JPH0767868A - コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はマルチ検出器方式のヘリカルスキャン
において、被検体の移動速度が高速になっても、均等な
投影位置間隔で投影データを収集すること。 【構成】２スライスの投影データを収集する２組のＸ線
管・検出器対を有し、ヘリカルスキャンを行なうコンピ
ュータ断層撮影装置において、第１のＸ線管・検出器対
により収集する投影データの投影角度と第２のＸ線管・
検出器対により収集する投影データの投影角度との角度
差をヘリカルスキャンの速度に応じた角度にすることに
より、同一投影角度における投影データの投影位置間隔
が均等になるように投影データを収集することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射線、例えばＸ線に
より被検体をヘリカルスキャンして投影データを収集
し、投影データに対して再構成演算を行い、断層像を撮
影するコンピュータ断層撮影装置に関し、特に、その投
影データの収集位置の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような装置の一例としてＸ線コンピ
ュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置と略称する）
がある。Ｘ線ＣＴ装置は被検体の断層像を撮影する装置
として医用のみならず産業用にも広く普及している。特
に、医用におけるＸ線ＣＴ装置は画像診断機器として重
要な位置を占めている。最近のＸ線ＣＴ装置は初期のも
のに比較すれば、スキャン速度が非常に早く、全体の撮
影時間も短くなっているが、さらに早く撮影を行ないた
いという要求がある。これは、例えばダイナミックスキ
ャンと呼ばれる方式の場合に、体内に注入した造影剤の
動きを撮影するために短時間の撮影が必要とされること
等のためである。そのため、近年はスリップリングを用
いて連続スキャンができるＸ線ＣＴ装置が出現してい
る。

【０００３】従来は、Ｘ線を被検体の周囲で回転する際
に、被検体の位置は固定であり、１スライスの３６０゜
の投影データを収集してから、被検体をスライス方向
（体軸方向）に移動させている。このようなスキャン方
式を固定位置スキャン方式と称する。

【０００４】一方、スキャン時間の短縮のために、Ｘ線
の回転に連動して被検体をスライス方向に移動させなが
ら投影データを収集するヘリカルスキャン方式が開発さ
れている。このヘリカルスキャン方式によれば、ボリュ
ームスキャンも可能であり、多数枚の断層像が短時間に
撮影できる。

【０００５】スキャンをさらに高速に行うために、複
数、例えば２つの検出器を備えたマルチ検出器方式のＸ
線ＣＴ装置が開発されている。このＸ線ＣＴ装置では同
時に２組の投影データを収集することが出来るので、高
速なヘリカルスキャンが行える。

【０００６】これらのＸ線ＣＴ装置の種々の従来例にお
けるスキャンの様子を説明する。図１１は固定位置スキ
ャンで収集された投影データ（ファンビームを用いてい
るので、１つのファンビームで多数の投影データが得ら
れ、１つのファンビームに属する投影データの集合をビ
ューと称し、図中の正方形が１ビューを示す）の投影角
度と投影位置との関係を示す。Ｘ線が３６０゜回転する
までは被検体が固定しているので、投影角度０〜３６０
゜において投影データは同一投影位置で収集される。固
定位置スキャンの場合は、検出器が単数（シングル検出
器方式）でも複数（マルチ検出器方式）でも図１１の関
係は変わらない。

【０００７】図１２はシングル検出器方式のヘリカルス
キャンで収集された投影データの投影角度と投影位置と
の関係を示す。図１３は２つの検出器を有するマルチ検
出器方式のヘリカルスキャンで収集された投影データの
投影角度と投影位置との関係を示す。縦線ハッチングが
施された投影データは第１の検出器により収集され、横
線ハッチングが施された投影データは第２の検出器によ
り収集されるビューを示す。

【０００８】通常のヘリカルスキャンにおける被検体の
移動速度は、図１２のシングル検出器方式の場合は、３
６０゜の投影データを収集する間に１スライス厚だけ移
動するように、図１３のダブル検出器方式の場合は、３
６０゜の投影データを収集する間に２スライス厚だけ移
動するように、言い換えると、図１２、図１３において
隙間なく投影データが収集されるように設定されれてい
る。

【０００９】しかしながら、例えば肺癌の集団検診にＸ
線ＣＴ装置を用いる場合等、さらに早い速度で被検体を
移動したい場合がある。図１３の場合よりも被検体の移
動速度を早くしたダブル検出器方式のヘリカルスキャン
で収集された投影データの投影角度と投影位置との関係
を図１４に示す。

