JPH11108857A - コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＣＴスキャナによる断面像の画質を向上させ
る。 【解決手段】１８０°／ｎ（ｎは２以上の自然数）のフ
ァン角θを有するファン形状の放射線２を被検体６に放
射する放射線源１と、駆動手段１０、１１によって移動
をステップ回転を挟んでｎ回行って検出される１８０°
方向の放射線透過信号に基づいて、被検体６の断面像を
作成する第１のスキャン再構成手段と、駆動手段１０、
１１によって移動をステップ回転を挟んでｍ×ｎ回（ｍ
は２以上の自然数）行って検出されるｍ組の１８０°方
向の放射線透過信号に基づいて、被検体６の断面像を作
成する第ｍのスキャン再構成手段と、第１のスキャン再
構成手段と第ｍのスキャン再構成手段のうち、指定され
た一方を動作させる制御手段とを具備したコンピュータ
断層撮影装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非破壊検査に用い
られるコンピュータ断層撮影装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の産業用のコンピュータ断層撮影装
置（ＣＴスキャナ）においては、被検体にトランスレー
ト動作とステップ回転を行わせるトランスレート・ロー
テート方式（以下、「ＴＲ方式」という）、あるいは回
転のみ行わせるいわゆるローテート・ローテート方式
（以下、「ＲＲ方式」という）が主に採用されている。

【０００３】図１２は、従来の典型的なＴＲ方式のコン
ピュータ断層撮影装置を示すブロック図である。なお、
図１２のコンピュータ断層撮影装置は、上面から見た場
合を示している。

【０００４】Ｘ線管１は、透過性放射線であるＸ線２を
放射する放射線源であり、内部の焦点Ｓが放射線発生源
となっている。また、このＸ線管１は、上下動フレーム
７に固定されている。

【０００５】コリメータ３は、Ｘ線管１から放射される
Ｘ線２をファン角θを有するファン形状に成形する。ま
た、このコリメータ３及びコリメータ４は、Ｘ線２のう
ち有効な成分のみを通過させる機能を持つ。

【０００６】放射線検出器５は、Ｘ線管１から放射され
被検体６を透過したＸ線２を検出するためのものであ
り、Ｘ線管１と対向する位置において上下動フレーム７
に幾何的に固定されている。

【０００７】この放射線検出器５は、１次元の分解能で
Ｘ線２を検出し、検出結果を放射線透過信号としてデー
タ収集部８に出力する。このように、上下動フレーム７
に固定されているＸ線管１及び放射線検出器５によって
Ｘ線２の測定系が構成される。

【０００８】上下動機構９は、上下動フレーム７を上下
動させる機構であり、この上下動フレーム７の上下動に
より被検体の断面像撮影位置にＸ線２が照射されるよう
に測定系の位置が調節される。

【０００９】このコンピュータ断層撮影装置において
は、断層面撮影動作（スキャン）時に被検体６と測定系
とを相対的に駆動させる駆動手段としてトランスレート
機構１０及び回転機構１１が備えられている。

【００１０】トランスレート機構１０は、被検体６を水
平方向に移動させ、これにより被検体６のトランスレー
ト動作がなされる。このトランスレート機構１０は、２
種類の速度でトランスレート動作を実行することができ
る。

【００１１】回転機構１１は、上部において水平に回転
可能に回転テーブル１２が支持されており、この回転テ
ーブル１２がファン角θと同じ角度だけ回転されて被検
体６のステップ回転がなされる。

【００１２】機構制御部１３は、上下動機構９、トラン
スレート機構１０、回転機構１１等からなる各駆動機構
の動作を制御する。また、この機構制御部１３は、トラ
ンスレート機構１０によるトランスレート動作とデータ
収集の同期をとるための同期信号をデータ収集部８に出
力する。

【００１３】Ｘ線制御部１４は、例えばＸ線管１の焦点
Ｓが複数ある場合にどの焦点ＳによってＸ線２を発生さ
せるかを決定する等のような焦点選択動作、あるいはＸ
線管１の管電圧、管電流の制御等の制御を行う。

【００１４】データ収集部８は、機構制御部１３からの
同期信号によりトランスレート動作に同期して放射線検
出器５によって検出された放射線透過信号を収集し、デ
ータ処理部１５に出力する。

【００１５】データ処理部１５は、データ収集部８から
入力した放射線透過信号に基づいて、例えばフィルタ補
正逆投影法（ＦＢＰ法）等によって断面像を再構成し、
この再構成によって得られた断面像を表示部１６に出力
する。

【００１６】表示部１６においては、データ処理部１５
から入力した断面像を表示する。このような構成を持つ
従来のコンピュータ断層撮影装置の動作を以下に説明す
る。

【００１７】ＴＲ方式においては、被検体６と測定系と
の相対的なトランスレート動作及び相対的なステップ回
転によって放射線透過信号が収集される。ここで、ＴＲ
方式においては、トランスレート動作と、ファン角θと
同一の角度のステップ回転とを交互に繰り返し、１８０
°方向からの放射線透過信号を得るために、１８０°／
θ回のトランスレート動作が実行される。すなわち、例
えばファン角θを３０°とした場合には６回のトランス
レート動作が実行される。

【００１８】この従来のＴＲ方式によるコンピュータ断
層撮影装置においては、この１８０°方向からの放射線
透過信号によって１枚の断面像が作成される。また、従
来のコンピュータ断層撮影装置においては、トランスレ
ート動作の速度の異なる２種類のスキャン（ノーマルス
キャンとファインスキャン）の一方を選択可能であり、
被検体６に合わせて操作者によって選択される。

【００１９】ノーマルスキャンとファインスキャンで
は、トランスレート動作の速度が異なっているが、デー
タ収集ピッチやデータ点数は同一であり断面像を再構成
する際の手法も同一である。

【００２０】ファインスキャンにおいては、ノーマルス
キャンと比べてトランスレート動作の速度が遅く設定さ
れており、これにより放射線検出器５によってＸ線検出
信号がデータ収集ピッチ間で積分される際の積分時間が
長くなる。

【００２１】その結果、作成された断面像のノイズは少
なく、高品質の断面像が得られる。また、従来のコンピ
ュータ断層撮影装置においては、コリメータ３又はコリ
メータ４に設けられているスリットの幅を切り換えるこ
とで、ファン形状のＸ線２のスライス幅が切り換え可能
である。これにより、Ｘ線２が透過しにくい被検体６の
場合、あるいはスライス幅と同じ方向に対して変化の少
ない被検体６の場合には、コリメータ４のスリット幅を
広げてＸ線２のスライス幅を広げ、放射線検出器５に照
射されるＸ線量を増加させることで断面像の画質の向上
を図っている。

【００２２】また、従来のコンピュータ断層撮影装置に
は、Ｘ線管１が焦点サイズの異なる複数の焦点Ｓを有し
ており、Ｘ線２の焦点サイズを選択して照射可能なもの
がある。このような焦点サイズの切り換え可能な従来の
コンピュータ断層撮影装置においては、Ｘ線２が透過し
にくい被検体６の場合、焦点Ｓを焦点サイズの大きい焦
点（大焦点）に切り換え、放射線検出器５に照射される
Ｘ線量を増加させる。これにより、空間分解能は低下す
るがノイズの少ない高画質の断面像が得られる。

【００２３】また、従来のコンピュータ断層撮影装置に
は、断面像の分解能を切り換え可能なものがある。この
分解能切り換え可能な従来のコンピュータ断層撮影装置
においては、放射線検出器５の前段に、放射線検出器５
の検出素子（チャンネル）の並びと同一の方向、すなわ
ち分解能方向に櫛歯状又は矩形の穴が並んだ分解能コリ
メータが挿入され、放射線検出器５の各検出素子の開口
幅が切り換えられるものであり、Ｘ線２が透過しにくい
被検体６の場合、開口幅を広げることによって放射線検
出器５に照射されるＸ線量を増加させ、これにより空間
分解能は低下するがノイズの少ない高画質の断面像が得
られる。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来のコンピュータ断層撮影装置において、ファインス
キャンは時間をかけて高画質の断面像を得るためのスキ
ャン方式であるが、時間をかけすぎると放射線検出器５
の構成部品である積分器や増幅器が飽和することがある
ため制限があり、十分な時間を確保することができない
という第１の問題がある。

【００２５】また、従来のコンピュータ断層撮影装置に
おいては、上下動機構、トランスレート機構、回転機構
等の各駆動機構の幾何位置が正確に設定されていなけれ
ばならず、例えばトランスレート動作の中心点がずれた
場合には、作成した断面像に放射状のアーチファクト
（偽像）が発生する。

【００２６】図１３は、ピン状の被検体の断面像に放射
状アーチファクトが発生した場合の例を示す図である。
ここで、図１３（ａ）は、トランスレート動作の中心点
が常に一方の側にずれた場合の断面像を示しており、例
えば従来のコンピュータ断層撮影装置によるトランスレ
ート動作中に、回転テーブルが常に同一の方向に寄った
場合に発生した放射状アーチファクト１８ａ、１８ｂと
ピン１７の断面像を示しており、それぞれ白黒が異なる
放射状の黒線アーチファクト１８ａ及び白線アーチファ
クト１８ｂが１８０°おきに計２本発生している。

