JP3402722B2

JP3402722B2 - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置

Info

Publication number: JP3402722B2
Application number: JP00690294A
Authority: JP
Inventors: 満八幡; 真浩尾嵜
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-01-26
Filing date: 1994-01-26
Publication date: 2003-05-06
Anticipated expiration: 2018-05-06
Also published as: JPH07204190A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体の投影データを
多方向から収集し、これら投影データに基づいて断層像
を再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（以下
「Ｘ線ＣＴ」と略す）において、可能な限り薄いスライ
ス厚で病変部中心付近を画像化することは、診断精度上
で非常に有効である。従来は、スライス位置を病変部中
心に位置合わせするために、厚いスライス厚、10mmのス
ライス厚で病変部周辺を多断層でスキャンしながら大ま
かに病変部中心のスライス位置を確認し、確認後、今度
は薄いスライス厚、1mmのスライス厚で多断層でスキャ
ンしながら断層像を見ながら正確な位置を特定してい
た。このように従来の位置合わせ作業は、手間及び時間
が掛かる上に、多断層でスキャンを繰り返すため被曝量
が増加する恐れがあった。

【０００３】

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、薄いスライス厚のスライス位置を病変部中心に位置
合わせする作業の手間及び時間を軽減すると共に、この
位置合わせ作業中の被曝量を抑えることができるＸ線コ
ンピュータ断層撮影装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、被検体の多方
向の投影データを再構成して前記被検体の断層像を得る
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置において、前記被検体に
向けてＸ線を曝射するＸ線管と、前記被検体を透過した
Ｘ線を検出するためのチャンネル方向に関して配列され
た複数のＸ線検出素子を有するＸ線検出手段と、前記被
検体をスライス方向に移動可能とした寝台と、前記Ｘ線
管から曝射されたＸ線をスライス方向に関して制限する
スリットと、前記スリットを前記スライス方向に移動す
るスリット移動手段と、前記スリット移動手段によって
前記スリットが前記被検体の関心部位を含む範囲を前記
スライス方向に移動される間に前記関心部位に対応する
前記Ｘ線検出手段の特定のＸ線検出素子で繰り返し検出
されたスライス位置の異なる複数の検出信号に基づい
て、前記関心部位のスライス方向の位置を判定する判定
手段と、前記判定手段により判定された前記関心部位の
スライス方向の位置に従って、前記Ｘ線管、前記スリッ
ト、前記関心部位及び前記Ｘ線検出手段が直線状に並ぶ
ように前記寝台を制御する制御手段とを具備する。

【０００６】

【作用】本発明によるＸ線コンピュータ断層撮影装置に
よれば、スリットが被検体の関心部位を含む範囲をスラ
イス方向に移動する間に、関心部位に対応するＸ線検出
手段の特定のＸ線検出素子で繰り返し検出されたスライ
ス位置の異なる複数の検出信号に基づいて、関心部位の
スライス方向の位置を判定する。このスライス位置を探
索するために、従来では、厚いスライス厚で関心部位の
周辺を多断層でスキャンしながら大まかなスライス位置
を確認し、確認後、今度は薄いスライス厚で同様に多断
層でスキャンしながら断層像を見ながら正確な位置を特
定し、このようにスライス厚を徐々に薄くしながら多断
層スキャンを繰り返す必要があった。しかし、本発明で
は、従来のような多断層スキャンの繰り返しによるので
はなく、スリットが被検体の関心部位を含む範囲をスラ
イス方向に移動する間だけＸ線をばく射し、その間に検
出信号を繰り返し収集すればよいので、関心部位の位置
合わせ作業に要する時間を短縮でき、しかも関心部位の
スライス位置判定のために要する被曝量を従来より軽減
することができる。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図１は第１実施例に係るＸ線コンピュータ断層撮影
装置（以下「Ｘ線ＣＴ」と略す）の全体構成図である。
Ｘ線ＣＴとは、Ｘ線管とＸ線検出手段とが所定の撮影面
内で対向したまま相対的に移動しながらＸ線検出手段で
検出した被検体に関する複数の角度各々の検出信号を用
いて断層像を再構成するものであり、第３世代であれ
ば、Ｘ線管とＸ線検出手段とが共に対向したまま回転
し、第４世代であればＸ線検出手段が固定されＸ線管の
みが回転する。

