説明

X線CT装置およびスキャン開始制御方法

【課題】 心電同期スキャンを安全・確実に実施できるようにする。
【解決手段】 心電計40によって、投影データの収集前に取得した被検者の心拍数を心拍数メモリ41に保存し、このときの心拍数に応じてX線CT装置のスキャン条件を設定する。そして、スキャン開始時に取得した心拍数を、心拍数メモリに保存されている心拍数と心拍数比較器42で比較し、この比較結果がほぼ一致したときにスキャン開始スイッチ39aの動作を有効にするようにした。
これにより、被検者の心拍数が心電同期スキャンに適した状態にあるときにのみ、心電同期スキャンの実施を可能とし、被検者の心拍数が心電同期スキャンに適さない状態にあるときに、不用意にスキャンを開始させて無駄なX線を照射させるような不都合を防止する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、被検者の心拍動に同期した時相の断層画像を得るX線CT装置および心電同期スキャンを開始する際のスキャン開始制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、心臓疾患の診断のために、拍動している心臓の断層画像を得ようとする場合、X線CT装置による心電同期スキャンが実行される。この心電同期スキャンは、被検者に心電計の電極を装着して心電図を得、心電図中の最も特異的なR波をトリガーとしてある一定時相の投影データを収集するものであり、収集した投影データを用いて画像再構成処理を施すことによって、所望の時相における心臓の断層画像を得ている。
【0003】
この場合、X線CT装置のスキャンスピードが例えば0.5secで被検者の心拍数が60/secのようなときは、投影データの収集位置がいつも同じ角度方向になってしまい、画像再構成に必要な被検者の360度方向(または、少なくとも180度方向)からの投影データが得られず、画像を再構成することができないことになる。このような不都合は、スキャンスピードが速くても遅くても、それに被検者の心拍数が同期すれば起こり得るものである。
【0004】
そこで、心電同期スキャンを実行するに際して、被検者の心拍数を計測して、スキャンスピードとの関係において、被検者の心拍数が心電同期スキャンに適しているか否かを判断し、適していないと判断したときには、被検者の五感を刺激して心電同期スキャンに適した心拍数になるようにしてスキャンを実行するようにしたX線CT装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2003−265464号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、従来のX線CT装置では、通常スキャンスピードは一定であり、そのような前提のもとで、被検者の心拍数を心電同期スキャンに適するようにしていたが、心拍数を故意に変えようとしても個人差が多く、心電同期スキャンに適にするように安定した心拍数にすることは容易でなく、被検者への負担が大きかった。
【0007】
近時、X線CT装置は、ダイレクトドライブ方式の採用などにより、例えば0.35秒で回転部を1回転させて、被検者の360度方向からの投影データを収集することが可能となりキャンスピードを変更することも容易になった。更に、X線検出素子をスライス方向に例えば0.5mmピッチで320列配置したX線検出器の採用により、16cm幅までの画像を1スキャンで得られるようにもなった。
【0008】
このような、マルチスライス化と高速スキャンの実現に伴い、心電同期スキャンを実施するに当たって、被検者の心拍数に適したスキャンスピードやX線の曝射タイミングなどのスキャン条件を、被検者の心拍数に適するように設定できるようになった。そのため、被検者に対して五感に作用するような刺激を与えて、心拍数を心電同期スキャンに適するように故意に変えさせるような必要は少なくなり、被検者の負担も軽減されるようになった。
【0009】
しかしながら、X線CT装置にスキャン条件として、被検者の安定した心拍数に適したスキャンスピードやX線の曝射タイミングなどを予め設定しておいたとしても、いざスキャンを開始すると、高速で回転する回転架台の回転音などに驚いたりして、被検者の心拍数が乱れてしまい、心電同期スキャンとしての所望のデータが得られなくなる場合が生ずるという問題があった。この場合は、被検者は無駄なX線被曝を受けてしまうことに繋がるものであった。
【0010】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上述の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、スキャンによって被検者の心拍動に同期した投影データを得るX線CT装置において、被検者の心拍数を取得する心拍数計測手段と、この心拍数計測手段によって、投影データの収集前に取得した前記被検者の心拍数に基づき、スキャン条件を設定するスキャン条件設定手段と、このスキャン条件設定手段にスキャン条件を設定したときの前記被検者の心拍数とスキャン開始時に前記心拍数計測手段によって取得される前記被検者の心拍数とを比較する比較手段と、この比較手段での比較結果がほぼ一致したときにスキャン開始を可能にするスキャン開始制御手段と、を具備することを特徴とする。
