CN100553563C - X射线ct装置 - Google Patents

Abstract

一种X射线CT装置具有多个X射线管、多个狭缝机构、多个2维阵列型X射线检测器、支承机构、校正部分、及重构部分；该多个狭缝机构分别对应于多个X射线管，其狭缝宽度可变；该多个2维阵列型X射线检测器与上述多个X射线管构成多个对；该支承机构绕与切片方向平行的回转轴自由回转地支承X射线管和X射线检测器；该校正部分为了减轻由在构成对的X射线管以外的X射线管发生的X射线引起的散射射线成分，对于位于通过狭缝机构的X射线直接照射的区域内的各个检测元件的数据，通过在区域外侧的、关于相同通道的至少1个检测元件的数据来进行校正；该重构部分根据所校正的数据而重构图像数据。

Description

X射线CT装置

技术领域

本发明涉及一种设有多个X射线管和检测器对的多管类型的X射线CT装置。

背景技术

在已有技术中，X射线CT装置(计算机断层摄影装置)将由X射线管发生的X射线照射到受检物，由X射线检测器检测透过受检物的X射线，由计算机装置对检测到的数据进行重构处理，获得断层像。另外，还知道有这样一种多管球式的X射线CT装置，该X射线CT装置通过准备大于等于2个X射线管和检测器对，将多个X射线管和检测器对搭载于圆环状的回转台架，从而减小台架的回转角度。

作为多管球式的X射线CT装置，例如有记载于日本特开2004-73406号公报的装置，在该文献中，示出了具有治疗用X射线管和影像用X射线管的例子。可是，在搭载了大于等于2个X射线管和检测器对的多管球式的X射线CT装置中，有时来自成对的X射线管的直接射线和来自不构成对的X射线管的散射射线到达检测器，而且直接射线和散射射线的特性没有大的差别，所以，难以分离。因此，来自不构成对的X射线管的散射射线对重构图像的画质产生不良影响。

以往，在搭载了大于等于2个X射线管和X射线检测器对的多管球式X射线CT装置中，存在来自不构成对的X射线管的散射射线产生不良影响、使重构图像的画质下降的问题。

发明内容

本发明的目的在于减少在设置了多个X射线管和检测器对的多管式X射线CT装置中由来自另一对的X射线管的X射线产生的散射射线的影响。

按照本发明的第1方面，提供一种X射线CT装置，该X射线CT装置具有多个X射线管、多个狭缝机构、多个X射线检测器、支承机构、校正部分、及重构部分；该多个狭缝机构分别对应于上述多个X射线管，其狭缝宽度可变；该多个X射线检测器与上述多个X射线管构成多个对，上述X射线检测器分别具有关于通道方向和切片方向排列成矩阵状的多个检测元件；该支承机构绕与上述切片方向平行的回转轴自由回转地支承上述X射线管和上述X射线检测器；该校正部分为了减轻由构成上述对的X射线管以外的X射线管发生的X射线引起的散射射线成分，对于位于通过上述狭缝机构的X射线直接照射的区域内的各个检测元件的数据，通过在上述区域外侧的、关于相同通道的至少1个检测元件的数据来进行校正；该重构部分根据所校正的数据而重构图像数据。

按照本发明的第2方面，提供一种X射线CT装置，该X射线CT装置具有多个X射线管、多个狭缝机构、多个X射线检测器、支承机构、校正部分、及重构部分；该多个狭缝机构分别对应于上述多个X射线管，其狭缝宽度可变；该多个X射线检测器与上述多个X射线管构成多个对，上述X射线检测器分别具有关于通道方向和切片方向排列成矩阵状的多个检测元件；该支承机构绕与上述切片方向平行的回转轴自由回转地支承上述X射线管和上述X射线检测器；该校正部分对于位于通过上述狭缝机构的X射线直接照射的区域内的各个检测元件的投影数据，通过在上述区域外侧的、关于相同通道的至少1个检测元件的散射射线数据来进行校正；该重构部分在使用上述多个对中的单一的对进行数据收集的第1模式下，根据未受到上述校正的投影数据而重构图像数据，在使用上述多个对进行数据收集的第2模式下，根据所校正的投影数据而重构图像数据。