【０００８】ガントリ１にはＸ線を曝射するＸ線管２
と、撮影領域の中心Ｏ付近で図示しない寝台上に設置さ
れた被検体Ｐを透過したＸ線を電気信号に変換する複数
のＸ線検出素子が一次元に並列されてなる多チャンネル
型Ｘ線検出器３とが収容されている。Ｘ線管２と多チャ
ンネル型Ｘ線検出器３は、撮影領域を介して対向して且
つ中心Ｏに関して矢印のように回転自在に、図示しない
回転架台に保持されている。この回転座標系において、
複数のＸ線検出素子の配列方向をチャンネル方向Ｘ、回
転平面内でチャンネル方向Ｘに直交する方向をＸ線投影
方向Ｙ、回転平面に直交する方向をスライス方向Ｚとし
て以下適宜使用する。

【０００９】Ｘ線管２には高電圧発生回路７が接続さ
れ、高電圧をＸ線管２に印加してＸ線管２からＸ線を曝
射せしめる。上述した回転架台及び、被検体をスライス
方向Ｚ（体軸）に沿って移動して被検体を上記撮影領域
に挿入する寝台には、寝台架台制御機構８が接続され、
回転架台の回転及び寝台の移動を制御する。寝台架台制
御機構８にはこれを制御するための寝台架台制御回路９
が接続される。

【００１０】Ｘ線管２のＸ線放射窓の前方には、Ｘ線の
照射範囲を制限するためのスリット装置４が配置され
る。スリット装置４には、矩形のスリットをチャンネル
方向Ｘに沿って形成するように、例えば矩形の２枚のＸ
線遮蔽板が平行に配置されている。これらのＸ線遮蔽板
はスリット制御機構５に保持され、スライス方向に沿っ
て移動できるようになっている。これにより、スリット
のスライス方向Ｚの幅が、例えば10mm〜1mm の範囲内で
可変に調整される。また、２枚のＸ線遮蔽板が一定の間
隔を保ったままで、スライス方向Ｚに沿って平行移動さ
れると、スリットがスライス方向Ｚに沿って平行移動さ
れる。このスリットの幅及び平行移動は、スリット制御
回路６によって制御される。

【００１１】多チャンネル型Ｘ線検出器３の各Ｘ線検出
素子で検出された個々の検出信号はそれぞれ独立してデ
ータ収集回路１０を介して増幅され、ディジタル信号に
変換されてデータ前処理部１１に送られ、そこで感度補
正等の前処理が施された後、画像再構成回路１２に直
接、または外部ディスク装置等のデータ記憶回路１３を
経由して画像再構成回路１２に送られる。画像再構成回
路１２で再構成された断層像は、画像メモリ１４を介し
て表示回路１５に送られ、表示される。

【００１２】トラックボールやジョイスティック等であ
るＲＯＩ入力部１６の操作者による操作に連動して、表
示回路１５に表示されている十字のポインタ（カーソ
ル）が移動する。このポインタにより関心部位（ＲＯ
Ｉ）が断層像上で指定される。断層像の座標系における
ポインタの位置、つまりＲＯＩ位置がＲＯＩ位置計算回
路１７で計算される。このＲＯＩ位置は、チャンネル位
置計算回路１８に送られる。チャンネル位置計算回路１
８により、所定位置（例えば０°（最上位））に在るＸ
線管２から撮影領域内の被検体の実際のＲＯＩを通過す
る延長線上に在る１つのＸ線検出素子（チャンネル）が
特定される。つまり、Ｘ線管２が所定位置に在るとき
に、被検体内の実際のＲＯＩを透過したＸ線が、チャン
ネル位置計算回路１８で特定されたチャンネルで検出さ
れることになる。

【００１３】Ｘ線管２が所定位置に在るとき、Ｘ線管２
からＸ線が連続又は間欠曝射される。この間、スリット
装置４のスリットはその幅がａmm（ａ＜Ａmm）に設定さ
れ、且つスライス方向Ｚに沿って例えばｂmm（ｂ＜Ｂm
m）だけ平行移動される。これにより、被検体内の実際
のＲＯＩの前後の部位が、Ｂmmの範囲が、Ａmmの薄いス
ライス厚のＸ線でスライス方向Ｚに沿ってスキャンされ
ることになる。ａ：Ａおよびｂ：Ｂは、Ｘ線焦点からス
リットまでの距離：スリットから被検体までの距離に一
致するように設定される。例えばＡ＝１mm、Ｂ＝１０m
m、ａ＝０．２mm、ｂ＝２mmに設定される。以下はこれ
らの設定で説明するものとする。

