(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
段階的に位置調節可能な可動式コリメータと、複数の検出器素子列を含んでいる検出器アレイとを備えた計算機式断層撮影イメージング・システムのＸ線ビームを位置調節するための追跡制御パラメータを決定する方法であって、
前記Ｘ線ビームの焦点の位置に応じて段階的に移動した複数のコリメータ位置において検出器サンプルを得る工程と、
前記Ｘ線ビームの焦点位置、公称焦点距離、並びに前記Ｘ線ビーム、コリメータ及び検出器アレイの幾何パラメータを利用して各々のコリメータ段階において各々の検出器素子についてビーム位置を決定する工程と、
相次ぐコリメータ段階位置における検出器サンプルの比である検出器素子の示差誤差を決定する工程と、
該示差誤差が所定の値を超えるコリメータ段階位置を特定し、該特定されたコリメータ段階位置に従ってアイソセンタ素子について目標ビーム位置を選択する工程と、を有し、
前記複数の検出器列はｚ軸検出器列であり、前記検出器アレイは前記ｚ軸に垂直な中心線と前記Ｘ線ビームの半影の内部に位置することが望まれる外側検出器列と前記Ｘ線ビームの本影の内部に位置することが望まれる内側検出器列とを有しており、前記Ｘ線ビームの焦点の位置を決定する前記工程は、外側検出器列の信号が半最大全幅値まで低下する点における前記検出器アレイの中心線からのコリメータのｚ軸位置オフセットを決定する工程と、該決定されたコリメータのｚ軸位置、並びに前記Ｘ線ビーム、コリメータ及び検出器アレイの前記幾何パラメータの関数として焦点位置を決定する工程とを含んでいる、方法。
【請求項２】
前記目標ビーム位置の選択のための示差誤差を決定する前記工程に用いられる各々のコリメータ段階位置についての１組の検出器サンプルを得るように、複数のコリメータ段階位置において得られた前記検出器サンプルをオフセット補正すると共にビュー平均する工程を更に含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
段階的に位置調節可能な可動式コリメータと、少なくともＸ線ビームの本影の内部に位置することが望まれる内側列と前記Ｘ線ビームの半影の内部に位置することが望まれる外側列とを含めた複数の検出器素子列を含んでいる検出器アレイとを備えた計算機式断層撮影イメージング・システムのＸ線ファン・ビームを位置調節するための追跡制御パラメータを決定する方法であって、
前記Ｘ線ファン・ビームの焦点の位置に応じて段階的に移動した複数のコリメータ位置において検出器サンプルを得る工程と、
前記決定された焦点位置、公称焦点距離、並びに前記Ｘ線ファン・ビーム、コリメータ及び検出器アレイの幾何パラメータを利用して各々のコリメータ段階において各々の検出器素子についてビーム位置を決定する工程と、
前記複数のコリメータ段階位置についての所定の比の範囲にわたって、前記検出器の前記外側列の信号の平均と前記検出器の前記内側列の信号の平均との比を所定のビーム位置伝達関数に適用することによりビーム位置を決定する工程と、を有する方法。
【請求項４】
ビーム位置伝達関数を決定する前記工程は、検出器の外側列の信号の平均の検出器の内側列の信号の平均に対する前記比の関数として各々の段階において決定された前記ビーム位置を多項式関数にフィッティングさせる工程を含んでいる請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記多項式関数は４次多項式である請求項４に記載の方法。
【請求項６】
Ｘ線源と、複数の検出器素子列を含んでいる検出器アレイと、段階的に位置調節可能な可動式コリメータとを備えており、前記Ｘ線源により発生されるＸ線ビームをコリメートすると共に前記検出器アレイ上で位置調節するように構成されている計算機式断層撮影イメージング・システムであって、
前記Ｘ線ビームの焦点の位置に応じて段階的に移動した複数のコリメータ位置において検出器サンプルを求め、
前記決定された焦点位置、公称焦点距離、並びに前記Ｘ線ビーム、コリメータ及び検出器アレイの幾何パラメータを利用して各々のコリメータ段階において各々の検出器素子についてビーム位置を決定し、
