(57)【要約】【課題】Ｘ線ＣＴ装置のキャリブレーションにおいて宇宙線などによる影響を低減する。【解決手段】ファンビーム１２を実際に照射検出して行われるキャリブレーションにおいて、Ｘ線発生器１０とＸ線検出器２０は、水平方向（Ｘ軸方向）に沿って配置される。つまり、回転機構７０によって回転ベース７２が回転されることにより、Ｘ線発生器１０とＸ線検出器２０が移動され、半導体素子アレイ２２の検出面の法線がほぼ水平方向に向けられる。ミューオンは、ほぼ鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って飛来する確率が高いため、半導体素子アレイ２２の検出面の法線をほぼ水平方向とすることにより、ミューオンが検出面に飛び込む確率を低減させることができる。その結果、Ｘ線の検出動作を含んだキャリブレーションにおいて、ミューオンなどの影響を受け難くなり一層正確にキャリブレーションを行うことが可能になる。【選択図】図２
2008302066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線発生部と、
Ｘ線を検出する複数の半導体素子からなる半導体素子アレイを備えたＸ線検出部と、
Ｘ線発生部とＸ線検出部を互いに対向させた状態で回転する回転駆動部と、
Ｘ線の検出データに基づいてＸ線画像データを形成する画像形成部と、
を有し、
前記回転駆動部は、Ｘ線検出部によってＸ線を検出するキャリブレーションにおいて、Ｘ線検出部の検出面の法線が実質的に水平方向となるようにＸ線発生部とＸ線検出部を回転させる、
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記Ｘ線検出部の検出面は平板状である、
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置のキャリブレーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
動物や人間などの被検体にＸ線を照射して透過したＸ線から得られる投影データに基づいて被検体のＸ線画像を形成するＸ線ＣＴ装置が知られている。Ｘ線画像を利用することにより、被検体の体内の様子を視覚的に診断することができるため、例えば人間に対する医療の現場においてＸ線ＣＴ装置は欠かせない存在となっている。また、人間以外の動物に関する治療や実験などにおいてもＸ線ＣＴ装置の利用価値は極めて高い。
【０００３】
一般にＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線発生器から被検体に対してＸ線を照射して被検体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出し、その検出結果に基づいてＸ線画像を形成する。従って、高画質で高品質なＸ線画像を形成するためには、Ｘ線発生器から照射されるＸ線の強度やＸ線検出器におけるＸ線の検出感度などを安定させることが望ましい。
【０００４】
そこで、Ｘ線の強度やＸ線の検出感度などを安定させるために、これらを調整するキャリブレーションが行われる。例えば、Ｘ線ＣＴ装置を利用して撮像を行う前に、Ｘ線ＣＴ装置のキャリブレーションが行われ、Ｘ線発生器やＸ線検出器などが適宜調整される。キャリブレーションを正確に行うためには、キャリブレーション時にノイズなどの影響を受けないことが望ましい。
【０００５】
Ｘ線ＣＴ装置による撮像時などにおける外来ノイズとして、宇宙線が知られている。宇宙線は、宇宙空間から不規則的に絶え間なく地球に飛び込み、大気中の原子と衝突してミューオンなどとして地表に飛来する。こうした宇宙線などの外来放射線がＸ線ＣＴ装置による撮像や測定において悪影響を及ぼす場合がある。そのため、従来から、宇宙線による影響の度合いを知るための技術や宇宙線による影響を取り除くための技術がいくつか提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、撮像素子を利用して光を撮像して画像を形成し、さらに２枚の高エネルギー検出セルを利用して宇宙線の通過位置を検出し、撮像された画像と検出された宇宙線の通過位置を重ねて表示させることにより、画像中の宇宙線の通過位置における点が宇宙線によるものであることを認識させる技術が記載されている。
【０００７】
また、特許文献２には、バックグランドノイズとなる宇宙線成分を除去する体表面モニタが記載されており、特許文献３には、宇宙線および内部バックグランドに相当する検出パルスを除去して高精度の放射線検出を行う技術が記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−３１２９５５号公報
