Ｘ線ＣＴ装置
【課題】肝臓等の器官内の脂肪含有率の計算をより簡便に行うことができる装置構成を提供する。
【解決手段】被検体の小動物８４を収容する容器本体７０の蓋７２の内面に、脂肪ファントム７３Ａと筋肉ファントム７３Ｂとが装着されている。小動物８４を、肝臓の位置が脂肪ファントム７３Ａと筋肉ファントム７３Ｂの位置に合うように位置合わせして容器本体７０内に収容する。そして、容器本体７０をＸ線ＣＴ装置にセットして、脂肪ファントム７３Ａと筋肉ファントム７３Ｂ及び肝臓を含む断面のＣＴ画像を撮像する。このＣＴ画像中の脂肪ファントム７３Ａと筋肉ファントム７３Ｂの画像からそれぞれ脂肪及び筋肉のＣＴ値を基準値として求め、それら基準値とＣＴ画像中の肝臓部分のＣＴ値との関係から、肝臓の脂肪含有率を計算する。
【解決手段】被検体の小動物８４を収容する容器本体７０の蓋７２の内面に、脂肪ファントム７３Ａと筋肉ファントム７３Ｂとが装着されている。小動物８４を、肝臓の位置が脂肪ファントム７３Ａと筋肉ファントム７３Ｂの位置に合うように位置合わせして容器本体７０内に収容する。そして、容器本体７０をＸ線ＣＴ装置にセットして、脂肪ファントム７３Ａと筋肉ファントム７３Ｂ及び肝臓を含む断面のＣＴ画像を撮像する。このＣＴ画像中の脂肪ファントム７３Ａと筋肉ファントム７３Ｂの画像からそれぞれ脂肪及び筋肉のＣＴ値を基準値として求め、それら基準値とＣＴ画像中の肝臓部分のＣＴ値との関係から、肝臓の脂肪含有率を計算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に関し、特にＣＴ画像から脂肪含有率を測定するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被検体にＸ線ビームを照射して得られる投影データに基づいて、被検体の断層画像を生成するＸ線ＣＴ装置が知られている。Ｘ線ＣＴ装置で生成される断層画像は、通常、ＣＴ画像と呼ばれており、このＣＴ画像の画素値は、ＣＴ値と呼ばれる。ＣＴ値は、各物質のＸ線吸収率を反映した値で、通常、水のＣＴ値は０、空気のＣＴ値は−１０００程度となっている。
【０００３】
近年、このＸ線ＣＴ装置を、対象部位の脂肪含有度合いの評価に利用することが提案されている。例えば、Ｘ線ＣＴ装置で肝臓を撮影して得られたＣＴ画像から、肝臓部分の平均ＣＴ値やＬＳ比と呼ばれるパラメータを算出し、このパラメータの値に基づいて脂肪肝の進行の程度を診断することがある（例えば、下記特許文献１など）。ここで、ＬＳ比とは、肝臓における脂肪含有度合いを示すパラメータで、肝臓部分の平均ＣＴ値を、筋肉部分（例えば脾臓など）の平均ＣＴ値で割った値である。診断者は、このＬＳ比や、ＣＴ値に基づいて、対象部位の脂肪含有度合いを判断する。
【０００４】
しかし、ＣＴ値やＬＳ比は、いずれも、Ｘ線発生器に供給される駆動電圧に応じて変動するため、再現性のあるパラメータとはいえない。そこで、出願人は、特許文献２にて脂肪含有度合いの測定のための新たなシステムを提案した。このシステムでは、Ｘ線ＣＴ装置は、被検体のうち少なくとも肝臓周辺、脾臓周辺（筋肉）、腸周辺（脂肪）に照射条件を変えることなくＸ線照射して、各周辺の断層画像を生成する。パラメータ算出部は、得られた断層画像に基づいて、肝臓部分のＣＴ値、筋肉部分のＣＴ値、脂肪部分のＣＴ値をそれぞれ算出する。続いて、｛脂肪含有率＝（筋肉部分のＣＴ値−肝臓部分のＣＴ値）／（筋肉部分のＣＴ値−脂肪部分のＣＴ値）×１００％｝という式に従って、肝臓の脂肪含有率を算出する。
【０００５】
また、特許文献３には、ＣＴ画像から脂肪像を特定する装置が開示されている。この装置は、撮像対象と同時に水基準物質と脂肪基準物質とを撮像する。そして、それら各基準物質像が示す見かけ上のＣＴ値と予めわかっている理想的ＣＴ値から、両者の関係を表す回帰式を求めて、理想的ＣＴ値で指定された脂肪範囲を見かけ上のＣＴ値による脂肪範囲に変換し、その範囲に属するＣＴ値を持つ像を特定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３１２０３０号公報
【特許文献２】特開２００９−２１３５３４号公報
【特許文献３】特開２００１−０５７９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
脾臓（筋肉）と腸（脂肪）とのＣＴ値の実測値を基準値として肝臓の脂肪含有度合いを求める方式では、ユーザーがＣＴ画像上で脾臓や腸の範囲を指定する必要があり、このための作業負担がある。特にやせた被検体では、脾臓や腸の位置を適切に指定することが難しい場合が多い。
【０００８】
また、特許文献３の装置は、脂肪部分を特定するための装置であって、脂肪含有率を測定する装置ではない。
【０００９】
本発明は、肝臓等の器官内の脂肪含有率の計算をより簡便に行うことができる装置構成を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、被検体を収容する容器であって、脂肪ファントム及び筋肉ファントムが設けられた容器と、前記容器に収容された前記被検体にＸ線を照射した際に得られる投影データに基づいて、前記被検体の断層画像を生成する測定部と、前記容器における前記脂肪ファントムと前記筋肉ファントムの設置位置の情報に基づき前記断層画像から前記脂肪ファントムと前記筋肉ファントムに該当する部分をそれぞれ特定し、特定した各部分のＣＴ値をそれぞれ脂肪と筋肉の基準ＣＴ値として算出する基準ＣＴ値算出部と、前記断層画像から脂肪含有率の計算対象である対象部位のＣＴ値を算出する対象ＣＴ値算出部と、前記基準ＣＴ値算出部が求めた脂肪及び筋肉の基準ＣＴ値に対する、前記対象部位のＣＴ値の相対的な大きさを、前記対象部位の脂肪含有率として算出する含有率算出部と、を備える。
【００１１】
１つの態様では、前記脂肪ファントム及び前記筋肉ファントムは、前記容器に設けられた蓋の容器内側に設けられている。
【００１２】
別の態様では、前記脂肪ファントム及び前記筋肉ファントムは、前記容器の長手方向に垂直な面に沿って配列されており、前記測定部により生成される１枚の断層画像内に同時に収まる。
【００１３】
別の態様では、前記測定部は、前記容器の長手方向に沿った前記脂肪ファントム及び前記筋肉ファントムの存在範囲を示す位置情報を記憶しており、この位置情報に基づき、Ｘ線の照射により断層画像を生成する範囲をその存在範囲内に限定する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、脂肪ファントム及び筋肉ファントムの画像を基準として用いることで、肝臓等の器官内の脂肪含有率の計算をより簡便に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態であるＸ線ＣＴ装置のブロック図である。
【図２】Ｘ線ＣＴ装置のうち測定部の斜視図である。
【図３】被検体を収容する容器の断面図である。
【図４】容器の使用例を示す斜視図である。
【図５】容器の使用例を示す断面図である。
【図６】容器の使用例を示す断面図である。
【図７】肝臓を含むＣＴ画像を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態であるＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図である。また、図２は、このＸ線ＣＴ装置の測定部の斜視図である。
【００１７】
Ｘ線ＣＴ装置は、周知のとおり、被検体にＸ線ビームを照射して得られる投影データに基づいて、被検体の断層画像（ＣＴ画像）を形成する装置である。本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、このＣＴ画像形成機能に加えて、さらに、ユーザーが指定した部位、例えば、肝臓などにおける脂肪含有度合いを定量的に示すパラメータとして、脂肪含有率を算出する機能も備えている。すなわち、脂肪肝の進行程度などを定量的に判断するためには、肝臓における脂肪含有度合いを定量的に評価する必要がある。本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、この脂肪含有度合いの定量的評価に有効な指標パラメータとして、脂肪含有率を算出する。以下、このＸ線ＣＴ装置について詳説する。
【００１８】
