JPH05281360A - X線ct装置 - Google Patents

X線ct装置

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JPH05281360A
JPH05281360A JP4108491A JP10849192A JPH05281360A JP H05281360 A JPH05281360 A JP H05281360A JP 4108491 A JP4108491 A JP 4108491A JP 10849192 A JP10849192 A JP 10849192A JP H05281360 A JPH05281360 A JP H05281360A
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JP
Japan
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ray
data
scintillator
output
afterglow
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Application number
JP4108491A
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English (en)
Inventor
Ryohei Nakamura
良平 中村
Fumio Nitanda
文雄 二反田
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 発光効率及び空間分解能が高いX線検出器を
備え、高速スキャンが可能なX線CT装置を提供する。 【構成】 CPU10にはシンチレータの減衰時定数及
び照射X線に関するデータが格納されており以前に格納
されたメモリ9のデータから順次補正データを算出しそ
の後メモリ9に格納されるデータからこの算出された補
正データを減算することで高速スキャンによって必要と
なる残光補正を行う。得られた補正データはCPU10
に格納されている対数変換データによって対数変換され
てメモリ9に再格納される。得られたデータは、再構成
演算処理を介して断層像に変換されてCRT等に表示さ
れる。本発明ではX線CT装置における残光信号成分を
補正する補正手段を備える信号処理部により、空間分解
能を0.35mmに迄上げることができた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、X線CT装置に関し、
特に、X線検出部にシンチレータを備えるX線CT装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】X線による診断装置の一つとして、コン
ピュータ断層撮影装置(ComputerizedTopography、以
下、X線CT装置と呼ぶ)が知られている。X線CT装
置は、扇状のファンビームを照射するX線管から成るX
線照射部と、多数のX線検出素子から構成されるX線検
出器とを、被検体の断層面を中央に対向させて配置し、
X線管から間欠的にX線を照射する。X線管では、一回
の照射が完了すると、断層面に対して照射角度が例えば
1度づつ変えられて次の照射が引続き行われる。このよ
うにして多数回行われたX線照射及びその検出を介して
得られた特定の断層面におけるX線吸収データが、コン
ピュータを含む信号処理部に入力され、信号処理部にお
いて信号解析がなされることにより、断層面の個々の位
置におけるX線吸収率が算出され、その吸収率に対応す
る断層面の画像が二次元的に表示される。
【0003】現在、X線検出器として、CsI:Tl単
結晶からなるシンチレータとフォトダイオ ードとを組
み合わせたものが知られている。この形式のシンチレー
タは、CdWO4単結晶からなるシンチレータに比して、
発光効率が高いという利点があるもの の、X線による
励起を停止してからの残光が大きい欠点がある。なお、
X線検出器としては、他にキセノンガス検出器も知られ
ているが、感度が低い、空間分解能が低い或いはノイズ
が高い等の問題があり、いずれの形式のX線検出器も夫
々欠点を有する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】X線CT装置におい
て、被検体の体動による画質への悪影響を抑え、高画質
の断層面像を得るためには、高速スキャンが必要であ
る。ところで、この高速スキャンのためには、X線検出
器における時間分解能の高いことが求められるのである
が、CsI:Tl単結晶をシンチレータとして採用した
X線検出器では、前記の如く残光が大きいので、要求さ
れる時間分解能が不足し、高画質を得ることを目的とす
る高速スキャンの要請に応えられないという問題があ
る。
【0005】また、前記CdWO4単結晶からなるシンチ
レータを採用したX線検出器、或いは、キセノンガスを
採用したX線検出器によっても、発光効率が低い或いは
感度が低い等の事情があり、何れも難点が有る。
【0006】本発明は、発光効率及び空間分解能が高い
X線検出器を備え、且つ、高速スキャンが可能なため、
被検体の体動による影響を受けにくく高画質が可能なX
線CT装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のX線CT装置は、被検体の断層面に対して
順次角度を変えて放射線を照射するX線照射部と、前記
断層面を通過するX線に照射されるシンチレータを有し
前記断層面に従うX線吸収データを順次出力するX線検
出部と、前記X線吸収データが入力され該X線吸収デー
タを解析して前記断層面の画像データを出力する信号処
理部とを備えるX線CT装置において、前記信号処理部
