(57)【要約】【課題】計測するスライス厚に応じて、最適な増幅率設定ができ、そのことによりどのようなスライス厚さにおいても取得される画像のＳ／Ｎが良いマルチスライスＸ線ＣＴ装置を提供する。【解決手段】検出器スイッチ切替制御信号（６８）に従って、増幅器列（８）において信号を増幅する際の増幅率を切り替える第２段目のスイッチ回路（７）を備える。【選択図】      図２
2004267402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、シンチレータと光検出素子とを組み合わせたＸ線検出素子を前記Ｘ線源の焦点を中心とする円弧状に複数個配列（この配列方向を以下、チャンネル方向という）したＸ線検出素子列を、チャンネル方向と直交する方向（以下、スライス方向という）に複数列が配列された２次元のＸ線検出器と、前記スライス方向に複数列配列された２次元のＸ線検出器より、任意のスライス方向の１列以上の列数を１個以上選択する選択手段と、該選択された１列以上の列数が複数である場合には、同じチャンネル位置のＸ線検出素子からの信号を合成する合成手段と、該合成された信号を増幅する増幅手段と、該増幅された信号から被検体のスライス画像を再構成する画像再構成手段を備えたマルチスライスＸ線ＣＴ装置において、前記選択手段で選択した列数に従って、前記増幅手段において信号を増幅する際の増幅率を切り替える手段を備えたことを特徴とするマルチスライスＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線減衰測定による医学的画像を作るために使用されるＸ線ＣＴ装置に係り、特に同時に複数スライスの画像計測を行うことができるマルチスライスＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置は、被検体を中心にして対向して配置されたＸ線源とＸ線検出器を円周方向に回転させながら、Ｘ線源からＸ線を被検体に向かって放射し、前記Ｘ線源と対向して円弧状に複数の検出素子を配置させたＸ線検出器によって、被検体を透過して減弱したＸ線量を検出し、その検出した減弱データより画像再構成演算を行って、被検体の体軸と垂直な断面の断層像を得るものである。
【０００３】
近年では、装置のスループット向上のために検査時間の短縮化などが望まれており、これまでチャンネル方向に一次元的に多数のＸ線検出素子が配列されていたＸ線検出器を、スライス方向にも複数列配置することにより、１回のスキャンの間に複数のスライス分のＸ線量データを計測することができるマルチスライス型Ｘ線検出器を備えたＸ線ＣＴ装置が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３１６８４１号公報
【０００５】
本従来技術では、スライス方向に複数列の検出素子をスイッチ回路にて切り替え、必要とする複数のスライス、叉は所望の厚みを有したスライスに対して１回のスキャンで計測する方法が開示されている。スイッチ回路にて必要とされるスライス厚さに加算された出力信号は、その後、後段の増幅器にて増幅され、ＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）でアナログ−デジタル変換され、画像処理部に送られ画像再構成処理される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この増幅器において増幅される信号の増幅率は、最大スライス厚さ計測における最大出力信号においても、ＡＤＣでデータがオーバーフローしないような増幅率に決められていた。例えば、１０ｍｍスライスにおいて計測される最大出力信号を１．４μＡとした場合、分解能２０ビットのＡＤＣを用いた場合の最大の階調を１．４μＡと増幅率を合せると、最下位ビット（１ＬＳＢ）あたり１．３４ｐＡであった。しかし、同じ増幅率で１．２５ｍｍスライスを計測する場合、最大出力は概ね０．１７５μＡであるが、これでは２０ビットのＡＤＣ中、１７ビットしか使っていないことになる。これでは、薄いスライスの撮影に対して最適な増幅率が設定されているとは言えず、Ｓ／Ｎの良い画像を得る上で不利だった。
