(57)【要約】【課題】設置が簡単でよりコストを抑えた手法により呼吸波形を生成することができる画像撮影システムを提供する。【解決手段】画像撮影システム１は、撮影対象５の腹部に載置され、音波を出力する音波出力デバイス１００と、撮影時に撮影対象５が搬送されるガントリ２と、ガントリ２に設けられたマイクロフォン３１であって、音波出力デバイス１００から出力された音波を検出可能なマイクロフォン３１と、音波の検出に基づいて、撮影対象５の呼吸波形を生成する波形生成部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影対象の腹部に載置され、音波を出力する音波出力デバイスと、
撮影時に前記撮影対象が搬送されるガントリと、
該ガントリに設けられたマイクロフォンであって、前記音波出力デバイスから出力された音波を検出可能なマイクロフォンと、
前記音波の検出に基づいて、前記撮影対象の呼吸波形を生成する波形生成部と、
を備える画像撮影システム。
【請求項２】
前記波形生成部は、前記音波の検出に基づいて、前記音波出力デバイスと前記マイクロフォンとの距離を検出し、該距離の時間変化を、前記呼吸波形として生成する、請求項１に記載の画像撮影システム。
【請求項３】
前記波形生成部は、前記音波の検出に基づいて、前記音波出力デバイスから音波が出力されてから該音波が前記マイクロフォンで検出されるまでの時間を検出することにより、前記距離を検出する請求項２に記載の画像撮影システム。
【請求項４】
前記音波出力デバイスと前記波形生成部に対して、同期信号を出力する同期信号出力部を備え、
前記音波出力デバイスは、同期信号が入力されると前記音波を出力し、
前記波形生成部は、前記同期信号の出力タイミングと、前記音波の検出タイミングとの時間差を、前記音波出力デバイスから音波が出力されてから該音波が前記マイクロフォンで検出されるまでの時間として検出する、
請求項３に記載の画像撮影システム。
【請求項５】
前記同期信号は、前記音波出力デバイスと接続されたケーブルを介して前記音波出力デバイスに入力される、請求項４に記載の画像撮影システム。
【請求項６】
前記音波出力デバイスは、音波の出力を、所要の周期で複数回繰り返して行ない、
前記波形生成部は、前記音波出力デバイスにおける１回の前記出力に対応して前記マイクロフォンにおいて音波が検出されてから、次の出力に対応する音波が検出されるまでの時間を検出して、前記音波出力デバイスと前記マイクロフォンとの距離を検出する、請求項２に記載の画像撮影システム。
【請求項７】
前記距離は、前記撮影対象における撮影部位が、前記ガントリ内に位置している状態における前記音波出力デバイスと前記マイクロフォンとの距離である、請求項２〜６のいずれか一項に記載の画像撮影システム。
【請求項８】
前記波形生成部の機能をプログラムによって実行するプロセッサーを備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影対象が搬送されるガントリを備える画像撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＸ線ＣＴ装置（X-ray Computed Tomography System）等の放射線撮影装置や、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置などの画像撮影装置においては、撮影対象の呼吸に同期した呼吸同期撮影が行われることがある（例えば、特許文献１、２、３等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１９８９２号公報
【特許文献２】特開２０１５−１５０２０８号公報
【特許文献３】特開２０１５−３３５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
呼吸同期撮影を行なうためには、撮影対象の呼吸状態の時間変化を示す呼吸波形を取得する必要がある。呼吸波形を生成する手法としては、例えば次のような手法が挙げられる。一つの手法として、撮影対象の腹部にバンドを巻きつけて、呼吸による撮影対象の腹部の動きを圧力センサによって検出することにより、呼吸波形を生成する手法が挙げられる。また、他の手法として、撮影対象を光学式カメラで撮影することによって、呼吸による撮影対象の腹部の動きを検出し、呼吸波形を生成する手法が挙げられる。
