JP2001218760A - 変厚マルチ・スライスｃｔ撮像のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 厚さを変えてマルチ・スライスＣＴ撮影がで
きるようにすること。 【解決手段】 本発明は、その一態様では、検出器アレ
イ（１８）、および、被写体（２２）を透過して検出器
アレイに向かうＸ線の扇形ビーム（１６）を放射するよ
うに構成されたＸ線源（１４）を備えたマルチ・スライ
スＣＴ撮像システム（１０）を使用して被写体（２２）
の画像を収集する方法であって、検出器アレイは、異な
る厚みの列を含む検出素子（２０）の複数の列（７０）
をもつ。この方法は、Ｘ線の扇形ビームに被写体を透過
させるステップと、異なる厚みをもった列も含めた、検
出器アレイの列を選択的に組み合わせて、被写体の少な
くとも１つの画像スライスを表わすデータを得るステッ
プとを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は一般に、撮像のた
めの方法および装置に関し、より詳細には、可変厚み撮
像機能を備えた方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】既知の少なくとも１つのコンピュータ断
層（ＣＴ）撮像システム構成では、Ｘ線源が、一般的に
は「画像平面」と呼ばれる、デカルト座標のＸ−Ｙ平面
内に収まるようにコリメートされる扇形ビームを投射す
る。このＸ線ビームは、患者などの撮像される被写体を
透過する。ビームは被写体によって減衰させられた後、
放射線検出器アレイに入射する。検出器アレイで受け取
られる減衰したビーム放射の強度は、被写体によるＸ線
ビームの減衰に依存している。アレイの各検出器素子
は、その検出器の位置でのビーム減衰の測定値である個
々の電気信号を発生する。すべての検出器からの減衰測
定値が個々に得られて、透過率プロフィールを生成す
る。

【０００３】既知の第三世代ＣＴシステムでは、Ｘ線源
および検出器アレイは、Ｘ線ビームが被写体と交差する
角度がコンスタントに変化するように、画像平面内で、
撮像される被写体の周りをガントリで回転させられる。
１つのガントリ角度での検出器アレイからのＸ線減衰測
定値の群、すなわち投影データは、「ビュー」と呼ばれ
る。被写体の「スキャン」は、Ｘ線源および検出器が１
回転する間に異なるガントリ角度、つまりビュー角度か
ら撮られた１組のビューを含んでいる。軸方向スキャン
では、投影データは、被写体を通して得られた２次元ス
ライスに対応する画像を構成するように処理される。１
組の投影データから画像を再構成する一方法は、当技術
分野ではフィルタ補正逆投影法と呼ばれている。この処
理はスキャンからの減衰測定値を、陰極線管ディスプレ
イ上で対応するピクセルの輝度を制御するのに使用され
る「ＣＴ値」または「ハンスフィールド・ユニット」と
呼ばれる整数に変換する。

【０００４】既知の新型マルチ・スライスＣＴシステム
は、ボリュメトリック・スキャン・データの獲得を可能
かつ実用的にし、かつ、Ｚ軸方向解像度すなわち患者の
並進方向に沿った解像度がかなり改善された、断面画
像、３次元画像、および再フォーマット画像を生成する
ことを可能かつ実用的にする。１つのこうしたシステム
は、各列が同等の厚みをもつ１６列の検出素子からなる
検出器アレイをもった、スケーラブルな４スライス・シ
ステムである。（慣例に従い、本明細書では、画像平面
に垂直なＺ軸方向に沿った次元は、「厚み（ｔｈｉｃｋ
ｎｅｓｓ）」と呼ぶ。ＣＴ撮像システムで得られた患者
の画像は、患者のスライスを表わしている。こうしたス
ライスは、特定の厚みのボリュームを表しているのが特
徴である。）このシステムは、いくつかのマルチ・スラ
イス・データ獲得モードを設けることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ただし、ほぼ等方性の
空間解像度をもつ３次元画像を生成するためには、患者
のミリメートル未満のスライスを表わすＣＴスキャン画
像データを得る必要がある。この解像度を提供する１つ
の明らかな手法は、Ｘ線検出システムをミリメートル未
満の大きさにセグメント化することである。しかし、そ
うすることは、全体的な複雑性およびデバイス製造のコ
ストをかなり増大させる。既知の撮像システムのより厚
みのあるスライス機能が維持されなければならない場合
には特にそうである。さらに、Ｘ線検出の量子効率は、
こうした小さな検出器セグメント化によって悪影響を受
けることになる。したがって、ミリメートル未満のスラ
イスとして画像化されたのと同じ部位の場合も含めて、
より厚みのある画像スライスを得る機能を犠牲にするこ
となく、ミリメートル未満のスライスを含む複数の画像
スライスを検出するための方法および装置を提供するこ
とが望ましいであろう。また、同等にセグメント化され
た検出器アレイを使用して手に入るものよりも広い、ス
ライスの厚みの選択を可能にする方法および装置を提供
することが望ましいであろう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明の一
態様では、検出器アレイおよびＸ線源を備えたマルチ・
スライスＣＴ撮像システムを使用して、被写体の画像を
収集する方法が提供される。このＸ線源は、被写体を透
過して検出器アレイに向かう扇形ビームを放射するよう
に構成され、検出器アレイは、異なる厚みをもつ列を含
む検出素子の複数の列を備えている。この方法は、Ｘ線
の扇形ビームに被写体を透過させること、ならびに異な
る厚みをもつ列も含めて、検出器アレイの列を選択的に
組み合わせて、被写体の少なくとも１つの画像スライス
を表わすデータを得ることを含んでいる。

