Ｘ線コンピュータ断層撮影装置
【課題】スキャン条件をより好適に設定することができる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】複数の条件項目を含むスキャン条件に従って、被検体の撮影対象部位に対するＸ線によるスキャンと前記スキャンにより収集された投影データに基づく画像データの再構成とを実行するＸ線コンピュータ断層撮影装置は、画像ノイズの指標に関する所望値を入力する入力器３９と、画像ノイズの指標に関する基準値を有するサンプル画像に関するデータを記憶する記憶装置３５と、画像ノイズの指標に関する所望値に対して、スキャン条件の推奨値を関連付け、入力された画像ノイズの指標に関する所望値と画像ノイズの指標に関する基準値とに基づいてサンプル画像に関するデータから入力された画像ノイズの指標の所望値に対応する模擬画像データを生成する模擬画像生成部４２と、生成された模擬画像データ及び関連付けられたスキャン条件の推奨値を表示するディスプレイ３８とを具備する。
【解決手段】複数の条件項目を含むスキャン条件に従って、被検体の撮影対象部位に対するＸ線によるスキャンと前記スキャンにより収集された投影データに基づく画像データの再構成とを実行するＸ線コンピュータ断層撮影装置は、画像ノイズの指標に関する所望値を入力する入力器３９と、画像ノイズの指標に関する基準値を有するサンプル画像に関するデータを記憶する記憶装置３５と、画像ノイズの指標に関する所望値に対して、スキャン条件の推奨値を関連付け、入力された画像ノイズの指標に関する所望値と画像ノイズの指標に関する基準値とに基づいてサンプル画像に関するデータから入力された画像ノイズの指標の所望値に対応する模擬画像データを生成する模擬画像生成部４２と、生成された模擬画像データ及び関連付けられたスキャン条件の推奨値を表示するディスプレイ３８とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線が被検体内で受けた吸収量に基づいて臓器等の組織のＸ線吸収率を水のそれを基準としたＣＴ値という指標として計算（再構成）することによって画像（断層像）を得るものである。再構成した画像には画像ノイズが不可避である。画像ノイズは、典型的には均質ファントム像のＣＴ値のばらつきを標準偏差として定義し、通常、画像ＳＤと略称される。
【０００３】
画像ＳＤは、スキャン条件の中の撮影スライス厚、管電圧、管電流等の複数の条件項目と、被検体とに応じて決まる。再構成した画像を観察して診断を下すには、例えば画像上の微小な陰影がノイズなのか、腫瘍なのかを区別するために、その画像が有する画像ＳＤを考慮する必要がある。換言すると、検査対象の腫瘍をノイズと識別できる適正値に画像ＳＤがなるように、撮影スライス厚、管電圧、管電流等のスキャン条件項目を設定する必要がある。
【０００４】
しかし、特開平１１−２３５３３４号公報のように、撮影スライス厚、管電圧、管電流等の多くの条件項目を入力するだけでは、画像ＳＤの値を把握することは容易ではない。さらに、仮に、画像ＳＤを把握できたとしても、その画像ＳＤの値に対して、どの程度のノイズが現れるのかについて認識することは多くの経験及び知識を要するものであり容易なことではない。そのためスキャン条件を好適に設定することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２３５３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、スキャン条件をより好適に設定することができるＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１局面は、複数の条件項目を含むスキャン条件に従って、被検体の撮影対象部位に対するＸ線によるスキャンと前記スキャンにより収集された投影データに基づく画像データの再構成とを実行するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、画像ノイズの指標に関する所望値を入力する手段と、像ノイズの指標に関する基準値を有するサンプル画像に関するデータを記憶する記憶手段と、記画像ノイズの指標に関する所望値に対して、スキャン条件の推奨値を関連付ける手段と、前記入力された画像ノイズの指標に関する所望値と、前記画像ノイズの指標に関する基準値とに基づいて、前記サンプル画像に関するデータから前記入力された画像ノイズの指標の所望値に対応する模擬画像データを生成する模擬画像データ生成手段と、前記生成された模擬画像データ、及び前記関連付けられたスキャン条件の推奨値を表示する手段とを具備する。
本発明の第２局面は、複数の条件項目を含むスキャン条件に従って、被検体の撮影対象部位に対するＸ線によるスキャンと前記スキャンにより収集された投影データに基づく画像データの再構成とを実行するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、画像ノイズの指標に関する基準値を有するサンプル画像データを記憶する記憶手段と、画像ノイズの指標に関する所望値と、前記画像ノイズの指標に関する基準値とに基づいて、前記サンプル画像データから前記画像ノイズの指標の所望値に対応する模擬画像データを生成する模擬画像データ生成手段と、記画像ノイズの指標に関する所望値に対して、スキャン条件の推奨値を関連付ける手段と、前記生成された模擬画像データ、及び前記関連付けられたスキャン条件の推奨値を表示する手段とを具備する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スキャン条件をより好適に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態によるＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図。
【図２】本実施形態の動作手順の一例を示す流れ図。
【図３】図２のＳ２の段階で表示されるスキャンプラン設定画面の一例を示す図。
【図４】図２のＳ５の段階で表示される画像ＳＤ確認画面の一例を示す図。
【図５】図２のＳ９の段階における画像ＳＤ計算処理の補足説明図。
【図６】図２のＳ１０の段階における２つのサンプル画像に対する重み係数の決定方法の一例を示す図。
【図７】図２のＳ１１の段階で表示される模擬画像表示画面の一例を示す図。
【図８】本発明の実施形態による画像ノイズシミュレーション装置による表示画面の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。なお、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置には、Ｘ線管とＸ線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（ROTATE/ROTATE）タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（STATIONARY/ROTATE）タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転／回転タイプとして説明する。また、１スライスの断層像データを再構成するには、被検体の周囲１周、約３６０°分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０°＋ビュー角分の投影データが必要とされる。いずれの再構成方式にも本発明を適用可能である。ここでは、前者を例に説明する。また、入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。Ｘ線検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよいが、ここでは、前者の間接変換形として説明する。また、近年では、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転フレームに搭載したいわゆる多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本発明では、従来からの一管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であっても、多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であってもいずれにも適用可能である。ここでは、一管球型として説明する。
