JP4433487B2

JP4433487B2 - Ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP4433487B2
Application number: JP2007127965A
Authority: JP
Inventors: タオティウ
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2010-03-17
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Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ(computed tomography)装置に関し、特に、マルチスライス(multi-slice)の多チャンネル(channel)Ｘ線検出器を用いるＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置は、互いに対向して回転するＸ線源とＸ線検出器で被検体をスキャン(scan)して、得られたＸ線検出データ(data)に基づいて画像を再構成するようになっている。Ｘ線検出器としてマルチスライスの多チャンネルＸ線検出器を用いるときは、被検体の体軸方向のカバレージ(coverage)が大きくなるので、スキャンの能率が向上する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３２４０５２号公報

被検体の体軸方向のカバレージは次式で与えられる。以下、体軸方向をｚ方向ともいう。

ここで、ｎはＸ線検出器のスライス数であり、ｄは１スライス当たりのスライス厚である。スライス厚ｄはｚ方向の空間分解能を決定する。空間分解能は１／ｄで与えられ、スライス厚ｄが小さいほどが高くなる。以下、空間分解能を単に分解能ともいう。

スライス数ｎを一定とした場合、分解能１／ｄとカバレージｃは互いに反比例の関係となるので、分解能の向上とカバレージの向上は両立しない。したがって、マルチスライスの多チャンネルＸ線検出器は、与えられたスライス数の下では、分解能またはカバレージのいずれかを重視して製作される。このため、そのようなＸ線検出器を用いるＸ線ＣＴ装置は、分解能指向のＸ線ＣＴ装置またはカバレージ指向のＸ線ＣＴ装置のいずれかとならざるを得ない。

上記の特許文献１では、Ｘ線検出器を、全チャンネルにわたってスライス厚が薄い部分と厚い部分を持つような構成にして、分解能指向とカバレージ指向の両立を図っているが、全チャンネルにわたってスライス厚が薄い部分と厚い部分を持つＸ線検出器はコスト高となる。

そこで、本発明の課題は、分解能指向とカバレージ指向の両立が低コストで可能なＸ線ＣＴ装置を実現することである。

上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、互いに対向するＸ線源とマルチスライスの多チャンネルＸ線検出器を用い、スキャン制御手段による制御の下で被検体をスキャンしてＸ線検出データを収集し、Ｘ線検出データに基づいて画像再構成手段により画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線検出器は、スライス数が同一で被検体の体軸方向のカバレージおよびスライス厚が異なる前半チャンネル部分と後半チャンネル部分を有し、前記スキャン制御手段は、カバレージとスライス厚が小さいハイレゾリューション・モードのスキャン制御またはカバレージとスライス厚が大きいハイカバレージ・モードのスキャン制御を選択的に行い、前記画像再構成手段は、ハイレゾリューション・モードのスキャンが行われたときは、カバレージが大きい前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）によって得られた実データから、カバレージが小さい後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）のカバレージおよびスライス厚に合わせたデータを、前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）のデータとして生成し、この生成データにカバレージが小さい後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）によって得られた実データを組み合わせ、それら組み合わせデータに基づいて画像を再構成し、ハイカバレージ・モードのスキャンが行われたときは、カバレージが小さい後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）によって得られた実データから、カバレージが大きい前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）のスライス厚に合わせたデータを、後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）のデータとして生成し、カバレージが大きい前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）によって得られた実データから、カバレージが小さい後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）によっては実データが得られない部分についてのデータを生成し、これら生成データにカバレージが大きい部分によって得られた実データを組み合わせ、それら組み合わせデータに基づいて画像を再構成する、ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。

前記画像再構成手段は、カバレージが大きい前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）によって得られた実データから、カバレージが小さい後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）のカバレージおよびスライス厚に合わせたデータを、前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）のデータとして生成するのに、ラグランジュ法を利用することが、データ生成を適切に行う点で好ましい。

前記画像再構成手段は、カバレージが大きい前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）によって得られた実データから、カバレージが小さい後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）によっては実データが得られない部分についてのデータを生成するのに、ミラーポイントデータを利用することが、データ生成を適切に行う点で好ましい。

前記ハイレゾリューション・モードは、カバレージが小さい後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）のカバレージを１単位のカバレージとするスキャンであることが、分解能指向のスキャンを効果的に行う点で好ましい。

前記ハイカバレージ・モードは、カバレージが大きい前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）のカバレージを１単位のカバレージとするスキャンであることが、カバレージ指向のスキャンを効果的に行う点で好ましい。