【０００７】上記の実施態様は、他の利点の中でも、Ｚ
軸方向で同数のセグメントをもつ、同等にセグメント化
された検出器アレイを使用する方法で手に入るものより
も、より多くの、スライスの厚みを選択できることであ
る。スライスの厚みの選択は、ミリメートル未満のスラ
イスの厚みを含み得る。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１および図２を参照すると、コ
ンピュータ断層（ＣＴ）撮像システム１０が、「第三世
代」ＣＴスキャナであることを表すガントリ１２を含ん
でいるのが示されている。ガントリ１２は、Ｘ線のビー
ム１６を、ガントリ１２の反対側にある検出器アレイ１
８に向けて投射するＸ線源１４を備えている。検出器ア
レイ１８は、例えば医療患者などの被写体２２を透過す
る投射されたＸ線を、共に感知する検出素子２０により
形成されている。検出器アレイ１８は、単一スライスま
たはマルチ・スライスの構成で製造することができる。
各検出素子２０は、入射するＸ線ビームの強度、したが
って患者２２を通過するビームの減衰を示す電気信号を
発生する。Ｘ線投影データを得るスキャンの間、ガント
リ１２およびそこに取り付けられたコンポーネントは、
回転の中心、つまりアイソセンタ２４の周りを回転す
る。

【０００９】ガントリ１２の回転およびＸ線源１４の動
作は、ＣＴシステム１０の制御メカニズム２６によって
管理されている。制御メカニズム２６は、Ｘ線源１４に
電力およびタイミング信号を送るＸ線コントローラ２
８、ならびにガントリ１２の回転速度および位置を制御
するガントリ・モータ・コントローラ３０を含んでい
る。制御メカニズム２６のデータ獲得システム（ＤＡ
Ｓ）３２は、検出素子２０からアナログデータのサンプ
リングをして、そのデータをその後の処理のためにデジ
タル信号に変換する。画像再構成装置３４は、サンプリ
ングされてデジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３２か
ら受け取り、高速画像再構成を実行する。再構成された
画像は、画像を大容量記憶デバイス３８に格納するコン
ピュータ３６への入力として適用される。

【００１０】また、コンピュータ３６は、キーボードを
備えたコンソール４０を介して、オペレータからコマン
ドおよびスキャン・パラメータを受け取る。関連する陰
極線管ディスプレイ４２は、オペレータが、コンピュー
タ３６から、再構成された画像および他のデータを観察
することを可能にする。オペレータが与えるコマンドお
よびパラメータは、コンピュータ３６によって使用され
て、ＤＡＳ３２、Ｘ線コントローラ２８、およびガント
リ・モータ・コントローラ３０に制御信号および情報を
提供する。さらに、コンピュータ３６は、ガントリ１２
内に患者２２を配置する電動テーブル４６を制御する、
テーブル・モータ・コントローラ４４を操作する。詳細
には、テーブル４６は、ガントリ・オープニング４８を
通して患者２２の部位を動かす。

【００１１】図３および図４に示されるとおり、検出器
アレイ１８は、複数の検出器モジュール５０を含み、各
モジュールは検出素子２０のアレイを備えている。各検
出モジュール５０は、高密度の半導体感知アレイ５２お
よび半導体アレイ５２の上に隣接して配置された多次元
シンチレータ・アレイ５４を含んでいる。コリメータ
（図３および図４に図示せず）がシンチレータ・アレイ
５４の上に隣接して配置されており、Ｘ線ビーム１６
を、それがシンチレータ・アレイ５４に入射する前にコ
リメートする。詳細には、半導体アレイ５２は、複数の
フォトダイオード５６、スイッチ・アレイ５８、および
デコーダ６０を含んでいる。一実施形態では、スイッチ
・アレイ５８およびデコーダ６０は、本明細書で「スイ
ッチ装置」として表されている１つまたは複数のデバイ
ス構造上に製造される。図３に示される実施形態では、
モジュール５０の両端に２つのスイッチ装置６４および
６６が存在する。当技術分野で周知のとおり、シンチレ
ータ・アレイ５４は、隣接するフォトダイオード５６の
上に配置されている。フォトダイオード５６は、シンチ
レータ・アレイ５４と光学的に連結され、シンチレータ
・アレイ５４の光出力を示す信号を伝送するための電気
出力ライン６２をもっている。各フォトダイオード５６
は、シンチレータ・アレイ５４の特定のシンチレータに
ついてのビーム減衰の測定値である、個別の低レベル・
アナログ出力信号を発生する。フォトダイオード出力ラ
イン６２は、例えば、モジュール５０の１つの側、また
はモジュール５０の複数の側に物理的に配置することが
できる。図４に示されるとおり、フォトダイオード出力
６２は、フォトダイオード・アレイの両側に配置されて
いる。

【００１２】一実施形態では、図３に示されるとおり、
検出器アレイ１８は、５７個の検出器モジュール５０を
含んでいる。各検出器モジュール５０は、部分的に半導
体アレイ５２およびシンチレータ・アレイ５４を含む検
出素子２０のアレイを含んでいる。一実施形態は、各モ
ジュールに１６ｘ１６個の検出素子２０のアレイを含ん
でいる。その結果、アレイ１８は、１６行９１２列（１
６ｘ５７モジュール）にセグメント化されている。

【００１３】スイッチ装置６４は、半導体アレイ５２お
よびＤＡＳ３２の間に連結されている。一実施形態は、
２つの半導体スイッチ装置６４および６６を含んでい
る。スイッチ装置６４および６６はそれぞれ、複数の電
界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含んでいる。各ＦＥＴ
は、それぞれのフォトダイオード出力ライン６２の１
つ、出力、および制御に電気的に接続された入力を含ん
でいる。ＦＥＴ出力および制御は、フレキシブルな電気
ケーブル６８を介してＤＡＳ３２に電気的に接続された
ラインに接続されている。詳細には、およそ半数のフォ
トダイオード出力ライン６２が、スイッチ装置６４の各
ＦＥＴ入力ラインに電気的に接続され、残りの半数のフ
ォトダイオード出力ライン６２が、スイッチ装置６６の
ＦＥＴ入力ラインに電気的に接続されている。

