JP4820604B2 - X-ray computed tomography system - Google Patents

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Description

本発明は、X線コンピュータ断層撮影装置に関する。   The present invention relates to an X-ray computed tomography apparatus.

周知のとおり、X線コンピュータ断層撮影装置は、被検体を多方向からX線で走査することにより収集した投影データに基づいて断面の減弱係数分布、つまり断層像を再構成することを実現した装置である。   As is well known, an X-ray computed tomography apparatus is an apparatus that realizes reconstruction of a cross-sectional attenuation coefficient distribution, that is, a tomographic image, based on projection data acquired by scanning a subject with X-rays from multiple directions. It is.

この種のX線コンピュータ断層撮影装置では、広範囲をスキャンする方式として、主にコンベンショナルスキャンとヘリカルスキャンとが用いられている。周知のとおり、コンベンショナルスキャンは、例えば寝台天板の断続的な移動によりスキャン位置を一定距離ずつ変異させながらその停止に同期してスキャンを繰り返すデータ収集動作であり、またヘリカルスキャンは例えば寝台天板の連続的な移動とX線管の連続的な回転とによる螺旋状の移動によりデータを収集する動作である。   In this type of X-ray computed tomography apparatus, a conventional scan and a helical scan are mainly used as a method for scanning a wide range. As is well known, the conventional scan is a data collection operation in which the scan position is changed by a certain distance by intermittent movement of the bed top plate and the scan is repeated in synchronization with the stop, and the helical scan is, for example, the bed top plate. This is an operation of collecting data by spiral movement by continuous movement of the X-ray tube and continuous rotation of the X-ray tube.

これらコンベンショナルスキャンやヘリカルスキャンで広範囲のデータ収集を高速で完了することが重要視されている。そのためにX線検出器の多列化が検討され、最近では32列システムの実用化が進められている。
特開平5−38957号公報 特開平5−168616号公報
It is important to complete a wide range of data collection at high speed with these conventional and helical scans. For this purpose, multi-row X-ray detectors have been studied, and recently, practical use of a 32-row system has been promoted.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-38957 JP-A-5-168616

本発明の目的は、広範囲を高速にスキャンできるX線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an X-ray computed tomography apparatus capable of scanning a wide range at high speed.

本発明のある局面は、回転軸回りに回転可能に支持される略円環状の回転フレームと、前記回転フレームに円周に沿って離散的に装備され、陰極と、前記回転軸と平行な回転軸周りに回転可能に設けられる略傘状の陽極と、前記陰極から前記陽極への電子線を偏向する偏向電極とを有する複数のX線管と、前記回転フレームに円周に沿って離散的に装備される複数のX線検出器と、前記複数のX線管にそれぞれ対応される開口可変の複数のスリットと、前記回転軸の方向に関する前記スリットの開口の幅及び中心位置を制御するスリット制御部と、前記回転軸の方向に関する前記X線管のX線焦点の位置を移動するために前記偏向電極を前記X線管ごとに制御する焦点制御部とを具備し、前記複数のX線管にそれぞれ対応する複数のスライスが前記回転軸に沿って連続するように前記スリットの開口中心が相互に異なる位置に移動され、かつ前記X線管のX線焦点が前記スリットの開口中心位置に対応する位置であって相互に異なる位置に移動されることを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置である。 An aspect of the present invention includes a substantially annular rotating frame that is rotatably supported around a rotation axis, and the rotation frame is provided discretely along the circumference, and rotates in parallel with the cathode and the rotation axis. A plurality of X-ray tubes having a substantially umbrella-like anode rotatably provided around an axis, a deflection electrode for deflecting an electron beam from the cathode to the anode, and discretely along the circumference of the rotary frame A plurality of X-ray detectors mounted on the X-ray detector, a plurality of slits with variable openings corresponding to the plurality of X-ray tubes, and a slit for controlling the width and center position of the opening of the slit with respect to the direction of the rotation axis a control unit, comprising a focus control unit that controls the deflection electrode to move the position of the X-ray focal point of the X-ray tube about the direction for each of the X-ray tube of the rotary shaft, a plurality of Multiple slices corresponding to each X-ray tube The opening centers of the slits are moved to different positions so as to be continuous along the rotation axis, and the X-ray focal points of the X-ray tube are positions corresponding to the opening center positions of the slits and are different from each other. An X-ray computed tomography apparatus characterized by being moved to a position .

本発明によれば、広範囲を高速にスキャンできるX線コンピュータ断層撮影装置を提供することができる。   According to the present invention, an X-ray computed tomography apparatus capable of scanning a wide range at high speed can be provided.

