JPH09313477A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｘ線焦点の熱移動現象に起因したＸ線断層像
の品位低下を抑制する。 【解決手段】 この発明のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管１に
おける発生熱の現在残量を求める蓄熱求出部１１と、Ｘ
線管１における発生熱の現在残量とＸ線焦点の熱移動現
象に起因する曝射角度の補正量の対応関係を記憶した補
正量記憶部１２を備える。蓄熱求出部１１で求められた
発生熱の現在残量に対応する曝射角度θの補正量が補正
量記憶部１２から求められると、角度補正部１３によっ
て、各Ｘ線検出データに対応する曝射角度が補正され
る。データ処理部８は補正された曝射角度に対応するＸ
線検出データに基づいて画像を再構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、Ｘ線管とＸ線検
出アレイとが被検体を挟んで対向配置されるかたちで備
えた医療用ないし産業用のＸ線ＣＴ装置に関し、特に、
Ｘ線焦点の熱移動現象に起因するＸ線断層像の品位低下
を解消するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転陽極型のＸ線管と、Ｘ線検出
素子が多数個円弧状に配列されたＸ線検出アレイとを被
検体を挟んで対向配置するかたちで備えたＸ線ＣＴ装置
がある。このＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管およびＸ線検出ア
レイを対向配置状態を維持したまま被検体の体軸まわり
に回動させながら、各回動位置においてＸ線管からの曝
射Ｘ線を受けた被検体の透過Ｘ線をＸ線検出アレイより
検出して異なる曝射角度ごとにそれぞれＸ線検出データ
を収集する。各曝射角度におけるＸ線検出データにフー
リエ変換法を用いたデータ処理が施されることにより被
検体のＸ線断層像が再構成される。この装置によれば、
Ｘ線ファンビームの角度が大きくとれるともに、多数個
のＸ線検出素子で被検体の断面を広くカバーでき、短い
撮影時間でＸ線断層像を得ることができる。また、Ｘ線
管およびＸ線検出アレイの回動態様については、被検体
の体軸まわりを一周（３６０°回動）させるフルスキャ
ンの他、被検体の体軸まわりを半周（１８０°回動）さ
せるハーフスキャンも行える。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線焦点の熱移動現象が原因で
Ｘ線断層像の品位が低下するという問題がある。すなわ
ち、Ｘ線曝射が継続して行われると、温度上昇によって
回転陽極（ターゲット）が熱膨張して、Ｘ線焦点が変移
する。その結果、Ｘ線の曝射角度に誤差が生じて、フル
スキャンの再生画像は不鮮明なものとなり、また、ハー
フスキャンの再生画像は顕著な白黒の筋のあるものにな
る。

【０００４】この発明は、上記問題点に鑑み、Ｘ線焦点
の熱移動現象に起因したＸ線断層像の品位低下を抑制す
るＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係るＸ線ＣＴ
装置は、上記の課題を達成するために、Ｘ線管と、Ｘ線
検出素子が多数個円弧状に配列されたＸ線検出アレイと
を被検体を挟んで対向配置されるかたちで備えるととも
に、前記Ｘ線管およびＸ線検出アレイを対向配置状態を
維持したまま被検体の体軸まわりに回動させる回動手段
と、各回動位置において前記Ｘ線管からの曝射Ｘ線を受
けた被検体の透過Ｘ線をＸ線検出アレイより検出して異
なる曝射角度ごとにそれぞれＸ線検出データを収集・記
憶するデータ収集・記憶手段と、各曝射角度におけるＸ
線検出データにデータ処理を施して被検体のＸ線断層像
を再構成するデータ処理手段とを備えたＸ線ＣＴ装置に
おいて、前記Ｘ線管における発生熱の現在残量を求出す
る蓄熱求出手段と、前記発生熱の現在残量とＸ線管焦点
の熱移動現象に起因する曝射角度の補正量の対応関係を
記憶する補正量記憶手段と、前記曝射角度に対し前記補
正量に見合った補正を施す角度補正手段とを具備すると
いうものである。

