(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線源と、
関心領域を有する被検体を挟んで該Ｘ線源に対向して配置され、該Ｘ線源とともに所定方向に回転しながら上記被検体のＸ線透過データを検出する、複数チャンネルの検出素子が配列されて形成されるＸ線検出器と、
上記被検体を搭載して移動するテーブルと、
上記Ｘ線源からのＸ線を前記検出素子のチャンネルの配列方向に絞り込むコリメータと、
上記Ｘ線検出器によって検出されたＸ線透過データをもとに上記被検体の断層像を再構成する再構成手段と、
上記再構成された断層像を表示する表示装置と、
上記表示装置に表示された断層像に関心領域を設定する手段と、
上記設定された関心領域と投影範囲と一致するようにコリメータを制御するコリメータ制御手段と、を含むＸ線ＣＴ装置において、
上記再構成手段は、上記関心領域の投影範囲と一致させた所定範囲のみにＸ線を照射して検出されたＸ線透過データと上記被検体全体にＸ線を照射して検出されたＸ線透過データの双方を使用して断層像を再構成する際に、上記関心領域とその関心領域以外の領域との境界に段差があるときに段差近傍のＸ線透過データに対して平均処理を行い、この平均処理が行われたＸ線透過データと、上記双方のＸ線透過データとを用いて上記断層像を再構成し、
上記表示装置は該再構成された断層像を表示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、照射範囲を限定してのＸ線照射可能なＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線透視法や超音波断層法にあっては、リアルタイム画像が得られるため、ＩＶＲ(Interventional rediography)手技に利用されている。Ｘ線ＣＴ画像は、リアルタイムでの表示が得にくいため、ＩＶＲ技法に利用できにくかったが、最近、ＣＴ透視法が開発されてきた。ＣＴ透視法は、ＣＴ画像をリアルタイムで再構成・表示して、ＩＶＲ手技や機能検査に活用しようとするものである。例えば、病巣の組織検査や治療を経皮的に実施したい時に穿刺のガイドとして用いる。ＣＴガイド下で実施できることになり、手術時間の短縮、精度の向上をはかれる利点を持つ。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＣＴ画像を表示してのガイドは、穿刺とＣＴ撮影を交互に繰り返して穿刺針先端の位置などを確認しながら行う場合と、ＣＴ撮影を連続的に行い穿刺針の位置を即座に確認できるように画像を逐次表示する場合とがある。後者は、リアルタイム的に断層像が得られるためさらに手術時間の短縮をはかれる反面、患者あるいは術者に対する被曝量の増大の問題が特にある。前者でも被曝量の増大の問題はありうる。
【０００４】
被曝量を低減するには、Ｘ線の管電流を下げればよいが、照射線量（ｍＡ秒＝ｍＡｘ秒のこと）の低下は、Ｘ線ゆらぎノイズの増大を招き、画質の劣化を生む。
【０００５】
本発明の目的は、画質の劣化を招くことなく、被曝低減をはかるＸ線ＣＴ装置を提供するものである。
【０００６】
【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、関心領域を有する被検体を挟んで該Ｘ線源に対向して配置され、該Ｘ線源とともに所定方向に回転しながら上記被検体のＸ線透過データを検出する、複数チャンネルの検出素子が配列されて形成されるＸ線検出器と、上記被検体を搭載して移動するテーブルと、上記Ｘ線源からのＸ線を前記検出素子のチャンネルの配列方向に絞り込むコリメータと、上記Ｘ線検出器によって検出されたＸ線透過データをもとに上記被検体の断層像を再構成する再構成手段と、上記再構成された断層像を表示する表示装置と、上記表示装置に表示された断層像に関心領域を設定する手段と、上記設定された関心領域と投影範囲と一致するようにコリメータを制御するコリメータ制御手段と、を含むＸ線ＣＴ装置において、上記再構成手段は、上記関心領域の投