以下、図面を参照して本発明によるX線コンピュータ断層撮影装置(X線CT装置)を好ましい実施形態により説明する。なお、X線コンピュータ断層撮影装置のスキャン方式としては、X線管とX線検出器とが一対として被検体の周囲を回転するローテート/ローテートタイプ、リング状にアレイされた多数の検出素子が固定され、X線管のみが被検体の周囲を回転するステーショナリ/ローテートタイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能であるが、ここではローテート/ローテートタイプを例に説明する。また、1枚の断層像データを再構成するには、被検体の周囲1周、約360°分の投影データの1セットが、またハーフスキャン法でも180°+ファン角分の投影データが必要とされる。ここでは、前者の例で説明する。なお、投影データとは、X線パス上の組織等の減弱係数(又は吸収係数)の通過距離に関する積分データとして定義される。   Hereinafter, an X-ray computed tomography apparatus (X-ray CT apparatus) according to the present invention will be described according to a preferred embodiment with reference to the drawings. As a scanning method of the X-ray computed tomography apparatus, a rotating / rotating type in which a pair of an X-ray tube and an X-ray detector rotates around a subject, a large number of detection elements arrayed in a ring shape are fixed. There are various types such as a stationary / rotate type in which only the X-ray tube rotates around the subject. The present invention can be applied to any type, but here, the rotate / rotate type will be described as an example. In addition, to reconstruct one tomographic image data, one set of projection data for about 360 ° around the periphery of the subject is required, and projection data for 180 ° + fan angle is also required for the half-scan method. It is said. Here, the former example will be described. The projection data is defined as integral data relating to the passing distance of the attenuation coefficient (or absorption coefficient) of the tissue or the like on the X-ray path.

図1に、本実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置の主要部の構成を示している。本実施形態のX線コンピュータ断層撮影装置は、スキャンガントリ10と寝台20とコンピュータ装置30とから構成される。スキャンガントリ10は、被検体に関する投影データを収集するための構造体であり、その投影データはコンピュータ装置30に取り込まれ、画像再構成等の処理に供される。被検体は、寝台20の天板21に載置された状態でスキャンガントリ10の略円筒形状の撮影領域内に挿入される。   FIG. 1 shows the configuration of the main part of the X-ray computed tomography apparatus according to this embodiment. The X-ray computed tomography apparatus according to this embodiment includes a scan gantry 10, a bed 20, and a computer device 30. The scan gantry 10 is a structure for collecting projection data related to a subject, and the projection data is captured by the computer device 30 and used for processing such as image reconstruction. The subject is inserted into a substantially cylindrical imaging region of the scan gantry 10 while being placed on the top plate 21 of the bed 20.

スキャンガントリ10は、図2にも示すように、多管球型である。回転機構4により回転軸RA回りに回転自在に支持される円環状の回転フレーム11には、複数、ここでは3つのX線管1−1,1−2,1−3が回転軸RAまわりに120°ずつシフトした位置に固定されている。3つのX線管1−1,1−2,1−3にそれぞれ対向するように3つのX線検出器2−1,2−2,2−3も回転フレーム11の120°ずつシフトした位置に固定されている。通常、撮影に際しては、被検体はその体軸が回転軸RAにほぼ一致するようにスキャンガントリ10内部に設置される。   As shown in FIG. 2, the scan gantry 10 is a multi-tube type. A plurality of, here three, X-ray tubes 1-1, 1-2, 1-3 are arranged around the rotation axis RA in an annular rotation frame 11 that is rotatably supported by the rotation mechanism 4 around the rotation axis RA. It is fixed at a position shifted by 120 °. The positions where the three X-ray detectors 2-1, 2-2 and 2-3 are also shifted by 120 ° with respect to the three X-ray tubes 1-1, 1-2 and 1-3. It is fixed to. Usually, in imaging, the subject is placed inside the scan gantry 10 so that its body axis substantially coincides with the rotation axis RA.

X線管1−1,1−2,1−3は、略傘状の陽極が回転軸RAと平行な陽極回転軸周りに回転可能に設けられ、陽極表面のターゲットに陰極からの電子線を衝突させることでX線が発生する回転陽極型X線管である。陰極から陽極に至る電子線飛翔経路に沿って、集束電極とともに偏向電極が配置される。偏向電極は上下左右に分化する偏向電極部分からなり、対向する偏向電極部分に流す電流バランスを、ポジションコントローラ35のもと焦点制御部5−1,5−2,5−3により調整することで、陽極表面のターゲットに電子線が衝突する位置を制御することができるようになっている。ここでは特に、回転半径方向に対向する上下に分化した偏向電極部分の電流バランスを意図的に偏向することで、X線焦点を回転軸RAにそって移動することができるようになっている。   The X-ray tubes 1-1, 1-2, and 1-3 have a substantially umbrella-like anode rotatably provided around an anode rotation axis parallel to the rotation axis RA, and an electron beam from the cathode is applied to a target on the anode surface. It is a rotating anode type X-ray tube that generates X-rays by colliding. A deflection electrode is disposed along with the focusing electrode along the electron beam flight path from the cathode to the anode. The deflection electrode is composed of deflection electrode portions that are divided into upper, lower, left and right, and the current balance flowing through the opposing deflection electrode portions is adjusted by the focus control units 5-1, 5-2, and 5-3 under the position controller 35. The position where the electron beam collides with the target on the anode surface can be controlled. Here, in particular, the X-ray focal point can be moved along the rotation axis RA by intentionally deflecting the current balance of the vertically divided deflection electrode portions facing in the rotational radius direction.

