JP2731046B2 - コンピュータ断層撮影システム - Google Patents

コンピュータ断層撮影システム

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ断層撮影
システム等に使用されるＸ線コリメータに関し、更に詳
しくはＸ線管の焦点スポットの位置の誤整列から生ずる
検出器機構におけるＸ線ファンビーム位置および入射角
度のエラーを補正するコリメータシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ断層撮影システムは、本技
術分野で知られているように、一般に被撮像体を通るよ
うに向けられ、Ｘ線検出器アレイによって受信されるフ
ァンビームを形成するようにコリメートされるＸ線源を
有している。Ｘ線源および検出器アレイは、「撮像面」
と呼ばれるデカルト座標系のｘ−ｙ面内に存在するよう
に方向付けられている。Ｘ線源および検出器アレイは被
撮像体の周り、従ってデカルト座標系のｚ軸の周りを撮
像面内において構台（gantry）の上で一緒に回転するこ
とができる。構台を回転させることによって、「構台」
角度と呼ばれるファンビームが被撮像体を横切る角度が
変化する。
【０００３】検出器アレイは検出素子で構成され、この
検出素子の各々はＸ線源からそれぞれの特定の検出素子
に投射される光線路に沿って送出された放射線の強度を
測定する。各構台角度において、検出素子の各々からの
強度信号からなる投影が得られる。それから、構台は新
しい構台角度に回転し、この処理が繰り返されて、多数
の構台角度における多数の投影が集められ、断層撮影投
影群が形成される。
【０００４】得られた各断層撮影投影群は数値として蓄
積され、周知のアルゴリズムに従って断面像を再構成す
るようにコンピュータ処理される。この再構成された像
は通常のＣＲＴ管上に表示されたり、またはコンピュー
タ制御されたカメラによってフィルムレコードに変換さ
れる。
【０００５】Ｘ線源は通常アノードおよびカソードを有
する真空のガラスエンベーロプからなるＸ線「管」であ
る。カソードからの電子がアノードとカソードの間の高
電圧によってアノード上の焦点スポットに加速される場
合にＸ線が発生する。所与のＸ線手順に対するアノード
およびカソードの間に印加される電圧、アノードおよび
カソードの間に流れる電流および照射時間は「照射条件
(exposure technique)」と称される。
【０００６】Ｘ線を発生する場合の熱変換効率は低く、
この結果かなりの熱がＸ線管のアノードに発生する。こ
のため、アノードは焦点スポットが常にアノードの新し
い冷えた領域にあたるように高速度で回転する。それで
も、アノードの表面温度は一連の断層撮影投影群のため
の投影獲得中に２０００゜Ｃの高さに上昇し、軸の上で
回転するアノード支持構造体は４００゜Ｃ以上に上昇す
る。
【０００７】Ｘ線源が加熱するに従って、アノード支持
構造体は熱膨張し、その結果Ｘ線管のガラスエンベロー
プに対して焦点スポットが移動し、ファンビームも移動
する。焦点スポットは一連の断層撮影投影群の獲得中に
熱膨張によって０．２５ｍｍ（０．０１インチ）移動す
る。
【０００８】アノード軸は構台の動作中にザイロスコー
プのトルクが回転するアノードに作用しないように構台
が周りを回転するｚ軸と一列に揃っている。従って、ア
ノード支持構造体の熱膨張によって焦点スポットはｚ軸
に沿って移動する傾向がある。コリメータの位置が一定
である場合、ｚ軸において焦点スポットが移動すると、
ファンビームは検出器アレイの面に沿って反対方向に掃
引する。
【０００９】焦点スポットを動かす別の原因は構台が回
転する場合の構台および回転アノードの機械的応力であ
る。この応力は構台およびアノードに作用する構台の回
転速度の関数である求心加速の変化する大きさおよび重
力加速の変化する角度から生ずる。この結果生ずる力に
よって焦点スポットは更に０．２５ｍｍ（０．０１イン
