JP2001161680A

JP2001161680A - 同期心臓走査の間にｘ線照射量を制御するための方法及び装置

Info

Publication number: JP2001161680A
Application number: JP2000346330A
Authority: JP
Inventors: Mark E Woodford; マーク・イー・ウッドフォード; Kishore C Acharya; キショア・シイ・アチャリャ; Steven John Woloscheck; スチーブン・ジョン・ウォロシェク
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2001-06-19
Also published as: US6470208B1; IL139481A0; EP1101444A3; IL139481A; CN1299633A; EP1101444A2; CN1195450C

Abstract

(57)【要約】【課題】画質を犠牲にすることなく、心臓走査の間に
Ｘ線照射量を制御する方法及び装置を提供する。【解決手段】本方法は、同期心臓走査の間にＸ線照射
量を制御するための方法であり、第１心拍信号を検出す
る段階（１０６）；前記第１心拍信号を検出した後の予
め選択された待ち時間の後に走査を開始する段階（１０
８）；及び予め選択されたデータ収集時間の経過及び第
２心拍信号の検出のうちで最初に発生したものの後に、
前記走査を停止する段階を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【関連出願】本出願は、１９９９年１１月１９日出願の
米国仮特許出願番号第６０／１６６，４６６号の特典を
請求する。

【発明の属する技術の分野】本発明は、全体的には、コ
ンピュータ連動断層撮影（ＣＴ）画像化に関し、より詳
細には、同期心臓走査の間にＸ線照射量を制御する方法
及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】少なくとも１つの公知のコンピュータ連
動断層撮影（ＣＴ）画像化システムの構成においては、
Ｘ線源が扇形状のビームを投射する。このビームは、一
般に「画像化（イメージング）平面」と呼ばれるデカル
ト座標系のＸ−Ｙ平面内に位置するようにコリメートさ
れる。Ｘ線ビームは、患者のような画像化の対象となる
物体を通過する。ビームは、物体によって減衰された後
に、複数の放射線検出器から成るアレイに入射する。こ
の検出器アレイに受け入れられる減衰されたビーム放射
線の強度は、物体によるＸ線ビームの減衰量に左右され
る。アレイの検出器素子の各々は、各検出器位置におけ
るビーム減衰の測定値としての単独の電気信号を発生す
る。全ての検出器からの減衰測定値を個々に取得して、
透過プロファイルが作り出される。

【０００３】公知の第３世代ＣＴシステムでは、Ｘ線源
及び検出器アレイは、Ｘ線ビームが物体と交差する角度
が常に変化するように、画像化平面内で且つ画像化され
るべき物体の周りをガントリと共に回転する。１つのガ
ントリ角度における検出器アレイからの一群のＸ線減衰
測定値、即ち投影データ、は「ビュー」と呼ばれる。物
体の「走査」は、Ｘ線源及び検出器が１回転する間に様
々なガントリ角度、即ちビュー角度において作り出され
る１組のビューで構成される。軸方向走査においては、
投影データを処理して、物体を貫通する２次元スライス
に相当する画像が作られる。１組の投影データから画像
を再構成する１つの方法は、当技術分野でフィルタ補正
投影法と呼ばれている。この方法では、走査からの減衰
測定値が「ＣＴ値」又は「ハウンスフィールド単位」と
呼ばれる整数値に変換され、これら整数値を用いて、陰
極線管表示装置の対応する画素の輝度が制御される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】同期心臓走査の間のＸ
線に対する患者への照射量を制御するための方法が知ら
れている。例えば、いつ心拍動が発生するかの予測に基
づいて患者への照射量を制御することが知られている。
心拍動タイミングの予測は不正確な場合が多く、その結
果としての画質は、予測しない心臓の動きにより低下す
る可能性がある。画質を犠牲にすることなく、心臓走査
の間にＸ線照射量を制御する方法を提供することが望ま
しいと思われる。また、不規則な心拍数を持つ患者を走
査する間に、患者への照射量を制御することが望ましい
と思われる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】従って、１つの実施態様
においては、同期心臓走査の間にＸ線照射量を制御する
ための方法であって、第１心拍信号を検出する段階、前
記第１心拍信号を検出した後の予め選択された待ち時間
の後に走査を開始する段階、及び予め選択されたデータ
収集時間の経過及び第２心拍信号の検出のうちの最初に
発生した後に、前記走査を停止する段階を含む方法が提
供される。上記した方法により、走査照射量を、拍動が
毎分９２のような高さの心拍数を持つ患者に対して、よ
り低い心拍数を持つ患者に対する画質を犠牲にすること
なく制御することが可能となる。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１及び図２を参照すると、コン
ピュータ連動断層撮影（ＣＴ）画像化システム１０が、
「第３世代」ＣＴスキャナを代表するガントリ１２を備
えるものとして示されている。ガントリ１２は、Ｘ線源
１４、例えばＸ線管を有しており、このＸ線源１４は、
ガントリ１２の反対側に設けられている検出器アレイ１
８に向かってＸ線ビーム１６を投射する。検出器アレイ
１８は、複数の検出素子２０によって形成されており、
これら検出素子２０は共に、物体２２、例えば身体検査
を受ける患者を通過する投射Ｘ線を感知する。検出器ア
レイ１８は、単一スライス構成として製作しても、或い
はマルチスライス構成として製作してもよい。各検出素
子２０は、入射Ｘ線ビームの強度、従ってＸ線ビームが
患者２２を通過する際のビーム減衰量を表す電気信号を
作り出す。Ｘ線投影データを取得するための１回の走査
の間に、ガントリ１２及びこのガントリ１２に取り付け
られた構成部品が回転中心２４の周りを回転する。

