JP4047845B2

JP4047845B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP4047845B2
Application number: JP2004265456A
Authority: JP
Inventors: 晋一右田
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2004-09-13
Filing date: 2004-09-13
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: JP2004344685A

Description

本発明は、Ｘ線により人体などの断層画像を得るＸ線ＣＴ装置に関し、特に、かかるＸ線ＣＴ装置の検出器の構造に関する。

Ｘ線ＣＴ装置は、患者などの人体の病巣内部情報を得るため、人体を含む被検体の断層画像を得る手段として広く利用されている。しかしながら、かかるＸ線ＣＴ装置では、被検体から発生する散乱Ｘ線の影響によって、ＣＴ画像に帯状のアーチファクト（偽像）が現れたり、あるいは、ＣＴ値一様性等が悪化するなどの問題があった。そのため、従来、画像悪化のこれらの要因に対する対処として、各種線質硬化補正や散乱線補正などが行なわれている。しかしながら、これらの補正では、その補正内容を高度にする程、画像処理時間の増大を招き、また、パーシャルボリューム効果のため、計測スライス厚さが厚い（広い）場合には、その補正効果が劣化するという問題点が残っていた。

このような画像悪化要因の影響を少なくするためには、基本的には、その計測スライス厚さを薄く（狭く）して、数多くの計測データを取ることが行われる。すなわち、上述の散乱Ｘ線による悪影響は、計測スライス厚さが狭い程その影響が少なくなり、そのため、単純に散乱線の影響を少なくするには、狭いスライス
で計測を行なった方が良く、散乱線補正効果が良くなることとなることによる。

しかしながら、上記の従来技術においては、薄い（狭い）スライス計測のため、画像ノイズが増加してしまい、そのため、コントラスト差の小さい病変を観察するには診断価値が低下するだけではなく、加えて、検査時間や演算時間、さらには、被検者のＸ線被曝量が増加するなど、Ｘ線ＣＴ装置による検査での大きな問題になっていた。

そこで、本発明では、上記の従来技術における問題点に鑑み、スライス幅が厚い（広い）計測でも、散乱線によるアーチファクトが少なく、ＣＴ値一様性等の良好な画像が得られるＸ線ＣＴ装置を、さらには、良好な断層画像を得るためのデータ処理方法を堤供することをその目的とする。すなわち、Ｘ線ＣＴ装置の計測において被検体から発生する散乱線により発生する診断の妨げとなるアーチファクトを低減し、診断に良好な断層画像を高速に堤供するものである。

本発明は、Ｘ線源からのＸ線を所定のスライス幅でチャネル方向に放射し、被検体を透過した当該Ｘ線をチャネル方向に配置した検出器により検出し、当該検出器で検出した検出信号により前記被検体の断層画像を形成するＸ線ＣＴ装置であって、当該検出器は、散乱線の影響が少なくなるようにＸ線源に対してスライス方向に移動可能に構成され、チャネル方向に複数に分割された検出部から構成されると共に、各チャネル方向の検出部は、さらに、スライス方向に複数に分割された検出部から構成されると共に前記所定のスライス幅の外側に散乱線を検出する検出部位を配置したものとするＸ線ＣＴ装置を開示する。

上記の本発明になるＸ線ＣＴ装置によれば、上記のように、チャネル（ｃｈ）方向と共にスライス方向にも複数に分割された検出部から構成された分割型検出器により、薄いスライス幅計測と同等の計測データが得られ、これにより、パーシャルボリュームに起因するアーチファクトを抑制し、さらに、検出器面の被検体見込角度が小さくなる事から、計測データに混入する検出故乱線量も低減でき、より精密な散乱線補正やＸ線線質補正が可能となり、良好な画像が得られる。

また、上記の本発明によれば、分割型検出器により薄いスライス幅計測と同等の計測データが得られ、もって、パーシャルボリュームに起因するアーチファクトを抑制し、また、検出器面の被検体見込角度が小さくなる事から、計測データに混入する検出散乱線量が低減でき、より良好な画像が得られるだけではなく、さらに、狭スライス計測時に直接線Ｘ線ビームが当たらないスライス方向端部の分割データの計測値を散乱線量として計測データに対して補正するため、各スライス計測毎に高精度な散乱線計測が可能となり、これにより、良好な散乱線補正が可能となる。

加えて、以下にその詳細を述べる本発明によれば、複数分割データのデータを加算する処理は、スライス厚さの大きい計測データと同等の少ない散乱線補正やＸ線線質補正処理回数で画像を提供することから、装置自身の処理負担を低減できる。さらに、分割型検出器と検出回蹄との接続変更叉は計測データ処理数の変更処理は、スライス幅が狭い計測時には、当然、検出器入射面でのＸ線ピーム幅が狭くなるため、計測すべき分割検出器のスライス方向の検出部の数を少なくでき、これにより装置の処理時間を低減することができる。

本発明によれば、チャネル（ｃｈ）方向と共にスライス方向にも複数に分割された検出部から構成された分割型検出器により、被検体を透過したＸ線ビームを計測することにより、実質的には狭いスライス幅の計測データを同時に計測して、これを所定の処理を行って画像を再構成することにより、パーシャルボリューム効果が少ない良好な計測データを取り込み、最終的には、各データの加算処理で画像ノイズが少なく、かつ、アーチファクトの少ない、良好な断層画像を堤供することが出来る。

