JPH02237547A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、Ｘ線ファンビームにより得られるファンビー
ムデータをパラレルビームデータに変換して画像再構成
を行うＸ線ＣＴ装置に関する。

（従来の技術） 従来の第３世代のＸＩ！ＣＴ装置として、第９図に示す
装置が知られている。

Ｘ線管１と、Ｘ線源１ａを中心とする円弧上にこの円弧
に沿って等しい間隔で配置された多数のＸ線検出素子２
ａよりなるＸ線検出素子アレイ２とを対向配置している
。そして、この装置は、被検体３の体軸を回転中心とし
て被検体３の周囲に前記ｘｌ管１と前記Ｘ線検出素子ア
レイ２とを同時に回転させながら、所定回転角度毎に前
記Ｘ線管１よりＸ線ファンビーム１ｂを曝射し、前記Ｘ
線検出素子アレイ２より出力されると共に前記Ｘ線管１
の一回転中に得られる多数のチャンネルのＸ線検出デー
タをデータ収集装Ｗ４で処理する構成を有する。

このように構成された従来のＸ線ＣＴ装置で用いられる
画像再構成の方式には、主に、ファンビームデータをパ
ラレルビームデータに変換した後にパラレルビームアル
ゴリズムを用いるＰａｔａｌｌｅｌｖｉｅｗ方式と、フ
ァンビームデータを直接再構成する直接ファン再構成方
式とがある。

［’ａｒａｌｌｅｌ　Ｖｉｅｗ方式について、第１０図
を参照して説明する。同図（ａ）はＸ４ｌ源１ａが点Ｆ
。

（真上）に位置する図を示したものである。次に、同図
（ｂ）に示すように、Ｘ線源１ａが点Ｆ。から点Ｆ１へ
ｎΔβ回転するとＸ線検出素子Ｄ１がＸ線ビームＩＣを
検出する。続いて、同図（ｃ）に示すように、さらにＸ
線源１ａが回転して点Ｆ？から点Ｆ２へ（ｎ＋１）Δβ
移動するとＸ線検出素子Ｄ２がＸ線ビームＩＣを検出す
る。同様に同図（ｄ）に示すように、Ｘ線源１ａが点Ｆ
。かラ点Ｆ　３へ（ｎ＋２）’Δβ回転してＸ線検出素
子Ｄ２の隣の検出素子Ｄ３　（図示せず）がＸ線ビーム
ＩＣを検出する。このようにして得られるＸ線ビームＩ
Ｃは第１０図（ｄ）に示すように各Ｘ線ビーム１ａの間
隔Ｌ１■，Ｌ２３は一定とはならない。

従って、ファンビームデータをパラレルビームデータに
変換しても不等間隔のビームデータであるため、このビ
ームデータを等間隔のデータに補間するための補間処理
が必要となる。このため演算時間が長くなり、更に、補
間により画像にボケが生じるという問題がある。

また、直接ファン再構成方式は、演算時間は短いが、画
像の周辺にボケが生じるという問題がある。

また、従来の他の例として、本出願人は上記問題を解決
した特開昭６０−１１４２３６号記載の『不等間隔でＸ
線素子を配列してなるＸ線検出器と前記Ｘ線検出器に対
向して、被検体の周囲を回転可能に配置すると共にファ
ンビームＸ線を曝射するＸ線管と、曝射するＸ線の検出
データを、Ｘ線検出素子ごとに異なるタイミングでサン
プリングするデータ収集回路とを備えたＸ線ＣＴ装置」
を提案している。

この装置は、Ｘ線検出素子を密閉容器内にＸ線を受けて
電離する気体と電極板とを有する電離箱型のＸ線検出素
子を用いた場合、Ｘ線検出素子を互いに隙間無《配列す
ると電極板の間隔が不等間隔となるため、Ｘ線検出素子
間の特性が不揃となり、均一なデータが得られないとい
う問題がある。

また、Ｘ線検出素子を構成する電極板同志の間隔を等間
隔となるように配置すると、Ｘ線検出素子間に隙間が生
じＸ線の利用効率が悪くなるという問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 従来のＸ，Ｉ！ＣＴ装置では、ファンビームデータを等
間隔パラレルビームデータに変換するための補間処理が
必要であったため再構成時間が長かった。また、この補
間処理を不要とした電極板間が不等間隔のＸ線検出素子
を用いた方式では均一なデータが得られなかった。

