JPH06169912A - Ｘ線コンピュータトモグラフィ装置 - Google Patents

Ｘ線コンピュータトモグラフィ装置

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JPH06169912A
JPH06169912A JP4324555A JP32455592A JPH06169912A JP H06169912 A JPH06169912 A JP H06169912A JP 4324555 A JP4324555 A JP 4324555A JP 32455592 A JP32455592 A JP 32455592A JP H06169912 A JPH06169912 A JP H06169912A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、一回の収集で得た多方向投影
データを用いて様々なスライス厚の断層像を得られるＸ
線コンピュータトモグラフィ装置を提供する。 【構成】本発明は、Ｘ線管と検出器４とが被検体軸回り
を回転しながら多方向投影データを収集し再構成処理に
供して断層像を得るＸ線コンピュータトモグラフィ装置
において、検出器４は同一開口度の複数の検出素子を１
次元配列した第１列と、この開口度と異なる開口度の複
数の検出素子を１次元配列した第２列とを同一チャンネ
ルを整合して併設してなり、検出器４と再構成処理装置
１８との間に介在しスライス厚選択部２４で選択したス
ライス厚に応じて第１列による投影データ、第２列によ
る投影データ、または第１列と第２列の投影データを同
一チャンネルで加算した合成データを選択的に再構成処
理装置１８に供給するデータ合成装置１７を具備した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被検体の多方向の投影
データを収集し、その多方向の投影データを再構成処理
に供することにより被検体の断層像を得るＸ線コンピュ
ータトモグラフィ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のＸ線コンピュータトモグ
ラフィ装置は、Ｘ線管と多チャンネル型検出器とが共に
被検体の回りを回転するＲ／Ｒ方式、いわゆる第３世代
であれば、図７に示したように、Ｘ線を扇状に絞り込み
ファンビームＸ線Ｆx を形成する絞り装置３１を前側に
設けたＸ線管３０と、ｎ個の検出素子３２1 〜３２n を
そのファンビームＸ線Ｆx の拡がり方向に沿って一次元
配列したｎチャンネル型検出器３２とを被検体Ｐを挟ん
で対向配置し、且つその配置関係を保ったままそれらを
所定の回転軸Ｒの回りを回転自在に支持する架台とをデ
ータ収集部分の主構成要素として、Ｘ線管３０およびｎ
チャンネル型検出器３２を所定角度ずつ間欠回転または
連続回転しながら所定位置毎にＸ線曝射および透過Ｘ線
の検出を繰り返すことで被検体Ｐに関する多方向投影デ
ータを収集し、その多方向の投影データをコンピュータ
システムで逐次近似法やフーリエ計算法などの再構成処
理法に供することでＸ線吸収係数に応じたＣＴ値を多点
について計算し、各点のＣＴ値に明るさを対応させて断
層像を生成するものである。
【０００３】ところで、上述のＸ線コンピュータトモグ
ラフィ装置は、絞り装置３１の絞り開度Ｗを任意に調整
しファンビームＸ線Ｆx の厚さを変更することにより、
スライス厚を任意に調整することができるようになって
いる。
【０００４】つまり、スライス厚は、投影データ収集前
の絞り装置３１の絞り開度Ｗを設定した段階で決定され
るので、一回の投影データ収集では一のスライス厚の断
層像しか得ることができず、そのため、様々なスライス
厚の断層像を得たいときには、絞り開度Ｗを変更しなが
ら多方向投影データの収集動作を繰り返す必要があり、
非常な時間や手間が必要な上、被曝量の問題も表面化す
る。また、Ｘ線管の熱負荷も増大し、撮影効率の低下を
