JP2003047610A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents
Ｘ線ｃｔ装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低被爆線量で任意の位置の横断層像を得るこ
とができるＸ線ＣＴ装置を提供する。 【解決手段】 コーンビーム放射のＸ線管２とデジタル
Ｘ線検出素子からなるフラットパネルのＦＰＤ３ａを、
被検者４を中心にして（ｂ）チルト機構１４ａによりＡ
−Ｂ回転走査し、又は、（ｃ）ローテーション機構１５
ａによりＣ−Ｄ回転走査し、そのデータをデータ収集部
９ａに記憶し、読出して画像変換回路１０ｂ、シフト回
路１０ｃ、加算回路１０ｄによって画像再構成し、任意
の位置の横断層像を画像表示装置１１に表示する。
とができるＸ線ＣＴ装置を提供する。 【解決手段】 コーンビーム放射のＸ線管２とデジタル
Ｘ線検出素子からなるフラットパネルのＦＰＤ３ａを、
被検者４を中心にして（ｂ）チルト機構１４ａによりＡ
−Ｂ回転走査し、又は、（ｃ）ローテーション機構１５
ａによりＣ−Ｄ回転走査し、そのデータをデータ収集部
９ａに記憶し、読出して画像変換回路１０ｂ、シフト回
路１０ｃ、加算回路１０ｄによって画像再構成し、任意
の位置の横断層像を画像表示装置１１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、医用のＸ線ＣＴ装
置に係わり、特に、Ｘ線管とそれに対向して被検者を中
心にして検出器を相対運動させ断層像を得るＸ線ＣＴ装
置に関する。 【０００２】 【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置は、被検者の体軸を中心に
Ｘ線管とＸ線検出器が円周方向に回転しながらＸ線管か
らＸ線を放射し、それと対向した円形配置の複数個の検
出器で被検者を透過したＸ線量を検知して、その信号を
コンピュータ処理して画像を構成するものである。図５
に従来のＸ線ＣＴ装置の側面図（ａ）と正面図（ｂ）を
示す。検査台６の上部で長手方向に移動することができ
る天板５に載せられた被検者４を中心にして、回転軸８
ａの回転中心８の周りに、Ｘ線管２と検出器３とが、回
転部７のリング枠で、ホストＣＰＵ１３からの指令でガ
ントリ・ベッドコントローラ１２の制御によって、回転
しながらＸ線を放射する。このＸ線ビームはＸ線管２の
射出口のコリメータで扇状に絞られ、被検者４に当たり
一部は散乱し、透過したＸ線が検出器３に入射して画像
診断情報として処理される。ヘリカルスキャンモード
（天板５を一定の速度でガントリ１内に移動し、Ｘ線管
２と検出器３を連続回転して撮影するもので、スパイラ
ルスキャンモードともいう）による高速連続撮影の場合
などは、天板５の移動を撮影中に行なうため広い範囲を
短時間で撮影できるので、ＣＴの主流として普及してい
る。検出器３からの出力信号は、データ収集部９（ＤＡ
Ｓ）の増幅器、サンプルホールド、マルチプレクサ、Ａ
／Ｄ変換器、インターフェースなどの回路を経由してメ
モリに記憶される。システム制御の中枢であるホストＣ
ＰＵ１３は、マイクロプロセッサ、メモリ、磁気ディス
クなどの周辺機器を備え、このホストＣＰＵ１３と再構
成装置１０と画像表示装置１１とスキャン制御部などに
より、データ処理が行われ、再構成装置１０の高速演算
処理により画像が再構成されて、画像データは磁気ディ
スクにファイルされると同時に、画像表示装置１１でア
ナログ信号としてモニタに表示される。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】従来のＸ線ＣＴ装置は
以上のように構成されているが、その回転速度は、高級
機クラスのハーフスキャン（２１０〜２４０度）で０．
６秒、フルスキャン（３６０度）で１秒程度であり、普
及機で２〜５秒である。このスキャン中に、例えば腹部
スライスであれば、Ｘ線条件として１２０ｋＶ、２００
ｍＡ程度のＸ線量が被検者４に照射される。このように
被検者４を３６０度スキャンする必要がありその被爆線
量が大きいという問題がある。 【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、低被爆線量で任意の位置の断層像を得
ることができるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とす
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線ビームをコーン状に
放射するＸ線管と、それに対向して配置されたデジタル
Ｘ線検出素子からなるフラットパネルのＦＰＤと、被検
者を回転中心にして前記Ｘ線管と前記ＦＰＤを体軸回り
に回転するローテーション機構と、または、前記Ｘ線管
と前記ＦＰＤを被検者の体軸方向に回転するチルト機構
