KR20070011176A

KR20070011176A - Ｘ선 ｃｔ 장치

Info

Publication number: KR20070011176A
Application number: KR1020060067632A
Authority: KR
Inventors: 아키히코 니시데; 나오유키 가와치
Original assignee: 지이 메디컬 시스템즈 글로발 테크놀러지 캄파니 엘엘씨
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2007-01-24
Also published as: EP1745744A3; JP2007020906A; CN1931098B; JP5011482B2; US7522695B2; CN1931098A; US20070019779A1; EP1745744A2

Abstract

중심부의 채널이 세밀하고, 주변부의 채널이 거친 복수의 채널 폭을 갖고 있는 X선 검출기와, 채널 방향으로 넓은 데이터 수집 범위와 채널 방향으로 좁은 데이터 수집 범위를 포함하고 있는 복수의 데이터 수집 범위를 갖고 있으며, 데이터 수집마다 그 데이터 수집범위를 절환가능한 X선 검출기(24)를 포함하는 데이터 수집 장치(20)를 이용하여 채널 방향으로 좁은 데이터 수집 범위에서 중심부의 세밀한 채널에서 데이터 수집을 행함으로써 높은 해상도의 촬영을 수행할 수 있고 보다 양호한 화질의 X선 CT 장치(100)를 실현한다.

Description

Ｘ선 ＣＴ 장치{X-RAY CT APPARATUS}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 X선 CT 장치를 나타내는 블록도이다.

도 2는 X선 발생장치(X선관) 및 다열 X선 검출기의 회전을 나타내는 설명도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 X선 CT 장치의 개략동작을 나타내는 흐름도이다.

도 4는 전처리(pre-processing)의 상세를 나타내는 흐름도이다.

도 5는 3차원 화상 재구성 처리의 상세를 나타내는 흐름도이다.

도 6은 재구성 영역 상의 라인을 X선 투과 방향으로 투영하는 상태를 나타내는 개념도이다.

도 7은 X선 검출기 면에 투영한 라인을 나타내는 개념도이다.

도 8은 투영 데이터 Dr(view, x, y)를 재구성 영역상에 투영한 상태를 나타내는 개념도이다.

도 9는 재구성 영역 상의 각 화소의 역 투영 화소 데이터 D2를 나타내는 개념도이다.

도 10은 역 투영 화소 데이터 D2를 화소 대응하여 전 뷰에 걸쳐 가산하여 역 투영 데이터를 얻는 상태를 나타내는 개념도이다.

도 11은 원형의 재구성 영역상의 라인을 X선 투과 방향으로 투영하는 상태를 나타내는 개념도이다.

도 12는 종래의 다열 X선 검출기를 나타내는 도면이다.

도 13은 중심부의 채널이 높은 해상도로 된 다열 X선 검출기를 나나태는 도면이다.

도 14는 종래의 데이터 판독 모드를 나타내는 도면이다.

도 15는 내측의 중심부에서 많은 열 수로 판독하는 모드 1을 나타내는 도면이다.

도 16은 내측의 중심부에서 많은 열 수로 판독하는 모드 2를 나타내는 도면이다.

도 17은 내측의 중심부에서 많은 열 수로 판독하는 모드 3를 나타내는 도면이다.

도 18은 채널 폭 및 데이터 수집 범위가 복수 종인 다열 X선 검출기의 내측의 중심부에서 많은 그리고 세밀한 열 폭에서, 또한 외측의 주변부에서 작고 그리고 거친 열 폭으로 판독하는 모드의 열을 나타내는 도면이다.

도 19는 피검체가 크고 관심 영역이 작은 경우를 나타내는 도면이다.

도 20은 통상 모드의 데이터 전송 속도를 나타내는 도면이다.

도 21은 채널 방향의 중심부만 데이터가 수집 즉 획득되는 경우의 데이터 전송 속도를 나타낸 도면이다.

도 22는 채널 방향의 중심부만 데이터가 수집되는 경우의 데이터 전송 속도 를 나타낸 도면이다.

도 23은 데이터 수집 범위 마다 데이터 수집 샘플링 주기가 복수 유형인 다열 X선 검출기를 나타내는 도면이다.

도 24는 채널 방향 콜리메이터(collimator)에 의한 데이터 수집 범위에 맞춘 X선 조사 범위를 나타내는 도면이다.

도 25는 빔 형성 X선 필터에 의해 형성된 데이터 수집 범위를 나타내는 도면이다.

도 26(a)는 RL 방향(x 방향)의 스카우트 상(scout image)에 있어서 관심 영역의 설정을 나타내는 도면이고, 도 26(b)는 AP 방향(y 방향)의 스카우트 상에 있어서 관심 영역의 설정을 나타내는 도면이다.

도 27은 X선 검출기 채널 폭 d와 채널 폭 d/2 사이의 절환을 나타내는 도면이다.

도 28은 넓은 데이터 수집 범위와 좁은 데이터 수집 범위 사이의 절환을 나타내는 도면이다.

도 29는 실시예 2의 동작의 흐름도이다.

도 30(a)는 채널 방향 콜리메이터(회전축 편심 원주방식)를 나타내는 도면이고, 도 30(b)는 채널 방향 콜리메이터(차폐판 방식)를 나타내는 도면이고, 도 30(c)는 빔 형성 X선 필터의 열을 나타내는 도면이다.

도 31(a)와 31(b)는 각기 채널 방향 콜리메이터 제어를 나타내는 도면이다.

도 32는 채널 방향 X선 콜리메이터에서 결함 투영 데이터를 부가하는 경우를 나타내는 도면이다.

도 33은 채널 방향 콜리메이터의 피드 포워드 제어를 나타내는 도면이다.

도 34는 뷰 각도=0도 시의 투영 관심 영역과 조사 채널 범위의 설명도이다.

도 35는 뷰 각도=0도 시의 투영 관심 영역, 조사 최소 채널 및 조사 최대 채널의 설명도이다.

도 36은 뷰 각도=β 시의 투영 관심 영역, 조사 최소 채널 및 조사 최대 채널의 설명도이다.

도 37은 채널 방향 콜리메이터의 피드 포워드 제어를 나타내는 도면이다.

도 38(a)는 빔 형성 X선 필터(32)의 통상 위치를 나타내는 도면이고, 도 38(b)는 빔 형성 X선 필터(32)의 위치 제어(부분 1)를 나타내는 도면이고, 도 38(c)는 빔 형성 X선 필터(32)의 위치 제어(부분 2)를 나타내는 도면이다.

도 39는 X선 검출기 채널 간격마다 다른 화상 재구성 함수를 나타내는 도면이다.

도 40은 X선 검출기 채널 폭이 복수 종인 경우의 재구성 함수 중첩(convolution)을 나타내는 도면이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

5: 데이터 수집 버퍼 6: 모니터

7: 기억 장치 10: 촬영 테이블

12: 크래들 15: 회전부

20: 주사 갠트리 21: X선관

22: X선 콘트롤러 23: 콜리메이터

24: 다열 X선 검출기 25: DAS(데이터 수집 장치)

26: 회전부 콘트롤러 29: 제어 콘트롤러

30: 슬립 링 31: 채널 방향 콜리메이터

32: 빔 형성 X선 필터

본 발명은 의료용 X선 CT(Computed Tomography) 장치 또는 산업용 X선 CT 장치에 관한 것으로, 특히 헬리컬 스캔(helical scan) 및 시네 스캔 등의 모든 스캔 모드에 있어서 방사선에 대한 저 노출로 고 해상도 X선 단층 상을 영상화 또는 촬영할 수 있는 X선 CT 장치에 관한 것이다.

다열(multi-row) X선 검출기 또는 평형 패널 검출기로 대표되는 매트릭스 구조의 2차원 X선 영역 검출기에 의한 X선 CT장치에 이용되고 있던 X선 검출기는 도 12에 도시한 바와 같이 채널 방향에는 일정의 간격(피치), 일정의 채널폭으로 만들어져 있었다(예를 들면 특허문헌 1 참조).

또 종래의 X선 검출기에서는 작은 촬영 영역으로 되어도 채널 방향의 해상도 즉, 1채널의 검출기 폭/간격은 변화하지 않기 때문에 실질적인 해상도는 증가하였 다. 이 때문에 작은 채널 영역에서 1 화소의 크기를 작게 하여도 검출기 간격에 따라 정해진 나이키스트 주파수에 의한 해상도 이상의 단층 상은 얻을 수 없었다.

[특허문헌 1] 일본 공개특허 제2000-193750호 공보

따라서 높은 해상도로 보기 위한 시도로서 촬영 영역을 작게 하여도 단층 상이 흐리게 될 뿐으로 높은 해상도의 단층 상은 얻을 수 없었다. 재구성 함수의 고주파 즉, RF 영역을 다소 강조함으로써 콘트라스트 및 해상도에서 다소 개선이 있을지라도 노이즈의 증가 및 아티팩트의 증가가 역효과로서 초래되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 고 해상도 X선 단층 상을 영상화 또는 촬영할 수 있는 X선 CT 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 작은 촬영 영역으로 했을 때 높은 해상도를 얻을 수 있는 X선 CT 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이용되는 X선의 양을 감소시키고, 효과적으로 X선을 이용함으로써 피검체의 X선 노출을 저감할 수 있는 X선 장치를 제공하는데 있다.

제 1 특징에 있어서, 본 발명은 X선 발생기와 이 X선 발생기에 대향하여 설치되어 있으며, X선을 검출하는 다열 X선 검출기 또는 매트릭스 구조의 2차원 X선 영역 검출기를 상기 X선 발생기와 상기 검출기의 사이에 위치한 회전 중심의 주위로 회전운동시키면서 상기 X선 발생기와 상기 검출기의 사이에 배치된 피검체를 투 과한 X선 투영 데이터를 수집하는 X선 데이터 수집 수단과, 상기 X선 데이터 수집 수단으로부터 수집된 투영 데이터를 화상 재구성하는 화상 재구성 수단과, 화상 재구성된 상을 표시하는 표시 수단을 구비한 X선 촬영 장치에 있어서, 상기 X선 데이터 수집 수단은 상기 검출기의 채널 방향의 중심부의 검출기 채널 폭d1에 대하여 상기 검출기의 채널 방향의 주변부의 검출기 채널 폭 d2가 d1 < d2가 되도록 또는 상기 검출기의 채널 방향의 중심부로부터 주변부로 향하여 설치된 복수의 검출기 폭들(d₁, d₂,......d_i, d_n _-1, d_n)이 d₁≤d₂···≤d_i≤···d_n-1≤d_n이도록 구성되어 있는 X선 CT 장치를 제공한다.

