JPH105210A - Ｘ線ｃｔ装置及びそのミスアライメント補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コーンビームまたはマルチスライスＸ線ＣＴ
装置において、Ｘ線源の焦点移動を補正しアーティファ
クトのない再構成画像を得る。 【解決手段】 Ｘ線管球３の主Ｘ線検出器７に対する相
対的な複数の焦点位置（ａ，ｂ，…）に対応する再構成
パラメータ３１ａ，３１ｂ，…及びまたはビーム位置情
報３３ａ，３３ｂ，…を予め記憶装置１７に記憶させて
おく。スキャン前あるいはスキャン中に、プロファイル
検出器９により検出されたプロファイル検出用ビームか
らデータ処理装置１５により主Ｘ線検出器７に対するＸ
線管球３の相対的な焦点位置を計算する。この検出・計
算された相対的な焦点位置に最も近い焦点位置に対応す
る再構成パラメータ３１及びまたはビーム位置情報３３
が記憶装置１７より読み出されて、再構成装置２５によ
る再構成に供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体の断層面の
撮影に供されるＸ線ＣＴ装置またはそのミスアライメン
ト補正方法に係り、特に、システムの回転軸回りの方向
（チャンネル方向）とこれに直角な回転軸の方向（スラ
イス方向）との２次元にＸ線検出器素子が配列されたマ
ルチスライスＣＴ装置またはコーンビームＣＴ装置及び
そのミスアライメント補正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりファンビームＸ線ＣＴ装置が知
られている。これは、Ｘ線源からファン（扇）状のＸ線
ビームを照射し、回転軸回りに１列に並べられた１００
０チャンネル程度のＸ線検出器で被写体を通過したＸ線
をデータ収集するＣＴ装置である。通常、被写体周囲を
回転しながら１回転で１０００回程度データ収集し（１
回のデータ収集を１ビューと称する）、そのデータを元
に画像を再構成する。

【０００３】このようなファンビームＸ線ＣＴ装置にお
ける再構成法としては、ファンビーム投影データを並べ
換えかつ補間することにより、ファンビーム投影データ
からパラレルビーム投影データに変換し、この変換−作
成されたパラレルビーム投影データを逆投影して所望の
断層像を得るファン−パラ変換法と、ファンビーム投影
データを一度基準軸（センタリング軸）に逆投影し、再
度再構成画像のピクセル列毎に逆投影するセンタリング
法との２種類の方法が考案され採用されている。

【０００４】いずれの方法も、専用のハードウェアを用
いて高速に処理しているが、これらの再構成法は、当然
ながら、スライス厚方向（被検体の体軸方向）のパラメ
ータを持っておらず、再構成はそれぞれの平面内の処理
で完結する。

【０００５】また、データ収集時間を短縮する方法とし
て、ヘリカルスキャン法が知られている。前記ファンビ
ームＸ線ＣＴ装置の基本形は、被検体の同一断面上をＸ
線焦点が回転し、１回転する毎に被検体をスライス厚づ
つ体軸方向に送るという原理であったが、最近では、被
検体の体軸方向のより広い範囲を短時間でスキャンした
いという要求に対して、被検体をその体軸方向に相対的
に移動させながらスキャンする（被検体に対して、Ｘ線
焦点は、円軌道ではなく螺旋軌跡を描く）ヘリカルスキ
ャン法が考案され実用化されている。

【０００６】ヘリカルスキャン法では、焦点の角度毎に
焦点の体軸方向の位置がずれるため、そのままファンビ
ーム再構成を行うと強いアーティファクト（偽像）を生
じる。この対策として、再構成平面を挟んだ等価な回転
位相の２つのデータから補間して、対応する回転位相の
再構成平面の投影データを変換−作成して、ファンビー
ム再構成を行う方法を採っている。この補間法として
は、再構成平面を挟んだ２回転分の投影データを用いる
３６０°補間法と、再構成平面を挾んだ１回転分の投影
データを用い、対向ビームも使用して再構成平面の投影
データを変換−作成する対向ビーム補間法（１８０°補
間法）の２種類が考案され、目的に応じて使い分けられ
ている。

【０００７】ヘリカルスキャンにおける再構成法は、投
影ビームの補間において、体軸方向のパラメータを使用
しているが、逆投影においてはファンビームＸ線ＣＴ装
置の基本形と同じで、スライス厚方向（被検体の体軸方
向）のパラメータを持っておらず、同一平面内の処理と
なっている。

【０００８】一般に、従来のシングルスライスＣＴ装置
および上記ファンビームＣＴ装置におけるチャンネル方
向のＸ線管球アライメント調整は、焦点のチャンネル方
向の位置を測定し、これが設計上の位置に一致するよう
に管球を移動させる微調整機構を利用している。しか
し、機械的に管球を移動させる限界および管球の加工組
立精度の限界から、最終的には数十ミクロン程度の位置
誤差（ミスアライメント）が残る。この様な状態では、
設計上のＸ線パスと、実際のＸ線パスとがズレるため、
そのままでは、再構成（特に高解像モード）においてア
ーティファクトが発生する問題がある。そこで、アライ
メント調整時の限界により最終的に残ったミスアライメ
ント量を用いて、再構成パラメータを修正し、実際のＸ
線パスに合わせる補正が行われている。次に、従来のフ
ァンビームＸ線ＣＴ装置における焦点移動とその対策に
ついて説明する。ファンビームＸ線ＣＴ装置の原理上、
焦点は同一平面内を回転していることが前提であり、ま
た、Ｘ線検出器に入射するファンビームの位置も安定で
あることが必要ある。ヘリカルスキャン法でも、被検体
に対して相対的に螺旋軌跡になるものの、現実的には焦
点の回転と、被検体の体軸方向の直線移動を組み合わせ
たものとなっている。

【０００９】ところが実際には、Ｘ線管球やＸ線検出器
等の位置調整（アライメント）の限界から、Ｘ線検出
器、光学系（プリコリメータなど）の中心平面に対する
焦点位置のズレ（焦点のミスアライメント）を０にでき
なかったり、Ｘ線の発生時のターゲットの温度上昇によ
る熱膨張等、管球構造に依存して、焦点位置がスライス
厚方向に移動することが知られている。

【００１０】焦点位置のズレは０．１ｍｍ以下に抑える
ことが可能であり、現在のＸ線ＣＴ装置ではその影響は
許容範囲内であり大きな問題とはならない。

【００１１】一方、焦点移動については無視できない問
題であり、図１６に示すような回転陽極型Ｘ線管球の焦
点移動を例にして説明する。通常、Ｘ線管球は、フィラ
メント（陰極）１０１より放出された熱電子を陰極・陽
極間に印加された高電圧により加速・集束させて、この
高速度の電子をターゲット（陽極）１０３に衝突させ
て、Ｘ線を発生させている。

【００１２】電気エネルギーからＸ線エネルギーへの変
換効率は、加速電圧とターゲット材料の原子番号（Ｚ）
との積に比例し、例えば、管電圧１００ｋＶ、ターゲッ
ト材料タングステン（Ｚ＝７４）とすれば、Ｘ線の変換
効率はわずか０．７４％であり、残りの９９％以上は、
熱に変換される。

【００１３】このため、ターゲットは融点が高く原子番
号が高い材料が使用されているが、さらにターゲットの
単位面積当たりの発熱量を実効的に小さくするため、回
転陽極構造が採用されている。すなわち、ターゲット１
０３を円盤状とし、その中心に接続された回転シャフト
１０５にロータ１１１を固着し、このロータ１１１をガ
ラスバルブ１１３の外部から回転磁界を生成するステー
タ（図示せず）により回転駆動する。

