(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を被検体に照射するＸ線管と、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器により検出された信号を処理してＸ線コンピュータ断層撮影装置本体に受け渡すデータ収集システムと、前記データ収集システムの出力に基づいて画像データを再構成する再構成ユニットとを具備し、
前記データ収集システムは、前記Ｘ線検出器の出力を増幅する増幅器及びディジタル化するアナログディジタル変換器を含む信号処理回路を多チャンネルで装備する複数枚のＤＡＳ基板と、
前記複数のＤＡＳ基板を着脱自在に接続する複数のコネクタと、
前記複数のコネクタを介して前記複数枚のＤＡＳ基板に接続され、前記信号処理回路の出力を補正する補正ユニットとを具備し、
前記複数枚のＤＡＳ基板各々には、それぞれのＤＡＳ基板内に装備している複数の信号処理回路の入出力特性に対応するデータを記憶するメモリ部が装備され、前記補正ユニットは前記メモリ部に記憶されているデータに基づいて前記信号処理回路の出力を補正す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】
前記入出力特性は、ゲイン及び／又はオフセット特性であ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】
前記メモリ部は、フラッシュメモリであ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４】
前記データは、前記信号処理回路の入出力特性を均一化するための補正データであ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５】
前記データは、前記複数枚のＤＡＳ基板各々に装備している複数の信号処理回路の入出力特性に対応するものであって、前記ＤＡＳ基板各々の製造段階で計測したデータであ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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線検出器により検出された信号を増幅しディジタル信号に変換するためのデータ収集システム及びそれを搭載したＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の通り、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置では、Ｘ線管から被検体を透過して検出器で検出された信号は、データ収集システム（ＤＡＳ）を通して再構成処理等を担うコンピュータ装置に受け渡される。
【０００３】
データ収集システムは、典型的には、検出器の検出素子からの出力電流を増幅器で電圧信号に変換し、その出力をサンプルホールド形の積分器で一定時間積分し、その出力を逐次比較形のアナログディジタル変換器（ＡＤＣ）でディジタル信号に変換する機能を備えたものである。
【０００４】
近年の高分解能化、スキャン時間の短縮、さらにはマルチスライスに伴う多チャンネル化により、データ収集システムには非常に高い処理能力、特に高速化が要求される。この高速化に答えるためにチャンネル数の増加が著しい。チャンネル数が増加すると、そのチャンネル間のゲインやオフセットのばらつきが大きくなり、その補正が必要とされる。
【０００５】
通常、増幅器、積分器及びアナログディジタル変換器が９６チャンネル分装備されたＤＡＳ基板を数十枚コネクタに差し込むことで実装していて、それによりチャンネル故障に対してＤＡＳ基板の交換により簡単に対処することを実現としている。
【０００６】
その一方でＤＡＳ基板の交換の都度、各チャンネルのゲインやオフセット特性の計測、それを補正ユニットにフィードバックさせる作業が必要とされる。そのためＤＡＳ基板交換によるダウンタイムの長時間化及びサービス工数の増加に伴うコストの上昇が避けられない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ＤＡＳ基板交換によるダウンタイムの短縮及びサービス工数の削減を実現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｘ線検出器により検出された信号を処理してＸ線コンピュータ断層撮影装置本体に受け渡すデータ収集システムにおいて、前記Ｘ線検出器の出力を増幅する増幅器及びディジタル化するアナログディジタル変換器を含む信号処理回路を多チャンネルで装備する複数枚のＤＡＳ基板と、前記複数のＤＡＳ基板を着脱自在に接続する複数のコネクタと、前記複数のコネクタを介して前記複数枚のＤＡＳ基板に接続され、前記信号処理回路の出力を補正する補正ユニットとを具備し、前記複数枚のＤＡＳ基板各々には、それぞれのＤＡＳ基板内に装備している複数の信号処理回路の入出力特性に対応するデータを記憶するメモリ部が装備され、前記補正ユニットは前記メモリ部に記憶されているデータに基づいて前記信号処理回路の出力を補正する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明によるデータ収集システム及びそのデータ収集システムを装備したＸ線コンピュータ断層撮影装置を好ましい実施形態により説明する。