が、新たに入力された前記X線吸収データから、前記シ
ンチレータの残光信号成分に関連する補正データを減算
する補正手段を備えることを特徴とする。
【0008】本発明のX線CT装置では、信号処理部に
配される補正手段を介して、X線吸収データから、残光
信号成分に関連する補正データを減算することによっ
て、高速スキャンを行う際に無視できない残光による信
号成分を補償することができるため、高速スキャンによ
り体動の影響が除かれると共にシンチレータの出力にお
いてその都度正確なX線吸収データが得られるので、断
層面の再構成において高画質が得られる。
【0009】一般に蛍光の減衰特性は指数関数で表わさ
れ、時刻0においてシンチレータの励起を停止した場
合、時刻tにおけるシンチレータの残光による発光強度
I(t)は、時刻0におけるシンチレータの発光強度をI0
τを減衰の時定数として I(t)=I0 exp(−t/τ) と表わされる。本発明では、新しく得られたX線 吸収
データから、この安定な減衰特性を有するシンチレータ
に生ずる残光に関連する信号成分を除き、正確なX線吸
収データを得ることを可能にしたものである。以下、図
2(a)及び(b)を参照して本発明の原理を詳細に説
明する。
【0010】図2(a)は、X線検出部を構成するシン
チレータに対してX線照射部から照射されるX線の強度
の時間的変化を例示するグラフである。同図に示したよ
うに、出力されるX線は、繰返し周期をt2 、パルス持
続時間をt1とするパルス列で ある。X線照射装置で
は、各パルスX線の照射が終了すると、その都度、照射
角度をずらし、次のパルスX線を照射している。例え
ば、第一のパルスX線P1を照射した後、次のパルスX
線P2を照射するときには、先に出力されたパルスX線
P1によってシンチレータが励起されたためにその出力
に生ずる残光成分が、次のパルスX線P2によって生ず
るシンチレータの正規出力に重畳する。同様に、パルス
X線P3が照射されるときには、先のパルスX線P1及び
2によるシンチレータの残光成分が同様に正規出力に
重畳するというようにX線検出器の出力には、以前の照
射による信号成分が新たな照射による正規信号成分に重
畳する。
【0011】図2(b)は、上記シンチレータの残光成
分の大きさを説明するために、パルスX線P1によって
励起されてシンチレータの一つの素子に生ずる残光出力
の時間的変化を示すグラフである。同図において、X線
照射部からの照射が時刻t1で完了するので、シンチレ
ータ素子のその後の出力は同図に示した曲線に従って減
衰する。この出力は同図に示したように、 I(t)=I01 exp(-T/τ) と表わされる。但し、I01は、パルスX線P1によって励
起されて時刻t1においてシンチレータ素子に生じてい
る出力であり、また、T=t−t1としてある。
【0012】信号処理部では、一般にX線検出器からの
出力であるX線吸収データを、積分器を介して積分処理
して得られたたデータをメモリに蓄えてこれを各時点に
おける断層面データとしている。上記残光出力は、次の
パルスX線P2が発生している期間である、時刻t2から
時刻(t1+t2)の間において、パルスX線P2によっ
て生ずるX線検出器の正規出力であるI02に重畳する。
従って、この時刻t2から時刻t1+t2迄の期間中に、
信号処理部において、正規の出力であるI02のみを積分
して断層面データとして得ることができれば、正確な断
層面の形状を求めることができる。本発明では、、上記
シンチレータの残光成分を補正手段を介して除くことと
している。
【0013】上記期間中における残光成分による出力A
11は、 A11=C*∫t2-t1 t2 exp(−T/τ) と表わされる。同様にパルスX線P3及びP4が出力され
ている期間中の前記パルスX線によるシンチレータ素子
の残光成分による出力A12及びA13は夫々、 A12=C*∫2・t2-t1 2・t2 exp(−T/τ) A13=C*∫3・t2-t1 3・t2 exp(−T/τ) と表わされる。
【0014】本発明のX線CT装置においては、そのと
き出力されたパルスX線によるシンチレータの出力信号
から、上記計算によって求められる以前のパルスX線に
よるシンチレータの残光に関連する信号成分を減じ、こ
れによって正確な形状データを求めるように出力補正を
行うこととして、高速スキャンの際に問題となるシンチ
レータの残光を除くこととした。なお、この補正は近似
的に、すぐ以前のパルスX線の出力による残光成分のみ
を減算補正するようにすることもできる。
【0015】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図1は、本発明の一実施例のX線CT装置のブ
ロック図である。同図に示したように、このX線CT装
置は、X線を扇状に照射するX線照射部1Aと、被検体
の断層面を中央にしてこのX線照射部1Aと向い合うシ
ンチレータ及びフォトダイオードからなるX線検出部1
Bと、このX線検出部1Bの出力信号を処理する信号処
理部2とを備える。
【0016】X線照射部1Aは、被検体の断層面に対し
て扇形のファンビームを照射するX線管として構成され
ており、このX線管は、断層面に対する1回の照射が完
了する毎に例えば照射角度を1度づつ変えてその断層面
に対する次の照射を行う。
【0017】X線検出部1Bは、CsI:Tl単結晶か
らなるシンチレータとシリコンフォトダ イオードとの
組合せから成る各検出素子から構成され、図に示した如
く、この各検出素子が多数円筒状に配設された集合とし
て構成される。X線検出部1Bは、被検体の断層面を通
過する各位置のX線を、対応するシンチレータ及びフォ
トダイオードの組合せから成る検出素子によって電流信
号として検出し、各検出器素子出力は、被検体の断層面
