(57)【要約】【課題】撮影位置等の事前設定の精度を向上することができるＸ線コンピュータ断層撮影装置及び撮影条件設定支援装置を提供すること。【解決手段】実施の形態のＸ線コンピュータ断層撮影装置においては、再構成処理部は、Ｘ線検出器の出力から発生される投影データに基づいて画像データを再構成する。指定部は、本スキャンにおけるスキャン位置又はスキャン範囲を指定する。変換部は、画像データから被検体内の構造物に基づく特徴点を特定し、当該特徴点に関する情報と、仮想患者において対応する解剖学的特徴点に関する情報との照合結果に基づいて指定部により指定されたスキャン位置又は前記スキャン範囲を変換する。【選択図】図１
2015213749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管装置と、
前記Ｘ線管装置に印加するための管電圧を発生する高電圧発生部と、
前記Ｘ線管装置より照射され、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線管装置を前記被検体の周囲を回転自在に支持する回転機構と、
前記被検体に対して位置決めスキャンおよび本スキャンを実行するために前記高電圧発生部、前記回転機構を制御する制御部と、
前記Ｘ線検出器の出力から発生される投影データに基づいて画像データを再構成する再構成処理部と、
前記本スキャンにおけるスキャン位置又はスキャン範囲を指定する指定部と、
前記画像データから前記被検体内の構造物に基づく特徴点を特定し、当該特徴点に関する情報と、仮想患者において対応する解剖学的特徴点に関する情報との照合結果に基づいて前記指定部により指定された前記スキャン位置又は前記スキャン範囲を変換する変換部と、
を備える、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記位置決めスキャンにより取得された前記被検体の画像データ又は前記画像データを再構成するために用いられた投影データに対して、前記被検体内の構造物に基づく特徴点に関する情報と、仮想患者に対応する解剖学的特徴点に関する情報との照合のための補正処理を行う補正部をさらに備える、請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記再構成処理部は、前記位置決めスキャン中に当該位置決めスキャンにより随時取得される投影データに基づいて画像データを再構成し、
前記制御部は、前記位置決めスキャン中に取得される画像データに基づいて所定部位のスキャンの開始を検知し、当該検知結果に基づいて前記位置決めスキャン中に前記高電圧発生部を制御し管電流値を変調させる、請求項１又は記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記再構成処理部は、前記位置決めスキャン中に当該位置決めスキャンにより随時取得される投影データに基づいて画像データを再構成し、
前記制御部は、前記位置決めスキャン中に取得される画像データに基づいて所定部位のスキャンの開始を検知し、当該検知結果に基づいて前記所定部位に対応するボウタイフィルタを前記Ｘ線管球から照射されるＸ線の照射線上に配置する、請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
前記指定部は、操作者が入力部を用いて仮想患者画像又は前記被検体の実画像上にスキャン位置又はスキャン範囲を指定することで実行される、請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記指定部は、検査依頼情報システムからの依頼情報に基づきスキャン対象部位に関する情報を取得し、当該スキャン対象部位に対応するスキャン位置又はスキャン範囲を指定することで実行される、請求項１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、前記変換されたスキャン位置又はスキャン範囲に従って前記被検体に対して本スキャンを実行するための制御を行う、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
前記指定部により仮想患者画像上に再構成位置又は再構成範囲が指定され、
前記変換部により前記照合結果に基づいて前記仮想患者画像上に指定された再構成位置又は再構成範囲が変換され、
前記再構成処理部により前記変換された再構成位置又は再構成範囲の画像データが再構成される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項９】
前記変換部は、仮想患者画像の座標系で表現された複数の解剖学的特徴点と位置決め画像の座標系で表現された複数の特徴点との間の位置ズレを最小化させる座標変換行列を求め、前記座標変換行列により前記仮想患者画像上で指定されたスキャン位置又はスキャン範囲を前記位置決め画像の座標系で表されたスキャン位置又はスキャン範囲に変換する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１０】
前記変換されたスキャン位置又はスキャン範囲を表すマークが位置決め画像に重ねて表示される、請求項１〜９のいずか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１１】
複数の仮想患者画像のデータを記憶する記憶部と、
前記被検体の患者情報により選択された一の仮想患者画像が前記記憶部から読み出されて表示される表示部とをさらに備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１２】
前記指定部は、施設ごとに設定される拡張条件及び被検体ごとに設定されるスキャン時間のうち少なくとも一方に基づいて、前記スキャン位置又は前記スキャン範囲を調整する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１３】
前記指定部は、前記被検体に対する本スキャンにおいて複数のスキャン対象部位が含まれる場合に、各スキャン対象部位をスキャンするためのＸ線の照射領域の位置関係に基づいて、スキャン範囲を分割又は統合する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１４】
前記指定部は、前記各スキャン対象部位をスキャンするためのＸ線の照射領域が離れている場合に前記各スキャン対象部位がそれぞれ独立してスキャンされるようにスキャン範囲を分割し、前記各スキャン対象部位をスキャンするためのＸ線の照射領域が重複している場合に前記各スキャン対象部位がまとめてスキャンされるようにスキャン範囲を統合する、請求項１３記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１５】
前記指定部は、造影されるタイミングに基づいて、前記本スキャンを分割して実行する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１６】
前記被検体内の構造物に基づく特徴点に関する情報と、仮想患者において対応する解剖学的特徴点に関する情報とが照合された際の一致率を算出して、算出した一致率を表示部にて表示させる算出部をさらに備える、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１７】
前記変換部は、前記照合結果に基づいて、前記仮想患者に対して予め設定された造影剤の流入状態を検知するための関心領域を位置決め画像上の関心領域に変換し、
前記制御部は、造影剤を用いた本スキャンの開始タイミングを決定するための予備スキャンによって取得される画像データにおいて、位置決め画像上の関心領域に対応する領域の造影剤の濃度を検知し、検知した造影剤の濃度が所定の閾値を超えた場合に、前記本スキャンを開始するように制御する、請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１８】
被検体に対する本スキャンにおけるスキャン位置又はスキャン範囲を指定する指定部と、
Ｘ線検出器の出力から発生される投影データに基づいて再構成された画像データから前記被検体内の構造物に基づく特徴点を特定し、当該特徴点に関する情報と、仮想患者において対応する解剖学的特徴点に関する情報との照合結果に基づいて前記指定部により指定された前記スキャン位置又は前記スキャン範囲を変換する変換部と、
を備える、撮影条件設定支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（Ｘ線ＣＴ）及び撮影条件設定支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置の検査におけるＣＴ透視では、特に操作性、検査精度、検査スループットの向上は重要である。従来のＸ線コンピュータ断層撮影装置における事前の計画段階でスキャン条件等を設定するいわゆるプロトコルプリセットでは、検査部位と検査内容を想定した上でなされるが、あくまで数値入力によるおおよその設定である。しかし被写体（患者）ごとに大きさ（体型）が異なること、必ずしも被写体（患者）を撮影中心に配置できないことから、検査中の位置決め画像の撮影後にかならず撮影範囲の調整が必要とされる。
