CN103284745A

CN103284745A - X射线ct装置及其控制方法

Info

Publication number: CN103284745A
Application number: CN2013100560494A
Authority: CN
Inventors: 塚越伸介
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2013-09-11
Also published as: JP2013198724A; US20130223585A1

Abstract

本发明提供能够在摄影时高效地得到高分辨率的投影数据，进而，能够充分地活用检测器尺寸小的X射线检测元件的X射线CT装置及其控制方法。实施方式的X射线CT装置具有X射线管、准直仪、以及控制单元。X射线管被构成为具有X射线的出射面，从照射X射线的一侧观察了出射面时的外观上的出射面的大小即有效焦点的尺寸在锥角的一端变小、并且朝向锥角的另一端有效焦点的尺寸变大，控制单元被构成为通过控制准直仪，来选择小尺寸至大尺寸中的任意尺寸的有效焦点。

Description

X射线CT装置及其控制方法

本申请以日本专利申请2012－038398（申请日：2012年2月24日）为基础，从该申请享受优先的利益。本申请通过参照该申请，包括该申请的全部内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及X射线CT装置及其控制方法。

背景技术

作为以往的X射线CT（计算机断层摄影）装置，从X射线管照射被检体，通过X射线检测器检测透射了被检体的X射线，收集投影数据，根据收集到的投影数据重构图像。

X射线管具备：阳极，该阳极具有出射X射线的出射面；以及阴极，该阴极具有灯丝。对被检体照射具有锥角的X射线，以使得从出射面扩展在被检体的体轴方向。有时将从被照射X射线的一侧观察了出射面时的外观上的大小即有效焦点的大小称为焦点尺寸。

焦点尺寸在从阳极侧观察的情况下和在从阴极侧观察的情况下是不同的。出射面被构成为在阳极侧焦点尺寸变小、并且从阳极朝向阴极焦点尺寸变大。

在X射线检测器中，在体轴方向以及与其正交的水平方向的二维方向上排列有X射线检测元件，根据排列的样式，有均等型、混合型、以及不均等型。

在均等型的X射线检测器中，在被检体的体轴方向均匀地排列了X射线检测元件。有时将X射线检测元件的体轴方向的大小称为检测器尺寸。

在混合型中，在X射线检测器的体轴方向的中心部，排列了多列检测器尺寸小的X射线检测元件，并在其前后各配置了规定列的检测器尺寸大的X射线检测元件。

在不均等型中，前后对称地排列了从小检测器尺寸到大检测器尺寸的X射线检测元件。

另外，在通过检测器尺寸大的X射线检测元件检测从焦点尺寸小的焦点出射并透射了被检体的X射线时，在摄影时无法得到高分辨率，无法充分活用检测器尺寸小的X射线检测元件。在以下的说明中，按照分辨率从高到低的顺序，使用“高分辨率”、“中分辨率”、“低分辨率”的用语，但分辨率的高低是相对被确定的。

发明内容

但是，在均等型的X射线检测器中，为了在摄影时高效地得到高分辨率，在X射线检测器的所有X射线检测元件中使用了小检测器尺寸时，存在不高效这样的问题。

另外，在混合型的X射线检测器中，存在中心部的多列的检测器尺寸小的X射线检测元件和焦点尺寸小的焦点未必对应，无法充分活用检测器尺寸小的X射线检测元件这样的问题。

进而，不均等型的X射线检测器也与混合型同样地，存在无法充分活用检测器尺寸小的X射线检测元件这样的问题。

进而，在使用了混合型的X射线检测器或者不均等型的X射线检测器的X射线CT中进行螺旋摄影时，存在如下的问题。

在螺旋摄影中，一边使X射线检测器和X射线管旋转，一边使床面在体轴方向移动，并且从X射线管对被检体照射X射线，其中，X射线检测器和X射线管隔着载置有被检体的床面相对置地配置。在焦点尺寸小的焦点和检测器尺寸小的X射线检测元件隔着移动到第1位置的床面上的被检体对应时，根据从焦点尺寸小的焦点照射并透射被检体而被检测器尺寸小的X射线检测元件所检测到的X射线，收集高分辨率的投影数据。进而，在焦点尺寸大的焦点和检测器尺寸大的X射线检测元件隔着从第1位置移动到第2位置的床面上的被检体对应时，根据从焦点尺寸大的焦点照射并透射被检体而被检测器尺寸大的X射线检测元件所检测出的X射线，收集低分辨率的投影数据。

即，关于被检体，混合收集高分辨率的投影数据和低分辨率的投影数据。无法根据这样混合后的投影数据，重构高解像度的图像。

因此，由这一点来看，也存在无法充分地活用检测器尺寸小的X射线检测元件这样的问题。

另外，即使不是在X射线摄影时不使床面在体轴方向移动的螺旋摄影时，也存在同样的问题。

本实施方式的目的在于提供一种X射线CT装置及其控制方法，能够在摄影时高效地得到高分辨率的投影数据，进而能够充分地活用检测器尺寸小的X射线检测元件。

本实施方式涉及的X射线CT装置及其控制方法具有X射线管、X射线检测器、准直仪、以及控制单元。准直仪针对被检体限制X射线的照射范围。控制单元控制准直仪。X射线管构成为具有X射线的出射面，从照射X射线的一侧观察了所述出射面时的外观上的出射面的大小即有效焦点的尺寸在锥角的一端变小、并且朝向锥角的另一端有效焦点的尺寸变大。控制单元构成为通过控制准直仪，选择从小尺寸到大尺寸中的任意尺寸的有效焦点。