上記の課題を解決するための他の観点での発明は、互いに対向するＸ線源とマルチスライスの多チャンネルＸ線検出器を用い、スキャン制御手段による制御の下で被検体をスキャンしてＸ線検出データを収集し、Ｘ線検出データに基づいて画像再構成手段により画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線検出器は、被検体の体軸方向のカバレージが同一でスライス数が異なる前半チャンネル部分と後半チャンネル部分を有し、スライス数が少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分)はスライス厚が均一であり、スライス数が多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分)はスライス厚が異なる２部分からなり、それらのうちの一方は、スライス数が前記スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分)のスライス数と同じで、スライス厚が前記スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分)のスライス厚より薄く、他方は、スライス数が前記スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分)のスライス数より少なく、スライス厚が前記スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分)のスライス厚と同じであり、前記スキャン制御手段は、カバレージとスライス厚が小さいハイレゾリューション・モードのスキャン制御またはカバレージとスライス厚が大きいハイカバレージ・モードのスキャン制御を選択的に行い、前記画像再構成手段は、ハイレゾリューション・モードのスキャンが行われたときは、スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）によって得られた実データから、スライス数の多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）における前記一方の部分のスライス数およびスライス厚に合わせたデータを、前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）のデータとして生成し、この生成データにスライス数の多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）における前記一方の部分によって得られた実データを組み合わせ、それら組み合わせデータに基づいて画像を再構成し、ハイカバレージ・モードのスキャンが行われたときは、スライス数の多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）における前記一方の部分によって得られた実データから、スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）のスライス厚に合わせたデータを、後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）のデータとして生成し、この生成データに、スライス数の多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）における前記他方の部分によって得られた実データと、スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）によって得られた実データを組み合わせ、それら組み合わせデータに基づいて画像を再構成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。

前記画像再構成手段は、スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）によって得られた実データから、スライス数の多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）における前記一方の部分のスライス数およびスライス厚に合わせたデータを、前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）のデータとして生成するのに、ラグランジュ法を利用することが、データ生成を適切に行う点で好ましい。

前記ハイレゾリューション・モードは、スライス数が多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分)におけるスライス厚が異なる２部分のうちの前記一方の部分のカバレージを１単位のカバレージとするスキャンであることが、分解能指向のスキャンを効果的に行う点で好ましい。

前記ハイカバレージ・モードは、スライス数が少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分)のカバレージを１単位のカバレージとするスキャンであることが、カバレージ指向のスキャンを効果的に行う点で好ましい。

前記スキャンはヘリカルスキャンであることが、スキャンを能率良く行う点で好ましい。

上記ひとつの観点での発明によれば、Ｘ線ＣＴ装置は、互いに対向するＸ線源とマルチスライスの多チャンネルＸ線検出器を用い、スキャン制御手段による制御の下で被検体をスキャンしてＸ線検出データを収集し、Ｘ線検出データに基づいて画像再構成手段により画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線検出器は、スライス数が同一で被検体の体軸方向のカバレージおよびスライス厚が異なる前半チャンネル部分と後半チャンネル部分を有し、前記スキャン制御手段は、カバレージとスライス厚が小さいハイレゾリューション・モードのスキャン制御またはカバレージとスライス厚が大きいハイカバレージ・モードのスキャン制御を選択的に行い、前記画像再構成手段は、ハイレゾリューション・モードのスキャンが行われたときは、カバレージが大きい前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）によって得られた実データから、カバレージが小さい後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）のカバレージおよびスライス厚に合わせたデータを、前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）のデータとして生成し、この生成データにカバレージが小さい後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）によって得られた実データを組み合わせ、それら組み合わせデータに基づいて画像を再構成し、ハイカバレージ・モードのスキャンが行われたときは、カバレージが小さい後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）によって得られた実データから、カバレージが大きい前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）のスライス厚に合わせたデータを、後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）のデータとして生成し、カバレージが大きい前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）によって得られた実データから、カバレージが小さい後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）によっては実データが得られない部分についてのデータを生成し、これら生成データにカバレージが大きい部分によって得られた実データを組み合わせ、それら組み合わせデータに基づいて画像を再構成する、ので、分解能指向とカバレージ指向の両立が低コストで可能なＸ線ＣＴ装置を実現することができる。

