KR20060116754A - Ｘ선 ｃｔ 장치 - Google Patents
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Abstract
X선 검출기의 전기 신호를 수신하는 데이터 수집부의 증설을 억제하면서 동시에 분해능의 열화도 경미한, 복수의 촬상을 수행하는 X선 CT 장치를 구현하는 것을 목적으로 하며, 채널 방향의 X선 검출기가 2개가 한쌍으로 동작하는 배열이 스위칭부의 제 1 검출기 선택 수단에 의해 이루어진다. 채널 방향으로 하나의 X선 검출기만큼 이동시킨 배열이 열 또는 채널 방향으로 교대로 반복된다. 따라서, 적은 수의 수신기로도, 분해능의 열화는 경미하게 억제하면서 동시에 넓은 범위에 걸쳐서 데이터를 수집할 수 있다. 이로써, 고분해능의 촬상을 스위칭해서 사용함으로써 오퍼레이터가 목적으로 하는 촬상을 할 수 있다.
Description
도 1은 X선 CT 장치의 전체구성을 나타내는 블록도,
도 2는 일 실시예의 X선관, X선 검출기 및 데이터 수집부를 나타내는 외관도,
도 3은 일 실시예의 데이터 수집부를 나타내는 블록도,
도 4는 일 실시예의 제 1 검출기 선택 수단을 나타내는 블록도,
도 5는 제 1 검출기 선택 수단에 의한 X선 검출기의 선택을 나타내는 설명도,
도 6은 일 실시예의 제 2 검출기 선택 수단을 나타내는 블록도,
도 7은 제 2 검출기 선택 수단에 의한 X선 검출기의 선택을 나타내는 설명도,
도 8은 일 실시예의 제 3 검출기 선택 수단을 나타내는 블록도 및 설명도(파트 1),
도 9는 실시예의 제 3 검출기 선택 수단을 나타내는 블록도 및 설명도(파트 2),
도 10은 실시예의 X선 CT 장치의 동작을 나타내는 흐름도,
도 11은 제 1 검출기 선택 수단에 의한 분해능 열화의 경감을 나타내는 설명 도,
도 12는 2차원 배열되는 X선 검출기의 별도의 배열의 예를 게시하는 배열도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
4 : 촬영 테이블 6 : 조작 콘솔
10 : 주사 갠트리 20 : X선관
22 : 콜리메이터 24, 31 : X선 검출기
25, 27 : 복합 검출기 26 : 데이터 수집부
28 : X선 컨트롤러 29 : 보어(bore)
30 : 콜리메이터 컨트롤러 34 : 회전부
36 : 회전 컨트롤러 41 : 신틸레이터
42 : 광다이오드 43 : 기판
44 : 가요성 프린트판 45 : 프린트판
46 : 전기 케이블 51 : 스위칭부
52 : 수신부 53 : A/D 변환부
54 : 통신부 55 : 스위칭 수단
56 : 제 1 검출기 선택 수단 57 : 제 2 검출기 선택 수단
58 : 제 3 검출기 선택 수단 59 : 수신기
60 : 데이터 처리 장치 62 : 제어 인터페이스
64 : 데이터 수집 버퍼 66 : 기억 장치
68 : 표시 장치 70 : 조작 장치
일본 특허 공개 2003-144429호 공보(6 페이지, 도 3)
본 발명은, 두께를 가지고 부채 형상으로 넓어지는 원뿔 형상의 X선빔을 조사하고, 이 조사 방향과 거의 직교하는 면에 2차원 배열되는 X선 검출기에 의해 이 X선 빔을 검출하는 X선 CT 장치에 관한 것이다.
최근, X선 CT 장치에 사용되는 각각의 X선 검출기는 고체 X선 검출기의 진보에 따라서 X선 검출기의 주사 방향으로의 다채널화 및 두께 방향으로의 다열화가 발달되었다. 예컨대, 채널 방향의 X선 검출기는 각각 1000 채널 정도를 갖게 되었으며, 두께 방향의 X선 검출기는 각각 수십 열 정도를 갖게 되었다(예컨대, 특허문헌 참조).
이러한 상황에서, X선 CT 장치는 대응하는 X선 검출기가 검출한 전기 신호를 증폭하여 처리하는 데이터 수집부에 다수의 전자 회로 부분을 필요로 하게 되었다. 또한, X선 CT 장치는 이들 전자 회로 부분을 갠트리 내의 회전부에 내장하고 있으며, X선관 및 X선 검출기와 함께 회전하여 데이터를 수집하거나 획득하고 있다. 따라서, 데이터 수집부는 소형인 것이 바람직하다. 모든 X선 검출기에 일대일로 대응하는 전자 회로 부분을 제공하는 것은, 회전부에의 수납 효율, 그 비용 등의 측면에서도 용이한 것이 아니다.
따라서, 복수의 X선 검출기, 예컨대 채널 방향의 두 채널을 전기적으로 접속하여 하나의 채널로 기능하도록 한다. 이들은 데이터 수집부의 전자 회로 부분에 접속되었다. 이로써, X선 검출기의 수보다 적은 전자 회로 부분으로, X선 CT 장치를 이용한 촬상을 할 수 있다.
그러나, 위의 배경기술에 의하면 촬상된 X선 CT 화상의 분해능이 열화하고, 다수 존재하고 있는 X선 검출기가 효율적으로 활용되지 않는다. 즉, X선 CT 장치의 분해능은, X선 검출기의 채널 방향 및 두께 방향의 크기가 커질수록 열화한다. 따라서, 복수의 채널을 전기적으로 접속하여 등가적으로 큰 X선 검출기로 구성함으로써 분해능이 열화된다.
X선 CT 장치는 작은 X선 검출기가 다수 존재하고 있기 때문에, 원래 고분해능의 촬상을 수행할 수 있다. 그러나, 채널 방향의 두 채널을 전기적으로 접속함으로써 이 고분해능의 촬상이 제약된다.
