JPH0472542B2

JPH0472542B2 -

Info

Publication number: JPH0472542B2
Application number: JP61146677A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Matsumura
Original assignee: Yokogawa Medical Systems Ltd
Current assignee: GE Healthcare Japan Corp
Priority date: 1986-06-23
Filing date: 1986-06-23
Publication date: 1992-11-18
Also published as: JPS633841A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、フアン状の連続Ｘ線を用いたＸ線断
層撮影装置におけるデータ収集装置に関し、更に
詳しくは、所望のビユー番号のデータを収集する
とき、Ｘ線管の回転軌跡上に想定した所望のビユ
ー番号に対応するビユーポイントとフアンの円弧
上を移動するＸ線管を結ぶ線上を通過するチヤネ
ルのデータを、該チヤネルが前記線に一致するタ
イミングで取込むことによつて、所望のビユー番
号のデータを求めるようにしたＸ線断層撮影装置
におけるデータ収集装置に関する。

（従来の技術）従来から、フアンビーム状のＸ線を多数の角度
方向（以下、ビユー方向と言う）から被検体に照
射してその投影データを収集し、これらの投影デ
ータからコンピユータによる演算処理によつて被
検体の各部のＸ線吸収分布を求め、被検体の断層
像を再構成するＸ線断層撮影装置（以下、CT装
置と言う）はよく知られている。

第９図は、このようなCT装置の要部を示す構
成図である。第９図において、Ｘ線管１と検出器
２は、撮影領域３を挟んで対向設置される（Ｘ線
管、検出器等を支持しスキヤナ本体を構成する機
構部を一般にガントリーと言う）。又、Ｘ線管１
と検出器２は、ガントリーコントローラ（図示せ
ず）の制御下で、撮影領域３の略中央に設置され
る被検体４を中心として、被検体４の周囲を回転
する構成となつている。検出器２は、Ｘ線管１に
対向する側に円弧状を形成して配列する数百チヤ
ネルの検出器群を備え、Ｘ線管１から撮影領域３
を包含して照射されるフアンビーム５（投影デー
タ）を検出する。データ収集ユニツト６は、検出
器２の検出信号（アナログ信号）を所定の期間積
分しそれを所定のタイミングで取込む手段、取込
んだ信号を増幅する手段、該手段の出力信号をデ
イジタル信号に変換して定められた速度で次段に
転送する手段等を備えている。コンピユータ７
は、データ収集ユニツト６から転送されてくる信
号を格納する手段、格納されたデータを用いて高
速で画像再構成演算をする手段、演算結果に基づ
いてCRT８に画像表示する手段、キーボード９
からの信号に基づいて各部に所定の信号を送出す
る手段等を備えている。

以上の構成において、パルスＸ線方式の場合の
動作は、第１０図に示すタイミングでＸ線照射、
積分及びアナログ・デイジタル変換（以下、Ａ／
Ｄ変換と言う）が行われる。第１０図から明らか
なように、パルスＸ線方式において、積分信号の
Ａ／Ｄ変換は、Ｘ線が照射されていない時間
T_p1，T_p2，…に各チヤネル毎に順次行われるが、
各ビユーにおける全チヤネルのデータ収集は、例
えば、時間T_p0に同時に行われる。即ち、コンピ
ユータ７における画像再構成演算は時間遅れのな
いデータに基づき行われることになる。