上記他の観点での発明によれば、Ｘ線ＣＴ装置は、互いに対向するＸ線源とマルチスライスの多チャンネルＸ線検出器を用い、スキャン制御手段による制御の下で被検体をスキャンしてＸ線検出データを収集し、Ｘ線検出データに基づいて画像再構成手段により画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線検出器は、被検体の体軸方向のカバレージが同一でスライス数が異なる前半チャンネル部分と後半チャンネル部分を有し、スライス数が少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分)はスライス厚が均一であり、スライス数が多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分)はスライス厚が異なる２部分からなり、それらのうちの一方は、スライス数が前記スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分)のスライス数と同じで、スライス厚が前記スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分)のスライス厚より薄く、他方は、スライス数が前記スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分)のスライス数より少なく、スライス厚が前記スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分)のスライス厚と同じであり、前記スキャン制御手段は、カバレージとスライス厚が小さいハイレゾリューション・モードのスキャン制御またはカバレージとスライス厚が大きいハイカバレージ・モードのスキャン制御を選択的に行い、前記画像再構成手段は、ハイレゾリューション・モードのスキャンが行われたときは、スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）によって得られた実データから、スライス数の多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）における前記一方の部分のスライス数およびスライス厚に合わせたデータを、前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）のデータとして生成し、この生成データにスライス数の多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）における前記一方の部分によって得られた実データを組み合わせ、それら組み合わせデータに基づいて画像を再構成し、ハイカバレージ・モードのスキャンが行われたときは、スライス数の多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）における前記一方の部分によって得られた実データから、スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）のスライス厚に合わせたデータを、後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）のデータとして生成し、この生成データに、スライス数の多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）における前記他方の部分によって得られた実データと、スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）によって得られた実データを組み合わせ、それら組み合わせデータに基づいて画像を再構成する、ので、分解能指向とカバレージ指向の両立が低コストで可能なＸ線ＣＴ装置を実現することができる。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置の模式的構成を示す。本装置は本発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、Ｘ線ＣＴ装置に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。

本装置は、ガントリ(gantry)１００、テーブル(table)２００およびオペレータコンソール(operator console)３００を有する。ガントリ１００は、テーブル２００によって搬入される被検体１０を、Ｘ線照射・検出装置１１０でスキャンして複数ビューのＸ線検出データを収集し、オペレータコンソール３００に入力する。以下、Ｘ線検出データをスキャンデータ(scan data)ともいう。

オペレータコンソール３００は、ガントリ１００から入力されたスキャンデータに基づいて画像再構成を行い、再構成した画像をディスプレイ(display)３０２に表示する。オペレータコンソール３００は、本発明における画像再構成手段の一例である。

オペレータコンソール３００は、ガントリ１００とテーブル２００の動作を制御する。オペレータコンソール３００は、本発明におけるスキャン制御手段の一例である。オペレータコンソール３００による制御の下で、ガントリ１００は所定のスキャン条件でスキャンを行い、テーブル２００は所定の部位がスキャンされるように、被検体１０の位置決めを行う。位置決めは、内蔵する位置調節機構により、天板２０２の高さおよび天板上のクレードル（ｃｒａｄｌｅ）２０４の水平移動距離を調節することによって行われる。

クレードル２０４を連続的に移動させながら複数回のスキャンを連続的に行うことにより、ヘリカルスキャン(helical scan)を行うことができる。クレードル２０４を間欠的に移動させながら停止位置ごとにスキャンすることによりクラスタスキャン(cluster scan)を行うことができる。クレードル２０４を停止させた状態でスキャンすることにより、アキシャルスキャン(axial scan)を行うことができる。

天板２０２の高さ調節は、支柱２０６をベース(base)２０８への取付部を中心としてスイング（ｓｗｉｎｇ）させることによって行われる。支柱２０６のスイングによって、天板２０２は垂直方向および水平方向に変位する。クレードル２０４は天板２０２上で水平方向に移動して天板２０２の水平方向の変位を相殺する。スキャン条件によっては、ガントリ１００をチルト(tilt)させた状態でスキャンが行われる。ガントリ１００のチルトは、内蔵のチルト機構によって行われる。

なお、テーブル２００は、図２に示すように、天板２０２がベース２０８に対して垂直に昇降する方式のものであってよい。天板２０２の昇降は内蔵の昇降機構によって行われる。このテーブル２００においては、昇降に伴う天板２０２の水平移動は生じない。

図３に、Ｘ線照射・検出装置１１０の構成を模式的に示す。Ｘ線照射・検出装置１１０は、Ｘ線管１３０の焦点１３２から放射されたＸ線１３４をＸ線検出器１５０で検出するようになっている。Ｘ線管１３０は、本発明におけるＸ線源の一例である。Ｘ線検出器１５０は、本発明におけるＸ線検出器の一例である。