【０００３】
図１２に示すように、プロトコルプリセット作成時にはスキャン開始位置、スキャン終了位置、撮影C(Calibration)-FOV,  （Axial, Sagittal, Coronal, Obliqueすべてを含む）再構成D(Display)-FOV、再構成中心(X,Y) が数値で入力される。また図１３に示すように、検査実行時にはプリセットされたスキャン範囲、再構成範囲が図形で表示され、適宜調整される。これらスキャン・再構成位置、スキャン・再構成範囲等は、技師がその経験からおおよそで入力している。しかし、それらは実際には患者ごとに異なっているため、実検査中に、それぞれにスキャン位置や再構成位置の調整、スキャン範囲や再構成範囲の調整を必ず行っている。この作業には非常に時間を要する。また、位置決め画像の撮影前の数値入力であるため、患者の体格や年齢等から各部位の位置や範囲を想定しながら計画するしかなく、そのため調整には各師等の経験を要することと、不慣れな操作者が見た際に数値だけでは計画内容がわかりづらい。また、最終的に調整が必要であるため、計画時に細かい部分の範囲設定までできていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２３９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、撮影位置等の事前設定の精度を向上することができるＸ線コンピュータ断層撮影装置及び撮影条件設定支援装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線管装置と、高電圧発生部と、Ｘ線検出器と、回転機構と、制御部と、再構成処理部と、指定部と、変換部とを備える。高電圧発生部は、前記Ｘ線管装置に印加するための管電圧を発生する。Ｘ線検出器は、前記Ｘ線管装置より照射され、被検体を透過したＸ線を検出する。回転機構は、前記Ｘ線管装置を前記被検体の周囲を回転自在に支持する。制御部は、前記被検体に対して位置決めスキャンおよび本スキャンを実行するために前記高電圧発生部、前記回転機構を制御する。再構成処理部は、前記Ｘ線検出器の出力から発生される投影データに基づいて画像データを再構成する。指定部は、前記本スキャンにおけるスキャン位置又はスキャン範囲を指定する。変換部は、前記画像データから前記被検体内の構造物に基づく特徴点を特定し、当該特徴点に関する情報と、仮想患者において対応する解剖学的特徴点に関する情報との照合結果に基づいて前記指定部により指定された前記スキャン位置又は前記スキャン範囲を変換する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図である。
【図２】図２は本実施形態によるプロトコルプリセット処理手順、検査処理手順を示す流れ図である。
【図３】図３は図２の工程Ｓ０３−Ｓ０６の入力画面例を示す図である。
【図４】図４は図２の工程Ｓ１４で特定される解剖学的特徴点の一例を示す図である。
【図５】図５は図２の工程Ｓ１４で特定される解剖学的特徴点の一例を示す図である。
【図６】図６は図２の工程Ｓ１４，Ｓ１５の処理の説明補足図である。
【図７】図７は図２の工程Ｓ１６の処理の説明補足図である。
【図８】図８は本実施形態に係るスキャン位置及びスキャン範囲の変換の一例を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは本実施形態に係るスキャン範囲分割の一例を説明するための図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは本実施形態に係るスキャン範囲統合の一例を説明するための図である。
【図１０】図１０は本実施形態に係る造影スキャンの一例を説明するための図である。
【図１１】図１１は本実施形態に係るマッチング結果の表示例を示す図である。
【図１２】図１２は従来のプロトコルプリセット画面例を示す図である。
【図１３】図１３は従来のプロトコルプリセット画面例を示す図である。
【図１４】図１４は別の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成の一例を示す図である。
【図１５】図１５は本実施形態に係るＸ線コンピュータ撮影装置による処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わるＸ線コンピュータ断層撮影装置、撮影条件設定支援装置及び個人識別情報発生装置を説明する。本実施形態は、位置決め画像の撮影の前段階における撮影位置や撮影範囲等の事前設定（プリセット）の精度を向上し、それによりプリセットから検査実行に関する検査手順（検査プロトコル）のワークフローを改善し、検査スループットの向上を目的としてなされたものであり、撮影条件設定支援装置、さらには当該撮影条件設定支援機能を装備する医用画像撮影装置がその対象とされる。ここではＸ線コンピュータ断層撮影装置を例に説明する。当該撮影条件設定支援機能で重要なのは、標準的な仮想患者に関する画像（仮想患者画像）上の解剖学的特徴点（アナトミカルランドマーク）と、被検体を撮影して得られる画像上での被検体内の構造物に基づく特徴点（例えば、解剖学的特徴点など）とは当然にして解剖学的に対応関係にあり、同じ解剖学的特徴に係る点どうしの位置ズレを特定するという技術的特徴を以て撮影位置などの事前設定を仮想患者画像上で完了させることを実現することが可能である。
【０００９】
図１は本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図である。医用撮影装置には、Ｘ線診断装置、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（Ｘ線コンピュータ断層撮影装置）、磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ）、超音波診断装置、ガンマカメラ等の被検体に関する画像を発生する各種装置が含まれ、本発明はそれらいずれの装置にも適用可能である。ここでは、医用撮影装置として、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置を例に説明する。また、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置には、Ｘ線管と放射線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（ROTATE/ROTATE）タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（STATIONARY/ROTATE）タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転／回転タイプとして説明する。また、１スライスの断層像データを再構成するには、被検体の周囲１周、約３６０°分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０°＋ビュー角分の投影データが必要とされる。いずれの再構成方式にも本発明を適用可能である。また、入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。Ｘ線検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよいが、ここでは、前者の間接変換形として説明する。また、近年では、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本発明では、従来からの一管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であっても、多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であってもいずれにも適用可能である。ここでは、一管球型として説明する。
【００１０】
