JP2001170041A - Ｃｔ用ｘ線ビーム追跡ループを較正する方法及び装置 - Google Patents
Ｃｔ用ｘ線ビーム追跡ループを較正する方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 段階的に位置調節可能な可動式コリメータ
と、複数の検出器素子列を含む検出器アレイとを有する
計算機式断層撮影イメージング・システムのＸ線ビーム
を位置調節するための追跡制御パラメータを決定する方
法を提供する。 【解決手段】 Ｘ線ビームの焦点の位置を決定しなが
ら、一連のコリメータ段階位置において検出器サンプル
を得る工程と、決定された焦点の位置、公称焦点距離、
並びにＸ線ビーム、コリメータ及び検出器アレイの幾何
パラメータを用いて各々のコリメータ段階において各々
の検出器素子についてビーム位置を決定する工程と、こ
うして得られた情報を用いて較正パラメータを決定する
工程とを含む。例えば、Ｘ線ビームを維持しておくべき
目標ビーム位置を決定する場合には、相次ぐコリメータ
段階位置の比による検出器素子の示差誤差を決定し、決
定された素子の示差誤差に従ってアイソセンタ素子につ
いて目標ビーム位置を選択する。
と、複数の検出器素子列を含む検出器アレイとを有する
計算機式断層撮影イメージング・システムのＸ線ビーム
を位置調節するための追跡制御パラメータを決定する方
法を提供する。 【解決手段】 Ｘ線ビームの焦点の位置を決定しなが
ら、一連のコリメータ段階位置において検出器サンプル
を得る工程と、決定された焦点の位置、公称焦点距離、
並びにＸ線ビーム、コリメータ及び検出器アレイの幾何
パラメータを用いて各々のコリメータ段階において各々
の検出器素子についてビーム位置を決定する工程と、こ
うして得られた情報を用いて較正パラメータを決定する
工程とを含む。例えば、Ｘ線ビームを維持しておくべき
目標ビーム位置を決定する場合には、相次ぐコリメータ
段階位置の比による検出器素子の示差誤差を決定し、決
定された素子の示差誤差に従ってアイソセンタ素子につ
いて目標ビーム位置を選択する。
Description
【０００１】
【発明の背景】本発明は一般的には、計算機式断層撮影
（ＣＴ）イメージングに関し、より具体的には、マルチ
スライス型ＣＴイメージング・システムのＣＴＸ線ビー
ムを位置調節するｚ軸追跡ループの較正のための方法及
び装置に関する。
（ＣＴ）イメージングに関し、より具体的には、マルチ
スライス型ＣＴイメージング・システムのＣＴＸ線ビー
ムを位置調節するｚ軸追跡ループの較正のための方法及
び装置に関する。
【０００２】少なくとも１つの公知の計算機式断層撮影
（ＣＴ）イメージング・システム構成においては、Ｘ線
源がファン（扇形）形状のビームを投射し、ビームは、
デカルト座標系のＸＹ平面であって、一般に「イメージ
ング（撮像）平面」と呼ばれる平面内に位置するように
コリメートされる。Ｘ線ビームは、患者等の撮像されて
いる物体を通過する。ビームは、物体によって減弱され
た後に、放射線検出器の配列（アレイ）に入射する。検
出器アレイの所で受け取られる減弱したビーム放射線の
強度は、物体によるＸ線ビームの減弱量に依存してい
る。アレイ内の各々の検出器素子が、検出器の位置にお
けるビーム減弱の測定値である別個の電気信号を発生す
る。すべての検出器からの減弱測定値が別個に取得され
て、透過プロファイルを形成する。
（ＣＴ）イメージング・システム構成においては、Ｘ線
源がファン（扇形）形状のビームを投射し、ビームは、
デカルト座標系のＸＹ平面であって、一般に「イメージ
ング（撮像）平面」と呼ばれる平面内に位置するように
コリメートされる。Ｘ線ビームは、患者等の撮像されて
いる物体を通過する。ビームは、物体によって減弱され
た後に、放射線検出器の配列（アレイ）に入射する。検
出器アレイの所で受け取られる減弱したビーム放射線の
強度は、物体によるＸ線ビームの減弱量に依存してい
る。アレイ内の各々の検出器素子が、検出器の位置にお
けるビーム減弱の測定値である別個の電気信号を発生す
る。すべての検出器からの減弱測定値が別個に取得され
て、透過プロファイルを形成する。
【０００３】公知の第３世代ＣＴシステムでは、Ｘ線源
及び検出器アレイは、Ｘ線ビームが物体と交差する角度
が定常的に変化するように、撮像平面内で撮像されるべ
き物体の周りをガントリと共に回転する。１つのガント
リ角度における検出器アレイからの一群のＸ線減弱測定
値すなわち投影データを「ビュー」と呼ぶ。物体の「走
査（スキャン）」は、Ｘ線源及び検出器が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において形成
される１組のビューで構成されている。アキシャル・ス
キャン（軸方向走査）の場合には、投影データを処理し
て、物体を通して得られる２次元スライスに対応する画
像を構成する。１組の投影データから画像を再構成する
１つの方法に、当業界でフィルタ補正逆投影（filtered
backprojection） 法と呼ばれるものがある。この処理
は、走査からの減弱測定値を、「ＣＴ数」又は「ハンス
フィールド(Hounsfield)単位」と呼ばれる整数へ変換
し、これらの整数を用いて、陰極線管表示器上の対応す
るピクセルの輝度を制御する。
及び検出器アレイは、Ｘ線ビームが物体と交差する角度
が定常的に変化するように、撮像平面内で撮像されるべ
き物体の周りをガントリと共に回転する。１つのガント
リ角度における検出器アレイからの一群のＸ線減弱測定
値すなわち投影データを「ビュー」と呼ぶ。物体の「走
査（スキャン）」は、Ｘ線源及び検出器が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において形成
される１組のビューで構成されている。アキシャル・ス
キャン（軸方向走査）の場合には、投影データを処理し
て、物体を通して得られる２次元スライスに対応する画
像を構成する。１組の投影データから画像を再構成する
１つの方法に、当業界でフィルタ補正逆投影（filtered
backprojection） 法と呼ばれるものがある。この処理
は、走査からの減弱測定値を、「ＣＴ数」又は「ハンス
フィールド(Hounsfield)単位」と呼ばれる整数へ変換
し、これらの整数を用いて、陰極線管表示器上の対応す
るピクセルの輝度を制御する。
【０００４】マルチスライス型システムでは、異なる応
答関数を有する検出器素子にわたってＸ線ビームの半影
が移動すると信号の変化が生じて、画像アーティファク
トをもたらす可能性がある。検出器素子をＸ線ビームの
本影内に維持する開放式システム・コリメーションによ
ってアーティファクトを防止することはできるが、患者
への照射線量は増大する。公知のＣＴシステムは、閉鎖
ループ式ｚ軸追跡システムを利用して検出器アレイに対
するＸ線ビームの位置調節を行なっている。これらのシ
ステムの較正のための改良された方法及び装置を提供す
ることが望ましい。具体的には、（１）Ｘ線ビームを維
持しておくべき目標ビーム位置、（２）検知された追跡
情報をミリメートル単位のビーム位置へ変換する伝達関
数、及び（３）該伝達関数の有効限度等の較正パラメー
タを決定するための改良された方法及び装置を提供する
ことが望ましい。
答関数を有する検出器素子にわたってＸ線ビームの半影
が移動すると信号の変化が生じて、画像アーティファク
トをもたらす可能性がある。検出器素子をＸ線ビームの
本影内に維持する開放式システム・コリメーションによ
ってアーティファクトを防止することはできるが、患者
への照射線量は増大する。公知のＣＴシステムは、閉鎖
ループ式ｚ軸追跡システムを利用して検出器アレイに対
するＸ線ビームの位置調節を行なっている。これらのシ
ステムの較正のための改良された方法及び装置を提供す
ることが望ましい。具体的には、（１）Ｘ線ビームを維
持しておくべき目標ビーム位置、（２）検知された追跡
情報をミリメートル単位のビーム位置へ変換する伝達関
数、及び（３）該伝達関数の有効限度等の較正パラメー
タを決定するための改良された方法及び装置を提供する
ことが望ましい。
【０００５】
【発明の概要】従って、一実施例では、段階的に位置調
