(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線源と、そのＸ線源と対向配置され前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、これらＸ線源とＸ線検出器とを回転可能に支持する回転盤及びその回転盤の動力源を有するスキャナと、前記Ｘ線源とＸ線検出器との間に被検体を挿入した状態で、前記スキャナを回転させて前記被検体に複数の角度方向から前記Ｘ線源にＸ線を照射させ、前記Ｘ線検出器に複数の角度方向の前記被検体の透過Ｘ線を投影データとして検出させ、それら複数の角度方向の投影データを用いて前記被検体の断層像を再構成する画像処理手段と、前記再構成された断層像を表示する表示手段と、前記Ｘ線源に供給される管電流及び管電圧を含むＸ線照射条件を設定する設定手段と、前記設定されたＸ線照射条件に示す管電流及び管電圧を前記Ｘ線源に供給して撮影を行う制御手段と、を備え、
前記設定手段は、撮影で得る画像の画質を示す指標である画質インデックスを、少なくとも二つの組織を含む減弱モデルに、管電流及び管電圧の組み合わせを含むＸ線照射条件候補を適用して算出する画質インデックス算出部と、前記Ｘ線照射条件候補とそれに対応する前記画質インデックスとを対応付けたＸ線照射条件情報を作成するＸ線照射条件情報作成部と、を備え、
前記制御手段は、前記Ｘ線照射条件情報の中から任意のＸ線照射条件候補を選択できるように、前記Ｘ線照射条件情報を前記表示手段に表示させ、
前記設定手段は、選択されたＸ線照射条件候補を、前記撮影に用いるＸ線照射条件として設定する、
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記設定手段は、前記被検体のスキャノグラムを解析して前記被検体の撮影対象部位の透過厚を算出するスキャノグラム解析部を更に備え、
前記画質インデックス算出部は、算出された前記被検体の撮影対象部位の透過厚を更に用いて前記画質インデックスを算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記画質インデックス算出部は、前記被検体の撮影対象部位における組織構成を、前記少なくとも二つの組織を用いてモデル化した減弱モデルを用いて前記画質インデックスの算出を行う、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記被検体の撮影対象部位、撮影方向、又は撮影種類の少なくとも一つを含む撮影プロトコルと、該撮影プロトコルに対応する前記減弱モデルと、を関連づけて登録した撮影プロトコル／減弱モデルデーターベースを格納するプロトコル格納部と、
前記撮影プロトコル／減弱モデルデーターベースから必要な撮影プロトコルを選択する選択手段と、を更に備え、
前記画質インデックス算出部は、選択された撮影プロトコルに対応する前記減弱モデルを、前記撮影プロトコル／減弱モデルデーターベースから読み出して、前記画質インデックスの算出を行う、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記撮影プロトコル／減弱モデルデーターベースには、各撮影プロトコルと、前記二つの組織の名称、一方の組織の密度、及び前記一方の組織のサイズと、が関連付けて登録される、
ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
複数の管電流の値と、複数の管電圧の値と、の組み合わせを用いた複数のＸ線照射条件候補を記録するＸ線照射条件データーベースを格納した第一の格納部を更に備え、
前記画質インデックス算出部は、前記Ｘ線照射条件データーベースに登録された複数のＸ線照射条件候補のそれぞれに対応する前記画質インデックスを算出する、
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記画質インデックス算出部は、前記画質インデックスとしてコントラスト／ノイズ比又はシグナル／ノイズ比の少なくとも一つを用いる、
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記設定手段は、前記Ｘ線照射条件候補のそれぞれについて、前記減弱モデル及び前記被検体の撮影対象部位の透過厚に、各Ｘ線照射条件候補に示すＸ線照射条件を適用して、撮影を実行したときに予想される前記被検体の被曝量を求める被曝量算出部を更に備え、
前記Ｘ線照射条件情報作成部は、前記算出された被曝量を更に用いて前記Ｘ線照射条件情報を作成する、