本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、動物実験で利用されるマウス、ラット、モルモット、ハムスターなどの小動物のＣＴ測定に好適な構成となっている。ただし、当然ながら、後述するガントリや容器２４の構成を変更することで、人などのＣＴ測定に応用してもよい。
【００１９】
図１に図示するとおり、このＸ線ＣＴ装置は、投影データを取得する測定部１０と、測定部１０の駆動を制御するとともに得られた投影データに基づいて各種演算を実行する演算制御部１２と、に大別される。
【００２０】
図２に図示するとおり、測定部１０には、ガントリ１８を有した本体が設けられている。本体１６の上面１６Ａには開口が形成され、その開口からアーム２６が上方に突出している。アーム２６はスライド機構６８の一部をなすものであり、そのアーム２６は容器２４に連結され、容器２４を回転中心軸方向にスライド運動（移動走査）させる。
【００２１】
一方、ガントリ１８内には、後述する測定ユニット（Ｘ線発生器、Ｘ線検出器）が収納され、それらは回転中心軸回りにおいて回転運動する。ガントリ１８の中央部には回転中心軸方向に空洞部１８Ａが形成されている。この空洞部１８Ａは非貫通型であるが、貫通型としてもよい。
【００２２】
容器２４は、被検体（小動物やそこから摘出された組織など）を収納するカプセルであり、その形状は、本実施形態において中空の略円筒形状となっている。容器２４は、その容器中心軸が回転中心軸に一致した状態で配置される。具体的には、容器２４の基端部が上述したアーム２６の上端部に着脱自在に装着される。この場合において、着脱機構としては各種の係合機構あるいはネジ止め機構などを挙げることができる。上述したように、容器２４は中空の円筒形状を有しており、その内部には本実施形態において１又は複数の小動物が配置される。このような構成により、小動物の体毛が直接的にガントリ１８に接触することなどを防止できる。また、小動物の排泄物や離脱体毛などが外部に放出されてしまう問題を防止できる。さらに、小動物を容器２４内に固定具によって拘束することが可能となるので、ＣＴ画像を再構成する場合における画像ぶれなどの問題を防止することができる。なお、サイズや形状が異なる複数種類の容器を用意して、容器を選択的に使用するのが望ましい。
【００２３】
図３には、図１に示した容器２４の断面が示されている。容器２４は大別して容器本体７０と蓋７２とから構成される。容器本体７０の先端側には先端部７４が設けられ、この先端部７４は前方側に突出した円錐形状を有している。その先端部７４の中心には貫通孔７８が形成されている。
【００２４】
容器本体７０の基端側には基端部７６が設けられている。上述したように、この基端部７６はスライド機構に装着される部分であるが、その装着機構については図示省略されている。容器本体７０の内部７０Ｂは先端側において先端部７４で仕切られ、基端側において隔壁８０によって仕切られている。その隔壁８０の中央部分には貫通孔８２が形成されている。
【００２５】
上記の貫通孔７８及び８２は、例えば麻酔ガスを導入するためのチューブなどが差し込まれる孔である。もちろん、それらの貫通孔７８，８２が空気孔として機能してもよい。このような貫通孔７８，８２が形成されていても、容器２４を水平状態で配置する場合においては、小動物から排泄された汚物などは容器本体７０の内部７０Ｂに溜めおかれることになり、外部への流出を防止できる。また離脱体毛などは貫通孔７８，８２が小孔であるために外部へほとんど放出されることはない。
【００２６】
容器本体７０には開口７０Ａが形成され、その開口７０Ａには上述した蓋７２が設けられている。この蓋７２は例えば蝶番などによって開閉するものであってもよいし、単にその一辺側が粘着テープなどによって容器本体７０に取り付けられたものであってもよいし、あるいは容器本体７０に対して完全に蓋７２が分離するような構成であってもよい。いずれにおいても、容器本体７０の内部に小動物を収納した後に蓋７２を閉じられるように構成するのが望ましい。
【００２７】
ちなみに、容器２４はそれ全体として透明なＸ線透過部材によって構成されている。その材料としては例えばアクリルやＡＢＳなどの樹脂をあげることができる。
【００２８】
図３に示す例では容器２４がそれ全体として中空の略円筒形状を有していたが、これ以外の形状を採用するようにしてもよい。例えば、中心軸回りに回転対称形状などを挙げることができ、さらにはその断面が楕円形のものや、Ｄ型のもの、あるいは四角形などものを挙げることができる。図２に示した有効視野５８が円形であることを考慮すれば、容器２４の横断面は円形であるのが望ましく、その意味において円筒形状あるいは回転対称形状を採用するのが望ましい。
【００２９】
ちなみに、図１に示した例では、容器２４が水平状態でセットされるが、起立状態でセットされる場合もあり得る。この場合において、容器２４の下側が先端部７４となるのであれば、その先端部７４には貫通孔を形成しない方がよい。その理由は小動物から排泄された汚物などが外部へ流出することを防止することになるからである。
【００３０】
図３に示す例においては、容器２４の長さは例えば４００ｍｍであり、その直径（外径）は例えば１２０ｍｍである。容器本体７０の内部７０Ｂには例えば１匹の小動物が収納される。そのような場合においても小動物の尾は外部に引き出されず、容器２４内に収納させることができる。例外的な場合においては、そのような尾を外部に引き出す孔を隔壁８０に形成するようにしてもよい。
【００３１】
この例では、容器本体７０の蓋７２の内面に、脂肪含有率の測定のための基準物質となるファントム７３が装着されている。図４〜図６に示すように、この例では、ファントム７３として、脂肪に相当するＣＴ値の物質からなる脂肪ファントム７３Ａと、筋肉に相当するＣＴ値の物質からなる筋肉ファントム７３Ｂとが装着されている。脂肪ファントム７３Ａとしては例えば株式会社京都科学のSZ-49を、筋肉ファントム７３Ｂとしては例えば株式会社京都科学のSZ-208を用いることができる（ただし、これらはあくまで一例に過ぎない）。この例では、脂肪ファントム７３Ａ及び筋肉ファントム７３Ｂは、略円筒形状の容器本体７０の円形の断面内に並んで配置されており、Ｘ線ビームの１周のスキャンでそれら両方のファントムがカバーされることになる。容器本体７０の長手方向に沿った脂肪ファントム７３Ａ及び筋肉ファントム７３Ｂ（以下、区別する必要がない場合はファントム７３と総称する）の長さは、例えば１０〜５０ｍｍである。被検体がラット等の小動物である場合、この程度のサイズがあれば、肝臓の範囲をカバーできる。肝臓の位置がファントム７３の範囲に収まるように被検体の小動物８４（図５参照）を容器本体７０内に配置して撮像を行うと、脂肪ファントム７３Ａと筋肉ファントム７３Ｂと肝臓が１枚の断層画像内に同時にカバーされる。
【００３２】
蓋７２に対する脂肪ファントム７３Ａ及び筋肉ファントム７３Ｂの装着位置の情報は、演算制御部１２に記憶されている。装着位置は、例えば、各ファントムの容器本体７０の長手方向に沿った存在範囲と、容器本体７０の長手方向中心軸周りについての各ファントムの角度範囲との組合せなどにより表される。
【００３３】
測定の際には、図４に示されるように、容器２４の内部７０Ｂには小動物８４が収容される。その場合においては、図５に示されるように容器本体７０に対して蓋７２が開けられ、小動物８４が収納される。そして、図６に示されるように、蓋７２を閉じることによって小動物８４が容器２４内に保持されることになる。この場合に体毛や髭などが存在してもそれらは容器２４内に確実に保持される。すなわち、例えば図１に示した有効視野５８から被検体がはみ出てしまうような問題を防止することが可能となる。
【００３４】
このように、図３の例では、ファントム７３を蓋７２の内面に装着しているので、図５及び図６に示すように、従来と同様小動物８４を容器本体７０に配置する際の邪魔にならない。
【００３５】