チ）まで更に動かされる。
【００１０】検出器アレイは本技術分野で知られている
ようにイオン化タイプの検出器であるかまたは固体検出
器である。両タイプの検出器はＸ線に対する感度が検出
器の面に沿ったファンビームの位置の関数として変化す
る。従って、Ｘ線源の焦点スポットの機械的歪みまたは
熱ドリフトの結果としてファンビームが移動することに
より検出器アレイからの信号の強度が変化する。断層撮
影投影群の獲得の間におけるこのような信号強度の変化
はその結果再構成される画像にリング上の画像アーチフ
ァクトを発生する。
【００１１】また、コリメータの位置が一定である場
合、ｚ軸における焦点スポットの移動はファンビームと
撮像面との整列に影響を与える。像再構成の計算におい
ては、獲得した各投影は単一面内で取られている。ま
た、ファンビームと画像面との平行が欠けると、再構成
画像にシェーディングおよび縞状の画像アーティファク
トが発生する。また、スライス幅が小さい場合には、構
台およびアノードに対する動作によって誘導される応力
による誤整列によって対向し誤整列した状態を見たもの
から再構成される画像の有効なスライス幅はかなり拡大
される。この動作によって発生する誤整列は傷害のよう
な小さな被撮像部に対するコントラスト解像度を低減
し、この小さな部分を検出しにくくする。更に、ＣＴ撮
像システムの空間解像度はスライスに対して傾斜した角
度における高周波に対して低減する。
【００１２】
【発明の概要】本発明によれば、コリメータ位置Ｃz
は、ファンビーム面の整列を制御するように、従って画
像アーチファクトを低減するように自動的に調整され
る。ファンビームを遮るように設けられているｚ軸片寄
り検出器はファンビーム面の位置に依存するファンビー
ム位置信号を発生し、エラー信号がこの位置信号から発
生する。コリメータコントローラは、エラー信号に応答
し、エラー信号を減らすようにコリメータ位置Ｃz を変
更する。
【００１３】本発明の一目的は、検出器に対するファン
ビーム位置の変化から生ずる画像アーチファクトを低減
することにある。第１の実施例においては、エラー信号
はファンビーム位置と整列点との間の差に比例する。コ
リメータコントローラは、エラー信号を低減するように
コリメータの位置を変更し、これによりファンビーム面
を整列点に対して整列させる。これにより、検出器アレ
イに対するファンビーム面のドリフトは補正される。
【００１４】本発明の他の目的は、画像面の角度からの
ファンビーム面の角度の偏差から生ずる画像アーチファ
クトを低減することにある。第２の実施例においては、
エラー信号はファンビームの位置とコリメータの位置と
の間の差に比例する。コリメータコントローラはコリメ
ータの位置をファンビームの位置に等しくすることによ
ってエラー信号を低減するようにコリメータの位置を変
更し、ファンビーム面を撮像面に対して整列させる。こ
れにより、画像面からのファンビーム面の角度の偏差が
補正される。
【００１５】本発明の他の目的は、Ｘ線源または検出器
アレイの最初の組立または後の取り替えの間にＸ線源を
検出器アレイに対して迅速に整列させることを可能にす
ることである。本発明の調整可能なコリメータは機械的
停止手段によってＸ線源を大ざっぱに整列させることが
できる。最終的には、正確な整列がコリメータの移動に
よって自動的に行われる。
【００１６】本発明の更に他の目的は、検出器アレイの
固体素子の面上におけるファンビームの位置の関数であ
る感度における変動が大きい検出器アレイの固体素子を
使用することを可能にすることである（ｚ軸感度）。現
在、固体検出素子はｚ軸感度の低いユニットを選択する
ように選び出されている。本発明は、ファンビームのｚ
軸ドリフトを低減することによってｚ軸感度の高い検出
素子を使用することを可能とし、これにより浪費および
費用を低減している。
【００１７】初期の投影データの獲得の間に、Ｘ線管の
