JP2018008049A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スキャン対象を一回のスキャンで確実にスキャンすること。
【解決手段】実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、取得部と、変更部とを備える。取得部は、スキャン対象部位及び第１のスキャン範囲を取得する。変更部は、前記スキャン対象部位がスキャンされている間に、当該スキャンにより収集された前記スキャン対象部位の投影データに基づいて、前記第１のスキャン範囲を第２のスキャン範囲に変更する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置に関する。

従来のＸ線ＣＴ装置は、大きさや位置が変化するスキャン対象部位をスキャンする場合、スキャン範囲を広めに設定する。また、従来のＸ線ＣＴ装置は、スキャン対象部位の全体がスキャンされたことを確認したユーザが入力した指示に基づいて、スキャンを終了させている。

しかし、大きさや位置が変化するスキャン対象部位は、広めに設定されたスキャン範囲に収まらないことがある。この場合、従来のＸ線ＣＴ装置は、スキャン対象部位のうちスキャン範囲に収まらなかった部分及びその周辺を追加でスキャンする。また、スキャン対象部位の大きさ及び位置が前回のスキャンの時と同じであるとは限らないため、従来のＸ線ＣＴ装置は、継目を含んだ３次元のＣＴ画像データを生成してしまうことがある。

さらに、従来のＸ線ＣＴ装置は、スキャン対象部位が広めに設定されたスキャン範囲に収まっていても、天板の移動速度が速い場合、ユーザがスキャンを完了させる旨の指示を入力するまで不要な範囲をスキャンしてしまうことがあった。

特開２０１５−２１３７４９号公報

本発明が解決しようとする課題は、スキャン対象を一回のスキャンで確実にスキャンすることができるＸ線ＣＴ装置を提供することである。

実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、取得部と、変更部とを備える。取得部は、スキャン対象部位及び第１のスキャン範囲を取得する。変更部は、前記スキャン対象部位がスキャンされている間に、当該スキャンにより収集された前記スキャン対象部位の投影データに基づいて、前記第１のスキャン範囲を第２のスキャン範囲に変更する。

図１は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成の例を示す図である。 図２は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置が行う処理の例を示すフローチャートである。 図３は、被検体の冠状面の予備画像データに描出された肺と第１のスキャン範囲との位置関係の例を示す図である。 図４は、第１のスキャン範囲の終端における被検体の横断面の部分画像データの例を示す図である。 図５は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置が推定した肺の位置と第１のスキャン範囲との位置関係の例を示す図である。 図６は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置が推定した肺の位置と第２のスキャン範囲との位置関係の例を示す図である。 図７は、第２のスキャン範囲の終端における被検体の横断面の部分画像データの例を示す図である。 図８は、所定の体積分のスキャンを更に行う場合について説明するための図である。 図９は、所定の体積分のスキャンを更に行う場合について説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置を説明する。なお、以下の実施形態では、重複する説明は適宜省略する。

（実施形態）
図１を参照しながら、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成について説明する。図１は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成の例を示す図である。Ｘ線ＣＴ装置１は、図１に示すように、架台１０と、寝台２０と、コンソール３０とを備える。なお、Ｘ線ＣＴ装置１の構成は、下記の構成に限定されるものではない。

架台１０は、高電圧発生回路１１と、コリメータ調整回路１２と、架台駆動回路１３と、Ｘ線照射装置１４と、検出器１５と、データ収集回路１６と、回転フレーム１７とを備える。

高電圧発生回路１１は、後述するＸ線管１４１に管電圧を供給する。コリメータ調整回路１２は、後述するコリメータ１４３の開口度及び位置を調整する。これにより、コリメータ調整回路１２は、Ｘ線管１４１が被検体Ｐに照射するＸ線の照射範囲を調整する。架台駆動回路１３は、回転フレーム１７を回転させる。これにより、架台駆動回路１３は、被検体Ｐを中心とした円軌道上でＸ線照射装置１４及び検出器１５を旋回させる。高電圧発生回路１１、コリメータ調整回路１２及び架台駆動回路１３は、後述する記憶回路３５に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。高電圧発生回路１１、コリメータ調整回路１２及び架台駆動回路１３は、例えば、プロセッサにより実現される。

Ｘ線照射装置１４は、Ｘ線管１４１と、ウェッジ１４２と、コリメータ１４３とを備える。Ｘ線管１４１は、被検体ＰにＸ線を照射する。Ｘ線管１４１は、高電圧発生回路１１が供給する管電圧により、ビーム状のＸ線を発生させる。このビーム状のＸ線は、コーンビームとも呼ばれる。ウェッジ１４２は、Ｘ線管１４１から照射されたＸ線の線量を調節するためのＸ線フィルタである。コリメータ１４３は、Ｘ線の照射範囲を調整するためのスリットである。コリメータ１４３の開口度及び位置は、コリメータ調整回路１２により調整される。コリメータ１４３の開口度の調整により、例えば、コーンビームのファン角及びコーン角が調整される。

検出器１５は、検出素子を有する。これらの検出素子は、第１方向及び第１方向と交差する第２方向に規則的に配置される。例えば、第１方向は回転フレーム１７の円周方向、第２方向はスライス方向である。ここで、スライス方向は体軸方向である。検出素子は、入射したＸ線の強度を検出する。なお、このような検出器は、多列検出器と呼ばれる。

検出素子は、シンチレータ、フォトダイオード及び検出回路を有する。検出回路の入力端子は、フォトダイオードの出力端子に接続されている。検出回路の出力端子は、データ収集回路１６の入力端子に接続されている。

検出素子は、次のような方法により、入射したＸ線の強度を検出する。まず、検出素子は、入射したＸ線をシンチレータにより光に変換する。次に、検出素子は、その光をフォトダイオードにより電荷に変換する。そして、検出素子は、この電荷を検出回路により電気信号に変換し、後述するデータ収集回路１６へ出力する。シンチレータ及びフォトダイオードを有する検出素子を備える検出器は、固体検出器とも呼ばれる。