【０００７】ガントリ１２の回転及びＸ線源１４の動作
は、ＣＴシステム１０の制御機構２６によって制御され
る。制御機構２６はＸ線制御装置２８を備えている。こ
のＸ線制御装置２８は、患者２２からの心拍信号を受け
取り、電力信号及びタイミング信号をＸ線源１４に供給
する。また、制御機構２６はガントリ・モータ制御装置
３０も備えている。このガントリ・モータ制御装置３０
は、ガントリ１２の回転速度及び位置を制御する。制御
機構２６内のデータ取得システム（ＤＡＳ）３２は、検
出素子２０からのアナログデータをサンプリングし、そ
れに続く処理のためにこのデータをデジタル信号に変換
する。画像再構成装置３４は、サンプリングされデジタ
ル化されたＸ線データをＤＡＳ３２から受け取り、高速
画像再構成を実行する。再構成された画像は、入力情報
としてコンピュータ３６に与えられ、コンピュータ３６
は大容量記憶装置３８に画像を記憶する。

【０００８】また、コンピュータ３６は、キーボードを
有するコンソール４０を介して、操作者（図示せず）か
らコマンド及び走査パラメータを受け取る。操作者は、
再構成された画像、及びコンピュータ３６からの他のデ
ータを付属する陰極線管表示装置４２で観察することが
できる。コンピュータは、操作者が与えたコマンド及び
パラメータを使用して、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御装置２８
及びガントリ・モータ制御装置３０に制御信号及び情報
を与える。更に、コンピュータ３６は、テーブル・モー
タ制御装置４４を操作する。このテーブル・モータ制御
装置４４は、モータ駆動されるテーブル４６を制御して
患者２２をガントリ内の適切な位置に置く。具体的に
は、テーブル４６は、患者２２の一部をガントリ開口４
８の中に移動させる。

【０００９】図３を参照すると、同期心臓走査の間にＸ
線照射量を制御する方法は、患者２２が、少なくとも時
間（ｔ２＋ｔ４）のような長さの心周期を持つことを確
認する段階（１０２）を含む。時間ｔ２は、心臓収縮期
動作の完了に十分なものとして予め選択された時間で、
例えば約１５０ミリ秒である。時間ｔ４は、システム１
０によって画像化するために必要な、予め選択された最
低限の画像データ収集時間であり、例えば５００ミリ秒
である。この確認の後に、画像化システムは、走査を行
うことができるように準備され（１０４）、患者２２か
らの第１心拍信号、例えばＲ波を待つように設定され
る。Ｒ波信号の検出により、予め選択された待ち時間
（ｔ１＋ｔ２）の後に走査が開始されるようにタイマー
が設定される（１０６）。ここで、時間ｔ１は、心臓収
縮開始によるＲ波の検出からの予め選択された時間で、
例えば約５０ミリ秒である。

【００１０】待ち時間（ｔ１＋ｔ２）が経過した後に、
走査が開始され（１０８）、この走査は、予め選択され
たデータ収集時間（ｔ３＋ｔ４）を通じて継続するよう
に調節される。ここで、時間ｔ３は、心臓の高速充填
（fast filling）を完了するための予測による予め選択
された時間で、例えば約２５０ミリ秒である。走査は、
データ収集時間（ｔ３＋ｔ４）が経過するまで、或い
は、第２心拍信号、例えばＲ波が検出されるまで継続さ
れる（１１０）。これらのいずれかのイベントが発生す
るにしても、付加的な時間ｔ１の間は、走査が継続され
ることになる。