【００２７】また、図１３（ｂ）は、トランスレート動
作の中心点が偶数回目のトランスレート動作と奇数回目
のトランスレート動作とで互いに逆向きにずれた場合の
断面図を示しており、例えば一方の側から他方の側へ移
動するトランスレート動作の場合にはトランスレート動
作の中心点が一方の側から他方の側へとずれ、これとは
逆に、他方の側から一方の側へ移動するトランスレート
動作の場合にはトランスレート動作の中心点が他方の側
から一方の側へとずれた際に発生した放射状アーチファ
クト１８ａ、１８ｂ及びピン１７の断面像を示してお
り、それぞれ白黒が交互に異なる放射状の黒線アーチフ
ァクト１８ａ及び白線アーチファクト１８ｂが３０°お
きに計１０本発生している。

【００２８】このように、従来のコンピュータ断層撮影
装置は、１８０°方向の放射線透過信号を用いて断面像
を作成するが、各駆動機構の幾何位置がずれると、作成
した断面像に敏感に放射状アーチファクトが発生すると
いう第２の問題がある。

【００２９】さらに、従来のコンピュータ断層撮影装置
では、ファン形状のＸ線のスライス幅を切り換える場合
に、放射線検出器の構成部品が飽和しないようにするた
めの制限があるため、断面像を作成するのに十分なファ
ン形状のＸ線のスライス幅を実現することができないと
いう第３の問題がある。

【００３０】さらに、焦点サイズ切り換え可能な従来の
コンピュータ断層撮影装置で、大焦点を用いる場合に、
放射線検出器の構成部品が飽和してしまうため、断面像
を作成するためにＸ線量を十分増やすことができないと
いう第４の問題がある。

【００３１】さらに、分解能切り換え可能な従来のコン
ピュータ断層撮影装置で、分解能を低くした場合に、放
射線検出器の構成部品が飽和してしまうため、分解能を
低くすることができないという第５の問題がある。

【００３２】以上のような問題のうち、第１の問題、第
３乃至第５の問題については、放射線検出器の構成部品
である積分器あるいは増幅器のゲインを下げれば飽和は
防げるが、このように積分器あるいは増幅器のゲインを
下げると、通常の状態でスキャンを行う場合にゲイン不
足となり、結果として断面像の画質が低下する。

【００３３】また、放射線検出器にゲインの切り換え機
能を備えると、放射線検出器の装置規模が膨大になり放
射線検出器の構造が複雑化するという問題がある。本発
明は上記実状を考慮してなされたもので、アーチファク
トが発生しないように断面像を作成し、断面像の画質の
向上を図ることが可能なコンピュータ断層撮影装置を提
供することを第１の目的としており、また放射線検出器
の構成部品が飽和することなく長時間のスキャン又は放
射線量の多いスキャンを実行可能とすることで、作成し
た断面像の画質の向上を図ることが可能なコンピュータ
断層撮影装置を提供することを第２の目的とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、１８０°／ｎ（ｎは２以上の自
然数）のファン角θを有するファン形状の放射線を被検
体の断面像撮影位置に放射する放射線源と、放射線源に
対向して固定されて当該放射線源とともに測定系を構成
し、放射線源から放射された放射線を放射線透過信号と
して一次元の分解能で検出する放射線検出手段と、放射
線源から放射されたファン形状の放射線のファン面にそ
って、測定系と被検体とを相対的に移動させ、またファ
ン角θと同一角度だけ相対的にステップ回転させる駆動
手段と、駆動手段による移動をステップ回転を挟んでｎ
回行い、放射線検出手段によって検出される１８０°方
向の放射線透過信号に基づいて、被検体の断面像を作成
する第１のスキャン再構成手段と、駆動手段による移動
をステップ回転を挟んでｍ×ｎ回（ｍは２以上の自然
数）行い、放射線検出手段によって検出されるｍ組の１
８０°方向の放射線透過信号に基づいて、被検体の断面
像を作成する第ｍのスキャン再構成手段と、第１のスキ
ャン再構成手段又は第ｍのスキャン再構成手段のうちの
指定された一方を動作させるように制御する制御手段と
を具備したコンピュータ断層撮影装置である。

【００３５】従って、請求項１の発明のコンピュータ断
層撮影装置において、操作者は、１８０°方向の放射線
透過信号によって被検体の断面像を作成するか、あるい
はｍ×１８０°方向の放射線通過信号によって被検体の
断面図を作成するかを選択することができる。

【００３６】ここで、１８０°方向の放射線透過信号に
よって被検体の断面像を作成する場合には、短時間に断
面像を作成することが可能であり、またｍ×１８０°方
向の放射線通過信号によって被検体の断面像を作成する
場合には、時間はかかるが作成した各断面像の合成等を
行うことにより高画質の断面像を作成することが可能で
あり、操作者は断面像の用途や被検体の種類によって自
由に１８０°スキャンあるいはｍ×１８０°スキャンの
いずれかを選択することができる。

【００３７】これにより、十分な画質の断面像を作成す
ることが可能となる。次に、請求項２の発明は、１８０
°／ｎ（ｎは２以上の自然数）のファン角θを有するフ
ァン形状の放射線を被検体の断面像撮影位置に放射する
放射線源と、放射線源に対向して固定されて当該放射線
源とともに測定系を構成し、放射線源から放射された放
射線を放射線透過信号として一次元の分解能で検出する
放射線検出手段と、放射線源から放射されたファン形状
の放射線のファン面にそって、測定系と被検体とを相対
的に移動させ、またファン角θと同一角度だけ相対的に
ステップ回転させる駆動手段と、駆動手段による移動を
ステップ回転を挟んでｍ×ｎ回（ｍは２以上の自然数）
行い、放射線検出手段によって検出されるｍ×ｎ回分の
放射線透過信号に基づいて、連続するｎ回毎に被検体の
断面像を作成することで第１乃至第ｍの断面像を作成す
る再構成手段と、再構成手段によって作成された第１乃
至第ｍの断面像に基づいて、奇数番目の断面像と、この
奇数番目の断面像に対して相対的に１８０°回転させた
偶数番目の断面像とを合成して最終的な断面像を作成す
る合成手段とを具備したコンピュータ断層撮影装置であ
る。

【００３８】従って、請求項２の発明のコンピュータ断
層撮影装置においては、ｍ×ｎ回分の放射線透過信号に
基づいて、連続するｎ回毎に第１乃至第ｍの断面像を作
成し、この第１乃至第ｍの断面像のうち、奇数番目の断
面像と、この奇数番目の断面像に対して相対的に１８０
°回転させた偶数番目の断面像とを合成して最終の断面
像を作成する。

【００３９】ここで、断面像に発生するアーチファクト
は、奇数番目の断面像と偶数番目の断面像とで対照的に
発生する傾向がある。これにより、第１乃至第ｍの断面
像のうち、奇数番目の断面像と、この奇数番目の断面像
に対して相対的に１８０°回転させた偶数番目の断面像
とを合成することでアーチファクトが打ち消され、高品
質な断面像を得ることができる。

【００４０】次に、請求項３の発明は、請求項１又は請
求項２記載のコンピュータ断層撮影装置において、作成
された断面像又は作成途中の断面像を表示する表示手段
を付加したコンピュータ断層撮影装置である。

【００４１】従って、請求項３の発明のコンピュータ断
層撮影装置においては、操作者が作成された断面像又は
作成途中の断面像を表示手段によって確認することがで
きる。

【００４２】次に、請求項４の発明は、請求項３記載の
コンピュータ断層撮影装置において、スキャン動作中断
命令を入力する入力手段を付加し、入力手段にスキャン
動作中断命令が入力された際に、駆動手段による移動及
びステップ回転を中断し、第ｍの再構成手段又は合成手
段は作成途中の断面像を最終的な断面像とするコンピュ
ータ断層撮影装置である。

【００４３】従って、請求項４の発明のコンピュータ断
層撮影装置においては、操作者が、表示手段によって作
成途中の断面像を確認し、この確認した作成途中の断面
像が十分な品質を有していると判断した場合に、動作中
断命令を入力して、スキャン動作が中止される。

【００４４】これにより、最低限のスキャン回数で、十
分な品質の断面像を得ることができる。次に、請求項５
の発明は、ファン角θを有するファン形状の放射線を被
検体の断面像撮影位置に放射する放射線源と、放射線源
から放射された放射線のエネルギー成分を変化させる複
数の放射線フィルタと、放射線源に対向して固定されて
当該放射線源とともに測定系を構成し、放射線源から放
射された放射線を、複数の放射線フィルタの中から選択
された放射線フィルタを介して放射線透過信号として一
次元の分解能で検出する放射線検出手段と、放射線検出
手段に入射する放射線量が変化するような撮影条件の変
更があった際に、この変更された撮影条件に応じて、選
択された放射線フィルタを切り換えるフィルタ切換手段
と、放射線源から放射されたファン形状の放射線のファ
ン面にそって、測定系と被検体とを相対的に移動させ、
放射線源から放射された放射線が被検体に照射される方
向を変える駆動手段と、放射線検出手段によって検出さ
れる放射線透過信号に基づいて、被検体の断面像を作成
する再構成手段とを具備したコンピュータ断層撮影装置
である。

