| 【発明の名称】 |
Ｘ線ＣＴ装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】宮崎 靖
【氏名】河野 秀樹
【氏名】中澤 哲夫
|
| 【要約】 |
【課題】被検体での減弱が大きな領域で十分なＸ線量を確保することができ、且つ被検体での減弱が少ない領域等で検出素子が飽和することを防ぐことができ、これにより高画質の再構成像を得ることができるようにする。
【解決手段】Ｘ線管１１から被検体１４での減弱が大きな領域でも十分なＸ線量が得られるようなファンビーム、又はコーンビームＸ線を照射する。一方、１次元又は２次元の検出器１２の入射側の一部にポストフィルタ１７を設け、このポストフィルタ１７によって透過Ｘ線を減弱し、これにより被検体１４による透過Ｘ線の減弱の少ない領域や、被検体１４を透過しない領域の検出素子が飽和しないようにする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被検体にファンビーム、又はコーンビームＸ線を照射し、前記被検体を透過した透過Ｘ線を１次元又は２次元に配列された検出素子で検出し、検出データを画像再構成することで前記被検体の断層像を撮影可能なＸ線ＣＴ装置において、前記検出素子のうち被検体による透過Ｘ線の減弱のない領域、又は減弱の少ない領域の検出素子に入射する透過Ｘ線を減弱させる透過Ｘ線強度調整手段を設け、前記被検体による透過Ｘ線の減弱の大きい領域で十分なＸ線量を確保するとともに、前記被検体による透過Ｘ線の減弱のない領域、又は減弱の少ない領域の検出素子が飽和しないようにしたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】 前記透過Ｘ線強度調整手段は、前記検出素子のＸ線入射側に移動可能に設けられ、透過Ｘ線を減衰させるポストフィルタを備えたことを特徴とする請求項１の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ＣＴ装置に係り、特にイメージインテンシファイヤ（I.I.）や平面センサなど、半導体検出器に比べてダイナミックレンジの狭いセンサを用いた装置に好適なＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、Ｘ線ＣＴ装置の主流はローテート・ローテート（Ｒ／Ｒ）方式（第３世代）ＣＴ装置で、Ｘ線源と焦点を指向する円弧状の検出器が被検体を挟んで互いに対向する位置に配置されている。Ｘ線源からのＸ線は体軸方向にコリメートされ、扇状のＸ線ビームに形成され、被検体のある厚みを持った撮影断面に照射される。
【０００３】撮影動作は被検体により減弱した透過Ｘ線を回転しながら検出器で計測することで行われる。回転中の計測動作は 0.1〜 0.5度程度の角度間隔で行われ、合計で例えば1000（回／回転）程度の投影データを取得する。検出器は多数の検出素子で構成され、それぞれの検出素子の出力が計測回路によってデジタルデータとして収集され、計測角度毎に素子数分のデータ（ビュー）を構成する。
【０００４】更に、計測データは画像処理装置によって検出素子の特性補正、線質補正やログ変換などの前処理を施された後、フィルタ補正逆投影法などの公知のアルゴリズムによって断層像として再構成される。一方、上記シングルスライスＣＴ装置に対し、I.I.や平面センサなど２次元の大視野検出器を備えたコーンビームＣＴ装置がある。これらの大視野検出器は、一般的なシングルスライスＣＴ装置で用いている半導体検出器に比べてダイナミックレンジが狭く、低コントラストでの分解能が十分に確保できない。従って、肺野などの比較的コントラストの高い部位では実用になっても、腹部などの大減弱体で腫瘍などの低コントラスト病変の診断には用いることが難かしい。
【０００５】平面センサは、シンチレータなどの蛍光体、光電変換部、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの大面積読み出し部からなるが、ダイナミックレンジを規定しているのは、一つは各画素ごとに電荷を蓄えるコンデンサの容量で、もう一つは暗電流や熱雑音などのノイズである。コンデンサ容量は最大出力に相当し、検出器にある量以上のＸ線が到達すると出力が飽和する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】Ｘ線ＣＴ装置では最大減弱から空気（被検体を透過しない）レベルまでの透過Ｘ線量の計測が必要である。検出器に入射する透過Ｘ線量は、被検体の透過長が短い周辺部で大きくなるが、空気レベルに到達するまでに検出器が飽和してしまうと、検出器の検出データは再構成にとって不完全データとなる。
