JP2011229605A - X線ct装置およびx線検出器 - Google Patents

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Abstract

【課題】コリメータがX線検出器のX線入射面上に複数個のX線検出素子を区切るように配置されていても、X線検出器に対するX線ビームの位置変化によるX線強度補正の誤差を少なくする。
【解決手段】X線検出器24におけるレファレンスチャネル27のX線検出素子も、メインチャネル26と同様に、複数個のX線検出素子を区切るよう複数のコリメータ板25を配置する。レファレンスチャネル27のX線検出素子のうち、チャネル方向chにおける近傍のコリメータ板25との相対的な位置関係が、補正対象の検出データが得られたメインチャネル26のX線検出素子と実質的に同じであるX線検出素子により得られた検出データを用いて、X線強度補正を行う。
【選択図】図7

Description

本発明は、レファレンスチャネル(reference channel)が割り当てられたX線検出器およびそのX線検出器を備えているX線CT(Computed Tomography)装置に関する。
従来、X線検出器の端部に設けられたレファレンスチャネルの検出データ(data)を用いて、X線強度補正(X線線量補正ともいう)を行うX線CT装置が知られている(例えば、特許文献1,要約、特許文献2,要約等参照)。
特開2006−102299号公報 特開2003−052685号公報
一般的に、X線検出器のX線入射面には、散乱線除去用のコリメータ(collimator)が設置される。散乱線を効率的に除去するには、チャネル方向や列方向にX線検出素子を1個ずつ区切るようにコリメータ板を配置するとよい。
しかし、実際には、部品コスト(cost)の削減や、X線検出素子の微細化・多数化への対応等を目的として、複数個のX線検出素子を区切るようにコリメータ板を配置したい場合がある。
この場合において、諸種の理由により、散乱線以外の直接X線ビームの位置がX線検出器に対して変化すると、その直接X線ビーム(beam)とコリメータ板の板面との平行関係が微妙に崩れ、直接X線ビームとコリメータ板の板面とが干渉する。そして、X線検出素子に照射されるX線の線量が変化する。コリメータ板がX線検出素子を1個ずつ区切るように配置されている場合、その変化の仕方は一様であると考えられる。一方、コリメータ板がX線検出素子を複数個ずつ区切るように配置されている場合には、その変化の仕方は、X線検出素子とコリメータ板との相対的な位置関係に応じて異なる。したがって、このような場合に、個々のX線検出素子による検出データに対して、一様に同じレファレンス用の検出データを用いてX線強度補正を行うと、チャネル間でX線強度補正の誤差が発生することになる。X線強度補正の誤差は、再構成画像上にリングアーチファクト(ring artifact)を生じさせる。
このような事情により、コリメータがX線検出器のX線入射面上に複数個のX線検出素子を区切るように配置されていても、X線検出器に対するX線ビームの位置変化によるX線強度補正の誤差を少なくすることができるX線CT装置が望まれている。
第1の観点の発明は、X線を照射するX線管と、前記X線を検出するX線検出素子が少なくともチャネル方向に複数配列されており、画像再構成に用いる検出データを得るためのメインチャネル(main channel)と、該検出データの補正に用いる検出データを得るためのレファレンスチャネルとが割り当てられているX線検出器とを備えているX線CT装置であって、前記X線検出器が、板面が前記X線管から照射されるX線の方向と平行になるように前記X線検出器のX線入射面上に立設された複数のコリメータ板を備えており、該複数のコリメータ板の少なくとも一部が、前記メインチャネルの少なくとも一部と前記レファレンスチャネルの少なくとも一部において、チャネル方向に複数である所定数のX線検出素子を挟んで配置されているX線CT装置を提供する。
第2の観点の発明は、前記メインチャネルのX線検出素子により得られた検出データを、前記レファレンスチャネルのX線検出素子により得られた検出データを用いて正規化するX線強度補正を行う補正手段と、前記X線強度補正が行われた検出データに基づいて画像再構成を行う再構成手段とをさらに備えており、前記補正手段が、前記レファレンスチャネルのX線検出素子のうち、チャネル方向における近傍の前記コリメータ板との相対的な位置関係が、補正対象の検出データが得られたメインチャネルのX線検出素子と実質的に同じであるX線検出素子により得られた検出データを用いて、前記X線強度補正を行う上記第1の観点のX線CT装置を提供する。
第3の観点の発明は、前記複数のコリメータ板が、X線検出素子をチャネル方向に所定の複数個ずつ区切るよう配置されている上記第1の観点または第2の観点のX線CT装置を提供する。
第4の観点の発明は、前記所定の複数個が、2から5個のいずれかである上記第3の観点のX線CT装置を提供する。
第5の観点の発明は、前記複数のコリメータ板が、前記メインチャネルおよびレファレンスチャネルのそれぞれについて、チャネル方向における一部の領域のX線検出素子をチャネル方向に1以上の第1の所定個で区切るとともに、チャネル方向における他の少なくとも一部の領域のX線検出素子をチャネル方向に該第1の所定個とは異なる2以上の第2の所定個で区切るよう配置されている上記第1の観点または第2の観点のX線CT装置を提供する。
