(57)【要約】【課題】大きなスキャンＦＯＶを持つ経済的なＸ線ＣＴ装置を実現することができ、また、大きなスキャンＦＯＶと低被曝が両立するＸ線ＣＴ装置を実現する。【解決手段】ファンビームＸ線を照射するＸ線照射器(130)と、それに対向する多チャンネルのＸ線検出器(150)と、前記Ｘ線照射器と前記Ｘ線検出器を回転させながら被検体をスキャンして複数ビューの透過Ｘ線データを収集する透過Ｘ線データ収集手段と、前記スキャンを制御するスキャン制御手段と、画像を再構成する画像再構成手段とを有するＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線照射器は、前記回転における回転中心の片側に偏向したファンビームＸ線(134)を照射し、前記Ｘ線検出器は、前記ファンビームＸ線の広がりに対応するチャンネル数を有し、前記スキャン制御手段は、前記Ｘ線照射器および前記Ｘ線検出器に少なくとも１回転のスキャンを行わせる。【選択図】図３
2010155065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンビームＸ線を照射するＸ線照射器と、それに対向する多チャンネルのＸ線検出器と、前記Ｘ線照射器と前記Ｘ線検出器を回転させながら被検体をスキャンして複数ビューの透過Ｘ線データを収集する透過Ｘ線データ収集手段と、前記スキャンを制御するスキャン制御手段と、前記透過Ｘ線データに基づいて画像を再構成する画像再構成手段とを有するＸ線ＣＴ装置であって、
前記Ｘ線照射器は、前記回転における回転中心の片側に偏向したファンビームＸ線を照射し、
前記Ｘ線検出器は、前記ファンビームＸ線の広がりに対応するチャンネル数を有し、
前記スキャン制御手段は、前記Ｘ線照射器および前記Ｘ線検出器に少なくとも１回転のスキャンを行わせる
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記Ｘ線照射器は、中心ビームがファンビームの面内でスキャン中心に関してファン角度の１／ｎに相当する角度だけ片側に偏向したファンビームＸ線を照射する
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記Ｘ線照射器は、中心ビームがファンビームの面内でスキャン中心に関してファン角度の１／２に相当する角度だけ片側に偏向したファンビームＸ線を照射する
ことを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記スキャン制御手段は、前記Ｘ線照射器と前記Ｘ線検出器との異なる２つ以上の相対位置関係においてＸ線照射器からＸ線が照射されるように制御する手段を有し、
前記画像再構成手段は、前記透過Ｘ線データ収集手段によって収集された前記異なる２つ以上の相対位置における透過Ｘ線データの組合せに基づいて画像を再構成する
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記スキャン制御手段は、各ビューについて、スキャン軌道上の前記Ｘ線照射器のＸ線焦点の位置を、スキャンの回転量が前記Ｘ線検出器のチャンネルピッチの半分相当になる前と後の２つのタイミングにおいて同一となるように調節する
ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記スキャン制御手段は、前記Ｘ線焦点位置の調節をフライングフォーカスによって行う
ことを特徴とする請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記画像再構成手段は、各ビューにおける前記Ｘ線焦点位置の調整時にそれぞれ得られる透過Ｘ線データの組合せに基づいて画像を再構成する
ことを特徴とする請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記透過Ｘ線データの組合せは、インターリーブである
ことを特徴とする請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記Ｘ線検出器は、チャンネル方向にオフセットされている
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記オフセットは、１／ｎオフセットである
ことを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
前記オフセットは、１／４オフセットである
ことを特徴とする請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
前記Ｘ線照射器は、前記偏向したファンビームＸ線を形成するためのコリメータを有する
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１３】
前記コリメータは、Ｘ線通過用の開口を有するＸ線阻止材料で構成される
ことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１４】
前記Ｘ線照射器は、前記偏向したファンビームＸ線用のフィルタを有する
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１５】
前記フィルタは、ボウタイフィルタの片側部分に相当する
