JPH11206751A - マルチスライスｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ないＤＡＳのチャンネル数で有効な投影デ
ータを収集するとともに撮影時間を短縮し被検体へのＸ
線被爆量を減少させることができるマルチスライスＸ線
ＣＴ装置を提供する。 【解決手段】 それぞれ多数のチャンネルが配列された
複数列の検出素子群を含む検出器３５の総チャンネル数
Ｎよりデータ収集装置３９の総チャンネル数Ｍが少な
い。検出器３５とデータ収集装置３９との間に設けられ
たスイッチ回路３７は、大きい被検体を撮影する場合に
は、チャンネル数を多くして検出素子列数を少なくする
ように検出器３５とデータ収集装置３９とを接続し、小
さい被検体を撮影する場合には、チャンネル数を少なく
して検出素子列数を多くするように検出器３５とデータ
収集装置３９とを接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数列に検出素子
が配列されたマルチスライス検出器を有するマルチスラ
イスＸ線ＣＴ装置に係り、特に検出器の総チャンネル数
（各列のチャンネル数を列方向に総和したもの）より少
ない総チャンネル数のデータ収集装置を有するマルチス
ライスＸ線ＣＴ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に全身用Ｘ線ＣＴ装置では、同じＸ
線検出器（以下、単に検出器と呼ぶ）を使用して、小さ
な被検体（頭部）から大きな被検体（腹部）まで撮影す
ることができる。検出器の総チャンネル数と同数の入力
回路数を有するデータ収集装置（以下、ＤＡＳと略す）
を用いて、検出器とＤＡＳを１対１で接続すればよい
が、チャンネル数が多いということは、ＤＡＳの機械的
サイズが大きくなり、またコストも大となる。そこでい
ろいろな工夫がなされている。

【０００３】例えば大きな被検体を撮影する際には、周
辺部の解像度をそれほど必要としないため、検出器の周
辺部のチャンネルについては、数チャンネル分の検出信
号を並列接続して束ねた信号をＤＡＳに接続するという
ことが行われている。

【０００４】図７は、従来のシングルスライスＸ線ＣＴ
装置における周辺チャンネル束ね技術の例を説明する接
続図である。図７において、例えば１０００チャンネル
（以下、チャンネルをＣＨとも略す）を有する検出器の
中央部の８００ＣＨについては、１：１接続によりＤＡ
Ｓに接続され、両端部のそれぞれ１００ＣＨは、それぞ
れ隣同士の２チャンネルづつの検出信号が並列接続によ
り束ねられてそれぞれ５０ＣＨとなってＤＡＳに接続さ
れている。

【０００５】これによりＤＡＳの入力回路数は、５０Ｃ
Ｈ×２＋８００ＣＨ＝９００ＣＨとなり、全てのチャン
ネルを１：１接続する場合よりも１００ＣＨ分のＤＡＳ
入力回路が節約されたことになる。

【０００６】また、従来のマルチスライスＸ線ＣＴ装置
においては、ＤＡＳのチャンネル数を減らすために、撮
影条件に応じて複数のスライスの検出器出力を束ねてＤ
ＡＳに接続するという技術（米国特許：ＵＳＰ−５４３
０７８４）も提案されている。

【０００７】図８は、従来の１０００ＣＨ×４列（＝４
０００ＣＨ：総チャンネル数）のマルチスライスＣＴ用
検出器の例を示す。ＤＡＳは２０００ＣＨしかなく、検
出器の総チャンネル数の半分である。このＸ線ＣＴ装置
で薄いスライスを撮影する際には、図８（ａ）に示すよ
うに、検出器列の中央の２列分の２０００ＣＨがＤＡＳ
に接続されてデータが収集され、外側の２列は接続され
ない。