仮に、同じサイズのファントム７３を容器本体７０の内部底面に配設すると、ファントム７３が内部底面から上方に突出することになるため、配置された小動物８４の腹部を屈曲させることになる。これを避けるには、長手方向に沿って小動物８４の全長をカバーする長さのファントムを設置するか、あるいはファントムの前後にファントムの上面と同じ高さの床を設けるなどの対策が必要になるが、このような対策は容器のコスト高を招く。ファントム７３を容器本体７０の内側の側面に設ける場合も、同様に小動物８４の配置姿勢に影響を与えるか、あるいはその対策のためにコスト高を招いてしまう。これに対し、容器本体７０の上側の内面を構成する蓋７２の内面にファントム７３を設ける構成では、そのような問題はない。なお、コスト等を問題にしないのであれば、ファントム７３の配設位置は蓋７２の内面でなくてもよい。
【００３６】
図２の説明に戻ると、以上に説明した容器２４に小動物８４が収容された後、アーム２６に対して容器２４が装着される。この後、アーム２６が回転中心軸方向に沿って前方に駆動され、これにより、ガントリ１８の空洞部１８Ａ内に容器２４が差し込まれる。この時、検体における測定位置にＸ線ビームが照射されるように、容器２４の位置決めがなされる。また、そのような測定位置は連続的にあるいは段階的に変更される。その結果、所定ピッチで空間的に整列した多数のＣＴ断面が形成される。
【００３７】
本体１６の上面１６Ａ上には操作パネル２０が設けられており、この操作パネル２０は複数のスイッチや表示器などを有する。この操作パネル２０を利用してユーザーは測定現場において装置の動作を操作することが可能となる。本体１６の下方には複数のキャスター２２が設けられている。
【００３８】
測定部１０においては、回転中心軸Ｏを間において、一方側にＸ線発生器５２が設けられ、他方側にＸ線検出器６０が設けられている（図１参照）。Ｘ線発生器５２の照射側にはコリメータ５４が設けられている。Ｘ線発生器５２は、供給される駆動電圧に応じた強度のＸ線ビーム５６を照射する。このＸ線ビームは、図１に図示するように末広あるいは扇状（つまりファンビーム形状）となっている。一方、Ｘ線検出器６０は複数の（例えば１００個）のＸ線センサを一列に並べたものとして構成され、Ｘ線ビーム５６の開き角度に応じてＸ線の受光開口が設定される。ちなみに、複数のＸ線センサの配列は直線的であってもよいし、円弧状であってもよい。本実施形態では、高感度型のＸ線センサが利用されている。Ｘ線検出器６０での検出値は、投影データとしてプロセッサ３０に出力される。なお、図１においては、Ｘ線発生器５２に接続された電圧源、及び、Ｘ線検出器６０に接続された信号処理回路などについては図示省略されている。
【００３９】
図１において、符号５８は有効視野を示している。これは、Ｘ線ビーム５６を回転走査させた場合におけるＣＴ画像を構成可能な円形の領域である。ちなみに、この有効視野５８は、回転中心軸、Ｘ線発生器５２、及び、Ｘ線検出器６０の位置関係に応じて定まるものである。本実施形態においては、変位機構６２が設けられているため、それらの位置関係を変更してＣＴ画像の倍率を機械的に可変することが可能である。
【００４０】
すなわち、変位機構６２には、Ｘ線発生器５２及びＸ線検出器６０が連結されており、変位機構６２は、Ｘ線発生器５２及びＸ線検出器６０の間の距離を維持したまま、それら（つまり測定ユニット）をＸ線ビーム５６のビーム軸方向に変位させる。この場合において、回転中心軸Ｏは不変であり、すなわち上述した容器を何ら移動させることなく測定ユニット側を移動させて倍率の変更を行い得る。なお、変位機構６２は変位力を発生するためのモータ６２Ａを備えている。
【００４１】
ガントリ回転機構６６は、回転ベースを回転させることにより、それに搭載された変位機構を含む各構成の全体を回転駆動する機構である。変位機構６２には、測定ユニットが搭載されているため、変位機構６２によって所望の位置に位置決めされた測定ユニットがその位置を保持したまま回転駆動されることになる。ガントリ回転機構６６は、その駆動力を発生するためのモータ６６Ａを有する。
【００４２】
スライド機構６８は図２に示したアーム２６をスライド運動させる移動機構であり、その駆動力はモータ６８Ａによって発生される。操作パネル２０は上述したように本体の上面に設けられる。測定部１０側に設けられたローカルコントローラ（図示せず）に対して操作パネル２０を接続し、そのローカルコントローラと演算制御部１２とが相互に通信を行うように構成してもよい。
【００４３】
ちなみに、図１には、様々な機構６２，６６，６８などが示されているが、それらの機構による位置あるいは位置変化を検出するためにセンサを設けるのが望ましい。そして、それらのセンサの出力信号に基づいて演算制御部１２がフィードバック制御を行うようにするのが望ましい。また、変位機構６２による倍率の可変はユーザー入力により行わせてもよいし、例えば被検体サイズあるいは容器のサイズを自動検知し、その検知したデータに基づいて自動的に倍率を設定するようにしてもよい。さらに、あらかじめ容器の種別などが登録される場合においては、その登録された情報を利用して倍率の設定を行うようにしてもよい。さらに、図１に示す例では、スライド機構６８が駆動源としてのモータ６８Ａを有していたが、そのスライド力を人為的に発生させるようにしてもよい。
【００４４】
次に、演算制御部１２について説明する。プロセッサ３０には、表示器３２、記憶装置３４、キーボード３６、マウス３８、プリンタ４０などが接続されている。また、外部装置との間でネットワークを介して通信を行うための通信部４２が接続されている。
【００４５】
プロセッサ３０は、ＣＰＵ及び各種プログラムによって構成されるものである。図１には、その代表的な機能が示されており、プロセッサ３０は、動作制御部４４、画像形成部４６、パラメータ算出部７５などを有している。
【００４６】
動作制御部４４は、測定部１０における全体の動作を制御する。画像形成部４６はＸ線ビームの回転走査によって得られる投影データに基づき、ＣＴ値と呼ばれる画素値を算出し、得られたＣＴ値に基づいてＣＴ画像（断層画像）を生成する。なお、このＣＴ画像の具体的な生成手法については、公知の周知技術を利用できるため、ここでの詳説は省略する。
【００４７】
パラメータ算出部７５は、画像形成部４６で算出されたＣＴ値などを利用して、各種診断パラメータを算出する。ここで算出される診断パラメータの一つとして、ユーザーにより指定された対象部位における脂肪含有率が挙げられるが、その具体的な算出手順などについては後に詳説する。
【００４８】
表示器３２には、画像形成部４６で生成されたＣＴ画像や、パラメータ算出部７５で算出された各種診断パラメータなどが表示される。ユーザーは、この表示器３２に表示された内容に基づいて、被検体の状態を診断する。また、必要に応じて、ユーザーは、この表示器３２に表示されたＣＴ画像を参照しながら、各種診断パラメータの算出に必要となるＲＯＩ（関心領域）の設定を行う。
【００４９】
次に、パラメータ算出部７５で算出する脂肪含有率について、肝臓の場合を例に挙げて説明する。周知のとおり、脂肪肝の進行程度の診断にあたっては、肝臓での脂肪含有度合いが非常に重要となる。従来、この脂肪含有度合いは、肝臓部分のＣＴ画像に対する視覚的印象に基づいて判断されていた。すなわち、ＣＴ画像では、Ｘ線吸収率の高い物質ほど明るく、逆に、Ｘ線吸収率の低い物質ほど暗く表示される。そして、肝臓は、筋肉と脂肪との混合物質とみることができるが、脂肪は筋肉に比してＸ線吸収率が低いため、脂肪含有度合いが高いほど、その肝臓は暗く表示されることになる。換言すれば、ＣＴ画像における明るさを見ることで、肝臓における脂肪含有度合いを、ある程度、知ることができる。
【００５０】
しかし、かかる視覚的印象に基づく診断は、主観や経験に左右されやすく、正確性に欠けるという問題があった。そこで、一部では、脂肪含有度合いを定量的に表すパラメータとして、肝臓部分の平均ＣＴ値や、ＬＳ比を用いることが提案されている。
【００５１】
ＣＴ値は、ＣＴ画像における画素値に相当するもので、一般的には、水のＣＴ値が０、空気のＣＴ値が−１０００となるように設定されている。また、通常、筋肉部分のＣＴ値は、＋５０前後であり、脂肪部分のＣＴ値は−２５０前後となる。そして、筋肉と脂肪との混合物である肝臓部分のＣＴ値は、脂肪含有度合いが高いほど脂肪部分のＣＴ値（約−２５０）に近づき、脂肪含有度合いが低いほど筋肉部分のＣＴ値（約＋５０）に近い値をとる。また、ＬＳ比は、この肝臓部分のＣＴ値を、筋肉部分のＣＴ値で割った値である。したがって、ＬＳ比が１に近づくほど、その肝臓における脂肪含有度合いは、低いと判断することができる。
【００５２】
