JP2000051197A - 医用画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 心臓、寝台の動きを補正してヘリカルスキャ
ンにより明瞭な断層像を得る。 【解決手段】 システム制御部５が、マルチスライス用
のＸ線検出器２を用いてヘリカルスキャンにより得られ
た投影データに、心電波形送信器１０により検出された
被検体の心電波形、架台回転部３の回転位相、及び寝台
位置（スライス位置）を付加してデータ格納部１３に格
納する。そして、指定されたスライス位置を挟み、心電
位相及び回転位相が合致したタイミングで得られた投影
データを選択し、これらを用いてヘリカル補間処理後に
画像再構成処理を行い断層像を形成する。これにより、
心臓の動き及び寝台の動きを補正すると共に、マルチス
ライス用のＸ線検出器２で得られた投影データにより密
な補間間隔でヘリカル補間を行うことができ、明瞭な断
層像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘリカルスキャン
により被検体の所望の部位の撮影を行うＸ線ＣＴ装置か
らの投影データに基づいて断層像や三次元画像を形成す
る医用画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日において、被検体が載置された寝台
を被検体の体軸方向に沿って徐々に移動させると共に、
被検体の周りをＸ線管及びＸ線検出部を３６０度回転さ
せながら所定の角度毎に（或いは連続的に）Ｘ線を曝射
することで、該被検体の所望の部位を螺旋状にスキャン
するヘリカルスキャン方式のＸ線ＣＴ装置が知られてい
る。また、このヘリカルスキャン方式のＸ線ＣＴ装置か
ら得られた３６０度分（最低１８０度分）の投影データ
に基づいて画像再構成処理を行い、所望の部位の三次元
画像を形成する医用画像処理装置も知られている。

【０００３】このようなヘリカルスキャン方式で撮影を
行った場合、例えば頭部のように静止している部位を撮
像した場合には、前記医用画像処理装置において明確な
三次元画像を形成することができるのであるが、心臓等
のように動きを伴う部位を撮影した場合には、ヘリカル
スキャンにより得られる断層像に動きが反映されてしま
い、前記医用画像処理装置において明確な三次元画像を
形成することが困難となる。このような問題を解決する
ために、従来、特開平５−３８６７号の公開特許公報に
おいて三次元画像診断装置が、また、特開平９−７５３
３６号の公開特許公報において画像生成方法、画像表示
方法及びＸ線ＣＴ装置が開示されている。

【０００４】特開平５−３８６７号の公開特許公報に開
示されている三次元画像診断装置は、ヘリカルスキャン
を行うと共に心電波形を検出し、この心電波形の同一位
相のタイミングの投影データを用いて画像再構成処理を
行うものである。

【０００５】また、特開平９−７５３３６号の公開特許
公報に開示されている画像生成方法、画像表示方法及び
Ｘ線ＣＴ装置は、例えば心臓等の走査対象を細かいピッ
チでヘリカルスキャンを行って多数の再構成画像を形成
した後に、心電位相の合った複数の再構成画像を選択
し、これらに基づいて所望のスライス位置の断層像を形
成（リサンプリング）するものである。

【０００６】これら各開示技術によれば、心臓等のよう
に動きを伴う部位であっても、例えば心臓の拡張期のタ
イミングの投影データのみを用いて各断層像をそれぞれ
形成することができる。従って、この各断層像に基づい
て、心臓等の走査対象の動きを補正したかたちの三次元
画像を形成することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような各
開示技術では、心臓等の走査対象の動きを補正したかた
ちの断層像を形成することができるのはよいが、ヘリカ
ルスキャンによる寝台の動きまでは補正することができ
ず、やはり、各断層像上及び三次元画像上に寝台の動き
による画質劣化が生ずる問題があった。

【０００８】また、特開平９−７５３３６号の公開特許
公報に開示されている画像生成方法、画像表示方法及び
Ｘ線ＣＴ装置においては、画像再構成処理を行った後
に、各再構成画像の中から所定のタイミングの投影デー
タのみを選択し、これらに基づいて所望のスライス位置
の断層像を形成するようにしているため、選択の幅、す
なわち、体軸方向（スライス方向）であるＺ方向の補間
間隔が大きくなりやはり画質が劣化する問題があった。

