JPH06269443A

JPH06269443A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JPH06269443A
Application number: JP5057645A
Authority: JP
Inventors: Tadaharu Kobayashi; 忠晴小林; Masahiko Yamazaki; 正彦山崎; Mitsuru Hachiman; 満八幡; Yasuo Saito; 泰男斉藤
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 1993-03-18
Filing date: 1993-03-18
Publication date: 1994-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｘ線管の熱的状態によって変化するＸ線焦点
位置の移動があってもリング状アーチファクトの生じる
ことのないＸ線ＣＴ装置を提供すること。【構成】Ｘ線管２におけるＸ線焦点のスライス方向の
位置を測定するＸ線焦点位置測定手段２２，２３と、前
記Ｘ線管の熱的状態によって変動するＸ線焦点の各々の
位置における前記Ｘ線検出器３の各チャネルの感度特性
を測定する手段１６と、これら感度特性を記憶する手段
２１と、撮影時に測定されたＸ線焦点の位置と予め測定
し記憶されている各Ｘ線焦点位置におけるＸ線検出器の
各チャネルの感度特性からＸ線焦点の変動によるＸ線検
出器の各チャネルの感度特性の変動を補正する補正デー
タを作成する手段２８と、この補正データによって撮影
時に得られるＸ線検出器の各チャネルの出力データを演
算処理する手段１７とを有すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線管におけるＸ線焦
点の位置の移動によるＸ線検出器の各チャネルの出力変
動を補正できるようにしたＸ線ＣＴ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置は、照射線としてＸ線を用
い、被検者の各部のＸ線吸収度に応じた分布を再生画像
として得るものであり、その概略構成図を図７に示す。
図７において、被検者１を挟んでＸ線管２とＸ線検出器
３が常に対向して配置されており、Ｘ線管２から発せら
れたＸ線は人体にて一部吸収され、残りが透過Ｘ線とし
てＸ線検出器３に到達し、検出されて投影データとな
る。得られた投影データはデータ収集装置から画像再構
成演算装置に送られコンピュータを介して処理されて画
像表示装置に表示したり、画像記憶装置に貯蔵したりす
る。この場合、Ｘ線管２やＸ線検出器３やＸ線を発生さ
せるための高電圧発生装置４やデータ収集装置は図８に
示す架台５に内蔵され回転しながら被検者１を撮影す
る。そして、被検者１は、この架台５の開口部８におい
て、Ｘ線管２とＸ線検出器３の間の撮影領域内に撮影位
置を正確に位置決めするために設けられた寝台６上の天
板７に横たわっている。

【０００３】このようなＸ線ＣＴ装置におけるＸ線管２
とＸ線検出器３の構成の概略を図９に示している。図９
（ｂ）は、その丸印Ａ部の拡大図である。上記のよう
に、Ｘ線管２とＸ線検出素子を多数並設してなる多チャ
ネル型Ｘ線検出器３を被検者１に対して対向して配置
し、両者を被検者１の回りに一体的に回転させながら各
位置における投影データを収集し再構成処理をすること
により、被検者１の断層像を得る。そして、この場合、
多チャネル型Ｘ線検出器３は図９（ｂ）に示すように構
成されている。Ｘ線検出素子９はシンチレータ１０とフ
ォトダイオード１１からなる固体型Ｘ線検出素子であ
り、コリメータ１２の間を通ってくるＸ線を検出する。
一般に、これら複数個のＸ線検出素子９は、図１０の
（ａ）に示すように、加工や組み立て精度の不足などに
より全ての素子の均質性を確保することは難しく、図１
０の（ｂ）や図１０の（ｃ）に示すように、素子の形状
の不均一性や素子の構造の不均一性、または、素子の材
質の不均一性などの要因によって素子間の感度特性のバ
ラツキがある。このため、これらＸ線検出素子９間の感
度特性のバラツキを補正するために、撮影前に予め各素
子の感度特性を測定して、キャリブレーションデータを
作成しておき、これらのキャリブレーションデータを用
いて撮影時に得られる投影データを補正することが一般
的に行われている。

