JPH082355B2

JPH082355B2 - Ｘ線断層撮影装置

Info

Publication number: JPH082355B2
Application number: JP2092710A
Authority: JP
Inventors: 一生森
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-04-06
Filing date: 1990-04-06
Publication date: 1996-01-17
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPH03103240A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明はＸ線断層撮影装置（以下、Ｘ線CT装置と称す
る。）の技術分野に属する。

（従来の技術と解決しようとする課題）従来、Ｘ線CT装置は、被検体たとえば患者の所望スラ
イス面につきＸ線断層像（以下、断層像と称する。）を
得る場合、患者の位置を固定したまま、前記スライス面
を有する垂直面内においてＸ線管を患者の周囲で回転さ
せつつＸ線管よりＸ線を曝射することにより、前記スラ
イス面上のあらゆる方向からの全プロジェクションデー
タを収集し、この全プロジェクションデータを基に画像
再構成を行ない、表示装置に所望スライス面の断層像を
表示するように構成されていた。

そうすると、前記Ｘ線CT装置により患者の複数の異な
るスライス面につき複数の断層像を得ようとする場合、
第１のスライス面につきＸ線管を180°あるいは360°回
転させて第１のスライス面についての全プロジェクショ
ンデータを収集した後、Ｘ線管の作動を停止し、第２の
スライス面を有する垂直面内にＸ線管が位置するよう
に、時間を費して患者を水平移動し、次いで第２のスラ
イス面につきＸ線管の回転及びＸ線曝射を行なわねばな
らない。

したがって、従来のＸ線CT装置には、異なるスライス
面につき複数の断層像を得る場合、患者の拘束時間が長
期にわたり、それ故にＸ線CT装置の稼動効率が悪くなる
との問題点がある。更に、従来のＸ線CT装置には、造影
剤を注入した患者の異なるスライス面につき複数の断層
増を得る場合、最初のスライス面につきプロジェクショ
ンデータを収集する時と最後のスライス面につきプロジ
ェクションデータを収集する時とで生理状態が変化して
しまうので、同一生理状態下での複数の断層像を得るこ
とができないとの問題点もある。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、デー
タ収集時の被検体送りに要する時間を短縮して被検体を
束縛する時間を減少させると共に、複数スライス面の収
集時間の短縮化を図ることのできるＸ線CT装置を提供す
ることを目的とするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は前記目的を達成するために、被検体の周囲を
回転移動しながらＸ線を曝射するＸ線源と、被検体を透
過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源の回転
移動中に前記Ｘ線源と前記被検体とを被検体の体軸方向
に相対的に移動させることにより被検体に対して螺旋状
の走査を行なう走査手段と、この走査手段での走査によ
り得られる螺旋状データを収集するデータ収集手段と、
このデータ収集手段から供給される螺旋状データのうち
同じプロジェクション角度に相当する第１及び第２のデ
ータに、前記プロジェクション角度によって定まる所定
の係数を乗じて第１及び第２のデータの間に位置する補
間データを作成する補間演算手段と、この補間演算手段
による補間データを用いて画像を再構成する画像再構成
手段とを有することを特徴とするものである。

（作用）上記構成の本発明によれば、走査手段が、Ｘ線源の回
転移動中にＸ線源と被検体とを被検体の体軸方向に相対
的に移動させる螺旋状の走査を行うと、データ収集手段
は、螺旋状データを収集する。補間演算手段は、収集さ
れた螺旋状データのうち同じプロジェクション角度に相
当する第１及び第２のデータに、前記プロジェクション
角度によって定まる所定の係数を乗じて補間データを作
成する。画像再構成手段は、作成された補間データを用
いて画像を再構成する。

