JPH0515523A - Ｘ線コンピユータ断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、回転架台のデータ収集時の振動を十
分抑えることによって、シャワー状アーチファクトの発
生を抑えることができるＸ線ＣＴ装置を提供することを
目的とする。 【構成】本発明はＸ線管１１、Ｘ線検出器１２の少なく
とも一方を備えた回転架台１が被検体Ｐの回りを所定の
角速度で回転しながら被検体Ｐの多方向投影データを収
集しその多方向投影データに基づいて断層像を得るＸ線
コンピュータ断層撮影装置において、加速期間の前半期
間の前記回転架台の角加速度を時間経過と共に増加さ
せ、加速期間の後半期間の前記回転架台の角加速度を時
間経過と共に減少させるように前記回転架台の回転を制
御する制御信号を記憶しているメモリ３と、前記制御信
号に応じて回転架台１を回転させるサーボモータ７とを
具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線源とＸ線検出器も
両方、又はＸ線源とＸ線検出器の少なくとも一方が被検
体の回りを回転しながら該被検体の断層面の投影データ
を収集する形式のＸ線コンピュータ断層撮影装置（以下
「Ｘ線ＣＴ装置」と称する）に関する。

【０００２】

【従来の技術】被検体の断層像を得る装置の一例として
Ｘ線ＣＴ装置がある。このＸ線ＣＴ装置はその走査型式
の違いにより分類されている。現在最も用いいられてい
るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線源とＸ線検出器とが一体となっ
て回転するいわゆる第３世代のＸ線ＣＴ装置と、Ｘ線源
のみが回転するいわゆる第４世代のＸ線ＣＴ装置であ
る。第３世代のＸ線ＣＴ装置は扇状のファンビームＸ線
を爆射するＸ線源と、このＸ線を検出する複数のＸ線検
出素子をファンビームＸ線の拡がり幅に合わせ並設して
成る多チャンネル型のＸ線検出器とを被検体を挟んで対
峙させ、且つこれらＸ線源とＸ線検出器とを一体として
被検体の位置を中心に所定方向に所定の角速度で回転さ
せながら、所定角度毎にＸ線爆射を行い被検体の多方向
のＸ線投影データを収集した後、この多方向のＸ線投影
データに基づいて再構成処理等の画像処理を行って断層
像を得ることができる。

【０００３】しかし断層像にはリング状、シャワー状等
の様々なアーチファクト（疑似画像）が発生することが
ある。これらのアーチファクトの内シャワー状のアーチ
ファクトを発生させる原因の一つは、“回転架台の振
動”である。この回転架台の振動の多くは回転架台の加
速期間と、減速期間で発生する。

【０００４】ところで回転架台はそれだけでも十分に重
いが、Ｘ線源とＸ線検出器とを備えらているためかなり
な重量となり、その慣性モーメントも非常に大きい。そ
のため急激な加速を伴う加速時、又は急激な減速を伴う
減速時に振動が発生することになる。以下に回転架台の
加速時の角速度変化と振動レベル変化との関係に基づい
て回転架台の振動の発生について説明する。

【０００５】図５は回転架台が停止状態から回転開始し
所定の角速度に達するまでの期間における回転架台を回
転駆動するサーボモータに印加されるコントロール電圧
の変位を示した図である。このように該コントロール電
圧は時間経過に比例して直線的に増加される。図６は図
５に示したコントロール電圧が与えられたときの回転架
台の実際の角速度の変化を示した図である。ここで一点
鎖線は回転架台の実際の角速度の変化に伴って生じる回
転架台の振動のレベルの変化を示している。図６に示し
た通り回転架台の振動のレベルは回転架台の起動時と所
定の角速度に達する時に増大する。起動時と所定の角速
度に達する時に増大した振動レベルは、投影データの収
集期間に至っても多少の減衰は見られるものの十分小さ
くはならず、シャワー状アーチファクトを発生させてし
まう。

