JP2022011724A - X-ray ct apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
明細書等に開示の実施形態は、X線CT装置に関する。 The embodiments disclosed in the specification and the like relate to an X-ray CT apparatus.
X線管から照射されたX線は、検出器のほか周辺の部材にも入射する。周辺の部材に入射したX線は、検出器の側方または後方から入射する散乱線の原因となる。散乱線はCT画像の画質に悪影響を与えるため、高精細な医用画像を収集できるX線CT(Computed Tomography)装置またはスペクトラルCT装置(フォトンカウンティングCT装置も含む)といった高性能のX線CT装置では、特に問題となる。
散乱線を除去するため、一般的にはX線管の前方かつ近傍にスリットを設置することで、周辺部材へのX線の入射を除去している。
The X-rays emitted from the X-ray tube are incident on the detector as well as the surrounding members. X-rays incident on peripheral members cause scattered radiation incident from the side or rear of the detector. Since scattered rays adversely affect the image quality of CT images, high-performance X-ray CT equipment such as X-ray CT (Computed Tomography) equipment or spectral CT equipment (including photon counting CT equipment) that can collect high-definition medical images , Especially a problem.
In order to remove scattered rays, generally, a slit is provided in front of and in the vicinity of the X-ray tube to remove the incident of X-rays on the peripheral member.
しかし、例えば、X線を照射において焦点が移動すると、焦点と検出器の位置関係が変化するため、照射範囲がずれることがある。そのため、X線管の近傍に設置されるスリットは、X線の照射範囲に検出器の検出面が含まれるよう、X線の照射範囲を広めに確保するマージンをとって設置する必要がある。よって、被検体を透過したX線が検出器全面に入射されるように焦点などを調整した場合であっても、マージンの影響で検出器のセンサ面の領域よりも広い領域に対してX線が入射してしまうため、検出器以外の周辺の部品からの散乱線を除去できない。 However, for example, when the focal point moves in irradiation with X-rays, the positional relationship between the focal point and the detector changes, so that the irradiation range may shift. Therefore, the slit installed in the vicinity of the X-ray tube needs to be installed with a margin to secure a wide X-ray irradiation range so that the detection surface of the detector is included in the X-ray irradiation range. Therefore, even when the focus is adjusted so that the X-rays transmitted through the subject are incident on the entire surface of the detector, the X-rays are applied to a region wider than the region of the sensor surface of the detector due to the influence of the margin. Is incident, so scattered rays from peripheral parts other than the detector cannot be removed.
明細書等に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、散乱線を低減することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。 One of the problems to be solved by the embodiment disclosed in the specification and the like is to reduce the scattered radiation. However, the problems to be solved by the embodiments disclosed in the present specification and the drawings are not limited to the above problems. The problem corresponding to each effect by each configuration shown in the embodiment described later can be positioned as another problem.
本実施形態に係るX線CT装置は、X線管と、X線検出器と、第1遮蔽部とを含む。X線管は、X線を照射する。X線検出器は、前記X線を検出する。第1遮蔽部は、前記X線管から前記X線検出器に直接入射するX線の照射範囲以外に照射されるX線を遮蔽するように、前記X線管と前記X線検出器との間に配置される。 The X-ray CT apparatus according to the present embodiment includes an X-ray tube, an X-ray detector, and a first shielding unit. The X-ray tube irradiates X-rays. The X-ray detector detects the X-ray. The first shielding unit includes the X-ray tube and the X-ray detector so as to shield the X-rays emitted from the X-ray tube to a range other than the irradiation range of the X-rays directly incident on the X-ray detector. Placed in between.
