JPH08606A

JPH08606A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JPH08606A
Application number: JP6141877A
Authority: JP
Inventors: Manabu Nakagawa; 学中河; Minoru Yoshida; 稔吉田
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1994-06-23
Filing date: 1994-06-23
Publication date: 1996-01-09

Abstract

(57)【要約】【目的】スライス方向に画質を劣化させることなく高
速撮影可能なＸ線ＣＴ装置の提供を目的とする。【構成】スライス方向選択機構１１は、最小スライス
幅Ｗ₁の整数倍スライス幅選択を行う。一方、Ｘ線検出
器２３は、この最小スライス幅Ｗ₁に相当するスライス
方向検出幅ｄ₁を３列以上で最大スライス幅相当分、ス
ライス方向に配列する。これによって、スライス方向選
択機構１１で選んだ任意のスライス幅Ｗ_iに対して、ス
ライス方向検出素子が１対１に整合した関係となり、ス
ライス方向の分解能が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に係り、
特に高速撮像可能なＸ線ＣＴ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置は、被検体を挟んで対向す
る位置に絞られたＸ線ビームを放射するＸ線源と、被検
体を透過したＸ線ビームを受光するＸ線検出器とを配置
し、この両者を同期して被検体の周りに円弧を描きなが
ら回転させることによって得た被検体の透過Ｘ線量の角
度（３６０゜又は１８０゜＋α）情報を、演算処理とし
て断層像に合成する装置である。被検体を前記回転軸に
沿って移動させつつ前記処理を行えば、被検体内部の情
報を三次元的に得ることができる。

【０００３】Ｘ線ＣＴ装置は、特に生体内奥部の状況を
把握するのに有用なため、頭部診断用および全身診断用
に開発され、高性能化をめざして絶えず改良が計られて
いる。近年患者数が増大し、また撮影中に患者の体動の
ため発生するアーチファクトを除去する必要から、高性
能化の主要な目標は高速化に向けられている。撮影時間
を短縮する方法には、前記Ｘ線源とＸ線検出器を回転さ
せるスキャナーを高速回転させてスキャン時間を短縮さ
せるやり方だけでなく、被検体（患者）の移動速度を向
上させて撮影領域を迅速に撮影できるようにすることが
必要である。

【０００４】スキャナーの回転速度を高めた装置とし
て、最近患者に対してら旋スキャンを行って断層画像を
得るスリップリング方式のＸ線ＣＴ装置が市販されてい
る。

【０００５】一方、被検体の移動速度を高めるには、ス
キャナーの一回転間に撮像できる面積を増やす必要があ
る。こうした点を考慮していないＸ線検出器には、例え
ば、特開平３−２８７０９１号や特開平４−１１８５８
０号がある。これはＸ線検出素子群をチャンネル方向に
１列だけ配置したものである。しかし、スキャナーの一
回転間に撮像できる面積を増やすことができないため、
最近、Ｘ線発生源から放射されるＸ線ビームをスキャナ
ーの回転方向と垂直な、いわゆるスライス方向にも広
げ、且つその広がりに対応して検出素子群を２列並べた
Ｘ線検出器を構成するＸ線ＣＴ装置が発表されている。

【０００６】図２は、２列の検出素子群及びそのＸ線Ｃ
Ｔ装置の検出系を示す図である。図の１０はＸ線管の焦
点であり、いわばＣＴ装置のＸ線発生源である。この焦
点で絞られたＸ線ビームはファンビーム角度θで被検体
（図示せず）に照射される。被検体を透過したファンビ
ームＸ線ビームは、その後方に配置されて対向して回転
するＸ線検出器２０に全て入射する。

【０００７】Ｘ線検出器２０は、チャンネル方向にｍ個
のチャンネル数分、スライス方向に２列分配置されたＸ
線検出素子群２１、２２から成る。各Ｘ線検出素子群
は、円弧方向に長さ（チャンネル幅）ｔ₀、スライス方
向にｄ₀の互いに電気的に独立したＸ線検出素子を隙間
なく並べて形成されている。スライス方向の２列分は、
最大２列分のスライス厚みの計測を行うのに利用する。