【０００８】また、厚いスライスを撮影する際には、図
８（ｂ）に示すように、１列目と２列目のそれぞれ対応
するチャンネルの出力を束ね、同様に３列目と４列日の
各チャンネル出力を束ねることにより、やはり２０００
ＣＨがＤＡＳに接続される。この様な検出器とＤＡＳと
の接続方法は、Ｘ線ＣＴ装置の使い方が限定されるが、
ＤＡＳチャンネル数の削減による小型化、コスト低減に
は大きく寄与する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、全身用
マルチスライスＸ線ＣＴ装置において、頭部（直径２５
cm程度）などの比較的小さい領域を撮影する際には、検
出器の中央部のチャンネルのみが被検体の投影データを
収集し、検出器の各列の両端部のチャンネルは被検体の
投影データを収集しないので、両端部のチャンネルに接
続されているＤＡＳは無効なデータを収集していること
となる。

【００１０】すなわち、頭部などの比較的小さい領域を
撮影する際には、使用する検出器のチャンネル方向の大
きさ（長さ）は、大きな人の腹部（直径５０cm程度）を
撮影する際の半分くらいあればよいので、上記従来技術
を使用してもまだＤＡＳの無駄があるという問題点があ
った。

【００１１】以上の問題点に鑑み本発明の目的は、上記
従来のＸ線ＣＴ装置の問題点を解決し、少ないＤＡＳの
チャンネル数で有効な投影データを収集することのでき
るマルチスライスＸ線ＣＴ装置を提供することである。

【００１２】また本発明の目的は、少ないＤＡＳのチャ
ンネル数を有効に利用して短時間に撮影を終了させ、被
検体へのＸ線被爆量を減少させることのできるマルチス
ライスＸ線ＣＴ装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、それぞれ複数のチャンネルを有する複数列
の検出素子を含み第１の総チャンネル数を有する検出器
と、第１の総チャンネル数より少ない第２の総チャンネ
ル数を有するデータ収集装置と、前記検出器と前記デー
タ収集装置との間に設けられたスイッチ手段と、を備え
るマルチスライスＸ線ＣＴ装置であって、大きい被検体
を撮影する第１の場合には、チャンネル数を多くして検
出素子列数を少なくするように前記スイッチ手段が前記
検出器と前記データ収集装置とを接続し、小さい被検体
を撮影する第２の場合には、チャンネル数を少なくして
検出素子列数を多くするように前記スイッチ手段が前記
検出器と前記データ収集装置とを接続することを要旨と
するマルチスライスＸ線ＣＴ装置である。

【００１４】（作用）上記構成の本発明においては、検
出器とデータ収集装置とを接続するスイッチ手段が接続
すべき検出器列数と列内の検出器チャンネル数を被検体
の大きさに合わせて柔軟に変更することができるので、
検出器の総チャンネル数より少ないデータ収集装置の総
チャンネル数を有効に利用することができる。

【００１５】特に小さい被検体を撮影する際には、中央
部のチャンネルのみが有効な投影データを収集するの
で、周辺部のチャンネルはデータ収集装置に接続せず、
代わりに接続する検出器の列数を増加すると、データ収
集時間を短縮することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。 （第１実施形態）図１は、本発明に係るマルチスライス
Ｘ線ＣＴ装置の第１実施形態の構成を示すシステム構成
図である。図１において、マルチスライスＸ線ＣＴ装置
１は、走査ガントリ３、走査ガントリ３の内部のＸ線管
３１へ高電圧を供給する高電圧発生装置５、被検体Ｐを
載置した図示しないテーブルを水平に駆動するテーブル
駆動機構７、走査ガントリ３内に回転可能に設けられた
Ｘ線管３１及び検出器３５を回転させるガントリ回転機
構９、マルチスライスＸ線ＣＴ装置１のスキャンを制御
するスキャン制御部１１、マルチスライスＸ線ＣＴ装置
１の全体を制御するＣＰＵ１３、ＣＰＵ１３のプログラ
ムやアクセス頻度の高いデータを記憶する磁気ディスク
装置１５、アクセス頻度の低いデータや大量の画像デー
タを記憶する光ディスク装置１７、フロッピィディスク
装置１９、バス２１、走査ガントリ３内のデータ収集装
置３９が収集した投影データによる断層像の再構成処理
等を行う画像処理プロセッサ２３、画像表示装置２５及
び操作コンソール２７を備えている。