データ収集回路１６は、検出素子が出力した電気信号に基づいて投影データを生成する。投影データは、例えば、サイノグラムである。サイノグラムとは、Ｘ線管１４１の各位置において検出器１５が検出した信号を並べたデータである。ここで、Ｘ線管１４１の位置は、ビュー（View）と呼ばれる。あるビューにおける検出素子の回転フレーム１７の円周方向の列は、チャンネル（Channel）と呼ばれる。サイノグラムは、第１方向をビュー方向とし、第１方向と直交する第２方向を検出器１５のチャンネル方向とする２次元直交座標系に、検出器１５が検出したＸ線の強度を割り当てたデータである。データ収集回路１６は、スライス方向の列単位でサイノグラムを生成する。データ収集回路１６は、例えば、プロセッサにより実現される。なお、データ収集回路１６は、ＤＡＳ（Data Acquisition System）とも呼ばれる。

回転フレーム１７は、円環状のフレームである。回転フレーム１７は、Ｘ線照射装置１４と検出器１５とを被検体Ｐを挟んで対向するように保持する。回転フレーム１７は、架台駆動回路１３により駆動され、被検体Ｐを中心とした円軌道上を高速で回転する。

寝台２０は、天板２１と、寝台駆動回路２２とを備える。天板２１は、被検体Ｐが載せられる板状の部材である。寝台駆動回路２２は、被検体Ｐが載せられた天板２１を体軸方向へ移動させることにより、被検体Ｐを架台１０の撮影口内で移動させる。寝台駆動回路２２は、後述する記憶回路３５に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。寝台駆動回路２２は、例えば、プロセッサにより実現される。

コンソール３０は、入力回路３１と、ディスプレイ３２と、投影データ記憶回路３３と、画像記憶回路３４と、記憶回路３５と、処理回路３６とを備える。

入力回路３１は、指示や設定を入力するユーザにより使用される。入力回路３１は、例えば、マウス、キーボードに含まれる。入力回路３１は、ユーザが入力した指示や設定を処理回路３６に転送する。入力回路３１は、例えば、プロセッサにより実現される。

ディスプレイ３２は、ユーザが参照するモニタである。ディスプレイ３２は、例えば、液晶ディスプレイである。ディスプレイ３２は、例えば、処理回路３６からＣＴ画像データ、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示する旨の指示を受ける。これにより、ディスプレイ３２は、ＣＴ画像データ及びＧＵＩを表示する。ＧＵＩは、ユーザが指示や設定を入力する際に使用される。なお、ＣＴ画像データとは、ＣＴ画像そのもの又はＣＴ画像を表示する基となるデータを意味する。

投影データ記憶回路３３は、後述する前処理機能３６２が前処理を施した投影データを記憶する。なお、前処理機能３６２により前処理が施された投影データは、生データ（Raw Data）とも呼ばれる。画像記憶回路３４は、後述する画像生成機能３６３により生成された予備画像データ、部分画像データ及びＣＴ画像データを記憶する。

記憶回路３５は、高電圧発生回路１１、コリメータ調整回路１２、架台駆動回路１３及びデータ収集回路１６が上述した機能を実現するためのプログラムを記憶する。記憶回路３５は、寝台駆動回路２２が上述した機能を実現するためのプログラムを記憶する。記憶回路３５は、処理回路３６が後述する機能それぞれを実現するためのプログラムを記憶する。

投影データ記憶回路３３、画像記憶回路３４及び記憶回路３５は、記憶されている情報をコンピュータにより読み出すことができる記憶媒体を有する。記憶媒体は、例えば、ハードディスクである。

処理回路３６は、スキャン制御機能３６１、前処理機能３６２、画像生成機能３６３、取得機能３６４、推定機能３６５、変更機能３６６、報知機能３６７及び制御機能３６８を有する。制御機能３６８は、架台１０、寝台２０及びコンソール３０の各構成要素を目的に応じて適切なタイミングで動作させ、スキャンを実行させる機能である。その他の機能の詳細は、後述する。なお、処理回路３６は、例えば、プロセッサにより実現される。

図２から図７を参照しながら、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の処理の一例について説明する。図２は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１が行う処理の一例を示すフローチャートである。図３は、被検体Ｐの冠状面の予備画像データに描出された肺と第１のスキャン範囲との位置関係の例を示す図である。図４は、第１のスキャン範囲の終端における被検体Ｐの横断面の部分画像データの例を示す図である。図５は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置が推定した肺の位置と第１のスキャン範囲との位置関係の例を示す図である。図６は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置が推定した肺の位置と第２のスキャン範囲との位置関係の例を示す図である。図７は、第２のスキャン範囲の終端における被検体Ｐの横断面の部分画像データの例を示す図である。

以下、Ｘ線ＣＴ装置１が、被検体Ｐの肺Ｃを、被検体Ｐの頭部側から腹部側へ向かってスキャンする場合を例に挙げて説明する。なお、「肺Ｃ」のように、スキャンの対象として設定された部位は、スキャン対象部位とも記載する。スキャン対象部位は、「肺」や「肺及び肝臓」のように１又は複数の部位として設定されてもよいし、「胸部」のように包括的な単位で設定されてもよい。

処理回路３６は、図２に示すように、予備スキャンを実行し、予備画像データを生成する（ステップＳ１）。ステップＳ１の処理は、例えば、次のようなものである。

処理回路３６は、記憶回路３５からスキャン制御機能３６１に相当するプログラムを読み出して実行する。スキャン制御機能３６１は、架台１０、寝台２０及びコンソール３０の各構成要素を目的に応じて適切なタイミングで動作させ、スキャンを実行する機能である。処理回路３６は、スキャン制御機能３６１を実行することにより、息を止めている被検体Ｐの肺Ｃをスキャンし、スキャン対象部位及びその周辺の予備投影データを収集する。