また、前記分割型検出器の各検出部からの計測データを、加算処理により、前記分割型検出器のスライス方向の分割数より少ない計測データにまとめ、各々のデータに対して演算時間の増加が顕著な散乱線補正や線質補正をした上で、これらの計測データを１つにまとめて画像の再構成を行うことにより、Ｘ線ＣＴ装置における演算時間の増加を少なくし、かつ、補正効果の高い良質な画像を堤供することが可能になり、さらに、狭スライス計測の際は、実際の計測Ｘ線ビームに関係する分割検出器のみを測定する方法により、演算処理数を少なくして、処理の高速化を実現することが可能となる。

さらに、本発明では、狭スライス計測の際は、実際の計測Ｘ線ビームに関係する分割検出器のみを測定し、残るスライス方向端面の計測データを散乱線補正用散乱線測定検出器とし、この狭スライス計測時に直接線Ｘ線ビームが当たらないスライス方向端部の分割データの計測値を散乱線量としてデータを採集し、後の狭スライス計測において、各計測データに対して個々のｃｈ毎に散乱線補正が行なわれるため、各スライス計測毎に非常に高精度な散乱線計測が可能となり、これにより、良好な散乱線補正が可能となる。

以下、本発明になる実施例の詳細について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１には、本発明の実施例になるＸ線ＣＴ装置の概略構造が示されている。まず、図１（ａ）は、図には示していないが、患者などの被検体７を乗せるための寝台側からスキャナー方向を見た時の、当該Ｘ線ＣＴ装置のスキャナー内に配置された計測関係装置の正面図を示し、また、図１（ｂ）はこの計測関係装置の側面図を示している。

これらの図において、Ｘ線の発生源であるＸ線管球１と、複数の検出チャネルを有した外形円弧状の検出器４とが、被検体７を中央に挟んで、互いに相対向する位置関係に配置され、この様な配置関係により、被検体７の周りを回転しながら、Ｘ線管球１から被検体７へのＸ線ビーム８の照射と計測が行なわれる。なお、ここでは、その実施例として、被検体７の周りを回転しながらＸ線ビームの照射と計測が行なわれる第３世代型のＣＴ装置を示したが、しかしながら、本発明はこれのみに限定されることなく、その他の各世代型のＸ線ＣＴ装置、あるいは、例えば被検体に対して螺旋状に計測を行なう連続回転型Ｘ線ＣＴ装置においても、同様に適用することが可能であることは言うまでもない。

上記のＸ線管球１から発生されたＸ線ビーム８は、まず、Ｘ線を遮る金属体等から構成されるコリメータ３によりそのビーム幅が制限される。なお、このコリメータ３は、図示はしていないが、Ｘ線ビーム８の減弱量を調整するＸ線補償物等と共に、図中に破線で示すコリメータ装置２内に実装されている。

かかる構成のＣＴ装置での計測では、図１（ｂ）に示す様に、上記のコリメータ装置２に内蔵されたコリメータ３のスリット幅を変えることによって、Ｘ線ビーム幅を可変して計測を行う。すなわち、この図示の実施例では、コリメータ３を構成する２枚の金属板の間隔を図中に矢印で示すように適宜調整することにより、図の破線で示すように、Ｘ線ビーム幅を可変して計測が行われる構造となっている。

そして、本発明によれば、その特徴点として、上記円弧状の検出器４を構成する複数のチャネルは、各チャネル（以下、「ＣＨ」と記す）毎にスライス方向に複数の検出部（面）４１、４１…に分割されている。なお、この実施例では、各ｃｈ毎に３分割された例により説明する。また、この図中の符号５は検出回路を示しており、この検出回路５は、後にも詳細に説明するが、各ｃｈでスライス方向に分割された検出器の出力が各自独立して接続されており、さらに、符号６は、上記検出回路５によりアナログ信号からデジタル信号に変換された信号により画像の再構成処理を行うための画像再構成処理装置である。

すなわち、本発明によれば、上記のように、各ｃｈ毎にスライス方向に分割された検出器の出力は、各自独立して検出回路５に接続され、ここでアナログ信号からデジタル信号へ変換された後、画像再構成処理装置６により、後に詳述する一連の処理手順により、各分割データ毎、または、各隣合う分割データの加算処理によりスライス方向での検出器の分割数より少ない計測データにする。その後、その詳細な内容については例えば特願平６−１２６９号により既に提案されているような線質補正、あるいは、特願平５−２７４１７１号や特願平６−７８３１号により既に提案されているような、いわゆる散乱線補正等の補正処理が行なわれた後に、Ｘ線ＣＴ装置で一般的に行なわれる画像再構成演算手法によって計測画像が再構成される。

次に、上記にその概略を説明した本発明になるＸ線ＣＴ装置の更に詳細な内容について説明する。まず、上述のような各ｃｈでスライス方向に複数に分割された検出器の詳細な構造について、添付の図３を参照しながら説明する。この図３（ａ）は、分割型Ｘ線ＣＴ用固体検出器の代表的な一例を示したもので、検出器４を構成する複数のチャネルをそれぞれのセンサーで構成する１ｃｈ型（１ｃｈ分）のＸ線ＣＴ用フォトセンサー（検出面）である。その大きさは、例えばｃｈ方向に約ｌ〜２ｍｍ、スライス方向は約２０〜３０ｍｍ程度の大きさである。なお、この例では、その表面の光受口部が、不感帯部に４０により、スライス方向に３つに分割されており、その各々が光を受けて電流信号を生じる独立したフォトセンサ一４１、４１…を構成している。これらの独立した３分割フォトセンサー４１、４１…は、後に詳述するように、１群となって検出器４の１ｃｈを構成する構造を有している。

