JP5242155B2 - X-ray CT system - Google Patents
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Description
本発明は、X線CT装置(X-ray Computed Tomography System)に関し、特にデュアルエネルギー(dual-energy)撮影を実現させる技術に関する。 The present invention relates to an X-ray computed tomography system (X-ray CT), and more particularly to a technique for realizing dual-energy imaging.
X線CT装置を用いる撮影法として、デュアルエネルギー撮影法と呼ばれる撮影法が知られている(例えば、特許文献1等参照)。 As an imaging method using an X-ray CT apparatus, an imaging method called a dual energy imaging method is known (see, for example, Patent Document 1).
この撮影法は、物質によってX線エネルギーの吸収スペクトル(spectrum)が異なることを利用して、被検体における特定の物質が強調あるいは抑制(除去)された画像を得る撮影法である。具体的には、例えば、第1物質と第2物質とを含む被検体に、エネルギースペクトルが互いに異なる第1X線と第2X線とを照射して複数ビュー(view)に対応する第1X線投影データ(data)と第2X線投影データとを収集する。そして、第1X線投影データに基づいて第1画像を画像再構成するとともに、第2X線投影データに基づいて第2画像を画像再構成し、第1画像と第2画像との間で第1物質に対応する画素の画素値が略同じ値となるように、第1画像および第2画像の少なくとも一方を重み付けして、第1画像および第2画像の一方から他方を減算すること(加重減算処理)により、第1物質が抑制され第2物質が強調された(第1物質に対応する画像の画素値が略零となる)デュアルエネルギー画像を得る。 This imaging method is an imaging method that obtains an image in which a specific substance in a subject is emphasized or suppressed (removed) by utilizing the fact that the absorption spectrum (spectrum) of X-ray energy differs depending on the substance. Specifically, for example, a first X-ray projection corresponding to a plurality of views by irradiating a subject including a first substance and a second substance with first X-rays and second X-rays having different energy spectra. Data and second X-ray projection data are collected. Then, the first image is reconstructed based on the first X-ray projection data, and the second image is reconstructed based on the second X-ray projection data, and the first image is reconstructed between the first image and the second image. Weighting at least one of the first image and the second image and subtracting the other from one of the first image and the second image so that the pixel values of the pixels corresponding to the substance have substantially the same value (weighted subtraction) By processing, a dual energy image is obtained in which the first substance is suppressed and the second substance is emphasized (the pixel value of the image corresponding to the first substance is substantially zero).
なお、上記のような第1X線投影データと第2X線投影データとを収集する方法としては、例えば、1ビューまたは2以上の所定数ビューごとに、すなわち、X線CT装置のガントリが1ビューまたは数ビュー分回転するごとに、X線管電圧を第1管電圧と第2管電圧とに交互に切り換えながら投影データを収集する方法が考えられる。
ところで、X線CT装置では、一般に、被検体への不要な被曝を抑えるため、X線が、X線検出器のうちX線を検出すべき領域にのみ照射されるようコリメータの開口を設定する。X線を検出すべき領域とは、例えば、目的の画像を生成するのに用いる投影データが収集される所定領域である。 Incidentally, in an X-ray CT apparatus, in general, in order to suppress unnecessary exposure to a subject, an opening of a collimator is set so that X-rays are irradiated only to a region in the X-ray detector where X-rays are to be detected. . The region where X-rays are to be detected is, for example, a predetermined region in which projection data used for generating a target image is collected.
一方、X線管におけるX線焦点の位置および大きさは、X線管電圧やX線管の陽極の温度によって僅かに異なることが知られている。つまり、上記撮影法によれば、管電圧の切換え時に、X線焦点の位置および大きさが変化し、X線検出器に対するX線照射領域も変化することになる。 On the other hand, it is known that the position and size of the X-ray focal point in the X-ray tube are slightly different depending on the X-ray tube voltage and the temperature of the anode of the X-ray tube. That is, according to the above imaging method, when the tube voltage is switched, the position and size of the X-ray focal point change, and the X-ray irradiation area for the X-ray detector also changes.
したがって、上記撮影法において、従来の如く、所定のX線管電圧下で、X線検出器に対するX線照射領域がX線を検出すべき領域と一致するようコリメータの開口を制御しても、管電圧を切り換えた時に、X線照射領域が変化してX線を検出すべき領域の一部にX線が照射されなくなる。そのため、投影データに情報の欠落が生じ、生成した画像にアーチファクトが発生する。 Therefore, in the above imaging method, even if the opening of the collimator is controlled so that the X-ray irradiation area with respect to the X-ray detector coincides with the area where X-rays should be detected under a predetermined X-ray tube voltage, When the tube voltage is switched, the X-ray irradiation area changes and X-rays are not irradiated to a part of the area where X-rays are to be detected. Therefore, information is lost in the projection data, and artifacts are generated in the generated image.
また、X線管電圧がどのように変化しても、X線を検出すべき領域すべてにX線が常に照射されるよう、コリメータの開口を十分広く設定することも考えられるが、これでは被検体への不要な被曝を増大させることとなる。 It is also conceivable to set the collimator aperture sufficiently wide so that X-rays are always irradiated to all areas where X-rays are to be detected, regardless of how the X-ray tube voltage changes. This will increase unnecessary exposure to the specimen.
本発明は、上記事情に鑑み、X線管電圧を順次切り換えながら被検体をX線CT撮影するX線CT装置において、被検体への被曝を抑えつつ、アーチファクトが低減された画像を得ることが可能なX線CT装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention can obtain an image with reduced artifacts while suppressing exposure to a subject in an X-ray CT apparatus that performs X-ray CT imaging of the subject while sequentially switching X-ray tube voltages. An object is to provide a possible X-ray CT apparatus.
第1の観点では、本発明は、X線焦点からX線を発生するX線管と、前記X線を扇状のX線ビームに整形する開口を有するコリメータと、X線検出素子を前記X線ビームの広がり方向に複数個配列してなる検出素子列を前記X線ビームの厚み方向に複数個配設してなるX線検出器と、前記X線管と前記X線検出器とを被検体の周りに回転させるとともに、前記X線管の管電圧を複数の目的管電圧の間で切り換えて投影データを収集すべく、前記X線管および前記X線検出器を制御するスキャン制御手段と、前記X線ビームの前記厚み方向および前記広がり方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出するX線ビーム位置検出手段と、各々の前記目的管電圧で発声された前記X線ビームの前記所定方向の位置に基づいて、各々の前記目的管電圧で発生された前記X線ビームの前記X線検出器における照射領域の前記所定方向における重複範囲と、前記X線検出器における前記X線ビームを検出すべき領域の前記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、前記コリメータの開口を制御するコリメータ制御手段とを備えるX線CT装置を提供する。 In a first aspect, the present invention provides an X-ray tube that generates X-rays from an X-ray focal point, a collimator having an opening that shapes the X-rays into a fan-shaped X-ray beam, and an X-ray detection element as the X-ray detector. An X-ray detector in which a plurality of detector element arrays arranged in the beam spreading direction are arranged in the thickness direction of the X-ray beam, and the X-ray tube and the X-ray detector. Scanning control means for controlling the X-ray tube and the X-ray detector to collect projection data by switching the tube voltage of the X-ray tube between a plurality of target tube voltages. X-ray beam position detecting means for detecting a position in a predetermined direction which is at least one of the thickness direction and the spreading direction of the X-ray beam, and the predetermined direction of the X-ray beam uttered at each target tube voltage Based on the position of each said purpose An overlapping range in the predetermined direction of an irradiation region of the X-ray detector generated by the voltage in the X-ray detector and a range in the predetermined direction of the region in the X-ray detector to detect the X-ray beam. Provided is an X-ray CT apparatus comprising collimator control means for controlling the aperture of the collimator so that the target range matches.
第2の観点では、本発明は、前記コリメータ制御手段が、前記投影データの収集を開始する前に、前記検出された前記X線ビームの前記所定方向の位置に基づいて、前記重複範囲と前記目標範囲とが一致するように、前記コリメータの開口を制御する上記第1の観点のX線CT装置を提供する。 In a second aspect, the present invention provides the collimator control means based on the position of the detected X-ray beam in the predetermined direction and the overlapping range before starting to collect the projection data. An X-ray CT apparatus according to the first aspect of the present invention that controls the opening of the collimator so that the target range coincides with the target range is provided.
第3の観点では、本発明は、前記スキャン手段が、前記管電圧を1ビューまたは2以上の所定数ビューごとに順次切換え、前記X線ビーム位置検出手段が、前記投影データの収集を開始してから終了するまでの間に、各々の前記目的管電圧で発生された前記X線ビームの前記所定方向の位置を複数回にわたって検出し、前記コリメータ制御手段が、前記X線ビームの前記所定方向の位置に基づいて、前記重複範囲が前記目標範囲に近づくよう前記コリメータの開口を制御する上記第1の観点のX線CT装置を提供する。 In a third aspect, according to the present invention, the scanning unit sequentially switches the tube voltage every one view or a predetermined number of views of two or more, and the X-ray beam position detecting unit starts collecting the projection data. The position of the X-ray beam generated at each target tube voltage in the predetermined direction is detected a plurality of times, and the collimator control means detects the X-ray beam in the predetermined direction. The X-ray CT apparatus according to the first aspect of the present invention controls the opening of the collimator based on the position of the collimator so that the overlapping range approaches the target range.
第4の観点では、本発明は、前記X線ビーム位置検出手段が、少なくとも前記管電圧が切り換わるごとに前記X線ビームの前記所定方向の位置を検出し、前記コリメータ制御手段が、前記管電圧の切換えの繰返し周期または該繰返し周期の整数倍の周期に同期して前記コリメータの開口を制御する上記第3の観点のX線CT装置を提供する。 In a fourth aspect, the present invention provides the X-ray beam position detection unit that detects the position of the X-ray beam in the predetermined direction at least every time the tube voltage is switched, and the collimator control unit includes the tube An X-ray CT apparatus according to the third aspect of the present invention that controls the aperture of the collimator in synchronization with a voltage switching repetition period or an integer multiple of the repetition period.
第5の観点では、本発明は、前記X線ビーム位置検出手段が、前記所定方向における前記X線ビームの端部が通過する領域に前記検出素子を前記所定方向に複数個配置して構成されるビーム検出器を有し、前記ビーム検出器から出力される信号強度のプロファイルに基づいて前記X線ビームの前記所定方向の位置を算出する、上記第1の観点から第4の観点のいずれか1つの観点のX線CT装置を提供する。 In a fifth aspect, the present invention is configured such that the X-ray beam position detection means has a plurality of detection elements arranged in the predetermined direction in a region through which an end of the X-ray beam passes in the predetermined direction. Any of the first to fourth aspects, wherein a position of the X-ray beam in the predetermined direction is calculated based on a signal intensity profile output from the beam detector. An X-ray CT apparatus according to one aspect is provided.
第6の観点では、本発明は、前記ビーム検出器が、前記X線検出器の一部である、上記第5の観点のX線CT装置を提供する。 In a sixth aspect, the present invention provides the X-ray CT apparatus according to the fifth aspect, wherein the beam detector is a part of the X-ray detector.
第7の観点では、本発明は、前記収集された投影データに基づいて、被検体の特定の物質が強調または抑制されたデュアルエネルギー画像を前記目的画像として生成する画像生成手段をさらに備える上記第1の観点から第6の観点のいずれか1つの観点のX線CT装置を提供する。 In a seventh aspect, the present invention further includes image generation means for generating, as the target image, a dual energy image in which a specific substance of a subject is emphasized or suppressed based on the collected projection data. An X-ray CT apparatus according to any one of the first to sixth aspects is provided.
第8の観点では、本発明は、投影データの1ビュー当たりの収集時間を設定する撮影条件設定手段をさらに備え、前記X線ビーム位置検出手段が、前記X線ビームの前記所定方向の位置を1ビューごとに検出し、前記コリメータ制御手段が、前記設定された1ビュー当たりの収集時間に応じて定まるビュー数ごとに前記コリメータの開口を制御する、上記第1の観点から第7の観点のいずれか1つの観点のX線CT装置を提供する。 In an eighth aspect, the present invention further includes imaging condition setting means for setting a collection time per view of projection data, and the X-ray beam position detection means determines the position of the X-ray beam in the predetermined direction. Detection is performed for each view, and the collimator control means controls the aperture of the collimator for each number of views determined according to the set collection time per view. An X-ray CT apparatus according to any one aspect is provided.
