JPH04224736A - Ｃｔ装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体に対し、多方向
から扇状の放射線を曝射し、被写体を透過した放射線の
放射線強度データを測定し、これから投影データを得、
これら多方向からの投影データから再構成アリゴリズム
によって被検体の断層面における放射線吸収係数の分布
を画像化するＣＴ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＣＴ装置は、投影データの収集に
よりいくつかのスキャン方式がある。例えば、一つのス
キャン方式としてローテート／ローテート方式又は第３
世代と呼ばれている方式のＸ線ＣＴ装置では、被写体に
対して扇状Ｘ線を照射するＸ線源と、この被写体を透過
したＸ線のＸ線強度を測定するＸ線検出器素子を円弧状
に一次元的に配列してなるＸ線検出器素子配列とを、平
面上に配置し、これらを田がいに相対位置を変えずに、
この平面上で被写体の回りを回転させる。この平面を走
査平面と呼ぶ。Ｘ線源からＸ線を扇状に放射し、Ｘ線検
出器素子配列の各素子毎にＸ線強度データを収集するこ
とにより、被検体の一つのスライス面についての断層像
を得るための一群の投影データが得られる。

【０００３】一方、ステーショナリ／ローテート方式又
は第４世代と呼ばれている方式のＸ線ＣＴ装置では、Ｘ
線源のみが単独で被写体の回りを回転し、被写体を囲む
ように配置されたＸ線検出器素子配列は回転しない。

【０００４】従来の第３世代又は第４世代Ｘ線ＣＴ装置
では、Ｘ線検出器素子を一次元配列したＸ線検出手段を
用いている。平面上でＸ線源を被検体の回りに少なくと
も１回転させなければならない。従って、被検体の一つ
のスライス面についての断層像を得るための一群の投影
データを得るためには、被検体の相異なる複数のスライ
ス面についての断層像を得るには、走査平面をスライス
面に一致するように移動させた後、この平面上でＸ線源
を１回転させなければならない。

【０００５】そこで、このようなＸ線ＣＴ装置を用いて
、被検体の複数の相異なるスライス面における断層像を
作成するのに必要なＸ線の強度データを短時間のうちに
収集するためのスキャン方式として、螺旋スキャン（Ｘ
線ＣＴ装置製造者によってはヘリカルスキャン、スパイ
ラルスキャンなどと称されている。）がある。

【０００６】螺旋スキャンとは、例えば上述した第３世
代又は第４世代Ｘ線ＣＴ装置の場合、Ｘ線源を連続回転
させながら、被写体を移動させるものである。この螺旋
スキャンでは、Ｘ線を曝射する動作中に、Ｘ線源の回転
角度に応じて被検体の位置が連続的に変わる。すなわち
、被検体に対する走査平面の位置が連続的に変化してい
く。螺旋スキャンによって収集されたＸ線の強度データ
は所定の方法によって処理され、複数のスライス面にお
ける断層像が再構成される。螺旋スキャンは、前述のス
キャン方式と比べ、短時間に複数のスライス面の断層像
を再構成するに必要な投影データを収集することができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した第３
世代又は第４世代Ｘ線ＣＴ装置で螺旋スキャンを行なう
場合は、Ｘ線検出手段は１次元配列のものを用いていて
、Ｘ線源が１回転する間に、スライス面の厚みにほぼ相
当する程度しか被写体を移動させられないので、複数の
断層像を得るためには断層像の数と同程度の回数だけＸ
線源を回転しなければならなかった。

【０００８】このため螺旋スキャンにおいても多大な時
間を要していた。しかもスキャンに時間がかかるので、
その時間に患者（被検体）或るいは患者の臓器が姿勢を
変えてしまい、正しい断層像が得られなくなるおそれが
あった。

【０００９】さらに、Ｘ線源で発生する熱が膨大になる
から、熱容量の大きなＸ線源を用いなければならなかっ
た。

【００１０】本発明の目的は、螺旋スキャンのための時
間の短縮を図ることのできるＣＴ装置を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決し且つ目的を達成するために次のような手段を講じた
ものである。すなわち、本発明は、放射線検出器素子の
２次元配列として、曲面又は平面上に放射線検出器素子
を配列した放射線検出手段を備え、これらの放射線検出
器素子に向かって放射線照射手段から放射線を曝射する
。放射線検出手段は、検出器素子の２次元配列であるの
で、複数走査平面がある。

【００１２】また、従来の螺旋スキャンと同様のスキャ
ン動作を行うための手段として、駆動手段を備えている
。この駆動手段は、放射線照射手段の移動が被検体を基
準に見たとき被検体に対し該被検体を囲む３次元的螺旋
に沿った軌跡を描くように駆動する。このために例えば
放射線照射手段と、被検体保持手段とを連動して移動さ
せる駆動を行う。

