JPH11244279A - データ収集・処理装置およびこの装置を用いたシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】各チャンネルに挿入した複数個の積分器を交互
使用してデータ収集し、補正処理を加える場合、収集デ
ータの補正精度を向上させる。 【解決手段】データ収集用の複数のチャンネルそれぞれ
に２個ずつ並列に挿入された積分器５２ａ，５２ｂと、
各チャンネルの２個の積分器５２ａ，５２ｂをデータの
収集毎に交互に切り換えて当該切り換えられた積分器５
２ａ又は５２ｂに収集データを積分させる切換制御手段
（５６、５１ａ，５１ｂ，５３ａ，５３ｂ，）とを備え
るデータ収集・処理装置である。この装置はさらに、切
換制御手段により切り換えられた積分器５２ａ又は５２
ｂが各チャンネル内でどの積分器であるかの区別に応じ
て収集データに補正処理を施す補正ユニットを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、データ収集用の複
数のチャンネルそれぞれに複数個ずつ挿入された積分器
をデータ収集の度に交互に切り換えて使用し、チャンネ
ル毎の積分器出力に所望の補正処理を加えるようにした
データ収集・処理装置およびこの装置を用いたシステム
であって、Ｘ線ＣＴスキャナなどの放射線ＣＴスキャナ
のデータ収集および処理のユニットに好適に実施できる
データ収集・処理装置に係り、とくに、複数個の積分器
それぞれで収集されたデータの特性を認識した補正処理
を実施できるようにしたデータ収集・処理装置およびこ
の装置を用いたシステムに関する。

【０００２】なお、この発明のデータ収集・処理装置お
よびこの装置を用いたシステムは、必ずしもＸ線ＣＴス
キャナなどの放射線ＣＴスキャナに限定されるものでは
なく、上述したように各チャンネルにおいて複数個の積
分器を交互に切り換えて使用し、その積分出力に所定の
データ処理を加える構成の装置やシステムであれば容易
に適用できる。

【０００３】

【従来の技術】従来、病院などにおいて、医用モダリテ
ィの１つとしてのＸ線ＣＴスキャナが使用されている。

【０００４】このスキャナは、一般的に、Ｘ線管から曝
射されて被検体を透過してきたＸ線ビームをＸ線検出器
で検出する構成を有し、このＸ線検出器は、複数の検出
素子をチャンネル方向に並べた複数チャンネル構造を有
する。Ｘ線検出器の複数チャンネルの検出信号は、チャ
ンネル毎に、ＤＡＳ（データ収集装置）と呼ばれるユニ
ットに送られる。ＤＡＳは、１ビュー毎且つチャンネル
毎に、検出信号を積分してデジタル量に変換し、この収
集データ（生データまたは原データとも呼ばれる）を補
正ユニットを経て再構成処ユニットに送るようになって
いる。

【０００５】このデータ収集機能を有するＤＡＳとし
て、ＤＡＳ内の各チャンネルに２個（複数個）の積分器
を設置し、これらの積分器を交互に切り換えて使用する
構成のものが知られている。つまり、あるビューでは一
方の積分器を使用し、次のビューではもう一方の積分器
を使用するといった具合である。これにより、一方の積
分器がリセットやセットアップなどの処理をしているオ
ーバーヘッド時間（通常、積分時間の５〜１５％程度の
時間）の間に、もう一方の積分器を駆動させることがで
きるので、各チャンネル全体としては積分器のオーバー
ヘッド時間（デッドタイム）を無くしたのと等価にな
り、複数のビューに渡って連続的なデータ収集を行うこ
とができ、断続的に各ビューデータを収集する場合より
もＸ線を有効に利用できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な放射線ＣＴスキャナにおいて高画質で高分解能の画像
を再構成するには、投影データ（生データ、原データ）
の収集およびその補正処理にもそれだけ高精度さが要求
される。

【０００７】これにも関わらず、例えば上述のように１
チャンネルに２個の積分器を用いる従来構成の場合、こ
の２つの積分器の動作特性は必ずしも全く同一という保
証はなく、オフセット値やゲインなど、多少とも異なる
ことが多々あり得る。そのように動作特性が相違する
と、積分されたデータ値も微妙に異なってくる。

【０００８】放射線ＣＴスキャナにあっては、殆ど必須
の事項として、収集データを再構成する前に、オフセッ
ト補正やキャリブレーション補正など、各種の補正処理
を実施するが、その補正処理は、各チャンネルにおける
複数の積分器相互の動作特性の微妙な違いまでをも考慮
したものではなく、常に一定の様式、すなわち積分器の
動作特性は全て同一と仮定して行われる。つまり、各チ
ャンネルにおいて、積分器はビュー毎に入れ替わるが、
補正処理は常に同じオフセット値やキャリブレーション
データに基づき実施される。このため、この補正処理が
全ビューの投影データに適用されたとき、例えばリング
状のアーチファクトなどが再構成像に現れてしまうとい
う問題があった。

【０００９】上述の問題は、Ｘ線ＣＴスキャナなどの放
射線ＣＴスキャナに限定されるものではなく、各チャン
ネルに挿入した複数個の積分器を交互使用してデータ収
集し、このデータに補正処理を加える構成のデータ収集
・処理装置においても、最終段でのデータまたは情報の
精度を確保する上で、同様の問題があった。

【００１０】本発明は、上述した従来技術の問題に着目
してなされたもので、各チャンネルに挿入した複数個の
積分器を交互に使用してデータ収集し、このデータに補
正などの処理を加える構成であっても、収集データの処
理精度を向上させ、この処理データを使用して得る情報
の品質を向上させることを、その目的とする。

