JP7140566B2 - Ｘ線ｃｔ装置及び撮影計画装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置及び撮影計画装置に関する。

位置決め画像（スキャノ画像又はスカウト画像ともいう）の撮影時には、技師などのオペレータが撮影開始位置および撮影終了位置を決定する。オペレータは、一定範囲を固定線量に設定して撮影を行う。オペレータは、撮影開始位置から撮影終了位置まで任意にＸ線の照射を操作し、撮影を終了する場合は中断ボタンを押す。

位置決め画像は、撮影範囲の決定または本検査のためのスキャン（本スキャンともいう）の線量計算のために撮られる画像である。よって、位置決め画像は、診断に用いられることがほとんど無く、位置決め画像の撮影は不要な被曝につながる。
また、過去にＸ線装置またはＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置で同様の範囲を撮影した画像があるにもかかわらず、通常は本スキャン前に再度位置決め画像を撮影するため、過去に撮影した画像を有効に活用できていない。

特開２００６－１６７３４６号公報 特開２０１０－２７９５３２号公報 特開２０１６－１１９９７６号公報

本発明が解決しようとする課題は、位置決め画像撮影時の被曝を低減することである。

本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、設定部を含む。設定部は、被検体の過去画像と、照射Ｘ線量を変調させて撮影した前記被検体の位置決め画像またはＸ線の照射のオンオフを切り替えて撮影した前記被検体の位置決め画像とに基づいて、本スキャンのスキャン条件を設定する。

図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作を示すフローチャートである。 図３は、本実施形態に係るスキャン条件の決定処理を示すフローチャートである。 図４は、本実施形態に係る被検体の過去画像の一例を示す図である。 図５は、本実施形態に係る過去画像に基づく体厚の変化を示すグラフである。 図６は、本実施形態に係る被検体の間引き画像の一例を示す図である。 図７は、本実施形態に係る間引き画像に基づく体厚の変化を示すグラフである。 図８は、本実施形態に係る画像位置合わせ後の重畳画像の一例を示す図である。 図９は、本実施形態に係る重畳画像から計算された比率のグラフである。 図１０は、本実施形態に係る現在の体厚の推定結果の一例を示すグラフである。 図１１は、本スキャン時の変調計画を行う場合の表示の一例を示す図である。 図１２は、本スキャン時の変調計画を行う場合の表示の別例を示す図である。 図１３は、本実施形態の変形例に係る低線量撮影の照射Ｘ線量の制御例を示す図である。 図１４は、本実施形態の変形例に係る低線量撮影の照射Ｘ線量の制御例を示す図である。 図１５は、本実施形態に係る撮影計画装置を示すブロック図である。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わるＸ線ＣＴ装置及び撮影計画装置について説明する。以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。

以下、一実施形態について図面を用いて説明する。
図１は、一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図である。図１に示すＸ線ＣＴ装置１は、架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とを有する。図１では説明の都合上、架台装置１０を複数描画している旨を記載する。なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸又は寝台装置３０の天板３３の長手方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をＹ軸方向とそれぞれ定義するものとする。

例えば、架台装置１０及び寝台装置３０はＣＴ検査室に設置され、コンソール装置４０はＣＴ検査室に隣接する制御室に設置される。なお、コンソール装置４０は、必ずしも制御室に設置されなくてもよい。例えば、コンソール装置４０は、架台装置１０及び寝台装置３０とともに同一の部屋に設置されてもよい。いずれにしても架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とは互いに通信可能に有線または無線で接続されている。

架台装置１０は、被検体ＰをＸ線ＣＴ撮影するための構成を有するスキャン装置である。架台装置１０は、Ｘ線管１１と、Ｘ線検出器１２と、回転フレーム１３と、Ｘ線高電圧装置１４と、制御装置１５と、ウェッジ１６と、コリメータ１７と、データ収集装置１８（ＤＡＳ（Data Acquisition System）１８ともいう）とを含む。

Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加及びフィラメント電流の供給により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射することでＸ線を発生する真空管である。具体的には、熱電子がターゲットに衝突することによりＸ線が発生される。Ｘ線管１１で発生したＸ線は、例えばコリメータ１７を介してコーンビーム形に成形され、被検体Ｐに照射される。

Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から照射され、被検体Ｐを通過したＸ線を検出し、当該Ｘ線量に対応した電気信号をＤＡＳ１８へと出力する。Ｘ線検出器１２は、例えば、Ｘ線管１１の焦点を中心として１つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列された複数のＸ線検出素子列を有する。Ｘ線検出器１２は、例えば、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向（列方向、ｒｏｗ方向）に複数配列された列構造を有する。

Ｘ線検出器１２は、具体的には、例えば、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。

シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有する。シンチレータは、入射Ｘ線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。

グリッドは、シンチレータアレイのＸ線入射側の面に配置され、散乱Ｘ線を吸収する機能を有するＸ線遮蔽板を有する。なお、グリッドはコリメータ（１次元コリメータまたは２次元コリメータ）と呼ばれる場合もある。

