JPH05192323A

JPH05192323A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JPH05192323A
Application number: JP4143661A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Mori; 一生森
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-05-11
Filing date: 1992-05-11
Publication date: 1993-08-03

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】被検体を挟んで対向配置したＸ線管２とＸ線
検出器群３とを有し、被検体に対して所定角度毎に被検
体を透過したＸ線量を測定し、Ｘ線断層像を再構成する
Ｘ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線管２の管電流を設定す
る管電流設定手段と、前記Ｘ線検出器群３の一部を注目
検出器としてこの注目検出器の所定角度毎のＸ線データ
を選択して出力するデータ取出部１１と、該データ取出
部１１の出力と事前に設定される基準データとに基づい
て、次の回動角において前記Ｘ線検出器群３に到達する
Ｘ線量をスキャン中に亘って一定となるように前記管電
流設定手段を制御する制御手段１３とを有することを特
徴とする。【効果】Ｘ線検出器群に到達するＸ線量をスキャン中
に亘って一定となるように制御することにより、総曝射
線量と得られる画像品質の関係を最適化することのでき
るＸ線ＣＴ装置を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は診断のための医療機器
の分野に属し、さらに詳しくはＸ線ＣＴ装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被検体の一のスライス面のス
キャンにおいては、スキャンの開始から終了までＸ線管
に付加する管電圧及び管電流はほぼ一定に保たれている
のが一般的である。スキャン途中でＸ線管電圧を変化さ
せない理由は、Ｘ線吸収係数のエネルギ依存性に起因し
て発生する問題を避けるためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｘ線管電流の
変化は較正検出器等の手段によって測定データに与える
影響を回避できることはよく知られており、また、この
ようにスキャン中のＸ線管電流を一定に保つような方法
は、画像雑音、患者被曝及びＸ線管負荷の点で最適な方
法とは云い難い。前記画像雑音は投影データの雑音に由
来し、投影データの雑音は検出したＸ線フォトンの数に
より決定される。即ち、１データについてｎヶのＸ線フ
ォトンが寄与しているならば、そのときＳＱＲ（ｎ）ヶ
のフォトン（ここでＳＱＲ（ｎ）はｎの平方根であ
る。）に相当する成分は物理的に避け得ないフォトンノ
イズと呼ばれるものであり、そのデータの信号雑音比
は、ｎ／ＳＱＲ（ｎ）＝ＳＱＲ（ｎ）である。従って、
Ｘ線フォトン数ｎを極力大きくして被写体に曝射するＸ
線量を大きくするほど信号雑音比は向上する。しかし、
Ｘ線量を大きくすればＸ線管の負荷が増大し、スキャン
行為を短時間のうちに多数回繰り返すことができない
し、患者被曝の点でも問題となる。

【０００４】ところで、検出器に到達するＸ線フォトン
の数ｎは、Ｘ線源から放射されるＸ線の強度と、Ｘ線源
とＸ線検出器との間に存在する物体によるＸ線減弱とに
より決定される。そして、被写体形状や大きさは種々異
なるため、Ｘ線減弱もスキャン中に大幅に変動する。例
えば、水平方向に平たい楕円で短径２００mm、長径３０
０mmの被写体を考え、これが人体の如く平均してほぼ水
に近いＸ線減弱係数（−０．０１７／mm）の物質から成
ると仮定する。被写体が視野中央にあるとして各回動角
毎にＸ線を放射した場合、この中央を通るＸ線の減衰
は、水平方向（楕円の長径に沿った方向）でｅ^-0.017*300＝１／１６４垂直方向（楕円の短径に沿った方向）で、ｅ^-0.017*200＝１／３０となる。即ち、検出器に到達するＸ線量は、水平，垂直
方向でほぼ５倍相違することになる。このようなデータ
から作成される画像の雑音は、全方向のデータの雑音が
寄与するため、一部のデータの雑音が小さくても、他の
部分のデータの雑音が大きければ、大きい方の雑音でほ
ぼ決定されてしまう。従って、前記例においては、垂直
方向のデータの品質は水平方向に比べてはるかに優れて
いるが、それだけ無駄なＸ線を放射していることにな
る。逆に、垂直方向のデータの品質を活かすには、水平
方向はさらにＸ線量を多く放射すべきことになる。