【００１０】あるスライス位置のＣＴ画像を再構成する
ためには、その位置における３６０゜の投影データが必
要である。固定位置スキャンの場合は、図１１に示すよ
うに、各スライス位置における３６０゜の投影データが
存在するので問題はない。

【００１１】しかしながら、ヘリカルスキャンの場合
は、図１２〜図１４に示すようにある投影位置において
はある投影角度の投影データ（ビュー）しか収集されて
いないので、スライス位置における３６０゜の投影デー
タが存在しないため、同一投影角度における前後の投影
位置の投影データを補間して再構成するスライス位置に
おける３６０゜の仮想の投影データを求める必要があ
る。

【００１２】ここで、図１２に示すようにシングル検出
器方式のヘリカルスキャンの場合は、被検体の移動速度
を早くしても、投影データの投影位置間隔は均等であ
る。そのため、補間精度も均等であるので、問題がな
い。

【００１３】しかしながら、図１３に示すように複数
（ここでは２つ）の検出器を用いてヘリカルスキャンを
行なう場合は、被検体の移動速度を早くすると、図１４
に示すように投影データの投影位置間隔が均等ではな
い。そのため、補間精度が不均等になり、再構成画像に
アーチファクトが発生する等の問題点がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した事情
に対処すべくなされたもので、その目的はマルチ検出器
方式でヘリカルスキャンを行なうコンピュータ断層撮影
装置において、被検体とＸ線との相対移動速度を高速に
しても、均等な投影位置間隔で投影データを収集するこ
とができるコンピュータ断層撮影装置を提供することで
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数スライス
の投影データを収集する複数の検出器を有し、ヘリカル
スキャンを行なうコンピュータ断層撮影装置において、
複数の検出器が収集するスライスの間隔をヘリカルスキ
ャンの速度に応じて変化させることにより、同一投影角
度において均等な投影位置間隔で投影データを収集する
ことを特徴とする。

【００１６】さらに、本発明は、２スライスの投影デー
タを収集する２組のＸ線管・検出器対を有し、ヘリカル
スキャンを行なうコンピュータ断層撮影装置において、
第１のＸ線管・検出器対により収集する投影データの投
影角度と第２のＸ線管・検出器対により収集する投影デ
ータの投影角度との角度差をヘリカルスキャンの速度に
応じた角度にすることにより、同一投影角度において均
等な投影位置間隔で投影データを収集することを特徴と
する。

【００１７】さらに、本発明は、２スライスの投影デー
タを収集する２個の検出器を有し、ヘリカルスキャンを
行なうコンピュータ断層撮影装置において、第１の検出
器と第２の検出器の間隔をヘリカルスキャンの速度に応
じた間隔にすることにより、同一投影角度において均等
な投影位置間隔で投影データを収集することを特徴とす
るコンピュータ断層撮影装置。

【００１８】さらに、本発明は、２スライスの投影デー
タを収集する２個の検出器を有し、ヘリカルスキャンを
行なうコンピュータ断層撮影装置において、第１の検出
器で収集される投影データのスライス位置と第２の検出
器で収集される投影データのスライス位置をコリメータ
により制御することにより、同一投影角度において均等
な投影位置間隔で投影データを収集することを特徴とす
るコンピュータ断層撮影装置。

【００１９】

【作用】本発明のコンピュータ断層撮影装置によれば、
マルチ検出器方式のヘリカルスキャンにおいてスキャン
速度が変化しても常に均等な投影位置間隔で投影データ
を収集することができ、再構成に必要な投影データの補
間精度を均等にすることにより、精度の良い断層像が撮
影される。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明によるコンピュ
ータ断層撮影装置の実施例を説明する。ここでは、Ｘ線
管と検出器がともに回転する、いわゆるＲ／Ｒ方式のＸ
線ＣＴ装置を例にとり説明するが、他の方式、例えば検
出器が固定でＸ線管のみが回転するいわゆるＳ／Ｒ方式
の装置にも適用可能である。

【００２１】図１は本発明によるコンピュータ断層撮影
装置の概略構成を示すブロック図である。Ｘ線管１０か
ら放射され被検体１２を透過したファンビームが検出器
アレイ１４で検出され、データ収集システム１６に入力
される。本発明はヘリカルスキャン方式に関するので、
被検体１２を載せた寝台天板はＸ線管１０の回転中に連
続的にスライスと直交するＺ軸（体軸）方向に移動す
る。データ収集システム１６で得られた投影データは画
像再構成装置１８に送られる。画像再構成装置１８で再
構成されたＣＴ画像は表示装置２０によって表示される
とともに、記憶装置２２に記憶される。データ収集シス
テム１６、画像再構成装置１８、表示装置２０、記憶装
置２２はバスライン２４を介して互いに接続される。バ
スライン２４には操作者が種々の指示を入力する操作卓
２６が接続される。なお、全体の動作は図示しないコン
ピュータにより制御される。

