JP4250795B2

JP4250795B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP4250795B2
Application number: JP04442099A
Authority: JP
Inventors: 淳一大井; 寛道戸波
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1999-02-23
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2019-02-23
Also published as: JP2000237178A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被検体の断層像を撮影するＸ線ＣＴ装置に係り、特には、Ｘ線管に対向させてスライス方向に複数のＸ線検出部が配列されたＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管とＸ線検出器との対向状態を維持して、Ｘ線管やＸ線検出器を被検体の周りで回転させ、被検体の周回多方向からの投影データを収集して断層像を再構成するように構成されている。
【０００３】
図１１に示すように、Ｘ線管２１に対向配置するＸ線検出器２４は、これまで一般的に、Ｘ線管２１やＸ線検出器２４の回転軸芯に平行なスライス方向（通常は、被検体の体軸方向に平行な方向）に１つのＸ線検出部Ｓを配置させて、１スライス分の透過Ｘ線だけを検出する、いわゆるシングルスライス型のものが用いられていた。しかしながら、近年、図１２に示すように、スライス方向に複数のＸ線検出部Ｓ（Ｓ１〜Ｓ４）を配列させて、複数スライス分の透過Ｘ線を同時に検出できる、いわゆるマルチスライス型のＸ線検出器２４が用いられるようになってきている。
【０００４】
このようなマルチスライス型のＸ線検出器２４を搭載したＸ線ＣＴ装置は、複数枚の断層像を同時に得たり、１スライス分の断層像を再構成するための投影データをスライス方向に分割して収集し分解能が高い断層像を得たりすることなどが可能となる。
【０００５】
また、この種のＸ線ＣＴ装置には、通常、図１１、図１２に示すように、Ｘ線管２１から照射されるＸ線を絞る照射側コリメータ機構２２以外に、Ｘ線検出器２４に近接配置する検出側コリメータ部材２３も設けられる。この検出側コリメータ部材２３は、各Ｘ線検出部Ｓに散乱Ｘ線が入射するのを防止し、Ｘ線管焦点Ｆから直進してきたＸ線（透過Ｘ線）だけを入射させるために設けられている。図１２に示すように、マルチスライス型のＸ線検出器２４に近接配置される検出側コリメータ部材２３には、Ｘ線検出器２４に入射するＸ線束を、スライス方向に配列された各Ｘ線検出部Ｓにそれぞれ個別に入射するように分離する仕切りであるスライス間コリメータ２３ｂがＸ線管焦点Ｆを向くように内設している。図１２に示すように、この検出側コリメータ部材２３は、従来、スライス方向を望む方向から見た断面形状が矩形になるように形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２に示すように、マルチスライス型のＸ線検出器２４を搭載したＸ線ＣＴ装置は、従来、スライス方向に配列された各Ｘ線検出部Ｓの各Ｘ線入射面２４ａが同一平面を形成するように配置されている。
【０００７】
そのため、例えば、図１２に示すように、中央の２つのＸ線検出部Ｓ２、Ｓ３の境界がＸ線検出器２４のスライス方向の中心である場合、Ｘ線管焦点Ｆから各Ｘ線検出部Ｓ１〜Ｓ４に入射するＸ線束の角度θ１〜θ４は、（θ１＝θ４）＜（θ２＝θ３）の関係が成り立ち、図１２に示すように、各Ｘ線検出部Ｓ１〜Ｓ４間のＸ線検出感度ＯＳ１〜ＯＳ４が不均一になる。また、Ｘ線検出器２４のスライス方向の中心から離れるに従って、Ｘ線検出部Ｓ１〜Ｓ４へのＸ線の入射角度の傾きが大きくなっていくので、個々のＸ線検出部Ｓ１〜Ｓ４内のＸ線検出感度分布も不均一になる。その結果、各Ｘ線検出部Ｓ１〜Ｓ４に対応して収集された投影データに基づき再構成された断層像の画質の低下を招いている。
