JPH11332861A

JPH11332861A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JPH11332861A
Application number: JP10144138A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Miyazaki; 宮崎　　靖; Hideki Kono; 秀樹河野; Tetsuo Nakazawa; 哲夫中澤
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】被検体での減弱が大きな領域で十分なＸ線量を
確保することができ、且つ被検体での減弱が少ない領域
等で検出素子が飽和することを防ぐことができ、これに
より高画質の再構成像を得ることができるようにする。【解決手段】Ｘ線管１１から被検体１４での減弱が大き
な領域でも十分なＸ線量が得られるようなファンビー
ム、又はコーンビームＸ線を照射する。一方、１次元又
は２次元の検出器１２の入射側の一部にポストフィルタ
１７を設け、このポストフィルタ１７によって透過Ｘ線
を減弱し、これにより被検体１４による透過Ｘ線の減弱
の少ない領域や、被検体１４を透過しない領域の検出素
子が飽和しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ線ＣＴ装置に係
り、特にイメージインテンシファイヤ（I.I.）や平面セ
ンサなど、半導体検出器に比べてダイナミックレンジの
狭いセンサを用いた装置に好適なＸ線ＣＴ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、Ｘ線ＣＴ装置の主流はローテート
・ローテート（Ｒ／Ｒ）方式（第３世代）ＣＴ装置で、
Ｘ線源と焦点を指向する円弧状の検出器が被検体を挟ん
で互いに対向する位置に配置されている。Ｘ線源からの
Ｘ線は体軸方向にコリメートされ、扇状のＸ線ビームに
形成され、被検体のある厚みを持った撮影断面に照射さ
れる。

【０００３】撮影動作は被検体により減弱した透過Ｘ線
を回転しながら検出器で計測することで行われる。回転
中の計測動作は 0.1〜 0.5度程度の角度間隔で行われ、
合計で例えば1000（回／回転）程度の投影データを取得
する。検出器は多数の検出素子で構成され、それぞれの
検出素子の出力が計測回路によってデジタルデータとし
て収集され、計測角度毎に素子数分のデータ（ビュー）
を構成する。

【０００４】更に、計測データは画像処理装置によって
検出素子の特性補正、線質補正やログ変換などの前処理
を施された後、フィルタ補正逆投影法などの公知のアル
ゴリズムによって断層像として再構成される。一方、上
記シングルスライスＣＴ装置に対し、I.I.や平面センサ
など２次元の大視野検出器を備えたコーンビームＣＴ装
置がある。これらの大視野検出器は、一般的なシングル
スライスＣＴ装置で用いている半導体検出器に比べてダ
イナミックレンジが狭く、低コントラストでの分解能が
十分に確保できない。従って、肺野などの比較的コント
ラストの高い部位では実用になっても、腹部などの大減
弱体で腫瘍などの低コントラスト病変の診断には用いる
ことが難かしい。

【０００５】平面センサは、シンチレータなどの蛍光
体、光電変換部、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの大
面積読み出し部からなるが、ダイナミックレンジを規定
しているのは、一つは各画素ごとに電荷を蓄えるコンデ
ンサの容量で、もう一つは暗電流や熱雑音などのノイズ
である。コンデンサ容量は最大出力に相当し、検出器に
ある量以上のＸ線が到達すると出力が飽和する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】Ｘ線ＣＴ装置では最大
減弱から空気（被検体を透過しない）レベルまでの透過
Ｘ線量の計測が必要である。検出器に入射する透過Ｘ線
量は、被検体の透過長が短い周辺部で大きくなるが、空
気レベルに到達するまでに検出器が飽和してしまうと、
検出器の検出データは再構成にとって不完全データとな
る。

【０００７】また、Ｘ線ＣＴ装置の場合は、被検体の周
囲を回転しながら連続的に撮影し、一連のデータから画
像再構成するため、各ビュー間やビュー内での連続性が
損なわれるとアーチファクトが現れ画質が低下する。一
方、検出器が飽和しないようにＸ線量を調整すると、被
検体の減弱の大きい部分で十分なＸ線量が確保できず、
信号対雑音比が低下する。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、被検体での減弱が大きな領域で十分なＸ線量を
確保することができ、且つ被検体での減弱が少ない領域
等で検出素子が飽和することを防ぐことができ、これに
より高画質の再構成像を得ることができるＸ線ＣＴ装置
を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、被検体にファンビーム、又はコーンビーム
Ｘ線を照射し、前記被検体を透過した透過Ｘ線を１次元
又は２次元に配列された検出素子で検出し、検出データ
を画像再構成することで前記被検体の断層像を撮影可能
なＸ線ＣＴ装置において、前記検出素子のうち被検体に
よる透過Ｘ線の減弱のない領域、又は減弱の少ない領域
の検出素子に入射する透過Ｘ線を減弱させる透過Ｘ線強
度調整手段を設け、前記被検体による透過Ｘ線の減弱の
大きい領域で十分なＸ線量を確保するとともに、前記被
検体による透過Ｘ線の減弱のない領域、又は減弱の少な
い領域の検出素子が飽和しないようにしたことを特徴と
している。