ここで、処理回路３６は、予備スキャンを２次元で行ってもよいし、３次元で行ってもよい。例えば、２次元の予備スキャンを行う場合、処理回路３６は、回転フレーム１７を固定した状態で、Ｘ線管１４１からＸ線を照射しながら天板２１を移動させ、被検体Ｐを体軸方向に沿ってスキャンする。そして、処理回路３６は、記憶回路３５から画像生成機能３６３に相当するプログラムを読み出して実行することにより、予備投影データに対して画像生成処理を行い、予備画像データを生成する。

また、例えば、３次元の予備スキャンを行う場合、処理回路３６は、回転フレーム１７を回転させた状態で、Ｘ線管１４１からＸ線を照射しながら天板２１を移動させ、被検体Ｐを体軸方向に沿ってヘリカルスキャンする。具体的には、３次元の予備スキャンを行う場合、処理回路３６は、架台１０、寝台２０及びコンソール３０の各構成要素を次のように動作させる。

処理回路３６は、寝台駆動回路２２を制御することにより、被検体Ｐを載せた天板２１を架台１０に対して移動させる。同時に、処理回路３６は、高電圧発生回路１１を制御することによりＸ線管１４１へ管電圧を供給し、架台駆動回路１３を制御することにより回転フレーム１７を回転させる。処理回路３６は、コリメータ調整回路１２を制御することによりコリメータ１４３の開口度及び位置を調整する。処理回路３６は、データ収集回路１６を制御することにより、スキャン対象部位及びその周辺の予備投影データを収集する。なお、Ｘ線管１４１は、後述する本スキャンよりも低い線量のＸ線を照射する。

処理回路３６は、記憶回路３５から前処理機能３６２に相当するプログラムを読み出して実行する。前処理機能３６２は、データ収集回路１６により生成された投影データを補正する機能である。この補正は、例えば、対数変換、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正、散乱線補正である。処理回路３６は、前処理機能３６２により予備投影データにこれらの補正を施す。

処理回路３６は、記憶回路３５から画像生成機能３６３に相当するプログラムを読み出して実行する。画像生成機能３６３は、予備投影データを再構成し、予備画像データを生成する機能を含む。処理回路３６は、画像生成機能３６３を実行することにより、スキャン対象部位及びその周辺の予備画像データを生成する。再構成法は、例えば、逆投影法、逐次近似法である。また、逆投影法は、例えば、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法である。

処理回路３６は、図２に示すように、スキャン対象部位及び第１のスキャン範囲を設定する（ステップＳ２）。ステップＳ２の処理は、例えば、次のようなものである。

処理回路３６は、記憶回路３５から取得機能３６４に相当するプログラムを読み出して実行する。取得機能３６４は、スキャン対象部位及び第１のスキャン範囲を取得する機能である。例えば、処理回路３６は、取得機能３６４を実行することにより、スキャン対象部位及び第１のスキャン範囲を設定する。

例えば、処理回路３６は、入力回路３１を介して、ユーザからスキャン対象部位の入力操作を受け付けることにより、スキャン対象部位を設定する。また、例えば、処理回路３６は、ネットワークを介して、ＨＩＳ（Hospital Information Systems）やＲＩＳ（Radiology Information Systems）を管理するサーバにアクセスし、検査の予約情報を参照することで、スキャン対象部位を設定する。一例を挙げると、処理回路３６は、被検体Ｐの肺Ｃを、スキャン対象部位として設定する。

また、例えば、処理回路３６は、予備スキャンにより収集された予備投影データに基づいて、第１のスキャン範囲を設定する。一例を挙げると、処理回路３６は、まず、２次元又は３次元の予備スキャンにより収集された予備投影データから予備画像データを生成する。次に、処理回路３６は、生成した予備画像データに対して表示用の処理を施し、予備画像を生成する。次に、処理回路３６は、予備画像をディスプレイ３２に表示させ、予備画像を参照したユーザから第１のスキャン範囲の入力操作を受け付ける。例えば、ユーザは、図３に示すように、予備画像Ｉｍにおける肺Ｃを含む領域Ａ１を、第１のスキャン範囲として入力する。そして、処理回路３６は、ユーザの入力操作に基づく領域Ａ１を、第１のスキャン範囲として設定する。

第１のスキャン範囲については、ユーザが入力する場合に限らず、処理回路３６が設定することもできる。例えば、処理回路３６は、予備画像データにおいてスキャン対象部位に対応する範囲を、第１のスキャン範囲として設定する。一例を挙げると、処理回路３６は、予備画像データから抽出したスキャン対象部位の解剖学的特徴点又は予備画像データに描出されたスキャン対象部位の輪郭に基づいて第１のスキャン範囲を設定する。或いは、処理回路３６は、予備投影データの少なくとも一部の画素の輝度に基づいて第１のスキャン範囲を設定する。

なお、処理回路３６がスキャン対象部位及び第１のスキャン範囲を設定する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、処理回路３６は、スキャン対象部位及び第１のスキャン範囲の少なくとも一つを、外部装置から取得する場合であってもよい。ここで、外部装置とは、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１とネットワークを介して接続されたワークステーションなどである。

一例を挙げると、まず、処理回路３６は、入力回路３１を介して、ユーザからスキャン対象部位の入力操作を受け付けることにより、スキャン対象部位を設定する。次に、処理回路３６は、ネットワークを介して、スキャン対象部位及び予備画像データを外部装置に送信する。次に、外部装置は、予備画像データにおいてスキャン対象部位に対応する範囲を、第１のスキャン範囲として設定する。そして、処理回路３６は、外部装置から第１のスキャン範囲を取得する。