節可能な可動式コリメータと、複数の検出器素子列を含
んでいる検出器アレイとを有する計算機式断層撮影イメ
ージング・システムのＸ線ビームを位置調節するための
追跡制御パラメータを決定する方法を提供する。この方
法は、Ｘ線ビームの焦点の位置を決定しながら、複数の
コリメータ段階位置において検出器サンプルを得る工程
と、決定された焦点位置、公称焦点距離、並びにＸ線ビ
ーム、コリメータ及び検出器アレイの幾何パラメータを
用いて各々のコリメータ段階において各々の検出器素子
についてビーム位置を決定する工程と、このようにして
得られた情報を用いて較正パラメータを決定する工程と
を含んでいる。例えば、Ｘ線ビームを維持しておくべき
目標ビーム位置を決定する場合には、本発明はまた、相
次ぐコリメータ段階位置の比による検出器素子の示差誤
差を決定する工程と、決定された素子の示差誤差に従っ
てアイソセンタ素子について目標ビーム位置を選択する
工程とを含んでいる。
節可能な可動式コリメータと、複数の検出器素子列を含
んでいる検出器アレイとを有する計算機式断層撮影イメ
ージング・システムのＸ線ビームを位置調節するための
追跡制御パラメータを決定する方法を提供する。この方
法は、Ｘ線ビームの焦点の位置を決定しながら、複数の
コリメータ段階位置において検出器サンプルを得る工程
と、決定された焦点位置、公称焦点距離、並びにＸ線ビ
ーム、コリメータ及び検出器アレイの幾何パラメータを
用いて各々のコリメータ段階において各々の検出器素子
についてビーム位置を決定する工程と、このようにして
得られた情報を用いて較正パラメータを決定する工程と
を含んでいる。例えば、Ｘ線ビームを維持しておくべき
目標ビーム位置を決定する場合には、本発明はまた、相
次ぐコリメータ段階位置の比による検出器素子の示差誤
差を決定する工程と、決定された素子の示差誤差に従っ
てアイソセンタ素子について目標ビーム位置を選択する
工程とを含んでいる。
【０００６】上述のシステムにより、Ｘ線ビームを位置
調節するｚ軸追跡ループを利用したＣＴイメージング・
システムの改良された追跡較正を行なうことができる。
調節するｚ軸追跡ループを利用したＣＴイメージング・
システムの改良された追跡較正を行なうことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１及び図２には、計算機式断層
撮影（ＣＴ）イメージング・システム１０が、「第３世
代」ＣＴスキャナにおいて典型的なガントリ１２を含ん
でいるものとして示されている。ガントリ１２はＸ線源
１４を有しており、Ｘ線源１４は、Ｘ線ビーム１６をガ
ントリ１２の対向する側に設けられている検出器アレイ
１８に向かって投射する。検出器アレイ１８は検出器素
子２０によって形成されており、検出器素子２０は一括
して、物体２２（例えば、患者）を通過して投射された
Ｘ線を感知する。各々の検出器素子２０が、入射したＸ
線ビームの強度を表わす、従って患者２２を通過する間
でのビームの減弱を表わす電気信号を発生する。Ｘ線投
影データを取得するための１回の走査の間に、ガントリ
１２及びガントリ１２に装着されている構成部品は、回
転中心又はアイソセンタ２４の周りを回転する。
撮影（ＣＴ）イメージング・システム１０が、「第３世
代」ＣＴスキャナにおいて典型的なガントリ１２を含ん
でいるものとして示されている。ガントリ１２はＸ線源
１４を有しており、Ｘ線源１４は、Ｘ線ビーム１６をガ
ントリ１２の対向する側に設けられている検出器アレイ
１８に向かって投射する。検出器アレイ１８は検出器素
子２０によって形成されており、検出器素子２０は一括
して、物体２２（例えば、患者）を通過して投射された
Ｘ線を感知する。各々の検出器素子２０が、入射したＸ
線ビームの強度を表わす、従って患者２２を通過する間
でのビームの減弱を表わす電気信号を発生する。Ｘ線投
影データを取得するための１回の走査の間に、ガントリ
１２及びガントリ１２に装着されている構成部品は、回
転中心又はアイソセンタ２４の周りを回転する。
【０００８】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によって制御され
ている。制御機構２６は、Ｘ線制御器２８とガントリ・
モータ制御器３０とを含んでおり、Ｘ線制御器２８はＸ
線源１４に対して電力信号及びタイミング信号を供給
し、ガントリ・モータ制御器３０はガントリ１２の回転
速度及び位置を制御する。制御機構２６内に設けられて
いるデータ取得システム（ＤＡＳ）３２が、検出器素子
２０からのアナログ・データをサンプリングして、後続
の処理のためにこのデータをディジタル信号へ変換す
る。画像再構成器３４が、サンプリングされてディジタ
ル化されたＸ線データをＤＡＳ３２から受け取って、高
速画像再構成を実行する。再構成された画像は、コンピ
ュータ３６への入力として印加され、コンピュータ３６
は大容量記憶装置３８に画像を記憶させる。
は、ＣＴシステム１０の制御機構２６によって制御され
ている。制御機構２６は、Ｘ線制御器２８とガントリ・
モータ制御器３０とを含んでおり、Ｘ線制御器２８はＸ
線源１４に対して電力信号及びタイミング信号を供給
し、ガントリ・モータ制御器３０はガントリ１２の回転
速度及び位置を制御する。制御機構２６内に設けられて
いるデータ取得システム（ＤＡＳ）３２が、検出器素子
２０からのアナログ・データをサンプリングして、後続
の処理のためにこのデータをディジタル信号へ変換す
る。画像再構成器３４が、サンプリングされてディジタ
ル化されたＸ線データをＤＡＳ３２から受け取って、高
速画像再構成を実行する。再構成された画像は、コンピ
ュータ３６への入力として印加され、コンピュータ３６
は大容量記憶装置３８に画像を記憶させる。
【０００９】コンピュータ３６はまた、キーボードを有
しているコンソール４０を介して操作者からコマンド
（命令）及び走査用パラメータを受け取る。付設されて
いる陰極線管表示器４２によって、操作者は、再構成さ
れた画像、及びコンピュータ３６からのその他のデータ
を観測することができる。操作者が供給したコマンド及
びパラメータは、コンピュータ３６によって用いられ
て、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御器２８及びガントリ・モータ
制御器３０に制御信号及び情報を供給する。加えて、コ
ンピュータ３６は、モータ式テーブル４６を制御するテ
ーブル・モータ制御器４４を動作させて、患者２２をガ
ントリ１２内で位置調節する。具体的には、テーブル４
６は、患者２２の各部分をガントリ開口４８を通して移
動させる。
しているコンソール４０を介して操作者からコマンド
（命令）及び走査用パラメータを受け取る。付設されて
いる陰極線管表示器４２によって、操作者は、再構成さ
れた画像、及びコンピュータ３６からのその他のデータ
を観測することができる。操作者が供給したコマンド及
びパラメータは、コンピュータ３６によって用いられ
て、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御器２８及びガントリ・モータ
制御器３０に制御信号及び情報を供給する。加えて、コ
ンピュータ３６は、モータ式テーブル４６を制御するテ
ーブル・モータ制御器４４を動作させて、患者２２をガ
ントリ１２内で位置調節する。具体的には、テーブル４
６は、患者２２の各部分をガントリ開口４８を通して移
動させる。
【００１０】一実施例では、図３に示すように、Ｘ線ビ
ーム１６はＸ線源１４（図２）の焦点５０から発する。
Ｘ線ビーム１６はコリメータ５２によってコリメートさ
れ、コリメートされたビーム１６が検出器アレイ１８に
向かって投射される。検出器アレイ１８はマルチスライ
ス構成として作製されており、投影データ収集のための
検出器素子列５４、５６、５８及び６０を含んでいる。
「ファン・ビーム平面」と一般に呼ばれる平面８６が、
焦点５０の中心線及びビーム１６の中心線を含んでい
る。ファン・ビーム平面８６は、図３では検出器アレイ
１８の中心線Ｄ0に整列しているように描かれている
が、ファン・ビーム平面８６は必ずしもこのように整列
しない。検出器素子列６２、６４、６６及び６８は、Ｘ
