JP2000139895A - マルチスライス型ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｘ線ビームの周期的な変位によるＸ線量信号
の変動を補正して、画質劣化を防止したマルチスライス
型Ｘ線ＣＴ装置を提供する。 【解決手段】 Ｘ線ＣＴ装置のスキャナ上にＸ線管（１
４）と対向して配置されたマルチスライス型Ｘ線検出器
（１５）の両端には、Ｘ線管（１４）からのＸ線ビーム
（２）のうち被検体（１７）を透過しない基準Ｘ線量を
計測する基準Ｘ線量測定器（１Ａ，１Ｂ）が配置されて
いる。スキャン中に、画像データの計測と基準Ｘ線量
Ａ，Ｂ（３Ａ，３Ｂ）の計測をほぼ同時に行い、前者に
ついては測定データ信号（４）として出力し、後者につ
いては基準Ｘ線量Ａ，Ｂ（３Ａ，３Ｂ）を加算器（５）
にて加算後、平均値を基準Ｘ線量として出力する。その
後、測定データ信号（４）を除算器（６）にて基準Ｘ線
量にて除算して補正し、画像データ信号（７）として出
力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ線ＣＴ装置に係
り、特に１回のスキャナの回転で複数スライスの画像デ
ータを収集できるマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、Ｘ線ＣＴ装置においては、装置の
スループットを向上するために、被検体の１断層像を撮
影するのに要する時間の短縮化が望まれている。１断層
像の撮影時間を短縮する方法としては、以下の２つの方
法があげられる。 （１）スキャナ１回転あたりに要する時間の短縮化。 （２）スキャナ１回転あたりに撮影できる断層像数の増
加。 上記のうち、（１）に関しては、Ｘ線発生装置であるＸ
線管の軽量化等により、スキャナに搭載する部材の軽量
化を行い、スキャナの回転速度の向上が図られている。

【０００３】他方、（２）に関しては、従来一次元的に
１列に配列されていたＸ線検出器を、被検体のスライス
方向に２列、もしくはそれ以上に配列することにより達
成される。この技術に関しては、特開平５−１８４５６
３号公報に開示されている。例えば、Ｘ線検出器をスラ
イス方向に４列配列した場合には、Ｘ線ＣＴ装置のスキ
ャナを１回転させることにより同時に４つの断層像が撮
影されることになる。これは、１断層像あたりの撮影時
間を４分の１にしたことと等価になり、装置のスループ
ットを向上させるものである。

【０００４】以上においては、上記のように被検体のス
ライス方向に従来型のＸ線検出器（１列多チャンネル）
を２列以上配列したＸ線検出器をマルチスライス型Ｘ線
検出器と、このマルチスライス型Ｘ線検出器を搭載した
Ｘ線ＣＴ装置をマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置と呼ぶこ
とにし、従来型のＸ線検出器を１列だけ配列したＸ線Ｃ
Ｔ装置を、比較のためにシングルスライス型Ｘ線ＣＴ装
置と呼ぶことにする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
マルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置は、シングルスライス型
Ｘ線ＣＴ装置と比べ、以下に述べるような問題がある。

【０００６】図５はＸ線ＣＴ装置に使用されるＸ線管の
陽極のターゲットにおけるＸ線ビームの発生状況を示
す。図５において、Ｘ線ＣＴ装置に使用されるＸ線管で
は、陰極からの電子線２１を陽極のターゲット２０に衝
突させることにより制動Ｘ線が発生されるが、陽極のタ
ーゲット２０は高速で回転されている。このターゲット
２０の回転により、陰極からの電子線２１が衝突する焦
点２２の実質的な面積が広がるため、ターゲット２０の
焦点２２の温度上昇が抑制される。このようにして、Ｘ
線管のターゲット２０の焦点２２には、必要な電子線２
１が入射され、その結果、Ｘ線ＣＴ装置で必要とする量
のＸ線ビーム２３が焦点２２から放射される。

【０００７】しかし、Ｘ線管のターゲット２０の回転
は、焦点２２にて発生するＸ線ビーム２３の被検体のス
ライス方向における振れの原因となる。Ｘ線管において
は、電子線２２を放出する陰極は通常固定されている
が、ターゲット２０はその回転のために、回転軸方向や
それに垂直な方向に微小でかつ周期的な変位を生じてい
る。

