JP4161468B2

JP4161468B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP4161468B2
Application number: JP13714399A
Authority: JP
Inventors: 芳浩井上; 英一森田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2019-05-18
Also published as: JP2000325335A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、患者や物体などの被射体にＸ線を外拡がりのコーン状に照射して撮像するコーンビーム型のＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来において、被射体の断層像を撮像する場合、撮像対象に応じ、事前に撮像した被射体の透視像を基にして、撮像範囲や撮像すべき断層像の位置、ならびに、例えば、10mm間隔などの断層像の撮像ピッチを設定する、いわゆるスキャン計画を立て、そのスキャン計画に基づいて、撮像開始位置に合うように被射体と装置との相対位置を決め、しかる後に、装置を作動させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の場合、スキャン計画の際に、被射体の透視像を基にしているものの、実際の撮像開始位置の決定の際には、透視像ではなく、そのときの被射体を基準にしている。そのため、装置に対する被射体の位置に誤差が有ると、撮像範囲にズレを生じて所望の断層像が得られない問題があった。
【０００４】
また、例えば、被射体が患者のような場合には、胃全体や腹部全体などのように撮像範囲が体の幅方向に広い場合、食道や脊髄などのように撮像範囲が体の幅方向に狭いが体軸方向には広い場合、更には、肝臓などのように撮像範囲が体の幅方向および体軸方向のいずれにも狭い場合など、撮像対象も様々である。
【０００５】
そのために、Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線源において絞りなどを備え、被射体に照射するＸ線の視野の大きさを変更できるようにしている。
ところが、従来の場合、このようなＸ線の視野は、スキャン計画の際に撮像対象に応じて一義的に決定され、殊に視野の大きさが小さい場合に、実際の撮像時の被射体とＸ線の視野との相対位置に誤差を生じやすく、所望の断層像が得られない問題があった。
【０００６】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、実際の撮像時の被射体の透視像に基づき、被射体に対する撮像範囲、ならびに、再構成すべき断層像の位置を適切に設定できるようにして、所望の断層像を適切に得ることができるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明のＸ線ＣＴ装置は、前述のような目的を達成するために、被射体にＸ線を外拡がりのコーン状に照射するＸ線源と、被射体に照射するＸ線の視野の大きさを変更する照射野変更手段と、被射体を通った外拡がりのコーン状のＸ線を入射する面検出器と、前記Ｘ線源を被射体と相対的に回転する回転手段と、前記Ｘ線源および前記面検出器を前記被射体と相対的に前記Ｘ線源の回転軸芯方向に移動する移動手段と、前記面検出器で検出したＸ線の投影データを収集するデータ収集ユニットと、前記データ収集ユニットで収集された投影データに基づいて透視像および断層像を再構成する再構成処理部と、前記再構成処理部で再構成された透視像または断層像の少なくとも一方を選択して表示する表示手段と、被射体に照射するＸ線の視野を透視像と重複して表示するＸ線視野表示手段と、前記表示手段で表示された透視像に基づいて被射体に対する撮像範囲を設定する撮像範囲設定手段と、前記表示手段で表示された透視像に基づいて再構成すべき断層像の位置を設定する再構成画像位置設定手段と、前記再構成画像位置設定手段で設定された断層像の位置に基づいて、その位置に対応する断層像を前記再構成処理部で再構成させて前記表示手段に表示させる設定断層像抽出手段とを備えて構成する。
【０００８】
〔作用〕
この発明の作用は次のとおりである。