また、別の一例を挙げると、まず、外部装置は、ユーザからスキャン対象部位の入力操作を受け付けることにより、スキャン対象部位を設定する。また、外部装置は、ネットワークを介して、処理回路３６から予備画像データを取得する。次に、外部装置は、予備画像データにおいてスキャン対象部位に対応する範囲を、第１のスキャン範囲として設定する。そして、処理回路３６は、外部装置から、スキャン対象部位及び第１のスキャン範囲を取得する。

処理回路３６は、図２に示すように、スキャン対象部位をスキャンしつつ、スキャン対象部位の位置を推定し、第１のスキャン範囲を第２のスキャン範囲に変更する（ステップＳ３）。ステップＳ３の処理は、例えば、次のようなものである。

処理回路３６は、記憶回路３５からスキャン制御機能３６１に相当するプログラムを読み出して実行する。処理回路３６は、息を止めている被検体Ｐの肺Ｃをヘリカルスキャンし、第１のスキャン範囲の投影データを収集する。ステップＳ３で実行されるヘリカルスキャンは、本スキャンとも呼ばれる。

処理回路３６は、記憶回路３５から前処理機能３６２に相当するプログラムを読み出して実行する。処理回路３６は、前処理機能３６２により投影データに補正を施す。

処理回路３６は、記憶回路３５から画像生成機能３６３に相当するプログラムを読み出して実行する。画像生成機能３６３は、スキャン対象部位がスキャンされている間に、当該スキャンにより収集されたスキャン対象部位の投影データを再構成することで部分画像データを生成する機能を含む。処理回路３６は、画像生成機能３６３を実行することにより、ステップＳ３で実行されるスキャンにより収集された投影データを逐一再構成し、部分画像データを生成する。なお、部分画像データは、再構成されたスライスのデータであってもよいし、複数のスライスに基づくボリュームデータであってもよい。再構成法は、例えば、逆投影法、逐次近似法である。ただし、ステップＳ３で使用される再構成法は、部分画像データを迅速に生成することができるものが好ましい。

処理回路３６は、記憶回路３５から推定機能３６５に相当するプログラムを読み出して実行する。推定機能３６５は、スキャン対象部位がスキャンされている間に、当該スキャンにより収集されたスキャン対象部位の投影データに基づいてスキャン対象部位の位置を推定する機能である。例えば、処理回路３６は、推定機能３６５を実行することにより、部分画像データに基づいてスキャン対象部位の位置を推定する。具体的には、処理回路３６は、スキャン対象部位がスキャンされている間に、部分画像データを予備画像データと照合し、スキャン対象部位の位置を推定する。

より具体的には、処理回路３６は、部分画像データから抽出した解剖学的特徴点を予備画像データから抽出した解剖学的特徴点と照合し、スキャン対象部位のスキャン方向における終端の位置を推定する。部分画像データから抽出される解剖学的特徴点は、３次元の部分画像データ上では３次元的に分布しており、２次元の部分画像データ上では２次元的に分布している。また、予備画像データから抽出される解剖学的特徴点は、３次元の予備画像データ上では３次元的に分布しており、２次元の予備画像データ上では２次元的に分布している。この推定結果は、ステップＳ３で実行されるスキャンにより収集された投影データが逐一再構成されることにより部分画像データが更新されるに伴い、更新される。

或いは、処理回路３６は、肺Ｃの輪郭の形状が被検体Ｐの吸気量にあまり依存しないことから、肺Ｃの輪郭に基づいて終端の位置を推定する。例えば、処理回路３６は、部分画像データから抽出したスキャン対象部位の輪郭を予備画像データから抽出したスキャン対象部位の輪郭と照合し、スキャン対象部位のスキャン方向における終端の位置を推定する。例えば、処理回路３６は、肺Ｃの上部の輪郭及び容積が被検体Ｐの吸気量にあまり依存しないことから、部分画像データから抽出した肺Ｃの上部の輪郭を予備画像データから抽出した肺Ｃの上部の輪郭と揃え、これら二つの輪郭を照合し、肺Ｃのスキャン方向における終端の位置を推定する。この推定結果は、ステップＳ３で実行されるスキャンにより収集された投影データが逐一再構成されることにより部分画像データが更新されるにつれて、更新される。なお、ここで言う輪郭は、２次元的な輪郭及び３次元的な輪郭を含む。

或いは、処理回路３６は、部分画像データから抽出したスキャン対象部位の面積と予備画像データから抽出したスキャン対象部位の面積との比に基づいて、スキャン対象部位のスキャン方向における終端の位置を推定する。この推定結果は、ステップＳ３で実行されるスキャンにより収集された投影データが逐一再構成されることにより部分画像データが更新されるにつれて、更新される。

さらに、処理回路３６は、上述したスキャン対象部位の位置の推定と併せて、第１のスキャン範囲の終端における部分画像データにスキャン対象部位が描出されている場合、スキャン対象部位のスキャン方向における終端が第１のスキャン範囲の外にあると推定する。処理回路３６は、例えば、図４に示すように第１のスキャン範囲の終端における部分画像データＥ１にスキャン対象部位である肺Ｃが描出されている場合、図５に示すように肺Ｃの体軸方向における終端が第１のスキャン範囲（領域Ａ１）の外にあると推定する。ステップＳ３における被検体Ｐの吸気量がステップＳ１における被検体Ｐの吸気量よりも大きい場合、ステップＳ３における肺Ｃの容積は、ステップＳ１における肺Ｃの容積よりも大きくなる。このため、肺Ｃの体軸方向における終端は、第１のスキャン範囲の外に位置することがある。

