JP6958849B2 - X-ray computed tomography equipment - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、X線コンピュータ断層撮影装置に関する。 An embodiment of the present invention relates to an X-ray computed tomography apparatus.
臨床上、歩行動態のような周期的な動態において、膝の関節の変位を観察したいニーズがある。一方、歩行動態ではないものの、周期的な動態に適用された再構成方法としては、同期信号に基づいて連続スキャンデータから任意のデータを抽出・合成して再構成を行う心電同期再構成及び呼吸同期再構成が知られている。この種の再構成には大きく分けてハーフ再構成とセグメント再構成がある。 Clinically, there is a need to observe the displacement of the knee joint in periodic dynamics such as gait dynamics. On the other hand, although it is not gait dynamics, as a reconstruction method applied to periodic dynamics, electrocardiographic synchronous reconstruction and reconstruction are performed by extracting and synthesizing arbitrary data from continuous scan data based on a synchronous signal. Respiratory synchronous reconstruction is known. This type of reconstruction can be broadly divided into half reconstruction and segment reconstruction.
以上のような再構成方法は、心臓や肺に適用する場合には特に問題ない。
しかしながら、本発明者の検討によれば、ハーフ再構成、セグメント再構成を歩行動態に適用した場合、対象の移動距離が大きい点や、静止する位相が存在しない点で、心臓や肺での再構成とは異なる。
The above reconstruction method has no particular problem when applied to the heart or lungs.
However, according to the study of the present inventor, when half-reconstruction and segment-reconstruction are applied to gait dynamics, reconstruction in the heart and lungs is performed in that the target moves a large distance and there is no resting phase. It is different from the configuration.
そのため、再構成を歩行動態に適用する場合、心臓や肺での再構成で通常達成できる時間分解能よりも高い時間分解能を達成する必要がある。ハーフ再構成の場合、原理的に達成可能な時間分解能が収集速度の半分までとなるため、歩行動態への適用は困難である。セグメント再構成の場合、理論上収集データの数を増やすことで時間分解能を向上可能であるが、同期信号のサイクルとX線管の回転速度との関係により収集可能な範囲に制約を受けることが予想される。例えば、歩行周期とX線管の回転速度とが一致すると、データを収集可能な方向が一方向となる制約を受ける。 Therefore, when the reconstruction is applied to gait dynamics, it is necessary to achieve a time resolution higher than the time resolution normally achievable by the reconstruction in the heart or lungs. In the case of half reconstruction, the time resolution that can be achieved in principle is up to half of the collection speed, so it is difficult to apply it to gait dynamics. In the case of segment reconstruction, the time resolution can be improved by increasing the number of collected data in theory, but the range that can be collected is limited by the relationship between the cycle of the synchronization signal and the rotation speed of the X-ray tube. is expected. For example, when the walking cycle and the rotation speed of the X-ray tube match, the direction in which data can be collected is restricted to one direction.
目的は、静止する位相が存在しない場合でも周期的な動態を撮影し得るX線コンピュータ断層撮影装置を提供することである。 An object is to provide an X-ray computed tomography apparatus capable of capturing periodic dynamics even in the absence of a stationary phase.
実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置は、架台、設定手段、取得手段及び通知手段を具備する。 The X-ray computed tomography apparatus according to the embodiment includes a gantry, a setting means, an acquisition means, and a notification means.
前記架台は、被検体をスキャン可能である。 The gantry can scan the subject.
前記設定手段は、前記被検体の撮影条件を設定する。 The setting means sets the imaging conditions of the subject.
前記取得手段は、前記撮影条件に基づいて、前記被検体の最適な動態周期を取得する。 The acquisition means acquires the optimum dynamic cycle of the subject based on the imaging conditions.
前記通知手段は、前記動態周期を前記被検体に通知する。 The notification means notifies the subject of the dynamic cycle.
以下、図面を参照しながら各実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置を説明するが、その前に、各実施形態に共通するセグメント再構成を歩行動態に適用した場合の概要について図1を用いて述べる。 Hereinafter, the X-ray computed tomography apparatus according to each embodiment will be described with reference to the drawings, but before that, FIG. 1 is used for an outline when the segment reconstruction common to each embodiment is applied to gait dynamics. Will be described.
セグメント再構成においては、同期信号のサイクルと架台回転速度との関係を調整することにより、時間分解能を向上可能である。一般的に、心電同期再構成においては、心臓の拍動が制御困難なため、回転速度が調整されている。 In segment reconstruction, the time resolution can be improved by adjusting the relationship between the cycle of the synchronization signal and the rotation speed of the gantry. Generally, in the electrocardiographic synchronous reconstruction, the rotation speed is adjusted because the heartbeat is difficult to control.
これに対し、各実施形態においては、歩行の制御が容易なため、本人の意思で歩行周期が調整される。図1中、被検体Pは、歩行周期をW秒に調整(維持)しつつ、歩行している。このとき、セグメント再構成では、被検体Pを中心に周回するX線管から、被検体Pが略同一の姿勢をとる特定の位相範囲でのみX線を曝射する(間欠曝射)。なお、略同一の姿勢は、例えば、図1上段の網掛けされた姿勢及び図1中段の円内の足跡に対応する姿勢である。ここで、例えば、X線管の回転速度(X線管の1回転当たりの時間)をR[秒/回転]とし、特定位相範囲での曝射時間がS[秒]であるとする。歩行中の被検体Pが略同一の姿勢をとる周期は、歩行周期Wである。このため、セグメント再構成では、時刻t=0から歩行周期W毎に、S[秒]の曝射を行う。このような曝射で得られる各セグメントの投影データの範囲は、1回転分の曝射で得られる投影データの範囲のS/R(例、1/8)である。このため、セグメント再構成では、R/S回分(例、8回分)の歩行周期において、R/S個(例、8個)のセグメントの投影データを収集し、1回転分のデータを合成する。 On the other hand, in each embodiment, since it is easy to control walking, the walking cycle is adjusted by the person himself / herself. In FIG. 1, the subject P is walking while adjusting (maintaining) the walking cycle to W seconds. At this time, in the segment reconstruction, X-rays are exposed from the X-ray tube that orbits around the subject P only in a specific phase range in which the subject P takes substantially the same posture (intermittent exposure). The substantially same postures are, for example, the shaded postures in the upper part of FIG. 1 and the postures corresponding to the footprints in the circle in the middle part of FIG. Here, for example, it is assumed that the rotation speed of the X-ray tube (time per rotation of the X-ray tube) is R [seconds / rotation], and the exposure time in a specific phase range is S [seconds]. The cycle in which the subject P during walking takes substantially the same posture is the walking cycle W. Therefore, in the segment reconstruction, exposure of S [seconds] is performed every walking cycle W from time t = 0. The range of projection data of each segment obtained by such exposure is S / R (eg, 1/8) of the range of projection data obtained by exposure for one rotation. Therefore, in the segment reconstruction, the projection data of R / S segments (eg, 8) is collected in the walking cycle of R / S times (eg, 8 times), and the data for one rotation is synthesized. ..