図３（ｂ）は、上記の１ｃｈ型固体検出器の複数個を一体化してＸ線ＣＴ用固体検出器とした例であり、通常は、８〜３２ｃｈ程度分のセンサーが１体化して１個のセンサーとして構成される。構造的には、やはり、その表面の光受口部が格子状に形成された不感帯部４０により複数に分離され、もって、各フォトセンサー４１、４１…が独立して構成された構造となっており、これらのフォトセンサー郡は基板４４上に固定されている。そして、これらのフォトセンサー郡を構成する各フォトセンサー４１、４１…は、図からも明らかなように、基板４４上の１ｃｈ幅の中に、複数（本実施例では３個のフォトセンサー４１、４１…）が直列に配置されるように分割されて形成されている。また、それらの各フォトセンサー４１、４１…は、そのスライス方向側方（図の右側）において、ｃｈ方向に直列に複数並べて形成されたそれぞれの信号端子４２、４２…へ各々電気的に接続されており、さらに、フォトセンサー基板４４内には、各信号端子４２毎に導電性金属によるパターンが配線され、もって、上記信号端子４２、４２…と同様に基板端部に形成された各々の信号取り出し口４３、４３…に接続されている。なお、ここでは図示していないが、これらの信号取り出し口４３、４３…は、外部の検出回路５（図１（ｂ）を参照）に接続され、検出器の信号が当該検出回路で増幅され、そこでディジタル信号に変換されている。

続いて図４も、上記図３と同様に、上記固体検出器の基本的な構造形状を示したものであり、より具体的には、上記図３に示したフォトセンサー基板４４の上に、上述のようなフォトセンサーに代えて、Ｘ線を光信号に変換するシンチレーター４５を張り付けた構造のものである。このシンチレーターには、例えば単結晶型のＮａＩやＣｄＷｏ４等があり、あるいは、粉末状の単結晶を固めて１体化した紛体シンチレータでも良い。これらシンチレータでは、各ｃｈ毎の独立性を保つため、図４（ａ）に示すように、各ｃｈ毎の不感帯４０上にスリット４６の切れ目を設置したり、図４（ｂ）のように、スライス方向の分割点に対してもスリット４６を入れることが行われる。これにより、各ｃｈ間のクロストークが少なく、かつ、各ｃｈ毎の独立性が高くなり、良好な結果を示す。

次に、図５（ａ）及び（ｂ）には、その他の検出器である電離箱型の検出器における信号電極板の側面及び上面構造を示す。この信号電極板は、例えば厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度の導電体金属板（モリブデン、タングステン、ステンレス、鉄、銅等からなる板）４００の両面に、厚さ０．０２から０．０５ｍｍ程度のポリイミド等の薄い絶縁層４０１を張り付け、さらに、その側面に厚さ０．０２〜０．０４ｍｍ程度の銅箔層４１０を張り合わせることにより、５層構造の信号電極板として作成することが可能である。また、このような信号電極板の両面に配置された銅泊層４１０は、上述の張り合わせ以外の方法として、例えばパターンエッチング処理により、個々に独立した複数の信号電極面（図中の４１０、４１０…を参照）に分割することも可能である。なお、かかる本実施例では、信号電極板の電極面を片面毎に３分割とし、かつ、各々の電極面の信号取り出し端子４２０、４２０…を設けて個々の端子から個々の信号電極面の検出信号を電線等の半田付けで接続し、もって、図示しない外部の検出回路５（図１（ｂ）を参照）に接続するようにすれば良い。そして、かかる構成の電離箱型の検出器では、その両面で同じ処理が行なわれるとすると、１枚の信号電極板４００には６分割された電極層が構成される事になる。

図６には、上述の信号電極４００を、単純な導電体金属板からなり、高圧電圧が印加される高圧電極４３０、あるいは、他の５層構造電極構造の信号電極４００と共に、２枚の絶縁板４４０、４００の間に交互に並べ、接着剤等で固定することにより、もって、電極ブロックを構成した状態が示されている。このように構成された電極ブロックは、、図には示していないが、キセノンガスが充填された検出器ケース内に配置され、これにより電離箱型検出器として動作するようになる。なお、かかる５層構造両面電極板を採用した電離箱型検出器構造の詳細については、例えば特願平６−ｌ２６９号に記載されている。また、ポリイミドの張り付け方法については、特開昭５７−６３２５４号公報や特開昭６２−５３８２７号公報に詳細に示されており、これらに示される方法により容易に製作することが出来る。

次に、上記に詳細に説明した分割型検出器に接続される検出回路について、その構成を含む実施例を図７を参照しながら説明する。この図７に示す実施例は、その分割型検出器４として、上記の図３に示した固体検出器を利用した場合の一例を示したものであり、なお、この図では、上述の検出器４と検出回路５は、それぞれ１ｃｈ分の検出器４と検出回路５として、図中の波線によって示されている。

