(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファン状のＸ線ビーム束（２）を放射するＸ線放射器（１）と、前記Ｘ線ビーム束（２）が当たる検出器（４）とを有するＸ線ＣＴ装置において、
検出器（４）は、複数の平行な検出器行（４ａ〜４ｐ）から成り、検出器行（４ａ〜４ｐ）のうちのそれぞれが、１列の検出器素子によって形成されており、
Ｘ線ビーム束（２）は、システム軸線（６）の周りを回転可能であり、種々の撮影の際に形成される検出器信号が計算機（７）に供給され、計算機（７）は、検出器信号から被検対象（３）の画像を計算し、
調整可能な絞り（１０）が、Ｘ線ビーム束（２）が当たる検出器行（４ａ〜４ｐ）の数を選択するために設けられており、
マルチプレクサ（９）が、前もって決められた数の複数の出力チャネル（１１〜１４）を選択された検出器行（４ａ〜４ｐ）に接続するために設けられており、
絞り（１０）を用いて選択された検出器行（４ａ〜４ｐ）の数が出力チャネル（１１〜１４）の数より多い場合、マルチプレクサ（９）が、互いに隣接している検出器行（４ａ〜４ｐ）の出力信号をグループにまとめることを特徴とする、Ｘ線ＣＴ装置。
【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装置に関する。現在医療技術において利用されているコンピュータ断層撮影では、Ｘ線放射器のＸ線束から成る薄いファンビームが放出され、被検対象を透過して伝送されるビームが個々の検出器行を用いて検出されることにより、断面像に必要な撮影データが得られる。このとき、ｚ方向（システム軸線の方向）の個々の検出素子の長さは、個々の検出素子が最も大きな調整可能なスライスの厚さ（通常１０ｍｍのスライス）の場合にビームを受信できるように、定められる。
【０００２】
【従来の技術】
種々のスライスの厚さは、Ｘ線管近傍の絞りと検出器側の絞りを相応して調整することにより形成される。そのような装置を用いるとその都度１つのスライスに対してのデータしか撮影できないので、Ｘ線放射器によって放射されるＸ線ビームは非常に非効率的に用いられる。従って一般に３次元の撮影技術では、検出される体積は、Ｘ線放射器の有効な連続出力によって制限される。必要な撮影時間及び検査時間は相応して長くなる。
【０００３】
米国特許明細書第５２９１４０２号に基づく面検出器を用いると、このような測定系の制限は、十分に克服される。前記面検出器は、検出器素子（モザイク）の２次元アレイである。即ちこの面検出器は、複数の平行な検出器行によって構成されている。従って、画像構築のために、薄いファンビームの代わりにｚ方向に拡がったＸ線ビーム束を用いることもできる。従来の単一行検出器とは対照的に、面検出器は、ｚ方向に個々に並ぶ検出器素子から成る。測定系の回転の際に、面検出器のｚ方向への拡がりに応じて、多数のスライスを同時に撮影することができる。このとき、面検出器の隣接している行は、隣接しているスライスを検出する。そのため、検出器素子のｚ方向の長さは、検出器行が最も小さい所望のスライス（通常１ｍｍのスライス）を検出するように選択される。
【０００４】
つまり、面検出器はｚ方向のＮ行の配列から成り、その際１つの行に、例えばｚ軸に対して垂直な方向にＭ個の検出器素子が配置されている。従って、面検出器は、Ｎ×Ｍの検出器素子から成る。ｚ軸に対して垂直な検出器素子の構成は、有利にはアーチ状に設計されており、このアーチの中心にＸ線の焦点が形成されている。
【０００５】
面検出器は、Ｎ×Ｍの検出器素子のモザイクから成り、体積又は部分体積を同時に撮影することにより、Ｘ線出力を非常に効率的に使用するという大きな利点を有する。
【０００６】
これに対し、面検出器には次のような欠点がある。
【０００７】
ａ）個々の検出器素子を読出す際に、これに相応して多数のＮ×Ｍの検出器チャネルが必要である。
【０００８】
ｂ）単一行検出器を有するＣＴ装置に比べ、検出されるデータ量が、行数Ｎに比例して増大する。
【０００９】
ｃ）平面的断層写真として知られる、フィルタによる逆投影を用いる再構築は、Ｘ線束の縁部領域のスライスには不正確であり、少なくとも、非常にコストのかかる計算処理を必要とする円錐補正が必要である。これに代わる方法として、画像の再構築のために真の３次元方法を用いる（ヨーロッパ特許出願公開第０５２６１５７号公報）ことができる。しかしこの場合には、従来のフィルタによる逆投影やフーリエの再構築に比して、計算コストが著しく増大する。これに応じて、必要な計算機出力も上昇する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、面検出器を有するＸ線ＣＴ装置において、読出し、データ量及び再構築に関して、面検出器の甚だしい複雑性を十分に回避し、実現可能な程度に低減し、同時に重要な利点を保つようにすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明により、
