JP2011045419A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高速かつ高空間分解能に撮影することができる安価なＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】 Ｘ線検出器の少なくとも一部を、ｚ方向に第１の幅を有するＸ線検出素子２４ａをｚ方向に複数配置した第１の検出素子群２４１と、ｚ方向に上記第１の幅より大きい第２の幅を有するＸ線検出素子２４ｂをｚ方向に複数配置した第２の検出素子群２４２とを、チャネル（ＣＨ）方向に所定の繰返しパターンにより配設して成る構成とする。第２の検出素子群２４２により得られた投影データは、重み付け加算処理によりｚ方向に補間して画像再構成に用いる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置に関し、特にマルチスライス（Multi-slice）検出器を有するＸ線ＣＴ装置に関する。

近年、Ｘ線ＣＴ装置では、高速かつ高空間分解能な撮影への要求が高まっている。この要求に応えるため、微細加工された多数のＸ線検出素子を、被検体に照射する扇状のＸ線ビーム（beam）の幅方向および厚み方向に高密度に配設したマルチスライス検出器を有するＸ線ＣＴ装置が種々提案されている（例えば特許文献１，段落［０００３］等参照）。

特開２００９-０２８１１０号公報

しかしながら、Ｘ線検出素子における微細加工、数の増大、高密度化等は、部品コスト（cost）の増大につながるため、上記のようなＸ線ＣＴ装置は、非常に高価なものとなる。

本発明は、上記事情に鑑み、高速かつ高空間分解能に撮影することができる安価なＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

第１の観点では、本発明は、相対向して配置されるＸ線源およびＸ線検出器と、前記Ｘ線源およびＸ線検出器を被検体の体軸の周りに回転させ、前記被検体に多方向からＸ線を照射して、その透過Ｘ線を前記Ｘ線検出器で検出することにより、投影データ（data）を収集するデータ収集手段と、前記収集された投影データに基づいて、前記被検体の画像を再構成する再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線検出器が、前記被検体の体軸方向に第１の幅を有する第１のＸ線検出素子を前記体軸方向に複数配置した第１の検出素子群と、前記体軸方向に前記第１の幅より大きい第２の幅を有する第２のＸ線検出素子を前記体軸方向に複数配置した第２の検出素子群とを有しており、前記第１の検出素子群と前記第２の検出素子群とが、前記Ｘ線検出器の回転方向に所定の繰返しパターン（pattern）にて配設されているＸ線ＣＴ装置を提供する。

第２の観点では、本発明は、前記第２の検出素子群により得られた投影データを重み付け加算処理により前記体軸方向に補間して、前記第１の検出素子群により得られる投影データと実質的に同じデータピッチ（data pitch）の投影データを得る補間手段をさらに備えており、前記再構成手段が、前記補間された投影データを用いて画像を再構成する上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

「データピッチ」とは、各データに対応する実際のまたは仮想的なＸ線検出素子の配置間隔を意味する。実際の各Ｘ線検出素子から得られたデータ同士を重み付け加算処理すると、重み付け加算処理後に得られる各データに対応する仮想的なＸ線検出素子の配置間隔が変化するので、データピッチが変化することになる。

第３の観点では、本発明は、前記補間された所定の投影データと前記回転方向において近接する複数の投影データであって、少なくとも前記第１のＸ線検出素子により得られた投影データを含む複数の投影データ同士を重み付け加算処理することにより、該補間された所定の投影データを補正する補正手段をさらに備えており、前記再構成手段が、前記補正された投影データを用いて画像を再構成する上記第２の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第４の観点では、本発明は、前記所定の繰返しパターンが、前記第１の検出素子群と前記第２の検出素子群とを交互に配設するパターンである上記第１の観点から第３の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第５の観点では、本発明は、前記Ｘ線検出器が、前記第１の検出素子群と前記第２の検出素子群とを前記回転方向に前記所定の繰返しパターンにて配設して成る部分を、該Ｘ線検出器の前記回転方向の中心から該回転方向に所定距離だけ離れた位置より外側に有している上記第１の観点から第４の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第６の観点では、本発明は、前記Ｘ線検出器が、前記第１の検出素子群を前記回転方向に配設して成る部分をさらに有している上記第１の観点から第５の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第７の観点では、本発明は、前記Ｘ線検出器が、前記第１の検出素子群と前記第２の検出素子群とを前記回転方向に前記所定の繰返しパターンにて配設して成る部分のみから構成されている上記第１の観点から第４の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第８の観点では、本発明は、前記第２の幅が、前記第１の幅の実質的に２倍である上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

