(57)【要約】【課題】画像再構成した断層像の心電位相に関する信頼度を算出し、それを表示することが可能なＸ線ＣＴ装置を提供する。【解決手段】心電図（６）と接続して、心電図（６）でＸ線量の検出と同時に得られた被験者の心電情報を収集し、心電情報をもとにＲ波を検出する手段（７ａ）と、検出したＲ波位置をもとに、特定の心拍位相におけるＸ線量の検出データを用い、画像再構成を行って被験者の体軸と垂直な任意の断面の断層像を得て表示するＸ線ＣＴ装置において、各断層像の計測した心拍位相に関する信頼度を信頼度算出手段（７ｄ）により計算し、断層像と共に表示装置（５）に表示する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を中心にして対向して配置されたＸ線源とＸ線検出器と、前記被検体を中心にして前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器を円周方向に回転させる手段と、前記被検体の周期的に運動をする部位の周期的運動を計測する機器と、前記Ｘ線源からＸ線を前記被検体に向かって放射し、前記Ｘ線検出器で、前記被検体を透過して減弱したＸ線量を検出する手段と、前記機器による周期的運動の計測と前記Ｘ線量を検出する手段によるＸ線量の検出とを同時に行う手段と、前記計測の時刻と前記検出の時刻とを関連ずけて記憶する手段と、前記機器で得られた前記被検体の周期的運動計測データをもとに前記周期的運動の第１の任意の特定位相の時刻を特定する手段と、前記第１の特定位相の時刻をもとに、第２の任意の特定位相の時刻を算出する手段と、該第２の特定位相の時刻における前記Ｘ線量の検出データを用い画像再構成を行って被検体の体軸と垂直な任意の断面の断層像を得る手段を備えたＸ線ＣＴ装置において、前記断層像を得るために用いた前記第２の特定位相の算出時刻に関する信頼度を計算する手段と、該信頼度を断層像とともに表示する表示手段を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記信頼度の低い断層像については、前記第１の任意の特定位相の時刻を再検出して、該再検出した第１の任意の特定位相の時刻をもとに、再度第２の任意の特定位相の時刻を算出し、該再算出した第２の任意の特定位相の時刻におけるＸ線量の検出データを用い再画像再構成を行って、前記被検体の体軸と垂直な任意の断面の断層像を得る手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記信頼度は、該当する断層像計測時における前後の前記第１の任意の特定位相間隔と、前記被検体の周期的に運動をする部位の平均的周期との差異の程度をもとに、計算されることを特徴とする請求項１または２記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記信頼度は、数値または記号もしくはこれらの組合せで前記表示装置に表示されることを特徴とする請求項１〜３記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に係り、特に、周期的に運動をする撮像対象の撮像に好適なＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置は、被検体を中心にして対向して配置されたＸ線源とＸ線検出器を円周方向に回転させながら、Ｘ線源からＸ線を被検体に向かって放射し、前記Ｘ線源と対向して円弧状に複数の検出素子を配置させたＸ線検出器によって、被検体を透過して減弱したＸ線量を検出し、その検出した減弱データより画像再構成演算を行って、被検体の体軸と垂直な断面の断層像を得るものである。
【０００３】
Ｘ線ＣＴ装置の１回転の時間は従来約１秒であったが、現在では０．５〜０．８秒となっている。その結果、心拍数６０／分以下の患者に限られていた心臓ＣＴ検査が、８０／分以下まで可能となった。また、装置のスループット向上のために検査時間の短縮化などが望まれており、これまでチャンネル方向に一次元的に多数のＸ線検出素子が配列されていたＸ線検出器を、スライス方向にも複数列配置することにより、１回のスキャンの間に複数のスライス分のＸ線量データを計測することができるマルチスライス型Ｘ線検出器を備えたＸ線ＣＴ装置も実用化されている（例えば、特許文献１。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３１６８４１号公報
【０００５】
このようなＸ線ＣＴ装置の改良に伴い、Ｘ線ＣＴを用いた心臓の撮影技術も進歩している（例えば、非特許文献１。）。
【０００６】
【非特許文献１】