【００２２】以下、図２〜図４を参照して第１実施例を
説明する。先ず、下記の定義を行なう。 ｗ ：被検体におけるＸ線ビームのスライス厚方向（Ｚ
軸方向）の幅 Ｗ ：Ｚ軸方向におけるＸ線検出器１４ａの中心位置と
Ｘ線検出器１４ｂの中心位置との距離 Ｍ ：３６０゜当たりのビュー数（偶数） Δθ：ビューとビューの間の投影角度差（Δθ＝３６０
／Ｍ） ｄ ：ビューとビューの間に寝台が移動する距離 Ｄ ：Ｘ線管が３６０゜回転する間に寝台が移動する距
離（Ｄ＝Ｍ×ｄ） なお、ヘリカルスキャンでは実際には被検体がＺ軸方向
に移動するが、説明の便宜上、被検体は固定されてお
り、Ｘ線管と検出器がＺ軸方向に被検体の移動方向とは
反対の方向に移動するものとして説明する。

【００２３】第１実施例では、図２、図３に示すよう
に、２組のＸ線管・検出器対によりダブル検出器方式の
Ｘ線ＣＴ装置を実現している。図２は第１実施例の概略
を示す側面図、図３は２組のＸ線管・検出器対の配置関
係を示す正面図である。

【００２４】第１のＸ線管１０ａから照射されたＸ線は
第１のＸ線検出器アレイ１４ａで検出され、第２のＸ線
管１０ｂから照射されたＸ線は第２のＸ線検出器１４ｂ
で検出される。第１のＸ線管１０ａ・検出器１４ａ対は
一体的に被検体の回りを回転し、第２のＸ線管１０ｂ・
検出器１４ｂ対も一体的に被検体の回りを回転する。な
お、Ｘ線管１０ａ、１０ｂの前にはＸ線ビームのスライ
ス厚方向（Ｚ軸方向）の幅を規定するコリメータ３０
ａ、３０ｂが設けられる。

【００２５】第１実施例では２組のＸ線管１０ａ・検出
器１４ａ対；Ｘ線管１０ｂ・検出器１４ｂ対は独立して
投影角度方向に回転することができるとし、スキャンを
開始する前に、図３に示すように、第２のＸ線管１０ｂ
・検出器１４ｂ対を第１のＸ線管１０ａ・検出器１４ａ
対に対して、以下に示す角度θだけ回転しておく。

【００２６】 θ＝Δθ×｛（Ｄ／２）−Ｗ｝／ｄ （１） このため、スキャン中、第２のＸ線管１０ｂ・検出器１
４ｂ対と第１のＸ線管１０ａ・検出器１４ａ対は角度差
θを維持したまま、同期して回転する。Ｘ線管１０ａ、
１０ｂの回転方向は図示矢印方向（時計方向）であるの
で、言い換えると、第２のＸ線管１０ｂ・検出器１４ｂ
対は第１のＸ線管１０ａ・検出器１４ａ対に対して回転
位相的にθ度だけ遅れている。この回転に同期して寝台
をＺ軸方向に移動し、投影データを収集する。このよう
にして２組のＸ線管・検出器対を用いて収集した投影デ
ータは図４に示すようになる。

【００２７】従って、寝台の移動速度が高速で、Ｘ線が
３６０゜回転する間に寝台が移動する距離ＤがＸ線ビー
ムのスライス厚方向の幅ｗの２倍（厳密にいえばＷの２
倍）よりも大きい場合でも、均等な投影位置間隔で投影
データを収集することができ、質の高い断層像を撮影す
ることができる。

