(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生するＸ線源と、前記Ｘ線が被検体に照射される領域を制御するコリメータ装置と、前記Ｘ線源及び前記コリメータ装置と対向配置され、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源及び前記コリメータ装置、前記Ｘ線検出器を前記被検体の周囲で回転させる回転円盤を備えるＸ線ＣＴ装置であって、
前記コリメータ装置は、らせんスキャン時の再構成範囲に対する前記Ｘ線の焦点の位置に応じて前記Ｘ線が照射される領域を制御する動的コリメータと、前記動的コリメータよりも前記Ｘ線検出器側に配置され、前記動的コリメータの動きに連動して動作することにより前記動的コリメータで発生する半影を低減する半影カッターを含み、
前記動的コリメータは、前記被検体の体軸方向へ移動する所定の幅のスリットを有する第１のスリット板と、平板の対である平板対とを備え、前記平板の各々は前記焦点の中心と前記Ｘ線検出器の中心とを結ぶ焦点中心線を基準として対称に前記被検体の体軸方向へ移動し、
前記半影カッターは、前記被検体の体軸方向へ移動する所定の幅を有するスリットを有する第２のスリット板であって、前記再構成範囲外の半影を遮蔽し、
前記第２のスリット板の位置は、前記焦点中心線から前記第２のスリット板のスリットの端部までの距離をＷｂ、前記焦点から前記第２のスリット板の前記Ｘ線検出器側の面までの距離をＬｂ、前記焦点から前記第１のスリット板の前記Ｘ線検出器側の面までの距離をＬａ、前記焦点中心線から前記第１のスリット板のスリットの端部までの距離をＷａ、前記焦点中心線から前記焦点の端部までの距離をＤとした場合に次式
0006681256.tif 000008
に基づいて設定されることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
Ｘ線を発生するＸ線源と、前記Ｘ線が被検体に照射される領域を制御するコリメータ装置と、前記Ｘ線源及び前記コリメータ装置と対向配置され、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源及び前記コリメータ装置、前記Ｘ線検出器を前記被検体の周囲で回転させる回転円盤を備えるＸ線ＣＴ装置であって、
前記コリメータ装置は、らせんスキャン時の再構成範囲に対する前記Ｘ線の焦点の位置に応じて前記Ｘ線が照射される領域を制御する動的コリメータと、前記動的コリメータよりも前記Ｘ線検出器側に配置され、前記動的コリメータの動きに連動して動作することにより前記動的コリメータで発生する半影を低減する半影カッターを含み、
前記動的コリメータは、個別に可動する第１の遮蔽板と第２の遮蔽板を有し、
前記半影カッターは、個別に可動する第３の遮蔽板と第４の遮蔽板を有し、前記第３の遮蔽板は前記第１の遮蔽板の動きに応じて移動し、前記第４の遮蔽板は前記第２の遮蔽板の動きに応じて移動し、
前記第３の遮蔽板と前記第４の遮蔽板は、前記被検体の体軸方向へ移動し、
前記第３の遮蔽板と前記第４の遮蔽板の位置は、前記焦点の中心と前記Ｘ線検出器の中心とを結ぶ焦点中心線から前記第３の遮蔽板又は前記第４の遮蔽板の端部までの距離をＷｂｎ、前記焦点から前記第３の遮蔽板又は前記第４の遮蔽板の前記Ｘ線検出器側の面までの距離をＬｂ、前記焦点から前記第１の遮蔽板又は前記第２の遮蔽板の前記Ｘ線検出器側の面までの距離をＬａ、前記焦点中心線から前記第１の遮蔽板又は前記第２の遮蔽板の端部までの距離をＷａｎ、前記焦点中心線から前記焦点の端部までの距離をＤとした場合に次式
0006681256.tif 000009
に基づいて設定されることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
Ｘ線を発生するＸ線源と、前記Ｘ線が被検体に照射される領域を制御するコリメータ装置と、前記Ｘ線源及び前記コリメータ装置と対向配置され、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源及び前記コリメータ装置、前記Ｘ線検出器を前記被検体の周囲で回転させる回転円盤を備えるＸ線ＣＴ装置であって、
前記コリメータ装置は、らせんスキャン時の再構成範囲に対する前記Ｘ線の焦点の位置に応じて前記Ｘ線が照射される領域を制御する動的コリメータと、前記動的コリメータよりも前記Ｘ線検出器側に配置され、前記動的コリメータの動きに連動して動作することにより前記動的コリメータで発生する半影を低減する半影カッターを含み、
前記動的コリメータは、個別に可動する第１の遮蔽板と第２の遮蔽板を有し、
前記半影カッターは、個別に可動する第３の遮蔽板と第４の遮蔽板を有し、前記第３の遮蔽板は前記第１の遮蔽板の動きに応じて移動し、前記第４の遮蔽板は前記第２の遮蔽板の動きに応じて移動し、
前記第３の遮蔽板と前記第４の遮蔽板は、前記焦点の中心と前記Ｘ線検出器の中心とを結ぶ焦点中心線と平行に移動することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
