JP2000107163A - 放射線撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放射線撮像装置における散乱線を適切に補正
し、より正確な放射線撮像を可能とする。 【解決手段】 被検体２を中心に回転しつつ被検体２に
放射線を曝射する線源３と、線源３からの放射線を検出
する検出素子を格子状に配置して形成され、被検体２を
挟んで線源３と対向配置される検出器４と、放射線を遮
蔽することによって検出器４に対する放射線の曝射範囲
A10を、回転方向（ｃｈ方向）に変動させる遮蔽体１１
とを有し、検出素子のうち、遮蔽体１１によって線源３
からの放射線が直接照射されなくなった素子を、散乱線
を検出するための散乱線検出素子A2として用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＸ線等の放
射線を利用して画像撮影を行うＸ線ＣＴ装置或いは平板
検出器を用いたＸ線撮像装置等の放射線一般を使用して
被検体内の放射線特性分布を画像化する放射線撮像装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被検体に対してＸ線を曝射し、該
被検体を透過或いは被検体で散乱したＸ線をＸ線検出器
で検出し、このＸ線検出出力（Ｘ線のフォトン数）に基
づいて被検体の透視画像、断層像或いは三次元画像を撮
像するＸ線ＣＴ装置が知られている。

【０００３】かかるＸ線ＣＴ装置として、コーンビーム
ＣＴ装置が開発されている。通常のＸ線ＣＴ装置では、
Ｘ線ビームはＺ方向に薄く切り出されており、ファンビ
ームと呼ばれるが、コーンビームＣＴでは、Ｚ方向にも
広がったＸ線ビームを用い、このＸ線ビームはコーンビ
ームと呼ばれる。

【０００４】図７は、従来のＸ線ＣＴ装置を模式的に示
すものである。図７（ａ）は、Ｘ線ＣＴ装置１００を側
面から見た図であり、同図（ｂ）はＸ線ＣＴ装置１００
をｚ方向から見た図である。同図（ａ）において、Ｘ線
ＣＴ装置１００は、回転軸ｚを中心に回転して被検体２
に略円錐状の放射線を曝射するＸ線源３と、被検体２を
挟んでＸ線源３と対向配置される検出器４とを有する。

【０００５】この従来のＸ線ＣＴ装置１００における検
出器４は、多数の検出素子を格子状に配置して構成され
るものであり、これらの各検出素子は、Ｘ線源３から放
射され、到達したＸ線を検出し、Ｘ線量に対応する電気
信号として出力するものである。なお、このようなＸ線
ＣＴ装置１００においてＸ線は、Ｘ線減弱体であるウェ
ッジ５及びフィルタ６により線量分布や線質を調節され
た後、Ｘ線遮蔽体７に開口されたスリット８によりコー
ンビームの広がりを調節されたうえで曝射される。

【０００６】このようなＸ線ＣＴ装置１００によれば、
検出素子をｚ方向（row方向）及びｃｈ方向の２方向に
格子状に配置して検出器４を構成するとともに、放射線
をｚ方向にも厚みをもたせて円錐（コーン）状に曝射す
ることによって、複数列分の投影データを一括して得る
ことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のＸ線ＣＴ装置１００では、散乱線の影響により雑音統
計が悪化し、撮像される画像が劣化する惧れがあるとい
う問題があった。

【０００８】詳述すると、図８に示すように、曝射され
たＸ線は被検体２内で多くはコンプトン散乱過程に遭遇
し、一部は光電効果で吸収される。このコンプトン散乱
を受けたＸ線はランダムな方向に進路を変えられ、例え
ば図中イ〜ハのようにｃｈ軸方向に進路を曲げられた状
態で、検出器４に到達する。この進路を曲げられたＸ線
は、散乱過程の影響を受けなかった正規の直接線と混ざ
り合って検出素子に検出されるため、これによって画像
が劣化する惧れがあった。

