(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１Ｘ線管と第１Ｘ線検出器とからなる第１ペアと、
第２Ｘ線管と第２Ｘ線検出器とからなる第２ペアと、
前記第１，第２ペアを被検体の周囲を回転可能に支持する回転機構と、
前記第１Ｘ線検出器の出力に基づいて第１画像データを再構成し、前記第２Ｘ線検出器の出力に基づいて第２画像データを再構成する再構成ユニットとを具備し、
前記第１Ｘ線検出器は第１スライス厚に対応する複数の第１検出素子の列を有し、前記第２Ｘ線検出器はチャンネル方向に関しては前記第１検出素子と同じ幅を有し、かつ前記第１スライス厚よりも薄い第２スライス厚に対応して有感域面積が前記第１検出素子よりも狭い複数の第２検出素子の列を有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】
前記第１Ｘ線検出器は前記第１検出素子の列を複数列有し、前記第２Ｘ線検出器は前記第２検出素子の列を前記第１検出素子の列と同じ列数有す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】
前記第１Ｘ線検出器は前記第１検出素子の列を１列有し、前記第２Ｘ線検出器は前記第２検出素子の列を複数列有す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】
前記第１検出素子の列が対応する第１スライス厚は、前記第２検出素子の列が対応する第２スライス厚の偶数倍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】
前記第１検出素子の列が対応する第１スライス厚は８ｍｍであり、前記第２検出素子の列が対応する第２スライス厚は０．５ｍｍ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６】
前記第１ペアと前記第２ペアとの少なくとも一方をスライス方向に関して移動するＺシフト機構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７】
前記回転機構は、前記第２Ｘ線管の焦点から前記第２Ｘ線検出器の中央を結ぶ中心線が、前記第１Ｘ線管の焦点から前記第１Ｘ線検出器の中央を結ぶ中心線に一致又は略一致するように前記第１，第２ペアを支持す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８】
前記回転機構は、前記第２Ｘ線管の焦点から前記第２Ｘ線検出器の中央を結ぶ中心線が、前記第１Ｘ線管の焦点から前記第１Ｘ線検出器の中央を結ぶ中心線に対して、スライス方向に関して、前記第１スライス厚と前記第１検出素子の列の列数の乗算値の１／２と、前記第２スライス厚と前記第２検出素子の列の列数の乗算値の１／２との合計距離だけ離れるように前記第１，第２ペアを支持す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９】
前記第２Ｘ線管の管電流を前記第１Ｘ線管の管電流よりも高く設定するＸ線制御部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１０】
Ｘ線管とマルチスライス形Ｘ線検出器とからなるペアを複数備え、前記複数のペア中の少なくとも１つのペアは他のペアに対して対応するスライス厚が相違するように構成されていることを特徴とするＸ線コンピュータ
【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】
周知のとおり、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線管で発生させたＸ線を被検体に照射させ、そして被検体を透過したＸ線を検出器で検出し、そのデータをコンピュータによる再構成処理により断面の減弱係数分布を表す断層像を得る装置である。
【０００３】
通常、Ｘ線管には、絞り装置が装備されていて、その絞り開度を調整することでスライス厚を変更することができるようになっている。このようにスライス厚は絞り開度に依存して決まるので、スライス厚はデータ収集の前段階で決まってしまい、データ収集後にスライス厚を変更するといった自由度は基本的にはない。そのため、スライス厚の異なる断層像を必要とする場合、絞り開度を変えてスキャンを繰り返す必要があった。
【０００４】
