JP2000225114A

JP2000225114A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2000225114A
Application number: JP11026893A
Authority: JP
Inventors: Noriyoshi Kobayashi; 則芳小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2000-08-15
Anticipated expiration: 2019-02-04
Also published as: JP4406106B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、マルチスライスＣＴでヘリカ
ルスキャンを行う際に生じ得る画質低下を、操作者が意
識せずとも抑制し得るＸ線ＣＴ装置を提供することにあ
る。【解決手段】本発明は、四角錐形にＸ線を被検体Ｐに向
けて放射するＸ線発生手段９と、前記被検体Ｐを透過し
たＸ線を検出して投影データを得る複数の検出素子が２
次元的に配列されている検出手段１０と、前記Ｘ線発生
手段９が前記被検体Ｐの周囲をスキャンするにあたり、
被検体Ｐをその体軸方向への移動なしでスキャンを行う
通常スキャン、または体軸方向への移動を伴ってスキャ
ンを行うヘリカルスキャンのいずれかを行い得るスキャ
ン制御手段３と、このスキャン制御手段３におけるスキ
ャン態様のいずれかを選択するスキャン選択手段２と、
所望とするスライス数を任意に設定し得るスライス数設
定手段２と、前記スキャン選択手段２にてヘリカルスキ
ャンが選択された際に前記スライス数設定手段２にて設
定し得る最大スライス数に所定の制限を与えるスライス
数制限手段３ａとを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体の体軸方向
にも広がりを有する円錐または角錐状のＸ線ビーム（以
下、コーンビームと称する）、及びこれを受容する２次
元状の検出器を有してヘリカルスキャンを行うことが可
能なＸ線ＣＴ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の被検体の断層面の撮影に使用する
Ｘ線ＣＴ装置（以下、ＣＴと略記する）のスキャン方式
等について簡単に説明する。（１）２つのスキャン方式（コンベンショナルスキャン
とヘリカルスキャン）ＣＴの代表的な２種のスキャン方式について説明する。
第１のスキャン方式は、図３（Ａ）に示すコンベンショ
ナルスキャンである。この方式は、被検体Ｐの目的とす
る断面（例えば、断面Ａ）の周囲を１回転するスキャン
方式である。複数の断面（例えば、断面Ａと断面Ｂ）の
画像を得たい場合は、先ず断面Ａの周囲を１回転しなが
らデータ収集し、その後、被検体Ｐを載せた寝台、或い
はＸ線焦点と検出器を移動して、断面Ｂを回転面にもっ
てくる。その後、断面Ａと同様に断面Ｂの周囲を１回転
しながらデータ収集する。従って、コンベンショナルス
キャン方式は、撮影範囲が被検体の体軸方向（Ｚ軸方
向）に広い場合、および目的とする断面が多い場合に
は、撮影時間が長くなる。第２のスキャン方式は、図３
（Ｂ）に示すヘリカルスキャンである。この方式は、Ｘ
線焦点と検出器とを連続的に回転させながら、その回転
と同期させて寝台を被検体Ｐの体軸方向に移動させてデ
ータ収集する。Ｘ線焦点の軌跡が被検体Ｐの周囲を螺旋
状にスキャンする。このスキャン方式によると、広範囲
を高速にスキャンできる。ここで、座標系を図４に示す
ように定義する。ＸＹ面がコンベンショナルスキャンで
スキャンする断面Ａ，Ｂに相当し、Ｚ軸方向は被検体Ｐ
の体軸方向であり、前述のシングルスライスＣＴではス
ライス方向と称される方向である。

【０００３】（２）マルチスライスＣＴさて、高精細に広範囲を高速に撮影したいという要求か
ら、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、検出器
列を２列，４列，８列、或いはさらに多数列備えるマル
チスライスＣＴシステムが提案されている。ところで、
マルチスライスＣＴにてコンベンショナルスキャンを行
なう時は、使用する検出器列数を診断の要求に応じて適
宜切換えて撮影を行なうことは知られている。例えば、
体軸方向に１００列を有する検出器を備えたＣＴの場合
を考えると、集団検診等において肺野全体の様に広い範
囲を撮影して異常所見の有無のみを診断する場合は、患
者の息止め可能時間を考慮すればできるだけ短時間に撮
影を終えるべきであり、そのために検出器列全て（１０
０列）を用いて撮影は行われる。また、ある特定の狭い
範囲に限定し該範囲の緻密な診断を必要とされる場合
は、検出器列の中心部における例えば２０列に制限する
ようＸ線を照射しそして該２０列からデータ収集するこ
とで撮影は行なわれる。ここで、体軸方向に狭い範囲の
撮影の場合に使用する検出器列数を制限するのは、被検
体への無駄な被曝を防ぐ目的の他にコーンビームを用い
ることによるアーチファクトの影響を少なくする目的も
ある。