前の使用状態、従ってＸ線管のアノードおよびその支持
構造体によって吸収される熱に基づいて正しいコリメー
タの位置が推定される。メモリはＸ線管とともに使用さ
れた前の照射条件および各条件の使用時間を記憶する。
この情報からＸ線管の熱膨張が予測され、現在の焦点ス
ポット位置Ｆz の値が推定される。コリメータコントロ
ーラはＦz の予測した値に応じてコリメータを位置決め
する。
【００１８】本発明の他の目的は、ｚ軸片寄り検出器に
よってファンビーム位置の測定前にファンビーム面を補
正することである。
【００１９】他の実施例においては、構台およびＸ線管
に作用する機械的応力が構台速度および角度に基づいて
推定される。この情報から、焦点スポットの機械的片寄
りが推定され、現在の焦点スポット位置Ｆz の値が計算
される。コリメータコントローラはＦz の予測値に応じ
てコリメータを位置決めする。
【００２０】本発明の他の目的は、動作によって誘導さ
れる機械的応力から生ずるファンビーム面の補正を行う
ことである。
【００２１】上述したもの以外の他の目的および利点は
本技術分野に経験を有する者にとっては次に示す本発明
の好適実施例の説明から明らかであろう。この説明で
は、本発明の一例を示す添付図面を参照している。しか
しながら、このような例は本発明の種々の別の形態を網
羅するものでないので、本発明の範囲の決定には特許請
求の範囲を参照されたい。
【００２２】
【実施例の説明】「第３世代の」コンピュータ断層撮影
スキャナを示している図１を参照すると、構台２０は、
コリメータ３８によってコリメートされ、Ｘ線ファンビ
ーム２２を被撮像体１２を通して検出器アレイ１４に投
射するＸ線源１０を有している。このＸ線源１０および
検出器アレイ１４は、デカルト座標系のｘ−ｙ面と整列
している撮像面６０内において座標系のｚ軸の周りを矢
印２８で示すように構台２０上で回転する。
【００２３】検出器アレイ１４は撮像面６０内に構成さ
れた多数の検出素子１６で構成されている。この検出素
子１６はともに被撮像体１２を通過するＸ線の減衰によ
って形成される投影画像を検出する。
【００２４】ファンビーム２２はＸ線源１０内の焦点ス
ポット２６から発生し、ファンビーム２２内の中心に設
けられているファンビーム軸２３に沿って進む。ファン
ビームの広い面に沿って測定されるファンビーム角は被
撮像体１２に対する角度よりも大きく、従ってファンビ
ーム２２の２つの周辺ビーム２４はほぼ減衰することな
く被撮影体のそばを通る。この周辺ビーム２４は検出器
アレイ１４内の周辺検出素子１８によって受信される。
【００２５】図３を参照すると、Ｘ線源１０（図３には
示されていない）の焦点スポット２６から放出されるコ
リメートされていないＸ線１９は一次開口部４０によっ
て粗いファンビーム２１に形成される。この粗いファン
ビーム２１はコリメータ３８によってファンビーム２２
にコリメートされる。
【００２６】図３、図４（ａ）および図４（ｂ）を参照
すると、コリメータ３８は粗いファンビーム２１内にお
いてベアリング４２上に保持された円筒形のＸ線吸収用
モリブデンマンドレル３９から構成されている。ベアリ
ング４２はマンドレル３９がその軸の周りに回転するこ
とを可能にしている。複数のテーパを付けられたスロッ
ト４１がマンドレルの直径を通って切り抜かれ、マンド
レル３９の長手方向に沿って延在している。スロット４
１はマンドレルの軸の周りに種々の角度で切り抜かれ、
マンドレル３９の回転により、粗いファンビーム２１の
光線がスロット４１を通過してファンビーム２２を形成
するように各スロット４１は粗いファンビームと整列で
きる。
【００２７】図４（ａ）および図４（ｂ）を参照する
と、テーパを付けられたスロット４１は種々の幅のもの
であり、従ってマンドレル３９を回転することによって
図４（ｂ）に示すような狭いもの（１ｍｍ）および図４
（ｂ）に示すような広いもの（１０ｍｍ）の間でファン
ビーム２２の幅を変えることができる。スロット４１は