図１に、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の主要部の構成を示している。本実施形態のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、ガントリ１００を有する。ガントリ１００は、円環状の回転フレーム１０２を有する。回転フレーム１０２は、架台駆動部１０７により駆動され回転軸ＲＡを中心に回転する。この回転フレーム１０２には、Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０３とが対向に搭載されている。Ｘ線管１０１は、高電圧発生装置１０９からスリップリング１０８を経由して管電圧の印加及びフィラメント電流の供給を受け、Ｘ線を発生する。Ｘ線検出器１０３は、被検体を透過したＸ線を検出し、入射Ｘ線の線量を反映した電気信号を出力する。Ｘ線検出器１０３から出力される信号（純生データと呼ばれる）は、データ収集回路１０４、非接触データ伝送装置１０５を経由して前処理装置１０６に供給される。前処理装置１０６で、感度補正、対数変換等の処理を受けたデータ（投影データ又は生データと呼ばれる）は、記憶装置１１２に記憶される。
【００１１】
ここで、ガントリ１００においては、図１に示すように、Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０３との間に、ボウタイフィルタ１３１と、コリメータ１３２とを備える。ボウタイフィルタ１３１は、Ｘ線管１０１から曝射されたＸ線のＸ線量を調節するためのＸ線フィルタである。具体的には、ボウタイフィルタ１３１は、Ｘ線管１０１から被検体Ｐへ照射されるＸ線が、予め定められた分布になるように、Ｘ線管１０１から曝射されたＸ線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ボウタイフィルタ１３１は、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。コリメータ１３２は、ボウタイフィルタ１３１によってＸ線量が調節されたＸ線の照射範囲を絞り込むためのスリットである。
【００１２】
ホストコントローラ１１０は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置の全体制御を行う。例えば、ホストコントローラ１１０は、データ収集（スキャン）のために、架台駆動部１０７、高電圧発生装置１０９等の各動作を制御する。また、ホストコントローラ１１０は、入力装置１１５を介して入力される各種指示に基づく動作や、表示装置１１６に対する各種情報の表示処理を制御する。また、ホストコントローラ１１０は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置に含まれる各部を制御することで、各部によって実行される各種処理を制御する。
【００１３】
ボリューム再構成処理部１１８は、記憶装置１１２に記憶された投影データに基づいてボリュームデータ又は２次元の断層画像データを再構成する。ボリュームデータと２次元の断層画像データとを「画像」と総称する。表示装置１１６は、画像データを表示し、またスキャンプランエキスパートシステム１２０による操作画面を表示するために設けられる。入力装置１１５は、操作者の指示を入力するためにキーボード、マウス等から構成される。
【００１４】
仮想患者画像データ記憶部１２１には、年齢、成人／子供、男性／女性、体重、身長などの体格などに関わるパラメータに関する複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の仮想患者画像のデータが予め記憶される。仮想患者画像は、それが対応する上記パラメータの組み合わせに応じた標準的な体格等を有する人体について実際にＸ線で撮影した画像として予め用意される。人体には、パターン認識等の画像処理により比較的容易にその形態的特徴等に基づいて画像から抽出できる多数の解剖学的特徴点がある。これら多数の解剖学的特徴点の身体におけるその位置や配置は年齢、成人／子供、男性／女性、体重、身長などの体格等に従っておおよそ決まっている。各仮想患者画像に対してこれら多数の解剖学的特徴点が予め検出され、その位置データがそれぞれの解剖学的特徴の識別コードとともに仮想患者画像のデータに付帯又は関連付けされて記憶されている。
【００１５】
スキャンプランエキスパートシステム１２０は、主にスキャンプラン（スキャンプロトコルともいう）の設定を支援するために構築されたシステムである。年齢、成人／子供、男性／女性、体重、身長などの体格、検査目的等に従って複数のスキャンプロトコル候補が決まっており、スキャンプランエキスパートシステム１２０はこれらスキャンプロトコル候補をユーザに提供するとともに、被検体情報から年齢、成人／子供、男性／女性、体重、身長などの項目を抽出し、これら項目に従って仮想患者画像データ記憶部１２１に記憶されている複数の仮想患者画像から一の仮想患者画像を選択する。スキャンプラン候補には、位置決め画像の撮影範囲、位置決め画像の撮影アングル、位置決め画像撮影の管電圧、管電流、本スキャンのスキャン方式、スキャン位置、スキャン範囲、本スキャンの管電圧、管電流などの推奨値が含まれる。仮想患者画像は、図３に例示するように、スキャンプロトコル設定支援画面に表示される。スキャンプロトコル設定支援画面上の仮想患者画像にはスキャン位置、スキャン範囲、再構成位置、再構成範囲を表す補助枠や補助線が重ねられる。もしくは、指定された臓器（郡）が（強調して）表示される。仮想患者画像上の補助枠や補助線の初期位置や範囲、指定臓器（郡）はスキャンプロトコルに応じて決まっている。ユーザは入力装置１１６を介して任意に補助枠や補助線を操作して、スキャン位置、スキャン範囲を調整する。なお補助枠や補助線の操作によらず、数値指定でもよく、スキャンの範囲・位置の指定は、スキャンの径方向の幅（C-FOV）、患者に対して体軸方向のスキャンの範囲（位置）により指定され、再構成範囲・位置の指定は、アキシャル／サジタル／コロナルの各画像の再構成の径方向の幅と中心（D-FOVと再構成中心）、範囲を指定してもよい。
【００１６】
スキャンプロトコルが確定されると、そのスキャンプロトコルに関するスキャン位置、スキャン範囲、再構成位置、再構成範囲等のデータはスキャンプランエキスパートシステム１２０の内部記憶部に保存される。
【００１７】
アナトミカルランドマーク検出部１２２は、本スキャンシーケンスの冒頭に被検体を撮影して得られた位置決め画像から、パターン認識等の画像処理によりその形態的特徴等に基づいて複数の解剖学的特徴点を抽出する。各解剖学的特徴点の位置データと、それぞれの解剖学的特徴の識別コードとが内部記憶部に保持される。また、アナトミカルランドマーク検出部１２２は、本スキャンによって取得された画像データから、パターン認識等の画像処理により、形態的特徴等に基づいて複数の解剖学的特徴点を抽出することも可能である。
【００１８】
位置照合処理部１２３は、プリセットされたスキャンプロトコルに関するスキャン位置、スキャン範囲、再構成位置、再構成範囲それぞれに含まれる仮想患者画像上の複数の解剖学的特徴点と、これら仮想患者画像上の複数の解剖学的特徴点と同じ識別コードに係る位置決め画像から抽出した複数の解剖学的特徴点との間で位置照合、対応付けがなされる。その照合結果に基づいて、スキャン位置・範囲変換処理部１２４は仮想患者画像上で指定されたスキャン範囲等を、解剖学上同じ位置や範囲を規定する位置決め画像上のスキャン範囲等に変換する。簡単には仮想患者画像上で指定されたスキャン範囲に含まれる解剖学的特徴点に対応する位置決め画像上の解剖学的特徴点をすべて含むように位置決め画像上のスキャン範囲・再構成範囲等が決定される。詳細は後述する。ホストコントローラ１１０は、当該変換された位置決め画像上のスキャン範囲等に従ってスキャンが行われるように各部１０７，１０９を制御する。
【００１９】
ここに、人体がスキャナに対して斜めに挿入されている場合に、再構成範囲は人体に対して平行、及び垂直に計画できるようにする。人体がスキャナに対して斜めに挿入されていて、アナトミカル上で計画された再構成範囲が実際の人体に対して平行、及び垂直ではないことをメッセージとして注意喚起するとともに、アナトミカル上で計画された再構成範囲を位置決め画像上では角度修正し、人体に対して平行、及び垂直に計画することを促す。このときアナトミカル上で計画された再構成情報及び被検体の体軸情報をもとに、アキシャル（Axial）、コロナル（Coronal）、サジタル（Sagittal）は実際には回転軸に対して傾斜するオブリーク（Oblique）断面で作成される（従来はスキャナ観点の直交３断面でしか作れなかったが、人体の直交３断面とする）。またスキャン範囲はアナトミカル上で計画された再構成範囲を含むように自動的に拡大調整される。
【００２０】
また、範囲だけでなく、分類された部位ごとにプリセットされた情報を参照しながら、スキャン条件、再構成条件が自動的に設定される。スキャン範囲だけでなく、部位ごとにプリセットされたＳＤ、画像厚、再構成関数などが実現するようにスキャン条件として管電流mAや管電圧kVも部位に応じて自動的に決定される。
【００２１】
