JPH09276263A - データ収集方法および装置並びにｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精度の良い測定データを得るデータ収集方法
および装置並びにＸ線ＣＴ装置を実現する。 【解決手段】 Ｘ線照射手段ＸＣと、Ｘ線検出手段ＤＴ
と、Ｘ線検出手段からＸ線検出データを収集するデータ
収集手段ＤＡＳと、データ収集手段が収集したＸ線検出
データに基づいて画像再構成を行う画像再構成手段ＣＯ
Ｍとを有するＸ線ＣＴ装置において、データ収集手段Ｄ
ＡＳはスキャンが行われないときにオフセットデータを
収集するように構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、データ収集方法お
よび装置並びにＸ線ＣＴ装置に関し、特に、例えばＸ線
検出器の検出データ等を収集するデータ収集方法および
装置の改良並びにそのようなデータ収集装置を用いたＸ
線ＣＴ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置においては、Ｘ線照射器と
Ｘ線検出器を回転枠上に互いに対向させて搭載し、これ
らＸ線照射器とＸ線検出器の対向空間に被検体を挿入
し、扇状のＸ線ビームを照射しながら回転枠を回転（ス
キャン(scan)）させて被検体を透過したＸ線を被検体の
周囲の複数の方向（ビュー(view)）において測定するよ
うになっている。

【０００３】透過Ｘ線は多数のＸ線検出素子を扇状Ｘ線
ビームの広がりの方向に配列した多チャンネルのＸ線検
出器によって検出される。多チャンネルのＸ線検出信号
はデータ収集装置によって収集される。

【０００４】データ収集装置において各チャンネルのＸ
線検出信号は個々に増幅器で増幅され次いでアナログ・
ディジタル変換器でディジタル信号に変換される。ディ
ジタル信号に変換されたＸ線検出信号は測定データとし
てはメモリに格納される。これら測定データが画像再構
成装置による画像再構成に利用される。

【０００５】Ｘ線検出信号は微弱な信号であるため測定
データに及ぼす増幅器のオフセット(offset)電圧の影響
が無視できない。そこで、測定データについてはオフセ
ット補正が施される。

【０００６】オフセット補正はＸ線照射を行わない状態
での各増幅器の出力データ（オフセットデータ）を収集
してメモリに記憶しておき、それらオフセットデータを
用いて実スキャン時の測定データを補正するようになっ
ている。具体的には測定データからオフセットデータを
差し引くことによって補正が行われる。

【０００７】増幅器のオフセット電圧はノイズによって
変動するのでオフセットデータの測定を複数回おこない
それらの平均値がオフセット補正に用いられる。オフセ
ットデータの測定はスキャンの一環として手順化（ルー
チン(rutine)化）され、例えば毎回のスキャンに先立っ
て数十回（数十ビュー）分ずつ行うようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】スキャン時のビュー数
は例えば１０００ビュー程度となっている。これに比し
て、数十回分のオフセットデータではデータのサンプル
数が少な過ぎて、ノイズの影響を十分に除去しきれな
い。

【０００９】このため、オフセット補正が十分に行われ
ず測定データの精度が低下するという問題がある。ま
た、それによって、例えば低線量でのスキャンまたは体
厚の厚い被検体をスキャンする場合等に、再構成画像の
画質が低下するという問題がある。

【００１０】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、精度の良い測定データを得
るデータ収集方法および装置並びにＸ線ＣＴ装置を実現
することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

〔１〕課題を解決するための第１の発明は、Ｘ線ＣＴ装
置のためのデータ収集方法であって、前記Ｘ線ＣＴ装置
がスキャンを行わないときはオフセットデータを収集す
るようにしたことを特徴とするデータ収集方法である。

【００１２】課題を解決するための第１の発明によれ
ば、Ｘ線ＣＴ装置がスキャンを行わないときはオフセッ
トデータの収集を行うようにしたので、十分に多数回の
オフセットデータの収集を行うことができ、それによる
オフセット補正によって精度の良い測定データを得るデ
ータ収集方法を実現することができる。

【００１３】〔２〕課題を解決するための第２の発明
は、Ｘ線ＣＴ装置のためのデータ収集装置において、前
記Ｘ線ＣＴ装置がスキャンを行わないときにオフセット
データを収集するように構成したことを特徴とするデー
タ収集装置である。

【００１４】課題を解決するための第２の発明によれ
ば、Ｘ線ＣＴ装置がスキャンを行わないときはオフセッ
トデータの収集を行うようにしたので、十分に多数回の
オフセットデータの収集を行うことができ、それによる
オフセット補正によって精度の良い測定データを得るデ
ータ収集装置を実現することができる。

【００１５】〔３〕課題を解決するための第３の発明
は、Ｘ線照射手段と、Ｘ線検出手段と、前記Ｘ線検出手
段からＸ線検出データを収集するデータ収集手段と、前
記データ収集手段が収集したＸ線検出データに基づいて
画像再構成を行う画像再構成手段とを有するＸ線ＣＴ装
置において、前記データ収集手段は前記Ｘ線ＣＴ装置が
スキャンを行わないときにオフセットデータを収集する
ように構成したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。

【００１６】課題を解決するための第３の発明によれ
ば、Ｘ線ＣＴ装置がスキャンを行わないときはデータ収
集手段でオフセットデータの収集を行うようにしたの
で、十分に多数回のオフセットデータの収集を行うこと
ができ、それによるオフセット補正によって精度の良い
測定データを得るＸ線ＣＴ装置を実現することができ
る。

【００１７】〔４〕課題を解決するための第４の発明
は、積分器を有するデータ収集装置において、前記積分
器は、非反転入力端子がコモン電位点に接続された差動
型の演算増幅器と、前記演算増幅器の反転入力端子と出
力端子の間に接続された第１のスイッチと、前記演算増
幅器の反転入力端子に一端が接続されたキャパシタと、
前記キャパシタの他端と前記演算増幅器の出力端子の間
に接続された第２のスイッチと、前記キャパシタの他端
とコモン電位点の間に接続された第３のスイッチとを有
し、前記第１および第３のスイッチがオンで前記第２の
スイッチがオフとなる第１の動作状態と、前記第１およ
び第３のスイッチがオフで、前記第２のスイッチがオン
となる第２の動作状態との間で動作状態が切り換えられ
るように構成したことを特徴とするデータ収集装置であ
る。