以下、図面を参照しながら本実施形態に係るX線CT(Computed Tomography)装置について説明する。以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。以下、一実施形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, the X-ray CT (Computed Tomography) apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the parts with the same reference numerals perform the same operation, and duplicate description will be omitted as appropriate. Hereinafter, one embodiment will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
以下、本実施形態に係るX線CT装置について図1のブロック図を参照して説明する。図1に示すX線CT装置1は、架台装置10と、寝台装置30と、コンソール装置40とを有する。図1では説明の都合上、架台装置10を複数描画している。
(First Embodiment)
Hereinafter, the X-ray CT apparatus according to this embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG. The
なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム13の回転軸又は寝台装置30の天板33の長手方向をZ軸方向、Z軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をX軸方向、Z軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をY軸方向とそれぞれ定義するものとする。
In the present embodiment, the rotation axis of the
例えば、架台装置10及び寝台装置30はCT検査室に設置され、コンソール装置40はCT検査室に隣接する制御室に設置される。なお、コンソール装置40は、必ずしも制御室に設置されなくてもよい。例えば、コンソール装置40は、架台装置10及び寝台装置30とともに同一の部屋に設置されてもよい。いずれにしても架台装置10と、寝台装置30と、コンソール装置40とは互いに通信可能に有線または無線で接続されている。
For example, the
架台装置10は、被検体PをX線CT撮影するための構成を有するスキャン装置である。架台装置10は、X線管11と、X線検出器12と、回転フレーム13と、X線高電圧装置14と、制御装置15と、ウェッジ16と、コリメータ17と、データ収集装置18(以下、DAS(Data Acquisition System)18ともいう)とを含む。
The
X線管11は、X線高電圧装置14からの高電圧の印加及びフィラメント電流の供給により、陰極(フィラメント)から陽極(ターゲット)に向けて熱電子を照射することでX線を発生する真空管である。具体的には、熱電子がターゲットに衝突することによりX線が発生される。例えば、X線管11には回転する陽極に熱電子を照射することでX線を発生させる回転陽極型のX線管がある。X線管11で発生したX線は、例えばコリメータ17を介してコーンビーム形に成形され、被検体Pに照射される。
The
X線検出器12は、X線管11から照射され、被検体Pを通過したX線を検出し、当該X線量に対応した電気信号をDAS18へと出力する。X線検出器12は、例えば、X線管11の焦点を中心として1つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のX線検出素子が配列された複数のX線検出素子列を有する。X線検出器12は、例えば、チャネル方向に複数のX線検出素子が配列されたX線検出素子列がスライス方向(列方向、row方向)に複数配列された列構造を有する。
The
X線検出器12は、具体的には、例えば、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。X線検出器12は、一般的な積分型検出器と、フォトンカウンティング検出器とのどちらも想定可能である。X線検出器12は、検出部の一例である。
Specifically, the
シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有する。シンチレータは、入射X線は、当該入射X線の強度に応じた個数の光子に変換する。 The scintillator array has a plurality of scintillators. The scintillator converts the incident X-rays into a number of photons according to the intensity of the incident X-rays.
グリッドは、シンチレータアレイのX線入射側の面に配置され、散乱X線を吸収する機能を有するX線遮蔽板を有する。なお、グリッドはコリメータと呼ばれる場合もある。 The grid is arranged on the surface of the scintillator array on the X-ray incident side and has an X-ray shielding plate having a function of absorbing scattered X-rays. The grid may also be called a collimator.
光センサアレイは、シンチレータからの受けた光を増幅して電気信号に変換する機能を有し、例えば、光電子増倍管(フォトマルチプライヤー:PMT)等の光センサを有する。 The optical sensor array has a function of amplifying the light received from the scintillator and converting it into an electric signal, and has, for example, an optical sensor such as a photomultiplier tube (PMT).