ファンビーム２２の寸法上の正確さおよび繰り返し利用
できることを保証している。
【００２８】スロット４１は、粗いファンビーム２１に
対して方向付けられた場合に各スロット４１の入口開口
部４３が出口開口部４５よりも広くなるようにテーパが
付けられている。出口開口部４５はファンビーム２２の
幅を定め、入口開口部４３の余分な幅は、マンドレル３
９の回転が以下に詳細に説明するようにファンビーム軸
２３の整列化を制御するために使用されるときに、この
マンドレル３９の回転の際に入口開口部４３の各縁部が
粗いファンビーム２１を阻止することを防止している。
【００２９】図３を再び参照すると、位置調整用モータ
４８がフレキシブル継ぎ手５０を介してマンドレル３９
の一端に接続されている。マンドレル３９の他端はポジ
ションエンコーダ４６に取り付けられている。エンコー
ダ４６はモータ４８によるマンドレルの位置調整を正確
に行うことができるものである。マンドレル３９の両端
のファンビーム角度シャッタ４４はファンビーム角を制
御する。
【００３０】図５を参照するとＸ線源１０は回転アノー
ド５２から構成されている。この回転アノード５２は真
空のガラス管（図示せず）内に保持され、ベアリング５
６（１つが示されている）上に保持されているアノード
軸５４を主に有する支持構造によって支持されている。
粗いファンビーム２１はアノード５２の面の焦点スポッ
ト２６から発生する。ｚ軸に沿った焦点スポット２６の
位置はＦz で表わされ、焦点スポット２６が以下に説明
する基準点Ｆo にある場合、ゼロに等しいとして定義さ
れる。
【００３１】粗いファンビーム２１はそれからコリメー
タ３８によってコリメートされ、上述したようにファン
ビーム２２を形成する。粗いファンビーム２１（図３に
示す）と整列されるスロット４１用の出口開口部４５の
中心のｚ軸位置はＣz で表わされ、出口開口部４５の中
心が以下に定められる基準線Ｃoにある場合、ゼロに等
しいとして定義される。
【００３２】図２を参照すると、ファンビーム２２（図
２に示されていない）は検出器アレイ１４の面上の、従
って周囲の検出素子１８の面上の領域３６を照射する。
周囲の検出素子１８は基準検出器３４およびｚ軸片寄り
検出器３０を有している。ｚ軸片寄り検出器３０の面は
ｚ軸片寄り検出器３０に対するファンビーム位置の関数
としてパーセントが変化するファンビーム２２を阻止す
るようにテーパを付けられたくさび型フィルタ３２によ
って部分的に塞がれている。検出器アレイ１４に対する
照射領域３６の中心のｚ軸位置はファンビーム位置Ｄz
と称され、以下に説明するようにＤz が基準値Ｄo に等
しい場合、ゼロに等しいと定義される。ｚ軸片寄り検出
器３０および基準検出器３２とともにくさび型フィルタ
３２を使用したファンビーム位置の検出の詳細な説明は
米国特許第４，５５９，６３９号に記載されている。
【００３３】Ｆo 、Ｃo およびＤo は、焦点スポットが
Ｆo にあり、コリメータがＣo にあり、ファンビームの
中心が検出器アレイ１４のＤo にある場合にファンビー
ム軸２３が撮像面に平行であるように定められる。
【００３４】図５を再び参照すると、焦点スポット２６
の中心線、出口開口部４５の中心線および照射領域３６
の中心線を含み、ｚ軸方向にファンビーム２２を二分す
る面は「ファンビーム面」６２と称される。
【００３５】上述したように、アノード５２およびその
支持構造体の熱ドリフトのために、または組立中のＸ線
源１０の小さな誤整列のために、焦点スポット２６は撮
像面６２と整列していない。図６を参照すると、アノー
ド５２は誤整列距離５８だけ撮像面６２から変位して示
されている。この誤整列の影響により焦点スポット位置
Ｆz は撮像面６０から離れるように変位し、ファンビー
ム照射領域３６の中心は次に示す式に従って反対方向に
移動する。
【００３６】 Ｄz ＝−Ｆz （ｌ2 ／ｌ1 ） （１） ここにおいて、ｌ1 は焦点スポット２６と出口開口部４
