JP2001078994A - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、Ｘ線管とＸ線検出器とスリッ
ト装置との間のアライメント誤差を実質的に解消できる
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。 【解決手段】本発明は、撮影領域内の被検体に向かって
Ｘ線を発生するＸ線管１１と、Ｘ線管と撮影領域との間
に配置され、スライス方向に関するＸ線の厚さを調整す
るためのスリット装置１２と、被検体を透過したＸ線を
検出するために、Ｘ線管に対して撮影領域を挟んで対向
するＸ線検出器１５と、Ｘ線検出器の出力に基づいて、
断層像データを再構成するコンピュータとを具備するＸ
線コンピュータ断層撮影装置において、スリット装置１
２は、スライス方向に並設された２枚の遮蔽板１３，１
４を、スライス方向に沿って個別に移動可能に、且つス
ライス方向に対して個別に傾斜可能に支持機構で支持し
てなることを特徴とする。

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線管で発生し、
スリットで所望の厚さに成形したＸ線を被検体に照射
し、この被検体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出し、
これにより得られる投影データに基づいて断層像データ
を再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線コンピュータ断層撮影装置のスキャ
ン方式の主流は、ファン状にＸ線を放射するビームＸ線
管と、数百又は数千チャンネルの検出素子が円弧状に配
列されてなるＸ線検出器とが、撮影領域を挟んで向かい
合う位置で回転リングに搭載され、この回転リングの回
転に伴って被検体の周囲を高速回転しながら投影データ
を繰り返し収集するいわゆるＲ／Ｒ(rotate/rotate) 方
式である。

【０００３】また、回転リングには、Ｘ線のスライス方
向に関する厚さ（いわゆるスライス厚）を調整するため
のスリット装置が、Ｘ線管のＸ線放射窓の直前の位置に
取り付けられている。

【０００４】これらＸ線管とＸ線検出器とスリット装置
とのアライメントは、装置性能に関わる非常に重要な要
素である。つまり、図１１に示すように、設計上では、
Ｘ線管１からのＸ線の中心線と、Ｘ線検出器５の中心を
通る垂線と、スリット装置２の遮蔽板３，４の間のスリ
ットの中心を通る垂線とが一致するアライメントで、Ｘ
線管とＸ線検出器とスリット装置とを回転リングに取り
付ける必要があるが、実際には多少の誤差が生じること
がある。

【０００５】このアライメント誤差により、図１２に示
すように、Ｘ線により照射されるＸ線検出器５の検出面
上の一部領域（この領域を以下、Ｘ線照射野と称する）
の中心線が、Ｘ線検出器５の検出面の中心線からシフト
してしまったり、また、図１３に示すように、Ｘ線照射
野の中心線が検出面の中心線に対して傾いたりといった
事態が起こる。

【０００６】高速回転という激しい動きを繰り返すうち
に、構造的な歪みが生じ、それに伴ってアライメント誤
差が大きくなって、Ｘ線が当たる面積の差が検出素子間
で拡大し、これに伴って検出素子間の感度のバラツキが
無視できないほど大きくなると、画質が劣化したり、再
構成画像にアーチファクトが生じる。この感度のバラツ
キを是正するために、図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示
すように、スリットを不必要に開けて、Ｘ線が検出器５
の全面に当たる、つまりＸ線が当たる面積が検出素子間
で同じにすることもある。しかし、この場合、スライス
厚の調整ができなくなってしまうばかりか、不要な被曝
をまねいてしまう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、Ｘ線
管とＸ線検出器とスリット装置との間のアライメント誤
差を実質的に解消できるＸ線コンピュータ断層撮影装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】（１）本発明は、撮影領
域内の被検体に向かってＸ線を発生するＸ線管と、前記
Ｘ線管と前記撮影領域との間に配置され、スライス方向
に関する前記Ｘ線の厚さを調整するためのスリット装置
と、前記被検体を透過したＸ線を検出するために、前記
Ｘ線管に対して前記撮影領域を挟んで対向するＸ線検出
器と、前記Ｘ線検出器の出力に基づいて、断層像データ
を再構成するコンピュータとを具備するＸ線コンピュー
タ断層撮影装置において、前記スリット装置は、前記ス
ライス方向に並設された２枚の遮蔽板を、前記スライス
方向に沿って個別に移動可能に、且つ前記スライス方向
に対して個別に傾斜可能に支持機構で支持してなること
を特徴とする。