【０００６】また回転架台の回転方向を所定回転回数毎
に変える必要がある場合には、所定の角速度から一旦停
止させるまでの期間と、その停止状態から他方向の回転
のために再度加速し所定の角速度に達するまでの期間と
で発生した振動が相乗的に強め合う場合があり、その場
合にはシャワー状アーチファクトを強く発生させてしま
う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的は
回転架台のデータ収集時の振動を十分抑えることによっ
て、シャワー状アーチファクトの発生を抑えることがで
きるＸ線ＣＴ装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るＸ線ＣＴ装
置は、Ｘ線管、Ｘ線検出器の少なくとも一方を備えた回
転架台が被検体の回りを所定の角速度で回転しながら前
記被検体の多方向投影データを収集し、その多方向投影
データに基づいて断層像を得るＸ線コンピュータ断層撮
影装置において、

【０００９】起動時から第１所定時間までの前記回転架
台の角加速度を時間経過と共に増加させ、前記第１所定
時間より後の第２所定時間から前記所定の角速度に達す
る時までの前記回転架台の角加速度を時間経過と共に減
少させるように前記回転架台の回転を制御する制御信号
を記憶しているメモリと、前記制御信号に応じて前記回
転架台を回転させる手段とを具備することを特徴とす
る。

【００１０】

【作用】本発明によれば、起動時から第１所定時間まで
の回転架台の角加速度を時間経過と共に増加させ、前記
第１所定時間より後の第２所定時間から前記所定の角速
度に達する時までの回転架台の角加速度を時間経過と共
に減少させるように回転架台の回転を制御することによ
って、回転架台の角速度変化時に発生する振動を十分抑
えることができ、その結果回転架台のデータ収集時の振
動を十分抑えることができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。

【００１２】図１は一実施例に係るＸ線ＣＴ装置におけ
る本発明が適用される要部の構成を示す図である。Ｘ線
源１１は図示しない高圧発生器から印加された高電圧に
より扇状のファンビームＸ線ＦＸを被検体Ｐに対して爆
射する。この爆射は連続爆射、あるいは間欠爆射であ
り、この爆射タイミングは図示しないシステム全体の制
御を司るシステム制御部により制御される。複数のＸ線
検出素子を有する多チャンネル型のＸ線検出器１２はＸ
線源１１から爆射され被検体Ｐを透過したＸ線を検出
し、電気信号である投影データに変換して図示しない再
構成部へ出力する。Ｘ線源１１とＸ線検出器１２とは回
転架台１に互いに対峙して設けられていて、一体で被検
体Ｐの位置を中心に矢印ａの方向に回転する。ここでＸ
線源１１とＸ線検出器１２とは回転架台１に固定して設
けられている場合と、Ｘ線源１１とＸ線検出器１２とが
互いに所定の距離を保ちながら被検体Ｐに対する遠近的
な相対位置を変更する場合とがある。後者は一般的にシ
フト機構と呼ばれていて、被検体Ｐより小さい被検体Ｐ
´を撮影する場合にＸ線が拡がり過ぎて投影データを検
出しないＸ線検出素子が存在することとなり、その分解
能を最大限活用することができない。その解決策として
Ｘ線源１１とＸ線検出器１２を矢印ｃの方向にシフト
し、その位置を点線で示したＸ線源１１´とＸ線検出器
１２´に変更する。そしてＸ線源１１´から放射したフ
ァンビームＸ線ＦＸの拡がり幅を被検体Ｐ´の大きさに
一致させ、全Ｘ線を被検体Ｐ´に爆射することができ、
その結果小さい撮影対象に対してもその分解能を最大限
活用して鮮明な断層像を得ることができるものである。
しかしこのシフト機構によってシフト位置を変更した場
合には回転架台の重量バランスは変化してしまい、その
重量バランスと回転中心とが一致しなくなり、回転架台
の振動を増大させてしまうことになる。図１においてＸ
線源１１とＸ線検出器１２のシフトの位置をシフトＡ
と、Ｘ線源１１´とＸ線検出器１２´のシフトの位置を
シフトＢとする。サーボモータ７は印加されたコントロ
ール電圧に応じた回転数で回転し、ベルト８を動力伝達
媒体として回転架台１を回転駆動する。