특히, 고체 X선 검출기의 진보에 의해, X선 검출기의 다채널화 및 다열화가 비교적 용이하게 실시된다. 반면, 데이터 수집부의 전자 회로 부분은 상술한 수납효율 및 비용의 측면에서 증설하는 것이 용이하지 않다.
이러한 측면에서 X선 검출기의 전기 신호를 수신하는 데이터 수집부의 증설을 억제하면서 동시에 분해능의 열화도 경미한, 복수의 촬상을 수행하는 X선 CT 장치를 어떻게 실현할지 고려하는 것이 중요하다.
따라서, 본 발명은 X선 검출기의 전기 신호를 수신하는 데이터 수집부의 증설을 억제하면, 동시에 분해능의 열화도 경미한, 복수의 촬상을 수행하는 X선 CT 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 문제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서 제 1 측면의 본 발명에 따른 X선 CT 장치는 두께 방향으로 넓어지는 원뿔 형상의 X선빔을 조사하는 X선관과, 이 X선빔의 조사 방향과 거의 직교하는 면에 2차원 배열되어 이 X선빔을 검출하여 전기 신호로 변환하는 X선 검출기와, 수신기를 가지며 이 전기 신호를 증폭하는 데이터 수집부를 구비하는 X선 CT 장치로서, 이 데이터 수집부는 이 X선 검출기 및 이 수신기를 전기 접속하는 배선을 온 오프하고 이 검출을 행하는 X선 검출기를 선택하는 스위칭부를 가지며, 이 스위칭부는 이 2차원 배열되는 X선 검출기의 면내에 있으면서 이 두께 방향 또는 이 두께 방향과 직교하는 채널 방향의 X선 검출기의 위치를 나타내는 좌표축 방향으로 이 좌표축 방향으로 인접하는 2개의 X선 검출기를 하나의 복합 검출기로서 동작시키는 전기 접속을 반복하고, 또한 그 반복 위치가 하나의 X선 검출기만큼 이 좌표축 방향으로 시프트되어 있는 전기 접속을 그 좌표축 방향과 직교하는 직교축 방향으로 인접하는 X선 검출기 사이에서 행하는 복합 검출기 선택 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 제 1 측면에 따른 발명에서, 데이터 수집부는 X선 검출기를 선택하는 스 위칭부에 의해 X선 검출기 및 수신기를 전기 접속하는 배선을 온 오프하고, 이 스위칭부는 복합 검출기 선택 수단에 의해 2차원 배열되는 X선 검출기의 두께 방향 또는 두께 방향과 직교하는 채널 방향의 X선 검출기 위치를 나타내는 좌표축 방향으로 2개의 X선 검출기를 하나의 복합 검출기로서 동작시키는 전기 접속을 반복하고, 또한 반복의 위치가 하나의 X선 검출기만큼 좌표축 방향으로 시프트되어 있는 전기 접속을 이 좌표축 방향과 직교하는 직교축 방향으로 인접하는 X선 검출기 사이에서 행한다.
또한, 제 2 측면의 발명에 따른 X선 CT 장치는, 제 1 측면에 기재된 발명에 있어서, 이 복합 검출기 선택 수단이, 좌표축 방향을 채널 방향으로 하는 제 1 검출기 선택 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 3 측면의 발명에 따른 X선 CT 장치는, 제 1 또는 2 측면에 기재된 발명에 있어서, 이 복합 검출기 선택 수단이, 좌표축 방향을 X선빔의 두께가 존재하는 방향인 열 방향으로 하는 제 2 검출기 선택 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 제 3 측면의 발명에서, 복합 검출기 선택 수단은 제 2 검출기 선택 수단에 의해 좌표축 방향을 열 방향으로 한다.
제 4 측면의 발명에 따른 X선 CT 장치는, 제 1 내지 3 측면 중 하나에 기재된 발명에 있어서 이 스위칭부가 수신기 중 하나를 X선 검출기 중 하나에 전기 접속시키는 제 3 검출기 선택 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 4 측면의 본 발명에서, 스위칭 수단 혹은 스위칭부는 제 3 검출기 선택 수단에 의해 수신기와 X선 검출기를 일대일 대응 관계로 전기적으로 접속시킨다.
또한, 제 5 측면의 본 발명에 따른 X선 CT 장치는, 제 2, 3, 4 측면 중 하나에 기재된 발명에 있어서, 이 데이터 수집부가 제 1 내지 제 3 검출기 선택 수단을 스위칭시키는 스위칭 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 6 측면의 본 발명에 따른 X선 CT 장치는 제 5 측면에 기재된 본 발명에서 이 스위칭 수단은 컨벤셔널 스캔(a conventional scan) 또는 시네 스캔(a cine scan)할 때, 상기 제 3 검출기로 스위칭하는 것을 특징으로 한다.
제 7 측면의 발명에 따른 X선 CT 장치는, 제 5 또는 6 측면에 기재된 발명에서, 이 스위칭 수단이 컨벤셔널 스캔 또는 시네 스캔으로 행해지는 데이터의 동시 수집을 보다 넓은 촬상 범위에서 행할 때, 제 1 또는 제 2 검출기 선택 수단으로 스위칭하는 것을 특징으로 한다.
제 8 측면의 발명에 따른 X선 CT 장치는, 제 5 내지 7 측면 중 하나에 기재된 발명에 있어서, 이 스위칭 수단이 헬리컬 스캔을 행할 때, 제 3 검출기 선택 수단으로 스위칭하는 것을 특징으로 한다.
제 9 측면의 발명에 따른 X선 CT 장치는, 제 5 내지 8 측면 중 하나에 기재된 발명에 있어서, 이 스위칭 수단이 헬리컬 스캔 데이터로 행해지는 데이터의 동시 수집을 더욱 넓은 촬상 범위에서 행할 때, 제 1 또는 제 2 검출기 선택 수단으로 스위칭하는 것을 특징으로 한다.
