(57)【要約】【課題】  努力的呼吸停止しても肺内の空気の流れが停止するまでは時間を要することが知られている。つまり、努力的呼吸停止直後に撮影を開始すると、被検者によっては、形態的に変動により再構成画像にアーティファクトが発生する可能性が大きい。  本発明によれば、体内の形態的変動を正確に検出することができるので、安定して体内変動による偽像のない再構成画像を得ることができる。【解決手段】  被検者を回転させる被検者回転手段と、前記被検者にＸ線を曝射するＸ線発生手段と、前記被検者回転手段に乗った被検者を挟んで対向配置され前記被検者の透過Ｘ線を検出する２次元検出手段と、前記２次元検出手段の投影画像から前記被検者の３次元情報を求めるデータ処理手段とを有するＸ線ＣＴ装置において、前記被写体体内の形態学的変動を検出する手段を有することを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者を回転させる被検者回転手段と、前記被検者にＸ線を曝射するＸ線発生手段と、前記被検者回転手段に乗った被検者を挟んで対向配置され前記被検者の透過Ｘ線を検出する２次元検出手段と、前記２次元検出手段の投影画像から前記被検者の３次元情報を求めるデータ処理手段とを有するＸ線ＣＴ装置において、前記被写体体内の形態学的変動を検出する手段を有することを特徴とする放射線画像処理装置。
【請求項２】
請求項１において、前記形態学的変動とは、肺野における空気流れあるいは腹部における胃腸の運動であることを特徴とする放射線画像処理装置。
【請求項３】
請求項１において、前記体内形態学変動検出手段は、前記Ｘ線発生手段から曝射し、前記２次元検出手段で得られた体内画像より計算されることを特徴とする放射線画像処理装置。
【請求項４】
請求項３において、前記体内画像を前記被検者回転手段停止状態で、ＣＴデータ収集直前に収集することを特徴とする放射線画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＸ線等の放射線を利用して画像撮影を行うＸ線ＣＴ装置等の放射線一般を使用して被検体内の放射線特性分布を画像化する放射線撮像装置に関する。特には、コーンビームＣＴ装置において、体内の形態的変動を正確に検出することができ、体内変動による偽像のない再構成画像を得ることができる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検体に対してＸ線を曝射し、該被検体を透過或いは被検体で散乱したＸ線をＸ線検出器で検出し、このＸ線検出出力（Ｘ線のフォトン数）に基づいて被検体の透視画像、断層像或いは三次元画像を撮像するＸ線ＣＴ装置が知られている。係るＸ線ＣＴ装置として、コーンビームＣＴ装置が開発されている。通常のＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線ビームはＺ方向に薄く切り出されており、ファンビームと呼ばれるが、コーンビームＣＴ（ＣＢＣＴ）では、Ｚ方向にも広がったＸ線ビームを用い、このＸ線ビームはコーンビームと呼ばれる。
【０００３】
そして、このＣＢＣＴとしては、現在のところ、従来型ＣＴ（すなわちｒｏｗが１列だけのもの）において、いわゆる第３世代型あるいはＲ／Ｒ型と呼ばれる方式に相当する形式が検討されている。この第３世代型ＣＴとは、Ｘ線源と検出器のペアが被検体の周囲を回転しながらスキャン（投影データの収集）を行うものである。図７は、ＣＢＣＴ装置の一例を示すものである。同図に示すＣＢＣＴ装置も、第３世代型ＣＴ装置に属するものであり、Ｚ軸を回転軸として、Ｘ線源とともにＸ線検出器も被検体の周囲を回動し、一回転で関心領域のスキャンを終えるものである。
【０００４】
通常のＸ線ＣＴ装置では、チャンネル（ＣＨ）方向にサンプリングするために検出素子がＣＨ方向に１ライン並んでおり、個々の素子はチャンネル番号で識別される。これに対し、係るＣＢＣＴ装置では、同図に示すように、検出素子がさらにＺ方向（ＲＯＷ方向）にも配列されている。すなわち、コーンビームＣＴ装置における検出器は、検出素子が直交格子状に２次元配置されて構成される。このようなＣＢＣＴ装置によれば、検出素子をＺ方向（ＲＯＷ方向）及びＣＨ方向の２方向に格子状に配置して検出器を構成するとともに、放射線をＺ方向にも厚みをもたせて円錐（コーン）状に曝射することによって、複数列分の投影データを一括して得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
