| 【発明の名称】 |
放射線断層撮影方法および装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】郷野 誠
【氏名】堀内 哲也
|
| 【要約】 |
【課題】スキャン開始当初から品質の良い画像を得る放射線断層撮影方法および装置を実現する。
【解決手段】検出素子アレイにおける放射線ビームの照射位置誤差Δｚに応じて放射線検出信号をリニア補正し、また、複数ビューの放射線検出信号につきリニア補正後の残存誤差Δｅが大きい放射線検出信号の重みｗを小さくするとともにその対向ビューの放射線検出信号の重みを大きくする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 照射方向に垂直でかつ互いに垂直な２つの方向の一方および他方においてそれぞれ幅および厚みを持つ放射線ビームを放射線照射手段から照射し、複数の放射線検出素子を前記放射線ビームの幅の方向に配列した検出素子列を前記放射線ビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイで前記放射線ビームを検出し、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記放射線ビームの照射位置を制御し、前記放射線照射手段および前記検出素子アレイを含む放射線照射・検出系を前記放射線ビームの厚みの方向に平行な回転軸を中心に回転させて得た複数ビューの放射線検出信号に基づき前記放射線ビームが通過したスライスについての断層像を生成する放射線断層撮影方法であって、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記放射線ビームの照射位置誤差に応じて前記放射線検出素子の放射線検出信号をリニア補正し、前記複数ビューの放射線検出信号につき、前記リニア補正後の残存誤差が大きい放射線検出信号の重みを小さくするとともに、前記リニア補正後の残存誤差が大きい放射線検出信号の対向ビューの放射線検出信号の重みを大きくする、ことを特徴とする放射線断層撮影方法。
【請求項２】 照射方向に垂直でかつ互いに垂直な２つの方向の一方および他方においてそれぞれ幅および厚みを持つ放射線ビームを照射する放射線照射手段と、複数の放射線検出素子を前記放射線ビームの幅の方向に配列した検出素子列を前記放射線ビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイと、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記放射線ビームの照射位置を制御する照射位置制御手段と、前記放射線照射手段および前記検出素子アレイを含む放射線照射・検出系を前記放射線ビームの厚みの方向に平行な回転軸を中心に回転させ複数ビューの放射線検出信号を収集する信号収集手段と、前記収集した前記放射線検出信号に基づき前記放射線ビームが通過したスライスについての断層像を生成する断層像生成手段と、を有する放射線断層撮影装置であって、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記放射線ビームの照射位置誤差に応じて前記放射線検出素子の放射線検出信号をリニア補正するリニア補正手段と、前記複数ビューの放射線検出信号につき、前記リニア補正後の残存誤差が大きい放射線検出信号の重みを小さくするとともに、前記リニア補正後の残存誤差が大きい放射線検出信号の対向ビューの放射線検出信号の重みを大きくする重み付け手段と、を具備することを特徴とする放射線断層撮影装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放射線断層撮影方法および装置に関し、特に、幅と厚みを持つ放射線ビームと、複数の放射線検出素子を放射線ビームの幅の方向に配列した検出素子列を放射線ビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイと、検出素子アレイにおける検出素子列の配設方向での放射線ビームの照射位置を制御する照射位置制御手段とを用いる放射線断層撮影方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】放射線断層撮影装置の一例として、例えば、Ｘ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置がある。Ｘ線ＣＴ装置においては、放射線としてはＸ線が利用される。Ｘ線発生にはＸ線管が使用される。