Ｘ線１３４は、図示しないコリメータ(collimator)で成形されてコーンビーム（ｃｏｎｅｂｅａｍ）のＸ線となっている。Ｘ線検出器１５０は、Ｘ線の広がりに対応して２次元的に広がるＸ線入射面１５２を有する。Ｘ線入射面１５２は円筒の一部を構成するように湾曲している。円筒の中心軸は焦点１３２を通る。

Ｘ線照射・検出装置１１０は、撮影中心すなわちアイソセンタ(isocenter)Ｏを通る中心軸の周りを回転する。中心軸は、Ｘ線検出器１５０が形成する部分円筒の中心軸に平行である。

回転の中心軸の方向をｚ方向とし、アイソセンタＯと焦点１３２を結ぶ方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に垂直な方向をｘ方向とする。これらｘ，ｙ，ｚ軸は、ｚ軸を中心軸とする回転座標系の３軸となる。

図４に、Ｘ線入射面１５２の平面図を模式的に示す。図４に示すように、Ｘ線入射面１５２は、検出セル(cell)１５４をｘ方向とｚ方向に２次元的に配置したものとなっている。すなわち、Ｘ線入射面１５２は、検出セル１５４の２次元アレイ(array)となっている。検出セル１５４は、例えば、シンチレータ(scintillator)とフォトダイオード(photo diode)の組合せによって構成される。

個々の検出セル１５４は、検出チャンネルを構成する。検出チャンネルは、ｘ方向に連なる列を構成する。列数は例えば１６である。列数はスライス数に相当する。これによって、Ｘ線検出器１５０はマルチスライスの多チャンネルＸ線検出器となる。なお、列数ないしスライス数は１６に限らず、３２，６４，１２８等適宜の数であってよい。

Ｘ線入射面１５２は中心Ｃを有する。中心Ｃは、Ｘ線の焦点１３２とアイソセンタＯを結ぶ直線の延長線がＸ線入射面１５２と交わる点である。中心Ｃを境として、Ｘ線入射面１５２は、ｘ方向において、左半分と右半分に別れる。

チャンネル番号を左端から右端に向かって昇順で付すものとすると、左半分は前半チャンネル部分となり、右半分は後半チャンネル部分となる。なお、チャンネル番号を右端から左端に向かって昇順で付せば、右半分が前半チャンネル部分となり、左半分が後半チャンネル部分となる。いずれにせよ、前半および後半という表現は相対的表現である。

左半分と右半分では、検出チャンネル列の幅が異なる。すなわち、Ｘ線入射面１５２は、左右非対称となっている。左半分における検出チャンネル列幅は、１列当たり例えば１．２５ｍｍであり、右半分における検出チャンネル列幅は、１列当たり例えば０．６２５ｍｍである。

検出チャンネル列幅はスライス厚に相当する。したがって、左半分のスライス厚は１．２５ｍｍであり、右半分のスライス厚は０．６２５ｍｍである。これによって、左半分と右半分は、列数が同じで、列幅ないしスライス厚の比が２：１となる。なお、列幅ないしスライス厚の値およびその比は、これに限らず適宜の値であってよい。

Ｘ線入射面１５２は、また、中心Ｃを境として、ｚ方向において、上半分と下半分に別れる。各半分は、検出チャンネル列を８列ずつ有する。左上の８列を、内側から外側に向かってＡＬ１，…，ＡＬ８とする。左下の８列を、内側から外側に向かってＢＬ１，…，ＢＬ８とする。右上の８列を、内側から外側に向かってＡＲ１，…，ＡＲ８とする。右下の８列を、内側から外側に向かってＢＲ１，…，ＢＲ８とする。なお、ＡＲ８の外側およびＢＲ８の外側には、Ｘ線検出に関与しないダミーの受光面(図略)がそれぞれ設けられる。

このようなＸ線入射面１５２の構成により、ｚ方向のカバレージおよびスライス厚は、左半分では、それぞれ、１．２５＊１６＝２０ｍｍおよび１．２５ｍｍとなり、右半分では、それぞれ、０．６２５＊１６＝１０ｍｍおよび０．６２５となる。

すなわち、Ｘ線検出器１５０は、スライス数が同一で被検体の体軸方向のカバレージおよびスライス厚が異なる前半チャンネル部分と後半チャンネル部分を有するものとなる。カバレージおよびスライス厚は、前半チャンネル部分と後半チャンネル部分のうちの一方が相対的に小さく、他方が相対的に大きい。これによって、スライス厚が小さい方は、分解能指向のＸ線検出器となり、カバレージが大きい方は、カバレージ指向のＸ線検出器となる。