この発明のＸ線ＣＴ装置の構成によれば、実際の撮像時において、先ず、被射体に対してＸ線を照射し、そのＸ線の投影データを面検出器で検出してデータ収集ユニットに収集し、その収集された投影データに基づいて再構成処理部で透視像を再構成する。その再構成された透視像を表示手段に表示するとともに、Ｘ線視野表示手段によりＸ線の視野を透視像と重複して表示し、その表示された透視像を視覚的に確認しながら、被射体に対する撮像範囲、ならびに、再構成すべき断層像の位置を設定することができ、その設定された位置の断層像を、設定断層像抽出手段によって表示手段に表示することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、この発明に係るＸ線ＣＴ装置の全体概略断面図であり、この図において、１は、被射体としての患者Ｈを載せる上下動可能なベッドを示し，モータなどの昇降装置２（図２参照）によって昇降可能に設けられたベッド基台３に、移動手段としての正逆転可能な移動モータ４を介して、患者Ｈを搭載した天板５を水平方向に移動可能に設けて構成されている。上記移動手段としてはエアシリンダなどを用いて構成するものでも良い。
【００１１】
また、図中６はガントリを示し、このガントリ６に、患者Ｈを搭載した天板５を挿抜する挿通孔７が貫通形成されるとともに、その挿通孔７を囲むようにＸ線源８と面検出器９とが設けられている。
【００１２】
ガントリ６には、ボールベアリング１０を介して回転自在に環状の架台１１が設けられ、この架台１１と回転手段としての回転モータ１２とがベルト１３を介して連動連結され、架台１１に、水平方向の軸芯Ｐ周りで互いに対向して一体的に回転するようにＸ線源８と面検出器９とが設けられ、更に、面検出器９には、その面検出器９で検出したＸ線の投影データを収集するデータ収集ユニット（ＤＡＳ）１４が付設されている。
【００１３】
図２は、この発明に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成を示すブロック図であり、Ｘ線源８が、Ｘ線を照射するＸ線管１５と、Ｘ線管１５から照射されるＸ線の視野を絞るコリメータ１６とから構成され、四角形状の面検出器９に対して、外拡がりのコーン状（円錐状）のＸ線を照射できるように構成されている。
【００１４】
ガントリ６の上部に、投光器１７と受光器１８とから成る光センサ１９の二組が設けられ、Ｘ線管１５の位置を検出できるように構成されている。また、移動モータ４に、その回転量を検出するロータリーエンコーダ２０が付設され、天板５の移動量を検出できるように構成されている。
【００１５】
図２に示すように、データ収集ユニット１４には、そこで収集された投影データに基づいて透視像および断層像を再構成する再構成処理部２１が接続され、その再構成処理部２１に、表示手段としての画像表示装置２２が接続され、再構成処理部２１で再構成された透視像や断層像を表示するように構成されている。
【００１６】
コリメータ１６には、Ｘ線管１５から患者Ｈに照射するＸ線の視野の大きさを変更する照射野変更手段としての絞り用モータ２３が付設され、撮像対象の大きさや患者Ｈの大きさなどに合わせてＸ線の視野の大きさを変更できるように構成されている。上記照射野変更手段としては、電圧の印加によって非透過状態から透過状態に切り替わる素子の集合体によって構成するものでも良い。
【００１７】
昇降装置２、移動モータ４、回転モータ１２、データ収集ユニット１４、Ｘ線管１５、再構成処理部２１および絞り用モータ２３が制御装置２４に接続され、その制御装置２４に操作部２５が接続されている。図示していないが、光センサ１９およびロータリーエンコーダ２０も制御装置２４に接続されている。
【００１８】
操作部２５には、絞り用モータ２３を駆動して絞りを調節する絞り用ダイアル２６と、それぞれ設定キーと終了キーなどによって構成される撮像範囲設定手段２７および再構成画像位置設定手段２８が備えられている。
【００１９】
また、制御装置２４にはＸ線視野表示手段２９が接続され、そのＸ線視野表示手段２９と画像表示装置２２が接続され、画像表示装置２２に透視像が表示されている状態で、その透視像と重複して患者Ｈに照射するＸ線の視野を表示できるように構成されている。
【００２０】
そして、表示された透視像に対して視野を移動し、透視像に基づいて視野の位置を視覚的に確認しながら、撮像範囲設定手段２７により、撮像開始位置と撮像終了位置とを設定できるようになっている。また、同様に、透視像に基づいて視野の位置を視覚的に確認しながら、再構成画像位置設定手段２８により、再構成すべき断層像の位置を設定できるようになっている。
【００２１】
更に、制御装置２４には設定断層像抽出手段３０が接続され、その設定断層像抽出手段３０と再構成処理部２１が接続され、再構成画像位置設定手段２８で設定された断層像の位置に基づいて、その位置に対応する断層像を再構成処理部２１で再構成させ、画像表示装置２２に表示できるようになっている。
【００２２】
次に、上記構成による断層像の撮像手順について説明する。
▲１▼Ｘ線管１５を最上方位置にした状態で固定するとともに、絞り用ダイアル２６により、コリメータ１６によるＸ線の視野の大きさを最大にしておく。患者Ｈが小さいなどの場合には、胸部や腹部の全幅にわたる視野が確保できる限りにおいて、適宜絞っても良い。