【０００７】
本発明の目的は、計測するスライス厚に応じて、最適な増幅率設定ができ、そのことによりどのようなスライス厚さにおいても取得される画像のＳ／Ｎが良いマルチスライスＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、Ｘ線源と、シンチレータと光検出素子とを組み合わせたＸ線検出素子を前記Ｘ線源の焦点を中心とする円弧状に複数個配列（この配列方向を以下、チャンネル方向という）したＸ線検出素子列を、チャンネル方向と直交する方向（以下、スライス方向という）に複数列が配列された２次元のＸ線検出器と、前記スライス方向に複数列配列された２次元のＸ線検出器より、任意のスライス方向の１列以上の列数を１個以上選択する選択手段と、該選択された１列以上の列数が複数である場合には、同じチャンネル位置のＸ線検出素子からの信号を合成する合成手段と、該合成された信号を増幅する増幅手段と、該増幅された信号から被検体のスライス画像を再構成する画像再構成手段を備えたマルチスライスＸ線ＣＴ装置において、前記選択手段で選択した列数に従って、前記増幅手段において信号を増幅する際の増幅率を切り替える手段を備えたことを特徴とするマルチスライスＸ線ＣＴ装置によって達成される。
【０００９】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に沿って具体的に説明する。
図１に、本発明に係るマルチスライスＸ線ＣＴ装置の全体構成を示す。マルチスライスＸ線ＣＴ装置は、スキャナ４５、操作卓４６、画像処理装置（画像処理ユニットともいう）４７の３つのユニットから構成されている。スキャナ４５には中心部にスキャナ回転板３５が回転自在に支持されている。スキャナ回転板３５には、中央に設けられた開口部４１を挟んで、Ｘ線管３６とＸ線検出器３８が対向して搭載されている。操作卓４６にはキーボード５４、スキャン条件設定回路５５、画像表示装置５３などが含まれ、スキャナ４５の制御や被検体４２のスライス画像の表示などを行う。操作卓４６のキーボード５４から入力されたスキャナ４５のスキャン条件は、スキャン条件設定回路５５に入力される。本実施例では、スキャン条件の中のスライス厚さに関する情報に基づいて、スライス構成信号（スライス厚さ×スライス数を示す情報）６５がスキャナ４５に送られる。
【００１０】
スライス構成信号６５は、スキャナ４５のスキャナ制御回路４８で受信され、ここでスライス構成信号６５に基づきコリメータ開口制御信号６７と検出器スイッチ切替制御信号６８が生成される。それぞれの信号６７，６８はＸ線ビームコリメータ４９とＸ線検出器３８に送られ、スキャン条件に従って、Ｘ線ビームのスライス厚さとＸ線検出器３８内でのスライス方向のＸ線検出素子の出力信号を切り替えるスイッチ回路の切替条件が設定される。Ｘ線検出器３８からの出力は増幅回路４０で増幅後、アナログ−デジタル変換されて、複数スライス分の計測データ６９として画像処理装置４７に送られる。
【００１１】
画像処理装置４７には、画像再構成回路５０、画像加算回路５１、磁気ディスク装置５２などが含まれる。この画像処理装置４７では、スキャナ４５から送られた計測データ６９を画像再構成回路５０によりＸ線検出器３８のＸ線検出素子のスライス方向の配列に対応した複数のスライス位置のスライス画像を作成し、さらにこの複数のスライス画像は、画像表示装置５３に送られるとともに、磁気ディスク装置５２などの記憶装置に格納される。
【００１２】
