(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の所定のスライス面をスキャンして取得された投影データを再構成し断層像を生成するＸ線ＣＴ装置において、モーションアーチファクトが少ない静止心時相と心電情報との対応関係を部位毎に記憶する手段と、前記部位の中から着目部位を指定する手段と、前記投影データに関連付けて取得された心電情報と前記着目部位から前記対応関係に基づいて前記着目部位における静止心時相を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した静止心時相に対応する投影データを再構成して前記断層像を生成する画像再構成手段とを備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
上記心電情報は心拍数を含むものとした請求項１のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
被検体の所定のスライス面をスキャンして取得された投影データを再構成し断層像を生成するＸ線ＣＴ装置において、前記投影データに関連付けて取得された心電情報に基づいて前記被検体の所定の部位におけるモーションアーチファクトが少ない静止心時相のサンプル断層像を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した静止心時相のサンプル断層像に対応する投影データを再構成して前記断層像を生成する画像再構成手段とを備えると共に、
前記検出手段は、前記投影データと前記心電情報とに基づいて心時相が異なる複数のサンプル断層像を生成するサンプル断層像生成手段と、前記複数のサンプル断層像の中からモーションアーチファクトが少ないサンプル断層像を選択し、このサンプル断層像の心時相を静止心時相とする選択手段と、を具えることを特徽とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記選択手段は、前記複数のサンプル断層像のそれぞれについて所定の領域内のＣＴ値の積分値を算出し、該ＣＴ値の積分値の変動が最も少ないサンプル断層像を選択し、このサンプル断層像の心時相を静止心時相とすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記選択手段は、前記複数のサンプル断層像のそれぞれについて、前後の心時相における再構成画像の相関を求め、相関の最も少ないサンプル断層像を選択し、このサンプル断層像の心時相を静止心時相とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記選択手段は、前記複数のサンプル画像のそれぞれについて、前後の心時相における再構成画像の差分を求め、差分の最も小さいサンプル画像の心時相を静止心時相とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置において、複数の心拍周期にわたって取得された前記投影データを保持する記憶手段と、前記選択手段が選択したサンプル断層像の心時相に対応する前記投影データを前記記憶手段から読み出して合成する投影データ合成手段とを備え、前記画像構成手段は該投影データ合成手段が合成した投影データを再構成することをと特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記サンプル断層像生成手段は、予め求められた前記心電情報と前記静止心時相との相関データに基づいて求めた所定の心時相範囲について前記複数のサンプル断層像を生成することを特徴とする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）装置に関し、より詳細には、心臓などの撮像対象の周期的運動の同一時相の画像を取得することができるＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に心臓のＣＴ検査では、心臓の拍動によるモーションアーチファクトを低減するため、スキャンデータに心電波形を付加してデータを収集し、得られた心電情報を用いて心臓の動きが最も少ない心時相（以下、静止心時相と称す）で撮影された投影データを画像再構成して心臓断層像を得ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで静止心時相は、図２に示すように一般的にＲ波の位置を基準にして、隣接するＲ波間の相対位置によって表される。しかし、心臓の部位あるいは心臓周辺の部位毎に心拍動の影響の少ない心時相が異なり、部位によってはモーションアーチファクトを生じる可能性がある。また、静止心時相は撮影対象の患者や患者の健康状態によっても変動するものであり、装置によって決定された静止心時相では、モーションアーチファクトの少ない心臓断層像を得ることができない場合がある。この場合、静止心時相を決定する手段として同じ測定位置で心時相の異なる断層像を複数作成し、その内からモーションアーチファクトの少ない画像を選択することが考えられるが、複数枚の断層像を作成することは膨大な時間を要し、また操作者が複数枚の断層像からモーションアーチファクトの少ない画像を選択する手間が生じてしまう。