【０００５】
しかし、撮影対象の腹部にバンドを巻きつける際に、画像撮影装置の撮影テーブルに寝ている状態の撮影対象を動かさなければいけない煩わしさがある。また、光学式カメラを用いると比較的高価である。従って、設置が簡単でよりコストを抑えた手法により呼吸波形を生成することができる画像撮影システムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明者は、画像撮影システムのガントリには、撮影対象の音声を検出するマイクロフォンが設けられている点に着目した。具体的には、上述の課題を解決するためになされた一の観点の発明は、撮影対象の腹部に載置され、音波を出力する音波出力デバイスと、撮影時に前記撮影対象が搬送されるガントリと、このガントリに設けられたマイクロフォンであって、前記音波出力デバイスから出力された音波を検出可能なマイクロフォンと、前記音波の検出に基づいて、前記撮影対象の呼吸波形を生成する波形生成部と、を備える画像撮影システムである。
【発明の効果】
【０００７】
上記観点の発明によれば、ガントリに設けられたマイクロフォンにより、音波出力デバイスから出力された音波が電気信号に変換され、この電気信号に基づいて撮影対象の呼吸波形が生成される。ガントリに設けられたマイクロフォンを利用することにより、音波出力デバイスを用意するだけで、撮影対象の呼吸波形を生成することができる。従って、コストを抑えることができる。また、音波出力デバイスは、撮影対象の腹部に載置するだけでよいので、設置も容易である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係るＸ線ＣＴシステムの構成を概略的に示す図である。
【図２】図１に示すＸ線ＣＴシステムの操作コンソールの機能ブロック図である。
【図３】音波出力デバイスから出力される音波の一例を示す図である。
【図４】呼吸波形の一例を示す図である。
【図５】図１に示すＸ線ＣＴシステムの操作コンソールの変形例を示す機能ブロック図である。
【図６】変形例における距離の検出を説明する図であり、音波出力デバイスから出力される音波と、マイクロフォンにおいて音波から変換された電気信号とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施形態について説明する。なお、これにより発明は限定されない。
【００１０】
図１には、本発明における画像撮影システムの実施の形態の一例であるＸ線ＣＴシステム１が示されている。この図１に示すように、Ｘ線ＣＴシステム１は、ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２、撮影テーブル（ｉｍａｇｉｎｇ  ｔａｂｌｅ）４、操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６及び音波出力デバイス１００を備えている。
【００１１】
ガントリ２は、Ｘ線管２１、アパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）２２、コリメータ装置（ｃｏｌｉｍａｔｏｒ  ｄｅｖｉｃｅ）２３、Ｘ線検出器２４、データ収集部２５、回転部２６、高電圧電源２７、アパーチャ駆動装置２８、回転駆動装置２９、ガントリ・テーブル制御部３０及びマイクロフォン（ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ）３１を有している。ガントリ２の開口部２Ｂには、撮影テーブル４により、撮影時に撮影対象５が搬送される。ガントリ２は、本発明におけるガントリの実施の形態の一例である。
【００１２】
Ｘ線管２１及びＸ線検出器２４は、開口部２Ｂを挟み対向して配置されている。Ｘ線管２１及びＸ線検出器２４が回転部２６の回転に伴って回転しながら、Ｘ線管２１からＸ線が撮影対象５に対して照射されてスキャンが行われる。
【００１３】
アパーチャ２２は、Ｘ線管２１と開口部２Ｂとの間に配置されている。Ｘ線管２１のＸ線焦点からＸ線検出器２４に向けて放射されるＸ線をファンビーム（ｆａｎ  ｂｅａｍ）やコーンビーム（ｃｏｎｅ  ｂｅａｍ）に成形する。
【００１４】
コリメータ装置２３は、開口部２ＢとＸ線検出器２４との間に配置されている。コリメータ装置２３は、Ｘ線検出器２４に入射する散乱線を除去する。
【００１５】