按照本发明的第3方面，提供一种X射线CT装置，该X射线CT装置具有多个X射线管、多个狭缝机构、多个X射线检测器、支承机构、设定支援部分、控制部分、校正部分、重构部分；该多个狭缝机构分别对应于上述多个X射线管，其狭缝宽度可变；该多个X射线检测器与上述多个X射线管构成多个对，上述X射线检测器分别具有关于通道方向和切片方向排列成矩阵状的多个检测元件；该支承机构绕与上述切片方向平行的回转轴自由回转地支承上述X射线管和上述X射线检测器；该设定支援部分为了支援扫描条件的设定，在使用上述多个对中的单一的对进行数据收集的第1模式下，准备与和上述X射线检测器的整个有效区域对应的摄影切片厚度和摄影切片数的组合有关的多个候补，在使用上述多个对进行数据收集的第2模式下，准备与上述X射线检测器的除至少两端2列的检测元件外的有效区域一部分对应的多个候补；该控制部分按照基于使用者指令选择的摄影切片厚度和摄影切片数的组合而控制上述狭缝机构；

该校正部分对于位于通过上述狭缝机构的X射线直接照射的上述有效区域一部分内的各个检测元件的数据，通过在上述一部分的外侧的、关于相同通道的至少1个检测元件的数据来进行校正；该重构部分在上述第2模式下，根据所校正的数据而重构图像数据，在上述第1模式下，根据未受到上述校正的数据而重构图像数据。

按照本发明的第4方面，提供一种X射线CT装置，该X射线CT装置具有多个X射线管、多个狭缝机构、多个X射线检测器、支承机构、控制部分、校正部分、及重构部分；该多个狭缝机构分别对应于上述多个X射线管，其狭缝宽度可变；该多个X射线检测器与上述多个X射线管构成多个对，上述X射线检测器分别具有关于通道方向和切片方向排列成矩阵状的多个检测元件；该支承机构绕与上述切片方向平行的回转轴自由回转地支承上述X射线管和上述X射线检测器；该控制部分在使用上述多个对中的单一的对进行数据收集的第1模式下，为了将X射线照射到上述X射线检测器的整个有效区域而控制上述狭缝机构，在使用上述多个对进行数据收集的第2模式下，为了将X射线照射到上述X射线检测器的除至少两端2列外的有效区域的一部分而控制上述狭缝机构；该校正部分对于位于通过上述狭缝机构的X射线直接照射的上述一部分内的各个检测元件的数据，通过在上述区域外侧的、关于相同通道的至少1个检测元件的数据来进行校正；该重构部分在第2模式下，根据所校正的数据而重构图像数据，在上述第1模式下，根据未受到上述校正的数据而重构图像数据。

本发明的其它目的和优点将在后面的说明中变得明确，部分通过说明变得明确，或通过实施本发明而理解。本发明的这些目的和优点可通过后面特别指出的手段和组合而获得。

附图说明

包含于本说明书中并构成其一部分的附图用于描述本发明的实施例，并与上述总的说明和后述的优选实施例的详细说明一起解释本发明的原理。

图1为说明本发明X射线CT装置的一实施形式的整体构成的构成图。

图2为示出该实施形式的X射线CT装置的主要部分的构成的透视图。

图3为说明该实施形式的X射线CT装置的散射射线的影响的说明图。

图4为示意地说明X射线CT装置的散射射线的发生状况的说明图。

图5为说明朝X射线检测器的切片方向观看X射线CT装置的散射射线发生时的状况的说明图。

图6为说明该实施形式的散射射线校正处理部分的动作的说明图。

图7为示出从本实施形式的扫描条件设定到图像重构为止一连串流程的流程图。

图8为图7的S15的补充图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的一实施形式。

图1为说明本发明X射线CT装置的一实施形式的整体构成的构成图。在图1中，本实施形式的X射线CT装置(X射线计算机断层摄影装置)具有机架10、计算机装置20、及检查床(图中未示出)。机架10为多管球式，搭载了多个X射线管和X射线检测器对。在本实施形式中，作为2管球式进行说明。