なお、X線検出器12は、入射したX線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。
The
回転フレーム13は、X線発生部とX線検出器12とを回転軸回りに回転可能に支持する。具体的には、回転フレーム13は、X線管11とX線検出器12とを対向支持し、後述する制御装置15によってX線管11とX線検出器12とを回転させる円環状のフレームである。回転フレーム13は、アルミニウム等の金属により形成された固定フレーム(図示せず)に回転可能に支持される。詳しくは、回転フレーム13は、ベアリングを介して固定フレームの縁部に接続されている。回転フレーム13は、制御装置15の駆動機構からの動力を受けて回転軸Z回りに一定の角速度で回転する。
The rotating
なお、回転フレーム13は、X線管11とX線検出器12に加えて、X線高電圧装置14やDAS18を更に備えて支持する。このような回転フレーム13は、撮影空間をなす開口(ボア)19が形成された略円筒形状の筐体に収容されている。開口はFOVに略一致する。開口の中心軸は、回転フレーム13の回転軸Zに一致する。なお、DAS18が生成した検出データは、例えば発光ダイオード(LED)を有する送信機から光通信によって架台装置の非回転部分(例えば固定フレーム。図1での図示は省略する。)に設けられた、フォトダイオードを有する受信機(図示せず)に送信され、コンソール装置40へと転送される。なお、回転フレームから架台装置の非回転部分への検出データの送信方法は、前述の光通信に限らず、非接触型のデータ伝送であれば如何なる方式を採用しても構わない。
The rotating
以下、本実施形態では、回転フレーム13および回転フレームに配置される構成をまとめて、回転部とも呼び、架台装置10において固定フレームのような回転しない部分を固定部とも呼ぶ。
Hereinafter, in the present embodiment, the rotating
X線高電圧装置14は、変圧器(トランス)及び整流器等の電気回路を有し、X線管11に印加する高電圧及びX線管11に供給するフィラメント電流を発生する機能を有する高電圧発生装置と、X線管11が照射するX線に応じた出力電圧の制御を行うX線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。なお、X線高電圧装置14は、後述する回転フレーム13に設けられてもよいし、架台装置10の固定フレーム(図示しない)側に設けられても構わない。
The X-ray
制御装置15は、CPU(Central Processing Unit)等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。処理回路は、ハードウェア資源として、CPUやMPU(Micro Processing Unit)等のプロセッサとROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等のメモリとを有する。また、制御装置15は、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)やフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA)、他の複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)により実現されてもよい。制御装置15は、コンソール装置40からの指令に従い、X線高電圧装置14及びDAS18等を制御する。前記プロセッサは、前記メモリに保存されたプログラムを読み出して実現することで上記制御を実現する。
The
また、制御装置15は、コンソール装置40若しくは架台装置10に取り付けられた、後述する入力インターフェース43からの入力信号を受けて、架台装置10及び寝台装置30の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置15は、入力信号を受けて回転フレーム13を回転させる制御や、架台装置10をチルトさせる制御、及び寝台装置30及び天板33を動作させる制御を行う。なお、架台装置10をチルトさせる制御は、架台装置10に取り付けられた入力インターフェース43によって入力される傾斜角度(チルト角度)情報により、制御装置15がX軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム13を回転させることによって実現される。また、制御装置15は架台装置10に設けられてもよいし、コンソール装置40に設けられても構わない。なお、制御装置15は、前記メモリにプログラムを保存する代わりに、前記プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、前記プロセッサは、前記回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで上記制御を実現する。
Further, the
ウェッジ16は、X線管11から照射されたX線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ16は、X線管11から被検体Pへ照射されるX線が、予め定められた分布になるように、X線管11から照射されたX線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ16(ウェッジフィルタ(wedge filter)、ボウタイフィルタ(bow-tie filter))は、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。
The
コリメータ17は、ウェッジ16を透過したX線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組み合わせによってスリットを形成する。なお、コリメータ17は、X線絞りと呼ばれる場合もある。
The