光センサアレイは、シンチレータからの受けた光を増幅して電気信号に変換する機能を有し、例えば、光電子増倍管（フォトマルチプライヤー：ＰＭＴ）等の光センサを有する。
なお、Ｘ線検出器１２は、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。

回転フレーム１３は、Ｘ線発生部とＸ線検出器１２とを回転軸回りに回転可能に支持する。具体的には、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向支持し、後述する制御装置１５によってＸ線管１１とＸ線検出器１２とを回転させる円環状のフレームである。回転フレーム１３は、アルミニウム等の金属により形成された固定フレーム（図示せず）に回転可能に支持される。詳しくは、回転フレーム１３は、ベアリングを介して固定フレームの縁部に接続されている。回転フレーム１３は、制御装置１５の駆動機構からの動力を受けて回転軸Ｚ回りに一定の角速度で回転する。

なお、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２に加えて、Ｘ線高電圧装置１４やＤＡＳ１８を更に備えて支持する。このような回転フレーム１３は、撮影空間をなす開口（ボア）１９が形成された略円筒形状の筐体に収容されている。開口は撮影野（ＦＯＶ：Field of View）に略一致する。開口の中心軸は、回転フレーム１３の回転軸Ｚに一致する。なお、ＤＡＳ１８が生成した検出データは、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する送信機から光通信によって架台装置の非回転部分（例えば固定フレーム。図１での図示は省略する。）に設けられた、フォトダイオードを有する受信機（図示せず）に送信され、コンソール装置４０へと転送される。なお、回転フレームから架台装置の非回転部分への検出データの送信方法は、前述の光通信に限らず、非接触型のデータ伝送であれば如何なる方式を採用しても構わない。

Ｘ線高電圧装置１４は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有し、Ｘ線管１１に印加する高電圧及びＸ線管１１に供給するフィラメント電流を発生する機能を有する高電圧発生装置と、Ｘ線管１１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。なお、Ｘ線高電圧装置１４は、後述する回転フレーム１３に設けられてもよいし、架台装置１０の固定フレーム（図示しない）側に設けられても構わない。

制御装置１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。処理回路は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ（Micro Processing Unit）等のプロセッサとＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリとを有する。また、制御装置１５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 Gate Array：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よい。制御装置１５は、コンソール装置４０からの指令に従い、Ｘ線高電圧装置１４及びＤＡＳ１８等を制御する。当該プロセッサは、当該メモリ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制御を実現する。

また、制御装置１５は、コンソール装置４０若しくは架台装置１０に取り付けられた、後述する入力インターフェース４３からの入力信号を受けて、架台装置１０及び寝台装置３０の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置１５は、入力信号を受けて回転フレーム１３を回転させる制御や、架台装置１０をチルトさせる制御、及び寝台装置３０及び天板３３を動作させる制御を行う。なお、架台装置１０をチルトさせる制御は、架台装置１０に取り付けられた入力インターフェース４３によって入力される傾斜角度（チルト角度）情報により、制御装置１５がＸ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させることによって実現される。また、制御装置１５は架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられても構わない。なお、制御装置１５は、当該メモリにプログラムを保存する代わりに、当該プロセッサ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、当該プロセッサは、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制御を実現する。

ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から被検体Ｐへ照射されるＸ線が、予め定められた分布になるように、Ｘ線管１１から照射されたＸ線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ１６（ウェッジフィルタ（wedge filter）、ボウタイフィルタ（bow-tie filter））は、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。

コリメータ１７は、ウェッジ１６を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組み合わせによってスリットを形成する。なお、コリメータ１７は、Ｘ線絞りと呼ばれる場合もある。

ＤＡＳ１８は、Ｘ線検出器１２から電気信号を読み出し、読み出した電気信号に基づいて、Ｘ線検出器１２により検出されたＸ線の線量に関するデジタルデータ（以下、生データともいう）を生成する。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、収集されたビュー（投影角度ともいう）を示すビュー番号、及び検出されたＸ線の線量の積分値を示すデータのセットである。ＤＡＳ１８は、例えば、生データを生成可能な回路素子を搭載したＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により実現される。生データは、コンソール装置４０へと転送される。

例えば、ＤＡＳ１８は、検出器画素各々について前置増幅器、可変増幅器、積分回路及びＡ／Ｄ変換器を含む。前置増幅器は、接続元のＸ線検出素子からの電気信号を所定のゲインで増幅する。可変増幅器は、前置増幅器からの電気信号を可変のゲインで増幅する。積分回路は、前置増幅器からの電気信号を、１ビュー期間に亘り積分して積分信号を生成する。積分信号の波高値は、１ビュー期間に亘り接続元のＸ線検出素子により検出されたＸ線の線量値に対応する。Ａ／Ｄ変換器は、積分回路からの積分信号をアナログデジタル変換して生データを生成する。

寝台装置３０は、スキャン対象の被検体Ｐを載置、移動させる装置であり、基台３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、支持フレーム３４とを備えている。
基台３１は、支持フレーム３４を鉛直方向に移動可能に支持する筐体である。

