X射线计算机断层摄像装置.pdf

一种X射线计算机断层摄像装置，在取得诊断用断层像的重构中所使用的信息的主扫描之前进行预扫描，上述主扫描包含围绕旋转轴的旋转扫描和沿着上述旋转轴的轴方向扫描，上述X射线计算机断层摄像装置具备：根据与用上述预扫描得到的信息有关的特征量的变化，确定在上述主扫描中的上述体轴方向扫描速度的确定部件；把上述主扫描从开始到结束期间内的上述体轴方向扫描速度控制为上述已确定的速度的控制部件。

权利要求书
1、  一种X射线计算机断层摄像装置，在取得诊断用断层像的重构中所使用的信息的主扫描之前进行预扫描，上述主扫描包含围绕旋转轴的旋转扫描和沿着上述旋转轴的轴方向扫描，
上述X射线计算机断层摄像装置具备：
根据与用上述预扫描得到的信息有关的特征量的变化，确定在上述主扫描中的上述体轴方向扫描速度的确定部件；
把上述主扫描从开始到结束期间内的上述体轴方向扫描速度控制为上述已确定的速度的控制部件。

2、  如权利要求1所述的X射线计算机断层摄像装置，其特征在于：上述确定部件根据上述特征量在规定时间内变化的平均斜率来确定上述速度。

3、  如权利要求2所述的X射线计算机断层摄像装置，其特征在于：上述确定部件根据上述斜率判定血流速度，根据该血流速度确定上述速度。

4、  如权利要求1所述的X射线计算机断层摄像装置，其特征在于：还具备根据已确定的上述速度而改变在上述轴方向扫描中每单位时间的信息收集密度的部件。

5、  如权利要求1所述的X射线计算机断层摄像装置，其特征在于：上述特征量是由上述预扫描获得的与关心区域内的多个象素的各自有关的多个CT值的平均值、上述多个CT值的加算值、上述多个CT值和与造影开始前的同一象素有关得到的CT值的差值的平均值或者上述多个CT值和与造影开始前的同一象素有关得到的CT值的差值的加算值中的某一个。

6、  一种X射线计算机断层摄像装置，在取得诊断用断层像的重构中所使用的信息的主扫描之前进行预扫描，上述主扫描包含围绕旋转轴的旋转扫描和沿着上述旋转轴的轴方向扫描，
上述X射线计算机断层摄像装置具备：
根据与用上述预扫描得到的信息有关的特征量随时间的变化斜率来确定开始上述主扫描的时刻的确定部件；
控制X射线计算机断层摄像装置而使其在上述已确定的时刻开始上述主扫描的控制部件。

7、  如权利要求6所述的X射线计算机断层摄像装置，其特征在于：上述确定部件根据特征量在规定期间内变化的平均斜率来确定开始上述主扫描的时刻。

8、  如权利要求6所述的X射线计算机断层摄像装置，其特征在于：上述确定部件根据上述斜率判定血流速度，根据该血流速度确定上述时刻。

9、  如权利要求6所述的X射线计算机断层摄像装置，其特征在于：上述特征量是由上述预扫描获得的与关心区域内的多个象素的各自有关的多个CT值的平均值、上述多个CT值的加算值、上述多个CT值和与造影开始前的同一象素有关得到的CT值的差值的平均值或者上述多个CT值和与造影开始前的同一象素有关得到的CT值的差值的加算值中的某一个。

