(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管から放射されたＸ線を被検体を介してスライス方向に並列された４以上の検出素子列で検出し、これにより収集された投影データに基づいて断層像データをマルチスライスで再構成することの可能なＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
前記Ｘ線管と前記被検体との間にＸ線質を変えるためのＸ線フィルタが配置され、
前記Ｘ線フィルタは、前記被検体に照射されるＸ線のＸ線質が前記スライス方向に沿って変化するように構成され、前記Ｘ線管に対して移動可能に設けられ、
前記Ｘ線フィルタは、厚さの異なるＸ線フィルタセグメントを前記スライス方向に関して交互に配列してな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２】
前記Ｘ線質の異なる断層像データをフレーム間で差分する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
Ｘ線管から放射されたＸ線を被検体を介してスライス方向に並列された４以上の検出素子列で検出し、これにより収集された投影データに基づいて断層像データをマルチスライスで再構成することの可能なＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
前記Ｘ線管と前記被検体との間にＸ線質を変えるためのＸ線フィルタが配置され、前記Ｘ線フィルタは前記Ｘ線質の変換特性が前記スライス方向に沿って変化するように構成され、前記Ｘ線管に対して移動可能に設けられ、
前記Ｘ線フィルタは、厚さの異なるＸ線フィルタセグメントを前記スライス方向に関して交互に配列してな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４】
Ｘ線管から放射されたＸ線を被検体を介してスライス方向に並列された４以上の検出素子列で検出し、これにより収集された投影データに基づいて断層像データをマルチスライスで再構成することの可能なＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
前記Ｘ線管と前記被検体との間に、Ｘ線質を変えるためのＸ線フィルタとＸ線吸収量の体厚依存性を補正するためのウェッジフィルタとが配置され、前記Ｘ線フィルタと前記ウェッジフィルタとは、前記被検体に照射されるＸ線のＸ線質が前記スライス方向に沿って変化するように組み合わされてなり、
前記Ｘ線フィルタは、前記Ｘ線管に対して移動可能に設けられ、
前記Ｘ線フィルタは、厚さの異なるＸ線フィルタセグメントを前記スライス方向に関して交互に配列してな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５】
Ｘ線管から放射され、被検体を透過したＸ線を複数の検出素子で検出し、これにより収集された投影データに基づいて断層像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
前記Ｘ線管と前記被検体との間に厚さの異なるＸ線フィルタが前記スライス方向に関して交互に配列され、
前記Ｘ線フィルタは、前記Ｘ線管に対して移動可能に設けられ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６】
前記Ｘ線フィルタの種類は、同時収集可能な前記断層像データの数と同じ又は少ないことを特徴とする請求項５記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記Ｘ線フィルタは前記スライス方向に沿って移動可能に設けられることを特徴とする請求項１、３、４、５のいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
前記Ｘ線フィルタは、厚さの異なる複数種類のＸ線フィルタセグメントを前記スライス方向に関して交互に配列してなり、
前記Ｘ線管と前記被検体との間に前記Ｘ線フィルタとともに、Ｘ線吸収量の体厚依存性を補正するためのウェッジフィルタがさらに備えられ、
前記ウェッジフィルタは、厚さと材質の少なくとも一方が異なる複数種類のウェッジフィルタセグメントを前記スライス方向に関して配列してなることを特徴とする請求項１、３、８のいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断層像データをマルチスライスで収集できるようにマルチスライス型Ｘ線検出器を装備したＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する
【０００２】
【従来の技術】
一般的な多チャンネルのシングルスライス型Ｘ線検出器では、複数、例えば２００個のＸ線素子がＸ線管を中心として略円弧状に配列されている。この検出素子列の中で１つの検出素子が１チャンネルとして、又は近隣の数個の検出素子をチャンネルとして投影データが多方向にわたって収集され、これら３６０゜分の投影データに基づいて１つのスライスの断層像データが再構成されるようになっている。近年、このような検出素子列を複数列、スライス方向に沿って併設し、隣接する複数スライスの断層像データを同時に収集できるいわゆるマルチスライス型Ｘ線検出器の実用化が進んでいる。
【０００３】
