JP4299806B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

この発明は、厚みを持って扇状に拡がるコーン（ｃｏｎｅ）状のＸ線ビーム（ｂｅａｍ）を照射し、この照射方向と概ね直交する面に２次元配列されるＸ線検出器によりこのＸ線ビームを検出するＸ線ＣＴ装置に関する。

近年、Ｘ線ＣＴ装置に用いられるＸ線検出器は、固体Ｘ線検出器の進歩に伴い、Ｘ線検出器の走査方向への多チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）化および厚み方向への多列化が進んでいる。例えば、チャネル方向のＸ線検出器は、１０００チャネル程度のものとなり、厚み方向のＸ線検出器は、数十列程度のものとなっている（例えば、特許文献１参照）。

こうした中で、Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線検出器で検出された電気信号を増幅し処理するデータ収集部に、多量の電子回路部分を必要とするようになっている。また、Ｘ線ＣＴ装置は、これら電子回路部分をガントリ（ｇａｎｔｒｙ）内の回転部に内蔵し、Ｘ線管およびＸ線検出器と共に回転しデータの収集を行っている。従って、データ収集部はコンパクト（ｃｏｍｐａｃｔ）であることが好ましく、すべてのＸ線検出器に一対一に対応する電子回路部分を備えることは、回転部への収納効率、さらにはコスト（ｃｏｓｔ）等の観点からも容易なことではない。

そこで、複数のＸ線検出器、例えばチャネル方向の２チャネルを電気的に接続して１つのチャネルとし、データ収集部の電子回路部分に接続することが行われる。これにより、Ｘ線検出器の数より少ない電子回路部分で、Ｘ線ＣＴ装置を用いた撮像を行うことができる。
特開２００３−１４４４２９号公報、（第６頁、図３）

しかしながら、上記背景技術によれば、撮像されたＸ線ＣＴ画像の分解能が劣化すると共に、多数存在しているＸ線検出器が有効に活用されない。すなわち、Ｘ線ＣＴ装置の分解能は、Ｘ線検出器のチャネル方向および厚み方向の大きさが大きくなるほど劣化するので、複数のチャネルを電気的に接続し等価的に大きなＸ線検出器とすることにより分解能の劣化が生じる。

また、Ｘ線ＣＴ装置は、小さなＸ線検出器が多数存在しているので、もともと高分解能の撮像を行うことができる。しかし、チャネル方向の２チャネルを電気的に接続することにより、この高分解能の撮像が制約されることにもなる。

特に、固体Ｘ線検出器の進歩により、Ｘ線検出器の多チャネル化および多列化が比較的容易に行われる一方で、データ収集部の電子回路部分は、上述した収納効率およびコストの観点から、増設することが容易でない。

これらのことから、Ｘ線検出器の電気信号を受信するデータ収集部の増設を抑えつつ、同時に分解能の劣化も軽微な複数の撮像を行うＸ線ＣＴ装置をいかに実現するかが重要となる。

この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、Ｘ線検出器の電気信号を受信するデータ収集部の増設を抑えつつ、同時に分解能の劣化も軽微な複数の撮像を行うＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、厚み方向に拡がるコーン状のＸ線ビームを照射するＸ線管と、前記Ｘ線ビームの照射方向と概ね直交する面に２次元配列され、前記Ｘ線ビームを検出し電気信号に変換するＸ線検出器と、前記電気信号の増幅を行う受信器を有するデータ収集部と、を備えるＸ線ＣＴ装置であって、前記データ収集部は、前記Ｘ線検出器および前記受信器を電気接続する配線をオンオフし、前記検出を行うＸ線検出器を選択するスイッチング部を有し、前記スイッチング部は、前記２次元配列されるＸ線検出器の面内にあって、前記厚み方向あるいは前記厚み方向と直交するチャネル方向のＸ線検出器位置を示す座標軸方向に、前記座標軸方向で隣接する２つのＸ線検出器を１つの複合検出器として動作させる電気接続を繰り返し行い、かつ前記繰り返しの位置が１つのＸ線検出器分だけ前記座標軸方向にずらされた電気接続を、前記座標軸方向と直交する直交軸方向に隣接するＸ線検出器間で行う複合検出器選択手段を有することを特徴とする。

