| 【発明の名称】 |
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】尾嵜 真浩
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| 【要約】 |
【課題】本発明は呼吸による上下動の影響無く多時相の画像を撮影することができるＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供すること。
【解決手段】被検体に呼吸センサ（５０）と心電計（４８）とを取付けて、呼吸センサ（５０）と心電計（４８）の両出力に基づき心臓の上下動が比較的小さい安定期間（呼期）に心電図に同期して１心拍周期とＸ線管球の１回転周期との合計時間だけ投影データを収集する。この収集データから１心拍内の各時相を中心とする１回転分のデータを取り出し、各時相の画像を再構成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被検体に取付けられた呼吸センサと心電計の両出力に基づいて、内蔵の動きが比較的小さい安定期間に少なくとも１心拍周期と１枚の画像再構成に必要なデータが得られる収集期間との合計時間、投影データを収集することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】 被検体に取付けられた呼吸センサの出力に基づいて、内蔵の動きの比較的小さい安定期間にＸ線管球の１回転周期だけ、投影データを収集することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】 被検体に取付けられた心電計の出力に基づいて、少なくとも１心拍周期と１枚の画像再構成に必要なデータが得られるデータ収集期間との合計時間、投影データを収集することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＸ線コンピュータ断層撮影装置に関し、特に心臓の撮影に関する。
【０００２】
【従来の技術】心臓の撮影にあたり、従来のＸ線コンピュータ断層撮影装置は人間の生理現象に基づく２つの問題がある。１つは、呼吸により心臓全体が上下動し、撮影断面が上下にずれ、画質が低下する問題である。この呼吸の影響を無くするためには、患者に一定時間呼吸を止めてもらう必要があるが、既に意識の無い重症の患者を撮影することもあり、患者に呼吸を止めることを強いるのが困難な場合がある。
【０００３】一般に、呼吸による上下動の影響は呼吸の１周期全体に亘って均一に生じるのではなく、吸期が最も大きく、呼期は比較的安定しているので、患者に呼吸センサを取付けて、呼吸センサの出力に基づいて心臓の動きが比較的小さい安定期間（呼期）に撮影を行う（呼吸同期スキャン）ことにより、呼吸による撮影断面の上下動の影響を抑えることも考えられている。しかし、従来のＸ線コンピュータ断層撮影装置では、Ｘ線管球の回転速度が遅いので、１枚の画像の再構成に必要な全データ（Ｘ線管球の１回転分のデータ）を収集するのに、複数回のスキャン（Ｘ線管球の複数回転）が必要であるので、この間の心臓の多少の上下動により画質が低下することがあった。
【０００４】次に、心臓の撮影において問題となることは、拍動による心臓の収縮・回転等の動きである。１心拍周期内の時相が異なると、心臓の形状、位置が変化するので、診断のためには、画像の撮影時相を管理しておくことが必要である。そこで、患者に心電計を取付けて、心電図に基づいてある時相の画像だけを撮影する（心電同期スキャン）ことが行われている。
【０００５】上記の２つの撮影はそれぞれ呼吸の影響、拍動の影響を単独に取り除くことはできるが、何れの撮影も単時相の撮影である。上述したように、心臓は拍動により上下動するので、１回の撮影で１心拍周期内の多くの時相（例えば、Ｐ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波時相等）の画像を撮影することが好ましい。しかしながら、上述したように、従来のＸ線コンピュータ断層撮影装置は単一の時相の画像再構成に必要なデータを収集するのにも複数回のスキャンが必要であるので、多時相になると、さらに多くのスキャンを繰返す必要があり、この間に呼吸により撮影断面がずれてしまうおそれがあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、呼吸による上下動の影響無く画像を撮影することができるＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による第１のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、被検体に取付けられた呼吸センサと心電計の両出力に基づいて、内蔵の動きが比較的小さい安定期間に少なくとも１心拍周期と１枚の画像再構成に必要なデータが得られるデータ収集期間との合計時間、投影データを収集するものである。
