(57)【要約】  【課題】 ティルト計測時やX線管休止時間が長い場合、X線ビームの移動量が大きいためスキャン中のビーム位置補正が間に合わず、スライス像に顕著なリングアーチファクトが現れてしまう課題がある。  【解決手段】 上記課題は、シャッター機能を有する予備曝射によりX線ビーム位置のシフト補正をスキャン開始前に完了させることで改善される。この改善されたX線ビームを用いて計測されたデータを画像再構成してリングアーチファクトを低減したスライス像を得て解決される。【選択図】      図１
2006312089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線管と、
前記Ｘ線管と被検体を間に挟んで対向配置され前記Ｘ線管から照射されるＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器を回転可能に支持するスキャナと、
前記Ｘ線管のアノードの熱膨張又は前記スキャナのティルトにより移動されたＸ線照射位置を検出する焦点移動検出器と、
前記検出されたＸ線照射位置に応じて前記Ｘ線管の位置を補正する焦点移動補正装置と、
前記焦点移動検出器にのみＸ線を照射する予備曝射を制御する制御手段と、を備えたＸ線ＣＴ装置において、
前記Ｘ線管と前記被検体との間に、前記Ｘ線管から照射されたＸ線を遮蔽する位置と退避位置との間で移動可能に設けられたＸ線遮蔽用シャッターと、
本スキャンに先立って前記Ｘ線遮蔽用シャッターをＸ線遮蔽位置に移動させた状態で、前記Ｘ線管からＸ線の予備曝射を行わせるとともに、前記焦点移動検出器によって予備曝射時のＸ線照射位置を検出し、この検出信号に基づいて前記焦点移動補正装置の動作を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
Ｘ線を照射するＸ線管と、
前記Ｘ線管と対向配置され前記Ｘ線管から照射されるＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器を回転可能に支持するスキャナと、
前記Ｘ線管のアノードの熱膨張又は前記スキャナのティルトにより移動されたＸ線照射位置を検出する焦点移動検出器と、
前記検出されたＸ線照射位置に応じて前記Ｘ線管の位置を補正する焦点移動補正装置と、
前記焦点移動検出器にのみＸ線を照射する予備曝射を制御する制御手段と、を備えたＸ線ＣＴ装置において、
前記制御手段は、前記予備曝射の実施条件を
（１）前記Ｘ線管の一定時間以上の休止状態、
（２）前記スキャナのティルト角度が前回のスキャンと異なる状態、
の何れかの状態とし、
前記実施条件により前記予備曝射を実施し、前記焦点移動補正装置に先立って前記Ｘ線管の予備移動を本スキャンの直前に行わせるように制御することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記予備曝射前に、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との間に前記被検体が存在したときに、その予備曝射の期間に照射されるＸ線を、その一部を遮断しうるコリメータ又は全部遮断しうるシャッターによって遮蔽させ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】
前記コリメータは前記シャッターとして機能させることを特徴とする請求項３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線ビームのシフト補正を行うX線CT装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
X線ビームのシフト補正に関して特許文献1がある。この従来例は、X線管の熱的ドリフトおよび機械的変位による体軸方向のファンビーム位置の不要な移動(焦点の移動とみてもよい)を検出し、その不要な移動を相殺して本来の正しい走査ができるようにコリメータを移動させることとした。
【特許文献１】特開平4-227238号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来例の他に、X線ビームのシフト補正に関しては本件出願人になる特許出願(特願平7-302502号)がある。この先願は、X線管を移動させる機構を持つ。図2は、X線管1、コリメータ3a，3b、多チャンネル検出器4a、焦点移動検出器4b、X線管の駆動機構8、比較器5、駆動制御装置7、増幅器6a，6bを持つ。X線管1は回転陽極1a、フィラメント1bを持ち、回転陽極1aからX線が放出する。X線の中で、主X線ビーム2aが本来の撮影用、副X線ビーム2bがシフト補正用に使用するX線である。コリメータ3aが主X線の絞り等の制御、コリメータ3bが副X線の絞り等の制御を行う。