【００１０】本発明によれば、被検体での減弱が大きな
領域でも十分なＸ線量が得られるようなＸ線を照射し、
これにより被検体による透過Ｘ線の減弱の少ない領域
や、被検体を透過しない領域の検出素子が飽和しないよ
うに、これらの領域の検出素子に入射する透過Ｘ線を、
前記透過Ｘ線強度調整手段によって減弱するようにして
いる。前記透過Ｘ線強度調整手段によって減弱されるＸ
線量は既知又は別途計測可能であるため、前記検出素子
のダイナミックレンジよりも広い範囲で分布する透過Ｘ
線の全強度範囲を測定することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るＸ線ＣＴ装置の好ましい実施の形態について詳説す
る。図１は本発明に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成を示す
ブロック図である。同図に示すように、このＸ線ＣＴ装
置は、主としてスキャナ１０、患者テーブル２０、高電
圧発生装置３０、前処理、画像再構成処理や各種解析処
理を担当する画像処理装置４０、Ｘ線ＣＴ装置全体を統
括するホストコンピュータ５０、及び表示装置６０から
構成されている。

【００１２】図２は上記スキャナ１０の詳細な構成を示
した図である。Ｘ線管１１と２次元検出器１２は、回転
盤１３に被検体１４を挟んで互いに対向する位置に搭載
され、この回転盤１３は回転制御装置１５によって駆動
制御され、高速に連続回転可能となっている。Ｘ線管１
１には高電圧発生装置３０から電力が供給され、Ｘ線管
１１から発生したＸ線ビームは、患者テーブル２０上に
寝ている被検体１４を透過し、検出器１２に入射する。
この検出器１２によって取得された透過Ｘ線の計測デー
タは、プリアンプ１６によって増幅されたのち、スリッ
プリングなどの信号伝達手段を介して画像処理装置４０
に転送される。また、検出器１２のＸ線入射側には、本
発明の特徴であるポストフィルタ１７を備えている。
尚、ポストフィルタ１７の詳細については後述する。

【００１３】画像処理装置４０は、入力する計測データ
にログ変換や線質補正などの前処理を施し、フィルタ補
正、逆投影処理によって断層像に変換する。さらに、後
処理によって画像フィルタなどを施し、画像を表示装置
６０に転送する。さて、上記検出器１２の分解能を、例
えば１０ビットとすると、１０ビットは1024であるから
およそ１０³の分解能で、例えば、フォトン数１０²〜
１０⁵個までの入射Ｘ線量を識別できる（有効測定範
囲）とする。

【００１４】図３は横軸に被検体の透過長（透過長に対
する減衰率は均一なものと考える）、縦軸に透過Ｘ線の
強度（フォトン数）をとり、Ｘ線条件に応じた透過Ｘ線
量の変化を示したものである。例えば、Ｘ線管１１の管
電流をＩ１としたとき、透過長ｄｌ以上では有効計測範
囲外となるため、透過長としては０〜ｄｌまでが有効で
ある。言い換えれば、ｄｌ以上の透過長の被検体では１
ビット以下の情報量となり十分なＸ線量でないといえ
る。

【００１５】また、管電流をＩ４とすると、透過長はｄ
ｌ〜ｄ２までが有効範囲で、ｄｌより透過長が短いとき
は検出素子出力が飽和してしまうことを意味する。従っ
て、空気レベルで飽和しないようにするには最大でも管
電流をＩ２までしか上げられず、腹部などの大減弱体の
撮影は困難となる。図４に示すように腹部領域では、被
検体１４の断面は楕円形に近似できる。この場合、検出
器出力が飽和する可能性があるのは、被検体透過長が短
い周辺領域の素子で、被写体透過長の長い中央領域で有
効な計測データを得ようとすると、被検体１４の周辺領
域から被検体外（空気レベル）において検出器出力が飽
和し、計測データが一定値となってしまう。

【００１６】そこで、図５に示すように検出器１２の周
辺部の検出素子の透過Ｘ線入射側に本発明の特徴である
ポストフィルタ１７を備えた。このポストフィルタ１７
の一例では、減弱率が１／１０であり、実際に検出素子
に入射されるＸ線量は１／１０となる。従って、ポスト
フィルタ１７によって覆われた検出素子では、管電流を
１０倍としても検出器出力は飽和しない。このようなポ
ストフィルタ１７を、図６に示したように０〜ｄｌの範
囲で２枚、ｄｌ〜ｄ２の範囲で１枚設けることにより、
電流Ｉ４を用いても検出器１２が飽和することなく、検
出器１２のダイナミックレンジよりも広い範囲で分布す
る透過Ｘ線の全強度範囲で測定が可能となる。