在机架10设有回转台架11，由图中未示出的回转机构以回转轴R为中心回转。将与回转轴R平行的方向称为切片方向。在回转台架11上搭载有X射线管121与X射线检测器131这样的第1对和X射线管122与X射线检测器132这样的第2对。第1对的摄影轴与第2对的摄影轴典型地按90度交叉。摄影轴为连接X射线焦点与检测器中心的线。回转台架11的中心部分有开口，载置于检查床的顶板14上的受检物P被插入到该开口。

在X射线检测器131、132分别与X射线管121、122相对地设置有用于会聚X射线的准直管151、152。另外，狭缝机构161、162分别对应于X射线管121、122。狭缝机构161、162至少具有2片铅制的狭缝板。为了调整2片的狭缝板间的狭缝宽度，狭缝板平行于回转轴R自由移动地受到支承，由狭缝宽度决定X射线厚度。

X射线检测器131、132的输出分别被送到数据收集部分171、172，供给到计算机装置20的前处理部分(后述)。另外，在机架10上设有控制部分18，进行X射线管121、122的管电压的控制、回转台架11的回转控制等。

另一方面，计算机装置20具有中央控制部分21，通过数据/控制总线201将前处理部分22、重构处理部分23、图像显示部分24、操作部分25等连接到中央控制部分21。透过受检物P的X射线由X射线检测器131、132检测，转换成电信号，由数据收集部分171、172放大并转换成数字数据，摄影数据被供给到前处理部分22。在前处理部分22，除了进行信号强度的校正、信号缺失的校正等处理外，还具有散射射线校正处理部分221，主要减轻由来自另一对的X射线管的X射线引起的散射射线的影响，将由前处理部分22处理了的摄影数据输出到总线201上。

中央控制部分21控制计算机装置20的各部分的动作、机架10的控制部分18，重构处理部分23根据投影数据重构断层图像数据。图像显示部分24包含显示医用图像等的显示器，操作部分25用于由医生输入患者的状态、检测方法等信息。

图2为放大地示出图1的X射线管121、122和X射线检测器131、132的构成的图，示出X射线管121与X射线检测器131这样的第1对和X射线管122与X射线检测器132这样的第2对的构成。另外，在图2中，虽然代表性地示出X射线管121与X射线检测器131这样的第1对，但X射线管122与X射线检测器132这样的第2对除了相对第1对错开90度地配置这一点以外，为相同的构成，所以，在图2中，省略图示。

在图2中，与X射线管121相对地配置有狭缝机构161，由该狭缝机构161限制X射线厚度。另外，X射线检测器131由沿通道方向(CH)和切片方向(L)排列的多个检测元件构成，检测入射的X射线x1。

另外，在X射线检测器131沿通道(CH)方向设置有金属板准直管151(参照图1)，成为接收从成对的X射线管方向的X射线的构造。另外，多管球式的X射线CT装置与单管球式相比，回转角度小，可缩短投影数据的获取所需要时间，所以，可提高时间分辨能力。

X射线检测器131、132由处于切片方向中央部分L0的检测元件组检测来自成对的X射线管121、122的X射线(直接射线)和来自另一对的X射线管的散射射线，同时，由位于各列外侧的区域L1、L2的检测元件组检测来自另一对的X射线管的散射射线。

图3为说明来自X射线CT装置的散射射线的影响的说明图。在图3的场合，从X射线管121照射的X射线由X射线检测器131检测，从X射线管122照射的X射线由X射线检测器132检测。

另一方面，来自另一对的X射线管121的X射线在受检物P的表面和内部部分p1散射后入射到检测器132。同样，来自另一对的X射线管122的X射线在受检物P的表面和内部部分p1散射后入射到检测器131。在受检物P的散射射线散射成辐射状，大部分由准直管151、152遮挡，但一部分的散射射线(例如d1、d2)通过准直管151、152入射到检测器131、132。按散射角度α散射的散射射线d1为来自X射线管121的X射线碰到受检物P的内部部分p1而散射的射线，按90度左右的折射角度α散射，入射到X射线检测器132。散射射线d2为来自X射线管122的X射线碰到受检物P的内部部分p1而散射的射线，按90度左右的折射角度α散射，入射到X射线检测器131。由另一对的X射线管122(121)发生的X射线由受检物P的体表面散射，不衰减地直接入射到检测器131(132)的散射射线导致最坏的影响。

