JP2003505135A - 多数列検出器システムを備えたコンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 多数の列の検出器システム（５）を備えたＣＴ装置において、検出器システムの種々の行（７、７’）が検出器素子（８）において発生した信号を読み出すべく種々の数の電子素子に接続される。これにより、このような検出器システムで検査対象物（１）の範囲を高い分解能で、他の範囲を低い分解能で走査できる。これにより、比較的少ないデータレートとデータ量を生ずる簡単構成のかつコストを削減した検出器システムで特定範囲における高い分解能を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、検査対象物を走査するためにシステム軸を中心に移動可能であり、
検出器素子の複数の列及び複数の行のアレーからなる検出器システムに当るＸ線
ビームを放射するＸ線源を備え、多数の投影角の１つに対応して得られた測定値
を、検査対象物の画像を算出するコンピュータに導き、Ｘ線の照射によって検出
器素子に発生した信号を読み出し及び増幅のために検出器システムの検出器素子
の数より少ない電子素子に導くコンピュータ断層撮影装置（以下、ＣＴ装置と呼
ぶ）に関する。

【０００２】 照準を合わせたピラミッド状のＸ線ビームを検査対象物、例えば患者を通して
複数の検出器素子からなる検出器システムに向けて放射するＸ線源、例えばＸ線
管を備えるＣＴ装置は公知である。このＸ線源は、ＣＴ装置の一構造形式では、
検出器システムと共に検査対象物の回りを回転するガントリーに設置される。検
査対象物の検査台装置は、システム軸に沿いガントリーに対して相対的に移動す
る。検査対象物を通過するＸ線ビームが出る位置と、このビームが検査対象物を
通過する角度とは、ガントリーの回転に伴い絶えず変化する。Ｘ線の当った検出
器システムの各検出器素子は、Ｘ線源から出るＸ線が検出器システムに至る道程
で検査対象物を透過する際の総透過量に応じた信号を生ずる。Ｘ線源の所定の位
置に対応して得られる、検出器システムの検出器素子の出力信号のセットは、プ
ロジェクションと称される。走査は、ガントリーの幾つかの位置及び／又は検査
台装置の幾つかの位置で得られた１連のプロジェクションを含む。このＣＴ装置
は、１回のスキャンの間に、検査対象物の１層の二次元断面画像を構成すべく、
多数の投影を行う。検出器素子の複数の行・列からなるアレーで構成された検出
器システムにより、複数の層のプロジェクションが同時に得られる。

【０００３】 ドイツ特許出願公開第１９５０２５７４号明細書から、多数列の検出器システ
ムを備えた、冒頭に挙げた種類のＣＴ装置が公知である。この装置では、コスト
を節減し、データレートを制限すべく、検出器素子に後置された読み出し電子素
子を検出器素子毎に設けるのでなく、１つの電子素子を設けている。即ち、検出
器列の数が電子素子の列の数を上回っている。電子素子の各列を、それ故、マル
チプレクサと加算器を介し、複数の検出器列に対応するよう設けている。

【０００４】 しかしながら、この公知のＣＴ装置では、隣接した検出器列を相互接続するこ
とにより撮影される層の厚さが増し、従ってｚ方向の分解能が低下し、或いは必
ずしも各検出器列が電子素子の１つの列に接続されていないので、ｚ方向の全体
の検出器幅をデータ検出に利用できない欠点が明らかになっている。

【０００５】 本発明の課題は、従って、冒頭に挙げた種類のＣＴ装置を、検出器素子の数に
比べて少数の電子素子にも係らず、この検出器システムにより高い分解能が得ら
れ、その上同時に多数の個別層が撮影できるよう改良することにある。

【０００６】 この課題は、本発明によれば、検査対象物を走査すべくシステム軸を中心に移
動し、検出器素子の複数の行と列のアレーからなる検出器システムに当るＸ線ビ
ームを放射するＸ線源を備え、かくして多数の投影角の１つに対応して得た測定
値を検査対象物の画像を算出するコンピュータに導き、Ｘ線の照射により検出器
素子に発生した信号の読み出しと増幅のために、検出器システムの検出器素子の
数より少数の電子素子に導くものにおいて、少なくとも１つの検出器行を含む検
出器行の範囲を、この範囲の検出器素子を読み出すべく同数の検出器行を含む、
異なる範囲より多数の電子素子に接続可能なＣＴ装置により解決される。

【０００７】 本発明によるＣＴ装置は、その場合、検出器素子の数に対し少数の電子素子で
、検出器システムを簡単にかつコスト的に有利に実現可能という利点だけでなく
、これにより、従来技術で電子素子数を低減した検出器システムの場合より、範
囲的により多数の層を同時に撮影できるという利点をも持っている。

