JP2000051194A - 放射線ct装置 - Google Patents
放射線ct装置Info
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Abstract
置であって、コーン角に関わらず放射線被曝量等が均一
なコーンビームCT装置を提供する。 【解決手段】 円錐状又は多角錐状のコーンビーム52
を被検体60に向けて曝射する放射線ビーム発生源12
と、被検体60を透過したコーンビーム52を検出する
少なくとも2つの検出器列を有する検出器72と、コー
ンビーム52を減弱させるために放射線ビーム発生源1
2と被検体60との間に配置され、透過した放射線ビー
ムの線量がコーン角にかかわらず一定となるように性状
を変化させたウエッジ24とからなる。
Description
により被検体内部を画像化する放射線CT装置に関し、
特に円錐状又は多角錐状の放射線を使用する放射線CT
装置に関する。
などの透過放射線の計測により被検体内部を画像化する
CT装置が使用されている。X線CT装置は、X線ビー
ムを被検体に曝射し、被検体を透過したX線ビームを、
円弧状に配列した複数個のX線検出素子から成るX線検
出器で検出する。そして、X線ビーム発生源とX線検出
器を被検体の周囲に回転させ、収集された複数の収集デ
ータを基に被検体の所望部位の断層画像を再構成する。
である。同図(a)及び(b)に示すように、X線ビー
ム発生源10から曝射されたX線は、ウエッジ20及び
フィルタ30を透過し、スリット40によりファン状に
切り出された後に被検体60に照射される。被検体60
を透過したファンビーム50はX線検出器70にて収集
される。なお、Z軸はX線ビーム発生源10が被検体6
0の周囲を回転する際の回転軸である。
発生源10の間に配置されたX線減弱体である。フィル
タ30は、X線の線質を調整するものであり、ウエッジ
20の近傍に配置される。ウエッジ20とフィルタ30
とは必ずしも区別された別物として設けられず、ウエッ
ジ20だけでフィルタ30の機能をまかなうものもあ
る。いずれにせよ、ウエッジ20とフィルタ30とがX
線減弱体として機能しうる。スリット40は、ウエッジ
20とフィルタ30の近傍に配置される。
右端部)近傍は、被検体60に余計な被曝を与えないた
めに、X線を十分に減弱させる必要がある。このため、
同図(b)に示すように、Z軸方向から見たウエッジ2
0の断面形状は、中央部が薄く、端部が厚いという、い
わゆる蝶ネクタイ形状となっている。しかし、同図
(a)に示すように、X軸方向から見たウエッジ20の
厚さは一定である。
ンビーム50を用いる従来のX線CT装置では、ウエッ
ジ20はZ軸方向については厚さや減弱係数が特にコン
トロールされていない。
従来のX線CT装置に関しては、上記の様な形状のウエ
ッジが使用可能である。しかしながら、かかるウエッジ
を円錐状又は多角錐状の放射線ビーム(以下、「コーン
ビーム」と称する。)を用いるCT装置(以下、「コー
ンビームCT装置」と称する。)に使用すると、被検体
の放射線被曝量が不均一になってしまう等の問題が生じ
る。コーンビームCT装置を人体に適用するためには、
この問題は解決されなければならない。
図である。同図に示すように、コーンビームCT装置も
従来のファンビームCT装置と同様に、X線ビーム発生
源12、ウエッジ22、フィルタ32、スリット42、
X線検出器72を具備する。スリット42のスリット幅
は広く、これによりX線ビームはZ軸方向にも厚みを有
するコーン状となる。さらにX線検出器72はX線検出
素子をZ軸方向にも多数列配置するものである。かかる
コーンビームCT装置は、従来のファンビームCT装置
のように一断面を計測するものではなく、複数断面を一
度に計測して総検査時間を短縮するものである。
じて厚さが変化していない。つまり、X軸方向から見た
断面は単なる長方形である。このようなウエッジ22を
用いるコーンビームCT装置では、後述の理由により、
Z軸方向に被曝量不均一、線質不均一、画質不均一など
の問題が生じる。なお、コーン角φcおよびファン角φ
fは図6のように定義する。また、同図(b)において
14はX線焦点、60は被検体である。被曝量不均一等
の問題が生じる理由は次の通りである。
関係を示す図である。同図に示すように、コーン角φc
が異なると、X線線量密度(正確には、X線フルエン
ス)は異なる。このように、X線ビームが焦点の面に対
して為す角度によって線量密度が異なることはヒール角
効果として知られている。
く、そこから離れると線量密度は低下する。従って、X
線曝射量は、φc=0近傍では多いが、φcが0から遠
ざかるにつれて少なくなってしまう。
ス長との関係を示す図である。同図に示すように、ウエ
ッジ22のパス長は、ファン角φfのみならず、コーン
角φcにも依存する。φfが一定でも、同図に示すよう
に、φc=0近傍ではパス長が短く、φcが0から遠ざ
かるにつれてパス長が長くなりX線減弱が著しくなる。
よって、ウエッジ22ではφcが0から遠くなると、線
量が不足する。また、φcが0から遠い部位でも充分な
線量を確保しようとして曝射量を増加させると、φc=
0近傍の被曝量が過剰になってしまう。
まりZ軸方向の厚さが一定に近い。このため、上記2)
と同様に、φc=±φcmaxに近づくにつれパス長が長
くなり、検出器に到達する線量はφc=0の近傍に比べ
ると減る傾向にある。従って、φcの絶対値が大きな場
所の画像はS/N比(信号雑音比)が不足気味である。
器を被検体の体軸方向(Z軸方向)を中心として回転さ
せながら被検体を載せた寝台を被検体の体軸方向に移動
させることにより被検体の断層画像を得るヘリカルスキ
ャンにコーンビームを適用した場合、ヘリカルピッチ
(1回転当たりの寝台送り量)が大きいと、ヘリカル移
動範囲の中程では繰り返し曝射を受けるため線量の総和
は十分であるが、移動開始直後付近及び移動終了直前付
近では繰り返し曝射を受けないため線量の総和が不足し
てしまう(Kalender et.al.“Spiral CT:Medical Use
and Potential Industrial Applications”,SPIE Vol.