【００１４】デコーダ６０は、スイッチ・アレイ５８の
動作を制御して、所望のスライス数、および各スライス
のスライス解像度に応じて、フォトダイオード５６の出
力を出力可能にしたり、出力不可にしたり、または組み
合わせたりする。デコーダ６０は、一実施形態では、当
技術分野で周知のデジタル論理回路である。デコーダ６
０は、スイッチ・アレイ５８およびＤＡＳ３２に連結さ
れた複数の出力ラインおよび制御ラインを含む。詳細に
は、デコーダ出力は、スイッチ・アレイ５８がフォトダ
イオード信号をスイッチ・アレイ入力からスイッチ・ア
レイ出力に伝送できるように、スイッチ装置制御ライン
に電気的に連結されている。デコーダ６０を使用して、
スイッチ・アレイ５８内の特定のＦＥＴは、選択的に出
力可能にされたり、出力不可にされたり、組み合わせら
れたりして、特定のフォトダイオード５６の出力がＣＴ
システムのＤＡＳ３２に電気的に接続されるようにす
る。一実施形態では、デコーダ６０は、スイッチ・アレ
イ５８を制御して、半導体アレイ５２の選択された数の
列がＤＡＳ３２に接続され、結果として選択された数の
スライスのデータが、処理のためにＤＡＳ３２に電気的
に接続されるようにする。

【００１５】例えば、デコーダ６０は、１スライス・モ
ード、２スライス・モード、および４スライス・モード
のモードを含むモードから選択を行なう。図５に示され
るとおり、適切なデコーダ制御ラインの伝送を行なうこ
とにより、スイッチ装置５８は、データが４スライスか
ら収集され、それぞれが１つまたは複数の列の半導体フ
ォトダイオード・アレイ５２を含む、４スライス・モー
ドに構成可能である。スイッチ装置５８の、デコーダ制
御ラインによって定義される選択された構成に応じて、
フォトダイオード５６出力の様々な組合せが選択的に、
出力可能にされたり、出力不可にされたり、組み合わさ
れたりして、スライスの厚みが１列、２列、３列、また
は４列のフォトダイオード・アレイ素子からなるように
する。一実施形態では、スイッチ装置５８およびデコー
ダ６０は、単一の半導体チップとなるように組み合わさ
れる。

【００１６】図６、図７、および図８に示される一実施
形態では、検出器アレイ１８が、Ｚ軸方向に延びるＮ＝
１６列７０の検出素子２０を備え、そこではＮ列が、Ｚ
軸方向に同等の厚みをもたない列７２、７４を含んでい
る。Ｎ列７０は、検出器アレイ１８でのセンタラインＣ
Ｌの各側にあるＮ／２個の列のミラー・イメージ・セッ
ト７６、７８として配置され、センタラインＣＬからま
すます離れる列が、非減少傾向の厚みをもっている。検
出器アレイ１８での各検出素子２０は、この実施形態で
は、１つのシンチレータ・セル８０、Ｚ軸方向でシンチ
レータ・セル８０と同等の厚みをもっているフォトダイ
オード・セル８２、およびＸ線コリメータ８４を備えて
いる。フォトダイオード・セル８２は、同一の検出素子
２０内にあるシンチレータ・セル８０からのみ、シンチ
レーションを検出するように構成されている。フォトダ
イオード・セル８２は、それぞれ厳密に１つのフォトダ
イオード５６を含み、すべてのフォトダイオード５６が
同等の厚みをもっているわけではない。検出器アレイ１
８でのセンタラインＣＬの両側で、検出セル２０は、ｋ
Ｐ、１．５ｋＰ、２．５ｋＰ、２．５ｋＰ、２．５ｋ
Ｐ、２．５ｋＰ、２．５ｋＰ、５ｋＰという厚みをもっ
た列に配置されており、このｋおよびＰは以下に定義さ
れる。したがって、列は、センタラインＣＬからの両方
向で、１：１．５：２．５：２．５：２．５：２．５：
２．５：５という厚みの比率をもっている。検出器アレ
イ１８の、実施形態で使用するのに適した検出器モジュ
ール５０のシンチレータ・アレイ５４の一実施形態の上
面図が、図７に示されている。

【００１７】本明細書で使用されるＰは、患者２２の画
像が、ｋを幾何学的配置に依存する定数とし、検出器ア
レイ１８の厚みｋＰに正確に入射する扇形ビーム１６を
使用して撮像された場合にもつことになる、スライスの
実効の厚みである。厚みＰは、例えば０．５ｍｍ、また
は０．２ｍｍから２．０ｍｍの間での別の厚みなど、撮
像要件によって選択された設計上の選択である。ただ
し、これらの値は例示的なものであって、この発明は、
この範囲外のＰの値にも適用可能である。患者２２は、
Ｘ線源１４および検出器アレイ１８の間にいるので、扇
形ビーム１６は図８に示されるとおりに広がって、それ
が検出器アレイ１８に入射するときには、いくぶんスラ
イスの実効の厚みよりも厚みをもっている。したがっ
て、比例定数ｋは１．０より大きく（例えば、１．
７）、幾何学的配置に従属している。

