JPH03109054A - Ｃｔスキャナ装置及びｃｔ画像を得る方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はＣＴスキャナもしくはＣＴスキャン装置（コン
ピユータ化断層撮影装置）に関し、更に詳しくは、−回
のスキャンで多数のスライスデータを同時に得ることが
できるＣＴスキャナ装置に関する。

従来の技術及び問題点 脳をスキャニングするために使用された初期のＣＴスキ
ャナは、単一の検出器と、単一のペンシルビームＸ線照
射源のみを有するものであった。

照射源と検出器とは、頭部を横切る方向に短距離分直線
的に繰り返し直動させ、次いで回転させ、画像を取得す
るための複数の視界を得るようにした。このような初期
のスキャナは、１８０度のスキャンをするためには約３
００秒要した。歴史的にスキャナにおける次の発展は、
“第二世代スキャナ”と呼ばれるものであって、これも
二つの動作系を使用するものであるが、検出器列及び扇
ビームＸ線照射源を使用することにより、データ取得速
度は２０秒以下になった。２０秒は、通常呼吸を止めら
れる列間である。かくして第二世代ＣＴスキャナは、呼
吸による動きのブレ（それにより画像が不明瞭化する）
を減少させることができた。

第三世代ＣＴスキャナはまた回転一回転スキャナとして
も知られ、被験対象を中心として同時に回転する扇形ビ
ームＸ線照射源と検出器列を使用するものである。第三
世代スキャナのスキャン時間は一般的には５秒以下であ
る。第四世代ＣＴスキャナもまた、被験対象の回りを完
全な３６０度の円で占める円状固定検知器の中を回転す
る、扇形ビームＸ線照射源を使用するものである。この
ように、ＣＴスキャナの各世代でスキャン速度が早くな
り、スキャニング時間が低下していった。夫々の世代で
、検出器列における検出器の数は多くなり、従って装置
費用も増大した。検知器の数が増えると、当然ながら空
間分解能も向上した。かくして各世代で、操作速度及び
スキャナの費用が高くなる一方、空間分解能が改善され
た◇初期スキャナ、即ち第一世代ＣＴスキャナの速度を
高めるために採用された方法は、−回のスキャンで二つ
のスライスを得るために直列検出器を使用することであ
った。この方法は、検出器列が使用された時にはとりや
められた。このようして第二世代でスキャン速度に向上
があった後では、当業者には、二つのスライスのデータ
を同時に得る必要は、もはやないと考えられた。

−回のスキャンで二つのスライスデータを同時に得る要
因として、そのような２スライス画像化の実現のために
は、検出器の数を増大することが必要である。夫々の検
出器は、勿論、検出器をすボートするための前端部電子
部品及びハードウェアのすべてと別々の回路で接続され
ていることが必要である。そのため検出器が付加される
ことによって、スキャナの費用が高くなった。かくして
２スライス装置によりスキャニング時間が短縮される一
方で、費用が増大し、また過去にはスキャン操作に伴っ
てブレが増大した。従って、当業者は扇形ビームの導入
時まで、即ち第二世代のスキャナまで、２スライスを同
時に得る方法を採らなかった。そして、第四世代で同時
的な２スライスを得ることが提案されていたけれども第
三世代でも、採用しなかった。例えば１９８２年１２月
りＤｉａｇｎ。

５ｌｉｃ　Ｉｍａｇｉｎｇ”に掲載されたり、　Ｐ、　
Ｂｏ７ｄの論文「ＣＴスキャナ発展の理論的可能性」参
照。

全体的に、ＣＴ装置のスキャン速度は５分程度から１秒
以下にまで短縮された。速度の短縮に伴い画像品質が向
上した。これは呼吸等の運動に起因するブレの減少のた
めである。更に、コンピュータ能力の向上、検出器の数
及び密度増大により空間的分解能が向上した。前掲論文
において、２スライスを得るために必要な検出器及びハ
ードウェアの増大する費用の問題について、Ｚ方向に相
互に検出器を移動させるよりも、Ｚ方向に複数のＸ線照
射源を移動することについての示唆がみられる。