【０００６】

【作用】この発明のＸ線ＣＴ装置の作用は次のとおりで
ある。この発明のＸ線ＣＴ装置によるＸ線断層像撮影で
は、回動手段により、Ｘ線管およびＸ線検出アレイが対
向配置状態を維持したまま被検体の体軸まわりに回動さ
せられるとともに、データ収集・記憶手段により、各回
動位置においてＸ線管からの曝射Ｘ線を受けた被検体の
透過Ｘ線をＸ線検出アレイより検出して異なる曝射角度
ごとにそれぞれＸ線検出データが収集・記憶される。そ
して、データ処理手段によって、各曝射角度におけるＸ
線検出データにデータ処理が施されて被検体のＸ線断層
像が再構成される。

【０００７】一方、この発明のＸ線ＣＴ装置では、蓄熱
求出手段により、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線管における発生熱
の現在残量が求められる。また、補正量記憶手段には、
Ｘ線管における発生熱の現在残量（現在、残っている総
熱量）とＸ線管焦点の熱移動現象に起因する曝射角度の
補正量の対応関係が記憶されており、蓄熱求出手段によ
り求められた発生熱の現在残量に対応した曝射角度の補
正量が求められる。そして、角度補正手段によって、デ
ータ処理の対象としているＸ線検出データの曝射角度
に、前記補正量に見合った補正が施されて適正な曝射角
度に修正された後に、データ処理手段によって画像が再
構成される。

【０００８】すなわち、発生熱の現在残量はＸ線管の現
在温度とよく対応している。他方、Ｘ線焦点の位置はＸ
線管の現在温度が何度であるかによって異なる。Ｘ線の
曝射角度は、回動手段によるＸ線管およびＸ線検出アレ
イの各回動位置と対応しているが、この曝射角度は、発
生熱の現残量が標準量（典型量）、つまりＸ線管の標準
温度（典型温度）の時のＸ線焦点の位置を基準位置とし
ている。したがって、発生熱の現在残量が標準量でない
場合は、Ｘ線焦点の位置が基準位置から外れた分だけ曝
射角度も設定値からずれて適正値でなくなる。他方、フ
ーリエ変換法などによるデータ処理のパラメータの一つ
である曝射角度が適正値でないと、データ処理が正しく
行われなくなる。この発明では、角度補正手段によっ
て、Ｘ線管焦点の熱移動現象により曝射角度が設定値か
らずれてしまった分に見合った補正量でもって曝射角度
に補正が施されるため、データ処理が適正な曝射角度に
基づいて正しく行われるようになる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る医療用のＸ
線ＣＴ装置の一実施例を、図面を参照しながら詳しく説
明する。図１は、実施例のＸ線ＣＴ装置の要部構成をあ
らわすブロック図である。

【００１０】実施例のＸ線ＣＴ装置は、図１に示すよう
に、回転陽極型のＸ線管１と、Ｘ線検出素子２ａが多数
個円弧状に配列されたＸ線検出アレイ２とを、天板３の
上に載置された被検体Ｍを挟んで対向配置されるかたち
で備えている。Ｘ線管１およびＸ線検出アレイ２は、回
動部４により、対向配置状態を維持したまま（一体的
に）被検体Ｍの体軸Ｚまわりを回動させられてゆく。回
動部４のコントロールは操作制御部５を介して行われ
る。

【００１１】Ｘ線管１は、図２（ａ）に示すように、管
球中に回転陽極１ａと電子ビーム発生用のフィラメント
１ｂが配設されている。図２（ａ）では、Ｘ線検出アレ
イ２が紙面を貫通する方向に配列されていることにな
る。回転陽極１ａの回転軸１ｃはベアリング１ｄで回転
可能に軸受けされていて、回転陽極１ａは回転磁界によ
り、図２（ｂ）の矢印Ｒが示す向きに高速回転する一
方、フィラメント１ｂから電子ビームが回転陽極１ａの
周上に照射されて、Ｘ線ファンビームＦがＸ線検出アレ
イ２の方へ放出される構成である。回転陽極１ａの上の
Ｘ線放出位置がＸ線焦点Ｑである。この他、Ｘ線管１で
は、回転陽極１ａを冷却するための機構（図示省略）な
ども設けられている。

