(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線源と、
複数の検出素子が並べられた検出素子列を前記被検体の体軸方向に複数備える多列検出器と、
前記多列検出器の出力に基づいて、前記被検体の透視像を生成し、前記被検体のＣＴ像を再構成する画像生成手段と、
前記透視像、前記ＣＴ像を表示するための表示手段と、
透視モードとＣＴモードを切り替えるための操作手段と、
前記透視モードが選択された場合、前記Ｘ線源と前記多列検出器を任意の方向に固定した状態で前記Ｘ線源からＸ線を比較的低線量で曝射させ、前記画像生成手段により前記透視像を即時的に生成させ、前記透視像を前記表示手段に即時的に表示させる制御を行い、前記ＣＴモードが選択された場合、前記Ｘ線源と前記多列検出器とを回転させながらＸ線源からＸ線を比較的高線量で曝射させ、前記画像生成手段により前記透視モードと同じ方向に対応する透視像を即時的に生成させて前記透視像を前記表示手段に即時的に表示させる制御を行うとともに、前記画像生成手段により前記被検体のＣＴ像を即時的であって、体軸方向の同一位置において一定回転毎に繰り返し生成させ、前記繰り返し生成されたＣＴ像を前記表示手段に即時的かつ連続的に表示させる制御を行う制御手段とを具備することを特徴とする放射線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記ＣＴモードが選択された場合、前記画像生成手段は前記被検体の立体像を再構成することを特徴とする請求項１記載の放射線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記画像生成手段は、前記被検体の立体像を３次元再構成により得ることを特徴とする請求項２記載の放射線コンピュータ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線コンピュータ断層撮影装置（以下、放射線ＣＴ装置と称する）に係り、特に体内の腫瘍に対する経皮針生検を行う場合に針の位置をほぼリアルタイムに表示して正確に針の位置をガイドすることができる放射線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から患者の体内の肺等の腫瘍に対する経皮針生検を行う際の針のガイドやカテーテルの挿入等による治療のガイドを行うために、Ｘ線透視装置が用いられている。すなわち、Ｘ線透視装置は、被検体に対して所定の方向からＸ線を照射して透視像を得るものであり、表示をリアルタイムに行うことが可能である。また、従来のＸ線透視装置では１方向からの透視像しか得られないが、１方向からの透視像だけでは、その方向に沿った位置のずれは透視像から判明しないため、患者の体軸に対し垂直であり、かつ互いに垂直な２方向からの透視像が得られるＸ線透視装置も用いられている。
【０００３】
２方向透視を行うＸ線診断装置によるガイドを行う場合にあっては、針やカテーテル等が挿入される向きが上記２方向のいずれかと一致している場合には、正確な位置表示を行うことができる。しかし、２方向のいずれにも一致しない場合には断面内の正確な位置の判別に熟練を要するためガイドが困難であった。このため、生検針等の挿入方向が限定されるという問題があった。また、Ｘ線透視装置では小腫瘤等は判別できないという問題があった。
【０００４】
そこで、患者の多方向の投影データを再構成演算して、患者体の断層像を求めることにより、小腫瘤等、ほとんど全ての病変をも撮像することができるＸ線ＣＴ装置を用いたガイドを行う方法がある。一方、２次元検出器を用いて、多数の断層像を再構成演算し、複数の断層像若しくは立体像を得る方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のＸ線ＣＴ装置を用いて断層像によるガイドのもとに経皮針生検を行う場合には次のような問題があった。すなわち、針やカテーテルが断層像のある断層面から外れた場合、すなわち、体軸方向にずれた場合には画像に針やカテーテルが映らなくなるという問題があった。また、投影データの収集及び再構成演算を行う時間だけタイムラグを生じ、リアルタイムに画像を得ることが困難であるという問題があった。また、立体像を得る方法では、断層面から外れる虞はないが、画像が得られる時間は通常のＣＴに比較しても長くなり、リアルタイムに画像を得ることは困難である。