【００１８】課題を解決するための第４の発明によれ
ば、積分器の動作状態を第１の動作状態と第２の動作状
態とに切り換えるようにしたので、キャパシタに充電し
た電圧を利用して演算増幅器のオフセットを補正し、そ
れによって精度の良い測定データを得るデータ収集装置
を実現することができる。

【００１９】〔５〕課題を解決するための第５の発明
は、積分器とこの積分器の出力信号が入力される増幅器
とを有するデータ収集装置において、前記積分器は、非
反転入力端子がコモン電位点に接続された差動型の第１
の演算増幅器と、前記第１の演算増幅器の反転入力端子
と出力端子の間に接続された第１のスイッチと、前記第
１の演算増幅器の反転入力端子と出力端子の間に接続さ
れた第１のキャパシタとを有し、前記増幅器は、前記積
分器の出力信号が非反転入力端子に入力される差動型の
第２の演算増幅器と、第２のスイッチと第２のキャパシ
タとの直列回路であって一端が前記第２の演算増幅器の
反転入力端子に接続される直列回路と、前記直列回路の
一端と前記第２の演算増幅器の出力端子の間に接続され
る第３のスイッチと、前記直列回路の他端と前記第２の
演算増幅器の出力端子の間に接続される第４のスイッチ
と、前記直列回路の他端とコモン電位点の間に接続され
る第５のスイッチとを有し、前記第１、第２、第３およ
び第５のスイッチがオンで、前記第４のスイッチがオフ
となる第１の動作状態と、前記第１、第２、第３および
第５のスイッチがオフで、前記第４のスイッチがオンと
なる第２の動作状態と、前記第１、第３および第５のス
イッチがオフで、前記第２および第４のスイッチがオン
となる第３の動作状態とに動作状態が切り換えられるよ
うに構成したことを特徴とするデータ収集装置である。

【００２０】課題を解決するための第５の発明によれ
ば、積分器および増幅器の動作を第１の動作状態と第２
の動作状態と第３の動作状態とに切り換えるようにした
ので、キャパシタに充電した電圧を利用して２つの演算
増幅器のオフセットを一挙に補正し、それによって精度
の良い測定データが得られるデータ収集装置を実現する
ことができる。

【００２１】〔６〕課題を解決するための第６の発明
は、アナログ信号をディジタルデータに変換して収集す
るデータ収集装置において、ディジタルデータに変換さ
れた後の測定データについてオフセット値の加算を行う
ように構成したことを特徴とするデータ収集装置であ
る。

【００２２】課題を解決するための第６の発明によれ
ば、ディジタルデータに変換された後の測定データにつ
いてオフセット値の加算を行うようにしたので、安定し
た正確なオフセット値の加算が簡単な手段で行え、それ
によって精度の良い測定データが得られるデータ収集装
置を実現することができる。

【００２３】〔７〕課題を解決するための第７の発明
は、Ｘ線照射手段と、Ｘ線検出手段と、前記Ｘ線検出手
段からＸ線検出データを収集するデータ収集手段と、前
記データ収集手段が収集したＸ線検出データに基づいて
画像再構成を行う画像再構成手段とを有するＸ線ＣＴ装
置において、スキャンに先立って基準信号を用いてデー
タ収集装置の感度を測定する感度測定手段を設けたこと
を特徴とするＸ線ＣＴ装置である。

【００２４】課題を解決するための第７の発明によれ
ば、スキャンに先立って基準入力信号を用いてデータ収
集装置の感度を測定するようにしたので、感度測定の頻
度が上がり常に適正な感度補正が行えるようになり、そ
れによって精度の良い測定データを得るＸ線ＣＴ装置を
実現することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１にＸ線ＣＴ装置のブロ
ック図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例であ
る。なお、本装置の構成によって本発明の装置に関する
実施の形態の一例が示される。また、本装置の動作によ
って本発明の方法に関する実施の形態の一例が示され
る。

【００２６】図１において、Ｘ線照射器ＸＳとＸ線検出
器ＤＴが支持枠ＦＭによって互いに対向する位置関係で
支持されている。Ｘ線照射器ＸＳは本発明におけるＸ線
照射手段の実施の形態の一例である。Ｘ線検出器ＤＴは
本発明におけるＸ線検出手段の実施の形態の一例であ
る。

【００２７】Ｘ線照射器ＸＳはＸ線検出器ＤＴに向けて
扇状のＸ線ビームＢＭを照射するものである。Ｘ線検出
器ＤＴは複数（例えば１０００個）のＸ線検出素子を有
するものである。それら複数のＸ線検出素子は扇状のＸ
線ビームＢＭの広がりの方向に配列されて多チャンネル
のＸ線検出器ＤＴを構成している。

【００２８】Ｘ線照射器ＸＳとＸ線検出器ＤＴが取り付
けられた支持枠ＦＭはＸ線ＣＴ装置のいわゆるガントリ
を構成する。支持枠ＦＭは図示しない駆動装置によって
駆動され、図１に示すｘｙ面内で回転中心Ｏの周りを回
転するようになっている。

【００２９】扇状のＸ線ビームＢＭの開き角の範囲内に
被検体ＯＢが配置される。被検体ＯＢは支持板ＴＢ上に
載置される。支持板ＴＢは上下方向（ｙ方向）に移動で
きるようになっており、これによって被検体ＯＢの上下
方向の位置が調節できるようになっている。

【００３０】支持板ＴＢは、また、紙面に垂直な方向
（ｚ方向）に進退できるようになっており、それによっ
て被検体ＯＢをＸ線照射領域に搬入および搬出できるよ
うになっている。

【００３１】Ｘ線制御部ＸＣはＸ線照射器ＸＳを制御す
るものである。これによってＸ線の強度、照射タイミン
グ等が制御される。回転制御部ＲＣは支持枠ＦＭの回転
を制御するものである。これによって支持枠ＦＭの回転
速度、起動および停止等が制御される。支持板制御部Ｔ
Ｃは支持板ＴＢを制御するものである。これによって支
持板ＴＢのｚ方向の移動および上下移動が制御される。

