(57)【要約】【課題】本発明の目的は、歪の無い又は少ないスキャノグラムを生成することにある。【解決手段】Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線管１１と、被検体を透過したＸ線を検出して投影データを繰り返し発生する多チャンネル型Ｘ線検出器１３と、投影データから、対応するＸ線ビームが特定方向に平行又は略平行な特定の投影データを抽出して、スキャノグラムデータを生成するスキャノグラム生成部２７とを具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
被検体を透過したＸ線を検出して投影データを繰り返し発生する多チャンネル型Ｘ線検出器と、
前記投影データから、対応するＸ線ビームが特定方向に平行又は略平行な特定の投影データを抽出して、スキャノグラムデータを生成するスキャノグラム生成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Ｘ線管が前記被検体の周囲を連続的に回転する期間における前記特定方向に対応する特定の角度範囲に限定してＸ線が前記被検体に連続的又は断続的に照射され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】
前記特定の角度範囲は前記Ｘ線のファン角に対応していることを特徴とする請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記特定の角度範囲に同期して前記被検体を載置する天板が断続的に移動することを特徴とする請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
前記天板は前記Ｘ線検出器の検出素子幅の移動と停止とを繰り返すことを特徴とする請求項４記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記Ｘ線管の回転とともに前記被検体を載置する天板が連続的に移動することを特徴とする請求項２記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記Ｘ線管の１回転あたりの前記天板の移動距離は前記Ｘ線検出器の検出素子幅に設定されることを特徴とする請求項６記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
前記Ｘ線管から前記被検体へのＸ線のファン角を撮影領域に対応するファン角の略半分に制限するためのコリメータをさらに有す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９】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
被検体を透過したＸ線を検出して投影データセットを繰り返し発生するＸ線検出器と、
前記投影データセット各々から、対応するＸ線ビームが平行又は略平行な関係にある所定数のチャンネル分の投影データを抽出して、スキャノグラムデータを生成するスキャノグラム生成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１０】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
被検体を透過したＸ線を検出して投影データセットを繰り返し発生するＸ線検出器と、
前記投影データセット各々から、対応するＸ線ビームが特定方向に平行な１チャンネルの投影データを抽出して、スキャノグラムデータを生成するスキャノグラム生成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１１】
前記被検体を載置する天板が断続的又は連続的に移動することを特徴とする請求項９又は１０記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スキャノグラムを生成する機能を有するＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２に記載の通り、周知のとおり、スキャノグラムは、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置においてＸ線管を特定の回転角度に固定し、Ｘ線の連続又は断続照射のもとで天板を定速で移動させながらデータ収集を一定周期で繰り返すことにより得られるＸ線像のようなある方向からの平面透過像である。このスキャノグラムを使ってスキャン位置やスキャン範囲の設定がなされ、さらにはスキャノグラム自体を対象として読影がなされることもある。
【０００３】
実際には、スキャノグラムは、図１１に示すように、収集した投影データを曲面／平面変換処理、ハイパスフィルタ処理、濃度変換処理を経て生成される。
【０００４】
曲面／平面変換処理では、図１２に示すように、Ｘ線焦点Ｆから放射状に拡散するＸ線ビームに沿って回転中心Ｏを通る直線上に座標変換をする処理である。そのため回転中心Ｏから周辺に離れるほど実際の位置とスキャノグラム上での位置との間との差が大きくなり歪みが拡大する。
【特許文献１】特開平５−３１７３０５号公報