なお、この場合、処理回路３６は、第１のスキャン範囲の終端における予備画像データと第１のスキャン範囲の終端における部分画像データとを比較し、スキャン対象部位のスキャン方向における終端が第１のスキャン範囲の外にあると推定してもよい。すなわち、処理回路３６は、第１のスキャン範囲の終端における予備画像データに肺Ｃが描出されておらず、第１のスキャン範囲の終端における部分画像データに肺Ｃが描出されている場合、両者を比較することにより、スキャン対象部位のスキャン方向における終端が第１のスキャン範囲の外にあると推定することができる。

処理回路３６は、記憶回路３５から変更機能３６６に相当するプログラムを読み出して実行する。処理回路３６は、推定したスキャン対象部位の位置に基づいて、第１のスキャン範囲を第２のスキャン範囲に変更する。例えば、処理回路３６は、部分画像データから抽出した解剖学的特徴点を予備画像データから抽出した解剖学的特徴点と照合した結果又は部分画像データから抽出したスキャン対象部位の輪郭を予備画像データから抽出したスキャン対象部位の輪郭と照合した結果に基づいて、第２のスキャン範囲の体積、すなわち第２のスキャン範囲の終端の位置を推定する。次に、処理回路３６は、第１のスキャン範囲の終端における部分画像データに描出されているスキャン対象部位に基づいて、第２のスキャン範囲の体積、すなわち第２のスキャン範囲の終端の位置を決定する。そして、処理回路３６は、スキャン対象部位がスキャンされている間に、推定機能３６５が推定したスキャン対象部位の位置に基づいて第１のスキャン範囲をスキャン対象部位の全てを含む第２のスキャン範囲に変更する。処理回路３６は、例えば、図６に示すように、第２のスキャン範囲として、領域Ａ２を設定する。領域Ａ２は、スキャン対象部位である肺Ｃ全体を含む。

処理回路３６は、記憶回路３５から報知機能３６７に相当するプログラムを読み出して実行する。処理回路３６は、第１のスキャン範囲を第２のスキャン範囲に変更した旨を報知する。例えば、処理回路３６は、報知機能３６７を実行することにより、変更機能３６６が第１のスキャン範囲を第１のスキャン範囲よりも広い第２のスキャン範囲に変更した旨を報知する。第１のスキャン範囲を第２のスキャン範囲に変更した旨を報知する方法は、特に限定されない。処理回路３６は、報知機能３６７を実行することにより、例えば、第１のスキャン範囲を第２のスキャン範囲に変更した旨を示すメッセージやアイコンをディスプレイ３２に表示してもよい。或いは、処理回路３６は、報知機能３６７を実行することにより、第１のスキャン範囲を第２のスキャン範囲に変更した旨を報知する音を発してもよい。

処理回路３６は、図２に示すように、スキャン制御機能３６１を実行することにより、第２のスキャン範囲全体のスキャンが完了したか否かを判定する（ステップＳ４）。処理回路３６は、例えば、図７に示すように第２のスキャン範囲の終端における部分画像データＥ２にスキャン対象部位である肺Ｃが描出されていない場合、第２のスキャン範囲全体のスキャンが完了したと判定する。処理回路３６は、第２のスキャン範囲全体のスキャンが完了したと判定した場合（ステップＳ４肯定）、処理を終了する。処理回路３６は、例えば、第２のスキャン範囲の終端における部分画像データにスキャン対象部位である肺Ｃが描出されている場合、第２のスキャン範囲全体のスキャンが完了していないと判定する。処理回路３６は、第２のスキャン範囲全体のスキャンが完了していないと判定した場合（ステップＳ４否定）、処理をステップＳ３へ戻す。この場合、ステップＳ４における第２のスキャン範囲は、ステップＳ３において第１のスキャン範囲とみなされる。

以上、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１について説明した。Ｘ線ＣＴ装置１は、上述したように、スキャン対象部位がスキャンされている間に、当該スキャンにより収集されたスキャン対象部位の投影データに基づいてスキャン対象部位の位置を推定し、推定したスキャン対象部位の位置に基づいて第１のスキャン範囲をスキャン対象部位の全てを含む第２のスキャン範囲に変更する。このため、Ｘ線ＣＴ装置１は、スキャン対象部位の全体を一回のスキャンで確実にスキャンすることができる。また、Ｘ線ＣＴ装置１は、スキャン対象部位のＣＴ画像データに継目が含まれてしまうことを防止することができる。さらに、Ｘ線ＣＴ装置１は、スキャン対象部位を追加でスキャンする必要が無く、不要な範囲をスキャンすることが無いため、被検体Ｐに照射するＸ線の線量を低減することができる。

また、上述したＸ線ＣＴ装置１は、予備画像データ及び部分画像データに基づいて、第２のスキャン範囲の終端の位置を推定する。そして、Ｘ線ＣＴ装置１は、この推定結果に基づいて、第１のスキャン範囲をスキャン対象部位の全てを含む第２のスキャン範囲に変更する。このため、Ｘ線ＣＴ装置１は、第１のスキャン範囲を可能な限り体積が小さい第２のスキャン範囲に速やかに変更し、スループットを向上させることができる。Ｘ線ＣＴ装置１が実行するこの処理は、スキャン対象部位のスキャンが短時間で完了する場合、特に有効である。

以下、上述した実施形態の変形例について説明する。

処理回路３６は、図２のステップＳ３において、上述した処理の代わりに次のような処理を行ってもよい。処理回路３６は、推定機能３６５を実行することにより、部分画像データから抽出した解剖学的特徴点に基づいてスキャン対象部位のスキャン方向における終端の位置を推定してもよい。或いは、処理回路３６は、推定機能３６５を実行することにより、処理回路３６は、部分画像データから抽出したスキャン対象部位の輪郭に基づいてスキャン対象部位のスキャン方向における終端の位置を推定してもよい。なお、これらの場合、予備画像データは、図２のステップＳ２で行われる第１のスキャン範囲の設定にのみ使用される。

