JPH0666635U - Ｘ線断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＣＴスキャナにおいて、温度変動に起因し
て、Ｘ線検出器の継目チャネルで生じる検出出力の変動
を抑制し、リングアーティファクト等の発生を防止す
る。 【構成】 継目チャネル検出出力に対し、キャリブレー
ション（ｃａｌ）時と実スキャン時の温度条件を実質的
に同一とするような校正処理を行い、温度差を解消する
ことで、特異的な検出出力の発生を防止する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はＸ線断層撮影装置に関し、特に、温度変化による、Ｘ線検出器の継目 チャネルの状態の変動に起因して再構成画像（断層像）にアーティファクト（擬 似画像）が生じることを抑制する機能を持つ、Ｘ線断層撮影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

Ｘ線断層撮影装置（以下、ＣＴスキャナという）は、図６に示すように、Ｘ線 管２よりコリメータ３を介して被検体４にＸ線を照射し、透過Ｘ線をＸ線検出器 ５により電気信号に変換して、その信号に所定の処理を施して断層像を得る装置 である。

【０００３】 図６の下側に示されるように、Ｘ線検出器５としては例えば、電離箱形検出器 が使用される。電離箱形検出器は、バイアス電極１３に正の高電圧を与え、入射 Ｘ線によって生じたＸｅガスの電離によるイオン電流を信号電極１２から得て、 Ｘ線強度を検出するものであり、多数のチャネル１１から構成される。各チャネ ルは、扇状Ｘ線を効果的に検出すべく、所定の曲率をもったカーブに沿って、緻 密に配列されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

図７に示されるように、電離箱形検出器は、金属からなる支持体３０に、複数 のサブアレイＢを組み込む（接着剤で接着する）ことにより構成される。サブア レイＢは、絶縁用の非金属からなる側板Ｄと、電極（信号電極およびバイアス電 極）Ｅとからなる。

【０００５】 このように、サブアレイの集合体によりアレイを構成するのは、所定の曲率を もったカーブに沿って一体化したアレイを構成するのが極めて困難（例えば、バ ルクが大きくなりすぎ、製造上問題となる等）だからである。

【０００６】 したがって、隣接するサブアレイ間には必ず継目が生じ、この継目において形 成されるチャネル（以下、継目チャネルという）は、異なるアレイ間で構成され るがゆえに、各サブアレイの内部に構成されるチャネルとは、熱に対して特異な 挙動を示す。

【０００７】 すなわち、図７中に示されるように、各サブアレイ内部のチャネルのピッチＬ Ｘが影響されるのは、各サブアレイの側板Ｄの熱膨張係数（Ｑ１，Ｑ２）だけで あり、その温度によるピッチ変動は小さく、しかも、各チャネルのピッチは相対 的に同じ変化を示すために、相対関係が保たれる。

【０００８】 しかし、継目チャネルの場合、各サブアレイの側板Ｄの熱膨張係数（Ｑ１．Ｑ ２）の他に、金属からなる支持体３０の熱膨張係数（Ｐ１，Ｐ２）がチャネルピ ッチＬＳに影響を与えるため、温度に対するチャネルピッチＬＳの変化が大きく 、かつ、任意的な変化となり、他のチャネルＬＸとの整合性を欠くことになる。 電離箱形検出器の検出出力は、電極間の面積（すなわち、電極間のピッチ）に比 例するため、チャネルのピッチ変動は、直接に出力値の変動となる。

【０００９】 図７の下側に示されるように、信号電極からチャネル出力（検出出力）を取り 出す際、各チャネルの個別のばらつきを排除するため、キャリブレーション（実 スキャン前に被検体を置くことなくＸ線を発生させ、検出器の出力を得る動作） 時の検出出力（ｃａｌ出力）と、被検体に対する実際のスキャン時の出力（実ス キャン出力）との比をとって相対値をもって検出出力としている。