【０００８】Ｘ線源１０とＸ線検出器２０は対向して回
転する。この回転で得たＸ線検出素子群２１、２２の受
光Ｘ線量は、各々計測回路３０、３１で電気信号に変換
されて計測される。計測された各素子の受光Ｘ線量（被
検体透過Ｘ線量）は、各々画像処理装置４０に送られて
演算の上、断層Ｘ線画像に再構成される。この再構成像
は表示装置５０に表示され、診断に供する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記したスライス方向
に２列の検出素子群を配置するＣＴ装置は、１回の計測
で最大スライスの計測が可能であるため、透過検出面積
が２倍に増大する。従って被検体（患者）の移動速度を
従来の２倍に向上させることができ、撮影時間の高速化
に役立つ。しかし、従来例では、更にスライス方向に多
重のＸ線検出素子群を配置して高速化を行うことは、困
難であった。これを、図２を用いて説明する。

【００１０】図２でスライス幅Ｗ（ビーム中央位置のス
ライス幅）が検出素子幅ｄ₀に対応したスライス幅Ｗ₀で
あればこの計測系は正しく機能するが、スライス幅Ｗが
Ｗ₀よりも狭いＷ₁（その時の対応する検出幅をｄ₁とす
る）の場合には、中央の素子群２２に隣接するスライス
のＸ線２００、２０１が入射し、データが不正確にな
る。素子配列数が２列の場合には例えば図の２０１、２
０２のように配列の境界部分にＸ線ビームの中心３００
を設定すれば前述の問題は発生しないが、このような対
処は３列以上の素子配列の場合にはできない。

【００１１】このことを具体的に説明する。（１）、検出素子幅ｄ₀（これに対応するスライス厚を
Ｗ₀）である３個の素子配列とする。（２）、最小スライス厚Ｗ₁（これに対応する検出素子
の感応領域幅をｄ₁とする。更にｄ₀＞ｄ₁の関係にあ
る）であるとする。（３）、最小スライス厚Ｗ₁の整数倍でスライス厚Ｗが
設定可能であるとする。（４）、以上の（１）〜（３）の条件のもとで設定スラ
イス幅Ｗを２Ｗ₁、３Ｗ₁にした場合の検出例を図７
（イ）、（ロ）に示す。（ａ）、図７（イ）がＷ＝２Ｗ
₁の例であり、３個の検出素子２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ
の中で２１Ａと２１Ｂとの境界ＲにＸ線ビームの中心ビ
ームがくるようにした。こうした境界Ｒと中心ビームと
の関係にしておけば、検出素子２１Ａ、２１Ｂとで均等
に半分のビーム幅のＸ線を検出できる。（ｂ）、図７
（ロ）がＷ＝３Ｗ₁の例であり、３個の検出素子２１
Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの中央ＱにＸ線ビームの中心ビーム
がくるようにした例である。この場合、中央の検出素子
２１Ｂは、検出幅ｄ₁よりも大きいため、斜線で示す部
分には余分にＸ線量が入力することになり、左右の検出
素子２１Ａ、２１Ｃでは、逆に本来の検出幅ｄ₁よりも
装置の斜線だけ少ないＸ線量が入力することになる。従
って、検出素子２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃとで入力するＸ
線量が異なってしまう。以上述べたように従来の検出器
構造ではスライス厚方向の素子配列数が３以上では入射
するＸ線量とスライス幅が対応しないという欠点があっ
た。