【００３２】データ収集部ＤＡＳはＸ線検出器ＤＴから
出力される多チャンネルのＸ線検出信号を収集するもの
である。データ収集部ＤＡＳは本発明におけるデータ収
集手段の実施の形態の一例である。

【００３３】データ収集部ＤＡＳの構成を図２に示す。
図２に示すように、Ｘ線検出素子ＤＴｅの出力信号が積
分器ＩＮＴによって積分される。積分器ＩＮＴは本発明
における積分器の実施の形態の一例である。積分器ＩＮ
Ｔの出力信号はマルチプレクサＭＸを通じてＡ／Ｄ(ana
log-to-digital) 変換器ＡＤＣに与えられ、ディジタル
信号に変換されてメモリＭＥＭに記憶されるようになっ
ている。メモリＭＥＭは例えば半導体メモリ等を用いて
構成される。半導体メモリは動作速度が高速な点で好ま
しい。

【００３４】マルチプレクサＭＸの入力側には他のチャ
ンネルの積分器が複数個接続されており、それらが順次
切り換えられてＡ／Ｄ変換器ＡＤＣに接続される。制御
装置ＣＮＴは積分器ＩＮＴの動作を制御し、所定の周期
で積分とリセットを行なわせるようになっている。すな
わち、例えば図３に示すように、周期ＴｓのうちＴｉ時
間で積分を行なわせＴｒ時間でリセット(reset) を行な
わせる。制御装置ＣＮＴは例えばマイクロプロセッサ等
を用いて構成される。

【００３５】制御装置ＣＮＴは、また、マルチプレクサ
ＭＸを制御し、積分器ＩＮＴがＴｉ時間の積分を完了し
たタイミングでそれをＡ／Ｄ変換器ＡＤＣに接続する。
制御装置ＣＮＴは、さらに、メモリＭＥＭを制御してＡ
／Ｄ変換器ＡＤＣの出力信号をＸ線検出素子ＤＴｅのチ
ャンネル番号およびビュー番号に対応したアドレスに記
憶する。

【００３６】メモリＭＥＭに記憶された測定データは制
御装置ＣＮＴによって後に詳しく説明するような処理が
施されてコンピュータＣＯＭに出力される。コンピュー
タＣＯＭはＸ線制御部ＸＣ、回転制御部ＲＣおよび支持
板制御部ＴＣを管制して所定のシーケンスに基づくスキ
ャンを遂行し、データ収集部ＤＡＳが収集したデータに
基づいて被検体ＯＢの断層像を再構成する。

【００３７】コンピュータＣＯＭは例えばアレープロセ
ッサ(array processor) ＡＰＲ等の高速プロセッサを有
し、それによって画像再構成のための演算を行うように
なっている。

【００３８】コンピュータＣＯＭは、また、例えばハー
ドディスク装置ＨＤＤ等の大容量記憶装置を有し、そこ
にデータ収集部ＤＡＳから与えられたデータを記憶する
ようになっている。

【００３９】コンピュータＣＯＭは本発明における画像
再構成手段の実施の形態の一例である。再構成された画
像は画像出力部ＩＭを通じて出力される。コンピュータ
ＣＯＭには表示部ＤＩＳおよび操作部ＯＰが接続され
る。これらは操作者のためのマンマシン・インタフェイ
ス(man-machine interface) を構成する。操作者は操作
部ＯＰを操作することにより、本装置の起動／停止、ス
キャン条件の設定、スキャンの開始／終了等の操作を行
う。

【００４０】次に、本装置の動作について説明する。図
４に本装置の動作状態の説明図を示す。図４に示すよう
に、本装置は３つの動作状態を有する。すなわち、待機
状態ＩＤＬ、オフセットデータ収集状態ＯＦＦおよびＸ
線データ収集状態ＳＣＮである。

【００４１】以下、各状態における本装置の動作を説明
する。待機状態ＩＤＬは、本装置が起動されたがまだ操
作者によってスキャン開始が指令されていない状態であ
る。したがって、Ｘ線照射器ＸＳからまだＸ線は照射さ
れておらず、支持枠ＦＭも停止している。

【００４２】この状態で、データ収集部ＤＡＳによりデ
ータ収集が行われる。Ｘ線が照射されないことにより、
このとき収集されるデータは各チャンネルのアナログ測
定系のオフセットデータとなる。

【００４３】スキャン開始指令が来ないうちはこのよう
なデータ収集が絶えず行われ、例えば数百〜数千回のオ
フセットデータ収集が行われる。これらのオフセットデ
ータはコンピュータＣＯＭ（アレープロセッサＡＰＲ）
に転送されることなくメモリＭＥＭに保持される。

【００４４】スキャン開始指令が与えられるとオフセッ
トデータ収集状態ＯＦＦに遷移する。この状態は、前記
従来技術によるオフセットデータ収集と同様に数十回の
オフセットデータの収集を行う状態である。

【００４５】これは従来技術と同様なスキャンルーチン
に対応できるようにするために設けられる。ただし、ア
レープロセッサＡＰＲにはこの状態で収集したオフセッ
トデータは転送されず、代わりに予め定められた固定の
値（ダミーデータ）Ｄ_DMY が転送される。

【００４６】アレープロセッサＡＰＲは与えられたダミ
ーデータＤ_DMY をハードディスク装置ＨＤＤに記憶す
る。このアレープロセッサＡＰＲの動作も前記従来技術
によるルーチンに則ったアレープロセッサの動作に合わ
せてある。

【００４７】所定回数のオフセットデータの収集が終了
するとＸ線データ収集状態ＳＣＮに遷移する。この状態
では、Ｘ線照射器ＸＳからＸ線を照射して被検体ＯＢの
スキャンを行いＸ線データＶ_X を収集する。Ｘ線データ
の収集は１スキャンで例えば１０００回（ビュー）行わ
れる。

【００４８】このとき、データ収集部ＤＡＳのマイクロ
プロセッサＣＮＴは、待機状態中にメモリＭＥＭに収集
しておいた数百〜数千回分のオフセットデータの平均値
Ｖ_{OF F} を用いて各チャンネル毎にＸ線データＶ_X のオフ
セット補正を行い、補正済のＸ線データＶ_X −Ｖ_OFF に
ダミーデータＤ_DMY を加算してアレープロセッサＡＰＲ
に転送する。