本実施形態においては被検体の臓器を３次元で同定できるので、被曝低減を実現するために、対象臓器だけにＸ線を照射するようにコリメータ１３２の開度を狭くすることが可能である。さらにコリメータ１３２の開度を対象臓器の３次元形態に応じてＸ線管の角度ごとに変化させ、またコリメータ１３２の開度をＺ軸（体軸、回転軸）の位置に応じて変化させることが可能である。また対象臓器が回転中心から大きく外れているとき等では、対象臓器の中心が回転中心に一致又は接近するように寝台天板を上下左右に位置調整させることも可能である。
【００２２】
なお、位置決め画像を撮影しなかったときには、入力した身長、体重、性別をもとに、おおよその対象臓器の位置を予測して、スキャン範囲や再構成範囲の候補を提示することが可能である。スキャン条件、再構成条件は、プリセットの情報を維持して提示する。ヘリカルスキャンを実行したとき、その３次元データをもとにアナトミカルランドマーク解析を実施し、スキャン条件、再構成条件の設定精度を高める。
【００２３】
図２には本実施形態における処理手順を示している。工程Ｓ０１−Ｓ０８はプリセット段階の工程を示し、工程Ｓ１１−Ｓ１８は本スキャン段階の工程を示している。スキャンプランエキスパートシステム１２０により位置決め画像撮影の前段階においてプリセット作成処理が開始される（Ｓ０１）。プリセット作成処理は検査依頼が発生した時点で実行することができ、従来のように被検体の位置決め画像を撮影するのを待機する必要がない。
【００２４】
まず、スキャンプランエキスパートシステム１２０によりその検査依頼情報に含まれる被検体情報から年齢、成人／子供、男性／女性、体重、身長などの項目が抽出され、これら項目に従って被検体に最も関連性の高い一の仮想患者画像が選択され、仮想患者画像データ記憶部１２１から読み出されて、表示装置１１６に表示される。仮想患者画像は、図３に示すように、スキャンプロトコル設定支援画面に含まれる。この図３のスキャンプロトコル設定支援画面は２方向から位置決め画像を撮影し、胸部をヘリカルスキャンするスキャンプロトコルの例を示している。スキャンプロトコル設定支援画面上の仮想患者画像にはスキャン開始位置、スキャン終了位置、スキャン範囲が補助線及び補助枠により示されている。このスキャン開始位置、スキャン終了位置、スキャン範囲を示す補助線及び補助枠はスキャンプロトコルに予め組まれている推奨位置、推奨範囲で初期的に表示される。ユーザは入力装置１１６を介して補助枠や補助線を任意に操作して、スキャン位置、スキャン範囲を調整する。それにより計画範囲が設定される（Ｓ０４）。プリセットではスキャン位置、スキャン範囲などの計画範囲以外に、管電圧、管電流、スキャン時間などのスキャン条件が設定され（Ｓ０３）、再構成位置、再構成範囲、再構成関数選択などの再構成条件が設定され（Ｓ０５）、その他、インジェクターによる造影剤注入量やそのシーケンス、またスキャンとスキャンの間隙時間などの条件が設定される（Ｓ０６）。これらを条件データのセットはプリセットプロトコルデータという。このプリセットプロトコルデータはスキャンプランエキスパートシステム１２０の内部記憶部に保存される。
【００２５】
次に本スキャン段階の処理手順（Ｓ１１−Ｓ１８）を説明する。未実行の複数の検査依頼に対応する複数のプロトコルプリセットに係るリストがスキャンプランエキスパートシステム１２０の内部記憶部から読み出されて表示装置１１６に表示される。これから実行する検査に係るプロトコルプリセットがユーザ指示に従って選択される（Ｓ１２）。プロトコルプリセット内の位置決めスキャン、つまり位置決め画像（１方向、２方向、Helicalの3D）の撮影が実施される（Ｓ１３）。この例ではＸ線管１０１が０°の位置から正面撮影がなされ、９０°の位置から側面撮影がなされる。
【００２６】
次にアナトミカルランドマーク検出部１２２により、位置決め画像が解析処理にかけられ、図４、図５に例示するように、位置決め画像上に点在する複数の解剖学的特徴点が抽出される（Ｓ１４）。図４、図５において各点に解剖学的特徴の識別コードがそれぞれの解剖学的位置に応じて割り当てられている。この解剖学的特徴の識別コードに従って、図６に示すように、位置照合処理部１２３により位置照合、つまりプリセットされたスキャンプロトコルに関するスキャン範囲内の仮想患者画像上の複数の解剖学的特徴点ＡＬＶ０１―ＡＬＶｎに対してそれぞれ同じ識別コードが関連つけられている位置決め画像から抽出された複数の解剖学的特徴点ＡＬＣ０１―ＡＬＣｎが特定される（Ｓ１５）。
【００２７】
この位置照合結果に基づいて、仮想患者画像上に指定されたスキャン範囲ＳＲＶと同じ解剖学的範囲を表す位置決め画像上のスキャン範囲ＳＲＣが設定される（Ｓ１６）。つまり、図６に示すように、仮想患者画像上に指定されたスキャン範囲ＳＲＶに含まれる複数の解剖学的特徴点ＡＬＶ０１―ＡＬＶｎが特定され、複数の解剖学的特徴点ＡＬＶ０１―ＡＬＶｎに対応する位置決め画像上の複数の解剖学的特徴点ＡＬＣ０１―ＡＬＣｎを含むように、スキャン範囲ＳＲＶがスキャン範囲ＳＲＣに変換される。具体的には、図７に示すように、解剖学的に同じ解剖学的特徴点（ＡＬＮ０１、ＡＬＣ０１）、（ＡＬＮ０２、ＡＬＣ０２）、（ＡＬＮ０３、ＡＬＣ０３）の間の位置ズレの合計を最小化するように、座標変換行列Ｈを求める。
【００２８】
LS ＝ （(X1,Y1,Z1)-Ｈ(x1,y1,z1))  
+（(X2,Y2,Z2)-Ｈ(x2,y2,z2))  
+（(X3,Y3,Z3)-Ｈ(x3,y3,z3))  
求められた座標変換行列Ｈにより、仮想患者画像上に指定されたスキャン範囲ＳＲＶは位置決め画像上のスキャン範囲ＳＲＣに変換される（Ｓ１６）。このスキャン範囲ＳＲＣに従って本スキャンが実行される（Ｓ１７）。
【００２９】
このように本実施形態によれば、プリセット時の範囲指定のために仮想患者画像を表示し、その上で位置・範囲計画をし、検査実行に際して位置決め画像（スキャン位置・範囲決め用画像）の撮影後に、位置決め画像から自動で計画された範囲に従ってスキャン範囲を数値設定することが可能である。これは位置決め画像を用いてアナトミカルランドマーク（ＡＬ）を自動抽出する技術を使い、抽出されたＡＬと位置決め画像を照合することで実現可能である。
【００３０】
つまり、本実施形態により、プロトコルプリセット時と検査実行時のワークフローが変わり、仮想患者画像を使って事前にスキャン範囲等を設定し実際の被検体の位置決め画像上でのスキャン範囲等に解剖学的特徴点の照合結果に従って変換することで事前設定の精度、スループット、向上が実現できる。プロトコルプリセット時に設定されるスキャン位置、スキャン範囲、再構成位置、再構成範囲等が位置決め画像の撮影後に再設定、調整がなされる機会、作業負担を解消又は軽減することができる。またスキャン範囲の自動化が行われるため、緊急時など不慣れな操作者にも確実な検査を実施する手段を提供することができる。
【００３１】
検査時に位置決め画像が存在しない、または取得できない場合は、選択されたプロトコルプリセットに登録されている部位情報を元に、予想される範囲と位置を自動数値入力し、その後はユーザにマニュアル設定をしてもらうことで対処できる。または、現在と同様に数値を入力する手段もサポートしておき、その値を使用する。また解剖学的特徴点が細かく検出できない場合も上記位置決め画像が無かった場合と同様に動作する。
【００３２】
上述したように、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、仮想患者画像における解剖学的特徴点と、位置決めスキャン或いは本スキャンによって撮影された画像データにおける被検体内の構造物に基づく特徴点との照合結果に基づいて、指定されたスキャン位置又は前記スキャン範囲を変換することで、撮影位置等の事前設定の精度を向上させる。以下、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の利用例について説明する。
【００３３】
例えば、上述した実施形態では、仮想患者画像上にスキャン位置又はスキャン範囲が指定され、指定されたスキャン位置又はスキャン範囲を位置決め画像上の位置又は範囲に変換して、変換した位置又は範囲で本スキャンを行う場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、画像データ上で指定されたスキャン位置又はスキャン範囲を仮想患者画像上の位置又は範囲に変換する場合であってもよい。すなわち、本実施例に係るコンピュータ断層撮影装置は、仮想患者画像上の位置又は範囲を画像データ上の位置又は範囲に変換する第１の変換と、画像データ上の位置又は範囲を仮想患者画像上の位置又は範囲に変換する第２の変換とを実行することができる。
【００３４】