【００１２】本発明の目的は、スライス方向に３列以上
のＸ線検出素子列を配置しても画質を劣化させることな
く高速撮影を行いうるＸ線ＣＴ装置を提供することであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｘ線発生源
と、該Ｘ線発生源と被検体との間に設けられ、ファンビ
ームＸ線のスライス方向であるＸ線スライス幅Ｗ_i（但
し、ｉはスライス幅番号であって、ｉ＝１、２、…、
ｎ）を、最小スライス幅Ｗ₁の整数倍に調整することが
できるＸ線スライス幅調整機構と、チャンネル幅ｔ₀、
最小スライス幅Ｗ₁相当のスライス検出幅ｄ₁のサイズを
有する検出素子が、ファンビーム方向にチャンネル相当
分、スライス方向に少なくとも最大スライス幅Ｗ_n相当
のスライス検出幅分配列した構成をなし、且つ前記Ｘ線
発生源と対向して回転するＸ線検出器と、を備えたＸ線
ＣＴ装置を開示する。

【００１４】更に本発明は、Ｘ線発生源と、該Ｘ線発生
源と被検体との間に設けられ、ファンビームＸ線のスラ
イス方向であるＸ線スライス幅Ｗ_i（但し、ｉはスライ
ス幅番号であって、ｉ＝１、２、…、ｎ）を、最小スラ
イス幅Ｗ₁の整数倍で可変することができるＸ線スライ
ス幅調整機構と、チャンネル幅ｔ₀、最小スライス幅Ｗ₀
相当のスライス検出幅ｄ₁のサイズを有する検出素子
を、ファンビーム方向にチャンネル相当分、スライス方
向に少なくとも最大スライス幅Ｗ_n相当のスライス検出
幅分、配列した構成をなし、且つ前記Ｘ線発生源と対向
して回転するＸ線検出器と、前記検出素子のＸ線受光量
を各々計測して増幅する複数の増幅素子から成る増幅器
と、設定調整されたＸ線スライス幅Ｗ_iのスライス幅番
号ｉに応じて選択された、スライス方向の増幅素子数分
の出力を加算して取り出すようにした、増幅素子出力の
選択手段と、を備えたＸ線ＣＴ装置を開示する。

【００１５】

【作用】Ｘ線スライス幅調整機構は、予めＸ線検出器検
出面におけるＸ線検出幅が、検出素子の最小検出幅ｄ₁
になる最小スライス幅を単位とし、その整数倍のスライ
ス幅を付与する。一方、Ｘ線検出器は、最小検出幅ｄ₁
の整数倍の列数存在する。かくして、Ｘ線スライス幅調
整機構でスライス幅を変更しても、Ｘ線検出器は対応し
て検出でき、分解能を劣化させない。

【００１６】更に、スライス方向に数列分の検出素子の
透過Ｘ線受光量を１つの検出素子からの如く加算して画
像処理装置に送る機能を有する。

【００１７】

【実施例】以下本発明を実施例に基づいて、より詳しく
述べる。図１は、実施例におけるＸ線ＣＴ装置の検出系
をに示したものである。情報処理系は、ブロック図で簡
単に示してある。図において、１０はＣＴ装置のＸ線発
生源であるＸ線管の焦点、１１はＣＴ装置のＸ線の二次
的放射源の役割を果たすＸ線スライス幅調整機構、２３
はＸ線検出器、３５はプリアンプ、４１は画像処理装
置、５１は制御装置、６１は画像表示装置、９０は加算
選択手段である。

【００１８】Ｘ線検出器２３は、ｎ列の検出素子群２
５、２６…から成る。検出素子群２５、２６は、素子群
毎に、チャンネル総数分ｍの単位検出素子７０から成
る。従って、Ｘ線検出器２３は、ｎ×ｍの単位検出素子
を配列したものである。単位検出素子７０は、チャンネ
ル方向の検出幅ｔとスライス方向の検出幅ｄ₁から成
る。隣り合う単位検出素子は、相互に独立してＸ線を検
出できるように区分されている。単位検出素子７０の検
出幅ｄ₁は、スライス幅調整機構１１の最小スライス幅
Ｗ₁に対応した検出幅である。検出素子群２５、２６…
の総列数ｎは、スライス幅調整機構１１の最大スライス
幅Ｗ_nに対応した値である。即ち、総列数ｎによる総ス
ライス幅ＷはＷ＝ｎ×Ｗ₁であり、これがＷ_nに相当す
る。