第9の観点では、本発明は、X線焦点からX線を発生するX線管と、前記X線を扇状のX線ビームに整形するコリメータと、X線検出素子を前記X線ビームの広がり方向に複数個配列してなる検出素子列を前記X線ビームの厚み方向に複数個配設してなるX線検出器と、前記X線管と前記X線検出器とを被検体の周りに回転させるとともに、前記X線管の管電圧を複数の目的管電圧の間で切り換えて投影データを収集すべく、前記X線管および前記X線検出器を制御するスキャン制御手段と、前記X線管の前記X線焦点の前記厚み方向および前記広がり方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出するX線焦点検出手段と、各々の前記目的管電圧で発生された前記X線焦点の前記所定方向の位置に基づいて、各々の前記目的管電圧で発生された前記X線ビームの前記X線検出器における照射領域の前記所定方向における重複範囲と、前記X線検出器における前記X線ビームを検出すべき領域の前記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、前記コリメータの開口を制御するコリメータ制御手段とを備えるX線CT装置を提供する。 In a ninth aspect, the present invention provides an X-ray tube that generates X-rays from an X-ray focal point, a collimator that shapes the X-rays into a fan-shaped X-ray beam, and an X-ray detection element that spreads the X-ray beam. An X-ray detector in which a plurality of detection element arrays arranged in the direction are arranged in the thickness direction of the X-ray beam, and the X-ray tube and the X-ray detector are arranged around the subject. Scan control means for controlling the X-ray tube and the X-ray detector to rotate and switch the tube voltage of the X-ray tube among a plurality of target tube voltages to collect projection data; and the X-ray X-ray focus detection means for detecting a position in a predetermined direction which is at least one of the thickness direction and the spreading direction of the X-ray focus of the tube, and the predetermined X-ray focus generated at each target tube voltage Based on the position of the direction, An overlapping range in the predetermined direction of an irradiation region of the X-ray beam in the X-ray detector, and a target range that is a range in the predetermined direction of the region in the X-ray detector to detect the X-ray beam There is provided an X-ray CT apparatus comprising collimator control means for controlling the aperture of the collimator so as to match.
第10の観点では、本発明は、前記コリメータ制御手段が、前記投影データの収集を開始する前に、前記検出された前記X線焦点の前記所定方向の位置に基づいて、前記重複範囲と前記目標範囲とが一致するよう、前記コリメータの開口を制御する上記第9の観点のX線CT装置を提供する。 In a tenth aspect, the present invention provides the collimator control unit based on the position of the detected X-ray focal point in the predetermined direction and the overlapping range before starting the collection of the projection data. The X-ray CT apparatus according to the ninth aspect, which controls the opening of the collimator so that the target range matches, is provided.
第11の観点では、本発明は、前記スキャン制御手段が、前記管電圧を1ビューまたは2以上の所定数ビューごとに順次切り換え、前記X線焦点検出手段が、前記投影データの収集を開始してから終了するまでの間に、各々の前記目的管電圧で発生された前記X線焦点の前記所定方向の位置を複数回にわたって検出し、前記コリメータ制御手段が、前記X線焦点の前記所定方向の位置に基づいて、前記重複範囲が前記目標範囲に近づくよう前記コリメータの開口を制御する上記第9の観点のX線CT装置を提供する。 In an eleventh aspect, according to the present invention, the scan control unit sequentially switches the tube voltage for each view or a predetermined number of views of two or more, and the X-ray focus detection unit starts collecting the projection data. The position of the X-ray focal point generated in each target tube voltage in the predetermined direction is detected a plurality of times, and the collimator control means detects the X-ray focal point in the predetermined direction. The X-ray CT apparatus according to the ninth aspect is provided that controls the opening of the collimator based on the position of the collimator so that the overlapping range approaches the target range.
第12の観点では、本発明は、前記X線焦点検出手段が、少なくとも前記管電圧が切り換わるごとに前記X線焦点の前記所定方向の位置を検出し、前記コリメータ制御手段が、前記管電圧の切換え周期または該切換え周期の整数倍の周期に同期して前記コリメータの開口の位置を制御する上記第11の観点のX線CT装置を提供する。 In a twelfth aspect, according to the present invention, the X-ray focus detection unit detects a position of the X-ray focus in the predetermined direction at least every time the tube voltage is switched, and the collimator control unit detects the tube voltage. The X-ray CT apparatus according to the eleventh aspect of the present invention, which controls the position of the aperture of the collimator in synchronization with the switching period or an integral multiple of the switching period.
第13の観点では、本発明は、前記X線焦点検出手段が、前記所定方向における前記X線ビームの端部が通過する領域に前記検出素子を前記所定方向に複数個配置して構成されるビーム検出器を有し、前記ビーム検出器から出力される信号強度のプロファイルに基づいて前記X線焦点の前記所定方向の位置を算出する、上記第9の観点から第12の観点のいずれか1つの観点のX線CT装置を提供する。 In a thirteenth aspect, the present invention is configured such that the X-ray focus detection unit includes a plurality of detection elements arranged in the predetermined direction in a region through which an end of the X-ray beam passes in the predetermined direction. Any one of the ninth to twelfth aspects has a beam detector and calculates the position of the X-ray focal point in the predetermined direction based on a signal intensity profile output from the beam detector. An X-ray CT apparatus according to one aspect is provided.
第14の観点では、本発明は、前記ビーム検出器が、前記X線検出器の一部である、上記第13の観点のX線CT装置を提供する。 In a fourteenth aspect, the present invention provides the X-ray CT apparatus according to the thirteenth aspect, wherein the beam detector is a part of the X-ray detector.
第15の観点では、本発明は、前記収集された投影データに基づいて、被検体の特定の物質が強調または抑制されたデュアルエネルギー画像を前記目的画像として生成する画像生成手段をさらに備える上記第9の観点から第14の観点のいずれか1つの観点のX線CT装置を提供する。 In a fifteenth aspect, the present invention further includes image generation means for generating, as the target image, a dual energy image in which a specific substance of a subject is emphasized or suppressed based on the collected projection data. An X-ray CT apparatus according to any one of nineteenth to fourteenth aspects is provided.
第16の観点では、本発明は、前記画像生成手段が、前記X線焦点検出手段により検出された前記X線焦点の位置に基づいてビューごとの前記投影データの投影方向を算出し、前記投影方向にも基づいて前記デュアルエネルギー画像を生成する、上記第15の観点のX線CT装置を提供する。 In a sixteenth aspect, according to the present invention, the image generation unit calculates a projection direction of the projection data for each view based on the position of the X-ray focal point detected by the X-ray focal point detection unit, and the projection The X-ray CT apparatus according to the fifteenth aspect, which generates the dual energy image based also on a direction, is provided.
第17の観点では、本発明は、前記X線焦点検出手段が、さらに前記X線焦点の大きさを検出し、前記コリメータ制御手段が、前記X線焦点の大きさにも基づいて前記コリメータの開口を制御する、上記第9の観点から第16の観点のいずれか1つの観点のX線CT装置を提供する。 In a seventeenth aspect, the present invention provides the X-ray focus detection unit further detecting the size of the X-ray focus, and the collimator control unit is configured to detect the collimator based on the size of the X-ray focus. An X-ray CT apparatus according to any one of the ninth to sixteenth aspects for controlling an opening is provided.
第18の観点では、本発明は、投影データの1ビュー当たりの収集時間を設定する撮影条件設定手段をさらに備え、前記X線焦点検出手段が、前記X線焦点の前記所定方向の位置を1ビューごとに検出し、前記コリメータ制御手段が、前記設定された1ビュー当たりの収集時間に応じて定まるビュー数ごとに前記コリメータの開口を制御する、上記第9の観点から第18の観点のいずれか1つの観点のX線CT装置を提供する。 In an eighteenth aspect, the present invention further includes imaging condition setting means for setting a collection time per view of projection data, and the X-ray focus detection means sets the position of the X-ray focus in the predetermined direction to 1 Any one of the ninth to eighteenth aspects, wherein detection is performed for each view, and the collimator control unit controls the opening of the collimator for each number of views determined according to the set collection time per view. An X-ray CT apparatus according to one aspect is provided.
第19の観点では、本発明は、電子線発生部とターゲット電極とを有し、前記電子線発生部により発生した電子線が前記ターゲット電極に衝突することによりX線を発生するX線管と、前記X線を扇状のX線ビームに整形するコリメータと、複数のX線検出素子を前記X線ビームの広がり方向に配列してなる検出素子列を前記X線ビームの厚み方向に複数個配設してなるX線検出器と、前記X線管と前記X線検出器とを被検体の周りに回転させるとともに、前記X線管の管電圧を複数の目的管電圧の間で切り換えて投影データを収集すべく、前記X線管および前記X線検出器を制御するスキャン制御手段と、前記X線ビームの前記厚み方向および前記広がり方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出するX線ビーム位置検出手段と、前記X線ビーム位置検出手段により検出された、各前記目的管電圧下での前記X線ビームの前記所定方向の位置に基づいて、各前記目的管電圧下での前記X線ビームの前記X線検出器における照射領域の前記所定方向での重複範囲と、前記X線検出器における前記X線ビームを検出すべき領域の前記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、前記電子線の軌道を制御する電子線制御手段とを備えるX線CT装置を提供する。 In a nineteenth aspect, the present invention provides an X-ray tube that includes an electron beam generator and a target electrode, and generates X-rays when an electron beam generated by the electron beam generator collides with the target electrode. A plurality of collimators that shape the X-rays into a fan-shaped X-ray beam and a plurality of detector element arrays in the X-ray beam thickness direction, in which a plurality of X-ray detector elements are arranged in the spreading direction of the X-ray beam. The X-ray detector, the X-ray tube and the X-ray detector are rotated around the subject, and the tube voltage of the X-ray tube is switched between a plurality of target tube voltages and projected. Scan control means for controlling the X-ray tube and the X-ray detector to collect data, and X-rays for detecting a position in a predetermined direction that is at least one of the thickness direction and the spreading direction of the X-ray beam Beam position detecting means; The X-ray of the X-ray beam under each target tube voltage based on the position in the predetermined direction of the X-ray beam under each target tube voltage detected by the X-ray beam position detecting means The overlapping range of the irradiation region in the predetermined direction in the detector and the target range which is the range in the predetermined direction of the region where the X-ray beam is to be detected in the X-ray detector are matched. An X-ray CT apparatus including an electron beam control means for controlling a trajectory is provided.
第20の観点では、本発明は、電子線発生部とターゲット電極とを有し、前記電子線発生部により発生した電子線が前記ターゲット電極に衝突することによりX線を発生するX線管と、前記X線を扇状のX線ビームに整形するコリメータと、X線検出素子を前記X線ビームの広がり方向に複数個配列してなる検出素子列を前記X線ビームの厚み方向に複数個配設してなるX線検出器と、前記X線管と前記X線検出器とを被検体の周りに回転させるとともに、前記X線管の管電圧を複数の目的管電圧の間で切り換えて投影データを収集すべく、前記X線管および前記X線検出器を制御するスキャン制御手段と、前記X線管の前記X線焦点の前記厚み方向および前記広がり方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出するX線焦点位置検出手段と、前記X線焦点検出手段により検出された、各前記目的管電圧下での前記X線焦点の前記所定方向の位置に基づいて、各前記目的管電圧下での前記X線ビームの前記X線検出器における照射領域の前記所定方向での重複範囲と、前記X線検出器における前記X線ビームを検出すべき領域の前記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、前記電子線の軌道を制御する電子線制御手段とを備えるX線CT装置を提供する。 In a twentieth aspect, the present invention includes an X-ray tube having an electron beam generator and a target electrode, and generating X-rays when the electron beam generated by the electron beam generator collides with the target electrode; , A collimator for shaping the X-ray into a fan-shaped X-ray beam, and a plurality of detection element arrays in which the X-ray detection elements are arranged in the spreading direction of the X-ray beam. The X-ray detector, the X-ray tube and the X-ray detector are rotated around the subject, and the tube voltage of the X-ray tube is switched between a plurality of target tube voltages and projected. Scan control means for controlling the X-ray tube and the X-ray detector to collect data, and a position in a predetermined direction that is at least one of the thickness direction and the spreading direction of the X-ray focal point of the X-ray tube X-ray focal point position detection And the position of the X-ray focal point under the target tube voltage in the predetermined direction detected by the X-ray focal point detection means, the X-ray beam under the target tube voltage. The overlapping range in the predetermined direction of the irradiation region in the X-ray detector and the target range that is the range in the predetermined direction of the region in the X-ray detector to detect the X-ray beam are matched. An X-ray CT apparatus comprising an electron beam control means for controlling a trajectory of a line is provided.
本発明のX線CT装置によれば、X線ビームの厚み方向および広がり方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出するX線ビーム位置検出手段と、コリメータの開口を制御するコリメータ制御手段とを有し、コリメータ制御手段が、X線ビーム位置検出手段により検出されたX線ビームの所定方向の位置に基づいて、X線検出器のビームの照射領域における所定方向の範囲の各目的管電圧下での重複範囲と、X線検出器におけるX線ビームを検出すべき領域の上記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、コリメータの開口の位置を制御するので、X線検出器に対するX線ビームの照射領域について余分なマージンを抑えながら、X線ビームの検出領域のうち画像の生成に寄与する部分全体へのX線ビームの照射を担保することができ、被検体への被曝を抑えつつ、アーチファクトが低減された画像を得ることが可能となる。 According to the X-ray CT apparatus of the present invention, the X-ray beam position detecting means for detecting a position in a predetermined direction which is at least one of the thickness direction and the spreading direction of the X-ray beam, and the collimator control means for controlling the opening of the collimator Each of the target tube voltages in a range in a predetermined direction in a beam irradiation region of the X-ray detector based on the position in the predetermined direction of the X-ray beam detected by the X-ray beam position detection unit. Since the position of the opening of the collimator is controlled so that the overlapping range below and the target range that is the range in the predetermined direction of the region where the X-ray beam is to be detected in the X-ray detector coincide with each other, the X-ray detector X-ray beam irradiation to the entire portion of the X-ray beam detection area that contributes to image generation is suppressed while suppressing an extra margin in the X-ray beam irradiation area. It can be, while suppressing the exposure to the subject, it is possible to obtain an image artifacts are reduced.
