JPH0532058B2

JPH0532058B2 -

Info

Publication number: JPH0532058B2
Application number: JP2092712A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Mori
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-04-06
Filing date: 1990-04-06
Publication date: 1993-05-14
Also published as: JPH03103242A

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Ｘ線断層撮影装置（以下、Ｘ線CT装
置と称する。）の技術分野に属する。

（従来の技術と解決しようとする課題）従来、Ｘ線CT装置は、被検体たとえば患者の
所望スライス面につきＸ線断層像（以下、断層像
と称する。）を得る場合、患者の位置を固定した
まま、前記スライス面を有する垂直面内において
Ｘ線管を患者の周囲で回転させつつＸ線管よりＸ
線を曝射することにより、前記スライス面上のあ
らゆる方向からの全プロジエクシヨンデータを収
集し、この全プロジエクシヨンデータを基に画像
再構成を行ない、表示装置に所望スライス面の断
層像を表示するように構成されていた。

そうすると、前記Ｘ線CT装置により患者の複
数の異なるスライス面につき複数の断層像を得よ
うとする場合、第１のスライス面につきＸ線管を
180°あるいは360°回転させて第１のスライス面に
ついての全プロジエクシヨンデータを収集した
後、Ｘ線管の作動を停止し、第２のスライス面を
有する垂直面内にＸ線管が位置するように、時間
を費して患者を水平移動し、次いで第２のスライ
ス面につきＸ線管の回転及びＸ線曝射を行なわね
ばならない。

したがつて、従来のＸ線CT装置には、異なる
スライス面につき複数の断層像を得る場合、患者
の拘束時間が長期にわたり、それ故にＸ線CT装
置の稼動効率が悪くなるとの問題点がある。更
に、従来のＸ線CT装置には、造影剤を注入した
患者の異なるスライス面につき複数の断層像を得
る場合、最初のスライス面につきプロジエクシヨ
ンデータを収集する時と最後のスライス面につき
プロジエクシヨンデータを収集する時とで患者の
生理状態が変化してしまうので、同一生理状態下
での複数の断層像を得ることができないとの問題
点もある。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであ
り、データ収集時の被検体送りに要する時間を短
縮して被検体を束縛する時間を減少させると共
に、複数スライス面の収集時間の短縮化を図るこ
とのできるＸ線CT装置を提供することを目的と
するものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は前記目的を達成するために、被検体の
周囲を回転移動しながらこの回転面に対して垂直
な方向に所定の厚さをもつて被検体を透過するＸ
線を曝射するＸ線源と、被検体を透過したＸ線を
検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源が１回転する
時間に前記所定の厚さより短い距離だけ進む速度
で、前記Ｘ線源の回転移動中に被検体を体軸方向
に移動させる被検体移動手段と、前記検出器から
得られたデータを収集するデータ収集手段と、デ
ータ収集手段から供給されるデータに基づいて画
像を再構成する画像再構成手段とを有することを
特徴とするものである。

（作用）１スライス断層面の厚み相当分を短時間で移動
させるように走査することができることになる。

（実施例）以下実施例により本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すＸ線CT装置
のシステムブロツク図である。１は架台であり、
寝台天板２上に載置された被検体Ｍを挿入する挿
入孔６を備えていると共に、挿入された被検体Ｍ
を挾んでＸ線源としてのＸ線管３とＸ線検出器４
とが対向配置されている。ここで、Ｘ線管３は高
圧発生装置７によつてＸ線発生の制御が行われる
と共に、Ｘ線管駆動制御装置５によつて挿入孔６
の周囲を回転移動するように構成されており、ま
た、Ｘ線検出器４は斜めに配置された円筒状の保
持部材の円周面に沿つて単体検出器が複数個アレ
イ状に配列されて構成されており、Ｘ線管３から
の被検体透過Ｘ線を常に検出器４の一部で受ける
ようになつている。また、寝台天板２は寝台駆動
制御装置８によつて被検体Ｍの体軸方向に沿つて
寝台天板２を連続的に移動できるようになつてい
る（被検体移動手段と称することもある）。９は
Ｘ線検出器４によつて得られたデータを収集する
データ収集装置であり、１０はデータ収集装置内
のデータを適正な再構成データとするための補正
演算装置であり、１１は補正演算装置１０から送
られてくるデータを基にして画像再構成を行う画
像再構成装置であり、１２は画像再構成装置１１
からの画像データに基づく表示を行う表示装置で
ある。１３は前述の各装置の制御を行うシステム
制御装置である。