ところで、Ｘ線の吸収率はエネルギー（ｋｅＶ）に対して依存性を有している。このためＸ線質（Ｘ線強度のエネルギー分布（Ｘ線エネルギースペクトル））によって断層像の組織コントラストが微妙に変化してしまう。このため、従来では、組織コントラストを安定させるために、主に軟線を除去して一定のＸ線質を得るためのＸ線フィルタが用いられていた。
【０００４】
最近では、このようなＸ線吸収率のエネルギー（ｋｅＶ）に対する依存性を抑えるのではなく、逆に積極的に利用して、Ｘ線質、つまり組織コントラストの異なる断層像データを収集し、それらを比較検討することで、さらに断層像間で差分処理を施すことで、これまで得られなかった臨床的に意義のある新しい情報を得ようとする動きがある。
【０００５】
しかし、ここで重要な問題がある。従来の装置では、Ｘ線質を変えるために、Ｘ線フィルタを差し替えながら、データ収集を繰り返すことが必要とされる。このため比較又は差分対象の断層像データ間で、その基になった投影データの収集タイミングが時間的にずれてしまうので、組織コントラストだけでなく、拍動や呼吸動等の体動によるフレーム内での組織の形状や位置のずれが生じてしまい、このため組織コントラストの違いだけを差分により良好に抽出することはできなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、マルチスライス型Ｘ線検出器を装備したＸ線コンピュータ断層撮影装置において、Ｘ線質の異なる複数スライスの断層像データを同時に収集することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のある局面によるＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線管から放射されたＸ線を被検体を介してスライス方向に並列された４以上の検出素子列で検出し、これにより収集された投影データに基づいて断層像データをマルチスライスで再構成することの可能なＸ線コンピュータ断層撮影装置において、前記Ｘ線管と前記被検体との間にＸ線質を変えるためのＸ線フィルタが配置され、前記Ｘ線フィルタは、前記被検体に照射されるＸ線のＸ線質が前記スライス方向に沿って変化するように構成され、前記Ｘ線管に対して移動可能に設けられ、前記Ｘ線フィルタは、厚さの異なるＸ線フィルタセグメントを前記スライス方向に関して交互に配列してなることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置を実施形態により説明する。なお、コンピュータ断層撮影装置には、Ｘ線管とＸ線検出器とが１体として被検体の周囲を回転するローテート／ローテートタイプ(ROTATE/ROTATE-TYPE)や、リング状にアレイされた多数の検出素子が固定され、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／ローテートタイプ(STATIONARY/ROTATE-TYPE)等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている前者のローテート／ローテートタイプとして説明する。
【０００９】
また、１枚の断層像を再構成するには、被検体の周囲１周、約３６０゜分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０゜＋α程度分の投影データが必要とされる。これらのいずれの方式にも本発明を適用可能であるが、ここでは、一般的な前者の約３６０゜分の投影データから１枚の断層像を再構成するものとして説明する。
【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。スキャナ本体（ガントリともいう）は、図示しない回転リングに、Ｘ線管１と、マルチスライス型Ｘ線検出器２とが被検体Ｐを挟んで対向した状態で配置されている。Ｘ線管１と、マルチスライス型Ｘ線検出器２とは、回転リングの回転に伴って、被検体Ｐの周囲を回転するようになっている。Ｘ線管１と被検体Ｐとの間には、Ｘ線吸収量の体厚依存性を補正するためのウェッジフィルタ７と、Ｘ線質を変えるためのＸ線フィルタ８とが配置されている。マルチスライス型Ｘ線検出器２は、複数の検出素子がチャンネル方向に沿って一列に配列されてなる複数、ここでは４つの検出素子列２1 ，２2 ，２3 ，２4 が、回転リングの回転軸と平行なスライス方向に並列されてなる。この検出素子（チャンネル）各々からの出力は、図示しないデータ収集システム（ＤＡＳ）で増幅し、ディジタル信号に変換され、１次元信号に並べて出力される。なお、略同時に検出した検出素子の出力を列単位で、投影データと称する。
【００１１】
前処理／再構成ユニット３の前処理／再構成部３１は、マルチスライス型Ｘ線検出器２のデータ収集システムから出力される投影データに基づいて１スライス又は複数スライス（ここでは最大の４スライスとする）の断層像データＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４を再構成する。これら４スライスの断層像データＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４は、画像表示部４を介してモニタ６に送られ表示される。
【００１２】