しかし第四世代スキャナかられかるように、研究者は、
被験体に対する放射線照射量を減少し、出力を増加する
ことに加えて、運動に起因するブレを更に減少するよう
な方法及び装置をなお研究した。

本発明の目的及び特徴 かくして本発明の一つの目的は、第三世代の回転−回転
型スキャナに使用するための、２スライスデータを得る
装置を提供することである。

本発明によれば、ＣＴ装置であって下記要素：ガントリ
（構え台）であって、Ｘ線照射源手段を患者の一側面に
、またＸ線検出器手段を患者の他側面に保持する手段を
有するガントリ；前記照射源手段及び検出器手段を同時
に患者を中心として、回転させる手段； 前記検出器手段であって、患者の複数の断面を通過した
Ｘ線を同時に検出する手段からなる検出器手段； 前記検出されたＸ線を画像データに処理する手段；及び 前記画像データに基いて画像を表示する手段；を有する
ＣＴ装置、が提供される。

本発明の一つの特徴は、−回のスキャンあたり２スライ
ス画像化データを得るための、Ｘ線ビームをより有効に
使用しうる手段を提供しうろことである。Ｘ線ビーム、
速度出力を有効に使用することにより運動に起因するブ
レを減じ、また画像品質に悪影響を及ぼすことなく、患
者にＸ線照射量を減じることができる。２スライス化は
、１スライスモードと２スライスモードの二つの作動モ
ードを用いて、余分の検出器による費用増加を最少限に
抑えて実現しうる。２スライスモードは、全身スキャン
よりも小部分のスキャンのみに限定してもよい。

本発明の別の特徴は、ビーム収束にょるブレを３６０度
スキャン法により容易に修正しうるよう、検出器手段を
Ｚ方向にシフトする手段を設けたことである。

本発明の更に別の特徴は、患者の複数の断面を通過した
Ｘ線を同時に検出する検出器手段を設けたことであって
、前記検出器手段は、Ｚ方向に延びる対になった互いに
隣接する検出器と、夫々検出器を相互に隔離して、並置
された検出器が相互に影響しないようにする手段、とか
らなる。この場合、Ｙ方向が照射源と検出器との間の方
向である時には、Ｘ方向は、検出器列における複数の検
出器に沿う方向である。またＺ方向は、Ｘ及びＹ方向の
双方に垂直である方向である。

本発明の更に別の特徴は、Ｚ方向への次元を有し従って
２方向に対し点照射源でない照射源手段を用いることで
あり、前記照射源手段は、照射源から検出器手段へ向か
う扇形ビームを発生して患いて、Ｚ方向のみに延びる複
数の検出器を利用することである。Ｘ方向への限定され
た数の検出器が２方向へ延びるようにしたことにより、
余分の検出器のための費用を最少ならしめることができ
る一方、例えば頭部をスキャンする場合など、２スライ
スを得る能力を有する効果がある。

本発明の上記及びその他の特徴並びに目的は、添付図面
を参照しつつ述べる以下の説明により、より明瞭に理解
されるであろう。

実施例 第１図に、回転一回転型ＣＴスキャナ１１のガントリ（
構え台）を含む前端部が番号１１で示されている。ガン
トリは、その中に患者を受入れる開口部１４を有する。

Ｘ線照射源１６がガントリに回転可能に、とりつけられ
ており、検出器列１７から一定距離にある。照射源１６
と検出器列１７は、寝台或いはベツド１９に横たわる患
者１８を中心として、角移動手段２１の制御下に回転す
る。

回転は、照射源１６からの距離Ｙ１及び検出器列からの
距離Ｙ２で示される中心位置２２、を中心として行われ
る。プロセッサ２３などの手段が、検出器列１７からの
データを処理し、メモリ手段２４を利用してデイスプレ
ィ手段２７上に、番号２６で示すように結果をデイスプ
レィする。照射源１６に対して検出器１７の位置を相対
的にシフトする手段、例えば検出器シフト手段２８が設
けられ、当業者にはよく知られているようにシステムの
有効な空間的分解能を増大するように、検出器を選択的
にシフトさせる。検出器をシフトさせる代りに照射源を
シフトさせてもよい。シフトは照射源１６に対する相対
的な位置を移動させるものである。