これより本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態によるX線CT装置100の構成を示すブロック(block)図である。このX線CT装置100は、操作コンソール(console)1と、撮影テーブル(table)10と、走査ガントリ(gantry)20とを具備している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the
操作コンソール1は、操作者の入力を受け付けるキーボード(keyboard)またはマウス(mouse)などの入力装置2と、スキャン(scan)制御処理、前処理、画像生成処理などを実行する中央処理装置3と、走査ガントリ20で収集したX線検出器データを収集するデータ収集バッファ(buffer)5とを具備している。さらに、操作コンソール1は、画像生成処理によって生成されたデュアルエネルギー画像などを表示するモニタ(monitor)6と、プログラム(program)、X線検出器データ、X線投影データ(投影データ)、デュアルエネルギー画像等を記憶する記憶装置7とを具備している。撮影条件は、入力装置2から入力され記憶装置7に記憶される。
The
撮影テーブル10は、被検体71を載せて走査ガントリ20のボア(bore)20bに出し入れするクレードル(cradle)12を具備している。クレードル12は撮影テーブル10に内蔵するモータ(motor)で昇降および水平直線移動する。
The imaging table 10 includes a
走査ガントリ20は、撮影対象である被検体71が搬送されるボア20bを有しており、X線管21と、X線管電圧やX線照射タイミング(timing)を制御するX線制御部22と、X線管21から照射されたX線を扇状のX線ビーム81に整形する開口を有するコリメータ(collimator)23と、コリメータ23の開口を制御するコリメータ制御部27と、X線管21から照射されたX線を検出するX線検出器24と、X線検出器24の出力からX線検出器データ(生データとも言う)を収集するデータ収集装置(DAS:Data Acquisition System)25と、X線ビーム81の位置を検出するX線ビーム位置検出部30とを具備する。
The
また、走査ガントリ20は、X線管21、コリメータ23、およびX線検出器24を保持し、被検体71の体軸の回りに回転するガントリ回転部15と、ガントリ回転部15を制御する回転制御部26と、制御信号を操作コンソール1とX線制御部22、回転制御部26、撮影テーブル10などとの間でやり取りするガントリ制御部29と、をさらに具備している。なお、実装では、走査ガントリ20は、X線ビーム81の線量を空間的に制御するビーム形成X線フィルタ(filter)と、X線ビーム81の線質を制御するX線フィルタとを具備し、ガントリ回転部15が、これらのフィルタをコリメータ23とボア20bとの間に保持する構成であるが、ここでは図示および詳細な説明を省略する。
The
図2は、X線管21、コリメータ23、およびX線検出部24の要部の構成を示す図である。ここで、鉛直方向をy軸方向、撮影テーブル10の搬送方向(通常、X線ビーム81の厚み方向、あるいは、被検体71の体軸方向に一致する)をz軸方向、y軸方向およびz軸方向に垂直な方向をx軸方向と定義する。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of main parts of the
これらの構成要素は、ガントリ回転部15の所定の基部に支持されて図示のような位置関係を維持している。すなわち、X線管21とX線検出器24とは、ボア20bを挟んで相対向して配置され、またコリメータ23は、X線管21とボア20bとの間に配置されている。そして、X線管21から放射されたX線が、コリメータ23が形成するスリットSを通過することによって、所定の厚み(コーン角)と広がり(ファン角)を有する扇状のX線ビーム81が形成される。
These components are supported by a predetermined base portion of the
X線管21は、集束電極および陰極フィラメントを内蔵する陰極スリーブ21sと、回転するターゲット電極21tとをハウジング21hに収容した構造であり、X線焦点fから発散するX線を発生する。X線管電圧Vは可変であり、X線制御部22からの制御により、複数の目的管電圧に切り換えることができる。ここでは、目的管電圧を、第1管電圧V1、例えば80kVと、第2管電圧V2、例えば140kVの2つとし、デュアルエネルギー撮影を行う際に、X線管電圧Vを第1管電圧V1と第2管電圧V2とに交互に切り換える。なお、一般的に、X線焦点fの位置と大きさは、X線管電圧Vに応じて僅かに変化する性質があり、第1管電圧V1下でのX線焦点f1と第2管電圧V2下でのX線焦点f2とでは、その位置と大きさが微小に異なる。
The
X線検出部24は、X線検出素子24aをチャネル方向CH(X線ビーム81の広がり方向)に複数個、例えば1,000個配列してなる検出素子列を、z軸方向(X線ビーム81の厚み方向)に複数個、例えば64個配設してなる、いわゆる多列X線検出器である。ここでは、各検出素子列には端から1,2,3,・・・,64の番号を付す。これにより、いわゆる64列マルチスライスX線CTを実現する。もっとも、ここで64列の検出素子列は一例であり、本発明は少なくとも2列の検出素子列を有するシステムに適用することができる。X線検出器24は、これら複数のX線検出素子24aにより、被検体71を透過したX線ビーム81を検出するX線検出面24sを形成する。X線検出素子24aは、例えば、シンチレータとフォトダイオードとの組合せにより、いわゆる固体検出器として構成される。
The
ここでは、X線検出器24のうちチャネル方向CHの両端部に位置しz軸方向に配置された複数個のX線検出素子24aは、X線検出器24に対するX線ビーム81のz軸方向の位置を検出するためのビーム検出器として機能する。ここでは、チャネル番号1、列番号1〜64の複数個のX線検出素子24aで構成される部分を第1のビーム検出器24Lとし、チャネル番号1000、列番号1〜64の複数個のX線検出素子24aで構成される部分を、第2のビーム検出器24Rとする。
Here, among the
なお、X線検出器24は、フラットパネル検出器等の2次元エリア(area)検出器等であってもよい。
The
また、ビーム検出器は、X線検出器24とは独立して設けてもよく、例えば、X線検出素子をz軸方向に複数個配置して構成される検出器を、X線ビーム81のチャネル方向CHでの端部が通過する所定の領域に設けたものであってもよい。
Further, the beam detector may be provided independently of the
コリメータ23は、2本の円柱状の遮蔽棒23a、23bと、2枚の直方形状の遮蔽板23c、23dを有する。遮蔽棒23aと23bとは、その長手方向がx軸方向に一致する向きで、z軸方向に所定の間隔を持って配置されている。また、遮蔽板23cと23dは、その長手方向がz軸方向に一致する向きで、x軸方向に所定の間隔を置いて配置されている。ここでは、z軸方向の負側(図2の手前側)の遮蔽棒を23a、z軸方向の正側(図2の遠方側)の遮蔽棒を23bとし、x軸方向の負側(図2の左側)の遮蔽板を23c、x軸方向の正側(図2の右側)の遮蔽板を23dとする。このような位置関係にある遮蔽棒23a、23bおよび遮蔽板23c、23dにより、X線を通過させるスリットS(開口)が形成される。
The
遮蔽棒23aと23bとは、遮蔽棒の長手方向に伸びる偏心軸を回動軸として回動可能に所定の基部に支持されており、遮蔽棒23a、23bの回動軸には、不図示のコリメータ制御モータの出力軸が連結されている。かかる構成により、コリメータ制御モータを独立に駆動させ、遮蔽棒23a、23bを回動させることで、遮蔽棒23a、23bはその平行を保ったままスリットSの位置やz軸方向の幅を制御することができる。
The shielding
なお、コリメータ23の上記の構成は一例であり、スリットSの位置や幅が調整可能なものであればどのような構成であってもよい。
The above-described configuration of the
X線ビーム位置検出部30は、各目的管電圧下で、X線ビーム81のz軸方向およびx軸方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出する。ここでは、X線ビーム位置検出部30は、ビーム検出器24R,24Lから出力される信号強度のプロファイルに基づいて、X線検出器24に対するX線ビームのz軸方向の位置を検出する。
The X-ray beam
コリメータ制御部27は、各目的管電圧下でX線ビーム位置検出部30により検出されたX線ビーム81の所定方向の位置に基づいて、各目的管電圧下におけるX線検出器24のX線ビーム81の照射領域に対する上記所定方向での重複範囲と、X線検出器24におけるX線ビーム81を検出すべき領域の前記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、コリメータ23のスリットSを制御する。ここでは、コリメータ制御部27は、X線ビーム位置検出部30により検出された、第1管電圧V1下でのX線ビーム81のz軸方向の位置と第2管電圧V2下でのX線ビーム81のz軸方向の位置とに基づいて、第1管電圧V1下におけるX線ビーム81のX線検出器24での照射領域R1のz軸方向の範囲Rz1と、第2管電圧V2下におけるX線ビーム81のX線検出器24での照射領域R2のz軸方向の範囲Rz2との重複範囲Rz12が、X線検出器24におけるX線ビーム81を検出すべき領域Rtのz軸方向の範囲である目標範囲Rztに一致するよう、コリメータ23のスリットSの位置および幅を制御する。検出すべき領域Rtとしては、例えば、目的のデュアルエネルギー画像DEを生成するのに用いるX線投影データが収集される領域である。
The
また、本実施形態では、コリメータ制御部27は、X線投影データの収集を開始する前に、X線ビーム位置検出部30により検出されたX線ビームのz軸方向の位置に基づいて、重複範囲R12と目標範囲Rtとが一致するようなコリメータ23のスリットSの目標位置おおび目標幅を探索し、コリメータ23のスリットSをその目標位置および目標幅に合わせる。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、検出すべき領域Rtは、X線検出面24s全体とする。もちろん、この検出すべき領域Rtは、X線検出面24sの一部であってもよい。 In the present embodiment, the region Rt to be detected is the entire X-ray detection surface 24s. Of course, the region Rt to be detected may be a part of the X-ray detection surface 24s.
中央処理装置3は、スキャン制御部32、投影データ処理部33、前処理部34、画像生成部35を有している。中央処理装置3は、例えば、コンピュータ(computer)により構成され、記憶装置7に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、これら各部として機能する。
The
スキャン制御部32は、被検体71のデュアルエネルギー撮影を行うよう、X線制御部22、コリメータ制御部25、回転制御部26、および撮影テーブル10を、ガントリ制御部29を介して制御する。具体的には、スキャン制御部32は、X線管21とX線検出器24とを被検体71の周りに回転させるとともに、X線管電圧Vを複数の目的管電圧の間で1ビューまたは2以上の所定数ビューごとに順次切り換えてX線投影データを収集すべく、上記各部を制御する。本実施形態では、第1管電圧V1を80kV、第2管電圧V2を140kVとし、X線管電圧Vを1ビューごとに切り換えて、画像再構成に必要なビュー数分のX線投影データ(180°+ファン角αまたは360°分に相当する複数ビューのX線投影データ)を収集する。これにより、第1管電圧V1に対応する第1X線投影データp1と第2管電圧V2に対応する第2X線投影データp2とが収集される。
The
前処理部34は、上記デュアルエネルギー撮影により得られたX線投影データに対して前処理を施す。具体的には、第1X線投影データp1と第2X線投影データp2に対して、オフセット(off-set)補正、対数変換、データ収集装置25で収集された生データに対してチャネル(channel)間の感度不均一を補正する感度補正、金属部などのX線強吸収体による極端な信号強度の低下または信号脱落を補正するX線量補正、X線ビームハードニング(beam-hardening)補正等の前処理を施す。
The preprocessing
投影データ処理部33は、前処理された第1X線投影データp1と第2X線投影データp2に対してビュー方向に重み付け加算を行って、収集していないビューのX線投影データを補う。すなわち、ガントリ回転部15を360度分回転させてスキャンするだけで、第1X線投影データp1および第2X線投影データp2それぞれについて、360度分のビュー数のX線投影データが得られるようにする。上記デュアルエネルギー撮影では、X線管電圧Vを1ビューごとに切り換えているため、収集された第1X線投影データp1と第2X線投影データp2は、連続的な複数のビューについてのX線投影データを有していない。つまり、これら2種類のX線投影データはビュー方向に入れ子状態となっている。そこで、第1X線投影データp1と第2X線投影データp2それぞれにおいて、近接する複数のビューのX線投影データを用いて重み付け加算して新たなX線投影データを生成することにより、収集されなかったビューのX線投影データを補うようにする。なお、この重み付け加算は、2つのデータの重み付け加算でもよいし、3つ以上のデータの重み付け加算でもよい。
The projection
画像生成部35は、前処理部34で前処理された第1X線投影データp1および第2X線投影データp2に基づいて、特定の物質が強調または抑制されたデュアルエネルギー画像DEを生成する。
The
デュアルエネルギー画像DEを生成する方法としては、画像データ空間で加重減算処理を行う方法と投影データ空間で加重減算処理を行う方法とが考えられるが、いずれの方法を採用してもよい。 As a method of generating the dual energy image DE, a method of performing weighted subtraction processing in the image data space and a method of performing weighted subtraction processing in the projection data space can be considered, but either method may be adopted.