また、再構成された４スライスの断層像データＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４は、分配器３２、メモリモジュール３３、セレクタ３４を介して、差分画像データ（Ｅ１−Ｅ２），（Ｅ１−Ｅ３），（Ｅ１−Ｅ４），（Ｅ２−Ｅ３），（Ｅ２−Ｅ４），（Ｅ３−Ｅ４）に変換される。これら差分画像データは、画像表示部４を介してモニタ５に送られ表示される。
【００１３】
ここで本実施形態で重要なのは、Ｘ線フィルタ８の構造にある。Ｘ線フィルタ８は、被検体に照射されるＸ線のＸ線質（Ｘ線強度のエネルギー分布（Ｘ線エネルギースペクトル））がスライス方向に沿って変化するように、換言するとＸ線質の変換特性がスライス方向に沿って変化するように構成されている。つまり、Ｘ線フィルタ８は、図２に示すように、検出素子列２1 ，２2 ，２3 ，２4 各々のスライス間でＸ線質が互いに相違するように、Ｘ線質の異なる複数、ここでは４種類のＸ線束Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４（図３参照）を生成するように構成されている。
【００１４】
スライス間でＸ線質を変えるための具体的な手段としては、図４に示すように、様々なバリエーションが考えられる。まず、図４（ａ）に示すように、Ｘ線フィルタ８は、厚さが一定で材質の異なる４種類のフィルタセグメント８1 ，８2 ，８3 ，８4 をスライス方向に沿って並列することで構成してもよい。なお、フィルタ材質としては、アルミ、鉛、銅といった現在一般的なものの中から任意に採用すればよい。
【００１５】
また、図４（ｂ）に示すように、Ｘ線フィルタ８は、材質が同じで、厚さが異なる４種類のフィルタセグメント８11，８12，８13，８14をスライス方向に沿って並列ことで構成してもよい。
【００１６】
また、図４（ｃ）に示すように、Ｘ線フィルタ８は、材質と厚さとを組み合わせて４種類のフィルタセグメント８21，８22，８23，８24をスライス方向に沿って並列することで構成してもよい。
【００１７】
さらに、図４（ｄ）に示すように、Ｘ線フィルタ８は、均一な材質で、厚さをスライス方向に沿って連続的に厚く又は薄くして、全体として、くさび形状に構成してもよい。この場合、Ｘ線フィルタ８をスライス方向に沿って移動可能に設けることで、スライス方向にＸ線質を連続的に変えることができるようになる。
【００１８】
このようにＸ線フィルタ８を構成することで、空間的に隣接していて、しかもＸ線質の異なる複数、ここでは４スライスの断層像データを略同時に収集することができる。このため従来の装置で生じた問題、つまり組織コントラストだけでなく、拍動や呼吸動等の体動によるフレーム内での組織の形状や位置のずれが生じてしまい、このため組織コントラストの違いだけを差分により良好に抽出することはできなかったという問題を解決して、組織コントラストの違いだけを差分により良好に抽出することができるものである。
【００１９】
なお、上述では、Ｘ線フィルタ８の構造を工夫して、Ｘ線質の異なる複数種類のＸ線束を被検体に照射するように説明したが、ウェッジフィルタ７を、図５（ａ），図５（ｂ），図５（ｃ）に示すように、厚さと材質の少なくとも一方が異なる複数、ここでは２種類のウェッジフィルタセグメント７1 ，７2 をスライス方向に並列して構成し、このように構成したウェッジフィルタ７を上述したＸ線フィルタ８と組み合わせることで、Ｘ線質の異なる複数種類のＸ線束を実現するようにしてもよい。
【００２０】
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々変形して実施可能である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、Ｘ線検出器がマルチスライス型であって、しかもＸ線フィルタとウェッジフィルタとの少なくとも一方によって、被検体に照射されるＸ線のＸ線質がスライス方向に沿って変化されるので、Ｘ線質の異なる複数スライスの断層像データを同時に収集することができる。これにより例えば比較又は差分対象の断層像データ間で、拍動や呼吸動等の体動によるフレーム内での組織の形状や位置のずれが殆ど生じることがなく、従って組織コントラストの違いだけを差分により良好に抽出することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるコンピュータ断層撮影装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１のマルチスライス型Ｘ線検出器及び周辺要素の側面図。
【図３】図２のマルチスライス型Ｘ線検出器の各Ｘ線検出素子列に到達するＸ線のＸ線質を示す図。
【図４】図１のＸ線フィルタの構造のバリエーションを示す図。
【図５】図１のＸ線フィルタとウェッジフィルタとの組み合わせのバリエーションを示す図。
【符号の説明】
１…Ｘ線管、
２…マルチスライス型Ｘ線検出器、
２1 …第１Ｘ線検出素子列、
２2 …第２Ｘ線検出素子列、
２3 …第３Ｘ線検出素子列、
２4 …第４Ｘ線検出素子列、
３…前処理／再構成ユニット、
４…画像表示部、
５…モニタ、
６…モニタ、
７…ウェッジフィルタ、
８…Ｘ線フィルタ。
【図１】
0004550179.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004550179.tif 000005
【図５】
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