JP5183988B2

JP5183988B2 - 放射線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP5183988B2
Application number: JP2007182934A
Authority: JP
Inventors: 大雅後藤; 浩一廣川
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2027-07-12
Also published as: JP2009018024A

Description

本発明は、放射線CT装置に関し、特に放射線焦点位置を任意にシフトさせることにより空間分解能の向上、及びアーチファクトの低減を実現することが可能な放射線CT装置に関する。

放射線CT装置とは、撮影により取得した投影データに基づき、被検体内の断層像を再構成し表示し、画像診断に供するものであり、特にX線CT装置が広く使用されている。その構成は、被検体に放射線を照射する放射線源と、被検体を透過した放射線量を投影データとして検出する放射線検出器と、両者を搭載し被検体の周囲で回転するスキャナと、検出された複数角度の投影データから断層画像を再構成する装置と、表示装置からなる。

放射線CT装置に必要な性能としては、高い空間分解能と高い濃度分解能と高い時間分解能が挙げられる。この中で空間分解能を向上させるには、検出器の素子ピッチを細かくすればよいが、素子の細分化には限界がある。空間分解能を向上させる別の方法としては、検出器素子と放射線焦点のスキャナ回転方向(以下、チャネル方向という)の相対位置をずらすチャネルオフセットという技術がある。チャネルオフセットを用いることにより、ある方向からの投影データと、その方向に対向する方向の投影データ(以下、対向データという)が、異なるX線経路となり、素子ピッチの細分化と同様に空間分解能を向上できる。

チャネルオフセットを実現する方法としては、検出器をチャネル方向にシフトさせる方法と、放射線焦点位置をチャネル方向にシフトさせる方法がある。前者は検出器の位置調整に時間を要し必要な精度を得るのが困難であるのに対し、後者はX線源において電子ビームを磁場や電場により偏向させることで焦点位置を容易にシフト可能であり必要な精度を得ることができる。

電子ビームの偏向をさらに活用する技術として、特許文献１に記載のフライングフォーカルスポットがある。フライングフォーカルスポットとは、チャネルオフセットでは焦点位置が固定であったのに対し、スキャナ回転中に焦点位置を周期的にシフトさせる技術であり、放射線の経路をずらして計測時のサンプリング密度を向上させ高い空間分解能を得るものである。焦点位置のシフト方向はチャネル方向に限らず被検体の体軸方向(以下、列方向という)でも良く、列方向にシフトさせることにより被検体の体軸方向の空間分解能を向上させる。

特開2000-287960号公報。

しかしながら、上記文献では、焦点シフト量を撮影条件に応じて制御することについての配慮がなされていなかった。

そこで本発明は、焦点シフト量を撮影条件に応じて制御することで適切な空間分解能をもった画像を得ることができる放射線CT装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の様に構成される。

被検体に放射線を照射する放射線源と、前記放射線源に対向配置され前記被検体を透過した放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線源と前記放射線検出器を搭載し前記被検体の周囲を回転するスキャナと、前記放射線検出器で検出した透過放射線量に基づき被検体の断層像を再構成する画像再構成装置と、前記画像再構成装置で再構成した断層像を表示する画像表示装置と、前記被検体を撮影する撮影条件の設定に使用される操作卓と、前記放射線の焦点を前記スキャナの回転方向又は回転軸方向にシフトさせる放射線焦点シフト装置と、を備えた放射線CT装置において、前記操作卓を介して設定された撮影条件に基づき前記放射線焦点のシフト量を制御する放射線焦点シフト量制御装置と、をさらに備えている。

以上、本発明によれば、撮影条件に応じて焦点シフト量を制御するので、適切な空間分解能をもった画像を取得することができる。

本発明を適用してなるX線CT装置について図を用いて説明する。

図１は本発明を適用したX線CT装置1の全体構成図である。この装置はスキャンガントリ部100と操作卓120とを備える。

スキャンガントリ部100は、X線管101と、回転円盤102と、コリメータ103と、X線検出器106と、データ収集装置107と、寝台105と、ガントリ制御装置108と、寝台制御装置109と、X線制御装置110と、を備えている。X線管101は寝台105上にのった被検体にX線を照射する装置である。コリメータ103はX線管101から照射されるX線の放射方向を制御する装置である。X線検出器106は、X線管101と対向配置され被検体を透過したX線を検出する装置である。回転円盤102は、寝台105上にのった被検体が入る開口部104を備えるとともに、X線管101とX線検出器106を搭載し、被検体の周囲を回転するものである。データ収集装置107は、X線検出器106で検出されたX線を所定の信号に変換する装置である。ガントリ制御装置108は回転円盤102の回転を制御する装置である。寝台制御装置109は、寝台105の上下前後動を制御する装置である。X線制御装置110はX線管101への出力を制御する装置である。