この図７において、分割型検出器４を構成する個々のフォトセンサー４１は独立した出力端子を持ち、同時に、共通した接地（アース）点に接続されている。各々のフォトセンサー４１の出力は、検出回路５内のそれぞれ独立した増幅回路５１に接続され、これにより、各々のフォトセンサーからの電流信号が電圧信号に変換される。（また、検出器として上記図５及び図６に示した電離箱型の検出器を採用した場合にも、それら検出器からの出力も電流信号となる。）なお、ここでの増幅回路５１としては、例えばミラー積分器や電流−電圧変換器、あるいは、各種ローパスフィルター等の多くの回路構成方法を採用することが出来る。

続いて、これら各増幅器５１からの電圧信号は、加算器（ＳＵＭ−ＡＭＰ）５２により順次信号バス５３に接続される。ここでは図示していないが、上記信号バス５３上に出力された電圧信号は、Ａ／Ｄ変換器に送り込まれ、そこで、順次アナログ電圧信号からデジタル信号に変換される構成となっている。ここで、上記の加算器５２としては、例えば一般に市販されているマルチプレクサや各種アナログスイッチにより構成されている。また、この実施例の回路図では、検出器４の各独立した分割電極からの信号を画像再構成処理装置６（上記の図１（ｂ）を参照）側で加算するものとして説明したが、これに代え、任意の分割データに対して上記検出回路５側で加算できるように、例えば上記信号切り替え器５２の内部に加算器を配置して分割信号を合計した１ｃｈ信号として送り出したり、Ａ／Ｄ変換器からのデジタル出力信号を加算器で処理した後に画像処理装置６に送り出す方法をとっても良いことを付け加えておく。

次に、上記のその詳細な構成を述べた本発明の実施例になるＸ線ＣＴ装置における散乱線補正の動作について、図２のフローチャートの処理手順を参照しながら、詳細に説明する。この手順は、分割された各検出器面からのデータの全て計測して各ｃｈ毎に複数の分割データを加算した後に、１回の散乱線補正や線質補正を施し、もって、画像再構成を行う手順である。

まず、Ｓｔｅｐ１では、計測開始前に計測条件を設定し、この時に、計測スライス幅も設定される。この操作は、図には記載していないが、一般的には、Ｘ線ＣＴ装置の動作を制御する操作卓によってなされ、その後、計測が開始される。

Ｓｔｅｐ２では、一連の計測時に、スライス方向に分割された検出器４のデータが順に検出回路５によって取り込まれ、順次、画像処理装置６に送られる。

Ｓｔｅｐ３は、画像処理装置６の処理過程において最初に行われる処理で、一般的には、検出器系のオフセット補正やＬＯＧ（対数）変換処理に続けてＸ線の変動に伴うリファレンス補正や各種感度補正の前処理が各計測データ毎に行われる。

Ｓｔｅｐ４では、スライス方向に分割された複数の各計測データ毎に加算処理がなされ、これにより、従来のＣＴ装置の計測データに相当する１ｃｈ分の１つのデータに変換される。この時、検出器の各分割された検出器面の長さが均等であれば単純な加算処理で良く、これとは異なり、検出面の分割比が異なる場合には、この分割比に相当した重み加算処理を行えば良い。

Ｓｔｅｐ５では、例えば特願平６−１２６９号などに詳細が記載された既に知られた線質補正や、あるいは、特願平５−２７４１７１号や特願平６−７８３１号などにも記載された既に知られた散乱線補正等の補正処理が行われ、最終的な画像のＣＴ値一様性やダークバンドアーチファクトを低減する補正処理を行う。

Ｓｔｅｐ６では、これらの補正処理後のデータに対して一般的に知られている画像再構成法を用いて画像再構成を行って一連の処理を完了する。

この一連の流れは、各種分割計測データを画像処理側で加算する方法として示したが、上記の図７の検出回路の実施例の説明でも述べたように、検出回路側で分割データを加算処理したうえで画像処理に送る方法を取れば、上記のＳｔｅｐ３での前処理回数が少なくなり、Ｓｔｅｐ４の処理も必要なくなる。また、この処理方法では、上記のＳｔｅｐ４に示すように、計測データの段階で加算処理を行ったが、このＳｔｅｐ４とＳｔｅｐ５の順番を変えて、各分割データ毎にＳｔｅｐ５の補正処理を行った後に加算する方法や、Ｓｔｅｐ４を無くして各分割データ毎に補正処理を行い、各データ毎で画像再構成を行い（狭スライス処理）、複数の画像を最終的に加算して１枚の厚いスライス画像として求める方法なども可能であることは言うまでもない。これらの変形手法の手順は、後者になる程その処理手順が多くなるため、最終的な処理時間が増加するという欠点があるが、後に説明する方法にも適用することが出来る。

なお、ここで、上記の実施例の説明では、スライス方向に３分割型の検出器の例により説明したが、しかしながら、本発明によれば、この検出器の分割数については、基本的には、そのＣＴ装置の用途や目的から、上記の３分割以外の複数（特に、奇数：２ｎ−１（ｎ：１以上の整数））の分割も可能であり、必ずしも３分割に限定されるものではない。にもかかわらず、特に、今回の検出器のスライス方向３分割構造が最もＣＴ装置に適している。そこで、以下には、その理由について、添付の図８を用いながら説明する。

