JPH05220135A - Ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明のＣＴ装置は、広い範囲を迅速にスキ
ャンすることが出来、しかも精細な断層画像を必要とす
る部位を指定することの出来るＣＴ装置を提供すること
を目的とする。 【構成】 本発明のＣＴ装置は、対向して配置される放
射線源と放射線検出手段との間に移動自在に被検体を配
置し、この被検体の周囲を前記放射線源と放射線検出手
段からなる撮影系が回転する間に当該被検体を移動させ
ながらスキャンを行いデータを得るＣＴ装置において、
前記スキャンの間に前記被検体の移動速度を前記撮影系
の回転速度に対して相対的に変更する制御手段と、前記
被検体の位置を検出する位置検出手段と、この位置検出
手段により得られる被検体の位置と前記放射線検出手段
の出力データとを用いて補間処理を行い任意の断層面に
係るデータを得る処理手段とを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体にＸ線等の放射
線を照射して得られるデータから当該被検体の断層像を
再構成するＣＴ装置に関し、特に被検体を周回方向にス
キャンする際に当該被検体を体軸方向に移動させる、い
わゆるヘリカルスキャンを行うＣＴ装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＴ装置が種々提案されている。
例えば放射線源としてのＸ線管及び検出器からなる撮影
系を被検体を中心に該被検体の回りに回転させるととも
に、被検体を体軸方向（撮影系が形成する円に対して垂
直な方向）に移動させるいわゆるヘリカルスキャンを行
うものが提案されている。

【０００３】この場合には図１５の斜視図に示すよう
に、Ｘ線管の被検体に対する相対的な軌跡は「らせん」
形状を描く。そのため、画像の再構成を行う際には、必
要とする位置のデータを補間によって求める必要があ
る。

【０００４】例えば図１６において点Ｄ_1Cと点Ｄ_mCとを
含む平面の断層画像Ｉｍｇを得るために、まず前記らせ
ん形軌跡上にある点Ｄ_1Aと点Ｄ_1Bにおけるデータを求
め、次に点Ｄ_1Aと点Ｄ_1Cとの間の距離と点Ｄ_1Cと点Ｄ_1B
との間の距離の比に応じて、この点Ｄ_1Aにおけるデータ
と点Ｄ_1Bにおけるデータとから点Ｄ_1Cにおけるデータ値
を補間する。以下同様にして点Ｄ_1C、Ｄ_2C、…、Ｄ_mC、
Ｄ_(m+1)C、…におけるデータを順次補間していくことに
より、断層面を１回転したのに相当するだけの分のデー
タを得て、さらに画像の再構成を行い、被検体の断層像
を得る。このようなヘリカルスキャンには、短時間で被
検体の３次元的な情報を得ることができるという長所が
ある。

【０００５】また、Ｘ線管及び検出器からなる撮影系を
回転させずに被検体Ｐのみを体軸方向に移動させて撮影
を行えば、被検体の透視像（スキャノグラム）を得るこ
ともできる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
検査においては精密検査を必要とする部分（図１５中、
ＲＯＩで示す関心領域）の断層画像のほかに、この精密
検査の部分の周囲部分の断層画像が、いわゆるスクリー
ニング検査用として必要とされる。そのため、まず図１
５（ａ）に示すようにスクリーニング検査用として、寝
台を所定の一定速度で移動しながらヘリカルスキャンを
行った後、一旦寝台を精密検査が必要とされる部分まで
戻した後、次に図１５（ｂ）に示すように、先の所定速
度より遅い一定速度で寝台を移動しながら、ヘリカルス
キャンのピッチを「密」にして行うようにしている。