Ｘ線を発生するＸ線源と、前記Ｘ線が被検体に照射される領域を制御するコリメータ装置と、前記Ｘ線源及び前記コリメータ装置と対向配置され、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源及び前記コリメータ装置、前記Ｘ線検出器を前記被検体の周囲で回転させる回転円盤を備えるＸ線ＣＴ装置であって、
前記コリメータ装置は、らせんスキャン時の再構成範囲に対する前記Ｘ線の焦点の位置に応じて前記Ｘ線が照射される領域を制御する動的コリメータと、前記動的コリメータよりも前記Ｘ線検出器側に配置され、前記動的コリメータの動きに連動して動作することにより前記動的コリメータで発生する半影を低減する半影カッターを含み、
前記動的コリメータは、個別に可動する第１の遮蔽板と第２の遮蔽板を有し、
前記半影カッターは、個別に可動する第３の遮蔽板と第４の遮蔽板を有し、前記第３の遮蔽板は前記第１の遮蔽板の動きに応じて移動し、前記第４の遮蔽板は前記第２の遮蔽板の動きに応じて移動し、
前記第３の遮蔽板と前記第４の遮蔽板は、前記第１の遮蔽板又は前記第２の遮蔽板の前記Ｘ線検出器側の面にそれぞれ設けられたヒンジ部を介して接続され、前記ヒンジ部を中心として回転することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記第３の遮蔽板と前記第４の遮蔽板の位置は、前記焦点から前記第３の遮蔽板又は前記第４の遮蔽板の前記Ｘ線検出器側の面までの距離をＬｂｎ、前記焦点中心線から前記第３の遮蔽板又は前記第４の遮蔽板の端部までの距離をＷｂ、前記焦点中心線から前記焦点の端部までの距離をＤ、前記焦点中心線から前記第１の遮蔽板又は前記第２の遮蔽板の端部までの距離をＷａｎ、前記焦点から前記第１の遮蔽板又は前記第２の遮蔽板の前記Ｘ線検出器側の面までの距離をＬａとした場合に次式
0006681256.tif 000010
に基づいて設定されることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記第３の遮蔽板と前記第４の遮蔽板の位置は、前記焦点の中心と前記Ｘ線検出器の中心とを結ぶ焦点中心線から前記第１の遮蔽板又は前記第２の遮蔽板の端部までの距離をＷａｎ、前記焦点中心線から前記焦点の端部までの距離をＤ、前記焦点から前記第１の遮蔽板又は前記第２の遮蔽板の前記Ｘ線検出器側の面までの距離をＬａ、前記第１の遮蔽板と前記第３の遮蔽板とのなす角又は前記第２の遮蔽板と前記第４の遮蔽板とのなす角をθｎ、前記第１の遮蔽板に設けられた前記ヒンジ部から前記第１の遮蔽板までの距離又は前記第２の遮蔽板に設けられた前記ヒンジ部から前記第２の遮蔽板までの距離をＲａ、前記第
３の遮蔽板又は前記第４の遮蔽板の長さをＲｂとした場合に次式
0006681256.tif 000011
に基づいて設定され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(Computed Tomography)装置に係り、X線が照射される領域を動的に制御するコリメータ装置で半影による被ばく線量を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
X線CT装置とは、被検体にX線を照射するX線源と、被検体を透過したX線量を投影データとして検出するX線検出器と、を被検体の周囲で回転させることにより得られる複数方向からの投影データを用いて被検体の断層画像を再構成し、再構成された断層画像を表示するものである。X線CT装置で表示される画像は、被検体の中の臓器の形状を描写するものであり、画像診断に使用される。
【０００３】
X線による被ばくをともなって取得される投影データの全ては、断層画像の再構成に有効に用いられることが望ましい。しかし、らせんスキャンにおいて被検体の体軸方向のX線照射幅、いわゆるスライス幅が固定である場合、らせんスキャンの開始時と終了時に取得された投影データの一部が再構成に用いられず、被検体に対して不必要な被ばくをもたらす。特許文献1には、位置固定の前置絞りと移動可能なスリット板との組み合わせや、個別に移動可能な2つの絞り部材の組み合わせにより、らせんスキャンの開始時と終了時の不必要な被ばく線量を低減する動的コリメータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2014-144368号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献1ではらせんスキャンの開始時と終了時の不必要な被ばく線量を低減できるものの、半影に対する配慮がなされていないので、被ばく線量の低減としては不十分である。すなわち、X線の焦点は有限な大きさを有しているため、X線が照射される領域の外側近傍に半影と呼ばれる領域が生じ、この領域では不必要な被ばくが生じる。
【０００６】
そこで本発明は、らせんスキャンの開始時と終了時の被ばく線量を低減するとともに半影による被ばく線量の低減も可能なX線CT装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、らせんスキャン時の再構成範囲に対するX線の焦点の位置に応じてX線が照射される領域を制御する動的コリメータの動きに連動して動作する半影カッターを設けることを特徴とする。
【０００８】