【００１３】さらに、本発明は、放射線検出手段を用い
て被写体を透過した放射線の強度データを収集するデー
タ収集手段を備えている。

【００１４】また、このデータ収集手段で収集された放
射線強度データから被検体の所望のスライス面における
放射線吸収係数の分布を示す断層像を再構成する画像再
構成手段を備えている。

【００１５】ここで、上述した３次元的螺旋について図
１及び図２を参照して説明する。すなわち、図１に示す
ように、平面Ｐが該平面Ｐと平行でない直線Ｚに沿って
並進移動し、且つ平面Ｐ上に円運動する点ｑがあるとき
、点ｑが空間に描く軌跡が、３次元的螺旋である。本発
明の駆動手段の場合、点ｑの円運動は、例えば、Ｘ線Ｃ
Ｔ装置のガントリ内に設けられた回転機構によって実現
され、平面Ｐの並進運動は、ガントリ自身の移動、又は
被検体の保持手段である寝台の天板の移動のうち少なく
とも一方により実現される。

【００１６】

【作用】このような構成において、放射線源の回転角に
応じて、保持手段によって保持された被検体の位置を連
続的に変えるように放射線照射手段及び被検体の保持手
段のうち少なくとも一方を運動しつつ、２次元の放射線
検出器素子配列である放射線検出手段から放射線強度デ
ータが収集される。

【００１７】このとき放射線源が被検体の周囲を回転す
る間に、被検体はスライス面の厚み程度の距離ではなく
、２次元の検出器配列によって同時に走査される厚み程
度の距離が移動される。

【００１８】ここで言う２次元の検出器配列によって同
時に走査される厚みとは以下のような概念である。すな
わち、ある瞬間に、放射線源を中心として放射線を受け
ている２次元の検出器配列との間に張られる錐の中に、
被検体の一部が入っている。この被検体の錐の中にある
部分の、被検体が移動する方向に沿った長さのことであ
る。

【００１９】このようにして得られた一群の放射線の強
度データからは、従来の画像再構成法によっては断層像
を作ることはできない。しかしながら、本発明が備える
画像再構成手段は、適切な近似を行うことによって、こ
れらの一群の強度データから断層像を作ることができる
。従って、放射線源の１回転あたりの被検体の移動量が
大きくできるので、被写体の所望の範囲の投影データを
収集するための時間が大幅に短縮される。

【００２０】また、放射線源の要素としてＸ線管を用い
た場合、従来は１次元の放射線検出器素子配列に入射す
る以外のＸ線はすべて遮蔽して利用していなかったが、
本発明では２次元の放射線検出器素子配列でＸ線を受け
るので、利用するＸ線円錐がはるかに大きくなり、Ｘ線
管の発生するＸ線を有効に利用できる。従って、Ｘ線管
の発生すべきＸ線量は大幅に減り、Ｘ線管で生じる熱量
がそれだけ少なくて済む。だから、より長時間曝射を続
けることができる。従って、繰り返し撮影を行うとき便
利である。または熱容量の小さいＸ線管でもよいから、
Ｘ線管が小型で良く軽いのでガントリ全体の強度も小さ
くて良く、装置全体が軽量となる。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明する
。

【００２２】図３は本発明を第４世代Ｘ線ＣＴ装置に適
用した一実施例である。〈放射線検出手段の説明〉図３
に示すように、Ｘ線の強度を測定するＸ線検出器素子（
以下「検出器素子」という。）を２次元的に配列してな
る検出器配列は、図示の如く円柱座標において、軸ｈか
ら一定の距離ｒＤにある円柱面の一部をなしている。

【００２３】検出器素子の位置は、次の式で定められる
。 ｒ＝ｒＤ、 ｈ＝ｎΔｈ＋ｈ０（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）、φ＝ｍ
Δφ（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１）、 但し、ｈ０は所定の定数であり、ＭΔφは２πである。

【００２４】すなわち、検出器素子は、Ｎ×Ｍ個の格子
点上に円柱の内側に向かって配置される、例えば、シン
チレータ・フォトダイオード検出器である。従って、個
々の検出器素子は（ｎ，ｍ）のようにして標識される。