形状に従う強度を有するX線吸収データとして信号処理
部の各回路に与えられる。発光効率が高くノイズも小さ
なCsI:Tl単結晶か らなるシンチレータの採用によ
り、検出部のコンパクト化と、充分に高いS/N比出力
とが可能である。
【0018】信号処理部2は、図面上では、多数のX線
検出素子に対応する出力回路の内一つの出力回路部のみ
が例示されている。その他の検出素子の出力回路も同様
な構成である。信号処理部は、中央処理装置CPU10
及び多数のメモリ9からなるコンピュータ部と、シンチ
レータ検出器の入力を増幅する信号増幅器部と、増幅部
からの信号をサンプリングしてコンピュータ部に入力す
るデータ入力部とから基本的に構成される。各メモリ9
に蓄積されたデータは、CPU10を介して信号処理部
から出力部に送られる。
【0019】信号増幅部は、増幅器3及び利得制御ユニ
ット4から構成されており、増幅器3は、利得制御ユニ
ット4によって利得を制御されて、X線検出部1Bから
の出力を増幅する。データ入力部のミラー積分器5は、
タイミングユニット6によって読取り及びリセットのタ
イミングが制御され、増幅器3の出力を受けてこれをサ
ンプリングすると共に積分する。各タイミングで順次サ
ンプリングされた積分値は、A/D変換器7によってア
ナログデータからデジタルコードに変換された後、アド
レスセレクタ8によって指定される各メモリ9に順次格
納される。
【0020】CPU10には、シンチレータの減衰時定
数及び照射X線に関するデータが格納されており、以前
に格納されたメモリ9のデータから順次補正データを算
出し、その後メモリ9に格納されるデータからこの算出
された補正データを減算することで、高速スキャンによ
って必要となる残光補正を行う。得られた補正データ
は、CPU10に格納されている対数変換データによっ
て対数変換されて、再びメモリ9に格納される。このよ
うにして得られた画像のためのデータは、その後、再構
成演算処理を介して断層像に変換されてCRT等に表示
される。
【0021】シンチレータ材料としてGd22S:Euを
採用し、且つX線CT装置のスキャンスピードを1.2s
ecとしたときに、従来のX線CT装置では空間分解能が
1.0mm程度が限界であったが、本発明ではX線CT装置
における残光信号成分を補正する補正手段を備える信号
処理部により、空間分解能を0.35mmに迄上げること
ができた。
【0022】本発明によると、シンチレータ材料とし
て、発光効率は高いが、残光が大きいので高速スキャン
を行うと誤差が大きいために、断層面の高画質化ができ
なかった、CsI:Tl単結晶からなるシンチレータを有
するX線検出部1Bによって、きわめて正確な出力信号
を得ることができるようになった。従来は、このCs
I:T l単結晶からなるシンチレータを有するX線検
出器の他に、キセノンガス検出器と、CdWO4単結晶か
らなるシンチレータを有するX線検出器が知られてい
た。しかし、キセノンガス検出器では、高圧のガスを封
入するためにいきおい容器の厚みが大きくなり、X線の
利用効率が低く感度が小さい、また空間分解能が低い、
或いは、電極板の振動によりノイズが発生する等の問題
があった。また、CdW O4単結晶は、残光は短いが、
発光効率が低く感度が小さい等の問題があり、結 局、
高画質の画像を得るために実用上充分な性能を有するX
線検出器が得られないという問題があった。しかし、本
発明の構成により、残光に寄る誤差を除くことができ、
高解像度を得るために実用上充分なX線検出器が得ら
れ、X線CT装置の高画質化が可能になった。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明のX線CT装
置によると、シンチレータに生ずる残光成分が補償でき
るため高速スキャン時の残光成分が出力に表われないの
で、体動の影響が表われることが無く、高画質の断層面
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のX線CT装置のブロック図
である。
【図2】本発明における残光補正の原理を説明するため
の図で、(a)はパルスX線の強度を表わすグラフ及び
残光成分を示す表、(b)はシンチレータの一つの素子
の出力を表わすグラフである。
【符号の説明】
1A:X線照射部 1B:X線検出部 2 :信号処理部 3 :増幅器 4 :利得制御ユニット 5 :ミラー積分器 6 :タイミングユニット 7 :A/D変換器 8 :アドレスセレクタ 9 :メモリ 10:CPU

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検体の断層面に対して順次角度を変え
    て放射線を照射するX線照射部と、前記断層面を通過す
    るX線に照射されるシンチレータを有し前記断層面に従
    うX線吸収データを順次出力するX線検出部と、前記X
    線吸収データが入力され該X線吸収データを解析して前
    記断層面の画像データを出力する信号処理部とを備える
    X線CT装置において、前記信号処理部が、新たに入力
    された前記X線吸収データから、前記シンチレータの残
    光信号成分に関連する補正データを減算する補正手段を
    備えることを特徴とするX線CT装置。
JP4108491A 1992-04-01 1992-04-01 X線ct装置 Pending JPH05281360A (ja)

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JP4108491A JPH05281360A (ja) 1992-04-01 1992-04-01 X線ct装置

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