【０００５】この発明は前記事情に鑑みて成されたもの
であり、Ｘ線管から放射され被検体を介してＸ線検出器
群に到達するＸ線量を、スキャン中に亘って一定となる
ように制御することにより、総曝射線量と得られる画像
品質の関係を最適化するようなＸ線ＣＴ装置を提供する
ことを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
のこの発明の概要は、被検体を挟んで対向配置したＸ線
管とＸ線検出器群とを有し、被検体に対して所定角度毎
に被検体を透過したＸ線量を測定し、Ｘ線断層像を再構
成するＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線管の管電流を設
定する管電流設定手段と、前記Ｘ線検出器群の一部を注
目検出器としてこの注目検出器の所定角度毎のＸ線デー
タを選択して出力するデータ取出部と、該データ取出部
の出力と事前に設定される基準データとに基づいて、次
の回動角において前記Ｘ線検出器群に到達するＸ線量を
スキャン中に亘って一定となるように前記管電流設定手
段を制御する制御手段とを有することを特徴とするもの
である。

【０００７】

【作用】本発明によるＸ線ＣＴ装置によれば、Ｘ線検出
器群に到達するＸ線量をスキャン中に亘って一定となる
ように制御することにより、総曝射線量と得られる画像
品質の関係を最適化することができる。しかも、管電流
を制御してＸ線量を制御するため、Ｘ線の線質変化がな
い。よって、角度ごとに線質が変化することによるアー
チファクトが生じる恐れがない。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。第１図は、この発明の一実施例であるＸ線Ｃ
Ｔ装置のブロックダイヤグラムである。第１図は第３世
代のＸ線ＣＴ装置を示すもので、被検体１を挟んでＸ線
管２とＸ線検出器群３とが対向配置され、Ｘ線管２，Ｘ
線検出器群３が共に被検体１の回りに回動するようにな
っている。２ａはＸ線管２におけるフィラメントを示
す。データ収集部４は、前記Ｘ線検出器群３からのそれ
ぞれの信号を増幅するプリアンプ５と、プリアンプ５の
出力を積分して出力する積分器６と、積分器６の出力を
ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器７とから成って
いる。

【０００９】注目検出器指定部８は、グラティキュール
カウンタ９とチャンネル割出計算部１０とから成ってい
る。前記グラティキュールカウンタ９は、グラティキュ
ールパルスａとスタートフラッグｂとを入力して、Ｘ線
ＣＴ装置における架台回動角（Ｘ線管２とＸ線検出器群
３の回動角）を認識するためのものである。ここで、グ
ラティキュールパルスａとは、Ｘ線管２及びＸ線検出器
群３がある単位角度回動することにより１つ発生するパ
ルスである。スタートフラッグとは架台の特定位置にて
発生するパルスである。前記チャンネル割出計算部１０
は、前記グラティキュールカウンタ９からの架台回動角
情報と、中央処理装置１２（詳細は後述する）からの関
心領域ｉに関する情報とを入力し、注目検出器ｄも指定
するチャンネルを算出する。

【００１０】データ取出部１１は、前記データ収集部４
から出力されるＸ線データのうち、前記注目検出器ｄに
おいて得られたデータのみを取り出して出力する。

【００１１】前記中央処理装置１２は、前記データ収集
部４からのＸ線データを順次入力して、Ｘ線断層像の再
構成を行うと共に、前記関心領域ｉについての情報を前
記チャンネル割出計算部１０へ出力する。また、前記注
目検出器ｄにおいて得られたデータとの比較の対象とな
る基準データＤ₀を出力するようになっている。

【００１２】制御手段１３は、線量算出器１４とフィラ
メント電流設定回路１５とから成っている。前記線量算
出器１４は、前記データ取出部１１の出力たる注目検出
器ｄのＸ線データＤ_iと、前記中央処理装置１２からの
基準データＤ₀とを入力し、次の回動角におけるＸ線量
をどの程度に設定すべきかを決定する。そして、そのＸ
線量に対応するＸ線管２の管電流Ｉを算出して出力す
る。フィラメント電流設定回路１５は、前記線量算出器
１４の出力を入力し、後述する管電流−フィラメント電
流の関係式より前記フィラメント２a を加熱するフィラ
メント電流値を設定する。