次に動作を説明する。

なお、上記装置において、Ｘ線管３からはフア
ンビーム状Ｘ線（以下単にフアンビームともい
う）が発生されるものとし、Ｘ線検出器４はこの
フアンビームを一単位として検出するようになつ
ており、更にこのフアンビームは360°回転に止ま
ることなく、この実施例では10回転連続若しくは
無限回連続回転可能となつているものとする。こ
のような連続回転は公知のスリツプリングを用い
たり、あるいは、USP第4158142号に開示されて
いるような電子ビームスキヤンを採用することに
よつて実現可能である。そして、このようなフア
ンビームが連続回転してデータを収集している間
中寝台駆動制御装置８により被検体Ｍは連続的に
移動するようになつている。この移動量は例えば
フアンビーム１回転につきＰmmの進みが行われる
ものとする。このように構成すれば、例えば静止
した被検体Ｍに対してフアンビームが回転しつつ
体軸方向に並進運動をしたのと等価となり、フア
ンビームが被検体Ｍの回りを螺旋状に運動してデ
ータを収集する（螺旋状スキヤン）ことになる。
すなわち、Ｘ線源と被検体との移動の組合せによ
り螺旋状スキヤンを行なう。このようにして得ら
れたデータを螺旋状データと定義することができ
る。従つてこの実施例のようにＸ線検出器４を固
定した状態でＸ線管３のみを回転するCT装置
（第４世代のCT装置）のみならず、対向配置され
たＸ線管とＸ線検出器を相対的に回転駆動する
CT装置（第３世代のCT装置）によつても前述の
ような螺旋状データを得ることができる。螺旋状
スキヤンのＸ線源及びフアンビームの位置を体軸
方向と垂直方向から観察すれば第２図のような周
期Ｐmmの正弦波形XLを描くことになる。

次に、以上のようにして得られたデータから画
像を再構成する方法について説明する。先ず一般
的には、スキヤン範囲の全体積を小要素に分け
て一度に再構成する方法、例えば第２図のスラ
イス点S₁からS₂に至るＸ線管の１回転で得られた
データを考える場合、フアンビーム位置が第２図
のＸ方向の位置X₁とX₂の中央に固定されている
ものと近似することにより平面毎に画像再構成を
行う公知の手段（USP第4149247）が考えられ
る。また、上記点S₁からS₃に至る２回転で得られ
たデータを次式(1)によつて束ねて（重ね合せて）
１回転分のデータとしてしまえばスライス位置
X₂を代表とするスキヤンデータとして再構成す
ることもできる。

Ｐ＝（θ、φ）P₁₂（θ、φ）＋P₂₃（θ、φ）／２……
(1) ここでθは第３図に示す如く、Ｘ線管３及びＸ
線フアンビームFBの回動角であり０乃至360°の
値をとる。P₁₂（θ、φ）は被検体Ｍに対するＸ線
管３の相対位置が第２図S₁からS₂に至る間に得ら
れたプロジエクシヨンデータ、 P₂₃（θ、φ）は同じくＸ線管相対位置がS₂から
S₃に至る間に得られたプロジエクシヨンデータで
ある。

