JPH05300902A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヘリカルスキャン開始時などのＸ線源の回転
速度の時間的変化に伴う投影データの精度低下の解消を
ウォームアップ時間を設けることなく行う。 【構成】 Ｘ線管２などの撮影系構成部品を搭載する回
転架台１の回転角度をエンコーダ７で検出し、その出力
パルス信号をプログラマブル分周器15で分周して被検体
移動用のパルスモータ11を駆動する。プログラマブル分
周器15の分周値は１スキャンにおけるエンコーダ７の出
力パルス数と、１スキャンにおける所要の被検体の移動
距離分に相当するパルスモータ11のパルス数から算出す
る。エンコーダ７の出力、すなわち、回転架台１の回転
角の変位に同期してパルスモータ11を駆動するから、回
転速度の時間的変化に関係なく、被検体の移動距離は一
定であり、収集される投影データの精度低下はない。ウ
ォームアップ時間も不要である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被検体の周囲からＸ
線を曝射することで被検体の断層像を撮影するＸ線ＣＴ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般のＸ線ＣＴ装置は、被検体に向けて
Ｘ線を曝射するＸ線管と被検体を透過したＸ線を検出す
るＸ線検出器とを対向させた状態で機械的に回転させ
て、スライス面の全周方向からの投影データを収集し、
逆投影法などの画像再構成演算を行って断層像を得てい
る。これは、いわゆる第３世代Ｘ線ＣＴ装置と呼ばれる
ものであるが、Ｘ線検出器を円周上に固定的に配置し、
Ｘ線管のみを回転させて投影データを収集する第４世代
Ｘ線ＣＴ装置もある。以下では第３世代Ｘ線ＣＴ装置を
例に採る。

【０００３】第３世代Ｘ線ＣＴ装置を用いて複数部位の
断層像を得る場合には、第１のスライス面の延長面上に
おいてＸ線管とＸ線検出器とを回転させて全周方向から
の投影データを収集したのち、Ｘ線管，Ｘ線検出器の回
転およびＸ線曝射を一旦停止させ、第２のスライス面の
延長面上にＸ線管が位置するように被検体を水平移動さ
せてから前記の回転およびＸ線曝射を行う。したがっ
て、被検体の拘束時間が長くなり、故にＸ線ＣＴ装置の
稼動効率が悪くなるという問題が生じている。

【０００４】そこで、螺旋状スキャンあるいはヘリカル
スキャンと呼ばれる撮影方式が実施されている。被検体
を水平移動させながら、Ｘ線管およびＸ線検出器を連続
的に回転させて投影データを収集する方式である。Ｘ線
管とＸ線検出器は固定された平面内を回転し続け、その
平面内を横切るように被検体が移動するのであるから、
図２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、１スキャン（１回転走査）におけるＸ線管の位
置は、Ｐ₁からＰ₂ を通ってＰ₃ へと被検体Ｍの周りを
螺旋状に移動する。

【０００５】したがって、この１スキャンで収集された
投影データは、被検体Ｍの垂直な横断層面Ａを中心とし
た左右対称の斜め方向からの投影データとなる。この左
右対称の投影データのうち、互いに対応する位置にある
データの平均データを算出する、いわゆる補間法と呼ば
れる算術演算によって横断層面Ａの投影データを生成
し、画像再構成を行う。これを各スキャン毎に行えば、
複数の横断層面の断層像が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のヘリカルスキャ
ンでは、撮影系（Ｘ線管とＸ線検出器）の回転速度と、
被検体が乗ったベッドの天板の移動速度とを撮影条件
（スキャン時間，スキャン回数等）によって設定し、そ
れぞれをその設定した速度で回転あるいは移動させてい
るが、負荷の大きさ，構造が異なるため、撮影系を早く
一定速度（ベッド天板と同等に）にするのは困難であ
る。

【０００７】そのような状況で、撮影系の回転と天板の
移動とを同時に開始すると、撮影系が一定速度に達する
間（回転の過度期）に天板の移動速度の方は一定速度に
達してしまい、回転の過度期における被検体の移動距離
ｄ₁ と、回転の定常時（一定速度時）における被検体の
移動距離ｄ₂ とが異なる（ｄ₁ ＞ｄ₂ ）。

【０００８】１スキャン中における被検体の移動距離が
短い場合では補間によって生成された投影データと、真
の投影データ（通常のＣＴスキャンで得られる横断層面
Ａの投影データ）との差異はあまり生じず、補間によっ
て生成された投影データの信頼性も高いが、被検体の移
動距離が長い場合では、サンプリングピッチが荒くな
り、生成された投影データの精度は大幅に低くなり、再
構成された断層像の画質低下をもたらす。つまり、撮影
系の回転過度期で得られた投影データから補間により、
生成された投影データの精度は、回転の定常時で得られ
たそれに比べて低くなり、１回のヘリカルスキャンで連
続的に撮影された断層像の画質が不均一なものになると
いう問題がある。

