JP2825450B2 - Ｃｔスキャナ - Google Patents

Ｃｔスキャナ

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    • G01N2223/612—Specific applications or type of materials biological material

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば、被検体の断層面
の撮影に供されるＣＴスキャナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】医用診断装置等の一つとして広く用いら
れているＣＴスキャナは、例えば、図９に示すように、
偏平で扇状に広がるファンビームを発生するＸ線管と、
このファンビームの広がり領域に亙り、多数の微小な放
射線検出素子を並べて構成したＸ線検出器とを被検体を
介して対峙して配設しており、この被検体位置を中心と
してＸ線管とＸ線検出器の対を回転移動させてＸ線スキ
ャンを行いながら、Ｘ線吸収データを収集することで、
被検体断層面の種々の方向についてのＸ線吸収データを
収集し、これを画像再構成処理することで、被検体の断
層像を得るものである。もちろん、この場合、Ｘ線管と
Ｘ線検出器の対を回転移動させずに、被検体自身を回転
させることでも結果は同じである。
【０００３】この方式は第３世代方式のＣＴスキャナと
呼ばれるが、この他にも被検体位置を中心としてこれを
囲む円周上に全周に亙り、放射線検出素子を並べて構成
したリング状のＸ線検出器を用い、ファンビームを放射
するＸ線管を被検体位置を中心とし、かつ、Ｘ線検出器
に対向させながら一方向に回転走査することで被検体断
層面の種々の方向についてのＸ線吸収データを収集し、
画像再構成する第４世代、第４世代におけるＸ線管の回
転移動をなくすためにターゲットを円環状にして被検体
の周囲を取り巻き、このターゲットに照射される電子ビ
ームを偏向させることにより放射されるＸ線にてスキャ
ンする第５世代、ペンシルビームを放射するＸ線管とこ
れに対向するＸ線検出器を被検体に対してトラバースス
キャンと、ローテート（所定角度刻みの回転）を交互に
繰り返すことで被検体断層面の種々の方向についてのＸ
線吸収データを収集し、画像再構成する第１世代、ペン
シルビームの代わりに広がり角度の狭いファンビームを
放射するＸ線管とこれに対向すると共に、このファンビ
ームの広がり領域に亙り微小な放射線検出素子を複数並
べて構成したＸ線検出器とを被検体に対してトラバース
スキャンと、ローテートを交互に繰り返すことで被検体
断層面の種々の方向についてのＸ線吸収データを収集
し、画像再構成する第２世代など、種々の方式があるこ
とは良く知られている。
【０００４】ここで、従来の第３世代方式のＣＴスキャ
ナに着目して、もう少し考察して見る。この種の装置は
図９に示す如く、ファンビームＸ線を放射するＸ線管球
５１と、被検体Ｐの配置位置となる回転中心Ｏを介して
このＸ線管球５１と対峙して配されるＸ線検出器５２と
を有する。
【０００５】Ｘ線検出器５２はメイン検出器５２ａと、
レファレンス検出器５２ｂとを有している。レファレン
ス検出器５２ｂはメイン検出器５２ａの脇にあり、いず
れも微小な検出野を持つＸ線検出素子を多数個一列に並
べて構成してある。各Ｘ線検出素子はそれぞれ一つで１
チャネルとして扱われ、一度にＸ線検出素子数分のチャ
ネルのＸ線吸収データが得られる仕組みである。Ｘ線検
出器５２はＸ線管球５１の焦点位置からどのＸ線検出素
子も、同じ距離となるようにＸ線管球５１の焦点位置か
ら所定の距離を半径として持つ円周上に配列されていて
円弧上となっている。なお、５３はスリットであり、Ｘ
線管球５１のＸ線放射口側に配されてＸ線管球５１から
円錐状のＸ線束として放射されるＸ線をファンビームＸ
線となるように成形するものであってＸ線管球５１と一
体に移動する。
【０００６】そして、Ｘ線検出器５２の各Ｘ線検出素子
からの検出信号を被検体Ｐにおける各投影方向からのＸ
線投影データとして各別に得るために、検出信号をディ
ジタルデータ化して保存するのがデータ収集系５４であ
り、この収集データを用いて画像再構成処理するのが再
構成処理系５５である。コントローラ５６はシステムの
制御の中枢を担うものであり、回転走査駆動制御系５７
はファンビームＸ線の被検体に対する照射方向（投影方
向）を変えるためにＸ線管球５１とＸ線検出器５２を回
転中心Ｏを中心に一体的に一方向に回転移動操作するも
のである。
【０００７】Ｘ線制御系５８はコントローラ５６の制御
のもとに、設定された電圧／電流を発生してＸ線管球５
１に与え、所要の線量のＸ線を曝射させる高電圧制御部
であり、操作卓５９は線量設定（印加電圧や電流の設
定）、再構成処理の各種指示、画像の操作等の各種操作
を実施するためのものである。
【０００８】このような構成において、Ｘ線管球５１か
らファンビームＸ線を曝射させながらＸ線管球５１とＸ
線検出器５２とを一方向に移動走査して被検体Ｐの断層
面についてファンビームＸ線によるＸ線吸収データを収
集する。そして、再構成処理系により、Ｘ線吸収に基づ
く上記断層面の画像を再構成する。
【０００９】Ｘ線管球の焦点からＸ線検出器５２の各Ｘ
線検出素子の検出視野内に至る個々のＸ線の通路をＸ線
パスと呼ぶが、被検体の断面についてあらゆる方向から
のＸ線パスについて検出したＸ線吸収データをそのパス
位置対応に重ね合わせることで断層像を再構成するのが
Ｘ線ＣＴスキャナの基本的原理であり、どのＸ線パスに
おいても被検体を介さない状態でのＸ線強度は常に同じ
であることが精度の良い再構成画像を得るに必要な条件
となる。
【００１０】しかし、現実には諸々の条件により、Ｘ線