【０００３】Ｘ線管を含むＸ線照射装置は、撮影範囲を包含する幅を持ちそれに垂直な方向に所定の厚みを持つＸ線ビーム（ｂｅａｍ）を照射する。Ｘ線ビームの厚みはコリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）のＸ線通過開口（アパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ））の開度を調節することにより変更できるようになっており、これによって撮影のスライス（ｓｌｉｃｅ）厚を調節する。
【０００４】Ｘ線検出装置は、Ｘ線ビームの幅の方向に多数（例えば１０００個程度）のＸ線検出素子をアレイ（ａｒｒａｙ）状に配列した多チャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）のＸ線検出器を有しそれによってＸ線を検出するようになっている。
【０００５】Ｘ線照射・検出系を被検体の周りで回転（スキャン：ｓｃａｎ）させて、被検体の周囲の複数のビュー（ｖｉｅｗ）方向でそれぞれＸ線による被検体の投影データ（ｄａｔａ）を測定し、それら投影データに基づいて断層像を生成（再構成）するようになっている。
【０００６】多チャンネルのＸ線検出器の１種として、検出素子アレイをＸ線ビームの厚みの方向に複数個併設し、複数列の検出素子アレイでＸ線ビームを同時受光するようにしたものがある。このようなＸ線検出器では、１回のスキャンで複数スライス分のＸ線検出信号を一挙に得られるので、マルチスライススキャン（ｍｕｌｔｉ−ｓｌｉｃｅ ｓｃａｎ）を能率良く行うためのＸ線検出器として用いられる。
【０００７】Ｘ線検出器の中には、Ｘ線検出素子のアレイを２列とし、２スライス（ｓｌｉｃｅ）分の投影データを一挙に得るようにしたものがある。そこでは、２列のアレイを隣接して平行に配置し、Ｘ線ビームを厚み方向に均等に振り分けて照射するようにしている。２列のアレイにそれぞれ照射したＸ線ビームの、被検体のアイソセンタ（ｉｓｏｃｅｎｔｅｒ）における厚みが断層像のスライス厚をそれぞれ決定する。
【０００８】Ｘ線管では、使用中の温度上昇による熱膨張等によりＸ線焦点の移動が生じ、これが、コリメータのアパーチャを通してＸ線ビームの厚み方向での変位となって現れる。Ｘ線ビームが厚み方向に変位すると、２列アレイにおけるＸ線ビームの厚みの振り分け比率が変化し、２系統のアレイに投影される被検体のスライス厚が均等でなくなる。
【０００９】そこで、２列のアレイにそれぞれ設けたレファレンスチャンネル（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｃｈａｎｎｅｌ）のＸ線カウント（ｃｏｕｎｔ）の比を監視し、比が１でなくなったことからＸ線照射位置のずれを認識し、コリメータの位置を調節してＸ線照射位置が定位置となるように制御している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記の照射位置制御はＸ線照射すなわちスキャン開始と同時に始まるが、制御系の応答の遅れによりスキャンを開始してからＸ線照射位置が定位置に一致するまでにある程度の時間がかかり、このため、最初に得られる画像は品質が劣るという問題があった。
【００１１】本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、スキャン開始当初から品質の良い画像を得る放射線断層撮影方法および装置を実現することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】（１）上記の課題を解決する第１の観点での発明は、照射方向に垂直でかつ互いに垂直な２つの方向の一方および他方においてそれぞれ幅および厚みを持つ放射線ビームを放射線照射手段から照射し、複数の放射線検出素子を前記放射線ビームの幅の方向に配列した検出素子列を前記放射線ビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイで前記放射線ビームを検出し、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記放射線ビームの照射位置を制御し、前記放射線照射手段および前記検出素子アレイを含む放射線照射・検出系を前記放射線ビームの厚みの方向に平行な回転軸を中心に回転させて得た複数ビューの放射線検出信号に基づき前記放射線ビームが通過したスライスについての断層像を生成する放射線断層撮影方法であって、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記放射線ビームの照射位置誤差に応じて前記放射線検出素子の放射線検出信号をリニア補正し、前記複数ビューの放射線検出信号につき、前記リニア補正後の残存誤差が大きい放射線検出信号の重みを小さくするとともに、前記リニア補正後の残存誤差が大きい放射線検出信号の対向ビューの放射線検出信号の重みを大きくすることを特徴とする放射線断層撮影方法である。
