JP2000152925A

JP2000152925A - Ｘ線照射位置合わせ方法並びにｘ線断層撮影方法および装置

Info

Publication number: JP2000152925A
Application number: JP10331134A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Yanagida; 弘文柳田; Masayasu Nukui; 正健貫井
Original assignee: GE Yokogawa Medical System Ltd; Yokogawa Medical Systems Ltd
Current assignee: GE Healthcare Japan Corp
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2000-06-06
Anticipated expiration: 2018-11-20
Also published as: JP3249088B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スキャン開始当初からＸ線照射位置を定位置
に一致させるＸ線照射位置合わせ方法、並びに、そのよ
うにＸ線照射位置合わせをして撮影を行うＸ線断層撮影
方法および装置を実現する。【解決手段】Ｘ線照射・検出装置により被検体をスキ
ャンするに当たり、スキャン開始前のＸ線管２０の温度
およびこれから行おうとするスキャン条件に基づきＸ線
焦点の位置を予測し、Ｘ線がＸ線検出器２４の定位置に
照射するようにコリメータ２２またはＸ線検出器２４の
位置を調節する。

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線照射位置合わ
せ方法並びにＸ線断層撮影方法および装置に関し、特
に、Ｘ線管から発生したＸ線をコリメータを通してＸ線
検出器に照射するＸ線照射・検出装置のためのＸ線照射
位置合わせ方法、並びに、Ｘ線照射位置合わせをして撮
影を行うＸ線断層撮影方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄｔｏｍｏ
ｇｒａｐｈｙ）ではＸ線管から発生するＸ線をコリメー
タ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）を通してＸ線検出器に照射
するＸ線照射・検出装置を被検体の周りで回転（スキャ
ン：ｓｃａｎ）させて、被検体の周囲の複数のビュー
（ｖｉｅｗ）方向でそれぞれＸ線による被検体の投影デ
ータ（ｄａｔａ）を測定し、それら投影データに基づい
て断層像を生成（再構成）するようになっている。

【０００３】Ｘ線照射装置は、撮影範囲を包含する幅を
持ちそれに垂直な方向に所定の厚みを持つＸ線ビーム
（ｂｅａｍ）を照射する。Ｘ線ビームの厚みはコリメー
タのＸ線通過開口（アパーチャ：ａｐｅｒｔｕｒｅ）の
開度によって設定される。

【０００４】Ｘ線検出装置は、Ｘ線ビームの幅の方向に
多数のＸ線検出素子をアレイ（ａｒｒａｙ）状に配列し
た多チャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）のＸ線検出器によっ
てＸ線を検出する。多チャンネルのＸ線検出器は、Ｘ線
ビームの幅の方向に、Ｘ線ビームの幅に相当する長さ
（幅）を有する。また、Ｘ線ビームの厚みの方向に、Ｘ
線ビームの厚みよりも大きな長さ（厚み）を有する。

【０００５】Ｘ線検出器の中には、Ｘ線検出素子のアレ
イを２列とし、２スライス（ｓｌｉｃｅ）分の投影デー
タを一挙に得るようにしたものがある。そこでは、２列
のアレイを隣接して平行に配置し、Ｘ線ビームを厚み方
向に均等に振り分けて照射するようにしている。２列の
アレイにそれぞれ照射したＸ線ビームの、被検体のアイ
ソセンタ（ｉｓｏｃｅｎｔｅｒ）における厚みが断層像
のスライス厚をそれぞれ決定する。

【０００６】Ｘ線管では、使用中の温度上昇による熱膨
張等によりＸ線焦点の移動が生じ、これが、コリメータ
のアパーチャを通してＸ線ビームの厚み方向での変位と
なって現れる。Ｘ線ビームが厚み方向に変位すると、２
列アレイにおけるＸ線ビームの厚みの振り分け比率が変
化し、２系統のアレイに投影される被検体のスライス厚
が均等でなくなる。

【０００７】そこで、２列のアレイにそれぞれ設けたレ
ファレンスチャンネル（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｃｈａｎ
ｎｅｌ）のＸ線カウント（ｃｏｕｎｔ）の比を監視し、
比が１でなくなったことからＸ線照射位置のずれを認識
し、コリメータの位置を調節してＸ線照射位置が定位置
となるように制御している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の照射位置制御は
Ｘ線を照射してスキャンを開始しないと始まらないの
で、スキャン開始直後の時点ではＸ線照射位置は定位置
に一致しているとは限らず、むしろずれていることのほ
うが多い。このため、最初に得られる画像は品質が劣る
ものとなりがちであるという問題があった。

【０００９】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、スキャン開始当初からＸ線
照射位置を定位置に一致させるＸ線照射位置合わせ方
法、並びに、そのようにＸ線照射位置合わせをして撮影
を行うＸ線断層撮影方法および装置を実現することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】（１）上記の課題を解決
する第１の発明は、Ｘ線管から発生したＸ線をコリメー
タを通してＸ線検出器に照射するＸ線照射・検出装置に
より被検体をスキャンして断層撮影を行うに当たり、ス
キャン開始前の前記Ｘ線管の温度およびこれから行おう
とするスキャン条件に基づき前記Ｘ線管におけるＸ線焦
点の位置を予測し、前記Ｘ線管から発生したＸ線が前記
Ｘ線検出器における定位置に照射するように前記予測し
た位置に応じて前記コリメータおよび前記Ｘ線検出器の
うちのいずれか一方または両方の位置を調節する、こと
を特徴とするＸ線照射位置合わせ方法である。