とを備えたＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管と前記ＦＰＤ
を円弧状に一回だけ回転走査させその角度に応じたデー
タをデータ収集部に記憶し、そのデータ収集部から各デ
ータを読出し、 ｘ＝Ｘ／（ｃｏｓθ−ｓｉｎθ・ｔａｎφ） ただし、Ｘは元の画像における回転軸に直角な方向の座
標 ｘは新たな画像における同方向の座標 θはＸ線管とＦＰＤを結ぶ回転軸の角度 φ＝ｔａｎ−１（Ｘ／Ｈ） ＨはＸ線管焦点とＦＰＤとの距離 の演算を行ない断層面に平行な平面に投影された画像に
変換する再構成装置の画像変換回路と、変換された各画
像を所望の断層面の高さに応じた量だけシフトさせるシ
フト回路と、シフトされた各画像を重ね合わせる加算回
路とを設けてデータを補正し任意の位置の横断面像を再
構成するものである。 【０００６】本発明のＸ線ＣＴ装置は上記のように構成
されており、コーンビーム放射のＸ線管とデジタルＸ線
検出素子からなるフラットパネルのＦＰＤが対向して配
置され、被検者を回転中心にしてローテーション機構に
より被検者の体軸回り、または、チルト機構により被検
者の体軸方向に、Ｘ線管と前記ＦＰＤを円弧状に１回だ
け回転させ、その角度に応じたデータをデータ収集部に
記憶し、そのデータ収集部から各データを読出し、再構
成装置の画像変換回路において断層面に平行な平面に画
像を投影して変換し、シフト回路において変換された各
画像を所望の断層面の高さに応じた量だけシフトし、加
算回路においてシフトされた各画像を重ね合わせること
によって、任意の位置の横断面像を再構成する。従っ
て、従来のように被検者の体軸回りに３６０度スキャン
するのではなく、１回の円弧運動だけで任意の位置の横
断面像を再構成することができ、被爆線量を低減するこ
とができる。 【０００７】 【発明の実施の形態】本発明のＸ線ＣＴ装置の一実施例
を、図１を参照しながら説明する。図１（ａ）は本発明
のＸ線ＣＴ装置の構成図を、（ｂ）はチルト機構による
横断面撮影状態を、（ｃ）はローテーション機構による
横断面撮影状態を示す図である。本Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ
線ビームをコーン状に放射するＸ線管２と、それに対向
して配置されたデジタルＸ線検出素子からなるフラット
パネルのＦＰＤ３ａと、被検者４を回転中心にしてガン
トリ・ベッドコントローラ１２ａによって回転枠７ａが
制御され、Ｘ線管２とＦＰＤ３ａを体軸回りに回転する
ローテーション機構１５ａと、または、Ｘ線管２とＦＰ
Ｄ３ａを被検者４の体軸方向に回転するチルト機構１４
ａと、Ｘ線管２とＦＰＤ３ａを円弧状に一回だけ回転走
査させその角度に応じたデータを記憶するデータ収集部
９ａと、そのデータ収集部９ａから各データを読出し演
算して断層面に平行な平面に投影された画像に変換する
再構成装置１０ａの画像変換回路１０ｂと、変換された
各画像を所望の断層面の高さに応じた量だけシフトさせ
るシフト回路１０ｃと、シフトされた各画像を重ね合わ
せる加算回路１０ｄと、演算された横断面像を表示する
画像表示装置１１と、上記各部を演算制御するホストＣ
ＰＵ１３とから構成される。 【０００８】本Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管２からＸ線ビー
ムをコーン状に放射し、それに対向して配置されたフラ
ットパネルのＦＰＤ３ａを、検査台６の天板５上に載せ
られた被検者４を回転中心にして、ガントリ１内に設け
られたＸ線管２とＦＰＤ３ａを体軸回りに円弧状に一回
だけローテーション走査させ、または、Ｘ線管２とＦＰ
Ｄ３ａを被検者４の体軸方向に円弧状に一回だけチルト
走査させ、その角度に応じたデータをデータ収集部９ａ
に記憶し、そのデータ収集部９ａから各データを読出
し、再構成装置１０ａの画像変換回路１０ｂで演算し
て、断層面に平行な平面に投影された画像に変換し、変
換された各画像をシフト回路１０ｃで所望の断層面の高
さに応じた量だけシフトさせ、シフトされた各画像を加
算回路１０ｄで重ね合わせ、演算された横断面像を画像
表示装置１１で表示する。 【０００９】Ｘ線管２からは、Ｘ線ビームがコーン状に
放射され、被検者４を透過して、対向配置されたデジタ
ルＸ線検出素子からなるフラットパネルのＦＰＤ３ａの
全面に照射される。ＦＰＤ３ａは、半導体フラットパネ
ルからなる撮像装置で、通常Ｘ線を光に変換するＸ線変
換膜と、その直下に行列状に配置されたフォトダイオー
ドアレイと、各フォトダイオードアレイに接続されたス
イッチング素子によって構成され、Ｘ線照射後、各スイ
ッチング素子を順次ＯＮすることで、各画素に蓄積され
た信号電荷を読み出して、Ｘ線画像を形成するタイプの
ものと、放射線に感応し入射線量に対応した電荷信号を