線ビーム１６のｚ軸位置を決定するためのｚ位置検出器
としての役割を果たしている。一実施例では、検出器列
６２、６４、６６及び６８は、検出器アレイ１８内の列
である。外側列６２及び６８は、ビーム１６の半影７０
の少なくとも実質的に内部に位置するように選択され
る。内側列６４及び６６は、ビーム１６の本影７２の少
なくとも実質的に内部に位置するように選択される。
「少なくとも実質的に内部に」とは、完全に内部に位置
するか、又は少なくとも、外側列６２及び６８の信号強
度がＸ線ビームの位置に依存し、且つ内側列６４及び６
６の信号強度が外側列の信号を比較するための基準を提
供しているように十分に内部に位置するかのいずれかを
指すものとする。一実施例では、コリメータ５２はテー
パ付きカム７４及び７６を含んでいる。（本明細書でカ
ムが「テーパを有している」と述べる場合には、特に記
載のない限り、ゼロのテーパを有するカムを除外しない
ものとする。）Ｘ線制御器２８がカム７４及び７６の位
置調節を制御する。検出器アレイ１８のエッジ（図示さ
れていない）に対するＸ線の本影７２の位置及び幅を変
化させるために、各々のカムを独立に配置することがで
きる。
ーム１６はＸ線源１４（図２）の焦点５０から発する。
Ｘ線ビーム１６はコリメータ５２によってコリメートさ
れ、コリメートされたビーム１６が検出器アレイ１８に
向かって投射される。検出器アレイ１８はマルチスライ
ス構成として作製されており、投影データ収集のための
検出器素子列５４、５６、５８及び６０を含んでいる。
「ファン・ビーム平面」と一般に呼ばれる平面８６が、
焦点５０の中心線及びビーム１６の中心線を含んでい
る。ファン・ビーム平面８６は、図３では検出器アレイ
１８の中心線Ｄ0に整列しているように描かれている
が、ファン・ビーム平面８６は必ずしもこのように整列
しない。検出器素子列６２、６４、６６及び６８は、Ｘ
線ビーム１６のｚ軸位置を決定するためのｚ位置検出器
としての役割を果たしている。一実施例では、検出器列
６２、６４、６６及び６８は、検出器アレイ１８内の列
である。外側列６２及び６８は、ビーム１６の半影７０
の少なくとも実質的に内部に位置するように選択され
る。内側列６４及び６６は、ビーム１６の本影７２の少
なくとも実質的に内部に位置するように選択される。
「少なくとも実質的に内部に」とは、完全に内部に位置
するか、又は少なくとも、外側列６２及び６８の信号強
度がＸ線ビームの位置に依存し、且つ内側列６４及び６
６の信号強度が外側列の信号を比較するための基準を提
供しているように十分に内部に位置するかのいずれかを
指すものとする。一実施例では、コリメータ５２はテー
パ付きカム７４及び７６を含んでいる。（本明細書でカ
ムが「テーパを有している」と述べる場合には、特に記
載のない限り、ゼロのテーパを有するカムを除外しない
ものとする。）Ｘ線制御器２８がカム７４及び７６の位
置調節を制御する。検出器アレイ１８のエッジ（図示さ
れていない）に対するＸ線の本影７２の位置及び幅を変
化させるために、各々のカムを独立に配置することがで
きる。
【００１１】図４に示すように、ビーム１６を位置調節
するための閉鎖ループ式方法の一実施例は、異なる検出
器素子列が受け取ったＸ線強度を表わす信号同士を比較
する工程と、該比較の結果に応じてＸ線ビームを位置調
節する工程とを含んでいる。一実施例では、検出器列６
２、６４、６６及び６８からのＸ線強度を表わす信号を
加算して（工程７８）、列和を得る。加算は、２０ミリ
秒間隔で取得されたビューにわたるものとする。例え
ば、アナログ信号がディジタル形式へ変換された後に、
ＤＡＳ３２内に設けられているハードウェア・サーキッ
トリ（図示されていない）がオフセット補正を行なうと
共に、外側列６２が受け取った信号の列和及び内側列６
４が受け取った信号の列和を決定する。外側列６２が受
け取った信号の和の内側列６４が受け取った信号の和に
対する比を決定し、該比に比補正ファクタを乗算するこ
とにより、補正された比Ｒが決定される（工程８０）。
比補正ファクタは、イメージング・システム１０の較正
から決定されるファクタであって、外側列６２と内側列
６４との間で異なっている相対ＤＡＳゲインを考慮して
いる。
するための閉鎖ループ式方法の一実施例は、異なる検出
器素子列が受け取ったＸ線強度を表わす信号同士を比較
する工程と、該比較の結果に応じてＸ線ビームを位置調
節する工程とを含んでいる。一実施例では、検出器列６
２、６４、６６及び６８からのＸ線強度を表わす信号を
加算して（工程７８）、列和を得る。加算は、２０ミリ
秒間隔で取得されたビューにわたるものとする。例え
ば、アナログ信号がディジタル形式へ変換された後に、
ＤＡＳ３２内に設けられているハードウェア・サーキッ
トリ（図示されていない）がオフセット補正を行なうと
共に、外側列６２が受け取った信号の列和及び内側列６
４が受け取った信号の列和を決定する。外側列６２が受
け取った信号の和の内側列６４が受け取った信号の和に
対する比を決定し、該比に比補正ファクタを乗算するこ
とにより、補正された比Ｒが決定される（工程８０）。
比補正ファクタは、イメージング・システム１０の較正
から決定されるファクタであって、外側列６２と内側列
６４との間で異なっている相対ＤＡＳゲインを考慮して
いる。
【００１２】次いで、ビーム位置Ｚ（Ｒ）を中心線に対
するミリメートル単位で決定する（工程８２）。ビーム
位置Ｚは、補正された比に対して予め決定されているビ
ーム位置伝達関数を適用してＸ線ビーム位置を算出する
ことにより得られる。ビーム位置伝達関数Ｚ（Ｒ）は、
例えば、予め決定されている係数を有する次のような４
次多項式によって表わされる。
するミリメートル単位で決定する（工程８２）。ビーム
位置Ｚは、補正された比に対して予め決定されているビ
ーム位置伝達関数を適用してＸ線ビーム位置を算出する
ことにより得られる。ビーム位置伝達関数Ｚ（Ｒ）は、
例えば、予め決定されている係数を有する次のような４
次多項式によって表わされる。
【００１３】Ｚ（Ｒ）＝ａ＋ｂＲ＋ｃＲ2＋ｄＲ3＋ｅＲ
4 ビーム位置伝達関数Ｚ（Ｒ）及びその限度は、イメージ
ング・システム１０の較正において指定される。
4 ビーム位置伝達関数Ｚ（Ｒ）及びその限度は、イメージ
ング・システム１０の較正において指定される。
【００１４】次いで、新たなコリメータ位置が決定され
る（工程８４）。ビーム位置Ｚ、現在（カレント）のコ
リメータ位置Ｃ及びその他のシステム１０の幾何パラメ
ータから次の式に従って焦点位置ｆが決定される（工程
８４）。
る（工程８４）。ビーム位置Ｚ、現在（カレント）のコ
リメータ位置Ｃ及びその他のシステム１０の幾何パラメ
ータから次の式に従って焦点位置ｆが決定される（工程
８４）。
【００１５】 ｆ＝｛（Ｚ−Ｃ−Ｔz）／ｆｍzz（ｌfs）｝＋Ｃ＋Ｔz ここで、Ｔzはカム７４のカレントのテーパを表わし、
ｆｍzzは列６２及び列６４における焦点倍率を表わし且
つ焦点寸法の関数であり、ｌfsは焦点５０の距離を表わ
している。次いで、アイソセンタ２４に向かって位置す
る検出器素子２０についてコリメータ５２の新たな位置
が決定される。コリメータ５２は、コリメータ５２のエ
ッジ（図示されていない）が、焦点位置ｆと、イメージ
ング・システム１０の較正において指定された目標ビー
ム位置Ｚtとの間を結ぶ線に一致するように再配置され
る。このようにして、新たなコリメータ位置Ｃnが次の
式に従って決定される。
ｆｍzzは列６２及び列６４における焦点倍率を表わし且
つ焦点寸法の関数であり、ｌfsは焦点５０の距離を表わ
している。次いで、アイソセンタ２４に向かって位置す
る検出器素子２０についてコリメータ５２の新たな位置
が決定される。コリメータ５２は、コリメータ５２のエ
ッジ（図示されていない）が、焦点位置ｆと、イメージ
ング・システム１０の較正において指定された目標ビー
ム位置Ｚtとの間を結ぶ線に一致するように再配置され
る。このようにして、新たなコリメータ位置Ｃnが次の
式に従って決定される。
【００１６】 Ｃn＝｛（Ｚt−ｆ）／ｃｍi（ｌfs）｝＋ｆ ここで、ｃｍiはアイソセンタ２４に向かって位置する
検出器素子２０におけるカレントのコリメータ倍率を表