【００１１】（２）上記の課題を解決する第２の発明
は、Ｘ線管から発生したＸ線をコリメータを通してＸ線
検出器に照射するＸ線照射・検出装置により被検体をス
キャンして断層撮影を行うに当たり、スキャン開始前の
前記Ｘ線管の温度およびこれから行おうとするスキャン
条件に基づき前記Ｘ線管におけるＸ線焦点の位置を予測
し、前記Ｘ線管から発生したＸ線が前記Ｘ線検出器にお
ける定位置に照射するように前記予測した位置に応じて
前記コリメータおよび前記Ｘ線検出器のうちのいずれか
一方または両方の位置を調節し、前記位置調節後の前記
Ｘ線照射・検出装置でスキャンして断層撮影を行う、こ
とを特徴とするＸ線断層撮影方法である。

【００１２】（３）上記の課題を解決する第３の発明
は、Ｘ線管から発生したＸ線をコリメータを通してＸ線
検出器に照射するＸ線照射・検出装置で被検体をスキャ
ンして断層撮影を行うＸ線断層撮影装置であって、スキ
ャン開始前の前記Ｘ線管の温度およびこれから行おうと
するスキャン条件に基づき前記Ｘ線管におけるＸ線焦点
の位置を予測する焦点位置予測手段と、前記Ｘ線管から
発生したＸ線が前記Ｘ線検出器における定位置に照射す
るように前記予測したＸ線焦点の位置に応じて前記コリ
メータおよび前記Ｘ線検出器のうちのいずれか一方また
は両方の位置を調節する位置調節手段と、を具備するこ
とを特徴とするＸ線断層撮影装置である。

【００１３】第１の発明ないし第３の発明のうちのいず
れか１つにおいて、前記スキャン条件は少なくともＸ線
照射・検出装置のチルト角度およびスキャン時間を含む
ことが、アキシャルスキャン時のＸ線焦点位置の予測を
適切に行う点で好ましい。

【００１４】また、第１の発明ないし第３の発明のうち
のいずれか１つにおいて、前記スキャン条件は少なくと
もＸ線照射・検出装置のチルト角度およびアジマス角度
を含むことが、ステーショナリスキャン時のＸ線焦点位
置の予測を適切に行う点で好ましい。

【００１５】上記の場合、前記スキャン条件にさらにＸ
線焦点の大きさを含むことが、Ｘ線焦点の大きさを変え
た場合のＸ線焦点位置の予測を適切に行う点で好まし
い。（作用）本発明では、スキャン開始前に予測したＸ線焦
点の位置に応じてコリメータやＸ線検出器の位置を調節
し、Ｘ線がスキャン開始の最初期からＸ線検出器の定位
置に照射されるようにする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置のブロ
ック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の
形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装
置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作
によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示
される。

【００１７】図１に示すように、本装置は、走査ガント
リ（ｇａｎｔｒｙ）２、撮影テーブル（ｔａｂｌｅ）４
および操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を備えてい
る。走査ガントリ２はＸ線管２０を有する。Ｘ線管２０
は、本発明におけるＸ線管の実施の形態の一例である。
Ｘ線管２０には図示しない温度検出器が設けられてい
る。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリ
メータ２２により例えば扇状のＸ線ビームとなるように
成形され、検出器アレイ２４に照射されるようになって
いる。コリメータ２２は、本発明におけるコリメータの
実施の形態の一例である。検出器アレイ２４は、本発明
におけるＸ線検出器の実施の形態の一例である。検出器
アレイ２４は、扇状のＸ線ビームの広がりの方向にアレ
イ状に配列された複数のＸ線検出素子を有する。検出器
アレイ２４の構成については後にあらためて説明する。

【００１８】Ｘ線管２０、コリメータ２２および検出器
アレイ２４は、Ｘ線照射・検出装置を構成する。Ｘ線照
射・検出装置は、本発明におけるＸ線照射・検出装置の
実施の形態の一例である。Ｘ線照射・検出装置の構成に
ついては後にあらためて説明する。検出器アレイ２４に
はデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２
６は検出器アレイ２４の個々のＸ線検出素子の検出デー
タを収集する。データ収集部２６は、また、Ｘ線管２０
の温度データを収集する。

【００１９】Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コン
トローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８によって制御さ
れる。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接
続関係については図示を省略する。コリメータ２２は、
コリメータコントローラ３０によって制御される。な
お、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との
接続関係については図示を省略する。

【００２０】以上のＸ線管２０ないしコリメータコント
ローラ３０が、走査ガントリ２の回転部３２に搭載され
ている。回転部３２の回転は、回転コントローラ３４に
よって制御されるようになっている。なお、回転部３２
と回転コントローラ３４との接続関係については図示を
省略する。走査ガントリ２は、また、チルト（ｔｉｌ
ｔ）コントローラ３６を有する。チルトコントローラ３
６は、走査ガントリ２のチルト動作を制御する。

