(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体にＸ線を照射するＸ線管と、
前記Ｘ線管から照射され前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、
前記Ｘ線検出部によって検出されたＸ線検出情報および前記被検体の心電波形に基づいて、当該被検体における心臓の断層画像を再構成する画像再構成部と、
前記心電波形から所定の特徴波を検出する特徴波検出部と、
前記特徴波検出部によって検出された前記所定の特徴波の出現間隔に基づいて、前記Ｘ線検出情報を収集する期間であるＸ線検出情報収集期間を決定するＸ線照射制御部と、
前記Ｘ線検出情報の撮影開始指示を受け付ける入力部と、
前記入力部によって前記撮影開始指示を受け付けた時点から、前記特徴波検出部によって検出された前記所定の特徴波の出現間隔が正常心拍であるか心拍異常であるかの心拍判定を行なう心拍判定部と、
前記入力部によって前記撮影開始指示を受け付けてから前記Ｘ線照射制御部によって決定された前記Ｘ線検出情報の収集を開始する時期が到達するまでの間、前記心拍判定部によって心拍異常と判定された場合は、前記Ｘ線検出情報収集期間を再度算出して決定するように前記Ｘ線照射制御部を制御する制御部と、
を備える、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記入力部によって前記撮影開始指示を受け付ける前から、前記特徴波検出部によって検出された前記心電波形ごとの前記所定の特徴波の出現時期に基づいて、特徴波が出現する間隔時間を予測する特徴波出現間隔予測部をさらに備え、
前記心拍判定部は、前記特徴波出現間隔予測部によって予測された前記間隔時間に基づいて心拍判定を行ない、
前記Ｘ線照射制御部は、前記特徴波出現間隔予測部によって予測された前記間隔時間を用いて前記Ｘ線検出情報収集期間を決定する、請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記入力部によって前記撮影開始指示を受け付けてから前記Ｘ線照射制御部によって決定された前記Ｘ線検出情報の収集を開始する時期が到達するまでの間、前記特徴波検出部によって検出された前記所定の特徴波の出現間隔の心拍判定を行なう場合、前記特徴波出現間隔予測部によって予測された最新の間隔時間に基づいて心拍判定を行なうように前記心拍判定部を制御し、前記Ｘ線検出情報収集期間を再度算出する場合、前記特徴波出現間隔予測部によって予測された最新の間隔時間を用いるように前記Ｘ線照射制御部を制御する、請求項２に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記Ｘ線照射制御部によって決定された前記Ｘ線検出情報の収集を開始する時期の直前において前記特徴波検出部によって前記所定の特徴波が検出された時点が前記心拍判定部によって正常心拍と判定される時点である場合、前記Ｘ線検出情報の収集を開始するように前記Ｘ線管を制御する、請求項３に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記Ｘ線管からＸ線の照射が開始された後において、前記特徴波検出部によって検出された前記所定の特徴波の出現間隔が前記心拍判定部によって正常心拍と判定された場合、当該所定の特徴波の出現間隔を用いて、前記間隔時間の予測を更新するように前記特徴波出現間隔予測部を制御するとともに、前記特徴波検出部によって検出された前記所定の特徴波の出現間隔が前記心拍判定部によって心拍異常と判定された場合、前記Ｘ線検出情報収集期間を再度算出するように前記Ｘ線照射制御部を制御する、請求項４に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記制御部は、正常心拍における前記Ｘ線検出情報を、所定の心拍数収集した時点で、前記Ｘ線検出情報の収集を終了するように前記Ｘ線管を制御する、請求項５に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記特徴波検出部によって検出された前記所定の特徴波の出現間隔が前記心拍判定部によって心拍異常と判定される場合、前記心電波形において予め設定された所定の特定位相の範囲を拡げるように再設定した上で、前記Ｘ線検出情報収集期間を再度算出するように前記Ｘ線照射制御部を制御する、請求項６に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
Ｘ線管がＸ線を発生し、
Ｘ線検出部が前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出し、
画像再構成部が前記Ｘ線検出部によって検出されたＸ線検出情報および前記被検体の心電波形に基づいて、当該被検体における心臓の断層画像を再構成し、
特徴波検出部が前記心電波形から所定の特徴波を検出し、
Ｘ線照射制御部が前記特徴波検出部によって検出された前記所定の特徴波の出現間隔に基づいて、前記Ｘ線検出情報を収集する期間であるＸ線検出情報収集期間を決定し、
入力部が前記Ｘ線検出情報の撮影開始指示を受け付け、
心拍判定部が前記入力部によって前記撮影開始指示を受け付けた時点から、前記特徴波検出部によって検出された前記所定の特徴波の出現間隔が正常心拍であるか心拍異常であるかの心拍判定を行ない、
制御部が前記入力部によって前記撮影開始指示を受け付けてから前記Ｘ線照射制御部によって決定された前記Ｘ線検出情報の収集を開始する時期が到達するまでの間、前記心拍判定部によって心拍異常と判定された場合は、前記Ｘ線検出情報収集期間を再度算出して決定するように前記Ｘ線照射制御部を制御する、
ことを含む、断層撮影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置および断層撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置、ＣＴ；Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）は、被検体を透過したＸ線の強度を検出して得られたＸ線強度分布データに基づいて、Ｘ線を照射した面（断層面）での当該被検体内における人体内組織の形態的情報を示す断層画像を再構成して提供することにより、疾病の診断、治療、手術計画などを初めとする多くの医療行為において、重要な役割を果たしている。
【０００３】
Ｘ線ＣＴ装置が提供する被検体の心臓断層画像を用いて心臓疾病などの診断を行なう心臓検査では、心臓が常に拍動している臓器であることから、心臓断層画像の時間分解能を向上させることが重要となる。そこで、心臓断層画像の再構成においては、被検体に装着した心電計から取得される当該被検体の心電波形を用いて、心臓の動きが比較的少ない時期のＸ線強度分布データを複数心拍分取り揃えて処理することにより、高い時間分解能を持つ心臓断層画像を再構成する心電同期再構成法が一般的に行なわれている。
【０００４】
心電同期再構成法としては、Ｒｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  Ｇａｔｉｎｇ法（以下、ＲＧ法と略して記す）とＰｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  Ｇａｔｉｎｇ法（以下、ＰＧ法と略して記す）とがある。ＲＧ法は、Ｘ線を連続的に照射して複数心拍数分のＸ線強度分布データを連続収集し、連続収集した複数心拍のＸ線強度分布データそれぞれのうち、同時に心電計から取得された被検体の心電波形に基づいて、例えば、心臓の動きが少ないＵ波近辺など特定位相のＸ線強度分布データをそれぞれ取り出して、時間分解能の高い心臓断層画像を再構成する方法である。また、ＰＧ法は、予め心電計から取得された被検体の心電波形に基づいて、例えば、心臓の動きが少ないＵ波近辺の特定位相のみにＸ線を間欠的に照射する、もしくは、照射するＸ線の強度を特定位相において変調して高くすることにより、特定位相におけるＸ線強度分布データを複数心拍分収集し、時間分解能の高い心臓断層画像を再構成する方法である。
【０００５】
ここで、ＲＧ法、ＰＧ法どちらにおいても、心電計から取得された被検体の心電波形（例えば、Ｒ波の平均間隔）に基づいて、予め心臓断層画像の撮影スケジュールを決定する必要がある。
【０００６】
例えば、ＲＧ法において、２拍分のＸ線強度分布データを収集する場合、被検体に装着した心電計から予め取得したＲ波の平均間隔時間から、Ｘ線照射の開始時期を算出し、さらに、予め取得したＲ波の平均間隔時間から当該被検体の心臓が２回拍動することに要する時間を推定してＸ線照射の終了時期を算出することで、心臓断層画像の撮影スケジュールを決定する。そして、決定した撮影スケジュールに従って、Ｘ線照射を開始する。
【０００７】
ところで、撮影開始後に、期外収縮による不整脈や、心拍変動などの心拍異常が生じると、撮影スケジュールに従って撮影しても、心臓断層画像を再構成するために必要とされる十分なＸ線強度分布データが得られない場合がある。すなわち、図９の（Ａ）に示すように、撮影を開始した後のＲ波の間隔が、予め取得されたＲ波の平均間隔時間と比較して差の少ない洞調律（正常心拍）時においては、決定した撮影スケジュールに沿ったＸ線照射を行なうことで、予定通りに正常心拍２拍分のデータを取得し、予定の時間分解能で心臓断層画像を再構成することができる。しかし、Ｘ線照射中に、図９の（Ｂ）に示すように、心拍異常によりＲ波の間隔が大きく変化すると、決定した撮影スケジュールに沿ったＸ線照射を行なっても、予定した正常心拍２拍分のＸ線強度分布データを取得することができず、予定の時間分解能で画像を再構成することができないという問題点があった。なお、図９は、従来技術を説明するための図である。
【０００８】
