JPH09168534A

JPH09168534A - Ｘ線断層撮影装置

Info

Publication number: JPH09168534A
Application number: JP9000239A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Mori; 一生森
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-01-06
Filing date: 1997-01-06
Publication date: 1997-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】データ収集時に被検体を束縛する時間を減少
させると共に、複数スライス面の収集時間の短縮化を図
ることができるＸ線ＣＴ装置を提供する。【解決手段】Ｘ線管３が被検体Ｍの周囲を回転移動中
に、システム制御装置（走査手段）１３が被検体Ｍを体
軸方向に移動させる螺旋状の走査を行うことにより、デ
ータ収集装置９は、螺旋状データを収集する。画像再構
成装置１１は、収集された螺旋状データから複数の断層
画像データを再構成する。これにより、複数スライス面
の断層像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ線断層撮影装置
（以下、Ｘ線ＣＴ装置と称する。）の技術分野に属す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｘ線ＣＴ装置は、被検体たとえば
患者の所望スライス面につきＸ線断層像（以下、断層像
と称する。）を得る場合、患者の位置を固定したまま、
前記スライス面を有する垂直面内においてＸ線管を患者
の周囲で回転させつつＸ線管よりＸ線を曝射することに
より、前記スライス面上のあらゆる方向からの全プロジ
ェクションデータを収集し、この全プロジェクションデ
ータを基に画像再構成を行ない、表示装置に所望スライ
ス面の断層像を表示するように構成されていた。

【０００３】そうすると、前記Ｘ線ＣＴ装置により患者
の複数の異なるスライス面につき複数の断層像を得よう
とする場合、第１のスライス面につきＸ線管を１８０°
あるいは３６０°回転させて第１のスライス面について
の全プロジェクションデータを収集した後、Ｘ線管の作
動を停止し、第２のスライス面を有する垂直面内にＸ線
管が位置するように、時間を費して患者を水平移動し、
次いで第２のスライス面につきＸ線管の回転及びＸ線曝
射を行なわねばならない。

【０００４】したがって、従来のＸ線ＣＴ装置には、異
なるスライス面につき複数の断層像を得る場合、患者の
拘束時間が長期にわたり、それ故にＸ線ＣＴ装置の稼動
効率が悪くなるとの問題点がある。更に、従来のＸ線Ｃ
Ｔ装置には、造影剤を注入した患者の異なるスライス面
につき複数の断層像を得る場合、最初のスライス面につ
きプロジェクションデータを収集する時と最後のスライ
ス面につきプロジェクションデータを収集する時とで患
者の生理状態が変化してしまうので、同一生理状態下で
の複数の断層像を得ることができないとの問題点もあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記事情に鑑
みてなされたものであり、データ収集時に被検体を束縛
する時間を減少させると共に、複数スライス面の収集時
間の短縮化を図ることができるＸ線ＣＴ装置を提供する
ことを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、被検体の周囲を複数回回転移動しながらＸ
線を曝射するＸ線源と、被検体を透過したＸ線を検出す
るＸ線検出器と、前記Ｘ線源の回転移動中に前記被検体
を体軸方向に連続的に移動させる被検体移動手段と、こ
の被検体移動手段による移動中に前記検出器から得られ
た螺旋状データを収集するデータ収集手段と、このデー
タ収集手段から供給される螺旋状データに基づいて画像
を再構成する画像再構成手段と、を有することを特徴と
するものである。

【０００７】上記構成の本発明によれば、走査手段が、
Ｘ線源の回転移動中に被検体を体軸方向に連続的に移動
させると、データ収集手段は、螺旋状データを収集す
る。画像再構成手段は、収集された螺旋状データに基づ
いて断層画像データを再構成する。

【０００８】これにより、被検体を束縛する時間を減少
させると共に、複数スライス面の収集時間の短縮化を図
ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を具体的
に説明する。

【００１０】図１は本発明の一実施形態を示すＸ線ＣＴ
装置のシステムブロック図である。１は架台であり、寝
台天板２上に載置された被検体Ｍを挿入する挿入孔６を
備えていると共に、挿入された被検体Ｍを挾んでＸ線源
としてのＸ線管３とＸ線検出器４とが対向配置されてい
る。ここで、Ｘ線管３は高圧発生装置７によってＸ線発
生の制御が行われると共に、Ｘ線管駆動制御装置５によ
って挿入孔６の周囲を回転移動するように構成されてお
り、また、Ｘ線検出器４は斜めに配置された円筒状の保
持部材の円周面に沿って単体検出器が複数個アレイ状に
配列されて構成されており、Ｘ線管３からの被検体透過
Ｘ線を常に検出器４の一部で受けるようになっている。
また、寝台天板２は寝台駆動制御装置８によって被検体
Ｍの体軸方向に沿って寝台天板２を連続的に移動できる
ようになっている（被検体移動手段と称することもあ
る）。９はＸ線検出器４によって得られたデータを収集
するデータ収集装置であり、１０はデータ収集装置内の
データを適正な再構成データとするための補正演算装置
であり、１１は補正演算装置１０から送られてくるデー
タを基にして画像再構成を行う画像再構成装置であり、
１２は画像再構成装置１１からの画像データに基づく表
示を行う表示装置である。１３は前述の各装置の制御を
行う走査手段としてのシステム制御装置である。