【０００８】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、スライス方向に配列されたＸ線検出部間のＸ線検出感度及び個々のＸ線検出部内のＸ線検出感度分布の均一性を向上させることができる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】
Ｘ線管と、前記Ｘ線管に対向させてスライス方向に配列された複数のＸ線検出部とを備えたＸ線ＣＴ装置において、スライス方向にＸ線入射面が同一平面になるように配列される複数の前記Ｘ線検出部をモジュール単位としたとき、前記モジュール単位がスライス方向に複数配列されるとともに、前記各モジュール単位がそれぞれＸ線管焦点を向くように各Ｘ線検出部を配置したことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管焦点を向くように複数のスライス間コリメータが内設された検出側コリメータ部材を、各Ｘ線検出部のＸ線入射側に配設する場合、その検出側コリメータ部材のＸ線検出部側の形状が、少なくともモジュール単位でそれぞれＸ線管焦点を向くように配置された各Ｘ線検出部の各Ｘ線入射面に沿った形状になるように形成したことを特徴とするものである。
【００１１】
〔作用〕
請求項１に記載の発明によれば、スライス方向に配列される各Ｘ線検出部が、少なくともモジュール単位でそれぞれＸ線管焦点を向くように各Ｘ線検出部を配置したので、Ｘ線管焦点から各Ｘ線検出部に入射するＸ線束の角度の均一性を向上させることができるとともに、各Ｘ線検出部へのＸ線の入射角度の傾きの不均一化を抑制することもできる。
【００１２】
なお、この種のＸ線検出部は、１つ々々独立して構成することもできるし、複数のＸ線検出部をまとめて１つのＸ線検出モジュールとして構成することもできる。１つのＸ線検出モジュール内において、スライス方向に複数のＸ線検出部を設けている場合には、個々のＸ線検出モジュールが（モジュール単位で）それぞれＸ線管焦点を向くように各Ｘ線検出部（各Ｘ線検出モジュール）を配置させる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、Ｘ線管焦点を向くように複数のスライス間コリメータが内設された検出側コリメータ部材を、各Ｘ線検出部のＸ線入射側に配設する場合、その検出側コリメータ部材のＸ線検出部側の形状が、少なくともモジュール単位でそれぞれＸ線管焦点を向くように配置された各Ｘ線検出部の各Ｘ線入射面に沿った形状になるように形成したので、各Ｘ線検出部の各Ｘ線入射面の近傍まで各スライス間コリメータによる入射Ｘ線の分離を行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図１はこの発明に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成を示す正面図、図２はＸ線管やＸ線検出器の回転方向を望む方向から見たＸ線管やＸ線検出器の一部断面図、図３はこの発明の参考例を示すスライス方向を望む方向から見たＸ線管やＸ線検出器の一部断面図である。
【００１５】
このＸ線ＣＴ装置は、ベッド１やガントリ２、画像再構成処理部３などを備えている。
【００１６】
ベッド１は、昇降可能なベッド基台１０と天板１１を備えており、被検体Ｍを搭載した天板１１をベッド基台１０に対して水平方向にスライド移動させることで、被検体Ｍをガントリ２の開口部２０に挿抜できるように構成されている。
【００１７】
ガントリ２内には、Ｘ線管２１や照射側コリメータ機構２２、検出側コリメータ部材２３、マルチスライス型のＸ線検出器２４、データ収集部（ＤＡＳ）２５、回転架台２６などが備えられている。これら機器２１〜２５は、Ｘ線管２１とＸ線検出器２４とを対向させた状態で回転架台２６に取り付けられ、回転架台２６を回転させることで、Ｘ線管２１とＸ線検出器２４との対向状態を維持して、Ｘ線管２１や照射側コリメータ機構２２、検出側コリメータ部材２３、Ｘ線検出器２４、ＤＡＳ２５を一体的に、開口部２０（に挿入された被検体Ｍ）の周りで回転させるように構成している。
【００１８】