【０００９】そこで、本発明は上述の課題に鑑みてなさ
れたものであり、放射線撮像装置における散乱線を適切
に補正し、より正確な放射線撮像を可能とすることので
きる放射線撮像装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する達成
するために、本発明に係る放射線撮像装置は、被検体の
周囲を回転しつつ被検体に放射線を曝射する放射線発生
源と、放射線発生源からの放射線を検出する検出素子を
格子状に配置して形成され被検体を挟んで放射線発生源
と対向配置される検出器と、放射線を遮蔽することによ
って検出器に対する放射線の曝射範囲を回転方向に可変
させる遮蔽手段とを有し、検出素子のうち、遮蔽手段に
よって放射線発生源からの放射線が直接照射されなくな
ったものを、散乱線を検出するための散乱線検出素子と
して用いることを特徴とするものである。

【００１１】このような本発明に係る放射線撮像装置に
よれば、遮蔽手段によって放射線の曝射範囲を変動させ
ることができるため、被検体の大きさに応じて視野範囲
を調節することができ、効率のよい撮像を行うことがで
きる。また、放射線が直接照射されなくなった検出素子
を散乱線検出素子として用いるため、散乱線検出素子の
位置を曝射範囲の変動に応じて移動させて、散乱線検出
素子を常に曝射範囲に近接させることができ、散乱線補
正をより正確に行うことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】（全体構成）以下、本発明の実施
形態に係る放射線撮像装置について、図面を参照しなが
ら説明する。なお、本実施形態に係る放射線撮像装置の
全体構成は、図７に示した従来のものと同様である。

【００１３】すなわち、本実施形態に係る放射線撮像装
置は、図７に示すように、被検体２に放射線を曝射する
線源３と、この線源３からの放射線を検出する多数の検
出素子を格子状に配列して形成される検出器４とから概
略構成されるものである。

【００１４】また、本実施形態に係る放射線撮像装置に
おいても、線源３から曝射されるＸ線ビームとしてコー
ンビームを用いる。すなわち、Ｘ線は、ｘｙ平面内に広
がりをもつ扇状のファンビームをｚ方向にも広がりを持
たせ、全体として円錐若しくは角錐状をなす。

【００１５】さらに、本実施形態における放射線撮像装
置は、いわゆる第３世代型ＣＴ装置を前提として説明す
る。すなわち、線源３と検出器４とは、被検体２を挟ん
で対向配置されるとともに、ペアとなって被検体２の周
囲を回動してスキャンを行う。しかし、本実施形態にお
ける放射線撮像装置は、いわゆる第４世代すなわち検出
器は被検体周囲に配置され回動しない構成のＣＴ装置に
も適用できるものである。検出器自体は回動しなくて
も、線源に対向してデータ収集範囲を電気的制御で回動
させれば、同様な結果を得ることができるからである。

【００１６】そして、特に本実施形態に係る放射線撮像
装置では、放射線を遮蔽することによって検出器４に対
する放射線の曝射範囲を変動させるウェッジ１０を有
し、検出器４を構成する検出素子のうち放射線が直接照
射されなくなったものを、散乱線を検出するための散乱
線検出素子として用いることを特徴とする。

【００１７】（ウェッジの構成）ウェッジ１０は、図１
に示すような構成を備えている。なお、図１（ａ）は、
ウェッジ１０をｚ方向から見た正面図であり、（ｂ）
は、ウェッジ１０の底部（被検体２側端面）側から見た
下面図である。

【００１８】このウェッジ１０は、線源３と被検体２と
の間に設けられるものであり、本実施形態では、図１
（ａ）に示すように、線源３側に略Ｕ字形の凹部が設け
られている。同図には形状の違う二つのウェッジ１０ａ
と１０ｂとが描かれている。１０ａは図の手前側、１０
ｂは図の奥側に配置されている。なお、図１（ａ）にお
いて奥側又は手前側とはｚ方向の位置に対応する。１０
ａは大視野の撮像のときに用いられるものであり、１０
ｂは小視野のときに用いられるものである。場合に応じ
てどちらかが線源３と被検体２との間に位置して使用さ
れ、他方はそれより奥或いは手前に来て使用対象とはな
らない。また、ウェッジ１０の被検体２側の端面（底
面）には、ウェッジを通過した放射線の一部を遮蔽する
ための遮蔽体１１が設けられている。

