JP3168824B2 - 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】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、医療や工業の分野に
おいて、被検体をＸ線ビームで走査することにより被検
体の内部の３次元画像情報を得るＸ線ＣＴ装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置は、被検体の一つの平面
（スライス面）についてその平面内の３６０゜のあらゆ
る方向からＸ線ビームを照射し、その透過Ｘ線強度を検
出することにより３６０゜の各方向からの投影データを
得て、その投影データを逆投影することにより、そのス
ライス面上でのＸ線吸収率分布（断層像）を再構成する
ものである。Ｘ線ビームによる３６０゜方向での透過デ
ータを得るために、通常、Ｘ線管を被検体の周囲におい
て上記のスライス面上で円軌道を描くように回転させ、
このＸ線管から発生したＸ線ビームを回転中心軸方向に
放射する。そしてこの回転中心軸付近には被検体を配置
しておき、被検体を透過したＸ線はＸ線管とは被検体を
挟んで対向配置されたＸ線検出器で検出するようにす
る。これにより、被検体の上記のスライス面についての
Ｘ線ビームによるスキャンを行ない、投影データを得る
ことができる。Ｘ線検出器としては、多数の検出エレメ
ントが円弧の一部をなすように配列されたものを、Ｘ線
管に対して被検体を挟んで対向配置された位置関係を保
って一体に回転させたり、あるいは多数の検出エレメン
トを全円周上に配置して固定したものを用いる。
【０００３】このＸ線検出器の検出エレメントを、上記
のスライス面に直角な方向にも複数列並べて２次元配列
とすることが、Ｘ線利用効率の向上の観点からも望まれ
ている。現在市場に出ている具体的なＸ線ＣＴ装置の例
としては、２列に並べて２スライス分のデータを同時に
収集できるようにしたものが知られている。また、Ｘ線
検出器としてＸ線イメージインテンシファイアを用い、
Ｘ線入射位置をスライス面方向にもそれに直角な方向に
も連続的に検出できるようにしたＸ線ＣＴ装置も試作さ
れている。
【０００４】さらに、最近では、いわゆるヘリカルスキ
ャン型のＸ線ＣＴ装置も知られている。これは、Ｘ線管
を回転させてＸ線ビームの円周方向でのスキャンを行な
いながら、被検体をスライス面に直角な方向に移動させ
ることによって、上記のような１つのスライス面だけで
なくそれに直角な方向にある幅を持つ３次元の空間をＸ
線ビームで螺旋型にスキャンさせ、収集したデータを螺
旋状に逆投影して被検体に関する３次元的な画像を再構
成するものである。
【０００５】上記の検出エレメントを２次元配列したＸ
線検出器を用いてヘリカルスキャン型のＸ線ＣＴ装置を
構成すると、図１９に示すような構成になる。この図１
９において、ガントリ１０内にＸ線管１７とＸ線検出器
１２とが納められており、ガントリ１０の中央部にはト
ンネル部（図では省略）が設けられていて、そのトンネ
ル部を挟んでＸ線管１７とＸ線検出器１２とが対向する
位置関係を保ちながら一体に回転するよう図示しない回
転装置によって保持されている。Ｘ線検出器１２はこの
例では上記の回転円周が形成する平面に対して直角な方
向に５列にＸ線検出エレメントが並べられたものとなっ
ている。被検体４１はベッド４２の天板に載せられてお
り、この天板が移動（図の左右方向に）することにより
ガントリ１０のトンネル部に被検体４１が挿入させられ
る。
【０００６】ここでＸ線管１７とＸ線検出器１２とが回
転する平面（スライス面）をＸ−Ｙ面とし、その面に直
角な方向（回転中心軸方向）をＺとすると、このＺ方向
が被検体４１の体軸方向となり、被検体４１が挿入され
る方向となる。Ｘ線管１７とＸ線検出器１２との回転中
に、被検体４１のＺ方向の移動が行なわれると、図２０
に示すようにＸ線管１７からのＸ線ビームによる被検体
４１についての螺旋型のスキャンが行なわれたことにな
り、被検体４１の体軸に直角な１つのスライス面だけで