【０００８】また、焦点２２から放射されたＸ線ビーム
２３は、Ｘ線管装置の放射窓から外部に放射された後、
放射窓の前部に設置されたコリメータにて扇状のＸ線ビ
ームに絞られ、複数列に配列されたマルチスライス型Ｘ
線検出器に入射する。この扇状のＸ線ビームの幅は、シ
ングルスライス型Ｘ線ＣＴ装置では通常１ｍｍ〜１０ｍ
ｍのスライス幅に絞られている。これに対し、Ｘ線検出
器のＸ線ビームに対する開口長は１５ｍｍ〜４５ｍｍで
ある。従って、大きなスライス幅、例えば１０ｍｍのＸ
線ビームの場合でも、Ｘ線検出器の開口長がそのスライ
ス幅より大きく作られているので、Ｘ線ビーム幅方向、
すなわちスライス幅方向に関しては、Ｘ線検出器は全て
のＸ線ビームを受光することができる。

【０００９】これに対し、マルチスライス型Ｘ線ＣＴ装
置、例えば１Ｘ線源と２列のＸ線検出器の場合には、１
個のＸ線管の焦点からのＸ線ビームをスライス方向に平
行に並べた２列のＸ線検出器に入射させることになる。
この場合、１本のＸ線ビームがスライス方向のほぼ中央
部で２つに分割されて、２列のＸ線検出器のスライス方
向に隣接する２個の検出素子に入射する。このような状
況下で、Ｘ線管の回転陽極の振動などによりＸ線管の焦
点位置が周期的に変化し、その結果としてＸ線ビームが
スライス方向に周期的な変位を生じた場合には、上記の
検出素子の各々に入射するＸ線量も周期的に変化するこ
とになる。２個の隣接した検出素子の場合、一方が増加
したときは他方が減少し、一方が減少したときは他方が
減少するという具合に変化し、これが周期的に変化する
ことになる。

【００１０】上記の結果、マルチスライス型Ｘ線検出器
にて検出されるＸ線量の信号には、Ｘ線管の回転と同期
したノイズが発生することになる。このノイズは、Ｘ線
ＣＴ装置での再構成画像においてアーチファクトを発生
させることになり、再構成画像の画質を劣化させる原因
となる。

【００１１】そこで、本発明では、Ｘ線管の回転振動な
どによって生じるＸ線ビームの周期的な変位によるＸ線
量信号の変動を補正して、画質劣化を防止したマルチス
ライス型Ｘ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管
と、スライス方向に複数のチャンネルを有するマルチス
ライス型Ｘ線検出器とを搭載したマルチスライス型Ｘ線
ＣＴ装置において、Ｘ線管からのＸ線ビームのうち被検
体を透過しない範囲のＸ線量（以下、基準Ｘ線量とい
う）を計測する基準Ｘ線量計測手段と、該基準Ｘ線量計
測手段により計測された基準Ｘ線量に基づき、前記マル
チスライス型Ｘ線検出器により計測された画像データの
経時的変化を補正する画像データ補正手段とを具備する
ものである（請求項１）。

【００１３】この構成では、マルチスライス型Ｘ線検出
器の各スライス毎に基準Ｘ線量計測手段にてＸ線ビーム
のうちの被検体を透過しない範囲のＸ線量を計測して、
これを各スライスの基準Ｘ線量として、マルチスライス
型Ｘ線検出器によって計測された画像データのうちの対
応するスライスの画像データを補正することにより、各
スライスの画像データはＸ線管の回転振動などによって
生じたＸ線ビームの変位によるノイズが補正されるの
で、再構成された画像においてリングアーチファクトな
どが発生しにくくなり、画質の向上が図られる。

【００１４】本発明のマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置で
は更に、基準Ｘ線量計測手段をマルチスライス型Ｘ線検
出器の各スライスに対応する検出素子列の端部に配列し
たものである。この構成では、マルチスライス型Ｘ線検
出器の各スライスに対応する検出素子列の端部に入射す
るＸ線ビームは殆どの場合被検体を透過しないものとな
るので、基準Ｘ線量計測手段にて所望の被検体を透過し
ていない基準Ｘ線量を計測することができる。

【００１５】本発明のマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置で
は更に、マルチスライス型Ｘ線検出器による画像データ
の計測と、それに対応する基準Ｘ線量計測手段による基
準Ｘ線量の計測とをほぼ同時に行うものである。Ｘ線管
から放射されるＸ線ビームのＸ線量は、経時的変化を伴
うものであるので、画像データとその基準Ｘ線量とをほ
ぼ同時に計測することにより両者の時間差を無くすこと
ができ、Ｘ線量の経時的変化による画像データの誤差を
基準Ｘ線量によって精度よく補正することができる。