まず、通常のＸ線ＣＴ装置では複数のスライス計測が可能であり、一般的には、１０、５、３、２、ｌｍｍの複数（５種類）のスライス幅が設定可能となっている。これは、被検体の大きさや検査目的部位に応じて、計測スライス厚さ（スライス幅）を変えるためである。すなわち、ＣＴ計測方法はスライス方向に厚さを持つ計測であるため、より小さな目的物の計測を行う場合には、パーシャルボリユーム効果のためコントラストが小さくなり、形状がボケて大きく見えるようになり、さらには、本来でてはいけないアーチファクトの発生もある。そこで、このような不具合を解消するため、上記計測スライス厚さを、被検体の大きさや目的部位に応じて変えることが出来るようにしたものである。

ここで、上記のスライス厚さ（スライス幅）とは、被検体７の中心位置（これはＣＴ装置の計測中心位置を表す）での計測厚さを示すため、コリメータ３の隙間幅や検出器４のスライス方向長さは、Ｘ線管球１のＸ線焦点位置から計測中心位置までの距離（ＳＯＤ）や焦点から検出器入射面位置までの距離（ＳＩＤ）、さらには、焦点からコリメータ３までの位置関係により決定されている。基本的には、これらスライス幅と各種コリメータ幅や検出器スライス方向長さは比例関係にあり、本来計測されるべきＸ線ビーム８の幅は、図８（ａ）のように、幾何学的に算出される。また、当然スライス幅が狭い画像ほどパーシャルボリューム効果が少なく、かつ、アーチファクトが少ない画像になるが、しかしながら、その分Ｘ線入射量が減るため、計測画像のノイズが多く、かつ、必要な計測回数が多くなり、計測スループットの面で問題になる。

そこで、どの程度のスライス厚さがパーシャルボリューム効果に起因するアーチファクトに対しての補正効果が良好かという点から検討した結果、本発明者らによれば、３ｍｍスライス画像以下（３ｍｍ以下のスライス幅）では、顕著な散乱線や線質補正効果が得られないという結果が得られた、この事から、最小補正単位は３ｍｍスライス以上との結論に達した。

この事から、特に、検出器４（最大１０ｍｍスライス）を等分に３分割することにより、約３ｍｍスライス以下の計測では、検出器４の中心部検出器面４１ａのみのデータを用いれば補正効果が大きい事が容易に推察できる。また、３ｍｍスライス以上の計測では、均等３分割された検出器４の全ての検出器面４１ａ、４１ｂ、４１ｃからのデータ（３個のデータ）を用いれば良い事になる。さらに、後にも実施例を用いて詳細に述べるが、例えば５ｍｍスライスの場合には、計測するＸ線ビーム位置をずらす方法を取ることにより、この均等３分割検出器４のどちらか２つ（４１ａと４１ｂ、あるいは、４１ａと４１ｃ）の検出器面での測定が可能となり、これによりパーシャルボリュームの効果が低減でき、さらに、計測時間も短縮できる事になる。１０ｍｍスライス計測では、当然、均等３分割検出器４の３つの検出器面４１ａ、４１ｂ、４１ｃで測定する事になる。なお、この検出器４の３均等分割配置構造では、使用する増幅器は同じものでも良く、また、各分割データの加算処理や補正における各データに対しての重み付けは均等で良いため、システム的にも適した配置であると言うことが出来る。

また、図８（ｂ）に示す５分割の場合には、例えば１：１：２：１：１のように不均等に分ければ、３ｍｍスライス以下の計測では中心位置にある１つの検出器面４１’ａのデータを、５ｍｍスライス計測ではさらに中心部の３つの検出器面４１’ａ、４１’ｂ、４１’ｃのデータを、１０ｍｍスライス計測では全部の検出器面４１’ａ、４１’ｂ、４１’ｃ、４１’ｄ、４１’ｅの計測データの計測を行なえば良い事になる。当然この場合は各分割検出器に対応する検出回路が必要になり、図７で示した回路方法で各検出器出力毎に増幅器を配置する方法や代わりに各検出器の出力に対して検出回路初段にアナログスイッチ等を配置し後段に１つまたは分割検出器面数より少ない数の加算器（ＳＵＭ−ＡＭＰ）５２を配置して、計測に必要なデータだけを取り込む方法も適用することが出来る。

このように、ＣＴ装置のスライス厚さに対応して、検出器を構成する分割検出器面の複数個の均等またはその比例関係の割合で分割する方法を述べたが、その分割数や各検出器面の長さは任意で良く、限定されるものではない。また、計測データの加算処理や各分割データに対しての補正に対しての重み付けは、基本的には、このスライス方向の分割長さ比で行ない、この分割比は１：２：４：８のような整数でかつ２の指数関数比である事が、補正パラメータやハード面での処理の関係から効率が良く、強いては、処理時間の短縮化が容易ではあるが、しかしながら、この方法にのみ限定されないことは言うまでもない。

次に、図９には、上記図２に示した処理手順では補正効果が少なくなってしまう装置、すなわち、計測スライス厚さ（スライス幅）が大きく、さらに、検出器の分割数が多い装置において、その補正効果と演算時間の増加を可能な限り少なくする改善方法が示されている。

図において、Ｓｔｅｐ１１〜Ｓｔｅｐ１３は、上記図２に示したＳｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ３と同じである。また、Ｓｔｅｐ１５〜Ｓｔｅｐ１７の処理も、基本的には、上記図２のＳｔｅｐ１４〜Ｓｔｅｐ１６と同様である。この処理で上記図２と異なる箇所は、特に、Ｓｔｅｐ１４において、隣接した複数分割計測毎に加算処理を行い、これによって検出器の分割数よりも少ない数の計測データに減らしてグループ分けし、さらに、Ｓｔｅｐ１５において、各グループ毎に補正することにより演算時間を各分割データ毎にするよりは少なくする点である。