以下、図８を用いてスキャン位置及びスキャン範囲の変換の例を説明する。図８は本実施形態に係るスキャン位置及びスキャン範囲の変換の一例を示す図である。図８においては、位置決め画像が撮影された後、スキャン位置又はスキャン範囲が指定される際に表示装置１１６によって表示されるＧＵＩの一例を示す。ここで、後述するスキャン位置又はスキャン範囲の指定は、ＧＵＩを介した操作者による指定の従って実行されてもよく、或いは、例えば、ＲＩＳ（Radiology  Information  System）などの検査依頼情報システムからの依頼情報に基づいて実行されてもよい。すなわち、ホストコントローラ１１０が、入力装置１１０を介して操作者から指示されたスキャン位置及びスキャン範囲を指定するように制御する。或いは、ホストコントローラ１１０が、図示しないネットワークによって接続された検査依頼情報システムから受信する被検体の検査依頼の情報に含まれる検査内容やスキャン対象部位の情報に基づいてスキャン位置及びスキャン範囲を指定するように制御する。
【００３５】
例えば、スキャン位置又はスキャン範囲を指定する際に表示されるＧＵＩには、図８に示すように、左端に対象部位を指定するためのボタン（例えば、頭、胸部、腹部、肺、心臓などのボタン）や、人体全身が示された仮想患者画像、位置決めスキャンによって取得された位置決め画像が表示される。ここで、例えば、操作者が入力装置１１５を操作して仮想患者画像上にスキャン範囲Ｒ１を設定すると、ホストコントローラ１１０が、仮想患者画像におけるスキャン範囲Ｒ１の座標情報をスキャン位置・範囲変換処理部１２４に送出する。スキャン位置・範囲変換処理部１２４は、位置照合処理部１２３によって求められた座標変換行列を用いて、ホストコントローラ１１０から受け付けたスキャン範囲Ｒ１の座標情報を、位置決め画像における座標情報に変換することで、スキャン範囲Ｒ１１を設定する。
【００３６】
また、例えば、操作者が入力装置１１５を操作して、対象部位を指定するためのボタンを押下したり、仮想患者画像内の部位が指定（選択）されたりすると、ホストコントローラ１１０は、押下されたボタンの部位に対応する範囲、或いは、指定された部位に対応する範囲の情報をスキャン位置・範囲変換処理部１２４に送出する。ここで、部位に対応する範囲は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置が用いられる施設ごとに任意に決定することができる。一例を挙げると、心臓をスキャン対象部位とした場合に、施設Ａでは体軸方向で心臓の上端及び下端がそれぞれスキャン開始線及びスキャン終了線となる範囲を心臓に対応する範囲として設定する。一方、施設Ｂでは体軸方向で心臓の上端から「５ｃｍ」上の位置をスキャン開始線とし、心臓の下端から「５ｃｍ」下の位置をスキャン終了線とした範囲を心臓に対応する範囲として設定する。このような部位と範囲との対応情報は、予め記憶装置１１２によって記憶され、部位が指定されると、ホストコントローラ１１０が、仮想患者画像に含まれる指定部位の座標を抽出して、対応情報をもとに座標情報を生成してスキャン位置・範囲変換処理部１２４に送出する。スキャン位置・範囲変換処理部１２４は、座標変換行列を用いて、受け付けた座標情報を位置決め画像における座標情報に変換することで、例えば、図８に示すように、心臓をスキャンするためのスキャン範囲Ｒ１２を設定する。
【００３７】
上述した例では、スキャン対象部位に対応する範囲を施設ごとに変化させる例について説明した。以下、スキャン時間に応じて本スキャンにおけるスキャン範囲を変化させる場合について説明する。かかる場合、例えば、被検体の呼吸に合わせてスキャン範囲を変化させてもよい。一例を挙げると、呼吸を止めておくことが可能な時間に応じて、被検体ごとのスキャン範囲を設定する。すなわち、息止め時間が長い被検体の場合、スキャン範囲を広くして、息止め時間が短い被検体の場合、スキャン範囲を狭くする。例えば、患者ごとにスキャン可能時間を設定しておき、呼吸の影響を受けやすい胸部のスキャンを行う際に、ホストコントローラ１１０は、被検体に対応するスキャン可能時間に応じてスキャン範囲を設定する。
【００３８】
なお、上述した例では、操作者が入力装置１１５を介して部位を指定する場合を例に挙げて説明したが、検査依頼の情報を用いて同様に本スキャンのためのスキャン範囲を設定することができる。かかる場合には、ホストコントローラ１１０は、検査依頼の情報（疾病情報など）からスキャン対象となる部位を抽出して、抽出した部位に対応する対応情報を記憶装置１１２から読み出し、仮想患者画像における抽出した部位の座標と対応情報とから座標情報を生成してスキャン位置・範囲変換処理部１２４に送出する。
【００３９】
また、図８に示す例では、心臓をスキャン対象部位とする場合もＹ軸方向（図中の横方向）の範囲を変更しない場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、スキャン対象部位に応じてＹ軸方向の範囲も変化させる場合であってもよい。一例を挙げると、ホストコントローラ１１０は、心臓がスキャン対象部位となった場合に、Ｙ軸方向で心臓が含まれる範囲で最小となるようにＹ軸方向の範囲を変化させる。ここで、ホストコントローラ１１０は、ボウタイフィルタ１３１や、コリメータ１３２を制御することで、Ｙ軸方向のスキャン範囲に応じた「C-FOV」を設定する。すなわち、ホストコントローラ１１０は、Ｙ軸方向の範囲を含み、かつ、最小となるサイズの「C-FOV」を設定する。
【００４０】
上述した例では、指定されるスキャン位置又はスキャン範囲が単一である場合の例を説明した。しかしながら、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置を利用した画像診断では、複数の１回のスキャンシーケンスのなかで複数の部位が指定される場合がある。本願に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、スキャン位置又はスキャン範囲が複数指定された場合に、各スキャン対象部位をスキャンするためのＸ線の照射領域の位置関係に基づいて、スキャン範囲を分割又は統合する。具体的には、ホストコントローラ１１０は、スキャン位置・範囲変換処理部１２４を制御して、各スキャン対象部位をスキャンするためのＸ線の照射領域が離れている場合に各スキャン対象部位がそれぞれ独立してスキャンされるようにスキャン範囲を分割し、各スキャン対象部位をスキャンするためのＸ線の照射領域が重複している場合に各スキャン対象部位がまとめてスキャンされるようにスキャン範囲を統合する。
【００４１】
図９Ａは本実施形態に係るスキャン範囲分割の一例を説明するための図である。例えば、図９Ａに示すように、スキャン対象部位として、「胸部」と「骨盤」が指定されると、スキャン位置・範囲変換処理部１２４は、仮想患者画像において「胸部」に対応するスキャン範囲Ｒ２の座標情報を、画像データにおけるスキャン範囲Ｒ２１の座標情報に変換する。さらに、スキャン位置・範囲変換処理部１２４は、仮想患者画像において「骨盤」に対応するスキャン範囲Ｒ３の座標情報を、画像データにおけるスキャン範囲Ｒ３１の座標情報に変換する。
【００４２】
そして、スキャン位置・範囲変換処理部１２４は、スキャン範囲Ｒ２１とスキャン範囲Ｒ３１とをスキャンする場合にＸ線の照射領域が重複するか否かを判定して、Ｘ線の照射領域が重複しないと判定した場合に、各スキャン範囲をそのまま設定することでそれぞれのスキャン範囲が独立してスキャンさせる。ここで、スキャン範囲Ｒ２１及びスキャン範囲Ｒ３１をスキャンする場合のＸ線の照射領域は図示するスキャン範囲だけではなく、各範囲の体軸方向（図中の上下方向）の上端及び下端それぞれにスキャンのためののりしろ部分が生じる。すなわち、被検体において実際にＸ線が照射される領域は、スキャン範囲Ｒ２１及びスキャン範囲Ｒ３１だけではなく、体軸方向の上端及び下端にそれぞれＸ線の照射領域が存在する。スキャン位置・範囲変換処理部１２４は、スキャン範囲Ｒ２１とスキャン範囲Ｒ３１とをスキャンする場合にＸ線の照射領域が重複するか否かを判定する場合、上述したのりしろ部分も含めて、Ｘ線の照射領域が重複するか否かを判定する。
【００４３】
そして、スキャン位置・範囲変換処理部１２４は、各スキャン範囲をスキャンするためのＸ線の照射領域が、のりしろ部分を含めて重複しないと判定した場合に、図９Ａに示すように、本スキャンのためのスキャン範囲Ｒ２１とスキャン範囲Ｒ３１とをそれぞれ設定する。これにより、不要な被曝を抑止することができる。スキャン位置・範囲変換処理部１２４によってスキャン範囲が設定されると、ホストコントローラ１１０は、図９Ａに示すように、「２つのスキャン範囲間にＸ線の非照射領域があるため、スキャン範囲を分割しています。」とするスキャン範囲の設定結果を設定理由を含めて表示装置１１６に表示するように制御する。
【００４４】