一方、連続Ｘ線方式の場合には、第１１図に示
すタイミングでＡ／Ｄ変換、データリセツト（検
出器内で電離され、データ収集ユニツトの積分器
にチヤージされた電荷を放電する動作）及び積分
が行われる。積分は、対象のチヤネル、例えば、
チヤネル＃１において、自己のＡ／Ｄ変換が行わ
れ（時間Tc1）、かつ、データリセツトが終了し
た時点（データリセツト時間T_c2）からチヤネル
＃２のＡ／Ｄ変換が開始される直前まで続けられ
る。又、チヤネル＃２の積分は、自己のＡ／Ｄ変
換が行われ、かつ、データリセツトが終了した時
点からチヤネル＃３のＡ／Ｄ変換直前まで行われ
る。更に、チヤネル＃３以下の各チヤネルにおい
ても同様のタイミングで積分、データリセツト及
びＡ／Ｄ変換が行われる。そして、各チヤネルの
Ａ／Ｄ変換されたデータ、順次コンピユータ７に
転送され画像再構成演算に供される。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、従来の連続Ｘ線方式のCT装置におけ
るデータ収集装置にあつては、各チヤネルによつ
てデータ収集時刻が変る、即ち、各チヤネル間の
Ａ／Ｄ変換において時間遅れがあるため、逆投影
矛循によつて生じるストリーク、モアレ等のアー
テイフアクトが生じるという問題がある。

この問題を解決する方法として、検出器の全チ
ヤネルにサンプルホールド回路を備え、これらの
サンプルホールド及びリセツトを同時に行うこと
が考えられるが、コスト高となるうえに、装置が
大きくなるという新たな問題が生じる。しかも、
サンプルホールド、リセツトを行う手段を構成す
る素子にばらつきがあると、所期の目的が達成さ
れない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、連続Ｘ線方式CT装置において、
データ収集時間の遅れによるアーテイフアクトが
発生しないデータ収集装置を提供するにある。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成する本発明のCT装置における
データ収集装置は、所望のビユー番号のデータを
収集するとき、Ｘ線管の回転軌跡上に想定した所
望のビユー番号に対応するビユーポイントとフア
ンの円弧上を移動するＸ線管を結ぶ線上を通過す
るチヤネルのデータを、該チヤネルが前記線に一
致するタイミングで取込むことによつて、所望の
ビユー番号のデータを求めるようになつている。

（実施例）以下、本発明について詳細に説明する。

先ず、本発明の原理的説明に入る。第１図は、
ガントリーを回転させたときのＸ線管と検出器の
幾何学的関係を示したものである。第１図におい
て、Ｘ線管１Ａは、ビユー番号Ａに対応するビユ
ーポイントＡから撮影領域３に向けフアンビーム
５を投射する。投射されたフアンビーム５は、検
出器２Ａに入射する。ここで、説明の都合上、フ
アンビーム５は、隣合うビーム同士が等角度を形
成するビーム５_a1，５_a2，５_a3（回転中心Ｏを通
るビーム）、５_a4及び５_a5で構成され、各ビーム
は、撮影領域３内に設置される被検体（図では被
検体が撮影領域３と同一形状で示されている）の
部位４_a1，４_a2，４_a3，４_a4及び４_a5を透過して、
検出器２Ａの各チヤネル−φ₂，−φ₁，φ₀，φ₁及び
φ₂に入射するものとする。即ち、ビユー番号Ａ
において、部位４_a1，４_a2，４_a3，４_a4及び４_a5の
投影データは、チヤネル−φ₂，−φ₁，φ₀，φ₁及び
φ₂によつて検出される。尚、検出器２Ａのチヤ
ネルは等間隔に配列されており、ビーム５_a3に対
し、左右夫々が対称となつている（チヤネルφ₂
と−φ₂及びチヤネルφ₁と−φ₁は対称である）。点
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ及びＦは、ビユーポイントＡとチ
ヤネル−φ₂，−φ₁，φ₀，φ₁及びφ₂夫々を結ぶ線と
の交点である（交点を形成する各線は、ビーム５
_ａ１，５_a2，５_a3，５_a4及び５_a5と実質的に同一であ
るので、以下各線をこれらビームの符号を用いて
表す）。Ｘ線管１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ及び１Ｆ
は、点Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ及びＦ夫々に位置する。
又、Ｘ線管１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ及び１Ｆに対
して、検出器２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ及び２Ｆ
夫々が構成され、線５_a1，５_a2，５_a3，５_a4及び
５_a5上に検出器２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ及び２Ｆ
のチヤネルφ₂（●印）、φ₁（×印），φ₀（□印），
−φ₁
（△印）及び−φ₂（〇印）夫々が位置する。即ち、
Ｘ線管１Ｂによるビーム５_b5（Ｘ線管１Ａのビー
ム５_a5に相当するビーム）は、部位４_a1を透過し
て検出器２Ｂのチヤネルφ₂に検出される。同様
に、Ｘ線管１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ及び１Ｆによるビー
ム５_c4，５_d3，５_e2及び５_f1は（各ビームはＸ線管
１Ａのビーム５_a4，５_a3，５_a2及び５_a1夫々に相
当する）、部位４_a2，４_a3，４_a4及び４_a5夫々を透
過して検出器２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ及び２Ｆのチヤネ
ルφ₁，φ₀，−φ₁及び−φ₂夫々に検出される。従つ
て、Ｘ線管が、例えば点ＢからＦ方向に移動する
とき、Ｘ線管が点Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ及びＦに一致す
るタイミングに合せて、チヤネルφ₂，φ₁，φ₀，−
φ₁及び−φ₂のデータを取込むことにより、部位
４_a1，４_a2，４_a3，４_a4及び４_a5のデータを得るこ
とができる（上記タイミングは、チヤネルφ₂，
φ₁，φ₀，−φ₁及び−φ₂が線５_a1，５_a2，５_a3，５_a4
及び５_a5夫々と一致するタイミングでもある）。