【００１９】尚、図１では簡単のために被検体を省略し
ているが、勿論Ｘ線断層像を合成する場合にはＸ線スラ
イス幅調整機構１１とＸ線検出器２３との間に被検体を
配置することは、云うまでもない。

【００２０】Ｘ線管からの放出Ｘ線はコーン形状である
が、これはフィルタ調整機構（図示せず）で扇状Ｘ線と
なる。図で焦点１０からの放出Ｘ線が扇状になっている
のはこの理由による。Ｘ線スライス幅調整機構１１は扇
状Ｘ線に対して特にスライス方向に放射幅および放射位
置を精密に制御する。その指令は、オペレータが画像表
示装置６１を介して行い、制御装置５１を経て伝達、実
行される。

【００２１】Ｘ線スライス幅調整機構１１は、スライス
幅Ｗとしてｎ個のＷ_i（但し、ｉは整数であって例えば
ｉ＝１、２、…、ｎ、即ち、Ｗ₁、Ｗ₂、…、Ｗ_n個。こ
こで、Ｗ₁が最小スライス幅、Ｗ_nが最大スライス幅に相
当する）のスライス幅を選択可能な構成である。ここで
スライス幅Ｗとは、Ｘ線管の焦点１０とＸ線検出器の検
出面との距離の、半分の位置（回転中心軸）での、スラ
イス方向のＸ線幅である。最小スライス幅Ｗ₁と第ｉ番
目のスライス幅Ｗ_iは、Ｗ_i＝ｉＷ₁となっている。かく
してスライス幅調整機構１１は最小スライス幅Ｗ₁の整
数倍のスライス幅が選択できる。最小スライス幅Ｗ₁で
のＸ線検出面での検出幅はｄ₁である。即ち、最小スラ
イス幅Ｗ₁は、単位検出素子の検出スライス幅ｄ₁に対応
させてある。最大スライス幅Ｗ_nは総列数ｎでのスライ
ス幅ｎＷ₁に相当する。これは検出面でみるに、ｎｄ ₁と
なる。

【００２２】図３〜図５に加算選択手段９０の選択事例
を具体的に示す。図３は、スライス幅Ｗが、Ｗ＝Ｗ
₈（＝８Ｗ₁）の例であって、チャンネル番号１の例であ
る。このチャンネル番号１での８個の検出素子で得るデ
ータをＤ₁₁、Ｄ₁₂…、Ｄ₁₈と示した。サフィックスの最
初の数字がチャンネル番号であり、サフィックスの第２
の数字が検出素子番号を示す。図３（イ）〜（ニ）は、
この８個のデータＤ₁₁〜Ｄ₁₈に対する、加算選択手段９
０による選択例を示す。

【００２３】図３（イ）…８個のデータＤ₁₁〜Ｄ₁₈の全
加算の例。これは、８個のデータＤ₁₁〜Ｄ₁₈の平均値を
第１チャンネルの計測データとする例である。図３（ロ）…４個のデータＤ₁₁〜Ｄ₁₄、Ｄ₁₅〜Ｄ₁₈に２
分し、それぞれ加算した例。第１チャンネルから２つの
計測データ（Ｄ₁₁＋Ｄ₁₂＋Ｄ₁₃＋Ｄ₁₄）、（Ｄ₁₅＋Ｄ₁₆
＋Ｄ₁₇＋Ｄ₁₈）が得られる。これにより１回の計測で２
つのスライス分（１スライスは４Ｗ₁の大きさ）の計測
データを得、２つの再構成像を得ることができる。図３（ハ）…２個のデータ毎に区分し、Ｄ₁₁＋Ｄ₁₂、Ｄ
₁₃＋Ｄ₁₄、Ｄ₁₅＋Ｄ₁₆、Ｄ₁₇＋Ｄ₁₈と区分毎に加算し、
４つのスライス分（１スライスは２Ｗ₁の大きさ）の計
測データを得、４つの再構成像を得ることができる。図３（ニ）…加算を一切行わずに、８個のデータをその
まま得る例であり、８スライス（１スライスはＷ₁の大
きさ）の計測データを得、８つの再構成像を得ることが
できる。