【０００７】そのため、スクリーニング検査のためのス
キャンを行った後に、一旦寝台を精密検査が必要とされ
る部分まで戻し、位置合わせの後に精密検査のためのス
キャンを寝台速度を遅くして行わなければならず検査に
時間と手間の掛かるものとなっていた。また精密検査を
必要とする部分ＲＯＩでは２回に亘ってＸ線の照射を行
うことになり好ましいことではない。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、広い範囲を迅速にスキャンすることが出来、しかも
精細な断層画像を必要とする部位を指定することの出来
るＣＴ装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、対向して配置される放射線源と放射線検出手
段との間に移動自在に被検体を配置し、この被検体の周
囲を前記放射線源と放射線検出手段からなる撮影系が回
転する間に当該被検体を移動させながらスキャンを行い
データを得るＣＴ装置において、前記スキャンの間に前
記被検体の移動速度を前記撮影系の回転速度に対して相
対的に変更する制御手段と、前記被検体の位置を検出す
る位置検出手段と、この位置検出手段により得られる被
検体の位置と前記放射線検出手段の出力データとを用い
て補間処理を行い任意の断層面に係るデータを得る処理
手段とを有すること要旨とする。

【００１０】

【作用】本発明のＣＴ装置は、対向して配置される放射
線源と放射線検出手段との間に移動自在に配置される被
検体の周囲を当該放射線源と放射線検出手段からなる撮
影系を回転させ、この回転の間に当該被検体を移動させ
ることにより、いわゆるヘリカルスキャンを行う。この
とき、当該撮影系の回転速度に対して相対的に被検体の
移動速度を変更することにより、ヘリカルスキャンのピ
ッチを変更し、得られる断層面と断層面との間の距離の
粗密状態を適宜変更して、検査時間の短縮と被爆量の削
減と高精度の断層画像の取得とを両立するものである。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る一実施例
を説明する。

【００１２】第１図は本発明に係る一実施例のＸ線ＣＴ
装置の構成を概略的に示すブロック図である。

【００１３】図１において、架台１は、Ｘ線管３、Ｘ線
検出器５、データ収集部７、寝台９、寝台駆動部１１及
び寝台位置検出器１３等によって構成される。

【００１４】放射線源としてのＸ線管３は、架台１の外
部に設けられる高電圧発生装置２７から高電圧を供給さ
れてＸ線を発生し被検体Ｐに向けてＸ線を照射するもの
で、高電圧発生装置２７はＸ線制御装置２５の制御に従
って高電圧を発生する。また、放射線検出手段としての
Ｘ線検出器５は、Ｘ線管３と対向して配置され、照射さ
れるＸ線量に応じた信号を出力する多数のＸ線検出素子
からなるものである。

【００１５】さらにデータ収集部（いわゆるＤＡＳ）７
は、Ａ／Ｄ変換部等によって構成され、前記Ｘ線検出器
５の多数のＸ線検出素子及び寝台位置検出器１３から同
時にかつ並列的（パラレル）に検出され出力されるアナ
ログ撮像データをマルチプレクサで順番に読み出した後
にデジタルデータに変換した後に、架台１の外部、例え
ばオペレータ室に設けられるＦＲＵ１５に当該デジタル
データを出力するものである。

【００１６】寝台９は、載置した被検体Ｐを当該被検体
Ｐの体軸方向及び対軸と垂直な方向に移動可能に構成さ
れており、被検体Ｐを載置する際には架台１から離間し
た位置で寝台面を低く位置させ、撮像時には被検体Ｐの
撮像を所望とする範囲が前記Ｘ線管３とＸ線検出器５の
対の回動中心に位置するように調整される。

【００１７】また、撮像時にはＸ線管３とＸ線検出器５
の対を被検体Ｐの体軸を中心に回転させると共に、寝台
駆動部１１で寝台９を当該被検体Ｐの体軸方向に移動さ
せることにより、Ｘ線管３とＸ線検出器５の被検体Ｐに
対する相対的な軌跡が螺旋形状を描く、いわゆるヘリカ
ルスキャンを行うことが出来る。