【００４９】アレープロセッサＡＰＲは転送されたデー
タＶ_X −Ｖ_OFF ＋Ｄ_DMY をハードディスク装置ＨＤＤに
記憶する。その後、ハードディスク装置ＨＤＤの記憶デ
ータＶ_X −Ｖ_OFF ＋Ｄ_DMY およびＤ_DMY を用いて次式の
計算を行う。

【００５０】

【数１】

【００５１】ここで、 ｉ：チャンネル番号 ｊ：ビュー番号 （１）式において、中括弧内のデータはマイクロプロセ
ッサＣＮＴによって予め計算されてデータ収集部ＤＡＳ
から与えられるものである。アレープロセッサＡＰＲは
そのデータからにダミーデータＤ_DMY を減算する計算を
行う。

【００５２】この計算は従来技術におけるオフセット補
正の計算と共通である。したがってアレープロセッサＡ
ＰＲにおいては従来のオフセット補正演算をそのまま踏
襲することができる。

【００５３】（１）式の計算によってＶ_X −Ｖ_OFF 、す
なわちオフセット補正された測定データが各ビューおよ
び各チャンネル毎に得られる。補正に用いられるオフセ
ットデータは待機状態ＩＤＬにおいて数百〜数千回測定
されたものの平均値なので、ノイズの影響が少ない精度
の良いオフセット補正を行うことができる。

【００５４】また、オフセットデータは待機状態ＩＤＬ
において測定されるので、数百〜数千回の測定を行って
もこれによってスキャン時間を増加させることはない。
また、これらオフセットデータはデータ収集部ＤＡＳ内
のメモリＭＥＭに記憶されるので、コンピュータＣＯＭ
側のハードディスク装置ＨＤＤは大量のオフセットデー
タを記憶する必要がなくメモリ空間が大きく占有される
ことがない。

【００５５】また、ダミーのオフセットデータを導入す
ることにより従来のオフセットデータ収集ルーチンおよ
びオフセット補正ルーチンにも対応することができる。
なお、従来のルーチンに対応する必要がない時ば、オフ
セットデータ収集ルーチンＯＦＦを省略するようにして
も良い。

【００５６】そのようにした場合、ダミーのオフセット
データが不要になるのでハードディスク装置ＨＤＤのメ
モリ空間を節約することができる。また、アレープロセ
ッサＡＰＲにおけるオフセット補正演算が不要になり、
データ処理を簡略化することができる。

【００５７】図５に積分器ＩＮＴの詳細な回路構成の一
例を示す。図５において、差動型のＯＰアンプ(operati
onal amplifier) ＡＭＰの反転入力端子１にＸ線検出信
号（電流）が導かれるようになっている。非反転入力端
子２はコモン電位点に接続されている。反転入力端子１
と出力端子３の間にスイッチＳ１が接続されている。

【００５８】ＯＰアンプＡＭＰは本発明における演算増
幅器の実施の形態の一例である。スイッチＳ１は本発明
における第１のスイッチの実施の形態の一例である。Ｏ
ＰアンプＡＭＰの反転入力端子１と出力端子３の間に
は、さらに、キャパシタＣとスイッチＳ２の直列回路が
接続されている。キャパシタＣとスイッチＳ２の直列回
路は、キャパシタＣが反転入力端子１側、スイッチＳ２
が出力端子３側となるように接続される。

【００５９】キャパシタＣは本発明におけるキャパシタ
の実施の形態の一例である。スイッチＳ２は本発明にお
ける第２のスイッチの実施の形態の一例である。キャパ
シタＣとスイッチＳ２の接続点とコモン電位点の間にス
イッチＳ３が接続されている。スイッチＳ３は本発明に
おける第３のスイッチの実施の形態の一例である。

【００６０】スイッチＳ１〜３は例えばＦＥＴ(field-e
ffect transistor) 等の半導体スイッチで構成される。
半導体スイッチは正確かつ高速にオン・オフできる点で
好ましい。とりわけＦＥＴは微小な電力で駆動できる点
で好ましい。

【００６１】スイッチＳ１〜３のオン・オフはマイクロ
プロセッサＣＮＴによって制御される。リセット時およ
び積分時のスイッチＳ１〜３のオン・オフ状態を図６に
示す。

【００６２】リセット時はスイッチＳ１がオン、スイッ
チＳ２がオフ、スイッチＳ３がオンとなり、図７に示す
ような回路が形成される。すなわち、ＯＰアンプＡＭＰ
の反転入力端子１と出力端子３の間が短絡され、キャパ
シタＣがＯＰアンプＡＭＰの反転入力端子１とコモン電
位点の間に接続されるようになる。

【００６３】このような回路になった時、ＯＰアンプＡ
ＭＰの反転入力端子１がコモン電位点に対して有するオ
フセット電圧ｅ_OFF がキャパシタＣに充電される。積分
時はスイッチＳ１がオフ、スイッチＳ２がオン、スイッ
チＳ３がオフとなり、図８に示すような回路が形成され
る。すなわち、ＯＰアンプＡＭＰの反転入力端子１と出
力端子３の間にキャパシタＣが接続され積分回路が構成
される。

【００６４】このような回路構成になった時、ＯＰアン
プＡＭＰの反転入力端子１と出力端子３の間にはキャパ
シタＣに充電された電圧による電位差が与えられる。キ
ャパシタＣに充電された電圧はオフセット電圧ｅ_OFF と
値が等しくかつ同極性であるから両者は相殺する。

【００６５】すなわち、ＯＰアンプＡＭＰの出力端子３
にはオフセット電圧ｅ_OFF が出力されなくなり、オフセ
ット補正が行われたことになる。以後、Ｘ線検信号の積
分が行われ、オフセット誤差のない出力信号が得られ
る。積分が終了したときはスイッチＳ１〜３の切換によ
り図７の状態に戻り、積分出力のリセットとオフセット
電圧ｅ_OFF のキャパシタＣへの充電が行われる。

【００６６】以上の動作の繰返しにより最新のリセット
時点のオフセット電圧に基づきオフセット補正が行われ
るので、オフセット電圧が温度によって変化（ドリフト
(drift））する場合でも正確に補正することができる。