管球チルト/スライド機構7−1,7−2,7−3は、X線管1−1,1−2,1−3それぞれに対応して設けられる。管球チルト/スライド機構7−1,7−2,7−3は、それぞれ対応するX線管1−1,1−2,1−3を、回転軸RAに沿って例えば前後数センチメートルの幅でスライドするための構造及び電動機を有している。   Tube tilt / slide mechanisms 7-1, 7-2 and 7-3 are provided corresponding to the X-ray tubes 1-1, 1-2 and 1-3, respectively. The tube tilt / slide mechanisms 7-1, 7-2, 7-3 respectively move the corresponding X-ray tubes 1-1, 1-2, 1-3, for example, several centimeters forward and backward along the rotation axis RA. It has a structure and electric motor for sliding with width.

また、管球チルト/スライド機構7−1,7−2,7−3は、それぞれ対応するX線管1−1,1−2,1−3を、回転軸RAに対して例えば前後5°の角度範囲でチルトするための構造及び電動機を有している(図9(a)、図9(b)、図9(c)参照)。具体的には、X線管1−1,1−2,1−3が基準位置にあるとき、その回転陽極の回転軸は、回転軸RAに対して略平行になる。回転陽極の回転軸が回転軸RAに対して傾斜するように、管球チルト/スライド機構7−1,7−2,7−3は、それぞれ対応するX線管1−1,1−2,1−3をチルトする。   In addition, the tube tilt / slide mechanisms 7-1, 7-2, and 7-3 respectively move the corresponding X-ray tubes 1-1, 1-2, and 1-3 to, for example, 5 ° front and rear with respect to the rotation axis RA. And a motor for tilting within the angle range (see FIGS. 9A, 9B, and 9C). Specifically, when the X-ray tubes 1-1, 1-2, 1-3 are at the reference position, the rotation axis of the rotary anode is substantially parallel to the rotation axis RA. The tube tilt / slide mechanisms 7-1, 7-2, and 7-3 respectively correspond to the corresponding X-ray tubes 1-1, 1-2, and 2-3 so that the rotation axis of the rotary anode is inclined with respect to the rotation axis RA. Tilt 1-3.

X線検出器2−1,2−2,2−3は、それぞれ一列に配列された複数のX線検出素子を有する。X線検出器2−1,2−2,2−3はそれぞれ後述するようにスライス方向(回転軸RA方向(Z軸))へのスライスの移動に対応するように、操作者が選択可能な複数のスライス厚の中の最大値に管球数(ここでは3)を乗算した長さに相当する幅広の有感域(スライス方向に関する有感幅)を有している(図3(a)、図3(b)、図3(c)参照)。   The X-ray detectors 2-1, 2-2, 2-3 each have a plurality of X-ray detection elements arranged in a line. The X-ray detectors 2-1, 2-2, 2-3 can be selected by the operator so as to correspond to the movement of the slice in the slice direction (rotation axis RA direction (Z axis)), as will be described later. It has a wide sensitive area (sensitive width in the slice direction) corresponding to the length obtained by multiplying the maximum value among a plurality of slice thicknesses by the number of tubes (here, 3) (FIG. 3A). FIG. 3B and FIG. 3C).

X線管1−1,1−2,1−3それぞれと撮影領域との間、実際にはX線管1−1,1−2,1−3それぞれのX線放射窓には、スライス厚を制限するためのスリット機構9−1,9−2,9−3が配置される。スリット機構9−1,9−2,9−3はそれぞれスライス方向に沿って並べられる少なくとも2枚の遮光板を有する。2枚の遮光板はスライス方向に沿って個別に移動自在に支持される。スリット制御部6−1,6−2,6−3の制御により2枚の遮光板それぞれの位置を変化させることにより、スライス方向の開口幅を任意に調整でき、またスライス方向に沿って開口中心位置をシフトさせることができる(図3(a)、図3(b)、図3(c)、図5(a)、図5(b)、図5(c)参照)。   The slice thickness is between the X-ray tubes 1-1, 1-2, 1-3 and the imaging region, and actually in the X-ray emission windows of the X-ray tubes 1-1, 1-2, 1-3. Slit mechanisms 9-1, 9-2, 9-3 for limiting the above are arranged. Each of the slit mechanisms 9-1, 9-2, and 9-3 has at least two light shielding plates arranged along the slice direction. The two light shielding plates are individually supported so as to be movable along the slice direction. By changing the positions of the two light shielding plates under the control of the slit control units 6-1, 6-2 and 6-3, the opening width in the slice direction can be arbitrarily adjusted, and the center of the opening along the slice direction can be adjusted. The position can be shifted (see FIG. 3A, FIG. 3B, FIG. 3C, FIG. 5A, FIG. 5B, and FIG. 5C).

データ収集装置3−1,3−2,3−3は、X線検出器2−1,2−2,2−3にそれぞれ接続されている。X線検出器2−1,2−2,2−3の出力は、それぞれデータ収集装置3−1,3−2,3−3、図示しないが連続回転を可能にするスリップリング及び前処理ユニット32を介して投影データとしてデータ記憶ユニット33に供給され記憶される。   The data collection devices 3-1, 3-2 and 3-3 are connected to the X-ray detectors 2-1, 2-2 and 2-3, respectively. The outputs of the X-ray detectors 2-1, 2-2, 2-3 are respectively data collection devices 3-1, 3-2, 3-3, slip rings and preprocessing units that enable continuous rotation (not shown). The data is supplied to and stored in the data storage unit 33 as projection data via 32.

