JP2000316840A - X線ct装置 - Google Patents
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Abstract
きるようにする。 【解決手段】この発明のX線CT装置は、被検体Mの周
囲からコーン状X線ビームを照射することによりフラッ
トパネル型X線センサから出力される透過X線検出デー
タに基づき画像再構成を行うX線CT撮影に先立って、
被検体Mの周囲の任意方向からコーン状X線ビームを照
射して得られるX線透過画像に、X線CT撮影の際の再
構成エリアPaを重畳表示して表示モニタ7の画面に映
し出す構成を備えている。X線CT撮影を実行する前
に、オペレータは、再構成エリアPa内に撮影対象の関
心部位Maが納まるか否かを表示モニタ7の画面上でチ
ェックできるので、所望の断面のX線CT画像を確実に
得ることができる。
Description
T撮影(任意断面のX線コンピュータ断層撮影)を行う
X線CT装置に係り、特にX線CT撮影の際の再構成エ
リアを予め正確に把握できるようにするための技術に関
する。
CT装置は、図14に示すように、ファン状X線ビーム
(扇形状X線ビーム)FBを照射するX線管41とX線
検出素子42が1列ないし数列でX線ビームの広がりに
沿って並ぶよう配列されたX線ライン検出器43とをX
線管41とX線ライン検出器43が被検体Mを間にして
常に対向配置となるよう装備したX線撮像部44を備
え、X線CT撮影実行の際、X線管41とX線ライン検
出器43とが被検体Mのまわりを回転するとともに、X
線管41によるファン状X線ビームFBの照射に伴って
X線ライン検出器43から出力される透過X線検出デー
タに基づきX線CT画像作成用の再構成処理が行われる
よう構成されている。
ン状X線ビームFBの幅が極く狭いので、広範囲のX線
CT撮影に必要な透過X線検出データを収集するために
は、X線撮像部44を被検体Mの体軸方向に変位させ
て、被検体Mのまわりを何度も回転しなければならない
結果、必然的に撮影時間が長くなる。そこで、ファン状
X線ビームFBの代わりに幅の広いコーン状X線ビーム
を用いるとともに、X線ライン検出器43の代わりにX
線検出素子が縦横に配列されている検出面の広いX線面
検出器(X線面センサ)を用い、撮影対象の関心部位を
幅広のコーン状X線ビームで一挙照射する一方、関心部
位からの透過X線も検出面の広いX線面検出器で一挙検
出するように構成したX線CT撮影装置が検討されてい
る。このコーン状X線ビーム方式の装置によれば、X線
撮像部が被検体Mのまわりを1回転すれば、広範囲の透
過X線検出データが得られるので撮影時間を大幅に短縮
することが可能となる。
コーン状X線ビーム方式のX線CT撮影装置には、ファ
ン状X線ビーム方式のX線CT撮影装置に比べると、X
線CT撮影を実行する場合、再構成エリアを予め把握す
ることが難しいという問題がある。X線CT撮影の場
合、被検体の体軸周りから照射される全X線ビームの重
複する部分が任意断面のX線CT画像が得られる再構成
エリア、すなわち撮影範囲となる。したがって、撮影を
開始する前に、再構成エリアを十分に把握して撮影対象
の関心部位が再構成エリアにきっちり納まっていること
を確認する必要がある。しかし、コーン状X線ビーム方
式のX線CT撮影装置の場合、再構成エリアを予め把握
し難いので、撮影が済んでみると、撮影対象の関心部位
が再構成エリアから外れてしまっていて、所望の断面の
X線CT画像が得られていなかった、という不都合が起
こる心配がある。
撮影の際の再構成エリアを予め正確に把握することがで
きるコーン状X線ビーム方式のX線CT撮影装置を提供
することを課題とする。
め、この発明のX線CT装置は、天板上の被検体にコー
ン状X線ビームを照射するX線管およびX線検出素子が
縦横に配列されている透過X線検出用のX線面検出器を
具備するX線撮像手段と、X線撮像手段を駆動するX線
系駆動手段と、CT撮影モードで駆動されるX線撮像手
段のX線面検出器から出力される透過X線検出データに