根据上述结构的X射线CT装置，能够在摄影时高效地得到高分辨率的投影数据，进而，能够充分地活用检测器尺寸小的X射线检测元件。

附图说明

图1是示出第1实施方式涉及的X射线CT装置的结构的框图。

图2是X射线管的概念图。

图3是示出在体轴方向的一端侧具有小检测范围的X射线检测器的图。

图4是示出在各模式下摄影时取得的投影数据的图。

图5是将X射线检测元件和投影数据对应起来示出的图。

图6是使用检测区域B进行CT扫描时的X射线检测器的图。

图7是使用检测区域C进行CT扫描时的X射线检测器的图。

图8是使用检测区域D进行CT扫描时的X射线检测器的图。

图9是示出X射线CT装置的动作的流程图。

图10是示出准直仪的控制的流程图。

图11是示出重构的流程图。

图12是示出比较例涉及的均等型的X射线检测器的图。

图13是示出比较例涉及的混合型的X射线检测器的图。

图14是示出在第2实施方式中使用检测区域A~D的全部区域进行CT扫描时的开始时的X射线检测器的图。

图15是示出CT扫描的结束时的X射线检测器的图。

图16是在第3实施方式中从小尺寸的有效焦点照射X射线时的CT扫描的图。

图17是从大尺寸的有效焦点照射X射线时的CT扫描的图。

图18是在第4实施方式中从小尺寸的有效焦点照射X射线时的CT扫描的图。

图19是从大尺寸的有效焦点照射X射线时的CT扫描的图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明X射线CT装置的各种实施方式。

[第1实施方式]

参照图1，说明第1实施方式涉及的X射线CT装置的结构。图1是示出X射线CT装置的结构的框图。

如图1所示，X射线CT装置1具有架台（机架）10和控制台30。

〔架台〕

架台10具有旋转框架12、X射线管16、准直仪17、X射线检测器18、旋转驱动部20、高电压发生部22、以及数据收集电路（DAS）26。

架台10的主体可旋转地支承圆环或者圆板状的旋转框架12。在旋转框架12的内周侧，形成了插入被载置于床面14的被检体P的扫描区域。

对于未图示的床，设置了床面移动单元24，以使床面14沿着长度方向（被检体P的体轴方向）移动。另外，对于床，设置了使床面14沿着铅直方向（上下方向）滑动的升降单元（省略图示）。

此处，定义XYZ正交坐标系。Z轴被规定为旋转框架12的旋转轴。床面14被配置成长度方向与Z轴方向平行。因此，被检体P的体轴与Z轴平行。X轴被规定为水平方向的轴，Y轴被规定为铅直方向的轴。

另外，在X射线CT装置1中，有X射线管16和X射线检测器18等为1体而在被检体的周围旋转的ROTATE/ROTATE（旋转/旋转）类型、环状地排列多个检测元件而仅X射线管16在被检体的周围旋转的STATIONARY/ROTATE（固定/旋转）类型等各种类型，但不论是哪一个类型，都能够应用于本实施方式。将X射线CT装置1在此设为ROTATE/ROTATE（旋转/旋转）类型而进行。

在旋转框架12中，设置了X射线管16、准直仪17、以及X射线检测器18。

旋转框架12接受来自旋转驱动部20的驱动信号的供给而使X射线管16、以及X射线检测器18连续旋转。

（X射线管）

X射线管16从高电压发生部22接受高电压的施加和灯丝电流的供给而发生X射线。

X射线管16和X射线检测器18被配置成夹着被载置于床面14的被检体P而对置。

图2是X射线管16的概念图。如图2所示，X射线管16具备：阳极161，该阳极161具有出射X射线的出射面（标靶）162；以及阴极163，该阴极163具有灯丝164。具有锥角（在图2中用“β”表示）的X射线对被检体进行照射，以使得从出射面162扩展到被检体的体轴方向。在图2中附加阴影而表示的焦点尺寸（有效焦点F的大小）在从接近阳极161的位置观察的情况（F1）下、和在从接近阴极163的位置观察的情况（F2）下是不同的。此外，在以下的说明中，锥角的扩展度是表示体轴方向的，但当然不限于体轴方向。

如图2所示，出射面是相对阴极163的方向形成规定角度的平面，所以被构成为从阳极161一侧观察到的焦点尺寸变小、并且随着从阳极161朝向阴极163改变观察的方向而焦点尺寸变大。在图2中，分别用“F1”、“F2”以及“F3”来表示焦点尺寸小的焦点、焦点尺寸大的焦点、以及中程度的焦点尺寸的焦点。

另外，有时将焦点尺寸变小的阳极161侧称为锥角β的一端侧、或者Z1（图2所示）侧。另外，有时将焦点尺寸变大的阴极163侧称为锥角β的另一端侧、或者Z2（图2所示）侧。

（准直仪）

如图1所示，准直仪17被构成为具有X射线通过的开口171，通过调整开口171的范围以及位置，针对被检体限制X射线的照射范围。限制照射范围意味着，从以锥角β扩展的X射线的照射范围向特定方向的X射线的照射范围收敛。

（X射线检测器）

接下来，参照图3~图8，说明X射线检测器18。图3是示出在体轴方向的一端侧具有小检测范围181的混合型的X射线检测器18的图。此处，小检测范围181是指，配置了规定列的检测器尺寸小的X射线检测元件的范围。另外，大检测范围182是指，配置了规定列的检测器尺寸大的X射线检测元件的范围。在以下的说明中，检测器尺寸的大小是相对地被确定的。

如图3所示，在X射线检测器18的一端侧（Z1侧）配置了小检测范围181，在X射线检测器18的中央部以及另一端侧（Z2侧）配置了大检测范围182。

在小检测范围181中，使用了体轴方向的大小即检测器尺寸为例如0.5mm的X射线检测元件（检测器尺寸小的X射线检测元件）。小检测范围181是在Z轴（体轴）方向配置了规定数列的X射线检测元件群而构成的，该X射线检测元件群在X轴方向配置了多个X射线检测元件。在图3中用“A”来表示小检测范围181。以下，有时将“A”称为检测区域。

大检测范围182被构成为从接近小检测范围181的一侧在远离的方向X射线检测元件的尺寸阶段性地变大。在图3中用“B”、“C”、“D”来表示大检测范围182。以下，有时将“B”、“C”、“D”称为检测区域。

在检测区域B、C、D中，使用比小检测范围181中使用的X射线检测元件的检测尺寸（例如0.5mm）大的检测器尺寸的X射线检测元件即可。在此，为简化说明，设检测区域B、C、D的X射线检测元件的检测器尺寸为1.0mm、2.0mm、4.0mm。