本発明の目的は、画像再構成の時間を短縮でき、しかも
均一なデータが得られるＸ線ＣＴ装置を提供することに
ある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、Ｘ線ファンビー
ムを照射するＸ線源と、このＸ線ファンビームからのＸ
線ビームを検出する多数のｘＨ検出素子とを回転中心を
挟んで対向配置し、前記Ｘ線源とＸ線検出素子との相対
位置を保って回転させ、取り込み制御手段により前記Ｘ
線源の所定回転位置毎にＸ線ビームを取り込むＸｉＣＴ
装置において、前記Ｘ線検出素子を、このＸ線検出素子
の前記Ｘ線源側の先端中心と前記Ｘ線源とを共通の円周
上に配置し、この共通の円周の中心に対しＸ線源と点対
称の位置にある定点から互いに隣り合う前記Ｘ線検出素
子の先端中心への距離の差が一定となるように配置した
ことを特徴としている。

（作　用） Ｘ線源とＸ線検出素子との間に被検体が載匝されると、
次に、Ｘ線源とＸ線検出素子とは、この被検体の回りを
Ｘ線源がＸ線ファンビームを照射しながら、同時に回転
する。そして、取り込み制御手段により、隣り合うＸ線
検出素子に入射するＸ線ビームが平行となるＸ線源の回
転角度位置毎にＸ線ビームを取り込む。そして、Ｘ線源
とＸ線検出素子との幾何学的配列によって、取り込まれ
たＸ線ビームは等間隔でしかも平行なデータが得られる
。このため、補間処理が不要となり画像再構成の時間が
短縮できる。

（実施例） 本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明す
る。

第１図は本発明の一実施例のＸ線ＣＴ装置の構成図で、
１はＸ線源１ａを有するＸ線管、２０は多数のＸ線検出
素子２０ａから成るＸ線検出素子アレイ、３は被検体、
４０はデータ収集装置、５は画像処理装置である。

Ｘ線検出素子２０ａはＸ線源１ａ側のＸ線入射空間２０
ｃを有し、Ｘ線入射方向に所定長さｄを有する電極板２
０ｂで挟まれた電離箱型Ｘ線検出素子である。Ｘ線管１
とＸ線検出素子アレイ２０とは被検体３を挟んで対向し
た位置にある。前記電極板２０ｂのＸ線源１ａ側端部２
０ｄは、Ｘ線源１ａと共通の円周Ｃ１上に、電極板２Ｏ
ｂ間の距離Ｐが等しくなるように配置され、かつ、該電
極板２０ｂは、Ｘ線の入射方向に沿って配置されている
。データ収集装置４０は取り込み手段であるＸ線検出素
子２０ａに対応したデータ収集器４０ａから構成されて
いる。

前記Ｘ線管１と前記Ｘ線検出素子アレイ２０とは、それ
ぞれの対向位置関係を保ち、被検体３の周囲を回転しな
がらＸ線源１ａより曝射する。被検体３を透過したＸ線
は、Ｘ線検出素子アレイ２０で検出され、この検出量を
Ｘ線検出素子２０ａ毎に異なるタイミングでデータ収集
装置４０でデータ収集後、画像処理装置５で画像再構成
し画像表示する。

第２図は、Ｘ線源１ａとＸ線検出素子２０ａの位置関係
を詳細に示す図である。

点ＦｏはＸ線源１ａの位置を示し、ＩＣはＸ線検出素子
２０ａに入射するＸ線ビームを示す。該Ｘ線源１ａ．！
：Ｘ線検出素子２０ａのＸ線焦点１ａ側の先端中心Ｅが
配置されている共通の円Ｃ１の周と点Ｆ。から該円Ｃ１
の中心Ｍを通る線と交わる点をＧとする。点Ｇは、前記
Ｘ線検出素子２０ａの位置を決める基準となる基準位置
である。

回転中心をＯとし、線分Ｆ。Ｏの中点をＮとしてこのＮ
を中心とする円を０２とする。点Ｇから反時計方向にｎ
番目及びｎ＋１番目のＸ線検出素子２０ａの点Ｆ。側の
先端中心をそれぞれＥ。，Ｅ．＋１として円Ｃ１の周上
にとる。そして、線分ＧＥｎ及び線分ＧＥ，や、の長さ
をそれぞれｈ。，ｈ．＋１とすると、Δｈ　（”’　ｈ
　ｎ＋１　　　ｈ　．，）はｎによらずに一定となる。

