JPH0454941A - Ｘ線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】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、被検体の断層像を得るＸ線ＣＴ装置に係り
、特に、複数の撮影部位を連続的に撮影するヘリカルス
キャンを行うχ線ＣＴ装置に関する。

Ｂ、従来技術 被検体の複数の部位の横断層撮影を行う場合、通常のＸ
線ＣＴｉＭ影では、最初の部位のＣＴ撮影を行った後、
被検体が仰臥しているヘッドを移動させて、次の部位の
撮影を行い、再び、ヘッドを移動させて次の部位の撮影
を行うという操作を繰り返すのであるが、１回のＣＴ撮
影を終えるたびにヘッドの移動を行っていたのでは、か
なりの撮影時間を費やすことになる。そこで、撮影時間
の短縮化を図る手段として、ヘリカルスキャンと呼ばれ
る撮影方法が実施されている。

これは、ＣＴ撮影の最中、すなわち、Ｘ線を照射するＸ
線管と、透過Ｘ線を検出するＸ線検出器とを被検体のま
わりに回転させている最中に、べラドの移動を行って、
被検体の撮影部位を移動させ、複数の部位を連続して撮
影するものである。

つまり、ヘリカルスキャンでは、被検体の体軸を中心と
して、らせん状にスキャンが行われるのであって、第９
図に示すように、被検体Ｍを静止させた状態として見た
場合、■スキャン（１回転走査）におけるＸ線管（図示
せず）の位置は、ＰからＰ、を通って、Ｐ、へと被検体
Ｍのまわりをらせん状に移行する。したがって、この１
スキャンで収集された検出データは、被検体Ｍの横断層
面Ａを中心軸とした左右対称の斜め方向のデータである
。

その左右対称の検出データのうち、互いに対応する位置
にあるデータの平均データを算出し、この平均データで
もって横断層面への検出データとする、いわゆる補間法
と呼ばれる算術演算によって、断層面Ａの投影データを
生成し、断層像の再構成を行っている。

このように、ヘッド送りしながら、ＣＴスキャンを行う
ことによって、ヘッド送り時間を省くことができ、短時
間で被検体の横断層像を得るのがヘリカルスキャンの特
徴である。

Ｃ１発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述した従来技術には次のような問題点
がある。

すなわち、上記のヘリカルスキャンによると、■スキャ
ンで得られた左右対称の斜め方向の検出データから、そ
の中心軸に相当する横断層面Ａの検出データを生成して
いるため、１スキャン中におけるヘッドの移動距離（第
９図のΔｍ）がかなり短い場合や、そのΔｍ内での被検
体Ｍの内部構造があまり複雑でない場合（あまり変化し
ない場合で、極端に言えば、被写体が一様の内部構造で
ある場合）などでは、生成されたデータと、真のデータ
（通常ＯＣＴスキャンで得られる検出データ）との差異
はあまり生じず、生成されたデータの信転性は高いが、
その逆の場合、すなわち、Δｍが長い場合や、そのΔｍ
内で被検体Ｍの内部構造に著しい変化がある場合では、
生成されたデータと真のデータとの違いが顕著に現れ、
検出データの精度が大幅に低下する。このような検出デ
ータを用いて、断層像を再構成すると、得られた断層像
にも画質の低下がみられ、画像のボケや線状のアーティ
ファクト（偽像）が出現するという問題点がある。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、ヘリカルスキャンにおける断層像の画質向上を図
ることができるＸ１ｉＣＴ装置を提供することを目的と
している。

０１課題を解決するための手段 この発明は、上記目的を達成するために次のような構成
を備えている。

即ち、この発明は、被検体に向けてＸ線を照射するＸ線
管と、透過Ｘ線を検出するＸ線検出器とを被検体の周囲
に沿って回転させながら、被検体が仰臥しているベッド
に対してその体軸方向に相対移動させて、らせん状のス
キャン（ヘリカルスキャン）を行い、被検体の複数の部
位を連続して撮影するＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線
の照射範囲を制限して所望の形状のＸ線ビームを形成す
るＸ線コリメータと、前記形成されたＸ線ビームを被検
体の体軸方向に走査する走査手段と、前記ヘリカルスキ
ャンの１スキャン中に照射されるＸ線ビームが被検体の
移動に追随するように前記走査手段を制御し、１スキャ
ン終了後１、走査手段を初期の位置に戻して、次のスキ
ャンでは再びＸ線ビームが被検体の移動に追随するよう
に走査手段を制御する走査制御手段とを備えたことを特
徴としている。