【０００９】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
のであり、心臓等の走査対象の動き及びヘリカルスキャ
ンによる寝台の動きを補正すると共に、Ｚ方向の補間間
隔が大きくなる不都合を防止して、明瞭な断層像及び三
次元画像を形成することができるような医用画像処理装
置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る医用画像処
理装置は、上述の課題を解決するための手段として、被
検体の走査対象物の動きに対応する対象物位相を検出す
る対象物位相検出手段と、被検体が載置された寝台のヘ
リカルスキャン時における各寝台位置を検出する寝台位
置検出手段と、ヘリカルスキャン時における架台回転部
の回転位相を検出する回転位相検出手段とを有する。ま
た、これら各手段に加え、ヘリカルスキャンにより得ら
れた投影データの中から、指定されたスライス位置近傍
の投影データを前記寝台位置検出手段からの検出出力に
基づいて検出すると共に、この指定されたスライス位置
近傍の投影データの中から、前記対象物位相が所定の位
相範囲内で、かつ、回転位相が合致するタイミングで得
られた投影データを、前記対象物位相検出手段及び回転
位相検出手段からの各検出出力に基づいて選択し、この
選択した投影データに基づいて、前記指定されたスライ
ス位置に対応する投影データを補間処理により形成する
補間手段と、前記補間手段により形成された投影データ
を用いて画像再構成処理を行い、前記指定されたスライ
ス位置の断層像を形成する画像再構成手段とを有する。

【００１１】このような医用画像処理装置は、回転位相
と対象物位相とが同じ（或いは所定範囲内の）投影デー
タ同士を選択して体軸方向（Ｚ方向）に補間処理後に、
画像再構成処理を行う。これにより、心臓等の走査対象
の動きと共にヘリカルスキャンによる寝台の動きを補正
したかたちの補間データを得ることができる。このた
め、この補間データに基づいて再構成される断層像及び
三次元画像の画質向上を図ることができる。

【００１２】また、本発明に係る医用画像処理装置は、
前記投影データとして、複数のＸ線検出器列を有するＸ
線検出器で検出された投影データを用い、或いはＸ線検
出器が有するＸ線検出器列のピッチよりも小さいピッチ
で寝台を移動することで得られた投影データを用いる。

【００１３】これにより、細かなピッチのヘリカルスキ
ャンで得られた投影データを用いることとなるため、体
軸方向（Ｚ方向）に密な補間処理を行うことができ、補
間データに基づいて再構成される断層像及び三次元画像
のさらなる画質向上を図ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る医用画像処理
装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しなが
ら詳細に説明する。本発明に係る医用画像処理装置は、
図１に示すようなヘリカルスキャン可能なＸ線ＣＴ装置
により被検体の断層像を撮影し、この各断層像に基づい
て三次元画像を形成する三次元画像診断装置に適用する
ことができる。

【００１５】この図１において、本発明の実施の形態と
なる三次元画像診断装置は、相対向する位置関係を維持
した状態で回転するＸ線管１及びＸ線検出器２と、内周
部にこのＸ線管１及びＸ線検出器２が回転自在に設けら
れた架台回転部３と、被検体が載置される寝台４と、当
該三次元画像診断装置全体の制御を行うシステム制御部
５と、寝台４を被検体の体軸方向に移動制御する寝台制
御部６と、Ｘ線管１をオペレータにより支持された管電
圧、管電流及び曝射タイミングで駆動するＸ線管駆動制
御部７と、Ｘ線検出器２がＸ線像の取り込みを行うこと
で形成された投影データの収集を行うデータ収集部９と
を有している。

【００１６】また、この三次元画像診断装置は、被検体
に装着され、該被検体の心電波形を検出して心電データ
を送信する心電波形送信器１０と、この心電波形送信器
１０から送信された心電データを受信するアンテナ１１
と、アンテナ１１で受信された心電データをシステム制
御部５に供給する心電波形入力部１２と、データ収集部
９で収集された投影データや再構成された断層像等を格
納するデータ格納部１３とを有している。

【００１７】また、この三次元画像診断装置は、同じ寝
台位置で、かつ、心電位相と回転位相とが合致したタイ
ミングの投影データを検出し、この投影データに基づい
て目的のスライス位置の断層像を画像再構成する画像再
構成部１５と、画像再構成部１５により形成された断層
像を表示する画像表示部１６とを有している。

【００１８】前記Ｘ線検出器２としては、例えば図２に
示すように複数のＸ線検出素子をチャンネル方向に並設
して形成したＸ線検出器列２ａを、前記チャンネル方向
と直行するスライス厚方向（前記架台回転部３の回転中
心軸：体軸方向、Ｚ軸）に４列分並設して形成したマル
チスライス用のＸ線検出器が設けられている。