【００４５】従って、請求項５の発明のコンピュータ断
層撮影装置においては、高画質な断面像を作成するため
に、放射線量が変更されるような撮影条件の変更があっ
ても、放射線検出手段の構成部品である積分器や増幅器
が飽和しないように最適な放射線フィルタが選択され、
この選択された放射線フィルタによって放射線がフィル
タリングされる。

【００４６】これにより、放射線検出手段の構成部品が
飽和しない範囲で長時間のスキャン又は放射線量の多い
スキャンが実行可能であり、作成した断面像の画質の向
上を図ることができる。

【００４７】次に、請求項６の発明は、ファン角θを有
するファン形状の放射線を被検体の断面像撮影位置に放
射する放射線源と、放射線源から放射された放射線のエ
ネルギー成分を変化させる複数の放射線フィルタと、放
射線源に対向して固定されて当該放射線源とともに測定
系を構成し、放射線源から放射された放射線を、複数の
放射線フィルタの中から選択された放射線フィルタを介
して放射線透過信号として一次元の分解能で検出する放
射線検出手段と、放射線源から放射されたファン形状の
放射線のファン面にそって、測定系と被検体とを相対的
に指定した速度で移動させ、放射線源から放射された放
射線が被検体に照射される方向を変える駆動手段と、駆
動手段によって測定系と被検体とを相対的に移動させる
時の速度の変更があった際に、この変更された速度に応
じて、選択された放射線フィルタを切り換えるフィルタ
切換手段と、放射線検出手段によって検出される放射線
透過信号に基づいて、被検体の断面像を作成する再構成
手段とを具備したコンピュータ断層撮影装置である。

【００４８】従って、請求項６の発明のコンピュータ断
層撮影装置においては、駆動手段によるスキャン速度を
低速にしても、放射線検出手段の構成部品である積分器
がオーバーフローすることのないように最適な放射線フ
ィルタがフィルタ切換手段によって選択されるため、放
射線検出手段が放射線を検出する時間、すなわち放射線
検出手段の積分器の積分時間を長くすることができ、こ
れにより放射線を透過しにくい被検体に対しても高画質
の断面像を得ることができる。

【００４９】次に、請求項７の発明は、放射線を被検体
の断面像撮影位置に放射する放射線源と、放射線源から
放射される放射線を、ファン角θを有し指定されたスラ
イス幅となるファン形状の放射線に成形する放射線成形
手段と、放射線源から放射された放射線のエネルギー成
分を変化させる複数の放射線フィルタと、放射線成形手
段によってファン形状の放射線のスライス幅の変更があ
った際に、この変更されたスライス幅に応じて、複数の
放射線フィルタを切り換えて選択するフィルタ切換手段
と、放射線源に対向して固定されて当該放射線源ととも
に測定系を構成し、放射線源から放射された放射線を、
選択された放射線フィルタを介して放射線透過信号とし
て一次元の分解能で検出する放射線検出手段と、放射線
源から放射されたファン形状の放射線のファン面にそっ
て、測定系と被検体とを相対的に移動させ、放射線源か
ら放射された放射線が被検体に照射される方向を変える
駆動手段と、放射線検出手段によって検出される放射線
透過信号に基づいて、被検体の断面像を作成する再構成
手段とを具備したコンピュータ断層撮影装置である。

【００５０】従って、請求項７の発明のコンピュータ断
層撮影装置においては、ファン形状の放射線のスライス
幅を厚くしても、放射線検出手段の構成部品である積分
器がオーバーフローすることのないように最適なフィル
タがフィルタ切換手段によって選択されるため、スライ
ス幅を厚くして放射線検出手段に照射される放射線量を
増加させることができ、これにより放射線を透過しにく
い被検体に対しても高画質の断面像を得ることができ
る。

【００５１】次に、請求項８の発明は、放射線発生量の
異なる複数の放射線発生源を有し、この複数の放射線発
生源のうち指定された放射線発生源からファン角θを有
するファン形状の放射線を被検体の断面像撮影位置に放
射する放射線源と、放射線源から放射された放射線のエ
ネルギー成分を変化させる複数の放射線フィルタと、放
射線源において放射線発生源の指定の変更があった際
に、この新規に指定された放射線発生源に応じて、複数
の放射線フィルタを切り換えて選択するフィルタ切換手
段と、放射線源に対向して固定されて当該放射線源とと
もに測定系を構成し、放射線源から放射された放射線
を、選択された放射線フィルタを介して放射線透過信号
として一次元の分解能で検出する放射線検出手段と、放
射線源から放射されたファン形状の放射線のファン面に
そって、測定系と被検体とを相対的に移動させ、放射線
源から放射された放射線が被検体に照射される方向を変
える駆動手段と、放射線検出手段によって検出される放
射線透過信号に基づいて、被検体の断面像を作成する再
構成手段とを具備したコンピュータ断層撮影装置であ
る。

【００５２】従って、請求項８の発明のコンピュータ断
層撮影装置においては、放射線発生量の多い放射線発生
源、すなわち大焦点から放射線が放射されても、放射線
検出手段の構成部品である積分器がオーバーフローする
ことのないように最適な放射線フィルタがフィルタ切換
手段によって選択されるため、放射線検出手段に照射さ
れる放射線量を増加させることができ、これにより放射
線を透過しにくい被検体に対しても高画質の断面像を得
ることができる。

【００５３】最後に、請求項９の発明は、ファン角θを
有するファン形状の放射線を被検体の断面像撮影位置に
放射する放射線源と、放射線源から放射された放射線の
エネルギー成分を変化させる複数の放射線フィルタと、
放射線源に対向して固定されて放射線源とともに測定系
を構成し、放射線源から放射された放射線を、複数の放
射線フィルタの中から選択された放射線フィルタを介し
て放射線透過信号として指定された一次元の分解能で検
出する放射線検出手段と、放射線検出手段において一次
元の分解能の指定の変更があった際に、この新規に指定
された一次元の分解能に応じて、選択された放射線フィ
ルタを切り換えるフィルタ切換手段と、放射線源から放
射されたファン形状の放射線のファン面にそって、測定
系と被検体とを相対的に移動させ、放射線源から放射さ
れた放射線が被検体に照射される方向を変える駆動手段
と、放射線検出手段によって検出される放射線透過信号
に基づいて、被検体の断面像を作成する再構成手段とを
具備したコンピュータ断層撮影装置である。

【００５４】従って、請求項９の発明のコンピュータ断
層撮影装置においては、放射線検出手段に設けられてい
る複数の放射線検出素子の開口幅を変更することで分解
能を変更しても、放射線検出手段の構成部品である積分
器がオーバーフローすることのないように最適なフィル
タがフィルタ切換手段によって選択されるため、開口幅
を広げて放射線検出手段に照射される放射線量を増加さ
せることができ、これにより放射線を透過しにくい被検
体に対しても高画質の断面像を得ることができる。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。 （第１の実施の形態）本実施の形態においては、スキャ
ンの重複度が選択可能であり、２重スキャン以上のスキ
ャンを実行する場合には、実行したスキャン分の断面像
を合成して最終の断面像を作成するコンピュータ断層撮
影装置である。

【００５６】図１は、本実施の形態に係るコンピュータ
断層撮影装置のシステム構成を示すブロック図であり、
図１２と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略
するか、あるいは簡単に説明し、ここでは異なる部分に
ついてのみ詳しく説明する。

【００５７】図１において、ベース１９は、Ｘ線管１と
放射線検出器５を対向するように固定的に支持してい
る。この図１のコンピュータ断層撮影装置においては、
コリメータ３、４によってファン角θが３０°となるよ
うにＸ線２がファン形状に成形されている。

【００５８】トランスレートフレーム２０は、上下動機
構９を介して回転機構１１を支持しており、この上下動
機構９によって回転機構１１が上下に移動され、Ｘ線２
が被検体６の断面像撮影位置に照射されるように調節さ
れる。

【００５９】また、このトランスレートフレーム２０
は、トランスレート機構１０を介してベース１９に支持
されており水平方向に移動可能となっている。上下動機
構９とトランスレート機構１０は、それぞれ２本のガイ
ドレールと１本のボールネジを持ち、ボールネジをモー
タで回転させて移動動作が行われる。

【００６０】回転テーブル１２上に設置された被検体６
は、Ｘ線２にそってこのＸ線２を横切るように移動さ
れ、また水平に回転され、先にも述べたように上下動機
構９による上下動により作成する断面像のスライス面が
変更される。

【００６１】Ｘ線管１は、Ｘ線制御部１４を介してデー
タ処理部１５に接続されている。Ｘ線制御部１４はＸ線
管１に電力を供給するとともに、管電圧と管電流を制御
し、データ処理部１５からの信号にしたがってＸ線２を
ＯＮ／ＯＦＦする。

【００６２】機構制御部１３は、上下動機構９、トラン
スレート機構１０、回転機構１１の各駆動機構と接続さ
れており、またデータ処理部１５と接続されている。こ
の機構制御部１３は、各駆動機構の様々な動作シーケン
スを記憶しており、データ処理部１５から入力した動作
信号にしたがって各駆動機構を制御する。

