(57)【要約】【課題】使用される線量を高めなくても分解能を改善できる複数行検出器を備えたコンピュータ断層撮影装置を提供する。【解決手段】複数の検出器行を有する検出器（Ｄ）との組合せでｚ軸の周りを円形状またはスパイラル状に回転しながら対象（Ｂ）を走査する少なくとも１つのＸ線管（Ｒ）を備え、各検出器行はｚ方向の開口Δｚを有するとともに複数の検出器要素を持ち、Ｘ線管と検出器との間に検出器行のｚ方向の開口Δｚを減少させる検出器絞りが配置されているコンピュータ断層撮影装置において、Ｘ線管（Ｒ）はＸ線管に対して相対的に位置変化する焦点（跳躍焦点）を有し、焦点は走査中に、Ｘ線管（Ｒ）に対して相対的に異なるｚ座標を有する少なくとも２つの異なる位置（Ｆ1〜Ｆ4）を交互に取り、ｚ方向の走査速度はｚ方向のＸ線管（Ｒ）に対して相対的に跳躍焦点の異なるｚ座標の個数に応じて倍増される。【選択図】図３
2005296651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の検出器行を有する検出器（Ｄ）との組合せでｚ軸の周りを円形状またはスパイラル状に回転しながら対象（Ｂ）を走査する少なくとも１つのＸ線管（Ｒ）を備え、各検出器行はｚ方向の開口Δｚを有するとともに複数の検出器要素を持ち、Ｘ線管と検出器との間に検出器行のｚ方向の開口Δｚを減少させる検出器絞りが配置されているコンピュータ断層撮影装置において、Ｘ線管（Ｒ）はＸ線管に対して相対的に位置変化する焦点（跳躍焦点）を有し、焦点は走査中に、Ｘ線管（Ｒ）に対して相対的に異なるｚ座標を有する少なくとも２つの異なる位置（Ｆ1〜Ｆ4）を交互に取り、ｚ方向の走査速度はｚ方向のＸ線管（Ｒ）に対して相対的に跳躍焦点の異なるｚ座標の個数に応じて倍増されることを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
焦点の少なくとも２つの異なる位置（Ｆ1〜Ｆ4）は周方向にＸ線管（Ｒ）に対して相対的に異なる座標を有することを特徴とする請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
検出器（Ｄ）の開口絞り（Ａ）は、開口絞り（Ａ）が周方向に個々の検出器要素（Ｅ）の有効面を制限するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
検出器（Ｄ）の開口絞り（Ａ）は、個々の検出器要素（Ｅ）の有効面が矩形になるように構成されていることを特徴とする請求項３記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
跳躍焦点の跳躍した位置のための制御装置（Ｃ，Ｐn）が設けられ、制御装置（Ｃ，Ｐn）は、ｚ方向の跳躍焦点位置（Ｆ1〜Ｆ4）の間隔をＸ線管（Ｒ）および検出器（Ｄ）の選択された送りに依存して変更することを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
跳躍焦点位置（Ｆ1〜Ｆ4）の間隔はＸ線管（Ｒ）および検出器（Ｄ）の送りに比例することを特徴とする請求項５記載の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、複数の検出器行を有する検出器との組合せでｚ軸の周りを円形状またはスパイラル状に回転しながら対象を走査する少なくとも１つのＸ線管を備え、各検出器行はｚ方向の開口（アパーチャ）Δｚを有するとともに複数の検出器要素を持ち、Ｘ線管と検出器との間に検出器行のｚ方向の開口Δｚを減少させる検出器絞りが配置されているコンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
位置固定の焦点を有するＸ線管を備え、Ｘ線管に対向する複数行検出器を有するコンピュータ断層撮影装置は公知である（特許文献１参照）。その複数行検出器は、第１の実施例（図３）において、検出器行に対してｚ方向の開口絞りとして作用する所謂ｚ櫛を備えている。第２の実施例（図４）において、検出器絞りは、ｚ方向の開口絞りに加えて検出器の周方向すなわち長手方向の開口絞りも有し、従って個々の検出器要素の有効横断面を四方から制限し、それによりそれらの開口を２次元で縮小する。
【０００３】
基本的には、このような有効横断面の縮小は検出器の分解能を改善するために行なわれる。勿論、横断面の減少は同時に検出器の感度低下をもたらし、少なくとも人間の診断の場合には願わしくないＸ線負担の増大を招くので、開口の縮小は検出器の感度低下により制約される。