このようなＸ線検出器１５０を、スライス厚の薄い部分と厚い部分が全チャンネルにわたって設けられた特許文献１に記載のＸ線検出器と比較すると、スライス厚が薄い部分と厚い部分の長さがいずれも半分になるので、製造コストが低減する。

本装置は、このようなＸ線検出器１５０を用いて、２種類のモードのスキャンを選択的に行う。２種類のモードの一方はハイレゾリューション・モード(high resolution mode)であり、他方はハイカバレージ・モード(high coverage mode)である。ハイレゾリューション・モードは、分解能指向のモードであり、ハイカバレージ・モードは、カバレージ指向のモードである。

図５に、ハイレゾリューション・モードのスキャンを模式的に示す。図５は、スキャン１とスキャン２を連続して行った状態を示している。図５に示すように、ハイレゾリューション・モードのスキャンは、Ｘ線検出器１５０の右半分のカバレージを単位として行われる。すなわち、スキャン１とスキャン２は、Ｘ線検出器１５０の右半分のカバレージ分だけスキャン位置をｚ方向に順次ずらしながら行われる。引き続くスキャン３，４，…も同様である。

各スキャンごとに、スライス厚０．６２５ｍｍのスキャンデータが１６スライス分一挙に得られる。ただし、スライス厚０．６２５ｍｍの１６スライス分のスキャンデータが得られるのは、Ｘ線検出器１５０の右半分についてだけであり、線検出器１５０の左半分については得られない。以下、線検出器１５０の左半分を仮に前半チャンネル部分といい、右半分を仮に後半チャンネル部分という。

３６０度のスキャンを行ったとき、スキャンデータのビュー・チャンネル(view-channel)平面では、２つの座標点（β，γ）と（β＋π＋２γ，−γ）は、相互にミラーポイント (mirror point)の関係にある。ここで、βはビュー角度であり、γは中心ビームを基準とするチャンネル角度である。

ミラーポイントとは、その位置にあるデータを得るためのＸ線ビームの経路が同一で方向が反対な座標点である。このような座標におけるデータ同士は、ミラーポイントデータと呼ばれる。ミラーポイントデータ同士は同一の値を持つ。

前半チャンネル部分のデータのミラーポイントデータは後半チャンネル部分のスキャンデータ中にあり、後半チャンネル部分のデータのミラーポイントデータは前半チャンネル部分のスキャンデータ中にある。

このため、ビュー・チャンネル平面のスキャンデータは２倍の冗長性を持つ。このような特質に着目すれば、ビュー・チャンネル平面の半分のデータだけを用いて画像を再構成することが可能である。そこで、本装置では、スライス厚０．６２５ｍｍの１６スライス分の画像の再構成は、後半チャンネル部分のスキャンデータのみを用いて行われる。

画像再構成には、全チャンネルのデータを用いるようにしてもよい。その場合は、前半チャンネル部分における内側８つの検出チャンネル列AL4,…,AL1,BL1,…,BL4のデータ[rAL4,…,rAL1,rBL1,…,rBL4]から、スライス厚０．６２５ｍｍの１６スライス分のデータ[rAL8'',…,rAL1'',rBL1'',…,rBL8'']を生成し、そのデータを、後半チャンネル部分の、スライス厚０．６２５ｍｍの１６スライス分のデータ[rAR8,…,rAR1,rBR1,…,rBR8]と組み合わせる。これによって、スライス厚０．６２５ｍｍの１６スライス分の全チャンネルのデータ[rAL8'',rAR8,…,rAL1'' ,rAR1,rBL1'',rBR1,…,rBL8'',rBR8]が得られる。

データ[rAL8'',…,rAL1'',rBL1'',…,rBL8'']は、前半チャンネル部分の、スライス厚１．２５ｍｍの１６スライス分のデータ[rAL8,…,rAL1,rBL1,…,rBL8]を、スライス厚０．６２５ｍｍの３２スライス分のデータに分解し、内側１６スライスのデータを抽出することによって生成される。データの分解には、例えばラグランジュ(Lagrange)法等が利用される。ラグランジュ法はデータのｘｚ平面について適用される。

スキャン１とスキャン２で、前半チャンネル部分のカバレージが１／２ずつ重複するので、この分部についてはデータが２重に得られる。この２重データにラグランジュ法を適用すれば、データ分解をより高精度に行うことができる。