【００６３】また、この機構制御部１３は、データ収集
部８と接続されており、トランスレート機構１０の動作
に連動して、データ収集部８に同期信号を出力する。放
射線検出器５は、データ収集部８を介してデータ処理部
１５に接続されている。

【００６４】データ収集部８は、機構制御部１３から同
期信号を入力した際に、放射線検出器５によって検出さ
れた放射線透過信号を収集し、収集した放射線透過信号
をデジタル信号に変換してデータ処理部１５に出力す
る。

【００６５】データ処理部１５は、主に、ＣＰＵ２１、
画像メモリ２２、インタフェース機器２３、システムバ
ス２４、画像バス２５から構成されている。このデータ
処理部１５は、スキャン全体のプログラムや再構成処理
のプログラム等を記憶しており、ＣＰＵ２１によってこ
れらのプログラムが実行されてスキャン動作が実行さ
れ、デジタル変換された放射線透過信号から断面像が作
成され、作成された断面像は画像メモリ２２に記憶され
る。

【００６６】インタフェース機器２３は、このデータ処
理部１５に接続される他の構成要素とこのデータ処理部
１５内部のシステムバス２４又は画像バス２４との接続
を中継する。

【００６７】システムバス２４は、様々なデータや信号
の伝送用バスであり、画像バス２５は、断面像データの
伝送用バスである。また、このデータ処理部１５は、ヒ
ューマンインタフェース装置であるキーボード２６と表
示部１６に接続されている。

【００６８】操作者は、このキーボード２６及び表示部
１６を用いて、システム起動、メニュー選択、スキャン
起動、装置のステータス表示、断面像表示、断面像解析
等を行う。

【００６９】加えて、このコンピュータ断層撮影装置に
は、図示しないＸ線遮蔽手段、Ｘ線２の位置を示すスラ
イスライト、Ｘ線強度変化測定用の比較検出器等が備え
られている。

【００７０】次に、以上のように構成した本実施の形態
によるコンピュータ断層撮影装置の動作について説明す
る。操作者は、まずスキャン前に手動操作により被検体
６のスライス位置にＸ線２が照射されるように上下動機
構９を駆動させる。

【００７１】次に、メニュー選択により１重スキャン、
２重スキャン、４重スキャンのいずれかを選択し、スキ
ャン動作を起動させる。ここで、２重スキャンや４重ス
キャンは、１重スキャンよりも時間がかかっても高品質
の断面像を得たい場合に選択される。

【００７２】そして、データ処理部１５は、選択された
スキャンに対応した処理を実行し、断面像が作成され
る。各スキャンにおけるコンピュータ断面撮影装置の動
作を以下に示す。 （１重スキャンの場合）１重スキャンでは、まず、回転
テーブル１２上の被検体６がリセット位置（トランスレ
ート動作の一端側）にセットされるとともに、オフセッ
トデータが収集される。

【００７３】次に、Ｘ線制御部１４によってＸ線２がＯ
Ｎされ、被検体６がトランスレート動作の一端側から他
端側に移動され、被検体６がＸ線２を横切る間にデータ
１ｔがデータ収集部８によって収集される。

【００７４】次に、被検体６をファン角θと同一の角度
の３０°だけＣＷ方向にステップ回転させてトランスレ
ート動作の他端側から一端側に移動させ、データ２ｔが
データ収集部８によって収集される。

【００７５】再び回転テーブル１２上の被検体６がトラ
ンスレート動作の一端側に戻ったら、被検体６をファン
角θと同一の角度の３０°だけＣＷ方向に回転させる。
このような一端側から他端側へのトランスレート動作、
ステップ回転、他端側から一端側へのトランスレート動
作、ステップ回転を同様に繰り返し、データ６ｔまで収
集すると、Ｘ線２がＯＦＦされ、スキャンが終了する。

【００７６】ここで、各トランスレート動作の速度は一
定であり、１データあたりの積分時間は一定であり、一
定ピッチ毎にデータが放射線検出器５によって検出さ
れ、データ収集部８で収集され、データ処理部１５に入
力される。

【００７７】以上で１８０°方向のスライス位置の透過
データ１ｔ〜６ｔが得られ、データ処理部１５によって
ＦＢＰ法で透過データ１ｔ〜６ｔを再構成して断面像が
作成され、表示部１６に作成された断面像が表示され
る。 （２重スキャンの場合）２重スキャンでは、１重スキャ
ンの場合の動作で述べたのと同様に、回転テーブル１２
上の被検体６がリセット位置（トランスレート動作の一
端側）にセットされるとともに、オフセットデータが収
集され、Ｘ線２がＸ線制御部１４によってＯＮされて一
端側から他端側へのトランスレート動作、３０°のＣＷ
方向ステップ回転、他端側から一端側へのトランスレー
ト動作、３０°のＣＷ方向ステップ回転が繰り返され、
３６０°方向のスライス位置の透過データであるデータ
１ｔ〜１２ｔが放射線検出器５、データ収集部８を介し
てデータ処理部１５に得られる。

【００７８】ここで、各トランスレート動作の速度は一
定であり、一定ピッチ毎にデータが収集され、１データ
あたりの積分時間は一定であり、この各トランスレート
動作の速度、ピッチ、積分時間は先に説明した１重スキ
ャンと同一に設定されている。

【００７９】このようにして、３６０°方向のスライス
位置の透過データであるデータ１ｔ〜１２ｔが得られ、
Ｘ線２がＯＦＦされ、スキャンが終了する。データ処理
部１５は、このデータ１ｔ〜１２ｔのうちのデータ１ｔ
〜６ｔによりＦＢＰ法で再構成を行い、第１の断面像が
作成され、同様にデータ７ｔ〜１２ｔによりＦＢＰ法で
再構成を行い、第２の断面像が作成される。

【００８０】そして、データ処理部１５は、第２の断面
像を１８０°回転させ、第１の断面像とこの回転させた
第２の断面像とを加算平均して最終の断面像が作成さ
れ、表示部１６に表示される。

【００８１】この２重スキャンの場合においては、スキ
ャン動作実行中であってもデータ６ｔが収集されると第
１の断面像が作成され、この第１の断面像は作成されし
だい途中断面像として表示部１６に表示される。この第
１の断面像は、最終の断面像が表示されるまで表示部１
６に表示され続ける。

【００８２】操作者は、このスキャン途中であっても途
中断面像を表示する機能により、途中断面像を確認する
ことができ、確認の結果、途中断面像が十分高品質でこ
れ以上スキャンする必要がないと判断した場合には、キ
ーボード２６にスキャン中止命令を入力することによ
り、スキャンを中止することができる。

【００８３】この２重スキャンにおいては、第１の断面
像と、１８０°回転させた第２の断面像とを加算平均す
るため、トランスレート動作のずれに起因するアーチフ
ァクトを互いに打ち消し合い、画質の良好な断面像が得
られる。

【００８４】図２、図３、図４は、ピン１７の断面像で
あり、図２が第１の断面像、図３が第２の断面像、図４
が最終の断面像の例である。第１の断面像及び第２の断
面像では、トランスレート動作の中心点Ｃが、偶数回目
のトランスレート動作と奇数回目のトランスレート動作
とで互いに逆向きにずれており、かつ偶数回目のトラン
スレート動作と奇数回目のトランスレート動作の平均中
心点も一方の側にずれている場合を示しており、黒線ア
ーチファクト１８ａ及び白線アーチファクト１８ｂが発
生している。中心点のずれの向きが逆の場合には、黒線
アーチファクト１８ａ及び白線アーチファクト１８ｂが
逆になって発生する。

【００８５】アーチファクトの発生においては、ピン１
７の断面像を挟んでそれぞれ逆方向に黒線アーチファク
ト１８ａと白線アーチファクト１８ｂが発生するという
特徴がある。

【００８６】第１の断面像は回転テーブル１２が回転す
る前、すなわち０°回転からデータを収集しているのに
対し、第２の断面像は、１８０°回転した後からデータ
を収集しているため、第２の断面像に現れるピン１７の
位置は、第１の断面像に現れるピン１７の位置を１８０
°回転させた位置となる。

【００８７】したがって、第１の断面像と、第２の断面
像を１８０°回転させた断面像とを加算平均すると、ト
ランスレート動作のずれに起因するアーチファクト１８
ａ、１８ｂが互いに打ち消し合い、画質の良好な断面像
が得られる。 （４重スキャンの場合）４重スキャンでは、１重スキャ
ンの場合及び２重スキャンの場合の動作で述べたのと同
様に、回転テーブル１２上の被検体６がリセット位置
（トランスレート動作の一端側）にセットされるととも
に、オフセットデータが収集され、Ｘ線２がＸ線制御部
１４によってＯＮされて一端側から他端側へのトランス
レート動作、３０°のＣＷ方向ステップ回転、他端側か
ら一端側へのトランスレート動作、３０°のＣＷ方向ス
テップ回転が繰り返され、７２０°方向のスライス位置
の透過データであるデータ１ｔ〜２４ｔが放射線検出器
５、データ収集部８を介してデータ処理部１５に得られ
る。

【００８８】ここで、各トランスレート動作の速度は一
定であり、一定ピッチ毎にデータが収集され、１データ
あたりの積分時間は一定であり、この各トランスレート
動作の速度、ピッチ、積分時間は先に説明した１重スキ
ャンと同一に設定されている。