管球から曝射されるファンビームＸ線Ｘ線は強度変化す
ることが避けられないので、被検体Ｐを通らないＸ線パ
スでのＸ線強度をレファレンス検出器５２ｂで検出して
変動を監視し、メイン検出器５２ａの各Ｘ線検出素子の
検出出力変動をこのレファレンス検出器５２ｂでの検出
出力対応に補正してＸ線強度の変動分の影響のないよう
にしている。
【００１１】ここで、被検体を輪切りにする輪切りの単
位をスライスと呼び、１枚の再構成画像を得る際の輪切
りの厚みをスライス厚（スライス幅）と呼ぶ。そして、
メイン検出器５２ａを構成するＸ線線検出素子が１列で
あれば、一度に検出できる被検体の断層面はその１列の
Ｘ線検出素子の検出視野を通る範囲であり、この場合、
輪切りの単位は１枚のみとなって１スライスの検出器と
いうことになる。
【００１２】そして、このようなＸ線線検出素子が１列
のみの構成のＸ線検出器を備えた従来のＣＴスキャナで
は被検体に照射されるＸ線の強度の変動に対して、被検
体を透過した後のＸ線を検出するメイン検出器とは別の
レファレンス用検出器により、被検体に照射されるＸ線
強度を測定し、その測定値を用いて計算で補正する手法
が採用されている。
【００１３】すなわち、Ｘ線管球は円錐台の形状の回転
陽極側面（斜面）に陰極から電子ビームを当て、Ｘ線を
発生させる。回転陽極におけるこの電子ビームの衝突点
がＸ線管球の焦点であり、電子ビームの回転陽極の斜面
衝突位置がずれるとＸ線発生点の位置、つまり、焦点が
移動することとなる。Ｘ線管球の場合、この回転電極と
陰極、そして電子ビームの飛翔方向の位置ずれにより、
焦点位置がずれることになり、このような現象は温度変
化や、経年変化、電極の磨耗等により発生することか
ら、Ｘ線吸収データ収集の際の時間位置、つまり、ファ
ンビームＸ線曝射時点の違いにより、焦点位置が微妙に
違ってくることを避けることができない。そこで、この
ような焦点位置のずれに起因するメインＸ線検出器の検
出出力の変化を補正する必要があり、そのためにＸ線強
度を監視する意味でレファレンス検出器５２ｂを用意し
てある。
【００１４】Ｘ線ビームはＸ線管球のＸ線放射口側に配
置されたスリット５３を介して出射され、メインＸ線検
出器へ到達することになるので、Ｘ線管球の焦点から放
射されたＸ線はこのスリット５３位置を支点に、照射域
は実際の焦点移動と反対方向に移動することとなる。こ
の結果、Ｘ線検出器の各検出素子の検出視野から逸れる
方向に移動することになり、検出出力はそれに伴い変動
することになるものの、１列構成のメインＸ線検出器で
は、該メインＸ線検出器を構成する各検出素子に対する
入射Ｘ線はいずれもその傾向が同じであるから、レファ
レンス検出器５２ｂの検出出力に基づくメインＸ線検出
器の各チャネルからの出力を計算で補正することで足り
る。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】Ｘ線検出素子が１列の
構成のＸ線検出器を備えた従来のＣＴスキャナでは、照
射するファンビームＸ線の体軸方向（スライス厚方向で
もある）の厚みは、Ｘ線管球における焦点移動に伴うＸ
線検出器検出面上での線量分布の移動を含めても、Ｘ線
検出器の体軸方向の大きさよりも小さいため、Ｘ線検出
器に入射する被検体透過Ｘ線のトータルとしての線量変
化は、Ｘ線検出素子内での入射位置が変化することがあ
っても、１つのレファレンス検出器の出力で補正するこ
とができる。（但し、体軸方向のＸ線検出器への入射位
置の変化と、Ｘ線検出器の体軸方向の感度プロファイル
のチャネル間ばらつきに伴うアーティファクトはレファ
レンス補正では除去できない。）しかし、マルチスライ
スＣＴスキャナにおけるマルチスライス検出器になる
と、Ｘ線検出器全体に納まるようにＸ線ビームの厚み
（ファンビームＸ線のビーム厚）を設定している関係
で、Ｘ線ビーム厚はＸ線検出器の１つの素子よりも遥か
に大きくなり、そのため、Ｘ線管球の焦点移動等が生ず
ると特定の列のＸ線検出素子に入射する被検体透過Ｘ線
トータル線量が大きくなったり、逆に、別の列では小さ
くなったりする。
【００１６】そのため、つぎのような問題が生じる。す
なわち、マルチスライスＣＴスキャナでは再構成画像の
実効スライス厚を狭くするために、１つのスライスの再
構成に、異なる列のＸ線検出素子のデータを使用する必
要がある。このとき、上述のように特定の列の出力が大
きかったり、あるいは小さかったりすると、たとえ、Ｘ
線検出器の体軸方向感度プロファイルにチャネル間のば
らつきがなかったとしても、再構成画像にアーティファ
クト（偽像）が発生することになるという点である。ア
ーティファクトは、再構成画像の質を低下させ、見にく
い画像とすることから、焦点移動に伴うマルチスライス
ＣＴスキャナでのこのような現象を改善する手立てが要
求される。
【００１７】そこで、この発明の目的とするところは、
マルチスライスＣＴスキャナにおいて、焦点移動等を原
因とするＸ線検出器面上での線量プロファイルの変化に
よる各列の検出素子の出力変化を補正し、再構成画像に
おけるアーティファクトの発生を防止できるようにした
ＣＴスキャナを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成する。すなわち、被検体の
断層面に対してその周囲の種々の方向からファンビーム
放射線を放射してその透過放射線強度を測定することに
より投影データを得、これを再構成演算処理することに
より、前記被検体の断層面各位置の情報を得るＣＴスキ
ャナにおいて、被検体の複数の断層面にそれぞれ対応し
て検出素子列を複数並べて２次元配列構成とし、透過放
射線強度を測定するメイン検出器と、このメイン検出器
の前記被検体断層面厚み方向に対する配列幅より狭い厚