【００１３】１６は前記Ｘ線管２の両極に印加される高
電圧である。

【００１４】以上のように構成されたＸ線ＣＴ装置の作
用について第２図及び第３図(a) ，(b) をも参照に加え
て説明する。

【００１５】Ｘ線管２の陽極，陰極間を流れる電流を管
電流Ｉ（θ_m）とする。ここで、θ_mはＸ線管の回動角
であり、ｍ＝０〜Ｍとする。又、フィラメント２a を加
熱する電流をｉｆとすると、フィラメント電流ｉｆと前
記管電流Ｉ（θ_m）との関係は、第２図図示のようにな
っている。この関係は、事前に多点に亘って計測され、
その特性がフィラメント電流設定回路１５の中に例えば
ＲＯＭテーブルの形で記憶されている。

【００１６】先ず、データの収集の第１回目（回動角θ
₀）を行うとき、この際の管電流Ｉ（θ₀）はオペレー
タが恣意的に設定するものでも、コンピュータが算出す
るものでもよく、この値は被写体の大小や検査対象物の
種類等によって概ね定まるものである。例えば、スキャ
ンを平均的にＩ₀なる管電流の下で行うのが妥当とすれ
ば、第１回目の管電流Ｉ（θ₀）＝Ｉ₀に設定して行
う。この管電流Ｉ₀の下での第１回目のＸ線曝射によっ
て得られるＸ線データのうち、注目検出器ｄにおいて得
られたデータＤ_i（θ₀）が、データ取出部１１より取
り出される。

【００１７】ここで、注目検出器ｄについて、第３図
(a) ，(b) を参照して説明する。第３図(a) ，(b) は第
３世代のＣＴ装置における関心領域ｉと注目検出器ｄと
の関係を示す概略説明図である。第３図(a) 図示のよう
に、関心領域ｉがＸ線照射視野の中心にあるときには、
注目検出器ｄはＸ線検出器群３の中央部に設定される。
この場合には、Ｘ線管２、Ｘ線検出器群３の回動角が異
なっても、注目検出器ｄは常にＸ線検出器群３の中央部
に設定される。一方、第３図(b) は、撮影の関心領域ｉ
が視野中央でなく、事前の設定により別の場所に位置し
ている場合を示している。この場合には、Ｘ線管２と関
心領域ｉを結ぶ線の延長上にある注目検出器ｄは、回動
角の関数として変化する。上記いずれの場合も、注目検
出器ｄの選択は、注目検出器指定部８において行なわれ
る。

【００１８】線量算出器１４は、注目検出器ｄにおける
前記データＤ_i（θ₀）に基づいて、次の回動角θ₁に
おけるＸ線管電流Ｉ（θ₁）を設定する。即ち、前記デ
ータＤ_i（θ₀）と、中央処理装置１２からの基準デー
タＤ₀とから次のような演算を行う。

【００１９】Ｄ_i（θ₀）＝Ｋ・Ｄ₀ Ｉ（θ₁）＝ｆ（Ｋ）・Ｉ₀ ここで、ｆ（Ｋ）はＫに対して単調減少の関数であり、
例えばｆ（Ｋ）＝１／Ｋ又はｆ（Ｋ）＝１／ＳＱＲ
（Ｋ）等である。

【００２０】線量算出器１４において、次の回動角θ₁
における管電流Ｉ（θ₁）が算出されると、この管電流
Ｉ（θ₁）を入力するフィラメント電流設定回路１５
は、前記第２図に示すｉｆ−Ｉ（θ_m）関係式に従がっ
て、前記管電流Ｉ（θ₁）に対応するフィラメント電流
ｉｆを設定する。