【００８９】このようにして、７２０°方向のスライス
位置の透過データであるデータ１ｔ〜２４ｔが得られ、
Ｘ線２がＯＦＦされ、スキャンが終了する。データ処理
部１５は、データ１ｔ〜６ｔ、データ７ｔ〜１２ｔ、デ
ータ１３ｔ〜１８ｔ、データ１９ｔ〜２４ｔを用いてＦ
ＢＰ法で再構成を行い、それぞれ第１の断面像、第２の
断面像、第３の断面像、第４の断面像が作成される。

【００９０】そして、第１の断面像乃至第４の断面像の
うち、偶数番目の断面像が１８０°回転され、奇数番目
の断面像と、この回転された偶数番目の断面像とを加算
平均して最終の断面像が作成され、表示部１６に表示さ
れる。

【００９１】この第４スキャンの場合においては、スキ
ャン動作に並行して各断面像の再構成処理が行われ、作
成された断面像が表示部１６に表示される。したがっ
て、まず第１の断面像が再構成されて途中断面像として
表示部１６に表示される。

【００９２】次に、第２の断面像が再構成されると、こ
の第２の断面像が１８０°回転され、第１の断面像とこ
の１８０°回転された第２の断面像とが加算平均されて
途中断面像が更新され、この更新された途中断面像が表
示部１６に表示される。

【００９３】次に、第３の断面像が再構成されると、第
１の断面像、１８０°回転させた第２の断面像、第３の
断面像が加算平均されて途中断面像が更新され、この更
新された途中断面像が表示部１６に表示される。

【００９４】そして、第４の断面像が再構成されると、
この第４の断面像が１８０°回転され、第１の断面像、
１８０°回転させた第２の断面像、第３の断面像、１８
０°回転させた第４の断面像が加算平均されて最終の断
面像が作成され、この作成された最終の断面像が表示部
１６に表示される。

【００９５】このように、偶数番目の断面像を１８０°
回転し、奇数番目の断面像と、１８０°回転させた偶数
番目の断面像とを加算平均することにより、トランスレ
ート動作のずれに起因するアーチファクトを互いに打ち
消すことができ、高画質の断面像を得ることができる。

【００９６】なお、２重スキャン又は４重スキャンの場
合において、操作者は、スキャンの途中においても、途
中断面像を表示部１６によって確認でき、この途中断面
像が十分に高品質であると判断した場合に、キーボード
２６にスキャン中止命令を入力し、任意の重複度でスキ
ャンを中止することができる。

【００９７】以下、本実施の形態に係るコンピュータ断
層撮影装置の効果について説明する。本実施の形態に係
るコンピュータ断層撮影装置は、スキャンの重複度を選
択できるため、操作者は、短時間で断面像がほしいか、
時間をかけても高品質の断面像を作成したいかの要望に
あわせて断面像を作成することができる。

【００９８】すなわち、１回毎のスキャンにおける放射
線検出器５の積分時間を変更しなくても、スキャンの重
複度を増やすことでスキャン時間を長くすることがで
き、このように積分時間を長く変更するのではなく、ス
キャンの重複度を増やして断面像を作成することで、放
射線検出器５の構成部品である積分器や増幅器の飽和に
よるオーバーフローを防ぐことができ、積分時間を長く
した場合と同様に、ノイズの少ない高品質の断面像を得
ることができる。

【００９９】また、２重スキャン、４重スキャンでも、
再構成処理が１重スキャンと同様の再構成処理で行える
ため、装置の複雑化による操作性の低下や設置コストの
増加を防ぐことができる。

【０１００】さらに、２重スキャン、４重スキャンを行
った場合には、複数の断面像のうち、偶数回目の断面像
あるいは奇数回目の断面像のいずれか一方を１８０°回
転させて加算平均することにより、トランスレート動作
のずれに起因して発生するアーチファクトを互いに打ち
消し合って高品質の断面像を得ることができる。

【０１０１】加えて、２重スキャン、４重スキャンを行
った場合に、途中断面像を表示部１６に表示するため、
操作者は十分な精度の断面像が得られたと判断した場合
に、任意の重複度によってスキャンを中止することがで
き、これにより断面像を再構成するまでの余分なスキャ
ンを削除することができ、断面像を得るまでの時間を短
縮することができる。

【０１０２】なお、本実施の形態に係るコンピュータ断
層撮影装置においては、放射線源としてＸ線管１を用
い、Ｘ線２によって断面像を作成しているが、これに限
らず他の透過性放射線を用いることもできる。

【０１０３】また、本実施の形態に係るコンピュータ断
層撮影装置においては、被検体６を１８０°回転させる
毎に断面像を作成し、後から画像加算して平均を求めて
いるが、前画像に重ねて逆投影することによって画像加
算を省略することができる。ここで、逆投影する際に
は、被検体６が１８０°回転する毎に、１８０°回転さ
せて逆投影を続ける。

【０１０４】さらに、再構成処理の前に、０°〜３６０
°あるいは０°〜７２０°分のデータの同一方向で向き
が逆のデータを平均して０°〜１８０°分のデータにま
とめてから再構成して断面像を作成してもよい。

【０１０５】さらに、本実施の形態に係るコンピュータ
断層撮影装置においては、偶数番目の断面像が１８０°
回転され、奇数番目の断面像と、この回転された偶数番
目の断面像とを加算平均して最終の断面像が作成される
としたが、これとは逆に、奇数番目の断面像が１８０°
回転され、偶数番目の断面像と、この回転された奇数番
目の断面像とを加算平均して最終の断面像が作成される
としてもよい。

【０１０６】加えて、本実施の形態に係るコンピュータ
断層撮影装置は、１重スキャン、２重スキャン、４重ス
キャンの場合であり、かつファン角θが３０°の場合を
説明したが、スキャンの重複度及びファン角θはこれに
限定されるものではなく、様々な重複度及びファン角θ
で断面像の再構成を行うことができる。特に、このコン
ピュータ断層撮影装置は、断面像を得るまでの時間と、
断面像の画質との関係から、重複度は２重スキャン、４
重スキャン、６重スキャン、８重スキャンが適してお
り、ファン角θは３０°、３６°、４５°、６０°が適
している。

【０１０７】（第２の実施の形態）本実施の形態に係る
コンピュータ断層撮影装置は、例えば放射線検出器に照
射される放射線量が変化する等のように、放射線照射の
状況が変更された際に、この変更された放射線照射の状
況に応じて、放射線フィルタを切り換えることで、常に
高品質の断面像の作成を可能にする。

【０１０８】図５は、本実施の形態に係るコンピュータ
断層撮影装置のシステム構成を示すブロック図であり、
図１及び図１２と同一の部分には同一の符号を付して説
明を省略するか、あるいは簡単に説明し、ここでは異な
る部分についてのみ詳しく説明する。なお、この図５に
示すコンピュータ断層撮影装置はＲＲ方式により断面像
を作成する場合を例として挙げている。

【０１０９】Ｘ線管１は、小焦点Ｓ１又は大焦点Ｓ２の
いずれか一方によってＸ線２を発生させ、この発生され
たＸ線２が放射線検出器５に放射される。ここで、小焦
点Ｓ１によって発生されるＸ線量は少なく、大焦点Ｓ２
によって発生されるＸ線量は多い。

【０１１０】このＸ線管１は、Ｘ線焦点Ｓ１、Ｓ２が切
り換えられても焦点移動（小焦点Ｓ１から大焦点Ｓ２へ
の移動、あるいは大焦点Ｓ２から小焦点Ｓ１への移動）
が水平に行われるように小焦点Ｓ１、大焦点Ｓ２を配置
している。

【０１１１】Ｘ線制御部１４は、Ｘ線管１に電力を供給
するとともに管電圧と管電流を制御し、データ処理部１
５からの信号にしたがってＸ線焦点Ｓ１、Ｓ２の切り換
えを行い、またＸ線２のＯＮ／ＯＦＦを行う。

【０１１２】フィルタケース２７には、Ｘ線２のエネル
ギー成分を変化させる複数のＸ線フィルタが設けられて
いる。フィルタ切換機構２８は、Ｘ線２に用いられるＸ
線フィルタを切り換える。

【０１１３】図６は、このフィルタケース２７とフィル
タ切換機構２８の関係を示す図であり、図６（ａ）はＸ
線照射方向から見た図であり、図６（ｂ）はＸ線２のフ
ァン面と平行な方向による断面図である。

【０１１４】フィルタケース２７は、扇形状に形成され
ており、中心角部から円弧部へ至る間に放射状に厚みの
異なる４枚の銅のＸ線フィルタ２７ａ〜２７ｄが設けら
れている。

【０１１５】フィルタ切換機構２８は、支持板２８ａと
モータ２８ｂで構成される。このフィルタケース２７
は、中心角部において回転可能に支持板に支持されてお
り、円弧部において接しているモータ２８ｂの回転動作
によって回転移動してＸ線フィルタ２７ａ〜２７ｄの切
り換えが行われ、支持板２８ａに設けられている開口部
２８ｃを通過するＸ線２をフィルタリングする。