【０００４】すなわち、コーンビームを用いて得る２次
元検出器からの投影データに基づいて再構成をする場
合、スライス位置の中心では図６（Ａ）の通り投影デー
タが体軸に垂直であるので何等問題なく再構成できる
が、このスライス中心から体軸方向に離れる位置ほど図
６（Ｂ）に示すように投影データが交差するようにな
る。しかもこの角度は中心からのずれに比例して大きく
なる。そのため、コーンビームを用いたＣＴにおける再
構成は数学的に難しい問題になり何等かの近似をして再
構成を行うが、中心から離れたスライス位置では精度が
悪くなるのは否めずこれがアーチファクトを生じる要因
となっている。そこで、体軸方向に狭い範囲の撮影の場
合には使用する検出器列数を制限し、アーチファクトの
影響を少なくするものである。

【発明が解決しようとする課題】広範囲を高精細かつ高
速に撮影したいという要求から、上述のようなマルチス
ライスＣＴにてヘリカルスキャンを行うことも知られて
おり、特許も多数出願されている。例えば、特開平４−
２２４７３６号公報「ＣＴ装置」荒舘博、南部恭二郎
（９０年１２月２５日出願）などがある。このようなマ
ルチスライスＣＴでヘリカルスキャンを行う場合、新た
な問題が生じている。それは、体軸方向に比較的広い幅
にコーン角を設定したＸ線ビームでヘリカルスキャンを
行い再構成すると、得られる断層像の画質が低下すると
いうものである。これは、ヘリカルスキャン特有の補間
演算を行うことに起因する。

【０００５】すなわち、ヘリカルスキャンの場合は得ら
れる投影データ系列が被検体の体軸方向へ螺旋軌道を描
いていく関係上、所望とするスライス位置上の投影デー
タは唯一つしかない。よって、そのスライス位置に近く
てかつその投影角度と同一角度もしくはその対向角度に
おける複数の投影データから補間演算を行って該スライ
ス位置上の投影データを各投影角度毎に生成し、これら
算出された投影データによって断層像が再構成されるこ
とがよく知られている。この補間演算を上記公知の特許
出願に示されるようなマルチスライスＣＴで考えた場
合、指定されたスライス位置に含まれる全ての検出器列
から得る投影データを用いて再構成されるが、各列の検
出素子間に機械的配置上および／または検出特性にばら
つきがあると、そのばらつきが再構成された断層像の画
質に悪影響を与えるものと考えられる。したがって、再
構成に寄与する検出素子が多ければ多いほど、換言すれ
ば体軸方向の使用列数が多いほど上記ばらつきによる誤
差の影響が大きくなり、ひいては画質低下につながって
しまう。また、撮影完了後にこの好ましくない画質に気
がついても、それを修正するには撮影をやり直すことが
必要となり、被検体にとっては無駄な被曝になってしま
い、かつ検査の長時間化を招くという欠点を内在する。