基づきX線CT画像作成用の再構成処理を行う画像再構
成手段と、X線画像を表示する画像表示手段とを備えて
いるX線CT装置において、CT撮影モードで駆動され
るX線撮像手段のX線面検出器から出力される透過X線
検出データに基づきX線透過画像を得て画像表示手段に
表示する透過画像撮影手段と、透過画像撮影手段により
得られるX線透過画像にX線CT撮影の際の再構成エリ
アを重畳表示する再構成エリア重畳手段とを備えてい
る。
のX線CT装置において、再構成エリアが重畳表示され
たX線透過画像の画面上でX線CT画像作成対象の断面
の位置を指定する撮影断面指定手段をも備えている。
よりX線撮影を実行する際の作用について説明する。こ
の発明の装置によるX線CT撮影の場合、先ずX線透過
撮影(単純X線撮影)により再構成エリアを確認するた
めのX線透過画像を得る。すなわちX線撮像手段を透過
撮影モードで駆動して適当な位置に停めた状態でX線管
から被検体へコーン状X線ビームを照射する一方、X線
面検出器によって透過X線像を検出するとともに、透過
画像撮影手段により、X線面検出器から出力される透過
X線検出データに基づきX線透過画像を得て画像表示手
段に表示する。そして、この時、この発明のX線CT装
置の場合、再構成エリア重畳手段により、X線透過画像
にX線CT撮影の際の再構成エリアが重ねて同時表示
(重畳表示)されるのである。
場合と違い、コーン状X線ビームによるX線CT撮影の
場合は、撮影中心の周りから照射されるX線ビームが全
て重なり合う重畳区域だけが再構成エリア(つまり撮影
範囲)となる。被検体の体軸のまわりから照射されるコ
ーン状X線ビームが全て重なる再構成エリアはガントリ
中心(撮影中心)を中心として表面がコーン状X線ビー
ムに内接する球の内側全域であり、X線透過画像に重畳
された時は再構成エリアは円の形となって画像中に出現
することになる。
表示されたX線透過画像の上で撮影対象の関心部位が再
構成エリアの中にあるか否かをチェックし、関心部位が
再構成エリアの中にあれば、X線CT撮影へ移行する。
しかし、もし関心部位が再構成エリアから外れておれ
ば、オペレータは被検体の関心部位が再構成エリアの中
に入るよう被検体を移動させて再びX線透過画像を得て
上のチェックを繰り返すことになる。このように、この
発明の装置の場合、撮影対象の関心部位が再構成エリア
内にあることを予め確認してからX線CT撮影が実行さ
れることから、所望の断面のX線CT画像が確実に得ら
れる。
の場合、やはり、撮影対象の関心部位に幅の広いコーン
状X線ビームが一挙に照射されるとともに、関心部位か
らの透過X線もX線面検出器の広い検出面で一挙に検出
されるので、広範囲の透過X線検出データが迅速に収集
される結果、撮影時間が短くて済む。
は、オペレータが、撮影断面指定手段により、再構成エ
リアが重畳表示されたX線透過画像の画面上でX線CT
画像を作成する断面の位置を予め指定する。撮影範囲を
示す再構成エリアは、X線CT画像を作成する断面の位
置の指定可能範囲を示すものでもあるので、オペレータ
は、X線CT画像を作成する断面の位置が適正かつ簡単
に指定できることとなる。そして、続いて実行されるX
線CT撮影において、撮影断面指定手段により指定され
た断面についてのX線CT画像が作成されることにな
る。
面を参照しながら説明する。図1は実施例に係るX線C
T装置の全体構成を示すブロック図、図2は実施例で用
いられるコーン状X線ビームを説明するための模式図、
図3は実施例のX線CT装置のガントリを示す斜視図、
図4は実施例のX線CT装置のX線撮像部の動きを示す
模式図である。図1のX線CT装置は、被検体Mを載置
する天板1と、天板1の上に載置された被検体Mへコー
ン状X線ビームCBを照射するX線管2と、被検体Mを
挟んでX線管2に対向配置されている透過X線検出用の
フラットパネル型X線センサ(X線面検出器)3とを装
備したX線撮像部4を備えている。
線源(X線焦点)2aの前方にコーン状X線ビームCB
の水平断面形状を規定するX線遮蔽材製のコリメータ2
bが配設されていて、実施例では水平断面が正方形の四