【０１１６】スライス幅切換機構２９は、コリメータ４
のスリット幅を切り換えることで、ファン形状のＸ線２
のスライス幅を切り換える。図７は、このコリメータ４
とスライス幅切換機構２９の関係を示す図であり、Ｘ線
照射方向から見た図である。

【０１１７】コリメータ４は、上部スリット板４ａ及び
下部スリット板４ｂからなり、スライス幅切換機構２９
は、第１のシャフト２９ａ、第２のシャフト２９ｂ、モ
ータ２９ｃからなる。

【０１１８】上部スリット４ａの一端及び下部スリット
４ｂの一端は、第１のシャフト２９ａで連結されてお
り、さらに上部スリット４ａの他端及び下部スリット４
ｂの他端が第２のシャフト２９ｂで連結されている。

【０１１９】第１のシャフト２９ａには、ギアが形成さ
れており、このギアと勘合しているモータ２９ｃの回転
動作に作用して第１のシャフト２９ａの傾きが変化し、
この傾きの変化によって上部スリット４ａ及び下部スリ
ット４ｂのスリット開口の幅が切り換わり、Ｘ線２のス
ライス幅が変化する。

【０１２０】放射線検出器５は、主に、検出素子列３
０、回路部３１、分解能コリメータ３２、分解能切換機
構３３からなり、検出素子列３０によって検出されたＸ
線２は、回路部３１によって処理され、放射線透過信号
としてデータ収集部８へ出力される。

【０１２１】Ｘ線２は、分解能コリメータ３２を介して
検出素子列３０が照射されるが、この分解能コリメータ
３２を介することで、検出するＸ線２の分解能を変化さ
せることができ、この分解能は分解能切換機構３３によ
って変化される。

【０１２２】図８は、検出素子列３０、分解能コリメー
タ３２、分解能切換機構３３の関係を示す図であり、Ｘ
線照射方向から見た図である。検出素子列３０は、複数
の検出素子３０ａが水平方向に一次元状に配列されてい
る。

【０１２３】分解能切換機構３３は、ガイドレール３３
ａ、ネジ３３ｂ、モータ３３ｃからなる。検出素子列３
０の直前に設けられている分解能コリメータ３２は、検
出素子３０ａと同程度の間隔を有し、検出素子と同方向
の櫛歯状の溝３２ａが設けられており、ガイドレール３
３ａにそって垂直方向に移動可能に支持されている。

【０１２４】また、この分解能コリメータ３２には、ナ
ット３２ｂが設けられており、このナット３２ｂにネジ
３３ｂが挿入されている。モータ３３ｃは、ネジ３３ｂ
を回転させ、これにより分解能コリメータ３２の櫛歯状
の溝３２ａ部分が検出素子列３０前面に押し出され、各
検出素子３０ａの開口幅が変化し、これにより各検出素
子３０ａのＸ線受光可能領域が変化する。

【０１２５】なお、図８に示す分解能コリメータ３２
は、櫛歯状の溝３２ａを有するものを示しているが、こ
れに限定されるものではなく、櫛歯状の溝３２ａを矩形
の穴の列としてもよく、また、図８に示す分解能切換機
構３３の駆動手段にネジ３３ｂ及びモータ３３ｃを用い
ているが、これに限定されるものではなく、他の駆動手
段を用いることもできる。さらに、図８においては、検
出素子列３０の検出素子３０ａの数を著しく減少させて
示している。

【０１２６】回転機構１１、フィルタ切換機能２８、ス
ライス幅切換機構２９、分解能切換機構３３等の各駆動
機構は機構制御部１３を介してデータ処理部１５に接続
されている。機構制御部１３は各駆動機構の様々な動作
シーケンスを記憶しており、データ処理部１５からの命
令にしたがって各駆動機構を動かす。

【０１２７】また、この機構制御部１３は、データ収集
部８に接続されており、回転機構１１の動作に連動した
同期信号をデータ収集部８に出力する。データ処理部１
５は、キーボード２６によって操作者が入力したスキャ
ン条件にしたがって、各駆動機構を動作させるための命
令及び情報を機構制御部１３に出力し、またＸ線２の放
射線検出器５への入射状況に適したＸ線フィルタ２７ａ
〜２７ｄを選択し、この選択されたＸ線フィルタを設定
するための命令及び情報を機構制御部１３に出力する。

【０１２８】また、このデータ処理部１５は、ＲＲ方式
の動作により断面像を作成するために、データ収集部８
からデジタル信号に変換された放射線透過信号に基づい
て断面像を作成し、断面像を表示部１６に表示させる。

【０１２９】次に、以上のように構成した本実施の形態
によるコンピュータ断層撮影装置の動作について説明す
る。操作者は、被検体６のスライス位置にＸ線２が照射
されるように、この被検体６を設置し、表示部１６に表
示されている図９のようなメニュー画面を参照して、キ
ーボード２６によりスキャン速度、スライス幅、焦点サ
イズ、分解能の各項目についての選択を行う。データ処
理部１５は、この選択にしたがって、各項目に割り当て
られているｄＢ数の合計である合計ｄＢ数ｐを求め、こ
の合計ｄＢ数ｐに基づいてＸ線フィルタ２７ａ〜２７ｄ
を選択する。各項目に割り当てられているｄＢ数はＸ線
量の対数に比例した数（１０×ｌｏｇ（Ｘ線量／基準Ｘ
線量））に予め設定された値である。ここで、合計ｄＢ
数ｐからＸ線フィルタ２７ａ〜２７ｄを選択する際に
は、例えば表１のような基準によって選択する。

【０１３０】

【表１】

【０１３１】Ｘ線フィルタ２７ａ〜２７ｄの中では、Ｘ
線フィルタ２７ａが最も薄く、Ｘ線フィルタ２７ｂ、Ｘ
線フィルタ２７ｃ、Ｘ線フィルタ２７ｄの順に徐々に厚
くなる。

【０１３２】Ｘ線フィルタ２７ａ〜２７ｄは、Ｘ線２の
エネルギー成分のうち、透過能力の小さい低エネルギー
成分ほどよく吸収し、被検体６も同様に透過能力の小さ
い低エネルギー成分ほどよく吸収する。

【０１３３】したがって、Ｘ線フィルタ２７ａ〜２７ｄ
を介した場合であっても、被検体６を透過するＸ線２の
エネルギー成分はあまり変化しないが、被検体６の両側
を通るＸ線２のエネルギー成分は低エネルギー成分を多
く含んでいるため、Ｘ線フィルタ２７ａ〜２７ｄを介す
ることにより低エネルギー成分が減弱され変化する。

【０１３４】ゆえに、Ｘ線フィルタ２７ａ〜２７ｄを介
しても、高エネルギー成分を多く含む被検体６を透過す
るＸ線２の全エネルギーはあまり変更されず、被検体６
の両側を通るＸ線２の全エネルギーは減少し、これによ
り放射線検出器５の構成部品である積分器や増幅器の飽
和を防ぐことができる。

【０１３５】Ｘ線フィルタ２７ａ〜２７ｄが選択される
と、データ処理部１５は、Ｘ線２がこの選択されたＸ線
フィルタによってフィルタリングされるように機構制御
部１３にフィルタ設定信号を出力し、またスキャン速
度、スライス幅、Ｘ線焦点、分解能を操作者によって選
択された状態にする旨の命令を機構制御部１３に出力
し、この機構制御部１３が各駆動機構を駆動させてスキ
ャン条件を設定する。

【０１３６】スキャンは通常のＲＲ方式によるコンピュ
ータ断層撮影装置と同様に、一定速度で回転テーブル１
２を連続回転して行われ、放射線検出器５に検出された
放射線透過信号を等角度ピッチ毎にデータ収集部８が収
集し、３６０°分のデータからデータ処理部１５が断面
像を作成する。

【０１３７】ここで、１データあたりの積分時間は設定
されたスキャン速度により変化し、ファインスキャン
（低速）のときに１データあたりの積分時間は長くな
る。再構成処理は、通常のコンピュータ断層撮影装置と
同様の手法で行われるが、焦点Ｓ１、Ｓ２が切り換えら
れた場合、焦点Ｓ１、Ｓ２と回転中心ｃを結ぶ直線上に
存在する検出素子（センターチャンネル）Ｎ１、Ｎ２も
変化するため、センターチャンネルＮ１、Ｎ２を切り換
えて実行される。

【０１３８】次に、図１０及び図１１を用いて、Ｘ線フ
ィルタ２７ａ〜２７ｄの作用をさらに詳しく説明する。
この図１０及び図１１においては、スキャン速度、スラ
イス幅、Ｘ線焦点、分解能の項目を切り換えることによ
ってＸ線量が２倍（＋３ｄＢ）ずつ８倍まで変わったと
し、このＸ線量の変化にあわせてそれぞれＸ線フィルタ
２７ａ〜２７ｄが選択された場合のＸ線エネルギースペ
クトルを示している。

【０１３９】ここで、図１０は、空気透過時、すなわち
被検体を設置していない場合に放射線検出器５が検出す
るＸ線２のＸ線エネルギースペクトルを示している。図
１０においては、Ｘ線フィルタが厚いほどＸ線エネルギ
ースペクトルが高エネルギー側にずれているが、Ｘ線エ
ネルギースペクトルの積分値は、ほぼ１２０Ｍｅｖ（相
対）で一致する。これは、それぞれのＸ線量に対して全
エネルギーが変わらないような厚さ（それぞれ１ｍｍ、
５ｍｍ、９．９ｍｍ、１５．３ｍｍ）のＸ線フィルタが
選択されているためである。

