JP2001224587A - Ｃｔ装置 - Google Patents

Ｃｔ装置

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JP2001224587A
JP2001224587A JP2001016355A JP2001016355A JP2001224587A JP 2001224587 A JP2001224587 A JP 2001224587A JP 2001016355 A JP2001016355 A JP 2001016355A JP 2001016355 A JP2001016355 A JP 2001016355A JP 2001224587 A JP2001224587 A JP 2001224587A
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Gunter Dr Hahn
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転する検出器システムから供給されたデー
タを静止している像再構成コンピュータへ伝送するデー
タレートが、検出器システムから供給されるデータのデ
ータレートよりも低いときにも、ライブ像が発生される
ようにする。 【解決手段】 検査対象物の走査中に検出器システムか
ら供給されたデータがメモリに供給され、走査終了後に
このメモリからデータ伝送路を経て像再構成コンピュー
タに伝送され、走査中にデータ前処理ユニットが検出器
システムから供給されたデータから、走査中にデータ伝
送路を経て像再構成コンピュータに伝送されるデータを
抽出し、像再構成コンピュータが抽出されたデータから
像を再構成し、この像を表示装置上に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、システム軸線の周
りを回転する検出器システムと、検出器システムに対し
て静止している像再構成コンピュータと、検出器システ
ムから像再構成コンピュータへデータを伝送するための
データ伝送路とを備え、像再構成コンピュータが伝送さ
れたデータから像を再構成し、これを表示装置上に表示
するＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば特開平１０−２２９９８２号公
報、特開平１１−７６２２６号公報、特開平１１−２３
５３３６号公報および米国特許第５８６７５５５号明細
書に記載されているようなＣＴ装置の利用者は現在、モ
ニタ上でのいわゆる“ライブ”再構成、すなわちＣＴ装
置による検査対象物の走査終了後に直ちに、または可能
なかぎり走査中に像が再構成され、表示装置上に表示さ
れること（ライブ像）を期待している。
【０００３】この期待を満足し得るためには、検出器シ
ステムから供給されるデータを、そのデータのデータレ
ートよりも低くないまたはほんの僅かしか低くないデー
タレートで、回転する検出器システムから静止している
像再構成コンピュータへ伝送することが必要である。
【０００４】この必要条件を満足することは、特に検出
器システムが検出器要素の二次元のアレイを有するＣＴ
装置（たとえばいわゆる多層ＣＴ装置）の際に困難に突
き当たる。なぜならば、ここではデータレートが検出器
要素の一次元のアレイ（検出器行）を有する従来のＣＴ
装置に比べて検出器要素の数と等しい度合いで高いから
である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
にあげた形式のＣＴ装置を、回転する検出器システムか
ら供給されたデータを静止している像再構成コンピュー
タへ伝送するデータレートが、検出器システムから供給
されるデータのデータレートよりも低いときにも、ライ
ブ像が発生されるように構成することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば請求項１の特徴により解決される。
【０００７】本発明の場合に第１の段階で好ましくはら
せん走査の形態で行われる検査対象物の走査中に検出器
システムから供給されたデータからデータ前処理ユニッ
トにより、走査中にデータ伝送路を経て像再構成コンピ
ュータに伝送されるデータ（らせん走査の場合にはボリ
ュームデータ）が抽出され、像再構成コンピュータが抽
