JPH09215688A - マルチ・スライス型計算機式断層写真法システムにおいてｘ線ビームの位置を決定するシステム - Google Patents
マルチ・スライス型計算機式断層写真法システムにおいてｘ線ビームの位置を決定するシステムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 システム経費及び処理時間を大幅に増大させ
ることなくアーティファクトの低減を容易に改善するこ
とのできるマルチ・スライス型計算機式断層写真法シス
テムにおいてＸ線ビームの位置を決定するシステムを提
供する。 【解決手段】 Ｘ線ビームの位置を決定するシステム５
０が、トゥー・スライス・システムに適用可能に構成さ
れている。個別の列にある隣接した検出器セル５６、５
８からの信号を比較して焦点の位置を決定する。検出器
セル５６によって出力される信号の信号強度Ａ及び検出
器セル５８によって出力される信号の信号強度Ｂが、焦
点６０の位置と関係付けられる。ファン・ビームの中心
線のｚ位置は、信号強度Ａ及びＢを比［（Ａ−Ｂ）／
（Ａ＋Ｂ）］に従って関係付けることにより決定され得
る。この比はビーム位置を表しており、この比を用いて
ビームを所望される位置に維持するように作像システム
のプリ・ペイシェント・コリメータ６２の調節を制御す
ることができる。
ることなくアーティファクトの低減を容易に改善するこ
とのできるマルチ・スライス型計算機式断層写真法シス
テムにおいてＸ線ビームの位置を決定するシステムを提
供する。 【解決手段】 Ｘ線ビームの位置を決定するシステム５
０が、トゥー・スライス・システムに適用可能に構成さ
れている。個別の列にある隣接した検出器セル５６、５
８からの信号を比較して焦点の位置を決定する。検出器
セル５６によって出力される信号の信号強度Ａ及び検出
器セル５８によって出力される信号の信号強度Ｂが、焦
点６０の位置と関係付けられる。ファン・ビームの中心
線のｚ位置は、信号強度Ａ及びＢを比［（Ａ−Ｂ）／
（Ａ＋Ｂ）］に従って関係付けることにより決定され得
る。この比はビーム位置を表しており、この比を用いて
ビームを所望される位置に維持するように作像システム
のプリ・ペイシェント・コリメータ６２の調節を制御す
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には計算機式断
層写真法（ＣＴ）の作像に関し、更に具体的には、マル
チ・スライス型ＣＴシステムにおけるＸ線ビームの位置
決定に関する。
層写真法（ＣＴ）の作像に関し、更に具体的には、マル
チ・スライス型ＣＴシステムにおけるＸ線ビームの位置
決定に関する。
【０００２】
【従来の技術】少なくとも１つの公知のＣＴシステム構
成では、Ｘ線源はファン形状のビームを投射し、このビ
ームは、デカルト座標系のＸ−Ｙ平面であって一般に
「作像平面」と呼ばれる平面内に位置するようにコリメ
ートされる。Ｘ線ビームは、患者等の被作像物体を通過
する。ビームは、物体によって減衰された後に、放射線
検出器の配列に入射する。検出器配列において受け取ら
れる減衰したビーム放射線の強度は、物体によるＸ線ビ
ームの減衰量に依存している。配列内の各々の検出器素
子は、検出器の位置におけるビームの減衰量の測定値で
ある個別の電気信号を発生する。すべての検出器からの
減衰測定値を個別に収集して、透過プロファイル（断
面）を形成する。
成では、Ｘ線源はファン形状のビームを投射し、このビ
ームは、デカルト座標系のＸ−Ｙ平面であって一般に
「作像平面」と呼ばれる平面内に位置するようにコリメ
ートされる。Ｘ線ビームは、患者等の被作像物体を通過
する。ビームは、物体によって減衰された後に、放射線
検出器の配列に入射する。検出器配列において受け取ら
れる減衰したビーム放射線の強度は、物体によるＸ線ビ
ームの減衰量に依存している。配列内の各々の検出器素
子は、検出器の位置におけるビームの減衰量の測定値で
ある個別の電気信号を発生する。すべての検出器からの
減衰測定値を個別に収集して、透過プロファイル（断
面）を形成する。
【０００３】公知の第３世代ＣＴシステムでは、Ｘ線源
及び検出器配列は、Ｘ線ビームが物体と交差する角度が
定常的に変化するように、作像平面内で被作像物体の周
りをガントリと共に回転する。１つのガントリ角度にお
ける検出器配列からの１群のＸ線減衰測定値、即ち投影
データを「ビュー」と呼ぶ。物体の「走査（スキャ
ン）」は、Ｘ線源及び検出器の１回転の間に様々なガン
トリ角度で形成された１組のビューで構成されている。
軸方向走査の場合には、投影データを処理して、物体か
ら切り取られた２次元スライスに対応する画像を構成す
る。１組の投影データから画像を再構成する１つの方法
は、当業界でフィルタ補正逆投影（filteredback proje
ction）法と呼ばれている。この方法は、あるスキャン
からの減衰測定値を、「ＣＴ数」又は「Hounsfield単
位」と呼ばれる整数に変換し、これらの整数を用いて、
陰極線管表示装置上の対応するピクセルの輝度を制御す
る。
及び検出器配列は、Ｘ線ビームが物体と交差する角度が
定常的に変化するように、作像平面内で被作像物体の周
りをガントリと共に回転する。１つのガントリ角度にお
ける検出器配列からの１群のＸ線減衰測定値、即ち投影
データを「ビュー」と呼ぶ。物体の「走査（スキャ
ン）」は、Ｘ線源及び検出器の１回転の間に様々なガン
トリ角度で形成された１組のビューで構成されている。
軸方向走査の場合には、投影データを処理して、物体か
ら切り取られた２次元スライスに対応する画像を構成す
る。１組の投影データから画像を再構成する１つの方法
は、当業界でフィルタ補正逆投影（filteredback proje
ction）法と呼ばれている。この方法は、あるスキャン
からの減衰測定値を、「ＣＴ数」又は「Hounsfield単
位」と呼ばれる整数に変換し、これらの整数を用いて、
陰極線管表示装置上の対応するピクセルの輝度を制御す
る。
【０００４】公知のＣＴスキャナは、Ｘ線ビームのプロ
ファイルをｚ軸（患者軸）内で画定する開口を有してい