画像データ空間で加重減算処理を行ってデュアルエネルギー画像DEを生成する方法では、第1X線投影データp1に基づいて第1画像P1を画像再構成するとともに、第2X線投影データp2に基づいて第2画像P2を画像再構成し、第1画像P1と第2画像P2との間で加重減算処理を行ってデュアルエネルギー画像DEを生成する。一方、投影データ空間で加重減算処理を行ってデュアルエネルギー画像DEを生成する方法では、第1X線投影データp1と第2X線投影データp2との間においてビュー単位で加重減算処理を行い、その結果得られた処理済X線投影データに基づいてデュアルエネルギー画像DEを画像再構成する。 In the method of generating the dual energy image DE by performing the weighted subtraction process in the image data space, the first image P1 is reconstructed based on the first X-ray projection data p1, and the second image X2 is based on the second X-ray projection data p2. Two images P2 are reconstructed, and a weighted subtraction process is performed between the first image P1 and the second image P2 to generate a dual energy image DE. On the other hand, in the method of generating the dual energy image DE by performing weighted subtraction processing in the projection data space, weighted subtraction processing is performed in view units between the first X-ray projection data p1 and the second X-ray projection data p2, and the result A dual energy image DE is reconstructed based on the obtained processed X-ray projection data.
画像再構成は、例えば、従来公知のフェルドカンプ(Feldkamp)法による三次元画像再構成法、他の三次元画像再構成法、あるいは二次元画像再構成法等を用いて行うことができ、例えば、次のような手順により行われる。まず、これらのX線投影データに対して、周波数領域に変換する高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)を施し、それに再構成関数Kernel(j)を乗算し、逆フーリエ変換する。そして、再構成関数Kernel(j)を乗算処理したX線投影データに対して逆投影処理を行い、被検体71を体軸方向(z軸方向)にスライス(slice)したときの同一スライスに対応する断層像(xy平面)を求める。 Image reconstruction can be performed using, for example, a conventionally known Feldkamp method, a three-dimensional image reconstruction method, another three-dimensional image reconstruction method, or a two-dimensional image reconstruction method. The procedure is as follows. First, these X-ray projection data are subjected to a fast Fourier transform (FFT) for transforming into the frequency domain, and multiplied by a reconstruction function Kernel (j) to perform an inverse Fourier transform. Then, back projection processing is performed on the X-ray projection data multiplied by the reconstruction function Kernel (j), and it corresponds to the same slice when the subject 71 is sliced in the body axis direction (z-axis direction). Tomographic image (xy plane) to be obtained.
これより、本実施形態によるX線CT装置100の動作について説明する。なお、コリメータ23を制御する際には、走査ガントリ20のガントリ回転部15を停止させてもよいし回転させてもよい。
The operation of the
図3は、本実施形態によるX線CT装置100の動作の概要を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing an outline of the operation of the
ステップS1では、コリメータ23のスリットSの位置および幅を初期状態に設定する。具体的には、コリメータ制御部27が、例えば、コリメータ23のスリットSの幅が、標準的に設定する幅より若干狭く、かつ、閉状態からz軸方向の両方の向きに均等に広げた幅となるよう、コリメータ制御モータを駆動して遮蔽棒23a、23bを回動させる。
In step S1, the position and width of the slit S of the
ステップS2では、第1管電圧V1下と第2管電圧V2下とでX線ビーム81のz軸方向の位置をそれぞれ検出する。具体的には、次のような方法でX線ビーム81の位置を検出する。X線制御部22が、X線管電圧Vを第1管電圧V1に設定し、X線管21にX線を放射させる。データ収集装置25は、ビーム検出器の出力信号をA/D変換してビーム検出器データを生成し、このビーム検出器データを収集バッファ5を介して中央処理装置3に送る。続いて、X線制御部22が、X線管電圧Vを第2管電圧V2に設定し、X線管21にX線を放射させる。データ収集装置25は、第1管電圧V1のときと同様に、ビーム検出器の出力信号をA/D変換してビーム検出器データを生成し、このビーム検出器データを収集バッファ5を介して中央処理装置3に送る。
In step S2, the position of the
図4は、X線管電圧Vの切換えによって生じるX線ビーム81の位置の変化を示す図である。X線焦点fは、図4に示すように、第1管電圧V1下では焦点f1となり、第2管電圧V2下では焦点f1とは異なる焦点f2となる。したがって、コリメータ23のスリットSの位置および幅が同じであれば、X線管電圧Vを切り換えると、X線焦点fとコリメータ23のスリットSとの相対的な位置関係が変化し、X線検出器24に対するX線ビーム81の位置も変化する。
FIG. 4 is a diagram showing a change in the position of the
図5は、第1管電圧V1下および第2管電圧V2下で得られたビーム検出器データのz軸方向のプロファイルの一例を示す図である。図5において、横軸はビーム検出器を構成する各検出素子のz軸方向の座標zdであり、縦軸は検出素子の信号強度Iである。なお、ここでは、座標zdに対する検出素子の信号強度Iは、第1ビーム検出器24Lと第2ビーム検出器24Rとの間で座標zdが互いに同じである検出素子同士の信号強度の平均とする。座標zdは、X線検出器24のz軸方向の中心を原点とし、撮影テーブル10のクレードル12が繰り出される向きを正側とし、クレードル12が格納される向きを負側とする。第1管電圧V1下でのプロファイルPF1と第2管電圧V2下でのプロファイルPF2とは、図5に示すように、互いに略同じ形状を有し、一方を他方に対してz軸方向に若干シフトした位置関係になっている。また、これらのプロファイルでは、z軸方向の所定の範囲において信号レベルが略一定となり、その両端部の立上りおよび立下りにおいて信号レベルがなまった形で現れる。ここで、プロファイルPF1,PF2について、その中央付近の信号レベルを100%としたときに信号レベルが80%となる位置をそれぞれ境界点として求める。ここでは、第1管電圧V1下でのプロファイルPF1において、座標zdが負側の境界点をzls、正側の境界点をzleとし、第2管電圧V2下でのプロファイルPF2において、座標zdが負側の境界点をzhs、正側の境界点をzheとする。このように、座標zdの正側と負側それぞれの境界点を求めることで、X線ビーム81のz軸方向の位置を検出する。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a profile in the z-axis direction of beam detector data obtained under the first tube voltage V1 and the second tube voltage V2. In FIG. 5, the horizontal axis represents the coordinate zd in the z-axis direction of each detection element constituting the beam detector, and the vertical axis represents the signal intensity I of the detection element. Here, the signal intensity I of the detection element with respect to the coordinate zd is the average of the signal intensities of the detection elements having the same coordinate zd between the
ステップS3では、検出されたX線ビーム81の位置が適正な位置にあるか否かを判定する。具体的には、コリメータ制御部27が、ステップS2で検出された4つの境界点のうち座標zdが原点に近い内側2つの境界点を注目境界点として設定し、プロファイル上でこれら2つの注目境界点の位置が、ビーム検出器のz軸方向の両端の検出素子に対応する目的位置であるか否かを判定する。図5の例では、境界点zhs、zleが注目境界点となる。
In step S3, it is determined whether or not the detected position of the
この判定で、肯定される場合には、コリメータ23の制御を終了し、ステップS5に進む。否定される場合には、ステップS4に進み、2つの注目境界点のうち目的位置に達していない境界点について、その境界点の位置が目的位置に近づくよう、コリメータ制御モータを駆動して、コリメータ23の遮蔽棒23aまたは23bを回動させる。このときの遮蔽棒の回動については、例えば、1つの遮蔽棒につき、スリットSのz軸方向の幅が微小距離Δdだけ広がる程度に回動させる。そして、ステップS2に戻り、上記の処理を繰り返す。
If this determination is affirmative, the control of the
ここまでの処理により、コリメータ23のSの位置および幅は適正な位置および幅に制御され、各目的管電圧下におけるX線ビーム81のz軸方向の重複範囲Rz12と、X線検出器24におけるX線ビーム81の検出すべき領域Rtのz軸方向の範囲である目標範囲Rztとが一致することになる。
By the processing so far, the position and width of S of the
ステップS5では、コリメータ23のスリットSの位置および幅を保持したまま、デュアルエネルギー撮影を行ってX線投影データを収集する。具体的には、スキャン制御部32が、X線管21とX線検出器24とを被検体71の周りに回転させるとともに、X線管電圧Vを第1管電圧V1と第2管電圧V2とに1ビューごとに切り換えてX線投影データを収集すべく、X線制御部22、コリメータ制御部27、回転制御部26、および撮影テーブル10を、ガントリ制御部29を介して制御する。これにより、第1管電圧V1に対応する第1X線投影データp1と第2管電圧V2に対応する第2X線投影データp2とが収集される。
In step S5, X-ray projection data is collected by performing dual energy imaging while maintaining the position and width of the slit S of the
図6は、X線検出器24におけるX線ビーム81の照射領域の時間変化の一例を示す図である。図6においては、縦方向下向きを時間の経過を表す向きとして、ビュー番号i、X線管電圧V、およびX線ビーム81の照射領域の間の対応関係を示している。第1管電圧V1下でのX線ビーム81の照射領域R1のz軸方向の範囲Rz1と、第2管電圧V2下でのX線ビーム81の照射領域R2のz軸方向の範囲Rz2は異なっているが、これら照射領域R1とR2とのz軸方向での重複範囲Rz12は、X線検出器24の目標範囲RztすなわちX線検出面24sのz軸方向の幅に一致している。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a temporal change in the irradiation region of the
ステップS6では、ステップS5で得られたX線投影データに基づいてデュアルエネルギー画像を生成する。具体的には、前処理部33が、オフセット補正、対数変換、感度補正、X線量補正、X線ビームハードニング補正等の前処理を実行する。そして、画像生成部34が、前処理部33で前処理された第1X線投影データおよび第2X線投影データに基づいて、特定の物質が強調または抑制されたデュアルエネルギー画像DEを生成する。生成されたデュアルエネルギー画像DEの画像データは、記憶装置7に記憶される。
In step S6, a dual energy image is generated based on the X-ray projection data obtained in step S5. Specifically, the preprocessing
ステップS7では、ステップS6で生成されたデュアルエネルギー画像DEを表示する。具体的には、中央処理装置3が、記憶装置7に記憶されているデュアルエネルギー画像DEの画像データを読み出してモニタ6に表示させる。
In step S7, the dual energy image DE generated in step S6 is displayed. Specifically, the
このような第1の実施形態によれば、X線ビーム81の位置を検出するX線ビーム位置検出部30と、コリメータのスリットSを制御するコリメータ制御部27とを有し、コリメータ制御部27が、X線ビーム位置検出部30により検出されたX線ビームのz軸方向の位置に基づいて、X線検出器24のX線ビーム81の照射領域におけるz軸方向の範囲の各目的管電圧下での重複範囲Rz12と、X線検出器24におけるX線ビーム81を検出すべき領域Rtのz軸方向の範囲である目標範囲Rztとが一致するよう、コリメータ23のスリットSの位置および幅を制御するので、X線検出器24に対するX線ビーム81の照射領域について余分なマージンを抑えながら、X線ビーム81の検出領域のうち画像の生成に寄与する部分全体へのX線ビーム81の照射を担保することができ、被検体71への被曝を抑えつつ、アーチファクトが低減された画像を得ることが可能となる。
According to the first embodiment, the X-ray beam
(第2の実施形態)
図7は、第2の実施形態によるX線CT装置100の構成を示すブロック図である。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the
第2の実施形態によるX線CT装置100は、第1の実施形態と類似した構成であるが、ビーム位置検出部30に代えて、X線焦点fの位置および大きさを検出するX線焦点検出部40を有する点、および、コリメータ制御部27が、X線焦点検出部40により検出されたX線焦点fの位置および幅に基づいてコリメータ23を制御する点で異なる。すなわち、第1の実施形態では、X線ビーム81の位置の検出結果に基づいてコリメータ23の適正な位置を探索しているが、第2の実施形態では、X線焦点fの位置および大きさの検出結果に基づいてコリメータ23の適正な位置を幾何学的に算出する。なお、X線焦点検出部40は、各目的管電圧下で、X線焦点fのz軸方向およびx軸方向の少なくとも一方である所定方向の位置および幅を検出するものであり、ここでは、X線検出器24から出力される信号強度のプロファイルに基づいて、X線焦点fのz軸方向の位置および幅を検出する。
The
これより、本実施形態によるX線CT装置100の動作について説明する。
The operation of the
図8は、本実施形態によるX線CT装置100の動作の概要を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing an outline of the operation of the