なく、体軸方向にある厚さを持った立体のすべてについ
てＸ線透過データが得られたことになる。この場合、ヘ
リカルスキャンのピッチは図２０に示すようにＸ線検出
器１２の全体の幅（Ｚ方向の幅）Ｄのようには大きく
（粗く）できず、検出エレメントの１個分の幅ｄ程度と
している。そこで、このように螺旋型に取得されたデー
タを螺旋状に逆投影すれば、上記のスキャンした範囲で
の被検体４１の３次元的な画像が再構成できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の構成では、図１９に示すようにＸ線管１７
の１点Ｆ０を焦点としてＸ線ビームが発生し、この焦点
Ｆ０からコーン状に広がるＸ線ビームを５列のＸ線検出
器１２に入射させてデータを得ることになるため、ヘリ
カルピッチを粗くすると、データ取得方向（Ｘ線ビーム
の方向）がＺ軸に直角でないデータが多く含まれること
になり、再構成画像にアーティファクトが発生する問題
がある。そのため、上記のようにヘリカルスキャンのピ
ッチを大きくできないので、体軸方向にある長さを有す
る３次元領域のデータを得ようとする場合には、スキャ
ンに長い時間がかかることになる。
【０００８】この発明は、上記に鑑み、再構成画像にア
ーティファクトが生じないようにしながら、ヘリカルス
キャンピッチを大きくして短時間でヘリカルスキャンを
終了させることができるように改善した、Ｘ線ＣＴ装置
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＸ線ＣＴ装置においては、一つの平
面上で円軌道を描くよう回転させられ、その回転平面内
方向と該平面に直角な方向との２方向に多数の検出エレ
メントが２次元的に配列されたＸ線検出手段と、前記Ｘ
線検出手段における各Ｘ線ビューの取得期間内に異なる
焦点位置から複数のＸ線ビューが取得できるよう、Ｘ線
焦点がその回転平面に対して直角な方向に高速に往復運
動するＸ線発生手段と、該回転平面内方向と該平面に直
角な方向との２方向に多数の検出エレメントが２次元的
に配列されたＸ線検出手段と、上記のＸ線発生手段とＸ
線検出手段との間の空間に挿入された被検体を、該Ｘ線
発生手段およびＸ線検出手段に対して相対的に、上記の
Ｘ線発生手段の回転中に、上記の回転平面に直角な方向
に、上記の回転の１回転当たり少なくとも上記の各検出
エレメントの回転平面に直角な方向の１個分の幅以上に
移動させる移動手段と、上記のＸ線検出手段から得たデ
ータを螺旋状に逆投影して被検体に関する３次元的な画
像を再構成する手段とが備えられる。
【００１０】上記のようにＸ線焦点がその回転平面に対
して直角な方向に高速に往復運動するＸ線発生手段とし
ては、上記の回転平面に直角な軸の回りに回転する回転
陽極円筒と、この円筒に電子ビームを衝突させてＸ線ビ
ームを発生させる電子ビーム衝突手段と、該電子ビーム
を上記円筒の軸方向に偏向させる偏向手段とを備えて構
成されるＸ線管を使用することができる。
【００１１】なお、上記のＸ線発生手段およびＸ線検出
手段に対する被検体の移動量は、１回転当たり検出手段
の全体の回転平面に直角な方向の幅あるいはその２倍の
幅とすることができる。
【００１２】さらに、上記のＸ線発生手段は、上記の回
転平面に直角な軸の回りに回転する１個の回転陽極円筒
と、この円筒に電子ビームを衝突させてＸ線ビームを発
生させる２個の電子ビーム衝突手段と、該電子ビームを
それぞれ上記円筒の軸方向に偏向させる偏向手段とを備
え、上記の回転平面上の２点からＸ線を交互に発生する
Ｘ線管として構成することもできる。
【００１３】
【作用】Ｘ線発生手段の回転中に被検体を移動させてヘ
リカルスキャンを行なっているとき、そのＸ線発生手段
においてＸ線焦点が被検体の移動方向（つまりヘリカル
スキャンのピッチ方向）に高速に往復移動するので、ヘ
リカルスキャンのピッチを大きくしても、ある回転角度
位置におけるＸ線焦点の被検体移動方向位置はそのピッ
チごとに飛び飛びのものとなるのではなくて、連続的な
ものと扱うことができる。このことはヘリカルスキャン