次に、処理回路３６は、変更機能３６６を実行することにより、部分画像データから抽出した解剖学的特徴点に基づいて推定したスキャン対象部位のスキャン方向における終端の位置又は部分画像データから抽出したスキャン対象部位の輪郭に基づいて推定したスキャン対象部位のスキャン方向における終端の位置に基づいて、第２のスキャン範囲の体積、すなわち第２のスキャン範囲の終端の位置を推定する。そして、処理回路３６は、スキャン対象部位がスキャンされている間に、推定機能３６５が推定したスキャン対象部位の位置に基づいて第１のスキャン範囲をスキャン対象部位の全てを含む第２のスキャン範囲に変更する。

処理回路３６は、図２のステップＳ１の処理を実行しなくてもよい。すなわち、処理回路３６は、予備スキャンを実行し、予備画像データを生成しなくてもよい。この場合、処理回路３６は、図２のステップＳ２において、事前に定められた方法によりスキャン対象部位及び第１のスキャン範囲を設定する。また、処理回路３６は、図２のステップＳ３において、推定機能３６５を実行することにより、部分画像データから抽出した解剖学的特徴点に基づいてスキャン対象部位のスキャン方向における終端の位置を推定する。或いは、処理回路３６は、図２のステップＳ３において、推定機能３６５を実行することにより、処理回路３６は、部分画像データから抽出したスキャン対象部位の輪郭に基づいてスキャン対象部位のスキャン方向における終端の位置を推定する。

処理回路３６は、図２のステップＳ３において、推定機能３６５を実行することにより、スキャン対象部位の部分画像データの代わりにスキャン対象部位の投影データの少なくとも一部の画素の輝度に基づいてスキャン対象部位の位置を推定してもよい。例えば、処理回路３６は、図２のステップＳ３で収集された投影データのうちスキャン対象部位に相当する輝度を有する領域の蛇行の仕方に基づいて、被検体Ｐの横断面におけるスキャン対象部位の位置を推定する。また、処理回路３６は、図２のステップＳ３で収集された投影データのうちスキャン対象部位に相当する輝度を有する領域のビュー方向におけるチャンネル方向の幅の変化に基づいて、被検体Ｐの冠状面及び矢状面におけるスキャン対象部位の位置を推定する。

処理回路３６は、図２のステップＳ２において、取得機能３６４を実行することにより、予備画像データではなく、予備投影データに基づいて第１のスキャン範囲を設定してもよい。例えば、処理回路３６は、図２のステップＳ１で収集された予備投影データのうちスキャン対象部位に相当する輝度を有する領域の蛇行の仕方に基づいて、被検体Ｐの横断面におけるスキャン対象部位の位置を特定する。また、処理回路３６は、図２のステップＳ１で収集された予備投影データのうちスキャン対象部位に相当する輝度を有する領域のビュー方向におけるチャンネル方向の幅の変化に基づいて、被検体Ｐの冠状面及び矢状面におけるスキャン対象部位の位置を特定する。そして、処理回路３６は、図２のステップＳ２において、取得機能３６４を実行することにより、スキャン対象部位の全体を含む第１のスキャン範囲を設定する。

処理回路３６は、図２のステップＳ３において、推定機能３６５を実行することにより、スキャン対象部位がスキャンされている間に、部分画像データを予備画像データと照合する代わりにスキャン対象部位の投影データを予備投影データと照合し、スキャン対象部位の位置を推定してもよい。これにより、処理回路３６は、画像生成機能３６３を実行し、投影データを再構成する必要が無いため、速やかにスキャン対象部位の位置を推定することができる。

処理回路３６は、変更機能３６６を実行することにより、推定機能３６５がスキャン対象部位の全てが第１のスキャン範囲内にあると推定した場合、第１のスキャン範囲を第１のスキャン範囲よりも狭い第２のスキャン範囲に変更してもよい。この場合でも、第２のスキャン範囲は、スキャン対象部位の全てを含む。或いは、処理回路３６は、変更機能３６６を実行することにより、推定機能３６５がスキャン対象部位の全てが第１のスキャン範囲内にあると推定した場合、第１のスキャン範囲を第１のスキャン範囲と位置及び体積が等しい第２のスキャン範囲に変更してもよい。このため、処理回路３６は、スキャン対象部位の全体を一回のスキャンで確実にスキャンしつつ、被検体Ｐに照射するＸ線の線量を低減することができる。

処理回路３６は、スキャン制御機能３６１を実行することにより、第２のスキャン範囲のうちスキャンされていない範囲の体積が閾値以下である場合、天板２１の移動速度を低下させることによりヘリカルピッチを低下させてもよい。このため、処理回路３６は、第２のスキャン範囲の終端で確実にスキャンを終了させることができる。また、処理回路３６は、スキャン制御機能３６１を実行することにより、天板２１の移動速度の低下に合わせて、被検体Ｐに照射されるＸ線の線量が第２のスキャン範囲のうちスキャンされていない範囲の体積が閾値よりも大きい場合と同じ線量となるようにＸ線管１４１の管電流を制御してもよい。このため、処理回路３６は、天板２１の移動速度を低下させたことにより被検体Ｐに照射される線量が増加することを抑制することができる。

処理回路３６は、スキャン制御機能３６１を実行することにより、第２のスキャン範囲のうちスキャンされていない範囲の体積が閾値以下である場合、コリメータ１４３の開口度や位置を調整し、第２のスキャン範囲以外にＸ線が照射されないようにしてもよい。このようなコリメータ１４３の制御は、アクティブコリメータとも呼ばれる。これにより、処理回路３６は、被検体Ｐに照射されるＸ線の線量が不必要に増加することを防止することができる。