そこで、特許文献１では、撮影中においても、心電計から取得したデータをモニタリングすることで、撮影開始後の不整脈などに対応して、予定した特定位相のＸ線強度分布データを必要分取得する技術が開示されている。具体的には、Ｘ線を照射中においても、心電計から取得したデータを用いてＲ波の間隔をモニタリングし、例えば、図９の（Ｃ）に示すように、撮影中に心拍異常を検出した場合は、撮影スケジュールを変更してＸ線を照射する時間を延長することにより、正常心拍２拍分のデータを取得するものである。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−６６０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記した従来の技術は、撮影スケジュール決定後から実際に撮影を開始するまでの間においては、心電計から取得されるデータをモニタリングしていないので、撮影前の心拍異常に対応して撮影スケジュールを変更することができず、予定した特定位相のＸ線強度分布データを必要分取得するために、Ｘ線被爆量が大きくなってしまうという問題点があった。
【００１１】
例えば、図９の（Ｄ）に示すように、撮影前に心拍異常が発生した場合、決定した撮影スケジュールのＸ線照射開始時期においては、予定していた心電波形と実際の心電波形との間にずれが生じてしまい、予定した正常心拍２拍分の特定位相のＸ線強度分布データを取得するために、Ｘ線被爆量が大きくなってしまうという問題点があった。すなわち、上記した従来の技術は、撮影前に心拍異常が発生した場合でも、予定した特定位相のＸ線強度分布データを必要分取得することはできるが、撮影前の心拍異常に対応して撮影スケジュールを変更することができないので、Ｘ線の不要被爆が生じてしまうという問題点があった。
【００１２】
なお、ここでは、Ｒｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  Ｇａｔｉｎｇ法において、予定した特定位相のＸ線強度分布データを必要分取得するために、Ｘ線被爆量が大きくなってしまうという問題点があったことを述べたが、Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  Ｇａｔｉｎｇ法においても、同様の問題点があった。
【００１３】
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、心電同期再構成に必要なデータの収集を保証するとともにＸ線被爆量を低減することが可能になるＸ線コンピュータ断層撮影装置および断層撮影方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、被検体にＸ線を照射するＸ線管と、前記Ｘ線管から照射され前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、前記Ｘ線検出部によって検出されたＸ線検出情報および心電計によって取得された前記被検体の心電波形に基づいて、当該被検体における心臓の断層画像を再構成する画像再構成部と、前記心電計から取得される心電波形から所定の特徴波を検出する特徴波検出部と、前記特徴波検出部によって検出された前記所定の特徴波の出現間隔に基づいて、前記Ｘ線検出情報を収集する期間であるＸ線検出情報収集期間を決定するＸ線照射制御部と、前記Ｘ線検出情報の収集開始指示を受け付ける入力部と、前記入力部によって前記収集開始指示を受け付けた時点から、前記特徴波検出部によって検出された前記所定の特徴波の出現間隔が正常心拍であるか心拍異常であるかの心拍判定を行なう心拍判定部と、前記入力部によって前記収集開始指示を受け付けてから前記Ｘ線照射制御部によって決定された前記Ｘ線検出情報の収集を開始する時期が到達するまでの間、前記心拍判定部によって心拍異常と判定された場合は、前記Ｘ線検出情報収集期間を再度算出して決定するように前記Ｘ線照射制御部を制御する制御部と、を備える。
【００１５】
また、本発明は、Ｘ線管がＸ線を発生し、Ｘ線検出部が前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出し、画像再構成部が前記Ｘ線検出部によって検出されたＸ線検出情報および心電計によって取得された前記被検体の心電波形に基づいて、当該被検体における心臓の断層画像を再構成し、特徴波検出部が前記心電計から取得される心電波形から所定の特徴波を検出し、Ｘ線照射制御部が前記特徴波検出部によって検出された前記所定の特徴波の出現間隔に基づいて、前記Ｘ線検出情報を収集する期間であるＸ線検出情報収集期間を決定し、入力部が前記Ｘ線検出情報の収集開始指示を受け付け、心拍判定部が前記入力部によって前記収集開始指示を受け付けた時点から、前記特徴波検出部によって検出された前記所定の特徴波の出現間隔が正常心拍であるか心拍異常であるかの心拍判定を行ない、制御部が前記入力部によって前記収集開始指示を受け付けてから前記Ｘ線照射制御部によって決定された前記Ｘ線検出情報の収集を開始する時期が到達するまでの間、前記心拍判定部によって心拍異常と判定された場合は、前記Ｘ線検出情報収集期間を再度算出して決定するように前記Ｘ線照射制御部を制御する、ことを含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、心電同期再構成に必要なデータの収集を保証するとともにＸ線被爆量を低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照して、この発明に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置および断層撮影方法の実施例を詳細に説明する。なお、以下では、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置を、Ｘ線ＣＴ装置（ＣＴ；Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）と省略して記述する。
【実施例１】
【００１８】
［実施例１におけるＸ線ＣＴ装置の概要および特徴］
まず最初に、図１および図２を用いて、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置の主たる特徴を具体的に説明する。図１は、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置の概要および特徴を説明するための図であり、図２は、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置の特徴を説明するための図である。
【００１９】
実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、心電計を装着した被検体にＸ線を照射して当該被検体を透過したＸ線を検出し、検出したＸ線の情報であるＸ線強度分布データに基づいて当該被検体における心臓の断層画像を再構成する断層撮影を、心電計から取得される心電波形から求められた撮影開始時期に応じて開始することを概要とする。
【００２０】
すなわち、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、心電同期再構成法としてＲｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  Ｇａｔｉｎｇ法を用いることにより、被検体における心臓の断層画像を再構成する断層撮影を行なう。具体的には、心電計を装着した被検体にＸ線を連続的に照射して複数心拍数分のＸ線強度分布データを連続収集し、連続収集した複数心拍のＸ線強度分布データそれぞれのうち、同時に心電計から取得された被検体の心電波形に基づいて、例えば、心臓の動きが少ないＵ波近辺など特定位相のＸ線強度分布データをそれぞれ取り出して、時間分解能の高い心臓断層画像を再構成する。
【００２１】
その際、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、心電計から取得された被検体の心電波形において特徴波が出現する平均間隔（例えば、Ｒ波の平均間隔）に基づいて、予め心臓断層画像の撮影スケジュールを決定する。例えば、２拍分のＸ線強度分布データを収集する場合、被検体に装着した心電計から予め取得したＲ波平均間隔時間（以下、Ｒ−Ｒ平均間隔と記す）から、図１の（Ａ）に示すように、Ｘ線照射開始時期を算出し、さらに、予め取得した「Ｒ−Ｒ平均間隔」から当該被検体の心臓が２回拍動することに要する時間を推定してＸ線照射終了時期を算出することで、心臓断層画像の撮影スケジュールを決定する。すなわち、撮影を開始した後のＲ波が出現する間隔（以下、Ｒ波の間隔と記す）が、洞調律（正常心拍）時であると推定して、図１の（Ａ）に示す「Ｅｘｐｏｓｕｒｅ」の時間帯にＸ線照射を行なって心臓断層画像の撮影を行なうとする撮影スケジュールを決定する。
【００２２】
ここで、本発明は、心電同期再構成に必要なデータの収集を保証するとともにＸ線被爆量を低減することが可能になることに主たる特徴がある。この主たる特徴について簡単に説明すると、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、心電計から取得される心電波形ごとに、所定の特徴波を検出する。例えば、本実施例では、心電波形における特徴波として、Ｒ波を検出するとともに、検出した時期（例えば、心電波形の取得開始後からの時間）を取得する。
【００２３】
また、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、断層撮影の開始前に実行される「第一のモニタリング」によって、被検体に装着した心電計から検出された心電波形ごとのＲ波の出現時期を用いて、当該被検体における「Ｒ波の間隔」の平均値である「Ｒ−Ｒ平均間隔」を算出する。例えば、「Ｒ−Ｒ平均間隔」が「１秒間」であると算出する。