【０００６】しかしながら、これまで我々出願人が知る
限りマルチスライスＣＴでヘリカルスキャンを行うにあ
たり、この画質低下に着目した既出特許や公知文献は存
在していないのが実状である。そこで、本発明において
は上記事情を鑑みてなされたもので、マルチスライスＣ
Ｔでヘリカルスキャンを行う際に生じ得る画質低下を、
操作者が意識せずとも抑制し得るＸ線ＣＴ装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に請求項１記載の発明は、四角錐形にＸ線を被検体に向
けて放射するＸ線発生手段と、前記被検体を透過したＸ
線を検出して投影データを得る複数の検出素子が２次元
的に配列されている検出手段と、前記Ｘ線発生手段が前
記被検体の周囲をスキャンするにあたり、被検体をその
体軸方向への移動なしでスキャンを行う通常スキャン、
または体軸方向への移動を伴ってスキャンを行うヘリカ
ルスキャンのいずれかを行い得るスキャン制御手段と、
このスキャン制御手段におけるスキャン態様のいずれか
を選択するスキャン選択手段と、所望とするスライス数
を任意に設定し得るスライス数設定手段と、前記スキャ
ン選択手段にてヘリカルスキャンが選択された際に前記
スライス数設定手段にて設定し得る最大スライス数に所
定の制限を与えるスライス数制限手段とを具備すること
を特徴とするものである。次に、請求項３記載の発明
は、四角錐形にＸ線を被検体に向けて放射するＸ線発生
手段と、前記被検体を透過したＸ線を検出して投影デー
タを得る複数の検出素子が２次元的に配列されている検
出手段と、前記Ｘ線発生手段が前記被検体の周囲をスキ
ャンするにあたり、被検体をその体軸方向への移動なし
でスキャンを行う通常スキャン、または体軸方向への移
動を伴ってスキャンを行うヘリカルスキャンのいずれか
を行い得るスキャン制御手段と、前記通常スキャンに対
応した第１の標準スライス数値及びヘリカルスキャンに
対応した前記第１の標準スライス数値よりは少ない第２
の標準スライス数値を予め記憶する記憶手段と、前記ス
キャン制御手段におけるスキャン態様のいずれかを選択
するスキャン選択手段と、このスキャン選択手段にて選
択されたスキャン態様に応じて前記第１もしくは第２の
標準スライス数値を適用してスキャンを行うことを特徴
とするＸ線ＣＴ装置。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るＸ線ＣＴ装置
を実施形態により説明する。なお、Ｘ線ＣＴ装置には、
Ｘ線管とＸ線検出器とが１体として被検体Ｐの周囲を回
転するROTATE/ROTATEタイプ、リング状にアレイされた
多数の検出素子が固定され、Ｘ線管のみが被検体Ｐの周
囲を回転するSTATIONARY/ROTATEタイプ、或いは被検体
Ｐの周囲を取り囲むターゲット上で電子ビームをスキャ
ンさせるSTATIONARY/STATIONARYタイプ等様々なタイプ
があり、いずれにおいても本発明を適用可能である。こ
こでは、現在、主流を占めているROTATE/ROTATE-TYPEと
して説明する。また、１枚の断層像を再構成するには、
被検体Ｐの周囲１周、約３６０度分の投影データの１セ
ットが、またハーフスキャン法でも２１度〜２４０度程
度分の投影データの１セットが必要とされる。いずれの
方式にも本発明を適用可能であるが、ここでは、一般的
な前者の約３６０度分の投影データセットから１枚の断
層像を再構成するものとして説明する。図１は本実施形
態例を適用したＸ線ＣＴ装置のシステム構成図を示して
いる。図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、入力部２
と、システム制御部３と、架台・寝台制御部４と、寝台
移動部５と、プリコリメータ制御部６と、プリコリメー
タＣと、Ｘ線制御装置７と、高電圧発生装置８と、Ｘ線
ビーム発生源９と、検出素子が２次元配列された検出器
１０と、回転架台１１と、データ収集部１２と、補間処
理部１３と、画像再構成部１４と、表示部１５とを備え
ている。

【０００９】システム制御部３は、入力部２を用いて入
力された通常スキャンもしくはヘリカルスキャンのいず
れであるかの選択信号および設定されたスライス数信号
を受容し、ヘリカルスキャンが選択された際は、スライ
ス厚、回転速度等のヘリカルスキャン条件の内、回転速
度とスライス厚とファン角度等を架台・寝台制御信号と
して架台・寝台制御部４に対して出力する。なお、この
システム制御部３には、スキャン形態としてヘリカルス
キャンが選択された場合に、入力部２にて設定される最
大スライス数を検出器１０の体軸方向幅（列数）よりも
少なく制限するスライス数制限部３ａが設けられてい
る。具体的には、検出器１０が体軸方向に１００列有す
るとすればこのスライス数制限部３ａでは術者が選択し
得る最大列数を５０列と例えば半分に制限するものであ
る。ここで、スライス数制限部３ａは使用する検出器列
は中央付近となるようプリコリメータＣ及びデータ収集
部１２の列数制限を行う。このようにすればコーンビー
ムの中心軸からの広がり角が抑制され、投影データの中
心からのずれ量を小さくしてアーチファクトの影響を少
なくする。また、システム制御部３は、Ｘ線ビーム発生
を制御するＸ線ビーム発生制御信号をＸ線制御装置７に
対して出力し、Ｘ線ビームの検出タイミングを示す検出
制御信号をデータ収集部１２に対して出力する。