影範囲と一致させた所定範囲のみにＸ線を照射して検出されたＸ線透過データと上記被検体全体にＸ線を照射して検出されたＸ線透過データの双方を使用して断層像を再構成する際に、上記関心領域とその関心領域以外の領域との境界に段差があるときに段差近傍のＸ線透過データに対して平均処理を行い、この平均処理が行われたＸ線透過データと、上記双方のＸ線透過データとを用いて上記断層像を再構成し、上記表示装置は該再構成された断層像を表示することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を開示する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１、図２は、本発明のＸ線ＣＴ装置を示す図である。図１がチャンネルコリメータや照射視野を明らかにした図、図２がＣＴスキャナを中心とする構成を明らかにした図である。ＣＴスキャナ１０８は、Ｘ線管１０５とＸ線検出器１０３とを対向配置した状態で連続的に回転する（継続的なＣＴ計測の事例も含む）。Ｘ線管１０５は、高電圧発生装置１０７からの電圧・電流を受けてＸ線を連続的又は間欠的に照射する。ここで連続的な回転とは、連続的にＣＴスキャナを回転して、連続的又は継続して再構成像を次々にオンライン的に得るための動作を指す。これにより、ＣＴ透視法等に用いることができるリアルタイム表示を実現できる。検出器１０３の検出信号はプリアンプ１０４を介して画像処理装置１０６に取り込まれ、画像再構成に供される。表示装置１０９は、再構成されたＣＴ画像等を表示する。Ｘ線スキャナ１０８には開口部１０８Ａがあり、この開口部１０８Ａに被検体１１２を搭載したテーブル１１０を出し入れする。スパイラルスキャンでは、テーブル１１０を連続的に開口部１０８に入れながら（又は出しながら）、ＣＴ計測を行う。尚、図１には示していないが、図２にはホストコンピュータ１１１があり、このコンピュータ１１１が画像処理装置１０６、患者テーブル１１０、スキャナ１０８の各種制御、高電圧発生装置１０７の制御を行う。
【０００９】
更に、Ｘ線の放出系路上にチャンネルコリメータ１０１を持つ。チャンネルコリメータ１０１は、照射範囲１１３にのみＸ線が照射できるようにＸ線照射範囲設定用に使用する。このために、各ビュー（投影角度）毎にコリメータ１０１の位置制御を行うことが必要であるが、そのための手段がコントローラ１０２である。図２には、図面上、コントローラ１０２は省略してあるが、実際の設置位置は、スキャナ１０８内であり、ホストコンピュータ１１１の管理を受ける。チャンネルコリメータの他に、コリメータとしてはスライスコリメータがあるが、これはスライス幅決定用のコリメータであり、チャンネルコリメータとは異なる。一般に両者は、組み合わせて使用する。
【００１０】
照射範囲について説明する。
図１に図示した被検体１１２は、本来のＣＴ断層像を被検体として擬似的に図示化したものである。かかる本来のＣＴ断層像の中で特定した部位を選択し、これを照射範囲１１３と呼ぶ。照射範囲１１３は、特定の臓器そのものを指す例もあるが、一般的には本来のＣＴ断層像の中でＣＴ透視を行う部位などの感心領域を選ぶ。選び方は、例えば、ＣＴ断層像を表示装置１０９上に表示しておいて、その中の選択したい部位にマウスで円を描き、この円に囲まれた範囲を照射範囲とするやり方をとる。円以外にも各種の指定の仕方がありうる。
【００１１】
こうした照射範囲を３６０°（又は１８０°＋α）走査する場合、ビュー毎にチャンネルコリメータの位置制御が不可欠である。このことを図３、図４により説明する。図３で円１１３が円で指定した照射範囲である。本来のＸ線ＣＴでのスキャナの回転中心を０1とすると、選択指定した照射範囲１１３の中心０2とは一致しない。回転中心０1を中心としてスキャナが回転するのに対し計測中心は中心０2を中心とするある半径（ｒ）の円１１３である。従って、ビュー角度毎にチャンネルコリメータの位置制御をはからなければ、計測中心０2を中心とする半径ｒの円１１３への正確な照射はできない。コリメータ１０１は、チャンネル方向にみた場合、２つのチャンネルコリメータ１０１Ａ、１０１Ｂから成る。そこで、各ビュー角度毎に（照射範囲のみにＸ線が照射できるような）コリメータ１０１Ａ、１０１Ｂの変位を求めておき、この変位になるようにコリメータ１０１Ａ、１０１Ｂの位置制御を行う。ここで、コリメータ１０１Ａと１０１Ｂとは独立した制御を行う。勿論、スライス幅方向のコリメータもこのコリメータ１０１Ａ、１０１Ｂに併せたスライス方向の位置制御を行う例もありうる。