【０００７】また、Ｘ線ＣＴ装置の場合は、被検体の周囲を回転しながら連続的に撮影し、一連のデータから画像再構成するため、各ビュー間やビュー内での連続性が損なわれるとアーチファクトが現れ画質が低下する。一方、検出器が飽和しないようにＸ線量を調整すると、被検体の減弱の大きい部分で十分なＸ線量が確保できず、信号対雑音比が低下する。
【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、被検体での減弱が大きな領域で十分なＸ線量を確保することができ、且つ被検体での減弱が少ない領域等で検出素子が飽和することを防ぐことができ、これにより高画質の再構成像を得ることができるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【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、被検体にファンビーム、又はコーンビームＸ線を照射し、前記被検体を透過した透過Ｘ線を１次元又は２次元に配列された検出素子で検出し、検出データを画像再構成することで前記被検体の断層像を撮影可能なＸ線ＣＴ装置において、前記検出素子のうち被検体による透過Ｘ線の減弱のない領域、又は減弱の少ない領域の検出素子に入射する透過Ｘ線を減弱させる透過Ｘ線強度調整手段を設け、前記被検体による透過Ｘ線の減弱の大きい領域で十分なＸ線量を確保するとともに、前記被検体による透過Ｘ線の減弱のない領域、又は減弱の少ない領域の検出素子が飽和しないようにしたことを特徴としている。
【００１０】本発明によれば、被検体での減弱が大きな領域でも十分なＸ線量が得られるようなＸ線を照射し、これにより被検体による透過Ｘ線の減弱の少ない領域や、被検体を透過しない領域の検出素子が飽和しないように、これらの領域の検出素子に入射する透過Ｘ線を、前記透過Ｘ線強度調整手段によって減弱するようにしている。前記透過Ｘ線強度調整手段によって減弱されるＸ線量は既知又は別途計測可能であるため、前記検出素子のダイナミックレンジよりも広い範囲で分布する透過Ｘ線の全強度範囲を測定することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係るＸ線ＣＴ装置の好ましい実施の形態について詳説する。図１は本発明に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。同図に示すように、このＸ線ＣＴ装置は、主としてスキャナ１０、患者テーブル２０、高電圧発生装置３０、前処理、画像再構成処理や各種解析処理を担当する画像処理装置４０、Ｘ線ＣＴ装置全体を統括するホストコンピュータ５０、及び表示装置６０から構成されている。
【００１２】図２は上記スキャナ１０の詳細な構成を示した図である。Ｘ線管１１と２次元検出器１２は、回転盤１３に被検体１４を挟んで互いに対向する位置に搭載され、この回転盤１３は回転制御装置１５によって駆動制御され、高速に連続回転可能となっている。Ｘ線管１１には高電圧発生装置３０から電力が供給され、Ｘ線管１１から発生したＸ線ビームは、患者テーブル２０上に寝ている被検体１４を透過し、検出器１２に入射する。この検出器１２によって取得された透過Ｘ線の計測データは、プリアンプ１６によって増幅されたのち、スリップリングなどの信号伝達手段を介して画像処理装置４０に転送される。また、検出器１２のＸ線入射側には、本発明の特徴であるポストフィルタ１７を備えている。尚、ポストフィルタ１７の詳細については後述する。
【００１３】画像処理装置４０は、入力する計測データにログ変換や線質補正などの前処理を施し、フィルタ補正、逆投影処理によって断層像に変換する。さらに、後処理によって画像フィルタなどを施し、画像を表示装置６０に転送する。さて、上記検出器１２の分解能を、例えば１０ビットとすると、１０ビットは1024であるからおよそ１０3 の分解能で、例えば、フォトン数１０2 〜１０5 個までの入射Ｘ線量を識別できる（有効測定範囲）とする。
【００１４】図３は横軸に被検体の透過長（透過長に対する減衰率は均一なものと考える）、縦軸に透過Ｘ線の強度（フォトン数）をとり、Ｘ線条件に応じた透過Ｘ線量の変化を示したものである。例えば、Ｘ線管１１の管電流をＩ１としたとき、透過長ｄｌ以上では有効計測範囲外となるため、透過長としては０〜ｄｌまでが有効である。言い換えれば、ｄｌ以上の透過長の被検体では１ビット以下の情報量となり十分なＸ線量でないといえる。
【００１５】また、管電流をＩ４とすると、透過長はｄｌ〜ｄ２までが有効範囲で、ｄｌより透過長が短いときは検出素子出力が飽和してしまうことを意味する。従って、空気レベルで飽和しないようにするには最大でも管電流をＩ２までしか上げられず、腹部などの大減弱体の撮影は困難となる。図４に示すように腹部領域では、被検体１４の断面は楕円形に近似できる。この場合、検出器出力が飽和する可能性があるのは、被検体透過長が短い周辺領域の素子で、被写体透過長の長い中央領域で有効な計測データを得ようとすると、被検体１４の周辺領域から被検体外（空気レベル）において検出器出力が飽和し、計測データが一定値となってしまう。