这些检测区域B、C、D是在Z轴（体轴）方向上配置了多列的在X轴方向配置有多个X射线检测元件的X射线检测元件群而构成的。

在螺旋摄影中，使床面14在体轴方向移动，并且对被检体P照射X射线（锥束）。

接下来，说明焦点尺寸与X射线检测元件的检测器尺寸的关系。

首先，说明通过用准直仪17限制X射线的照射范围，例如，焦点尺寸小的焦点F1和检测区域A的检测器尺寸小的X射线检测元件对应的情况。

来自焦点F1的X射线成为细的波束，透射被检体的一部分，而被检测器尺寸小的X射线检测元件检测。此时，来自焦点F1以外的焦点的X射线不透射被检体的一部分，而被检测器尺寸小的X射线检测元件以外的X射线检测元件检测。X射线检测元件不检测被检体的一部分以外的部分，所以能够以高分辨率对被检体的一部分进行摄影。

相对于此，说明通过用准直仪17限制X射线的照射范围，例如，焦点尺寸大的焦点F2和检测区域A的检测器尺寸小的多个X射线检测元件对应的情况。

来自焦点F2的X射线成为粗的波束，透射被检体的一部分，而被检测器尺寸小的X射线检测元件检测。此时，粗的波束透射被检体的其他部分，而被该X射线检测元件检测。X射线检测元件还检测被检体的一部分以外的部分，所以无法以高分辨率对被检体的一部分进行摄影。即，成为低分辨率的摄影。

因此，为了进行高分辨率的摄影，需要通过控制准直仪17的开口171，而使焦点尺寸小的焦点F1和检测区域A的检测器尺寸小的X射线检测元件对应。

另外，使焦点尺寸大的焦点F2和检测器尺寸小的X射线检测元件对应的X射线摄影成为低分辨率的摄影，无法充分地活用检测器尺寸小的X射线检测元件。但是，在使焦点尺寸大的焦点F2和在体轴方向在宽范围排列的检测尺寸大的X射线检测元件对应的X射线摄影中，即使是低分辨率，也能够进行宽范围的摄影。即，为了以低分辨率进行宽范围的摄影，需要使焦点尺寸大的焦点F2和在体轴方向在宽范围排列的检测尺寸大的X射线检测元件对应。

床面移动单元24依照通过控制台30内的扫描控制部41进行的控制而使床面14以规定的速度移动。

向被检体照射X射线的照射时间间隔例如是每一秒10次。高电压发生部22依照通过控制台30内的扫描控制部41进行的控制对X射线管16施加高电压，供给灯丝电流。

X射线检测器18检测从X射线管16发生并透射了摄影区域的X射线，生成与所检测到的X射线的强度对应的信号。对X射线检测器18，连接了数据收集电路（DAS）26。

数据收集电路26依照通过扫描控制部41进行的控制，从X射线检测器18收集电流信号。数据收集电路26通过对收集到的电流信号进行放大，并对放大后的电流信号进行数字变换，生成作为数字信号的投影数据。每当生成投影数据时，经由非接触数据传送部（省略图示）向控制台30供给投影数据。通过反复CT扫描，生成按时间序列的投影数据，并供给到控制台30。

〔控制台〕

如图1所示，控制台30具有预处理部31、重构部32、系统控制部40、扫描控制部41、操作部44、显示部45、以及存储部46。另外，有时将系统控制部40以及扫描控制部41称为控制单元。

（预处理部）

预处理部31对从数据收集电路26实时地供给的投影数据实施对数变换、灵敏度校正等预处理。通过预处理生成图像重构中所利用的投影数据。

（重构部）

重构部32根据被实施预处理而得到的投影数据，实时地发生与被检体P相关的CT图像数据。换言之，重构部32根据按时间序列的投影数据重构按时间序列的CT图像数据（CT值）。

在由X射线CT装置1所利用的图像重构法中，存在全扫描法和半扫描法。在全扫描法中，为了重构1切片的CT图像的数据，需要被检体的周围1周、即约2π[rad]量的投影数据。另外，在半扫描法中，为了重构1切片的图像数据，需要π+α[rad]（α：扇角）量的投影数据。本实施方式能够应用于全扫描法和半扫描法中的任意一个方法。

（系统控制部）

系统控制部40作为X射线CT装置1的中枢发挥功能。具体而言，系统控制部40读出存储部46中存储的控制程序并在存储器上展开，依照所展开的控制程序控制各部分。由此，系统控制部40能够执行CT扫描。

扫描模式具有第1模式至第3模式。第1模式用于通过以使焦点尺寸小的焦点F1和小检测范围181对应的方式限制准直仪17而进行高分辨率的摄影。第2模式用于通过以使焦点尺寸大的焦点F2或者中程度的焦点尺寸的焦点F3和大检测范围182对应的方式限制准直仪17而进行中分辨率或者低分辨率的摄影。第3模式用于通过以使用全部X射线检测器18的方式解除准直仪的限制而进行期望的分辨率的摄影。

将第1模式至第3模式的各模式和准直仪17的开口171的范围以及位置对应起来，作为数据库存储于系统控制部40的内部存储器或者存储部46。系统控制部40接受第1模式至第3模式的输入，将对应的准直仪17的开口171的范围以及位置输出到扫描控制部41。

（扫描控制部）

扫描控制部41为了执行CT扫描，对架台10（准直仪17、旋转驱动部20、高电压发生部22、床面移动单元24、以及数据收集电路26）进行控制。

扫描控制部41接受从系统控制部40输出的开口171的范围以及位置，控制准直仪17。

（第1模式）

接下来，参照图3，说明使小检测范围181和焦点尺寸小的焦点F1对应而进行CT扫描的第1模式作为扫描模式。

图3是使用小检测范围181进行CT扫描时的X射线检测器18的图。在图3中，示出隔着被检体相互对应的小检测范围181和焦点尺寸小的焦点F1（参照图2）。

在系统控制部40接受到第1模式的指示时，扫描控制部41控制准直仪17的开口171，选择来自图2中的焦点F1的X射线，使得朝向小检测范围181照射。由此，使配置于Z1侧的小检测范围（检测尺寸小的X射线检测元件）181、和Z1侧的焦点尺寸小的焦点F1对应。因此，能够充分地活用检测器尺寸小的X射线检测元件，进而，能够在摄影时高效地得到高分辨率。