具体的には、本発明はX線を発生するX線源と、前記X線が被検体に照射される領域を制御するコリメータ装置と、前記X線源及び前記コリメータ装置と対向配置され、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、前記X線源及び前記コリメータ装置、前記X線検出器を前記被検体の周囲で回転させる回転円盤を備えるX線CT装置であって、前記コリメータ装置は、らせんスキャン時の再構成範囲に対する前記X線の焦点の位置に応じて前記X線が照射される領域を制御する動的コリメータと、前記動的コリメータよりも前記X線検出器側に配置され、前記動的コリメータの動きに連動して動作することにより前記動的コリメータで発生する半影を低減する半影カッターを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、らせんスキャンの開始時と終了時の被ばく線量を低減するとともに半影による被ばく線量の低減も可能なX線CT装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一の実施形態のX線CT装置の全体構成図
【図２】動的コリメータの概略を説明するための斜視図
【図３】動的コリメータの動作を説明するための側面図
【図４】動的コリメータで発生する半影を説明するための側面図
【図５】第一の実施形態の半影カッターの概略を説明するための斜視図
【図６】第一の実施形態の半影カッターの動作を説明するための側面図
【図７】第一の実施形態の半影カッターの動作を説明するための第2の側面図
【図８】第一の実施形態の処理の流れを説明するための図
【図９】図8のS805及びS806を補足説明するための側面図
【図１０】第二の実施形態の半影カッターの概略を説明するための斜視図
【図１１】第二の実施形態の半影カッターの動作を説明するための側面図
【図１２】第二の実施形態の半影カッターの動作を説明するための第2の側面図
【図１３】第二の実施形態の処理の流れを説明するための図
【図１４】図13のS1305を補足説明するための側面図
【図１５】第三の実施形態の半影カッターの動作を説明するための側面図
【図１６】第四の実施形態の半影カッターの動作を説明するための側面図
【図１７】第四の実施形態の半影カッターの動作を説明するための第2の側面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面に従って本発明に係るX線CT装置の好ましい実施形態について説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１２】
[第一の実施形態]
図1を用いて、本実施形態のX線CT装置の概略を説明する。図1に示すようにX線CT装置1は、スキャンガントリ部100と操作ユニット120を備える。
【００１３】
スキャンガントリ部100は、X線管装置101と、回転円盤102と、コリメータ装置103と、X線検出器106と、データ収集装置107と、寝台装置105と、ガントリ制御装置108と、寝台制御装置109と、X線制御装置110と、コリメータ制御装置111を備えている。
【００１４】
X線管装置101はX線を発生するX線源である。コリメータ装置103は寝台装置105上に載置された被検体にX線管装置101からのX線が照射される領域を制限する装置である。コリメータ装置103の動作の詳細は後述する。
【００１５】
回転円盤102は、寝台装置105上に載置された被検体が入る開口部104を備えるとともに、X線管装置101とコリメータ装置103、X線検出器106を搭載し、X線管装置101とコリメータ装置103、X線検出器106を被検体の周囲で回転させるものである。X線検出器106は、X線管装置101及びコリメータ装置103と対向配置され被検体を透過したX線を検出することにより透過X線の空間的な分布を計測する装置であり、多数の検出素子を回転円盤102の回転方向と回転軸方向との2次元に配列したものである。
【００１６】
データ収集装置107は、X線検出器106で検出されたX線量をデジタルデータとして収集する装置である。ガントリ制御装置108は回転円盤102の回転及び傾斜を制御する装置である。寝台制御装置109は、寝台装置105の上下前後左右動を制御する装置である。なお、上下前後左右の各方向は、図1中に示した方向であり、以降の説明ではそれぞれをY方向、Z方向、X方向とも呼ぶ。
【００１７】
X線制御装置110はX線管装置101に入力される電力を制御する装置である。コリメータ制御装置111は、スキャンの過程に応じてコリメータ装置103を制御する装置である。コリメータ制御装置111の詳細についてはコリメータ装置103の動作とともに後述する。
【００１８】
操作ユニット120は、入力装置121と、画像処理装置122と、表示装置125と、記憶装置123と、システム制御装置124を備えている。
【００１９】
入力装置121は、被検体氏名、検査日時、スキャン条件等を入力するための装置であり、具体的にはキーボードやポインティングデバイス、タッチパネル等である。画像処理装置122は、データ収集装置107から送出される計測データを演算処理してCT画像の再構成を行う装置である。
【００２０】