寝台駆動装置３２は、被検体Ｐが載置された天板３３を天板３３の長軸方向に移動するモータあるいはアクチュエータである。寝台駆動装置３２は、コンソール装置４０による制御、または制御装置１５による制御に従い、天板３３を移動する。例えば、寝台駆動装置３２は、天板３３に載置された被検体Ｐの体軸が回転フレーム１３の開口の中心軸に一致するよう、天板３３を被検体Ｐに対して直交方向に移動する。また、寝台駆動装置３２は、架台装置１０を用いて実行されるＸ線ＣＴ撮影に応じて、天板３３を被検体Ｐの体軸方向に沿って移動してもよい。寝台駆動装置３２は、制御装置１５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。寝台駆動装置３２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。

支持フレーム３４の上面に設けられた天板３３は、被検体Ｐが載置される板である。なお、寝台駆動装置３２は、天板３３に加え、支持フレーム３４を天板３３の長軸方向に移動してもよい。

コンソール装置４０は、メモリ４１と、ディスプレイ４２と、入力インターフェース４３と、処理回路４４とを有する。メモリ４１と、ディスプレイ４２と、入力インターフェース４３と、処理回路４４との間のデータ通信は、バス（BUS）を介して行われる。なお、コンソール装置４０は架台装置１０とは別体として説明するが、架台装置１０にコンソール装置４０またはコンソール装置４０の各構成要素の一部が含まれてもよい。

メモリ４１は、種々の情報を記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。メモリ４１は、例えば、投影データや再構成画像データを記憶する。メモリ４１は、ＨＤＤやＳＳＤ等以外にも、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体や、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、メモリ４１の保存領域は、Ｘ線ＣＴ装置１内にあってもよいし、ネットワークで接続された外部記憶装置内にあってもよい。例えば、メモリ４１は、ＣＴ画像や表示画像のデータを記憶する。また、メモリ４１は、本実施形態に係る制御プログラムを記憶する。

ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路４４によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、操作者からの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を出力する。例えば、ディスプレイ４２としては、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro Luminescence Display）、プラズマディスプレイ又は他の任意のディスプレイが、適宜、使用可能となっている。また、ディスプレイ４２は、架台装置１０に設けられてもよい。また、ディスプレイ４２は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末などで構成されることにしても構わない。

入力インターフェース４３は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路４４に出力する。例えば、入力インターフェース４３は、投影データを収集する際の収集条件や、ＣＴ画像を再構成する際の再構成条件、ＣＴ画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件等を操作者から受け付ける。入力インターフェース４３としては、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等が適宜、使用可能となっている。なお、本実施形態において、入力インターフェース４３は、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の物理的な操作部品を備えるものに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路４４へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース４３の例に含まれる。入力インターフェース４３は、架台装置１０に設けられてもよい。又、入力インターフェース４３は、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末などで構成されることにしても構わない。

処理回路４４は、入力インターフェース４３から出力される入力操作の電気信号に応じてＸ線ＣＴ装置１全体の動作を制御する。例えば、処理回路４４は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを有する。処理回路４４は、メモリに展開されたプログラムを実行するプロセッサにより、システム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、設定機能４４４（設定部）、スキャン制御機能４４５および体厚推定機能４４６（推定部）を実行する。なお、各機能（システム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、設定機能４４４、スキャン制御機能４４５および体厚推定機能４４６）は単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能を実現するものとしても構わない。

システム制御機能４４１は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路４４の各機能を制御する。具体的には、システム制御機能４４１は、メモリ４１に記憶されている制御プログラムを読み出して処理回路４４内のメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従ってＸ線ＣＴ装置１の各部を制御する。例えば、処理回路４４は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路４４の各機能を制御する。

前処理機能４４２は、ＤＡＳ１８から出力された検出データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施したデータを生成する。なお、前処理前の生データ（検出データ）及び前処理後のデータを総称して投影データと称する場合もある。

再構成処理機能４４３は、前処理機能４４２にて生成された投影データに対して、フィルタ補正逆投影法（ＦＢＰ法：Filtered Back Projection）や逐次近似再構成法等を用いた再構成処理を行ってＣＴ画像データを生成する。

設定機能４４４は、過去画像と、被検体Ｐに照射されるＸ線量である照射Ｘ線量を変調させて撮影した被検体Ｐの位置決め画像またはＸ線の照射のオンオフを切り替えて撮影した被検体Ｐの位置決め画像とに基づいて、本スキャンのスキャン条件を設定する。位置決め画像は、スキャノ画像またはスカウト画像とも呼ばれる。

スキャン制御機能４４５は、Ｘ線高電圧装置１４に高電圧を供給させて、Ｘ線管１１にＸ線を照射させるなど、Ｘ線スキャンに関する各種動作を制御する。

体厚推定機能４４６は、被検体Ｐの位置決め画像に基づき計算された体厚と過去画像に基づき計算された体厚情報とを用いて、被検体Ｐの位置決め画像全体の体厚を推定する。

なお、処理回路４４は、以下の画像処理及び表示制御処理も行う。
画像処理は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、再構成処理機能４４３によって生成されたＣＴ画像データを公知の方法により、任意断面の断層画像データや３次元画像データに変換する処理である。
表示制御処理は、処理回路４４の各機能または処理における処理途中又は処理結果の情報を表示するようにディスプレイ４２を制御する処理である。