招き易い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に対処するべくなされたもので、その目的は、多方向
投影データの収集後であって再構成処理以前の段階でス
ライス厚の設定を実現することで、一回の収集で得た多
方向投影データを用いて様々なスライス厚の断層像を再
構成することのできるＸ線コンピュータトモグラフィ装
置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、所定厚のファ
ンビームＸ線を被検体に向かって放射するＸ線管装置と
上記被検体を透過した透過Ｘ線を多チャンネルで検出す
るＸ線検出器とを上記被検体を挟んで対向配置したまま
回転軸の回りを回転自在に架台で支持し、上記Ｘ線管装
置と上記Ｘ線検出器の回転軌道の各位置でＸ線爆射およ
び透過Ｘ線の検出を繰り返して上記被検体に関する多方
向の投影データを収集し、その多方向の投影データを再
構成処理装置で再構成処理に供することにより断層像を
得るＸ線コンピュータトモグラフィ装置において、
【０００７】上記Ｘ線検出器は、同一開口度であって各
チャンネルに対応する複数の検出素子を上記ファンビー
ムＸ線の拡がり方向に沿って１次元配列した第１の検出
素子列と、上記第１の検出素子列の各検出素子の上記開
口度と異なる開口度であって各チャンネルに対応する複
数の検出素子を上記ファンビームＸ線の拡がり方向に沿
って１次元配列した第２の検出素子列とを、同一チャン
ネルを整合して併設してなり、
【０００８】上記Ｘ線検出器と上記再構成処理装置との
間に介在し、選択手段で選択した所望のスライス厚にし
たがって、上記第１検出素子列で検出した各チャンネル
の投影データ、上記第２検出素子列で検出した各チャン
ネルの投影データ、または上記第１検出素子列と上記第
２検出素子列の同一チャンネルを加算した投影データを
選択的に上記再構成処理装置に供給する手段を具備した
ことを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明によれば、Ｘ線管装置を回転軌道の各位
置でＸ線爆射すると共に、被検体の各経路を透過したＸ
線を、同一開口度であって各チャンネルに対応する複数
の検出素子を上記ファンビームＸ線の拡がり方向に沿っ
て１次元配列した第１の検出素子列と上記第１の検出素
子列の各検出素子の上記開口度と異なる開口度であって
各チャンネルに対応する複数の検出素子を上記ファンビ
ームＸ線の拡がり方向に沿って１次元配列した第２の検
出素子列とを同一チャンネルを整合して被検体体軸に平
行に併設したＸ線検出器の全ての検出素子で同時に検出
し、さらに上記第１検出素子列で検出した各チャンネル
の投影データ、上記第２検出素子列で検出した各チャン
ネルの投影データ、または上記第１検出素子列と上記第
２検出素子列の同一チャンネルを加算した投影データ
を、選択手段で選択した所望のスライス厚にしたがって
選択的に再構成処理装置に供給することによって、一回
のデータ収集で得たデータを選択的に用いて任意のスラ
イス厚の断層像を再構成することができる。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明一実施例を
説明する。
【００１１】図１は、一実施例のブロック図である。ガ
ントリ１は、Ｘ線を曝射するＸ線管２と、そのＸ線放射
側に取り付けられ、Ｘ線管２からの放射Ｘ線を所定の拡
がり幅かつ所定の厚さのファンビームＸ線Ｆx に形成す
る絞り装置３と、Ｘ線強度を検出するｎチャンネル型２
次元アレイ検出器４と、Ｘ線管２と検出器４とを被検体
Ｐを挟んで対向配置したまま所定の回転軸Ｒの回りに回
転自在に支持する図示しないリングフレームと、リング
フレームを回転駆動する架台駆動装置５と、ｎチャンネ
ル型２次元アレイ検出器４で検出した投影データを増幅
し且つディジタル信号に変換するデータ収集装置６とを
収容する。
