(57)【要約】【課題】Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及びそのＸ線検出器のアライメント方法において、Ｘ線検出器のアライメント精度を向上すること。【解決手段】Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、回転軸回りに回転自在に支持されるＸ線を発生するＸ線管球３と、被検体を透過したＸ線を検出する複数の検出素子列を有するＸ線検出器８と、Ｘ線検出器の出力に基づいて被検体の画像を再構成する画像再構成部２８と、画像を表示する表示部３２と、Ｘ線管球が最上段と最下段それぞれの位置で透過画像を撮影するためにＸ線管球とＸ線検出器とを制御する制御部２５とを具備する。【選択図】      図１
2006271723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸回りに回転自在に支持されるＸ線を発生するＸ線発生部と、
被検体を透過したＸ線を検出する複数の検出素子列を有するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器の出力に基づいて前記被検体の画像を生成する生成部と、
前記画像を表示する表示部と、
前記Ｘ線発生部が所定角度とその対向角度それぞれの位置で透過画像を撮影するために前記Ｘ線発生部と前記Ｘ線検出器とを制御する制御部とを具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記Ｘ線発生部が所定角度に位置するときに撮影した透過画像と、前記Ｘ線発生部が対向角度に位置するときに撮影した透過画像とを前記表示部に表示させることを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記回転軸に対する前記Ｘ線検出器の取り付け角度を調整するための構造をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記構造は、前記Ｘ線検出器を取り付けるためのフレームと、前記Ｘ線検出器との間にに挟み込むシムを有することを特徴とする請求項３記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
前記透過画像にはメタルワイヤ線の像が含まれており、このメタルワイヤ線の像を前記所定角度とその対向角度それぞれの位置の透過画像から抽出し、前記透過画像の横軸に対する前記メタルワイヤ線の像の前記メタルワイヤ線の像の傾き角度を計算する手段と、前記計算した傾き角度を表示する手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
Ｘ線発生部と複数の検出素子列を有するＸ線検出器との間にメタルワイヤ線を挟んで所定角度から第１透過画像を撮影し、
前記所定角度に対して対向する角度から第２透過画像を撮影し、
前記第１透過画像と前記第２透過画像とを同一画面に表示することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置のＸ線検出器のアライメント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチスライス型のＸ線検出器を有するＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチスライス型のＸ線検出器は、チャンネル方向が回転軸に対して直交するように細心の注意をもってフレームに取り付けられる。マルチスライス型のＸ線検出器の向きがずれて、チャンネル方向が回転軸に対して傾斜しているとき、画像にボケやアーチファクトが発生する。それは、マルチスライス型のＸ線検出器のチャンネル方向が回転軸に対して正確に直交しているものとの仮定の上でバックプロジェクション演算を行うことに起因している。つまり、その仮定では、バックプロジェクション演算上の経路（レイ）と、実際のデータ収集時のＸ線経路との不一致が生じる。その不一致に起因して、画像にボケやアーチファクトが発生する。このボケやアーチファクトは、高い解像度ではより顕著になる。つまり、解像度が高くなればなるほど、マルチスライス型のＸ線検出器の高い取り付け精度が要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及びそのＸ線検出器のアライメント方法において、Ｘ線検出器のアライメント精度を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１局面において、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、回転軸回りに回転自在に支持されるＸ線を発生するＸ線発生部と、被検体を透過したＸ線を検出する複数の検出素子列を有するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の出力に基づいて前記被検体の画像を生成する生成部と、前記画像を表示する表示部と、前記Ｘ線発生部が所定角度とその対向角度それぞれの位置で透過画像を撮影するために前記Ｘ線発生部と前記Ｘ線検出器とを制御する制御部とを具備する。  