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２１１９４８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、使用される線量を高めなくても分解能を改善できる複数行検出器を備えたコンピュータ断層撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、本発明によれば、Ｘ線管がＸ線管に対して相対的に位置変化する焦点（跳躍焦点）を有し、焦点が走査中に、Ｘ線管に対して相対的に異なるｚ座標を有する少なくとも２つの異なる位置（Ｆ1〜Ｆ4）を交互に取り、ｚ方向の走査速度がｚ方向のＸ線管に対して相対的に跳躍焦点の異なるｚ座標の個数に応じて倍増されることによって解決される。本発明の好ましい実施態様は請求項２以降に記載されている。
【０００６】
本発明者は、開口の縮小による縦方向の分解能すなわちｚ軸方向つまりシステム軸線方向の分解能の増大が、必要な線量を願わしくないほど高めると同時に、有効なＸ線範囲の間における同様に願わしくない無駄空間の拡大を招くことを認識した。それによって高められた空間周波数の限界周波数ｆ（ｚ）＝１／ａKammも有効に利用されない。但し、ａKammはｚ方向の開口絞り（ｚ櫛）である。というのは、開口絞りの開きをａとした場合、ナイキスト周波数が１／（２×ａ）の近傍で一定であり、従ってエイリアシングアーチファクトが生じるからである。しかしながら、この問題は、ｚ方向の２つ又はそれ以上の位置、つまりＸ線管に対して異なるｚ座標を有する位置に交互に跳躍する跳躍焦点（ジャンプフォーカス（ｊｕｍｐ  ｆｏｃｕｓ）又はフライング・フォーカル・スポット（ｆｌｙｉｎｇ  ｆｏｃａｌ  ｓｐｏｔ）とも呼ばれている）を使用することによって走査速度を高めるならば回避される。
【０００７】
それゆえ、本発明者は、複数の検出器行を有する検出器との組合せでｚ軸の周りを円形状またはスパイラル状に回転しながら対象を走査する少なくとも１つのＸ線管を備え、各検出器行はｚ方向の開口Δｚを有するとともに複数の検出器要素を持ち、Ｘ線管と検出器との間に検出器行のｚ方向の開口Δｚを減少させる検出器絞りが配置されている公知のコンピュータ断層撮影装置において、Ｘ線管は、Ｘ線管に対して相対的に位置変化する焦点を有し、焦点は走査中に、Ｘ線管に対して相対的に異なるｚ座標を有する少なくとも２つの異なる位置を交互に取ることを提案する。
【０００８】
この構成によって、走査速度はｚ方向における跳躍焦点の異なる位置の個数に応じて倍増され、それによって縦方向の空間周波数の利用可能な範囲が拡大される。
【０００９】
更に、本発明は、焦点の少なくとも２つの異なる位置が周方向にＸ線管に対して相対的に異なる座標を有することを提案する。この構成は、付加的に、周方向における跳躍焦点の異なる位置の個数に応じて検出器の周方向すなわち縦方向の走査速度の増大も可能にし、従って周方向の空間周波数の利用可能な範囲の拡大も可能にする。
【００１０】
周方向の分解能のより一層の改善は、本発明によるコンピュータ断層撮影装置において、検出器の開口絞りを、検出器の開口絞りが周方向に個々の検出器要素の有効面を制限するように構成することによって達成することできる。
【００１１】
例えば、検出器の開口絞りは、個々の検出器要素の有効面が矩形になるように構成するとよい。
【００１２】
検査対象に対して相対的なガントリの可変送り速度を有するコンピュータ断層撮影装置が使用される場合、本発明に従って、跳躍焦点の跳躍した位置のための制御装置は、この制御装置がｚ方向の跳躍焦点の間隔をＸ線管および検出器の選択された送り速度に依存して変更するように構成されるとよい。この場合、跳躍焦点位置の間隔がＸ線管および検出器の送りに比例するようにすると特に好ましい。従って、小さい送りの場合、Ｘ線軌道により検査対象ができるだけ一様にカバーされるようにするために、同時に個々の跳躍焦点位置の狭い間隔も選ばれる。それゆえ、送りが大きくされると、跳躍焦点の間隔が拡大される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下において、図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。
図１はｚ方向の跳躍焦点およびｚ方向の複数行検出器における開口絞りを有するコンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）の概略図、
図２は複数行検出器のｚ方向の断面図、
図３は跳躍焦点の有無による空間周波数に依存した伝達関数のグラフ、