相次ぐコリメータ段階位置における検出器サンプルの比である検出器素子の示差誤差を決定し、
該示差誤差が所定の値を超えるコリメータ段階位置を特定し、該特定されたコリメータ段階位置に従ってアイソセンタ素子について目標ビーム位置を選択するように構成されており、
前記複数の検出器列はｚ軸検出器列であり、前記検出器アレイは前記ｚ軸に垂直な中心線と前記Ｘ線ビームの半影の内部に位置することが望まれる外側検出器列と前記Ｘ線ビームの本影の内部に位置することが望まれる内側検出器列とを有しており、前記Ｘ線ビームの焦点の位置を決定するために、前記システムは、外側の検出器列の信号が半最大全幅値まで低下する点における前記検出器アレイの中心線からのコリメータのｚ軸位置オフセットを決定し、該決定されたコリメータのｚ軸位置、並びに前記Ｘ線ビーム、コリメータ及び検出器アレイの前記幾何パラメータの関数として焦点位置を決定するように構成されている、計算機式断層撮影イメージング・システム。
【請求項７】
Ｘ線源と、複数の検出器素子列を含んでいる検出器アレイと、段階的に位置調節可能な可動式コリメータとを備えており、前記検出器アレイは前記ｚ軸に垂直な中心線と前記Ｘ線ビームの半影の内部に位置することが望まれる外側検出器列と前記Ｘ線ビームの本影の内部に位置することが望まれる内側検出器列とを有しており、前記Ｘ線源により発生されるＸ線ビームをコリメートすると共に前記検出器アレイ上で位置調節するように構成されている計算機式断層撮影イメージング・システムであって、
前記Ｘ線ファン・ビームの焦点の位置に応じて段階的に移動した複数のコリメータ位置において検出器サンプルを得、
前記決定された焦点位置、公称焦点距離、並びに前記Ｘ線ファン・ビーム、コリメータ及び検出器アレイの幾何パラメータを利用して各々のコリメータ段階において各々の検出器素子についてビーム位置を決定し、
前記複数のコリメータ段階位置についての所定の比の範囲にわたって、前記検出器の前記外側列の信号の平均と前記検出器の前記内側列の信号の平均との比を所定のビーム位置伝達関数に適用することによりビーム位置を決定するように構成されている計算機式断層撮影イメージング・システム。
【請求項８】
ビーム位置伝達関数を決定するため、前記システムは、検出器の外側列の信号の平均の検出器の内側列の信号の平均に対する前記比の関数として各々の段階において決定された前記ビーム位置を多項式関数にフィッティングさせる工程を含んでいる請求項７に記載の計算機式断層撮影イメージング・システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は一般的には、計算機式断層撮影（ＣＴ）イメージングに関し、より具体的には、マルチスライス型ＣＴイメージング・システムのＣＴＸ線ビームを位置調節するｚ軸追跡ループの較正のための方法及び装置に関する。
【０００２】
少なくとも１つの公知の計算機式断層撮影（ＣＴ）イメージング・システム構成においては、Ｘ線源がファン（扇形）形状のビームを投射し、ビームは、デカルト座標系のＸＹ平面であって、一般に「イメージング（撮像）平面」と呼ばれる平面内に位置するようにコリメートされる。Ｘ線ビームは、患者等の撮像されている物体を通過する。ビームは、物体によって減弱された後に、放射線検出器の配列（アレイ）に入射する。検出器アレイの所で受け取られる減弱したビーム放射線の強度は、物体によるＸ線ビームの減弱量に依存している。アレイ内の各々の検出器素子が、検出器の位置におけるビーム減弱の測定値である別個の電気信号を発生する。すべての検出器からの減弱測定値が別個に取得されて、透過プロファイルを形成する。
【０００３】
公知の第３世代ＣＴシステムでは、Ｘ線源及び検出器アレイは、Ｘ線ビームが物体と交差する角度が定常的に変化するように、撮像平面内で撮像されるべき物体の周りをガントリと共に回転する。１つのガントリ角度における検出器アレイからの一群のＸ線減弱測定値すなわち投影データを「ビュー」と呼ぶ。物体の「走査（スキャン）」は、Ｘ線源及び検出器が１回転する間に様々なガントリ角度すなわちビュー角度において形成される１組のビューで構成されている。アキシャル・スキャン（軸方向走査）の場合には、投影データを処理して、物体を通して得られる２次元スライスに対応する画像を構成する。１組の投影データから画像を再構成する１つの方法に、当業界でフィルタ補正逆投影（filtered backprojection） 法と呼ばれるものがある。この処理は、走査からの減弱測定値を、「ＣＴ数」又は「ハンスフィールド(Hounsfield)単位」と呼ばれる整数へ変換し、これらの整数を用いて、陰極線管表示器上の対応するピクセルの輝度を制御する。