Ｘ線検出器２４は、Ｘ線管２１から放射される扇状のＸ線ビームの広がり方向（チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）方向という）および厚み方向（列方向という）に、２次元的に配列された複数のＸ線検出素子を有している。各Ｘ線検出素子は、開口部２Ｂに配された撮影対象５の透過Ｘ線をそれぞれ検出し、その強度に応じた電気信号を出力する。撮影対象５は、例えば、人間や動物などの生体である。
【００１６】
データ収集部２５は、Ｘ線検出器２４の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号を受信し、Ｘ線データに変換して収集する。このＸ線データを投影データというものとする。
【００１７】
回転部２６は、開口部２Ｂの周りに回転可能に支持されている。回転部２６には、Ｘ線管２１、アパーチャ２２、コリメータ装置２３、Ｘ線検出器２４、及びデータ収集部２５が搭載されている。
【００１８】
撮影テーブル４は、クレードル（ｃｒａｄｌｅ）４１、クレードル駆動装置４２を有している。撮影対象５は、クレードル４１の上に載置される。クレードル駆動装置４２は、クレードル４１をガントリ２の開口部２Ｂすなわち撮影空間に入れ出しする。
【００１９】
高電圧電源２７は、Ｘ線管２１に高電圧及び電流を供給する。
【００２０】
アパーチャ駆動装置２８は、アパーチャ２２を駆動しその開口を変形させる。
【００２１】
回転駆動装置２９は、回転部２６を回転駆動する。
【００２２】
ガントリ・テーブル制御部３０は、ガントリ２内の各装置・各部、撮影テーブル４等を制御する。
【００２３】
マイクロフォン３１は、撮影対象５の音声を検出可能である。また、音波出力デバイス１００から出力された音波を検出可能である。マイクロフォン３１は、撮影対象５の音声を検出することなどを目的として、従来からガントリ２に設けられている既知の構成である。
【００２４】
操作コンソール６は、操作者からの各種操作を受け付ける。操作コンソール６は、入力デバイス６１、表示デバイス６２、記憶デバイス６３、及び演算処理デバイス６４を有している。本例では、操作コンソール６は、コンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）により構成されている。
【００２５】
入力デバイス６１は、操作者からの指示や情報の入力を受け付けるボタン及びキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）などを含み、さらにポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）などを含んで構成されている。表示デバイス６２は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどである。
【００２６】
記憶デバイス６３は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ：ハードディスクドライブ）や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）などである。操作コンソール６は、記憶デバイス６３として、ＨＤＤ、ＲＡＭ及びＲＯＭの全てを有していてもよい。
【００２７】
演算処理デバイス６４は、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）などのプロセッサーである。
【００２８】
操作コンソール６には、外部記憶媒体９０が接続されるようになっていてもよい。外部記憶媒体９０は、例えばＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）メモリ、ハードディスクなどの可搬性を有する非一過性の記憶媒体である。
【００２９】
なお、ここでは、図１に示すように、撮影対象５の体軸方向、すなわち撮影テーブル４による撮影対象５の搬送方向をｚ方向とする。また、鉛直方向をｙ方向、ｙ方向およびｚ方向に直交する水平方向をｘ方向とする。
【００３０】
