JPS6349142A

JPS6349142A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JPS6349142A
Application number: JP61192014A
Authority: JP
Inventors: 一生森
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-08-19
Filing date: 1986-08-19
Publication date: 1988-03-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明はデュアルエネルギースキャンを行うＸ線ＣＴ装
置に関する。

（従来の技術）Ｘ線ＣＴ装置は、被写体内のＸ線減弱定数μの分布を画
像化するものである。

ここで、前記定数μは用いるＸ線エネルギーに大きく依
存する。また、用いるＸｖＡは広いスペクトルに亘って
エネルギーが分布している。従って、被写体の大きさ、
形状等によっても定数μは異なった値として計測されて
しまう。

この為、同一の被写体を異なる装置でスキャンすると、
得られる画像が異なり、アーチファクト（偽像）を伴い
、さらに、同一装置で同一の物質を計測する場合でも大
きさや形状が異なる場合では、計測結果が異なってしま
うことがある。このように、μを表わすＣＴ値は信頬性
が低く、また、アーチファクトのために診断能の低下を
招いていた。

これらを解決するために、デュアルエネルギースキャン
法が提供されている。この方法は、被写体を交互に異な
るＸ線エネルギーでスキャンし、その際の透過Ｘ線を計
測して得られたデータより被写体内の各場所のμのエネ
ルギー依存性を調べる方法である。そして、この情報よ
り特定の単色Ｘ線エネルギーにてＯＣＴ画像を求めたり
、電子密度分布を調べたりするものである。具体的には
、例えばパルスＸ線ＣＴスキャナであれば、１パルス毎
に１４０ｋＶと１００ｋＶとで交互に曝射するのである
。

（発明が解決しようとする問題点）従来法における問題点は、曝射した総線量のわりに画像
ノイズが大きいということである。

即ち、計測データのＳ／Ｎ比は捕捉したＸ線量により定
まり、捕捉したＸ線フォトンの数がｎであれば略々ｆＫ
である。

そして、捕捉するＸ線フォトンの量は、管電圧（ｍＡ）
　と曝射時間（Ｓ）との積ｍ＾・Ｓに比例する。

また、捕捉するＸ線のフォトン量は、被写体によっても
異なるが、管電圧の２乗乃至４乗に比例し、典型的には
、管電圧の３乗と考えればよい。尚、管電流ｍＡは短時
間で切り換えるのが困難であり、通常一定値でスキャン
されるものである。

ここで、計測データのＳ／Ｈに影響する前記曝射時間は
、従来より一定値であり、１回のスキャン中にこの低エ
ネルギーでの総曝射時間と、高エネルギーでの総曝射時
間とは同一であった。

デュアルエネルギーによって得られる画像情報は、低エ
ネルギー情報と高エネルギー情報との相互演算で得られ
るものであるから、そのＳ／Ｎは各々のＳ／Ｎの合成値
と考えられる。このことを雑音／信号比として表わすと
、（Ｎ／Ｓ）　ＤＥ　＝に。Ｆ■Ｔ汀ロコげ旺Ｊ　・・・
（１）となる。ここで、（Ｎ／５）ｆｌＥ；デュアルエネルギー結果の画像のＮ
／Ｓ比（Ｎ／Ｓ）Ｌ　　；低エネルギーでのＮ／Ｓ比（Ｎ／Ｓ
）Ｍ　　；高エネルギーでのＮ／Ｓ比である。また、（Ｎ／Ｓ）Ｌ　＝　Ｋ＋（Ｅｔ、’・ｐ）　−１／２　
　・・・（２）（Ｎ／５）Ｈ＝　Ｋ＋　（Ｅｏ３・Ｐ）
−””　　−（３１である。ここで、ＥＬ　；低エネルギー時の管電圧ＥＨ；高エネルギー時の管電圧Ｐ　　　；ｍＡＸｓｅｃである。上記（２）、　（３）式を用いて（１）式を変
形すると、（Ｎ／Ｓ）　ＤＥ　＝　Ｋｏ　　Ｋ、′・Ｅ
Ｌ″３・Ｐ−’＋に＋”・Ｅニー３・ｐ−１＝ＫｏＫ＋
−・ＥＨ−ｆｆ／Ｚ・Ａ　　　　・・・（４）ただし、
Ａ＝ζ１　＋　（ＥＭ／ＥＬ戸　である。

ココテ、Ａ項の値はＥＬ　＝１００ｋＶ、　ＥＨ＝１４
０ｋＶとしたとき、Ａ　＝　＼ｕ］Ｔ１−＝　１．９４である。もし、デュアルエネルギースキャンを行なわず
に、ＥＬ　＝ＥＨ＝　１４０ｋＶとすルト、Ａ＝　Ｊｌ
　＋　１　　＝　　１．４１４である。