【０００６】
そこで本発明は、経皮針生検の針やカテーテル等の挿入の際に正確、かつリアルタイムにガイドを行うことができる放射線ＣＴ装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｘ線を照射するＸ線源と、複数の検出素子が並べられた検出素子列を前記被検体の体軸方向に複数備える多列検出器と、前記多列検出器の出力に基づいて、前記被検体の透視像を生成し、前記被検体のＣＴ像を再構成する画像生成手段と、前記透視像、前記ＣＴ像を表示するための表示手段と、透視モードとＣＴモードを切り替えるための操作手段と、前記透視モードが選択された場合、前記Ｘ線源と前記多列検出器を任意の方向に固定した状態で前記Ｘ線源からＸ線を比較的低線量で曝射させ、前記画像生成手段により前記透視像を即時的に生成させ、前記透視像を前記表示手段に即時的に表示させる制御を行い、前記ＣＴモードが選択された場合、前記Ｘ線源と前記多列検出器とを回転させながらＸ線源からＸ線を比較的高線量で曝射させ、前記画像生成手段により前記透視モードと同じ方向に対応する透視像を即時的に生成させて前記透視像を前記表示手段に即時的に表示させる制御を行うとともに、前記画像生成手段により前記被検体のＣＴ像を即時的であって、体軸方向の同一位置において一定回転毎に繰り返し生成させ、前記繰り返し生成されたＣＴ像を前記表示手段に即時的かつ連続的に表示させる制御を行う制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施形態に係る放射線ＣＴ装置の一つであるＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図である。
【０００９】
本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は図中矢印方向に回転自在に設けられた架台１０と、この架台１０に９０°の間隔をもって配置されたＸ線管球１１ａ，１１ｂと、これらＸ線管球１１ａ，１１ｂに体軸が紙面と直交してる患者Ｐを介してそれぞれ対峙する位置に設けられた２次元検出器１２ａ，１２ｂとを備えている。２次元検出器１２ａ，１２ｂは図２に示すようにそれぞれ多数のＸ線検出素子１３が曲面上若しくは曲面に外接した多面上若しくは平面上に２次元に配列されており、曲線に沿って配列された検出素子の数がｃｈの数となる。なお、２次元検出器１２ａ，１２ｂの患者Ｐの体軸方向の幅Ｗは２０〜３０ｍｍ程度の狭いものでもよい。
【００１０】
Ｘ線管球１１ａ，１１ｂはＸ線コントローラ２０に接続されており、Ｘ線コントローラ２０は後述するシステムコントローラ５０に接続されている。架台１０は架台コントローラ３０に接続されており、架台コントローラ３０はシステムコントローラ５０に接続されている。
【００１１】
２次元検出器１２ａ，１２ｂの出力はそれぞれＡ／Ｄ変換ユニット４０ａ，４０ｂに接続されており、これらＡ／Ｄ変換ユニット４０ａ，４０ｂの出力はデータ収集コントローラ４１，バッファメモリ４２，後述する第１ディスプレイコントローラ６１，第２ディスプレイコントローラ６２に接続されている。データ収集コントローラ４１はシステムコントローラ５０及び前処理装置４３に接続されている。バッファメモリ４２は前処理装置４３及び磁気ディスク４４に接続されている。前処理装置４３は磁気ディスク４４及び再構成装置４５に接続されている。再構成装置４５はシステムコントローラ５０，磁気ディスク４４，画像処理装置４６に接続されている。画像処理装置４６は後述する第３ディスプレイコントローラ６３に接続されている。
【００１２】
一方、図中５０はシステムコントローラを示しており、Ｘ線コントローラ２０，架台コントローラ３０，データ収集コントローラ４１をそれぞれ相互に制御を行う。なお、５１はオペレータからの指令をシステムコントローラ５０に送る操作コントローラを示している。
