JP3527381B2 - 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】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線源と、これに
対向して配設された多数のＸ線検出素子をアレイ状に配
列したＸ線検出器とを被検体回りに一体的に回転させる
ことで、当該被検体の断層像を得るＸ線ＣＴ装置に関す
る。
【０００２】
【従来技術】Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線管球の温度上昇に
伴う焦点移動により、各Ｘ線検出素子の感度がばらつ
き、得られた断層像にアーティファクトが生じることが
問題となっている。かかるＸ線検出素子の感度がばらつ
くのは、種々の原因が考えられるが、固体検出器であれ
ばシンチレータの透過率や接着具合、コリメータの平行
度等が一定でないことが、また、電離箱方式の気体検出
器では、各チャンネル幅が体軸方向に一定でないこと等
がそれぞれ原因と考えられる。
【０００３】このため、従来では、管球のスキャン条件
や休止時間など、使用状況から推定した管球内部の温度
に対する各検出素子の感度を予め測定し、実際に被検体
をスキャンした時の使用状況に応じて感度を適宜選定し
て被検体の収集データを補正する手法や、被検体の体軸
方向に分解能を有する２次元検出器やラインセンサ等、
Ｘ線管球の焦点移動の検知が可能なモニタ用検出器を別
途配置し、実際に被検体をスキャンした場合に、当該モ
ニタ用検出器で検知されたＸ線入射位置に従って、予め
求めた感度補正値で被検体の収集データを補正する手法
等が採られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、管球内
部の温度に応じて補正を行う場合、実際の焦点移動の変
化量を検知しておらず、特に、Ｘ線管球の温度上昇と焦
点移動にヒステリシスがある場合等には、各Ｘ線検出素
子感度の満足できる補正を行うことは不可能である。
【０００５】また、別途モニタ用検出器を設ける場合、
制御回路等が別途必要となり、全体の装置構成が複雑と
なる。
【０００６】そこで、本発明はこれらの課題を解消する
ため、簡単な構成で、Ｘ線管球の焦点移動に伴う各Ｘ線
検出素子感度の補正ができるＸ線ＣＴ装置の提供を目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、Ｘ線源と、これに対向して配設された多
数のＸ線検出素子をアレイ状に配列したＸ線検出器とを
被検体回りに一体的に回転させることで、当該被検体の
断層像を得るＸ線ＣＴ装置であって、被検体の体軸方向
に対する前記Ｘ線検出器へのＸ線の入射位置に応じた出
力が得られるよう、前記多数のＸ線検出器素子のうち被
検体を透過しない位置に配設された所定のＸ線検出素子
を２組に分け、さらにそれぞれ体軸方向に２分割し、一
組のＸ線検出素子の分割された一方の領域のみに配設さ
れた長方形の第１のＸ線遮蔽マスクと、他組のＸ線検出
素子の分割された他方の領域のみに配設された長方形の
第２のＸ線遮蔽マスクとを有し、前記所定のＸ線検出素
子の前記一組のＸ線検出素子からの出力和Ｆｔと前記他
組のＸ線検出素子からの出力和ＲｔからＸ線焦点の移動
量に対応する焦点移動量対応値ＳｔをＳｔ＝（Ｆｔ−Ｒ
ｔ）の式により算出し、この値により前記Ｘ線源の焦点
移動による影響を補正して被検体の断層像を得る演算手
段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】さらには、前記演算手段が、前記焦点移動
量対応値Ｓｔを、Ｓｔ＝（Ｆｔ−Ｒｔ）の式により算出