しかしながら、このＣＴ値およびＬＳ比は、いずれも、脂肪含有度合いを直接的に表すパラメータではない。そのため、一般のユーザーが、このＣＴ値およびＬＳ比から脂肪含有度合いを的確に認識することは困難であった。また、ＣＴ値は、Ｘ線発生器５２に供給される駆動電圧に依存する値であり、当該駆動電圧が異なれば、同じ肝臓を撮影した場合でも、得られるＣＴ値およびＬＳ比は異なっていた。その結果、脂肪含有度合いについて適切に診断することがより困難となっていた。
【００５３】
そこで、本実施形態では、より簡易に、また、より的確に脂肪含有度合いを診断でき得るパラメータとして、脂肪含有率を算出している。脂肪含有率は、その名称の通り、対象部位に脂肪が含まれる割合（パーセンテージ）を示したパラメータである。本実施形態では、この脂肪含有率を、次の手順で算出する。
【００５４】
肝臓における脂肪含有率を算出する場合は、プロセッサ３０は、測定部１０を駆動制御して、肝臓周辺、すなわちファントム７３の存在範囲内の１以上の断面のＣＴ画像を取得する。このとき、測定部１０は、演算制御部１２に記憶された脂肪ファントム７３Ａ及び筋肉ファントム７３Ｂの配置範囲（特に容器本体７０の長手方向に沿った配置範囲）を参照し、その範囲内の１以上の断面に沿ってＸ線ビームをスキャンする。例えば、容器本体７０の長手方向に沿ったファントム７３の存在範囲内の範囲にわたって複数断面をスキャンしてもよい。複数断面にわたってＣＴ撮影を行う場合には、Ｘ線発生器５２に供給される駆動電圧を一定に保ちながら、換言すれば、Ｘ線照射条件を一定に保ちながら行う。このように、ＣＴ撮影の際には、同じ種類の物質は、同じＣＴ値となるように、動作制御部４４は、Ｘ線発生器５２の駆動電圧を制御する。
【００５５】
ＣＴ画像が取得できれば、続いて、プロセッサ３０は、得られたＣＴ画像を表示器に表示する。複数の断面のＣＴ画像を取得した場合は、ユーザがそれら複数の中から脂肪含有率の計算の対象とする１以上のＣＴ画像を選択できるようにしてもよい、プロセッサ３０は、メッセージを出力するなどして、ユーザーに、肝臓ＲＯＩの設定を促す。ここで、肝臓ＲＯＩとは、肝臓部分、すなわち、脂肪含有率を算出したい部位を示すＲＯＩである。図７に、被検体９０の肝臓９２及びファントム７３Ａ及び７３Ｂを撮像したＣＴ画像を模式的に示す。符号９４は脊椎の画像である。肝臓ＲＯＩは、ポインティングデバイスなどを操作することで設定されるもので、例えば、図７において肝臓９２の部分の中の符号Ｅ１で示すような領域である。
【００５６】
一方、脂肪ファントム７３Ａ及び筋肉ファントム７３Ｂの位置は既知なので、プロセッサ３０はその既知の位置情報に従って、ＣＴ画像から脂肪ファントム７３Ａと筋肉ファントム７３Ｂに該当する部分Ｅ２，Ｅ３（図７参照）をそれぞれ特定する。
【００５７】
このようにして肝臓、脂肪、筋肉にそれぞれ該当する画像部分Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３が特定されると、パラメータ算出部７５は、それら各画像部分における平均ＣＴ値を、肝臓平均ＣＴ値、脂肪平均ＣＴ値、筋肉平均ＣＴ値として算出する。そして、この三種類の平均ＣＴ値を、次の式１に当てはめて、肝臓の脂肪含有率を算出する。
【００５８】
脂肪含有率＝（筋肉平均ＣＴ値−肝臓平均ＣＴ値）／（筋肉平均ＣＴ値−脂肪平均ＣＴ値）×１００％ ・・・ 式１
【００５９】
この式１から明らかなとおり、本実施形態では、筋肉ＣＴ値および脂肪ＣＴ値の両方を基準値とし、この二種類の基準値に対する肝臓ＣＴ値の相対的な大きさを脂肪含有率として算出している。かかる脂肪含有率によれば、肝臓における脂肪含有度合いを直感的に認識することができる。なお、式１で示した算出式は、一例であり、筋肉ＣＴ値および脂肪ＣＴ値に対する肝臓ＣＴ値の相対的な大きさを表すのであれば、他の算出式を用いてもよい。例えば、式１では、（筋肉平均ＣＴ値−肝臓平均ＣＴ値）を分子としているが、（肝臓平均ＣＴ値−脂肪平均ＣＴ値）を分子としてもよい。
【００６０】
この手順で求められる脂肪含有率は、従来、多用されていた平均ＣＴ値やＬＳ比と異なり、駆動電圧の影響を殆ど受けない。そのため、常に、脂肪含有度合いを定量的にかつ正確に診断することが出来る。その結果、例えば、脂肪肝の進行程度を数ヶ月に渡って観察する場合などのように駆動電圧を一定に保つのが困難な場合でも、脂肪肝の進行程度を的確に判断することができる。なお、算出された脂肪含有率は、ＣＴ画像や、肝臓ＣＴ値、ＬＳ比などとともに、表示器３２に表示される。
【００６１】
このようにして求めた脂肪含有率は、駆動電圧に依存していないため、常に、好適な判断指標として用いることができる。
【００６２】
以上は、１断面のＣＴ画像からの脂肪含有率の計算であるが、肝臓を含む複数の断面についてＣＴ画像を求め、それら複数の断面の肝臓平均ＣＴ値と、筋肉ＣＴ値および脂肪ＣＴ値とから、脂肪含有率を計算してもよい。
【００６３】
以上の説明から明らかなとおり、本実施形態では、既知の位置情報に基づきＣＴ画像中から脂肪ファントム７３Ａ及び筋肉ファントム７３Ｂの画像部分を特定し、それら各画像部分のＣＴ値を基準として、脂肪含有率を算出している。したがって、脾臓周辺の筋肉の部分や腸周辺の脂肪部分などをユーザーがＣＴ画像上で範囲指定することなく、脂肪含有度合いを定量評価できる。
【００６４】
また、肝臓、脾臓、腸は同一の断面にはないので、脾臓周辺と腸周辺を基準値として用いる方式では、容器本体７０の長手方向に沿って、肝臓、脾臓、腸を含んだ広い範囲にわたって複数の断面を撮像する必要がある。これに対し、この実施形態では、被検体８４をファントム７３Ａ及び７３Ｂに対して適切に位置合わせすることで、肝臓とファントム７３Ａ及び７３Ｂとを同一のＣＴ画像に収めることができるので、容器本体７０の長手方向に沿った走査範囲は狭くてよい。
【００６５】
なお、本実施形態では、診断対象部位として肝臓を例に挙げているが、大腰筋等といった他の器官の脂肪含有率を算出するようにしてもよい。
【００６６】
また、算出した脂肪含有率に応じて、ＣＴ画像における輝度値や色を変化させるようにしてもよい。例えば、肝臓を複数のブロックに分割し、各ブロックごとに脂肪含有率を算出する。そして、得られた脂肪含有率に応じて輝度や色を変化させれば、肝臓内における脂肪の分布状況を容易に把握することが出来る。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 測定部、１２ 演算制御部、１６ 本体、１８ ガントリ、２４ 容器、２６ アーム、３０ プロセッサ、３２ 表示器、３４ 記憶装置、４２ 通信部、４４ 動作制御部、４６ 画像形成部、５２ Ｘ線発生器、５４ コリメータ、５６ Ｘ線ビーム、５８ 有効視野、６０ Ｘ線検出器、７５ パラメータ算出部、７３ ファントム、７３Ａ 脂肪ファントム、７３Ｂ 筋肉ファントム。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に関し、特にＣＴ画像から脂肪含有率を測定するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被検体にＸ線ビームを照射して得られる投影データに基づいて、被検体の断層画像を生成するＸ線ＣＴ装置が知られている。Ｘ線ＣＴ装置で生成される断層画像は、通常、ＣＴ画像と呼ばれており、このＣＴ画像の画素値は、ＣＴ値と呼ばれる。ＣＴ値は、各物質のＸ線吸収率を反映した値で、通常、水のＣＴ値は０、空気のＣＴ値は−１０００程度となっている。
【０００３】
近年、このＸ線ＣＴ装置を、対象部位の脂肪含有度合いの評価に利用することが提案されている。例えば、Ｘ線ＣＴ装置で肝臓を撮影して得られたＣＴ画像から、肝臓部分の平均ＣＴ値やＬＳ比と呼ばれるパラメータを算出し、このパラメータの値に基づいて脂肪肝の進行の程度を診断することがある（例えば、下記特許文献１など）。ここで、ＬＳ比とは、肝臓における脂肪含有度合いを示すパラメータで、肝臓部分の平均ＣＴ値を、筋肉部分（例えば脾臓など）の平均ＣＴ値で割った値である。診断者は、このＬＳ比や、ＣＴ値に基づいて、対象部位の脂肪含有度合いを判断する。
【０００４】
