(57)【要約】【課題】ビームハードニング補正が容易なＸ線ＣＴ装置を実現する。【解決手段】Ｘ線ＣＴ装置は、スカウト撮影を経て設定された被検体の撮影箇所をＸ線でスキャンして得られる投影データに基づいて画像再構成を行う撮影部とそれを制御する制御部を有し、前記制御部は、前記スカウト撮影の結果から撮影予定箇所における透過Ｘ線の減衰量を求めさせ、前記減衰量の大小に応じてスキャン遂行中にＸ線ビーム線質を変化させる。前記Ｘ線ビーム線質の変化をＸ線管の管電圧の増減によって行わせる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スカウト撮影を経て設定された被検体の撮影箇所をＸ線でスキャンして得られる投影データに基づいて画像再構成を行う撮影部とそれを制御する制御部を有するＸ線ＣＴ装置であって、
前記制御部は、
前記スカウト撮影の結果から撮影予定箇所における透過Ｘ線の減衰量を求めさせ、
前記減衰量の大小に応じてスキャン遂行中にＸ線ビーム線質を変化させる
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記Ｘ線ビーム線質の変化をＸ線管の管電圧の増減によって行わせる
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】
前記透過Ｘ線の減衰量は、線質硬化量である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記Ｘ線ビーム線質の変化は、ビュー角度に応じて行われる
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置に関し、特に、スカウト(scout)撮影を経て設定された被検体の撮影箇所をＸ線でスキャン(scan)して得られる投影データ(data)に基づいて画像再構成を行う撮影部とそれを制御する制御部を有するＸ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置では、被検体をＸ線でスキャンし、得られた投影データに基づいて画像を再構成する。スキャンに先立って被検体のスカウト撮影が行われ、スカウト像を利用してスキャンすべき位置ないし範囲が設定される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
得られた投影データについては、前処理の一環としてビームハードニング(beam hardening)補正が施され、Ｘ線の線質硬化によるＣＴ値シフト(shift)が生じないようにしている。ビームハードニング補正は、予め定められた補正係数を用いて行われる。補正係数は、ファントム(phantom)についてのスキャン実験等を通じて求められる（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−１１０１８３号公報
【特許文献２】特開２００４−３１３５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実際の被検体においては、撮影部位やＸ線照射方向等によりＸ線の線質硬化の程度がさまざまに変化するため、ファントムから求められた補正係数によって完璧なビームハードニング補正を行うことは困難であリ、再構成画像にストリークアーチファクト(streak artifact)等が発生し易い。
【０００５】
そこで本発明の課題は、ビームハードニング補正が容易なＸ線ＣＴ装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
課題を解決するための発明は、スカウト撮影を経て設定された被検体の撮影箇所をＸ線でスキャンして得られる投影データに基づいて画像再構成を行う撮影部とそれを制御する制御部を有するＸ線ＣＴ装置であって、前記制御部は、前記スカウト撮影の結果から撮影予定箇所における透過Ｘ線の減衰量を求めさせ、前記減衰量の大小に応じてスキャン遂行中にＸ線ビーム線質を変化させることを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【０００７】