【００１３】（２）上記の課題を解決する第２の観点での発明は、照射方向に垂直でかつ互いに垂直な２つの方向の一方および他方においてそれぞれ幅および厚みを持つ放射線ビームを照射する放射線照射手段と、複数の放射線検出素子を前記放射線ビームの幅の方向に配列した検出素子列を前記放射線ビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイと、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記放射線ビームの照射位置を制御する照射位置制御手段と、前記放射線照射手段および前記検出素子アレイを含む放射線照射・検出系を前記放射線ビームの厚みの方向に平行な回転軸を中心に回転させ複数ビューの放射線検出信号を収集する信号収集手段と、前記収集した前記放射線検出信号に基づき前記放射線ビームが通過したスライスについての断層像を生成する断層像生成手段とを有する放射線断層撮影装置であって、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記放射線ビームの照射位置誤差に応じて前記放射線検出素子の放射線検出信号をリニア補正するリニア補正手段と、前記複数ビューの放射線検出信号につき、前記リニア補正後の残存誤差が大きい放射線検出信号の重みを小さくするとともに、前記リニア補正後の残存誤差が大きい放射線検出信号の対向ビューの放射線検出信号の重みを大きくする重み付け手段とを具備することを特徴とする放射線断層撮影装置である。
【００１４】（作用）本発明では、検出素子アレイにおける放射線ビームの照射位置誤差に応じて放射線検出信号をリニア補正し、また、複数ビューの放射線検出信号につきリニア補正後の残存誤差が大きい放射線検出信号の重みを小さくするとともにその対向ビューの放射線検出信号の重みを大きくし、放射線ビームの照射位置誤差による画質の劣化を防止する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００１６】図１に示すように、本装置は、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２と、撮影テーブル（ｔａｂｌｅ）４と、操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を備えている。走査ガントリ２は、放射線源としてのＸ線管２０を有する。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリメータ２２により例えば扇状のＸ線ビームすなわちファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）となるように成形され、検出器アレイ２４に照射されるようになっている。Ｘ線ビームは本発明における放射線ビームの実施の形態の一例である。Ｘ線管２０とコリメータ２２からなる部分は、本発明における放射線照射手段の実施の形態の一例である。
【００１７】検出器アレイ２４は、扇状のＸ線ビームの幅の方向にアレイ状に配列された複数のＸ線検出素子を有する。検出器アレイ２４は、本発明の検出素子アレイの実施の形態の一例である。検出器アレイ２４の構成については後にあらためて説明する。
【００１８】Ｘ線管２０、コリメータ２２および検出器アレイ２４は、Ｘ線照射・検出装置を構成する。Ｘ線照射・検出装置は、本発明における放射線照射・検出系の実施の形態の一例である。Ｘ線照射・検出装置の構成については後にあらためて説明する。検出器アレイ２４にはデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６は検出器アレイ２４の個々のＸ線検出素子の検出データを収集する。
【００１９】Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８によって制御される。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係については図示を省略する。コリメータ２２は、コリメータコントローラ３０によって制御される。なお、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係については図示を省略する。
【００２０】以上のＸ線管２０乃至コリメータコントローラ３０が、走査ガントリ２の回転部３２に搭載されている。回転部３２の回転は、回転コントローラ３４によって制御される。なお、回転部３２と回転コントローラ３４との接続関係については図示を省略する。撮影テーブル４は、図示しない被検体を走査ガントリ２のＸ線照射空間に搬入および搬出する。被検体とＸ線照射空間との関係については後にあらためて説明する。