しかし、ＣＴ値やＬＳ比は、いずれも、Ｘ線発生器に供給される駆動電圧に応じて変動するため、再現性のあるパラメータとはいえない。そこで、出願人は、特許文献２にて脂肪含有度合いの測定のための新たなシステムを提案した。このシステムでは、Ｘ線ＣＴ装置は、被検体のうち少なくとも肝臓周辺、脾臓周辺（筋肉）、腸周辺（脂肪）に照射条件を変えることなくＸ線照射して、各周辺の断層画像を生成する。パラメータ算出部は、得られた断層画像に基づいて、肝臓部分のＣＴ値、筋肉部分のＣＴ値、脂肪部分のＣＴ値をそれぞれ算出する。続いて、｛脂肪含有率＝（筋肉部分のＣＴ値−肝臓部分のＣＴ値）／（筋肉部分のＣＴ値−脂肪部分のＣＴ値）×１００％｝という式に従って、肝臓の脂肪含有率を算出する。
【０００５】
また、特許文献３には、ＣＴ画像から脂肪像を特定する装置が開示されている。この装置は、撮像対象と同時に水基準物質と脂肪基準物質とを撮像する。そして、それら各基準物質像が示す見かけ上のＣＴ値と予めわかっている理想的ＣＴ値から、両者の関係を表す回帰式を求めて、理想的ＣＴ値で指定された脂肪範囲を見かけ上のＣＴ値による脂肪範囲に変換し、その範囲に属するＣＴ値を持つ像を特定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３１２０３０号公報
【特許文献２】特開２００９−２１３５３４号公報
【特許文献３】特開２００１−０５７９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
脾臓（筋肉）と腸（脂肪）とのＣＴ値の実測値を基準値として肝臓の脂肪含有度合いを求める方式では、ユーザーがＣＴ画像上で脾臓や腸の範囲を指定する必要があり、このための作業負担がある。特にやせた被検体では、脾臓や腸の位置を適切に指定することが難しい場合が多い。
【０００８】
また、特許文献３の装置は、脂肪部分を特定するための装置であって、脂肪含有率を測定する装置ではない。
【０００９】
本発明は、肝臓等の器官内の脂肪含有率の計算をより簡便に行うことができる装置構成を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、被検体を収容する容器であって、脂肪ファントム及び筋肉ファントムが設けられた容器と、前記容器に収容された前記被検体にＸ線を照射した際に得られる投影データに基づいて、前記被検体の断層画像を生成する測定部と、前記容器における前記脂肪ファントムと前記筋肉ファントムの設置位置の情報に基づき前記断層画像から前記脂肪ファントムと前記筋肉ファントムに該当する部分をそれぞれ特定し、特定した各部分のＣＴ値をそれぞれ脂肪と筋肉の基準ＣＴ値として算出する基準ＣＴ値算出部と、前記断層画像から脂肪含有率の計算対象である対象部位のＣＴ値を算出する対象ＣＴ値算出部と、前記基準ＣＴ値算出部が求めた脂肪及び筋肉の基準ＣＴ値に対する、前記対象部位のＣＴ値の相対的な大きさを、前記対象部位の脂肪含有率として算出する含有率算出部と、を備える。
【００１１】
１つの態様では、前記脂肪ファントム及び前記筋肉ファントムは、前記容器に設けられた蓋の容器内側に設けられている。
【００１２】
別の態様では、前記脂肪ファントム及び前記筋肉ファントムは、前記容器の長手方向に垂直な面に沿って配列されており、前記測定部により生成される１枚の断層画像内に同時に収まる。
【００１３】
別の態様では、前記測定部は、前記容器の長手方向に沿った前記脂肪ファントム及び前記筋肉ファントムの存在範囲を示す位置情報を記憶しており、この位置情報に基づき、Ｘ線の照射により断層画像を生成する範囲をその存在範囲内に限定する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、脂肪ファントム及び筋肉ファントムの画像を基準として用いることで、肝臓等の器官内の脂肪含有率の計算をより簡便に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態であるＸ線ＣＴ装置のブロック図である。
【図２】Ｘ線ＣＴ装置のうち測定部の斜視図である。
【図３】被検体を収容する容器の断面図である。
【図４】容器の使用例を示す斜視図である。
【図５】容器の使用例を示す断面図である。
【図６】容器の使用例を示す断面図である。
【図７】肝臓を含むＣＴ画像を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態であるＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図である。また、図２は、このＸ線ＣＴ装置の測定部の斜視図である。
【００１７】
Ｘ線ＣＴ装置は、周知のとおり、被検体にＸ線ビームを照射して得られる投影データに基づいて、被検体の断層画像（ＣＴ画像）を形成する装置である。本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、このＣＴ画像形成機能に加えて、さらに、ユーザーが指定した部位、例えば、肝臓などにおける脂肪含有度合いを定量的に示すパラメータとして、脂肪含有率を算出する機能も備えている。すなわち、脂肪肝の進行程度などを定量的に判断するためには、肝臓における脂肪含有度合いを定量的に評価する必要がある。本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、この脂肪含有度合いの定量的評価に有効な指標パラメータとして、脂肪含有率を算出する。以下、このＸ線ＣＴ装置について詳説する。
【００１８】
本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、動物実験で利用されるマウス、ラット、モルモット、ハムスターなどの小動物のＣＴ測定に好適な構成となっている。ただし、当然ながら、後述するガントリや容器２４の構成を変更することで、人などのＣＴ測定に応用してもよい。
【００１９】
図１に図示するとおり、このＸ線ＣＴ装置は、投影データを取得する測定部１０と、測定部１０の駆動を制御するとともに得られた投影データに基づいて各種演算を実行する演算制御部１２と、に大別される。
【００２０】
図２に図示するとおり、測定部１０には、ガントリ１８を有した本体が設けられている。本体１６の上面１６Ａには開口が形成され、その開口からアーム２６が上方に突出している。アーム２６はスライド機構６８の一部をなすものであり、そのアーム２６は容器２４に連結され、容器２４を回転中心軸方向にスライド運動（移動走査）させる。
【００２１】
一方、ガントリ１８内には、後述する測定ユニット（Ｘ線発生器、Ｘ線検出器）が収納され、それらは回転中心軸回りにおいて回転運動する。ガントリ１８の中央部には回転中心軸方向に空洞部１８Ａが形成されている。この空洞部１８Ａは非貫通型であるが、貫通型としてもよい。
【００２２】
容器２４は、被検体（小動物やそこから摘出された組織など）を収納するカプセルであり、その形状は、本実施形態において中空の略円筒形状となっている。容器２４は、その容器中心軸が回転中心軸に一致した状態で配置される。具体的には、容器２４の基端部が上述したアーム２６の上端部に着脱自在に装着される。この場合において、着脱機構としては各種の係合機構あるいはネジ止め機構などを挙げることができる。上述したように、容器２４は中空の円筒形状を有しており、その内部には本実施形態において１又は複数の小動物が配置される。このような構成により、小動物の体毛が直接的にガントリ１８に接触することなどを防止できる。また、小動物の排泄物や離脱体毛などが外部に放出されてしまう問題を防止できる。さらに、小動物を容器２４内に固定具によって拘束することが可能となるので、ＣＴ画像を再構成する場合における画像ぶれなどの問題を防止することができる。なお、サイズや形状が異なる複数種類の容器を用意して、容器を選択的に使用するのが望ましい。
【００２３】
図３には、図１に示した容器２４の断面が示されている。容器２４は大別して容器本体７０と蓋７２とから構成される。容器本体７０の先端側には先端部７４が設けられ、この先端部７４は前方側に突出した円錐形状を有している。その先端部７４の中心には貫通孔７８が形成されている。
【００２４】
容器本体７０の基端側には基端部７６が設けられている。上述したように、この基端部７６はスライド機構に装着される部分であるが、その装着機構については図示省略されている。容器本体７０の内部７０Ｂは先端側において先端部７４で仕切られ、基端側において隔壁８０によって仕切られている。その隔壁８０の中央部分には貫通孔８２が形成されている。