【００１９】遮蔽体１１は、ウェッジ１０の下に２枚一
対として設けられるものであり、本実施形態では図１
（ｂ）に示すように、大視野用と小視野用との二種がro
w方向に連続して設けられている。すなわち、ウェッジ
１０ａの下に幅（ｃｈ方向）の狭い大視野用の遮蔽体１
１ａが取り付けられ、他方のウェッジ１０ｂの下に小視
野用の幅の広い遮蔽体１１ｂが取り付けられている。

【００２０】そして、ウェッジ１０は、線源３に対しro
w方向に相対移動可能に設けられており、必要に応じて
前後方向にスライド移動させて、ウェッジ１０ａと１０
ｂとを使い分けるとともに、同時に遮蔽体１１ａと１１
ｂとを使い分ける。すなわち、線源３の曝射範囲に遮蔽
体１１ａ若しくは１１ｂを選択的に挿入することによ
り、遮蔽体１１ａ、１１ｂによる直接線のカット領域を
ｃｈ方向に可変させて、曝射範囲をｃｈ方向に縮小又は
拡張させることができる。その結果、曝射範囲をウェッ
ジ選択即ち視野範囲の選択と自動的に連動させることが
できる。

【００２１】（検出器の構成）上述したように、本実施
形態に係る放射線撮像装置では、ウェッジ１０を用いる
ことによって、図２に示すように、ｚ方向視野対応領域
Ｗz及びｘｙ面視野対応領域Ｗxyを縮小或いは拡張する
ことにより、検出器４に対する曝射範囲（視野領域A1
0）を変動させる。

【００２２】さらに、本実施形態に係る放射線撮像装置
では、検出器４を構成する検出素子のうち放射線が照射
されなくなったものを散乱線検出用の素子として用い
る。ここでは、視野領域A10の周囲を取り囲むように散
乱線検出用として使用する領域A2を設ける。

【００２３】この散乱線検出器として用いられる領域A2
は、row方向に配列される検出素子を任意に選択して形
成されるものであり、曝射範囲の可変に応じて、ｃｈ方
向に移動可能に設けられている。そして、この散乱線検
出用領域A2では、曝射範囲の外において、被検体によっ
て散乱されて放射線を検出し、これに基づいて視野領域
A10で得られた投影データは補正される。

【００２４】なお、本実施形態においては、視野領域A1
0と散乱線検出用として用いる領域A2との境界部分及
び、その他の不要部分に検出素子を使用しない、いわば
捨てる領域A3を設ける。すなわち、かかる境界部では、
Ｘ線の焦点が充分小さくすることができない等の理由に
よって、検出されるＸ線の値が中途半端な状態になるの
で、ここの検出素子を使用しないか、或いはデータ収集
の対象としない。

【００２５】また、本実施形態では、検出器４の端部
（ｃｈ方向前端及び後端）に位置する検出素子を校正用
検出器として使用する領域A1を設けている。この校正用
検出器とは、Ｘ線の強度の変動や、主検出器の物理的変
動を補正するための検出器である。

【００２６】このような本実施形態に係る放射線撮像装
置によれば、遮蔽体によって放射線をカットし、曝射範
囲A10を可変させることができるため、被検体２の大き
さに応じて視野範囲を調節することができ、効率のよい
撮像を行うことができる。

【００２７】また、放射線が直接照射されなくなった検
出素子を散乱線検出素子として用い、曝射範囲A10の近
傍において散乱線を検出し、これを用いて投影データを
補正することができる。この場合において、散乱線検出
素子の位置を曝射範囲の可変に応じてｃｈ方向に移動さ
せて、散乱線検出素子を常に曝射範囲に近接させること
ができ、散乱線の検出をより正確に行うことができる。