另外，扫描控制部41将规定的速度输出给床面移动单元24。床面移动单元24以规定的速度使床面14移动。在该移动中也针对被检体从焦点尺寸小的焦点F1照射X射线，通过小检测范围181检测透射X射线。

数据收集电路26根据通过小检测范围181检测到的X射线来收集投影数据。另外，有时将根据通过小检测范围181检测到的X射线所收集的投影数据称为第1投影数据。重构部32根据第1投影数据重构高解像度的图像。

接下来，参照图4以及图5来说明在第1模式下摄影时取得的投影数据。图4是示出在各检测区域A、B、C、D中，为了检测被检体的一部分（具有一定的大小）而使用的X射线检测元件数、以及根据由X射线检测元件检测到的X射线所收集的投影数据的图，图5是将X射线检测元件和投影数据对应起来示出的图。

如图4所示，在检测区域A、B、C、D中，为了检测被检体的一部分而使用的X射线检测元件数之比的一个例子是64：16：4：1。这些数值如上所述，对应于检测区域A、B、C、D的检测器尺寸、0.5mm、1.0mm、2.0mm、4.0mm。

X射线检测元件应该用与比例对应的实际的个数来表示，但为了简化说明，在图5中，用1个数来表示比例，在A中是64个、在B中是16个、在C中是4个、在D中是1个。

如图5所示，在使用了检测区域A的第1模式下，将根据通过64个X射线检测元件检测到的X射线所收集的投影数据设为“a1”、“a2”、···、“a64”。由于使用64个X射线检测元件，对被检体中的一部分进行摄影，所以能够进行高分辨率的摄影。重构部32能够根据这些64个投影数据，重构被检体中的一部分的高解像度的图像。能够根据高解像度的图像，例如，进行癌等微细的构造的图像诊断。

以上，作为扫描模式，示出了使小检测范围181和焦点尺寸小的焦点F1对应而进行CT扫描的第1模式的例子。

（第2模式）

接下来，参照图6，说明使大检测范围182和焦点尺寸大的焦点F2或者中程度的焦点尺寸的焦点F3对应而进行CT扫描的第2模式，作为扫描模式。

图6是使用检测区域B进行CT扫描时的X射线检测器18的图。图6示出隔着被检体而相互对应的检测区域B和中程度的焦点尺寸的焦点F3。

在系统控制部40接受到第2模式时，扫描控制部41使开口171的位置从初始位置（中心线：图6所示的单点划线）在Z2方向移动规定量、并且以使开口171的范围从初始值变小的方式控制准直仪17。由此，配置于Z2侧的检测区域B、和Z2侧的焦点F3对应。

另外，扫描控制部41将规定的速度输出给床面移动单元24。床面移动单元24以规定的速度使床面14移动。通过对移动的被检体从焦点F3照射X射线并通过检测区域B来检测，能够以中分辨率进行摄影。

即，数据收集电路26根据通过检测区域B检测到的X射线来收集投影数据。另外，有时将根据通过检测区域B检测到的X射线所收集的投影数据称为第2投影数据。重构部32根据第2投影数据重构中程度的解像度的图像。

接下来，参照图7以及图8来说明使用检测区域C或者D进行CT扫描时。图7是使用检测区域C进行CT扫描时的X射线检测器的图，图8是使用检测区域D进行CT扫描时的X射线检测器的图。

图7示出隔着被检体相互对应的检测区域C和中程度的焦点尺寸的焦点F3。另外，图8示出隔着被检体相互对应的检测区域D和焦点尺寸大的焦点F2。

在使用检测区域C来进行CT扫描时，也与使用检测区域B来进行CT扫描时相同。即，通过从焦点F3照射X射线并利用检测区域C检测，能够以中分辨率进行摄影。数据收集电路26根据通过检测区域C检测到的X射线来收集投影数据。另外，有时将根据通过检测区域C检测到的X射线所收集的投影数据称为第2投影数据。重构部32根据该第2投影数据来重构中程度的解像度的图像。此处，使用检测区域C来进行CT扫描时的解像度低于使用检测区域B来进行CT扫描时的解像度。

在使用检测区域D来进行CT扫描时，使检测区域D和焦点尺寸大的焦点F2对应而摄影。由此，能够以低分辨率进行摄影。数据收集电路26根据通过检测区域D检测到的X射线来收集投影数据。另外，有时将根据通过检测区域D检测到的X射线所收集的投影数据称为第2投影数据。重构部32根据该第2投影数据来重构低解像度的图像。

在第2模式下，通过选择检测区域B~D，解像度相比于第1模式虽低，但却能够以宽范围对被检体进行摄影。因此，在第2模式下，相比于解像度，低曝光得到重视。另外，能够进行期望等级的分辨率的摄影。

以上，说明了使用了检测区域B、C、D中的某一个的第2模式的CT扫描。不限于此，在进行第2模式的CT扫描时，当然也可以如检测区域B以及C、检测区域C以及D、或者检测区域B、C及D那样，组合使用二个以上的检测区域。

接下来，参照图4来说明在第2模式下摄影时取得的投影数据。

在使用了检测区域B的第2模式下，将根据通过检测区域B的16个X射线检测元件检测到的X射线所收集的投影数据设为“b1”、“b2”、···、“b16”。由于使用16个X射线检测元件对被检体中的一部分进行摄影，所以能够进行中分辨率的摄影。重构部32能够根据这些16个投影数据，重构被检体中的一部分的中程度的解像度的图像。

进而，在使用了检测区域C的第2模式下，将根据通过检测区域C的4个X射线检测元件检测到的X射线所收集的投影数据设为“c1”、“c2”、···、“c4”。由于使用4个X射线检测元件对被检体中的一部分进行摄影，所以能够进行中分辨率的摄影。重构部32能够根据这些4个投影数据，重构被检体中的一部分的中程度的解像度的图像。

如以上那样，在第2模式下，通过组合二个以上的检测区域，能够在整个宽范围内一次对被检体进行摄影。即，能够增大螺旋扫描的间距，所以照射X射线的时间少，能够通过低曝光进行摄影。