一方、Ｘ線単純撮影においては、半導体を使用したＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）が使用されるようになったが、ＣＴにも応用可能であり、この場合はコーンビームＣＴが構成可能となる。
【０００６】
他方、イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）を使用したコーンビームＣＴのいうアイデアがある。これは、従来の一般撮影用Ｘ線装置に、ＦＰＤと回転テーブルを取り付け、回転テーブル上に被検体を設置し、回転テーブルにより被検体を回転させながら撮影を行うことで、立位撮影のＸ線幾何学系でＣＴ撮影を行うものである。この方式では、従来のＣＴより小さな設置面積で安価にＣＴを実現できることがメリットである（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特開２０００−１０７１６２号公報（［０００５］から［０００７］、図１６）
【特許文献２】特開２０００−２１７８１０（［００１７］から［００２１］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＣＢＣＴ（Ｃｏｎｅ  Ｂｅａｍ  ＣＴ）を肺野撮影に応用することが検討されている。１回の回転で肺野全体を撮影することが可能であるが、従来のＣＴの一回転のスキャン時間が０．５秒以下であるのに対して、ＦＰＤでは一回転のスキャン時間は３−１０秒が予想される。ところで、肺野の撮影においては、被写体中での腫瘍のコントラストを高めるために最大吸気状態での努力的呼吸停止で撮影される。しかし、呼吸生理学的側面では、努力的呼吸停止しても肺内の空気の流れが停止するまでは時間を要することが知られている。この時間は、概ね３−６秒とされているが、肺野容積、吸気速度等に依存している。つまり、努力的呼吸停止直後に撮影を開始すると、被検者によっては、形態的に変動により再構成画像にアーティファクトが発生する可能性が大きい。そこで、努力的呼吸停止直後一律に６秒間ウェイトしてからスキャンを開始すると、努力的呼吸停止時間が一律に長くなることになり、被検者によっては努力的呼吸停止が困難になる場合があった。また、これら体内の形態学的変動は、肺野以外にも腸においても観察されることである。
【０００９】
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、体内の形態的変動を正確に検出することができるので、安定して体内変動による偽像のない再構成画像を得ることができる放射線画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
【００１１】
（１）被検者を回転させる被検者回転手段と、前記被検者にＸ線を曝射するＸ線発生手段と、前記被検者回転手段に乗った被検者を挟んで対向配置され前記被検者の透過Ｘ線を検出する２次元検出手段と、前記２次元検出手段の投影画像から前記被検者の３次元情報を求めるデータ処理手段とを有するＸ線ＣＴ装置において、前記被写体体内の形態学的変動を検出する手段を有することを特徴とする放射線画像処理装置。
【００１２】
（２）前記（１）において、前記形態学的変動とは、肺野における空気流れあるいは腹部における胃腸の運動であることを特徴とする放射線画像処理装置。
【００１３】
（３）前記（１）において、前記体内形態学変動検出手段は、前記Ｘ線発生手段から曝射し、前記２次元検出手段で得られた体内画像より計算されることを特徴とする放射線画像処理装置。
【００１４】