【００２８】（変更例１）なお、本実施形態では、遮蔽
体をウェッジ１０の下面に２種類取り付け、これを切り
替えるような構成としたが、本発明はこれに限定される
ものではなく、たとえば、遮蔽体１１ａ若しくは１１ｂ
と同様の形状をした遮蔽体を別途挿入するようにしても
よい。要するに、線源３と被検体２との間においてコー
ンビームの一部を遮蔽可能な位置に遮蔽体を設けること
によって同様の効果を得ることができる。

【００２９】さらに、遮蔽体を可動絞りの位置制御でこ
の機能を代替することもできる。すなわち、図３に示す
ウェッジ１２のように、ｃｈ方向に開閉するようにスラ
イド移動可能な遮蔽体１３ａ及び１３ｂを設け、被検体
２の大きさに応じて、これらを開閉して、コーンビーム
の曝射範囲を調節するようにする。

【００３０】詳述すると、大視野撮影時は、同図（ａ）
に示すように、遮蔽体１３ａ及び１３ｂを開放し、視野
範囲を拡大する。一方、小視野撮影時は、同図（ｂ）に
示すように、遮蔽体１３ａ及び１３ｂの間隔を狭めて、
視野範囲を縮小する。なお、このとき、検出器４の左右
端（ｃｈ方向前端及び後端）に配置された校正用検出器
へのパスは直接線カットとならぬように設定する。

【００３１】（変更例２）上記実施形態では、被検体２
は視野領域A10からはみ出さないということを前提に説
明した。実際には、被検体が視野領域A10からはみ出す
大きさとなることもある。このような場合は、かかるは
み出し領域についてもある程度のＸ線減弱状況を視野内
と同様に観測する必要がある。

【００３２】本変更例では、図４に示すように、検出器
４の中央部に視野領域A10が位置するように、ｚ方向及
びｘｙ面視野対応領域Ｗz及びＷxyを調節するととも
に、視野領域A10外に散乱検出器として利用する領域A5
とともにはみ出し検出用領域A7を設ける。

【００３３】これら散乱検出用領域A5とはみ出し検出用
領域A7は、視野領域A10に対してｃｈ方向に隣接するよ
うに配置されているとともに、本変更例においては、ro
w方向に交互に配置されている。なお、これらの散乱検
出用領域A5とはみ出し検出用領域A7は、視野領域A10の
変動に応じて、ｃｈ方向に移動させることができる。

【００３４】この場合におけるウェッジは図５に示すよ
うな構成とする。同図に示すウェッジ１５も、前述した
ウェッジ１０と同様に、図５（ａ）に示すように、形状
の違う二つのウェッジ１０ａと１０ｂとから構成され、
視野の大小に応じて使い分けられる。

【００３５】また、遮蔽体１６も、図５（ｂ）に示すよ
うに、ウェッジ１５ａの下面に幅の狭い大視野用の遮蔽
体１６ａが取り付けられ、他方のウェッジ１５ｂに小視
野用の幅の広い遮蔽体１６ｂが取り付けられているとと
もに、ウェッジ１５は、線源３に対しrow方向に相対移
動可能に設けられており、必要に応じて前後方向にスラ
イド移動させて、ウェッジ１５ａ、１５ｂとともに遮蔽
体１６ａと１６ｂとを使い分ける。

【００３６】そして、この変更例に係る遮蔽体１６ａ及
び１６ｂには、はみ出し検出用の窓部１７ａ及び１７ｂ
が設けられている。この窓部１７ａ及び１７ｂは、遮蔽
体１６ａ及び１６ｂに開口され、これを介して放射線を
透過させるもので、前述したはみ出し検出用領域A7に対
応するように配置されている。すなわち、窓部１７ａ及
び１７ｂを介して透過した放射線は、本来の視野領域A1
0の外方に設けられたはみ出し検出用領域A7に到達する
ようになっている。

【００３７】このようなはみ出し検出用領域A7及び窓部
１７ａ及び１７ｂによれば、被検体２が視野領域A10内
に収まっている場合には、線源３が曝射した放射線がは
み出し検出用領域A7に直接線として到達し、被検体２が
視野領域A10からはみ出した場合には、放射線が被検体
２によって減弱されて検出用領域A7に到達し、これを検
出することによって、被検体２が視野領域A7からはみ出
したことを検知することができる。