【００１９】次に、このような構成を有する当該実施の
形態の三次元画像診断装置の動作説明をする。

【００２０】まず、オペレータにより被検体の所望の部
位のヘリカルスキャンが指定されると、システム制御部
５は、被検体の載置された寝台４が所定量ずつ被検体の
体軸方向に移動するように該寝台制御部６を介して該寝
台４を移動制御する。具体的には、この例の場合、前記
Ｘ線検出器２は４列分のＸ線検出器列を有している。１
ピッチを１つのＸ線検出器列２の幅に相当するＸ線ビー
ムの回転中心における幅分の移動距離であるとすると、
システム制御部５は、４ピッチ以下の例えば２．５ピッ
チずつ徐々に移動するように前記寝台４を移動制御す
る。

【００２１】また、システム制御部５は、これと共に、
架台回転部３内のＸ線管１及びＸ線検出器２を回転制御
すると共に、所定の回転角度毎にＸ線管１から被検体に
対してＸ線が曝射されるように、Ｘ線管駆動制御部７を
介してＸ線管１を曝射駆動する。これにより、寝台４上
の被検体の周囲を回転するＸ線管１により被検体に対し
て螺旋状にＸ線が曝射されることとなり、いわゆるヘリ
カルスキャンによる撮影が行われることとなる。なお、
このヘリカルスキャンにおいては、前述のように前記寝
台４が２．５ピッチずつ徐々に移動するように移動制御
されているため、後半１．５ピッチ分がオーバーラップ
された状態でヘリカルスキャン（オーバーラップスキャ
ン）が行われることとなる。データ収集部９は、このよ
うなオーバーラップスキャンにより形成されたＸ線像を
取り込むことで投影データを形成し、これをシステム制
御部５に供給する。

【００２２】一方、心電波形送信器１０は、この撮影
中、図４（ａ）に示すような被検体の心電波形を検出
し、この心電データを送信する。この送信された心電デ
ータは、アンテナ１１により受信され、心電波形入力部
１２に供給される。心電波形入力部１２は、この心電デ
ータを取り込みシステム制御部５に供給する。システム
制御部５は、この心電データに基づいて、図４（ｂ）に
示すような心電位相を検出する。そして、図４（ｂ）中
斜線で示すように、この心電位相中、周期的に現れる例
えば心臓の拡張期に相当する位相θ１〜位相θ２の間で
ある心電位相θｈ（ｔ）を検出する。

【００２３】また、システム制御部５は、寝台４を移動
制御しているため、現在供給された投影データに対応す
る寝台位置（スライス位置）を検出可能となっている。
また、架台回転部３のＸ線管１及びＸ線検出器２を回転
制御しているため、これらの回転位相も検出可能となっ
ている。このため、システム制御部５は、データ収集部
９から各投影データが供給されると、この各投影データ
に前記寝台位置を示す寝台位置データ、前記回転位相を
示す回転位相データ及び前記心電位相を示す心電位相デ
ータを付加し、これをデータ格納部１３に一旦格納す
る。

【００２４】ここで、図４（ｃ）は、ヘリカルスキャン
により各寝台位置毎に得られる３６０度（２π）毎の投
影データを示しており、同図中、実線で示す投影データ
は実データを、また、点線で示す投影データは同じＸ線
パスの対向データを示しているのであるが、図４（ｂ）
に示す心電位相θｈ（ｔ）の間においては、同図（ｃ）
に鎖線で示す実データをそれぞれ得ることができる。す
なわち、この鎖線で示す実データは、スキャン位置が隣
接し、なおかつ、心電位相と回転位相とが同じ実データ
である。そして、対向データの場合も同様に、同じ心電
位相θｈ（ｔ）及び回転位相のタイミングで得られた対
向データが存在する。この心電位相θｈ（ｔ）のタイミ
ングで得られた実データ及び対向データを見ると、３６
０度分の投影データが揃っていることがわかる。

【００２５】画像再構成部１５は、このような理論に基
づき、データ格納部１３に前記各投影データが格納され
ると、画像再構成が指定されたスライス位置を挟む投影
データを前記寝台位置データに基づいて検出する（画像
再構成が指定されたスライス位置の前後の投影データを
前記寝台位置データに基づいて検出する）と共に、この
検出した投影データの中から、心電位相及び回転位相が
同じ投影データ（実データ及び対向データ）を、前記回
転位相データ及び心電位相データに基づいて検出する。
そして、この検出した投影データに基づいてヘリカル補
間データを形成し（ヘリカル補間は、例えば距離の逆比
とする。）する。なお、このような投影データの選択及
びヘリカル補間は、外挿になるようにしてもよい。