【００１０】 したがって、実スキャン時とキャリブレーション時に温度が異なると、継目チ ャネルの出力値の変化方向は、他の内部チャネル値の変化の方向とは整合性がな く、この継目チャネルが特異チャネルとなって、画像構成時にリングアーティフ ァクト（円形の擬似画像）を発生させる危険がある（例えば、被検体が均質であ るにもかかわらず、継目チャネルによる検出部分だけが他の部分より浮き上がっ ていたり、あるいは逆に落ち込んでいたりする）。

【００１１】 もちろん、材料の選択等により対策は可能であるが、それでも、要求精度が高 い場合には、機械的な対策には限界がある。 以上、電離箱形のＸ線検出器を例にとって問題点を説明したが、他の種類の検 出器（例えば、半導体Ｘ線検出器）でも、継目チャネルにおける熱膨張係数に起 因するピッチ変動は、アーティファクト発生の要因になりえるものである。例え ば、半導体Ｘ線検出器では、温度変化によって継目位置におけるピッチ変動が生 じると、その検出器の位置座標が所定位置からずれたことになり、この場合、検 出出力に基づく画像構成時に、微妙なぶれを生じさせてアーティファクトとなる ことも考えられる。

【００１２】 本考案はこのような検討結果に基づいてなされたものであり、その目的は、温 度変動に起因して継目チャネルで生じる検出出力の変動を抑制し、リングアーテ ィファクト等の発生を防止することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

本考案の代表的なものの特徴は、以下のとおりである。 すなわち、Ｘ線検出器が複数のチャネルで構成され、その複数のチャネルが、複 数のチャネル群を持つサブアレイを継ぎ合わせて構成されているＸ線断層撮影装 置であって、前記サブアレイの継目において構成されたチャネル、すなわち、継 目チャネルの、検出出力の温度に起因する変動を校正する校正手段を具備し、そ の校正手段は、Ｘ線検出器近傍の温度を測定する温度計と、温度に対する前記継 目チャネルにおける物理的な定数の状況を記憶している継目チャネルの状態記憶 手段と、前記温度計の測定データおよび前記継目チャネルの状態記憶手段から出 力される所定のデータとを用いて、継目チャネルの出力に対して所定の演算を施 し、校正された検出出力を得る演算手段とを有しており、その演算手段は、被検 体無しの状態でＸ線を発生させて各チャネルから得られる、キャリブレーション における出力データと、被検体に対する実際のＸ線スキャンの結果各チャネルか ら得られる、実スキャンにおける出力データとの比を各チャネル毎に計算する際 、前記キャリブレーション時の温度と実スキャン時における温度が異なっている 場合には、一方のデータを、他方のデータの取得時の温度におけるデータに置換 し、その置換されたデータを用いて前記比を求め、前記検出出力とすることを特 徴とするものである。

【００１４】

【作用】

継目チャネルを他のチャネルから区別し、継目チャネルの検出出力に関して、 特別の信号（データ）処理を施し、温度変動によって生じる特異的なデータの出 力を防止する。

【００１５】 その処理の内容は、基本的には、キャリブレーション（ｃａｌ）時と実スキャ ン時の温度条件を同一とする処理である。例えば、ｃａｌ時（２５°ｃ，データ Ｄ１），実スキャン時（３５°ｃ，データＤ２）とすると、どちらかのデータ（ 例えば、データＤ２）を、２５°ｃにおける相当データＤ３に変換し、このＤ３ を実スキャン時の検出出力とみなして、ｃａｌ時のデータＤ２との比をとって継 目チャネルにおけるＸ線検出出力とする。

【００１６】 これにより、温度変化による継目ピッチの変動の影響が除去される。この場合 、他のチャネルにおける温度変動によるばらつきは、継目チャネルに比べて充分 に小さく、相対的な整合性もとれているため、アーティファクトの発生の要因と なる確率は極めて小さい。したがって、継目チャネルにおける温度変動の影響を 低減し、特異的なチャネルをなくする効果が生かされ、従来に比べ、より正確な 診断画像が得られるようになる。

【００１７】

【実施例】

次に、本考案の実施例について図面を参照して説明する。 （実施例１） 図１は、電離箱形のＸ線検出器を用いたＣＴスキャナにおける、継目チャネルに 関する温度補償（校正）の原理を説明するための図である。