これにより、隣接する補間データ間の不連続性が改善
されるので、アーチファクトの少ない断層像が得られ
る。

（実施例）以下実施例により本発明を具体的に説明する。第１図
は本発明の一実施例を示すＸ線CT装置のシステムブロッ
ク図である。１は架台であり、寝台天板２上に載置され
た被検体Ｍを挿入する挿入孔６を備えていると共に、挿
入された被検体Ｍを挟んでＸ線源としてのＸ線管３とＸ
線検出器４とが対向配置されている。ここで、Ｘ線管３
は高圧発生装置７によってＸ線発生の制御が行われると
共に、Ｘ線管駆動制御装置５によって挿入孔６の周囲を
回転移動するように構成されており、また、Ｘ線検出器
４は斜めに配置された円筒状の保持部材の円周面に沿っ
て単体検出器が複数個アレイ状に配列されて構成されて
おり、Ｘ線管３からの被検体透過Ｘ線を常に検出器４の
一部で受けるようになっている。また、寝台天板２は寝
台駆動制御装置８によって被検体Ｍの体軸方向に沿って
寝台天板２を連続的に移動できるようになっている（被
検体移動手段と称することもある）。９はＸ線検出器４
によって得られたデータを収集するデータ収集装置であ
り、10はデータ収集装置内のデータを適正な再構成デー
タとするための補正演算装置であり、11は補正演算装置
10から送られてくるデータを基にして画像再構成を行う
画像再構成装置であり、12は画像再構成装置11からの画
像データに基づく表示を行う表示装置である。13は前述
の各装置の制御を行うシステム制御装置である。

次に動作を説明する。

なお、上記装置において、Ｘ線管３からはファンビー
ム状Ｘ線（以下単にファンビームともいう）が発生され
るものとし、Ｘ線検出器４はこのファンビームを一単位
として検出するようになっており、更にこのファンビー
ムは360°回転に止まることなく、この実施例では10回
転連続若しくは無限回連続回転可能となっているものと
する。このような連続回転は公知のスリップリングを用
いたり、あるいは、USP第4158142号に開示されているよ
うな電子ビームスキャンを採用することによって実現可
能である。そして、このようなファンビームが連続回転
してデータを収集している間中寝台駆動制御装置８によ
り被検体Ｍは連続的に移動するようになっている。この
移動量は例えばファンビーム１回転につきPmmの進みが
行われるものとする。このように構成すれば、例えば静
止した被検体Ｍに対してファンビームが回転しつつ体軸
方向に並進運動をしたのと等価となり、ファンビームが
被検体Ｍの回りを螺旋状に運動してデータを収集する
（螺旋状スキャン）ことになる。すなわち、Ｘ線源と被
検体との移動の組合せにより螺旋状スキャンを行なう。
このようにして得られたデータを螺旋状データと定義す
ることができる。従ってこの実施例のようにＸ線検出器
４を固定した状態でＸ線管３のみを回転するCT装置（第
４世代のCT装置）のみならず、対向配置されたＸ線管と
Ｘ線検出器を相対的に回転駆動するCT装置（第３世代の
CT装置）によっても前述のような螺旋状データを得るこ
とができる。螺旋状スキャンのＸ線源及びファンビーム
の位置を体軸方向と垂直方向から観察すれば第２図のよ
うな周期Pmmの正弦波形XLを描くことになる。

次に、以上のようにして得られたデータから画像を再
構成する方法について説明する。先ず一般的には、ス
キャン範囲の全体積を小要素に分けて一度に再構成する
方法、例えば第２図のスライス点S₁からS₂に至るＸ線
管の１回転で得られたデータを考える場合、ファンビー
ム位置が第２図のＸ方向の位置X₁とX₂の中央に固定され
ているものと近似することにより平面毎に画像再構成を
行う公知の手法（USP第4149247）が考えられる。また、
上記点S₁からS₃に至る２回転で得られたデータを次式
（１）によって束ねて（重ね合せて）１回転分のデータ
としてしまえばスライス位置X₂を代表するスキャンデー
タとして再構成することもできる。

ここでθは第３図に示す如く、Ｘ線管３及びＸ線ファ
ンビームFBの回動角であり０乃至360°の値をとる。P₁₂
（θ，ψ）は被検体Ｍに対するＸ線管３の相対位置が第
２図のS₁からS₂に至る間に得られたプロジェクションデ
ータ、 P₂₃（θ，ψ）は同じくＸ線管相対位置がS₂からS₃に
至る間に得られたプロジェクションデータである。

そして、上記方法は３回転あるいはそれ以上で１スラ
イス分の画像を得る場合に迄演繹できる。

束ねるデータの数が少なければ薄いスライスの断層像
を、また、多ければ厚いスライスの断層像を得ることが
できる。このように束ねるデータの数を任意に選択する
ことにより任意の厚さのスライスの断層像を得ることが
できる。