【００１１】
図１は本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示している。架台１は、Ｘ線管１０とＸ線検出器２３を有する。Ｘ線管１０とＸ線検出器２３は、円環形状の回転フレーム１２に相互に対向する向きで搭載される。回転フレーム１２は、架台駆動装置２５によりＺ軸を中心として回転される。回転フレーム１２の中央部分は開口され、その開口部に、寝台２の天板２ａ上に載置された被検体Ｐが挿入される。Ｘ線管１０と開口部との間には、ビームピッチ（撮影スライス厚ともいう）に応じてＸ線の照射幅を変化させるためのスリット２２が配置される。寝台２には天板２ａをその長軸（回転軸と平行）の方向に関して移動するための天板駆動部２ｂが装備されている。
【００１２】
Ｘ線管１０の陰極陽極間には高電圧発生器２１から管電圧が印加され、またＸ線管１０のフィラメントには高電圧発生器２１からフィラメント電流が供給される。管電圧の印加及びフィラメント電流の供給によりＸ線が発生される。高速連続回転を実現するために、Ｘ線管１０と高電圧発生器２１との間はスリップリングを介して電気的に接続されている。
【００１３】
Ｘ線検出器２３は、シングルスライスタイプ又はマルチスライスタイプの検出器である。Ｘ線検出器２３は、シングルスライスタイプであれば、例えば０．５ｍｍ×０．５ｍｍの正方の受光面を有する複数のＸ線検出素子が例えば９１６個チャンネル方向Ｙに一列に配列された素子列を有する。Ｘ線検出器２３は、マルチスライスタイプであれば、素子列がスライス方向Ｚに例えば４０列並設されてなる。
【００１４】
一般的にＤＡＳ(data acquisition system) と呼ばれているデータ収集装置２４は、検出器２３からチャンネルごとに出力される信号を電圧信号に変換し、増幅し、さらにディジタル信号に変換する。このデータ（生データ）は架台外部の計算機ユニット３に取り込まれる。計算機ユニット３の前処理ユニット３４は、データ収集装置２６から出力される生データに対して感度補正等の補正処理を施して投影データを出力する。この投影データは計算機システム３のデータ記憶装置３５に送られ記憶される。
【００１５】
計算機システム３は、前処理ユニット３４及びデータ記憶装置３５とともに、システムコントローラ３２、キーボードやマウス等を備えた入力器３９、ディスプレイ３８、表示プロセッサ３７、スキャンコントローラ３３、再構成ユニット３６、スキャンプラン設定支援システム４０、画像ＳＤ計算部４１、模擬画像生成部４２、画像ＳＤシュミレータ４３から構成される。再構成ユニット３６は、データ記憶装置３５に記憶されている投影データに基づいて、画像（断層画像）データを再構成する。データ記憶装置３５は、前処理ユニット３４で生成された投影データ、再構成ユニット３６で再構成された断層画像データを記憶すると共に、模擬画像生成部４２において模擬画像データを生成するために用いられるサンプル画像データを予め記憶する。
【００１６】
サンプル画像データは、人体の内部組成を忠実に再現したファントム又はサンプル画像としての使用を承諾した被検体を実際にスキャンして得た画像データであって、当該スキャン時のスキャン条件に対応する所定の画像ＳＤ（このサンプル画像が有する画像ＳＤを基準画像ＳＤという）を有している。模擬画像生成部４２は、スキャンプラン設定支援システム４０で設定されたスキャン条件等に基づいて画像ＳＤ計算部４１で計算された画像ＳＤと、サンプル画像データが有する基準画像ＳＤとに基づいて、画像ＳＤ計算部４１で計算された画像ＳＤに相当する程度のノイズを有する画像データ（模擬画像データ）をサンプル画像データから生成する。模擬画像データをサンプル画像データから生成するのに要する処理時間は、画像ＳＤに基づいてサンプル投影データを加工し、模擬画像データを再構成するのに要する処理時間よりも、非常に短縮することができる。それによりスキャン条件の設定に際して、画像ＳＤを実際の画像上で確認する作業及びそのスキャン条件の修正作業を現実的なものとすることができる。以下、模擬画像データをサンプル画像データから生成する処理をスキャン条件の設定処理と共に説明する。
【００１７】
図２には、本実施形態において、スキャン条件の設定処理の中で模擬画像データをサンプル画像データから生成する処理を適用する場合の典型的な流れを示している。まず、Ｓ１において、被検体の全身又は一部分に関するスキャノグラムが撮影される。スキャノグラム撮影は、周知の通り、例えばＸ線管１０が天板２ａ上の被検体に正対するゼロ°の角度で回転フレーム１２を固定し、また天板２ａを被検体とともに一定速度で連続的に移動させながら、被検体に対してＸ線を連続的に照射し、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器２３で所定の周期で繰り返し検出することにより行われる。これによりＸ線平面像と同様の画像データ、すなわちスキャノグラムデータを発生することができる。
【００１８】
次に、スキャン条件が設定されるが、その設定は、スキャンプラン設定支援システム４０の支援の上でなされる。スキャンプラン設定支援システム４０は、操作者によるスキャン条件の設定を対話形式でもって容易にするために必要な機能を備えている。例えば、患者情報、検査目的、検査対象部位等の事項を入力すると、スキャンプラン設定支援システム４０は、それに応じた少なくとも１つのスキャン条件の候補を作成し、提示する。
【００１９】
図３には、スキャンプラン設定支援システム４０により構築されたスキャン条件設定支援画面が示されている。スキャン条件設定支援画面には、患者情報、ガントリ情報、スキャノグラムとともに、それらの下部にスキャン条件の候補リストが表示される。スキャン条件に含まれる主な条件項目としては、スキャンモード（シングルスライススキャン、マルチスライススキャン、ヘリカルスキャン）、撮影範囲、管電圧、管電流、Ｘ線管１０が一回転するのに要する時間を表すスキャン速度、ヘリカルスキャン時のＸ線ビーム幅に対するＸ線管１０の一回転あたりの天板移動距離の割合を表すビームピッチ、ヘリカルスキャン時のＸ線管１０の一回転あたりの天板移動距離を表す寝台速度、撮影スライス厚、再構成関数、画像スライス厚、撮影領域の直径を表すＳ−ＦＯＶ、再構成領域の直径を表すＤ−ＦＯＶ等が含まれる。放射線技師は、提示されたスキャン条件の候補の中から所望の候補を選択し、また必要に応じて所望の条件項目の候補値を修正することにより、スキャン条件を少ない手間でもって設定することができる。
【００２０】
スキャン条件設定支援画面には、「画像ＳＤ確認」と記されたボタンが含まれる。Ｓ３において、「画像ＳＤ確認」ボタンがクリックされたとき、画像ＳＤシミュレータ４３が起動する。画像ＳＤシミュレータ４３は、スキャンプラン設定支援システム４０から、設定されたスキャンプランデータを取り込み、またデータ記憶装置３５からスキャノグラムデータを取り込む（Ｓ４）。画像ＳＤシミュレータ４３は、取り込んだスキャンプランデータ及びスキャノグラムデータから図４に示す画像ＳＤ確認画面を構築し、表示する（Ｓ５）。