直接出力する変換膜からなる放射線センサーアレイを有
し、その直下に行列状に配置された電極にスイッチング
素子が接続され、照射時に各スイッチング素子を順次Ｏ
Ｎすることで、各画素に蓄積された信号電荷を読み出
し、Ｘ線画像を形成するタイプの２種類のものがある。
チルト機構１４ａは、図１（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、Ｘ線管２とＦＰＤ３ａを被検者４の体軸方向に、チ
ルト中心軸１４を軸にして円弧状に一回だけ回転走査す
る機構である。ローテーション機構１５ａは、図１
（ａ）、（ｃ）に示すように、被検者４を回転中心にし
て、回転枠７ａがガントリ・ベッドコントローラ１２ａ
によって回転制御され、ベアリング７ｂ上を回転し、Ｘ
線管２とＦＰＤ３ａをローテーション中心軸１５の体軸
回りに１回転する機構である。データ収集部９ａは、Ｘ
線管２とＦＰＤ３ａを円弧状に一回だけ回転走査させた
時、その角度に応じたデータをＦＰＤ３ａから読み取り
記憶する。再構成装置１０ａは、画像変換回路１０ｂと
シフト回路１０ｃと加算回路１０ｄとから構成される。
画像変換回路１０ｂは、データ収集部９ａから各データ
を読出し演算して断層面に平行な平面に投影された画像
に変換する回路である。シフト回路１０ｃは、画像変換
回路１０ｂで変換された各画像を所望の断層面の高さに
応じた量だけシフトさせる回路である。加算回路１０ｄ
は、シフト回路１０ｃでシフトされた各画像を重ね合わ
せる回路である。画像表示装置１１は、再構成装置１０
ａで演算された横断面像を表示する装置である。ホスト
ＣＰＵ１３は、ガントリ・ベッドコントローラ１２ａと
データ収集部９ａに接続されて、ガントリ１内の回転枠
７ａの回転角度、回転スピードと各角度でのデータ読み
取りの演算制御を行なう。 【００１０】次に、任意断面像抽出法についてのアルゴ
リズムを、図２、図３を参照しながら説明する。図２は
Ｘ線管２とＦＰＤ３ａを、点Ｏを中心にして対称的に直
線運動させて各位置毎に画像を得て、後に画像処理する
ことにより任意の高さの断層面の画像を抽出する原理を
示す図である。図３はＸ線管２とＦＰＤ３ａを、点Ｏを
中心にして対称的に円弧運動させて各位置毎に画像を得
て、仮想平面１６に変換し、その後直線断層と同じ原理
によって、画像処理することにより任意の高さの断層面
の画像を抽出する原理を示す図である。はじめに、図２
において、Ｆｉ、Ｆｉ＋１は、ｉ番目及びｉ＋１番目の
撮影時におけるＸ線管２の焦点位置であり、この各撮影
時における点Ｏの投影像が撮影面（ＦＰＤ３ａの受像
面）上のＯ’ｉ、Ｏ’ｉ＋１に現れる。この点Ｏ’ｉ、
Ｏ’ｉ＋１が、受像面の中心に位置するように、撮影ご
とに撮影面を移動させ多重露出することにより、Ｏ点を
含むｘ平面の断層像を得るのが通常のＸ線直線断層であ
る。この場合、各撮影時の画像を、ＦＰＤ３ａを用いて
電気信号に変換した上で、それぞれデータ収集部９ａの
画像メモリに記憶し、その後に読み出し、ｉ番目の画像
を左側にΔｘｉだけシフトし、ｉ＋１番目の画像を左側
にΔｘｉ＋１だけシフトし、これらを重ね合せれば、点
Ｐ’ｉと点Ｐ’ｉ＋１とが重なることになり、この点に
投影されているＰ点の画像が現れる。つまり、Ｐ点を含
む高さΔｙのｘ平面に平行な断層面における画像のみが
鮮明に現れ、他の高さの部分の画像はぼけてしまう。そ
して、このΔｘｉ、Δｘｉ＋１は、式（１）及び（２）
によって求めることができる。 Δｘｉ＝（Ｈ・Δｙ／ｈ−Δｙ）・ｔａｎθｉ・・・（１） Δｘｉ＋１＝（Ｈ・Δｙ／ｈ−Δｙ）・ｔａｎθｉ＋１・・・（２） 【００１１】上記は直線断層の原理について説明した
が、図３にＸ線管２とＦＰＤ３ａを、点Ｏを中心にして
対称的に円弧運動させて、任意の高さの断層面の画像を
抽出する原理を説明する。被検者４の断層面（ｘ平面、
図１の１９、２０）の点０を中心にして、Ｘ線管焦点Ｆ
ｉとＦＰＤ３ａが円弧運動し、ＦＰＤ３ａからの信号が
データ収集部９ａに送られ、多数の画像が記憶される。
また、各画像を撮影したときの角度は、ガントリ１内の
回転枠７ａからガントリ・ベッドコントローラ１２ａ、
ホストＣＰＵ１３を介してデータ収集部９ａに送られて
記憶される。そして、データ収集部９ａの画像メモリか
ら記憶されたデータを読出し、再構成装置１０ａに送
る。再構成装置１０ａでは次のような座標変換を行なっ
て新たな画像を得る。ｉ番目の撮影が図３で示すように
角度θで行なわれたとする。画像メモリから読出された
画像は、点０を向く方向に直角な平面のＦＰＤ３ａに投
影されたものとなっている。つまり、平面ＦＰＤ３ａは
ｘ平面に対して角度θに傾いている。この平面のＦＰＤ
３ａに投影されたＰ点の座標Ｐｉは、このＦＰＤ３ａに
対してθだけ傾いているｘ平面に平行な平面Ｉ’ｉ（仮
想平面１６と仮定する）のＰ’ｉに投影されることにな
る。ここで、ＦＰＤ３ａ上では０ｉが原点、Ｐｉの座標