「画像診断」秀潤社  Ｖｏｌ．２１  Ｎｏ．１２    ２００１、Ｐ１２９０〜Ｐ１３２５
【０００７】
非特許文献１には、心電図同期スキャン法が記載されており、その一つであるｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ    ＥＣＧ  ｇａｔｅ法では、スキャン開始前のＲＰ間隔の測定の平均から、その７０〜７５％の時点（拡張中期）をスキャン開始のタイミングと決め、心電図Ｒ波に同期してスキャンを行い、寝台を移動し、また、次のスキャンを行う。また、他の一つであるｒｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  ＥＧＧ  ｇａｔｅ法では、まずヘリカルスキャンを行いながら、同時に心電図を記録する。得られた生データから同時相の多断面画像を取り出して再構成する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記心電図同期ＣＴ撮像技術には次の問題があった。それは、Ｒ波を誤って検出してしまうことに伴う問題であった。これを図１および図２を用い、説明する。図１は、隣接するＲ波間の間隔（以下、心拍周期という）を１００％とした場合に、心拍位相７０％の場合の断層像を作成する例である。横軸に時間を取り、撮影中に収集される心電情報と投影データを並べて示した。図１の様にＲ波位置を基準に投影データの抽出位置を決定し、画像再構成に必要な投影データを抽出する。この抽出された投影データを画像再構成演算することによって心拍位相７０％における断層像を作成することができる。しかし、心電情報にノイズが混入したり、Ｒ波が何らかの原因で小さかった場合等に、Ｒ波を正確に特定できない場合があった。
【０００９】
図２は心電情報に異常が発生した例を示している。例えば図２（ａ）の様な心電情報にノイズが混入し、図２（ｂ）の様になった場合、ノイズをＲ波として誤認する恐れがある。また図２（ｃ）のようにＲ波の信号強度が微弱であった場合、信号がＲ波として認識できない恐れがある。これらのような場合、Ｒ波でないものをＲ波として検出してしまったり、Ｒ波の検出を逃してしまったりする場合があるので、正確な心拍位相の投影データを抽出できず、適切な断層像を得ることができなかった。
【００１０】
一般的には、正しいＲ波位置を算出するために、高周波成分をノイズとして取り除くローパスフィルター処理におけるカットオフ周波数や、波高によるＲ波位置判定における波高閾値などのパラメータ（以下、これらのパラメータをＲ波位置特定パラメータと呼ぶ。）を調整する等の方法が取られるが、図２（ｂ）のようなノイズや、図２（ｃ）のような微弱な強度のＲ波は不規則に発生し、またその程度も不定な場合、心電情報に関するあらゆる異常に対応するようにＲ波位置特定パラメータを調整することは困難であった。
【００１１】
そこで従来は、断層像の示す心拍位相が目的とした位相と異なる場合（つまり、位相異常がある場合）には、操作者自身が断層像から適切な心拍位相のものであるか否かを判断していた。あるいは、位相異常を修正するためにＲ波位置を再特定する方法として、操作者が心電情報を直接目視して、これはノイズであるからＲ波でないと判断する等の手法がとられていた。
【００１２】
本発明の目的は、画像再構成した断層像の心電位相に関する信頼度を算出し、それを表示することが可能なＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、被検体を中心にして対向して配置されたＸ線源とＸ線検出器と、前記被検体を中心にして前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器を円周方向に回転させる手段と、前記被検体の周期的に運動をする部位の周期的運動を計測する機器と、前記Ｘ線源からＸ線を前記被検体に向かって放射し、前記Ｘ線検出器で、前記被検体を透過して減弱したＸ線量を検出する手段と、前記機器による周期的運動の計測と前記Ｘ線量を検出する手段によるＸ線量の検出とを同時に行う手段と、前記計測の時刻と前記検出の時刻とを関連ずけて記憶する手段と、前記機器で得られた前記被検体の周期的運動計測データをもとに前記周期的運動の第１の任意の特定位相の時刻を特定する手段と、前記第１の特定位相の時刻をもとに、第２の任意の特定位相の時刻を算出する手段と、該第２の特定位相の時刻における前記Ｘ線量の検出データを用い画像再構成を行って被検体の体軸と垂直な任意の断面の断層像を得る手段を備えたＸ線ＣＴ装置において、前記断層像を得るために用いた前記第２の特定位相の算出時刻に関する信頼度を計算する手段と、該信頼度を断層像とともに表示する表示手段を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置が提供される。