更に、各回転で得られたプロジェクションデータを独
立に再構成し、得られた複数画像を加算平均することに
よっても上記の場合と同等の効果を得ることができる。

前述の如く、連続した複数回転分のデータを束ねて１
枚の画像を作ることはアーチファクトを減少させる点で
有用である。すなわち、一般にＸ線CT装置においては、
Ｘ線ファンビームを側面から見た厚みは、平行Ｘ線とは
ならないのでＸ線管からほぼ比例した厚みとなる。この
ようにＸ線ビームで被検体を検査するとスライス厚方向
に変化の大きな被検体であれば、プロジェクションデー
タをとる角度θ毎に若干矛盾する部分を含むことにな
り、しばしばクリッピング効果と呼ばれるアーチファク
トを生むことになる。これと類似の現象が本発明の場合
にも生じるのであるが、これを第４図を参照して説明す
る。第４図においてＡはＸ線管が第２図のS₁位置（すな
わちＸ＝X₁）にあるときに得られるＸ線ファンビームの
スライス厚方向の強度プロフィールである。このときの
スライス厚をt mmとする。Ｘ線管が回転するにつれ、ス
ライス面は被検体の体軸方向に動いてゆき、例えばθ＝
180°においてはＸ線管位置は最初の位置X₁にはなく、
そこからP/2だけ進んだ位置（Ｘ＝X₁＋P/2）に位置する
ことになる。ここでＰ＝ｔとすればθ＝180°における
Ｘ線ファンビームのスライス厚方向の強度プロフィール
及び位置は第４図のＢの如くになる。ここで、Ａ及びＢ
の波形においてハッチング部分は各々共通しない被検体
を計測していることを意味する。画像再構成計算は全プ
ロジェクションデータが全く同一の被検体を計測した結
果であるという前提でなされるものであるから、Ａ及び
Ｂの波形中のハッチング部分は画像に何らかの歪みをも
たらすものと思われる。このことはθ＝０°と180°と
の関係だけでなく全てのθの範囲について言えることで
ある。特にこの実施例のようなデータ収集方式では前記
クリッピング効果と同様な現像が多く発生し易いことに
なる。

このような問題を本発明は次のような原理を用いて解
決している。例えばt mmの実効スライス幅を得たいと
き、Ｘ線ファンビーム１回転につきt/2mmの割合で被検
体Ｍを送って行くこととし、Ｘ線ファンビームFBをコリ
メータ等によってt/2mmに絞るようにしている。この結
果第５図のような強度プロフィール及び位置が得られ
る。同図においてA,BはそれぞれＸ線管相対位置がＸ＝X
₁及びＸ＝X₂にて得られるＸ線ファンビームのスライス
厚方向の強度プロフィール及び位置であり、C,Dは同様
ににて得られたものである。この結果、前式（１）の如く
プロジェクションデータを束ねれば、第６図のようなプ
ロフィール及び位置が得られる。即ち、θ＝０°及び18
0°にて得られるプロジェクションデータのスライス厚
方向ではそれぞれＥ及びＦの波形が得られることにな
る。ハッチング部分は前述の第４図の場合に比べて相対
的に小さなものとなる。即ち、画像に歪みが軽減される
わけである。

更に、前述のような螺旋状スキャンを行なう場合、次
のような問題がある。θ＝０°にてプロジェクションデ
ータの収集を開始し、θ＝360°にほぼ近い位置θmaxで
１画像分のプロジェクションデータの収集を完了すれ
ば、Ｐ（0,ψ）とＰ（θmax,ψ）とでは測定するスキャ
ン面がズレているので、データの内容はかなり異なるこ
とになる。このように隣接するデータに不連続的な違い
があると、連続的なズレに比べてアーチファクトが発生
し易いことは良く知られている。このような問題を解決
するために本発明では次のような処理を行う補正演算装
置10を備えている。この補正演算装置の原理は、１断層
面（スライス面）の画像再構成に供するデータを、その
前又は後の同一の回転角にて得られたデータによって補
正するものである。

θ＝０乃至θＸで得られたプロジェクションデータは
次式（２）のような演算処理が施されたデータＰ′
（θ，ψ）によって代用される（θＸは必要な画像再構
成領域の広さ及びアーチファクトの軽減度合に応じて任
意に設定されるものである。例えばθＸ＝360°とする
と、全方向のプロジェクションについて、スキャン面と
のズレの全くないデータを得ることができる。）Ｐ′（θ，ψ）＝Ｗ（θ）・P₁₂（θ，ψ）＋（１−Ｗ
（θ））・P₂₃（360°＋θ，ψ） ……（２）ここで、Ｗ（θ）は第７図に示す如くθ＝０°にて、0,
θ＝θＸにて１とし、その間を急峻な変化なしに例えば
直線で結ぶ関数である。