そして、上記方法は３回転あるいはそれ以上で
ある１スライス分の画像を得る場合に迄演繹でき
る。

更に、各回転で得られたプロジエクシヨンデー
タを独立に再構成し、得られた複数画像を加算平
均することによつて上記の場合と同等の効果を得
ることができる。

前述の如く、連続した複数回転分のデータを束
ねて１枚の画像を作ることはアーチフアクトを減
少させる点で有用である。すなわち、一般にＸ線
CT装置においては、Ｘ線フアンビームを側面か
ら見た厚みは、平行Ｘ線とはならないのでＸ線管
からほぼ比例した厚みとなる。このようにＸ線ビ
ームで被検体を検査するとスライス厚方向に変化
の大きな被検体であれば、プロジエクシヨンデー
タをとる角度θ毎に若干矛盾する部分を含むこと
になり、しばしばクリツピング効果と呼ばれるア
ーチフアクトを生むことになる。これと類の現象
が本発明の場合にも生じるのであるが、これを第
４図に参照して説明する。第４図においてＡはＸ
線管が第２図のS₁位置（すなわちＸ＝X₁）にあ
るときに得られるＸ線フアンビームのスライス厚
方向の強度プロフイールである。このときのスラ
イス厚をｔmmとする。Ｘ線管が回転するにつれ、
スライス面は被検体の体軸方向に動いてゆき、例
えばθ＝180°においてはＸ線管位置は最初の位置
X₁にはなく、そこからＰ／２だけ進んだ位置
（Ｘ＝X₁＋Ｐ／２）に位置することになる。ここ
でＰ＝ｔとすればθ＝180°におけるＸ線フアンビ
ームのスライス厚方向の強度プロフイール及び位
置は第４図のＢの如くになる。ここで、Ａ及びＢ
の波形においてハツチング部分は各々共通しない
被検体を計測していることを意味する。画像再構
成計算は全プロジエクシヨンデータが全く同一の
被検体を計測した結果であるという前提でなされ
るものであるから、Ａ及びＢの波形中のハツチン
グ部分は画像に何らかの歪みをもたらすものと思
われる。このことはθ＝0°と180°との関係だけで
なく全てのθの範囲について言えることである。
特にこの実施例のようなデータ収集方式では前記
クリツピング効果と同様な現象が多く発生し易い
ことになる。

このような問題を本発明は次のような原理を用
いて解決している。例えばｔmmの実効スライス幅
を得たいとき、Ｘ線フアンビーム１回転につき
ｔ／２mmの割合で被検体Ｍを送つて行くことと
し、Ｘ線フアンビームFBをコリメータ等によつ
てｔ／２mmに絞るようにしている。この結果第５
図のような強度プロフイール及び位置が得られ
る。同図においてＡ，ＢはそれぞれＸ線管相対位
置がＸ＝X₁及びＸ＝X₂にて得られるＸ線フアン
ビームのスライス厚方向の強度プロフイール及び
位置であり、Ｃ，Ｄは同様にＸ＝X₁＋X₂／２＝X₁＋ｔ／４、Ｘ＝X₂＋X₃／２＝X₁＋３／４ｔにて得られたものである。この結果、前式(1)の如くプロジエクシヨン
データを束ねれば、第６図のようなプロフイール
及び位置が得られる。即ち、θ＝0°及び180°にて
得られるプロジエクシヨンデータのスライス厚方
向ではそれぞれＥ及びＦの波形が得られることに
なる。ハツチング部分は前述の第４図の場合に比
べて相対的に小さなものとなる。即ち、画像の歪
みが軽減されるわけである。

更に、前述のような螺旋状スキヤを行なう場
合、次のような問題がある。θ＝0°にてプロジエ
クシヨンデータの収集を開始し、θ＝360°にほぼ
近い位置θmaxで１画像分のプロジエクシヨンデ
ータの収集を完了すれば、Ｐ（０、φ）とＰ
（θmax、φ）とでは測定するスキヤン面がズレ
ているので、データの内容はかなり異なることに
なる。このように隣接するデータに不連続的な違
いがあると、連続的なズレに比べてアーチフアク
トが発生し易いことは良く知られている。このよ
うな問題を解決するために本発明では次のような
処理を行う補正演算装置１０を備えている。この
補正演算装置の原理は、１断層面（スライス面）
の画像再構成に供するデータのうちの初期に得ら
れた１部分若くしは終期に得られた１部分を、そ
の前又は後に得られた１断層面のデータにおける
同一の回転角にて得られたデータによつて補正す
るものである。

θ＝０乃至θXで得られたプロジエクシヨンデ
ータは次式(2)のような演算処理が施されたデータ
P′（θ、φ）によつて代用される（θXは必要な画
像再構成領域の広さ及びアーチフアクトの軽減度
合に応じて任意に設定されるものである）。

P′（θ、φ）＝Ｗ（θ）・P₁₂（θ、φ）＋（１−Ｗ（θ））・P₂₃（360°＋θ、φ） ……(2) ここで、Ｗ（θ）は第７図に示す如くθ＝0°に
て、０、θ＝θXにて１とし、その間を急峻な変
化なしに例えば直線で結ぶ関数である。

このような補正に変えて逆にθ＝θY乃至θmax
にて得られたデータ前回の回転によつて得られた
データで修正する次式(3)の演算処理が施されたデ
ータP′（θ、φ）で代用される（θYはθXと同様
な意味を持つ）。

