(57)【要約】【課題】周期的な運動を繰返している臓器の動きを止めて、造影剤等の流れを観測可能とする。【解決手段】ガントリ２０内にある被検体（１０）の周期的な運動を繰返している部分をＣＴ撮影して再構成する際に、運動部分の周期的な運動と同期してガントリ２０を回転させることにより、運動部分の動きが止まった画像を得る。【選択図】図１
2006296986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガントリ内にある被検体の周期的な運動を繰返している部分をＣＴ撮影して再構成する際に、
運動部分の周期的な運動と同期してガントリを回転させることにより、
運動部分の動きが止まった画像を得ることを特徴とする運動部分のＣＴ撮影方法。
【請求項２】
ガントリ内にある被検体の周期的な運動を繰返している部分をＣＴ撮影して再構成するための運動部分のＣＴ撮影装置において、
運動部分の周期的な運動を検出する手段と、
運動部分の周期的な運動と同期してガントリの回転速度を制御する手段と、
得られた画像を再構成して、運動部分の動きが止まった画像を得る手段と、
を備えたことを特徴とする運動部分のＣＴ撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガントリ内にある被検体の周期的な運動を繰返している部分をＣＴ撮影してセグメント再構成するための運動部分のＣＴ撮影方法及び装置に係り、特に、心臓や肺の造影検査を行なう際に用いるのに好適な、運動部分のＣＴ撮影方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、動いている物体をＣＴ（コンピュータ・トモグラフィ）で撮影すると、動きによる偽像（モーション・アーチファクト）が現われる。これは、動いている物体の速度に対して、ＣＴ撮影の時間分解能が悪いからである。そこで、（１）心臓など速く動くものに対しては、ＣＴの回転速度を速めて、例えば回転時間を０．５秒以下としたり、（２）１回転で得られたデータを各心位相毎に分割し、複数スキャンにより得られるデータから同じ心位相のデータを集めて１回転分として画像を再構成する際に用いる投影像の数を例えば半分に減らすアルゴリズム（ハーフスキャン）によって、時間分解能を上げている。このような技術により、経時的な動きを観察することが可能になっている。
【０００３】
一方、心臓のように周期的な動きをするものに対しては、ＣＴ撮影像のＸ線管球位置が異なり、しかも心臓の伸縮する位相は同じ投影像を集めて再構成する、セグメント再構成というアルゴリズムも用いられている。このためには、心臓の拍動とＣＴ回転時間が同じになってしまうと、図１（Ａ）及び図２に示す如く、Ｘ線管球位置が皆同じ（図１（Ａ）の例では１８０度、図２の例では０度と１８０度）となってしまい、１回転分のデータが取れず、画像化できないため、図１（Ｂ）及び図３に示す如く、心電図から得られる患者等の被検体の拍動とＣＴ回転時間が一致しないように、ＣＴ回転時間を変化させ、同期した投影像を用いない等、様々な工夫がなされている（特許文献１乃至３参照）。
【０００４】
図２及び図３において、１０は患者、２０はＣＴ撮影装置のガントリ（ＣＴガントリとも称する）、２２はＸ線管球、２４は２次元配置されたシンチレータである。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３１３５０４号公報
【特許文献２】特開平１０−３２８１７５号公報
【特許文献３】特開２００１−１９８１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら従来は、造影検査における造影剤の流れや、カテーテル検査／手術等におけるカテーテルや挿入チューブ、飲食物の動き等、一過性の動きを観測することはできなかった。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、心臓や胸部等の周期的な運動を繰返している臓器の動きを止め、その中を造影剤やカテーテル、チューブ、飲食物等が動いていく画像を得られるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
シンチレータをＣＴガントリ２０の軸方向に６４列並べた最新の６４列ＣＴでは、患者のテーブルを固定して、同じ軸方向位置で何回もガントリを回転させる、いわゆるシネスキャンにより、１回転で軸方向（患者の体軸方向）に最大４０ｍｍの範囲を撮影して、３次元（立体）データを得ることが可能であるが、従来の１６列ＣＴや、それよりも列数が少ないＣＴで、広範囲に画像を取得する場合には、一回転ＣＴ撮影を行い寝台をずらす過程を繰り返し行うステップアンドシュートスキャンや、テーブルを移動させながらＣＴスキャンを行なうヘリカルスキャンを行なっていた。しかし、これは画像毎に時間が異なるため、静止物体ならば問題はないが、動く物体の場合は、位相がずれて画像が崩れてしまい、３次元画像に時間の次元を加えた４次元画像とは言えない。
