JP2006110324A

JP2006110324A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2006110324A
Application number: JP2005123309A
Authority: JP
Inventors: Sueri Wan; スエリワン
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: CN100443052C; JP4464311B2; CN1759810A

Abstract

【課題】管電圧を切り替えることなく１種類のＸ線検出器を用いてＸ線エネルギーの異なる２種類の断層像を撮影する。
【解決手段】多チャンネルＸ線検出器（１０６）の前半チャンネルと後半チャンネルにそれぞれ入射するＸ線のエネルギーを互いに異ならせ（１５０，１６０）、３６０°の回転によって得られる前半チャンネルのＸ線検出データおよび後半チャンネルのＸ線検出データから、それぞれのミラーポイントデータを生成し、前半チャンネルのＸ線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせおよび後半チャンネルのＸ線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせに基づいて、それぞれ、第１の種類の断層像および第２の種類の断層像を再構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関し、特に、Ｘ線エネルギー（ｅｎｅｒｇｙ）を異にする２種類の断層像を撮影するＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線エネルギーを異にする２種類の断層像を撮影することが行われる。２種類の断層像の一方は、例えば８０ｋＶ程度の低エネルギーのＸ線を用いて撮影された軟質組織（脂肪等）の断層像であり、他方は、例えば１４０ｋＶ程度の高エネルギーのＸ線を用いて撮影された硬質組織（骨等）の断層像である。

Ｘ線エネルギーの差別化は、Ｘ線管の管電圧を２段階に切り替えることによって行われる（例えば、特許文献１参照）。あるいは、Ｘ線の透過方向に直列に配置したエネルギー吸収特性の異なる２種類のＸ線検出器を用いることによって行われる（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−６５９７５号公報（第７−９頁、図２−３）特開２００４−１８１０１７号公報（第４−６頁、図１−５）

管電圧切替によってＸ線エネルギーを差別化する場合は、１スキャン中に管電圧を交互に切り替えなければならないので、高速かつ高精度な制御装置が必要とされる。管電圧切替を１スキャンごとに行う場合は、２回のスキャンが必要になるので被爆量が増える。エネルギー吸収特性を異にする２種類のＸ線検出器を用いる場合は、Ｘ線検出器が２系統必要になる。

そこで、本発明の課題は、管電圧を切り替えることなく１種類のＸ線検出器を用いてＸ線エネルギーの異なる２種類の断層像を撮影するＸ線ＣＴ装置を実現することである。

上記の課題を解決するための本発明は、被検体を挟んで互いに対向させた状態でＸ線源と多チャンネルＸ線検出器をアイソセンタを中心として回転させてＸ線検出データを収集し、それに基づいて被検体の断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、アイソセンタを通るＸ線の照射点を境として前記多チャンネルＸ線検出器の前半チャンネルと後半チャンネルにそれぞれ入射するＸ線のエネルギーを互いに異ならせる差別化手段と、３６０°の回転によって得られる前半チャンネルのＸ線検出データおよび後半チャンネルのＸ線検出データからそれぞれのミラーポイントデータを生成するデータ生成手段と、前半チャンネルのＸ線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせおよび後半チャンネルのＸ線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせに基づいて、それぞれ、第１の種類の断層像および第２の種類の断層像を再構成する再構成手段と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。

前記多チャンネルＸ線検出器が複数のチャンネル列を有し、前記差別化手段が、前半チャンネルと後半チャンネルにおけるエネルギー差別化パターンを隣り合うチャンネル列ごとに交互に反転することが、Ｘ線エネルギーの異なる２種類のスカウト像を同時撮影する点で好ましい。

前記再構成手段が、第１の種類の断層像および第２の種類の断層像を、それぞれ、前半チャンネルのＸ線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせのハーフスキャン分および後半チャンネルのＸ線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせのハーフスキャン分に基づいて再構成することが、最小限のデータから断層像を得る点で好ましい。