るプリ・ペイシェント（pre-patient）・コリメート装
置を含んでいる。走査を実行するときには、Ｘ線ビーム
は典型的には、熱、重力及び遠心力の影響で、検出器配
列上でｚ方向に２ｍｍまで移動する。ファン・ビーム
（扇形ビーム）がこのように移動すると、検出器での信
号強度に影響し、その結果、再構成された画像にアーテ
ィファクトが生ずる。
ファイルをｚ軸（患者軸）内で画定する開口を有してい
るプリ・ペイシェント（pre-patient）・コリメート装
置を含んでいる。走査を実行するときには、Ｘ線ビーム
は典型的には、熱、重力及び遠心力の影響で、検出器配
列上でｚ方向に２ｍｍまで移動する。ファン・ビーム
（扇形ビーム）がこのように移動すると、検出器での信
号強度に影響し、その結果、再構成された画像にアーテ
ィファクトが生ずる。
【０００５】公知のＣＴスキャナは、データ補正を実行
して、検出器信号の変動を検出器上のＸ線ビームのｚ軸
位置の関数として補正する。更に具体的には、マルチ・
スライスＣＴシステムは典型的には、精密な閉ループ型
ｚ軸トラッキング（位置修正）・システムを利用して、
ビーム・モーションを最低限に抑えると共に、ｚ軸内で
のビーム・モーションを補正するｚ軸補正を行い、投与
されるＸ線量をより有効に活用する。公知のｚ軸ビーム
位置検知装置、即ちｚ軸オフセット検出器は、金属製の
単独ウェッジ又は一連の交互ウェッジを含んでいる。こ
れらのウェッジは、１つ又はそれ以上の検出器チャンネ
ルを覆うように配置されており、有意且つ反復可能な信
号変動をｚ軸の関数として引き起こす。公知のウェッジ
を用いてファン・ビームの位置を検出することについて
の詳細は、例えば本出願と共通の譲受人に譲渡された米
国特許第４，５５９，６３９号「高さ依存の感度を補正
したＸ線検出器」（X-Ray Detector with Compensation
for Height-Dependant Sensitivity）に記載されてお
り、本特許は、ここに参照されるべきものである。
して、検出器信号の変動を検出器上のＸ線ビームのｚ軸
位置の関数として補正する。更に具体的には、マルチ・
スライスＣＴシステムは典型的には、精密な閉ループ型
ｚ軸トラッキング（位置修正）・システムを利用して、
ビーム・モーションを最低限に抑えると共に、ｚ軸内で
のビーム・モーションを補正するｚ軸補正を行い、投与
されるＸ線量をより有効に活用する。公知のｚ軸ビーム
位置検知装置、即ちｚ軸オフセット検出器は、金属製の
単独ウェッジ又は一連の交互ウェッジを含んでいる。こ
れらのウェッジは、１つ又はそれ以上の検出器チャンネ
ルを覆うように配置されており、有意且つ反復可能な信
号変動をｚ軸の関数として引き起こす。公知のウェッジ
を用いてファン・ビームの位置を検出することについて
の詳細は、例えば本出願と共通の譲受人に譲渡された米
国特許第４，５５９，６３９号「高さ依存の感度を補正
したＸ線検出器」（X-Ray Detector with Compensation
for Height-Dependant Sensitivity）に記載されてお
り、本特許は、ここに参照されるべきものである。
【０００６】公知のｚ軸ビーム位置検知装置は、妥当な
成果、例えばアーティファクトの低減を提供するもので
あるが、ビーム位置の測定の感度及び精度を高めると共
にアーティファクトの低減を更に改善することが望まし
い。又、システム経費及び処理時間を大幅に増大させる
ことなく、アーティファクトの低減を改善することが望
ましい。
成果、例えばアーティファクトの低減を提供するもので
あるが、ビーム位置の測定の感度及び精度を高めると共
にアーティファクトの低減を更に改善することが望まし
い。又、システム経費及び処理時間を大幅に増大させる
ことなく、アーティファクトの低減を改善することが望
ましい。
【０００７】
【発明の概要】これらの目的及びその他の目的は、検出
器データからの又はｚ位置セルからの信号を利用してビ
ーム位置を表す差信号又は比信号を発生することによ
り、Ｘ線ビームの位置を決定するシステムにおいて達成
され得る。次いでこのような差信号又は比信号を用い
て、ビームが整列逸脱していてもコリメータによってビ
ームを整列に引き戻すようにプリ・ペイシェント・コリ
メータを制御することができる。本発明は、トゥー
（２）・スライス・システム又はフォー（４）・スライ
ス・システムを含めたマルチ・スライス型計算機式断層
写真法システムにおいて特に適用可能である。
器データからの又はｚ位置セルからの信号を利用してビ
ーム位置を表す差信号又は比信号を発生することによ
り、Ｘ線ビームの位置を決定するシステムにおいて達成
され得る。次いでこのような差信号又は比信号を用い
て、ビームが整列逸脱していてもコリメータによってビ
ームを整列に引き戻すようにプリ・ペイシェント・コリ
メータを制御することができる。本発明は、トゥー
（２）・スライス・システム又はフォー（４）・スライ
ス・システムを含めたマルチ・スライス型計算機式断層
写真法システムにおいて特に適用可能である。
【０００８】例えばトゥー・スライス・システムでは、
コリメートされたＸ線ビームは、２つの隣接した第１の
検出器セル及び第２の検出器セルに向かって投射され
る。一般に「ファン・ビーム平面」と呼ばれる平面は、
焦点の中心線と、ビームの中心線とを包含している。ビ
ームがその最も望ましい配向に位置しているときには、
ファン・ビーム平面は、隣接した各検出器セル上の露出
区域の中心線Ｄ0 に整列している。
コリメートされたＸ線ビームは、２つの隣接した第１の
検出器セル及び第２の検出器セルに向かって投射され
る。一般に「ファン・ビーム平面」と呼ばれる平面は、
焦点の中心線と、ビームの中心線とを包含している。ビ
ームがその最も望ましい配向に位置しているときには、
ファン・ビーム平面は、隣接した各検出器セル上の露出
区域の中心線Ｄ0 に整列している。
【０００９】第１の検出器セルによって出力される信号
の信号強度Ａ及び第２の検出器セルによって出力される
信号の信号強度Ｂは、焦点の位置と関係付けられる。具
体的には、ファン・ビームの中心線のｚ位置は、信号強