のピッチを大きくしても、投影データの取得方向（Ｘ線
ビーム方向）の傾きが大きくならないようにできること
を意味しており、そのため、このデータを用いて再構成
した画像にはアーティファクトが発生しないことにな
る。
【００１４】また、上記のようにＸ線焦点を往復移動さ
せることのできるＸ線発生手段は、回転陽極円筒を用
い、これに衝突させる電子ビームを静電的にあるいは電
磁的に偏向させるようにしてＸ線管を構成すれば、実用
的にもきわめて容易に実現可能である。
【００１５】なお、Ｘ線発生手段およびＸ線検出手段に
対する被検体の移動量を、１回転当たり検出手段の全体
の回転平面に直角な方向の幅あるいはその２倍の幅とし
ても再構成画像にアーティファクトを生じることがない
ので、被検体の体軸方向へのスキャン速度が上がり、被
検体の体軸方向により大きな厚さを持つ３次元領域の全
体をより短時間にヘリカルスキャンすることができる。
【００１６】さらに、Ｘ線発生手段として回転平面上の
２点からＸ線を交互に発生するＸ線管を用いれば、２つ
の回転角度位置から発生したＸ線ビームによるデータを
交互に得ることができるため、回転方向のスキャン速度
を向上させたり、それらのＸ線のエネルギを変えること
により２つのエネルギのＸ線ＣＴ画像を得ることなどが
できる。
【００１７】
【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。図１に示すよう
に、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とが対向配置されてお
り、この位置関係を保ったまま一体に回転させられるよ
うになっている（回転機構は省略している）。この回転
円周がなす平面をＸ−Ｙ平面とし、これに直角な方向を
Ｚ方向とする。Ｘ線管１１とＸ線検出器１２との間の空
間に被検体４１がＺ方向に挿入させられる。
【００１８】Ｘ線管１１は、そのＸ線焦点の位置がＺ方
向のある幅Ｄ内の各位置Ｆ１〜Ｆ５となるようにＺ方向
に往復移動するようなものとして構成されている（これ
については後に図１１以降の図を参照しながら詳細に説
明する）。Ｘ線管１１は上記のように回転させられるた
め、Ｘ線焦点はリング状のリボン（これは仮想的なもの
である）２１上で移動することになる。また、Ｘ線検出
器１２は、有効感度領域のＺ方向の幅が全体としてはＤ
（図２を参照）でＸ−Ｙ平面内では円弧状になっている
検出面を有し、そのように湾曲した検出面上に多数（こ
の実施例では５１２個）の検出エレメントが配列された
ものとなっている。この実施例では各検出エレメントの
有効感度領域のＺ方向の幅はｄであり、この検出エレメ
ントがＺ方向に５列に並べられている（ｄ＝Ｄ／５）。
そのため、１列で５１２個のサンプリング点を持つ投影
データが５列分（５スライス分）同時に収集できる構成
となっている。
【００１９】このＸ線管１１とＸ線検出器１２とは図２
に示すようにガントリ１０内に納められており、ガント
リ１０の中央部にはトンネル部（図では省略）が設けら
れていて、そのトンネル部を挟んでＸ線管１１とＸ線検
出器１２とが対向する位置関係を保ちながら一体に回転
するよう図示しない回転装置によって保持されている。
ガントリ１０内に配置されたコリメータ１３によりＸ線
ビームの被検体４１の体軸方向（スライス厚さ方向）の
コリメーションがなされる。被検体４１はベッド４２の
天板に載せられており、この天板がＺ方向に移動するこ
とによりガントリ１０のトンネル部に対して被検体４１
がＺ方向に移動させられる。
【００２０】この被検体４１の移動量は、ここではＸ線
管１１およびＸ線検出器１２の１回転当たり、Ｄとされ
ており、これにより図３に示すように、ピッチＤのヘリ
カルスキャンが行なわれる。そこで、ある回転角度βｎ
にあるときのＸ線管１１に着目すると、Ｘ線管１１自体
の位置は第４図Ａに示すようにヘリカルスキャンによっ
て距離ＤずつＺ方向にずれる。しかし、Ｘ線管１１の内
部においてＸ線焦点は上記のようにＦ１〜Ｆ５の各点に
高速に移るので、そのようなピッチＤのヘリカルスキャ
ンによってもＺ方向でのＸ線焦点の間隔はｄ（＝Ｄ／