【００２１】操作コンソール６は、中央処理装置６０を有している。中央処理装置６０は、本発明における断層像生成手段の実施の形態の一例である。中央処理装置６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等によって構成される。中央処理装置６０には、制御インタフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６２が接続されている。制御インタフェース６２には、走査ガントリ２と撮影テーブル４が接続されている。
【００２２】中央処理装置６０は制御インタフェース６２を通じて走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御する。走査ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０および回転コントローラ３４が制御インタフェース６２を通じて制御される。なお、それら各部と制御インタフェース６２との個別の接続については図示を省略する。走査ガントリ２および制御インタフェース６２は、本発明における信号収集手段の実施の形態の一例である。中央処理装置６０、制御インタフェース６２およびコリメータコントローラ３０からなる部分は、本発明における照射位置制御手段の実施の形態である。
【００２３】中央処理装置６０には、また、データ収集バッファ６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６で収集されたデータがデータ収集バッファ６４に入力される。データ収集バッファ６４は、入力データを一時的に記憶する。
【００２４】中央処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて収集した複数ビューのデータについて後述するような補正を行い、補正済みのビューデータに基づいて画像再構成を行う。ビューデータの補正にはリニア補正と重み付け補正が含まれる。中央処理装置６０は、本発明におけるリニア補正手段の実施の形態の一例である。また、本発明における重み付け手段の実施の形態の一例である。また、本発明における断層像生成手段の実施の形態の一例である。
【００２５】画像再構成には、例えばフィルタード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅｄ ｂａｃｋ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法等が用いられる。中央処理装置６０には記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は、各種のデータや再構成画像およびプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）等を記憶する。
【００２６】中央処理装置６０には、さらに、表示装置６８と操作装置７０がそれぞれ接続されている。表示装置６８は、中央処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示する。操作装置７０は、操作者によって操作され、各種の指示や情報等を中央処理装置６０に入力する。
【００２７】図２に、検出器アレイ２４の模式的構成を示す。検出器アレイ２４は、多数（例えば１０００個程度）のＸ線検出素子２４（ｉ）を円弧状に配列した２列の多チャンネルのＸ線検出器２４２，２４４を形成している。ｉはチャンネル番号であり例えばｉ＝１〜１０００である。
【００２８】Ｘ線検出素子２４（ｉ）は、例えばシンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）とフォトダイオード（ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）の組み合わせによって構成される。なお、これに限るものではなく、例えばカドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体Ｘ線検出素子、あるいは、キセノン（Ｘｅ）ガスを利用した電離箱型のＸ線検出素子であって良い。Ｘ線検出素子２４（ｉ）は、本発明における放射線検出素子の実施の形態の一例である。
【００２９】Ｘ線検出器２４２，２４４は互いに平行に隣接している。検出器アレイ２４の両端部の所定数のチャンネルは、各列においてそれぞれレファレンスチャンネル（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｃｈａｎｎｅｌ）となっている。レファレンスチャンネルは、撮影時に被検体が投影される範囲の外にある。