前記差別化手段がＸ線フィルタを有することが、Ｘ線エネルギーの差別化を適切に行う点で好ましい。
前記Ｘ線フィルタが前記Ｘ線源のＸ線出射側に設けられることが、差別化されたＸ線を出射させる点で好ましい。

前記Ｘ線フィルタが前記多チャンネルＸ線検出器のＸ線入射側に設けられることが、差別化されたＸ線を入射させる点で好ましい。
前記Ｘ線フィルタが前記Ｘ線源のＸ線出射側および前記多チャンネルＸ線検出器のＸ線入射側にそれぞれ設けられることが、Ｘ線エネルギーの差別化を徹底する点で好ましい。

前記Ｘ線フィルタがＸ線のエネルギーを８０ｋＶと１４０ｋＶに差別化することが、軟質組織の断層像と硬質組織の断層像をそれぞれ得る点で好ましい。

本発明によれば、Ｘ線ＣＴ装置が、アイソセンタを通るＸ線の照射点を境として多チャンネルＸ線検出器の前半チャンネルと後半チャンネルにそれぞれ入射するＸ線のエネルギーを互いに異ならせる差別化手段と、３６０°の回転によって得られる前半チャンネルのＸ線検出データおよび後半チャンネルのＸ線検出データからそれぞれのミラーポイントデータを生成するデータ生成手段と、前半チャンネルのＸ線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせおよび後半チャンネルのＸ線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせに基づいて、それぞれ、第１の種類の断層像および第２の種類の断層像を再構成する再構成手段とを具備するので、管電圧を切り替えることなく１系統のＸ線検出器を用いてＸ線エネルギーの異なる２種類の断層像を撮影することができる。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置の構成を示す。本装置は本発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、Ｘ線ＣＴ装置に関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。

同図に示すように、本装置は、ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）１００、テーブル２００およびオペレータコンソール（ｏｐｅｒａｔｏｒｃｏｎｓｏｌｅ）３００を有する。ガントリ１００は、テーブル２００によって搬入される被検体１０を、Ｘ線照射・検出装置１０２でスキャン（ｓｃａｎ）してＸ線検出データ（ｄａｔａ）を収集する。

ガントリ１００は所定のスキャン条件でスキャンを行い、テーブル２００は所定の部位がスキャンされるように、撮影空間における被検体１０の位置決めを行う。位置決めは、内蔵する位置調節機構により、天板２０２の高さおよびその上のクレードル（ｃｒａｄｌｅ）２０４の水平移動距離を調節することによって行われる。

天板２０２の高さ調節は、支柱２０６をベース（ｂａｓｅ）２０８との取付部を中心としてスイング（ｓｗｉｎｇ）させることによって行われる。支柱２０６のスイングによって、天板２０２は上下方向および水平方向に変位する。クレードル２０４は天板２０２上で水平方向に変位する。スキャン条件によっては、ガントリ１００をチルト（ｔｉｌｔ）させた状態でスキャンが行われる。ガントリ１００のチルトは、内蔵のチルト機構によって行われる。

オペレータコンソール３００は、ガントリ１００およびテーブル２００にスキャン計画を与えてそれに基づくスキャンを行わせるとともに、ガントリ１００からＸ線検出データを入力し、それに基づいて画像再構成を行う。すなわち、オペレータコンソール３００は、スキャン計画をガントリ１００およびテーブル２００に供給するホスト（ｈｏｓｔ）としての機能と、Ｘ線検出データから画像を再構成する画像再構成装置としての機能を有する。

これら２つの機能に対応して、オペレータコンソール３００は２つのディスプレイ（ｄｉｓｐｌａｙ）３０２，３０４を有する。一方のディスプレイ３０２はホスト用のディスプレイであり、他方のディスプレイ３０４は画像再構成装置用のディスプレイである。