即ち、この例ではＥＬでのフォトン数が少なく、殆どＥ
Ｌのデータで雑音が支配されていることを示している。

そこで、本発明の目的とするところは、従来法では高エ
ネルギーデータのＳ／Ｎの良好の度合が、低エネルギー
デー夕のＳ／Ｈの悪さで著しく阻害されていた点に鑑み
、デュアルエネルギースキャンでのＳ／Ｎが向上するＸ
線ＣＴ装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明は、■スキャン中での低い実効エネルギーでの総
曝射時間を、高い実効エネルギーでの総曝射時間に較べ
て長く設定する曝射制御部を設けてＸ線ＣＴ装置を構成
している。

（作　用）本発明は上記構成により、従来法が高エネルギーでのフ
ォトン数と低エネルギーでのフォトン数とがアンバラン
スであった点を、両エネルギー時でのＰ　（＝ｍＡ−ｓ
ｅｃ）を一定とせず、即ち両エネルギー時での曝射時間
を異ならせることによって改善し、もってデュアルエネ
ルギースキャンでのＳ　／　Ｎを改善している。

本発明の作用を具体的に説明すると、例えば総曝射時間
Ｔ秒で３ｍ回の曝射を行う場合を考える。

本発明では、３ｍ回のうちの例えばｍ回を高エネルギー
での曝射とし、残りの２ｍ回を低エネルギーでの曝射と
するのである。尚、従来法だと高。

低エネルギーでの曝射はそれぞれ１．５ｍ回づつとなる
。

このとき、前述した式（４）を考察すると、（Ｎ／Ｓ）
　ＩＩＥ　＝　Ｋ。／開閉フフ豆訂７＝に、−Ｋｌ・−
−ＥＨ−””、Ｂ σ ＥＬ　＝１００ｋｖ、　　ＥＨ＝１４０ｋｖなら、Ｂ＝
Ｊ丁口ｉ８　　＃１．８８６となり、前述のＡ＝１．９４と比べて小さくなるので、
デュアルエネルギー結果の雑音／信号比（Ｎ／５）ＤＥ
は、小さくなり、即ちＳ／Ｎが向上することが分かる。

この例ではＳ／Ｎの改善は３％であるが、同時にＸ線管
に供給した総電力も減少しているのである。

即ち、従来法によって供給されたパワーは、・Ｐ４ＨＸ
　１．７１４　　（ｊｏｕｌｅ）に対し、本例では（ｊｏｕｌｅ）となる。即ち、パワーを６％節約してＳ／Ｎ比を３％改
善できたことが分かる。

供給パワーを低減することにより、スルーブツト向上、
Ｘ線管寿命改善及び被曝量の低減等に有効となる。

尚、線足（ｍＡ）を増やすことにより画質向上も図れ、
また、Ｓ　／　Ｎ、供給パワー節約の改善の度合は、Ｅ
　Ｈ／　Ｅ　Ｌが大きくなる程善しく向上する。

（実施例）以下、本発明を図示の実施例に基づき具体的に説明する
。

第１図は、実施例装置のブロック図である。同図はＸ線
ＣＴ装置の一例としての第三世代のＸ線ＣＴ装置であり
、Ｘ線管１と検出器２とが、被写体３の回りに一体的に
回転するものである。

データ収集部４は、検出器２で得られたＸ線透過データ
を、各チャンネル毎に入力し、増幅、積分、サンプルホ
ールド及びＡ／Ｄ変換して出力し、後段の再構成部５に
出力するものである。

再構成部５では、前記データ収集部４からの全方向から
の投影データに基づきコンボリューション、バックプロ
ジェクションを行なってＣＴ再画像再構成し、後段の表
示部６での画像表示に供するようになっている。

曝射制御部７は、１スキャン中での低い実効エネルギー
での総曝射時間を、高い実効エネルギーでの総曝射時間
に較べて長（設定するものであり、本実施例では前記Ｘ
線管１への管電圧を可変してデュアルエネルギースキャ
ンを実行するようになっている。尚、両エネルギー状態
での曝射時間の設定については後述する。

システムコントローラ８は、本実施例装置の制御を司ど
るもので、上記の各部を動作制御するようになっている
。

以上のように構成された装置の作用について説明する。

Ｘ線ＣＴ装置でのスキャン方法としては、従来よりパル
スＸ線法と連続Ｘ線法とがあり、以下、各方法に分けて
説明する。

〈パルスＸ線法の場合〉パルスＸ線法とは、被写体の周囲を回転するＸ線管１の
各角度毎にＸ線をパルス的に曝射する方法であり、高、
低エネルギーでの各曝射時間の設定例として次の２種の
ものが考えられる。

■　高い実効エネルギーのパルスＸ線をｎ回曝射した後
、低い実効エネルギーのパルスＸ線をｍ回（ｍａｎ）曝
射する場合最も節電な制御例として、第２図に示すように高エネル
ギー（管電圧１４０ｋＶ、同図のＯ印）でパルスｘ′ｆ
ａを１回曝射し、低エネルギー（管電圧１００ｋＶ、同
図の×印）でパルスＸ線を２回曝射し、これをくり返せ
ばよい。