Ｘ線検出器２４及びＤＡＳ２５により収集された被検体Ｍの周回多方向からの投影データは、画像再構成処理部３に与えられて断層像の再構成が行われ、モニタ（図示省略）に表示されたり、保存装置（図示省略）に保存されるようになっている。
【００１９】
図４の平面図に示すように、Ｘ線検出器２４は、回転方向とスライス方向とにそれぞれ複数のＸ線検出部Ｓが配列された２次元配列構造で構成されている。各Ｘ線検出部Ｓは、例えば、入射Ｘ線を光に変換するシンチレータと、その光を電気信号に変換するフォトダイオードなどの光電変換部とを備えている。なお、図２、図３に示すように、各Ｘ線検出部Ｓは基板Ｂに支持されている。
【００２０】
図２に示すように、Ｘ線検出器２４の回転方向に配列された各Ｘ線検出部Ｓは、それぞれＸ線管焦点Ｆを向くように略円弧状に配置させている。なお、図５（ａ）に示すように、１つのＸ線検出モジュールＳＭ内にセパレータＳＰを設けて、１つのＸ線検出モジュールＳＭ内にＸ線検出器２４の回転方向に沿って複数のＸ線検出部Ｓが設けているような場合には、図５（ｂ）に示すように、各Ｘ線検出モジュールＳＭごとに、Ｘ線管焦点Ｆを向くように配置される。
【００２１】
また、図３に示すように、スライス方向に配列される各Ｘ線検出部Ｓ（Ｓ１〜Ｓ４）も、それぞれＸ線管焦点Ｆを向くように略円弧状に配置させている。
【００２２】
この実施例の参考例として、図５（ａ）に示すように、１つのＸ線検出モジュールＳＭ内に、スライス方向へ１つのＸ線検出部Ｓを設けるように構成している。従って、スライス方向に配列される各Ｘ線検出部Ｓは、１つ々々がＸ線管焦点Ｆを向くように配置させることができる。すなわち、各Ｘ線検出部Ｓ（Ｓ１〜Ｓ４）に入射するＸ線束の中心軸ＸＪが、それぞれ各Ｘ線検出部Ｓ（Ｓ１〜Ｓ４）のＸ線入射面２４ａと直交（各Ｘ線検出部Ｓ（Ｓ１〜Ｓ４）のＸ線入射面２４ａのスライス方向の中心軸と一致）するように構成されている。
【００２３】
このように構成したことにより、Ｘ線管焦点Ｆからスライス方向に配列された各Ｘ線検出部Ｓ（Ｓ１〜Ｓ４）に入射するＸ線束の角度θ１〜θ４（図３参照）は、θ１＝θ２＝θ３＝θ４となり、図６に示すように、スライス方向に配列された各Ｘ線検出部Ｓ（Ｓ１〜Ｓ４）間のＸ線検出感度ＯＳ１〜ＯＳ４を均一にすることができる。また、各Ｘ線検出部Ｓ（Ｓ１〜Ｓ４）へのＸ線の入射角度の傾きの不均一化を抑制することもでき、個々のＸ線検出部Ｓ（Ｓ１〜Ｓ４）内のＸ線検出感度ＯＳ１〜ＯＳ４の分布の均一性も向上させることもできる。従って、各Ｘ線検出部Ｓ（Ｓ１〜Ｓ４）に対応して収集された投影データに基づき再構成された断層像の画質を向上させることができる。
【００２４】
次に、検出側コリメータ部材２３の構成を説明する。
この検出側コリメータ部材２３は、外囲がアルミニウムやステンレス鋼などで形成されており、その中には、図７の平面図に示すように、モリブデンや鉛などのＸ線遮蔽材で形成されたチャネル間コリメータ２３ａとスライス間コリメータ２３ｂとが格子状に配設されている。なお、チャネル間コリメータ２３ａは、Ｘ線検出器２４に入射するＸ線束を、Ｘ線検出器２４の回転方向に配列された各Ｘ線検出部Ｓにそれぞれ個別に入射するように分離する仕切りであり、スライス間コリメータ２３ｂは、Ｘ線検出器２４に入射するＸ線束を、スライス方向に配列された各Ｘ線検出部Ｓにそれぞれ個別に入射するように分離する仕切りである。図２、図３に示すように、これら各チャネル間コリメータ２３ａ及びスライス間コリメータ２３ｂは、それぞれＸ線管焦点Ｆを向くように検出側コリメータ部材２３に内設されている。
【００２５】
また、図２、図３に示すように、検出側コリメータ部材２３は、Ｘ線検出器２４側の底面２３ｃの形状が、Ｘ線検出器２４の回転方向を望む方向から見た断面形状と、スライス方向を望む方向から見た断面形状とのいずれもが円弧状となる、球面状の凸部形状に形成され、Ｘ線検出器２４の回転方向及びスライス方向にそれぞれＸ線管焦点Ｆを向くように配置された各Ｘ線検出部Ｓの各Ｘ線入射面２４ａに沿った形状になるように形成している。
【００２６】