进而，在使用了检测区域D的第2模式下，将根据通过1个X射线检测元件检测到的X射线所收集的投影数据设为“d1”。由于使用1个X射线检测元件对被检体中的一部分进行摄影，所以能够进行低分辨率的摄影。重构部32能够根据1个投影数据，重构被检体中的一部分的低解像度的图像。

之前，叙述了可以进行如检测区域B以及C、检测区域C以及D、或者检测区域B、C及D那样组合二个以上的检测区域来使用的第2模式的CT扫描。

参照图4来说明在组合使用二个以上的检测区域的第2模式下在摄影了时所取得的投影数据。

作为一个例子，参照图4以及图5来说明组合了检测区域B以及C时的投影数据。

如上所述，对于使用检测区域B、C的X射线检测元件对被检体的一部分进行检测时的投影数据，在检测区域B中，是“b1”、“b2”、···、“b16”，并且，在检测区域C中，是“c1”、“c2”、···、“c4”。

如图5所示，检测区域B的“b1”~“b4”和检测区域C的“c1”对应，检测区域B的“b5”~“b8”和检测区域C的“c2”对应，检测区域B的“b9”~“b12”和检测区域C的“c3”对应，检测区域B的“b13”~“b16”和检测区域C的“c4”对应。

合成这些投影数据而得到的结果为组合了检测区域B以及C时的投影数据。例如，通过投影数据的平均值求出被合成的投影数据，通过如下的式来表示。

c1a=（（b1+b2+b3+b4）/4+c1）/2（1）

c2a=（（b5+b6+b7+b8）/4+c2）/2（2）

c3a=（（b9+b10+b11+b12）/4+c3）/2（3）

c4a=（（b13+b14+b15+b16）/4+c4）/2（4）

此处，“c1a”、c2a”、“c3a”、“c4a”表示被合成了的投影数据的各值。另外，也可以对投影数据“b1”~“b16”、“c1”~“c4”进行加权。

同样地，对于组合了检测区域C及D、以及、检测区域B、C、及D时的投影数据，也能够求出。

（操作部）

操作部44接受来自操作者的各种指令、信息输入。例如，对于操作部44，由用户经由输入设备输入扫描模式。作为输入设备，能够利用键盘、鼠标、开关等。

（显示部）

显示部45将CT图像显示于显示设备。作为显示设备，例如能够使用CRT显示器、液晶显示器、有机EL显示器、等离子体显示器等。

（存储部）

存储部46存储投影数据、CT图像的数据。另外，存储部46预先存储控制程序。

〔动作〕

接下来，参照图9、图10、图11，说明通过X射线CT装置1执行的CT扫描。图9是示出X射线CT装置1的动作的流程图，图10是示出准直仪17的控制的流程图，图11是示出重构的流程图。

（S101：判断模式）

通过操作部44的操作，对系统控制部40输入第1模式至第3模式。另外，在后面叙述X射线的照射范围的限制被解除，而使用检测区域A~D的全部区域来进行CT扫描的第3模式。

如图9所示，系统控制部40判断是否被输入了模式。此处，在通过操作部44的操作输入第2模式时，进一步，通过操作部44的操作，输入检测区域B~D中的某一个或者二个以上。

（S102：求出开口的范围等）

系统控制部40求出与所输入的模式对应的准直仪17的开口171的范围以及位置，并将所求出的开口171的范围等输出到扫描控制部41。

（S103：控制开口）

扫描控制部41根据与所输入的模式对应的准直仪17的开口171的范围以及位置，控制准直仪17。通过调整开口171的范围以及位置，能够使检测区域A、B、C、D中的某一个和焦点F1、F2、F3对应。

如图10所示，在准直仪的控制中，在输入了第1模式时（图10所示的CASE1），以第1模式控制准直仪。即，扫描控制部41以使检测区域A和焦点F1对应的方式控制准直仪17的开口171。

进而，在输入了第2模式并且选择了检测区域时（图10所示的CASE2），以第2模式控制准直仪。即，扫描控制部41以使所选择的检测区域和焦点F2对应的方式，控制准直仪17的开口171。

（S104：X射线摄影）

在输入了第1模式时，对于小检测范围181，检测从焦点尺寸小的焦点F1出射并透射了被检体的X射线。由此，能够在摄影时得到高分辨率。

在输入了第2模式并且选择了检测区域时，对于所选择出的检测区域，检测从中程度的焦点尺寸的焦点F3或者焦点尺寸大的焦点F2出射并透射了被检体的X射线。由此，能够在摄影时得到中分辨率或者低分辨率。

（S105：重构）

如图11所示，在输入了第1模式时（图11所示的CASE1），DAS26从通过小检测范围181检测出的X射线收集投影数据。重构部32根据投影数据重构图像。由此，能够取得高解像度的图像。

在输入了第2模式并且选择了检测区域时（图11所示的CASE2），DAS26从通过所选择出的检测区域检测到的X射线来收集投影数据。重构部32根据投影数据来重构图像。由此，能够取得中程度的解像度或者低解像度的图像。

此处，举出图3至图8所示的本实施方式涉及的X射线检测器18的比较例而进行说明。图12是示出比较例涉及的均等型的X射线检测器18的图。如图12所示，在均等型的X射线检测器18中，在X－Z方向均匀地排列了1.0mm的检测器尺寸大的X射线检测元件。即，X射线检测器18的整体由大检测范围182构成。

在图12所示的X射线检测器18中，整体由大检测范围182构成，所以即使调整开口171的范围以及位置，大检测范围182和焦点尺寸小的焦点F1也对应，但即使使大检测范围182和焦点尺寸小的焦点F1对应，也不能够在摄影时得到高分辨率。

另一方面，在图12所示的X射线检测器18的所有X射线检测元件中使用了小的检测器尺寸时，并非高效。

对此，在图3所示的X射线检测器18中，在X射线检测器18的一端侧设置小检测范围181，通过使该小检测范围181和焦点尺寸小的焦点F1对应，能够在摄影时得到高分辨率。另外，不仅能够实现高分辨率的摄影，还能够通过使检测区域B~D中的某一个和中程度的焦点尺寸的焦点F3或者焦点尺寸大的焦点F2对应，以期望等级的分辨率进行摄影。进而，通过组合检测区域B~D中的二个以上的检测区域，能够在宽范围对被检体进行摄影。