（４）前記（３）において、前記体内画像を前記被検者回転手段停止状態で、ＣＴデータ収集直前に収集することを特徴とする放射線画像処理装置。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、体内の形態的変動を正確に検出することができるので、安定して体内変動による偽像のない再構成画像を得ることができる。形態的変動検出手段は、ＣＴのためスキャンデータを収集する２次元検出器の画像を使用できるので、特別なハードウェアを必要とせず、ソフトウェア手段のみで実現することができる。また、ＣＴのためのスキャンデータ収集直前に撮影するので、操作者は特別の操作を必要としない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の好ましい実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、実施例の構成例である。Ｘ線焦点１１から発射されたＸ線は、人体１６を透過したのちに胸当て１３板及び散乱線除去グリッド（図示しない）を通過した後に２次元検出器１２に到達する。２次元検出器１２は、半導体センサから構成され、１画素が２５０×２５０μｍ、センサ外形が４３×４３ｃｍである。画素数は１７２０×１７２０画素である。２次元検出器１２で取得されたデータは、再構成手段１４に転送されて画像再構成がされる。
【００１８】
図２に実施例１のブロック図を示す。システム全体は一のコンピュータシステムにより構成される。ＢＵＳ２３はコンピュータの内部バスと考えることができ、このＢＵＳを介して制御信号やデータの送信受信が行われる。以下、図３に示した実施例のフローチャートを用いて説明する。インタフェース手段２１を介して撮影開始の指示が出される（Ｓ１０１）。回転テーブルが開始される前に、形態変動検出手段２０により肺野内部の形態的停止が確認される（Ｓ２０１）。形態的停止確認Ｓ２０１の詳細な説明は後述する。形態的停止が確認されると、制御手段１８からの指示により人体１６が固定された回転テーブル１５が回転を開始する（Ｓ１０２）。ここで制御手段１８とはコンピュータであればＣＰＵに該当する。
【００１９】
制御手段１８は回転テーブル１５から発生されるエンコーダ信号（図示しない）を監視し、所定の一定速度、及び角度に到達したかを確認する（Ｓ１０３）。所定の一定速度、及び角度に到達した時点でＸ線発生手段に信号を送りＸ線曝射を開始する（Ｓ１０４）。該エンコーダ信号はデータの積分タイミング決定にも使用される。テーブル一回転あたり２５０００パルスを発生させるエンコーダを使用する場合に、一回転に対して１０００ビューの投影データを収集するとすれば、エンコーダ信号２５パルス毎に２次元検出器１２からデータが収集されることになる。制御手段１８では該エンコードパルスをカウントして２５パルス毎に積分信号を発生させて、２次元検出器１２に到達したＸ線量をカウントする（Ｓ１０５）。
【００２０】
本実施例においては、Ｘ線は連続に発生されることを想定しているが、これに限定されるものでなく、該エンコーダ信号をもとに２次元検出器１２の積分区間に合わせてパルス状のＸ線を発生させてもよい。２次元検出器１２からのデータはＢＵＳを介して逐次的に再構成手段１４に転送される。データの転送は、回転テーブル１５が所定の回転角度を回転し、所定のビュー数が収集されるまで続く（Ｓ１０６）。回転テーブル１５が所定の回転角度を回転し、所定のビュー数に達すれば、制御手段１８はＸ線発生手段に指令して、Ｘ線の曝射を停止する（Ｓ１０７）。その後回転テーブル１５を減速させながら停止まで制御する（Ｓ１０８）。
【００２１】
Ｘ線曝射が完了した直後に最後の投影データが再構成手段１４に転送される。制御手段１８は、該収集された投影データをもとにした再構成を再構成手段１４に指示する。全体のデータ収集が完了してから再構成を開始してもよい（Ｓ１０９）。再構成は、前処理、フィルタ処理、逆投影処理から構成される。前処理は、オフセット処理、ＬＯＧ変換、ゲイン補正、欠陥補正から構成される。フィルタ処理では、ラマチャンドラン関数あるいはシェップローガン関数が一般的であり、本実施例でもこれらを使用する。フィルタ処理されたデータは逆投影される。これらフィルタ処理から逆投影までのアルゴリズムは、フェルドカンプのアルゴリズムを使用している。逆投影が完了してＣＴの断面画像が再構成されると断面は画像表示手段１９に表示される（Ｓ１１０）。断面画像を表示し撮影は完了する（Ｓ１１１）。
【００２２】