第6の観点の発明は、X線を照射するX線管と、前記X線を検出するX線検出素子がチャネル方向および列方向に複数配列されており、画像再構成に用いる検出データを得るためのメインチャネルと、該検出データの補正に用いる検出データを得るためのレファレンスチャネルとが割り当てられているX線検出器とを備えているX線CT装置であって、前記X線検出器が、板面が前記X線管から照射されるX線の方向と平行になるように前記X線検出器のX線入射面上に立設された複数のコリメータ板を備えており、該複数のコリメータ板の少なくとも一部が、前記メインチャネルの少なくとも一部と前記レファレンスチャネルの少なくとも一部において、チャネル方向に複数である所定数のX線検出素子を挟んで配置されているとともに、列方向に複数である所定数のX線検出素子を挟んで配置されているX線CT装置を提供する。
第7の観点の発明は、前記メインチャネルのX線検出素子により得られた検出データを、前記レファレンスチャネルのX線検出素子により得られた検出データを用いて正規化するX線強度補正を行う補正手段と、前記X線強度補正が行われた検出データに基づいて画像再構成を行う再構成手段とをさらに備えており、前記補正手段が、前記レファレンスチャネルのX線検出素子のうち、チャネル方向および列方向における近傍の前記コリメータ板との相対的な位置関係が、補正対象の検出データが得られたメインチャネルのX線検出素子と実質的に同じであるX線検出素子により得られた検出データを用いて、前記X線強度補正を行う上記第6の観点のX線CT装置を提供する。
第8の観点の発明は、前記複数のコリメータ板が、X線検出素子をチャネル方向に第1の複数個ずつ区切るとともに、列方向に第2の複数個ずつ区切るよう配置されている上記第6の観点または第7の観点のX線CT装置を提供する。
第9の観点の発明は、前記第1および第2の複数個が、2から5個のいずれかである上記第8の観点のX線CT装置を提供する。
第10の観点の発明は、前記複数のコリメータ板が、前記メインチャネルおよびレファレンスチャネルのそれぞれについて、チャネル方向における一部の領域のX線検出素子を1以上の第1の所定個で区切るとともに、チャネル方向における他の少なくとも一部の領域のX線検出素子を該第1の所定個とは異なる2以上の第2の所定個で区切り、列方向における一部の領域のX線検出素子を1以上の第3の所定個で区切るとともに、列方向における他の少なくとも一部の領域のX線検出素子を該第3の所定個とは異なる2以上の第4の所定個で区切るよう配置されている上記第6の観点または第7の観点のX線CT装置を提供する。
第11の観点の発明は、X線を照射するX線管と、前記X線を検出するX線検出素子がチャネル方向および列方向に複数配列されており、画像再構成に用いる検出データを得るためのメインチャネルと、該検出データの補正に用いる検出データを得るためのレファレンスチャネルとが割り当てられているX線検出器と、前記メインチャネルのX線検出素子により得られた検出データを、前記レファレンスチャネルのX線検出素子により得られた検出データを用いて正規化するX線強度補正を行う補正手段と、前記X線強度補正が行われた検出データに基づいて画像再構成を行う再構成手段とを備えているX線CT装置であって、前記X線検出器が、板面が前記X線管から照射されるX線の方向と平行になるように前記X線検出器のX線入射面上に立設された複数のコリメータ板を備えており、前記複数のコリメータ板の少なくとも一部が、前記メインチャネルの少なくとも一部と前記レファレンスチャネルの少なくとも一部において、列方向に複数である所定数のX線検出素子を挟んで配置されており、前記補正手段が、前記レファレンスチャネルのX線検出素子のうち、列方向における近傍の前記コリメータ板との相対的な位置関係が、補正対象の検出データが得られたメインチャネルのX線検出素子と実質的に同じであるX線検出素子により得られた検出データを用いて、前記X線強度補正を行うX線CT装置を提供する。
第12の観点の発明は、前記レファレンスチャネルが、前記X線検出器のチャネル方向における端部に割り当てられている上記第1の観点から第11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13の観点の発明は、前記レファレンスチャネルが、前記コリメータ板との相対的な位置関係の種類ごとに複数のX線検出素子を含んでおり、前記補正手段が、該複数のX線検出素子により得られた検出データの平均値を用いて、前記X線強度補正を行う上記第2の観点、第7の観点または第11の観点のX線CT装置を提供する。
第14の観点の発明は、X線を検出するX線検出素子が少なくともチャネル方向に複数配列されており、画像再構成に用いる検出データを得るためのメインチャネルと、該検出データの補正に用いる検出データを得るためのレファレンスチャネルとが割り当てられているX線CT装置用のX線検出器であって、板面がX線CT装置のX線管から照射されるX線の方向と平行になるように前記X線検出器のX線入射面上に立設された複数のコリメータ板を備えており、該複数のコリメータ板の少なくとも一部が、前記メインチャネルの少なくとも一部と前記レファレンスチャネルの少なくとも一部において、チャネル方向に複数である所定数のX線検出素子を挟んで配置されているX線検出器を提供する。
第15の観点の発明は、X線を検出するX線検出素子がチャネル方向および列方向に複数配列されており、画像再構成に用いる検出データを得るためのメインチャネルと、該検出データの補正に用いる検出データを得るためのレファレンスチャネルとが割り当てられているX線CT装置用のX線検出器であって、板面がX線CT装置のX線管から照射されるX線の方向と平行になるように前記X線検出器のX線入射面上に立設された複数のコリメータ板を備えており、該複数のコリメータ板の少なくとも一部が、前記メインチャネルの少なくとも一部と前記レファレンスチャネルの少なくとも一部において、チャネル方向に複数である所定数のX線検出素子を挟んで配置されているとともに、列方向に複数である所定数のX線検出素子を挟んで配置されているX線検出器を提供する。
上記観点の発明によれば、コリメータがX線検出器のX線入射面上に複数個のX線検出素子を区切るように配置されていても、X線検出器に対するX線ビームの位置変化によるX線強度補正の誤差を少なくすることができるX線CT装置を実現させることができる。