【０００４】一方、Ｘ線管２は、図１１に示すように、
高電圧発生装置４によって電子ビームを発生させ、その
電子ビームをタングステンなどで作られ回転しているタ
ーゲット（陽極）１３に照射することによりＸ線を発生
する。ターゲット１３の材質がタングステンの場合、電
子ビームの持つエネルギーのＸ線への変換効率は１％未
満であり、残りの大部分は熱エネルギーへ変化する。こ
のためターゲット１３は高温になるので、その対策とし
て回転陽極が用いられるのが一般的である。ターゲット
１３で発生した熱の大部分は、放射エネルギーとして、
ターゲット１３から周囲に放出されるが、発生熱の一部
は熱伝導により回転シャフト１４を介して放出される。

【０００５】ところで、このようなＸ線ＣＴ装置におい
て、Ｘ線照射を繰り返すとＸ線管２内のターゲット１３
に蓄積される熱量が増大し、回転シャフト１４などの温
度上昇をもたらす。この温度上昇に伴って、回転シャフ
ト１４などは熱膨脹を生じ、Ｘ線焦点Ｆ（Ｘ線の発生す
るところ）は、図１１に示すように、スライス方向に移
動する。このスライス方向は、図８に示す矢印の方向で
回転シャフト１４の方向がこれに一致するのが一般であ
る。このようなＸ線焦点ＦのＦ_０からＦ_１への移動によ
り、Ｘ線検出素子９上の照射域は、図１２に示すよう
に、実線の位置から破線の位置へと移動する。このと
き、図１０の（ｂ）や図１０の（ｃ）に示すように、ス
ライス方向に素子の形状の不均一性や素子の構造の不均
一性があると、各Ｘ線検出素子９間の感度特性に変化が
生じる。このようなＸ線焦点Ｆの移動によって生じる
Ｘ線検出素子９の感度特性の変化は、Ｘ線検出素子９の
感度が高いほど顕著に現れる。このような現象を開示す
る従来技術としては、ＵＳＰ４，９９１，１８９があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術のこの種のＸ線ＣＴ装置では、上記のように各Ｘ線検
出素子９間のバラツキを補正するためのキャリブレーシ
ョンデータは１つのＸ線焦点位置において測定した各Ｘ
線検出素子９の感度特性により作成していた。このため
Ｘ線検出素子９の感度が向上すると、Ｘ線焦点Ｆの移動
によって生じるＸ線検出素子９の感度特性の変化が無視
できなくなり、これまでの補正方法では、各Ｘ線検出素
子９間の感度特性のバラツキを補正できなくなる。この
ようなＸ線検出素子９間の感度特性のバラツキは、再構
成画像の上でリング状アーチファクトとして現れる。ま
た、ここで説明したＸ線検出素子９間の感度特性のバラ
ツキは、Ｘ線焦点位置Ｆの移動（つまりは、それを引き
起こすＸ線管２の熱的状態）によって起こるので、リン
グ状アーチファクトもＸ線管２の熱的状態によって変化
する。このような現象に対し、ＵＳＰ４，９９１，１８
９は、スリットを動かすことによってＸ線検出素子の受
光面上でＸ線照射領域を一定になるよう制御しようとす
るものであるが、それは同時に被検者におけるスライス
面の変動を意味するものであり、撮影したいスライス面
が完全に撮影できない可能性があるという欠点をもつ。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、Ｘ線管の熱的状態によって変化する
Ｘ線焦点位置の移動があってもリング状アーチファクト
の生じることのないＸ線ＣＴ装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、Ｘ線ＣＴ用装置の構成を以下のようにし
た。即ち、Ｘ線撮影のため被検者にＸ線を照射するＸ線
管と、このＸ線管と被検者が載置される空間を隔てて対
向配置された多数のチャネルを有するＸ線検出器とを具
備し、前記被検者が載置される空間を中心にこれらＸ線
管とＸ線検出器とを一体回転させるＸ線ＣＴ装置におい
て、Ｘ線管におけるＸ線焦点のスライス方向の位置を測
定するＸ線焦点位置測定手段と、前記Ｘ線管の熱的状態
によって変動するＸ線焦点の各々の位置における前記Ｘ
線検出器の各チャネルの感度特性を測定する手段と、こ
れら感度特性を記憶する手段と、撮影時に測定されたＸ
線焦点の位置と予め測定し記憶されている各Ｘ線焦点位
置におけるＸ線検出器の各チャネルの感度特性からＸ線
焦点の変動によるＸ線検出器の各チャネルの感度特性の
変動を補正する補正データを作成する手段と、この補正
データによって撮影時に得られるＸ線検出器の各チャネ
ルの出力データを演算処理する手段とを有することを特
徴とする。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、予め、Ｘ線管におけるＸ線
焦点のスライス方向の移動位置を検出測定して、その位
置におけるＸ線検出器の各チャネルの感度特性を測定し
ておいて、これら感度特性を記憶し、撮影時に測定され
たＸ線焦点の位置と予め測定し記憶されている各Ｘ線焦
点位置におけるＸ線検出器の各チャネルの感度特性から
Ｘ線焦点の変動によるＸ線検出器の各チャネルの感度特
性の変動を補正する補正データを作成し、この補正デー
タによって撮影時に得られるＸ線検出器の各チャネルの
出力データを演算処理するので、再構成して得られた画
像にリング状アーチファクトが生じることがなくなる。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。なお、図中で従来技術のものと同一部材には同
一の符号を付してある。図１は本発明のＸ線ＣＴ装置の
一実施例である。図１において、ホストコントローラ１
５は、本システム全体の動作を制御する中央制御装置で
ある。高電圧発生装置４は、ホストコントローラ１５か
らの制御信号によってＸ線管２に高電圧を発生させ、Ｘ
線を発生させる。発生したＸ線は、被検者１内を透過
し、Ｘ線管２と対向配置された多チャネル型Ｘ線検出器
３によってそのエネルギーが電流に変換される。この
時、Ｘ線管２と多チャネル型Ｘ線検出器３は架台５の制
御装置（図示せず）によって被検者１の周囲を一体的に
回転する。架台５の制御装置はホストコントローラ１５
からの制御信号によって架台５の制御を行う。多チャネ
ル型Ｘ線検出器３によって電流として検出された信号は
データ収集装置１６によって増幅され、電圧信号に変換
され、Ａ／Ｄ変換された後ディジタル信号として前処理
演算装置１７に転送される。データ収集装置１６内の増
幅回路では、熱雑音などによりＸ線を照射していないと
きでも出力はゼロではない、これをオフセットという。
このため前処理演算装置１７では、予め測定され内部メ
モリに記憶しておいたオフセットを、収集された投影デ
ータに補正演算処理する。また、オフセット補正を行っ
た投影データは、対数変換される。さらに、投影データ
は、減衰を受けていないＸ線強度出力の対数値を減算さ
れ（この処理をリファレンス補正といい、Ｘ線強度の補
正を行っている。）、後に詳述する水補正データを減算
される。水補正処理後の投影データは、記憶装置１８内
に転送され記憶される。記憶装置１８内に蓄えられた投
影データは、画像再構成演算装置１９に転送される。画
像再構成演算装置１９によって画像化された断層像は、
画像表示装置２０に転送され、ディスプレイ（図示せ
ず）上に表示される。また、収集された投影データある
いは画像化された断層像は、補助記憶装置２１に転送さ
れ、記憶保存される。