【００１６】本発明のマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置で
は更に、基準Ｘ線量計測手段をマルチスライス型Ｘ線検
出器の両端部に配列して、両端部で計測した２個の基準
Ｘ線量データを平均したものを、画像データの補正に使
用するものである。この構成ではマルチスライス型Ｘ線
検出器の両端部の基準Ｘ線量データを利用しているの
で、マルチスライス型Ｘ線検出器がＸ線ＣＴ装置のスキ
ャナに対して傾いている場合などにも、その傾きの補正
をすることが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例である
マルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置の要部構成図、図２は、
本発明に係わるＸ線ＣＴ装置の全体概略構成を示す斜視
図である。

【００１８】図２において、Ｘ線ＣＴ装置１０は、ガン
トリ１１と、被検体テーブル１３と、制御装置（図示せ
ず）などから構成される。ガントリ１０にはスキャナ１
２が回転可能に支持されており、スキャナ１２の内側に
は被検体１７を挿入するための開口部１６が設けられて
いる。スキャナ１２の開口部１６の一方の側にはＸ線源
となるＸ線管１４が、もう一方の側にはマルチスライス
型Ｘ線検出器１５がそれぞれ対向して取り付けられてい
る。スキャナ１２の開口部１６には被検体テーブル１３
に載せられた被検体１７が挿入される。被検体テーブル
１３は、被検体１７を開口部１６内の異なる位置に位置
決めするためにモータで駆動される。

【００１９】Ｘ線管１４とマルチスライス型Ｘ線検出器
１５は、スキャナ１２の回転に伴い、開口部１６に挿入
された被検体１７の周りを回転し、複数の異なる角度に
おいて、被検体１７を透過したＸ線量の減衰測定値のデ
ータを収集する。各角度では１スライスあたりおよそ１
０００個のデータが収集される。この収集した減衰測定
値のデータに基づいて被検体１７の各断面の再構成画像
（断層像）が作成され、画像表示装置（図示せず）上に
表示される。

【００２０】図１は、本発明の一実施例のマルチスライ
ス型Ｘ線ＣＴ装置の要部を示している。図１において、
Ｘ線管１４から放射されたＸ線ビーム２は被検体１７を
透過した後、被検体１７によって減衰されたＸ線量がマ
ルチスライス型Ｘ線検出器１５によって計測される。本
実施例の場合、マルチスライス型Ｘ線検出器１５は被検
体１７のスライス方向（紙面に垂直な方向）に複数のチ
ャンネルを有し、複数スライスのＸ線量を計測できるも
のであるが、図１では１スライス分（１層）のみ示して
ある。

【００２１】本発明では、マルチスライス型Ｘ線検出器
１５の全てのチャンネルの端部に、Ｘ線ビーム２の基準
Ｘ線量を計測するための基準Ｘ線量測定器１が配列され
ている。この基準Ｘ線量測定器１は、Ｘ線ビーム２のう
ち被検体１７によって減衰されていないＸ線量を測定し
て基準Ｘ線量としてのデータを出力するものであるの
で、Ｘ線源からのＸ線を直接受けられるように、被検体
１７の存在しない領域であるマルチスライス型Ｘ線検出
器１５の端部に配置されている。この基準Ｘ線量測定器
１としては、Ｘ線検出器１５と同じＸ線ビーム２のＸ線
量を測定するものなので、Ｘ線検出器１５の検出素子と
同じものが使用される。しかし、この基準Ｘ線量測定器
１はこれに限定されず、Ｘ線検出器１５の検出素子と同
じ機能を持ち、Ｘ線ビーム２のＸ線量を計測できるもの
であれば、他のＸ線検出素子を使用してもよい。

【００２２】この基準Ｘ線量測定器１は、マルチスライ
ス型Ｘ線検出器１５の一端にのみ配置しても所期の目的
を達成するが、通常はマルチスライス型Ｘ線検出器１５
の両端に少なくとも１個ずつ配列される。これは被検体
１７の位置がずれて一方の基準Ｘ線量測定器、例えば左
側の基準Ｘ線量測定器１Ａを覆ってしまった場合にも、
右側の基準Ｘ線量測定器１Ｂの計測データを使用するこ
とができるからである。更に、この基準Ｘ線量測定器１
Ａ，１Ｂがマルチスライス型Ｘ線検出器１５の両端に配
列されている場合には、マルチスライス型Ｘ線検出器１
５のスキャナ１２に対する傾きを補正する目的にも使用
できる。また、この基準Ｘ線量測定器１Ａ，１Ｂは基準
Ｘ線量を測定できる位置であれば、Ｘ線検出器１５の端
部に密接して配置されなくてもよく、端部近傍の少し離
れた位置に配列されていてもよい。