なお、「実質的に２倍」の実質的とは、製造上の誤差を許容する趣旨である。

第９の観点では、本発明は、前記第１の幅が、１．２５ミリメートル（millimeter）以下である上記第１の観点から第８の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第１０の観点では、本発明は、前記第１の検出素子群が、前記第１のＸ線検出素子を前記体軸方向に６４個以上配置して成る上記第１の観点から第９の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第１１の観点では、本発明は、前記第１のＸ線検出素子の前記回転方向の幅が、前記第２のＸ線検出素子の前記回転方向の幅と実質的に同じである上記第１の観点から第１０の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

第１２の観点では、本発明は、前記第１のＸ線検出素子の前記回転方向の幅が、前記第１の幅と実質的に同じである上記第１１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。

なお、「実質的に同じ」の実質的とは、製造上の誤差を許容する趣旨である。

本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、そのＸ線検出器の少なくとも一部において、体軸方向の幅が相対的に小さい第１のＸ線検出素子で構成される第１の検出素子群と同幅が相対的に大きい第２のＸ線検出素子で構成される第２の検出素子群とをＸ線検出器の回転方向に所定の繰返しパターンで配設した構成としている。そのため、第１のＸ線検出素子のみで構成される従来の一般的なマルチスライス検出器と比較して、単位面積あたりのＸ線検出素子の数、配線密度はより小さくしつつ、微細な構造を持つ第１のＸ線検出素子が散在した構成とすることができる。これにより、Ｘ線検出器の製造コストを抑えながら、空間分解能が上記の一般的なマルチスライス検出器に近い投影データを収集することができ、高速かつ高空間分解能に撮影することができる安価なＸ線ＣＴ装置を実現できる。

第一実施形態のＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。 Ｘ線管、コリメータ（collimator）およびＸ線検出器の要部構成図である。 図２に示す検出器モジュール（module）の構成を示す図である。 一般的６４スライス検出器とデータ収集部との接続構造を示す模式図である。 第一実施形態のＸ線検出器とデータ収集部との接続構造を示す模式図である。 第一実施形態のＸ線ＣＴ装置において実行されるＣＴイメージング（imageing）処理のフロー（flow）の一例を示す図である。 データ収集部により収集された投影データをｊ−ｋ（列番号−チャネル（channel）番号）座標空間に表した図である。 ｚ方向補間処理を概念的に表した図である。 ｚ方向補間処理後の投影データを示す図である。 ＣＨ方向補正処理を概念的に表した図である。 第二実施形態によるＸ線ＣＴ装置のＸ線検出器を示す図である。 第二実施形態のＸ線検出器と撮影領域との関係を示す図である。 他の第１例による検出器モジュールを示す図である。 他の第２例による検出器モジュールを示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

（第一実施形態）
図１は、本発明の実施形態であるＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。なお、同図では、本装置の構成要素間の接続ついて、主要なものだけを図示しており、他は省略してある。

本装置は、走査ガントリ（gantry）２、撮影テーブル（table）４、操作コンソール（console）６を備えている。

走査ガントリ２は、Ｘ線管２１を有している。Ｘ線管２１から放射された不図示のＸ線は、コリメータ２３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 beam）となるよう成形され、Ｘ線検出器２４に照射される。Ｘ線検出器２４は、扇状のＸ線ビームの幅方向および厚さ方向にアレイ（array）状に配置された複数のＸ線検出素子を有している。

Ｘ線検出器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、Ｘ線検出器２４の個々のＸ線検出素子の検出データを収集する。

Ｘ線管２１からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（controller）２８によって制御される。コリメータ２３は、コリメータコントローラ３０によって制御される。

以上のＸ線管２１からコリメータコントローラ３０までのものが、走査ガントリ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。

回転部３４と回転コントローラ３６は、走査ガントリ２のハウジング（housing）内に収容されている。

撮影テーブル（table）４は、不図示の被検体を走査ガントリ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。