【００１４】このような回転陽極構造では、陽極を直接
冷却することが困難であるため、ターゲット１０３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１０３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１０５を介して放出される。そし
て、このような回転陽極Ｘ線管球からＸ線照射を繰り返
すと、Ｘ線管内のターゲット１０３に蓄積される熱量が
増大し、回転シャフト１０５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１０５などは
熱膨脹を生じ、Ｘ線焦点は、設計上の焦点位置１２１
（黒丸）から焦点移動した位置１２３（白丸）に示すよ
うにスライス方向に移動する（図１６では、熱膨張を誇
張して表現されている。）。

【００１５】Ｘ線ＣＴ装置は、スリット１１５等の光学
系によってＸ線ビーム形状を調整しているため、焦点移
動が生じると、図示されないＸ線検出器に入射するビー
ム位置が実線の矢印から破線の矢印に示すように変動を
引き起こす。ビーム位置が変化するとＸ線検出器側の感
度分布（スライス厚方向）によって、Ｘ線検出器出力デ
ータが変動し、感度分布がＸ線検出器の各素子毎にばら
ついている場合、最終的に画像上のアーティファクトの
原因となる。

【００１６】この焦点移動によるアーティファクトの対
策としては、焦点移動を減らすこと、焦点移動してもビ
ームのＸ線検出器入射位置が変化しないようにする方
法、Ｘ線検出器の感度分布ばらつきを小さくすることな
どに加えて、Ｘ線検出器の感度変化を補正する方法が考
案されている。

【００１７】これらの補正法の詳細については、特開平
６−１６９９１４号公報（公開日１９９４年６月２１
日、特願平４−３２５１５９号、出願日１９９２年１２
月４日）及び、特開平６−２６９４４３号公報（公開日
１９９４年９月２７日、特願平５−５７６４５号、出願
日１９９３年３月１８日）に開示されている。この補正
方法は、焦点移動範囲をいくつかに分割し、それぞれの
小範囲毎に予めＸ線検出器感度補正データを収集、保管
しておき、被検体のデータ収集時の焦点位置に対応する
Ｘ線検出器感度補正データを用いて、Ｘ線検出器感度を
補正する方法である。

【００１８】また、円すい状のＸ線ビームを放射するＸ
線源と、複数のファンビーム用Ｘ線検出器列をＺ軸（回
転軸、被検体の体軸）方向にＮ列積み重ねたように円筒
面上にＸ線検出器の素子（Ｍチャンネル×Ｎ列）を配列
した２次元Ｘ線検出器から構成されているコーンビーム
（マルチスライス）Ｘ線ＣＴ装置が知られている。

【００１９】このコーンビームＸ線ＣＴ装置における代
表的な再構成（Feldkamp再構成）法は、下記の文献に開
示されている。“Practical cone-beam algorithm ”
L.A. Feldkamp, L.C. Davis,and J.W.Kress、J. Opt. S
oc. Am. A/Vol.1, No.6, pp.612-619/June 1984.この再
構成法は、数学的に厳密な再構成法であるファンビーム
（２次元平面内）再構成アルゴリズム［ Filtered-Back
projection（フィルタ補正逆投影法）］をＺ軸方向に拡
張することによって得られた近似的な３次元再構成アル
ゴリズムであり、コーンビームによるコンベンショナル
スキャン（スタティックスキャン）を対象としており、
次に示す（ａ）〜（ｃ）のステップからなる。

【００２０】（ａ）投影データの重み付けステップ 投影データに，Ｚ座標に依存した項とｃｏｓ項を乗算す
る。

【００２１】（ｂ）コンボリューション演算ステップ ステップ（ａ）のデータと、ファンビームと同じ再構成
関数とのコンボリューション演算を行う。

【００２２】（ｃ）BackProjection（逆投影）ステップ ステップ（ｂ）のデータを、Ｘ線が通過した（焦点から
Ｘ線検出器のチャンネルまでの）パス上に逆投影する。
すなわち焦点から、逆投影するボクセルを通る直線がＸ
線検出器面と交差する点を計算し、その点の周囲のステ
ップ（ｂ）のデータから逆投影するデータを補間などで
作成し、それをＦＣＤ／ＦＶＤ² で重み付けして逆投影
する。逆投影は３６０°にわたって行われる。

【００２３】次に、ファンビーム再構成法とコーンビー
ム再構成（Ｆｅｌｄｋａｍｐ再構成）法とは非常に似て
いるが、逆投影方法が大きく異なることを説明する。２
次元のファンビーム再構成においては、再構成面内の全
画素（ピクセル）に対して１次元に配列されたＸ線検出
器のデータから逆投影するのに対し、コーンビーム（Ｆ
ｅｌｄｋａｍｐ）再構成においては焦点と再構成するボ
クセルを結んだ直線が２次元のＸ線検出器面と交差する
点を求め、この交点に位置するＸ線検出器のデータをそ
の直線上のボクセルに逆投影する。

【００２４】従って、ある面を再構成する場合には、特
定のＸ線検出器列の特定のＸ線検出器チャンネルのデー
タは、再構成面の一部のボクセルにのみ逆投影されるた
め、各ボクセルに対して逆投影するデータ（Ｘ線検出器
列とＸ線検出器チャンネル）を選択する必要があるの
で、再構成ボクセルと焦点を結んだ直線とＸ線検出器面
の３次元的な位置関係が重要になる。しかもＺ座標が同
じＸ線検出器列を考え、そのＸ線検出器素子と焦点を結
んだ直線を考え場合、そのボクセルは焦点を中心とした
Ｘ線検出器面の相似図形（円筒検出器の場合、同心円）
上に並ぶため、この位置関係の計算は非常に複雑にな
る。

【００２５】次に、コーンビームＸ線ＣＴ装置における
ヘリカルスキャンの再構成法（Ｆｅｌｄｋａｍｐ−Ｈｅ
ｌｉｃａｌ）について説明する。２次元面状検出器を使
って被写体周囲をらせん状にヘリカルスキャンし、Ｆｅ
ｌｄｋａｍｐ再構成法を応用した３次元再構成法で再構
成する方法は下記文献に開示されている。

【００２６】（ａ）“円すいビーム投影を用いた３次元
ヘリカルスキャンＣＴ”、東北大学工藤博幸、筑波大学
斎藤恒雄、電子情報通信学会論文誌 DII Vol. J74-D
-II,No.8, pp.1108-1114, 1991 年8 月。

【００２７】（ｂ）“コーンビームＣＴ”、特願平７−
１６９９６３号（平成７年７月５日出願）。

【００２８】次に、コーンビームＸ線ＣＴ装置における
ファンビームみなしマルチスライス再構成について説明
する。コーンビームデータを収集するものの、コーンビ
ーム再構成を行わずに、コーンビームデータをファンビ
ームデータとみなして、ファンビーム再構成を行う方法
も種々提案されている。

【００２９】特にヘリカルスキャンにおける補間方法
は、特願平６−２１１０４６号（出願日９４年９月５
日、優先日９３年９月６日、特願平５−２２０９１８
号、特願平６−９３２９６号を含む）、特願平７−３３
７１２３号（出願日９５年１２月２５日）などによって
開示されている。

【００３０】特願平７−３３７１２３号記載の方法は、
フィルタ補間方法と称しており、任意の位相についてス
ライス位置を少しずらした複数の補間データを得る手順
１と、それらの補間データを重み付け加算して目的の位
相のデータを得る手順２とから構成される。スライス位
置をずらして補間したデータを重み付け加算するので実
行スライス厚は若干増加するが、Ｘ線検出器列の切り替
えの影響が補間データの数に反比例して低減するため、
アーティファクトが少なくなり画質が改善する。

【００３１】次に、コーンビーム（マルチスライス）Ｘ
線ＣＴ装置における焦点移動に伴う線量変化とその対策
について説明する。コーンビーム（マルチスライス）Ｘ
線ＣＴ装置におても、ファンビームＸ線ＣＴ装置と同様
に焦点位置のズレや、焦点移動の現象が生じることが予
想される。