コンピュータ装置30は、上記前処理ユニット32とデータ記憶ユニット33とともに、装置全体の制御を司るためのシステムコントローラ31、スキャン動作を実行するために回転機構4とデータ収集装置3−1,3−2,3−3と図示しない高電圧発生装置を制御するためのスキャンコントローラ36、記憶された投影データセットに基づいて断層画像データを再構成するための再構成ユニット34、キーボードやマウス等の入力器37、断層画像等を表示するためのディスプレイ38、ポジションコントローラ35、さらにゼロ補正データ記憶ユニット41、ゼロ補正処理ユニット43を備えている。   The computer device 30 includes a pre-processing unit 32 and a data storage unit 33, a system controller 31 for controlling the entire device, a rotating mechanism 4 for executing a scanning operation, and data collection devices 3-1 and 3-2. 3-3, a scan controller 36 for controlling a high voltage generator (not shown), a reconstruction unit 34 for reconstructing tomographic image data based on the stored projection data set, and an input device such as a keyboard or a mouse 37, a display 38 for displaying tomographic images, a position controller 35, a zero correction data storage unit 41, and a zero correction processing unit 43.

ゼロ補正処理ユニット43は、前処理を受けた投影データに対して、X線強度及びX線検出感度の空間的ばらつきを補正するために、複数のX線検出器2−1,2−2,2−3の出力を検出素子ごとに補正するために設けられている。周知の通り、X線強度は、均一ではなく、図5(a)、図5(b)、図5(c)に例示するように、陽極表面に対する電子ビームの入射角と反射角とが同一になる向きで最大値を示し、入射角と反射角との差の拡大に応じて低下する。従って、図5(a)、図5(b)、図5(c)を参照して後述するように、3つのスライス間でX線強度分布の使用域が相違する。それによりスライスごとに基準強度(ゼロ点)が相違する。これら3スライスの投影データを単一(unity)のデータとして用いて画像データを再構成するとき、ゼロ点の相違によりアーチファクトが発生する。このアーチファクトを軽減するために、ゼロ補正処理ユニット43においてゼロ点補正が行われる。当該補正処理に用いられる複数のデータセット(複数のゼロ補正データセット)は、ゼロ補正データ記憶ユニット41に予め記憶される。複数のゼロ補正データセットは、
使用域中心の角度θが相違する。例えば0.05°ごとにゼロ補正データセットが生成される。複数のX線検出器2−1,2−2,2−3の検出素子ごとにゼロ補正データセットが生成される。また、ゼロ補正データセットは、X線管1−1,1−2,1−3ごとに生成される。ゼロ補正データセットは、典型的には、均一ファントムを使って収集した投影データセット又はそれに基づいて生成したデータである。複数のゼロ補正データセットには、X線管1−1,1−2,1−3の識別コード、および角度θを識別するコードが関連付けられている。それによりゼロ補正処理ユニット43は、ポジションコントローラ35からの角度θ又はそれに関連するスリット開口中心位置等の情報に従って、対応するゼロ補正データセットをゼロ補正データ記憶ユニット41から選択的に読み出すことができる。
The zero correction processing unit 43 has a plurality of X-ray detectors 2-1, 2-2, It is provided to correct the output of 2-3 for each detection element. As is well known, the X-ray intensity is not uniform, and the incident angle and reflection angle of the electron beam with respect to the anode surface are the same as illustrated in FIGS. 5 (a), 5 (b), and 5 (c). The maximum value is shown in the direction of, and decreases as the difference between the incident angle and the reflection angle increases. Therefore, as described later with reference to FIGS. 5A, 5B, and 5C, the use range of the X-ray intensity distribution is different among the three slices. Thereby, the reference intensity (zero point) differs for each slice. When the image data is reconstructed using the projection data of these three slices as unity data, an artifact is generated due to a difference in zero point. In order to reduce this artifact, zero point correction is performed in the zero correction processing unit 43. A plurality of data sets (a plurality of zero correction data sets) used for the correction processing are stored in advance in the zero correction data storage unit 41. Multiple zero correction data sets
The angle θ at the center of the use area is different. For example, a zero correction data set is generated every 0.05 °. A zero correction data set is generated for each detection element of the plurality of X-ray detectors 2-1, 2-2, 2-3. A zero correction data set is generated for each of the X-ray tubes 1-1, 1-2, and 1-3. The zero correction data set is typically a projection data set collected using a uniform phantom or data generated based thereon. The plurality of zero correction data sets are associated with identification codes of the X-ray tubes 1-1, 1-2, 1-3 and a code for identifying the angle θ. Thereby, the zero correction processing unit 43 can selectively read out the corresponding zero correction data set from the zero correction data storage unit 41 according to the information such as the angle θ from the position controller 35 or the slit opening center position related thereto. .