わし且つ焦点寸法の関数であり、ｌfsは焦点５０の距離
を表わしている。
検出器素子２０におけるカレントのコリメータ倍率を表
わし且つ焦点寸法の関数であり、ｌfsは焦点５０の距離
を表わしている。
【００１７】一実施例では、工程７８、８０、８２及び
８４は、コリメータ５２の各々の側について独立に、コ
リメータ５２の各々の側について新たな位置を絶えず得
るような間隔で実行される。これらの間隔は一実施例で
は２０ミリ秒であり、制御ループ遅れ誤差を最小限にす
るように０．５秒の走査中にＸ線ビーム１６の位置を２
５回サンプリングする。但し、他の実施例では、間隔は
５ミリ秒と５０ミリ秒との間とする。更に他の実施例で
は、間隔は、量子雑音及び高周波数変動（５０Ｈｚと１
６０Ｈｚとの間の運動周波数でのＸ線管のアノードの移
動に起因するもの等）の影響を回避するのに十分な最小
値と、撓み曲線の追従速度によって制限される最大値と
の間とする。変化する撓み曲線を頻繁にサンプリングす
ると過大な配置誤差を回避することができる。（「撓み
(sag) 」とは、重力及びガントリ１２の回転中の機械的
構造に働く遠心力によって生ずるＸ線ビーム１６の周期
的運動のことである。）患者の走査中に、患者の衣類、
毛布又はその他の物体によってｚ位置検出器６２、６
４、６６又は６８が遮蔽される場合がある。ｚ位置検出
器６２、６４、６６若しくは６８の遮蔽が検出された後
に、又はＸ線源１４が最初にオンになったときに、ルー
プ・サンプル間隔は下方に調節される。一実施例では、
ループ・サンプル間隔は、５ミリ秒に下方調節される。
４ミリ秒の安定化の後に、ビームの位置が測定されると
共にコリメータの位置調節が開始して、初期位置誤差を
更に最小化する。
８４は、コリメータ５２の各々の側について独立に、コ
リメータ５２の各々の側について新たな位置を絶えず得
るような間隔で実行される。これらの間隔は一実施例で
は２０ミリ秒であり、制御ループ遅れ誤差を最小限にす
るように０．５秒の走査中にＸ線ビーム１６の位置を２
５回サンプリングする。但し、他の実施例では、間隔は
５ミリ秒と５０ミリ秒との間とする。更に他の実施例で
は、間隔は、量子雑音及び高周波数変動（５０Ｈｚと１
６０Ｈｚとの間の運動周波数でのＸ線管のアノードの移
動に起因するもの等）の影響を回避するのに十分な最小
値と、撓み曲線の追従速度によって制限される最大値と
の間とする。変化する撓み曲線を頻繁にサンプリングす
ると過大な配置誤差を回避することができる。（「撓み
(sag) 」とは、重力及びガントリ１２の回転中の機械的
構造に働く遠心力によって生ずるＸ線ビーム１６の周期
的運動のことである。）患者の走査中に、患者の衣類、
毛布又はその他の物体によってｚ位置検出器６２、６
４、６６又は６８が遮蔽される場合がある。ｚ位置検出
器６２、６４、６６若しくは６８の遮蔽が検出された後
に、又はＸ線源１４が最初にオンになったときに、ルー
プ・サンプル間隔は下方に調節される。一実施例では、
ループ・サンプル間隔は、５ミリ秒に下方調節される。
４ミリ秒の安定化の後に、ビームの位置が測定されると
共にコリメータの位置調節が開始して、初期位置誤差を
更に最小化する。
【００１８】遮蔽中はループ動作は中断されている。い
ずれかのｚ位置検出器が遮蔽されていないかを決定する
ために、ｚ位置検出器６２、６４、６６又は６８に隣接
している最終データ検出器素子９０からの信号を予期さ
れる信号Ｓｘと比較する。ｚ位置検出器の遮蔽は、一実
施例では、最終データ検出器素子２０の信号が予期され
る信号Ｓｘの０．９倍よりも小さい場合に想定される。
他の実施例では、検出器の遮蔽は、最終データ検出器素
子２０の信号が予期される信号Ｓｘの０．９５倍と０．
５倍との間の値よりも小さい場合に想定される。（患者
の遮蔽を可及的速やかに識別するためにはこの値の大き
さを可能な限り大きくして、これにより、不正なＺ測定
データに起因するＸ線ビーム１６の誤配置を回避するこ
とが望ましい。例えば大柄な患者２２によるＸ線散乱の
遮蔽により、信号は予期される値の０．９５倍まで減少
し得ることが知られているので、一実施例では、０．９
５の最大値を用いる。）遮蔽中にはコリメータの位置調
節は中断されている。但し、位置測定は、２０ミリ秒か
ら５ミリ秒に短縮された間隔で続行する。測定間隔を短
縮すると、イメージング・システム１０がより迅速に遮
蔽の終了を検出して閉鎖ループ式位置調節を再開するこ
とが可能になる。
ずれかのｚ位置検出器が遮蔽されていないかを決定する
ために、ｚ位置検出器６２、６４、６６又は６８に隣接
している最終データ検出器素子９０からの信号を予期さ
れる信号Ｓｘと比較する。ｚ位置検出器の遮蔽は、一実
施例では、最終データ検出器素子２０の信号が予期され
る信号Ｓｘの０．９倍よりも小さい場合に想定される。
他の実施例では、検出器の遮蔽は、最終データ検出器素
子２０の信号が予期される信号Ｓｘの０．９５倍と０．
５倍との間の値よりも小さい場合に想定される。（患者
の遮蔽を可及的速やかに識別するためにはこの値の大き
さを可能な限り大きくして、これにより、不正なＺ測定
データに起因するＸ線ビーム１６の誤配置を回避するこ
とが望ましい。例えば大柄な患者２２によるＸ線散乱の
遮蔽により、信号は予期される値の０．９５倍まで減少
し得ることが知られているので、一実施例では、０．９
５の最大値を用いる。）遮蔽中にはコリメータの位置調
節は中断されている。但し、位置測定は、２０ミリ秒か
ら５ミリ秒に短縮された間隔で続行する。測定間隔を短
縮すると、イメージング・システム１０がより迅速に遮
蔽の終了を検出して閉鎖ループ式位置調節を再開するこ
とが可能になる。
【００１９】予期される信号Ｓｘは次のように書かれ
る。
る。
【００２０】Ｓｘ＝ｇｍＡ＊ｃｓｆ＊ｔ＊ｇ ここで、ｇｍＡはＸ線源１４にエネルギを与える電流に
比例した発生器電流ｍＡ信号であり、ｃｓｆはシステム
１０の較正において決定されるスケール・ファクタであ
り、ｔはＤＡＳサンプル時間であり、ｇはゲイン・ファ
クタである。ゲイン・ファクタｇによって、走査に用い
られるゲイン値に応じて予期される信号Ｓｘを調節する
ことが可能になる。一実施例では、このゲイン値は、シ
ステム１０において利用可能な複数のゲイン値から選択
することが可能である。
比例した発生器電流ｍＡ信号であり、ｃｓｆはシステム
１０の較正において決定されるスケール・ファクタであ
り、ｔはＤＡＳサンプル時間であり、ｇはゲイン・ファ
クタである。ゲイン・ファクタｇによって、走査に用い
られるゲイン値に応じて予期される信号Ｓｘを調節する
ことが可能になる。一実施例では、このゲイン値は、シ
ステム１０において利用可能な複数のゲイン値から選択
することが可能である。
【００２１】一実施例では、閉鎖ループ式追跡は、信号
の不正が検出されると中断される。信号の不正は、例え
ば、ビーム位置及びコリメータ位置から実際の焦点距離
を決定し、この実際の焦点距離を公称焦点距離と比較す
ることにより検出される。実際の焦点距離と公称焦点距
離との間に例えば０．１ミリメートルを上回る差が検出
された場合には、不正が存在するものと想定され、コリ
メータ位置調節は中断される。（他の実施例では、不正
を想定するための差の閾値を０．０５ミリメートル程度
に小さくするか、又は約０．６ミリメートル程度に大き
くする。更に他の実施例では、雑音、Ｘ線散乱及び／又
は瞬間的なビーム位置の乱れによる誤起動の相対的に高
い確率によって設定される下限と、追跡の幾分かの利点
を依然として提供する上限との間で値を選択する。）但
し、ビーム位置測定は、遮蔽が検出された場合と同様
に、短縮された間隔で続行する。このような不正は、例
えば、患者の遮蔽の検出の直前又は直後の短時間の間に
生じる可能性がある。不正が、例えば、患者の遮蔽を検
出していないのにガントリ１２の９０°の回転にわたっ
て持続した場合には、点検を要するような追跡システム
の誤動作が生じた可能性がある。このような場合には、
患者への照射線量及び非診断品質画像の収集が生ずるの
を回避するために走査を直ちに中止する。他の実施例で
は、ガントリ１２の回転の４５°程度に小さい値から３
６０°程度に大きい値までに限度を設定する。他の実施
