(57)【要約】【課題】被曝管理の可能なＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供すること。【解決手段】Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線管５と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器２１と、Ｘ線検出器の出力に基づいて画像を再構成する再構成処理部３１と、Ｘ線検出器の出力に基づいて画像単位で吸収線量を計算する吸収線量計算部３３と、吸収線量のデータを画像のデータに関連付けて記憶する記憶部２８とを具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器の出力に基づいて画像を再構成する再構成処理部と、
前記Ｘ線検出器の出力に基づいて画像単位で吸収線量を計算する吸収線量計算部と、
前記吸収線量のデータを前記画像のデータに関連付けて記憶する記憶部とを具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記吸収線量計算部は、前記被検体へ入射するＸ線の線量と前記被検体を透過したＸ線の線量との差を、前記Ｘ線検出器の全チャンネル、及び前記画像の再構成に要する角度範囲にわたり積分することにより前記吸収線量を計算することを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記吸収線量計算部は、前記被検体へ入射するＸ線の線量と前記被検体を透過したＸ線の線量との差を、前記Ｘ線検出器の全チャンネル、前記画像の再構成に要する角度範囲、及び全スライスにわたり積分することにより前記吸収線量を計算することを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記吸収線量計算部は、前記被検体へ入射するＸ線の線量を、前記Ｘ線管から前記Ｘ線検出器に直接的に到達するＸ線の線量に基づいて推定することを特徴とする請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
前記再構成処理部は、前記Ｘ線検出器の出力を対数変換した投影データに基づいて前記画像を再構成し、
前記吸収線量計算部は、前記対数変換の前段階にあるデータに基づいて前記吸収線量を計算することを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記記憶部は、前記Ｘ線管と前記被検体との間に配置されたＸ線フィルタに関する情報を前記吸収線量のデータとともに前記画像のデータに関連付けて記憶することを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記記憶部は、前記Ｘ線管の管電圧及び管電流に関する情報を前記吸収線量のデータとともに前記画像のデータに関連付けて記憶することを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
前記記憶部は、前記被検体の撮影部位に関する情報を前記吸収線量のデータとともに前記画像のデータに関連付けて記憶することを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項９】
前記吸収線量を前記撮影部位ごとに過去分から累積して累積的吸収線量のデータを発生する累積処理部をさらに備えることを特徴とする請求項８記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１０】
前記記憶部は、前記累積的吸収線量のデータを、前記吸収線量のデータ及び前記撮影部位に関する情報とともに、前記画像のデータに関連付けて記憶することを特徴とする請求項９記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１１】
前記吸収線量計算部は、一検査で発生された複数の画像にそれぞれ対応する複数の吸収線量から前記一検査あたりの合計吸収線量を計算することを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１２】