【００１８】 電離箱形の検出器の出力は、前述のとおり、電極間ピッチＬに比例するため、 温度に対する継目チャネルのピッチＬのデータを予め求め、記憶しておくことに より、出力の校正が可能となる。

【００１９】 （１）予備段階 図１の上部に示されるように、継目チャネル（ＣＨ２）に関し、温度に対する ピッチＬの変化を予め調べておく。図では、２５°ｃでＬ＝９ｍｍ，３５°ｃで Ｌ＝１１ｍｍというデータ部分が示されている。チャネルＣＨ１，ＣＨ３は、サ ブアレイの内部チャネルである。

【００２０】 （２）キャリブレーション段階 その時点の温度を測定し、記憶しておく（図では２５°ｃ）。また、各チャネ ルの出力は、「１０」，「９」，「１１」であるとする。

【００２１】 （３）実スキャン段階 その時点の温度は３５°ｃに変化しており、各チャネルの出力は、「５」，「 １１」，「１０」に変化したとする。

【００２２】 （４）出力校正段階 実スキャン段階（３５°ｃ）の継目チャネルＣＨ２のデータ「１１」に、３５ °ｃと２５°ｃにおける継目ピッチＬの比（９／１１）を乗じ、２５°ｃ換算デ ータ（「９」）を得る。そして、この換算データとキャリブレーション時の出力 と（「９」）の比をとり、検出出力とする（すなわち、「９／９＝１」）。 このようにして、継目チャネルの出力の補正を行う。

【００２３】 図２は図１の処理を行う機能を有するＣＴスキャナの一実施例の構成を示す図 、図３は図２における、Ｘ線検出器（電離箱形検出器）の構造を説明するための 図である。

【００２４】 図３に示されるように、複数個のサブアレイ（電極Ｅと非金属の側板Ｄからな る）Ｂは、金属の支持体３０に組み込まれて固定されており、この検出器アレイ はケース３１内に載置、固定されている。

【００２５】 また、その検出器アレイの近傍には半導体温度センサ（暗電流値により精密に 温度を測定するセンサ）６が配置されている。ケース３１の外側からは、検出器 アレイおよび半導体温度センサ６にバイアス電圧が供給され、Ｘ線検出出力およ び温度センサ出力は、フレキシブルケーブル等を介してケース３１の外部に導出 されるようになっている。

【００２６】 次に、図２のＣＴスキャナの構成について説明する。 ＣＴスキャナは、Ｘ線発生制御部１と、Ｘ線管２，コリメータ３，被検体４， Ｘ線検出器５，半導体温度センサ６，バイアス回路７からなるスキャナ本体部と 、インタフェース部（電流／電圧変換回路，アンプ，Ａ／Ｄ変換器等により構成 される）９ａ，９ｂと、データ収集手段１０と、ＣＴスキャナ全体の動作を統括 的に制御するシステム制御部８とからなる。

【００２７】 データ収集手段１０は、データバッファ２０，メモリ２１，２４といった半導 体メモリ回路と、温度換算手段２２，継目ピッチ換算手段２３，ピッチ比演算手 段２５，乗算手段２６，継目チャネルの校正出力演算手段２７といった機能ブロ ック（主にハードウエアがソフトプログラムに従って動作する結果として構築さ れる、所定の機能を実現する手段）とから成り立っている。

【００２８】 温度換算手段２２は、インタフェース部９ｂから送られてくる温度検出信号（ 電圧信号）を、対応する温度データ（Ｔ１，Ｔ２等）に変換し、その温度データ を継目ピッチ換算手段２３に送るとともに、メモリ２４に格納する。

【００２９】 継目ピッチ換算手段２３は、予め保有している温度／ピッチ変換表（データ） を用いて、温度に対応する継目ピッチ（Ｌ１，Ｌ２等）を求め、メモリ２４に格 納する。