【００２５】さて、標識（ｎ，ｍ）のｎがある特定の値
ｎ０であるような検出器素子ばかりを全部集めると、こ
れらはｈ軸を中心軸とする円環をなしている。これを検
出器列ｎ０と称することにする。すなわち、放射線検出
手段たる検出器配列は、Ｎ個の検出器列から構成されて
いるとみなすことができる。〈放射線照射手段の説明〉
放射線照射手段としてＸ線源は、Ｘ線管，コリメータ，
絞り装置等から構成されている。Ｘ線源は、前記検出器
配列の内側に置かれていて、ｈ軸を中心軸として回転運
動する。すなわち、Ｘ線源の位置Ｓは、図３の円柱座標
系（その原点Ｏはガントリーの中心点を表す。）を用い
ると、次のように表される。 ｒ＝ｒＳ（０＜ｒＳ＜ｒＤ） ｈ＝０ θ＝ωｔ 但し、ｔは時刻であり、ωは角速度である。 〈データ収集手段の説明〉データ収集手段は、前述した
例えばシンチレータ・フォトダイオード検出器の如き検
出器素子からなる検出器配列の全素子の出力を例えばデ
ィジタル信号にて得ることができるものである。

【００２６】データ収集に際しては、Ｘ線源から曝射さ
れるＸ線は、中心軸を挟んで反対側にある一群の検出器
素子がその強度を測定する。すなわち、（ωｔ＋π＋α
）／Δφ≧ｊ≧（ωｔ＋π−α）／Δφとなるすべての
整数ｊについて標識（ｎ，ｍ）を持つ全ての検出器素子
から出力が得られる（図４参照）。

【００２７】但し、 ｍ＝ｊ（ｍｏｄ　　Ｎ） ０≦ｎ≦Ｎ−１ 図５は、前述した各手段を持つ本発明の一実施例に係る
第４世代Ｘ線ＣＴ装置の模式的に示した概略斜視図であ
る。本装置は、例えば図示のように検出器素子を円環状
に配列した検出器列を４つ並設した検出器配列１を有す
る。この検出器配列１の検出器素子に対してＸ線を照射
すべく検出器配列１の内側に円運動可能にして設けたＸ
線源２を備える。このＸ線源２は、高電圧発生器６より
高電圧の供給を受ける。検出器配列１とＸ線源２とに挟
まれた領域中に被検体３を保持する保持手段として天板
４Ａを装備した寝台装置４を備える。Ｘ線源２の運動が
被検体３を基準に見たとき被検体３に対し該被検体３を
囲む３次元的螺旋に沿った軌跡を描くようにＸ線源３及
び天板４Ａのうち少なくとも一方を運動させるべく駆動
する駆動手段としてＸ線源回転制御器５及び寝台制御器
７を備える。これらＸ線源回転制御器５、高電圧発生器
６、寝台制御器７はコントローラ８により統括制御を受
ける。

【００２８】また、スキャン動作に係る前述した３次元
的螺旋運動中に検出器配列１が検出する被検体３を透過
した放射線の強度データを素子毎に収集するＤＡＳ（Ｄ
ａｔａ　　Ａｃｑｉｓｉｏｎ　　Ｓｙｓｔｅｍ：データ
収集システム）９を備える。

【００２９】さらに、ＤＡＳ９で得られた一群の放射線
強度データから被検体３の所定のスライス面における放
射線吸収係数の分布からなる断層像を算出する再構成装
置１０、及び該断層像を表示するディスプレイ１１を備
える。〈スキャン動作の説明〉以上の装置において、例
えば以下のようなスキャン動作が行なわれる。コントロ
ーラ８からの指令によって、Ｘ線管は下記式に従う回転
運動をする（図６参照）。 θ＝ωｔ また、保持手段である天板４Ａも下記式に従う並進運動
をする。 ｌ＝ｖｔ ｖは並進運動の速度である。

【００３０】Ｘ線源２の回転と、天板４Ａの並進とが同
時進行することによって、被検体３に固定した原点をｏ
とした座標系においては、Ｘ線源２の位置は、下記式に
示す３次元螺旋運動で記述される。 ｘ＝ｒＳｓｉｎ　　ωｔ ｙ＝−ｒＳｃｏｓ　　ωｔ ｚ＝−ｖｔ ここで、図７に示すように、被検体３に固定した座標系
（ｘ，ｙ，ｚ）を考えると、被検体３とはＸ線の吸収係
数の３次元的分布μ（ｘ，ｙ，ｚ）に他ならないとみな
すことができる。

【００３１】座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は直交座標系であっ
て、各軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）はそれぞれｘ軸，ｙ軸，
ｚ軸と平行であり、原点Ｏはガントリの中心（図２，図
３，図４のＯ）と全く一致している。ｏ（（ｘ，ｙ，ｚ
）の原点）はｚ軸上を移動する。