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。 第一実施形態によるX線検出器の模式的構成を示す図である。 X線管とアパーチャ(aperture)とX線検出器の相互関係を示す図である。 第一実施形態によりX線を照射および検出する様子を示す図である。 X線焦点の位置の移動により、X線ビームとコリメータ板の板面とが干渉する様子を示す図である。 第一実施形態のX線CT装置におけるX線強度補正に関わる部分の機能ブロック(block)図である。 第一実施形態によるX線強度補正を概念的に示す図である。 第二実施形態によるX線検出器の模式的構成を示す図である。 第二実施形態のX線CT装置におけるX線強度補正に関わる部分の機能ブロック図である。 第二実施形態によるX線強度補正の一部を概念的に示す図である。 第三実施形態によるX線検出器の模式的構成を示す図である。 第四実施形態によるX線検出器の模式的構成を示す図である。 第五実施形態によるX線検出器の模式的構成を示す図である。 第六実施形態によるX線検出器の模式的構成を示す図である。 第七実施形態によるX線検出器の模式的構成を示す図である。
以下、発明の実施形態について説明する。
(第一実施形態)
図1は、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。
図1に示すように、本X線CT装置は、走査ガントリ(gantry)2、撮影テーブル(table)4、および操作コンソール(console)6を備えている。走査ガントリ2は、X線管20を有する。X線管20から放射された図示しないX線は、アパーチャ22により、例えば扇状のファンビーム(fan beam)やコーンビーム(cone beam)のX線ビームとなるように成形され、X線検出器24に照射される。
X線検出器24は、扇状のX線ビームの広がり方向(チャネル方向という)および厚み方向(列方向という)に、マトリクス(matrix)状に配列された複数のX線検出素子を有する。X線検出器24の構成については、後にあらためて説明する。
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線検出素子による検出データを収集する。X線管20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。なお、X線管20とX線コントローラ28との接続関係については図示を省略する。
X線コントローラ28がX線管20に供給する管電圧および管電流に関するデータが、データ収集部26によって収集される。なお、X線コントローラ28とデータ収集部26との接続関係については図示を省略する。
アパーチャ22は、アパーチャコントローラ30によって制御される。なお、アパーチャ22とアパーチャコントローラ30との接続関係については図示を省略する。
以上のX線管20からアパーチャコントローラ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。なお、回転部34と回転コントローラ36との接続関係については図示を省略する。
撮影テーブル4は、図示しない撮影の対象を走査ガントリ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。対象とX線照射空間との関係については後にあらためて説明する。
操作コンソール6は、中央処理装置60を有する。中央処理装置60は、例えばコンピュータ(computer)等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、アパーチャコントローラ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。なお、それら各部と制御インタフェース62との個別の接続については図示を省略する。
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を通じて中央処理装置60に入力される。
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の透過X線の検出データを用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本X線CT装置の機能を実現するためのプログラム(program)等を記憶する。
中央処理装置60には、また、表示装置68と入力装置70がそれぞれ接続されている。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。入力装置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。操作者は、表示装置68および入力装置70を使用してインタラクティブ(interactive)に本X線CT装置を操作する。
図2は、第一実施形態によるX線検出器24の模式的構成を示す図である。図2(a)は、X線検出器24をX線管20側から見た図、図2(b)は、X線検出器24を列方向row(回転部34の回転軸方向)に見た図である。図2に示すように、X線検出器24は、X線検出素子をチャネル方向chおよび列方向rowに複数配列した多列検出器となっている。
複数のX線検出素子24(ik)は、全体として、円筒凹面状に湾曲したX線入射面を形成する。iはチャンネル番号であり、例えばi=1,2,・・・,1000である。kは列番号であり、例えばk=1,2,・・・,8である。X線検出素子24(ik)は、列番号kが同一なもの同士でそれぞれ検出素子列を構成する。
X線検出素子24(ik)は、例えばシンチレータ(scintillator)とフォトダイオード(photodiode)の組合せによって構成される。