【００１２】
図４（ａ）には、本来のＣＴ計測のためのコリメータ１０１Ａ、１０１ＢとファンビームＸ線Ａ、検出器１０３との位置関係を示す。これに対して、あるビュー角度での円１１３のＣＴ計測のためのコリメータ１０１Ａ、１０１ＢとファンビームＸ線Ｂ、検出器１０３との位置関係を図４（ｂ）に示す。図４（ｃ）にはさらに別のビュー角度での様子を示す。図４（ａ）では、コリメータ１０１Ａ、１０１Ｂは基準位置になるが、図４（ｂ）ではコリメータ１０１Ａが右側にΔｘ1、コリメータ１０１Ｂが左側にΔｘ2変位した例を示し、図４（ｃ）ではΔｘ3、Δｘ4の変位した例を示す。図５には、コリメータ１０１（１０１Ａ、１０１Ｂ）のビューｊ毎に、変位データΔｘｊ1、Δｘｊ2を格納しておく例を示し、こうしたテーブルを事前に用意しておき、各ビュー角度毎に読み出して位置制御をはかる。
【００１３】
図６には、図４の如きチャンネルコリメータの制御を行う、２つのビュー角度（ｊ1とｊ2）の事例を示す。照射視野のみを照射できるように、ビュー角度ｊ1、ｊ2でコリメータの位置制御がなされていることが理解できよう。
【００１４】
変位テーブルデータ算出の仕方について説明する。
図３はあるビュー角度での座標系を示し、焦点と回転中心を結ぶ線をｙ軸、それを回転中心Ｏ1で直角に交わる線をｘ軸とする。コリメータ１０１Ａ、１０１Ｂはｘ軸方向にそれぞれ独立に移動可能なものとしておく。そこで、円１１３を照射範囲とした場合、コリメータ１０１Ａは、正規のＣＴ計測時のコリメータ位置に比してΔｘ1右側に変位させ、コリメータ１０１ＢはΔｘ2左側変位させる。こうした変位になると、Ｘ線ビームは、照射範囲１１３のみを照射範囲とするビームとなる。
【００１５】
今、円１１３の中心を（Ｘｃ、Ｙｃ）、半径ｒとする。設定されたＸ線の照射範囲は、焦点を見込む角度としてθ1からθ2までである。従って、コリメータ１０１Ａ、１０１Ｂの通常の正規位置からの移動量はΔｘ1、Δｘ2となる。Δｘ1、Δｘ2はビュー毎に異なり、事前に求めておく。
θ１、θ２、Δｘ1、Δｘ2との関係は以下となる。但し,ｄは、焦点と回転中心０1との距離、Ｘ10は正規のコリメータ１０１Ａの位置、ｘ20は正規のコリメータ１０１Ｂの位置、ｙOは焦点とコリメータ１０１Ａ、１０１Ｂとのｙ軸上での距離である。
【数１】
0003836931.tif 000002
【数２】
0003836931.tif 000003
以上のΔｘ1、Δｘ2を各ビュー毎にその各座標系ｘ−ｙのもとで事前に求めてメモリにテーブルとして格納しておく。
【００１６】
現実的には、上記移動は、連続的に行われた場合（即ち、１ビュー計測中も移動すること）、各投影データ計測時に検出器１０３の検出素子の境界に完全に一致しない。また、後述の手法によって有効チャンネルを決定すればよいため、移動量の精度はそれ程高くなくてもよい。場合によっては、制御パラメータを正弦波などの周期関数で近似することも可能である。
【００１７】
図７には、穿刺ＣＴ透視法への適用フローチャートを示す。このフローチャートは、精密撮影と穿刺撮影からなり、精密撮影では充分な量のＸ線条件の元で撮影して正確な穿刺スライスや位置を決定し、穿刺用撮影では被曝線量を抑えるべく管電流を低くして連続的な撮影を可能とする。以下順を追って説明する。
（１）精密撮影範囲決定（フローＦ1、Ｆ2）。
患者をテーブル１１０にセット完了した後、断層像の撮影位置を決定するためにまずスキャノグラム（Ｘ線管は静止し、テーブル１１０を移動しながら撮影した透視像）を得る。撮影範囲の設定は表示されたスキャノグラム上で行う。撮影範囲は撮影開始位置、撮影間隔、撮影枚数で、スパイラルスキャンの場合は撮影開始位置、テーブル移動速度、スキャン回数などである。