10、  如权利要求6所述的X射线计算机断层摄像装置，其特征在于：还具备与在上述已确定的时刻的上述主扫描的开始同步输出关于上述主扫描的提示的部件。

说明书X射线计算机断层摄像装置
相关申请的交叉引用
本申请基于2005年4月15日提交的日本在先专利申请JP2005-118769并要求其优先权，该申请的全部内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及利用X射线得到被检体的断层像的X射线计算机断层摄像装置(X-ray computer tomography apparatus)。
背景技术
在X射线计算机断层摄像装置中利用造影剂的情况下，在投入到被检体中的造影剂流入到想要得到断层像的部位(摄像部位)的时刻，重要的是进行主扫描。所谓主扫描是收集用于重构诊断用断层像的数据的扫描。
在特开2003-245275中公开的技术是，在主扫描之前，进行预备扫描(预扫描)，根据用该预扫描测定的CT值的变化来监视造影剂对摄像部位的流入状况，与此对应自动地开始主扫描。
一般，预扫描是把和摄像部位不同的部位作为对象进行。例如，当摄像部位是肝脏的情况下，预扫描把腹部大动脉作为对象进行。因此，在用预扫描测定的CT值超过阈值后，再次从经过一定时间的时刻开始进行主扫描。这是为了等待造影剂充分流入摄像部位的缘故。
但是，造影剂从成为预扫描对象的部位到达摄像部位所需要的时间因人而异。因此，如果把直到开始主扫描的等待时间如上述那样设置成一定，则存在不能在最佳的时刻开始主扫描的情况。
此外，在螺旋扫描等的过程中，除了围绕旋转轴的旋转扫描外，通过沿着上述的旋转轴进行轴方向扫描，对沿着上述旋转轴的方向进行宽区域的摄像。在进行这种摄像的情况下，例如即使在适宜的时刻开始主扫描，如果主扫描的轴方向扫描的速度不合适，则存在出现摄像部位从造影剂的药团(bolus)的峰值偏离，根本无法适宜地进行主扫描的危险。
根据在开始造影剂的注入之后即刻得到的X射线衰减值的变化，推定表示此后的X射线衰减值的变化的曲线，在预测为该曲线接近其最大值的时间开始螺旋扫描的技术公开在US 6,337,992中。
但是，推定上述那样的曲线的处理非常复杂，实现高精度困难。因而，如果该曲线的误差不大，则开始螺旋扫描的时刻也有从最佳的时刻偏离的可能。
发明内容
从这样的问题出发，希望在整个摄像范围中在造影剂的药团峰值附近通过的适宜时刻进行主扫描。
本发明的第1形态的X射线计算机断层摄像装置是在取得诊断用断层像的重构中使用的信息的主扫描之前进行预扫描的X射线计算机断层摄像装置，上述主扫描包含围绕旋转轴旋转的旋转扫描和沿着上述旋转轴的轴方向扫描，上述X射线计算机断层摄像装置具备：根据与通过上述预扫描得到的信息有关的特征量的变化，确定在上述主扫描中的上述体轴方向扫描速度的确定部件；把上述主扫描从开始到结束期间内的上述体轴方向扫描速度控制为上述已确定的速度的控制部件。
本发明的第2形态的X射线计算机断层摄像装置是在取得诊断用断层像的重构中所使用的信息地主扫描之前进行预扫描的X射线计算机断层摄像装置，上述主扫描包含围绕旋转轴旋转的旋转扫描和沿着上述旋转轴的轴方向扫描，上述X射线计算机断层摄像装置具备：根据与通过上述预扫描得到的信息有关的特征量随时间的变化斜率，确定开始上述主扫描的时刻的确定部件；以在上述已确定的时刻开始上述主扫描的方式控制X射线计算机断层摄像装置的部件。
下面将说明本发明的附加目的和优点，从说明书的描述中将清楚地了解这些目的和优点，通过实施本发明也可以学习到这些目的和优点。
附图说明
在说明书中所包含的、构成说明书一部分的、将用来说明本发明的优选实施方式的附图、以及上述给出的一般描述和即将给出的优选实施方式的详细描述，将用来解释本发明的基本原理。
图1是表示本发明的一种实施方式的X射线CT装置的主要部分的构成图。
图2是表示图1中的扫描架控制部的处理顺序的流程图。
图3A、3B表示CT值随时间变化的曲线的一例。