进而，举出比较例来说明本实施方式涉及的X射线检测器18。图13是示出比较例涉及的混合型的X射线检测器18的图。如图13所示，在X射线检测器18的体轴方向的中心部排列了小检测范围181，在小检测范围181的前后排列了大检测范围182。

在X射线检测器18的体轴方向（Z方向）的中心部配置有小检测范围181的比较例的X射线检测器18中，在小检测范围181中对应着中程度的焦点尺寸的焦点F3，不一定对应焦点尺寸小的焦点F1，无法充分地活用检测器尺寸小的X射线检测元件。

对此，在图3所示的X射线检测器18中，在X射线检测器18的一端侧设置小检测范围181，使该小检测范围181和焦点尺寸小的焦点F1对应，所以能够充分地活用检测器尺寸小的X射线检测元件。

[第2实施方式]

在所述第1实施方式中，作为扫描模式，说明了使小检测范围181和焦点尺寸小的焦点F1对应来进行CT扫描的第1模式、以及使大检测范围182和焦点尺寸大的焦点F2或者中程度的焦点尺寸的焦点F3对应来进行CT扫描的第2模式。根据第1模式，能够以高分辨率进行摄影。另外，根据第2模式，能够以期望等级的分辨率进行摄影，并且，能够以宽范围对被检体进行摄影。

除了第1模式以及第2模式以外，在扫描模式中，还有使用X射线检测器18的全部来进行CT扫描的第3模式。通过设为第3模式，能够同时得到以高分辨率摄影的投影数据、以及以低分辨率摄影的投影数据，使用同时得到的投影数据重构图像，通过该图像进行癌等病变部的图像诊断。在需要病变部的部位的高解像度时，能够使用以高分辨率摄影得到的投影数据来重构高解像度的图像。

接下来，参照图14以及图15，说明第2实施方式涉及的X射线CT装置1。另外，在第2实施方式中，主要说明与第1实施方式不同的结构，省略相同的结构的说明。图15是示出CT扫描的结束时的X射线检测器的图。

图14是示出使用检测区域A~D的全部对被检体的头部以及胸部进行CT扫描时的开始时的X射线检测器的图。

扫描控制部41接受从系统控制部40输出的第3模式（开口171的范围以及位置），控制准直仪17。扫描控制部41以使来自焦点F1、F2、F3的X射线照射到检测区域A~D的全部区域的方式控制准直仪17的开口171。图14示出通过X射线照射到的检测区域A~D的全部区域。

如图14所示，X射线管16的焦点F1和检测区域A对应，焦点F3和检测区域B对应，焦点F3和检测区域C对应，焦点F2和检测区域D对应。

在螺旋摄影中，扫描控制部41使床面14在体轴方向（Z2方向：图15所示的床面14的位置的方向）移动，并且使X射线（锥束）照射到被检体P。由此，通过各检测区域A、B、C、D检测透射了被检体P的X射线。

DAS26根据通过各检测区域A、B、C、D检测到的X射线来收集投影数据。

接下来，参照图4，说明在第3模式下摄影时所取得的投影数据。

在图4中，用“a1”、“a2”、···、“a64”来表示根据通过检测区域A中的64个X射线检测元件检测到的X射线所收集的投影数据。另外，用“b1”、“b2”、···、“b16”来表示根据通过检测区域B中的16个X射线检测元件检测到的X射线所收集的投影数据。进而，用“c1”、“c2”、···、“c4”来表示根据通过检测区域C中的4个X射线检测元件检测到的X射线所收集的投影数据。进而，用“d1”来表示根据通过检测区域D中的1个X射线检测元件检测到的X射线所收集的投影数据。

这些投影数据被合成。参照图5，说明被合成了的投影数据。

（检测区域A、B的对应）

如图5所示，检测区域A的“a1”~“a4”和检测区域B的“b1”对应，检测区域A的“a5”~“a8”和检测区域B的“b2”对应，检测区域A的“a9”~“a12”和检测区域B的“b3”对应，检测区域A的“a13”~“a16”和检测区域B的“b4”对应。以下，同样地，检测区域A的投影数据和检测区域B的投影数据对应。最后，检测区域A的“a61”~“a64”和检测区域B的“b16”对应。

（检测区域B、C的对应）

对于检测区域B的投影数据和检测区域C的投影数据对应，是指组合使用检测区域B以及C的第2模式的情况，已前述。

（检测区域C、D的对应）

如图5所示，检测区域C的“c1”~“c4”和检测区域D的“d1”对应。

合成这些投影数据而得到的结果成为组合了检测区域A、B、C、D时的投影数据。例如，通过投影数据的平均值求出被合成了的投影数据，通过如下的式来表示。

d1a=（（a1~a64）/64+（b1~b16）/16

+（c1~c4）/4+d1）/4（5）

此处，“d1a”表示所合成的投影数据的值。另外，（a1~a64）表示（a1+a2+···+a64），（b1~b16）表示（b1+b2+···+b16），（c1~c4）表示（c1+c2+···+c4）。另外，也可以对投影数据“a1”~“a64”、“b1”~“b16”、“c1”~“c4”进行加权。此处，有时将要合成之前的各投影数据称为第3投影数据，将被合成了的投影数据称为第4投影数据。

〔动作〕

接下来，参照图9、图10、图11，说明由X射线CT装置1执行的CT扫描。在此，设为通过操作部44的操作向系统控制部40输入了第3模式而进行说明。

系统控制部40判断所输入的模式（S101），求出与所输入的模式对应的准直仪17的开口171的范围以及位置，将所求出的开口171的范围等输出到扫描控制部41（S102）。

扫描控制部41根据与所输入的模式对应的准直仪17的开口171的范围以及位置，控制准直仪17（S103）。

如图10所示，在准直仪的控制中，在输入了第3模式时（图10所示的CASE3），以第3模式控制准直仪。即，扫描控制部41以使检测区域A、B、C、D的全部和焦点F1、F2、F3的全部对应的方式控制准直仪17的开口171。