角錐状のコーン状X線ビームCBが放出される構成とな
っている。なお、図2(b)に示すように、コーン状X
線ビームCBの幅を示すビーム開き角θは、X線源2a
とコリメータ2bのジオメトリー(幾何学的配置関係)
により一義的に決まる。フラットパネル型X線センサ
(以下、適宜「パネル型X線センサ」と略記)3は、詳
しくは後述するように多数のX線検出素子が縦横に配列
された構成となっている広い2次元検出面を有するX線
面センサである。
型X線センサ3の後段に、透過X線検出データを収集す
るデータ収集部(DAS)5と、データ収集部5により
収集された透過X線検出データを処理してX線CT画像
あるいはX線透過画像を得るデータ処理部6を備えてい
る他、X線CT画像やX線透過画像などを映し出す表示
モニタ(画像表示手段)7を備えていて、X線撮像部4
がCT撮影モードで駆動された場合は、表示モニタ7の
画面にX線CT画像が映し出され、またX線撮像部4が
透過撮影モードで駆動された場合は、表示モニタ7の画
面にX線透過画像が映し出されるよう構成されている。
以下、実施例のX線CT装置の各部構成をより具体的に
説明する。
天板駆動部8のコントロールにより前後・左右の他、上
下に移動させられるよう構成されている。この天板駆動
部8は、操作卓9からの操作入力に伴って撮影制御部1
0から送出される指令信号に従って天板1の動きをコン
トロールする。X線管2は、高電圧発生器などを含む照
射制御部11のコントロールにより、設定された照射条
件でX線を被検体Mにコーン状X線ビームCBを照射す
るよう構成されている。照射制御部11によるコントロ
ールも、操作卓9からの操作入力により撮影制御部10
から送出される指令信号に従って行われる。
X線管2の方はガントリ12のハウジング中に配置され
ていて見えないが、パネル型X線センサ3の方はガント
リ12のリング状内側空間12aに露出した状態で配置
されており、X線管2から出るX線はハウジング内面に
周方向に沿って切れ目なく設けられたスリット12bを
通して被検体Mに照射されることになる。そして、撮像
系駆動部13のコントロールにより、X線管2およびパ
ネル型X線センサ3が対向配置状態を維持したままの状
態で連動して被検体Mの体軸Zのまわりを矢印RA,R
Bの向きへ移動する構成となっている。
は、図4に示すように、ガントリ12のハウジング内に
配設された回転リング14に一体的に取り付けられてい
るとともに、モータ(図示省略)から回転力を受けてプ
ーリ15aおよびベルト15bが、回転リング14を矢
印RA,RBの向きへ回転させるのに伴って、X線管2
およびパネル型X線センサ3が対向配置状態を維持した
ままで回転リング14と共に移動するのである。なお、
撮像系駆動部13によるコントロールも、やはり操作卓
9からの操作入力により撮影制御部10から送出される
指令信号に従って行われる。
部13は、CT撮影モードと透過撮影モードとでX線撮
像部4の駆動態様が異なるようにX線撮像部4をコント
ロールする。CT撮影モードの場合のコントロールで
は、X線管2が被検体Mの体軸Zの周りを1回転ながら
コーン状X線ビームCBを被検体Mに連続的に照射する
とともに、X線管2と連動して移動するパネル型X線セ
ンサ3により透過X線が連続的に検出される。X線管2
の回転に伴って被検体MへのX線照射角が変わってゆく
結果、パネル型X線センサ3によりX線CT画像の作成
に必要な被検体全周からの透過X線が検出されることと
なる。透過撮影モードの場合のコントロールでは、図4
に一点鎖線で示すように、X線管2とパネル型X線セン
サ3が適宜の方向(図4ではラテラル方向)に対向した
まま停止した状態で、X線管2が単発的(もしくは必要
に応じて連続的)にコーン状X線ビームCBを被検体M
に照射するとともに、パネル型X線センサ3により1画
面分の透過X線が検出される。
する。データ処理部6には、CT撮影モード時にデータ
収集部5から送出される(ディジタル信号の)透過X線
検出データを記憶する検出データメモリ6aと、検出デ
ータメモリ6aに記憶されているデータに基づきX線C
