(57)【要約】【課題】放射線断層撮影装置において造影撮影を行う際に、放射線管の管電圧と造影剤使用量の両方の最適化を図りつつ、検査のワークフローの悪化を抑える。【解決手段】放射線断層撮影装置において、被検体の本撮影前の予備撮影により得られたデータに基づいて、本撮影時の放射線管の管電圧を決定する決定手段１０と、前記決定手段により決定された管電圧と、前記被検体の体重とに基づいて、本撮影時の造影剤使用量を算出する算出手段１２と、前記算出手段により算出された造影剤使用量を、前記放射線断層撮影装置に接続された造影剤注入装置１６に出力する出力手段１４と、備えた構成とする。【選択図】図１
2015043846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の本撮影前の予備撮影により得られたデータに基づいて、本撮影時の放射線管の管電圧を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された管電圧と、前記被検体の体重とに基づいて、本撮影時の造影剤使用量を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された造影剤使用量を、造影剤注入装置に出力する出力手段と、を備えた放射線断層撮影装置。
【請求項２】
前記算出手段は、本撮影時の管電圧が第１の管電圧であるときに適用される体重と造影剤使用量との関係を表す第１の関係と、前記第１の管電圧とは異なる第２の管電圧と該第１の関係における造影剤使用量に乗算する係数との関係を表す第２の関係とを参照して、前記本撮影時の造影剤使用量を算出する、請求項１に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項３】
前記第２の関係は、前記第２の管電圧が前記第１の管電圧より小さいときに、前記係数が１未満となるような関係である、請求項２に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項４】
前記算出手段は、体重及び管電圧の組合せと造影剤使用量との関係を表す第３の関係を参照して、前記本撮影時の造影剤使用量を算出する、請求項１に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項５】
前記決定手段は、前記データから得られた前記被検体の放射線吸収量に関する情報に基づいて、前記管電圧を決定する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項６】
前記決定手段は、前記データから得られた前記被検体のサイズに関する情報に基づいて、前記管電圧を決定する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項７】
前記決定手段は、前記データから得られた前記被検体の軟部組織の量または割合に関する情報に基づいて、前記管電圧を決定する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項８】
前記算出手段により算出された造影剤使用量を、操作者に提示する提示手段をさらに備えた、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置と、前記造影剤注入装置とを備えた放射線断層撮影システム。
【請求項１０】
コンピュータを、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置における各手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線断層撮影において使用する造影剤量を最適化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）検査では、Ｘ線管の管電圧を、撮影部位や撮影条件に関係なく、慣習的に、特定の管電圧（以下、標準管電圧という）にほぼ固定して撮影することが多い。その理由は、初期のＸ線ＣＴ装置では管電圧が固定であったという歴史や、被検体の経過観察を容易にするために取得画像のコントラスト（contrast）描写を揃えたいといった事情と深い係りがある。現行のＸ線ＣＴ装置では、管電圧が可変であるが、取得画像に期待されるコントラスト描写が存在しているため、管電圧を変えて撮影することは稀である。
【０００３】
しかしながら、被検体の撮影部位におけるＸ線吸収量や形状などによっては、慣習的に設定する標準管電圧とは異なる管電圧の方が、診断に必要な画質を確保しつつ、被検体への被曝量を低減できる場合があることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