本発明の第２局面において、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置のＸ線検出器のアライメント方法は、Ｘ線発生部と複数の検出素子列を有するＸ線検出器との間にメタルワイヤ線を挟んで所定角度から第１透過画像を撮影し、前記所定角度に対して対向する角度から第２透過画像を撮影し、前記第１透過画像と前記第２透過画像とを同一画面に表示する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、Ｘ線検出器のアライメント精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して本発明によるＸ線コンピュータ断層撮影装置の実施形態を説明する。なお、１スライスの断層像データを再構成するには、被検体の周囲１周、約３６０°分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０°＋α（α；ファン角）分の投影データが必要とされる。本実施形態では、動きの速い心臓等の撮影に有効なハーフスキャン法を採用する。また、入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。Ｘ線検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよいが、ここでは、前者の間接変換形として説明する。また、近年では、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本発明では、従来からの一管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であっても、多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であってもいずれにも適用可能である。ここでは、一管球型として説明する。
【０００７】
図１は本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の架台装置の内部構成を示している。同図（ａ）は当該架台装置の側面構造、同図（ｂ）は当該架台装置の正面構造をそれぞれ示している。架台装置１には、回転中心軸ＲＡ（Ｚ軸）回りに回転自在に支持された円環形状の回転フレーム２が設けられる。回転フレーム２の中心付近は、撮影領域を確保するために開口される。回転フレーム２にはＸ線管球１０１が搭載される。
【０００８】
Ｘ線管球１０１と撮影領域との間には、Ｘ線の低エネルギー成分を低減するとともにＸ線強度分布を成形するウェッジフィルタ４と、Ｘ線をここではコーンビーム状に成形するためのＸ線コリメータ５とが配置される。ウェッジフィルタ４とＸ線コリメータ５とは取り付け台６を介して回転フレーム２に搭載される。Ｘ線管球１０１に対して撮影領域を介してマルチスライス型（多列型）のＸ線検出器８が配置される。マルチスライス型Ｘ線検出器８は、各々が例えば０．５ｍｍ×０．５ｍｍの正方の受光面を有する複数のＸ線検出素子を有する。例えば９１６個のＸ線検出素子がチャンネル方向（Ｘ軸に近似）に配列される。この列がスライス方向（Ｚ軸）に例えば６４列並設される。一般的にＤＡＳ（ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ） と呼ばれているデータ収集装置９は、検出器８からチャンネルごとに出力される信号を電圧信号に変換し、増幅し、さらにディジタル信号に変換する。Ｘ線検出器８は、データ収集装置９とともに、取り付けフレーム７に装着される。取り付けフレーム７は、位置決めピン１１、１３によりＸ軸及びＺ軸方向に関して位置合わせされ、固定ネジ１０、１２、１４、１５により回転フレーム２に固定される。
【０００９】
図２には、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の機能ブロックを示している。架台装置１には上述したＸ線管球３等とともに、高圧発生部１６、絞り駆動装置１７、回転駆動装置１８、架台制御部１９が設けられる。高圧発生部１６は、架台制御部１９の制御に従って、Ｘ線管球３の陰極陽極間に管電圧（高電圧）を印加し、またＸ線管球３のフィラメントにフィラメント電流を供給する。管電圧の印加及びフィラメント電流の供給によりＸ線管球３の焦点からＸ線が発生される。絞り駆動装置１７は、架台制御部１９の制御に従って、Ｘ線コリメータ５の開口を変化する。回転駆動装置１８は、架台制御部１９の制御に従って、回転フレーム２を回転駆動する。寝台装置２１は、被検体Ｐを載置するためのＺ軸（体軸）に沿って移動自在に支持される天板２２と、架台制御部１９の制御に従って天板２２を移動駆動するための天板駆動部３５とを有する。
【００１０】
操作コンソール２３の前処理部２６は、データ収集装置９から出力されるデータ（生データ）に対して感度補正等の補正処理を施す。前処理された生データは一般的に投影データと称する。投影データは、Ｘ線管球３の回転角度を表すビュー角、チャンネル番号、列番号及び天板２２の位置を表す各コードを関連付けられ、投影データ記憶部２７に記憶される。操作コンソール２３は、上記前処理部２６及び投影データ記憶部２７とともに、入力装置２４、コンソール制御部２５、記憶された投影データに基づいて断層画像データを例えばハーフ再構成法により再構成する再構成処理部２８、再構成された断層画像データを記憶する画像記憶部２９、記憶された断層画像データから例えばＭＰＲ画像（任意断面変換画像）データを生成する画像処理部３１、断層画像データやＭＰＲ画像等を表示するための表示装置３２を有する。入力装置２４には、アライメントモードスイッチが設けられている。アライメントモードスイッチが押されたとき、後述するアライメント動作をコンピュータとしてのコンソール制御部２５に実現させるためのアライメントプログラムが起動する。それによりコンソール制御部２５は、Ｘ線検出器８の位置合わせを支援するためのアライメントモードのもとで制御動作をする。なお、アライメントプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されていても良い。