【０００４】
マルチスライス型システムでは、異なる応答関数を有する検出器素子にわたってＸ線ビームの半影が移動すると信号の変化が生じて、画像アーティファクトをもたらす可能性がある。検出器素子をＸ線ビームの本影内に維持する開放式システム・コリメーションによってアーティファクトを防止することはできるが、患者への照射線量は増大する。公知のＣＴシステムは、閉鎖ループ式ｚ軸追跡システムを利用して検出器アレイに対するＸ線ビームの位置調節を行なっている。これらのシステムの較正のための改良された方法及び装置を提供することが望ましい。具体的には、（１）Ｘ線ビームを維持しておくべき目標ビーム位置、（２）検知された追跡情報をミリメートル単位のビーム位置へ変換する伝達関数、及び（３）該伝達関数の有効限度等の較正パラメータを決定するための改良された方法及び装置を提供することが望ましい。
【０００５】
【発明の概要】
従って、一実施例では、段階的に位置調節可能な可動式コリメータと、複数の検出器素子列を含んでいる検出器アレイとを有する計算機式断層撮影イメージング・システムのＸ線ビームを位置調節するための追跡制御パラメータを決定する方法を提供する。この方法は、Ｘ線ビームの焦点の位置を決定しながら、複数のコリメータ段階位置において検出器サンプルを得る工程と、決定された焦点位置、公称焦点距離、並びにＸ線ビーム、コリメータ及び検出器アレイの幾何パラメータを用いて各々のコリメータ段階において各々の検出器素子についてビーム位置を決定する工程と、このようにして得られた情報を用いて較正パラメータを決定する工程とを含んでいる。例えば、Ｘ線ビームを維持しておくべき目標ビーム位置を決定する場合には、本発明はまた、相次ぐコリメータ段階位置の比による検出器素子の示差誤差を決定する工程と、決定された素子の示差誤差に従ってアイソセンタ素子について目標ビーム位置を選択する工程とを含んでいる。
【０００６】
上述のシステムにより、Ｘ線ビームを位置調節するｚ軸追跡ループを利用したＣＴイメージング・システムの改良された追跡較正を行なうことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１及び図２には、計算機式断層撮影（ＣＴ）イメージング・システム１０が、「第３世代」ＣＴスキャナにおいて典型的なガントリ１２を含んでいるものとして示されている。ガントリ１２はＸ線源１４を有しており、Ｘ線源１４は、Ｘ線ビーム１６をガントリ１２の対向する側に設けられている検出器アレイ１８に向かって投射する。検出器アレイ１８は検出器素子２０によって形成されており、検出器素子２０は一括して、物体２２（例えば、患者）を通過して投射されたＸ線を感知する。各々の検出器素子２０が、入射したＸ線ビームの強度を表わす、従って患者２２を通過する間でのビームの減弱を表わす電気信号を発生する。
Ｘ線投影データを取得するための１回の走査の間に、ガントリ１２及びガントリ１２に装着されている構成部品は、回転中心又はアイソセンタ２４の周りを回転する。
【０００８】
ガントリ１２の回転及びＸ線源１４の動作は、ＣＴシステム１０の制御機構２６によって制御されている。制御機構２６は、Ｘ線制御器２８とガントリ・モータ制御器３０とを含んでおり、Ｘ線制御器２８はＸ線源１４に対して電力信号及びタイミング信号を供給し、ガントリ・モータ制御器３０はガントリ１２の回転速度及び位置を制御する。制御機構２６内に設けられているデータ取得システム（ＤＡＳ）３２が、検出器素子２０からのアナログ・データをサンプリングして、後続の処理のためにこのデータをディジタル信号へ変換する。画像再構成器３４が、サンプリングされてディジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３２から受け取って、高速画像再構成を実行する。再構成された画像は、コンピュータ３６への入力として印加され、コンピュータ３６は大容量記憶装置３８に画像を記憶させる。