【００２１】撮影テーブル４は、図示しない被検体を走
査ガントリ２のＸ線照射空間に搬入および搬出するよう
になっている。被検体とＸ線照射空間との関係について
は後にあらためて説明する。

【００２２】操作コンソール６は、中央処理装置６０を
有している。中央処理装置６０は、例えばコンピュータ
（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等によって構成される。中央処理
装置６０には、制御インタフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃ
ｅ）６２が接続されている。制御インタフェース６２に
は、走査ガントリ２と撮影テーブル４が接続されてい
る。

【００２３】中央処理装置６０は制御インタフェース６
２を通じて走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御
するようになっている。走査ガントリ２内のデータ収集
部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントロー
ラ３０、回転コントローラ３４およびチルトコントロー
ラ３６が制御インタフェース６２を通じて制御される。
なお、それら各部と制御インタフェース６２との個別の
接続については図示を省略する。中央処理装置６０は、
本発明における焦点位置予測手段の実施の形態の一例で
ある。中央処理装置６０、制御インタフェース６２およ
びコリメータコントローラ３０からなる部分は、本発明
における位置調節手段の実施の形態である。

【００２４】中央処理装置６０には、また、データ収集
バッファ６４が接続されている。データ収集バッファ６
４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６が接続され
ている。データ収集部２６で収集されたデータがデータ
収集バッファ６４に入力される。データ収集バッファ６
４は、入力データを一時的に記憶する。

【００２５】中央処理装置６０には、また、記憶装置６
６が接続されている。記憶装置６６は、各種のデータや
再構成画像およびプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）等を記
憶する。中央処理装置６０には、また、表示装置６８と
操作装置７０がそれぞれ接続されている。表示装置６８
は、中央処理装置６０から出力される再構成画像やその
他の情報を表示する。操作装置７０は、操作者によって
操作され、各種の指示や情報等を中央処理装置６０に入
力する。

【００２６】図２に、検出器アレイ２４の模式的構成を
示す。検出器アレイ２４は、多数（例えば１０００個程
度）のＸ線検出素子２４（ｉ）を円弧状に配列した２列
の多チャンネルのＸ線検出器２４２，２４４を形成して
いる。ｉはチャンネル番号であり例えばｉ＝１〜１００
０である。Ｘ線検出器２４２，２４４は互いに平行に隣
接している。検出器アレイ２４の両端部の所定数のチャ
ンネルは、各列においてそれぞれレファレンスチャンネ
ルとなっている。レファレンスチャンネルは、撮影時に
被検体が投影される範囲の外にある。

【００２７】図３に、Ｘ線照射・検出装置におけるＸ線
管２０とコリメータ２２と検出器アレイ２４の相互関係
を示す。同図の（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図であ
る。ここで、Ｘ線照射・検出装置が形成する幾何学空間
における互いに垂直な３つの座標軸をｘ，ｙ，ｚとす
る。以下に示す他の図でも同様である。同図に示すよう
に、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２
により扇状のＸ線ビーム４０となるように成形され、検
出器アレイ２４に照射されるようになっている。図３の
（ａ）では、扇状のＸ線ビーム４０の広がりすなわちＸ
線ビーム４０の幅を示す。Ｘ線ビーム４０の扇面はｘｙ
面に平行である。図３の（ｂ）では、Ｘ線ビーム４０の
厚みを示す。Ｘ線ビーム４０は、２列のＸ線検出器２４
２，２４４に、厚みを均等に振り分けて照射される。Ｘ
線ビーム４０の厚み方向はｚ方向である。ｚ方向はまた
Ｘ線照射・検出装置の回転軸の方向である。

【００２８】このようなＸ線ビーム４０の扇面に体軸を
交叉させて、例えば図４に示すように、撮影テーブル４
に載置された被検体８がＸ線照射空間に搬入される。被
検体８の体軸はｚ方向に一致している。Ｘ線ビーム４０
によってスライスされた被検体８の投影像が検出器アレ
イ２４に投影される。被検体８のアイソセンタにおける
Ｘ線ビーム４０の厚みの１／２ずつが、被検体８の２つ
のスライス厚ｔｈをそれぞれ与える。スライス厚ｔｈ
は、コリメータ２２のアパーチャによって定まる。

【００２９】検出器アレイ２４に対するＸ線ビーム４０
の照射状態のさらに詳細な模式図を図５に示す。同図に
示すように、コリメータ２２におけるコリメータ片２２
０，２２２をアパーチャを狭める方向に変位させること
により、Ｘ線検出器２４２，２４４における投影像のス
ライス厚ｔｈを薄くすることができる。また、コリメー
タ片２２０，２２２をアパーチャを広げる方向に動かす
ことにより、投影像のスライス厚ｔｈを厚くすることが
できる。また、スライス厚ｔｈを設定したコリメータ片
２２０，２２２の相対的位置関係を維持しながら両者を
ｚ方向に同時に動かすことにより、検出器アレイ２４上
のｚ方向の照射位置を調節することができる。