前記Ｘ線ビーム線質の変化をＸ線管の管電圧の増減によって行う。前記透過Ｘ線の減衰量は、線質硬化量である。前記Ｘ線ビーム線質の変化は、ビュー角度に応じて行われる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、Ｘ線ＣＴ装置は、スカウト撮影を経て設定された被検体の撮影箇所をＸ線でスキャンして得られる投影データに基づいて画像再構成を行う撮影部とそれを制御する制御部を有し、前記制御部は、前記スカウト撮影の結果から撮影予定箇所における透過Ｘ線の減衰量を求めさせ、前記減衰量の大小に応じてスキャン遂行中にＸ線ビーム線質を変化させるので、ビームハードニング補正が容易なＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置の模式的構成を示す。本装置は本発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、Ｘ線ＣＴ装置に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。
【００１０】
本装置は、ガントリ(gantry)１００、テーブル(table)２００およびオペレータコンソール(operator console)３００を有する。ガントリ１００は、テーブル２００によって搬入される被検体１０を、Ｘ線照射・検出装置１１０でスキャンして複数ビュー(view)の投影データを収集し、オペレータコンソール３００に入力する。
【００１１】
オペレータコンソール３００は、ガントリ１００から入力された投影データに基づいて画像再構成を行い、再構成画像をディスプレイ(display)３０２に表示する。画像再構成は、オペレータ３００内の専用のコンピュータ(computer)によって行われる。画像再構成用のコンピュータとガントリ１００およびテーブル２００は、本発明における撮影部の一例である。
【００１２】
オペレータコンソール３００は、また、ガントリ１００とテーブル２００の動作を制御する。制御はオペレータ３００内の専用のコンピュータによって行われる。このコンピュータは、本発明における制御部の一例である。制御部は画像再構成をも制御する。
【００１３】
オペレータコンソール３００による制御の下で、ガントリ１００は所定のスキャン条件でスキャンを行い、テーブル２００は所定の部位がスキャンされるように、被検体１０の位置決めを行う。位置決めは、内蔵する位置調節機構により、天板２０２の高さおよび天板上のクレードル(cradle)２０４の水平移動距離を調節することによって行われる。
【００１４】
クレードル２０４を連続的に移動させながら複数回のスキャンを連続的に行うことにより、ヘリカルスキャン(helical scan)を行うことができる。クレードル２０４を間欠的に移動させながら停止位置ごとにスキャンすることによりクラスタスキャン(cluster scan)を行うことができる。Ｘ線照射・検出装置１１０の回転を止めた状態でクレードル２０４を連続的に移動させることにより、スカウトスキャン(scout scan)を行うことができる。
【００１５】
クレードル２０４を停止させた状態でスキャンすることにより、アキシャルスキャン(axial scan)を行うことができる。アキシャルスキャンを連続的に複数回行うことにより、シネスキャン(cine scan)を行うことができる。
【００１６】
天板２０２の高さ調節は、支柱２０６をベース(base)２０８への取付部を中心としてスイング(swing)させることによって行われる。支柱２０６のスイングによって、天板２０２は垂直方向および水平方向に変位する。クレードル２０４は天板２０２上で水平方向に移動して天板２０２の水平方向の変位を相殺する。スキャン条件によっては、ガントリ１００をチルト(tilt)させた状態でスキャンが行われる。ガントリ１００のチルトは、内蔵のチルト機構によって行われる。
【００１７】
なお、テーブル２００は、図２に示すように、天板２０２がベース２０８に対して垂直に昇降する方式のものであってよい。天板２０２の昇降は内蔵の昇降機構によって行われる。このテーブル２００においては、昇降に伴う天板２０２の水平移動は生じない。
【００１８】
図３に、Ｘ線照射・検出装置１１０の構成を模式的に示す。Ｘ線照射・検出装置１１０は、Ｘ線管１３０の焦点１３２から放射されたＸ線１３４をＸ線検出器１５０で検出するようになっている。
【００１９】
Ｘ線１３４は、図示しないコリメータ(collimator)で成形されてコーンビーム(cone beam)またはファンビーム(fan beam)のＸ線となる。Ｘ線検出器１５０は、Ｘ線の広がりに対応して２次元的に広がるＸ線入射面１５２を有する。Ｘ線入射面１５２は円筒の一部を構成するように湾曲している。円筒の中心軸は焦点１３２を通る。