3149,page199参照)。
=0近傍に比し、発生するX線の線量が少なく、減弱体
による減弱量が多い。このため、φc=±φcmax近傍
は、被検体への曝射線量が少なくなってしまう。
近傍に比し、被検体による減弱量も多いため、検出器に
到達する線量が少なくなり、φc=0近傍のアキシャル
面のS/N比は良好だが、φc=±φcmax近傍のアキ
シャル面はフォトンが不足し、S/N比が劣ってしま
う。一方、φc=±φcmax近傍のS/N比の改善のた
めにX線の曝射線量を増加させると、φc=0近傍の被
曝線量が過剰になってしまう。
るためになされたものであり、その目的は、コーン角φ
cにかかわらず被曝線量、検出器到達線量が一定となる
CT装置を提供することにある。
に、請求項1の発明は、円錐状又は多角錐状の放射線ビ
ームを被検体に向けて曝射する放射線ビーム発生源と、
前記被検体を透過した前記放射線ビームを検出する少な
くとも2つの検出器列を有する検出手段と、前記放射線
ビームを減弱させるために前記放射線ビーム発生源と前
記被検体との間に配置される放射線減弱体であって、こ
の放射線減弱体を透過した放射線ビームの線量がコーン
角に関わらず一定となるように性状を変化させた放射線
減弱体と、を有することを特徴とする。
ム」とは、放射線源から有意に広い立体角方向に発する
ビームを意味する。「多角錐状のビーム」には、四角錐
状のビームなどが含まれる。
であることを特徴とする。
であることを特徴とする。
ームがX線ビームであることを特徴とする。
る放射線の線量がコーン角φcに関わらずほぼ一定にな
る。このため、被検体の被曝量の均一化、不必要な被曝
の低減が図れると共に、放射線検出器に到達する線量も
ほぼ一定になるため、画像の均質化を図ることが可能と
なる。
に基づいて説明をする。図1は、本発明の第1の実施形
態であるX線CT装置の構成概略図である。同図に示す
ように、X線ビーム発生源12から曝射されたX線は、
ウエッジ24及びフィルタ32を通過し、スリット42
により円錐状(コーン状)に切り出された後に被検体6
0に照射される。被検体60を透過したコーンビーム5
2はX線検出器72にて収集される。
T装置と同様に、ファン角φf=±φfmax近傍では被
検体60に余計な被曝を与えないためにX線を十分に減
弱させる必要がある。このため、図1(b)に示すよう
にZ軸方向から見たウエッジ24の断面形状は、図4
(b)に示すようにファンビームCT装置に使用されて
いるウエッジ20と同様に、蝶ネクタイ形状とする。
ら見た断面図である。コーン角φcに関わらずX線の曝
射量を均一にするために、図2(a)に示すように、X
軸方向から見たウエッジ24の断面形状は、φc=0近
傍では厚く、φcが0から離れるに従い(つまり、±φ
cmaxに近づくに従い)薄くなるような形状とする。ウ
エッジ24に入射するX線の線量がコーン角φcにかか
わらず一定であり、ウエッジ24の組成がコーン角にか
かわらず均一であるならば、ウエッジ24の形状をパス
長がコーン角φcにかかわらずほぼ一定となるようにす
ることにより、透過したX線の線量は均一になる。
射するX線の線量がコーン角φcに応じて大きく変化す
る場合は、この変化の度合いを考慮してウエッジ24の
パス長を決定する必要がある。つまり、ヒール効果の影
響によりコーン角φcの絶対値が大きい位置での入射X
線の線量が小であるなら、この位置のパス長は、入射X
線の線量がコーン角によらずに均一である場合に比し、
短くする必要がある。
していることに注意する必要がある。ファン角φfに応
じて減弱体の厚さを変化させる(つまり、ファン角φf
に応じて減弱体のパス長を変化させる)という従来のウ
エッジ設計の意図は、ファン角φfが大きい部位につい
て減弱体のパス長を長くし減弱体による減弱量を増加さ
せて、被検体への不必要な被曝を避けようというもので
ある。
ジ24の断面形状を示し、同図(c)はファン角φf=
φfmaxでのウエッジ24の断面形状を示す。これらの
図に示すように、コーン角φcが同じでも、ファン角φ
fによってパス長は変化する。
化させる場合、その厚さの変化の度合いを図2(b)及
び(c)に示すように、ファン角φfに応じて変えなけ
れば、Z軸方向における放射線量の均一化という目的を
十分に達成することができない。即ちファン角φfに関