【００１３】コンソール５は撮影開始前にシフト位置、
スライス厚、スキャン時間、データ収集時の角速度（但
し、スキャン時間の設定によってデータ収集時の角速度
が自動的に設定される場合もある）等の撮影条件を設定
する各種操作スイッチを有していて、シフト位置情報を
シフト制御部６へ、シフト位置情報と角速度情報を回転
制御部２へ、スライス厚情報を図示しない寝台駆動部へ
出力する。シフト制御部６はコンソール５から入力した
シフト位置情報に基づいてＸ線源１１とＸ線検出器１２
を移動する。ここでシフト位置は予め幾つかのプリセッ
ト値を記憶しておきその中から所望のプリセット値を選
択することにより設定してもよいし、オペレータが任意
に移動させシフト位置を設定してもよいが、通常は前者
の場合が多い。また角速度も予め設定された幾つかのプ
リセット値から選択して、設定する。

【００１４】メモリ３は回転架台１が起動時からデータ
収集時の角速度に達するまでの加速期間において最も振
動が発生しないような起動時から微小時間経過毎の角速
度と、前記データ収集時の角速度から停止時までの減速
期間において最も振動が発生しないような減速開始時か
ら微小時間経過毎の角速度とを記憶している。例えば図
２において起動時からｔ1 時間経過時の角速度はＳ1 で
あって、起動時からｔ2 時間経過時の角速度はＳ2 であ
るように、起動時からの微小時間経過毎の角速度を記憶
している。減速期間も同様である。図２は回転架台１が
起動時からデータ収集時の角速度に達するまでの加速期
間において最も振動が発生しないような微小時間経過毎
の角速度を示している。この微小時間経過毎の角速度
（以下「加速曲線」と称する）は、起動時から回転架台
の角速度が所定の角速度に達するまでの加速期間の前半
期間は回転架台１の角速度の変化率、すなわち角加速度
を時間経過と共に序々に増加させ、さらに加速期間の後
半期間は回転架台１の角加速度を時間経過と共に序々に
減少させるような変位である。また加速曲線はシフト位
置、データ収集時の角速度によって異なるので、シフト
位置とデータ収集時の角速度毎に予め設定し記憶してい
る。この加速曲線はデータ収集時の角速度が同じであっ
てもシフト位置をシフトＡからシフトＢに変更した場
合、すなわち回転架台の回転中心位置とその重心位置と
が大きくずれた場合には図２に示したように前記前半期
間と前記後半期間との角速度の変化をより緩やかにす
る。

【００１５】振動センサ４は回転架台１の一部、又はガ
ントリー部のハウジングの一部に配置されていて、回転
架台１の回転により発生した振動のレベルに応じた電気
信号を検出し、その電気信号を回転制御部２へ出力す
る。

【００１６】図３はメモリ３から読み出した加速曲線に
応じて回転制御部２からサーボモータ７に印加されるコ
ントロール電圧の変位を示している。回転制御部２はコ
ンソール５から入力したシフト位置情報と角速度情報と
に応じた加速曲線をメモリ３から読みだし、その加速曲
線に応じたコントロール電圧をサーボモータ７に対して
印加することによって、サーボモータ７の回転数を制御
する。ここで、振動センサ４から入力した電気信号に基
づいたコントロール電圧の補正について説明する。図４
はメモリ３に記憶されている加速曲線に応じた角速度変
化（実線）と、振動レベルの変化（一点鎖線）と、コン
トロール電圧を補正した後の角速度変化（点線）とを示
している。回転制御部２はサーボモータ７にコントロー
ル電圧を変化させながら印加している最中（加速期間、
減速期間）に振動センサ４から振動のレベルを示す電気
信号を入力すると、メモリ３の加速曲線に応じて設定し
たコントロール電圧を該振動のレベルに応じて補正し、
その補正されたコントロール電圧をサーボモータ７に印
加することになる。その補正後のコントロール電圧（図
４の点線部）は補正前のコントロール電圧（図４の実線
部）より小さくされる。そのために回転架台１の実際の
角速度の変化は加速曲線に応じた角速度の変化より緩や
かになり振動のレベルは減少することとなる。そして、
その振動のレベルの減少に応じて、コントロール電圧の
補正量も減少していき、コントロール電圧は加速曲線に
近似することとなる。