操作コンソール６は、中央処理装置６０を有している。中央処理装置６０は、例えばコンピュータ（computer）によって構成される。中央処理装置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、走査ガントリ２と撮影テーブル４が接続されている。中央処理装置６０は、制御インタフェース６２を通じて走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御する。走査ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ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。

中央処理装置６０には、また、データ収集バッファ（buffer）６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、走査ガントリ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に入力される。
データ収集バッファ６４は、入力データを一時的に記憶する。

中央処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて収集した複数ビュー（view）の投影データに基づ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（filtered back-projection）法等が用いられる。中央処理装置６０には、また、記憶装置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。

中央処理装置６０には、さらに、表示装置６８と操作装置７０が接続されている。表示装置６８は、中央処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示するようになっている。操作装置７０は、操作者によって操作され、各種の指示や情報等を中央処理装置６０に入力するようになっている。

図２は、Ｘ線管２１、コリメータ２３およびＸ線検出器２４の要部構成図である。

Ｘ線管２１は、ハウジング２１ｈに、集束電極およびフィラメント（filament）を内蔵する陰極スリーブ（sleeve）２１ｓと、回転するターゲット（target）２１ｔとを内蔵した構造であり、焦点ｆからＸ線８１を放射する。

コリメータ２３は、Ｘ線遮蔽材質（鉛もしくはタングステン等）で構成されている。コリメータ２３は、図示の如く、Ｘ線管２１より放射されたＸ線の厚み方向（ｚ方向；被検体の体軸方向に相当する）におけるＸ線照射範囲を画定するコリメータ２３ａ，２３ｂと、Ｘ線検出器２４の長手方向の照射範囲（ファン（fan）角）を画定するコリメータ２３ｃ，２３ｄとを有している。Ｘ線８１は、これらコリメータ６ａ〜６ｄにより形成されるスリット（slit）Ｓを通ってＸ線検出器２４に照射される。

Ｘ線検出器２４は、図示の如く、複数のＸ線検出素子を配設した検出器モジュール２４ｕが、コリメータ２３により形成された扇状のＸ線ビームの幅方向すなわちチャネル方向（ＣＨ方向；Ｘ線検出器２４の回転方向に相当する）に複数配設された構造である。検出器モジュール２４ｕは、ｚ方向の幅が相対的に小さいＸ線検出素子がｚ方向に複数配置された第１の検出素子群２４１と、ｚ方向の幅が相対的に大きいＸ線検出素子がｚ方向に複数配置された第２の検出素子群２４２とが、ＣＨ方向に所定のパターンで繰り返し配設された構造である。なお、ｚ方向はスライス方向ともいう。

図３（ａ）は、図２に示す検出器モジュール２４ｕを鉛直方向（ｙ方向）に見た図、図３（ｂ）は、その一部拡大図である。検出器モジュール２４ｕは、ＣＨ方向に検出素子群を１６セット（set）有しており、第２の検出素子群２４２と第１の検出素子群２４１とがＣＨ方向に交互に配設された構造である。

第１の検出素子群２４１は、ｚ方向の幅とＣＨ方向の幅とが共にｄ１である第１のＸ線検出素子２４ａがｚ方向に６４個配置されたものである。また、第２の検出素子群２４２は、ｚ方向の幅がｄ１の実質的に２倍のｄ２であり、ＣＨ方向の幅がｄ１である第２のＸ線検出素子２４ｂがｚ方向に３２個配置されたものである。なお、幅ｄ１は、例えば１．２５〔ｍｍ〕、あるいはそれ以下である。

したがって、このような検出器モジュール２４ｕをＣＨ方向に複数配置したＸ線検出器２４では、ＣＨ方向のチャネル番号ｋ（ｋ＝０〜ｍ（例えばｍ＝９５９））が偶数である位置に第２の検出素子群２４２が配置され、チャネル番号ｋが奇数である位置に第１の検出素子群２４１が配置されることになる。すなわち、Ｘ線検出器２４は、従来の一般的な６４列マルチスライス検出器のｚ方向の検出素子群と、ｚ方向の長さがこれと同じである３２列マルチスライス検出器のｚ方向の検出素子群とが、ＣＨ方向に交互に組み合わされて混在した構造となっている。

図４は、一般的な６４列マルチスライス検出器とデータ収集部との接続構造を示す模式図である。また、図５は、本実施形態のＸ線検出器とデータ収集部との接続構造を示す模式図である。