【００１０】更に、システム制御部３は、入力部２で設
定されたスライス数に基づく検出素子列からのデータを
収集すべくデータ収集制御信号をデータ収集部１２に対
して出力し、補間方法を示す補間制御信号を補間処理部
１３に対して出力する。架台・寝台制御部４は、システ
ム制御部３により出力された架台・寝台制御信号を基に
回転架台１１を回転させると共に、寝台移動信号を寝台
移動部５に対して出力する。寝台移動部５は、架台・寝
台制御部４により出力された寝台移動信号を基に、例え
ばヘリカルスキャンが選択された際には回転架台１１の
１回転当りの寝台Ｔの移動量を求め、この移動量で寝台
Ｔを移動させる。プリコリメータ制御部６は、Ｘ線ビー
ム発生源９の照射口付近に設けられたプリコリメータＣ
の体軸方向における開口幅を制御する。Ｘ線制御装置７
は、システム制御部３により出力されたＸ線ビーム発生
制御信号を基に、高電圧発生装置８による高電圧発生の
タイミングを制御する。高電圧発生装置８は、Ｘ線ビー
ム発生源９からＸ線ビームを曝射させるための高電圧を
Ｘ線制御部１７からの制御信号に従ってＸ線ビーム発生
源９に供給する。Ｘ線ビーム発生源９は、高電圧発生装
置８から供給された高電圧によってコーン形状のＸ線ビ
ームを曝射する。

【００１１】回転架台１１は、Ｘ線ビーム発生源９と検
出器１０とを保持する。また、回転架台１１は、図示し
ない架台回転機構により、Ｘ線ビーム発生源９と検出器
１０との中間点を通る回転軸を中心にして回転される。
データ収集部１２は、検出器１０により検出されたＸ線
ビーム（実際には検出信号）を、システム制御部３によ
り出力されたデータ収集制御信号に対応させて収集す
る。補間処理部１３は、データ収集部１２によって収集
されたＸ線ビームを基に、目的のスライス位置のＸ線ビ
ームを補間する。画像再構成部１４は、補間処理部１３
により補間されたＸ線ビームを基に、画像再構成する。
表示部１５は、画像再構成部１４により再構成された画
像を図示しないモニタ上に表示する。つぎに、上記の実
施形態例の動作を、図１及びこの動作フローチャートを
表す図２をも参照に入れて説明する。なお、収集し得る
最大列数は１００列との仮定で以下説明する。まず術者は、入力部２からスキャンのための諸条件、例
えば通常スキャンかもしくはヘリカルスキャンかのスキ
ャン形態、スライス厚、スライス数、スライスピッチ、
スキャン範囲及び被検体サイズ等を入力する。…………
……（Ｓ１）次に、この入力された諸条件をシステム制御部３が受容
し、入力されたスキャン形態がヘリカルスキャンかどう
かを判断する。………………………（Ｓ２）上記ステップＳ２にて、ヘリカルスキャンであるとされ
た場合は、スライス数制限部３ａに記憶された制限値５
０列を設定可能な最大値とする。…（Ｓ３）次に、術者は所望とする列数を設定する。………………
………………（Ｓ４）上記ステップＳ４で設定された値が５０列以下かどうか
比較する……（Ｓ５）上記ステップＳ５の比較で５０列以下の場合、プリコリ
メータＣの開度及びデータ収集制御信号を設定列数に合
致するよう制御する。…………………（Ｓ６）スキャンを開始する。………………………………………
…………………（Ｓ７）なお、上記ステップＳ５にて、設定列数が５０を越えた
場合はステップＳ４へ戻り、術者は所望とする列数を設
定し直す。

【００１２】上記ステップＳ２にて、スキャン形態がヘ
リカルではない通常スキャンであった場合、術者は検出
器が有する最大列数である１００列を越えない範囲で所
望とする列数を設定する。…………………………………
………………………（Ｓ８）上記ステップＳ８で設定された設定列数に合致するよう
に、プリコリメータＣの開度及びデータ収集制御信号を
制御する。…………………………………（Ｓ９）スキャンを開始する。………………………………………
………………（Ｓ１）スキャンによって得られる投影データはデータ収集部１
２を介して補間処理部１３に入力され、ヘリカル特有の
補間演算を行なって所望スライス位置における投影デー
タを生成する。その後、補間投影データ及び実際の検出
投影データは画像再構成部１４に入力され、断層像が形
成されて表示部１５に表示されて診断に供する。このよ
うな実施形態により、術者がヘリカルスキャンを選択し
た場合、選択し得る最大スライス数が検出器が有する最
大列数の半分に自動的に設定されるため、コーンビーム
の体軸方向における広がり角が小さくなることから、各
再構成に寄与する体軸方向の検出素子の使用列数が少な
くなり、各検出素子による誤差の影響が抑制される。よ
って、たとえヘリカルスキャンであろうと得られる断層
像の画質低下は抑えられる。