【００１１】また本発明は、各チャンネルに挿入した複
数個の積分器を交互使用して投影データの収集を行い、
このデータに各種の補正処理を加えるデータ収集・補正
装置を有する放射線ＣＴスキャナのシステムにおいて、
投影データの補正精度を向上させ、リング状アーチファ
クトなどのノイズが再構成画像に出現することを的確に
防止することを、別の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るデータ収集・処理装置は、データ収集
用の複数のチャンネルそれぞれに複数個ずつ並列に挿入
された積分器と、前記各チャンネル内に併設された前記
複数個の積分器を前記データの収集毎に交互に切り換え
て当該切り換えられた積分器に収集データを積分させる
切換制御手段と、この切換制御手段により切り換えられ
た積分器が前記各チャンネル内でどの積分器であるかの
区別に応じて前記収集データに所望処理を施すデータ処
理手段とを備えることを特徴としている。

【００１３】好適には、前記データ処理手段は、前記収
集データに前記所望の処理としての補正処理を実施する
手段である。

【００１４】また好適には、前記データ処理手段は、前
記切換制御手段により切り換えられた積分器が前記各チ
ャンネル内でどの積分器であるかを認識する認識手段
と、この認識手段の認識結果に応じて事前に準備してあ
る補正用データを選択する選択手段と、この補正用デー
タに基づき前記収集データに前記補正処理を施す処理手
段とを備える。この補正処理は、例えば、前記切り換え
られた積分器に対応した量のオフセット補正またはキャ
リブレーション補正の少なくとも一方を含む。

【００１５】さらに好適には、前記各チャンネル内に併
設された複数の積分器の数は２個である。

【００１６】また、本発明に係るシステムは、上記デー
タ収集・処理装置をデータの収集および処理系の一部に
備える。例えば、このシステムは、放射線を曝射する線
源と、前記被検体を透過してきた前記放射線を入射させ
且つ前記複数のチャンネルから成る検出器と、前記放射
線により対象体をスキャンするスキャン指令手段とを備
え、前記検出器のチャンネル毎の検出出力を前記データ
収集・処理装置にチャンネル毎に供給するように構成し
ている。また例えば、このシステムは、前記線源は、前
記放射線としてのＸ線を曝射するＸ線源であり、前記検
出器は、前記対象体を透過してきた前記Ｘ線を検出する
Ｘ線検出器であるＸ線ＣＴスキャナのシステムが好適で
ある。

【００１７】これにより、各チャンネルにおいて、切換
使用される積分器の動作特性に合わせて補正などのデー
タ処理を実施することができる。このため、積分器のオ
フセット値やゲインといった動作特性上の固体差に敏感
なオフセット補正やキャリブレーション補正がチャンネ
ル毎に精度良く実施され、したがって、データの目的と
する処理精度も格段に向上する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各種の実施形態を
添付図面に基づき説明する。なお、以下の実施形態で
は、本発明のデータ収集・処理装置を用いたシステムと
して、放射線ＣＴスキャナを代表するＸ線ＣＴスキャナ
について説明する。

【００１９】第１の実施形態 第１の実施形態に係る、画像診断装置としてのＸ線ＣＴ
スキャナを図１〜図９を参照して説明する。

【００２０】このＸ線ＣＴスキャナは、以下に詳述する
ように、複数チャンネル構造のＸ線検出器で検出したＸ
線ビームの投影データを、各チャンネル毎に挿入した２
個の積分器を交互使用して収集し、補正するデータ収集
・処理装置に特徴がある。

【００２１】図１に示すＸ線ＣＴスキャナは、シングル
スライスＣＴと呼ばれるスキャナである。このスキャナ
は、ガントリ１、寝台２、制御キャビネット３、電源
４、および各種のコントローラ３１〜３３を備え、例え
ばＲ−Ｒ方式で駆動するようになっている。コントロー
ラとしては、高電圧コントローラ３１、架台コントロー
ラ３３、および寝台コントローラ３２（図２、３参照）
が備えられる。

【００２２】ここで、図１、２に示す如く、寝台２の長
手方向をスライス方向（または回転軸方向）Ｚとして、
これに直交する２方向をチャンネル方向ＸおよびＸ線ビ
ーム曝射方向Ｙとしてそれぞれ定義する。

【００２３】寝台２の上面には、その長手方向（スライ
ス方向Ｚ）にスライド可能に支持された状態で天板２ａ
が配設されており、その天板２ａの上面に被検体Ｐが通
常、仰向けに載せられる。天板２ａは、サーボモータに
より代表される寝台駆動装置２ｂの駆動によって、ガン
トリ１の診断用開口部（図示せず）に進退可能に挿入さ
れる。寝台駆動装置２ｂには、寝台コントローラ３２か
ら駆動信号が供給される。寝台２はまた、天板２ａの寝
台長手方向の位置を電気信号で検出するエンコーダなど
の位置検出器（図示せず）を備え、この検出信号を寝台
制御用の信号として寝台コントローラ３２に送るように
なっている。

【００２４】ガントリ１は、図１および３に示す如く、
その内部に略円筒状の回転フレーム９を有する。回転フ
レーム９の内側には上述の診断用開口部が位置する。ま
た回転フレーム９には、上記診断用開口部に挿入された
被検体Ｐを挟んで互いに対向するようにＸ線管１０及び
Ｘ線検出器１１が設けられている。さらに、回転フレー
ム９の所定位置には、図３に模式的に示す如く、高電圧
発生器２１、プリコリメータ２２、ポストコリメータ２
３、データ収集装置ＤＡＳ２４、および架台駆動装置２
５が備えられる。

【００２５】この内、Ｘ線源として機能するＸ線管１０
は例えば回転陽極Ｘ線管の構造を成し、高電圧発生器２
１からフィラメントに電流を流すことによりフィラメン
トが加熱され、熱電子がターゲットに向かって放出され
る。この熱電子はターゲット面に衝突して実効焦点が形
成され、ターゲット面の実効焦点の部位からＸ線ビーム
（ファンビーム）が曝射される。