【００６７】データ収集部ＤＡＳにおいてはＡ／Ｄ変換
器ＡＤＣの前段にバッファアンプを設け積分器ＩＮＴ側
から見た入力インピーダンスが十分高くなるようにして
いる。

【００６８】そのようにした場合の回路構成の一例を図
９に示す。図９において、複数の積分器ＩＮＴ１〜ｎが
マルチプレクサＭＸの入力側に接続されている。これら
積分器ＩＮＴ１〜ｎにはＸ線検出素子ＤＴｅ１〜ｎのＸ
線検出信号がそれぞれ導かれる。

【００６９】積分器ＩＮＴ１は差動型のＯＰアンプＡＭ
Ｐ１の反転入力端子１と出力端子３をキャパシタＣ１１
で接続し、非反転入力端子２をコモン電位点に接続し、
キャパシタＣ１１にスイッチＳ１１を並列に接続するこ
とによって構成される。

【００７０】ＯＰアンプＡＭＰ１は本発明における第１
の演算増幅器の実施の形態の一例である。キャパシタＣ
１１は本発明における第１のキャパシタの実施の形態の
一例である。スイッチＳ１１は本発明における第１のス
イッチの実施の形態の一例である。

【００７１】積分時にはスイッチＳ１１がオフとされ、
キャパシタＣ１１を通じての負帰還作用によりＸ線検出
信号の積分が行われる。リセット時にはスイッチＳ１１
がオンとされ、キャパシタＣ１１を短絡してその電荷を
放電させる。スイッチＳ１１は図５におけるスイッチＳ
１と同様なものである。スイッチＳ１１のオン・オフは
マイクロプロセッサＣＮＴによって制御される。

【００７２】他の積分器ＩＮＴ２〜ｎも同様な構成にな
っており、同様な動作を行う。ただし、動作のタイミン
グは順次ずらされている。マルチプレクサＭＸはスイッ
チＭ１〜ｎを有し、それらのオン・オフによって積分器
ＩＮＴ１〜ｎの出力信号を順番にバッファアンプＢＦＡ
に出力する。スイッチＭ１〜ｎのオン・オフはマイクロ
プロセッサＣＮＴによって制御される。

【００７３】バッファアンプＢＦＡは差動型のＯＰアン
プＡＭＰｑを用いて構成される。ＯＰアンプＡＭＰｑの
非反転入力端子２にマルチプレクサＭＸの出力信号が与
えられる。ＯＰアンプＡＭＰｑは本発明における第２の
演算増幅器の実施の形態の一例である。

【００７４】スイッチＳ２１とキャパシタＣ２１の直列
回路、スイッチＳ２２とキャパシタＣ２２の直列回路、
…スイッチＳ２ｎとキャパシタＣ２ｎの直列回路が積分
器ＩＮＴ１〜ｎに対応して設けられる。これらスイッチ
とキャパシタの直列回路は互いに並列に接続される。

【００７５】スイッチＳ２１〜２ｎは本発明における第
２のスイッチの実施の形態の一例である。キャパシタＣ
２２〜２ｎは本発明における第２のキャパシタの実施の
形態の一例である。また、これらスイッチとキャパシタ
の直列回路は本発明における直列回路の実施の形態の一
例である。

【００７６】この並列回路の一端ｕがＯＰアンプＡＭＰ
ｑの反転入力端子１に接続され、他端ｖがスイッチＳｃ
を介してコモン電位点に接続される。また、両端ｕおよ
びｖはそれぞれスイッチＳａおよびＳｂを介してＯＰア
ンプＡＭＰｑの出力端子３に接続される。

【００７７】スイッチＳａ、ＳｂおよびＳｃはそれぞれ
本発明における第３、第４および第５のスイッチの実施
の形態の一例である。スイッチＳ２１〜２ｎおよびＳａ
〜ｃは図５に示したスイッチＳ１〜３と同様なものであ
る。それらのオン・オフはマイクロプロセッサＣＮＴに
よって制御され、例えば図１０に示すようなタイミング
で動作する。

【００７８】図１０には積分器ＩＮＴ１の１サイクルの
動作についてのタイムチャートを示す。なお、他の積分
器ＩＮＴ２〜ｎの動作もタイミングが順次ずれるものの
同様になっているので、積分器ＩＮＴ１で代表して説明
する。

【００７９】図１０において、積分器ＩＮＴ１の１サイ
クルの動作はＡ，Ｂ，Ｃの３つの期間に分けられる。期
間Ａでは、スイッチＳ１１がオンになり積分器ＩＮＴ１
がリセットされる。この時スイッチＭ１がオンになって
おり、リセット状態の積分器ＩＮＴ１の出力信号がパッ
ファアンプＢＦＡに入力される。

【００８０】パッファアンプＢＦＡにおいてはスイッチ
Ｓ２１がオンになっており、キャパシタＣ２１が選ばれ
た状態になっている。そしてスイッチＳａとＳｃがオ
ン、スイッチＳｂがオフになっている。

【００８１】この時の回路状態は図１１に示すようにな
る。すなわち、積分器ＩＮＴ１においてはＯＰアンプＡ
ＭＰ１の反転入力端子１と出力端子３が直結されてゲイ
ンが０の反転増幅器が形成される。

【００８２】バッファアンプＢＦＡにおいてはＯＰアン
プＡＭＰｑの反転入力端子１と出力端子３が直結されて
ゲインが１の非反転増幅器が形成される。さらに、反転
入力端子１とコモン電位点の間にキャパシタＣ２１が接
続される。

【００８３】この状態ではＯＰアンプＡＭＰｑの出力端
子３にはＯＰアンプＡＭＰ１とＡＭＰｑのオフセット電
圧の和ｅ_OFF が出力され、これがキャパシタＣ２１に充
電される。すなわち、ＯＰアンプＡＭＰ１とＡＭＰｑの
総合的なオフセット電圧ｅ_{OF F} キャパシタＣ２１に蓄え
られる。

【００８４】期間Ｂでは、スイッチＳ１１がオフとなり
積分器ＩＮＴ１によるＸ線検出信号の積分が行われる。
この時スイッチＭ１はオフとされ、積分器ＩＮＴ１がバ
ッファアンプＢＦＡから切り離される。