出されたデータから像（ライブ像）を再構成し、この像
が取扱者に検査結果に関する最初の情報を与える。
【０００８】その際に、抽出されたデータは、たとえ
ば、データ前処理ユニットが像再構成のために使用され
るアルゴリズムに関係して多数の、好ましくは相い続く
部分回転または全回転データレコードから平均値を形成
するように発生される。
【０００９】第２の段階では、走査中に検出器システム
から供給されたすべてのデータが、検査対象物の走査終
了後に、変更されずにデータ伝送路を経て像再構成コン
ピュータに伝送される。
【００１０】第１の段階では検査対象物の走査中に検出
器システムから供給されたデータのわずかな部分しか伝
送されなくてよく、また検査対象物の走査中に検出器シ
ステムから供給されたすべてのデータの伝送が走査に続
いて時間臨界的に行われなくてよいので、データ伝送路
のデータ伝送レートに関して特別な必要条件が存在せ
ず、従って最初のライブ像を速く発生するという要求
が、比較的わずかな費用でまたデータ伝送路が高いデー
タレートで動作する必要なしに満足される。抽出された
データの取得の形式に応じて、走査中にすべてのデータ
を伝送するために必要であったデータレートの四分の一
程度の大きさのデータレートで十分である。
【００１１】本発明は特に、検出器システムが好ましく
は多数の行および列に配置されている検出器要素の二次
元のアレイを有する多層ＣＴ装置に適している。しかし
本発明はこのようなＣＴ装置に限らず、検出器システム
が検出器要素の一次元のアレイ（好ましくは検出器行）
を有するＣＴ装置にも適している。
【００１２】本発明はさらに特にらせんＣＴ装置として
知られているＣＴ装置に適している。らせんＣＴ装置で
は走査中にシステム軸線の周りの検出器システムの連続
的な回転が検査対象物と検出器システムとの互いに相対
的なシステム軸線の方向への移動と同時に行われる。な
ぜならば、ここでは走査中に生じる大量のデータ量を走
査中に伝送するのに本発明なしでは問題を生じるからで
ある。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の実施例が添付図面に示さ
れている。
【００１４】図１および２には本発明による方法を実施
するのに適した第３世代の多層ＣＴ装置が示されてい
る。全体として参照符号１を付されている測定装置は、
全体として参照符号２を付され放射源付近の放射絞り３
（図２）を有するＸ線放射源と、検出器要素（これらの
うちの１つが図１に参照符号４を付されている）の多数
の行および列の面状アレイとして構成され検出器付近の
放射絞り６（図２）を有する検出器システム５とを備え
ている。放射絞り３を有するＸ線放射源２と放射絞り６
を有する検出器システム５とは図２から明らかなように
回転フレーム７に、ＣＴ装置の作動中にＸ線放射源２か
ら出発し設定可能な放射絞り３により絞られたピラミッ
ド状のＸ線放射束（その縁放射が参照符号８を付されて
いる）が検出器システム５に当たるように、互いに向か
い合って取付けられている。放射絞り６は放射絞り３に
より設定されたＸ線放射束の断面積に相応して、Ｘ線放
射束が直接に当たる検出器システム５の範囲のみがレリ
ーズされているように、設定されている。これらは図１
および２に示されている作動状態では検出器要素の４つ
の行である。放射絞り６により覆われているその他の行
が存在していることは図２に点々により示されている。
【００１５】回転フレーム７は図示されていない駆動装
置により参照符号Ｚを付されているシステム軸線のまわ
りを回転される。システム軸線Ｚは図１に示されている
空間直角座標系のｚ軸に対して平行に延びている。
【００１６】検出器システム５の列は同じくｚ軸の方向
に延びており、幅ｂがｚ軸の方向に測られてたとえば１
ｍｍである行はシステム軸線Ｚまたはｚ軸に対して垂直
に延びている。
【００１７】検査対象物（たとえば患者）をＸ線放射束
の放射路内にもたらし得るように、システム軸線Ｚに対
して平行に（すなわちｚ軸の方向に）ずらされる寝台装
置９が設けられている。
【００１８】寝台装置９上に位置している検査対象物
（たとえば患者）のボリュームデータを取得するため
に、システム軸線Ｚの周りを測定ユニット１が動きなが
ら種々の投影方向からの多数の投影が撮影されることに
よって、検査対象物の走査が行われる。検出器システム