（２）精密撮影（フローＦ3、Ｆ4）。
設定した条件に従って、ホストコンピュータ１１１は高電圧発生装置１０７には管電圧、管電流をセットし、患者テーブル１１０にはスパイラルスキャンの際の移動スピードなどをセットする。また、設定スライス厚に応じてスライスコリメータを制御する。精密撮影時はチャンネルコリメータ１０１Ａ、１０１Ｂは通常位置にあり、全チャンネルにＸ線が入射するようになっている。再構成画像としては充分診断が可能な精密画像が得られる。
（３）穿刺スライス・照射野決定（フローＦ5、Ｆ6）。
精密撮影が終了すると医師は撮影画像を観察し、標的とする組織の位置や標的までの穿刺系路上に重要臓器がないかなど、標的周辺の情報を得ると共に穿刺撮影のスライスを決定する。さらに、選択された穿刺撮影スライス上でＸ線照射範囲を設定する。照射範囲はマウスやトラックボールなどのポインティングデバイスで円形領域を描画することで円形領域の外側に直接にＸ線が照射されないように設定する。
（４）リファレンススキャン等（フローＦ7、Ｆ8、Ｆ9、Ｆ10）。
ホストコンピュータ１１１の指示により患者テーブル１１０は選択されたスライス位置まで天板を移動する。ここで、穿刺用の低線量条件でチャンネルコリメータ１０１Ａ、１０１Ｂが通常位置の場合（これが本来のリファレンススキャンと呼ばれる）と照射野限定した場合とでそれぞれ撮影（照射野限定した場合に、照射野外でのリファレンス（参照）スキャンのデータを参照することが必要）をし、スライス位置、および照射範囲の設定の確認を行う。
（５）穿刺撮影（フローＦ11、Ｆ12）
リファレンススキャンで所望の画像が得られれば、コリメータ１０１Ａ、１０１Ｂの位置が照射視野（範囲）になるように位置制御しながら、穿刺撮影の連続スキャンに移行し、撮影データを逐次再構成して時間的に連続した断層画像を表示する。
【００１８】
画像再構成に際して、照射範囲外の再構成を要求されることも多い。そのための処理内容例について以下説明する。
図８にそのフローチャートを示す。図８は、計測したデータにプリアンプ暗電流によるオフセット補正（フローＦ1）、Ｘ線変動補正（フローＦ2）、線質補正やログ変換などの（Ｆ3、Ｆ4）の前処理にパッキング処理（Ｆ5）を追加した。ここでパッキング処理とは照射範囲を限定したため、再構成に無効なデータ範囲を求め、そのデータを事前に計測したデータに置き換える処理である。照射範囲を限定して撮影した場合の投影データは、図９（ｃ）に太実線で示したように、コリメータ１０１Ａ、１０１Ｂによって遮蔽された領域のデータはオフセット補正後はほぼゼロになる。従って、同図（ａ）に示したログ変換後のデータ算出時に、Ｉ／Ｉ0が非常に小さな値であるため、オーバーフローしてしまう。ここで、ログ変換後のデータの有効データ範囲外を０としてしまうと境界チャンネルｉａ、ｉｂに非常に高い周波数成分が発生し再構成フィルタで強調されるため、画像上にアーチファクトが現れてしまう。これらの問題の解決策がパッキング処理である。
【００１９】
この領域の境界チャンネルｉａ、ｉｂは（数１）のθによって簡単に求めることができる。しかし、前述のように検出素子境界に一致しないことやコリメータの移動精度により、境界チャンネル近傍のデータの信頼性は低いため若干の余裕を持たせ数チャンネル程度内側のデータを有効とするやり方をとってもよい。あるいは、図９（ｃ）オフセット補正後のデータに対して閾値処理を施してｉａ、ｉｂを定義しても良い。閾値処理を用いればコリメータ移動精度が多少低くても有効データ範囲は容易に求められる。
【００２０】
有効データ範囲が決定したら、事前にチャンネル方向のコリメート無しに計測（正規のＣＴ計測上でのコリメータ１０１Ａ、１０１Ｂの位置での計測）したデータの無効データ範囲のデータを当てはめる処理を行う。今、対象とするデータをＲ（ｉ、ｊ）、事前計測した投影データＰ（ｉ、ｊ）（例えば、穿刺スライス位置の確認スキャン時にチャンネルコリメーション無しで計測したもの）とすると、パッキング処理後のデータは次式となる。ここで、ｉはチャンネル番号、ｊは投影番号である。