前記記憶部は、前記計算された合計吸収線量のデータを、前記一検査で発生された複数の画像中の特定の一の画像のデータに関連付けて記憶することを特徴とする請求項１１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体断面に関する画像を再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の種類のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、患者の被曝に関する指標を計算する機能を装備している。その指標としては、典型的には、以下の４つがある。  
・ＣＴＤＩ１００(Computed Tomography Dose Index)；１０ｃｍのスライス厚に対する被曝量  
・ＣＴＤＩw＝（１／３）・ＣＴＤＩ１００ｃ＋（２／３）・ＣＴＤＩ１００ｐ；ｃは１０ｃｍのスライス厚の中心、ｐは周辺  
・ＣＴＤＩｖｏｌ＝ＣＴＤＩw／（pitch factor）  
・ＤＬＰ(Dose Length Product)＝ＣＴＤＩｖｏｌ・Scan Length
被曝線量の正確な測定は、患者への検査ごとの正確な吸収線量を測定して、放射線の種類（線質）とエネルギーに対して臓器ごとの効果が異なるのでそれらを考慮した規則により被曝線量が計算される。一方、通常のＣＴ検査では、正確に臓器の位置を特定して放射線の効果を計算して被曝線量を計算することを自動的に行うことは、臓器のコンピュータによる自動認識が困難等の技術的な問題により実現が難しい。しかしながら、ＣＴ検査の機会は増加しており、患者の被曝管理は重要な関心事項である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、被曝管理の可能なＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の出力に基づいて画像を再構成する再構成処理部と、前記Ｘ線検出器の出力に基づいて画像単位で吸収線量を計算する吸収線量計算部と、前記吸収線量のデータを前記画像のデータに関連付けて記憶する記憶部とを具備する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、被曝管理の可能なＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置で、１スライスの画像（断層像）の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°＋ファン角分の投影データを要する。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。さらに、検出器の多列化が進み、最近では、６４列、さらにそれ以上の検出器が実用段階にある。本発明は、従来からあるシングルスライス型検出器はもちろん、マルチスライス型検出器を備えたＸ線コンピュータ断層撮影装置にも適用可能である。
【０００７】
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している。架台部２３は、Ｘ線管球５と、例えば６４列のマルチスライス型Ｘ線検出器２１とを有する。Ｘ線管球５には、線質調整するためのＸ線フィルタ１とＸ線照射野を成形するためのＸ線コリメータ４とが装備される。Ｘ線管球５とＸ線コリメータ４との間には、Ｘ線管球５で発生されたＸ線を直接的に入射し、検出するためのＸ線モニタ用検出器１９が配置される。
【０００８】
Ｘ線管球５とＸ線検出器２１は、回転軸（Ｚ軸）まわりに回転可能に支持された円環状の回転部６に搭載される。回転部６の開口部には、寝台１６の天板１５に載置された被検体３が挿入される。Ｘ線検出器２１は、被検体３を挟んで、Ｘ線管球５に対向する。回転部６は、回転駆動部１４の駆動により例えば０．４秒／回転の高速で回転される。回転位置検出部９は、回転部６の回転位置、つまり基準位置から回転部６が回転した角度を検出するために設けられている。Ｘ線制御部８の高電圧発生部からスリップリングを経由してＸ線管球５に管電圧が印加され、フィラメント電流が供給される。それによりＸ線管球５からＸ線が発生される。Ｘ線検出器２１は、被検体を透過したＸ線を検出する。
【０００９】
データ収集部２６は、一般的にＤＡＳ(data acquisition system)と呼ばれている。データ収集部２６は、Ｘ線検出器１０３からチャンネルごとに読み出される電流信号を電圧信号に変換し、増幅し、さらにディジタル信号に変換する。データ収集部２６から出力されるデータは、入射Ｘ線の強度を直接的に反映した純生データと称される。前処理部２７では、純生データに対して、対数変換、感度補正等の前処理を施して、再構成処理の直前段階にあるいわゆる投影データ（生データとも称される）を発生する。