【０００４】
本発明の目的は、短時間で着目部位において心臓の拍動によるモーションアーチファクトが少ない心臓断層像を得ることができるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被検体の所定のスライス面をスキャンして取得された投影データを再構成し断層像を生成するＸ線ＣＴ装置において、モーションアーチファクトが少ない静止心時相と心電情報との対応関係を部位毎に記憶する手段と、前記部位の中から着目部位を指定する手段と、前記投影データに関連付けて取得された心電情報と前記着目部位から前記対応関係に基づいて前記着目部位における静止心時相を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した静止心時相に対応する投影データを再構成して前記断層像を生成する画像再構成手段とを備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を開示する。
更に本発明は、上記心電情報は心拍数を含むものとしたＸ線ＣＴ装置を開示する。
【０００６】
更に本発明は、被検体の所定のスライス面をスキャンして取得された投影データを再構成し断層像を生成するＸ線ＣＴ装置において、前記投影データに関連付けて取得された心電情報に基づいて前記被検体の所定の部位におけるモーションアーチファクトが少ない静止心時相のサンプル断層像を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した静止心時相のサンプル断層像に対応する投影データを再構成して前記断層像を生成する画像再構成手段とを備えると共に、
前記検出手段は、前記投影データと前記心電情報とに基づいて心時相が異なる複数のサンプル断層像を生成するサンプル断層像生成手段と、前記複数のサンプル断層像の中からモーションアーチファクトが少ないサンプル断層像を選択し、このサンプル断層像の心時相を静止心時相とする選択手段と、を具えることを特徽とするＸ線ＣＴ装置を開示する。
【０００７】
更に本発明は、前記のＸ線ＣＴ装置において、前記選択手段は、前記複数のサンプル断層像のそれぞれについて所定の領域内のＣＴ値の積分値を算出し、該ＣＴ値の積分値の変動が最も少ないサンプル断層像を選択し、このサンプル断層像の心時相を静止心時相とすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を開示する。
更に本発明は、前記に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記選択手段は、前記複数のサンプル断層像のそれぞれについて、前後の心時相における再構成画像の相関を求め、相関の最も少ないサンプル断層像を選択し、このサンプル断層像の心時相を静止心時相とするＸ線ＣＴ装置を開示する。
【０００８】
更に本発明は、前記に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記選択手段は、前記複数のサンプル画像のそれぞれについて、前後の心時相における再構成画像の差分を求め、差分の最も小さいサンプル画像の心時相を静止心時相とするＸ線ＣＴ装置を開示する。
【０００９】
更に本発明は、前記に記載のＸ線ＣＴ装置において、複数の心拍周期にわたって取得された前記投影データを保持する記憶手段と、前記選択手段が選択したサンプル断層像の心時相に対応する前記投影データを前記記憶手段から読み出して合成する投影データ合成手段とを備え、前記画像構成手段は該投影データ合成手段が合成した投影データを再構成することをと特徴とするＸ線ＣＴ装置を開示する。
更に本発明は、前記に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記サンプル断層像生成手段は、予め求められた前記心電情報と前記静止心時相との相関データに基づいて求めた所定の心時相範囲について前記複数のサンプル断層像を生成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を開示する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の概略構成を示すブロック構成図である。
このＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線照射部および検出を行な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とを備えている。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１に取り付けられてＸ線束の方向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によって操作される。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に接続されている。
【００１１】
