JP2001137227A - Ctスキャナにおける効率的なデータ収集方法及び装置 - Google Patents

Ctスキャナにおける効率的なデータ収集方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 X線源(14)と、検出器アレイ(18)
と、この検出器アレイに接続されると共に、検出器アレ
イ内の検出器セル(20)の総数より少ない数のデータ
収集入力チャネルを有するデータ収集システム(32)
とを含むマルチスライス型CT画像作成システム(1
0)を利用して、対象物(22)の画像を作成するため
の方法および装置を提供する。 【解決手段】 本方法では、X線源と検出器アレイとの
間に対象物を位置決めし、対象物に向けてX線ビーム
(16)を投射し、データ収集システムで受け取る画像
スライスの数を増加させるように、選択した検出器セル
とデータ収集入力チャネルとの結合を選択的に構成変更
する。本装置では、上記結合の選択的な構成変更のため
に、検出器(18)とデータ収集システムの入力プロセ
ッサ(72)との間に結合されたマルチプレクサ・アレ
イ(102)を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、全般的には、CT
スキャナ内のデータ収集ハードウェアを効率的に利用す
るための方法及び装置に関し、さらに詳細には、様々な
大きさの対象物に対して効率的に対応できるようにCT
スキャナ内のデータ収集ハードウェアを調整するための
方法及び装置に関する。
【0002】
【発明の背景】周知のコンピュータ断層(CT)画像作
成(イメージング)システムの少なくとも1つの構成で
は、X線源は、デカルト座標系のX−Y平面(一般に
「画像作成平面」と呼ばれる)内に位置するようにコリ
メートされたファンビーム(扇形状ビーム)を放出す
る。X線ビームは、例えば患者などの画像作成しようと
する対象物を透過する。X線ビームは、この対象物によ
って減衰を受けた後、放射線検出器アレイに入射する。
検出器アレイで受け取った減衰したビーム状放射線の強
度は、対象物によるX線ビームの減衰に依存する。この
アレイの各検出器素子は、それぞれの検出器位置でのビ
ーム減衰の計測値に相当する電気信号を別々に発生す
る。すべての検出器からの減衰量計測値を別々に収集し
て、透過プロフィールが作成される。
【0003】周知の第3世代CTシステムでは、X線源
及び検出器アレイは、X線ビームが画像を作成しようと
する対象を切る角度が一定に変化するようにして、画像
作成平面内でこの画像作成対象物の周りをガントリと共
に回転する。あるガントリ角度で検出器アレイより得ら
れる一群のX線減衰量計測値、すなわち、投影データ)
は、「ビュー(view)」と呼ばれている。また、画像作成
対象物の「スキャン・データ(scan)」は、X線源と検出
器が1回転する間に、様々なガントリ角度、すなわちビ
ュー角度で得られるビューの集合からなる。アキシャル
・スキャンでは、この投影データを処理することによ
り、画像作成対象物を横切る2次元スライスに対応する
画像が構成される。投影データの集合から画像を再構成
するための一方法として、当技術分野においてフィルタ
補正逆投影法(filtered back projection)と呼ぶれてい
るものがある。この処理方法では、スキャンにより得た
減衰量計測値を「CT値」、別名「ハウンスフィールド
値」という整数に変換し、これらの整数値を用いて陰極
線管ディスプレイ上の対応するピクセル(画素)の輝度
を制御する。
【0004】周知のCT画像作成システムの少なくとも
1つは、画像化する対象物の広い領域を短時間でスキャ
ンするマルチスライス型CTスキャナである。単一スラ
イス型CTスキャナと比較すると、マルチスライス型C
Tスキャナは、より幅広にコリメートされたX線ビーム
を投射するX線源及び検出器からなる複数の行を有して
いる。したがって、このスキャナは、患者をスキャンし
たときに画像をより薄層のスライスで再構成することが
できる(すなわち、このスキャナは、テーブルの移動方
向、すなわちz方向でより精細な空間分解能を有する)
と共に、X線管の冷却を必要としない。
【0005】しかし、マルチスライス型CTスキャナの
検出器から複数行のデータを収集するには、データ収集
ハードウェアの量を増やす必要がある。例えば、n個の
検出器セルからなるm個の行がある場合、m×n個のデ
ータ収集チャネルが必要となる。これに比べて、単一ス
ライス型CTスキャナでは、その備える検出器セルはn
個のみであり、またデータ収集チャネルはn個のみであ
る。
【0006】16行の検出器チャネルを有するあるマル
チスライス型CTスキャナでは、16行分の1.25m
mスライスのデータを画像再構成に利用できるような方
式により再構成している。しかし、これらの行のすべて
を利用するためには、スリップリングを介してデータを
ホストコンピュータに送信する際に大きな通信帯域を必
要とすると共に、そのチャネルのすべてを収集するため
に大量のデータ収集ハードウェアを必要とする。周知の
CTスキャン・システムの1つでは、同時に収集するデ
ータは4行分だけである。したがって、このシステムに
より提供できるのは、4種類のスライス厚で、かつ同時
に4スライスのみである。具体的には、4×1.25m
m(中央の検出器4行)、4×2.50mm(隣接行同