【００３０】このようなスライス厚調節および照射位置
調節はコリメータコントローラ３０によって行われる。
ｚ方向の照射位置は検出器アレイ２４における２列のレ
ファレンスチャンネルの出力比に基づいて検出され、こ
の検出信号に基づいて、２つの検出器列上でスライス厚
が均等になるようにコリメータ２２の位置が調節され
る。これによって、Ｘ線管の焦点の移動に伴う照射位置
の変化が修正され、常に定位置にＸ線ビーム４０が照射
されるようになる。以下、この機能をオートコリメータ
（ａｕｔｏｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）という。

【００３１】なお、ｚ方向の照射位置の調節は、コリメ
ータ片２２０，２２２を動かす代わりに、検出器アレイ
２４を、破線矢印で示すように、コリメータ２２に関し
てｚ方向に相対的に変位させて行うようにしても良い。
このようにすれば、スライス厚の調節機構と厚み方向の
照射位置の制御機構を別々に２系統設けることができ、
多角的な制御が可能になる。これに対して、上記のよう
に全てコリメータ２２で行えば、制御の系統が１系統に
統一でき、構成簡素化の要請に応じられる。なお、これ
ら２つの手段を組み合わせて照射位置調節を行うように
しても良いのはもちろんである。

【００３２】Ｘ線管２０、コリメータ２２および検出器
アレイ２４からなるＸ線照射・検出装置は、それらの相
互関係を保ったまま被検体８の体軸の周りを回転（アキ
シャルスキャン：ａｘｉａｌｓｃａｎ）する。スキャ
ンの１回転当たり複数（例えば１０００程度）のビュー
角度で被検体の投影データが収集される。投影データの
収集は、検出器アレイ２４−データ収集部２６−データ
収集バッファ６４の系統によって行われる。

【００３３】データ収集バッファ６４に収集された２ス
ライス分の投影データに基づいて、中央処理装置６０に
より２スライス分の断層像の生成すなわち画像再構成が
行われる。画像再構成は、１回転のスキャンで得られた
例えば１０００ビューの投影データを、例えばフィルタ
ード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅｄｂａ
ｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法によって処理すること
等により行われる。

【００３４】チルトコントローラ３６で走査ガントリ２
をチルトさせると、Ｘ線照射・検出装置の回転軸（ｚ
軸）が被検体８の体軸に対して傾斜する。これによっ
て、図４における反時計回りまたは時計回りに傾けたス
ライス面についてスキャンが行える。

【００３５】また、Ｘ線照射・検出装置の回転を止めた
状態でＸ線を照射し、撮影テーブル４を被検体８の体軸
方向に移動させながら投影データを収集することによ
り、被検体８の透視像を撮影する。このような透視撮影
はステーショナリスキャン（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙｓ
ｃａｎ）とも呼ばれる。透視像は、Ｘ線管２０の回転軌
道上の位置に応じて、正面像や側面像あるいは任意角度
の斜め側面像が得られる。透視撮影時のＸ線管２０の回
転軌道上の位置を、ｙ方向を基準とした角度（アジマ
ス：ａｚｉｍｕｔｈ）によって表す。

【００３６】図６に、Ｘ線管２０の要部の模式的構成を
示す。同図の（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
同図に示すように、回転アノード（ａｎｏｄｅ）２００
とカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）２０２が、図示しない真
空の管内に互いに対向して設けられている。回転アノー
ド２００とカソード２０２の間には所定の高電圧が印加
される。回転アノード２００は図示しない駆動部で駆動
されて高速に回転する。回転アノード２００は、カソー
ド２０２と対向する面が斜面になっており、その斜面に
カソード２０２から電子ビームが照射され、電子ビーム
の衝突エネルギー（ｅｎｅｒｇｙ）によってＸ線ビーム
４０を発生する。

【００３７】ここで、回転アノード２００の表面での電
子ビームの照射領域は、例えばカソード２０２の切り換
え等により、小領域２０４と大領域２０４’の２段階に
切換可能になっている。小領域２０４はＸ線ビーム４０
を発生するための小さいＸ線焦点を形成し、大領域２０
４’はＸ線ビーム４０’を発生するための大きいＸ線焦
点を形成する。以下、Ｘ線焦点を単に焦点という。

【００３８】回転アノード２００は電子ビームの衝突エ
ネルギーで温度が上昇し、これによってＸ線管２０の温
度が上昇する。Ｘ線管２０の温度はＸ線照射の継続時間
に応じて高温になる。温度上昇に伴う熱膨張により焦点
のｚ方向の位置が変化する。変位の方向は回転アノード
２００の回転軸が伸びる方向である。以下、この方向を
＋、反対方向を−とする。

【００３９】変位の絶対量は微少であるが、コリメータ
２２のアパーチャを支点とする光学的なてこによって拡
大されるので、検出器アレイ２４のＸ線照射面ではかな
りの移動距離となる。以下に述べる他の要因による焦点
移動についても同様である。