【００２１】
図４に示すように、画像ＳＤ確認画面には、左上のスキャノグラム表示領域、右上の模擬画像表示領域、撮影部位表示欄、体厚表示欄、水等価厚表示欄、撮影範囲表示欄、撮影時間表示欄、スキャンモード表示欄、被曝低減表示欄、撮影スライス厚表示欄、画像スライス厚表示欄、ＦＯＶ表示欄、ビームピッチ（Ｐｉｔｃｈ）表示欄、寝台速度表示欄、再構成関数（関数）表示欄、管電圧（ｋＶ）表示欄、管電流（ｍＡ）表示欄、スキャン速度表示欄、画像ＳＤ表示欄、線量（ＣＴＤＩ、ＤＬＰ）表示欄、ウインドウレベル／ウインドウワイズ表示欄が含まれる。これら表示欄のうち、体厚表示欄、水等価厚表示欄、画像ＳＤ表示欄を除く表示欄には、初期的に、スキャンプランデータに含まれる対応項目の部位名又は数値が挿入される。
【００２２】
体厚は、画像ＳＤ確認画面上で入力器３９を介して数値入力される。又は、体厚は、画像ＳＤシミュレータ４３によりスキャノグラムデータから計算される。水等価厚は、入力された又は計算された体厚から画像ＳＤシミュレータ４３により計算される。または水等価厚は、画像ＳＤシミュレータ４３により直接、スキャノグラムデータから計算される。体厚から水等価厚を計算する方法としては、様々な方法があり、任意の方法を採用すればよい。体厚から水等価厚を計算する方法の一例としては、直径既知の円柱形水ファントムに関する事前収集したスキャノグラムの画素値に対する当該被検体に関するスキャノグラム内の画素値の比率に基づいて、水ファントムの直径から当該被検体の水等価厚を推定する方法がある。誤差低減のために、実際的には、直径既知の円柱形水ファントムに関するスキャノグラム内の局所領域の画素値積算に対する当該被検体に関するスキャノグラム内の同サイズの局所領域の画素値積算の比率の平方根を、水ファントムの直径に乗算することにより、当該被検体の水等価厚を推定する。
【００２３】
画像ＳＤ確認画面には「模擬画像表示」と記されたボタンが含まれる。Ｓ７において「模擬画像表示」ボタンがクリックされたとき、画像ＳＤシミュレータ４３の制御のもとで、データ記憶装置３５からも模擬画像生成部４２にサンプル画像データが取り込まれる（Ｓ８）。実際には、データ記憶装置３５には、複数の部位各々に対して複数、ここでは２枚のサンプル画像に関するデータが関連付けられている。同じ部位に関連付けられている２枚のサンプル画像は、異なる画像ＳＤを有する。一方のサンプル画像（第１のサンプル画像）は、例えば２．０の画像ＳＤ（第１の基準画像ＳＤ）を有し、他方のサンプル画像（第２のサンプル画像）は、例えば５０．０の画像ＳＤ（第２の基準画像ＳＤ）を有している。周知のとおり、画像ＳＤはその値が小さいほど、画質が高く、値が高いほど、画質が低い性質を有している。
【００２４】
次に、Ｓ９において、画像ＳＤ計算部４１は、スキャンプランの中の特定の条件項目の設定値と、計算された水等価厚とに基づいて、画像のノイズに関する指標としての画像ＳＤを計算する。画像ＳＤの計算方法としては、様々な方法があり、任意の方法を採用すればよい。例えば以下の方法で画像ＳＤが計算される。
【００２５】
この方法は、画像ＳＤを、撮影スライス厚、管電圧、管電流、再構成関数、ビームピッチ、水等価厚に基づいて求める。水等価厚に対する画像ＳＤの関係は、スキャン条件の全ての条件項目を基準値に固定した状態で、直径の異なった複数種類（例えば５種類）の水ファントムを順番にスキャンし、それぞれの画像の画像ＳＤを求め、図５（ａ）に示すように、水ファントム厚と画像ＳＤとの関係を、指数近似式で求める。その近似式データはデータ記憶装置３５に事前に記憶されている。撮影スライス厚に対する画像ＳＤの関係は、スキャン条件の他の条件項目を基準値に固定した状態で、特定の水ファントムに対して撮影スライス厚を変えながらスキャンを繰り返し、それぞれの画像の画像ＳＤを求めて、図５（ｂ）に示すように、近似式で求められる。その近似式のデータはデータ記憶装置３５に事前に記憶される。管電圧に対する画像ＳＤの関係は、スキャン条件の他の条件項目を基準値に固定した状態で、特定の水ファントムに対して管電圧を変えながらスキャンを繰り返し、それぞれの画像の画像ＳＤを求めて、図５（ｃ）に示すように、近似式で求められる。その近似式のデータはデータ記憶装置３５に事前に記憶される。管電流に対する画像ＳＤの関係は、スキャン条件の他の条件項目を基準値に固定した状態で、特定の水ファントムに対して管電流を変えながらスキャンを繰り返し、それぞれの画像の画像ＳＤを求めて、図５（ｄ）に示すように、近似式で求められる。その近似式のデータはデータ記憶装置３５に事前に記憶される。ビームピッチに対する画像ＳＤの関係は、スキャン条件の他の条件項目を基準値に固定した状態で、特定の水ファントムに対してビームピッチを変えながらヘリカルスキャンを繰り返し、それぞれの画像の画像ＳＤを求めて、近似式で求められる。その近似式のデータはデータ記憶装置３５に事前に記憶される。再構成関数に対する画像ＳＤの関係は、スキャン条件の全ての条件項目を基準値に固定した状態で、特定の水ファントムに対してスキャンを１回実行し、再構成関数を変えながら画像再構成を繰り返し、それぞれの画像の画像ＳＤを求めて、近似式で求められる。その近似式のデータはデータ記憶装置３５に事前に記憶される。
【００２６】
画像ＳＤ計算部４１は、これら５種類（ヘリカルスキャン時には６種類）の近似式データから、スキャンプラン設定支援システム４０上で設定されたスキャン条件の対応する条件項目（撮影スライス厚、管電圧、管電流、ビームピッチ、再構成関数）の各設定値、被検体の撮影対象部位の体厚それぞれに対応する画像ＳＤ値を特定し、特定した画像ＳＤの値をそれぞれの正規化係数で正規化した値を掛け算することで、当該スキャン条件項目の設定値で被検体の撮影対象部位をスキャンし、それにより得た投影データから当該選択された再構成関数を使って再構成した場合、その画像が有する画像ＳＤの値を計算、実際には推定する。
【００２７】
次に、Ｓ１０において、画像ＳＤ計算部４１で計算された画像ＳＤに基づいて、その画像ＳＤ対応する程度のノイズを有する画像（模擬画像）が模擬画像生成部４２によりサンプル画像データから生成される。模擬画像生成部４２は、データ記憶装置３５から取り込んだ撮影対象部位に関連付けられた画像ＳＤが相違する２種類のサンプル画像データを、第１，第２の基準画像ＳＤの間の区間に対する計算した画像ＳＤの位置に応じて、２種類のサンプル画像データを補間することにより、模擬画像データを生成する。補間処理は、周知の通り、第１，第２のサンプル画像の対応する位置の画素値に対して第１，第２の重み係数をそれぞれ乗算して、加算する処理である。合計が１．０になるように、第１，第２の重み係数それぞれの値が決定される。その決定方法としては、第１，第２の基準画像ＳＤの間の距離に対する第１基準画像ＳＤと計算画像ＳＤとの間の距離の比を、第１サンプル画像に対して乗算する第１の重み係数として決定し、第１，第２の基準画像ＳＤの間の距離に対する第２基準画像ＳＤと計算画像ＳＤとの間の距離の比を、第２サンプル画像に対して乗算する第２の重み係数として決定するいわゆる単純距離補間処理に準じて決定してもよいし、図６に示すように、所定の多次関数に応じて決定するようにしてもよい。
【００２８】
このように基準画像ＳＤが相違する２種類のサンプル画像データから模擬画像データを生成することで、その処理時間を短縮することができる。なお、上述では模擬画像データを２種類のサンプル画像データから生成する例を説明したが、２．０等の高画質に対応する基準画像ＳＤを有する１種類のサンプル画像データに対して、その基準画像ＳＤと計算した画像ＳＤとの比に応じた程度のノイズを加えることにより模擬画像データを生成するようにしてもよいし、逆に５０．０等の低画質に対応する基準画像ＳＤを有する１種類のサンプル画像データに対して、その基準画像ＳＤと計算した画像ＳＤとの比に応じた程度でノイズリダクションをかけることにより模擬画像データを生成するようにしてもよいし、さらに３種類以上の基準画像ＳＤを有する３種類以上のサンプル画像データから、それらの基準画像ＳＤと計算した画像ＳＤとの比に応じた重み係数で補間することにより模擬画像データを生成するようにしてもよい。