検出器は、複数の平行な検出器行から成り、検出器行のうちのそれぞれが、１列の検出器素子によって形成されており、
Ｘ線ビーム束は、システム軸線の周りを回転可能であり、種々の撮影の際に形成される検出器信号が計算機に供給され、計算機は、検出器信号から被検対象の画像を計算し、
調整可能な絞りが、Ｘ線ビーム束が当たる検出器行の数を選択するために設けられており、マルチプレクサが、前もって決められた数の複数の出力チャネルを選択された検出器行に接続するために設けられており、絞りを用いて選択された検出器行の数が出力チャネルの数より多い場合、マルチプレクサが、互いに隣接している検出器行の出力信号をグループにまとめることにより解決される。
【００１２】
これについて、基本思想は次の通りである。
【００１３】
行毎にＭ個の検出器素子を有するＮ行の面検出器は、最も小さいスライスの厚さｗｏ（例えば、ｗｏ＝１ｍｍ）のＮ個のスライスの撮影のために製作されている。実際の撮影モード、例えばスライスの厚さｗ＞ｗｏに相応して、適当に、１列の検出器素子の出力信号をグループにまとめる。従って、必要な読出しチャネルの数ｎは、ｎ＜Ｎになる。このとき勿論、ｎを一定に保持できることが望ましい。従って、面検出器のＮ行を必ずしも全て用いない場合には、相応するＸ線断層写真は、調整可能な絞りによって形成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明を実施の形態に基づき図を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明によるＸ線ＣＴ装置の主要部を示す。図１には、Ｘ線放射器の焦点１が示されており、焦点１から、図示されていない絞りによって形成されるファン状のＸ線ビーム束２が放射される。前記Ｘ線ビーム束２は、被検対象３を透過し検出器４に当たる。検出器４は、多数の平行な検出器行から成り、これらの検出器行のうちのそれぞれが、１列の検出器素子によって形成されている。測定系１、４はシステム軸線６の周りを回転可能であり、従って種々の撮影のもとで被検対象３が透過照射される。このとき形成される検出器信号から計算機７が、モニタ８で再生される被検対象３の画像を計算する。検出器信号の捕捉は、図２から図５を用いて詳細に説明するマルチプレクサ９によって行われる。
【００１６】
検出器４は、図１では単に略線的に示されているにすぎない。図２から図５は、検出器４が、これらの図に基づく実施形態では１６の平行な検出器行４ａ〜４ｐから成ることを示す。検出器４の前で見たビーム方向に、ｚ方向に調整できる絞り１０が設けられている。絞り１０によって、Ｘ線ビーム束が当たる検出器行４ａ〜４ｐの数が選択される。マルチプレクサ９は、前もって決められた数の出力チャネルを、本実施形態では４つの出力チャネルを、選択された検出器行４ａ〜４ｐに接続する。選択された検出器行４ａ〜４ｐの数が出力チャネルの数より多い場合、マルチプレクサ９は、互いに隣接している検出器行の出力信号をグループにまとめる。
【００１７】
図２の絞り位置では、４つの検出器行４ｇ〜４ｊが、４つの出力チャネル１１〜１４に接続されている。図３の絞り位置では、検出器行４ｅ〜４ｌが、４つの出力チャネル１１〜１４に接続されている。８つの検出器行の出力信号を検出することに対応して、それぞれ２つの互いに隣接している検出器行、例えば４ｅと４ｆの出力信号が組にまとめられる。図４の絞り位置では、検出器行４ｃ〜４ｎの出力信号が検出され、これに対応してそれぞれ３つの互いに隣接している検出器行の出力信号が１つのグループにまとめられる。さらに図５では、絞り１０が完全に開放されているので、それぞれ４つの互いに隣接している検出器行の出力信号が１つのグループにまとめられる。
【００１８】
本実施形態では、検出器４は、Ｎ＝１６の検出器行４ａ〜４ｐから成り、１ｍｍの層厚で１６スライスを撮影するのに適している。しかし、読出しのために、列毎にｎ＝４チャネルのみ使用すればよい。従ってチャネルの総数は、４×Ｍである。
【００１９】
相応して絞ることにより、１ｍｍのスライスでは、最も内側の４つの検出器行４ｇ〜４ｊが用いられる。この検出器行４ｇ〜４ｊの出力は、それぞれ有効チャネル１１〜１４に切換えられる（図２）。
【００２０】
スライスの厚さを２ｍｍで作動する場合、最も内側の８つの検出器行４ｅ〜４ｌが用いられ、この検出器行４ｅ〜４ｌの出力信号は、それぞれ２つずつまとめられる。このように発生するそれぞれペアーから成る４つの出力信号は、引き続きチャネル１１〜１４に切換えられる（図３）。