P′（θ、φ）＝Ｗ（θ）・P₁₂（θ、φ）＋（１−Ｗ（θ））・P₂₃（θ−360°、φ） ……(3) ここで、Ｗ（θ）はθ＝θYで１、θmaxで０と
し、その間を急峻な変化なしに、例えば直線で結
ぶ関数である。

このような補正演算装置１０を設けることによ
つて隣接するデータは連続的なズレとして評価で
きるのでアーチフアクトの発生を軽減することが
できる。なお、上記補正はS₁からS₂に至る１回転
分とそれから若干延長したもので画像を作成する
場合についてであつたが、これらを２回転あるい
は３回転とそれから若干の延長により１画像を作
成することも可能であることは言う迄もない。

以上のような実施例において、フアンビーム１
回転あたりの寝台の移動量Ｐとスライス幅ｔとの
関係をＰ＜ｔのように選択すると、螺旋１回転あ
たりのスキヤン面のズレが少なく、従つてアーチ
フアクトの発生が軽減される。

本発明は前記実施例に限定されず、種々の変形
実施が可能である。例えば上記実施例では０乃至
360°に亘つて得たプロジエクシヨンデータから１
画像を作るＸ線CTについて述べたが、360°未満
のスキヤンデータから画像再構成を行なう第８図
のようなＸ線CT装置にも適用できる。即ち、Ｘ
線源は軌道XL上を高速で往復移動又は片道移動
し、検出器群４′は円周の2/3程度の範囲に沿つて
配置されたものであり、繰り返しスキヤン中被検
体Ｍを連続的に送ればよい。この場合にもＸ線源
３′がａからｂに至るまで１画像分のプロジエク
シヨンデータを得ることが可能である。このよう
な装置によれば、第９図に示すようにＵ字状のス
キヤンが連続したような軌跡が得られる。これに
よつて得られるデータを変形螺旋状データと定義
することができる。この場合、第８図において、
Ｘ線源３′の移動は位置ａからｂへの移動速度
（データ収集時）に比してｂからａへの移動（戻
り時）の速度を無視し得る程の高速で行わなけれ
ばならないが、これは公知の電子ビームスキヤン
を採用することにより充分に可能である。このよ
うな実施例装置によればＸ線源３′の移動時間を
短縮することができるのでスライス間隔Ｐmmも極
小にでき、従つて前式(1)の拡張により多数回のプ
ロジエクシヨンデータを重ね合せて１スライス分
の画像を作成すればアーチフアクトの軽減を図る
ことが容易になる。

［発明の効果］以上詳述した本発明によれば、データ収集時の
被検体送りに要する時間を短縮して比検体を束縛
する時間を減少させることができると共に、複数
スライス面の収集時間の短縮化を図ることがで
き、また、クリツピング効果に基づくアーチフア
クトを軽減することのできるＸ線CT装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシステムブロ
ツク図、第２図は前記実施例によるＸ線源の相対
軌道を示す概略説明図、第３図は前記実施例によ
るフアンビームの状態を示す概略説明図、第４図
は画像中に歪みが発生する理由の説明図、第５図
及び第６図はそれぞれ本発明の実施例装置の採用
により画像中に生ずる歪みを軽減することができ
る理由の説明図、第７図は補正演算に使用される
関数の説明図、第８図は本発明の他の実施例を示
す概略説明図、第９図は前記他の実施例によるＸ
線源の相対軌道説明図である。１……架台、２……寝台天板、３，３′……Ｘ
線源、４……Ｘ線検出器、５……Ｘ線駆動制御装
置、６……検出器駆動装置、７……高圧発生装
置、８……寝台駆動制御装置、９……データ収集
装置、１０……補正演算装置、１１……画像再構
成装置、１２……表示装置、１３……システム制
御装置。

Claims

【特許請求の範囲】１被検体の周囲を回転移動しながらこの回転面
に対して垂直な方向に所定の厚さをもつて被検体
を透過するＸ線を曝射するＸ線源と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器
と、前記Ｘ線源が１回転する時間に前記所定の厚さ
より短い距離だけ進む速度で、前記Ｘ線源の回転
移動中に被検体を体軸方向に移動させる被検体移
動手段と、前記検出器から得られたデータを収集するデー
タ収集手段と、データ収集手段から供給されるデータに基づい
て画像を再構成する画像再構成手段とを有するこ
とを特徴とするＸ線断層撮影装置。