士を組み合わせた中央の8行)、4×3.75mm(3
行単位のグループで結合させた中央の12行)、並びに
4×5.00mm(4行単位のグループで組み合わせた
16行すべて)を提供することができる。このシステム
で同時に収集できるのが4スライスだけであるという限
界は、この検出器ハードウェアを用いて、例えば1.2
5mm厚で16スライスを提供できる可能性はあるもの
の、データ収集ハードウェアが制限されている結果とし
て主に生じたものである。
【0007】この周知のCTスキャン・システムの限界
により、患者の胸部など、直径50cmまでの大きな対
象物で、むしろ効率的なスキャンができる。しかし、患
者の頭部などの小さい対象物では、スキャン用チャネル
の利用がかなり非効率である。頭部は、典型的には、2
5cm未満のスキャン撮影領域に収まる。このより小さ
い撮影領域に寄与する検出器セルまたはデータ収集チャ
ネルは、百分率にして約56.8%に過ぎない。このこ
とは、データ収集チャネルのうちの約43.2%はアイ
ドリング状態にある、すなわちスキャナが患者の頭部の
画像を作成する際の画像再構成に寄与しないデータを提
供していることを意味する。(スキャナの検出器チャネ
ルとスキャナの回転するガントリとが同心でないため、
この百分率は正確に50%とならない。)したがって、
患者の頭部などのより小さい対象物の画像作成の際にア
イドリング状態にある、すなわち非効率的に使用される
データ収集チャネルを、効率的に利用する方法及び装置
を提供できることが望ましい。
【0008】
【発明の概要】このため、実施の一形態では、X線源
と、検出器アレイと、この検出器アレイに結合されてい
て、検出器アレイ内の検出器セルの総数より少ない数の
データ収集入力チャネルを有するデータ収集システムと
を含むマルチスライス型CT画像作成システムを利用し
て、対象物の画像を作成するための方法が提供される。
本方法は、X線源と検出器アレイとの間に対象物を位置
決めするステップと、この対象物に向けてX線ビームを
投射するステップと、データ収集システムが受け取る画
像スライスの数を増加させるように、データ収集入力チ
ャネルに対する選択した検出器セルとの結合を選択的に
構成変更するステップとを含む。
【0009】データ収集システム入力チャネルに対する
検出器セルの選択的な構成変更により、アイドリング状
態の、すなわち非効率に使用されていた画像作成チャネ
ルが、通常であれば画像作成チャネルにより処理されな
いような追加の検出器スライスからのデータを受け取る
ことができるので有利であることを理解されたい。この
結果、所与の限られた数のデータ収集システム入力チャ
ネルに対して通常可能であるようなスライス数と比べ
て、より多く数の画像スライスを小さい対象物から取得
して、それを処理することにより画像を構成することが
できる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1及び図2を参照すると、「第
3世代」のCTスキャナに典型的なガントリ12を含む
ものとして、コンピュータ断層(CT)画像作成・シス
テム10を示している。ガントリ12は、このガントリ
12の対向面上に位置する検出器アレイ18に向けてX
線ビーム16を放出するX線源14を有する。検出器ア
レイ18は、投射され対象物22(例えば、患者)を透
過したX線を一体となって検知する検出器素子20によ
り形成される。検出器アレイ18は、単一スライス構成
で製作される場合とマルチ・スライス構成で製作される
場合がある。各検出器素子20は、入射したX線ビーム
の強度を表す電気信号、すなわち患者22を透過したX
線ビームの減衰を表す電気信号を発生する。X線投影デ
ータを収集するためのスキャンの間に、ガントリ12及
びガントリ上に装着された構成部品は回転中心24の周
りを回転する。
【0011】ガントリ12の回転及びX線源14の動作
は、CTシステム10の制御機構26により制御され
る。制御機構26は、X線源14に電力及びタイミング
信号を供給するX線制御装置28と、ガントリ12の回
転速度及び位置を制御するガントリ・モータ制御装置3
0とを含む。制御機構26内にはデータ収集システム
(DAS)32があり、これによって検出器素子20か
らのアナログ・データをサンプリングし、このデータを
後続の処理のためにディジタル信号に変換する。画像再
構成装置34は、サンプリングされディジタル化された
X線データをDAS32から受け取り、高速で画像再構
成を行う。再構成された画像はコンピュータ36に入力
として渡され、コンピュータにより大容量記憶装置38
内にこの再構成画像が格納される。
【0012】コンピュータ36はまた、キーボードを有
するコンソール40を介して、オペレータからのコマン
ド及びスキャン・パラメータを受け取る。付属の陰極線
管ディスプレイ42により、オペレータはコンピュータ
36からの再構成画像やその他のデータを観察すること
ができる。コンピュータ36は、オペレータの発したコ
マンド及びパラメータを用いて、DAS32、X線制御
装置28及びガントリ・モータ制御装置30に対して制
御信号や制御情報を提供する。さらにコンピュータ36
は、モータ式テーブル46を制御してガントリ12内で
の患者22の位置決めをするためのテーブル・モータ制
御装置44を操作する。詳細には、テーブル46により
患者22の各部分がガントリ開口48を通過できる。