なお、本例では、説明を簡便にするため、X線検出器24の検出素子列を8列としているが、これに限るものではなく、例えば16列、32列、64列、あるいはそれ以上のものであってよい。
図2に示すように、X線検出器24は、X線入射面上に、散乱線除去用の複数のコリメータ板25を有している。コリメータ板25は、列方向rowに延びており、X線検出器24の各検出素子列のX線検出素子をチャネル方向chに2個ずつ区切るように配置されている。なお、本例では、コリメータ板25は、X線検出素子を2個ずつ区切るように配置されているが、もちろんこれに限定されず、所定の複数個ずつ区切るようにしてよい。ただし、この所定の複数個は、あまり大きく取りすぎるとコリメータ板25による散乱線の除去効果が失われるので、例えば2〜5個程度を考えることができる。それぞれのコリメータ板25は、その板面が、X線管20の(標準的な所定位置にあることを想定した)X線焦点からX線検出器24に向けて照射されるX線ビームの方向と平行になるような向きで設けられている。
X線検出器24のチャネル方向chの一端部における所定個のX線検出素子は、レファレンスチャンネル27として割り当てられており、それ以外は画像の再構成に用いるデータを検出するためのメインチャネル26として割り当てられている。
上記の所定個は、例えば、コリメータ板25でチャネル方向chにX線検出素子を区切る個数の倍数、すなわち、隣り合うコリメータ板25同士の間に挟まれるX線検出素子の個数の倍数とすることができるが、本例では、2個の3倍で6個とする。なお、一般的に、レファレンスチャネルは、撮影の対象を透過しないX線が照射されるようX線検出器24の端部に割り当てられるが、これに限定されるものではない。また、レファレンスチャネルは、X線検出器24のチャネル方向chの両端部に設けてもよい。
なお、複数のコリメータ板25は、本例に限定されず、複数のコリメータ板25の少なくとも一部が、メインチャネル26の少なくとも一部とレファレンスチャネル27の少なくとも一部において、チャネル方向chに複数である所定数のX線検出素子を挟んで配置されていればよい。
図3は、X線管20とアパーチャ22とX線検出器24の相互関係を示す図である。なお、図3(a)は走査ガントリ2の正面から見た状態を示す図、図3(b)は側面から見た状態を示す図である。同図に示すように、X線管20から放射されたX線は、アパーチャ22により扇状のX線ビーム400となるように成形され、X線検出器24に照射されるようになっている。図3(a)では、扇状のX線ビーム400の広がりを示す。図3(b)ではX線ビーム400の厚みを示す。
このようなX線ビーム400の扇面に体軸を交差させて、例えば図4に示すように、撮影テーブル4に載置された対象8がX線照射空間に搬入される。
X線照射空間は、走査ガントリ2の筒状構造の内側空間に形成される。X線ビーム400によってスライスされた対象8の像が、X線検出器24に投影される。X線検出器24によって、対象8を透過したX線が検出される。対象8に照射するX線ビーム400の厚みthは、アパーチャ22のアパーチャの開度により調節される。
X線管20、アパーチャ22およびX線検出器24は、それらの相互関係を保ったまま対象8の体軸の周りを回転する。1スキャン(scan)当たり複数のビュー(view)、例えば1000ビュー程度の投影データ(検出データ)が収集される。投影データの収集は、X線検出器24−データ収集部26−データ収集バッファ64の系統によって行われる。
データ収集バッファ64に収集された投影データに基づいて、中央処理装置60により断層像の生成すなわち画像再構成が行われる。画像再構成は、スキャンで得られた例えば1000ビュー程度の投影データを、例えばフィルタード・バックプロジェクション法によって処理すること等により行われる。
これより、本実施形態によるX線強度補正について説明する。
X線管20の出力すなわち照射するX線の線量は、通常、時間的に変動する。照射されるX線の線量の変動すなわちX線強度の変動は、X線検出器24による検出データに反映されることになり、このような検出データをそのまま用いて画像再構成すると、再構成画像にアーチファクトが生じる。そこで、一般的には、メインチャネル26のX線検出素子24(ik)による検出データ(以下、メイン検出データという)に対して、同じビューで得られたレファレンスチャネル27のX線検出素子による検出データ(以下、レファレンス検出データという)を用いて正規化するX線強度補正を行う。
ところで、X線管20の陽極が電子ビームの衝突による熱膨張で変形したり、スキャン中にX線管20やX線検出器24等に遠心力が働いて撮影系が歪んだりすると、X線焦点の位置すなわち散乱線以外の直接X線であるX線ビーム400の位置が、X線検出器24に対してわずかに変化する。X線検出器24に対するX線ビーム400の位置が変化すると、X線ビーム400とコリメータ板25の板面との平行関係が微妙に崩れ、X線ビーム400とコリメータ板25の板面とが干渉する。そして、X線検出素子24(ik)に照射されるX線の線量が変化する。コリメータ板25がX線検出素子を1個ずつ区切るように配置されている場合、その変化の仕方は一様であると考えられる。一方、コリメータ板25がX線検出素子を複数個ずつ区切るように配置されている場合には、その変化の仕方は、X線検出素子24(ik)とその近傍のコリメータ板との相対的な位置関係に応じて異なる。
例えば、本例のX線検出器24に対して、X線焦点の位置が標準的な所定位置からチャネル方向chに移動する場合を想定する。すると、図5に示すように、コリメータ板25でチャネル方向chに挟まれる2チャネルのX線検出素子のうち一方(左側)は、X線ビーム400とコリメータ板25の板面との干渉による影響をほとんど受けず、X線検出素子24(ik)に照射されるX線の線量WLは、ほとんど変わらない。ところが、他方(右側)では、X線ビーム400とコリメータ板25の板面との干渉により、X線検出素子24(ik)に照射されるX線の線量WRが減少する。したがって、このような場合に、個々のメイン検出データに対して、同じレファレンス検出データを用いて一様にX線強度補正を行うと、チャネル間でX線強度補正の誤差が発生することになる。