以第3模式进行X射线摄影（S104）。此时，对于检测区域A，检测从焦点尺寸小的焦点F1出射并透射了被检体的X射线。对于检测区域B，检测从中程度的焦点尺寸的焦点F3出射并透射了被检体的X射线。对于检测区域C，检测从中程度的焦点尺寸的焦点F3出射并透射了被检体的X射线。对于检测区域D，检测从焦点尺寸大的焦点F2出射并透射了被检体的X射线。

如图11所示，在输入了第3模式时（图11所示的CASE3），DAS26从通过各检测区域A、B、C、D检测出的X射线收集投影数据。重构部32根据投影数据来重构图像。

在重构部32重构图像时，既可以使用要合成之前的第3投影数据，也可以使用被合成了的第4投影数据。

例如，重构部32也可以自动地进行使用了被合成了的第4投影数据的图像的重构，进而，也可以接受操作部44的输入，进行使用了要合成之前的第3投影数据的图像的重构。

重构部32能够使用被合成了的第4投影数据来重构图像，并通过该图像进行癌等病变部的图像诊断。进而，能够重构使用了要合成之前的第3投影数据（例如，根据通过检测区域A检测到的X射线所收集的投影数据）的图像，使用该高解像度的图像，进行病变部的位置的图像诊断。

不限于此，例如，也可以分别按照预定的顺序，自动地进行使用了要合成之前的第3投影数据的图像的重构、以及使用了被合成了的第4投影数据的图像的重构。

[第3实施方式]

接下来，参照图16以及图17，说明第3实施方式涉及的X射线CT装置1。在所述第3实施方式中，主要说明与所述实施方式不同的结构，对相同的结构附加同一编号，省略其说明。

在所述实施方式的X射线CT装置1中，在进行X射线摄影时，使X射线管16和X射线检测器18绕体轴旋转，同时使床面14在体轴方向移动的螺旋扫描中，通过用控制单元控制准直仪17，从不同尺寸的有效焦点，向包括使X射线检测元件的尺寸不同的尺寸小的小检测范围181以及尺寸大的大检测范围182的规定的检测区域，照射X射线，从而能够取得期望的投影数据。对此，在第3实施方式的X射线CT装置1中，不将X射线摄影限定为螺旋扫描，在检测区域的全部使X射线检测元件的尺寸变得均匀，从有效焦点向均匀的检测区域照射X射线，从而能够构成为取得期望的投影数据。

控制单元构成为通过控制准直仪17，选择从小尺寸至大尺寸中的任意尺寸的有效焦点。

图16是从小尺寸的有效焦点照射X射线时的CT扫描的图。如图16所示，X射线检测器18具有由尺寸均匀的X射线检测元件构成的检测区域。该检测区域位于全部的检测区域中的阳极侧的一端，将其称为F1侧的检测区域。对于该检测区域，只要X射线检测元件的尺寸均匀，则可以是任意的尺寸。对于该检测区域，例如，也可以相当于所述实施方式的检测区域A~D中的任意一个尺寸，在此，相当于所述实施方式的检测区域B的尺寸。因此，在图16中附加“B”来表示该检测区域（以下相同）。

控制单元以从位于阳极侧的小尺寸的有效焦点向F1侧的检测区域B照射X射线的方式控制准直仪17。由于从小尺寸的有效焦点向F1侧的检测区域B照射X射线，所以能够提高通过CT扫描取得的投影数据的分辨率，例如使肺的结节影变得明确（在图16中附加阴影来表示结节影）。

另外，图16所示的CT扫描不是限定为在使床面14移动的同时照射X射线的螺旋扫描，但也可以使该CT扫描为螺旋扫描，例如，对肺的整体范围（图16所示的“T1”）进行摄影。

图17是从大尺寸的有效焦点照射X射线时的CT扫描的图。如图17所示，此处的检测区域B位于全部的检测区域中的阴极侧的一端，将其称为F2侧的检测区域。由于向F2侧的检测区域B照射来自位于阴极侧的大尺寸的有效焦点的X射线，所以能够降低通过CT扫描取得的投影数据的噪声，使图像的浓度差变得明确，例如，使肝脏CT影变得明确（在图17中附加阴影来表示影）。

同样地，也可以使图17所示的CT扫描为螺旋扫描，例如，对从头部至大腿部（图17所示的“T2”）进行摄影，而能够诊断病灶的转移等。

另外，准直仪的控制没有特别限定，控制单元也可以构成为根据照射X射线时的条件（被称为扫描计划）控制准直仪。

另外，控制单元也可以构成为通过控制准直仪17，能够在从小尺寸至大尺寸中，切换任意的尺寸的有效焦点（例如图16所示的有效焦点）、和尺寸与其不同的有效焦点（例如图17所示的有效焦点）。

例如，也可以构成为通过在螺旋扫描中切换有效焦点，以在取得高分辨率的投影数据时以小尺寸的有效焦点进行摄影，在取得低噪声的投影数据时以大尺寸的有效焦点进行摄影的方式，由控制单元控制准直仪17。

另外，虽然示出了从小尺寸的有效焦点对F1侧的检测区域B照射X射线，从大尺寸的有效焦点对F2侧的检测区域B照射X射线的例子，但当然不限于此。

第4实施方式

接着，参照图18和图19，对第4实施方式涉及的X射线CT装置1进行说明。在上述第4实施方式中，主要说明与上述实施方式不同的结构，对于相同的结构附加相同的编号，并省略其说明。

在上述实施方式中，示出了被构成为通过对准直仪进行控制来变更（切换）有效焦点的尺寸的控制单元（系统控制部40和扫描控制部41）。

在第4实施方式中，控制单元被构成为通过使X射线管16和准直仪17一体地倾斜来变更（切换）有效焦点的尺寸。

图18是从小尺寸的有效焦点照射X射线时的CT扫描的图。如图18所示，X射线检测器18具有由尺寸均匀的X射线检测元件构成的检测区域。该检测区域位于全部检测区域中的阳极侧的一端，将它称为F1侧的检测区域。关于该检测区域，只要X射线检测元件的尺寸是均匀的，则可以是任意的尺寸。该检测区域可以相当于例如上述实施方式的检测区域A~D中的某一个尺寸。