度Ａ及び信号強度Ｂを比［（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）］に
従って関係付けることにより決定され得る。このような
比はビーム位置を表しており、この比を用いて、ビーム
を所望される位置に維持するようにコリメータの調節を
制御することができる。
の信号強度Ａ及び第２の検出器セルによって出力される
信号の信号強度Ｂは、焦点の位置と関係付けられる。具
体的には、ファン・ビームの中心線のｚ位置は、信号強
度Ａ及び信号強度Ｂを比［（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）］に
従って関係付けることにより決定され得る。このような
比はビーム位置を表しており、この比を用いて、ビーム
を所望される位置に維持するようにコリメータの調節を
制御することができる。
【００１０】上述のシステムは、焦点の移動に極めて敏
感であり、焦点の位置を正確に表す信号を発生する。こ
のように高感度且つ高精度であるので、アーティファク
トの低減を改善することが容易になる。更に、このよう
なアーティファクトの低減は、システム経費及び処理時
間を大幅に増大させることなく改善され得る。
感であり、焦点の位置を正確に表す信号を発生する。こ
のように高感度且つ高精度であるので、アーティファク
トの低減を改善することが容易になる。更に、このよう
なアーティファクトの低減は、システム経費及び処理時
間を大幅に増大させることなく改善され得る。
【００１１】
【実施例】図１及び図２を参照すると、計算機式断層写
真法（ＣＴ）作像システム１０は、「第３世代」ＣＴス
キャナにおいて典型的なガントリ１２を含んでいるもの
として示されている。ガントリ１２は、Ｘ線源１４を有
しており、Ｘ線源１４は、Ｘ線ビーム１６をガントリ１
２の反対側にある検出器配列１８に向かって投射する。
検出器配列１８は、検出器素子２０によって形成されて
おり、これらの検出器素子２０は一括で、患者２２を通
過する投射されたＸ線を検知する。各々の検出器素子２
０は、入射するＸ線ビームの強度、従って、患者２２を
通過する間でのビームの減衰量を表す電気信号を発生す
る。Ｘ線投影データを収集するための１スキャンの間
に、ガントリ１２及びこれに装着された部材は、回転中
心２４の周りをデカルト座標系のｘ−ｙ平面内で回転す
る。
真法（ＣＴ）作像システム１０は、「第３世代」ＣＴス
キャナにおいて典型的なガントリ１２を含んでいるもの
として示されている。ガントリ１２は、Ｘ線源１４を有
しており、Ｘ線源１４は、Ｘ線ビーム１６をガントリ１
２の反対側にある検出器配列１８に向かって投射する。
検出器配列１８は、検出器素子２０によって形成されて
おり、これらの検出器素子２０は一括で、患者２２を通
過する投射されたＸ線を検知する。各々の検出器素子２
０は、入射するＸ線ビームの強度、従って、患者２２を
通過する間でのビームの減衰量を表す電気信号を発生す
る。Ｘ線投影データを収集するための１スキャンの間
に、ガントリ１２及びこれに装着された部材は、回転中
心２４の周りをデカルト座標系のｘ−ｙ平面内で回転す
る。
【００１２】ガントリ１２の回転及びＸ線源１４の動作
は、ＣＴシステム１０の制御機構２６によって制御され
ている。制御機構２６は、Ｘ線制御装置２８と、ガント
リ・モータ制御装置３０とを含んでいる。Ｘ線制御装置
２８は、Ｘ線源１４に対して電力信号及びタイミング信
号を供給し、ガントリ・モータ制御装置３０は、ガント
リ１２の回転速度及び位置を制御する。制御機構２６内
に設けられたデータ収集システム（ＤＡＳ）３２が、検
出器素子２０からのアナログ・データをサンプリングし
て、後続処理のためにこのデータをディジタル信号に変
換する。画像再構成装置３４が、サンプリングされてデ
ィジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３２から受け取っ
て、高速画像再構成を行う。再構成された画像は、計算
機３６への入力として印加され、計算機３６は、大容量
記憶装置３８に画像を記憶させる。
は、ＣＴシステム１０の制御機構２６によって制御され
ている。制御機構２６は、Ｘ線制御装置２８と、ガント
リ・モータ制御装置３０とを含んでいる。Ｘ線制御装置
２８は、Ｘ線源１４に対して電力信号及びタイミング信
号を供給し、ガントリ・モータ制御装置３０は、ガント
リ１２の回転速度及び位置を制御する。制御機構２６内
に設けられたデータ収集システム（ＤＡＳ）３２が、検
出器素子２０からのアナログ・データをサンプリングし
て、後続処理のためにこのデータをディジタル信号に変
換する。画像再構成装置３４が、サンプリングされてデ
ィジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３２から受け取っ
て、高速画像再構成を行う。再構成された画像は、計算
機３６への入力として印加され、計算機３６は、大容量
記憶装置３８に画像を記憶させる。
【００１３】計算機３６は又、キーボードを有している
コンソール４０を介して、オペレータから命令（コマン
ド）及び走査パラメータを受け取る。付設された陰極線
管表示装置４２によって、オペレータは、再構成された
画像、及び計算機３６からのその他のデータを観察する
ことができる。オペレータが入力した命令及びパラメー
タを計算機３６で用いて、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御装置２
８及びガントリ・モータ制御装置３０に制御信号及び情
報を供給する。加えて、計算機３６はテーブル・モータ
制御装置４４を動作させ、テーブル・モータ制御装置４
４は、モータ式テーブル４６を制御して、ガントリ１２
内で患者２２を位置決めする。具体的には、テーブル４
６は、患者２２の部分をガントリ開口４８内で移動させ
る。
コンソール４０を介して、オペレータから命令（コマン
ド）及び走査パラメータを受け取る。付設された陰極線
管表示装置４２によって、オペレータは、再構成された
画像、及び計算機３６からのその他のデータを観察する