DAS18は、X線検出器12が積分型検出器である場合、X線検出器12から電気信号を読み出し、読み出した電気信号に基づいて、X線検出器12により検出されたX線の線量に関するデジタルデータ(以下、検出データともいう)を生成する。検出データは、生成元のX線検出素子のチャネル番号、列番号、収集されたビュー(投影角度ともいう)を示すビュー番号、及び検出されたX線の線量の積分値を示すデータのセットである。
When the
また、DAS18は、X線検出器12がフォトンカウンティング型検出器である場合、X線検出器12からエネルギー信号を読み出し、読み出したエネルギー信号に基づいて、X線検出器12により検出されたX線のカウントを示す検出データを、複数のエネルギー帯域(エネルギー・ビン)ごとに生成する。検出データは、生成元の検出器画素のチャネル番号、列番号、収集されたビューを示すビュー番号、及びエネルギー・ビン番号により識別されたカウント値のデータのセットである。
Further, when the
DAS18は、例えば、検出データを生成可能な回路素子を搭載したASIC(Application Specific Integrated Circuit)により実現される。検出データは、コンソール装置40へと転送される。
The
例えば、DAS18は、検出器画素各々について前置増幅器、可変増幅器、積分回路及びA/D変換器を含む。前置増幅器は、接続元のX線検出素子からの電気信号を所定のゲインで増幅する。可変増幅器は、前置増幅器からの電気信号を可変のゲインで増幅する。積分回路は、前置増幅器からの電気信号を、1ビュー期間に亘り積分して積分信号を生成する。積分信号の波高値は、1ビュー期間に亘り接続元のX線検出素子により検出されたX線の線量値に対応する。A/D変換器は、積分回路からの積分信号をアナログデジタル変換して検出データを生成する。
For example, the
寝台装置30は、スキャン対象の被検体Pを載置、移動させる装置であり、基台31と、寝台駆動装置32と、天板33と、支持フレーム34とを備えている。
The
基台31は、支持フレーム34を鉛直方向に移動可能に支持する筐体である。
寝台駆動装置32は、被検体Pが載置された天板33を天板33の長軸方向に移動するモータあるいはアクチュエータである。寝台駆動装置32は、コンソール装置40による制御、または制御装置15による制御に従い、天板33を移動する。例えば、寝台駆動装置32は、天板33に載置された被検体Pの体軸が回転フレーム13の開口の中心軸に一致するよう、天板33を被検体Pに対して直交方向に移動する。また、寝台駆動装置32は、架台装置10を用いて実行されるX線CT撮影に応じて、天板33を被検体Pの体軸方向に沿って移動してもよい。寝台駆動装置32は、制御装置15からの駆動信号のデューティ比等に応じた回転速度で駆動することにより動力を発生する。寝台駆動装置32は、例えば、ダイレクトドライブモータやサーボモータ等のモータにより実現される。
The
The
支持フレーム34の上面に設けられた天板33は、被検体Pが載置される板である。なお、寝台駆動装置32は、天板33に加え、支持フレーム34を天板33の長軸方向に移動してもよい。
The
コンソール装置40は、メモリ41と、ディスプレイ42と、入力インターフェース43と、処理回路44とを有する。メモリ41と、ディスプレイ42と、入力インターフェース43と、処理回路44との間のデータ通信は、バス(BUS)を介して行われる。なお、コンソール装置40は架台装置10とは別体として説明するが、架台装置10にコンソール装置40またはコンソール装置40の各構成要素の一部が含まれてもよい。
The
メモリ41は、種々の情報を記憶するHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)、集積回路記憶装置等の記憶装置である。メモリ41は、例えば、投影データや再構成画像データを記憶する。メモリ41は、HDDやSSD等以外にも、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体や、RAM(Random Access Memory)等の半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、メモリ41の保存領域は、X線CT装置1内にあってもよいし、ネットワークで接続された外部記憶装置内にあってもよい。例えば、メモリ41は、CT画像や表示画像のデータを記憶する。また、メモリ41は、本実施形態に係る制御プログラムを記憶する。
The
ディスプレイ42は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ42は、処理回路44によって生成された医用画像(CT画像)や、操作者からの各種操作を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)等を出力する。例えば、ディスプレイ42としては、例えば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、有機ELディスプレイ(OELD:Organic Electro Luminescence Display)、プラズマディスプレイ又は他の任意のディスプレイが、適宜、使用可能となっている。また、ディスプレイ42は、架台装置10に設けられてもよい。また、ディスプレイ42は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置40本体と無線通信可能なタブレット端末などで構成されることにしても構わない。
The