【００２９】
次に、画像ＳＤシミュレータ４３では、画像ＳＤ計算部４１で計算された画像ＳＤ及び模擬画像生成部４２で生成された模擬画像を含む図７に例示する画像ＳＤ確認画面を構築して、表示する（Ｓ１１）。
【００３０】
放射線技師は、入力器３９を介して必要に応じて、撮影スライス厚、管電圧、管電流、再構成関数、ビームピッチの各設定値を修正する（Ｓ１２）。修正後、Ｓ１３において「模擬画像表示」ボタンがクリックされたとき、Ｓ９に戻り、画像ＳＤ計算部４１により、修正されたスキャン条件項目の修正値と、スキャンプランの中の修正されていないスキャン条件項目の設定値と、計算された水等価厚とに基づいて、画像ＳＤが再計算される。そして、Ｓ１０、Ｓ１１において、画像ＳＤ計算部４１で再計算された画像ＳＤに基づいて模擬画像生成部４２により同じサンプル画像データから、再計算された画像ＳＤに対応する模擬画像データが短時間のうちに生成され、表示される。
【００３１】
その結果を見て、放射線技師は、必要に応じて、撮影スライス厚、管電圧、管電流、再構成関数、ビームピッチの値を再修正する（Ｓ１２）。Ｓ８乃至Ｓ１３の処理を何度か繰り返し、放射線技師は、画像ＳＤ及びその画像ＳＤに応じたノイズの程度を模擬画像上で視認しながら、撮影スライス厚、管電圧、管電流、再構成関数、ビームピッチを最適値に近似させることができる。最適値とは、検査対象の腫瘍等がノイズに埋もれることなく明瞭に確認でき、しかも被曝を最小限に抑えることに対応する値として定義される。
【００３２】
画像ＳＤ確認画面内の「反映」と記されたボタンがクリックされたとき（Ｓ１４）、画像シミュレータ４３の制御のもとで、撮影スライス厚、管電圧、管電流、再構成関数、ビームピッチに関する修正値データがスキャンプラン設定支援システム４０に供給される（Ｓ１５）。スキャンプラン設定支援システム４０は、供給された撮影スライス厚、管電圧、管電流、再構成関数、ビームピッチに関する修正値にスキャンプランの対応項目の値を置き換える。図３の「確定」ボタンのクリックにより、画像ＳＤ確認画面上で修正された撮影スライス厚、管電圧、管電流、再構成関数、ビームピッチに関する修正値がスキャン条件の設定値として確定される。図７の「閉じる」ボタンのクリックにより、画像ＳＤ確認画面が閉じる（Ｓ１６）。
【００３３】
なお、上述のサンプル画像データを記憶するデータ記憶装置３５、画像ＳＤ計算部４１、模擬画像生成部４２、表示プロセッサ３７、ディスプレイ３８、入力器３９からなる画像ノイズシミュレーション装置としてＸ線コンピュータ断層撮影装置とは独立して設けるようにしてもよい。図８に示すように、画像ＳＤシミュレーション画面が表示される。このシミュレーション画面上で、体厚、水等価厚、スキャンモード、被曝低減のオン／オフ、撮影スライス厚、画像スライス厚、ＦＯＶ、ビームピッチ、寝台速度、再構成関数、管電圧、管電流、スキャン速度を任意の値に設定し、「模擬画像表示」ボタンをクリックすることで、その設定値に応じた画像ＳＤ及びその画像ＳＤに対応するノイズレベルを有する模擬画像がほぼ即時的に表示される。画面内の左上領域に表示されたスキャノグラムのボディマーク上で頭部、胸部、腹部、下肢部を選択することにより、その選択した部位の模擬画像にがほぼ即時的に切り替わる。画像ノイズシミュレーション装置の用途としては、画像ノイズシミュレーション機能を装備していないＸ線コンピュータ断層撮影装置のコンソールに近接して配置することで、それを装備した最新鋭機と同等に、画像ノイズシミュレーションの支援を受けてスキャン条件を最適値に近似させることができる。また、画像ノイズシミュレーション装置を、経験の浅い意思や放射線技師の教習用機器として活用することも可能である。その他、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置と物理的に分離されていることから、画像ノイズシミュレーション装置を様々なシーンで活用することが可能である。
【００３４】
なお、上述の説明では、スキャン条件や撮影部位を入力すると、それに応じた画像ＳＤが計算され、計算された画像ＳＤに対応する模擬画像が生成され表示されるものであった。しかし、撮影部位とともに、医師や技師等が所望する画像ＳＤの値を直接的に入力すると、上述したと同様に、サンプル画像データの画像ＳＤ基準値と入力された画像ＳＤの所望値とに基づいて、入力された撮影部位に対応するサンプル画像データから、入力された画像ＳＤに対応する模擬画像が生成され表示されるようにしてもよい。さらに、複数の撮影部位及び画像ＳＤに対して、スキャン条件に関する複数の推奨値を関連付けてデータ記憶装置３５に記憶させておき、入力された撮影部位及び入力された画像ＳＤに対応するスキャン条件の推奨値を、模擬画像とともに表示するようにしてもよい。
【００３５】
（変形例）
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、スキャン条件をより好適に設定することができるＸ線コンピュータ断層撮影装置の分野に利用可能性がある。
【符号の説明】
【００３７】
１…架台、２…寝台、３…計算機ユニット、１０…Ｘ線管、１２…回転フレーム、２１…高電圧発生器、２２…スリット、２３…Ｘ線検出器、２４…データ収集装置（ＤＡＳ）、２５…架台駆動装置、３２…システムコントローラ、３３…スキャンコントローラ、３４…前処理ユニット、３５…データ記憶装置、３６…再構成ユニット、３７…表示プロセッサ、３８…ディスプレイ、３９…入力器、４０…スキャンプラン設定支援システム、４１…画像ＳＤ計算部、４２…サンプル画像生成部、４３…画像ＳＤシュミレータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線が被検体内で受けた吸収量に基づいて臓器等の組織のＸ線吸収率を水のそれを基準としたＣＴ値という指標として計算（再構成）することによって画像（断層像）を得るものである。再構成した画像には画像ノイズが不可避である。画像ノイズは、典型的には均質ファントム像のＣＴ値のばらつきを標準偏差として定義し、通常、画像ＳＤと略称される。
【０００３】
画像ＳＤは、スキャン条件の中の撮影スライス厚、管電圧、管電流等の複数の条件項目と、被検体とに応じて決まる。再構成した画像を観察して診断を下すには、例えば画像上の微小な陰影がノイズなのか、腫瘍なのかを区別するために、その画像が有する画像ＳＤを考慮する必要がある。換言すると、検査対象の腫瘍をノイズと識別できる適正値に画像ＳＤがなるように、撮影スライス厚、管電圧、管電流等のスキャン条件項目を設定する必要がある。
【０００４】