みのファンビーム放射線を放射する放射線源と、前記被
検体断層面厚み方向に対する分解能を持ち、メイン検出
器に入射する線量の前記厚み方向のプロファイルを測定
するプロファイル検出器と、このプロファイル検出器に
て検出されたプロファイルの変化対応に前記メイン検出
器の検出データについて補正して投影データを得る補正
手段とを備えて構成した。
【００１９】また、補正手段はプロファイル検出器の出
力データに基づいてメイン検出器における被検体断層面
に沿う列の検出素子群毎に照射線量補正を行うようにし
た。更には、プロファイル検出器は被検体断層面厚み方
向についてその検出素子の素子数と分布幅をメイン検出
器と同じとすると共に、被検体を通らないＸ線パスを検
出パスとするようにした。
【００２０】
【作用】上記のように本発明の装置は、透過放射線強度
を測定するメイン検出器は被検体の複数の断層面にそれ
ぞれ対応して検出素子列を複数並べて複数列構成とした
２次元配列としてあり、放射線源からはこのメイン検出
器に対し、上記被検体の断層面の厚み方向配列幅より狭
い厚みのファンビーム放射線を放射するようにする。メ
イン検出器の脇には被検体断層面厚み方向に対する分解
能を持ち、メイン検出器に入射する線量の前記被検体断
層面厚み方向プロファイルを測定するプロファイル検出
器があり、補正手段はこのプロファイル検出器にて検出
されたプロファイルの変化対応に前記メイン検出器の検
出データについて補正して投影データを得る。
【００２１】このように、マルチスライス・メイン検出
器に対し、被検体断層面厚み方向の検出素子配列幅より
狭い厚みのファンビーム放射線（Ｘ線）を使用したこと
でファンビーム放射線の全照射域がマルチスライス・メ
イン検出器に完全に納まるようにしてあり、そして、プ
ロファイル検出器により、このマルチスライス・メイン
検出器の入射放射線のプロファイルを検出してファンビ
ーム放射線が焦点移動してもマルチスライス・メイン検
出器への入射放射線全体のプロファイルの変化を監視し
て、このプロファイルの変化対応にマルチスライス・メ
イン検出器の検出データについて補正を施こすことがで
きるようにした。
【００２２】また、このマルチスライス・メイン検出器
と同じ列数で同じスライス厚方向配列幅を有すると共
に、被検体を通らない放射線（Ｘ線パス）を検出パスと
するプロファイル検出器を用いたことにより、ファンビ
ーム放射線が焦点移動してもマルチスライス・メイン検
出器への入射放射線全体のプロファイルの変化が監視で
きるようになり、このプロファイルの変化対応にマルチ
スライス・メイン検出器の検出データについて補正を施
こすことができるようになるものである。そのため、Ｘ
線管球の焦点位置移動が生じてもこれを適確に把握して
補正を施すことができ、アーティファクトの無い良質の
画像が得られるＣＴスキャナが得られるものである。
【００２３】また、補正手段はプロファイル検出器の出
力データに基づいてメイン検出器の列毎に照射線量補正
（検出線量補正）を行うようにしたことでスライス位置
対応に精度良く線量補正できるから、精度の良い放射線
強度データを得ることができるようになり、良質の投影
データを取得できるのでアーティファクトの無い良質の
画像が得られるＣＴスキャナが得られるものである。更
には、プロファイル検出器はメイン検出器と同じ列数で
同じスライス厚方向配列幅を有すると共に、被検体を通
らないＸ線パスを検出パスとするようにしたことで、こ
れも良質の投影データを取得できるのでアーティファク
トの無い良質の画像が得られる効果がある。
【００２４】そのため、マルチスライスＣＴにおいて、
焦点移動等を原因とする検出器面上での線量プロファイ
ルの変化による各列の検出素子の出力変化を補正し、再
構成画像におけるアーティファクトの発生を防止できる
ようにしたＣＴスキャナを提供することができる。
【００２５】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。本発明では従来のレファレンス検出器
に加え、あるいはレファレンス検出器に代えて、体軸方
向（スライス厚方向）の線量プロファイルを測定するプ
ロファイル検出器を備え、そのプロファイル測定データ
によりマルチスライス検出器の各列毎にレファレンス補
正（照射線量補正）をかける。プロファイル測定検出器
は、メイン検出器と同じ列数を備えたもの（メイン検出
器と同じブロックを使う）が最も簡単であるが、メイン
検出器上でのプロファイルを推定できるものであれば、
列数、大きさ、取付（焦点からの距離）などが同じ必要
はない。このようにすると、体軸方向線量のプロファイ
ルの変化による影響を除去できる。
【００２６】（第１の実施例）第１の実施例ではマルチ
スライス型のメイン検出器について、ファンビームＸ線
がこのメイン検出器の全スライス位置に入射するように
せずに、原理的には少なくとも両端のスライス位置にあ
るものについては、Ｘ線ビームが入射しないようにＸ線
光学系を設定しておくようにしたものである。
【００２７】本装置においては、図１に示すように、Ｘ
線検出素子（放射線検出素子）を複数列、複数行配列し
た構成の１システムのマルチスライス・メイン（ｍａｉ
ｎ）検出器３の近隣、もしくは検出器３に隣接させてプ
ロファイル検出器５を配設する。１システムのマルチス
ライス・メイン検出器３は図２に示すような検出器ブロ
ック２を図３に示すようにマトリックス状に複数個整列
配置して構成したものである。
【００２８】検出器ブロック２は、図２に示すように微
小な放射線検出素子１をチャネル方向、スライス厚方向
に複数（チャネル方向：ｎ，スライス厚方向：ｍ）個を
整列配列した構成である（ｎ×ｍのマトリックス構
成）。１つの放射線検出素子１は検出視野面積が小さ
く、１素子で１チャネル分に相当するものである。
