JPH08168483A - 有効ピッチの短いｘ線検出器配列体 - Google Patents

有効ピッチの短いｘ線検出器配列体

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JPH08168483A
JPH08168483A JP7177836A JP17783695A JPH08168483A JP H08168483 A JPH08168483 A JP H08168483A JP 7177836 A JP7177836 A JP 7177836A JP 17783695 A JP17783695 A JP 17783695A JP H08168483 A JPH08168483 A JP H08168483A
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Hui Hu
ヒュイ・ヒュー
Stanley Fox
スタンレイ・フォックス
Thomas L Toth
トーマス・ルイス・トス
Thaddeus Ulijasz
サディアス・ユリジャス
Armin Horst Pfoh
アーミン・ホースト・フォー
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    • G01N2223/612—Specific applications or type of materials biological material

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出器の表面積を減らすことなく検出器の有
効ピッチを低減する。 【構成】 ２Ｄ検出器配列体（１６）の一方のディメン
ションに沿った検出器素子（１８）の長さの半分だけ一
つおきの行（１８Ｃまたは１８Ｄ）または列（１８Ａま
たは１８Ｂ）の検出器素子を平行移動させるか、或いは
検出器素子を斜めに配列するか又は変形することによ
り、一方または両方のディメンジョンに沿って検出器素
子の中心がジグザグ状に配列される（４０，４１，４
２，４３，４４）ようにして、各検出器素子の大きさを
低減することなく、一方または両方のディメンジョンに
沿った有効検出器ピッチを低減する。これにより容積
（三次元）ＣＴスキャナシステムにおける画像アーチフ
ァクトを低減することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ断層撮影
（ＣＴ）イメージング装置に関し、更に詳しくは多重ス
ライスＣＴシステムおよび容積ＣＴ（”ＶＣＴ”）シス
テム用の検出器配列体の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在のコンピュータ断層撮影システムに
おいては、Ｘ線源はファン状ビームを投射し、このファ
ン状ビームはデカルト座標系のＸ−Ｙ平面内に存在する
ようにコリメートされる。この平面を「イメージング平
面」と称する。Ｘ線ビームは、患者のようなイメージン
グ対象物を透過し、線形配列の放射線検出器に当たる。
透過した放射線の強度は対象物によるＸ線ビームの減衰
量に依存し、各検出器はビーム減衰量の測定値である別
々の電気信号を発生する。すべての検出器からの減衰量
測定値は別々に取得されて、透過分布が作成される。
【０００３】従来の第３のＣＴシステムのＸ線源および
検出器配列体は、Ｘ線ビームが対象物を横切る角度が常
に変化するように、イメージング平面内で対象物の回り
をガントリ上で回転する。所与の角度における検出器配
列体からの１群のＸ線減衰量測定値は「ビュー（ｖｉｅ
ｗ）」と称され、対象物の「スキャン」はＸ線源および
検出器の１回転の間の相異なる角度方向で作成される１
組のビューで構成される。２Ｄスキャンにおいては、対
象物を通して得られる２次元スライスに対応する画像を
構成するようにデータが処理される。２Ｄデータから画
像を再構成する一般的な方法は、従来、フィルタ補正逆
投影法と称されている。この処理はスキャンからの減衰
量測定値を「ＣＴナンバ」または「ハウンスフィールド
単位（Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ ｕｎｉｔｓ）」と呼ばれ
る整数に変換する。この整数は陰極線管ディスプレイ上
の対応する画素の輝度を制御するために使用される。
【０００４】ＶＣＴスキャナにより、単一のガントリ回
転でいくつかの従来のスライス画像に対応する３Ｄ容積
画像が得られる。いくつかのスキャニング方法が使用さ
れるが、これらの方法のすべてはｘ方向すなわち「イン
スライス（ｉｎ−ｓｌｉｃｅ）」方向およびｚ方向すな
わち「スライス」方向の減衰量測定値を集める２次元配
列の検出器素子を使用している。再構成されたスライス
画像におけるサンプリングエイリアシングアーチファク
トを低減するために、検出器ピッチを低減して、スライ
ス方向およびインスライス方向の両方の解像度を最大に
する。これは主に各検出器素子の大きさを低減すること
により達成されるが、検出器の活性表面が小さ過ぎて十
分な信号を発生することができないため、それ以上の解
像度の増大を達成することができないという限界に達す
る。すなわち、信号ノイズの増大によるアーチファクト
の方が検出器の解像度の増大による画像アーチファクト
の低減よりも大きくなる。
【０００５】
【発明の概要】本発明は、検出器の表面積を低減するこ
となく、検出器配列体の一方または両方のディメンショ