【０００４】
焦点移動検出器4bは図3の検出構成をなす。斜線部に斜めのマスクを被せた検出器4bに副X線ビーム2bが入射すると電気信号に変換し信号A，Bを出力する。このとき、X線ビームが移動方向イ側にあるとA＞B、X線ビームが移動方向ロ側にあるとA＜Bの関係にある。信号A，Bは増幅器6a，6b(又は増幅器6a，6bの出力がA，Bになるとしてもよい)を介して比較器5に入力する。比較器5で信号A，Bの大小を比較し、必要に応じて駆動制御装置7に移動信号9が出力されファンビームの位置を補正するように管球1を駆動する。X線が照射されている間、このシステムは、比較器の出力信号がA＝Bとなるように制御されている。
このようにX線ビーム位置のシフト補正を行うことにより、リングアーチファクトの無いスライス画像を提供する。
【０００５】
上記従来技術及び先願では、以下のような場合にリングアーチファクトが発生する問題を抱えていた。
(1)昼休み後の次の患者を検査するまでの待ち時間が長く、X線CT装置のシステムが冷却してしまう場合。
(2)スキャナをティルトさせた場合。
(3)スキャナをティルトさせた状態から元に戻した場合。
その原因は、シフト補正前のファンビーム位置からシフト補正後の正規の位置までの距離が大きいため、補正のための稼働に時間がかかり、この間にリングアーチファクトが発生することによる。
【０００６】
図4には、その説明図を示す。例えばスキャン休止中の後で1秒スキャンを行う例にあっては、1秒スキャン中に焦点シフト補正動作により、焦点は正規の位置へとシフトしてゆく。しかし、その移動距離が大きいと、焦点移動に時間がかかり、図4のようにある時間遅れを伴ってシフトが行われる。その時間遅れの過程にあっては、正規の位置に達していないことによりリングアーチファクトが発生する。
【０００７】
更に、上記(1)〜(3)を具体的に説明する。通常のルーチン検査中(繰り返してのX線CT計測中)における焦点ズレはこれに比べ移動量が少ないので補正が有効に働く。しかし、(1)の場合、X線管の温度が高い状態から冷却され低くなる。よって、X線管内のアノードが熱的膨張状態から縮小し、焦点が移動する。X線管内焦点の熱的ドリフトは軸方向において0.3mm以内の仕様で用いられている。このことから、シフト補正時最大移動量は0.3mmもある。また、(2)の場合、ティルト時にX線管自身とその台座にかかる機械応力(具体的には重力と遠心力によって発生する台座自身にかかる機械応力)による焦点ズレが大きい事が原因である。図5のグラフはティルト状態から正立へ戻す時の焦点移動を示す。正立から最大傾斜させた場合、0.2mm程度の焦点移動が発生することが確認されている。また、(3)の場合は、X線管内部のアノード支持部にボールベアリング部の可動部があるためガタ(遊び)がある事に起因する。即ち、アノードは回転式陽極のためベアリングで片持支持されている。固定でないためガタが発生する。図5のグラフに示されるようにスキャナ前傾状態から正立に戻しても焦点の位置が約0.1mmオフセット存在し正規の位置に戻らない。よって、前傾から後傾側にティルトさせた場合、(傾斜による変位)＋(ガタによる変位)で0.1mm以上の移動量が発生する。
【０００８】
上記の対応方法として以下の方法が考えられるが現実的ではない。
(1)熱的ドリフトや機械的応力変位の少ないX線管を使用する。
(2)X線管またはコリメータを瞬時に移動および停止させれる駆動機構の使用。
(3)X線照射してない場合の焦点位置を検出可能な検出器の使用。
理由として(1)の場合、使用可能なX線管の歩留り低下によるコストアップがある。
(2)の場合、移動速度の向上は可能であるが、瞬時に停止させることは現在の駆動機構自体の過渡応答性から困難である。要するに移動速度が速くなるほど運動エネルギーは増加しそれを停止させる時間は長くなり、移動命令に対する追従性が低下し位置精度の劣化につながる。
(3)の場合、X線管内部にアノードや真空容器部の変位を検知する測定器を組み込む必要があるから困難である。
【０００９】