【００４０】ｚ方向の焦点移動は、走査ガントリ２のチ
ルトによっても生じる。すなわち、図４における反時計
回り（＋方向）にチルトさせると焦点は例えば＋方向に
変位し、時計回り（−方向）にチルトさせると例えば−
方向に変位する。また、ｚ方向の焦点位置は、スキャン
時の走査ガントリ２の回転速度の影響を受ける。走査ガ
ントリ２の回転による遠心力がＸ線管２０に働き、その
力が回転速度によって変わるので、回転速度が高いほ
ど、すなわち、スキャン時間が短いほど焦点は例えば＋
方向に移動する。

【００４１】また、図６に示したように、回転アノード
２００上での電子ビーム照射面積を変えて焦点の大小を
切り換えるときは、回転アノード２００の電子ビーム照
射面が傾斜していることによりｚ方向の焦点位置が変化
する。さらに、ステーショナリスキャンを行う場合は、
スキャン時間は無関係となる代わりにＸ線管２０のアジ
マスが焦点のｚ方向の位置に影響する。すなわち、アジ
マスが０度のとき例えば＋方向に最大変位を生じ、１８
０度では例えば−方向に最大変位を生じる。また、途中
のアジマスでは両者の中間的な変位を生じる。

【００４２】このように、少なくとも、Ｘ線管２０の温
度、走査ガントリ２のチルト角度、スキャン時間、焦点
の大小およびアジマスを要因として、焦点のｚ方向の位
置が変化する。そこで、中央処理装置６０は、スキャン
を開始するに当たり、これらの要因に基づいて焦点の変
位量を予測し、Ｘ線ビーム４０の照射位置を検出器アレ
イ２４の定位置に一致させるための、コリメータ２２の
ｚ方向の移動距離を計算する。あるいは、検出器アレイ
２４の位置調節機構を有する場合は、Ｘ線ビーム４０の
照射位置を検出器アレイ２４の定位置に一致させるため
の、検出器アレイ２４のｚ方向の移動距離を求めるよう
にしても良い。そして、計算値にしたがってコリメータ
２２（もしくは検出器アレイ２４または両方）の位置を
調節し、スキャンを開始する。

【００４３】図７に、焦点移動とそれに対応するコリメ
ータの位置調節の概念図を示す。同図に示すように、ｚ
方向における検出器アレイ２４の中央に立てた垂線上の
位置２０６に焦点が位置する状態を基準状態とし、この
基準状態においてＸ線ビーム４０を検出器アレイの中央
に照射させるコリメータ２２の位置２３０をコリメータ
の基準位置とする。

【００４４】焦点が基準状態から図における左方向（＋
方向）の位置２０６’に移動した場合、そこから発する
Ｘ線ビーム４０’を検出器アレイ２４に中央に照射させ
るためには、コリメータ２２を基準位置２３０から＋方
向の位置２３０’まで移動させる必要がある。同様に、
焦点が基準状態から図における右方向（−方向）の位置
２０６’’に移動した場合は、そこから発するＸ線ビー
ム４０’’を検出器アレイ２４に中央に照射させるため
に、コリメータ２２を基準位置２３０から−方向の位置
２３０’’まで移動させる必要がある。コリメータ２２
の移動距離Ｚは焦点の移動距離ｚに比例し、

【００４５】

【数１】

【００４６】となる。比例定数Ｇ１（ゲイン：ｇａｉ
ｎ）は１より小さい正の値である。図８に、焦点移動と
それに対応する検出器アレイの位置調節の概念図を示
す。焦点が基準状態から図における左方向（＋方向）の
位置２０６’に移動した場合は、そこから発するＸ線ビ
ーム４０’を検出器アレイ２４に中央に照射させるため
には、検出器アレイ２４を基準位置２４０から−方向の
位置２４０’まで移動させる必要がある。同様に、焦点
が基準状態から図における右方向（−方向）の位置２０
６’’に移動した場合は、そこから発するＸ線ビーム４
０’’を検出器アレイ２４に中央に照射させるために、
検出器アレイ２４を基準位置２４０から＋方向の位置２
４０’’まで移動させる必要がある。検出器アレイ２４
の移動距離Ｚは焦点の移動距離ｚに比例し、

【００４７】

【数２】

【００４８】となる。比例定数Ｇ２（ゲイン：ｇａｉ
ｎ）は絶対値が１より大きい負の値である。本発明者
は、鋭意研究の結果、アキシャルスキャンの場合、焦点
の移動距離と上記の要因との間には、下記の関係がある
ことを見出した。

【００４９】

【数３】

【００５０】ここで、Ｔ：Ｘ線管の温度、ただし使用温度範囲の百分率Ｔ１：温度範囲の上限、例えば９０％Ｔ２：温度範囲の下限、例えば１０％Ｕ：チルト角度Ｕ１：チルト角度の＋方向の上限、例えば３０度Ｕ２：チルト角度の−方向の上限、例えば３０度Ｖ：スキャン時間Ｖ１：最長スキャン時間、例えば３秒Ｖ２：最短スキャン時間、例えば０．８秒Ｗ：焦点の大小、大＝１，小＝０ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｋ：定数また、ステーショナリスキャンの場合は、焦点の移動距
離と各要因の間には下記の関係があることを見出した。

