(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管球とマルチスライス対応の複数のＸ線検出器列とが被検体に対して相対的に螺旋状軌道を移動しながら、指定されたスライス厚及びスライス数に応じて選択された少なくとも１つのＸ線検出器列を介して繰り返し収集された投影データに基づいて断層像を再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
前記選択されたＸ線検出器列より前記螺旋状軌道上で先行する選択されなかったＸ線検出器列の出力に基づいて前記Ｘ線管球のＸ線出力を動的に調整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】
前記選択されたＸ線検出器列の出力レベルが時間的に略一定に安定するように前記Ｘ線管球のＸ線出力を動的に調整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】
前記選択されなかったＸ線検出器列の螺旋状軌道と前記選択されたＸ線検出器列の螺旋状軌道とのずれに基づいて前記選択されなかったＸ線検出器列の出力を補正し、この補正値に基づいて前記Ｘ線管球のＸ線出力を動的に調整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】
前記選択されなかったＸ線検出器列が複数のとき、この選択されなかった複数のＸ線検出器列の出力の統計値に基づいて、前記Ｘ線管球のＸ線出力を動的に調整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５】
前記Ｘ線管球と前記被検体との間に設けられるコリメータをさらに備え、このコリメータは前記選択されたＸ線検出器列と前記選択されなかったＸ線検出器列のそれぞれのためのＸ線開口部を開けることができるように構成されてい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】
Ｘ線管球とマルチスライス対応の複数のＸ線検出器列とが被検体に対して相対的に螺旋状軌道を移動しながら、指定されたスライス厚及びスライス数に応じて選択された少なくとも１つのＸ線検出器列を介して繰り返し収集された投影データに基づいて断層像を再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
前記複数のＸ線検出器列のスライス方向に関する少なくとも片側に、前記Ｘ線管球のＸ線出力を調整するための基礎データ収集専用のＸ線検出器列を設けたことを特徴とする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、螺旋状スキャン（ヘリカルスキャン）及びマルチスライス対応のＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置等の放射線映像化機器で画質改善と共に低被曝化が最も重要な課題の１つになってきている。従来では、スキャン条件（管電圧、管電流）を一定にして一定のＸ線出力（Ｘ線強度）で投影データの収集を行うようにしていた。しかし、これは低被曝の観点から好ましいとは言えない。というのも、近年のＸ線管球が被検体に対して螺旋状の軌道をえがくいわゆるヘリカルスキャンでは、天板の移動に伴って被検体の厚さ、つまりＸ線のパス長（通過路長）が刻々と変化するので、体厚が厚い部分ではＸ線出力が適正であっても、薄い部分ではＸ線出力が過照射になるからである。このように被検体の部分によって、Ｘ線管球のＸ線出力を変えて、低被曝化を図ろうとする様々な提案がなされている。
【０００３】
その代表的な例として、スキャン計画のために撮影されるいわゆるスキャノグラム、つまりＸ線管球の回転を停止したままで天板だけを体軸方向に定速で動かして収集する一方向からのＸ線投影像を使って、Ｘ線透過率の高い部分ではＸ線出力を低く、逆にＸ線透過率の低い部分ではＸ線出力を高くなるように、天板位置とＸ線出力との関係を予め設定していくという方法がある。
【０００４】
しかし、このスキャノグラムを使った方法では、そのスキャノグラムを撮影するためにも被検体は被曝してしまうという根本的な問題を抱えている。また、特にＸ線を最も減衰させる骨の多い胸部の撮影においては、骨の通過路長が投影の向き（Ｘ線管球の角度）によって大きく変化するので、Ｘ線透過率は投影の向きによって相違する。従って、投影方向によってＸ線出力を変えていくことで、さらなる低被曝化を推進する余地があった。
【０００５】
これを実現する方法として、ヘリカルスキャンにおいて、１回転前又は数回転前に角度毎に収集した投影データ（Ｘ線透過率）に基づいて、今回の回転中にＸ線出力を動的に変えていこうとする提案がなされている。この方法では確かにスキャノグラムを使った方法よりも低被曝化を向上させることができる。
【０００６】