【００１４】Ｘ線管２が所定位置に在り、且つスリット
が０．２mmの幅で２mmの範囲を平行移動される間に、Ｘ
線管２から繰り返しＸ線が曝射される。チャンネル位置
計算回路１８で特定されたＸ線検出素子（チャンネル）
で検出された検出信号だけが、データ収集前処理回路１
１からスライス厚方向走査データ収集回路１９により選
別され、次々と目標位置判定回路２０に送られる。

【００１５】目標位置判定回路２０では、スリットがス
ライス方向Ｚに沿って平行移動される間に検出された複
数の検出信号が、縦軸を強度、横軸を距離（Ｘ線検出素
子のスライス中心からの距離）としたデータ空間に分布
される。目標位置判定回路２０では、距離に応じた検出
信号強度の変化における特徴点、例えば極小点（一般的
に、病変部は健常部よりＸ線吸収量が大きく、このため
検出信号強度が低い）または極大点（脳内のシスト等）
が認識され、その距離（目標位置）が判定される。判定
された目標位置は判定信号として中央制御回路２１に送
られる。中央制御回路２１は、目標位置判定回路２０で
判定されたＸ線検出素子のスライス中心からの距離を、
上述したＸ線焦点からスリットまでの距離とスリットか
ら被検体までの距離との比に基づいて被検体上での距離
に換算する。この換算結果にしたがって寝台を制御す
る。これにより被検体がスライス方向に、被検体上での
距離だけ移動する。これにより撮影面上にＸ線管２、１
mm幅のスリット、被検体の実際のＲＯＩ（関心部位（病
変部））、そして検出器３とが直線状に並び、位置合わ
せが完了する。この位置で、ＲＯＩ中心を含む1mm 厚の
平面がスキャンされ、当該病変部の断層像が再構成され
る。

【００１６】次にこのように構成された本実施例による
薄いスライス厚のスキャン位置をＲＯＩ（関心部位（病
変部））の中心に合わせる位置合わせの手順を説明す
る。まず、図２（ａ）に示したように、スリット装置４
のスリット幅ｄが厚く、例えば10mmに設定される。この
10mmのスライス厚で、寝台が間欠又は連続移動しながら
多断層のスキャンが行われる。つまり、Ｘ線管２、多チ
ャンネル型Ｘ線検出器３及びスリット装置４が被検体の
周囲を連続回転しながら、微小角度毎に間欠的に又は連
続的にＸ線曝射が行われ、被検体に関する多方向の投影
データが検出される。この検出信号は、データ収集回路
１０とデータ前処理回路１１を介して画像再構成回路１
２に送られ、断層像に再構成される。断層像は画像メモ
リ１４を介して表示回路１５に表示される。この動作
が、寝台が間欠又は連続移動しながらスライス位置を変
えて繰り返され、ＲＯＩ（関心部位（病変部））が写っ
た断層像がＲＯＩ入力部１６の操作者による操作により
特定される。中央制御回路２１の制御により寝台が逆移
動して当該特定された断層像を撮影したときの被検体の
スキャン位置が撮影領域に設置される。

【００１７】また、図３に示したように、当該特定され
た断層像上で、ＲＯＩ入力部１６の操作者による操作に
より、ＲＯＩとしての病変部が、ポインタで指定され
る。断層像の座標系におけるポインタの位置、つまりＲ
ＯＩ位置がＲＯＩ位置計算回路１７で計算される。この
ＲＯＩ位置は、チャンネル位置計算回路１８に送られ
る。図４に示したように、チャンネル位置計算回路１８
により、所定位置に在るＸ線管２から撮影領域内の被検
体の実際のＲＯＩを通過する延長線上に在る１つのＸ線
検出素子（チャンネルｃｈ_n ）が特定される。

【００１８】中央制御回路２１の制御により、Ｘ線管２
等の回転が停止され、Ｘ線管２が所定位置である０°位
置に固定され、スリット幅ｄ´が図２（ｂ）に示したよ
うに、薄くここでは1mm に調整される。スリット装置４
のスリットはその幅が1mm のままで、図５（ａ），
（ｂ）に示すように、スライス方向Ｚに沿って例えば10
mmだけ平行移動される。このとき、Ｘ線管２からＸ線が
連続又は間欠曝射され、多チャンネル型Ｘ線検出器３に
よりＸ線検出が繰り返される。これにより、被検体内の
実際のＲＯＩを中心として前後10mmの範囲が、1mm の薄
いスライス厚のＸ線でスライス方向Ｚに沿ってスキャン
されることになる。