【００２０】
Ｘ線照射・検出装置１１０は、撮影中心すなわちアイソセンタ(isocenter)Ｏを通る中心軸の周りを回転する。中心軸は、Ｘ線検出器１５０が形成する部分円筒の中心軸に平行である。
【００２１】
回転の中心軸の方向をｚ方向とし、アイソセンタＯと焦点１３２を結ぶ方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に垂直な方向をｘ方向とする。これらｘ，ｙ，ｚ軸はｚ軸を中心軸とする回転座標系の３軸となる。
【００２２】
図４に、Ｘ線検出器１５０のＸ線入射面１５２の平面図を模式的に示す。Ｘ線入射面１５２は検出セル(cell)１５４がｘ方向とｚ方向に２次元的に配置されたものとなっている。すなわち、Ｘ線入射面１５２は検出セル１５４の２次元アレイ(array)となっている。なお、ファンビームＸ線を用いる場合は、Ｘ線入射面１５２は検出セル１５４の１次元アレイとしてよい。
【００２３】
個々の検出セル１５４は検出チャンネル(channel)を構成する。これによって、Ｘ線検出器１５０は多チャンネルＸ線検出器となる。検出セル１５４は、例えばシンチレータ(scintillator)とフォトダイオード(photo diode)の組合せによって構成される。
【００２４】
図５に、Ｘ線管１３０の管電圧供給系統のブロック(block)図を示す。図５に示すように、Ｘ線管１３０には、高電圧発生装置１４０から管電圧が供給される。高電圧発生装置１４０は、高圧インバータ(inverter)＆絶縁ユニット(unit)１４２と管電圧制御ユニット１４４を有する。
【００２５】
高圧インバータ＆絶縁ユニット１４２は、管電圧制御ユニット１４４による制御の下で高電圧をＸ線管１３０に印加する。管電圧制御ユニット１４４による管電圧制御はフィードバック(feed back)制御によって行われる。管電圧制御ユニット１４４、例えばファームウェア(firmware)等によって構成される。
【００２６】
管電圧制御ユニット１４４による管電圧制御は、オペレータコンソール３００から与えられる制御情報に基づいて行われる。制御情報は、システムソフトウェアスキャン(system software scan )計画によって定まる。
【００２７】
図６に、本装置の動作のフローチャート(flow chart)を示す。この動作は、オペレータコンソール３００による制御の下で遂行される。図６に示すように、ステップ(step)６０１で、スカウトスキャンを行う。スカウトスキャンは、Ｘ線照射・検出装置１１０の回転を止めた状態でＸ線を照射しながら、クレードル２０４を連続的に移動させることによって行われる。
【００２８】
Ｘ線の照射方向は、被検体１０の断面形状を楕円とみなしたときの短径方向または長径方向である。短径方向は、Ｘ線照射・検出装置１１０の回転角度の０度方向または１８０度方向に相当する。長径方向は、Ｘ線照射・検出装置１１０の回転角度の９０度方向または２７０度方向に相当する。なお、スカウトスキャンは、短径方向と長径方向でそれぞれ行うようにして良い。
【００２９】
ステップ６０２で、ローカライズ(localize)を行う。ローカライズは、オペレータにより、オペレータコンソール３００を通じて行われる。これによって、例えば、図７に示すようなヘリカルスキャンの撮影範囲Ｌが設定される。撮影範囲Ｌは被検体１０の体軸上の位置ＡからＢまでの範囲である。
【００３０】
ステップ６０３で、撮影予定箇所におけるＸ線減衰量を求める。Ｘ線減衰量は、スカウトスキャンによって得られた投影データから求められる。これによって、図８に示すように、体軸に沿ったＸ線減衰量のプロファイル(profile)が得られる。Ｘ線減衰量は、肩部と臀部において相対的に大きく、胸部と腹部において相対的に小さい。このようなＸ線減衰量の相違は、Ｘ線透過長に占める骨の割合の違いによって生じ、骨の割合が大きいほど減衰が大きくなる。
【００３１】
Ｘ線減衰量が大きいところでは線質硬化の度合が大きく、Ｘ線減衰量が小さいところでは線質硬化の度合いが小さい。このため、Ｘ線減衰量の大小は線質硬化の度合の大小に対応する。したがって、Ｘ線減衰量のプロファイルから、線質硬化の程度を予測することができる。
【００３２】
ステップ６０４で、可変エネルギースキャン(energy scan)を行う。可変エネルギースキャンは、Ｘ線管１３０に印加する管電圧を、スキャン遂行中に変化させることによって行われる。
【００３３】