【００２３】先に述べた如く、Ｘ線管１４から放射され
たＸ線ビーム２のＸ線量は、Ｘ線管１４の回転により時
々刻々微小変動しているので、マルチスライス型Ｘ線検
出器１５および基準Ｘ線量測定器１Ａ，１Ｂで計測され
るＸ線量もスキャナの計測角度ごとに変動している。こ
のため、本発明では、マルチスライス型Ｘ線検出器１５
を構成する検出素子でスキャナの角度ごとに計測された
Ｘ線量データ（被検体１７を透過したＸ線量データ）
を、同じ角度で基準Ｘ線量測定器１Ａ，１Ｂで計測した
基準Ｘ線量データ３Ａ，３Ｂにて補正を行うものであ
る。

【００２４】先ず、基準Ｘ線量測定器１Ａ，１Ｂによる
スキャナの計測角度ごとの計測値、基準Ｘ線量データＡ
３Ａおよび基準Ｘ線量データＢ３Ｂは加算器５で加算さ
れる。この加算では基準Ｘ線量データＡ３Ａと基準Ｘ線
量データＢ３Ｂの平均値を求めているもので、位置によ
る差を小さくするためのものである。マルチスライス型
Ｘ線検出器１５によるスキャナの計測角度ごとの計測値
である測定データ信号４は、除算器６にて基準Ｘ線量デ
ータ３Ａ，３Ｂの加算値により除算して補正される。こ
こで補正された測定データ信号４は画像データ信号７と
して出力され、断層像再構成のために使用される。

【００２５】次に、本発明を適用した場合のＸ線量の補
正の状況について説明する。図３にマルチスライス型Ｘ
線検出器（２スライス型）およびシングルスライス型Ｘ
線検出器を用いて、単一Ｘ線ビームのＸ線量の経時的変
化を計測した例を示す。単一Ｘ線ビームの幅としては、
スライス幅２ｍｍのものを使用した。Ｘ線検出器へのＸ
線ビームの照射は、マルチスライス型Ｘ線検出器では２
列に配列された検出素子列のほぼ中央部に照射し、両検
出素子列にほぼ均等に照射されるようにし、シングルス
ライス型Ｘ線検出器では各検出素子の中央部に照射され
るようにして行った。検出素子の長さは約１５ｍｍであ
る。測定データは、検出素子列の中の任意の２チャンネ
ルで測定したものを示した。

【００２６】図３において、横軸は測定経過時間、縦軸
はＸ線検出器の出力であり、相対値で示してある。グラ
フＡはマルチスライス型Ｘ線検出器の出力、グラフＢは
シングルスライス型Ｘ線検出器の出力である。いずれの
出力についても、全出力の時間平均値で規格化してあ
る。初期的な変動を除いて両グラフを比較すると、各々
の出力の時間的変動はシングルスライス型Ｘ線検出器の
場合には１％程度以下であるのに対し、マルチスライス
型Ｘ線検出器の場合には５〜１０％程度となり、大幅に
増加している。また、マルチスライス型Ｘ線検出器の出
力はＸ線管の陽極回転と同期したほぼ正弦波を示す周期
的な変動をしている。

【００２７】上記測定では、Ｘ線ビームの幅が狭いた
め、シングルスライス型Ｘ線検出器ではＸ線ビームは検
出素子の長さ方向の一部（中央部）で受光されるので、
Ｘ線量の時間的変動はＸ線管電圧やＸ線管電流の変動な
どに起因するものと考えられ、１％程度以下と小さなも
のである。これに対し、マルチスライス型Ｘ線検出器で
は、隣接する２個の検出素子の境界隔壁を中心にしてＸ
線ビームが照射されるために、この境界隔壁がスライス
方向分離帯となり、Ｘ線ビームがＸ線管の陽極回転など
により変位すると、スライス方向分離帯の両側の検出素
子が受光するＸ線量は、上記変位に同期して変動するこ
とになる。このＸ線量の変動としては一方の側の検出素
子が受光する量の増減と、他方の側の検出素子が受光す
る量の増減とは逆となり、このＸ線量の変動率はＸ線ビ
ーム幅が狭いときに顕著となる。