【００２１】
同様に、３ｍｍの層厚の４つのスライスは、それぞれ３つの隣接している検出器素子の信号をまとめることにより形成され（図４）、或いは、それぞれ４ｍｍの層厚のスライスは、それぞれ４つの隣接している検出器素子の信号をまとめることにより形成される。
【００２２】
臨床的に重要な１ｍｍ〜４ｍｍのスライスの厚さを有するこのような基準モードから、これより大きな、例えば６ｍｍ又は８ｍｍのスライスの厚さを別の加算ステップによって形成することができる。そのような場合、検出器４は、有効な２行検出器として動作する。
【００２３】
実際に実現化するためには、図２〜図５に基づき、少なくとも４つの入力側を有する加算素子が必要である。選択されるスライスの厚さに応じて、検出器素子の最大４つの出力信号が、加算素子の入力側に接続される。加算素子の出力側は、読出し電子装置の４つのチャネル１１〜１４に固定して接続されている。
【００２４】
選択された数値例が単に例示的性質を有しているにすぎず、任意に拡大できることは、自明である（例えば、Ｎ＝３２検出器行及びｎ＝８読出しチャネル）。
【００２５】
検出器信号から加算素子への切換プロセスに対する時間的要求は僅かである。なぜなら、このような切換は、撮影モードの始めに固定され、撮影期間中は変化しないで維持できるからである。しかしまた、スパイラル技術において、体積の撮影期間中にスライスの厚さを切り換えることも可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本検出器装置は、完全に読出し可能な面検出器と比して、読出し電子装置、データ量、画像再構築に関して既に述べたように単純化されている。従来のＣＴ装置の単一行検出器と比して、本検出器装置は、次のような重要な利点を有する。
【００２７】
ａ）ｎ及びＮの選択に応じて、Ｎ／ｎによって求められる最大の層厚を有するｎ個のスライスを同時に撮影することができる。
【００２８】
ｂ）スパイラル技術における体積の撮影
選択される加算回路に相当する装置では、データを検出するためにスライスの幅ｗに対しｎ個の有効な単一行検出器が用いられる。このとき、ピッチＰ＝（測定系の３６０°回転毎の水平前送り（単位、ｍｍ））／（スライスの厚さ（単位、ｍｍ））を、大きく選択することができる。例えばＰ＝ｎ又はＰ＝ｎ＋１とすると、単一行検出器と比して、係数ｎ又はｎ＋１だけ速く体積を走査することができる。このとき、Ｐ＝ｎ（或いはＰ＝ｎ＋１）は、ｐ１＝１（或いはｐ１＝１＋１／ｎ）の有効な検出器行を基準にして、有効ピッチｐ１に相当する。従って、より速く体積を走査するにも拘わらず、実際にｚ方向で同じ走査密度が得られる。
【００２９】
ｃ）Ｐの選択は、実際の要求に基づく。スパイラルモードにおける何回もの走査を回避するために、一般に偶数ｎに対して、奇数Ｐ（例えばＰ＝ｎ＋１）を選択するとよい。ｎが奇数の場合、Ｐ＝ｎを選択することもできる。
【００３０】
ｄ）特に、薄いスライスを撮影するために、ｚ方向への走査が望ましい。このことは、１＜Ｐ＜ｎを選択することによって行うことができる。ｐ１＜１を有する単一行検出器に対して、撮影時間に関連する時間係数はＰ／ｐ１＞＞１のままである。
【００３１】
ｅ）本発明の検出器素子のマルチプレクス切換えは、非直線的部分体積効果を低減する方法を直接用いることが可能である。つまり、検出器を４×１ｍｍモードで作動して、隣接している１ｍｍのスライスの信号（ディジタル）を加算することにより、約２ｍｍのスライスを形成することができる。同時に部分体積のアーチファクトが低減され、画像の、これに相応する補正信号／雑音の比が得られる。このことは同様に種々なスライスの厚さに対しても成り立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＸ線ＣＴ装置の主要部を示す。
【図２】あるスライスの厚さに対応するマルチプレクサを有する、図１のＣＴ装置の検出器を示す。
【図３】あるスライスの厚さに対応するマルチプレクサを有する、図１のＣＴ装置の検出器を示す。
【図４】あるスライスの厚さに対応するマルチプレクサを有する、図１のＣＴ装置の検出器を示す。
【図５】あるスライスの厚さに対応するマルチプレクサを有する、図１のＣＴ装置の検出器を示す。
【符号の説明】
１  焦点
２  Ｘ線ビーム束
３  被検対象
４  検出器
４ａ〜４ｐ  検出器行
６  システム軸線
７  計算機
８  モニタ
９  マルチプレクサ
１０  絞り
１１〜１４  出力チャネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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