しかし、ヘリカルスキャンでは、Ｘ線管球の回転と共に天板が移動しているので、１回転前に投影データを収集した被検体の部位は、今回の回転で投影データを収集しようとしている被検体の部位から外れている。従って、骨が複雑に入り組んでいる胸部などでは、Ｘ線出力を適正化することができず、過出力や出力不足が起こる可能性がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ヘリカルスキャン及びマルチスライス対応のＸ線コンピュータ断層撮影装置において、低被曝化及びＸ線出力の適正化を図ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、Ｘ線管球とマルチスライス対応の複数のＸ線検出器列とが被検体に対して相対的に螺旋状軌道を移動しながら、指定されたスライス厚及びスライス数に応じて選択された少なくとも１つのＸ線検出器列を介して繰り返し収集された投影データに基づいて断層像を再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、前記選択されたＸ線検出器列より前記螺旋状軌道上で先行する選択されなかったＸ線検出器列の出力に基づいて前記Ｘ線管球のＸ線出力を動的に調整することを特徴としたものである。
【０００９】
（２）本発明は、（１）の装置において、選択されたＸ線検出器列の出力レベルが時間的に略一定に安定するように前記Ｘ線管球のＸ線出力を動的に調整することを特徴としたものである。
【００１０】
（３）本発明は、（１）の装置において、選択されなかったＸ線検出器列の螺旋状軌道と前記選択されたＸ線検出器列の螺旋状軌道とのずれに基づいて前記選択されなかったＸ線検出器列の出力を補正し、この補正値に基づいて前記Ｘ線管球のＸ線出力を動的に調整することを特徴としたものである。
【００１１】
（４）本発明は、（１）の装置において、選択されなかったＸ線検出器列が複数のとき、この選択されなかった複数のＸ線検出器列の出力の統計値に基づいて、前記Ｘ線管球のＸ線出力を動的に調整することを特徴としたものである。
【００１２】
（５）本発明は、（１）の装置において、Ｘ線管球と前記被検体との間に設けられるコリメータをさらに備え、このコリメータは前記選択されたＸ線検出器列と前記選択されなかったＸ線検出器列のそれぞれのためのＸ線開口部を開けることができるように構成されていることを特徴としたものである。
【００１３】
（６）本発明は、Ｘ線管球とマルチスライス対応の複数のＸ線検出器列とが被検体に対して相対的に螺旋状軌道を移動しながら、指定されたスライス厚及びスライス数に応じて選択された少なくとも１つのＸ線検出器列を介して繰り返し収集された投影データに基づいて断層像を再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、前記複数のＸ線検出器列のスライス方向に関する少なくとも片側に、前記Ｘ線管球のＸ線出力を調整するための基礎データ収集専用のＸ線検出器列を設けたことを特徴としたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明を好ましい実施形態により詳細に説明する。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置には、Ｘ線管球とＸ線検出器とが１体として被検体の周囲を回転するROTATE/ROTATE-TYPE、リング状にアレイされた多数の検出素子が固定され、Ｘ線管球のみが被検体の周囲を回転する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ROTATE/ROTATE-TYPEとして説明する。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、ハーフスキャン法でも２１０〜２４０゜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゜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。また、Ｘ線管球が被検体の周囲を１周するごとに、Ｎ個のサンプリングポイント（ビューポイントとも言う）で投影データを収集するものとして説明する。また、１チャンネルは、１検出素子で構成されるものとして説明する。
【００１５】
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構成を示している。架台３の回転リング３４には、コーンビーム型Ｘ線管球３１と、図２に示すようにＸ線検出素子３５０が２次元状に配列されたマルチスライス対応のＸ線検出器３５とが寝台３３上の被検体Ｐを挟んで対向して配置されている。なお、チャンネル方向に配列されている複数の検出素子３５０を１単位として、検出器列３５１と定義する。この定義によると、マルチスライス対応のＸ線検出器３５は、スライス方向に関して並列された複数の検出器列３５１から構成されることになる。
【００１６】