しかしながら、X線検出素子24(ik)とその近傍のコリメータ板25との相対的な位置関係が実質的に同じであるX線検出素子同士では、その照射されるX線の線量の変化の仕方は、略同じであると考えることができる。
そこで、本実施形態では、X線検出器24におけるメインチャネル26およびレファレンスチャネル27の各X線検出素子を、そのX線検出素子とその近傍のコリメータ板25との相対的な位置関係に応じて複数のタイプに分類する。そして、メイン検出データに対して、そのデータが得られたX線検出素子と同じタイプのX線検出素子によるレファレンス検出データを用いて、X線強度補正を行う。このようにすれば、X線検出器24に対するX線ビーム400の位置の変化によるX線強度補正のチャネル間の誤差を低減することができる。
本例では、図2に示すように、各検出素子列において隣り合うコリメータ板25同士の間に挟まれる2チャネルのX線検出素子について、第1の位置関係にあるX線検出素子(右側)をRタイプ(type)、第2の位置関係にあるX線検出素子(左側)をLタイプとする。
図6は、第一実施形態のX線CT装置におけるX線強度補正に関わる部分の機能ブロック図である。また、図7は、第一実施形態によるX線強度補正を概念的に示す図である。
図6に示すように、本X線CT装置は、X線強度補正部606を有している。レファレンス検出データは、X線強度補正部606に入力される。X線強度補正部606は、レファレンス検出データを用いて、ビューデータメモリ662から読み出したビューデータについてX線強度補正を行う。X線強度補正部606は中央処理装置60の機能によって実現される。ビューデータメモリ662は、記憶装置66の一部に相当する。
X線強度補正部606は、Rタイプ用補正部606Rと、Lタイプ用補正部606Lとを有している。
Rタイプ用補正部606Rは、図7に示すように、メインチャネル26のうちRタイプに分類されるX線検出素子によるメイン検出データに対して、レファレンスチャネル27の同じRタイプに分類されるX線検出素子によるレファレンス検出データD27Rを用いて、X線強度補正を行う。同様に、Lタイプ用補正部606Lは、メインチャネル26のうちLタイプに分類されるX線検出素子によるメイン検出データに対して、レファレンスチャネル27の同じLタイプに分類されるX線検出素子によるレファレンス検出データD27Lを用いて、X線強度補正を行う。本例では、レファレンスチャネル27のX線検出素子はタイプごとに複数個あり、レファレンス検出データD27R,D27Lはそれぞれ複数個あるので、それらの平均値を用いてX線強度補正を行う。単一のレファレンス検出データを用いてX線強度補正を行うこともできるが、複数個のレファレンス検出データの平均値を用いた方が、レファレンス検出データに含まれるノイズが低減され、SN比がよくなる。
X線強度補正は、下記の数式1a,1bまたは数式2a,2bによって行う。数式1a,1bは、各データが対数変換済みの場合の式であり、数式2a,2bは、各データが対数変換されていないの場合の式である。
(対数変換前)
Dc(ik)=D27R−Dm(ik) (Rタイプ) ・・・(数式1a)
Dc(ik)=D27L−Dm(ik) (Lタイプ) ・・・(数式1b)
(対数変換後)
Dc(ik)=D27R/Dm(ik) (Rタイプ) ・・・(数式2a)
Dc(ik)=D27L/Dm(ik) (Lタイプ) ・・・(数式2b)
ここで、各項は次の通りである。
Dc(ik):補正後のデータ
Dm(ik):補正前のデータ
D27R:RタイプのX線検出素子によるレファレンス検出データ
D27L:LタイプのX線検出素子によるレファレンス検出データ
補正済みのデータは、画像再構成部608に入力される。画像再構成部608は入力データを用い、フィルタード・バックプロジェクション法等により画像再構成を行う。画像再構成部608は、中央処理装置60の機能によって実現される。再構成画像は、画像メモリ664に記憶される。画像メモリ664は、記憶装置66の一部に相当する。
(第二実施形態)
図8は、第二実施形態によるX線検出器24aの模式的構成を示す図である。図8(a)は、X線検出器24aをX線管20側から見た図、図8(b)は、X線検出器24aを列方向rowに見た図である。
図8に示すように、X線検出器24aでは、複数のコリメータ板25は、X線検出器24aの各X線検出素子を、チャネル方向chに2個ずつ、列方向rowにも2個ずつ区切るように、つまり格子状に配置されている。
本例では、図8に示すように、コリメータ板25によりチャネル方向chおよび列方向rowに2個ずつで区切られた4チャネルのそれぞれについて、近傍のコリメータ板との相対的な位置関係が第1の位置関係(右上)にあるX線検出素子をRFタイプ、第2の位置関係(左上)にあるX線検出素子をLFタイプ、第3の位置関係(右下)にあるX線検出素子をRBタイプ、第4の位置関係(左下)にあるX線検出素子をLBタイプと分類する。
図9は、第二実施形態のX線CT装置におけるX線強度補正に関わる部分の機能ブロック図である。また、図10は、第二実施形態によるX線強度補正の一部を概念的に示す図である。
X線強度補正部606aは、RFタイプ用補正部606RFと、RBタイプ用補正部606RBと、LFタイプ用補正部606LFと、LBタイプ用補正部606LBとを有している。