【００２６】高電圧発生器２１には、低圧スリップリン
グ２６を介して電源装置４から低電圧電源が供給される
るともに、光信号伝送システム２７を介して高電圧コン
トローラ３１からＸ線曝射の制御信号が与えられる。こ
のため、高電圧発生器２１は、供給される低圧電源から
高電圧を生成するとともに、この高電圧から制御信号に
応じたパルス状の管電圧を生成し、これをＸ線管１０に
供給する。

【００２７】またＸ線検出器１１は、複数の検出チャン
ネルを有する検出素子列をスライス方向に１列配した１
次元検出器から成る（図１参照）。Ｘ線管１０とＸ線検
出器１１は回転フレーム９の回転によってガントリ１内
で、診断用開口部における軸方向の回転中心軸の囲りに
回転可能になっている。Ｘ線検出器１１の各検出素子
は、入射する透過Ｘ線をこれに相当する光信号に変換す
るシンチレータと、その光信号をこれに相当する電流信
号に変換するフォトダイオードとの固体検出器の構造を
有する。この検出器１１が検出した微弱な電流信号は、
ＤＡＳ２４に送られる。

【００２８】ＤＡＳ２４は、検出チャンネル毎に、検出
器１１から送られてくる透過Ｘ線の検出信号としての微
弱電流信号を増幅してＡ／Ｄ変換し、これを収集データ
としてデータ伝送部２８に送る。この処理を行うため、
ＤＡＳ２４は、図４に示す如く、各チャンネル毎に２個
の積分器を併設した構成になっている。具体的には、各
チャンネル毎に、入力側電子スイッチ５１ａ、積分器５
２ａ、および出力側電子スイッチ５３ｂがこの順に接続
された一方の直列回路と、入力側電子スイッチ５１ｂ、
積分器５２ｂ、および出力側電子スイッチ５３ｂがこの
順に接続されたもう一方の直列回路とを、検出器１１の
フォトダイオードＰＨＴの出力側に電気的並列に接続し
た構造を有する。この出力側電子スイッチ５３ａ，５３
ｂの出力端は共にサンプル／ホールド回路５４に接続さ
れ、この回路５４がさらにＡ／Ｄ変換器５５を介してデ
ータ伝送部２８に至る。

【００２９】また、ＤＡＳ２４には、ＣＰＵを有しかつ
ソフトウエアプログラムで駆動する制御回路５６が設け
られる。制御回路５６は、後述するメインコントローラ
の管理下に置かれ、このＤＡＳ内の各構成要素の動作を
制御する。

【００３０】電子スイッチ５１ａ，５１ｂ，５３ａ，お
よび５３ｂは例えばＦＥＴ，トランジスタなどの電子ス
イッチング素子で構成され、制御回路５６から供給され
るスイッチ切換信号ＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂ，ＳＷ２ａ，Ｓ
Ｗ２ｂを受けてオン、オフ動作する。

【００３１】積分器５２ａ，５２ｂのそれぞれは、Ｉ／
Ｖ変換器と、例えば演算増幅器とコンデンサを並列接続
した積分回路とを有して形成され、リセット信号ＲＳａ
（ＲＳｂ）が入力するまで入力電荷を積分するととも
に、制御回路５６からリセット信号ＲＳａ（ＲＳｂ）が
供給されたときに積分回路はリセット動作を行う。

【００３２】サンプル／ホールド回路５４は制御回路５
６からサンプル／ホールド（Ｓ／Ｈ）Ｓ_s/H 信号が供給
されたときの積分値をサンプル・ホールドし、Ａ／Ｄ変
換器５５を介して出力する。Ａ／Ｄ変換器５５には、制
御回路５６からＡ／Ｄ変換の期間（すなわち、デジタル
データの読出しに要する時間幅）を制御するトリガ信号
としての読出し制御信号Ｓ_A/D が与えられる。この制御
信号Ｓ_A/D は、図６に示す如く、Ａ／Ｄ変換の期間をサ
ンプル／ホールド後の適宜な期間に設定するように与え
られる。

【００３３】上記１チャンネル当たりのデータ収集およ
び処理の回路は、詳細には図示していないが、例えば１
０００チャンネル分、並列に装備される。

【００３４】データ伝送部２８はガントリ１内の回転側
と固定側の信号経路を接続するもので、ここでは一例と
して、非接触で信号伝送する光伝送システムが使用され
る。なお、このデータ伝送部２８としてスリップリング
の構造を用いてもよい。このデータ伝送部２８を介して
取り出された透過Ｘ線のデジタル量の検出信号は制御キ
ャビネット３の後述する補正ユニットに送られる。

【００３５】一方、プリコリメータ２２はＸ線管１０と
被検体Ｐとの間に、またポストコリメータ２３は被検体
ＰとＸ線検出器１１との間にそれぞれ設けられる。プリ
コリメータ２２は、例えばチャンネル方向Ｘに一定の幅
で且つスライス方向Ｚには可変幅または固定幅のスリッ
ト状の開口を形成する。これにより、Ｘ線管１０から曝
射されたＸ線ビームのスライス方向Ｚの幅を絞って、例
えばＸ線検出器１１の検出素子列のトータルのスライス
幅に対応した所望スライス幅のファンビームを形成す
る。ポストコリメータ２３も同様に、チャンネル方向Ｘ
には一定幅でスライス方向Ｚに可変幅または固定幅のス
リット状の開口を有する。ポストコリメータ２３は、本
実施形態では、プリコリメータ２２によって絞られたＸ
線ビームを更に細かく絞る補助的な絞り機能を担ってい
る。

【００３６】さらに、架台駆動装置２５はガントリ１内
の回転側要素全体を回転フレーム９を、その中心軸周り
に回転させるモータおよびギア機構などを備える。この
架台駆動装置２５には、架台コントローラ３３から駆動
信号が与えられる。