処理回路４４はコンソール装置４０に含まれる場合に限らず、複数の医用画像診断装置にて取得された検出データに対する処理を一括して行う統合サーバに含まれてもよい。

なお、コンソール装置４０は、単一のコンソールにて複数の機能を実行するものとして説明したが、複数の機能を別々のコンソールが実行することにしても構わない。例えば、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３等の処理回路４４の機能が複数のコンソールに分散しても構わない。

次に、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の動作について図２のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ２０１では、被検体Ｐの撮像部位が決定される。具体的には、例えば処理回路４４が、検査オーダーなどから被検体ＰのＩＤ、被検体Ｐの検査対象部位に関する情報を取得し、取得した情報から撮影部位を決定すればよい。

ステップＳ２０２では、処理回路４４が、過去画像が存在するかどうかを判定する。過去画像は、同一のＸ線ＣＴ装置１で撮影された過去の位置決め画像を用いればよい。具体的には、システム制御機能４４１を実行することで処理回路４４が、画像に紐付く付帯情報などを参照し、被検体ＰのＩＤと撮影部位とが同じである過去の位置決め画像を、例えばＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）サーバから検索する。処理回路４４は、当該過去の位置決め画像が見つかれば、過去画像が存在すると判定する。過去の位置決め画像が見つからない場合であっても、同一のＸ線ＣＴ装置１において過去の本スキャンで撮影されたＣＴ画像（断層画像）を過去画像として用いてもよい。

なお、過去画像は、同一のＸ線ＣＴ装置１に限らず、同一製造元の同一シリーズのＸ線ＣＴ装置を用いて撮影したＣＴ画像でもよいし、他の製造元のＸ線ＣＴ装置を用いて設営したＣＴ画像であってもよい。または、磁気共鳴断層撮影装置（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）などの他の医用画像診断装置を用いて撮影した画像を利用してもよい。このとき、他の医用画像診断装置を用いて撮影した画像よりも過去画像として採用されやすくなるように、同一シリーズのＸ線ＣＴ装置で撮影したＣＴ画像の優先度を高く設定してもよい。
また、過去画像は、異なる画像から抽出された異なる部位が組み合わさることで生成されてもよい。例えば、腹部のみ撮影された画像と肺のみ撮影された画像とを組み合わせることで、胸腹部を撮影した過去画像として用いることができる。
過去画像が存在する場合、ステップＳ２０４に進み、過去画像が存在しない場合、ステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３では、Ｘ線ＣＴ装置１が、通常の位置決め撮影（スキャノ撮影）を実行する。撮影された通常の位置決め画像から撮影条件が設定される。その後、本スキャンを実行するためステップＳ２１０に進む。
ステップＳ２０４では、処理回路４４が、ステップＳ２０２で取得した過去画像を読み込む。
ステップＳ２０５では、過去画像に基づいて、被検体Ｐの位置が過去画像と同じ位置となるように、被検体Ｐのポジショニングが行われる。例えば、画像を投影可能なプロジェクタ（図示せず）が天板３３の上に過去画像を投影する。その後、技師などのオペレータが、投影された過去画像を参照して、過去画像と同じ位置となるように被検体Ｐを移動させる。これにより、被検体Ｐのポジショニングが完了する。

ステップＳ２０６では、処理回路４４が、過去画像を参照し、位置決め撮影の開始位置を決定する。なお、オペレータが、目視により位置決め撮影の開始位置を決定してもよい。
ステップＳ２０７では、設定機能４４４を実行することで処理回路４４が、被検体Ｐの体軸方向に沿って非撮影領域を決定する。非撮影領域としては、例えば、生殖器や水晶体などの放射線感受性が高い部位、または妊婦を撮影する場合の腹部など、できるだけ被曝させたくない部位が非撮影領域として決定されればよい。また、被曝低減のため、空気の割合が高い肺などの領域を撮影領域とし、当該撮影領域以外を非撮影領域としてもよい。なお、画像の撮影範囲を明確にするため、位置決め撮影の開始位置と終了位置とは、非撮影領域とせずに撮影することが望ましい。

非撮影領域の決定方法は、具体的には、例えば、撮影部位毎に、撮影部位と上述したような非撮影領域が示されたレイアウト情報とを対応づけたテーブルを予め用意する。設定機能４４４を実行することで処理回路４４が、当該テーブルに記載される撮影部位に対応するレイアウト情報を取得し、非撮影領域を設定すればよい。

なお、撮影領域を決定すれば、撮影領域以外の部分を非撮影領域として決定できるため、処理回路４４は、撮影領域を設定してもよい。例えば、いわゆるフォローアップ診断を行う場合は、体の変化を正確に把握したいため、よい画質のＣＴ画像を撮影したいという要求がある。よって、処理回路４４は、決定している被検体Ｐの検査部位を撮影領域とし、当該検査部位以外の領域を非撮影領域として決定してもよい。