分解能を更に増加させるためには、好ましい態様では、
照射源は、本出願人による１９８７年１月１３日に付与
された米国特許第４．６３７．０４［１号に記載されて
いるような二重焦点照射源であってもよい。

更に、処理手段２３は、本出願人による１９８４年３月
２５日に付与された米国特許第４．５７８．７５３号に
開示される装置及び方法による、非共平面に起因するブ
レを減少させる手段を含むものであってもよい。

ビーム収束による非共平面に起因するブレは、３６０度
スキャニングすることにより減じて一般的に無視しつる
。或いは、照射源シフター２９を設けることにより照射
源をＺ方向にシフトさせてもよい。２方向に照射源をシ
フトするのは、検出器手段に対して相対的なものである
。従って、検出列もまたＺ方向にシフトしつる。照射源
を２方向にシフトさせるためには、検出列における二つ
の検出器の接合点に発信源の中心を位置させればよい。

照射源は、好ましくは、検出器列の中心を越えてＸ方向
に中心があうようにする。照射源をシフトして、２方向
のその中心が、基本的な検出器列における検出器の中心
を越えるようにするか、二つの検出器の隣接線を越える
ようにしてもよい。照射源はシフトすることなく、Ｘ方
向に検出器の中心を越えるようにしてもよい。発信源を
シフトさせる手段はブロック２９に示されている。Ｘ及
びＹ方向への矢印は、それぞれ番号３１及び３２に示さ
れている。

第２図は、公知技術による一行の検出器列３６を示す。

検出器列は、複数の検出器からなり、その一つが番号３
７で示されている。列はＸ方向に延びている一方、夫々
の検出器の長さはＺ方向に延びている。公知技術による
この列は、Ｚ方向に対し単一である検出器列からなる。

第３図に二重のスライス検出器列が番号３８で示されて
いる。これは、第二行の検出器４１及びこれに隣りあう
基本行（第−行）の検出器３９のような、検出器の複数
の行からなる。このような複数の行の検出器が検出器３
８として、二列検出器列を構成している。光のシールド
（遮へい）のためデータを得られない隣接検出器の域、
例えば番号４２で示す域のような小感光域をなくするか
減少させるよう注意しなければならない。しかしながら
検出器３９と４１の間には光シールドがあるようにして
、例えば検出器３９のシンチレーションを防止して検出
器４１に影響を与えないようにしなければならない。

シールドは、コリメータにより、或いは検出器３９と４
１の間を実際にシールドすることにより達成される。し
かし検出器相互の間の空間、例えば検出器３９と４１の
間の空間４２は最少限にして、画像化域の損失、従って
スライス相互の間の画像情報の損失を最少限にするよう
にしなければならない。

第４図に検出器３９及び４１が示されている。第４ａ図
は、特に検出器３９を示す正面図である。第４ｂ図は、
検出器３９及び４１の両方を示す側面図である。

検出器３９及び４１は共にクリスタル４６を有し、これ
は光の量子を放射することによりＸ線の衝突に反応する
。光の量子は光ダイオード層４７をたたき、層は光を電
荷に変える。一つの光ダイオード４７ａの上のクリスタ
ル４６ａからの光の量子が、クリスタル４６ｂの下の光
ダイオード４７ｂと衝突しないことは重要なことである
。そのため、シールド手段４（ｌがクリスタル相互の間
に設けられている。シールド手段４０は、クリスタルか
らの光量子が光ダイオード上に直接に衝突しないように
してこれら光ダイオードに悪影響を与えないようにする
。シールドは、隣接域でクリスタルに結合したアルミホ
イル、或いは隣接域で白色クリスタルに適用されるペイ
ントなどであってよい。シールドは０．０５乃至Ｑ、１
ｍのオーダーの厚さを越えないようにしなければならな
い。

電荷は、ブロック４１１ａ及び４８ｂで示される電子回
路により受けとられて伝達される。ブロック４８の出力
は線５１．５２及び５３を経由してプロセッサ２３につ
たえられる。プロセッサはアナログ−デジタルコンバー
タを含む。理想的には線５１及び５２が電子を運び、線
５３はアースしている。