【００１１】次に動作を説明する。

【００１２】なお、上記装置において、Ｘ線管３からは
ファンビーム状Ｘ線（以下単にファンビームともいう）
が発生されるものとし、Ｘ線検出器４はこのファンビー
ムを一単位として検出するようになっており、更にこの
ファンビームは３６０°回転に止まることなく、この実
施の形態では１０回転連続若しくは無限回連続回転可能
となっているものとする。このような連続回転は公知の
スリップリングを用いたり、あるいは、ＵＳＰ第４１５
８１４２号に開示されているような電子ビームスキャン
を採用することによって実現可能である。そして、この
ようなファンビームが連続回転してデータを収集してい
る間中寝台駆動制御装置８により被検体Ｍは連続的に移
動するようになっている。この移動量は例えばファンビ
ーム１回転につきＰmmの進みが行われるものとする。こ
のように構成すれば、例えば静止した被検体Ｍに対して
ファンビームが回転しつつ体軸方向に並進運動をしたの
と等価となり、ファンビームが被検体Ｍの回りを螺旋状
に運動してデータを収集する（螺旋状スキャン）ことに
なる。すなわち、Ｘ線源と被検体とを相対的に移動する
ことにより螺旋状スキャン（走査）を行なう。このよう
にして得られたデータを螺旋状データと定義することが
できる。従ってこの実施の形態のようにＸ線検出器４を
固定した状態でＸ線管３のみを回転するＣＴ装置（第４
世代のＣＴ装置）のみならず、対向配置されたＸ線管と
Ｘ線検出器を相対的に回転駆動するＣＴ装置（第３世代
のＣＴ装置）によっても前述のような螺旋状データを得
ることができる。螺旋状スキャンのＸ線源及びファンビ
ームの位置を体軸方向と垂直方向から観察すれば図２の
ような周期Ｐmmの正弦波形ＸＬを描くことになる。

【００１３】次に、以上のようにして得られたデータか
ら画像を再構成する方法について説明する。先ず一般的
には、（イ）スキャン範囲の全体積を小要素に分けて一
度に再構成する方法、（ロ）例えば図２のスライス点Ｓ
₁からＳ₂に至るＸ線管の１回転で得られたデータを考
える場合、ファンビーム位置が図２のＸ方向の位置Ｘ₁
とＸ₂の中央に固定されているものと近似することによ
り平面毎に画像再構成を行う公知の手法（ＵＳＰ第４１
４９２４７）が考えられる。また、上記点Ｓ₁からＳ₃
に至る２回転で得られたデータを次式(1) によって束ね
て（重ね合せて）１回転分のデータとしてしまえばスラ
イス位置Ｘ₂を代表するスキャンデータとして再構成す
ることもできる。

【００１４】Ｐ（θ，ψ）＝｛（Ｐ₁₂（θ，ψ）＋Ｐ₂₃（θ，ψ））／２｝ … (1)

【００１５】ここでθは図３に示す如く、Ｘ線管３及び
Ｘ線ファンビームＦＢの回動角であり０乃至３６０°の
値をとる。Ｐ₁₂（θ，ψ）は被検体Ｍに対するＸ線管３
の相対位置が図２のＳ₁からＳ₂に至る間に得られたプ
ロジェクションデータ、Ｐ₂₃（θ，ψ）は同じくＸ線管
相対位置がＳ₂からＳ₃に至る間に得られたプロジェク
ションデータである。

【００１６】そして、上記方法は３回転あるいはそれ以
上で１スライス分の画像を得る場合に迄演繹できる。

【００１７】束ねるデータの数が少なければ薄いスライ
スの断層像を、また、多ければ厚いスライスの断層像を
得ることができる。このように束ねるデータの数を任意
に選択することにより任意の厚さのスライスの断層像を
得ることができる。

【００１８】更に、各回転で得られたプロジェクション
データを独立に再構成し、得られた複数画像を図示しな
い画像加算手段により加算平均することによっても上記
の場合と同等の効果を得ることができる。

