(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源及びＸ線検出器を備えた回転円板と、前記Ｘ線源及び前記回転円板の駆動を制御するスキャン制御部と、被検体を搭載してその体軸方向に移動させる寝台と、前記寝台を前記体軸方向に移動させ、かつ、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器により前記被検体周囲を撮影しその一断面像を生成する工程の繰り返しにより被検体像を作成する画像再構成部とを備えたＸ線ＣＴ装置において、
前記スキャン制御部は、前記被検体に別途取付けた心電計からの信号波形周期に同期して前記工程を繰り返すことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記スキャン制御部は、前記心電計からの信号に基づいて前記回転円板の回転速度を制御することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記被検体像は３次元ＣＴ画像であることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記被検体像は前記断面像以外の断面における２次元断層像であることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記スキャン制御部は、前記心電計からの信号波形周期の周波数に正比例した制御電圧を発生して、該周波数が前記回転円板の周波数と等しくなるように制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に関し、特に心臓の機能診断に好適に用いられるＸ線ＣＴ装置及び画像作成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりＸ線ＣＴ装置は、図４に示すようにＸ線の照射および検出を行なうスキャナガントリ部１０、スキャナガントリ部１０で検出された計測データをＣＴ画像信号に処理するデータ処理部２０並びにＣＴ画像を出力するディスプレイ３０を備えている。スキャナガントリ部１０は、開口部１４を有する回転円板１１と、回転円板１１に搭載されたＸ線管１２、Ｘ線管１２に対向して取り付けられたＸ線検出器１５と、Ｘ線検出器１５の出力信号をデジタル信号Ｓ１に変換する検出器回路１６とを備え、開口部１４に設けられた寝台（図示せず）に寝かせられた被検者の周りを回転円板１１を回転させながら被検者の一断面にＸ線を照射する。この一ＣＴ像についての撮像（１スキャン）を被検者に対する回転円板の相対位置を変えながら繰り返すことにより、所望の撮像部位について複数の画像データを得ることができる。この回転円板１１の回転及びＸ線束の幅はスキャナガントリ制御回路１７で制御される。
【０００３】
ＣＴ画像を得るためのスキャン方法としては、被検体の周りにＸ線源を３６０度回転させて１スキャンを完了するフルスキャンと、２１０〜２４０度程度のＸ線移動でスキャンを完了するハーフスキャンがあり、フルスキャンの場合、通常１〜数秒のスキャン時間で撮影される。
一方、データ処理部２０は、検出器回路１６から１スキャン毎のデジタル信号Ｓ１がＣＴ画像演算部２１に送られ、ここでアレンジメント処理、フィルタリング処理、逆投影処理等の演算が行われ、その断面についての画像データが形成される。画像データは更に画像情報付加部２２において、画像情報が付加された後、デイスプレイ回路部２４によりディスプレイ３０に表示される。
【０００４】
またＣＴ像の系列から３次元情報を抽出し、３次元ＣＴ像を表示するためにデータ処理部（画像情報付加部２２とディスプレイ回路部２４との間）には３次元画像作成部が備えられたＣＴ装置もある。この場合には、複数のスキャンによって収集された複数の断層像データを３次元画像データとして再構成して、横断面像以外の断面像（サジタル像、コロナル像）の表示、成分抽出しその３次元表面の表示等の表示を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなＸ線ＣＴ装置を用いて心臓の画像診断を行う場合、心臓の拍動による画像歪をＣＴ画像に生じる。特に複数のＣＴ画像においては画像間で拍動位相が揃わないため、３次元画像やサジタル（コロナル）再構成画像では、画像歪が増大し診断価値を無くしていた。この不都合を回避するために、複数スキャンの計測データから心電の一定位相のときに計測されたデータのみを集めて画像演算を行う手法（ＥＣＧ  ｇａｔｅｄ  ＣＴ画像再構成法）が提案されている。しかしこの手法は、多数の計測データのうち特定の計測データのみしか用いないため、データ量の不足による画像ノイズが増大するか、或いはＳＮを挙げるためにスキャン数を増加することにより検査時間と造影剤の使用量が増大するという不都合があった。
【０００６】