【００２４】
また、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、算出されたＲ−Ｒ平均間隔から、正常心拍と判定される「Ｒ波の間隔」の許容範囲である正常心拍許容範囲（以下、許容範囲時間と記す）を算出する。具体的には、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、予め設定された設定値（例えば、１０％）に基づいて、「Ｒ−Ｒ平均間隔」が「１秒間」の場合は、「０．９秒間」から「１．１秒間」を許容範囲時間として算出する。
【００２５】
また、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線強度分布データの収集開始指示を受け付けた時点から、検出された「Ｒ波の間隔」が、許容範囲時間内である場合は、正常心拍と判定し、検出された「Ｒ波の間隔」が、許容範囲時間外である場合は、心拍異常と判定する。例えば、検出された「Ｒ波の間隔」が「０．９５秒間」であるならば、「０．９秒間」から「１．１秒間」の範囲内であるので、正常心拍と判定する。また、検出された「Ｒ波の間隔」が「０．５秒間」であるならば、「０．９秒間」から「１．１秒間」の範囲外であるので、心拍異常と判定する。
【００２６】
そして、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」から、Ｘ線照射開始時期を算出する。例えば、２拍分のＸ線強度分布データを収集する場合、心臓断層画像の撮影スケジュールを決定するために被検体に対して実施された「呼吸練習」において、当該被検体に装着した心電計から心電波形を取得する「第一のモニタリング」によって予め算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」からＸ線照射の開始時期を算出する（図１の（Ｂ）の（１）参照）。すなわち、撮影を開始した後「Ｒ波の間隔」が、洞調律（正常心拍）時であると推定して、Ｘ線照射開始時期を算出する。
【００２７】
ここで、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線照射開始時期を算出した後も、「第二のモニタリング」を実行して、被検体に装着した心電計から当該被検体の心電波形を取得する。そして、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線強度分布データの収集開始指示を受け付けてから算出されたＸ線照射開始時期が到達する前までの間、「第二のモニタリング」実行中に検出された「Ｒ波の間隔」が、許容範囲時間を参照して心拍異常と判定された場合は、Ｘ線照射開始時期を再度算出する。すなわち、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、「第一のモニタリング」によってＸ線照射開始時期を算出した後に、引き続き、被検体に装着した心電計から心電波形を取得する「第二のモニタリング」を開始し、Ｘ線強度分布データの収集開始指示を受け付けてから算出されたＸ線照射開始時期が到達する前までの間、「第二のモニタリング」実行中に検出された「Ｒ波の間隔」が「０．５秒間」であったので、心拍異常と判定し（図１の（Ｂ）の（２）参照）、算出しておいた「Ｒ−Ｒ平均間隔」から、再度、Ｘ線照射開始時期を算出する（図１の（Ｂ）の（３）参照）。
【００２８】
また、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線強度分布データの収集開始指示を受け付けてから算出されたＸ線照射開始時期が到達する前までの間、「第二のモニタリング」によって検出された「Ｒ波の間隔」が、許容範囲時間を参照して正常心拍と判定された場合は、当該「Ｒ波の間隔」を用いて、「Ｒ−Ｒ平均間隔」を更新して算出する。例えば、図１の（Ｂ）に示す（ａ）や（ｂ）のように、正常心拍と判定される「Ｒ波の間隔」を検出した場合は、これらの「Ｒ波の間隔」を用いて、既に算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」を更新して算出する。さらに、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、更新して算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」から、許容範囲時間を更新して算出する。具体的には、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、図１の（Ｂ）に示す（ａ）および（ｂ）の正常心拍によって「Ｒ−Ｒ平均間隔」が「１秒間」から「１.１秒間」と更新されて算出された場合は、予め設定された設定値（例えば、１０％）に基づいて、「０．９秒間」から「１．１秒間」であった許容範囲時間を、「０．９９秒間」から「１．２１秒間」と更新して算出する。
【００２９】
また、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線強度分布データの収集開始指示を受け付けてから算出されたＸ線照射開始時期が到達するまでの間、「第二のモニタリング」によって検出された「Ｒ波の間隔」が、正常心拍か心拍異常かを判定する場合は、算出された最新の許容範囲時間を用い、Ｘ線照射開始時期を再度算出する場合は、算出された最新の「Ｒ−Ｒ平均間隔」を用いる。従って、図１の（Ｂ）に示す場合では、実際に用いられるＸ線照射開始時期は、正常心拍として判定された（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の「Ｒ波の間隔」を用いて、「第一のモニタリング」によって予め算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」を更新して算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」が用いられる。なお、これらの処理は、呼吸練習後の「第二のモニタリング」実行中に、被検体に生じる可能性のある「心拍変動」に対応するための処理である。
【００３０】
そして、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、算出された最新のＸ線照射開始時期の近辺において、Ｒ波が検出された時点が、正常心拍と判定される時点である場合は、Ｘ線管からＸ線の照射を開始する。例えば、図１の（Ｂ）の（ｄ）に示すＲ波が検出された時点が、正常心拍と判定される時点であるので、算出された最新のＸ線照射開始時期においてＸ線管からＸ線の照射を開始する。
【００３１】
以上、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置が、断層撮影を開始するまでに行なう処理における特徴について述べたが、以下では、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置が、断層撮影を開始して終了するまでに行なう処理における特徴について、図２を用いて述べる。
【００３２】
図２に示すように、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、図１に示す場合と同様に、「第一のモニタリング」によって予め算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」からＸ線照射の開始時期を算出し（図２の（１）参照）、「第二のモニタリング」実行中に検出された「Ｒ波の間隔」が、例えば、「０．５秒間」であったので、心拍異常と判定する（図２の（２）参照）。そして、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、図２の（ａ）、（ｂ）および(ｃ)に示す正常心拍と判定された「Ｒ波の間隔」を用いて、「第一のモニタリング」によって予め算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」を更新して算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」から、最新のＸ線照射開始時期を算出し、算出された最新のＸ線照射開始時期の近辺において、図２の（ｄ）に示すＲ波が検出された時点が、正常心拍と判定される時点であるので、最新のＸ線照射開始時期においてＸ線管からＸ線の照射を開始して撮影を開始したとする（図２の（３）参照）。
【００３３】
ここで、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線の照射が開始された後に検出される「Ｒ波の間隔」が、最新の許容範囲時間を用いて心拍異常と判定された場合は、Ｘ線の照射を継続するようにＸ線管を制御する。すなわち、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線の照射が開始された後にも引き続き実行されている「第二のモニタリング」によって心電計から心電波形を取得し、取得した心電波形から検出される「Ｒ波の間隔」が、最新の許容範囲時間を用いて心拍異常と判定された場合は（図２の（４）参照）、予定していたＸ線の照射終了を行なわず、Ｘ線の照射を継続する（図２の（５）参照）。
【００３４】
なお、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、断層撮影を開始するまでと同様に、Ｘ線の照射が開始された後においても、「第二のモニタリング」によって検出された「Ｒ波の間隔」が、許容範囲時間を参照して正常心拍と判定された場合は、当該「Ｒ波の間隔」を用いて、「Ｒ−Ｒ平均間隔」を更新して算出し、更新して算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」から、許容範囲時間を更新して算出する。ここで、これらの処理は、断層撮影中に、被検体に生じる可能性のある「心拍変動」に対応するための処理である。