【００１７】走査ガントリ３は、被検体ＰにＸ線を曝射
するＸ線管３１、コリメータ３３、被検体Ｐを透過した
Ｘ線を検出するマルチスライスの検出器３５、検出器３
５の複数の検出素子を切り換えて後述されるデータ収集
装置３９に接続するスイッチ回路３７、検出器３５の各
検出素子が検出したＸ線量をそれぞれディジタルデータ
に変換するデータ収集装置（以下、ＤＡＳと略す）３９
を備えている。

【００１８】操作コンソール２７は、スキャノ画像、再
構成された断層像、マルチスライスＸ線ＣＴ装置１の各
部の状態等を表示するＣＲＴモニタ４１、オペレータが
スキャン操作を入力するためのスキャンパネル４３及び
キーボード４５を備えている。

【００１９】検出器３５の構成は、マルチスライスＸ線
検出器であれば、チャンネル数及びスライス数は特に限
定されないが、例えば、各列１０００ＣＨの８列からな
る総チャンネル数８０００ＣＨ（１０００ＣＨ×８列＝
８０００ＣＨ）の最大８スライスのマルチスライス検出
器とする。

【００２０】検出器３５のタイプとしては特に限定され
ないが、Ｘ線強度の空間パターンを可視光または近赤外
光の発光パターンに変換する蛍光板（シンチレータ）
と、この蛍光板の発光パターンを各セグメントの電気信
号に変換する多数のフォトダイオードなどの半導体光電
変換素子とを備えるものとして以下の説明を行う。

【００２１】次に、図１を参照してマルチスライスＸ線
ＣＴ装置１の全体の動作を説明する。ガントリ回転機構
９は、走査ガントリ３に設けられた少なくともＸ線管３
１と検出器３５とを回転させる。テーブル駆動機構７
は、被検体Ｐを載置した図示されないテーブル（寝台天
板）を走査ガントリ３に設けられた検査孔へ水平移動さ
せることができる。この走査ガントリ３の回転とテーブ
ルの水平移動により被検体Ｐのヘリカルスキャンを行う
ことができるようになっている。

【００２２】オペレータは、操作コンソール２７に設け
られたスキャンパネル４３やキーボード４５等からスキ
ャン範囲、スキャン速度、スライス厚、Ｘ線管の管電
流、管電圧等のスキャン条件を設定する。このとき条件
設定に必要な情報は、画像表示装置２５を介して操作コ
ンソール２７に設けられたＣＲＴモニタ４１に表示され
る。

【００２３】スキャン条件が設定されると、ＣＰＵ１３
は、設定されたスキャン条件に従ってスキャンするよう
にスキャン制御部１１を制御する。スキャン制御部１１
は、高電圧発生装置５、テーブル駆動機構７、ガントリ
回転機構９、スイッチ回路３７、及びＤＡＳ３９を制御
してスキャンを制御する。

【００２４】このとき、スキャン制御部１１は、スイッ
チ回路３７に対してスイッチの接続状態を制御するモー
ド信号を送り、スイッチの接続状態を被検体の大きさに
合わせて切り換えを行い、検出器３５とＤＡＳ３９との
接続状態を最適化する。

【００２５】図２は、検出器３５とスイッチ回路３７と
ＤＡＳ３９との接続を説明する接続図である。図２にお
いて、検出器３５とＤＡＳ３９とを接続するスイッチ回
路３７には、図示しないスキャン制御部からのモード信
号であるモードＡ，モードＢが入力されている。検出器
３５の異なる位置に配置された２つのフォトダイオード
Ｄｉ、Ｄｉ’は、それぞれスイッチ回路３７を構成する
スイッチ素子であるＭＯＳ−ＦＥＴのＴｊ，Ｔｊ’を介
してＤＡＳ３９の１つのチャンネルであるＣＨｈに接続
されている。

【００２６】ＤＡＳ３９の各チャンネルは、それぞれ積
分器５１を備え、この複数の積分器５１の出力は、時分
割接続によりＦＰＡ（ｆｌｏａｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔ
ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）５３の入力に接続されている。そ
してＦＰＡ５３により増幅された信号は、ＡＤＣ５５に
よりアナログ／ディジタル変換されて、ディジタルデー
タとして画像処理プロセッサ２３に送られる。