图4表示血流速度和主扫描条件的关系的表的一例。
图5表示血流速度和等待时间的关系的表的一例。
图6A、6B表示在腹部大动脉以及肝脏各自中的CT值的时间变化和预扫描以及主扫描的执行时刻。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的X射线计算机断层摄像装置(X射线CT装置)。
图1是表示本实施方式的X射线CT装置的主要部分的构成图。本实施方式的X射线CT装置由扫描架1和计算机装置2构成。扫描架1是用于收集与被检体有关的投影数据的构成要素。在扫描架1中收集到的投影数据提供给在计算机装置2中的图像重构以及预处理等的处理。而且，所谓预处理是指用于根据预扫描的结果自动开始主扫描的下面所述的处理。
扫描架1包含床台10、X射线管装置11、X射线检测器12、架台驱动部13、高电压发生部14、床台驱动部15以及数据收集部16。
在扫描架1中，X射线管装置11以及X射线检测器12以相互对置的方式安装在未图示的环形的旋转架台上。旋转架台用架台驱动部13驱动而旋转。此时，X射线管装置11和X射线检测器12围绕同一旋转轴RA旋转。扫描架1在X射线管装置11以及X射线检测器12的旋转轨道的内侧上形成空洞。
X射线管装置11包含X射线管111以及X射线过滤器112。X射线管111从高电压发生部14接收电力供给，向X射线检测器12发射X射线。X射线过滤器112为了降低辐射而除去从X射线管11发射的X射线中的低能量成分。高电压发生部14配备高电压变压器、灯丝电流发生器以及整流器。此外高电压发生部14为了任意或者分阶段调整管电压以及灯丝电流而配备有管电压切换器以及灯丝电流切换器等。
X射线检测器12的构成是把多个X射线检测元件列排列成沿着旋转轴RA的方向。X射线检测器12检测入射的X射线，输出与其强度相应的电气信号。
被检体安置在床台10的顶板101上。床台10用床台驱动部15驱动，使顶板101在其长度方向(图1中的左右方向)上移动。通常，以其长度方向和旋转轴RA平行的方式设置床台10。另外通常，被检体以其体轴沿着旋转轴RA的方式安置在顶板101上。并且被检体伴随顶板101的移动进入到扫描架1的空洞内。
数据收集部16收集X射线检测器12的输出并提供给计算机装置2。而且，在X射线检测器12和数据收集部16之间插入使用了集电环或光通信等的接口。由此数据收集部16能够随着旋转架台的连续旋转而收集X射线检测器12的输出。
计算机装置2配备扫描架控制部21、前处理部22、重构部23、显示部24以及操作台25。这些扫描架控制部21、前处理部22、重构部23、显示部24以及操作台25经由总线26相互连接。
从扫描架1提供给计算机装置2的数据经由前处理部22作为投影数据提供给重构部23。重构部23根据上述的投影数据重构断层像数据。断层像数据在显示于显示部24上的同时，还提供给扫描架控制部21，用于预处理。
操作台25的设置是用于操作者输入例如主扫描的条件和预处理的条件等各种信息和各种指示。操作台25配备操作画面。
扫描架控制部21通过控制扫描架1的动作来进行预扫描和主扫描。扫描架控制部21进一步配备以下那样的功能。其第1个功能是根据用预扫描得到的图像判定血流速度。第2个目的是根据已判定的血流速度，确定结束预扫描后到开始主扫描的等待时间。第3个功能是与用上述等待时间确定的主扫描的开始时刻同步，输出有关主扫描的提示。第4个功能是根据已判定的血流速度，确定主扫描时沿着旋转轴RA的方向上的扫描速度，即顶板101的移动速度。第5个功能是把在主扫描时的顶板101的移动速度设置成上述已确定的速度。第6个目的是与在主扫描时的顶板101的移动速度相应地改变沿着旋转轴RA的方向的每单位时间的信息收集密度。
以下，说明以上那样构成的X射线CT装置的动作。
图2是表示图1中的扫描架控制部21的处理顺序的流程图。在开始该图2所示的处理之前，扫描架控制部21根据用户操作等进行摄像层面的定位和预扫描的条件(管电压、管电流、扫描时间、集束通道数、螺旋间距等)、主扫描的条件(管电压、管电流、扫描时间、集束通道数、摄像范围等)等的设定。而且扫描架控制部21进行用于摄像范围的确定的定位扫描(scanogram)摄像。