RFタイプ用補正部606RFは、図10に示すように、メインチャネル26のうちRFタイプに分類されるX線検出素子によるメイン検出データに対して、レファレンスチャネル27の同じRFタイプに分類されるX線検出素子によるレファレンス検出データD27RFを用いて、X線強度補正を行う。同様に、RBタイプ用補正部606RBは、RBタイプに関するX線強度補正、LFタイプ用補正部606LFは、LFタイプに関するX線強度補正、LBタイプ用補正部606LBは、LBタイプに関するX線強度補正を行う。
(第三実施形態)
図11は、第三実施形態によるX線検出器24bの模式的構成を示す図であり、X線検出器24bをX線管20側から見た図である。
図11に示すように、X線検出器24bでは、複数のコリメータ板25は、メインチャネル26およびレファレンスチャネル27のそれぞれについて、一部ではX線検出素子をチャネル方向chに1個ずつ区切るように、他部ではチャネル方向chに2個ずつ区切るように配置されている。
本例では、図11に示すように、コリメータ板25によりチャネル方向chに1個幅で区切られているチャネルのX線検出素子をTタイプ、チャネル方向chに2個幅で区切られている2チャネルの右側のX線検出素子をRタイプ、左側のX線検出素子をLタイプと分類する。
後は、上記の各実施形態と同様に、同じタイプのX線検出素子により得られたメイン検出データとレファレンス検出データとでX線強度補正を行う。
(第四実施形態)
図12は、第四実施形態によるX線検出器24cの模式的構成を示す図であり、X線検出器24cをX線管20側から見た図である。
図12に示すように、X線検出器24cでは、第三実施形態によるX線検出器24bをベースにして、さらに、複数のコリメータ板25が、X線検出素子を列方向rowに2個ずつ区切るように配置されている。
本例では、図12に示すように、コリメータ板25により、チャネル方向chに2個幅、列方向rowに2個幅で区切られた4チャネルのそれぞれを、RFタイプ,RBタイプ、LFタイプ、LBタイプとする。また、コリメータ板25によりチャネル方向chに1個幅で区切られ、列方向rowに2個幅で区切られた2チャネルの上側のX線検出素子をTFタイプ、下側のX線検出素子をTBタイプと分類する。
(第五実施形態)
図13は、第五実施形態によるX線検出器24dの模式的構成を示す図であり、X線検出器24dをX線管20側から見た図である。
図13に示すように、X線検出器24dでは、第三実施形態によるX線検出器24bをベースにして、さらに、複数のコリメータ板25が、一部ではX線検出素子を列方向rowに1個ずつ区切るように、他部では列方向rowに2個ずつ区切るように配置されている。
本例では、図13に示すように、コリメータ板25によりチャネル方向chに2個幅、列方向rowに2個幅で区切られた4チャネルのそれぞれを、RFタイプ,RBタイプ、LFタイプ、LBタイプとする。また、コリメータ板25によりチャネル方向chに1個幅で区切られ、列方向rowに2個幅で区切られた2チャネルの上側のX線検出素子をTFタイプ、下側のX線検出素子をTBタイプと分類する。また、コリメータ板25によりチャネル方向chに2個幅で区切られ、列方向rowに1個幅で区切られた2チャネルの右側のX線検出素子をRSタイプ、左側のX線検出素子をLSタイプと分類する。また、コリメータ板25によりチャネル方向chおよび列方向rowに1個幅ずつで区切られたチャネルのX線検出素子をTSタイプと分類する。
(第六実施形態)
図14は、第六実施形態によるX線検出器24eの模式的構成を示す図であり、X線検出器24eをX線管20側から見た図である。
図14に示すように、X線検出器24eでは、複数のコリメータ板25は、メインチャネル26およびレファレンスチャネル27のそれぞれについて、一部ではX線検出素子をチャネル方向chに1個ずつまたは1個幅で区切るように、他の一部ではチャネル方向chに2個ずつまたは2個幅で区切るように、さらに他の一部ではチャネル方向chに3個ずつまたは3個幅で区切るように、配置されている。
本例では、図14に示すように、コリメータ板25によりチャネル方向chに1個幅で区切られているチャネルのX線検出素子をTタイプ、チャネル方向chに2個幅で区切られている2チャネルの右側のX線検出素子をRタイプ、左側のX線検出素子をLタイプと分類する。また、チャネル方向chに3個幅で区切られている3チャネルの右側のX線検出素子をMタイプ、真中のX線検出素子をCタイプ、左側のX線検出素子をHタイプと分類する。
(第七実施形態)
図15は、第七実施形態によるX線検出器24fの模式的構成を示す図であり、X線検出器24fをX線管20側から見た図である。
図15に示すように、X線検出器24fでは、第六実施形態によるX線検出器24eをベースにして、さらに、複数のコリメータ板25が、一部ではX線検出素子を列方向rowに2個幅で区切るように、他部では列方向rowに3個幅で区切るように配置されている。
本例では、図15に示すように、近傍のコリメータ板との相対的な位置関係に応じて、X線検出素子を、HE,・・・,MU、HF,・・・,MB、LE,・・・,RU、LF,・・・,RB、TE,・・・,TU、TF,TBの全30種類のタイプに分類する。
以上、このような各実施形態によれば、メイン検出データに対してX線強度補正を行う際に、コリメータ板との相対的な位置関係が、そのメイン検出データが得られたX線検出素子と実質的に同じであるX線検出素子によるレファレンス検出データを用いて行う。すなわち、コリメータ板とX線検出素子との相対的な位置関係が、補正対象のメイン検出データが得られたX線検出素子と、X線強度補正に用いるレファレンス検出データが得られたX線検出素子とで実質的に同じになるように、レファレンス検出データを使い分ける。これにより、X線ビームがX線検出器に対して移動し、X線検出素子に照射されるX線の線量が、そのX線検出素子とコリメータとの相対的な位置関係に応じて変化しても、照射されるX線の線量が同じ変化の仕方をするX線検出素子によるレファレンス検出データを用いて、X線強度補正を行うことができる。よって、コリメータがX線検出器のX線入射面上に複数個のX線検出素子を区切るように配置されていても、X線検出器に対するX線ビームの位置変化によるX線強度補正の誤差を少なくすることができるX線CT装置を実現させることができる。X線強度補正の誤差を少なくすることで、特に再構成画像上のリングアーチファクトを効果的に低減することができる。