【００１３】
システムコントローラ５０の出力は第１ディスプレイコントローラ６１，第２ディスプレイコントローラ６２，第３ディスプレイコントローラ６３に接続されており、これら第１〜第３ディスプレイコントローラ６１〜６３はそれぞれ第１ＣＲＴ７１，第２ＣＲＴ７２，第３ＣＲＴ７３に接続されている。
【００１４】
このように構成されたＸ線ＣＴ装置を用いて図３に模式的に示す患者Ｐの腹部に経皮針生検のガイドを行う場合について説明する。なお、図３中Ｎは経皮針、Ｐ1 ，Ｐ2 はスライス幅の端部、Ｑ1 は腫瘍、Ｑ2 は内臓、Ｘ方向はＸ線管球１１ａから２次元検出器１２ａに向かう方向、Ｙ方向はＸ線管球１１ｂから２次元検出器１２ｂに向かう方向、Ｚは患者Ｐの体軸を示している。また、図４の（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ第１ＣＲＴ７１、第２ＣＲＴ７２、第３ＣＲＴ７３に表示される画像を示しており、図中Ｃ1 〜Ｃ3 はＣＲＴ画面を示している。
【００１５】
最初にオペレータは寝台（不図示）に患者Ｐを載置し、架台１０の開口部に患者Ｐを導入する。次に、操作卓５１により透視モードとＣＴモードとを操作卓５１を介して適宜切り替える。
【００１６】
透視モードでは、架台コントローラ３０により架台１０は回転せず、所定の位置で固定した状態となるように制御される。また、Ｘ線コントローラ２０によりＸ線管球１１ａ，１１ｂの印加Ｘ線条件は例えば８０ｋＶ４ｍＡの低線量に制御される。さらに、データ収集コントローラ４１では次のように制御が行われる。すなわち、２次元検出器１２ａ，１２ｂで収集されたデータは、Ａ／Ｄ変換ユニット４０ａ，４０ｂによりデジタル信号に変換され、それぞれ第１ディスプレイコントローラ６１，第２ディスプレイコントローラ６２を介してそれぞれ第１ＣＲＴ７１及び第２ＣＲＴ７２に透視像がリアルタイムに表示される。ここで、第１ＣＲＴ７１，第２ＣＲＴ７２に表示される透視像はそれぞれ図４の（ａ）及び（ｂ）に示すようなものとなる。また、この透視モードではデータ収集コントローラ４１を介して前処理装置４３，再構成装置４５，画像処理装置４６，第３ディスプレイコントローラ６１，第３ＣＲＴ７１は動作しないように制御されるか、他の画像を表示するために用いてもよい。
【００１７】
なお、これらの投影データは必要に応じてバッファメモリ４２を介して磁気ディスク４４に記憶される。また、図示されないビデオ装置に記録することも可能である。
【００１８】
一方、ＣＴモードでは、架台コントローラ３０により架台１０が図中矢印Ｒ方向に所定の回転数で回転するように制御される。また、Ｘ線コントローラ２０によりＸ線管球１１ａ，１１ｂの印加Ｘ線条件は例えば１２０ｋＶ３００ｍＡに制御される。さらに、データ収集コントローラ４１では次のように制御が行われる。すなわち、９０°＋Ｘ線管球のファンビーム角度だけ回転した時点で２次元検出器１２ａ，１２ｂで収集された投影データはＡ／Ｄ変換ユニット４０ａ，４０ｂによりデジタル信号に変換された後、バッファメモリ４２を介して前処理装置４３で前処理が行われる。次に前処理が行われた投影データにより再構成装置４５で断層像が再構成された後、画像処理装置４６で画像処理が行われ、第３ディスプレイコントローラ６３を介して第３ＣＲＴ７３に１枚の断層像若しくは必要に応じて立体像が表示される。なお、立体像は多数のスライスの断層像を３次元処理を行うことにより間接に、若しくは３次元再構成を行うことにより直接に得られる。ここで、第３ＣＲＴ７３に表示される断層像は図４の（ｃ）に示すようなものとなる。以降は連続的にある一定回転毎に新たな断層像若しくは立体像の投影データが得られる。ここで断層像若しくは立体像が得られる時間は例えばフルスキャンに要する時間を０．５ｓｅｃ．とすれば、ハーフスキャンでは０．１５ｓｅｃ．程度となる。したがって、連続回転をすれば連続的に０．１５ｓｅｃ．遅れ程度で断層像若しくは立体像が得られることとなり、リアルタイムに近い画像が得られる。
【００１９】