【特許文献２】特開平１１−４４７６６号公報
【特許文献３】特開平１１−３２６５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のような背景において、本願発明者らは、Ｘ線ＣＴ装置のキャリブレーション時における宇宙線などの影響に注目して研究開発を重ねてきた。
【００１０】
本発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、Ｘ線ＣＴ装置のキャリブレーションにおける宇宙線などの影響を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線を照射するＸ線発生部と、Ｘ線を検出する複数の半導体素子からなる半導体素子アレイを備えたＸ線検出部と、Ｘ線発生部とＸ線検出部を互いに対向させた状態で回転する回転駆動部と、Ｘ線の検出データに基づいてＸ線画像データを形成する画像形成部と、を有し、前記回転駆動部は、Ｘ線検出部によってＸ線を検出するキャリブレーションにおいて、Ｘ線検出部の検出面の法線が実質的に水平方向となるようにＸ線発生部とＸ線検出部を回転させることを特徴とする。
【００１２】
上記態様において、Ｘ線検出部は、例えば電荷蓄積方式の半導体Ｘ線検出器などであり、半導体素子により直接的にＸ線を検出するものが望ましい。つまり、シンチレータなどを介してＸ線を光に変換してＣＣＤなどで光を検出する間接的な検出器よりも、Ｘ線の照射によって結晶中に生じる電子などを直接的に検出する検出器が望ましい。例えば電荷蓄積方式の半導体Ｘ線検出器であれば、ＣＣＤなどで光を検出する間接的なタイプに比べて、およそ１０００倍程度の感度の向上が可能になる。但し、単にＸ線の検出感度を高めると、被検体を透過したＸ線の検出感度が高められるものの、宇宙線などに対する感度も高められ、Ｘ線の検出感度などに関するキャリブレーション時において、宇宙線などによる影響が無視できなくなる。
【００１３】
上記態様においては、宇宙線などによる影響を低減させるために、望ましくは宇宙線などによる影響を完全に無くすために、Ｘ線の検出動作を含んだキャリブレーションにおいて、Ｘ線検出部の検出面の法線が実質的に水平方向となるようにＸ線発生部とＸ線検出部を回転させている。宇宙線（例えばミューオン）は、ほぼ鉛直方向に沿って飛来する確率が高いことが知られている。例えば、地上付近におけるミューオンの角度分布は、地表に対する角度をθとするとｃｏｓ２θに比例した分布を示すことが知られている。そこで、上記態様においては、Ｘ線検出部の検出面の法線が実質的に水平方向となるようにＸ線発生部とＸ線検出部を回転させることにより、Ｘ線検出部の検出面にミューオンなどが飛び込むことを低減させている。その結果、Ｘ線の検出動作を含んだキャリブレーションにおいて、ミューオンなどの影響を受け難くなり、一層正確にキャリブレーションを行うことが可能になる。
【００１４】
望ましい態様において、前記Ｘ線検出部の検出面は平板状であることを特徴とする。検出面を平板状とすることにより、ミューオンなどが検出面に飛び込むことをさらに低減させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、Ｘ線ＣＴ装置のキャリブレーションにおいて宇宙線などによる影響を低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１には、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の好適な実施形態が示されており、図１は、その全体構成を示す機能ブロック図である。このＸ線ＣＴ装置は、例えばマウス、ラット、モルモット、ハムスターなどの小動物の被検体９０に関するＣＴ測定に適している。なお、被検体９０は、これら例示のものに限定されない。
【００１８】
Ｘ線発生器１０は、例えば容器などに収容された被検体９０に対してＸ線を照射する。つまり、Ｘ線発生器１０は、立体的な末広形状のファンビーム１２を照射する。ファンビーム１２は、角錐形状であることが望ましい。但しファンビーム１２が円錐形状などであってもよい。
【００１９】
Ｘ線検出器２０は、被検体９０を挟んでＸ線発生器１０に対向して配置され、被検体９０を透過するファンビーム（Ｘ線）１２を検出する。Ｘ線検出器２０は、電荷蓄積方式の半導体Ｘ線検出器であり、複数の半導体素子からなる半導体素子アレイ２２を備えている。そして、Ｘ線の照射によって各半導体素子の固体中に生じる電子などを計測することによりＸ線が直接的に（Ｘ線を光などに変換することなく）検出される。
【００２０】