【００１８】また、この寝台９を体軸方向に移動したと
きの、寝台９のＸ線管３とＸ線検出器５の対に対する位
置は、寝台位置検出器１３によって検出される。図７に
寝台位置検出器１３の一例として、ロータリエンコーダ
１３ａを用いた場合を示す。

【００１９】図７を参照するに、寝台駆動部１１はクラ
ッチブレーキ１１ａ、減速機１１ｂ、モータ１１ｃ、ド
ライブスプロケット１１ｄ、チェーン１１ｅ、連結金具
１１ｆ、テンションスプロケット１１ｇによって構成さ
れる。また、ロータリエンコーダ１３ａはこのクラッチ
ブレーキ１１ａの回転軸に直結されており、モータ１１
ｃの駆動力は減速機１１ｂで回転速度が減速され、クラ
ッチブレーキ１１ａを介して回転駆動され、該回転軸が
所定の回転角度だけ回転する毎にパルスを出力する。

【００２０】例えば、１パルスが寝台９の移動距離０．
１ｍｍに相当するものとし、また画像表示部１７ａの画
素サイズを０．５ｍｍとするとき、ロータリエンコーダ
１３ａから５パルスが出力されると、寝台９が０．５ｍ
ｍだけ移動したことが判別され、画像表示部１７ａに表
示され撮像位置を示すカーソルを１画素分（但し、等倍
のとき）だけ移動する。

【００２１】さらに、スキャン開始時と終了時の寝台９
の位置からスキャン時の寝台９の移動距離を求め、この
移動距離をサンプル数で等分することにより各サンプリ
ングデータに対する寝台９上の位置を算出することも使
用可能である。この場合には、操作者が指示したスキャ
ン開始位置、スキャン終了位置に対して実際のスキャン
開始位置、スキャン終了位置にはずれが生じるので、実
際のスキャン開始位置、スキャン終了位置に対する寝台
９上の位置を予め測定し、移動距離Ｌをサンプル数で等
分して各サンプリングデータの寝台９上の位置を求め
る。

【００２２】ＦＲＵ（Ｆｉｒｓｔ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕ
ｃｔ Ｕｎｉｔ）１５は、前処理部、画像再構成装置１
５ａ等によって構成され、この画像再構成装置１５ａ
は、被検体Ｐの特定断面の断層画像を再構成する処理部
であって、撮像データにぼけや解像度等の基本的な性質
を付与するコンボリューション（Ｃｏｍｖｏｌｕｔｉｏ
ｎ）積分を行うコンボリューション処理及び画像の再構
成を行うバックプロジェクション処理をそれぞれ施し特
定断面に対する断層画像を再構成するものである。

【００２３】操作部１７は、画像表示部１７ａ及び操作
コンソール１７ｂによって構成され、画像表示部１７ａ
は接続される画像再構成装置１５ａによって再構成され
た所望とする特定断面の断層画像及び作動状態等の各種
データを表示するものであって、ＣＲＴディスプレイ等
が用いられる。また、操作コンソール１７ｂは、コンピ
ュータ１９にプログラムやデータの入力及び各種作動を
指示するためのキーボード及び後述する図１０に示すよ
うな寝台９の移動速度調整手段としてのスライドボリュ
ームを有して、寝台の移動速度を指１本で容易に変更し
得るようになっている。この移動速度調整手段にはスラ
イドボリュームの外、スライダックのアクセル（例え
ば、足踏み式のペダル）、トラックボール及びジョイフ
ルスティク等が用いられる。

【００２４】コンピュータ１９は、ＦＲＵ１５、操作部
１７、画像記憶装置２１、機構制御装置２３及びＸ線制
御装置２５のそれぞれと接続され、ＣＴ装置全体を制御
する。また、コンピュータ１９に内蔵される記憶装置
は、コンピュータ１９における各種制御を行うためのプ
ログラム等を記憶するためのものであり、本実施例にお
いては後述する検査手順に係るデータも記憶している。

