JP2001174564A - X線検出器およびx線ct装置 - Google Patents
X線検出器およびx線ct装置Info
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Abstract
いて撮影するのに適するX線検出器、および、そのよう
なX線検出器を用いるX線CT装置を実現する。 【解決手段】 X線透過方向(j)に配置された複数個
のシンチレータ素子102と、X線の透過方向に垂直な
方向(k)においてシンチレータ素子とそれぞれ対向す
る複数の光検出素子とでX線検出器を構成する。
Description
X線CT(X−ray computerized t
omography)装置に関し、特に、シンチレーシ
ョン(scintillation)型のX線検出器、
および、そのようなX線検出器を用いるX線CT装置に
関する。
を用いて撮影対象につき透過X線信号を獲得し、この透
過X線信号に基づいて撮影対象の断層像を生成(再構
成)する。
り(幅)を持ちそれに垂直な方向に厚みを持つX線ビー
ム(beam)をX線管から照射し、X線検出装置は、
複数のX線検出素子をアレイ(array)状に配置し
た多チャンネル(channel)のX線検出器でX線
を検出する。
転(スキャン:scan)させて、撮影対象の周囲の複
数のビュー(view)方向でそれぞれX線による投影
を求め、それら投影に基づいてコンピュータ(comp
uter)により断層像を再構成する。
X線は、管電圧に相当する値を最高値としてエネルギー
(energy)が分布するいわゆる多色X線となる
が、そのようなエネルギー分布中の特定領域に属するX
線だけを用いて撮影するということができなかった。
の特定領域に属するX線を用いて撮影するのに適するX
線検出器、および、そのようなX線検出器を用いるX線
CT装置を実現することである。
するための1つの観点での発明は、X線の透過方向に配
置された複数個のシンチレータ素子と、X線の透過方向
に垂直な方向において前記複数のシンチレータ素子とそ
れぞれ対向する複数の光検出素子とを具備することを特
徴とするX線検出器である。
配置された複数個のシンチレータ素子が、順次に線質が
硬化するX線によりそれぞれシンチレーションを行う。
それらの光を対応する複数の光検出素子でそれぞれ検出
することにより、線質が異なるX線をそれぞれ検出する
ことができる。
点での発明は、X線源およびX線検出器を有し撮影対象
について複数ビューの透過X線信号を獲得する信号獲得
手段と、前記信号獲得手段が獲得した透過X線信号に基
づいて断層像を生成する画像生成手段とを備えたX線C
T装置であって、前記X線検出器は、X線の透過方向に
配置された複数個のシンチレータ素子と、X線の透過方
向に垂直な方向において前記複数のシンチレータ素子と
それぞれ対向する複数の光検出素子とを具備することを
特徴とするX線CT装置である。
配置された複数個のシンチレータ素子が、順次に線質が
硬化するX線によりそれぞれシンチレーションを行う。
それらの光を対応する複数の光検出素子でそれぞれ検出
することにより、線質が異なるX線をそれぞれ検出する
ことができる。また、それに基づいて臨床的意義が異な
る複数の断層像を得ることができる。
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。図1にX線CT装置のブロ
ック(block)図を示す。本装置は本発明の実施の
形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装
置に関する実施の形態の一例が示される。
2、撮影テーブル(table)4および信号処理部6
を備えている。信号獲得部2は、本発明における信号獲
得手段の実施の形態の一例である。信号獲得部2はいわ
ゆるガントリ(gantry)に相当する。信号処理部
6はいわゆるオペレータ(operator cons
ole)に相当する。
管20は多色X線を発生する。X線管20から放射され
た図示しないX線は、コリメータ22により例えば扇状
のX線ビームすなわちファンビーム(fan bea
m)となるように成形され、検出器アレイ24に照射さ
れる。
検出器の実施の形態の一例である。検出器アレイ24
は、扇状のX線ビームの幅および厚みの方向にアレイ状
に配列された複数のX線検出素子を有する。検出器アレ
イ24の構成については後にあらためて説明する。
アレイ24は、X線照射・検出装置を構成する。X線照
射・検出装置については、後にあらためて説明する。検
出器アレイ24にはデータ収集部26が接続されてい
る。データ収集部26は検出器アレイ24の個々のX線
検出素子の検出データを収集する。
トローラ(controller)28によって制御さ
れる。なお、X線管20とX線コントローラ28との接
続関係については図示を省略する。コリメータ(col
limator)22は、コリメータコントローラ30
によって制御される。なお、コリメータ22とコリメー
タコントローラ30との接続関係については図示を省略
する。
ーラ30までのものが、信号獲得部2の回転部34に搭