【００１２】なお、図１に示すように、回動に伴って変
化するＸ線の曝射角度θは、回動部４によって設定する
Ｘ線管１およびＸ線検出アレイ２の各回動位置と対応し
ている。このＸ線の曝射角度θは、回動部４で検出され
て操作制御部５へフィードバックされている。

【００１３】また、Ｘ線焦点Ｑは、図３に示すように、
Ｘ線検出アレイ２の円弧状配列の中央に位置するＸ線検
出素子（中心チャンネル素子）２ａＣの中心と回転中心
Ｏを結ぶ中心線ＬＡより０．２５Ｗ（Ｗはチャンネル素
子の幅）だけ横に変位した位置にある。これは、以下の
理由による。

【００１４】もし、Ｘ線管焦点が変位することなく、図
３に示す中心線ＬＡの上の点Ｐにあったとすると、Ｘ線
管１とＸ線検出アレイ２が図３の状態にあるときにＸ線
検出アレイ２から得られたデータと、図３の状態から１
８０°回転した時に得られたデータとが同じになる。つ
まり、Ｘ線曝射角度がθのときのＸ線検出データと、Ｘ
線曝射角度がθ＋１８０度のときのＸ線検出データとが
同じになるので、例えばＸ線管１とＸ線検出アレイ２と
をフルスキャン（３６０度回転）しても、得られるＸ線
検出データはフーフスキャン（１８０度回転）の場合と
同等になってしまう。これに対して、Ｘ線焦点Ｑが、図
３に示すように、中心線ＬＡより０．２５Ｗだけ横に変
位した位置にある場合、Ｘ線管１とＸ線検出アレイ２が
図３の状態にある時と、図３の状態から１８０°回転し
た時の状態とでは、Ｘ線検出アレイ２より得られるデー
タが異なるようになり、前者の場合に比べてデータの数
が２倍に増えるので、画像の再構成の精度が高くなる。

【００１５】実施例のＸ線ＣＴ装置は、さらにＤＡＳ
（データ収集部）６とデータメモリ７およびデータ処理
部８を備えている。各回動位置においては、高圧制御部
１０により駆動されたＸ線管１からの曝射Ｘ線を受けた
被検体Ｍの透過Ｘ線がＸ線検出アレイ２より検出される
が、ＤＡＳ６は、Ｘ線検出アレイ２より異なる曝射角度
ごとにそれぞれＸ線検出データを収集する一方、データ
メモリ７が各Ｘ線検出データを、それを得た時の照射角
度θと対応づけして記憶してゆく。そして、データの収
集・記憶が完了すると、データ処理部８が各曝射角度θ
におけるＸ線検出データにフーリエ変換法によるデータ
処理を施して被検体のＸ線断層像を再構成し、最終的に
はモニタ９の画面に表示したりする。

【００１６】さらに、Ｘ線ＣＴ装置は、この発明の構成
上の特徴として、Ｘ線管１における発生熱の現在残量を
求出する蓄熱求出部１１、発生熱の現在残量とＸ線焦点
の熱移動現象に起因する曝射角度の補正量の対応関係を
記憶する補正量記憶部１２、および、曝射角度に対し補
正量に見合った補正を施す角度補正部１３とを具備す
る。

【００１７】Ｘ線管１では、Ｘ線曝射が行われる都度に
熱が発生する。発生した熱は放散されてしまうまではＸ
線管１（の回転陽極１ａ）を中心に残留するとともに残
留熱はＸ線管１（の回転陽極１ａ）の温度を上昇させ
る。そして、Ｘ線断層像の撮影中の発生熱の現在残量
は、Ｘ線管１の曝射開始までの曝射履歴やその時の曝射
条件（管電圧・管電流・スキャン時間＝Ｘ線曝射時間）
などに支配される。一方、蓄熱求出部１１は熱量の単位
としてＸ線管１の許容限度電力量を利用している。すな
わち、Ｘ線管１の最大許容電力条件（管電圧×管電流×
Ｘ線曝射時間×安全係数）を１００H.U.（H.U.：ヒート
ユニット）とするH.U.を熱量の単位とする。電力量はＸ
線管１に与えられるエネルギー量であり、熱量として利
用することができる。なお、安全係数は例えば０．９で
ある。