【０００９】
一方、現在開発中の２５６列ＣＴでは、１回転で軸方向に約１００ｍｍの範囲の画像取得が可能であり、広範囲に亘る４次元画像が取得可能となる。従って、従来の４次元画像では、図４に頭部の例で示す如く、図４（Ａ）のように、患者１０を輪切りにするアキシャル断面での診断が主流であったものが、２５６列ＣＴとなると、図４（Ｂ）に示す如く、患者の正面から観察するコロナル（Coronal）断面や、図４（Ｃ）に示す如く、矢印方向から観察するサジタル（Sagital）断面、それに、（Ｄ）に示す如く、斜めのオブリーク（Oblique）断面等、様々な角度から４次元画像の観察が可能となると考えられる。
【００１０】
この２５６列ＣＴの技術は、特に造影剤を用いた検査で威力を発揮する。心臓検査を例に取ると、時間分解能をハーフスキャンやＣＴ回転時間の高速化により高め、経時的に動きを観察する診断方向ばかり求められてきたが、逆の発想で、心臓の拍動と同じ周期でＣＴガントリを回転させると、心臓が止まっているように見える。当然時間分解能は最大限に高くはないので、モーション・アーチファクトは現われる。
【００１１】
本発明は、このような知見に基づいてなされたもので、ガントリ内にある被検体の周期的な運動を繰返している部分をＣＴ撮影して再構成する際に、運動部分の周期的な運動と同期してガントリを回転させることにより、運動部分の動きが止まった画像を得るようにして、前記課題を解決したものである。
【００１２】
本発明は、又、ガントリ内にある被検体の周期的な運動を繰返している部分をＣＴ撮影してセグメント再構成するための運動部分のＣＴ撮影装置において、運動部分の周期的な運動を検出する手段と、運動部分の周期的な運動と同期してガントリの回転速度を制御する手段と、得られた画像を再構成して、運動部分の動きが止まった画像を得る手段とを備えることにより、同じく前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、心臓や肺等の実際には周期的に動いている部分が、４次元表示しても停止しているように見えることを活かして、造影検査を行ない、造影剤の流入（ウォッシュイン）、流出（ウォッシュアウト）、染まり方を観察することによって、止まった臓器の中を造影剤だけが流れていき、筋肉の壁が染まっていくという、一過性の現象について、従来には無い診断情報が得られる。従って、ガン細胞や心筋梗塞等の既往症による染まり方や流れ方の違いでガンや既往症の部位が分かり、染まり易さで心筋の状態が分かり、代謝解析が可能となる。又、カテーテル、チューブや飲食物等の動きや消化具合も、周期運動をする心臓や呼吸性移動の影響を抑えて把握できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
本実施形態は、図５に示す如く、ＣＴガントリ２０の回転位置を検出するための、例えば回転センサ３０及びガントリ位置検出器３２でなるガントリ位置検出手段と、患者１０の心拍を計測するための、例えば体表面に装着される電極３４及び心電計３６でなる心拍計測手段と、該心拍計測手段の出力に応じて心拍間隔を演算する心拍間隔演算部４２、該心拍間隔演算部４２の出力及び前記ガントリ位置検出手段の出力に応じてＣＴを制御するためのＣＴ制御部４４、該ＣＴ制御部４４の出力によりＣＴガントリ２０を回転するための、例えば駆動装置５０及びダイレクトドライブ用モータを示すモータ５２でなる回転手段を制御する回転手段制御部４６を備えた制御装置４０とを含んで構成されている。
【００１６】
前記ＣＴガントリ２０には、図６又は図７に示す如く、軸方向に多数（例えば２５６個）のシンチレータが内蔵されたブレード２６が周方向に多数（例えば９１２チャンネル）備えられ、２次元計測が可能とされている。
【００１７】
前記ブレード２６は、格子状のコリメータから軸方向の構造を取り除いた構造を有し、材料としては、アルミニウムや鉛、モリブデン等が用いられる。このブレード２６の幅は、検出器のエレメントの幅に並んでいる。このブレード２６には、例えばセラミックやガドリニウム、キセノン等でなるシンチレータが内蔵されている。
【００１８】
以下、作用を説明する。
【００１９】
本発明による心拍動同期ＣＴと従来の心拍動非同期ＣＴの模式図を図１に示す。図１（Ａ）に示す、本発明の心拍動同期ＣＴでは、１心拍にＣＴが１回転するため、模式図の心電図（ＥＣＧ）のＲ波（ＥＣＧで一番尖がっている部分）から次のＲ波の間に、ＣＴが０度から３６０度回転する。これに対して、図１（Ｂ）に示す従来の心拍動非同期ＣＴでは、心拍動に関係なくＣＴが回転している。この心拍動非同期ＣＴでは、Ｒ−Ｒ波間に必ずしもＣＴが１回転しているわけではなく、図１（Ｂ）の場合、ＣＴ回転の方が心拍動よりも速くなっている。