【００１８】１：１．５：２．５：２．５：２．５：
２．５：２．５：５という厚み比率をもった検出器１８
の実施形態の、いくつかの動作モードでは、プレ患者コ
リメータ８６が使用される。例えば、各スライスが実効
の厚みＰをもった４つの画像スライスを得るのに、扇形
ビーム１６の厚みを患者２２に対して指示される厚み４
Ｐに制限するために、プレ患者コリメータ８６が使用さ
れる。扇形ビーム１６はしたがって、それぞれ１．５ｋ
Ｐ、ｋＰ、ｋＰ、１．５ｋＰという厚みをもった、検出
器１８の中央列にだけ入射する。ただし、扇形ビーム１
６はプレ患者コリメータ８６によって制限されているの
で、それは検出器１８では、４ｋＰだけの厚みをもって
いる。したがって、Ｘ線は実際には、１．５ｋＰ検出器
列の１．０ｋＰだけに入射している。検出器１８はした
がって、この操作のモードでは、実質的に４列の１．０
ｋＰスライスを提供している。

【００１９】他の操作のモードでは、Ｚ軸方向に沿った
隣接するフォトダイオード・セル８２からの出力は、他
の選択された厚みをもった画像スライスが得られるよう
に、選択的に組み合わせられる。Ｐが１ミリメートル規
模であるとき、検出器アレイ１８の中心からＺ軸方向に
沿って外に向かうシンチレータ・セル８０の累進的セグ
メンテーションは、例えば、有利な方式で広い範囲の厚
みをもつ、１スライス、２スライス、または４スライス
をもった動作モードを提供する。例えば、１：１．５：
２．５：２．５：２．５：２．５：２．５：５という厚
み比率をもった１６列の検出器１８の実施形態は、撮像
システム１０に、同等の厚みの列だけをもった検出器ア
レイよりも、ずっと広い範囲の厚みをカバーするマルチ
・スライス撮像モードの選択を提供する。この広い選択
は、データ獲得、検出器／ＤＡＳ相互接続、およびデー
タ転送ハードウェアを著しく増やすことなく、達成する
ことができる。Ｐ＝０．５ｍｍである検出器アレイ１８
の、この実施形態を使用して選択的に得られるＺ軸スラ
イスの厚みの例（いくつかの場合には、プレ患者コリメ
ータを使用して）は、０．５ｍｍ、１ｍｍ、１．２５ｍ
ｍ、２ｍｍ、２．５ｍｍ、３．７５ｍｍ、５ｍｍ、７．
５ｍｍ、１０ｍｍである。

【００２０】一実施形態では、画像スライスを表わすデ
ータセットの数は、ＤＡＳ３２の入力チャンネルの制約
に応じて選択される。表Ｉは、０．５ｍｍ、１．０ｍ
ｍ、１．２５ｍｍ、２ｍｍ、２．５ｍｍ、３．７５ｍ
ｍ、５ｍｍの複数軸こと・アンド・シュートＣＴ画像が
ガントリ回転ごとに、選択的にＺ軸方向に沿った隣接す
るシンチレータ列８８を組み合わせることによって、選
択的に同時に生成される様子を示している。相対的効率
ロスは、いくつかのデータ獲得モードで外部スライスの
実効厚みを低減するための適切なプレ患者コリメートを
備えた素子を使用することによって最小限に抑えられ
る。

【表１】

【００２１】上記の、検出器アレイ１８の実施形態は、
すべての列が同等の厚みをもっているわけではない複数
列の検出素子を備えた実施形態を例示的に示すものであ
ると考慮すべきである。例えば、検出器アレイ１８の、
別の実施形態では、相対的な列の厚みは、ｋＰ、ｋＰ、
２ｋＰ、２ｋＰ、２ｋＰ、２ｋＰ、２ｋＰ、４ｋＰ
（１：１：２：２：２：２：２：４の厚み比率に対応す
る）である。さらに別の実施形態では、相対的厚みは、
ｋＰ、ｋＰ、２ｋＰ、２ｋＰ、２ｋＰ、２ｋＰ、１０ｋ
Ｐ、２０ｋＰ（１：１：２：２：２：２：１０：２０の
厚み比率に対応する）である。もちろん、列の厚みの異
なるセットを備えた検出器アレイ１８から得られる画像
スライスの厚み、およびそこで役に立つ列の組合せは、
一般に、実施形態ごとに異なる。ただし、いくつかの実
施形態では、検出器アレイ１８の列７０は、隣接するグ
ループのそれぞれは同等の厚みをもっているが、すべて
のグループが検出素子２０の同一数の列を備えているわ
けではない、検出素子２０の隣接する列の隣接するグル
ープを提供するために選択される。表Ｉに含まれるグル
ーピングは、検出器アレイ１８の、特定の実施形態につ
いて、こうしたグルーピングを示したものである。Ｘ線
の入射を検出器列（例えば、検出器列７４）の物理的な
幅より狭く、選択的にその一部に制限するプレ患者コリ
メータ８６は、検出器アレイ１８の、すべての実施形態
で必要なわけではなく、いくつかの実施形態で限られた
数のモードのためのみに使用される。