ことができる。オペレータが入力した命令及びパラメー
タを計算機３６で用いて、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御装置２
８及びガントリ・モータ制御装置３０に制御信号及び情
報を供給する。加えて、計算機３６はテーブル・モータ
制御装置４４を動作させ、テーブル・モータ制御装置４
４は、モータ式テーブル４６を制御して、ガントリ１２
内で患者２２を位置決めする。具体的には、テーブル４
６は、患者２２の部分をガントリ開口４８内で移動させ
る。
【００１４】図３は本発明に従ったＸ線ビーム位置決定
システム５０の一実施例の模式図である。システム５０
は「トゥー（２）・スライス」システムであり、このシ
ステムでは、検出器セルの２つの列５２及び５４を利用
して投影データを取得している。検出器セル５６及び５
８は、投影データの取得に加え、Ｘ線ビームのｚ軸位置
を決定するためにも利用されている。
システム５０の一実施例の模式図である。システム５０
は「トゥー（２）・スライス」システムであり、このシ
ステムでは、検出器セルの２つの列５２及び５４を利用
して投影データを取得している。検出器セル５６及び５
８は、投影データの取得に加え、Ｘ線ビームのｚ軸位置
を決定するためにも利用されている。
【００１５】更に具体的には、図３に示すように、Ｘ線
ビーム１６は、Ｘ線源１４（図２）の焦点６０から発し
ている。Ｘ線ビーム１６はプリ・ペイシェント・コリメ
ータ６２によってコリメートされ、コリメートされたビ
ーム１６は、検出器セル５６及び５８に向かって投射さ
れる。一般に「ファン・ビーム平面」と呼ばれる平面６
４は、焦点６０の中心線と、ビーム１６の中心線とを包
含している。図３では、ファン・ビーム平面６４は、検
出器セル５６及び５８上の露出区域６６の中心線Ｄ0 に
整列している。
ビーム１６は、Ｘ線源１４（図２）の焦点６０から発し
ている。Ｘ線ビーム１６はプリ・ペイシェント・コリメ
ータ６２によってコリメートされ、コリメートされたビ
ーム１６は、検出器セル５６及び５８に向かって投射さ
れる。一般に「ファン・ビーム平面」と呼ばれる平面６
４は、焦点６０の中心線と、ビーム１６の中心線とを包
含している。図３では、ファン・ビーム平面６４は、検
出器セル５６及び５８上の露出区域６６の中心線Ｄ0 に
整列している。
【００１６】検出器セル５６によって出力される信号の
信号強度Ａ及び検出器セル５８によって出力される信号
の信号強度Ｂは、焦点６０の位置と関係付けられる。具
体的には、ファン・ビーム１６の中心線６４のｚ位置
は、信号強度Ａ及び信号強度Ｂを比［（Ａ−Ｂ）／（Ａ
＋Ｂ）］に従って関係付けることにより決定され得る。
このような比は、計算機３６（図２）によって決定され
得る。次いで、測定されたｚ位置信号を用いてコリメー
タ６２の位置を調節し、ｚ平面内でのファン・ビーム１
６の位置を補正することができる。ｚ位置信号を用いて
コリメータの位置を調節することは、例えば本出願と共
通の譲受人に譲渡された米国特許第４，９９１，１８９
号「Ｘ線ビーム補正のためのコリメート装置」（Collim
ation Apparatus for X-Ray Beam Correction）に記載
されているような方式で行うことができ、本特許は、そ
の全体としてここに参照されるべきものである。
信号強度Ａ及び検出器セル５８によって出力される信号
の信号強度Ｂは、焦点６０の位置と関係付けられる。具
体的には、ファン・ビーム１６の中心線６４のｚ位置
は、信号強度Ａ及び信号強度Ｂを比［（Ａ−Ｂ）／（Ａ
＋Ｂ）］に従って関係付けることにより決定され得る。
このような比は、計算機３６（図２）によって決定され
得る。次いで、測定されたｚ位置信号を用いてコリメー
タ６２の位置を調節し、ｚ平面内でのファン・ビーム１
６の位置を補正することができる。ｚ位置信号を用いて
コリメータの位置を調節することは、例えば本出願と共
通の譲受人に譲渡された米国特許第４，９９１，１８９
号「Ｘ線ビーム補正のためのコリメート装置」（Collim
ation Apparatus for X-Ray Beam Correction）に記載
されているような方式で行うことができ、本特許は、そ
の全体としてここに参照されるべきものである。
【００１７】１つの特定例として、ビーム１６の中心線
６４が露出区域６６の中心線Ｄ0 と中心合わせされてい
れば、セル５６からの信号Ａとセル５８からの信号Ｂと
は近似的に等しいであろう。従って、Ａ−Ｂは近似的に
ゼロに等しくなる。故に、比［（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋
Ｂ）］はゼロに等しい。従って、約ゼロの値が計算機３
６によって、コリメータ・トラッキング機構６８に対し
て供給され、コリメータ６２は調節されない。
６４が露出区域６６の中心線Ｄ0 と中心合わせされてい
れば、セル５６からの信号Ａとセル５８からの信号Ｂと
は近似的に等しいであろう。従って、Ａ−Ｂは近似的に
ゼロに等しくなる。故に、比［（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋
Ｂ）］はゼロに等しい。従って、約ゼロの値が計算機３
６によって、コリメータ・トラッキング機構６８に対し
て供給され、コリメータ６２は調節されない。
【００１８】もう１つの例として、ビーム１６の中心線
６４が検出器５６の表面に入射していたら、信号Ａは信
号Ｂよりも高い値を有するであろう。従って、比［（Ａ
−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）］は正値になる。逆に、ビーム１６
の中心線６４が検出器５８の表面に入射していたら、信
号Ｂは信号Ａよりも高い値を有するであろう。従って、
比［（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）］は負値になる。
６４が検出器５６の表面に入射していたら、信号Ａは信
号Ｂよりも高い値を有するであろう。従って、比［（Ａ