【００３５】
そして、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、正常心拍における２拍分のＸ線強度分布データを収集した時点で、Ｘ線管からのＸ線の照射を終了して断層撮影を終了する。例えば、図１の（Ｂ）や図２に示す、「Ｅｘｐｏｓｕｒｅ」の右端の時点で、断層撮影を終了する。
【００３６】
このようなことから、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、撮影開始前の心拍異常に対応してＸ線照射開始時期を変更したうえでＸ線強度分布データを収集することができ、上記した主たる特徴のごとく、心電同期再構成に必要なＸ線強度分布データの収集を保証するとともにＸ線被爆量を低減することが可能になる。
【００３７】
［実施例１におけるＸ線ＣＴ装置の構成］
次に、図３を用いて、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置を説明する。図３は、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図である。
【００３８】
図３に示すように、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、架台１と計算機装置３とから構成される。架台１は、Ｘ線を被検者に照射し、当該被検者を透過したＸ線強度分布データを収集する。計算機装置３は、架台１による断層撮影の制御処理や架台１で収集されたＸ線強度分布データを用いた断層画像の再構成処理などを行なう。
【００３９】
架台１は、Ｘ線管１１、回転フレーム１２、Ｘ線検出器１３、高電圧発生部１４、架台駆動部１５、心電計１６、データ収集部１７、図２において、架台１の下に示す寝台２から構成される。
【００４０】
Ｘ線管１１は、高電圧発生部１４から供給される電力を用いて、Ｘ線検出部１３に対してＸ線を照射する。
【００４１】
高電圧発生部１４は、後述するスキャン制御部３０５の指示により、Ｘ線管１１に供給する電力を調整することにより、Ｘ線管１１より照射されるＸ線量の調整やＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦの制御を行なう。なお、高電圧発生部１４は、高電圧変圧器、フィラメント電流発生器および整流器を備え、さらに、管電圧およびフィラメント電流を任意に、または段階的に調整するための管電圧切換器およびフィラメント電流切換器を備える。
【００４２】
Ｘ線検出部１３は、Ｘ線管１１から照射され、被検者を透過したＸ線を検出する。具体的には、Ｘ線検出部１３は、複数のＸ線検出素子列を回転軸ＲＡに沿った方向に配列して構成され、入射するＸ線を検出して、検出したＸ線の強度に応じた電気信号を出力する。なお、本実施例におけるＸ線検出部１３は、例えば、２次元アレイ型検出器が採用され、広範囲に被検者を透過したＸ線を検出するものとする。  
【００４３】
ここで、Ｘ線管１１とＸ線検出部１３とは、円環状の回転フレーム１２において、それぞれ対向する形で搭載されており、回転フレーム１２は、架台駆動部１５により駆動し回転する。これにより、Ｘ線管１１とＸ線検出部１３とは、Ｚ軸の周りを回転する。なお、架台１は、回転フレーム１２の中央内側に、撮影口となる空洞を有する。
【００４４】
寝台２の上に配置される天板２２は、被検体Ｐを載せるベッドであり、寝台２は、寝台駆動部２１により駆動され、天板２２をその長手方向（図３における左右方向）に移動する。一般的に、寝台２は、天板２２の移動する長手方向が断層撮影されるスライス方向（Ｚ軸方向）と平行になるように設置され、被検体Ｐは、当該被検者の体軸がＺ軸に沿うように天板２２に載せられ、天板２２の移動にともない、架台１の撮影口に挿入される。
【００４５】
心電計１６は、被検体Ｐに装着され、被検体Ｐの心電波形を取得する。心電計１６によって取得された心電波形は、Ｉ／Ｆ３０４を介して計算機装置３に送信される。なお、心電計１６は、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置の構成要素として、当該Ｘ線ＣＴ装置に組み込まれる場合であってもよく、また、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置の非構成要素として、外部機器である場合であってもよい。
【００４６】
データ収集部１７は、Ｘ線検出部１３が出力したＸ線の強度に応じた電気信号（Ｘ線強度分布データ）を収集し、計算機装置３に送信する。
【００４７】
計算機装置３は、入力部３０１と、表示部３０２と、撮影条件記憶部３０３と、Ｉ／Ｆ３０４と、スキャン制御部３０５と、前処理部３０６と、画像再構成部３０７と、算出部３０８と、データ記憶部３０９と、特徴波検出部３１０と、心拍異常判定部３１１と、データ収集完了判定部３１２とから構成される。
【００４８】
前処理部３０６は、架台１のデータ収集部１７から送信されたＸ線強度分布データを受信し、受信したＸ線強度分布データを感度補正などの補正処理を行なった上で、補正処理を行なったＸ線強度分布データをデータ記憶部３０９に記憶する。Ｉ／Ｆ３０４は、心電計１６から受信した心電波形をデータ記憶部３０９に記憶する。
【００４９】
画像再構成部３０７は、心電同期再構成法としてＲｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  Ｇａｔｉｎｇ法によって、データ記憶部３０９が記憶する補正処理を行なったＸ線強度分布データおよび心電波形データを用いて、被検体Ｐの心臓にＸ線が照射された断面の心臓断層画像を再構成する。すなわち、画像再構成部３０７は、連続収集した、例えば、２心拍のＸ線強度分布データそれぞれのうち、被検体Ｐの心電波形データに基づいて、Ｕ波近辺といった特定位相のＸ線強度分布データをそれぞれ取り出して、心臓断層画像を再構成する。画像再構成部３０７によって再構成された心臓断層画像は、表示部３０２が有するモニタに表示される。
【００５０】
入力部３０１は、Ｘ線ＣＴ装置の操作者から断層画像の撮影条件などを受け付けて入力し、特に本発明に密接に関連するものとしては、心電同期再構成法としてＲｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  Ｇａｔｉｎｇ法を用いて心臓断層画像を再構成することや、後述する算出部３０８において「Ｒ−Ｒ平均間隔」から許容範囲時間を算出する際に用いられる設定値（例えば、１０％）や、後述するデータ収集完了判定部３１２によってデータ収集完了の判定条件（例えば、正常心拍２拍分）などを、Ｘ線ＣＴ装置の操作者から受け付けて入力する。また、「第一のモニタリング」や「第二のモニタリング」により、心電計１６からの心電波形を取得する指示を、Ｘ線ＣＴ装置の操作者から受け付けて入力する。また、Ｘ線強度分布データの収集開始指示を、Ｘ線ＣＴ装置の操作者から受け付けて入力する。
【００５１】
撮影条件記憶部３０３は、入力部３０１がＸ線ＣＴ装置の操作者から受け付けた心臓断層画像の撮影条件を記憶する。例えば、心電同期再構成法としてＲｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  Ｇａｔｉｎｇ法を用いることを記憶し、後述する算出部３０８において「Ｒ−Ｒ平均間隔」から許容範囲時間を算出する際に用いられる設定値を「１０％」と記憶し、後述するデータ収集完了判定部３１２によってデータ収集完了の判定条件として、「正常心拍のデータを２拍分収集した時点で撮影を完了」とする条件を記憶する。
【００５２】
スキャン制御部３０５は、Ｘ線ＣＴ装置による断層撮影（本実施例では、心臓断層撮影）を制御する。具体的には、スキャン制御部３０５は、Ｘ線ＣＴ装置の操作者から入力部３０１が受け付けた指令により、寝台駆動部２１による寝台２の移動を制御する。また、スキャン制御部３０５は、高電圧発生部１４を制御してＸ線管１１から照射されるＸ線の強度をＯＮ／ＯＦＦを含めて変調し、また、架台駆動部１５を制御して、回転フレーム１２を駆動し回転させる。
【００５３】
なお、スキャン制御部３０５は、後述する算出部３０８および心拍異常判定部３１１を制御するが、これらについては後述する。
【００５４】
特徴波検出部３１０は、データ記憶部３０９が記憶する心電計１６が取得した心電波形ごとに、Ｒ波を検出するとともに、検出した時期（例えば、心電波形の取得開始後からの時間）を取得する。
【００５５】
算出部３０８は、「第一のモニタリング」によって、断層撮影の開始前に特徴波検出部３１０が検出した心電波形ごとのＲ波の出現時期を用いて、被検体Ｐにおける「Ｒ波の間隔」の平均値である「Ｒ−Ｒ平均間隔」を算出し、算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」から、許容範囲時間を算出する。具体的には、算出部３０８は、撮影条件記憶部３０３が記憶する「設定値：１０％」に基づいて、「Ｒ−Ｒ平均間隔」が「１秒間」の場合は、「０．９秒間」から「１．１秒間」を許容範囲時間として算出する。
【００５６】
また、算出部３０８は、算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」から、Ｘ線照射開始時期を算出する。
【００５７】
心拍異常判定部３１１は、入力部３０１を介してＸ線強度分布データの収集開始指示を受け付けた時点から、特徴波検出部３１０によって検出された「Ｒ波の間隔」が、算出部３０８が算出した許容範囲時間内である場合は、正常心拍と判定し、検出された「Ｒ波の間隔」が、許容範囲時間外である場合は、心拍異常と判定する。