図２に、Ｘ線照射・検出装置１０２の構成を模式的に示す。同図に示すように、Ｘ線照射・検出装置１０２は、Ｘ線管１０４の焦点から放射されたＸ線１４０をＸ線検出器１０６で検出するようになっている。Ｘ線１４０は、図示しないコリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）で成形されて、ファンビーム（ｆａｎｂｅａｍ）Ｘ線となっている。Ｘ線検出器１０６は、ファンビームＸ線１４０に対応した円弧をなすように湾曲している。

Ｘ線検出器１０６は、多チャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）の検出器である。Ｘ線焦点から見た各チャンネルの角度をγで表す。チャンネル角度γの基準線は、ファンビームＸ線１４０の中心ビームすなわちＸ線焦点とアイソセンタＩＳＯを結ぶ直線である。

Ｘ線照射・検出装置１０２はアイソセンタ（ｉｓｏｃｅｎｔｅｒ）ＩＳＯを中心として回転する。回転角度をβで表す。回転角度βの基準線は、Ｘ線照射・検出装置１０２が図示のように垂直状態となったときの、Ｘ線焦点とアイソセンタＩＳＯを結ぶ直線である。

Ｘ線管１０４の前面には照射フィルタ（ｆｉｌｔｅｒ）１５０が設けられている。Ｘ線管１０４から出射されたＸ線は、照射フィルタ１５０を通して撮影空間に照射される。このフィルタは、その形状の類似性からボウタイフィルタ（ｂｏｗｔｉｅｆｉｌｔｅｒ）とも呼ばれる。

照射フィルタ１５０は、中心ビームを境にして、右半部１５２と左半部１５４でエネルギー通過特性が異なるように構成されている。右半部１５２と左半部１５４のエネルギー通過特性の一例を図３に示す。同図に示すように、右半部１５２は相対的に高域のエネルギー通過特性を有し、左半部１５４は相対的に低域のエネルギー通過特性を有する。以下、右半部１５２を高エネルギー部ともいい、左半部１５４を低エネルギー部ともいう。このようなエネルギー通過特性を有するフィルタは、それぞれ、適宜のＸ線エネルギー吸収特性を持つ材料で構成される。照射フィルタ１５０は、本発明における差別化手段の一例である。

Ｘ線検出器１０６の前面には入射フィルタ１６０が設けられている。撮影空間を通過してきたＸ線は、フィルタ１６０を通してＸ線検出器１０６の受光面に入射する。入射フィルタ１６０は、中心ビームの照射点を境にして、右半部１６２と左半部１６４でエネルギー通過特性が異なるように構成されている。右半部１６２と左半部１６４のエネルギー通過特性の一例を図４に示す。同図に示すように、右半部１６２は相対的に高域のエネルギー通過特性を有し、左半部１６４は相対的に低域のエネルギー通過特性を有する。以下、右半部１６２を高エネルギー部ともいい、左半部１６４を低エネルギー部ともいう。このようなエネルギー通過特性を有するフィルタは、それぞれ、適宜のＸ線エネルギー吸収特性を持つ材料で構成される。入射フィルタ１６０は、本発明における差別化手段の一例である。

このような照射フィルタ１５０および入射フィルタ１６０によって、Ｘ線検出器１０６の、中心ビームの入射点を境にした右半部と左半部には、エネルギーの異なるＸ線がそれぞれ入射する。すなわち、右半部には相対的に高エネルギーのＸ線が入射し、左半部には相対的の低エネルギーのＸ線が入射する。高エネルギーＸ線のエネルギーは例えば１４０ｋＶであり、低エネルギーＸ線のエネルギーは例えば８０ｋＶである。なお、照射フィルタ１５０および入射フィルタ１６０は、どちらか一方だけを用いるようにしてもよい。

Ｘ線検出器１０６の各チャンネルに右端から左端に向かって順番に番号を付すものとすると、右半部は前半チャンネルとなり、左半部は後半チャンネルとなる。以下右半部を前半チャンネルともいい、左半部を後半チャンネルともいう。