【００１９】前述の如く、連続した複数回転分のデータ
を束ねて１枚の画像を作ることはアーチファクトを減少
させる点で有用である。すなわち、一般にＸ線ＣＴ装置
においては、Ｘ線ファンビームを側面から見た厚みは、
平行Ｘ線とはならないのでＸ線管からほぼ比例した厚み
となる。このようにＸ線ビームで被検体を検査するとス
ライス厚方向に変化の大きな被検体であれば、プロジェ
クションデータをとる角度θ毎に若干矛盾する部分を含
むことになり、しばしばクリッピング効果と呼ばれるア
ーチファクトを生むことになる。これと類似の現象が本
発明の場合にも生じるのであるが、これを図４を参照し
て説明する。図４においてＡはＸ線管が図２のＳ₁位置
（すなわちＸ＝Ｘ₁）にあるときに得られるＸ線ファン
ビームのスライス厚方向の強度プロフィールである。こ
のときのスライス厚をｔmmとする。Ｘ線管が回転するに
つれ、スライス面は被検体の体軸方向に動いてゆき、例
えばθ＝１８０°においてはＸ線管位置は最初の位置Ｘ
₁にはなく、そこからＰ／２だけ進んだ位置（Ｘ＝Ｘ₁
＋Ｐ／２）に位置することになる。ここでＰ＝ｔとすれ
ばθ＝１８０°におけるＸ線ファンビームのスライス厚
方向の強度プロフィール及び位置は図４のＢの如くにな
る。ここで、Ａ及びＢの波形においてハッチング部分は
各々共通しない被検体を計測していることを意味する。
画像再構成計算は全プロジェクションデータが全く同一
の被検体を計測した結果であるという前提でなされるも
のであるから、Ａ及びＢの波形中のハッチング部分は画
像に何らかの歪みをもたらすものと思われる。このこと
はθ＝０°と１８０°との関係だけでなく全てのθの範
囲について言えることである。特にこの実施の形態のよ
うなデータ収集方式では前記クリッピング効果と同様な
現像が多く発生し易いことになる。

【００２０】このような問題を本発明は次のような原理
を用いて解決している。例えばｔmmの実効スライス幅を
得たいとき、Ｘ線ファンビーム１回転につきｔ／２mmの
割合で被検体Ｍを送って行くこととし、Ｘ線ファンビー
ムＦＢをコリメータ等によってｔ／２mmに絞るようにし
ている。この結果図５のような強度プロフィール及び位
置が得られる。同図においてＡ，ＢはそれぞれＸ線管相
対位置がＸ＝Ｘ₁及びＸ＝Ｘ₂にて得られるＸ線ファン
ビームのスライス厚方向の強度プロフィール及び位置で
あり、Ｃ，Ｄは同様に、Ｘ＝（Ｘ₁＋Ｘ₂）／２＝Ｘ₁
＋ｔ／４，Ｘ＝Ｘ＝（Ｘ₂＋Ｘ₃）／２＝Ｘ₁＋３／４
ｔにて得られたものである。この結果、前式(1) の如く
プロジェクションデータを束ねれば、図６のようなプロ
フィール及び位置が得られる。即ち、θ＝０°及び１８
０°にて得られるプロジェクションデータのスライス厚
方向ではそれぞれＥ及びＦの波形が得られることにな
る。ハッチング部分は前述の図５の場合に比べて相対的
に小さなものとなる。即ち、画像の歪みが軽減されるわ
けである。

【００２１】更に、前述のような螺旋状スキャンを行な
う場合、次のような問題がある。θ＝０°にてプロジェ
クションデータの収集を開始し、θ＝３６０°にほぼ近
い位置θmax で１画像分のプロジェクションデータの収
集を完了すれば、Ｐ（０，ψ）とＰ（θmax ，ψ）とで
は測定するスキャン面がズレているので、データの内容
はかなり異なることになる。このように隣接するデータ
に不連続的な違いがあると、連続的なズレに比べてアー
チファクトが発生し易いことは良く知られている。この
ような問題を解決するために本発明では次のような処理
を行う補正演算装置１０を備えている。この補正演算装
置の原理は、１断層面（スライス面）の画像再構成に供
するデータのうちの初期に得られた１部分若しくは終期
に得られた１部分を、その前又は後に得られた１断層面
のデータにおける同一の回転角にて得られたデータによ
って補正するものである。

【００２２】θ＝０乃至θX で得られたプロジェクショ
ンデータは次式(2) のような演算処理が施されたデータ
Ｐ′（θ，ψ）によって代用される（θX は必要な画像
再構成領域の広さ及びアーチファクトの軽減度合に応じ
て任意に設定されるものである）。