在步骤Sa1中，扫描架控制部21使扫描架1动作以进行1个层面的预扫描。此时，造影剂注入还没有开始，是非造影状态下的摄像。用预扫描在数据收集部16中收集的数据在由前处理部22完成了前处理后，用重构部23进行重构处理。前处理以及重构处理能够利用公知的处理。扫描架控制部21把在重构部23中得到的重构图像(以下，称为预扫描图像)显示在显示部24上。而后在步骤Sa2中扫描架控制部21根据用户操作等进行预处理条件(ROI，阈值TH1，等待时间等)的设定。
此后，使注射器同步，开始对被检体注入造影剂。
在步骤Sa3中，扫描架控制部21使扫描架1动作，以进行1个层面的预扫描。在步骤Sa4中，扫描架控制部21根据在上述预扫描时得到的预扫描图像中的ROI的状态测量特征量。而且，把ROI一般设定成包含多个象素。这种情况下扫描架控制部21可以把包含在ROI中的多个象素中的有代表性的1个象素(例如位于ROI的中心的象素)的CT值作为ROI的特征值，也可以根据多个象素的CT值求特征量。在后者的情况下，例如能够把多个象素各自的CT值的平均值或加算值作为特征量。即使在用上述任一方法求特征量的情况下，也可以代替各象素造影后的CT值而使用各象素造影前的CT值和造影后的CT值的差值。
在步骤Sa5中扫描架控制部21确认上述测量的特征量是否比阈值TH2还小。把阈值TH2设定成比阈值TH1还小的值，以便检测到在造影剂达到ROI时CT值开始上升。阈值TH2可以设定成固定值，也可以设定成和在预扫描开始时的特征量和阈值TH1具有一定关系的值。
如果特征量比阈值TH2还小，则扫描架控制部21从步骤Sa5返回到步骤Sa3，重复步骤Sa3至步骤Sa5。而后如果特征量上升到阈值TH2，则扫描架控制部21从步骤Sa5进入步骤Sa6。
在步骤Sa6至步骤Sa8的处理循环中，扫描架控制部21重复预扫描以及特征量的测量。如果特征量上升到阈值TH1或者以上，则扫描架控制部21从步骤Sa8进入步骤Sa9，脱离该处理循环。
在步骤Sa9中扫描架控制部21计算特征量的变化斜率，根据该计算出的斜率判定血流速度。即，当血流速度比较慢的情况下，特征量如图3A所示缓慢上升。与此相反当血流速度比较快的情况下，特征量如图3B所示急速上升。因而扫描架控制部21根据特征量从达到阈值TH2后到达到阈值TH1所需要的时间，和阈值TH1和阈值TH2的差来计算从阈值TH2到阈值TH1的特征量的变化的斜率。特征量的变化特性如图3A或者图3B所示并不是线性的，而在此计算特征量从达到阈值TH2后到达到阈值TH1的期间的平均的斜率。这样求得的斜率与血流速度大致成比例。因而扫描架控制部21根据计算出的斜率判定血流速度。而且，在此在把血流速度判定为S1～S5的5个等级之一的同时，判定为S11～S15的5个等级之一。在血流速度S1～S5中，血流速度S1最快，血流速度S5最慢。另外，在血流速度S11～S15中，血流速度S11最快，血流速度S15最慢。而且，所谓S1～S5和S11～S15其各区间的范围不同。在步骤Sa10中扫描架控制部21根据上述判定的血流速度S1～S5，设定主扫描的条件。主扫描如果用螺旋扫描进行，则该主扫描的条件的设定能够参照例如图4所示那样的表进行，其中的螺旋扫描是组合由X射线管装置11以及X射线检测器12旋转产生的旋转扫描，和通过顶板101在旋转轴RA的轴方向上移动产生的轴方向扫描的组合。但是主扫描的条件至少设定成血流速度越高轴方向扫描的速度即顶板101的移动量越大。进而顶板101的移动量希望设定成在各血流速度下的造影剂的移动速度尽可能一致。进而在本实施方式中如图4所示，顶板101的移动量越大，收集列数越增加。由此，谋求沿着旋转轴RA的方向的分辨能力的均匀化。