このようにして得られた、スライス厚０．６２５ｍｍの１６スライス分の全チャンネルのデータ[rAL8'',rAR8,…,rAL1'' ,rAR1,rBL1'',rBR1,…,rBL8'',rBR8]を用いて画像再構成を行うことにより、後半チャンネル部分のスキャンデータのみを用いる場合よりも、品質のよい再構成画像を得ることができる。

図６に、ハイカバレージ・モードのスキャンを模式的に示す。図６は、スキャン１とスキャン２を連続して行った状態を示している。図６に示すように、ハイカバレージ・モードのスキャンは、Ｘ線検出器１５０の左半分のカバレージを単位として行われる。すなわち、スキャン１とスキャン２は、Ｘ線検出器１５０の左半分のカバレージ分だけスキャン位置をｚ方向に順次ずらしながら行われる。引き続くスキャンスキャン３，４，…も同様である。

各スキャンごとに、スライス厚１．２５ｍｍのデータが１６スライス分一挙に得られる。ただし、スライス厚１．２５ｍｍの１６スライス分のデータが得られるのは、Ｘ線検出器１５０の前半チャンネル部分についてのみであり、線検出器１５０の後半チャンネル部分については得られない。

そこで、ビュー・チャンネル平面におけるデータの冗長性に着目し、スライス厚１．２５ｍｍの１６スライス分の画像の再構成は、前半チャンネル部分のデータのみを用いて行われる。

画像再構成には、全チャンネルのデータを用いるようにしてもよい。その場合は、後半チャンネル部分の、スライス厚０．６２５ｍｍの１６スライス分のデータ[rAR8,…, rAR1, rBR1,…,rBR8]から、スライス厚１．２５ｍｍの内側８スライス分の後半チャンネル部分のデータ[rAR4',…,rAR1',rBR1',…,rBR4']が生成される。これらのデータは、後半チャンネル部分の、スライス厚０．６２５ｍｍの１６スライス分のデータ[rAR8,…,rAR1,rBR1,…,rBR8]を、２スライス分ずつマージ(merge)することによって生成される。

求められたデータ[rAR4',…,rAR1',rBR1',…,rBR4']は、前半チャンネル部分の、スライス厚１．２５ｍｍの内側８スライス分のデータ[rAL4,…,rAL1,rBL1,…,rBL4]と組み合わされる。このようにして、内側の８スライスについて、スライス厚１．２５ｍｍの全チャンネルのデータ[rAL4,rAR4',…,rAL1,rAR1',rBL1,rBR1' ,…,rBL4,rBR4']が得られる。

後半チャンネル部分の両外側の、実測されない８スライスについては、データ[rAR8',…,rAR5',rBR5',…,rBR8']が求められる。これらのデータは、前半チャンネル部分の外側８スライス分のデータ[rAL8,…,rAL5,rBL5,…,rBL8]から、ミラーポイントデータを抽出することによって求められる。

これを前半チャンネル部分の８スライス分のデータと組み合わせることにより、外側８スライスについての、スライス厚１．２５ｍｍの全チャンネルのデータ[rAL8, rAR8',…,rAL5,rAR5',rBL5, rBR5',…,rBL8,rBR8']が得られる。

内側８スライスのデータと外側８スライスのデータを組み合わせることにより、１６スライスについての、スライス厚１．２５ｍｍの全チャンネルのデータ[rAL8,rAR8',…,rAL5,rAR5',rAL4,rAR8+rAR7,…, AL1,rAR2+rAR1, BL1,rBR2+rBR1,…,rBL4,rBR8+rBR7,…rBL5,rBR5'…,rBL8,rBR8']が得られる。

このようにして得られた、スライス厚1．２５ｍｍの１６スライス分の全チャンネルのデータ[rAL8,rAR8',…,rAL5,rAR5',rAL4,rAR8+rAR7,…, AL1,rAR2+rAR1, BL1,rBR2+rBR1,…,rBL4,rBR8+rBR7,…rBL5,rBR5'…,rBL8,rBR8']を用いて画像再構成を行うことにより、前半チャンネル部分のスキャンデータのみを用いる場合よりも、品質のよい再構成画像を得ることができる。

図７に、Ｘ線検出器１５０のＸ線入射面１５２の別な構成を模式的に示す。図７に示すように、Ｘ線検出器１５０は、前半チャンネル部分は図４に示したものと同じで、後半チャンネル部分が、スライス厚０．６２５ｍｍの１６スライスの検出器チャンネル列の両外側に、スライス厚１．２５ｍｍの検出器チャンネル列を４列ずつ設けたものとなっている。