従って、 ＧＥ，，＋１＝ｈ，，＋１＝（ｎ＋１）Δｈの関係とな
る。

また、電極板２０ｂの点Ｆ。側の先端も、円Ｃ１の周上
にあり前記先端中心Ｅ，Ｅの中間位置にありかつＸ線ビ
ームＩＣに沿って長さｄを有して配置している。

次に、線分Ｆ。Ｅ１及び線分Ｆ。Ｅ　ｎ　＋　１と円Ｃ
１と交わる点をそれぞれＰ、＋Ｐｎ＋１とし、線分ＯＰ
、の長さをｒｌｌ１線分Ｏ　Ｐ　．．．の長さをｒ　ｎ
＋ｌとする。点Ｅ．は円Ｃ１の周上にあり、点Ｐ，は円
Ｃ２の周上にあるのでΔＦ．ＧＥ．及びΔＦｏＯＰ，，
は直角三角形となる。更に、ｌＧＦｏ　Ｅ．＝ＬＯＦ．
Ｐｎ であるからΔＦ．ＧＥｎとΔＦｏＯＰｎは相似である。

この相似関係は、Ｘ線源１ａ（点Ｆ。）とＸ線検出素子
２０ａの点Ｆ。側の先端中心Ｅとが共通の円Ｃ１の周上
にあるために導かれることである。

従って、 ｒ　−　／　ｈ　−　＝Ｆ　ｏ　Ｏ　／　Ｆ　ｏ　Ｇと
なり、この式を前述の関係式を用いて変形すると、 ｒｎ　”’ｈ，，　　　（Ｆｏ　　Ｏ／Ｆ．Ｇ）＝ｎ”
Δｈ　’　　（Ｆｏ　　Ｏ／ＦＯ　　Ｇ）ここで、 Δｒ”ｒｎ＋１　　　ｒｎ とすると、 ＝　　（ＦＯ　　Ｏ／Ｆｏ　Ｇ）−ΔｈとなりΔｒはｎ
によらず一定となる。

Ｘ線源１ａと検出器アレイ２０が回転動作をするにつれ
て平行、かつ、等間隔の投影データが得られる様子を第
３図に示す。

Ｘ線源１ａと回転中心Ｏとを結ぶ線上に電極板２０ｂは
配置されており、Ｘ線源１ａが点Ｆ。から所定の角度β
１だけ回転して点Ｆ１へ回転するとＸ線検出素子２０ａ
の先端中心Ｅ１にＸ線ビームＩＣが入射し、更にＸ線源
１ａが点Ｆ。から点Ｆ２へ所定角度β２だけ回転すると
Ｘ線検出素子２０ａの先端中心Ｅ２にＸ線ビーム１ｃが
入射し、同様にＸ線源１ａが点Ｆ３の位置へ回転すると
Ｘ線検出素子２０ａの先端中心Ｅ３にＸ線ビーム１ｃが
入射する。このようにして、Ｘ線検出素子２０ａに入射
したＸ線ゼーム１ｃの間隔は一定のΔｒとなる。

本実施例装置では、一対の電極板２０ｂとこの電極板２
０ｂで挟まれた空間がＸ線検出素子２０ａを構成し、点
Ｆ。と対向する位置に、電極板２０ｂが配置されている
ので、中心０からΔｒ　／　２ずれた所の空間を真下の
電極板２０ｂを挟んで両側のＸ線検出素子２０ａが検出
する。

次に、第４図及び第５図を用いて等間隔パラレルビーム
を収集するタイミングについて説明する。

第３図に示す点Ｆ。に対向している真下の電極板２０ｂ
を挟んだＸ線検出素子２０ａのうち反時計方向側の素子
をＤ１とし該素子２０ａからｎ番目のＸ線検出素子をＤ
，とする。すると、第４図に示すように、中心ＯからΔ
ｒ　／　２離れたＸ線ビームＸｏをＸ線検出素子ＤＯが
検出し、該Ｘ線ビームＸｏに平行でｒ，，離れたＸ線ビ
ームＸｎをＸ線検出素子Ｄ、が検出し、このようにして
等間隔のパラレルビームデータが得られる。

図４でΔｒ　／　２ずれたＸ線ビームＸＯを曝射するＸ
線源１ａの位置をＦよとし、鉛直線ＯＦｏと線分ＯＦ１
とのなす角度をθＯとする。例えば、第５図に示すよう
に鉛直線ＯＦｏから角度θだけ傾いたＵ方向に平行な等
間隔パラレルデータをＸ線検出素子Ｄ。が検出する場合
、鉛直線Ｏ　Ｆ　ｏと線分ＯＦｎとのなす角度をβ、線
分ＯＦ。と線分Ｆ，，Ｅｎとのなす角度をψ。とすると
βはβ＝θ＋ψ。