【００２２】一実施形態では、検出器アレイ１８は、セ
ンタラインＣＬからの距離が増大するにつれて厚みを増
す、厚みのバイナリ・シーケンスを含む検出素子２０の
列７０を備えている。図６および図７のように１．５ｋ
Ｐ、ｋＰ、ｋＰ、１．５ｋＰの厚みをもった４つの中心
列７０ではなく、これらの中心列は、同一のｋＰという
厚みをもっている。４つの中心列よりさらに中心から離
れた各列７０は、その前にある列の２倍の厚みをもって
いる。したがって、一実施形態では、Ｎ＝１６で、検出
器アレイ１８でのセンタラインＣＬの各側にある８列
は、センタラインＣＬからのそれぞれの方向で、１：
１：２：４：８：１６：３２：６４という厚み比率に対
応する、ｋＰ、ｋＰ、２ｋＰ、４ｋＰ、８ｋＰ、１６ｋ
Ｐ、３２ｋＰ、６４ｋＰという厚みをもっている。同等
な厚みをもった４つの画像スライスが、それぞれ２^M-1
ｋＰの厚みをもつ２つの内部集合体スライスを得るよう
に、検出器アレイ１８での中心の各側にあるＭ個の検出
器列を組み合わせることによって得られる。内部のＭ個
の検出器列を囲む２つの直接に隣接している列が、２つ
の別のスライスについて使用される。この隣接する列も
また、２^M-1ｋＰの厚みをもつことに注意されたい。し
たがって、マルチ・スライス・モードで同時に４つの同
等なスライスをスキャンしているとき、Ｐから６４Ｐの
間での画像の厚みが選択可能である。同様に、２スライ
ス・モードでＰから１２８Ｐの間での画像の厚みが、単
一スライス・モードでは、Ｐから２５６Ｐの間での厚み
が選択可能である。全般的に、バイナリ・シーケンス
は、センタラインＣＬで始まる選択された複数の隣接す
る列７０が、隣接する次の列７０の厚みと同等になるこ
とを確実にする。

【００２３】図９を参照する一実施形態では、異なる厚
みをもったシンチレータ・セル８０およびコリメータ８
４を使用する検出器アレイ１８において、Ｎ個の列が提
供されている。この実施形態では、いくつかの検出素子
２０は、互いに対するハード配線接続を有する厚みの固
定されたフォトダイオード５６を含むフォトダイオード
・セル８２を備えている。したがって、フォトダイオー
ド・セル８２は、対応する関連したシンチレータ・セル
８０の厚みにマッチし、そうしていることで、対応する
関連したシンチレータ・セル８０によってのみが発生し
たシンチレーションを表わす単一出力９２を生成する。
この実施形態は、すべてのフォトダイオード・セル８２
が確実に同様の光学的、ならびに熱的反応をする利点が
ある。

【００２４】図１０を参照する一実施形態では、すべて
同じ厚みをもつシンチレータ・セル８０、コリメータ８
４、およびフォトダイオード・セル８２によって、Ｎ個
の列が提供される。各フォトダイオード・セル８２は、
シンチレータ・セル８０に対応している。いくつかのＮ
個の列については、複数のフォトダイオード・セル８２
が、Ｚ軸方向でハード配線接続９０によって互いに接続
され、対応する同等な複数のシンチレータ・セル８０に
よって発せられたシンチレーションを表わす単一出力９
２が提供されるようにする。この実施形態は、すべての
フォトダイオード・セル８２が確実に同様の光学的、な
らびに熱的反応をする利点がある。さらに、この実施形
態は、高密度半導体アレイ５２を変更することにより、
別の方式で同等の厚みの列７０を備えている検出器アレ
イ１８の実施形態から容易に作り出すことができる。

【００２５】一実施形態では、被写体の画像は、検出器
アレイ１８、および被写体２２を透過して検出器アレイ
１８に向かうＸ線の扇形ビーム１６を放射するように構
成されたＸ線源１４を備えている、マルチ・スライスＣ
Ｔ撮像システム１０を使用して収集される。検出器アレ
イ１８は、異なる厚みをもった列７２、７４を含む、検
出素子２０の複数の列７０を備えている。画像は、被写
体の少なくとも１つの画像スライスを表わすデータを獲
得するために、扇形ビーム１６を被写体１８に透過さ
せ、Ｘ線の扇形ビーム１６が入射する、異なる厚みをも
った列７２、７４も含めた、検出器アレイ１８の列７０
を選択的に組み合わせることによって得られる。この実
施形態のバリエーションでは、検出器アレイ１８の、列
７０の選択的な組合せには、列の各グループが画像スラ
イスに対応している、列の各グループに対応するデータ
を得るために、同等の厚みをもってはいるが、すべてが
同数の列を含んでいるわけではないグループ（例えば、
表Ｉのもの）になるような、検出器アレイの列の選択的
組合せが含まれる。

【００２６】一実施形態では、被写体の画像は、検出器
アレイ１８、および被写体２２を透過して検出器アレイ
１８に向かうＸ線の扇形ビーム１６を放射するように構
成されたＸ線源１４を備えている、マルチ・スライスＣ
Ｔ撮像システム１０を使用して収集される。また、ＣＴ
撮像システム１０は、扇形ビーム１６の厚みを制限する
ように構成されたプレ患者コリメータ８６を含む。検出
器アレイ１８は、異なる厚みをもった列７２、７４を含
む、検出素子２０の複数の列７０を備えている。画像
は、Ｘ線ビーム１６の厚みを選択的に制限して、検出器
アレイ１８の少なくとも１列（例えば、図６の列７４）
に、扇形ビーム１６が一部だけ入射するようにすること
で得られる。厚みが制限された扇形ビーム１６が、被写
体２２を透過する。扇形ビーム１６が一部だけ入射す
る、検出器アレイ１８の少なくとも１列７４を表わすデ
ータを含めて、検出器アレイ１８からのデータが収集さ
れる。Ｘ線ビーム１６の厚みは、列７４からのデータを
もったスライスを含んだ複数の画像スライスを表わすデ
ータが、同等の厚みの画像スライスを表わすように選択
される。