Ｅ０作用 この発明による作用は以下のとおりである。

Ｘ線管とＸ線検出器が１回転する間（１スキャン中）に
、被検体を載せたベッドはその体軸方向に移動してヘリ
カルスキャンが行われる。このとき、Ｘ線管から照射さ
れたＸ線は、Ｘ線コリメータによって、所望の形状のＸ
線ビームに形成される。走査制御手段は、１スキャン中
に照射されるＸ線ビームが、被検体の移動に追随するよ
うに、すなわち、被検体の関心部位を照射し続けるよう
に走査手段を制御する。また、１スキャンが終了すると
、走査手段を初期の位１に戻して（Ｘ線ビームの初期の
照射位置に戻して）、次のスキャンでは、再びＸ線ビー
ムが被検体の移動に追随するように走査手段を制御する
。

このように、ヘリカルスキャン中、Ｘ線ビームを被検体
の移動に追随させているから、Ｘ線ビームは常に被検体
の同一部位を透過し、Ｘ線検出器で検出されたデータの
精度は向上する。

Ｆ、実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、Ｘ線ＣＴ装置の概略構成を示した正面図、第
２図はその内部構造と制御系とを示した斜視図である。

装置内に搬入された被検体Ｍのまわりを回転する回転架
台１に、Ｘ線を照射するＸ線管２と、透過Ｘ線を検出し
て電気信号に変換するＸ線検出器３と、照射Ｘ線のスラ
イス厚と広がり角を決定するＸ線コリメータ４が取り付
けられている。Ｘ線コリメータ４はＸ線管２の内側間近
に配置され、Ｘ線検出器３はＸ線管２の反対側に対向し
た状態で配置されている。また、回転架台１にはその回
転角度を検出するロータリーエンコーダ１０が設けられ
ている。

Ｘ線管２には、Ｘ線発生に必要な高電圧を供給する高電
圧発生器５が接続されており、Ｘ線検出器３には、その
検出信号を収集してデジタル信号に変換するデータ収集
システム（ＤＡＳ）６、収集されたデジタル信号から断
層像を再構成する画像再構成部７、断層像を表示するＣ
ＲＴ８などが備えられている。

第２図に示すように、Ｘ線コリメータ４は、照射Ｘ線の
広がり方向であるＸ方向（ちなみに、このＸ方向と直交
する被検体Ｍの体軸方向がＹ方向である）に延びた長孔
のスリット９を形成した板状のもので、鉛や銅などのＸ
線遮藪材料で形成されている。したがって、Ｘ線管１か
ら発生するＸ線は、このスリット９のみを通って被検体
Ｍに照射されるのであり、Ｘ線の広がり角αとスライス
厚ｔは、このスリット９のＸ、Ｙ方向の寸法によって決
定され、所望の形状のＸ線ビームＢが形成される。Ｘ線
ビームＢのスライス厚ｔは対象となる撮影部位によって
可変できるように、通常、Ｘ線コリメータ４は、スリッ
ト９のＹ方向長さを可変できる構造となっているが、こ
の実施例では特に重要でないため、固定されたものとし
て扱う。

この実施例のＸ線コリメータ４の特徴は、スライス厚さ
方向であるＹ方向に往復移動可能に構成している点であ
る。つまり、Ｘ線コリメータ４をＹ方向に移動させるこ
とによって、スリット９を通過するＸ線ビームＢを、そ
のＹ方向に振る（走査する）ことができるのであり、Ｘ
線コリメータ４は本発明でいう走査手段に相当している
。そのＸ線コリメータ４の移動機構および移動制御系に
ついて説明する。