【０００８】 従来公知のＣＴ装置において、隣接する検出器素子は、高々列ごとに相互接続
され、各検出器行には所定数の電子素子が対応して設けられているが、本発明に
よる検出器システムでは、ｚ方向にもまたφ方向にも異なる分解能を持つ範囲に
分ける。このため、本発明による検出器システムの各検出器行は、各々様々な数
の電子素子に接続可能である。例えば従来技術によるＣＴ装置では、４列の電子
素子を備えた８列の検出器システムを備える場合、このシステムの各検出器行は
最大で４個の電子素子に接続される。これと異なり、同様に８列の検出器システ
ムを備えた本発明によるＣＴ装置では、特定の検出器行を例えば６個の電子素子
に、他の検出器行を検出器行当り２個の電子素子に接続してもよい。マルチプレ
クサ及び加算器を検出器素子と電子素子との間に適当に配置することで、検出器
素子の相互接続も、また個々の検出器素子或いは相互接続された検出器素子と個
々の電子素子との対応関係も大幅に選択自由となる。

【０００９】 本発明によるＣＴ装置の検出器システムの、その検出器行に応じより多数の電
子素子を設ける範囲は、例えば一般に検出器システムの、特に重要な中央範囲で
ある。中央範囲以外は、検出器素子を纏め又は等閑視することで、測定値を相応
に少なくできる。照射範囲を調節した層のｚ全長が全検出器にわたり同一の場合
、ある範囲で多数の薄い個別層、他の範囲で少数の薄い個別層が生ずる。その結
果、その範囲では有効列の数、従ってｚ方向の分解能が増大するが、このための
付加的な電子素子は不要である。この検出器システムで得られるデータレートと
データ量も、電子素子数を低減した公知の検出器システムと変わらない。

【００１０】 本発明によるＣＴ装置の場合、検査対象物を従来のように全測定域に設定でき
る。検査対象物を、単にある１つの範囲で他の範囲より高い分解能で走査する。
例えば患者の内部器官、頭部又は末端の検査において、検査対象物が、測定域の
一部範囲のみであるときは、本発明による検出器システムの電子素子は、全電子
素子が検出器システムの重要な範囲に対応して設けられるよう、そして測定値が
描出すべき対象物に貢献しない検出器システムの周縁範囲には電子素子が設けら
れないよう検出器素子に接続する。これに伴い、同時に時間とコストを節約しつ
つ、多数の薄い個別層を改善された分解能で撮影できる。

【００１１】 本発明の１構成例で、低い分解能を持つ範囲からの不充分な測定値は、この範
囲で得られた測定値から内挿するか、低い分解能を持つ範囲からの不充分な測定
値を高い分解能を持つ範囲で得た測定値から外挿することで得られる。かくして
形成した値は、その場合、従来のＣＴ多数列再構成の測定値に合わせられる。

【００１２】 従って、この変形例では、画像再構成用の公知のソフトウエアが利用でき、こ
の結果、ＣＴ装置用ソフトウエアの作成に要する労力と費用を制限できる。

【００１３】 検査対象物が大きい場合、通常、連続走査や螺旋走査で検出を行う。本発明に
よるＣＴ装置は、これら両走査方法に対しても良好に使用可能である。

【００１４】 連続走査の場合、ガントリーが回転運動し、一方検査対象物が固定位置にある
間にデータを取り、特定数の平面層を走査する。次に続く層の走査のため、検査
対象物をガントリーに対し相対的に新しい位置に動かす。この動作は、検査前に
定めた総量を走査している間は続ける。

【００１５】 螺旋走査の場合、ガントリーはＸ線源と共に検査対象物の回りを回転し、一方
検査台とガントリーは、連続的・相対的にシステム軸に沿って移動する。Ｘ線源
は、かくして検査前に予定した総量を走査する迄、検査対象物に対し螺旋軌道を
描く。こうして得た螺旋データから、個々の層の画像を検出する。

【００１６】 本発明によるＣＴ装置は、簡単かつコスト的に有利な方法で、従来の検出器シ
ステムの変形として構成できる。加算器及びマルチプレクサを検出器素子と電子
素子の間に配置して適当に結線することにより、Ｘ線を吸収することで検出器素
子に発生した電荷が、読み出しと増幅のため電子素子に与えられる。