【００１０】
データ記憶部２８は、投影データとともに、対数変換等の前処理を受ける前段階にある純生データも記憶する。データ記憶部２８は、後述する画像データ、吸収線量データ等を記憶するために設けられている。例えば、Ｘ線管球５とＸ線検出器２１との間に被検体やファントム等の吸収体を配置しない空気のみ存する状態でＸ線を実際に発生してスキャン（空気スキャンという）を行って吸収線量計算に際して参照データとして用いられる純生データＩａｉｒを収集するが、その純生データＩａｉｒを記憶する。なお、Ｘ線管球５とＸ線検出器２１との間に実際に被検体を配置して行われるスキャン（検査スキャンという）により純生データは、Ｉｓｃａｎと表記する。また、空気スキャン時にモニタ検出器１９で検出された直接線のデータＭａｉｒ、検査スキャン時にモニタ検出器１９で検出された直接線のデータＭｓｃａｎと表記され、これらＩｓｃａｎ、Ｍａｉｒ、Ｍｓｃａｎがデータ記憶部２８に記憶される。さらに、検査中の管電圧、管電流、回転速度、天板位置、天板の移動速度等もデータ記憶部２８に記憶される。
【００１１】
再構成処理部３１は、データ記憶部２８に記憶された投影データの一セットに基づいて、人体内の減弱係数の分布、つまり画像（断層像）を再構成し、その画像に関するデータファイルを発生する。なお、投影データの一セットは、１枚の画像を再構成するのに要する３６０°又は（１８０°＋α）の角度範囲分の投影データからなる。なお、マルチスライスの場合、再構成処理部３１は、データ記憶部２８に記憶されたスライスの相違する複数の投影データセットに基づいてスライスの相違する複数の画像データファイルを再構成する。また、再構成処理部３１は、コーンビーム再構成の場合、データ記憶部２８に記憶されたボリューム全体にかかる単一の投影データセットに基づいてボリュームに関する単一の画像データファイル（ボリュームデータファイル）を再構成する。
【００１２】
吸収線量計算部３３は、データ記憶部２８に記憶された純生データＩａｉｒ、Ｉｓｃａｎ、モニタデータＭａｉｒ、Ｍｓｃａｎ等に基づいて、吸収線量ＡＤＩを画像（スライス）単位、ボリューム単位、および検査単位で計算する。計算された吸収線量ＡＤＩのデータは、検査部位のデータとともに、画像データファイル又はボリュームデータファイルに関連付けてデータ記憶部２８に記憶される。
【００１３】
ここで、本実施形態では、後述する計算方法により計算した吸収線量のデータを画像データに関連付けて記憶することを特徴としている。被曝線量の計算は比較的確立されてはいるものの、臓器の特定等の不安定な要素が多く、現在、吸収線量から被曝線量に換算する方法は継続的に研究改良されている。一方、患者への吸収線量は一義的に決めることができ、その部位と吸収線量が明確になれば、ＣＴ検査の被曝線量を新たな手法で精度良く計算できることに着目して、不安定な被曝線量ではなく、一義的に計算し得る正確な吸収線量を部位とともに画像等に関連付けて記憶するものとしている。吸収線量は、患者のＣＴ検査による被曝の効果を予想する上で精度のよい有用な情報となるのでこれを測定、記録する機能を有するＣＴ装置の有用性は大きく、換言すると、吸収線量を記憶しておくことで、その吸収線量に基づいて将来的に有用な被曝に関する指標を自由に計算することが可能となる。
【００１４】
まず、吸収線量インデックスＡＤＩは、吸収線量計算部３３により、次の計算式により計算される。
【数１】
2008086712.tif 000003
【００１５】
図３に示すように、Ｉｉｎは被検体へ入射するＸ線の線量であり、Ｉｏｕｔは被検体を透過したＸ線の線量である。０〜ｎは検出器２１のチャンネル番号を表しており、ここでは（ｎ＋１）個のチャンネル数の例を示している。また、ｉはチャンネル番号の変数である。上式に示すように、吸収線量インデックスＡＤＩは、入射線量と透過線量との差、つまり被検体に吸収されるＸ線線量をチャンネル全体にわたって積分し、さらに画像再構成に要する角度範囲として例えば３６０°の全周にわたり積分することにより計算される。
【００１６】
マルチスライスやボリュームスキャンにおいて、その全体の吸収線量インデックスＡＤＩを計算する場合は、次の計算式により計算される。
【数２】
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【００１７】