【０１４０】一方、図１１は、厚さ２００ｍｍのアルミ
を被検体とし、このアルミを透過した場合に放射線検出
器５が検出するＸ線２のＸ線エネルギースペクトルを示
している。

【０１４１】図１１においては、Ｘ線フィルタが厚いほ
ど積分値が増加する。ゆえに、適切なＸ線フィルタを選
択することで放射線検出器５の構成部品の飽和を防ぎな
がら、被検体通過時の放射線検出器５に照射されるＸ線
量を増加させることができる。

【０１４２】以下、本実施の形態に係るコンピュータ断
層撮影装置の効果について説明する。本実施の形態に係
るコンピュータ断層撮影装置は、スキャン速度の切り換
えが可能であるため、操作者は短時間で断面像を得たい
か、あるいは時間をかけても高品質の断面像を得たいか
を選択することができる。

【０１４３】また、スキャン速度、スライス幅、Ｘ線焦
点、分解能が切り換えられた際のＸ線量を示す合計ｄＢ
数ｐを計算し、この合計ｄＢ数ｐに応じてＸ線量に適合
したＸ線フィルタ２７ａ〜２７ｄを自動的に設定する。

【０１４４】ここで、本実施の形態に係るコンピュータ
断層撮影装置においては、放射線検出器１５が、この自
動設定されたＸ線フィルタ２７ａ〜２７ｄを介してＸ線
量を検出するため、放射線検出器１５の構成部品である
積分器や増幅器のオーバーフローが防止され、かつこの
オーバーフローが発生しない範囲で積分時間を長く、ま
たはＸ線量を増加させることができるため、ノイズの少
ない高品質の断面像を作成することができる。

【０１４５】すなわち、本実施の形態に係るコンピュー
タ断層撮影装置は、スライス幅切換機構２９によってＸ
線２のスライス幅を大きくしても、選択されたＸ線フィ
ルタを介することによって放射線検出器１５の構成部品
が飽和することを防ぐことができ、これによりＸ線２を
透過しにくい被検体６あるいは幅方向に変化の少ない被
検体６の場合であっても、スライス幅を広げてＸ線量を
増加させ、十分なＸ線量で断面像を作成することができ
るため、断面像の画質を向上させることができる。

【０１４６】同様に、本実施の形態に係るコンピュータ
断層撮影装置は、放射されるＸ線２を適切なＸ線フィル
タによってフィルタリングすることにより、放射線検出
器１５の構成部品が飽和しない範囲で、Ｘ線焦点Ｓ１、
Ｓ２を切り換えてＸ線量を変化させることができ、これ
によりＸ線２を透過しにくい被検体６等の場合であって
も、大焦点Ｓ２に切り換えてＸ線量を増加させ、空間分
解能は低下するがノイズの少ない高画質の断面像を得る
ことができる。

【０１４７】同様に、本実施の形態に係るコンピュータ
断層撮影装置は、放射されるＸ線２を適切なＸ線フィル
タによってフィルタリングすることにより、放射線検出
器１５の構成部品が飽和しない範囲で、分解能切換機構
３３によって分解能の切り換えることができ、これによ
りＸ線２を透過しにくい被検体６等の場合であっても、
各検出素子３０ａの開口幅を広げることで、空間分解能
は低下するがノイズの少ない高画質の断面像が得ること
ができる。

【０１４８】また、本実施の形態に係るコンピュータ断
層撮影装置は、スキャン速度に影響されることなく、デ
ータ収集する際の角度ピッチが同じであるため、同一の
再構成処理により断面像を得ることができるという利点
もある。

【０１４９】さらに、本実施の形態に係るコンピュータ
断層撮影装置は、Ｘ線フィルタ２７ａ〜２７ｄの自動設
定によって放射線検出器１５の構成部品を飽和させない
範囲でＸ線量を増加させるのみではなく、Ｘ線フィルタ
２７ａ〜２７ｄを介することによる低エネルギー成分の
減弱により、カッピング等のような線質効果によるアー
チファクトの発生を防止して断面像の向上を図ることが
できる。

【０１５０】なお、本実施の形態に係るコンピュータ断
層撮影装置においては、放射線源としてＸ線管１を用い
ているがこれに限られず他の透過性放射線を用いること
もできる。

【０１５１】また、ＲＲ方式により断面像を再構成する
場合を例として説明しているが、他の方式のコンピュー
タ断層撮影装置においても同様に適用でき、同様の作用
により同様の効果を得ることができる。

【０１５２】さらに、本実施の形態によるコンピュータ
断層撮影装置においては、スキャン速度、スライス幅、
Ｘ線焦点、分解能の各項目をそれぞれ選択可能としてい
るが、このように全ての項目を選択可能とするするので
はなく、各項目の任意の組合わせが選択可能としてもよ
い。

【０１５３】さらに、Ｘ線フィルタ２７ａ〜２７ｄの選
択は、必ずしも対数によって計算する必要はなく、Ｘ線
量に比例する量をそのまま用いてもよい、この場合、例
えば合計のＸ線量を足し算ではなく掛け算によって求め
てＸ線フィルタ２７ａ〜２７ｄを選択するとよい。

【０１５４】加えて、Ｘ線フィルタ２７ａ〜２７ｄの厚
さは、先に例示した１ｍｍ、５ｍｍ、９．９ｍｍ、１
５．３ｍｍである必要はなく他の数値でもよいし、Ｘ線
フィルタの変化の段階も４段階である必要はなく、２段
階以上の任意の段階が適用可能である。また、Ｘ線フィ
ルタの材質も銅に限定されず、他の材質でもよく、同一
材質で統一される必要もない。

【０１５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のコンピュ
ータ断層撮影装置によれば、任意の重複度のスキャンを
実行し、得られた任意の重複度と同数の断面像を合成し
て最終的な断面像を作成するため、放射線検出手段の構
成部品が飽和することなく長時間のスキャンが可能にな
り、ノイズの少ない高品質の断面像を得ることができ
る。

【０１５６】また、任意の重複度と同数の断面像を合成
する際に、各断面像に発生しているアーチファクトを打
ち消し合うように合成を行うため、最終的な断面像にア
ーチファクトが発生するのを防ぐことができる。

【０１５７】さらに、任意の重複度のスキャンの終了以
前であっても、途中作成中の断面像を表示し、この途中
作成中の断面像が十分な品質の場合にスキャンの中止が
可能であるため、断面像を得るまでの時間を短縮するこ
とができる。

【０１５８】また、別の発明のコンピュータ断層撮影装
置によれば、スキャン速度、放射線のスライス幅、放射
線の焦点、放射線の分解能等が変更され、放射線検出手
段に入射する放射線量が変化した場合であっても、放射
線検出手段の構成部品が飽和しないように、適切な放射
線フィルタを選択し放射線のフィルタリングを行うた
め、放射線検出手段の構成部品を飽和させない範囲で放
射線量を増加させることができ、ノイズの少ない高品質
の断面像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施の形態に係るコンピュ
ータ断層撮影装置のシステム構成を示すブロック図。

