(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源とこのＸ線源に対向して配置され複数チャンネルのＸ線検出素子を有するＸ線検出器を備え、これらのＸ線源とＸ線検出器の間に配置した複数の大きさとＸ線減弱量を有する較正用ファントムの理論値と予め得た実測値とから誤差量を算出し、前記Ｘ線源とＸ線検出器の間に配置した被検体の実測値を得て、この被検体の実測値を前記誤差量に基づいて補正したＸ線ＣＴ装置において、前記被検体の実測値に基づいて適合するＸ線減弱量の較正用ファントムを選択する手段を備え、該ファントムから前記被検体がはみ出して前記誤差量の算出が不可能となった前記Ｘ線検出素子のチャンネルについて該ファントムより大きい較正用ファントムの誤差量を算出し、この誤差量に基づき前記被検体の実測値を補正す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、人体などの被検体と略等しいＸ線減弱量を有するＸ線ＣＴ装置の性能評価器具（「較正用ファントム」という）を用いて被検体の検出データを補正するＸ線ＣＴ装置に係り、特に被検体の実測部位のＸ線減弱量に対応したファントムを選択し、この選択したファントム以上の大きさのファントムを用いて被検体の検出データを補正する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
人体の全身の各部位を診断する検査装置であるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線の線質，検出器特性などの一様でないファクタから、計測により得られる断層画像にアーチファクトが発生することがある。このアーチファクトの主なものとして、画像上に環状の模様となって現われるから、リングアーチファクトと呼ばれるものと、骨と骨の間に黒い帯状の模様となって現われるから、ダークバンドアーチファクトと呼ばれるものがある。これらのアーチファクトによって、時に必要な診断情報が得られない場合もあり、これらのアークファクトを消去あるいは低減（以下「消去等」という）する方法は種々提案されていた。
【０００３】
特に前者のリングアーチファクトの消去等は、Ｘ線発生源の線質特性を一様に保つことが困難であるとともに、Ｘ線検出器を構成する個々の検出素子のチャンネルのＸ線特性を一様にすることが困難であるから、以下のような計測の方法で工夫してリングアーチファクトの消去等を行っていた。
【０００４】
この計測方法には、Ｘ線検出器の感度の一様性を図るために、被検体等を何も配置しないでＸ線を曝射し計測して、各検出素子の検出データに基づき検出素子の感度を求めて記憶させ、次に被検体を配置してＸ線を曝射し計測した検出データを前記検出素子の感度で除算して補正する方法や、特公昭61−54412 号公報に開示されているように、計測領域内の被検体と略同じ位置で略同じ大きさの較正用ファントムにＸ線を曝射し、各検出素子のチャンネルに得られる較正用ファントムの実測値と、予め記憶されていた各検出素子のチャンネルに得られるベき較正用ファントムの理論値と、この理論値と前記実測値を差分して得る差分値を、この較正分ファントムに代えて被検体を計測したときの実測値に加算して補正する（以下「ファントムキャリブレーション」という）があった。
【０００５】
また、特願平7−97585号に記載したように、被検体とファントムがずれた場合のファントムキャリブレーションは、被検体のずれの生じた部分を外挿計算して較正用ファントムに相当する検出データを得て補正を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のファントムキャリブレーションは、外挿計算して較正用ファントムに相当する検出データを得て補正を行っていたので、この検出データは信頼性が低く、特に人体の頭部など、種々のＸ線吸収量の異なるものが混在するものを被検体とした場合は、その断層画像のリングアーチファクトの消去等が充分なされないことがあるという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、断層画像のリングアーチファクトの消去等に寄与する信頼性の高い検出データを得るＸ線ＣＴ装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、Ｘ線源とこのＸ線源に対向して配置され複数チャンネルのＸ線検出素子を有するＸ線検出器を備え、これらのＸ線源とＸ線検出器の間に配置した複数の大きさとＸ線減弱量を有する較正用ファントムの理論値と予め得た実測値とから誤差量を算出し、前記Ｘ線源とＸ線検出器の間に配置した被検体の実測値を得て、この被検体の実測値を前記誤差量に基づいて補正したＸ線ＣＴ装置において、前記被検体の実測値に基づいて適合するＸ線減弱量の較正用ファントムを選択する手段を備え、該ファントムから前記被検体がはみ出して前記誤差量の算出が不可能となった前記Ｘ線検出素子のチャンネルについて該ファントムより大きい較正用ファントムの誤差量を算出し、この誤差量に基づき前記被検体の実測値を補正することで達成される。
【０００９】