さらに、回転している２次元検出器１２ａ，１２ｂの位置が上述した透視モードにおける所定位置と同じ位置にきたときは、Ａ／Ｄ変換ユニット４０ａ，４０ｂの出力が第１ディスプレイコントローラ６１及び第２ディスプレイコントローラ６２を介してそれぞれ第１ＣＲＴ７１及び第２ＣＲＴ７２に透視像が表示される。なお、ＣＴモード時は、２次元検出器１２ａ，１２ｂがそれぞれ所定の角度にあるときにのみ透視像を検出するので、所定の角度にないときは次の透視像が検出されるまで前の透視像が表示されることとなる。
【００２０】
上述したように本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置によれば、経皮針生検のガイドに透視モードとＣＴモードとを切り替えて用いることができ、透視モードにおいては、リアルタイムに経皮針のガイドを行い、ＣＴモードにおいては、透視モードでは撮像困難な症例のガイドをも行うことが可能である。また、ＣＴモードでは立体像または複数の断層像が得られるため、従来のＣＴで問題点であった１横断面外での針の挿入も可能となり、経皮針の挿入角度の許容範囲も広くなる。また、Ｘ線検出器として２次元検出器１２ａ，１２ｂを用いているので、得られる投影データの列が多くなるとともに、架台１０の回転角度がほぼ９０°＋Ｘ線管球のファンビーム角度で全方向の投影データを収集できるので、スキャン時間が大幅に短縮され、ほぼリアルタイムに近い立体像の表示が可能である。
【００２１】
さらに、常にＣＴモードを用いた場合に比べ、透視モードではＸ線曝射量は大幅に少ない量で済むため、ガイドを行った場合のＸ線曝射量並びに被曝量が減る。また、単一の装置で透視像及び断層像が得られるので、被検者を移動させる必要がないとともに各種条件設定が省力化できるのでオペレータの負担を軽減する。
【００２２】
なお、第３ディスプレイコントローラ６３及び第３ＣＲＴ７３を省略し、それぞれ第１ディスプレイコントローラ６１又は第２ディスプレイコントローラ６２及び第１ＣＲＴ７１又は第２ＣＲＴ７２と兼用するようにしてもよい。
【００２３】
また、第１実施形態の変形例としてＸ線管球と２次元検出器を一組のみ使用したものでは、撮影条件は例えば１４０ｋＶ１００ｍＡの条件で行なう。この場合、透視モード時には一方向のみの透視像を表示するができないが、必要により、架台を回転により透視方向を変えることにより、任意の方向の透視像が得られる。この状態でガイドが困難な場合は上述した第１実施形態と同様にＣＴモードに切り替えれば、断層像若しくは立体像が得られる。したがって、第１実施形態とほぼ同様の効果が得られるとともに、Ｘ線管球と２次元検出器が一組でよいので簡単な構成となる。
【００２４】
図５は本発明の第２実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の架台に組み込まれたＸ線管球１１ａ，１１ｂ及び２次元検出器１２ａ，１２ｂを示す図である。なお、本実施形態の構成は上述した第１実施形態と同様であるので省略する。
【００２５】
本実施形態に係る本実施形態と第１実施形態とが異なる点は、２次元検出器１２ｂに対してＸ線管１１ｂの中心位置が検出素子１／４ｃｈ分だけオフセット配置されている点にある。２次元検出器１２ａ，１２ｂの検出素子が回転中心から１／２ｃｈ分だけオフセット配置されている
このように構成されていると、Ｘ線管球１１ａから照射され２次元検出器１２ａに入射するＸ線の経路とＸ線管球１１ｂから照射され２次元検出器１２ｂに入射するＸ線の経路と１／４ｃｈだけ異なることとなる。さらに、Ｘ線管球１１ａから照射され２次元検出器１２ａに入射するＸ線の経路とＸ線管球１１ａが１８０°回転した位置から照射され２次元検出器１２ａに入射するＸ線の経路とを１／２ｃｈだけ異ならせることで、検出素子１／４ｃｈ分刻みの投影データを得ることができる。したがって、したがって、１画像を構成するためのスキャン時間はオフセット配置しない場合に比べ長くなるため、サンプリングレートは粗くなるが、検出素子の数が４倍になるのと同様の効果が得られるため分解能を高めることができる。このときスキャン時間、すなわち立体像が表示されるまでのタイムラグは、例えば架台の１回転が０．３〜０．５ｓｅｃ．の場合は、１８０°＋ファンビーム角度の回転でデータ収集を行うハーフスキャンであれば画像再構成の時間を考慮すればて約０．２〜０．３ｓｅｃ．となる。なお、オフセット配置は上記に限られない。