ことを特徴とする請求項１４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１６】
前記被検体は、支柱のスイングによって上下するテーブルトップで支持される
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１７】
前記被検体は、支柱の伸縮によって上下するテーブルトップで支持される
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１８】
前記スキャン制御手段は、アキシャルスキャンを行わせる
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１９】
前記スキャン制御手段は、ヘリカルスキャンを行わせる
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項２０】
前記スキャン制御手段は、クラスタスキャンを行わせる
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ(computed tomography)装置に関し、特に、ファンビーム(fan beam)Ｘ線を照射するＸ線照射器とそれに対向する多チャンネル(channel)のＸ線検出器を用いるＸ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置は、ファンビームＸ線を照射するＸ線照射器とそれに対向する多チャンネルのＸ線検出器を用いて被検体をスキャン(scan)し、それによって得られた透過Ｘ線データ(data)に基づいて画像を再構成するようになっている。
【０００３】
大きな被検体も撮影可能なように、スキャンＦＯＶ(Scan Field of View)はできるだけ大きいことが望ましいが、Ｘ線照射・検出機構のジオメトリ(geometry)を大きくしなければならないので、経済性との兼ね合いで十分大きなスキャンＦＯＶを得ることは困難である。
【０００４】
そのため、スキャンＦＯＶからはみ出すほど大きな被検体をスキャンする場合は、はみ出した部分に関する透過Ｘ線データを推定によって生成し、それらのデータと実データの組み合わせを用いて画像を再構成するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０６５７０６号公報(段落番号００３２、図６)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
推定データを含む透過Ｘ線データから再構成される画像は、透過Ｘ線データの全てが実データである場合よりも、ＣＴ値のシフト(shift)やアーチファクト(artifact)の発生等により画質が低下する。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、大きなスキャンＦＯＶを持つ経済的なＸ線ＣＴ装置を実現することである。また、大きなスキャンＦＯＶと低被曝が両立するＸ線ＣＴ装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
課題を解決するための手段としての発明は、第１の観点では、ファンビームＸ線を照射するＸ線照射器と、それに対向する多チャンネルのＸ線検出器と、前記Ｘ線照射器と前記Ｘ線検出器を回転させながら被検体をスキャンして複数ビューの透過Ｘ線データを収集する透過Ｘ線データ収集手段と、前記スキャンを制御するスキャン制御手段と、前記透過Ｘ線データに基づいて画像を再構成する画像再構成手段とを有するＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線照射器は、前記回転における回転中心の片側に偏向したファンビームＸ線を照射し、前記Ｘ線検出器は、前記ファンビームＸ線の広がりに対応するチャンネル数を有し、前記スキャン制御手段は、前記Ｘ線照射器および前記Ｘ線検出器に少なくとも１回転のスキャンを行わせることを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【０００９】
課題を解決するための手段としての発明は、第２の観点では、第１の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線照射器は、中心ビームがファンビームの面内でスキャン中心に関してファン角度の１／ｎに相当する角度だけ片側に偏向したファンビームＸ線を照射するＸ線ＣＴ装置である。
【００１０】
課題を解決するための手段としての発明は、第３の観点では、第２の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線照射器は、中心ビームがファンビームの面内でスキャン中心に関してファン角度の１／２に相当する角度だけ片側に偏向したファンビームＸ線を照射するＸ線ＣＴ装置である。
【００１１】
課題を解決するための手段としての発明は、第４の観点では、第１の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン制御手段は、前記Ｘ線照射器と前記Ｘ線検出器との異なる２つ以上の相対位置関係においてＸ線照射器からＸ線が照射されるように制御する手段を有し、前記画像再構成手段は、前記透過Ｘ線データ収集手段によって収集された前記異なる２つ以上の相対位置における透過Ｘ線データの組合せに基づいて画像を再構成するＸ線ＣＴ装置である。