はＸ、仮想平面１６上では０’ｉが原点、Ｐ’ｉの座標
はｘとする。図３に示す（＋）、（−）はそれぞれの原
点に対して正、負の方向を示す。この座標Ｘ、ｘはそれ
ぞれＦＰＤ３ａ、仮想平面１６において、回転中心軸０
（紙面に垂直な軸）に対して直角な方向である。Ｘ、ｘ
の間には、角度∠０ＦｉＰ＝φとすると、 ｘ／Ｘ＝１／（ｃｏｓθ−ｓｉｎθ・ｔａｎφ）・・・（３） の関係があることが分る。そして、φについてはＸ線管
焦点Ｆｉと撮影面のＦＰＤ３ａとの距離Ｆｉ―０ｉ間の
距離をＨとすれば、 ｔａｎφ＝Ｘ／Ｈ・・・（４） となり、従って、 ｘ＝Ｘ／（ｃｏｓθ−ｓｉｎθ・Ｘ／Ｈ）・・・（５） となる。上記の演算を画像変換回路１０ｂで行なって、
Ｘをｘに変換すれば、ＦＰＤ３ａ上の点Ｐｉが仮想平面
１６上の点Ｐ’ｉに正確に変換される。この演算をＦＰ
Ｄ３ａのすべてについて行なえば、ＦＰＤ３ａ上の画像
を仮想平面１６上の画像に変換できる。そして、変換さ
れた画像を、図２で説明した直線断層の任意断面抽出手
法により、設定された任意の高さΔｙに応じて求められ
た距離Δｘｉだけ、シフト回路１０ｃにおいてシフトさ
せ、加算回路１０ｄで加算し、画像表示装置１１で表示
すれば、任意の高さΔｙにおける断層像が得られる。 【００１２】図４に、本発明のＸ線ＣＴ装置の他の実施
例を示す。フラットパネルのＦＰＤ３ｂを、天板５の下
方に、天板５平面に平行に移動するように、伸縮するア
ーム１７を介して検査台６に取り付けて、Ｘ線管２とＦ
ＰＤ３ｂを、チルト中心軸１４を軸にして相対移動する
ように構成しても、同様に任意の高さの断層像を得るこ
とができる。 【００１３】 【発明の効果】本発明のＸ線ＣＴ装置は上記のように構
成されており、ローテーション機構により被検者の体軸
回り、または、チルト機構により被検者の体軸方向に、
コーンビーム放射のＸ線管とデジタルＸ線検出素子から
なるフラットパネルのＦＰＤを円弧状に１回だけ回転さ
せ、その角度に応じたデータを記憶し読出して、断層面
に平行な平面に画像を投影して変換し、変換された各画
像を所望の断層面の高さに応じた量だけシフトし、シフ
トされた各画像を重ね合わせることによって、任意の位
置の横断面像を再構成することができるので、従来のよ
うに被検者の体軸回りに３６０度スキャンするのではな
く、１回の円弧運動だけで任意の位置の横断面像を得る
ことができる。それによって被爆線量を低減することが
できる。
置に係わり、特に、Ｘ線管とそれに対向して被検者を中
心にして検出器を相対運動させ断層像を得るＸ線ＣＴ装
置に関する。 【０００２】 【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置は、被検者の体軸を中心に
Ｘ線管とＸ線検出器が円周方向に回転しながらＸ線管か
らＸ線を放射し、それと対向した円形配置の複数個の検
出器で被検者を透過したＸ線量を検知して、その信号を
コンピュータ処理して画像を構成するものである。図５
に従来のＸ線ＣＴ装置の側面図（ａ）と正面図（ｂ）を
示す。検査台６の上部で長手方向に移動することができ
る天板５に載せられた被検者４を中心にして、回転軸８
ａの回転中心８の周りに、Ｘ線管２と検出器３とが、回
転部７のリング枠で、ホストＣＰＵ１３からの指令でガ
ントリ・ベッドコントローラ１２の制御によって、回転
しながらＸ線を放射する。このＸ線ビームはＸ線管２の
射出口のコリメータで扇状に絞られ、被検者４に当たり
一部は散乱し、透過したＸ線が検出器３に入射して画像
診断情報として処理される。ヘリカルスキャンモード
（天板５を一定の速度でガントリ１内に移動し、Ｘ線管
２と検出器３を連続回転して撮影するもので、スパイラ
ルスキャンモードともいう）による高速連続撮影の場合
などは、天板５の移動を撮影中に行なうため広い範囲を
短時間で撮影できるので、ＣＴの主流として普及してい
る。検出器３からの出力信号は、データ収集部９（ＤＡ
Ｓ）の増幅器、サンプルホールド、マルチプレクサ、Ａ
／Ｄ変換器、インターフェースなどの回路を経由してメ
モリに記憶される。システム制御の中枢であるホストＣ
ＰＵ１３は、マイクロプロセッサ、メモリ、磁気ディス
クなどの周辺機器を備え、このホストＣＰＵ１３と再構
成装置１０と画像表示装置１１とスキャン制御部などに
より、データ処理が行われ、再構成装置１０の高速演算
処理により画像が再構成されて、画像データは磁気ディ
スクにファイルされると同時に、画像表示装置１１でア
ナログ信号としてモニタに表示される。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】従来のＸ線ＣＴ装置は
以上のように構成されているが、その回転速度は、高級
機クラスのハーフスキャン（２１０〜２４０度）で０．
６秒、フルスキャン（３６０度）で１秒程度であり、普
及機で２〜５秒である。このスキャン中に、例えば腹部