Ｘ線コリメータ４は、そのＸ方向の両端部に取り付けら
れた「コ」の字型のガイドレール１１によって、Ｙ方向
に摺動自在に支持されており、ガイトレール１１は回転
架台１の内周面に固定されている。Ｘ線コリメータ４の
面上には、そのＹ方向に沿ってラック１２が配されてお
り、このラック１２には、駆動モータ１４ａの出力軸に
取り付けられたピニオンギヤ１３が噛合している。駆動
モータ１４ａには、これを駆動するためのモータドライ
ブ回路１５ａが接続され、モータドライブ回路１５ａは
ＣＰＵ１６からの制御信号に基づいて駆動モータ１４ａ
を駆動するように構成されている。

ＣＰＵ１６は、入力情報として、ロータリーエンコーダ
１０が検出する回転架台１の回転角度データが与えられ
るとともに、キーボード］７　　ＣＲＴ８などの入出力
機器を介して、オペレータからの入力データ（後述する
スキャン条件など）が与えられるように構成されている
。ＣＰＵ１６に接続されているＲＡＭ２３は、オペレー
タからの入力データや、演算部１８の演算結果を格納す
るように構成され、ＣＰＵ１６内の制御部１９は、前記
のモータドライブ回路１５ａ　と、もう一方のモータド
ライブ回路１５ｂを制御するように構成されている。

このモータドライブ回路１５ｂは、被検体Ｍが仰臥する
ベッド２０の移動を行う駆動モータ１４ｂをドライブす
るもので、駆動モータ１４ｂの出力軸には、ベッド２０
の長手方向に取り付けられているラック２１と噛合する
ピニオンギヤ２２が設けられている。

次に上述した装置の動作について説明する。

まず、この装置によるヘリカルスキャンを開始する前段
階の処理として、Ｘ線コリメータ４の移動距離（Ｘ線ビ
ームＢの被検体Ｍの体軸方向の走査距離）の決定を行う
。この移動距離の決定は、Ｘ線ビームＢが被検体Ｍの移
動に追随するように行われるのであり、被検体Ｍの移動
距離に応じたＸ線コリメータ４の移動距離を例えば、以
下のような手法によって算出する。以下、第３図を参照
する。

図中、符号Ｐは１スキャン中に狙う被検体Ｍの断層面の
中心位置を示しており、１スキャン中に距離Δｍ（ベッ
ド２０の移動距離に等しい距離）だけ移動するように設
定されている。このΔｍは、ヘリカルスキャンの条件（
スキャン時間やスキャン回数など）の１つとして、オペ
レータがキーボード１７を使って任意に設定してもよい
し、もし、複数のスキャン条件が予めプリセットされて
いるならば、その条件を選択するようにしてもよい。

符号ＣはＸ線コリメータ４の位置を示しており、この位
置Ｃから照射されるＸ線ビームＢが、Ｐの移動に追随す
るための走査距離がＸ線コリメータ４の移動距離ΔＸで
ある。符号ＦはＸ線管２のＸ線焦点（Ｘ線照射開始点）
、ｈｏは焦点ＦからＸ線コリメータ４の位置Ｃまでの距
離、ｈは焦点Ｆから被検体Ｍの断層面の中心位置Ｐまで
の距離、θは焦点Ｆから下した垂線Ｌヶとχ線ビームＢ
との角度である。これらから、ΔＸは幾何学的に次式に
よって算出できる。

ΔＸ＝−２・ｈ、　　ｔａｎθ　・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・■ＣＰＵｌ６内の
演算部１８は、式■の計算を実行するプログラムに従っ
て、入力されたヘッド２０の移動距離ΔｍをもとにΔχ
を算出する。

ＣＰｔＪＩ６は、算出された△Ｘおよび、入力されたΔ
ｍをＲＡＭ２３内に格納する。

これで、ヘリカルスキャンの前処理が終了し、入力され
たスキャン条件（スキャン時間、スキャン回数など）に
応じて、ヘリカルスキャンが開始される。

開始後、ＣＰＵ１６内の制御部１９は、第４図に示した
フローチャートに基づいて、Ｘ線コリメータ４の移動を
行う。このフローチャートは１スキャンにおけるＸ線コ
リメータ４の制御動作を示している。

ヘリカルスキャン開始後、ロータリーエンコーダ１０が
検出した回転架台１の回転角度データθ、を入力する（
ステップＳｌ）。例えば、θ８は、１°から３６０°ま
で変化する。