【００２７】本明細書に詳細を記す検出器アレイ１８の
実施形態は、Ｎ＝１６列であるが、この発明は、より大
きい、またはより小さい数の列７０を備えた検出器アレ
イ１８の実施形態にも適用可能である。例えば、Ｎ＞１
６をもつ実施形態は、センタラインのどちらの側にも８
列より多くの検出セルを備えている。こうした実施形態
は、本明細書に記載のＮ＝１６をもつ実施形態の１つと
同じシーケンスから開始して、検出セルの続く列が１６
個の中央列を超えて延びる、厚み比率シーケンスをもっ
た列を備えているものを含むが、それらに限定されるも
のではない。ただし、この発明は、Ｎ≧１６の場合、ま
たは本明細書に記載される特定の厚み比率パターンだけ
に限定されてはいない。

【００２８】上記の説明から、いくつかの実施形態で、
相当の余分なコンポーネントの複雑性または追加のコス
トをともなうことなく、Ｚ軸解像度（すなわち、スライ
スの厚み）およびスキャン範囲が改善されることが明ら
かである。いくつかの実施形態では、臨床的適用で有利
に使用することのできる、さらなるデータ獲得でのフレ
キシビリティが提供される。

【００２９】この発明について、詳細に例示して説明し
てきたのであるが、これは例示および例としてのみ意図
されたものであり、制約として受け取られるべきもので
はないことを、明確に理解されたい。さらに、本明細書
に記載のＣＴシステムは、Ｘ線源および検出器がガント
リとともに回転する「第三世代」システムである。個々
の検出素子が任意のＸ線ビームに対して充分に一様な反
応をするように修正されれば、検出器が固定されたフル
・リング検出器で、Ｘ線源だけがガントリとともに回転
する「第四世代」システムを含め、他の多くのＣＴシス
テムを使用することができる。また、本発明は、軸方向
スキャンまたはヘリカル・スキャンのいずれか、あるい
はその両タイプのスキャンを実行するシステムで使用す
ることができる。したがって、この発明の趣旨および範
囲は、添付請求項の範囲の条件（ｔｅｒｍ）のみによっ
て限定されるべきものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＣＴ撮像システムの絵画的図である。

【図２】図１に示されるシステムのブロック概略図であ
る。

【図３】ＣＴシステム検出器アレイの透視図である。

【図４】図３に示される検出器アレイの検出器モジュー
ルの１つの透視図である。

【図５】４スライス・モードにおける図４の検出器モジ
ュールの様々な構成の図である。

【図６】不等な列の厚みをもち、各検出素子が１つのフ
ォトダイオード、および関連するフォトダイオードと同
等の厚みをもった１つのシンチレータ・セルを備えた、
マルチ・スライス検出器アレイの側断面の図である。

【図７】図６に示されるマルチ・スライス検出器アレイ
に適した検出器モジュールのシンチレータ・アレイの上
面図である。

【図８】ＣＴ撮像システムで使用される、図１および図
２に示されたＸ線源、テーブル、および患者に関係する
図６の検出器アレイでの列の相対的配向および位置決め
を示す簡略な側面図である。

【図９】不等な列の厚みをもち、各検出素子が１つのシ
ンチレータ・セル、ならびに関連するシンチレータ・セ
ルからのシンチレーションを表わす単一出力を生成する
ようにハード配線された１つまたは複数のダイオードを
備えている、マルチ・スライス検出器アレイの側断面の
図である。

【図１０】不等な列の厚みをもち、列がフォトダイオー
ドのセットをハード配線することによって作られてい
る、マルチ・スライス検出器アレイの側断面の図であ
る。

【符号の説明】

１０ マルチ・スライスＣＴ撮像システム １２ ガントリ １４ Ｘ線源 １６ Ｘ線ビーム １８ 検出器アレイ ２０ 検出素子 ２２ 医療患者 ２４ アイソセンタ ２６ 制御メカニズム ２８ Ｘ線コントローラ ３０ ガントリ・モータ・コントローラ ３２ データ獲得システム（ＤＡＳ） ３４ 画像再構成装置 ３６ コンピュータ ３８ 大容量記憶デバイス ４０ オペレータ・コンソール ４２ 陰極線管ディスプレイ ４４ テーブル・モータ・コントローラ ４６ テーブル ４８ ガントリ・オープニング ５０ 検出器モジュール ５２ 高密度の半導体感知アレイ ５４ 多次元シンチレータ・アレイ ５６ フォトダイオード ５８ スイッチ・アレイ ６０ デコーダ ６２ フォトダイオード出力ライン ６４、６６ スイッチ装置 ６８ 電気ケーブル ７０ 列 ７２、７４ 検出素子の列 ７６、７８ Ｎ／２個の列のセット ８０ シンチレータ・セル ８２ フォトダイオード・セル ８４ Ｘ線コリメータ ８６ プレ患者コリメータ ８８ シンチレータ列 ９０ ハード配線接続 ９２ 単一出力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フイ・デイビッド・ヒー アメリカ合衆国・53188・ウィスコンシン 州・ワウケシャ・リンカーンシャー コー ト・2806 (72)発明者 ジョージ・エドワード・ポッシン アメリカ合衆国・12309・ニューヨーク 州・スケネクタディ・アルゴンキン ロー ド・2361 (72)発明者 デイビッド・マイケル・ホフマン アメリカ合衆国・53151・ウィスコンシン 州・ニュー ベルリン・サニービュー ド ライブ・13311 (72)発明者 ガイ・エム・ベッソン アメリカ合衆国・53213・ウィスコンシン 州・ワウワトサ・ロックウェイ プレイ ス・8213 (72)発明者 ロバート・センジグ アメリカ合衆国・53022・ウィスコンシン 州・ジャーマンタウン・ティンバーライ ン・ウエスト164 ノース10535 (72)発明者 ショロム・エム・アッケルスバーク アメリカ合衆国・53045・ウィスコンシン 州・ブルックフィールド・バートレット ドライブ・20970