−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）］は正値になる。逆に、ビーム１６
の中心線６４が検出器５８の表面に入射していたら、信
号Ｂは信号Ａよりも高い値を有するであろう。従って、
比［（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）］は負値になる。
【００１９】上述の比を用いることにより、ｚウェッジ
検出器と対照すると、ビーム位置の測定の感度及び精度
が向上し、その結果、アーティファクトの低減を更に改
善することができる。具体的には、１ｍｍのビームにつ
いての信号対雑音比、即ち所与のビーム移動に関する信
号変化を量子雑音で除したものは、公知のｚオフセット
検出器よりも５倍良好になると考えられる。更に、この
ような比を用いると、システム経費及び処理時間を大幅
に増大させることなくアーティファクトの低減が改善さ
れると考えられる。
検出器と対照すると、ビーム位置の測定の感度及び精度
が向上し、その結果、アーティファクトの低減を更に改
善することができる。具体的には、１ｍｍのビームにつ
いての信号対雑音比、即ち所与のビーム移動に関する信
号変化を量子雑音で除したものは、公知のｚオフセット
検出器よりも５倍良好になると考えられる。更に、この
ような比を用いると、システム経費及び処理時間を大幅
に増大させることなくアーティファクトの低減が改善さ
れると考えられる。
【００２０】図４（Ａ）は、本発明に従ったもう１つの
実施例であるＸ線ビーム位置決定システム１００の単純
化された模式図である。システム１００における構成要
素のうちシステム５０（図３）における構成要素と同一
のものは、図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）にお
いて図３と同じ参照番号を用いて指定してある。システ
ム１００は「フォー（４）（又はクォド）・スライス」
システムであり、このシステムでは、検出器セルの４つ
の列１０２、１０４、１０６及び１０８を利用して投影
データを取得している。ｚ位置セルとも呼ばれる検出器
セル１０２、１０４、１０６及び１０８は、Ｘ線ビーム
のｚ軸位置を決定するために利用されている。
実施例であるＸ線ビーム位置決定システム１００の単純
化された模式図である。システム１００における構成要
素のうちシステム５０（図３）における構成要素と同一
のものは、図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）にお
いて図３と同じ参照番号を用いて指定してある。システ
ム１００は「フォー（４）（又はクォド）・スライス」
システムであり、このシステムでは、検出器セルの４つ
の列１０２、１０４、１０６及び１０８を利用して投影
データを取得している。ｚ位置セルとも呼ばれる検出器
セル１０２、１０４、１０６及び１０８は、Ｘ線ビーム
のｚ軸位置を決定するために利用されている。
【００２１】図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）を
参照すると、システム５０（図３）と同様に、Ｘ線ビー
ム１６は、Ｘ線源１４（図２）の焦点６０から発してい
る。Ｘ線ビーム１６はプリ・ペイシェント・コリメータ
６２によってコリメートされ、コリメートされたビーム
１６は、検出器セル１０２、１０４、１０６及び１０８
に向かって投射される。図４（Ａ）に示すように、一般
に「ファン・ビーム平面」と呼ばれる平面１１０は、焦
点６０の中心線と、ビーム１６の中心線とを包含してい
る。
参照すると、システム５０（図３）と同様に、Ｘ線ビー
ム１６は、Ｘ線源１４（図２）の焦点６０から発してい
る。Ｘ線ビーム１６はプリ・ペイシェント・コリメータ
６２によってコリメートされ、コリメートされたビーム
１６は、検出器セル１０２、１０４、１０６及び１０８
に向かって投射される。図４（Ａ）に示すように、一般
に「ファン・ビーム平面」と呼ばれる平面１１０は、焦
点６０の中心線と、ビーム１６の中心線とを包含してい
る。
【００２２】図４（Ａ）では、ファン・ビーム平面１１
０は、検出器セル１０２、１０４、１０６及び１０８上
の露出区域１１２の中心線Ｄ0 に整列している。対向す
る辺縁セル１０２及び１０８は、信号強度Ａ２及びＢ２
をそれぞれ有する信号を発生する。同様に、対向する内
側セル１０４及び１０６は、信号強度Ａ１及びＢ１をそ
れぞれ有する信号を発生する。セル１０４及び１０６は
典型的には、ビームの本影（umbra）の内部に位置して
おり、セル１０２及び１０８は典型的には、ビームの本
影及び半影（penumbra）の両方を受け取っている。
０は、検出器セル１０２、１０４、１０６及び１０８上
の露出区域１１２の中心線Ｄ0 に整列している。対向す
る辺縁セル１０２及び１０８は、信号強度Ａ２及びＢ２
をそれぞれ有する信号を発生する。同様に、対向する内
側セル１０４及び１０６は、信号強度Ａ１及びＢ１をそ
れぞれ有する信号を発生する。セル１０４及び１０６は
典型的には、ビームの本影（umbra）の内部に位置して
おり、セル１０２及び１０８は典型的には、ビームの本
影及び半影（penumbra）の両方を受け取っている。
【００２３】信号強度Ａ１、Ａ２、Ｂ１及びＢ２は、焦
点６０の位置に関係付けられる。具体的には、焦点６０
のｚ位置は、信号強度Ａ１、Ａ２、Ｂ１及びＢ２を差
［（Ａ２／Ａ１）−（Ｂ２／Ｂ１）］に従って関係付け
ることにより決定され得る。このような差は、計算機３
６（図２）によって決定され得る。１つの特定例とし
て、引き続き図４（Ａ）を参照すると、ビーム１６の中
心線１１０が露出区域１１２の中心線Ｄ0 と中心合わせ
されていれば、セル１０２からの信号Ａ２とセル１０８
からの信号Ｂ２とは近似的に等しく、セル１０４からの
信号Ａ１とセル１０６からの信号Ｂ１とは近似的に等し
いであろう。故に、差［（Ａ２／Ａ１）−（Ｂ２／Ｂ
１）］は近似的にゼロに等しくなる。従って、約ゼロの
値が計算機３６によって、コリメータ・トラッキング機
構６８に対して供給され、コリメータ６２は調節されな