図９Ｂは本実施形態に係るスキャン範囲統合の一例を説明するための図である。例えば、図９Ｂに示すように、スキャン対象部位として、「胃」と「骨盤」が指定されると、スキャン位置・範囲変換処理部１２４は、仮想患者画像において「胃」に対応するスキャン範囲Ｒ４の座標情報を、画像データにおけるスキャン範囲の座標情報に変換する。さらに、スキャン位置・範囲変換処理部１２４は、仮想患者画像において「骨盤」に対応するスキャン範囲Ｒ３の座標情報を、画像データにおけるスキャン範囲の座標情報に変換する。
【００４５】
そして、スキャン位置・範囲変換処理部１２４は、上述した処理と同様に、「胃」に対応するスキャン範囲と「骨盤」に対応するスキャン範囲とをスキャンする場合にＸ線の照射領域が重複するか否かを判定する。ここで、スキャン位置・範囲変換処理部１２４は、各スキャン範囲をスキャンするためのＸ線の照射領域が、のりしろ部分を含めて重複すると判定すると、図９Ｂに示すように、各スキャン範囲を統合したスキャン範囲Ｒ４１を本スキャンのためのスキャン範囲として設定する。上述したように、のりしろ部分はＸ線が照射される領域であり、被検体は被曝する。従って、スキャン範囲と同様に被曝するのであれば、その部分の画像データも収集するように制御することで、同様の被曝でより多くの画像データを得られるように制御する。
【００４６】
そして、スキャン位置・範囲変換処理部１２４によってスキャン範囲Ｒ４１が設定されると、ホストコントローラ１１０は、図９Ｂに示すように、「各スキャン範囲におけるのりしろ領域が重複するため、スキャン範囲を統合しています。」とするスキャン範囲の設定結果を設定理由を含めて表示装置１１６に表示するように制御する。
【００４７】
上述したように、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、複数のスキャン対象部位が指定された場合に、Ｘ線の照射領域に基づいて、各対象部位をスキャンするためのスキャン範囲を分割したり、統合したりする。ここで、スキャン範囲の分割と統合は、被検体において異なる位置にある対象部位をスキャンするためのスキャン範囲を対象とする場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、被検体において同一の位置にある対象部位を時間的に分割する場合であってもよい。
【００４８】
例えば、造影剤を用いたスキャンを実行する際に、ホストコントローラ１１０は、造影の染まりのタイミングに応じて分割するか否かを決めることもできる。一例を挙げると、ホストコントローラ１１０は、造影開始からすぐの時点と、造影開始から時間が経過した時点とを分割してスキャンを実行させる。
【００４９】
次に、仮想患者画像における特徴点と、画像データにおける特徴とを照合する本願技術を利用した一実施形態を説明する。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置においては、造影スキャンが実行される場合に造影剤の濃度に応じてスキャンの開始タイミングを決定する技術として、診断用の画像を撮影するためのスキャンの前に予備のスキャン（Ｒｅａｌ  Ｐｒｅｐ、プレップスキャン、Ｓｕｒｅ  Ｓｔａｒｔとも呼ばれる）を行い、この予備のスキャンにより測定されるＣＴ値の経時的変化曲線に基づいて、メインのスキャンの開始タイミングを制御する技術が知られている。
【００５０】
例えば、上述した技術では、まず、低線量で画像データを取得して、取得した画像データに対してＣＴ値の経時的変化を観察するためのＲＯＩが設定され、ＲＯＩ内のＣＴ値が所定の閾値を超えた場合にメインのスキャンを開始する。ここで、設定されるＲＯＩは、スキャン対象部位の上流にある血管に設定されるが、正確な位置にＲＯＩを設定することが困難となる場合がある。そこで、本願技術を用いることで正確な位置へのＲＯＩの設定を容易に行うことを可能にする。
【００５１】
具体的には、スキャン位置・範囲変換処理部１２４は、位置照合処理部１２３による照合結果に基づいて、仮想患者に対して予め設定された造影剤の流入状態を検知するための関心領域を位置決め画像上の関心領域に変換する。そして、ホストコントローラ１１０は、造影剤を用いた本スキャンの開始タイミングを決定するための予備スキャンによって取得される画像データにおいて、位置決め画像上の関心領域に対応する領域の造影剤の濃度を検知し、検知した造影剤の濃度が所定の閾値を超えた場合に、本スキャンを開始するように制御する。
【００５２】
図１０は本実施形態に係る造影スキャンの一例を説明するための図である。図１０においては、「Ｒｅａｌ  Ｐｒｅｐ」付の「肝臓」をスキャンする場合を示す。例えば、図１０に示すように、「Ｒｅａｌ  Ｐｒｅｐ」付の「肝臓」ボタンが押下されると、ホストコントローラ１１０は、押下された「Ｒｅａｌ  Ｐｒｅｐ」付の「肝臓」ボタンに対応する範囲Ｒ５の情報をスキャン位置・範囲変換処理部１２４に送出する。ここで、「Ｒｅａｌ  Ｐｒｅｐ」付の部位指定の場合、ホストコントローラ１１０は、部位ごとに予め設定されたＲＯＩ情報もスキャン位置・範囲変換処理部１２４に送出する。
【００５３】
上述したＲＯＩ情報は、仮想患者画像に対して設定されたＲＯＩであり、熟練した技師或いは医師によって設定されたＲＯＩの情報である。すなわち、熟練した技師或いは医師が、「Ｒｅａｌ  Ｐｒｅｐ」を実行する際に、最適なＲＯＩを部位ごとに予め設定しておき、記憶装置１１２に格納しておく。ホストコントローラ１１０は、指定された部位「肝臓」に対応するＲＯＩの座標情報を記憶装置１１２から読み出して、「肝臓」に対応する範囲Ｒ５の座標情報とともに肝臓スキャン位置・範囲変換処理部１２４に送出する。スキャン位置・範囲変換処理部１２４は、ホストコントローラ１１０から受け付けた座標情報を座標変換行列を用いて位置決め画像における座標情報に変換して、図１０に示すように、「肝臓」に対応するスキャン範囲５１と、ＲＯＩが含まれるスキャン範囲Ｒ５２とを設定する。
【００５４】
このように、被検体ごとに求められた座標変換行列を用いて、仮想患者画像の座標情報を被検体の画像データにおける座標情報に変換することで、熟練した技師或いは医師が仮想患者画像上に設定した正確なＲＯＩの位置が、被検体の画像データそれぞれに対して正確に反映されることとなり、正確なＲＯＩの設定を容易に行うことができる。スキャン位置・範囲変換処理部１２４によってＲＯＩが設定されると、例えば、ホストコントローラ１１０は、図１０に示すように、アキシャル面に設定されたＲＯＩを表示装置１１６に表示させ、操作者に対してＲＯＩの設定に問題がないか否かの判定を行わせる。ここで、操作者は、ＲＯＩの設定に問題がないと判定した場合、入力装置１１５を介して「Ｒｅａｌ  Ｐｒｅｐ」を実行させる旨の指示を入力する。これにより、「肝臓」の造影スキャンが「Ｒｅａｌ  Ｐｒｅｐ」で実行される。
【００５５】
さて、上述したように、本願技術は、仮想患者画像における解剖学的特徴点と、被検体の画像データにおける特徴点とを照合して、同一であろう特徴点をマッチングすることで座標変換行列を求める。ここで、本願技術においては、上述した特徴点のマッチングの精度が重要である。そこで、マッチングの精度を向上させるために、以下の処理を実行することも可能である。
【００５６】
具体的には、ホストコントローラ１１０が、位置決めスキャンにより取得された被検体の画像データ又は画像データを再構成するために用いられた投影データに対して、被検体内の構造物に基づく特徴点に関する情報と、仮想患者に対応する解剖学的特徴点に関する情報との照合のための補正処理を行う。例えば、ホストコントローラ１１０は、被検体から収集された画像データ或いは投影データに対してノイズ低減処理やメタルアーチファクト除去処理を行うことで、マッチングに用いる画像データの画質を向上させて、マッチングの精度を向上させる。一例を挙げると、ホストコントローラ１１０は、ボリューム再構成処理部１１８を制御して、逐次近似再構成を実行させることでノイズを低減させる。
【００５７】
また、その他の精度向上の手法としては、ボリューム再構成処理部１１８は、位置決めスキャン中に当該位置決めスキャンにより随時取得される投影データに基づいて画像データを再構成する。そして、ホストコントローラ１１０は、位置決めスキャン中に取得される画像データに基づいて所定部位のスキャンの開始を検知し、当該検知結果に基づいて位置決めスキャン中に高電圧発生装置１０９を制御して管電流値を変調させる。すなわち、ボリューム再構成処理部１１８は、位置決めスキャン中にリアルタイムで画像データを再構成する。そして、アナトミカルランドマーク検出部１２２が、リアルタイムで再構成された画像データに含まれる部位を順次検出する。ホストコントローラ１１０は、アナトミカルランドマーク検出部１２２によって検出された部位ごとに最適なスキャン条件に変更する。これにより、部位ごとにそれぞれ画質の高い画像データを取得してマッチングを行うことができる。
【００５８】