在步骤Sa11中扫描架控制部21根据上述判定的血流速度设定等待时间。等待时间的设定可以参照例如图5所示那样的表进行。该表例如能够根据实验和模拟的结果制作。而且，根据成为主扫描的对象的部位和成为预扫描的对象的部位的关系，相对于某一血流速度的适宜的等待时间发生变化。因而，与成为主扫描的对象的部位和成为预扫描的对象的部位的多个组合有关预先分别准备表，如果能够适宜地选择这些表则是很方便的。
在步骤Sa12中扫描架控制部21把扫描位置从预扫描的对象部位改变为主扫描的对象部位。此外在步骤Sa13中扫描架控制部21等待从在步骤Sa8中确认了特征量达到大于等于阈值TH1的时刻开始经过在步骤Sa11中设定的等待时间。而后如果经过了等待时间，则扫描架控制部21从步骤Sa13进入步骤Sa14。
在步骤Sa14中扫描架控制部21在事前设定的条件以及在步骤Sa10中设定的条件下，以进行主扫描的方式使扫描架1动作。而且，主扫描时的动作和现有某些同类型的装置一样。而后，如果指定的摄像范围的摄像完成，则扫描架控制部21结束该图2所示的处理。
此外，扫描架控制部21如上所述在步骤Sa8中确认了特征值达到大于等于阈值TH1的时刻，和与用在步骤S11a中设定的等待时间确定的主扫描的开始时刻同步的时刻，进行与主扫描有关的声音引导等提示的输出。即，从主扫描的开始时刻开始在一定时间前的时刻和在一定时间后的时刻输出提示。
如果这样采用本发明，则在预扫描的期间判定血流速度，该血流速度越高在主扫描中使顶板101移动得越快。因为造影剂和血液一同移动，所以血流速度越快造影剂的移动速度也越快。因此，由于这样根据血流速度调整顶板101的移动速度，因而能够接近造影剂的移动速度和轴方向扫描的速度。因而，能够在摄像范围的整个区域中摄像药团(bolus)的峰值附近，能够进行高效率的摄像。这当然能够谋求画质的提高，如果是可以得到基准画质即可，则能够减少造影剂的注入量，降低X射线的辐射量，能够减轻对被检体的负担。
另外，虽然最佳的造影时刻与血流速度相应地变化，但如果采用本实施方式，则与血流速度相应地改变等待时间，如图6A以及图6B所示，能够在最佳的造影时刻实施主扫描。而且图6A以及图6B表示作为预扫描的对象部位的腹部大动脉以及作为主扫描的对象部位的肝脏的各自中的CT值的时间变化，和预扫描以及主扫描的执行时刻。而后，图6A一方表示比图6B一方血流速度还快的状况。
进而，如果采用本实施方式，因为为了确定主扫描的开始时刻考虑从阈值TH2到阈值TH1期间特征量随时间变化的平均斜率，所以与在US 6,337,992中公开的技术相比处理容易，而且能够可靠地确定开始时刻。
本实施方式可以进行以下各种变形实施。
特征量的变化斜率可以用上述的实施方式以外的方法求得。例如，根据特征量从达到阈值TH2开始到达到比阈值TH1还小的第3阈值所需要的时间，也可以设定顶板101的移动速度或者等待时间。
也可以根据特征量从达到阈值TH2到经过一定时间的期间中的特征值的变化量计算斜率。
收集列数可以不根据血流速度改变。另外，也可以是收集列数不改变而根据血流速度改变层面厚度，或者根据血流速度改变收集列数和层面厚度双方。或者，也可以根据血流速度分别改变参数。
主扫描也可以不自动开始，而根据预扫描图像与用户进行的开始指示相应地开始。这种情况下，如果显示在步骤Sa11中设定的等待时间，则可以让用户认识主扫描的最佳开始时刻。而后，用户可以容易地在适宜的时刻指示开始。
也可以不根据特征量的变化斜率判定血流速度，而根据特征量的变化斜率直接设定顶板101的移动速度或者等待时间。
而且，本发明并不限于上述实施方式自身，在实施阶段在不脱离其主旨的范围内可以变形构成要素并具体化。另外，通过在上述实施方式中公开的多个构成要素的适宜的组合，能够形成各种发明。例如，也可以从实施方式所示的全构成要素中删除几个构成要素。
本领域普通技术人员能够容易推导得出本发明的其他优点和变型。因此，从更宽的范围来看，本发明不限于此处所描述和所示出的具体细节和代表性实施方式。可得出各种变型而不脱离由后附权利要求书及其等价物所限定的一般发明概念的精神和范围。