【００１１】
図３には、コンソール制御部２５によるＸ線検出器８の位置合わせ動作を示している。Ｘ線検出器８の位置合わせは、定常的に行われるのではなく、製品出荷時、設置時、定期検査等の時点で実施される。図４に示すように、Ｘ線検出器８は、初期的に、その中心線がＺ軸（回転軸ＲＡ）に対して傾斜しているものと仮定する。換言すると、Ｘ線検出器８は、初期的に、その中心線が、回転面（ＸＹ面）に対して交差しているものと仮定する。Ｘ線検出器８の位置合わせとは、Ｘ線検出器８の中心線がＺ軸（回転軸ＲＡ）に対して直交するように、Ｘ線検出器８を位置合わせするものである。
【００１２】
コンソール制御部２５は、Ｘ線検出器８の位置合わせの準備作業として、図５に示すように、天板２２上の規定位置に、Ｘ線吸収性を有する例えば鉛合金製の金属ワイヤ４２をＺ軸と略直交する向きに置くことを、表示装置３２を介してガイドする。操作者は、ガイドに従って、天板２２上の規定位置にワイヤ４２をＺ軸と略直交する向きに配置する。なお、天板２２には、ワイヤ４２を配置する位置及び向きを補助するための補助線４１が形成されている。この段階では、ワイヤ４２はＺ軸に対して完全に正確に直交させる必要はない。ワイヤ４２の設置完了が入力装置２４を介して入力されたとき、コンソール制御部２５は、天板２２を基準位置に移動する。それによりワイヤ４２は、コーンビームＸ線の略中心に位置する。
【００１３】
続いて、コンソール制御部２５は、回転駆動装置１８を制御して、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、回転フレーム２を回転させ、Ｘ線管球３を所定位置として典型的には最上段の位置に、Ｘ線検出器８を上記所定位置から１８０度ずれた位置として典型的には最下段の位置にそれぞれ配置する。この配置はトップビューと称する。このトップビューでコンソール制御部２５の制御により１ショット撮影が行われる（Ｓ１）。つまり、高電圧発生部１６からＸ線管球３にフィラメント電流が供給され、管電圧が短時間印加される。それによりパルスＸ線が発生され、Ｘ線検出器８で検出される。このＸ線の透過画像（トップビュー画像）データは画像記憶部２９に記憶される。
【００１４】
同様に、コンソール制御部２５は、回転駆動装置１８を制御して、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、回転フレーム２を回転させ、Ｘ線管球３をＳ１の位置から１８０度ずれた位置として典型的には最下段の位置に、Ｘ線検出器８を最上段の位置にそれぞれ配置する。この配置はボトムビューと称する。このボトムビューでコンソール制御部２５の制御により１ショット撮影が行われる（Ｓ２）。このＸ線の透過画像（ボトムビュー画像）データは画像記憶部２９に記憶される。
【００１５】
図８には、上記図４の初期状態におけるトップビューとボトムビューそれぞれから見た検出器８とワイヤ２０との配置を示している。コンソール制御部２５は、トップビュー画像とボトムビュー画像は同時に並列して表示装置３２に表示させる。この検出器８のずれにより、図９（ａ）に示すように、トップビュー画像上では、ワイヤ像が画像中心線（Ｘ軸）に対して平行にならずに、傾斜する。この角度を、角度α１とする。同様に、図９（ｂ）に示すように、ボトムビュー画像上では、ワイヤ像が画像中心線（Ｘ軸）に対して角度α２で傾斜する。
【００１６】
コンソール制御部２５の制御により、角度α１と角度α２とが等しいか否かを問い合わせるメッセージが表示装置３２に表示される。なお、角度α１と角度α２とが等しいか否かの判断を操作者に委ねるのではなく、ワイヤ像を透過画像から画像処理により抽出して角度α１、α２を自動計算して、角度α１と角度α２とが等しいか否かを自動判定するようにしても良い。つまり、コンソール制御部２５では、トップビュー画像からワイヤ像に近い近似直線を画像認識処理として例えば閾値による二値化処理により特定し、画像横軸（Ｘ軸）に対する近似直線の傾き角度α１を計算する。同様に、コンソール制御部２５では、ボトムビュー画像からワイヤ像に近い近似直線を画像認識処理として例えば閾値による二値化処理により特定し、画像横軸（Ｘ軸）に対する近似直線の傾き角度α２を計算する。計算された角度α１、α２は、コンソール制御部２５の制御により、表示装置３２に数値で表示される。
【００１７】
また、操作者がガイド線をワイヤ像に合わせることまではマニュアルで行い、角度α１と角度α２とが等しいか否かをの判定については自動化するようにしても良い。
【００１８】
