JP2519249B2 - X線ct装置 - Google Patents

X線ct装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、X線源から直線的に被検体を透過してきた
X線以外のその他のX線を検出する散乱線検出器を有す
るX線CT装置に関する。
(従来の技術) 従来のX線CT装置として第6図及び第7図に示すよう
な構成のものが知られている。第6図は正面図、第7図
は側面図を示しており、X線管11と対向して複数のチャ
ンネルから成るX線の主検出器14が配置されると共に、
この主検出器14の長さ方向(回転方向)Zに沿った少な
くとも片側には近接して単一のチャンネルから成る複数
の散乱線検出器17が配置されている。主検出器14及び散
乱線検出器17は共に例えばシンチレータとフォトダイオ
ードとから成るシンチレーシヨン検出器によって構成さ
れる。
X線管11と主検出器14との間にはコリメータ12、被検
体13が配置され、X線管11、コリメータ12、主検出器14
及び散乱線検出器17は共に一体となって被検体12内の中
心軸Xを回転軸として被検体12の周囲を回転しながら、
被検体12に対しX線を曝射してスキャンを行う。X線管
11から出射されコリメータ12によって所望のスライス厚
さW及びファン角度θのビームに制御されたX線は、被
検体13を透過し主検出器14又は散乱線検出器17に入射す
る。ここで主検出器14はX線管11から直線的に被検体13
を透過してきたX線(主線)のみを検出し、この検出し
たX線吸収係数のデータに基づいて画像処理を行うこと
が望ましい。
しかし実際には主検出器14に入射するX線は前記主線
以外にも、被検体13内で散乱されて到達してきたものや
被検体13を全く透過してこないで到達してきたもの(以
下これらを散乱線と称する)も含まれてしまう。従って
正確な画像処理を行うためにはこれら散乱線を考慮した
補正処理を行う必要があり、このために主検出器14に近
接して散乱線検出器17が配置されている。この散乱線検
出器17はスライス厚さWのビームの通過経路の外側に配
置されているので、主線が入射することなく散乱線のみ
が入射するようになっている。
またこれら散乱線検出器は主検出器のように稠密に配
置する必要はなく間隔をあけて配置しても目的を達成で
きるので、コストダウンが図れるという利点がある。こ
の場合散乱線検出器が配置されていない中間位置の検出
値は補間により推定される。
ここで散乱線検出器17によって補正処理を行う場合、
散乱線検出器17によって検出される散乱線は主検出器14
によっても同様に検出されることが前提条件となる。も
し散乱線検出器によってのみ検出されるような散乱線が
存在しているとすると、誤った補正処理が行われること
になるので得られた画像にアーチファクトが発生するよ
うになる。
ところで従来のX線CT装置において前記複数の散乱線
検出器17の配置は、第8図に示すようにX線管11と被検
体13のスキャン回転軸Xとを結ぶ直線Yを中心として、
この左右側の位置によって検出された散乱線量の分布が
第9図のようになったりすると、各17a乃至17c,17a′乃
至17c′上の対応する値Ma乃至Mc,Ma′乃至Mc′は各散乱
線検出器によって実測された値なので検出精度は高くな
る。しかし隣接する散乱線検出器間の値N1乃至N5は補間
による推定値が示されるので検出精度は低くなる。
ここでX線管11と各散乱線検出器17a乃至17c,17a′乃
至17c′間に直線L1乃至L6を描き、スキャン回転軸Xを
中心としてX線管11及び散乱線検出器17a乃至17c,17a′
乃至17c′を例えば時計方向に回転し360゜回転したとす
ると、回転軸Xから各直線L1乃至L6に下した垂線の長さ
を半径とする6種類の円に外接するように前記直線L1
至L6は移動したことになる。実際には散乱線検出器17a
乃至17c及び17a′乃至17c′は直線Yの左右に対称的に
配置されているので、17a−17a′,17b−17b′,17c−17
c′の各組に対応したL1−L6,L2−L5,L3−L4の各組は同
一円に外接するので、第10図に示すように回転軸Xから
各直線L1乃至L3への垂線の長さR1,R2,R3を半径とする3
種類の円C1,C2,C3だけが存在することになる。この円は
散乱線検出器の総数をNとすると、スキャンに基づいて
画像処理されたときN/2個だけ画像上に仮想的に存在す
る円となる。
従ってX線管11と散乱線検出器17を一体的に回転して
スキャンを行ったとき、前記円C1,C2,C3上で実測された
散乱線量の検出精度は高くなる。
ところがこれら円C1−C2間、C2−C3間、円C3内で示さ
れた散乱線量は、前述したように補間による推定値のた
め検出精度が低いので、誤差が比較的大きくなり散乱線
の正しい補正処理が行われなくなる。さらに、散乱検出
器が感度ドリフト等の特性変動をしたとき、かつその特
性変動が散乱線検出器相互間で度合が異なるときがあ
る。この結果として第10図のようにそれらの位置にリン
グ状のアーチファクトA1,A2,A3が発生する。
(発明が解決しようとする問題点) 以上のように従来のX線CT装置においては散乱線の検
出精度が低下するためアーチファクトが生ずるという問
