(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線管と、
被検体を挟んで前記Ｘ線管と対向する位置に配置され、前記Ｘ線管とともに回転可能なＸ線検出器と、
前記Ｘ線管によって照射されるＸ線の少なくとも一部を遮断しうるコリメータと、
前記Ｘ線管によって照射されるＸ線の焦点移動を検出する焦点移動検出手段と、
前記焦点移動検出手段によって検出されるＸ線の焦点移動により前記Ｘ線管の位置を補正する焦点移動補正装置と、を備えたＸ線ＣＴ装置において、
前記Ｘ線管によって照射されるＸ線について予備曝射の実施を設定する手段と、
前記Ｘ線管によって照射されるＸ線を全部遮断しうる開閉型シャッターと、
前記設定された予備曝射の実施に際して、前記開閉型シャッター又はコリメータによって前記Ｘ線管によって照射されるX線を全部遮断させ、そのＸ線が遮断された状態下で前記焦点移動検出器に前記Ｘ線の焦点移動を検出させ、その検出されたＸ線の焦点移動に基づき前記焦点移動補正装置に前記Ｘ線管の位置を補正させる制御手段と、を備えたことを特徴とする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線ビームのシフト補正を行うＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ビームのシフト補正に関して特開平４ー２２７２３８がある。この従来例は、Ｘ線管の熱的ドリフトおよび機械的変位による体軸方向のファンビーム位置の不要な移動（焦点の移動とみてもよい）を検出し、その不要な移動を相殺して本来の正しい走査ができるようにコリメータを移動させることとした。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例の他に、Ｘ線ビームのシフト補正に関しては本件出願人になる特許出願（特願平７ー３０２５０２号）がある。この先願は、Ｘ線管を移動させる機構を持つ。図２は、Ｘ線管１，コリメータ３ａ，３ｂ，多チャンネル検出器４ａ，焦点移動検出器４ｂ，Ｘ線管の駆動機構８，比較器５，駆動制御装置７，増幅器６ａ，６ｂを持つ。Ｘ線管１は回転陽極１ａ，フィラメント１ｂを持ち、回転陽極１ａからＸ線が放出する。Ｘ線の中で、主Ｘ線ビーム２ａが本来の撮影用、副Ｘ線ビーム２ｂがシフト補正用に使用するＸ線である。コリメータ３ａが主Ｘ線の絞り等の制御、コリメータ３ｂが副Ｘ線の絞り等の制御を行う。
【０００４】
焦点移動検出器４ｂは図３の検出構成をなす。斜線部に斜めのマスクを被せた検出器４ｂに副Ｘ線ビーム２ｂが入射すると電気信号に変換し信号Ａ，Ｂを出力する。このとき、Ｘ線ビームが移動方向イ側にあるとＡ＞Ｂ、Ｘ線ビームが移動方向ロ側にあるとＡ＜Ｂの関係にある。信号Ａ、Ｂは増幅器６ａ，６ｂ（又は増幅器６ａ，６ｂの出力がＡ，Ｂになるとしてもよい）を介して比較器５に入力する。比較器５で信号Ａ，Ｂの大小を比較し、必要に応じて駆動制御装置７に移動信号９が出力されファンビームの位置を補正するように管球１を駆動する。Ｘ線が照射されている間、このシステムは、比較器の出力信号がＡ＝Ｂとなるように制御されている。
【０００５】
このようにＸ線ビーム位置のシフト補正を行うことにより、リングアーチファクトの無いスライス画像を提供する。
【０００６】
上記従来技術及び先願では、以下のような場合にリングアーチファクトが発生する問題を抱えていた。
（１）昼休み後の次の患者を検査するまでの待ち時間が長く、Ｘ線ＣＴ装置のシステムが冷却してしまう場合。
（２）スキャナをティルトさせた場合。
（３）スキャナをティルトさせた状態から元に戻した場合。
その原因は、シフト補正前のファンビーム位置からシフト補正後の正規の位置までの距離が大きいため、補正のための稼働に時間がかかり、この間にリングアーチファクトが発生することによる。
【０００７】