するのに代えて、Ｓｔ＝（Ｆｔ−Ｒｔ）／（Ｆｔ＋Ｒ
ｔ）の式により算出するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
〜図６に基づいて説明する。
【００１１】図１は発明の一実施形態であるＸ線ＣＴ装
置の概略図であり、被検体２を挟み対向して、Ｘ線管１
及びＸ線検出部３が配設されており、Ｘ線管１よりＸ線
を被検体２に照射しながらＸ線管１及びＸ線検出部３を
一体的に回転することで、Ｘ線検出部３より略３６０゜
或いは略１８０゜方向からの被検体ＢのＸ線透写データ
が取得される。
【００１２】Ｘ線検出部３は、入射Ｘ線をコリメートす
るコリメータ３ｃと、Ｘ線を検知する画像用Ｘ線検出器
３ａ及びモニタ用検出器３ｂからなるＸ線検出器を有す
る。当該Ｘ線検出器はＸ線を光に変換するシンチレータ
素子と、このシンチレータ素子で変換された光を検出し
電気信号として出力するフォトダイオードとからなるＸ
線検出素子をＸ線管を中心として円弧状に約５００〜１
０００チャンネル程度配列した構成を有する。
【００１３】画像用Ｘ線検出器３ａは、被検体２の撮像
用に使用され、モニタ用検出器３ｂは、Ｘ線管１の焦点
移動の検知に使用される。このため、モニタ用検出器３
ｂには、被検体２を透過しない位置に配設された所定の
Ｘ線検出素子が用いられる。データ収集処理装置４は、
各チャンネルから得られるデータを収集し、増幅等通常
必要とされる処理を施した後、ＡＤ変換して、ホストＣ
ＰＵ５へ送出する。ホストＣＰＵ５は、装置全体の動作
制御を行うと共に、メモリ６に予め保存された各Ｘ線検
出素子の感度補正のための補正係数に基づき、Ｘ線管１
の焦点移動に伴う各Ｘ線検出素子の感度補正などを行
い、画像再構成に必要な演算処理を施した後、得られた
断層像を画像表示装置７に表示させる。
【００１４】ここで、図２は、画像用Ｘ線検出器３ａの
一部とモニタ用検出器３ｂをＸ線入射面から示したもの
であり、モニタ用検出器３ｂは、Ｘ線検出器の端部で被
検体２を透過しない部分の８チャンネルを４チャンネル
づつ２組の領域Ｆ，Ｒに分け、領域Ｆの各検出素子に
は、体軸方向に２分割された一方（図２では後方向）
に、また、領域Ｒの各検出素子には、体軸方向に２分割
された他方（図２では前方向）に、それぞれＸ線を透過
しない鉛（Ｐｂ）等からなる長方形の遮蔽板３ｄが配設
されている。
【００１５】図３（ａ）に示されるように、Ｘ線管１の
焦点移動がない場合、すなわち、Ｘ線束ＬがＸ線検出器
の中心位置部分に入射する場合は、領域ＦにあるＸ線検
出素子からの出力和Ｆ0 から領域ＲにあるＸ線検出素子
の出力和Ｒ0 の差出力Ｓ0 はゼロとなる。また、図３
（ｂ）に示されるように、Ｘ線管１の焦点移動が存在す
る場合、例えば、Ｘ線Ｌが体軸前方向にｔだけ移動した
場合は、領域ＦにあるＸ線検出素子からの出力和Ｆｔか
ら領域ＲにあるＸ線検出素子の出力和Ｒｔの差出力Ｓｔ
は、移動量ｔに応じた値となるため、モニタ用検出器３
ｂからの各Ｘ線検出素子出力より、Ｘ線焦点の移動量に
対応する値（以下「焦点移動量対応値」という。）を得
ることが可能となる。通常、Ｘ線焦点の移動量ｔ（簡易
的にＸ線束Ｌの移動量と考える）と上記差出力Ｓｔとの
関係は、図４のグラフに示されるようにほぼリニアとな
る。
【００１６】また、Ｘ線検出器として固体検出器を用い
た場合、Ｘ線を照射し続けると放射線劣化による感度低
下が発生するが、かかる影響は、Ｘ線Ｌの入射する全範
囲の感度で補正することにより、具体的には、以下の補
正式で得られる値を焦点移動量対応値とすることで除去
される。
【００１７】Ｓｔ＝（Ｆｔ−Ｒｔ）／（Ｆｔ＋Ｒｔ） なお、上記式は、Ｘ線Ｌの入射する全範囲のデータで移