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記画質インデックス算出部は、コントラスト／ノイズ比を算出し、
前記Ｘ線照射条件情報作成部は、前記算出された被曝量を用いて、｛（コントラスト／ノイズ比）／被曝量｝からなる指標値を算出し、該指標値を更にＸ線照射条件候補と関連づけて前記Ｘ線照射条件情報を作成する、
ことを特徴とする請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記表示手段は、前記Ｘ線照射条件情報作成部によって作成されたＸ線照射条件情報を、前記画質インデックスが好適な順、又はユーザが指定した条件に適合する順に並べ替えて表示する、
ことを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
ユーザを固有に識別する識別情報の入力を受け付ける入力手段と、
前記撮影プロトコル／減弱モデルデーターベースを、前記ユーザ毎に編集する撮影プロトコル編集部と、を更に備え、
前記撮影プロトコル／減弱モデルデーターベースは、前記識別情報と、前記ユーザ毎に編集された撮影プロトコルと、を関連付けて記録し、
前記画質インデックス算出部は、前記入力手段において入力されたユーザの識別情報に関連付けられた撮影プロトコルに対応する減弱モデルを用いて、前記画質インデックスの算出を行う、
ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
Ｘ線を照射するＸ線源と、
そのＸ線源と対向配置され前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、
これらＸ線源とＸ線検出器とを回転可能に支持する回転盤及びその回転盤の動力源を有するスキャナと、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に被検体を挿入した状態で、前記スキャナを回転させて前記被検体に複数の角度方向から前記Ｘ線源にＸ線を照射させ、前記Ｘ線検出器に複数の角度方向の前記被検体の透過Ｘ線を投影データとして検出させ、それら複数の角度方向の投影データを用いて前記被検体の断層像を再構成する画像処理手段と、
前記再構成された断層像を表示する表示手段と、
複数のＸ線照射条件のそれぞれについて、各Ｘ線照射条件と、前記被検体の撮影対象部位、撮影方向、又は撮影種類の少なくとも一つを含む撮影プロトコルと、前記被検体の撮影対象部位の透過厚と、当該被検体の撮影対象部位に前記Ｘ線照射条件を用いて撮影を実行したときに予想される前記被検体の被曝量と、撮影で得る画像の画質を示す指標である画質インデックスであって、前記Ｘ線照射条件を少なくとも二つの組織を含む減弱モデルに適用して算出された画質インデックスと、を関連づけた相関関係表を格納する第二の格納部と、
前記画質インデックス又は前記被曝量の少なくとも一つを用いた条件を入力する条件入力手段と、
前記相関関係表を検索し、前記入力された条件に最も近いＸ線照射条件候補を読み出して前記表示手段に選択可能に表示する読出部と、
前記選択されたＸ線照射条件候補を、撮影に用いるＸ線照射条件として設定する設定手段と、
を備えること特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に関し、特に被検体の組織などに応じてＸ線照射条件の選択的な設定を可能とし、その設定に応じて診断必要な画質を維持しながら被検体の被曝量を極力少なくできるようにされているＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
本出願は、日本国特許法に基づく特許出願特願２００５―１０７５６６号に基づくパリ優先権主張を伴う出願であり、特願２００５―１０７５６６号の利益を享受するために参照による援用を受ける出願である。
【背景技術】
【０００３】
従来、画質の向上を図りつつ被検体の被曝量を低減するための技術が開発されている。例えば特許文献１は、取得された投影データのビーム・ハードニング誤差を、撮像方法に応じて補正処理し、複数の照射器電流値を生成し、撮像対象に応じてイメージング・システムにこれらの照射器電流値を適用する。これにより、許容可能な程度に低い雑音レベルと良好なＣＮＲを保持しつつ、被検体の大小に拘わらず、個々の被検体が受ける線量を減少させると共に線量効率を高めることができる。
【特許文献１】
特開２００４−７３８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、Ｘ線ＣＴ画像の画質は、医師が被検体の組織における病巣等の視認に大きく関与する。このため、被検体の組織毎に固有で異なるＸ線の吸収または透過を考慮して撮影条件が設定されなければならない。しかし、特許文献１では、被検体の組織固有で異なるＸ線の吸収または透過を考慮した撮影条件を設定することが配慮されていない。