【００５８】
ここで、スキャン制御部３０５は、入力部３０１を介してＸ線強度分布データの収集開始指示を受け付けてから算出部３０８によって算出されたＸ線照射開始時期が到達するまでの間、「第二のモニタリング」実行中に特徴波検出部３１０によって検出された「Ｒ波の間隔」が、算出部３０８によって算出されている許容範囲時間を参照して心拍異常と判定された場合は、Ｘ線照射開始時期を再度算出するように算出部３０８を制御する。
【００５９】
また、スキャン制御部３０５は、入力部３０１を介してＸ線強度分布データの収集開始指示を受け付けてから算出部３０８によって算出されたＸ線照射開始時期が到達するまでの間、「第二のモニタリング」実行中に特徴波検出部３１０によって検出された「Ｒ波の間隔」が、算出部３０８によって算出されている許容範囲時間を参照して正常心拍と判定された場合は、当該「Ｒ波の間隔」を用いて、「Ｒ−Ｒ平均間隔」を更新して算出するように再度、算出部３０８を制御する。さらに、スキャン制御部３０５は、更新して算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」から、許容範囲時間を更新して算出するように再度、算出部３０８を制御する。
【００６０】
また、スキャン制御部３０５は、入力部３０１を介してＸ線強度分布データの収集開始指示を受け付けてから算出部３０８によって算出されたＸ線照射開始時期が到達するまでの間、「第二のモニタリング」実行中に特徴波検出部３１０によって検出された「Ｒ波の間隔」が、正常心拍か心拍異常かを判定する場合は、算出部３０８によって算出された最新の許容範囲時間を用いるように心拍異常判定部３１１を制御する。
【００６１】
また、スキャン制御部３０５は、Ｘ線照射開始時期を再度算出する場合は、算出された最新の「Ｒ−Ｒ平均間隔」を用いるように算出部３０８を制御する。
【００６２】
また、スキャン制御部３０５は、算出部３０８が算出した最新のＸ線照射開始時期の近辺において、特徴波検出部３１０によってＲ波が検出された時点が、心拍異常判定部３１１によって正常心拍と判定される時点である場合は、高電圧発生部１４を制御して、Ｘ線管１１からＸ線の照射を開始させる。
【００６３】
また、スキャン制御部３０５は、Ｘ線の照射が開始された後にも引き続き実行されている「第二のモニタリング」によって心電計１６から心電波形を取得し、データ記憶部３０９に記憶される心電波形から、特徴波検出部３１０によって検出される「Ｒ波の間隔」が、心拍異常判定部３１１において最新の許容範囲時間を用いて心拍異常と判定された場合は、高電圧発生部１４を制御して、Ｘ線管１１からのＸ線照射を継続する。
【００６４】
なお、スキャン制御部３０５は、断層撮影を開始するまでと同様に、Ｘ線の照射が開始された後においても、「第二のモニタリング」実行中に、特徴波検出部３１０によって検出された「Ｒ波の間隔」が、心拍異常判定部３１１において許容範囲時間を参照して正常心拍と判定された場合は、当該「Ｒ波の間隔」を用いて、「Ｒ−Ｒ平均間隔」を更新して算出し、更新して算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」から、許容範囲時間を更新して算出するように算出部３０８を制御する。
【００６５】
データ収集完了判定部３１２は、撮影条件記憶部３０３が記憶するデータ収集完了の判定条件を参照して、「正常心拍のデータを２拍分収集した時点」でデータ収集が完了したと判定し、スキャン制御部３０５は、データ収集完了判定部３１２によって、データ収集が完了したと判定された場合は、高電圧発生部１４を制御して、Ｘ線管１１からのＸ線照射を終了して断層撮影を終了する。
【００６６】
［実施例１におけるＸ線ＣＴ装置による処理の手順］
次に、図４を用いて、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置による処理を説明する。図４は、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置の処理を説明するための図である。
【００６７】
まず、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線ＣＴ装置の操作者によって撮影条件が入力部３０１を介して入力されると（ステップＳ４０１肯定）、さらに、操作者によって「第一のモニタリング」が開始され、「第一のモニタリング」により心電計１６から心電波形の取得が開始される（ステップＳ４０２）。
【００６８】
そして、算出部３０８は、心電計１６から取得した心電波形から特徴波検出部３１０によって検出されたＲ波の情報を用いて、「Ｒ−Ｒ平均間隔」と「許容範囲時間」とを算出し、（ステップＳ４０３）、算出した「Ｒ−Ｒ平均間隔」から、Ｘ線照射開始時期を算出する（ステップＳ４０４）。
【００６９】
そののち、スキャン制御部３０５は、高電圧発生部１４を制御して、Ｘ線管１１からのＸ線照射を待機状態に設定し（ステップＳ４０５）、引き続き、被検体Ｐに装着した心電計１６から心電波形を取得する「第二のモニタリング」を開始する(ステップＳ４０６)。
【００７０】
そして、「第二のモニタリング」を開始後に、入力部３０１を介してＸ線強度分布データの収集開始指示を受け付け（ステップＳ４０７肯定）、特徴波検出部３１０によってＲ波が検出されると（ステップＳ４０８）、心拍異常判定部３１１は、検出された「Ｒ波の間隔」が、算出部３０８によって算出された許容範囲時間内であるか否かを判定する（ステップＳ４０９）。
【００７１】
ここで、心拍異常判定部３１１が、特徴波検出部３１０によって検出された「Ｒ波の間隔」を、算出部３０８によって算出された許容範囲時間外であることから心拍異常として判定した場合（ステップＳ４０９否定）、算出部３０８は、スキャン制御部３０５の制御に従って、Ｘ線照射開始時期を算出し（ステップＳ４１０）、スキャン制御部３０５は、再度、特徴波検出部３１０によってＲ波が検出されまで処理を待機するように制御する。
【００７２】
これに反して、心拍異常判定部３１１が、特徴波検出部３１０によって検出された「Ｒ波の間隔」を、算出部３０８によって算出された許容範囲時間内であることから正常心拍として判定した場合（ステップＳ４０９肯定）、算出部３０８は、スキャン制御部３０５の制御に従って、「Ｒ−Ｒ平均間隔」と「許容範囲時間」とを更新して算出し、さらに、Ｘ線照射開始時期を再算出する（ステップＳ４１１）。
【００７３】
そして、スキャン制御部３０５は、算出部３０８が算出した最新のＸ線照射開始時期に到達するまでは（ステップＳ４１２否定）、再度、特徴波検出部３１０によってＲ波が検出されまで処理を待機するように制御する。
【００７４】
ここで、ステップＳ４１０もしくはステップＳ４１２否定の後、ステップＳ４０８において特徴波検出部３１０によってＲ波が検出された場合、ステップＳ４０９の判定においては、常に最新の許容範囲時間が用いられ、その判定結果に基づいて、ステップＳ４１０もしくはステップＳ４１１の処理が実行される。また、ステップＳ４１０において算出部３０８がＸ線照射開始時期を算出する際には、常に最新の「Ｒ−Ｒ平均間隔」が用いられる。
【００７５】
これに反して、スキャン制御部３０５は、算出部３０８が算出した最新のＸ線照射開始時期に到達すると（ステップＳ４１２肯定）、高電圧発生部１４を制御して、Ｘ線管１１からＸ線の照射を開始させる（ステップＳ４１３）。すなわち、スキャン制御部３０５は、算出部３０８が算出した最新のＸ線照射開始時期の近辺において、特徴波検出部３１０によってＲ波が検出された時点が、ステップＳ４０９において、心拍異常判定部３１１によって正常心拍と判定されているので、高電圧発生部１４を制御して、Ｘ線管１１からＸ線の照射を開始させる。
【００７６】
そして、Ｘ線照射開始後に、特徴波検出部３１０によってＲ波が検出されると（ステップＳ４１４）、心拍異常判定部３１１は、検出された「Ｒ波の間隔」が、算出部３０８によって算出された許容範囲時間内であるか否かを判定する（ステップＳ４１５）。
【００７７】
ここで、心拍異常判定部３１１が、特徴波検出部３１０によって検出された「Ｒ波の間隔」を、算出部３０８によって算出された最新の許容範囲時間外であることから心拍異常として判定した場合（ステップＳ４１５否定）、高電圧発生部１４は、スキャン制御部３０５の制御に従って、Ｘ線管１１からのＸ線照射を継続し（ステップＳ４１６）、スキャン制御部３０５は、再度、特徴波検出部３１０によってＲ波が検出されまで処理を待機するように制御する。
【００７８】
これに反して、心拍異常判定部３１１が、特徴波検出部３１０によって検出された「Ｒ波の間隔」を、算出部３０８によって算出された最新の許容範囲時間外であることから正常心拍として判定した場合（ステップＳ４１５肯定）、算出部３０５は、スキャン制御部３０８の制御に従って、「Ｒ−Ｒ平均間隔」と「許容範囲時間」とを更新して算出し、さらに、Ｘ線照射開始時期を再算出する（ステップＳ４１７）。
【００７９】
そして、スキャン制御部３０５は、データ収集完了判定部３１２によって、正常心拍のデータを予定回数分収集していないと判定された場合（ステップＳ４１８否定）、高電圧発生部１４を制御して、Ｘ線管１１からのＸ線照射を継続し（ステップＳ４１６）、再度、特徴波検出部３１０によってＲ波が検出されまで処理を待機するように制御する。
【００８０】
これに反して、スキャン制御部３０５は、データ収集完了判定部３１２によって、正常心拍のデータを予定回数分収集したと判定された場合（ステップＳ４１８肯定）、高電圧発生部１４を制御して、Ｘ線管１１からのＸ線照射を終了して断層撮影を終了し（ステップＳ４１９）、処理を終了する。なお、その後、画像再構成部３０７は、心電同期再構成法としてＲｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  Ｇａｔｉｎｇ法によって、データ記憶部３０９が記憶する補正処理を行なったＸ線強度分布データおよび心電波形データを用いて、被検体Ｐの心臓にＸ線が照射された断面の心臓断層画像を再構成する。