【００１７】 本発明の検出器システムの好適な構成例において、検出器素子のシステム軸方
向（ｚ方向）の長さは様々である。本発明による検出器システムの前述の利点と
共に、これにより範囲的に隣接する検出器素子を適当に相互接続することで、こ
の検出器システムで付加的な運転モードも可能であるという利点もある。例えば
ｚ方向に次のような等寸でない、即ち、５−２．５−１．５−１−１−１．５−
２．５−５（ｍｍ）の検出器素子を備えた８列の検出器システムにおいて、外側
の検出器素子を部分的に絞り込みかつ纏めることで、付加的に、６個の層を走査
する次のモードを実現することができる。即ち、 モード１は２．５−２．５−２．５−２．５−２．５−２．５（ｍｍ）であり、
モード２は１−１．５−１−１−１．５−１（ｍｍ）である。

【００１８】 以下、本発明を図示の構成例について詳しく説明する。

【００１９】 図１は、検査対象物１を走査するため、焦点３を持つＸ線源２、例えばＸ線管
を備え、このＸ線源から図示しないＸ線絞りにより絞り込まれたピラミッド状の
Ｘ線ビーム４を放射し、該ビームが検査対象物１、例えば患者を貫通して検出器
システム５に当るようにしたＣＴ装置を示す。この検出器システムは、検出器素
子８の互いに平行に配置された複数の列６と、検出器素子８の互いに平行に配置
された複数の行７とからなるアレーを備える。Ｘ線源２と検出器システム５は、
φ方向にシステム軸９を中心に移動可能で、この軸９に沿い検査対象物１に対し
相対的に変位可能な測定システムを形成しており、検査対象物１は、種々の投影
角でかつシステム軸９に沿って種々のｚ位置で照射される。その際生ずる検出器
システム５の検出器素子８の出力信号から、信号処理装置１０は測定値を形成し
、この測定値はコンピュータ１１に送られて、検査対象物１の画像を算出し、こ
れをモニタ１２に再現する。

【００２０】 図１は、検出器システム５を概略的に示すが、図２〜４のように異なる行・列
数を有してもよい。図２〜４に示す構成例の場合、検出器システムは８列と２４
行を備え、検出器素子８のｚ方向の、即ちシステム軸９の方向の長さは全列で同
一はでない。この配列は、検出器列６を適当に絞込んで統合することで、検査対
象物の走査すべき層厚の選択にあたり非常に柔軟である。中央部に、検出器シス
テム５の各行７に対応し、Ｘ線の吸収により検出器素子に発生する電荷を読み出
し、増幅する４個の電子素子１３が設けてある。１つの電子素子の、１つ又は複
数の検出器素子への帰属は、加算器１４及び図示しないマルチプレクサを介して
行われる。電子素子１３により検出された信号は、さらなる処理のため信号処理
装置１０に送られる。

【００２１】 図２に示すように、図示の検出器行７の８個の検出器素子８は、図４のように
検出器システム５のφ方向の中心範囲にあり、６個の電子素子１３に接続され、
その内、中央の４個の検出器素子が各々２個ずつ１つの加算器１４を介して纏め
られ、１つの電子素子１３に接続されている。それ故、この検出器行の全検出器
素子の信号が検出され、信号処理装置１０に送られる。

【００２２】 平均的に検出器行当り４個の電子素子が対応するように、図３に示す、異なる
検出器行７’の８個の検出器素子にはただ２つの電子素子１３が配置される。こ
の検出器行７’は、その場合、図４において検出器システム５のφ方向に外側の
範囲にある。

【００２３】 図２による検出器行７に関し不充分な測定値は、検出器行７’で得た測定値及
び／又は隣接の検出器行からの測定値から、コンピュータ１１を使用して内挿又
は外挿される。このため、その後の信号処理を行うべく既に実装されている画像
再構成アルゴリズムを使用できる。

【００２４】 図４は、例示の検出器システム５が、検出器素子８の各８個の列６と、２４個
の行とに分割されていることを示す。例えば検査対象物１を、患者の内部器官、
頭部或いは末端の画像形成のように、部分的に検査しようとする際、ＣＴ装置に
おいて検査対象物１を適当に位置決めすると、検出器システム５の部分範囲が測
定値の検出のために関与する。図４の例では、これは検出器素子８の１２個の行
を含む検出器システム５の中央の範囲Ｉである。この特に重要な測定範囲での分
解能を上げるため、図２による検出器行７は、各６個の電子素子１３に接続され
ている。一方、測定データを得るのに重要でない、検出器システム５の外側の範
囲ＩＩ又はＩＩ’の検出器行７は、各２個の電子素子１３に接続されている。不
足の測定値は、コンピュータ１１により当該範囲の既存の測定値から内挿又は範
囲Ｉの測定値から外挿される。かくして得られたデータは、それから、コンピュ
ータ１１によって通常の画像再構成方法に従い処理される。