ポジションコントローラ35は、入力器37を介して入力されたスライス厚にしたがってスリット機構9−1,9−2,9−3それぞれの開口幅を制御し、またスキャンモード(通常スキャンモード、高速スキャンモード)の選択にしたがってX線管1−1,1−2,1−3それぞれのX線焦点のスライス方向の位置、、およびスリット機構9−1,9−2,9−3それぞれの開口中心位置を制御する。また、ポジションコントローラ35は、入力器37を介して入力されたチルト/スライド/焦点移動に関する情報に従ってチルトスライド機構部を制御する。なお、チルト/スライド/焦点移動は、いずれか1又は2つを組み合わせて用いられる。チルト/スライド/焦点移動により、X線の使用域の角度θをゼロ°又はそれに接近させることができる。   The position controller 35 controls the opening width of each of the slit mechanisms 9-1, 9-2, 9-3 in accordance with the slice thickness input via the input device 37, and scan mode (normal scan mode, high-speed scan mode). ) In the slice direction of the X-ray focal point of each of the X-ray tubes 1-1, 1-2 and 1-3, and the opening center position of each of the slit mechanisms 9-1, 9-2 and 9-3. To control. Further, the position controller 35 controls the tilt slide mechanism unit according to the information on tilt / slide / focus movement input via the input device 37. The tilt / slide / focus movement is used in combination of any one or two. By tilt / slide / focus movement, the angle θ of the X-ray use range can be made zero or close to it.

図3(a)、図3(b)、図3(c)には、通常スキャンモードにおけるX線焦点位置及び開口幅を示している。通常スキャンモードでは、ポジションコントローラ35の制御のもとでスリット制御部6−1,6−2,6−3により、操作者により設定されたスライス厚T1に対応する開口幅に各スリット機構9−1,9−2,9−3の開口10−1,10−2,10−3が調整され、また開口中心位置が揃って基準位置に統一される。さらに、通常スキャンモードでは、ポジションコントローラ35の制御のもとで焦点制御部5−1,5−2,5−3により、各X線管1−1,1−2,1−3の焦点位置が基準位置に統一される。X線管1−1,1−2,1−3からのX線は図4に示すように重畳する。この通常スキャンモードでは、コンベンショナルスキャンのために、天板21は距離T1の移動と停止とを繰り返す。またヘリカルスキャンのために、X線管1回転あたり天板21は距離T1を移動する速度に調整される。通常スキャンモードでは、シングルスライススキャンのとき、複数、ここでは3つのX線検出器の出力を使って断層像を再構成することにより、断層像の時間分解能を実質的に1/3に短縮(高速化)することができる。   FIGS. 3A, 3B, and 3C show the X-ray focal position and the aperture width in the normal scan mode. In the normal scan mode, each slit mechanism 9- is set to an opening width corresponding to the slice thickness T1 set by the operator by the slit controllers 6-1, 6-2, 6-3 under the control of the position controller 35. The openings 10-1, 10-2 and 10-3 of 1, 9-2 and 9-3 are adjusted, and the center positions of the openings are aligned and unified to the reference position. Further, in the normal scan mode, the focus positions of the X-ray tubes 1-1, 1-2, and 1-3 are controlled by the focus control units 5-1, 5-2, and 5-3 under the control of the position controller 35. Is unified to the reference position. X-rays from the X-ray tubes 1-1, 1-2, 1-3 are superimposed as shown in FIG. In this normal scan mode, the top 21 repeatedly moves and stops at the distance T1 for conventional scanning. For the helical scan, the top plate 21 is adjusted to move at a distance T1 per one rotation of the X-ray tube. In the normal scan mode, the time resolution of the tomographic image is substantially reduced to 1/3 by reconstructing the tomographic image using the outputs of a plurality of, here three, X-ray detectors in the single slice scan ( Speed up).

次に、高速スキャンモード(広域スキャンモード)では、図5(a)、図5(b)、図5(c)に示すように、ポジションコントローラ35の制御のもとでスリット制御部6−1,6−2,6−3により、操作者により設定されたスライス厚T1に対応する開口幅に各スリット機構9−1,9−2,9−3の開口10−1,10−2,10−3が調整される。またスリット機構9−1の開口中心位置が基準位置に維持され(図5(b))、スリット機構9−2の開口中心位置が基準位置からスライス厚T1に対応する距離だけスライス軸のプラス方向に移動され(図5(c))、さらにスリット機構9−3の開口中心位置が基準位置からスライス厚T1に対応する距離だけスライス軸のマイナス方向に移動される(図5(a))。   Next, in the high-speed scan mode (wide-area scan mode), as shown in FIGS. 5A, 5B, and 5C, the slit controller 6-1 is controlled under the control of the position controller 35. , 6-2, 6-3, the openings 10-1, 10-2, 10 of the slit mechanisms 9-1, 9-2, 9-3 have an opening width corresponding to the slice thickness T <b> 1 set by the operator. -3 is adjusted. The opening center position of the slit mechanism 9-1 is maintained at the reference position (FIG. 5B), and the opening center position of the slit mechanism 9-2 is the plus direction of the slice axis by a distance corresponding to the slice thickness T1 from the reference position. Further, the opening center position of the slit mechanism 9-3 is moved in the minus direction of the slice axis by a distance corresponding to the slice thickness T1 from the reference position (FIG. 5 (a)).