【００８１】
［実施例１の効果］
上記したように、実施例１によれば、撮影開始前の心拍異常に対応してＸ線照射開始時期を変更したうえでＸ線検出情報を収集することができ、心電同期再構成に必要なデータの収集を保証するとともにＸ線被爆量を低減することが可能になる。
【００８２】
また、正常心拍と判定されるごとに、呼吸練習時において得られたデータから算出した「Ｒ−Ｒ平均間隔」と「許容範囲時間」とを更新して算出するので、撮影開始までに被検体に心拍変動が生じた場合においても、適切な「Ｒ−Ｒ平均間隔」と「許容範囲時間」とを常に得ることができる。
【００８３】
また、撮影開始までに被検体に心拍変動が生じた場合においても、常に、適切な「許容範囲時間」を用いて、正常心拍か否かの判定を行い、また、常に、適切な「Ｒ−Ｒ平均間隔」を用いて、Ｘ線照射開始時期を再度算出することができるので、心電同期再構成に必要なデータの収集をより保証するとともにＸ線被爆量を低減することが可能になる。
【００８４】
また、正常心拍と判定されるＲ波の到達を検出した上で、確実にＸ線の照射を開始することができる。
【００８５】
また、撮影開始後に検出したＲ波が正常心拍である場合は、被検体Ｐの心拍変動に対応して、適切な「許容範囲時間」を用いて正常心拍か否かの判定を行なうことができ、また、撮影開始後に検出したＲ波が心拍異常である場合は、Ｘ線の照射を不適切な時期で終了することを回避することができ、さらに、正常心拍と判定される心拍のデータを予定数分収集したうえで、確実に撮影終了することができ、心電同期再構成に必要なデータの収集をさらに保証するとともにＸ線被爆量を低減することが可能になる。
【実施例２】
【００８６】
上述した実施例１では、心電同期再構成法としてＲｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  Ｇａｔｉｎｇ法を用いる場合について説明したが、実施例２では、心電同期再構成法としてＰｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  Ｇａｔｉｎｇ法を用いる場合について説明する。
【００８７】
［実施例２におけるＸ線ＣＴ装置の概要および特徴］
まず最初に、図５および図６を用いて、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置の主たる特徴を具体的に説明する。図５は、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置の概要を説明するための図であり、図６は、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置の特徴を説明するための図である。
【００８８】
実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、心電計を装着した被検体にＸ線を照射して当該被検体を透過したＸ線を検出し、検出したＸ線強度分布データに基づいて当該被検体における心臓の断層画像を再構成する断層撮影において、心電計から取得される心電波形から求められた所定の収集期間内でＸ線強度分布データを収集することを概要とする。
【００８９】
すなわち、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、心電同期再構成法としてＰｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  Ｇａｔｉｎｇ法を用いることにより、被検体における心臓の断層画像を再構成する断層撮影を行なう。具体的には、予め心電計から取得された被検体の心電波形に基づいて、例えば、心臓の動きが少ないＵ波近辺の特定位相のみにＸ線を間欠的に照射することにより、特定位相におけるＸ線強度分布データを複数心拍分収集し、時間分解能の高い心臓断層画像を再構成する。
【００９０】
その際、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、心電計から取得された被検体の心電波形において、例えば、Ｒ波の平均間隔に基づいて、予め心臓断層画像の撮影スケジュールを決定する。例えば、２拍分のＸ線強度分布データを２セット（合計４拍分）収集する場合、被検体に装着した心電計から予め取得したＲ−Ｒ平均間隔から、図２の（Ａ）に示すように、データを収集する収集期間を算出する。例えば、Ｒ−Ｒ平均間隔において、「５０％〜８５％」の特定位相からなる時間帯を収集期間とするように算出する。さらに、予め取得した「Ｒ−Ｒ平均間隔」から当該被検体の心臓が拍動するタイミングを推定して、図２の（Ａ）において「Ｅ」と示した４つの時間帯においてＸ線強度分布データを収集する心臓断層画像の撮影スケジュールを決定する。すなわち、撮影を開始した後のＲ波が出現する間隔（以下、Ｒ波の間隔と記す）が、洞調律（正常心拍）時であると推定して、図５の（Ａ）に示す「Ｅ」の時間帯に間欠的なＸ線照射を行なって心臓断層画像の撮影を行なうとする撮影スケジュールを決定する。ここで、Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  Ｇａｔｉｎｇ法においても、撮影開始前もしくは撮影中に心拍異常が発生すると、図５の（Ｂ）に示すように、撮影スケジュールに従ってＸ線を照射しても、収集データが不十分となり、そのため被検体にとって、不要被爆が生じてしまう。
【００９１】
ここで、本発明は、特に、Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  Ｇａｔｉｎｇ法のように間欠スキャンにおいて心電同期再構成に必要なデータの収集を保証するとともにＸ線被爆量を低減することが可能になることに主たる特徴がある。この主たる特徴について簡単に説明すると、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、実施例１と同様に、心電計から取得される心電波形ごとに、Ｒ波を検出するとともに、検出した時期（例えば、心電波形の取得開始後からの時間）を取得する。
【００９２】
また、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、実施例１と同様に、断層撮影の開始前に実行される「第一のモニタリング」によって、被検体に装着した心電計から検出された心電波形ごとのＲ波の出現時期を用いて、当該被検体における「Ｒ波の間隔」の平均値である「Ｒ−Ｒ平均間隔」を算出する。
【００９３】
また、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、実施例１と同様に、算出されたＲ−Ｒ平均間隔から、正常心拍と判定される「Ｒ波の間隔」の許容範囲である許容範囲時間を算出する。
【００９４】
また、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、実施例１と同様に、Ｘ線強度分布データの収集開始指示を受け付けた時点から、検出された「Ｒ波の間隔」が、許容範囲時間内である場合は、正常心拍と判定し、検出された「Ｒ波の間隔」が、許容範囲時間外である場合は、心拍異常と判定する。
【００９５】
そして、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」と、心電波形において予め設定された所定の特定位相である設定位相（例えば、「Ｒ−Ｒ平均間隔」において、「５０％〜８５％」の時間帯）とに基づいて、Ｘ線強度分布データの収集を開始する時期およびＸ線検出情報の収集を中止する時期からなる収集期間を算出する。
【００９６】
ここで、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、収集期間を算出した後も、「第二のモニタリング」を実行して、被検体に装着した心電計から当該被検体の心電波形を取得する。そして、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線強度分布データの収集開始指示を受け付けてから収集期間の開始時期が到達するまでの間、「第二のモニタリング」実行中に検出された「Ｒ波の間隔」が、許容範囲時間を参照して心拍異常と判定された場合は、収集期間を再度算出する。すなわち、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、「第一のモニタリング」によってＸ線照射開始時期を算出した後に、引き続き、被検体に装着した心電計から心電波形を取得する「第二のモニタリング」を開始し、Ｘ線強度分布データの収集開始指示を受け付けてから収集期間の開始時期が到達するまでの間、「第二のモニタリング」実行中に検出された「Ｒ波の間隔」が、許容範囲時間によって心拍異常と判定されると（図６の（Ａ）の（１）参照）、算出しておいた「Ｒ−Ｒ平均間隔」から、再度、収集期間を算出する（図６の（Ａ）の（２）参照）。
【００９７】
また、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線強度分布データの収集開始指示を受け付けてから収集期間の開始時期が到達するまでの間、「第二のモニタリング」によって検出された「Ｒ波の間隔」が、許容範囲時間を参照して正常心拍と判定された場合は、当該「Ｒ波の間隔」を用いて、「Ｒ−Ｒ平均間隔」を更新して算出する。例えば、図６の（Ａ）に示す（ａ）や（ｂ）のように、正常心拍と判定される「Ｒ波の間隔」を検出した場合は、これらの「Ｒ波の間隔」を用いて、既に算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」を更新して算出する。さらに、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、更新して算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」から、許容範囲時間を更新して算出する。