上述した実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置１がスキャン対象部位である肺Ｃを被検体Ｐの頭部側から腹部側へ向かってスキャンする場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。Ｘ線ＣＴ装置１は、スキャン対象部位である肺Ｃを被検体Ｐの腹部側から頭部側へ向かってスキャンしてもよい。ただし、肺Ｃは、被検体Ｐが息を吸うと被検体Ｐの腹部側へ向かって膨らむ。このため、Ｘ線ＣＴ装置１は、スキャン対象部位が肺Ｃである場合、肺Ｃを被検体Ｐの頭部側から腹部側へ向かってスキャンすることが好ましい。また、上述した実施形態は、スキャン対象部位を繰り返しスキャンする場合にも適用することができる。さらに、上述した実施形態は、スキャン対象部位が肺Ｃ以外である場合にも適用することができる。

また、上述した実施形態では、スキャン対象部位の位置を推定し、推定した位置に基づいて第１のスキャン範囲を第２のスキャン範囲に変更する場合について説明した。しかしながら実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、処理回路３６は、スキャン対象部位がスキャンされている間に、収集した投影データからリアルタイムで再構成したスライスに基づいて、第１のスキャン範囲を第２のスキャン範囲に変更することができる。

以下、スライスに基づいてスキャン範囲を変更する場合について、スキャン対象部位が肺Ｃである場合を例として説明する。まず、処理回路３６は、スキャン対象部位及び第１のスキャン範囲を取得し、スキャンを開始する。ここで、処理回路３６は、肺Ｃがスキャンされている間、収集した投影データに基づいて、スライスをリアルタイムで再構成する。また、処理回路３６は、再構成したスライスに肺Ｃが含まれているか否かをリアルタイムで判定する。例えば、処理回路３６は、肺Ｃが空気で満たされており、かつ、空気のＣＴ値が体組織と比較して著しく小さいことに基づいて、スライスに肺Ｃが含まれるか否かを判定することができる。なお、処理回路３６は、第１のスキャン範囲のうちスキャンされていない範囲の体積が閾値以下となった後、ヘリカルピッチを低下させることとしてもよい。

そして、再構成されたスライスに肺Ｃが含まれないと判定された場合、処理回路３６は、第１のスキャン範囲を、スライスに肺Ｃが含まれなくなった位置を終端とする第２のスキャン範囲に変更する。即ち、処理回路３６は、リアルタイムで再構成されるスライスに肺Ｃが含まれなくなった時点でスキャンを終了する。これにより、処理回路３６は、被検体Ｐの被曝量を低減するとともに、肺Ｃを一回のスキャンで確実にスキャンすることができる。

また、上述した実施形態では、スキャン対象部位の終端までスキャンする場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、処理回路３６は、スキャン対象部位の終端から、更に、所定の体積分スキャンを行う場合であってもよい。所定の体積は、本スキャンの開始前にユーザが設定する条件でもよいし、固定条件でもよい。

例えば、所定の体積は、スキャン対象部位の終端からの長さを用いて設定される。この場合、スキャン対象部位の終端から、設定した「長さ」の分、被検体Ｐが３次元でスキャンされることとなる。即ち、「長さ」を設定することで、所定の体積を設定することができる。一例を挙げると、所定の体積は、「肺Ｃの終端から３ｃｍ」のように設定される。

また、例えば、所定の体積は、スキャン対象部位の周辺の部位を用いて設定される。ここで、スキャン対象部位が肺Ｃである場合、周辺の部位としては、例えば、肝臓Ｌが挙げられる。一例を挙げると、所定の体積は、「肝臓の横断面面積が所定の面積となる位置まで」のように設定される。この場合、スキャン対象部位の終端から設定された「位置」まで、被検体Ｐが３次元でスキャンされることとなる。即ち、「位置」を設定することで、所定の体積を設定することができる。

ここで、スキャン対象部位の終端から、更に、所定の体積分のスキャンを行う場合について、図８及び図９を用いて説明する。図８及び図９は、所定の体積分のスキャンを更に行う場合について説明するための図である。

まず、処理回路３６は、第１のスキャン範囲を取得する。例えば、処理回路３６は、３次元で収集された予備画像データにおいて、肺Ｃの上端から、肝臓Ｌの横断面面積が所定の面積となる位置までを第１のスキャン範囲として設定する。次に、処理回路３６は、スキャンを開始し、スライスをリアルタイムで再構成する。ここで、スライスに肝臓Ｌが含まれる場合、処理回路３６は、スライスにおける肝臓Ｌの横断面面積をリアルタイムで取得する。例えば、処理回路３６は、図８に示すように、部分画像データＥ３における肝臓Ｌの面積を取得する。なお、処理回路３６は、第１のスキャン範囲のうちスキャンされていない範囲の体積が閾値以下となった後、ヘリカルピッチを低下させることとしてもよい。

そして、処理回路３６は、第１のスキャン範囲を、肝臓Ｌの横断面面積が所定の面積となった位置を終端とする第２のスキャン範囲に変更する。具体的には、処理回路３６は、図９に示すように、第２のスキャン範囲の終端の位置を、肝臓Ｌの体軸方向における所定の位置とする。即ち、処理回路３６は、第１のスキャン範囲を、肺Ｃのスキャンが完了した位置から所定の体積分大きくした第２のスキャン範囲に変更し、肺Ｃの終端から所定の体積分スキャンを行なった時点でスキャンを終了する。これにより、処理回路３６は、被検体Ｐの被曝量を低減するとともに、肺Ｃ及び所定の体積分のスキャンを、一回で確実に行うことができる。

上述したプロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（Programmable Logic Device：ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）である。また、プログラマブル論理デバイス（Programmable Logic Device：ＰＬＤ）は、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）である。