【００２８】図４に、図３に示した２チャンネルの測定
値を用いて、一方のチャンネルの出力値を他方のチャン
ネルの出力値で除した値の経時的変化を示す。グラフＡ
１はマルチスライス型Ｘ線検出器の場合のもの、グラフ
Ｂ１はシングルスライス型Ｘ線検出器の場合のものであ
る。両者とも変動率の幅は小さくなっている。マルチス
ライス型Ｘ線検出器の場合、この変動率の幅は約９％か
ら約３％に減少しているが、未だ３％程度の変動が生じ
ている。

【００２９】Ｘ線ＣＴ装置では、スキャナのあるスキャ
ン角度において１スライス当たり約１，０００チャンネ
ルの測定データを取り込んでいる。しかし、データ転送
の制限上、この約１，０００チャンネルの測定データを
同時に取り込むことはなく、各チャンネルの測定データ
を若干の時間差を付けて取り込んで行く。このため、図
４の如く異なるチャンネルの測定データで除算した場合
には、Ｘ線量の測定時間に若干のずれを生じるために、
Ｘ線ビームの変位によって同一時間におけるＸ線量と異
なるものとなってしまうため、完全な補正を行うことが
できず、誤差が生ずるものである。

【００３０】そこで、測定データについて補正を完全に
行うためには、各チャンネルの測定データ信号と基準Ｘ
線量となる補正信号とを同時に計測する必要がある。こ
れを達成するためには、マルチスライス型Ｘ線検出器１
５の各チャンネルでの測定データの取得と同時に、図１
に示した基準Ｘ線量測定器１Ａ，１ＢによるＸ線量の計
測を行い、両者の測定データについて除算回路６を通し
た後に、画像データ信号として画像処理回路に転送すれ
ばよい。このような手順にて、Ｘ線量の計測および測定
データの処理を行うことにより、図４に示したグラフＡ
１のマルチスライス型Ｘ線検出器の場合の測定データの
変動は除去が可能であり、グラフＢ１のレベルまで低減
することが可能となる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、基
準Ｘ線量計測手段を設けたことで、この基準Ｘ線量計測
手段にてＸ線ビームのうちの被検体を透過しない範囲の
Ｘ線量を計測して、これを各スライスの基準Ｘ線量とし
て、マルチスライス型Ｘ線検出器によって計測された画
像データのうちの対応するスライスの画像データを補正
することにより、各スライスの画像データはＸ線管の回
転振動などによって生ずるＸ線ビームの変位によるノイ
ズが補正されるので、再構成された画像においてリング
アーチファクトが発生しにくくなり、マルチスライス型
Ｘ線ＣＴ装置の画質向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるマルチスライス型Ｘ線
ＣＴ装置の要部構成図。

【図２】本発明に係わるＸ線ＣＴ装置の全体概略構成を
示す斜視図。

【図３】マルチスライス型Ｘ線検出器およびシングルス
ライス型Ｘ線検出器を用いて、単一Ｘ線ビームのＸ線量
の経時的変化を計測した例。

【図４】図３に示した２チャンネルの測定値を用いて、
一方のチャンネルの出力値を他方のチャンネルの出力値
で除した値の経時的変化。

【図５】Ｘ線ＣＴ装置に使用されるＸ線管の陽極のター
ゲットにおけるＸ線ビームの発生状況。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ 基準Ｘ線量測定器 ２，２３ Ｘ線ビーム ３Ａ，３Ｂ 基準Ｘ線量 ４ 測定データ信号 ５ 加算器 ６ 除算器 ７ 画像信号データ １０ Ｘ線ＣＴ装置 １１ ガントリ １２ スキャナ １３ 被検体テーブル １４ Ｘ線管 １５ マルチスライス型Ｘ線検出器 １６ 開口部 １７ 被検体 ２０ ターゲット ２１ 電子線 ２２ 焦点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線管と、スライス方向に複数のチャン
   ネルを有するマルチスライス型Ｘ線検出器とを搭載した
   マルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置において、Ｘ線管からの
   Ｘ線ビームのうち被検体を透過しない範囲のＸ線量（以
   下、基準Ｘ線量という）を計測する基準Ｘ線量計測手段
   と、該基準Ｘ線量計測手段により計測された基準Ｘ線量
   に基づき、前記マルチスライス型Ｘ線検出器により計測
   された画像データの経時的変化を補正する画像データ補
   正手段とを具備することを特徴とするマルチスライス型
   Ｘ線ＣＴ装置。