検出側コリメータ部材２３の形状をこのように形成したことにより、各Ｘ線検出部Ｓの各Ｘ線入射面２４ａの近傍まで各スライス間コリメータ２３と、各チャネル間コリメータ２３ｂによる入射Ｘ線の分離を行うことができ、スライス方向に配列される各Ｘ線検出部Ｓが、それぞれＸ線管焦点Ｆを向くように各Ｘ線検出部Ｓを配置した状態において、各Ｘ線検出部Ｓへの散乱Ｘ線などノイズ成分となる不要なＸ線の入射を好適に防止することができる。また、Ｘ線検出器２４の回転方向に配列された各Ｘ線検出部Ｓについても同様の効果が得られる。
【００２７】
また、この実施例では、検出側コリメータ部材２３のＸ線入射側の上面２３ｄの形状も、Ｘ線検出器２４側の底面２３ｃの形状に相似する球面状の凹部形状（Ｘ線検出器２４の回転方向を望む方向から見た断面形状と、スライス方向を望む方向から見た断面形状とのいずれもが円弧状となる）に形成し、検出側コリメータ部材２３の厚みがどこでも略均一になるように形成している。検出側コリメータ部材２３のＸ線入射側の上面２３ｄの形状は、必ずしもこの実施例のような形状に限らないが、この実施例のように構成すると、検出側コリメータ部材２３の厚みがどこでも略均一になるので、各Ｘ線検出部Ｓへの不要なＸ線の入射除去精度が全ての部位で略均一にでき、投影データの収集場所によるノイズ成分のバラツキを抑制できて再構成された断層像の画質が向上でき、また、例えば、スライス方向に配列された各Ｘ線検出部Ｓ１〜Ｓ４に対応する各投影データに基づき複数の断層像を再構成する場合には、各断層像の画質の均一化を向上させることもできる。
【００２８】
上記実施例の参考例では、Ｘ線検出モジュールＳＭ内に、スライス方向に沿って１つのＸ線検出部Ｓを設けて、各Ｘ線検出部ＳがそれぞれＸ線管焦点Ｆに向くように配置したが、この発明の一実施例において、Ｘ線検出モジュールＳＭ内に、スライス方向に沿って複数（例えば、２つ）のＸ線検出部Ｓを設けている場合には、図８に示すように、個々のＸ線検出モジュールＳＭが（モジュール単位で）それぞれＸ線管焦点Ｆを向くように各Ｘ線検出部Ｓ（各Ｘ線検出モジュールＳＭ）を配置させればよい。すなわち、各Ｘ線検出モジュールＳＭに入射するＸ線束の中心軸ＸＪが、それぞれ各Ｘ線検出モジュールＳＭのＸ線入射面２４ａと直交（各Ｘ線検出モジュールＳＭのＸ線入射面２４ａのスライス方向の中心軸と一致）するように構成されている。
【００２９】
図８の構成の場合も、Ｘ線管焦点Ｆからスライス方向に配列された各Ｘ線検出部Ｓ（Ｓ１〜Ｓ４）に入射するＸ線束の角度θ１〜θ４（図８参照）は、θ１＝θ２＝θ３＝θ４となり、スライス方向に配列された各Ｘ線検出部Ｓ（Ｓ１〜Ｓ４）間のＸ線検出感度を均一にすることができる。また、個々のＸ線検出部Ｓ（Ｓ１〜Ｓ４）内のＸ線感度分布の均一性は、上記実施例よりも若干低下するが、従来装置よりも格段に向上させることができる。
【００３０】
上記実施例や参考例では、Ｘ線検出部Ｓをスライス方向に４つ配列する場合を例に採ったが、この発明はこれに限定されず、スライス方向に４つ以外の複数のＸ線検出部Ｓを配列する場合にも同様に適用することができる。図９は、スライス方向に８つのＸ線検出部Ｓを、この発明によって配列した場合の構成例を示す。図９（ａ）は、Ｘ線検出モジュールＳＭ内に、スライス方向に沿って１つのＸ線検出部Ｓを設けた場合の構成例を、図９（ｂ）、（ｃ）は、Ｘ線検出モジュールＳＭ内に、スライス方向に沿って２つのＸ線検出部Ｓを設けた場合と４つのＸ線検出部Ｓを設けた場合の各構成例をそれぞれ示している。スライス方向に配列された各Ｘ線検出部Ｓ間のＸ線検出感度の均一性や、個々のＸ線検出部Ｓ内のＸ線感度分布の均一性は、Ｘ線検出モジュールＳＭ内のＸ線検出部Ｓの個数が増えれば低下していくが、それでも従来装置よりは向上させることができる。
【００３１】
また、上記実施例や変形例では、検出側コリメータ部材２３のＸ線検出器２４側の底面２３ｃの形状を、Ｘ線検出器２４のスライス方向を望む方向から見た断面形状が円弧状となるように形成したが、図１０に示すように、検出側コリメータ部材２３の底面２３ｃの形状を、各Ｘ線検出部Ｓの各Ｘ線入射面２４ａに平行になる多角形状となるように形成してもよい。
【００３２】