ところで、第１図において、ビーム５_a1と５_b
_５，５_a2と５_c4，５_a3と５_d3，５_a4と５_e2と５_a5と５_f
_１は、夫々投射方向が可逆的な関係にある。従つ
て、上記のチヤネルφ₂（●印）、φ₁（×印）、φ₀（
□
印），−φ₁（△印）及び−φ₂（〇印）で検出される
データは、ビユー番号Ａのときのビーム５_a1，
5_a2，５_a3，５_a4及び５_a5によつて求められる部位
４_a1，４_a2，４_a3，４_a4及び４_a5の対向ビユーデー
タである。即ち、ビユー番号Ａのデータは、所定
のタイミングで所定のチヤネルから得られる対向
ビユーデータによつて求めることができる。連続
Ｘ線方式において、各チヤネルのデータ取込み時
間が、Ｘ線管の移動速度に比べて無視し得る程度
に短時間で行われることにより（これは技術的に
容易であるが）、各部位のデータは時間遅れなく
求められる。

尚、上記説明において、フアンビームの数を５
本としたが、この数を検出器のチヤネル数と同数
に想定した場合であつても、同じことが言える。
この場合、回転軌跡１０の円弧BF上に、チヤネ
ル数と同数の点が想定される。従つて、Ｘ線管が
各点を通るタイミングに合せて各点とビユーポイ
ントＡとを結ぶ線上に位置するチヤネルのデータ
を取込むことにより、ビユー番号Ａにおける全て
のチヤネルで収集されるべきデータを収集するこ
とができる。

上記のことは、ビユー番号Ａ以外のビユー番号
においても同様に考えることができるので、以下
の結論を導くことができる。所望のビユー番号の
データを収集するとき、Ｘ線管の回転軌跡上に想
定した所望のビユー番号に対応するビユーポイン
トとフアンの円弧上を移動するＸ線管を結ぶ線上
を通過するチヤネルのデータを、該チヤネルが前
記線に一致するタイミングで取込むことによつ
て、所望のビユー番号のデータを時間遅れなく求
めることができる。

次に、データ収集のチヤネルの順序について第
２図乃至第６図を参照して説明する。

第２図イ及びロにおいて、角度φは検出器２の
個々のチヤネルに入るフアンビームとフアンビー
ム５の中心線５_a（Ｘ線管１と検出器２の中心を
結ぶ線上で、かつ、ガントリーの回転中心Ｏを通
る線）とで形成される角度を表し（以下、チヤネ
ル角と言う）、反時計の回転方向を正の値とする。
角度θはある事象におけるガントリー位置を基準
にして、新たな事象のガントリー位置を表す角度
（以下、ビユー角差と言う）である。