θ、が３６０°に達したかどうが、すなわち、回転架台
１が１回転して、■スキャンが終了したがどうかの判断
を行う（ステップＳ２）。判断の結果、θ、が３６０°
に達していなければステップＳ３に進み、θ８が３６０
　”に達するまで、その処理を繰り返す。

ステップＳ３：ヘッドの移動量Δｍ０に同期して、Ｘ線
コリメータ４をΔＸ０移動させる。

Δｍ、は、ロータリーエンコーダ１０が回転角度を検出
するたびに行われるベッド２０の移動量で、入力された
ベッド２０の移動距離Δｍを、ロータリーエンコーダ１
０の検出ピンチで分割したものである。この例のロータ
リーエンコーダ１０は、１°間隔で回転角度を検出する
ので、６ｍ０はΔｍ　／３６０で算出できる。同様に、
ΔＸｏは、ΔＸ　／３６０である。したがって、θ８が
入力されるたびに、モータドライブ回路１５ｂに制御信
号を出力して、駆動モータ１４ｂをドライブし、ベッド
２０を６ｍ０移動させるのと同時に、モータドライブ回
路１５ａにも同様の制御信号を出力して、駆動モータ１
４ａをドライブし、Ｘ線コリメータ４をベッド２０と同
じ方向にΔＸｏ移動させる。前述のように、このステッ
プＳ３の処理は回転架台１が、１回転するまで続行され
るので、第５図の簡略正面図に示すように、Ｘ線管２が
Ｐ、の位置（θ、＝０°）から、Ｐ２の位置（θｉ　＝
Ｉ８０°）に回転移動する間に、Ｘ線コリメータ４は、
第６図に示すように、Ｃ１から０２の位置に水平移動し
、Ｘ線管２がＰ２からＰ、の位置（θ、−３６０°）に
回転移動する間に、Ｘ線コリメータ４はＣ２からＣ８の
位置に水平移動する。

このように、被検体ＭがΔｍだけ移動する間に、Ｘ線コ
リメータ４はΔＸだけ、被検体Ｍと同じ方向に移動する
ので、Ｘ線ビームＢは被検体Ｍの中心位ＭＰを追随する
ように走査される。したがって、この１回のヘリカルス
キャンで収集される透過Ｘ線の検出データは、被検体Ｍ
の中心位置Ｐにおいて完全に一致し、その周囲部分で若
干のずれが生しる程度であり、従来のヘリカルスキャン
（第９図参照）と比べると、路間−断層面を通過したＸ
線ビームによる検出データが得られたと言える（第７図
参照）。

このようにして、１スキャンが終了すると、ステップＳ
２でθｉ　＝３６０°と判断され、ステップＳ４に進む
。ステップＳ４では、駆動モータ１４ａを先の回転駆動
方向とは、逆の向きに回転させて、Ｘ線コリメータ４を
ΔＸだけ戻し初期の位置Ｃにセントする。このとき、ヘ
ッド２０は移動を続けているため、次のスキャンにそな
えるためにも、素早くＸ線コリメータ４を戻すことが望
ましく、駆動モータ１４ａの最高回転速度Ｖ　ｍａｗで
逆回転を行う。

そして、入力されたスキャン回数を終了するまで、上記
の処理を繰り返し、連続して被検体Ｍの断層撮影を行う
。

また、この実施例は、以下のように変形実施することが
できる。

（１）上記の実施例では、スキャン中に、ヘッド２０を
被検体Ｍの体軸方向に移動させることによってヘリカル
スキャンを実行しているが、被検体ＭとＸ線管２および
Ｘ線検出器３（以下、両者を総称してＸ線系とする）と
が相対的に移動すれば、同様なヘリカルスキャンが実行
できるので、ヘット２０を固定しておき、Ｘ線系を被検
体Ｍの体軸方向に移動させるようにしてもよい。この場
合、上記実施例と同じく、Ｘ線コリメータ４を水平移動
させながらスキャニングすれば、χ線ビームＢは被検体
Ｍの中心位置Ｐを透過し、路間−断層面の検出データが
得られる。