５）となり、Ｘ線焦点についてはピッチｄのヘリカルス
キャンを行なったのと同様になる。ちなみに、図１９で
示すような従来の焦点位置が固定されたＸ線管１７を用
いる場合は、図４のＢに示すようにその焦点Ｆ０のＺ方
向位置はヘリカルスキャンのピッチＤと同じ間隔とな
る。
【００２１】Ｘ線管１１においてＸ線焦点が高速に往復
移動し、このＸ線管１１が円軌道上を移動するため、Ｘ
線焦点は、図１や図５のＡまたはＢに示すリボン２１の
面上で動くことになる（その移動軌跡は２２、２３で表
わされる）。図５のＡでは、１方向に移動しているとき
（実線で示すような往路）でのみＸ線を発生させ、反対
方向に移動しているとき（点線で示すような復路）では
Ｘ線の発生を止めている。図５のＢでは、往路および復
路ともＸ線を発生している。
【００２２】この図５のＡのようにＸ線をオン・オフす
る場合、Ｘ線発生量は図６のようになる。この図６でβ
ｎはビュー（Ｘ線管１１の回転角度）を表わす。ここで
は１゜ごとのビューの投影データを３６０個得るものと
しており、つまりＸ線管１１の１回転でβ１からβ３６
０まで各ビューに対応した３６０個の期間Ｔ１でＸ線が
オンになり、その間の期間Ｔ２でオフになる。この期間
Ｔ１でＸ線焦点が１方向に移動し（往路）、期間Ｔ２で
逆方向に戻る（復路）。期間Ｔ１をさらに細分化して５
つに分ければ、その５つの細分化期間がそれぞれ焦点位
置Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５に対応することにな
る。
【００２３】このようなＸ線管１１におけるＸ線のオン
・オフの制御は図７に示すように、Ｘ線制御装置３２に
より制御される。またこのＸ線管１１におけるＸ線焦点
位置はＸ線焦点位置制御装置３３によって制御される。
ガントリ１０内でＸ線管１１とＸ線検出器１２とを回転
させる回転装置は回転制御装置３１により制御され、ベ
ッド４２における天板の移動に関する制御はベッド制御
装置４３により制御される。そして、これらベッド制御
装置４３、回転制御装置３１、Ｘ線制御装置３２および
Ｘ線焦点位置制御装置３３は、ＣＰＵ３５によって統一
的に制御される。
【００２４】たとえばＸ線管１１の回転角度が１゜でビ
ューβ１のデータを収集すべき期間Ｔ１では、図６に示
すようにＸ線がオンになるが、この期間Ｔ１においてＸ
線焦点位置制御装置３３によってＸ線焦点がＦ１からＦ
５まで高速に移動させられる。そこでこのＸ線焦点位置
制御装置３３からＸ線焦点がどの位置にあるかを示す焦
点位置情報（あるいは期間Ｔ１を５等分した各タイミン
グを表わす信号でもよい）をＡ／Ｄコンバータ３４に送
る。このＡ／Ｄコンバータ３４はＸ線検出器１２の各列
ごとに設けられている。ここでは、図１に示すようにＸ
線検出器１２はＺ方向に５列に配列されているので、Ａ
／Ｄコンバータ３４は５個となる。そこで、焦点位置が
Ｆ１にあるときのタイミングでこれら５個のＡ／Ｄコン
バータ３４によるサンプリングおよびＡ／Ｄ変換を同時
に行なわせ、１列目から５列目までの各列で同時に得た
５×５１２個のデータを、Ｘ線焦点位置制御装置３３か
らの焦点位置報（ここではＦ１を表わす）、回転制御装
置３１からの角度情報（この場合β１を表わす）および
ベッド制御装置４３からの移動量情報（Ｚ方向での被検
体４１の位置を示す）とともに、データ収集メモリ３６
に取り込む。このビューβ１、焦点位置Ｆ１で収集され
る５×５１２個のデータを（β１、Ｆ１）と呼ぶことす
る。
【００２５】上記の焦点位置Ｆ１でのデータ収集と同様
のデータ収集を焦点位置Ｆ２〜Ｆ５で繰り返す。そして
この焦点位置Ｆ１〜Ｆ５でのデータ収集を１回転につき
３６０個のビューβ１〜β３６０の各々で繰り返し、
（βｎ，Ｆｉ）（ｎは０〜３６０、ｉは１〜５）の各々
に対応する５×５１２の２次元データを得る。さらにこ
のようなデータ収集を行なう回転をＭ回繰り返す（この
回転中に被検体４１が１回転当たり距離Ｄだけ移動させ
られる）。
【００２６】すると、Ｘ線管１１の角度０゜のときに
は、図８のイの左側のように、５つの焦点位置Ｆ１〜Ｆ