ステップS11では、コリメータ23のスリットSを閉状態に設定する。具体的には、コリメータ制御部27が、例えば、コリメータ23のスリットSの幅がゼロとなるよう、コリメータ制御モータを駆動して遮蔽棒23a、23bを回動させる。
In step S11, the slit S of the
ステップS12では、第1管電圧V1下と第2管電圧V2下とでX線焦点fのz軸方向の位置および幅をそれぞれ検出する。具体的には、次のような方法でX線焦点fの位置および幅を検出する。X線制御部22が、X線管電圧Vを第1管電圧Vに設定し、X線管21にX線を放射させる。コリメータ制御部27は、コリメータ制御モータを駆動して遮蔽棒を回動させ、スリットSが閉じている状態から、X線ビーム81がX線検出器24のz軸方向の全幅に照射される状態になるまで、スリットSのz軸方向の幅をゼロからΔdずつ徐々に広げてゆく。この間、データ収集装置25は、スリットSの幅ごとに、X線検出器24のz軸方向の中心を原点として、その原点からz軸方向に左右対称な位置関係にある所定の2つの検出器列からの出力信号をA/D変換して検出器データを生成し、この検出器データをデータ収集バッファ5を介して中央処理装置3に送る。コリメータ制御部27は、その検出器データを回転制御部26経由で受け取り、スリットSの幅の変化に対する出力信号の変化を表すプロファイルから、X線焦点fのz軸方向の位置および幅を算出する。
In step S12, the position and width of the X-ray focal point f in the z-axis direction are detected under the first tube voltage V1 and the second tube voltage V2, respectively. Specifically, the position and width of the X-ray focal point f are detected by the following method. The
図9は、X線検出器24における左右対称な位置関係にある2つの検出器列の一例として、z軸方向の原点を挟む負側の検出器列A1と正側の検出器列B1とを示す図であり、図10は、コリメータ23におけるスリットSの変化に対する検出器列A1,B1の出力信号強度の変化の一例を示す図である。図10において、横軸はコリメータSにおけるスリットSのz軸方向の境界位置の座標zcであり、縦軸はスリットSの境界位置が座標zcであるときの検出器列A1,B1の出力信号強度Iである。また、z軸方向の原点から負側のグラフは、遮蔽棒23aによるスリットSの境界位置座標と検出器列A1の出力信号強度との関係を示しており、z軸方向の原点から正側のグラフは、遮蔽棒23bによるスリットSの境界位置座標と検出器列B1の出力信号強度との関係を示している。なお、ここでは、z軸方向の原点から負側のグラフにおける出力信号強度Iは、検出器列A1を構成する各検出素子の出力信号強度の平均とし、z軸方向の原点から正側のグラフにおける出力信号強度Iは、検出器列B1を構成する各検出素子の出力信号強度の平均とする。
FIG. 9 shows a negative detector row A1 and a positive detector row B1 sandwiching the origin in the z-axis direction as an example of two detector rows that are symmetrical in the
図10から理解されるように、コリメータ23のスリットSの幅をゼロから広げ始めると、検出器列A1,B1に対してX線焦点fの半影が入射し始め、検出器列A1,B1の出力信号強度は徐々に大きくなる。そして、スリットSの負側の境界位置座標(遮蔽棒23aのエッジ位置座標)が所定の座標zs1になると、検出器列A1に対してX線焦点fの本影が入射するようになり、検出器列A1の出力信号強度は最大レベルに達する。同様に、スリットSの正側の境界位置座標(遮蔽棒23bのエッジ位置座標)が所定の座標ze1になると、検出器列B1に対してX線焦点fの本影が入射するようになり、検出器列B1の出力信号強度は最大レベルに達する。ここで、第1管電圧V1下でのX線焦点fである焦点f1のz軸方向の座標位置は、座標位置(zs1+ze1)/2として求めることができる。また、z軸方向の原点から座標zs1までの距離|zs1|と、z軸方向の原点から座標ze1までの距離|ze1|とは、それぞれ、X線焦点fの半影の大きさpとなり、これを、X線焦点fの位置と大きさ、X線焦点fとコリメータ23との間の距離等によって定まるX線ビーム幅のコリメータ位置での拡大倍率で補正することにより、第1管電圧V1下でのX線焦点fである焦点f1のz軸方向の幅を求めることができる。
As understood from FIG. 10, when the width of the slit S of the
続いて、X線制御部22は、X線管電圧Vを第2管電圧V2に設定し、X線管21にX線を放射させる。コリメータ制御部27は、スリットSの幅をゼロからΔdずつ徐々に広げてゆき、この間、データ収集装置25は、スリットSの幅ごとに、検出器列A1,B1からの出力信号をA/D変換して検出データを生成し、その検出器データをデータ収集バッファ5を介して中央処理装置3に送る。コリメータ制御部27は、その検出器データを回転制御部26経由で受け取り、スリットSの幅の変化に対する出力信号の変化を表すプロファイルから、第1管電圧V1のときと同様に、第2管電圧V2下でのX線焦点fである焦点f2のz軸方向の位置および幅を算出する。
Subsequently, the
ステップS13では、検出されたX線焦点f1,f2のz軸方向の位置に基づいて、重複範囲Rz12と目標範囲Rztとが一致するようなコリメータ23のスリットSの位置および幅を幾何学的に求める。具体的には、コリメータ制御部27が、X線焦点f1のz軸方向の位置および幅と、X線焦点f2のz軸方向の位置および幅と、X線検出器24におけるz軸方向の正側の境界位置と負側の境界位置とに基づいて、重複位置Rz12が目標位置Rztに一致するような、コリメータ23の制御棒23aおよび23bの適正な境界位置を逆算で求める。
In step S13, based on the detected positions of the X-ray focal points f1 and f2 in the z-axis direction, the position and width of the slit S of the
ステップS14では、コリメータ制御部27は、コリメータ23の遮蔽棒23aおよび23bの境界位置が、ステップS13で求めた適正な境界位置に一致するよう、コリメータ制御モータを駆動してコリメータ23の遮蔽棒23a,23bを回動させる。
In step S14, the
これより先のステップS15からステップS17は、第1の実施形態におけるステップS5からステップS7と同様の処理であるため、説明を省略する。 The subsequent steps S15 to S17 are the same processes as steps S5 to S7 in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
なお、第2の実施形態においては、X線焦点検出部40はX線焦点fの位置だけを検出し、コリメータ制御部27は、検出されたX線焦点fの位置に基づいて、コリメータ23の制御棒23aおよび23bの適正な境界位置を求めるようにしてもよい。この場合、X線焦点fの幅は考慮しないか、経験則等に基づいて推定する。
In the second embodiment, the X-ray focal
このような第2の実施形態によれば、X線焦点fの位置および幅を検出するX線焦点検出部40と、コリメータ23のスリットSを制御するコリメータ制御部27とを有し、コリメータ制御部27が、X線焦点検出部40により検出されたX線焦点のz軸方向の位置および幅に基づいて、X線検出器24のビームの照射領域におけるz軸方向の範囲の各目的管電圧下での重複範囲Rz12と、X線検出器24におけるX線ビーム81を検出すべき領域Rtのz軸方向の範囲である目標範囲Rztとが一致するよう、コリメータ23のスリットSを制御するので、第1の実施形態と同様に、X線検出器24に対するX線ビーム81の照射領域について余分なマージンを抑えながら、X線ビーム81の検出領域のうち画像の生成に寄与する部分全体へのX線ビーム81の照射を担保することができ、被検体71への被曝を抑えつつ、アーチファクトが低減された画像を得ることが可能となる。
According to the second embodiment, the X-ray focal
(第3の実施形態)
第3の実施形態によるX線CT装置100は、第1の実施形態と略同様の構成であるが、X線ビーム位置検出部30が、X線投影データの収集を開始してから終了するまでの間に、各目的管電圧下におけるX線ビーム81のz軸方向の位置を複数回にわたって検出する点、コリメータ制御部27が、検出されたX線ビーム81のz軸方向の位置に基づいて、重複範囲Rz12が目標範囲Rztに近づくようコリメータ23のスリットSを制御する点で異なる。すなわち、第1の実施形態では、X線投影データの収集を開始する前に、X線ビーム81の位置を検出してその検出結果によりコリメータ23を予め制御しているが、第3の実施形態では、X線投影データの収集を開始してから終了するまでの間に、X線ビーム81の位置を複数回にわたって検出し、逐次、コリメータ23を制御する。
(Third embodiment)
The
これより、本実施形態によるX線CT装置100の動作について説明する。なお、ここでは、X線ビーム81の位置の検出とコリメータ23の制御とを、X線管電圧Vの切換えの繰返し周期またはこの繰返し周期の整数倍の周期に同期して行う。また、X線検出器24におけるX線ビーム81を検出すべき領域Rtのz軸方向の範囲Rztは、X線検出面24sのz軸方向の全幅より内側に狭い範囲であるものとする。
The operation of the
図11は、本実施形態によるX線CT装置100の動作の概要を示すフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart showing an outline of the operation of the
ステップS31では、コリメータ23のスリットSの位置および幅を初期状態に設定する。具体的には、コリメータ制御部27が、例えば、コリメータ23のスリットSのz軸方向の位置および幅が、機構的に予測されるスライス厚およびスライス位置が設定されるような位置および幅となるよう、コリメータ制御モータを駆動して遮蔽棒23a、23bを回動させる。なお、このステップS31において、第1の実施形態におけるステップS1からS4、あるいは、第2の実施形態におけるステップS11からS14までを実行して、コリメータ23のスリットSを制御するようにしてもよい。
In step S31, the position and width of the slit S of the
ステップS32では、iビュー目の第1管電圧V1下でのX線投影データp1(i)を収集する(最初のデータ収集では、i=1)。具体的には、スキャン制御部32が、X線制御部22に制御信号を送ってX線管電圧Vを第1管電圧に設定するとともに、データ収集装置25がX線検出器24からの出力信号を読み取ってX線投影データp1(i)を収集する。
In step S32, X-ray projection data p1 (i) under the first tube voltage V1 of the i-th view is collected (i = 1 in the first data collection). Specifically, the
ステップS33では、i+1ビュー目の第2管電圧V2下でのX線投影データp2(i+1)を収集する。具体的には、スキャン制御部32が、X線制御部22に制御信号を送ってX線管電圧Vを第2管電圧V2に設定するとともに、データ収集装置25がX線検出器24からの出力信号を読み取ってX線投影データp2(i+1)を収集する。
In step S33, X-ray projection data p2 (i + 1) under the second tube voltage V2 of the i + 1 view is collected. Specifically, the
ステップS34では、ステップS32およびS33で収集したX線投影データp1(i),p2(i+1)に基づいて、第1管電圧V1下におけるX線ビーム81のz軸方向の位置と、第2管電圧V2下におけるX線ビーム81のz軸方向の位置とを求める。具体的には、X線ビーム位置検出部30が、ステップS32およびS33で収集した各X線投影データp1(i),p2(i+1)から、ビーム検出器の出力信号強度を表す各プロファイルPF1(i),PF2(i+1)において、信号レベルが80%となるz軸方向の座標位置を求める。ここでは、iビュー目の第1管電圧V1下でのプロファイルPF1(i)におけるz軸座標位置が負側の境界点をzls(i)、正側の境界点をzle(i)とし、i+1ビュー目の第2管電圧V2下でのプロファイルPF2(i+1)におけるz軸座標位置が負側の境界点をzhs(i+1)、正側の境界点をzhe(i+1)とする。このように、z軸座標の正側と負側それぞれの境界点を求めることで、X線ビーム81のz軸方向の位置を検出する。なお、このようなプロファイルの端部で信号レベルが80%以上ある場合には、その端部より外側に境界点があるものとする。
In step S34, based on the X-ray projection data p1 (i) and p2 (i + 1) collected in steps S32 and S33, the position in the z-axis direction of the
図12は、ビーム検出器の出力信号強度を表すプロファイルにおける境界点の時間変化の一例を示す図である。図12においては、縦方向下向きを時間の経過を表す向きとして、ビュー番号と、X線管電圧Vと、プロファイルにおける境界点との間の対応関係を示している。この図では、X線管電圧Vに応じて境界点が異なるだけでなく、同じX線管電圧V下であっても、ビューが異なると境界点が異なる場合の例を示している。例えば、iビュー目の第1管電圧V1下での境界点zls(i),zle(i)と、i+1ビュー目の第2管電圧V2下での境界点zhs(i+1),zhe(i+1)とが異なるだけでなく、iビュー目の第1管電圧V1下での境界点zls(i),zle(i)と、i+2ビュー目の第1管電圧V1下での境界点zls(i+2),zle(i+2)との間や、i+1ビュー目の第2管電圧V2下での境界点zhs(i+1),zhe(i+1)と、i+3ビュー目の第2管電圧V2下での境界点zhs(i+3),zhe(i+3)との間でも異なっている。 FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a temporal change of the boundary point in the profile representing the output signal intensity of the beam detector. FIG. 12 shows a correspondence relationship between the view number, the X-ray tube voltage V, and the boundary point in the profile, with the downward direction in the vertical direction representing the passage of time. This figure shows an example where not only the boundary points differ according to the X-ray tube voltage V but also the boundary points differ depending on the view even under the same X-ray tube voltage V. For example, boundary points zls (i) and zle (i) under the first tube voltage V1 of the i view and boundary points zhs (i + 1) and zhe (i + 1) under the second tube voltage V2 of the i + 1 view. And the boundary points zls (i), zle (i) under the first tube voltage V1 of the i view and the boundary points zls (i + 2) under the first tube voltage V1 of the i + 2 view. , Zle (i + 2) or under the second tube voltage V2 of the (i + 1) th view and the boundary point zhs under the second tube voltage V2 of the (i + 3) th view. It is also different between (i + 3) and zhe (i + 3).