５から供給されるデータはこうして多数の投影を含んで
いる。
【００１９】システム軸線Ｚの周りの測定ユニット１の
連続的な回転中に同時に寝台装置９がシステム軸線Ｚの
方向に測定ユニット１に対して相対的に連続的にずらさ
れる。その際、回転フレーム７の回転運動と寝台装置９
の並進運動とは、並進速度と回転速度との比が一定であ
り回転フレームの１回転あたりの寝台装置９の送りｈに
対して検査対象物の関心のあるボリュームの完全な走査
を保証する値が選ばれることによってその比が設定可能
であるように同期している。Ｘ線放射源２の焦点Ｆはこ
うして検査対象物から見て図１に参照符号Ｓを付されて
いるシステム軸線Ｚの周りのらせん軌道上を運動し、そ
のためにボリュームデータの取得に適用されるこの種の
走査はらせん走査とも呼ばれる。その際に検出器システ
ム５の各行の検出器要素から供給され、それぞれ検出器
システム５の特定の行およびシステム軸線Ｚに対する特
定の位置に対応付けられる投影であるボリュームデータ
は、並列に読出され、前処理ユニット１０で直列化さ
れ、またデータ伝送路を経て像再構成コンピュータ１１
に伝送される。前処理ユニット１０およびデータ伝送路
の送信器ユニット２１ａは回転フレーム７と結合されて
おり、その運動に追随する。このことは回転フレーム７
への二重結合線により示されている。データ伝送路の受
信器ユニット２１ｂは、それが受信したデータを供給す
る像再構成コンピュータと同じく、回転フレーム７に対
して相対的に固定配置されている。
【００２０】受信ユニット２１ｂからのデータの流れは
像再構成コンピュータ１１の前処理ユニット１２でのボ
リュームデータの前処理の後にメモリ１４に到達し、そ
れにボリュームデータが記憶される。
【００２１】像再構成コンピュータ１１は、メモリ１４
に記憶されているボリュームデータから例えば検査対象
物の所望の層の断層像の形態の像データを当業者には知
られている方法に従って再構成する再構成ユニット１３
を含んでいる。再構成ユニット１３により再構成された
像データは同じくメモリ１４に記憶され、像再構成コン
ピュータ１１に接続されている表示ユニット（例えばビ
デオモニタ）上に表示される。
【００２２】Ｘ線放射源２（たとえばＸ線管）は発生器
ユニット１７から必要な電圧および電流を供給される。
これらをそれぞれ必要な値に設定し得るように、発生器
ユニット１７には必要な設定を許すキーボード１９およ
びマウス２０を有する制御ユニット１８が付設されてい
る。
【００２３】ＣＴ装置のその他の操作および制御は制御
ユニット１８およびキーボード１９ならびにマウス２０
を用いて行われ、このことは制御ユニット１８が像再構
成コンピュータ１１と接続されていることにより示され
ている。
【００２４】図３に破線ブロックとして示されているデ
ータ前処理ユニット１０には、検出器システム５の出力
端に得られるボリュームデータがディジタル形態で供給
され、メモリ２２に到達する。このメモリ２２はらせん
走査中に生ずるすべてのボリュームデータを記憶する。
【００２５】らせん走査の実行中にディジタル信号処理
ユニット２３が、メモリ２２に記憶されているボリュー
ムデータから、ライブ像の再構成を許すデータを抽出
し、抽出されたデータをデータ伝送路の送信ユニット２
１ａおよび受信ユニット２１ｂを経て像再構成コンピュ
ータ１１に伝送する。像再構成コンピュータ１１は抽出
されたデータからライブ像を再構成し、表示ユニット１
６上に表示する。
【００２６】データ伝送路が動作するデータレートは、
抽出されたデータの伝送がらせん走査の継続時間をいか
なる場合にも本質的に超過しないように選ばれている。
【００２７】らせん走査中に取得されメモリ２２に受け
入れられたデータのすべては、らせん走査の終了後に変
更されずに、抽出されたデータの伝送も行われるデータ
レートと等しいデータレートで、データ前処理ユニット
１０からデータ伝送路を経て像再構成コンピュータ１１
に伝送される。
【００２８】本発明によるＣＴ装置の場合、データ伝送
路がらせん走査中に生ずるすべてのデータを検査中に伝
送するために必要であるデータレートで動作する必要な
しに、ライブ像の再構成が可能であることは明らかにな
る。
【００２９】図３から明らかなように、データ前処理ユ
ニット１０のメモリ２２とディジタル信号処理ユニット
２３との協働は制御ユニット２４（例えばマイクロコン