題があり、散乱線検出器の個数を増加させなければなら
ないという問題を有する。また、散乱線検出器を充分に
安定化させなければかえってアーチファクトを生む危険
がある。
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので
あり、散乱線検出器の数を増加させることなく散乱線の
検出精度を向上させ、アーチファクトの発生を防止する
ことのできるX線CT装置を提供することを目的とするも
のである。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 前記目的を達成するために本発明は、X線源から直線
的に被検体を透過したきたX線を検出する主検出器と、
この主検出器の近傍に配置され主検出器に入射されない
X線を検出する少なくとも1個の散乱線検出器とを有す
るX線CT装置において、予め求めておいた散乱線の広が
り関数を記憶しておく手段と、前記主検出器出力と前記
散乱線広がり関数とのコンボリューションを行って散乱
線傾向曲線を求める手段と、スキャン時に得られる前記
散乱線検出器出力と前記散乱線傾向曲線中の一部のデー
タとの比率を求める手段と、前記比率に基づいて散乱線
傾向曲線を較正する手段とを有し、較正後の曲線を、補
正用データとしたことを特徴とする特徴とするものであ
る。
(作 用) 予め散乱線広がり関数を求め、この関数によって主検
出器の収集データのコンボリューションを行なって散乱
線の傾向を示す曲線を求め、更に主検出器データと散乱
線データとの比率を求め、この比率に基づいて前記散乱
線傾向線を較正させた補正デーテを作成することができ
る。
(実施例) 以下図示の実施例により本発明を具体的に説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す概略ブロック図であ
る。
1はX線管であり、このX線管1に対しては被検体P
を挟んで対向する位置に複数の検出器2(1)〜2Nを備
えた主検出器2が配置されている。X線管1のX線放射
面にはコリメータCMが設けられ、主検出器2を含む広が
りと、幅を有するファン状ビームFBを形成するようにな
っている。前記主検出器2の一部の検出器2(N/2)の
近傍には散乱検出器3が設けられている。この散乱線検
出器3は前記ファンビームFBから外れた位置に配置さ
れ、散乱線を検出するようになっている。尚、この散乱
線検出器3が配置される直近の検出器2(N/2)はこの
実施例では全検出器N個のうち、中央の位置にあるもの
とする。これらX線管1,コリメータCM,主検出器2,散乱
線検出器3は被検体Pを中心として図示M方向に回転可
能になっている。
5は、前記主検出器2によって得られたデータ(以下
主データともいう)Rm(x)を収集する増幅器等を含む
主データ収集部であり、4は前記散乱線検出器3から得
られたデータSmを増幅する増幅器を含む散乱線データ収
集部である。6は予め求められた散乱線広がり関数f
(x)と散乱線系数Kを格納している記憶手段である。
7は前記散乱線広がり関数f(x)と主データRm(x)
とをコンボリューションしてコンボリューションデータ
R′m(x)を得るコンボルバである。8はコンボリュ
ーションデータR′m(x)と散乱線データSmとの比率
Xを求めるための乗除算器である。9は前記比率Xと前
記コンボリューションデータR′m(x)とを乗算して
補正用散乱線データS′m(x)を求める乗算器であ
り、10は主データRm(x)から補正用データS′m
(x)を差し引いて真のデータを得る減算器である。
次に第2図乃至第4図をも参照して本発明の作用を説
明する。尚、以下の説明でサフィクスのmはプロジェク
ション番号、xは主検出器0〜N迄の番号を示す。
(1) 先ずこの装置を使用する前(例えば装置の特性
試験時)に、散乱線広がり関数f(x)を求めておく。
これは第2図に示すように、ファントムFを被検体とし
て配置すると共に、X線管1からのビームBMが1個の主
検出器の幅に較べ同等等以下の狭いビームとなるような
コリメータCMを使用する。どこでもよいが、仮にN/2に
この直接線があたるようにすれば、この結果主検出器で
得られる測定値は第3図の点の如き分布を示す。検出器
N/2の出力は直接線+散乱線に由来するが、その他の検
出器出力は散乱線のみに由来する。第3図においてg
(x)が主検出器(x=0,1,2…,N)出力であるとす
る。散乱線広がり関数f(x)は、例えば簡易な直線補
間を用いれば次のように求められる。
このときの散乱線検出器3の出力がHであったとする
と下記の定数Kを求めることができる。
K=f(x)/H …(1) この定数Kは、散乱線検出器3にHになる出力があれ
ば、主検出器2(N/2)の出力のうちK・Hが散乱線で
あるということを意味する定数である。
このようにして得られた散乱線広がり関数f(x)と
定数Kを記憶手段6に格納しておく。
(2) 次に被検体Pを配置してスキャン(X線ビーム
走査)を行なう。スキャン時に主データRm(x)、散乱
線データSmを得る。
前記主データRm(x)と前記散乱線広がり関数f
(x)との関係でコンボルバ7により、次の如きコンボ
リューションを行ない、コンボリューションデータR′
m(x)を得る。