【００１６】そこで、図５に示すように検出器１２の周辺部の検出素子の透過Ｘ線入射側に本発明の特徴であるポストフィルタ１７を備えた。このポストフィルタ１７の一例では、減弱率が１／１０であり、実際に検出素子に入射されるＸ線量は１／１０となる。従って、ポストフィルタ１７によって覆われた検出素子では、管電流を１０倍としても検出器出力は飽和しない。このようなポストフィルタ１７を、図６に示したように０〜ｄｌの範囲で２枚、ｄｌ〜ｄ２の範囲で１枚設けることにより、電流Ｉ４を用いても検出器１２が飽和することなく、検出器１２のダイナミックレンジよりも広い範囲で分布する透過Ｘ線の全強度範囲で測定が可能となる。
【００１７】即ち、透過Ｘ線のダイナミックレンジを圧縮し、検出器１２の特性を最大限に発揮することができる。このようにして検出器１２によって取得された透過Ｘ線の計測データは、画像処理装置４０に転送されるが、ここでポストフィルタ１７で覆われた検出素子からの計測データは、ポストフィルタ１７での圧縮率に応じて伸長される。または、事前にポストフィルタを含めた状態で空気データを取得しておき、空気補正を実施する。（エアーキャリブレーション）。これにより、検出器１２のダイナミックレンジよりも広い範囲で分布する透過Ｘ線の全強度範囲が測定される。
【００１８】現実的には、このようなポストフィルタ１７を用いた場合、ポストフィルタ１７をどの程度の範囲に備えればよいかが問題となる。他の実施の形態では、図７に示すようにポストフィルタ１７’の形状をくさび形状とした。これは被検体の透過長は周辺に向かって連続的に短くなるので、それに対応するようにポストフィルタ１７’の透過長が連続的に長くなるようにしたためである。従って、くさびの傾斜は直線上（平面上）である必要は無く、２次や３次曲線（曲面）状に構成されても良く、患者の体型や撮影部位に応じて材質、厚さ、形状の異なるフィルタを用意しても良い。
【００１９】更に他の実施の形態では、被検体の透過Ｘ線量をあらかじめ知ることができれば、ポストフィルタの位置をスキャン中に制御することにより更に最適な計測も可能である。この実施の形態の場合、制御位置を事前に決定する必要があるので、事前に低線量で撮影（例えば２方向からのみの撮影）を行って本スキャン時の透過Ｘ線の強度を予測して移動位置を決定したり、あるいは観察したい視野を設定し、その視野外にポストフィルタを移動するなどが考えられる。
【００２０】いずれのポストフィルタを用いても完全にすべての被検体に最適にするのは困難である。予期せず、一部のデータが飽和してしまった場合には、周辺のデータから補間などの手段により飽和データを推定することになるが、空気レベルが計測できていれば、前述のような外挿（extrapolation)ではなく、内挿（interpolation)となるのでよりデ−タの信頼性は高いものとなる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るＸ線ＣＴ装置によれば、検出素子のうち透過Ｘ線の減弱の少ない領域や、被検体を透過しない領域の検出素子が飽和しないように、これらの領域の検出素子に入射する透過Ｘ線をポストフィルタなどの透過Ｘ線強度調整手段によって減弱するようにしたため、被検体での減弱が大きな領域でも十分なＸ線量が得られるような強いＸ線を照射することができ、これにより被検体のダイナミックレンジよりも広い範囲で分布する透過Ｘ線の全強度範囲を測定することができ、高画質の再構成像を得ることができる。
【００２２】また、透過Ｘ線を減衰させるポストフィルタによって、検出器の一部、又はすべての素子を覆い、検出素子によって厚さを変えることで、より最適に撮影部位に応じた圧縮が可能となる。更に、ポストフィルタを事前に推定した被検体透過長を元に制御し、スキャン中に移動や回転可能とすることで、より最適な圧縮が可能となる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００１５３４９８
【氏名又は名称】株式会社日立メディコ
|
| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）５月２６日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲三
|
| 【公開番号】 |
特開平１１−３３２８６１ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１２月７日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１４４１３８ |
|