以上が、各実施形態に共通するセグメント再構成を歩行動態に適用した場合の概要である。各実施形態のセグメント再構成は、歩行動態に限らず、例えば、走行動態、肘の曲げ伸ばしを繰り返す動態、又は呼吸動態などのように、本人の意思で繰り返し周期を調整可能な動態であれば、適用可能である。また、X線コンピュータ断層撮影装置は、歩行動態に適した立位CT装置に限らず、肘の曲げ伸ばしを繰り返す動態などに適した通常のCT装置(臥位のCT装置)であってもよい。続いて、第1の実施形態を具体的に述べる。 The above is an outline when the segment reconstruction common to each embodiment is applied to gait dynamics. The segment reconstruction of each embodiment is not limited to walking dynamics, as long as it is a dynamic in which the repetition cycle can be adjusted by the person himself / herself, such as running dynamics, dynamics in which elbow bending and stretching are repeated, or respiratory dynamics. , Applicable. Further, the X-ray computed tomography apparatus is not limited to a standing CT apparatus suitable for gait dynamics, and may be a normal CT apparatus (decubitus CT apparatus) suitable for dynamics in which elbows are repeatedly bent and stretched. .. Subsequently, the first embodiment will be specifically described.
<第1の実施形態>
図2及び図3は、第1の実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す模式図である。本実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置は、架台装置10、画像再構成装置51及び操作卓(コンソール)52を有する。例えば、架台装置10はCT検査室に設置され、画像再構成装置51及び操作卓52はCT検査室に隣接する制御室に設置される。架台装置10、画像再構成装置51及び操作卓52は互いに通信可能に有線又は無線で接続されている。架台装置10は、立位又は臥位などの被検体PをX線コンピュータ断層撮影(以下、X線CT撮影と呼ぶ)するための構成を有するスキャン装置である。本実施形態では、架台装置10は、被検体Pを中心に回転してX線を被検体Pに間欠曝射するX線管17と、被検体Pを透過したX線を検出するX線検出器19とを有し、被検体Pをスキャン可能な装置である。架台装置10は、当該スキャンにより複数セグメントの生データを収集する装置として使用される。なお、収集した投影データは、画像再構成装置51によりセグメント再構成に用いられる。操作卓52は、架台装置10を制御するコンピュータである。
<First Embodiment>
2 and 3 are schematic views showing the configuration of the X-ray computed tomography apparatus according to the first embodiment. The X-ray computed tomography apparatus according to the present embodiment includes a
図3に示すように、架台本体11は、撮影空間(field of view)をなす開口15が形成された略円筒形状の構造体である。架台本体11は、開口15を挟んで対向するように配置されたX線管17とX線検出器19とを収容する。
As shown in FIG. 3, the gantry
より詳細には、架台本体11は、アルミ等の金属により形成されたメインフレーム(図示せず)と、メインフレームにより中心軸R1回りに軸受等を介して回転可能に支持された回転フレーム21とを更に有している。メインフレームの回転フレーム21との接触部には環状電極(図示せず)が設けられている。メインフレームの当該接触部には環状電極に摺り接触するように導電性の摺動子(図示せず)が取り付けられている。回転フレーム21は、アルミ等の金属により円環形状に形成された金属枠であり、例えば、X線管17とX線検出器19とが取付けられている。X線管17とX線検出器19とは、例えば、回転フレーム21に形成された凹部に嵌め込まれても良いし、ネジ等の締結具により締結されても良い。
More specifically, the gantry
回転フレーム21は、回転駆動装置23からの動力を受けて中心軸R1回りに一定の角速度で回転する。この回転フレーム21の回転速度は、X線管17の回転速度であり、架台回転速度ともいう。「回転速度」は1回転当たりの時間であるため、「回転周期」と呼んでもよい。回転駆動装置23は、架台制御回路25からの制御に従って回転フレーム21を回転させるための動力を発生する。回転駆動装置23は、架台制御回路25からの駆動信号のデューティ比等に応じた回転速度で駆動することにより動力を発生する。回転駆動装置23は、例えば、ダイレクトドライブモータやサーボモータ等のモータにより実現される。回転駆動装置23は、例えば、架台本体11に収容されている。
The rotating
支柱13は、架台本体11を床面から離反して支持する基体である。支柱13は、例えば、円柱形状や角柱形状等の柱状形状を有する。支柱13は、例えば、プラスチックや金属等の任意の物質により形成される。支柱13は、例えば、架台本体11の側面部に取付けられる。支柱13は、立位の被検体PをX線CT撮影するため、開口15の中心軸R1が接地面に対して垂直方向を維持した状態において架台本体11をスライド可能に支持する。
The
典型的には、支柱13は架台本体11の両側部に設けられる。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、1本の支柱13が架台本体11の両側部のうちの片側のみに接続されても良い。また、支柱13は柱状形状を有するとしたが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、支柱13は、架台本体の少なくとも一方の側部を支持可能であれば、U字形状等の如何なる形状を有していても良い。
Typically, the
なお、支柱13は、中心軸R1が床面に対して垂直に向くように架台本体11を固定している必要はない。すなわち、支柱13は、床面に対して平行する水平軸(以下、チルト軸と呼ぶ)回りに回転可能に架台本体11を支持するように構成されても良い。この場合、支柱13と架台本体11とは、架台本体11がチルト軸回りに回転可能に軸受等を介して接続されると良い。これにより、立位撮影と臥位撮影とを一台の架台装置10で選択的に実行することが可能となる。
The
図3に示すように、支柱13には架台本体11の垂直方向に関するスライドのための駆動装置(以下、支柱駆動装置と呼ぶ)27が収容されている。支柱駆動装置27は、架台制御回路25からの制御に従って、架台本体11を垂直方向に関してスライドするための動力を発生する。具体的には、支柱駆動装置27は、架台制御回路25からの駆動信号のデューティ比等に応じた回転速度で駆動することにより動力を発生する。支柱13は、支柱駆動装置27からの動力を受けて、支柱13に対して架台本体11を垂直方向に関してスライドする。支柱駆動装置27は、例えば、サーボモータ等のモータにより実現される。
As shown in FIG. 3, the
図2及び図3に示すように、架台本体11下方には測定/通知機器29が設けられている。測定/通知機器29は、測定機器及び通知機器を一体化した機器であり、操作卓52のシステム制御回路61との間で架台制御装置25及び機器制御装置39を介して各種情報を送受信可能となっている。測定/通知機器29としては、例えば、トレッドミルなどの歩行制御装置が用いられる。トレッドミルは、図示しない駆動装置により駆動される第1ローラと、回転自在な第2ローラと、第1ローラの回転を第2ローラに伝達するベルトとを有し、当該ベルトが被検体Pを歩行可能に支持する。このようなトレッドミルは、被検体Pに通知したい歩行周期に応じた動作速度(ベルトの移動速度)で動作することにより、当該歩行周期を被検体Pに通知する通知機能を有している。これに加え、トレッドミルは、被検体Pが好む歩行速度に対応する動作速度(ベルトの移動速度)で動作することにより、被検体Pの歩行周期を測定する測定機能をもっている。補足すると、トレッドミルの動作速度と、被検体Pの歩行周期とは、一方が大きくなると、他方が小さくなる関係にある。よって、当該測定機能は、この関係を表す経験式又はテーブルと、トレッドミルの動作速度とに基づいて、被検体Pの歩行周期を導出可能となっている。あるいは、当該測定機能は、予め設定された被検体Pの2歩分の歩幅(L[m/2歩幅])と、トレッドミルの動作速度(V[m/秒])とに基づいて、被検体Pの歩行周期W(=L/V[秒/2歩幅])を算出してもよい。上記[m/2歩幅]及び[秒/2歩幅]は、それぞれ[m/サイクル]及び[秒/サイクル]と読み替えてもよい。すなわち、2歩幅分の歩行は、歩行動態の1サイクルに相当する。なお、図示しない駆動装置は、機器制御回路39からの駆動信号のデューティ比等に応じた回転速度で駆動することにより動力を発生する。当該駆動装置は、例えば、ダイレクトドライブモータやサーボモータ等のモータにより実現される。
As shown in FIGS. 2 and 3, a measurement /