【００２６】すなわち、画像再構成部１５は、指定され
たスライス位置を挟み最も近い位置で収集された、心電
位相と回転位相が同じ投影データ同士を用いてヘリカル
補間を行う。上述のように、前記Ｘ線検出器２は、４列
分のＸ線検出器列２ａを有するマルチスライス用のＸ線
検出器である。このため、図４（ｄ）に示すようにＸ線
管１及びＸ線検出器２が１回転することで、４列分の投
影データを一度に収集することができる。これは、一つ
の焦点位置の投影データだけでヘリカル補間が可能とな
ることを意味する。従って、図４（ｄ）に示すＺｃを目
的のスライス位置であるとすると、同図（ｄ）中点線で
示すようにこの目的のスライス位置Ｚｃに最も近い投影
データを用いてヘリカル補間処理を行うことができる。
すなわち、投影データに抜けがなく、Ｚ方向（＝体軸方
向）に一定のサンプリング間隔を確保することができ
る。そして、異なる回転で得られた投影データであって
も（実データ或いは対向データであっても）、心電位相
と回転位相のタイミングが合致すれば、前記Ｚ方向に対
する密なサンプリングを可能とすることができる。

【００２７】画像再構成部１５は、このようなヘリカル
補間処理後にファンビーム画像再構成処理を行い、指定
されたスライス位置の断層像を形成して画像表示部１６
に供給し、或いは複数の前記断層像に基づい三次元画像
を形成して画像表示部１６に供給する。これにより、画
像表示部１６に、前記指定されたスライス位置の断層
像、或いは前記指定されたスライス位置の断層像を含む
三次元画像が表示されることとなる。

【００２８】以上の説明から明らかなように、当該実施
の形態の三次元画像診断装置は、指定されたスライス位
置を挟み最も近い位置で収集された、心電位相と回転位
相が同じ投影データ同士を用いてヘリカル補間を行う。
このため、ヘリカル補間を行う際に心電位相の合った投
影データを用いているため（ヘリカル補間を行う際に心
電位相を合わせているため）、画像再構成後に画像再構
成に用いられた投影データの重心で心電位相を合わせる
場合よりも、心臓の動き及び寝台の動きを補正したかた
ちのヘリカル補間処理を行うことができる。

【００２９】また、マルチスライス用の４列分のＸ線検
出器列２ａを有するＸ線検出器２により一つの焦点位置
の４列分の投影データを収集することができるため、目
的のスライス位置に最も近い投影データを用いてヘリカ
ル補間処理を行うことができ、投影データに抜けのな
い、Ｚ方向（＝体軸方向）に密なサンプリング間隔のヘ
リカル補間処理を可能とすることができる。従って、明
瞭な断層像及び三次元画像を形成することができる。

【００３０】なお、上述の実施の形態の説明では、心電
位相を検出することとしたが、これは例えば呼吸の位相
等のように他の位相を検出するようにしてもよい。ま
た、実データ及び対向データを用いてヘリカル補間処理
を用いることとしたが、これは、実データのみ或いは対
向データのみを用いてヘリカル補間処理を行うようにし
てもよい。

【００３１】また、画像再構成部１５は、「心電位相が
同じ投影データ」を用いてヘリカル補間処理を行うこと
としたが、これは、「心電位相差が所定の範囲内の投影
データ（或いは所定の位相範囲に含まれる投影デー
タ）」を用いてヘリカル補間処理を行うようにしてもよ
い。これにより、ヘリカル補間処理に用いる投影データ
にある程度の幅を持たせることができ、ヘリカル補間処
理の演算時間の短縮化等を図ることができる。

【００３２】また、寝台４をマルチスライス用のＸ線検
出器列２ａの２．５ピッチ分ずつ移動させることとした
が（ヘリカルピッチを２．５ピッチとしたが）、これ
は、ヘリカルピッチを４以上としてもよい。この場合、
ヘリカル補間処理に用いる投影データのサンプリング間
隔は大きくなるが、スキャン時間を短縮化することがで
き、被検体の被曝低減を図ることができる。また、ヘリ
カルピッチを４以上とした場合でも、４列分のＸ線検出
器列２ａ間におけるサンプリング間隔は確保されている
ためさほど問題とはならない。