【０００８】本発明による第２のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、被検体に取付けられた呼吸センサの出力に基づいて、内蔵の動きの比較的小さい安定期間にＸ線管球の１回転周期だけ投影データを収集するものである。
【０００９】本発明による第３のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、被検体に取付けられた心電計の出力に基づいて、少なくとも１心拍周期と１枚の画像再構成に必要なデータが得られるデータ収集期間との合計時間、投影データを収集するものである。
【００１０】本発明の第１、第３のＸ線コンピュータ断層撮影装置によれば、少なくとも１心拍周期と１枚の画像再構成に必要なデータが得られるデータ収集期間との合計時間、データを収集することにより、１心拍の全ての時相の画像を再構成することができる。通常、１心拍は１秒程度であり、１枚の画像再構成に必要なデータが得られる期間（通常、Ｘ線管球の１回転周期）も０．５秒程度であるので、データ収集は短時間で済み、呼吸による上下動の影響を受けること無く、多時相撮影が可能となる。このため、意識の無い患者は勿論、通常の患者にとっても呼吸を止める必要が無く、撮影が患者の重荷にならず、楽に撮影ができる。
【００１１】本発明の第２のＸ線コンピュータ断層撮影装置によれば、Ｘ線管球の１回転周期だけ、データを収集することにより、呼吸による上下動の影響を受けること無く撮影が可能となる。このため、意識の無い患者は勿論、通常の患者にとっても呼吸を止める必要が無く、撮影が患者の重荷にならず、楽に撮影ができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明によるＸ線コンピュータ断層撮影装置の実施形態を説明する。
【００１３】第１実施形態図１は本発明の第１実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の全体構成を示す図である。スキャナ本体１０はガントリ（架台）１２と寝台１４とを有する。寝台１４の被検体が載置される天板は撮影断面を決めるため、及びヘリカルスキャンを行うために被検体を体軸方向に移動させることができるように、スライド可能となっている。ガントリ１２は高電圧とフィラメント電流を受けてＸ線を発生するＸ線管１６、Ｘ線管１６から発生されたＸ線をファン方向とスライス厚方向にコリメートするコリメータ１８、被検体を挟んでＸ線管１６と対向して配置され、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器２０からなる。なお、コリメータとともにウェッジフィルタを設けて、被検体の周辺に余分なＸ線が照射されないようにしてもよい。商用電源から、高電圧（例えば１２０〜１４０ｋＶ）を発生させる高電圧発生装置２０からの高電圧がＸ線管１６に供給される。
【００１４】Ｘ線検出器２０からの検出信号（投影データ）は微弱な電流信号であるので、高速で高精度なＡ／Ｄ変換器であるデータ収集部２２でディジタル量に変換される。データ収集部２２の出力データは収集されたデータを基に画像を再構成するためのアレイプロセッサからなる画像再構成装置３４に供給される。画像再構成には、前処理、コンボリューション、バックプロジェクション等の数億回以上の演算が必要であるので、専用のアレイプロセッサで処理する。画像再構成装置３４の出力はコンピュータ３６に供給される。画像再構成装置３４の出力はＣＴ値（水を０、空気を−１０００としたときの各ピクセル値）であり、−１０００〜４０００の広い範囲に及ぶ。そのため、このＣＴ値をそのまま濃度変換して表示しても、人間の目では識別できないので、コンピュータ３６はウィンドウ処理により、見たいＣＴ値範囲だけに絞って表示するように画像信号を作成する。画像信号はコンピュータ３６から画像記憶装置３８、画像表示装置４０に供給される。
【００１５】また、コンピュータ３６は高電圧発生装置３２を制御するＸ線制御装置４２、ガントリ１２、寝台１４を制御する架台・寝台制御装置４４にも制御信号を供給する。被検体には、心電計４８、呼吸センサ５０が取付けられ、両装置の出力はコンピュータ３６に供給される。
【００１６】次に、図２を参照して、本発明において心臓の多時相撮影を行う場合の動作を説明する。本実施形態は呼吸センサ５０と心電計４８の両出力に基づきデータ収集タイミングを決定することにより、呼吸により心臓全体が上下動し、撮影断面が上下にずれ、画質が低下することを防止するとともに、１心拍周期の全ての時相の画像を短時間で撮影するものである。
【００１７】呼吸センサ５０は呼吸による胸部の変動を検知することにより、肺、もしくは腹腔内の容積の変動を表わす検出信号を発生するものであり、その検出信号を図２の上部に示す。標準的な呼吸の回数は１５回／分であるので、呼吸の１周期は約４秒程度である。そして、容積変動の安定する呼期内にデータ収集が行われるように、呼吸センサ５０の出力に基づきコンピュータ３６がＸ線制御装置４２、架台・寝台制御装置４４を制御して、Ｘ線を発生させるとともに、ガントリ１２を回転させる。