【００３２】ここで、ｚ軸はＺ軸と一致するように置か
れ、保持手段たる天板４ＡによってＯに対するθの位置
ｌが変化させられる（図８参照）。〈被検体とその保持
手段の説明〉さて、図９に示すように、被検体３は天板
４Ａに支持されて、ガントリ開口部１Ａ内へ挿入される
。天板４Ａは軸Ｚに添って被検体３を並進移動させるこ
とができる。軸ＺはＯを通り、軸ｈとチルト角τの角度
で交差している。チルト角τは、被検体３をガントリ開
口部１Ａの中に入れるのに邪魔にならない限り、任意の
値をとってよい。しかし、以下では説明を簡単にするた
めに、τ＝０である場合について述べる。

【００３３】このような構成において、Ｘ線源２は、連
続回転移動しながらＸ線を曝射する。また、天板４Ａは
一定速度でＺ軸に沿って連続並進移動する。

【００３４】したがって、図１０に示すようにＸ線源２
は、第１回転目で相対的に位置Ｓ０から位置Ｓ１に移動
し、第２回転目で相対的に位置Ｓ１から位置Ｓ３に連続
的に移動する。これにより、被検体３に対する螺旋スキ
ャンが行なわれる。

【００３５】図１１は天板４Ａを並進移動した際に被検
体３，検出器配列１の断面図であって、ｈ軸とＸ線源の
位置Ｓとを含む平面に沿ってたち割った断面図である。 この零の場合、ｈ軸とＺ軸とｚ軸とはすべて互いに重な
っているのでｚ軸だけを湿した。すなわち、以下では、
説明を分かり易くするためにＸ線源Ｓの曝射するＸ線の
うち、ｚ軸と交差するビームだけを取り上げて説明する
。Ｘ線源２からＸ線ビームが被検体３を透過し、透過Ｘ
線がＺ軸方向に沿って配置された検出器列１（検出器列
ｋ１〜ｋｎ）に検出されるようになっている。なお検出
器配列１は、検出器素子の２次元配列であるから、Ｘ線
ビームのビーム広がり方向の検出器列はｋ列目としてい
る。

【００３６】ここでＸ線源２の焦点Ｓと各々の検出器素
子ｋ１〜ｋｎのそれぞれの後端Ｂ１〜Ｂｎ，前端Ｆ１〜
Ｆｎとを結ぶ線により形成される三角形（例えば三角形
Ｓ，ＢｎＦｎ）のうち、被検体３に含まれる部分、例え
ば三角形ＳＢｎＦｎに対応する斜線部分をスライス面Ｓ
Ｌｎとする。Ｚｉは、ｉ列目のスライス面ＳＬｉの後端
Ｂｉ及びＢｉ−１列目のスライス面ＳＬｉ−１の前端Ｆ
ｉ−１がＺ軸に交差する点である。１つのスライス面の
スライス厚△Ｚは、点Ｚｉと、その隣りの点Ｚｉ−１を
との距離、すなわち、ΔＺ＝│Ｚｉ−Ｚｉ−１│と表さ
れ、本実施例では一定値である。

【００３７】そして天板４Ａを常に、ｖ（２π／ω）＝
│Ｚｎ−Ｚ０│（＝ｎΔＺ）が成立するように、言いか
えれば、ｖ＝（ω／２πω）（Ｚｎ−Ｚ０）の速さで移
動させ、螺旋スキャンを行なう。以下の説明では、理解
が容易なように、単位時間当りの回転角をω＝２πとす
る。この場合、単位時間当り丁度１回転するから、この
間に天板４Ａは ｌ＝ｖ ＝ｎΔＺ だけ動くことになる。

【００３８】図１２は図１１に示した点Ｚ０，…，Ｚｎ
、すなわち、Ｘ線源Ｓと第ｉ列の検出器列のなす面がＺ
軸と交差する点（前端点）が螺旋スキャンと共に被検体
上の座標ｚの上でどうのように動いていくかを示した図
である。

【００３９】縦軸はＸ線源の回転角を−π〜πに入るよ
うに計ったもので、曝射角と呼ぶ。すなわち、回転角を
θ、曝射角をβとすれば、 β＝（θ＋π）ｍｏｄ　　２π−π ＝（ωｔ＋π）ｍｏｄ　　２π−π ここに演算子ｘｍｏｄ　　ｙは、ｘのｙによる剰余をあ
らわす。

【００４０】横軸は、被検体に固定された座標系（ｘ，
ｙ，ｚ）のｚ軸をあらわす。図に示された曲線Ｚｉ（ｍ
，θ）はＸ線源が第ｍ回転芽にあって、しかも曝射角θ
をなす位置にあるとき、第ｉ列芽の検出器列に対応する
前端点Ｚｉのｚ軸上での位置である。