い。
点６０の位置に関係付けられる。具体的には、焦点６０
のｚ位置は、信号強度Ａ１、Ａ２、Ｂ１及びＢ２を差
［（Ａ２／Ａ１）−（Ｂ２／Ｂ１）］に従って関係付け
ることにより決定され得る。このような差は、計算機３
６（図２）によって決定され得る。１つの特定例とし
て、引き続き図４（Ａ）を参照すると、ビーム１６の中
心線１１０が露出区域１１２の中心線Ｄ0 と中心合わせ
されていれば、セル１０２からの信号Ａ２とセル１０８
からの信号Ｂ２とは近似的に等しく、セル１０４からの
信号Ａ１とセル１０６からの信号Ｂ１とは近似的に等し
いであろう。故に、差［（Ａ２／Ａ１）−（Ｂ２／Ｂ
１）］は近似的にゼロに等しくなる。従って、約ゼロの
値が計算機３６によって、コリメータ・トラッキング機
構６８に対して供給され、コリメータ６２は調節されな
い。
【００２４】もう１つの例として、図４（Ｂ）を参照す
ると、ビーム１６の中心線１１０がシフトして、ビーム
１６の大部分が図示のようにセル１０６及び１０８の表
面に入射するようになると、信号強度Ｂ２は信号強度Ａ
２を上回るであろう。同様に、このシフトが十分に大き
いためにセル１０４が溢れ（flood）なくなれば、信号
強度Ｂ１は信号強度Ａ１を上回るであろう。従って、差
［（Ａ２／Ａ１）−（Ｂ２／Ｂ１）］は負値になる。
ると、ビーム１６の中心線１１０がシフトして、ビーム
１６の大部分が図示のようにセル１０６及び１０８の表
面に入射するようになると、信号強度Ｂ２は信号強度Ａ
２を上回るであろう。同様に、このシフトが十分に大き
いためにセル１０４が溢れ（flood）なくなれば、信号
強度Ｂ１は信号強度Ａ１を上回るであろう。従って、差
［（Ａ２／Ａ１）−（Ｂ２／Ｂ１）］は負値になる。
【００２５】図４（Ｃ）を参照すると、差［（Ａ２／Ａ
１）−（Ｂ２／Ｂ１）］が負ならば、例えば負の値が計
算機３６によって、コリメータ・トラッキング機構６８
に対して供給され、コリメータ６２は調節されて、ビー
ム１６をより望ましい整列に引き戻す。従って、図４
（Ｃ）に示すように、焦点６０が露出区域１１２の中心
線Ｄ0 に整列していなくても、ビーム１６は、ビーム１
６の中心軸１１０が中心線Ｄ0 に向かうようにして、露
出区域１１２に実質的に整列する。
１）−（Ｂ２／Ｂ１）］が負ならば、例えば負の値が計
算機３６によって、コリメータ・トラッキング機構６８
に対して供給され、コリメータ６２は調節されて、ビー
ム１６をより望ましい整列に引き戻す。従って、図４
（Ｃ）に示すように、焦点６０が露出区域１１２の中心
線Ｄ0 に整列していなくても、ビーム１６は、ビーム１
６の中心軸１１０が中心線Ｄ0 に向かうようにして、露
出区域１１２に実質的に整列する。
【００２６】更にもう１つの実施例によれば、本実施例
は図示していないが、ビーム１６の中心線１１０がシフ
トして、ビーム１６の大部分がセル１０２及び１０４の
表面に入射するようになると、信号強度Ａ２は信号強度
Ｂ２を上回るであろう。同様に、このシフトが十分に大
きいためにセル１０６が溢れなくなれば、信号強度Ａ１
は信号強度Ｂ１を上回るであろう。従って、差［（Ａ２
／Ａ１）−（Ｂ２／Ｂ１）］は正値になる。例えば正の
値が計算機３６によって、コリメータ・トラッキング機
構６８に対して供給され、コリメータ６２は調節され
て、ビーム１６をより望ましい整列に引き戻す。
は図示していないが、ビーム１６の中心線１１０がシフ
トして、ビーム１６の大部分がセル１０２及び１０４の
表面に入射するようになると、信号強度Ａ２は信号強度
Ｂ２を上回るであろう。同様に、このシフトが十分に大
きいためにセル１０６が溢れなくなれば、信号強度Ａ１
は信号強度Ｂ１を上回るであろう。従って、差［（Ａ２
／Ａ１）−（Ｂ２／Ｂ１）］は正値になる。例えば正の
値が計算機３６によって、コリメータ・トラッキング機
構６８に対して供給され、コリメータ６２は調節され
て、ビーム１６をより望ましい整列に引き戻す。
【００２７】図５は、図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４
（Ｃ）に示したＸ線ビーム位置決定システム１００の更
に詳細な模式図である。具体的には、図５によると、検
出器（又はデータ）セル１０２、１０４、１０６及び１
０８は、ｚ軸位置（又はｚ検知）配列１５０内に設けら
れている。第２の配列１５２は、投影データを収集する
ために用いられている。勿論、システム１００内に更な
る検出器配列を用いることもできる。
（Ｃ）に示したＸ線ビーム位置決定システム１００の更
に詳細な模式図である。具体的には、図５によると、検
出器（又はデータ）セル１０２、１０４、１０６及び１
０８は、ｚ軸位置（又はｚ検知）配列１５０内に設けら
れている。第２の配列１５２は、投影データを収集する
ために用いられている。勿論、システム１００内に更な
る検出器配列を用いることもできる。
【００２８】システム１００を差動半影検出器システム
（differential penumbra detectorsystem）と呼ぶこと
ができ、このシステムでは、外側のデータ・セル１０２
及び１０８は、ビーム１６の半影内に位置するように選
択されている。内側のデータ・セル１０４及び１０６
は、ビーム１６の本影内に位置するように選択されてい
る。前述のように、信号強度Ａ１、Ａ２、Ｂ１及びＢ２
は、焦点６０の位置に関係付けられている。具体的に
は、焦点６０のｚ位置は、信号強度Ａ１、Ａ２、Ｂ１及
びＢ２を差［（Ａ２／Ａ１）−（Ｂ２／Ｂ１）］に従っ
て関係付けることにより決定され得る。このような差
は、計算機３６（図２）によって決定され得る。
（differential penumbra detectorsystem）と呼ぶこと
ができ、このシステムでは、外側のデータ・セル１０２
及び１０８は、ビーム１６の半影内に位置するように選
択されている。内側のデータ・セル１０４及び１０６
は、ビーム１６の本影内に位置するように選択されてい
る。前述のように、信号強度Ａ１、Ａ２、Ｂ１及びＢ２
は、焦点６０の位置に関係付けられている。具体的に
は、焦点６０のｚ位置は、信号強度Ａ１、Ａ２、Ｂ１及