入力インターフェース43は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路44に出力する。例えば、入力インターフェース43は、投影データを収集する際の収集条件や、CT画像を再構成する際の再構成条件、CT画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件等を操作者から受け付ける。入力インターフェース43としては、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等が適宜、使用可能となっている。なお、本実施形態において、入力インターフェース43は、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の物理的な操作部品を備えるものに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路44へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース43の例に含まれる。入力インターフェース43は、架台装置10に設けられてもよい。又、入力インターフェース43は、コンソール装置40本体と無線通信可能なタブレット端末などで構成されることにしても構わない。
The input interface 43 receives various input operations from the operator, converts the received input operations into electric signals, and outputs the received input operations to the
処理回路44は、入力インターフェース43から出力される入力操作の電気信号に応じてX線CT装置1全体の動作を制御する。例えば、処理回路44は、ハードウェア資源として、CPUやMPU、GPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサとROMやRAM等のメモリとを有する。処理回路44は、メモリに展開されたプログラムを実行するプロセッサにより、システム制御機能441、前処理機能442、再構成処理機能443、取得機能444、補正処理機能445及び表示制御機能446を実行する。なお、各機能(システム制御機能441、前処理機能442、再構成処理機能443、取得機能444、補正処理機能445および表示制御機能446)は単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能を実現するものとしても構わない。
The
システム制御機能441は、入力インターフェース43を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路44の各機能を制御する。具体的には、システム制御機能441は、メモリ41に記憶されている制御プログラムを読み出して処理回路44内のメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従ってX線CT装置1の各部を制御する。例えば、処理回路44は、入力インターフェース43を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路44の各機能を制御する。例えば、システム制御機能441は、スキャン範囲、撮影条件等を決定するための被検体Pの2次元の位置決め画像を取得する。なお、位置決め画像は、スキャノ画像またはスカウト画像とも呼ばれる。システム制御機能441は、システム制御部の一例である。
The
前処理機能442は、DAS18から出力された検出データに対して、対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施したデータを生成する。なお、前処理前のデータ(検出データ)及び前処理後のデータを総称して投影データと称する場合もある。
The
再構成処理機能443は、前処理機能442にて生成された投影データに対して、フィルタ補正逆投影法(FBP法:Filtered Back Projection)や逐次近似再構成法等を用いた再構成処理を行ってCT画像データを生成する。
The
取得機能444は、医用データを取得する。医用データは、例えば、X線CT装置1で撮影したCT画像データまたは投影データである。
The
補正処理機能445は、取得機能444で取得した医用データに対し、散乱線補正処理を実行し、散乱線成分が除去された医用データを生成する。
The
表示制御機能446は、処理回路44の各機能または処理における処理途中又は処理結果の情報を表示するようにディスプレイ42を制御する処理である。
The
なお、処理回路44は、スキャン制御処理および画像処理も行う。
スキャン制御処理は、X線高電圧装置14に高電圧を供給させて、X線管11にX線を照射させるなど、X線スキャンに関する各種動作を制御する処理である。
画像処理は、入力インターフェース43を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、再構成処理機能443によって生成されたCT画像データを公知の方法により、任意断面の断層画像データや3次元画像データに変換する処理である。なお、3次元画像データの生成は、再構成処理機能443が直接行なっても構わない。
The
The scan control process is a process for controlling various operations related to X-ray scanning, such as supplying a high voltage to the X-ray
In the image processing, based on the input operation received from the operator via the input interface 43, the CT image data generated by the
処理回路44は、コンソール装置40に含まれる場合に限らず、複数の医用画像診断装置にて取得されたデータに対する処理を一括して行う統合サーバに含まれてもよい。
The
なお、コンソール装置40は、単一のコンソールにて複数の機能を実行するものとして説明したが、複数の機能を別々のコンソールが実行することにしても構わない。例えば、前処理機能442、再構成処理機能443等の処理回路44の機能を分散して有しても構わない。
Although the
次に、第1の実施形態に係る回転部の一例について図2Aおよび図2Bを参照して説明する。図2Aは、X軸方向からみた架台装置10の断面の模式図であり、固定部101と回転部とを示す。