【００３２】焦点移動に対しては、補正法も含めて、フ
ァンビームＸ線ＣＴ装置の項で述べた対策が考えられ
る。この補正法は、「焦点移動→ビーム位置変動→Ｘ線
検出器の感度分布ばらつきに起因するアーティファクト
の発生」の補正を狙ったものであるが、コーンビーム
（マルチスライス）Ｘ線ＣＴ装置では、ビーム位置が変
動すると、Ｘ線検出器のスライス方向感度分布がばらつ
かなくても、各列の検出素子の出力が変化する問題があ
り、そのための対策が必要となる。この対策として補正
方法の詳細については、特願平６−３０２４０５号（出
願日１９９４年１２月６日）において開示されている。
これは各Ｘ線検出器列毎の線量をモニターするプロファ
イル検出器を備え、各列の主検出器毎の線量変化を補正
する方法である。

【００３３】以上、焦点位置の精度について、ファンビ
ームＸ線ＣＴ装置においては、焦点のミスアライメント
（経時的な変化ではなく、調整ズレ）と、熱による経時
的な移動とがあり、前者についてはズレを許容レベルに
抑えることが可能なため問題とならず、後者については
補正を含むいくつかの対策を施すことで問題を解決して
いる。 一方、コーンビーム（マルチスライス）Ｘ線Ｃ
Ｔ装置においても、経時的な焦点移動について、Ｘ線検
出器の出力変動を補正する方法が既にあるこを説明し
た。

【００３４】また、マルチスライスＣＴシステムにおい
て、セグメント束ね方式と呼ばれるデータの処理方法が
知られている。この方法は、スライス厚方向に配列され
た複数の検出素子により収集されたデータを加算、また
は補間等により束ねて、厚いスライスに対応するデータ
を求めてから処理する方法であり、特許第１５１３８６
７号、特開平４−２２４７３６号公報等により開示され
ている。

【００３５】また、スライス厚方向に配列する検出素子
のスライス方向の大きさについても、同じ大きさのもの
を並べるだけではなく、例えば、特開平６−１６９９１
２号公報のように、異なる大きさの素子を配列したもの
も提案されている。

【００３６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
シングルスライスＣＴ装置及びマルチスライスＣＴ装置
におけるチャンネル方向のミスアライメント補正は、管
球アライメント時に残ったミスアライメントの補正が目
的であり、熱的膨張等による焦点移動など、経時的に変
化するミスアライメントや、検出素子それぞれの組立誤
差によるミスアライメントなどを想定したものではな
く、これらが原因となってアーティファクトが生じると
いう問題点がある。

【００３７】また、コーンビーム（マルチスライス）Ｘ
線ＣＴ装置では、焦点位置に関係して、以下に説明する
問題点がある。

【００３８】まず、コーンビーム再構成を行うＸ線ＣＴ
装置では、ある再構成平面内の一つのピクセル（ボクセ
ル）に逆投影する投影データは、焦点とそのボクセルと
を結ぶ直線が２次元Ｘ線検出器と交差する点の投影デー
タであることが必要である。設計上、２次元Ｘ線検出器
のスライス方向の中心を通り、回転軸に直交する平面を
中央断面（Ｍｉｄ−Ｐｌａｎｅ）と定義し、その断面上
に焦点があることを再構成の前提にして、何らかの原因
で焦点位置が中央断面からずれていた場合（設計上の位
置に対して、Ｘ線検出器がズレて取り付けられていても
再構成上は相対的に同じことで、ここでは、Ｘ線検出器
を基準に、焦点がズレている場合で記述する。）を考え
る。

【００３９】設計上のＸ線パスから想定されていた２次
元Ｘ線検出器上の点での出力データ（直接得られるか、
あるいはその点の周囲の検出素子の出力データを補間し
て得られた、その点における出力データ）は、実際には
全く別のＸ線パスの投影データということになる。つま
り、対象となる再構成平面を考えると、あるボクセルに
対して、別のボクセルに逆投影すべきデータを逆投影し
てしまうことが生ずる。投影データを、全く別の位置に
逆投影すれば、アーティファクトの原因になることは容
易に推定できる。

【００４０】この問題は、焦点移動だけでなく、Ｘ線検
出器をシステムに取り付ける場合のミスアライメント
（プリコリメータに平行なミスアライメント）など、チ
ャンネル方向に一定なミスアライメントでも同様に発生
する。しかも、この問題は、Ｘ線検出器のスライス方向
感度分布ばらつきや、Ｘ線検出器上でのビームの変動に
よる出力変化と異なるため、従来技術に示した補正方法
の効果はない。

【００４１】また、ファンビームみなし再構成を行うマ
ルチスライスＸ線ＣＴ装置においても、焦点のスライス
厚方向の移動があると、収集したデータのＺ座標が設計
値からずれてくるため、再構成した画像の位置がずれた
り、前述したヘリカルモードにおけるフィルタ補間など
において誤差を発生させるという問題が生じてくる。

【００４２】以上は、Ｘ線検出器全体を取り付ける際の
ミスアライメントや、位置のミスアライメント、及び経
時的な移動などによる、焦点とＸ線検出器との相対的な
位置ズレに伴う問題であり、さらに、これらとは別に、
Ｘ線検出器内部にも問題を含んでいる。Ｘ線検出器の構
造上、すべての素子を一体に組み立てることは、コスト
面などに大きな問題があり、複数の素子を持つ幾つかの
ブロックに分割して組み立てることが一般的である。

【００４３】最終的にＸ線検出器を配列する場合に、ブ
ロック毎あるいはチャンネル毎にスライス方向のアライ
メントが狂うことが避けられないため、上で述べた収集
データのＺ座標のズレが、ブロック毎、あるいはチャン
ネル毎に異なるという問題につながる。焦点移動や、Ｘ
線検出器の取り付けのミスアライメントが無くても、収
集データのＺ座標が設計値からズレてくるのである。ま
たこの問題は、Ｘ線検出器内部だけでなく、Ｘ線検出器
をシステムに取り付ける場合のプリコリメータとのねじ
れなど、チャンネル方向に変化する、スライス方向のミ
スアライメントでも同様に発生する。

【００４４】また、マルチスライスＣＴシステムにおい
て、実際のシステムでは、検出器の組立精度の限界か
ら、上記スライス方向のミスアライメントのみならず、
チャンネル方向のミスアライメントも残留することがあ
る。

【００４５】このため、セグメント束ね方式のデータ処
理を行う場合、束ねられる元のデータを供給する複数の
スライス厚方向に配列された検出素子それぞれのチャン
ネル方向のミスアライメント量が異なることも予想さ
れ、束ねたデータのミスアライメント量が元データの位
置によって異なるという新たな問題点が生じる。

【００４６】以上の問題点に鑑み、本発明の解決すべき
課題は、コーンビームＣＴ装置あるいはマルチスライス
ＣＴ装置において、Ｘ線検出器組立において生ずるチャ
ンネル間、ブロック間で生ずるミスアライメントまたは
Ｘ線検出器全体をシステムに取り付ける場合のミスアラ
イメント（Ｘ線検出器全体のプリコリメータに対するね
じれ）によって生じるチャンネル方向に変化するスライ
ス方向のミスアライメントに伴って画像再構成時に原理
的に発生するアーティファクトを除去し、良好な再構成
画像を得ることである。

【００４７】また本発明の課題は、Ｘ線検出器全体をシ
ステムに取り付ける場合のミスアライメント（プリコリ
メータに平行なミスアライメント）または焦点のミスア
ライメント（経時的な位置変動（焦点移動）および位置
調整の精度の限界によるミスアライメント）に伴って画
像再構成時に原理的に発生するアーティファクトを除去
し、良好な再構成画像を得ることである。