【００５１】

【数４】

【００５２】ここで、Ｔ：Ｘ線管の温度、ただし使用温度範囲の百分率Ｔ１：温度範囲の上限、例えば９０％Ｔ２：温度範囲の下限、例えば１０％Ｕ：チルト角度Ｕ１：チルト角度の＋方向の上限、例えば３０度Ｕ２：チルト角度の−方向の上限、例えば３０度Ｘ：アジマスＷ：焦点の大小、大＝１，小＝０ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’，ｋ’：定数中央処理装置６０は、アキシャルスキャンの場合は
（３）式により、また、ステーショナリスキャンの場合
は（４）式により、それぞれ焦点の移動距離ｚを予測
し、この予測値を用いて（１）式によりコリメータ２２
を動かすべき距離Ｚを求め、それに基づきコリメータコ
ントローラ３０を通じて位置調節を行う。なお、検出器
アレイ２４の位置を調節する場合は（２）式によって距
離Ｚを求める。

【００５３】ただし、（１）式はコリメータ２２の初期
位置が基準位置に一致している場合の式であり、一般的
には基準位置に対するコリメータ２２の現在位置のずれ
ｚ０を含む下記の式によってコリメータ２２の移動距離
Ｚ’を求める。なお、コリメータ２２の現在位置は中央
処理装置６０により常時認識されている。検出器アレイ
２４の位置を調節する場合もこれに準じる。

【００５４】

【数５】

【００５５】本発明者は、また、コリメータ２２の移動
距離を上記の要因に基づいて一挙に求める関係式を見出
した。それを下記に示す。なお、下式では特に区別して
いないものの、焦点移動の予測が含まれているのは当然
である。

【００５６】アキシャルスキャンについては、

【００５７】

【数６】

【００５８】ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｋ：定数ステーショナリスキャンについては、

【００５９】

【数７】

【００６０】ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｋ：定数定数Ａ〜Ｋは、本装置をキャリブレーション（ｃａｌｉ
ｂｒａｔｉｏｎ）することにより求められる。キャリブ
レーションはスキャン条件を１つずつ異ならせたスキャ
ンによって行われる。なお、キャリブレーション用のス
キャンは、被検体８を搭載しないで行うことはいうまで
もない。

【００６１】アキシャルスキャンについてのスキャンの
順番とその条件は、例えば図９に示す通りである。ま
ず、コリメータ２２を基準位置に合わせ、この状態で最
初のスキャン１を行う。スキャン条件は、同図に示すよ
うに、Ｘ線管の温度が使用温度範囲の１０％以下、チル
ト角度は−３０度、スキャン時間は３秒、焦点の大きさ
は小である。スキャンはオートコリメータ機能を働かせ
た状態で行う。したがって、Ｘ線ビーム４０の照射位置
が定位置になるように、コリメータ２２の位置が自動調
節される。そして、自動調節されたコリメータの位置Ｚ
１を求める。Ｚ１にはスキャン１のスキャン条件の影響
を受けた焦点位置が反映している。

【００６２】次にスキャン２を行う。スキャン条件はチ
ルト角度を＋３０度とした以外はスキャン１と同じであ
る。このスキャンでオートコリメータにより自動調節さ
れたコリメータ２２の位置Ｚ２を求める。Ｚ２にはスキ
ャン２のスキャン条件の影響を受けた焦点位置が反映し
ている。なお、Ｚ１とはチルト角度の影響だけが異な
る。

【００６３】次にスキャン３を行う。スキャン条件は焦
点の大きさを大とした以外はスキャン２と同じである。
このスキャンでオートコリメータにより自動調節された
コリメータ２２の位置Ｚ３を求める。Ｚ３にはスキャン
３のスキャン条件の影響を受けた焦点位置が反映してい
る。Ｚ２とは焦点の大きさの影響だけが異なる。

【００６４】次にスキャン４を行う。スキャン条件はス
キャン時間を０．８秒とした以外はスキャン３と同じで
ある。このスキャンでオートコリメータにより自動調節
されたコリメータ２２の位置Ｚ４を求める。Ｚ４にはス
キャン４のスキャン条件の影響を受けた焦点位置が反映
している。Ｚ３とはスキャン時間の影響だけが異なる。

【００６５】この後、アイドルスキャン（ｉｄｌｅｓ
ｃａｎ）を連続的に行ってＸ線管の温度を上昇させる。
ただし、その間オートコリメータは働かせない。Ｘ線管
の温度が使用温度範囲の９０％以上になったらスキャン
５を行う。スキャン条件はＸ線管の温度を使用温度範囲
の９０％以上とした以外はスキャン４と同じである。こ
のスキャンでオートコリメータにより自動調節されたコ
リメータ２２の位置Ｚ５を求める。Ｚ５にはスキャン５
のスキャン条件の影響を受けた焦点位置が反映してい
る。Ｚ４とはＸ線管２０の温度の影響だけが異なる。