トローラ）により制御される。
【００３０】らせん走査中に検出器システム５の個々の
行からメモリ２２に到達するデータは多数の部分回転ま
たは全回転データレコードを含んでおり、その際に部分
回転データレコードは断層像の再構成のために必要な投
影角度範囲に少なくとも等しいが３６０°よりも小さい
システム軸線Ｚの周りの投影角度範囲すなわち測定ユニ
ット１の揺動角度範囲にわたって撮像される投影を含ん
でいる。他方、全回転データレコードは少なくとも３６
０°の投影角度範囲にわたって撮像される投影を含んで
いる。この実施例の場合、抽出されたデータは、ディジ
タル信号処理ユニット２３が複数個の部分回転または全
回転データレコード（たとえば４つの部分回転または全
回転データレコード）から平均値を形成し、相応の結果
としての部分回転または全回転データレコードを抽出さ
れたデータとして像再構成コンピュータ１１に伝送する
ことによって発生される。その際に、特にらせん走査の
範囲および継続時間に関係して、抽出されるデータは単
一のまたはより多数の部分回転または全回転データレコ
ードであり、多数のデータレコードが伝送される場合に
は、多数のライブ像が再構成され、表示される。
【００３１】説明した平均値形成は図３にディジタル信
号処理ユニット２３の出力端および入力端を互いに接続
するループにより示されている。
【００３２】１行あたり７６８個の別検出器を持つ３２
行を有する検出器システムから出発し、回転フレーム７
の１回転あたりまた１行あたり１０００回の投影が撮像
されることを仮定すると、回転フレーム７の回転が０．
４秒継続する場合１７ｂｉｔの分解能の際に検出器シス
テム５から走査中に供給されるデータの完全な伝送のた
めには、１，０４４４８Ｇｂｉｔ／ｓｅｃ以上のデータ
レートが必要である。
【００３３】それに対して、抽出されたデータの伝送の
ためには、抽出されたデータの取得の際にそれぞれ４つ
の部分回転または全回転データレコードが平均化され、
ライブ像の再構成の基礎とされるという前提のもとに、
完全な伝送のために必要なデータレートの四分の一のデ
ータレートで十分である。
【００３４】らせん走査中に検出器システム５から供給
されたすべてのデータを記憶するためには、前記のパラ
メータに対して、またそのほかにシステム軸線Ｚの方向
への２００ｃｍの移動の仮定のもとに、システム軸線Ｚ
の周りを測定ユニット１が５０回転（ピッチ４ｃｍ）す
ると、メモリ２２の容量は約２１ＧＢｙｔｅ必要であ
る。この容量はボリュームデータの公知の無損失圧縮法
によりさらに減ぜられる。
【００３５】抽出されたデータの発生は必ずしも説明し
たように平均値形成により行われなくてもよい。他の進
行の仕方も、例えばらせん走査中に各々の第ｎ回目の部
分回転または全回転データレコード（例えば各々の第８
回目の部分回転または全回転データレコード）のみが伝
送されることによっても可能である。
【００３６】像再構成コンピュータ１１の構成は前記の
実施例の場合には、前処理ユニット１２および再構成ユ
ニット１３がハードウェア構成要素であるものとして説
明されている。これは実際にそうであってよい。しかし
通常は前記の構成要素は、必要なインタフェースを備え
ている汎用コンピュータ上をランするソフトウェアモジ
ュールにより実現されている。この汎用コンピュータは
図１の例とは異なり、その場合に不要となる制御ユニッ
ト１８の機能をも引き受ける。
【００３７】説明した実施例の場合、ＣＴ装置はｚ方向
に測られた幅が同じ大きさ（例えば１ｍｍ）である行を
持つ検出器システム５を有する。それとは異なり、本発
明の範囲内で、その行の幅が相い異なっている検出器シ
ステムが設けられていてもよい。
【００３８】説明した実施例の場合、測定ユニット１と
寝台装置９との間の相対的運動はそれぞれ、寝台装置９
がずらされることにより発生される。しかし本発明の範
囲内で、寝台装置９を位置固定とし、その代わりに測定
ユニット１をずらすことも可能である。さらに本発明の
範囲内で、必要な相対的運動を測定ユニット１も寝台装
置９もずらすさとにより発生することも可能である。
【００３９】以上に説明された実施例との関連では第３
世代のＣＴ装置（すなわちＸ線放射源および検出器シス
テムが撮像中に共通にシステム軸線の周りを移動するＣ
Ｔ装置）が使用される。しかし本発明は第４世代のＣＴ