【００２９】すなわち、最小単位である放射線検出素子
１を図２に示すように、チャネル方向にｎ個、スライス
厚方向にｍ個配列したものが検出器ブロック２であり、
このような複数検出素子構成の検出器ブロック２を複数
作成し、これを図３に示すように、さらにチャネル方
向、スライス厚方向に複数（チャネル方向：ａ，スライ
ス厚方向：ｂ）配列して構成したものがマルチスライス
・メイン検出器３である。
【００３０】マルチスライス・メイン検出器３は被検体
透過後のＸ線を検出するために設けられるものであり、
従って、マルチスライス・メイン検出器３は被検体位置
Ｏを中心とする所定の円軌道上をＸ線管と対向して同期
的に回転移動されるが、Ｘ線管からのファンビームを受
けてその強度を検出することから、Ｘ線管から各検出素
子間での距離が同じとなるよう、Ｘ線管の焦点位置を中
心とする円軌跡上にその放射線入射面側が沿った湾曲面
になるように配列されている。そして、これにより、マ
ルチスライス・メイン検出器３を構成する全ての検出素
子において、被検体の介在しない状態でのＸ線入射条件
が等しくなるようにしている。
【００３１】このように、被検体透過後のＸ線を検出す
るために設けられるマルチスライス・メイン検出器３
は、１システムあたり上記の構成の場合、合計Ｎ（＝ｎ
×ａ）チャネル、Ｍ（＝ｍ×ｂ）スライスとなる。但
し、ｎ，ｍ，ａ，ｂは自然数（ｎおよびｍは２以上）で
ある。
【００３２】また、本装置ではマルチスライス・メイン
検出器３の近隣にプロファイル検出器５を配置している
が、このプロファイル検出器５も上記ｎ×ｍ個構成の検
出器ブロック２を用いる。マルチスライス・メイン検出
器３とは別に設けられているこのプロファイル検出器５
は、Ｘ線管球におけるそのＸ線焦点４からの距離がマル
チスライス・メイン検出器３と同じ距離の円周上であ
り、かつ、図１（ａ），（ｂ）に示すように、マルチス
ライス・メイン検出器３のチャネル方向の延長線上の片
側（あるいは両側）に、マルチスライス・メイン検出器
３とスライス厚方向の位置を合わせて、スライス厚方向
にｂ個配置して構成したものである。
【００３３】なお、図１はプロファイル検出器５をマル
チスライス・メイン検出器３の片側に配置した構成を示
しており、かつ、マルチスライス・メイン検出器３から
所定間隙を置いて配置した構成を示しているが、間隙を
詰めて隣接構成としても良く、また、両側に配置する構
成とするようにしても良い。プロファイル検出器５はＸ
線管球より照射されるＸ線の強度分布を測定するために
設けたものであり、チャネル方向の個数（チャネル数）
について特に制限はしない。下記に述べるように、必要
なＳ／Ｎ（信号／雑音比）を確保するチャネルの数を上
回るようにすると云う条件を満たせば用は足りる。な
お、プロファイル検出器５には、被検体７にかからない
ようなＸ線パスＸＰp を確保した方がよい。
【００３４】また、図１（ｂ）に示すように、プロファ
イル検出器５には、その放射線入射面側にコリメータ８
を設けてあり、Ｘ線管の放射口側にはＸ線照射域を制限
する上部スリット１０が設けてあり、従って、プロファ
イル検出器５はこのコリメータ８によって被検体からの
散乱線が除去され、また、必要ならば本件出願人が別途
提案した散乱線補正の処理を施すことなどによって、よ
り散乱線の影響のない、あるいはより影響の小さい状態
とした上で、上部スリット１０によって限定され、か
つ、被検体透過後にマルチスライス・メイン検出器３に
入射しているＸ線の対軸方向線量プロファイル９が測定
できるようになっている（図４参照）。
【００３５】このように、基本設計では合計Ｍスライス
（ｓｌｉｃｅ）分の被検体断面それぞれについて、その
透過Ｘ線強度を一度に検出できるように本実施例のＸ線
検出装置を構成するメイン検出器３およびプロファイル
検出器５は構成されているが、使用にあたっては図１
（ｂ）をＢ方向からみた図である図４に示すように、検
出器全体のスライス幅よりも小さい範囲にＸ線ビームが
入射するよう、Ｘ線光学系が設計されている。
【００３６】すなわち、Ｍ（＝ｍ×ｂ）スライス分の検
出素子配列構造としてあるものの、実際にはＭスライス
分、全てにＸ線ビームが入射するようにはしてなく、図
４に示すようにこれより少ないＮスライス分の検出素子
にのみ、Ｘ線ビームが入射するように構成してある。そ
して、これにより、Ｘ線プロファイルが監視できるよう
にしてある。
【００３７】ここで、マルチスライス・メイン検出器３
とプロファイル検出器５について予め補正データ収集を
行い、これら検出器の補正データを得ておき、収集デー
タの正規化に使用する。そして、実際の撮影のための被
検体スキャンにおける収集データをこの補正データに基
づいて補正して正規化し、被検体スキャンにおける各ス
ライス位置でのＸ線強度の変動はそのときのプロファイ
ル検出器５の対応する検出素子の出力を用いて行う。
【００３８】この場合、補正データ収集時でのＸ線管球
の焦点４がｆ１の位置であったとして、この後に被検体
スキャン時との間でＸ線管球の焦点移動が起こり、ｆ２
の位置になったとする。すると、検出器３，５に入射す
るＸ線ビームのプロファイルが点線９´のように、移動
する。すなわち、Ｘ線管球の焦点４が初めｆ１の位置に
あったものが時間経過と共にｆ２位置に偏移してしまっ
たことで、Ｘ線ビームはＸ線管球のＸ線放射口側に配置
されたスリット１０を介して出射される関係上、このス
リット１０位置を支点に、照射域は実際の焦点移動と反
対方向に移動することとなる。この結果、被検体スキャ
ン時では例えば、Ａ列では補正データの収集時よりＸ線
の入射線量が減少し（斜線部が減少量）、Ｂ列では反対
に増加するといった具合になる。
【００３９】この列毎の入射線量の変化は、スライス位