【００９８】
また、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線強度分布データの収集開始指示を受け付けてから収集期間の開始時期が到達するまでの間、「第二のモニタリング」によって検出された「Ｒ波の間隔」が、正常心拍か心拍異常かを判定する場合は、算出された最新の許容範囲時間を用い、収集期間を再度算出する場合は、算出された最新の「Ｒ−Ｒ平均間隔」を用いる。従って、図６の（Ａ）の（２）に示す場合では、実際に用いられるＸ線照射開始時期は、正常心拍として判定された（ａ）および（ｂ）「Ｒ波の間隔」を用いて、「第一のモニタリング」によって予め算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」を更新して算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」が用いられる。
【００９９】
そして、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、算出された最新の収集期間の開始時期の直前において、Ｒ波が検出された時点が、正常心拍と判定される時点である場合は（図６の（Ａ）の（３）参照）、図６の（Ａ）の（２）に示す再算出された収集時期に従って、Ｘ線管からＸ線の照射を開始する。
【０１００】
なお、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、算出された最新の収集期間の開始時期において、Ｘ線強度分布データが開始された後に検出された「Ｒ波の間隔」が、正常心拍と判定された場合も、当該「Ｒ波の間隔」を用いて、「Ｒ−Ｒ平均間隔」を更新して算出し、更新して算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」から許容範囲時間を更新して算出する。例えば、図６の（Ａ）に示す（ｃ）や（ｄ）のように、正常心拍と判定される「Ｒ波の間隔」を検出した場合は、これらの「Ｒ波の間隔」を用いて、既に算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」を更新して算出し、更新して算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」から、許容範囲時間を更新して算出する。
【０１０１】
そして、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、例えば、図６の（Ａ）の（２）に示す再算出された収集時期に従って、Ｘ線強度分布データの収集が中止されて、再度Ｘ線強度分布データの収集が開始された後の収集期間中に、Ｒ波が検出された場合は、心拍異常として判定されるので、Ｘ線管からのＸ線照射を中止して、Ｘ線強度分布データの収集を中止し（図６の（Ａ）の（４）参照）、さらに、収集期間を再度算出する（図６の（Ａ）の（５）参照）。
【０１０２】
一方、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線強度分布データの収集が中止されて、再度Ｘ線強度分布データの収集が開始される前に、Ｒ波が検出された場合も、心拍異常と判定されるので（図６の（Ｂ）の（６）参照）、収集期間を再度算出する（図６の（Ｂ）の（７）参照）。
【０１０３】
なお、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、検出された「Ｒ波の間隔」が、心拍異常と判定される場合は、設定位相の範囲を拡げるように再設定する。例えば、Ｒ−Ｒ平均間隔において、「５０％〜８５％」を設定位相としていたものを、「４８％〜８７％」を設定位相として再設定する。
【０１０４】
そして、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、正常心拍における２拍分のＸ線強度分布データを２セット収集した時点で、Ｘ線管からのＸ線の照射を終了して断層撮影を終了する。
【０１０５】
なお、本実施例では、収集期間内においては、Ｘ線を照射し、収集期間外においては、Ｘ線の照射を停止する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、収集期間外においては、Ｘ線の照射強度を、収集期間内におけるＸ線の照射強度よりも低減するように変調するようにする場合であってもよい。
【０１０６】
このようなことから、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、間欠スキャンごとの撮影開始前の心拍異常に対応してＸ線検出情報収集期間を変更したうえでＸ線検出情報の収集を開始することができ、上記した主たる特徴のごとく、間欠スキャンにおいて心電同期再構成に必要なデータの収集を保証するとともにＸ線被爆量を低減することが可能になる。
【０１０７】
［実施例２におけるＸ線ＣＴ装置の構成］
次に、図３および図７を用いて、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置を説明する。図３は、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図であり、図７は、実施例２における算出部を説明するための図である。
【０１０８】
図３に示すように、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、実施例１におけるＸ線ＣＴ装置と同様に構成されるが、撮影条件記憶部３０３の記憶する内容と、画像再構成部３０７および算出部３０８の処理の内容が、実施例１の場合と異なる。以下、これらを中心に説明する。
【０１０９】
画像再構成部３０７は、心電同期再構成法としてＰｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  Ｇａｔｉｎｇ法によって、データ記憶部３０９が記憶する補正処理を行なった特定位相におけるＸ線強度分布データを用いて、被検体Ｐの心臓にＸ線が照射された断面の心臓断層画像を再構成する。
【０１１０】
撮影条件記憶部３０３は、入力部３０１がＸ線ＣＴ装置の操作者から受け付けた心臓断層画像の撮影条件を記憶する。例えば、心電同期再構成法としてＰｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ
Ｇａｔｉｎｇ法を用いることを記憶し、算出部３０８において「Ｒ−Ｒ平均間隔」から許容範囲時間を算出する際に用いられる設定値を「１０％」と記憶し、同じく算出部３０８において収集期間を算出する場合は、Ｒ−Ｒ平均間隔における特定位相として、「５０％〜８５％」を設定位相とすることを記憶し、データ収集完了判定部３１２によってデータ収集完了の判定条件として、「正常心拍のデータ２拍分を２セット収集した時点で撮影を完了」とする条件を記憶する。また、設定位相を拡げる場合は、設定位相の範囲を前後２％ずつ拡げるとする拡張条件を記憶する。
【０１１１】
算出部３０８は、実施例１と同様に、「Ｒ−Ｒ平均間隔」と「許容範囲時間」とを算出するが、実施例２においては、Ｘ線照射開始時間ではなく、収集期間を撮影条件記憶部３０３が記憶する特定位相に従って、「Ｒ−Ｒ平均間隔」から算出する。例えば、図７の（Ａ）に示すように、算出された「Ｒ−Ｒ平均間隔」から、収集期間を撮影条件記憶部３０３が記憶する「特定位相：５０％〜８５％」に基づいて、Ｘ線強度分布データの収集を開始する時期およびＸ線検出情報の収集を中止する時期からなる収集期間を算出する。また、算出部３０８は、特徴波検出部３１０によって検出された「Ｒ波の間隔」が、心拍異常判定部３１１によって心拍異常と判定される場合は（図７の（Ｂ）の（１）参照）、撮影条件記憶部３０３が記憶する拡張条件に従って、設定位相の範囲を前後２％ずつ拡げ、「Ｒ−Ｒ平均間隔」の「４８％〜８７％」の時間帯を収集期間に再設定して算出する（図７の（Ｂ）の（２）参照）。
【０１１２】
なお、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置を構成するスキャン制御部３０５は、実施例１と同様に、算出部３０８および心拍異常判定部３１１などを制御するが、その処理内容については、［実施例２におけるＸ線ＣＴ装置による処理の手順］にて後述する。
【０１１３】
［実施例２におけるＸ線ＣＴ装置による処理の手順］
次に、図８を用いて、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置による処理を説明する。図８は、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置の処理を説明するための図である。
【０１１４】
まず、実施例２におけるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線ＣＴ装置の操作者によって撮影条件が入力部３０１を介して入力されると（ステップＳ８０１肯定）、さらに、操作者によって「第一のモニタリング」が開始され、「第一のモニタリング」により心電計１６から心電波形の取得が開始される（ステップＳ８０２）。
【０１１５】