このような開口中心位置の制御により、図6に示すように、3つのスライスが連続する3列システムと実質的に同等に機能し、つまり1回転により3列分のデータを一度に収集することが可能となる。この高速スキャンモードでは、コンベンショナルスキャンのために、天板21は、“スライス厚T1×管球数”の移動と停止とを繰り返す。またヘリカルスキャンのために、X線管1回転あたり天板21は“スライス厚T1×管球数”の距離を移動する速度に調整される。通常スキャンモードと比較すると、高速スキャンモードでは、同一範囲のスキャンを、管球数倍分の一の時間で完了することができる。換言すると、通常スキャンモードに対して、高速スキャンモードでは、同一時間で、管球数倍の範囲をスキャンすることができる。   By controlling the aperture center position, as shown in FIG. 6, it functions substantially the same as a three-row system in which three slices are continuous, that is, three rotations of data are collected at one time by one rotation. Is possible. In this high-speed scan mode, the top plate 21 repeatedly moves and stops “slice thickness T1 × number of tubes” for conventional scanning. Further, for the helical scan, the top plate 21 is adjusted to a speed of moving a distance of “slice thickness T1 × number of tubes” per one rotation of the X-ray tube. Compared to the normal scan mode, in the high-speed scan mode, scanning in the same range can be completed in a time that is one-multiple of the number of tubes. In other words, in the high-speed scan mode, the range of the number of tubes can be scanned in the same time with respect to the normal scan mode.

高速スキャンモードでは、図7(a)、図7(b)、図7(c),図8に示すように、スリット機構9−1,9−2,9−3の開口10−1,10−2,10−3の中心位置の移動とともに、X線管1−1,1−2,1−3のX線焦点8−1,8−2,8−3のシフトを併用してもよい。ポジションコントローラ35の制御のもとで焦点制御部5−1,5−2,5−3により、X線管1−1のX線焦点位置が基準位置に維持され(図7(b))、X線管1−2のX線焦点位置が基準位置からスライス厚T1に対応する距離だけスライス軸のプラス方向に移動され(図7(c))、さらにX線管1−3のX線焦点位置が基準位置からスライス厚T1に対応する距離だけスライス軸のマイナス方向に移動される(図7(a))。このように開口中心位置の移動とX線焦点のシフトとを併用することで、両側のX線管1−2、1−3のX線中心線を回転軸RAに対して垂直又はそれに近似させることができるので、いわゆるコーン角の増大によるアーチファクトの発生を軽減することができる。また、上述したように、焦点移動により、両側のX線管1−2,1−3のX線使用域の角度θをゼロ°又はそれに接近させ、画質向上/ゼロ点補正精度の向上を図ることができる。   In the high-speed scan mode, as shown in FIGS. 7A, 7B, 7C, and 8, the openings 10-1 and 10 of the slit mechanisms 9-1, 9-2, and 9-3. The shift of the X-ray focal points 8-1, 8-2, and 8-3 of the X-ray tubes 1-1, 1-2, and 1-3 may be used together with the movement of the central positions of −2 and 10-3. . Under the control of the position controller 35, the X-ray focal point position of the X-ray tube 1-1 is maintained at the reference position by the focus control units 5-1, 5-2 and 5-3 (FIG. 7B). The X-ray focal point position of the X-ray tube 1-2 is moved in the plus direction of the slice axis by a distance corresponding to the slice thickness T1 from the reference position (FIG. 7C), and further the X-ray focal point of the X-ray tube 1-3. The position is moved in the minus direction of the slice axis by a distance corresponding to the slice thickness T1 from the reference position (FIG. 7A). In this way, by using both the movement of the opening center position and the shift of the X-ray focal point, the X-ray center lines of the X-ray tubes 1-2 and 1-3 on both sides are made perpendicular to or approximate to the rotation axis RA. Therefore, it is possible to reduce the occurrence of artifacts due to an increase in so-called cone angle. In addition, as described above, by moving the focal point, the angle θ of the X-ray use area of the X-ray tubes 1-2 and 1-3 on both sides is brought to or close to zero °, thereby improving the image quality and improving the zero point correction accuracy. be able to.

また、焦点移動に代えて、高速スキャンモードでは、スリット機構9−1,9−2,9−3の開口10−1,10−2,10−3の中心位置の移動とともに、X線管1−1,1−2,1−3のスライドを併用してもよい。ポジションコントローラ35の制御のもとでスライド機構部7−1,7−2,7−3の動作により、焦点移動と同様に、X線管1−1のX線焦点位置が基準位置に維持され、X線管1−2のX線焦点位置が基準位置からスライス厚T1に対応する距離だけスライス軸のプラス方向に移動され、さらにX線管1−3のX線焦点位置が基準位置からスライス厚T1に対応する距離だけスライス軸のマイナス方向に移動される。このように開口中心位置の移動とX線管球スライドとを併用することで、両側のX線管1−2、1−3のX線中心線を回転軸RAに対して垂直又はそれに近似させることができるので、いわゆるコーン角の増大によるアーチファクトの発生を軽減することができる。また、両側のX線管1−2,1−3のX線使用域の角度θをゼロ°又はそれに接近させ、画質向上/ゼロ点補正精度の向上を図ることができる。   Further, in place of the focal point movement, in the high-speed scanning mode, the X-ray tube 1 is moved along with the movement of the center positions of the openings 10-1, 10-2, 10-3 of the slit mechanisms 9-1, 9-2, 9-3. You may use together the slide of -1,1-2,1-3. Under the control of the position controller 35, the X-ray focal position of the X-ray tube 1-1 is maintained at the reference position in the same manner as the focal point movement by the operations of the slide mechanism units 7-1, 7-2, 7-3. The X-ray focal position of the X-ray tube 1-2 is moved in the plus direction of the slice axis by a distance corresponding to the slice thickness T1 from the reference position, and the X-ray focal position of the X-ray tube 1-3 is sliced from the reference position. The slice is moved in the minus direction of the slice axis by a distance corresponding to the thickness T1. Thus, by using the movement of the opening center position together with the X-ray tube slide, the X-ray center lines of the X-ray tubes 1-2 and 1-3 on both sides are made perpendicular to or approximate to the rotation axis RA. Therefore, it is possible to reduce the occurrence of artifacts due to an increase in so-called cone angle. Further, the angle θ of the X-ray use area of the X-ray tubes 1-2 and 1-3 on both sides can be brought to or close to zero degrees, thereby improving the image quality and improving the zero point correction accuracy.