置が対応するように配列されるマルチスライス・メイン
検出器３とプロファイル検出器５とで同じように発生す
る。すなわち、マルチスライス・メイン検出器３におけ
るＡ列に相当するプロファイル検出器（Ａ´とする）の
出力データも、マルチスライス・メイン検出器３のＡ列
の出力と同じに変化する。Ｂ列、Ｃ列…その他も同様で
ある。
【００４０】従って、マルチスライス・メイン検出器３
の全ての列について、プロファイル検出器５での対応す
る列の検出器の出力データとの比を求めることにより、
時間経過に伴う補正データ収集時と被検体スキャン時で
のＸ線管球の焦点位置移動による各列毎のＸ線強度の変
化を補正して補正データ収集時と同じ入射線量に換算す
ることが可能になる。
【００４１】このような原理を利用した本装置の具体的
な構成例をつぎに説明する。図５は本装置のシステム構
成をブロック図で示したものである。図中２０はスリッ
ト、２１はＸ線管球、２２はマルチスライス・メイン検
出器、２３はレファレンス検出器（プロファイル検出
器）であり、これら検出器２２，２３はいずれも図１乃
至図３で説明したマルチスライス・メイン検出器３およ
びレファレンス検出器５と構成は同じである。メイン検
出器２２、レファレンス検出器２３にはＸ線管球２１か
らのＸ線ビームがスライス厚方向についてこれら検出器
２２，２３の全てではなく、両端のいくつかのスライス
位置対応の検出器領域には入射しないようにこれらとＸ
線管球２１、スリット２０の位置関係を設定してある。
【００４２】２４はマルチスライス・メイン検出器用の
データ収集装置、２５はレファレンス検出器用のデータ
収集装置、２６はデータ処理装置、２７は記憶装置、２
８は補助記憶装置、２９は再構成装置、３０は表示装
置、３１はホストコントローラ、３２は高圧発生装置で
ある。この他、図示しないが、Ｘ線管球２１とマルチス
ライス・メイン検出器２２を所定の円軌道に沿って移動
させる駆動機構やその制御系、また、システムを操作す
る操作卓も当然備えている。
【００４３】マルチスライス・メイン検出器用のデータ
収集装置２４はマルチスライス・メイン検出器２２の各
スライス位置，各チャネル位置対応のＸ線検出素子の検
出したＸ線強度対応の検出信号をそれぞれデータに変換
してスライス位置別チャネルデータ（スライス位置別Ｘ
線パス別のデータ）を得るものであり、レファレンス検
出器用のデータ収集装置２５はレファレンス検出器２３
の各スライス位置，各チャネル位置対応のＸ線検出素子
の検出したＸ線強度対応の検出信号をそれぞれデータに
変換してスライス位置別のレファレンスデータを得るも
のであり、データ処理装置２６はこのレファレンスデー
タを用いてスライス位置別チャネルデータの補正や正規
化等の各種前処理を行う装置である。
【００４４】記憶装置２７はこの前処理済みのスライス
位置別チャネルデータを記憶する装置であり、再構成装
置２９はこの記憶装置２７の記憶データをもとに、Ｘ線
吸収の情報に基づく画像を再構成する装置であり、補助
記憶装置２８はその再構成された画像データ等を保持す
る記憶装置である。表示装置３０はこの再構成された画
像の表示や、各種コマンド入力のための操作画面表示、
データ入力画面表示等に使用される画像や文字表示可能
なディスプレイである。
【００４５】ホストコントローラ３１はシステム全体の
制御の中枢を担う装置であり、高圧発生装置３２はＸ線
管球２１に対するＸ線発生用の所要高圧電力を供給する
装置であって、所要電圧の他、電流の制御も行う。
【００４６】この他、図示しないが、Ｘ線管球２１とＸ
線検出装置（マルチスライス・メイン検出器２２および
レファレンス検出器２３）を被検体を中心に回転駆動走
査する走査駆動系や、各種の操作を行う操作卓がある
が、図では省略してある。
【００４７】このような構成において、Ｘ線管球２１と
マルチスライス・メイン検出器２２およびプロファイル
検出器２３を被検体Ｐを介して所定方向に回転移動走査
させながらＸ線管球２１よりファンビームＸ線を曝射さ
せ被検体断面のＸ線吸収データ収集を行う。この動作を
行う前に補正データ収集のため、被検体を置かない状態
（空気のみ）、そして被検体の代わりに水を配置して水
データについてそれぞれ同様のＸ線吸収データの収集を
行っておく。
【００４８】マルチスライス・メイン検出器２２および
プロファイル検出器（レファレンス検出器）２３から得
られたＸ線吸収データは、それぞれに対応するマルチス
ライス・メイン検出器用のデータ収集装置２４、レファ
レンス検出器用のデータ収集装置２５に送られ、ここで
それぞれチャネル別にデータ化される。これらデータは
データ処理装置２６を介して記憶装置２７に補正データ
として記憶される。
【００４９】上述したように、プロファイル検出器２３
は、被検体ＰにかからないようなＸ線パスＸＰが確保さ
れている。また、検出器２３には、コリメータによって
被検体Ｐからの散乱線を除去したり、別の提案に示すよ
うな散乱線補正によって、散乱線の影響のない状態で、
スリット２０によって限定され、かつ、被検体透過後に
メイン検出器２２に入射しているＸ線ビームの被検体対
軸方向線量プロファイル（図４の９）が測定できるよう
になっている。
【００５０】この結果、合計Ｍスライス分の性能を有す
るメイン検出器２２には、図４に示した如く、検出器全
体のスライス幅ＬＭよりも小さい範囲にＸ線ビームが入
射するようになるが、そのときの検出器に入射するＸ線
ビームのプロファイルは検出器２３により検出でき、監
視できることになる。
【００５１】ここで、補正データ収集時と、被検体スキ
ャン時との間でＸ線管球の焦点移動が起こる（移動時の
焦点ｆ２）と、検出器に入射するＸ線ビームのプロファ
イルが図４における点線９´のように移動することにな
り、そのため、例えば、補正データの収集時より入射線
