JP3449561B2 - X線ct装置 - Google Patents
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Description
体の透過X線量を検出して、検出された透過X線量に基
づくデータを収集し、そのデータに基づいて被検体の断
層像を再構成するCT装置が広く用いられるようになっ
ている。
状の検出器をスライス方向(体軸方向)に2列に並べて
同時に2スライス分のデータを収集するダブルスライス
CT装置がある。
成図であり、撮影領域領域R内に位置する被検体Pに対
しX線を曝射するX線管11と、被検体Pの透過X線量
を検出する検出器141,142、検出器141,14
2からの透過X線量に基づくデータを収集するデータ収
集部15と、データ収集部15からのデータに基づいて
被検体Pの断層像を再構成する画像再構成装置17及び
再構成された断層画像を表示する表示装置17が示され
ている。また、X線管11の検出器方向の近傍には被検
体Pに曝射X線の線質や線量を調整して照射角度に拘ら
ずX線が被検体Pに均等に曝射されるようにするウエッ
ジ12及びスリット13が設けられている。
を曝射し、寝台を体軸方向に移動させて、検出器からの
透過X線量及び寝台の移動情報に基づくデータを収集
し、そのデータに基づいて被検体の断層像を再構成して
表示するヘリカルスキャン方式のダブルスライスCT装
置もある。
方式のダブルスライスCT装置の検出器の配置及び軌跡
の説明図であり、図13(A)はX線焦点aとb方向に
回転する検出器141及び142を示し、検出器14
1,142の特性は等しくスライス方向に対して互いに
隣接している。図13(B)は図13(A)の平面cに
よる断面図であり、互いに隣接する検出器141,14
2と、検出器の回転及び寝台の移動にともなうスライス
方向に螺旋状の検出器3,4軌跡が示されている。
T装置では2つの検出系による透過X線量の検出方法が
同一であるため、データ収集の高速化(検出系が1つの
場合の2倍)と再構成された断層像の高分解能化という
点での効果はあるものの、再構成される画像は図13
(C)に示すように単一エネルギー特性による1種類の
断層像のみであり、例えばMRI(核磁気共鳴)装置の
T1,T2モードのように、複数種類のエネルギー特性
による断層像を再構成することはできなかった。
マルチエナージースキャン(Multiple Energy Scan)が
実現できれば、複数の検出系によるそれぞれのエネルギ
ー特性に応じた、複数種類の断層情報を得ることが可能
となり、CT装置による診断の質的向上に新たな手段を
提供することとなる。
上に新たな手段を提供することを目的としてなされたも
のであり、具体的には、リアルタイムでマルチエナージ
ースキャンを実現し、複数種類のエネルギー特性に応じ
た複数種類の断層情報を得ることが可能なCT装置を提
供することを目的とする。
に請求項1の発明は、被検体をスキャンして得られた投
影データに基づき被検体のCT像を再構成するX線CT
装置において、エネルギー特性が異なる複数の検出器列
をスライス方向に配置し、当該エネルギー特性の異なる
複数の検出器列によって前記被検体の透過X線を検出す
る検出系と、この検出系により検出された被検体の透過
X線データを収集するデータ収集部と、このデータ収集
部により収集された透過X線データに基づいて被検体の
CT像を再構成する再構成部とを具備したことを特徴と
するものである。また上記目的を達成するために請求項
4の発明は、被検体をスキャンして得られた投影データ
に基づき被検体のCT像を再構成するX線CT装置にお
いて、X線を曝射するX線源と、前記前記被検体の透過
X線を検出する検出器を、スライス方向に複数個有する
検出系と、前記X線源から曝射されるX線量が前記複数
の検出器で異なるよう前記X線源に管電圧を供給する高
電圧発生手段と、前記検出系により検出された被検体の
透過X線データを収集するデータ収集部と、このデータ