【００２０】
従来の心電図同期ＣＴ撮影では、図１（Ｂ）に示すように、心拍動と同じＣＴ回転時間にならないようにすることで、矢印の部位の位相の心臓を造影すると、ＣＴの管球位置が１８０度、１９５度、２００度等、全てばらばらの管球位置の当像が取得できる。従って、このばらばらの角度位置を基準とする画像が各々１回転（３６０度）分集まれば、それぞれの画像を再構成できる。しかし、図１（Ｂ）の方法では、絶対時間でばらばらの位相から、心臓のある１位相の画像を作成するため、造影剤の流れ等、一過性の動きを捉えることはできない。又、心筋の染まりも分からない。因みに、従来の心電図同期ＣＴ撮影では、ＣＴ撮影中ずっと造影剤は充満しているように、注入している。
【００２１】
一方、図１（Ａ）に示す心拍動同期ＣＴでは、矢印の部分では、Ｘ線管球位置が同じ位置（図では１８０度）になっている。ＣＴの再構成では、再構成に用いる投影像の情報は、全て再構成画像に反映される。よって、心拍動同期ＣＴでは、ＣＴ１回転中に１心拍の情報のみが不足なく含まれている。従って、矢印の部分からＣＴ１回転しても、矢印から少しずれた位置から１回転させても、それらの回転中には、必ず１心拍の情報が含まれている。即ち、どの管球位置からＣＴ回転を始めても、１心拍の情報が含まれており、拍動によりモーション・アーチファクトの現われ方は同じになる。
【００２２】
これらを、Ｘ線管球位置を少しずつずらした位置からＣＴ１回転分再構成を続けて、動画を作成すると、拍動によるモーション・アーチファクトは同じに現われるため、心臓は止まって見える。一方、造影剤の動きは一過性であり、各ＣＴ１回転の間に含まれる造影剤における情報は、ばらばらであるため、動画にしてみると、造影剤の動きが観察できる。
【００２３】
また、心拍間隔演算部４２を間隔記憶部と予測部とで構成し、常に間隔記憶部に過去に連続した所定回数にさかのぼる心拍間隔を記憶しておき、予測部でその記憶データを参照していて変化が現れた場合、その傾向を分析して次回の心拍間隔の変化を予測し、その予測結果をＣＴ制御部４４に出力してガントリ２０の回転速度が追従するようにモータ５２の回転速度を制御することもできる。
【００２４】
なお、不整脈等により追従不可能に拍動が乱れた場合には、対応する画像は捨てることができる。
【００２５】
本実施形態においては、モータ５２によりＣＴガントリ２０をダイレクトドライブしているので、応答性が高く、高速回転が可能である。なお、ベルトドライブとすることもできる。
【００２６】
前記実施形態においては、心臓を例にとっていたが、本発明の適用対象は心臓だけでなく、肺等、呼吸性移動等を含む周期運動をするもの一般に適用可能である。
【実施例】
【００２７】
心臓ファントムを用いてデータ取得を行なった。ここでは、１分間に４５回、６０回の心拍でファントムを動かし、造影剤を注入しながら撮影した。動くのは、内側の三角錐の部分で、左右に動く。ＣＴの回転時間は、１回転１秒であり、心拍６０回の場合と同期することになる。
【００２８】
図８は、そのときのコロナル断面を示したものである。上段（Ａ）が従来の心拍非同期ＣＴ撮影で、下段（Ｂ）が本発明による心拍同期ＣＴ撮影画像である。右にいく程、時間が進む。本発明による心拍同期ＣＴ撮影では、造影剤が充満してきても、動態部分が二重に映るだけであるが、従来の心拍非同期撮影の場合には、動いているのが分かる（右から１番目と２番目）。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の原理を説明するためのタイムチャート
【図２】同期撮影の様子を示すＣＴガントリの正面図
【図３】非同期撮影の様子を示すＣＴガントリの正面図
【図４】ＣＴ撮影される画像の例を示す図
【図５】本発明に係るＣＴ撮影装置の実施形態の構成を示すブロック図
【図６】同じくＣＴガントリ部分の一例を示す斜視図
【図７】同じくＣＴガントリ部分の他の例を示す斜視図
【図８】本発明の実施例を従来例と比較して示す断面図
【符号の説明】
【００３０】
１０…患者
２０…ＣＴガントリ
２２…Ｘ線管球
２６…ブレード
３０…回転センサ
３２…ガントリ位置検出器
３４…電極
３６…心電計
４０…制御装置
４２…心拍間隔演算部
４４…ＣＴ制御部
４６…回転手段制御部
５０…駆動装置
５２…モータ
【図１】
2006296986.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006296986.tif 000008
【図７】
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【図８】
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