【００４８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次の構成を有する。すなわち請求項１記載
の発明は、Ｘ線ビームを被検体に向けて曝射するＸ線源
と、このＸ線源と被検体が配置される空間を隔てて対向
配置されたそれぞれ多数のチャネルを有するＸ線検出器
とを具備し、前記被検体が配置される空間の周囲に少な
くとも前記Ｘ線源を前記チャンネル配列方向に回転させ
るスキャンにより得られた情報について再構成パラメー
タ及びまたはビーム位置情報を使用して再構成するＸ線
ＣＴ装置において、前記スキャン前あるいはスキャン中
に前記Ｘ線検出器に対する前記Ｘ線源のチャンネル方向
の相対的な焦点位置を検出する焦点位置検出手段と、前
記検出された相対的な焦点位置に応じて前記再構成パラ
メータ及びまたは前記ビーム位置情報を変更する補正手
段と、を備えることを要旨とするＸ線ＣＴ装置である。

【００４９】また、請求項２記載の発明は、Ｘ線ビーム
を被検体に向けて曝射するＸ線源と、このＸ線源と被検
体が配置される空間を隔てて対向配置されたそれぞれ多
数のチャネルを有する複数のＸ線検出セグメントからな
るＸ線検出器とを具備し、前記被検体が配置される空間
の周囲に少なくとも前記Ｘ線源を前記チャンネル配列方
向に回転させるスキャンにより得られた情報について再
構成パラメータ及びまたはビーム位置情報を使用して再
構成するＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン前あるい
はスキャン中に前記Ｘ線検出器に対する前記Ｘ線源のス
ライス方向及びまたはチャンネル方向の相対的な焦点位
置を検出する焦点位置検出手段と、前記検出された相対
的な焦点位置に応じて前記再構成パラメータ及びまたは
前記ビーム位置情報を変更する補正手段と、を備えるこ
とを要旨とするＸ線ＣＴ装置である。

【００５０】請求項１または請求項２記載の発明によれ
ば、Ｘ線ＣＴ装置が使用に供される前に、Ｘ線検出器に
対するＸ線源の相対的な焦点位置を検出し、この検出結
果に応じて再構成パラメータ及びまたはビーム位置情報
を変更することにより、Ｘ線検出器の分割単位でのミス
アライメントまたはＸ線検出器全体をＸ線ＣＴ装置に取
り付ける際のミスアライメントに応じて、再構成パラメ
ータ及びまたはビーム位置情報を補正することができ、
アーティファクトのない再構成画像を得ることができ
る。

【００５１】また、被検体のスキャン直前またはスキャ
ン中に、Ｘ線検出器に対するＸ線源の相対的な焦点位置
を検出し、この検出結果に応じて再構成パラメータ及び
またはビーム位置情報を変更することにより、実時間で
測定された焦点位置に対応した再構成パラメータ及びま
たはビーム位置情報を用いて画像再構成を行うことがで
き、焦点移動など経時的に変化するミスアライメントの
影響を無くし、アーティファクトのない再構成画像を得
ることができる。

【００５２】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは請求項２記載のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線検
出器に対する前記Ｘ線源の複数の相対的な焦点位置に応
じてそれぞれ前記再構成パラメータ及びまたは前記ビー
ム位置情報を予め記憶する記憶手段をさらに備えてな
り、前記補正手段は、前記検出された相対的な焦点位置
に最も近い焦点位置に応じて記憶された前記再構成パラ
メータ及びまたは前記ビーム位置情報を使用することを
要旨とする。

【００５３】請求項３記載の発明によれば、アーティフ
ァクトを無視できる程度のミスアライメント量のピッチ
で予め複数のミスアライメント量について、再構成パラ
メータ及びまたはビーム位置情報を予め記憶しておき、
スキャン直前またはスキャン中に検出された焦点位置の
検出結果に応じて記憶された再構成パラメータ及びまた
はビーム位置情報を選択して利用することができるの
で、再構成パラメータの更新計算が不要となり、ミスア
ライメント補正のために余分な処理時間を必要とせず、
再構成された画像が出力されるまでの遅延時間を増大す
ることがない。

【００５４】また、請求項４記載の発明は、Ｘ線ビーム
を被検体に向けて曝射するＸ線源と、このＸ線源と被検
体が配置される空間を隔てて対向配置されたそれぞれ多
数のチャネルを有する複数のＸ線検出セグメントからな
るＸ線検出器とを具備し、前記被検体が配置される空間
の周囲に少なくとも前記Ｘ線源を前記チャンネル配列方
向に回転させるスキャンにより得られた情報について再
構成パラメータ及びまたはビーム位置情報を使用して再
構成するＸ線ＣＴ装置のミスアライメント補正方法であ
って、前記スキャン前あるいはスキャン中に前記Ｘ線検
出器に対するＸ線源のスライス方向及びまたはチャンネ
ル方向の相対的な焦点位置を検出する位置検出過程と、
前記検出された相対的な焦点位置に応じて再構成パラメ
ータ及びまたはビーム位置情報を変更するパラメータ変
更過程と、前記変更された再構成パラメータ及びまたは
ビーム位置情報を使用して断層像を再構成する再構成過
程と、を備えたことを要旨とするＸ線ＣＴ装置のミスア
ライメント補正方法である。

【００５５】また、請求項５記載の発明は、請求項４記
載のＸ線ＣＴ装置のミスアライメント補正方法におい
て、前記パラメータ変更過程は、任意のボクセルに逆投
影すべきデータを求めるための補間におけるＸ線検出デ
ータを収集した前記Ｘ線検出器セグメントとそのデータ
の重みとの組合せを前記検出された相対的な焦点位置に
基づくＸ線パスに従って変更することを要旨とする。

【００５６】また、請求項６記載の発明は、請求項４記
載のＸ線ＣＴ装置のミスアライメント補正方法におい
て、前記パラメータ変更過程は、Ｘ線検出データを収集
した前記Ｘ線検出器セグメントとそのデータの重みとの
組合せを用いて補間されたデータを設計上の焦点位置に
基づいて計算された逆投影すべきボクセルの位置から前
記検出された相対的な焦点位置に基づくＸ線パス上に移
動させることを要旨とする。

【００５７】また、請求項７記載の発明は、請求項４記
載のＸ線ＣＴ装置のミスアライメント補正方法におい
て、前記パラメータ変更過程は、検出器の各セグメント
で得られたデータのスライス方向位置情報を前記検出さ
れた相対的な焦点位置に基づくＸ線パスと回転中心軸と
の交点のスライス方向位置情報に変更することを要旨と
する。

【００５８】請求項４乃至請求項７記載の発明によれ
ば、被検体のスキャン直前またはスキャン中に、Ｘ線検
出器に対するＸ線源の相対的な焦点位置を検出し、この
検出結果に応じて再構成パラメータ及びまたはビーム位
置情報を変更することにより、実時間で測定された焦点
位置に対応した再構成パラメータ及びまたはビーム位置
情報を用いて画像再構成を行うことができ、ミスアライ
メントの影響を無くしたアーティファクトのない再構成
画像を得ることができる。

【００５９】また、請求項８記載の発明は、Ｘ線ビーム
を被検体に向けて曝射するＸ線源と、このＸ線源と被検
体が配置される空間を隔てて対向配置されたそれぞれ多
数のチャネルを有する複数のＸ線検出セグメントからな
るＸ線検出器とを具備し、前記被検体が配置される空間
の周囲に少なくとも前記Ｘ線源を前記チャンネル配列方
向に回転させるスキャンにより得られた情報について、
それぞれ異なるセグメントに属する検出素子から得られ
た複数のデータを束ねて代表データとして再構成に利用
するＸ線ＣＴ装置のミスアライメント補正方法であっ
て、前記スキャン前あるいはスキャン中に前記Ｘ線検出
器の素子毎のミスアライメント量を検出する位置検出過
程と、前記検出されたミスアライメント量を、前記束ね
られる複数のスライス方向の素子の大きさにより重み付
けした加重平均値または単純平均値を前記代表データの
ミスアライメント量とする過程と、前記代表データのミ
スアライメント量により再構成パラメータ及びまたはビ
ーム位置情報を変更するパラメータ変更過程と、前記変
更された再構成パラメータ及びまたはビーム位置情報を
使用して断層像を再構成する再構成過程と、を備えたこ
とを要旨とするＸ線ＣＴ装置のミスアライメント補正方
法である。