そして、算出部３０８は、心電計１６から取得した心電波形から特徴波検出部３１０によって検出されたＲ波の情報を用いて、「Ｒ−Ｒ平均間隔」と「許容範囲時間」とを算出し（ステップＳ８０３）、さらに、算出部３０８は、算出した「Ｒ−Ｒ平均間隔」から、設定位相に基づいて、「収集期間」を算出する（ステップＳ８０４）。
【０１１６】
そののち、スキャン制御部３０５は、高電圧発生部１４を制御して、Ｘ線管１１からのＸ線照射を待機状態に設定し（ステップＳ８０５）、引き続き、被検体Ｐに装着した心電計１６から心電波形を取得する「第二のモニタリング」を開始する(ステップＳ８０６)。
【０１１７】
そして、「第二のモニタリング」を開始後に、入力部３０１を介してＸ線強度分布データの収集開始指示を受け付け（ステップＳ８０７肯定）、特徴波検出部３１０によってＲ波が検出されると（ステップＳ８０８）、心拍異常判定部３１１は、検出された「Ｒ波の間隔」が、算出部３０８によって算出された許容範囲時間内であるか否かを判定する（ステップＳ８０９）。
【０１１８】
ここで、心拍異常判定部３１１が、特徴波検出部３１０によって検出された「Ｒ波の間隔」を、算出部３０８によって算出された許容範囲時間外であることから心拍異常として判定した場合（ステップＳ８０９否定）、算出部３０８は、スキャン制御部３０５の制御に従って、収集する特定位相の設定を拡げたうえで、収集時期を再算出し（ステップＳ８１０）、スキャン制御部３０５は、再度、特徴波検出部３１０によってＲ波が検出されまで処理を待機するように制御する。
【０１１９】
これに反して、心拍異常判定部３１１が、特徴波検出部３１０によって検出された「Ｒ波の間隔」を、算出部３０８によって算出された許容範囲時間内であることから正常心拍として判定した場合（ステップＳ８０９肯定）、算出部３０８は、スキャン制御部３０５の制御に従って、「Ｒ−Ｒ平均間隔」と「許容範囲時間」とを更新して算出し、さらに、更新された「Ｒ−Ｒ平均間隔」と設定位相とに基づいて、収集期間を再算出する（ステップＳ８１１）。  
【０１２０】
そして、スキャン制御部３０５は、算出部３０８が算出した最新の収集期間の開始時期に到達するまでは（ステップＳ８１２否定）、再度、特徴波検出部３１０によってＲ波が検出されまで処理を待機するように制御する。
【０１２１】
ここで、ステップＳ８１０もしくはステップＳ８１２否定の後、ステップＳ８０８において特徴波検出部３１０によってＲ波が検出された場合、ステップＳ８０９の判定においは、常に最新の許容範囲時間が用いられ、その判定結果に基づいて、ステップＳ８１０もしくはステップＳ８１１の処理が実行される。また、ステップＳ８１０において算出部３０８が収集期間を算出する際には、常に最新の「Ｒ−Ｒ平均間隔」が用いられる。
【０１２２】
これに反して、スキャン制御部３０５は、算出部３０８が算出した最新の収集期間の開始時期に到達すると（ステップＳ８１２肯定）、高電圧発生部１４を制御して、Ｘ線管１１からＸ線の照射を開始させる（ステップＳ８１３）。すなわち、スキャン制御部３０５は、算出部３０８が算出した最新の収集期間の開始時期の直前において、特徴波検出部３１０によってＲ波が検出された時点が、ステップＳ８０９において、心拍異常判定部３１１によって正常心拍と判定されているので、高電圧発生部１４を制御して、Ｘ線管１１からＸ線の照射を開始させる。
【０１２３】
そして、Ｘ線照射開始後の収集期間中に、特徴波検出部３１０によってＲ波が検出されると（ステップＳ８１４肯定）、心拍異常判定部３１１は、心拍異常と判定し、スキャン制御部３０５の制御に従って、算出部３０８は、範囲を拡げて再設定された設定位相に基づいて、収集期間を再算出し（ステップＳ８１５）、スキャン制御部３０５は、Ｘ線管１１からのＸ線照射を中止するように高電圧発生部１４を制御し（ステップＳ８１６）、再度、特徴波検出部３１０によってＲ波が検出されまで処理を待機するように制御する。
【０１２４】
これに反して、Ｘ線照射開始後の収集期間中に、特徴波検出部３１０によってＲ波が検出されず（ステップＳ８１４否定）、収集期間が経過した場合（ステップＳ８１７肯定）、データ収集完了判定部３１２は、撮影条件記憶部３０３が記憶するデータ収集完了の判定条件を参照して、「正常心拍のデータ２拍分を２セット収集」したか否かを判定する（ステップＳ８１８）。
【０１２５】
ここで、データ収集完了判定部３１２によって、データ収集完了の判定条件を満了していないと判定された場合（ステップＳ８１８否定）、スキャン制御部３０５は、Ｘ線管１１からのＸ線照射を中止するように高電圧発生部１４を制御し（ステップＳ８１６）、再度、特徴波検出部３１０によってＲ波が検出されまで処理を待機するように制御する。
【０１２６】
これに反して、データ収集完了判定部３１２によって、データ収集完了の判定条件を満了していると判定された場合（ステップＳ８１８肯定）、高電圧発生部１４を制御して、Ｘ線管１１からのＸ線照射を終了して断層撮影を終了し（ステップＳ８１９）、処理を終了する。なお、その後、画像再構成部３０７は、心電同期再構成法としてＰｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  Ｇａｔｉｎｇ法によって、データ記憶部３０９が記憶する補正処理を行なった特定位相におけるＸ線強度分布データを用いて、被検体Ｐの心臓にＸ線が照射された断面の心臓断層画像を再構成する。
【０１２７】
［実施例２の効果］
上記したように、実施例２によれば、撮影開始前の心拍異常に対応して情報収集期間を変更したうえでＸ線強度分布データの収集を開始することができ、間欠スキャンにおいて心電同期再構成に必要なデータの収集を保証するとともにＸ線被爆量を低減することが可能になる。
【０１２８】
また、正常心拍と判定されるごとに、呼吸練習時において得られたデータから算出した「Ｒ−Ｒ平均間隔」と「許容範囲時間」とを更新して算出するので、撮影開始までに被検体Ｐに心拍変動が生じた場合においても、適切な「Ｒ−Ｒ平均間隔」と「許容範囲時間」とを常に得ることができる。
【０１２９】
また、撮影開始までに被検体に心拍変動が生じた場合においても、常に、適切な「許容範囲時間」を用いて、正常心拍か否かの判定を行い、また、常に、適切な「Ｒ−Ｒ平均間隔」を用いて、Ｘ線検出情報収集期間を再度算出することができるので、心電同期再構成に必要なデータの収集をより保証するとともにＸ線被爆量を低減することが可能になる。
【０１３０】
また、正常心拍と判定されるＲ波の到達を検出した上で、確実にＸ線の照射を開始することができる。
【０１３１】
また、データ収集開始後に検出した特徴波が正常心拍である場合は、被検体の心拍変動にも対応した適切な正常心拍許容範囲を用いて正常心拍か否かの判定を行なうことができ、また、データ収集中にＲ波を検出した場合は、心拍異常であるので、Ｘ線の照射を直ちに中止して収集期間を再度算出し、収集期間の間にＲ波を検出した場合も、心拍異常であるので収集期間を再度算出することができ、間欠スキャンにおいて心電同期再構成に必要なデータの収集をさらに保証するとともにＸ線被爆量を低減することが可能になる。
【０１３２】
また、心拍異常と判定された場合は、次の撮影時におけるデータ収集期間を前後に拡げてデータ収集を確実にすることができ、間欠スキャンにおいて心電同期再構成に必要なデータの収集をより保証するとともにＸ線被爆量を低減することが可能になる。また、正常心拍と判定される心拍のデータを予定数分収集したうえで、確実に撮影終了することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
以上のように、本発明に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置および断層撮影方法は、心電同期再構成法を用いた断層撮影を行なう場合に有用であり、特に、心電同期再構成に必要なデータの収集を保証するとともにＸ線被爆量を低減することが可能になることに適する。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】実施例１におけるＸ線ＣＴ装置の概要および特徴を説明するための図である。
【図２】実施例１におけるＸ線ＣＴ装置の特徴を説明するための図である。
【図３】実施例１におけるＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】実施例１におけるＸ線ＣＴ装置の処理を説明するための図である。
【図５】実施例２におけるＸ線ＣＴ装置の概要を説明するための図である。
【図６】実施例２におけるＸ線ＣＴ装置の特徴を説明するための図である。
【図７】実施例２における算出部を説明するための図である。
【図８】実施例２におけるＸ線ＣＴ装置の処理を説明するための図である。
【図９】従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１  架台
１１  Ｘ線管
１２  回転フレーム
１３  Ｘ線検出部
１４  高電圧発生器
１５  架台駆動部
１６  心電計
１７  データ収集部
２  寝台
２１  寝台駆動部
２２  天板
３  計算機装置
３０１  入力部
３０２  表示部
３０３  撮影条件記憶部
３０４  Ｉ／Ｆ
３０５  スキャン制御部
３０６  前処理部
３０７  画像再構成部
３０８  算出部
３０９  データ記憶部
３１０  特徴波検出部
３１１  心拍異常判定部
３１２  データ収集完了判定部
Ｐ  被検体
【図１】
0005562533.tif 000002
【図２】
0005562533.tif 000003
【図３】
0005562533.tif 000004
【図４】
0005562533.tif 000005
【図５】
0005562533.tif 000006
【図６】
0005562533.tif 000007
【図７】
0005562533.tif 000008
【図８】
0005562533.tif 000009
【図９】
0005562533.tif 000010