(57)【要約】【課題】高空間分解能と通常分解能とでの選択的なＸ線検出を可能にするとともにその選択による隔壁や遮蔽板によるＸ線利用効率の低下を抑制すること。【解決手段】は、回転軸を中心として回転自在に設けられるＸ線ＣＴ用検出器は、回転軸に沿って配列された、回転軸に直交する方向に関して分解能の異なる複数の検出部２０１，２０２を有する。【選択図】      図４
2015159903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心として回転自在に設けられるＸ線ＣＴ用検出器において、
前記回転軸に沿って配列された、前記回転軸に直交する方向に関して分解能の異なる複数の検出部を有することを特徴とするＸ線ＣＴ用Ｘ線検出器。
【請求項２】
前記複数の検出部は、前記回転軸の方向と前記回転軸に直交する方向との２方向に関して分解能が異なることを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ用Ｘ線検出器。
【請求項３】
前記複数の検出部は、前記回転軸の方向に関する分解能は同一であることを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ用Ｘ線検出器。
【請求項４】
前記複数の検出部は第１検出部と第２検出部とを有し、前記第２検出部の前記回転軸に直交する方向に関する分解能は、前記第１検出部の前記回転軸に直交する方向に関する分解能の略１／２であることを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ用Ｘ線検出器。
【請求項５】
前記複数の検出部は、前記回転軸の方向と前記回転軸に直交する方向とに関する検出素子マトリクスサイズが同一であることを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ用Ｘ線検出器。
【請求項６】
Ｘ線管球と、
Ｘ線検出器と、
前記Ｘ線管球及び前記Ｘ線検出器を回転軸の周りを回転可能に支持する回転機構と、
前記Ｘ線検出器の出力に基づいて画像データを再構成する再構成処理部とを具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
前記Ｘ線検出器は、前記回転軸に沿って配列された、前記回転軸に直交する方向に関して分解能の異なる複数の検出部を有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７】
前記Ｘ線管球を前記回転軸と略平行に移動自在に支持する移動機構をさらに備え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線検出器を前記回転軸と略平行に移動自在に支持する移動機構をさらに備え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９】
前記Ｘ線管球は、前記回転軸に配列された複数の陽極と陰極のセットを有す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１０】
前記Ｘ線検出器の出力を収集しデジタル信号に変換するデータ収集部と、
前記複数の検出部を選択的に前記データ収集部に接続する接続部とをさらに備え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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ用Ｘ線検出器及びそれを装備したＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＸ線コンピュータ断層撮影装置（Ｘ線ＣＴ）に比べ、空間分解能を２倍程度に高めた高精細ＣＴ(μＣＴという)が学会等で各社から提案されている。
【０００３】
しかしμＣＴは従来ＣＴに比べ、シンチレータブロックでの受光部に対する隔壁やコリメータの透過部に対する散乱線をカットするための遮蔽板の割合が増えてしまう。
【０００４】
これら隔壁や遮蔽板はＸ線受光による検出器ＤＡＳから出力には寄与しない部分であり、μＣＴではＸ線利用効率が悪くなる為、高分解能を求めない通常の撮影では被曝量が多くなってしまい、用途が限定されてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2009-142398号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