Ｘ線管球３１は、スキャン制御部１１の管理下にあるＸ線制御部６から供給されるビュートリガ信号に同期して高電圧発生部５から周期的に発生される高電圧パルスを受けて、Ｘ線を放射する。寝台３３又はその天板は、スキャン制御部１１の管理下にある寝台制御部１０からの制御信号に従って寝台駆動部９から供給される駆動電力により被検体の体軸方向に移動するようになっている。また、架台３は、スキャン制御部１１の管理下にある架台制御部８からの制御信号に従って架台駆動部７から供給される駆動電力により回転リング３４を回転するようになっている。ヘリカルスキャン時には、スキャン制御部１１の制御によって、回転リング３４が連続的に定速で回転し、また寝台３３が被検体の体軸方向に沿って定速で移動する。これにより、Ｘ線管球３１とＸ線検出器３５とが被検体に対して相対的に螺旋状軌道を移動しながら、投影データが繰り返し収集される。
【００１７】
検出器列選択部１７は、コンソール１９を介して操作者により指定されたスライス厚及びスライス数に応じて、複数のＸ線検出器列３５１の中から、断層像を再構成するための投影データを収集するための少なくとも１つの検出器列（以下、再構成用検出器列と称する）３５１を選択する。また、検出器列選択部１７は、複数の検出器列３５１の中で空いている、つまり再構成用として選択された再構成用検出器列３５１以外の検出器列３５１の中から、螺旋状軌道上で再構成用検出器列３５１より先行する少なくとも１列の検出器列３５１を、Ｘ線管球３１のＸ線出力を管電圧と管電流との少なくとも一方により調整するための基礎データを収集するためのＸ線検出器列３５１（透過率判定用検出器列と称する）として選択する。
【００１８】
Ｘ線検出器３５には、一般的にＤＡＳ(data acquisition system) と呼ばれているデータ収集部３９が接続されている。このデータ収集部３９には、Ｘ線検出器３５から出力される微弱な電流信号をチャンネル毎（検出素子毎）に積分し、増幅し、そしてディジタル信号に変換して出力するという機能を有している。
【００１９】
透過率判定部１３は、検出器列選択部１７で選択された透過率判定用検出器列３５１の出力データに基づいて、ビューポイント（Ｘ線管球３１の回転角度）毎且つ寝台３３の位置毎に透過率を判定（計算）する。この透過率に基づいてスキャン制御部１１では、再構成用検出器列３５１の回転角度及び寝台３３の位置の変位に対して、Ｘ線管球３１からのＸ線出力を動的に調整する。画像再構成部１５は、データ収集部３９から再構成用検出器列３５１で検出した投影データを入力し、その投影データに基づいて、コンソール１９を介して操作者により指定されたスライス厚及びスライス数に応じた断層像を再構成する。
【００２０】
次に本実施形態の動作について説明する。まず、コンソール１９を介して操作者によりスライス厚及びスライス数が指定されたとき、検出器列選択部１７により、複数のＸ線検出器列３５１の中から少なくとも１列の再構成用検出器列３５１が選択される。例えば、スライス厚が１ｍｍで、スライス数が４で指定されたとき、図２のパターンＡに示すように、複数のＸ線検出器列３５１の中からスライス方向に関して中央の４列が再構成用検出器列３５１として選択される。また、スライス厚が２ｍｍで、スライス数が４で指定されたとき、図２のパターンＢに示すように、複数のＸ線検出器列３５１の中からスライス方向に関して中央の８列が再構成用検出器列３５１として選択される。
【００２１】
このように複数の検出器列３５１の全てが常に再構成用として選択されるわけではなく、指定されたすスライス厚及びスライス数によっては、スライス方向に関して両側の検出器列３５１が選択されずに残っている。本実施形態では、この再構成用として選択されなかった検出器列３５１を使って、Ｘ線管球３１のＸ線出力を管電圧と管電流との少なくとも一方により調整するための基礎データ（透過率計算用の基礎データ）を収集するための透過率判定用検出器列３５１として使用するというものである。
【００２２】
さらに、本実施形態では、図３に示すように、再構成用として選択されなかった検出器列３５１の中でも、螺旋状軌道上で再構成用検出器列３５１より先行する検出器列３５１を、透過率判定用として選択する。これにより、図４に示すように、ヘリカルスキャンの際に、再構成用検出器列３５１より少なくとも１列前（１回転前、ただし寝台速度によっては１回転前でないこともある）の時点で、透過率判定用として選択された検出器列３５１の出力に基づいて透過率を計算し、この計算した透過率をビューポイント（回転角度）及び寝台位置に関連付けて保持しておき、再構成用の検出器列３５１のビューポイント及び寝台位置に関連付けられている透過率に従って、Ｘ線出力を動的に調整するものである。
【００２３】
このように再構成用としては使わない空いている検出器列３５１の出力に従ってＸ線出力を動的に調整することにより、Ｘ線管球３１の回転角度と天板位置とに従ってきめ細かく、しかも基礎データ収集位置と再構成用データの収集位置とのずれをなくしてＸ線出力を調整することができる。従って、低被曝化及びＸ線出力の適正化を図ることができる。さらに、これを構造的な改良を加えることなく実現することができるというものである。
【００２４】