【００２８】次に、本発明の第２実施例を図５〜図８を
参照して説明する。第２実施例では図５、図７に側面図
を示すように１個のＸ線管１１０と２個のＸ線検出器ア
レイ１１４ａ、１１４ｂによりダブル検出器方式のＸ線
ＣＴ装置を実現している。Ｘ線管１１０から照射された
Ｘ線は第１のＸ線検出器アレイ１１４ａと第２のＸ線検
出器１１４ｂにより検出される。Ｘ線管１１０と第１、
第２のＸ線検出器アレイ１１４ａ、１１４ｂは一体的に
被検体の回りを回転する。Ｘ線管１１０の前には、図６
に詳細を示すように、Ｘ線ビームを第１、第２のＸ線検
出器アレイ１１４ａ、１１４ｂに入射される第１、第２
のビームＢ１、Ｂ２に分割するとともに、各ビームＢ
１、Ｂ２のＺ軸方向の幅を規定するコリメータ１３０が
設けられる。

【００２９】第２実施例では第１、第２の検出器アレイ
１１４ａ、１１４ｂは独立してＺ軸方向に移動すること
ができるとし、図５に示すように、検出器アレイ１１４
ａ、１１４ｂを密着したままスキャンすることもできる
し、図７に示すように検出器アレイ１１４ａ、１１４ｂ
とを離間した状態でスキャンすることもできるようにな
っている。この場合、コリメータ１３０は検出器アレイ
１１４ａ、１１４ｂ間の間隔に応じて作動し、必要なス
ライス幅以外のＸ線が被写体に照射されないようになっ
ている。

【００３０】第１のＸ線検出器アレイ１１４ａで検出さ
れるＸ線の中心位置と第２のＸ線検出器アレイ１１４ｂ
で検出されるＸ線の中心位置との距離（Ｚ軸方向）をｅ
とし、 ｅ＝Ｄ／２ （２） に設定してスキャンを行なうと、投影データは図８に示
すように収集される。

【００３１】従って、寝台の移動速度が高速で、Ｄ＞２
ｗの場合（Ｘ線が３６０゜回転する間に寝台が移動する
距離がＸ線ビームのスライス厚方向の幅の２倍よりも大
きい場合）でも、均等な投影位置間隔で投影データを収
集することができ、質の高い断層像を撮影することがで
きる。

【００３２】次に、本発明の第３実施例を図９、図１０
を参照して説明する。第３実施例は第２実施例の改良に
関し、図９、図１０に側面図を示すように、１個のＸ線
管１１０と２個のＸ線検出器アレイ２１４ａ、２１４ｂ
によりダブル検出器方式のＸ線ＣＴ装置を実現してい
る。Ｘ線管１１０から照射されたＸ線は第１のＸ線検出
器アレイ２１４ａと第２のＸ線検出器２１４ｂにより検
出される。Ｘ線管１１０と第１、第２のＸ線検出器アレ
イ２１４ａ、２１４ｂは一体的に被検体の回りを回転す
る。Ｘ線管１１０の前には、図６に詳細を示すように、
Ｘ線ビームを第１、第２のＸ線検出器アレイ２１４ａ、
２１４ｂに入射される第１、第２のビームＢ１、Ｂ２に
分割するとともに、各ビームＢ１、Ｂ２のＺ軸方向の幅
を規定するコリメータ１３０が設けられる。

【００３３】第２実施例では第１、第２の検出器アレイ
１１４ａ、１１４ｂは独立してＺ軸方向に移動すること
ができるとしたが、第３実施例では第１、第２の検出器
アレイ２１４ａ、２１４ｂはＺ軸方向の長さを十分と
り、位置は固定である。そのため、コリメータ１３０を
調整することのみにより、図９に示すように、検出器ア
レイ２１４ａ、２１４ｂで密着した２スライスの投影デ
ータを収集することもできるし、図１０に示すように、
検出器アレイ２１４ａ、２１４ｂで離間した２スライス
の投影データを収集することもできるようになってい
る。ここで、コリメータ１３０は、第１のＸ線検出器ア
レイ２１４ａで検出されるＸ線の中心位置と第２のＸ線
検出器アレイ２１４ｂで検出されるＸ線の中心位置との
距離（Ｚ軸方向）ｅが（２）式を満足するように調整さ
れる。

【００３４】そのため、第３実施例により収集された投
影データも第２実施例と同様に図８に示すようになる。
従って、寝台の移動速度が高速で、Ｄ＞２ｗの場合（Ｘ
線が３６０゜回転する間に寝台が移動する距離がＸ線ビ
ームのスライス厚方向の幅の２倍よりも大きい場合）で
も、均等な投影位置間隔で投影データを収集することが
でき、質の高い断層像を撮影することができる。