５の中心との間の距離であり、ｌ2 は出口開口部４５の
中心と検出器アレイ１４との間の距離である。典型的な
コンピュータ断層撮影システムでは、比ｌ2 ／ｌ1 は約
３．３である。
【００３７】図６に示すように、焦点スポット２６が移
動した結果、照射領域３６はもはや中心のＤo になく、
ファンビーム面６２は撮像軸６０と平行でなく、角度α
だけずれている。
【００３８】図７を参照すると、コリメータ３８は撮像
面６２から移動した位置Ｃz に回転している。Ｃz がＦ
z に等しい場合、Ｄz はＣz に等しくなり、ファンビー
ム面６２は撮像面６２と平行になるように戻される。こ
のファンビーム面６２の角度補正は「平行補正」と称さ
れる。
【００３９】または、図８を参照すると、コリメータ３
８はＣz がＦz・（ｌ2 ）／（ｌ1 ＋ｌ2 ）に等しくな
るように回転させられる。そして、Ｄz はＤo に等しく
なり、照射領域３６は再び中心のＤo になる。検出器１
４に対するファンビーム照射領域３６の位置補正は「ｚ
軸片寄り補正」と称される。
【００４０】要約すると、コリメータ３８を回転させる
ことによってファンビーム面６２を撮像面６２と平行に
したり、または照射領域３６を検出器アレイ１４上のＤ
o と整列するようにファンビーム面６２の誤整列を補正
することができる。上述したように、これらの補正の両
方によって画像アーチファクトが低減する。
【００４１】最初に、平行補正を行って、ファンビーム
面６２を撮像面６０と平行にすることができることは本
技術分野に専門知識を有する者によって理解されるであ
ろう。それから、その結果のＤz の値がＤo として定め
られ、焦点スポット２６の熱ドリフトに対して維持さ
れ、続くｚ軸片寄り補正によって検出器１４の利得を一
定に保証する。
【００４２】図９を参照すると、フィードバック制御シ
ステムは平行補正またはｚ軸片寄り補正を行うために焦
点スポット２６の位置Ｆz の変化に応じてコリメータ３
８の位置Ｃz を制御する。この制御システムの個々の要
素は、本技術分野で知られているように個別のディジタ
ルおよびアナログ機能モジュールの組合せによって、ま
たは好適実施例においては以下に説明するアナログ−デ
ィジタルおよびディジタルに制御されるインタフェース
回路によってアナログ回路モジュールにインタフェース
されている高速ディジタルコンピュータ７１（図示せ
ず）によって実施される。コンピュータ７１によって実
施される機能ブロックは次の説明においては「ソフトウ
ェア−」という言葉を前に付けて示し、図９においては
破線７１で囲まれている。
【００４３】ｚ軸片寄り検出器３０および基準検出器３
４からの信号は増幅およびディジタル化のためにｚ軸片
寄り検出器データ獲得システム（ＤＡＳ）６８および基
準検出器ＤＡＳ７０によって受信される。ディジタル化
された信号はコンピュータ７１に供給される。
【００４４】ｚ軸検出器３０からの信号は上述したよう
にコンピュータ７１によって実施されるソフトウェア−
割算器７２において基準検出器３４からの信号によって
分割され、検出器アレイ１４上の照射領域３６のｚ軸位
置Ｄz を示すファンビーム位置信号を発生する。これら
の２つの信号の分割はくさび形フィルタ３２の作用に無
関係なファンビーム２２の強度における変動の影響を低
減する。検出器アレイ１４からの信号によって出力され
るＤz の測定値はＤzMとして示され、次に説明するソフ
トウェアの熱力学／幾何学モデルおよびソフトウェアの
機械応力モデル８１から出力される予測値Ｄzpから区別
される。
【００４５】Ｘ線源１０で使用された前述した照射条
件、すなわちＸ線管電圧、Ｘ線管電流および照射時間は
Ｘ線源コントローラ（図示せず）から受信され、照射が
開始した時間とともにコンピュータメモリ７８に蓄積さ
れ、Ｘ線源１０に対する全エネルギ入力のレコードを形
成する。ソフトウェアの熱力学／幾何学モデル７６は時