そこで、近年では、被検体の予備撮影によって得られたデータから撮影部位におけるＸ線吸収量や形状に係る情報を取得し、その情報に基づいて、被検体の被曝が低減されるように、設定管電圧を自動で最適化するＸ線ＣＴ装置が提案されている（例えば、特許文献１，要約等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−９０８８７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Yoshiharu Nakayama, Kazuo Awai, et al. Abdominal CT with Low TubeVoltage. Radiology 2005, 237:945-951.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、取得画像のコントラスト描写は、Ｘ線管の管電圧に依存する。そのため、造影撮影を行う際の最適な造影剤使用量は、被検体に関する情報のほか、設定管電圧にも依存する。設定管電圧を標準管電圧から変える場合には、操作者の判断で、その設定管電圧に応じて最適と思われる造影剤使用量を決定することになる。
【０００８】
しかしながら、この場合には、せっかく設定管電圧を自動で最適化できるにもかかわらず、操作者がその都度、造影剤使用量を計算し直さなければならず、検査のワークフロー（work flow）が悪くなる。特に、大型の病院などでは、過密なスケジュール（schedule）に沿って多くの患者のＸ線ＣＴ検査を行うため、検査のワークフローの悪化はより深刻である。
【０００９】
このような事情により、放射線断層撮影装置において造影撮影を行う際に、放射線管電圧と造影剤使用量の両方の最適化を図りつつ、検査のワークフローの悪化を抑えることができる技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の観点の発明は、
被検体の本撮影前の予備撮影により得られたデータ（data）に基づいて、本撮影時の放射線管の管電圧を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された管電圧と、前記被検体の体重とに基づいて、本撮影時の造影剤使用量を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された造影剤使用量を、造影剤注入装置に出力する出力手段と、を備えた放射線断層撮影装置を提供する。
【００１１】
第２の観点の発明は、
前記算出手段が、本撮影時の管電圧が第１の管電圧であるときに適用される、体重と造影剤使用量との関係を表す第１の関係と、前記第１の管電圧とは異なる第２の管電圧と該第１の関係における造影剤使用量に乗算する係数との関係を表す第２の関係とを参照して、前記本撮影時の造影剤使用量を算出する、上記第１の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
【００１２】
第３の観点の発明は、
前記第２の関係が、前記第２の管電圧が前記第１の管電圧より小さいときに、前記係数が１未満となるような関係である、上記第２の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
【００１３】
第４の観点の発明は、
前記算出手段が、体重及び管電圧の組合せと造影剤使用量との関係を表す第３の関係を参照して、前記本撮影時の造影剤使用量を算出する、上記第１の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
【００１４】
第５の観点の発明は、
前記決定手段が、前記データから得られた前記被検体の放射線吸収量に関する情報に基づいて、前記管電圧を決定する、上記第１の観点から第４の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
【００１５】
第６の観点の発明は、
前記決定手段が、前記データから得られた前記被検体のサイズ（size）に関する情報に基づいて、前記管電圧を決定する、上記第１の観点から第４の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
【００１６】
第７の観点の発明は、
前記決定手段が、前記データから得られた前記被検体の軟部組織の量または割合に関する情報に基づいて、前記管電圧を決定する、上記第１の観点から第４の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
【００１７】
第８の観点の発明は、
前記算出手段により算出された造影剤使用量を、操作者に提示する提示手段をさらに備えた、上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
【００１８】
第９の観点の発明は、
上記第１の観点から第８の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置と、前記造影剤注入装置とを備えた放射線断層撮像システムを提供する。
【００１９】
第１０の観点の発明は、
コンピュータ（computer）を、上記第１の観点から第８の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置における各手段として機能させるためのプログラム（program）を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
上記観点の発明によれば、設定管電圧に応じて最適な造影剤使用量が自動で算出されるので、放射線断層撮影装置において造影撮影を行う際に、放射線管の管電圧と造影剤使用量の両方の最適化を図りつつ、検査のワークフローの悪化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】管電圧が標準管電圧である場合における被検体の体重と造影剤使用量との対応関係を示す図である。