【0013】図3及び4で示すように、検出器アレイ1
8は複数の検出器モジュール20を含んでいる。検出器
モジュール20の各々は、半導体アレイ50の上方に隣
接させて配置された高密度の半導体アレイ50及び多次
元シンチレータ・アレイ52を含んでいる。X線ビーム
16をシンチレータ・アレイ52上に入射する前にコリ
メートするために、シンチレータ・アレイ52の上方に
隣接させてコリメータ(図示せず)が配置されている。
詳細には、半導体アレイ50は、複数のフォトダイオー
ド54と、1つのスイッチ装置56と、1つの検出器5
8とを含む。フォトダイオード54は、個別のフォトダ
イオードまたは多次元ダイオード・アレイのいずれかで
ある。シンチレータ・アレイ52は、当技術分野で周知
のように、フォトダイオード54を覆うようにフォトダ
イオード54に隣接させて配置されている。フォトダイ
オード54はシンチレータ・アレイ52と光学的に結合
されており、シンチレータ・アレイ52が出力した光を
表す信号を伝達するための電気的出力線60を有してい
る。フォトダイオード54の各々は、シンチレータ・ア
レイ52の1つの特定のシンチレータに対するビーム減
衰量計測値にあたる低レベルのアナログ出力信号を別々
に発生させる。フォトダイオード出力線60は、例え
ば、モジュール20の1つの側面上、あるいはモジュー
ル20の複数の側面上に物理的に配置されている。図4
で示すように、フォトダイオード出力60は、フォトダ
イオード・アレイの反対側に配置されている。
【0014】実施の一形態では、検出器アレイ18は、
57個の検出器モジュール20を含んでいる。各検出器
モジュール20は、半導体アレイ50及びシンチレータ
・アレイ52を含んでおり、それぞれ16×16のアレ
イ・サイズを有する。このため、アレイ18は、16行
及び912列(16×57モジュール)を有し、これに
より、ガントリ12の1回転あたり最大でN=16スラ
イス分のデータを、ガントリの回転軸であるz軸に沿っ
て同時に収集することが可能である。
【0015】スイッチ装置56は、半導体アレイ50と
同じサイズの多次元の半導体スイッチ・アレイである。
スイッチ装置56は半導体アレイ50とDAS32との
間に結合されている。半導体デバイス56は、実施の一
形態では、2つの半導体スイッチ62及び64を含んで
いる。スイッチ62及び64の各々は、多次元アレイと
して配置させた複数の電界効果トランジスタ(FET)
(図示せず)を含んでいる。FETの各々は、それぞれ
のフォトダイオードの出力線60の1つと電気的に接続
されている入力線と、出力線と、制御線(図示せず)と
を含んでいる。FETの出力線及び制御線は、電線66
を介してDAS32と電気的に接続されている。詳しく
述べると、フォトダイオードの出力線60のうち約半数
はスイッチ62の各々のFET入力線と電気的に接続さ
れており、またフォトダイオードの出力線60のうち残
りの半数はスイッチ64のFET入力線と電気的に接続
されている。
【0016】デコーダ58がスイッチ装置56の動作を
制御して、各々のスライスに対する所望のスライス数及
びスライス分解能に従って、フォトダイオードの出力6
8を有効(enable)にしたり、無効(disable) にしたり、
あるいは組み合わせ(combine) たりする。デコーダ58
は、実施の一形態では、当技術分野で周知のデコーダ・
チップ又はFETコントローラである。デコーダ58
は、スイッチ装置56及びDAS32に結合された複数
の出力線及び制御線を含んでいる。詳細には、デコーダ
の出力はスイッチ装置の制御線と電気的に結合され、ス
イッチ装置56を有効にしてスイッチ装置入力からスイ
ッチ装置出力まで適正にデータが送信されるようにして
いる。デコーダ58を利用して、スイッチ装置56内の
特定のFETを有効にし、無効にし、あるいはその出力
を複合させて、CTシステムのDAS32にフォトダイ
オードの特定の出力68が電気的に接続されるようにす
る。16スライス・モードに規定した実施の一形態で
は、デコーダ58によりスイッチ装置56を有効にし、
半導体アレイ50のすべての行をDAS32に接続させ
ることができる。この結果、16スライス分のデータを
同時にDAS32と電気的に接続させることができる。
勿論、スライスの組み合わせはこれ以外にも可能であ
る。
【0017】例えば、デコーダ58により、1スライス
・モード、2スライス・モード、4スライス・モードな
ど多様なスライス・モードからの選択を行う。図5に示
すように、デコーダの適当な制御線の伝送によって、ス
イッチ装置56を4スライス・モードで構成し、これに
よりの1行または複数行のフォトダイオード・アレイ5
0からなる4スライスからデータを収集することができ
る。デコーダ制御線が規定する具体的なスイッチ装置5
6の構成に従って、フォトダイオード出力68の様々な
組み合わせについて、有効にしたり、無効にしたり、あ
るいは組み合わせたりすることができる。これにより、
スライス厚をフォトダイオード・アレイの1行分、2行
分、3行分または4行分の素子により構成させることが
できる。追加の例としては、1.25mm厚から20m
m厚までの範囲にあるスライスのうちの1つのスライス
からなる単一スライス・モード、あるいは、1.25m
m厚から10mm厚までの範囲にあるスライスのうちの
2つのスライスからなる2スライス・モード、などがあ
る。さらに、本明細書に記載したモード以外の別のモー