また、特開平９−２１５６８８号公報には、デュアル検出器を使って異なるスライス厚のデータを同時に収集することが開示されている。しかし、スライス位置（スライスの中心位置）は、相違するもので、同じスライス位置でスライス厚の異なる断層像を必要とする場合、やはりスキャンを繰り返す必要があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置において、１回のスキャンでスライス位置が同じであってスライス厚の異なる断面に関するデータを収集することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、第１Ｘ線管と第１Ｘ線検出器とからなる第１ペアと、第２Ｘ線管と第２Ｘ線検出器とからなる第２ペアと、前記第１，第２ペアを被検体の周囲を回転可能に支持する回転機構と、前記第１Ｘ線検出器の出力に基づいて第１画像データを再構成し、前記第２Ｘ線検出器の出力に基づいて第２画像データを再構成する再構成ユニットとを具備し、前記第１Ｘ線検出器は第１スライス厚に対応する複数の第１検出素子の列を有し、前記第２Ｘ線検出器はチャンネル方向に関しては前記第１検出素子と同じ幅を有し、かつ前記第１スライス厚よりも薄い第２スライス厚に対応して有感域面積が前記第１検出素子よりも狭い複数の第２検出素子の列を有することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施例は、２次元アレイ型の放射線検出器、およびその放射線検出器を装備したＸ線ＣＴ装置（Ｘ線コンピューテッドトモグラフィ装置）に関する。Ｘ線ＣＴ装置には、Ｘ線管と放射線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（ROTATE/ROTATE）タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（STATIONARY/ROTATE）タイプ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、主流を占めている回転／回転タイプとして説明する。
【０００８】
また、１ボリュームの（＝１つのボリュームデータを構成する）ボクセルデータ（又は１枚の断層像）（いずれも後述）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２１０〜２４０°程度分の投影データが必要とされる。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°分の投影データから１ボリュームのボクセルデータ（又は１枚の断層像）を再構成するものとして説明する。
【０００９】
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、Ｘ線による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。
【００１０】
また、断層像はある厚さを持った組織の断面表示であり、その組織断面の厚さをスライス厚と称する。Ｘ線は、Ｘ線管焦点から放射状に広がり、被検体を透過してＸ線検出器に到達する。従って、Ｘ線の厚さはＸ線管焦点から遠ざかるほど広がる。慣例的には、回転中心軸上でのＸ線の厚さをスライス厚として定義している。ここでは、慣例に従い、回転中心軸上でのＸ線の厚さをスライス厚と称する。このことは検出素子のスライス方向の幅にも言えることである。つまり、あるスライス厚に対応する有感幅を有する検出素子という表現において、その有感幅は、当該スライス厚よりも実際には広く、具体的にはＸ線焦点と回転中心軸との距離に対するＸ線焦点と検出素子との距離の比に従ってスライス厚より広く設計される。
【００１１】
図１に、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の主要部の構成を示している。本実施形態のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、スキャンガントリ１とコンピュータ装置２と寝台（図示せず）とから構成される。コンピュータ装置２は、中央制御ユニット２１を中心として、それに対して前処理部２３、画像再構成ユニット２４、画像表示ユニット２５、操作パネル２６がデータ／制御バス２２を介して接続されてなる。
【００１２】
スキャンガントリ１は、多管球型であり、つまり円環状の回転架台に、Ｘ線管装置とＸ線検出器とのペアが複数搭載されている。ここでは、２管球型として説明する。第１ペア１１は、第１Ｘ線管装置１１０と第１Ｘ線検出器１１３とからなる。第１Ｘ線管装置１１０は第１Ｘ線検出器１１３とともに、回転中心軸ＲＡを中心として回転する回転架台に搭載されている。この回転架台にはＺシフト機構１５を介して、第２Ｘ線管装置１２０と第２Ｘ線検出器１２３とからなる第２ペア１２も搭載されている。
【００１３】
第１Ｘ線管装置１１０は、第１Ｘ線管１１１、絞り装置１１２からなり、第２Ｘ線管装置１２０は、第２Ｘ線管１２１、絞り装置１２２からなる。ここで、第１Ｘ線管１１１のＸ線焦点と、第１Ｘ線検出器１１３の中央とを結ぶ線を第１中心線と称し、同様に、第２Ｘ線管１２１のＸ線焦点と、第２Ｘ線検出器１２３の中央とを結ぶ線を第２中心線と称する。第１，第２中心線がそれぞれ回転中心軸ＲＡと交差し、かつ第２中心線が第１中心線に対して回転中心軸ＲＡまわりに所定角度、例えば９０°ずれるように第１，第２ペア１１，１２の位置が設計されている。
【００１４】
上記Ｚシフト機構１５は、第１ペア１１と第２ペア１２との少なくとも一方、ここでは第２ペア１２を回転中心軸ＲＡに沿って移動するために必要な構造および動力源を備えている。このＺシフト機構１５による第２ペア１２の移動によって、第１ペア１１の中心線に対して第２ペア１２の中心線が交差する初期状態から、第１ペア１１の中心線に対して任意距離前後に第２ペア１２の中心線をずらすことが可能となっている。