機器制御回路39は、架台制御回路25からの制御に従い、測定/通知機器29を制御する。ハードウェア資源として、機器制御回路39は、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等の処理装置(プロセッサ)とROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶装置(メモリ)とを有する。また、機器制御回路39は、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)やフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(Field Programmable Logic Device:FPGA)、他の複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)により実現されても良い。処理装置は、記憶装置に保存されたプログラムを読み出して実行することで上記機能を実現する。なお、記憶装置にプログラムを保存する代わりに、処理装置の回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、処理装置は、当該回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで上記機能を実現する。
The
機器制御回路39には動作条件記憶回路41が接続されている。動作条件記憶回路41は、被検体Pの周期運動に関する複数の動作条件を記憶する記憶装置である。具体的には、動作条件記憶回路41は、複数の動作条件を記憶するLUT(Look Up Table)を記憶している。以下、複数の動作条件を記憶するLUTを動作条件テーブルと呼ぶことにする。
An operating
動作条件は、撮影条件に応じて通知機器を動作させるための情報であり、例えば、X線管17の回転速度R(撮影条件)に応じて、被検体Pの最適な歩行周期W_optを通知するための情報を含む。最適な歩行周期W_optを通知するための情報は、通知機器に応じて、適切な情報が予め設定される。例えば、通知機器がトレッドミルの場合、歩行周期W_optを通知するための情報は、歩行周期W_optに対応するトレッドミルの動作速度である。通知機器がディスプレイの場合、最適な歩行周期W_optを通知するための情報は、例えば、歩行周期W_optに対応する動画を表示するための動画ファイルである。通知機器がスピーカの場合、最適な歩行周期W_optを通知するための情報は、例えば、歩行周期W_optに対応する音声を出力するための音声ファイルである。機器制御回路39は、動作条件記憶回路41に記憶されている複数の動作条件のうちの、ユーザにより指定された撮影条件に基づく動作条件によって、測定/通知機器29の駆動装置を制御する。
The operating condition is information for operating the notification device according to the imaging condition. For example, the optimum walking cycle W_opt of the subject P is notified according to the rotation speed R (imaging condition) of the
なお、測定/通知機器29は、測定機能及び通知機能を備えた機器に限らず、図4に示すように、別々の測定機器29a及び通知機器29bとして設けてもよい。測定機器29aとしては、例えば、図5に示すように、光学カメラ29a1又は圧力センサ29a2を用いて被検体Pの動態周期を測定してもよい。例えば、光学カメラ29a1は、被検体Pの歩行動態を時刻情報と共に撮影することにより、被検体Pの2歩分の動画に対応する時間としての、被検体Pの歩行周期の算出を支援可能となっている。2歩分の歩行周期は、例えば、2歩の整数倍の歩数分の歩行周期を当該整数で除算する等により、平均値を算出してもよい。また、カメラを用いる測定機器29aとしては、例えばKinect(登録商標)が使用可能となっている。あるいは、カメラを用いない測定機器29aとして、加速度センサを被検体の足に装着してもよい。圧力センサ29a2は、例えば、被検体Pの右足又は左足からの圧力を検出可能な機器である。このような圧力センサ29a2の出力信号の変動周期は、被検体Pの一方の足から受ける圧力の周期であることから、被検体Pの歩行周期に相当する。圧力センサ29a2としては、図5中、被検体Pの右足及び左足の圧力を個別に検出する構成を示したが、これに限らず、被検体Pの右足又は左足の圧力を検出するものであればよい。通知機器29bとしては、例えば、レーザ、LED、表示装置、スピーカ、メトロノーム、などのように、被検体Pの視覚や聴覚を刺激する機器が適宜、使用可能となっている。また、通知機器29bとしては、視覚や聴覚を刺激する機器に限らず、歩行周期の測定機能をもたないトレッドミルを用いてもよい。
The measurement /
図1に示すように、X線管17は、高電圧発生器43からの高電圧の印加を受けてX線を発生する。高電圧発生器43は、例えば、回転フレーム21に取付けられている。高電圧発生器43は、架台本体11の電源装置(図示せず)から環状電極を介して供給された電力から、架台制御回路25による制御に従いX線管17に印加する高電圧を発生する。高電圧発生器43とX線管17とは高圧ケーブル(図示せず)を介して接続されている。高電圧発生器43により発生された高電圧は、高圧ケーブルを介してX線管17に印加される。
As shown in FIG. 1, the
X線検出器19は、X線管17から発生され被検体Pを透過したX線を検出する。X線検出器19は、二次元湾曲面に配列された複数のX線検出素子(図示せず)を搭載する。各X線検出素子は、X線管17からのX線を検出し、検出されたX線の強度に応じた波高値を有する電気信号に変換する。各X線検出素子は、例えば、シンチレータと光電変換器とを有する。シンチレータはX線を受けて蛍光を発生する。光電変換器は、発生された蛍光を電荷パルスに変換する。電荷パルスはX線の強度に応じた波高値を有する。光電変換器としては、具体的には、光電子増倍管やフォトダイオード(Photo Diode)等の光子を電気信号に変換する機器が用いられる。なお、本実施形態に係るX線検出器19としてはX線を一旦蛍光に変換してから電気信号に変換する間接検出型の検出器に限定されず、X線を直接的に電気信号に変換する直接検出型の検出器であっても良い。
The
データ収集回路45は、被検体Pにより減弱されたX線の強度を示すデジタルのデータをビュー毎に収集する。データ収集回路45は、例えば、複数のX線検出素子の各々について設けられた積分回路とA/D変換器とが並列して実装された半導体集積回路により実現される。データ収集回路45は、架台本体11内においてX線検出器19に接続されている。積分回路は、X線検出素子からの電気信号を所定のビュー期間に亘り積分し、積分信号を生成する。A/D変換器は、生成された積分信号をA/D変換し、当該積分信号の波高値に対応するデータ値を有するデジタルデータを生成する。変換後のデジタルデータは、生データと呼ばれている。生データは、生成元のX線検出素子のチャンネル番号、列番号、及び収集されたビューを示すビュー番号により識別されたX線強度のデジタル値のセットである。生データは、例えば、架台本体11に収容された非接触データ伝送装置(図示せず)を介して画像再構成装置51に供給される。
The
なお、架台本体11には、上記のX線管17、X線検出器19、回転フレーム21、メインフレーム、電源装置、高電圧発生器43、及びデータ収集回路45だけでなく、CT撮影に必要なその他の種々の装置を収容しても良い。例えば、回転フレーム21にはX線管を冷却する冷却装置が取付けられても良い。また、空調のためのファンが架台本体11に取付けられても良い。
The gantry
架台制御回路25は、操作卓52のシステム制御回路61からの制御に従い高電圧発生器43、回転駆動装置23、支柱駆動装置27、及び機器制御回路39を制御する。架台制御回路25は、ハードウェア資源として、CPUやMPU等の処理装置(プロセッサ)とROMやRAM等の記憶装置(メモリ)とを有する。また、架台制御回路25は、ASICやFPGA、CPLD、SPLD等により実現されても良い。当該処理装置は、当該記憶装置に保存されたプログラムを読み出して実現することで上記機能を実現する。なお、当該記憶装置にプログラムを保存する代わりに、当該処理装置の回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、当該処理装置は、当該回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで上記機能を実現する。
The
なお、機器制御回路39と架台制御回路25とは、単一の回路により実現されても良い。また、機器制御回路39と動作条件記憶回路41と架台制御回路25とは、複数の基板に実装されても良いし、単一の基板に実装されても良い。機器制御回路39と動作条件記憶回路41と架台制御回路25とは、架台本体11の支柱13に設けられても良いし、操作卓52に設けられても良い。機器制御回路39と架台制御回路25とは、同一の装置に設けられている必要はなく、別々の装置に設けられても良い。
The
図3に示すように、操作卓52は、画像処理装置53、表示機器55、入力機器57、主記憶回路59、及びシステム制御回路61を有する。画像処理装置53、表示機器55、入力機器57、主記憶回路59、及びシステム制御回路61間のデータ通信は、バス(bus)を介して行われる。操作卓52は、データラインを介して画像再構成装置51に接続されている。
As shown in FIG. 3, the
画像再構成装置51は、架台装置10による被検体Pのスキャンにより収集された複数セグメントの生データを用いてセグメント再構成処理によりCT画像(再構成画像)を生成する。具体的には、画像再構成装置51は、前処理部511、投影データ記憶部513、及び再構成演算部515を有する。前処理部511は、架台装置10からの生データに前処理を施す。前処理としては、対数変換やX線強度補正、オフセット補正等の各種の補正処理を含む。前処理後の生データは、投影データと呼ばれている。投影データ記憶部513は、前処理部511により生成された投影データを記憶するHDDやSSD、集積回路記憶装置等の記憶装置である。再構成演算部515は、投影データに基づくセグメント再構成処理によって被検体Pに関するCT値の空間分布を表現するCT画像を発生する。画像再構成アルゴリズムとしては、FBP(filtered back projection)法やCBP(convolution back projection)法等の解析学的画像再構成法や、ML−EM(maximum likelihood expectation maximization)法やOS−EM(ordered subset expectation maximization)法等の統計学的画像再構成法等の既存の画像再構成アルゴリズムが用いられれば良い。