なお、その結果、X線強度補正の誤差の発生というデメリット(demerit)を考える必要なしに、種々の目的でコリメータを複数個のX線検出素子を区切るように設置することができる。例えば、部品コストの削減、X線検出素子の微細化・多数化への対応、組み立て性の向上、X線の幾何学的利用効率の維持・向上、散乱線量の推定やX線管におけるターゲット類の熱的変形の情報収集等を目的として、コリメータを複数個のX線検出素子を区切るように設置することができる。
なお、発明の実施形態は、上記の実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の追加・変更が可能である。
例えば、X線検出器は、単一列検出器、すなわちシングルスライス(single
slice)検出器であってもよい。
また例えば、X線検出器のコリメータ板は、X線検出素子を列方向rowにのみ区切るように配列されていてもよい。このような場合にも、上記の実施形態と同様の方法でX線強度補正を行うことができる。
また例えば、X線検出器のコリメータ板は、チャネル方向chおよび/または列方向rowにおいて均等に配列されている必要はなく、例えばX線検出器の中央部では2個ずつ、周辺部では3個ずつ、X線検出素子を区切るように配列されていてもよい。これにより、例えば、X線検出器における位置に応じて散乱線の除去効果を変化させて、コスト削減と再構成画像の画質とをバランス(balance)させることができる。ただしこの場合には、メインチャネルで分類されるすべてのタイプがレファレンスチャネルにも含まれるようにコリメータ板の配置を調整する。そして、同じタイプのメイン検出データとレファレンス検出データとでX線強度補正を行う。
また例えば、X線検出器のX線入射面は、円筒凹面状に湾曲した形状でなくてもよく、コリメータ板が、その板面が直接X線ビームと平行になるような向きで取り付けられていれば、フラットな平面形状であってもよい。
また例えば、上記の実施形態では、発明の趣旨に照らして、検出データに対する補正としてX線強度補正に絞って説明しているが、もちろんその他の補正、例えばオフセット(offset)補正やビームハードニング(beam hardening)補正、チャネル間感度特性補正なども適宜行われる。
2 走査ガントリ
4 撮影テーブル
6 操作コンソール
8 対象
20 X線管
22 アパーチャ
24,24a〜24f X線検出器
25 コリメータ板
26 データ収集部
28 X線コントローラ
30 アパーチャコントローラ
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 入力装置
400 X線ビーム
606,606a X線強度補正部
606R Rタイプ用補正部
606L Lタイプ用補正部
606RF RFタイプ用補正部
606RB RBタイプ用補正部
606LF LFタイプ用補正部
606LB LBタイプ用補正部
608 画像再構成部
662 ビューデータメモリ
664 画像メモリ

Claims (15)

  1. X線を照射するX線管と、
    前記X線を検出するX線検出素子が少なくともチャネル方向に複数配列されており、画像再構成に用いる検出データを得るためのメインチャネルと、該検出データの補正に用いる検出データを得るためのレファレンスチャネルとが割り当てられているX線検出器とを備えているX線CT装置であって、
    前記X線検出器は、板面が前記X線管から照射されるX線の方向と平行になるように前記X線検出器のX線入射面上に立設された複数のコリメータ板を備えており、
    該複数のコリメータ板の少なくとも一部は、前記メインチャネルの少なくとも一部と前記レファレンスチャネルの少なくとも一部において、チャネル方向に複数である所定数のX線検出素子を挟んで配置されているX線CT装置。
  2. 前記メインチャネルのX線検出素子により得られた検出データを、前記レファレンスチャネルのX線検出素子により得られた検出データを用いて正規化するX線強度補正を行う補正手段と、
    前記X線強度補正が行われた検出データに基づいて画像再構成を行う再構成手段とをさらに備えており、
    前記補正手段は、前記レファレンスチャネルのX線検出素子のうち、チャネル方向における近傍の前記コリメータ板との相対的な位置関係が、補正対象の検出データが得られたメインチャネルのX線検出素子と実質的に同じであるX線検出素子により得られた検出データを用いて、前記X線強度補正を行う請求項1に記載のX線CT装置。
  3. 前記複数のコリメータ板は、X線検出素子をチャネル方向に所定の複数個ずつ区切るよう配置されている請求項1または請求項2に記載のX線CT装置。
  4. 前記所定の複数個は、2から5個のいずれかである請求項3に記載のX線CT装置。
  5. 前記複数のコリメータ板は、前記メインチャネルおよびレファレンスチャネルのそれぞれについて、チャネル方向における一部の領域のX線検出素子をチャネル方向に1以上の第1の所定個で区切るとともに、チャネル方向における他の少なくとも一部の領域のX線検出素子をチャネル方向に該第1の所定個とは異なる2以上の第2の所定個で区切るよう配置されている請求項1または請求項2に記載のX線CT装置。
  6. X線を照射するX線管と、
    前記X線を検出するX線検出素子がチャネル方向および列方向に複数配列されており、画像再構成に用いる検出データを得るためのメインチャネルと、該検出データの補正に用いる検出データを得るためのレファレンスチャネルとが割り当てられているX線検出器とを備えているX線CT装置であって、