操作卓120は、入力装置121と、画像演算装置122と、表示装置125と、記憶装置123と、システム制御装置124とを備えている。入力装置121は、被検体氏名、検査日時、撮影条件などを入力するための装置である。画像演算装置122は、データ収集装置107から送出される計測データを演算処理してCT画像再構成を行う装置である。表示装置125は、画像演算装置122で作成されたCT画像を表示する装置である。記憶装置123は、データ収集装置107で収集したデータ及び画像演算装置122で作成されたCT画像の画像データを記憶する装置である。システム制御装置124は、これらの装置及びガントリ制御装置108と寝台制御装置109とX線制御装置110を制御する装置である。

図２にX線管101の内部構成を示す。なお、図２はX線検出器106側からX線管101を見た図である。X線管101は、電子線204を発生させる陰極201と、陰極201に対し所定の電圧(例えば120ｋV)が印加され電子線204が照射される陽極202と、電子線204を偏向する電子線偏向手段203を備えている。陰極201から発生された電子線204が陽極202に衝突する点がX線焦点205であり、X線焦点205からX線が放射される。

電子線偏向手段203は磁場もしくは電場を発生させる装置であり、発生させる磁場もしくは電場の強度・方向を変化させることで、電子線204の偏向幅・方向を制御し、X線焦点205の位置をシフトさせる。図2中のX線焦点205Aは電子線偏向手段203から磁場もしくは電場を発生させない場合のものである。同図中のX線焦点205Bは電子線偏向手段203から紙面に垂直方向の磁場もしくは紙面の上下方向の電場を発生させ電子線204をチャネル方向にシフトさせた場合のものである。電子線偏向手段203から紙面の上下方向の磁場もしくは紙面に垂直方向の電場を発生させることによりX線焦点205の位置を列方向にシフトさせることができる。なお、図2では電子線偏向手段203をX線管101内に配置するように図示しているが、電子線204の軌道上に磁場若しくは電場を印加できるのであれば、電子線偏向手段203をX線管101外に配置しても良い。

図2において、電子線偏向手段203から発生させる紙面に垂直方向の磁場もしくは紙面の上下方向の電場の強度を必要な偏向幅に応じた値とすることによりチャネルオフセットが可能となる。磁場もしくは電場の値は、操作卓121を介して入力された撮影条件に基づき、後述する方法を用いてシステム制御装置124により決定され、X線制御装置110を介してX線管101へ出力される。

サンプリング密度を向上させるチャネルオフセット量Doffは、整数Zを用いて以下のように示される。

Doff＝( 2Z ＋ 1 ) / 4 (数1)

(数1)において、Z = 0 とするとDoff = 0.25 となり、チャネルオフセット量としてはこの値を用いることが好ましい。

電子線偏向手段203から発生させる磁場もしくは電場を周期的に変化させることによりフライングフォーカルスポットが可能となる。なお、フライングフォーカルスポット(FFS)には、チャネル方向と、列方向と、両者を組み合わせたものがあるので、以降ではそれぞれをチャネル方向FFS、列方向FFS、チャネル列方向FFSと呼ぶ。

チャネルオフセットさせる磁場もしくは電場に、周期的に変化する磁場もしくは電場を重畳することにより、チャネルオフセットとフライングフォーカルスポットを組み合わせることができる。図３にチャネルオフセットとチャネル方向FFSを組み合わせたときのX線焦点位置を、図2中の陽極202を拡大して示す。電子線偏向手段203から所定の磁場もしくは電場を発生させることにより、X線焦点205AからX線焦点205Bへチャネルオフセットされる。さらに、周期的に変化する磁場もしくは電場を電子線偏向手段203から重畳させることにより、X線焦点205Cと205Dの位置へ交互にシフトされる。

チャネル方向FFS使用時にサンプリング密度を向上させるチャネルオフセット量Doff_ffsは、整数Zを用いて以下のように示される。

Doff_ffs＝( 2Z ＋ 1 ) / 8 (数2)

(数2)において、Z=0とするとDoff_ffs =0.125となり、チャネル方向FFS使用時のチャネルオフセット量としてはこの値を用いることが好ましい。すなわち、チャネル方向FFSの使用・未使用により好ましいチャネルオフセット量が異なる。また、チャネル方向FFSを使用しチャネルオフセット量を0.125としたときに対向データが存在しない場合や、チャネル方向FFS未使用時にチャネルオフセットを0.125とした場合は、データのサンプリングが等間隔でなくなる。その結果、チャネル方向FFSを使用せずにチャネルオフセット量を0.25とした場合よりも空間分解能が低下する。そこで、設定された撮影条件に応じてチャネルオフセット量を変化させることにより、空間分解能を低下させない撮影が可能となる。