目的は、高空間分解能と通常分解能とでの選択的なＸ線検出を可能にするとともにその選択による隔壁や遮蔽板によるＸ線利用効率の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態は、回転軸を中心として回転自在に設けられるＸ線ＣＴ用検出器において、回転軸に沿って配列された、回転軸に直交する方向に関して分解能の異なる複数の検出部を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図である。
【図２】図１のハイブリッドＸ線検出器、マルチプレクサ及びＤＡＳの概略構成を示す図である。
【図３】図２のマルチプレクサの変形例を示す図である。
【図４】図１のハイブリッドＸ線検出器の概略構成を示す図である。
【図５】図４のハイブリッドＸ線検出器の変形例を示す図である。
【図６】図１のＸ線管球の移動機構の構成を示す図である。
【図７】図６のＸ線管球の移動機構に代わるＸ線検出器移動機構の構成を示す図である。
【図８】図６のＸ線管球の移動機構に代わるＸ線管球の他の構成を示す図である。
【図９】図６のＸ線管球の移動機構に代わる２管球の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わるＸ線ＣＴ用Ｘ線検出器及びそれを装備したＸ線コンピュータ断層撮影装置を説明する。なお、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置には、Ｘ線管球とＸ線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転方式と、リング状に多数のＸ線検出器が配置され、Ｘ線管球のみが被検体の周囲を回転する固定／回転方式と、複数のＸ線管球がリング上に配置され、複数のＸ線検出器も同様にリング上に配置された固定／固定方式等様々な方式があり、いずれの方式でも適用可能である。回転／回転方式に関して、一対のＸ線管球とＸ線検出器とが回転フレームに搭載された一管球型と、Ｘ線管球とＸ線検出器との対が回転フレームに複数搭載されたいわゆる多管球型とがあるが、いずれの型でも適用可能である。Ｘ線検出器に関して、被検体を透過したＸ線をシンチレータ等の蛍光体で光に変換してから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あるが、いずれの形を採用してもよい。
【００１０】
図１に、本実施形態に係るコンピュータ断層撮影装置の構成をブロック図により示している。スキャン本体１００は、回転軸Ｚを中心として回転自在に支持され、架台駆動部１０７に回転駆動される円環状の回転フレーム１０２を有する。なお、回転軸をＺ軸とする。このＺ軸に体軸がほぼ一致するように被検体が撮影領域に配置される。回転フレーム１０２にコーンビーム形Ｘ線管球１０１とハイブリッド２次元検出器１０３とが対向して配置されている。コーンビーム形Ｘ線管球１０１は、高電圧発生器１０９からスリップリング１０８を経由して管電圧の印加及びフィラメント電流の供給等を受けてＸ線を発生する。発生されたＸ線は放射口１１３で四角錐形に整形されて出力される。
【００１１】
ハイブリッド２次元検出器１０３には、接続部１０４を介して一般的にＤＡＳ(data acquisition system) と呼ばれているデータ収集システム１１１が接続されている。データ収集システム１１１には、ハイブリッド２次元検出器１０３の各チャンネルの電流信号を電圧に変換するＩ−Ｖ変換器と、この電圧信号をＸ線の曝射周期に同期して周期的に積分する積分器と、この積分器の出力信号を増幅するアンプと、このプリアンプの出力信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル・コンバータとが、チャンネルごとに設けられている。ＤＡＳ１１１の出力にはデータ伝送装置１０５を介して前処理装置１０６が接続される。前処理装置１０６では、ＤＡＳ１１１で検出された投影データに対して、チャンネル間の感度不均一を補正したり、またＸ線強吸収体、主に金属部による極端な信号強度の低下又は信号脱落を補正する等の前処理を実行する。前処理装置１０６で補正を受けた投影データは記憶装置１１２に記憶され、またボリューム再構成処理部１１８においてボリュームデータの再構成に用いられる。画像処理部１０５はボリュームデータに対して画像表示のための処理、例えばＭＰＲ（断面変換処理）やレンダリング処理に供される。表示装置１１６はＭＰＲ画像やレンダリング画像を表示する。