【００２５】画像記憶装置２１は、主に画像再構成装置
１５ａで再構成された断層像を記憶するものである。

【００２６】機構制御装置２３は、架台制御部２３ａ及
び寝台制御部２３ｂによって構成され、それぞれコンピ
ュータ１９の制御に従って、架台制御部２３ａは主にＸ
線管３とＸ線検出器５の対の回動を制御するもので、寝
台制御部２３ｂは主に寝台駆動部１１を制御して、被検
体Ｐを寝台９に載置する際には架台１から離間した位置
で寝台面を低く位置させ、撮像時には被検体Ｐの撮像を
所望とする範囲が前記Ｘ線管３とＸ線検出器５の対の回
動中心に位置するように調整し、さらにヘリカルスキャ
ンを行う際には寝台９をＸ線管３とＸ線検出器５の対の
回動に同期させて、被検体Ｐの体軸方向に移動させる。

【００２７】Ｘ線制御装置２５は、コンピュータ１９の
制御に従って高電圧発生装置２７から供給される高電圧
の電力をＸ線発生部１に印加するものである。また、高
電圧発生装置２７は、高圧トランス等を有して高電圧の
電力を発生してＸ線発生部１に供給する。

【００２８】次に、上記構成に基づき本実施例の動作及
び作用を図２乃至図６を参照して説明する。

【００２９】このＸ線ＣＴ装置においては、撮影時には
架台１内に設置されたＸ線管３とＸ線検出器５が被検体
Ｐの周囲を連続して回転するとともに、被検体Ｐを載置
した寝台９が寝台駆動回路５によって、被検体Ｐの体軸
方向（Ｘ線管３及びＸ線検出器５が描く円に対して略垂
直な方向）に、まず早い速度で、続いてゆっくりとした
速度で、さらに先の早い速度で駆動される。すなわち、
図２に示すように、Ｘ線管３及びＸ線検出器５の被検体
Ｐに対する相対的な軌跡が螺旋形状を描くヘリカルスキ
ャンを、まず粗いピッチで、次にこの粗いヘリカルスキ
ャンに連続して密なピッチで、さらに粗いピッチでスキ
ャンを行う。このときＸ線管３は高電圧発生装置２７に
より高電圧電力を供給されて被検体ＰにＸ線を照射し、
Ｘ線検出器５が被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。

【００３０】Ｘ線検出器５で検出された被検体ＰのＸ線
吸収係数に関するデータは電気信号としてデータ収集部
７に送られ、ここでＡ／Ｄ変換等の処理が行われた後Ｆ
ＲＵ１５に送られる。ＦＲＵ１５はこのデータを基に対
数変換等の処理を行って得られる投影データを画像記憶
装置２１の磁気ディスクに送り、該磁気ディスクに上記
ヘリカルスキャンにより得られた全データが保存され
る。

【００３１】画像再構成装置１５ａは画像記憶装置２１
から投影データを読出し、これらのデータに演算処理を
行って画像を再構成する。この再構成画像は画像記憶装
置２１に保存される一方、画像表示部１７ａの表示モニ
タの画面上に被検体Ｐの断層像として表示される。

【００３２】また、ＦＲＵ１５で得られた投影データは
スキャノグラム作成手段で被検体Ｐの透視像であるスキ
ャノグラムを作成することができる。作成されたスキャ
ノグラムは画像記憶装置２１に保存される一方、表示モ
ニタ１２の画面上に表示される（例えば、図８及び図９
を参照）。

【００３３】上記寝台位置検出器１３により得られた寝
台９の位置情報はデータ収集部７及びＦＲＵ１５を介し
てコンピュータ１９に送られ、図３に示すように、サン
プリングデータの寝台９上の位置と断層面位置の寝台９
上の位置との距離より求めた重み係数を用いて補間処理
が行われる。ここで、寝台速度が一定であるときには
（図３（ａ）参照）、従来の補間処理が採用され、寝台
速度が加速時にあるときには（図３（ｂ）参照）、後述
するスキャンデータフォーマットを用いた補間処理が採
用される。