【００１１】Ｘ線焦点位置検出器２２は、熱などによっ
てＸ線焦点位置が移動した場合、その移動量を検出する
ためのものであり、ホストコントローラ１５と接続して
いるＸ線焦点位置測定装置２３と相俟って、Ｘ線焦点位
置の移動量を検出している。Ｘ線焦点位置検出器２２と
Ｘ線焦点位置測定装置２３について、その一例を説明す
る。図２に示すように、Ｘ線焦点位置検出器２２は２つ
の検出素子ＡおよびＢから構成されており、各素子は、
図３に示すように、シンチレータ２４によって構成さ
れ、入射したＸ線に応じた発光をする。シンチレータ２
４の発光は、その下部に配設されているフォトダイオー
ド２５によって電流に変換される。その電流は増幅回路
２６により増幅され、Ｘ線焦点位置測定装置２３に取り
込まれる。Ｘ線焦点位置測定装置２３に取り込まれた電
流信号は、電圧信号に変換されＡ／Ｄ変換後ディジタル
信号となる。これらのディジタル電圧信号は、入射した
Ｘ線エネルギーに比例するように補正処理を行った後、
その比が計算される。ディジタル電圧信号が入射したＸ
線エネルギーに比例するようにするための補正項は、予
め測定してＸ線焦点位置測定装置２３の内部メモリに保
持しておく。計算されたディジタル電圧信号は、Ｘ線焦
点位置検出器２２の素子Ａおよび素子Ｂ上のＸ線照射面
積の比を示す。図４に示すように、スリットとＸ線焦点
位置検出器２２を組み合わせることにより、Ｘ線焦点の
スライス方向の移動量をＸ線焦点位置測定装置２３の出
力値として検出することができる。