半導体素子アレイ２２を構成する複数の半導体素子は二次元的に配列される。例えば、図のＸ軸方向に沿って直線状に２０００個の半導体素子が並べられ、図のＹ軸方向に沿って直線状に６０個の半導体素子が並べられ、合計１２００００個の半導体素子により平板状の検出面を備えた半導体素子アレイ２２が形成される。なお、半導体素子の上記素子数はあくまでも一例であり、本発明はこれの素子数に限定されない。また、半導体素子アレイ２２の検出面の大きさは、例えば小動物の被検体９０を対象とする場合には、Ｘ軸方向に沿って３０ｃｍ程度でありＹ軸方向に沿って６ｍｍ程度である。半導体素子アレイ２２の素子数や大きさは、測定対象となる被検体９０の大きさなどに応じて決定されてもよい。
【００２１】
Ｘ線検出器２０によるＸ線の検出データ、つまり被検体９０を透過するファンビーム１２から得られる投影データは、半導体素子アレイ２２の各チャンネルごとに得られる。例えば、各半導体素子を１チャンネルとして、半導体素子アレイ２２の全体で１２００００チャンネルの投影データがＸ線検出器２０から出力される。なお、いくつかの半導体素子により１つのチャンネルを形成してもよい。
【００２２】
また、半導体素子アレイ２２は、ファンビーム１２の底辺の全域を検出できることが望ましい。そのため、半導体素子アレイ２２の検出面とファンビーム１２の底辺は、ほぼ同じ大きさでほぼ同じ形状であることが望ましい。半導体素子アレイ２２の検出面は、例えば平板状に形成されるが、後に説明する回転方向に沿って円弧状に反った形状であってもよい。
【００２３】
Ｘ線発生器１０とＸ線検出器２０は、回転ベース７２に搭載されており、互いの対向配置状態を維持しつつ被検体９０を中心とする円の円周に沿って回転される。回転ベース７２は回転機構７０によって回転される。なお、被検体９０は回転されない。スライド機構８０は、回転ベース７２の回転中心軸方向に沿って、被検体９０をスライド移動させる。例えば被検体９０がテーブルに載せられ、そのテーブルがスライド機構８０により図のＹ軸方向に沿って直線的に移動される。
【００２４】
被検体９０のＸ線ＣＴ画像を形成する際には、まず、スライド機構８０によって被検体９０がＹ軸方向の所定位置に移動され、移動された被検体９０を中心としてＸ線発生器１０とＸ線検出器２０が一回転される。その回転により、Ｘ線発生器１０が、被検体９０に対するファンビーム１２の照射角度を徐々に変化させて複数の照射方向からファンビーム１２を照射し、Ｘ線検出器２０が各照射方向ごとにファンビーム１２を検出する。検出された投影データは、各照射方向ごとに且つ各チャンネルごとにＸ線検出器２０から出力される。
【００２５】
Ｘ線発生器１０とＸ線検出器２０を一回転させることにより得られる投影データに基づいて被検体９０のＸ線断層画像が形成される。半導体素子アレイ２２がＹ軸方向に６０個（６０チャンネル分）の素子を備えていれば、Ｘ線発生器１０とＸ線検出器２０を一回転させることにより６０枚のＸ線断層画像を形成することができる。
【００２６】
Ｘ線発生器１０とＸ線検出器２０が一回転され、Ｘ線断層画像の形成に必要な投影データが収集されると、スライド機構８０によって被検体９０がＹ軸方向に沿って移動され、さらに、その移動された位置においてＸ線発生器１０とＸ線検出器２０が一回転されて投影データが収集される。なお、Ｘ線発生器１０とＸ線検出器２０は、Ｙ軸上のある位置において一方向に３６０°回転されて投影データを収集し、次のＹ軸上の位置において逆方向に３６０°回転されて投影データを収集する。もちろん、Ｘ線発生器１０とＸ線検出器２０が、常に一定の方向に回転される構成でもよい。
【００２７】
こうして、スライド機構８０によって被検体９０をＹ軸方向に沿って移動させてＹ軸上の各位置において投影データを収集することにより、被検体９０の全体に亘って投影データが収集され、被検体９０の全体に関するＸ線断層画像を形成することができる。もちろんＹ軸上の必要な位置におけるＸ線断層画像のみを形成するようにしてもよい。
【００２８】
Ｘ線検出器２０において各照射方向ごとに且つ各チャンネルごとに得られた投影データは、画像形成部４０へ出力される。画像形成部４０は、複数の投影データに基づいてＸ線画像データを形成する。画像形成部４０は、各照射方向ごとに且つ各チャンネルごとに得られた複数の投影データに基づいて、再構成演算処理を行うことによりＣＴ画像データ（断層画像データ）を構成する。再構成演算については公知の各種の手法を利用することが可能である。また、画像形成部４０は、構成された断層画像データを利用して被検体９０に関する診断パラメータなどを算出してもよい。こうして、画像形成部４０において被検体９０の断層画像データが形成されると、その断層画像データに対応した断層画像が表示部５０に表示される。