【０００５】
本発明の目的は、被検体の組織固有で異なるＸ線の吸収または透過を考慮した撮影条件を設定することが可能なＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
［０００６］
本発明のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線を照射するＸ線源と、そのＸ線源と対向配置され前記照射Ｘ線を検出するＸ線検出器と、これらＸ線源とＸ線検出器を回転可能に支持する回転盤とその回転盤の動力源を有するスキャナと、前記Ｘ線源とＸ線検出器の間に被検体を挿入した状態で、前記スキャナを回転させて前記被検体に複数の角度方向から前記Ｘ線源にＸ線を照射させ、前記Ｘ線検出器に複数の角度方向の前記被検体の透過Ｘ線を投影データとして検出させ、それら複数の角度方向の投影データを用いて前記被検体の断層像を再構成する画像処理手段と、前記再構成された断層像を表示する表示手段と、前記被検体の撮影対象部位の透過厚を用いて前記Ｘ線源に供給する電力の少なくとも一つの管電流及び管電圧の組み合わせによるＸ線照射条件候補を設定する設定手段と、前記設定されたＸ線照射条件候補に応じたＸ線照射条件を前記Ｘ線源に供給して撮影を行う制御手段と、を備えたＸ線ＣＴ装置において、前記設定手段は、前記被検体の撮影対象部位のＸ線吸収係数を用いて、前記Ｘ線源に供給する電力の少なくとも一つの管電流及び管電圧の組み合わせによるＸ線照射条件候補を設定し、前記制御手段は、前記設定されたＸ線照射条件候補毎に前記被検体の所望の組織の診断に供するＸ線照射条件候補を選択可能に前記表示手段に表示させ、前記選択されたＸ線照射条件候補によって前記被検体の断層像の撮影を行うように前記Ｘ線源を制御する。
発明の効果
［０００７］
本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、被検体の組織固有で異なるＸ線の吸収または透過を考慮した撮影条件を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
［０００８］
［図１］一実施形態によるＸ線ＣＴ装置の構成を模式化して示す図である。
［図２］撮影プロトコル／減弱モデルテーブルの構成を示す図である。
［図３］Ｘ線照射条件設定処理の流れを示す図である。
［図４］単純化して減弱モデルを示す図である。
［図５］Ｘ線照射条件情報を構成する相関関係表の例を示す図である。
［図６ａ］灰白質のＸ線のエネルギと吸収係数に関する特性データの例を示す図である。
【図６ｂ】血液のＸ線のエネルギと吸収係数に関する特性データの例を示す図である。
【図６ｃ】骨のＸ線のエネルギと吸収係数に関する特性データの例を示す図である。
【図６ｄ】軟部組織のＸ線のエネルギと吸収係数に関する特性データの例を示す図である。
【図７】画像ノイズの推定に利用できるデータの例を示す図である。
【図８】パーシャルボリューム効果の例を示す図である。
【図９】管電流及び管電圧入力画面の例を示す図である。
【図１０】結果表示画面の例を示す図である。
【図１１】第二実施形態で使用する相関関係表を模式的に示す図である。
【図１２】条件入力画面の例を示す図である。
【図１３】第二実施形態の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】ＩＤ入力画面の例を示す図である。
【図１５】第三実施形態で使用する相関関係表を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０００９】
６    Ｘ線照射条件設定手段
２２    画質インデックス算出部
２３    被曝量算出部
２４    Ｘ線照射条件情報作成部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜第一実施形態＞
第一実施形態は診断を所望する部位や造影剤の有無などの撮影プロトコルを指定すると、この撮影プロトコルに対応づけられた少なくとも一つの管電流及び管電圧の組み合わせについて、画質インデックス及び被曝量などを算出して表示する。そして、ユーザは表示された結果をみて実際に撮影に使用する管電流及び管電圧を選択する。