T画像作成用の再構成処理を行う画像再構成部6bと、
画像再構成部6bにより作成される所望の断面のX線C
T画像を記憶するCT画像メモリ6cとが設けられてい
る他に、透過撮影モード時にデータ収集部5から送出さ
れる(ディジタル信号の)透過X線検出データを1枚の
X線透過画像として記憶する透過画像メモリ6dが設け
られている。CT画像メモリ6cや透過画像メモリ6d
に記憶されている画像は適時に読みだされて表示モニタ
7の画面に表示される。
ータ処理部6には、この発明を特徴づける構成として、
透過画像メモリ6dのX線透過画像にX線CT撮影の際
の再構成エリアを重畳表示する再構成エリア重畳部6e
と、X線透過画像にX線CT撮影の際のX線照射エリア
を重畳表示する照射エリア重畳部6fが設けられてい
て、表示モニタ7の画面に被検体MのX線透過画像が映
し出された場合、図5に示すように、再構成エリア重畳
部6eおよび照射エリア重畳部6fにより、再構成エリ
アPaとX線照射エリアPb1〜Pb3とがX線透過画
像に重畳表示されるよう構成されているのである。
射されるX線ビームが全て重なり合う区域であり、照射
センターラインPcの上のガントリ中心(撮影中心)P
dを中心としてX線照射エリアPb1,Pb2に内接す
る円の内側全域が再構成エリアとなる。なお、再構成エ
リアPaの大きさは、図2(b)に示すように、コーン
状X線ビームCBのビーム開き角θと、X線源2aとガ
ントリ中心(撮影中心)Pdの距離によって予め計算で
求めることができるので、後は表示モニタ7の画面上で
のX線透過画像の画像比率に応じた寸法の円を画面に描
かれるように構成すれば、再構成エリアPaを示すこと
ができる。したがって、オペレータは、図5に示す画面
を見て、撮影対象の関心部位Maが再構成エリアPaの
内にあるか否を予め簡単に確認できるので、関心部位M
aの一部が撮影範囲から外れる心配がなくなる。
リアPaの場合と同様にして表示されており、X線照射
エリアPb1がX線ビームを上方から照射した場合の被
爆域を示し、X線照射エリアPb2がX線ビームを下方
から照射した場合の被爆域を示し、X線照射エリアPb
3がX線ビームを側方から照射した場合の被爆域を示
す。したがって、オペレータは、図5に示す画面を見
て、被検体Mの被爆域を予め簡単にチェックできるよう
になる。
エリアが重畳表示されたX線透過画像の画面上でX線C
T画像作成対象の断面の位置を指定する撮影断面指定手
段を備えている。すなわち、実施例のX線CT装置の場
合、再構成エリアが重畳表示されたX線透過画像の画面
上において、操作卓9によるカーソル操作によりX線C
T画像を作成する断面の位置を指定すると、図6に示す
ように、操作卓9で指定されたX線CT画像作成対象の
断面の位置Pe1〜Pe4がX線透過画像の画面上にラ
インとして重畳表示されるとともに、X線CT撮影が実
行された場合に予め指定された断面の位置Pe1〜Pe
4のX線CT画像が画像再構成部6bにより自動的に作
成されるよう構成されているのである。そのためデータ
処理部6は、操作卓9で指定されたX線CT画像作成対
象の断面の位置Pe1〜PeをX線透過画像の画面上に
ラインとして重畳表示する指定断面重畳部6gを備えて
いる。したがって、オペレータはX線透過画像に重畳表
示されている再構成エリアPaの示す指定可能範囲を外
れないように注意して操作を行いさえすれば、X線CT
画像を作成する断面の位置が適正かつ簡単に指定できる
ことになる。
成を説明する。図7に示すように、パネル型X線センサ
3におけるX線検出素子XDの配列としては、例えば横
(x)方向1024,縦(y)方向1024の正方形マ
トリックス構成であって、大きさとしては縦50cm・
横50cm程度の寸法のものが挙げられる。パネル型X
線センサ3は、図8(a),(b)に示すように、入射
X線を電荷あるいは光に変換するX線変換層16と、X
線変換層16で生じた電荷あるいは光を検出する素子が
縦横にマトリックス状に配置形成されている検出アレイ
層17との積層構造となっており、図8(a)に示す直
接変換タイプのセンサと、図8(b)に示す間接変換タ