しかし、特開平１１−２３５３３４号公報のように、撮影スライス厚、管電圧、管電流等の多くの条件項目を入力するだけでは、画像ＳＤの値を把握することは容易ではない。さらに、仮に、画像ＳＤを把握できたとしても、その画像ＳＤの値に対して、どの程度のノイズが現れるのかについて認識することは多くの経験及び知識を要するものであり容易なことではない。そのためスキャン条件を好適に設定することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２３５３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、スキャン条件をより好適に設定することができるＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１局面は、複数の条件項目を含むスキャン条件に従って、被検体の撮影対象部位に対するＸ線によるスキャンと前記スキャンにより収集された投影データに基づく画像データの再構成とを実行するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、画像ノイズの指標に関する所望値を入力する手段と、像ノイズの指標に関する基準値を有するサンプル画像に関するデータを記憶する記憶手段と、記画像ノイズの指標に関する所望値に対して、スキャン条件の推奨値を関連付ける手段と、前記入力された画像ノイズの指標に関する所望値と、前記画像ノイズの指標に関する基準値とに基づいて、前記サンプル画像に関するデータから前記入力された画像ノイズの指標の所望値に対応する模擬画像データを生成する模擬画像データ生成手段と、前記生成された模擬画像データ、及び前記関連付けられたスキャン条件の推奨値を表示する手段とを具備する。
本発明の第２局面は、複数の条件項目を含むスキャン条件に従って、被検体の撮影対象部位に対するＸ線によるスキャンと前記スキャンにより収集された投影データに基づく画像データの再構成とを実行するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、画像ノイズの指標に関する基準値を有するサンプル画像データを記憶する記憶手段と、画像ノイズの指標に関する所望値と、前記画像ノイズの指標に関する基準値とに基づいて、前記サンプル画像データから前記画像ノイズの指標の所望値に対応する模擬画像データを生成する模擬画像データ生成手段と、記画像ノイズの指標に関する所望値に対して、スキャン条件の推奨値を関連付ける手段と、前記生成された模擬画像データ、及び前記関連付けられたスキャン条件の推奨値を表示する手段とを具備する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スキャン条件をより好適に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態によるＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図。
【図２】本実施形態の動作手順の一例を示す流れ図。
【図３】図２のＳ２の段階で表示されるスキャンプラン設定画面の一例を示す図。
【図４】図２のＳ５の段階で表示される画像ＳＤ確認画面の一例を示す図。
【図５】図２のＳ９の段階における画像ＳＤ計算処理の補足説明図。
【図６】図２のＳ１０の段階における２つのサンプル画像に対する重み係数の決定方法の一例を示す図。
【図７】図２のＳ１１の段階で表示される模擬画像表示画面の一例を示す図。
【図８】本発明の実施形態による画像ノイズシミュレーション装置による表示画面の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。なお、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置には、Ｘ線管とＸ線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（ROTATE/ROTATE）タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（STATIONARY/ROTATE）タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転／回転タイプとして説明する。また、１スライスの断層像データを再構成するには、被検体の周囲１周、約３６０°分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０°＋ビュー角分の投影データが必要とされる。いずれの再構成方式にも本発明を適用可能である。ここでは、前者を例に説明する。また、入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。Ｘ線検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよいが、ここでは、前者の間接変換形として説明する。また、近年では、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転フレームに搭載したいわゆる多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本発明では、従来からの一管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であっても、多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であってもいずれにも適用可能である。ここでは、一管球型として説明する。
【００１１】
図１は本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示している。架台１は、Ｘ線管１０とＸ線検出器２３を有する。Ｘ線管１０とＸ線検出器２３は、円環形状の回転フレーム１２に相互に対向する向きで搭載される。回転フレーム１２は、架台駆動装置２５によりＺ軸を中心として回転される。回転フレーム１２の中央部分は開口され、その開口部に、寝台２の天板２ａ上に載置された被検体Ｐが挿入される。Ｘ線管１０と開口部との間には、ビームピッチ（撮影スライス厚ともいう）に応じてＸ線の照射幅を変化させるためのスリット２２が配置される。寝台２には天板２ａをその長軸（回転軸と平行）の方向に関して移動するための天板駆動部２ｂが装備されている。
【００１２】
Ｘ線管１０の陰極陽極間には高電圧発生器２１から管電圧が印加され、またＸ線管１０のフィラメントには高電圧発生器２１からフィラメント電流が供給される。管電圧の印加及びフィラメント電流の供給によりＸ線が発生される。高速連続回転を実現するために、Ｘ線管１０と高電圧発生器２１との間はスリップリングを介して電気的に接続されている。
【００１３】
Ｘ線検出器２３は、シングルスライスタイプ又はマルチスライスタイプの検出器である。Ｘ線検出器２３は、シングルスライスタイプであれば、例えば０．５ｍｍ×０．５ｍｍの正方の受光面を有する複数のＸ線検出素子が例えば９１６個チャンネル方向Ｙに一列に配列された素子列を有する。Ｘ線検出器２３は、マルチスライスタイプであれば、素子列がスライス方向Ｚに例えば４０列並設されてなる。
【００１４】
一般的にＤＡＳ(data acquisition system) と呼ばれているデータ収集装置２４は、検出器２３からチャンネルごとに出力される信号を電圧信号に変換し、増幅し、さらにディジタル信号に変換する。このデータ（生データ）は架台外部の計算機ユニット３に取り込まれる。計算機ユニット３の前処理ユニット３４は、データ収集装置２６から出力される生データに対して感度補正等の補正処理を施して投影データを出力する。この投影データは計算機システム３のデータ記憶装置３５に送られ記憶される。
【００１５】
計算機システム３は、前処理ユニット３４及びデータ記憶装置３５とともに、システムコントローラ３２、キーボードやマウス等を備えた入力器３９、ディスプレイ３８、表示プロセッサ３７、スキャンコントローラ３３、再構成ユニット３６、スキャンプラン設定支援システム４０、画像ＳＤ計算部４１、模擬画像生成部４２、画像ＳＤシュミレータ４３から構成される。再構成ユニット３６は、データ記憶装置３５に記憶されている投影データに基づいて、画像（断層画像）データを再構成する。データ記憶装置３５は、前処理ユニット３４で生成された投影データ、再構成ユニット３６で再構成された断層画像データを記憶すると共に、模擬画像生成部４２において模擬画像データを生成するために用いられるサンプル画像データを予め記憶する。