例では、散乱及び／又は随時の例外的に長い部分的な患
者２２の遮蔽による誤警報率が許容可能であるような値
と、走査を停止する前にどの程度長い譲歩的動作（高照
射量及び／又は非診断品質画像）が許容されるかについ
ての設計選択に相当する上限値との間に限度を設定す
る。
の不正が検出されると中断される。信号の不正は、例え
ば、ビーム位置及びコリメータ位置から実際の焦点距離
を決定し、この実際の焦点距離を公称焦点距離と比較す
ることにより検出される。実際の焦点距離と公称焦点距
離との間に例えば０．１ミリメートルを上回る差が検出
された場合には、不正が存在するものと想定され、コリ
メータ位置調節は中断される。（他の実施例では、不正
を想定するための差の閾値を０．０５ミリメートル程度
に小さくするか、又は約０．６ミリメートル程度に大き
くする。更に他の実施例では、雑音、Ｘ線散乱及び／又
は瞬間的なビーム位置の乱れによる誤起動の相対的に高
い確率によって設定される下限と、追跡の幾分かの利点
を依然として提供する上限との間で値を選択する。）但
し、ビーム位置測定は、遮蔽が検出された場合と同様
に、短縮された間隔で続行する。このような不正は、例
えば、患者の遮蔽の検出の直前又は直後の短時間の間に
生じる可能性がある。不正が、例えば、患者の遮蔽を検
出していないのにガントリ１２の９０°の回転にわたっ
て持続した場合には、点検を要するような追跡システム
の誤動作が生じた可能性がある。このような場合には、
患者への照射線量及び非診断品質画像の収集が生ずるの
を回避するために走査を直ちに中止する。他の実施例で
は、ガントリ１２の回転の４５°程度に小さい値から３
６０°程度に大きい値までに限度を設定する。他の実施
例では、散乱及び／又は随時の例外的に長い部分的な患
者２２の遮蔽による誤警報率が許容可能であるような値
と、走査を停止する前にどの程度長い譲歩的動作（高照
射量及び／又は非診断品質画像）が許容されるかについ
ての設計選択に相当する上限値との間に限度を設定す
る。
【００２２】システム１０がオフに切り換えられた後
に、線源１４が時間にわたって冷却するにつれて焦点５
０の位置は変化する。一実施例では、システム１０が再
びオンに切り換えられる前に、焦点位置が最後に測定さ
れたときに得られた情報から初期焦点位置が近似され
る。一実施例では、線形関数の近似を用いて冷却中の焦
点の位置変化をモデル化し、他の実施例では、線形関数
を秒当たり９７ナノメートルの線形関数とする。冷却に
よる位置変化は指数関数であるので、線形近似は０．１
５ミリメートルで停止される。この停止は、完全に冷却
したときのシステム１０の冷却変化の約２０％に対応し
ており、この場合には指数関数の線形近似で十分であ
る。完全な冷却位置になるためには患者の走査を行なわ
ない状態で８時間乃至１２時間が必要であり、管が１時
間を超えてオフになっていた場合に、患者の走査の前の
管のウォーミング・アップが一般に要求（リクエスト）
される。従って、通常の患者の走査中には、完全な冷却
位置になる可能性はあるが、その可能性は低い。管のウ
ォーミング・アップ中には、コリメータの初期位置調節
のために焦点のカレントの測定位置が再び確定される。
に、線源１４が時間にわたって冷却するにつれて焦点５
０の位置は変化する。一実施例では、システム１０が再
びオンに切り換えられる前に、焦点位置が最後に測定さ
れたときに得られた情報から初期焦点位置が近似され
る。一実施例では、線形関数の近似を用いて冷却中の焦
点の位置変化をモデル化し、他の実施例では、線形関数
を秒当たり９７ナノメートルの線形関数とする。冷却に
よる位置変化は指数関数であるので、線形近似は０．１
５ミリメートルで停止される。この停止は、完全に冷却
したときのシステム１０の冷却変化の約２０％に対応し
ており、この場合には指数関数の線形近似で十分であ
る。完全な冷却位置になるためには患者の走査を行なわ
ない状態で８時間乃至１２時間が必要であり、管が１時
間を超えてオフになっていた場合に、患者の走査の前の
管のウォーミング・アップが一般に要求（リクエスト）
される。従って、通常の患者の走査中には、完全な冷却
位置になる可能性はあるが、その可能性は低い。管のウ
ォーミング・アップ中には、コリメータの初期位置調節
のために焦点のカレントの測定位置が再び確定される。
【００２３】ここに記載されている様々な追跡ループ・
パラメータ、明確に述べると、ビーム位置伝達関数Ｚ
（Ｒ）及びその限度、並びに目標ビーム位置Ｚtは、シ
ステム１０の較正において決定される。図５は、追跡ル
ープ・パラメータを較正する方法の一実施例を示してい
る。この実施例では、コリメータ５２を一連のｚ軸位置
を通じて段階的に移動させながら静止掃引走査からのデ
ータを収集する（工程１００）。各々のコリメータ５２
の段階位置毎に、ビーム１６は検出器アレイ１８の照射
面上で０．３ミリメートルずつ増大する。掃引走査デー
タはオフセット補正及びビュー平均を施されて（工程１
０２）、各々のコリメータ５２の段階位置毎に１組の検
出器サンプルを得る。次いで、焦点位置が決定される
（工程１０４）。検出器アレイの中心線Ｄ0からのコリ
メータ５２のｚ軸位置オフセットが、外側列６２及び６
８が検出器素子２０において半最大全幅値を有する信号
を受け取る点として決定される（工程１０４）。次い
で、コリメータ５２のｚ軸オフセット及び公称のシステ
ム１０の幾何パラメータから、掃引走査中の焦点５０の
位置が決定される（工程１０４）。
パラメータ、明確に述べると、ビーム位置伝達関数Ｚ
（Ｒ）及びその限度、並びに目標ビーム位置Ｚtは、シ
ステム１０の較正において決定される。図５は、追跡ル
ープ・パラメータを較正する方法の一実施例を示してい
る。この実施例では、コリメータ５２を一連のｚ軸位置
を通じて段階的に移動させながら静止掃引走査からのデ
ータを収集する（工程１００）。各々のコリメータ５２
の段階位置毎に、ビーム１６は検出器アレイ１８の照射
面上で０．３ミリメートルずつ増大する。掃引走査デー
タはオフセット補正及びビュー平均を施されて（工程１
０２）、各々のコリメータ５２の段階位置毎に１組の検
出器サンプルを得る。次いで、焦点位置が決定される
（工程１０４）。検出器アレイの中心線Ｄ0からのコリ
メータ５２のｚ軸位置オフセットが、外側列６２及び６
８が検出器素子２０において半最大全幅値を有する信号
を受け取る点として決定される（工程１０４）。次い
で、コリメータ５２のｚ軸オフセット及び公称のシステ
ム１０の幾何パラメータから、掃引走査中の焦点５０の
位置が決定される（工程１０４）。
【００２４】各々のコリメータ５２の段階位置において
各々の検出器素子２０についてビーム１６の位置が決定
される（工程１０６）。ビーム１６の位置は、掃引走査
時の焦点５０の位置、焦点５０の公称距離及び公称のシ
ステム１０の幾何形状から決定される。
各々の検出器素子２０についてビーム１６の位置が決定
される（工程１０６）。ビーム１６の位置は、掃引走査
時の焦点５０の位置、焦点５０の公称距離及び公称のシ
ステム１０の幾何形状から決定される。
【００２５】次いで、アイソセンタ２４に向かって位置
する検出器素子２０について、目標ビーム位置Ｚt が決
定される（ステップ１０８）。ビーム１６が目標ビーム
位置Ｚt に向けられると、ビーム１６は、撮像アーテ
ィファクトを防止する目的では検出器アレイ１８のエッ
ジ９２に十分に接近し、しかも、患者の照射線量を最小
化する目的では十分なだけ離隔する。目標ビーム位置Ｚ
t を決定するために、相次ぐコリメータ５２の段階位置
についての検出器サンプルの比を用いて、検出器示差誤
差を決定する。次いで、この検出器示差誤差に加重する
ために再構成誤差感度関数ｗ（ｉ）を適用する。再構成
誤差感度関数ｗ（ｉ）は、検出器素子２０のアイソセン
タ２４からの半径方向距離の関数として、検出器素子２
０の確定的な(positive)寄与百分率に関係付けられる。
関数ｗ（ｉ）は、一実施例では、公称のシステム幾何形
状から算出される。もう１つの実施例では、ｗ（ｉ）は
経験的に決定される。例えば、次の方程式はｗ（ｉ）の
経験的な決定を記述している。
する検出器素子２０について、目標ビーム位置Ｚt が決
定される（ステップ１０８）。ビーム１６が目標ビーム