イプのセンサとがある。
16が入射X線を直に電荷に変換するセレン層やCdZ
nTe層などからなり、検出アレイ層17の表面に電荷
検出素子18として表面電極19に対向形成された電荷
収集電極でもって電荷の検出を行いコンデンサC1に蓄
電するとともに蓄積電荷がTFT(Thin Film Transist
er:薄膜トランジスタ) 20を介して取り出される構成
となっていて、各電荷検出素子18と、その上のX線変
換層16の一部分と、コンデンサC1およびTFT20
とで1個のX線検出素子XDが形成される。後者の間接
変換タイプの場合、X線変換層16が入射X線を光に変
換するシンチレータ層からなり、検出アレイ層17の表
面に光検出素子21として形成されたフォトダイオード
でもって光の検出を行いコンデンサC1に蓄電するとと
もに、蓄積電荷がTFT20を介して取り出される構成
となっていて、各光検出素子21と、その上のX線変換
層16の一部分と、コンデンサC1とおよびTFT20
とで1個のX線検出素子XDが形成される。
子XDの薄膜トランジスタ20のソースがX方向の読出
し配線22に接続され、ゲートがY方向の読出し配線2
3に接続されている。読出し配線22はプリアンプ群2
4を介してマルチプレクサ25に接続されているととも
に、読出し配線23はゲートドライバ26に接続されて
いる。そして、マルチプレクサ25およびゲートドライ
バ26へキャリア取り出し用の走査信号が送り込まれる
ことになる。パネル型X線センサ3の各X線検出素子X
Dの特定は、X方向・Y方向の配列に沿って各X線検出
素子XDへ順番に割り付けられているアドレス(例えば
0〜1023)に基づいて行われるので、取り出し用の
走査信号は、それぞれX方向アドレスまたはY方向アド
レスを指定する信号となる。
ー26からY方向の読出し配線23に対し取り出し用の
電圧が印加されるのに伴い、各X線検出素子XDが列単
位で選択される。そして、X方向の走査信号に従ってマ
ルチプレクサ25が切替えられることにより、選択され
た列のX線検出素子XDのコンデンサC1に蓄積された
キャリア(電子またはキャリア)が順にプリアンプ群2
4およびマルチプレクサ25を経由して、AD変換部2
7でディジタル化された後、透過X線検出信号として出
力される。上のことから、パネル型X線センサ3からの
キャリアの取り出し方式は、概ね通常のTVカメラなど
の映像機器に類似の構成であり、プリアンプ群24、マ
ルチプレクサ25、ゲートドライバ26およびAD変換
部27などがデータ収集部5を構成していることにな
る。
線CT画像あるいはX線透過画像をフィルムに焼き付け
てX線写真として出力するレザー式の画像焼付け器(図
示省略)や、X線CT画像あるいはX線透過画像を画像
信号のかたちのままで保存する画像保存メモリ(図示省
略)なども必要に応じて装備される。
線CT装置によりX線撮影を実行する時の装置動作を図
面を参照しながら説明する。図10は、実施例のX線C
T装置によるX線撮影の状況を経時的に示すフローチャ
ートである。 〔ステップS1〕被検体Mを天板1の上に載せた後、天
板1を移動して被検体Mをガントリ12の撮影位置へセ
ット。
モードで駆動してラテラル方向からコーン状X線ビーム
CBを被検体Mに照射しX線透過画像を得るとともに、
図11に示すように、表示モニタ7の画面に再構成エリ
アPaを重畳表示したX線透過画像を映し出す。
被検体Mの関心部位Maが再構成エリアPaの内側であ
るか否かをチェックする。図11に示すように、関心部
位Maが再構成エリアPaから外れている場合は、被検
体Mを少し移動させてからステップS2へ戻る。そし
て、図5に示すように、関心部位Maが再構成エリアP
aの内側にある場合はステップS4へ進む。
操作により、図6に示すように、X線CT画像作成対象
の断面の位置Pe1〜Pe4を指定する。
線CT撮影を開始する。
モードで駆動してX線CT撮影を実行する。
ら出力されるX線検出データに基づき画像再構成部6に
てデータ処理が行われ、予め指定された断面の位置Pe
1〜PeのX線CT画像が作成されて表示モニタ7の画