【００１７】次に以上のように構成されたＸ線ＣＴ装置
の動作について説明する。まず撮影開始前にオペレータ
がコンソール５を操作してシフト位置、スライス厚、ス
キャン時間、データ収集時の角速度等の撮影条件を設定
する。例えばシフト位置を図１に示したシフトＡに、デ
ータ収集時の角速度をＳa に設定したとする。その後撮
影開始の指示操作をすると、回転制御部２はコンソール
５から供給されたシフトＡ、角速度Ｓa の情報に応じた
加速曲線を読みだし、その加速曲線に示された起動後か
ら微小時間経過時点ｔ1 の角速度Ｓ1を発生させるコン
トロール電圧Ｖ1 をｔ1 時にサーボモータ７に印加す
る。前記微小時間経過時点ｔ1 からさらに次の微小時間
経過時点ｔ2 の角速度Ｓ2 を発生させるコントロール電
圧Ｖ2 をｔ2 時にサーボモータ７に印加する。このよう
に起動時から微小時間経過毎にコントロール電圧を変位
させることによりメモリ３に記憶されている速度曲線と
同じように実際の回転架台１の角速度を緩やかに変化さ
せ、急激な加速によって発生する振動を抑えることがで
きる。さらに、サーボモータの出力特性のばらつき等予
想し得ない理由によりメモリ３の速度曲線によっても振
動が発生してしまう場合には前記コントロール電圧を振
動センサで得た振動レベルに応じて小さくすることがで
き、すなわち回転架台１の角速度をさらに緩やかに変化
させることによって、振動を抑えることができる。上述
の説明は回転架台の加速期間についての説明に終始した
が、もちろんデータ収集時の角速度から停止するまでの
減速期間についても加速曲線と同様に、すなわちその減
速期間の前半期間において回転架台の角加速度を時間経
過と共に増加させ、また減速期間の後半期間において回
転架台の角加速度を時間経過と共に減少させるような減
速曲線がメモリ３に記憶されていて、減速期間にはその
減速曲線に基づいて回転架台の振動の発生を抑えながら
減速させることができる。

【００１８】次に他の実施例について説明する。図５は
本実施例装置の加速期間のコントロール電圧の変化（実
線）、速度変化（点線）、振動レベルの変化（一点鎖
線）を示している。本実施例装置の構成は図１に示した
先の実施例の構成と同様であるので説明は省略する。た
だしメモリ３に記憶されている速度曲線は図５に示した
ようなコントロール電圧の変化をもたらすような速度曲
線である。すなわちコントロール電圧はメモリ３から供
給された速度曲線に応じた回転制御部２の制御を受け
て、起動時から所定時間経過（時刻ｔm ）までは急激に
変化し、時刻ｔm から所望の角速度に達する（時刻ｔi
）までは緩やかに変化する。このコントロール電圧を
受けて回転架台１の角速度は加速期間の初期（時刻ｔ0
から時刻ｔm まで）には急激に上昇し、加速期間の後期
（時刻ｔm から時刻ｔi まで）には緩やかに変化し、所
望の角速度Ｓa に達する。