本発明では、これらの課題を解決するためになされたものであり、その目的は、リングアーチファクトを低減または消去したスライス像を得られるX線CT装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明のX線CT装置は、X線を照射するX線管と、前記X線管と被検体を間に挟んで対向配置され前記X線管から照射されるX線を検出するX線検出器と、前記X線管と前記X線検出器を回転可能に支持するスキャナと、前記X線管のアノードの熱膨張又は前記スキャナのティルトにより移動されたX線照射位置を検出する焦点移動検出器と、前記検出されたX線照射位置に応じて前記X線管の位置を補正する焦点移動補正装置と、前記焦点移動検出器にのみX線を照射する予備曝射を制御する制御手段と、を備えたX線CT装置において、前記X線管と前記被検体との間に、前記X線管から照射されたX線を遮蔽する位置と退避位置との間で移動可能に設けられたX線遮蔽用シャッターと、本スキャンに先立って前記X線遮蔽用シャッターをX線遮蔽位置に移動させた状態で、前記X線管からX線の予備曝射を行わせるとともに、前記焦点移動検出器によって予備曝射時のX線照射位置を検出し、この検出信号に基づいて前記焦点移動補正装置の動作を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、X線を照射するX線管と、前記X線管と対向配置され前記X線管から照射されるX線を検出するX線検出器と、前記X線管と前記X線検出器を回転可能に支持するスキャナと、前記X線管のアノードの熱膨張又は前記スキャナのティルトにより移動されたX線照射位置を検出する焦点移動検出器と、前記検出されたX線照射位置に応じて前記X線管の位置を補正する焦点移動補正装置と、前記焦点移動検出器にのみX線を照射する予備曝射を制御する制御手段と、を備えたX線CT装置において、前記制御手段は、前記予備曝射の実施条件を(1)前記X線管の一定時間以上の休止状態、(2)前記スキャナのティルト角度が前回のスキャンと異なる状態、の何れかの状態とし、前記実施条件により前記予備曝射を実施し、前記焦点移動補正装置に先立って前記X線管の予備移動を本スキャンの直前に行わせるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によればX線ビーム位置のシフトは補正され、スライス像に顕現するリングアーチファクトを低減もしくは消去することができるという効果を奏する。特に予備曝射を行うことにより、焦点移動の大きなX線管をCT装置に用いることが可能となり、X線管の歩留り向上でコストダウンができる。
【００１３】
また、コリメータに第3の実施の形態の如くシャッター機能を追加するだけで従来製品への適用が容易となり、かつ、追加だけのため費用を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、本スキャンの直前に移動検出器にのみX線を照射する予備曝射を行わせて予備移動制御を行わせることとした。これによって焦点のシフト補正を本スキャンの直前に実施することで本スキャン時の移動距離や移動時間を低減する。
【００１５】
予備移動を実現するための幾つかの考え方は以下の通りである。
(1)操作卓からスキャナへの命令において、スキャンシーケンスプログラムに予備移動制御のための処理を追加すること。この場合、その処理には、下記の予備曝射実施条件を付与する。
X線管の休止状態が一定時間以上の場合に予備曝射を実施し、その後本スキャンを行うこと。この一定時間はX線管の種類により異なること多し。
【００１６】
前回スキャンと異なるスキャナティルト角度が設定された場合に予備曝射を実施し、その後本スキャンを行うようにすること。
(2)予備曝射時、被検体が被爆しないようにすること。その一例として予備曝射のために、主X線ビームを遮蔽するシャッター機構を追加すること。操作卓からの予備曝射開始命令でシャッターが作動し、終了時にシャッターが戻るように制御を行うこと。
(3)操作卓からの予備曝射命令で、X線予備曝射を制御すること。
(4)X線管球以外に、コリメータの位置や開度制御をしてもよいこと。
【００１７】
以下、具体的に詳述する。
図6は、X線CT装置を示す。このX線CT装置は、X線管1、コリメータ3a，3b、焦点移動検出器4b、比較器5、増幅器6a，6b、駆動制御装置7、駆動機構8を持つ。X線管1は、フィラメント1bと回転陽極1aを持ち、回転陽極1aからX線が放出する。放出X線の中で、主X線ビーム2aはCT測定用、副X線ビーム2aはシフト補正用に使う。コリメータ3a，3bは各入射X線の絞りを行う。
【００１８】
焦点移動検出器4b、比較器5、駆動制御装置7は、信号A＝Bとなるように、駆動機構8を駆動して、X線管1の位置制御を行ってシフト補正を行う。X線CT装置は、更に、シャッター13、及びシャッター駆動機構12、シャッター制御装置11、操作卓10、X線制御装置14、プロセッサ(又はコンピュータ)10Aを持つ。装置11、機構12、シャッター13は、予備曝射時に被検体への被爆を防止するための手段となる。X線制御装置14は予備曝射時のX線曝射を指示する手段となる。プロセッサ10Aは、各種CT計測シーケンスプログラムを持たせておき、このプログラムにより、操作卓10の指示を受けて予備曝射命令10aを出力し、装置11にシャッター閉指令、装置14にX線曝射指令を発生する。