（２）上述の各実施例では、Ｘ線ビームＢを走査する手
段として、Ｘ線コリメータ４を用いたが、Ｘ線コリメー
タ４を固定し、Ｘ線系を被検体Ｍの体軸方向の移動に同
期して、平行移動させることにより、χ線ビームＢを被
検体Ｍの移動に追随させるようにしてもよい、この場合
、第８図（ａ）に示すように、回転架台１を収納するガ
ントリ３０を床面に設置されたレール３１の上を、被検
体Ｍの体軸方向に移動させてもよいしく符号３２がその
移動機構であり、レール３１に嵌入する車輪や駆動モー
タなどを内装している）、回転架台１そのものをガント
リ３０内で、被検体Ｍの体軸方向に移動させるようにし
てもよい。

被検体Ｍの移動に合わせて、Ｘ線系を平行移動させなが
ら、Ｘ線系を回転させてＣＴスキャンを行うと、Ｘ線系
と被検体Ｍとは相対的には移動していないことになり、
通常のＸ線ＣＴスキャンと同様に、Ｘ線ビームＢは常に
同一のスライス面を透過する。したがって、同図（ｂ）
に示すように、最初のスライス面Ｇを撮影した後、素早
くＸ線系を逆方向に移動させて、次のスライス面ＦにＸ
線系を位置させ、再び被検体Ｍの移動に合わせて、Ｘ線
系を移動させながら撮影を行うようにすれば、連続して
複数のスライス面ＯＣＴ撮影を行うことができる。この
場合、Ｘ線ビームＢは同一のスライス面を透過するため
、再構成された断層像の画質はさらに向上する。

Ｇ１発明の効果 以上の説明から明らかなように、この発明に係るＸ線Ｃ
Ｔ装置は、Ｘ線管とＸ線検出器とを被検体の周りに回転
させながら、被検体を移動させて短時間で複数のスライ
ス面の撮影を行うヘリカルスキャンを実施するにあたり
、χ線コリメータによって形成された所望形状のＸ線ビ
ームが、ヘリカルスキャンの１スキャン中、被検体の移
動に追随して被検体の同一部位を透過するように走査し
、１スキャン終了後、ＸｖＡビームを初期位置に模戻し
て、次のスキャンで再び被検体の移動に追随するように
したから、ヘリカルスキャン中、Ｘ線ビ−ムは常に被検
体の同一部分を透過する。したがって、検出されたデー
タの精度は、従来のような生成されたデータと比べると
大幅に向上し、再構成画像はボケや、線状のアーティフ
ァクトのない高画質なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は、この発明の一実施例に係り、第
１図はＸ線ＣＴ装置の概略構成を示した正面図、第２図
はその制御系の概略を示した斜視図、第３図はＸ線ビー
ムの走査距離算出を説明する図、第４図はＣＰＵの動作
を説明するフローチャート、第５図はχ線管の移動を示
した概略正面図、第６図はＸ線コリメータと被検体との
移動を示した側面図、第７図はＸ線ビームの通過を被検
体の側面からみた図、第８図は変形実施例を説明する側
面図である。 また、第９図は従来のヘリカルスキャンを説明する側面
図である。 ２・・・χ線管　　　　　３・・・Ｘ線検出器４・・・
Ｘ線コリメータ（走査手段） ］８・・・演算部 走査制御手段 ］９・・・制御部 ３０・・・ガントリ 特許出願人　株式会社　島津製作所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体に向けてＸ線を照射するＸ線管と、透過Ｘ
   線を検出するＸ線検出器とを被検体の周囲に沿って回転
   させながら、被検体が仰臥しているベッドに対してその
   体軸方向に相対移動させて、らせん状のスキャン（ヘリ
   カルスキャン）を行い、被検体の複数の部位を連続して
   撮影するＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線の照射範囲を
   制限して所望の形状のＸ線ビームを形成するＸ線コリメ
   ータと、前記形成されたＸ線ビームを被検体の体軸方向
   に走査する走査手段と、前記ヘリカルスキャンの１スキ
   ャン中に照射されるＸ線ビームが被検体の移動に追随す
   るように前記走査手段を制御し、１スキャン終了後、走
   査手段を初期の位置に戻して、次のスキャンでは再びＸ
   線ビームが被検体の移動に追随するように走査手段を制
   御する走査制御手段とを備えたことを特徴とするＸ線Ｃ
   Ｔ装置。