下面，参照图4更具体地说明散射射线的发生状况。图4示意地示出来自X射线管121的X射线由受检物内部部分p1散射后入射到另一对的X射线检测器132的状态。

来自构成对的X射线管122的X射线x2(直接射线)入射到X射线检测器132，但当来自另一对的X射线管121的X射线碰到受检物的内部部分p1时，按角度α的折射角散射，发生散射射线d1。该散射射线d1也朝X射线检测器132的切片方向(L)扩展散射，如用角度β所示那样以5～6度左右的范围入射到检测器132。

α相对β足够大(α＞＞β)，所以，散射射线d1充分地具有各向同性(一样)地射到从处于检测器131、132的相同通道的检测元件的列的端到端。另外，X射线x1具有预定的切片厚度(T)，所以，散射点可认为具有切片厚度量，散射射线量成为该散射点量的积分值。因此，例如即使存在特异地朝特定方向强烈散射的点，通过对从处于切片方向的检测元件的端到端的散射射线进行积分，从而减弱其特异性，切片方向的散射射线强度的分布变得一样。

另外，对于位于检测器131、132的切片方向两端部分的检测元件仅入射散射射线，来自X射线管121、122的直接射线不入射。下面参照图5对此进行说明。图5为示出散射射线d1照射到X射线检测器132的状态的图，为设散射射线源为P1、沿切片方向切断X射线检测器132后看到的场合的图。从该图5可以看出，来自X射线管122的X射线束x2(直接射线)和散射射线d1射到X射线检测器132的切片方向的中央区域L0，但只有散射射线d1射到切片方向的两端区域L1、L2。因此，在区域L1、L2的检测元件可仅测定X射线的散射射线。

在本实施形式中，当由检测器131、132检测通过狭缝机构161、162的狭缝辐射的X射线时，将切片方向的端部区域L1、L2的检测元件用于散射射线测定，利用在切片方向的中央区域L0和外侧的区域L1、L2中散射射线量没有大的差别这一点，从由同一通道的中央部分的检测元件获得的X射线测定值，减去由处于同一通道的两端部分的检测元件获得的X射线测定值，从而可减轻散射射线的影响。

即，利用由处于检测器131、132的切片方向的外侧区域L1、L2的检测元件检测出的X射线数据而进行校正，以减轻散射射线的影响，该校正由前处理部分22的散射射线校正处理部分221进行。散射射线校正处理部分221按列的元件数程度对由外侧区域L1、L2的元件检测出的X射线数据进行积分，计算出散射射线的数据，从由检测器131、132的切片方向中央区域L0的元件检测出的X射线数据的值减去散射射线数据的值，根据其结果获得摄影数据，输出到总线201上。

图6为说明散射射线校正处理部分221的动作的图，在纵轴示出由检测器131、132获得的数据值，横轴表示检测器131、132的切片编号。从检测器131、132的X射线照射区域L0内的各个检测元件的数据值减去X射线照射区域外侧的区域L1、L2内的各个检测元件的与散射射线成分相关的数据值。

X射线检测器131、132的切片方向的宽度需要比由狭缝162的宽度规定的X射线的切片厚度(T)的最大设定值稍大。在缩小狭缝的场合，在相同通道将与直接射线照射的中央部分区域L0紧靠着的外侧区域设为L1、L2，并用于散射射线的测定，从而可按良好的精度测定散射射线。

下面更详细地说明本实施形式的散射射线校正。如图7所示那样，在扫描之前，设定扫描条件。扫描条件设定支援部分22是为了支援由使用者进行的扫描条件的设定而设置的。扫描条件设定支援部分22提供与受检物的体积、检查部位等相应的多个扫描方案。在扫描方案中，包含扫描模式(单向/螺旋)、1管球扫描模式与2管球扫描模式的区别、管电压、管电流、摄影切片厚度、摄影切片数、摄影FOV等。在本装置中，可选择使任一对停止、仅使用另一对进行数据收集(扫描)的1管球模式和使用2对进行数据收集的2管球模式。