ドも可能である。
【0018】検出器アレイ18からのアナログ電流信号
はケーブル66を介してDAS32の入力チャネルに接
続され、この入力チャネルはDASバックプレーン70
の位置でDAS32に接続されており、これを図6にD
AS32およびバックプレーン70のブロック図で表し
ている。実施の一形態では、DAS変換器ボード、すな
わち入力プロセッサ72は、1つあたり64個の入力チ
ャネルを処理しており、DASのバックプレーン70に
差し込まれている。バックプレーン70により、検出器
セルを適当な変換器ボード72の入力チャネルに再配分
することができる。シリアルバス(図示せず)により、
対応する(A、B、C、Dの)DAS変換器ボード72
を相互接続させ、これらを画像再構成装置34に結合さ
せている。
【0019】実施の一形態では、DAS変換器ボード7
2の64個のチャネルの各々は選択した検出器素子すな
わち検出器セル20からのアナログ・データを処理し、
このデータを画像再構成装置34で利用される形式であ
るディジタル形式に変換する。(本発明は、DAS変換
器ボード72を64個以外の数のチャネルを処理するよ
うに構成させて実現することもできる。)このようにし
て、変換器ボード72は、アレイ18内の検出器セル2
0の数より少ない入力チャネルを備えることができる。
この実施形態において、4スライスを超えるスライスに
対する画像データを処理する能力を付加するには、通常
では追加のDAS変換器ボード72だけでなく、シリア
ル・データ・ストリームも増やす必要がある。
【0020】図6は、12スライス用バックプレーン7
0の3つの区画74、76及び78のみを示していお
り、各々の区画は、64個の検出器セル20の12行か
らなる3つの方位角方向(azimuthal) の組にそれぞれ電
気的に結合されている。本発明を説明するためには、図
6に基づく簡略な例を検討することで十分であろう。図
6のこの簡略な例を完全に理解すれば、より大きく、よ
り実際的なシステムへの拡張は当業者には明らかとなろ
う。こうしたより大きなシステムとは、例えば、より多
くのバックプレーン70の区画を有し、より多数の方位
角方向の組および検出器セル20の行を有し、またより
多数のDAS変換器ボード72を有するシステムであ
る。
【0021】本発明の実施の一形態では、変換器ボード
72のうちの幾つかの入力を多重化させることにより、
追加の変換器ボード72を利用することなく、限定され
たファン角度での16スライスの画像作成能力を提供す
ることができる。図7で示すように、患者22の胸部8
0などの大きな対象物をスキャンする場合には、ビーム
16の全範囲が使用される。その結果、検出器18のフ
ァン角度θの全体が使用される。しかし、図8で示すよ
うに、すべての状況でこの全ファン角度θが必要となる
のではない。患者22の頭部82をスキャンする場合、
データ収集のためには検出器18の方位角方向の範囲は
θ1<θで十分である。周辺方位角方向検出器領域84
及び86にある検出器素子からのデータを通常受け取っ
ている変換器ボード72の未使用のデータ・チャネル
は、それらの入力を他の検出器素子20に切り替えて、
中央方位角方向検出器領域88内のデータについての追
加のスライス有効範囲を提供できる。この方向変更は、
ある対象物の画像作成のために方位角方向の範囲θ1だ
けで十分である場合には、いつでも使用することができ
る。
【0022】図6の簡略な例に示したように、入力チャ
ネルを多重化させた複数のDAS変換器ボード72はD
ASのバックプレーン70に差し込まれている。この簡
略な例では、バックプレーン70の区画74、76及び
78は、それぞれ、検出器18の方位角方向領域84、
88及び86と電気的に結合されている。中央のバック
プレーン区画76と電気的に結合されているDAS変換
器ボードの組90は、この例示的な実施形態では、常
に、検出器18の中央領域88の中央の4つの行のグル
ープ92内にある検出器セル20からデータを受け取る
ように構成されている。DAS変換器ボードの組94
が、検出器18の中央の4行のグループ92に電気的に
結合されているが、バックプレーン区画74において
は、検出器18の周辺の領域84に対応する。DAS変
換器ボードの組94はまた、検出器18の中央領域88
に対応する中央のバックプレーン区画76内の追加の行
の組96に電気的に結合されている。同様に、DAS変
換器ボードの組98が、バックプレーン区画78におい
て検出器18の中央の4行のグループ92に電気的に結
合されていると共に、中央バックプレーン区画76内の
追加の行の組100に電気的に結合されている。「選
択」線が第1の状態の場合、マルチプレクサのグループ
102及び104は、周辺バックプレーン区画74及び
78からのデータがDAS変換器ボードの組94及び9
8にそれぞれ入力されるように構成される。「選択」線
が第2の、すなわち別の状態の場合、中央バックプレー
ン区画76の追加の行の組96及び100が、DAS変
換器ボードの組94及び98にそれぞれ入力される。こ
の実施形態では、バックプレーン70の各行は64個の
データ・チャネルを含んでいる。したがって、図6の1
06に示すようなデータ線を物理的に実現させるか否か
は、設計上の選択によって異なる。別の実施形態では、
図6のデータ線106などのデータ線は、単一の導体、
複数の並列のデータ線、シリアルバス、あるいはこれら