載されている。回転部34の回転は、回転コントローラ
36によって制御される。なお、回転部34と回転コン
トローラ36との接続関係については図示を省略する。
信号獲得部2のX線照射空間に搬入および搬出するよう
になっている。撮影対象とX線照射空間との関係につい
ては後にあらためて説明する。
る。データ処理装置60は、例えばコンピュータ(co
mputer)等によって構成される。データ処理装置
60には、制御インタフェース(interface)
62が接続されている。制御インタフェース62には、
信号獲得部2と撮影テーブル4が接続されている。デー
タ処理装置60は制御インタフェース62を通じて信号
獲得部2および撮影テーブル4を制御する。
コントローラ28、コリメータコントローラ30および
回転コントローラ36が制御インタフェース62を通じ
て制御される。なお、それら各部と制御インタフェース
62との個別の接続については図示を省略する。
集バッファ64が接続されている。データ収集バッファ
64には、信号獲得部2のデータ収集部26が接続され
ている。データ収集部26で収集されたデータがデータ
収集バッファ64を通じてデータ処理装置60に入力さ
れる。
ァ64を通じて収集した複数ビューのプロジェクション
データを用いて画像再構成を行う。画像再構成には、例
えばフィルタード・バックプロジェクション(filt
ered back projection)法等が用
いられる。データ処理装置60は、本発明における画像
生成手段の実施の形態の一例である。
66が接続されている。記憶装置66は、各種のデータ
や再構成画像およびプログラム(program)等を
記憶する。データ処理装置60には、また、表示装置6
8および操作装置70がそれぞれ接続され、それらを通
じての操作者によるインタラクティブ(interac
tive)な操作を可能にしている。
出力される再構成画像やその他の情報を表示する。表示
装置68は例えばグラフィックディスプレー(grap
hic display)等により実現される。
れ、各種の指示や情報等をデータ処理装置60に入力す
る。操作装置70は、例えばマウス(mice)やトラ
ックボール(track ball)等のポインティン
グデバイス(pointingdevice)を備えた
キーボード(keyboard)等の操作卓により実現
される。
UI(graphical user interfa
ce)で表示されたバーチャルキーボード(virtu
alkeyboard)で実現しても良い。バーチャル
キーボードはポインティングデバイスを用いて操作され
る。あるいは、タッチパネル(touch pane
l)で操作するようにしても良い。
示す。同図に示すように、検出器アレイ24は、多数の
X線検出素子24(ik)を2次元マトリクス状に配列
した多チャンネルのX線検出器となっている。X線検出
素子24(ik)は、全体として、円筒凹面状に湾曲し
たX線受光面を形成する。検出器アレイ24は2次元ア
レイに限るものではなく、1次元アレイであっても良
い。
チレータ(scintillator)素子と光検出素
子の組み合わせによって構成される。シンチレータ素子
としては、例えばヨウ(I)化セシウム(Cs)が用い
られるが、これに限るものではない。光検出素子として
は、例えばフォトダイオード(photodiode)
が用いられるが、これに限るものではない。
i=1〜1000である。iは2次元マトリクスの列番
号でもある。kは2次元マトリクスの行番号であり、例
えばk=1〜4である。X線検出素子24(ik)は、
行番号kが同一なもの同士でそれぞれ検出素子行を構成
する。検出器アレイ24は4行に限るものではない。以
下、4行の例で説明するが4以外の複数の行についても
同様になる。なお、行および列の呼称は相対的なもので
あり、いずれか一方を行としたとき他方が列となる。な
お、1次元アレイである場合にはチャンネル方向のみの
配列となることはいうまでもない。
管20とコリメータ22と検出器アレイ24の相互関係
を示す。なお、図3の(a)は信号獲得部2の正面から
見た状態を示す図、(b)は側面から見た状態を示す図
である。同図に示すように、X線管20から放射された
X線は、コリメータ22により扇状のX線ビーム400
となるように成形され、検出器アレイ24に照射され
る。
0の広がりすなわちX線ビーム400の幅を示す。X線
ビーム400の幅方向は、検出器アレイ24におけるチ
ャンネルの配列方向(i方向)に一致する。(b)では
X線ビーム400の厚みを示す。X線ビーム400の厚
み方向は、検出器アレイ24における行の並設方向(k
方向)に一致する。
を交差させて、例えば図4に示すように、撮影テーブル
4に載置された撮影対象8がX線照射空間に搬入され
る。信号獲得部2は、内部にX線照射・検出装置を収容
した筒状の構造を持つ。
の内側空間に形成される。X線ビーム400によってス
ライスされた撮影対象8の像が検出器アレイ24に投影
される。検出器アレイ24によって、撮影対象8を透過
したX線が検出される。
ことにより、4スライス分の投影が一挙に得られる。各
スライスの厚みはthである。X線照射・検出装置を撮