さらに、図４に示すように、スキャン制御部１１では、再構成用の検出器列３５１からの出力が所定の比較的狭い範囲内で安定するように、Ｘ線出力を調整することができ、これにより、データ収集部３９のＡ／Ｄコンバーターのダイナミックレンジを最大限活かすことができる。
【００２５】
透過率判定部１３では、実際には、透過率判定用として選択された検出器列３５１からは、検出素子出力のチャンネル方向関数、つまり投影データとして得られるので、この投影データの中の最小値（透過率最大）に基づいて透過率を計算するようにしてもよいし、または平均値に基づいて透過率を計算するようにしてもよいし、その他、任意の方法で計算すればよい。
【００２６】
また、再構成用検出器列３５１は、常に、それより先行する透過率判定用検出器列３５１の描く螺旋状軌道上をなぞるわけではない。この場合には、図５に示すように、再構成用検出器列３５１の螺旋状軌道と、透過率判定用検出器列３５１の螺旋状軌道とのずれに基づいて、再構成用検出器列３５１が通る軌道上の点での透過率を、透過率判定用検出器列３５１の出力に基づいて実測した透過率により補間するようにしてもよい。
【００２７】
また、透過率判定用として複数の検出器列３５１を選択して、この複数の透過率判定用検出器列３５１の出力の統計値（例えば平均値、最大値）を統計処理した値に基づいて、透過率を計算するようにしてもよい。ここで、統計処理には、例えば多チャンネルでとった場合の平均値や最大値の抽出、また１ビュー単位では細かすぎるのとノイズ等の影響を抑えるための移動平均等が含まれる。
【００２８】
なお、Ｘ線管球３１と被検体との間には、図７，図８に示すように、コリメータ制御部１２の制御に従って、再構成用として選択された検出器列３５１と、再構成用としては選択されなかったが、透過率判定用として選択された検出器列３５１とのために２カ所にＸ線開口部を開けることができるように多板式で構成されているコリメータ３２が配置される。このように必要な２カ所だけにＸ線開口部を開けることにより、不要な被曝を抑制することができる。また、必要最低限のＸ線を照射するように、完全な開口部（窓）とせず、ある程度の厚みを残して、一部を薄くした形状をとってもよい。
【００２９】
以上の説明では、空きの検出器列３５１を使って透過率を求めるようにしていたが、図９に示すように、再構成専用の検出器列３５２のスライス方向に関して両側にそれぞれ、透過率判定専用の検出器列３５３を設けるようにしてもよい。この場合、透過率判定専用の検出器列３５３は、再構成専用の検出器列３５２よりも、少ないチャンネル数でかまわないし、透過率判定専用の検出器列３５３は図９のように複数列でなくても、１列でもかまわない。
【００３０】
その他、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。
【００３１】
【発明の効果】
本発明では、ヘリカルスキャン及びマルチスライス対応のＸ線コンピュータ断層撮影装置において、スライス厚及びスライス数に従って選択されたＸ線検出器列より、螺旋状軌道上で先行する選択されなかったＸ線検出器列の出力に基づいてＸ線管球のＸ線出力を動的に調整するようにしたので、Ｘ線管球の角度と天板位置とに従ってきめ細かく、しかも基礎データ収集位置と再構成用データの収集位置とのずれをなくしてＸ線出力を調整することができるので、低被曝化及びＸ線出力の適正化を図ることができる。さらに、これを構造的な改良を加えることなく実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線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のマルチスライス対応のＸ線検出器の素子配列を示す図。
【図３】図１の検出器列選択部により選択される透過率判定用検出列と再構成用検出列との移動方向に関する位置関係を示す図。
【図４】図１のスキャン制御部により透過率に基づいて制御されるＸ線出力と再構成用検出器列の出力との時間曲線を示す図。
【図５】図１の透過率判定部による透過率の補間処理に関する説明図。
【図６】図１の透過率判定部による透過率の統計計算処理に関する説明図。
【図７】図１のコリメータの開口部を示す図。
【図８】図１のコリメータ制御部により設定されたコリメータの開口部を示す図。
【図９】図１のマルチスライス対応のＸ線検出器の他の素子配列を示す図。
【符号の説明】
３…架台、
３１…Ｘ線管球、
３２…コリメータ、
３３…寝台、
３５…Ｘ線検出器、
３９…データ収集部、
５…高電圧発生部、
６…Ｘ線制御部、
７…架台駆動部、
８…架台制御部、
９…寝台駆動部、
１０…寝台制御部、
１１…スキャン制御部、
１２…コリメータ制御部、
１３…透過率判定部、
１５…画像再構成部、
１７…検出器列選択部、
１９…コンソール。
【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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【図９】
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