제 1 특징에 따른 X선 CT 장치에서는 중심부에서 채널 폭에서 보다 좁은 X선 검출기 채널들이 집중하기 때문에 중심부의 채널 폭이 좁은 X선 검출기 채널을 이용하여 데이터 수집, 화상 재구성을 수행함으로써 공간적으로 높은 해상도의 X선 CT 촬영을 행할 수 있다.

제 2 특징에 있어서, 본 발명은 X선 발생기와 이 X선 발생기에 대향하여 설치되어 있으며, X선을 검출하는 다열 X선 검출기 또는 매트릭스 구조의 2차원 X선 영역 검출기를 상기 X선 발생기와 상기 검출기의 사이에 위치한 회전중심의 주위로 회전운동시키면서 상기 X선 발생기와 상기 검출기의 사이에 배치된 피검체를 투과한 X선 투영 데이터를 수집하는 X선 데이터 수집 수단과, 상기 X선 데이터 수집 수단으로부터 수집된 투영 데이터를 화상 재구성하는 화상 재구성수단과, 화상 재구성된 상을 표시하는 표시 수단을 구비한 X선 촬영 장치에 있어서, 상기 X선 데이터 수집 수단은 상기 검출기의 채널 방향으로 넓은 데이터 수집 범위 1₁로부터 채널 방향으로 좁은 데이터 수집 범위 1_n까지의 복수의 데이터 수집 범위 1₁≥1₂≥···≥1_i≥···≥1_n-1≥1_n을 가지며, 데이터 수집마다 상기 데이터 수집 범위를 절환 가능하도록 구성되는 X선 CT 장치를 제공한다.

제 2 특징에 따른 X선 촬영 장치에서는 중심부에 보다 좁은 데이터 수집 범위가 존재하고 있으므로 중심부의 보다 좁은 데이터 수집 범위를 세밀한 채널 폭 및 채널 간격으로 데이터 수집을 수행하는 화상 재구성을 행함으로써 공간적으로 높은 해상도의 X선 CT촬영을 행할 수 있다.

제 3의 특징에 있어서, 본 발명은 상기 X선 데이터 수집 수단이 상기 검출기의 채널 방향으로 좁은 데이터 수집 범위로 데이터 수집을 수행하는 경우에 상기 검출기의 채널 방향의 중심부의 검출기 채널 폭의 좁은 부분에서 데이터 수집을 수행하는 X선 CT 장치를 제공한다.

제 3 특징에 따른 X선 CT 장치에서는 중심부에 보다 채널 폭이 좁은 검출기 채널이 집중하고, 보다 좁은 데이터 수집 범위가 존재하기 때문에 중심부의 보다 좁은 데이터 수집 범위를 세밀한 채널 폭 및 채널 간격으로 데이터 수집을 수행하는 화상 재구성을 행함으로써 공간적으로 높은 해상도의 X선 CT 촬영을 행할 수 있다.

제 4의 특징에 있어서, 본 발명은 상기 X선 데이터 수집 수단이 데이터 수집을 수행하는 복수의 채널을 갖는 X선 CT 장치를 제공한다.

제 4 특징에 따른 X선 CT 장치에서는 데이터 수집을 행하는 검출기 채널 수가 복수의 모드에서 절환되기 때문에 작은 채널 수의 모드에서 X선 데이터 수집 수단의 A/D 변환기의 샘플링 레이트의 최대치로 중심부의 작은 검출기 채널의 데이터를 고속으로 수집하는 화상 재구성을 수행함으로써 시간적으로 높은 해상도의 X선 CT 촬영을 행할 수 있다.

제 5의 특징에서는 본 발명은 상기 X선 데이터 수집 수단이 데이터 수집을 행하는 복수의 채널과 복수의 뷰(view)를 갖는 X선 CT 장치를 제공한다.

제 5 특징에 따른 X선 CT 장치에서는 데이터 수집을 행하는 검출기 채널 수가 복수의 모드에서 절환되기 때문에 또한 데이터 수집을 수행하는 뷰 수가 복수의 모드에서 절환되기 때문에 작은 채널 수의 모드에서 X선 데이터 수집 수단의 A/D 변환기의 샘플링 레이트의 최대치로 또한 작은 뷰 수의 모드에서 중심부의 작은 검출기 채널의 데이터를 고속으로 수집하는 화상 재구성을 수행함으로써 시간적으로 높은 해상도의 X선 CT 촬영을 할 수 있다.

제 6의 특징에 있어서, 본 발명은 X선 데이터 수집 수단이 데이터 수집을 수행하는 복수의 열(row)을 가지며, 이 열들의 수는 각 채널 위치에 따라 다른 X선 CT 장치를 제공한다.

제 6의 특징에 따른 X선 장치에서는 중심부에 z방향으로 열 수가 많은 검출기 채널을 집중하고 있으므로 중심부의 좁은 데이터 수집 범위를 세밀한 채널 폭 및 채널 간격으로 데이터 수집을 수행하는 화상 재구성을 수행함으로써 공간적으로 높은 해상도의 X선 CT 촬영을 행할 수 있다.

제 7의 특징에서는 본 발명은 상기 X선 데이터 수집 수단이 데이터 수집을 수행하는 복수의 데이터 수집 샘플링 주기를 갖는 X선 CT 장치를 제공한다.

제 8의 특징에서는 본 발명은 상기 X선 데이터 수집 수단이 데이터 수집을 수행하는 복수의 데이터 수집 샘플링 주기를 가지며, 상기 데이터 수집 샘플링 주기는 채널 위치에 따라 다른 X선 CT 장치를 제공한다.

제 7 및 제 8 특징에 따른 X선 CT 장치에서는 데이터 수집 샘플링 주기의 짧은 모드에서 중심부의 작은 수의 검출기 채널의 데이터를 고속으로 수집하는 화상 재구성을 수행함으로써 시간적으로 높은 해상도의 X선 CT 촬영을 행할 수 있다.

제 9의 특징에서는 본 발명은 상기 검출기 채널 방향의 중심부의 검출기의 채널 폭이 좁은 범위의 일부 또는 그 내측의 범위, 상기 검출기의 채널 방향으로 좁은 데이터 수집 범위 또는 그 내측의 범위, 또는 상기 검출기의 채널 방향으로 좁은 데이터 수집 범위 즉, 상기 채널 방향의 중심부의 검출기 채널 폭이 좁은 범위의 일부 또는 내측의 범위에만 X선이 조사되도록 X선 조사영역을 제어하는 제어 수단을 갖는 X선 CT 장치를 제공한다.

제 9의 특징에 따른 X선 CT 장치에서는 중심부의 보다 좁은 데이터 수집 범위에서 데이터 수집을 행하는 경우에 제어 수단에 의해 조사하는 X선을 채널방향으로 보다 좁게 최적화하여 조사할 수 있으므로 피검체에 방사선을 적게 노출하여 단층 상 촬영을 수행할 수 있다.

제 10특징에 있어서, 본 발명은 상기 검출기 채널 방향의 중심부의 채널이 세밀한 검출기의 채널 방향의 일부의 범위 또는 그 내측의 범위, 상기 검출기의 채 널 방향으로 좁은 데이터 수집 범위 또는 그 내측의 범위, 또는 상기 검출기의 채널 방향으로 좁은 데이터 수집 범위 즉, 상기 채널 방향의 중심부의 세밀한 채널 범위 또는 내측의 범위에 X선이 조사되도록 X선 조사영역을 제한하는 수단을 갖는 X선 CT 장치를 제공한다.

제 10특징에 따른 X선 CT 장치에서는 중심부의 보다 좁은 데이터 수집 범위에서 데이터 수집을 수행하는 경우에, 상기 제한 수단에 의해 조사하는 X선을 채널 방향으로 보다 좁게 최적화하여 조사할 수 있으므로 피검체에 방사선을 적게 노출하여 단층 상 촬영을 수행할 수 있다.

본 발명은 높은 해상도로 X선 단층 상을 영상화 즉 촬영할 수 있는 X선 CT 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 작은 촬영 영역으로 한 경우에 높은 해상도를 얻을 수 있는 X선 CT 장치를 제공할 수 있다. 더욱이, 본 발명은 이용되는 X선의 양을 절감하고 효과적으로 X선을 이용하여 피검체의 X선에의 노출을 저감할 수 있는 X선 CT 촬영 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점은 첨부 도면과 관련한 본 발명의 바람직한 실시예들의 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.

이하 도면에 나타내는 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 또한 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 CT 장치의 구성 블록도이다. X선 CT 장치(100)는 조작 콘솔(1), 촬영 테이블(10), 및 주사 갠트리(gantry;20)를 구비하고 있다.

조작 콘솔(1)은 조작의 입력을 수취하는 입력 장치(2), 화상 재구성 처리 등을 수행하는 중앙 처리 장치(3), 주사 갠트리(20)에서 취득한 투영 데이터를 수집 즉 획득하는 데이터 수집 버퍼(5), 투영 데이터로부터 재구성한 CT 화상을 표시하는 모니터(6), 및 프로그램, 데이터 및 X선 CT 화상을 기억하는 기억 장치(7)를 구비하고 있다.

투영 테이블(10)은 피검체를 태워서 주사 갠트리(20)의 공동부에 투입, 배출하는 크래들(12)을 구비하고 있다. 크래들(12)은 투영 테이블(10)에 내장하는 모터에 의해 승강 및 투영 테이블(10)을 따라 직선이동된다. 투영 테이블(10)의 크래들(12)이 움직이는 방향을 z방향으로 한다.

주사 갠트리(20)는 X선관(21), X선 콘트롤러(22), 슬라이스 두께 방향 콜리메이터(23), 다열 X선 검출기(24), DAS(Data Acquisition System(데이터 수집 장치);25), 피검체의 신체 축 주위로 회전되고 있는 X선관(21) 등을 제어하는 회전부 콘트롤러(26), 제어 신호 등을 상기 조작 콘솔(1) 및 투영 테이블(10)과 교환하는 제어 콘트롤러(29)를 구비하고 있다. 또한 경사 콘트롤러(27)에 의해 주사 갠트리(20)는 z 방향의 전방 및 후방으로 ±30도 정도 경사될 수 있다. 그외에 채널 방향 콜리메이터(31)와 빔 형성 X선 필터(32)를 가진다.

도 2는 X선관(21)과 다열 X선 검출기(24)의 기하학적 배치의 설명도이다.

X선관(21)과 다열 X선 검출기(24)는 회전 중심(IC)의 주위를 회전한다. 연직방향을 y 방향으로 하고, 수평 방향을 x 방향으로 하고, 이들에 수직하한 데이블 진행방향을 z 방향으로 한 경우, X선관(21) 및 다열 X선 검출기(24)의 회전 평면은 xy 면이다. 또한 크래들(12)의 이동 방향은 z 방향이다.