上述した実施形態では、高電圧発生回路１１、コリメータ調整回路１２、架台駆動回路１３、データ収集回路１６、寝台駆動回路２２及び処理回路３６は、記憶回路３５に保存されたプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現したが、これに限定されない。記憶回路３５にプログラムを保存する代わりに、これらの回路それぞれにプログラムを直接組み込んでもよい。この場合、これらの回路は、直接組み込まれたプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。

図１に示した各回路は、適宜分散又は統合されてもよい。例えば、処理回路３６は、スキャン制御機能３６１、前処理機能３６２、画像生成機能３６３、取得機能３６４、推定機能３６５、変更機能３６６、報知機能３６７及び制御機能３６８それぞれの機能を実行するスキャン制御回路、前処理回路、画像生成回路、取得回路、推定回路、変更回路、報知回路及び制御回路に分散されてもよい。また、例えば、高電圧発生回路１１、コリメータ調整回路１２、架台駆動回路１３、データ収集回路１６、寝台駆動回路２２及び処理回路３６は、任意に統合されてもよい。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、スキャン対象部位を一回のスキャンで確実にスキャンすることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

３６４ 取得機能
３６５ 推定機能
３６６ 変更機能

Claims (18)

1. スキャン対象部位及び第１のスキャン範囲を取得する取得部と、
   前記スキャン対象部位がスキャンされている間に、当該スキャンにより収集された前記スキャン対象部位の投影データに基づいて、前記第１のスキャン範囲を第２のスキャン範囲に変更する変更部と、
   を備える、Ｘ線ＣＴ装置。
2. 前記スキャン対象部位がスキャンされている間に、当該スキャンにより収集された前記スキャン対象部位の投影データに基づいて前記スキャン対象部位の位置を推定する推定部を更に備え、
   前記変更部は、前記スキャン対象部位がスキャンされている間に、前記推定部が推定した前記スキャン対象部位の位置に基づいて前記第１のスキャン範囲を前記スキャン対象部位の全てを含む前記第２のスキャン範囲に変更する、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記スキャン対象部位がスキャンされている間に、当該スキャンにより収集された前記スキャン対象部位に係る投影データを再構成することで部分画像データを生成する画像生成部を更に備え、
   前記推定部は、前記部分画像データに基づいて前記スキャン対象部位の位置を推定する、請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記推定部は、前記第１のスキャン範囲の終端における前記部分画像データに前記スキャン対象部位が描出されている場合、前記スキャン対象部位のスキャン方向における終端が前記第１のスキャン範囲の外にあると推定する、請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記推定部は、前記部分画像データから抽出した解剖学的特徴点に基づいて前記スキャン対象部位のスキャン方向における終端の位置を推定する、請求項３又は請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記推定部は、前記部分画像データから抽出した前記スキャン対象部位の輪郭に基づいて前記スキャン対象部位のスキャン方向における終端の位置を推定する、請求項３又は請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記取得部は、予備スキャンにより収集された予備投影データに基づいて前記第１のスキャン範囲を取得し、
   前記画像生成部は、前記予備投影データから予備画像データを生成し、
   前記推定部は、前記スキャン対象部位がスキャンされている間に、前記部分画像データを前記予備画像データと照合し、前記スキャン対象部位の位置を推定する、請求項３又は請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記推定部は、前記部分画像データから抽出した解剖学的特徴点を前記予備画像データから抽出した解剖学的特徴点と照合し、前記スキャン対象部位のスキャン方向における終端の位置を推定する、請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 前記推定部は、前記部分画像データから抽出した前記スキャン対象部位の輪郭を前記予備画像データから抽出した前記スキャン対象部位の輪郭と照合し、前記スキャン対象部位のスキャン方向における終端の位置を推定する、請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
10. 前記推定部は、前記部分画像データから抽出した前記スキャン対象部位の面積と前記予備画像データから抽出した前記スキャン対象部位の面積との比に基づいて、前記スキャン対象部位のスキャン方向における終端の位置を推定する、請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
11. 前記推定部は、前記スキャン対象部位の投影データの少なくとも一部の画素の輝度に基づいて前記スキャン対象部位の位置を推定する、請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
12. 前記取得部は、予備スキャンにより収集された予備投影データに基づいて前記第１のスキャン範囲を取得し、
    前記推定部は、前記スキャン対象部位がスキャンされている間に、前記スキャン対象部位の投影データを前記予備投影データと照合し、前記スキャン対象部位の位置を推定する、請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
13. 前記変更部は、前記第１のスキャン範囲を、前記スキャン対象部位のスキャンが完了した位置から所定の体積分大きくした前記第２のスキャン範囲に変更する、請求項１から請求項１２のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
14. 前記変更部が前記第１のスキャン範囲を前記第２のスキャン範囲に変更した旨を報知する報知部を更に備える、請求項１から請求項１３のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
15. 前記報知部は、前記変更部が前記第１のスキャン範囲を前記第１のスキャン範囲よりも広い前記第２のスキャン範囲に変更した旨を報知する、請求項１４に記載のＸ線ＣＴ装置。
16. 前記変更部は、前記推定部が前記スキャン対象部位の全てが前記第１のスキャン範囲内にあると推定した場合、前記第１のスキャン範囲を前記第１のスキャン範囲よりも狭い前記第２のスキャン範囲に変更する、請求項２から請求項１２のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
17. 前記第２のスキャン範囲のうちスキャンされていない範囲の体積が閾値以下である場合、天板の移動速度を低下させることによりヘリカルピッチを低下させるスキャン制御部を更に備える、請求項１から請求項１６のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
18. 前記スキャン制御部は、前記天板の移動速度の低下に合わせて、被検体に照射されるＸ線の線量が前記第２のスキャン範囲のうちスキャンされていない範囲の体積が前記閾値よりも大きい場合と同じ線量となるようにＸ線管の管電流を制御する、請求項１７に記載のＸ線ＣＴ装置。

Images