また、設定機能４４４を実行することで処理回路４４は、過去画像を撮影したときの被検体Ｐのランドマーク情報をＰＡＣＳサーバから参照する。ランドマーク情報は、被検体Ｐの体内や体表面から把握できる情報、例えばペースメーカー、ドレーン、またはボルト若しくはステントなどの金属の埋め込みが存在するといった情報である。設定機能４４４を実行する処理回路４４は、ランドマーク情報を含む部位を撮影領域として設定すればよい。

ステップＳ２０８では、スキャン制御機能４４５を実行することで処理回路４４が、制御装置１５を制御し、非撮影領域が存在する間引かれた被検体Ｐの位置決め撮影（間引き撮影ともいう）を実行する。間引き撮影が実行されることにより、間引き画像が生成される。
間引き撮影は、Ｘ線管１１が被検体Ｐの上方（＋ｙ軸方向）に固定され、被検体Ｐを乗せた天板３３が架台に挿入される間、Ｘ線の照射のオンオフを切り替えて制御されることで行われる。具体的には、例えば、スキャン制御機能４４５を実行することで処理回路４４が、非撮影領域ではＸ線が被検体Ｐに照射されないようにＸ線の照射をオフとし、撮影領域ではＸ線が被検体Ｐに照射されるようにＸ線の照射をオンとする制御信号を制御装置１５に送信する。制御装置１５は、制御信号に従ってＸ線高電圧装置１４及び寝台装置３０等を制御することで間引き撮影が行われればよい。間引き撮影におけるＸ線管１１の固定角度は、被検体Ｐの上方（典型的には、０°）であるとしたが、これに限定されない。Ｘ線管１１の固定角度は、被検体Ｐの下方（典型的には、１８０°）や側方（典型的には、９０°又は２７０°）でも良い。
なお、オペレータが、入力インターフェースを操作することにより、目視で非撮影領域を撮影しないように手動でＸ線照射のオンオフを切り替える照射制御を行うことで、間引き撮影が実行されてもよい。

また、Ｘ線照射をオンとしたまま照射野にＸ線遮蔽物を入れ、被検体ＰへのＸ線照射を遮ることで、被検体Ｐに対してＸ線照射をオフにすることと同じ効果を得ることができる。よって、Ｘ線照射のオンオフを切り換えるだけではなく、Ｘ線の照射野へのＸ線遮蔽物の出し入れによって間引き撮影が実行されてもよい。

また、位置決め撮影としてヘリカルスキャンを行う場合、１回転毎にＸ線の照射をオフにするかどうか、すなわち間引くかどうかを決定してもよい。または、１回転の中の数ビューにおいてＸ線の照射を間引くかどうかを決定してもよい。
さらに、３次元スキャンにおいて間引きスキャンを適用してもよい。この場合は、過去に撮影した３次元画像に基づいて、３次元再構成処理により間引いたスキャン部分を補間すればよい。

ステップＳ２０９では、設定機能４４４および体厚推定機能４４６を実行することで処理回路４４が、過去画像に基づき計算された被検体Ｐの体厚と、間引き画像に基づき計算された被検体Ｐの体厚とに基づいて、本スキャンのスキャン条件を決定する。スキャン条件は、例えば、管電流、管電圧、フィルタの厚さ、フィルタの種類および照射時間である。

ステップＳ２１０では、スキャン制御機能４４５を実行することで処理回路４４が、制御装置１５を制御することにより、決定されたスキャン条件に従い本スキャンを実行する。以上で本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の動作を終了する。

次に、ステップＳ２０９に示すスキャン条件の決定処理の詳細について図３のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ３０１では、体厚推定機能４４６を実行することで処理回路４４が、過去画像に基づいて被検体Ｐの体厚を計算する。体厚の計算は、例えばスペクトルやオプティクスなどの幾何学配置情報に基づいて行えばよい。具体的には、例えば体厚推定機能４４６を実現する処理回路４４が、位置決め画像の各画素の画素値に基づいてＸ線吸収量を計算し、計算されたＸ線吸収量を所定の換算式に従い水等価厚に換算して求めればよい。水等価厚は、過去画像の撮影方向に対する水等価厚である。
体厚推定機能４４６を実行することで処理回路４４は、体幅方向の画素列に含まれる複数の画素に関する水等価厚の統計値を、当該画素列の位置での体厚として決定する。上記計算を体軸方向（ｚ軸方向）に沿って行うことで、過去画像全体の体厚を計算できる。なお、本実施形態では、統計値として、水等価厚の平均値または中間値を想定するが、その他の統計処理により求まる値であればよい。

ステップＳ３０２では、体厚推定機能４４６を実行することで処理回路４４が、間引き画像に基づいて被検体Ｐの体厚を計算する。体厚の計算は、ステップＳ３０１と同様に計算すればよい。
ステップＳ３０３では、被検体Ｐの過去画像と間引き画像との間に体型又はポジショニングの差分がある場合、体厚推定機能４４６を実行することで処理回路４４が、過去画像と間引き画像との位置合わせ（レジストレーション）を行う。位置合わせの手法としては、拡大処理、縮小処理、回転処理およびモーフィング処理の少なくともいずれか１つを用いればよい。なお、ランドマーク情報が存在する場合は、ランドマーク情報を参照して位置合わせを行うことで、位置合わせの精度を向上させることができる。また、検査部位が予め決定している場合も、間引き撮影において当該検査部位が撮影部位として撮影されるため、位置合わせの精度を向上させることができる。