図４には、その説明図を示す。例えばスキャン休止中の後で１秒スキャンを行う例にあっては、１秒スキャン中に焦点シフト補正動作により、焦点は正規の位置へとシフトしてゆく。しかし、その移動距離が大きいと、焦点移動に時間がかかり、図４のようにある時間遅れを伴ってシフトが行われる。その時間遅れの過程にあっては、正規の位置に達していないことによりリングアーチファクトが発生する。
【０００８】
更に、上記（１）〜（３）を具体的に説明する。
通常のルーチン検査中（繰り返してのＸ線ＣＴ計測中）における焦点ズレはこれに比べ移動量が少ないので補正が有効に働く。しかし、（１）の場合、Ｘ線管の温度が高い状態から冷却され低くなる。よって、Ｘ線管内のアノードが熱的膨張状態から縮小し、焦点が移動する。Ｘ線管内焦点の熱的ドリフトは軸方向において０．３ｍｍ以内の仕様で用いられている。このことから、シフト補正時最大移動量は０．３ｍｍもある。また、（２）の場合、ティルト時にＸ線管自身とその台座にかかる機械応力（具体的には重力と遠心力によって発生する台座自身にかかる機械応力）による焦点ズレが大きい事が原因である。図５のグラフはティルト状態から正立へ戻す時の焦点移動を示す。正立から最大傾斜させた場合、０．２ｍｍ程度の焦点移動が発生することが確認されている。また、（３）の場合は、Ｘ線管内部のアノード支持部にボールベアリング部の可動部があるためガタ（遊び）がある事に起因する。即ち、アノードは回転式陽極のためベアリングで片持で、支持されている。固定でないためガタが発生する。図５のグラフに示されるようにスキャナ前傾状態から正立に戻しても焦点の位置が約０．１ｍｍオフセット存在し正規の位置に戻らない。よって、前傾から後傾側にティルトさせた場合、（傾斜による変位）＋（ガタによる変位）で０．１ｍｍ以上の移動量が発生する。
【０００９】
上記の対応方法として以下の方法が考えられるが現実的ではない。
（１）熱的ドリフトや機械的応力変位の少ないＸ線管を使用する。
（２）Ｘ線管またはコリメータを瞬時に移動および停止させれる駆動機構の使用。
（３）Ｘ線照射してない場合の焦点位置を検出可能な検出器の使用。
理由として（１）の場合、使用可能なＸ線管の歩留り低下によるコストアップがある。
【００１０】
（２）の場合、移動速度の向上は可能であるが、瞬時に停止させることは現在の駆動機構自体の過渡応答性から困難である。要するに移動速度が速くなるほど運動エネルギーは増加しそれを停止させる時間は長くなり、移動命令に対する追従性が低下し位置精度の劣化につながる。
【００１１】
（３）の場合、Ｘ線管内部にアノードや真空容器部の変位を検知する測定器を組み込む必要があるから困難である。
【００１２】
本発明では、これらの課題を解決するためになされたものであり、その目的は、リングアーチファクトを低減または消去したスライス像を得られるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線を照射するＸ線管と、被検体を挟んで前記Ｘ線管と対向する位置に配置され、前記Ｘ線管とともに回転可能なＸ線検出器と、前記Ｘ線管によって照射されるＸ線の少なくとも一部を遮断しうるコリメータと、前記Ｘ線管によって照射されるＸ線の焦点移動を検出する焦点移動検出手段と、前記焦点移動検出手段によって検出されるＸ線の焦点移動により前記Ｘ線管の位置を補正する焦点移動補正装置と、を備えたＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線管によって照射されるＸ線について予備曝射の実施を設定する手段と、前記Ｘ線管によって照射されるＸ線を全部遮断しうる開閉型シャッターと、前記設定された予備曝射の実施に際して、前記開閉型シャッター又はコリメータによって前記Ｘ線管によって照射されるＸ線を全部遮断させ、そのＸ線が遮断された状態下で前記焦点移動検出器に前記Ｘ線の焦点移動を検出させ、その検出されたＸ線の焦点移動に基づき前記焦点移動補正装置に前記Ｘ線管の位置を補正させる制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、本スキャンの直前に移動検出器にのみＸ線を照射する予備曝射を行わせて予備移動制御を行わせることとした。これによって焦点のシフト補正を本スキャンの直前に実施することで本スキャン時の移動距離や移動時間を低減する。