ンに沿った有効な検出器ピッチを低減するように隣接す
る行または列または行列の両方の個々の検出器素子を変
更した二次元配列の検出器素子に関する。一方のディメ
ンションに沿ってピッチを低減するため、一方のディメ
ンションに沿った検出器素子の長さの半分だけ一つおき
の行または列の検出器素子が平行移動される。これは正
方形または長方形の検出器素子で達成されるが、これら
に限定されるものではない。また、ピッチを一方のディ
メンションに沿って低減するために、一方のディメンシ
ョンに沿って検出器素子の長さの半分だけ一つおきの行
または列の中心を実効的に平行移動させるように検出器
素子を斜めに変形してもよい。
【０００６】
【発明の目的】本発明の一般的な目的は、各検出器素子
の表面面積を低減することなく、一方のディメンション
に沿った検出器の有効ピッチを低減することにある。検
出器素子を平行移動または斜めに変形することにより、
交互の行または列の検出器素子の中心はそのディメンシ
ョンに沿って検出器の長さの半分だけずれる。画像再構
成処理の際に検出器素子からの信号を結合することによ
り、ジグザグ状に配列にされた検出器中心により作られ
る有効ピッチは従来の検出器配列体のピッチよりも小さ
くなる。
【０００７】本発明の他の目的は、各検出器素子の表面
積を低減することなく、二次元検出器配列体の両方のデ
ィメンションに沿った有効検出器ピッチを低減すること
にある。正方形の検出器素子をそれらの中心の周りで４
５゜回転することにより、隣接する行および列の検出器
の中心はジグザグ状に配列される。画像再構成処理の際
に検出器素子からの信号を結合することにより、有効ピ
ッチは同じ検出器素子を有する従来の検出器配列体より
も小さくなる。
【０００８】本発明の更に特定の目的は、製造の困難さ
を増大することなく、二次元検出器配列体の一方のディ
メンションに沿った有効検出器ピッチを低減することに
ある。検出器の中心をジグザグ状に配列するように検出
器配列体の一つおきの行または列を平行移動させるより
も、検出器素子の形状を斜めに変形することにより、同
じ結果を達成することができる。この方法の利点は検出
器素子の縁部が直線に整列されたままであることであ
り、これは検出器配列体から導電路を形成することを容
易にし、また散乱をなくすように検出器配列体の上に位
置決めするためのコリメータ板を構成し易くする。
【０００９】
【好適実施例の説明】最初に、図１および図２を参照す
ると、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージング装置
１０は、「第三世代」ＣＴスキャナを表すガントリ１２
を有する。ガントリ１２はＸ線源１３を有し、このＸ線
源はガントリの反対側の検出器配列体１６に向けて円錐
状ビームのＸ線１４を投射する。検出器配列体１６は患
者１５を通過した投射Ｘ線を同時に検知する多数の検出
器素子１８で形成されている。各検出器素子１８はそれ
に当たったＸ線ビームの強度、従って患者を通過したビ
ームの減衰量を表す電気信号を出力する。Ｘ線投影デー
タを取得するためのスキャンの間、ガントリ１２および
ガントリに取り付けられている構成部品は患者１５内に
位置する回転中心１９を中心に回転する。
【００１０】ガントリの回転およびＸ線源１３の動作は
ＣＴシステムの制御機構２０によって制御される。制御
機構２０は、Ｘ線源１３に電力およびタイミング信号を
供給するＸ線制御器２２、およびガントリ１２の回転速
度および位置を制御するガントリモータ制御器２３を有
する。制御機構２０内のデータ取得システム（ＤＡＳ）
２４が検出器素子１８からのアナログデータをサンプリ
ングし、該データを次の処理用のディジタル信号に変換
する。画像再構成装置２５はがンプリングされディジタ
ル化されたＸ線データをＤＡＳ２４から受け取って、高
速画像再構成処理を実施する。再構成された画像はコン
ピュータ２６に入力として供給され、該コンピュータ２
６は画像を大容量記憶装置２９に記憶させる。
【００１１】また、コンピュータ２６はキーボードを有
するコンソール３０を介したオペレータからのコマンド
およびスキャニングパラメータを受け取る。関連する陰
極線管表示装置３２が、コンピュータ２６からの再構成
画像および他のデータをオペレータが観察し得るように
する。オペレータから供給されたコマンドおよびパラメ
ータはコンピュータ２６に使用され、制御信号および情
報をＤＡＳ２４、Ｘ線制御器２２およびガントリモータ
制御器２３に供給する。更に、コンピュータ２６はテー
ブルモータ制御器３４を作動し、該制御器３４はガント
リ１２内に患者１５を位置決めするようにモータ駆動の
テーブル３６を制御する。
【００１２】図７に示すように、従来の二次元検出器配
列体１６は、インスライス方向（好適実施例ではｘ軸）
に沿って延在する列とスライス方向（好適実施例ではｚ
軸）に沿って延在する行とに配列された正方形または長
方形状の検出器素子１８の行列配列体である。検出器素
子１８の中心はまっすぐな行および列に整列され、ｚ軸
またはｘ軸に沿った解像度は相次ぐ検出器素子の中心間
の距離によって測定される。
【００１３】図３を特に参照すると、本発明の第１の実
施例において、検出器ピッチをｘ軸に沿って効果的に低
減するため、検出器素子１８の交互に配列された列１８
Ａおよび１８Ｂが互いに対し垂直方向に平行移動させら
れる。交互の列１８Ａおよび１８Ｂは同じ列内の検出器
素子の中心間の距離（すなわち、ｘ軸の検出器のピッ