一般的な６４列マルチスライス検出器２４０や本実施形態のＸ線検出器２４を構成する第１のＸ線検出素子２４ａあるいは第２のＸ線検出素子２４ｂは、例えばシンチレータ（scintillater）とフォトダイオード（photo diode）とにより構成されており、Ｘ線を吸収して蛍光を発し、その蛍光をアナログ電気信号に変換して出力する。そして、これら個々のＸ線検出素子２４ａ，２４ｂは、データ収集部２６を構成する個々のＡＤ変換回路２６ａと、配線基板等を含む信号伝達部ＳＬを介してそれぞれ接続されている。ＡＤ変換回路２６ａは、第１および第２のＸ線検出素子２４ａ，２４ｂからのアナログ電気信号をデジタルデータに変換する。

一般的な６４列マルチスライス検出器２４０では、図４に示すように、チャネル番号ｋ（ｋ＝０〜ｍ）と列番号ｊ（ｊ＝０〜６３）との組合せによる各座標の領域ごとに第１のＸ線検出素子２４ａが１つずつ配置されている。そのため、この６４列マルチスライス検出器２４０では、第１のＸ線検出素子２４ａの配置密度や、信号伝達部ＳＬの配線基板等における配線密度ρ０は非常に高くなる。その結果、このような６４列マルチスライス検出器２４０を実現するためには高度な実装技術を必要とし、コストが非常に高くなる。例えば、Ｘ線検出素子２４ａの製法として、フロントリット（front lit）方式ではなく、より高価なバックリット（back lit）方式を採用せざるを得ない場合がある。また、信号伝達部ＳＬの配線基板の構造が密で複雑になるので、その加工費が高くつく。さらに、Ｘ線検出素子２４ａおよびＡＤ変換回路２６ａの数が多く、部品点数に応じたコストも高くなる。

一方、本実施形態のＸ線検出器２４では、図５に示すように、チャネル番号ｋ（ｋ＝０〜ｍ）が偶数となるｚ方向の検出素子群では、列番号ｊ（ｊ＝０〜６３）の座標２つ分の領域に、第２のＸ線検出素子２４ｂが１つ配置されており、Ｘ線検出素子の数が一般的な６４列マルチスライス検出器２４０の検出素子群と比較して半減している。そのため、第１および第２のＸ線検出素子２４ａ，２４ｂの配置密度や、信号伝達部ＳＬの配線基板等における配線密度ρは、一般的な６４列マルチスライス検出器２４０と比較して低くなる。これにより、高度な実装技術でなくともＸ線検出器２４を実現させることができる。すなわち、第１および第２のＸ線検出素子２４ａ，２４ｂの製法として、より安価なフロントリット方式を採用することができる。また、信号伝達部ＳＬの配線基板の構造もシンプルになるので、加工費も抑えることができる。さらに、Ｘ線検出素子２４ａ，２４ｂとＡＤ変換回路２６ａの数も少なくなるので、部品点数に応じたコストも下げられる。

これより、Ｘ線ＣＴ装置において実行されるＣＴイメージング処理について説明する。

図６は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置において実行されるＣＴイメージング処理のフローの一例を示す図である。

ステップ（step）Ｓ１では、操作者が操作装置７０を通じてスキャン（scan）計画を入力する。スキャン計画には、Ｘ線照射条件、スライス（slice）厚、スライス位置等が含まれる。以下、本Ｘ線ＣＴ装置は、入力されたスキャン計画に従い、操作者の操作および中央処理装置６０による制御の下で動作する。

ステップＳ２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の不図示のテーブル送りスイッチ（switch）を押して撮影テーブル４を移動させ、被検体の撮影部位の中心をＸ線管２１およびＸ線検出器２４の回転中心、すなわちアイソセンタ（iso-center）に一致させる。

ステップＳ３ではスキャンを行う。すなわちＸ線管２１およびＸ線検出器２４を被検体の周囲で回転させて、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。収集した投影データの構造については後述する。