【０００９】（２）本発明は、（１）のＸ線コンピュー
タ断層撮影装置において、前記Ｘ線検出器の両側各々に
配列された複数のＸ線センサと、前記２枚の遮蔽板の移
動及び傾斜を駆動する複数のモータと、前記複数のモー
タに電力を供給する駆動回路と、前記Ｘ線センサの出力
を処理し、その処理結果に基づいて前記駆動回路を制御
する処理装置とをさらに備えることを特徴とする。

【００１０】（３）本発明は、（２）のＸ線コンピュー
タ断層撮影装置において、前記複数のＸ線センサは、前
記スライス方向に沿って配列されることを特徴とする。

【００１１】（４）本発明は、（２）のＸ線コンピュー
タ断層撮影装置において、前記処理装置は、前記複数の
Ｘ線センサの出力が略同一になるように前記駆動回路を
制御することを特徴とする。

【００１２】（５）本発明は、（２）のＸ線コンピュー
タ断層撮影装置において、前記複数のＸ線センサは、前
記撮影領域の外側を通るＸ線を検出する位置に配置され
ることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るＸ線コンピュ
ータ断層撮影装置を実施形態により説明する。なお、コ
ンピュータ断層撮影装置のスキャン方式としては、Ｘ線
管とＸ線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する
Ｒ／Ｒ方式(ROTATE/ROTATE) 、リング状に多数の検出素
子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する
Ｓ／Ｒ方式(STATIONARY/ROTATE) 等様々なタイプがあ
り、いずれのタイプで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Ｒ／Ｒ方式を例に説明す
る。

【００１４】図１と図２に、本実施形態に係るコンピュ
ータ断層撮影装置のガントリ内部の構成を斜視図と正面
図とで示している。被検体に向かってＸ線を発生するＸ
線管１１と、数百又は数千チャンネルの検出素子が円弧
状に配列されてなるＸ線検出器１５とが、撮影領域を挟
んで互いに向かい合うアライメントで図示しない回転リ
ングに取り付けられている。また、Ｘ線管１１のＸ線放
射窓の直前には、スライス方向に関して任意の距離を隔
てて並設された２枚の遮蔽板１３，１４を有するスリッ
ト装置１２が配置されている。このスリット装置１２
も、Ｘ線管１１やＸ線検出器１５と同様に回転リングに
取り付けられている。

【００１５】Ｘ線管１１から発生したＸ線は、スリット
装置１２の２枚の遮蔽板１３，１４の間のスリットで任
意の厚さに成形され、そして、撮影領域内に載置される
被検体を透過し、Ｘ線検出器１５で検出される。このＸ
線検出器１５の各検出素子から出力されるそれぞれのＸ
線パス上のＸ線吸収係数（又は減弱係数）の積分値を反
映した信号は、図示しないＤＡＳと呼ばれるデータ収集
システムで増幅され、そしてディジタル信号に変換され
た後、投影データとして、コンピュータに送られる。コ
ンピュータでは、被検体の周囲３６０゜又は１８０゜＋
α（αはビュー角）分の投影データに基づいて逆投影法
等の再構成手法により断層画像データを再構成する。