【００１１】付加的な時間ｔ１の経過後に、走査は停止
される（１１２）。走査の終りに終結する、少なくとも
最低限の画像データ収集時間ｔ４の間にデータが収集さ
れると、最新の最低限画像データ収集時間ｔ４の間に収
集されたデータを使用して画像が再構成される（１１
４）。例えば、第１心拍信号か第２心拍信号のいずれか
が、不規則な心拍動によって引き起こされた場合には、
実際にデータが収集された時間は、最低限画像データ収
集時間ｔ４より短い可能性がある。この場合、画像を再
構成するに十分なデータを収集することができるよう
に、走査を準備する前に、患者２２の合計心周期が少な
くとも（ｔ２＋ｔ４）ミリ秒の時間であることを確認す
るのが賢明であろう。

【００１２】上記した方法は、患者の心拍数の予測を必
要とせず、患者の心拍信号、例えばＲピーク信号を使用
して、心収縮に関連する心臓動作の大部分の期間におい
て走査を回避するように選択された待ち時間の後に走査
を開始する。これらの期間に走査を回避することによ
り、上記した方法では、不規則な心拍数を持つ患者を走
査する時にＸ線照射量が低減される。また、照射量は、
（ｔ２＋ｔ４）のような早さの心周期、即ち、収縮期動
作を完了するための時間にシステム１０の画像再構成に
必要とされる最低限データ収集時間を加えた時間の心周
期を持つ患者に対しても制御される。従って、例えば、
（ｔ２＋ｔ４）が６５０ミリ秒の場合には、Ｘ線照射量
は、拍動が毎分９２のような早い心拍数を持つ患者に対
して制御される。

【００１３】本発明の特定の実施形態が説明され詳細に
図解されたが、これらは、例証及び用例のみとして意図
されたものであり、限定のためのものとして解釈される
べきではないことは明確に理解されるべきである。加え
て、本明細書に記載されたＣＴシステムは、Ｘ線源及び
検出器がガントリと共に回転するような「第３世代」の
システムである。検出器が完全なリング状の静止した検
出器であり、Ｘ線源のみがガントリと共に回転するよう
な「第４世代」のＣＴシステムを含む他の多くの画像化
システムを使用することも可能である。更に、本明細書
に記載されたシステムは、軸方向走査を実行するが、本
発明は、３６０度を越えるデータが必要とされるが、ら
せん走査の状態で使用することもできる。本発明は様々
な特定の実施形態に関して説明されたが、本特許請求の
範囲の思想及び範囲内において変更して本発明を実施し
得ることは、当業者の認識する所であろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＣＴ画像化システムの見取り図である、

【図２】図１に示すシステムのブロック概略図である。

【図３】本発明のＸ線照射量を制御する方法に関する実
施形態の流れ図である。

【符号の説明】

１０画像化システム、１２ガントリ、１４Ｘ線
管、１６Ｘ線ビーム、１８検出器アレイ、２０検
出素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者マーク・イー・ウッドフォードアメリカ合衆国・53186・ウィスコンシン州・ワウケシャ・ラーチモントドライブ・709 (72)発明者キショア・シイ・アチャリャアメリカ合衆国・53045・ウィスコンシン州・ブルックフィールド・リッジウェイロード・1325 (72)発明者スチーブン・ジョン・ウォロシェクアメリカ合衆国・53132・ウィスコンシン州・フランクリン・ハイビュードライブ・4695