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１に一実施形態によるＸ線ＣＴ装置の構成を模式化して示す。本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、次の構成要素を備えている。ホストコンピュータ１はシステム全体の統括制御部である。回転走査機構２はＸ線管１３などＸ線照射系と検出器１５などＸ線検出系が搭載され、撮影時の走査のための回転を行う。患者テーブル３は被検体を載せる寝台である。テーブル制御部４は患者テーブル３の動作（長手方向、被検体の昇降など）を制御する、画像処理装置５は前処理や再構成処理などの各種画像処理を行う。Ｘ線照射条件設定手段６は次の構成要素を備えている。ホストコンピュータ１には、データ格納手段である外部記憶装置７が接続され、また表示装置８と入力デバイス９が接続されている。なお患者テーブル３は、回転走査機構２における円形の空間部分に配置されるものであるが、図１では簡略化のため患者テーブル３を外してある。
【００１２】
回転走査機構（スキャナ）２は、回転盤１１とこの回転盤１１を回転駆動させるスキャナ駆動装置１２を有している。スキャナ駆動装置１２は、ホストコンピュータ１からの指示にしたがって回転盤１１を回転させ、撮影の準備段階では回転盤１１が所定の回転速度になった時点でホストコンピュータ１に準備完了を通知する。回転盤１１には、次の構成要素が搭載されている。Ｘ線管１３はＸ線源である。高電圧発生装置１４はＸ線管１３のための電圧及び電流を発生させる電源である、検出器１５はＸ線管１３から照射されたＸ線を検出する、。送受信機１７は静止系（ホストコンピュータ１や画像処理装置５）に設けられている送受信機１６との間でのデータの送受信を行う。
【００１３】
Ｘ線管１３は、撮影中、後述するようにして設定されるＸ線照射条件によるＸ線を検出器１５に向かって照射する。検出器１５は、被検体を透過してきたＸ線を検出し、それを電気信号に変換した後、計測回路でデジタルデータとして撮影データを取得する。その撮影データは、画像処理装置５で前処理、フィルタ処理、逆投影処理をはじめとした各種処理を施され、断層像として再構成される。再構成された画像（断層像）は、表示装置８に表示され、診断用画像として読影者に供される。
【００１４】
Ｘ線照射条件設定手段６は、コンピュータプログラムとして構成されており、このＸ線照射条件設定手段６の機能については後述する。
【００１５】
テーブル制御部４による患者テーブル３の制御は、例えば螺旋スキャンの場合であれば、予め患者テーブル３の加速時間を考慮した位置に患者テーブル３を移動させておく。次いで、患者テーブル３はその移動された位置から移動が開始され、患者テーブル３上の被検体へのＸ線の照射が開始される位置（Ｘ線曝射開始位置）に達する前に定常速度となるようにテーブル制御部４が制御する。
【００１６】
以下では、本実施形態のＸ線ＣＴ装置でなされる撮影における処理の流れについて説明する。撮影モードでは、まず始めに撮影プロトコルを設定する。撮影プロトコルは、例えば頭部単純、頭部ＣＴＡ（CT Angiography）、胸部一般、腹部３相撮影、下肢血管造影などがある。これらの撮影プロトコルは、例えば図２に示す例のようなテーブル形式でデータ化され、外部記憶装置７に設定の撮影プロトコル／減弱モデルデータベースに予め登録されている。したがって撮影プロトコルの設定は、撮影プロトコル／減弱モデルデータベースから必要なものを選択することで行われる。
【００１７】
次に、撮影プロセスはスキャノグラム撮影に移行する。スキャノグラム撮影は位置決め用の画像取得と被検体のサイズつまり透過厚などの情報取得が目的である。スキャノグラムの撮影方向は、前後方向と左右方向が可能である。被検体の透過厚（体厚と体幅）についての情報を取得するには、前後方向または左右方向のいずれか一方で足りるのが通常であるが、必要に応じて２方向で撮影する場合もある。
【００１８】
続いて、スキャノグラムを用いて断層像の撮影範囲を設定するとともに、撮影条件や再構成条件などを設定する。撮影条件としては、Ｘ線照射条件、スライス厚、テーブル送り（螺旋ピッチ）などが設定される。
【００１９】
Ｘ線照射条件は、Ｘ線照射条件設定手段６を用いて行われる。図３に、Ｘ線照射条件設定手段６でなされるＸ線照射条件設定処理の流れを示す。まず被検体の透過厚情報を取得する（ステップＳ１０１）。この第一実施形態の処理は、点線で囲まれた読出部２０をスキップし、スキャノグラム解析部２１によりスキャノグラムを解析することで行われる。読出部２０は第二実施形態で用いられる。スキャノグラム解析では、解析対象の位置をユーザが指定する必要がある。解析対象位置は、被検体の体軸方向つまりＺ方向での位置であり、断層像撮影におけるスライス位置（撮影対象部位）に対応している。その指定は、スキャノグラムを表示した画面上でマーカなどを操作して行うようにすることもでき、また撮影プロトコルに予め定義する方法で行うこともできる。