ステップＳ４では、データ収集バッファ６４に収集した複数ビューの投影データに対して、ｚ方向補間処理を施す。このｚ方向補間処理の詳細については後述する。

ステップＳ５では、ｚ方向補間処理が施された投影データに対して、ＣＨ方向補正処理を施す。このＣＨ方向補正処理の詳細については後述する。

ステップＳ６では、画像再構成を行う。すなわち、ｚ方向補間処理およびＣＨ方向補正処理が施された投影データに基づき、中央処理装置６０が、フィルタード・バックプロジェクション法等によって画像再構成を行い、断層像を生成する。再構成した断層像は、ステップＳ７にて表示装置６８に表示する。

ここで、ステップＳ３にてデータ収集部２６により収集された投影データの構造について説明する。

図７は、データ収集部により収集された投影データをｊ−ｋ（列番号−チャネル番号）座標空間に表した図である。同図において、投影データｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）は、ビュー番号ｉ（ｉ＝０〜９９９）のときに、Ｘ線検出器２４における列番号ｊ（ｊ＝０〜６３）、チャネル番号ｋ（ｋ＝０〜ｍ）の座標位置のＸ線検出素子により得られた投影データを示している。ｋが奇数であれば、投影データｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）は、所定の単一の第１のＸ線検出素子２４ａにより得られた投影データである。ｊ，ｋがともに偶数であれば、図示の如く、投影データｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）と投影データｐｒｏｊ（ｉ，ｊ＋１，ｋ）とは、所定の同一の第２のＸ線検出素子２４ｂにより得られるものなので、同一のデータ値を取ることになる。

ここで、ｚ方向補間処理（Ｓ４）について詳しく説明する。

ｚ方向補間処理は、収集された各ビューの投影データについて、第２の検出素子群２４２により得られた投影データを重み付け加算処理によりｚ方向に補間して、第１の検出素子群２４１により得られる投影データと実質的に同じデータピッチの投影データを得る処理である。

このｚ方向補間処理により、３２列マルチスライス検出器の検出素子群に相当する第２の検出素子群２４２により得られた投影データを、６４列マルチスライス検出器の検出素子群により得られた投影データに換算したときに、各投影データのｚ方向（ｚ方向）の座標位置とその投影データの重心とが正しく対応するようにする。

図８は、ｚ方向補間処理を概念的に表した図である。本実施形態では、下記の数式に従ってｚ方向補間処理を行う。

ｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）は収集した（ｚ方向補間処理前の）投影データ、ｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）′はｚ方向補間処理後の投影データである。

チャネル番号ｋ＝奇数のとき、投影データｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）は第１のＸ線検出素子２４ａにより得られた投影データであり、空間的には、一般的な６４列マルチスライス検出器と同等に分解されたデータであるから、数式（１）に示すように、そのままｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）′にする。

チャネル番号ｋ＝偶数のとき、投影データｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）は第２のＸ線検出素子２４ｂにより得られた投影データであるから、投影データｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）′は、この投影データの座標位置にｚ方向で最も近い２つの投影データに基づく重み付け加算処理により求める。例えば、列番号ｊ＝偶数のとき、投影データｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）′は、ｐｒｏｊ（ｉ，ｊ−１，ｋ）とｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）とを、座標空間における各投影データの重心位置間の距離に応じた重み付け加算処理して求める。具体的には、数式（２）および図８（ａ）に示すように、ｐｒｏｊ（ｉ，ｊ−１，ｋ）に重み０．２５を乗算した値と、ｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）に重み０．７５を乗算した値とを加算して、投影データｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）′を求める。また、列番号ｊ＝奇数のとき、投影データｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）′は、ｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）とｐｒｏｊ（ｉ，ｊ＋１，ｋ）とを、座標空間における各投影データの重心位置間の距離に応じた重み付け加算処理して求める。具体的には、数式（３）および図８（ｂ）に示すように、ｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）に重み０．７５を乗算した値と、ｐｒｏｊ（ｉ，ｊ＋１，ｋ）に重み０．２５を乗算した値とを加算して、投影データｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）′を求める。

図９は、ｚ方向補間処理後の投影データを示す図である。上記のｚ方向補間処理を行うことにより、同図に示すように、同一の第２のＸ線検出素子２４ｂにより得られたｚ方向に連続する２つの投影データが、同一のデータ値ではなく、それぞれその座標位置と正しく対応するデータ値を持つようになる。