今、CT装置において、各ビユー毎に全チヤネ
ルで同時にデータ収集が可能であるとした場合
（パルスＸ線方式の場合）、ガントリーが第２図イ
の実線の位置から矢印Ａ方向で回転していると
き、ビユー番号A₁，A₂，A₃，A₄，A₅のデータは
第３図に示す分布で得られる。第３図において、
縦軸はビユー（時刻）［θ］、横軸はチヤネル位置
［φ］，●印はデータを夫々示す。

一方、ガントリーが、元の位置から回転が進
み、Ｘ線管１と検出器２の関係がイと逆の状態、
例えば第２図ロの実線の位置（対向位置）が構成
されたとき、このときのビユー角差θとチヤネル
角φの関係、即ち、対向位置におけるビユーは(1)
式で表される。

θ＝π＋2φ (1) 従つて、元の位置のビユーにおけるデータに対
向位置のビユーのデータを重ねると、第４図に示
す×印の分布となる。第４図は、全チヤネルで同
時にデータが収集される場合のデータ分布特性を
示しているが、今、仮に連続Ｘ線方式において
も、各チヤネルに対して第４図と同様なデータ分
布が考えられる場合、前記の結論から以下のこと
が言える。即ち、第４図に示す×印データ（対向
位置におけるデータ）を所定のタイミング（デー
タ収集の対象となるチヤネルが、所望のビユーポ
イントとＸ線管とを結ぶ線と一致するタイミン
グ）で収集すると、×印データが各矢印で示す●
印データの対向ビユーデータとして得ることがで
きる。

第５図は、このときの各チヤネルのデータ収集
の順序の説明図である（第５図は、第４図と同じ
定義の下で描かれている）。第５図において、ビ
ユー番号A₁，A₂，A₃，…は、データ収集の対象
となつているビユー（所望のビユー）のデータ配
列方向を示し、ビユー番号X₁，X₂，X₃，…は、
上記の所望のビユーに対向する位置にあるビユー
のデータ配列方向を示す。又、データ収集の対象
となるチヤネルは、−φ₇，−φ₆，…，φ₀（チヤネル
アレイの中央に位置するチヤネル）、…，φ₇，φ₈
の16個である。尚、連続Ｘ線方式の場合、データ
収集があるビユーから隣のビユーに移行すると
き、第５図における各特性は、図の縦軸方向で連
続的に移動すると考えればよい。

今、Ｘ線管が、ビユーポイント…、X₅，X₄，
X₃，X₂，X₁，…を順次通るものとし、Ｘ線管
が、あるビユーから隣のビユーに移動する間に、
データ収集は、先の結論から導かれるタイミング
t₁，t₂，t₃及びt₄で（データ収集の対象となるチ
ヤネルが、所望のビユー番号に対応するビユーポ
イントとＸ線管とを結ぶ線と一致するタイミン
グ）、下記のグループに分けられるチヤネルグル
ープ毎に行われるものとする。

時刻t₁…−φ₇，−φ₃，φ₁，φ₅ 時刻t₂…−φ₆，−φ₂，φ₂，φ₆ 時刻t₃…−φ₅，−φ₁，φ₃，φ₇ 時刻t₄…−φ₄， φ₀，φ₄，φ₈ 従つて、例えばＸ線管が、ビユーポイントX₄
からX₃へ移動中、上記タイミングによつて各チ
ヤネル−φ₇乃至φ₈に取込まれるデータは、以下
に示すように、ビユー番号A₂，A₃等のデータの
一部となる。