X선관(21)은 콘 빔(cone beam;CB)이라 하는 X선 빔을 발생한다. 콘 빔(CB)의 중심 축 방향이 y 방향에 나란한 경우, 뷰 각도는 0도로 추정된다. 다열 X선 검출기(24)는 예를 들어 256열에 대응하는 열을 가진다. 도 12에 도시한 바와 같이, 채널 방향으로 일정 채널 폭의 X선 검출기 채널이 배치되어 있으며, 데이터 수집에서는 항상 전 채널의 X선 검출기 데이터가 판독되고 있다. 본 실시예에 있어서, 각 검출기 열은 도 13에 도시한 바와 같이 예를 들면 데이터 수집 X선 검출기의 X선 검출기 채널 폭 d의 경우는 데이터 수집 범위 및 각도 θ에 대하여 1024 채널에 대응하는 검출기 채널을 가진다. 또 중심부의 전 채널의 반인 512 채널은 데이터 수집 X선 검출기의 X선 검출기 채널 폭 d/2에도 판독될 수 있도록 설정되어 있다. X선 검출기 채널 폭 d/2의 경우는 데이터 수집의 범위, 각도 θ/2에 대해서 1024채널에 대응하는 검출기 채널을 가진다.

즉 다열 X선 검출기(24)는 피검체를 투과한 X선을 검출하여 X선 검출기 데이터를 수집 즉 획득하는 복수의 채널이 회전부(15)에 의해서 회전되는 방향에 따른 채널 방향과, 회전부(15)에 의해서 회전되는 경우의 회전 축에 따른 열 방향의 각 방향에 배열되어 있다. 이 다열 X선 검출기(24)에 있어서는 도 13에 도시한 바와 같이 제1 채널 폭 d/2의 복수의 채널이 제1 방향으로 배치되어 있는 제1 영역과 제1 채널 폭 d/2 보다 큰 제2 채널 폭 d의 복수의 채널이 채널 방향으로 배치되어 있는 제2 영역을 가진다. 다열 X선 검출기(24)에 있어서는 그 제1 영역이 채널 방향에 있어서 중심부분에 대응하도록 형성되고, 그 제2 영역이 채널 방향에 있어서 제1 영역을 끼우도록 주변 부분에 형성되어 있다.

이 경우 다열 X선 검출기(24) 및 DAS(25)에는 이하의 2개의 데이터 수집 모드가 있다.

(1) 채널 방향으로 넓은 데이터 수집 범위(데이터 수집 범위, 각도 θ)에서 거친 즉 러프한 채널 폭 d에서 1024 채널을 수집하는 모드 1.

(2) 채널 방향으로 좁은 데이터 수집 범위(데이터 수집 각도 θ/2)에서 세밀한 채널 폭 d/2에서 1024 채널을 수집하는 모드 2.

이 경우, 데이터 수집 범위(DAS)(25)는 모드 1의 데이터 수집에서는 도 13(a)의 1 채널로부터 1024채널까지를 채널 폭 d에서 전 1024 패널의 전 열 데이터 수집을 수행한다. 모드 2의 데이터 수집에서는 257 채널로부터 768채널까지를 채널 폭 d/2에서 전 1024 채널의 전 열 데이터 수집을 행한다.

이러한 모드 1 및 도 2의 데이터 수집이 행해지도록 데이터 수집 장치(DAS)(25)와 다열 X선 검출기(24)는 전기적으로 접속되어 있다. 모드 1 및 모드 2에 따라 그 접속이 절환된다.

이 경우의 257채널로부터 768 채널은 도 27에 도시한 바와 같이 모드 2에서는 각각의 채널 폭 d/2의 X선 검출기 채널의 데이터가 각각 판독된다. 모드 1에서 는 각각의 채널 폭 d/2의 X선 검출기 채널의 데이터가 각각 가산되고 그 후 가산된 데이터는 채널 폭 d의 X선 검출기 채널 데이터로서 판독된다.

따라서, 모드 1의 채널 방향으로 넓은 데이터 수집 범위와 모드 2의 채널 방향으로 높은 해상도의 X선 검출기 채널에 의한 좁은 데이터 수집 범위를 절환하여 사용함으로써, 즉 임상 상에서는 예를 들면 도 28의 도시와 같이 모드 1의 채널 방향으로 넓은 데이터 수집 범위를 폐 검사용으로, 모드 2의 채널 방향으로 높은 해상도의 좁은 데이터 수집 범위를 심장 검사용으로 사용함으로써 각각의 모드를 유효하게 사용할 수 있다.

즉, 본 실시예에 있어서, DAS(25)는 다열 X선 검출기(24)로부터 X선 검출기 데이터를 수집하고, 데이터 수집 버퍼(5)를 거쳐서 그 X선 검출기 데이터를 중앙 처리 장치(3)에 출력한다. DAS(25)는 도 13에 도시한 바와 같이 다열 X선 검출기(24)의 제1 영역(데이터 수집 범위 2)과 제 1 영역 및 제2 영역(데이터 수집 범위 1) 중의 어느 하나에 대응하는 채널로부터 X선 검출기 데이터를 수집하도록 그 X선 검출기 데이터를 수집 즉 획득하는 영역을 절환할 수 있다. 여기서는 오퍼레이터에 의해 입력 장치(2)에 입력된 지령에 기초하여 제어 콘트롤러(29)가 제어 신호를 송신한다. DAS(25)가 X선 검출기 데이터를 수집하는 영역을 절환한다. 다열 X선 검출기(24)의 제1 영역에서 X선 검출기 데이터를 수집하도록 절환한 경우에 있어서, DAS(25)는 그 제1 영역에서 선택된 채널 방향과 열 방향으로 배치된 채널 각각으로부터 X선 검출기 데이터를 수집하여 출력한다. 한편으로 다열 X선 검출기(24)의 제1 영역과 제2 영역의 양자에서 X선 검출기 데이터를 수집하는 경우에 있어서는 DAS(25)는 제1 영역과 제2 영역 각각에 있어서 선택된 채널 방향과 열 방향으로 배치된 채널 각각으로부터 X선 검출기 데이터를 수집하여 출력한다. DAS(25)는 제1 영역의 채널로부터의 X선 검출기 데이터 각각에 대해서는 제2 영역의 채널의 채널 폭 d에 대응하도록 제1 영역에 있어서 인접하는 복수의 채널로부터의 X선 검출기 데이터를 가산하여 출력한다. 즉, 제2 영역의 채널의 채널 폭 d과 같아지도록 제1 영역에 있어서 인접하는 2개의 채널로부터의 X선 검출기 데이터 각각을 가산하여 출력한다. 제2 영역의 채널로부터의 X선 검출기 데이터 각각에 대해서는 가산을 하지 않고 출력한다.

본 발명의 다른 X선 검출기로서는 다음의 것이 있다. 도 14에 도시한 바와 같이 전 채널 및 전 열에 대해서 데이터를 판독했지만, 본 발명의 일 실시예에서는 도 15, 16, 17 및 도 18에 도시한 바와 같이 채널의 위치에 의존하여 판독하는 열의 수를 변환할 수 있다. 이 경우에는 채널 방향 외측의 주변부분에서는 작은 검출기 열에서 그리고 채널 방향 내측의 중심부분에서는 많은 X선 검출기 열에서 판독하도록 하고 있다. 따라서 중심부에서 공간적으로 높은 해상도에서 데이터 수집을 행할 수 있다. 주변부는 일부의 열 방향의 데이터, 또는 열 방향으로 비 연속적인 데이터 또는 열방향으로 폭이 넓고 거친 열 폭의 데이터를 수집함으로써, 데이터 수집 수는 종래와 같거나 대등하게 중심부에서 채널 방향으로 높은 해상도로 데이터 수집을 수행할 수 있다.

X선이 조사되어 수집된 X선 검출기 데이터는 다열 X선 검출기(24)로부터 DAS(25)에 의해 A/D 변환되고 슬립 링(30)을 경유하여 데이터 수집 버퍼(5)에 입력 된다. 데이터 수집 버퍼(5)에 입력된 데이터는 기억 장치(7)의 프로그램에 의해 중앙 처리 장치(3)에서 처리되고, 단층 상으로 화상 재구성되어 모니터(6)에 표시된다.

도 3은 본 발명에 따른 X선 CT 장치(100)의 동작의 개략을 나타내는 흐름도이다.

단계 S1에서는 먼저 X선관(21)과 다열 X선 검출기(24)를 피검체의 주위로 회전시킨다. 촬영 테이블(10)상의 크래들(12)을 직선이동시키면서 헬리컬 스캔 동작을 행한다. 따라서, 뷰 각도(view), 검출기 열 번호(j), 및 채널 번호(i)로 표시되는 X선 검출기 데이터 D0(view, j, i)에 테이블 직선 이동 z 방향 위치 Ztable(view)를 부가하여 X선 검출기 데이터를 수집한다. 종래의 스캔(축방향 스캔)에서는 촬영 테이블(10)상의 크래들(12)를 고정시키면서 촬영 데이터를 수집한다. 본 실시예에서는 (2)의 세밀한 채널 간격 p에서 데이터를 수집한다. 전술한 뷰 각도(view)는 스캔 수행의 경우에 X선관(21)이 회전부(15)에 의해서 소정 위치로부터 피검체의 주위를 회전이동하는 각도이다. 검출기 열 번호 j는 다열 X선 검출기(24)에 있어서 채널 방향으로 배치된 검출기의 번호이다. 채널 번호 i는 다열 X선 검출기(24)에 있어서 채널 방향으로 배치된 검출기의 번호이다. X선 검출기 데이터 D0(view, j, i)는 소정의 뷰 각도(view)로 이동된 X선관(21)이 X선을 피검체로 조사한 경우에 다열 X선 검출기(24)에 있어서 검출기 열 번호 j, 채널 번호 i에 위치하는 검출기가 그 피검체를 투과한 X선을 검출함으로써 수집하는 데이터를 나타내고 있다. 테이블 직선 이동 z 방향 위치 Ztable(view)는 스캔 수행의 경우 에 촬영 테이블(10)의 크래들(12)이 피검체의 신체축 방향 z 방향을 따라 이동된 위치를 나타낸다.

피검체의 위치를 정하는 경우에는 검출기 중심부의 데이터 수집 채널 간격 p의 부분을 유효하게 사용하도록 중심 데이터 수집 각도 θ/2의 내측으로 피검체가 입력하도록 피검체를 배치한다.

단계 S2에서는 X선 검출기 데이터 D0(view, j, i)에 대해서 전처리를 행하여투영 데이터로 변환한다. 전처리는 도 4에 도시한 바와 같이 단계 S2 오프셋 보정, 단계 S22 대수 변환, 단계 S23 X선 선량 보정 및 S24 감도 보정을 포함한다.