ステップS35では、コリメータ制御部27は、ステップS34で求めた4つの境界点、すなわちzls(i),zle(i),zhs(i+1),zhe(i+1)のうち、z軸座標が原点に近い内側2つの境界点を注目境界点として設定する。図12の例では、境界点zhs(i),zle(i+1)が注目境界点となる。
In step S35, the
ステップS36では、コリメータ制御部27は、ビーム検出器データのプロファイル上でこれら2つの注目境界点の位置が、ビーム検出器のうち、X線ビーム81の検出すべき領域Rtのz軸方向の両端の検出素子に対応する位置(目的位置)となるようなコリメータ23のスリットSの位置および幅を算出する。すなわち、上記注目境界点の位置と上記目的位置とが一致するような遮蔽棒23a,23bの位置を求める。
In step S36, the
ステップS37では、i+2ビュー目およびi+3ビュー目において、コリメータ23のスリットSの位置および幅がステップS36で算出したスリットSの位置および幅となるように、コリメータ制御モータを駆動して、コリメータ23の遮蔽棒23aまたは23bを回動させる。すなわち、上記の求めた位置と現時点の遮蔽棒の位置との差をコリメータ制御モータの駆動系にフィードバックする。
In step S37, the collimator control motor is driven so that the position and width of the slit S of the
ステップS38では、スキャン制御部32が、全ビュー分のX線投影データの収集が終了したか否かを判定する。ここで、否定される場合には、i←i+2となるようにパラメータiを更新して、ステップS32に戻ってX線投影データの収集を継続し、肯定される場合には、X線投影データの収集を終了し、ステップS39に進む。
In step S38, the
これより先のステップS39からS40は、第1の実施形態におけるステップS6からステップS7と同様の処理であるため、説明を省略する。 The subsequent steps S39 to S40 are the same processes as steps S6 to S7 in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
このような第3の実施形態によれば、X線管21の発熱やガントリ回転部15の回転中の機械的な歪等により、X線焦点fが時間の経過とともに変動する場合であっても、それに追従してコリメータ23のスリットSを制御することができる。
According to the third embodiment, even when the X-ray focal point f varies with time due to heat generated by the
ところで、X線投影データ収集時の1ビューに対応する時間は、ガントリ回転部15の回転速度と1回転当たりのビュー数に応じて変化する。例えば、ガントリ回転部15を1秒周期で回転させ1回転当たり1000ビューのX線投影データを収集する場合には、1ビューに対応する時間は1ミリ秒、また例えば、ガントリ回転部15を0.4秒周期で回転させ1回転当たり1000ビューのX線投影データを収集する場合には、1ビューに対応する時間は0.4ミリ秒となる。
By the way, the time corresponding to one view at the time of X-ray projection data collection changes according to the rotation speed of the
しかし、コリメータ23の制御応答速度は、通常、移動距離に略比例し、コリメータ23の制御応答速度が、コリメータ23の制御におけるフィードバックの周期に対して十分速くない場合には、制御が追いつかずに発振してしまう場合もある。
However, the control response speed of the
そこで、実際には、撮影条件に応じてフィードバックの周期を最適化するのが好ましい。すなわち、本実施形態では、コリメータ制御部27は、第1管電圧V1におけるX線投影データと第2管電圧V2におけるX線投影データとをそれぞれ1ビュー分ずつ用いてコリメータ23を1回制御しているが、例えば、中央処理装置3が、投影データの1ビュー当たりの収集時間を設定する撮影条件設定部を有し、X線ビーム位置検出部30が、X線ビーム81のz軸方向の位置を1ビューごとに検出し、コリメータ制御部27が、その設定された1ビュー当たりの収集時間に応じて定まるビュー数ごとに、コリメータ23のスリットSを制御するようにしてもよい。例えば、コリメータ23の静定時間をTとしたときに、1ビュー当たりの収集時間がT/6より大きくT/4以下のときに、第1管電圧V1におけるX線投影データと第2管電圧V2におけるX線投影データとをそれぞれ2ビュー分ずつ、計4ビュー分のX線投影データを用いてコリメータ23を1回制御し、1ビュー当たりの収集時間がT/6以下のときに、第1管電圧V1におけるX線投影データと第2管電圧V2におけるX線投影データとをそれぞれ3ビュー分ずつ、計6ビュー分のX線投影データを用いてコリメータ23を1回制御するようにする。
Therefore, in practice, it is preferable to optimize the feedback cycle according to the photographing conditions. That is, in this embodiment, the
(第4の実施形態)
第4の実施形態によるX線CT装置100は、第2の実施形態と略同様の構成であるが、X線焦点検出部40が、X線投影データの収集を開始してから終了するまでの間に、各目的管電圧下におけるX線管21のX線焦点fのz軸方向の位置および幅を複数回にわたって検出する点、コリメータ制御部27が、検出されたX線焦点のz軸方向の位置および幅に基づいて、重複範囲Rz12が目標範囲Rztに近づくようコリメータ23のスリットSを制御する点で異なる。すなわち、第2の実施形態では、X線投影データの収集を開始する前に、X線焦点fの位置および幅を検出してその検出結果によりコリメータ23を制御しているが、第4の実施形態では、X線投影データの収集を開始してから終了するまでの間に、X線焦点fの位置および幅を複数回にわたって検出し、逐次、コリメータ23を制御する。
(Fourth embodiment)
The
これより、本実施形態によるX線CT装置100の動作について説明する。なお、ここでは、X線焦点fの位置および大きさの検出とコリメータ23の制御とを、X線管電圧Vの切換えの繰返し周期またはこの繰返し周期の整数倍の周期に同期して行う。また、X線検出器24におけるX線ビーム81を検出すべき領域Rtのz軸方向の範囲Rztは、X線検出面24s全幅より内側に狭い範囲であるものとする。
The operation of the
図13は、本実施形態によるX線CT装置100の動作の概要を示すフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart showing an outline of the operation of the
ステップS41では、コリメータ23のスリットSの位置および幅を初期状態に設定する。具体的には、コリメータ制御部27が、例えば、コリメータ23のスリットSのz軸方向の位置および幅が、機構的に予測されるスライス厚およびスライス位置に設定されるような位置および幅となるよう、コリメータ制御モータを駆動して遮蔽棒23a、23bを回動させる。なお、このステップS41において、第1の実施形態におけるステップS1からS4、あるいは、第2の実施形態におけるステップS11からS14までを実行して、コリメータ23のスリットSを制御するようにしてもよい。
In step S41, the position and width of the slit S of the
ステップS42では、iビュー目の第1管電圧V1下でのX線投影データp1(i)を収集する(最初のデータ収集では、i=1)。具体的には、スキャン制御部32が、X線制御部22に制御信号を送ってX線管電圧Vを第1管電圧V1に設定するとともに、データ収集装置25がX線検出器24からの出力信号を読み取ってX線投影データp1(i)を収集する。
In step S42, X-ray projection data p1 (i) under the first tube voltage V1 of the i-th view is collected (i = 1 in the first data collection). Specifically, the
ステップS43では、i+1ビュー目の第2管電圧V2下でのX線投影データp2(i+1)を収集する。具体的には、スキャン制御部32が、X線制御部22に制御信号を送ってX線管電圧Vを第2管電圧V2に設定するとともに、データ収集装置25がX線検出器24からの出力信号を読み取ってX線投影データp2(i+1)を収集する。
In step S43, X-ray projection data p2 (i + 1) under the second tube voltage V2 of the i + 1 view is collected. Specifically, the
ステップS44では、ステップS42とS43とで収集した各X線投影データp1(i),p2(i+1)に基づいて、iビュー目の第1管電圧V1下でのX線焦点fである焦点f1(i)のz軸方向の位置Lz1(i)および幅dz1(i)と、第2管電圧V2下でのX線焦点fである焦点f2(i)のz軸方向の位置Lz2(i+1)および幅dz2(i+1)とを求める。 In step S44, based on the X-ray projection data p1 (i) and p2 (i + 1) collected in steps S42 and S43, the focus f1 that is the X-ray focal point f under the first tube voltage V1 of the i-th view. The position Lz1 (i) and the width dz1 (i) in the z-axis direction of (i) and the position Lz2 (i + 1) in the z-axis direction of the focal point f2 (i) which is the X-ray focal point f under the second tube voltage V2. And the width dz2 (i + 1).
ここで、X線焦点の位置および幅を求める方法について説明する。 Here, a method for obtaining the position and width of the X-ray focal point will be described.
図14は、X線投影データから得られるビーム検出器の出力信号強度を表すプロファイルを示す図である。X線焦点検出部40は、ステップS42とS43とで収集した各X線投影データdz1(i)から、図14に示すような、ビーム検出器の出力信号強度を表すプロファイルPF1(i),PF2(i+1)を生成する。そして、これらのプロファイルにおいて、X線焦点fの半影に対応する範囲、すなわち、信号レベルが0より大きく100%未満となるz軸方向の座標範囲を求める。ここでは、第1管電圧V1下でのプロファイルPF1(i)における上記半影に対応する座標範囲のうち、z軸座標位置が負側の座標範囲をzlsr(i)、正側の座標範囲をzler(i)とし、第2管電圧V2下でのプロファイルPF2(i+1)における上記半影に対応する座標範囲のうち、z軸座標位置が負側の座標範囲をzhsr(i+1)、正側の座標範囲をzher(i+1)とする。そして、座標範囲zlsr(i)の中心座標および幅と、座標範囲zler(i)の中心座標および幅と、コリメータ23の遮蔽棒23a,23bの各境界位置座標とに基づいて、iビュー目の第1管電圧V1下での焦点f1(i)のz軸方向の位置Lz1(i)および幅dz1(i)を幾何学的に求める。同様に、座標範囲zhsr(i+1)の中心座標および幅と、座標範囲zher(i+1)の中心座標および幅と、コリメータ23の遮蔽棒23a,23bの各境界位置座標とに基づいて、i+1ビュー目の第2管電圧V2下での焦点f2(i+1)のz軸方向の位置Lz2(i+1)および幅dz2(i+1)を幾何学的に求める。
FIG. 14 is a diagram showing a profile representing the output signal intensity of the beam detector obtained from the X-ray projection data. The X-ray
ステップS45では、コリメータ制御部27は、ステップS44で求めたX線焦点fのz軸方向の位置および幅、すなわち、iビュー目の焦点f1(i)のz軸方向の位置Lz1(i)および幅dz1(i)と、i+1ビュー目焦点f2(i+1)のz軸方向の位置Lz2(i+1)および幅dz2(i+1)とに基づいて、第1管電圧V1下と第2管電圧V2下でのX線ビーム81のz軸方向の照射範囲の重複範囲Rz12が、X線検出器24のうち検出すべき領域Rtのz軸方向の範囲である目標範囲Rztと一致するようなコリメータ23のスリットSの位置および幅を算出する。すなわち、重複範囲Rz12と目標範囲Rztとが一致するようなコリメータ23の遮蔽棒23a,23bの位置を求める。
In step S45, the
ステップS46では、i+2ビュー目およびi+3ビュー目において、コリメータ23のスリットSの位置および幅がステップS46で算出したスリットSの位置および幅となるように、コリメータ制御モータを駆動して、コリメータ23の遮蔽棒23aまたは23bを回動させる。すなわち、上記の求めた位置と現時点の遮蔽棒の位置との差に比例した量をコリメータ制御モータの駆動系にフィードバックする。
In step S46, the collimator control motor is driven so that the position and width of the slit S of the
ステップS47では、スキャン制御部32が、全ビュー分のX線投影データの収集が終了したか否かを判定する。ここで、否定される場合には、i←i+2となるようにパラメータiを更新して、ステップS42に戻ってX線投影データの収集を継続し、肯定される場合には、X線投影データの収集を終了し、ステップS48に進む。
In step S47, the
これより先のステップS48からS49は、第1の実施形態におけるステップS6からステップS7と同様の処理であるため、説明を省略する。 The subsequent steps S48 to S49 are the same processes as steps S6 to S7 in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
このような第4の実施形態によれば、第3の実施形態と同様に、X線管21の陽極部の発熱やガントリ回転部15の回転中の機械的な歪等により、X線焦点fが時間の経過とともに変動する場合であっても、それに追従してコリメータ23のスリットSを制御することができる。
According to such a fourth embodiment, as in the third embodiment, the X-ray focal point f is caused by heat generated in the anode part of the
なお、第4の実施形態においても、第3の実施形態と同様に、中央処理装置3が、1ビューに対応する時間を設定する撮影条件設定部を有し、X線ビーム位置検出部30が、X線ビームのz軸方向の位置を1ビューごとに検出し、コリメータ制御部27が、その設定された1ビューに対応する時間に応じたビュー数ごとに、コリメータ23のスリットSを制御するようにしてもよい。
Also in the fourth embodiment, as in the third embodiment, the
また、コリメータ23の制御応答速度が、投影データの1ビュー当たりの収集時間に対して十分に速い場合には、1ビューごとにコリメータ23のスリットSを制御するようにしてもよい。
Further, when the control response speed of the
また、X線焦点fの位置および大きさを特定する情報をX線投影データによらず直接的に取得できる構成である場合には、X線焦点検出部40は、その取得した情報に基づいてX線焦点fの位置および大きさを特定するようにしてもよい。
Further, in the case where the information specifying the position and size of the X-ray focal point f can be directly acquired without depending on the X-ray projection data, the X-ray focal
なお、第3および第4の実施形態では、過去2ビュー分の測定値に基づいてフィードバック制御することによりコリメータ23の制御を行っているが、例えば、過去4ビュー分や過去6ビュー分の測定値からこれら測定値の平均を求め、この測定値の平均に基づいてフィードバック制御するようにしてもよい。また、第3および第4の実施形態では、フィードバック制御を2ビューごとに行っているが、例えば、4ビューごと、あるいは6ビューごとに行うようにしてもよい。
In the third and fourth embodiments, the
(第5の実施形態)
第5の実施形態によるX線CT装置100は、第4の実施形態と略同様の構成であるが、画像生成部34が、X線焦点検出部40によりビューごとに検出されたX線焦点fの位置に基づいてビューごとのX線投影データの投影方向を算出し、その算出された投影方向にも基づいてデュアルエネルギー画像DEを生成する点で異なる。すなわち、第4の実施形態では、X線焦点fの位置は変動しないものとして各X線投影データの投影方向を定めた上でデュアルエネルギー画像DEを生成するが、第5の実施形態では、各X線投影データの投影方向をX線焦点fの位置から求め、求められた投影方向に対して逆投影処理を行う等の画像再構成処理を行ってデュアルエネルギー画像DEを生成する。