スライスであれば、Ｘ線条件として１２０ｋＶ、２００
ｍＡ程度のＸ線量が被検者４に照射される。このように
被検者４を３６０度スキャンする必要がありその被爆線
量が大きいという問題がある。 【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、低被爆線量で任意の位置の断層像を得
ることができるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とす
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線ビームをコーン状に
放射するＸ線管と、それに対向して配置されたデジタル
Ｘ線検出素子からなるフラットパネルのＦＰＤと、被検
者を回転中心にして前記Ｘ線管と前記ＦＰＤを体軸回り
に回転するローテーション機構と、または、前記Ｘ線管
と前記ＦＰＤを被検者の体軸方向に回転するチルト機構
とを備えたＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管と前記ＦＰＤ
を円弧状に一回だけ回転走査させその角度に応じたデー
タをデータ収集部に記憶し、そのデータ収集部から各デ
ータを読出し、 ｘ＝Ｘ／（ｃｏｓθ−ｓｉｎθ・ｔａｎφ） ただし、Ｘは元の画像における回転軸に直角な方向の座
標 ｘは新たな画像における同方向の座標 θはＸ線管とＦＰＤを結ぶ回転軸の角度 φ＝ｔａｎ−１（Ｘ／Ｈ） ＨはＸ線管焦点とＦＰＤとの距離 の演算を行ない断層面に平行な平面に投影された画像に
変換する再構成装置の画像変換回路と、変換された各画
像を所望の断層面の高さに応じた量だけシフトさせるシ
フト回路と、シフトされた各画像を重ね合わせる加算回
路とを設けてデータを補正し任意の位置の横断面像を再
構成するものである。 【０００６】本発明のＸ線ＣＴ装置は上記のように構成
されており、コーンビーム放射のＸ線管とデジタルＸ線
検出素子からなるフラットパネルのＦＰＤが対向して配
置され、被検者を回転中心にしてローテーション機構に
より被検者の体軸回り、または、チルト機構により被検
者の体軸方向に、Ｘ線管と前記ＦＰＤを円弧状に１回だ
け回転させ、その角度に応じたデータをデータ収集部に
記憶し、そのデータ収集部から各データを読出し、再構
成装置の画像変換回路において断層面に平行な平面に画
像を投影して変換し、シフト回路において変換された各
画像を所望の断層面の高さに応じた量だけシフトし、加
算回路においてシフトされた各画像を重ね合わせること
によって、任意の位置の横断面像を再構成する。従っ
て、従来のように被検者の体軸回りに３６０度スキャン
するのではなく、１回の円弧運動だけで任意の位置の横
断面像を再構成することができ、被爆線量を低減するこ
とができる。 【０００７】 【発明の実施の形態】本発明のＸ線ＣＴ装置の一実施例
を、図１を参照しながら説明する。図１（ａ）は本発明
のＸ線ＣＴ装置の構成図を、（ｂ）はチルト機構による
横断面撮影状態を、（ｃ）はローテーション機構による
横断面撮影状態を示す図である。本Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ
線ビームをコーン状に放射するＸ線管２と、それに対向
して配置されたデジタルＸ線検出素子からなるフラット
パネルのＦＰＤ３ａと、被検者４を回転中心にしてガン
トリ・ベッドコントローラ１２ａによって回転枠７ａが
制御され、Ｘ線管２とＦＰＤ３ａを体軸回りに回転する
ローテーション機構１５ａと、または、Ｘ線管２とＦＰ
Ｄ３ａを被検者４の体軸方向に回転するチルト機構１４
ａと、Ｘ線管２とＦＰＤ３ａを円弧状に一回だけ回転走
査させその角度に応じたデータを記憶するデータ収集部
９ａと、そのデータ収集部９ａから各データを読出し演
算して断層面に平行な平面に投影された画像に変換する
再構成装置１０ａの画像変換回路１０ｂと、変換された
各画像を所望の断層面の高さに応じた量だけシフトさせ
るシフト回路１０ｃと、シフトされた各画像を重ね合わ
せる加算回路１０ｄと、演算された横断面像を表示する
画像表示装置１１と、上記各部を演算制御するホストＣ
ＰＵ１３とから構成される。 【０００８】本Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管２からＸ線ビー
ムをコーン状に放射し、それに対向して配置されたフラ
ットパネルのＦＰＤ３ａを、検査台６の天板５上に載せ
られた被検者４を回転中心にして、ガントリ１内に設け
られたＸ線管２とＦＰＤ３ａを体軸回りに円弧状に一回
だけローテーション走査させ、または、Ｘ線管２とＦＰ
Ｄ３ａを被検者４の体軸方向に円弧状に一回だけチルト
走査させ、その角度に応じたデータをデータ収集部９ａ
に記憶し、そのデータ収集部９ａから各データを読出
し、再構成装置１０ａの画像変換回路１０ｂで演算し