また、図１０に示すように、検出側コリメータ部材２３のＸ線入射側の上面２３ｄの形状も、Ｘ線検出器２４のスライス方向を望む方向から見た断面形状が多角形状となるように形成してもよい。
【００３３】
さらに、上記検出側コリメータ部材２３の底面２３ｃまたは上面２３ｄのいずれか一方の形状を、Ｘ線検出器２４のスライス方向を望む方向から見た断面形状が円弧状となるように形成し、他方の形状を、Ｘ線検出器２４のスライス方向を望む方向から見た断面形状が多角形状となるように形成してもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、スライス方向に配列される各Ｘ線検出部が、少なくともモジュール単位でそれぞれＸ線管焦点を向くように各Ｘ線検出部を配置したので、Ｘ線管焦点から各Ｘ線検出部に入射するＸ線束の角度の均一性を向上させることができるとともに、各Ｘ線検出部へのＸ線の入射角度の傾きの不均一化を抑制することもでき、スライス方向に配列された各Ｘ線検出部間のＸ線検出感度の均一性と個々のＸ線検出部内のＸ線検出感度分布の均一性とを向上させることができ、各Ｘ線検出部に対応して収集された投影データに基づき再構成された断層像の画質を向上させることができる。
【００３５】
請求項２に記載の発明によれば、Ｘ線管焦点を向くように複数のスライス間コリメータが内設された検出側コリメータ部材を、各Ｘ線検出部のＸ線入射側に配設する場合、その検出側コリメータ部材のＸ線検出部側の形状が、少なくともモジュール単位でそれぞれＸ線管焦点を向くように配置された各Ｘ線検出部の各Ｘ線入射面に沿った形状になるように形成したので、各Ｘ線検出部の各Ｘ線入射面の近傍まで各スライス間コリメータによる入射Ｘ線の分離を行うことができ、スライス方向に配列される各Ｘ線検出部が、少なくともモジュール単位でそれぞれＸ線管焦点を向くように各Ｘ線検出部を配置した状態において、各Ｘ線検出部への散乱Ｘ線などノイズ成分となる不要なＸ線の入射を好適に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】Ｘ線管やＸ線検出器の回転方向を望む方向から見たＸ線管やＸ線検出器の一部断面図である。
【図３】この発明の参考例を示すスライス方向を望む方向から見たＸ線管やＸ線検出器の一部断面図である。
【図４】実施例に係るＸ線検出器の平面図である。
【図５】Ｘ線検出モジュールの一例を示す斜視図と、Ｘ線検出器の回転方向へのＸ線検出モジュールの配置の変形例を示す図である。
【図６】Ｘ線検出器のスライス方向に配列された各Ｘ線検出部のＸ線検出感度（分布）を示す図である。
【図７】実施例に係る検出側コリメータ部材の平面図である。
【図８】実施例に係るＸ線検出器のスライス方向へのＸ線検出モジュールの配置を示す図である。
【図９】Ｘ線検出器のスライス方向へのＸ線検出モジュールの配置のその他の各種変形例を示す図である。
【図１０】検出側コリメータ部材の変形例の構成を示す図である。
【図１１】Ｘ線検出器のスライス方向に１つのＸ線検出部を配置した従来装置の要部構成図である。
【図１２】Ｘ線検出器のスライス方向に複数のＸ線検出部を配置した従来装置の要部構成図及びその問題点を説明するための図である。

Claims

Ｘ線管と、前記Ｘ線管に対向させてスライス方向に配列された複数のＸ線検出部とを備えたＸ線ＣＴ装置において、スライス方向にＸ線入射面が同一平面になるように配列される複数の前記Ｘ線検出部をモジュール単位としたとき、前記モジュール単位がスライス方向に複数配列されるとともに、前記各モジュール単位がそれぞれＸ線管焦点を向くように各Ｘ線検出部を配置したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管焦点を向くように複数のスライス間コリメータが内設された検出側コリメータ部材を、各Ｘ線検出部のＸ線入射側に配設する場合、その検出側コリメータ部材のＸ線検出部側の形状が、少なくともモジュール単位でそれぞれＸ線管焦点を向くように配置された各Ｘ線検出部の各Ｘ線入射面に沿った形状になるように形成したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。