びＢ２を差［（Ａ２／Ａ１）−（Ｂ２／Ｂ１）］に従っ
て関係付けることにより決定され得る。このような差
は、計算機３６（図２）によって決定され得る。
【００２９】システム１００の更なる利点は、ブロック
（遮蔽）された信号についての性能が向上することであ
る。具体的には、検知セル１０２、１０４、１０６及び
１０８が患者の解剖学的構造によってブロックされてい
るときに発生される位置誤差が低減する。なぜなら、ブ
ロックする解剖学的構造は、半影セル１０２及び１０８
についても、又、本影セル１０４及び１０６についても
同じようにブロックするからである。従って、相対的な
信号誤差が低減する。
（遮蔽）された信号についての性能が向上することであ
る。具体的には、検知セル１０２、１０４、１０６及び
１０８が患者の解剖学的構造によってブロックされてい
るときに発生される位置誤差が低減する。なぜなら、ブ
ロックする解剖学的構造は、半影セル１０２及び１０８
についても、又、本影セル１０４及び１０６についても
同じようにブロックするからである。従って、相対的な
信号誤差が低減する。
【００３０】図６は差信号対焦点ｚ位置を表すグラフで
ある。このグラフは、システム１００についての検出器
セル応答を模擬することにより作成された。グラフに示
すように、曲線の勾配が急なので、焦点がミリメータの
単位で少しでも整列逸脱すれば、差［（Ａ２／Ａ１）−
（Ｂ２／Ｂ１）］は大幅に変化する。このように高感度
且つ高精度であるので、アーティファクトの低減を改善
することが容易になる。更に、このようなアーティファ
クトの低減は、システム経費及び処理時間を大幅に増大
させることなく改善され得る。
ある。このグラフは、システム１００についての検出器
セル応答を模擬することにより作成された。グラフに示
すように、曲線の勾配が急なので、焦点がミリメータの
単位で少しでも整列逸脱すれば、差［（Ａ２／Ａ１）−
（Ｂ２／Ｂ１）］は大幅に変化する。このように高感度
且つ高精度であるので、アーティファクトの低減を改善
することが容易になる。更に、このようなアーティファ
クトの低減は、システム経費及び処理時間を大幅に増大
させることなく改善され得る。
【００３１】勿論、更に一貫した焦点位置対差信号応答
を得るために、セル１０２、１０４、１０６及び１０８
の出力を較正することもできる。例えば、信号Ａ１を
（ｇa1×ａ１）と等しくなるように設定することがで
き、ここで、ｇa1はセル１０４のゲイン（利得）補正係
数であり、ａ１はセル１０４によって出力される生の信
号に等しい。同様に、信号Ｂ１を（ｇb1×ｂ１）と等し
くなるように設定することができ、ここで、ｇb1はセル
１０６のゲイン補正係数であり、ｂ１はセル１０６によ
って出力される生の信号に等しい。セル１０４及びセル
１０６の両者がビーム本影によって完全に溢れていると
きに、Ａ１＝Ｂ１となるようにゲイン補正係数ｇa1及び
ｇb1を選択すればよい。
を得るために、セル１０２、１０４、１０６及び１０８
の出力を較正することもできる。例えば、信号Ａ１を
（ｇa1×ａ１）と等しくなるように設定することがで
き、ここで、ｇa1はセル１０４のゲイン（利得）補正係
数であり、ａ１はセル１０４によって出力される生の信
号に等しい。同様に、信号Ｂ１を（ｇb1×ｂ１）と等し
くなるように設定することができ、ここで、ｇb1はセル
１０６のゲイン補正係数であり、ｂ１はセル１０６によ
って出力される生の信号に等しい。セル１０４及びセル
１０６の両者がビーム本影によって完全に溢れていると
きに、Ａ１＝Ｂ１となるようにゲイン補正係数ｇa1及び
ｇb1を選択すればよい。
【００３２】本発明の様々な実施例に関する以上の記述
から、本発明の目的が達成されたことは明らかである。
本発明を詳細にわたって記述すると共に図示したが、こ
れらは説明及び例示のみを意図したものであって、限定
のためのものであると解釈してはならないことを明瞭に
理解されたい。例えば、ここに記載したＣＴシステム
は、Ｘ線源と検出器との両者がガントリと共に回転する
ような「第３世代」システムである。しかしながら、検
出器が全環状の静止式検出器であって、Ｘ線源のみがガ
ントリと共に回転するような「第４世代」システムを含
めて他の多くのＣＴシステムを用いることができる。同
様に、ここに記載したシステムは、トゥー・スライス、
フォー・スライス及びシックス（６）・スライスのシス
テムであったが、あらゆるマルチ・スライス・システム
を用いることができる。更に、コリメータ・トラッキン
グ・システムについて詳述したが、あらゆる公知のコリ
メータ・トラッキング・システムを用いることができ
る。更に、あらゆる焦点再配置システム又はあらゆる検
出器再配置システムを用いることができる。従って、本
発明の要旨は、特許請求の範囲によってのみ限定される
ものとする。
から、本発明の目的が達成されたことは明らかである。
本発明を詳細にわたって記述すると共に図示したが、こ
れらは説明及び例示のみを意図したものであって、限定
のためのものであると解釈してはならないことを明瞭に
理解されたい。例えば、ここに記載したＣＴシステム
は、Ｘ線源と検出器との両者がガントリと共に回転する
ような「第３世代」システムである。しかしながら、検
出器が全環状の静止式検出器であって、Ｘ線源のみがガ
ントリと共に回転するような「第４世代」システムを含
めて他の多くのＣＴシステムを用いることができる。同
様に、ここに記載したシステムは、トゥー・スライス、
フォー・スライス及びシックス（６）・スライスのシス
テムであったが、あらゆるマルチ・スライス・システム
を用いることができる。更に、コリメータ・トラッキン
グ・システムについて詳述したが、あらゆる公知のコリ
メータ・トラッキング・システムを用いることができ
る。更に、あらゆる焦点再配置システム又はあらゆる検
出器再配置システムを用いることができる。従って、本
発明の要旨は、特許請求の範囲によってのみ限定される
ものとする。
【図１】ＣＴ作像システムの見取り図である。
【図２】図１に示すシステムのブロック模式図である。
【図３】本発明に従ったＸ線ビーム位置決定システムの