なお、上記のｚ方向補間処理は、いわゆる線形補間による例であるが、空間分解能をより高くするために、高次の補間を利用することも考えられる。この場合、再構成画像におけるＳＮ比が向上する。

次に、ＣＨ方向補正処理（Ｓ５）について詳しく説明する。

ＣＨ方向補正処理は、ｚ方向補間処理により補間された投影データとＣＨ方向において近接する複数の投影データであって、少なくとも第１のＸ線検出素子２４ａにより得られた投影データを含む複数の投影データ同士を重み付け加算処理することにより、上記補間された投影データを補正する処理である。これを各ビューの投影データごとに行う。

これにより、各ビューの投影データにおけるｚ方向の空間分解能を、６４列マルチスライス検出器の検出素子群により得られる投影データにさらに近づけることができる。

図１０は、ＣＨ方向補正処理を概念的に表した図である。本実施形態では、下記の数式に従ってＣＨ方向補正処理を行う。

チャネル番号ｋ＝奇数のとき、投影データｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）′は第１のＸ線検出素子２４ａにより得られた投影データであるから、数式（４）に示すように、そのままｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）″にする。

チャネル番号ｋ＝偶数のとき、投影データｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）″は、この投影データの座標位置を挟むＣＨ方向の所定数の投影データに基づく重み付け加算処理により求める。例えば、投影データｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）″は、数式（５）に示すように、Ｎを２の倍数として、ｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ−Ｎ／２）′〜ｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ＋Ｎ／２）′を重み付け加算処理して求める。具体的には、例えば図１０（ａ）に示すように、ｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ−３）′に重みｗ（−３）を乗算した値、ｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ−２）に重みｗ（−２）を乗算した値、・・・、ｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ＋３）に重みｗ（＋３）を乗算した値をそれぞれ加算して、投影データｐｒｏｊ（ｉ，ｊ，ｋ）″を求める。このとき、重みｗ（−３）〜ｗ（＋３）は、例えば図１０（ｂ）に示すような曲線を描くような値とする。

なお、上記のＣＨ方向補正処理に、３２列マルチスライス検出器の検出素子群に相当する第２の検出素子群２４２により得られた投影データを使用せず、６４列マルチスライス検出器の検出素子群に相当する第１の検出素子群２４１により得られた投影データのみを使用してもよい。つまり、数式（５）において、第２の検出素子群２４２により得られた投影データに対応する重みｗ（ｍ）（ｍ％２＝０）を０（ゼロ（zero））にして処理してもよい。この場合、データ量の減少により、再構成画像においてＳＮ比が低下することも考えられるが、空間分解能は維持できる。

また、上記のＣＨ方向補正処理は、いわゆる線形補間による例であるが、空間分解能をより高くするために、高次の補間を利用することも考えられる。

以上、本実施形態のＸ線ＣＴ装置によれば、ｚ方向の幅が相対的に小さい第１のＸ線検出素子２４ａで構成される第１の検出素子群２４１と同幅が相対的に大きい第２のＸ線検出素子２４ｂで構成される第２の検出素子群２４２とをＣＨ方向に所定の繰返しパターンで配設した構成としている。そのため、第１のＸ線検出素子２４ａのみで構成される従来の一般的な６４列マルチスライス検出器と比較して、単位面積あたりのＸ線検出素子の数、配線密度はより小さくしつつ、微細な構造を持つ第１のＸ線検出素子２４ａが散在した構成とすることができる。これにより、Ｘ線検出器２４の製造コストを抑えながら、空間分解能が上記の一般的な６４列マルチスライス検出器に近い投影データを収集することができ、高速かつ高空間分解能に撮影することができる安価なＸ線ＣＴ装置を実現できる。

また、本実施形態によれば、ｚ方向補間処理やＣＨ方向補正処理といった、収集した投影データの空間分解能をより向上させる処理を行っているので、再構成画像における空間分解能を、従来の６４列マルチスライス検出器により得られた投影データに基づく画像にさらに近づけることができる。

なお、本実施形態においては、ｚ方向補間処理およびＣＨ方向補正処理を施した投影データを基に画像再構成しているが、ｚ方向補間処理のみ、あるいは、ＣＨ方向補正処理のみ施した投影データを基に画像再構成してもよい。ｚ方向補間処理およびＣＨ方向補正処理のいずれも行わずに、収集した投影データをそのまま用いて画像再構成してもよい。