【００１２】図２は、ｎチャンネル型２次元アレイ検出
器４の構造を示す図であり、図２（ａ）はＸ線管１から
見た平面図、図２（ｂ）は斜視図、図２（ｃ）は側面図
である。このｎチャンネル型２次元アレイ検出器４は、
同一幅のｎ個の検出素子をファンビームＸ線Ｆx の拡が
り方向に沿って一次元に配列した６つの検出素子列２１
a 〜２１f を、回転軸Ｒに沿って、つまりファンビーム
Ｘ線Ｆx の厚さ方向に沿って且つチャンネルを整合して
平行に並設する。
【００１３】そして、各検出素子列２１a 〜２１f のフ
ァンビームＸ線Ｆx の厚さ方向の長さ（以下単に「奥行
き長」という）は、次のように設定される。例えば、検
出素子列２１a の奥行き長Ｄa が２．５mm、検出素子列
２１b の奥行き長Ｄb が３mm、検出素子列２１c の奥行
き長Ｄc が１mm、検出素子列２１d の奥行き長Ｄd が１
mm、検出素子列２１e の奥行き長Ｄe が３mm、検出素子
列２１f の奥行き長Ｄf が２．５mmに設定される。な
お、絞り装置３は、その絞り開度がこの検出器４の合計
奥行き長Ｄ、つまり１０mmにしたがって固定されてい
て、検出器４に到達する位置での厚さがＤになるように
ファンビームＸ線Ｆx を形成する。
【００１４】図３はデータ収集装置６の構造図である。
すなわちデータ収集装置６は、ｎチャンネル型２次元ア
レイ検出器４の各検出素子に対応する複数のデータ収集
素子４a1〜４an、４b1〜４bn・・・４f1〜４fnを備え、
各検出素子の検出信号を各別に増幅し且つディジタル変
換し、そしてスリップリング装置等の図示しないデータ
転送部を介して後述のデータ合成装置１７に供給する。
【００１５】図１に戻って、高電圧発生装置７は、高電
圧制御装置８の指示により、予定の高電圧の管電圧およ
び管電流を予定のタイミングでＸ線管２に供給し、Ｘ線
管２からＸ線を曝射せしめる。架台制御装置９は、架台
駆動装置５を制御して、上記リングフレームを予定の角
速度で回転せしめる。寝台１０は、天板高を変化するた
めの昇降ユニット１１の上部フレーム１２に被検体Ｐを
載置するための天板１３をその長手方向にスライド自在
に支持し、寝台駆動装置１４によって昇降ユニット１１
が昇降駆動され、また天板１３がスライド駆動されるよ
うになっている。また、寝台制御装置１５は、寝台駆動
装置１４を制御して、寝台１０の昇降量やスライド量を
調整するためのものである。主制御装置１６は、高電圧
制御装置８、架台制御装置９、寝台制御装置１５を統括
的に制御し、データ収集動作を最適に進行する。
【００１６】ｎチャンネル型２次元アレイ検出器４の各
検出素子で検出された各検出信号は、各別に、データ収
集装置６で増幅およびディジタル変換され、データ転送
部を介してデータ合成装置１７に供給される。
【００１７】図３はこのデータ合成装置１７のブロック
図である。データ収集装置６からの検出信号は中央処理
ユニット（ＣＰＵ）２２を介してデータ記憶部２３に記
憶される。このＣＰＵ２２の入力端にはスライス厚を選
択するためのスライス厚選択部２４が接続されていて、
このスライス厚選択部２４で所望のスライス厚が選択さ
れると、データ記憶部２３の検出信号が読み出されＣＰ
Ｕ２２を介してデータ選択部２５に送られる。データ選
択部２５は、図５に示すように、各チャンネルに対応し
てｎ個のデータ選択部２５1 〜２５n を備えていて、ス
ライス厚選択部２４で選択したスライス厚を満たすよう
に検出素子列が選択され、その選択された検出素子列の
各チャンネルの検出信号だけが出力される。そして、こ
の選択された検出素子列の各チャンネルの検出信号は、
各データ選択部２５1 〜２５n に対応して接続されたデ
ータ加算部２６のデータ加算部２６1 〜２６n に送ら
れ、そこでチャンネル毎に加算され、画像再構成処理装
置１８に多方向投影データとして出力されるようになっ
ている。
【００１８】画像再構成処理装置１８は、データ合成装
置１７からの多方向投影データを逐次近似法やフーリエ