画像処理装置７は、種々の機能を有して構成しているが、撮影中に得られた被検者の心電情報から任意の位置を撮影した時刻のＲ波の間隔から被検者の心拍数を算出し、この心拍数から任意の身体部位でのモーションアーチファクトが少ない静止心時相を算出する算出手段７ａと、この算出手段７ａで算出した静止心時相に相当すると共に画像再構成に必要な投影角度範囲の投影データを形成する投影データ形成手段７ｂと、この投影データ形成手段７ｂで得られた投影データから任意の撮影位置における断層像を画像再構成によって作成する断層像作成手段７ｃと、任意の撮影位置における再構成処理後の再構成画像上で上記撮影位置における心時相の異なる複数の断層像を作成する複数断層像作成手段７ｄと、この複数断層像作成手段７ｄによる複数の断層像の中から最もモーションアーチファクトの少ない心時相における断層像を選択する選択手段７ｅと、この選択手段７ｅにより選択された断層像を再度画像再構成処理して断層像を作成する再度画像再構成処理手段７ｆとを有している。
【００１２】
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線を照射すると、このＸ線はコリメータ９により指向性を得てＸ線検出器４によって検出されるが、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、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線を検出する。このようにして検出した計測データは画像処理装置７に転送されて、心電計６により計測される被検者の心電情報と、測定制御装置１１から得られる撮影条件からモーションアーチファクトの少ない投影データを形成し、ＣＴ画像に再構成して表示装置５に出力する。
【００１３】
静止心時相は、心臓の部位、あるいは心臓周辺の部位によって異なることが知られている。また静止心時相は被検者の心拍数の影響を受けることが知られており、図３のような関係がある。図３は、日本放射線技術学会第５７回総会学術大会における一般演題番号２９３「マルチスライスＣＴを用いた心電同期再構成法による心臓ＣＴの初期経験」から引用した静止心時相特性図を示しており、横軸に被検者の心拍数、縦軸は隣接するＲ波間の相対位置をパーセンテージで表している。図３に示すように回旋枝ａ、前下降枝ｂおよび右冠動脈ｃなどの各部位は、心拍数が増えるにつれて静止心時相のパーセンテージが増加する傾向があり、各部位毎に静止心時相の増加率が異なることが分かる。また、図３の静止心時相はあくまで一般的な患者の傾向を示すものであり、撮影対象となる患者の個体差、患者の健康状態によって変動する。
【００１４】
図３のような傾向から、撮影時に心電計６にて測定した被検者の心拍数が分かれば、操作者が着目する心臓の部位、あるいは心臓周辺の部位における静止心時相が求められ、その静止心時相にて撮影された投影データを画像再構成することによって、操作者の着目部位において最もモーションアーチファクトの少ない断層像を得ることができる。
【００１５】
図４は、上述したＸ線ＣＴ装置によりモーションアーチファクトの少ない断層像を得るまでの動作工程を示すフローチャートである。
始めに、ステップＳ１で心電計６によって測定される心電情報を画像処理装置７に読み込む。画像処理装置７の算出手段７ａは、読み込んだ心電情報からステップＳ２で撮影時の被検者の心拍数を算出する。次に操作者は、ステップＳ３として着目部位を入力装置１３によって指定する。予め、画像処理装置７には心臓の部位、つまり右冠状脈、左冠状脈、回旋枝など、あるいは心臓周辺の部位、つまり肺動脈、肺静脈、肺野などごとに、図３のような心拍数と静止心時相の関係をデータとして記憶しており（以下静止心時相データと称す）、ステップＳ２で算出した患者の心拍数と、ステップＳ４で画像処理装置７に記憶した着目部位の静止心時相データを読み込み、ステップＳ５で算出手段７ａはこれらから着目部位の静止心時相を算出する。このときの着目部位の指定は、図５に示すように画像処理装置７に記憶されている静止心時相データ名を、表示装置５のユーザーインターフェイス５ａに表示し、部位１６ａ〜１６ｎの指定を入力装置１３を用いて選択することにより行なわれ、操作者はスムーズに着目部位の選択を行なうことができる。
【００１６】
次に画像処理装置７の投影データ形成手段７ｂは、ステップＳ６で心電情報を基に静止心時相に撮影された任意のスライス位置における画像再構成に必要な投影角度範囲の投影データを形成する。この場合、時間分解能の向上のため異なるスキャンデータから、同じ心時相の投影データを収集する方法が取られる。形成された投影データは、ステップＳ７で断層像作成手段７ｃにより画像再構成され、ステップＳ８で表示装置５に描画される。これらの手順により、操作者が着目する部位において最もモーションアーチファクトの少ない断層像を得ることができる。
【００１７】
前述したように静止心時相は、撮影対象の患者、患者の健康状態によって変動するため、図４で示した手法を用いても断層像にモーションアーチファクトが生じる場合がある。そのような場合でも、任意のスライス位置におけるモーションアーチファクトの少ない断層像を得ることを可能とする手法を図６に示したフローチャートで説明する。
【００１８】