【００２９】
図１に示すＸ線ＣＴ装置の各構成（各機能ブロック）は、制御部６０によって集中的に制御される。また、図１に示す構成のうちの一部がコンピュータなどによって実現されてもよい。例えば、画像形成部４０と表示部５０がコンピュータによって実現され、Ｘ線発生器１０とＸ線検出器２０などを備えた測定ユニットとそのコンピュータが接続されて、図１のＸ線ＣＴ装置が実現されてもよい。
【００３０】
次に、図１のＸ線ＣＴ装置のキャリブレーションにおいてミューオンなどの宇宙線の影響を低減する方法について説明する。ミューオンは、例えば数分から数十分に１度程度の頻度でＸ線検出器２０に飛来する。ミューオンは比較的高エネルギーであるため、ミューオンが電荷蓄積方式のＸ線検出器２０に入射すると、それを検出した半導体素子の投影データは特異的な値となる。例えばＸ線発生器１０から照射されて被検体９０を透過したＸ線の投影データの値に対して、ミューオンを検出した際の投影データの値は、数十倍から数百倍程度の大きな値となる。そのため、Ｘ線の検出動作を含んだキャリブレーションにおいて、ミューオンの影響が無視できない。そこで、本実施形態においては、Ｘ線検出器２０の検出面の方向を調整してミューオンの影響を低減させる。
【００３１】
図２は、キャリブレーション時の検出面の方向を説明するための図である。図２には、図１に示したＸ線ＣＴ装置のＸ線発生器１０とＸ線検出器２０を回転させた状態が示されている。なお、図１に示した画像形成部４０と表示部５０と制御部６０とスライド機構８０は、図２において図示省略されている。
【００３２】
キャリブレーションは、Ｘ線ＣＴ装置を電気的または機械的に調整する作業であり、Ｘ線ＣＴ装置を利用して撮影などを行う前に、例えば一日に一度だけ実施される。キャリブレーションでは、例えば、Ｘ線を実際に照射検出して実施されるＸ線の強度やＸ線の検出感度に関する調整や、回転機構７０の回転動作に関する機械的な調整や、スライド機構のスライド動作に関する機械的な調整などが行われる。本実施形態では、Ｘ線発生器１０とＸ線検出器２０を図２に示すような位置に回転させてから、Ｘ線を実際に照射検出して行われるキャリブレーションが実施される。
【００３３】
図２において、Ｘ線発生器１０とＸ線検出器２０は、水平方向（Ｘ軸方向）に沿って配置されている。つまり、回転機構７０によって回転ベース７２が回転されることにより、図１に示す位置から図２に示す位置にＸ線発生器１０とＸ線検出器２０が回転移動され、半導体素子アレイ２２の検出面の法線がほぼ水平方向に向けられる。そして、この配置状態で、Ｘ線発生器１０からファンビーム１２が照射され、Ｘ線検出器２０によってそのファンビーム１２を検出することにより、例えば、Ｘ線（ファンビーム１２）の照射強度や、Ｘ線の検出感度が調整される。その際、図２に示すように半導体素子アレイ２２の検出面の法線がほぼ水平方向を向いているため、ミューオンの影響を受け難い。
【００３４】
ミューオンは、ほぼ鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って飛来する確率が高いことが知られている。例えば、地上付近におけるミューオンの角度分布は、地表（Ｘ軸方向）に対する角度をθとするとｃｏｓ２θに比例した分布を示すことが知られている。そこで、本実施形態のように半導体素子アレイ２２の検出面の法線をほぼ水平方向とすることにより、例えば検出面の法線を鉛直方向とする場合に比べ、ミューオンが検出面に飛び込む確率を低減させることができる。その結果、Ｘ線の検出動作を含んだキャリブレーションにおいて、ミューオンなどの影響を受け難くなり一層正確にキャリブレーションを行うことが可能になる。
【００３５】
なお、図２に示す配置状態から、Ｘ線発生器１０とＸ線検出器２０を１８０°回転させた状態でＸ線の検出動作を含んだキャリブレーションを実施してもよい。また、Ｘ線の検出動作を含まないキャリブレーション、例えば、回転機構７０の回転動作に関する機械的な調整やスライド機構のスライド動作に関する機械的な調整については、その調整項目に応じてＸ線発生器１０とＸ線検出器２０の配置状態を決定すればよい。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成を示す機能ブロック図である。
【図２】キャリブレーション時の検出面の方向を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  Ｘ線発生器、２０  Ｘ線検出器、４０  画像形成部、７０  回転機構。
【図１】
2008302066.tif 000003
【図２】
2008302066.tif 000004