【００２０】
次いで、画質インデックス算出部２２は画質インデックスを算出する（ステップＳ１０２）。画質インデックスの算出には、減弱モデルを用いる。減弱モデルは、その例を単純化して図４に示すように、画質インデックスの算出位置における組織構成つまりＸ線の減弱構造をモデル化したものである。画質インデックスの算出位置は断層像撮影におけるスライス位置であり、したがってスキャノグラム解析の解析対象位置でもある。図４の例では、組織ａと組織ｂからなるモデルとなっている。このような減弱モデルは、撮影プロトコルごとに用意される。本実施形態では、図２に示すように、撮影プロトコル／減弱モデルテーブルにより撮影プロトコルと対応付けたデータ形式にして撮影プロトコル／減弱モデルデータベースに予め登録するようにしている。
【００２１】
画質インデックス算出部２２は、画質インデックス算出処理の始めにまず、上記のように設定された撮影プロトコルに対応する減弱モデルを読み出す。それから、この減弱モデルと上記スキャノグラム解析で得られた被検体の透過厚情報にＸ線照射条件を適用して画質インデックスを算出する。ここで、画質インデックスとは、撮影で得る画像の画質（読影性）に関する指標である。そのような画質インデックスには、ＳＮＲ（信号／ノイズ比）やＣＮＲ（コントラスト／ノイズ比）などを用いることができる。上述のように、Ｘ線ＣＴ装置による画像の読影性については、診断対象組織と背景とのコントラストが大きな比重を占めている。つまり、コントラストが画像ノイズに対して十分に大きければ診断対象組織の読影が可能であるという特徴がある。こうした特徴を活かすことにより、より適切なＸ線照射条件を設定することが可能となる。このような観点から、画質インデックスにはＣＮＲを用いるのがより好ましく、本実施形態ではＣＮＲを用いるようにしている。
【００２２】
画質インデックスは、複数のＸ線照射条件候補のそれぞれについて求める。そのＸ線照射条件候補は、外部記憶装置７に設定のＸ線照射条件データベースに予め登録されている。例えば管電流としては１００ｍＡ、１５０ｍＡ、２００ｍＡ、２５０ｍＡ、３００ｍＡ、３５０ｍＡという６種類とし、管電圧としては８０ｋＶ、１００ｋＶ、１２０ｋＶ、１３０ｋＶ、１４０ｋＶという５種類とし、これら管電流と管電圧の組合せとして複数のＸ線照射条件候補が予め用意される。
【００２３】
次いで、被曝量算出部２３は被曝量を算出する（ステップＳ１０３）。被曝量は、画質インデックスの算出と同様に、減弱モデルと被検体の透過厚情報にＸ線照射条件を適用して算出し、複数のＸ線照射条件候補のそれぞれについて求める。
【００２４】
こうして複数種類のＸ線照射条件候補のそれぞれについて画質インデックスと被曝量を求めたら、次には、Ｘ線照射条件情報作成部２４により、複数のＸ線照射条件候補とそれらに対応する画質インデックスと被曝量を用いてＸ線照射条件情報を作成する（ステップＳ１０４）。本実施形態では、図５に示す例のような相関関係表の形式でＸ線照射条件情報を作成するようにしている。図５の例では、複数のＸ線照射条件候補をＸ線照射条件Ａ、Ｂ、Ｃ、……としてそれぞれにおける管電流と管電圧が示され、その各Ｘ線照射条件それぞれについて、画質レベルを付記した画質インデックス（ＣＮＲ）と被曝量レベルを付記した被曝量とＣＮＲを被曝量で除算した（ＣＮＲ／被曝量）とが対応付けられている。（ＣＮＲ／被曝量）は、値が大きいほど１単位あたりの被曝量に対してＣＮＲが大きい、すなわち画質がよいことを示す。図５では、Ｘ線照射条件に（ＣＮＲ）と被曝量と（ＣＮＲ／被曝量）とを関連づけて示したが、これら３つのうちのいずれか一つとＸ線照射条件とを関連づけて表示してもよい。また、上記３つのうちの任意の組み合わせとＸ線照射条件とを関連づけて表示してもよい。また図５の例では、画質レベルを基準にし、画質レベル高い順でＸ線照射条件を配列するようにしているが、並べる順は被曝量が低い順でもよいし、（ＣＮＲ／被曝量）が大きい順でもよい。また、ユーザに並べる順序を決定する条件を入力させ、この入力された条件に適合する順に並べて表示してもよい。
【００２５】
この相関関係表によるＸ線照射条件情報は、ステップＳ１０５において表示装置に表示され、続くステップＳ１０６では、表示装置に表示された相関関係表を参照して撮影者がＸ線照射条件を選択する。その選択に際して撮影者は、診断目的に応じた画質やＸ線ＣＴ装置の稼動状態などの様々な要件を考慮し、それらの総合として相関関係表の中から一つのＸ線照射条件を選択する。撮影者によってＸ線照射条件が選択されると、それが最終的なＸ線照射条件としてＸ線照射条件情報作成部２４によって作成され、Ｘ線照射条件表示信号生成部２５によりＡ／Ｄ変換され、ホストコンピュータ１を介して表示装置８に表示される（ステップＳ１０７）。