단계 S3에서는 전처리된 투영 데이터 D1(view, j, i)에 대해서 빔 하드닝(hardening) 보정을 행한다. 빔 하드닝 보정 S3에서는 전처리 S2의 감도 보정 S24가 행해진 투영 데이터를 D1(view, j, i)로 하고, 빔 하드닝 보정 S3 후의 데이터를 D11(view, j, i)로 하면, 빔 하드닝 보정 S3은 이하와 같이 예를 들면 이하의수식 (1)과 같은 다항식 형식으로 표시된다.

이 경우 검출기의 각 j열 마다 독립한 빔 하드닝 보정을 행하기 때문에 촬영 즉 영상화 조건에서 각 데이터 수집계의 관 전압이 다르면, 각 열 마다의 검출기의 X선 에너지 특성의 차이를 보정할 수 있다.

단계 S4에서는 빔 하드닝 보정된 투영 데이터 D11(view, j, i)에 대해서 z 방향(열 방향)의 필터를 거는 z 필터 중첩 처리를 행한다.

단계 S4에서는 각 뷰 각도 및 각 데이터 수집에 있어서의 전처리 후, 빔 하드닝 보정된 다열 X선 검출기 D11(ch, row)(여기서 ch=1~CH, row=1~ROW)의 투영 데이터에 대하여 열방향으로 예를 들면 (w1(ch), w2(ch), w3(ch), w4(ch), w5(ch))와 같은 열 방향 필터 사이즈가 5열의 필터를 건다. 여기서, ch는 채널이고, row는 열이다.

단, 이하의 수식 (2)와 같이 규정한다.

보정된 검출기 데이터 D12(ch, row)는 이하의 수식 (3)과 같다.

또한, 채널의 최대치를 CH, 열의 최대치를 ROW로 하면, 이하의 수식 (4), (5)와 같이 표시된다.

열 방향의 필터 계수를 각 채널마다 변환하면, 화상 재구성 중심으로부터의 거리에 따라서 슬라이드 두께를 제어할 수 있다. 일반적으로 단층 상에서는 재구성 중심에 비해서 주변부 쪽이 슬라이스 두께가 두꺼워지므로 열 방향 필터 계수를 중심부와 주변부에서 변화시켜서 열 방향 필터 계수를 중심부 채널 근방에서는 열 방향 필터 계수의 폭을 넓게 변화시키고 주변부 채널 근방에서는 열 방향 필터 계수의 폭을 좁게 변화시킨다. 결과적으로, 슬라이스 두께는 주변부에서도 화상 재 구성 중심부에서도 고르게 근사시킬 수도 있다.

이와 같이 다열 X선 검출기(24)의 중심부 채널 및 주변부 채널의 열 방향 필터 계수를 제어함으로써 슬라이스 두께도 중심부 및 주변부에서 제어할 수 있다. 열 방향 필터에 의해 슬라이스 두께를 약간 두껍게 하면, 아티팩트 및 노이즈가 함께 크게 개선된다. 따라서, 아티팩트 개선도 및 노이즈 개선도도 제어할 수 있다. 따라서 3차원 화상 재구성된 단층 상, 즉 xy 평면에의 화질이 제어될 수 있다. 다른 실시예로서, 열 방향(z 방향) 필터 계수를 역 중첩(deconvolution) 필터로 함으로써 얇은 슬라이스 두께의 단층 상을 실현할 수 있다.

단계 S5에서는 재구성 함수 중량 처리를 행한다. 즉, 데이터를 푸리에 변환하고 재구성 함수에 의해 승산한 다음 역 푸리에 변환한다. 재구성 함수 중첩 처리 S5에서는 z 필터 중첩 처리 후의 데이터를 D12로 하고, 재구성 함수 중첩 처리 후의 데이터를 D13, 중첩하는 재구성 함수를 Kernel (j)로 하면, 재구성 함수 중첩 처리는 이하의 수식 (6)과 같이 표현된다.

즉, 재구성 함수 kernel(j)는 검출기의 각 j열 마다 독립한 재구성 함수 중첩 처리를 행하기 때문에 각 열 마다의 노이즈 특성 및 해상도 특성 차이를 보정할 수 있다.

단계 S6에서는 재구성 함수 중첩 처리한 투영 데이터 D13(view, j, i)에 대해서 3차원 역 투영 처리를 행하여 역 투영 데이터 D3(x, y)를 구한다. 본 발명에서는 헬리컬 스캔이 행해지고 있는데, 화상 재구성되는 화상은 z 축에 수직인 면 즉 xy 평면에 3차원 화상 재구성된다. 이하의 재구성 영역 P는 xy 평면에 평행한 것으로 한다. 이 3차원 역 투영 처리에 대해서는 도 5를 참조하여 후술한다.

단계 7에서는 역 투영 데이터 D3(x, y, z)에 대해서 화상 필터 중첩, CT 값 변환 등의 후 처리를 행하여 단층 상 D31(x, y)을 얻는다.

후처리의 화상 필터 중첩 처리에서는 3차원 역 투영 후의 단층 상을 D31(x, y, z)로 하고, 화상 필터 중첩 후의 데이터를 D32(x, y, z)로 하고 그리고 화상 필터를 Filter(z)로 하면, 이하의 수식 (7)과 같이 표시된다.

즉, 검출기의 각 j열마다 독립한 화상 필터 중첩 처리를 행하기 때문에 각 열 마다의 노이즈 특성과 화상도 특성 차이를 보정할 수 있다.

얻어진 단층 상은 모니터(6)에 표시된다.

도 5는 3차원 역 투영 처리(도 4의 단계 S6)의 상세를 나타내는 흐름도이다.

본 실시예에서는 화상 재구성되는 화상은 z 축에 수직한 면 즉, xy 평면에 3차원 화상 재구성된다. 이하의 재구성 영역 P는 xy 평면에 평행한 것으로 한다.

단계 S61에서는 단층 상의 화상 재구성에 필요한 전 뷰(즉, 360도에 해당하는 뷰 또는 180도+팬 각도에 해당하는 뷰) 중의 하나의 뷰에 착안하여 재구성 영역 P의 각 화소에 대응하는 투영 데이터 Dr를 추출한다.

도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, xy 평면에 평행한 512×512 화소의 정방형의 영역을 재구성 영역 P로 하고, y=0의 x 축에 평행한 화소열 L0, y=63의 화소열 L63, y=127의 화소열 L127, y=191의 화소열 L191, y=255의 화소열 L255, y=319의 화소열 L319, y=383의 화소열 L383, y=447의 화소열 L447, y=511의 화소열 L511을 열로 규정한다. 따라서, 이들의 화소열 LO~L511을 X선 투과 방향으로 다열 X선 검출기(24)의 면에 투영한 도 7에 도시하는 라인 T0~T511 상의 투영 데이터를 추출하면, 이들이 화소열 L0~L511의 투영 데이터 Dr(view, x, y)로 된다. 단, x, y는 단층 상의 각 화소 (x, y)에 대응한다.

X선 투과 방향은 X선관(21)의 X선 초점, 각 화소 및 다열 X선 검출기(24)의 기하학적 위치에 의해 결정된다. 그러나, X선 검출기 데이터 D0(view, j, i)의 z 좌표 z(view)가 테이블 직선 이동 z 방향 위치 Ztable(view)로서 X선 검출기 데이터에 수반하여 판명되기 때문에, 가속/감속 중의 X선 검출기 데이터 D0(view, j, i)에서도 X선 초점 및 다열 X선 검출기의 데이터 수집 기하학계 중에 있어서 X선 투과 방향을 정확하게 구할 수 있다.

예를 들면, 화소 열 L0를 X선 투과 방향으로 다열 X선 검출기(24)의 면에 투영한 라인 T0와 같이 각 라인의 일부가 다열 X선 검출기(24)의 채널 방향의 외측으로 나온 경우는 대응하는 투영 데이터 Dr(view, x, y)를 "0"으로 한다. 또 z 방향의 외측으로 나온 경우는 투영 데이터 Dr(view, x, y)를 보외(補外)로서 구한다.

이와 같이 하여 도 8에 도시한 바와 같이, 재구성 영역 P의 각 화소에 대응하는 투영 데이터 Dr(view, x, y)를 추출할 수 있다.

도 5을 다시 보면, 단계 S62에서는 투영 데이터 Dr(view, x, y)에 콘 빔 대구성 가중 계수를 승산하고, 도 9에 도시한 바와 같이 투영 데이터 D2(view, x, y)를 작성한다.

여기서, 콘 빔 재구성 가중 계수 w(i, j)는 이하와 같다. 팬 빔(fan beam) 화상 재구성의 경우는 일반적으로 view=βa에서 X선관(21)의 초점과 재구성 영역 P상(xy 평면상)의 화소 g(x, y)를 연결하는 직선이 X선 빔의 중심축 Bc에 대해서 이루는 각도를 γ로 하고, 그 대향 뷰를 view=βb로 한 경우, βb = βa+180°-2γ이다.

이하의 수식 (8)에 도시한 바와 같이 재구성 영역 P상의 화소 g(x, y)를 통하는 X선 빔과 그 대향 X선 빔이 재구성 평면 P과 이루는 각도를 αa, αb로 하면, 이들에 의존한 콘 빔 재구성 가중 계수 ωa, ωb를 승산, 가산하여 역 투영 화소 데이터 D2(0, x, y)를 구한다.

단, D2(0, x, y)_a는 뷰 βa의 투영 데이터, D2(0, x, y)_b는 뷰 βb의 투영 데이터로 한다.

또한, 콘 빔 재구성 가중 계수의 대향 빔 끼리의 합은 ωa + ωb =1이다.

콘 빔 재구성 가중 계수 ωa 및 ωb에 의해 투영 데이터를 승산하고 가산함으로써 콘 각 아티팩트를 저감할 수 있다.

예를 들면, 콘 빔 재구성 가중 계수 ωa 및 ωb는 다음 식에 의해 구해진 것을 이용할 수 있다.

팬 빔 각의 1/2을 γmax로 한 경우, 다음 식 (9)로부터 (14)에 의해 구한 것을 이용할 수 있다. 또한, ga는 어떤 방향의 X선 빔의 가산/승산 계수이고, gb는 대향 빔의 X선 빔의 가산/승산 계수이다.

또한, 여기서는 예를 들면 q=1이다.

예를 들면, ga 및 gb의 예로서 max[]를 값의 크기를 취한 함수로 하면, 다음 수식 (15), (16)에 의해 구한 것을 이용할 수 있다.