【００２５】
上記の貫通孔７８及び８２は、例えば麻酔ガスを導入するためのチューブなどが差し込まれる孔である。もちろん、それらの貫通孔７８，８２が空気孔として機能してもよい。このような貫通孔７８，８２が形成されていても、容器２４を水平状態で配置する場合においては、小動物から排泄された汚物などは容器本体７０の内部７０Ｂに溜めおかれることになり、外部への流出を防止できる。また離脱体毛などは貫通孔７８，８２が小孔であるために外部へほとんど放出されることはない。
【００２６】
容器本体７０には開口７０Ａが形成され、その開口７０Ａには上述した蓋７２が設けられている。この蓋７２は例えば蝶番などによって開閉するものであってもよいし、単にその一辺側が粘着テープなどによって容器本体７０に取り付けられたものであってもよいし、あるいは容器本体７０に対して完全に蓋７２が分離するような構成であってもよい。いずれにおいても、容器本体７０の内部に小動物を収納した後に蓋７２を閉じられるように構成するのが望ましい。
【００２７】
ちなみに、容器２４はそれ全体として透明なＸ線透過部材によって構成されている。その材料としては例えばアクリルやＡＢＳなどの樹脂をあげることができる。
【００２８】
図３に示す例では容器２４がそれ全体として中空の略円筒形状を有していたが、これ以外の形状を採用するようにしてもよい。例えば、中心軸回りに回転対称形状などを挙げることができ、さらにはその断面が楕円形のものや、Ｄ型のもの、あるいは四角形などものを挙げることができる。図２に示した有効視野５８が円形であることを考慮すれば、容器２４の横断面は円形であるのが望ましく、その意味において円筒形状あるいは回転対称形状を採用するのが望ましい。
【００２９】
ちなみに、図１に示した例では、容器２４が水平状態でセットされるが、起立状態でセットされる場合もあり得る。この場合において、容器２４の下側が先端部７４となるのであれば、その先端部７４には貫通孔を形成しない方がよい。その理由は小動物から排泄された汚物などが外部へ流出することを防止することになるからである。
【００３０】
図３に示す例においては、容器２４の長さは例えば４００ｍｍであり、その直径（外径）は例えば１２０ｍｍである。容器本体７０の内部７０Ｂには例えば１匹の小動物が収納される。そのような場合においても小動物の尾は外部に引き出されず、容器２４内に収納させることができる。例外的な場合においては、そのような尾を外部に引き出す孔を隔壁８０に形成するようにしてもよい。
【００３１】
この例では、容器本体７０の蓋７２の内面に、脂肪含有率の測定のための基準物質となるファントム７３が装着されている。図４〜図６に示すように、この例では、ファントム７３として、脂肪に相当するＣＴ値の物質からなる脂肪ファントム７３Ａと、筋肉に相当するＣＴ値の物質からなる筋肉ファントム７３Ｂとが装着されている。脂肪ファントム７３Ａとしては例えば株式会社京都科学のSZ-49を、筋肉ファントム７３Ｂとしては例えば株式会社京都科学のSZ-208を用いることができる（ただし、これらはあくまで一例に過ぎない）。この例では、脂肪ファントム７３Ａ及び筋肉ファントム７３Ｂは、略円筒形状の容器本体７０の円形の断面内に並んで配置されており、Ｘ線ビームの１周のスキャンでそれら両方のファントムがカバーされることになる。容器本体７０の長手方向に沿った脂肪ファントム７３Ａ及び筋肉ファントム７３Ｂ（以下、区別する必要がない場合はファントム７３と総称する）の長さは、例えば１０〜５０ｍｍである。被検体がラット等の小動物である場合、この程度のサイズがあれば、肝臓の範囲をカバーできる。肝臓の位置がファントム７３の範囲に収まるように被検体の小動物８４（図５参照）を容器本体７０内に配置して撮像を行うと、脂肪ファントム７３Ａと筋肉ファントム７３Ｂと肝臓が１枚の断層画像内に同時にカバーされる。
【００３２】
蓋７２に対する脂肪ファントム７３Ａ及び筋肉ファントム７３Ｂの装着位置の情報は、演算制御部１２に記憶されている。装着位置は、例えば、各ファントムの容器本体７０の長手方向に沿った存在範囲と、容器本体７０の長手方向中心軸周りについての各ファントムの角度範囲との組合せなどにより表される。
【００３３】
測定の際には、図４に示されるように、容器２４の内部７０Ｂには小動物８４が収容される。その場合においては、図５に示されるように容器本体７０に対して蓋７２が開けられ、小動物８４が収納される。そして、図６に示されるように、蓋７２を閉じることによって小動物８４が容器２４内に保持されることになる。この場合に体毛や髭などが存在してもそれらは容器２４内に確実に保持される。すなわち、例えば図１に示した有効視野５８から被検体がはみ出てしまうような問題を防止することが可能となる。
【００３４】
このように、図３の例では、ファントム７３を蓋７２の内面に装着しているので、図５及び図６に示すように、従来と同様小動物８４を容器本体７０に配置する際の邪魔にならない。
【００３５】
仮に、同じサイズのファントム７３を容器本体７０の内部底面に配設すると、ファントム７３が内部底面から上方に突出することになるため、配置された小動物８４の腹部を屈曲させることになる。これを避けるには、長手方向に沿って小動物８４の全長をカバーする長さのファントムを設置するか、あるいはファントムの前後にファントムの上面と同じ高さの床を設けるなどの対策が必要になるが、このような対策は容器のコスト高を招く。ファントム７３を容器本体７０の内側の側面に設ける場合も、同様に小動物８４の配置姿勢に影響を与えるか、あるいはその対策のためにコスト高を招いてしまう。これに対し、容器本体７０の上側の内面を構成する蓋７２の内面にファントム７３を設ける構成では、そのような問題はない。なお、コスト等を問題にしないのであれば、ファントム７３の配設位置は蓋７２の内面でなくてもよい。
【００３６】
図２の説明に戻ると、以上に説明した容器２４に小動物８４が収容された後、アーム２６に対して容器２４が装着される。この後、アーム２６が回転中心軸方向に沿って前方に駆動され、これにより、ガントリ１８の空洞部１８Ａ内に容器２４が差し込まれる。この時、検体における測定位置にＸ線ビームが照射されるように、容器２４の位置決めがなされる。また、そのような測定位置は連続的にあるいは段階的に変更される。その結果、所定ピッチで空間的に整列した多数のＣＴ断面が形成される。
【００３７】
本体１６の上面１６Ａ上には操作パネル２０が設けられており、この操作パネル２０は複数のスイッチや表示器などを有する。この操作パネル２０を利用してユーザーは測定現場において装置の動作を操作することが可能となる。本体１６の下方には複数のキャスター２２が設けられている。
【００３８】
測定部１０においては、回転中心軸Ｏを間において、一方側にＸ線発生器５２が設けられ、他方側にＸ線検出器６０が設けられている（図１参照）。Ｘ線発生器５２の照射側にはコリメータ５４が設けられている。Ｘ線発生器５２は、供給される駆動電圧に応じた強度のＸ線ビーム５６を照射する。このＸ線ビームは、図１に図示するように末広あるいは扇状（つまりファンビーム形状）となっている。一方、Ｘ線検出器６０は複数の（例えば１００個）のＸ線センサを一列に並べたものとして構成され、Ｘ線ビーム５６の開き角度に応じてＸ線の受光開口が設定される。ちなみに、複数のＸ線センサの配列は直線的であってもよいし、円弧状であってもよい。本実施形態では、高感度型のＸ線センサが利用されている。Ｘ線検出器６０での検出値は、投影データとしてプロセッサ３０に出力される。なお、図１においては、Ｘ線発生器５２に接続された電圧源、及び、Ｘ線検出器６０に接続された信号処理回路などについては図示省略されている。
【００３９】
図１において、符号５８は有効視野を示している。これは、Ｘ線ビーム５６を回転走査させた場合におけるＣＴ画像を構成可能な円形の領域である。ちなみに、この有効視野５８は、回転中心軸、Ｘ線発生器５２、及び、Ｘ線検出器６０の位置関係に応じて定まるものである。本実施形態においては、変位機構６２が設けられているため、それらの位置関係を変更してＣＴ画像の倍率を機械的に可変することが可能である。
【００４０】