すなわち、上記本発明の実施例によれば、例えば１０ｍｍスライス計測では、上記の３分割検出器の全てのデータを必要とし、特に、上記図２に示した処理方法の例では、検出器からの３分割データを１つにまとめ、１回の補正処理が必要である。これに対して、上記図９の方法によれば、そのグループ分けを個々独立とした場合には各分割データ毎に補正が必要なため、３回の補正（散乱線補正や線質補正）が必要な方法と、あるいは、この３つの分割検出器を右側と中央検出データ、及び、中央と左側検出データの加算処理（このような場合は、データの重み付けを、例えば、右：中央＝１：１／２、中央：左＝１／２：１にする）を行い、２グループにして補正を２回にするという、少なくとも、２通りの方法が出来る。

このような方法は、上記の図８（ｂ）に示したような不均等５分割型検出器４により１０ｍｍスライス計測を行った場合は、検出器面の区分により以下の表１のような複数の補正回数に区分けすることが出来る。

また、その他の組み合わせや重み付けは自由に設定可能である。さらに、これら最終的な組み合わせは、上記図９のＳｔｅｐ１１のスライス幅設定時、計測スライスと最終表示画像（この時、組み合わせの指示が可能である）を操作者が設定するようにすることで、上記の表１に示したような各種の組み合わせが可能になり、また、この情報を見ることでＳｔｅｐ１４以降の処理手順が自動的に行われるようにすることは容易である。

以上に詳細に説明した本発明の実施例では、基本的には、どのスライス計測（スライス幅）でも、検出器４のスライス方向の全分割検出器面のデータを取り込む方法を採用するものである。しかしながら、特に、計測スライス幅の狭い、いわゆる狭スライス計測時には、測定に不要な検出器面が存在し、これら不要な検出器面からのデータを取り込まなければ、より扱う計測データが少なくて済み、検出回路や画像処理側の両方におけるメリットは大きい。すなわち、狭スライス計測時には、上記図２や図９に示した処理手順において、特に、そのＳｔｅｐ１（図２）やＳｔｅｐ１１（図９）の計測条件設定において、狭スライスの計測が設定された場合は、Ｓｔｅｐ２あるいはＳｔｅｐ１２でのデータ取り込みを、この狭スライス計測に対応する分割検出器面からのみ取り込めば良いこととなる。つまり、３分割型検出器の例では、３ｍｍスライス計測以下の場合は中心部検出器面からのデータのみを扱えば良く、これは、上記図７の加算器（ＳＵＭ−ＡＰＭ）５２の制御方法を切り替えるだけで、容易に変更可能である。このメリットは、その扱うデータが１／３に減少するというだけにとどまらず、本来散乱線が混入しているスライス方向両端部の検出器面のデータが使用されないため、さらに良好な画像が得られることにもなる。

そこで、本発明では、上述の実施例に加え、さらに、かかる狭スライス計測に好適な他の実施例について、添付の図１０に示す処理手順を参照しながら説明する。
まず、図１０（ａ）の実施例では、Ｓｔｅｐ２１で、装置の操作者は計測開始前に計測条件を設定し、この時に、狭計測スライス幅が設定される。この操作は、一般的には、図示されていないＸ線ＣＴ装置の動作を制御する操作卓によってなされ、その後、計測が開始される。

Ｓｔｅｐ２２では、一連の計測時に、検出器４からの複数の分割データのうち、狭スライス計測に必要な中心部検出器面のデータと端面部検出器面データ（どちらか１方で良い）が順に検出回路５によって取り込まれ、順次画像処理装置６に送られる。つまり、例えば上記図８（ａ）に示した均等３分割型検出器では、３ｍｍスライス計測用データの場合は中心部検出器面４１ａのみを扱えば良い。

Ｓｔｅｐ２３では、中心部の分割された複数の検出器面からの各計測データの加算処理がなされ、従来のＣＴ装置計測データに相当する１ｃｈ分の１つのデータに変換される。この時、各分割検出器面の長さが均等であれば単純な加算処理で良く、あるいは、分割比が異なっている場合はこの分割比に相当した重み加算処理を行なえば良い。

Ｓｔｅｐ２４では、この加算計測データに対して端面部の検出器データにある重み定数を掛けて減算する事により、上記の散乱線補正処理が行なわれ、もって、最終的な画像のＣＴ値一様性やダークバンドアーチファクトを低減する散乱線補正処理を行なう。

Ｓｔｅｐ２５では、画像処理装置６の処理過程において一般のＣＴ装置では最初に行なわれる処理で、一般には、検出器系のオフセット補正やＬＯＧ（対数）変換処理に続けて、Ｘ線の変動に伴うりファレンス補正や各種感度補正の前処理が、計測データに対して行なわれる。