【００３５】本発明は上述した実施例に限定されず、種
々変形して実施可能である。例えば、上述の説明では、
コリメータはＸ線管と被写体の間のみに設けているが、
Ｘ線管と被写体の間に設けると共に、被写体と検出器の
間にもコリメータを設けてもよい。また、検出器の個数
は２個としたが、これに限定されることなく、３個以上
でも同様に実施することができる。さらに、再構成演算
については詳細を説明しなかったが、ヘリカルスキャン
方式のＸ線ＣＴ装置においては、再構成に使用するビュ
−群を順次ずらしていけば、僅かづつ位置のずれた多数
枚の断層像を連続的に再構成することができることが知
られている（特願平３−５７０６３号、特願平３−５８
７６９号、特願平４−１６８９１９号、特願平５−１４
１９３８号）。この手法を上述したように収集された大
量の投影データに対して用いて多数枚の断層像を連続し
て表示してもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
ルチ検出器方式のヘリカルスキャンにおいてスキャン速
度が変化しても常に均等な投影位置間隔で投影データを
収集することができ、再構成に必要な投影データの補間
精度を均等にすることにより、精度の良い断層像を撮影
することができるコンピュータ断層撮影装置が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコンピュータ断層撮影装置の概略
構成を示すブロック図。

【図２】本発明によるコンピュータ断層撮影装置の第１
実施例の概略を示す側面図。

【図３】第１実施例の２組のＸ線管・検出器対の配置を
示す正面図。

【図４】第１実施例で収集された投影データの投影角度
と投影位置との関係を示す図。

【図５】本発明によるコンピュータ断層撮影装置の第２
実施例の概略を示す側面図。

【図６】第２実施例のコリメータを詳細に示す図。

【図７】第２実施例においてヘリカルスキャンの速度を
変えた場合の検出器間隔の変化を示す図。

【図８】第２実施例で収集された投影データの投影角度
と投影位置との関係を示す図。

【図９】本発明によるコンピュータ断層撮影装置の第３
実施例の概略を示す側面図。

【図１０】第３実施例においてヘリカルスキャンの速度
を変えた場合のコリメータ間隔の変化を示す図。

【図１１】固定位置スキャンにより収集された投影デー
タの投影角度と投影位置との関係を示す図。

【図１２】シングル検出器方式のヘリカルスキャンによ
り収集された投影データの投影角度と投影位置との関係
を示す図。

【図１３】ダブル検出器方式のヘリカルスキャンにより
収集された投影データの投影角度と投影位置との関係を
示す図。

【図１４】図１３よりもヘリカルスキャン速度を早めた
場合のダブル検出器方式のヘリカルスキャンにより収集
された投影データの投影角度と投影位置との関係を示す
図。

【符号の説明】

１０…Ｘ線管、１２…被検体、１４…検出器アレイ、１
６…データ収集システム。１８…再構成装置、２０…表
示装置、２２…記憶装置、２４…バスライン、２６…操
作卓。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数スライスの投影データを収集する複
   数の検出器を有し、ヘリカルスキャンを行なうコンピュ
   ータ断層撮影装置において、 複数の検出器が収集するスライスの間隔をヘリカルスキ
   ャンの速度に応じて変化させることにより、同一投影角
   度において均等な投影位置間隔で投影データを収集する
   ことを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
2. 【請求項２】 ２スライスの投影データを収集する２組
   のＸ線管・検出器対を有し、ヘリカルスキャンを行なう
   コンピュータ断層撮影装置において、 第１のＸ線管・検出器対により収集する投影データの投
   影角度と第２のＸ線管・検出器対により収集する投影デ
   ータの投影角度との角度差をヘリカルスキャンの速度に
   応じた角度にすることにより、同一投影角度において均
   等な投影位置間隔で投影データを収集することを特徴と
   するコンピュータ断層撮影装置。
3. 【請求項３】 ２スライスの投影データを収集する２個
   の検出器を有し、ヘリカルスキャンを行なうコンピュー
   タ断層撮影装置において、 第１の検出器と第２の検出器の間隔をヘリカルスキャン
   の速度に応じた間隔にすることにより、同一投影角度に
   おいて均等な投影位置間隔で投影データを収集すること
   を特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
4. 【請求項４】 ２スライスの投影データを収集する２個
   の検出器を有し、ヘリカルスキャンを行なうコンピュー
   タ断層撮影装置において、 第１の検出器で収集される投影データのスライス位置と
   第２の検出器で収集される投影データのスライス位置を
   コリメータにより制御することにより、同一投影角度に
   おいて均等な投影位置間隔で投影データを収集すること
   を特徴とするコンピュータ断層撮影装置。