５の各々から発射され、５列のＸ線検出エレメントの各
々に入射する（図では上から下へと向かう）Ｘ線ビーム
による合計２５個の投影データが得られたことになる。
被検体４１の中心軸付近のＺ方向各位置Ｚ１〜Ｚ５の各
々について見ると、その各位置Ｚ１〜Ｚ５を直角に通る
Ｘ線ビームによるデータが得られていることがわかる。
【００２７】そして、Ｘ線管の角度が１８０゜のときは
図８のロの左側のように、下側に位置している５つの焦
点位置Ｆ１〜Ｆ５の各々から上方向に発射され、上側に
位置している５列のＸ線検出エレメントの各々に入射す
るＸ線ビームによる合計２５個の投影データが得られ
る。このとき被検体４１はＺ方向に距離Ｄ／２だけ左側
に移動しているので、この被検体４１を基準にすれば、
Ｘ線ビームが右側にＤ／２だけずれたことになる。
【００２８】３６０゜回転したときは図８のイの右側の
ようになり、さらにそれから１８０゜回転したとき（最
初から５４０゜回転したとき）は同図ロの右側のように
なる。図８のイ、ロに示すこれらのＸ線ビームの様子か
ら、どのような回転角度であっても、被検体４１の中心
軸付近のＺ１〜Ｚ１２の各位置について、Ｚ軸に直交す
るＸ線ビームによるデータが得られていることがわか
る。
【００２９】このようなＸ線ビームの透過データがデー
タ収集メモリ３６において収集されると、画像再構成装
置３７ではまず（βｎ，Ｆｉ）の各々に対応する５×５
１２の２次元データを２次元コンボリューション操作し
た上で、原空間の体積格子点の各々に逆投影する。つま
り、データ取得したＸ線ビームが通った経路に沿って５
×５１２のデータのそれぞれが逆投影される。この操作
をＦｉおよびβｎの各々につき１回転分繰り返す。原空
間の各点において少なくとも１８０゜の各方向からデー
タが逆投影されることにより、その点における画像デー
タが再現される。そして、この操作を各回転ごとにＭ回
繰り返すことにより、Ｍ回の回転で走査した領域の両端
の幅Ｄを除いた、Ｚ方向にＤ×（Ｍ−２）の幅の領域の
３次元データの再現ができる。
【００３０】比較のために従来（図１９）のようにＸ線
焦点が１点Ｆ０のみでヘリカルスキャンのピッチがＤの
場合を説明する。この場合、ヘリカルスキャンによって
図４のＢで示すように、あるビューについては焦点間隔
はＤとなることは前に説明した。そこで、角度０゜のと
きは図９のイの左側に示すように１点Ｆ０から下側に放
射され、５列の検出エレメントの各列に入射するＸ線に
よるデータが収集される。１８０゜のときは図９のロの
左側に示すようにＸ線ビームとしては右側にＤ／２だけ
ずれた位置で、下側の点Ｆ０から上側に放射されて５列
の検出エレメントの各列に入射するＸ線ビームによるデ
ータが収集される。３６０゜のときは図９のイの左側の
Ｘ線ビームに対して右側にＤだけずれた位置でその左側
と同様なＸ線ビームによるデータ収集が行なわれ、５４
０゜のときは図９のロの左側のＸ線ビームに対して右側
にＤだけずれた位置でその左側と同様なＸ線ビームによ
るデータ収集が行なわれる。
【００３１】この図９のイ、ロからつぎのようなことが
わかる。たとえばＺ軸上のＺ５とＺ６の中間点付近に着
目すると、角度１８０゜付近ではＺ軸に直角なＸ線ビー
ムによるデータが得られるが、この着目点を通るＸ線ビ
ームはその他の角度ではすべてＺ軸に直交する方向から
傾いている。この着目点には角度９０゜〜２７０゜の範
囲でＸ線ビームが通過するが、角度９０゜のときは焦点
Ｆ０から発射された５本のＸ線ビームのうちの最も右側
のもののみが、角度２７０゜のときは焦点Ｆ０から発射
された５本のＸ線ビームのうちの最も左側のもののみ
が、それぞれこの着目点を通過する。そしてこのことは
Ｚ軸上のすべての点について当てはまるので、Ｚ１〜Ｚ
１２の各スライス面を再構成する少なくとも１８０゜内
の投影データのうちそのスライス面上に厳密な意味で乗
っている（Ｚ軸に直角になっている）ものはただ１つの
ビューであるにすぎず、他のすべてのビューの投影デー
タはＺ軸と直角になっていないばかりか、その直角方向
からの傾きも大きい。そのためこのような１８０゜内の