動量を示す差出力を正規化すものであるため、かかる補
正を行えば、温度変化に対する検出器の感度変化による
影響も併せて補正されることとなる。
【００１８】また、焦点移動量対応値Ｓｔを、（Ｆｔ−
Ｒｔ）或いは（Ｆｔ−Ｒｔ）／（Ｆｔ＋Ｒｔ）とするか
は、使用するＸ線検出器に応じて適宜選択すれば良い。
【００１９】そして、焦点移動是正のための補正係数Ｔ
ikは、焦点移動がない場合の画像用Ｘ線検出器３ａのｉ
ch（ｉ番目のＸ線検出素子）出力値をＡi0、焦点移動対
応値がＳｋの場合の画像用Ｘ線検出器３ａのｉch出力値
Ａikすれば、以下の式により得られる。
【００２０】Ｔik＝Ａi0／Ａik （ｉ＝１〜ｎ） なお、ｎは、画像用Ｘ線検出器３ａの全チャンネル数を
示している。
【００２１】ホストＣＰＵ５は、被検体２が存在しない
状態で、Ｘ線を連続的に照射し、データ収集処理装置４
を介してモニタ用検出器３ｂのＸ線検出素子から得られ
る出力に基づいて焦点移動対応値Ｓｋを算出すると共
に、焦点移動対応値Ｓｋに対する補正係数Ｔikを順次算
出して各チャンネルｉ毎に図５に示す関係を求めメモリ
６に記憶する。なお、これらの動作は、実際の被検体２
の撮像に先だってなされる。
【００２２】また、焦点移動対応値は連続した値として
得られるが、メモリ６に補正係数Ｔikを記憶する関係
上、所定の離散的な値Ｓｋ（ｋ＝０〜ｍ（Ｓｍは実際の
撮像に際して生じうる最大の焦点移動対応値である））
のみが記憶される。
【００２３】次に、被検体２の撮像を行う場合の本発明
の作用をホストＣＰＵ５の動作を示す図６のフローチャ
ートに基づいて説明する。なお、被検体２の撮像は、Ｘ
線撮像をメモリ６への必要な補正係数Ｔikの記憶が完了
した状態でなされる。
【００２４】まず、被検体２をＸ線管１とＸ線検出部３
間に位置させ、被検体２に対して、Ｘ線管１とＸ線検出
部３を一体的に回転させながらＸ線を照射する（Ｓ
１）。
【００２５】次に、データ収集処理装置４より逐一出力
される画像用Ｘ線検出器３ａ，及びモニタ用検出器３ｂ
からの検出データを入力し（Ｓ２）、モニタ用検出器３
ｂから得られる検出データに基づいて焦点移動対応値Ｓ
を算出する（Ｓ３）。
【００２６】焦点移動対応値Ｓが求められると、画像用
Ｘ線検出器３ａの各チャンネル毎にメモリ６に予め記憶
された図５の焦点移動対応値Ｓと補正係数Ｔの対応表か
ら各チャンネルｉ毎に補正係数Ｔi を算出する（Ｓ
４）。
【００２７】ここで、補正係数は、焦点移動対応値Ｓｋ
との関係で離散的に記憶されているため、例えば、得ら
れた焦点移動対応値ＳがＳP とＳP+1 間に存在する場
合、以下の式により実際に用いる補正係数Ｔi を算出す
ることができる。
【００２８】Ｔi ＝（Ｔi,P+1 −ＴiP）・（Ｓ−ＳP ）
／（ＳP+1 −ＳP ） 補正係数をＴi が求められると撮像に際し画像用Ｘ線検
出器３ａから得られるすべての検出データＢｉｑ（ｉ＝
１〜ｎ）に対して以下の式による補正を行う（Ｓ５）。
【００２９】Ｂｉｑ’＝Ｔｉ・Ｂｉｑ （ｉ＝１〜ｎ） ここで、ｉは画像用Ｘ線検出器３ａのチャンネル番号
を、また、ｑはデータ採取の番号であり、通常、一画像
の撮像に際し１０００〜２０００のデータ採取がなされ
る。
【００３０】以上の動作をすべてのデータ採取が終了す
るまで行い（Ｓ６）、すべてのデータ採取が終了する
と、補正した画像用Ｘ線検出器３ａの検出データに基づ
いて画像再構成処理を行い、断層像の再構成処理を行う
（Ｓ７）。そして、画像表示装置７に対して得られた断
層像を表示する（Ｓ８）。
【００３１】
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、被検体の体軸方向に対