の組み合わせである。したがって、図6に示すマルチプ
レクサ108のそれぞれは、このようにして1つまたは
複数のマルチプレクサとして、あるいは機能上の等価回
路として実現される。
【0023】図9を参照して説明すると、胸部80の画
像を作成するときのように3つの方位角方向領域84、
86及び88からの画像データが必要な場合には、「選
択」線は第1の状態にある。図9においてこの第1の状
態を、「選択」線を細線で描くことにより表現してい
る。この第1の状態では、マルチプレクサのグループ1
02及び104は、それぞれバックプレーン区画74及
び78を介して周辺方位角方向領域84及び86からの
データをDASボードのグループ94及び98に通過さ
せる。DASボード72への入力のために選択されるデ
ータ線106は太線で示してある。この選択状態の場
合、図9に示す簡略な実施形態では、検出器18の方位
角方向の範囲θ全体の4行分のデータが画像スライスを
作成する処理のために利用可能である。この簡略な実施
形態では、画像作成システム10内にあるこのDAS変
換器ボード70の数で処理が可能である完全な行の数は
4行が上限である。
【0024】次に図10を参照して説明する。頭部82
は、X線源14と方位角方向検出器領域84及び86と
を結ぶ経路内には位置していない。したがって、頭部8
2または小さな別の対象物の画像を作成するときには、
検出器アレイ18の周辺方位角方向領域84及び86か
らのデータは必要がない。本発明の実施の一形態では、
DAS変換器ボードのグループ94及び98の効果的な
使用は、図10で「選択」線を太線で表したように、
「選択」線を第2の状態とすることにより提供される。
この第2の状態では、DAS変換器ボードのグループ9
4及び98への入力は、バックプレーン区画76を介し
た検出器18の中央方位角方向領域88からのそれぞれ
の追加の行の組96及び100によって提供される。D
ASボード72への入力のために選択されたデータ線1
06は太線で示してある。この選択状態では、患者22
の頭部82あるいは別の小さな対象物に関する有用な画
像を提供するのに十分な方位角方向範囲である領域θ1
内で12画像スライス分の画像データが利用可能であ
る。この第2の選択状態が利用できない場合には、4画
像スライス分のデータしか得られない。さらに、周辺方
位角方向検出器領域84及び86内の4行分の検出器1
8は、有用な画像データを全く提供しない。
【0025】実施の一形態では、「選択」線の状態は、
オペレータ・コンソール40上のスイッチにより制御さ
れている。「選択」線の状態はDAS32のマルチプレ
クサ108に供給されるだけでなく、画像再構成装置3
4及びコンピュータ36にも供給される。これにより、
画像再構成装置34及びコンピュータ36には、DAS
変換器ボード72からの出力データを正確に解析して、
画像として組み立て、かつ表示できるように、必要なマ
ルチプレクサ状態情報が提供される。
【0026】図6、9及び10の簡略な例を、別のより
実際的な実施形態に拡張できることは容易に明らかであ
ろう。例えば、組90、94及び98と同様のDAS変
換器ボードの組を57個有する実施の一形態では、3個
以上の周辺ボードの組94及び98が、切替可能で、選
択可能な入力を備えている。16スライス式検出器18
は16行用バックプレーン70となるように設けられ
る。全方位角方向範囲θを有する4つの画像スライスを
同時に処理するだけの十分なDAS変換器ボード72が
設けられる。複数の周辺ボード・グループの変換器ボー
ド72に対する入力を、図6、9及び10のグループ9
4及び98に対するのと同様に切り替えることによっ
て、より小さな対象物に対する有効範囲を最適化できる
選択可能な代替構成を提供することができる。マルチプ
レクサ108により選択される代替構成は、幾つかの要
因に従って最適化される。これらの要因としては、利用
可能なDAS変換器ボード72の数、バックプレーン7
0内の行の数、あるいは頭部82その他の小さい対象物
が画像検出器アレイ18上に作る減衰陰影の方位角方向
範囲などがある。一般に、あるグループ内のすべてのD
AS変換器ボード72をマルチプレクサに結合したり、
任意の特定のDASボード72のすべてのチャネルをマ
ルチプレクサに結合したりする必要はない。さらに、あ
るグループ内のDAS変換器ボード72に結合されたマ
ルチプレクサ108の1つの組をすべて同じバックプレ
ーン70の区画に結合する必要もない。むしろ、マルチ
プレクサ108により選択されるDAS変換器ボード7
2のチャネルに対して代替入力構成を選択することによ
って、画像作成の効率を最適化することができる。
【0027】図6、9及び10に示す実施の形態は、マ
ルチプレクサ108がDASボード72の外部にあるよ
うに表している。しかし、別の実施形態では、マルチプ
レクサ108はDASボード72上に設けられる。別の
実施形態では、多重化は、DAS側ではなくバックプレ
ーン70の検出器側で提供される。
【0028】1.25mmの最小スライス幅のN=16
個のスライスを可能とする検出器18を有する本発明の
実施の一形態では、4個のDAS変換器ボード72がバ
ックプレーン70の各区画に対して設けられる。検出器
ボード72のチャネルのうちの全体で43.2%が、切
り替えによって再割当てが可能である。この実施形態で