位置Ｚt に向けられると、ビーム１６は、撮像アーテ
ィファクトを防止する目的では検出器アレイ１８のエッ
ジ９２に十分に接近し、しかも、患者の照射線量を最小
化する目的では十分なだけ離隔する。目標ビーム位置Ｚ
t を決定するために、相次ぐコリメータ５２の段階位置
についての検出器サンプルの比を用いて、検出器示差誤
差を決定する。次いで、この検出器示差誤差に加重する
ために再構成誤差感度関数ｗ（ｉ）を適用する。再構成
誤差感度関数ｗ（ｉ）は、検出器素子２０のアイソセン
タ２４からの半径方向距離の関数として、検出器素子２
０の確定的な(positive)寄与百分率に関係付けられる。
関数ｗ（ｉ）は、一実施例では、公称のシステム幾何形
状から算出される。もう１つの実施例では、ｗ（ｉ）は
経験的に決定される。例えば、次の方程式はｗ（ｉ）の
経験的な決定を記述している。
【００２６】 ０≦ｉ≦５のとき、 ｂ(i)＝0.018 ５≦ｉ≦２１３のとき、 ｂ(i)＝0.035＋0.00075×(i-5) ２１４≦ｉ≦ｎのとき、 ｂ(i)＝0.414＋0.00365×(i-213) ここで、ｉはアイソセンタ２４からの検出器素子位置を
表わしており、ｂ（ｉ）は２つの検出器素子２０の誤差
についてのアーティファクト閾値すなわち示差誤差百分
率を表わしている。次いで、再構成誤差感度関数ｗ
（ｉ）が次の式に従って決定される。
表わしており、ｂ（ｉ）は２つの検出器素子２０の誤差
についてのアーティファクト閾値すなわち示差誤差百分
率を表わしている。次いで、再構成誤差感度関数ｗ
（ｉ）が次の式に従って決定される。
【００２７】ｗ（ｉ）＝０．１８／ｂ（ｉ）。
【００２８】加重付き検出器示差誤差が、画像アーティ
ファクトを生ずると経験的に知られている限度Ｌ、例え
ば０．０４％を上回っているときのコリメータ５２の段
階位置ＳＰが決定される。次いで、アイソセンタ検出器
素子について、適用され得る追跡ループ位置調節誤差を
上回る量だけのＳＰの直前の距離に目標ビーム位置Ｚ t
が決定される。
ファクトを生ずると経験的に知られている限度Ｌ、例え
ば０．０４％を上回っているときのコリメータ５２の段
階位置ＳＰが決定される。次いで、アイソセンタ検出器
素子について、適用され得る追跡ループ位置調節誤差を
上回る量だけのＳＰの直前の距離に目標ビーム位置Ｚ t
が決定される。
【００２９】次いで、Ｘ線ファン・ビーム１６の最端部
に位置する１組の検出器素子について、外側列６２の平
均の内側列６４の平均に対する比Ｒについてビーム位置
伝達関数Ｚ（Ｒ）が決定される（工程１１０）。ビーム
１６の位置は、各々のコリメータ５２の段階位置毎に工
程１０６において決定されており、このビーム１６の位
置は、一連の段階についての最大値と最小値との間にあ
る適当な比の範囲にわたって、各々のコリメータ５２の
段階位置についての比に、例えば、次の式による４次多
項式を用いてフィッティングされる。
に位置する１組の検出器素子について、外側列６２の平
均の内側列６４の平均に対する比Ｒについてビーム位置
伝達関数Ｚ（Ｒ）が決定される（工程１１０）。ビーム
１６の位置は、各々のコリメータ５２の段階位置毎に工
程１０６において決定されており、このビーム１６の位
置は、一連の段階についての最大値と最小値との間にあ
る適当な比の範囲にわたって、各々のコリメータ５２の
段階位置についての比に、例えば、次の式による４次多
項式を用いてフィッティングされる。
【００３０】 Ｚ（Ｒ）＝ａ＋ｂＲ＋ｃＲ2＋ｄＲ3＋ｅＲ4。
【００３１】Ｚ（Ｒ）についての有効位置測定範囲は、
Ｚによって決定されたビーム１６の位置と実際のビーム
１６の位置との間の誤差が所定の限度、例えば０．２ミ
リメートルよりも小さいようなコリメータ５２の段階位
置の組の両端限度の間に決定される（工程１１２）。他
の実施例では、所定の限度は、０．１ミリメートル乃至
０．６ミリメートルの間にある。更に他の実施例では、
所定の限度は、厳密測定が可能なビーム１６の位置の範
囲が過度に制限されるような値の直上の下限と、追跡の
利点を許容不能なまでに損なうほど大きな追跡誤差を生
ずると思われる下限の直下の値との間の値に設定され
る。
Ｚによって決定されたビーム１６の位置と実際のビーム
１６の位置との間の誤差が所定の限度、例えば０．２ミ
リメートルよりも小さいようなコリメータ５２の段階位
置の組の両端限度の間に決定される（工程１１２）。他
の実施例では、所定の限度は、０．１ミリメートル乃至
０．６ミリメートルの間にある。更に他の実施例では、
所定の限度は、厳密測定が可能なビーム１６の位置の範
囲が過度に制限されるような値の直上の下限と、追跡の
利点を許容不能なまでに損なうほど大きな追跡誤差を生
ずると思われる下限の直下の値との間の値に設定され
る。
【００３２】以上に述べた追跡ループは、検出器の列と
列との間の信号比を検知して、患者の走査中にＸ線ビー
ムをイメージング・システムの検出器アレイのエッジの
極く近くに維持するようにシステム・コリメーションを
移動させる。結果として、画質を犠牲にせずに患者への
Ｘ線照射線量が２０％乃至４０％減少する。
列との間の信号比を検知して、患者の走査中にＸ線ビー
ムをイメージング・システムの検出器アレイのエッジの
極く近くに維持するようにシステム・コリメーションを
移動させる。結果として、画質を犠牲にせずに患者への
Ｘ線照射線量が２０％乃至４０％減少する。
【００３３】ビーム位置伝達関数Ｚ（Ｒ）の代わりに他
の関数を用い、また再構成誤差感度関数ｗ（ｉ）の代わ
りに他の関数を用いることも可能である。
の関数を用い、また再構成誤差感度関数ｗ（ｉ）の代わ
りに他の関数を用いることも可能である。
【００３４】幾つかの実施例では、ここに記載した方法
は、コンピュータ３６、画像再構成器３４又はこの両方
を制御するソフトウェア、ファームウェア又はソフトウ
ェアとファームウェアとの組み合わせによって具現化さ
れる。また、付加的なｚ検出器列を設けてもよい。この
ような実施例では、ｚ検出器列の信号の様々な組み合わ
せを内側列及び外側列の信号として用いれば、これによ
り、そのようなものとして識別され得るようになり、又
は異なる及び／若しくはより綿密な伝達関数を用いてビ
ーム位置を決定することもできる。
は、コンピュータ３６、画像再構成器３４又はこの両方
を制御するソフトウェア、ファームウェア又はソフトウ
ェアとファームウェアとの組み合わせによって具現化さ
れる。また、付加的なｚ検出器列を設けてもよい。この
ような実施例では、ｚ検出器列の信号の様々な組み合わ
せを内側列及び外側列の信号として用いれば、これによ
り、そのようなものとして識別され得るようになり、又
は異なる及び／若しくはより綿密な伝達関数を用いてビ
ーム位置を決定することもできる。
【００３５】以上に述べた較正方法及び装置により、Ｃ
Ｔイメージング・システムのマルチスライス型検出器上
でＸ線ビームを位置調節するｚ軸追跡ループのための改
良された較正を行なうことができる。この方法及び装置
は、Ｘ線ビームを維持しておくべき目標ビーム位置、検
出器の比の情報をミリメートル単位（又は変換ファクタ
を介したその他の適当な単位）のビーム位置へ変換する
伝達関数、及びビーム位置伝達関数についての有効な比
の限度を与える。
Ｔイメージング・システムのマルチスライス型検出器上
でＸ線ビームを位置調節するｚ軸追跡ループのための改
良された較正を行なうことができる。この方法及び装置
は、Ｘ線ビームを維持しておくべき目標ビーム位置、検
出器の比の情報をミリメートル単位（又は変換ファクタ
を介したその他の適当な単位）のビーム位置へ変換する
伝達関数、及びビーム位置伝達関数についての有効な比
の限度を与える。
【００３６】本明細書ではシステム１０は例示のための
みに記載されたのであって、本発明は他の形式のイメー
ジング・システムと共に実施し得ることを理解された
い。更に、当業者であれば、ここに記載した較正システ
ムは、物体の位置又は運動の検知等のためにＸ線ビーム
追跡較正を必要とするその他の応用にも有用であること
が理解されよう。
みに記載されたのであって、本発明は他の形式のイメー
ジング・システムと共に実施し得ることを理解された