【００１２】
課題を解決するための手段としての発明は、第５の観点では、第４の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン制御手段は、各ビューについて、スキャン軌道上の前記Ｘ線照射器のＸ線焦点の位置を、スキャンの回転量が前記Ｘ線検出器のチャンネルピッチの半分相当になる前と後の２つのタイミングにおいて同一となるように調節するＸ線ＣＴ装置である。
【００１３】
課題を解決するための手段としての発明は、第６の観点では、第５の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン制御手段は、前記Ｘ線焦点位置の調節をフライングフォーカスによって行うＸ線ＣＴ装置である。
【００１４】
課題を解決するための手段としての発明は、第７の観点では、第５の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段は、各ビューにおける前記Ｘ線焦点位置の調整時にそれぞれ得られる透過Ｘ線データの組合せに基づいて画像を再構成するＸ線ＣＴ装置である。
【００１５】
課題を解決するための手段としての発明は、第８の観点では、第７の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記透過Ｘ線データの組合せは、インターリーブであるＸ線ＣＴ装置である。
【００１６】
課題を解決するための手段としての発明は、第９の観点では、第１の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線検出器は、チャンネル方向にオフセットされているＸ線ＣＴ装置である。
【００１７】
課題を解決するための手段としての発明は、第１０の観点では、第９の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記オフセットは、１／ｎオフセットであるＸ線ＣＴ装置である。
課題を解決するための手段としての発明は、第１１の観点では、第１０の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記オフセットは、１／４オフセットであるＸ線ＣＴ装置である。
【００１８】
課題を解決するための手段としての発明は、第１２の観点では、第１の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線照射器は、前記偏向したファンビームＸ線を形成するためのコリメータを有するＸ線ＣＴ装置である。
【００１９】
課題を解決するための手段としての発明は、第１３の観点では、第１２の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記コリメータは、Ｘ線通過用の開口を有するＸ線阻止材料で構成されるＸ線ＣＴ装置である。
【００２０】
課題を解決するための手段としての発明は、第１４の観点では、第１の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線照射器は、前記偏向したファンビームＸ線用のフィルタを有するＸ線ＣＴ装置である。
【００２１】
課題を解決するための手段としての発明は、第１５の観点では、第１４の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記フィルタは、ボウタイフィルタの片側部分に相当するＸ線ＣＴ装置である。
【００２２】
課題を解決するための手段としての発明は、第１６の観点では、第１の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記被検体は、支柱のスイングによって上下するテーブルトップで支持されるＸ線ＣＴ装置である。
【００２３】
課題を解決するための手段としての発明は、第１７の観点では、第１の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記被検体は、支柱の伸縮によって上下するテーブルトップで支持されるＸ線ＣＴ装置である。
【００２４】
課題を解決するための手段としての発明は、第１８の観点では、第１の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン制御手段は、アキシャルスキャンを行わせるＸ線ＣＴ装置である。
【００２５】
課題を解決するための手段としての発明は、第１９の観点では、第１の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン制御手段は、ヘリカルスキャンを行わせるＸ線ＣＴ装置である。
【００２６】