間の関数であるＸ線源１０からの全エネルギ入力をＸ線
管の種々の部品の温度に等しくし、これによりこれらの
Ｘ線管の部品の熱膨張および焦点スポット２６の対応す
る移動を時間の関数として予測する。このソフトウェア
の熱力学／幾何学モデル７６は所与の設計の管の観察お
よび温度、時間および使用の関数である焦点スポットの
移動の記録から経験的に構成される。最も簡単な構成に
おいては、ソフトウェアの熱力学モデル７６はこれらの
測定した値を保持するルックアップテーブルを有してい
る。
【００４６】メモリ７８に記憶された条件履歴情報は熱
力学／幾何学モデル７６によって使用され、熱膨張によ
る焦点スポット位置の予測値を発生する。
【００４７】同様に、ソフトウェアの機械応力モデル８
１は構台の回転速度および傾斜角度の関数である経験的
に決定されたまたは分析的に計算された焦点スポットの
移動値のテーブルである。構台の角度および速度は本技
術分野で知られているように構台に取り付けられた角度
エンコーダ（図示せず）からソフトウェアの機械応力モ
デル８１によって受信される。
【００４８】ソフトウェアの熱力学モデル７６によって
予測された焦点スポットの移動はソフトウェアの加算器
８２によってソフトウェアの機械応力モデル８１で予測
された移動に加えられ、予測焦点スポット位置Ｆzpを発
生する。Ｄzpで表わされるＤz の予測値は次のようにソ
フトウェアのスケーラ（scaler）８３によって計算され
る。
【００４９】 Ｄzp＝−（Ｆzp−ΔＣ）（ｌ1 ／ｌ2 ）＋ΔＣ （２） ここにおいて、ΔＣ＝Ｃz −Ｃo である。
【００５０】図９を再び参照すると、第２のソフトウェ
アの加算器７４の負入力は、Ｘ線源１０がオンで、ＤzM
が測定されるとき、ＤzMに接続され、またＸ線源１０が
オフであるとき、Ｄzpに接続される。
【００５１】２つのエラー信号ε1 またはε2 の一方が
所望の補正形式によってソフトウェアの加算器７４から
出力される。平行補正の場合には、ε1 は次式に示すよ
うにＣz からＤz を引くことによって出力される。
【００５２】 ε1 ＝Ｃz −Ｄz （３） コリメータ位置を制御し、以下に説明するフィードバッ
クループはこのエラー項ε1 を減らすように作用し、こ
れによりファンビーム面６２が撮像面６０に平行になる
に必要な条件Ｃz ＝Ｄz が成立する。
【００５３】ｚ軸片寄り補正の場合には、ε2 は次式に
示すようにＤo からＤz を引くことによって出力され
る。
【００５４】 ε2 ＝Ｄo −Ｄz （４） 再び、コリメータ位置を制御するフィードバックループ
はこのエラー項ε2を減らすように作用し、これにより
ファンビーム照射領域３６がＤo に整列するに必要な条
件Ｄz ＝Ｄo が成立する。
【００５５】エラー項ε1 またはε2 はソフトウェアの
積分器７５によって示すように時間の関数として積分さ
れ、コリメータ位置変化信号ΔＣが出力される。この信
号はソフトウェアの加算器７７によってＣo と加算さ
れ、コリメータ位置Ｃz が出力される。このコリメータ
位置Ｃz はコリメータ３８の位置を調整するためにモー
タコントローラ８０に供給される。
【００５６】モータコントローラ８０はコンピュータ７
１と異なるアナログモジュールで実施され、コンピュー
タ７１からのディジタル信号によって制御される。モー
タコントローラ８０はまずデカルト位置Ｃz をコリメー
タアクチュエータの対応する極または回転座標に変換
し、モータ４８および位置エンコーダ４６を含むフィー
ドバックループによってコリメータ３８を位置Ｃz に位
置決めする。また、モータコントローラ８０はいくつか
のスロット４１をファンビーム２１に整列させるに必要
な種々の角度オフセットにコリメータ３８をオフセット
する手段を有する。
【００５７】最初の投影の獲得の間、またはＸ線管があ
る期間冷却された後、エラー信号ε1 またはε2 は熱力
学／幾何学モデル７６、機械応力モデル８１およびソフ
トウェアの割り算器７２からのファンビーム位置信号Ｄ