一例を挙げると、ホストコントローラ１１０は、「肺」をスキャンする場合に、管電流値を「１０ｍＡ」に設定し、「肝臓」を検出すると管電流値を「２０ｍＡ」に変調する。すなわち、内部が空気である「肺」をスキャンしている条件でそのまま「肝臓」をスキャンするとノイズが増加して十分な画質を得ることができない。そこで、「肺」のスキャン中に「肝臓」を検出して、検出したタイミングでスキャン条件を変更する。ここで、「肝臓」の一部を検出した後に管電流値を変調させてはタイミングが遅くなるため、ホストコントローラ１１０は、例えば、スキャン位置が「心臓」の中間の位置を通過した場合に、管電流値を変調させ始める。これにより、「肝臓」をスキャンする時点で十分な管電流値を得ることができる。このように、リアルタイムで処理する場合には、ホストコントローラ１１０は、部位の先予測をする。
【００５９】
また、リアルタイムで変化させるスキャン条件は、上述した管電流値だけではなく、ボウタイフィルタやコリメータが制御される場合であってもよい。具体的には、ホストコントローラ１１０は、位置決めスキャン中に取得される画像データに基づいて所定部位のスキャンの開始を検知し、当該検知結果に基づいて所定部位に対応するボウタイフィルタをＸ線管球から照射されるＸ線の照射線上に配置する。
【００６０】
上述したように、リアルタイムで部位を検出して、部位ごとに種々のスキャン条件を変更することで、より画質の高い画像データを収集してマッチングを行うことができる。ここで、上述した例では、リアルタイムでの部位をＡＬＤによって実行する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、その他任意の手法が用いられてもよい。一例を挙げると、仮想患者画像におけるサイノグラムと、被検体から収集した３次元の画像データにおけるサイノグラムとを比較することで部位を検出してもよい。
【００６１】
例えば、「肺」のサイノグラムと「肝臓」のサイノグラムとは大きく異なるため、その違いに基づいて「肝臓」を検出する場合であってもよい。或いは、先予測を行うために、「肺」のサイノグラムと「心臓」のサイノグラムとの違いに基づいて「肝臓」を検出する場合であってもよい。また、多数のサイノグラムにより学習させた学習画像と比較することで部位を検出する場合であってもよい。すなわち、実際に収集された投影データを用いて、各部位を示すサイノグラムを学習させ、学習させたサイノグラムと被検体のサイノグラムとを比較する場合であってもよい。上述したように、サイノグラムを用いて部位を検出することで、ＡＬＤを用いる場合と比較して処理を高速にすることできる。
【００６２】
また、上述したマッチングの結果を表示装置１１６に表示させてもよい。図１１は本実施形態に係るマッチング結果の表示例を示す図である。例えば、ホストコントローラ１１０は、図１１に示すように、仮想患者画像における特徴点と被検体の画像データにおける特徴点とのマッチング結果として「一致率：７７．５％」を表示させる。ここで、一致率とは、仮想患者画像上に指定されたスキャン位置又はスキャン範囲に含まれる解剖学的特徴点に対して、画像データ内で一致する特徴点がどれだけ見つけられたかを示す。
【００６３】
一例を挙げると、一致率は、仮想患者画像上に指定されたスキャン位置又はスキャン範囲に含まれる解剖学的特徴点の数のうち、いくつの特徴点がマッチングされたかを示す。また、一致率は、マッチングされた各特徴点の確度の平均を示す。これにより、観察者は、本スキャンにおけるスキャン範囲の設定がどの程度の精度で実行されたかを認識することができる。ここで、例えば、一致率が低い場合に、操作者が入力装置１１５を操作して上述したマッチング精度を向上させる処理を実行する場合であってもよい。
【００６４】
上述した実施形態では、位置決めスキャンが実行され、仮想患者画像における解剖学的特徴点と、位置決め画像における解剖学的特徴点とをマッチングする場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、位置決めスキャンが実行されない場合であってもよい。かかる場合には、例えば、アナトミカルランドマーク検出部１２２が、本スキャンの実行中に、本スキャンによって収集された画像データに対してＡＬＤを実行して画像データに含まれる部位を検出する。
【００６５】
そして、位置照合処理部が仮想患者画像と部位が検出された画像データとの照合を行い、座標変換行列を算出する。スキャン位置・範囲変換処理部１２４が、仮想患者画像で指定された部位に対応する部位を、本スキャンによって収集された画像データ内で検出した場合に、本スキャンを停止させるための信号をホストコントローラ１１０に送出する。ホストコントローラ１１０は、信号を受け付けると本スキャンを停止するように制御する。これによって、所望の部位の本スキャンを自動で停止させることができる。なお、投光器の位置を仮想患者画像にセットして、本スキャンのスタートとしてもちいてもよい。
【００６６】
なお、撮影条件設定支援装置としては、図１の記憶装置１１２，入力装置１１５，表示装置１１６，スキャンエキスパートシステム１２０，仮想患者画像データ記憶部１２１，アナトミカルランドマーク検出部１２２，位置照合処理部１２３，スキャン位置・範囲変換処理部１２４から構成されるものである。
【００６７】
ここで、上述したＸ線コンピュータ断層撮影装置の別の実施形態について、図１４を用いて説明する。図１４は、別の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成の一例を示す図である。なお、別の実施形態では、上述した実施形態と異なる点を主に説明し、上述した実施形態で説明した構成と同様の機能については、同一の参照符号を付して、説明を適宜省略する。図１４に示すように、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１は、ガントリ１００と、前処理回路１０６ａと、高電圧発生装置１０９と、ホスト制御回路１１０ａと、記憶回路１１２ａと、仮想患者画像データ記憶回路１２１ａと、ディスプレイ１１６ａと、入力回路１１５ａと、処理回路２００とを有する。そして、図１４に示すように、各回路は相互に接続されており、各回路間で種々の電気信号を送受信する。なお、前処理回路１０６ａは、図１に示した前処理装置１０６に対応する。また、ホスト制御回路１１０ａは、図１に示したホストコントローラ１１０に対応する。また、記憶回路１１２ａは、図１に示した記憶装置１１２に対応する。また、仮想患者画像データ記憶回路１２１ａは、図１に示した仮想患者画像データ記憶部１２１に対応する。また、ディスプレイ１１６ａは、図１に示した表示装置１１６に対応する。入力回路１１５ａは、図１に示した入力装置１１５に対応する。
【００６８】
ガントリ１０は、Ｘ線管１０１と、回転フレーム１０２と、Ｘ線検出器１０３と、データ収集回路１０４と非接触データ伝送回路１０５ａと、架台駆動部１０７と、スリップリング１０８と、ボウタイフィルタ１３１と、コリメータ１３２とを有する。図１４における実施形態では、図１で示した非接触データ伝送装置１０５、前処理装置１０６、ホストコントローラ１１０、ボリューム再構成処理部１１８、スキャンプランエキスパートシステム１２０、アナトミカルランドマーク検出部１２２、位置照合処理部１２３及びスキャン位置・範囲変換処理部１２４にて行われる各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路１１２ａ又は図示しない記憶回路へ記憶されている。なお、非接触データ転送回路１０５ａは、図１に示した非接触データ伝送装置１０５に対応する。
【００６９】
データ収集回路１０４、非接触データ伝送回路１０５ａ、前処理回路１０６ａ、ホスト制御回路１１０ａ、及び、処理回路２００は、記憶回路１１２ａ又は図示しない記憶回路からプログラムを読み出して実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の各回路は、読み出したプログラムに対応する機能を有することとなる。なお、上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（central  processing  unit）、ＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）、或いは、特定用途向け集積回路（Application  Specific  Integrated  Circuit：ＡＳＩＣ））、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple  Programmable  Logic  Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex ProgrammableLogic  Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field  Programmable  GateArray：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。