【００１５】
予備移動を実現するための幾つかの考え方は以下の通りである。
（１）操作卓からスキャナへの命令において、スキャンシーケンスプログラムに予備移動制御のための処理を追加すること。この場合、その処理には、下記の予備曝射実施条件を付与する。
・  Ｘ線管の休止状態が一定時間以上の場合に予備曝射を実施し、その後本スキャンを行うこと。この一定時間はＸ線管の種類により異なること多し。
・  前回スキャンと異なるスキャナティルト角度が設定された場合に予備曝射を実施し、その後本スキャンを行うようにすること。
（２）予備曝射時、被検体が被爆しないようにすること。その一例として予備曝射のために、主Ｘ線ビームを遮蔽するシャッター機構を追加すること。操作卓からの予備曝射開始命令でシャッターが作動し、終了時にシャッターが戻るように制御を行うこと。
（３）操作卓からの予備曝射命令で、Ｘ線予備曝射を制御すること。
（４）Ｘ線管球以外に、コリメータの位置や開度制御をしてもよいこと。
以下、具体的に詳述する。
【００１６】
図６は、Ｘ線ＣＴ装置を示す。このＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管１，コリメータ３ａ，３ｂ，焦点移動検出器４ｂ，比較器５，増幅器６ａ，６ｂ，駆動制御装置７，駆動機構８を持つ。Ｘ線管１は、フィラメント１ｂと回転陽極１ａを持ち、回転陽極１ａからＸ線が放出する。放出Ｘ線の中で、主Ｘ線ビーム２ａはＣＴ測定用、副Ｘ線ビーム２ａはシフト補正用に使う。コリメータ３ａ，３ｂは各入射Ｘ線の絞りを行う。
【００１７】
焦点移動検出器４ｂ，比較器５，駆動制御装置７は、信号Ａ＝Ｂとなるように、駆動機構８を駆動して、Ｘ線管１の位置制御を行ってシフト補正を行う。
Ｘ線ＣＴ装置は、更に、シャッター１３、及びシャッター駆動機構１２、シャッター制御装置１１，操作卓１０，Ｘ線制御装置１４，プロセッサ（又はコンピュータ）１０Ａ、を持つ。装置１１，機構１２，シャッター１３は、予備曝射時に被検体への被爆を防止するための手段となる。Ｘ線制御装置１４は予備曝射時のＸ線曝射を指示する手段となる。プロセッサ１０Ａは、各種ＣＴ計測シーケンスプログラムを持たせておき、このプログラムにより、操作卓１０の指示を受けて予備曝射命令１０ａを出力し、装置１１にシャッター閉指令、装置１４にＸ線曝射指令を発生する。
【００１８】
予備曝射条件スキャンプログラムのフローチャートを図１に示す。
先ず、スキャン条件の設定を行い（フローＦ1）、次いで予備曝射実施判定の入力指定があったか否かをチェックする（フローＦ2）。この入力設定は操作卓１０で行う。予備曝射入力設定であれば、予備曝射命令１０ａをプロセッサ１０Ａが発生する（フローＦ3）。これを受けて、シャッター１３が閉じ（遮蔽）の制御（フローＦ4）、Ｘ線管１へのＸ線制御装置１４を介して予備曝射（フローＦ5）の制御を行う。予備曝射の終了と共にシャッター１３を元の退避位置に戻す制御を行う（フローＦ6）。
【００１９】
その後で本スキャンの制御を行う。（Ｆ7）。
また、判定チェック（Ｆ2）によっても、本スキャンへの移行がなされる。
【００２０】
上記予備曝射中、焦点移動検出器４ｂにのみ副Ｘ線ビーム２ｂが入射し、信号Ａ，Ｂが出力され比較器５で信号Ａ，Ｂの大小関係を比較し、移動信号９が出力される。この移動信号を受けた駆動制御装置７は駆動機構８を作動させＸ線管１を移動させる。これによりＸ線ビーム位置が正規方向へ移動し、副Ｘ線ビーム２ｂは信号Ａ＝Ｂとなるように焦点移動検出器４ｂに入射する。信号がＡ＝Ｂになると比較器５からの移動信号６は出力されずＸ線管１の移動は停止する。予備曝射が終了するとシャッター制御装置１１はシャッター１３を開く（又は元の位置に戻す）ようにシャッター駆動機構１２を作動させる。シャッターの材質、形状、大きさはＸ線遮蔽が目的であるためコリメータと同様である。例えばシャッターは真鍮（銅と亜鉛の合金）を使う。