zMから得られる。この動作はｚ軸片寄り検出器３０およ
び基準チャンネル３２の初期の照射時のＤzMの安定化の
間、大きな振幅のコリメータ位置Ｃz の補正を防止する
ために行われる。
【００５８】ＤzMは安定化された後、ソフトウェアの加
算器７４に再び供給され、ファンビーム位置Ｄzpの予測
値を補正するように作用する。また、ＤzMの値を使用し
て、次式のように熱力学モデル７６から得られたＦzpの
値を補正する。
【００５９】 Ｆzp＝ΔＣ＋（ΔＣ−ＤzM）（ｌ1 ／ｌ2 ） （５） ここにおいて、ΔＣ＝Ｃz −Ｃo である。
【００６０】上述した説明は本発明の好適実施例につい
て行ったものである。本技術分野に専門知識を有する者
にとっては本発明の精神および範囲から逸脱することな
く多くの変更を行うことができるであろう。例えば、フ
ァンビームはｚ軸の片寄りを低減するものと平行エラー
を低減するものとの間の中間の位置に整列させてもよ
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用されるＸ線源およびＸ線検出器の
構成例を示す概略図である。
【図２】図１の検出器アレイの周辺検出素子を示す平面
図である。
【図３】本発明のコリメータ組立体を示す斜視図であ
る。
【図４】厚いファンビームおよび薄いファンビーム用の
マンドレルの方向をそれぞれ示す図３のコリメータのマ
ンドレルの断面図である。
【図５】図１の線５−５に沿って取られたＸ線ファンビ
ームの経路を示す簡略断面図であり、Ｘ線管のアノー
ド、コリメータおよび検出器アレイが誇張して明確に示
されている。
【図６】ファンビームの整列におけるＸ線アノードの熱
ドリフトの影響を示す図５に類似した断面図である。
【図７】コリメータを回転して、ファンビーム面を撮像
面に平行にする状態を示している図６に類似した断面図
である。
【図８】コリメータを回転して、ファンビームを検出器
アレイ内に整列させる状態を示す図６に類似した断面図
である。
【図９】本発明による図３のコリメータ用の制御システ
ムを示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ Ｘ線源 １２ 被撮像体 １４ 検出器アレイ １６ 検出素子 ２０ 構台 ２２ ファンビーム ２６ 焦点スポット ３８ コリメータ ３９ マンドレル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・ルイス・トス アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ブ ルクフィールド、ラウラ・レーン、 15810番 (72)発明者 オーガスト・オットー・エングラート アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ウ ォーケシャ、クイーンズ・コート、2101 番 (56)参考文献 特開 昭55−129044（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−278500（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−160441（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 照射条件に従って焦点スポット（２６）
    から放射するＸ線のファンビーム（２２）をファンビー
    ム面（６２）に沿って発生するＸ線源（１０）を含んで
    おり、前記ファンビーム面は、撮像面（６０）から角度
    （α）ずれていると共に、ｚ軸に沿った位置（Ｄz ）に
    おいて検出器アレイ（１４）を横切っているコンピュー
    タ断層撮影システムであって、 ｚ軸に沿った位置（Ｃz ）に配置されているコリメータ
    手段（３８）であって、複数の可変の幅のスロット（４