【００４１】図１３は４つの列のＸ線検出器ｋ１〜ｋ４
を用いて螺旋スキャンを行なった際のＸ線源２の曝射角
θ，Ｚ軸上の位置の関係を示す図である。同図に示すよ
うにＸ線源２の１回転目中に、天板４Ａが位置Ｚ０（１
，θ）から位置Ｚ３（１，θ）に移動する。よって、天
板４Ａの位置Ｚ０（１，θ）〜位置Ｚ３（１，θ）に対
応する４つのスライス面について、曝射角θ−πから＋
πまでの全ての投影データが収集される。

【００４２】同様にＸ線源２の２回転目中においては、
天板４Ａが位置Ｚ０（２，θ）乃至位置Ｚ３（２，θ）
に移動するから、天板４Ａの位置Ｚ０（２，θ）乃至位
置Ｚ３（２，θ）に対応する４つのスライス面について
、曝射角−πから＋πまでの全ての投影データが収集さ
れる。

【００４３】したがって、Ｘ線源２の１回転により４つ
の投影データが得られるから、螺旋スキャンのための時
間を短縮することができる。

【００４４】ＤＡＳ９は、Ｘ線源２の回転ごとに、４つ
のスライス面上の投影データＰｉ（ｍ，φ，θ）を収集
する。ここでφは、Ｘ線源２と中心Ｏ１とを結ぶ線と、
Ｘ線源２と前記所定の角度αの範囲内における任意の例
えばＸ線検出器ｋ１とを結ぶ線とのなす角度である。例
えばＸ線源２の１回転目であれば、４つの投影データＰ
１（１，φ，θ），Ｐ２（１，φ，θ），Ｐ３（１，φ
，θ），Ｐ４（１，φ，θ）がＤＡＳ９により収集され
る。

【００４５】再構成装置１０はＤＡＳ９から投影データ
を取り込み、この投影データに基づき所望のスライス像
を再構成する。

【００４６】ここで、位置ｚａから位置ｚｂまでを厚み
とするひとつのスライスにおいて、位置（ｚａ＋ｚｂ）
／２における１枚のスライス像の再構成を説明する。

【００４７】図１４は位置ｚａから位置ｚｂまでを厚み
とするひとつのスライスを説明するための図である。ま
ず、再構成しようとするスライス面に対応する投影デー
タを合成するためには、図１５に示すスライス位置ｚａ
からスライス位置ｚｂまでの範囲に対応する投影データ
、すなわち第１列２回転目の投影データＰ１（２，φ，
θ），第２列２回転目データＰ２（２，φ，θ），第３
列２回転目データＰ３（２，φ，θ），第４列２回転目
データＰ４（２，φ，θ），第１列３回転目データＰ１
（３，φ，θ）を用いる。

【００４８】図１５は被検体のｚ軸上でのｚｃの位置を
中心とする渥美（ａ＋ｂ＋２ΔＺ）のスライスに関する
投影データのうち曝射角がθ１であるものｐ（φ，θ１
）（φ＝ｍΔφ，ｍ＝０，…，Ｍ−１）を合成するのに
用いられる一組のデータを特定し、且つそれらの寄与度
を計算する方法を示す図である。寄与度は位置ｚａから
位置ｚｂにおいて、Ｘ線源２の各々の回転角θの位置に
対応する線Ｌと、Ｘ線源２の回転毎のｚ軸上の位置とが
交差するとき、位置ｚａ側よりａ，ΔＺ，ΔＺ，ｂであ
り、これらが新たな投影データを得るためのデータ合成
に寄与するものとなっている。寄与度をＸ線源２の各回
転，各角度，各列について決定しておく。

【００４９】そして前記寄与度を用い、新たな投影デー
タを合成する。この場合には、曝射角θ１における投影
データＰ（φ，θ１）は、 Ｐ（φ，θ１）＝｛ａＰ３（１，φ，θ１）＋ΔＺＰ４
（１，φ，θ１）　　　　　　　　　　　　　　　　　
　＋ΔＺＰ１（２，φ，θ１）　　　　　　　　　　　
　　　　　　　＋ｂＰ２（２，φ，θ１）×１｝／（Ｚ
ｂ−Ｚａ）となる。他の角度θについても同様にして、
θ＝−π〜＋πに亙る投影データＰ（φ，θ）を構成す
る。

【００５０】合成された投影データＰ（φ，θ）は、天
板を移動させずに位置ｚａから位置ｚｂまでを厚みとす
るひとつのスライスをスキャンした投影データを良く近
似している。合成された投影データＰ（φ，θ）を再構
成することにより所定の位置（Ｚａ＋Ｚｂ）／２のスラ
イス像が得られる。