【００２６】
ここで、管電流については、被検体におけるＸ線の平均的な透過長が被検体に対するＸ線の照射角度によって異なることを加味した制御がなされる。すなわち透過長が長い照射角度では管電流を大きくし、透過長が短くなる照射角度では管電流を小さくすることで、常に検出器出力が一定のレベルになるようにする制御である。この場合のパラメータである透過長には、上記のスキャノグラム解析で取得した透過厚情報が利用される。またその制御における軸には、体軸方向Ｚと回転方向（ビュー角度）Θがあり、それぞれのパラメータについて管電流を変調させる。そしてその変調における基準管電流には、Ｘ線照射条件設定手段６により設定されたＸ線照射条件における管電流が用いられる。例えば、基準管電流を変調制御における最大値とする場合であれば、その最大値をＭとし、振幅変調パターンをＰ（Ｚ，Θ）とすれば、管電流Ｉは次の（１）式となる。
[数１]Ｉ（Ｚ，Θ）＝Ｍ×Ｐ（Ｚ，Θ）            （１）
以上のように、複数のＸ線照射条件候補のそれぞれについて画質インデックスと被曝量を求めることで作成したＸ線照射条件情報を撮影者に提示し、このＸ線照射条件情報に基づいて撮影者がＸ線照射条件を設定できるようにしたことにより、被曝量と画質の関係を中心にしつつも、それ以外の要件についても適切に配慮してのＸ線照射条件の設定が可能となり、したがってより適切なＸ線照射条件の設定が可能となる。
【００２７】
以下では、画質インデックスとして用いるＣＮＲの算出について説明する。入射Ｘ線をI０とし、透過経路上の吸収係数の積分値をμ(E)×Lとすれば、透過Ｘ線Ｉは数２式となる。
【００２８】
【数２】
0004954062.tif 000002
【００２９】
また、再構成に用いるデータＰは、入射Ｘ線との比を取り、数３式となる。
【００３０】
【数３】
0004954062.tif 000003
【００３１】
ここで、図４の例のような組織ａ、ｂから構成される減弱モデルを前提にすると、診断対象である組織ｂを含むデータＰｗと含まないデータＰｗ０は、（４）式と（５）式によりそれぞれ求められ、組織ａと組織ｂの間のコントラストＣは（６）式となる。
【００３２】
【数４】
0004954062.tif 000004
【００３３】
ここで、Ｐｗの透過長とＰｗ０の透過長は、ｄａ＋ｄｂで等しいとした。また、組織ａ、ｂは例えば水と造影血管などであり、上述の減弱モデルごとに定義される。例えば、図６ａ乃至図６ｄに示すようなＸ線のエネルギと吸収係数に関する特性データμ(E)が用意されている。μ／ρは質量原弱係数の値（value of the mass attenuation coefficient）、μen／ρはエネルギー吸収係数の値（value of the mass energy-absorption coefficient）を示す。
【００３４】
以上のようにして求めたコントラストＣについて、画像ノイズをＮｗ０とし、減弱モデルが円形であるとすれば、ＣＮＲは（７）式となる。
【００３５】
【数５】
0004954062.tif 000005
【００３６】
ここで、図４の例のように減弱モデルが楕円形の場合には、厳密には複数の角度方向においてコントラストと画像ノイズを求めて平均する必要があるが、最も単純には図４に示すように２方向からの投影Ｐｗ（θ１）、Ｐｗ０（θ１）とＰｗ（θ２）、Ｐｗ０（θ２）のみで近似することでもよい。
【００３７】
画像ノイズＮｗ０は、スキャノグラム解析で取得した透過厚の水等価厚と撮影条件から計算によって推定することも可能であるが、図７に示すような特性を実験により求め、テーブル化して用意しておき、これを用いて求めるようにしてもよい。
【００３８】
図８は、周知のパーシャルボリューム効果の影響を示したもので、スライス厚が厚くなるのに応じて相対的にコントラストが低下することを示している。こうしたパーシャルボリューム効果によるコントラストの低下を図４における診断対象の組織ｂのサイズに応じて考慮するようにする形態も可能で、そのような形態によると、ＣＮＲの算出精度をより高めることができる。
【００３９】