【００３４】次に、図４及び図５を参照して、寝台速度
が加速時にあるときのスキャンデータフォーマットと画
像再構成について説明する。すなわち、図４に示すデー
タＤ_nAとデータＤ_nBから求めようとする断層面のデータ
Ｄ_nCを補間処理で求めるパラメータとして寝台位置を用
いることにより、寝台速度が変化しているような場合で
あっても、図５に示すスキャンデータフォーマットか
ら、再構成の基となるデータを容易に作成することがで
きる。

【００３５】図６に本実施例の作用をまとめて示す。例
えば、寝台９の移動速度が遅い等速度であるときには得
られるデータは密であり、補間データは正確である反
面、データ収集にはより長い時間が必要とされる。ま
た、移動速度が速い等速度である場合には得られるデー
タは粗であり、補間データは誤差が大きくなる反面、デ
ータ収集時間は速く被爆量も少なくてすむという利点が
ある。

【００３６】このように、本実施例によれば、スクリー
ニング検査を行う際には広い範囲を迅速にスキャンする
ことが出来、しかも精細な断層画像を必要とする精密検
査を行う部位に対するスキャンも同時に行うことができ
るので、全体としての検査時間及び被爆量を少なくする
ことができる。

【００３７】次に、図８乃至図１４を参照して、スキャ
ノグラムを基に撮像範囲及びこの撮像範囲内におけるス
クリーニング検査範囲と精密検査範囲の区分けをプラン
ニングする場合について説明する。

【００３８】まず、図８において、被検体Ｐのスキャノ
グラムにおける撮像範囲を線状のカーソルＣを移動して
設定する。このとき、図９に示すように被検体Ｐの側面
のスキャノグラムを使用して、撮像面Ｓ₁ 、Ｓ₃ 、Ｓ₅
を順次設定するようにしても良い。設定は、図１０に示
すように操作コンソール１７ｂのスライドボリュームを
操作して行う。また、この操作コンソール１７ｂで設定
された撮像面Ｓに従って、コンピュータ１９が寝台制御
部２３ｂを介して寝台駆動部１１を駆動して、寝台９の
位置と寝台の移動速度（以下、単に寝台速度ともいう）
を制御する。

【００３９】図１１に示すように寝台速度を早くするこ
とによりスパイラルのピッチが粗になり、迅速なスクリ
ーニング検査を行うのに最適となり、また寝台速度を遅
くすることによりスパイラルのピッチが密になり、精緻
な精密検査を行うのに最適となる。

【００４０】このようにして得られた断層像は、例えば
図１２に示すように、被検体Ｐのスキャノグラムを主画
面１７Ａ上に示すと共にこのスキャノグラム上に示され
る撮像面Ｓ₉ に対応する断層像を副画面１７Ｂに示す事
により検査の効率化を計ることが可能となる。このと
き、副画面１７Ｂには断層像の外、寝台速度或いは寝台
位置を表示するようにしても良い。

【００４１】また、図１３に示すようにスキャノグラム
上にスクリーニング検査を行う撮像面Ｓ₁₁と撮像面Ｓ₁₃
との間に精密検査を行う撮像面（領域）Ｓ₁₅を示すこと
により、スキャノグラム上でスクリーニング検査範囲と
精密検査範囲との位置関係をより容易に判別することが
できる。

【００４２】さらに、図１４に示すようにスキャノグラ
ム上のカーソルＣa と連動して動くカーソルＣb を前記
図１１のグラフ上にそれぞれ設けるようにすることによ
り、寝台速度を容易に設定することができる。なお、図
１４に示すカーソルＣa とカーソルＣb は点滅状態であ
り、これにより寝台速度の設定中であることが判別され
る。