【００６０】請求項８記載の発明によれば、それぞれミ
スアライメント量が異なる複数の素子から得られたデー
タを束ねて使用する場合にも、素子の大きさに応じた加
重平均または単純平均を行うことにより、適切なミスア
ライメント補正を行うことができる。

【００６１】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係るＸ線ＣＴ装置
の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係るＸ線ＣＴ装置１を示すシステム構
成図である。同図に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ
線ビーム発生器であるＸ線管球３と、スリット５と、２
次元に検出素子が配列された主Ｘ線検出器７と、プロフ
ァイル検出器９と、主Ｘ線検出器用データ収集装置１１
と、プロファイル検出器用データ収集装置１３と、デー
タ処理装置１５と、予め複数の焦点位置（ａ，ｂ，…）
にそれぞれ対応した複数の再構成パラメータ３１ａ，３
１ｂ，…及び複数の焦点位置にそれぞれ対応した複数の
ビーム位置情報３３ａ，３３ｂ，…を記憶した記憶装置
１７と、高電圧発生装置１９と、ホストコントローラ２
１と、表示装置２３と、再構成装置２５と、補助記憶装
置２７と、これら装置間を接続するバス２９とを備えて
構成されている。

【００６２】図１において、ホストコントローラ２１
は、本Ｘ線ＣＴ装置１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１９は、ホストコントローラ
２１からの制御信号によってＸ線管球３に高電圧を供給
しＸ線を発生させる。発生したＸ線は、被検体Ｐ内を透
過し、Ｘ線管球３と対向配置された主Ｘ線検出器７によ
ってそのエネルギーが電流に変換される。

【００６３】この時、Ｘ線管球３、スリット５、主Ｘ線
検出器７及びプロファイル検出器９は、図示されない架
台の回転装置によって被検体Ｐの周囲を一体的に回転す
る。架台の回転装置はホストコントローラ２１からの制
御信号によって制御される。主Ｘ線検出器７及びプロフ
ァイル検出器９によって電流として検出された信号は、
それぞれ主検出器用データ収集装置１１、プロファイル
検出器用データ収集装置１３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の投
影データとしてデータ処理装置１５に転送される。

【００６４】データ処理装置１５では、それぞれの投影
データについてＸ線検出器の各素子毎の暗電流補正等を
行った後、対数変換を施して、記憶装置１７に記憶させ
る。

【００６５】記憶装置１７内に蓄えられた投影データ
は、画像再構成装置２５に転送される。画像再構成装置
２５によって画像化された断層像は、表示装置２３に転
送され、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２７に転送さ
れ、記憶保存される。

【００６６】Ｘ線管球３の焦点移動を検出するため、ス
リット５には、プロファイル検出器９用のＸ線ビームＸ
Ｐを通過させる間隙が設けられている。このＸ線ビーム
ＸＰを検出するプロファイル検出器９、プロファイル検
出器用データ収集装置１３及びデータ処理装置１５に内
蔵された焦点位置計算機能が、主Ｘ線検出器７に対する
Ｘ線管球３の相対的な焦点位置を検出する焦点位置手段
を構成している。

【００６７】プロファイル検出器９とプロファイル検出
器用データ収集装置１３について、その一例を説明す
る。図２に示すように、プロファイル検出器９はＸ線検
出器の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４１とその
下部に配設されているフォトダイオード４３によって構
成されている。シンチレータ４１は、入射したＸ線強度
に応じて発光し、シンチレータ４１の発光は、フォトダ
イオード４３によって電流に変換される。その電流はプ
ロファイル検出器用データ収集装置１３により増幅さ
れ、電圧信号に変換され、Ａ／Ｄ変換後ディジタル信号
となる。

【００６８】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、
データ処理装置１５によりその比が計算される。計算さ
れたディジタル電圧信号は、プロファイル検出器９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
（ａ）に示すように、スリット５とプロファイル検出器
９とを組み合わせることにより、Ｘ線焦点のスライス方
向の移動量を検出することができる。

【００６９】図５に補正処理の流れを示す。２次元Ｘ線
検出器を使用するモードは、収集法として、寝台固定の
スタティックモードとヘリカルモードの２種、再構成法
としてコーンビーム再構成法とファンビームみなし再構
成法の２種、合計４種類のモードを備えているものとす
る。（すべてを備えていなくてもよく、例えば１つのモ
ードしかない場合は、モード固定となる。） まず、オペレータからの指示により、上記４種のモード
からスキャンモードが選択される（ステップＳ１０）。
モード選択後、オペレータの指示によりスキャン開始す
る（ステップＳ２０）。スキャンが開始されると、Ｘ線
管球３からのＸ線の曝射が始まり、主Ｘ線検出器７及び
主Ｘ線検出器用データ収集装置１１とによる被検体Ｐの
投影データ収集（ステップＳ３０）と平行して、プロフ
ァイル検出器９及びプロファイル検出器用データ収集装
置による焦点位置の測定（ステップＳ４０）、データ処
理装置１５による焦点位置の計算（ステップＳ５０）が
行われる。

【００７０】得られた焦点位置に基づいて、記憶装置１
７に記憶された複数の焦点位置にそれぞれ対応する再構
成パラメータ３１ａ，３１ｂ，…から実際の焦点位置に
最も近い再構成パラメータが選ばれて再構成装置２５に
送られ、同様に、記憶装置１７に記憶された複数の焦点
位置にそれぞれ対応するビーム位置情報３３ａ，３３
ｂ，…から実際の焦点位置に最も近いビーム位置情報が
選ばれて再構成装置２５に送られて、ミスアライメント
の補正が行われる（ステップＳ６０）。

【００７１】次いで、収集された投影データと補正され
た再構成パラメータとを使用して画像再構成（ステップ
Ｓ７０）、画像表示（ステップＳ８０）と進む。ステッ
プＳ６０において、再構成パラメータの補正は、再構成
の一部と考えても良く、図１のブロック図中では、再構
成装置２５にその機能を持たせてもよい。

【００７２】次に、各スキャンモード毎に、補正方法に
ついて説明する。第１にコーンビーム再構成における補
正について説明する。スタティックモードと、ヘリカル
モードと特に区別せずに述べる。

【００７３】図６は、コーンビームＣＴ装置設計上のジ
オメトリを示す。縦軸に回転軸をとり、スライス面に平
行な面に横軸を設定する。向かって左側に焦点があり、
右側にＸ線検出器がある位相での横方向の断面である。
Ｘ線検出器は１６素子として説明する。既に述べたよう
に、コーンビーム再構成においては焦点と再構成するボ
クセルを結んだ直線が２次元のＸ線検出器面と交差する
点を求め、それをその直線上に逆投影する。同図に示す
再構成平面内のボクセルａ、ボクセルｂで考えると、Ｎ
ｏ．１２、Ｎｏ．１３のＸ線検出器のほぼ中央に入射す
るビームＡのデータ（例えば、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１３
のＸ線検出器のデータから補間で求める。）をボクセル
ａに逆投影し、Ｎｏ．１１のＸ線検出器のほぼ中間（Ｎ
ｏ．１０寄り）に入射するビームＢのデータ（例えば、
Ｎｏ．１０、Ｎｏ１１のＸ線検出器のデータから補間で
求める。）をボクセルｂに逆投影することになる。