【００１６】ところで、Ｘ線の拡がり角θは、通常、破
線で示すように円柱状の撮影領域に接する程度に調整さ
れているものであるが、本実施形態では、それよりも若
干広く設定されている。これによりＸ線の両端の部分
は、撮影領域の外側を通過することになる。この撮影領
域の外側を通過するＸ線は、撮影領域内に載置される被
検体による減衰を受けないで、Ｘ線検出器１５のチャン
ネル方向に関する両側に隣接されたＸ線センサ１０１，
１０２，１０３，１０４で検出される。Ｘ線センサ１０
１，１０２は、Ｘ線検出器１５の左隣において、スライ
ス方向に沿って並べられる。Ｘ線センサ１０３，１０４
は、Ｘ線検出器１５の右隣において、同様に、スライス
方向に沿って並べられている。

【００１７】これら４つのＸ線センサ１０１，１０２，
１０３，１０４には、Ｘ線管１１とスリット装置１２と
Ｘ線検出器１５とが正しくアライメントされていると
き、つまり図３に示すように、Ｘ線により照射されるＸ
線検出器１５の検出面上のＸ線照射野の中心線が、Ｘ線
検出器１５の検出面の中心線に一致していて、しかもＸ
線照射野の中心線が検出面の中心線に対して平行である
ときには、Ｘ線が略同じ面積で当たるようになってい
て、そのときのＸ線センサ１０１，１０２，１０３，１
０４の出力は図４に示すように一定になる。

【００１８】上述したスリット装置１２の２枚の遮蔽板
１３，１４は、図５に示すように、スライス方向に沿っ
て個別に移動可能に、且つスライス方向に対して個別に
傾斜可能に支持されている。まず、遮蔽板１３は、その
一端部と他端部とが、ボールネジ式の直線移動機構２
１，２２にそれぞれ係合されている。直線移動機構２
１，２２はそれぞれ、モータ２３，２４と、そのモータ
２３，２４の駆動軸に連結されるネジ軸２５，２６と、
ネジ軸２５，２６にかみ合わされるボールネジ２７，２
８と、そのボールネジ２７，２８に遮蔽板１３を回動自
在に取り付けるピン２９，３０とからなり、２つのモー
タ２３，２４が同期して同方向に回転すると遮蔽板１３
はスライス方向に沿って平行移動し、２つのモータ２
３，２４の一方だけが回転又は互いに逆方向に回転する
と遮蔽板１３はスライス方向に対して傾斜するようにな
っている。

【００１９】同様に、遮蔽板１４は、その一端部と他端
部とが、ボールネジ式の直線移動機構３１，３２にそれ
ぞれ係合されている。直線移動機構３１，３２はそれぞ
れ、モータ３３，３４と、そのモータ３３，３４の駆動
軸に連結されるネジ軸３５，３６と、ネジ軸３５，３６
にかみ合わされるボールネジ３７，３８と、このボール
ネジ３７，３８に遮蔽板１４を回動自在に取り付けるピ
ン３９，４０とからなり、２つのモータ３３，３４が同
期して同方向に回転すると遮蔽板１４はスライス方向に
沿って平行移動し、２つのモータ３３，３４の一方だけ
が回転又は互いに逆方向に回転すると遮蔽板１４はスラ
イス方向に対して傾斜するようになっている。

【００２０】図５には、モータ２３，２４，３３，３４
の制御装置の構成が示されている。この制御装置は、Ｘ
線センサ１０１，１０２，１０３，１０４の出力を処理
し、その処理結果に応じて各モータ２３，２４，３３，
３４の回転方向及び回転数を表す制御信号を作成する処
理装置４１と、この制御信号に従ってモータ２３，２
４，３３，３４に駆動電力を供給する駆動回路４２とか
ら構成されている。以下に、この制御方法について説明
する。

【００２１】まず、上述したように、Ｘ線管１１とスリ
ット装置１２とＸ線検出器１５とが正しくアライメント
されているとき、４つのＸ線センサ１０１，１０２，１
０３，１０４には略同じ面積ずつＸ線が照射されるの
で、４つのＸ線センサ１０１，１０２，１０３，１０４
の出力は、図４に示したように、略同じになる。このと
き、処理装置４１は、全てのモータ２３，２４，３３，
３４を回転しない又は全てのモータ２３，２４，３３，
３４の回転を停止を表す制御信号を発生する。