【００１４】
また本発明によれば、前記信頼度の低い断層像については、前記第１の任意の特定位相の時刻を再検出して、該再検出した第１の任意の特定位相の時刻をもとに、再度第２の任意の特定位相の時刻を算出し、該再算出した第２の任意の特定位相の時刻におけるＸ線量の検出データを用い再画像再構成を行って、前記被検体の体軸と垂直な任意の断面の断層像を得る手段を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置が提供される。
【００１５】
また本発明によれば、前記信頼度は、該当する断層像計測時における前後の前記第１の任意の特定位相間隔と、前記被検体の周期的に運動をする部位の平均的周期との差異の程度をもとに、計算されることを特徴とするＸ線ＣＴ装置が提供される。
【００１６】
また本発明によれば、前記信頼度は、数値または記号もしくはこれらの組合せで前記表示装置に表示されることを特徴とするＸ線ＣＴ装置が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に沿って具体的に説明する。
図３は、本発明の実施形態におけるＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線の照射および検出を行うスキャナガントリ部２と、このスキャナガントリ部２で検出された計測データから投影データを作成して投影データをＣＴ画像信号に処理する画像処理装置７と、ＣＴ画像を出力する表示装置５を備えている。スキャナガントリ部２は、測定制御装置１１によって制御される回転駆動装置１０によって回転駆動される回転円盤８と、この回転円盤８に搭載されたＸ線管１と、このＸ線管に取り付けられてＸ線束の方向と大きさを制御するコリメータ９と、回転円盤８に搭載されたＸ線検出器４とを備えている。またＸ線管１から発生するＸ線強度は測定制御装置１１によって制御され、この測定制御装置１１は入力装置１３を有するコンピュータ１２によって制御される。一方、画像処理装置７は被検者の心電波形を取得するために心電計６に接続され、更に画像処理装置７の処理結果を保存する記憶媒体１４に接続されている。
【００１８】
画像処理装置７は、種々の機能を有して構成されているが、撮影と同時に収集された心電情報から、Ｒ波位置特定パラメータを用いてＲ波位置（単位：時間）を特定するＲ波位置特定手段７ａと、Ｒ波位置特定手段７ａで得られたＲ波位置を基に、所望の心拍位相、スライス位置での画像再構成に必要な投影データを抽出する投影データ抽出手段７ｂと、投影データ抽出手段７ｂで抽出された投影データから画像再構成によって断層像を作成する画像再構成手段７ｃと、断層像作成手段７ｃによって作成された断層像の信頼度を算出する信頼度算出手段７ｄと、複数の断層像とそれらの断層像の名前（あるいは番号）と信頼度の組合せを、信頼度を参照値として複数のグループに選別する信頼度グループ選別手段７ｅと、より良いＲ波位置特定のためにＲ波位置特定パラメータを更新するパラメータ更新手段７ｆ等とを有している。
【００１９】
図示のように患者テーブル３に被検者を寝かせた状態で、Ｘ線管１からＸ線が照射されると、このＸ線はコリメータ９によって設定されたＸ線照射野へ照射され、Ｘ線検出器４によって検出される。この際、回転円盤８を被検者の周りに回転させることにより、被検者に対しＸ線を照射する方向を変えながらＸ線検出器４を用いてＸ線を計測する。このように検出した計測データは、一度記憶媒体１４に転送され記憶される。同時に心電計６により被験者の心電情報も計測され、一度記憶媒体１４に転送され記憶される。
【００２０】
次に、Ｘ線を計測及び心電情報を同時に計測、収集、記憶後、どのようにして画像再構成等をしてさらに画像再構成して得た断層像の信頼度を算出して表示装置５へ表示するかの手順を、図４のフローチャートを用い説明する。
（ステップ１）
心電計６によってＸ線計測と同時に得られた心電情報を画像処理装置７に読み込む。
（ステップ２）
入力装置１３より、Ｒ波位置特定パラメータ（波高閾値等の初期値）を入力する。
（ステップ３）
Ｒ波位置特定手段７ａは、（ステップ２）で入力されたＲ波位置特定パラメータを用い、心電情報のＲ波の位置（時間）を特定する。
（ステップ４）
入力装置１３より、画像作成に必要なパラメータ（心拍位相：例えば７０％、スライス位置：例えば心臓中央部等）を入力する。
【００２１】
（ステップ５）
投影データ形成手段７ｂは、（ステップ３）で特定されたＲ波の位置と、（ステップ４）で入力された画像再作成に必要なパラメータを用いて、Ｘ線計測データより所望とする心拍位相、スライス位置の画像再構成に必要な投影データを形成する。