影対象8の体軸の周りで回転させて、複数のビュー方向
でそれぞれX線による投影を求める。なお、1次元アレ
イを用いた場合には1スライス分の投影が得られること
はいうまでもない。
成を2次元マトリクスの1行について示す。同図におい
て互いに垂直な3方向をi,j,kとしたとき、iは2
次元マトリクスの行に平行な方向である。kは2次元マ
トリクスの列に平行な方向である。jはX線ビームが到
来する方向である。
ンチレータ集合体100を有する。シンチレータ集合体
100の外形は直方体である。直方体の3つの稜はそれ
ぞれi,j,k方向に平行である。図ではi方向に見た
端面を示す。
チレータ素子102を光反射性物質でモールド(mol
d)したものとなっている。シンチレータ素子102
は、本発明におけるシンチレータ素子の実施の形態の一
例である。なお、シンチレータ素子への符号付けは1カ
所で代表する。
レータ集合体100内でi,j方向の2次元マトリクス
を形成する。図ではj方向の配列を示す。すなわち複数
のシンチレータ素子102はX線の透過方向に沿って直
列に配置されている。なお、ここでは、X線の透過方向
のシンチレータ素子102の数を3としているがそれに
限るものではない。
ちX線透過方向に垂直な方向に光出射面を有する。シン
チレータ集合体100の光出射面側では、シンチレータ
素子102の光出射面が露出している。図では光出射面
を片面のみとした例を示すが両面を光出射面としても良
い。
光検出素子集合体110が設けられる。光検出素子集合
体110は、例えば光学的接着剤等によりシンチレータ
集合体100に接着される。シンチレータ集合体100
が両面に光出射面を有する場合は、光検出素子集合体1
10を両面に設ける。
素子102に対応した光検出素子112を有する。光検
出素子112は、本発明における光検出素子の実施の形
態の一例である。なお、光検出素子への符号付けは1カ
所で代表する。光検出素子112は、光検出素子集合体
110内でi,j方向の2次元マトリクスを形成する。
図ではj方向の配列を示す。
検出素子集合体110からなる単位アレイが複数行k方
向に複数行配置され、X線照射方向に見たときの2次元
アレイを構成する。
多色X線が複数のシンチレータ素子102を直列に透過
するので、X線減弱係数のエネルギー依存性により、各
シンチレータ素子102にシンチレーションを生じるX
線はエネルギー分布がそれぞれ異なるものとなる。すな
わち、複数のシンチレータ素子102は、それぞれ異な
るエネルギーレベルのX線に反応する。
素子に照射されるX線のエネルギー分布が図6のe1の
ようになるとしたとき、その次に位置するシンチレータ
素子に照射されるX線のエネルギー分布は、低エネルギ
ーのフォトン(photon)が減少することにより、
例えばe2のようになり、さらにその次に位置するシン
チレータ素子に照射されるX線は、低エネルギー側のフ
ォトンがさらに減少することにより例えばe3のような
エネルギー分布になる。
による吸収分に相当する。e2とe3の差は次のシンチ
レータ素子による吸収分に相当する。e3は最後のシン
チレータ素子による吸収分に相当する。すなわち、X線
の透過の深度が増すにつれて、相対的に低エネルギーの
フォトンが減少して高エネルギーフォトンが残り、いわ
ゆるX線の線質硬化が生じる。
ネルギー分布領域がそれぞれ異なるX線を検出した信号
が、それに対応する系統の光検出素子112を通じてそ
れぞれ得られる。そこで、各系統のX線検出信号に基づ
いてそれぞれ画像を再構成することにより、それぞれ臨
床的意義を異にする断層像を得ることができる。
号は、例えば脂肪像を再構成するのに適する。高エネル
ギー成分を多く含むX線の検出信号は、例えば骨密度像
を再構成するのに適する。なお、中庸のエネルギー分布
のX線検出信号は汎用画像を再構成するのに適する。
装置の動作のフロー(flow)図を示す。同図に示す
ように、ステップ(step)912で、操作者が操作
装置70を通じてスキャン計画を入力する。スキャン計
画には、スキャン時間、スキャン範囲、X線照射条件等
に加えて、1スキャンのデータから再構成する画像数が
含まれる。
8に表示された入力画面によって行われる。入力画面に
は画像数指定用として例えば図8に示すように、3つの
押しボタン(button)を模擬したGUIが表示さ
れる。3つの押しボタンは画像数を表す数字をそれぞれ
の表面に表示している。
る。これはまた4スライス分の断層像を全部加算平均す
ることを意味する。数字2は2つの画像を得ることを意
味する。これはまた4スライス分の断層像を隣接する2
スライスずつ加算平均することを意味する。数字4は4
つの画像を得ることを意味する。これはまた4スライス
分の断層像を個々に画像化することを意味する。操作者
はポインティングデバイス等により所望の数を指定す
る。
い、操作者の操作およびデータ処理装置60による制御
の下で動作する。ステップ914ではスキャン位置決め
を行う。すなわち、操作者が操作装置70を操作して撮
影テーブル4を移動させ、撮影対象8の撮影部位の中心
をX線照射・検出装置の回転の中心(アイソセンタ:i
socenter)に一致させる。
ステップ916でスキャンを行う。すなわち、X線照射