Next, an example of the rotating portion according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2A and 2B. FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of the
図2Aに示すように、回転フレーム13内のX線検出器12側に、遮蔽部21を配置する。遮蔽部21の材質としては、鉛、タングステンなどX線管11側に配置されるコリメータ17と同様の材料で形成されればよい。
As shown in FIG. 2A, the shielding
より具体的には、遮蔽部21は、X線管11からX線検出器12に直接入射するX線の照射範囲201以外に照射されるX線をできるだけ遮蔽するように、X線管11とX線検出器12との間に配置される。図2Aの例では、遮蔽部21が、X線検出器12のチャネル方向に沿って配置されることを想定する。
More specifically, the shielding
X線管11から照射されるX線は、被検体Pを透過したのちX線検出器12の上面であるセンサ面の全面に入射されるように、X線管11からX線検出器12を結ぶ照射の中心軸から角度広がりを有してX線検出器12に入射する。
このときコリメータ17によって、X線検出器12以外の部分、例えばX線検出器12に隣接して配置される周辺部材102にはX線が照射されないよう、図2Aの破線で示す照射範囲201に絞ることが望ましい。しかし、焦点移動などの照射範囲がずれることを想定するため、コリメータ17を少し広い間隔で配置する必要がある。そのため、X線検出器12以外の部分にも照射されることとなり、照射範囲201よりも外側に照射範囲202が生じうる。
The
At this time, the
そこで、当該照射範囲202のX線を遮蔽するように遮蔽部21を配置する、言い換えれば、当該照射範囲202に存在する周辺部材102へのX線の入射を遮蔽するように遮蔽部21を配置する。これによって、周辺部材102に入射するX線が減少するため、当該周辺部材102から発生する散乱線がX線検出器12に入射することを低減できる。
Therefore, the shielding
また、遮蔽部21は、遮蔽部21のX線管11側の第1面から、第1面に対向するX線検出器12側の第2面にかけて、遮蔽部21の側面が、X線管11とX線検出器12の中心とを結ぶ軸Aから離れるように切り欠けた状態に形成される。
Further, the shielding
言い換えれば、遮蔽部21のX線検出器12近傍の面が、X線管11からX線検出器12の中心に入射するX線の第1経路(つまり、軸A)と、X線管11からX線検出器12の端部に入射するX線の第2経路とがなす角度θ1よりも、第1経路と遮蔽部21のX線検出器12近傍の面とがなす角度θ2のほうが大きくなるように傾斜する。なお、図2Aでは、図面の便宜上、角度θ2として、軸Aと並行する仮想線と遮蔽部21のX線検出器12近傍の面とのなす角度を図示するが、第1経路と遮蔽部21のX線検出器12近傍の面とがなす角度と同一である。
In other words, the surface of the shielding
このように角度θ2で遮蔽部21の面を傾斜させる理由は、遮蔽部21の側面の角度θ2を角度θ1以下に設定した場合は、遮蔽部21の側面に入射したX線が反射し、散乱線としてX線検出器12に入射してしまう可能性があるからである。よって、角度θ2を角度θ1よりも大きくすることで、遮蔽部21の第1面でX線を遮蔽及び低減でき側面にX線を入射させないように設計できる。
The reason why the surface of the shielding
さらに、X線管11側からX線検出器12を見た場合、遮蔽部21の第1面の一部分が、X線検出器12の列方向端部に重なるように配置される。図2Aの例では、X軸方向から見た場合、X線検出器12の列方向の上方に、遮蔽部21の一部分が被さるように配置される。被せられる範囲については、例えば、X線管11からX線検出器12の端部に入射するX線の第2経路を遮蔽しない程度まで遮蔽部21の第1面の一部分を被せてもよい。こうすることで、照射範囲202に存在する周辺部材102に入射するX線をより低減できる。
Further, when the
次に、図2Bは、Z軸方向から見た架台装置10の断面の模式図である。
図2Bに示す場合も図2Aと同様に、回転部に遮蔽部21が形成されて配置される。つまり、遮蔽部21が、X線検出器12よりもX線管11側に配置され、X線検出器12以外に入射するX線をできるだけ遮蔽するように配置される。さらに、X線検出器12の列方向端部のX線管11側上方において、遮蔽部21の一部分が被さるように形成される。
Next, FIG. 2B is a schematic view of a cross section of the
Also in the case shown in FIG. 2B, the shielding
すなわち、図2Aおよび図2Bでは、遮蔽部21は、X線検出器12のチャネル方向および列方向に沿って配置される例を示すが、これに限らずチャネル方向または列方向のどちらか一方に配置されてもよい。
ここで、遮蔽部21の側面の角度θ’2は、図2Aの場合と同様に、θ’1よりも大きく設定されればよい。
That is, in FIGS. 2A and 2B, an example in which the
Here, the angle θ ′ 2 on the side surface of the shielding
なお、図2Aに示す角度θ2の下限はθ2>θ1であり、図2Bに示す角度θ’2の下限はθ’2>θ’1であるが、上限については、適宜設計されればよい。例えば、角度を大きくしすぎると、遮蔽部21の厚みが減少するため、遮蔽部21の遮蔽能力、X線管11とX線検出器12の位置関係、角度による遮蔽部21の厚みなどを考慮して、周辺部材102から生じる散乱線を低減できるような角度θ2および角度θ’2が設計されればよい。