量が減少し（斜線部が減少量）、Ｂ列では反対に増加す
る。
【００５２】この列毎の入射線量の変化は、メイン検出
器２２（図４では３）とプロファイル検出器２３（図４
では５）とで同じように発生し、Ａ列に相当するプロフ
ァイル検出器（Ａ´とする）の出力データも、Ａ列のメ
イン検出器２２の出力と同じに変換する。（Ｂその他も
同様） 従って、マルチスライス・メイン検出器２２の持つ全て
の列（検出器２２自身の可能とする全てのスライス位
置）について、それぞれ対応するプロファイル検出器２
３の出力データとの比を求め、この比でデータの換算を
することにより、メイン検出器２２の各列での入射Ｘ線
の検出データは、補正データ収集時と同じ入射線量のも
のとするように換算することができるようになる。
【００５３】ゆえに、メイン検出器２２における補正前
のｉチャネル、ｊスライス位置での検出出力データをＭ
ＡＩＮｉｊ、補正後をＭＡＩＮ´ｉｊとすると、つぎの
式により補正することができる。
【００５４】ＭＡＩＮ´ｉｊ＝ＭＡＩＮｉｊ＊（（ＰＲ
ＯＦｊ）initial ／（ＰＲＯＦｊ） object ） 但し、（ＰＲＯＦｊ）initial は補正データ収集時のｊ
列プロファイル検出器（レファレンス検出器）の出力デ
ータであり、（ＰＲＯＦｊ） object は被検体スキャン
時のｊ列プロファイル検出器（レファレンス検出器）の
出力データである。
【００５５】従って、被検体スキャン時にメイン検出器
２２より検出されたデータについて、レファレンス検出
器２３の出力をプロファイル検出出力として利用して上
述のような演算による補正をデータ処理装置２６にて行
わせることで、本ＣＴスキャナではＸ線ビームのプロフ
ァイルの変化に対して補正データ収集時の特性と同じに
なるように補正することが可能になる。
【００５６】本装置では検出器ブロック２を使用してい
るため、図６に示すようにプロファイル検出器（レファ
レンス検出器）２３は一つの列に対して複数のチャネル
を備えた構成となっているが、線量プロファイルの測定
においては、列毎に複数のチャネルのデータを束ねて、
一つの列のデータとして使用する。図６では、６列×８
チャネル（ｃｈ）のプロファイル検出器２３を例にして
おり、例えば、２列目（Ｃ列）のデータは、斜線部分を
束ねて１つのデータとする。データは検出器ブロック２
の改造等により、ハード的に束ねても良いし、個々のデ
ータとして収集した後、計算で束ねても構わない。プロ
ファイル検出器用のＸ線パスを確保したり、チャネル
（ｃｈ）方向にデータを束ねることにより、１列分のデ
ータのＳ／Ｎを向上することができる。
【００５７】こうして得た各種補正用データ及び被写体
のＸ線吸収データは図５におけるデータ処理装置２６に
より、図７に示す如き処理が行われることによって補正
済みの投影データになる。すなわち、被検体スキャン時
において収集したＸ線吸収データ（投影データ）につい
てのオフセット補正が行われ、また、各投影データにつ
いて対数変換した後、プロファイル検出器２３からの各
スライス位置（列位置）対応のＸ線強度データによりプ
ロファイル変化対応に補正してから、水透過Ｘ線強度の
データを用いて水に対する吸収率の差を求める水補正を
行った後、補正済みの投影データである補正済み投影デ
ータとして出力される。この補正済み投影データは記憶
装置２７に記憶される。
【００５８】そして、被検体断面のこの補正済み投影デ
ータは再構成装置２９により再構成演算処理を行い、再
構成すると焦点移動の影響がない状態のデータで画像再
構成されるかたちとなるから、アーティファクトのない
良質の断面像が観察できることになる。
【００５９】なお、被検体位置に何も置かない状態での
補正データ収集時（オールエア（ＡＬＬ−Ａｉｒ）の補
正データ収集時）に、プロファイル検出器２３の出力デ
ータと、メイン検出器２２上でのプロファイルとの関係
の情報を収集しておき、この情報を被検体のＸ線透過デ
ータの収集であるオブジェクト収集時のプロファイル推
定に使用することもできる。例えば、プロファイル検出
器２３の出力データと、メイン検出器２２上でのプロフ
ァイルとの関係の情報をオールエアの補正データ収集時
に収集しておき、プロファイル検出器２３による現実の
プロファイル検出デ−タに基づくオブジェクト収集時の
データ補正に利用するなどすると、実際に則した補正が
可能になる。
【００６０】また、プロファイル検出器２３はスライス
の厚み方向であるセグメント方向に対して、メイン検出
器２２より少ない数のセグメントに検出野を分割された
構成とし、データ処理装置２６は、メイン検出器２２よ
り少ない数のセグメントで分割されたこのプロファイル
検出器２３の出力データから、メイン検出器上でのプロ
ファイルを推定する構成とすることも可能である。
【００６１】以上は、マルチスライス・メイン検出器の
スライス厚方向配列幅より狭い厚みのファンビームＸ線
を使用し、このマルチスライス・メイン検出器と同じ列
数で同じスライス厚方向配列幅（列方向配列幅）を有す
ると共に、被検体を通らないＸ線パスを検出パスとする
プロファイル検出器（レファレンス検出器）を設け、こ
のプロファイル検出器にてプロファイルの変化を監視
し、このプロファイルの変化対応にマルチスライス・メ
イン検出器の検出データについて補正を施こす構成とし
たものである。そのため、Ｘ線管球の焦点位置移動が生
じてもこれを適確に把握して補正を施すことができ、ア
ーティファクトの無い良質の画像が得られるＣＴスキャ
ナが得られるものである。
【００６２】（第２の実施例）以上は、メイン検出器と
プロファイル検出器とを同じ仕様のものを流用すること
を想定して実施例を示したが、同じものでなくとも、ト
ータルとして同じスライス数を持ったものであれば、焦
点からの距離を調整して配置することにより、メイン検