ステップＳ３０４では、体厚推定機能４４６を実行することで処理回路４４は、過去画像と間引き画像との重複部分について比率を計算する。具体的には、処理回路４４が、過去画像と間引き画像との重複部分について、間引き画像に基づく体厚を過去画像に基づく体厚で除算し、比率を計算すればよい。
ステップＳ３０５では、体厚推定機能４４６を実行することで処理回路４４は、間引き画像における間引かれた領域の比率について、補間処理を行う。補間処理としては、線形補間を想定するが、これに限らず対数補間など比率を補間できる方法であれば何でもよい。
ステップＳ３０６では、体厚推定機能４４６を実行することで処理回路４４は、計算された比率を過去画像に乗算し、現在の体厚の推定値を取得する。これによって、間引き画像から間引き画像全体にわたる被検体の体厚を推定することができる。

ステップＳ３０７では、スキャン制御機能４４５を実行することで処理回路４４は、推定された体厚に基づいて、本スキャンのスキャン条件を決定する。具体的には、過去画像を撮ったときのスキャン条件を参照し、目標となる照射Ｘ線量となるように、推定された体厚に応じてスキャン条件を決定すればよい。スキャン条件としては、Ｘ線管の管電圧、管電流、フィルタの種類および厚さ、被検体Ｐと管球との距離、曝射時間等が挙げられる。以上でスキャン条件の決定処理を終了する。

次に、現在の体厚の推定の具体例について図４から図１０を参照して説明する。
図４は、被検体Ｐの過去画像の一例を示す。図４の例では、Ｘ線ＣＴ装置１により過去に撮影した被検体Ｐの位置決め画像である。図４に示すように、過去画像は、被検体Ｐの体軸方向（＋Ｚ軸方向）に沿って撮影部位の全てが撮影された、一般的な位置決め画像である。

次に、図４に示す過去画像に基づいて計算された体軸方向に沿った体厚の変化を示すグラフを図５に示す。縦軸は体厚を示し、横軸は体軸方向に対する位置を示す。体厚は、上述のステップＳ３０１の処理により算出される。

次に、被検体Ｐを間引き撮影した場合の間引き画像の一例を図６に示す。
図６に示す「ＯＮ」の表記は、被検体Ｐに対しＸ線が照射される場合を示す。一方、「ＯＦＦ」の表記は、被検体Ｐに対しＸ線が照射されない場合を示す。すなわち、Ｘ線が照射されない部分は、非撮影領域である。

次に、図６に示す間引き画像に基づいて計算された体軸方向に沿った体厚の変化を示すグラフを図７に示す。縦軸および横軸は図５と同様である。
間引き画像の体厚は、上述のステップＳ３０２と同様に計算すればよい。撮影領域について体厚が計算されるが、非撮影領域では体厚は計算されず、飛び飛びの値を有するグラフとなる。

次に、過去画像と間引き画像との画像位置合わせ後の重畳画像の一例について図８に示す。
重畳画像８００は、ステップＳ３０３の処理により生成される。破線８０１は間引き画像における体型の輪郭を示し、実線８０２は過去画像における体型の輪郭を示す。なお、重畳された状態を理解しやすくするため、過去画像は輪郭のみ示す。図８に示すように、重畳画像から過去画像と間引き画像との間で体厚に差が生じていることが理解できる。

次に、重畳画像８００から計算された比率のグラフを図９に示す。
縦軸は比率を示し、横軸は体軸方向の位置を示す。実線９０１は、間引き画像のうち画像が存在する部分の比率を示す。間引き画像のうち間引かれた部分は、過去画像との比率を計算できないため補間処理が行われる。破線９０２は、ここでは線形補間した結果を示す。

次に、体厚の推定結果である現在の体厚の変化を示すグラフを図１０に示す。
図１０に示すように、データが存在しない部分がある間引き画像に基づいて、体厚を推定することができる。図１０の例では、過去画像の体厚と比較して、領域１００１の位置で体厚の増加を確認することができる。このように、全撮影範囲の位置決め撮影を行わず間引き撮影を行った場合でも、体厚を推定することができるため、全撮影範囲においてｍＡモジュレーションが可能となる。

なお、間引き撮影時には、過去画像を参照し、被検体Ｐのどの領域にＸ線が照射されているかを把握できるようにしてもよい。例えば、システム制御機能４４１を実行することで処理回路４４が、取得した過去画像と撮影中のリアルタイムの間引き画像とをディスプレイ４２に並列表示させる。処理回路４４は、例えば制御装置１５から、撮影中の被検体Ｐの撮影領域に関する座標情報を受け取る。処理回路４４は、当該座標情報に対応する過去画像上での撮影領域をディスプレイ４２に例えばマーカーで表示する。これにより、オペレータが撮影範囲を制御できる。