【００２２】Ｘ線管１１とスリット装置１２とＸ線検出
器１５とにアライメント誤差が生じているとき、４つの
Ｘ線センサ１０１，１０２，１０３，１０４の出力は、
全て同じ値にはならない。このＸ線センサ１０１，１０
２，１０３，１０４の出力パターンは、Ｘ線管１１とス
リット装置１２とＸ線検出器１５とのアライメントがど
のようにずれているかに反映している。

【００２３】例えば、図７に示すように、Ｘ線検出器１
５の検出面上の照射野の中心がＸ線検出器１５の中心線
に対して平行にずれているように、アライメント誤差が
生じているとき、それらに照射するＸ線の面積変化に応
じて、図８に示すように、ずれている側の２つのＸ線セ
ンサ１０１，１０３の出力は高くなり、反対側の２つの
Ｘ線センサ１０２，１０４の出力は逆に低くなる。この
とき処理装置４１は、全てのモータ２３，２４，３３，
３４を同方向に回転することを表す制御信号を発生す
る。これによりスリット装置１２の遮蔽板１３、１４
は、直前のスリット幅を維持したままで、平行移動す
る。これにより、Ｘ線検出器１５の検出面上の照射野の
中心がＸ線検出器１５の中心線に対して接近していき、
Ｘ線検出器１５の検出面上の照射野の中心がＸ線検出器
１５の中心線に一致したとき、上述したように４つのＸ
線センサ１０１，１０２，１０３，１０４の出力は、略
同じになり、全てのモータ２３，２４，３３，３４の回
転は停止する。

【００２４】また、図９に示すように、Ｘ線検出器１５
の検出面上の照射野の中心線が、Ｘ線検出器１５の中心
線に対して傾斜するように、アライメント誤差が生じて
いるとき、それらに照射するＸ線の面積変化に応じて、
図１０に示すように、２つのＸ線センサ１０２，１０３
の出力は高くなり、残り２つのＸ線センサ１０１，１０
４の出力は逆に低くなる。このとき処理装置４１は、遮
蔽板１３を動かすモータ２３，２４を互いに逆向きに回
転し、また遮蔽板１４を動かすモータ３３，３４を互い
に逆向きに回転することを表す制御信号を発生する。こ
れによりスリット装置１２の遮蔽板１３、１４は、直前
のスリット幅を維持したままで、回転する。これによ
り、Ｘ線検出器１５の検出面上の照射野の中心線のＸ線
検出器１５の中心線に対する傾斜角がゼロに近づいてい
き、Ｘ線検出器１５の検出面上の照射野の中心がＸ線検
出器１５の中心線に一致したとき、上述したように４つ
のＸ線センサ１０１，１０２，１０３，１０４の出力
は、略同じになり、全てのモータ２３，２４，３３，３
４の回転は停止する。

【００２５】実際的には、Ｘ線検出器１５の検出面上の
照射野の中心がＸ線検出器１５の中心線に対する平行な
ずれと、傾斜とが複合的に起こる。この場合には、上述
したそれぞれのずれ及び傾斜に対する制御が総合的に実
施されることになる。簡単には、４つのＸ線センサ１０
１，１０２，１０３，１０４の出力が、略同一になるま
で、４つのモータ２３，２４，３３，３４を適当に組み
合わせて回転し、遮蔽板１３，１４を平行移動及び傾斜
させる。

【００２６】以上のように本実施形態によれば、Ｘ線管
１１とスリット装置１２とＸ線検出器１５とのアライメ
ントがずれていても、そのずれを、Ｘ線管１１やＸ線検
出器１５よりも軽いスリット装置１２の遮蔽板１３，１
４の移動や傾斜により実質的に解消することができる。