【００１９】次にこのような回転架台の角速度変化に伴
う振動のレベルの変化について説明する。回転架台１は
急激に加速される加速期間の初期にはその急激な加速に
よって振動が強く発生する。もちろんこの加速期間の初
期に発生する振動のレベルは、先の実施例における加速
期間の初期に発生する振動のレベルより強くなる。しか
しこの強く発生した振動レベルは、十分長い加速期間の
後期の間に、データ収集開始時にアーチファクトを発生
させない程度まで十分弱くなるまで減衰する。前記加速
期間の後期を十分長い期間にすることができる理由は、
加速期間の初期における角加速度を急激にすればするほ
ど加速期間の後期に充当することができる期間をより長
くすることができるためである。

【００２０】このように本実施例によれば、先の実施例
と同様にデータ収集開始時の回転架台の振動レベルをア
ーチファクトを発生させない程度まで十分弱くすること
ができる。

【００２１】本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。上記実施例に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管とＸ線
検出器とが一体となって被検体の回りを回転する型式の
いわゆる第３世代のＸ線ＣＴ装置であるが、Ｘ線管のみ
が被検体の回りを回転する型式のいわゆる第４世代のＸ
線ＣＴ装置であってもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
転架台の角速度変化時に発生する振動を十分抑えること
ができ、シャワー状のアーチファクトの発生を抑えるこ
とができるＸ線ＣＴ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るＸ線ＣＴ装置の構成を
示す図。

【図２】図１に示したＸ線ＣＴ装置の回転架台の角速度
変化を示す図。

【図３】図１に示したサーボモータに印加するコントロ
ール電圧の変化を示す図。

【図４】図１に示したＸ線ＣＴ装置の回転架台の角速度
変化と、振動レベルの変化と、前記角速度変化を振動の
レベルに応じて補正した場合の角速度変化とを示す図。

【図５】本発明の他の実施例によるＸ線ＣＴ装置のサー
ボモータに印加されるのコントロール電圧の変化と、回
転架台のの角速度変化と、振動レベルの変化とを示す
図。

【図６】従来のＸ線ＣＴ装置におけるサーボモータに印
加するコントロール電圧の変化を示す図。

【図７】従来のＸ線ＣＴ装置の回転架台の角速度変化と
振動の変化とを示す図。

【符号の説明】

１…回転架台、２…回転制御部、３…メモリ、４…振動
センサ、５…コンソール、６…シフト制御部、７…サー
ボモータ、８…ベルト、１１ａ…Ｘ線管、１２ａ…Ｘ線
検出器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線管、Ｘ線検出器の少なくとも一方を
   備えた回転架台が被検体の回りを所定の角速度で回転し
   ながら前記被検体の多方向投影データを収集し、その多
   方向投影データに基づいて断層像を得るＸ線コンピュー
   タ断層撮影装置において、 起動時から第１所定時間までの前記回転架台の角加速度
   を時間経過と共に増加させ、前記第１所定時間より後の
   第２所定時間から前記所定の角速度に達する時までの前
   記回転架台の角加速度を時間経過と共に減少させるよう
   に前記回転架台の回転を制御する制御信号を記憶してい
   るメモリと、 前記制御信号に応じて前記回転架台を回転させる手段と
   を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影
   装置。
2. 【請求項２】 Ｘ線管、Ｘ線検出器の少なくとも一方を
   備えた回転架台が被検体の回りを所定の角速度で回転し
   ながら前記被検体の多方向投影データを収集し、その多
   方向投影データに基づいて断層像を得るＸ線コンピュー
   タ断層撮影装置において、 前記所定の角速度に達している時から第１所定時間まで
   の前記回転架台の角加速度を時間経過と共に増加させ、
   前記第１所定時間より後の第２所定時間から停止時まで
   の前記回転架台の角加速度を時間経過と共に減少させる
   ように前記回転架台の回転を制御する制御信号を記憶し
   ているメモリと、 前記制御信号に応じて前記回転架台を回転させる手段と
   を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影
   装置。