また、本実施形態において、３２列マルチスライス検出器と構成が同じである第２の検出素子群２４２による投影データを用いずに、６４列マルチスライス検出器と構成が同じである第１の検出素子群２４１による投影データのみを用いて画像再構成してもよい。この場合、画像再構成に用いるデータ量が半減するので、再構成画像におけるＳＮ比（signal-noise ratio）は低下するが、空間分解能は維持できる。

また、本実施形態おいては、Ｘ線検出器２４を構成する第１のＸ線検出素子２４ａの大きさを幅１．２５〔ｍｍ〕程度としているが、これ以下であってもよい。この場合、Ｘ線検出素子の数、配線密度が小さくなることによるコスト低減の効果が顕著になり、より好ましい。

また、第１の検出素子群２４１は、第１のＸ線検出素子２４ａをｚ方向に６４個以上配置して成るものとしてもよい。この場合も、Ｘ線検出素子の数、配線密度が小さくなることによるコスト低減の効果が顕著になり、より好ましい。

（第二実施形態）
図１１は、第二実施形態によるＸ線ＣＴ装置のＸ線検出器２４′を示す図である。また、図１２は、このＸ線検出器２４′と撮影領域との関係を示す図である。

Ｘ線検出器２４′は、図１１に示すように、Ｘ線検出器のＣＨ方向の中心ＣからＣＨ方向に所定距離ΔＤだけ離れた位置より外側部分２４ｏだけが、第一実施形態の検出器モジュール２４ｕにより構成されている。当該位置より内側部分２４ｉは、従来の一般的な６４列マルチスライス検出器と同様、第１のＸ線検出素子２４ａのみで構成される検出器モジュール２４ｔにより構成されている。

この場合、図１２に示すように、被検体の関心部位が含まれることの多い撮影領域の中央部分Ｒｉにおいては、空間分解能を含め、従来の６４列マルチスライス検出器と全く同じ画像パフォーマンス（performance）を実現することができる。そのため、画像領域が小さく空間分解能が必要な心臓部位や頭部の撮影には支障をきたさない。また、撮影領域の周辺部分Ｒｏの画像再構成においては、あるビュー角度の投影データ（例えば図１２の０°データ）では、Ｘ線検出器２４′の内側部分２４ｉで得られた投影データが寄与するが、別のビュー角度の投影データ（例えば図１２の９０°データ）では、外側部分２４ｏで得られた投影データが寄与する。このように、Ｘ線検出器の外側部分に第一実施形態のＸ線検出器２４と同じ検出器を使用しても、その画像精度（スライス厚）の劣化は限定的となり、コスト低減分以上の性能劣化を伴わず、コストパフォーマンス（cost performance）とそのＲＯＩ（Return On Investment）において効果的である。

（第三実施形態）
図１３（ａ）は他の第１例による検出器モジュールを示す図であり、同図（ｂ）はその一部拡大図である。

検出器モジュール２４ｕ′は、第１の検出素子群２４１、第２の検出素子群２４２、そして再び第１の検出素子群２４１がＣＨ方向にこの順番で配置されるパターンを繰り返す繰返しパターンにより配設されている。

第一実施形態の検出器モジュール２４ｕの代わりに、検出器モジュール２４ｕ′を用いるようにしてもよい。

図１４（ａ）は、他の第２例による検出器モジュールを示す図であり、同図（ｂ）はその一部拡大図である。

検出器モジュール２４ｕ″は、ｚ方向の幅がｄ１の実質的に３倍のｄ３である第３のＸ線検出素子２４ｃをｚ方向に複数配置した第３の検出素子群２４３と、第１の検出素子群２４１とをＣＨ方向に交互に配設したものである。

第一実施形態の検出器モジュール２４ｕの代わりに、検出器モジュール２４ｕ″を用いるようにしてもよい。

なお、Ｘ線検出器における検出素子群の配設パターンは、上記の各例に限定されず、種々のパターンを採用することができる。

また、上記の各実施形態では、Ｘ線検出器は、検出器モジュールをＣＨ方向に複数配設して成る構造であるが、このような検出器モジュールを使用しなくても構わない。

また、上記の各実施形態では、第１のＸ線検出素子２４ａのＣＨ方向の幅と第２のＸ線検出素子２４ｂのＣＨ方向の幅とが同じｄ１であり、これはＣＨの方向の空間分解能の均一性を考えると好ましい形態であるが、特にこれに限定する必要はない。