そして、Ｓｔｅｐ６では、これら補正処理後のデータに対して、一般的に知られている画像再構成法を用いて画像再構成を行ない、もって、一連の処理が完了する。

この一連の処理の流れとしては、各種分割計測データを画像処理側で加算する方法を示したが、上記図７の検出回路５の具体的な実施例の説明でも述べたように、検出回路側で中心部分割データを加算処理した上で、画像処理に送る方法をとれば、Ｓｔｅｐ２３での画像処理側の処理は必要なくなる。また、この処理では、上記のＳｔｅｐ２３からＳｔｅｐ２５までのステップの順番を変えても問題はない。更に、各分割データ毎に散乱線補正処理を行ない、各データ毎で画像再構成を行ない（狭スライス画像）、複数の画像を最終的に加算して１枚の厚いスライス画像として求める方法も可能である事は言うまでもない。また、本処理では、計測データを少なくするために必要な分割検出器データのみに絞り取り込みを行なったが、最大計測スライス時と同じ動作をさせるために、全ての分割検出器面からのデータを取り込んでも、処理的には問題はない。なお、これらの変形手法の手順は、この後に説明する種々の方法にも適用できる事をここで述べて置く。そのため、以後の説明では、これら変形方式については省略することとする。

また、図１０（ｂ）に示した例は、上記の図１０（ａ）の例では補正効果が少なくなる計測スライス厚さが大きく、さらに、検出器分割数が多い装置において、補正効果と演算時間の増加を可能な限り少なくする改善方法について記載したものである。この実施例の処理手順において、Ｓｔｅｐ２１’〜Ｓｔｅｐ２２’の手順は図１０（ａ）の例と同じである。Ｓｔｅｐ２５’〜Ｓｔｅｐ２７’の処理も、基本的には、上記図１０（ａ）のＳｔｅｐ２４〜Ｓｔｅｐ２６と同じであるが、その異なる箇所は、特に、Ｓｔｅｐ２３’において、隣接した複数分割計測毎で加算処理を行ない、検出器分割数より少ない数の計測データに減らしてグループ分けし、Ｓｔｅｐ２５’で各グループ毎に散乱線補正する事により、演算時間を各分割毎にするよりは少なくした方法である。これを、例えば５ｍｍスライス計測で、かつ、図８（ｂ）に示したような５分割検出器で行った場合、その計測では中心部の３つの分割検出器データを必要とし、この図１０（ｂ）の例では、２あるいは３グループの分割が可能である。

これら最終的な組み合わせは、図１０（ｂ）のＳｔｅｐ２１’のスライス設定時に、計測スライスと最終表画像（この時、組み合わせ指示が可能である）を操作者が事前に設定するようにする事により、指定された組み合わせでＳｔｅｐ２３’以降の処理手順が自動的に行われるようにする事は容易である。

以上の説明では、スライス計測でのＸ線ビーム位置は、固定された事を想定していた。しかしながら、上記の均等３分割検出器の例では、特にその５ｍｍスライス計測では、図１１に破線で示すＸ線ビーム８のように、両端部の検出器面のデータでの実効検出面積は約半分程度になる。そのため、３ｍｍスライス計測の場合のような良好な結果を得ることが出来なくなる。そこで、このような場合には、計測Ｘ線ビームを、図中の波線８’で示すような位置にずらして測定することにより、画像再構成用の計測すべき分割検出器面の数を３個から２個に低減でき、かつ、上記の３ｍｍスライス計測と同様に、散乱線の影響が少ない計測が可能となる。

そこで、このような計測が可能となる更に他の実施例について、添付の図１２〜図１４により示す。
図１２は、上記更に他の実施例になるＸ線ＣＴ装置の側面図を示しており、この図からも明らかなように、上記図１（ｂ）に示した実施例の側面図とほぼ同じ構成であるが、その異なる点は、Ｘ線管球１、コリメータ３及びＸ線検出器４の位置関係をスライス方向に移動させて計測可能とさせるため、さらに、Ｘ線管球移動装置７、コリメータ移動装置８、検出器移動装置９が設けられており、そして、これら各移動装置の制御を行うための制御装置１０が追加されている点である。この制御装置１０は、計測に先立って操作者によって設定された計測条件を読み取り、これによって、この計測条件に相当する各装置の移動がなされるように各移動装置を動かす働きをしている。

ここで、上記の各移動装置の代表的方法について簡単に説明する。
まず、Ｘ線管球移動装置７では、Ｘ線管球をスキャナー回転円盤（Ｘ線管球や検出器と検出回路を配置する回転部べ一ス）に固定する際、管球固定用の固定金具等でＸ線管球を挟んで固定されるのが一般的であることから、このＸ線管球を直接スキャナーに固定するのではなく、スライス方向に移動可能な直線ガイド（構造的には２枚の金属板がベアリング結合で組み合わされて構成され、精度良く１方向に直線的に移動する）に取り付け、その一端の金属板部を回転円盤に取付ける。さらに、Ｘ線管球側の金属板に送りねじ（ボールネジ）機構を取付け、このねじ軸を直接トルクモータやパルスモーター等で回転制御することによって、ボールネジ回転数が可変できることから、Ｘ線管球固定側の直線ガイドを移動できる。そのため、このＸ線管球位置の移動が精度良く可能である。

また、コリメータ移動装置８や検出器移動装置９も、基本的には、上記Ｘ線管球移動装置と同じような構造を持っており、コリメータ２や検出器４を取付けた直線ガイド構造取付け台を間接的にスライス方向に移動させれば良い。ここで図５のような結果を得るには、ここで示した３つの移動装置の全ては必要なく、そのどれか１つが設置されていれば良いことは言うまでもない。なお、このようなスライス方向に移動する手段は他にも種々方法があり、本実施例に示す手段や方法だけに限定されるものではない。