【００２７】この図２において、モード信号のうちモー
ドＡが有効であり、モードＢが有効でない場合、Ｔｊが
導通し、Ｔｊ’が非道通となる。これにより、検出器３
５のＤｉがＤＡＳ３９のＣＨｈに接続され、その検出信
号が収集データとしてＡＤＣ５５によりディジタルデー
タに変換されて画像処理プロセッサ２３に送られる。

【００２８】この逆に、モード信号のうちモードＢが有
効であり、モードＡが有効でない場合、Ｔｊ’が導通
し、Ｔｊが非道通となる。これにより、検出器３５のＤ
ｉ’がＤＡＳ３９のＣＨｈに接続され、その検出信号が
収集データとしてＡＤＣ５５によりディジタルデータに
変換されて画像処理プロセッサ２３に送られる。

【００２９】このように、スキャン制御部１１からのモ
ード信号に従ってスイッチ回路３７は検出器３５の複数
の検出素子とＤＡＳ３９の一つのチャンネルとの接続を
切り換えることができる。

【００３０】図３は、スイッチ回路がどのような空間配
置の検出素子の信号を切り換えてＤＡＳに接続するかを
説明するための回路図である。説明の簡単化のために、
各列８ＣＨの４列からなる総チャンネル数３２の検出器
と、この検出器の総チャンネル数３２より少ない総チャ
ンネル数１６のＤＡＳとを接続するスイッチ回路をＭＯ
Ｓ−ＦＥＴで構成した例を示している。

【００３１】図３において、図示されない蛍光板により
Ｘ線強度の空間パターンが光の空間パターンに変換され
る。この光の空間パターンは、検出素子であるフォトダ
イオード群Ｄ1 ，Ｄ2 ，…，Ｄ32によって光電流に変換
される。各フォトダイオードＤi （ｉ＝１，２，…，３
２）のカソードは接地され、アノードは直接またはスイ
ッチ回路を構成するＭＯＳ−ＦＥＴであるＴj （ｊ＝
１，２，…，１６）を介してＤＡＳの入力チャンネルＣ
Ｈh （ｈ＝１，２，…，１６）に接続されている。

【００３２】検出器の各列は８個（８チャンネル）の検
出素子からなり、第１列はＤ１〜Ｄ８、第２列はＤ９〜
Ｄ１６、第３列はＤ１７〜Ｄ２４、第４列はＤ２５〜Ｄ
３２から構成されている。

【００３３】検出素子の列の両端部かつチャンネルの両
端部に位置するＤ１，Ｄ２，Ｄ７，Ｄ８，Ｄ２５，Ｄ２
６，Ｄ３１，Ｄ３２は、特にＤＡＳに接続されることは
なく、これらの検出素子は実装しなくてもよいものであ
る。

【００３４】また列の中央部である第２列と第３列のそ
れぞれ中央部のチャンネルであるＤ１１〜Ｄ１４，Ｄ１
９〜Ｄ２２は、直接ＤＡＳのＣＨ５〜ＣＨ８，ＣＨ９〜
ＣＨ１２に接続されている。

【００３５】またスイッチ回路には、上述の２つのモー
ド信号であるモードＡ，モードＢが入力されている。モ
ードＡは、中央部の列の周辺部のチャンネルの検出素子
群とＤＡＳとを接続するスイッチであるＴ５，Ｔ６，Ｔ
７，Ｔ８，Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２のゲートに接
続されている。モードＢは、周辺の列の中央部のチャン
ネルの検出素子群とＤＡＳとを接続するスイッチである
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５，Ｔ
１６のゲートに接続されている。

【００３６】このモードＡは、中央部の列の周辺部のチ
ャンネルの検出素子群をＤＡＳに接続するための信号で
ある。モードＢは、周辺の列の中央部のチャンネルをＤ
ＡＳに接続するための信号である。