そこで本発明は、検査時間や造影剤使用量の増大を招くことなく、心臓の画像診断に有効な３次元画像を得ることが可能なＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線源及びＸ線検出器を備えた回転円板と、Ｘ線源及び回転円板の駆動を制御するスキャン制御部と、被検体を搭載してその体軸方向に移動させる寝台と、前記寝台を前記体軸方向に移動させ、かつ、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器により前記被検体周囲を撮影しその一断面像を生成する工程の繰り返しにより被検体像を作成する画像再構成部とを備えたＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン制御部は、前記被検体に別途取付けた心電計からの信号波形周期に同期して前記工程を繰り返すことを特徴とするものである。
【０００８】
また本発明のＸ線ＣＴによる３次元画像作成方法は、上記のスキャン速度制御部を備えたＸ線ＣＴ装置により３次元画像を作成する方法であって、被検体にＸ線を照射するＸ線源を被検体の周りで回転させながら撮像し一断面像を生成する工程（１スキャン）を、Ｘ線源を被検体の断面と直交する方向に移動させながら繰り返し、被検体の３次元画像データを収集して３次元ＣＴ画像或いは横断面以外の断面の断層像を作成するに際し、回転円板の速度を心電計からの信号に基づき制御することにより、被検体の心電波形の周期に同期して工程（スキャン）を繰り返すものである。
【０００９】
被検体の心電波形を入力し、Ｘ線ＣＴ装置のスキャン速度を制御する機能をＸ線ＣＴ装置に付加することにより、心臓の拍動とＣＴスキャンの間に位相的な同期関係を取ることが可能となり、心臓の画像診断に有効な３次元画像を形成できるＸ線ＣＴ装置を提供できる。また本発明の画像作成方法では、複数のＣＴ画像が同一の拍動位相をもつ３次元画像データを形成することができるので、これらのＣＴ画像から再構成される３次元画像やサジタル（コロナル）再構成画像は画像歪が著しく改善される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のＸ線ＣＴ装置及びそれを用いた画像作成方法を図面を参照して説明する。
図１は本発明によるＸ線ＣＴ装置の１実施例を示す図で、この装置はＸ線の照射および検出を行なうスキャナガントリ部１０、スキャナガントリ部１０で検出された計測データをＣＴ画像信号に処理する画像再構成部２０並びにＣＴ画像を出力するディスプレイ３０を備えている。スキャナガントリ部１０は、回転円板１１、回転円板１１に搭載されたＸ線管１２、Ｘ線管１２に取り付けられたＸ線束の放射方向を制御するコリメータ１３、回転円板１１に設けられた開口部１４、回転円板１１に搭載されたＸ線検出器１５、Ｘ線検出器１５の出力信号をデジタル信号Ｓ１に変換する検出器回路１６、並びに回転円板１１の回転及びＸ線束の幅を制御するスキャン制御部であるスキャナガントリ制御回路１７を備えている。
【００１１】
画像再構成部２０は計測データの検出器回路１６で付加されたオフセットを除去する計測データ収集回路２１、ＣＴ画像再構成を行う画像演算回路２２、断層画像データの系列から３次元画像情報を形成する３次元画像形成部２３及びＣＴ画像信号の表示ゲインを調整するディスプレイ回路２４を備えている。
更にこのＸ線ＣＴ装置は、心電計５０からの心電波形を入力して、心電波形に基づき回転円板１１の回転速度を制御するスキャン速度制御部４０を備えている。
【００１２】
スキャン速度制御部４０は概略構成を図２に示すように、パルス発生回路４１と、Ｆ／Ｖ変換回路４２と、回転板の駆動モーター（図示せず）を制御するモーター駆動回路４３とから構成される。尚、図中（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ心電波形、パルス発生回路４１から出力されるパルス、Ｆ／Ｖ変換回路４２から出力される制御電圧を示すものである。このような構成においてパルス発生回路４１は心電波形のピーク例えばＲ波に対応する繰返しパルスを出力し、Ｆ／Ｖ変換回路４２はパルス発生回路４１から入力されるパルスの周波数に対応した制御電圧を発生する。モーター駆動回路４３は、入力した制御電圧に対応して回転板の駆動モーター（図示せず）を制御する。Ｆ／Ｖ変換回路４２は、心電周期の周波数に正比例した制御電圧を発生し、心電周期の周波数が回転円板の周波数と等しくなるようにする。通常、ヒトの拍動は数１０／分〜約１００／分の個体差があるので、これに応じて回転円板の回転速度を約０．７秒〜２秒に１回転の速度となるように制御する。
【００１３】
このような構成のＸ線ＣＴ装置において、スキャンガントリ部１０の開口部１４に、設置された寝台（図示せず）に被検者を寝かせた状態で、Ｘ線管１２からＸ線が照射される。このＸ線はコリメータ１３により指向性を得、Ｘ線検出器１５により検出されるが、この際、回転円板１１を被検者の周りに回転させることにより、Ｘ線を照射する方向を変えながら、Ｘ線を検出する。回転円板１１の１回転と同時に、スキャンガントリ部１を被検者の体軸に沿って移動することにより、被検者の所定部位をスキャンすることができる。検出信号はスキャン毎に検出器回路１６でデジタル信号Ｓ１に変換され、データ処理部２０に送信される。この際、回転円板１１の１回転する速度は、被検者の心電周期と同期しているので、１スキャンにおける回転開始時期を常に心臓の拡張期或いは収縮期等同一時期に揃えることができ、各スキャンの信号を心臓の同一条件で得ることができる。