【０００９】そこで、従来では、撮影系の回転速度が一
定になってから、被検体を乗せた天板を移動させたり、
また、常に撮影系をある速度で回転させておくなどのウ
ォームアップ時間を設けている。しかし、この方法で
は、撮影系の回転時間の延長に伴って消費電力が増大し
たり、撮影系への給電をスリップリングとブラシとの摺
動で行う構成のものではブラシの消耗を速め、装置の寿
命低下をもたらす。

【００１０】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、上記のウォームアップ時間を設ける
ことなく、撮影系の回転速度の時間的変化に伴う補間に
より生成される投影データの精度低下をなくし、断層像
の画質向上を図ることができるＸ線ＣＴ装置を提供する
ことを目的としている。

【００１１】

【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とる。すなわち、この
発明は、被検体を体軸方向に移動させながら、Ｘ線源を
連続回転させて複数部位の断層撮影を高速に行うＸ線Ｃ
Ｔ装置において、前記Ｘ線源の回転角度を検出する手段
と、前記検出された回転角度に同期して前記被検体の移
動を制御する手段とを備えたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】この発明の構成による作用は、次のとおりであ
る。Ｘ線源の回転角度に同期して被検体の移動を制御す
るので、Ｘ線源の回転速度が時間的に変化するような場
合でも、Ｘ線源が１回転する間の被検体の移動距離は一
定になり、ウォームアップ時間は不要となる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。図１は、第３世代（第４世代でも可）のＸ線
ＣＴ装置の要部を示した概略ブロック図である。回転架
台１にＸ線管２とＸ線検出器３とが互いに対向した状態
で取り付けられている。回転架台１の外周面と電動モー
タ４の回転軸に取り付けられたプーリー５との間に伝動
ベルト６が架け渡されている。電動モータ４には回転軸
の回転角変位をデジタル量（パルス信号）に変換するエ
ンコーダ７が付設されている。

【００１４】電動モータ４を図示しない駆動回路および
制御回路を用いて所要の回転速度で回転させると、Ｘ線
管２とＸ線検出器３とが対向状態を維持したまま回転架
台１とともに回転する。この回転動作において、一定の
回転速度に達するまでの期間（回転過度期）と一定の回
転速度に達した期間（回転定常時）とが存在するのは従
来と同様である。

【００１５】被検体を乗せる天板８の長手方向にはラッ
クギア９が取り付けられており、ラックギア９に噛合す
るピニオンギア10を回転軸に取り付けたパルスモータ11
の駆動によって、天板８は回転架台１の開口部12に挿抜
されるようになっている。

【００１６】パルスモータ11には、マルチプレクサ13で
選択された入力パルス信号を増幅してこれを駆動する電
力増幅器14が接続されている。マルチプレクサ13で選択
される入力パルス信号には、プログラマブル分周器15か
らのパルス信号とパルス発生回路16からのパルス信号と
があり、各パルス信号の設定およびこのマルチプレクサ
13の切り換えはＣＰＵ17によって行われるようになって
いる。

【００１７】ＣＰＵ17は、コンソール18からの操作信号
に応じてパルス発生回路16のパルス数を設定したり、マ
ルチプレクサ13の切り換えを行う制御部19と、プログラ
マブル分周器15の分周値を算出する演算部、すなわち、
乗算回路20と、除算回路21と天板８を単位長当たり移動
させるのに要するパルスモータ11のパルス数Ｎ₀ をスト
アするレジスタ22と、回転架台１が１回転する間のエン
コーダ７の出力パルス数Ｎ_T をストアするレジスタ23と
を備えている。

【００１８】パルス数Ｎ_0,Ｎ_T は、Ｘ線ＣＴ装置の構成
（エンコーダ５，パルスモータ８の種類等）によって特
定されるもので、各装置の仕様に合わせた数値として予
め各レジスタ22,23 にストアされるようになっている。

【００１９】次に、この装置の動作を説明する。ヘリカ
ルスキャンの指定および撮影条件としてｉ〔ｍｍ〕／
〔１回転〕の命令がコンソール18から入力されると、Ｃ
ＰＵ17の制御部19はマルチプレクサ13に制御信号を与え
てプログラマブル分周器15と電力増幅器14とを接続し、
入力されたｉ〔ｍｍ〕／〔１回転〕を乗算回路20に与え
る。ｉ〔ｍｍ〕／〔１回転〕は、回転架台１が１回転す
る間（１スキャン）における天板８の移動距離を指定す
るもので、撮影時間が多少延長されても精度のよい画像
を得る場合はｉの値を小さくして、横断面に近い部位の
データを連続的に収集するようにし、画質が多少悪くと
も撮影時間を短くしたい場合はｉの値を大きくして天板
８の移動速度を速めるなど、撮影条件に合わせてその都
度、指定される。