通过组合摄影切片厚度和摄影切片数，决定狭缝宽度。这样，在检测器131、132的有效感度区域上的、照射X射线的X射线照射区域被限制在摄影切片厚度×摄影切片数的范围内。当为2管球模式时，将从检测器131、132固有的有效感度区域除去用于散射射线数据收集的两端2列后的区域作为最大范围，在该范围内准备与摄影切片厚度和摄影切片数的组合相关的多个候补。另一方面，当为1管球模式时，由于不进行散射射线校正，所以，将检测器131、132固有的有效感度区域的整个区域作为最大范围，在该范围内准备与摄影切片厚度和摄影切片数的组合相关的多个候补。

使用者对操作部分25进行操作，在从扫描条件设定支援部分22提供的摄影切片厚度和摄影切片数的组合相关的多个候补中，选择所期望的组合。为了仅在与所选择的摄影切片厚度与摄影切片数的组合对应的区域照射X射线，控制部分21控制狭缝机构161、162，调整狭缝宽度。当为1管球模式时，有时在检测器131、132固有的有效感度区域的整个区域照射X射线。

由于在1管球模式下不进行散射射线校正，所以，可在整个区域照射X射线。另一方面，当为2管球模式时，不会在该整个区域照射X射线。在2管球模式中，最大照射区域如图8所示那样为除去了两端2列的区域。其原因在于，在2管球模式下，两端2列上的检测元件的数据被用作散射射线校正用数据。

而且，虽然图8例示了10列类型，但如大于等于4列，则几列都可适用本实施形式。

在1管球模式下，当然不发生由另一对的X射线管的X射线产生的散射射线导致的事态。在1管球模式下，通过不进行散射射线校正，从而可防止不必要的SN比下降。

当由使用者按下操作部分25上的扫描触发按钮时，开始扫描。

控制部分21在1管球模式和2管球模式下准备不同的处理顺序。在1管球模式下，由于不进行散射射线校正，所以，在扫描S18中仅收集(获得)X射线照射区域内的检测元件的数据，即透过受检物的图像重构所需要的投影数据，然后进行前处理(S19)。仅收集该投影数据典型地被定义成仅存储该投影数据、不存储X射线照射区域外侧的X射线非照射区域内的检测元件的数据。

在2管球模式下，在扫描S12中，与收集X射线照射区域内的检测元件的投影数据(也称内侧数据)一起，收集其外侧两端2列的X射线非照射区域内的检测元件的数据(也称散射射线数据或外侧数据)。外侧数据被进行与投影数据等价的前处理(S13)。例如，在图8的例中，X射线照射区域外侧的检测元件的数据D1、D10为外侧数据，X射线照射区域内的检测元件的数据D2-D9为内侧数据(投影数据)。

散射射线校正处理部分221通过在X射线照射区域外侧的、由与校正对象数据相同通道有关的检测元件的外侧数据，来校正处于通过狭缝机构161、162狭缝的X射线直接照射的X射线照射区域内的各个检测元件的内侧数据(S14、S15)。当进行校正时，散射射线校正处理部分221根据外侧数据按各通道决定与校正模式相应的校正值。为了方便说明，如图8所例示那样，设外侧数据为D1、D10，内侧数据为D2-D9。关于通道n，由根据外侧数据D1、D10决定的校正值校正内侧数据D2-D9各个的值。

在初始设定的校正模式1)下，两端的外侧数据D1、D10的平均值被决定为校正值。

在校正模式2)下，外侧数据D1、D10中的一方被决定为校正值。例如，外侧数据D1、D10的最大值、最小值或预定值的近似值被决定为该通道n的校正值。

在校正模式3)下，作为相对内侧数据D2-D5的校正值，分配近旁元件的外侧数据D1，作为相对内侧数据D6-D9的校正值，分配近旁元件的外侧数据D10。

在校正模式4)下，作为相对内侧数据D2、D3的校正值，分配近旁元件的外侧数据D1，作为相对内侧数据D8、D9的校正值，分配近旁元件的外侧数据D10，作为相对中央的内侧数据D4-D7的校正值，决定外侧数据D1、D10的平均值。