図４はｚ方向および周方向の複数行検出器での開口絞りを含むｚ方向および周方向の跳躍焦点を有するＣＴの概略図を示す。
これらの図においては本発明の直接的な理解のために重要な要素だけが示されている。
【００１４】
これらの図において次の符号が使用されている。１は開口絞り無しの伝達関数の特性線、２は開口絞り有りの伝達関数の特性線、Ｉは開口絞り無しの利用可能な空間周波数範囲、ＩＩは開口絞り有りの付加的に利用可能な空間周波数範囲、ＩＩＩは開口絞りと２つの位置を有する跳躍焦点とによる利用可能な空間周波数範囲、ａは開口絞り無しの複数行検出器の検出器行のｚ方向の開口、ａKammはｚ方向の複数行検出器の開口絞りの開口、ｂは開口絞り無しの複数行検出器の検出器行のｚ方向の周期幅またはラスタ幅、ｄは２つの行における検出器要素間の間隔、ｆzはｚ方向の空間周波数、Ａは開口絞り、Ｂは検査対象、Ｃはコンピュータ、Ｄは検出器、Ｅは検出器要素、Ｆnは焦点位置、Ｌは行方向つまり周方向の検出器長さ、Ｈはｚ方向の検出器幅、Ｍはモニタ、Ｐnはプログラムまたはプログラムモジュール、Ｑは中央Ｘ線に対する垂直面、ＲはＸ線管、ＳはＸ線、Ｓzは中央Ｘ線、Ｕ（ｆ）は伝達関数、ｚはシステム軸線またはｚ軸である。
【００１５】
図１は、２つの跳躍焦点位置Ｆ1，Ｆ2を有する跳躍焦点を持つ本発明によるコンピュータ断層撮影装置を概略的に示す。２つの跳躍焦点位置Ｆ1，Ｆ2はそれぞれＸ線Ｓを検出器Ｄへ送り出し、検査対象Ｂを透過させる。検査対象ＢによるＸ線の減弱が検出器Ｄによって測定される。検出器Ｄは、周方向に長さＬを有し、ｚ方向に幅Ｈを有し、且つ複数の検出器行に分けられている。検出器行も個々の検出器要素からなり、図示の例では、ｚ方向にだけ作用する１つの開口絞りが個々の検出器要素上に置かれている。焦点位置の制御および検出器からのデータ取得は、コンピュータユニットＣを介して行なわれる。コンピュータユニットＣは、跳躍焦点位置の駆動を含めた制御、検出器からのデータ取得、ＣＴ画像へのデータ処理のために、そして本発明による方法の実施のために相応のプラグラムＰnを持っている。
【００１６】
図２および図３には縦方向の空間周波数ｆzに対する伝達関数Ｕ（ｆ）の表示によって本発明による方法についての基本思想が概略的に示されている。
【００１７】
図２は複数行検出器のｚ方向の断面図を示す。検出器Ｄの４つの行から全部で４つの検出器要素Ｅが示されている。個々の検出器要素Ｅは、相互間隔ｄを有するとともに、開口絞り無しの開口に相当する幅ａを有する。検出器行のラスタ幅すなわち検出器行の周期は幅ａと間隔ｄとの和ｂ＝ａ＋ｄからもたらされる。検出器要素Ｅの上方には開口絞りＡが配置され、開口絞りＡは行毎に開口幅すなわち開口ａKammを有し、検出器要素の有効面はこの幅に制限される。
【００１８】
図３には跳躍なしの唯一の焦点と検出器の開口ａとを有する焦点検出器システムの場合についての伝達関数Ｕ（ｆ）の特性線１が示されている。開口ａは周波数応答を決定するので、伝達関数は値１／ａで横軸と交差する。しかしながら、同時に複数行検出器のラスタ幅ｂが走査特性をナイキスト条件によって制限するので、実際に利用可能な空間周波数範囲は１／２ｂの左側のハッチング範囲Ｉによって再現される。
【００１９】
これに対して、同じ検出器であるが但し縮小された開口ａKammを有する開口絞りを備えた検出器の伝達関数が特性線２によって示されている。ナイキスト条件による同じ制限において、この場合には面ＩＩにおいて示されているように、開口絞りのない検出器に比べて伝達関数のゲインが生じる。しかしながら、単一の走査に１つ又は複数の他の局所的に移動された走査が重ねられることによって、ナイキスト条件もしくはその限界が高い周波数の方へシフトされるならば、面ＩＩＩによって示されているように伝達関数に関する大きな付加的なゲインが生じる。伝達関数については、伝達関数Ｕ（ｆ）の値が大きいほど、画像再生が改善されることが当てはまるので、それ相応に跳躍焦点および開口絞りの組合せによって分解能を著しく高めることができる。
【００２０】
従って、まず表面的な観察において任意に小さくなった開口により任意に小さい空間周波数も走査可能であるように思える。しかしながら、アナログ信号の走査のためのナイキスト条件および離散値からのアナログ信号の回復に応じた最大の分解可能な空間周波数に基づいて、これが主たる制限要因となる。ナイキスト条件の理論的背景の由来に関しては、例えば「“Ｂｉｌｄｇｅｂｅｎｄｅ  Ｓｙｔｅｍｅ  ｆｕｅｒ  ｄｉｅ  ｍｅｄｉｚｉｎｉｓｃｈｅ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｋ（医用診断のための画像化システム）”，Ｋａｐ．２．２．３，Ｈｅｉｎｚ  Ｍｏｒｎｅｂｕｒｇ発行，第３版，ＩＳＢＮ  ８９５７８−００２−２」を参照されたい。