The lower limit of the angle θ 2 shown in FIG. 2A is θ 2 > θ 1 , and the lower limit of the angle θ ′ 2 shown in FIG. 2B is θ ′ 2 > θ ′ 1 , but the upper limit is appropriately designed. Just do it. For example, if the angle is made too large, the thickness of the shielding
次に、遮蔽部21とX線検出器12との配置関係について図3を参照して説明する。
図3は、図2Aのうち、X線検出器12周辺について拡大した図である。図3は、X線検出器12のチャネル方向および列方向のどちらの場合にも共通する。遮蔽部21は、遮蔽部21の第1面上の点とX線検出器12のセンサ面121との距離のうちの最短距離となる第1距離51が、遮蔽部21を配置しない場合にX線検出器12への散乱線を生じうる周辺部材102上の点とX線検出器12のセンサ面121との距離のうちの最短距離となる第2距離52よりも長くなるように配置される。
Next, the arrangement relationship between the shielding
FIG. 3 is an enlarged view of FIG. 2A around the
これは、遮蔽部21に入射したX線の一部は、遮蔽部21の内部を通過して、X線検出器12に散乱線として入射しうる。散乱線は、光電吸収時の蛍光X線やコンプトン散乱により発生する。蛍光X線は等方的に放出され、コンプトン散乱は後方散乱よりも前方散乱のほうが強く発生する。よって、遮蔽部21が、後方散乱を生じるX線検出器の配置面に存在する部材よりもセンサ面121近くに配置される場合、遮蔽部21を配置することによって、当該部材からの散乱線を除去するよりも多くの散乱線を遮蔽部21自体が発生する可能性がある。
This is because a part of the X-rays incident on the
よって、第1距離51のほうが第2距離よりも長くなるように、X線検出器12よりもX線管11側に遮蔽部21を配置することで、遮蔽部21自体から発生する散乱線の影響を、後方散乱を生じる部材による散乱線の影響よりも小さくできる。
Therefore, by arranging the shielding
以上に示した第1の実施形態によれば、X線検出器12の上方に遮蔽部21を第1距離が第2距離よりも長くなるように設け、遮蔽部21のX線検出器12近傍の面となす角度θ2が角度θ1よりも大きくなるように傾斜させることでX線検出器の周辺部材へのX線の入射を遮蔽し、当該周辺部材からの散乱線がX線検出器に入射するのを防ぐことができる。結果として画質を向上させることができる。
According to the first embodiment shown above, a shielding
(第2の実施形態)
第1の実施形態に係る遮蔽部21は、X線検出器のセンサ面に入射するX線を遮蔽せず、かつ周辺部材102よりもX線検出器12に近くならないよう、遮蔽部21をX線検出器12から離して配置する必要がある。よって、X線検出器12近傍に入射するX線は全て除去できず、後方散乱による散乱線が生じうる。
(Second embodiment)
The shielding
よって第2の実施形態では、第1の実施形態に係る遮蔽部21の構成に加え、X線検出器の側面に遮蔽部22をさらに設ける点が第1の実施形態とは異なる。
Therefore, the second embodiment is different from the first embodiment in that the shielding
第2の実施形態に係る遮蔽部とX線検出器12との配置関係について図4を参照して説明する。
図4は、図3と同様に、X線検出器12周辺の拡大図であり、チャネル方向および列方向のどちらの場合にも共通する。第1の実施形態に係る遮蔽部21に加え、遮蔽部22がX線検出器のセンサ部に対する側面に配置される。遮蔽部22の材質は、遮蔽部21と同様の材料で形成されればよい。
The arrangement relationship between the shielding portion and the
FIG. 4 is an enlarged view of the periphery of the
また、遮蔽部22は、遮蔽部21とX線検出器12との間を通過したX線が直接入射しない形状を有し、X線検出器12の側面に配置される。具体的には、遮蔽部22は、X線管11からのX線の照射方向に沿って、X線管11側から離れるに従って広がるテーパー上に形成される。これは、遮蔽部22を直方体などで形成した場合、X線検出器12と遮蔽部21との間を通るX線が遮蔽部22の上面に入射するため、当該入射したX線に起因する散乱線が周辺部材102よりも近い位置でX線検出器12のセンサ面121に入射してしまう可能性があるからである。
Further, the shielding
よって、X線の照射領域においてX線検出器12の影に入るような角度、形状であればよい。例えば、遮蔽部22は、X線検出器12に接する面と、周辺部材12に接する面とを有し、これらの2面に垂直な断面が三角形となる形状であればよい。
なお、遮蔽部22は、X線検出器の外側に配置するのではなく、X線検出器12の端部においてX線検出器12の内部に配置されてもよい。また、遮蔽部22は、センサ部の側面に限らず、センサ部の背面に配置されてもよい。
Therefore, the angle and shape may be such that they are in the shadow of the
The shielding
以上に示した第2の実施形態によれば、遮蔽部22をX線検出器の側面に配置することで、周辺部材からの散乱線をさらに低減することができる。結果として画質を向上させることができる。
According to the second embodiment shown above, by arranging the shielding