課題を解決するための手段としての発明は、第２０の観点では、第１の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン制御手段は、クラスタスキャンを行わせるＸ線ＣＴ装置である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ファンビームＸ線を照射するＸ線照射器と、それに対向する多チャンネルのＸ線検出器と、前記Ｘ線照射器と前記Ｘ線検出器を回転させながら被検体をスキャンして複数ビューの透過Ｘ線データを収集する透過Ｘ線データ収集手段と、前記スキャンを制御するスキャン制御手段と、前記透過Ｘ線データに基づいて画像を再構成する画像を再構成する画像再構成手段とを有するＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線照射器は、前記回転における回転中心の片側に偏向したファンビームＸ線を照射し、前記Ｘ線検出器は、前記ファンビームＸ線の広がりに対応するチャンネル数を有し、前記スキャン制御手段は、前記Ｘ線照射器および前記Ｘ線検出器に少なくとも１回転のスキャンを行わせるので、大きなスキャンＦＯＶを持つ経済的なＸ線ＣＴ装置を実現することができ、また、大きなスキャンＦＯＶと低被曝が両立するＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。
【図２】発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。
【図３】Ｘ線照射・検出装置の構成を示す図である。
【図４】Ｘ線照射・検出装置の構成を示す図である。
【図５】フライングフォーカスの概念図である。
【図６】透過Ｘ線データのインターリーブの概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。
図１にＸ線ＣＴ装置の模式的構成を示す。本装置は発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、Ｘ線ＣＴ装置に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。
【００３０】
本装置は、ガントリ(gantry)１００、テーブル(table)２００およびオペレータコンソール(operator console)３００を有する。ガントリ１００は、テーブル２００によって搬入される被検体１０を、Ｘ線照射・検出装置１１０でスキャンして複数ビューの透過Ｘ線データを収集し、オペレータコンソール３００に入力する。以下、透過Ｘ線データをスキャンデータ(scan data)ともいう。
【００３１】
オペレータコンソール３００は、ガントリ１００から入力されたスキャンデータに基づいて画像再構成を行い、再構成した画像をディスプレイ(display)３０２に表示する。オペレータコンソール３００は、本発明における画像再構成手段の一例である。
【００３２】
オペレータコンソール３００は、ガントリ１００とテーブル２００の動作を制御する。オペレータコンソール３００は、本発明におけるスキャン制御手段の一例である。オペレータコンソール３００による制御の下で、ガントリ１００は所定のスキャン条件でスキャンを行い、テーブル２００は所定の部位がスキャンされるように、被検体１０の位置決めを行う。位置決めは、内蔵する位置調節機構により、テーブルトップ(table top)２０２の高さおよびテーブルトップ上のクレードル(cradle)２０４の水平移動距離を調節することによって行われる。
【００３３】
クレードル２０４を連続的に移動させながら複数回のスキャンを連続的に行うことにより、ヘリカルスキャン(helical scan)を行うことができる。クレードル２０４を間欠的に移動させながら停止位置ごとにスキャンすることによりクラスタスキャン(cluster scan)を行うことができる。クレードル２０４を停止させた状態でスキャンすることにより、アキシャルスキャン(axial scan)を行うことができる。
【００３４】
テーブルトップ２０２の高さ調節は、支柱２０６をベース(base)２０８への取付部を中心としてスイング(swing)させることによって行われる。支柱２０６のスイングによって、テーブルトップ２０２は垂直方向および水平方向に変位する。クレードル２０４はテーブルトップ２０２上で水平方向に移動してテーブルトップ２０２の水平方向の変位を相殺する。スキャン条件によっては、ガントリ１００をチルト(tilt)させた状態でスキャンが行われる。ガントリ１００のチルトは、内蔵のチルト機構によって行われる。
【００３５】
なお、テーブル２００は、図２に示すように、テーブルトップ２０２がベース２０８に対して垂直に昇降する方式のものであってよい。テーブルトップ２０２の昇降は内蔵の昇降機構によって行われる。このテーブル２００においては、昇降に伴うテーブルトップ２０２の水平移動は生じない。
【００３６】
図３に、Ｘ線照射・検出装置１１０の構成を模式的に示す。Ｘ線照射・検出装置１１０は、Ｘ線照射器１３０の焦点１３２から放射されたＸ線１３４をＸ線検出器１５０で検出するようになっている。Ｘ線照射器１３０とＸ線検出器１５０は、この関係を保ってスキャン中心Ｃの周りを回転する。Ｘ線照射器１３０は、本発明におけるＸ線照射器の一例である。Ｘ線検出器１５０は、本発明におけるＸ線検出器の一例である。
【００３７】
Ｘ線１３４は、コリメータ(collimator)で成形されてファンビームＸ線となっている。ファンビームＸ線のファン角度はαである。Ｘ線検出器１５０は、ファンビームＸ線１３４の広がりに対応して配置された多数の検出チャンネルを有する。それら検出チャンネルは、焦点１３２を中心とする円弧に沿って配列される。
【００３８】
ファンビームＸ線１３４は、中心ビーム１３４ｃが、ファンビームの面内でスキャン中心Ｃに関して、ファン角度αの半分に相当する角度だけ片側に偏向したものとなっている。このため、Ｘ線はスキャン中心Ｃと同心の円形領域で与えられるスキャンＦＯＶ１６０の片側半分だけに照射される。