팬 빔 화상 재구성의 경우는 거리 계수를 재구성 영역 P 상의 각 화소에 추가로 승산한다. 거리 계수는 X선관(21)의 초점으로부터 투영 데이터 Dr에 대응하는 다열 X선 검출기(24)의 검출기 열 j, 채널 i까지의 거리를 r0로 하고, X선관(21)의 초점으로부터 투영 데이터 Dr에 대응하는 재구성 영역 P상의 화소까지의 거리를 r1으로 한 경우 (r1/r0)²이다.

평행 빔 화상 재구성의 경우는 재구성 영역 P 상의 각 화소에 대응 콘 빔 재구성 가중 계수 w(i, j)만을 승산하면 좋다.

단계 S63에서는 도 10에 도시한 바와 같이 미리 클리어한 역 투영 데이터 D3(x, y)에 투영 데이터 D2(view, x, y)를 화소 대응시켜 가산한다.

단계 S64에서는 단층 상의 화상 재구성에 필요한 전 뷰(즉, 360도 대응 뷰 또는 "180도 + 팬 각도" 대응 뷰)에 대해서 단계 S61~63를 반복하고, 도 10에 도시 한 바와 같이 역 투영 데이터 D3(x, y)를 얻는다.

또한 도 11a 및 도 11b에 도시한 바와 같이, 재구성 영역 P를 원형의 영역으로 하여도 좋다.

도 12에의 도시와 같이, 전 촬영 시야를 채널 폭 d의 다열 X선 검출기(24)의 모드에서 촬영하고 있다. 그러나, 작은 촬영 시야의 피검체를 촬영한 경우는 도 13과 같이 중심부 채널이 높은 해상도로 된 모드에서 데이터 수집을 행하여 상기와 같은 화상 재구성에 의해 단층 상을 작성한다.

여기서 얻어진 단층 상은 다열 X선 검출기(24) 중 세밀한 채널 간격 d/2 데이터 수집 각도 θ/2의 부분에서 수집한 투영 데이터에서 화상 재구성을 하기 때문에 높은 해상도로 작은 투영 영역의 단층 상을 얻을 수 있다.

즉, 피검체에 대응하여 통상 모드의 폭 d의 N 채널×M 열과 높은 해상도 모드의 채널 폭 d/2의 N 채널×M열을 절환할 수 있다. 이 경우 데이터 수집 장치(DAS)(25)는 N 채널×M열에 대응하고, 채널 폭 d의 N 채널과 채널 폭 d/2의 N 패널을 절환하여 사용하면 효율적이다. 도 13에 도시한 바와 같이 피검체, 관심 영역을 함께 작게 하고, N 채널× 채널 폭 d/2의 촬영 영역의 범위에 넣으면 N 채널×채널 폭 d/2의 높은 해상도 모드에서 데이터 수집, 단층 상 화상 재구성, 단층 상 화상 표시를 수행할 수 있다. 이 경우의 화상 재구성에서는 도 3의 화상 재구성의 흐름 중의 단계 S5의 재구성 함수 중첩 처리에서 통상 모드 용 및 높은 해상도 모드 용의 화상 재구성 함수가 마련된다. N 채널×검출기 채널 폭 d/2의 높은 해상도 모드의 데이터 수집을 행하는 경우에는 데이터 수집의 샘플링 나이키스트 주파수가 올라간다. 따라서, 도 39에 도시한 바와 같이, 높은 해상도 모드 용 화상 재구성 함수를 이용하여 화상 재구성을 수행하면, 적절한 화질의 높은 해상도의 화상을 얻을 수 있다.

이 경우의 X선 검출기의 구조로서는 도 13에 도시한 바와 같이 X선 검출기의 채널 방향의 중심부분은 N 채널×채널 폭 d/2의 신틸레이터(scintillator) 및 광 다이오드로 구성되어 있다.

또 좌우 주변의 부분은 각각 N/4 채널×채널 폭 d의 신틸레이터 및 광 다이오드로 구성되어 있다. 높은 해상도 모드로서 중심의 N 채널×채널 폭 d/2의 부분을 판독하는 경우는 채널 폭 d/2의 각 채널은 하나씩 독립적으로 판독된다.

그러나, 통상 모드로서 N 채널×채널 폭 d로서 전 채널을 판독하는 경우는 도 27에 도시한 바와 같이 중심부분의 채널 폭 d/2의 각 채널의 X선 검출기는 2 채널을 1채널에 통합하여 통상 모드에서 판독된다. 이와 같이 X선 검출기의 신틸레이터와 광 다이오드의 출력을 절환하여 판독하는 스위치로서는 FET 스위치가 알려져 있다.

그러나, 도 19에 도시한 바와 같이 관심 영역은 작으며, N 채널×채널 폭 d/2의 높은 해상도 모드의 범위에 들어간다. 그러나, 피검체의 크기가 N 채널×채널 폭 d/2의 범위에 들어가지 않는 경우는, 예를 들면 도 18에 도시한 바와 같이 다열 X선 검출기(24)의 채널 방향의 내측을 N 채널×채널 폭 d/2의 높은 해상도 모드에서 열 방향으로는 M 열×열 폭 r에서 데이터를 수집하고, 채널 방향의 외측을 N/4 채널×2개소×채널 폭 d의 통상 모드에서 열방향으로는 M/2열×열 폭 2r로 거 친 데이터 수집을 할 수 있다. 이 경우의 높은 해상도 모드의 데이터 수집량은 즉 데이터 수집 수는 통상 모드의 N 채널×M 열에 대하여, N 채널×M 열+N/4 채널×2×M/2 열 = 1.25×N 채널×M 열로 된다. 채널 수는 1.25배로 된다. 통상 모드와 같은 1 채널당 데이터 수집 시간이라면 전체의 데이터 수집 시간은 1.25배로 된다. 통상 모드와 같은 데이터 수집 시간으로 데이터 수집 시간을 고정하고자 한다면, 1 채널당 데이터 수집 시간을 통상 모드의 0.8배로 줄이면 통상 모드와 같은 데이터 수집 시간으로 된다.

따라서, 다열 X선 검출기(24)의 채널 방향 외측의 주변부에서 거칠게 데이터를 수집하고 그리고 투영 데이터의 해상도를 열 방향으로 거칠게 하여 화상 재구성을 수행하여도 중심의 관심 영역의 높은 해상도 모드의 촬영에 영향은 없다.

도 18에 도시한 바와 같이 검출기 채널 방향 주변부의 검출기 채널 폭 d와 검출기 채널 방향 중심부의 검출기 채널 폭 d/2가 1 뷰의 1 열의 데이터 중에 혼재하고 있다면, 높은 해상도 모드 용 화상 재구성 함수를 단계 S5의 재구성 중첩 처리에서 중첩하여 둔다. 따라서 주변부의 검출기 채널 폭 d의 부분에 검출기 채널 폭 d/2의 높은 해상도 모드 용 화상 재구성 함수를 중첩하여 두면 필요 이상으로 화상 노이즈가 발생하여 엄밀하게 말하면 바람직하지 않다. 이것을 회피하기 위해 다음과 같이 할 수 있다.

현재 자주 사용되는 방법에 따르면, 투영 데이터 및 재구성 함수 중첩을 주파수 공간으로 푸리에 변환한다. 주파수 공간에서 투영 데이터와 재구성 함수를 승산한 결과를 역 푸리에 변환하여 실 공간에 재저장한다. 그러나 이 방법에서는 검출기의 주변 부분의 투영 데이터에만 다른 통상 모드의 화상 재구성 함수를 이용할 수는 없다.

따라서, 실 공간에 있어서 검출기 주변 부분과 검출기 중심 부분에서 슈퍼임포즈 즉 중첩하는 화상 재구성 함수를 변화시키면 좋다. 도 40에 도시한 바와 같이 이하의 흐름 처리를 행할 수 있다.

단계 S51에서는 i, j, view = 1 이다. 그러나, i는 1 내지 1024의 정수로 가정하고, j는 1 내지 256의 정수로 가정하고, view는 1 내지 1000의 정수로 가정한다.

단계 S52에서는 투영 데이터 D12(view, j, i)에 기반하여 검출기 채널 폭 d/2에서 높은 해상도 모드인지를 판단한다. '예'라면 단계 S53으로, '아니오'라면 단계 S54로 진행한다.

단계 S53에서는 높은 해상도 모드용 재구성 함수 Kernel HR(j)를 중첩하고, 재구성 함수 중첩후의 투영 데이터 D13(view, j, i)를 구한다.

단계 S54에서는 통상 모드용 재구성 함수 Kernel LR(j)를 중첩하고, 재구성 함수 중첩후의 투영 데이터 D13(view, j, i)를 구한다.

단계 S55에서는 i=1024인지를 판단하고, '예'라면 단계 S56으로 진행한다.

단계 S56에서는 j=256인지를 판단하고, '예'라면 단계 S57로 진행한다.

단계 S57에서는 view=1000인지를 판단하고, '예'라면 종료한다.

단계 S58에서는 i=i+1을 수행하고 단계 S51로 복귀한다.

단계 S59에서는 j=j+1을 수행하고 단계 S51로 복귀한다.

단계 S60에서는 view=view+1을 수행하고 단계 S51로 복귀한다.

도 18에 도시한 바와 같이 다열 X선 검출기(24)의 채널 방향 외측의 주변부의 부분을 열 방향으로 데이터를 묶어서 데이터 수집 수를 억제하여 데이터 수집을 했다. 그러나, 도 17에 도시한 바와 같이 다열 X선 검출기(24)의 채널 방향 외측의 주변부의 부분은 X선 검출기 채널 자체는 채널 폭 d, M 열에서 열 폭 r에 두지만 데이터 수집은 열 방향으로 N 열 스킵하여(예를 들면 도 17에서는 N=2열 스킵하고) 솎아내어 M/2 열 만큼을 열 폭 r에서 데이터 수집하여도 좋다. 이 경우 솎아내어 스킵된 열의 외측 주변부의 투영 데이터는 인접 열에 있는 데이터 수집된 투영 데이터를 이용하여 화상 재구성을 행하여도 문제는 없다. 엄밀하게 말하면 열 방향으로 투영 데이터가 어긋나 있다. 그러나, 투영 데이터 프로파일 면적 합이 z 방향으로 급격하게 변화하고 있지 않다면 단층 상의 중심부에 있는 관심 영역의 높은 해상도 모드의 촬영에 영향은 없다.

도 17을 대신하여 유사하게 도 16에 도시한 바와 같이, 열 방향의 솎아낸 부분을 함께 가져와서 열 방향의 한쪽에 데이터 수집 부분을 위치시키거나 도 15와 같이 열 방향의 중심에 데이터 수집 부분을 가져와도 좋다. 투영 데이터 프로파일 면적합이 z 방향으로 급격하게 변화하고 있지 않다면, 단층 상의 중심부에 있는 관심 영역의 높은 해상도 모드의 촬영에 영향은 없다.