収集部により収集された透過X線データに基づいて被検
体のCT像を再構成する再構成部とを具備したことを特
徴とするものである。
を有する検出系に対してX線エネルギー特性を異ならせ
ているため、検出効率がほぼ等しく且つ列毎に全chが
揃ったX線検出系をもつことができ、マルチエナジー画
像の画質を向上させることができる。またX線エネルギ
ーを異ならせる手段として、X線源の管電圧やフィルタ
ーを異ならせるという手段を用いれば、通常はマルチス
ライスCTとして使用し、マルチエナジーを実施したい
ときのみ列方向の特性を変えることができる。
方式によるX線CT装置の一実施例としてのデュアルエ
ナージースキャン( Dual Energy Scan )方式のX線C
T装置の原理的構成を示すブロック図である。
X線を曝射するX線管10と、被検体PのX線吸収線量
をそれぞれ検出する検出器1,2と、検出器1,2で得
たX線エネルギー特性および被検体の移動情報に基づく
データを収集するデータ収集部50と、データ収集部5
0からのデータに基づいて被検体Pの断層像を再構成す
る再構成部60及び再構成された断層画像を表示する表
示装置70が示されている。
を検出する。
を収集する収集部51を有している。
及び画像再構成部62から構成されており、エネルギー
分布計算部61は収集部1,2からのデータに基づいて
所定の計算方式(例えば、後述する数式(1),
(2))により物質M1,M2のパス(経路)長d1,
d2を求める。また、画像再構成部62は、エネルギー
分布計算部61の結果によりそれぞれ物質M1,M2の
分布画像(断層像)及び/又は収集部1,2からのそれ
ぞれの収集データを基に検出器1,2での断層像データ
を再構成する。
ータは画像格納装置(図示せず)に格納され、また、表
示処理系(図示せず)による処理を得てディスプレイ等
の表示装置70に表示される。
画像72は物質M2の分布画像、画像73は検出器1で
の断層画像、画像74は検出器2での分布画像の例であ
り、これら画像は1つの表示装置の画面上に、マルチ表
示方式によるマルチ表示、或いはウインドウ表示方式に
よるウインドウ表示、或いは単一画面の切換えによる切
換え表示方式等によって表示される。
計算部61による物質M1,M2のパス長d1,d2を
求める計算方式の例である。
1,d2を求める。これは診断領域のX線エネルギー
(上記数式(1),(2)でexp(・・・)の括弧内
の項で表される)では、全ての物質の吸収係数μ(E)
は下記数式(3)に示すように特定の2つの物質の吸収
係数の線形結合によって示されるという知見に基づくも
のである。
〜E+dEの間の光子数 μ1 (E),μ2 (E)は物質M1,M2のX線吸
収係数である。
いた実施例の説明図であり、図2(A)はエネルギー特
性の異なる検出器1,2の断面及びヘリキャルスキャン
による検出器の螺旋状の軌跡が示されている。なお、図
2において、寝台の体軸方向への送りピッチを検出系の
検出器列のピッチの整数倍にすれば2つの検出器列の軌
跡が重なることとなる。
異なり、検出器1では物質M1によるX線吸収特性を、
検出器2では物質M2によるX線吸収特性を検出する。
そして、データ収集部50の収集部の収集部51,52
で検出器51,52からのデータを収集し、再構成装置
60のエネルギー分布計算部61で収集部1,2からの
データに基づいて所定の計算方式(例えば、前述した数
式(1),(2))により物質M1,M2のパス長d
1,d2を求める。また、画像再構成部62は、エネル
ギー分布計算部61の結果によりそれぞれ物質M1,M
2の分布画像(断層像)及び/又は収集部51,52か
らのそれぞれの収集データを基に検出器1,2での断層
像データを再構成し、画像格納装置に格納し、また、表
示処理系を経て表示装置70に表示する。図2(B)は
エネルギー特性の異なる分布画像の表示例である。
えるための検出系の構成について述べる。
てシンチレータとフォトダイオードの組合せからなる固
体検出器を用い、それぞれの固体検出器のシンチレータ