わらず断面の凸形状を一定とすると、あるファン角φf
ではZ軸方向にほぼ一定の被曝分布(あるいは線量分
布)になるとしても、別のファン角φfでは必ずしも一
定にはならない。
ファン角φfに応じて凸面形状を変化させることが好ま
しい。即ち、ファン角φf=0近辺では凸の度合いが小
さく、ファン角φfが大きくなるにつれ凸の度合いを大
きくすることが好ましい。
プロファイルとの関係を示す。前述のウエッジ24は、
X軸の方向から見ると図3(a)に示すように上に凸の
断面形状を有するものであった。しかし、図3(b)に
示すように、下に凸の断面形状とする方が望ましい場合
がある。具体的には、焦点14の形状分布とX線検出素
子74の寸法とで決まるX線ビームプロファイルが、焦
点14の方により支配される場合である。焦点14に近
い部分はビームプロファイルがぼけており、X線検出素
子74に近い部分はビームプロファイルがシャープなた
め、ウエッジの減弱パス長の微妙な設計をするにはビー
ムプロファイルのシャープな場所で行う方が容易だから
である。ここで、「焦点14に近い部分のビームプロフ
ァイルがぼけており、X線検出素子74に近い部分はビ
ームプロファイルがシャープ」とは、図3(a)のab
間距離が、同図(b)のcd間距離よりも広いことを意
味する。
は、焦点14側は上に凹の曲面であるが、X線検出器7
4側は平面であるから、平面であるX線検出器74側を
加工する方が凹面である焦点14側を加工するより容易
であるという利点もある。
見て上に凹の断面形状を有するウエッジを使用している
が、下に凹の断面形状を有するウエッジでも同様に使用
可能である。
良いので、ウエッジの厚さを変えることによりパス長を
変化させる替わりに、X線減弱体の組成をコーン角φc
に応じて変化させることでも同様の効果が得られる。例
えば、コーン角φc=0付近はX線が透過しにくい成分
の含有量を多くし、コーン角φc=±φcmaxに近づく
につれX線が透過しにくい成分の含有量を少なくする。
また、成分が均一であってもコーン角φcに応じて密度
を変化させることによっても同様の効果が得られる。
減弱体としてウエッジを使用したが、ウエッジの代わり
にフィルタを用いてZ軸方向の線量を制御することも可
能である。
線量をほぼ同程度とすることが可能となる。これによ
り、不必要な被曝の低減、被曝量の均一化を図ることが
可能となる。
検出器に到達する線量を均一化することにより、画質の
均質化を図ることも可能となる。
始直後付近及びスキャン終了直前付近の線量不足を緩和
することが可能となる。
である。
ジのX軸方向から見た断面図である。
との関係を示す。
明する図である。
図である。
ある。
る。
す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 円錐状又は多角錐状の放射線ビームを被
検体に向けて曝射する放射線ビーム発生源と、 前記被検体を透過した前記放射線ビームを検出する少な
くとも2つの検出器列を有する検出手段と、 前記放射線ビームを減弱させるために前記放射線ビーム
発生源と前記被検体との間に配置される放射線減弱体で
あって、この放射線減弱体を透過した放射線ビームの線
量がコーン角に関わらず一定となるように性状を変化さ
せた放射線減弱体と、 を有することを特徴とする放射線CT装置。 - 【請求項2】 前記性状が厚みであることを特徴とする
請求項1に記載の放射線CT装置。 - 【請求項3】 前記性状が組成であることを特徴とする
請求項1に記載の放射線CT装置。 - 【請求項4】 前記放射線ビームがX線ビームであるこ
とを特徴とする請求項1、2又は3に記載の放射線CT
装置。
Priority Applications (1)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
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-
1998
- 1998-08-10 JP JP22620698A patent/JP4363683B2/ja not_active Expired - Lifetime
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