Ｘ線照射・検出装置１０２がこのような構成になっているので、回転角度３６０°のスキャンによって得られるビュー・チャンネルデータ（ｖｉｅｗ−ｃｈａｎｎｅｌｄａｔａ）は、図５に示すように、ビュー・チャンネル空間のγ＝０の線を境にして、右半分（前半チャンネル）と左半分（後半チャンネル）でＸ線エネルギーが異なるものとなる。右半分は高エネルギーであり、左半分は低エネルギーである。

一方、ビュー・チャンネル空間では、２つの座標（β，γ）および（β＋π＋２γ，−γ）はミラーポイント（ｍｉｒｒｏｒｐｏｉｎｔ）の関係にある。ミラーポイントとは、その位置のデータを得るためのＸ線ビームの経路が同一で方向が反対になるような座標である。このような座標におけるデータは、ミラーポイントデータと呼ばれる。ミラーポイントデータの対は同一の値を持つ。

ビュー・チャンネル空間におけるミラーポイントの分布を図６に示す。同図では、ミラーポイント同士を同一の図形パターンによって示す。同図に示すように、前半チャンネル側のデータのミラーポイントデータは後半チャンネル側に存在し、後半チャンネル側のデータのミラーポイントデータは前半チャンネル側に存在する。

このような関係を利用すれば、前半チャンネル側のデータのミラーポイントデータで後半チャンネル側を埋めて、ビュー・チャンネル空間のデータをすべて高エネルギーＸ線のデータとすることができ、また、後半チャンネル側のデータのミラーポイントデータで前半チャンネル側を埋めて、ビュー・チャンネル空間のデータをすべて低エネルギーＸ線のデータとすることができる。

これによって、完全なビュー・チャンネルデータが高エネルギーと低エネルギーについて１セットずつ得られるので、それぞれのデータセットを用いて画像再構成を行うことにより、高エネルギーＸ線による断層像と低エネルギーＸ線による断層像を得ることができる。したがって、管電圧を切り替えることなく１系統のＸ線検出器を用いてＸ線エネルギーの異なる２種類の断層像を撮影することが可能である。

なお、画像再構成はハーフスキャン分のビュー・チャンネルデータがあれば可能なので、高エネルギーおよび低エネルギーとも、ビュー・チャンネル空間をすべて埋める代わりに、四辺形ＡＢＣＤで示す範囲をそれぞれＸ線検出データおよびミラーポイントデータで埋めるようにしてもよい。これによって、最小限のデータ数で画像再構成を行うことができる。また、ミラーポイントデータの生成も最小限とすることができる。

図７に、以上のような、ミラーポイントデータ生成および画像再構成を行うオペレータコンソール３００の機能ブロック図を示す。同図に示すように、オペレータコンソール３００は、ミラーポイントデータ生成部３１０で、前半チャンネルのデータからそのミラーポイントデータを生成し、後半チャンネルのデータからそのミラーポイントデータを生成する。

そして、画像再構成部３１２によって、前半チャンネルのデータとそのミラーポイントデータの組み合わせに基づいて、高エネルギー断層像を再構成する。この断層像は、例えば骨等の硬質組織の断層像である。

また、画像再構成部３１４によって、後半チャンネルのデータとそのミラーポイントの組み合わせに基づいて低エネルギー断層像を再構成する。この断層像は、例えば脂肪等の軟質組織の断層像である。

高エネルギー断層像および低エネルギー断層像については、必要に応じて、和または差の画像が求められる。ミラーポイントデータ生成部３１０は、本発明におけるデータ生成手段の一例である。画像再構成部３１２，３１４は、本発明における再構成手段の一例である。