제 10 측면의 발명에 따른 X선 CT 장치는, 제 1 내지 9 측면 중 하나에 기재된 발명에 있어서, 이 X선 검출기가 신틸레이터(scintillator)를 포함하는 것을 특 징으로 한다.
제 10 측면의 발명에서 X선 검출기는, X선을 빛으로 변환한다.
제 11 측면의 발명에 따른 X선 CT 장치는 제 1 내지 10 측면 중 하나에 기재된 발명에서, 데이터 수집부가 X선관 및 X선 검출기를 포함하는 회전부에 수납되는 것을 특징으로 한다.
제 12 측면의 발명에 따른 X선 CT 장치는 제 1 내지 11 측면 중 하나에 기재된 발명에 있어서, 스위칭부가 온 오프를 행하는 FET를 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 12 측면의 발명에서 스위칭부는 FET에 의해 고속으로 온 오프를 행한다.
제 13 측면의 발명에 따른 X선 CT 장치는, 제 1 내지 12 측면 중 하나에 기재된 발명에서, 데이터 수집부가 X선 검출기의 수보다도 적은 수의 수신기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 13 측면의 발명에서, 데이터 수집부는 수신기의 수를 X선 검출기의 수보다도 적게 한다.
제 14 측면의 발명에 따른 X선 CT 장치는 제 4 및 13 측면에 기재된 발명에 있어서, 제 3 검출기 선택 수단이 좌표축 방향 또는 직교축 방향 중 어느 하나에서 선택되는 X선 검출기의 수를 감소시키는 것을 특징으로 한다.
제 14 측면의 발명에서 제 3 검출기 선택 수단은 직교축 방향 또는 좌표축 방향 중 어느 하나를 고분해능으로 설정한다.
제 15 측면의 발명에 따른 X선 CT 장치는, 제 1 내지 14 측면 중 하나에 기 재된 발명에 있어서, X선 검출기가 좌표축 방향으로 배열되는 각 X선 검출기의 위치를 직교축 방향으로 봐서 동일한 위치로 설정하는 것을 특징으로 한다.
제 15 측면의 발명에서, X선 검출기의 위치를 완전한 매트릭스 형상으로 배치한다
제 16 측면의 발명에 따른 X선 CT 장치는 제 1 내지 14 측면 중 하나에 기재된 발명에 있어서, X선 검출기가 좌표축 방향으로 등간격으로 배치되는 X선 검출기의 배열 및 이 배열을 좌표축 방향으로 등간격의 반만큼 이동한 이동 배열을 직교축 방향 중 하나의 위치의 X선 검출기에 대하여 교대로 행하는 것을 특징으로 한다.
제 16 측면의 발명에서 좌표축 방향으로 등간격의 반만큼 이동한 X선 검출기의 이동 배열을 직교축 방향으로 교대로 반복해서 행한다.
또한 이 제 17 측면의 발명에 따른 X선 CT 장치는 제 16 측면에 기재된 발명에서, X선 검출기가 이동 배열의 좌표축 방향의 단부에 좌표축 방향의 길이가 X선 검출기의 반인 X선 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제 17 측면의 발명에서 X선 검출기는 이동 배열의 좌표축 방향의 단부에서 요철이 발생하는 것을 방지한다.
제 18 측면의 발명에 따른 X선 CT 장치는 제 1 내지 14 측면 중 하나에 기재된 발명에서, X선 검출기가 직교축 방향으로 등간격으로 배치되는 X선 검출기의 배열 및 이 배열을 직교축 방향으로 이 등간격의 반만큼 이동한 이동 배열을 좌표축 방향으로 인접하는 X선 검출기 사이에서 행하는 것을 특징으로 한다.
제 18 측면의 발명에서 직교축 방향으로 등간격의 반만큼 이동한 X선 검출기의 이동 배열을 좌표축 방향으로 교대로 반복한다.
제 19 측면의 발명에 따른 X선 CT 장치는 제 18 측면에 기재된 발명에서 X선 검출기가, 이동 배열의 직교축 방향의 단부에, 직교축 방향의 길이가 X선 검출기의 반인 X선 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제 19 측면의 발명에서, X선 검출기는 이동 배열의 직교축 방향의 단부에서 요철이 발생하는 것을 방지한다.
본 발명의 목적 및 장점이 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예의 설명으로부터 자명할 것이다.
이하에 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 X선 CT 장치를 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에 따른 X선 CT 장치의 전체 구성에 대하여 설명한다. 도 1은 X선 CT 장치의 블록도를 나타낸다. 도 1에 도시한 바와 같이 본 장치는 주사 갠트리(10) 및 조작 콘솔(6)을 구비한다.
주사 갠트리(10)는 X선관(20)을 갖는다. X선관(20)으로부터 방사된 도시하지않는 X선은 콜리메이터(22)에 의해, 예컨대 두께를 가지고 부채 형상으로 넓어지며 또한 원뿔 형상의 X선빔이 되도록 형성되어 X선 검출기(24)에 조사된다.
X선 검출기(24)는 원뿔 빔 X선이 넓어지는 방향으로 매트릭스 형상으로 배열 된 복수의 신틸레이터(scintillator)를 갖는다. X선 검출기(24)는 복수의 신틸레이터를 매트릭스 형상으로 배열한 폭이 있는 다채널 검출기로 구성되어 있다.
X선 검출기(24)는 전체적으로 오목면 형상으로 만곡한 X선 입사면을 형성한다. X선 검출기(24)는 예컨대 무기 결정으로 이루어진 신틸레이터와 광전 변환기인 광다이오드 등을 조합시킨 것이다.