【図３】設定管電圧と標準管電圧下での造影剤使用量に乗算する係数との対応関係を示す図である。
【図４】Ｘ線ＣＴ装置と造影剤注入装置との接続関係を示す図である。
【図５】Ｘ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフロー（flow）図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、発明の実施形態について説明する。なお、これにより本発明は限定されない。
【００２３】
図１は、発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す機能ブロック（block）図である。
【００２４】
図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線管２、アパーチャ（aperture）３、Ｘ線検出器４、及び撮影テーブル（table）５を備えている。
【００２５】
撮影テーブル５は、クレードル（cradle）５１を有している。被検体２０は、クレードル５１に載置される。クレードル５１は、不図示の駆動部により、被検体２０の体軸方向であるｚ方向に水平直線移動可能である。
【００２６】
Ｘ線管２は、Ｘ線焦点からクレードル５１に載置された被検体２０にＸ線を照射する。
【００２７】
アパーチャ３は、Ｘ線管２と被検体２０との間に設けられている。アパーチャ３は、Ｘ線管２から照射されたＸ線２１を、所定のファン（fan）角で広がる扇形のファンビーム（fan-beam）またはコーンビーム（cone-beam）に成形する。
【００２８】
Ｘ線検出器４は、被検体２０を挟むようにＸ線管２と対向して配置されている。Ｘ線検出器４は、複数の検出素子がチャネル（channel）方向および列方向（ｚ方向）にマトリクス（matrix）状に配列された構成を有している。
【００２９】
Ｘ線管２およびＸ線検出器４は、互いの位置関係を維持したまま被検体２０の周りを回転することができるよう支持されている。
【００３０】
図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、さらに、データ収集部６、予備スキャン制御部７、本スキャン制御部８、基準スキャン条件設定部９、スキャン条件最適化部１０、体重特定部１１、造影剤量算出部１２、対応表設定部１３、造影剤量出力部１４、及び画像再構成部１５を備えている。なお、予備スキャン制御部７から画像再構成部１５までの各部は、コンピュータに所定のプログラムを実行させることにより実現可能である。
【００３１】
データ収集部６は、被検体２０のスキャン（scan）を実施したときに、Ｘ線検出器４から出力されるアナログ（analog）信号をデジタル（digital）信号に変換し、スキャンデータとして収集する。
【００３２】
予備スキャン制御部７は、Ｘ線管２、Ｘ線検出器４、及び撮影テーブル５を制御して、被検体２０の本スキャン（本撮像）前の予備スキャン（予備撮像）を実施する。本例では、予備スキャンとして、スカウトスキャン（scout scan）を実施する。スカウトスキャンは、Ｘ線管２及びＸ線検出器４の回転角度位置を固定し、被検体２０が載置されたクレードル５１を水平直線移動させながら、低線量のＸ線を照射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器４にて検出する。本例では、Ｘ線管２が被検体２０の真上にくるときのＸ線管２の回転角度を０°として、Ｘ線管２を０°（または１８０°）に配置したスキャンと、Ｘ線管２を９０°（または２７０°）に配置したスキャンとを行う。なお、予備スキャンとして、低線量のＸ線によるヘリカルスキャン（helical scan）を行ってもよい。
【００３３】
本スキャン制御部８は、Ｘ線管２、Ｘ線検出器４、及び撮影テーブル５を制御して、被検体２０の本スキャンを実施する。本例では、後述の造影剤注入装置１６との連携により、被検体２０の本スキャンとして、造影スキャンを行う。
【００３４】
基準スキャン条件設定部９は、操作者２１の操作に応じて、スキャン条件の直接入力を受け付ける、あるいは既存のスキャン条件を読み込むことにより、基準となるスキャン条件（以下、基準スキャン条件という）を設定する。基準スキャン条件には、スキャン部位（撮影部位）、スキャン範囲、Ｘ線管の管電圧Ｖ１、再構成画像に期待する所望のノイズレベルＮＩ等が含まれる。
【００３５】
スキャン条件最適化部１０は、予備スキャンにより得られたデータ（以下、予備スキャンデータという）Ｄ１と基準スキャン条件Ｃ１とに基づいて、スキャン条件を最適化する。
【００３６】
例えば、特許文献１にて提案されている手法と同様の手法を用いて行う。まず、予備スキャンデータＤ１から得られる被検体２０のＸ線吸収量やサイズに関する情報と、管電圧Ｖ１を含む基準スキャン条件Ｃ１とに基づいて、自動露出機構を作動させる。これにより、管電圧Ｖ１と組み合わせて被検体２０をスキャンした場合に所望のノイズレベル（noise level）ＮＩの再構成画像が得られるようなＸ線管の管電流Ｉ１を算出する。管電流Ｉ１は、通常、被検体２０の体軸方向、あるいは、その体軸方向及び断層面方向において変化する管電流として規定される。次いで、被検体２０をスキャンした場合に管電圧Ｖ１及び管電流Ｉ１でスキャンした場合と実質的に同等のノイズレベルの再構成画像が得られるような管電圧Ｖ２及び管電流Ｉ２であって、被検体２０の被曝量が管電圧Ｖ１及び管電流Ｉ１でスキャンした場合よりも低減される組合せを求める。基準スキャン条件において、管電圧Ｖ１を管電圧Ｖ２に更新し、管電流Ｉ２を追加して、最適化されたスキャン条件を設定する。