【００１５】
Ｘ線制御部１３は、管電圧及びフィラメント電流（フィラメント電流により管電流が制御される）を第１、第２Ｘ線管１１１，１２１に対して個別に印加及び供給することができるように２系統の変圧器を装備している。第１、第２Ｘ線検出器１１３、１２３の出力は、それぞれデータ収集部１１４、１２４、図示しないが連続回転を可能にするスリップリングを介して、コンピュータ装置２の前処理部２３に供給される。前処理部２３では、データ収集部１１４，１２４から送られてくるデータ（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１１１，１２１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】
前処理部２３で前処理を受けた投影データに基づいて断層像データが再構成ユニット２４で再構成される。この断層像データは、画像表示ユニット２５で表示される。
【００１７】
図２（ａ）には第１Ｘ線検出器１１３の側面図、図３（ａ）には第１Ｘ線検出器１１３の平面図がそれぞれ示されている。第１Ｘ線検出器１１３は、複数、ここでは４つの第１検出素子列１１６を有している。４つの第１検出素子列１１６は、その長手方向がスライス方向（回転中心軸ＲＡ）と平行になるように、並設される。各第１検出素子列１１６は、スライス方向に関して一列に配列された複数の第１検出素子１１５から構成される。各第１検出素子１１５は、スライス方向に関して第１の幅の有感域を備えている。第１の幅は、例えば８ｍｍのスライス厚ｓ１に対応するように設定される。従って、第１ペア１１では、連続する４つの８ｍｍ厚のスライスのデータを同時に収集することが可能である。なお、スライス厚ｓ１×列数を、第１ペア１１の合計スライス厚Ｓ１と称する。
【００１８】
図２（ｂ）には第２Ｘ線検出器１２３の側面図、図３（ｂ）には第２Ｘ線検出器１２３の平面図がそれぞれ示されている。第２Ｘ線検出器１２３は、複数、ここでは第１Ｘ線検出器１１３と同じ４つの第２検出素子列１２６を有している。４つの第２検出素子列１２６は、その長手方向がスライス方向（回転中心軸ＲＡ）と平行になるように、並設される。各第２検出素子列１２６は、スライス方向に関して一列に配列された複数の第２検出素子１２５から構成される。各第２検出素子１２５は、チャンネル方向に関しては第１検出素子１１５と同じ幅であって、スライス方向に関しては第１の幅よりも狭い第２の幅の有感域を備えている。第２の幅は、例えば０．５ｍｍのスライス厚ｓ２に設計される。従って、第２ペア１２では、連続する４つの０．５ｍｍ厚のスライスのデータを同時に収集することが可能である。なお、スライス厚ｓ２×列数を、第２ペア１２の合計スライス厚Ｓ２と称する。
【００１９】
このような第１、第２のペア１１，１２に対して、中央制御ユニット２１はＺシフト機構１５に対して３種類の制御モードを備えている。この３種類の制御モードは、操作パネル２６を介して操作者によって選択される。第１モードは、図４に示すように、第１ペア１１の中心線に対して第２ペア１２の中心線が交差する初期状態を維持する又はずれた状態から初期状態に戻すための制御が行われる。そのために第１モードでは、第１ペア１１と第２ペア１２により、同じ位置であってスライス厚の異なるスライスのデータを同時に収集することが可能となる。
【００２０】
臨床上では、広い範囲を厚いスライス厚でデータを収集することで全体的な内部情報を大雑把に取得し、その中心付近では、薄いスライス厚でデータを収集して詳細な内部情報を取得することが、１回のスキャンで実現できる。
【００２１】
第２モードでは、図５に示すように、第１ペア１１の中心線に対して第２ペア１２の中心線が所定距離Δｄずらすための制御が行われる。この第１ペア１１の中心線と第２ペア１２の中心線との間の距離は、第１ペア１１の合計スライス厚Ｓ１の１／２の距離と、第２ペア１２の合計スライス厚Ｓ２の１／２の距離との合計距離に決定されている。このように第２モードでは、第１，第２のペア１１，１２が、所定距離（Ｓ１／２＋Ｓ２／２）に設定されることにより、途中からスライス厚が変化する連続する複数、ここでは８枚のスライスのデータを同時に収集することが可能となる。
【００２２】
臨床上では、広い範囲を厚いスライス厚でデータを収集することで全体的な内部情報を大雑把に取得し、その範囲に隣接する比較的狭い範囲では薄いスライス厚でデータを収集して詳細な内部情報を取得することが、１回のスキャンで実現できる。
【００２３】
第３モードは、第１ペア１１の中心線に対する第２ペア１２の中心線の距離を任意に設定するために、操作パネル２６からの指示に従った制御が行われる。第３モードでは、第１，第２のペア１１，１２で、別々な任意の位置でスライス厚の異なるスライスのデータを同時に収集することが可能となる。臨床上では、広い範囲を厚いスライス厚でデータを収集することで全体的な内部情報を大雑把に取得し、特に患部のある関心の高い部分では、薄いスライス厚でデータを収集して詳細な内部情報を取得することが、１回のスキャンで実現できる。