X선 검출기(24)에는 데이터 수집부(26)가 접속되어 있다. 데이터 수집부(26)는 X선 검출기(24) 개개의 신틸레이터의 검출 정보를 수집한다. X선관(20)으로부터의 X선의 조사는, X선 컨트롤러(28)에 의해서 제어된다. 한편, X선관(20)과 X선 컨트롤러(28)의 접속 관계 및 콜리메이터(22)와 콜리메이터 컨트롤러(30)의 접속 관계에 대해서는 도시를 생략한다. 콜리메이터(22)는 콜리메이터 컨트롤러(30)에 의해서 제어된다.
X선관(20)과 콜리메이터 컨트롤러(30) 사이의 이상의 것들은 주사 갠트리(10)의 회전부(34)에 탑재된다. 여기서, 피검체 또는 인체 모형은 회전부(34)의 중심에 위치하는 구멍(29) 내의 촬영 테이블(4) 상에 탑재된다. 회전부(34)는 회전 컨트롤러(36)에 의해 제어되면서 회전하여 X선관(20)으로부터 X선을 조사하여 X선 검출기(24)에서 피검체 및 인체 모형을 투과한 X선을 회전 각도에 따른 각 시야마다의 투영 정보로서 검출한다. 한편, 회전부(34)와 회전 컨트롤러(36)의 접속 관계에 대해서는 도시를 생략한다.
조작 콘솔(6)은 데이터 처리 장치(60)를 구비한다. 데이터 처리 장치(60)는, 예컨대 컴퓨터 등을 포함한다. 데이터 처리 장치(60)에는 제어 인터페이스(62) 가 접속되어 있다. 제어 인터페이스(62)는 주사 갠트리(10)에 접속되어 있다. 데이터 처리 장치(60)는 제어 인터페이스(62)를 통해서 주사 갠트리(10)를 제어한다.
주사 갠트리(10) 내에 제공된 데이터 수집부(26), X선 컨트롤러(28), 콜리메이터 컨트롤러(30) 및 회전 컨트롤러(36)는, 제어 인터페이스(62)를 통하여 제어된다. 한편, 이들 각부와 제어 인터페이스(62)와의 개별 접속에 관해서는 도시를 생략한다.
데이터 처리 장치(60)에는 데이터 수집 버퍼(64)가 접속되어 있다. 데이터수집 버퍼(64)는 주사 갠트리(10)의 데이터 수집부(26)에 접속되어 있다. 데이터 수집부(26)에서 수집된 데이터가 데이터 수집 버퍼(64)를 통하여 데이터 처리 장치(60)에 입력된다.
데이터 처리 장치(60)는 데이터 수집 버퍼(64)를 통하여 수집한 투과 X선 신호, 즉 투영 정보를 이용하여 화상 재구성을 수행한다. 데이터 처리 장치(60)에는 기억 장치(66)가 접속되어 있다. 기억 장치(66)는 데이터 수집 버퍼(64)에 수집된 투영 정보나 재구성된 단층 화상 정보 및 본 장치의 기능을 실현하기 위한 프로그램 등을 기억한다.
또한, 데이터 처리 장치(60)에는 표시 장치(68)와 조작 장치(70)가 각각 접속되어 있다. 표시 장치(68)는 데이터 처리 장치(60)로부터 출력되는 단층 화상 정보나 그 밖의 정보를 표시한다. 조작 장치(70)는 오퍼레이터에 의해서 조작되어 각종의 지시나 정보 등을 데이터 처리 장치(60)에 입력한다. 오퍼레이터는 표시 장치(68) 및 조작 장치(70)를 사용하여 인터렉티브하게 본 장치를 조작한다. 한 편, 주사 갠트리(1O), 촬영 테이블(4) 및 조작 콘솔(6)은 피검체 또는 인체 모형을 촬영하여 단층 화상을 취득한다.
도 2는 X선 검출기(24) 및 데이터 수집부(26)의 입체적인 배치를 도시한 것이다. X선 검출기(24)는 X선관(20)에 의해 생성되는 원뿔 형상의 X선빔을 검출하는 신틸레이터(41), 신틸레이터(41)로부터 방출되는 광을 검출하는 광전 변환기인 광다이오드(42) 및 기판(43)을 포함한다.
신틸레이터(41)는 원뿔 형상의 X선빔과 대향하는 면에 2차원 배열되며, X선이 입사하면 발광한다. 여기서, 신틸레이터(41)는 원뿔 형상의 X선빔의 두께 방향인 열방향 및 X선빔의 부채상의 넓어지는 방향인 채널 방향으로 거의 64개의 열 및 1000개 정도의 채널이 배열된다.
광다이오드(42) 각각은 기판(43) 상에 형성되어, 신틸레이터(41)의 발광을 검출한다. 여기서, 광다이오드(42)는 복수 채널에 대응하는 것이 기판(43)상에 일체 구조를 취하도록 형성된다. 도 2의 예에서는 4 채널의 광다이오드(42)가 일체 구조를 형성하고 있다.
데이터 수집부(26)는 가요성 프린트판(44), 프린트판(45) 및 전기 케이블(46)을 포함한다. 가요성 프린트판(44)은 광다이오드(42)로 검출한 X선의 전기 신호를 프린트판(45)에 전송한다. 프린트판(45)은 검출한 X선의 전기 신호를 증폭하여, 이 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 디지털 신호를 후속단의 데이터수집 버퍼(64)에 전송한다.
전기 케이블(46)은 각각 프린트판(45)의 각 프린트판과 데이터 수집 버 퍼(64)를 전기 접속한다.
도 3은 데이터 수집부(26)의 구성을 나타내는 블록도이다. 데이터 수집부(26)는 스위칭부(51), 수신부(52), A/D 변환부(53), 통신부(54) 및 스위칭 수단(55)을 포함한다. 한편, 이들 각부를 구성하는 전자 부품은 도 2에 도시한 프린트판(45) 상에 설치된다.