【0012】
また、請求項3に記載の発明は、X線CT装置によって心電同期スキャンを開始する際のスキャン開始制御方法であって、呼吸練習によって、被検者の安定した心拍数を取得する第1のステップと、この第1のステップによって取得した心拍数に基づき、スキャン条件を設定する第2のステップと、スキャン開始に際して、新たに前記被検者の心拍数を取得する第3のステップと、この第3のステップによって取得した心拍数と、前記第1のステップで取得した心拍数とを比較する第4のステップと、この第4のステップでの比較結果がほぼ一致したときにスキャン開始を可能にする第5のステップとから成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、被検者の心拍数が心電同期スキャンに適した状態にあるときにのみ、心電同期スキャンの実施を可能とし、被検者の心拍数が心電同期スキャンに適さない状態にあるときに、不用意にスキャンを開始させて無駄なX線を照射させるような不都合が防止される。従って、心電同期スキャンを安全・確実に実施でき、被検者の無駄なX線被曝を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明に係るX線CT装置の一実施例の概略的な構成を示したブロック図である。
【図2】本発明に係るX線CT装置により、心電同期スキャンを実施する際の動作の流れを説明したフローチャートである。
【図3】本発明における他の実施例の動作の流れを説明したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明に係るX線CT装置およびスキャン開始制御方法の実施例について、図1ないし図3を参照して詳細に説明する。
【0016】
図1は、本発明に係るX線CT装置の一実施例の概略的な構成を示したブロック図である。このX線CT装置は大別すると、撮影部となる架台10と、架台10に被検者を位置づけるための寝台装置20と、架台10と寝台装置20の動作を制御するとともに、撮影によって得たデータを基に画像再構成処理などを行うための制御装置30と、被検者の心電図を取得するための心電計40とから構成されている。
【0017】
架台10のほぼ中央部には開口部11が形成されている。そして架台10内には、図示しないが開口部11を囲むように環状の回転部が設けられており、この回転部に丁度開口部11を挟んで対向するように、X線管とX線検出器が配置されている。また、回転部にはX線管に管電流や管電圧を供給するための高電圧発生装置や、X線検出器で検出された透過データを積分してデジタル信号に変換するデータ収集システム(data acquisition system:以下、DASと略称する。)が設けられている。さらに、回転部を回転させるための回転駆動部も設けられている。
【0018】
なお、回転駆動部は、従来は架台10の固定部に設けた電動機から、ベルトや歯車などを介して回転部を回転駆動するものが一般的であった。しかし近時、X線CT装置の高速化、高機能化に伴い、ベルトや歯車を使用せずに、ダイレクトドライブ(DD)モータ駆動方式により回転部を駆動するようになってきた。このダイレクトドライブ(DD)モータ駆動方式は、回転部に巻線を設けるとともに、架台の固定部に磁石を設け、回転部の巻線に電流を供給することによって、固定部の磁石からの磁束と回転部の巻線から発生する磁束とが反撥し、回転部がモータの回転子として直接的に無接触で回転駆動されるものである(例えば、特開2002−78703号公報参照。)。この場合、固定部に巻線を設けるとともに、回転部に磁石を設けるように、巻線と磁石の設置対象を逆にしても同様のダイレクトドライブモータ駆動方式が構成されることは言うまでもない。
【0019】
寝台装置20の上面には、被検者を載置する天板21が設けられている。そして寝台装置20の内部には、天板21をスライドさせたり、寝台装置20自体を上下動させたりするためのモータが設けられていて、後述する制御装置30から供給される寝台制御信号に基づき、天板21を架台10の開口部11側へスライドさせて、被検者を所望のスライス位置へ位置づけたり、所定のスキャン範囲にわたって連続的に移動させたりする。
【0020】
制御装置30は、システム全体を有機的に制御するためのコンピュータを主体とした中央処理装置31と、各種制御プログラムが格納されているとともに、架台10内のDASで収集される所定角度ごとの投影データなどを格納する記憶部32と、架台10内の回転駆動部を制御する駆動制御部33と、設定されたスキャン条件でX線の曝射タイミングなどを制御するスキャン制御部34と、寝台装置20や天板21の動作を制御する寝台制御部35と、記憶部32に格納される投影データに対して所定のアルゴリズムで処理して断層画像を生成する画像再構成部36と、画像再構成部36で生成された断層画像を保存する画像メモリ37と、スキャン条件などの参照データや画像再構成された断層画像などを表示するモニタ38と、キーボートを始めマウスやトラックボール、ジョイスティックなどのポインティングデバイスを有し、操作者の各種指示を入力する入力部39を備えている。なお、入力部39にはスキャン開始を指示する際に押されるスキャン開始スイッチ39aが設けられている。