【００４３】上述したように、本実施例の表示方法によ
れば、ヘリカルスキャンにおける寝台の速度情報や位置
情報を視覚的に判りやすく表示することが可能となるの
で、Ｘ線ＣＴ装置の操作者はこれらを簡単に把握するこ
とができる。

【００４４】尚、架台１に投光器を設けて、スキャン位
置を把握し易くするようにしても良い。

【００４５】尚、上記の実施例ではいわゆる第３世代の
Ｘ線ＣＴ装置に適用した場合を例にとって説明したが、
本発明はこれに限定されること無く、例えば検出器が円
環状に配設され、Ｘ線管等の任意の放射線源が被検体の
周囲を回転しながら、適宜放射線を射出する、いわゆる
第４世代のＣＴ装置に適用することができるものであ
り、その場合には、さらに撮像時間を短縮することがで
き本発明の効果をさらに高めることができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明のＣＴ装置
は、スキャンの間に被検体の移動速度を放射線源と放射
線検出手段とからなる撮影系の回転速度に対して相対的
に変更してスパイラルのピッチを変更することができる
ので、一回の一方向へのスキャンで、スパイラルのピッ
チを広くすることで広い範囲を迅速にスキャンすること
が出来、精細な断層画像を必要とする部位にあってスパ
イラルのピッチを狭めることで容易に対応することがで
きる。これにより、放射線の照射を最低限に押さえるこ
とができると共に、精密検査用とスクリーニング検査用
の断層像を迅速にかつ容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の概略の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】ヘリカルスキャンにおける寝台速度の変更を模
式的に示す図である。

【図３】寝台速度が一定の場合と変化している場合の補
間法を説明するための図である。

【図４】寝台速度の加速時におけるヘリカルスキャンの
画像再構成の際のデータ補間を説明するための図であ
る。

【図５】スキャンデータフォーマットを示す図である。

【図６】寝台速度の変更に伴う作用を説明する図であ
る。

【図７】図１に示した寝台駆動部と寝台位置検出器の機
構的部分の要部を具体的に示す図である。

【図８】画像表示部における表示例を示す図である。

【図９】画像表示部における表示例を示す図である。

【図１０】寝台速度の調整装置の構成を示す図である。

【図１１】寝台速度と時間との関係を示す図である。

【図１２】画像表示部における表示例を示す図である。

【図１３】画像表示部における表示例を示す図である。

【図１４】画像表示部における表示例を示す図である。

【図１５】従来のヘリカルスキャンの動作を説明するた
めの図である。

【図１６】従来のヘリカルスキャンにおける画像再構成
の際のデータ補間の様子を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 架台 ３ Ｘ線管 ５ Ｘ線検出器 ７ データ収集部 ９ 寝台 １１ 寝台駆動部 １３ 寝台位置検出器 １５ ＦＲＵ １５ａ 画像再構成装置 １７ 操作部 １７ａ 画像表示部 １７ｂ 操作コンソール １９ コンピュータ ２１ 画像記憶装置 ２３ 機構制御装置 ２３ａ 架台制御部 ２３ｂ 寝台制御部 ２５ Ｘ線制御装置 ２７ 高電圧発生装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林原 良 栃木県大田原市下石上1385番の１ 東芝メ ディカルエンジニアリング株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向して配置される放射線源と放射線検
   出手段との間に移動自在に被検体を配置し、この被検体
   の周囲を前記放射線源と放射線検出手段からなる撮影系
   が回転する間に当該被検体を移動させながらスキャンを
   行いデータを得るＣＴ装置において、 前記スキャンの間に前記被検体の移動速度を前記撮影系
   の回転速度に対して相対的に変更する制御手段と、 前記被検体の位置を検出する位置検出手段と、 この位置検出手段により得られる被検体の位置と前記放
   射線検出手段の出力データとを用いて補間処理を行い任
   意の断層面に係るデータを得る処理手段とを有すること
   を特徴とするＣＴ装置。