스위칭부(51)는 X선 검출기(24)와 수신부(52)를 전기적으로 접속시킨다. 이 전기적 접속으로서는, 예컨대 FET(Field Effect Transistor) 등이 다수 배열된 스위치 어레이(switch array)가 사용된다. 이 스위칭부(51)는 고속 스위칭가능한 소형 구성이 된다. 또한, 스위칭부(51)는 복합 검출기 선택 수단을 구성하는 제 1 검출기 선택 수단(56), 제 2 검출기 선택 수단(57) 및 제 3 검출기 선택 수단(58)을 포함한다. 한편, 이들의 구성에 관해서는 이후에 상술한다.
수신부(52)는, 광다이오드(42)로부터 출력되는 전기 신호를 각각 증폭하는 복수의 수신기로 이루어진다. 여기서, X선 검출기(24)는 거의 1000×64개 정도의 신틸레이터(41) 및 광다이오드(42)로 이루어지는 데 반해서, 수신부(52)의 수신기는 예컨대, 신틸레이터(41) 수의 반정도로 설정된다. 따라서, 데이터 수집 버퍼(64)에 수집되는 데이터 크기(data size)는 이 수신기의 수에 의해 제한된다.
A/D 변환부(53)는 수신기에서 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 통신부(54)는 이 디지털 신호를 예컨대, 병렬 신호에서 직렬 신호로 변환하여 고속으로 데이터 수집 버퍼(64)로 전송한다.
스위칭 수단(55)은 제어 인터페이스(62)로부터의 지시에 의해 스위칭부(51) 의 제 1 검출기 선택 수단(56), 제 2 검출기 선택 수단(57) 및 제 3 검출기 선택 수단(58) 사이의 스위칭을 수행한다.
이어서, 제 1 검출기 선택 수단(56), 제 2 검출기 선택 수단(57) 및 제 3 검출기 선택 수단(58)의 구성에 대하여 설명한다. 한편, 설명을 간략화하기 위해서 X선 검출기(24)는 도 3에 도시한 바와 같이 채널 방향으로 12 채널, 열 방향으로 6 열의 매트릭스 형상으로 구성된 것이다. 그리고, 채널 방향의 X선 검출기 위치를 지정하는 파라미터를 i, 열 방향의 X선 검출기의 열위치를 지정하는 파라미터를 r로 이라고 한다.
도 4는, 복합 검출기 선택 수단을 구성하는 제 1 검출기 선택 수단(56)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 4(A), (B) 및 (C)는 r+ 1열, r열 및 r-1열의 채널 방향의 X선 검출기(24), 제 1 검출기 선택 수단(56) 및 수신부(52)를 도시한 것이다. 여기서, 열 방향 위치 r는 임의의 열번호이다. 제 1 검출기 선택 수단(56)에서, 2차원 배열되는 X선 검출기의 위치를 지정하는 좌표축 방향을 채널 방향이라 하고, 이 좌표축 방향과 직교하는 직교축 방향을 열 방향이라고 한다.
제 1 검출기 선택 수단(56)은 X선 검출기(24)와 동수인 스위치 및 이들 스위치를 접속하는 전기 배선으로 이루어지며, 스위치가 온일 때, 도 4(A)에 나타내는 r+ 1열의 X선 검출기(24)에 대하여, 인접하는 2개의 채널, 즉 채널 번호 1 및 2, 3 및 4, 5 및 6,..., 11 및 12의 채널을 전기적으로 접속하여, 복수의 2개 1쌍인 복합 검출기의 역할을 한다. 그리고, 이들 전기적으로 접속된 단자 출력은 수신부(52)의 각 수신기(59)의 입력으로 사용된다.
제 1 검출기 선택 수단(56)은, 스위치가 온일 때에, 도 4(B)에 나타내는 r 열의 X선 검출기(24)에 대하여, r+ 1열과 비교하여 1 채널만큼 채널 방향으로 이동한 인접하는 2개의 채널, 즉 채널 번호가 2 및 3, 4 및 5, 6 및 7,..., 10 및 11인 채널을 전기적으로 접속하여, 복수의 2개 1쌍의 복합 검출기의 역할을 한다. 그리고, 이들 전기적으로 접속된 단자 출력은 수신부(52)의 각 수신기(59)의 입력으로 사용된다.
제 1 검출기 선택 수단(56)은 스위치가 온일 때 도 4(C)에 나타내는 r-1 열의 X선 검출기(24)에 대하여, 도 4(A)와 같은 인접하는 2개의 채널, 즉 채널 번호가 1 및 2, 3 및 4, 5 및 6,..., 11 및 12인 채널을 전기적으로 접속하여, 복수의 2개 1쌍의 복합 검출기(25)의 역할을 한다. 그리고, 이들 전기적으로 접속된 단자 출력은 수신부(52)의 각 수신기(59)의 입력으로 사용된다. 이상과 같이, 열 방향의 열이 이동할 때마다, 전기적으로 접속되는 채널 방향의 배열은, 하나의 X선 검출기 위치만큼 전기적인 접속이 이동된다.
또한, 제 1 검출기 선택 수단(56)의 스위치는, 도시하지 않은 스위칭 수단(55)으로부터의 제어 신호에 의해 모두 동기하여 온 오프된다.
도 5는 복합 검출기 선택 수단을 구성하는 제 1 검출기 선택 수단(56)에 의해 형성되는 복합 검출기(25)의 채널 방향 및 열 방향의 2차원 배열을 나타내는 도면이다. 복합 검출기(25)는 채널 방향으로 2개의 X선 검출기(24)를 조합시킨 구조를 갖고 있다. 또한 열 방향의 열이 달라질 때마다, 채널 방향의 복합 검출기(25)의 반복 피치를 반만큼 채널 방향으로 이동한다.