【０００９】
コンピュータ３６はまた、キーボードを有しているコンソール４０を介して操作者からコマンド（命令）及び走査用パラメータを受け取る。付設されている陰極線管表示器４２によって、操作者は、再構成された画像、及びコンピュータ３６からのその他のデータを観測することができる。操作者が供給したコマンド及びパラメータは、コンピュータ３６によって用いられて、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御器２８及びガントリ・モータ制御器３０に制御信号及び情報を供給する。加えて、コンピュータ３６は、モータ式テーブル４６を制御するテーブル・モータ制御器４４を動作させて、患者２２をガントリ１２内で位置調節する。具体的には、テーブル４６は、患者２２の各部分をガントリ開口４８を通して移動させる。
【００１０】
一実施例では、図３に示すように、Ｘ線ビーム１６はＸ線源１４（図２）の焦点５０から発する。Ｘ線ビーム１６はコリメータ５２によってコリメートされ、コリメートされたビーム１６が検出器アレイ１８に向かって投射される。検出器アレイ１８はマルチスライス構成として作製されており、投影データ収集のための検出器素子列５４、５６、５８及び６０を含んでいる。「ファン・ビーム平面」と一般に呼ばれる平面８６が、焦点５０の中心線及びビーム１６の中心線を含んでいる。ファン・ビーム平面８６は、図３では検出器アレイ１８の中心線Ｄ0 に整列しているように描かれているが、ファン・ビーム平面８６は必ずしもこのように整列しない。検出器素子列６２、６４、６６及び６８は、Ｘ線ビーム１６のｚ軸位置を決定するためのｚ位置検出器としての役割を果たしている。一実施例では、検出器列６２、６４、６６及び６８は、検出器アレイ１８内の列である。外側列６２及び６８は、ビーム１６の半影７０の少なくとも実質的に内部に位置するように選択される。内側列６４及び６６は、ビーム１６の本影７２の少なくとも実質的に内部に位置するように選択される。「少なくとも実質的に内部に」とは、完全に内部に位置するか、又は少なくとも、外側列６２及び６８の信号強度がＸ線ビームの位置に依存し、且つ内側列６４及び６６の信号強度が外側列の信号を比較するための基準を提供しているように十分に内部に位置するかのいずれかを指すものとする。一実施例では、コリメータ５２はテーパ付きカム７４及び７６を含んでいる。（本明細書でカムが「テーパを有している」と述べる場合には、特に記載のない限り、ゼロのテーパを有するカムを除外しないものとする。）Ｘ線制御器２８がカム７４及び７６の位置調節を制御する。検出器アレイ１８のエッジ（図示されていない）に対するＸ線の本影７２の位置及び幅を変化させるために、各々のカムを独立に配置することができる。
【００１１】
図４に示すように、ビーム１６を位置調節するための閉鎖ループ式方法の一実施例は、異なる検出器素子列が受け取ったＸ線強度を表わす信号同士を比較する工程と、該比較の結果に応じてＸ線ビームを位置調節する工程とを含んでいる。
一実施例では、検出器列６２、６４、６６及び６８からのＸ線強度を表わす信号を加算して（工程７８）、列和を得る。加算は、２０ミリ秒間隔で取得されたビューにわたるものとする。例えば、アナログ信号がディジタル形式へ変換された後に、ＤＡＳ３２内に設けられているハードウェア・サーキットリ（図示されていない）がオフセット補正を行なうと共に、外側列６２が受け取った信号の列和及び内側列６４が受け取った信号の列和を決定する。外側列６２が受け取った信号の和の内側列６４が受け取った信号の和に対する比を決定し、該比に比補正ファクタを乗算することにより、補正された比Ｒが決定される（工程８０）。比補正ファクタは、イメージング・システム１０の較正から決定されるファクタであって、外側列６２と内側列６４との間で異なっている相対ＤＡＳゲインを考慮している。
【００１２】