【００３０】 ピッチ比演算手段２５は、メモリ２４の格納データ（継目ピッチＬ１，Ｌ２等 ）を用いて比を求め、乗算手段２６に送る。一方、データバッファ２０から、一 時蓄積されていた実スキャンデータ（Ｄ２等）が送られ、データ（Ｄ２等）と継 目ピッチ比（Ｌ１／Ｌ２等）との積がとられ、その結果は、継目チャネルの校正 出力演算手段２７に送られる。

【００３１】 継目チャネルの校正出力演算手段２７には、メモリ２１より、一時蓄積されて いたキャリブレーションデータ（Ｄ１等）が送られてきており、実スキャンデー タ（Ｄ２等）と継目ピッチ比（Ｌ１／Ｌ２等）の積のデータと、キャリブレーシ ョンデータ（Ｄ１等）との比がとられ、これが校正された、継目チャネル出力と して出力される。

【００３２】 このような処理により、キャリブレーション時と実スキャン時との温度差によ り、継目ピッチが変わってしまったとしても、その状態変化は信号処理の際に補 償され、したがって、継目チャネルが特異的なチャネルとなることが防止されて 、リングアーティファクトが発生しない。

【００３３】 （実施例２） 図４は、Ｘ線検出器として半導体検出器４０を用いたＣＴスキャナの要部の構 造を示す図である。

【００３４】 半導体検出器４０では、継目チャネルにおけるピッチ（Ｌ４）の温度による変 動が電離箱形の検出器のようにそのまま出力変動につながることはないが、その ピッチ変動は、継目近傍の半導体検出器の位置座標（ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４等 ）の変動となって把握される。このことが、図４の左下側に示されるように、再 構成画像（断層像）のぶれとなって表れる場合には、その対策も必要となる。

【００３５】 本実施例は、温度に対する継目チャネルの状態と、その状態に起因して生じる 断層像の不都合と、その不都合を緩和できる処理内容とを経験則によって取得し ておき、キャリブレーションや実スキャン時に、半導体Ｘ線検出器を温度センサ としても利用（兼用）して温度を測定し、その温度差に応じて生じる不都合を緩 和するように、信号処理を行うものである。

【００３６】 図４において、各半導体Ｘ線検出器４０の検出出力の処理回路として、コンデ ンサＣ１，アンプ４１，Ａ／Ｄ変換器４２，計算機４３が用意されている。 図５は、図４の計算機４３における処理内容を説明するための図である。半導 体Ｘ線検出器４０を用いている場合は、Ｘ線スキャンによる信号を測定する直前 に必ず、コンデンサＣ１の電荷（両端電圧，オフセット）を測定し、信号処理時 にこのオフセットを引算して、オフセットの影響を除去するようになっている。

【００３７】 オフセット判定は、オフセット判定手段５０により行われるが、オフセット値 は半導体Ｘ線検出器の暗電流値でもあり、したがって周囲温度の情報も持ってい るため、この際、同時に継目位置の温度検出手段５１により、温度検出も行われ る。

【００３８】 ＣＴスキャンの検出出力は、バッファ５２を介して演算手段５３に送られる。 演算手段５３は、オフセット値を常に考慮し、また、キャリブレーションと実ス キャンにおける温度差に対応して校正の必要がある場合には記憶手段５４に記憶 されている校正データを用いて、温度変動の影響を補償するように演算を行い、 継目チャネル出力を送出する。

【００３９】 本実施例の場合、個別の温度計が不要であり、また、継目位置のＸ線センサ自 体が温度センサでもあるために、継目位置における正確な温度の把握が可能であ る。また、オフセット除去のステップを利用して温度検出を行うため、温度のみ を測定するという独立のステップも不要である。したがって、基本的には、ソフ トウエアによる対処のみでよく、適用が容易である。

【００４０】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、キャリブレーション時と実スキャン時における 温度差に起因して、リングアーティファクト等が発生するのを防止することがで き、ＣＴスキャナの特性の向上を図ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案における温度校正の原理を説明するため
の図である。