また、カメラ（図示せず）を併用し、カメラにより撮影した現在の被検体Ｐの体表面情報と、撮影中のリアルタイムの間引き画像とを、ディスプレイ４２に並列表示してもよい。ディスプレイ４２に過去画像を表示させる場合と同様に、カメラを併用する場合もオペレータが撮影範囲を制御できる。

次に、本スキャン時の変調計画を行う場合の表示の一例について図１１を参照して説明する。
図１１は、過去画像６０をディスプレイ４２の左側に表示させ、変調グラフ６２をディスプレイ４２の右側に表示させた表示例である。変調グラフ６２において、縦軸が体軸方向に位置を示し、横軸が照射Ｘ線量を示す。変調グラフ６２では、照射Ｘ線量が２本表示される。実線６２１は、過去画像６０に基づいて計算された体厚から計算される照射Ｘ線量を示し、破線６２２は、推定された現在の体厚から計算される照射Ｘ線量を示す。
このようにすることで、オペレータが過去の照射Ｘ線量と現在の照射Ｘ線量とを比較しつつ、本スキャンに関する変調計画を行うことができる。

次に、本スキャン時の変調計画を行う場合の表示の別例について図１２を参照して説明する。
図１２は、間引き画像６４をディスプレイ４２の左側に表示させ、変調グラフ６６をディスプレイ４２の右側に表示させた表示例である。変調グラフ６６には、間引き画像６４から推定された現在の体厚から計算される照射Ｘ線量を示すグラフが１本表示される。実線６６１は、間引き画像６４の撮影領域から実際に計算された体厚に基づいて計算される照射Ｘ線量である。一方、破線６６２は、間引き画像６４の非撮影領域における、推定された体厚に基づいて計算される照射Ｘ線量である。このようにすることで、オペレータが補間された体厚から計算された照射Ｘ線量の部分を容易に把握することができる。
なお、図１１および図１２において、過去画像６０と間引き画像６４とを双方表示してもよい。

以上に示した本実施形態によれば、位置決め撮影時に撮影領域と非撮影領域と決定し、撮影領域のみ被検体にＸ線を照射して間引き撮影を行う。処理回路は、過去画像と間引き画像とに基づいて現在の体厚を推定するので、本スキャン時の前に何度も位置決め撮影を行うことなく、位置決め撮影時の被曝量を低減することができる。

（本実施形態の変形例）
上述の実施形態では、被検体Ｐの位置決め画像の撮影の際に、非撮影領域ではＸ線を照射しない間引き撮影を行うことについて説明した。本変形例では、位置決め画像の撮影の際、照射Ｘ線量を変調させて撮影する点が異なる。具体的には、上述の実施形態の非撮影領域に該当する部分を、間引き撮影の撮影領域に該当する部分の照射Ｘ線量よりも少ないＸ線量（低線量）で位置決め撮影する。以下、低線量で位置決め撮影することを低線量撮影と定義する。

低線量撮影を行う場合の照射Ｘ線量の制御例について、図１３および図１４を参照して説明する。
図１３及び図１４の上段のグラフ７０は、被検体Ｐの撮影範囲を示し、横方向がＺ軸と対応する。下段のグラフ７２は、Ｘ線量の大きさを示す。図１３に示すように、被検体Ｐの撮影範囲において低線量撮影領域７４が決定され、低線量撮影領域７４では、他の領域よりも低い照射Ｘ線量により撮影されればよい。他の領域よりも低い照射Ｘ線量の設定方法としては、例えば、予め設定されたＸ線量の値を用いてもよいし、オペレータが撮影時にＸ線量の値を入力可能としてもよい。
具体的な処理としては、設定機能４４４を実行することで処理回路４４が、本実施形態の非撮影領域の設定と同様の処理により、低線量撮影領域７４を決定する。その後、処理回路４４が、制御装置１５を制御することにより、低線量撮影領域７４において低い照射Ｘ線量となるように低線量撮影を実行すればよい。
図１４は、図１３に示すＸ線量の制御の別例である。図１４に示すように低線量撮影領域において滑らかにＸ線量を変化させてもよい。

以上に示した本実施形態の変形例によれば、低線量撮影を行うことにより、通常の位置決め撮影時のＸ線量よりも線量が少ないため、低線量撮影領域の画像部分から体厚の計算はできないまでも、体型の輪郭程度は撮影することができる。これにより、過去画像と低線量撮影により得られる低線量画像との間の画像位置合わせが、間引き画像の場合よりも容易かつ精度良く行うことができる。結果として、本実施形態と同様に、位置決め撮影時の被曝を低減できる。

なお、上述の実施形態および変形例において、過去画像が立位撮影または座位撮影したＣＴ画像であり、これから撮影する間引き画像が臥位で撮影するものである場合、またはその逆である場合など、撮影状態が異なる場合でも、画像を変換することで現在の体厚を推定できる。
例えば、立位、座位および臥位のうちの２つの組合せに対応する臓器位置（臓器ダレ）の補正量に関する変換テーブルが予め作成される。設定機能４４４を実行することで処理回路４４が、過去画像及び間引き画像の撮影状態と当該変換テーブルとを参照し、臓器位置の補正を行なえばよい。