【００２４】
なお、スキャンでは第１、第２ペア１１、１２が同一角速度で回転し、第２ペア１２の検出素子１２５が第１ペア１１の検出素子１２５よりも有感域面積が狭い、つまり第２ペア１２が第１ペア１１よりも低感度である。この感度差を是正するために、スキャンに際しては、中央制御ユニット２１は、第２Ｘ線管１２１から曝射されるＸ線の線量が、第１Ｘ線管１１１から曝射されるＸ線の線量よりも高く設定する。具体的には、第１Ｘ線管１１１に印加される管電圧ＴＶ１と、第２Ｘ線管１２１に印加される管電圧ＴＶ１とは等価又は略等価に設定され、一方、第１Ｘ線管１１１のフィラメント電流（管電流：ＴＣ１）は、第２Ｘ線管１２１のフィラメント電流（管電流：ＴＣ２）よりも低く設定される。例えば第２Ｘ線管１２１の管電流は２５０ｍＡに、第１Ｘ線管１１１の管電流は５０ｍＡに設定される。このように管電圧は同じに、管電流を相違させることにより、線量は相違するが、線質は同じに揃えることができる。
【００２５】
以上のように、本実施形態によれば、１回のスキャンで同じ位置であってスライス厚の異なるスライスに関するデータを同時に収集すること、１回のスキャンでスライス厚が異なる複数スライスに関するデータを連続スライスとして同時に収集すること、１回のスキャンでスライス厚が異なる複数スライスに関するデータを任意の位置で同時に収集することが実現され得る。
【００２６】
（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。
【００２７】
例えば、図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、第１Ｘ線検出器２１３が、例えば２ｍｍのスライス厚に対応する検出素子列２１３の一列から構成され、第２Ｘ線検出器２２３が、合計スライス厚が検出素子列２１３のスライス厚と同じになるように、例えば０．５ｍｍのスライス厚に対応する検出素子列２２３が４列から構成されてもよい。この場合、２ｍｍ厚のスライスのデータと、それと合計スライス厚が同じ０．５ｍｍ×４スライスのデータを同時に収集することができる。臨床上では、同じ範囲のデータを、厚い１枚のスライスで大雑把に、また薄い複数スライスで詳細に内部を観察することができる。
【００２８】
また、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、第１Ｘ線検出器３１３が、例えば２ｍｍのスライス厚に対応する検出素子列３１６の４列から構成され、第２Ｘ線検出器３２３が、合計スライス厚が検出素子列３１３の２列分の合計スライス厚と同じになるように、例えば１ｍｍのスライス厚に対応する検出素子列３２３が４列から構成されてもよい。この場合、、図９に示すように、中央を１ｍｍ厚の薄い４枚のスライスでデータ収集を行い、それと同時に、その中央４枚のスライスの両側に隣接した状態で２ｍｍの厚いスライスで１枚ずつデータを収集することができる。臨床上では、中央を薄い４枚のスライスで詳細に、その両側は厚いスライスで大雑把に観察することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、１回のスキャンでスライス位置が同じであってスライス厚の異なる断面に関するデータを収集することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の主要部の構成図。
【図２】図１の第１、第２ペアのスライス厚を示す図。
【図３】図１の第１、第２のＸ線検出器の平面図。
【図４】第１ポジションモードにおける図１の第１、第２ペアのポジションを示す図。
【図５】第２ポジションモードにおける図１の第１、第２ペアのポジションを示す図。
【図６】本実施形態の変形例において、第１、第２ペアのスライス厚を示す図。
【図７】図６の第１、第２のＸ線検出器の平面図。
【図８】本実施形態の他の変形例において、第１、第２ペアのスライス厚を示す図。
【図９】図８の第１、第２ペアのポジションを示す図。
【符号の説明】
１…スキャンガントリ、
１１…第１ペア、
１１０…第１Ｘ線管装置、
１１１…第１Ｘ線管、
１１２…第１Ｘ線絞り装置、
１１３…第１Ｘ線検出器、
１１４…第１データ収集部、
１２…第２ペア、
１２０…第２Ｘ線管装置、
１２１…第２Ｘ線管、
１２２…第２Ｘ線絞り装置、
１２３…第２Ｘ線検出器、
１２４…第２データ収集部、
１３…Ｘ線制御部、
１４…ガントリ制御部、
２…コンピュータ装置、
２１…中央制御ユニット、
２２…データ／制御バス、
２３…前処理部、
２４…再構成ユニット、
２５…画像表示ユニット、
２６…操作パネル。
【図１】
0004119110.tif 000002
【図２】
0004119110.tif 000003
【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】
0004119110.tif 000009
【図９】
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