【００１２】
ホストコントローラ１１０は、投影データの収集動作、つまりスキャンを実行するために、回転フレーム１０２を定速で安定的に回転させると共に、高電圧発生器１０９から高電圧等を発生させ、そして高電圧等の発生に同期してＤＡＳ１１１に収集動作をさせる等のスキャンに関わるコントロールを統括している。
【００１３】
図２に示すように、ハイブリッド２次元検出器１０３は、通常の精細性（通常の空間分解能）を有する検出部２０１と、高精細性（高い空間分解能）を有する検出部２０２とを有する。通常精細検出部２０１と高精細検出部２０２の両側にはコリメータ２０３が配置される。中央のコリメータ２０３は通常精細検出部２０１と高精細検出部２０２とで共用される。通常精細検出部２０１と高精細検出部２０２のＸ線管球１０１の側には後述のシンチレータブロックでの受光部に対する隔壁及びコリメータ２０３の透過部に対する散乱線をカットするための遮蔽板が格子状に設けられる。
【００１４】
通常精細検出部２０１は、複数の検出素子がＺ軸とＸ軸との２方向に関して２次元に配列される。各検出素子はシンチレータブロックと光電変換素子との対からなる。通常精細検出部２０１の検出素子のマトリクスはＭ×Ｎで表される。なお、Ｚ軸方向に隣り合う検出素子の中心点間距離をＺ軸空間分解能といい、Ｘ軸方向に隣り合う検出素子の中心点間距離をＸ軸空間分解能という。通常精細検出部２０１のＺ軸空間分解能は図４に示すようにｄＮで表される。通常精細検出部２０１のＸ軸空間分解能はｄＭで表される。高精細検出部２０２は、複数の検出素子がＺ軸とＸ軸との２方向に関して２次元に配列される。高精細検出部２０２の検出素子のマトリクスはｍ×ｎで表される。高精細検出部２０２のＺ軸空間分解能はｄｎで表される。高精細検出部２０２のＸ軸空間分解能はｄｍで表される。
【００１５】
典型的には、図４に示すように、通常精細検出部２０１と高精細検出部２０２とは同じマトリクスサイズを有する。つまり、Ｍ＝ｍ、Ｎ＝ｎである。また通常精細検出部２０１のＺ軸空間分解能は、高精細検出部２０２のＺ軸空間分解能の２倍である。通常精細検出部２０１のＸ軸空間分解能は、高精細検出部２０２のＸ軸空間分解能の２倍である。つまり、ｄＭ＝２・ｄｍ、ｄＮ＝２・ｄｎである。高精細検出部２０２の空間分解能は通常精細検出部２０１の空間分解能に対してＸＺの２方向に関してそれぞれ１／２である。
【００１６】
他の例として図５に示すように、通常精細検出部２０１のＺ軸空間分解能は、高精細検出部２０２のＺ軸空間分解能と同じである。通常精細検出部２０１のＸ軸空間分解能は、高精細検出部２０２のＸ軸空間分解能の２倍である。つまり、ｄＭ＝２・ｄｍ、ｄＮ＝ｄｎである。高精細検出部２０２のＺ軸空間分解能は通常精細検出部２０１のＺ軸空間分解能に対して同じであり、一方、高精細検出部２０２のＸ軸空間分解能は通常精細検出部２０１のＸ軸空間分解能に対して１／２である。
【００１７】
図４の例も、図５の例も通常精細検出部２０１と高精細検出部２０２とでマトリクスサイズは同じ、つまり、チャンネル数は同じである。
【００１８】
実際のスキャン時には、通常精細検出部２０１と高精細検出部２０２とのいずれ一方にＸ線が受光される。通常精細検出部２０１と高精細検出部２０２との両者を同時に使用する事は無い。図２に示すようにそれぞれの検出器２０１．２０２の出力は共通のＤＡＳ１１１でＡ／Ｄ変換等の処理を行う事が可能である。これにより、ＤＡＳ１１１以降の処理系は共通で使用でき、二重のコストが発生する事が抑えられる。
【００１９】
２つのＸ線検出器２０１、２０２からの出力を接続部１０４を介して単一のＤＡＳ１１１に入力するには幾つかの方法がある。その一例としては図２の様にＤＡＳ１１１の入力前にバックプレーン基板などで両検出器２０１，２０２からの出力をチャンネルごとに束ねてしまう方法である。この場合、使用していない側の検出器２０１または検出器２０２には散乱Ｘ線等が一切入らないならば、使用していない側の検出器出力の影響はオフセット補正処理により、容易に除去できる。
【００２０】