【００３７】
また例えば、予備スキャンデータＤ１から得られる被検体２０のサイズのしきい値判定により管電圧Ｖ２を決定し、自動露出機構により管電流Ｉ２を決定するようにしてもよい。具体的には、例えば、被検体２０の断層面の輪郭を楕円近似したときの長軸半径及び短軸半径、被検体２０の断層面における平均半径など、被検体２０のサイズを表す代表的な長さを求める。そして、その長さが小さいほど、低い管電圧が選択されるようにして、管電圧を決定する。
【００３８】
また例えば、予備スキャンデータＤ１から得られる被検体２０の軟部組織の量または割合のしきい値判定により管電圧Ｖ２を決定し、自動露出機構により管電流Ｉ２を決定するようにしてもよい。具体的には、例えば、予備スキャンを、低線量のヘリカルスキャンとし、当該スキャンによって得られた被検体２０の断層像において、ＣＴ値を基に軟部組織の量または割合を求める。そして、この軟部組織の量または割合が小さいほど、低い管電圧が選択されるようにして、管電圧を決定する。
【００３９】
なお、本例では、管電圧Ｖ１及びＶ２は、８０ｋＶ，１００ｋＶ，１２０ｋＶ，１４０ｋＶの４つの選択肢の中から選択するようにする。
【００４０】
体重特定部１１は、被検体２０の体重を特定する。本例では、体重特定部１０は、事前に登録されている被検体情報（例えば、病院で管理される患者情報）を外部メモリまたは内部メモリから読み込み、その被検体情報に含まれている被検体２０の体重を読み出して特定する。なお、被検体２０の体重は、操作者２１が手動で直接入力した情報や、撮影テーブルに内蔵されている重量センサの出力、予備スキャンにより得られたデータの解析結果などから特定してもよい。
【００４１】
造影剤量算出部１２は、被検体２０の体重と、設定管電圧Ｖ２とに基づいて、被検体２０の本スキャンに適用する造影剤使用量を算出する。造影剤は、例えばヨード含有製剤である。本例では、造影剤量算出部１２は、図２に示すような第１の対応表と、図３に示すような第２の対応表とを記憶している。第１の対応表は、管電圧が標準管電圧すなわち１２０ｋＶであるときの、被検体２０の体重と適用すべき造影剤使用量との対応関係を示したものである。また、第２の対応表は、設定管電圧と造影剤量比率（係数）との対応関係を示したものである。造影剤量比率とは、実際の設定管電圧において適用すべき造影剤使用量を、管電圧が１２０ｋＶであるときに適用すべき造影剤使用量に対する比率で表したものである。まず、被検体２０の体重に基づいて、第１の対応表を参照して、管電圧が１２０ｋＶのときの造影剤使用量を特定する。次に、設定管電圧Ｖ２に基づいて、第２の対応表を参照して、造影剤量比率を特定する。そして、第１の対応表を用いて特定した造影剤使用量に、第２の対応表を用いて特定した造影剤量比率を乗算して、最終的な造影剤使用量を決定する。
【００４２】
なお、被検体の体重及び設定管電圧の組合せと造影剤使用量との対応関係を表す第３の対応表を用意し、実際の被検体の体重及び設定管電圧に基づいて、第３の対応表を参照して、造影剤使用量を決めるようにしてもよい。
【００４３】
また、第１及び第２の対応表、あるいは、第３の対応表は、スキャン部位もしくはスキャン範囲ごとに用意しておき、実際に本スキャンを実施するときのスキャン部位もしくはスキャン範囲に応じて、切り替えて用いるようにすることが好ましい。
【００４４】
対応表設定部１３は、操作者の操作に応じて、第１及び第２の対応表として、所望の対応表を予め設定する。造影剤使用量の決定に上記第３の対応表を用いる場合には、第３の対応表として、所望の対応表を予め設定する。造影剤使用量の算出方法は、検査を行う施設によって異なることが多いが、このような対応表設定部１３を設けることで、そのような事情に対応することができる。
【００４５】
造影剤量出力部１４は、算出された造影剤使用量を、視聴覚的な提示手段により操作者に提示したり、後述の造影剤注入装置１６にそのデータを送信したりする。
【００４６】
画像再構成部１５は、本スキャンにより得られたスキャンデータに基づいて、画像を再構成する。
【００４７】
Ｘ線ＣＴ装置１には、造影剤注入装置１６が接続されている。造影剤注入装置１６は、造影剤を被検体２０に自動で注入する装置である。
【００４８】
図４は、Ｘ線ＣＴ装置１と造影剤注入装置１６との接続関係を示した図である。図４に示すように、造影剤注入装置１６は、注入制御部１６１と、注入条件設定部１６２と、ピストン（piston）駆動機構部１６３とを有している。注入制御部１６１は、注入条件設定部１６２によって設定された複数のパラメータにしたがって、ピストン駆動機構部１６３を制御する。ピストン起動機構部１６３は、造影剤が入っているシリンジ（syringe）のピストンを押すことにより、造影剤を被検体２０に注入する。当該パラメータには、造影剤使用量、注入速度（注入時間）、注入開始タイミング（timing）（待機時間等）などが含まれる。注入制御部１６１は、Ｘ線ＣＴ装置１の造影剤量出力部１４から送信される造影剤使用量を表すデータを、インタフェース（interface）（不図示）を介して受信し、その造影剤使用量のデータを注入条件設定部１６２に送信する。注入条件設定部１６２は、受信した造影剤使用量のデータに基づいて、造影剤使用量に関するパラメータを設定する。なお、造影剤量出力部１４は、注入制御部１６１を経由せずに、直接的に注入条件設定部１６２を制御し、造影剤使用量に関するパラメータを設定するようにしてもよい。