図９に、管電圧変化のパターン(pattern)を示す。図９に示すように、管電圧は、ヘリカルスキャン中に、High kVとLow kVの２段階に変更される。High kVは相対的に高い電圧であり、Low kVは相対的に低い電圧である。一般的にHigh kVは１４０ｋＶ、Low kVは８０ｋＶ程度の電圧である。High kVではＸ線ビーム線質が硬くなり、Low kVではＸ線ビーム線質が軟らかくなる。
【００３４】
高い電圧High kVは肩部と臀部をスキャンする時に印加され、低い電圧Low kVは胸部と腹部をスキャンする時に印加される。肩部と臀部は線質硬化の度合が大きいところであり、この部分のスキャンにはエネルギーの高いＸ線が用いられる。胸部と腹部は線質硬化の度合が小さいところであり、この部分のスキャンにはエネルギーの低いＸ線が用いられる。
【００３５】
肩部と臀部は線質硬化の度合が大きいところであるが、この部分でＸ線ビーム線質を硬くすることによりＸ線の透過量を増やすことができ、これによって、等価的に、線質硬化の度合を胸部や腹部における線質硬化と同程度まで緩和することができる。
【００３６】
これによって、線質硬化の度合は骨の多いところも少ないところも均等になるので、ビームハードニング補正が容易になり、再構成画像はストリークアーチファクト等を含まない高画質なものとなる。
【００３７】
管電圧の変更は、アキシャルスキャン中に行うようにしても良い。すなわち、例えば図１０に示すように、肩部を含むスライス位置ａにおいてアキシャルスキャンを行うとき、管電圧は図１１に示すようなパターンで変更する。
【００３８】
図１１に示すように、管電圧変更のパターンは、３６０度のアキシャルスキャン中に、ビュー角度が９０度と２７０度およびその近辺においてHigh kVとされ、ビュー角度が０，１８０，３６０度およびその近辺においてLow kVとされる。
【００３９】
ビュー角度が９０度と２７０度は、被検体１０の断面形状を楕円とみなしたときの長径方向であり、Ｘ線減衰量が大きい方向である。ビュー角度が０，１８０，３６０度は、被検体１０の断面形状を楕円とみなしたときの短径方向であり、Ｘ線減衰量が小さい方向である。
【００４０】
Ｘ線減衰量が大きい方向では、管電圧をHigh kVとしてＸ線ビーム線質を硬くし、線質硬化の度合を緩和してビュー角度が０，１８０，３６０度における線質硬化並にする。これによって、ビームハードニング補正が容易になり、ストリークアーチファクト等を含まない高画質の再構成画像を得ることができる。このような管電圧制御は、ヘリカルスキャン時にも行って良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。
【図２】本発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。
【図３】Ｘ線照射・検出装置の構成を示す図である。
【図４】Ｘ線検出器のＸ線入射面の構成を示す図である。
【図５】管電圧供給系統を示す図ブロック図である。
【図６】本発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】ローカライズの一例を示す図である。
【図８】Ｘ線減衰量プロファイルの一例を示す図である。
【図９】管電圧変更パターンの一例を示す図である。
【図１０】ローカライズの一例を示す図である。
【図１１】管電圧変更パターンの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ ： 被検体
１００ ： ガントリ
１１０ ： Ｘ線照射・検出装置
１３０ ： Ｘ線管
１３２ ： 焦点
１３４ ： Ｘ線
１５０ ： Ｘ線検出器
１５２ ： Ｘ線入射面
１５４ ： 検出セル
２００ ： テーブル
２０２ ： 天板
２０４ ： クレードル
２０６ ： 支柱
２０８ ： ベース
３００ ： オペレータコンソール
３０２ ： ディスプレイ
１４０ ： 高電圧発生装置
１４２ ： 高圧インバータ＆絶縁ユニット
１４４ ： 管電圧制御ユニット
【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】
2008142390.tif 000010
【図９】
2008142390.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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