【００７０】
例えば、記憶回路１１２ａは、ボリューム再構成機能１１８ａ、スキャンプランエキスパート機能１２０ａ、アナトミカルランドマーク検出機能１２２ａ、位置照合処理機能１２３ａ、及び、スキャン位置・範囲変換処理機能１２４ａに対応するプログラムを記憶する。処理回路２００は、ボリューム再構成機能１１８ａに対応するプログラムを記憶回路１１２ａから読み出し実行することで、ボリューム再構成処理部１１８と同様の処理を実行する。また、処理回路２００は、スキャンプランエキスパート機能１２０ａに対応するプログラムを記憶回路１１２ａから読み出し実行することで、スキャンプランエキスパートシステム１２０と同様の処理を実行する。また、処理回路２００は、アナトミカルランドマーク検出機能１２２ａに対応するプログラムを記憶回路１１２ａから読み出し実行することで、アナトミカルランドマーク検出部１２２と同様の処理を実行する。また、処理回路２００は、位置照合処理機能１２３ａに対応するプログラムを記憶回路１１２ａから読み出し実行することで、位置照合処理部１２３と同様の処理を実行する。また、処理回路２００は、スキャン位置・範囲変換処理機能１２４ａに対応するプログラムを記憶回路１１２ａから読み出し実行することで、スキャン位置・範囲変換処理部１２４と同様の処理を実行する。
【００７１】
また、例えば、記憶回路１１２ａは、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１を全体制御するホスト制御機能に対応するプログラムを記憶する。ホスト制御回路１１０ａは、ホスト制御機能に対応するプログラムを記憶回路１１２ａから読み出し実行することで、ホストコントローラ１１０と同様の処理を実行する。また、例えば、記憶回路１１２ａ又は図示しない記憶回路がデータ収集機能、非接触データ伝送機能及び前処理機能に対応するプログラムを記憶し、データ収集回路１０４、非接触データ伝送回路１０５ａ及び前処理回路１０６ａが記憶回路１１２ａ又は図示しない記憶回路からそれぞれデータ収集機能、非接触データ伝送機能及び前処理機能に対応するプログラムを読み出し実行することで、データ収集回路１０４、非接触データ伝送装置１０５及び前処理装置１０６と同様の処理を実行する。
【００７２】
なお、図１４に示す例では、１つの処理回路２００が各プログラムを実行することによって、ボリューム再構成機能１１８ａ、スキャンプランエキスパート機能１２０ａ、アナトミカルランドマーク検出機能１２２ａ、位置照合処理機能１２３ａ、及び、スキャン位置・範囲変換処理機能１２４ａを実現する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、複数の処理回路によって、ボリューム再構成機能１１８ａ、スキャンプランエキスパート機能１２０ａ、アナトミカルランドマーク検出機能１２２ａ、位置照合処理機能１２３ａ、及び、スキャン位置・範囲変換処理機能１２４ａが実現される場合であってもよい。例えば、ボリューム再構成機能１１８ａ、スキャンプランエキスパート機能１２０ａ、アナトミカルランドマーク検出機能１２２ａ、位置照合処理機能１２３ａ、及び、スキャン位置・範囲変換処理機能１２４ａのうち、１つ又は複数の機能が専用の独立したプログラム実行回路に別々に実装されてもよい。
【００７３】
また、図１４に示す複数の回路を１つの処理回路として実装する場合であってもよい。例えば、ホスト制御回路１１０ａによって実現されるホスト制御機能と、処理回路２００によって実現されるボリューム再構成機能１１８ａ、スキャンプランエキスパート機能１２０ａ、アナトミカルランドマーク検出機能１２２ａ、位置照合処理機能１２３ａ、及びスキャン位置・範囲変換処理機能１２４ａとが、１つのプログラム実行回路によって実現されてもよい。
【００７４】
入力回路１１５ａは、スキャン位置やスキャン範囲の設定などを行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード等によって実現される。入力回路１１５ａは、ホスト制御回路１１０ａに接続されており、オペレータから受け取った入力操作を電気信号へ変換しホスト制御回路１１０ａ又は処理回路２００へと出力する。
【００７５】
次に、本実施形態における処理の流れについて図１５を用いて説明する。図１５は、本実施形態に係るＸ線コンピュータ撮影装置による処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１５においては、位置決め用画像のスキャンが実行された後に、仮想患者画像又は位置決め用画像に対するスキャン位置又はスキャン範囲の指定操作を受け付ける場合について示すが、実施形態はこれに限定されるものはなく、例えば、仮想患者画像に対するスキャン位置又はスキャン範囲の指定操作を受け付けた後に、位置決め用画像のスキャンが実行される場合であってもよい。
【００７６】
図１５におけるステップＳ２１は、ホスト制御回路１１０ａが記憶回路１１２ａからホスト制御機能に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現されるステップである。ステップＳ２１では、ホスト制御回路１１０ａが架台駆動部１０７、高電圧発生装置１０９等を制御することで、位置決め用画像のスキャンを実行する。ステップＳ２２は、処理回路２００が記憶回路１１２ａからボリューム再構成処理機能１１８ａに対応するプログラムを読み出して実行することにより実現されるステップである。ステップＳ２２では、処理回路２００が、記憶回路１１２ａに記憶された投影データに基づいてボリュームデータを再構成する。
【００７７】
ステップＳ２３は、処理回路２００が記憶回路１１２ａからアナトミカルランドマーク検出機能１２２ａに対応するプログラムを読み出して実行することにより実現されるステップである。ステップＳ２３では、処理回路２００が、位置決め用画像データから、パターン認識等の画像処理により、形態的特徴等に基づいて複数の解剖学的特徴点を抽出する。ステップＳ２４は、処理回路２００が記憶回路１１２ａから位置照合処理機能１２３ａに対応するプログラムを読み出して実行することにより実現されるステップである。ステップＳ２４では、処理回路２００が、位置決め用画像における解剖学的特徴点と、仮想患者画像における解剖学的特徴点との位置を照合して、対応する解剖学的特徴点をマッチングする。
【００７８】
ステップＳ２５は、入力回路１１５ａによって実現されるステップである。ステップＳ２５では、入力回路１１５ａが、仮想患者画像又は位置決め用画像に対するスキャン位置又はスキャン範囲の指定操作を受け付ける。ステップＳ２６は、処理回路２００が記憶回路１１２ａからスキャン位置・範囲変換処理機能１２４ａに対応するプログラムを読み出して実行することにより実現されるステップである。ステップＳ２６では、処理回路２００が、解剖学的特徴点の照合結果に基づいて、入力回路１１５ａから受け付けたスキャン位置又はスキャン範囲を変換する。例えば、処理回路２００は、仮想患者画像に対して受け付けたスキャン位置又はスキャン範囲を、位置決め用画像上のスキャン位置又はスキャン範囲に変換する。或いは、処理回路２００は、位置決め用画像に対して受け付けたスキャン位置又はスキャン範囲を、仮想患者画像上のスキャン位置又はスキャン範囲に変換する。なお、上述した実施形態における処理回路２００は、特許請求の範囲におけるProcessing circuitryの一例である。
【００７９】
以上、説明したとおり、実施形態によれば、撮影位置等の事前設定の精度を向上することができる。
【００８０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８１】
１００…ガントリ、１０１…Ｘ線管、１０２…回転フレーム、１０３…Ｘ線検出器、１０４…データ収集回路、１０５…非接触データ伝送装置、１０６…前処理装置、１０７…架台駆動部、１０８…スリップリング、１０９…高電圧発生装置、１１０…ホストコントローラ、１１２…記憶装置、１１４…再構成装置、１１６…表示装置、１２０…スキャンエキスパートシステム、１１５…入力装置、１２１…仮想患者画像データ記憶部、１２２…アナトミカルランドマーク検出部、１２３…位置照合処理部、１２４…スキャン位置・範囲変換処理部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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