前記選択手段が前記被検体の実測値に適合するＸ線減弱量の較正用ファントムを選択し、該ファントムから前記被検体がはみ出して前記誤差量の算出が不可能となった前記Ｘ線検出素子のチャンネルについて該ファントムより大きい較正用ファントムの誤差量を算出し、この誤差量に基づき前記被検体の実測値を補正するので、この補正した実測値を検出データとし、この検出データは外挿計算によるものより信頼性の高いデータであり、この検出データを用いて画像再構成し断層画像を得るから、この断層画像のリングアーチファクトの消去等に寄与できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のＸ線ＣＴ装置の実施の一形態について、図面を用いて説明する。
図１は本発明のＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図、図２は図１の検出データ取り込み系の構成を示す図、図３は測定する被検体のＸ線減弱量に基づいて、ファントムキャリブレーションを行うための較正用ファントムを選択するとともに、この較正用ファントムに基づいて検出素子チャンネル配列方向に対する検出データの理論値と実測値の誤差量をプロットしたグラフ（以下「チャンネル−誤差特性」という）を示す図、図４は複数の大きさを有する較正用ファントムのチャンネル−誤差量特性のグラフを示す図、図５は図４の較正用ファントムの誤差量を合成し、最大の較正用ファントムより大きい部分は、外挿によって計算し、検出素子の全チャンネル分の誤差量を計算したチャンネル−誤差量特性のグラフを示す図である。
【００１１】
まず、本発明のＸ線ＣＴ装置の構成について、図１を用いて述べる。
本発明のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線源１とＸ線検出器３と検出データ取り込み系４と画像処理表示系５とＸ線制御系６とスキャナ７とスキャナ制御系８と操作卓９と中央演算処理部（ＣＰＵ）１０を有している。
Ｘ線源１はＸ線を発生するＸ線管，Ｘ線検出器３はＸ線源１と被検体２を挾んで対向に配置され、Ｘ線源１からのＸ線を検出信号として検出するもの、検出データ取り込み系４はこの検出信号を取り込んでこの検出信号を増幅し、ディジタル化し、ファントムキャリブレーション演算を行って、被検体の検出データとして記憶するもの、画像処理表示系５はこの検出データを被検体２の断層画像を再構成してテレビモニタなどに表示するもの、Ｘ線制御系６はＸ線源１に電圧値または電流値の調整可能な電源を供給して、これらの電圧値等に基づいてＸ線源１が発生するＸ線を制御するもの、スキャナ７はＸ線源１とＸ線検出器３とを被検体２の周りを回転させるもの、スキャナ制御部８はスキャナ７の回転を制御するとともに、被検体２をＸ線源１とＸ線検出器３の間に配置するように支えるベッド（図示せず）を制御するもの、操作卓９はオペレータが検出データ取り込み系４と画像処理表示系５とＸ線制御系６とスキャナ制御系８とに設定条件を入力するもの、ＣＰＵ１０は操作卓９の入力に基づいて設定した検出データ取り込み系４と画像処理表示系５とＸ線制御系６とスキャナ制御系８とを制御するものである。
【００１２】
次に、検出データ取り込み系４の構成について、図２を用いて述べる。
検出データ取り込み系４は、増幅回路４１とＡ／Ｄ変換回路４２と補正回路  ４３と検出データメモリ４４とを有している。
増幅回路４１はＸ線検出器２から得た検出信号を後段のＡ／Ｄ変換回路４２の入力信号レベルに適合するように増幅するもの、Ａ／Ｄ変換回路４２はこの増幅した検出信号をディジタルデータに変換するもの、補正回路４３は被検体２のＸ線減弱量を検出し、このＸ線減弱量より最適化した較正用ファントムの理論値と実測値の誤差量に基づいてファントムキャリブレーションを演算し、この演算結果を検出データとして出力するもの、検出データメモリ４４はこの検出データを記憶するものである。
【００１３】
次に、補正回路４３の構成について、図２を用いて述べる。
補正回路４３は、ファントム選択信号発生回路４３１とファントム実測値メモリ４３２とファントム理論値メモリ４３３と誤差量演算回路４３４とファントムキャリブレーション回路４３５とを有している。
ファントム選択信号発生回路４３１は、被検体２のＸ線減弱量を検出するとともに、このＸ線減弱量と略同じものであるファントムを選択する選択信号を発生するもの、ファントム実測値メモリ４３２は、この選択信号に基づいて複数記憶されている予め測定しておいた較正用ファントムの中から、被検体のＸ線減弱量に最も近似した較正用ファントムの実測値データを読み出すもの、ファントム理論値メモリ４３３は、前記選択信号に基づいて複数記憶されている理論上の較正用ファントムのＸ線減弱量の中から、被検体のものに最も近似したファントムのＸ線減弱量の理論値データを読み出すもの、誤差量演算回路４３４は読み出した前記実測値データとこの理論値データとから誤差量を演算するもの、ファントムキャリブレーション回路４３５は、この誤差量によって被検体２のＸ線透過量の実測値データを被検体２のＸ線減弱量の理論値データ相当に換算し、この換算したものを検出データとして出力するものである。
【００１４】