【００５１】あたかも、従来のＣＴ装置で螺旋スキャン
をせずに撮影した単一スライスの投影データであるかの
ようにあつかった通常の画像再構成法（例えばコンボリ
ューション−バックプロジェクション法）によりスライ
ス厚Ｔの断層像を得ることができる。

【００５２】また、一度このようなデータを収集してし
まえば、任意の位置，任意の厚みのスライスに対応する
合成された投影データを作ることができる。

【００５３】次に、図１６及び図１７を参照し、図１４
及び図１５にて示した断層像よりも薄いスライス厚を持
つ断層像を再構成する方法を説明する。図１６は図１４
に対応し、図１７は図１５に対応する。使用するデータ
は、１回転目の４列目と、２回転目の１列目と、２回転
目の２列目と、２回転目の３列目である。

【００５４】そして、各列のデータに付す重みは、角度
θ１にあって２回転目の２列目と、２回転目の３列めは
全く寄与がないので重みは零である。１回転目の４列目
はａ／（ａ＋ｂ）、２回転目の１列目はｂ／（ａ＋ｂ）
で、重みが与えられる。

【００５５】以上詳述したように、４つのＸ線検出器１
−１〜１−４を設け、螺旋スキャンを行なうので、短時
間に被検体３をＺ軸方向に沿って３次元的にスキャンで
きる。本実施例のスキャン時間は、従来のような１列の
Ｘ線検出器を用いた場合のスキャン時間に比較しておよ
そ１／４倍に短縮できる。また複数の列のＸ線検出器に
よりＸ線源２から曝射されるＸ線を検出するので、Ｘ線
を有効に利用することができる。

【００５６】なお、上述した実施例では、第４世代Ｘ線
ＣＴ装置について説明したが、例えば図１８、図１９に
示すように、円弧状の検出器配列１ｂがＸ線源２ｂに対
し図示しない被検体を挟んで対峙してなり、しかも、Ｘ
線源２ｂと検出器配列１ｂとを相互の位置関係を保ちな
がら、Ｘ線ビームの広がり領域中に定められる回転中心
として、連続的に回転走査する第３世代Ｘ線ＣＴ装置に
も、本発明は適用できるものである。なお、第３世代Ｘ
線ＣＴ装置においては、図５におけるＸ線源回転制御器
５に代えて、Ｘ線源２ｂと検出器配列１ｂとを取り付け
た例えば回転体を回転する回転体回転制御器１２を備え
る。

【００５７】さらに本実施例によれば、４つのスライス
厚に対応する４つのＸ線検出器を用いるから、４つのス
ライス厚に相当する１つの厚いスライス厚に対応したＸ
線検出器を用いた場合よりもパーシャルボリウム効果を
向上することができる。以下、パーシャルボリウム効果
が向上する理由を説明する。前記４つのスライス厚に相
当する１つの厚いスライス厚に対応したＸ線検出器を用
いた場合には、図２０に示すようにＸ線Ｉが被検体３を
透過し、Ｘ線検出器１ａに強度Ｉ１〜Ｉ４のＸ線が入射
すると、検出データは、Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４であり
、投影データＰ１は、Ｐ１＝（−ｌｎ（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ
３＋Ｉ４））／４Ｉとなる。

【００５８】得られた投影データＰ１は、Ｐ１≦−（ｌ
ｎＩ１／４Ｉ＋ｌｎＩ２／４Ｉ＋ｌｎＩ３／４Ｉ＋ｌｎ
Ｉ４／４Ｉ） である。つまり１つの厚いスライス厚に対応したＸ線検
出器１ａにより得られた投影データＰ１は、例えば４つ
のスライス厚に対応した４つのＸ線検出器でＸ線を検出
した場合に投影される投影データと同じまたは小さくな
る。このような誤差があるために本来ならば図２２に示
すようにスライス面内に物体Ｑ１，Ｑ２のみが存在する
にもかかわらず、画像再構成により得られた画像上には
図２１に示すように前記物体Ｑ１，Ｑ２の像Ｓ１，Ｓ２
以外にアーチファクト（偽像ＡＦ）が生じるが、本実施
例によれば、４つのスライス厚の投影データを４つのス
ライス面について各々測定するから、投影データＰ２は
、Ｐ２＝−（ｌｎＩ１／４Ｉ＋ｌｎＩ２／４Ｉ＋ｌｎＩ
３／４Ｉ＋ｌｎＩ４／４Ｉ）となる。

【００５９】したがって、本実施例では、投影データが
真の値に近く測定され、これによりパーシャルボリウム
効果によるアーチファクトが低減されるから、画質を向
上することができる。