は、次表に示すように追加のスライスにより、小さい対
象物に対して最大で75%の有効範囲(coverage) の拡
大が得られる。「43.2%アイドリング」の見出しの
下には、入力チャネルの再割当が得られない場合に利用
可能であるスライス数がリストしてある。「100%チ
ャネル使用」の見出しの下には、代替入力構成が選択さ
れた場合に利用可能であるスライスの数がリストしてあ
る。この実施形態による多重化(multiplexing)を利用し
て入力チャネルを再配置させることにより、検出器18
の中央方位角方向領域88内でより多くの検出器画像作
成スライスを提供できる。(この実施形態では、方位角
方向領域88は2つ以上のバックプレーン70の区画に
結合される。同様に、周辺領域84及び86は2つ以上
のバックプレーン70の区画に結合される。) [表] 43.2% 100% スライス幅 アイドリング チャネル使用 有効範囲拡大 1.25mm P=4スライス Q=7スライス 75% 2.50mm P=4スライス Q=7スライス 75% 3.75mm P=4スライス Q=5スライス* 25% 5.00mm P=4スライス Q=4スライス* 0% 。
【0029】上記の表では、(*)により、データ収集
容量がこの収集モードでの検出器の容量を超えること、
すなわち、利用可能な検出器チャネルがないことを示し
ている。上で得られた有効範囲の改善は、最大の有効範
囲改善である。別の実施形態では、DAS入力チャネル
のうちの25%と50%との間の数を多重化により構成
変更する。
【0030】患者22の頭部82の画像を作成する際の
X線ビーム110に対する患者前置コリメーションには
2つの方式があることに気がつくであろう。第1の方式
は、図7の胸部80などの直径約50cmの対象物の画
像を作成する際に広いビーム16を使用することであ
る。広いビーム16は、検出器18のファン幅θを覆う
ように選択される。しかし、図8の頭部82などの直径
が概ね25cmの対象物の画像を作成するためには広い
ビームは必要がない。この事例で広いビーム16を使用
すると、散乱するX線フォトンが増加し、これにより患
者22に対する放射線量を増加させるおそれが生じる。
直径が概ね25cmの対象物の画像を作成するために
は、ファン角度θ1を有する検出器アレイ18の一部分
にまたがるように、むしろ狭いビーム110を選択す
る。狭いビーム110を使用すると、患者22が受ける
放射線量がより少なくなることにつながる。再構成画像
の正規化のために使用され、通常はX線ビーム16の最
も端の位置にある基準チャネル112は、狭いビーム1
10で提供される25cmのスキャン撮影領域では、検
出器チャネル88のより近くに割り当てられる。しか
し、ビームがより狭いため、テーブル46によりこれら
の基準チャネルは妨害されてしまう。基準チャネルから
のデータは、X線管14のmA電流信号をスキャンビー
ム・データのヘッダ内に記録し、基準チャネルのデータ
をこのmA電流信号に従って正規化することにより補正
される。この正規化は画像再構成装置34により実行し
てもよいし、コンピュータ36により実行してもよい。
【0031】実施の一形態では、本明細書で開示する特
徴を有するCTスキャナ10を利用して対象物すなわち
患者22の画像を作成するために、患者22をテーブル
46上に位置させるなどにより、X線源14と検出器ア
レイ18のセルとの間に患者を位置決めする。X線ビー
ム16はこの患者に向けて投射される。選択した検出器
セルとデータ収集チャネルとの結合を選択的に構成変更
する。例えば、オペレータ・コンソール40上のスイッ
チを、マルチプレクサのグループに対してある1つの状
態を選択するように設定する。この構成変更により、通
常であれば患者22の小さな部位(例えば、患者22の
頭部82)の撮影では使用されないようなDAS32の
データ・チャネルを使用して、追加の画像スライスが処
理される。この構成変更が可能となるのは、小さい対象
物の画像を作成する場合には方位角方向の範囲を狭めた
検出器アレイ18からのデータを処理するだけで十分だ
からである。選択的な方向変更に対応するためには、D
AS32からのデータを画像再構成装置34により組み
立て直して画像スライスを再構成する。
【0032】本発明の様々な実施形態に関する上述の記
載から、本発明の目的が達成されることは明白であろ
う。本発明を詳細に記載し図示してきたが、これらは説
明および例示のためのものに過ぎず、本発明を限定する
意図ではないことを明瞭に理解されたい。さらに、本明
細書に記載したCTシステムは、X線源と検出器の双方
がガントリと共に回転する「第3世代」システムであ
る。検出器素子が個々に補正され所与のX線ビームに対
して実質的に均一の応答を提供できるならば、検出器が
全周の静止した検出器でありかつX線源のみがガントリ
と共に回転する「第4世代」システムを含め、別の多く
のCTシステムも使用可能である。さらに、本明細書の
実施形態は、アキシャル・スキャンまたはヘリカル・ス
キャンのいずれかを実施させるシステムで使用すること
ができる。したがって、本発明の精神及び範囲は、添付
の特許請求の範囲によって限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】CT画像作成システムの外観図である。
【図2】図1に示すシステムの概略ブロック図である。
【図3】CTシステムの検出器アレイの斜視図である。