好ましい実施態様では、光−ダイオード基体４７もまた
分割され゛、位置５４で光学的に分離して、クリスタル
３９又は４１のいずれかを叩くＸ線により生ずるシンチ
レーション相互の間に相互作用がないようにする。かく
して、クリスタル３９を叩くＸ線は、光−ダイオード４
７ｂに殆んど影響を与えない。

同様に、クリスタル４１を叩くＸ線は光−ダイオード４
７ａに殆んど影響を与えない。ブロック４８ａ及び４８
ｂで示される電子回路ではアナログ信号を出し、これは
プロセッサによりディジタル信号に変換されて画像デー
タに処理され、デイスプレィユニット２７で画像２６を
生じさせる。

第５図に示すように、番号１６で示される照射源は、理
想的には、その中心６１が検出器３９ｉ及び４１ｉの接
合点５４と整合するようにする。

照射源１６と検出列１７との距離は、Ｙ方向に延びてい
る。中心２ｚは患者１８に沿う位置に示されている。患
者の域において、斜線で示す交叉域５５では、データは
検出器３９１及び４１ｉの両方から得られることに注意
されるべきである。好ましい実施態様では、先に述べた
二重焦点は、点６１と整合しＸ方向に延びている。

第６図には検出器列の好ましい態様が平面図で示されて
いる。ここでは二重検出器は、例えば患者の頭部をカバ
ーするために十分な程度に、検出器列の小部分のみに使
用されている。かくして検出器列１７は、完全な検出器
列である基本検出器列１７ａと、部分的な容量ブレの可
能性を減するための、より少い数の検出器からなる副検
出器列１７ｈ１とからなる。

全身は、−点鎖線６１ａ及び６１ｂの間に収められ、一
方、例えば頭部は、実線６２ａ及び６２ｂの間にはいる
。線６２ａ及び６２ｂの間の空間は部分的容量ブレが著
しい部分である。

２スライスの厚さは、実質的には検出器の２方向への寸
法である。第６図においてＸ及び２方向は番号６３で示
される。第６図に示される型の検出器列はまた、均等に
接触するスライスを得るために公知の方法で患者或いは
照射源−検出器列組体のいずれかを移動させることによ
り、多数のスライスを得る過程でも使用できる。

第７図は、検出器、例えば検出器６７１及び６７ｂに対
して照射源を相対的にシフトする状態を示す。

検出器列【７のみが使用される時には、照射源が、その
中心６１が検出器６７ａ及び５７ｂの接合域５４に整合
するようにシフトする。Ｘ、Ｙ及びＺ軸は６９に示され
ている。

第８図は、別のスキャニング態様による照射源と検出器
との関係を示す照射源−検出器構造の平面図である。検
出器列１７ａを使用しながらスキャニングする場合、照
射源１６ａの中心点６１がＺ方向に、検出器列１７の中
央に位置するように、照射源がシフトする。Ｘ及びＺ軸
は第８図の６９に示されている。照射源シフター２９は
照射源を、その中心点６１が検出器列１７ａの適当な中
心点において列１７ａ及び＋７ｂの間の接合部４０を越
えるように、シフトさせる。

好ましい全身スキャニング手順において、全身は線６１
ａ及び６１ｂの間にあられれ、一方例えば頭部或いは心
臓は第８図の線６２ａ及び６２ｂの間にあられれる。

実際の適用にあたっては、患者は寝台上に横たわり、Ｃ
Ｔスキャンを得るためスキャニング装置中へ移動する。

回転−回転型照射源−検出器構造を用いて、２スライス
が同時に得られる。必要な検出器の数を最少にするため
、第一検出器列と隣りあっており、これよりも検出器の
数が少い第二検出器列を用いることができる。第二検出
器列は好ましくは、但し必ずしも必要ではないが、照射
源手段のＸ及び２方向の中心と整合するようにする。