始めに、ステップＳ１で任意のスライス位置における断層像を表示装置５に表示する。次に、ステップＳ２で図７のように操作者は入力装置１３を使用し、着目部位１６を入力装置１３を用いて範囲指定する。次にステップＳ３で画像処理装置７の複数断層像作成手段７ｄは、図８に示すように任意のスライス位置における様々な心時相における投影データを作成し、それぞれの投影データに対して前過程にて指定された断層画像上の範囲についてのみ画像再構成処理を行なう。図８ではｎ種類の心時相における投影データを作成し、それぞれの投影データに対して選択範囲内のみの画像再構成を行ない、ｎ種類の心時相における断層像を得ている。この画像再構成処理は選択範囲のみを行なうため、画像領域全体の画像再構成処理に比べて演算時間の短縮が図られる。例えば５１２×５１２画素の断層像に対して、範囲指定された領域が６４×６４画素であった場合、演算時間は６４分の１に短縮される。
【００１９】
次に、ステップＳ４として選択手段７ｅは、再構成された心時相の異なる複数の断層像から最もモーションアーチファクトの少ない心時相における再構成画像を選択する。この選択手段７ｅとして次のような手法が考えられる。モーションアーチファクトの少ない心時相における再構成画像を選択するために、それぞれの再構成画像において、指定範囲内のＣＴ値の積分値ＲＯＩを求める。得られたＲＯＩは心時相毎に変動し、着目部位の移動量が大きいほどＲＯＩの変動も大きくなる。つまり、ＲＯＩの変動が小さい心時相の再構成画像が、操作者が選択した範囲の部位において最もモーションアーチファクトの少ない心時相の再構成画像となる。このような手法を用いて最もモーションアーチファクトの少ない心時相における再構成画像を選択する。
【００２０】
もしくは選択手段７ｅとして、モーションアーチファクトの少ない心時相における再構成画像を選択するために、それぞれの再構成画像毎に前後の心時相における再構成画像との相関を求める。画像毎に得られる相関は心時相によって変動し、着目部位の移動量が大きいほど相関が大きくなる。つまり、相関が最も小さい心時相における再構成画像が、操作者が選択した範囲の部位において最もモーションアーチファクトの少ない心時相の再構成画像となる。
【００２１】
あるいは選択手段７ｅとして、モーションアーチファクトの少ない心時相における再構成画像を選択するために、それぞれの再構成画において、前後の心時相における再構成画像との差分を求める。各画像の差分は心時相毎に変動し、着目部位の移動量が大きいほど差分が大きくなる。つまり、差分が最も小さい心時相における再構成画像が、操作者が選択した範囲の部位において最もモーションアーチファクトの少ない心時相の再構成画像となる。
【００２２】
このような選択手段７ｅを用いて最もモーションアーチファクトの少ない心時相における再構成画像を選択し、選択された断層像は、操作者によって指定された範囲しか画像再構成が行われていないため、ステップＳ５として画像処理装置７の再度画像再構成処理手段７ｆを用いて再度画像再構成を行ない、得られた完全な断層像を表示装置５に描画する。このようにして、静止心時相が変動した場合でも任意のスライス位置におけるモーションアーチファクトの少ない断層像を得ることができる。
【００２３】
尚、上述した実施の形態では、任意のスライス位置における二次元断層像についてのみ言及しているが、同様の処理を複数のスライス位置で繰り返し行ない、得られた複数の断層画像を用いれば、着目部位のモーションアーチファクトの少ない三次元画像が得られることが明らかである。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によるＸ線ＣＴ装置によれば、心拍数から任意の身体部位でのモーションアーチファクトが少ない静止心時相を得ることができ、しかも各身体部位毎に考慮して算出するため、短時間で着目部位における心臓の拍動によるモーションアーチファクトが少ない心臓断層像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるＸ線ＣＴ装置を示すブロック構成図である。
【図２】心電計から得られる心電情報を示す特性図である。
【図３】静止心時相と心拍数との関係を示す静止心時相特性図である。
【図４】図１に示したＸ線ＣＴ装置により断層像を得るための処理を示すフローチャートである。
【図５】図１に示したＸ線ＣＴ装置における表示装置の正面図である。
【図６】図１に示したＸ線ＣＴ装置により断層像を得るための他の処理を示すフローチャートである。
【図７】図６に示した処理の際の表示装置を示す正面図である。
【図８】図６に示した処理の詳細を説明する工程図である。
【符号の説明】
１  Ｘ線管
２  スキャナガントリ
４  Ｘ線検出器
５  表示装置
６  心電計
７  画像処理装置
７ａ  算出手段
７ｂ  投影データ形成手段
７ｃ  断層像作成手段
７ｄ  複数断層像作成手段
７ｅ  選択手段
７ｆ  再度画像再構成処理手段
１３  入力装置
【図１】
0004157302.tif 000002
【図２】
0004157302.tif 000003
【図３】
0004157302.tif 000004
【図４】
0004157302.tif 000005
【図５】
0004157302.tif 000006
【図６】
0004157302.tif 000007
【図７】
0004157302.tif 000008
【図８】
0004157302.tif 000009