【００１７】即ち、透過Ｘ線のダイナミックレンジを圧
縮し、検出器１２の特性を最大限に発揮することができ
る。このようにして検出器１２によって取得された透過
Ｘ線の計測データは、画像処理装置４０に転送される
が、ここでポストフィルタ１７で覆われた検出素子から
の計測データは、ポストフィルタ１７での圧縮率に応じ
て伸長される。または、事前にポストフィルタを含めた
状態で空気データを取得しておき、空気補正を実施す
る。（エアーキャリブレーション）。これにより、検出
器１２のダイナミックレンジよりも広い範囲で分布する
透過Ｘ線の全強度範囲が測定される。

【００１８】現実的には、このようなポストフィルタ１
７を用いた場合、ポストフィルタ１７をどの程度の範囲
に備えればよいかが問題となる。他の実施の形態では、
図７に示すようにポストフィルタ１７’の形状をくさび
形状とした。これは被検体の透過長は周辺に向かって連
続的に短くなるので、それに対応するようにポストフィ
ルタ１７’の透過長が連続的に長くなるようにしたため
である。従って、くさびの傾斜は直線上（平面上）であ
る必要は無く、２次や３次曲線（曲面）状に構成されて
も良く、患者の体型や撮影部位に応じて材質、厚さ、形
状の異なるフィルタを用意しても良い。

【００１９】更に他の実施の形態では、被検体の透過Ｘ
線量をあらかじめ知ることができれば、ポストフィルタ
の位置をスキャン中に制御することにより更に最適な計
測も可能である。この実施の形態の場合、制御位置を事
前に決定する必要があるので、事前に低線量で撮影（例
えば２方向からのみの撮影）を行って本スキャン時の透
過Ｘ線の強度を予測して移動位置を決定したり、あるい
は観察したい視野を設定し、その視野外にポストフィル
タを移動するなどが考えられる。

【００２０】いずれのポストフィルタを用いても完全に
すべての被検体に最適にするのは困難である。予期せ
ず、一部のデータが飽和してしまった場合には、周辺の
データから補間などの手段により飽和データを推定する
ことになるが、空気レベルが計測できていれば、前述の
ような外挿（extrapolation)ではなく、内挿（interpol
ation)となるのでよりデ−タの信頼性は高いものとな
る。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るＸ線Ｃ
Ｔ装置によれば、検出素子のうち透過Ｘ線の減弱の少な
い領域や、被検体を透過しない領域の検出素子が飽和し
ないように、これらの領域の検出素子に入射する透過Ｘ
線をポストフィルタなどの透過Ｘ線強度調整手段によっ
て減弱するようにしたため、被検体での減弱が大きな領
域でも十分なＸ線量が得られるような強いＸ線を照射す
ることができ、これにより被検体のダイナミックレンジ
よりも広い範囲で分布する透過Ｘ線の全強度範囲を測定
することができ、高画質の再構成像を得ることができ
る。

【００２２】また、透過Ｘ線を減衰させるポストフィル
タによって、検出器の一部、又はすべての素子を覆い、
検出素子によって厚さを変えることで、より最適に撮影
部位に応じた圧縮が可能となる。更に、ポストフィルタ
を事前に推定した被検体透過長を元に制御し、スキャン
中に移動や回転可能とすることで、より最適な圧縮が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成を
示すブロック図である。

【図２】図２は図１に示したスキャナの詳細な構成を示
した図である。

【図３】図３は検出器のダイナミックレンジの一例を説
明するために用いた図である。

【図４】図４は被検体の透過長等により飽和する検出器
出力及び理想検出器出力を示す図である。

【図５】図５はポストフィルタの実施の形態を示す図で
ある。

【図６】図６はポストフィルタの効果を説明するめに用
いた図である。

【図７】図７はポストフィルタの他の実施の形態を示す
図である。

【符号の説明】

１０…スキャナ１１…Ｘ線管１２…検出器１４…被検体１７、１７’…ポストフィルタ２０…患者テーブル３０…高電圧発生装置４０…画像処理装置５０…ホストコンピュータ６０…表示装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体にファンビーム、又はコーンビー
ムＸ線を照射し、前記被検体を透過した透過Ｘ線を１次
元又は２次元に配列された検出素子で検出し、検出デー
タを画像再構成することで前記被検体の断層像を撮影可
能なＸ線ＣＴ装置において、前記検出素子のうち被検体による透過Ｘ線の減弱のない
領域、又は減弱の少ない領域の検出素子に入射する透過
Ｘ線を減弱させる透過Ｘ線強度調整手段を設け、前記被
検体による透過Ｘ線の減弱の大きい領域で十分なＸ線量
を確保するとともに、前記被検体による透過Ｘ線の減弱
のない領域、又は減弱の少ない領域の検出素子が飽和し
ないようにしたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】前記透過Ｘ線強度調整手段は、前記検出
素子のＸ線入射側に移動可能に設けられ、透過Ｘ線を減
衰させるポストフィルタを備えたことを特徴とする請求
項１のＸ線ＣＴ装置。