【００２４】図４は６個のスライス幅（６Ｗ₁）を選択
した場合での各種の加算選択例を示す図である。図４（イ）…６個のデータの総加算例である。図４（ロ）…３個毎の２つに区分し加算した例である。図４（ハ）…２個毎の３つに区分し加算した例である。図４（ニ）…区分せずに６個をそのまま出力した例であ
る。

【００２５】図５は他の各種の加算選択例を示す図であ
る。図５（イ）…８個のスライス幅（８Ｗ₁）の選択下で
の、５個と３個の２区分化し、加算した例である。図５（ロ）…５個のスライス幅（５Ｗ₁）の選択下で
の、３個と２個の２区分化し、加算した例である。図５（ハ）…３個のスライス幅（３Ｗ₁）の選択下で
の、１個と２個の２区分化し、加算した例である。

【００２６】このように本実施例では、スライス選択機
構１１により最小スライス幅Ｗ₁の整数倍のスライス幅
Ｗを選択できると共に、この選択したスライス幅のもと
で、加算選択手段９０により更に種々の選択が可能にな
る。この際、加算選択手段９０による選択は、診断目的
や要求画像精度、診断部位等によって、操作者が判断し
て行う。

【００２７】加算選択手段９０の具体構成を図６
（イ）、（ロ）に示す。図６（イ）はアナログ式の例で
あり、スイッチ群９１に対して、外部からの選択指令で
加算群９２内の該当加算器への入力数及び対応入力番号
を決める。この選択結果の入力を受けて加算器（アナロ
グ）群９２の該当加算器が加算を行う。図６（ロ）はデ
ィジタル式の例であり、ＡＤ変換群９３で信号Ｄ₁〜Ｄ_n
のすべてのＡＤ変換を行ってデータ化し、これをメモリ
９４に格納する。メモリ９４に対して外部から読出制御
を行って、選択指令に従ってのデータ読出しを行う。そ
して加算器（ディジタル）で必要な加算を行う。

【００２８】加算選択手段９０で得られたデータは、画
像処理装置４１へ送られて演算され、Ｘ線断層像に再構
成される。

【００２９】本発明の単位検出素子７０としては、以下
の構成が好ましい。（１）、全固体系検出素子（ａ）、シンチレータとフォトダイオード（単結晶型、
非晶質型）の組合せ。（ｂ）、シンチレータとその背面に直接成膜した非晶質
フォトダイオードの組合せ。（ｃ）、上記（ａ）または（ｂ）において、シンチレー
タのスライス方向長さがフォトダイオードの長さより長
いシンチレータとフォトダイオードの組合せ。（２）、ガス系検出素子一体の電離箱の各単位検出素子配置領域に、少なくとも
互いに絶縁された片側電極をパターン印刷等で形成した
低圧ガス系Ｘ線検出器。尚、前記全固体系検出素子にお
いては、各検出素子間の分離を良好ならしめるために、
隣接素子のシンチレータの間に光反射層を形成した金属
板を配置することが望ましい。