【００１８】具体的には、呼吸センサ５０の出力である心臓の容積値が所定値を下回るＫ点を過ぎてから所定期間のデータ収集が行われるように、データ収集期間の開始タイミングが心電同期される。このデータ収集の所定期間は、１心拍分の全ての時相の画像の再構成に必要な投影データが収集できるように、１心拍期間の前後にガントリ１２の１／２回転期間を足した時間に設定される。心電同期はどの波に基づいても構わないが、Ｒ波が最も顕著であるので、通常、Ｒ波に基づいて１心拍期間が決定される。例えば、図２に示すように、心臓の容積値が所定値を下回るＫ点を過ぎてからＲ波−Ｒ波の１心拍周期ＨＲが測定され、次のＲ波からＸ線の曝射を開始させる。実際には、多少の遅延時間があるので、データ収集期間はＲ波から多少遅れて開始する。１心拍期間の開始時相Ａの画像を得るためには、時相Ａを中心とする１回転分の投影データが必要であるので、時相Ａより１／２回転期間だけ前からデータ収集を開始するように、データ収集開始タイミングが心電図に同期して決定される。同様に、１心拍期間の終了時相Ｄの画像を得るために、時相Ｄより１／２回転期間だけ後までデータ収集を行う。このように、（１心拍＋１回転）期間だけデータを収集しておけば、１心拍期間の全ての時相（例えば、時相Ｂ、時相Ｃ、…）について、各時相を中心とする１回転分の投影データが存在するので、各時相の画像を再構成することができる。再構成画像はウィンドウ処理後、画像表示装置４０で表示されるとともに、心電図とともに画像記憶装置４８に保存される。
【００１９】このように、本実施形態によれば、心臓の上下動の少ない呼期に１心拍周期とＸ線管球の１回転周期との合計時間だけデータを収集しておくことにより、１心拍の全ての時相の画像を再構成することができる。通常、１心拍は１秒程度であり、Ｘ線管球の１回転周期は０．５秒程度であるので、心臓の上下動の安定した呼期内にデータ収集を必ず完了できる。このため、意識の無い患者は勿論、通常の患者にとっても呼吸を止める必要が無く、撮影が患者の重荷にならず、多時相撮影が容易に実施できる。
【００２０】なお、本発明は上述した実施形態に限らず種々変形して実施可能である。たとえば、データ収集期間は１心拍周期とＸ線管球の１回転周期との合計時間に限定されず、それ以上であってもよい。また、ハーフ再構成法を応用する場合は、１枚の画像の再構成に必要なデータはＸ線管球の１／２回転で得られるので、１心拍周期とＸ線管球の１／２回転周期との合計時間でもよい。また、多時相撮影に限らず、単時相撮影でも構わない。その場合は、呼期内に心電同期して、撮影したい時相を中心としＸ線管球の１回転周期だけデータを収集すればよい。単時相撮影でも、呼吸同期して呼期にデータ収集を行うので、心臓の上下動の影響を受けないで画像を撮影できる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被検体に取付けられた呼吸センサと心電計の両出力に基づいて、内蔵の動きが比較的小さい安定期間に少なくとも１心拍周期と１枚の画像再構成に必要なデータが得られるデータ収集期間との合計時間、投影データを収集することにより、１心拍の全ての時相の画像を、心臓の上下動の影響を受けること無く、撮影することができる。
【００２２】また、本発明によれば、被検体に取付けられた呼吸センサの出力に基づいて、内蔵の動きの比較的小さい安定期間にＸ線管球の１回転周期だけ、投影データを収集することにより、ある時相の画像を、心臓の上下動の影響を受けること無く、撮影することができる。
【００２３】さらに、本発明によれば、被検体に取付けられた心電計の出力に基づいて、少なくとも１心拍周期と１枚の画像再構成に必要なデータが得られるデータ収集期間との合計時間、投影データを収集することにより、１心拍の全ての時相の画像を、心臓の上下動の影響を受けること無く、撮影することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
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| 【出願日】 |
平成１１年３月１５日（１９９９．３．１５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５８４７９
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外６名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２６２５１３（Ｐ２０００−２６２５１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月２６日（２０００．９．２６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−６７９３９ |
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