【００１６】
サンプル画像データは、人体の内部組成を忠実に再現したファントム又はサンプル画像としての使用を承諾した被検体を実際にスキャンして得た画像データであって、当該スキャン時のスキャン条件に対応する所定の画像ＳＤ（このサンプル画像が有する画像ＳＤを基準画像ＳＤという）を有している。模擬画像生成部４２は、スキャンプラン設定支援システム４０で設定されたスキャン条件等に基づいて画像ＳＤ計算部４１で計算された画像ＳＤと、サンプル画像データが有する基準画像ＳＤとに基づいて、画像ＳＤ計算部４１で計算された画像ＳＤに相当する程度のノイズを有する画像データ（模擬画像データ）をサンプル画像データから生成する。模擬画像データをサンプル画像データから生成するのに要する処理時間は、画像ＳＤに基づいてサンプル投影データを加工し、模擬画像データを再構成するのに要する処理時間よりも、非常に短縮することができる。それによりスキャン条件の設定に際して、画像ＳＤを実際の画像上で確認する作業及びそのスキャン条件の修正作業を現実的なものとすることができる。以下、模擬画像データをサンプル画像データから生成する処理をスキャン条件の設定処理と共に説明する。
【００１７】
図２には、本実施形態において、スキャン条件の設定処理の中で模擬画像データをサンプル画像データから生成する処理を適用する場合の典型的な流れを示している。まず、Ｓ１において、被検体の全身又は一部分に関するスキャノグラムが撮影される。スキャノグラム撮影は、周知の通り、例えばＸ線管１０が天板２ａ上の被検体に正対するゼロ°の角度で回転フレーム１２を固定し、また天板２ａを被検体とともに一定速度で連続的に移動させながら、被検体に対してＸ線を連続的に照射し、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器２３で所定の周期で繰り返し検出することにより行われる。これによりＸ線平面像と同様の画像データ、すなわちスキャノグラムデータを発生することができる。
【００１８】
次に、スキャン条件が設定されるが、その設定は、スキャンプラン設定支援システム４０の支援の上でなされる。スキャンプラン設定支援システム４０は、操作者によるスキャン条件の設定を対話形式でもって容易にするために必要な機能を備えている。例えば、患者情報、検査目的、検査対象部位等の事項を入力すると、スキャンプラン設定支援システム４０は、それに応じた少なくとも１つのスキャン条件の候補を作成し、提示する。
【００１９】
図３には、スキャンプラン設定支援システム４０により構築されたスキャン条件設定支援画面が示されている。スキャン条件設定支援画面には、患者情報、ガントリ情報、スキャノグラムとともに、それらの下部にスキャン条件の候補リストが表示される。スキャン条件に含まれる主な条件項目としては、スキャンモード（シングルスライススキャン、マルチスライススキャン、ヘリカルスキャン）、撮影範囲、管電圧、管電流、Ｘ線管１０が一回転するのに要する時間を表すスキャン速度、ヘリカルスキャン時のＸ線ビーム幅に対するＸ線管１０の一回転あたりの天板移動距離の割合を表すビームピッチ、ヘリカルスキャン時のＸ線管１０の一回転あたりの天板移動距離を表す寝台速度、撮影スライス厚、再構成関数、画像スライス厚、撮影領域の直径を表すＳ−ＦＯＶ、再構成領域の直径を表すＤ−ＦＯＶ等が含まれる。放射線技師は、提示されたスキャン条件の候補の中から所望の候補を選択し、また必要に応じて所望の条件項目の候補値を修正することにより、スキャン条件を少ない手間でもって設定することができる。
【００２０】
スキャン条件設定支援画面には、「画像ＳＤ確認」と記されたボタンが含まれる。Ｓ３において、「画像ＳＤ確認」ボタンがクリックされたとき、画像ＳＤシミュレータ４３が起動する。画像ＳＤシミュレータ４３は、スキャンプラン設定支援システム４０から、設定されたスキャンプランデータを取り込み、またデータ記憶装置３５からスキャノグラムデータを取り込む（Ｓ４）。画像ＳＤシミュレータ４３は、取り込んだスキャンプランデータ及びスキャノグラムデータから図４に示す画像ＳＤ確認画面を構築し、表示する（Ｓ５）。
【００２１】
図４に示すように、画像ＳＤ確認画面には、左上のスキャノグラム表示領域、右上の模擬画像表示領域、撮影部位表示欄、体厚表示欄、水等価厚表示欄、撮影範囲表示欄、撮影時間表示欄、スキャンモード表示欄、被曝低減表示欄、撮影スライス厚表示欄、画像スライス厚表示欄、ＦＯＶ表示欄、ビームピッチ（Ｐｉｔｃｈ）表示欄、寝台速度表示欄、再構成関数（関数）表示欄、管電圧（ｋＶ）表示欄、管電流（ｍＡ）表示欄、スキャン速度表示欄、画像ＳＤ表示欄、線量（ＣＴＤＩ、ＤＬＰ）表示欄、ウインドウレベル／ウインドウワイズ表示欄が含まれる。これら表示欄のうち、体厚表示欄、水等価厚表示欄、画像ＳＤ表示欄を除く表示欄には、初期的に、スキャンプランデータに含まれる対応項目の部位名又は数値が挿入される。
【００２２】
体厚は、画像ＳＤ確認画面上で入力器３９を介して数値入力される。又は、体厚は、画像ＳＤシミュレータ４３によりスキャノグラムデータから計算される。水等価厚は、入力された又は計算された体厚から画像ＳＤシミュレータ４３により計算される。または水等価厚は、画像ＳＤシミュレータ４３により直接、スキャノグラムデータから計算される。体厚から水等価厚を計算する方法としては、様々な方法があり、任意の方法を採用すればよい。体厚から水等価厚を計算する方法の一例としては、直径既知の円柱形水ファントムに関する事前収集したスキャノグラムの画素値に対する当該被検体に関するスキャノグラム内の画素値の比率に基づいて、水ファントムの直径から当該被検体の水等価厚を推定する方法がある。誤差低減のために、実際的には、直径既知の円柱形水ファントムに関するスキャノグラム内の局所領域の画素値積算に対する当該被検体に関するスキャノグラム内の同サイズの局所領域の画素値積算の比率の平方根を、水ファントムの直径に乗算することにより、当該被検体の水等価厚を推定する。
【００２３】
画像ＳＤ確認画面には「模擬画像表示」と記されたボタンが含まれる。Ｓ７において「模擬画像表示」ボタンがクリックされたとき、画像ＳＤシミュレータ４３の制御のもとで、データ記憶装置３５からも模擬画像生成部４２にサンプル画像データが取り込まれる（Ｓ８）。実際には、データ記憶装置３５には、複数の部位各々に対して複数、ここでは２枚のサンプル画像に関するデータが関連付けられている。同じ部位に関連付けられている２枚のサンプル画像は、異なる画像ＳＤを有する。一方のサンプル画像（第１のサンプル画像）は、例えば２．０の画像ＳＤ（第１の基準画像ＳＤ）を有し、他方のサンプル画像（第２のサンプル画像）は、例えば５０．０の画像ＳＤ（第２の基準画像ＳＤ）を有している。周知のとおり、画像ＳＤはその値が小さいほど、画質が高く、値が高いほど、画質が低い性質を有している。
【００２４】
次に、Ｓ９において、画像ＳＤ計算部４１は、スキャンプランの中の特定の条件項目の設定値と、計算された水等価厚とに基づいて、画像のノイズに関する指標としての画像ＳＤを計算する。画像ＳＤの計算方法としては、様々な方法があり、任意の方法を採用すればよい。例えば以下の方法で画像ＳＤが計算される。
【００２５】