投影データを逆投影して画像を再構成すると、その再構
成画像にアーティファクトが発生してしまう。
【００３２】これに対して、Ｘ線焦点をＦ１〜Ｆ５と高
速移動させた場合は、上記のように、どの回転角度でも
Ｚ軸上のＺ１〜Ｚ１２のすべての位置につき、その位置
を、Ｚ軸に直角な方向に通るＸ線ビームが存在するた
め、Ｚ１〜Ｚ１２のスライス面のどれについても、それ
を再構成する１８０個（１８０゜の各ビュー）の投影デ
ータの各々には必ず厳密な意味でそのスライス面を平行
に通ったＸ線ビームによるデータが含まれる。その結
果、このような投影データを逆投影してＺ１〜Ｚ１２の
各スライスの画像を再構成する場合、その再構成画像の
アーティファクトをなくすことができるのである。
【００３３】なお、上記ではヘリカルスキャンのピッチ
をＤとしているが、２Ｄとした場合のＸ線ビームの様子
は図１０のようになる。この図１０では０゜、３６０゜
と１８０゜とでＸ線ビームが重ならない（１８０゜でＤ
だけずれるから）ため、図８や図９ではそれぞれイ、ロ
と分けて描いていたのを分けずに描いている。この図１
０から、ヘリカルスキャンピッチを２Ｄとした場合で
も、すべてのスライス面につきどのビューでも必ずその
スライス面を通るＺ軸に直角なＸ線ビームによる投影デ
ータが含まれることがわかる。そのため、この場合も、
ヘリカルスキャンのピッチをＤとした場合と同様に、再
構成画像のアーティファクトをなくすことが可能であ
る。
【００３４】ここで、上記のようにスライス面の厚さ方
向に焦点を高速に移動させることのできるＸ線管１１は
たとえば図１１、図１２のように構成することができ
る。図１１はこのＸ線管１１を模式的に示す断面図であ
り、図１２は同じＸ線管１１を他の方向から見た模式的
な断面図である。これらの図において、フィラメント５
１から発生した電子ビームが加速電極５２および静電偏
向用電極板５３を経て回転陽極円筒５４に衝突するよう
にされている。回転陽極円筒５４はＸ線管１１の回転平
面に対して直角な方向にその中心軸が向くように配置さ
れ、かつその中心軸を回転中心軸として回転するように
されている。電子ビームが回転陽極円筒５４に衝突する
ことによりＸ線ビームが発生し、これがスライス面内方
向のコリメーションを行なうコリメータ１４を経て被検
体の方向に放射される。
【００３５】これらフィラメント５１、加速電極５２、
静電偏向用電極板５３および回転陽極５４は図１２に示
すように真空外囲器５５内に納められる。回転陽極円筒
５４はベアリングによって回転可能の保持されるととも
に、外囲器５５の外部に配置されたステータ５７によっ
てロータ５６が回転させられることによって回転駆動さ
れるようになっている。この回転陽極円筒５４への給電
は通常の傘型の回転陽極円盤と同様にベアリング給電で
行なう（なお、この給電方式は、回転陽極円筒の高速回
転が得られるのであれば、ベアリング給電でなく、ブラ
シ給電や熱電放射子給電でもよい）。回転陽極円筒５４
の回転軸がＸ線管１１とＸ線検出器１２の回転軸（Ｚ
軸）と平行になっているので、この回転陽極円筒５４の
回転保持機構（ベアリング）に余分な力がかからないよ
うにすることができる。
【００３６】静電偏向用電極板５３に加える電位の大き
さ・極性によって静電界が変化するので、その中を通る
電子ビームの偏向度合いが変化する。そこで、この静電
偏向用電極板５３に加える電位の大きさ・極性を高速に
変化させることで、電子ビームが回転陽極円筒５４に衝
突する位置を図１２に示すように回転陽極円筒５４の中
心軸方向に移動させて、Ｘ線焦点位置をスライス厚さ方
向に高速に移動させることができる。
【００３７】なお、電子ビームを回転陽極円筒５４の中
心軸方向に偏向させるためには、電界でなく磁界を用い
ることもできる。たとえば図１３に示すように磁界偏向
用コイル５８、５９を用いる。これら磁界偏向用コイル
５８、５９に図に示すような方向の電流を流すことによ
って図に示すような方向の磁束を発生させれば電子ビー
ムは実線に示すように偏向され、電流の方向を反対方向