チ）の半分に等しい距離だけ平行移動させられている。
この結果、検出器の中心は線４０で示すようにｚ軸に沿
ってジグザグ状に配列されている。このジグザグ状に配
列した効果は、ｘ軸に沿ったサンプル点の数を増大し、
該軸に沿った検出器ピッチを実効的に低減することであ
る。しかしながら、ｚ軸に沿った有効な検出器ピッチを
増大するという不利益がある。
【００１４】同じ概念は、ｚ軸に沿った有効検出器ピッ
チを低減するためにも適用することができる。特に、図
４を参照すると、本実施例では、交互の行１８Ｃおよび
１８Ｄはｚ軸方向の検出器ピッチの半分だけ互いに対し
平行移動させられている。この結果、検出器の中心は線
４１で示すようにｘ軸に沿ってジグザク状に配列されて
いる。このジグザグ状配列の効果は、ｚ軸に沿ったサン
プル点の数を増大し、該軸に沿った検出器ピッチを有効
に低減することである。この場合の欠点は、ｘ軸に沿っ
た有効な検出器ピッチを増大することである。
【００１５】特に、図５を参照すると、本発明の更に他
の実施例では、検出器配列体１６のｘおよびｚディメン
ションの両方に沿って検出器ピッチを有効に低減するこ
とができる。これは、例えば正方形の検出器素子１８を
その中心の周りで４５゜回転させることにより達成され
る。この結果、隣接する列の検出器１８の中心は線４２
によって示するようにジグザグ状に配列され、隣接する
行の検出器１８の中心もまた線４３で示すようにジグザ
ク状に配列される。従って、ｚおよびｘ軸の両方に沿っ
て測定した検出器素子の中心間の距離は同じ大きさの検
出器素子を使用した対応する従来の検出器配列体のピッ
チの０．７０７に低減される。これは、二次元検出器配
列体１６のｘおよびｚディメンションの両方に沿った有
効な検出器ピッチをおおよそ３０％低減する。
【００１６】図５に示すような検出器配列体１６の製造
性は図７の従来の構成のものとおおよそ同じである。隣
接する検出器素子１８の縁部はすべて直線をなして整列
している。このような連続した検出器素子の境界によ
り、各検出器素子１８からの信号線を直線経路に沿って
配列体１６の縁部に引き出すことができる。更に、Ｘ線
散乱によって生じるエラーを低減するためにコリメータ
を検出器配列体１６の上に設ける場合、検出器素子１８
間の直線の境界に沿ってこのようなコリメータを構成し
整列させることが容易である。
【００１７】これらの同じ製造上の利点を達成しなが
ら、一方の検出器ディメンションのみに沿って検出器ピ
ッチの大きな低減が必要である場合には、図６に示す本
発明の第４の実施例が好ましい。この実施例では、隣接
する検出器素子の中心は線４４で示すようにジグザグ状
に配列されるが、これは、一つおきの列を平行移動させ
るよりも、むしろ長方形の検出器素子１８の形状を斜め
に変形することにより達成される。この結果、図３の実
施例の場合と同様にｘ軸に沿った有効ピッチが低減され
る。しかしながら、この第４の実施例の隣接検出器素子
１８の境界は直線的に整列し、図３の実施例よりも製造
し易い。また、ｘ軸よりもｚ軸に沿ってピッチを低減す
ることが必要である場合には、検出器素子１８は列方向
に沿って隣接する中心をジグザク状に配列するように斜
めに変形することができることは本技術分野に専門知識
を有する者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が使用されるＣＴイメージングシステム
の絵画的斜視図である。
【図２】ＣＴイメージングシステムの構成を示すブロッ
ク図である。
【図３】図１および図２のＣＴイメージングシステムの
一部を構成する検出器配列体の一つの好適実施例の平面
図である。
【図４】図１および図２のＣＴイメージングシステムの
一部を構成する検出器配列体の一つの好適実施例の平面
図である。
【図５】図１および図２のＣＴイメージングシステムの
一部を構成する検出器配列体の一つの好適実施例の平面
図である。
【図６】図１および図２のＣＴイメージングシステムの
一部を構成する検出器配列体の一つの好適実施例の平面
図である。
【図７】典型的な従来の検出器配列体の平面図である。
【符号の説明】
１０ コンピュータ断層撮影システム １２ ガントリ １３ Ｘ線源 １６ 検出器配列体 １８ 検出器素子 ２０ 制御機構 ２２ Ｘ線制御器 ２３ ガントリモータ制御器 ２４ データ取得システム ２５ 画像再構成装置 ２６ コンピュータ ２９ 大容量記憶装置 ３０ オペレータコンソール ３４ テーブルモータ制御器 ３６ テーブル
フロントページの続き (72)発明者 スタンレイ・フォックス アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ブル ックフィールド、アン・リタ・ドライブ、 21485番 (72)発明者 トーマス・ルイス・トス アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ブル ックフィールド、ローラ・レーン、15810 番 (72)発明者 サディアス・ユリジャス アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ブル ックフィールド、アデルマン・コート、 680番 (72)発明者 アーミン・ホースト・フォー アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ニュ ー・ベルリン、ウエスト・メイプル・リッ ジ・ロード、16135番