表示装置125は、画像処理装置122で作成されたCT画像等を表示する装置であり、具体的にはCRT(Cathode-Ray Tube)や液晶ディスプレイ等である。記憶装置123は、データ収集装置107で収集したデータ及び画像処理装置122で作成されたCT画像の画像データ等を記憶する装置であり、具体的にはHDD(Hard Disk Drive)等である。システム制御装置124は、これらの装置及びガントリ制御装置108と寝台制御装置109とX線制御装置110とコリメータ制御装置111を制御する装置である。またシステム制御装置124は、後述する処理の流れを実行しても良い。
【００２１】
入力装置121から入力されたスキャン条件、特にX線管電圧やX線管電流等に基づきX線制御装置110がX線管装置101に入力される電力を制御することにより、X線管装置101はスキャン条件に応じたX線を被検体に照射する。X線検出器106は、X線管装置101から照射され被検体を透過したX線を多数のX線検出素子で検出し、透過X線の分布を計測する。回転円盤102はガントリ制御装置108により制御され、入力装置121から入力されたスキャン条件、特に回転速度等に基づいて回転する。寝台装置105は寝台制御装置109によって制御され、入力装置121から入力されたスキャン条件、特にらせんピッチ等に基づいて動作する。
【００２２】
X線管装置101からのX線照射とX線検出器106による透過X線分布の計測が回転円盤102の回転とともに繰り返されることにより、様々な角度からの投影データが取得される。投影データは、各角度を表すビュー(View)と、X線検出器106の検出素子番号であるチャネル(ch)番号及び列番号と対応付けられる。取得された様々な角度からの投影データは画像処理装置122に送信される。画像処理装置122は送信された様々な角度からの投影データを逆投影処理することによりCT画像を再構成する。再構成して得られたCT画像は表示装置125に表示される。
【００２３】
図2及び図3を用いて、コリメータ装置103の一部である動的コリメータの一例について説明する。動的コリメータは、らせんスキャンの開始時と終了時の不必要な被ばく線量を低減する。図2は動的コリメータの一例の斜視図である。図2に示した動的コリメータは可動スリット板201と、平板対202とを備える。以下、各部について説明する。
【００２４】
可動スリット板201は、焦点200から照射されるX線を遮蔽するのに十分な厚さを有する金属板であり、金属板の中央にはX線を透過するためのスリットが設けられる。スリットの大きさは、X線検出器106の大きさに応じて設定される。すなわち、スリットを通過してX線検出器106に到達したX線が照射される領域が、X線検出器106の大きさよりも大きくなるように、スリットのZ方向の幅及びZ方向と直交する方向の長さが設定される。可動スリット板201は、初期状態ではスリットの中心が焦点中心線203と合うように配置され、らせんスキャン時にはスキャンの進行状況に応じてZ方向に移動する。ここで焦点中心線203とは、焦点の中心とX線検出器106の中心とを結ぶ線である。
【００２５】
平板対202は、X線を遮蔽するのに十分な厚さを有する金属製の平板202Aの対であり、各平板202Aは焦点中心線203を基準として対称にZ方向へ移動する。すなわち、一方の平板202AがZの正方向に所定の距離だけ移動すると、他方の平板202AはZの負方向に同じ距離だけ移動する。平板202A間の距離は、スキャン条件の中のいわゆるスライス幅に応じて設定され、らせんスキャンの間、一定に保たれる。
【００２６】
図3は図2の動的コリメータの動作を示す側面図であり、らせんスキャンの進行状況を図3(a)〜図3(c)に示している。図3において、符号300は再構成範囲であり、符号301は回転円盤102の回転中心である。すなわち、再構成範囲300の外側に照射されるX線は、被検体に不必要な被ばくをもたらす。そこで、動的コリメータでは、らせんスキャンの開始時である図3(a)と終了時である図3(c)において、同図中に示すような位置に可動スリット板201を移動させることにより再構成範囲300の外側に照射されるX線を遮蔽する。なお、図3(a)と図3(c)では、遮蔽された領域をハッチングで示している。また、図3(a)と図3(b)の間、及び図3(b)と図3(c)の間でも可動スリット板201を適切に位置に移動させることにより再構成範囲300の外側に照射されるX線を低減する。
【００２７】
ところで、実際の焦点200は図3に示すような点ではなく図4に示すように有限な大きさを有している。そのため、図4のハッチングで示す領域、すなわちX線が照射される領域の外側近傍に半影が生じ、被検体に不必要な被ばくをもたらす。そこで本実施形態では半影を遮蔽する半影カッターを動的コリメータと組み合わせることにより、らせんスキャンの開始時と終了時の被ばく線量を低減するとともに半影による被ばくも低減する。
【００２８】