【００３８】なお、この変更例に係る遮蔽体１６ａ及び
１６ｂのさらなる変更例として図６に示すものがある。
すなわち、前述したウェッジ１２のように、遮蔽体に可
動絞りの機能を持たすことができる。すなわち、図６
（ａ）及び（ｂ）に示すように、ｃｈ方向に開閉するよ
うにスライド移動可能な遮蔽体１９ａ及び１９ｂを設
け、被検体２の大きさに応じて、これらを開閉して、コ
ーンビームの曝射範囲を調節するようにする。

【００３９】そして、このような可動絞りの遮蔽体１９
ａ及び１９ｂにもはみ出し検出用の窓部２０を設ける。
これにより、被検体２の大きさに合わせて視野領域A10
の大きさを可変させることができるとともに、散乱線の
検出及びはみ出し検出の位置を視野領域A10の近傍で行
うことができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明に係る放射線撮像装置によれば、
放射線の曝射範囲すなわち視野範囲を被検体の大きさに
合わせて変更することができるとともに、散乱線検出用
の検出素子を常に視野領域の近傍に配置することができ
るため、放射線撮像装置における散乱線を適切に補正
し、より正確な放射線撮像を可能とすることができる。

【００４１】また、視野領域の変動に合わせてはみ出し
検出用の検出素子の位置も移動することができるので、
より確実に被検体が視野領域からはみ出したのを検知す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放射線撮像装置を適用した実施形
態に係る放射線撮像装置で用いるウェッジの説明図であ
り、（ａ）はｚ方向から見た正面図であり、（ｂ）はウ
ェッジの底面から見た下面図である。

【図２】上記実施形態に係る放射線撮像装置で用いられ
る検出器の上面図である。

【図３】遮蔽体の変更例１を示す説明図である。

【図４】検出器の変更例１を示す説明図である。

【図５】上記実施形態の変更例２で用いられるウェッジ
の説明図であり、（ａ）はｚ方向から見た正面図であ
り、（ｂ）はウェッジの底面から見た下面図である。

【図６】上記変更例２における遮蔽体のさらなる変更例
を示す説明図である。

【図７】従来のＸ線撮像装置の説明図であり、（ａ）は
その側面図であり、（ｂ）はｚ方向から見た正面図であ
る。

【図８】従来のＸ線撮像装置における散乱線の説明図で
ある。

【符号の説明】

１０…ウェッジ、１０ａ…凹部、１０ｂ…端面、１１…
遮蔽体、１１ａ…大視野用遮蔽体、１１ｂ…小視野用遮
蔽体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体の周囲を回転しつつ該被検体に放
   射線を曝射する放射線発生源と、 前記放射線発生源からの放射線を検出する検出素子を格
   子状に配置して形成され、該被検体を挟んで前記放射線
   発生源と対向配置される検出器と、 前記放射線を遮蔽することによって、前記検出器に対す
   る放射線の曝射範囲を、前記回転方向に変動させる遮蔽
   手段とを有し、 前記検出素子のうち、前記遮蔽手段によって放射線発生
   源からの放射線が直接照射されなくなったものを、散乱
   線を検出するための散乱線検出素子として用いることを
   特徴とする放射線撮像装置。
2. 【請求項２】 前記散乱線検出素子は、前記回転方向に
   移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１に
   記載の放射線撮像装置。
3. 【請求項３】 前記曝射範囲の変動は、前記遮蔽手段を
   保持するウェッジの選択と連動することを特徴とする請
   求項１又は２に記載の放射線撮像装置。
4. 【請求項４】 前記検出素子の一部を、放射線の減弱を
   検出することによって被検体が視野範囲からはみ出した
   ことを検出する放射線減弱検出素子として用いることを
   特徴とする請求項１乃至３に記載の放射線撮像装置。