【００１９】このスキャンにより、チャンネル位置計算
回路１８で特定されたＸ線検出素子（チャンネル）で検
出されたスライス位置の異なる複数の検出信号が、デー
タ収集前処理回路１１からスライス厚方向走査データ収
集回路１９を介して目標位置判定回路２０に送られる。

【００２０】目標位置判定回路２０では、これらの検出
信号が、図６に示すように、スリットがスライス方向Ｚ
に沿って平行移動される間に検出されたスライス位置の
異なる複数の検出信号が、縦軸を強度、横軸を距離（Ｘ
線検出素子のスライス中心からの距離）としたデータ空
間に分布される。目標位置判定回路２０では、距離に応
じた検出信号強度の変化における特徴点、例えば極小点
（一般的に、病変部は健常部よりＸ線吸収量が大きく、
このため検出信号強度が低い）または極大点（脳内のシ
スト等）が認識され、その距離（目標位置）が判定され
る。判定された目標位置は判定信号として中央制御回路
２１に送られる。中央制御回路２１は、目標位置判定回
路２０で判定されたＸ線検出素子のスライス中心からの
距離を、上述したＸ線焦点からスリットまでの距離とス
リットから被検体までの距離との比に基づいて、被検体
上での距離に換算する。この換算結果にしたがって寝台
を制御する。これにより被検体がスライス方向に、被検
体上での距離だけ移動する。これにより撮影面上にＸ線
管２、１mm幅のスリット、被検体の実際のＲＯＩ（関心
部位（病変部））、そして検出器３とが直線状に並び、
位置合わせが完了する。

【００２１】このスライス位置で、ＲＯＩ中心を含む1m
m 厚の平面がスキャンされ、当該病変部を含む断層像が
再構成される。なお、上述の説明では、病変部周辺が薄
い1mm のスライス厚でスライス方向Ｚに沿ってスキャン
されるとき、Ｘ線管２等の回転が停止され、Ｘ線管２が
所定位置である０°位置に固定されるとしたが、Ｘ線管
２等の回転速度に対してスリットの平行移動が十分速け
れば、Ｘ線管２等が回転しながらでも上記スキャンが可
能となる。このためには、スリットの移動速度Ｖは、Ｘ
線管２が１回転する間に繰り返されるデータ収集の回数
（この回数は一般的にサンプル数と呼ばれ、また各デー
タ収集の位置はサンプル点と呼ばれる）を９００とし、
Ｘ線管等が１回転するに要する時間をｔとし、病変部周
辺を薄い1mm のスライス厚でスライス方向Ｚに沿ってス
キャンする範囲を10mmとすると、するなくとも以下の
（１）式を満足すればよい。

【００２２】 10mm／Ｖ≦ｔ／900 …（１）つまり、図７に示すように、Ｘ線管２があるサンプル点
Ｐ₀ から次のサンプル点Ｐ₁ まで移動する時間間隔に、
スリットがスライス方向Ｚに沿って予定した距離10mmの
移動を少なくとも完了していることが、Ｘ線管２等が回
転しながらでも病変部周辺を薄い1mm のスライス厚でス
ライス方向Ｚに沿ってスキャンすることが可能な前提条
件となる。

【００２３】また、上述の説明では、Ｘ線管２が所定位
置（例えば０°位置）に在るときの１箇所で計測した
「距離に応じた検出信号強度の変化」に基づいて病変部
の位置を判定したが、これでは病変部が例えば肋骨等の
影になった場合、この判定が困難になるという問題が生
じる。このため図８示すように、Ｘ線管２が所定位置Ｐ
₀ に在るときだけでなく、他の角度、例えば所定位置Ｐ
₀ から４５°回転した位置Ｐ₄₅等、複数の角度各々で
「距離に応じた検出信号強度の変化」を計測し、複数の
「距離に応じた検出信号強度の変化」に基づいて病変部
の位置を判定することが望ましい。図９（ａ）の「距離
に応じた検出信号強度の変化」は図８のＰ₀に対応し、
図９（ｂ）の「距離に応じた検出信号強度の変化」は図
８のＰ₄₅に対応する。複数の「距離に応じた検出信号強
度の変化」の中から、極小値が１個のものを選択して病
変部位置の判定のために用いても良いし、複数の「距離
に応じた検出信号強度の変化」を平均加算した結果の新
たな「距離に応じた検出信号強度の変化」に基づいて病
変部位置の判定のために用いても良い。なお、本発明は
上述した各実施例に限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿
論である。