図5を用いて本実施形態の半影カッター501について説明する。半影カッター501は、動的コリメータである可動スリット板201と平板対202の後段、すなわちX線検出器106側に配置され、X線を遮蔽するのに十分な厚さを有する金属板であり、金属板にはX線を透過するためのスリット501Aが設けられる。スリット501AのZ方向の幅は、焦点200から半影カッター501のX線検出器106側の面までの距離と、可動スリット板201のスリットのZ方向の幅、焦点200から可動スリット板201のX線検出器106側の面までの距離に応じて設定される。半影カッター501は、初期状態ではスリット501Aの中心が焦点中心線203と合うように配置され、らせんスキャン時にはスキャンの進行状況に応じてZ方向に移動する。
【００２９】
半影カッター501は、両端を2本のガイドレール503によって支持される。ガイドレール503は、長手方向がZ方向に沿うように、回転円盤102に固定される。さらに半影カッター501は、ラック&ピニオン等を介してモータ502と接続されるので、モータ502の駆動力によりZ方向への移動が可能である。モータ502には、コリメータ制御装置111から動作指示が送信される。
【００３０】
図6を用いて半影カッター501の動作について説明する。図6はスライス幅が最大の場合であり、らせんスキャンの進行状況を図6(a)〜図6(c)に示している。なお、図6(a)〜図6(c)の進行状況は、図3(a)〜図3(b)に対応する。らせんスキャンの開始時である図6(a)において、同図中に示すように半影カッター501を移動させることにより、再構成範囲300の外側に照射される半影を遮蔽する。また、図6(a)と図6(c)の間でも半影カッター501を適切な位置に移動させることにより再構成範囲300の外側に照射される半影を遮蔽する。
【００３１】
次に図7を用いて、スライス幅が最大よりも狭いときの半影カッター501の動作について説明する。らせんスキャンの進行状況を図7(a)〜図7(c)に示しており、これらも図3(a)〜図3(b)に対応する。らせんスキャンの開始時である図7(a)において、同図中に示すように半影カッター501を移動させることにより再構成範囲300の外側に照射される半影を遮蔽する。また、図7(a)と図7(c)の間でも半影カッター501を適切な位置に移動させることにより再構成範囲300の外側に照射される半影を低減する。
【００３２】
図8を用いて、以上の構成部を備えるX線CT装置1が実行する処理の流れの例について説明する。
【００３３】
(S801)システム制御装置124はスキャン条件を取得し、スキャン条件の中からスライス幅を抽出して、コリメータ制御装置111に送信する。
【００３４】
(S802)コリメータ制御装置111は、送信されたスライス幅に応じて、平板202A間の距離2Wcを設定する。なお、Wcは、図9に示すように、焦点中心線203から平板202AのZ方向の端部までの距離である。
【００３５】
(S803)スキャンの準備が整うと、システム制御装置124は、らせんスキャンを開始させる。らせんスキャンの開始時及びその直後と、終了時及びその直前では、図4を用いて説明したように可動スリット板201がZ方向に移動する。
【００３６】
(S804)コリメータ制御装置111は、可動スリット板201が初期位置にあるかどうか判定し、初期位置でなければS805へ、初期位置であればS806へ処理を進める。可動スリット板201の初期位置とは、可動スリット板201のスリットの中心が焦点中心線203と合う位置である。
【００３７】
(S805)コリメータ制御装置111は、可動スリット板201の位置に応じて、半影カッター501の位置を設定する。半影カッター501の位置は図9に示すような各部の位置関係に基づいて式(1)によって算出される。
【００３８】
0006681256.tif 000002
ここで、Wbは焦点中心線203から半影カッター501のスリット501AのZ方向の端部までの距離、Lbは焦点200から半影カッター501のX線検出器106側の面までの距離、Laは焦点200から可動スリット板201のX線検出器106側の面までの距離、Waは焦点中心線203から可動スリット板201のスリットのZ方向の端部までの距離、Dは焦点中心線203から焦点200のZ方向の端部までの幅である。
【００３９】
Lb、La、Dはらせんスキャンの間は定数となるので、半影カッター501の位置は可動スリット板201の位置に応じて設定されることになる。なお、再構成範囲300に照射されるX線が半影カッター501によって遮蔽されるのは好ましくないので、式(1)の右辺にマージンδを加えても良い。マージンδは正数であってゼロに近いことが好ましい。
【００４０】
(S806)コリメータ制御装置111は、平板対202の位置に応じて、半影カッター501の位置を設定する。半影カッター501の位置は図9に示すような各部の位置関係に基づいて式(2)によって算出される。
【００４１】
0006681256.tif 000003
ここで、Wbは焦点中心線203から半影カッター501のスリット501AのZ方向の端部までの距離、Lbは焦点200から半影カッター501のX線検出器106側の面までの距離、Lcは焦点200から平板対202のX線検出器106側の面までの距離、Wcは焦点中心線203から平板対202のZ方向の端部までの距離、Dは焦点中心線203から焦点200のZ方向の端部までの幅である。
【００４２】
Lb、La、Dはらせんスキャンの間は定数となるので、半影カッター501の位置は平板対202の位置に応じて設定されることになる。なお、式(2)の右辺にマージンδを加えても良く、マージンδは正数であってゼロに近いことが好ましい。