【００２１】これ以降は、Ｘ線管２の各回動毎に得られ
るデータＤ_i（θ_m）と、事前に設定された基準データ
Ｄ₀とから、Ｄ_i（θ_m）＝Ｋ・Ｄ₀ このとき、Ｉ（θ_m＋１）＝ｆ（Ｋ）・Ｉ₀ となるように、次の回動角θ_m＋１において設定される
管電流Ｉ（θ_m＋１）を算出する。そして、得れた管電
流Ｉ（θ_m＋１）を用いて、前記ｉｆ・Ｉ（θ_m）曲線
において対応するフィラメント電流ｉｆを設定する。こ
のようにして、各回動角毎に得られる特定領域のデータ
より、次の回動角において設定するフィラメント電流ｉ
ｆを算出することができる。

【００２２】尚、各回動角毎に管電流及びフィラメント
電流を変更制御することは、Ｘ線管２の能力に限界があ
るため実際には困難な場合が多い。そこで、下記のよう
な制御を行うようにしても本発明の目的を達成すること
ができる。

【００２３】即ち、Ｘ線管２の能力に限界があるため、
管電流ＩをＩ（θ_m＋１）＝ｆ（Ｋ）・Ｉ₀によって一
義的に定めるのではなく、管電流若しくはフィラメント
電流ｉｆに上限と下限とを設け、この領域内で管電流Ｉ
若しくはフィラメント電流の変更を行うものである。上
記の手段をさらに一歩進めると、フィラメント電流を事
前に設定した２値のうちのいずれか一方を選択するとい
う単純な制御に置き換えることもできる。即ち、回動角
θ_mにおけるデータＤ_i（θ_m）から、Ｄ_i（θ_m）＝Ｋ・Ｄ₀ となる値Ｋを算出し、この値Ｋに基づいて次の回動角θ
_m＋１におけるフィラメント電流ｉｆを下記のように決
定する。

【００２４】ｉｆ（θ_m＋１）＝ｉｆ min （Ｋ≧１）ｉｆ（θ_m＋１）＝ｉｆ max （Ｋ＜１）ここで、ｉｆ maxとはＸ線管を保護すべく実用上設定さ
れるフィラメント電流の上限に近似した電流値である。
また、ｉｆ minとはＸ線管の破損防止のために設定され
るフィラメント電流の下限に近似した電流値である。

【００２５】上記のような２値ｉｆ max，ｉｆ minの選
択制御によっても管電流Ｉを連続的に設定制御できるの
は、以下のような事実に基づくものである。即ち、微小
なフィラメント温度の変化で管電流Ｉは大幅に変化する
けれども、フィラメント電流ｉｆを変化させてもフィラ
メント温度が所望温度に達するまでには有限の時間がか
かるからである。

【００２６】このように、管電流Ｉをスキャン中固定す
る場合に比べて、関心領域ｉを通るデータＤ_iの信号の
大きさはスキャン中に亘ってさほど大きく変化すること
はない。即ち、無駄なＸ線曝射が軽減され、換言すれ
ば、与えたＸ線曝射総量のわりには画像雑音が軽減され
ることになる。

【００２７】この発明は、注目検出器ｄの出力に基づい
て制御を行っているが、即ち、関心領域にのみ着目して
いるが、被検体断面は、一般に略楕円状であるため、そ
のような単純な形状の場合には、管電流Ｉが最大となる
べき回動角θ_mは、関心領域ｉがどこにあっても大きく
異なることはない。従って通常の被検体に対して上記制
御を行えば、関心領域ｉのみならず他の全領域について
も略々最適な制御を行っていることになる。

【００２８】この発明は前記実施例に限定されるもので
はなく、この発明の要旨の範囲内で種々の変形例を包含
することは言うまでもない。

【００２９】例えば、前記実施例は第３世代のＸ線ＣＴ
装置を例に挙げて説明したが、第４世代のＸ線ＣＴ装置
にも適用することができる。第４図(a) ，(b) は第４世
代のＸ線ＣＴにおいて関心領域ｉがＸ線照射視野中央に
ある場合と、中央以外の他の部位にある場合とを示して
いる。いずれの場合も、Ｘ線管２の所定角度毎の回動に
伴って、注目検出器ｄの指定が異なるが、この指定は、
前記注目検出器指定部８において、前記と同様にして行
うことができる。