て、断層面に平行な平面に投影された画像に変換し、変
換された各画像をシフト回路１０ｃで所望の断層面の高
さに応じた量だけシフトさせ、シフトされた各画像を加
算回路１０ｄで重ね合わせ、演算された横断面像を画像
表示装置１１で表示する。 【０００９】Ｘ線管２からは、Ｘ線ビームがコーン状に
放射され、被検者４を透過して、対向配置されたデジタ
ルＸ線検出素子からなるフラットパネルのＦＰＤ３ａの
全面に照射される。ＦＰＤ３ａは、半導体フラットパネ
ルからなる撮像装置で、通常Ｘ線を光に変換するＸ線変
換膜と、その直下に行列状に配置されたフォトダイオー
ドアレイと、各フォトダイオードアレイに接続されたス
イッチング素子によって構成され、Ｘ線照射後、各スイ
ッチング素子を順次ＯＮすることで、各画素に蓄積され
た信号電荷を読み出して、Ｘ線画像を形成するタイプの
ものと、放射線に感応し入射線量に対応した電荷信号を
直接出力する変換膜からなる放射線センサーアレイを有
し、その直下に行列状に配置された電極にスイッチング
素子が接続され、照射時に各スイッチング素子を順次Ｏ
Ｎすることで、各画素に蓄積された信号電荷を読み出
し、Ｘ線画像を形成するタイプの２種類のものがある。
チルト機構１４ａは、図１（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、Ｘ線管２とＦＰＤ３ａを被検者４の体軸方向に、チ
ルト中心軸１４を軸にして円弧状に一回だけ回転走査す
る機構である。ローテーション機構１５ａは、図１
（ａ）、（ｃ）に示すように、被検者４を回転中心にし
て、回転枠７ａがガントリ・ベッドコントローラ１２ａ
によって回転制御され、ベアリング７ｂ上を回転し、Ｘ
線管２とＦＰＤ３ａをローテーション中心軸１５の体軸
回りに１回転する機構である。データ収集部９ａは、Ｘ
線管２とＦＰＤ３ａを円弧状に一回だけ回転走査させた
時、その角度に応じたデータをＦＰＤ３ａから読み取り
記憶する。再構成装置１０ａは、画像変換回路１０ｂと
シフト回路１０ｃと加算回路１０ｄとから構成される。
画像変換回路１０ｂは、データ収集部９ａから各データ
を読出し演算して断層面に平行な平面に投影された画像
に変換する回路である。シフト回路１０ｃは、画像変換
回路１０ｂで変換された各画像を所望の断層面の高さに
応じた量だけシフトさせる回路である。加算回路１０ｄ
は、シフト回路１０ｃでシフトされた各画像を重ね合わ
せる回路である。画像表示装置１１は、再構成装置１０
ａで演算された横断面像を表示する装置である。ホスト
ＣＰＵ１３は、ガントリ・ベッドコントローラ１２ａと
データ収集部９ａに接続されて、ガントリ１内の回転枠
７ａの回転角度、回転スピードと各角度でのデータ読み
取りの演算制御を行なう。 【００１０】次に、任意断面像抽出法についてのアルゴ
リズムを、図２、図３を参照しながら説明する。図２は
Ｘ線管２とＦＰＤ３ａを、点Ｏを中心にして対称的に直
線運動させて各位置毎に画像を得て、後に画像処理する
ことにより任意の高さの断層面の画像を抽出する原理を
示す図である。図３はＸ線管２とＦＰＤ３ａを、点Ｏを
中心にして対称的に円弧運動させて各位置毎に画像を得
て、仮想平面１６に変換し、その後直線断層と同じ原理
によって、画像処理することにより任意の高さの断層面
の画像を抽出する原理を示す図である。はじめに、図２
において、Ｆｉ、Ｆｉ＋１は、ｉ番目及びｉ＋１番目の
撮影時におけるＸ線管２の焦点位置であり、この各撮影
時における点Ｏの投影像が撮影面（ＦＰＤ３ａの受像
面）上のＯ’ｉ、Ｏ’ｉ＋１に現れる。この点Ｏ’ｉ、
Ｏ’ｉ＋１が、受像面の中心に位置するように、撮影ご
とに撮影面を移動させ多重露出することにより、Ｏ点を
含むｘ平面の断層像を得るのが通常のＸ線直線断層であ
る。この場合、各撮影時の画像を、ＦＰＤ３ａを用いて
電気信号に変換した上で、それぞれデータ収集部９ａの
画像メモリに記憶し、その後に読み出し、ｉ番目の画像
を左側にΔｘｉだけシフトし、ｉ＋１番目の画像を左側
にΔｘｉ＋１だけシフトし、これらを重ね合せれば、点
Ｐ’ｉと点Ｐ’ｉ＋１とが重なることになり、この点に
投影されているＰ点の画像が現れる。つまり、Ｐ点を含
む高さΔｙのｘ平面に平行な断層面における画像のみが
鮮明に現れ、他の高さの部分の画像はぼけてしまう。そ
して、このΔｘｉ、Δｘｉ＋１は、式（１）及び（２）
によって求めることができる。 Δｘｉ＝（Ｈ・Δｙ／ｈ−Δｙ）・ｔａｎθｉ・・・（１） Δｘｉ＋１＝（Ｈ・Δｙ／ｈ−Δｙ）・ｔａｎθｉ＋１・・・（２） 【００１１】上記は直線断層の原理について説明した
が、図３にＸ線管２とＦＰＤ３ａを、点Ｏを中心にして
対称的に円弧運動させて、任意の高さの断層面の画像を
抽出する原理を説明する。被検者４の断層面（ｘ平面、
図１の１９、２０）の点０を中心にして、Ｘ線管焦点Ｆ
ｉとＦＰＤ３ａが円弧運動し、ＦＰＤ３ａからの信号が