計算法などの再構成処理法に供して、Ｘ線吸収係数に応
じたＣＴ値を多点について計算しＣＴ像を生成し、この
ＣＴ像を画像データ記憶装置１９や画像表示装置２０に
出力する。次に以上のように構成された本実施例の作用
について説明する。
【００１９】多方向投影データの収集にあたっては、高
電圧制御装置８、架台制御装置９および寝台制御装置１
５が主制御装置１６により統括的に制御され、架台駆動
装置５の駆動によるリングフレームの回転に伴ってＸ線
管２およびｎチャンネル型２次元アレイ検出器４が被検
体Ｐの回りを所定の角速度で間欠回転または連続回転
し、その回転の各位置で、高電圧発生装置７からＸ線管
２に高電圧が供給されてＸ線爆射が繰り返され、またｎ
チャンネル型２次元アレイ検出器４の全ての検出素子列
２１a 〜２１f の全ての検出素子の同時検出が繰り返さ
れる。
【００２０】ｎチャンネル型２次元アレイ検出器４の全
検出素子で検出された各検出信号は、データ収集装置６
で各別に増幅され且つディジタル変換された後、スリッ
プリング装置等の図示しないデータ転送部を介してデー
タ合成装置１７に供給され、ＣＰＵ２２を介して、一
旦、データ記憶部２３に記憶される。
【００２１】そして、スライス厚選択部２４をして、１
mm、２mm、５mm、１０mmの選択範囲の中の所望のスライ
ス厚が選択されると、全ての検出信号がデータ記憶部２
３から読み出されＣＰＵ２２を介してチャンネル毎にデ
ータ選択部２５の各データ選択部２５1 〜２５n に送ら
れる。データ選択部２５では、スライス厚選択部２４で
選択したスライス厚を構成するように、検出素子列２１
a 〜２１f が次のように選択される。つまり、１mmスラ
イス厚が選択されると検出素子列２１c （または２１d
）が選択され、２mmスライス厚が選択されると検出素
子列２１c および２１d が選択され、５mmスライス厚が
選択されると検出素子列２１b 、２１c 、２１d および
２１e が選択され、１０mmスライス厚が選択されると検
出素子列２１a 〜２１f の全ての列が選択される。
【００２２】例えば、２mmスライス厚が選択されると、
検出素子列２１c および２１d が選択され、この検出素
子列２１c および２１d を構成する各検出素子の検出信
号だけが、データ選択部２５の各データ選択部２５1 〜
２５n からデータ加算部２６の各データ加算部２６1 〜
２６n に送られる。
【００２３】この検出素子列２１c および２１d を構成
する各検出素子の検出信号は、データ加算部２６のデー
タ加算部２６1 〜２６n で、同一チャンネル毎に加算さ
れ、画像再構成処理装置１８に出力される。なお、デー
タ加算部２６1 〜２６n では、同一チャンネルの検出信
号を単純に加算してもよいが、ここでは次の式（１）に
より重み付け加算を行い、各列の検出素子の検出面積
（開口度）の相違による検出強度の変動を均一化する補
正、いわゆるキャリブレーション補正を行う。なお、式
（１）において、ｄm はあるm チャンネルの加算デー
タ、ｄa は検出素子列２１a のm チャンネルの検出デー
タ、ｄb は検出素子列２１b のm チャンネルの検出デー
タ、ｄc は検出素子列２１c のm チャンネルの検出デー
タ、ｄd は検出素子列２１d のm チャンネルの検出デー
タ、ｄe は検出素子列２１e のm チャンネルの検出デー
タ、ｄf は検出素子列２１f のm チャンネルの検出デー
タであり、Wa〜Wfはそれぞれ各検出素子列に固有の重み
付け係数である。
【００２４】 ｄm ＝ｄa ・Wa＋ｄb ・Wb＋ｄc ・Wc＋ｄd ・Wd＋ｄe ・We＋ｄf ・Wf…（１） 各重み付け係数Ｗa 〜Ｗf は、次の式（２）〜（７）の
通り決定する。なお、Ｓa 〜Ｓf は、各列の一検出素子
の検出面積（開口度）を示す。