ここで、再構成アルゴリズムは、フェルドカンプのアルゴリズムを使用するが、これに限定されるものではない。参考文献には、フェルドカンプ（Ｆｅｌｄｋａｍｐ）とデイビス（Ｄａｖｉｓ）およびクレス（Ｋｒｅｓｓ）が記載した方法（「実用コーンビームアルゴリズム」（“Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｃｏｎｅ−Ｂｅａｍ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ”），Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ１，６１２〜６１９，１９８４がある。人体１６の回転は、回転テーブル１５の上に人体１６が立つことで行われる。
【００２３】
さて、形態的停止確認Ｓ２０１を図４のフローチャートに従って説明する。人体が停止した状態で、微弱なパルスＸ線が曝射される（Ｓ２０２）。前記パルスＸ線は、診断に寄与しないＸ線であるので、人体の被曝を低減するために極力微弱にする。人体１６を透過した前記パルスＸ線は２次元検出手段１２に到達し、画像は形態変動検出手段２０に転送される（Ｓ２０３）。転送された画像は、短時間のパルスＸ線による画像であるので、肺野の形態的変動に対する分解能ボケは含まれていない。そこで、一定期間のウェイトＳ２０６の後に再度パルスＸ線による画像を撮影して、２枚の画像を比較することにより形態変動の有無を決定する。ウェイト期間としては、５００ｍｓｅｃ前後が適当であるが、努力的呼吸停止直後から徐々にウェイト期間を変動させてもよい。例えば、変動が小さくなるに従って、撮影間隔を短くすれば精度が向上する。
【００２４】
次に画像間の比較により肺野内部が形態学的に停止したか否かの判断手法を説明する。具体的には、差分画像の累積絶対値Ｑを計算し、前記累積絶対値と閾値を比較することによって行う。累積絶対値の計算方法を式１に示す。
【００２５】
【数１】
2005040329.tif 000003
【００２６】
ここで、ｉ、ｊは画像のマトリックスサイズ、Ｐｎはｎ回目に撮影されたパルス画像である。形態変動の他の指標としては、差分画像の分散値も採用することができる。
【００２７】
画像全体の差分を計算する方法の他に、肺野部分に限定して差分の累積絶対値を計算することも考えられる。肺野部分の特定方法を図６に示す。胸部画像の画素値のヒストグラムは、巣抜け部分を削除すると一般には二つ山の分布をしている（図中の破線）。右側の山が肺野の分布であり、左の山が縦隔を含めたその他の部分である。前記ヒストグラムの累積ヒストグラムを計算して、前記累積ヒストグラムと直線近似を計算すると図のようになる。累積ヒストグラムと直線近似の交点は概ね二つの山の谷間になるので、この交点の画素値を閾値にして前記画像を２値化すると肺野領域を抽出できる。
【００２８】
図５に撮影全体のタイムチャートを示す。撮影開始の指令により、形態変動検出が開始され、前記形態変動検出により肺野内部の停止が確認された後に回転テーブルの回転が開始され、ＣＴデータの収集が開始される。ここで、テーブル回転開始後に回転速度が低速に達するまでの時間は既知であるので、前記時間を考慮に入れて形態変動の収束が予見できれば、完全に停止していなくても回転テーブルの回転を開始することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例に係る装置の概念図
【図２】実施例のブロック図
【図３】実施例のフローチャート
【図４】形態的停止確認のフローチャート
【図５】実施例のタイムチャート
【図６】肺野領域の抽出方法を示す図
【図７】従来のＣＢＣＴの概念図
【符号の説明】
【００３０】
１１  Ｘ線焦点（Ｘ線発生手段）
１２  ２次元検出器（２次元検出手段）
１３  胸当て
１４  再構成手段
１５  回転テーブル
１６  人体
１８  制御手段
１９  画像表示手段
２０  形態変動検出手段
２１  インタフェース手段
２３  ＢＵＳ
【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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