もう一つの方法は、図３に示すようにＤＡＳ１１１の入力の前にチャンネルごとに切替スイッチ１２４を設け、２つの検出器２０１，２０２のいずれかの出力としか接続しない方法である。この場合は、使用していない側の検出器２０１または２０２に散乱Ｘ線等が入っても、その影響はＤＡＳ１１１の入力データに与えない。
【００２１】
Ｘ線ＣＴではＸ線管球１１１の放射口１１３の真下に検出器１０３の中心を配置するのが理想的である。つまり検出器１０３の中心にＸ線が垂直に入射することがコーン角誤差を最小化するには好適である。本実施形態では、通常精細検出部２０１と高精細検出部２０２が体軸方向Ｚにずれて配置されているため、Ｘ線管球１０１と検出器１０３を回転フレーム１０２に固定してしまうとどちらかがズレてしまい、コーン角が増大してしまう。これを解消するため図６に示すようにＸ線管球１０１を回転軸Ｚと略平行に移動自在に支持する移動機構を介して回転フレーム１０２に設け、検出器１０３を回転フレーム１０２に固定する。Ｘ線管球１０１を移動させることにより、通常精細検出部２０１の中心及び高精細検出部２０２の中心に垂直にＸ線が照射され得る。
【００２２】
図７に示すように、Ｘ線管球１０１を回転フレーム１０２に固定し、検出器１０３を回転軸Ｚと略平行に移動自在に支持する移動機構を介して回転フレーム１０２に設ける方法を採用してもよい。架台１００を傾けて撮影する架台チルト撮影の場合、管球直下の撮影中心が架台の傾ける軸から外れない方が良いので、架台チルトを考慮すると図６の方法が有利である。検出器１０３または管球１０１の移動には、架台側に固定されたリニアガイド上をボールねじで移動させる方法などが考えられるが、この方式については特に指定は無く、一般的な方法で良い。
【００２３】
図８には図６、図7の方法に代えて、２焦点を有するＸ線管球１０１’を採用する例を示している。Ｘ線管球１０１’にＺ軸方向にずらして配置した２つの放射口３０５，３０６を設ける。２つの放射口３０５，３０６は２つの検出部２０１、２０２にぞれぞれ対応する位置に設けられる。一方の放射口３０５に対応する位置に回転陽極３０１と陰極３０３とが設けられる。回転陽極３０１から発生し放射口３０５から放射されるＸ線束の中心線は検出部２０１の中心に垂直に入射するように、回転陽極３０１と放射口３０５と検出部２０１との位置が設計されている。他方の放射口３０６に対応する位置に回転陽極３０２と陰極３０４とが設けられる。回転陽極３０２から発生し放射口３０６から放射されるＸ線束の中心線は検出部２０２の中心に垂直に入射するように、回転陽極３０２と放射口３０６と検出部２０２との位置が設計されている。
【００２４】
また図９に示すようにＺ軸周りの角度位置をずらして配置した２つのＸ線管球１０１−１，１０１−２を回転フレーム１−２に設け、且つ検出部２０１、２０２のＺ軸周りの角度位置もずらして配置する。２つのＸ線管球１０１−１，１０１−２はＺ軸にもずれた位置に配置される。
【００２５】
本実施形態により、高精細検出部を搭載する検出器が高精細を必要とする用途だけでなく、従来ＣＴと同じ撮影が従来ＣＴと遜色なく行う事が可能となる。これにより、２台分のＣＴより低コストで両者の機能を有するＣＴを作る事が可能となる。
【００２６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００２７】
１００・・・スキャン本体（架台）、１０１・・・Ｘ線管球、１０２・・・回転フレーム、１０３・・・ハイブリッド２次元検出器、１０４・・・接続部、１０５・・・データ伝送装置、１０６・・・前処理装置、１１１・・・ＤＡＳ、１１２・・・記憶装置、１１８・・・ボリューム再構成処理部、１０５・・・画像処理部、１１６・・・表示装置、１１０・・・ホストコントローラ、１０９・・・高電圧発生器、２０１・・・通常精細検出部、２０２・・・高精細検出部、２０３・・・コリメータ。
【図１】
2015159903.tif 000003
【図２】
2015159903.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015159903.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015159903.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015159903.tif 000011