とすれば、磁束の向きも反対方向となって電子ビームの
経路は点線で示すようになる。このように磁界によって
電子ビームを偏向させることにより回転陽極円筒につね
に直角に電子ビームを衝突させることができるという利
点が得られる。
【００３８】図１４は図１１で示すような電子ビーム発
生手段（フィラメント５１、加速電極５２、静電偏向用
電極板５３）を、１つの回転陽極円筒５４に対して２つ
備えた、２焦点型のＸ線管１５を示すものである。この
Ｘ線管１５では２つの焦点からＸ線を同時に発生させる
ことができるが、同時に発生させると、いずれの焦点か
らのＸ線ビームによるデータかを区別できないため、時
間的に交互にＸ線ビームを発生させることとする。
【００３９】たとえば、図１５に示すように２つの焦点
が軌跡２４、２５を描くようにして移動するようにす
る。一方の焦点については、移動軌跡２４の実線部で示
すような、直線的に一方向およびその反対方向に移動し
ているときにＸ線を発生し、点線部で示すような、方向
転換をしている期間においてＸ線をオフにする。他方の
焦点についても同じで、、移動軌跡２５の実線部で示す
ような、直線的に一方向およびその反対方向に移動して
いるときにＸ線を発生し、点線部で示すような、方向転
換をしている期間においてＸ線をオフにする。そして、
一方の焦点が方向転換している期間に、他方の焦点の直
線移動を行なわせるようにすれば、２つの回転角度から
のデータが交互に、時間的に効率よく、収集されること
になる。また、加速電極５２に印加する電圧をそれぞれ
異なるものとして２つの焦点のそれぞれから発生するＸ
線のエネルギを異ならせれば、２つのエネルギのＸ線Ｃ
Ｔ像を得ることができる。
【００４０】さらに、このような２焦点型のＸ線管１５
を用いると、ステレオ透視型の透過像を容易に得ること
ができるという別の利点も得られる。すなわち、Ｘ線管
１５とＸ線検出器１２の回転を止めて、これらを一定の
回転角度で静止させた状態で、被検体４１のＺ方向の移
動のみを行ない、収集されたデータをその移動方向に並
べれば２つの焦点位置から見たような透視像が同時に得
られる。
【００４１】また、Ｘ線管１１においてＸ線焦点を上記
のようにスライス面の厚さ方向に焦点を高速に移動させ
る場合、スライス厚さ方向のコリメーションを行なうコ
リメータ１３は上記のように固定ではなく、その焦点の
移動に対応させて、移動させることが望ましい。図１６
には、移動型のコリメータ１６を用いた他の例が示され
ている。この移動型コリメータ１６では、スライス厚さ
方向の開口幅が、１つの焦点から発生したＸ線が、Ｘ線
検出器１２の有効感度領域のスライス厚さ方向の幅Ｄに
だけ広がるようなものとされており（この図１６では焦
点が位置Ｆ３にあるときの状態が示されている）、この
開口が焦点の移動に対応して矢印のように往復移動す
る。このように発生したＸ線がＸ線検出器１２の有効感
度領域に限定されることにより、Ｘ線検出器１２に入ら
ない不要な１次Ｘ線の割合を減少させ、被検体４１に対
するＸ線曝射の問題を軽減することができる。ちなみ
に、図２のように固定型のコリメータ１３を用いる場
合、開口幅は大きくせざるを得ないため、たとえば同じ
焦点位置Ｆ３の場合にＸ線はＸ線検出器１２の有効感度
領域の幅Ｄよりも相当大きく広がってしまい、Ｘ線検出
器１２に入らない不要な１次Ｘ線の割合が非常に大きな
ものとなる。
【００４２】このような移動型コリメータ１６はたとえ
ば図１７に示すように、いくつかのスリット（放射線透
過孔）６２を設けた回転円板（円形放射線遮蔽板）６１
をＸ線管１１（または１５）の前面に配置して構成する
ことが可能である。スリット６２はたとえば２０ｍｍ×
１００ｍｍ程度の大きさとすることができる。Ｘ線焦点
が位置Ｆ１からＦ５へと動くとき、その動きに合わせて
スリット６２が回転移動するような位置に円板６１を配
置して矢印で示すように回転させる。この回転移動とＸ
線焦点の移動とは同期している必要があるため、円板６
１をモータードライブによって高速回転させるとき、そ
の回転をフォトセンサ６３（あるいはシャフトエンコー