い。更に、当業者であれば、ここに記載した較正システ
ムは、物体の位置又は運動の検知等のためにＸ線ビーム
追跡較正を必要とするその他の応用にも有用であること
が理解されよう。
【００３７】本発明を様々な特定の実施例によって説明
したが、当業者には、本発明を特許請求の範囲内にある
改変によって実施し得ることが理解されよう。
したが、当業者には、本発明を特許請求の範囲内にある
改変によって実施し得ることが理解されよう。
【図１】ＣＴイメージング・システムの見取り図であ
る。
る。
【図２】図１に示すシステムのブロック概略図である。
【図３】図１に示すＣＴイメージング・システムの一部
の概略図であって、本発明のｚ軸位置調節システムの実
施例を示す図である。
の概略図であって、本発明のｚ軸位置調節システムの実
施例を示す図である。
【図４】本発明のｚ軸追跡ループの実施例の流れ図であ
る。
る。
【図５】追跡ループ・パラメータを較正する方法の流れ
図である。
図である。
１０ 計算機式断層撮影イメージング・システム １２ ガントリ １４ Ｘ線源 １６ Ｘ線ビーム １８ 検出器アレイ ２０ 検出器素子 ２２ 患者 ２４ アイソセンタ／回転中心 ２６ 制御機構 ２８ Ｘ線制御器 ３０ ガントリ・モータ制御器 ３２ データ取得システム（ＤＡＳ） ３４ 画像再構成器 ３６ コンピュータ ３８ 大容量記憶装置 ４０ コンソール ４２ 陰極線管表示器 ４４ テーブル・モータ制御器 ４６ モータ式テーブル ４８ ガントリ開口 ５０ 焦点 ５２ コリメータ ５４ 検出器素子列 ５６ 検出器素子列 ５８ 検出器素子列 ６０ 検出器素子列 ６２ 外側の検出器素子列／ｚ位置検出器 ６４ 内側の検出器素子列／ｚ位置検出器 ６６ 内側の検出器素子列／ｚ位置検出器 ６８ 外側の検出器素子列／ｚ位置検出器 ７０ 半影 ７２ 本影 ７４ テーパ付きカム ７６ テーパ付きカム ７８ 加算する工程 ８０ 補正された比Ｒを決定する工程 ８２ ビーム位置Ｚ（Ｒ）を決定する工程 ８４ 新たなコリメータ位置を決定する工程 ８６ ファン・ビーム平面 ９０ 最終データ検出器素子 ９２ 検出器アレイのエッジ １００ 静止掃引走査を収集する工程 １０２ オフセット補正及びビュー平均を施す工程 １０４ 焦点位置を決定する工程 １０６ ビーム位置を決定する工程 １０８ 目標ビーム位置Ｚt を決定する工程 １１０ 伝達関数Ｚ（Ｒ）を決定する工程 １１２ Ｚ（Ｒ）の測定範囲を決定する工程
フロントページの続き (72)発明者 ジョージ・イー・セイデンスチヌル アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ワー ケシャー、サウス・コマンチェ・レーン、 854番 (72)発明者 ネイル・バリー・ブロンバーグ アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ミル ウォーキー、ノース・ハイマウント・ブー ルヴァール、1833番
Claims (26)
- 【請求項１】 段階的に位置調節可能な可動式コリメー
タと、複数の検出器素子列を含んでいる検出器アレイと
を備えた計算機式断層撮影イメージング・システムのＸ
線ビームを位置調節するための追跡制御パラメータを決
定する方法であって、 前記Ｘ線ビームの焦点の位置を決定しながら、複数のコ
リメータ段階位置において検出器サンプルを得る工程
と、 前記決定された焦点位置、公称焦点距離、並びに前記Ｘ
線ビーム、コリメータ及び検出器アレイの幾何パラメー
タを利用して各々のコリメータ段階において各々の検出
器素子についてビーム位置を決定する工程と、 相次ぐコリメータ段階位置の比による検出器素子の示差
誤差を決定する工程と、 該決定された素子の示差誤差に従ってアイソセンタ素子
について目標ビーム位置を選択する工程と、を有する方
法。 - 【請求項２】 前記複数の検出器列はｚ軸検出器列であ
り、前記検出器アレイは前記ｚ軸に垂直な中心線と外側
検出器列と内側検出器列とを有しており、 前記Ｘ線ビームの焦点の位置を決定する前記工程は、外
側検出器列の信号が半最大全幅値まで低下する点におけ
る前記検出器アレイの中心線からのコリメータのｚ軸位
置オフセットを決定する工程と、該決定されたコリメー
タのｚ軸位置、並びに前記Ｘ線ビーム、コリメータ及び
検出器アレイの前記幾何パラメータの関数として焦点位
置を決定する工程とを含んでいる請求項１に記載の方
法。 - 【請求項３】 ビーム位置伝達関数を決定する前記工程
及び前記目標ビーム位置の選択のための示差誤差を決定
する前記工程に用いられる各々のコリメータ段階位置に
ついての１組の検出器サンプルを得るように、複数のコ
リメータ段階位置において得られた前記検出器サンプル
をオフセット補正すると共にビュー平均する工程を更に
含んでいる請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記決定された素子の示差誤差に従って
アイソセンタ検出器素子について目標ビーム位置を選択
する前記工程は、 前記検出器素子の示差誤差に再構成誤差感度関数により
加重する工程と、 該加重された検出器素子の示差誤差が所定の限度を上回
る段階位置を決定する工程と、 前記アイソセンタ検出器素子について、所定のアーティ
ファクト限度を上回る段階の前の前記決定された段階位
置から追跡ループ位置調節誤差を超える量だけの距離に
追跡ビーム位置を設定する工程と、を含んでいる請求項
１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記再構成誤差感度関数は検出器素子依
存性である請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 前記再構成誤差感度は、アイソセンタ素
子からの前記検出器素子の距離に応じて変化する請求項
５に記載の方法。 - 【請求項７】 前記検出器列はアイソチャネル素子の各
々の側に少なくとも２１４個の素子を有しており、前記
再構成誤差感度関数は、 ｗ（ｉ）＝０．１８／ｂ（ｉ） であり、ここで、ｉ＝アイソセンタ検出器素子からの検
出器素子位置であり、ｂ（ｉ）＝２つの検出器素子の誤
差についてのアーティファクト閾値（示差誤差百分率）
であって、 ０≦ｉ≦５のとき、 ｂ(i)＝0.018 ５≦ｉ≦２１３のとき、 ｂ(i)＝0.035＋0.00075×(i-5) ２１４≦ｉ≦ｎのとき、 ｂ(i)＝0.414＋0.00365×(i-213) である請求項４に記載の方法。 - 【請求項８】 段階的に位置調節可能な可動式コリメー
タと、少なくとも内側列と外側列とを含めた複数の検出
器素子列を含んでいる検出器アレイとを備えた計算機式
断層撮影イメージング・システムのＸ線ファン・ビーム
を位置調節するための追跡制御パラメータを決定する方
法であって、 前記Ｘ線ファン・ビームの焦点の位置を決定しながら、
複数のコリメータ段階位置において検出器サンプルを得
る工程と、 前記決定された焦点位置、公称焦点距離、並びに前記Ｘ
線ファン・ビーム、コリメータ及び検出器アレイの幾何
パラメータを利用して各々のコリメータ段階において各
々の検出器素子についてビーム位置を決定する工程と、 前記複数のコリメータ段階位置についての最小比と最大
比との間の選択された比の範囲にわたって、選択された
近似法に従って前記Ｘ線ファン・ビームの端部に位置す
る１組の検出器素子について、検出器の外側列の信号の
平均の検出器の内側列の信号の平均に対する比について
ビーム位置伝達関数を決定する工程と、を有する方法。 - 【請求項９】 ビーム位置伝達関数を決定する前記工程
は、検出器の外側列の信号の平均の検出器の内側列の信
号の平均に対する前記比の関数として各々の段階におい
て決定された前記ビーム位置を多項式関数にフィッティ
ングさせる工程を含んでいる請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記多項式関数は４次多項式である請
求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記伝達関数を用いて算出されたビー
ム位置と実際のビーム位置との間の誤差が所定の限度を
下回る前記複数のコリメータ段階位置の両端限度として