さらに、管球スライドと併用して、図9(a)、図9(b)、図9(c)に示すように、X線管1−1,1−2.1−3を個別にチルトすることにより、両側のX線管1−2,1−3のX線使用域の角度θをゼロ°又はそれに接近させ、画質向上/ゼロ点補正精度の向上を図ることができる。   Further, in combination with the tube slide, as shown in FIGS. 9A, 9B and 9C, the X-ray tubes 1-1 and 1-2.1-3 are individually tilted. By doing so, the angle θ of the X-ray use area of the X-ray tubes 1-2 and 1-3 on both sides can be brought to or close to zero °, and image quality improvement / zero point correction accuracy can be improved.

なお、高速スキャンモードでは、開口10−1,10−2,10−3の中心位置は基準位置で固定したまま、X線管1−1,1−2,1−3のX線焦点8−1,8−2,8−3のシフトによりスライス位置を移動するようにしてもよい。   In the high-speed scanning mode, the X-ray focal points 8- of the X-ray tubes 1-1, 1-2, and 1-3 are maintained while the center positions of the openings 10-1, 10-2, and 10-3 are fixed at the reference positions. You may make it move a slice position by the shift of 1,8-2,8-3.

本実施形態によると、一列システムであっても、多列システムと同等に広範囲を高速にスキャンできるものである。また、広範囲の高速スキャンと、シングルスライスの高速スキャン(通常スキャンモード)とを切り替えることができる。その切り替えを、X線管やX線検出器の移動機構等の大がかりな機構を必要としないで実現することができる。   According to the present embodiment, even a single-row system can scan a wide range at high speed as in a multi-row system. In addition, it is possible to switch between a wide range of high-speed scanning and single-slice high-speed scanning (normal scanning mode). The switching can be realized without requiring a large-scale mechanism such as an X-ray tube or an X-ray detector moving mechanism.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置の主要部の構成図。The block diagram of the principal part of the X-ray computed tomography apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1の3つのX線管及び検出器の配置を示す図。The figure which shows arrangement | positioning of the three X-ray tubes and detectors of FIG. 図1のポジションコントローラによるX線管の第1ポジションを示す図。The figure which shows the 1st position of the X-ray tube by the position controller of FIG. 図1のポジションコントローラによる第1ポジションを総合的に示す図。The figure which shows the 1st position by the position controller of FIG. 1 comprehensively. 図1のポジションコントローラによるX線管の第2ポジションを示す図。The figure which shows the 2nd position of the X-ray tube by the position controller of FIG. 図1のポジションコントローラによる第2ポジションを総合的に示す図。The figure which shows the 2nd position by the position controller of FIG. 1 comprehensively. 図1のポジションコントローラによるX線管の第3ポジションを示す図。The figure which shows the 3rd position of the X-ray tube by the position controller of FIG. 図1のポジションコントローラによる第3ポジションを総合的に示す図。The figure which shows the 3rd position comprehensively by the position controller of FIG. 図1のポジションコントローラによるX線管のチルトポジションを示す図。The figure which shows the tilt position of the X-ray tube by the position controller of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10…スキャンガントリ、20…寝台、30…コンピュータ装置、21…天板、4…回転機構、11…回転フレーム、1−1…X線管、1−2…X線管、1−3…X線管、2−1…X線検出器、2−2…X線検出器、2−3…X線検出器、35…ポジションコントローラ、5−1…焦点制御部、5−2…焦点制御部、5−3…焦点制御部、7−1…管球チルト/スライド機構、7−2…管球チルト/スライド機構、7−3…管球チルト/スライド機構、9−1…スリット機構、9−2…スリット機構、9−3…スリット機構、6−1…スリット制御部、6−2…スリット制御部、6−3…スリット制御部、3−1…データ収集装置、3−2…データ収集装置、3−3…データ収集装置、32…前処理ユニット、33…データ記憶ユニット、31…システムコントローラ、36…スキャンコントローラ、34…再構成ユニット、37…入力器、38…ディスプレイ、35…ポジションコントローラ、41…ゼロ補正データ記憶ユニット、43…ゼロ補正処理ユニット。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Scan gantry, 20 ... Bed, 30 ... Computer apparatus, 21 ... Top plate, 4 ... Rotation mechanism, 11 ... Rotating frame, 1-1 ... X-ray tube, 1-2 ... X-ray tube, 1-3 ... X X-ray detector, 2-1 ... X-ray detector, 2-2 ... X-ray detector, 35 ... Position controller, 5-1 ... Focus control unit, 5-2 ... Focus control unit 5-3: Focus control unit, 7-1: Tube tilt / slide mechanism, 7-2: Tube tilt / slide mechanism, 7-3: Tube tilt / slide mechanism, 9-1: Slit mechanism, 9 -2 ... Slit mechanism, 9-3 ... Slit mechanism, 6-1 ... Slit controller, 6-2 ... Slit controller, 6-3 ... Slit controller, 3-1 ... Data collection device, 3-2 ... Data Collection device, 3-3... Data collection device, 32... Preprocessing unit, 33. ... system controller, 36 ... scan controller, 34 ... reconstruction unit, 37 ... input unit, 38 ... display, 35 ... position controller, 41 ... zero correction data storage unit, 43 ... zero correction processing unit.