【００１３】また、これに伴って当然ながらプリコリメ
ータも設定スライス数のみに照射されるよう絞られるた
め、被検体Ｐに対する無駄な被曝を防ぐことができる。
さらに、撮影のやり直しも防止できることからも無駄な
被曝は防止でき、かつ検査の長時間化も防ぐこととな
る。なお、本発明は上記実施形態に限定されるものでは
なく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
することができる。例えば、ヘリカルスキャン時の設定
し得る最大スライス数を検出器１０が有する列数の半分
としたが、これに限定されない。ヘリカルスキャン時の
画質を考慮して検出器が有する列数の１／３とか１／４
など、より少なくすればさらに画質向上が望める。これ
は要求される診断形態によって予め設定しておけばよ
い。また、上記実施形態では設定し得るスライス数の上
限値を抑制する方法を述べたが、スキャン形態毎に標準
的なスライス数値を予めプリセットしておいてもよい。
例えば、通常スキャンは１００列使用が、またヘリカル
スキャンは３０列使用がデフォルト値として設定されて
いる等。この方法では、診断部位に応じてスキャン条件
がパターン化されている場合において、術者がスキャン
形態を特に意識せずとも画質の低下が抑制された断層像
を得る事ができ、かつ使い勝手が良い。

【００１４】さらに、上記実施形態では設定スライス数
に応じてプリコリメータＣを絞ることのみ説明したが、
検出器１０と被検体Ｐとの間に検出器１０に入射するＸ
線をさらに絞るポストコリメータを備える形式のＸ線Ｃ
Ｔ装置であれば、このポストコリメータもプリコリメー
タＣと同様に設定スライス数に応じた開度制御対象とし
てもよい。

【００１５】

【発明の効果】以上記載した本発明によれば、マルチス
ライスＣＴでヘリカルスキャンを行う際に生じ得る画質
低下を、操作者が意識せずとも抑制し得るという優れた
効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を
示すブロック図。

【図２】図１の実施形態例における処理の流れを説明す
るフローチャート図。

【図３】コンベンショナルスキャンとヘリカルスキャン
の概念図。

【図４】ＣＴスキャンにあたっての座標系を説明するた
めの図。

【図５】マルチスライスＣＴの概念図。

【図６】１８０度離れた投影角度の投影データの交差角
度を示す図。

【符号の説明】

２…入力部３…システム制御部３ａ…スライス数制限部９…Ｘ線ビーム発生源１０…検出器Ｐ…被検体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】四角錐形にＸ線を被検体に向けて放射
するＸ線発生手段と、前記被検体を透過したＸ線を検出
して投影データを得る複数の検出素子が２次元的に配列
されている検出手段と、前記Ｘ線発生手段が前記被検体
の周囲をスキャンするにあたり、被検体をその体軸方向
への移動なしでスキャンを行う通常スキャン、または体
軸方向への移動を伴ってスキャンを行うヘリカルスキャ
ンのいずれかを行い得るスキャン制御手段と、このスキ
ャン制御手段におけるスキャン態様のいずれかを選択す
るスキャン選択手段と、所望とするスライス数を任意に
設定し得るスライス数設定手段と、前記スキャン選択手
段にてヘリカルスキャンが選択された際に前記スライス
数設定手段にて設定し得る最大スライス数に所定の制限
を与えるスライス数制限手段とを具備することを特徴と
するＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】四角錐形にＸ線を被検体に向けて放射
するＸ線の体軸方向の開口幅を任意に制限するプリコリ
メータをさらに備え、前記スライス数制限手段は、使用
する検出器列が中央付近となるよう少なくとも前記プリ
コリメータの開口幅の制御を行う請求項１記載のＸ線Ｃ
Ｔ装置。
【請求項３】四角錐形にＸ線を被検体に向けて放射
するＸ線発生手段と、前記被検体を透過したＸ線を検出
して投影データを得る複数の検出素子が２次元的に配列
されている検出手段と、前記Ｘ線発生手段が前記被検体
の周囲をスキャンするにあたり、被検体をその体軸方向
への移動なしでスキャンを行う通常スキャン、または体
軸方向への移動を伴ってスキャンを行うヘリカルスキャ
ンのいずれかを行い得るスキャン制御手段と、前記通常
スキャンに対応した第１の標準スライス数値及びヘリカ
ルスキャンに対応した前記第１の標準スライス数値より
は少ない第２の標準スライス数値を予め記憶する記憶手
段と、前記スキャン制御手段におけるスキャン態様のい
ずれかを選択するスキャン選択手段と、このスキャン選
択手段にて選択されたスキャン態様に応じて前記第１も
しくは第２の標準スライス数値を適用してスキャンを行
うことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。