【００２５】 Wa＝Ｓa ／（Ｓa ＋Ｓb ＋Ｓc ＋Ｓd ＋Ｓe ＋Ｓf ） …（２） Wb＝Ｓb ／（Ｓa ＋Ｓb ＋Ｓc ＋Ｓd ＋Ｓe ＋Ｓf ） …（３） Wc＝Ｓc ／（Ｓa ＋Ｓb ＋Ｓc ＋Ｓd ＋Ｓe ＋Ｓf ） …（４） Wd＝Ｓd ／（Ｓa ＋Ｓb ＋Ｓc ＋Ｓd ＋Ｓe ＋Ｓf ） …（５） We＝Ｓe ／（Ｓa ＋Ｓb ＋Ｓc ＋Ｓd ＋Ｓe ＋Ｓf ） …（６） Wf＝Ｓf ／（Ｓa ＋Ｓb ＋Ｓc ＋Ｓd ＋Ｓe ＋Ｓf ） …（７） この重み付け加算によれば、キャリブレーション補正の
他に、検出素子の開口面を組織境界線が横切り、それに
よって両組織の吸収係数が平均化されて検出される際に
生じる非線形効果、いわゆるパーシャルボリュームの影
響が低減されるという効果もある。
【００２６】データ加算部２６のデータ加算部２６1 〜
２６n で、同一チャンネル毎に加算された検出信号は、
画像再構成処理装置１８に送られ、そこで、逐次近似法
やフーリエ計算法などの再構成処理法に供され、Ｘ線吸
収係数に応じたＣＴ値を多点について計算され、ＣＴ像
が生成される。このＣＴ像は、画像データ記憶装置１９
に画像表示装置２０に出力され、保管またはＣＴ値に応
じて明るさを与えられ断層像として表示に供される。
【００２７】以上のように本実施例は、Ｘ線管装置を回
転軌道の各位置でＸ線爆射すると共に、被検体の各経路
を透過したＸ線を、複数の検出素子を１次元配列した検
出素子列を多列備えるＸ線検出器の全ての検出素子で同
時検出し、この検出後に所望のスライス厚にしたがって
検出素子列を選択し、この選択した検出素子列の同一チ
ャンネルを加算して再構成処理装置に供給しそこで再構
成処理に供しているので、一回のデータ収集で得たデー
タを選択的に用いて様々なスライス厚の断層像を生成す
ることができる。
【００２８】本発明は上述した実施例に限定されること
なく、種々変形して実施可能である。例えば、上述の図
２に示したｎチャンネル型２次元アレイ検出器は、一回
のデータ収集で一スライスのデータを収集するシングル
スライス用の検出器であったが、各検出素子列の奥行き
長や検出素子列数等を任意に変更し、例えば図６に示し
た検出素子配列の構造を採用してもよい。図６に示した
ｎチャンネル型２次元アレイ検出器は、同一幅で奥行き
長Ｄa が５mmのｎ個の検出素子を一次元に配列した検出
素子列２２a と、奥行き長Ｄb が３mmのｎ個の検出素子
を一次元に配列した検出素子列２２b と、奥行き長Ｄc
が１mmのｎ個の検出素子を一次元に配列した検出素子列
２２c と、奥行き長がＤc と同じ１mmのｎ個の検出素子
を一次元に配列した検出素子列２２d とを一組として設
け、この組と同じ組み合わせの検出素子列２２e 〜２２
h を併設した他の組を上記一組に併設し、一回のデータ
収集で２スライスのデータを収集するダブルスライス対
応としてもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、所定厚の
ファンビームＸ線を被検体に向かって放射するＸ線管装
置と上記被検体を透過した透過Ｘ線を多チャンネルで検
出するＸ線検出器とを上記被検体を挟んで対向配置した
まま回転軸の回りを回転自在に架台で支持し、上記Ｘ線
管装置と上記Ｘ線検出器の回転軌道の各位置でＸ線爆射
および透過Ｘ線の検出を繰り返して上記被検体に関する
多方向の投影データを収集し、その多方向の投影データ
を再構成処理装置で再構成処理に供することにより断層
像を得るＸ線コンピュータトモグラフィ装置において、
【００３０】上記Ｘ線検出器は、同一開口度であって各
チャンネルに対応する複数の検出素子を上記ファンビー
ムＸ線の拡がり方向に沿って１次元配列した第１の検出
素子列と、上記第１の検出素子列の各検出素子の上記開
口度と異なる開口度であって各チャンネルに対応する複
数の検出素子を上記ファンビームＸ線の拡がり方向に沿
って１次元配列した第２の検出素子列とを、同一チャン
ネルを整合して上記被検体体軸に平行に併設してなり、
【００３１】上記Ｘ線検出器と上記再構成処理装置との