すなわち、変位機構６２には、Ｘ線発生器５２及びＸ線検出器６０が連結されており、変位機構６２は、Ｘ線発生器５２及びＸ線検出器６０の間の距離を維持したまま、それら（つまり測定ユニット）をＸ線ビーム５６のビーム軸方向に変位させる。この場合において、回転中心軸Ｏは不変であり、すなわち上述した容器を何ら移動させることなく測定ユニット側を移動させて倍率の変更を行い得る。なお、変位機構６２は変位力を発生するためのモータ６２Ａを備えている。
【００４１】
ガントリ回転機構６６は、回転ベースを回転させることにより、それに搭載された変位機構を含む各構成の全体を回転駆動する機構である。変位機構６２には、測定ユニットが搭載されているため、変位機構６２によって所望の位置に位置決めされた測定ユニットがその位置を保持したまま回転駆動されることになる。ガントリ回転機構６６は、その駆動力を発生するためのモータ６６Ａを有する。
【００４２】
スライド機構６８は図２に示したアーム２６をスライド運動させる移動機構であり、その駆動力はモータ６８Ａによって発生される。操作パネル２０は上述したように本体の上面に設けられる。測定部１０側に設けられたローカルコントローラ（図示せず）に対して操作パネル２０を接続し、そのローカルコントローラと演算制御部１２とが相互に通信を行うように構成してもよい。
【００４３】
ちなみに、図１には、様々な機構６２，６６，６８などが示されているが、それらの機構による位置あるいは位置変化を検出するためにセンサを設けるのが望ましい。そして、それらのセンサの出力信号に基づいて演算制御部１２がフィードバック制御を行うようにするのが望ましい。また、変位機構６２による倍率の可変はユーザー入力により行わせてもよいし、例えば被検体サイズあるいは容器のサイズを自動検知し、その検知したデータに基づいて自動的に倍率を設定するようにしてもよい。さらに、あらかじめ容器の種別などが登録される場合においては、その登録された情報を利用して倍率の設定を行うようにしてもよい。さらに、図１に示す例では、スライド機構６８が駆動源としてのモータ６８Ａを有していたが、そのスライド力を人為的に発生させるようにしてもよい。
【００４４】
次に、演算制御部１２について説明する。プロセッサ３０には、表示器３２、記憶装置３４、キーボード３６、マウス３８、プリンタ４０などが接続されている。また、外部装置との間でネットワークを介して通信を行うための通信部４２が接続されている。
【００４５】
プロセッサ３０は、ＣＰＵ及び各種プログラムによって構成されるものである。図１には、その代表的な機能が示されており、プロセッサ３０は、動作制御部４４、画像形成部４６、パラメータ算出部７５などを有している。
【００４６】
動作制御部４４は、測定部１０における全体の動作を制御する。画像形成部４６はＸ線ビームの回転走査によって得られる投影データに基づき、ＣＴ値と呼ばれる画素値を算出し、得られたＣＴ値に基づいてＣＴ画像（断層画像）を生成する。なお、このＣＴ画像の具体的な生成手法については、公知の周知技術を利用できるため、ここでの詳説は省略する。
【００４７】
パラメータ算出部７５は、画像形成部４６で算出されたＣＴ値などを利用して、各種診断パラメータを算出する。ここで算出される診断パラメータの一つとして、ユーザーにより指定された対象部位における脂肪含有率が挙げられるが、その具体的な算出手順などについては後に詳説する。
【００４８】
表示器３２には、画像形成部４６で生成されたＣＴ画像や、パラメータ算出部７５で算出された各種診断パラメータなどが表示される。ユーザーは、この表示器３２に表示された内容に基づいて、被検体の状態を診断する。また、必要に応じて、ユーザーは、この表示器３２に表示されたＣＴ画像を参照しながら、各種診断パラメータの算出に必要となるＲＯＩ（関心領域）の設定を行う。
【００４９】
次に、パラメータ算出部７５で算出する脂肪含有率について、肝臓の場合を例に挙げて説明する。周知のとおり、脂肪肝の進行程度の診断にあたっては、肝臓での脂肪含有度合いが非常に重要となる。従来、この脂肪含有度合いは、肝臓部分のＣＴ画像に対する視覚的印象に基づいて判断されていた。すなわち、ＣＴ画像では、Ｘ線吸収率の高い物質ほど明るく、逆に、Ｘ線吸収率の低い物質ほど暗く表示される。そして、肝臓は、筋肉と脂肪との混合物質とみることができるが、脂肪は筋肉に比してＸ線吸収率が低いため、脂肪含有度合いが高いほど、その肝臓は暗く表示されることになる。換言すれば、ＣＴ画像における明るさを見ることで、肝臓における脂肪含有度合いを、ある程度、知ることができる。
【００５０】
しかし、かかる視覚的印象に基づく診断は、主観や経験に左右されやすく、正確性に欠けるという問題があった。そこで、一部では、脂肪含有度合いを定量的に表すパラメータとして、肝臓部分の平均ＣＴ値や、ＬＳ比を用いることが提案されている。
【００５１】
ＣＴ値は、ＣＴ画像における画素値に相当するもので、一般的には、水のＣＴ値が０、空気のＣＴ値が−１０００となるように設定されている。また、通常、筋肉部分のＣＴ値は、＋５０前後であり、脂肪部分のＣＴ値は−２５０前後となる。そして、筋肉と脂肪との混合物である肝臓部分のＣＴ値は、脂肪含有度合いが高いほど脂肪部分のＣＴ値（約−２５０）に近づき、脂肪含有度合いが低いほど筋肉部分のＣＴ値（約＋５０）に近い値をとる。また、ＬＳ比は、この肝臓部分のＣＴ値を、筋肉部分のＣＴ値で割った値である。したがって、ＬＳ比が１に近づくほど、その肝臓における脂肪含有度合いは、低いと判断することができる。
【００５２】
しかしながら、このＣＴ値およびＬＳ比は、いずれも、脂肪含有度合いを直接的に表すパラメータではない。そのため、一般のユーザーが、このＣＴ値およびＬＳ比から脂肪含有度合いを的確に認識することは困難であった。また、ＣＴ値は、Ｘ線発生器５２に供給される駆動電圧に依存する値であり、当該駆動電圧が異なれば、同じ肝臓を撮影した場合でも、得られるＣＴ値およびＬＳ比は異なっていた。その結果、脂肪含有度合いについて適切に診断することがより困難となっていた。
【００５３】
そこで、本実施形態では、より簡易に、また、より的確に脂肪含有度合いを診断でき得るパラメータとして、脂肪含有率を算出している。脂肪含有率は、その名称の通り、対象部位に脂肪が含まれる割合（パーセンテージ）を示したパラメータである。本実施形態では、この脂肪含有率を、次の手順で算出する。
【００５４】
肝臓における脂肪含有率を算出する場合は、プロセッサ３０は、測定部１０を駆動制御して、肝臓周辺、すなわちファントム７３の存在範囲内の１以上の断面のＣＴ画像を取得する。このとき、測定部１０は、演算制御部１２に記憶された脂肪ファントム７３Ａ及び筋肉ファントム７３Ｂの配置範囲（特に容器本体７０の長手方向に沿った配置範囲）を参照し、その範囲内の１以上の断面に沿ってＸ線ビームをスキャンする。例えば、容器本体７０の長手方向に沿ったファントム７３の存在範囲内の範囲にわたって複数断面をスキャンしてもよい。複数断面にわたってＣＴ撮影を行う場合には、Ｘ線発生器５２に供給される駆動電圧を一定に保ちながら、換言すれば、Ｘ線照射条件を一定に保ちながら行う。このように、ＣＴ撮影の際には、同じ種類の物質は、同じＣＴ値となるように、動作制御部４４は、Ｘ線発生器５２の駆動電圧を制御する。
【００５５】
ＣＴ画像が取得できれば、続いて、プロセッサ３０は、得られたＣＴ画像を表示器に表示する。複数の断面のＣＴ画像を取得した場合は、ユーザがそれら複数の中から脂肪含有率の計算の対象とする１以上のＣＴ画像を選択できるようにしてもよい、プロセッサ３０は、メッセージを出力するなどして、ユーザーに、肝臓ＲＯＩの設定を促す。ここで、肝臓ＲＯＩとは、肝臓部分、すなわち、脂肪含有率を算出したい部位を示すＲＯＩである。図７に、被検体９０の肝臓９２及びファントム７３Ａ及び７３Ｂを撮像したＣＴ画像を模式的に示す。符号９４は脊椎の画像である。肝臓ＲＯＩは、ポインティングデバイスなどを操作することで設定されるもので、例えば、図７において肝臓９２の部分の中の符号Ｅ１で示すような領域である。
【００５６】
一方、脂肪ファントム７３Ａ及び筋肉ファントム７３Ｂの位置は既知なので、プロセッサ３０はその既知の位置情報に従って、ＣＴ画像から脂肪ファントム７３Ａと筋肉ファントム７３Ｂに該当する部分Ｅ２，Ｅ３（図７参照）をそれぞれ特定する。
【００５７】
このようにして肝臓、脂肪、筋肉にそれぞれ該当する画像部分Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３が特定されると、パラメータ算出部７５は、それら各画像部分における平均ＣＴ値を、肝臓平均ＣＴ値、脂肪平均ＣＴ値、筋肉平均ＣＴ値として算出する。そして、この三種類の平均ＣＴ値を、次の式１に当てはめて、肝臓の脂肪含有率を算出する。