【００６６】以上のようにして求めたデータＺ１〜Ｚ５
を用いて、下記の式により定数Ａ〜Ｋを求める。

【００６７】

【数８】

【００６８】ここで、Ｔ１，Ｔ２，Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，
Ｖ２は（３）式におけるものと同じである。ステーショ
ナリスキャンについてのスキャンの順番とその条件は、
例えば図１０に示す通りである。まず、コリメータ２２
を基準位置に合わせ、この状態で最初のスキャン１を行
う。スキャン条件は、同図に示すように、Ｘ線管の温度
が使用温度範囲の１０％以下、チルト角度は−３０度、
アジマスは０度、焦点の大きさは小である。スキャンは
オートコリメータ機能を働かせた状態で行う。したがっ
て、Ｘ線ビーム４０の照射位置が定位置になるように、
コリメータ２２の位置が自動調節される。そこで、自動
調節されたコリメータの位置Ｚ１を求める。

【００６９】次にスキャン２を行う。スキャン条件はチ
ルト角度を＋３０度とした以外はスキャン１と同じであ
る。このスキャンでオートコリメータにより自動調節さ
れたコリメータ２２の位置Ｚ２を求める。

【００７０】次にスキャン３を行う。スキャン条件は焦
点の大きさを大とした以外はスキャン２と同じである。
このスキャンでオートコリメータにより自動調節された
コリメータ２２の位置Ｚ３を求める。

【００７１】次にスキャン４を行う。スキャン条件はア
ジマスを１８０度とした以外はスキャン３と同じであ
る。このスキャンでオートコリメータにより自動調節さ
れたコリメータ２２の位置Ｚ４を求める。

【００７２】この後、Ｘ線照射を連続的に行ってＸ線管
の温度を上昇させる。ただし、その間オートコリメータ
は働かせない。Ｘ線管の温度が使用温度範囲の９０％以
上になったらスキャン５を行う。スキャン条件はＸ線管
の温度を使用温度範囲の９０％以上とした以外はスキャ
ン４と同じである。このスキャンでオートコリメータに
より自動調節されたコリメータ２２の位置Ｚ５を求め
る。

【００７３】以上のようにして求めたデータＺ１〜Ｚ５
を用いて、下記の式により定数Ａ〜Ｋを求める。

【００７４】

【数９】

【００７５】ここで、Ｔ１，Ｔ２，Ｕ１，Ｕ２は（４）
式におけるものと同じである。上記の（５），（６），
（７）式は、いずれも２つの検出器列におけるスライス
厚が均等になるようにＸ線ビーム４０を照射する場合に
ついての式であるが、２つの検出器列におけるスライス
厚比を一般的に１：ｎ（ｎ≧１）とする場合は、下記の
距離ｚｎだけ、スライス厚比が大きい側にコリメータ２
２の位置をずらす補正を加えれば良い。

【００７６】

【数１０】

【００７７】ここで、Ｍ：コリメータのアパーチャの全幅本装置の動作を説明する。本装置の動作は、操作者によ
る指令に基づき、中央処理装置６０による制御の下で進
行する。操作者は、操作装置７０を通じて撮影条件を入
力する。撮影条件には、管電圧、管電流、スライス厚、
スライス位置、チルト角度、スキャン時間、焦点の大小
等が含まれる。ステーショナリスキャンの場合はスキャ
ン時間に代えてアジマスが含まれる。以下、アキシャル
スキャンの例で説明するがステーショナリスキャンの場
合もこれに準じる。また、コリメータ２２の位置を調節
する例で説明するが、検出器アレイ２４の位置を調節す
る場合、または、コリメータ２２および検出器アレイ２
４の位置を調節するもこれに準じる。

【００７８】中央処理装置６０は、スキャン条件および
Ｘ線管２０の温度測定値から（３）式に基づいて、スキ
ャン開始時点でのＸ線管２０の焦点のｚ方向の位置を予
測し、（５）式からコリメータ２２のｚ方向の位置Ｚ’
を求める。あるいは、（６）式に基づいてコリメータ２
２のｚ方向の位置Ｚ’を一挙に求める。

【００７９】次に、操作者からの指令の基づき、被検体
８を搭載した撮影テーブル４の位置決め後に、走査ガン
トリ２の回転部３２を回転させてＸ線を照射し、アキシ
ャルスキャンが始まる。コリメータ２２のｚ方向の位置
Ｚ’が、スキャンの最初期のＸ線管２０の焦点位置ｚに
対応して調節されているので、Ｘ線ビーム４０は最初か
ら検出器アレイ２４の定位置に照射される。また、スキ
ャン開始とともに上昇するＸ線管温度に基づく焦点移動
に対してはオートコリメータ機能によって照射位置の安
定化が行われる。

【００８０】スキャンによって収集されたビューデータ
に基づいて、中央処理装置６０は画像再構成を行う。画
像再構成は、ビューデータを例えばフィルタード・バッ
クプロジェクション法等によって処理することにより行
われる。画像再構成により被検体８の断層像が得られ
る。Ｘ線の照射が最初から検出器アレイ２４の定位置に
行われるので、再構成画像は最初から品質の良いものを
得ることができる。