Claims (6)

回転軸回りに回転可能に支持される略円環状の回転フレームと、
前記回転フレームに円周に沿って離散的に装備され、陰極と、前記回転軸と平行な回転軸周りに回転可能に設けられる略傘状の陽極と、前記陰極から前記陽極への電子線を偏向する偏向電極とを有する複数のX線管と、
前記回転フレームに円周に沿って離散的に装備される複数のX線検出器と、
前記複数のX線管にそれぞれ対応される開口可変の複数のスリットと、
前記回転軸の方向に関する前記スリットの開口の幅及び中心位置を制御するスリット制御部と、
前記回転軸の方向に関する前記X線管のX線焦点の位置を移動するために前記偏向電極を前記X線管ごとに制御する焦点制御部と、
前記複数のX線管にそれぞれ対応する複数のスライスが前記回転軸に沿って連続するように前記スリットの開口中心が相互に異なる位置に移動され、かつ前記X線管のX線焦点が前記スリットの開口中心位置に対応する位置であって相互に異なる位置に移動されるように前記スリット制御部と前記焦点制御部とを制御するポジションコントローラとを具備することを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。
A substantially annular rotating frame supported rotatably around a rotation axis;
A cathode, a substantially umbrella-shaped anode rotatably provided around a rotation axis parallel to the rotation axis, and an electron beam from the cathode to the anode are provided discretely along the circumference of the rotation frame. A plurality of X-ray tubes having deflection electrodes for deflecting;
A plurality of X-ray detectors mounted discretely along the circumference of the rotating frame;
A plurality of aperture-variable slits respectively corresponding to the plurality of X-ray tubes;
A slit controller for controlling the width and center position of the opening of the slit with respect to the direction of the rotation axis;
A focus control unit for controlling the deflection electrode for each X-ray tube in order to move the position of the X-ray focal point of the X-ray tube with respect to the direction of the rotation axis;
The opening centers of the slits are moved to different positions so that a plurality of slices respectively corresponding to the plurality of X-ray tubes are continuous along the rotation axis, and the X-ray focal point of the X-ray tube is the slit An X-ray computed tomography comprising: a position controller that controls the slit control unit and the focus control unit so as to be moved to positions different from each other at a position corresponding to the opening center position of apparatus.
前記ポジションコントローラは、前記複数のX線管に各々対応するスライスが前記回転軸に沿って連続する状態と、前記複数のX線管に各々対応するスライスの中心線が略一致する状態とを操作者の指示に従って切り替えるように、前記複数のスリット各々の開口位置と前記X線管各々のX線焦点位置とを制御することを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。   The position controller operates a state in which slices corresponding to the plurality of X-ray tubes respectively continue along the rotation axis and a state in which the center lines of the slices respectively corresponding to the plurality of X-ray tubes substantially coincide with each other. The X-ray computed tomography apparatus according to claim 1, wherein an opening position of each of the plurality of slits and an X-ray focal position of each of the X-ray tubes are controlled so as to be switched according to an instruction of a person. 前記ポジションコントローラは、前記複数のX線管に各々対応するスライスの厚さが略一致するように前記複数のスリット各々の開口を制御することを特徴とする請求項1に記載のX線コンピュータ断層撮影装置。   2. The X-ray computed tomography according to claim 1, wherein the position controller controls an opening of each of the plurality of slits so that slice thicknesses corresponding to the plurality of X-ray tubes substantially coincide with each other. Shooting device. 前記複数のX線管各々における回転陽極上のX線焦点位置を電子線偏向制御により個別に制御する焦点制御部をさらに備えることを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。   The X-ray computed tomography apparatus according to claim 1, further comprising a focus control unit that individually controls an X-ray focal position on the rotating anode in each of the plurality of X-ray tubes by electron beam deflection control. X線強度及びX線検出感度の空間的ばらつきを補正するために前記複数のX線検出器の出力を検出素子ごとに補正する補正部をさらに備えることを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。   The X-ray according to claim 1, further comprising a correction unit that corrects outputs of the plurality of X-ray detectors for each detection element in order to correct a spatial variation in X-ray intensity and X-ray detection sensitivity. Computer tomography equipment. 前記補正された前記複数のX線検出器の出力を単一のデータとして用いて画像データを再構成する再構成部をさらに備えることを特徴とする請求項5記載のX線コンピュータ断層撮影装置。   6. The X-ray computed tomography apparatus according to claim 5, further comprising a reconstruction unit that reconstructs image data by using the corrected outputs of the plurality of X-ray detectors as single data.
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