【0021】
心電計40は、被検者に接着した電極を介して、被検者の心電信号を検出するものである。そして、検出した心電信号から被検者の心拍数を計算して、その心拍数から被検者がスキャン可能な状態にあるか否かを判断したり、スキャン可能であれば更にスキャンに適するように心拍数に応じて回転部の回転速度を微調整したり、心電同期スキャンのためのトリガー信号として利用したりしている。そのため、心電計40の出力は制御装置30へ供給される。
【0022】
なお、心拍同期スキャンを実施する際には、通常、短時間ながら被検者に呼吸を止めてもらっている。そのため、スキャン開始前に呼吸練習を行って、気持ちを落ち着かせた状態で息止めができ、ひいては心拍数も変動しないようにする配慮がなされている。そのような理由から本発明では、制御装置30に心拍数を記憶する心拍数メモリ41と、心拍数比較器42とを備えている。この心拍数メモリ41は、スキャン開始前に呼吸練習により安定した状態にあるときの被検者の心拍数を記録するものであり、心拍数比較器42は、心拍数メモリ41に記録されている心拍数とスキャン開始時のリアルな心拍数とを比較するものである。
【0023】
次に、上記のように構成された本発明に係るX線CT装置において、特に心拍同期スキャンを実施する際の動作について説明する。
【0024】
心拍同期スキャンを実施する際には、被検者に心拍数が安定するように気持ちを落ち着かせてもらうことが必要となる。そのため、寝台装置20の天板21に横たわり、架台10の開口部(撮影部)11に位置づけた状態で、医師や放射線技師などの操作者の指示のもとで、被検者に深呼吸をして呼吸を整えたり呼吸停止の練習をしてもらったりする。この間、心電計40から得られる心拍数がモニタ38に表示される。
【0025】
そこで操作者は、モニタ38に表示される心拍数を観察しながら、被検者が安定したと判断したときに、入力部39を操作して各種スキャン条件の設定をするとともに、そのときの心拍数を心拍数メモリ41に記憶させる。これにより、スキャン準備が完了し、心拍数比較器42は、リアルタイムに取得される被検者の心拍数と、心拍数メモリ41に記憶されている心拍数とを比較し、心拍数比較器42での比較結果が、所定の許容範囲内であればスキャンを可能とし、スキャン開始スイッチ39aをレディ状態とする。これを受けて、操作者がスキャン開始スイッチ39aを押せば、X線CT装置は所定の設定条件の下で心電同期スキャンを開始する。
【0026】
しかし、心拍数比較器42での比較結果が、所定の許容範囲外であればスキャン開始スイッチ39aはレディ状態にならず、スキャン開始を阻止するように作用する。すなわち、この状態で例えスキャン開始スイッチ39aを押したとしても、X線CT装置はスキャンを開始することはなく、勿論X線も曝射されることはない。
【0027】
なお、スキャン開始スイッチ39aは、レディ状態になったときに例えば緑色に点灯するとともに、スキャン中は赤色に点灯するようにし、スキャン終了時には消灯するようにしておけば、操作者にとって動作状態を視覚的に容易に把握することができる。
【0028】
また、心拍数比較器42の比較結果を、スキャン開始操作に限らず、造影剤の注入操作に応用しても良い。すなわち、X線CT装置によるスキャンに際して、被検者へ図示しない造影剤注入機により、造影剤を注入して投影データを得る手法はよく知られているところである。そこで、スキャン開始スイッチ39aに連動するように造影剤注入開始スイッチを設けておき、心拍数比較器42により、リアルタイムに取得される被検者の心拍数と、心拍数メモリ41に記憶されている安定時の心拍数との比較結果が、所定の許容範囲内にあるときスキャンを可能とし、造影剤注入開始スイッチをレディ状態とする。これを受けて、操作者が造影剤注入開始スイッチを押せば、造影剤注入機が動作して被検者への造影剤の注入を開始するとともに、X線CT装置は所定の設定条件の下で心電同期スキャンを開始させるようにすることができる。
【0029】
このような本発明に係るX線CT装置により、心電同期スキャンを実施する際の動作の流れをフローチャートで示すと図2のようになる。
【0030】
すなわち、先ずステップ1として、被検者を寝台装置20の天板21に寝かせた状態で、架台10の開口部(撮影部)11に位置づける。もちろん被検者には心電計40の電極を所定の位置に接着させておく。次にステップ2として、被検者に息止めを含む呼吸練習をしてもらい、心拍数が安定するように気持ちを落ち着かせてもらう。被検者の心拍数は、心電計40から得られる心電図をもとに計算されてモニタ78に表示されるので、操作者はこの表示される心拍数を見ながら、被検者が落ち着いたと判断したときに、入力部39を操作して、そのときの心拍数を心拍数メモリ41に記憶させる(ステップ3)。さらに操作者は、同じく入力部39を操作して、被検者の安定時の心拍数に応じて、心電同期スキャンに適するように、回転部の回転速度を微調整したりスキャン条件を設定したりする(ステップ4)。
【0031】