【００２１】
かかる一連の予備曝射動作完了後、本スキャンを開始する。尚、シャッター１３の配置はコリメータ３ａの下側に限らず、上側にしてもよい。
【００２２】
第２の実施の形態を図７に示す。図６と異なる点は焦点シフトの補正に際し、Ｘ線管１ではなく、コリメータ３ａを移動の対象とした点である。そのために、コリメータ３ａに駆動機構８Ａ、及びこれを駆動するための駆動制御装置７Ａを設けた。更に、焦点移動検出器４ｂをコリメータ３ａの下側に配置した。ただし、ファンビームの端部のＸ線が焦点移動検出器４ｂに入射するようにしたこと、及びＸ線計測視野を遮らないようにすることが望ましい。また、シャッター１３は焦点移動検出器４ｂの下側に配置し、予備曝射時にＸ線が遮られるようにしてある。これらの相違点以外は第１の実施の形態と同様の動作となる。
【００２３】
第３の実施の形態を図８に示す。コリメータ３ａの代わりに、シャッター１３としての機能を持つコリメータ３Ｃを設置したものである。更に、これを駆動するためのシャッター駆動機構１５，コリメータ制御装置１６を、シャッター駆動機構１２，シャッター制御装置１１に代わって設けた。予備曝射に設定した場合、装置１６，機構１５により図８の如き位置にコリメータ３Ｃを移動して被検体へのＸ線の照射を禁止する。本スキャンでは、コリメータ３Ｃを矢印の方向に移動して、図６や図７のコリメータ３ａの如き位置への制御を機構１２，装置１１により行う。これによって本スキャンを図６や図７の状態にて実現できる。
【００２４】
尚、予備曝射時に被検体を挿入せずに予備焦点シフトを行わせることも可能である。例えば、本スキャンの直前に行う。この時には、必ずしもシャッター機構は不要である。また検出器４ｂは一例にすぎない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によればＸ線ビーム位置のシフトは補正され、スライス像に顕現するリングアーチファクトを低減もしくは消去することができるという効果を奏する。特に予備曝射を行うことにより、焦点移動の大きなＸ線管をＣＴ装置に用いることが可能となり、Ｘ線管の歩留り向上でコストダウンができる。
【００２６】
また、コリメータに第３の実施の形態の如くシャッター機能を追加するだけで従来製品への適用が容易となり、かつ、追加だけのため費用を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理フローチャートを示す。
【図２】従来のＸ線ＣＴ装置のＸ線管移動によるＸ線ビーム位置のシフト補正システムの構成例図である。
【図３】焦点移動検出器からの出力される信号Ａ、Ｂの説明図である。
【図４】焦点シフト補正作動中の焦点位置を表すグラフである。
【図５】ティルト角度と焦点位置の関係を示すグラフである。
【図６】本発明のＸ線ＣＴ装置のＸ線管移動によるＸ線ビーム位置のシフト補正システムの構成例図である。
【図７】本発明のＸ線ＣＴ装置のコリメータ移動によるＸ線ビーム位置のシフト補正システムの構成例図である。
【図８】本発明のＸ線ＣＴ装置のＸ線管移動によるＸ線ビーム位置のシフト補正システムの構成例図である。
【符号の説明】
１  Ｘ線管
２  Ｘ線ビーム
３  コリメータ
４  検出器
５  比較器
６  移動信号
７  駆動制御装置
８  駆動機構
９  操作卓
１０  予備曝射命令
１１  シャッター制御装置
１２  シャッター駆動装置
１３  シャッター
１４  Ｘ線制御装置
１５  コリメータ駆動機構
１６  コリメータ制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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