の厚みを変えることにより各検出器の検出するエネルギ
ー特性を異なるようにするものである。
を用いた検出系の概念図であり、図4は図3の検出器の
平面A−Aでの断面図であり、図5はそれぞれの検出器
のエネルギー特性分布図である。
ド35とシンチレータ31の組からなる検出器1とフォ
トダイオード35とシンチレータ32の組からなる検出
器2の2系統からなる。この場合、図5に示すように一
方の検出器のシンチレータを薄く作り比較的低いエネル
ギーのX線しか吸収しないようにし、他の検出器のシン
チレータを厚く作り高エネルギーのX線に対して感度を
持たせる。
は一方のシンチレータの厚みが異なることから異なるこ
ととなる(X線エネルギーの低い部分では検出器2の方
が感度がよく、X線エネルギーの高い部分では検出器1
の方が感度がよい)。
2の上にX線吸収率の異なるフィルターを設けてもよい
(この場合はシンチレータの厚みは検出器1,2とも等
しくてもよい)。
に設けられているウエッジの厚み,形状,又は材質を各
検出器毎に変えて被検体に曝射されるX線の線質を予め
変えておくことにより各検出器の検出するエネルギー特
性を異なるようにするものである。
いた検出系の概念図であり、図7は図6のウエッジの断
面図であり、図8は厚み又は材質の異なるウエッジを用
いた検出系のエネルギー特性分布図である。
及び2に対応するようにウエッジ71及び72が設けら
れており、検出器1及び2の特性は等しいが図7
(B),(C)に示すようにウエッジ71と72は厚み
又はウエッジの材質が異なるためそれぞれX線の線質が
異なる。
示し、ウエッジ71の厚み>ウエッジ2の厚みであるか
らウエッジ71を通したX線とウエッジ72を通したX
線とは線質が異なる。図7(C)は材質の異なるウエッ
ジの例を示し、ウエッジ71の材質を銅(Cu)、ウエ
ッジ62の材質をアルミニュウム(Al)としているの
でウエッジ71を通したX線とウエッジ72を通したX
線とは線質が異なる。
ウエッジ72と検出器2の2系統からなり、検出器1と
2のエネルギー特性はウエッジのX線吸収率が異なるこ
とから図8に示すように異なる(X線エネルギーの低い
部分では検出器2の方が感度がよく、X線エネルギーの
高い部分では検出器1の方が感度がよい)。
る印加電圧KVを異なるようにすることによりX線管1
0から曝射されるX線量を検出器毎に変えて各検出器の
検出するエネルギー特性を異なるようにするものであ
る。
概念図であり、図10は図9の検出系の断面図及び印加
電圧を異なるようにする方法の説明図であり、図11は
印加電圧を異にして対応する検出器毎にX線量を変えた
場合の検出系のエネルギー特性分布図である。なお、X
線管10に対する印加電圧は、通常、X線CT装置の主
制御装置の制御に基づき高電圧制御装置により高電圧発
生装置(何れも図示せず)を駆動することにより変化さ
せることができる。
1及び2に対応するように異なる線量のX線91及び9
2がX線管10から曝射される。なお、実施例ではこの
場合検出器1及び2の特性は等しいがX線91,92の
線量が異なるため被検体Pを透過した場合それぞれX線
の吸収率が異なる。
ようにする方法の説明図であり、図10(B)は検出器
1,2に対応させてX線管10をフライング・フォーカ
ル・スポット(Flying Focal Spot )方式とし検出器列
方向に焦点を振り、さらに印加電圧KVpを検出器れつ
により切換えて異なる電圧E1,E2にする場合を示
す。例えば、検出器列1に対しては80KV、検出器列
2に対しては140KVとしてフライング・フォーカル
・スポットで焦点を振りながらスキャンして2つの検出
系の線質を変える。なお、フライング・フォーカル・ス
ポットは焦点方式の一手法でありX線管10の中にあっ
て磁場の変化により焦点位置を移動(変化)させる方法
である。
を設けてその印加電圧KVpを違えておくことにより、
検出器1,2に対応させてX線管10の印加電圧KVp
を異なる電圧E1,E2とする場合を示す。