すなわち、Ｘ線検出器１５０は、被検体の体軸方向のカバレージが同一でスライス数が異なる前半チャンネル部分と後半チャンネル部分を有するものである。すなわち、Ｘ線検出器１５０は、左右非対称となっている。スライス数が少ない前半チャンネル部分はスライス厚が均一であり、スライス数が多い後半チャンネル部分はスライス厚が異なる２部分からなる。

２部分のうちの内側部分は、スライス数が前半チャンネル部分のスライス数と同じで、スライス厚が前半チャンネル部分のスライス厚より薄い。２部分のうちの外側部分は、スライス数が前半チャンネル部分のスライス数より少なく、スライス厚が前半チャンネル部分のスライス厚と同じである。

このＸ線検出器１５０は、後半チャンネル部分だけを、特許文献１に示されたＸ線検出器と同様な構成としたものに相当するが、スライス厚の薄い部分と厚い部分が半数チャンネルにわたるだけなので、その分だけ製造コストが低減する。

このようなＸ線検出器１５０を用い、前述と同様にして、ハイレゾリューション・モードのスキャンまたはハイカバレージ・モードのスキャンが選択的に行われる。そして、それぞれのモードにおいて、前述と同様な画像再構成が行われる。

ただし、後半チャンネル部分がスライス厚１．２５ｍｍの検出チャンネル列を両外側に４列ずつ有するので、ハイカバレージ・モードのとき、この部分の実データが使用できる。したがって、前半チャンネル部分のスキャンデータからミラーポイント・データを抽出する必要はない。また、画像再構成に実データを用いるので画像の品質が向上する。

図８に、画像再構成のフローチャート(flow chart)を示す。図８に示すように、ステップ(step)８０１でスキャンデータ収集を行い、ステップ８０２でスキャンモードを判定する。

スキャンモードがハイレゾリューション・モードであるときは、ステップ８１３で、前半チャンネル部分のスライス厚１．２５ｍｍのデータから、スライス厚０．６２５ｍｍのデータを生成する。データ生成は、例えばラグランジュ法等を利用して行われる。これによって、３２スライス分の、スライス厚０．６２５ｍｍのデータが得られる。

ステップ８１４で、３２スライス分のスライス厚０．６２５ｍｍのデータから、内側１６スライス分のデータを抽出する。
ステップ８１５で、それらを後半チャンネル部分のデータと組み合わせて、１６スライス分の、スライス厚０．６２５ｍｍの全チャンネルデータを生成する。

ステップ８０６で、それらデータを用いて画像再構成を行う。これによって、１６スライスの、スライス厚０．６２５ｍｍの断層像すなわちハイレゾリューション画像が得られる。

スキャンモードがハイカバレージ・モードであるときは、ステップ８２３で、後半チャンネル部分のスライス厚０．６２５ｍｍのデータから、スライス厚１．２５ｍｍのデータを生成する。データ生成は、２つライスずつのマージによって行われる。これによって、内側８スライス分の、スライス厚１．２５ｍｍのデータが得られる。

ステップ８２４で、後半チャンネル部分の両外側８スライス分のスライス厚１．２５ｍｍのデータを生成する。データ生成は、前半チャンネル部分のデータからミラーポイント・データを抽出することによって行われる。なお、図７に示したＸ線検出器を用いるときは、この処理は不要である。

ステップ８２５で、それらを前半チャンネル部分の、データと組み合わせて、１６スライス分の、スライス厚１．２５ｍｍの全チャンネルデータを生成する。
ステップ８０６で、それらデータを用いて画像再構成を行う。これによって、１６スライスの、スライス厚１．２５ｍｍの断層像すなわちハイカバレージ画像が得られる。

本発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。本発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。Ｘ線照射・検出装置の構成を示す図である。Ｘ線検出器のＸ線入射面の構成を示す図である。ハイレゾリューション・スキャンを示す図である。ハイカバレージ・スキャンを示す図である。Ｘ線検出器のＸ線入射面の構成を示す図である。本発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の動作のフローチャートである。

符号の説明

１０：被検体
１００：ガントリ
１１０：Ｘ線照射・検出装置
１３０：Ｘ線管
１３２：焦点
１３４：Ｘ線
１５０：Ｘ線検出器
１５２：Ｘ線入射面
１５４：検出セル
２００：テーブル
２０２：天板
２０４：クレードル
２０６：支柱
２０８：ベース
３００：オペレータコンソール
３０２：ディスプレイ