    前記X線検出器は、板面が前記X線管から照射されるX線の方向と平行になるように前記X線検出器のX線入射面上に立設された複数のコリメータ板を備えており、
    該複数のコリメータ板の少なくとも一部は、前記メインチャネルの少なくとも一部と前記レファレンスチャネルの少なくとも一部において、チャネル方向に複数である所定数のX線検出素子を挟んで配置されているとともに、列方向に複数である所定数のX線検出素子を挟んで配置されているX線CT装置。
  7. 前記メインチャネルのX線検出素子により得られた検出データを、前記レファレンスチャネルのX線検出素子により得られた検出データを用いて正規化するX線強度補正を行う補正手段と、
    前記X線強度補正が行われた検出データに基づいて画像再構成を行う再構成手段とをさらに備えており、
    前記補正手段は、前記レファレンスチャネルのX線検出素子のうち、チャネル方向および列方向における近傍の前記コリメータ板との相対的な位置関係が、補正対象の検出データが得られたメインチャネルのX線検出素子と実質的に同じであるX線検出素子により得られた検出データを用いて、前記X線強度補正を行う請求項6に記載のX線CT装置。
  8. 前記複数のコリメータ板は、X線検出素子をチャネル方向に第1の複数個ずつ区切るとともに、列方向に第2の複数個ずつ区切るよう配置されている請求項6または請求項7に記載のX線CT装置。
  9. 前記第1および第2の複数個は、2から5個のいずれかである請求項8に記載のX線CT装置。
  10. 前記複数のコリメータ板は、前記メインチャネルおよびレファレンスチャネルのそれぞれについて、チャネル方向における一部の領域のX線検出素子を1以上の第1の所定個で区切るとともに、チャネル方向における他の少なくとも一部の領域のX線検出素子を該第1の所定個とは異なる2以上の第2の所定個で区切り、列方向における一部の領域のX線検出素子を1以上の第3の所定個で区切るとともに、列方向における他の少なくとも一部の領域のX線検出素子を該第3の所定個とは異なる2以上の第4の所定個で区切るよう配置されている請求項6または請求項7に記載のX線CT装置。
  11. X線を照射するX線管と、
    前記X線を検出するX線検出素子がチャネル方向および列方向に複数配列されており、画像再構成に用いる検出データを得るためのメインチャネルと、該検出データの補正に用いる検出データを得るためのレファレンスチャネルとが割り当てられているX線検出器と、
    前記メインチャネルのX線検出素子により得られた検出データを、前記レファレンスチャネルのX線検出素子により得られた検出データを用いて正規化するX線強度補正を行う補正手段と、
    前記X線強度補正が行われた検出データに基づいて画像再構成を行う再構成手段とを備えているX線CT装置であって、
    前記X線検出器は、板面が前記X線管から照射されるX線の方向と平行になるように前記X線検出器のX線入射面上に立設された複数のコリメータ板を備えており、
    前記複数のコリメータ板の少なくとも一部は、前記メインチャネルの少なくとも一部と前記レファレンスチャネルの少なくとも一部において、列方向に複数である所定数のX線検出素子を挟んで配置されており、
    前記補正手段は、前記レファレンスチャネルのX線検出素子のうち、列方向における近傍の前記コリメータ板との相対的な位置関係が、補正対象の検出データが得られたメインチャネルのX線検出素子と実質的に同じであるX線検出素子により得られた検出データを用いて、前記X線強度補正を行うX線CT装置。
  12. 前記レファレンスチャネルは、前記X線検出器のチャネル方向における端部に割り当てられている請求項1から請求項11のいずれか一項に記載のX線CT装置。
  13. 前記レファレンスチャネルは、前記コリメータ板との相対的な位置関係の種類ごとに複数のX線検出素子を含んでおり、
    前記補正手段は、該複数のX線検出素子により得られた検出データの平均値を用いて、前記X線強度補正を行う請求項2、請求項7または請求項11に記載のX線CT装置。
  14. X線を検出するX線検出素子が少なくともチャネル方向に複数配列されており、画像再構成に用いる検出データを得るためのメインチャネルと、該検出データの補正に用いる検出データを得るためのレファレンスチャネルとが割り当てられているX線CT装置用のX線検出器であって、
    板面がX線CT装置のX線管から照射されるX線の方向と平行になるように前記X線検出器のX線入射面上に立設された複数のコリメータ板を備えており、
    該複数のコリメータ板の少なくとも一部は、前記メインチャネルの少なくとも一部と前記レファレンスチャネルの少なくとも一部において、チャネル方向に複数である所定数のX線検出素子を挟んで配置されているX線検出器。
  15. X線を検出するX線検出素子がチャネル方向および列方向に複数配列されており、画像再構成に用いる検出データを得るためのメインチャネルと、該検出データの補正に用いる検出データを得るためのレファレンスチャネルとが割り当てられているX線CT装置用のX線検出器であって、
    板面がX線CT装置のX線管から照射されるX線の方向と平行になるように前記X線検出器のX線入射面上に立設された複数のコリメータ板を備えており、
    該複数のコリメータ板の少なくとも一部は、前記メインチャネルの少なくとも一部と前記レファレンスチャネルの少なくとも一部において、チャネル方向に複数である所定数のX線検出素子を挟んで配置されているとともに、列方向に複数である所定数のX線検出素子を挟んで配置されているX線検出器。
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