この方法は、画像ＳＤを、撮影スライス厚、管電圧、管電流、再構成関数、ビームピッチ、水等価厚に基づいて求める。水等価厚に対する画像ＳＤの関係は、スキャン条件の全ての条件項目を基準値に固定した状態で、直径の異なった複数種類（例えば５種類）の水ファントムを順番にスキャンし、それぞれの画像の画像ＳＤを求め、図５（ａ）に示すように、水ファントム厚と画像ＳＤとの関係を、指数近似式で求める。その近似式データはデータ記憶装置３５に事前に記憶されている。撮影スライス厚に対する画像ＳＤの関係は、スキャン条件の他の条件項目を基準値に固定した状態で、特定の水ファントムに対して撮影スライス厚を変えながらスキャンを繰り返し、それぞれの画像の画像ＳＤを求めて、図５（ｂ）に示すように、近似式で求められる。その近似式のデータはデータ記憶装置３５に事前に記憶される。管電圧に対する画像ＳＤの関係は、スキャン条件の他の条件項目を基準値に固定した状態で、特定の水ファントムに対して管電圧を変えながらスキャンを繰り返し、それぞれの画像の画像ＳＤを求めて、図５（ｃ）に示すように、近似式で求められる。その近似式のデータはデータ記憶装置３５に事前に記憶される。管電流に対する画像ＳＤの関係は、スキャン条件の他の条件項目を基準値に固定した状態で、特定の水ファントムに対して管電流を変えながらスキャンを繰り返し、それぞれの画像の画像ＳＤを求めて、図５（ｄ）に示すように、近似式で求められる。その近似式のデータはデータ記憶装置３５に事前に記憶される。ビームピッチに対する画像ＳＤの関係は、スキャン条件の他の条件項目を基準値に固定した状態で、特定の水ファントムに対してビームピッチを変えながらヘリカルスキャンを繰り返し、それぞれの画像の画像ＳＤを求めて、近似式で求められる。その近似式のデータはデータ記憶装置３５に事前に記憶される。再構成関数に対する画像ＳＤの関係は、スキャン条件の全ての条件項目を基準値に固定した状態で、特定の水ファントムに対してスキャンを１回実行し、再構成関数を変えながら画像再構成を繰り返し、それぞれの画像の画像ＳＤを求めて、近似式で求められる。その近似式のデータはデータ記憶装置３５に事前に記憶される。
【００２６】
画像ＳＤ計算部４１は、これら５種類（ヘリカルスキャン時には６種類）の近似式データから、スキャンプラン設定支援システム４０上で設定されたスキャン条件の対応する条件項目（撮影スライス厚、管電圧、管電流、ビームピッチ、再構成関数）の各設定値、被検体の撮影対象部位の体厚それぞれに対応する画像ＳＤ値を特定し、特定した画像ＳＤの値をそれぞれの正規化係数で正規化した値を掛け算することで、当該スキャン条件項目の設定値で被検体の撮影対象部位をスキャンし、それにより得た投影データから当該選択された再構成関数を使って再構成した場合、その画像が有する画像ＳＤの値を計算、実際には推定する。
【００２７】
次に、Ｓ１０において、画像ＳＤ計算部４１で計算された画像ＳＤに基づいて、その画像ＳＤ対応する程度のノイズを有する画像（模擬画像）が模擬画像生成部４２によりサンプル画像データから生成される。模擬画像生成部４２は、データ記憶装置３５から取り込んだ撮影対象部位に関連付けられた画像ＳＤが相違する２種類のサンプル画像データを、第１，第２の基準画像ＳＤの間の区間に対する計算した画像ＳＤの位置に応じて、２種類のサンプル画像データを補間することにより、模擬画像データを生成する。補間処理は、周知の通り、第１，第２のサンプル画像の対応する位置の画素値に対して第１，第２の重み係数をそれぞれ乗算して、加算する処理である。合計が１．０になるように、第１，第２の重み係数それぞれの値が決定される。その決定方法としては、第１，第２の基準画像ＳＤの間の距離に対する第１基準画像ＳＤと計算画像ＳＤとの間の距離の比を、第１サンプル画像に対して乗算する第１の重み係数として決定し、第１，第２の基準画像ＳＤの間の距離に対する第２基準画像ＳＤと計算画像ＳＤとの間の距離の比を、第２サンプル画像に対して乗算する第２の重み係数として決定するいわゆる単純距離補間処理に準じて決定してもよいし、図６に示すように、所定の多次関数に応じて決定するようにしてもよい。
【００２８】
このように基準画像ＳＤが相違する２種類のサンプル画像データから模擬画像データを生成することで、その処理時間を短縮することができる。なお、上述では模擬画像データを２種類のサンプル画像データから生成する例を説明したが、２．０等の高画質に対応する基準画像ＳＤを有する１種類のサンプル画像データに対して、その基準画像ＳＤと計算した画像ＳＤとの比に応じた程度のノイズを加えることにより模擬画像データを生成するようにしてもよいし、逆に５０．０等の低画質に対応する基準画像ＳＤを有する１種類のサンプル画像データに対して、その基準画像ＳＤと計算した画像ＳＤとの比に応じた程度でノイズリダクションをかけることにより模擬画像データを生成するようにしてもよいし、さらに３種類以上の基準画像ＳＤを有する３種類以上のサンプル画像データから、それらの基準画像ＳＤと計算した画像ＳＤとの比に応じた重み係数で補間することにより模擬画像データを生成するようにしてもよい。
【００２９】
次に、画像ＳＤシミュレータ４３では、画像ＳＤ計算部４１で計算された画像ＳＤ及び模擬画像生成部４２で生成された模擬画像を含む図７に例示する画像ＳＤ確認画面を構築して、表示する（Ｓ１１）。
【００３０】
放射線技師は、入力器３９を介して必要に応じて、撮影スライス厚、管電圧、管電流、再構成関数、ビームピッチの各設定値を修正する（Ｓ１２）。修正後、Ｓ１３において「模擬画像表示」ボタンがクリックされたとき、Ｓ９に戻り、画像ＳＤ計算部４１により、修正されたスキャン条件項目の修正値と、スキャンプランの中の修正されていないスキャン条件項目の設定値と、計算された水等価厚とに基づいて、画像ＳＤが再計算される。そして、Ｓ１０、Ｓ１１において、画像ＳＤ計算部４１で再計算された画像ＳＤに基づいて模擬画像生成部４２により同じサンプル画像データから、再計算された画像ＳＤに対応する模擬画像データが短時間のうちに生成され、表示される。
【００３１】
その結果を見て、放射線技師は、必要に応じて、撮影スライス厚、管電圧、管電流、再構成関数、ビームピッチの値を再修正する（Ｓ１２）。Ｓ８乃至Ｓ１３の処理を何度か繰り返し、放射線技師は、画像ＳＤ及びその画像ＳＤに応じたノイズの程度を模擬画像上で視認しながら、撮影スライス厚、管電圧、管電流、再構成関数、ビームピッチを最適値に近似させることができる。最適値とは、検査対象の腫瘍等がノイズに埋もれることなく明瞭に確認でき、しかも被曝を最小限に抑えることに対応する値として定義される。
【００３２】
画像ＳＤ確認画面内の「反映」と記されたボタンがクリックされたとき（Ｓ１４）、画像シミュレータ４３の制御のもとで、撮影スライス厚、管電圧、管電流、再構成関数、ビームピッチに関する修正値データがスキャンプラン設定支援システム４０に供給される（Ｓ１５）。スキャンプラン設定支援システム４０は、供給された撮影スライス厚、管電圧、管電流、再構成関数、ビームピッチに関する修正値にスキャンプランの対応項目の値を置き換える。図３の「確定」ボタンのクリックにより、画像ＳＤ確認画面上で修正された撮影スライス厚、管電圧、管電流、再構成関数、ビームピッチに関する修正値がスキャン条件の設定値として確定される。図７の「閉じる」ボタンのクリックにより、画像ＳＤ確認画面が閉じる（Ｓ１６）。
【００３３】
なお、上述のサンプル画像データを記憶するデータ記憶装置３５、画像ＳＤ計算部４１、模擬画像生成部４２、表示プロセッサ３７、ディスプレイ３８、入力器３９からなる画像ノイズシミュレーション装置としてＸ線コンピュータ断層撮影装置とは独立して設けるようにしてもよい。図８に示すように、画像ＳＤシミュレーション画面が表示される。このシミュレーション画面上で、体厚、水等価厚、スキャンモード、被曝低減のオン／オフ、撮影スライス厚、画像スライス厚、ＦＯＶ、ビームピッチ、寝台速度、再構成関数、管電圧、管電流、スキャン速度を任意の値に設定し、「模擬画像表示」ボタンをクリックすることで、その設定値に応じた画像ＳＤ及びその画像ＳＤに対応するノイズレベルを有する模擬画像がほぼ即時的に表示される。画面内の左上領域に表示されたスキャノグラムのボディマーク上で頭部、胸部、腹部、下肢部を選択することにより、その選択した部位の模擬画像にがほぼ即時的に切り替わる。画像ノイズシミュレーション装置の用途としては、画像ノイズシミュレーション機能を装備していないＸ線コンピュータ断層撮影装置のコンソールに近接して配置することで、それを装備した最新鋭機と同等に、画像ノイズシミュレーションの支援を受けてスキャン条件を最適値に近似させることができる。また、画像ノイズシミュレーション装置を、経験の浅い意思や放射線技師の教習用機器として活用することも可能である。その他、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置と物理的に分離されていることから、画像ノイズシミュレーション装置を様々なシーンで活用することが可能である。