操作コンソール６は、図２に示すように、機能ブロックとして、スキャン制御部７１、再構成画像作成部７２、同期信号出力部７３、波形生成部７４、表示制御部７５を有する。演算処理デバイス６４は、所定のプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）により、上述のスキャン制御部７１、再構成画像作成部７２、同期信号出力部７３、波形生成部７４、表示制御部７５の機能を実行させる。所定のプログラムは、例えば、記憶デバイス６３を構成するＨＤＤやＲＯＭなどの非一過性の記憶媒体に記憶されている。また、プログラムは、外部接続された非一過性の外部記憶媒体９０に記憶されていてもよい。
【００３１】
スキャン制御部７１は、操作者の操作に応じて、撮影対象５における体軸方向（ｚ方向）の所要の範囲についてスキャンが実施されるようガントリ・テーブル制御部３０を制御する。
【００３２】
再構成画像作成部７２は、前記Ｘ線のスキャンにより得られた投影データに基づいて画像再構成処理を行ない、撮影対象５の断層画像として再構成画像を作成する。
【００３３】
同期信号出力部７３は、音波出力デバイス１００及び波形生成部７４に対して同期信号を出力する。音波出力デバイス１００は、ケーブル１０１（図１参照）を介してガントリ２と接続されている。同期信号出力７３は、音波出力デバイス１００に対しガントリ・テーブル制御部３０及びケーブル１０１を介して同期信号を出力する。同期信号出力部７３は、本発明における同期信号出力部の実施の形態の一例である。
【００３４】
波形生成部７４は、マイクロフォン３１による音波の検出に基づいて、撮影対象５の呼吸波形を生成する。詳細は後述する。波形生成部７４は、本発明における波形生成部の実施の形態の一例である。
【００３５】
表示制御部７５は、各種の画像やテキスト（ｔｅｘｔ）を画面に表示するよう表示デバイス６２を制御する。
【００３６】
音波出力デバイス１００は、音波を出力する。音波出力デバイス１００は、撮影対象５の腹部に載置される。音波出力デバイス１００から出力される音波は、超音波であってもよいし、可聴音であってもよく、例えば人間や動物の声とは異なる正弦波である。
【００３７】
例えば、図３に示すように、音波出力デバイス１００から出力される音波ＳＷは、複数の山及び谷を有する正弦波Ｓｉｗを含む。この正弦波Ｓｉｗの部分で音波が出力される。音波出力デバイス１００からの音波の出力は、所要の時間間隔ＴＳで複数回繰り返して行われる。従って、正弦波Ｓは、所要の時間間隔ＴＳで複数回出力される。時間間隔ＴＳは一定である。
【００３８】
Ｘ線ＣＴシステム１００における呼吸波形の作成について説明する。呼吸波形の生成は、撮影対象５の断層画像が撮影される時、すなわち撮影対象５における撮影部位が、ガントリ２の開口部２Ｂ内に位置している状態において行なわれる。
【００３９】
具体的には、先ず、同期信号出力部７３が同期信号を出力する。音波出力デバイス１００は、同期信号出力部７３から同期信号が入力されると音波を出力する。音波出力デバイス１００から出力された音波は、マイクロフォン３１で検出される。前記波形生成部７４は、マイクロフォン３１における音波の検出に基づいて、音波出力デバイス１００とマイクロフォン３１との距離Ｄを検出し、距離Ｄの時間変化を、前記呼吸波形として生成する。
【００４０】
波形生成部７４は、前記音波の検出に基づいて、音波出力デバイス１００から音波が出力されてからこの音波がマイクロフォン３１で検出されるまでの時間を検出することにより、距離Ｄを検出する。より詳細に説明すると、波形生成部７４は、同期信号出力部７３からの同期信号の出力タイミングと、マイクロフォン３１における音波の検出タイミングとの時間差を、音波出力デバイスから音波が出力されてから該音波が前記マイクロフォンで検出されるまでの時間Ｔとして検出する。例えば、波形生成部７４は、同期信号出力部７３から波形生成部７４に同期信号が入力されたタイミングを、上述の同期信号出力部７３からの同期信号の出力タイミングとし、マイクロフォン３１において音波から変換された電気信号が波形生成部７４に入力されたタイミングを、マイクロフォン３１における音波の検出タイミングとして、前記時間差を検出する。そして、波形生成部７４は、時間Ｔに基づいて距離Ｄを算出する。
【００４１】
波形生成部７４は、距離Ｄを経時的に算出し、図４に示すように、距離Ｄの時間変化を示す波形を呼吸波形ＢＷとして生成する。この呼吸波形ＢＷは、横軸を時間とし縦軸を距離Ｄとする波形である。
【００４２】