    １）を含んでいるコリメータ手段（３８）と、 前記ファンビームを遮るように配置されており、前記フ
    ァンビームの位置（Ｄz ）に応じた位置信号（Ｄzm）を
    発生するｚ軸片寄り検出器（３０）と、 前記位置信号に応答してエラー信号を発生するエラー計
    算手段（７１）と、 前記エラー信号に応答して該エラー信号の大きさを低減
    させるように前記Ｘ線源（１０）及び前記検出器アレイ
    （１４）に対する前記コリメータ手段の相対位置（Ｃz
    ）を変更して、前記ファンビーム面の整列を制御する
    コリメータコントローラ（４６、４８、４９）とを備え
    たコンピュータ断層撮影システム。
  2. 【請求項２】 前記エラー計算手段は、 前記Ｘ線源に関して使用された照射条件の前の値及び各
    々の照射条件の時間を記憶するメモリ（７８）と、 該メモリに記憶された値から現在のファンビーム位置
    （Ｄzp）を計算する熱力学／幾何学モデル手段（７６）
    とを含んでおり、 前記コリメータコントローラは、前記ファンビーム位置
    （Ｄzp）及び現在の焦点スポット位置（Ｆz ）に応じて
    前記コリメータの相対位置（Ｃz ）を変更して、前記フ
    ァンビーム面の整列を制御している請求項１に記載のコ
    ンピュータ断層撮影システム。
  3. 【請求項３】 前記Ｘ線源（１０）及び前記検出器アレ
    イ（１４）を支持している構台（２０）の回転速度及び
    傾斜角度から現在のファンビーム位置（Ｄzp）を計算す
    る機械応力モデル手段（８１）を含んでおり、 前記コリメータコントローラは、前記ファンビーム位置
    （Ｄzp）及び現在の焦点スポット位置（Ｆz ）に応じて
    前記コリメータの相対位置（Ｃz ）を変更して、前記フ
    ァンビーム面の整列を制御している請求項１又は請求項
    ２に記載のコンピュータ断層撮影システム。
  4. 【請求項４】 前記コリメータコントローラは、前記フ
    ァンビーム位置（Ｄzp）と前記コリメータの相対位置
    （Ｃz ）との間の差を低減させるように該コリメータの
    相対位置（Ｃz ）を変更している請求項１から請求項３
    までのいずれか一項に記載のコンピュータ断層撮影シス
    テム。
  5. 【請求項５】 前記コリメータコントローラは、前記フ
    ァンビーム位置（Ｄzp）と前記検出器アレイ上のファン
    ビーム基準位置（Ｄo ）との間の差を低減させるように
    前記コリメータの相対位置（Ｃz ）を変更している請求
    項１から請求項３までのいずれか一項に記載のコンピュ
    ータ断層撮影システム。
  6. 【請求項６】 前記エラー信号は、前記位置（Ｄz ）と
    前記検出器アレイ上のファンビーム基準位置（Ｄo ）と
    の間の位置の差に比例している請求項１から請求項３ま
    でのいずれか一項に記載のコンピュータ断層撮影システ
    ム。
  7. 【請求項７】 前記エラー信号は、前記位置（Ｄz ）と
    前記コリメータの相対位置（Ｃz ）との間の差に比例し
    ている請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載
    のコンピュータ断層撮影システム。
  8. 【請求項８】 前記コリメータ手段（３８）は、回転可
    能なマンドレル（３９）を含んでおり、前記スロット
    は、テーパを付けられている請求項１から請求項７まで
    のいずれか一項に記載のコンピュータ断層撮影システ
    ム。
  9. 【請求項９】 前記スロットの各々の入口開口部（４
    ３）は、該スロットの出口開口部（４５）よりも広い請
    求項８に記載のコンピュータ断層撮影システム。
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