(第3の実施形態)
第3の実施形態では、遮蔽部21を回転フレーム13内、つまり回転部に配置するのではなく、固定部101に配置する点が異なる。
(Third embodiment)
The third embodiment is different in that the shielding
第3の実施形態に係るX線CT装置について図5Aおよび図5Bを参照して説明する。
図5Aは、図2Aと同じX軸方向から見た架台装置10の断面の模式図であり、図5Bは、図2Bと同じZ軸方向から見た架台装置10の断面の模式図である。
遮蔽部21がX線検出器12のチャネル方向に沿って配置される場合、回転部の回転に対応するように固定部101の内周全体、つまり360度にわたって配置される。固定部101に配置される遮蔽部21は、第1の実施形態に係る遮蔽部21と同様に配置されればよい。
なお、図示しないが、第2の実施形態に係る遮蔽部22も併せて配置されてもよい。
The X-ray CT apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.
5A is a schematic view of a cross section of the
When the shielding
Although not shown, the shielding
以上に示した第3の実施形態によれば、固定部に遮蔽部21を配置する場合でも、第1の実施形態と同様に、周辺部材からの散乱線がX線検出器に入射するのを防ぐことができる。結果として画質を向上させることができる。
According to the third embodiment shown above, even when the shielding
加えて、実施形態に係る各機能は、前記処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに前記手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク(ハードディスクなど)、光ディスク(CD-ROM、DVDなど)、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。 In addition, each function according to the embodiment can also be realized by installing a program for executing the process on a computer such as a workstation and expanding these on a memory. At this time, the program capable of causing the computer to execute the method can be stored and distributed in a storage medium such as a magnetic disk (hard disk or the like), an optical disk (CD-ROM, DVD or the like), or a semiconductor memory. ..
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、散乱線を低減することができる。 According to at least one embodiment described above, the scattered radiation can be reduced.
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, changes, and combinations of embodiments can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and gist of the invention.
10 架台装置
11 X線管
12 X線検出器
13 回転フレーム
14 X線高電圧装置
15 制御装置
16 ウェッジ
17 コリメータ
18 データ収集装置
19 開口
21,22 遮蔽部
30 寝台装置
31 基台
32 寝台駆動装置
33 天板
34 支持フレーム
40 コンソール装置
41 メモリ
42 ディスプレイ
43 入力インターフェース
44 処理回路
51,52 距離
101 固定部
102 周辺部材
121 センサ面
201,202 照射範囲
441 システム制御機能
442 前処理機能
443 再構成処理機能
444 取得機能
445 補正処理機能
446 表示制御機能
10
Claims (10)
前記X線を検出するX線検出器と、
前記X線管から前記X線検出器に直接入射するX線の照射範囲以外に照射されるX線を遮蔽するように、前記X線管と前記X線検出器との間に配置される第1遮蔽部と、
を具備するX線CT装置。 An X-ray tube that irradiates X-rays and
An X-ray detector that detects the X-rays and
A first arranged between the X-ray tube and the X-ray detector so as to shield X-rays emitted from the X-ray tube outside the irradiation range of the X-rays directly incident on the X-ray detector. 1 shield and
An X-ray CT apparatus comprising.
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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2020
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