・検出装置を撮影対象8の周囲で回転させて、1回転当
たり例えば1000ビューの投影データをデータ収集バ
ッファ64に収集する。
ステップ918でデータ補正を行う。データ補正には例
えばX線強度補正、チャンネル感度補正、温度補正等が
含まれる。これによって4スライス分の補正済みのデー
タが、X線の線質を異にする複数系統分得られる。
ついて、ステップ920において、指定画像数に応じた
加算平均をそれぞれ行う。すなわち、各系統ごとに、指
定画像数が1の場合は4スライス分のデータを全加算平
均し、2の場合は半数ずつを加算平均し、4の場合は加
算平均を行わない。
プ922で画像再構成を各系統ごとに行う。画像再構成
は例えばフィルタード・バックプロジェクション法等に
より行われる。これによって断層像が再構成される。な
お、加算平均は、ステップ918で行う代わりに、ここ
で再構成した画像について行うようにしても良いのはも
ちろんである。
これによって、各系統につき、例えば図9に示すような
画像が表示装置68で表示される。同図の(a)は画像
数が1の場合、(b)は画像数が2の場合、(c)は画
像数が4の場合である。
肪画像および骨密度画像を1スキャンで得ることができ
る。
れば、エネルギー分布の特定領域に属するX線を用いて
撮影するのに適するX線検出器、および、そのようなX
線検出器を用いるX線CT装置を実現することができ
る。
である。
図である。
の模式図である。
の模式図である。
ャルキーの外観図である。
る。
Claims (12)
- 【請求項1】 X線の透過方向に配置された複数個のシ
ンチレータ素子と、 X線の透過方向に垂直な方向において前記複数のシンチ
レータ素子とそれぞれ対向する複数の光検出素子と、を
具備することを特徴とするX線検出器。 - 【請求項2】 前記複数個のシンチレータ素子がそれぞ
れ異なるエネルギーレベルのX線に反応する、ことを特
徴とする請求項2に記載のX線検出器。 - 【請求項3】 前記シンチレータ素子は、X線の透過方
向および前記光検出素子が前記シンチレータ素子と対向
する方向に垂直な方向に複数個配置されてアレイをな
す、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
X線検出器。 - 【請求項4】 前記アレイを複数個有する、ことを特徴
とする請求項3に記載のX線検出器。 - 【請求項5】 前記シンチレータ素子はヨウ化セシウム
を利用する、ことを特徴とする請求項1ないし請求項4
のうちのいずれか1つに記載のX線検出器。 - 【請求項6】 前記光検出素子はフォトダイオードを利
用する、ことを特徴とする請求項1ないし請求項5のう
ちのいずれか1つに記載のX線検出器。 - 【請求項7】 X線源およびX線検出器を有し撮影対象
について複数ビューの透過X線信号を獲得する信号獲得
手段と、 前記信号獲得手段が獲得した透過X線信号に基づいて断
層像を生成する画像生成手段とを備えたX線CT装置で
あって、 前記X線検出器は、 X線の透過方向に配置された複数個のシンチレータ素子
と、 X線の透過方向に垂直な方向において前記複数のシンチ
レータ素子とそれぞれ対向する複数の光検出素子と、を
具備することを特徴とするX線CT装置。 - 【請求項8】 前記複数個のシンチレータ素子がそれぞ
れ異なるエネルギーレベルのX線に反応する、ことを特
徴とする請求項7に記載のX線CT装置。 - 【請求項9】 前記シンチレータ素子は、X線の透過方
向および前記光検出素子が前記シンチレータ素子と対向
する方向に垂直な方向に複数個配置されてアレイをな
す、ことを特徴とする請求項7または請求項8に記載の
X線CT装置。 - 【請求項10】 前記アレイを複数個有する、ことを特
徴とする請求項9に記載のX線CT装置。 - 【請求項11】 前記シンチレータ素子はヨウ化セシウ
ムを利用する、ことを特徴とする請求項7ないし請求項
10のうちのいずれか1つに記載のX線CT装置。 - 【請求項12】 前記光検出素子はフォトダイオードを
利用する、ことを特徴とする請求項7ないし請求項11
のうちのいずれか1つに記載のX線CT装置。
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JP35595699A JP2001174564A (ja) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | X線検出器およびx線ct装置 |
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JP35595699A Pending JP2001174564A (ja) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | X線検出器およびx線ct装置 |
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JP (1) | JP2001174564A (ja) |
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