【００３７】高電圧コントローラ３１、寝台コントロー
ラ３２、および架台コントローラ３３は、信号的にはガ
ントリ１および寝台２と制御キャビネット３との間に介
在し、後述するメインコントローラからの制御信号に応
答して、それぞれが担当する負荷要素を駆動する。な
お、架台コントローラ３３は架台駆動装置２５の制御の
みならず、メインコントローラが行うＤＡＳ２４の制御
をも兼任するように構成してもよい。

【００３８】制御キャビネット３は、システム全体を統
括するメインコントローラ３０のほか、メインコントロ
ーラ３０にバスＢを介して接続された補正ユニット３
４、データ保存ユニット３５、再構成ユニット３６、表
示プロセッサ３７、ディスプレイ３８、および入力器３
９とを備える。

【００３９】補正ユニット３４は、メインコントローラ
３０からの処理指令に応じて、ＤＡＳ２４から送られて
くるデジタル量の収集データに各種の補正処理を施す。
この補正処理としては、オフセット補正、ＬＯＧ変換、
リファレンス補正、キャリブレーション補正があり、こ
の処理は後述する。

【００４０】これを実施する補正ユニット３４は、図５
に示すように、入力側に位置してデータ伝送部２８に接
続された入力バッファ３４ａ、この入力バッファ３４ａ
に接続されたバス３４ｂ、ならびに、このバス３４ｂに
接続されたＣＰＵ３４ｃ、ＲＯＭ３４ｄ、ＲＡＭ３４
ｅ、およびシステムバスインターフェイス３４ｆを備え
る。システムバスインターフェイス３４ｆは更に制御キ
ャビネット３の制御バスに接続されている。ＲＯＭ３４
ｄには、ＣＰＵ３４ｃが実施する上記各種の補正処理の
アルゴリズムのプログラムデータが予め格納されてい
る。ＲＡＭ３４ｅはＣＰＵ３４ｃの処理に関わるデータ
を一時記憶できる。

【００４１】この補正処理された収集データは、メイン
コントローラ３０の書き込み指令によって、データ保存
ユニット３５に一旦格納・保存される。この保存データ
は、メインコントローラ３０の所望タイミングでの読み
出し指令に応じてデータ保存ユニット３５から読み出さ
れ、再構成ユニット３６に転送される。再構成ユニット
３６は、メインコントローラ３０の管理下において、再
構成用の収集データが転送されたきた段階で、例えばコ
ンボルーションバックプロジェクション法に基づきスラ
イス毎の再構成処理を行い、断層像を生成する。

【００４２】この断層像データは、メインコントローラ
３０の制御の元、必要に応じてデータ保存ユニット３５
に保存される一方、表示プロセッサ３７に送られる。表
示プロセッサ３７は、断層像データにカラー化処理、ア
ノテーションデータやスキャン情報の重畳処理などの必
要な処理を行い、ディスプレイ３８に供給する。ディス
プレイ３８により画像データがＤ／Ａ変換され、断層像
として表示される。

【００４３】入力器３９は、スキャン条件（スキャン部
位及び位置，スライス厚，Ｘ線管電圧及び電流、被検体
に対するスキャン方向などを含む）、画像表示条件など
の指令をメインコントローラ３０に与えるために使用さ
れる。

【００４４】この実施形態に係るＸ線ＣＴスキャナの作
用および効果を、ＤＡＳ２４のそれを中心に説明する。

【００４５】メインコントローラ３０は、所定のメイン
プログラムを実施する中で、例えばマルチスキャン法に
基づく撮影に必要な指令を出力する。

【００４６】これにより、このシングルスライスＣＴ構
造のＸ線ＣＴスキャナにあっては、あるスライスでスキ
ャンを行って複数のビュー分の投影データ（生データま
たは原データとも呼ばれる）を得た後、そのスライス厚
さ分だけ、例えば被検体を寝かせた天板を移動させて次
のスキャンを行ない、隣接スライスの各ビューの投影デ
ータを得る。このスライスのスキャンと天板（またはＸ
線管および検出器）の移動とが交互に繰り返され、診断
部位の一連の複数枚の断層像（スライス像）の投影デー
タが等間隔で得られる。

【００４７】この一連のスキャンに際し、ＤＡＳ２４を
中心に以下の処理が実施される。

【００４８】いま、あるスライスの、あるビューをスキ
ャンしているとする。Ｘ線検出器１１は、チャンネル毎
に、検出した入射Ｘ線に対応した電流をＤＡＳ２４の各
チャンネル回路に出力する。

【００４９】ＤＡＳ２４では、その制御回路５６がチャ
ンネル毎に、図６の時刻ｔ１に示す如く、入力側の電子
スイッチ５１ａ，５１ｂに対するスイッチ切換信号ＳＷ
１ａ，ＳＷ１ｂを ＳＷ１ａ＝オン，ＳＷ１ｂ＝オフ に切り換え、出力側の電子スイッチ５３ａ，５３ｂに対
するスイッチ切換信号ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂを ＳＷ２ａ＝オフを維持，ＳＷ２ｂ＝オン に設定し、かつ、２個の積分器５２ａ，５２ｂに対する
リセット信号ＲＳａ，ＲＳｂを ＲＳａ＝オフ，ＲＳｂ＝オフを維持 に設定する。また、この時刻ｔ１の時点では、サンプル
／ホールド信号Ｓ／Ｈはオフに設定される。

【００５０】このため、チャンネル毎に、Ｘ線検出器１
１から出力された検出電流がオン状態にある入力側の一
方の電子スイッチ５１ａを通って一方の積分器５２ａに
流れ、この積分器のコンデンサに電荷が貯められる。こ
のとき、この積分器５１ａの出力側の電子スイッチ５３
ａはオフ状態であるから、積分器の電荷蓄積には支障は
無い。この電荷蓄積と並行して、もう一方の側の入力側
電子スイッチ５１ｂ＝オフ、出力側電子スイッチ５３ｂ
＝オンとなるので、もう一方の側の積分器５２ｂからそ
れまでに蓄積されていた電荷が出力電圧として読み出さ
れる。この電荷はサンプル／ホールド回路５４に出力さ
れる。