【００３０】図３に、Ｘ線照射・検出装置におけるＸ線管２０とコリメータ２２と検出器アレイ２４の相互関係を示す。同図の（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。ここで、Ｘ線照射・検出装置が形成する幾何学空間における互いに垂直な３つの座標軸をｘ，ｙ，ｚとする。以下に示す他の図でも同様である。同図に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２により扇状のＸ線ビーム４０となるように成形され、検出器アレイ２４に照射される。図３の（ａ）では、扇状のＸ線ビーム４０の広がりすなわちＸ線ビーム４０の幅を示す。Ｘ線ビーム４０の扇面はｘｙ面に平行である。図３の（ｂ）では、Ｘ線ビーム４０の厚みを示す。Ｘ線ビーム４０は、２列のＸ線検出器２４２，２４４に、厚みを均等に振り分けて照射される。Ｘ線ビーム４０の厚み方向はｚ方向である。ｚ方向はまたＸ線照射・検出装置の回転軸の方向である。
【００３１】このようなＸ線ビーム４０の扇面に体軸を交叉させて、例えば図４に示すように、撮影テーブル４に載置された被検体８がＸ線照射空間に搬入される。被検体８の体軸はｚ方向に一致している。Ｘ線ビーム４０によってスライスされた被検体８の投影像が検出器アレイ２４に投影される。被検体８のアイソセンタにおけるＸ線ビーム４０の厚みの１／２ずつが、被検体８の２つのスライス厚ｔｈをそれぞれ与える。スライス厚ｔｈは、コリメータ２２のアパーチャによって定まる。
【００３２】検出器アレイ２４に対するＸ線ビーム４０の照射状態のさらに詳細な模式図を図５に示す。同図に示すように、コリメータ２２におけるコリメータ片２２０，２２２をアパーチャを狭める方向に変位させることにより、Ｘ線検出器２４２，２４４における投影像のスライス厚ｔｈを薄くする。また、コリメータ片２２０，２２２をアパーチャを広げる方向に動かすことにより、投影像のスライス厚ｔｈを厚くする。また、スライス厚ｔｈを設定したコリメータ片２２０，２２２の相対的位置関係を維持しながら両者をｚ方向に同時に動かすことにより、検出器アレイ２４上のｚ方向の照射位置を調節する。このようなスライス厚調節および照射位置調節はコリメータコントローラ３０によって行われる。
【００３３】ｚ方向の照射位置は検出器アレイ２４における２列のレファレンスチャンネルの出力比に基づいて検出され、この検出信号に基づいて、２つの検出器列上でスライス厚が均等になるようにコリメータ２２の位置が調節される。これによって、Ｘ線管の焦点の移動に伴う照射位置の変化が修正され、常に定位置にＸ線ビーム４０が照射されるように自動制御される。
【００３４】なお、ｚ方向の照射位置の調節は、コリメータ片２２０，２２２を動かす代わりに、検出器アレイ２４を、破線矢印で示すように、コリメータ２２に関してｚ方向に相対的に変位させて行うようにしても良い。このようにすれば、スライス厚の調節機構と厚み方向の照射位置の制御機構を別々に２系統設けることができ、多角的な制御が可能になる。
【００３５】これに対して、上記のように全てコリメータ２２で行えば、制御の系統が１系統に統一でき、構成簡素化の要請に応じられる。なお、これら２つの手段を組み合わせて照射位置調節を行うようにしても良いのはもちろんである。以下、照射位置の自動制御機能をオートコリメータ（ａｕｔｏ ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）という。
【００３６】Ｘ線管２０、コリメータ２２および検出器アレイ２４からなるＸ線照射・検出装置は、それらの相互関係を保ったまま被検体８の体軸の周りを回転（ｓｃａｎ）する。スキャンの１回転当たり複数（例えば１０００程度）のビュー角度で被検体の投影データが収集される。投影データの収集は、検出器アレイ２４−データ収集部２６−データ収集バッファ６４の系統によって行われる。
【００３７】データ収集バッファ６４に収集された２スライス分の投影データに基づいて、中央処理装置６０により２スライス分の断層像の生成すなわち画像再構成が行われる。画像再構成は、１回転のスキャンで得られた例えば１０００ビューの投影データを、例えばフィルタード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅｄｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法によって処理すること等により行われる。
【００３８】スキャン中は、Ｘ線管２０の温度上昇等によりＸ線焦点が移動するが、オートコリメータにより検出器アレイ２４上のＸ線照射位置は一定に保たれる。スキャンが終了すると、コリメータ２２はスキャン終了直前の制御位置にとどまる。この位置は、スキャン終了直前のＸ線焦点位置に対応したものとなる。
【００３９】この位置が次のスキャン時のオートコリメータの初期位置となるが、次のスキャンまでに時間があくと、Ｘ線管２０が冷えてＸ線焦点の位置が変わるので、コリメータ２２の初期位置はそれに適合しないものとなる。次のスキャンの開始とともにオートコリメータによりＸ線照射位置を定位置に合わせる調整が始まるが、それが整定するまでは照射位置誤差が大きい状態が続く。