【００３４】
なお、上述の説明では、スキャン条件や撮影部位を入力すると、それに応じた画像ＳＤが計算され、計算された画像ＳＤに対応する模擬画像が生成され表示されるものであった。しかし、撮影部位とともに、医師や技師等が所望する画像ＳＤの値を直接的に入力すると、上述したと同様に、サンプル画像データの画像ＳＤ基準値と入力された画像ＳＤの所望値とに基づいて、入力された撮影部位に対応するサンプル画像データから、入力された画像ＳＤに対応する模擬画像が生成され表示されるようにしてもよい。さらに、複数の撮影部位及び画像ＳＤに対して、スキャン条件に関する複数の推奨値を関連付けてデータ記憶装置３５に記憶させておき、入力された撮影部位及び入力された画像ＳＤに対応するスキャン条件の推奨値を、模擬画像とともに表示するようにしてもよい。
【００３５】
（変形例）
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、スキャン条件をより好適に設定することができるＸ線コンピュータ断層撮影装置の分野に利用可能性がある。
【符号の説明】
【００３７】
１…架台、２…寝台、３…計算機ユニット、１０…Ｘ線管、１２…回転フレーム、２１…高電圧発生器、２２…スリット、２３…Ｘ線検出器、２４…データ収集装置（ＤＡＳ）、２５…架台駆動装置、３２…システムコントローラ、３３…スキャンコントローラ、３４…前処理ユニット、３５…データ記憶装置、３６…再構成ユニット、３７…表示プロセッサ、３８…ディスプレイ、３９…入力器、４０…スキャンプラン設定支援システム、４１…画像ＳＤ計算部、４２…サンプル画像生成部、４３…画像ＳＤシュミレータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の条件項目を含むスキャン条件に従って、被検体の撮影対象部位に対するＸ線によるスキャンと前記スキャンにより収集された投影データに基づく画像データの再構成とを実行するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
画像ノイズの指標に関する所望値を入力する手段と、
画像ノイズの指標に関する基準値を有するサンプル画像に関するデータを記憶する記憶手段と、
前記画像ノイズの指標に関する所望値に対して、スキャン条件の推奨値を関連付ける手段と、
前記入力された画像ノイズの指標に関する所望値と、前記画像ノイズの指標に関する基準値とに基づいて、前記サンプル画像に関するデータから前記入力された画像ノイズの指標の所望値に対応する模擬画像データを生成する模擬画像データ生成手段と、
前記生成された模擬画像データ、及び前記関連付けられたスキャン条件の推奨値を表示する手段とを具備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】
複数の条件項目を含むスキャン条件に従って、被検体の撮影対象部位に対するＸ線によるスキャンと前記スキャンにより収集された投影データに基づく画像データの再構成とを実行するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
画像ノイズの指標に関する基準値を有するサンプル画像データを記憶する記憶手段と、
画像ノイズの指標に関する所望値と、前記画像ノイズの指標に関する基準値とに基づいて、前記サンプル画像データから前記画像ノイズの指標の所望値に対応する模擬画像データを生成する模擬画像データ生成手段と、
前記画像ノイズの指標に関する所望値に対して、スキャン条件の推奨値を関連付ける手段と、
前記生成された模擬画像データ、及び前記関連付けられたスキャン条件の推奨値を表示する手段とを具備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】
前記スキャン条件は、画像スライス厚、管電圧、管電流、再構成関数及びビームピッチを含むことを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１】
複数の条件項目を含むスキャン条件に従って、被検体の撮影対象部位に対するＸ線によるスキャンと前記スキャンにより収集された投影データに基づく画像データの再構成とを実行するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
画像ノイズの指標に関する所望値を入力する手段と、
画像ノイズの指標に関する基準値を有するサンプル画像に関するデータを記憶する記憶手段と、
前記画像ノイズの指標に関する所望値に対して、スキャン条件の推奨値を関連付ける手段と、
前記入力された画像ノイズの指標に関する所望値と、前記画像ノイズの指標に関する基準値とに基づいて、前記サンプル画像に関するデータから前記入力された画像ノイズの指標の所望値に対応する模擬画像データを生成する模擬画像データ生成手段と、
前記生成された模擬画像データ、及び前記関連付けられたスキャン条件の推奨値を表示する手段とを具備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】
複数の条件項目を含むスキャン条件に従って、被検体の撮影対象部位に対するＸ線によるスキャンと前記スキャンにより収集された投影データに基づく画像データの再構成とを実行するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
画像ノイズの指標に関する基準値を有するサンプル画像データを記憶する記憶手段と、
画像ノイズの指標に関する所望値と、前記画像ノイズの指標に関する基準値とに基づいて、前記サンプル画像データから前記画像ノイズの指標の所望値に対応する模擬画像データを生成する模擬画像データ生成手段と、
前記画像ノイズの指標に関する所望値に対して、スキャン条件の推奨値を関連付ける手段と、
前記生成された模擬画像データ、及び前記関連付けられたスキャン条件の推奨値を表示する手段とを具備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】
前記スキャン条件は、画像スライス厚、管電圧、管電流、再構成関数及びビームピッチを含むことを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２２８６９（Ｐ２０１０−２２８６９Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５３４３５（Ｐ２００９−２５３４３５）
【出願日】平成２１年１１月４日（２００９．１１．４）
【分割の表示】特願２００３−１３１６１３（Ｐ２００３−１３１６１３）の分割
【原出願日】平成１５年５月９日（２００３．５．９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月４日（２００９．１１．４）
【分割の表示】特願２００３−１３１６１３（Ｐ２００３−１３１６１３）の分割
【原出願日】平成１５年５月９日（２００３．５．９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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