続いて、このようなスライス方向にＸ線ビーム位置を可変することが出来るＸ線ＣＴ装置における手順を図１３（ａ）あるいは（ｂ）により示す。なお、ここで、補正すべき計測データのグループ分けの処理手順については、図１３（ａ）は上記図２と同様に全データを取り込む方法であり、これを行っておらず、他方、図１３（ｂ）は上記図９と同様にグループ分けを行っている。しかしながら、その内容の詳細については、上記で既に説明しているため、ここでは省略する。

ただし、これら図１３（ａ）あるいは（ｂ）により示す手順において、上記の図２あるいは図９の手順と違う箇所としては、Ｓｔｅｐ３１あるいはＳｔｅｐ３１’において、操作者により計測条件が設定される。また、Ｓｔｅｐ３２あるいはＳｔｅｐ３２’では、Ｘ線ＣＴ装置は設定された計測条件に従い、計測スライスに対応するＸ線ビーム位置になるように、図１２に示す移動装置のどれか１つ叉は複数の移動装置をスライス方向に移動させて計測を開始し、また、この計測ビーム位置と幅に対応した分割検出器面のデータと端面部の検出器データとを取り込めば良い。

更に、図１４（ａ）あるいは（ｂ）には、スライス方向にＸ線ビーム位置を可変することが出来、さらに、狭スライス幅の計測を行うＸ線ＣＴ装置において、実質には狭いスライス幅の計測データを同時に計測して、パーシャルボリューム効果が少ない良好な計測データを取り込み、最終的には各データの加算処理で画像ノイズが少なくアーチファクトの少ない良好な画像を提供出来る手順が示されている。なお、ここでも、補正すべき計測データのグループ分けの処理手順については、図１４（ａ）は上記図１０（ａ）と同様に全データを取り込む方法であり、他方、図１４（ｂ）は上記図１０（ｂ）と同様にしてグループ分けを行っている。その内容の詳細については、やはり上記で既に説明しているため、ここでは省略する。

ただし、これらの実施例において違う箇所としては、図１４（ａ）あるいは（ｂ）のＳｔｅｐ４１あるいはＳｔｅｐ４１’では、操作者により計測条件が設定され、実際の計測が開始される前に、設定された条件に従って、計測スライス幅に対応するＸ線ビーム位置になるように、図１２に示す移動装置のどれか１つ叉は複数の移動装置をスライス方向に移動させて計測を開始する。そして、Ｓｔｅｐ４２あるいはＳｔｅｐ４２’では、Ｘ線ＣＴ装置は、この計測ビーム位置と幅に対応した分割検出器面のデータと端面部の検出器データを取り込めば良い。特に、均等３分割型検出器の例では、図１１に示すように、被検体透過Ｘ線計測用に、Ｘ線ビーム８’に該当する２個の分割データとし、散乱線計測用に残りの１分割検出器データとすれば良い。

本発明の実施例になるスライス方向分割型検出器を備えたＸ線ＣＴ装置の正面及び側面図である。上記図１に示したＸ線ＣＴ装置における計測データ処理手順を示すフローチャートである。上記図１に示したＸ線ＣＴ装置のスライス方向分割型検出器を構成する分割固体検出器用フォトセンサーの例を示す図である。上記Ｘ線ＣＴ装置のスライス方向分割型検出器を構成する分割固体検出用検出素子の外観図である。上記図１に示したＸ線ＣＴ装置のスライス方向分割型検出器を構成する分割電離箱検出器用信号電極板の側面及び上面図である。上記図５の分割電離箱検出器用信号電極板を利用した電離箱検出器の検出ブロックの構造の一例を示す図である。上記図１に示すＸ線ＣＴ装置において使用される、分割検出器ＣＴ用の検出回路の一実施例を示す回路図である。上記Ｘ線ＣＴ装置における計測スライス幅と分割検出器との関係を説明するための説明図である。上記図２に示す計測データ処理手順に代えてＸ線ＣＴ装置における計測データをグループ分けする処理手順を示すフローチャートである。上記図２及び図９に示したＸ線ＣＴ装置における計測データの処理手順を、狭スライス幅計測に適用した場合の処理手順を示すフローチャートである。上記の実施例における問題点を説明するため、Ｘ線ビーム位置と分割検出器との関係を説明する説明図である。上記の実施例と異なる本発明の更に他の実施例の構造を示すＸ線ＣＴ装置の側面図である。上記図１２の実施例になるＸ線ＣＴ装置における計測データをグループ分けする処理手順を示すフローチャートである。狭スライス幅計測に適用した上記図１２の実施例になるＸ線ＣＴ装置における処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１Ｘ線管球
２コリメータ装置
３コリメータ
４検出器
４１検出部（面）
５検出回路
６画像再構成処理装置
７被検体
８Ｘ線ビーム

Claims

Ｘ線源からのＸ線を所定のスライス幅でチャネル方向に放射し、被検体を透過した当該Ｘ線をチャネル方向に配置した検出器により検出し、当該検出器で検出した検出信号により前記被検体の断層画像を形成するＸ線ＣＴ装置であって、当該検出器は、散乱線の影響が少なくなるようにＸ線源に対してスライス方向に移動可能に構成され、チャネル方向に複数に分割された検出部から構成されると共に、各チャネル方向の検出部は、さらに、スライス方向に複数に分割された検出部から構成されると共に前記所定のスライス幅の外側に散乱線を検出する検出部位を配置したものとするＸ線ＣＴ装置。