出器の対応する列のプロファイルを検出することができ
る。
【００６３】逆にいうと、メイン検出器と同じ配列円周
上に実装スペースが確保できない等の理由で、Ｘ線管球
焦点からの距離を変えたいといった要求が生じる場合も
ある。例えば、図８（ａ）に示す如き構成とした場合で
あり、この例ではプロファイル検出器（レファレンス検
出器）２３はメイン検出器２２より大幅にＸ線管球２１
寄りの配置である。
【００６４】このような場合、光学的位置関係からプロ
ファイル検出器２３に入射するＸ線ビームの強さと、各
スライス幅はメイン検出器２２と異なっているが、Ｘ線
管球２１の焦点からの距離に対応してプロファイル検出
器２３のスライスピッチを図８（ｂ）に示すように調整
すれば、第１の実施例の構成の場合と同じ効果が得られ
る。すなわち、焦点位置より所定角度を以て広がるＸ線
ビームの幾何学的関係から、プロファイル検出器２３の
スライスピッチＳP1a がＸ線管球２１の焦点からの距離
に対応してメイン検出器２２のスライスピッチＳP1b に
一致するように調整すれば良い。さらに、メイン検出器
上のでのプロファイルを許容される精度で推定できる範
囲であれば、メイン検出器よりもスライス数が少なくと
も十分効果が得られる。
【００６５】この結果、Ｘ線管球焦点位置からみて、プ
ロファイル検出器２３が配置される半径に対して、メイ
ン検出器２２が配置される半径が異なる場合にあっても
本発明は適用できるものであり、Ｘ線管球の焦点位置移
動が生じてもこれを適確に把握して補正を施すことがで
き、アーティファクトの無い良質の画像が得られるＣＴ
スキャナが得られるものである。
【００６６】
【００６７】
【００６８】
【００６９】
【００７０】
【００７１】なお、種々実施例を説明たが、本発明は上
述の実施例に制限されるものではなく、例えば、Ｘ線管
球を線源として利用する構成の他に、他の放射線源を利
用することも可能であるなど、種々変形して実施し得
る。
【００７２】
【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
マルチスライス・メイン検出器のスライス厚方向配列幅
より狭い厚みのファンビームＸ線を使用し、このマルチ
スライス・メイン検出器と同じ列数で同じスライス厚方
向配列幅を有すると共に、被検体を通らないＸ線パスを
検出パスとするプロファイル検出器を設け、このプロフ
ァイル検出器にてプロファイルの変化を監視し、このプ
ロファイルの変化対応にマルチスライス・メイン検出器
の検出データについて補正を施こす構成としたから、Ｘ
線管球の焦点位置移動が生じてもこれを適確に把握して
補正を施すことができ、アーティファクトの無い良質の
画像が得られるＣＴスキャナが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を説明するための図であって、
本発明の第１の実施例の要部構成を示す図。
【図２】本発明の実施例を説明するための図であって、
本発明の第１の実施例における検出器ブロックの構成例
を説明するための図。
【図３】本発明の実施例を説明するための図であって、
本発明の第１の実施例におけるマルチスライス・メイン
検出器の構成例を説明するための図。
【図４】本発明の実施例を説明するための図であって、
マルチスライス・メイン検出器に入射するＸ線ビームの
Ｘ線管球焦点移動に基づく入射領域移動と本発明の第１
の実施例におけるマルチスライス・メイン検出器の入射
領域の関係を説明するための図。
【図５】本発明の実施例を説明するための図であって、
本発明の第１の実施例におけるマルチスライス・メイン
検出器を使用したＣＴスキャナの具体的なシステム構成
例を示すブロック図。
【図６】本発明の実施例を説明するための図であって、
プロファイル検出器の列方向のＸ線検出素子群の検出出
力を束ねる範囲を示す図。
【図７】本発明の実施例を説明するための図であって、
データ処理装置におけるデータ前処理の流れを示すフロ
ーチャート。
【図８】本発明の実施例を説明するための図であって、
本発明の第２の実施例におけるマルチスライス・メイン
検出器とプロファイル検出器の配置例を説明するための
図。
【図９】従来構成を説明するための図。
【符号の説明】
２…検出器ブロック ３，２２…マルチスライス・メイン（ｍａｉｎ）検出器 ４…Ｘ線管球の焦点 ５，２３…プロファイル検出器（レファレンス検出器） ７，Ｐ…被検体 ９…Ｘ線の対軸方向線量プロファイル １０…上部スリット ２０…スリット ２１…Ｘ線管球 ２４…マルチスライス・メイン検出器用のデータ収集装
置 ２５…レファレンス検出器用のデータ収集装置 ２６…データ処理装置 ２７…記憶装置 ２８…補助記憶装置 ２９…再構成装置 ３０…表示装置 ３１…ホストコントローラ ３２…高圧発生装置
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−169914（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−29382（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−222134（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−2607（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61B 6/03

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被検体の複数スライスに放射線を照射す
    る照射手段と、 前記複数スライスに対応する複数行の検出器からなり、