● 時刻t₁で取込まれる各チヤネルのデータ −φ₇→ビユー番号A₂のデータn₂₇ −φ₃→ビユー番号A₃のデータn₃₃ φ₁→ビユー番号A₄のデータp₄₁ φ₅→ビユー番号A₅のデータp₅₅ ● 時刻t₂で取込まれる各チヤネルのデータ −φ₆→ビユー番号A₂のデータn₂₆ −φ₂→ビユー番号A₃のデータn₃₂ φ₂→ビユー番号A₄のデータp₄₂ φ₆→ビユー番号A₅のデータp₅₆ ● 時刻t₃で取込まれる各チヤネルのデータ −φ₅→ビユー番号A₂のデータn₂₅ −φ₁→ビユー番号A₃のデータn₃₁ φ₃→ビユー番号A₄のデータp₄₃ φ₇→ビユー番号A₅のデータp₅₇ ● 時刻t₄で取込まれる各チヤネルのデータ −φ₄→ビユー番号A₁のデータn₁₄ −φ₀→ビユー番号A₂のデータc₂₀ φ₄→ビユー番号A₃のデータp₃₄ φ₈→ビユー番号A₄のデータp₄₈ タイミングt₁，t₂，t₃及びt₄によるデータの取
込み動作は、Ｘ線管が上記以外（X₄→X₃以外）
のビユーポイント間を移動しているときにおいて
も、上記と同様に行われる。

従つて、Ｘ線管がビユーポイントX₅→X₁移動
中、例えばビユー番号A₃のデータが収集される
チヤネルについて注目してみると、対象となるチ
ヤネルは、各ビユーポイント間毎に以下のように
変る。

X₅→X₄のとき、チヤネル−φ₇乃至−φ₄ X₄→X₃のとき、チヤネル−φ₃乃至φ₀ X₃→X₂のとき、チヤネル φ₁乃至φ₄ X₂→X₁のとき、チヤネル φ₅乃至φ₈ 第６図は、上記のデータ収集対象チヤネルの切
換え（チヤネルのデータ取込み順序）を図示した
ものである。図から明らかなように、ビユー番号
A₃のデータ収集は、チヤネル−φ₇，−φ₃，φ₁，
…，φ₀，φ₄，φ₈の順序で行われる。

ビユー番号A₃以外のビユー番号においても、
Ｘ線管の移動区間と対象チヤネルの対応が上記の
例と異なずだけで、データ取込みチヤネルの順序
は、第６図のようになる。例えばビユー番号A₂
のデータ収集の場合、対象となるチヤネルは、各
ビユーポイント間毎に、 X₄→X₃のとき、チヤネル−φ₇乃至−φ₄ X₃→X₂のとき、チヤネル−φ₃乃至 φ₀ X₂→X₁のとき、チヤネル φ₁乃至 φ₄ X₁→X₀のとき、チヤネル φ₅乃至 φ₈ となるが、前記タイミングt₁，t₂，t₃及びt₄に従
つてデータが取込まれるチヤネルの順序は、やは
り第６図のようになる。

第７図は、本発明が実施されるデータ収集ユニ
ツトの構成図である。図において、検出器２の各
チヤネルには、信号積分用コンデンサC₁，C₂，
…，C_oが接続されている。チヤネル群は、検出
器の一方の端から他方の端に向けて所定の個数づ
つのグループに分けられている。各コンデンサ
は、リセツトスイツチrst及び入力選択スイツチ
mpxからなるマルチプレクサM₁，M₂，…，M_o
に個々に接続される。マルチプレクサで選択され
るコンデンサの積分信号は、グループ毎に設けら
れるプリアンプA₁，A₂，…，A_k及びＡ／Ｄ変換
器X₁，X₂，…，X_kからなる回路を介してデータ
コントローラDCに与えられた所定の処理の後、
コンピユータ（図示せず）への入力となる。マル
チプレクサM₁，M₂，…，M_o、Ａ／Ｄ変換器X₁，
X₂，…，X_k及びデータコントローラDCはタイミ
ングコントローラTCからのタイミング信号によ
つて制御される。