【００３７】すなわち、大きい被検体を撮影する第１の
場合には、図１のスキャン制御部１１がモードＡをスイ
ッチ回路に出力する。これにより検出器のチャンネル数
を多くして検出素子列数を少なくするようにスイッチ回
路が検出器とＤＡＳとを接続することができる。

【００３８】この逆に、小さい被検体を撮影する第２の
場合には、図１のスキャン制御部１１がモードＢをスイ
ッチ回路に出力する。これにより検出器のチャンネル数
を少なくして検出素子列数を多くするようにスイッチ回
路が検出器とＤＡＳとを接続することができる。

【００３９】このように、スキャン制御部がモードＡ，
モードＢの各信号を出力することにより、検出器の列数
は少ないがチャンネル数の多い接続状態と、検出器の列
数は多いがチャンネル数の少ない接続状態とを切り換え
ることができる。

【００４０】以上の接続状態の切換を具体的な検出器の
列数とチャンネル数で説明する。例えば図４に示すよう
に、各列１０００ＣＨの８列からなる総チャンネル数８
０００ＣＨ（１０００ＣＨ×８列＝８０００ＣＨ）のマ
ルチスライスＣＴ用検出器を考える。そしてＤＡＳの総
チャンネル数を検出器の総チャンネル数の半分、つまり
４０００ＣＨとする。

【００４１】この検出器を備えたマルチスライスＸ線Ｃ
Ｔ装置を用いて大きな被検体を撮影する際には、スライ
ス方向の真ん中の４列の検出器出力４０００ＣＨ分をＤ
ＡＳに接続し、１０００ＣＨ×４列のデータ収集を行
う。

【００４２】また、小さな被検体を撮影する際には、各
列の中心部分の５００ＣＨづつをＤＡＳに接続し、５０
０ＣＨ×８列のデータ収集を行うように、検出器出力と
ＤＡＳの間にスイッチ回路を設ける。スイッチ回路とし
て使用するデバイスは、トランジスタ、ＦＥＴ等、検出
器からの微少電流の接続を切り替えられるものであれば
なんでもよい。また、ＤＡＳに接続されない検出器出力
は接地しておくことが望ましい。

【００４３】また接続が複雑となるが、真ん中の６列の
中心部分６６６ＣＨづつをＤＡＳに接続し、６６６ＣＨ
×６列のデータ収集を行うことも可能であり、仕様に応
じていろいろなバリエーションが考えられる。

【００４４】（第２実施形態）次に本発明の第２の実施
形態を説明する。第２実施形態においては、検出器以外
の構成要素は、第１実施形態と同様である。第１実施形
態で説明した検出器３５において、１０００ＣＨ×４列
もしくは、５００ＣＨ×８列以外の組み合わせを考えな
ければ、図５（ａ）で示すように、検出素子列の両端部
かつチャンネルの両端部に位置する（４隅）の検出素子
群は使用されることがない。これにより検出器のコスト
面でも無駄が生じるため、図５（ｂ）のように、この部
分はあらかじめ検出素子を設けない。

【００４５】（第３実施形態）次に本発明の第３の実施
形態を説明する。第３実施形態においては、スイッチ回
路３７による検出器３５とデータ収集装置３９との接続
が第１実施形態と異なるが、その他の構成は同様であ
る。すなわち、第１実施形態のモードＢにおいて、検出
器のチャンネル数を少なくして検出素子列数を多くする
ように接続して５００ＣＨ×８列のデータを収集した
が、本実施形態では、同じ５００ＣＨ×８列のデータ収
集を行う場合でも、図６のように中心の５００ＣＨでは
なく、片側に寄せた５００ＣＨ分がデータ収集装置に接
続されてデータ収集される。このように検出器中心では
なく片側に寄せたＣＨ群を用いるとハーフ検出器の構造
となり、解像度は落ちるが、中心の５００ＣＨを使用す
る場合よりも大きな被検体を撮影することが可能とな
る。なお、本実施の形態のモードＡにおいては、第１実
施形態のモードＡと同様の接続を行う。