【００７４】ここで、熱的な焦点移動など何らかの原因
で焦点のＸ線検出器に対する相対的位置が変化する（以
下では焦点移動として述べる。）と、図７の状態とな
る。図６におけるビームＡ（図７では点線で示す。）の
データとして、例えば、Ｎｏ．１２。Ｎｏ．１３のＸ線
検出器のデータから補間で求めたデータは、焦点移動し
た実際には図７に示すビームＡの位置をとおってＸ線検
出器に入射したものである。（ビームＢについても同
様）。つまり、ボクセルａには、ボクセルａを通ってき
たと思って、全く別のところを通ってきたデータを逆投
影することになる。（ボクセルｂも同様）。ビームが通
ってきたパス上のボクセルに逆投影するのが再構成の基
本であり、この図７の状態でアーティファクトが発生す
ることは容易に類推される。

【００７５】そこで、本発明では、図８及び、図９に示
す方法で、このずれを補正する。

【００７６】図８では、実際の焦点位置に合わせて、ボ
クセルａに逆投影すべきデータとして、ビームＡを想定
して、例えば、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１３のＸ線検出器の
データから補間で求めたデータでなく、ビームＡ′を想
定し、例えば、Ｎｏ．１４、Ｎｏ．１５のＸ線検出器の
データから補間で求めたデータを選択する。ボクセルｂ
についても同様に、Ｎｏ．１０、Ｎｏ．１１のＸ線検出
器のデータら補間して得られたデータではなく、ビーム
Ｂ′のデータ（例えば、Ｎｏ．１０、Ｎｏ．１１のＸ線
検出器のデータから補間して得られたデータ）を逆投影
する方法をとる。この結果、該当するボクセルを実際に
通ってきたデータを、そのボクセルに逆投影することに
なり、コーンビーム再構成本来の性能を発揮できるよう
になる。

【００７７】ここで、図８の簡易的な実現方法について
述べる。図８の方法の基本は、実際の焦点位置に合わせ
て、該当するボクセルに逆投影すべきデータを求めるた
めの補間の組合せ（検出素子の組合せと、重み）を換え
ることである。連続的に変化する焦点位置について、そ
れぞれ補間の組合せを換えるためには、その都度補間の
組合せを計算して求める必要が出てくる。従って、ま
ず、予め予想される焦点移動の範囲を、ミスアライメン
トによるアーティファクトが許容される幅で分割し、そ
の範囲の代表として一つの補間の組合せを設定する。そ
して、実際のデータ収集時には、測定した焦点位置に最
も近い位置の補間の組合せを選択し補間する方法を採
る。予め補間の組合せを設定し、記憶させておくこと
で、補間の組合せを計算するための余分な時間が不要と
なる。

【００７８】図９は、実際の焦点位置でのビームＡのデ
ータを、実際に通ってきたボクセルａ′に逆投影する方
法である。実際の焦点位置と、該当するビームが入射す
るＸ線検出器上の位置とを結ぶ直線が再構成平面と交差
する位置にあるボクセルａ′を想定し、設計上ではボク
セルａに逆投影するはずだったデータを、このボクセル
ａ′に逆投影するのである。この結果、該当するボクセ
ルを実際に通ってきたデータを、そのボクセルに逆投影
することになり、コーンビーム再構成本来の性能を発揮
できるようになる。

【００７９】図８の方法は、ボクセル位置を基準にし
て、このボクセルに逆投影すべきデータを焦点移動に応
じて変更するものであり、一方、図９の方法は、検出器
で検出されたデータを基準にして、このデータまたはこ
のデータから補間されたデータを逆投影すべきボクセル
位置を焦点移動に応じて変更する方法である。結果的に
は、図８の方法と図９の方法とは同じことであり、再構
成装置の構成に応じていずれの方法を選択しても、得ら
れる効果は同じである。

【００８０】第２に、ファンビームみなし再構成方法を
用いるモードについて説明する。図１０に、設計上のジ
オメトリを示す。縦軸に回転軸をとり、スライス面に平
行に横軸を設定する。向かって左側に焦点があり、右側
にＸ線検出器がある位相での横方向の断面である。ここ
では、Ｘ線検出器は８素子として説明する。既に述べた
ように、コーンビームデータをファンビームデータとみ
なして、ファンビーム再構成を行う方法であるから、例
えばＮｏ．６のＸ線検出器で得られたデータを、網掛け
部分の平面のファンビームデータとみなして再構成する
方法である。たとえば、Ｎｏ．６の検出素子の中央と焦
点位置とを結ぶ直線ビームＡと、回転中心軸との交差す
る位置が、再構成平面の中央となり、これが、画像のス
ライス厚方向（Ｚ軸とする）の座標となる。

【００８１】ｎview：ｖｉｅｗの番号 Ｚview：任意のｖｉｅｗにおける、設計上の焦点を含む
平面のＺ座標（スタティックモードでは一定、ヘリカル
モードではヘリカルピッチに応じて変化する） ｎseg ：Ｘ線検出器ｓｅｇの番号 Ｚseg ：Ｘ線検出器の任意のｓｅｇ．のＸ線検出面にお
ける設計上の焦点を含む平面からの距離 ＦＣＤ：焦点から回転軸（Ｚ軸）までの距離 ＦＤＤ：焦点からＸ線検出面までの距離 とすると、（ｎview、ｎseg） におけるビームのＺ座
標：Ｚ（ｎview、ｎseg ）は、

【数１】 Ｚ（ｎview、ｎseg ）＝Ｚview＋Ｚseg × FCD／FDD …（１） 式（１）となる。スタティックモードでは、この座標が
そのまま画像のＺ座標とり、ヘリカルモードではそれぞ
れの収集データのＺ座標として、補間の重みなどを決め
るパラメータとなる。

【００８２】ここで、熱的な焦点移動など何らか原因で
焦点のＸ線検出器に対する相対的位置が変化する（以下
では焦点移動として述べる。）と、図１１の状態とな
る。例えば、Ｎｏ．６の検出素子の中央と実際の焦点位
置とを結ぶ直線ビームＡが、図１１のように変化し、回
転中心軸と交差する位置（再構成平面の中央）が、設計
上の位置（薄い網掛け）に対してずれている。

【００８３】ここで、 Δｆ：焦点の移動量 とすると、（ｎview、ｎseg） における焦点移動状態で
のビームのＺ座標：Ｚ′（ｎview、ｎseg ）は、

【数２】 Ｚ（ｎview、ｎseg ） ＝Ｚview＋（Ｚseg −Δｆ）× FCD／FDD ＋Δｆ ＝Ｚview＋Ｚseg × FCD／FDD ＋Δｆ×（１− FCD／FDD ） ＝Ｚ（ｎview、ｎseg ）＋Δｆ×（１− FCD／FDD ） …（２） 式（２）となる。画像のＺ座標、あるいは、収集データ
のＺ座標として、設計値であるＺ（ｎview、ｎseg ）で
はなく、実測した焦点位置に基づくＺ′（ｎview、ｎse
g ）を用いることにより、焦点位置の相対的な変動によ
るミスアライメントの影響を抑えることができる。

【００８４】コーンビーム再構成では補間の組合せを調
整するために複雑な補正処理が必要となるが、ファンビ
ームみなし再構成法の場合は、収集データのＺ座標に補
正を加えることで済むためより簡単な処理でミスアライ
メントの補正が可能となる。

【００８５】続いて、チャンネル方向に変化する、スラ
イス方向のミスアライメントの補正方法について説明す
る。

【００８６】この場合には、まず各検出素子のシステム
に対する配列位置ズレを測定する必要がある。Ｘ線検出
器内部の素子配列は製造工程内で測定することができ
る。例えば、Ｘ線検出器後方にＸ線フィルムを配置し
て、前方からＸ線を曝射し、Ｘ線検出器の影から各検出
素子の配列位置ズレを測定する方法がある。Ｘ線フィル
ムを別のＸ線検出器に置き換えて測定しても良い。ここ
で測定した検出素子データはＸ線検出器本体と合わせて
管理し、Ｘ線検出器をシステムに取り付けた際に、Ｘ線
検出器素子配列データをシステムに入力して補正に用い
る。