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 医用イメージングシステム用の検出器配
    列体において、 第１の列に位置決めされた第１の組の四辺形の検出器素
    子であって、それらの中心が一直線に整列した第１の組
    の四辺形の検出器素子と、 前記第１の列の側に並べて第２の列に位置決めされた第
    ２の組の四辺形の検出器素子であって、それらの中心が
    前記第１の列の中心によって形成される前記直線と平行
    に一直線に整列し且つ前記第１の組の中の隣接する検出
    器素子の中心相互の間の中間にずらして配置されている
    第２の組の四辺形の検出器素子とを有していることを特
    徴とする検出器配列体。
  2. 【請求項２】 前記検出器素子がＸ線検出器であり、前
    記医用イメージングシステムがコンピュータ断層撮影用
    Ｘ線スキャナである請求項１記載の検出器配列体。
  3. 【請求項３】 前記検出器素子の形状が長方形である請
    求項１記載の検出器配列体。
  4. 【請求項４】 前記検出器素子の形状が正方形である請
    求項１記載の検出器配列体。
  5. 【請求項５】 前記検出器素子の形状が平行四辺形であ
    る請求項１記載の検出器配列体。
  6. 【請求項６】 Ｘ線三次元ＣＴシステム用の検出器配列
    体において、 中心を複数の隣接する直線に沿って整列させて対応する
    複数の列を形成するように配列された複数の四辺形の検
    出器素子を有し、交互の列の検出器素子の中心が隣接す
    る列の検出器素子の中心相互の間の中間にずらして配置
    されるように該交互の列の検出器素子が位置決めされて
    いることを特徴とする検出器配列体。
  7. 【請求項７】 前記検出器素子の形状が長方形であり、
    前記交互の列の検出器素子は該検出器素子の中心をジグ
    ザグ状に配列するように平行移動させられている請求項
    ６記載の検出器配列体。
  8. 【請求項８】 前記検出器素子の形状が正方形であり、
    該検出器素子の中心は複数の隣接する直線に沿って整列
    して、列に直角な対応する複数の行を形成している請求
    項６記載の検出器配列体。
  9. 【請求項９】 前記検出器素子の形状が平行四辺形であ
    り、前記交互の列の前記検出器素子の中心は該検出器素
    子を斜めに変形することによりジグザグ状に配列されて
    いる請求項６記載の検出器配列体。
  10. 【請求項１０】 前記検出器配列体の各検出器素子の形
    状を画成しているすべての境界が、該検出器配列体の縁
    部まで延在する複数の直線の１つに沿っている請求項９
    記載の検出器配列体。
JP7177836A 1994-07-21 1995-07-14 有効ピッチの短いｘ線検出器配列体 Pending JPH08168483A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/278,357 US5510622A (en) 1994-07-21 1994-07-21 X-ray detector array with reduced effective pitch
US08/278357 1994-07-21

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Publication Number Publication Date
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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7177836A Pending JPH08168483A (ja) 1994-07-21 1995-07-14 有効ピッチの短いｘ線検出器配列体

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US (1) US5510622A (ja)
JP (1) JPH08168483A (ja)
DE (1) DE19525605B4 (ja)
IL (1) IL114347A0 (ja)

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