前記伝達関数の有効測定範囲を決定する工程を更に含ん
でいる請求項８に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記所定の限度は０．１ミリメートル
と０．６ミリメートルとの間にある請求項１１に記載の
方法。 - 【請求項１３】 前記所定の限度は０．２ミリメートル
である請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１４】 Ｘ線源と、複数の検出器素子列を含ん
でいる検出器アレイと、段階的に位置調節可能な可動式
コリメータとを備えており、前記Ｘ線源により発生され
るＸ線ビームをコリメートすると共に前記検出器アレイ
上で位置調節するように構成されている計算機式断層撮
影イメージング・システムであって、前記Ｘ線ビームの
焦点の位置を決定しながら、複数のコリメータ段階位置
において検出器サンプルを求め、 前記決定された焦点位置、公称焦点距離、並びに前記Ｘ
線ビーム、コリメータ及び検出器アレイの幾何パラメー
タを利用して各々のコリメータ段階において各々の検出
器素子についてビーム位置を決定し、 相次ぐコリメータ段階位置の比による検出器素子の示差
誤差を決定し、 前記決定された素子の示差誤差に従ってアイソセンタ素
子について目標ビーム位置を選択するように構成されて
いる計算機式断層撮影イメージング・システム。 - 【請求項１５】 前記複数の検出器列はｚ軸検出器列で
あり、前記検出器アレイは前記ｚ軸に垂直な中心線と外
側検出器列と内側検出器列とを有しており、前記Ｘ線ビ
ームの焦点の位置を決定するために、前記システムは、
外側の検出器列の信号が半最大全幅値まで低下する点に
おける前記検出器アレイの中心線からのコリメータのｚ
軸位置オフセットを決定し、該決定されたコリメータの
ｚ軸位置、並びに前記Ｘ線ビーム、コリメータ及び検出
器アレイの前記幾何パラメータの関数として焦点位置を
決定するように構成されている請求項１４に記載の計算
機式断層撮影イメージング・システム。 - 【請求項１６】 前記目標ビーム位置伝達関数を決定す
ると共に前記目標ビーム位置の選択のために前記示差誤
差を決定する際に用いられる各々のコリメータ段階位置
についての１組の検出器サンプルを得るように、複数の
コリメータ段階位置において得られた前記検出器サンプ
ルをオフセット補正すると共にビュー平均するように更
に構成されている請求項１４に記載の計算機式断層撮影
イメージング・システム。 - 【請求項１７】 前記決定された素子の示差誤差に従っ
てアイソセンタ検出器素子について目標ビーム位置を選
択するために、前記システムは、 前記検出器素子の示差誤差に再構成誤差感度関数により
加重し、 該加重された検出器素子の示差誤差が所定の限度を上回
る段階位置を決定し、 前記アイソセンタ検出器素子について、所定のアーティ
ファクト限度を上回る段階の前の前記決定された段階位
置から追跡ループ位置調節誤差を超える量だけの距離に
追跡ビーム位置を設定するように構成されている請求項
１４に記載の計算機式断層撮影イメージング・システ
ム。 - 【請求項１８】 前記再構成誤差感度関数は検出器素子
依存性である請求項１７に記載の計算機式断層撮影イメ
ージング・システム。 - 【請求項１９】 前記再構成誤差感度は、アイソセンタ
素子からの前記検出器素子の距離に応じて変化する請求
項１８に記載の計算機式断層撮影イメージング・システ
ム。 - 【請求項２０】 前記検出器列はアイソチャネル素子の
各々の側に少なくとも２１４個の素子を有しており、前
記再構成誤差感度関数は、 ｗ（ｉ）＝０．１８／ｂ（ｉ） であり、ここで、ｉ＝アイソセンタ検出器素子からの検
出器素子位置であり、ｂ（ｉ）＝２つの検出器素子の誤
差についてのアーティファクト閾値（示差誤差百分率）
であって、 ０≦ｉ≦５のとき、 ｂ(i)＝0.018 ５≦ｉ≦２１３のとき、 ｂ(i)＝0.035＋0.00075×(i-5) ２１４≦ｉ≦ｎのとき、 ｂ(i)＝0.414＋0.00365×(i-213) である請求項１７に記載の計算機式断層撮影イメージン
グ・システム。 - 【請求項２１】 Ｘ線源と、複数の検出器素子列を含ん
でいる検出器アレイと、段階的に位置調節可能な可動式
コリメータとを備えており、前記Ｘ線源により発生され
るＸ線ビームをコリメートすると共に前記検出器アレイ
上で位置調節するように構成されている計算機式断層撮
影イメージング・システムであって、前記Ｘ線ファン・
ビームの焦点の位置を決定しながら、複数のコリメータ
段階位置において検出器サンプルを得、 前記決定された焦点位置、公称焦点距離、並びに前記Ｘ
線ファン・ビーム、コリメータ及び検出器アレイの幾何
パラメータを利用して各々のコリメータ段階において各
々の検出器素子についてビーム位置を決定し、 前記複数のコリメータ段階位置についての最小比と最大
比との間の選択された比の範囲にわたって、選択された
近似法に従って前記Ｘ線ファン・ビームの端部に位置す
る１組の検出器素子について、検出器の外側列の信号の
平均の検出器の内側列の信号の平均に対する比について
ビーム位置伝達関数を決定するように構成されている計
算機式断層撮影イメージング・システム。 - 【請求項２２】 ビーム位置伝達関数を決定するため、
前記システムは、検出器の外側列の信号の平均の検出器
の内側列の信号の平均に対する前記比の関数として各々
の段階において決定された前記ビーム位置を多項式関数
にフィッティングさせる工程を含んでいる請求項２１に
記載の計算機式断層撮影イメージング・システム。 - 【請求項２３】 前記多項式関数は４次多項式である請
求項２２に記載の計算機式断層撮影イメージング・シス
テム。 - 【請求項２４】 前記伝達関数を用いて算出されたビー
ム位置と実際のビーム位置との間の誤差が所定の限度を
下回る前記複数のコリメータ段階位置の両端限度として
前記伝達関数の有効測定範囲を決定するように更に構成
されている請求項２１に記載の計算機式断層撮影イメー
ジング・システム。 - 【請求項２５】 前記所定の限度は０．１ミリメートル
と０．６ミリメートルとの間にある請求項２４に記載の
計算機式断層撮影イメージング・システム。 - 【請求項２６】 前記所定の限度は０．２ミリメートル
である請求項２４に記載の計算機式断層撮影イメージン
グ・システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/384,937 US6310938B1 (en) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | Methods and apparatus for calibrating CT x-ray beam tracking loop |
| US09/384937 | 1999-08-27 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001170041A true JP2001170041A (ja) | 2001-06-26 |
| JP2001170041A5 JP2001170041A5 (ja) | 2007-10-11 |
| JP4554046B2 JP4554046B2 (ja) | 2010-09-29 |
Family
ID=23519354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000254735A Expired - Fee Related JP4554046B2 (ja) | 1999-08-27 | 2000-08-25 | Ｃｔ用ｘ線ビーム追跡ループを較正する方法及び装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6310938B1 (ja) |
| EP (1) | EP1094315A1 (ja) |
| JP (1) | JP4554046B2 (ja) |
| IL (1) | IL137861A (ja) |
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