【００３０】また、注目検出器ｄの設定については、前
述したような関心部位ｉを通るＸ線を検出するＸ線検出
器に限らず、所定角度毎に得られる１回の投影データの
うち最小の信号量であるデータを出力するＸ線検出器と
してもよい。そして、この最小の信号量がスキャン中に
亘って大きく変動しないように制御手段１３を動作させ
るのである。この際、第１図におけるデータ取出部１１
はＸ線検出器群３の出力のうち最小の値を抜き出す機能
を持つ。例えばそのデータをＤｌ（θ_m）とすれば、そ
の後は前記実施例と同様にしてフィラメント電流ｉｆを
設定して管電流Ｉを制御することができる。

【００３１】さらに、Ｘ線管の負荷を救済することは除
外して、患者被曝を最小限にすることのみを企るとすれ
ば、第５図に示す構成とすることもできる。第５図は、
この発明の他の実施例を示す一部概略説明図である。第
５図において、被検体１とＸ線管２との間にＸ線減弱体
１７を図示Ａ，Ｂ方向に沿って出入り自在に配置してい
る。このＸ線減弱体１７は例えばＢｅＯのごとき等価原
子番号が水に近いものが好ましい（Ｘ線の実効エネルギ
の変化による悪影響が小さい）。Ｘ線減弱体１７は例え
ば階段状にその厚みが変化する形状となっており、この
厚さに応じてＸ線減弱量が決定される。駆動制御部１８
は、前記線量算出器１４と同じ動作を行って、前記Ｘ線
減弱体１７の図示Ａ，Ｂ方向の駆動制御を行う。１９は
コリメータである。

【００３２】上記装置において、駆動制御装置１８は、
注目検出器ｄからのデータＤ_i （θ_m）が基準データ
Ｄ₀より小さければ減弱量を下げるようにＸ線減弱体１
７を移動させる。逆に大きい場合には、減弱量を上げる
ように移動制御する。このようにれば、Ｘ線管２からの
放射量が一定であっても、Ｘ線検出器群３に到達するＸ
線量をスキャン中に亘ってほぼ一定にすることができ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明による
と、Ｘ線検出器群に到達するＸ線量をスキャン中に亘っ
て一定となるように制御することにより、総曝射線量と
得られる画像品質の関係を最適化することのできるＸ線
ＣＴ装置を提供することができる。

【００３４】従って所定の信号雑音比を得るのに無駄な
Ｘ線を放射することが防止でき、患者に対する被爆線量
の低減することができる。しかも、管電流を制御してＸ
線量を制御するため、Ｘ線の線質変化がない。よって、
角度ごとに線質が変化することによるアーチファクトが
生じる恐れがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例であるＸ線ＣＴ装置のブ
ロックダイヤグラム

【図２】Ｘ線管電流Ｉ（θ_m）とフィラメント電流ｉ
ｆとの関係を示す特性図

【図３】第３世代のＣＴ装置における関心領域ｉと注
目検出器ｄとの関係を示す概略説明図

【図４】第４世代のＣＴ装置における関心領域ｉと注
目検出器ｄとの関係を示す概略説明図

【図５】この発明の他の実施例を示す概略説明図

【符号の説明】

２Ｘ線管３Ｘ線検出器群１１データ取出部１３制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体を挟んで対向配置したＸ線管とＸ
線検出器群とを有し、被検体に対して所定角度毎に被検
体を透過したＸ線量を測定し、Ｘ線断層像を再構成する
Ｘ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線管の管電流を設定する
管電流設定手段と、前記Ｘ線検出器群の一部を注目検出
器としてこの注目検出器の所定角度毎のＸ線データを選
択して出力するデータ取出部と、該データ取出部の出力
と事前に設定される基準データとに基づいて、次の回動
角において前記Ｘ線検出器群に到達するＸ線量をスキャ
ン中に亘って一定となるように前記管電流設定手段を制
御する制御手段とを有することを特徴とするＸ線ＣＴ装
置。
【請求項２】前記注目検出器は、Ｘ線照射視野の中心
を通るＸ線を検出するＸ線検出器であることを特徴とす
る請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】前記注目検出器は、事前に設定される関
心領域を通るＸ線を検出するＸ線検出器であることを特
徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。