【図4】図3に示す検出器モジュールの斜視図である。
【図5】図4の検出器モジュールに対する4スライス・
モードでの様々な構成を表した模式図である。
【図6】本発明の実施形態の説明に有用となるように簡
略化した、バックプレーン及びデータ収集システムの実
施形態のブロック図である。
【図7】図1の画像作成システムの検出器アレイが患者
の胸部についての画像データを収集している様子を表わ
す模式図である。
【図8】図1の画像作成システムの検出器アレイが患者
の頭部についての画像データを収集している様子を表わ
す模式図である。
【図9】図6の実施形態で、データ収集システムの変換
器ボードに対する第1の選択状態での入力構成とした場
合のブロック図である。
【図10】図6の実施形態で、データ収集システムの変
換器ボードに対する第2の選択状態での入力構成とした
場合のブロック図である。
【符号の説明】
10 コンピュータ断層(CT)画像作成システム 12 ガントリ 14 X線管 16 X線ビーム 18 検出器アレイ 20 検出器素子 22 対象物 24 回転中心 26 制御機構 32 データ収集システム 70 バックプレーン 72 DAS変換器ボード 74 周辺バックプレーン区画 76 中央バックプレーン区画 78 周辺バックプレーン区画 80 患者の胸部 82 患者の頭部 84 周辺方位角方向領域 86 周辺方位角方向領域 88 中央方位角方向領域 106 データ線 108 マルチプレクサ 112 基準チャネル

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線源(14)と、検出器アレイ(1
    8)と、前記検出器アレイに結合されていると共に、検
    出器アレイ内の検出器セル(20)の総数より少ない数
    のデータ収集入力チャネルを有するデータ収集システム
    (32)とを含んでいるマルチスライス型CT画像作成
    システム(10)を利用して、対象物(22)の画像を
    作成するための方法であって、 X線源(14)と検出器アレイ(18)の間で対象物
    (22)を位置決めするステップと、 前記対象物に向けてX線ビーム(16)を投射するステ
    ップと、 前記データ収集システム(32)によって受け取る画像
    スライスの数を増加させるために、選択した検出器セル
    (20)と前記データ収集入力チャネルとの結合を選択
    的に構成変更するステップと、 を含むことを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 さらに、前記結合の選択的な構成変更に
    従って前記データ収集システム(32)からの信号をス
    ライス画像に組み立て直すステップを含む請求項1に記
    載の方法。
  3. 【請求項3】 前記方法はさらに、ファン幅θを有する
    前記検出器アレイのうちの数P<Nのスライスが前記デ
    ータ収集システムで受け取られるように、前記検出器セ
    ル(20)を前記データ収集システム(32)に結合す
    るステップを含み、前記の検出器セル(20)とデータ
    収集入力チャネルとの結合を選択的に構成変更する前記
    ステップが、ファン幅θ1<θを有する検出器アレイの
    うちの数Q>Pのスライスが前記データ収集システム
    (32)によって受け取られるように、前記検出器セル
    (20)と前記データ収集システム(32)との結合を
    選択的に構成変更するステップを含んでいる請求項2に
    記載の方法。
  4. 【請求項4】 さらに、50cmの直径を有する対象物
    (22)の画像を作成できるように前記ファン幅θを選
    択するステップ、並びに25cmの直径を有する対象物
    の画像を作成できるように前記ファンビーム幅θ1を選
    択するステップを含んでいる請求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記のファン幅θ1<θを有する検出器
    アレイのうちの数Q>Pのスライスが前記データ収集シ
    ステム(32)によって受け取られるように、前記検出
    器セル(20)と前記データ収集システム(32)との
    結合を選択的に構成変更する前記ステップが、前記検出
    器チャネルのうちの25%〜50%が前記検出器セル
    (20)に結合されるように構成変更するステップを含
    む請求項3に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記のファン幅θ1<θを有する検出器
    アレイ(18)のうちの数Q>Pのスライスが前記デー
    タ収集システム(32)によって受け取られるように、
    前記検出器セル(20)と前記データ収集システム(3
    2)との結合を選択的に構成変更する前記ステップが、
    前記検出器チャネルのうちの43.2%が前記検出器セ
    ル(20)に結合されるように構成変更するステップを
    含む請求項3に記載の方法。
  7. 【請求項7】 N=16、P=4、Q=7である請求項
    3に記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記画像スライスの幅が1.25mmで