【００１８】そして、蓄熱求出部１１は、操作制御部５
より曝射情報をデータ処理部８を介して入力して予めセ
ットされた処理手順（プログラム）に従って、現在のＸ
線管１のH.U.値を発生熱の現在残量として求出する。処
理手順の一例としては、今現在のH.U.値が２０H.U.のと
ころに５０H.U.の曝射を行えば、曝射直後は発生熱の現
在残量が約７０H.U.である。そして、その後、曝射が行
われなかったら、Ｘ線管１に付随している冷却構造によ
り時間と共に７０H.U.から徐々に減少してゆく。減少カ
ーブ等は予め実測して処理手順に組み込まれている。な
お、実施例の装置では、蓄熱求出部１１が９０H.U.を求
出すると、Ｘ線管１が危険領域にあるということで曝射
が禁止される。

【００１９】また、蓄熱求出部１１が求出した発生熱の
現在残量はＸ線管の現在温度とよく対応している。他
方、Ｘ線焦点の位置はＸ線管１の現在温度が何度である
かによって異なる。Ｘ線の曝射角度は、回動手段による
Ｘ線管およびＸ線検出アレイの各設定位置と対応してい
るが、発生熱の現残量が標準量（典型量）、つまり、Ｘ
線管の標準温度（典型温度）の時のＸ線管焦点の位置を
基準位置としている。具体的には、実施例の装置の場
合、５０H.U.の時に、図３に示すように、Ｘ線管焦点Ｑ
が、Ｘ線検出アレイ２の円弧状配列の中央に位置するＸ
線検出素子２ａＣの中心と回転中心Ｏを結ぶ中心線ＬＡ
より０．２５Ｗだけ横に変位した位置にあるように装置
が予め調整されている。

【００２０】したがって、発生熱の現残量であるH.U.値
が５０H.U.からずれた場合、図２（ｂ）に矢印Ｓで示す
方向にＸ線焦点Ｑの位置が変位する。Ｘ線焦点Ｑは、例
えば、±０．０１Ｗ程度の熱移動を生じる。こうなる
と、Ｘ線焦点Ｑが移動した分だけ曝射角度θも設定値か
らずれて適正値でなくなる。H.U.値の変化量と曝射角度
θのずれの程度（補正量Δθ）は、予め測定して曲線化
し、図４に示すようなかたちで、補正量記憶部１２に記
憶しておく。補正量Δθはプラスの場合もあれば、マイ
ナスの場合もある。

【００２１】さらに、角度補正部１３は、或る曝射角度
θでデータ収集を行っている時、蓄熱求出部１１が求出
した発生熱の現残量であるH.U.値αに対応する補正量Δ
θを補正量記憶部１２より引き出して、曝射角度θを補
正し、データ処理部８へ送出する。各曝射角度θについ
ての補正量Δθは、実際に各Ｘ線検出データを収集して
いる間に求めることになる。

【００２２】今、簡単のために、（実際はもっと細かく
データを収集するが）６０°置きに３６０°のデータ収
集を３秒スキャンで行う場合を例にとって説明する。ス
キャン開始に伴って、蓄熱求出部１１がデータ収集開始
時のH.U.値とスキャンに伴う曝射情報に基づき、刻々の
H.U.値を求出する一方、求出されたH.U.値に対応する補
正量Δθ（単位：度）が補正量記憶部１２より直ちに引
きだされる。そして、角度補正部１３が各曝射角度θ
（単位：度）に補正を施す演算（θ＋Δθ）を行う。結
果は、以下のとおりとなる。

【００２３】 曝射角度 ０° H.U.値α１ 補正量Δθ１ 補正曝射角度 ０°＋Δθ１ 曝射角度 60° H.U.値α２ 補正量Δθ２ 補正曝射角度 60°＋Δθ２ 曝射角度 120° H.U.値α３ 補正量Δθ３ 補正曝射角度 120°＋Δθ３ 曝射角度 180° H.U.値α４ 補正量Δθ４ 補正曝射角度 180°＋Δθ４ 曝射角度 240° H.U.値α５ 補正量Δθ５ 補正曝射角度 240°＋Δθ５ 曝射角度 300° H.U.値α６ 補正量Δθ６ 補正曝射角度 300°＋Δθ６ 曝射角度 360° H.U.値α７ 補正量Δθ７ 補正曝射角度 360°＋Δθ７ （注）H.U.値αが５０H.U.であれば、Δθは０である。