本発明は特定の手順及び実施例について説明したけれど
も、これは例示したまでのことであって、本発明の範囲
がそれにより限定されるものではないことが理解さるべ
きである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるＣＴスキャナ構造を示すブロッ
ク図； 第２図は、公知技術による検出器列の単純化した平面図
； 第３図は、本発明による検出器列の単純化した平面図； 第４（り図は、第３図の検出器の詳細を示す正面図、即
ちＸ方向に沿う図； 第４（ｂ）図は、第３図の検出器の詳細を示す側面図、
即ちＺ方向に沿う図； 第５図は、Ｘ線が照射源から患者を通って検出器を照射
する状態を示すＹＺ面の図； 第６図は、本発明による検出器列の別の態様を示す平面
図； 第７（＠）図は、本発明による検出器列及び照射源のＹ
Ｚ面図であって、照射源が検出器の第−行を越えて位置
していることを示す図； 第７（ｂ）図は、第７（２）図の照射源が検出器の第−
行及び二重を越えてシフトしていることを示す図；そし
て、 第８図は、検出器に対する照射源、及び画像化される患
者の部分を示す平面図；である。 図中の番号１１はＣＴスキャナ、１２はガントリ、１６
はＸ線照射源、１７は検出器列、１７ａは基本行検出器
列、ｌ’ｌｂは第二行検出器列である。 図面の浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＣＴスキャナ装置であって、下記要素：患者保持手
   段； ガントリ； Ｘ線照射源手段を、患者の一面側に、前記ガントリにと
   りつける手段； Ｘ線検出器手段を、患者の他面側にとりつける手段； 回転−回転モードの際に、患者を中心に前記照射源手段
   及び前記検出器手段を同時に回転させる手段；及び 患者の複数の断面を通過したＸ線を同時に検出する手段
   からなる前記検出器手段； を有するＣＴスキャナ装置。 ２、検出器手段をＺ方向にシフトさせる手段を有し、こ
   の際、Ｙ方向は照射源手段と検出器手段との間の方向で
   あり、Ｘ方向は検出器列の回転方向であり、Ｚ方向はＸ
   及びＹ方向の双方に対して垂直方向である請求項１記載
   のＣＴスキャナ装置。 ３、前記検出器手段が： 基本行の複数検出器；及び 第二行の複数検出器であって、前記基本行に並置されＺ
   方向に延びており、基本行及び第二行の複数検出器はＸ
   方向に延びており、この際、Ｘ方向は回転方向であり； Ｙ方向は前記患者保持手段の長手次元に沿う方向であり
   ；そしてＺ方向はＸ及びＹ方向に直角方向である；請求
   項１記載のＣＴスキャナ装置。 ４、基本行が完全な弓形上に延び、第二行は前記完全な
   弓形上に延びている請求項３記載のＣＴスキャナ装置。 ５、基本行が完全な弓形上に延び、第二行は前記完全な
   弓形の一部の上のみに延びている請求項３記載のＣＴス
   キャナ装置。 ６、第二行が前記完全な弓形の中央部にある請求項１記
   載のＣＴスキャナ装置。 ７、前記完全な弓形が、Ｘ線照射源から放射される扇形
   ビームにより区画され、前記弓形がＸ方向に延びている
   請求項５記載のＣＴスキャナ装置。 ８、並置検出器相互間の作用を防止するためのシールド
   手段を有する請求項３記載のＣＴスキャナ装置。 ９、ＣＴ画像データを得る方法であって、下記段階： 患者を保持し； Ｘ線照射源を患者の一面側にとりつけ； Ｘ線検出器手段を患者の他面側にとりつけ；回転−回転
   モードの際に、患者を中心に前記照射源手段及び前記検
   出器手段を同時に回転させ；及び 患者の複数の断面を通過したＸ線を同時に検出する段階
   ； を含む方法 １０、検出器手段をＺ方向にシフトさせる段階を含み、
   この際、Ｙ方向は照射源手段と検出器手段との間の方向
   であり、Ｘ方向は検出器列の延長方向であり、Ｚ方向は
   Ｘ及びＹ方向の双方に対して垂直方向である請求項９記
   載の方法。 １１、前記検出器手段が基本行の検出器、及び第二行の
   検出器であって基本行に並置される検出器からなり、基
   本行及び第二行は、前記照射源手段及び検出器手段の回
   転方向に延びている請求項９記載の方法。 １２、並置される検出器手段相互の間の作用を防止する
   段階を含む請求項１１記載の方法。