Claims

互いに対向するＸ線源とマルチスライスの多チャンネルＸ線検出器を用い、スキャン制御手段による制御の下で被検体をスキャンしてＸ線検出データを収集し、Ｘ線検出データに基づいて画像再構成手段により画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、
前記Ｘ線検出器は、
スライス数が同一で被検体の体軸方向のカバレージおよびスライス厚が異なる前半チャンネル部分と後半チャンネル部分を有し、
前記スキャン制御手段は、
カバレージとスライス厚が小さいハイレゾリューション・モードのスキャン制御またはカバレージとスライス厚が大きいハイカバレージ・モードのスキャン制御を選択的に行い、
前記画像再構成手段は、
ハイレゾリューション・モードのスキャンが行われたときは、
カバレージが大きい前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）によって得られた実データから、カバレージが小さい後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）のカバレージおよびスライス厚に合わせたデータを、前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）のデータとして生成し、この生成データにカバレージが小さい後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）によって得られた実データを組み合わせ、それら組み合わせデータに基づいて画像を再構成し、
ハイカバレージ・モードのスキャンが行われたときは、
カバレージが小さい後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）によって得られた実データから、カバレージが大きい前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）のスライス厚に合わせたデータを、後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）のデータとして生成し、カバレージが大きい前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）によって得られた実データから、カバレージが小さい後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）によっては実データが得られない部分についてのデータを生成し、これら生成データにカバレージが大きい部分によって得られた実データを組み合わせ、それら組み合わせデータに基づいて画像を再構成する、
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記画像再構成手段は、カバレージが大きい前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）によって得られた実データから、カバレージが小さい後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）のカバレージおよびスライス厚に合わせたデータを、前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）のデータとして生成するのに、ラグランジュ法を利用する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記画像再構成手段は、カバレージが大きい前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）によって得られた実データから、カバレージが小さい後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）によっては実データが得られない部分についてのデータを生成するのに、ミラーポイントデータを利用する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記ハイレゾリューション・モードは、カバレージが小さい後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）のカバレージを１単位のカバレージとするスキャンである、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記ハイカバレージ・モードは、カバレージが大きい前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）のカバレージを１単位のカバレージとするスキャンである、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
互いに対向するＸ線源とマルチスライスの多チャンネルＸ線検出器を用い、スキャン制御手段による制御の下で被検体をスキャンしてＸ線検出データを収集し、Ｘ線検出データに基づいて画像再構成手段により画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、
前記Ｘ線検出器は、
被検体の体軸方向のカバレージが同一でスライス数が異なる前半チャンネル部分と後半チャンネル部分を有し、
スライス数が少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分)はスライス厚が均一であり、
スライス数が多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分)はスライス厚が異なる２部分からなり、
それらのうちの一方は、スライス数が前記スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分)のスライス数と同じで、スライス厚が前記スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分)のスライス厚より薄く、
他方は、スライス数が前記スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分)のスライス数より少なく、スライス厚が前記スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分)のスライス厚と同じであり、
前記スキャン制御手段は、
カバレージとスライス厚が小さいハイレゾリューション・モードのスキャン制御またはカバレージとスライス厚が大きいハイカバレージ・モードのスキャン制御を選択的に行い、
前記画像再構成手段は、
ハイレゾリューション・モードのスキャンが行われたときは、スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）によって得られた実データから、スライス数の多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）における前記一方の部分のスライス数およびスライス厚に合わせたデータを、前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）のデータとして生成し、
この生成データにスライス数の多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）における前記一方の部分によって得られた実データを組み合わせ、
それら組み合わせデータに基づいて画像を再構成し、
ハイカバレージ・モードのスキャンが行われたときは、スライス数の多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）における前記一方の部分によって得られた実データから、スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）のスライス厚に合わせたデータを、後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）のデータとして生成し、
この生成データに、スライス数の多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）における前記他方の部分によって得られた実データと、スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）によって得られた実データを組み合わせ、
それら組み合わせデータに基づいて画像を再構成する、
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記画像再構成手段は、スライス数の少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）によって得られた実データから、スライス数の多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分）における前記一方の部分のスライス数およびスライス厚に合わせたデータを、前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分）のデータとして生成するのに、ラグランジュ法を利用する、
ことを特徴とする請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記ハイレゾリューション・モードは、スライス数が多い後半チャンネル部分（または前半チャンネル部分)におけるスライス厚が異なる２部分のうちの前記一方の部分のカバレージを１単位のカバレージとするスキャンである、
ことを特徴とする請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記ハイカバレージ・モードは、スライス数が少ない前半チャンネル部分（または後半チャンネル部分)のカバレージを１単位のカバレージとするスキャンである、
ことを特徴とする請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記スキャンはヘリカルスキャンである、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。