次に乗除算器8により下記の如き計算を行ない、前記
コンボリューションデータR′m(x)をシフトするた
めの比率Xを算出する。
次に乗算器9によって、前記コンボリューションデー
タR′m(x)に上記比率Xを乗じて、補正用データ
S′m(x)を求める。
S′m(x)=R′m(x)・X …(4) 最後に減算器10で主検出器で得られたデータRm(x)
から前記補正用データS′m(x)を差し引いて真のデ
ータ(補正されたデータ)R″m(x)を求める。
R″m(x)=Rm(x)−R′m(x)・X …(5) 以上の関係を第4図の模式図を用いて説明する。実線
で示すのが主検出器から得られる主データRm(x)であ
り、これを散乱線広がり関数f(x)でコンボリューシ
ョンしたデータ(上記(2)式)が一点鎖線で示すデー
タR′m(x)である。このデータR′m(x)は散乱
線の傾向を示す曲線となる。そして、前記(3)式で得
た比率Xによって前記コンボリューションデータR′m
(x)をシフトさせたデータが破線で示すS′m(x)
である。このS′m(x)が補正用データとなる。
本発明は前記実施例に限定されず、種々の変形実施が
可能である。
例えば前記実施例では散乱線検出器を1個のみとした
が、これに限らず、第5図(a)に示すように3個設け
てもよい。即ち、同図に示すように被検体P′の形状が
左右不均衡の場合にはより検出精度を高めるために複数
個設けることが好ましいが、従来例のように多数設ける
必要はない。
ところで、第5図(a)のように複数個の散乱線検出
器を設けると同図(b)に示すように各データ間が不連
続となり、これによるアーチファクトを招くおそれがあ
るので、これらの荷重平均をとり、同図(c)のような
連続性のあるデータとして加工しておくことが好まし
い。
前記実施例ではX線管と検出器が共に回転する方式
(Rotate/Rotate)について説明したが、検出器がリン
グ状に配置され、X線管が回転する方式(Stationary/R
otate)にも同様に適用できる。
また、いずれの方式においても前記実施例とは異なり
散乱線検出器を部分的に固定配置し、各検出器に散乱線
が入射した場合だけデータ収集を行なうようにしてもよ
く、かかる場合でも従来装置のように多数個の検出器を
用いなくとも精度の良い検出が行える。
f(x)として、前述の如くして求めたものはノイズ
等のためやや複雑な形状をしている可能性がある。実際
には散乱線は充分平滑な分布をし、かつ左右対象に近い
と考えられるので、f(x)として単純な形状の関数、
例えば台形分布で近似してもよい。さらには矩型の広が
りを持つ関数で近似することも考えられ、この場合はRm
(x)*f(x)のコンボリューションは極めて単純な
平滑化計算となり、実行速度が向上できる。
[発明の効果] 以上詳述した本発明よれば、一部の散乱線の広がり度
を算出し、これに基づいて散乱線補正データを作成する
という原理を用いているので散乱線検出器の数を増大さ
せることなく散乱線の検出器の検出精度を向上させるこ
とができ、アーチファクトの発生を防止できる。また、
使用する散乱線検出器の数が少なくて済むので、コスト
低減に寄与することになり、それに伴って処理回路の簡
易化をも図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す概略ブロック図、第2
図は本発明の作用説明のための概略正面図、第3図及び
第4図は同じく本発明の作用説明のためのデータ特性
図、第5図(a)は本発明の他の実施例を示す概略正面
図、第5図(b),(c)は第5図(a)の作用説明の
ためのデータ特性図、第6図及び第7図は従来例を示す
正面図及び側面図、第8図乃至第10図はいずれも従来例
を示す配置図、特性図及び概略図である。 1……X線管、2……主検出器、3……散乱線検出器、
6……記憶手段、7……コンボルバ、8……乗除算器、
9……乗算器、10……減算器。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】X線源から直線的に被検体を透過したきた
    X線を検出する主検出器と、この主検出器の近傍に配置
    され主検出器に入射されないX線を検出する少なくとも
    1個の散乱線検出器とを有するX線CT装置において、予
    め散乱線の広がり関数を求める手段と、前記主検出器出
    力と前記散乱線広がり関数とのコンボリューションを行
    って散乱線傾向曲線を求める手段と、スキャン時に得ら
    れる前記散乱線検出器出力と前記散乱線傾向曲線中の一
    部のデータとの比率を求める手段と、前記比率に基づい
    て散乱線傾向曲線を較正する手段とを有し、較正後の曲
    線を、補正用データとしたことを特徴とするX線CT装
    置。
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WO2005034756A1 (en) * 2003-10-14 2005-04-21 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Asymmetric csct
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