【００２３】Ｐ′（θ，ψ）＝Ｗ（θ）・Ｐ₁₂（θ，ψ）＋（１−Ｗ（θ））・Ｐ₂₃（３６０°＋θ，ψ） …(2)

【００２４】ここで、Ｗ（θ）は図７に示す如くθ＝０
°にて、０，θ＝θX にて１とし、その間を急峻な変化
なしに例えば直線で結ぶ関数である。

【００２５】このような補正に変えて、逆にθ＝θY 乃
至θmax にて得られたデータを前回の回転によって得ら
れたデータで修正する次式(3) の演算処理が施されたデ
ータＰ′（θ，ψ）で代用される（θY はθX と同様な
意味合を持つ）。

【００２６】Ｐ′（θ，ψ）＝Ｗ（θ）・Ｐ₁₂（θ，ψ）＋（１−Ｗ（θ））・Ｐ₂₃（θ−３６０°，ψ） …(3)

【００２７】ここで、Ｗ（θ）はθ＝θY で１、θmax
で０とし、その間を急峻な変化なしに、例えば直線で結
ぶ関数である。

【００２８】このような補正演算装置１０を設けること
によって隣接するデータは連続的なズレとして評価でき
るのでアーチファクトの発生を軽減することができる。
なお、上記補正はＳ₁からＳ₂に至る１回転分とそれか
ら若干延長したもので画像を作成する場合についてであ
ったが、これを２回転あるいは３回転とそれからの若干
の延長により１画像を作成することも可能であることは
言う迄もない。

【００２９】本発明は前記実施の形態に限定されず、種
々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では０乃
至３６０°に亘って得たプロジェクションデータから１
画像を作るＸ線ＣＴについて述べたが、３６０°未満の
スキャンデータから画像再構成を行なう図８のようなＸ
線ＣＴ装置にも適用できる。即ち、Ｘ線源は軌道ＸＬ上
を高速で往復移動又は片道移動し、検出器群４′は円周
の２／３程度の範囲に沿って配置されたものであり、繰
り返しスキャン中被検体Ｍを連続的に送ればよい。この
場合にもＸ線源３′がａからｂに至るまでで１画像分の
プロジェクションデータを得ることが可能である。この
ような装置によれば、図９に示すようにＵ字状のスキャ
ンが連続したような軌跡が得られる。これによって得ら
れるデータを変形螺旋状データと定義することができ
る。この場合、図８において、Ｘ線源３′の移動は位置
ａからｂへの移動速度（データ収集時）に比してｂから
ａへの移動（戻り時）の速度を無視し得る程の高速で行
わなければならないが、これは公知の電子ビームスキャ
ンを採用することにより充分に可能である。このような
装置によればＸ線源３′の移動時間を短縮することがで
きるのでスライス間隔Ｐmmも極小にでき、従って前式
(1) の拡張により多数回のプロジェクションデータを重
ね合せて１スライス分の画像を作成すればアーチファク
トの軽減を図ることが容易になる。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、データ収
集時に被検体を束縛する時間を減少させることができる
と共に、複数スライス面の収集時間の短縮化を図ること
ができるＸ線ＣＴ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すシステムブロック
図。

【図２】前記実施の形態によるＸ線源の相対軌道を示す
概略説明図。

【図３】前記実施の形態によるファンビームの状態を示
す概略説明図。

【図４】画像中に歪みが発生する理由の説明図。

【図５】本発明の装置の採用により画像中に生ずる歪み
を軽減することができる理由の説明図。

【図６】本発明の装置の採用により画像中に生ずる歪み
を軽減することができる理由の説明図。

【図７】補正演算に使用される関数の説明図。

【図８】本発明の他の実施の形態を示す概略説明図。

【図９】前記他の実施の形態によるＸ線源の相対軌道説
明図。

【符号の説明】

１架台２寝台天板３，３′ Ｘ線源４Ｘ線検出器５Ｘ線駆動制御装置６検出器駆動装置７高圧発生装置８寝台駆動制御装置９データ収集装置１０補正演算装置１１画像再構成装置１２表示装置１３システム制御装置（走査手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体の周囲を複数回回転移動しながら
Ｘ線を曝射するＸ線源と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源の回転移動中に前記被検体を体軸方向に連続
的に移動させる被検体移動手段と、この被検体移動手段による移動中に前記検出器から得ら
れた螺旋状データを収集するデータ収集手段と、このデータ収集手段から供給される螺旋状データに基づ
いて画像を再構成する画像再構成手段と、を有することを特徴とするＸ線断層撮影装置。