次に、本発明に係るマルチスライスＸ線ＣＴ装置の第一の実施形態におけるチャンネル方向の一列におけるＸ線検出系の詳細なブロック図を図２に示す。１は入射Ｘ線、２はＸ線検出ユニット、３は増幅回路ユニット、４は画像処理ユニットである。Ｘ線検出ユニット２は、スライス方向に１６列から成るＸ線検出素子５ａ〜５ｐと、第１段目のスイッチ回路６より成る。第１段目のスイッチ回路６は、各Ｘ線検出素子で得られた信号を２つ叉は４つのように信号を合成するためのものである。図２は５ｍｍスライス像を４つ出力する場合を例示したものであり、Ｘ線検出素子５ａ〜５ｄ，５ｅ〜５ｈ，５ｉ〜５ｌ，５ｍ〜５ｐでの信号は合成（加算）され出力されている。増幅回路ユニット３は、第２段目のスイッチ回路７と、計測するスライス厚さの違いに合せて増幅率設定の違う複数個の増幅器を配置した増幅器列８と、Ａ／Ｄ変換器９より成る。また、画像処理ユニット４は、画像再構成回路５０より成る。これらより、４つのイメージＩｍｇ１〜Ｉｍｇ４が得られる。ここで、図２は５ｍｍスライス撮影の場合の例であるが、その他に１．２５ｍｍスライスや２．５ｍｍスライス、３．７５ｍｍスライス、７．５ｍｍスライス、１０ｍｍスライス撮影も可能である。例えば１．２５ｍｍスライスの場合には、５ｇ〜５ｊを含むＸ線検出素子列のみを用い４つのイメージを得る。２．５ｍｍスライスの場合には、５ｅ〜５ｌのＸ線検出素子列を２つずつ組み合わせて、４つのイメージを得る。３．７５ｍｍスライスの場合には、５ｃ〜５ｎのＸ線検出素子列を３つずつ組み合わせて、４つのイメージを得る。７．５ｍｍスライスの場合には、５ｃ〜５ｈと５ｉ〜５ｎを合成して、２つのイメージを得る。１０ｍｍスライスの場合には、５ａ〜５ｈと５ｉ〜５ｐを合成して、２つのイメージを得る。このような信号の合成は、第１段目のスイッチ回路６を用いて行う。
【００１３】
本実施形態では、異なるスライス厚さの違いに応じて増幅器の最適な増幅率設定を行うために、第２のスイッチ回路７と各スライス厚さの違いに合せて増幅率設定の異なる複数個の増幅器を配置した増幅器列８を用意した。増幅率設定の違う複数個の増幅器は、１．２５ｍｍスライス用、２．５ｍｍスライス用、３．７５ｍｍスライス用、５ｍｍスライス用、７．５ｍｍスライス用、１０ｍｍスライス用から成り、この６種類を第２のスイッチ回路により切り替えることにより増幅率設定が最適となる。ただし、上述のように７．５ｍｍスライスと１０ｍｍスライスの場合は、最大２スライスしかスキャンできないので、図示したように中央側の２回路は６種類の増幅率設定を持ち、外側の２回路は４種類の増幅率設定のみ持てばよい。本実施形態によれば、計測するスライス厚に応じて、最適な増幅率設定ができるので、そのことによりＡ／Ｄ変換器のもつ入力範囲を有効に使うことができ、その結果、どのようなスライス厚においても取得される画像のＳ／Ｎが良くなる。
【００１４】
次に、本発明に係る第二の実施形態において、増幅器としてコンデンサを用いた積分回路を採用した場合の例を図３に示す。本実施形態では、スライス厚さの種類が６パターンであるに合せて、容量の異なるコンデンサを６種類用意した。１４は検出器出力、１５は増幅器、１２−ｃ１〜１２−ｃ６は容量の違う６種類のコンデンサ、１３−１〜１３−６は各コンデンサに対応させたスイッチであり、検出器スイッチ切替制御信号６８により制御される。用いるコンデンサを検出器スイッチ切替制御信号６８により切り替えれば、６種類の増幅率を設定することができる。従って本実施形態においても、計測するスライス厚に応じて、最適な増幅率設定ができるので、そのことによりＡ／Ｄ変換器のもつ入力範囲を有効に使うことができ、その結果、どのようなスライス厚においても取得される画像のＳ／Ｎが良くなる。ただし、スライス厚さの種類が６パターンあるので、コンデンサを６種類用意してもよいが、３種類のコンデンサを組み合わせて容量の異なる組み合わせを６パターン作ることも可能である。次に、本発明に係る第三の実施形態において、３種類のコンデンサを組み合わせて６パターン作る例を図４に示す。