【００１９】
予備曝射条件スキャンプログラムのフローチャートを図1に示す。先ず、スキャン条件の設定を行い(フローF1)、次いで予備曝射実施判定の入力指定があったか否かをチェックする(フローF2)。この入力設定は操作卓10で行う。予備曝射入力設定であれば、予備曝射命令10aをプロセッサ10Aが発生する(フローF3)。これを受けて、シャッター13が閉じ(遮蔽)の制御(フローF4)、X線管1へのX線制御装置14を介して予備曝射(フローF5)の制御を行う。予備曝射の終了と共にシャッター13を元の退避位置に戻す制御を行う(フローF6)。
その後で本スキャンの制御を行う(F7)。また、判定チェック(F2)によっても、本スキャンへの移行がなされる。
【００２０】
上記予備曝射中、焦点移動検出器4bにのみ副X線ビーム2bが入射し、信号A，Bが出力され比較器5で信号A，Bの大小関係を比較し、移動信号9が出力される。この移動信号を受けた駆動制御装置7は駆動機構8を作動させX線管1を移動させる。これによりX線ビーム位置が正規方向へ移動し、副X線ビーム2bは信号A＝Bとなるように焦点移動検出器4bに入射する。信号がA＝Bになると比較器５からの移動信号6は出力されずX線管1の移動は停止する。予備曝射が終了するとシャッター制御装置11はシャッター13を開く(又は元の位置に戻す)ようにシャッター駆動機構12を作動させる。シャッターの材質、形状、大きさはX線遮蔽が目的であるためコリメータと同様である。例えばシャッターは真鍮(銅と亜鉛の合金)を使う。
かかる一連の予備曝射動作完了後、本スキャンを開始する。尚、シャッター13の配置はコリメータ3aの下側に限らず、上側にしてもよい。
【００２１】
第2の実施の形態を図7に示す。図6と異なる点は焦点シフトの補正に際し、X線管1ではなく、コリメータ3aを移動の対象とした点である。そのために、コリメータ3aに駆動機構8A、及びこれを駆動するための駆動制御装置7Aを設けた。更に、焦点移動検出器4bをコリメータ3aの下側に配置した。ただし、ファンビームの端部のX線が焦点移動検出器4bに入射するようにしたこと、及びX線計測視野を遮らないようにすることが望ましい。また、シャッター13は焦点移動検出器4bの下側に配置し、予備曝射時にX線が遮られるようにしてある。これらの相違点以外は第1の実施の形態と同様の動作となる。
【００２２】
第3の実施の形態を図8に示す。コリメータ3aの代わりに、シャッター13としての機能を持つコリメータ3cを設置したものである。更に、これを駆動するためのシャッター駆動機構15，コリメータ制御装置16を、シャッター駆動機構12、シャッター制御装置11に代わって設けた。予備曝射に設定した場合、装置16，機構15により図8の如き位置にコリメータ3cを移動して被検体へのX線の照射を禁止する。本スキャンでは、コリメータ3cを矢印の方向に移動して、図6や図7のコリメータ3aの如き位置への制御を機構12，装置11により行う。これによって本スキャンを図6や図7の状態にて実現できる。
【００２３】
尚、予備曝射時に被検体を挿入せずに予備焦点シフトを行わせることも可能である。例えば、本スキャンの直前に行う。この時には、必ずしもシャッター機構は不要である。また検出器4bは一例にすぎない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の処理フローチャートを示す。
【図２】従来のX線CT装置のX線管移動によるX線ビーム位置のシフト補正システムの構成例図。
【図３】焦点移動検出器からの出力される信号A、Bの説明図。
【図４】焦点シフト補正作動中の焦点位置を表すグラフ。
【図５】ティルト角度と焦点位置の関係を示すグラフ。
【図６】本発明のX線CT装置のX線管移動によるX線ビーム位置のシフト補正システムの構成例図。
【図７】本発明のX線CT装置のコリメータ移動によるX線ビーム位置のシフト補正システムの構成例図。
【図８】本発明のX線CT装置のX線管移動によるX線ビーム位置のシフト補正システムの構成例図。
【符号の説明】
【００２５】
１ X線管、２ X線ビーム、３ コリメータ、４ 検出器、５ 比較器、６ 移動信号、７ 駆動制御装置、８ 駆動機構、９ 操作卓、１０ 予備曝射命令、１１ シャッター制御装置、１２ シャッター駆動装置、１３ シャッター、１４ X線制御装置、１５ コリメータ駆動機構、１６ コリメータ制御装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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