図４に示すように、０〜ｍは検出器２１のスライス番号（検出器列番号）を表しており、ここでは（ｍ＋１）個のスライス数（検出器列数）の例を示している。上式に示すように、吸収線量インデックスＡＤＩは、入射線量と透過線量との差、つまり被検体に吸収されるＸ線線量をチャンネル全体と、スライス全体にわたって積分し、さらに画像再構成に要する角度範囲として例えば３６０°の全周にわたり積分することにより計算される。
【００１８】
ここで、上記被検体を透過したＸ線の線量Ｉｏｕｔは検査スキャンにおいて収集される純生データＩｓｃａｎであり、被検体へ入射するＸ線の線量Ｉｉｎは次の通り推定される。  
Ｉｉｎ(Xi)＝Ｉａｉｒ(Xi)・（Ｍｓｃａｎ／Ｍａｉｒ）
計算された吸収線量インデックスＡＤＩは、システム制御部１２の制御のもとで、検査オーダに含まれる胸部、腹部、頭部等の検査部位のデータとともに、その計算範囲としての画像又はボリューム（マルチスライス）のデータに関連付けられてデータ記憶部２８に記憶される。また、マルチスライスの場合、その中のキースライスとして医師が所見を決定するのに有効とされた特定の画像のデータには、そのスライスの吸収線量インデックスＡＤＩ及び検査部位とともに、スライス厚、スライス毎の吸収線量インデックスＡＤＩ、スライス範囲、スライス範囲に対するそのスライスの位置関係、マルチスライス全体の吸収線量インデックスＡＤＩが関連付けられる。また、吸収線量計算部３３では、一検査で発生された複数の画像にそれぞれ対応する複数の吸収線量インデックスの合計値として、一検査あたりの合計吸収線量インデックスを計算する。この一検査あたりの合計吸収線量インデックスを、当該検査で発生した全画像各々のデータ又は当該検査で発生した全画像の中のキーとなる特定の画像データに関連付けるようにしても良い。
【００１９】
このように計算された吸収線量インデックスＡＤＩから吸収線量計算部３３において吸収線量に換算し、吸収線量インデックスＡＤＩとともに記憶するするようにしてもよい。入射Ｘ線はＸ線管球５への印加電圧を上限とするような白色のエネルギースペクトラムの分布になるので、実効エネルギーをＥ（ジュール；Ｊ）、吸収線量インデックスＡＤＩの単位当たりのＸ線光子数をＰとすると、  
吸収線量／スライス部重量（ｋｇ）＝Ｅ・Ｐ・ＡＤＩ  
または  
吸収線量（Ｇｙ）＝Ｅ・Ｐ・ＡＤＩ／スライス部重量  
により計算され得る。
【００２０】
また、吸収線量計算部３３は、データ記憶部２８に記憶されている過去から現時点までの全ての吸収線量インデックスＡＤＩを対象として、被検体ごとに、しかも検査部位ごとに累積して、累積的吸収線量インデックスデータを発生する機能を有している。累積的吸収線量インデックスデータは、画像データに関連付けて記憶される。累積的吸収線量インデックスデータから、スキャン単位、検査単位という比較的視野の短い範囲での被曝管理だけでなく、数ヶ月、数年という比較的視野の長い範囲での被曝管理を、被検体ごとに、さらに検査部位単位で行うことができる。例えば吸収線量計算部３３は、累積的吸収線量インデックス又は累積的吸収線量が、年齢、性別、体格等に応じて既定されている閾値を超過したとき、特定の制御信号を発生する機能を有することができる。この特定の制御信号により、累積的に多くの被曝を受けていることが警告メッセージとして表示されることができる。
【００２１】
このように本実施形態によると、一義的に計算し得る正確な吸収線量から被曝管理を行うことができる。なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態によるＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図。
【図２】図１の架台部の側面図。
【図３】図１の吸収線量計算部による吸収線量計算処理を補足するための透過Ｘ線強度のチャンネル方向に関するプロフィールを示す図。
【図４】図１の吸収線量計算部による吸収線量計算処理を補足するための透過Ｘ線強度のスライス方向に関するプロフィールを示す図。
【符号の説明】
【００２３】
１…Ｘ線フィルタ、３…被検体、４…Ｘ線コリメータ、５…Ｘ線管球、６…回転部、８…Ｘ線制御部、９…回転位置検出部、１２…システム制御部、１４…回転駆動部、１５…寝台天板、１６…寝台、１９…Ｘ線モニタ用検出部、２１…マルチスライス型Ｘ線検出器、２３…架台部、２６…データ収集部、２７…前処理部、２８…データ記憶部、３１…再構成処理部、３３…吸収線量計算部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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