このような補正に変えて逆にθ＝θＹ乃至θmaxにて
得られたデータを前回の回転によって得られたデータで
修正する次式（３）の演算処理が施されたデータＰ′
（θ，ψ）で代用される（θＹはθＸと同様な意味合を
持つ）。

Ｐ′（θ，ψ）＝Ｗ（θ）・P₁₂（θ，ψ）＋（１−Ｗ
（θ））・P₂₃（θ−360°，ψ） ……（３）ここで、Ｗ（θ）はθ＝θＹで１、θmaxで０とし、そ
の間を急峻な変化なしに、例えば直線で結ぶ関数であ
る。

このような補正演算装置10を設けることによって隣接
するデータは連続的なズレとして評価できるのでアーチ
ファクトの発生を軽減することができる。なお、上記補
正はS₁からS₂に至る１回転分とそれからθＸまで延長し
たもので画像を作成する場合についてであったが、これ
を２回転あるいは３回転とそれからのθＸまでの延長に
より１画像を作成することも可能であることは言う迄も
ない。

本発明は前記実施例に限定されず、種々の変形実施が
可能である。例えば上記実施例では０乃至360°に亘っ
て得たプロジェクションデータから１画像を作るＸ線CT
について述べたが、360°未満のスキャンデータから画
像再構成を行なう第８図のようなＸ線CT装置にも適用で
きる。即ちＸ線源は軌道XL上を高速で往復移動又は片道
移動し、検出器群４′は円周の2/3程度の範囲に沿って
配置されたものであり、繰り返しスキャン中被検体Ｍを
連続的に送ればよい。この場合にもＸ線源３′がａから
ｂに至るまでで１画像分のプロジェクションデータを得
ることが可能である。このような装置にすれば、第９図
に示すようにＵ字状のスキャンが連続したような軌跡が
得られる。これによって得られるデータを変形螺旋状デ
ータと定義することができる。この場合、第８図におい
て、Ｘ線源３′の移動は位置ａからｂへの移動速度（デ
ータ収集時）に比してｂからａへの移動（戻り時）の速
度を無視し得る程の高速で行わなければならないが、こ
れは公知の電子ビームスキャンを採用することにより充
分に可能である。このような実施例装置によればＸ線源
３′の移動時間を短縮することができるのでスライス間
隔P mmも極小にでき、従って前式（１）の拡張により多
数回のプロジェクションデータを重ね合せて１スライス
分の画像を作成すればアーチファクトの軽減を図ること
が容易になる。

［発明の効果］以上詳述した本発明によれば、データ収集時に被検体
を束縛する時間を減少させることができると共に、複数
スライス面の収集時間の短縮化を図ることのでき、アー
チファクトの少ない断層像を作成することができるＸ線
CT装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシステムブロック図、
第２図は前記実施例によるＸ線源の相対軌道を示す概略
説明図、第３図は前記実施例によるファンビームの状態
を示す概略説明図、第４図は画像中に歪みが発生する理
由の説明図、第５図及び第６図はそれぞれ本発明の実施
例装置の採用により画像中に生ずる歪みを軽減すること
ができる理由の説明図、第７図は補正演算に使用される
関数の説明図、第８図は本発明の実施例を示す概略説明
図、第９図は前記他の実施例によるＸ線源の相対軌道説
明図である。１……架台、２……寝台天板、3,3′……Ｘ線源、４…
…Ｘ線検出器、５……Ｘ線駆動制御装置、６……検出器
駆動装置、７……高圧発生装置、８……寝台駆動制御装
置、９……データ収集装置、10……補正演算装置、11…
…画像再構成装置、12……表示装置、13……システム制
御装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体の周囲を回転移動しながらＸ線を曝
射するＸ線源と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源の回転移動中に前記Ｘ線源と前記被検体とを
被検体の体軸方向に相対的に移動させることにより被検
体に対して螺旋状の走査を行なう走査手段と、この走査手段での走査により得られる螺旋状データを収
集するデータ収集手段と、このデータ収集手段から供給される螺旋状データのうち
同じプロジェクション角度に相当する第１及び第２のデ
ータに、前記プロジェクション角度によって定まる所定
の係数を乗じて第１及び第２のデータの間に位置する補
間データを作成する補間演算手段と、この補間演算手段による補間データを用いて画像を再構
成する画像再構成手段とを有することを特徴とするＸ線
断層撮影装置。