【００３９】
Ｘ線の照射は片側半分だけであるが、Ｘ線照射・検出装置１１０の１回転によりスキャンＦＯＶ１６０の全体がスキャンされる。したがって、スキャンＦＯＶ全体１６０についての透過Ｘ線データを得ることができ、それら透過Ｘ線データを用いてスキャンＦＯＶ１６０全体についての画像を再構成することができる。
【００４０】
スキャンＦＯＶ１６０のサイズ(size)は、焦点１３２からスキャン中心Ｃまでの距離をＤとすると、
【００４１】
【数１】
2010155065.tif 000003
で与えられる。
【００４２】
これに対して、同じジオメトリでファンビームＸ線を偏向しない場合、すなわち、ファンビームＸ線１３４の中心ビーム１３４ｃがスキャン中心Ｃを通るようにした場合は、スキャンＦＯＶのサイズは、
【００４３】
【数２】
2010155065.tif 000004
で与えられる。
【００４４】
両者を比較すると、ファンビームＸ線１３４を偏向したほうが、偏向しないほうよりも正弦項の角度が２倍大きい。これによって、スキャンＦＯＶサイズは、ファンビームＸ線１３４を偏向したほうが、偏向しないほうよりも２倍近く大きくなる。
【００４５】
このような大きなスキャンＦＯＶが、ジオメトリの拡大なしに実現できるので、大きなスキャンＦＯＶと経済性を両立させることができる。あるいは、スキャンＦＯＶが従来程度でよい場合は、Ｘ線検出器のチャンネル数を半減することにより、コスト削減が可能となる。
【００４６】
また、Ｘ線の照射がスキャンＦＯＶの半分だけなので、スキャンＦＯＶ全体にＸ線を照射するよりも被曝量が半減する。これによって、大きなスキャンＦＯＶと低被曝を両立させることができる。
【００４７】
Ｘ線照射器１３０は、図４に示すようなコリメータ１７２とフィルタ(filter)１７４を備えている。図４に示すように、コリメータ１７２は、ファンビームＸ線１３４を片側だけに照射し、反対側への照射を阻止する構造になっている。Ｘ線阻止部は鉛板等によって構成される。フィルタ１７４は、偏向されたファンビームＸ線に対応して強度分布を適正化するものであリ、通常のボウタイフィルタ(bowtie filter)の片側部分に相当する構造となっている。
【００４８】
スキャン中に、Ｘ線照射器１３０の焦点１３２は、その位置がダイナミック(dynamic)に変更される。焦点位置の変更はオペレータコンソール３００による制御の下で行われる。以下、スキャン中の焦点位置の変更をフライングフォーカス（flying focus）ともいう。
【００４９】
図５に、フライングフォーカスの概念図を示す。図５に示すように、スキャン中の時刻t1で、焦点１３２は位置ａにあり、そこから実線で示すようなＸ線がＸ線検出器１５０の各検出チャンネルに入射する。なお、各検出チャンネルはそれぞれのチャンネル中心で代表する。
【００５０】
焦点１３２とＸ線検出器１５０は、時刻t2までにチャンネルピッチ(channel pitch)の１／２に相当する角度だけ回転する。これによって、焦点１３２は位置ｂに移動し、各検出チャンネルは破線で示すようにチャンネルピッチの１／２だけ変位する。
【００５１】
この状態において、焦点１３２を元の位置ａまで戻す。これによって、各検出チャンネルには破線で示すようなＸ線がそれぞれ入射する。このときのＸ線は、時刻t1において各検出チャンネルに入射したＸ線とそれぞれインターリーブ(inter leave)するものとなる。
【００５２】
図６に、このような関係をチャンネル０の近傍について詳細に示す。図６において、チャンネル０は、焦点１３２とスキャン中心Ｃを結ぶ直線の延長上にある検出チャンネルである。このチャンネルを起点にして、左方向に順次チャンネル１，２，３，・・・となる。なお、ここでは、各検出チャンネルが１／４ピッチだけ左にオフセット(offset)されているが、このオフセットは必ずしも不可欠ではない。
【００５３】
図６に示すように、各検出チャンネルは、時刻t1とt2で１／２ピッチずつ位置がずれ、かつ、両状態において同じ焦点位置からＸ線が照射される。したがって、１／２ピッチでインターリーブした透過Ｘ線データを得ることができる。
【００５４】
このようなデータ収集が全ビューについて行われ、１／２ピッチでインターリーブした透過Ｘ線データが全ビューについて得られる。そして、そのような透過Ｘ線データをの組合せ用いて画像再構成を行うことにより、Ｘ線検出器１５０のチャンネルピッチの１／２の空間分解能を持つ再構成画像を得ることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０ ： 被検体
１００ ： ガントリ
２００ ： テーブル
２０２ ： テーブルトップ
２０４ ： クレードル
２０６ ： 支柱
２０８ ： ベース
３００ ： オペレータコンソール
１１０ ： Ｘ線照射・検出装置
１３０ ： Ｘ線照射器
１３２ ： 焦点
１３４ ： ファンビームＸ線
１３４ｃ ： 中心ビーム
１５０ ： Ｘ線検出器
１６０ ： スキャンＦＯＶ
１７２ ： コリメータ
１７４ ： フィルタ
【図１】
2010155065.tif 000005
【図２】
2010155065.tif 000006
【図３】
2010155065.tif 000007
【図４】
2010155065.tif 000008
【図５】
2010155065.tif 000009
【図６】
2010155065.tif 000010