【００４０】中央処理装置６０は、このような場合の再構成画像への影響を最小限にするためのデータ補正を行う。以下にそれを説明する。データ補正は２段階で行われる。第１の段階はリニア補正である。第２段階は重み付け補正である。
【００４１】先ずリニア補正について説明する。これは定位置からのＸ線照射位置の変移量に比例してビューデータを補正するものである。以下、Ｘ線照射位置を単に照射位置という。変移量に比例した補正係数すなわちリニア補正係数は、検出器アレイ２４におけるＸ線検出素子２４（ｉ）を予め個々にキャリブレーション（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）することにより求められる。キャリブレーションは、被検体８がない状態で行う。すなわち、いわゆるエアキャリブレーション（ａｉｒｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）を行う。
【００４２】Ｘ線検出素子２４（ｉ）のエアキャリブレーションを図５〜図７によって説明する。先ず、図５に示すようにＸ線ビーム４０を正規の位置（定位置）に照射する状態で、２つのＸ線検出器２４２，２４４における各Ｘ線検出素子２４（ｉ）のＸ線検出データを収集する。このとき収集したＸ線検出データをＤｃｉとする。以下、Ｘ線検出データを単にデータという。
【００４３】次に、コリメータ２２のｚ方向の位置を調節して、図６に示すように、Ｘ線ビーム４０の照射位置をＸ線検出器２４２側に所定の距離だけ偏らせた状態で、同様なデータ収集を行う。偏らせる距離はスライス厚を超えない距離とする。このときの偏りの方向をフォワード（ｆｏｒｗａｒｄ）方向と呼び負の符号で表す。このとき収集したデータをＤｆｉとする。
【００４４】次に、コリメータ２２のｚ方向の位置を調節して、図７に示すように、照射位置をＸ線検出器２４４側に所定の距離だけ偏らせた状態で、同様なデータ収集を行う。偏らせる距離はスライス厚を超えない距離とする。このときの偏りの方向をバックワード（ｂａｃｋｗａｒｄ）方向と呼び正の符号で表す。このとき収集したデータをＤｂｉとする。
【００４５】これによって、例えば図８に示すような関係になる３つのデータＤｆｉ，Ｄｃｉ，Ｄｂｉが、個々のＸ線検出素子２４（ｉ）ごとに得られる。データＤｆｉ，Ｄｃｉ，Ｄｂｉの関係は、個々のＸ線検出素子２４（ｉ）のｚ方向の感度分布に応じて定まる。なお、図８はＸ線検出器２４２側のＸ線検出素子２４（ｉ）におけるデータの傾向を示す。Ｘ線検出器２４４側のＸ線検出素子２４（ｉ）におけるデータは、これとは逆の傾向になる。
【００４６】中央処理装置６０は、データＤｆｉ，Ｄｃｉを結ぶ直線によって照射位置のフォワード変移によるデータ変化を近似し、また、データＤｃｉ，Ｄｂｉを結ぶ直線によって照射位置のバックワード変移によるデータ変化を近似する。そして、オートコリメータの検出部から与えられる照射位置誤差の大きさに応じて、これら直線に沿ってスキャン時のビューデータをそれぞれリニア補正する。リニア補正用の係数は次式によって求める。
【００４７】
【数１】
【００４８】
【数２】
【００４９】ここで、Ｑｆｉ：フォワード補正係数Δｚｆ：Ｄｆｉ測定時のフォワード変移Ｑｂｉ：バックワード補正係数Δｚｂ：Ｄｂｉ測定時のバックワード変移これらの補正係数を用いるビューデータのリニア補正は次式によって行われる。
【００５０】
【数３】
【００５１】
【数４】
【００５２】ここで、Ｄｍ’ｉｊ：補正後のビューデータ（ｊ：ビュー番号）
Ｄｍｉｊ： 補正前のビューデータ（ｊ：ビュー番号）
Δｚ： 照射位置誤差次に、重み付け補正について説明する 照射位置の変移に基づくデータの実際の変化は例えば曲線Ｆ，Ｂで示すようになっているので、リニア補正後のデータは残存誤差Δｅを含んでいる。この残存誤差は、曲線Ｆ，Ｂとそれらの近似直線との差であり、例えば図９に示すようになる。
【００５３】このため、オートコリメータの整定遅れにより、スキャン初期に例えば図１０の（ａ）に示すような照射位置誤差Δｚが生じると、それによって例えば同図の（ｂ）に示すような残存誤差Δｅが生じる。そこで、中央処理装置６０は、例えば（ｃ）に示すように、スキャンの初期の照射位置誤差Δｚが大きいビューすなわち残存誤差Δｅが大きいビューについて、ビューデータの重みｗを１よりも小さくする。そして、それに伴ってそれらビューの対向ビューについてビューデータの重みｗを１よりも大きくする。なお、対向ビューとはＸ線の透過方向が互いに反対になるビューである。その他のビューデータについては重みｗを１とする。
【００５４】重み係数は、例えば（ｄ）に示すように、予めわかっているオートコリメータの整定時間に基づき、スキャンの初期の一定期間内に得られるビューについて０から１まで次第に増加するものとし、それに合わせて、対向ビューについて２から１まで次第に減少するものとするのが、重み付けデータのテーブル（ｔａｂｌｅ）を簡素化する点で好ましい。