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出器アレイ（１８）、および、被写体
   （２２）を透過して検出器アレイに向かうＸ線の扇形ビ
   ーム（１６）を放射するように構成されたＸ線源（１
   ４）を備え、前記検出器アレイが異なる厚みの列を含む
   検出素子の複数の列（７０）を有するマルチ・スライス
   ＣＴ撮像システム（１０）を使用して、被写体の画像を
   収集する方法であって、 Ｘ線の扇形ビームに被写体を透過させ、、 異なる厚みをもった列も含めた検出器アレイの列を選択
   的に組み合わせて、被写体の少なくとも１つの画像スラ
   イスを表わすデータを得ることを含む方法。
2. 【請求項２】 検出器アレイ（１８）の列（７０）を選
   択的に組み合わせることが、前記検出器アレイの列を同
   等の厚みをもった複数のグループに選択的に組み合わせ
   ることを含み、前記グループのすべてが同じ数の列を含
   むのではなく、列の各グループに対応するデータを得る
   ために、列の各グループが前記被写体（２２）の画像ス
   ライスに対応する請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 検出器アレイ（１８）、被写体（２２）
   を透過して検出器アレイに向かうＸ線の扇形ビーム（１
   ６）を放射するように構成されたＸ線源（１４）、およ
   び、Ｘ線ビームの厚みを制限するように構成されたプレ
   患者コリメータ（８６）を備え、前記検出器アレイが異
   なる厚みの列を含む検出素子（２０）の複数の列（７
   ０）を有する、マルチ・スライスＣＴ撮像システム（１
   ０）を使用して、被写体（２２）の画像を収集する方法
   であって、検出器アレイの少なくとも１列にＸ線の扇形
   ビームが一部だけ入射するように、Ｘ線ビームの厚みを
   選択的に制限し、 Ｘ線の扇形ビームに被写体を透過させ、 Ｘ線の扇形ビームが一部だけ入射する検出器アレイの少
   なくとも１列を含め、検出器アレイの複数の列からの画
   像データを含む被写体の画像データを収集することを含
   む方法。
4. 【請求項４】 被写体（２２）の画像データを収集する
   ことが、 複数の画像スライスを表わすデータを収集することを含
   み、前記画像スライスのうち少なくとも１つが、Ｘ線の
   扇形ビーム（１６）が一部だけ入射する検出器アレイ
   （１８）の少なくとも１つの列を表わすデータを含み、 Ｘ線ビームの厚みを選択的に制限することが、 一部だけ入射のあった検出器列からのデータをもったス
   ライスを含む複数の画像スライスを表わすデータが同等
   の厚みの画像スライスを表わすように、Ｘ線ビームの厚
   みを選択することを含む請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 検出素子（２０）の複数の列（７０）を
   含み、前記すべての列が同等の厚みをもつのではないマ
   ルチ・スライス撮像システム（１０）用の検出器アレイ
   （１８）。
6. 【請求項６】 前記列７０が、隣接する列の隣接するグ
   ルーピングを構成するように選択された厚みをもち、前
   記隣接するグルーピングが同等の厚みをもち、前記グル
   ーピングのすべてが同一数の列をもつのではない請求項
   ５に記載の検出器アレイ（１８）。
7. 【請求項７】 検出器アレイ（１８）のセンタライン周
   辺にＮ／２個のミラー・イメージ・セット（７６、７
   ８）として配置されたＮ個の列（７０）をもち、その各
   セットが、前記検出器アレイのセンタラインからの距離
   に応じた非減少傾向の厚みをもつ順序で配置された列を
   有する請求項５に記載の検出器アレイ。
8. 【請求項８】 センタラインから開始する選択された複
   数の隣接する列（７０）の厚みの合計が隣接する次の列
   の厚みと同等になるように、Ｎ／２個の列の各セット
   （７６、７８）が、センタラインからの距離と共に厚み
   を増すバイナリ・シーケンスをもった列を含んでいる請
   求項７に記載の検出器アレイ（１８）。
9. 【請求項９】 Ｎ／２個の列の各セット（７６、７８）
   での列が、センタラインから開始して始めから順に１：
   １：２：４：８：１６：３２となる厚み比率のシーケン
   スをもっている請求項８に記載の検出器アレイ（１
   ８）。
10. 【請求項１０】 Ｎ／２個の列の各セット（７６、７
    ８）での列が、センタラインから開始して始めから順に
    １：１．５：２．５：２．５：２．５：２．５：２．
    ５：５となる厚み比率のシーケンスをもっている請求項
    ７に記載の検出器アレイ（１８）。
11. 【請求項１１】 Ｎ／２個の列の各セット（７６、７
    ８）での列が、センタラインから開始して始めから順に
    １：１：２：２：２：２：２：４となる厚み比率のシー
    ケンスをもっている請求項７に記載の検出器アレイ（１
    ８）。
12. 【請求項１２】 Ｎ／２個の列（７６、７８）の各セッ
    トでの列が、センタラインから開始して始めから順に
    １：１：２：２：２：２：１０：２０となる厚み比率の
    シーケンスをもっている請求項７に記載の検出器アレイ
    （１８）。
13. 【請求項１３】 前記検出素子（２０）のそれぞれが、
    １つのフォトダイオード・セル（８２）および１つの関
    連するシンチレータ・セル（８０）を含み、前記フォト
    ダイオード・セルが、前記の関連するシンチレータ・セ
    ルからのシンチレーションのみを検出するように構成さ
    れている請求項５に記載の検出器アレイ（１８）。
14. 【請求項１４】 前記フォトダイオード・セル（８２）