【００２７】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、種々変形して実施可能である。例えば本発明は、
スリット装置だけでなく、ビームトリマに適用すること
もできる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、Ｘ線管とスリット装置とＸ線
検出器との間のアライメントに誤差があっても、それを
２枚の遮蔽板の平行移動及び傾斜により実質的に解消す
ることができる。なお、Ｘ線管やＸ線検出器を動かして
アライメント誤差を解消するようにしたのではなく、ス
リット装置の遮蔽板を動かすようにしたことで、その移
動機構を小型軽量で実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施形態によるコンピュータ
断層撮影装置のガントリ内部の斜視図。

【図２】図１のガントリ内部の正面図。

【図３】アライメントに誤差がないときの図１のＸ線検
出器及びＸ線センサに照射されるＸ線の照射野を示す
図。

【図４】図３のＸ線の照射野に対応するＸ線センサの出
力パターンを示す図。

【図５】図１のスリット装置の構造図。

【図６】図５のモータの制御装置の構成図。

【図７】Ｘ線の照射野が検出器中心線に対して平行にず
れているときの図１のＸ線センサのＸ線照射面積を示す
図。

【図８】図７のＸ線の照射野に対応するＸ線センサの出
力パターンを示す図。

【図９】Ｘ線の照射野が検出器中心線に対して傾斜して
いるときの図１のＸ線センサのＸ線照射面積を示す図。

【図１０】図９のＸ線の照射野に対応するＸ線センサの
出力パターンを示す図。

【図１１】従来において、Ｘ線管とスリット装置とＸ線
検出器との間のアライメントの誤差を示す図。

【図１２】従来において、検出器中心線に対して平行に
ずれているＸ線照射野を示す図。

【図１３】従来において、検出器中心線に対して傾斜し
ているＸ線照射野を示す図。

【図１４】アライメントの誤差に対する従来の対処法を
示す図。

【符号の説明】

１１…Ｘ線管、 １２…スリット装置、 １３…遮蔽板、 １４…遮蔽板、 １５…Ｘ線検出器、 １０１…Ｘ線センサ、 １０２…Ｘ線センサ、 １０３…Ｘ線センサ、 １０４…Ｘ線センサ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影領域内の被検体に向かってＸ線を発
   生するＸ線管と、 前記Ｘ線管と前記撮影領域との間に配置され、スライス
   方向に関する前記Ｘ線の厚さを調整するためのスリット
   装置と、 前記被検体を透過したＸ線を検出するために、前記Ｘ線
   管に対して前記撮影領域を挟んで対向するＸ線検出器
   と、 前記Ｘ線検出器の出力に基づいて、断層像データを再構
   成するコンピュータとを具備するＸ線コンピュータ断層
   撮影装置において、 前記スリット装置は、前記スライス方向に並設された２
   枚の遮蔽板を、前記スライス方向に沿って個別に移動可
   能に、且つ前記スライス方向に対して個別に傾斜可能に
   支持機構で支持してなることを特徴とするＸ線コンピュ
   ータ断層撮影装置。
2. 【請求項２】 前記Ｘ線検出器の両側各々に配列された
   複数のＸ線センサと、前記２枚の遮蔽板の移動及び傾斜
   を駆動する複数のモータと、前記複数のモータに電力を
   供給する駆動回路と、前記Ｘ線センサの出力を処理し、
   その処理結果に基づいて前記駆動回路を制御する処理装
   置とをさらに備えることを特徴とする請求項１記載のＸ
   線コンピュータ断層撮影装置。
3. 【請求項３】 前記複数のＸ線センサは、前記スライス
   方向に沿って配列されることを特徴とする請求項２記載
   のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
4. 【請求項４】 前記処理装置は、前記複数のＸ線センサ
   の出力が略同一になるように前記駆動回路を制御するこ
   とを特徴とする請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮
   影装置。
5. 【請求項５】 前記複数のＸ線センサは、前記撮影領域
   の外側を通るＸ線を検出する位置に配置されることを特
   徴とする請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装
   置。