【００８５】バッファアンプＢＦＡにおいてはスイッチ
Ｓ２１がオフにされ、また、スイッチＳａとＳｃがオ
フ、スイッチＳｂがオンとされる。この時の回路状態は
図１２に示すようになる。図１２の状態は積分器ＩＮＴ
１の積分が終わるのを待ち受ける状態である。このと
き、キャパシタＣ２１には上記の総合的なオフセット電
圧ｅ_OFF が保持されている。

【００８６】期間Ｃでは、積分器ＩＮＴ１は積分を継続
している。その状態でスイッチＭ１がオンとされ、積分
器ＩＮＴ１の出力信号がバッファアンプＢＦＡに入力さ
れる。また、バッファアンプＢＦＡにおいてはスイッチ
Ｓ２１がオンにされる。

【００８７】この時の回路状態は図１３に示すようにな
る。すなわち、積分器ＩＮＴ１の出力信号がバッファア
ンプＢＦＡの非反転入力端子２に入力され、キャパシタ
Ｃ２１がＯＰアンプＡＭＰｑの反転入力端子１と出力端
子３の間に負帰還回路として接続される。

【００８８】このとき、負帰還回路のキャパシタＣ２１
には総合的なオフセット電圧ｅ_OFFが保持されているの
でＯＰアンプＡＭＰｑの出力電圧はこの分だけシフトさ
れ、出力電圧に含まれている積分器ＩＮＴ１とバッファ
アンプＢＦＡのオフセット電圧が相殺される。

【００８９】これによって、オフセット補正された出力
電圧、すなわちＸ線検出信号の正確な積分値がＡ／Ｄ変
換器ＡＤＣに入力されることとなる。Ａ／Ｄ変換器ＡＤ
Ｃは期間Ｃの末の時点で入力信号をＡ／Ｄ変換しメモリ
ＭＥＭに出力する。

【００９０】以下、同様な動作を繰り返す。キャパシタ
Ｃ２１に充電されるオフセット電圧は積分器ＩＮＴ１の
リセットの度に更新されるので、オフセット電圧が温度
によって変化する場合でも常に的確なオフセット補正を
行うことができる。

【００９１】他の積分器ＩＮＴ２〜ｎについても順次時
期をずらして同様な動作が行われ、それぞれオフセット
補正された測定データが得られる。積分器ＩＮＴ１にお
けるスイッチＳ１１として半導体スイッチを用いた場
合、それがオフになるときキャパシタＣ１１に対する電
荷注入（チャージ・インジェクション(charge injectio
n)）が発生する。これはキャパシタＣ１１の電荷を変化
させるので、積分器ＩＮＴ１の出力に誤差を生じる。

【００９２】電荷注入による出力誤差はキャパシタＣ１
１の静電容量が小さい程大きくなる。したがって、微素
子化したＸ線検出素子ＤＴｅに合わせてキャパシタＣ１
１の静電容量を小さくした時に誤差が大きくなる。

【００９３】そのような電荷注入による誤差もキャパシ
タＣ２１を利用することにより補正することができる。
図１４に電荷注入による誤差補正を行う場合の各スイッ
チのオン・オフのタイミングを示す。

【００９４】図１４は、スイッチＭ１，Ｓ２１およびＳ
ａ〜ｃのオン・オフ切換のタイミングを期間Ｂ内にずれ
込ませた点が図１０と相違する。すなわち、期間Ｂ内の
最初の部分Ｂ’においてもこれらのスイッチは期間Ａと
同じ状態を維持するようにしている。

【００９５】期間Ｂ’での回路状態は図１５に示すよう
になる。図１５に示すバッファアンプＢＦＡの接続状態
は図１１に示したのと同じである。したがって、キャパ
シタＣ２１にはＯＰアンプＡＭＰｑの出力電圧が充電さ
れる。

【００９６】このとき、積分器ＩＮＴ１はＸ線検出信号
の積分を開始しているので、ＯＰアンプＡＭＰｑの出力
電圧は前記のようなオフセット電圧に積分器ＩＮＴ１の
積分出力電圧を加えたものとなる。したがって、そのよ
うな出力電圧がキャパシタＣ２１に充電される。

【００９７】このときの積分出力には図１４（ｂ）に示
すように電荷注入による変化（分かり易くするため誇張
してある）が含まれているが、それをも含めてキャパシ
タＣ２１に充電される。

【００９８】期間Ｂ’の終了とともにスイッチＭ１，Ｓ
２１，ＳａおよびＳｃがオフとなってキャパシタＣ２１
は切り離され、それまでの充電電圧を保持する。以後、
期間ＢにおいてＸ線検出信号の積分が行われる。そし
て、期間Ｃで図１３に示したようにキャパシタＣ２１が
ＯＰアンプＡＭＰｑの負帰還回路に接続されることによ
り、オフセット誤差とともに電荷注入による誤差も補正
される。

【００９９】Ｘ線ＣＴ装置においては、データ収集部Ｄ
ＡＳの出力データはデータ量を少なくするために正の値
しか表現しないのが普通である。その場合、０付近のデ
ータを精密に取り扱えるように測定データに適宜のオフ
セット値を加算することが行われる。

【０１００】従来は例えば積分器ＩＮＴを構成するＯＰ
アンプＡＭＰ１の非反転入力端子２に所定の電圧を印加
することによってオフセット値加算を実現していたが、
チャンネル数に比例して電圧源の使用数が増してコスト
高となり、また、オフセットの安定性が電圧源の安定度
に依存するので高度に安定な電圧源が必要とされ、これ
もまたコスト高の原因となる。

【０１０１】本装置においては、この点についても改良
されている。すなわち、図２に示したデータ収集部ＤＡ
Ｓにおいて、マイクロプロセッサＣＮＴがメモリＭＥＭ
に記憶されたＡ／Ｄ変換器ＡＤＣの出力データに所定の
オフセット値を加算するようになっている。

【０１０２】これによって、ディジタル的にオフセット
値の加算が行われる。このようなマイクロプロセッサＣ
ＮＴによるオフセット値の加算は、オフセット値がソフ
トウェア(software)によって自在に変えられる点で好ま
しい。