도 6은 복합 검출기 선택 수단을 구성하는 제 2 검출기 선택 수단(57)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 6(A), (B) 및 (C)은 i+1 채널, i 채널 및 i-1 채널의 열 방향의 X선 검출기(24), 제 2 검출기 선택 수단(57) 및 수신부(52)를 도시하고 있다. 여기서, 채널 방향 위치 i는 임의의 채널 번호이다. 또한, 제 2 검출기 선택 수단(57)에서, 2차원 배열되는 X선 검출기의 위치를 지정하는 좌표축 방향을 열 방향이라고 하고, 이 좌표축 방향과 직교하는 직교축 방향을 채널 방향이라고 한다.
제 2 검출기 선택 수단(57)은 X선 검출기(24)와 동수인 스위치 및 이들 스위치를 접속시키는 전기 배선으로 이루어지며, 스위치가 온일 때 도 6(A)에 나타내는 i+ 1 채널의 X선 검출기(24)에 대하여, 인접하는 2개의 열, 즉 열번호가 1 및 2, 3 및 4, 5 및 6인 열을 전기적으로 접속하여 복수의 2개 1쌍의 복합 검출기의 역할을 한다. 그리고, 이들 전기적으로 접속된 단자 출력은, 수신부(52)의 각 수신기(59)에 입력된다.
제 2 검출기 선택 수단(57)은 스위치가 온일 때 도 6(B)에 나타내는 i 채널의 X선 검출기(24)에 대하여, i+ 1 채널과 비교하여 1열만큼 열 방향으로 이동한 인접하는 2개의 열, 즉 열번호가 2 및 3, 4 및 5인 열을 전기적으로 접속하여 복수의 2개 1쌍의 복합 검출기의 역할을 한다. 그리고, 이들 전기적으로 접속된 단자 출력은 수신부(52)의 각 수신기(59)에 입력된다.
제 2 검출기 선택 수단(57)은 스위치가 온일 때, 도 6(C)에 나타내는 i-1 채널의 X선 검출기(24)에 대하여, 도 6(A)와 같이 인접하는 2개의 열, 즉 열번호가 1 및 2, 3 및 4, 5 및 6인 열을 전기적으로 접속하여 복수의 2개 1쌍의 복합 검출기의 역할을 한다. 그리고, 이들 전기적으로 접속된 단자 출력은, 수신부(52)의 각 수신기(59)에 입력된다. 채널이 이동할 때마다, 전기적으로 접속하는 열 방향의 X선 검출기 위치를 하나씩 이동하여 제 2 검출기 선택 수단을 복합 검출기로 한다.
도 7은 복합 검출기 선택 수단을 구성하는 제 2 검출기 선택 수단(57)에 의해 형성되는 복합 검출기(27)의 채널 방향 및 열 방향의 2차원 배열을 나타내는 도면이다. 복합 검출기(27)는 열 방향으로 인접하는 2개의 X선 검출기(24)를 조합시킨 구조를 갖는다. 채널이 다를 때마다 열 방향의 복합 검출기(27)의 반복 피치를 반만큼 열 방향으로 이동한다.
제 2 검출기 선택 수단(57)의 스위치는, 도시하지 않은 스위칭 수단(55)으로부터의 제어 신호에 의해 모두 동기하여 온 오프된다.
도 8은 제 3 검출기 선택 수단(58)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 8(A)는 채널 방향의 X선 검출기(24), 제 3 검출기 선택 수단(58) 및 수신부(52)를 도시한 것이다. 여기서, 열 방향 위치 r는 임의의 열번호로, 본 구성의 열로 인한 차이는 없다. 제 3 검출기 선택 수단(58)은 스위치가 온될 때, 하나의 채널을 수신부(52)의 각 수신기(59)의 입력으로 설정한다. 도 8(A)의 예에서는 채널 번호가 4, 5, 6, 7, 8 및 9인 채널을 구비한 X선 검출기(24)가, 수신부(52)의 각 수신기(59)의 입력단에 대응한다.
도 8(B)는 제 3 검출기 선택 수단(58)에 의해 선택된 X선 검출기(24)의 채널 방향 및 열 방향의 2차원 배열을 나타내는 도면이다. 도 8(B)의 사선으로 나타내 는 부분의 X선 검출기(24)가 수신을 행하여 투영 정보를 취득한다.
또한, 제 3 검출기 선택 수단(58)은 X선 검출기(24)와 수신부(52)의 증폭기가 일대일에 대응하여 위치되도록 구성되어도 된다. 예컨대, 열 방향의 열수를 줄이고, 채널 방향의 채널수를 늘리는 접속을 취할 수도 있다.
도 9는 열수를 줄이고, 채널 방향의 X선 검출기(24)를 모두 이용한 제 3 검출기 선택 수단(58)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 9(A)는 열 방향의 X선 검출기(24), 제 3 검출기 선택 수단(58) 및 수신부(52)를 도시한 것이다. 여기서, 채널 방향 위치 i는 임의의 채널 번호로, 본 구성의 채널 번호에 의한 차이는 없다. 제 3 검출기 선택 수단(58)은 스위치가 온될 때 하나의 열이 수신부(52)의 각 수신기(59)의 입력으로 선택된다. 도 9(A)의 예에서는 채널 번호가 3, 4 및 5인 X선 검출기(24)가 수신부(52)의 각 수신기(59)의 입력에 대응한다.
도 9(B)는 제 3 검출기 선택 수단(58)에 의해 선택된 X선 검출기(24)의 채널 방향 및 열 방향의 2차원 배열을 나타내는 도면이다. 도 9(B)에서 사선으로 나타내는 부분의 X선 검출기(24)가 수신을 행하여 투영 정보의 취득을 한다. 또한, 제 3 검출기 선택 수단(58)은 이들 복수의 접속을 공유할 수도 있다.