(Fifth embodiment)
The
第1管電圧V1下におけるX線焦点fの位置と第2管電圧V1下におけるX線焦点fの位置とのずれ量が、X線検出器24における1チャネル分に相当するX線ビーム幅より大きい場合には、各ビューにおけるX線ビーム81の位置が理想とする位置から無視できないほどずれてしまい、デュアルエネルギー画像DEに発生するアーチファクトの原因となる場合がある。
The amount of deviation between the position of the X-ray focal point f under the first tube voltage V1 and the position of the X-ray focal point f under the second tube voltage V1 is based on the X-ray beam width corresponding to one channel in the
このような第5の実施形態によれば、X線焦点fの位置を考慮して画像を生成するので、アーチファクトの原因となるX線ビーム81の位置ずれの影響を排除することができ、より画質のよい画像を得ることができる。
According to the fifth embodiment, since the image is generated in consideration of the position of the X-ray focal point f, it is possible to eliminate the influence of the positional deviation of the
(第6の実施形態)
第1から第5の実施形態では、重複範囲Rz12と目標範囲Rztとが一致するようコリメータ23を制御しているが、コリメータ23を制御する代わりに、X線焦点fの位置そのものを制御するようにしてもよい。
(Sixth embodiment)
In the first to fifth embodiments, the
第6の実施形態では、X線CT装置100は、コリメータ制御部27に代えて、各目的管電圧下でX線ビーム位置検出部30により検出されたX線ビーム81の位置に基づいて、あるいは、X線焦点検出部40により検出されたX線焦点fの位置に基づいて、X線ビーム81のX線検出器24に対する照射領域Rcのz軸方向の範囲Rzcと、X線検出器24におけるX線ビーム81の検出すべき領域Rtのz軸方向の範囲Rztとが一致するよう、X線管21の電子ビーム(電子線)の軌道を制御する電子ビーム制御部を有する。
In the sixth embodiment, the
図15は、X線管21の要部を示す図であり、図15(1),(2),(3)はそれぞれ側面図、正面図、斜視図を示している。X線管21は、図15(1)に示すように、陰極スリーブ(電子線発生部)21sに内蔵される陰極フィラメント21fから発せられた電子ビーム21eを回転するターゲット電極21tに衝突させて、その衝突領域であるX線焦点fからX線80を発生させる。
FIG. 15 is a view showing a main part of the
例えば、X線投影データの収集を開始する前に、図15(2)に示すような、第1管電圧V1下でのX線焦点fである焦点f1の中心位置と、第2管電圧V2下でのX線焦点fである焦点f2の中心位置とを、それぞれ、所定の原点からの相対座標(Δxf1,Δyf1)、(Δxf2,Δyf2)として求めておく。そして、X線投影データを収集する際に、図15(3)に示すように、第1管電圧V1でX線ビーム81を照射するときには、焦点f1の中心位置が(−Δxf1,−Δyf1)だけずれるように電子ビーム21eの軌道を制御し、第2管電圧V2でX線ビーム81を照射するときには、焦点f2の位置が(−Δxf2,−Δyf2)だけずれるように電子ビーム21eの軌道を制御する。電子ビーム21eの軌道の制御は、例えば、電子ビーム21eに作用する電界または磁界を変化させることにより行うことができる。このようにすれば、X線焦点fを常に原点に位置させることができるので、コリメータ23のスリットSは、X線焦点fがその原点に位置する場合に、X線ビーム81のX線検出器24に対する照射領域Rcのz軸方向の範囲Rzcと、X線検出器24におけるX線ビーム81の検出すべき領域Rtのz軸方向の範囲Rztとが一致するように調整しておけばよい。
For example, before starting the collection of X-ray projection data, as shown in FIG. 15 (2), the center position of the focal point f1, which is the X-ray focal point f under the first tube voltage V1, and the second tube voltage V2. The center position of the focal point f2, which is the lower X-ray focal point f, is obtained as relative coordinates (Δxf1, Δyf1) and (Δxf2, Δyf2) from a predetermined origin, respectively. Then, when collecting the X-ray projection data, as shown in FIG. 15 (3), when the
このような第6の実施形態よれば、X線焦点fの変動を打ち消すように電子ビーム21eの軌道を制御してX線焦点fの位置を固定させるので、X線ビーム81の位置そのものが変動せず、照射領域Rcのz軸方向の範囲Rzcと、検出すべき領域Rtのz軸方向の範囲Rztとを常に一致させることができる。これにより、X線検出器24に対するX線ビーム81の照射領域について余分なマージンを抑えながら、X線ビーム81の検出領域のうち画像の生成に寄与する部分全体へのX線ビーム81の照射を担保することができ、被検体71への被曝を抑えつつ、アーチファクトが低減された画像を得ることが可能となる。
According to the sixth embodiment, since the position of the X-ray focal point f is fixed by controlling the trajectory of the
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
上記の各実施形態では、説明を容易にするため、X線焦点fのz軸方向での位置ずれに対してのみ制御を行っているが、もちろん同様の方法で、X線焦点fのx軸方向での位置ずれに対して制御を行うこともできるし、z軸方向とx軸方向の両方向での位置ずれに対して同時に制御を行うこともできる。 In each of the above-described embodiments, for ease of explanation, control is performed only for the positional shift of the X-ray focal point f in the z-axis direction. It is possible to control the positional deviation in the direction, and it is possible to simultaneously control the positional deviation in both the z-axis direction and the x-axis direction.
また、上記の各実施形態では、X線検出器として多列X線検出器を用いているが、この他、フラットパネル(flat-panel)X線検出器に代表されるマトリクス(matrix)構造の二次元X線エリア(area)検出器を用いてもよい。 In each of the above embodiments, a multi-row X-ray detector is used as the X-ray detector. In addition, a matrix structure represented by a flat-panel X-ray detector is also used. A two-dimensional X-ray area detector may be used.
また、上記の各実施形態では、本発明を医用X線CT装置に適用した場合について説明しているが、本発明は、産業用X線CT装置、または、他の装置と組み合わせたX線CT−PET装置、X線CT−SPECT装置などにも適用可能である。 In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to a medical X-ray CT apparatus is described. However, the present invention is applicable to an industrial X-ray CT apparatus or an X-ray CT combined with another apparatus. -Applicable to PET apparatus, X-ray CT-SPECT apparatus and the like.
また、上記の各実施形態では、撮影に用いるスキャン方式としてノンヘリカルスキャン(アキシャルスキャン)を適用した場合について説明したが、ヘリカルスキャン、ヘリカルシャトルスキャン、あるいは可変ピッチヘリカルスキャン等を適用することもできる。 In each of the above embodiments, the case where a non-helical scan (axial scan) is applied as a scanning method used for imaging has been described. However, a helical scan, a helical shuttle scan, a variable pitch helical scan, or the like can also be applied. .
また、上記の各実施形態では、デュアルエネルギー撮影において目的管電圧として80kVと140kVとを用いているが、他の管電圧を用いてもよい。 In each of the above embodiments, 80 kV and 140 kV are used as target tube voltages in dual energy imaging, but other tube voltages may be used.
また、上記の各実施形態では、上記複数の目的管電圧を2種類の管電圧とした場合について説明したが、3種類以上の管電圧にすることもできる。 In each of the above embodiments, the case where the plurality of target tube voltages are two types of tube voltages has been described. However, three or more types of tube voltages may be used.
1 操作コンソール
2 入力装置
3 中央処理装置
5 データ収集バッファ
6 モニタ
7 記憶装置
10 撮影テーブル
12 クレードル
15 ガントリ回転部
20 走査ガントリ
21 X線管
21e 電子ビーム
21f 陰極フィラメント
21h ハウジング
21s 陰極スリーブ
21t ターゲット電極
22 X線制御部
23 コリメータ
23a,23b 遮蔽棒
23c,23d 遮蔽板
24 X線検出器
24a X線検出素子
24s X線検出面
24R,24L ビーム検出器
25 データ収集装置
26 回転制御部
27 コリメータ制御部
29 ガントリ制御部
30 X線ビーム位置検出部
32 スキャン制御部
33 投影データ処理部
34 前処理部
35 画像生成部
40 X線焦点検出部
71 被検体
80 X線
81 X線ビーム
100 X線CT装置
1
Claims (20)
X線検出素子を前記X線ビームの広がり方向に複数個配列してなる検出素子列を前記X線ビームの厚み方向に複数個配設してなるX線検出器と、
前記X線管と前記X線検出器とを被検体の周りに回転させるとともに、複数の目的管電圧のX線を、前記X線管における同じ位置の前記ターゲット電極におけるX線焦点から、繰り返し切り換えて発生させることにより得られる投影データを収集すべく、前記X線管および前記X線検出器を制御するスキャン制御手段と、
前記X線を扇状のX線ビームに整形するための一つの開口を有するコリメータと、
前記X線ビームの前記厚み方向および前記広がり方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出するX線ビーム位置検出手段と、
前記X線ビーム位置検出手段で検出された各々の前記目的管電圧の前記X線ビームの所定方向の位置が一致しない場合に、当該所定方向の位置に基づいて、各々の前記目的管電圧で発生された前記X線ビームの前記X線検出器における照射領域の前記所定方向における重複範囲と、前記X線検出器における前記X線ビームを検出すべき領域の前記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、前記コリメータの開口を制御するコリメータ制御手段と
を備えるX線CT装置。 An X-ray tube that generates X-rays from an X-ray focal point generated on the target electrode;
An X-ray detector in which a plurality of detection element arrays in which a plurality of X-ray detection elements are arranged in the spreading direction of the X-ray beam are arranged in the thickness direction of the X-ray beam;
The X-ray tube and the X-ray detector are rotated around the subject, and X-rays having a plurality of target tube voltages are repeatedly switched from the X-ray focal point at the target electrode at the same position in the X-ray tube. Scan control means for controlling the X-ray tube and the X-ray detector to collect projection data obtained by
A collimator having one opening for shaping the X-ray into a fan-shaped X-ray beam;
X-ray beam position detecting means for detecting a position in a predetermined direction which is at least one of the thickness direction and the spreading direction of the X-ray beam;
When the position of the target tube voltage detected by the X-ray beam position detecting means does not coincide with the position of the X-ray beam in a predetermined direction, the target tube voltage is generated based on the position of the predetermined direction. An overlapping range in the predetermined direction of an irradiation region of the X-ray beam in the X-ray detector, and a target range that is a range in the predetermined direction of the region in the X-ray detector to detect the X-ray beam Collimator control means for controlling the aperture of the collimator so that
An X-ray CT apparatus comprising:
The collimator control means, before starting the collection of the projection data, based on the position of the detected X-ray beam in the predetermined direction so that the overlapping range and the target range match. The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the opening of the collimator is controlled.