【００５５】その場合、破線で示すように、対向ビューよりも前のビューから次第に重みｗを増加させるようにすることが、重みｗの急変を避ける点で好ましい。なお、このようにした場合、重みｗを次第に増加させたビューの対向ビューにつき、重みｗを１から０まで次第に減少させる。
【００５６】あるいは、対向ビューデータ同士、センター（ｃｅｎｔｅｒ）位置から距離に応じてリニア（ｌｉｎｅａｒ）補間でデータを補間して求めても良い。この場合中央チャンネルの重み付けのパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）は一点差線で示すように、中央ビューで１となり、その両側では左右対称に直線的に０まで変化するパターンとなる。これは、被検体８をｚ方向に連続的送りしながらスキャンする、いわゆるヘリカルスキャン（ｈｅｌｉｃａｌ ｓｃａｎ）を行った場合の重みデータと共通するものとなる。したがって、それを共用することにより新たな重みデータテーブルを持つ必要がない点で好ましい。また、ヘリカルスキャンを行った場合は、このようなビューデータの重み付けにより、自ずからスキャンの初期データの重み付け補正が行われる。
【００５７】本装置の動作を説明する。本装置の動作は、操作者による指令に基づき、中央処理装置６０による制御の下で進行する。操作者は、操作装置７０を通じて撮影条件を入力する。撮影条件には、管電圧、管電流、スライス厚、スライス位置、スキャン時間等が含まれる。以下、オートコリメータはコリメータ２２の位置を調節する例で説明するが、検出器アレイ２４の位置を調節する場合、または、コリメータ２２および検出器アレイ２４の位置を調節するもこれに準じる。
【００５８】操作者からの指令の基づき、被検体８を搭載した撮影テーブル４の位置決め後にスキャンが始まる。すなわち、走査ガントリ２の回転部３２が回転しＸ線が照射される。スキャン開始とともにオートコリメータによる照射位置制御が開始される。
【００５９】スキャンによって収集したビューデータについて中央処理装置６０は前述のようなリニア補正および重み付け補正を行う。なお、スキャンが前回のスキャン終了から間を置かずに行われた場合は、コリメータ２２の初期位置はＸ線焦点の現在位置に適合したものとなっているので、前述のデータ補正は省略する。
【００６０】中央処理装置６０は、このような補正済みのビューデータまたは補正を省略したビューデータを用いて画像再構成を行う。画像再構成は、ビューデータを例えばフィルタード・バックプロジェクション法等によって処理することにより行われる。画像再構成により被検体８の断層像が得られる。前述のデータ補正によりスキャンの初期のビューデータの誤差縮小および誤差の影響を軽減する重み付けが行われるので、再構成画像はスキャン開始当初から品質の良いものを得ることができる。
【００６１】検出器アレイ２４が平行な２列のＸ線検出器を有することにより、１回のスキャンで隣接する２つのスライスの断層像を一挙に得ることができる。これによって、マルチスライススキャン（ｍｕｌｔｉ−ｓｌｉｃｅ ｓｃａｎ）やヘリカルスキャンを行う場合の効率が向上する。再構成した画像は表示装置６８に表示しまた記憶装置６６に記憶する。
【００６２】以上、検出器アレイが２列のＸ線検出器からなる例について説明したが、検出器アレイは３列以上の多列であって良い。また、放射線としてＸ線を用いた例について説明したが、放射線はＸ線に限るものではなく、例えばγ線等の他の種類の放射線であっても良い。ただし、現時点では、Ｘ線がその発生、検出および制御等に関し実用的な手段が最も充実している点で好ましい。
【００６３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によれば、スキャン開始当初から品質の良い画像を得る放射線断層撮影方法および装置を実現することができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００１２１９３６
【氏名又は名称】ジーイー横河メディカルシステム株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１１年４月１６日（１９９９．４．１６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８５１８７
【弁理士】
【氏名又は名称】井島 藤治 （外１名）
|
| 【公開番号】 |
特開２０００−２９６１２４（Ｐ２０００−２９６１２４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月２４日（２０００．１０．２４） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１０８９４７ |
|