また、図２に示す例の撮影プロトコル／減弱モデルテーブルでは、診断対象の組織ｂのサイズ情報とともに組織ｂの密度情報も登録するようにしている。このような密度情報を利用する形態も可能で、そのような形態によると、ＣＮＲの算出に柔軟性を持たせることができる。例えば、脳梗塞などの診断で非造影のＣＴ検査を行う場合、検出したいものを毛細血管レベルのわずかな変化であると定義する。また、５ｍｍ程度の病巣を捉えたいとした場合、５ｍｍすべてが毛細血管ではないので、５ｍｍの脳組織に含まれる毛細血管床の割合を密度として定義できる。また、造影検査の場合は、造影剤のヨード濃度によって造影効果が変化するため、ヨードの吸収係数のみを保存しておき、使用する造影剤のヨード濃度に応じて組織密度を変化させれば様々なタイプの造影剤に対応できる。また、胸部撮影の場合、最も細い胸膜に近い枝構造は毛細血管であり、血液と空気とのコントラストが付けばよく、毛細血管に比べて密度を高く設定してもよい。
【００４０】
本実施形態に係るＸ線照射条件設定手段６では、被曝量算出部２３を備えたが、被曝量算出部２３は必ずしも備えなくてもよい。この場合、図３においてステップＳ１０３を省略する。また、ステップＳ１０４、１０５において被曝量を考慮せず、画質インデックスに基づくＸ線照射条件情報を作成、表示する。
【００４１】
また、本実施形態では撮影プロトコルを指定したが図９に示す管電流及び管電圧入力画面１００を表示させ、ユーザが所望する管電流及び管電圧を入力してもよい。管電流及び管電圧入力画面１００には、管電流及び管電圧の入力フィールド１０１と、画質インデックス及び/又は被曝量算出処理を実行させるための実行ボタン１０２と、その他の管電流及び管電圧の組み合わせについての計算をさせるか否かを選択するためのチェックボックス１０３とが備えられる。ユーザが、入力フィールド１０１に管電流及び管電圧を入力し、実行ボタン１０２にマウスカーソル１０４を合わせてクリックすると、画質インデックス算出部２２は、入力された管電流及び管電圧に基づいて画質インデックスを算出する。被曝量算出部２３も同様に、入力された管電流及び管電圧に基づいて被曝量を算出する。Ｘ線照射条件情報作成部は、算出された管電流及び管電圧に基づいてＸ線照射条件情報を作成する。作成された結果は、表示装置８に表示される。
【００４２】
チェックボックス１０３にチェックが入力されている場合には、外部記憶装置７に設定のＸ線照射条件データベースに予め登録されている管電流及び管電圧の組み合わせについても画質インデックス及び被曝量を算出する。
【００４３】
図１０は、チェックボックス１０３にチェックが入力されているときの結果表示画面の例である。結果表示画面１１０には、入力された管電流及び管電圧に対するＸ線照射条件情報及び予め格納されているＸ線照射条件候補についての画質インデックス（ＣＮＲ）、被曝量、（ＣＮＲ／被曝量）が相互に関連づけた表として表示される。そして、入力された管電流及び管電圧に関する結果を表示した行１１２は、他のＸ線照射条件候補との区別を容易にするために、表示色を変えたり、矢印１１３を付加したりして表示する。これにより、入力された管電流及び管電圧の組み合わせによるＸ線照射条件と、Ｘ線照射条件候補とを比較して評価することができる。
＜第二実施形態＞
第二実施形態は、ユーザが希望する画質インデックスまたは被曝量のうちの少なくとも一つを入力すると、入力された条件により適合した管電流及び管電圧の組み合わせを表示する。ユーザは、表示されたものの中から実際に撮影に使用する管電流及び管電圧を選択する。
【００４４】
図１は、本実施形態に係るＸ線照射条件設定部６の構成を示すブロック図である。Ｘ線照射条件設定部６は、第一実施形態に係るＸ線照射条件設定部６の構成に加え、後述する図１１のＣＮＲ、被曝量、透過厚、Ｘ線照射条件、撮影プロトコルの相関関係表から入力された画質インデックス及び/又は被曝量に対応するＸ線照射条件候補及び撮影プロトコルを読み出すための読出部２０を備える。
【００４５】
また外部記憶装置７には、図１１のＣＮＲ、被曝量、透過厚、Ｘ線照射条件、撮影プロトコルの相関関係表が格納される。図１１の相関関係表は、第一実施形態における画質インデックス算出部２２及び被曝量算出部２３が、ある撮影プロトコルにおける管電流、管電圧と被検体透過量とが決定された場合の画質インデックス及び被曝量を予め算出し、その算出に基づいてＸ線照射条件情報作成部２４が作成し、外部記憶装置７に登録したものである。画質インデックス算出部２２、被曝量算出部２３、Ｘ線照射条件情報作成部２４は、図１１の相関関係表を作成したり更新したりする場合に機能するが、図１１の相関関係表を予め他のＸ線ＣＴ装置やシミュレータ装置により作成し、作成された相関関係表を外部記憶装置７に取り込む場合には、画質インデックス算出部２２、被曝量算出部２３、Ｘ線照射条件情報作成部２４は必須構成要件ではない。図１１に（ＣＮＲ／被曝量）の項目を追加してもよい。
【００４６】