前記X線ビーム位置検出手段は、前記投影データの収集を開始してから終了するまでの間に、各々の前記目的管電圧で発生された前記X線ビームの前記所定方向の位置を複数回にわたって検出し、
前記コリメータ制御手段は、前記X線ビームの前記所定方向の位置に基づいて、前記重複範囲が前記目標範囲に近づくよう前記コリメータの開口を制御する請求項1に記載のX線CT装置。
The scanning means sequentially switches the tube voltage every one view or a predetermined number of two or more views,
The X-ray beam position detecting means determines the position of the X-ray beam generated at each target tube voltage in the predetermined direction a plurality of times during the period from the start to the end of the acquisition of the projection data. Detect
The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the collimator control unit controls an opening of the collimator based on a position of the X-ray beam in the predetermined direction so that the overlapping range approaches the target range.
前記コリメータ制御手段は、前記管電圧の切換えの繰返し周期または該繰返し周期の整数倍の周期に同期して前記コリメータの開口を制御する請求項3に記載のX線CT装置。
The X-ray beam position detecting means detects the position of the X-ray beam in the predetermined direction at least every time the tube voltage is switched.
The X-ray CT apparatus according to claim 3, wherein the collimator control means controls the opening of the collimator in synchronization with a repetition cycle of switching the tube voltage or a cycle that is an integral multiple of the repetition cycle.
The X-ray beam position detection means includes a beam detector configured by arranging a plurality of the detection elements in the predetermined direction in a region through which an end of the X-ray beam in the predetermined direction passes. The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the position of the X-ray beam in the predetermined direction is calculated based on a signal intensity profile output from a detector.
7. The image processing device according to claim 1, further comprising: an image generation unit configured to generate a dual energy image in which a specific substance of the subject is emphasized or suppressed based on the collected projection data as the target image. X-ray CT apparatus described in 1.
前記X線ビーム位置検出手段は、前記X線ビームの前記所定方向の位置を1ビューごとに検出し、
前記コリメータ制御手段は、前記設定された1ビュー当たりの収集時間に応じて定まるビュー数ごとに前記コリメータの開口を制御する、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のX線CT装置。
It further comprises an imaging condition setting means for setting the collection time per view of the projection data,
The X-ray beam position detecting means detects the position of the X-ray beam in the predetermined direction for each view.
The X-ray CT according to any one of claims 1 to 7, wherein the collimator control unit controls the opening of the collimator for each number of views determined according to the set acquisition time per view. apparatus.
X線検出素子を前記X線ビームの広がり方向に複数個配列してなる検出素子列を前記X線ビームの厚み方向に複数個配設してなるX線検出器と、
前記X線管と前記X線検出器とを被検体の周りに回転させるとともに、複数の目的管電圧のX線を、前記X線管における同じ位置の前記ターゲット電極におけるX線焦点から、繰り返し切り換えて発生させることにより得られる投影データを収集すべく、前記X線管および前記X線検出器を制御するスキャン制御手段と、
前記X線を扇状のX線ビームに整形するための一つの開口を有するコリメータと、
前記X線管の前記X線焦点の前記厚み方向および前記広がり方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出するX線焦点検出手段と、
前記X線焦点位置検出手段で検出された各々の前記目的管電圧の前記X線焦点の所定方向の位置が一致しない場合に、当該所定方向の位置に基づいて、各々の前記目的管電圧で発生された前記X線ビームの前記X線検出器における照射領域の前記所定方向における重複範囲と、前記X線検出器における前記X線ビームを検出すべき領域の前記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、前記コリメータの開口を制御するコリメータ制御手段と
を備えるX線CT装置。 An X-ray tube that generates X-rays from an X-ray focal point generated on the target electrode;
An X-ray detector in which a plurality of detection element arrays in which a plurality of X-ray detection elements are arranged in the spreading direction of the X-ray beam are arranged in the thickness direction of the X-ray beam;
The X-ray tube and the X-ray detector are rotated around the subject, and X-rays having a plurality of target tube voltages are repeatedly switched from the X-ray focal point at the target electrode at the same position in the X-ray tube. Scan control means for controlling the X-ray tube and the X-ray detector to collect projection data obtained by
A collimator having one opening for shaping the X-ray into a fan-shaped X-ray beam;
X-ray focus detection means for detecting a position in a predetermined direction that is at least one of the thickness direction and the spreading direction of the X-ray focus of the X-ray tube;
When the position of the target tube voltage detected by the X-ray focal point position detection means does not coincide with the position of the X-ray focal point in a predetermined direction, the target tube voltage is generated based on the position of the predetermined direction. An overlapping range in the predetermined direction of an irradiation region of the X-ray beam in the X-ray detector, and a target range that is a range in the predetermined direction of the region in the X-ray detector to detect the X-ray beam Collimator control means for controlling the aperture of the collimator so that
An X-ray CT apparatus comprising:
The collimator control means, before starting the collection of the projection data, based on the position of the detected X-ray focal point in the predetermined direction so that the overlapping range and the target range coincide with each other. The X-ray CT apparatus according to claim 9, wherein the X-ray CT apparatus controls the aperture of the X-ray.
前記X線焦点検出手段は、前記投影データの収集を開始してから終了するまでの間に、各々の前記目的管電圧で発生された前記X線焦点の前記所定方向の位置を複数回にわたって検出し、
前記コリメータ制御手段は、前記X線焦点の前記所定方向の位置に基づいて、前記重複範囲が前記目標範囲に近づくよう前記コリメータの開口を制御する請求項9に記載のX線CT装置。
The scan control means sequentially switches the tube voltage every one view or a predetermined number of views of two or more,
The X-ray focus detection means detects the position in the predetermined direction of the X-ray focus generated at each target tube voltage a plurality of times during the period from the start to the end of the collection of the projection data. And
The X-ray CT apparatus according to claim 9, wherein the collimator control unit controls an opening of the collimator so that the overlapping range approaches the target range based on a position of the X-ray focal point in the predetermined direction.
前記コリメータ制御手段は、前記管電圧の切換え周期または該切換え周期の整数倍の周期に同期して前記コリメータの開口の位置を制御する請求項11に記載のX線CT装置。
The X-ray focus detection means detects the position of the X-ray focus in the predetermined direction at least every time the tube voltage is switched,
The X-ray CT apparatus according to claim 11, wherein the collimator control means controls the position of the opening of the collimator in synchronization with a switching cycle of the tube voltage or a cycle that is an integral multiple of the switching cycle.
The X-ray focus detection means includes a beam detector configured by arranging a plurality of the detection elements in the predetermined direction in a region where an end of the X-ray beam in the predetermined direction passes. The X-ray CT apparatus according to any one of claims 9 to 12, wherein a position of the X-ray focal point in the predetermined direction is calculated based on a signal intensity profile output from a scanner.
15. The image processing device according to claim 9, further comprising: an image generation unit configured to generate, as the target image, a dual energy image in which a specific substance of the subject is emphasized or suppressed based on the collected projection data. X-ray CT apparatus described in 1.
The image generation unit calculates a projection direction of the projection data for each view based on the position of the X-ray focal point detected by the X-ray focus detection unit, and the dual energy image is also calculated based on the projection direction. The X-ray CT apparatus according to claim 15, which is generated.
前記コリメータ制御手段は、前記X線焦点の大きさにも基づいて前記コリメータの開口を制御する、請求項9から請求項16のいずれか1項に記載のX線CT装置。
The X-ray focus detection means further detects the size of the X-ray focus;
The X-ray CT apparatus according to any one of claims 9 to 16, wherein the collimator control unit controls an opening of the collimator based on a size of the X-ray focal point.
前記X線焦点検出手段は、前記X線焦点の前記所定方向の位置を1ビューごとに検出し、
前記コリメータ制御手段は、前記設定された1ビュー当たりの収集時間に応じて定まるビュー数ごとに前記コリメータの開口を制御する、請求項9から請求項17のいずれか1項に記載のX線CT装置。
It further comprises an imaging condition setting means for setting the collection time per view of the projection data,
The X-ray focus detection means detects the position of the X-ray focus in the predetermined direction for each view,
The X-ray CT according to any one of claims 9 to 17 , wherein the collimator control means controls the opening of the collimator for each number of views determined according to the set acquisition time per view. apparatus.
複数のX線検出素子を前記X線ビームの広がり方向に配列してなる検出素子列を前記X線ビームの厚み方向に複数個配設してなるX線検出器と、
前記X線管と前記X線検出器とを被検体の周りに回転させるとともに、複数の目的管電圧のX線を、前記X線管における同じ位置の前記ターゲット電極におけるX線焦点から、繰り返し切り換えて発生させることにより得られる投影データを収集すべく、前記X線管および前記X線検出器を制御するスキャン制御手段と、
前記X線を扇状のX線ビームに整形するための一つの開口を有するコリメータと、
前記X線ビームの前記厚み方向および前記広がり方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出するX線ビーム位置検出手段と、
前記X線ビーム位置検出手段で検出された各々の前記目的管電圧の前記X線ビームの所定方向の位置が一致しない場合に、当該所定方向の位置に基づいて、各々の前記目的管電圧で発生された前記X線ビームの前記X線検出器における照射領域の前記所定方向における重複範囲と、前記X線検出器における前記X線ビームを検出すべき領域の前記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、前記電子線の軌道を制御する電子線制御手段と
を備えるX線CT装置。 An X-ray tube having an electron beam generator and a target electrode, and generating an X-ray by collision of the electron beam generated by the electron beam generator with the target electrode;
An X-ray detector in which a plurality of detection element arrays in which a plurality of X-ray detection elements are arranged in the X-ray beam spreading direction are arranged in the thickness direction of the X-ray beam;
The X-ray tube and the X-ray detector are rotated around the subject, and X-rays having a plurality of target tube voltages are repeatedly switched from the X-ray focal point at the target electrode at the same position in the X-ray tube. Scan control means for controlling the X-ray tube and the X-ray detector to collect projection data obtained by
A collimator having one opening for shaping the X-ray into a fan-shaped X-ray beam;
X-ray beam position detecting means for detecting a position in a predetermined direction which is at least one of the thickness direction and the spreading direction of the X-ray beam;
When the position of the target tube voltage detected by the X-ray beam position detecting means does not coincide with the position of the X-ray beam in a predetermined direction, the target tube voltage is generated based on the position of the predetermined direction. An overlapping range in the predetermined direction of an irradiation region of the X-ray beam in the X-ray detector, and a target range that is a range in the predetermined direction of the region in the X-ray detector to detect the X-ray beam Electron beam control means for controlling the trajectory of the electron beam so that
An X-ray CT apparatus comprising:
X線検出素子を前記X線ビームの広がり方向に複数個配列してなる検出素子列を前記X線ビームの厚み方向に複数個配設してなるX線検出器と、
前記X線管と前記X線検出器とを被検体の周りに回転させるとともに、複数の目的管電圧のX線を、前記X線管における同じ位置の前記ターゲット電極におけるX線焦点から、繰り返し切り換えて発生させることにより得られる投影データを収集すべく、前記X線管および前記X線検出器を制御するスキャン制御手段と、
前記X線を扇状のX線ビームに整形するための一つの開口を有するコリメータと、
前記X線管の前記X線焦点の前記厚み方向および前記広がり方向の少なくとも一方である所定方向の位置を検出するX線焦点検出手段と、
前記X線焦点位置検出手段で検出された各々の前記目的管電圧の前記X線焦点の所定方向の位置が一致しない場合に、当該所定方向の位置に基づいて、各々の前記目的管電圧で発生された前記X線ビームの前記X線検出器における照射領域の前記所定方向における重複範囲と、前記X線検出器における前記X線ビームを検出すべき領域の前記所定方向の範囲である目標範囲とが一致するよう、前記電子線の軌道を制御する電子線制御手段と
を備えるX線CT装置。 An X-ray tube having an electron beam generator and a target electrode, and generating an X-ray by collision of the electron beam generated by the electron beam generator with the target electrode;
An X-ray detector in which a plurality of detection element arrays in which a plurality of X-ray detection elements are arranged in the spreading direction of the X-ray beam are arranged in the thickness direction of the X-ray beam;
The X-ray tube and the X-ray detector are rotated around the subject, and X-rays having a plurality of target tube voltages are repeatedly switched from the X-ray focal point at the target electrode at the same position in the X-ray tube. Scan control means for controlling the X-ray tube and the X-ray detector to collect projection data obtained by
A collimator having one opening for shaping the X-ray into a fan-shaped X-ray beam;
X-ray focus detection means for detecting a position in a predetermined direction that is at least one of the thickness direction and the spreading direction of the X-ray focus of the X-ray tube;
When the position of the target tube voltage detected by the X-ray focal point position detection means does not coincide with the position of the X-ray focal point in a predetermined direction, the target tube voltage is generated based on the position of the predetermined direction. An overlapping range in the predetermined direction of an irradiation region of the X-ray beam in the X-ray detector, and a target range that is a range in the predetermined direction of the region in the X-ray detector to detect the X-ray beam Electron beam control means for controlling the trajectory of the electron beam so that
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