【特許文献２】特開平５−１９２３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、歪の無い又は少ないスキャノグラムを生成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、被検体を透過したＸ線を検出して投影データを繰り返し発生する多チャンネル型Ｘ線検出器と、前記投影データから、対応するＸ線ビームが特定方向に平行又は略平行な特定の投影データを抽出して、スキャノグラムデータを生成するスキャノグラム生成部とを具備する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、歪の無い又は少ないスキャノグラムを生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。周知のとおり、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置には、Ｘ線管と放射線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（ROTATE/ROTATE）タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（STATIONARY/ROTATE）タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転／回転タイプとして説明する。また、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°＋ビュー角分の投影データが必要とされる。いずれの再構成方式にも本発明を適用可能である。ここでは、ハーフスキャン法を例に説明する。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。
【０００９】
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主要部の構成を示している。Ｘ線管１１は、多チャンネル型のＸ線検出器１３とともに図示しないリング状の回転フレームに搭載される。Ｘ線検出器１３は撮影領域ＦＯＶを挟んでＸ線管１１に対向する。Ｘ線検出器１３はＸ線焦点を中心に円弧状に配列された複数の検出素子を有する。Ｘ線検出器１３は検出素子配列をスライス方向Ｚにそって複数備えていてもよい。撮影時には、撮影領域ＦＯＶには寝台の天板１７に載置された被検体Ｐが挿入される。Ｘ線管１１には、被検体ＰへのＸ線照射野を制限するための上部コリメータ１５が取り付けられる。上部コリメータ１５は、ＸＸ線を完全に遮蔽する性質を有する典型的には４枚のコリメータ板を備える。Ｘ軸を挟んで配置される２枚のコリメータ板はスライス厚を制限するために設けられる。Ｚ軸を挟んで配置される２枚のコリメータ板はファン角を制限するために設けられる。Ｘ線制御部１２は、架台制御部３１の制御を受けて、Ｘ線管１１に管電圧を印加し、またフィラメント加熱電流を供給する。フィラメント加熱電流によりフィラメントが加熱されるとフィラメントから熱電子が放出される。熱電子は陽極に引っ張られ、ターゲットに衝突する。それにによりＸ線が発生する。コリメータ制御部１６は、架台制御部３１の制御を受けて、上部コリメータ１５のコリメータ板各々を移動する。回転制御部１４は、架台制御部３１の制御を受けて、Ｘ線管１１とＸ線検出器１３とを搭載する回転フレームを回転する。寝台制御部１８は、架台制御部３１の制御を受けて、天板１７を移動する。
【００１０】
データ収集部２１は、一般的にＤＡＳ(data acquisition system)と呼ばれている。データ収集部２１は、Ｘ線検出器１３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して、データ（生データ）を出力する。前処理部２２は、生データに対して、対数変換処理を施すとともに、リファレンス補正、水補正等の各種補正処理を施す。記憶部２３は、補正されたデータ（投影データ）を、チャンネル、検出時点のＸ線管１１の角度及び検出時点の天板１７の位置を関連付けて記憶する。
【００１１】
画像再構成部２５は、スキャン時に収集され、記憶部２３に記憶されている投影データに基づいて断層画像データを再構成する。画像は表示部２９の画面に表示される。スキャノグラム生成部２７は、スキャノグラム撮影時に収集され、記憶部２３に記憶されている投影データから、対応するＸ線ビームが特定方向に平行又は略平行な特定の投影データを抽出して、スキャノグラムデータを生成する。システム制御部２４は、スキャノグラム撮影時、スキャン時それぞれに応じて装置全体の動作を制御するために設けられる。
【００１２】
次に、本実施形態の動作を説明する。図２に示すように、スキャノグラム生成処理は、順番にデータ収集、平行ビームの抽出処理、曲面／平面変換処理、ハイパスフィルタリング処理、濃度変換処理からなる。
【００１３】
データ収集においては、図３、図４、図５に示すように、Ｘ線管１１はＸ線検出器１３と共に一定速度で連続的に回転する。その回転期間中の特定の角度範囲、ここではゼロ°（天頂位置）を中心としたα°の範囲に限定して、Ｘ線が被検体に連続的又は断続的に照射され、その投影データが収集され、記憶される。なお、当該角度範囲αは、原理的に、撮影領域ＦＯＶを収容するファン角に一致する。
【００１４】
Ｘ線管１１が当該角度範囲を移動している期間中は天板１７は停止し、Ｘ線管１１が当該角度範囲以外の範囲を移動している期間中に、天板１７はＸ線検出器１３の検出素子幅の数分の一の距離、検出素子幅と等価な距離又は検出素子幅の２以上の整数倍の距離を移動する。スキャノグラムの解像度の向上とそれに相反する撮影時間の短縮とを考慮すると、好ましくは天板１７はＸ線検出器１３の検出素子幅と等価な距離を移動する。天板１７の移動だけに注目すると、天板１７はＸ線管１１の回転に同期して断続的に移動する。つまり、天板１７は、Ｘ線検出器１３の検出素子幅の移動と停止とを繰り返す。
【００１５】
上述の通り、Ｘ線管１１が当該角度範囲αを移動している期間中に限定してＸ線が被検体に照射されるが、これは簡易には、Ｘ線管１１が当該角度範囲αを移動している期間中に限定して管電圧を印加し、Ｘ線管１１が当該角度範囲α以外の範囲を移動している期間中には管電圧の印加を停止して、Ｘ線を断続的に発生させることにより実現される。しかし、Ｘ線を連続的に発生させて、シャッター機構で同様の照射を実現するようにしても良い。