また、上記の各実施形態では、第１のＸ線検出素子２４ａのＣＨ方向の幅とｚ方向の幅とが同じｄ１であり、これはＣＨ方向およびｚ方向の空間分解能の均一性を考えると好ましい形態であるが、とくにこれに限定する必要はない。

２ 走査ガントリ
４ 撮影テーブル
６ 操作コンソール
２１ Ｘ線管
２３ コリメータ
２４ Ｘ線検出器
２４ａ 第１のＸ線検出素子
２４ｂ 第２のＸ線検出素子
２４ｃ 第３のＸ線検出素子
２４ｔ 第１のＸ線検出素子のみにより構成される検出器モジュール
２４ｕ 第一実施形態の検出器モジュール
２４ｕ′ 他の第１例による検出器モジュール
２４ｕ″ 他の第２例による検出器モジュール
２４１ 第１の検出素子群
２４２ 第２の検出素子群
２４３ 第３の検出素子群
２６ データ収集部
２８ Ｘ線コントローラ
３０ コリメータコントローラ
３４ 回転部
３６ 回転コントローラ
６０ 中央処理装置
６２ 制御インタフェース
６４ データ収集バッファ
６６ 記憶装置
６８ 表示装置
７０ 操作装置
８１ Ｘ線

Claims (12)

1. 相対向して配置されるＸ線源およびＸ線検出器と、
   前記Ｘ線源およびＸ線検出器を被検体の体軸の周りに回転させ、前記被検体に多方向からＸ線を照射して、その透過Ｘ線を前記Ｘ線検出器で検出することにより、投影データを収集するデータ収集手段と、
   前記収集された投影データに基づいて、前記被検体の画像を再構成する再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、
   前記Ｘ線検出器は、前記被検体の体軸方向に第１の幅を有する第１のＸ線検出素子を前記体軸方向に複数配置した第１の検出素子群と、前記体軸方向に前記第１の幅より大きい第２の幅を有する第２のＸ線検出素子を前記体軸方向に複数配置した第２の検出素子群とを有しており、前記第１の検出素子群と前記第２の検出素子群とは、前記Ｘ線検出器の回転方向に所定の繰返しパターンにて配設されているＸ線ＣＴ装置。
2. 前記第２の検出素子群により得られた投影データを重み付け加算処理により前記体軸方向に補間して、前記第１の検出素子群により得られる投影データと実質的に同じデータピッチの投影データを得る補間手段をさらに備えており、
   前記再構成手段は、前記補間された投影データを用いて画像を再構成する請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記補間された所定の投影データと前記回転方向において近接する複数の投影データであって、少なくとも前記第１のＸ線検出素子により得られた投影データを含む複数の投影データ同士を重み付け加算処理することにより、該補間された所定の投影データを補正する補正手段をさらに備えており、
   前記再構成手段は、前記補正された投影データを用いて画像を再構成する請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記所定の繰返しパターンは、前記第１の検出素子群と前記第２の検出素子群とを交互に配設するパターンである請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記Ｘ線検出器は、前記第１の検出素子群と前記第２の検出素子群とを前記回転方向に前記所定の繰返しパターンにて配設して成る部分を、該Ｘ線検出器の前記回転方向の中心から該回転方向に所定距離だけ離れた位置より外側に有している請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記Ｘ線検出器は、前記第１の検出素子群を前記回転方向に配設して成る部分をさらに有している請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記Ｘ線検出器は、前記第１の検出素子群と前記第２の検出素子群とを前記回転方向に前記所定の繰返しパターンにて配設して成る部分のみから構成されている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記第２の幅は、前記第１の幅の実質的に２倍である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 前記第１の幅は、１．２５ミリメートル以下である請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
10. 前記第１の検出素子群は、前記第１のＸ線検出素子を前記体軸方向に６４個以上配置して成る請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
11. 前記第１のＸ線検出素子の前記回転方向の幅は、前記第２のＸ線検出素子の前記回転方向の幅と実質的に同じである請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
12. 前記第１のＸ線検出素子の前記回転方向の幅は、前記第１の幅と実質的に同じである請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置。
    

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