ダ等）で検出し、その検出信号をＸ線焦点位置制御装置
３３（図７）に送り、焦点位置の移動をその回転に同期
させる。
【００４３】図１８のように、円板６１と同様の構成の
円板７１を用い、これら２つの円板６１、７１を一部
が、Ｘ線発生位置Ｆ１〜Ｆ５において重なるように配置
して同期回転させてもよい。２つの円板６１、７１の重
畳部分におけるスリット６２、７２の重なり合いにより
Ｘ線がコリメーションされるため、そのコリメーション
の対称性が改善できる。
【００４４】
【発明の効果】以上実施例について説明したように、こ
の発明のヘリカルスキャン型のＸ線ＣＴ装置によれば、
ヘリカルスキャンピッチを大きくしてもアーティファク
トのない画像を得ることができるため、大きな３次元ボ
リュームをスキャンするのに時間がかからないという効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の模式的な分解斜視図。
【図２】同実施例の模式的な断面図。
【図３】同実施例のヘリカルスキャンを示す模式的な側
面図。
【図４】Ｚ方向の焦点位置を示す模式図。
【図５】Ｘ線焦点の移動軌跡の例を示す模式図。
【図６】Ｘ線発生量を変化を表わすタイムチャート。
【図７】同実施例の制御およびデータ収集・処理系を示
すブロック図。
【図８】同実施例におけるＸ線ビームの様子を示す模式
図。
【図９】参考例におけるＸ線ビームの様子を示す模式
図。
【図１０】本発明の他の実施例におけるＸ線ビームの様
子を示す模式図。
【図１１】Ｘ線管の１例を模式的に示す断面図。
【図１２】同Ｘ線管を模式的に示す他の方向から見た断
面図。
【図１３】偏向手段の他の例を示す模式的な斜視図。
【図１４】Ｘ線管の他の例を模式的に示す断面図。
【図１５】図１４のＸ線管を用いたときのＸ線焦点の移
動軌跡の例を示す模式図。
【図１６】移動型コリメータを用いた他の実施例の模式
図。
【図１７】移動型コリメータの構成例を示す平面的な模
式図。
【図１８】移動型コリメータの他の構成例を示す平面的
な模式図。
【図１９】従来例の模式的な断面図。
【図２０】同従来例のヘリカルスキャンを示す模式的な
側面図。
【符号の説明】
１０ ガントリ １１、１５、１７ Ｘ線管 １２ Ｘ線検出器 １３、１４、１６ コリメータ ２１ 仮想的なリボン ２２〜２５ 焦点の軌跡 ３１ 回転制御装置 ３２ Ｘ線制御装置 ３３ Ｘ線焦点位置制御装置 ３４ Ａ／Ｄコンバータ ３５ ＣＰＵ ３６ データ収集メモリ ３７ 画像再構成装置 ４１ 被検体 ４２ ベッド ４３ ベッド制御装置 ５１ フィラメント ５２ 加速電極 ５３ 静電偏向用電極板 ５４ 回転陽極円筒 ５５ 真空外囲器 ５６ ロータ ５７ ステータ ５８、５９ 磁界偏向用コイル ６１、７１ コリメータ用回転円板 ６２、７２ Ｘ線透過用スリット ６３ フォトセンサ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一つの平面上で円軌道を描くよう回転さ
    せられ、その回転平面内方向と該平面に直角な方向との
    ２方向に多数の検出エレメントが２次元的に配列された
    Ｘ線検出手段と、前記Ｘ線検出手段における各Ｘ線ビュ
    ーの取得期間内に異なる焦点位置から複数のＸ線ビュー
    が取得できるよう、Ｘ線焦点がその回転平面に対して直
    角な方向に高速に往復運動するＸ線発生手段と、上記の
    Ｘ線発生手段とＸ線検出手段との間の空間に挿入された
    被検体を、該Ｘ線発生手段およびＸ線検出手段に対して
    相対的に、上記のＸ線発生手段の回転中に、上記の回転
    平面に直角な方向に、上記の回転の１回転当たり少なく
    とも上記の各検出エレメントの回転平面に直角な方向の
    １個分の幅以上に移動させる移動手段と、上記のＸ線検
    出手段から得たデータを螺旋状に逆投影して被検体に関
    する３次元的な画像を再構成する手段とを備えることを
    特徴とするＸ線ＣＴ装置。
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