以下に、本発明に係わるチャネルオフセット量の決定方法について図4〜6を用いて説明する。

第1の方法は図4に示すようにチャネル方向FFSが使用される場合にチャネルオフセットを0.125チャネルに設定し、それ以外の場合にはチャネルオフセットを0.25チャネルに設定する。

第2の方法は図5に示すようにチャネル方向FFSか、チャネル列方向FFSが使用される場合にチャネルオフセットを0.125チャネルに設定し、それ以外の場合にはチャネルオフセットを0.25チャネルに設定する。この場合は、チャネル方向へのFFSが含まれることを意味する。

第3の方法は図6に示すようにチャネル方向FFSが使用され、かつ円スキャンまたは、らせんスキャンがローピッチのときにチャネルオフセットを0.125に設定し、それ以外の場合にチャネルオフセットを0.25チャネルに設定する。ここで、ローピッチとは画像再構成に使用できるビュー数が360度以上収集できる場合のらせんピッチである。この場合はチャネル方向FFSが使用され、かつ再構成ビュー幅が1周以上使用できる。

以下に、本発明に係わる所望のチャネルオフセット量を実現するためのX線焦点位置シフト量について説明する。X線焦点位置シフト量をx(mm)とすると、xは近似的に以下のように表される。

X ≒ c・d・SOD/SDD (数3)
ここで、X線焦点と撮影周回中心との距離をSOD(mm)、X線焦点とX線検出器との距離をSDD(mm)、X線検出器(中心位置)と撮影周回中心との距離をDOD(mm)、検出器素子チャネル方向のサイズをd(mm)、チャネルオフセット量をc(channel)とした。

本発明の様々な実施例に関する以上の記述から、本発明の目的が達成されたことは明らかである。本発明を詳細に渡って記述するとともに図示したが、これらは説明及び例示のみを意図したものであって、これらに限定されるものではない。また、本実施の形態では、X線を用いた断層撮影装置を用いているが、これに限定されず、ガンマ線や光を用いた断層撮影装置にも適用可能である。このように、本発明の要旨は、特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。

本発明の全体構成を説明するための図。本発明に使用するX線管の内部構造を説明するための図。チャネルオフセットとチャネル方向FFSを組み合わせたときのX線焦点位置を説明するための図。チャネルオフセット量を決める第一の方法を示す図。チャネルオフセット量を決める第二の方法を示す図。チャネルオフセット量を決める第三の方法を示す図。

符号の説明

１ X線CT装置、100 スキャンガントリ部、101 X線管、102 回転円盤、103 コリメータ、104 開口部、105 寝台、106 X線検出器、107 データ収集装置、108 ガントリ制御装置、109 寝台制御装置、110 X線制御装置、120 操作卓、121 入力装置、122 画像演算装置、123 記憶装置、124 システム制御装置、125 表示装置、201 陰極、202 陽極、203 電子線偏向手段、204 電子線、205 X線焦点

Claims

被検体に放射線を照射する放射線源と、前記放射線源に対向配置され前記被検体を透過した放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線源と前記放射線検出器を搭載し前記被検体の周囲を回転するスキャナと、前記放射線検出器で検出した透過放射線量に基づき被検体の断層像を再構成する画像再構成装置と、前記画像再構成装置で再構成した断層像を表示する画像表示装置と、前記被検体を撮影する撮影条件の設定に使用される操作卓と、前記放射線の焦点を前記スキャナの回転方向又は回転軸方向にシフトさせる放射線焦点シフト装置と、を備えた放射線ＣＴ装置において、
前記操作卓を介して設定された撮影条件に基づき前記放射線焦点のシフト量を制御する放射線焦点シフト量制御装置をさらに備え、
前記放射線焦点シフト量制御装置は、前記撮影条件としてチャネル方向ＦＦＳが使用され、かつ円スキャンまたはローピッチのらせんスキャンであるときにチャネルオフセット量を０．１２５チャネルとして前記シフト量を制御し、
前記撮影条件としてチャネル方向ＦＦＳが使用され、かつ円スキャンまたはローピッチのらせんスキャンであるとき以外の場合はチャネルオフセット量を０．２５チャネルとして前記シフト量を制御することを特徴とする放射線ＣＴ装置。