The
画像再構成装置51は、ハードウェア資源として、CPUやMPU、GPU(Graphics Processing Unit)等の処理装置(プロセッサ)とROMやRAM等の記憶装置(メモリ)とを有する。また、画像再構成装置51は、ASICやFPGA、CPLD、SPLDにより実現されても良い。当該処理装置は、当該記憶装置に保存されたプログラムを読み出して実行することで前処理部511と再構成演算部515との機能を実現する。なお、当該記憶装置にプログラムを保存する代わりに、当該処理装置の回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、当該処理装置は、回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで前処理部511と再構成演算部515との機能を実現する。また、上記前処理部511として機能する専用のハードウェア回路と再構成演算部515として機能する専用のハードウェア回路とが画像再構成装置に実装されても良い。
The
画像処理装置53は、画像再構成装置51により再構成されたCT画像に種々の画像処理を施す。例えば、画像処理装置53は、CT画像がボリュームデータの場合、当該CT画像にボリュームレンダリングや、サーフェスボリュームレンダリング、画像値投影処理、MPR(Multi-Planer Reconstruction)処理、CPR(Curved MPR)処理等の3次元画像処理を施して表示画像を発生する。画像処理装置53は、ハードウェア資源として、CPUやMPU、GPU等の処理装置(プロセッサ)とROMやRAM等の記憶装置(メモリ)とを有する。また、画像処理装置53は、ASICやFPGA、CPLD、SPLDにより実現されても良い。
The
表示機器55は、2次元のCT画像や表示画像等の種々の情報を表示する。表示機器55としては、例えば、CRTディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、LEDディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。
The
入力機器57は、ユーザからの各種指令や情報入力を受け付ける。入力機器57としては、キーボードやマウス、各種スイッチ等が利用可能である。なお、入力機器57は、操作卓52に設けられても良いし、架台装置10に設けられても良い。
The
主記憶回路59は、種々の情報を記憶するHDDやSSD、集積回路記憶装置等の記憶装置である。また、主記憶回路59は、CD−ROMドライブやDVDドライブ、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であっても良い。例えば、主記憶回路59は、本実施形態に係るCT撮影に関する制御プログラム等を記憶する。
The
システム制御回路61は、ハードウェア資源として、上記の処理装置と記憶装置とを有する。システム制御回路61は、本実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置の中枢として機能する。具体的には、システム制御回路61は、主記憶回路59に記憶されている制御プログラムを読み出してメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従ってX線コンピュータ断層撮影装置の各部を制御する。
The
画像再構成装置51、画像処理装置53、及びシステム制御回路61は、操作卓52内の単一の基板に集約されても良いし、複数の基板に分散して実装されても良い。
The
次に、以上のように構成されたX線コンピュータ断層撮影装置の動作を図6のフローチャート及び図7乃至図12の模式図を用いて説明する。 Next, the operation of the X-ray computed tomography apparatus configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. 6 and the schematic views of FIGS. 7 to 12.
X線CT撮影の前段階において被検体Pは、医療従事者等である操作者により、測定/通知機器29であるトレッドミルに案内され、トレッドミル上に立つ。続いて、被検体Pは、操作者の操作によりトレッドミルが動作すると、トレッドミル上で歩行する。トレッドミルの動作速度は、操作者の操作により、被検体Pの通常の歩行速度に調整される。以下、通常の歩行速度を基本歩行速度と呼ぶ。
In the stage prior to the X-ray CT imaging, the subject P is guided by an operator such as a medical worker to a treadmill which is a measurement /
被検体Pが基本歩行速度で歩行中、測定/通知機器29及び操作卓52は、被検体Pの動態周期を測定する(ステップST10)。この例では、測定される動態周期は基本歩行周期である。操作卓52のシステム制御回路61は、測定/通知機器29から受けたトレッドミルの動作速度V[m/秒]に基づいて、被検体Pの基本歩行周期W_measure[秒/サイクル]を算出する。もしくは、図5に示したように、システム制御回路61は、光学カメラ29a1又は圧力センサ29a2などを用いて、被検体Pの基本歩行周期W_measureを導出してもよい。いずれにしても、システム制御回路61は、測定された基本歩行周期W_measureを主記憶回路59に記憶する。
While the subject P is walking at the basic walking speed, the measurement /
続いて、システム制御回路61では、得られた動態周期に基づいて撮影条件を設定する(ステップST20)。例えば、操作卓52では、操作者による入力機器57の操作により、検査の目的に適う撮影条件(スキャン条件)が入力される。撮影条件は、X線条件(管電圧や管電流、X線曝射時間)、架台回転速度R[秒/回転](回転フレーム21の回転速度[秒/回転])、一周期毎の収集データ範囲の長さS[秒](Rの整数分の1)等のX線CT撮影のための既存のパラメータを含む。なお、一周期毎の収集データ範囲の長さS[秒]は、一周期毎の曝射時間[秒]に相当する。ここで、入力された撮影条件は、主記憶回路59に設定されると共に、システム制御回路61により架台制御回路25に伝送される。
Subsequently, the
次に、システム制御回路61は、設定した撮影条件に基づいて、最適な動態周期を取得する(ステップST30)。例えば、システム制御回路61は、記憶された基本歩行周期W_measure[秒/サイクル]と、設定された架台回転速度Rとを比較し、後述する式(2)によりパラメータAを導出する。しかる後、システム制御回路61は、例えば、次の式(1)に基づいて、被検体Pの最適な歩行周期W_optを取得する。
Next, the
W_opt=A×R±S ・・・(1)
ここで、パラメータSは、Sの整数倍がRになる値である(但し、2S<R、ハーフ再構成を除くため。)。また、式(1)のA×Rの項は、Sの偶数倍(但し、0倍を除く)の値である。この場合、式(1)の「±S」の項は、「±3S」、「±5S」又は「±7S」等のように、Sの奇数倍を加算又は減算する項に変形してもよい。すなわち、歩行周期W_optは、Rと異なる値で且つSの奇数倍の値であれば、最適である。これは、W_optとRとが同じ値の場合には、データを収集可能な方向が一方向に制約されるためである。また、W_optがSの偶数倍の値の場合には、データを収集可能な方向が全セグメントの半分の方向(1つ置きのセグメントの方向)に制約されるためである。なお、Sの奇数倍がA×Rの場合、式(1)の「±S」の項は、「±2S」、「±4S」又は「±6S」等のように、Sの偶数倍(但し、0倍を除く)を加算又は減算する項に変形すればよい。
W_opt = A × R ± S ・ ・ ・ (1)
Here, the parameter S is a value in which an integral multiple of S is R (however, 2S <R, to exclude half reconstruction). Further, the term of A × R in the equation (1) is a value of an even multiple (excluding 0) of S. In this case, the term "± S" in the equation (1) may be transformed into a term for adding or subtracting an odd multiple of S, such as "± 3S", "± 5S", or "± 7S". good. That is, the walking cycle W_opt is optimal if it has a value different from R and an odd multiple of S. This is because when W_opt and R have the same value, the direction in which data can be collected is restricted in one direction. Further, when W_opt is an even multiple of S, the direction in which data can be collected is restricted to half of all segments (direction of every other segment). When the odd multiple of S is A × R, the term “± S” in the equation (1) is an even multiple of S, such as “± 2S”, “± 4S”, or “± 6S”. However, it may be transformed into a term for adding or subtracting (excluding 0 times).