【００５１】上述のスイッチおよびリセット状態のまま
適宜な時間が経過して時刻ｔ２になった時点にて、制御
回路５６から供給されるサンプル／ホールド信号Ｓ／Ｈ
が瞬時的に立ち上がる。これにより、サンプル／ホール
ド回路５４がオンになって積分器５２ｂの出力電圧値を
保持する。この電圧値はＡ／Ｄ変換器５５によりＡ／Ｄ
変換され、いまスキャン中のビューの内の１チャンネル
分の投影データ（生データ、原データ）として出力され
る。各チャンネルの投影データは、このように並行して
同時に出力され、１ビューの所定チャンネル分の投影デ
ータが収集される。

【００５２】このデータ収集が終わった後の適宜な時刻
ｔ３になると、蓄積電荷の読み出しを行った側のスイッ
チ切換信号ＳＷ２ｂおよびリセット信号ＲＳｂをＳＷ２
ｂ＝オフ、 ＲＳｂ＝オンに切り換える。これにより、
蓄積電荷を読み出した側の積分器５２ｂがリセットされ
る。

【００５３】これにより、いまスキャンしていたビュー
でのデータ収集が終わり、Ｘ線管１０およびＸ線検出器
１１を所定角度だけ被検体回りに回転させ、次のビュー
のスキャンを準備する。

【００５４】そして、図６の時刻ｔ４になった時点で、
入力側の電子スイッチ５１ａ，５１ｂに対するスイッチ
切換信号ＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂを ＳＷ１ａ＝オフ，ＳＷ１ｂ＝オン に切り換え、出力側の電子スイッチ５３ａ，５３ｂに対
するスイッチ切換信号ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂを ＳＷ２ａ＝オン，ＳＷ２ｂ＝オフを維持 に設定し、かつ、２個の積分器５２ａ，５２ｂに対する
リセット信号ＲＳａ，ＲＳｂを ＲＳａ＝オフを維持，ＲＳｂ＝オフ に設定する。また、この時刻ｔ４の時点では、サンプル
／ホールド信号Ｓ／Ｈはオフに設定される。

【００５５】これにより、今度はそれまでとは反対に、
チャンネル毎に、Ｘ線検出器１１から出力された検出電
流がオン状態にある入力側のもう一方の電子スイッチ５
１ｂを通ってもう一方の積分器５２ｂに流れ、この積分
器のコンデンサに電荷が前述と同様に貯められる。この
電荷蓄積と並行して、前述と同様に、一方の側の積分器
５２ａからそれまでに蓄積されていた電荷が出力電圧と
して読み出される。この電荷はサンプル／ホールド回路
５４に出力される。

【００５６】このスイッチおよびリセット状態のまま適
宜な時間が経過して時刻ｔ５になった時点で、サンプル
／ホールド信号Ｓ／Ｈが瞬時的に立ち上がる。これによ
り、サンプル／ホールド回路５４がオンになって積分器
５２ａの出力電圧値が保持される。この電圧値はＡ／Ｄ
変換器５５によりＡ／Ｄ変換され投影データとして出力
される。各チャンネルで同時にこの出力がなされ、１ビ
ューの所定チャンネル分の投影データが収集される。

【００５７】このデータ収集が終わった後の適宜な時刻
ｔ６になると、蓄積電荷の読み出しを行った側のスイッ
チ切換信号ＳＷ２ａおよびリセット信号ＲＳａを ＳＷ２ａ＝オフ、 ＲＳａ＝オン に切り換える。これにより、蓄積電荷を読み出した側の
積分器５２ａがリセットされる。

【００５８】このように、各チャンネルの積分器をビュ
ー毎に交互に切り換えながら、スライス全体をスキャン
し、画像再構成に必要なデータが収集される。つまり、
積分器を交互に切り換えて行うことで、積分動作をデッ
ドタイム無く連続的に実施することができ、放射線の利
用効率を高めることができる。

【００５９】このＤＡＳ２４で収集されたデジタル量の
投影データは、ビュー毎に順次、データ伝送部２８を介
して制御キャビネット３内の補正ユニット３４に送られ
る。この補正ユニット３４では、ＣＰＵ３４ｃの制御の
元に、入力データが図７に例示するフォーマットでＲＡ
Ｍ３４ｅに一時記憶される。これにより、例えば、ある
１ビュー毎（角度毎）に１０００チャンネル分のデータ
が収集され、１０００ビューで被検体周り１回転分の投
影データが収集され、ＲＡＭ３４ｅに例示のフォーマッ
トで配置される。ここでは、最初のビュー１の１０００
チャンネル分の投影データは一方の積分器５２ａの群に
拠るデータであり、その次のビュー２のそれは他方の積
分器５２ｂの群に拠るデータである。以下、積分器を切
り換えて交互に実施される。

【００６０】この１回転分のデータ配置が済むと、ＣＰ
Ｕ３４ｃはこのデータに対して、オフセット補正、ＬＯ
Ｇ変換、リファレンス補正、およびキャリブレーション
補正の順で全補正をソフトウエア処理により実行する。

【００６１】（ａ）オフセット補正 オフセット補正は、一般的には、積分器への入力電圧が
微妙にオフセットしているために生じる誤差を補償（補
正）する処理である。この処理は、被写体の撮影を実施
する前に、放射線を発生させない状態、すなわち検出器
への入力値が零の状態で収集したデータ（信号値）を、
収集した被写体の投影データから減ずることで実施され
る。

【００６２】（ａ−１）オフセットデータの収集時 このためオフセット補正を行う場合、チャンネル毎のオ
フセット補正値を事前に求め、記憶しておく必要があ
る。図８に、メインコントローラ３０の管理下におい
て、ＣＰＵ３４ｃが行うオフセット補正値の演算処理の
データフローダイヤグラムを示す。