【図２】図１の校正機能を有するＸ線断層撮影装置の第
１の実施例の構成を示す図である。

【図３】図１における、Ｘ線検出の一部の具体的構造例
を示す図である。

【図４】本考案の第２の実施例（Ｘ線検出器として半導
体センサを用いた例）の要部構成を示す図である。

【図５】図４の実施例の計算機４３における処理の内容
を説明するための図である。

【図６】一般的なＸ線断層撮影装置の要部構成を説明す
るための図である。

【図７】図６のＸ線断層撮影装置において、問題点が生
じる理由を説明するための図である。

【符号の説明】

１ Ｘ線発生制御手段 ２ Ｘ線管 ３ コリメータ ４ 被検体 ５ Ｘ線検出器 ６ 半導体温度センサ ７ バイアス回路 ８ システム制御手段 ９ａ，９ｂ インタフェース手段 １０ データ収集手段 ２０ データバッファ ２１ 検出データメモリ ２２ 電気信号から温度データへの変換（温度換算）手
段 ２３ 温度データおよび対応継目ピッチデータの記憶手
段 ２４ 継目ピッチ換算手段 ２５ ピッチ比演算手段 ２６ 乗算手段 ２７ 温度校正出力の演算手段 ３０ 支持体（金属） ３１ ケース ４０ 半導体Ｘ線サンサ ４１ アンプ ４２ Ａ／Ｄ変換器 ４３ 計算機 ５０ オフセット判定手段 ５１ 継目位置の温度検出手段 ５２ バッファ ５３ 演算手段 ５４ 校正用データの記憶手段

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線検出器（５）が複数のチャネル（１
   １）で構成され、その複数のチャネルが、複数のチャネ
   ル群を持つサブアレイ（Ｂ）を継ぎ合わせて構成されて
   いるＸ線断層撮影装置であって、 前記サブアレイ（Ｂ）の継目において構成されたチャネ
   ル、すなわち、継目チャネルの、検出出力の温度に起因
   する変動を校正する校正手段を具備し、 その校正手段は、 Ｘ線検出器近傍の温度を測定する温度計（６）と、 温度に対する前記継目チャネルにおける物理的な定数の
   状況を記憶している継目チャネルの状態記憶手段（２
   ３，５４）と、 前記温度計の測定データおよび前記継目チャネルの状態
   記憶手段から出力される所定のデータとを用いて、継目
   チャネルの出力に対して所定の演算を施し、校正された
   検出出力を得る演算手段（２４，２５，２６，２７，５
   ３）とを有しており、 その演算手段は、被検体無しの状態でＸ線を発生させて
   各チャネルから得られる、キャリブレーションにおける
   出力データと、被検体に対する実際のＸ線スキャンの結
   果各チャネルから得られる、実スキャンにおける出力デ
   ータとの比を各チャネル毎に計算する際、前記キャリブ
   レーション時の温度と実スキャン時における温度が異な
   っている場合には、一方のデータを、他方のデータの取
   得時の温度に対応するデータに置換し、その置換された
   データを用いて前記比を求め、前記検出出力とすること
   を特徴とするＸ線断層撮影装置。
2. 【請求項２】 温度計として半導体Ｘ線センサを用い、
   その暗電流値より温度を求め、また、Ｘ線検出器として
   ガス検出器を用い、また、継目チャネルの状態記憶手段
   には、温度に対する継目チャネルのピッチを記憶させて
   おくことを特徴とする請求項１記載のＸ線断層撮影装
   置。
3. 【請求項３】 Ｘ線検出器が複数のチャネルで構成さ
   れ、その複数のチャネルが、複数のチャネル群を持つサ
   ブアレイを継ぎ合わせて構成されているＸ線断層撮影装
   置であって、 温度に依存して継目チャネルの位置変動が生じることに
   よる検出出力の影響を補償するための、継目チャネルの
   検出出力の校正手段（５３、５４）を有しており、 前記Ｘ線検出器として半導体検出器（４０）を用い、ま
   た、この半導体検出器自体を温度測定手段としても使用
   することを特徴とするＸ線断層撮影装置。