パラメータAは、例えば、式(2)を満たす整数値である。 The parameter A is, for example, an integer value satisfying the equation (2).
Int(W_measure/R) <A≦ Int(W_measure/R)+1 ・・・(2)
あらかじめ上記条件を満たすパラメータの組合せを設定したテーブルを主記憶回路59に保持し、当該テーブルからパラメータを読み出してもよく、あるいは検査毎にパラメータを算出してもよい。いずれにしても、システム制御回路61最適な動態周期を取得できればよい。
Int (W_measure / R) <A ≤ Int (W_measure / R) +1 ... (2)
A table in which a combination of parameters satisfying the above conditions is set in advance may be held in the
ステップST30の後、操作卓52及び測定/通知機器29は、取得した最適な動態周期を被検体Pに通知する(ステップST40)。例えば、システム制御回路61は、最適な歩行周期W_optを架台制御回路25に送出する。架台制御回路25は、最適な歩行周期W_optを機器制御回路39に供給する。機器制御回路39は、最適な歩行周期W_optに対応するトレッドミルの動作速度を示す情報を動作条件記憶回路41から読み出す。そして機器制御回路39は、読み出した情報に従い、トレッドミルを駆動する。被検体Pは、操作者の操作によりトレッドミルが動作すると、トレッドミル上で歩行する。トレッドミルの動作速度は、最適な歩行周期W_optに対応する歩行速度に調整される。これにより、トレッドミル上を歩行する被検体Pに対し、最適な歩行周期W_optが通知される。ステップST40による最適な歩行周期W_optの通知は、CT撮影の終了まで継続して実行される。
After step ST30, the
被検体Pが最適な歩行周期W_optで歩行中、操作卓52は、操作者の操作により、スキャン開始指示を架台制御回路25に伝送する。
While the subject P is walking in the optimum walking cycle W_opt, the
架台制御回路25は、スキャン開始指示に従い、回転駆動装置23、支柱駆動装置27、機器制御回路39、及び高電圧発生器43を制御し、トレッドミル上を歩行運動している被検体Pを架台本体11によりX線CT撮影する(ステップST50〜ST70)。
The
例えば、架台制御回路25は、ユーザによる入力機器57を介した指示に従い支柱駆動装置27を制御し、FOVに撮影部位が含まれるように架台本体11の位置を調節する。被検体Pの撮影部位としては、歩行時における内部構造に臨床的関心がある部位、例えば、踝やつま先、足底等が挙げられる。本実施形態においては当該撮影部位が積極的に動くため、当該撮影部位の移動範囲をFOVが含むように架台本体11が位置決めされると良い。
For example, the
架台本体11が位置決めされると架台制御回路25は、回転駆動装置23を制御し、設定された架台回転速度で回転フレーム21を中心軸R1回りに回転させる。
When the gantry
被検体Pが最適な歩行周期W_optで歩行中と判断すると、システム制御回路61は、操作者による入力機器57の操作により、スキャン開始指示を架台制御回路25に送出する。架台制御回路25は、スキャン開始指示を受けると、高電圧発生器43を制御し、設定されたX線条件に応じたX線をX線管17から間欠的に発生させる。これにより、歩行周期W_optの特定位相に対応するセグメント毎にX線が曝射される(ステップST50)。この際、回転フレーム21は回転するが、架台本体11は静止している。X線管17から発生されたX線は、被検体Pの撮影部位等を透過してX線検出器19に間欠的に検出され、X線検出器19により検出されたX線に関する生データがデータ収集回路45により間欠的に収集される(ステップST60)。収集された生データは、非接触データ伝送装置により画像再構成装置51に伝送される。
When it is determined that the subject P is walking in the optimum walking cycle W_opt, the
以下、ステップST50〜ST60の処理は、全セグメントにX線を曝射するまで繰り返し実行される(ST70)。 Hereinafter, the processes of steps ST50 to ST60 are repeatedly executed until all segments are exposed to X-rays (ST70).