【００１２】次に、多チャネル型Ｘ線検出器３の各検出
素子間の感度特性のバラツキの補正方法について、簡単
に説明する。図５に示すように、撮影領域と同等の大き
さの水ファントム２７を撮影領域の中心にセットする。
つぎに、Ｘ線の照射を行い、多チャネルＸ線検出器３の
各チャネルに入射するＸ線の強度を測定する。測定され
た投影データは、上記のように対数変換後リファレンス
補正され記憶装置１８に記憶される。さらに、この投影
データは、補助記憶装置２１に転送され、記憶保存され
る。この水ファントム２７の投影データは水補正データ
と呼ばれる。撮影時には、補助記憶装置２１から水補正
データが読み出され、前処理演算装置１７内の内部メモ
リに格納され、収集された投影データより減算される。
これにより多チャネル型Ｘ線検出器３の各検出素子間の
感度特性のバラツキが補正されると同時に再構成された
画像で水とＸ線の減衰率が同じ部位はＣＴ値がゼロとな
る。この水補正データは、これまで、ある１つのＸ線
焦点位置で収集し作成された水補正データを保持してい
た。このためＸ線焦点のスライス方向の移動に対して敏
感な感度を有する多チャネル型Ｘ線検出器３の場合で
は、水補正データ収集時のＸ線焦点位置と撮影時のＸ線
焦点位置が異なると、Ｘ線検出器３のチャネル間の感度
のバラツキが正しく補正されず、その結果、再構成画像
上にリング状アーチファクトが生じる。本実施例では、
このようなＸ線焦点位置のスライス方向の移動よって生
じる収集された投影データと水補正データとの間の不整
合を補正するために、前処理演算装置１７の構成を図６
に示すようにした。以下に、これらの装置の機能、補正
に用いるデータおよび補正方法について詳述する。

【００１３】まず、補正に用いるデータの収集と作成に
ついて説明する。本発明では、複数のＸ線焦点位置で水
補正データを収集し作成する。その手順を以下に記す。
水補正データは、数十から数百マイクロメータ単位で等
間隔のＸ線焦点位置で収集するので、図１に示すホスト
コントローラ１５は、所望のＸ線焦点位置に達するまで
高電圧発生装置４にＸ線照射を指令する。Ｘ線照射中の
Ｘ線焦点の位置は、Ｘ線焦点位置検出器２２とＸ線焦点
位置測定装置２３によって測定され、ホストコントロー
ラ１５はその出力値をモニタする。Ｘ線焦点が所望の位
置に達したらホストコントローラ１５は、水ファントム
２７の投影データを収集する。この投影データは、上記
のような手順で加工され、収集が行われた時点のＸ線焦
点位置の情報が付加されて補助記憶装置２１に転送さ
れ、記憶保存される。１つのＸ線焦点位置でのデータの
収集が終了したら、あとは同様の手順を繰り返すことに
より、所望する全てのＸ線焦点位置でデータを収集し、
補助記憶装置２１に記憶保存してゆく。

【００１４】次に、撮影時は、補助記憶装置２１より上
記の複数の水補正データが読み出され図６の前処理演算
装置１７内の内部メモリ２に転送される。他方、データ
収集装置１６によって収集された投影データは、対数変
換、リファレンス補正された後、前処理演算装置１７内
の内部メモリ１に格納される。また、同時に撮影時のＸ
線焦点位置は、Ｘ線焦点位置検出器２２が検出し、Ｘ線
焦点位置測定装置２３の出力をホストコントローラ１５
がモニタし、その情報を図６に示す水補正データ作成装
置２８に転送する。この水補正データ作成装置２８は、
ホストコントローラ１５から転送されたＸ線焦点位置情
報を内部メモリ２内の水補正データに付加されているＸ
線焦点位置と比較対照を行い、該当する水補正データを
読み出す。もし、Ｘ線焦点位置が一致する水補正データ
がないときは、補間によって水補正データを作成する
が、水補正データが十分細かい間隔で収集されかつ処理
の高速化を図る場合は、Ｘ線焦点位置が最も近い水補正
データを読み出してもよい。