본 실시예에 따른 X선 CT 장치의 동작에 대하여 도 10을 이용하여 설명한다. 도 10은 X선 CT 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다. 우선, 오퍼레이터는 피검체를 보어(29)의 중심 근방의 위치시킨다(단계 S901). 그 후, 오퍼레이터는, X선 검출기(24)를 선택한다(단계 S902). 여기서, 오퍼레이터는 조작 장치(70)를 통해서 스위칭 수단(55)을 조작하여, 데이터 수집부(26)의 제 1 검출기 선택 수단(56), 제 2 검출기 선택 수단(57) 또는 제 3 검출기 선택 수단(58)을 촬영 목적에 따라서 선택한다.
제 1 검출기 선택 수단(56)이 선택되는 경우에, 채널 방향으로 놓인 2개의 X선 검출기(24)를 조합시켜 복합 검출기(25)의 역할을 한다. 수신부(52)에 존재하는 수신기(59)의 2배의 수인, 채널 방향의 X선 검출기(24)를 촬상에 이용한다. 그리고, 제 1 검출기 선택 수단(56)은 적은 수신기(59)로 채널 방향으로 넓은 촬상 범위에 걸쳐서 데이터를 동시 수집할 수 있다. 또한, 동시에 깊이 방향으로 표시된 열 방향에서, 복합 검출기(25)의 위치를 반복 피치의 반만큼 이동하고 있기 때문에 분해능 열화를 경미하게 한다.
도 11은 제 1 검출기 선택 수단(56)을 이용하여 촬상을 한 경우에, X선관(20)으로부터 조사되는 X선이 복합 검출기(25)에서 검출될 때의 투영 라인을 도시한 것이다. 한편, 참고를 위해 r+ 1열의 복합 검출기(25) 및 r 열의 복합 검출기(25)의 배열을 도면에서 평면 전개하여 나타내었다.
도 4에 도시한 바와 같이 r 열 및 r+ 1열의 복합 검출기(25)는 채널 방향의 반복 피치의 반만큼 위치가 시프트되어 있기 때문에, 도 11에서는 r 열 및 r+ 1열의 투영 라인의 위치가 반 피치 시프트된다. 이는 투영 정보의 채널 방향의 분해능을 향상시키는 효과가 있다. 따라서, 축방향 단면 화상의 분해능 열화를 경미하게 한다.
제 2 검출기 선택 수단(57)이 선택되는 경우에는, 열 방향의 2개의 X선 검출기(24)를 조합시켜 복합 검출기(27)의 역할을 하여, 수신부(52)에 존재하는 증폭기 의 2배의 수의 열 방향의 X선 검출기(24)를 촬상에 이용하여, 적은 수신기(59)로 열 방향의 넓은 촬상 범위에 걸쳐서 데이터를 동시 수집할 수 있다. 또한, 동시에, 채널 방향에서 복합 검출기(27)의 위치를 반복 피치의 반만큼 시프트시키기 때문에, 도 11에 도시한 바와 같은 이유에 의해 분해능 열화를 경미하게 한다.
제 3 검출기 선택 수단(58)이 선택되는 경우에는, X선 검출기(24)와 수신부(52)의 수신기(59)가 일대일로 대응하고 있어, 촬상 범위는 좁아지지만 X선의 수광면이 복합 검출기(25 또는 27)에 비해서 작아져서 높은 분해능의 촬상이 행해진다.
도 10으로 돌아가서, 이후에 오퍼레이터는 스캔을 행한다(단계 S903). 한편, 상술한 제 1 검출기 선택 수단(56), 제 2 검출기 선택 수단(57) 및 제 3 검출기 선택 수단(58)은 헬리컬 스캔, 컨벤셔널 스캔, 시네 스캔 등과 조합하여, 오퍼레이터가 목적으로 하는 화상을 취득한다.
예컨대, 헬리컬 스캔을 행하는 경우에는, 제 1 검출기 선택 수단(56)을 선택함으로써 채널 방향의 분해능 열화를 경미하게 억제하면서, 두께 방향인 열 방향으로 2배의 열 수의 촬상을 행한다. 한편 제 3 검출기 선택 수단(58)을 선택함으로써 열 수는 감소하지만 채널 방향으로 높은 분해능의 화상이 취득된다.
또한, 컨벤셔널 스캔을 행하는 경우에는, 제 1 검출기 선택 수단(56)을 선택함으로써 채널 방향의 분해능 열화를 경미하게 억제해서, 두께 방향인 열 방향으로 2배의 열 수의 촬상을 행한다. 또는, 제 2 검출기 선택 수단(57)을 선택함으로써 채널 방향의 분해능 열화를 경미하게 억제하면서, 열 방향으로 높은 분해능의 화상 을 취득한다.
그 후, 오퍼레이터는 취득한 화상을 표시하고(단계 S904), 본 처리를 종료한다.
상술한 바와 같은 본 실시예에서는, 스위칭부(51)에 의해, 채널 방향 또는 열 방향의 X선 검출기(24)를 2개 1쌍으로 동작하는 배열이 이루어진다. 채널 방향 또는 열 방향으로 하나의 X선 검출기(24)만큼 이동한 이 배열을 열 방향 또는 채널 방향으로 교대로 반복하게 하고 있기 때문에, 수신기(59)의 수가 적은 경우에도 분해능 열화를 경미하게 억제하면서, 넓은 촬상 범위에 걸쳐서 데이터를 동시에 수집할 수 있다. 나아가 고분해능의 촬상과 스위칭해서 사용함으로써 오퍼레이터가 목적으로 하는 화상에 일치하는 촬상이 행해질 수 있다.