    が、厳密に１つのフォトダイオード（５６）を含んでい
    る請求項１３に記載の検出器アレイ（１８）。
15. 【請求項１５】 前記フォトダイオード・セル（８２）
    が、相互接続された複数のフォトダイオード（５６）を
    含み、前記の関連するシンチレータ・セル（８０）から
    のシンチレーションを表わす単一出力（９２）を生成す
    る請求項１３に記載の検出器アレイ（１８）。
16. 【請求項１６】 前記検出素子（２０）のそれぞれが、
    複数のフォトダイオード・セル（８２）および同一複数
    の関連するシンチレータ・セル（８０）を含み、前記複
    数のフォトダイオード・セルが相互接続されて、前記の
    関連する同一複数のシンチレータ・セルが発生したシン
    チレーションを表わす単一出力（９２）を生成する請求
    項１３に記載の検出器アレイ（１８）。
17. 【請求項１７】 請求項５に記載の検出器アレイ（１
    ８）、およびＸ線源（１４）と前記検出器アレイの間に
    ある被写体（２２）を透過して、前記検出器アレイに向
    けてＸ線の扇形ビーム（１６）を放射するように構成さ
    れたＸ線源を含む、ＣＴ撮像システム（１０）であっ
    て、さらに、画像スライスを表わすデータを得るため
    に、前記検出器アレイの隣接する列（７０）のグルーピ
    ングを組み合わせるように、選択的に構成可能なシステ
    ム。
18. 【請求項１８】 前記検出器アレイ（１８）の前記列
    （７０）が、隣接する列の隣接するグルーピングを提供
    するように選択された厚みをもち、前記の隣接するグル
    ープが同等の厚みをもち、前記グループのすべてが同数
    の列をもつのではなく、スキャンの間に複数の画像スラ
    イスを表わすデータを獲得するために前記の隣接するグ
    ルーピングを選択するように選択的に構成可能なマルチ
    ・スライス画像システムである請求項１７に記載のＣＴ
    撮像システム（１０）。
19. 【請求項１９】 前記検出器アレイが、検出器アレイ
    （１８）のセンタライン周辺にＮ／２個のスライスのの
    ミラー・イメージ・セット（７６、７８）として配置さ
    れたＮ個の列（７０）をもち、前記の各セットが、前記
    検出器アレイでのセンタラインからの距離に応じた非減
    少傾向の厚みを有する順番に構成された列をもつ請求項
    １７に記載のＣＴ撮像システム（１０）。
20. 【請求項２０】 センタラインから開始する選択された
    複数の隣接する列（７０）の厚みの合計が、隣接する次
    の列の厚みと同等になるように、Ｎ／２個の列の各セッ
    ト（７６、７８）が、前記検出器アレイ（１８）のセン
    タラインからの距離と共に厚みを増すバイナリ・シーケ
    ンスをもった列を含む請求項１９に記載のＣＴ撮像シス
    テム（１０）。
21. 【請求項２１】 Ｎ／２個の列（７６、７８）の各セッ
    トでの列が、前記検出器アレイ（１８）のセンタライン
    から開始して始めから順に１：１：２：４：８：１６：
    ３２となる厚み比率のシーケンスをもつ請求項２０に記
    載のＣＴ撮像システム（１０）。
22. 【請求項２２】 Ｎ／２個の列（７６、７８）の各セッ
    トでの列が、前記検出器アレイ（１８）のセンタライン
    から開始して始めから順に１：１．５：２．５：２．
    ５：２．５：２．５：２．５：５となる厚み比率のシー
    ケンスをもつ請求項１９に記載のＣＴ撮像システム（１
    ０）。
23. 【請求項２３】 Ｎ／２個の列（７６、７８）の各セッ
    トでの列が、前記検出器アレイ（１８）のセンタライン
    から開始して始めから順に１：１：２：２：２：２：
    ２：４となる厚み比率のシーケンスをもつ請求項１９に
    記載のＣＴ撮像システム（１０）。
24. 【請求項２４】 Ｎ／２個の列（７６、７８）の各セッ
    トでの列が、前記検出器アレイ（１８）のセンタライン
    から開始して始めから順に１：１：２：２：２：２：１
    ０：２０となる比率のシーケンスをもつ請求項１９に記
    載のＣＴ撮像システム（１０）。
25. 【請求項２５】 前記検出素子（２０）のそれぞれが、
    １つのフォトダイオード・セル（８２）および１つの関
    連するシンチレータ・セル（８０）を含み、前記フォト
    ダイオード・セルが、前記の関連するシンチレータ・セ
    ルからのシンチレーションのみを検出するように構成さ
    れている請求項１７に記載のＣＴ撮像システム（１
    ０）。
26. 【請求項２６】 前記フォトダイオード・セル（８２）
    が、厳密に１つのフォトダイオード（５６）を含んでい
    る請求項２５に記載のＣＴ撮像システム（１０）。
27. 【請求項２７】 前記フォトダイオード・セル（８２）
    が、相互接続された複数のフォトダイオード（５６）を
    含み、前記の関連するシンチレータ・セル（８０）から
    のシンチレーションを表わす単一出力（９２）を生成す
    る請求項２５に記載のＣＴ撮像システム（１０）。
28. 【請求項２８】 前記検出素子（２０）のそれぞれが、
    複数のフォトダイオード・セル（８２）および同一複数
    の関連するシンチレータ・セル（８０）を含み、前記複
    数のフォトダイオード・セルが相互接続されて、前記の
    関連する同一複数のシンチレータ・セルが発生したシン
    チレーションを表わす単一出力（９２）を生成する請求
    項２５に記載のＣＴ撮像システム（１０）。
29. 【請求項２９】 Ｘ線の扇形ビーム（１６）の厚みを選
    択的に制限するように構成されたプレ患者コリメータ
    （８６）をさらに含む請求項１７に記載のＣＴ撮像シス
    テム（１０）。