【００６３】ＣＰＵ３４ｃは、Ｘ線管１０にＸ線を曝射
させない状態で、Ｘ線検出器１１、ＤＡＳ２４を介して
送られてきたデータを複数回（例えば１００回）を入力
する。ＤＡＳ２４では前述のように各回毎または一定画
数毎に積分器５２ａ，５２ｂを切り換えてＸ線非曝射状
態でのデータ収集を行うので、ＣＰＵ３４ａは、この積
分器切換に合わせてソフトウエア的にゲート処理を行う
（ステップＳ１）。このゲート処理（すなわち、使用し
ている積分器がいずれであるかの認識処理）は、ＣＰＵ
３４ｃが、ＤＡＳ２４の制御回路５６にスイッチ切換指
令内容に予め合わせた一定の切換順を記憶していてもよ
いし、また、その制御回路５６とＣＰＵ３４ｃとが情報
を交換し合って、その切換順を決めるようにしてもよ
い。

【００６４】このゲート処理により、例えば一方の積分
器５２ａを経由したデータがチャンネル毎に複数回収集
されるから、そのデータをチャンネル毎に積算しながら
その積算値をチャンネル毎のバッファに記憶する（ステ
ップＳ２）とともに、その収集回数をカウントする（ス
テップＳ３）。そして、所定回数のデータ収集が終わっ
た時点で、複数回の収集に拠るデータ（信号積算値）を
チャンネル毎にデータ収集回数で割り算して、一方の積
分器５２ａに対するチャンネル毎のオフセット補正値を
求め、バッファＢＡに記憶させる（ステップＳ４）。

【００６５】全く同様の処理が、もう一方の積分器５２
ｂに対しても実施される（ステップＳ１，Ｓ２′〜Ｓ
４′）。この結果、もう一方の積分器５２ｂに対するチ
ャンネル毎のオフセット補正値が求められ、別のバッフ
ァＢＢに記憶される。

【００６６】このオフセット補正値は、複数回のデータ
収集の平均値として求められているので、測定誤差、と
くにノイズによる誤差を少なくすることができ、精度の
高いオフセット補正値を求めることができる。

【００６７】（ａ−２）被写体のデータ収集時 この被写体の実際のデータ収集はＸ線管１０を駆動させ
て前述したように実施される。この場合、ビュー毎に使
用する積分器が５２ａ，５２ｂの間で交互に切り換えて
使用される。このときの透過Ｘ線の投影データは、例え
ば前述した図７記載の例のフォーマットでＲＡＭ３４ｅ
に一時記憶される。つまり、ビュー１、３、５、…の投
影データが一方の積分器５２ａ（＝Ａ）を介して収集さ
れ、これに対し、ビュー２、４、６、…の投影データが
もう一方の積分器５２ｂ（＝Ｂ）を介して収集されたも
のであることが、ＤＡＳ２４の制御回路５６により認識
される。

【００６８】このため、ＣＰＵ３４ｃは、一方の積分器
５２ａを使用して収集したビュー１、３、５、…の各チ
ャンネルの投影データから、これに対応して求めた積分
器５２ａ用の一方のバッファＢＡに記憶していたチャン
ネル毎の補正値を減算する（ステップＳ５）。これによ
り、一方の積分器５２ａの使用を認識したオフセット補
正がチャンネル毎に好適に実施され、再びＲＡＭ３４ｅ
の所定記憶領域に格納される。同様に、ＣＰＵ３４ｃ
は、他方の積分器５２ｂを使用して収集したビュー２、
４、６、…の各チャンネルの投影データから、これに対
応して求めた積分器５２ｂ用の他方のバッファＢＢに記
憶していたチャンネル毎の補正値を減算する（ステップ
Ｓ５′）。これにより、もう一方の積分器５２ｂの使用
を認識したオフセット補正がチャンネル毎に好適に実施
され、再びＲＡＭ３４ｅの所定記憶領域に格納される。

【００６９】（ｂ）ＬＯＧ変換 次に、ＣＰＵ３４ｃは、ＲＡＭ３４ｅに格納されている
１回転分の投影データ（例えば１０００チャンネル×１
０００ビュー）のそれぞれを対数変換する。

【００７０】（ｃ）リファレンス補正 続いて、ＣＰＵ３４ｃは、ＲＡＭ３４ｅに格納されてい
る１回転分の投影データに対するリファレンス補正を行
う。これは、通常、先頭チャンネルに付けられたリファ
レンス検出器（図示せず）から出力される、Ｘ線強度に
応じた信号値を用いて、各投影データを規格化する演算
（例えば減算）をソフトウエア的に行うことで実施され
る。

【００７１】（ｄ）キャリブレーション補正 続いて、ＣＰＵ３４ｃは、ＲＡＭ３４ｅに格納されてい
る１回転分の投影データに対するキャリブレーション補
正を行う。

【００７２】キャリブレーション補正は、一般的には、
チャンネル毎のゲインを補償（補正）する処理である。
この処理としては、通常、例えば基準となる被写体（例
えば円筒形の水ファントム）を用いて収集した投影デー
タをキャリブレーションデータとし、収集した被写体の
投影データからキャリブレーションデータを減じる処理
が実施される。

【００７３】図９に、ＣＰＵ３４ｃにより実行されるキ
ャリブレーション補正のデータフローダイヤグラムを示
す。

【００７４】キャリブレーションデータは、メインコン
トローラ３０の制御の元に、使用する積分器５２ａ，５
２ｂを交換して基準被写体を使い、予め測定される。そ
して、積分器５２ａ（＝Ａ），５２ｂ（＝Ｂ）毎且つチ
ャンネル毎のキャリブレーションデータが例えば補正ユ
ニット３４のＲＡＭ３４ｅ内に形成された記憶領域に予
め格納されている（ステップＳ１１，Ｓ１１′）。