■　高、低エネルギーでの各パルスＸ線を交互に曝射し
、各パルスのパルス幅を異ならせる場合第３図に示すよ
うに、高いエネルギーのパルスＸ＆’ｌを時間をに亘っ
て曝射し、低いエネルギーのパルスＸ線を時間ｉ　−ｔ
　（ｉ＞ｌ）に亘って曝射し、これをくり返せばよい。

尚、この場合、データ収集部４での積分時間も、曝射時
間に対応して設定する必要がある。

く連続Ｘ線法の場合〉連ｉＸ線法とは、Ｘ線管１が被写体３の回りを回転する
間に亘ってＸ線を連続して曝射する方法である。

この方法の場合には、第４図に示すように高い実効エネ
ルギーの連続Ｘ線を回転角Δθに亘って曝射し、低い実
効エネルギーの連続Ｘ線を回転角ｉ・Δθ（ｉ＞１）に
亘って曝射すればよい。

この場合のサンプリングとしては、２種考えられる。一
つは、第４図に示すように例えば高エネルギーでの回転
角Δθの間に１回、低エネルギーでの回転角ｉ・Δθの
間に２回サンプリングする（同図の破線がサンプリング
タイミング即ち積分時間の中央位置を示す）のである。

他の一つとして、第５図に示すように交互に繰り返えさ
れる高。

低エネルギー時毎に１回づつサンプリングしてもよい。

この場合、低エネルギー状態での積分時間を長く設定す
ればよい。

上述した各制御例いずれにおいても、低い実効エネルギ
ーでの総曝射時間が、高いエネルギーでの総曝射時間よ
り長く設定されるため、前述した作用により供給パワー
を節約しながらも画像のＳ／Ｎを向上させることができ
る。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

本発明の応用として次の手法が考えられる。例えば、デ
ュアルエネルギースキャンを実現するためのＸ線の実効
エネルギーの切り換えは、管電圧を可変するものが最も
容易であるが、Ｘ線管１と被写体３との間に配置される
付加フィルタを切り換えるものであってもよい。この際
、強いフィルタがかかっている場合の方がフィルタによ
るＸ線の城門が著しいので、高いＸ線エネルギーで得た
データの方がＮ　／　Ｓ比が劣っていることになる。

従って、この場合は高いＸ線エネルギー（即ちフィルタ
ろ過を強くしたとき）の総曝射時間を、低いＸ線エネル
ギー（即ちフィルタろ過を弱くしたとき）の総曝射時間
に較べて長くすればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば供給パワーを節約
しながらも画像のＳ／Ｎ比を向上させることができるデ
ュアルエネルギースキャン方式のＸ線ＣＴ装置を提供す
ることができる。即ち、被曝線量、Ｘ線管負荷を増やす
ことなく雑音が低減した画像を再構成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置のブロック図、第２図は
パルスＸ線法によるスキャン動作を説明する図、第３図
はパルスＸ線法でのパルス幅を変えたスキャン動作を説
明する図、第４図、第５図は連続Ｘ線による管電圧、サ
ンプリングタイミングを示す図である。６・・・曝射制御部。代理人　弁理士　　則　近　憲　信置　　大胡典夫

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被写体に曝射するＸ線の実効エネルギーを、スキ
ャン中に切り換えてデータ収集を行うＸ線ＣＴ装置にお
いて、１スキャン中での低い実効エネルギーでの総曝射
時間を、高い実効エルネギーでの総曝射時間に較べて長
く設定する曝射制御部を設けたことを特徴とするＸ線Ｃ
Ｔ装置。
（２）曝射制御部は、被写体の周囲を回転するＸ線管の
各角度毎にパルスＸ線を曝射制御するものであって、高
い実効エネルギーのパルスＸ線をｎ回曝射した後、低い
実効エネルギーのパルスＸ線をｍ回（ｍ＞ｎ）曝射し、
１スキャン中にこの曝射をくり返し制御する特許請求の
範囲第１項記載のＸ線ＣＴ装置。
（３）曝射制御部は、被写体の周囲を回転するＸ線管の
各角度毎にパルスＸ線を曝射制御するものであって、か
つ、高い実効エネルギーのパルスＸ線を時間をに亘って
曝射し、低い実効エネルギーのパルスＸ線を時間ｉ・ｔ
（ｉ＞１）に亘って曝射制御する特許請求の範囲第１項
記載のＸ線ＣＴ装置。
（４）曝射制御部は、Ｘ線管が被写体の周囲を回転する
間に亘って連続Ｘ線を曝射するものであり、かつ、高い
実効エネルギーの連続Ｘ線を回転角Δθに亘って曝射し
、低い実効エネルギーの連続Ｘ線を回転角ｉ・Δθ（ｉ
＞１）に亘って曝射制御する特許請求の範囲第１項記載
のＸ線ＣＴ装置。
（５）Ｘ線の実効エネルギーの切り換えは、Ｘ線管電圧
を可変して行う特許請求の範囲第１項乃至第４項のいず
れか１項記載のＸ線ＣＴ装置。