面に映し出される。
あれば、天板1を移動して被検体Mの関心部位ををガン
トリ12の撮影位置へセットしてからステップS2へ戻
る。撮影する関心部位が無ければX線撮影は終了とな
る。
はなく、下記のように変形実施することができる。 (1)実施例の装置の場合、透過X線モードでは被検体
Mの側方(ラテラル方向)からコーン状X線ビームを照
射してX線透過画像を得て再構成エリアと一緒に表示す
る構成であったが、再構成エリアと一緒に表示するX線
透過画像はコーン状X線ビームを被検体Mの側方から照
射して得る画像に限られるものではない。例えば、コー
ン状X線ビームを被検体Mの上方から照射して、図12
に示すように、表示モニタ7の画面に被検体Mの正面か
ら撮影したX線透過画像を再構成エリアPaと重畳表示
することもできる装置が、変形例として挙げられる。
のX線透過画像に納まる大きさであったが、関心部位M
aがひとつのX線透過画像に納まらない大きさの場合、
図13に示すように、オーバーラップないし隣接する2
か所で透過撮影モードによるX線透過画像をそれぞれ得
るとともに、二つのX線透過画像の主要部分を結合して
表示モニタ7の画面に再構成エリアと一緒に映し出し
て、関心部位Maと再構成エリアPaとの関係をチェッ
クすることもできる構成となっている装置が、変形例と
して挙げられる。
出器はフラットパネル型X線センサに限られるものでは
ない。
に係るX線CT装置によれば、X線CT撮影の際の再構
成エリアが重畳表示された被検体のX線透過画像が画像
表示手段に映し出される構成を備えているので、X線C
T撮影を始める前に、撮影対象の関心部位が再構成エリ
アの中にあることを画像の上で予め確認してからX線C
T撮影に取りかかれるようになる結果、所望の断面のX
線CT画像を確実に得ることができる。
れば、X線CT画像を作成する断面の位置の指定可能範
囲を示す再構成エリアが重畳表示されたX線透過画像の
画面上で、X線CT画像を作成する断面の位置の指定が
行える構成を備えており、オペレータは、再構成エリア
を目印にしてX線CT画像を作成する断面の位置を適正
かつ簡単に指定できる。
ク図である。
するための模式図である。
である。
す模式図である。
X線透過画像を示す図である。
定された断面の位置が重畳表示されたX線透過画像を示
す図である。
本構成を示す平面図である。
る。
ク図である。
示すフローチャートである。
たX線透過画像を示す図である。
示す図である。
した画像を示す図である。
ある。
面検出器) 4 …X線撮像部 6a …画像再構成部 7 …表示モニタ 6 …データ処理部 6b …画像再構成部 6d …透過画像メモリ 6e …再構成エリア重畳部 6g …指定断面位置重畳部 CB …コーン状X線ビーム M …被検体 Pa …再構成エリア Pe1〜Pe4 …断面の位置 XD …X線検出素子
Claims (2)
- 【請求項1】天板上の被検体にコーン状X線ビームを照
射するX線管およびX線検出素子が縦横に配列されてい
る透過X線検出用のX線面検出器を具備するX線撮像手
段と、X線撮像手段を駆動するX線系駆動手段と、CT
撮影モードで駆動されるX線撮像手段のX線面検出器か
ら出力される透過X線検出データに基づきX線CT画像
作成用の再構成処理を行う画像再構成手段と、X線画像
を表示する画像表示手段とを備えているX線CT装置に
おいて、CT撮影モードで駆動されるX線撮像手段のX
線面検出器から出力される透過X線検出データに基づき
X線透過画像を得て画像表示手段に表示する透過画像撮
影手段と、透過画像撮影手段により得られるX線透過画
像にX線CT撮影の際の再構成エリアを重畳表示する再
構成エリア重畳手段とを備えていることを特徴とするX
線CT装置。 - 【請求項2】請求項1に記載のX線CT装置において、
再構成エリアが重畳表示されたX線透過画像の画面上で
X線CT画像作成対象の断面の位置を指定する撮影断面
指定手段をも備えているX線CT装置。
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