一実施例の模式図である。
一実施例の模式図である。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）は、本
発明に従ったＸ線ビーム位置決定システムのもう１つの
実施例の模式図である。
発明に従ったＸ線ビーム位置決定システムのもう１つの
実施例の模式図である。
【図５】図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示す
Ｘ線ビーム位置決定システムの更に詳細な模式図であ
る。
Ｘ線ビーム位置決定システムの更に詳細な模式図であ
る。
【図６】差信号対焦点ｚ位置を示すグラフである。
１０ ＣＴシステム １２ ガントリ １４ Ｘ線源 １６ Ｘ線ビーム １８ 検出器配列 ２０ 検出器素子 ２２ 患者 ２４ 回転中心 ２６ 制御機構 ２８ Ｘ線制御装置 ３０ ガントリ・モータ制御装置 ３２ データ収集システム（ＤＡＳ） ３４ 画像再構成装置 ３６ 計算機 ３８ 大容量記憶装置 ４０ コンソール ４２ 陰極線管表示装置 ４４ テーブル・モータ制御装置 ４６ モータ式テーブル ４８ ガントリ開口 ５０、１００ Ｘ線ビーム位置決定システム ５２、５４、１０２、１０４、１０６、１０８ 検出器
セル列 ５６、５８ 検出器セル ６０ 焦点 ６２ プリ・ペイシェント・コリメータ ６４、１１０ ファン・ビーム平面 ６６、１１２ 露出区域 ６８ コリメータ・トラッキング機構 １５０ ｚ軸位置検知配列 １５２ 第２の配列
セル列 ５６、５８ 検出器セル ６０ 焦点 ６２ プリ・ペイシェント・コリメータ ６４、１１０ ファン・ビーム平面 ６６、１１２ 露出区域 ６８ コリメータ・トラッキング機構 １５０ ｚ軸位置検知配列 １５２ 第２の配列
Claims (8)
- 【請求項１】 マルチ・スライス型計算機式断層写真法
システム（１０）においてＸ線ビームの位置を決定する
システム（５０）であって、前記計算機式断層写真法シ
ステム（１０）は、焦点（６０）を有しているＸ線源
（１４）と、ｚ軸に沿って変位した少なくとも２つの列
の検出器セル（５２、５４）とを含んでおり、前記Ｘ線
源（１４）は、ｚ軸に沿ってＸ線ビームを発生してお
り、前記ビーム位置決定システム（５０）は、 第１の前記列（５２）に設けられた第１の検出器（５
６）と、第２の前記列（５４）に設けられた第２の検出
器（５８）とから個別の信号を取得し、 該個別の信号の強度からビーム位置を決定するように構
成されているマルチ・スライス型計算機式断層写真法シ
ステム（１０）においてＸ線ビームの位置を決定するシ
ステム（５０）。 - 【請求項２】 前記第１の検出器（５６）からの信号
は、強度Ａを有しており、前記第２の検出器（５８）か
らの信号は、強度Ｂを有しており、前記強度Ａ及びＢか
らのビーム位置の決定は、関係式［（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋
Ｂ）］を用いて行われている請求項１に記載のシステム
（５０）。 - 【請求項３】 前記計算機式断層写真法システム（１
０）は、トゥー・スライス・システムである請求項２に
記載のシステム（５０）。 - 【請求項４】 前記計算機式断層写真法システム（１
０）は、ｚ軸に沿って変位した少なくとも４つの列の検
出器セル（１０２、１０４、１０６、１０８）を有して
おり、前記ビーム位置決定システム（１００）は、 第１の前記列に設けられた第１の検出器（１０４）と、
第２の前記列に設けられた第２の検出器（１０２）と、
第３の前記列に設けられた第３の検出器（１０６）と、
第４の前記列に設けられた第４の検出器（１０８）とか
ら個別の信号を取得し、 該個別の信号の強度からビーム位置を決定するように構
成されている請求項１に記載のシステム（１００）。 - 【請求項５】 前記第１の検出器（１０４）からの信号
は、強度Ａ１を有しており、前記第２の検出器（１０
２）からの信号は、強度Ａ２を有しており、前記第３の
検出器（１０６）からの信号は、強度Ｂ１を有してお
り、前記第４の検出器（１０８）からの信号は、強度Ｂ
２を有している請求項４に記載のシステム（１００）。 - 【請求項６】 前記第１の検出器（１０４）の一部は、
前記第３の検出器（１０６）の一部に隣接しており、前
記第１及び第３の検出器（１０４、１０６）は、前記Ｘ
線ビームの本影の内部に実質的に位置するように配置さ
れている請求項５に記載のシステム（１００）。 - 【請求項７】 前記第２の検出器（１０２）の一部は、
前記第１の検出器（１０４）の一部に隣接しており、前
記第４の検出器（１０８）の一部は、前記第３の検出器
（１０６）の一部に隣接しており、前記第２及び第４の
検出器（１０２、１０８）は、前記Ｘ線ビームの半影の
内部に実質的に位置するように配置されている請求項６
に記載のシステム（１００）。 - 【請求項８】 前記強度Ａ１、Ａ２、Ｂ１及びＢ２から
のビーム位置の決定は、関係式［（Ａ２／Ａ１）−（Ｂ
２／Ｂ１）］を用いて行われている請求項７に記載のシ
ステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/576066 | 1995-12-21 | ||
| US08/576,066 US6370218B1 (en) | 1995-12-21 | 1995-12-21 | Methods and systems for determining x-ray beam position in multi-slice computed tomography scanners |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09215688A true JPH09215688A (ja) | 1997-08-19 |
| JP4079472B2 JP4079472B2 (ja) | 2008-04-23 |
Family
ID=24302834
Family Applications (1)
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