【００３３】また、Ｘ線検出器列２ａを４列分有するマ
ルチスライス用のＸ線検出器２を設けることとしたが、
これは、２列分のＸ線検出器列を有するデュアルスライ
ス用のＸ線検出器や、図３に示すような１列分のＸ線検
出器列を有するシングルスライス用のＸ線検出器を設け
る等、他のＸ線検出器を設けるようにしてもよい。

【００３４】この１列分のＸ線検出器列を有するシング
ルスライス用のＸ線検出器を設けた場合には、寝台４を
１ピッチ以下のヘリカルピッチで移動制御し、これによ
り得られた投影データに基づいてヘリカル補間処理を行
う。これにより、密なサンプリング間隔のヘリカル補間
処理を可能とすることができ、明瞭な断層像及び三次元
画像を形成することができる等、上述と同様の効果を得
ることができる。また、この場合、１ピッチ以上のヘリ
カルピッチで寝台４を移動制御してもよい。これによ
り、スキャン時間を短縮化することができ、被検体の被
曝低減を図ることができる。

【００３５】最後に、上述の実施の形態は本発明のほん
の一例であり、本発明は、上述の各実施の形態に限定さ
れることはない。例えば、上述の実施の形態の説明で
は、心電位相に同期した投影データを選択することとし
たが、これは、呼吸等の略周期的なものに同期するよう
にしてもよく、この他、本発明に係る技術的思想を逸脱
しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能
であることは勿論である。

【００３６】

【発明の効果】本発明に係る医用画像処理装置は、心臓
等の走査対象の動きと共にヘリカルスキャンによる寝台
の動きを補正してヘリカル補間処理を行うことができ
る。また、Ｚ方向（体軸方向）の補間間隔が密にするこ
とができる。このため、明瞭な断層像及び三次元画像を
形成することを可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る医用画像処理装置を適用した実施
の形態の三次元画像診断装置のブロック図である。

【図２】前記実施の形態の三次元画像診断装置に設けら
れているマルチスライス用のＸ線検出器の模式図であ
る。

【図３】前記実施の形態の三次元画像診断装置に設けら
れるシングルスライス用のＸ線検出器の模式図である。

【図４】前記実施の形態の三次元画像診断装置のヘリカ
ル補間動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。

【符号の説明】

１…Ｘ線管、２…Ｘ線検出器、３…架台回転部、４…寝
台、５…システム制御部、６…寝台制御部、７…Ｘ線管
駆動制御部、９…データ収集部、１０…心電波形送信
器、１１…アンテナ、１２…心電波形入力部、１３…デ
ータ格納部、１５…画像再構成部、１６…画像表示部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体の走査対象物の動きに対応する対
   象物位相を検出する対象物位相検出手段と、 被検体が載置された寝台のヘリカルスキャン時における
   各寝台位置を検出する寝台位置検出手段と、 ヘリカルスキャン時における架台回転部の回転位相を検
   出する回転位相検出手段と、 ヘリカルスキャンにより得られた投影データの中から、
   指定されたスライス位置近傍の投影データを前記寝台位
   置検出手段からの検出出力に基づいて検出すると共に、
   この指定されたスライス位置近傍の投影データの中か
   ら、前記対象物位相が所定の位相範囲内で、かつ、回転
   位相が合致するタイミングで得られた投影データを、前
   記対象物位相検出手段及び回転位相検出手段からの各検
   出出力に基づいて選択し、この選択した投影データに基
   づいて、前記指定されたスライス位置に対応する投影デ
   ータを補間処理により形成する補間手段と、 前記補間手段により形成された投影データを用いて画像
   再構成処理を行い、前記指定されたスライス位置の断層
   像を形成する画像再構成手段とを有することを特徴とす
   る医用画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記補間手段は、前記対象物位相検出手
   段及び回転位相検出手段からの各検出出力に基づいて、
   実データとなる投影データのみを選択して前記補間処理
   を行い、或いは実データ及びこの実データと同じＸ線パ
   スの対向データを選択して前記補間処理を行うことを特
   徴とする請求項１記載の医用画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記投影データは、複数のＸ線検出器列
   を有するＸ線検出器で検出された投影データであること
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載の医用画像処理
   装置。
4. 【請求項４】 前記投影データは、一列のＸ線検出器列
   を有するＸ線検出器で検出された投影データであること
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載の医用画像処理
   装置。
5. 【請求項５】 前記投影データは、Ｘ線検出器が有する
   Ｘ線検出器列のピッチよりも小さいピッチで寝台を移動
   することで得られた投影データであることを特徴とする
   請求項１乃至請求項４にうち、いずれか１項記載の医用
   画像処理装置。