따라서 중심의 관심 영역을 세밀하게 보고 싶은 임상 상의 용도에는 심장의 검사가 있다. 먼저 심장의 검사에서는 공간 해상도가 요구된다. 도 28은 심장을 포함하는 폐 부분의 촬영의 예를 도시한다. 폐 부분을 포함하고 촬영하고 싶은 경 우는 X선 데이터 수집 범위 1을 이용하여 피검체의 폐 부분 전체를 포함한 범위에서 데이터 수집, 화상 재구성 및 화상 표시를 행한다. 이 경우의 데이터 수집은 X선 데이터 수집 범위 1을 N 채널×X선 검출기 채널 폭 d에서 M 열만큼 데이터 수집을 행한다. 특히 심장에 특화한 촬영에 있어서는 X선 데이터 수집 범위 2를 이용하여 피검체의 심장을 중심으로 한 범위에서 데이터 수집, 화상 재구성 및 화상 표시를 행한다. 이 경우의 데이터 수집은 X선 데이터 수집 범위 2를 N 채널× X선 검출기 채널 폭 d/2에서 M 열 만큼 데이터 수집을 행한다. 다음으로 심장 검사의 특징으로서는 시간 해상도가 요구된다. 이를 위해서 중심의 관심 영역을 공간적으로 높은 해상도 모드에서 또한 고속으로 시간 해상도가 좋게 판독하고 주사 갠트리(20)의 회전부를 고속으로 회전시켜서 데이터 수집의 스캔 시간을 빠르게 하고 같은 데이터 수집점 수에서 데이터 수집을 행할 수 있다.

도 15 또는 도 16에 도시한 바와 같이 열 방향의 데이터 수집 범위가 채널 위치에 따라 다른 경우에는 X선 조사 영역을 이하와 같이 X선 제어하는 방법을 고려할 수 있다.

(1) 채널 방향 X선 필터에 의한 방법

(2) 빔 형성 X선 필터에 의한 방법

도 24에 도시한 바와 같이, 열 방향으로 2 분할된 채널 방향 콜리메이터(31)에 의해 채널 위치에 따라 열 방향의 X선 조사 영역이 다르게 되도록 제어할 수 있으며, 데이터 수집 범위에 맞출 수 있다. 도 24는 도 2에 있어서 X선관(21)으로부터 다열 X선 검출기(24)로 연장하는 방향을 시선으로서 나타낸 도면이다.

도 25에 도시한 바와 같이 빔 형성 X선 필터(32)와 추가된 빔 형성 X선 필터(32a)가 겹쳐져 있으며, 채널 위치에 따라 열 방향의 X선 조사 영역이 다르게 되도록 제어될 수 있고 데이터 수집 범위에 맞출 수 있다. 도 25에 있어서, 도 25a는 도 2에 있어서 X선관(21)으로부터 다열 X선 검출기(24)로 연장하는 방향을 시선으로서 나타낸 도면이고, 도 25b는 도 25a의 A-B 부분에 있어서 빔 형성 X선 필터(32)와 추가된 빔 형성 X선 필터(32a)의 단면도이고, 도 25c는 이 부분에서의 각 부의 배치관계를 나타내는 측면도이다.

이 경우에, X선 조사 영역과 관심 진단 영역을 매칭할 필요는 없다. 관심 진단 영역은 도 26(a) 및 도 26(b)에 도시된 바와 같이, 스캔의 앞으로 진행하는 스카우트 상에 설정될 수도 있다.

도 20은 통상 모드의 판독의 경우를 나타낸다. 채널 수 N, 열수 M, 스캔 시간 T, 1 스캔 회전의 뷰 수를 L로 한다. 실제의 스캔의 일례로서는 N=1024 채널, M=256열, 스캔시간 T=0.5초, 1 스캔 회전의 뷰 수 L=1000뷰를 생각할 수 있다.

통상 모드의 판독의 경우의 데이터 전송 속도는 이하의 수식 (17)과 같이 표시된

통상 모드에서는 이 속도에서 데이터를 판독하게 된다.

이것에 대해서 특히 심장에 특화한 고속 판독 모드를 생각한 것이 도 21이다.

X선은 채널 방향 콜리메이터(23)에서 제어되고, 다열 X선 검출기(24)의 중심 N/K 채널(예를 들면 N=1024,K=2에서 512채널)의 부분에 X선을 조사한다.

중심 512채널의 부분을 n배, 예를 들면 n=0.4로 하면, nT=0.5초×0.4=0.2초에서 스캔을 행한다. 이 경우 중심의 512채널 부분을 판독하는 경우는 이하의 수식 (18)으로 표시되는 데이터 전송속도에서 데이터 수집을 행하고, 화상 재구성 및 화상 표시를 행할 수 있다.

도 21의 방법을 심장의 촬영에 이용하는 경우는 채널 방향 콜리메이터(23)를 이용하고 있으므로 후술하는 실시예 2에 나타내는 결함 촬영 데이터를 예측하여 보정하는 화상 재구성 알고리즘응 이용하여 화상 재구성을 행하면 보다 양호한 화질의 단층 상을 얻을 수 있다.

전술의 예에서는 채널 방향의 중심부(512) 채널의 부분을 높은 해상도 모드로 하고 있지 않지만, 상기 X선 검출기 채널 폭 d의 512 채널의 부분을 높은 해상도 모드로 2배의 1024 채널에서 X선 검출기 폭 d/2로 하면 심장용의 검사로서는 보다 유효하다.

이 경우의 중심부분의 채널을 판독할 때는 이하의 수식 (19)에 나타내는 데이터 전송속도에서 데이터 수집을 행하고, 화상 재구성 및 화상 표시를 행할 수 있다.

따라서, 데이터 전송 모드가 복수인 X선 CT장치는 다양한 용도에 대응할 수 있으며 유효한 것을 알 수 있다.

도 22는 X선 빔 형성 필터(32)를 이용하여 채널 방향의 중심부분의 채널의 고속 판독을 행하는 경우의 예를 나타낸다.

X선은 X선 빔 형성 필터(32)에서 주변부분은 감쇠되고, 다열 X선 검출기(24)의 중심 N/K 채널(예를 들면 N=1024, K=2에서 512채널)의 부분에 주로 X선을 조사한다.

중심 512채널의 부분을 n배, 예를 들면 n=0.4로 하면, nT=0.5초×0.4=0.2초 스캔을 행한다. 이 경우 중심의 512채널의 부분을 판독하는 경우는 이하의 수식(20)에 나타내는 데이터 전송속도에서 데이터 수집을 행하고, 화상 재구성 및 화상 표시를 행할 수 있다.

도 22의 방법을 심장의 촬영에 이용하는 경우는 빔 형성 X선 필터(32)를 이용하고 있으므로 후술하는 실시예 2에 나타내는 결함 투영 데이터를 예측하여 보정하는 화상 재구성 알고리즘을 이용하여 화상 재구성을 행하면 보다 양호한 화질의 단층 상을 얻을 수 있다.

전술의 예에서는 채널 방향의 중심부(512) 채널의 부분을 높은 해상도 모드 로 하고 있다. 그러나, 이 X선 검출기 채널 d의 512 채널의 부분을 높은 해상도 모드로 2배의 1024 채널에서 X선 검출기 채널 폭 d/2로 하면 심장용의 검사로서는 보다 유효하다.

이 경우의 중심부분의 채널을 판독할 때는 이하의 수식 (21)에 나타내는 데이터 전송속도에서 데이터 수집을 행하고, 화상 재구성 및 화상 표시를 행할 수 있다.

따라서 데이터 전송 모드가 복수인 X선 CT장치는 다양한 용도에 대응할 수 있으며, 유효한 것을 알 수 있다.

도 23은 빔 형성 X선 필터(32)의 경우는 채널 방향 콜리메이터(23)와 다르며 주변부분에도 X선은 다소 조사되고 있으므로, 이 방식으로 얻어진 데이터를 수집하고, 보다 양호한 화질의 단층 상을 화상 재구성하는 방법을 도시한다.

다열 X선 검출기(24)의 중심 N/K 채널(예를 들면 N=1024, K=2에서 512채널)의 부분에 X선을 주로 조사한다. 중심 512채널의 부분을 n배, 예를 들면 n=0.4로 하면, nT=0.5초×0.4=0.2초에서 데이터 판독을 행한다. 이 경우의 주사 갠트리(20)의 1회전의 속도는 0.2초, 스캔 속도는 0.2초이다. 주변부의 512 채널은 예를 들면 k=2로 하고 kT=0.5초×2=1.0초에서 데이터 판독을 행한다.

중심의 512 채널의 부분을 판독하는 경우는 이하의 수식 (22)에 나타내는 데이터 전송속도에서 데이터 수집을 행하고, 화상 재구성 및 화상 표시를 행할 수 있 다.

주변부분 512 채널의 데이터 판독은 이하의 수식 (23)에 나타내는 데이터 전송속도에서 데이터 수집을 행하고, 화상 재구성 및 화상 표시를 행할 수 있다.

도 23의 방법을 심장의 촬영에 이용하는 경우는, 채널 방향 콜리메이터(23)를 이용하고 있으므로, 실시예 2에서 나타내는 결함 투영 데이터를 예측하여 보정하는 화상 재구성 알고리즘을 이용하여 화상 재구성을 행하면 보다 양호한 화질의 단층 상을 얻을 수 있다.

전술의 예에서는 채널 방향의 중심부(512) 채널의 부분을 높은 해상도 모드로 하고 있다. 그러나, 이 X선 검출기 채널 d의 512 채널의 부분을 높은 해상도 모드로 2배의 1024 채널에서 X선 검출기 채널 폭 d/2로 하면 심장용의 검사로서는 보다 유효하다.

이 경우의 중심부분의 채널을 판독할 때는 이하의 수식 (24)에 나타내는 데이터 전송속도에서 데이터 수집을 행하고, 화상 재구성 및 화상 표시를 행할 수 있다.

이 경우의 화상 재구성에서는 각 뷰에 있어서 중심부분의 512 채널의 데이터는 빠르게 갱신되지만, 주변부분의 512채널의 데이터는 저속에서 갱신된다. 그러나 주변부분의 데이터는 CT 값의 변동 및 아티팩트의 발생을 방지하기 위해 이용되고 있으므로 다소 엄밀하게 적합한 데이터 이어도 관심영역의 높은 해상도의 단층 상의 화질에 영향을 미치지는 않는다.