【００４３】
(S807)システム制御装置124は、スキャンが終了したかどうか判定し、終了していなければS804へ処理を戻し、終了していれば一連の処理を終了する。
【００４４】
以上の処理の流れをX線CT装置1が実行するにより、らせんスキャンの開始時と終了時の被ばく線量を低減するとともに半影による被ばく線量の低減も可能となる。また、本実施形態の半影カッター501は、一つのモータ502で制御可能であるので、比較的簡単な機構で構成することができる。
【００４５】
なお、図2乃至9を用いて説明した動的コリメータは、X線の焦点200側から可動スリット板201、平板対202、半影カッター501の順で配置されているが、X線の焦点200側から平板対202、可動スリット板201、半影カッター501の順で配置されていても良い。
【００４６】
また、図2乃至9を用いて説明した半影カッター501はスリットが単数であったが、X線CT装置1が設定しうるスライス幅の数に応じた数のスリットを有するようにし、各スリットの幅を各スライス幅に応じて設定しても良い。スライス幅に応じたスリットを使用することにより、半影をより低減できるようになる。
【００４７】
また、半影カッター501のスリットの幅は、式(3)に基づいて設定されても良い。
【００４８】
0006681256.tif 000004
ここで、Sbは半影カッター501のスリット501AのZ方向の幅、Lbは焦点200から半影カッター501のX線検出器106側の面までの距離、Laは焦点200から可動スリット板201のX線検出器106側の面までの距離、Saは可動スリット板201のスリットのZ方向の幅である。なお、式(3)の右辺にマージンδを加えても良く、マージンδは正数であってゼロに近いことが好ましい。
【００４９】
[第二の実施形態]
次に第二の実施形態について説明する。第一の実施形態では、可動スリット板201と平板対202とを有する動的コリメータに対する半影カッターについて説明した。本実施形態では、個別に可動する2つの遮蔽板を有する動的コリメータに対する半影カッターについて説明する。以下、本実施形態と第一の実施形態との差異について詳細に説明し、第一の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００５０】
図10に示す斜視図を用いて本実施形態の要部について説明する。本実施形態の動的コリメータは個別に可動する2つの遮蔽板1000-1、1000-2を含む。また半影カッターも個別に可動する2つの遮蔽板1001-1、1001-2を含む。各遮蔽板1000-1、1000-2、1001-1、1001-2はX線を遮蔽するのに十分な厚さを有する金属板である。また各遮蔽板1000-1、1000-2、1001-1、1001-2は、各々のZ方向への移動のためにモータ等の駆動源と個別に接続され、コリメータ制御装置111からの指示に従い、個別にZ方向へ移動する。
【００５１】
図11を用いて半影カッター501の遮蔽板1001-1、1001-2の動作について説明する。図11はスライス幅が最大の場合であり、らせんスキャンの進行状況を図11(a)〜図11(c)に示している。なお、図11(a)〜図11(c)の進行状況は、図3(a)〜図3(b)に対応する。らせんスキャンの開始時である図11(a)において、同図中に示すように半影カッターの遮蔽板1001-1、1001-2を移動させることにより、動的コリメータの遮蔽板1000-1、1000-2によって生じる半影を遮蔽する。また、図11(a)と図11(c)の間でも半影カッターの遮蔽板1001-1、1001-2を適切な位置に移動させることにより半影を遮蔽する。
【００５２】
次に図12を用いて、スライス幅が最大よりも狭いときの半影カッターの遮蔽板1001-1、1001-2の動作について説明する。らせんスキャンの進行状況を図12(a)〜図12(c)に示しており、これらも図3(a)〜図3(b)に対応する。らせんスキャンの開始時である図12(a)において、同図中に示すように半影カッターの遮蔽板1001-1、1001-2を移動させることにより半影を遮蔽する。また、図12(a)と図12(c)の間でも半影カッターの遮蔽板1001-1、1001-2を適切な位置に移動させることにより半影を遮蔽する。
【００５３】
図13を用いて、以上の構成部を備えるX線CT装置1が実行する処理の流れの例について説明する。
【００５４】
(S801)第一の実施形態と同じである。
【００５５】
(S1303)スキャンの準備が整うと、システム制御装置124は、らせんスキャンを開始させる。らせんスキャン中は、動的コリメータの遮蔽板1000-1、1000-2が、焦点200と再構成範囲300との相対位置関係に応じてZ方向に移動し、再構成範囲300への被ばく線量を低減させる。
【００５６】
(S1305)コリメータ制御装置111は、動的コリメータの各遮蔽板1000-1、1000-2の位置に応じて、半影カッターの各遮蔽板1001-1、1001-2の位置を設定する。半影カッターの位置は図14に示すような各部の位置関係に基づいて式(4)によって算出される。
【００５７】