このようなステップST50〜ST70の処理中、例えば図7乃至図10に示すように、歩行周期W_optで歩行中の被検体Pに対し、X線管17が被検体Pの周囲を回転する毎にS秒間だけX線を曝射する(t=0〜S、t=W_opt〜W_opt+S、t=2W_opt〜2W_opt+S、・・・)。このとき、X線管17は、歩行周期W_optの特定位相に対応するセグメント毎にX線を曝射している。
During such processing of steps ST50 to ST70, for example, as shown in FIGS. 7 to 10, each time the
補足すると、図11(a)に示すように、被検体Pを中心とした回転速度RのX線管17の回転に応じて、X線管17に対向するセグメント0〜7が周期的に変化するとする。この様子を時系列に沿って図11(b)に示す。すなわち、左上端部に示す“セグメント2”から右側に進行し、右端につくと、1行だけ下の行の左端に移行して同様に右側に進行する過程を繰り返し、右下端部に示す“セグメント1”に至るまでの様子を時系列に沿って示す。この時系列の1行(9列分)の長さは、歩行周期W_opt(=R+S)に対応する。時系列の各々の列は、歩行周期W_opt内の同一位相に対応するセグメントを示している。時系列の行数(8行)は、セグメントの個数(8個)と同じであり、すなわち、1枚の画像再構成に要する歩行周期の回数(8回)と同じである。これにより、図11(b)の破線に示すように、所定の同一位相で各セグメントにX線が曝射され、この同一位相で全セグメントの生データが収集されることが分かる。これは、歩行周期W_opt=R+Sの場合に限らず、X線の曝射時間Sの奇数倍の歩行周期W_optであれば同様である。例えば、W_opt=R+3Sとした場合でも、図12の破線に示すように、セグメントの順番が図11(b)とは異なるものの、所定の同一位相で各セグメントにX線が曝射され、この同一位相で全セグメントの生データが収集される。
Supplementally, as shown in FIG. 11A, the
いずれにしても、全てのセグメントに対するX線の曝射が完了すると架台制御回路25は、回転駆動装置23、支柱駆動装置27、機器制御回路39、及び高電圧発生器43を制御し、X線CT撮影を終了する。
In any case, when the exposure of X-rays to all the segments is completed, the
ステップST70の終了後、画像再構成装置51は、ステップST60において収集された生データに基づいてセグメント再構成処理によりCT画像を再構成する(ステップST80)。例えば、画像再構成装置51は、全セグメントから収集された生データに基づいて所定位相のCT画像を再構成する。当該所定位相は、ユーザにより入力機器57を介して任意に設定可能である。なお、CT画像は、二次元のスライスデータとして再構成されても良いし、三次元のボリュームデータとして再構成されても良い。CT画像は位相に関連付けて主記憶回路59に記憶される。
After the end of step ST70, the
しかる後、システム制御回路61は、再構成されたCT画像を表示機器55に表示する(ステップST90)。例えば、歩行動態の所定位相に関するCT画像が静止画として表示される。なお、CT画像がボリュームデータの場合、画像処理装置53は、当該ボリュームデータに3次元画像処理を施して2次元画像を発生し、当該2次元画像が表示機器55に表示される。CT画像がスライスデータの場合、画像処理装置53は、当該スライスデータに階調処理やノイズ低減処理等を施して2次元画像を発生し、当該2次元画像が表示機器55に表示される。表示機器55に表示されたCT画像はユーザの診断に供される。表示されたCT画像を観察することにより、歩行時における被検体Pの局所範囲(例えば、膝関節等を含む撮影部位)の内部構造を把握することができる。
After that, the
上述したように本実施形態によれば、被検体の動態周期を測定し、動態周期に基づいて、被検体の撮影条件を設定し、撮影条件に基づいて、被検体の最適な動態周期を取得し、取得した動態周期を被検体に通知する。これにより、静止する位相が存在しない場合でも周期的な動態を撮影することができる。 As described above, according to the present embodiment, the dynamic cycle of the subject is measured, the imaging conditions of the subject are set based on the dynamic cycle, and the optimum dynamic cycle of the subject is acquired based on the imaging conditions. Then, the acquired dynamic cycle is notified to the subject. This makes it possible to capture periodic dynamics even when there is no stationary phase.
補足すると、被検体Pの基本歩行周期W_measureを測定した後、基本歩行周期W_measureと架台回転速度Rとの関係から時間分解能が最小となる歩行周期W_optを算出し、歩行周期W_optをトレッドミルなどの測定/通知機器29から被検体Pに通知する。被検体Pは、通知される歩行周期W_optを維持するように歩行する。これにより、被検体Pの歩行動態を歩行周期W_optに調整できる。従って、歩行動態の同一位相でセグメントにX線を曝射し、各セグメントの投影データをセグメント再構成することにより、静止する位相が存在しない場合でも周期的な動態を撮影することができる。
Supplementally, after measuring the basic walking cycle W_measure of the subject P, the walking cycle W_opt that minimizes the time resolution is calculated from the relationship between the basic walking cycle W_measure and the gantry rotation speed R, and the walking cycle W_opt is set to a treadmill or the like. The measurement /
なお、第1の実施形態は以下の第1変形例又は第2変形例のように変形してもよい。 The first embodiment may be modified as in the following first modification or second modification.
第1変形例は、被検体の基本歩行周期の測定を省略したものであり、例えば、被検体の年齢、性別、体格などから、ある程度、基本歩行周期が分かる場合に適用可能となっている。具体的には、第1変形例は、図13のフローチャートに示すように、測定に関するステップST10〜ST20に代えて、動態周期を測定せずに撮影条件を設定するステップST20Aを実行するものである。このステップST20Aにおいて、操作卓52は、操作者の操作により、撮影条件を設定する。設定される撮影条件は、予め設定されたデフォルト値でもよく、操作者が決めた値でもよい。すなわち、ステップST20Aでは、ステップST20における撮影条件が、被検体Pの動態周期の測定なしに設定される。ステップST20Aが実行されると、後続のST30〜ST90は、前述同様に実行される。すなわち、第1変形例では、被検体Pの動態周期(例、基本歩行周期)を測定せずに、被検体Pの撮影条件を設定し、撮影条件に基づいて、被検体Pの最適な動態周期を取得し、最適な動態周期を被検体Pに通知する。このような第1変形例としても、例えば、被検体Pの基本歩行周期と、被検体Pの最適な歩行周期W_optとの差が予め定めた基準値以下の場合には、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
The first modification omits the measurement of the basic walking cycle of the subject, and can be applied when, for example, the basic walking cycle can be known to some extent from the age, sex, and physique of the subject. Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 13, in the first modification, instead of steps ST10 to ST20 relating to measurement, step ST20A for setting shooting conditions without measuring the dynamic cycle is executed. .. In this step ST20A, the
第2変形例は、図14のフローチャートに示すように、第1変形例を変形したものであり、ステップST40に代えて、動態周期の測定及び修正を伴うステップST40A(ステップST41A〜ST43A)を実行するものである。 As shown in the flowchart of FIG. 14, the second modification is a modification of the first modification, and instead of step ST40, step ST40A (steps ST41A to ST43A) accompanied by measurement and modification of the dynamic cycle is executed. To do.
例えば、ステップST41Aでは、前述したステップST10と同様にして、被検体Pの動態周期(例、歩行周期W_measure)が測定される。 For example, in step ST41A, the dynamic cycle (eg, walking cycle W_measure) of the subject P is measured in the same manner as in step ST10 described above.
ステップST42Aでは、測定された動態周期と、ステップST30で取得された最適な動態周期(例、歩行周期W_opt)との差異に応じて最適な動態周期を修正する。例えば、両者の差異が予め定めた基準値より大きいとき、測定した歩行周期W_measureに基づいて式(2)を満たすようにパラメータAを修正する。パラメータAを修正する際に、式(2)に用いる架台回転速度Rは、現在の架台回転速度Rとしてもよく、修正した架台回転速度Rとしてもよい。いずれにしても、修正後のパラメータAを用い、式(1)により、最適な歩行周期W_optを再計算する。しかる後、ステップST30で取得された歩行周期W_optを、ステップST42Aで再計算した歩行周期W_optに修正する。 In step ST42A, the optimum dynamic cycle is modified according to the difference between the measured dynamic cycle and the optimum dynamic cycle (eg, walking cycle W_opt) acquired in step ST30. For example, when the difference between the two is larger than a predetermined reference value, the parameter A is modified so as to satisfy the equation (2) based on the measured walking cycle W_measure. When the parameter A is modified, the gantry rotation speed R used in the equation (2) may be the current gantry rotation speed R or the modified gantry rotation speed R. In any case, the optimum walking cycle W_opt is recalculated by the equation (1) using the modified parameter A. After that, the walking cycle W_opt acquired in step ST30 is corrected to the walking cycle W_opt recalculated in step ST42A.
ステップST43Aでは、修正後の最適な歩行周期W_optを、前述したステップST40と同様にして、被検体Pに通知する。 In step ST43A, the modified optimum walking cycle W_opt is notified to the subject P in the same manner as in step ST40 described above.