【００６０】次に、図１３〜図１５又は図１６及び図１
５にて説明した方法とは異なる、螺旋スキャンによる一
群のデータから断層像を再構成する方法について図２３
〜図２５を参照して説明する。例えば図１８に示す構成
で説明する。すなわち、Ｘ線源２ｂと検出器配列１ｂと
は互いに相対的位置関係を変えずに一体となって軸Ｚの
回りを回転する。さらにこの回転に連れてＺ軸に平行に
並進運動を行う。このようにＸ線源２ｂは螺旋を描く（
図２３参照）。

【００６１】Ｘ線源２ｂが１回転する間にＸ線源２ｂと
検出器配列１ｂとがＺ軸と平行に等速度でＬだけ移動す
る場合を考える。特に、Ｚ＝Ｌβ／（２π）が成立つと
する。

【００６２】ここに、ＺはＸ線源２ｂの位置のＺ軸成分
、βはＸ線源２ｂの回転角である。

【００６３】図２４を参照するに、Ｆ（ｔ）は時刻ｔに
おけるＸ線源２ｂの位置、ｘは平面Ｐ上の点、Ｆ´はＦ
（ｔ）から平面Ｐに下ろした垂線の足、ＥはＦ（ｔ）ｘ
の延長上にある検出器素子、Ｅ´はＥから平面Ｐに下ろ
した垂線の足、Ｏは平面ＰとＺ軸との交点である。

【００６４】次に、バックプロジェクションする。

【００６５】すなわち、平面Ｐを再構成するのに用いら
れるＰ（α，Ｚ）は、図２５に示すように、平面ＰとＸ
線源２ｂとの交点をＣとし、線分ＣＯを延長して、Ｃと
は反対側で円筒面Ｓと交わる点Ｃ´を求め、Ｃ´を通っ
てＺ軸に平行な線が平面Ｐの上下で初めてＸ線源２ｂの
軌道と交差する点をＱ１，Ｑ２とするとき、Ｘ線源２ｂ
がＱ１〜Ｃ〜Ｑ２ｋ範囲に在るデータである。つまり、
平面ＰのＺ座標をＺとし、β０＝２πＺ／Ｌとすると、
β０−π≦β≦β０＋πの範囲にあるβに対応するデー
タが用いられる。

【００６６】バックプロジェクションの操作は以下のよ
うに表される。

【００６７】すなわち、平面Ｐ上のＣＴ値の分布ｆ（ｘ
，ｙ，ｚ）は（ｘ，ｙ）を（ｒｓｉｎ　　φ，ｒｃｏｓ
　　φ）とあらわす次のようになる。

【００６８】

【数１】 このビームＦ（ｔ）Ｅにおける投影データをＰβ（α，
Ｚ）と書く。ただし、α，βは図示した。また、ＺはＦ
（Ｔ）Ｆ´＋Ｅ´Ｅであり、ＥがＸ線源２´に相対的に
どれだけ離れた検出器列にあるかを示す。

【００６９】画像再構成は以下の手順で行われる。

【００７０】初めに、ビームが平面Ｐに対して斜めに入
っていることによって、ビームが被検体の中を通る長さ
が長くなることを補正する。

【００７１】

【数２】 次にコンボリューションをする。

【００７２】

【数３】 ただし、ｈ（α）はコンボリューション関数であり、

【
００７３】

【数４】 あるいはこれを平滑化したものである。

【００７４】前述の方法もこの方法も被検体がｚ軸に沿
って変化しないキンタロウ飴のようなものである場合は
、全く正しい再構成画像を与える。もし、被検体のＣＴ
値の分布がｚ軸に沿って変化していると、どちらの方法
も実用上差支えない程度の若干の誤差を与える。しかし
、この方法の方が前述の方法に比べて計算の時間多いと
いう欠点はあるものの検出器配列のＺ方向の幅がかなり
大きい場合でも、生じる誤差が小さいという利点がある
。

【００７５】なお本発明は上述した実施例に限定される
ものではない。前記実施例では、天板４Ａをｚ軸方向に
移動したが、天板４Ａを前記領域に所定の角度をなす方
向に沿って移動するようにしても良い。このほか本発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは
勿論である。

【００７６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、保持手段
により保持された被検体の体軸上の位置を連続的に変え
るように放射線照射手段，保持手段が移動すると、放射
線検出手段である検出器配列からデータが収集され、収
集されたデータに基づき所定のスライス面における被検
体のスライス面の投影データが合成され、合成された投
影データに基づき画像が再構成されるので、１回の回転
移動で複数のスライス面に対応する複数の投影データが
得られ、螺旋スキャンのための時間を短縮できる。また
放射線を２次元配列である複数列の検出器列で検出する
から、放射線を有効に利用でき、したがって放射線照射
手段が発生すべき放射線量は少なくて済み、放射線照射
手段で発生する熱量も押さえらことができる、等の効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において定義される３次元的螺旋を説明
する図。