【００８１】検出器アレイ２４が平行な２列のＸ線検出
器を有することにより、１回のスキャンで隣接する２つ
のスライスの断層像を一挙に得ることができる。これに
よって、マルチスライススキャン（ｍｕｌｔｉ−ｓｌｉ
ｃｅｓｃａｎ）やヘリカルスキャン（ｈｅｌｉｃａｌ
ｓｃａｎ）を行う場合の効率が向上する。再構成した
画像は表示装置６８に表示し、また、記憶装置６６に記
憶する。

【００８２】このように、スキャンの開始に先立って、
Ｘ線管２０の焦点の位置を予測し、Ｘ線ビーム４０を検
出器アレイの定位置に照射させるようにコリメータ２２
等の初期位置を調節する。このような位置調節は、例え
ばスキャン休止時間が１時間以上になった場合には必ず
行うのが、品質の良い画像を得る点で好ましい。また、
休止時間が１時間以内でも、Ｘ線管の温度が使用温度範
囲の１０％以下に低下していたら行うべきである。

【００８３】また、それ以外の場合でも、これから行お
うとするスキャン条件から求めた予測移動量と、前回行
ったスキャン条件から求めた予測移動量の差が所定の限
度を超える場合は上記の位置調節を行った方がよい。さ
らには、撮影のシリーズ（ｓｅｒｉｅｓ）やエグザミネ
ーション（ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ）が変わる度に行う
のが、常に品質の良い撮影を行う点で好ましい。

【００８４】以上、検出器アレイが２列のＸ線検出器か
らなる例について説明したが、検出器アレイは３列以上
の多列であって良い。また、単一列の検出器アレイであ
っても良いのはもちろんである。

【００８５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、スキャン開始当初からＸ線照射位置を定位置に一
致させるＸ線照射位置合わせ方法、並びに、そのように
Ｘ線照射位置合わせをして撮影を行うＸ線断層撮影方法
および装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。

【図２】図１に示した装置における検出器アレイの模式
図である。

【図３】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置
の模式図である。

【図４】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置
の模式図である。

【図５】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置
の模式図である。

【図６】図１に示した装置におけるＸ線管の主要部の模
式図である。

【図７】図１に示した装置におけるＸ線管の焦点の変位
とそれに対応するコリメータの位置調節を示す模式図で
ある。

【図８】図１に示した装置におけるＸ線管の焦点の変位
とそれに対応する検出器アレイの位置調節を示す模式図
である。

【図９】図１に示した装置のキャリブレーション時のス
キャン条件を示す図である。

【図１０】図１に示した装置のキャリブレーション時の
スキャン条件を示す図である。

【符号の説明】

２走査ガントリ２０Ｘ線管２２コリメータ２４検出器アレイ２６データ収集部２８Ｘ線コントローラ３０コリメータコントローラ３２回転部３４回転コントローラ３６チルトコントローラ４撮影テーブル６操作コンソール６０中央処理装置６２制御インタフェース６４データ収集バッファ６６記憶装置６８表示装置７０操作装置２４２，２４４Ｘ線検出器４０Ｘ線ビーム８被検体２２０，２２２コリメータ片

フロントページの続きＦターム(参考） 4C093 AA22 BA03 CA13 EA14 EB18 EB21 FA45 FA54

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線管から発生したＸ線をコリメータを
通してＸ線検出器に照射するＸ線照射・検出装置により
被検体をスキャンして断層撮影を行うに当たり、スキャン開始前の前記Ｘ線管の温度およびこれから行お
うとするスキャン条件に基づき前記Ｘ線管におけるＸ線
焦点の位置を予測し、前記Ｘ線管から発生したＸ線が前記Ｘ線検出器における
定位置に照射するように前記予測した位置に応じて前記
コリメータおよび前記Ｘ線検出器のうちのいずれか一方
または両方の位置を調節する、ことを特徴とするＸ線照
射位置合わせ方法。
【請求項２】Ｘ線管から発生したＸ線をコリメータを
通してＸ線検出器に照射するＸ線照射・検出装置により
被検体をスキャンして断層撮影を行うに当たり、スキャン開始前の前記Ｘ線管の温度およびこれから行お
うとするスキャン条件に基づき前記Ｘ線管におけるＸ線
焦点の位置を予測し、前記Ｘ線管から発生したＸ線が前記Ｘ線検出器における
定位置に照射するように前記予測した位置に応じて前記
コリメータおよび前記Ｘ線検出器のうちのいずれか一方
または両方の位置を調節し、前記位置調節後の前記Ｘ線照射・検出装置でスキャンし
て断層撮影を行う、ことを特徴とするＸ線断層撮影方
法。
【請求項３】Ｘ線管から発生したＸ線をコリメータを
通してＸ線検出器に照射するＸ線照射・検出装置で被検
体をスキャンして断層撮影を行うＸ線断層撮影装置であ
って、スキャン開始前の前記Ｘ線管の温度およびこれから行お
うとするスキャン条件に基づき前記Ｘ線管におけるＸ線
焦点の位置を予測する焦点位置予測手段と、前記Ｘ線管から発生したＸ線が前記Ｘ線検出器における
定位置に照射するように前記予測したＸ線焦点の位置に
応じて前記コリメータおよび前記Ｘ線検出器のうちのい
ずれか一方または両方の位置を調節する位置調節手段
と、を具備することを特徴とするＸ線断層撮影装置。