図１２は、条件を入力するための画面表示例を示す。条件入力画面１４０は、画質インデックスの入力フィールド１４１、実行ボタン１４２、撮影プロトコル選択メニュー１４３、被曝量入力フィールド１４４と、を備える。
【００４７】
ここでは、ユーザが画質インデックスとしてＣＮＲを入力する場合について説明する。
【００４８】
ユーザが、画質インデックスとしてＣＮＲまたはＳＮＲの入力フィールド１４１に所望する値を入力し、マウスカーソル１４５を実行ボタン１４２に合わせてクリックする。これにより、図１３に示す処理が開始される。
【００４９】
ステップＳ２０１では読出部２０が入力されたＣＮＲ情報を取得し、外部記憶装置７に予め格納された図１３の相関関係表を検索する。そして、ＣＮＲの値が最も近いＸ線照射条件を読み出す。
【００５０】
ステップＳ２０２では、ステップＳ１０１と同様に透過厚情報の取得を行う。
【００５１】
ステップＳ２０３では、読出部２０がステップＳ２０１で読み出したＸ線照射条件候補及びステップＳ２０２で取得した透過厚情報に対応するＸ線照射条件候補及び撮影プロトコルを、外部記憶装置７に登録された図１１の相関関係表から読み出す。
【００５２】
ステップＳ２０４では、読出部２０が表示装置８にステップＳ２０３で読み出したＸ線照射条件候補及び撮影プロトコルを表示する。
【００５３】
ステップＳ２０５及びＳ２０６では、ステップＳ１０６及びＳ１０７と同様、Ｘ線照射条件候補の中から撮影に使用するＸ線照射条件を選択し、設定する。
【００５４】
本実施形態により、ユーザが所望する画質インデックスの値及び被検体透過厚に基づいて、より好適なＸ線照射条件候補及び撮影プロトコルを表示し、選択させることができる。
【００５５】
上記実施形態では図１２の条件入力画面１４０において画質インデックスを入力したが、これに代えて被曝量を入力してもよい。更に、図１２の条件入力画面１４０において、撮影プロトコルの選択メニュー１４３を用いて撮影プロトコルの選択も同時に行ってもよい。これにより、読出部２０が図１１の相関関係表からＸ線照射条件候補を抽出するときに、入力された撮影プロトコルに対応するＸ線照射条件候補だけを参照すればよく、参照処理の速度を向上させることができる。
＜第三実施形態＞
第三実施形態は、ユーザ毎に撮影プロトコルを編集、更新し、そのユーザが設定した撮影プロトコルに基づいてＸ線照射条件の選択、表示処理を行う。
【００５６】
本実施形態では、第一及び／または第二実施形態に係るＸ線照射条件設定６の構成要素に加えて撮影プロトコル編集部を備える。
【００５７】
撮影プロトコル編集部は、図１４のＩＤ入力画面１６０を表示する。ＩＤ入力画面１６０は、ユーザを固有に識別するためのユーザＩＤ入力フィールド１６１と、編集処理を実行するための編集ボタン１６２と撮影処理を実行するための撮影ボタン１６３とを備える。
【００５８】
ユーザがユーザＩＤを入力しマウスカーソル１６４を編集ボタン１６２に合わせてクリックすると、図１５の撮影プロトコル／減弱モデルテーブル１７０が表示装置８に表示される。撮影プロトコル／減弱モデルテーブル１７０には、図２の撮影プロトコル／減弱モデルテーブルに加えてユーザＩＤレコードが追加されている。ユーザが編集したいレコードをクリックすると、編集フィールド１７１に表示が変更される。編集フィールド１７１に所望する数値を入力し保存ボタン１７２をクリックする。これにより、ユーザＩＤと編集後の撮影プロトコルとを関連づけて外部記憶装置７に登録することができる。また、図示はしないもののマウスを右クリックして「行の挿入」メニューを選択表示し、撮影プロトコル／減弱モデルテーブル１７０に新たな行を挿入し、撮影プロトコルを設定してもよい。
【００５９】
ＩＤ入力画面１６０において撮影ボタン１６３がクリックされると、ユーザＩＤ入力フィールド１６１に入力されたユーザＩＤに対応づけられた撮影プロトコルに基づいて第一及び第二実施形態の処理が行われる。
【００６０】
本実施の形態により、ユーザによって見たい組織サイズが異なるなど、ユーザごとに撮影プロトコルをカスタマイズしたい場合には、そのユーザが編集、設定した撮影プロトコルに基づいてＸ線照射条件の表示、設定を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置について、被検体の被曝量と画質の関係を中心にしたより適切なＸ線照射条件の設定を可能とするものであり、医療用のＸ線ＣＴ装置の分野で広く利用することができる。
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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