根据由S14决定的校正值，校正内侧数据D2-D9各个的值(S15)。

重构处理部分23基于控制部分21的控制，在2管球模式下，根据由S15校正了的内侧数据(投影数据)重构图像数据，在1管球模式下，根据未受到校正的投影数据重构图像数据(S16)。重构的图像显示于图像显示部分24。使用者确认显示的图像，根据需要，可改变校正模式(S17)。

本领域技术人员应很容易理解其它优点和变形。因此，在更广泛方面，本发明不限于这里示出和说明的具体细节和典型实施例。不脱离由权利要求和其等同的内容限定的总发明思想的范围即可进行多种变更。

Claims (7)

1.一种X射线CT装置，其特征在于：具有多个X射线管、多个狭缝机构、多个X射线检测器、支承机构、设定支援部分、控制部分、校正部分、重构部分；

该多个狭缝机构分别对应于上述多个X射线管，其狭缝宽度可变；

该多个X射线检测器与上述多个X射线管构成多个对，上述X射线检测器分别具有关于通道方向和切片方向排列成矩阵状的多个检测元件；

该支承机构绕与上述切片方向平行的回转轴自由回转地支承上述X射线管和上述X射线检测器；

该设定支援部分为了支援扫描条件的设定，在使用上述多个对中的单一的对进行数据收集的第1模式下，准备与上述X射线检测器的整个有效区域对应的与摄影切片厚度和摄影切片数的组合有关的多个候补，在使用上述多个对进行数据收集的第2模式下，准备与上述X射线检测器的除至少两端各1列的检测元件外的有效区域的一部分对应的与摄影切片厚度和摄影切片数的组合有关的多个候补；

该控制部分根据基于使用者指令选择的摄影切片厚度和摄影切片数的组合而控制上述狭缝机构；

该校正部分对于位于通过上述狭缝机构的X射线直接照射的上述有效区域的一部分内的各个检测元件的投影数据，通过在上述一部分的外侧的、关于相同通道的至少1个检测元件的散射射线数据来进行校正；

该重构部分在上述第2模式下，根据所校正的数据而重构图像数据，在上述第1模式下，根据未受到上述校正的数据而重构图像数据。

2.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于：上述校正部分从上述投影数据的值减去上述散射射线数据的值。

3.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于：上述校正部分从上述投影数据的值减去来自关于上述相同通道的两端检测元件的散射射线数据的平均值。

4.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于：上述校正部分从上述投影数据的值减去来自关于上述相同通道的两端检测元件的一方的散射射线数据。

5.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于：上述校正部分从上述投影数据的值减去来自关于上述相同通道的获取投影数据的检测元件的近旁检测元件的散射射线数据的值。

6.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于：构成两个上述对，连接构成其中一个上述对的上述X射线管的焦点和上述X射线检测器的中心的摄影轴与连接构成另一个上述对的上述X射线管的焦点和上述X射线检测器的中心的摄影轴在上述回转轴垂直。

7.一种X射线CT装置，其特征在于：具有多个X射线管、多个狭缝机构、多个X射线检测器、支承机构、控制部分、校正部分、及重构部分；

该多个狭缝机构分别对应于上述多个X射线管，其狭缝宽度可变；

该多个X射线检测器与上述多个X射线管构成多个对，上述X射线检测器分别具有关于通道方向和切片方向排列成矩阵状的多个检测元件；

该支承机构绕与上述切片方向平行的回转轴自由回转地支承上述X射线管和上述X射线检测器；

该控制部分在使用上述多个对中的单一的对进行数据收集的第1模式下，为了将X射线照射到上述X射线检测器的整个有效区域而控制上述狭缝机构，在使用上述多个对进行数据收集的第2模式下，为了将X射线照射到上述X射线检测器的除至少两端各1列外的有效区域的一部分而控制上述狭缝机构；

该校正部分对于位于通过上述狭缝机构的X射线直接照射的上述一部分内的各个检测元件的数据，通过在上述区域外侧的、关于相同通道的至少1个检测元件的数据来进行校正；

该重构部分在上述第2模式下，根据所校正的数据而重构图像数据，在上述第1模式下，根据未受到上述校正的数据而重构图像数据。

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