と表される。投影する方向Ｕの鉛直線ＯＦｏとのなす角
度θは一定ピッチ角度Δθの整数倍でデータを収集する
と画像再構成が容易となる。θは、θ＝θｏ＋ｋΔθ（
ｋ＝０．　　１，　　２，　・）と表される。

また、Ｘ線源がβ＝β、＝θ８＋ψ。となる位置Ｆｎに
来たときに、Ｘ線検出素子Ｄ，の出力をデータ収集装置
がサンプリングするので、β＝ｋΔθ＋（θＯ＋ψ．，
） となるときにサンプリングすればよい。すなわち、ψ。

はＸ線検出素子Ｄ，に対応してθによらず一定であるの
で、どのＸ線検出素子２０ａもΔθの整数倍の角度位置
でサンプリングを繰返せばよいので、サンプリングシス
テムが単純となる。

更に、２π／Δθが整数になるようにΔθを決めておく
と、従来技術のように、点Ｆが中心Ｏの周囲を少くとも
１回転すれば必要なデータθ＝θｏ十ｋΔθ（ｋ＝０．
　　１．・・・２π／Δθ−１） ｒ＝ｒｎ　（ｎ＝−Ｎ　〜Ｎ） の全てが揃う。

次に、データ取込みの動作を、図面を参照して説明する
。第６図は前記装置のデータ収集器４Ｑａ　ｉの詳細ブ
ロック図であり、第７図はその勤作説明のためのタイム
チャートである。

Ｘ線検出素子２ａｉで検出されたＸ線強度はこのＸ線強
度に対応した電流に変換され、データ収集器４０ａ　ｉ
内の積分器４０ｂに入り積分される。

タイミングジェネレータ６から信号Ｓｏがタイミングデ
ィレイ回路４０ｄに入ると、予め各Ｘ線検出素子２ａｉ
毎にＲＯＭ４０　Ｃ内に設定されたディレイ時間１＋　
　（第７図参照）後に、タイミングディレイ回路４０ｄ
は、Ｓ／Ｈ（サンプルホールド回路）４０ｅに信号Ｓ１
を出力する。この信号Ｓ１に従ってＳ／Ｈ　（サンプル
ホールド回路）４０ｅは、積分器４０ｂにより積分され
た出力をサンプリングし、さらにＳ／Ｈ４０ｅがサンプ
リングしたアナログデータはＡＤＣ４０ｆに出力されて
デジタルデータに変換され画像処理装置に送られる。ま
た前記信号Ｓエが出力された直後（一定時間ｔ２経過後
）、タイミングデイレイ回路４０ｄは信号Ｓ２を前記積
分器４０ｂに出力し、この積分器４０ｂ内のデータをリ
セットさせる。

このようにＸ線源Ｆ。とＸ線検出素子Ｄｎの先端中心Ｅ
ｎは、共通の円Ｃ１上に配置され、しかも基準位置Ｇか
ら前記先端中心Ｅへの距離の差が一定のΔｒとなるので
、各Ｘ線検出素子毎に所定のタイミングでデータ収集で
きるので、補間処理なしで等間隔パラレル変換データが
得られる。

また、電極板２０ｂは、この板２０ｂの間隔がどのＸ線
検出素子２０ａに於でも一定の距離Ｐで配列されており
、しかも電極板２０ｂは全てＸ線源１ａに向いているの
で各Ｘ線検出素子２０ａの感度特性が均一となるため、
被検体透過後のＸ線強度を忠実に検出できる。

更に、スキャンエリアの周辺は、従来の画像再構成方式
の直接ファン再構成方式では誤差によりボケが生じてい
たが、本実施例では、等間隔パラレルビームに変更して
いるので正確な再構成画像が得られる。

その他、Ｘ線源Ｆと電極板２０ｂの先端２０ｄとが共通
の円Ｃ１の周上に配置されていることからスキャナを小
形化できる。このことを第８図（ａ）に従来のスキャナ
，同図（ｂ）に本発明の一実施例のスキャナを示して説
明する。Ｘ線源１ａの点Ｆ。と回転中心０との距離Ｆ。

ＯＤ及び画像再構成エリアの直径ＳＥＤを同じとして両
者を比較する。同図（ａ｝でＸ線管１と力／＜　−　Ｃ
ＯＩ／ａとの最小すきまＧ３の方がＸ線検出素子アレイ
２とカバーＣ○Ｖａとの適当な最小すきまＧ２より大き
い条件で、スキャナの小形化が本実施例装置により実施
できる。すなわち、同図（ｂ）のＸ線管１とカバーｃｏ
ｖｂとの最小すきまＧ１を、Ｘ線検出素子アレイ２０と
カバーｃｏｖｂとの最小すきまＧ２と同等までに小さく
でき、従来のスキャナ寸法Ｈａより本実施例装置のスキ
ャナ寸法Ｈ　ｂを小形化できる。