본 실시예에서는 X선 검출기(24)는 도 2에 도시한 바와 같이 채널 방향 및 열 방향으로 매트릭스 형상으로 2차원 했지만, 채널 방향 또는 열 방향으로 각각 반피치 시프트된 X선 검출기(24)를 열 방향 또는 채널 방향으로 봐서 교대로 반복해서 배치할 수도 있다. 도 12는 채널 방향으로 반피치 어긋난 X선 검출기의 이동 배열을 열 방향으로 교대로 반복 배치한 X선 검출기(31)의 예이다. 이로써, X선 검출기(31)는 상술한 제 3 검출기 선택 수단(58)이 선택되는 경우에, 채널 방향의 분해능을 더 높일 수 있다. 한편, 상술한 제 1 검출기 선택 수단(56)이 선택되는 경우에는, 채널 방향의 분해능 열화를 억제하는 효과는 매트릭스 형상으로 배열한 경우에 비해서 작아진다.
또한, 도 12에 도시한 X선 검출기(31)는 채널 방향 단부에 반피치의 크기의 X선 검출기를 충전하는 것을 열 방향으로 교대로 배치한 X선 검출기에 반복하여 수행하였으며, 이로써 X선 검출기(31)를 용이하게 완전한 직사각형으로 할 수 있게 한다.
본 발명의 많은 다양한 실시예가 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 구성될 수 있다. 본 발명이 첨부된 청구 범위에 정의된 것이 아닌 상세한 설명에 개시된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니라는 점을 이해할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 데이터 수집부는 X선 검출기를 선택하는 스위칭부에 의해 X선 검출기 및 수신기를 전기 접속하는 배선을 온 오프하고, 이 스위칭부는 복합 검출기 선택 수단에 의해 2차원 배열되는 X선 검출기의 두께 방향 또는 두께 방향과 직교하는 채널 방향의 X선 검출기 위치를 나타내는 좌표축 방향으로, 2개의 X선 검출기를 하나의 복합 검출기로서 동작시키는 전기 접속을 반복하며, 또한 반복의 위치가 하나의 X선 검출기만큼 좌표축 방향으로 시프트된 전기 접속을, 이 좌표축 방향과 직교하는 직교축 방향으로 인접하는 X선 검출기 사이에서 행하게 하고 있기 때문에, X선 검출기보다도 적은 수의 수신기로도, 분해능의 열화를 경미하게 억제하면서 넓은 촬상 범위에서 데이터를 동시에 수집할 수 있으며, 나아가서는 적은 수신기의 저비용인 X선 CT 장치로, 오퍼레이터가 다양한 요구에 맞는 다양한 촬상을 할 수 있다.
Claims (10)
- X선 CT 장치에 있어서,두께 방향으로 넓어지는 원뿔 형상의 X선빔을 조사하는 X선관과,상기 X선빔의 조사 방향과 거의 직교하는 면에 2차원 배열되어, 상기 X선빔을 검출하여 전기 신호로 변환하는 X선 검출기와,상기 전기 신호를 각각 증폭하는 수신기를 구비한 데이터 수집부를 구비하되,상기 데이터 수집부는 상기 X선 검출기와 상기 수신기를 전기 접속시키는 배선을 온 오프하여, 상기 검출을 수행하는 X선 검출기를 선택하는 스위칭부를 구비하고,상기 스위칭부는 복합 검출기 선택 수단을 구비하되, 상기 복합 검출기 선택 수단은 상기 2차원 배열되는 X선 검출기 면내에 있으면서 상기 두께 방향 혹은 상기 두께 방향과 직교하는 채널 방향의 X선 검출기 위치를 나타내는 좌표축 방향에서 인접하는 2개의 X선 검출기를 하나의 복합 검출기로서 동작시키는 전기 접속을 상기 좌표축 방향에서 반복하여 수행하고, 또한 상기 전기 접속 반복의 위치가 하나의 X선 검출기만큼 상기 좌표축 방향으로 시프트된 전기 접속을 상기 좌표축 방향과 직교하는 직교축 방향으로 인접하는 X선 검출기들 사이에서 수행하는X선 CT 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 복합 검출기 선택 수단은 상기 좌표축 방향을 상기 채널 방향으로 하는 제 1 검출기 선택 수단을 구비하는X선 CT 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 복합 검출기 선택 수단은 상기 좌표축 방향을 상기 X선빔의 두께 방향에 대응하는 열 방향으로 하는 제 2 검출기 선택 수단을 구비하는X선 CT 장치.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 스위칭부는 상기 수신기 중 하나와 상기 X선 검출기 중 하나를 전기 접속시키는 제 3 검출기 선택 수단을 구비하는X선 CT 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 데이터 수집부는 상기 X선관 및 상기 X선 검출기를 포함하는 회전부에 수납되는X선 CT 장치.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 스위칭부는 상기 온 오프를 각각 수행하는 FET를 구비하는X선 CT 장치.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 데이터 수집부는 상기 X선 검출기의 수보다도 적은 수의 상기 수신기를 구비하는X선 CT 장치.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 X선 검출기는 상기 좌표축 방향으로 배열되는 각 X선 검출기의 위치가 상기 직교축 방향으로 봐서 동일 위치에서 취해지도록 구성되는X선 CT 장치.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 X선 검출기는, 상기 좌표축 방향으로 등간격으로 배치되는 X선 검출기의 배열 및 상기 배열을 상기 좌표축 방향으로 각각 상기 등간격의 반만큼 시프트한 이동 배열을 상기 직교축 방향으로 인접하는 X선 검출기들 사이에서 수행하도록 구성되는X선 CT 장치.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 X선 검출기는, 상기 직교축 방향으로 등간격으로 배치되는 X선 검출기의 배열 및 상기 배열을 상기 직교축 방향으로 각각 상기 등간격의 반만큼 시프트한 이동 배열을 상기 좌표축 방향으로 인접하는 X선 검출기들 사이에서 수행하도록 구성되는X선 CT 장치.
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