角度α１と角度α２とが相違していることは、ワイヤ２０がＺ軸に対して正確に直交していないこと、換言すると、ワイヤ２０がＸＹ面に対して傾斜していることを意味している。角度α１と角度α２とが等価になるように、操作者はワイヤ２０の向きを少し調整して、その後、表示画面上の「リトライ」ボタンを押す。それに応じて、コンソール制御部２５の制御によりＳ１，Ｓ２、Ｓ３の処理が再度実行される。角度α１と角度α２とが等価になるまで、Ｓ１，Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の処理が繰り返される。
【００１９】
検出器８の位置合わせの基準となるワイヤ２０をＺ軸に対して直交するように設定した後、検出器８の位置合わせ作業が実際的に開始される。
【００２０】
Ｘ線検出器８の取り付け位置の調整は、図１１に示すように、厚さが例えば０．５ｍｍの薄い金属製の調整板としてのシム３０により行われる（Ｓ５）。シム３０を挟んで、回転フレーム２に検出器／ＤＡＳ取り付けフレーム７を固定ネジ１０、１２で固定する。シム３０は、固定ネジ１０、１２にかみ合って位置ずれを起こさないようにＵ字形の切り欠きを有している。左側の固定ネジ１０と右側の固定ネジ１２との一方にだけ任意枚数のシム３０を重ねて挟むこと、または左側の固定ネジ１０に挟むシム３０の枚数と、右側の固定ネジ１２に挟むシム３０の枚数とを相違させることで、Ｚ軸（回転軸ＲＡ）に対するＸ線検出器８の中心線の向きのずれを修正することができる。左側の固定ネジ１０と右側の固定ネジ１２との一方にだけ挟み込むシム３０の枚数、または左側の固定ネジ１０に挟むシム３０の枚数と右側の固定ネジ１２に挟むシム３０の枚数との差を、ずれ角α１（＝α２）に応じてある程度決定することができる。この枚数又は枚数の差を、コンソール制御部２５により、ずれ角α１（＝α２）に基づいて決定し、表示装置３２に表示するようにしても良い。
【００２１】
Ｓ５において、ずれ角α１（＝α２）に応じてシム３０を挟み込んで回転フレーム２に検出器／ＤＡＳ取り付けフレーム７を固定ネジ１０、１２で固定した後、図示しないがＳ１、Ｓ２と同様に、トップビュー撮影とボトムビュー撮影とを行って、トップビュー画像とボトムビュー画像とを取得する。表示装置３２に表示されたトップビュー画像とボトムビュー画像を視認して、ずれ角がゼロ、つまり「α１＝α２＝０」となっているか否かを操作者は、判断する（Ｓ６）。ずれ角がゼロのとき、図１０（ａ）に示すように、ワイヤ２０は検出器８の中心線とほぼ重なる。また、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）に示すように、ワイヤ像は、トップビュー画像とボトムビュー画像上でその中心線とほぼ重なる。
【００２２】
表示装置３２に表示されたトップビュー画像とボトムビュー画像上でずれ角がゼロ、つまり「α１＝α２＝０」となっていないとき、Ｓ５に戻り、シム３０による検出器８の調整を再度行う。最終的に、トップビュー画像とボトムビュー画像上でずれ角がゼロとなるまで、Ｓ５のシム３０による検出器８の調整、トップビュー撮影、ボトムビュー撮影、Ｓ６の判定を繰り返す。
【００２３】
以上のように、本実施形態によると、客観的にＸ線検出器の位置調整を行うことができるので、そのアライメント精度を向上することができる。Ｘ線検出器の位置ずれが解消される又は低減されると、再構成処理におけるバックプロジェクション演算上の経路（レイ）と、実際のデータ収集時のＸ線経路とが一致するので、その不一致に金して起こる画像のボケやアーチファクトの発生が抑圧され得る。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の架台部の内部構成を示す図。
【図２】本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の機能ブロック図。
【図３】図２のコンソール制御部による検出器のアライメント（位置合わせ）モード時の動作手順を示す図。
【図４】図１のＸ線検出器の初期状態を示す図。
【図５】本実施形態において、Ｘ線検出器８の位置合わせのために天板上に置かれるメタルワイヤを示す図。
【図６】図３のＳ１の補足図。
【図７】図３のＳ２の補足図。
【図８】図４の初期状態におけるワイヤと検出器との位置関係を示す図。
【図９】図３のＳ１で撮影されるトップビュー画像とＳ２で撮影されるボトムビュー画像とを示す図。
【図１０】図３の調整完了後のトップビュー画像とボトムビュー画像とを示す図。
【図１１】図３のＳ５のアライメント調整用のシムを示す図。
【符号の説明】
【００２６】
１…架台、２…回転フレーム、３…Ｘ線管球、４…ウェッジフィルタ、５…Ｘ線コリメータ、６…Ｘ線コリメータ取り付け板、７…検出器／ＤＡＳ取付フレーム、８…マルチスライス型Ｘ線検出器、９…データ収集装置（ＤＡＳ）、１０…固定ネジ、１１…位置決めピン、１２…固定ネジ、１３…位置決めピン、１４…固定ネジ、１５…位置決めピン。
【図１】
2006271723.tif 000003
【図２】
2006271723.tif 000004
【図３】
2006271723.tif 000005
【図４】
2006271723.tif 000006
【図５】
2006271723.tif 000007
【図６】
2006271723.tif 000008
【図７】
2006271723.tif 000009
【図８】
2006271723.tif 000010
【図９】
2006271723.tif 000011
【図１０】
2006271723.tif 000012
【図１１】
2006271723.tif 000013