【００２６】
図６は本発明の第３実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の架台に組み込まれた２次元検出器１２ａ，１２ｂを示す図である。なお、本実施形態の構成は上述した第１実施形態と同様であるので省略する。
【００２７】
本実施形態に係る本実施形態と第１実施形態とが異なる点は、２次元検出器１２ａ，１２ｂが患者Ｐの体軸方向、すなわちスライス幅方向にＷ1 だけオフセット配置されている点にある。この実施形態に係るＸ線ＣＴ装置によれば、２次元検出器１２ａ，１２ｂのスライス幅が小さい場合であっても、厚いスライス幅の立体像を得ることが可能である。また、Ｘ線管球１１ｂ、２次元検出器１２ｂをスライス幅方向に移動可能に構成してもよい。
【００２８】
このように構成されていると、第１実施形態の場合に比べて同一の時間で厚いスライスのスキャンが可能であり、より広い範囲の立体像を得ることができる。
【００２９】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。すなわち上記各実施形態では、第３世代の場合について記したが、第４世代について適用してもよい。また、検出器として検出素子を２次元配置した２次元検出器を用いているが、このような検出器に限定されることなく図７に示すようなイメージインテンシファイア（以下、「Ｉ．Ｉ．」と称する。）を用いるようにしてもよい。図７中８０は架台、８１ａ，８１ｂはＸ線管球、８２ａ，８２ｂはＩ．Ｉ．を示している。また、蛍光板とＣＣＤとの組み合わせやシンチレータとイメージセンサとの組み合わせたものでもよい。さらに、上記実施形態では経皮針やカテーテルのガイドに用いているが、立体像を得るためのボリュームＣＴとして用いるようにしてもよい。さらにまた、本装置のＣＴモードで得られた各方向の投影データを用いて、各回転角度毎のＤＡ（デジタルアンギオグラフィ）やＤＳＡ（デジタルサブトラクションアンギオグラフィ）を行なうこともできる。このほか本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、経皮針生検の針やカテーテル等の挿入の際に正確、かつリアルタイムにガイドを行うことができる放射線ＣＴ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図。
【図２】同装置に組み込まれた検出器の配置を示す斜視図。
【図３】同装置を用いて被検体の透視像及び断層像をとる方向を示す図。
【図４】同装置を用いて得られた被検体の透視像及び断層像を示す図。
【図５】本発明の第２実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に組み込まれた検出器の配置を示す正面図。
【図６】本発明の第３実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に組み込まれた検出器の配置を示す斜視図。
【図７】Ｘ線ＣＴ装置に組み込まれたＸ線管球とＩ．Ｉ．の配置を示す正面図。
【符号の説明】
１０…架台、１１ａ，１１ｂ…Ｘ線管球、１２ａ，１２ｂ…２次元検出器、１３…Ｘ線検出素子、２０…Ｘ線コントローラ、３０…架台コントローラ、４０ａ，４０ｂ…Ａ／Ｄ変換ユニット、４１…データ収集コントローラ、４２…バッファメモリ、４３…前処理装置、４４…磁気ディスク、４５…再構成装置、４６…画像処理装置、５０…システムコントローラ、５１…操作コントローラ、６１…第１ディスプレイコントローラ、６２…第２ディスプレイコントローラ、６３…第３ディスプレイコントローラ、７１…第１ＣＲＴ、７２…第２ＣＲＴ、７３…第３ＣＲＴ。
【図１】
0004146268.tif 000002
【図２】
0004146268.tif 000003
【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】
0004146268.tif 000008