する前記Ｘ線検出器へのＸ線の入射位置に応じた出力が
得られるよう前記Ｘ線検出器の所定のＸ線検出素子にＸ
線遮蔽マスクを配設したため、既存のＸ線検出器の一部
分に遮蔽マスクを配設することで、Ｘ線焦点移動の検知
が可能となる。このため、より簡単な構成で、Ｘ線管球
の焦点移動に伴う各Ｘ線検出素子感度の補正ができるＸ
線ＣＴ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるＸ線ＣＴ装置の概略図である。
【図２】本発明にかかるＸ線検出器及びＸ線遮蔽マスク
を示す図である。
【図３】Ｘ線管の焦点移動に伴い、Ｘ線がＸ線検出器上
を移動する状態を説明する図である。
【図４】焦点移動と焦点移動量対応値との関係を示す図
である。
【図５】焦点移動量対応値と補正係数との関係を示す図
である。
【図６】本発明の動作を示す図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・Ｘ線管 ２・・・・・・・・被検体 ３・・・・・・・・Ｘ線検出部 ４・・・・・・・・データ収集処理装置 ５・・・・・・・・ホストＣＰＵ ６・・・・・・・・メモリ ７・・・・・・・・画像表示装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−169914（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−154926（ＪＰ，Ａ) 米国特許4559639（ＵＳ，Ａ) 米国特許5131021（ＵＳ，Ａ) 米国特許4991189（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 6/03

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Ｘ線源と、これに対向して配設された多数
    のＸ線検出素子をアレイ状に配列したＸ線検出器とを被
    検体回りに一体的に回転させることで、当該被検体の断
    層像を得るＸ線ＣＴ装置において、被検体の体軸方向に
    対する前記Ｘ線検出器へのＸ線の入射位置に応じた出力
    が得られるよう、前記多数のＸ線検出器素子のうち被検
    体を透過しない位置に配設された所定のＸ線検出素子を
    ２組に分け、さらにそれぞれ体軸方向に２分割し、一組
    のＸ線検出素子の分割された一方の領域のみに配設され
    た長方形の第１のＸ線遮蔽マスクと、他組のＸ線検出素
    子の分割された他方の領域のみに配設された長方形の第
    ２のＸ線遮蔽マスクとを有し、前記所定のＸ線検出素子
    の前記一組のＸ線検出素子からの出力和Ｆｔと前記他組
    のＸ線検出素子からの出力和ＲｔからＸ線焦点の移動量
    に対応する焦点移動量対応値ＳｔをＳｔ＝（Ｆｔ−Ｒ
    ｔ）の式により算出し、この値により前記Ｘ線源の焦点
    移動による影響を補正して被検体の断層像を得る演算手
    段とを備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  2. 【請求項２】前記演算手段が、前記焦点移動量対応値Ｓ
    ｔを、Ｓｔ＝（Ｆｔ−Ｒｔ）の式により算出するのに代
    えて、Ｓｔ＝（Ｆｔ−Ｒｔ）／（Ｆｔ＋Ｒｔ）の式によ
    り算出することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装
    置。
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