따라서 데이터 수집 범위마다 다른 데이터 수집 샘플링 주기의 데이터 판독 모드가 있으면 다양한 용도에 대응할 수 있어 효과적이다.

이상과 같이, 본 실시예의 X선 CT 장치(100)는 피검체에 X선을 조사하는 X선관(21), X선관(21)으로부터 조사되어 피검체를 투과한 X선을 검출하는 다열 X선 검출기(24), 및 피검체의 주위를 회전하도록 X선관(21)과 다열 X선 검출기(24)를 이동시키는 회전부(15)를 구비하고, 회전부(15)에 의해 피검체의 주위를 회전하는 X선관(21)이 X선을 피검체에 조사한다. 피검체를 투과한 X선을 다열 X선 검출기(24)가 검출하는 스캔을 실시함으로써 얻어진 투영 데이터에 기초하여, 피검체의 단층 화상을 화상 재구성한다. 여기서 다열 X선 검출기(24)에 있어서 피검체를 투과한 X선을 검출하여 X선 검출기 데이터를 생성하는 복수의 채널이 회전부(15)에 의해 회전하는 방향을 따르는 채널 방향과, 회전부(15)에 의해 회전하는 경우의 회전축에 따른 열 방향 각각에 배열되어 있다. 다열 X선 검출기(24)는 제1 채널 폭 d/2의 복수의 채널이 채널 방향으로 배치되어 있는 제1 영역과 제1 채널 폭 d/2의 보다 큰 제2 채널 폭 d의 복수의 채널이 채널 방향으로 배치되어 있는 제2 영역을 가진다. 다열 X선 검출기(24)에 있어서는 제1 영역이 채널 방향에 있어서 중심부분에 대응하도록 형성되고, 제2 영역이 채널 방향에 있어서 제1 영역을 끼우도록 주변 부분에 형성되어 있다. 따라서 본 실시예는 투영 조건에 대응하여 소망의 데이터 수집 속도에서 소망 해상도의 화상을 효율적으로 용이하게 취득할 수 있다.

(실시예 2)

실시예 1에서는 작은 촬영 영역을 높은 해상도로 영상화 즉 촬영하는 실시예를 소개했는데, 실시예 2에서는 보다 낮은 노출을 실현하는 실시예를 나타낸다. X선 장치(100)의 동작이 실시예 1과 다른 것을 제외하고 실시예 1과 같다. 따라서 중복 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

도 29는 X선 CT 장치(100) 동작의 아웃라인을 나타내는 흐름도이다.

본 실시예는 X선 검출 방향의 콜리메이터를 증설하여 재구성을 원하는 FOV의 크기에 대응한 채널 방향 콜리메이터를 제어하는 경우의 실시예에 대해서 설명한다.

콜리메이터는 차폐판 방식(판형 콜리메이터 방식)(도 30(a)), 차폐 원통 방식(회전 축 편심 원주형 콜리메이터 방식)(도 30(b))이 고려되는데 본 실시예에서는 어느 쪽도 사용할 수 있다. Z 방향의 콜리메이터(슬라이스 두께방향) 제어는 Z 채널 데이터를 DAS(25)가 판독하여 제어하고 있는데 채널 방향의 콜리메이터(31)에서는 미리 X선 데이터 수집계의 각도 β(뷰 각도 β)로 촬영하고 싶은 관심 영역의 위치 및 크기에 의해 결정되어 지는 다열 X선 검출기(24)에 입사된 X선의 위치를 구하여 그것에 기초하여 채널 방향 콜리메이터(31)의 개구 위치, 개구 폭을 피드 포워드 제어한다. 또한 필요에 따라서 투영 데이터 수집을 해수행하는 DAS(25)의 주 검출기 채널의 값에 기반하여 채널 방향의 피드백 제어를 수행한다(도 31(a) 및 도 31(b) 참조)

DAS 제어용 CPU 및 콜리메이터 제어용 CPU의 성능 진보에 의해 다열 X선 검출기(24) 데이터의 주 검출기 채널을 판독하여 채널 방향 콜리메이터 개구의 피드백 제어를 수행하는 계산은 실질적으로 문제가 없다고 생각된다. 비만 환자에 대해 X선 데이터의 SN이 확보되지 않는 경우는 미리 촬영 시야의 위치/크기에 기반하여 예측되는 채널 방향 콜리메이터 위치에 맞춰서 피드포워드 제어만을 수행할 수 있다.

이 경우의 콜리메이터 동작을 제어하는 펄스 모터 등의 구동계도 충분한 응답속도가 있다고 생각할 수 있다.

도 29에 의한 전체의 흐름에서는 이하의 흐름을 통해 작은 촬영 영역을 높은 해상도로 그리고 양호한 화질에서 촬영할 수 있다.

단계 P1에서는 먼저 스카우트 상의 데이터를 수집한다.

단계 P2에서는 스카우트 상 위에서 촬영할 영역을 설정한다.

단계 P3에서는 촬영하고 싶은 각 z 위치의 영역 프로파일 영역을 구한다.

단계 P4에서는 촬영할 관심 영역에 맞춰서 채널 방향 콜리메이터를 채널 방향에서 제어한다.

단계 P5에서는 스캔하고 데이터를 수집한다.

단계 P6에서는 투영 데이터의 전처리를 수행하여 스카우트 스캔의 각 z 위치에 있어서 전 프로파일 영역 정보를 얻어서 채널 방향 콜리메이터에서 채널방향 주변부에 결함 투영 데이터 부분을 예측하고 부가한다.

단계 P7에서는 결함 있는 부분이 부가된 투영 데이터를 이용하여 화상 재구성 처리 및 화상 표시를 행한다.

도 32와 같이 채널 방향 X선 콜리메이터에서 촬영하고 싶은 부위 이외에서 X선을 차폐한 경우 차폐된 부분의 투영 데이터를 예측할 필요가 있다. 여기서는 도 32b에 도시한 바와 같이 360도 회전시킨 경우의 각 방향의 Sil, Sir, Sjl, Sjr의 면적을 타원 근사한 프로파일 사이의 촬영 영역의 위치관계에서 투영 데이터를 예측한다. 또한 도 32c에 도시한 바와 같이 3각형 근사 또는 원형 근사의 형태로 양측에 투영한 데이터를 부가할 수 있다.

채널 방향 X선 콜리메이터의 피드포워드 제어를 도 33의 흐름도에 의해 설명한다.

단계 C1에서는 X선관(21), 다열 X선 검출기(24), DAS(25)로 구성된 X선 데이터 수집계의 각도 β(뷰 각도 β)와 투영 관심 영역(예를 들면 중심(xo, yo), 반경 R의 원형 관심 영역)의 크기와 위치에 의해 X선을 조사할 다열 X선 검출기(24) 상의 각도 범위(최소 조사 채널 γmin으로부터 최대 조사 채널 γmax까지) 또는 채널 범위를 계산하여 구한다.

단계 C2에서는 채널 방향 콜리메이터(편심 원주 콜리메이터 차폐판 형 콜리 메이터도 좋음)는 최소 조사 채널 γmin으로부터 최대 조사 채널 γmax까지 개방된다.

단계 C3에서는 전 뷰 만큼의 채널 방향 콜리메이터 제어 및 데이터 수집이 종료했는지를 확인한다.

최소 조사 채널 γmin 및 최대 조사 채널 γmax와, X선관(21), 다열 X선 검출기(24) 및 DAS(25)로 구성되어 있는 데이터 수집계 그리고 채널 방향 콜리메이터의 관계를 도 34에 도시한다. 이로부터 알수 있는 바와 같이, X선관 구의 위치(x, y)는 x=FCD·sinθ, y=FCD·cosθ(단 θ는 뷰 각도, FCD(Focus Center Distance : X선 초점 회전 중심 거리)로 표시된다.

뷰 각도 0도의 경우의 촬영 관심 영역과 최소 조사 채널 및 최대 조사 채널의 관계는 도 35의 설명과 같이 이하와 같다.

예를 들면, 원형의 촬영 관심 영역의 위치(xo, yo), 반경을 R로 하고, 뷰 각도 0도, 즉, X선 초점이 (0, FCD)에 있는 경우, 이하의 수식 (25), (26), (27)과 같이 된다. (단, FCD: Focus Center Distance(초점 중심 거리)) 수식 (25), (26), (27)로부터 이하의 수식 (28) 및 (29)가 유도된다. 이하의 수식 (30), (31)에 나타낸 바와 같이 이때의 γ의 최대값이 γmax로 되고, γ의 최소값이 γmin으로 된다.

뷰 각도 β일 때의 촬영 관심영역과 최소 조사 채널 및 최대 조사 채널과의 관계는 도 36의 설명과 같이 이하와 같다.

예를 들면, 원형의 촬영 관심 영역의 위치를 (xo, yo), 반경을 R로 하고, 뷰 각도 0도, 즉, X선 초점이 (FCD·sinθ, FCD·cosθ)에 있는 경우, 이하의 수식 (32), (33), (34)와 같이 된다(단, FCD: Focus Center Distance(초점 중심 거리)) 수식 (32), (33), (34)에 의해 수식 (35)가 유도된다. 그리고 수식 (36), (37)로부터 수식 (38), (39)에 나타낸 바와 같이 이 경우의 γ의 최대값이 γmax로 되고, γ의 최소값이 γmin으로 된다.

다음에 채널 방향 X선 콜리메이터의 피드백 제어를 도 37에 도시한다.

단계 C1에서는 도 33의 단계 C1과 같이 X선관(21), 다열 X선 검출기(24) 및 DAS로 구성되어 있는 X선 데이터 수집 계의 각도 β(뷰 각도 β)와, 촬영 관심영역(예를 들면 중심(xo, yo) 반경R의 원형 관심영역)의 크기와 위치에 의해 X선을 조사할 다열 X선 검출기(24) 위의 각도 범위(최소 조사 채널 γmin으로부터 최대 조사 채널 γmax까지) 또는 채널 범위를 계산하여 구한다.

단계 C2에서는 도 34의 단계 C2와 같이 채널 방향 콜리메이터(편심 원주 콜리메이터 또는 차폐판 형 콜리메이터일 수 있음)는 최소 조사 채널로부터 최대 조사 채널 γmax까지 개방된다.

단계 C3에서는 DAS(25)의 데이터를 보아서 X선이 조사된 데이터의 범위를 구한다. Chmin으로부터 Chmax까지가 X선이 조사된 데이터 입력 범위하고 하면, 이것이 단계 C1에서 구한 최소 조사 채널 γmin, 최대 조사 채널 γmax에 상당하는 것이 확인된다.

데이터 입력 범위가 ±ε의 미소한 오차의 범위에 있다면 문제가 없지만, 이 오차 범위를 초월한 경우는 단계 C4로 진행한다.