【００７５】そこで、被写体の投影データ収集時におい
て、ＣＰＵ３４Ｃは、ＲＡＭ３４ｅの所定記憶領域に格
納されている、上述した各種の補正処理済みの投影デー
タそれぞれに対して、いずれの積分器５２ａ（＝Ａ）又
は５２ｂ（＝Ｂ）で収集されたのかを、例えば図７に示
す如く、収集データ中に含められた、使用した積分器を
示す区別情報に拠り識別する（ステップＳ１２）。次い
で、識別した積分器に対応するキャリブレーションデー
タを読み出し（ステップＳ１３またはＳ１３′）、その
データを投影データから減算する（ステップＳ１４また
はＳ１４′）。

【００７６】このように、補正ユニット３４にて一連の
データ補正が施された１回転分の投影データは、次い
で、データ保存ユニット３５に転送して一旦格納した
後、再構成ユニット３６に転送される。この再構成ユニ
ット３６によって、スキャンしたスライスの画像が再構
成され、表示プロセッサ３５の所定の処理の元にディス
プレイ３８に表示されるとともに、データ保存ユニット
３５に保存される。

【００７７】本実施形態のスキャンはマルチスキャン法
に拠っているので、ある位置でのスキャンが終わると、
例えば天板位置をスライス厚分移動させて次のスライス
でのスキャンが実施される。これにより、複数枚のスラ
イスの断層ＣＴ像が順次、再構成され、表示される。

【００７８】なお、この実施形態に係る補正ユニット３
４は、図７に示すフォーマットの１回転分の投影データ
を順次読み出し、これに所望の補正処理を実施して再び
書き込むという方法に沿って説明したが、この補正処理
の手順はこれに限定されない。例えば、読み出した投影
データそれぞれに一連の例えば上述した４種類の補正，
変換処理を施し、これをデータ保存ユニット３５に転送
するという処理を各投影データについて繰り返し実施す
るようにしてもよい。

【００７９】したがって、本実施形態のＸ線ＣＴスキャ
ナによれば、チャンネル毎に、収集データがいずれの積
分器を経由したデータであるかを区別、認識し、その経
由した積分器の特性に合わせて、その後の各種の補正処
理を行うようにしたため、補正精度が著しく向上し、よ
り高精度な補正に拠ってリング状のアーチファクトを防
止するなど、画質を格段に向上させることができる。ま
た当然に、複数の積分器をチャンネル毎に挿入している
ため、各チャンネル全体としては積分動作上のデッドタ
イムが無く、連続的にデータ収集を行うことができるこ
とから、Ｘ線の利用効率が向上し、スキャナの運用コス
ト、稼働率を下げることが可能になる一方、画像に入り
込むノイズを少なくしてＳ／Ｎの良い断層像を提供でき
る。

【００８０】なお、上記実施形態に対してさらに種々の
変形が可能であり、それらの変形例によって実現される
構成も本発明の要旨がカバーする範囲である。

【００８１】変形例その１ かかる変形例の１つとして、スキャナの補正ユニットの
構成がある。上記実施形態では、ＣＰＵを中心としたコ
ンピュータによるソフトウエア演算で補正処理を行う補
正ユニットの構成を挙げたが、本発明はこれに限定され
るものではない。これに代えて、例えば図８や図９のデ
ータフローダイヤグラムをブロック図として読み替えて
表されるデジタル回路などのハードウエア構成で実現し
てもよい。また、前述した実施形態の補正ユニット３４
のＣＰＵが、その収集データが経由した積分器を区別、
認識する手法は各種のものがあり、メインコントロー
ラ、ＤＡＳの制御回路、あるいは架台コントローラなど
からその区別情報を受けるようにしてもよい。また、ス
キャンのビュー（角度）毎に予め使用する積分器を決め
ておいて、その決定情報を予め補正ユニット３４のＣＰ
Ｕが記憶しているようにしてもよい。

【００８２】変形例その２ また、補正ユニット３４で実施する補正／変換処理は、
前述した４種類に限定されない。この補正ユニット３４
で実行される、チャンネル毎の使用する積分器の違いに
起因する補正は全て本発明の要旨の範囲である。

【００８３】変形例その３ 本発明に適用される検出器は、その種類に依存するもの
ではない。例えば図１０に示すように、複数の検出素子
列をスライス方向に併設した２次元検出器１１であって
もよく、この２次元検出器１１を使用したマルチスライ
スＣＴを構成してもよい。また、この検出器はイメージ
インテンシファイヤおよび撮像素子を組み合わせて構成
されていてもよい。

【００８４】変形例その４ また、本発明に適用されるＤＡＳの回路は、その種類に
依存しないことも明らかである。例えば、前述した種類
以外には、シグマ・デルタ型Ａ／Ｄコンバータ（コンパ
レータとデジタルトラッキング回路により構成され、Ａ
／Ｄ変換までをまとめて行う構成を有する。この場合、
サンプル／ホールド以降の回路は不要になる）や、デル
タ・シグマ型Ａ／Ｄコンバータ（積分器、コンパレー
タ、および１ビットＡ／Ｄコンバータにより構成され、
Ａ／Ｄ変換までをまとめて行う構成を有する。この場
合、サンプル／ホールド以降の回路は不要になる）を使
用してもよい。

【００８５】このように積分とＡ／Ｄ変換とを同時に行
う場合、とくに、前述したようにリセットやセットアッ
プなどのオーバーヘッド時間を小さくできることは重要
なファクタであり、有利になる。

【００８６】変形例その５ 前述の実施形態では、本発明のデータ収集・処理装置
を、放射線ＣＴスキャナの１つであるＸ線ＣＴスキャナ
に実施した場合を説明してきたが、本発明は必ずしもそ
のような用途に限定されるものでない。要は、複数のデ
ータ検出チャンネルを有し、各チャンネルに複数の積分
器を挿入し、この積分器を交互に切り換えてデータ収集
を行い、この収集データの補正処理を施すという構成の
装置、システムであれば全て適用され、例えば産業用の
Ｘ線分析装置などにも好適に実施できる。