【００２４】勿論、データ処理部８は補正後の各曝射角
度（θ＋Δθ）に従って各Ｘ線検出データにフーリエ変
換法によるデータ処理を施して被検体ＭのＸ線断層像を
再構成してゆくことになる。その結果、例えば、フルス
キャンの場合には、鮮明なＸ線断層像がモニタ９の画面
に表示される。また、ハーフスキャンの場合にも、モニ
タ９の画面は、曝射角度の補正がなければ、図５（ａ）
に示すように、継ぎ目の位置に筋Ｊの出たＸ線断層像だ
ったのが、曝射角度の補正があると、図５（ｂ）に示す
ように、白黒の筋の殆ど消えたＸ線断層像画面に改善さ
れる。

【００２５】この発明は上記実施例の形態に限られるこ
とはなく、下記のように変形実施することができる。 （１）上記の実施例では、Ｘ線ＣＴ装置が医療用であっ
たが、この発明は、一般の産業用のＸ線ＣＴ装置にも適
用することが出来る。

【００２６】（２）上記の実施例では、Ｘ線管１の発生
熱の現在残量をH.U.値であらわす構成であったが、発生
熱の現在残量がH.U.値以外の値であらわされるようであ
ってもよい。

【００２７】

【発明の効果】この発明のＸ線ＣＴ装置によれば、蓄熱
求出手段によりＸ線ＣＴ装置のＸ線管における発生熱の
現在残量が求出される一方、補正量記憶手段にＸ線管に
おける発生熱の現在残量（現在の残っている総熱量）と
Ｘ線焦点の熱移動現象に起因する曝射角度の補正量の対
応関係が記憶されているので、角度補正手段によって、
Ｘ線検出データ採取時の曝射角度に補正を施し修正する
ことが出来ることから、データ処理手段によるデータ処
理が適正な曝射角度に基づいてなされる。その結果、こ
の発明のＸ線ＣＴ装置によれば、Ｘ線焦点の熱移動現象
に起因した画像の品位低下が抑制され、高品位の画像を
得ることができる。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のＸ線ＣＴ装置の要部構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】実施例装置のＸ線管とＸ線検出アレイの配置関
係を示す図である。

【図３】実施例装置におけるＸ線管焦点の位置の横方向
の変位を示す図である。

【図４】発生熱の現在残量と曝射角度の補正量の関係を
示すグラフである。

【図５】ハーフスキャンのＸ線断層像が映ったモニタ画
面を示す図である。

【符号の説明】

１ …Ｘ線管 １ａ …回転陽極 ２ …Ｘ線検出アレイ ２ａ …Ｘ線検出素子 ４ …回動部 ６ …ＤＡＳ（データ収集部） ７ …データメモリ ８ …データ処理部 １１ …蓄熱求出部 １２ …補正量記憶部 １３ …角度補正部 Ｍ …被検体 θ …曝射角度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線管と、Ｘ線検出素子が多数個円弧状
   に配列されたＸ線検出アレイとを被検体を挟んで対向配
   置されるかたちで備えるとともに、前記Ｘ線管およびＸ
   線検出アレイを対向配置状態を維持したまま被検体の体
   軸まわりに回動させる回動手段と、各回動位置において
   前記Ｘ線管からの曝射Ｘ線を受けた被検体の透過Ｘ線を
   Ｘ線検出アレイより検出して異なる曝射角度ごとにそれ
   ぞれＸ線検出データを収集・記憶するデータ収集・記憶
   手段と、各曝射角度におけるＸ線検出データにデータ処
   理を施して被検体のＸ線断層像を再構成するデータ処理
   手段とを備えたＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線管にお
   ける発生熱の現在残量を求出する蓄熱求出手段と、前記
   発生熱の現在残量とＸ線管焦点の熱移動現象に起因する
   曝射角度の補正量の対応関係を記憶する補正量記憶手段
   と、前記曝射角度に対し前記補正量に見合った補正を施
   す角度補正手段とを具備することを特徴とするＸ線ＣＴ
   装置。