このような第2変形例としても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。 As such a second modification, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
<第2の実施形態>
図15は、第2の実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置の概略構成を示す模式図であり、前述した図面と略同一部分については同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略する。
<Second embodiment>
FIG. 15 is a schematic view showing a schematic configuration of an X-ray computed tomography apparatus according to a second embodiment. Now, I will mainly describe the different parts. Duplicate description will be omitted for each of the following embodiments in the same manner.
すなわち、第2の実施形態は、第1の実施形態の変形例であり、図4に示した如き、測定機器29a及び通知機器29bを備えた変形構成において、通知機器29bの幾つかの具体例を示すものである。
That is, the second embodiment is a modified example of the first embodiment, and as shown in FIG. 4, in a modified configuration including the
ここで、通知機器29bとしては、例えば、図15に示すように、レーザー投光器29b1、ディスプレイ29b2又はスピーカ29b3を用いて、被検体Pの動態周期を通知することができる。
Here, as the
レーザー投光器29b1は、機器制御回路39に制御され、光を被検体Pの足元に照射することにより、足下ろしの場所とタイミングを通知する。なお、光による通知は、レーザ投光器29b1に限らず、例えば、床に設けた透明な保護板の下に複数のLEDを配列し、これらのLEDを発光させることにより実現してもよい。すなわち、通知機器29bとしては、光により通知する場合、被検体Pの足元を光らせる装置であれば、任意の装置が適用可能である。
The laser floodlight 29b1 is controlled by the
ディスプレイ20b2は、機器制御回路39に制御され、動態周期に係る情報を画面に表示する装置であり、例えば、架台前面に取り付けられ、表示画面により足下ろしのタイミングを通知する。
The display 20b2 is a device controlled by the
スピーカは、機器制御回路39に制御され、動態周期に係る音声を出力することにより、動態周期を通知する装置であり、例えば、CT検査室の天井又は壁に配置され、音声により足下ろしのタイミングを通知する。
The speaker is a device that is controlled by the
以上のような構成としても、最適な動態周期を被検体に通知することができるので、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。 Even with the above configuration, the optimum dynamic cycle can be notified to the subject, so that the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
<第3の実施形態>
図16及び図17は、第3の実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置の概略構成の一例を示す模式図である。
<Third embodiment>
16 and 17 are schematic views showing an example of a schematic configuration of the X-ray computed tomography apparatus according to the third embodiment.
第3の実施形態は、第1の実施形態、第1変形例又は第2変形例を変形したものである。具体的には、第1の実施形態等の動作の際に、歩行時の足の場所・高さをチェックし、一定の範囲から外れた場合にそのサイクルの曝射を停止し、撮影できなかったサイクルをスキャンの最後に再度撮影するものである。 The third embodiment is a modification of the first embodiment, the first modification, or the second modification. Specifically, during the operation of the first embodiment or the like, the location and height of the foot during walking are checked, and if the foot deviates from a certain range, the exposure of the cycle is stopped and the photograph cannot be taken. The cycle is taken again at the end of the scan.
これに伴い、第3の実施形態では、図4に示した如き、測定機器29a及び通知機器29bを備えた変形構成において、測定機器29aの幾つかの具体例が使用可能となっている。測定機器29aとしては、例えば、図16に示すように、2つの支柱13の下部に対向配置されたラインセンサ29a3としてもよい。このラインセンサ29a3としては、例えば、一方向に配列された複数の発光素子と、各発光素子から照射された赤外線を受光する受光素子とを備えた赤外線センサが使用可能となっている。赤外線センサによれば、両素子間の赤外光の通過及び遮断状態に基づいて、被検体Pの足の場所及び高さを検出可能となっている。なお、発光素子の配列方向は、被検体Pが歩行する方向に略平行な方向又は略垂直な方向のいずれとしてもよい。
Along with this, in the third embodiment, as shown in FIG. 4, some specific examples of the measuring
また例えば、測定機器29aとしては、図17に示すように、複数台のカメラ29a4を被検体Pの足に向けて配置してもよい。被検体Pの足には複数のマーカ29a5が貼り付けられている。このような複数台のカメラ29a4は、複数のマーカ29a5を撮影することにより、被検体Pの足の場所及び高さを検出可能となっている。
Further, for example, as the measuring
あるいは、X線コンピュータ断層撮影装置は、同期をかけないときのCT画像のCT値により、被検体Pの場所・高さの乱れを検出してもよい。 Alternatively, the X-ray computed tomography apparatus may detect the disturbance of the location and height of the subject P from the CT value of the CT image when synchronization is not applied.
次に、以上のように構成されたX線コンピュータ断層撮影装置の動作について図18のフローチャートを用いて述べる。 Next, the operation of the X-ray computed tomography apparatus configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.
いま、前述同様に、ステップST40又はステップST40Aの実行中に、被検体Pがトレッドミル上を歩行しているとする。この状態で、前述したステップST50〜ST70が繰り返し実行される。 Now, it is assumed that the subject P is walking on the treadmill during the execution of step ST40 or step ST40A as described above. In this state, the above-mentioned steps ST50 to ST70 are repeatedly executed.
但し、本実施形態では、ステップST50によるX線の曝射の前に、被検体Pの足の場所・高さをチェックするステップST100(ステップST110〜ST150)が実行される。 However, in the present embodiment, steps ST100 (steps ST110 to ST150) for checking the location and height of the foot of the subject P are executed before the X-ray exposure by step ST50.
始めに、被検体Pの動態が測定機器29aにより測定され、測定結果が機器制御回路39及び架台制御回路25を介してシステム制御回路61に送出される。
First, the dynamics of the subject P are measured by the measuring
ステップST110では、システム制御回路61は、この測定結果が示す被検体Pの動態が所定範囲内か否かを判定し、所定範囲内であれば、前述したステップST50に移行する。否の場合には、システム制御回路61は、架台制御回路25を制御してX線管17によるX線の曝射を停止し(ステップST120)、曝射を停止したセグメントを記録する(ステップST130)。続いて、システム制御回路61は、被検体Pの動態が所定範囲内に回復するまで待機する。具体的には、システム制御回路61は、被検体Pの動態が所定範囲内か否かを判定するステップST140を繰り返し実行する。ステップST140の判定の結果、被検体Pの動態が所定範囲内に回復すると、架台制御回路25に再開処理を実行させる(ステップST150)。
In step ST110, the
再開処理としては、例えば、次の(i)〜(iii)のいずれとしてもよい。すなわち、(i)架台制御回路25は、ステップST130で記録されたセグメントの特定位相と同一の特定位相になるまで待機し、同一の特定位相になった時点で曝射を再開してもよい。例えば、図11(b)に示す時系列において、破線で示す列のセグメント3が記録された場合、時系列が前述同様に進行して、破線で示す列のセグメント4,5,6,7の曝射が完了し、右下端部に至ったとする。続いて、時系列が右下端部から左上端部に移り、前述同様に進行し、再度、破線で示す列のセグメント3に至る時点で曝射を再開してもよい。
The restart process may be any of the following (i) to (iii), for example. That is, (i) the
(ii)架台制御回路25は、被検体Pの動態が所定範囲から外れた場合、機器制御回路39及び通知機器29bを介して、被検体に歩行周期を速めるように通知し、架台回転速度Rに追いつかせるようにしてもよい。歩行周期を速めるための通知としては、例えば、「スキップして下さい」等のメッセージを画像表示又は音声出力すればよい。
(Ii) When the dynamics of the subject P deviates from the predetermined range, the
(iii)架台制御回路25は、被検体Pの動態が所定範囲から外れた場合、架台回転速度Rを一時的に速めることにより、ステップST130で記録されたセグメントの特定位相と同一の特定位相になった時点で曝射を再開してもよい。
(Iii) When the dynamics of the subject P deviates from the predetermined range, the
ステップST150の終了後、システム制御回路61は、ステップST110に移行する。ステップST110では、被検体Pの動態が所定範囲内に回復したのであれば、前述したステップST50に移行する。
After the end of step ST150, the
以下、前述同様にステップST50〜ST70が実行される。但し、ステップST70では、スキャンの最後に、ステップST130で記録されたセグメントがあるか否かを判定し、記録されたセグメントがある場合には、当該セグメントにステップST50〜ST60が実行されるまでステップST80に移行しない。当該セグメントにステップST50〜ST60が実行されると、ステップST130での記録が無効にされ、ステップST70は、ステップST80に移行する。 Hereinafter, steps ST50 to ST70 are executed in the same manner as described above. However, in step ST70, at the end of the scan, it is determined whether or not there is a segment recorded in step ST130, and if there is a recorded segment, a step is performed until steps ST50 to ST60 are executed in the segment. Does not shift to ST80. When steps ST50 to ST60 are executed in the segment, the recording in step ST130 is invalidated, and step ST70 shifts to step ST80.