以上の構成において、マルチプレクサM₁，
M₂，…，M_oは、タイミングコントローラTCが
出力するタイミング信号、即ち、第５図及び第６
図を参照して説明したタイミング信号で選択駆動
される。選択されたマルチプレクサの入力選択ス
イツチmpx及びリセツトスイツチrstは、第８図
に示すタイムチヤートによつて切換えられ、これ
に基づくコンデンサの積分動作も、同図に示すよ
うになる。第８図において、タイムチヤート１及
び２は、切換えが時系列的に隣合うマルチプレク
サの動作を表す。一方、タイミングコントローラ
TCのタイミング信号によつて、選択されたマル
チプレクサに接続されているＡ／Ｄ変換器が駆動
され、マルチプレクサを介して得られる信号積分
用コンデンサの積分電圧がデイジタル信号に変換
されコンピユータに取込まれる。これにより、先
の原理のところで詳しく説明したように、時間遅
れない所望のビユー番号のデータを収集すること
ができる。

（発明の効果）以上のとおり、本発明のデータ収集装置によれ
ば、所望のビユー番号のデータを収集するとき、
Ｘ線管の回転軌跡上に想定した所望のビユー番号
に対応するビユーポイントとフアンの円弧上を移
動するＸ線管を結ぶ線上を通過するチヤネルのデ
ータを、該チヤネルが前記線に一致するタイミン
グで取込む取込むことにより、所望のビユー番号
のデータを求めるようにしているため、連続Ｘ線
方式CT装置において、データ収集時間の遅れに
よるアーテイフアクトが発生しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理説明図、第２図イ及び
ロは、Ｘ線源と検出器との幾何学的関係図であつ
て、元の位置のビユーとこれに対向する位置の対
向ビユーとの関係説明図、第３図及び第４図は、
第２図イ及びロにおいて収集されるデータの分布
図、第５図及び第６図は、本発明の一実施例にお
けるチヤネルのデータ収集順序の説明図、第７図
は、本発明が実施されるデータ収集ユニツトの構
成図、第８図は、データ収集ユニツトの動作図、
第９図は、Ｘ線断層撮影装置の要部を示す構成
図、第１０図は、パルスＸ線方式における動作の
説明図、第１１図は、連続Ｘ線方式における動作
の説明図である。１及び１Ａ乃至１Ｆ…Ｘ線管、２及び２Ａ乃至
２Ｆ…検出器、３…撮影領域、４…被検体、５…
フアンビーム、５_a1乃至５_a5，５_b5，５_c4，５_d3，
５_e2及び５_f1…ビーム、６…データ収集ユニツト、
M₁〜M_o…マルチプレクサ、rpx…入力選択スイ
ツチ、rst…リセツトスイツチ、A₁〜A_k…増幅
器、X₁〜X_o…Ａ●Ｄ変換器、DC…データコント
ローラ、TC…タイミングコントローラ。

Claims

【特許請求の範囲】１被検体を挟んで設置されるフアン状の連続Ｘ
線を投射するＸ線管と多チヤネルＸ線検出器を一
体的に回転させながら、タイミングコントローラ
からのタイミング信号によつて投影データを収集
するＸ線断層撮影装置におけるデータ収集装置に
おいて、前記タイミングコントローラは、前記Ｘ線管の
回転軌跡上に等間隔のビユーポイントを想定し、
各ビユーポイント毎にデータの収集タイミングを
制御する信号であつて、収集の対象となるビユー
ポイントと該収集対象のビユーポイントに対向す
る位置にあるＸ線管を結ぶ線上に通過するチヤネ
ルのデータを、該チヤネルが前記線に一致するタ
イミングで取り込み、前記収集対象のビユーポイ
ントのデータとして次段に送出するタイミング信
号を発生する構成をなしていることを特徴とする
Ｘ線断層撮影装置におけるデータ収集装置。