（ステップ６）
画像再構成手段７ｃは、（ステップ５）で形成された投影データをもとに、所望の心拍位相、スライス位置における画像再構成演算を行い、結果として得られた断層像を記憶媒体１４に記憶する。同時に各断層像の画像名も記憶媒体１４に記憶する。
【００２２】
（ステップ７）
信頼度算出手段７ｄは、（ステップ６）において得られた断層像の信頼度を算出する。信頼度は、例えば、撮影前に測定された被検者の平均心拍周期（Ｒｅ）、各断層像の計測時におけるＲ波周期（Ｒａ）の違い（差あるいは比）を求め、例えば被検者の平均心拍周期（Ｒｅ）に対して、各断層像の計測時のＲ波周期（Ｒａ）が大きく異なっていれば、Ｒ波の特定漏れ、あるいは実際にはＲ波ではないノイズをＲ波であると誤判断してしまい、所望の心拍位相の断層像が得られていない可能性が高い（信頼度が低い）と判断する。具体的に信頼度算出は、信頼度が高い方が高い数値になるように、例えば式（１）あるいは式（２）のような計算式を用いる。
もし、Ｒａ＜Ｒｅであれば、信頼度＝（Ｒａ／Ｒｅ）×１００                        （１）
もし、Ｒａ＞Ｒｅであれば、信頼度＝（Ｒｅ／Ｒａ）×１００                        （２）
このような計算式を使えば、信頼度が最も高い時（ＲｅとＲｅが等しい時）、１００となり、信頼度が低くなるに従って（ＲｅとＲｅが異なるに従って）、１００から次第に低い数値になる。算出された信頼度は、対応する断層像とともに記憶媒体１４に記憶される。
【００２３】
（ステップ８）
信頼度グループ選別手段７ｅは、（ステップ７）で得られた信頼度を元に断層像のグループ分けをする。例えば、信頼度の高い方からＡランク、Ｂランク、Ｃランクとする。
（ステップ９）
表示装置５へ、各断層像の一覧をリストとして表示する。その例を図５に示す。図５は左から順に、画像番号、画像名、撮影位置、心拍位相、信頼度、信頼度グループ、グループアイコンが示されている。そして、上から順に断層像番号が１から順に示されている。ただし、図５では、グループアイコンや、各欄の色分けは、信頼度グループ分けを操作者にとってよりわかりやすいように、付帯して表示させたものである。
【００２４】
（ステップ１０）
（ステップ９）でリストとして表示された図５の一連の断層像について、カーソルで選択してクリックすることによって、特定の断層像（例えば、Ｎｏ．２）について、画像を表示装置５へ表示することができる。その例を図６に示す。図６によれば、中央に表示したＸ線ＣＴ画像（Ａ）に付帯させて、Ｂの位置に信頼度を、Ｃの位置に信頼度グループを、Ｄの位置にグループアイコンを表示することができる。
【００２５】
本実施形態では更に、図４のフローで得られた断層像の信頼度が低い場合、パラメータ更新手段７ｆによりＲ波位置特定パラメータを更新することにより、下記のステップを再実行する。次にこの手順を、図７のフローチャートを用い説明する。
（ステップ１１）
図５のリストで画像をカーソルで選択した状態で、再演算実行ボタン（Ｅ）を押す。すると、選択した画像の再演算が開始される。
（ステップ１２）
先ず、再演算許容パラメータを入力する。再演算許容パラメータは、（ステップ１１）で選択された画像を再演算する際に、計算の目標とする指標を与えるものである。ここでは、信頼度がどの程度高ければＲ波が正しく検出されていると判断するかを決める指標としての信頼度の目標値をＰ、計算演算回数の最大回数をＮとする。下記計算ステップにおいて、信頼度が目標値Ｐ、計算演算回数が最大値Ｎに達した時に、計算をストップする。
（ステップ１３）
Ｒ波位置特定パラメータを変化させて、Ｒ波位置の再特定を行う。その際の演算の例を、図８を用い説明する。図８に示す本実施形態では、Ｒ波位置特定パラメータをＲ波の波高値とし、波高値が任意の閾値（Ｔｈ）を上回ればＲ波として判定する例を示す。更に、本実施形態では撮影前に測定された被検者の平均心拍周期をＲｅ、画像計測時における心拍周期をＲａとし、両者の比の１との差から信頼度を求める場合を例に示す。この場合、Ｒ波の波高の閾値（Ｔｈ）の更新は、次式（３）を用いる。
Ｔｈｎ＋１＝Ｔｎ＋Ｂ＊（１−Ｒａ／Ｒｅ）                 （３）
式（３）は、前回の波高閾値（Ｔｈｎ）に対して、ＲａとＲｅの比を１から引き、さらにＢを重み係数として掛けたものを加えることにより新しい波高閾値（Ｔｈｎ＋１）を計算するというものである。式（３）によれば、計測データ収集時に心拍周期が平均値より長いので、Ｒ波を見落としたのではないかと考えられる時には、波高閾値Ｔｈを下げる、また計測データ収集時に心拍周期が平均値より短いので、ノイズを誤って拾ったのではないかと考えられる時には、波高閾値Ｔｈを上げるといった操作を行うことができる。