以下、前述同様に、ステップST80〜ST90が実行される。 Hereinafter, steps ST80 to ST90 are executed in the same manner as described above.
上述したように本実施形態によれば、CT撮影において、被検体の動態が所定範囲内か否かを判定し、否の場合にはX線の曝射を停止するので、第1及び第2の実施形態の効果に加え、被検体の動態がずれたときの無駄な被曝を削減することができる。 As described above, according to the present embodiment, in CT imaging, it is determined whether or not the dynamics of the subject is within a predetermined range, and if not, the X-ray exposure is stopped. In addition to the effect of the above embodiment, it is possible to reduce unnecessary exposure when the dynamics of the subject deviate.
<第4の実施形態>
図19は、第4の実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置を説明するための模式図である。図19中、支柱13等は、図示が省略されている。
<Fourth Embodiment>
FIG. 19 is a schematic diagram for explaining the X-ray computed tomography apparatus according to the fourth embodiment. In FIG. 19, the
第4の実施形態は、第2の実施形態の変形例であり、通知機器29bとしてディスプレイ29b2を用いた構成において、被検体Pの肘の曲げ伸ばしをX線CT撮影するものである。
The fourth embodiment is a modification of the second embodiment, in which the bending and stretching of the elbow of the subject P is imaged by X-ray CT in a configuration using the display 29b2 as the
すなわち、CT撮影の対象になる動作は歩行に限らない。ディスプレイ29b2の表示画面から通知される最適な動態周期に従い、肘の曲げ伸ばしを周期的に行う動作なども対象となる。すなわち、X線コンピュータ断層撮影装置は、立位CT装置に限らず、通常のCT装置(臥位のCT装置)であってもよい。 That is, the movement that is the target of CT imaging is not limited to walking. The motion of periodically bending and stretching the elbow according to the optimum dynamic cycle notified from the display screen of the display 29b2 is also targeted. That is, the X-ray computed tomography apparatus is not limited to the standing CT apparatus, and may be a normal CT apparatus (a lying CT apparatus).
以上のような構成としても、最適な動態周期(例、肘の曲げ伸ばし周期)を被検体Pに通知することができるので、第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。 Even with the above configuration, the optimum dynamic cycle (eg, elbow bending / stretching cycle) can be notified to the subject P, so that the same effect as that of the second embodiment can be obtained.
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、被検体の最適な動態周期を取得し、取得した動態周期を被検体に通知する。これにより、静止する位相が存在しない場合でも周期的な動態を撮影することができる。 According to at least one embodiment described above, the optimum dynamic cycle of the subject is acquired, and the acquired dynamic cycle is notified to the subject. This makes it possible to capture periodic dynamics even when there is no stationary phase.
なお、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。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
10…架台装置、11…架台本体、13…支柱、15…開口、17…X線管、19…X線検出器、21…回転フレーム、23…回転駆動装置、25…架台制御回路、27…支柱駆動装置、29…測定/通知機器、29a…測定機器、29b…通知機器、39…機器制御回路、41…動作条件記憶回路、43…高電圧発生器、45…データ収集回路、51…画像再構成装置、52…操作卓、53…画像処理装置、55…表示機器、57…入力機器、59…主記憶回路、61…システム制御回路、511…前処理部、513…投影データ記憶部、515…再構成演算部。 10 ... gantry device, 11 ... gantry body, 13 ... support, 15 ... opening, 17 ... X-ray tube, 19 ... X-ray detector, 21 ... rotating frame, 23 ... rotating drive device, 25 ... gantry control circuit, 27 ... Prop drive device, 29 ... measurement / notification device, 29a ... measurement device, 29b ... notification device, 39 ... device control circuit, 41 ... operating condition storage circuit, 43 ... high voltage generator, 45 ... data acquisition circuit, 51 ... image Reconstructor, 52 ... Operator, 53 ... Image processing device, 55 ... Display device, 57 ... Input device, 59 ... Main storage circuit, 61 ... System control circuit, 511 ... Preprocessing unit, 513 ... Projection data storage unit, 515 ... Reconstruction calculation unit.
Claims (6)
前記被検体を支持する支持部と、当該被検体の歩行状態を測定する測定部と、前記支持部を前記被検体の歩行を促すように駆動させる駆動部とを含む歩行制御部と、
前記測定部により測定された歩行状態に基づいて、前記被検体の撮影条件を設定する設定手段と、
前記撮影条件に基づいて、前記被検体のスキャン中における前記被検体の最適な歩行周期を取得する取得手段と、
前記支持部に支持された被検体に前記最適な歩行周期での歩行を促すように、前記駆動部を制御する制御手段と、
を具備するX線コンピュータ断層撮影装置。 A mount that can scan the subject and
A walking control unit including a support unit that supports the subject, a measurement unit that measures the walking state of the subject, and a drive unit that drives the support unit to encourage walking of the subject.
A setting means for setting imaging conditions of the subject based on the walking state measured by the measuring unit, and
An acquisition means for acquiring the optimum walking cycle of the subject during scanning of the subject based on the imaging conditions, and
A control means for controlling the drive unit so as to encourage the subject supported by the support unit to walk in the optimum walking cycle.
An X-ray computed tomography apparatus comprising.
通知手段と、を更に備え、
前記測定部は、前記歩行状態としての歩行周期を測定し、
前記修正手段は、前記最適な歩行周期と前記測定された歩行周期との差異に応じて前記最適な歩行周期を修正し、
前記通知手段は、前記最適な歩行周期を前記被検体に通知し、前記最適な歩行周期が修正されると、前記修正された歩行周期を前記被検体に通知する、
請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。 Corrective measures and
Further equipped with notification means,
The measuring unit measures the walking cycle as the walking state, and measures the walking cycle.
It said modifying means modifies said optimum walking cycle in response to a difference between said optimal gait cycle the measured walking cycle,
The notification means, the optimal gait cycle notifies the subject, when the optimum walking cycle is modified, notifies the modified gait cycle to the subject,
The X-ray computed tomography apparatus according to claim 1.
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