【００８７】次に、Ｘ線検出器をシステムに取り付ける
際に、プリコリメータに対してねじれているかどうかを
測定する。Ｘ線検出器のチャンネル方向の両端にある素
子において、プリコリメータのプロフィールを測定し、
両端のプロフィールの差と、予め測定しシステムに入力
してある検出素子配列データのなかの該当する両端の検
出素子の配列データとから、プリコリメータとＸ線検出
器中心線（例えば、すべてのチャンネルの平均値）との
ねじれとが求められる。

【００８８】次に、これらのデータから、各チャンネル
の各ｓｅｇ．毎に、システムに対する配列位置（Ｚ座
標）を計算する。ここで得られた、Ｚ座標（Ｚseg （ｎ
ch、ｎseg ））を、上で述べたＺseg の代わりに用いる
ことで、それぞれの素子で得られたデータのビーム位置
を規定することができる。

【００８９】その後の具体的な補正は、基本的に上で述
べてチャンネル方向に一定な、スライス方向のミスアラ
イメントの補正と同等で良い。コーンビーム再構成の場
合は、ビーム位置に合わせて補間する組合せで調整し、
ファンビームみなしマルチスライスのヘリカルの場合
は、検出素子毎にフィルタ補間の重み計算する。Ｘ線検
出器の構造上、素子毎のばらつきは小さくブロック単位
でばらつく場合は、素子毎に計算するのではなく、ブロ
ック単位で計算しても十分な効果が得られる。

【００９０】ただし、ファンビームみなしマルチスライ
スのスタティックモードの場合は、新たな方法も提案す
る。図１２（ａ）に示すように、それぞれが４つのチャ
ンネルと、セグメント方向に１から８までの合計３２素
子を備える検出器ブロックを６ブロック使用してＸ線検
出器を構成する場合を考える。そして、各検出器ブロッ
クをシステムに組み込む場合に、各ブロック毎にＺ方向
のズレが生じたとする。このシステムで、複数のｓｅ
ｇ．に渡るビームＡ，Ｂを照射し、データを束ねて２つ
の厚いスライスの画像を作る場合を考える。このＺ方向
のミスアライメントを考えずに、そのままデータ加算す
ると、図１２（ｂ）のように、凸凹したビームとして処
理してしまう。

【００９１】そこで、本実施の形態では、ビームが照射
された素子のデータを、配列データに基づいて重み付け
加算する方法を採る。アライメントが合っているブロッ
クＮｏ．１、Ｎｏ．４、Ｎｏ．６では、それぞれビーム
Ａ及びビームＢに対応するｓｅｇ．Ｎｏ．３、Ｎｏ．４
及びｓｅｇ．Ｎｏ．５、Ｎｏ．６のデータをそれぞれ加
算する。一方、その他のブロックでは、それぞれのビー
ムを受けた（受けたかどうかは、検出素子配列データか
ら判断できる）ｓｅｇ．のデータを重み付け加算してデ
ータを得る。この結果、図１２（ｂ）ではなく、図１２
（ａ）のビームを再現できることになる。

【００９２】このように、スライス方向のミスアライメ
ントがチャンネル方向に変化する場合でも、先に述べた
チャンネル方向に一定なミスアライメントの場合と同様
に、その影響を抑えることができる。

【００９３】以上の実施形態では、スライス方向のミス
アライメントについて説明したが、本発明は、チャンネ
ル方向のミスアライメントにも適用することができる。
すなわち、図４（ａ）に示したプロファイル検出器にお
いて、検出素子の配列を２次元に拡張し、チャンネル方
向にも強度分布を持つプロファイル検出用Ｘ線ビームを
使用することにより、スライス方向の焦点移動のみなら
ず、チャンネル方向の焦点移動をも検出することができ
る。

【００９４】図４（ｂ）に示すように、例えば、４つの
検出素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを方形に配置したプロファイル
検出器に向かって、正方形に成形されたプロファイル検
出用Ｘ線ビームを照射する。検出素子Ａ及びＢの信号比
率により、スライス方向の焦点移動が検出されること
は、図４（ａ）と変わりがないが、これに加えて、チャ
ンネル方向の焦点移動が検出素子Ａ及びＣの信号比率
（またはＢ及びＤの信号比率）により検出可能となって
いる。

【００９５】また、検出素子の配列誤差のデータ収集方
法についても、製造工程内でＸ線フィルムなどを用いる
方法を示したが、これもスライス方向だけでなく、チャ
ンネル方向の位置情報も収集するだけで、チャンネル方
向のミスアライメント補正に必要な情報が得られる。

【００９６】次に、マルチスライスシステムにおいて、
複数のＸ線検出素子のデータを束ねる場合のミスアライ
メント補正の実施形態について説明する。まず、図１３
に示すように、スライス方向の検出素子の大きさが等し
い場合には、束ねられるそれぞれの素子のミスアライメ
ント量の平均値を求め、この平均値を束ねたデータのミ
スアライメント量とみなして、そのデータに対応する再
構成パラメータを変更する。

【００９７】図１３の場合であれば、それぞれ検出素子
の大きさが等しいセグメント１からセグメント４までの
データが束ねられる。すなわち、それぞれのセグメント
１、２、３、４に属する素子のそれぞれのミスアライメ
ント量をδ１、δ２、δ３、δ４とすれば、束ねたデー
タのミスアライメント量は、（δ１＋δ２＋δ３＋δ
４）／４となる。

【００９８】次いで、図１４に示すように、スライス方
向の検出素子の大きさが等しくない場合には、束ねられ
るそれぞれの素子の大きさに応じてミスアライメント量
の重み付け平均値（加重平均値）を求め、この加重平均
値を束ねたデータのミスアライメント量とみなして、そ
のデータに対応する再構成パラメータを変更する。

【００９９】すなわち、それぞれのセグメント１、２、
３、４に属する素子の大きさをＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４
とし、それぞれのミスアライメント量をδ１、δ２、δ
３、δ４とすれば、束ねたデータのミスアライメント量
は、（δ１Ｌ１＋δ２Ｌ２＋δ３Ｌ３＋δ４Ｌ４）／
（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）となる。

【０１００】また、図１５に示すように、簡易的な方法
として、スライス方向の検出素子の大きさが等しくない
場合には、束ねられる素子の中で最も大きい素子（Ｌ
１）のミスアライメント量δ１を束ねたデータのミスア
ライメント量とみなして、そのデータに対応する再構成
パラメータを変更してもよい。

【０１０１】以上、好ましい実施の形態について説明し
たが、これらは本発明を限定するものではない。本発明
の思想の本質は、Ｘ線ＣＴスキャナの世代やスキャン方
式、スキャンモードの種類や、補間方法の違いに依ら
ず、焦点位置検出手段により検出された焦点位置のＸ線
検出器に対する実際の相対位置に応じて、補間の組合せ
などの再構成パラメータやビームの位置情報などを変更
し、再構成のためのデータを処理することにある。

【０１０２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
キャン前あるいはスキャン中に位置検出手段によりＸ線
検出器に対するＸ線源の相対的な焦点位置を検出し、こ
の検出された相対的な焦点位置に応じて再構成パラメー
タ及びまたはビーム位置情報を補正して再構成を行うの
で、Ｘ線ＣＴ装置に恒久的な焦点位置ズレまたは経時的
な焦点移動が生じても、アーティファクトの少ない良好
な再構成画像を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るコーンビームＸ線ＣＴ装置の実施
の形態を示すブロック図である。

【図２】焦点位置検出手段の焦点位置検出原理説明図で
ある。

【図３】焦点位置検出手段の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】焦点位置検出手段の動作説明図である。