次に、被検体２の領域を検出してから被検体２の実測値データを補正するまでの手順について、図２，図３，図４を用いて述べる。
Ｘ線源１とＸ線検出器３を図３のように対向して配置させ、座標軸ＸとＹとを設定し、その交点をＸ線源１とＸ線検出器３が回転したときの中心軸（以下「回転中心」という）とする。ファントムの理論値データと実測値データとは、この回転中心を中心とした複数の同心円筒のファントム２′を図示するファントム  ２′ａ，２′ｂ，２′ｃのようなものとして記憶するものである。また、Ｘ線検出器３は図示のように複数の検出素子を配列して、形成し、これらをチャンネルと称している。また、被検体２は人体の頭部などのＸ線減弱量の異なるものが多い部位を例にとる。このときの被検体２の領域検出から、被検体２の実測値の補正までの手法は、以下の手順で行う。
(1）被検体２のＸ線減弱量の検出：被検体２の実測値データを得るとき、被検体２を得る以外のところは空気であるので、被検体２と空気とのＸ線減弱量は大きく異なるから、図３（ｂ）に示すような被検体２のＸ線減弱量をファントム選択信号発生回路４３１で検出する。
(2）ファントムの選択：この被検体２のＸ線減弱量に基づき、ファントム２′の理論値と実測値とから算出した誤差量を図４（ａ）〜（ｃ）で図４（ｃ），図４（ｂ），図４（ａ）を選択する選択信号をファントム選択信号発生回路４３１で発生する。
(3）ファントム２′の誤差量の演算：このような選択信号に基づいて選択したファントムの理論値データと実測値データとをそれぞれファントム理論値メモリ４３３とファントム実測値メモリ４３２とから読み出して誤差量演算回路４３４で誤差量を演算し、合成して図３（ｂ）の如くファントム２の検出領域に対応する誤差量を計算する。
(4）被検体２の実測値の補正：被検体２の実測値とこの誤差量とから被検体２の理論値データ相当に換算した値をファントムキャリブレーション回路４３５で演算し、この演算結果を検出データとして出力する。
【００１５】
次に、誤差量の合成の例を、図４と図５を用いて述べる。
誤差量の合成は、図４で得られた（ａ)，(ｂ)，(ｃ）の各較正用ファントム  （このとき、ファントムの大きさは（ａ）＞（ｂ）＞（ｃ）である）の誤差量について高次関数で近似曲線を算出し、この曲線と自身の誤差量の差分量として、正規化しておく。図５の（ａ）→（ｂ），（ｂ）→（ｃ）のように、ファントムの大きさの小さいものにより大きいファントムの正規化したデータをつなげて、さらに最大の較正用ファントムより外側の検出器チャンネルに対する領域５１の誤差量は一次関数として外挿したもので、図５（ｃ）のような検出器チャンネル全体に渡ったチャンネル−誤差量特性を得ることができる。即ち、被検体が較正用ファントムからはみ出すことをなくすことができる。
【００１６】
このようにして得られた検出データを少なくとも１８０°＋Ｘ線源１の扇状をなす広き角の半分（図中でφ）以上、Ｘ線源１とＸ線検出器３を回転中心を中心として回転させて収集，算出し、当業者のよく知られたアルゴリズムで画像再構成すれば、リングアーチファクトのないあるいは低減された断層画像を得られるから、本発明の目的を達成することができる。
【００１７】
また、Ｘ線検出器３が被検体２の周囲に円筒状に配置され、Ｘ線源１のみが被検体２の周囲に回転して検出信号を得る第４世代方式の場合であっても、上述した実施の形態が適用できる。
【００１８】
以上述べた実施の形態をどのように組み合せて実施しても、本発明の目的を達成できるとはいうまでもない。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、前記選択手段が前記被検体の実測値に適合するＸ線減弱量の較正用ファントムを選択し、該ファントムから前記被検体がはみ出して前記誤差量の算出が不可能となった前記Ｘ線検出素子のチャンネルについて該ファントムより大きい較正用ファントムの誤差量を算出し、この誤差量に基づき前記被検体の実測値を補正するので、この補正した実測値を検出データとし、この検出データは従来の外挿計算によるものより信頼性の高いデータであり、この検出データを用いて画像再構成し断層画像を得るから、この断層画像のリングアーチファクトの消去等に寄与できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１の検出データ取り込み系の構成を示すブロック図。
【図３】ファントムの選択とこのファントムのチャンネル−誤差量特性のグラフを示す図。
【図４】複数個のファントムのチャンネル−誤差量特性のグラフを示す図。
【図５】図４の較正ファントムを合成する例を示すチャンネル−誤差量特性のグラフを示す図。
【符号の説明】
４３  補正回路
４３１  ファントム選択信号発生回路
４３２  ファントム実測値メモリ
４３３  ファントム理論値メモリ
４３４  誤差量演算回路
４３５  ファントムキャリブレーション回路
【図１】
0003544261.tif 000002
【図２】
0003544261.tif 000003
【図３】
0003544261.tif 000004
【図４】
0003544261.tif 000005
【図５】
0003544261.tif 000006