【００１０】
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回転／回転型、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／回転型等様々な型があり、いずれの型でも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転／回転型として説明する。
【００１１】
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度分の投影データの１セットが、またハーフスキャン法でも２１０度〜２４０度程度分の投影データの１セットが必要とされる。いずれの方式にも本発明を適用可能である。ここでは、一般的な前者の約３６０度分の投影データセットから１枚の断層像を再構成するものとして説明する。
【００１２】
また、入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、特定の半導体のＸ線により半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。Ｘ線検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよいが、ここでは、前者の間接変換形として説明する。
【００１３】
図１には、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置（Ｘ線ＣＴ）の構成をブロック図により示している。ガントリ１は、Ｘ線管３と多チャンネル形Ｘ線検出器５とを有する。Ｘ線管３は多チャンネル形Ｘ線検出器５とともに回転リングに対向する位置関係で搭載される。Ｘ線管３は、高電圧発生器４から管電圧の印加及びフィラメント電流の供給を受けてＸ線を曝射する。このＸ線は被検体Ｐに照射される。被検体を透過したＸ線は、Ｘ線検出器５の各チャンネルで検出される。
【００１４】
Ｘ線検出器５には、一般的にＤＡＳ(data acquisition system) と呼ばれているデータ収集システム６がスリップリング７を介して接続されている。データ収集システム６は、Ｘ線検出器５により検出された信号を増幅しディジタル化してＸ線コンピュータ断層撮影装置本体（コンピュータ装置）２に受け渡すシステムであり、本実施形態で特徴的な構成要素である。データ収集システム６の詳細については後述する。
【００１５】
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置本体２は、メインコントローラ９を中心として、前処理ユニット１５と、データ保存ユニット１０と、再構成ユニット１１と、表示プロセッサ１２と、ディスプレイ１３とから構成される。前処理ユニット１５では、データ収集システム６から送られてくる信号（この段階のデータは、一般的に、生データと呼ばれる）を、再構成処理に使えるデータ（この段階のデータは、一般的に、投影データと呼ばれる）に仕立て上げる処理を担っており、その処理には、典型的には、Ｘ線管３の管電圧や管電流の変動に伴うＸ線強度の変動をリファレンス検出器で検出し、この検出値に従って生データを正規化してＸ線強度のばらつきを補正するいわゆるリファレンス補正処理、被検体Ｐの生データから事前に収集しておいた水ファントムの生データを差し引くことによりウエッジフィルタ等のＸ線吸収及び検出器のチャンネル間の感度差を打ち消すための水補正処理、さらにビームハードニング補正処理や体動補正処理等が含まれこともある。
【００１６】
前処理ユニット１５からの投影データは、一時的にデータ保存ユニット１０に記憶される。そして、適時、データ保存ユニット１０から読み出され、その投影データに基づいて断層像データが再構成プロセッサ１１で再構成される。この断層像データは、表示プロセッサ１２を介してディスプレイ１３に表示される。
【００１７】
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置本体２には、他に、回転リングの回転、高電圧発生器４からの高電圧パルスの発生、高電圧パルスに同期したデータ収集システム６の処理、さらに寝台動作等のスキャンに関わるコントロールを統括するスキャンコントローラ等を備えている。
【００１８】
図２には、データ収集システム６の構成を模式的に示している。図３には、データ収集システム６の構成をブロック図で示している。このデータ収集システム６は、複数枚のＤＡＳ基板１６を有している。複数枚のＤＡＳ基板１６各々には、Ｘ線検出器５の検出素子２６からの出力電流を電圧信号に変換する増幅器１９、その増幅器１９と共に信号処理回路を構成するサンプルホールド形の積分器２０及び逐次比較形のアナログディジタル変換器２１が、複数、例えば９６チャンネルで装備されている。データ収集システム６には、複数枚のＤＡＳ基板１６を着脱自在に接続する複数のコネクタ１８が装備され、故障等に伴って基板単位で交換可能になっている。