    被検体を透過した放射線を検出し複数スライスの放射線
    透過データを出力する検出手段と、前記照射手段から前記検出手段までの距離と等しく配置
    され、かつ前記検出手段より少ない複数の検出器と、こ
    の検出器の各行からの出力を補間して前記検出手段の各
    行における放射線の強度を求める手段とからなり、 前記
    照射手段から照射される放射線のスライス方向の強度分
    布を前記各行における放射線強度に基づいて測定する測
    定手段と、 この測定手段で測定された強度分布に応じて前記検出手
    段から出力される放射線透過データをスライス毎に補正
    する手段とを有することを特徴とするＣＴスキャナ。
  2. 【請求項２】 被検体の複数スライスに放射線を照射す
    る照射手段と、 前記複数スライスに対応する複数行の検出器からなり、
    被検体を透過した放射線を検出し複数スライスの放射線
    透過データを出力する検出手段と、 前記照射手段から前記検出手段までの距離と異なる距離
    に配置され、かつ前記検出手段と同じ複数行の検出器で
    あって、かつこの検出器の行ピッチが前記照射手段から
    前記検出手段までの距離と前記照射手段から当該検出器
    までの距離との比、及び前記検出手段の検出器の行ピッ
    チに応じて設定される強度分布測定用検出器を有し、前
    記照射手段から照射される放射線のスライス方向の強度
    分布を当該強度分布測定用検出器からの出力に基づき測
    定する測定手段と、 この測定手段で測定された強度分布に応じて前記検出手
    段から出力される放射線透過データをスライス毎に補正
    する手段とを有することを特徴とする ＣＴスキャナ。
  3. 【請求項３】 被検体の複数スライスに放射線を照射す
    る照射手段と、 前記複数スライスに対応する複数行の検出器からなり、
    被検体を透過した放射線を検出し複数スライスの放射線
    透過データを出力する検出手段と、 前記照射手段から照射される放射線のスライス方向の強
    度分布を測定する測定手段と、 この測定手段で測定された強度分布に応じて前記検出手
    段から出力される放射線透過データをスライス毎に補正
    する手段とを具備し、 前記検出手段と前記強度分布測定手段は所定サイズのマ
    トリクス配置された検出素子ブロックを適宜配列して構
    成され、 前記検出手段は各検出素子毎に放射線透過データを出力
    し、前記強度分布測定手段は各行毎に強度データを出力
    することを特徴とするＣＴスキャナ。
  4. 【請求項４】 前記強度分布測定手段は、通常は被検体
    を通らないパスにて測定するものである請求項１乃至３
    のいずれかに記載のＣＴスキャナ。
  5. 【請求項５】 前記強度分布測定手段は、前記照射手段
    から前記検出手段までの距離と等しく配置され、かつ前
    記検出手段と同じ複数行の検出器からなる請求項３記載
    のＣＴスキャナ。
  6. 【請求項６】 前記強度分布測定手段は、前記検出手段
    と同じ複数行で、かつ行ピッチが同一の検出器からなる
    請求項１乃至３のいずれかに記載のＣＴスキャナ。
  7. 【請求項７】 前記強度分布測定手段は、前記検出手段
    よりも前記照射手段に近い距離に有り、前記検出手段と
    同じ複数行の検出器からなり、 さらに前記強度分布測定手段の行ピッチは前記検出手段
    の行ピッチよりも小さく設定される請求項２記載のＣＴ
    スキャナ。
  8. 【請求項８】 前記検出手段と前記強度分布測定手段は
    同一の基板上に隣接して形成される請求項１または３に
    記載のＣＴスキャナ。
  9. 【請求項９】 前記検出手段と前記強度分布測定手段は
    同一の基板上に間隔を開けて形成される請求項１または
    ３に記載のＣＴスキャナ。
  10. 【請求項１０】 前記検出手段と前記強度分布測定手段
    は別々の基板上に形成され、両基板は隣接して配置され
    る請求項２または３に記載のＣＴスキャナ。
  11. 【請求項１１】 前記検出手段と前記強度分布測定手段
    は別々の基板上に形成され、両基板は間隔を開けて配置
    される請求項２または３に記載のＣＴスキャナ。
  12. 【請求項１２】 前記強度分布測定手段は前記検出手段
    の各行の検出器の延長線上の一端に設けられる請求項１
    乃至３のいずれかに記載のＣＴスキャナ。
  13. 【請求項１３】 前記強度分布測定手段は前記検出手段
    の各行の検出器の延長線上の両端に設けられる請求項１
    乃至３のいずれかに記載のＣＴスキャナ。
  14. 【請求項１４】 前記強度分布測定手段は前記照射手段
    を向き、被検体を透過した放射線を排除するコリメータ
    を具備する請求項１乃至３のいずれかに記載のＣＴスキ
    ャナ。
  15. 【請求項１５】 前記補正手段は各行毎に前記強度分布
    測定手段の出力の基準値ＰＲＯＦ（initial ）と現在値
    （object）との比を求め、前記検出手段の現在値ＭＡＩ
    Ｎの補正値ＭＡＩＮ’をこの比に応じて以下の式に基づ
    き補正する ＭＡＩＮ’＝ＭＡＩＮ×ＰＲＯＦ（initial ）／ＰＲＯＦ（object） 請求項１乃至３のいずれかに記載のＣＴスキャナ。
  16. 【請求項１６】 前記検出手段は被検体断層面に沿う方
    向の検出素子列毎に複数のチャネルのデータを束ねるこ
    とにより、前記各行毎の強度データを求めることを特徴
    とする請求項３に記載のＣＴスキャナ。
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