【図２】本発明において定義される３次元的螺旋を説明
する図。

【図３】本発明を第４世代Ｘ線ＣＴ装置に適用する模式
図。

【図４】Ｘ線源の運動と該運動中における検出動作する
素子群との関係を示す図。

【図５】本発明が適用された第４世代Ｘ線ＣＴ装置の概
略斜視図。

【図６】Ｘ線源の軌跡を示す図。

【図７】被検体と円筒座標系との関係を示す図。

【図８】被検体の保持手段の並進運動を示す図。

【図９】チルト角を説明する図。

【図１０】Ｘ線源の運動の被検体上における位置関係を
示す図。

【図１１】Ｘ線曝射におけるＸ線源，被検体，検出器配
列の関係を示す図。

【図１２】Ｘ線源の回転運動と天板移動量との関係を示
す図。

【図１３】Ｘ線源の回転運動に対応する検出器配列の各
列の投影データと天板移動量との関係を示す図。

【図１４】図１３にて示された投影データからあるスラ
イス面の断層像を再構成する方法を説明する図。

【図１５】図１３にて示された投影データからあるスラ
イス面の断層像を再構成する方法を説明する図。

【図１６】図１４に対応するものであって、図１４にて
示した断層像よりも薄いスライス厚を持つ断層像を再構
成する方法を説明する図。

【図１７】図１５に対応するものであって、図１５にて
示した断層像よりも薄いスライス厚を持つ断層像を再構
成する方法を説明する図。

【図１８】本発明を第３世代Ｘ線ＣＴ装置に適用した場
合を説明するものであって、本発明が適用された第３世
代Ｘ線ＣＴ装置における検出器素子を円弧状に配列した
列を例えば４つ並設した放射線検出手段とＸ線源との関
係を示す図。

【図１９】本発明を第３世代Ｘ線ＣＴ装置に適用した場
合を説明するものであって、本発明が適用された第３世
代Ｘ線ＣＴ装置の概略斜視図。

【図２０】パーシャルボリューム効果によるアーチファ
クトの発生を説明する図。

【図２１】パーシャルボリューム効果によるアーチファ
クトの発生を説明する図。

【図２２】パーシャルボリューム効果によるアーチファ
クトの発生を説明する図。

【図２３】図１３〜図１５又は図１６及び図１５にて説
明した方法とは異なる、螺旋スキャンによる一群のデー
タから断層像を再構成する方法を示すものであって、図
１８に示した第３世代Ｘ線ＣＴ装置におけるＸ線源と円
弧状検出器配列とをＺ軸軸方向から見た図。

【図２４】図１３〜図１５又は図１６及び図１５にて説
明した方法とは異なる、螺旋スキャンによる一群のデー
タから断層像を再構成する方法を示すものであって、同
俯瞰図。

【図２５】図１３〜図１５又は図１６及び図１５にて説
明した方法とは異なる、螺旋スキャンによる一群のデー
タから断層像を再構成する方法を示すものであって、再
構成に用いるデータを算出方法を示す図。

【符号の説明】

１…検出器配列，２…Ｘ線源，３…被検体，４…寝台装
置，４Ａ…天板，５…Ｘ線源回転制御装置，６…高電圧
発生器，７…寝台制御器，８…コントローラ，９…ＤＡ
Ｓ，１０…再構成装置，１１…ディスプレイ，１２…回
転体回転制御器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　放射線の強度を測定する放射線検出器
   素子を２次元的に配列してなる放射線検出手段と、前記
   放射線を前記放射線検出手段の素子に対して照射する放
   射線照射手段と、前記放射線検出手段と前記放射線照射
   手段とに挟まれた領域中に被検体を保持する保持手段と
   、前記放射線照射手段の運動が前記被検体を基準に見た
   とき前記被検体に対し該被検体を囲む３次元的螺旋に沿
   った軌跡を描くように前記放射線照射手段及び前記保持
   手段のうち少なくとも一方を運動させるべく駆動する駆
   動手段と、前記螺旋運動中に前記放射線検出手段が検出
   する前記被検体を透過した放射線の強度データを収集す
   るデータ収集手段と、このデータ収集手段で得られた一
   群の放射線強度データから前記被検体の所定のスライス
   面における放射線吸収係数の分布を示す断層像を画像再
   構成する画像再構成手段と、を具備したことを特徴とす
   るＣＴ装置。