【００２０】乗算回路20はレジスタ22に予めストアされ
ている「天板８を単位長当たり移動させるのに要するパ
ルスモータ11のパルス数Ｎ₀ 」を読み出し、制御部19か
ら与えられたｉ〔ｍｍ〕／〔１回転〕との乗算を行っ
て、天板８をｉ〔ｍｍ〕／〔１回転〕移動させるのに要
するパルスモータ11のパルス数Ｎi を算出し、そのパル
ス数Ｎi を除算回路21に出力する。

【００２１】除算回路21はレジスタ23に予めストアされ
ている「回転架台１が１回転する間のエンコーダ７の出
力パルス数Ｎ_T 」を読み出し、前記算出されたパルス数
Ｎiとの除算を行って、プログラマブル分周器15に設定
する分周値ｎを算出する。 ｎ＝Ｎi ／Ｎ_T （Ｎ_T ＞Ｎi) プログラマブル分周器15はこの分周値ｎでもって、エン
コーダ７からの出力パルス信号を分周する。分周された
信号は、マルチプレクサ13から電力増幅器14に与えら
れ、パルスモータ11を駆動するための電力パルスとな
る。

【００２２】例えば、簡単に、Ｎ_T が 360 (回転架台１
が単位角度回転する毎に１回のパルスがエンコーダ７か
ら出力される) とし、天板８をｉ〔ｍｍ〕／〔１回転〕
移動させるのに要するパルスモータ11のパルス数Ｎi を
180 とすると、ｎは１／２となり、エンコーダ７から２
回のパルスが出力される毎に１回のパルスが電力増幅器
14に与えられる。すなわち、回転架台１が２°回転する
毎に天板８がｉ／180〔ｍｍ〕移動する。

【００２３】このように、回転架台１の回転角に同期し
て天板８を移動させるので、回転架台１の回転速度の高
低にかかわらず（回転の過度期，定常時にかかわら
ず）、回転架台１が１回転する間における天板８の移動
距離は同じになる。

【００２４】なお、ヘリカルスキャンではなく、通常の
Ｘ線ＣＴ撮影を行う場合などで、天板８を独立的に移動
させる場合は、マルチプレクサ13によりパルス発生回路
16と電力増幅器14とが接続され、コンソール18から入力
された移動距離に応じたパルス数でパルスモータ11が駆
動される。

【００２５】本実施例の原理は、図１に示したような第
３世代Ｘ線ＣＴ装置だけでなく、Ｘ線管が回転し、円周
状のＸ線検出器が固定された第４世代Ｘ線ＣＴ装置はも
ちろんのこと、近年、提案されている高速Ｘ線ＣＴ装置
の一例である回転陰極Ｘ線管（Ｘ線発生用の熱電子放出
部のみ回転する）にも適用することは可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明のＸ線ＣＴ装置によれば、Ｘ線源の回転角度に同期し
て被検体の移動を制御するので、Ｘ線源の回転速度が時
間的に変化するような場合（上述の回転の過度期）で
も、Ｘ線源が１回転する間における被検体の移動距離は
一定となり、したがって、Ｘ線源の回転が一定速度に達
していない状態からヘリカルスキャンを開始しても、被
検体の体軸方向に対して一定の間隔の投影データを収集
することができ、補間により生成された投影データの精
度にバラツキが生じることがなく、安定した複数部位の
断層像を得ることができる。このため、従来のように、
Ｘ線源の回転速度が一定になってから、被検体を乗せた
天板を移動させたり、また、常に撮影系をある速度で回
転させておくなどの手法が採る必要がなくなり、消費電
力の増大や給電機構の消耗が免れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るＸ線ＣＴ装置の要部を
示した概略ブロック図である。

【図２】従来技術において、ヘリカルスキャンを説明す
るための図である。

【符号の説明】

２・・・Ｘ線管 ７・・・エンコーダ 11・・・パルスモータ 15・・・プログラマブル分周器 17・・・ＣＰＵ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体を体軸方向に移動させながら、Ｘ
   線源を連続回転させて複数部位の断層撮影を高速に行う
   Ｘ線ＣＴ装置において、 前記Ｘ線源の回転角度を検出する手段と、前記検出され
   た回転角度に同期して前記被検体の移動を制御する手段
   とを備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。