【００２３】
▲２▼患者Ｈを載せた状態で昇降装置２を駆動し、回転軸芯Ｐよりも低い位置までベッド基台３を上昇させ、その後に、移動モータ４を駆動して天板５をガントリ６側に移動し、頭部からとか胸部からなど、予め撮像を予定していた箇所を照射開始位置としてＸ線管１５からＸ線を照射し、そのＸ線を面検出器９で検出し、その検出したＸ線の投影データをデータ収集ユニット１４で収集し、その収集された投影データに基づいて再構成処理部２１で透視像を再構成し、その透視像ＨＺを、図３の（ａ）の画像表示例の正面図に示すように、画像表示装置２２に表示する。ここで、ベッド基台３を回転軸芯Ｐよりも低い位置までしか上昇させないのは、天板５を極力面検出器９に近づけ、患者Ｈに対するＸ線源８の照射範囲が広くなるようにするためである。
【００２４】
▲３▼次いで、移動モータ４を逆転駆動して、Ｘ線照射開始箇所まで天板５を戻すとともに、昇降装置２を駆動して、患者Ｈの体軸が回転軸芯Ｐ相当箇所になるように、すなわち、断層像の撮像時と同じ位置になるように天板５を上昇させ、その状態で、Ｘ線視野表示手段２９により、透視像ＨＺに重複してＸ線の視野Ｓを表示し、更に、透視像ＨＺとの相対位置を確認しながら、絞り用ダイアル２６により、撮像対象に合うように視野Ｓの大きさを設定調整する［図３の（ｂ）参照］。
【００２５】
▲４▼しかる後、透視像ＨＺとの相対位置を確認しながら、視野Ｓを移動し、撮像を開始しようとする位置で停止させて設定キーを操作し、更に、視野Ｓを移動し、撮像を終了しようとする位置で停止させて終了キーを操作し、撮像範囲設定手段２７により、撮像開始位置Ｌ１と撮像終了位置Ｌ２とを設定し、その位置Ｌ１，Ｌ２を画像表示装置２２に表示させる［図３の（ｂ）参照］。
【００２６】
▲５▼次いで、画像を切り替え、前述の撮像開始位置Ｌ１と撮像終了位置Ｌ２とに基づいて定まる再構成エリアＡを画像表示装置２２に表示させ、その再構成エリアＡを視覚的に確認しながら、断層像を撮像したい領域の撮像開始箇所に円形の視野Ｓの中心が位置する状態で設定キーを操作するとともに終了キーを操作し、再構成画像位置設定手段２８により、再構成すべき断層像の位置を設定し、その位置Ｄを画像表示装置２２に表示させる［図３の（ｃ）参照］。ここで、断層像を撮像したい領域の撮像開始箇所のみ設定するのは、スキャン計画により、撮像対象に応じて断層像の撮像ピッチが予め設定されており、自ずと再構成すべき断層像の終了位置が決まるからである。
【００２７】
▲６▼以上の設定の後、患者ＨとＸ線源８の位置が撮像開始箇所になるように、移動モータ４により天板５を水平方向に移動する。
【００２８】
▲７▼しかる後、移動モータ４および回転モータ１２を駆動するとともにＸ線源８からＸ線を照射して、いわゆるスパイラルスキャンを行い、設定された位置の断層像を自ずと再構成して画像表示装置２２に表示させる。ここで、患者Ｈの体軸方向における視野Ｓの大きさが撮像範囲よりも大きくて撮像範囲全体をカバーできている場合には、移動モータ４を停止した状態で回転モータ１２のみを駆動するとともにＸ線源８からＸ線を照射する、いわゆるシングルスキャンを行えば良い。
【００２９】
以上の構成により、画像表示装置２２に、撮像時の患者Ｈの透視像ＨＺと視野Ｓとを重複表示させ、その相対位置を確認しながら、撮像範囲と再構成すべき断層像の位置とを設定できるから、その設定操作を容易適切に行えるのである。
【００３０】
図４は、応用例を示す要部のブロック図であり、絞り用ダイアル２６によって設定される視野Ｓの大きさと撮像範囲設定手段２７によって設定される撮像範囲がスキャン状態選択手段３１に入力されるようになっている。
【００３１】
スキャン状態選択手段３１では、視野Ｓの大きさと撮像範囲との関係から、視野Ｓの大きさが撮像範囲全体をカバーしているかどうかに基づき、移動モータ４を停止した状態で回転モータ１２のみを駆動するとともにＸ線源８からＸ線を照射する、いわゆるシングルスキャンを行う状態か、あるいは、移動モータ４および回転モータ１２を駆動するとともにＸ線源８からＸ線を照射する、いわゆるスパイラルスキャンを行う状態かを自動的に判別して選択し、それに応じた指令信号を制御装置２４に入力し、移動モータ４および回転モータ１２の駆動を制御するように構成されている。
【００３２】
すなわち、図５のスキャン状態選択の説明に供する図に示すように、撮像範囲Ｒが広いとともに患者Ｈの体軸方向における視野Ｓの大きさが大きい場合［図５の（ａ）参照］、ならびに、撮像範囲Ｒが狭いとともに患者Ｈの体軸方向における視野Ｓの大きさが小さい場合［図５の（ｂ）参照］それぞれにおいて、患者Ｈの体軸方向における視野Ｓの大きさが撮像範囲Ｒよりも大きく、視野Ｓの大きさが撮像範囲Ｒ全体をカバーしているときには、シングルスキャンを自動的に選択する。