Ｘ線検出器１０６が２列のチャンネルを有する場合は、入射フィルタ１６０の構成を図８に示すようにする。すなわち、高エネルギー部１６２と低エネルギー部１６４の配置を、１つの列では前半が高エネルギー部１６２、後半が低エネルギー部１６４となるようにし、他の列では逆に後半が高エネルギー部１６２、前半が低エネルギー部１６４となるようにする。また、照射フィルタ１５０についても、図９に示すように、高エネルギー部１５２と低エネルギー部１５４の配置を入射フィルタ１６０における配置に合わせる。Ｘ線検出器１０６が３列以上の多列になった場合も同じ要領である。

このようにすることにより、スカウト（ｓｃｏｕｔ）像を高低２種類Ｘ線エネルギーで撮影することも容易になる。すなわち、スカウト像は、Ｘ線の照射方向を例えば垂直方向に固定し、被検体１０を体軸方向に送ることによって撮影されるが、照射フィルタ１５０および入射フィルタ１６０における高エネルギー部および低エネルギー部の上記のような配置により、被検体１０の同一部分が高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線で交互に撮影されるので、Ｘ線エネルギーの異なる２種類のスカウト像を同時に得ることができる。それらスカウト画像についても、必要に応じて、和または差の画像が求められる。

本発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。Ｘ線照射・検出装置の構成を示す図である。照射フィルタのＸ線エネルギー通過特性を示す図である。入射フィルタのＸ線エネルギー通過特性を示す図である。ビュー・チャンネル空間を示す図である。ビュー・チャンネル空間におけるミラーポイント対を示す図である。オペレータコンソールの機能を示すブロック図である。入射フィルタにおける高エネルギー部と低エネルギー部の配置を示す図である。照射フィルタにおける高エネルギー部と低エネルギー部の配置を示す図である。

符号の説明

１００ガントリ
２００テーブル
３００オペレータコンソール
１０２Ｘ線照射・検出装置
１０４Ｘ線管
１０６Ｘ線検出器
１４０Ｘ線
１５０照射フィルタ
１５２高エネルギー部
１５４低エネルギー部
１６０入射フィルタ
１６２高エネルギー部
１６４低エネルギー部
３１０ミラーポイントデータ生成部
３１２，３１４画像再構成部

Claims

被検体を挟んで互いに対向させた状態でＸ線源と多チャンネルＸ線検出器をアイソセンタを中心として回転させてＸ線検出データを収集し、それに基づいて被検体の断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、
アイソセンタを通るＸ線の照射点を境として前記多チャンネルＸ線検出器の前半チャンネルと後半チャンネルにそれぞれ入射するＸ線のエネルギーを互いに異ならせる差別化手段と、
３６０°の回転によって得られる前半チャンネルのＸ線検出データおよび後半チャンネルのＸ線検出データからそれぞれのミラーポイントデータを生成するデータ生成手段と、
前半チャンネルのＸ線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせおよび後半チャンネルのＸ線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせに基づいて、それぞれ、第１の種類の断層像および第２の種類の断層像を再構成する再構成手段と、
を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記多チャンネルＸ線検出器が複数のチャンネル列を有し、
前記差別化手段が、前半チャンネルと後半チャンネルにおけるエネルギー差別化パターンを隣り合うチャンネル列ごとに交互に反転する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記再構成手段が、第１の種類の断層像および第２の種類の断層像を、それぞれ、前半チャンネルのＸ線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせのハーフスキャン分および後半チャンネルのＸ線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせのハーフスキャン分に基づいて再構成する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記差別化手段がＸ線フィルタを有する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。
前記Ｘ線フィルタが前記Ｘ線源のＸ線出射側に設けられる、
ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記Ｘ線フィルタが前記多チャンネルＸ線検出器のＸ線入射側に設けられる、
ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記Ｘ線フィルタが前記Ｘ線源のＸ線出射側および前記多チャンネルＸ線検出器のＸ線入射側にそれぞれ設けられる、
ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記Ｘ線フィルタがＸ線のエネルギーを８０ｋＶと１４０ｋＶに差別化する、
ことを特徴とする請求項４ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。