【００１５】上記の手順で水補正データ作成装置２８で
作成された水補正データは内部メモリ３に格納され、こ
れらのデータはＣＰＵによって読み出される。ＣＰＵ
は、内部メモリ１から投影データを読み出し、内部メモ
リ３から読み出した水補正データによって水補正処理を
行い内部メモリ１に格納する。そして、水補正処理を終
了した投影データは内部メモリ１から記憶装置１８に転
送される。記憶装置１８に転送された投影データは、従
来と同様に画像再構成演算装置１９に転送され、画像化
される。

【００１６】なお、本実施例では、前処理演算装置１７
内で水補正処理を行っているが画像再構成演算装置１９
の前であればどの時点で行ってもよい。また、本実施例
では、Ｘ線検出器として固体型Ｘ線検出素子の例で説明
したが、これに限定されるものではなく、多チャネル型
Ｘ線検出器であればよく、従来のＸｅガスを用いたもの
にも適用可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｘ
線管におけるＸ線焦点Ｆのスライス方向への移動に対し
て、敏感な感度特性をもつ多チャネル型Ｘ線検出器を搭
載したＸ線ＣＴ装置において、撮影時のＸ線焦点Ｆのス
ライス方向の位置を測定でき、予め測定し記憶しておい
た各Ｘ線焦点Ｆにおける個々のＸ線検出器の感度特性か
らＸ線焦点Ｆの移動によって生じる各Ｘ線検出器の感度
の変動を補正することができるので、再構成画像におけ
るリング状アーチファクトを大幅に低減できるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＸ線ＣＴ装置の一実施例である。

【図２】Ｘ線焦点位置検出器の一実施例である。

【図３】Ｘ線焦点位置検出器およびＸ線焦点位置測定装
置の一実施例である。

【図４】Ｘ線焦点位置とスリットとＸ線焦点位置検出器
の位置関係を説明する図である。

【図５】水補正データの収集を説明するための図であ
る。

【図６】前処理演算装置１７の構成を示す図である。

【図７】Ｘ線ＣＴ装置の概略を説明するための図であ
る。

【図８】Ｘ線ＣＴ装置の概略を説明するための図であ
る。

【図９】Ｘ線管と多チャネル型Ｘ線検出器の概略構成図
である。

【図１０】多チャネル型Ｘ線検出器の各Ｘ線検出素子の
構成を示す図である。

【図１１】Ｘ線管におけるＸ線の発生と照射を示す図で
ある。

【図１２】Ｘ線管におけるＸ線焦点Ｆの移動とＸ線検出
素子上の照射域を示す図である。

【符号の説明】

１被検者２Ｘ線管２３Ｘ線検出器４高電圧発生装置５架台６寝台７天板８架台の開口部９Ｘ線検出素子１０シンチレータ１１フォトダイオード１２コリメータ１３ターゲット（陽極）１４回転シャフト１５ホストコントローラ１７前処理演算装置１８記憶装置１９画像再構成演算装置２０画像表示装置２１補助記憶装置２２Ｘ線焦点位置検出器２３Ｘ線焦点位置測定装置２４シンチレータ２５フォトダイオード２７水ファントム２８水補正データ作成装置

フロントページの続き (72)発明者八幡満栃木県大田原市下石上1385番の１株式会社東芝那須工場内 (72)発明者斉藤泰男栃木県大田原市下石上1385番の１株式会社東芝那須工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線撮影のため被検者にＸ線を照射する
Ｘ線管と、このＸ線管と被検者が載置される空間を隔て
て対向配置された多数のチャネルを有するＸ線検出器と
を具備し、前記被検者が載置される空間を中心にこれら
Ｘ線管とＸ線検出器とを一体回転させるＸ線ＣＴ装置に
おいて、Ｘ線管におけるＸ線焦点のスライス方向の位置
を測定するＸ線焦点位置測定手段と、前記Ｘ線管の熱的
状態によって変動するＸ線焦点の各々の位置における前
記Ｘ線検出器の各チャネルの感度特性を測定する手段
と、これら感度特性を記憶する手段と、撮影時に測定さ
れたＸ線焦点の位置と予め測定し記憶されている各Ｘ線
焦点位置におけるＸ線検出器の各チャネルの感度特性か
らＸ線焦点の変動によるＸ線検出器の各チャネルの感度
特性の変動を補正する補正データを作成する手段と、こ
の補正データによって撮影時に得られるＸ線検出器の各
チャネルの出力データを演算処理する手段とを有するこ
とを特徴とするＸ線ＣＴ装置。