【００３０】図８には、検出素子構成を示す。スライス
厚方向に４個のシンチレータ素子を配し、その下部にフ
ォトダイオードを配し、ワイヤボンディングで電気的接
続をはかった。フォトダイオードはｄ₁の領域毎に電気
的に独立している必要があるがシンチレータは必ずしも
分離されている必要はない。シンチレータのｄ₁毎の区
分には光を反射あるいは吸収する膜状のもの（金属でも
よい）を用いる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
任意のスライス厚み（スライス方向分解能）を選択しな
がら、画質を劣化させることなくスライス方向に３列以
上の検出素子列を配置したＸ線ＣＴ装置を得ることがで
きる。この結果、高画質で高速撮影されたＸ線断層像が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のＸ線ＣＴ装置のＸ線放射系、検出系を
説明するための図である。

【図２】従来例によるＸ線ＣＴ装置のＸ線放射系、検出
無為系を説明するための図である。

【図３】本発明の加算選択手段９０での加算選択例を示
す図である。

【図４】本発明の加算選択手段９０での他の加算選択例
を示す図である。

【図５】本発明の加算選択手段９０での更に他の加算選
択例を示す図である。

【図６】本発明の加算選択手段９０の具体的構成例図で
ある。

【図７】従来例の動作説明図である。

【図８】シンチレータとフォトダイオードとより成る検
出素子例を示す図である。

【符号の説明】

１０Ｘ線管の焦点１１Ｘ線スライス幅調整機構２０、２３Ｘ線検出器２１、２２、２５、２６、１００Ｘ線検出素子群３０、３１、１３０計測回路３５プリアンプ４０、４１画像処理装置５０、５１制御装置６０、６１画像表示装置７０単位検出素子９０加算器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線発生源と、該Ｘ線発生源と被検体との間に設けられ、ファンビーム
Ｘ線のスライス方向であるＸ線スライス幅Ｗ_i（但し、
ｉはスライス幅番号であって、ｉ＝１、２、…、ｎ）
を、最小スライス幅Ｗ₁の整数倍に調整することができ
るＸ線スライス幅調整機構と、チャンネル幅ｔ₀、最小スライス幅Ｗ₁相当のスライス検
出幅ｄ₁のサイズを有する検出素子が、ファンビーム方
向にチャンネル相当分、スライス方向に少なくとも最大
スライス幅Ｗ_n相当のスライス検出幅分配列した構成を
なし、且つ前記Ｘ線発生源と対向して回転するＸ線検出
器と、を備えたＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】Ｘ線発生源と、該Ｘ線発生源と被検体との間に設けられ、ファンビーム
Ｘ線のスライス方向であるＸ線スライス幅Ｗ_i（但し、
ｉはスライス幅番号であって、ｉ＝１、２、…、ｎ）
を、最小スライス幅Ｗ₁の整数倍で可変することができ
るＸ線スライス幅調整機構と、チャンネル幅ｔ₀、最小スライス幅Ｗ₀相当のスライス検
出幅ｄ₁のサイズを有する検出素子を、ファンビーム方
向にチャンネル相当分、スライス方向に少なくとも最大
スライス幅Ｗ_n相当のスライス検出幅分、配列した構成
をなし、且つ前記Ｘ線発生源と対向して回転するＸ線検
出器と、前記検出素子のＸ線受光量を各々計測して増幅する複数
の増幅素子から成る増幅器と、設定調整されたＸ線スライス幅Ｗ_iのスライス幅番号ｉ
に応じて選択された、スライス方向の増幅素子数分の出
力を加算して取り出すようにした、増幅素子出力の選択
手段と、を備えたＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】前記検出素子がシンチレータと光電変換
素子の組合せ、またはＸ線を直接電流に変換する半導体
素子のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２
記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】前記Ｘ線検出器が、一体の電離箱の前記
各検出素子配置領域に、少なくとも互いに絶縁された片
側電極をパターン印刷等で規則正しく複数個形成して成
ることを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線ＣＴ装
置。
【請求項５】前記検出素子列の前記スライス方向に配
列される前記検出素子が３以上である請求項１又は２記
載のＸ線ＣＴ装置。