【００２１】
従って、本発明により高められた走査密度を持つ跳躍焦点システム（図３は２つの跳躍焦点位置を有する状態を示し、従って走査密度がｂからｂ／２へ増大する。）と付加的の開口絞りとの組合せを使用するならば、一方では１／２ｂから１／ｂまでの２倍の周波数値への限界ナイキスト周波数のシフトがもたらされ、同時に、開口ａによる特性線１に比べて小さい開口１／ａKammを有する付加的に使用された開口絞りに基づいて伝達関数Ｕ（ｆ）の特性線１の経過に対して特性線２の伸張がもたらされる。
【００２２】
その都度観察された方向において更に増した個数の跳躍焦点位置を有する跳躍焦点を使用することによって、図示された例に対して付加的な改善が可能である。特に、ｚ方向のより多くの跳躍焦点位置に加えてＸ線管の周方向の跳躍焦点位置も変化させるとよい。というのは、これによって検出器の周方向すなわち長手方向における検出器要素の分解能も改善されるからであり、これはｚ方向の上述の基本的な考え方に対応させて、周方向における検出器要素の付加的な開口絞りとの組合せで行なうと特に有利である。
【００２３】
図４は、このために、個々の検出器要素の開放面をｚ方向にも周方向にも減少させる開口絞りを持つ検出器要素Ｄに関連して４つの跳躍焦点Ｆ1〜Ｆ4を有する焦点検出器システムを概略図で例示する。４つの跳躍焦点位置は矩形Ｑの角に配置され、矩形Ｑは検査対象Ｂの周りにおいてＸ線管の回転面に接している。４つの焦点位置のこの配置によってｚ方向の走査周波数も周方向の走査周波数も本発明により２倍にされるので、検出器のｚ方向および周方向の同時に縮小された開口と関連して、検出器のｚ方向にも周方向つまり長手方向にも、空間周波数の伝達関数の改善効果がもたらされる。
【００２４】
従って、本発明によって、跳躍焦点システムと複数行検出器および少なくともｚ方向の開口絞りとの組合せを選択することが提案され、これによって改善された位置伝達関数も分解能を制限するナイキスト周波数の増大も行なわれる。
【００２５】
本発明の上述の特徴はその都度述べた組合せだけでなく、本発明を逸脱することなしに他の組合せ又は単独でも使用可能であることは言うまでもない。更に、閉じたガントリを有する古典的なＸ線コンピュータ断層撮影装置のみならず所謂Ｃアーム装置も本発明の意味においてＣＴ装置であると理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるコンピュータ断層撮影装置の第１実施例を示す概略図
【図２】図１における複数行検出器のｚ方向の断面図
【図３】跳躍焦点の有無による空間周波数に依存した伝達関数のグラフ
【図４】本発明によるコンピュータ断層撮影装置の第２実施例を示す概略図
【符号の説明】
【００２７】
１            開口絞り無しの伝達関数の特性線
２            開口絞り有りの伝達関数の特性線
Ｉ            開口絞り無しの利用可能な空間周波数範囲
ＩＩ          開口絞り有りの付加的に利用可能な空間周波数範囲
ＩＩＩ        開口絞りと２位置の跳躍焦点とによる利用可能な空間周波数範囲
ａ            開口絞り無しの複数行検出器の検出器行のｚ方向の開口
ｂ            開口絞り無しの複数行検出器の検出器行のｚ方向の周期幅またはラスタ幅、
ｄ            ２つの行における検出器要素間の間隔
ｆz          ｚ方向の空間周波数
Ａ            開口絞り
Ｂ            検査対象
Ｃ            コンピュータ
Ｄ            検出器
Ｅ            検出器要素
Ｆn          焦点位置
Ｌ            行方向つまり周方向の検出器長さ
Ｈ            ｚ方向の検出器幅
Ｍ            モニタ
Ｐn          プログラムまたはプログラムモジュール
Ｑ            中央Ｘ線に対する垂直面
Ｒ            Ｘ線管
Ｓ            Ｘ線
Ｓz          中央Ｘ線
Ｕ（ｆ）      伝達関数
ｚ            システム軸線またはｚ軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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