装置（すなわちＸ線放射源のみがシステム軸線の周りを
移動し、位置固定の検出器リングと協働するＣＴ装置）
と関連して、検出器システムが検出器要素の面状アレイ
である場合には使用され得る。
【００４０】第５世代のＣＴ装置（すなわちＸ線放射が
焦点からだけではなく、システム軸線の周りを移動する
１つまたは多数のＸ線放射源の多数の焦点から出発する
ＣＴ装置）においても、本発明は検出器システムが検出
器要素の面状アレイを有する場合には使用され得る。
【００４１】以上に説明された実施例との関連で使用さ
れるＣＴ装置は直交マトリックスの形式に配置されてい
る検出器要素を備えた検出器システムを有する。しかし
本発明は、検出器システムが他の仕方で面状アレイに配
置されている検出器要素を有するＣＴ装置と関連しても
使用され得る。
【００４２】以上に記載されている実施例は本発明によ
る方法の医学的応用に関するものである。しかし本発明
は医学のほかにも、例えば荷物検査または材料検査にも
応用され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法を実施するのに適したＣＴ装
置を、部分的に斜視図でまた部分的にブロック回路図で
示す概略図。
【図２】図１による装置の縦断面図。
【図３】図１および２によるＣＴ装置のデータ前処理ユ
ニットのブロック回路図。
【符号の説明】
１ 測定装置 ２ Ｘ線放射源 ３ 放射絞り ４ 検出器要素のアレイ ５ 検出器システム ６ 放射絞り ７ 回転フレーム ８ 縁放射 ９ 寝台装置 １０ データ前処理ユニット １１ 像再構成コンピュータ １２ 前処理ユニット １３ 再構成ユニット １４ メモリ １６ 表示ユニット １７ 発生器ユニット １８ 制御ユニット １９ キーボード ２０ マウス ２１ａ 送信ユニット ２１ｂ 受信ユニット ２２ メモリ ２３ 信号処理ユニット ２４ 制御ユニット ｂ 幅 Ｆ 焦点 ｈ 送り Ｓ らせん軌道 Ｚ システム軸線 ｘ、ｙ、ｚ 座標系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギュンター ハーン 中華人民共和国 201702 シャンハイ リ ン キング ロード 450

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 システム軸線の周りを回転する検出器シ
    ステムと、検出器システムに対して静止している像再構
    成コンピュータと、検出器システムから像再構成コンピ
    ュータへデータを伝送するためのデータ伝送路と、検出
    器システムと共にシステム軸線の周りを回転し検出器シ
    ステムからデータを供給されるメモリと、検出器システ
    ムと共にシステム軸線の周りを回転し検出器システムか
    らデータを供給されるデータ前処理ユニットとを備え、
    検査対象物の走査中に検出器システムから供給されたデ
    ータがメモリに供給され、走査終了後にこのメモリから
    データ伝送路を経て像再構成コンピュータに伝送され、
    走査中にデータ前処理ユニットが検出器システムから供
    給されたデータから、走査中にデータ伝送路を経て像再
    構成コンピュータに伝送されるデータを抽出し、像再構
    成コンピュータが抽出されたデータから像を再構成し、
    この像を表示装置上に表示することを特徴とするＣＴ装
    置。
  2. 【請求項２】 走査中にシステム軸線の周りの検出器シ
    ステムの連続的な回転が検査対象物と検出器システムと
    のシステム軸線の方向への互いに相対的な同時移動のも
    とに行われることを特徴とする請求項１記載のＣＴ装
    置。
  3. 【請求項３】 検出器システムが検出器要素の二次元の
    アレイを有することを特徴とする請求項１または２記載
    のＣＴ装置。
  4. 【請求項４】 検出器システムの検出器要素がマトリッ
    クス状に複数の行および列に配置されていることを特徴
    とする請求項３記載のＣＴ装置。
JP2001016355A 2000-01-27 2001-01-24 Ｃｔ装置 Withdrawn JP2001224587A (ja)

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