【００２４】

【発明の効果】本発明によるＸ線コンピュータ断層撮影
装置によれば、スリットが被検体の関心部位を含む範囲
をスライス方向に移動する間に、関心部位に対応するＸ
線検出手段の特定のＸ線検出素子で繰り返し検出された
スライス位置の異なる複数の検出信号に基づいて、関心
部位のスライス方向の位置を判定する。このスライス位
置を探索するために、従来では、厚いスライス厚で関心
部位の周辺を多断層でスキャンしながら大まかなスライ
ス位置を確認し、確認後、今度は薄いスライス厚で同様
に多断層でスキャンしながら断層像を見ながら正確な位
置を特定し、このようにスライス厚を徐々に薄くしなが
ら多断層スキャンを繰り返す必要があった。しかし、本
発明では、従来のような多断層スキャンの繰り返による
のではなく、スリットが被検体の関心部位を含む範囲を
スライス方向に移動する間だけＸ線をばく射し、その間
に検出信号を繰り返し収集すればよいので、関心部位の
位置合わせ作業に要する時間を短縮でき、しかも関心部
位のスライス位置判定のために要する被曝量を従来より
軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るＸ線ＣＴの全体構成
図。

【図２】スリット幅の変化を示す図。

【図３】図１の表示回路に表示される断層像とポインタ
を示す図。

【図４】図１のチャンネル位置計算回路で特定されるチ
ャンネルを示す図。

【図５】スリットの平行移動を示す図。

【図６】図１の目標位置判定回路で計測される検出信号
強度のスライス方向に沿った変化の一例を示す図。

【図７】２つの隣り合うサンプル点を示す図。

【図８】検出信号強度のスライス方向に沿った変化を計
測する複数の角度を示す図。

【図９】図８の各角度における検出信号強度のスライス
方向に沿った変化の一例を示す図。

【符号の説明】

１…ガントリ、２…Ｘ線管、３…多チャンネル型Ｘ線検
出器、４…スリット装置、５…スリット制御機構、６…
スリット制御回路、７…高電圧発生回路、８…寝台架台
制御機構、９…寝台架台制御回路、１０…データ収集回
路、１１…データ前処理回路、１２…画像再構成回路、
１３…データ記憶回路、１４…画像メモリ、１５…表示
回路、１６…ＲＯＩ入力部、１７…ＲＯＩ位置計算回
路、１８…チャンネル位置計算回路、１９…スライス厚
方向走査データ収集回路、２０…目標位置判定回路、２
１…中央制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 6/00 - 6/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体の多方向の投影データを再構成し
て前記被検体の断層像を得るＸ線コンピュータ断層撮影
装置において、前記被検体に向けてＸ線を曝射するＸ線管と、前記被検体を透過したＸ線を検出するためのチャンネル
方向に関して配列された複数のＸ線検出素子を有するＸ
線検出手段と、前記被検体をスライス方向に移動可能とした寝台と、前記Ｘ線管から曝射されたＸ線をスライス方向に関して
制限するスリットと、前記スリットを前記スライス方向に移動するスリット移
動手段と、前記スリット移動手段によって前記スリットが前記被検
体の関心部位を含む範囲を前記スライス方向に移動され
る間に前記関心部位に対応する前記Ｘ線検出手段の特定
のＸ線検出素子で繰り返し検出されたスライス位置の異
なる複数の検出信号に基づいて、前記関心部位のスライ
ス方向の位置を判定する判定手段と、前記判定手段により判定された前記関心部位のスライス
方向の位置に従って、前記Ｘ線管、前記スリット、前記
関心部位及び前記Ｘ線検出手段が直線状に並ぶように前
記寝台を制御する制御手段とを具備したことを特徴とす
るＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】前記判定手段は、前記Ｘ線検出手段の出
力変化が特徴的な位置を前記関心部位のスライス方向の
位置として判定することを特徴とする請求項１記載のＸ
線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】前記判定手段は、前記Ｘ線管と前記Ｘ線
検出手段各々が前記被検体に対して所定の位置に在ると
きの前記Ｘ線検出手段の出力変化に基づいて、前記関心
部位のスライス方向の位置を判定することを特徴とする
請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】前記判定手段は、前記Ｘ線管と前記Ｘ線
検出手段が前記被検体に対して所定の複数の位置各々に
在るときの前記Ｘ線検出手段の複数の出力変化に基づい
て、前記関心部位のスライス方向の位置を判定すること
を特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影
装置。
【請求項５】前記判定手段は、前記Ｘ線検出手段の複
数の出力変化を加算した新たな出力変化に基づいて、前
記関心部位のスライス方向の位置を判定することを特徴
とする請求項４記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。