次いで、ビーム位置Ｚ（Ｒ）を中心線に対するミリメートル単位で決定する（工程８２）。ビーム位置Ｚは、補正された比に対して予め決定されているビーム位置伝達関数を適用してＸ線ビーム位置を算出することにより得られる。ビーム位置伝達関数Ｚ（Ｒ）は、例えば、予め決定されている係数を有する次のような４次多項式によって表わされる。
【００１３】
Ｚ（Ｒ）＝ａ＋ｂＲ＋ｃＲ2＋ｄＲ3＋ｅＲ4
ビーム位置伝達関数Ｚ（Ｒ）及びその限度は、イメージング・システム１０の較正において指定される。
【００１４】
次いで、新たなコリメータ位置が決定される（工程８４）。ビーム位置Ｚ、現在（カレント）のコリメータ位置Ｃ及びその他のシステム１０の幾何パラメータから次の式に従って焦点位置ｆが決定される（工程８４）。
【００１５】
ｆ＝｛（Ｚ−Ｃ−Ｔz）／ｆｍzz（ｌfs）｝＋Ｃ＋Ｔz
ここで、Ｔzはカム７４のカレントのテーパを表わし、ｆｍzzは列６２及び列６４における焦点倍率を表わし且つ焦点寸法の関数であり、ｌfsは焦点５０の距離を表わしている。次いで、アイソセンタ２４に向かって位置する検出器素子２０についてコリメータ５２の新たな位置が決定される。コリメータ５２は、コリメータ５２のエッジ（図示されていない）が、焦点位置ｆと、イメージング・システム１０の較正において指定された目標ビーム位置Ｚtとの間を結ぶ線に一致するように再配置される。このようにして、新たなコリメータ位置Ｃnが次の式に従って決定される。
【００１６】
Ｃn＝｛（Ｚt−ｆ）／ｃｍi（ｌfs）｝＋ｆ
ここで、ｃｍiはアイソセンタ２４に向かって位置する検出器素子２０におけるカレントのコリメータ倍率を表わし且つ焦点寸法の関数であり、ｌfsは焦点５０の距離を表わしている。
【００１７】
一実施例では、工程７８、８０、８２及び８４は、コリメータ５２の各々の側について独立に、コリメータ５２の各々の側について新たな位置を絶えず得るような間隔で実行される。これらの間隔は一実施例では２０ミリ秒であり、制御ループ遅れ誤差を最小限にするように０．５秒の走査中にＸ線ビーム１６の位置を２５回サンプリングする。但し、他の実施例では、間隔は５ミリ秒と５０ミリ秒との間とする。更に他の実施例では、間隔は、量子雑音及び高周波数変動（５０Ｈｚと１６０Ｈｚとの間の運動周波数でのＸ線管のアノードの移動に起因するもの等）の影響を回避するのに十分な最小値と、撓み曲線の追従速度によって制限される最大値との間とする。変化する撓み曲線を頻繁にサンプリングすると過大な配置誤差を回避することができる。（「撓み(sag) 」とは、重力及びガントリ１２の回転中の機械的構造に働く遠心力によって生ずるＸ線ビーム１６の周期的運動のことである。）
患者の走査中に、患者の衣類、毛布又はその他の物体によってｚ位置検出器６２、６４、６６又は６８が遮蔽される場合がある。ｚ位置検出器６２、６４、６６若しくは６８の遮蔽が検出された後に、又はＸ線源１４が最初にオンになったときに、ループ・サンプル間隔は下方に調節される。一実施例では、ループ・サンプル間隔は、５ミリ秒に下方調節される。４ミリ秒の安定化の後に、ビームの位置が測定されると共にコリメータの位置調節が開始して、初期位置誤差を更に最小化する。
【００１８】
遮蔽中はループ動作は中断されている。いずれかのｚ位置検出器が遮蔽されていないかを決定するために、ｚ位置検出器６２、６４、６６又は６８に隣接している最終データ検出器素子９０からの信号を予期される信号Ｓｘと比較する。ｚ位置検出器の遮蔽は、一実施例では、最終データ検出器素子２０の信号が予期される信号Ｓｘの０．９倍よりも小さい場合に想定される。他の実施例では、検出器の遮蔽は、最終データ検出器素子２０の信号が予期される信号Ｓｘの０．９５倍と０．５倍との間の値よりも小さい場合に想定される。（患者の遮蔽を可及的速やかに識別するためにはこの値の大きさを可能な限り大きくして、これにより、不正なＺ測定データに起因するＸ線ビーム１６の誤配置を回避することが望ましい。例えば大柄な患者２２によるＸ線散乱の遮蔽により、信号は予期される値の０．９５倍まで減少し得ることが知られているので、一実施例では、０．９５の最大値を用いる。）遮蔽中にはコリメータの位置調節は中断されている。但し、位置測定は、２０ミリ秒から５ミリ秒に短縮された間隔で続行する。測定間隔を短縮すると、イメージング・システム１０がより迅速に遮蔽の終了を検出して閉鎖ループ式位置調節を再開することが可能になる。