【０１０３】ディジタル的なオフセット加算をファーム
ウェア(firmware)で実現するときは、図１６に示すよう
に、Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣとメモリＭＥＭの間に例えばＲ
ＯＭ(read only memory)で構成される変換テーブルＴＢ
Ｌを設け、これによってＡ／Ｄ変換器ＡＤＣの出力デー
タをオフセット値が加算されたデータに変換しメモリＭ
ＥＭに記憶するようにする。このようなファームウェア
によるオフセットは構成が簡単でかつ動作速度が高速な
点で好ましい。これらのいずれにおいても、オフセット
値の加算はディジタル的に行うので安定なオフセット処
理を簡便に行うことができる。また、多チャンネルの測
定データに対して少数のオフセット加算手段によって対
応することができる。

【０１０４】本装置では、データ収集部ＤＡＳの感度を
絶えず測定し感度変化がある場合は感度補正を行うよう
にしている。その構成を図１７に示す。図１７におい
て、積分器ＩＮＴには基準信号源ＧＥＮの基準信号がス
イッチＳ０を介して入力できるようになっている。基準
信号は例えば値が既知な定電流とされる。

【０１０５】スイッチＳ０のオン・オフはマイクロプロ
セッサＣＮＴによって制御され、感度測定を行うときに
オンとされ、スキャンを行うときはオフとされる。マイ
クロプロセッサＣＮＴは、例えば毎回のスキャンに先立
って先ず積分器ＩＮＴに基準信号源ＧＥＮの基準信号を
入力してその測定データの収集を行う。このような基準
信号に対するデータ収集をデータ収集部ＤＡＳの全ての
チャンネルについて行う。なお、毎回のスキャンでなく
ても例えば数十スキャン等所定のスキャン数毎に行うよ
うにしても良い。

【０１０６】マイクロプロセッサＣＮＴは、収集された
データに基づいて各チャンネルの測定系の感度変化を調
べる。各測定データは感度が正常なときは基準信号に対
応した所定の値になるべきであるから、各測定データを
その所定値と比較することにより感度変化の有無および
その程度が求められる。

【０１０７】マイクロプロセッサＣＮＴは本発明におけ
る感度測定手段の実施の形態の一例である。このように
して求められた各チャンネル毎の感度変化がメモリＭＥ
Ｍに記憶される。また、感度変化が許容範囲を逸脱して
いるときはコンピュータＣＯＭを通じて表示部ＤＩＳに
警報を表示させる。この警報は例えばＯＰアンプ等の部
品交換を促すメッセージ等とされる。

【０１０８】スキャンを実行してＸ線検出データを収集
したときは、マイクロプロセッサＣＮＴは各チャンネル
の測定データを先に求めた感度変化に応じて補正する。
これによって、感度変化に影響されない測定データが得
られる。

【０１０９】このように、毎回のスキャンまたは所定の
スキャン数毎に頻繁に感度をチェックしそれに基づいて
測定データの感度補正を行うので、常に精度の良い測定
データが得られ、それに基づいて品質の良い再構成画像
を得ることができる。

【０１１０】すなわち、感度変化の発見が遅れ長期にわ
たって画像品質の低い状態が続くという不都合な事態が
避けられる。また、部品の故障等があるときは早期に報
知されるので迅速な対応をとることができ、稼働停止時
間を最小にすることができる。

【０１１１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、課題を解決
するための第１の発明によれば、Ｘ線ＣＴ装置がスキャ
ンを行わないときはオフセットデータの収集を行うよう
にしたので、十分に多数回のオフセットデータの収集を
行うことができ、それによるオフセット補正によって精
度の良い測定データを得るデータ収集方法を実現するこ
とができる。

【０１１２】また、課題を解決するための第２の発明に
よれば、Ｘ線ＣＴ装置がスキャンを行わないときはオフ
セットデータの収集を行うようにしたので、十分に多数
回のオフセットデータの収集を行うことができ、それに
よるオフセット補正によって精度の良い測定データを得
るデータ収集装置を実現することができる。

【０１１３】また、課題を解決するための第３の発明に
よれば、Ｘ線ＣＴ装置がスキャンを行わないときはデー
タ収集手段でオフセットデータの収集を行うようにした
ので、十分に多数回のオフセットデータの収集を行うこ
とができ、それによるオフセット補正によって精度の良
い測定データを得るＸ線ＣＴ装置を実現することができ
る。

【０１１４】また、課題を解決するための第４の発明に
よれば、積分器の動作状態を第１の動作状態と第２の動
作状態とに切り換えるようにしたので、キャパシタに充
電した電圧を利用して演算増幅器のオフセットを補正
し、それによって精度の良い測定データを得るデータ収
集装置を実現することができる。

【０１１５】また、課題を解決するための第５の発明に
よれば、積分器および増幅器の動作を第１の動作状態と
第２の動作状態と第３の動作状態とに切り換えるように
したので、キャパシタに充電した電圧を利用して２つの
演算増幅器のオフセットを一挙に補正し、それによって
精度の良い測定データが得られるデータ収集装置を実現
することができる。

【０１１６】また、課題を解決するための第６の発明に
よれば、ディジタルデータに変換された後の測定データ
についてオフセット値の加算を行うようにしたので、安
定した正確なオフセット値の加算が簡単な手段で行え、
それによって精度の良い測定データが得られるデータ収
集装置を実現することができる。

【０１１７】また、課題を解決するための第７の発明に
よれば、スキャンに先立って基準入力信号を用いてデー
タ収集装置の感度を測定するようにしたので、感度測定
の頻度が上がり常に適正な感度補正が行えるようにな
り、それによって精度の良い測定データを得るＸ線ＣＴ
装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。