なお、Ｘ線ＣＴ装置１における設定機能４４４および体厚推定機能４４６は、撮影計画装置に含まれてもよい。図１５は、本実施形態および変形例に係る撮影計画装置のブロック図を図１５に示す。
撮影計画装置５０は、設定機能４４４および体厚推定機能４４６を含む。撮影計画装置５０とＸ線ＣＴ装置１とは、有線または無線で接続される。
図１５に示す撮影計画装置５０によれば、Ｘ線ＣＴ装置１側で体厚の推定処理およびスキャン条件の決定処理などを行わずに、撮影計画装置５０側で当該処理を実行する事ができる。

なお、Ｘ線ＣＴ装置１には、Ｘ線管と検出器とが一体として被検体Ｐの周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ－Ｔｙｐｅ（第３世代ＣＴ）、リング状にアレイされた多数のＸ線検出素子が固定され、Ｘ線管のみが被検体Ｐの周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ－Ｔｙｐｅ（第４世代ＣＴ）等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態へ適用可能である。

なお、Ｘ線を発生させるハードウェアはＸ線管１１に限られない。例えば、Ｘ線管１１に替えて、電子銃から発生した電子ビームを集束させるフォーカスコイルと、電磁偏向させる偏向コイルと、被検体Ｐの半周を囲い偏向した電子ビームが衝突することによってＸ線を発生させるターゲットリングとを含む第５世代方式を用いてＸ線を発生させることにしても構わない。
さらに、本実施形態においては、一管球型のＸ線ＣＴ装置にも、Ｘ線管と検出器との複数のペアを回転リングに搭載した、いわゆる多管球型のＸ線ＣＴ装置にも適用可能である。

加えて、実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。

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。

１ Ｘ線ＣＴ装置
１０ 架台装置
１１ Ｘ線管
１２ Ｘ線検出器
１３ 回転フレーム
１４ Ｘ線高電圧装置
１５ 制御装置
１６ ウェッジ
１７ コリメータ
１８ データ収集装置（ＤＡＳ）
１９ 開口（ボア）
３０ 寝台装置
３１ 基台
３２ 寝台駆動装置
３３ 天板
３４ 支持フレーム
４０ コンソール装置
４１ メモリ
４２ ディスプレイ
４３ 入力インターフェース
４４ 処理回路
５０ 撮影計画装置
６０ 過去画像
６２，６６ 変調グラフ
６４ 間引き画像
７０，７２ グラフ
７４ 低線量撮影領域
４４１ システム制御機能
４４２ 前処理機能
４４３ 再構成処理機能
４４４ 設定機能
４４５ スキャン制御機能
４４６ 体厚推定機能
６２１，６６１，８０２，９０１ 実線
６２２，６６２，８０１，９０２ 破線
８００ 重畳画像
１００１ 領域

Claims (11)

1. 被検体に関し過去の検査で取得された過去画像と、前記過去の検査とは別の検査で照射Ｘ線量を変調させて撮影した前記被検体の位置決め画像またはＸ線の照射のオンオフを切り替えて撮影した前記被検体の位置決め画像とに基づいて、本スキャンのスキャン条件を設定する設定部、
   を具備するＸ線ＣＴ装置。
2. 前記過去画像に基づき計算された体厚と前記位置決め画像に基づき計算された体厚とを用いて、前記位置決め画像全体の体厚を推定する推定部をさらに具備し、
   前記設定部は、計算された体厚に基づいて前記スキャン条件を決定する請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記推定部は、前記過去画像と前記位置決め画像との重複部分において比率を計算することにより、当該被検体の位置決め画像全体の体厚を推定する請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記過去画像は、前記被検体の位置決め画像を撮影した装置と同一の装置を用いて過去に撮影した位置決め画像、断層画像、または他の医用画像診断装置により撮影した画像である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記設定部は、前記過去画像と前記被検体の位置決め画像とを重畳させる際、当該被検体の位置決め画像と当該過去画像との間に体型又はポジショニングの差分がある場合、画像位置合わせを行う請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記位置決め画像は、前記Ｘ線が照射されていない非撮影領域が存在する間引かれた画像である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記位置決め画像は、前記被検体の体軸方向に沿って、他の撮影領域よりも低線量で撮影された低線量撮影領域が存在する画像である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記過去画像は、異なる画像から抽出された異なる部位が組み合わさることで生成される請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 前記設定部は、前記過去画像が立位撮影であるか又は臥位撮影であるかに応じて臓器位置を補正する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
10. 被検体に関し過去の検査で取得された過去画像と、前記過去の検査とは別の検査で照射Ｘ線量を変調させて撮影した前記被検体の位置決め画像またはＸ線の照射のオンオフを切り替えて撮影した前記被検体の位置決め画像とに基づいて、本スキャンのスキャン条件を設定する設定部、
    を具備する撮影計画装置。
11. 前記過去の検査は、前記別の検査とは異なる検査オーダーに基づく検査である、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置、または請求項１０に記載の撮影計画装置。

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