以上、一実施例について説明したが、本発明はこれに限
定されるものでなく、その要旨を変更しない範囲で種々
に変形実施が可能である。

例えば、基準位置Ｇを円Ｃ１上で、点Ｆ。と対向する位
置としたが、この点からずれた円Ｃ１上の位置としても
よい。

また、Ｘ線源１ａから回転中心Ｏを通る線の延長上に電
極板が設けられているが、例えばΔｈ２／２ずらして前
記延長上にＸ線検出素子を設けるように各Ｘ線検出素子
を配列してもよい。

更に、Ｘ線検出素子は電離箱方式のＸ線検出素子とした
が、半導体を用いた固体検出素子やその他のＸ線強度検
出手段を用いても同様の効果が得られる。

［発明の効果］ 本発明は、以上説明したように構成されているので、次
に記載する効果を奏する。

請求項１記載のＸ線ＣＴ装置においては、Ｘ線源とＸ線
検出素子との幾何学的配列により不等間隔パラレルデー
タを等間隔にするための補間処理を必要とせずにファン
ビームデータを等間隔パラレルビームに変換できる。従
って、画像再構成の時間を短縮でき、しかも均一なデー
タが得られるＸ線ＣＴ装置を提供することができる。

また、請求項２記載のＸ線ＣＴ装置においては、請求項
１記載の効果に加え、電極板の間隔が等間隔のＸ線検出
素子を用いているので、Ｘ線検出素子間の感度特性が均
一となり被検体透過後のＸ線強度を忠実に検出できる。

請求項３のＸ線ＣＴ装置においては、請求項１記載の効
果に加えて、振動に強い固体検出器を用いることにより
、該検出器より安定した信号が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のＸ線ＣＴ装置の構成図、第
２図はＸ線源とＸ線検出素子との位置関係図、第３図（
ａ）乃至（ｄ），第４図及び第５図はＸ線ビームの取り
込み説明図、第６図は特定のＸ線検出素子とデータ処理
器との構成を示すブロック図、第７図はその動作を示す
タイムチャ−１、第８図（ａ）は従来のスキャナの正面
図、第８図（ｂ）は本発明の一実施例のスキャナの正面
図、第９図は従来のＸ線ＣＴ装置の構成図、第１０図（
ａ）乃至（ｄ）は従来装置のＸ線ビームの取り込み説明
図である。 １・・・Ｘ線管、１ａ・・・Ｘ線源、 Ｆ・・・Ｘ線源の位置、１ｂ・・・Ｘ線ファンビーム、
ＩＣ・・・Ｘ線ビーム、２０・・・Ｘ線検出素子アレイ
、２０ａ・・・Ｘ線検出素子、２０ｂ・・・電極板、３
・・・被検体、４０・・・データ収集装置（取り込脣段
）、Ｃ１・・・円（共通の円）、Ｅ・・・先端中心、Δ
ｈ・・・距離の差。 Ｅロ 第 Ｄｎ 図 第

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｘ線ファンビームを照射するＸ線源と、このＸ線
   ファンビームからのＸ線ビームを検出する多数のＸ線検
   出素子とを回転中心を挟んで対向配置し、前記Ｘ線源と
   Ｘ線検出素子との相対位置を保って回転させ、取り込み
   制御手段により前記Ｘ線源の所定回転位置毎にＸ線ビー
   ムを取り込むＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線検出素子
   を、このＸ線検出素子の前記Ｘ線源側の先端中心と前記
   Ｘ線源とを共通の円周上に配置し、この共通の円周の中
   心に対しＸ線源と点対称の位置にある定点から互いに隣
   り合う前記Ｘ線検出素子の先端中心への距離の差が一定
   となるように配置したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. （２）前記Ｘ線検出素子を、密閉容器内に電極板とＸ線
   を受けて電離する気体とを有する電離箱型Ｘ線検出素子
   とし、前記電極板を、Ｘ線ビームの入射方向に沿って配
   置した請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
3. （３）前記Ｘ線検出素子を、Ｘ線を受けて発光するシン
   チレータと、このシンチレータの光を電気信号に変換す
   るフォトディテクタとを有する固体検出素子とした請求
   項１記載のＸ線ＣＴ装置。