【００２５】 図２〜４から分かるように、この構成例では、１つの検出器行の検出器素子は
ｚ方向に異なる長さ寸法を示す。即ち、この例では５−２．５−１．５−１−１
−１．５−２．５−５（ｍｍ）である。

【００２６】 さらにこの検出器システムでは、１．５ｍｍ素子と１ｍｍ素子とを加算器１４
により図２に示す方法で統合し、外側の５ｍｍ素子を絞り装置１５により、例え
ば図４に示す、特に重要な範囲Ｉに対し半分を遮蔽することで、２．５−２．５
−２．５−２．５−２．５−２．５（ｍｍ）の６列のモードも可能である。

【００２７】 本発明は、図示の構成例に限定されるものでなく、任意の数の検出器列と行を
備えた多数列検出器システムとしても使用可能である。ｚ方向の検出器素子の長
さも、本発明の範囲内で図示の構成例とは異なるものにできる。特に本発明は、
ｚ方向に検出器素子が同じ長さ寸法を持つ検出器システムをも含む。

【００２８】 上述の構成例は、第三世代のＣＴ装置、即ちＸ線源と検出器とが画像形成の間
システム軸を中心に一緒に回転するＣＴ装置を対象としている。本発明は、しか
し、第四世代のＣＴ装置、即ちＸ線源のみが回転し、検出器リングが固定されて
いる装置においても使用できる。

【００２９】 上述の構成例は、本発明によるＣＴ装置を医療用に適用したものに係わる。し
かし本発明は、医療用以外、例えば荷物の検査や材料試験にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるＸ線コンピュータ断層撮影層装置（ＣＴ装置）の主要部を示す。

【図２】 図１によるＣＴ装置の検出器システムの１行を、電子素子と共に示す。

【図３】 図１によるＣＴ装置の検出器システムの１行を、電子素子と共に示す。

【図４】 図１によるＣＴ装置の検出器システムを、行の配置がわかる面で示す。

【符号の説明】

１ 検査対象物 ２ Ｘ線源 ３ 焦点 ４ Ｘ線ビーム ５ 検出器システム ６ 検出器素子の列 ７、７’ 検出器素子の行 ８ 検出器素子 ９ システム軸 １０ 信号処理装置 １１ コンピュータ １２ モニタ １３ 電子素子 １４ 加算器 １５ 絞り装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G001 AA01 BA11 CA01 DA07 DA09 GA12 HA07 HA08 HA13 JA01 KA03 4C093 AA22 BA03 BA04 BA09 BA10 CA02 CA32 CA37 EA12 EB16 EB17 EB18 EB30 EC41 FC01 FC03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検査対象物（１）を走査するためにシステム軸（９）を中心に
   移動可能であって、検出器素子（８）の複数の列（６）及び行（７、７’）のア
   レーからなる検出器システム（５）に当るＸ線ビーム（４）を放射するＸ線源（
   ２）を備え、多数の投影角の１つに対応して得た測定値を検査対象物（１）の画
   像を算出するコンピュータ（１１）に導き、Ｘ線の照射によって検出器素子（８
   ）に発生した信号を読み出し及び増幅のために検出器システム（５）の検出器素
   子（８）の数より少ない数の電子素子（１３）に導くと共に、少なくとも１つの
   検出器行（７）を含む検出器行（７）の範囲を、この範囲の検出器素子（８）を
   読み出すために、同数の検出器行（７）を含む、異なる範囲より多数の電子素子
   （１３）に接続可能であるコンピュータ断層撮影装置。
2. 【請求項２】少なくとも１つの検出器行（７）を含む範囲の検出器素子（８
   ）が電子素子（１３）に接続されていない請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】少数の対応する電子素子（１３）を持つ範囲（ＩＩ、ＩＩ’）
   の不充分な測定値が、この範囲（ＩＩ、ＩＩ’）から得られた測定値の内挿又は
   多数の対応する電子素子（１３）を持つ範囲（Ｉ）の測定値の外挿により決定さ
   れる請求項１又は２記載の装置。
4. 【請求項４】検査対象物（１）の検査台装置及びＸ線源（２）がシステム軸
   （９）の方向に相対的に変位可能であり、システム軸（９）上のｚ位置に対応し
   て測定値が得られる請求項１から３の１つに記載の装置。
5. 【請求項５】Ｘ線の吸収により検出器素子（８）に発生した電荷が、読み出
   しと増幅のため電子素子（１３）に導かれる請求項１から４の１に記載の装置。
6. 【請求項６】少なくとも２つの検出器列（６）の、検出器素子（８）のシス
   テム軸（９）方向の長さが異なる請求項１から５の１つに記載の装置。