    ある請求項7に記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記画像スライスの幅が2.5mmであ
    る請求項7に記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記画像作成システム(10)がテー
    ブル(46)を有し、かつ前記X線源(14)がX線ビ
    ーム(16)の範囲を調整するように調整可能である場
    合において、前記方法がさらに、 画像作成しようとする対象物(22)の大きさに従って
    X線ビーム(16)の範囲を調整するステップと、 X線ビーム(16)の範囲の前記調整に従って前記デー
    タ収集システム(32)の基準チャネル(112)を検
    出器セル(20)に割り当てるステップと、 X線管(14)発生装置電流をスキャン・データのヘッ
    ダ内に記録するステップと、 前記基準チャネル(112)を利用して照射データを取
    得するステップと、 スキャン・データのヘッダ内のX線管(14)発生装置
    電流を利用して、前記基準チャネル(112)から取得
    した照射データをテーブル(46)による妨害に関して
    補償するステップと、を含む請求項3に記載の方法。
  11. 【請求項11】 マルチスライス型画像作成システム
    (10)であって、 ファン角度幅θを有すると共に、z軸に沿って延びる複
    数の行を含み、かつ最大でNスライス分の画像データを
    収集するように構成されているマルチスライス型検出器
    アレイ(18)と、 X線ビーム(16)を前記検出器アレイ(18)の方向
    に向けるX線源(14)と、 前記検出器アレイ(18)に結合されたデータ収集シス
    テム(32)であって、前記検出器アレイ(18)内の
    検出器セル(20)の総数より少ない数のデータ収集入
    力チャネルを有する入力プロセッサ(72)を含むデー
    タ収集システム(32)と、 前記検出器(18)と前記入力プロセッサ(72)との
    間に結合されていて、選択した検出器セル(20)と前
    記データ収集入力チャネルとの結合を選択的に構成変更
    するマルチプレクサ・アレイ(102)と、 を備えることを特徴とするマルチスライス型画像作成シ
    ステム。
  12. 【請求項12】 さらに、前記データ収集システム(3
    2)に結合されていて、前記結合の選択的な構成変更に
    従って前記画像信号をスライス画像に組み立て直すよう
    に構成されている画像再構成装置(34)を備える請求
    項11に記載のシステム。
  13. 【請求項13】 前記マルチプレクサ・アレイ(10
    2)は、第1の結合構成において、ファン幅θを有する
    前記検出器アレイ(18)のうちの数P<Nのスライス
    が前記データ収集システム(32)によって変換され、
    かつ前記マルチプレクサ・アレイの第2の状態におい
    て、ファン幅θ1<θを有する前記検出器アレイのうち
    の数Q>Pのスライスが前記データ収集システムによっ
    て変換されるように、選択した検出器セル(20)との
    結合を選択的に構成変更する請求項12に記載のシステ
    ム。
  14. 【請求項14】 前記ファン幅θが、50cmの直径を
    有する対象物(22)の画像を作成できるように選択さ
    れ、かつ前記ファンビーム幅θ1が、25cmの直径を
    有する対象物の画像を作成できるように選択される請求
    項13に記載のシステム。
  15. 【請求項15】 前記マルチプレクサ(102)は、前
    記第2の状態において、前記検出器チャネルのうちの2
    5%〜50%が前記検出器セル(20)に結合されるよ
    うに構成変更する請求項13に記載のシステム。
  16. 【請求項16】 前記マルチプレクサ(102)は、前
    記第2の状態において、前記検出器チャネルのうちの4
    3.2%が前記検出器セル(20)に結合されるように
    構成変更する請求項15に記載のシステム。
  17. 【請求項17】 N=16、P=4、Q=7である請求
    項13に記載のシステム。
  18. 【請求項18】 前記スライスの幅が1.25mmであ
    る請求項17に記載のシステム。
  19. 【請求項19】 前記スライスの幅が2.5mmである
    請求項17に記載のシステム。
  20. 【請求項20】 前記システムはさらに、テーブル(4
    6)を備え、前記X線源(14)は、前記X線ビーム
    (110)の範囲を調整するために患者前置可変コリメ
    ート式X線源で構成されており、前記システムは、前記
    X線源の患者前置コリメートに従って前記データ収集シ
    ステム(32)の基準チャネル(112)を検出器セル
    に割り当てると共に、X線管発生装置電流をスキャン・
    データのヘッダ内に記録し、かつ前記基準チャネルが前
    記テーブルにより妨害されている際には前記スキャン・
    データの前記ヘッダ内の前記X線管発生装置電流を用い
    て前記基準チャネルからの照射データを補償するように
    構成されている請求項13に記載のシステム。
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