【００１４】
データ処理部２０では、検出器回路１６から送られてくる計測データを計測データ収集回路２１が受信し、計測データを蓄えるとともに、計測データに含まれるオフセットを除去する補正、対数関数的に減衰する信号をリニアな特性に補正するログ補正、Ｘ線源の強度の細かな変動を補正するリファレンス補正、ＣＴ値の基準点を補正するキャリブレーション補正、リング補正などの処理を前処理として行う。前処理のなされたデータは画像再構成のために画像演算回路２２に伝送され、ここで、放射状に照射されるＸ線による投影データを平行照射の投影データに変換するアレンジメント処理、フィルタリング処理、及び多方面からの投影像により元の物体を再現するバックプロジェクション処理がなされる。画像再構成のための処理のなされたデータは、３次元画像形成部２３に送られる。
【００１５】
３次元画像形成部２３に送られるデータは、図３に示すように１スキャン毎の２次元データ（横断面のデータ）３０１〜３１０のスキャン数組の系列３００からなり、３次元画像形成部２３はこの系列から３次元情報を抽出し３次元表示、新たな断面像表示或いは合成のための画像処理を行う。このような３次元処理には種々の方法があり、例えば横断面以外の断面像を再構成する場合には、上述した多数の横断面データをスキャン方向に積み重ねたものを他の断面、例えばサジタル面  （矢状断）３１やコロナル面３２の断層像として再構成する。この際必要に応じて断面間のデータを補間する。また例えば心臓等の表面を表示する３次元表面表示の場合には、まず２次元データの各々について閾値処理によって領域抽出を行い、輪郭線を描く。閾値処理のみでは困難な場合にはマニュアルでトレースして入力する。次いで断面間の輪郭線を接続する。この断面間の接続は、必要に応じて断面間のデータを補間し、ボクセルデータとする方法、三角面素構成法など公知の方法が採用される。次いで必要なシェーディングを施し、表面表示画像を得る。更に表面表示画像と前述の断面像を合成することも可能である。
【００１６】
このように３次元画像処理部で形成された画像信号は、ディスプレイ回路２４でゲイン調整され、ディスプレイモニタ３０に送られ、再構成断面像、表面表示画像或いはそれらの合成画像等が表示される。上記いずれの場合にも図３の各断面データは心臓周期の同じ条件で撮像された信号を用いて形成されたデータであるので、拍動位相の不一致による画像歪の増大を極力抑制することができ、診断価値の高い３次元画像やサジタル（コロナル）再構成画像を得ることができる。
【００１７】
尚、以上の実施例では、回転円板が１スキャンで１回転（３６０度）する場合について説明したが、２１０〜２４０度のＸ線源移動でスキャンするいわゆるハーフスキャンであっても適用できる。また回転円板に搭載されたＸ線源を回転してスキャンするＸ線ＣＴ装置について説明したが、本発明の画像作成方法は電子ビーム方式のＸ線ＣＴ装置にも適用可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、Ｘ線源を搭載した回転円板を制御するスキャン制御部に、心電型からの入力に基づき回転円板の回転速度を制御するスキャン速度制御機能を付与することにより、ＣＴスキャン（回転円板の回転）と心臓の拍動との間に位相的な同期関係をとることができ、同一の拍動位相に対応した複数のＣＴ画像を得ることができる。また本発明の画像作成方法によれば、心電波形の周期に同期してスキャンして得られた複数のＣＴ画像から、３次元画像やサジタル（コロナル）再構成画像を形成しているので、画像歪が著しく改善された３次元画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＸ線ＣＴ装置の一実施例の構成を示す図。
【図２】本発明によるスキャン速度制御部のブロック図。
【図３】本発明による３次元画像或いは縦断面像を得る方法を示す図。
【図４】従来のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１１・・・・・・回転円板
１２・・・・・・Ｘ線源
１５・・・・・・Ｘ線検出器
１６・・・・・・検出回路部
１７・・・・・・スキャナガントリ制御回路（スキャン制御部）
２０・・・・・・画像再構成部
４０・・・・・・スキャン速度制御部
３０・・・・・・ディスプレイ
５０・・・・・・心電計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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