【図２】本発明の実施の形態の一例の装置におけるデー
タ収集部のブロック図である。

【図３】本発明の実施の形態の一例の装置におけるデー
タ収集部の動作のタイムチャートである。

【図４】本発明の実施の形態の一例の装置の動作状態を
示す図である。

【図５】本発明の実施の形態の一例の装置における積分
器の詳細な構成を示す回路図である。

【図６】本発明の実施の形態の一例の装置における積分
器の動作状態を示す図である。

【図７】本発明の実施の形態の一例の装置における積分
器の動作状態を示す図である。

【図８】本発明の実施の形態の一例の装置における積分
器の動作状態を示す図である。

【図９】本発明の実施の形態の一例の装置におけるデー
タ収集部の詳細な構成を示す回路図である。

【図１０】本発明の実施の形態の一例の装置におけるデ
ータ収集部の動作を示すタイムチャートである。

【図１１】本発明の実施の形態の一例の装置におけるデ
ータ収集部の動作状態を示す図である。

【図１２】本発明の実施の形態の一例の装置におけるデ
ータ収集部の動作状態を示す図である。

【図１３】本発明の実施の形態の一例の装置におけるデ
ータ収集部の動作状態を示す図である。

【図１４】本発明の実施の形態の一例の装置におけるデ
ータ収集部の動作を示すタイムチャートである。

【図１５】本発明の実施の形態の一例の装置におけるデ
ータ収集部の動作状態を示す図である。

【図１６】本発明の実施の形態の一例の装置におけるデ
ータ収集部のブロック図である。

【図１７】本発明の実施の形態の一例の装置におけるデ
ータ収集部のブロック図である。

【符号の説明】

ＸＳ Ｘ線照射器 ＢＭ Ｘ線ビーム ＤＴ Ｘ線検出器 ＤＴｅ Ｘ線検出素子 ＦＭ 支持枠 ＯＢ 被検体 ＴＢ 支持板 ＸＣ Ｘ線制御部 ＴＣ 支持板制御部 ＲＣ 回転制御部 ＤＡＳ データ収集部 ＣＯＭ コンピュータ ＩＭ 画像出力部 ＤＩＳ 表示部 ＯＰ 操作部 ＡＰＲ アレープロセッサ ＨＤＤ ハードディスク装置 ＩＮＴ 積分器 ＭＸ マルチプレクサ ＡＤＣ Ａ／Ｄ変換器 ＭＥＭ メモリ ＣＮＴ 制御装置 ＡＭＰ ＯＰアンプ

フロントページの続き (72)発明者 長井 賢二 東京都日野市旭が丘四丁目７番地の127 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線ＣＴ装置のためのデータ収集方法で
   あって、前記Ｘ線ＣＴ装置がスキャンを行わないときは
   オフセットデータを収集するようにしたことを特徴とす
   るデータ収集方法。
2. 【請求項２】 Ｘ線ＣＴ装置のためのデータ収集装置に
   おいて、前記Ｘ線ＣＴ装置がスキャンを行わないときに
   オフセットデータを収集するように構成したことを特徴
   とするデータ収集装置。
3. 【請求項３】 Ｘ線照射手段と、Ｘ線検出手段と、前記
   Ｘ線検出手段からＸ線検出データを収集するデータ収集
   手段と、前記データ収集手段が収集したＸ線検出データ
   に基づいて画像再構成を行う画像再構成手段とを有する
   Ｘ線ＣＴ装置において、前記データ収集手段は前記Ｘ線
   ＣＴ装置がスキャンを行わないときにオフセットデータ
   を収集するように構成したことを特徴とするＸ線ＣＴ装
   置。
4. 【請求項４】 積分器を有するデータ収集装置におい
   て、 前記積分器は、非反転入力端子がコモン電位点に接続さ
   れた差動型の演算増幅器と、前記演算増幅器の反転入力
   端子と出力端子の間に接続された第１のスイッチと、前
   記演算増幅器の反転入力端子に一端が接続されたキャパ
   シタと、前記キャパシタの他端と前記演算増幅器の出力
   端子の間に接続された第２のスイッチと、前記キャパシ
   タの他端とコモン電位点の間に接続された第３のスイッ
   チとを有し、 前記第１および第３のスイッチがオンで前記第２のスイ
   ッチがオフとなる第１の動作状態と、前記第１および第
   ３のスイッチがオフで、前記第２のスイッチがオンとな
   る第２の動作状態との間で動作状態が切り換えられるよ
   うに構成したことを特徴とするデータ収集装置。
5. 【請求項５】 積分器とこの積分器の出力信号が入力さ
   れる増幅器とを有するデータ収集装置において、 前記積分器は、非反転入力端子がコモン電位点に接続さ
   れた差動型の第１の演算増幅器と、前記第１の演算増幅
   器の反転入力端子と出力端子の間に接続された第１のス
   イッチと、前記第１の演算増幅器の反転入力端子と出力
   端子の間に接続された第１のキャパシタとを有し、 前記増幅器は、前記積分器の出力信号が非反転入力端子
   に入力される差動型の第２の演算増幅器と、第２のスイ
   ッチと第２のキャパシタとの直列回路であって一端が前
   記第２の演算増幅器の反転入力端子に接続される直列回
   路と、前記直列回路の一端と前記第２の演算増幅器の出
   力端子の間に接続される第３のスイッチと、前記直列回
   路の他端と前記第２の演算増幅器の出力端子の間に接続
   される第４のスイッチと、前記直列回路の他端とコモン
   電位点の間に接続される第５のスイッチとを有し、 前記第１、第２、第３および第５のスイッチがオンで、
   前記第４のスイッチがオフとなる第１の動作状態と、 前記第１、第２、第３および第５のスイッチがオフで、
   前記第４のスイッチがオンとなる第２の動作状態と、 前記第１、第３および第５のスイッチがオフで、前記第
   ２および第４のスイッチがオンとなる第３の動作状態と
   に動作状態が切り換えられるように構成したことを特徴
   とするデータ収集装置。
6. 【請求項６】 アナログ信号をディジタルデータに変換
   して収集するデータ収集装置において、ディジタルデー
   タに変換された後の測定データについてオフセット値の
   加算を行うように構成したことを特徴とするデータ収集
   装置。
7. 【請求項７】 Ｘ線照射手段と、Ｘ線検出手段と、前記
   Ｘ線検出手段からＸ線検出データを収集するデータ収集
   手段と、前記データ収集手段が収集したＸ線検出データ
   に基づいて画像再構成を行う画像再構成手段とを有する
   Ｘ線ＣＴ装置において、スキャンに先立って基準信号を
   用いて前記データ収集装置の感度を測定する感度測定手
   段を設けたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。