【００１９】
予期される信号Ｓｘは次のように書かれる。
【００２０】
Ｓｘ＝ｇｍＡ＊ｃｓｆ＊ｔ＊ｇ
ここで、ｇｍＡはＸ線源１４にエネルギを与える電流に比例した発生器電流ｍＡ信号であり、ｃｓｆはシステム１０の較正において決定されるスケール・ファクタであり、ｔはＤＡＳサンプル時間であり、ｇはゲイン・ファクタである。ゲイン・ファクタｇによって、走査に用いられるゲイン値に応じて予期される信号Ｓｘを調節することが可能になる。一実施例では、このゲイン値は、システム１０において利用可能な複数のゲイン値から選択することが可能である。
【００２１】
一実施例では、閉鎖ループ式追跡は、信号の不正が検出されると中断される。
信号の不正は、例えば、ビーム位置及びコリメータ位置から実際の焦点距離を決定し、この実際の焦点距離を公称焦点距離と比較することにより検出される。実際の焦点距離と公称焦点距離との間に例えば０．１ミリメートルを上回る差が検出された場合には、不正が存在するものと想定され、コリメータ位置調節は中断される。（他の実施例では、不正を想定するための差の閾値を０．０５ミリメートル程度に小さくするか、又は約０．６ミリメートル程度に大きくする。更に他の実施例では、雑音、Ｘ線散乱及び／又は瞬間的なビーム位置の乱れによる誤起動の相対的に高い確率によって設定される下限と、追跡の幾分かの利点を依然として提供する上限との間で値を選択する。）但し、ビーム位置測定は、遮蔽が検出された場合と同様に、短縮された間隔で続行する。このような不正は、例えば、患者の遮蔽の検出の直前又は直後の短時間の間に生じる可能性がある。不正が、例えば、患者の遮蔽を検出していないのにガントリ１２の９０°の回転にわたって持続した場合には、点検を要するような追跡システムの誤動作が生じた可能性がある。このような場合には、患者への照射線量及び非診断品質画像の収集が生ずるのを回避するために走査を直ちに中止する。他の実施例では、ガントリ１２の回転の４５°程度に小さい値から３６０°程度に大きい値までに限度を設定する。他の実施例では、散乱及び／又は随時の例外的に長い部分的な患者２２の遮蔽による誤警報率が許容可能であるような値と、走査を停止する前にどの程度長い譲歩的動作（高照射量及び／又は非診断品質画像）が許容されるかについての設計選択に相当する上限値との間に限度を設定する。
【００２２】
システム１０がオフに切り換えられた後に、線源１４が時間にわたって冷却するにつれて焦点５０の位置は変化する。一実施例では、システム１０が再びオンに切り換えられる前に、焦点位置が最後に測定されたときに得られた情報から初期焦点位置が近似される。一実施例では、線形関数の近似を用いて冷却中の焦点の位置変化をモデル化し、他の実施例では、線形関数を秒当たり９７ナノメートルの線形関数とする。冷却による位置変化は指数関数であるので、線形近似は０．１５ミリメートルで停止される。この停止は、完全に冷却したときのシステム１０の冷却変化の約２０％に対応しており、この場合には指数関数の線形近似で十分である。完全な冷却位置になるためには患者の走査を行なわない状態で８時間乃至１２時間が必要であり、管が１時間を超えてオフになっていた場合に、患者の走査の前の管のウォーミング・アップが一般に要求（リクエスト）される。
従って、通常の患者の走査中には、完全な冷却位置になる可能性はあるが、その可能性は低い。管のウォーミング・アップ中には、コリメータの初期位置調節のために焦点のカレントの測定位置が再び確定される。
【００２３】
ここに記載されている様々な追跡ループ・パラメータ、明確に述べると、ビーム位置伝達関数Ｚ（Ｒ）及びその限度、並びに目標ビーム位置Ｚtは、システム１０の較正において決定される。図５は、追跡ループ・パラメータを較正する方法の一実施例を示している。この実施例では、コリメータ５２を一連のｚ軸位置を通じて段階的に移動させながら静止掃引走査からのデータを収集する（工程１００）。各々のコリメータ５２の段階位置毎に、ビーム１６は検出器アレイ１８の照射面上で０．３ミリメートルずつ増大する。掃引走査データはオフセット補正及びビュー平均を施されて（工程１０２）、各々のコリメータ５２の段階位置毎に１組の検出器サンプルを得る。次いで、焦点位置が決定される（工程１０４）。検出器アレイの中心線Ｄ0からのコリメータ５２のｚ軸位置オフセットが、外側列６２及び６８が検出器素子２０において半最大全幅値を有する信号を受け取る点として決定される（工程１０４）。次いで、コリメータ５２のｚ軸オフセット及び公称のシステム１０の幾何パラメータから、掃引走査中の焦点５０の位置が決定される（工程１０４）。