【数３】
0003836931.tif 000004
【００２１】
パッキング処理は完全に同一スライスの場合は問題ないが、スライスがずれた場合にはＰとＲの２つの投影データの継ぎ目に段差ができることが考えられる。このように無視できない段差が生じる場合には、つなぎ目近傍のデータに対して移動平均や加重平均などの処理を施してなめらかにつながるようにする必要がある。尚、計測データ以外に計算したデータを当てはめる例もありうる。
【００２２】
図１〜図６はチャンネルコリメータの位置制御の例であるが、患者の自動ポジショニングによっても実現できる（又は、図１〜図６と自動ポジショニングとの併用）。
患者の自動ポジショニングとは設定した照射野の中心が回転中心と重なるような患者テーブルの移動量を求め、容易に照射野を回転中心に設定することを可能としたものである。図１０に示したように、テーブルのｘ−ｙ方向の移動を自動的に行う機能を設けた（フローＦ8）。  設定した照射野が回転中心と中心を同じにする円領域であれば、どの角度からの計測でも同じ見込み角であるためスキャン前に一度だけコリメータを設定すればよい。従って、図１に比べて、照射範囲が定まれば一回だけテーブルの位置制御を行うだけでよく、制御も容易で信頼性も高くなる。パッキング処理も有効データ範囲が各ビューで同じとなるため簡単な処理になる。
【００２３】
本実施の態様によれば照射野の限定を可能とし、さらに、無効データ範囲に事前に計測したデータを当てはめることで有効視野内の画質を維持することも可能となる。
また、本発明は穿刺撮影だけでなく、造影剤の流入などダイナミックな観察をする場合などの撮影にも用いることができる。また、ＣＴ透視以外の一般のＣＴ計測にも採用できることは言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、照射野を例えば関心領域程度に限定することで、被検体あるいは術者の被曝低減ができるとともに、照射範囲外には以前に計測したデータを当てはめて再構成することにより、撮影領域を被検体がはみ出した場合においても特別な補正を行わずに再構成可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＴスキャナのファンビームＸ線を中心とする構成図である。
【図２】Ｘ線ＣＴ装置の全体構成図である。
【図３】本発明での照射範囲の設定例図である。
【図４】異なるビュー角度でのチャンネルコリメータの位置変位例を示す図である。
【図５】コリメータテーブルのデータ構成図である。
【図６】異なるビュー角度での照射範囲のＣＴ計測例図である。
【図７】本発明のＣＴ透視例のフローチャートである。
【図８】本発明の再構成でのフローチャートである。
【図９】本発明のデータ埋め込みのための説明図である。
【図１０】本発明の他のＣＴ透視例のフローチャートである。
【符号の説明】
１０１  チャンネルコリメータ
１０２  コントローラ
１０３  チャンネルＸ線検出器
１０４  プリアンプ
１０５  Ｘ線管
１０６  画像処理装置
１０７  高電圧発生装置
１０８  Ｘ線スキャナ
１０９  表示装置
１１０  患者テーブル
１１１  ホストコンピュータ
１１２  被検体
１１３  照射視野（照射範囲）
【図１】
0003836931.tif 000005
【図２】
0003836931.tif 000006
【図３】
0003836931.tif 000007
【図４】
0003836931.tif 000008
【図５】
0003836931.tif 000009
【図６】
0003836931.tif 000010
【図７】
0003836931.tif 000011
【図８】
0003836931.tif 000012
【図９】
0003836931.tif 000013
【図１０】
0003836931.tif 000014