データ収集部９ａに送られ、多数の画像が記憶される。
また、各画像を撮影したときの角度は、ガントリ１内の
回転枠７ａからガントリ・ベッドコントローラ１２ａ、
ホストＣＰＵ１３を介してデータ収集部９ａに送られて
記憶される。そして、データ収集部９ａの画像メモリか
ら記憶されたデータを読出し、再構成装置１０ａに送
る。再構成装置１０ａでは次のような座標変換を行なっ
て新たな画像を得る。ｉ番目の撮影が図３で示すように
角度θで行なわれたとする。画像メモリから読出された
画像は、点０を向く方向に直角な平面のＦＰＤ３ａに投
影されたものとなっている。つまり、平面ＦＰＤ３ａは
ｘ平面に対して角度θに傾いている。この平面のＦＰＤ
３ａに投影されたＰ点の座標Ｐｉは、このＦＰＤ３ａに
対してθだけ傾いているｘ平面に平行な平面Ｉ’ｉ（仮
想平面１６と仮定する）のＰ’ｉに投影されることにな
る。ここで、ＦＰＤ３ａ上では０ｉが原点、Ｐｉの座標
はＸ、仮想平面１６上では０’ｉが原点、Ｐ’ｉの座標
はｘとする。図３に示す（＋）、（−）はそれぞれの原
点に対して正、負の方向を示す。この座標Ｘ、ｘはそれ
ぞれＦＰＤ３ａ、仮想平面１６において、回転中心軸０
（紙面に垂直な軸）に対して直角な方向である。Ｘ、ｘ
の間には、角度∠０ＦｉＰ＝φとすると、 ｘ／Ｘ＝１／（ｃｏｓθ−ｓｉｎθ・ｔａｎφ）・・・（３） の関係があることが分る。そして、φについてはＸ線管
焦点Ｆｉと撮影面のＦＰＤ３ａとの距離Ｆｉ―０ｉ間の
距離をＨとすれば、 ｔａｎφ＝Ｘ／Ｈ・・・（４） となり、従って、 ｘ＝Ｘ／（ｃｏｓθ−ｓｉｎθ・Ｘ／Ｈ）・・・（５） となる。上記の演算を画像変換回路１０ｂで行なって、
Ｘをｘに変換すれば、ＦＰＤ３ａ上の点Ｐｉが仮想平面
１６上の点Ｐ’ｉに正確に変換される。この演算をＦＰ
Ｄ３ａのすべてについて行なえば、ＦＰＤ３ａ上の画像
を仮想平面１６上の画像に変換できる。そして、変換さ
れた画像を、図２で説明した直線断層の任意断面抽出手
法により、設定された任意の高さΔｙに応じて求められ
た距離Δｘｉだけ、シフト回路１０ｃにおいてシフトさ
せ、加算回路１０ｄで加算し、画像表示装置１１で表示
すれば、任意の高さΔｙにおける断層像が得られる。 【００１２】図４に、本発明のＸ線ＣＴ装置の他の実施
例を示す。フラットパネルのＦＰＤ３ｂを、天板５の下
方に、天板５平面に平行に移動するように、伸縮するア
ーム１７を介して検査台６に取り付けて、Ｘ線管２とＦ
ＰＤ３ｂを、チルト中心軸１４を軸にして相対移動する
ように構成しても、同様に任意の高さの断層像を得るこ
とができる。 【００１３】 【発明の効果】本発明のＸ線ＣＴ装置は上記のように構
成されており、ローテーション機構により被検者の体軸
回り、または、チルト機構により被検者の体軸方向に、
コーンビーム放射のＸ線管とデジタルＸ線検出素子から
なるフラットパネルのＦＰＤを円弧状に１回だけ回転さ
せ、その角度に応じたデータを記憶し読出して、断層面
に平行な平面に画像を投影して変換し、変換された各画
像を所望の断層面の高さに応じた量だけシフトし、シフ
トされた各画像を重ね合わせることによって、任意の位
置の横断面像を再構成することができるので、従来のよ
うに被検者の体軸回りに３６０度スキャンするのではな
く、１回の円弧運動だけで任意の位置の横断面像を得る
ことができる。それによって被爆線量を低減することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＸ線ＣＴ装置の一実施例を示す図で
ある。 【図２】 本発明のＸ線ＣＴ装置の任意横断面像を抽出
する原理を説明するための図である。 【図３】 本発明のＸ線ＣＴ装置の動作を説明するため
の図である。 【図４】 本発明のＸ線ＣＴ装置の他の実施例を示す図
である。 【図５】 従来のＸ線ＣＴ装置を示す図である。 【符号の説明】 １…ガントリ ２…Ｘ線管 ３…検出器 ３ａ…ＦＰＤ ４…被検者 ５…天板 ６…検査台 ７…回転部 ７ａ…回転枠 ７ｂ…ベアリング ８…回転中心 ８ａ…回転軸 ９、９ａ…データ収集部 １０、１０ａ…再構成装置 １０ｂ…画像変換回路 １０ｃ…シフト回路 １０ｄ…加算回路 １１…画像表示装置 １２、１２ａ…ガントリ・ベッドコントローラ １３…ホストＣＰＵ １４…チルト中心軸 １４ａ…チルト機構 １５…ローテーション中心軸 １５ａ…ローテーション機構 １６…仮想平面 １７…アーム １８…中心軸 １９、２０…横断面
ある。 【図２】 本発明のＸ線ＣＴ装置の任意横断面像を抽出
する原理を説明するための図である。 【図３】 本発明のＸ線ＣＴ装置の動作を説明するため
の図である。 【図４】 本発明のＸ線ＣＴ装置の他の実施例を示す図