ここまでで心電同期スキャンの準備が整ったことになる。そこで、心電計40を通してスキャン開始時の心拍数が取得される(ステップ5)ので、このときの心拍数を、心拍数比較器42によって心拍数メモリ41に保存されている心拍数と比較する(ステップ6)。その結果、両者の心拍数が同じか許容範囲内の差であれば、ステップ7へ進んで、スキャン開始を可能にする状態、すなわち、スキャン開始スイッチ39aを押せばスキャンが開始されるレディ状態とする。この状態になったことは、スキャン開始スイッチ39aを例えば緑色に点灯させることで操作者へ知らせることができる。そこで、操作者がスキャン開始スイッチ39aを押す(ステップ8)ことによって、ステップ9として、所定の設定条件下での心電同期スキャンが実行され、このとき、キャン開始スイッチ39aは例えば赤色の点灯に変わることになる。
【0032】
なお、スキャン開始に当たり、造影剤の注入操作を伴う場合の動作は、図3に示すようなフローチャートのようになる。ここで、図3と図2を比較すれば、図3におけるステップ11からステップ17までは、図2におけるステップ1からステップ7までの動作と同様である。そこで、ステップ18として造影剤注入開始スイッチを押すことによって、ステップ19として、造影剤注入機が動作して被検者への造影剤の注入を開始するとともに、所定の設定条件下での心電同期スキャンが実行されることになる。
【0033】
以上詳述したように本発明によれば、心電同期スキャンを実施する際に、被検者の心拍数が撮影前と撮影開始時とで異なるようなときには、例えスキャン開始スイッチ39aを押してもスキャンが開始されることのないように、所謂スキャン開始スイッチ39aをレディ状態にせず、撮影前と撮影開始時との心拍数が、一致するかその差が許容範囲内にあるときのみ、スキャン開始スイッチ39aをレディ状態とし、スキャン開始スイッチ39aを押すことによって、心電同期スキャンが実行できるようにしたものである。
【0034】
従って、被検者の心拍数が心電同期スキャンに適した状態にあるときにのみ、心電同期スキャンの実施を可能とし、被検者の心拍数が心電同期スキャンに適さない状態にあるときに、不用意にスキャンを開始させて無駄なX線を照射させるような不都合を防止するので、心電同期スキャンを安全・確実に実施でき、被検者の無駄なX線被曝を排除することができる。
【0035】
なお、本発明は上述の実施例に限定されることなく種々の態様での実施が可能である。例えば、本実施例で制御部30に含められている駆動制御部33やスキャン制御部34を架台10内に設けたり、寝台制御部35を寝台装置20内に設けたりしても良い。
【符号の説明】
【0036】
10 架台
11 開口部
20 寝台装置
21 天板
30 制御装置
31 中央処理装置
32 記憶部
33 駆動制御部
34 スキャン制御部
35 寝台制御部
36 画像再構成部
37 画像メモリ
38 モニタ
39 入力部
39a スキャン開始スイッチ
40 心電計
41 心拍数メモリ
42 心拍数比較器

【特許請求の範囲】
【請求項1】
スキャンによって被検者の心拍動に同期した投影データを得るX線CT装置において、
被検者の心拍数を取得する心拍数計測手段と、
この心拍数計測手段によって、投影データの収集前に取得した前記被検者の心拍数に基づき、スキャン条件を設定するスキャン条件設定手段と、
このスキャン条件設定手段にスキャン条件を設定したときの前記被検者の心拍数とスキャン開始時に前記心拍数計測手段によって取得される前記被検者の心拍数とを比較する比較手段と、
この比較手段での比較結果がほぼ一致したときにスキャン開始を可能にするスキャン開始制御手段と、
を具備することを特徴とするX線CT装置。
【請求項2】
前記スキャン開始制御手段は、操作者が操作するスキャン開始スイッチまたは造影剤注入開始スイッチを有効にするものであることを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項3】
X線CT装置によって心電同期スキャンを開始する際のスキャン開始制御方法であって、
呼吸練習によって、被検者の安定した心拍数を取得する第1のステップと、
この第1のステップによって取得した心拍数に基づき、スキャン条件を設定する第2のステップと、
スキャン開始に際して、新たに前記被検者の心拍数を取得する第3のステップと、
この第3のステップによって取得した心拍数と、前記第1のステップで取得した心拍数とを比較する第4のステップと、
この第4のステップでの比較結果がほぼ一致したときにスキャン開始を可能にする第5のステップと
から成ることを特徴とするスキャン開始制御方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2011−50500(P2011−50500A)
【公開日】平成23年3月17日(2011.3.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−200778(P2009−200778)
【出願日】平成21年8月31日(2009.8.31)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【出願人】(594164542)東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】(594164531)東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Fターム(参考)】