【００４６】以上好ましい実施の形態について説明した
が、これらは本発明を限定するものではない。例えば、
検出器として蛍光体（シンチレータ）と光電変換素子を
用いるもの以外にも、セレン（Ｓｅ）等の半導体を用い
て直接Ｘ線を電荷に変換する検出器や、Ｘｅガス検出器
等を用いてもよい。なお、これらの検出器を用いる場合
には、その信号出力レベルに応じた耐電圧を有するスイ
ッチ素子を用いて、検出器とＤＡＳとを接続するスイッ
チ手段を構成する必要があることはいうまでもない。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｄ
ＡＳの回路規模を大幅に削減することが可能となり、Ｄ
ＡＳの小型化が可能になるとともに低価格化が可能とな
る。

【００４８】また、小さな被検体を撮影する際には、ス
ライス方向により広い範囲を一度に撮影することが可能
となるので撮影時間が短縮され、被検体のＸ線被爆量を
低減するとともに被検者の負担を軽減することができる
という効果がある。

【００４９】また本発明によれば、使用しない領域の検
出素子の実装を省略することができるので、検出器を低
価格化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマルチスライスＸ線ＣＴ装置のシ
ステム構成図である。

【図２】検出器、スイッチ回路及びデータ収集装置（Ｄ
ＡＳ）の接続を示す回路図である。

【図３】検出器とＤＡＳとを接続するスイッチ回路の構
成を示す回路図である。

【図４】第１の実施形態における検出器とＤＡＳとの接
続を示す説明図である。

【図５】第２の実施形態における検出器とＤＡＳとの接
続を示す説明図である。

【図６】第３の実施形態における検出器とＤＡＳとの接
続を示す説明図である。

【図７】従来のシングルスライス検出器における周辺Ｃ
Ｈ束ね接続を説明する図である。

【図８】従来のマルチスライス検出器におけるスライス
束ね接続を説明する図である。

【符号の説明】

１…マルチスライスＸ線ＣＴ装置、３…走査ガントリ、
５…高電圧発生装置、７…テーブル駆動機構、９…ガン
トリ回転機構、１１…スキャン制御部、１３…ＣＰＵ、
１５…磁気ディスク装置、１７…光ディスク装置、１９
…フロッピィディスク装置、２１…バス、２３…画像処
理プロセッサ、２５…画像表示装置、２７…操作コンソ
ール、３１…Ｘ線管、３３…コリメータ、３５…検出
器、３７…スイッチ回路、３９…データ収集装置（ＤＡ
Ｓ）、４１…ＣＲＴモニタ、４３…スキャンパネル、４
５…キーボード。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ複数のチャンネルを有する複数
   列の検出素子を含み第１の総チャンネル数を有する検出
   器と、第１の総チャンネル数より少ない第２の総チャン
   ネル数を有するデータ収集装置と、前記検出器と前記デ
   ータ収集装置との間に設けられたスイッチ手段と、を備
   えるマルチスライスＸ線ＣＴ装置であって、 大きい被検体を撮影する第１の場合には、チャンネル数
   を多くして検出素子列数を少なくするように前記スイッ
   チ手段が前記検出器と前記データ収集装置とを接続し、
   小さい被検体を撮影する第２の場合には、チャンネル数
   を少なくして検出素子列数を多くするように前記スイッ
   チ手段が前記検出器と前記データ収集装置とを接続する
   ことを特徴とするマルチスライスＸ線ＣＴ装置。
2. 【請求項２】 前記第１の場合には、前記検出素子列の
   中央付近の列のすべてのチャンネルを前記データ収集装
   置に接続し、 前記第２の場合には、すべての検出素子列の中央付近の
   チャンネルを前記データ収集装置に接続することを特徴
   とする請求項１記載のマルチスライスＸ線ＣＴ装置。
3. 【請求項３】 前記検出器の中央部の検出素子群は、前
   記スイッチ手段を介さずに直接前記データ収集装置に接
   続されることを特徴とする請求項１または請求項２記載
   のマルチスライスＸ線ＣＴ装置。
4. 【請求項４】 前記検出素子の列の両端部かつチャンネ
   ルの両端部の位置には、検出素子が実装されないことを
   特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載
   のマルチスライスＸ線ＣＴ装置。