92と検出器2の2系統からなり、検出器1と2のエネ
ルギー特性はX線の線量が異なることから図11に示す
ように異なる(X線91の線量>X線92の線量とした
場合、X線エネルギーの低い部分では検出器1の方が感
度がよく、X線エネルギーの高い部分では検出器2の方
が感度がよい)。
成とヘリカルスキャンを組合せることによりリアルタイ
ムのデュアルエナージースキャンを実現し、MRI装置
のT1,T2モードのように2種類のエネルギー特性に
よる断層像を得ることができる。
しているがこれに限られず検出系を3系統以上としリア
ルタイムのマルチエナージースキャンを実現することが
できる。この場合、検出器及びデータ収集部50の収集
部を3以上にし、エネルギー分布計算部61による物質
M1,M2,M3のパス長d1,d2,d3を求めるた
め、数式1を多元連立方程式としてパス長d1,d2,
d3を得ればよい。
部を2個としているが1個の収集部で検出器からのデー
タを切換えて処理するよう構成してもよく、検出器の個
数が3個以上の場合でも同様に構成してもよい。
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種
々の変形実施が可能であることはいうまでもない。
ルチエナジー画像の画質を向上させることができる。
置のT1,T2モードのように2種類のエネルギー特性
による断層像を得るデュアルエナージースキャンを実現
することができる。
アルエナージースキャン方式のX線CT装置の原理的構
成を示すブロック図である。
の説明図である。
出系の概念図である。
る。
の概念図である。
のエネルギー特性分布図である。
る。
ようにする方法の説明図である。
量を変えた場合の検出系のエネルギー特性分布図であ
る。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 被検体をスキャンして得られた投影デー
タに基づき被検体のCT像を再構成するX線CT装置に
おいて、 エネルギー特性が異なる複数の検出器列をスライス方向
に配置し、当該エネルギー特性の異なる複数の検出器列
によって前記被検体の透過X線を検出する検出系と、 この検出系により検出された被検体の透過X線データを
収集するデータ収集部と、 このデータ収集部により収集された透過X線データに基
づいて被検体のCT像を再構成する再構成部とを具備し
たことを特徴とするX線CT装置。 - 【請求項2】 前記検出器は、シンチレータとフォトダ
イオードを有する固体検出器であって、前記検出系は前
記シンチレータの厚みの異なる検出器列を前記スライス
方向に並べたことを特徴とする請求項1記載のX線CT
装置。 - 【請求項3】 前記検出系は、X線吸収率、厚さ、形状
及び材質の少なくともいずれかが前記スライス方向に異
なる複数種のフィルターを備えることを特徴とする請求
項1又は請求項2記載のX線CT装置。 - 【請求項4】 被検体をスキャンして得られた投影デー
タに基づき被検体のCT像を再構成するX線CT装置に
おいて、 X線を曝射するX線源と、 前記前記被検体の透過X線を検出する検出器を、スライ
ス方向に複数個有する検出系と、 前記X線源から曝射されるX線量が前記複数の検出器で
異なるよう前記X線源に管電圧を供給する高電圧発生手
段と、 前記検出系により検出された被検体の透過X線データを
収集するデータ収集部と、 このデータ収集部により収集された透過X線データに基
づいて被検体のCT像を再構成する再構成部とを具備し
たことを特徴とするX線CT装置。 - 【請求項5】 前記スキャンは、前記固体検出器の配列
ピッチの整数倍のピッチとしたヘリカルスキャンである
ことを特徴とする請求項1又は請求項4記載のX線CT
装置。
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JP (1) | JP3449561B2 (ja) |
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