【００２４】
各々のコリメータ５２の段階位置において各々の検出器素子２０についてビーム１６の位置が決定される（工程１０６）。ビーム１６の位置は、掃引走査時の焦点５０の位置、焦点５０の公称距離及び公称のシステム１０の幾何形状から決定される。
【００２５】
次いで、アイソセンタ２４に向かって位置する検出器素子２０について、目標ビーム位置Ｚt が決定される（ステップ１０８）。ビーム１６が目標ビーム位置Ｚt  に向けられると、ビーム１６は、撮像アーティファクトを防止する目的では検出器アレイ１８のエッジ９２に十分に接近し、しかも、患者の照射線量を最小化する目的では十分なだけ離隔する。目標ビーム位置Ｚt を決定するために、相次ぐコリメータ５２の段階位置についての検出器サンプルの比を用いて、検出器示差誤差を決定する。次いで、この検出器示差誤差に加重するために再構成誤差感度関数ｗ（ｉ）を適用する。再構成誤差感度関数ｗ（ｉ）は、検出器素子２０のアイソセンタ２４からの半径方向距離の関数として、検出器素子２０の確定的な(positive)寄与百分率に関係付けられる。関数ｗ（ｉ）は、一実施例では、公称のシステム幾何形状から算出される。もう１つの実施例では、ｗ（ｉ）は経験的に決定される。例えば、次の方程式はｗ（ｉ）の経験的な決定を記述している。
【００２６】
０≦ｉ≦５のとき、        ｂ(i)＝0.018
５≦ｉ≦２１３のとき、    ｂ(i)＝0.035＋0.00075×(i-5)
２１４≦ｉ≦ｎのとき、    ｂ(i)＝0.414＋0.00365×(i-213)
ここで、ｉはアイソセンタ２４からの検出器素子位置を表わしており、ｂ（ｉ）は２つの検出器素子２０の誤差についてのアーティファクト閾値すなわち示差誤差百分率を表わしている。次いで、再構成誤差感度関数ｗ（ｉ）が次の式に従って決定される。
【００２７】
ｗ（ｉ）＝０．１８／ｂ（ｉ）。
【００２８】
加重付き検出器示差誤差が、画像アーティファクトを生ずると経験的に知られている限度Ｌ、例えば０．０４％を上回っているときのコリメータ５２の段階位置ＳＰが決定される。次いで、アイソセンタ検出器素子について、適用され得る追跡ループ位置調節誤差を上回る量だけのＳＰの直前の距離に目標ビーム位置Ｚt が決定される。
【００２９】
次いで、Ｘ線ファン・ビーム１６の最端部に位置する１組の検出器素子について、外側列６２の平均の内側列６４の平均に対する比Ｒについてビーム位置伝達関数Ｚ（Ｒ）が決定される（工程１１０）。ビーム１６の位置は、各々のコリメータ５２の段階位置毎に工程１０６において決定されており、このビーム１６の位置は、一連の段階についての最大値と最小値との間にある適当な比の範囲にわたって、各々のコリメータ５２の段階位置についての比に、例えば、次の式による４次多項式を用いてフィッティングされる。
【００３０】
Ｚ（Ｒ）＝ａ＋ｂＲ＋ｃＲ2＋ｄＲ3＋ｅＲ4。
【００３１】
Ｚ（Ｒ）についての有効位置測定範囲は、Ｚによって決定されたビーム１６の位置と実際のビーム１６の位置との間の誤差が所定の限度、例えば０．２ミリメートルよりも小さいようなコリメータ５２の段階位置の組の両端限度の間に決定される（工程１１２）。他の実施例では、所定の限度は、０．１ミリメートル乃至０．６ミリメートルの間にある。更に他の実施例では、所定の限度は、厳密測定が可能なビーム１６の位置の範囲が過度に制限されるような値の直上の下限と、追跡の利点を許容不能なまでに損なうほど大きな追跡誤差を生ずると思われる下限の直下の値との間の値に設定される。
【００３２】
以上に述べた追跡ループは、検出器の列と列との間の信号比を検知して、患者の走査中にＸ線ビームをイメージング・システムの検出器アレイのエッジの極く近くに維持するようにシステム・コリメーションを移動させる。結果として、画質を犠牲にせずに患者へのＸ線照射線量が２０％乃至４０％減少する。