控制单元以通过使Ｘ射线管16以及准直仪17一体地倾斜，从而从位于阳极侧的小尺寸的有效焦点向F1侧的检测区域B照射X射线方式进行控制。在图18中，控制单元以使有效焦点为小尺寸的方式使X射线管16和准直仪17在图18中向顺时针方向倾斜。因为使X射线从小尺寸的有效焦点向F1侧的检测区域B照射，所以能够提高CT扫描中所取得的投影数据的分辨率，例如使肺的结节影变得明确（在图18中附加阴影来表示结节影）。

另外，图18所示的CT扫描不是限定为使床面14移动的同时照射X射线的螺旋扫描，但也可以将该CT扫描设为螺旋扫描，例如对肺的整体范围（图18所示的“T1”）进行摄影。

图19是从大尺寸的有效焦点照射X射线时的CT扫描的图。如图19所示，此处的检测区域B位于全部检测区域中的阴极侧的一端，将它称为F2侧的检测区域。在图19中，控制单元以使有效焦点为大尺寸的方式使X射线管16以及准直仪17在图19中向逆时针方向倾斜。因为使来自位于阴极侧的大尺寸的有效焦点的X射线照射到F2侧的检测区域B，所以能够降低通过CT扫描取得的投影数据的噪声，使图像的浓度差变得明确，例如使肝脏CT影变得明确（在图19中附加阴影来表示影）。

同样地，设图19所示的CT扫描为螺旋扫描，例如对头部到大腿部（图19所示的“T2”）进行摄影，能够诊断病灶的转移等。

虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式仅为例示，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够通过其他各种方式来实施，能够在不脱离发明的要旨的范围内，进行各种省略、改写、变更。这些实施方式、及其变形包含于发明的范围、要旨中，并且包含于权利要求书记载的发明和其均等范围中。

Claims

1.一种X射线CT装置，被构成为对于被载置于床面的被检体，一边使X射线管和X射线检测器围绕被检体旋转，一边以从X射线管扩展的方式对被检体照射具有锥角的X射线，根据透射被检体并通过X射线检测器检测到的X射线来取得投影数据，其特征在于，具有：

准直仪，针对所述被检体限制X射线的照射范围；以及

控制单元，控制所述准直仪，

所述X射线管被构成为具有X射线的出射面，使从照射X射线的一侧观察了所述出射面时的外观上的出射面的大小即有效焦点的尺寸在所述锥角的一端变小、并且朝向所述锥角的另一端有效焦点的尺寸变大，

所述控制单元被构成为通过控制所述准直仪，选择小尺寸至大尺寸中的任意尺寸的有效焦点。

2.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于，

进而，所述控制单元根据照射X射线时的条件来控制所述准直仪。

3.根据权利要求1或者2所述的X射线CT装置，其特征在于，

进而，所述控制单元被构成为通过控制所述准直仪，在从所述小尺寸至所述大尺寸中，能够从任意尺寸的有效焦点切换为与所述任意尺寸不同的尺寸的有效焦点。

4.根据权利要求3所述的X射线CT装置，其特征在于，

进而，所述控制单元通过使所述X射线管和所述准直仪一体地倾斜，切换所述有效焦点。

5.根据权利要求3所述的X射线CT装置，其特征在于，

所述X射线检测器具有被划分的至少两个范围，

进而，所述控制单元被构成为通过控制所述准直仪，能够切换到从所述小尺寸的有效焦点向所述两个范围的一个范围照射X射线的X射线的照射范围、和从所述大尺寸的有效焦点向所述其它的范围照射X射线的X射线的照射范围。

6.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于，

所述X射线检测器具有被划分的至少两个范围，

一个范围具有排列了对从所述一端侧的小尺寸的有效焦点照射的X射线进行检测的小尺寸的X射线检测元件的小检测范围，

其它的范围具有排列了对从所述另一端侧的所述小尺寸的有效焦点以外的有效焦点照射的X射线进行检测的大尺寸的X射线检测元件的大检测范围，

所述大检测范围被构成为从接近所述小检测范围的一侧在远离的方向使X射线检测元件的尺寸阶段性地变大，

所述控制单元被构成为通过控制所述准直仪，能够切换到从小尺寸的有效焦点向小检测范围照射X射线的X射线的照射范围、和从大尺寸的有效焦点向大检测范围照射X射线的X射线的照射范围。

7.根据权利要求1或者6所述的X射线CT装置，其特征在于，

还具有根据所述投影数据来重构图像的重构单元，

所述控制单元控制所述重构单元，以使得根据在从所述小尺寸的有效焦点照射了X射线时所取得的第1投影数据、和/或、在从所述大尺寸的有效焦点照射了X射线时所取得的第2投影数据来重构图像。

8.根据权利要求7所述的X射线CT装置，其特征在于，

进而，所述控制单元以解除所述限制的方式控制所述准直仪，

进而，所述控制单元控制所述重构单元，以使得解除所述限制，并且使用在向所述小检测范围以及所述大检测范围照射X射线时所取得的第3投影数据来重构图像。

9.根据权利要求8所述的X射线CT装置，其特征在于，

进而，所述控制单元控制所述重构单元，以使得根据所述第3投影数据中的、在向所述小检测范围照射X射线时所取得的投影数据来重构图像。

10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的X射线CT装置，其特征在于，

所述X射线CT装置被构成为在使所述X射线管和所述X射线检测器围绕所述被检体旋转的同时照射所述X射线时，使所述床面在体轴方向移动。

11.一种X射线CT装置的控制方法，该X射线CT装置被构成为使隔着被载置于床面的被检体的体轴相对置配置的X射线管和X射线检测器围绕体轴旋转，同时使床面在体轴方向移动，并且从X射线管对被检体以向体轴方向扩展的方式照射X射线，该控制方法的特征在于，执行如下步骤：

在X射线检测器中排列了小尺寸的X射线检测元件的小检测范围中检测从X射线管的小尺寸的有效焦点照射的X射线，并且，在X射线检测器中排列了大尺寸的X射线检测元件的大检测范围中检测从X射线管的大尺寸的有效焦点照射的X射线的步骤；

根据通过所述小检测范围以及所述大检测范围检测到的X射线来取得第3投影数据的步骤；

使用所述第3投影数据来重构图像的步骤；以及

根据所述第3投影数据中的基于在所述小检测范围检测出的X射线所取得的投影数据，重构图像的步骤。