（Ｉｍａｇｅ_t ）と、その画像を中心時刻として時間方向に前後の画像（Ｉｍａｇｅ_t-1 ），（Ｉｍａｇｅ_t+1 ）の各ピクセルのＣＴ値が測定される。

次いで、ステップＳ２に於いて、前記ステップＳ１で測定された補正対象の画像のＣＴ値情報と前後のＣＴ値が利用されて、算出されたＣＴ値変化量が算出される。例えば、被写体の同一領域を時間方向に撮影している場合、図２に示されるように、骨４１や水４２のＣＴ値は時間方向には変化しない。骨４１と水４２の分離は、従来の再構成を利用した２ｎｓ−ｐａｓｓビームハードニング補正と同様なＣＴ値の高低によって行われる。

一方、流入する造影剤４３のＣＴ値は、時間方向に変化するため、時間方向のＣＴ値変化量が算出される。そして、これを利用することによって、補正目的画像上で同じＣＴ値を有する骨４１と造影剤４３であっても、両者を自動的に分離することができる。

次に、ステップＳ３に於いて、骨４１、水４２、造影剤４３の領域画像が作成されて（Ａ４）投影データが得られる（Ａ５）。そして、それぞれの投影データから、各物質のパス長が算出される（Ａ６）。更に、ステップＳ４では、補正成分の投影データが算出される。

連続Ｘ線と単色Ｘ線は、水の減弱係数、骨の減弱係数及び造影剤の減弱係数を有しているので、そのそれぞれについて骨、水、造影剤の投影データが取得される（Ａ７ａ，Ａ８ａ、Ａ７ｂ，Ａ８ｂ）。そして、この取得された連続Ｘ線の投影データ（Ａ８ａ）と単色Ｘ線の投影データ（Ａ８ｂ）の間の差分が得られる。この差分は、ビームハードニングが行われたことによる値と考えられる。したがって、ステップＳ５に於いて、連続Ｘ線と単色Ｘ線の差分値に基づいて画像の再構成が行われる（Ａ９、Ａ１０）。これにより再構成された画像は、補正成分のみの画像である（Ａ１１）。

そして、ステップＳ６に於いて、通常の再構成により得られた画像（Ａ２）と、補正成分のみの画像（Ａ１１）が加算される。これによって、水、骨及び造影剤の減弱係数を考慮して補正された画像が得られる（Ａ１２）。

前述したように、従来では骨と造影剤の分離が不可能であったため、両者は同じ物質と定義されて補正成分の算出がなされていた。つまり、本来は、造影剤であるにも関わらず骨の減弱係数が適用されていたため、造影データに於ける補正精度がひくいものであった。しかしながら、本実施形態に於いては、骨４１と造影剤４３の分離を可能としたので、それぞれに最適な減弱係数を適用することによって、補正精度を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。

更に、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の一実施形態によるＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。 被写体の骨及び水と造影剤の時間軸方向の変化について説明するための図である。 被写体の骨及び水と造影剤の時間軸方向の変化について説明するための図である。 本発明の一実施形態のＸ線ＣＴ装置によるビームハードニング補正の処理動作について説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態のＸ線ＣＴ装置によるビームハードニング補正の処理動作について説明するための図である。

符号の説明

１…架台装置、２…操作コンソール部、３…寝台装置、１１…架台制御部、１２…Ｘ線管、１３…Ｘ線検出器、１４…回転架台、１５…高電圧発生部、１６…データ収集部（ＤＡＳ）、１７…回転駆動部、１８…第２の入力部、２１…コンソール制御部、２２…第１の入力部、２３…前処理部、２４…投影データ記憶部、２５…再構成処理部、２６…画像記憶部、２７…画像処理部、２８…表示装置、２９…検査条件記憶部、３０…補正処理部、３１…寝台駆動部、３２…寝台基台、３３…寝台天板、４１…骨、４２…水、４３…造影剤。

Claims (5)

1. 造影剤を用いて診断用の断層像を撮影するためのもので、被検体にＸ線を照射するＸ線管と、前記被検体を透過したＸ線を検出して電気信号に変換するＸ線検出器と、該Ｘ線検出器で検出されたＸ線に基づいて前記被検体のデータを逆投影処理して第１の画像を再構成する再構成手段と、該前記再構成手段によって再構成された第１の画像を表示する表示装置と、を備えたＸ線ＣＴ装置に於いて、
   前記造影剤の流入する領域を検出する領域検出手段と、
   前記領域検出手段で検出された前記造影剤の領域に基づいて、前記被検体内の造影剤の領域と該造影剤の領域以外の領域について得られた補正成分から、ビームハードニング補正を行って第２の画像を得る補正手段と、
   を更に具備し、
   前記再構成手段は、前記第１の画像と前記第２の画像を合成して補正後の再構成画像を構成する
   ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記領域検出手段は、前記造影剤のＣＴ値に基づいて前記造影剤の流入する領域を検出することを特徴とする請求項１にＸ線ＣＴ装置。
3. 前記第２の画像は、連続Ｘ線に於ける減弱係数と単色Ｘ線に於ける減弱係数の差に基づいて算出された、前記第１の画像の補正成分のみで構成された画像であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 造影剤を用いて診断用の断層像を撮影するためのもので、被検体にＸ線を照射するＸ線管と、前記被検体を透過したＸ線を検出して電気信号に変換するＸ線検出器と、該Ｘ線検出器で検出されたＸ線に基づいて前記被検体のデータを逆投影処理して画像を再構成する再構成手段と、該前記再構成手段によって再構成された画像を表示する表示装置と、を備えたＸ線ＣＴ装置に於いて、
   時系列的に変化する前記造影剤の状態に基づいて該造影剤の流入する領域を検出する領域検出手段を具備し、
   前記再構成手段は、前記領域検出手段で検出された前記造影剤の領域に基づいて前記被検体のデータを逆投影処理してビームハードニング補正成分画像を再構成する
   ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
5. 前記領域検出手段は、所定時間に於ける造影剤のＣＴ値と、前記所定時間の前後に於ける造影剤のＣＴ値とから前記造影剤の流入する領域を検出することを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。

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