0006681256.tif 000005
ここで、Wbnは焦点中心線203から半影カッターの遮蔽板1001-1、1001-2のZ方向の端部までの距離、nは1又は2であっていずれかの遮蔽板を示す添え字、Lbは焦点200から半影カッターの遮蔽板1001-1、1001-2のX線検出器106側の面までの距離、Laは焦点200から動的コリメータの遮蔽板1000-1、1000-2のX線検出器106側の面までの距離、Wanは焦点中心線203から動的コリメータの遮蔽板1000-1、1000-2のZ方向の端部までの距離、Dは焦点中心線203から焦点200のZ方向の端部までの幅である。
【００５８】
Lb、La、Dはらせんスキャンの間は定数となるので、半影カッターの位置は動的コリメータの遮蔽板1000-1、1000-2の位置に応じて設定されることになる。なお、再構成範囲300に照射されるX線が半影カッターの遮蔽板1001-1、1001-2によって遮蔽されるのは好ましくないので、式(4)の右辺にマージンδを加えても良い。マージンδは、第一の実施形態と同様に、正数であってゼロに近いことが好ましい。
【００５９】
(S807)システム制御装置124は、スキャンが終了したかどうか判定し、終了していなければS804へ処理を戻し、終了していれば一連の処理を終了する。
【００６０】
以上の処理の流れをX線CT装置1が実行するにより、らせんスキャンの開始時と終了時の被ばく線量を低減するとともに半影による被ばくの遮蔽も可能となる。また、第一の実施形態に比べ、スライス幅が狭い場合においても半影による被ばくをより低減させることが可能となる。
【００６１】
[第三の実施形態]
次に第三の実施形態について説明する。第二の実施形態では、個別に可動する半影カッターがZ方向に移動することについて説明した。本実施形態では、個別に可動する半影カッターがZ方向と直交する焦点中心線203と平行に移動する。以下、本実施形態と第二の実施形態との差異について詳細に説明し、第二の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００６２】
図15を用いて本実施形態の要部を説明する。なお、図15には、図面を簡略化するため、遮蔽板1000-2側のみを示している。第二の実施形態と異なる点は、半影カッターの遮蔽板の配置及び動作方向である。図15に示す通り、遮蔽板1501-2の長手方向は焦点中心線203と平行に配置される。また遮蔽板1501-2の動作方向も焦点中心線203と平行である。
【００６３】
X線CT装置1が実行する処理の流れは、S1305以外は図13と同じであり、第二の実施形態と概ね同じである。ここでは本実施形態のS1305についてのみ説明する。
【００６４】
(S1305)コリメータ制御装置111は、動的コリメータの各遮蔽板1000-1、1000-2の位置に応じて、半影カッターの各遮蔽板1501-1、1501-2の位置を設定する。半影カッターの位置は図15に示すような各部の位置関係に基づいて式(5)によって算出される。
【００６５】
0006681256.tif 000006
ここで、Lbnは焦点200から半影カッターの遮蔽板1501-1、1501-2のX線検出器106側の面までの距離、nは1又は2であっていずれかの遮蔽板を示す添え字、Wbは焦点中心線203から半影カッターの遮蔽板1501-1、1501-2のZ方向の端部までの距離、Dは焦点中心線203から焦点200のZ方向の端部までの幅、Wanは焦点中心線203から動的コリメータの遮蔽板1000-1、1000-2のZ方向の端部までの距離、Laは焦点200から動的コリメータの遮蔽板1000-1、1000-2のX線検出器106側の面までの距離である。
【００６６】
Wb、D、Laはらせんスキャンの間は定数となるので、半影カッターの位置は動的コリメータの遮蔽板1000-1、1000-2の位置に応じて設定されることになる。なお、再構成範囲300に照射されるX線が半影カッターの遮蔽板1501-1、1501-2によって遮蔽されるのは好ましくないので、式(5)の右辺にマージンδを加えても良い。マージンδは、第一の実施形態と同様に、正数であってゼロに近いことが好ましい。
【００６７】
本実施形態によれば、らせんスキャンの開始時と終了時の被ばく線量を低減するとともに半影による被ばくの遮蔽も可能となる。また、第二の実施形態に比べ、半影カッターの遮蔽板1501-1、1501-2の長手方向が回転円盤102の遠心力方向に配置されるので、回転円盤102がより高速に回転する場合にも遮蔽板1501-1、1501-2の剛性が確保され、有利な構造である。
【００６８】
[第四の実施形態]
次に第四の実施形態について説明する。第二の実施形態では、個別に可動する半影カッターがZ方向に移動することについて説明した。本実施形態では、個別に可動する半影カッターが、動的コリメータの遮蔽板のX線検出器106側の面に設けられたヒンジ部を中心として回転する。以下、本実施形態と第二の実施形態との差異について詳細に説明し、第二の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００６９】