【００４９】
これより、第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れについて説明する。
【００５０】
図５は、第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフロー図である。
【００５１】
ステップ（step）Ｓ１では、準備段階として、対応表設定部１３が、操作者２１の操作に応じて、第１及び第２の対応表を設定する。
【００５２】
ステップＳ２では、予備スキャン制御部７が、Ｘ線管２、Ｘ線検出器４、及び撮影テーブル５を制御して、被検体２０の予備スキャンを実施する。
【００５３】
ステップＳ３では、基準スキャン条件設定部９が、操作者２１の操作に応じて、スキャン部位、スキャン範囲、管電圧、ノイズレベル等を含む基準スキャン条件を設定する。
【００５４】
ステップＳ４では、スキャン条件最適化部１０が、予備スキャンデータと基準スキャン条件とに基づいて、スキャン条件を最適化する。スキャン条件の最適化には、管電圧の更新が含まれる。
【００５５】
ステップＳ５では、被検体体重特定部１０が、被検体２０の体重を特定する。
【００５６】
ステップＳ６では、造影剤量算出部１２が、被検体２０の体重と、最適化されたスキャン条件における設定管電圧とに基づいて、本スキャンに適用する造影剤使用量を算出する。
【００５７】
ステップＳ７では、造影剤量出力部１４が、算出された造影剤使用量を操作者に提示するとともに、そのデータを造影剤注入装置１６に送信する。造影剤注入装置１６は、受信した造影剤使用量のデータに基づいて、造影剤使用量に関するパラメータを設定する。
【００５８】
ステップＳ８では、本スキャン制御部８が、最適化されたスキャン条件に基づいて、Ｘ線管２、Ｘ線検出器４、撮影テーブル５、及び造影剤注入装置１６を制御し、本スキャンとしての造影スキャンを実施する。
【００５９】
ステップＳ９では、画像再構成部１５が、本スキャンにより得られたデータに基づいて、画像を再構成する。
【００６０】
以上、本実施形態によれば、設定管電圧に応じて最適な造影剤使用量が自動で算出されるので、Ｘ線ＣＴ装置において造影撮影を行う際に、Ｘ線管の管電圧と造影剤使用量の両方の最適化を図りつつ、検査のワークフローの悪化を抑えることができる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、Ｘ線ＣＴ装置１に接続された造影剤注入装置１６１に、造影剤使用量のデータを送信するので、造影剤注入装置１６における造影剤使用量のパラメータに、最適な造影剤使用量を自動で設定することもできる。その結果、Ｘ線管２の管電圧の設定と、造影剤使用量の設定とをすべて自動で行うことができ、検査のワークフローを大きく改善することができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、設定管電圧を標準管電圧とは異なる管電圧にした場合の最適な造影剤使用量の計算方法が定まっていない場合であっても、操作者２１によって造影剤使用量が異なることがないので、造影撮影による取得画像の画質すなわちコントラスト描写を安定させることができる。
【００６３】
また、本実施形態によれば、設定管電圧に応じて最適な造影剤使用量が自動で算出され、そのデータが出力されるので、操作者の負担が軽減されるだけでなく、計算ミス（mistake）による事故を防ぐこともできる。
【００６４】
なお、本実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置であるが、発明は、Ｘ線ＣＴ装置とＰＥＴまたはＳＰＥＣＴとを組み合わせたＰＥＴ−ＣＴ装置やＳＰＥＣＴ−ＣＴ装置などにも適用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１  Ｘ線ＣＴ装置（放射線断層撮影装置）
２  Ｘ線管（放射線管）
３  アパーチャ
４  Ｘ線検出器
５  撮影テーブル
５１  クレードル
６  データ収集部
７  予備スキャン制御部
８  本スキャン制御部
９  基準スキャン条件設定部
１０  スキャン条件最適化部（決定手段）
１１  体重特定部
１２  造影剤量算出部（算出手段）
１３  対応表設定部（設定手段）
１４  造影剤量出力部（提示手段，出力手段）
１５  画像再構成部
１６  造影剤注入装置
１６１  注入制御部
１６２  注入条件設定部
１６３  ピストン駆動機構部
２０  被検体
２１  操作者
【図１】
2015043846.tif 000003
【図２】
2015043846.tif 000004
【図３】
2015043846.tif 000005
【図４】
2015043846.tif 000006
【図５】
2015043846.tif 000007