間に介在し、選択手段で選択した所望のスライス厚にし
たがって、上記第１検出素子列で検出した各チャンネル
の投影データ、上記第２検出素子列で検出した各チャン
ネルの投影データ、または上記第１検出素子列と上記第
２検出素子列の同一チャンネルを加算した投影データを
選択的に上記再構成処理装置に供給する手段を具備した
ことを特徴としたので、Ｘ線管装置を回転軌道の各位置
でＸ線爆射すると共に、被検体の各経路を透過したＸ線
をＸ線検出器の全ての検出素子で同時に検出し、さらに
上記第１検出素子列で検出した各チャンネルの投影デー
タ、上記第２検出素子列で検出した各チャンネルの投影
データ、または上記第１検出素子列と上記第２検出素子
列の同一チャンネルを加算した投影データを、選択手段
で選択した所望のスライス厚にしたがって選択的に再構
成処理装置に供給することによって、一回のデータ収集
で得た各列のデータを選択的に用いて任意のスライス厚
の断層像を再構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明一実施例に係るＸ線コンピュータトモグ
ラフィ装置のブロック図。
【図２】図１に示したｎチャンネル型２次元アレイ検出
器の検出素子配列構造を示す図。
【図３】図１に示したデータ収集装置の構造を示す図。
【図４】図１に示したデータ合成装置のブロック図。
【図５】図４に示したデータ選択部およびデータ加算部
のブロック図。
【図６】他のｎチャンネル型２次元アレイ検出器の検出
素子配列の平面構造を示す図。
【図７】従来のＸ線コンピュータトモグラフィ装置の問
題を説明する図。
【符号の説明】
１…ガントリ、２…Ｘ線管、３…絞り装置、４…ｎチャ
ンネル型２次元アレイ検出器、５…架台駆動装置、６…
データ収集装置、７…高電圧発生装置、８…高電圧制御
装置、９…架台制御装置、１０…寝台、１１…昇降ユニ
ット、１２…上部フレーム、１３…天板、１４…寝台駆
動装置、１５…寝台制御装置、１６…主制御装置、１７
…データ合成装置、１８…画像再構成装置、１９…画像
データ記憶装置、２０…画像表示装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定厚のファンビームＸ線を被検体に向
    かって放射するＸ線管装置と前記被検体を透過した透過
    Ｘ線を多チャンネルで検出するＸ線検出器とを前記被検
    体を挟んで対向配置したまま回転軸の回りを回転自在に
    架台で支持し、前記Ｘ線管装置と前記Ｘ線検出器の回転
    軌道の各位置でＸ線爆射および透過Ｘ線の検出を繰り返
    して前記被検体に関する多方向の投影データを収集し、
    その多方向の投影データを再構成処理装置で再構成処理
    に供することにより断層像を得るＸ線コンピュータトモ
    グラフィ装置において、 前記Ｘ線検出器は、同一開口度であって各チャンネルに
    対応する複数の検出素子を前記ファンビームＸ線の拡が
    り方向に沿って１次元配列した第１の検出素子列と、前
    記第１の検出素子列の各検出素子の前記開口度と異なる
    開口度であって各チャンネルに対応する複数の検出素子
    を前記ファンビームＸ線の拡がり方向に沿って１次元配
    列した第２の検出素子列とを、同一チャンネルを整合し
    て併設してなり、 前記Ｘ線検出器と前記再構成処理装置との間に介在し、
    選択手段で選択した所望のスライス厚にしたがって、前
    記第１検出素子列で検出した各チャンネルの投影デー
    タ、前記第２検出素子列で検出した各チャンネルの投影
    データ、または前記第１検出素子列と前記第２検出素子
    列の同一チャンネルを加算した投影データを選択的に前
    記再構成処理装置に供給する手段を具備したことを特徴
    とするＸ線コンピュータトモグラフィ装置。
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