図16を用いて本実施形態の要部を説明する。なお、図16には、図面を簡略化するため、遮蔽板1000-2側のみを示している。第二の実施形態と異なる点は、半影カッターの遮蔽板の配置及び動作方向である。図16に示す通り、半影カッターの遮蔽板1601-2は、ヒンジ部1601-2Aを介して動的コリメータの遮蔽板1000-2のX線検出器106側の面に接続される。
【００７０】
X線CT装置1が実行する処理の流れは、S1305以外は図13と同じであり、第二の実施形態と概ね同じである。ここでは本実施形態のS1305についてのみ説明する。
【００７１】
(S1305)リメータ制御装置111は、動的コリメータの各遮蔽板1000-1、1000-2の位置に応じて、半影カッターの各遮蔽板1601-1、1601-2の位置を設定する。半影カッターの位置は図16に示すような各部の位置関係に基づいて式(6)によって算出される。
【００７２】
0006681256.tif 000007
Wanは焦点中心線203から動的コリメータの遮蔽板1000-1、1000-2のZ方向の端部までの距離、nは1又は2であっていずれかの遮蔽板を示す添え字、Dは焦点中心線203から焦点200のZ方向の端部までの幅、Laは焦点200から動的コリメータの遮蔽板1000-1、1000-2のX線検出器106側の面までの距離、θnは動的コリメータの遮蔽板1000-1、1000-2と半影カッターの遮蔽板1600-1、1600-2とのなす角、Raはヒンジ部1601-1A、1601-2Aから動的コリメータの遮蔽板1000-1、1000-2のZ方向の端部までの距離、Rbはヒンジ部1601-1A、1601-2Aから半影カッターの遮蔽板1600-1、1600-2の端部までの距離である。
【００７３】
La、D、Ra、Rbは定数となるので、動的コリメータの遮蔽板1000-1、1000-2の位置に相当するWanに応じて式(6)を満たすように半影カッターの角度θnが設定される。
【００７４】
本実施形態によれば、らせんスキャンの開始時と終了時の被ばく線量を低減するとともに半影による被ばくの遮蔽も可能となる。
【００７５】
また、図17に示すように、焦点200の直下において、半影カッターの遮蔽板1601-1、1601-2が重なるような位置まで両者を回転させることにより、X線を完全に遮蔽することが可能となる。動的コリメータの遮蔽板1000-1と遮蔽板1000-2との距離をゼロに設定したとしても、2枚の遮蔽板1000-1、1000-2が面接触となるため隙間が生じてしまい、X線が漏れる場合があった。それに対し、本実施形態によれば、X線を完全に遮蔽することが可能となる。
【００７６】
以上、4つの実施形態について説明したが、本発明のX線CT装置1は上記実施形態に限定されるものではなく、発明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を適宜組み合わせても良い。例えば、第一の実施形態で説明した動的コリメータに対し、第二乃至第四の実施形態で説明した半影カッターを組み合わせても良い。さらに、上記実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。
【符号の説明】
【００７７】
1  X線CT装置、100  スキャンガントリ部、101  X線管装置、102  回転円盤、103  コリメータ装置、104  開口部、105  寝台、106  X線検出器、107  データ収集装置、108  ガントリ制御装置、109  寝台制御装置、110  X線制御装置、111  コリメータ制御装置、120  操作卓、121  入力装置、122  画像演算装置、123  記憶装置、124  システム制御装置、125  表示装置、200  焦点、201  可動スリット板、202  平板対、300  再構成範囲、301  回転中心、501  半影カッター、501A  スリット部、502  モータ、503  ガイドレール、1000-1、1000-2  遮蔽板(動的コリメータ)、1001-1、1001-2  遮蔽板(半影カッター)、1501-1、1501-2  遮蔽板(半影カッター)、1601-1、1601-2  遮蔽板(半影カッター)、1601-1A、1601-2A  ヒンジ部
【図１】
0006681256.tif 000012
【図２】
0006681256.tif 000013
【図３】
0006681256.tif 000014
【図４】
0006681256.tif 000015
【図５】
0006681256.tif 000016
【図６】
0006681256.tif 000017
【図７】
0006681256.tif 000018
【図８】
0006681256.tif 000019
【図９】
0006681256.tif 000020
【図１０】
0006681256.tif 000021
【図１１】
0006681256.tif 000022
【図１２】
0006681256.tif 000023
【図１３】
0006681256.tif 000024
【図１４】
0006681256.tif 000025
【図１５】
0006681256.tif 000026
【図１６】
0006681256.tif 000027
【図１７】
0006681256.tif 000028