【図２】同実施の形態に係るコンピュータ断層撮影装置
によって作成された第１の断面像の例を示す図。

【図３】同実施の形態に係るコンピュータ断層撮影装置
によって作成された第２の断面像の例を示す図。

【図４】同実施の形態に係るコンピュータ断層撮影装置
によって作成された第３の断面像の例を示す図。

【図５】本発明による第２の実施の形態に係るコンピュ
ータ断層撮影装置のシステム構成を示すブロック図。

【図６】フィルタケースとフィルタ切換機構の関係を示
す図。

【図７】コリメータとスライス幅切換機構の関係を示す
図。

【図８】検出素子列と分解能コリメータの関係を示す
図。

【図９】メニュー画面の例を示す図。

【図１０】空気透過時のｘ線エネルギースペクトルの例
を示す図。

【図１１】アルミ透過時のｘ線エネルギースペクトルの
例を示す図。

【図１２】従来のＴＲ方式のコンピュータ断層撮影装置
を示すブロック図。

【図１３】ピン状の被検体の断面像にアーチファクトが
発生した場合の例を示す図。

【符号の説明】

１…Ｘ線管 ２…Ｘ線 ３、４…コリメータ ５…放射線検出器 ６…被検体 ８…データ収集部 ９…上下動機構 １０…トランスレート機構 １１…回転機構 １２…回転テーブル １３…機構制御部 １４…Ｘ線制御部 １５…データ処理部 １６…表示部 １９…ベース ２０…トランスレートフレーム ２１…ＣＰＵ ２２…画像メモリ ２４…システムバス ２５…画像バス ２６…キーボード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇山 喜一郎 東京都府中市晴見町２丁目24番地の１ 東 芝エフエーシステムエンジニアリング株式 会社内 (72)発明者 山本 輝夫 東京都府中市晴見町２丁目24番地の１ 東 芝エフエーシステムエンジニアリング株式 会社内 (72)発明者 岩澤 純一 東京都府中市晴見町２丁目24番地の１ 東 芝エフエーシステムエンジニアリング株式 会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １８０°／ｎ（ｎは２以上の自然数）の
   ファン角θを有するファン形状の放射線を被検体の断面
   像撮影位置に放射する放射線源と、 前記放射線源に対向して固定されて当該放射線源ととも
   に測定系を構成し、前記放射線源から放射された放射線
   を放射線透過信号として一次元の分解能で検出する放射
   線検出手段と、 前記放射線源から放射されたファン形状の放射線のファ
   ン面にそって、前記測定系と前記被検体とを相対的に移
   動させ、また前記ファン角θと同一角度だけ相対的にス
   テップ回転させる駆動手段と、 前記駆動手段による移動を前記ステップ回転を挟んでｎ
   回行い、前記放射線検出手段によって検出される１８０
   °方向の放射線透過信号に基づいて、前記被検体の断面
   像を作成する第１のスキャン再構成手段と、 前記駆動手段による移動を前記ステップ回転を挟んでｍ
   ×ｎ回（ｍは２以上の自然数）行い、前記放射線検出手
   段によって検出されるｍ組の１８０°方向の放射線透過
   信号に基づいて、前記被検体の断面像を作成する第ｍの
   スキャン再構成手段と、 前記第１のスキャン再構成手段又は前記第ｍのスキャン
   再構成手段のうちの指定された一方を動作させるように
   制御する制御手段とを具備したことを特徴とするコンピ
   ュータ断層撮影装置。
2. 【請求項２】 １８０°／ｎ（ｎは２以上の自然数）の
   ファン角θを有するファン形状の放射線を被検体の断面
   像撮影位置に放射する放射線源と、 前記放射線源に対向して固定されて当該放射線源ととも
   に測定系を構成し、前記放射線源から放射された放射線
   を放射線透過信号として一次元の分解能で検出する放射
   線検出手段と、 前記放射線源から放射されたファン形状の放射線のファ
   ン面にそって、前記測定系と前記被検体とを相対的に移
   動させ、また前記ファン角θと同一角度だけ相対的にス
   テップ回転させる駆動手段と、 前記駆動手段による移動を前記ステップ回転を挟んでｍ
   ×ｎ回（ｍは２以上の自然数）行い、前記放射線検出手
   段によって検出されるｍ×ｎ回分の前記放射線透過信号
   に基づいて、連続するｎ回毎に被検体の断面像を作成す
   ることで第１乃至第ｍの断面像を作成する再構成手段
   と、 前記再構成手段によって作成された第１乃至第ｍの断面
   像に基づいて、奇数番目の断面像と、この奇数番目の断
   面像に対して相対的に１８０°回転させた偶数番目の断
   面像とを合成して最終的な断面像を作成する合成手段と
   を具備したことを特徴とするコンピュータ断層撮影装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載のコンピュー
   タ断層撮影装置において、 前記作成された断面像又は作成途中の断面像を表示する
   表示手段を付加したことを特徴とするコンピュータ断層
   撮影装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のコンピュータ断層撮影装
   置において、 スキャン動作中断命令を入力する入力手段を付加し、 前記入力手段にスキャン動作中断命令が入力された際
   に、前記駆動手段による移動及びステップ回転を中断
   し、前記第ｍの再構成手段又は前記合成手段は前記作成
   途中の断面像を最終的な断面像とすることを特徴とする
   コンピュータ断層撮影装置。
5. 【請求項５】 ファン角θを有するファン形状の放射線
   を被検体の断面像撮影位置に放射する放射線源と、 前記放射線源から放射された放射線のエネルギー成分を
   変化させる複数の放射線フィルタと、 前記放射線源に対向して固定されて当該放射線源ととも
   に測定系を構成し、前記放射線源から放射された放射線
   を、前記複数の放射線フィルタの中から選択された放射
   線フィルタを介して放射線透過信号として一次元の分解
   能で検出する放射線検出手段と、 前記放射線検出手段に入射する放射線量が変化するよう
   な撮影条件の変更があった際に、この変更された撮影条
   件に応じて、前記選択された放射線フィルタを切り換え
   るフィルタ切換手段と、 前記放射線源から放射されたファン形状の放射線のファ
   ン面にそって、前記測定系と前記被検体とを相対的に移
   動させ、前記放射線源から放射された放射線が前記被検
   体に照射される方向を変える駆動手段と、 前記放射線検出手段によって検出される放射線透過信号
   に基づいて、前記被検体の断面像を作成する再構成手段
   とを具備したことを特徴とするコンピュータ断層撮影装
   置。
6. 【請求項６】 ファン角θを有するファン形状の放射線
   を被検体の断面像撮影位置に放射する放射線源と、 前記放射線源から放射された放射線のエネルギー成分を
   変化させる複数の放射線フィルタと、 前記放射線源に対向して固定されて当該放射線源ととも
   に測定系を構成し、前記放射線源から放射された放射線
   を、前記複数の放射線フィルタの中から選択された放射
   線フィルタを介して放射線透過信号として一次元の分解
   能で検出する放射線検出手段と、 前記放射線源から放射されたファン形状の放射線のファ
   ン面にそって、前記測定系と前記被検体とを相対的に指
   定した速度で移動させ、前記放射線源から放射された放
   射線が前記被検体に照射される方向を変える駆動手段
   と、 前記駆動手段によって測定系と被検体とを相対的に移動
   させる時の速度の変更があった際に、この変更された速
   度に応じて、前記選択された放射線フィルタを切り換え
   るフィルタ切換手段と、 前記放射線検出手段によって検出される放射線透過信号
   に基づいて、前記被検体の断面像を作成する再構成手段
   とを具備したことを特徴とするコンピュータ断層撮影装
   置。
7. 【請求項７】 放射線を被検体の断面像撮影位置に放射
   する放射線源と、 前記放射線源から放射される放射線を、ファン角θを有
   し指定されたスライス幅となるファン形状の放射線に成
   形する放射線成形手段と、 前記放射線源から放射された放射線のエネルギー成分を
   変化させる複数の放射線フィルタと、 前記放射線成形手段によってファン形状の放射線のスラ
   イス幅の変更があった際に、この変更されたスライス幅
   に応じて、前記複数の放射線フィルタを切り換えて選択
   するフィルタ切換手段と、 前記放射線源に対向して固定されて当該放射線源ととも
   に測定系を構成し、前記放射線源から放射された放射線
   を、前記選択された放射線フィルタを介して放射線透過
   信号として一次元の分解能で検出する放射線検出手段
   と、 前記放射線源から放射されたファン形状の放射線のファ
   ン面にそって、前記測定系と前記被検体とを相対的に移
   動させ、前記放射線源から放射された放射線が前記被検
   体に照射される方向を変える駆動手段と、 前記放射線検出手段によって検出される放射線透過信号
   に基づいて、前記被検体の断面像を作成する再構成手段
   とを具備したことを特徴とするコンピュータ断層撮影装
   置。
8. 【請求項８】 放射線発生量の異なる複数の放射線発生
   源を有し、この複数の放射線発生源のうち指定された放
   射線発生源からファン角θを有するファン形状の放射線
   を被検体の断面像撮影位置に放射する放射線源と、 前記放射線源から放射された放射線のエネルギー成分を
   変化させる複数の放射線フィルタと、 前記放射線源において放射線発生源の指定の変更があっ
   た際に、この新規に指定された放射線発生源に応じて、
   前記複数の放射線フィルタを切り換えて選択するフィル
   タ切換手段と、 前記放射線源に対向して固定されて当該放射線源ととも
   に測定系を構成し、前記放射線源から放射された放射線
   を、前記選択された放射線フィルタを介して放射線透過
   信号として一次元の分解能で検出する放射線検出手段
   と、 前記放射線源から放射されたファン形状の放射線のファ
   ン面にそって、前記測定系と前記被検体とを相対的に移
   動させ、前記放射線源から放射された放射線が前記被検
   体に照射される方向を変える駆動手段と、 前記放射線検出手段によって検出される放射線透過信号
   に基づいて、前記被検体の断面像を作成する再構成手段
   とを具備したことを特徴とするコンピュータ断層撮影装
   置。
9. 【請求項９】 ファン角θを有するファン形状の放射線
   を被検体の断面像撮影位置に放射する放射線源と、 前記放射線源から放射された放射線のエネルギー成分を
   変化させる複数の放射線フィルタと、 前記放射線源に対向して固定されて前記放射線源ととも
   に測定系を構成し、前記放射線源から放射された放射線
   を、前記複数の放射線フィルタの中から選択された放射
   線フィルタを介して放射線透過信号として指定された一
   次元の分解能で検出する放射線検出手段と、 前記放射線検出手段において一次元の分解能の指定の変
   更があった際に、この新規に指定された一次元の分解能
   に応じて、前記選択された放射線フィルタを切り換える
   フィルタ切換手段と、 前記放射線源から放射されたファン形状の放射線のファ
   ン面にそって、前記測定系と前記被検体とを相対的に移
   動させ、前記放射線源から放射された放射線が前記被検
   体に照射される方向を変える駆動手段と、 前記放射線検出手段によって検出される放射線透過信号
   に基づいて、前記被検体の断面像を作成する再構成手段
   とを具備したことを特徴とするコンピュータ断層撮影装
   置。