【００１６】
Ｘ線管１１が当該角度範囲αを移動している期間に繰り返し投影データが全チャンネルで収集される。なお、ここでは同時に収集した全チャンネルにわたる投影データ、つまりＸ線管１１の回転位置が同じで、しかも天板位置が同じ全チャンネル分の投影データを１セットという単位で扱うものとする。Ｘ線管１１が当該角度範囲αを移動している期間に、Ｘ線管１１の回転位置が相違し、天板位置が同じ複数の投影データセットが収集される。複数の投影データセットは、連続回転及び天板の断続的な移動により、繰り返し収集される。
【００１７】
データ収集が終了した後に、当該角度範囲αの中心位置、この例ではゼロ°の方向及びそれに近似する方向をＸ線ビームとして収集した近隣する所定数チャンネル分の投影データが、投影データセットごとにスキャノグラム生成部２７で抽出される。つまり、データ収集した各ビューごとに投影データセットの中から特定方向及びそれに近似する方向の所定数のＸ線ビームに対応する投影データが抽出される。同じ投影データ抽出処理が全ての天板位置でも同様に繰り返される。
【００１８】
なお、ここでは各投影データセットの中から特定方向だけでなく、それに近似する方向にも拡大して投影データを抽出したが、各投影データセットの中から特定方向だけに限定して投影データを抽出するようにしても良い。
【００１９】
対応するＸ線ビームが互いに平行又は略平行な投影データが、スキャノグラム撮影時に収集した全投影データから抽出され、その抽出した投影データに基づいて、一般的な曲面／平面変換処理、ハイパスフィルタ処理及び濃度変換処理を経て、スキャノグラムデータが生成される。
【００２０】
このように平行又は略平行なビームの投影データからスキャノグラムを生成することで、中心部分はもちろんのこと辺縁部分に至るまでスキャノグラムの歪を解消し又は軽減することができる。
【００２１】
なお、上述の説明では、天板１７を断続的に移動させながらデータ収集を繰り返していた。しかし、ヘリカルスキャンのように、天板１７を連続的に移動させながらデータ収集を繰り返すようにしてもよい。この場合、収集されたデータは、図６に示すように、平行に並べ替えられる。なお、Ｘ線管１１の１回転当たりの天板１７の移動距離は、検出素子幅の数分の一の距離、検出素子幅と等価な距離、又は２以上の整数倍の距離に設定される。スキャノグラムの解像度の向上とそれに相反する撮影時間の短縮とを考慮すると、好ましくはＸ線管１１の１回転当たりの天板１７の移動距離は、検出素子幅と等価な距離に設定される。
【００２２】
上述の説明では、撮影領域ＦＯＶに応じたファン角になるように上部コリメータ１５のＸ方向の開度を全開にしていた。しかし、実際にスキャノグラムに使用するデータは、投影データセットの中の特定方向と同じ又は近似する数チャンネルのデータに過ぎない。そのため被曝低減のために、コリメータ制御部１６の制御によりコリメータ１５のＸ方向の開度（Ｚ軸回りの開度）を当該数チャンネルに相当するように細く絞り込むようにしてもよい。その場合、その細い開口の中心が、Ｘ線管１１が角度範囲αを移動する間にファン角の後端から前端まで移動するように、コリメータ１５のコリメータ板が動的に制御される。
【００２３】
また、図７に示すように、撮影領域ＦＯＶに応じたファン角αの半分に上部コリメータ１５のＸ方向の開度を調整しても良い。この場合、スキャノグラムの一列分のデータは図８，図９に示すように、対向データが使われる。データ収集においては、図１０に示すように、Ｘ線管１１はＸ線検出器１３と共に一定速度で連続的に回転する。その回転期間中の特定の角度範囲、ここではゼロ°（天頂位置）よりα／２°前の角度からゼロ°までの範囲と、それに対して半回転した点対称の関係にある１８０°（底部位置）よりα／２°前の角度から１８０°までの範囲とに限定して、Ｘ線が被検体に連続的又は断続的に照射され、その投影データが収集され、記憶される。
【００２４】
このデータ収集方法では、Ｘ線管１１の回転に伴ってコリメータ１５のコリメータ板を動的に移動させるという高速にして高精度が要求される制御を不要にして、コリメータ１５の開度を半開に固定して、被曝線量を実質的に１／２に軽減することができる。
【００２５】
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】
【００２６】
【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構成図。
【図２】本実施形態のスキャノグラム生成処理手順を示す図。
【図３】図２の投影データ収集動作を示すタイムチャート。
【図４】図３の補足図。
【図５】図３の補足図。
【図６】本実施形態において、ヘリカルスキャン時のスキャノグラムのデータ配列を示す図。
【図７】本実施形態において、被曝低減のためにコリメータの開度を半開にした状態を示す図。
【図８】図７の補足図。
【図９】図７に対応するスキャノグラムのデータ配列を示す図。
【図１０】図７に対応するタイムチャート。
【図１１】従来のスキャノグラム生成処理手順を示す図。
【図１２】従来のスキャノグラムの歪の発生原理を示す模式図。
【符号の説明】
【００２７】
１１…Ｘ線管、１２…Ｘ線制御部、１３…Ｘ線検出器、１４…回転制御部、１５…上部コリメータ、１６…コリメータ制御部、１７…寝台天板、１８…寝台制御部、２１…データ収集部、２２…前処理部、２３…データ記憶部、２４…システム制御部、２５…画像再構成部、２７…スキャノグラム生成部、２９…表示部、３１…架台制御部。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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