【００１９】
複数枚のＤＡＳ基板１６には、複数のコネクタ１８、マルチプレクサ２２を介して、増幅器１９と積分器２０とアナログディジタル変換器２１とからなる信号処理回路（チャンネル）の間の入出力特性のばらつきを軽減して略均一化するための補正回路（ディジタル処理回路又はＲＯＭにより実装される）として、ここではゲイン補正回路２３とオフセット補正回路２４とが接続されている。ゲイン補正回路２３は信号処理回路の出力に対してそれぞれの信号処理回路のゲイン特性に応じた補正乗数を乗算し、またとオフセット補正回路２４は信号処理回路の出力からそれぞれの信号処理回路のＤＣノイズ（主にドリフト成分と固体ノイズとからなる）を減算する。
【００２０】
これらゲイン補正とオフセット補正等の入出力特性に関する信号処理回路間のばらつきを補正するには、各信号処理回路固有の入出力特性に関するデータが必要とされる。
【００２１】
本実施形態では、この各信号処理回路固有の入出力特性に関するデータ、又はそのデータと基準入出力特性データとの差異から導かれる補正データ（例えば乗算係数、減算値そのもの）を、ＤＡＳ基板１６の製造段階で計測し、計算し、そしてＤＡＳ基板１６に搭載したフラッシュメモリ１７に記憶させる。つまり、ＤＡＳ基板１６はそれぞれフラッシュメモリ１７を搭載し、そのフラッシュメモリ１７には、自身のＤＡＳ基板１６上に装備されている複数の信号処理回路の入出力特性に対応するデータが記憶されている。換言すると、ＤＡＳ基板１６はそれぞれ、自身の基板内に装備する複数の信号処理回路の入出力特性に対応するデータを、やはり自身の基板内に装備したフラッシュメモリ１７に保有している。
【００２２】
フラッシュメモリ１７に記憶された複数の信号処理回路の入出力特性に対応するデータに基づいて補正を行うことにより、ＤＡＳ基板１６内はもちろんのこと、異なるＤＡＳ基板１６間であっても、複数の信号処理回路の入出力特性を実質的に均一化することが可能である。
【００２３】
データ収集システム６には、フラッシュメモリ１７の読出し制御を行うメモリコントローラ１４が設けられている。典型的には、メモリコントローラ１４は、複数のＤＡＳ基板１６で共用され、複数のＤＡＳ基板１６の複数のフラッシュメモリ１７に対して、コネクタ１８及びマルチプレクサ２２を経由してアクセス可能に接続される。
【００２４】
メモリコントローラ１４は、フラッシュメモリ１７から読み出した各信号処理回路の入出力特性に対応するデータを補正回路２３，２４に供給する、又はフラッシュメモリ１７から読み出した各信号処理回路の入出力特性に対応するデータに基づいて補正回路２３，２４を制御することにより、信号処理回路の入出力特性の均一化を実現する。
【００２５】
このようにＤＡＳ基板１６にその中に装備された信号処理回路の入出力特性データを保持させることにより、故障等に伴うＤＡＳ基板１６の交換に際しては、その交換現場において、新たなＤＡＳ基板１６内の信号処理回路の入出力特性データを計測し、それを補正処理に反映させる作業は不要となる。従って、ＤＡＳ基板交換によるダウンタイムの短縮及びサービス工数の削減を実現することが実現され得る。
【００２６】
補正を受けたデータに対して対数変換回路２５で対数変換することにより、生データが発生される。なお、この対数変換は、ＣＴで一般的に行われている処理であり、本体２の前処理ユニット１５で行うものであってもよい。周知のとおり、Ｘ線は被検体内で指数関数的に減衰し、その一方で、検出器５ではこのように指数関数的に減衰したＸ線をその透過線量に比例した信号を出力することから、Ｘ線通路上のＸ線吸収係数の総和である投影データを得るためには、検出器５の出力を対数変換にかけることが必須とされている。
【００２７】
（変形例）
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、ＤＡＳ基板交換によるダウンタイムの短縮及びサービス工数の削減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図。
【図２】図１のデータ収集システムの模式図。
【図３】図１のデータ収集システムのブロック図。
【符号の説明】
１…ガントリ、
２…Ｘ線コンピュータ断層撮影装置本体（コンピュータ装置）、
３…Ｘ線管、
４…高電圧発生器、
５…Ｘ線検出器、
６…データ収集装置、
７…スリップリング、
９…メインコントローラ、
１０…データ保存ユニット、
１１…再構成ユニット、
１２…表示プロセッサ、
１３…ディスプレイ、
１４…メモリコントローラ、
１５…前処理ユニット、
１６…ＤＡＳ基板、
１７…補正パラメータフラッシュメモリ、
１８…ＤＡＳ基板コネクタ、
１９…増幅器、
２０…積分器、
２１…アナログディジタル変換器。
２２…マルチプレクサ、
２３…ゲイン補正回路、
２４…オフセット補正回路、
２５…対数増幅器、
２６…検出素子。
【図１】
0004080738.tif 000002
【図２】
0004080738.tif 000003
【図３】
0004080738.tif 000004