３種類のコンデンサの容量が１２−ｃ７は大、１２−ｃ８は中、１２−ｃ９は小とすれば、最大スライス厚さ１０ｍｍの時はすべてのコンデンサを用いることにより、次にスライス厚さの大きい７．５ｍｍの時は１２−ｃ７，１２−ｃ８の２つのコンデンサを用いることにより、また、最小のスライス厚さ１．２５ｍｍの時は一番小さい容量のコンデンサ１２−ｃ１０を用いる等といった切り替えを行えば、３種類のコンデンサにより６通りの増幅率設定をすることが可能である。従って本実施形態においても、計測するスライス厚に応じて、最適な増幅率設定ができるので、そのことによりＡ／Ｄ変換器のもつ入力範囲を有効に使うことができ、その結果、どのようなスライス厚においても取得される画像のＳ／Ｎが良くなる。
【００１５】
次に、第四に係る第四の実施形態において、プログラマブルゲインアンプ（可変ゲインアンプ）を用いた例を図５に示す。１６はプログラマブルゲインアンプである。本実施形態においても、プログラマブルゲインアンプ１６の増幅率を検出器スイッチ切替制御信号６８を用い変化させることにより、スライス厚さに応じて増幅率設定を変更することも可能である。従って本実施形態においても、計測するスライス厚に応じて、最適な増幅率設定ができるので、そのことによりＡ／Ｄ変換器のもつ入力範囲を有効に使うことができ、その結果どのようなスライス厚においても取得される画像のＳ／Ｎが良くなる。
【００１６】
以上の実施形態によれば、計測するスライス厚に応じて、最適な増幅率設定ができるので、そのことによりＡ／Ｄ変換器のもつ入力範囲を有効に使うことができ、その結果、どのようなスライス厚においても取得される画像のＳ／Ｎが良くなった。
【００１７】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施できるものとする。例えば、上記実施形態はＡ／Ｄ変換器の外に増幅器を設け、その増幅器の増幅率を変えるものであるが、Ａ／Ｄ変換器のＩｃ内に同様の機能を設けることも可能である。また、複数の入力範囲を持つＡ／Ｄ変換器もあり、この複数の入力端のどれを用いるかをスライス厚に応じて切り替えることによって、Ｓ／Ｎ向上の作用を持たせることも可能である。また、上記実施形態は１６列にスライス方向を分割させたマルチスライスＸ線ＣＴ装置の例であったが、この検出素子の列数の異なるマルチスライスＸ線ＣＴ装置にも本発明を適用可能であることは言うまでもない。また、あまり最大スライス厚さと最小スライス厚さに最大出力信号の差が無い場合などには、増幅率設定の数を少なくし、たとえば２つの増幅率設定をつくり、各スライス厚さを大きい場合と小さい場合とで簡易に振り分けることも可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上、本発明のマルチスライスＸ線ＣＴ装置によれば、計測するスライス厚に応じて、最適な増幅率設定ができ、そのことによりどのようなスライス厚さにおいても取得される画像のＳ／Ｎが良いマルチスライスＸ線ＣＴ装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマルチスライスＸ線ＣＴ装置の全体構成。
【図２】本発明に係るマルチスライスＸ線ＣＴ装置の第一の実施形態におけるチャンネル方向の一列におけるＸ線検出系の第一の実施形態における詳細なブロック図。
【図３】第二の実施形態における増幅率切り替えの回路図。
【図４】第三の実施形態における増幅率切り替えの回路図。
【図５】第四の実施形態における増幅率切り替えの回路図。
【符号の説明】
５ａ〜５ｐ…Ｘ線検出素子
６…第１段目のスイッチ回路
７…第２段目のスイッチ回路
８…増幅器列
【図１】
2004267402.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004267402.tif 000006
【図５】
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