【００３３】
図５の（ｃ）に示すように、撮像範囲Ｒに比べて視野Ｓの大きさが小さく、患者Ｈの体軸方向における視野Ｓの大きさが撮像範囲Ｒよりも小さく、視野Ｓの大きさが撮像範囲Ｒ全体をカバーできないときには、スパイラルスキャンを自動的に選択する。他の構成は、上述実施例と同じであり、図示ならびに説明は省略する。
【００３４】
この応用例の構成によれば、シングルスキャンかスパイラルスキャンかの選択操作を撮像範囲Ｒと視野Ｓの大きさとの相対関係に基づいて自動的に行えるため、撮像範囲Ｒ全体を適切に撮像できるとともに、不必要なＸ線の照射を無くすことができ、患者Ｈに対する被爆の負担を低減できる。
【００３５】
上述実施例では、Ｘ線源８からＸ線を外拡がりの円錐状に照射しているが、この発明としては、例えば、外拡がりの四角錐状に照射するなど、要するに、Ｘ線を外拡がりのコーン状に照射するように構成するものであれば良い。
【００３６】
この発明のＸ線ＣＴ装置としては、上述実施例のように、ガントリ６にＸ線源８および面検出器９を一体的に回転するように設けるものに限らず、例えば、 180°よりも大きい角度回転可能に設けたＣ字状のアームの一端側にＸ線源８を、そして、他端側に面検出器９をそれぞれ設けたものとか、あるいは、Ｘ線源８のみを回転可能に設け、その回転軸芯方向に長い幅（例えば、50cm以上など）で、全周にわたるように環状に固定の面検出器９を設けたものなど各種の変形が可能である。
【００３７】
また、この発明のＸ線ＣＴ装置は、患者Ｈを撮像する医療用に限らず、物体を撮像して探傷するといった非破壊検査用などの用途にも適用でき、患者Ｈや物体などをして被射体と総称する。
【００３８】
また、この発明のＸ線ＣＴ装置としては、Ｘ線源８および面検出器９に対して被射体を回転するように構成するものでも良く、更には、Ｘ線源８および面検出器９を被射体に対して回転軸芯方向に移動するように構成するものでも良い。
上記被射体をＸ線源８および面検出器９に対して回転する場合の回転軸芯をもＸ線源の回転軸芯と称する。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のＸ線ＣＴ装置によれば、実際の撮像時の被射体の透視像に基づき、そこに重複表示されたＸ線の視野との相対位置を視覚的に確認しながら、被射体に対する撮像範囲、ならびに、再構成すべき断層像の位置を適切に設定することができるから、撮像対象のいかんにかかわらず、所望の断層像を適切に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るＸ線ＣＴ装置の全体概略断面図である。
【図２】この発明に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】画像表示例の正面図である。
【図４】応用例を示す要部のブロック図である。
【図５】スキャン状態選択の説明に供する図である。
【符号の説明】
４…移動モータ（移動手段）
８…Ｘ線源
９…面検出器
１２…回転モータ（回転手段）
１４…データ収集ユニット
２１…再構成処理部
２２…画像表示装置（表示手段）
２３…絞り用モータ（照射野変更手段）
２７…撮像範囲設定手段
２８…再構成画像位置設定手段
２９…Ｘ線視野表示手段
３０…設定断層像抽出手段
Ｈ…患者（被射体）
ＨＺ…透視像
Ｐ…回転軸芯
Ｓ…視野

Claims

被射体にＸ線を外拡がりのコーン状に照射するＸ線源と、被射体に照射するＸ線の視野の大きさを変更する照射野変更手段と、被射体を通った外拡がりのコーン状のＸ線を入射する面検出器と、前記Ｘ線源を被射体と相対的に回転する回転手段と、前記Ｘ線源および前記面検出器を前記被射体と相対的に前記Ｘ線源の回転軸芯方向に移動する移動手段と、前記面検出器で検出したＸ線の投影データを収集するデータ収集ユニットと、前記データ収集ユニットで収集された投影データに基づいて透視像および断層像を再構成する再構成処理部と、前記再構成処理部で再構成された透視像または断層像の少なくとも一方を選択して表示する表示手段と、被射体に照射するＸ線の視野を透視像と重複して表示するＸ線視野表示手段と、前記表示手段で表示された透視像に基づいて被射体に対する撮像範囲を設定する撮像範囲設定手段と、前記表示手段で表示された透視像に基づいて再構成すべき断層像の位置を設定する再構成画像位置設定手段と、前記再構成画像位置設定手段で設定された断層像の位置に基づいて、その位置に対応する断層像を前記再構成処理部で再構成させて前記表示手段に表示させる設定断層像抽出手段とを備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。