【図５】本発明に係るコーンビームＸ線ＣＴ装置におけ
る焦点移動補正の手順を示すフローチャート図である。

【図６】コーンビームＸ線ＣＴ装置の設計上のジオメト
リを説明する要部断面図である。

【図７】コーンビームＸ線ＣＴ装置において焦点移動な
どミスアライメントが生じた場合の補正前の状態を説明
する部分断面図である。

【図８】本発明に係るＸ線ＣＴ装置（コーンビーム）に
おいて焦点移動などミスアライメントが生じた状態の第
１の補正方法を説明する図である。

【図９】本発明に係るＸ線ＣＴ装置（コーンビーム）に
おいて焦点移動などミスアライメントが生じた状態の第
２の補正方法を説明する図である。

【図１０】ファンビームみなし再構成を行うマルチスラ
イスＸ線ＣＴ装置の設計上のジオメトリを説明する要部
断面図である。

【図１１】ファンビームみなしマルチスライスＸ線ＣＴ
装置の焦点移動時のビームの位置ズレを説明する要部断
面図である。

【図１２】ブロック間のばらつきがある場合のビームの
位置ズレを説明するＸ線検出器展開図である。

【図１３】同じサイズの複数セグメントのＸ線検出デー
タを束ねて使う場合のミスアライメント量を説明する図
である。

【図１４】異なるサイズの複数セグメントのＸ線検出デ
ータを束ねて使う場合のミスアライメント量を説明する
図である。

【図１５】異なるサイズの複数セグメントのＸ線検出デ
ータを束ねて使う場合のミスアライメント量（簡易的な
定義）を説明する図である。

【図１６】回転陽極Ｘ線管球の焦点移動説明図である。

【符号の説明】

１…Ｘ線ＣＴ装置、３…Ｘ線管球、５…スリット、７…
主Ｘ線検出器、９…プロファイル検出器、１１…主Ｘ線
検出器用データ収集装置、１３…プロファイル検出器用
データ収集装置、１５…データ処理装置、１７…記憶装
置、１９…高電圧発生装置、２１…ホストコントロー
ラ、２３…表示装置、２５…再構成装置、２７…補助記
憶装置、２９…バス、３１…再構成パラメータ、３３…
ビーム位置情報。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線ビームを被検体に向けて曝射するＸ
   線源と、このＸ線源と被検体が配置される空間を隔てて
   対向配置されたそれぞれ多数のチャネルを有するＸ線検
   出器とを具備し、前記被検体が配置される空間の周囲に
   少なくとも前記Ｘ線源を前記チャンネル配列方向に回転
   させるスキャンにより得られた情報について再構成パラ
   メータ及びまたはビーム位置情報を使用して再構成する
   Ｘ線ＣＴ装置において、 前記スキャン前あるいはスキャン中に前記Ｘ線検出器に
   対する前記Ｘ線源のチャンネル方向の相対的な焦点位置
   を検出する焦点位置検出手段と、 前記検出された相対的な焦点位置に応じて前記再構成パ
   ラメータ及びまたは前記ビーム位置情報を変更する補正
   手段と、 を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 【請求項２】 Ｘ線ビームを被検体に向けて曝射するＸ
   線源と、このＸ線源と被検体が配置される空間を隔てて
   対向配置されたそれぞれ多数のチャネルを有する複数の
   Ｘ線検出セグメントからなるＸ線検出器とを具備し、前
   記被検体が配置される空間の周囲に少なくとも前記Ｘ線
   源を前記チャンネル配列方向に回転させるスキャンによ
   り得られた情報について再構成パラメータ及びまたはビ
   ーム位置情報を使用して再構成するＸ線ＣＴ装置におい
   て、 前記スキャン前あるいはスキャン中に前記Ｘ線検出器に
   対する前記Ｘ線源のスライス方向及びまたはチャンネル
   方向の相対的な焦点位置を検出する焦点位置検出手段
   と、 前記検出された相対的な焦点位置に応じて前記再構成パ
   ラメータ及びまたは前記ビーム位置情報を変更する補正
   手段と、 を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
3. 【請求項３】 前記Ｘ線検出器に対する前記Ｘ線源の複
   数の相対的な焦点位置に応じてそれぞれ前記再構成パラ
   メータ及びまたは前記ビーム位置情報を予め記憶する記
   憶手段をさらに備えてなり、前記補正手段は、前記検出
   された相対的な焦点位置に最も近い焦点位置に応じて記
   憶された前記再構成パラメータ及びまたは前記ビーム位
   置情報を使用することを特徴とする請求項１または請求
   項２記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 【請求項４】 Ｘ線ビームを被検体に向けて曝射するＸ
   線源と、このＸ線源と被検体が配置される空間を隔てて
   対向配置されたそれぞれ多数のチャネルを有する複数の
   Ｘ線検出セグメントからなるＸ線検出器とを具備し、前
   記被検体が配置される空間の周囲に少なくとも前記Ｘ線
   源を前記チャンネル配列方向に回転させるスキャンによ
   り得られた情報について再構成パラメータ及びまたはビ
   ーム位置情報を使用して再構成するＸ線ＣＴ装置のミス
   アライメント補正方法であって、 前記スキャン前あるいはスキャン中に前記Ｘ線検出器に
   対するＸ線源のスライス方向及びまたはチャンネル方向
   の相対的な焦点位置を検出する位置検出過程と、 前記検出された相対的な焦点位置に応じて再構成パラメ
   ータ及びまたはビーム位置情報を変更するパラメータ変
   更過程と、 前記変更された再構成パラメータ及びまたはビーム位置
   情報を使用して断層像を再構成する再構成過程と、 を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置のミスアライメ
   ント補正方法。
5. 【請求項５】 前記パラメータ変更過程は、 任意のボクセルに逆投影すべきデータを求めるための補
   間におけるＸ線検出データを収集した前記Ｘ線検出器セ
   グメントとそのデータの重みとの組合せを前記検出され
   た相対的な焦点位置に基づくＸ線パスに従って変更する
   ことを特徴とする請求項４記載のＸ線ＣＴ装置のミスア
   ライメント補正方法。
6. 【請求項６】 前記パラメータ変更過程は、 Ｘ線検出データを収集した前記Ｘ線検出器セグメントと
   そのデータの重みとの組合せを用いて補間されたデータ
   を設計上の焦点位置に基づいて計算された逆投影すべき
   ボクセルの位置から前記検出された相対的な焦点位置に
   基づくＸ線パス上に移動させることを特徴とする請求項
   ４記載のＸ線ＣＴ装置のミスアライメント補正方法。
7. 【請求項７】 前記パラメータ変更過程は、 検出器の各セグメントで得られたデータのスライス方向
   位置情報を前記検出された相対的な焦点位置に基づくＸ
   線パスと回転中心軸との交点のスライス方向位置情報に
   変更することを特徴とする請求項４記載のＸ線ＣＴ装置
   のミスアライメント補正方法。
8. 【請求項８】 Ｘ線ビームを被検体に向けて曝射するＸ
   線源と、このＸ線源と被検体が配置される空間を隔てて
   対向配置されたそれぞれ多数のチャネルを有する複数の
   Ｘ線検出セグメントからなるＸ線検出器とを具備し、前
   記被検体が配置される空間の周囲に少なくとも前記Ｘ線
   源を前記チャンネル配列方向に回転させるスキャンによ
   り得られた情報について、それぞれ異なるセグメントに
   属する検出素子から得られた複数のデータを束ねて代表
   データとして再構成に利用するＸ線ＣＴ装置のミスアラ
   イメント補正方法であって、 前記スキャン前あるいはスキャン中に前記Ｘ線検出器の
   素子毎のミスアライメント量を検出する位置検出過程
   と、 前記検出されたミスアライメント量を、前記束ねられる
   複数のスライス方向の素子の大きさにより重み付けした
   加重平均値または単純平均値を前記代表データのミスア
   ライメント量とする過程と、 前記代表データのミスアライメント量により再構成パラ
   メータ及びまたはビーム位置情報を変更するパラメータ
   変更過程と、 前記変更された再構成パラメータ及びまたはビーム位置
   情報を使用して断層像を再構成する再構成過程と、 を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置のミスアライメ
   ント補正方法。