단계C4에서는 γmin-Chmin·Chang=Δγmin, γmax-Chmax·Chang=Δγmax로서 보정량 Δγmin, Δγmax를 제어량에 부가한다. 그 후, 단계 C5로 진행한다.

단계 C5에서는 전 뷰의 데이터 수집 종료인지 여부를 확인하고, 종료하고 있지 않다면, 단계 C1으로 복귀하고, 채널 방향 콜리메이터 제어 및 데이터 수집을 계속한다.

이 경우는 프로파일 면적 및 그 프로파일의 채널 방향의 폭으로부터 타원 근사를 행한다. 도 32에 도시한 바와 같이 타원 근사한 프로파일과 촬영하고자 하는 영역의 위치관계로부터 i번째 슬라이스에서 각 방향의 차폐된 X선 데이터에 의해 촬영하고자 하는 부위 즉 영역의 좌측 및 우측에 부가되는 투영 데이터 Sil, Sir를 인식 즉 알 수 있다. Sil, Sir을 투영 데이터의 좌우에 대해 화상 재구성함으로써 더욱 양호한 화질의 단층 상을 얻을 수 있다.

이상과 같이 본 실시예에 있어서는 피검체에 조사되는 X선을 차폐함으로써, 채널 방향에 있어서의 X선의 조사 범위를 조정하는 채널 방향 콜리메이터(31)를 구비하여, 피검체를 스캔하는 경우에 있어서는 오퍼레이터에 의해 입력 장치(2)에 입력된 피검체의 관심영역에 대응하여 X선관(21)으로부터의 X선이 조사되도록 그 채널 방향 콜리메이터(31)의 개구 위치를 제어 콘트롤러(29)가 제어한다. 중앙 처리 장치(3)는 다열 X선 검출기(24)에 의해 수집된 관심영역에 대해서 X선 검출기 데이터에 기초하여 채널 방향 콜리메이터(31)에 의해 결함있는 관심영역의 주위의 영역에 대해서 데이터를 근사시켜 보정한다. 그 후, 근사한 X선 검출기 데이터에 기초하여 피검체의 단층 상을 화상 재구성한다. 따라서 저 노출의 방사를 실현할 수 있다.

(실시예 3)

실시예 3에서는 빔 형성 X선 필터(32)를 이용한 경우의 예가 개시된다. X선 CT 장치(100)의 동작이 실시예 1과 다른 것을 제외하고 본 실시예의 장치(100)는 실시예 1과 유사하다. 따라서 중복부분에 대해서는 설명하지 않는다.

실시예 2에서는 채널 방향 X선 콜리메이터(31)를 이용하여 설명을 했지만, 도 38에 도시한 바와 같이 빔 형성 X선 필터(32)를 이용하여도 같은 효과를 얻을수 있다.

도 38(a)는 빔 형성 X선 필터(32)의 통상 위치, 즉 채널 방향의 이동량이 0인 경우를 나타내고 있다.

도 38(b) 및 도 38(c)는 빔 형성 X선 필터(32)의 이동량이 d1, d2인 경우를 나타내고 있다. 이 경우 관심영역의 중심과 X선 초점을 연결하는 직선이 빔 형성 X선 필터(32)의 X선 투과경로가 가장 짧은 직선에 중복되도록 제어할 수 있다.

이러한 중복을 위해 식 (38) 및 (39)로부터 다음 식 (40)을 사용한다.

X선 초점과 빔 형성 X선 필터(32)까지의 거리를 도 38(a)와 같이 D로 하면, 이하의 수식 (41)과 같이 표현된다.

단 di=d₁ 또는 d₂이다.

이상의 X선 CT 장치(100)에 의하면, 본 발명의 X선 CT 장치를 이용함으로써 헬리컬 스캔 및 종래의 스캔(축방향 스캔)에서도 높은 해상도의 얻을 수 있는 X선 CT 장치를 실현할 수 있다.

한정된 관심영역만을 촬영하고, 화상 재구성한 경우에 높은 해상도를 얻을 수 있는 X선 CT 장치를 실현할 수 있다.

한정된 관심영역 만에 X선을 조사, 촬영하고, 화상 재구성한 경우에 저 방사선 노출로 높은 해상도를 얻을 수 있는 X선 CT 장치를 실현할 수 있다.

구체적으로는 본 실시예의 X선 CT 장치(100)에 있어서는 채널 방향에 있어서의 X선의 조사 분포를 조정하는 빔 형성 X선 필터(32)를 구비하고, 피검체를 촬영하는 경우에 있어서는 오퍼레이터에 의해 입력 장치(2)에 입력된 피검체의 관심영역에 대응해서 X선관(21)으로부터 X선이 조사되도록 X선 필터(32)의 위치를 제어 콘트롤러(29)가 제어한다. 따라서 저 노출 방사를 실현할 수 있다.

본 실시예에서는 다열 X선 검출기를 이용하고 있지만, 1열의 X선 검출기를 이용한 X선 CT 장치에서도 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 실시예에서는 화상 재구성에 3차원 화상 재구성 방법을 이용하고 있지만, 종래 공지의 펠드캠프(Feldkamp) 법에 의한 3차원 화상 재구성 방법 또는 기타 3차 원 화상 재구성 방법 또는 2차원 화상 재구성 방법에도 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 실시예에서는 헬리커 스캔 또는 종래의 스캔(축방향 스캔)을 이용하고 있지만 시네 스캔에서도 같은 효과를 얻을 수 있다.

지금까지 몇 가지 실시예를 참고로 본 발명을 기술하였지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 당업자에 의해 본 발명의 영역 및 사상을 일탈하지 않는 범위내에서 여러 가지로 수정 및 변형실시 될 수 있다.

Claims

X선 발생기(21)와, 상기 X선 발생기(21)에 대향하여 설치되어 있으며, X선을 검출하는 다열 X선 검출기(24) 또는 매트릭스 구조의 2차원 X선 영역 검출기를 상기 X선 발생기(21)와 상기 검출기(24)의 사이에 위치한 회전 중심의 주위로 회전운동시킴으로써 상기 X선 발생기(21)와 상기 검출기(24)의 사이에 배치된 피검체를 투과한 X선 투영 데이터를 수집하는 X선 데이터 수집 장치(20)와,

상기 X선 데이터 수집 장치(20)로부터 수집된 상기 투영 데이터를 화상 재구성하는 화상 재구성 장치(3)와,

화상 재구성된 상을 표시하는 표시 장치(6)를 포함하되,

상기 X선 데이터 수집 장치(20)는 상기 검출기(24)의 채널 방향의 중심부의 검출기 채널 폭d1에 대하여 상기 검출기(24)의 채널 방향의 주변부의 검출기 채널 폭 d2가 d1 < d2가 되도록 또는 상기 검출기(24)의 채널 방향의 중심부로부터 주변부로 향하여 제공되는 복수의 검출기 폭들(d₁, d₂,......d_i, d_n _-1, d_n)이 d₁≤d₂···≤d_i≤···d_n-1≤d_n이도록 구성되는

X선 CT 장치(100).
X선 발생기(21)와, 상기 X선 발생기(21)에 대향하여 설치되어 있으며, X선을 검출하는 다열 X선 검출기(24) 또는 매트릭스 구조의 2차원 X선 영역 검출기를 상기 X선 발생기(20)와 상기 검출기(24)의 사이에 위치한 회전 중심의 주위로 회전운동시킴으로써 상기 X선 발생기(21)와 상기 검출기(24)의 사이에 배치된 피검체를 투과한 X선 투영 데이터를 수집하는 X선 데이터 수집 장치(20)와,

상기 X선 데이터 수집 수단으로부터 수집된 상기 투영 데이터를 화상 재구성하는 화상 재구성 장치(3)와,

화상 재구성된 상을 표시하는 표시 장치(6)를 포함하되,

상기 X선 데이터 수집 장치(20)는 상기 검출기(24)의 채널 방향으로 넓은 데이터 수집 범위 1₁로부터 채널 방향으로 좁은 데이터 수집 범위 1_n까지의 복수의 데이터 수집 범위 1₁≥1₂≥···≥1_i≥···≥1_n-1≥1_n을 가지며, 데이터 수집마다 상기 데이터 수집 범위를 절환 가능하도록 구성되는,

X선 CT 장치(100).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 X선 데이터 수집 장치(20)가 상기 검출기(24)의 채널 방향으로 좁은 데이터 수집 범위에서 데이터 수집을 수행하는 경우에 상기 검출기(24)의 채널 방향의 중심부의 검출기 채널 폭의 좁은 부분에서 데이터 수집을 수행하는

X선 CT 장치(100).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 X선 데이터 수집 장치(20)는 데이터 수집을 수행하는 복수의 채널을 갖는

X선 CT 장치(100).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 X선 데이터 수집 장치(20)는 데이터 수집을 행하는 복수의 채널과 복수의 뷰(view)를 갖는

X선 CT 장치(100).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 X선 데이터 수집 장치(20)는 데이터 수집을 수행하는 복수의 열(row)을 가지며, 상기 열들의 수는 각 채널 위치에 따라 다른

X선 CT 장치(100).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 X선 데이터 수집 장치(20)는 데이터 수집을 수행하는 복수의 데이터 수집 샘플링 주기를 갖는

X선 CT 장치(100).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 X선 데이터 수집 장치(20)는 데이터 수집을 수행하는 복수의 데이터 수집 샘플링 주기를 가지며, 상기 데이터 수집 샘플링 주기는 채널 위치에 따라 다른

X선 CT 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 검출기(24) 채널 방향의 중심부의 검출기의 채널 폭이 좁은 범위의 일부 또는 그 내측의 범위, 상기 검출기(24)의 채널 방향으로 좁은 데이터 수집 범위 또는 그 내측의 범위, 또는 상기 검출기(24)의 채널 방향으로 좁은 데이터 수집 범위 즉, 상기 채널 방향의 중심부의 검출기 채널 폭이 좁은 범위의 일부 또는 내측의 범위에만 X선이 조사되도록 X선 조사영역을 제어하는 제어 장치(26)를 더 포함하는

X선 CT 장치(100).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 검출기(24) 채널 방향의 중심부의 채널이 세밀한 검출기(24)의 채널 방향의 일부의 범위 또는 그 내측의 범위, 상기 검출기(24)의 채널 방향으로 좁은 데이터 수집 범위 또는 그 내측의 범위, 또는 상기 검출기(24)의 채널 방향으로 좁은 데이터 수집 범위 즉, 상기 채널 방향의 중심부의 세밀한 채널 범위 또는 내측의 범위에 X선이 조사되도록 X선 조사영역을 제한하는 장치(23, 31, 32)를 더 포함하는

X선 CT 장치(100).