【００５８】
脂肪含有率＝（筋肉平均ＣＴ値−肝臓平均ＣＴ値）／（筋肉平均ＣＴ値−脂肪平均ＣＴ値）×１００％ ・・・ 式１
【００５９】
この式１から明らかなとおり、本実施形態では、筋肉ＣＴ値および脂肪ＣＴ値の両方を基準値とし、この二種類の基準値に対する肝臓ＣＴ値の相対的な大きさを脂肪含有率として算出している。かかる脂肪含有率によれば、肝臓における脂肪含有度合いを直感的に認識することができる。なお、式１で示した算出式は、一例であり、筋肉ＣＴ値および脂肪ＣＴ値に対する肝臓ＣＴ値の相対的な大きさを表すのであれば、他の算出式を用いてもよい。例えば、式１では、（筋肉平均ＣＴ値−肝臓平均ＣＴ値）を分子としているが、（肝臓平均ＣＴ値−脂肪平均ＣＴ値）を分子としてもよい。
【００６０】
この手順で求められる脂肪含有率は、従来、多用されていた平均ＣＴ値やＬＳ比と異なり、駆動電圧の影響を殆ど受けない。そのため、常に、脂肪含有度合いを定量的にかつ正確に診断することが出来る。その結果、例えば、脂肪肝の進行程度を数ヶ月に渡って観察する場合などのように駆動電圧を一定に保つのが困難な場合でも、脂肪肝の進行程度を的確に判断することができる。なお、算出された脂肪含有率は、ＣＴ画像や、肝臓ＣＴ値、ＬＳ比などとともに、表示器３２に表示される。
【００６１】
このようにして求めた脂肪含有率は、駆動電圧に依存していないため、常に、好適な判断指標として用いることができる。
【００６２】
以上は、１断面のＣＴ画像からの脂肪含有率の計算であるが、肝臓を含む複数の断面についてＣＴ画像を求め、それら複数の断面の肝臓平均ＣＴ値と、筋肉ＣＴ値および脂肪ＣＴ値とから、脂肪含有率を計算してもよい。
【００６３】
以上の説明から明らかなとおり、本実施形態では、既知の位置情報に基づきＣＴ画像中から脂肪ファントム７３Ａ及び筋肉ファントム７３Ｂの画像部分を特定し、それら各画像部分のＣＴ値を基準として、脂肪含有率を算出している。したがって、脾臓周辺の筋肉の部分や腸周辺の脂肪部分などをユーザーがＣＴ画像上で範囲指定することなく、脂肪含有度合いを定量評価できる。
【００６４】
また、肝臓、脾臓、腸は同一の断面にはないので、脾臓周辺と腸周辺を基準値として用いる方式では、容器本体７０の長手方向に沿って、肝臓、脾臓、腸を含んだ広い範囲にわたって複数の断面を撮像する必要がある。これに対し、この実施形態では、被検体８４をファントム７３Ａ及び７３Ｂに対して適切に位置合わせすることで、肝臓とファントム７３Ａ及び７３Ｂとを同一のＣＴ画像に収めることができるので、容器本体７０の長手方向に沿った走査範囲は狭くてよい。
【００６５】
なお、本実施形態では、診断対象部位として肝臓を例に挙げているが、大腰筋等といった他の器官の脂肪含有率を算出するようにしてもよい。
【００６６】
また、算出した脂肪含有率に応じて、ＣＴ画像における輝度値や色を変化させるようにしてもよい。例えば、肝臓を複数のブロックに分割し、各ブロックごとに脂肪含有率を算出する。そして、得られた脂肪含有率に応じて輝度や色を変化させれば、肝臓内における脂肪の分布状況を容易に把握することが出来る。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 測定部、１２ 演算制御部、１６ 本体、１８ ガントリ、２４ 容器、２６ アーム、３０ プロセッサ、３２ 表示器、３４ 記憶装置、４２ 通信部、４４ 動作制御部、４６ 画像形成部、５２ Ｘ線発生器、５４ コリメータ、５６ Ｘ線ビーム、５８ 有効視野、６０ Ｘ線検出器、７５ パラメータ算出部、７３ ファントム、７３Ａ 脂肪ファントム、７３Ｂ 筋肉ファントム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を収容する容器であって、脂肪ファントム及び筋肉ファントムが設けられた容器と、
前記容器に収容された前記被検体にＸ線を照射した際に得られる投影データに基づいて、前記被検体の断層画像を生成する測定部と、
前記容器における前記脂肪ファントムと前記筋肉ファントムの設置位置の情報に基づき前記断層画像から前記脂肪ファントムと前記筋肉ファントムに該当する部分をそれぞれ特定し、特定した各部分のＣＴ値をそれぞれ脂肪と筋肉の基準ＣＴ値として算出する基準ＣＴ値算出部と、
前記断層画像から脂肪含有率の計算対象である対象部位のＣＴ値を算出する対象ＣＴ値算出部と、
前記基準ＣＴ値算出部が求めた脂肪及び筋肉の基準ＣＴ値に対する、前記対象部位のＣＴ値の相対的な大きさを、前記対象部位の脂肪含有率として算出する含有率算出部と、
を備えるＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記脂肪ファントム及び前記筋肉ファントムは、前記容器に設けられた蓋の容器内側に設けられてい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】
前記脂肪ファントム及び前記筋肉ファントムは、前記容器の長手方向に垂直な面に沿って配列されており、前記測定部により生成される１枚の断層画像内に同時に収まる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記測定部は、前記容器の長手方向に沿った前記脂肪ファントム及び前記筋肉ファントムの存在範囲を示す位置情報を記憶しており、この位置情報に基づき、Ｘ線の照射により断層画像を生成する範囲をその存在範囲内に限定する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１】
被検体を収容する容器であって、脂肪ファントム及び筋肉ファントムが設けられた容器と、
前記容器に収容された前記被検体にＸ線を照射した際に得られる投影データに基づいて、前記被検体の断層画像を生成する測定部と、
前記容器における前記脂肪ファントムと前記筋肉ファントムの設置位置の情報に基づき前記断層画像から前記脂肪ファントムと前記筋肉ファントムに該当する部分をそれぞれ特定し、特定した各部分のＣＴ値をそれぞれ脂肪と筋肉の基準ＣＴ値として算出する基準ＣＴ値算出部と、
前記断層画像から脂肪含有率の計算対象である対象部位のＣＴ値を算出する対象ＣＴ値算出部と、
前記基準ＣＴ値算出部が求めた脂肪及び筋肉の基準ＣＴ値に対する、前記対象部位のＣＴ値の相対的な大きさを、前記対象部位の脂肪含有率として算出する含有率算出部と、
を備えるＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記脂肪ファントム及び前記筋肉ファントムは、前記容器に設けられた蓋の容器内側に設けられてい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】
前記脂肪ファントム及び前記筋肉ファントムは、前記容器の長手方向に垂直な面に沿って配列されており、前記測定部により生成される１枚の断層画像内に同時に収まる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記測定部は、前記容器の長手方向に沿った前記脂肪ファントム及び前記筋肉ファントムの存在範囲を示す位置情報を記憶しており、この位置情報に基づき、Ｘ線の照射により断層画像を生成する範囲をその存在範囲内に限定する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−４０１６０（Ｐ２０１２−４０１６０Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８３６２８（Ｐ２０１０−１８３６２８）
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（３９００２９７９１）日立アロカメディカル株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（３９００２９７９１）日立アロカメディカル株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
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