である。 【図５】 従来のＸ線ＣＴ装置を示す図である。 【符号の説明】 １…ガントリ ２…Ｘ線管 ３…検出器 ３ａ…ＦＰＤ ４…被検者 ５…天板 ６…検査台 ７…回転部 ７ａ…回転枠 ７ｂ…ベアリング ８…回転中心 ８ａ…回転軸 ９、９ａ…データ収集部 １０、１０ａ…再構成装置 １０ｂ…画像変換回路 １０ｃ…シフト回路 １０ｄ…加算回路 １１…画像表示装置 １２、１２ａ…ガントリ・ベッドコントローラ １３…ホストＣＰＵ １４…チルト中心軸 １４ａ…チルト機構 １５…ローテーション中心軸 １５ａ…ローテーション機構 １６…仮想平面 １７…アーム １８…中心軸 １９、２０…横断面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 宮本 渉
京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会
社島津製作所内
(72)発明者 吉田 幸司
京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会
社島津製作所内
(72)発明者 中原 忠彦
京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会
社島津製作所内
Ｆターム(参考） 4C093 AA11 AA22 BA03 CA34 EA02
EB17 FD20 FE30
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】Ｘ線ビームをコーン状に放射するＸ線管
と、それに対向して配置されたデジタルＸ線検出素子か
らなるフラットパネルのＦＰＤと、被検者を回転中心に
して前記Ｘ線管と前記ＦＰＤを体軸回りに回転するロー
テーション機構と、または、前記Ｘ線管と前記ＦＰＤを
被検者の体軸方向に回転するチルト機構とを備えたＸ線
ＣＴ装置において、Ｘ線管と前記ＦＰＤを円弧状に一回
だけ回転走査させその角度に応じたデータをデータ収集
部に記憶し、そのデータ収集部から各データを読出し、 ｘ＝Ｘ／（ｃｏｓθ−ｓｉｎθ・ｔａｎφ） ただし、Ｘは元の画像における回転軸に直角な方向の座
標 ｘは新たな画像における同方向の座標 θはＸ線管とＦＰＤを結ぶ回転軸の角度 φ＝ｔａｎ−１（Ｘ／Ｈ） ＨはＸ線管焦点とＦＰＤとの距離 の演算を行ない断層面に平行な平面に投影された画像に
変換する再構成装置の画像変換回路と、変換された各画
像を所望の断層面の高さに応じた量だけシフトさせるシ
フト回路と、シフトされた各画像を重ね合わせる加算回
路とを設けてデータを補正し任意の位置の横断面像を再
構成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001238554A JP2003047610A (ja) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | Ｘ線ｃｔ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001238554A JP2003047610A (ja) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | Ｘ線ｃｔ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003047610A true JP2003047610A (ja) | 2003-02-18 |
Family
ID=19069444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001238554A Pending JP2003047610A (ja) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | Ｘ線ｃｔ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003047610A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005137878A (ja) * | 2003-10-14 | 2005-06-02 | Canon Inc | 放射線撮像装置、放射線撮像方法及びプログラム |
-
2001
- 2001-08-07 JP JP2001238554A patent/JP2003047610A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005137878A (ja) * | 2003-10-14 | 2005-06-02 | Canon Inc | 放射線撮像装置、放射線撮像方法及びプログラム |
| JP4603823B2 (ja) * | 2003-10-14 | 2010-12-22 | キヤノン株式会社 | 放射線撮像装置、放射線撮像方法及びプログラム |
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