ただし、波形生成部７４は、距離Ｄは時間Ｔに応じて変化するので、時間Ｔに基づいて距離Ｄを実際に算出しなくてもよい。波形生成部７４は、距離Ｄに応じた時間Ｔの大きさの時間変化を呼吸波形ＢＷとして生成してもよい。本発明における音波出力デバイスとマイクロフォンとの距離の検出とは、前記音波出力デバイスから音波が出力されてからこの音波が前記マイクロフォンで検出されるまでの時間の検出を含む概念である。
【００４３】
呼吸波形ＢＷが生成されると、例えばスキャン制御部７１は、呼吸波形ＢＷに基づいてスキャンを制御する。表示制御部７５は、呼吸波形ＢＷを表示デバイス６２に表示してもよい。
【００４４】
本例によれば、呼吸波形ＢＷを生成するためのハードウェアとして、例えば光学式カメラよりも安価な音波出力デバイス１００を用意するだけで、ガントリ２に設けられているマイクロフォン３１を利用することにより、呼吸波形ＢＷを生成することができる。従って、コストを抑えることができる。また、音波出力デバイス１００は、撮影対象の腹部に載置するだけでよいので、設置も容易である。
【００４５】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。音波出力デバイス１００は、ケーブル１０１を介してガントリと接続されていなくてもよい。この場合、図５に示すように、操作コンソール６は、同期信号出力部７３を有していなくてもよく、音波出力デバイス１００には、同期信号出力部７３からの同期信号が入力されないようになっていてもよい。音波出力デバイス１００は第１の電気信号Ｓ１を生成し、この第１の電気信号Ｓ１に基づいて、音波を出力する。第１の電気信号Ｓ１は、本発明における第１の電気信号の実施の形態の一例である。
【００４６】
この変形例においても、波形生成部７４は、マイクロフォン３１における音波の検出に基づいて、距離Ｄを検出するものの、その検出手法は上記実施形態と異なっている。この変形例では、波形生成部７４は、音波出力デバイス１００における１回の音波の出力に対応してマイクロフォン３１において音波が検出されてから、次の出力に対応する音波が検出されるまでの時間ＴＰを検出して距離Ｄを検出する。
【００４７】
より具体的に、図６に基づいて説明する。図６には、マイクロフォン３１から出力される音波ＳＷと、マイクロフォン３１において音波から変換された電気信号ＳＲとが示されている。ここでは、音波ＳＷ及び電気信号ＳＲは単純化して矩形波で示されている。従って、音波ＳＷにおいて、正弦波Ｓｉｗは矩形波で示されている。また、音波ＳＷにおいて、１回の音波の出力から次の音波の出力までの時間は、時間ＴＳで示されている。
【００４８】
また、電気信号ＳＲにおいて、矩形波の部分Ｐｒは、音波ＳＷにおける正弦波Ｓｉｗに対応する。隣り合う矩形波の部分Ｐｒの間隔は、上述の時間ＴＰである。
【００４９】
波形生成部７４は、時間ＴＳの長さに対する時間ＴＰの長さの相違Ｔｓｐを算出する（Ｔｓｐ＝ＴＳ−ＴＰ）。相違Ｔｓｐは、プラス及びマイナスの符号を有する。ここで、音波出力デバイス１００から音波が出力されてから、その音波がマイクロフォン３１で検出されるまでの時間は、距離Ｄが大きくなるほど大きくなるので、時間ＴＰの長さは、距離Ｄが大きくなるほど長くなり、距離Ｄが小さくなるほど短くなる。従って、距離Ｄが大きくなるほど相違Ｔｓｐは大きくなり、距離Ｄが小さくなるほど相違Ｔｓｐは小さくなる。そこで、波形生成部７４は、距離Ｄの検出として相違Ｔｓｐの算出を行ない、Ｔｓｐの時間変化を呼吸波形として生成する。
【００５０】
以上本発明の実施形態を説明したが、発明は本実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、本発明に係る画像撮影システムは、ガントリを備えていればＸ線ＣＴシステムに限られるものではない。例えば、本発明は、ガントリを備えるＭＲＩ装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１  Ｘ線ＣＴシステム
２  ガントリ
３１  マイクロフォン
７４  波形生成部
１００  音波出力デバイス
１０１  ケーブル
【図１】
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【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】
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