【００３３】
ビーム位置伝達関数Ｚ（Ｒ）の代わりに他の関数を用い、また再構成誤差感度関数ｗ（ｉ）の代わりに他の関数を用いることも可能である。
【００３４】
幾つかの実施例では、ここに記載した方法は、コンピュータ３６、画像再構成器３４又はこの両方を制御するソフトウェア、ファームウェア又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって具現化される。また、付加的なｚ検出器列を設けてもよい。このような実施例では、ｚ検出器列の信号の様々な組み合わせを内側列及び外側列の信号として用いれば、これにより、そのようなものとして識別され得るようになり、又は異なる及び／若しくはより綿密な伝達関数を用いてビーム位置を決定することもできる。
【００３５】
以上に述べた較正方法及び装置により、ＣＴイメージング・システムのマルチスライス型検出器上でＸ線ビームを位置調節するｚ軸追跡ループのための改良された較正を行なうことができる。この方法及び装置は、Ｘ線ビームを維持しておくべき目標ビーム位置、検出器の比の情報をミリメートル単位（又は変換ファクタを介したその他の適当な単位）のビーム位置へ変換する伝達関数、及びビーム位置伝達関数についての有効な比の限度を与える。
【００３６】
本明細書ではシステム１０は例示のためのみに記載されたのであって、本発明は他の形式のイメージング・システムと共に実施し得ることを理解されたい。更に、当業者であれば、ここに記載した較正システムは、物体の位置又は運動の検知等のためにＸ線ビーム追跡較正を必要とするその他の応用にも有用であることが理解されよう。
【００３７】
本発明を様々な特定の実施例によって説明したが、当業者には、本発明を特許請求の範囲内にある改変によって実施し得ることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＴイメージング・システムの見取り図である。
【図２】図１に示すシステムのブロック概略図である。
【図３】図１に示すＣＴイメージング・システムの一部の概略図であって、本発明のｚ軸位置調節システムの実施例を示す図である。
【図４】本発明のｚ軸追跡ループの実施例の流れ図である。
【図５】追跡ループ・パラメータを較正する方法の流れ図である。
【符号の説明】
１０  計算機式断層撮影イメージング・システム
１２  ガントリ
１４  Ｘ線源
１６  Ｘ線ビーム
１８  検出器アレイ
２０  検出器素子
２２  患者
２４  アイソセンタ／回転中心
２６  制御機構
２８  Ｘ線制御器
３０  ガントリ・モータ制御器
３２  データ取得システム（ＤＡＳ）
３４  画像再構成器
３６  コンピュータ
３８  大容量記憶装置
４０  コンソール
４２  陰極線管表示器
４４  テーブル・モータ制御器
４６  モータ式テーブル
４８  ガントリ開口
５０  焦点
５２  コリメータ
５４  検出器素子列
５６  検出器素子列
５８  検出器素子列
６０  検出器素子列
６２  外側の検出器素子列／ｚ位置検出器
６４  内側の検出器素子列／ｚ位置検出器
６６  内側の検出器素子列／ｚ位置検出器
６８  外側の検出器素子列／ｚ位置検出器
７０  半影
７２  本影
７４  テーパ付きカム
７６  テーパ付きカム
７８  加算する工程
８０  補正された比Ｒを決定する工程
８２  ビーム位置Ｚ（Ｒ）を決定する工程
８４  新たなコリメータ位置を決定する工程
８６  ファン・ビーム平面
９０  最終データ検出器素子
９２  検出器アレイのエッジ
１００  静止掃引走査を収集する工程
１０２  オフセット補正及びビュー平均を施す工程
１０４  焦点位置を決定する工程
１０６  ビーム位置を決定する工程
１０８  目標ビーム位置Ｚt を決定する工程
１１０  伝達関数Ｚ（Ｒ）を決定する工程
１１２  Ｚ（Ｒ）の測定範囲を決定する工程
【図１】
0004554046.tif 000002
【図２】
0004554046.tif 000003
【図３】
0004554046.tif 000004
【図４】
0004554046.tif 000005
【図５】
0004554046.tif 000006