（ステップ１４）
（ステップ１３）で行った波高閾値Ｔｈの変更により、Ｒ波の特定位置が、前回（例えば、（ステップ３）で行った時）と異なっているかを判定する。異なっていればＹｅｓで（ステップ１５）へ、同じであればＮｏで再度（ステップ１３）へ戻る。
（ステップ１５）
（ステップ５）〜（ステップ７）と同じ手順を再度行う。具体的に、投影データの作成、断層像の画像再構成、信頼度の計算を行う。
（ステップ１６）
得られた画像が（ステップ１２）で求められた許容条件を満たすかを判定する。具体的に、信頼度が目標値Ｐに達していた場合、あるいは計算演算回数が最大値Ｎを超えてしまった場合にはＹｅｓで（ステップ１７）へ、未だ計算の必要がある場合にはＮｏで（ステップ１３）へ戻る。
（ステップ１７）
（ステップ８）〜（ステップ１０）と同じ手順を再度行う。具体的に、信頼度のグループ分け、断層像リストの表示、断層像画像の表示を行う。
【００２６】
上記本実施形態よれば、Ｘ線計測と同時に読み込まれた心電情報からＲ波位置を特定を行い、その特定したＲ波位置をもとに心拍位相を求め、同心拍位相における断層像を複数個求めるが、Ｒ波の特定処理に使用するＲ波位置特定パラメータ（Ｒ波の波高の閾値Ｔｈ）を変化させながらＲ波位置の特定を繰り返し実行する。そして、繰り返しながら画像を求め、信頼度がある目標値を達成できるようにする。その結果、各計測時刻における最適なＲ波位置特定パラメータを自動的に求めることができ、Ｒ波の特定精度も高まり、更には各断層像の信頼度も高まる。
【００２７】
また、上記繰り返しの計算実行では、信頼度が許容信頼度以下にならず、無限に実行される場合がある。例えば心拍周期が被検者の不整脈によって変動した場合や、Ｒ波信号が完全に欠落した場合、Ｒ波信号と酷似したノイズが混入した場合などがこれにあたる。本発明ではこの無限実行を防ぐため計算演算回数の最大値Ｎを設定し、それ以上計算しなければならない場合は計算がストップされる。
【００２８】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施できるものである。例えば、Ｒ波位置特定パラメータをＲ波波高閾値、信頼度は、信頼度を被検者の平均心拍周期と断層像計測時のＲ波周期とがどの程度一致するかより求められる数値、更に信頼度の換算式として式（１）および式（２）、Ｒ波位置特定パラメータの更新式として式（３）を用いたが、これらに限定されるものではない。また、（ステップ１１）で再演算を指定する画像は一つでなくても良い。例えば信頼度の低いＣグループのものをまとめて再演算することも可能である。また、本発明はＸ線照射と計測が継続的であり、これと同時に心電情報の収集を行うｒｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  ＥＧＧ  ｇａｔｅ法に好適と考えられるが、これに限定されるものではない。ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ    ＥＣＧ  ｇａｔｅ法においても、例えばＸ線照射と計測の時間を長くする、あるいは継続的にＸ線の照射と計測を行うといったように用いれば、本発明は適用可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上、本発明によるＸ線ＣＴ装置によれば、画像再構成した断層像の心電位相に関する信頼度を算出し、それを表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】心電情報を用いた投影データ抽出例を示す図。
【図２】心電情報に異常が発生した例を示す図。
【図３】本発明におけるＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図。
【図４】計測終了後、画像表示までの手順を示すフローチャート。
【図５】各断層像の一覧リスト。
【図６】断層像表示画面。
【図７】Ｒ波位置特定パラメータを再特定しながら断層像の信頼度を高める手順を示すフローチャート。
【図８】Ｒ波位置の再特定を示す図。
【符号の説明】
７ｃ…信頼度算出手段
７ｄ…信頼度グループ算出手段
７ｆ…パラメータ更新手段
【図１】
2005013378.tif 000003
【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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