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像化システム（１０）を用いて同期心
臓走査を実行する方法であって、第１心拍信号を検出する段階；前記第１心拍信号を検出
した後の予め選択された待ち時間の後に走査を開始する
段階；及び予め選択されたデータ収集時間の経過及び第
２心拍信号の検出のうちで最初に発生したものの後に、
前記走査を停止する段階を含む方法。
【請求項２】前記第１心拍信号を検出する段階（１０
６）は、Ｒ波信号を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】ｔ１が、心臓収縮開始によるＲ波検出か
らの予め選択された時間を表し、且つｔ２が、収縮期動
作を完了するための予め選択された時間を表す場合、
（ｔ１＋ｔ２）に基づき、前記待ち時間を予め選択する
段階を更に含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】ｔ１は約５０ミリ秒であり、ｔ２は約１
５０ミリ秒である請求項３に記載の方法。
【請求項５】前記走査は、前記予め選択されたデータ
収集時間の経過及び第２心拍信号の検出のうちで最初に
発生したものの後の予め選択された付加的な時間の後に
停止される（１１２）請求項１に記載の方法。
【請求項６】ｔ３が、心臓の高速充填を完了するため
の予め選択された時間を表し、且つｔ４が、予め選択さ
れた最低限の画像データ収集時間を表す場合、（ｔ３＋
ｔ４）に基づき、前記データ収集時間を予め選択する段
階を更に含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】ｔ３は約２５０ミリ秒であり、ｔ４は約
５００ミリ秒である請求項６に記載の方法。
【請求項８】前記第２心拍信号がＲ波信号である請求
項７に記載の方法。
【請求項９】前記走査の終結に先立つ前記最低限の画
像データ収集時間に渡って収集されたデータを用いて、
画像を再構成する段階（１１４）を更に含む請求項６に
記載の方法。
【請求項１０】前記付加的な時間を、心臓収縮開始に
よるＲ波検出からの時間として予め選択する段階を更に
含む請求項５に記載の方法。
【請求項１１】前記付加的な時間を約５０ミリ秒に予
め選択する段階を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】ｔ２が、収縮期動作を完了するための
予め選択された時間を表し、且つｔ４が、予め選択され
た最低限の画像データ収集時間を表す場合、（ｔ２＋ｔ
４）に基づき、最低限の心周期を確認する段階（１０
２）を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項１３】第１心拍信号を検出し（１０６）；前
記第１心拍信号を検出した後の予め選択された待ち時間
の後に走査を開始し（１０８）；更に予め選択されたデ
ータ収集時間の経過及び第２心拍信号の検出のうちで最
初に発生したものの後に、前記走査を停止する（１１
０）ように構成された、同期心臓走査を実行するための
システム。
【請求項１４】前記第１心拍信号の検出（１０６）が
Ｒ波信号を検出するように構成された請求項１３に記載
のシステム（１０）。
【請求項１５】ｔ１が、心臓収縮開始によるＲ波検出
からの予め選択された時間を表し、且つｔ２が、収縮期
動作を完了するための予め選択された時間を表す場合、
（ｔ１＋ｔ２）に基づき、前記待ち時間を予め選択する
ように更に構成された請求項１４記載のシステム（１
０）。
【請求項１６】ｔ１は約５０ミリ秒であり、ｔ２は約
１５０ミリ秒である請求項１５に記載のシステム（１
０）。
【請求項１７】前記予め選択されたデータ収集時間の
経過及び第２心拍信号の検出のうちで最初に発生するこ
との後の予め選択された付加的な時間の後に前記走査を
停止する（１１２）ように構成された請求項１３に記載
のシステム（１０）。
【請求項１８】ｔ３が、心臓の高速充填を完了するた
めの予め選択された時間を表し、且つｔ４が、予め選択
された最低限の画像データ収集時間を表す場合、（ｔ３
＋ｔ４）に基づき、前記データ収集時間を予め選択する
ように更に構成された請求項１７に記載のシステム（１
０）。
【請求項１９】ｔ３は約２５０ミリ秒であり、ｔ４は
約５００ミリ秒である請求項１８に記載のシステム（１
０）。
【請求項２０】前記第２心拍信号はＲ波信号である請
求項１９に記載のシステム（１０）。
【請求項２１】前記走査の終結に先立つ前記最低限の
画像データ収集時間に渡って収集されたデータを用い
て、画像を再構成する（１１４）ように更に構成された
請求項１８に記載のシステム（１０）。
【請求項２２】前記付加的な時間を、心臓収縮開始に
よるＲ波検出からの時間として予め選択するように更に
構成された請求項１７記載のシステム（１０）。
【請求項２３】前記付加的な時間を約５０ミリ秒に予
め選択するように構成された請求項２２に記載のシステ
ム（１０）。
【請求項２４】ｔ２が、収縮期動作を完了するための
予め選択された時間を表し、且つｔ４が、予め選択され
た最低限の画像データ収集時間を表す場合、（ｔ２＋ｔ
４）に基づき、最低限の心周期を確認する（１０２）よ
うに更に構成された請求項１３に記載のシステム（１
０）。