【００８７】さらに、なお、画像再構成法の種類やスキ
ャン方法なども適宜なものを使用できることは勿論であ
る。

【００８８】変形例その６ さらに、チャンネル毎の使用した積分器を区別する情報
（積分器情報）に関しても、本発明では種々の変形が可
能である。例えば、図１１に示すように、その区別は、
収集データの伝送とは別のラインを介してデータ収集装
置（ＤＡＳ）２４から補正ユニット３４に送るように構
成してもよい。

【００８９】また、どちらの積分器を先に使用するかの
固定情報をデータ収集装置（ＤＡＳ）に持たせ、データ
収集装置は必ずその固定情報に基づき処理するように構
成するとともに、補正ユニットではそれに応じて必ず、
例えば最初に伝送されてくるデータが積分器Ａによる積
分データであると自動的に認識して補正処理し、その後
は交互に順次、補正を行うようにしてもよい。これによ
り、補正ユニットの構成を簡素化できるというメリット
が得られる。

【００９０】なお、本発明は上述した実施形態や変形例
に限定されるものではなく、本発明の基本原理の範囲内
で適宜に組み合わせ、変更、変形することが可能であ
る。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の装置およ
びシステムは、チャンネル毎の積分器の切換使用に伴っ
て積分動作上のデッドタイム（すなわち、オーバヘッド
時間）を解消することができるので、放射線ＣＴスキャ
ナの場合には放射線の利用効率を向上させ、画像ノイズ
を抑制でき、さらに連続的なデータ収集ができるという
各種の利点が得られることに加え、切換制御手段により
切り換えられた積分器が各チャンネル内でどの積分器で
あるかの区別に応じて収集データに補正などの所望処理
を施すようにしているので、切り換えられた積分器に固
有の動作特性に対応した処理を施すことができ、収集デ
ータの精度のみならず、補正精度など、データ収集後の
データ処理精度が一段と向上し、放射線ＣＴスキャナで
はリング状のアーチファクトの発生を防止または抑制す
ることができ、この画質改善によって、放射線ＣＴスキ
ャナの場合には診断精度の向上、診断に伴う操作上の手
間、労力の軽減、および患者スループットの向上などに
著しく寄与可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデータ収集・処理装置を実施した放射
線ＣＴスキャナとしてのＸ線ＣＴスキャナのガントリの
概念を示す図。

【図２】Ｘ線ＣＴスキャナのガントリと寝台、およびＸ
線ビームの位置関係を示す概要図。

【図３】Ｘ線ＣＴスキャナの概略構成を示すブロック
図。

【図４】ＤＡＳの概要構成例を示すブロック図。

【図５】補正ユニットの構成の一例を示すブロック図。

【図６】ＤＡＳにおける積分器の切換動作を中心とする
データ収集動作を説明するタイミングチャート。

【図７】補正ユニットのＲＡＭに格納されるデータのフ
ォーマットを示す模式図。

【図８】オフセット補正の流れを模式的に示すデータフ
ローチャート。

【図９】キャリブレーション補正の流れを模式的に示す
データフローチャート。

【図１０】Ｘ線検出器の別の例を示す模式図。

【図１１】積分器情報の伝送に係る別の例を示す部分ブ
ロック図。

【符号の説明】

１ ガントリ ２ 寝台 ３ 制御キャビネット １０ Ｘ線管（Ｘ線源） １１ Ｘ線検出器 ２４ データ収集装置（ＤＡＳ） ２５ 架台駆動装置 ２８ データ伝送部 ３０ メインコントローラ ３２ 寝台コントローラ ３３ 架台コントローラ ３４ 補正ユニット ３５ データ保存ユニット ３６ 再構成ユニット ３７ 表示プロセッサ ３８ ディスプレイ ３９ 入力器

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データ収集用の複数のチャンネルそれぞ
   れに複数個ずつ並列に挿入された積分器と、前記各チャ
   ンネル内に併設された前記複数個の積分器を前記データ
   の収集毎に交互に切り換えて当該切り換えられた積分器
   に収集データを積分させる切換制御手段と、この切換制
   御手段により切り換えられた積分器が前記各チャンネル
   内でどの積分器であるかの区別に応じて前記収集データ
   に所望処理を施すデータ処理手段とを備えることを特徴
   としたデータ収集・処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の発明において、 前記データ処理手段は、前記収集データに前記所望の処
   理としての補正処理を実施する手段であるデータ収集・
   処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の発明において、 前記データ処理手段は、前記切換制御手段により切り換
   えられた積分器が前記各チャンネル内でどの積分器であ
   るかを認識する認識手段と、この認識手段の認識結果に
   応じて事前に準備してある補正用データを選択する選択
   手段と、この補正用データに基づき前記収集データに前
   記補正処理を施す処理手段とを備えたデータ収集・処理
   装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の発明において、 前記補正処理は、前記切り換えられた積分器に対応した
   量のオフセット補正またはキャリブレーション補正の少
   なくとも一方を含むデータ収集・処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の
   発明において、 前記各チャンネル内に併設された複数の積分器の数は２
   個であるデータ収集・処理装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のデータ収集・処理装置
   をデータの収集および処理系の一部に備えたシステム。
7. 【請求項７】 請求項６記載の発明において、 放射線を曝射する線源と、前記被検体を透過してきた前
   記放射線を入射させ且つ前記複数のチャンネルから成る
   検出器と、前記放射線により対象体をスキャンするスキ
   ャン指令手段とを備え、前記検出器のチャンネル毎の検
   出出力を前記データ収集・処理装置にチャンネル毎に供
   給するように構成した放射線ＣＴスキャナのシステム。
8. 【請求項８】 請求項７記載の発明において、 前記線源は、前記放射線としてのＸ線を曝射するＸ線源
   であり、前記検出器は、前記対象体を透過してきた前記
   Ｘ線を検出するＸ線検出器であるＸ線ＣＴスキャナのシ
   ステム。