この第１の観点による発明では、データ収集部は、Ｘ線検出器を選択するスイッチング部により、Ｘ線検出器および受信器を電気接続する配線をオンオフし、このスイッチング部は、複合検出器選択手段により、２次元配列されるＸ線検出器の厚み方向あるいは厚み方向と直交するチャネル方向のＸ線検出器位置を示す座標軸方向に、２つのＸ線検出器を１つの複合検出器として動作させる電気接続を繰り返し行い、かつ繰り返しの位置が１つのＸ線検出器分だけ座標軸方向にずらされた電気接続を、この座標軸方向と直交する直交軸方向に隣接するＸ線検出器間で行う。

また、第２の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第１の観点に記載の発明において、前記複合検出器選択手段が、前記座標軸方向を、前記チャネル方向とする第１の検出器選択手段を備えることを特徴とする。

また、第３の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第１または２の観点に記載の発明において、前記複合検出器選択手段が、前記座標軸方向を、前記Ｘ線ビームの厚みが存在する方向である列方向とする第２の検出器選択手段を備えることを特徴とする。

この第３の観点の発明では、複合検出器選択手段は、第２の検出器選択手段により、座標軸方向を列方向とする。
また、第４の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第１ないし３の観点のいずれか１つに記載の発明において、前記スイッチング部が、前記受信器の１つと、前記Ｘ線検出器の１つとを電気接続する第３の検出器選択手段を備えることを特徴とする。

この第４の観点の発明では、スイッチング手段は、第３の検出器選択手段により、受信器とＸ線検出器とを一対一に電気接続する。
また、第５の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第２、３および４の観点に記載の発明において、前記データ収集部が、前記第１〜３の検出器選択手段を切り換えて動作させる切換手段を備えることを特徴とする。

また、第６の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第５の観点に記載の発明において、前記切換手段が、コンベンショナルスキャンあるいはシネスキャンを行う際に、前記第３の検出器選択手段に切り換えることを特徴とする。

また、第７の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第５または６の観点に記載の発明において、前記切換手段が、前記コンベンショナルスキャンあるいは前記シネスキャンで行われるデータの同時収集をより広い撮像範囲で行う際に、前記第１あるいは前記第２の検出器選択手段に切り換えることを特徴とする。

また、第８の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第５ないし７の観点のいずれか１つに記載の発明において、前記切換手段が、ヘリカルスキャンを行う際に、前記第３の検出器選択手段に切り換えることを特徴とする。

また、第９の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第５ないし８の観点のいずれか１つに記載の発明において、前記切換手段が、前記ヘリカルスキャンデータで行われるデータの同時収集をより広い撮像範囲で行う際に、前記第１あるいは前記第２の検出器選択手段に切り換えることを特徴とする。

また、第１０の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第１ないし９の観点のいずれか１つに記載の発明において、前記Ｘ線検出器が、シンチレータを含むことを特徴とする。
この第１０の観点の発明では、Ｘ線検出器は、Ｘ線を光に変換する。

また、第１１の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第１ないし１０の観点のいずれか１つに記載の発明において、前記データ収集部が、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を含む回転部に収納されることを特徴とする。

また、第１２の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第１ないし１１の観点のいずれか１つに記載の発明において、前記スイッチング部が、前記オンオフを行うＦＥＴを備えることを特徴とする。

この第１２の観点の発明では、スイッチング部は、ＦＥＴにより、高速でオンオフを行う。
また、第１３の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第１ないし１２の観点のいずれか１つに記載の発明において、前記データ収集部が、前記Ｘ線検出器の数よりも少ない数の前記受信器を備えることを特徴とする。

この第１３の観点の発明では、データ収集部は、受信器の数を、Ｘ線検出器の数よりも少なくする。
また、第１４の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第４および１３の観点に記載の発明において、前記第３の検出器選択手段が、前記座標軸方向あるいは前記直交軸方向のいずれか一方で選択されるＸ線検出器の数を減らすことを特徴とする。

この第１４の観点の発明では、第３の検出器選択手段は、直交軸方向あるいは座標軸方向のいずれか一方を高分解能とする。
また、第１５の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第１ないし１４の観点のいずれか１つに記載の発明において、前記Ｘ線検出器が、前記座標軸方向に配列される各Ｘ線検出器の位置を、前記直交軸方向に同一位置とすることを特徴とする。

この第１５の観点の発明では、Ｘ線検出器の位置を、完全なマトリックス状に配置する。
また、第１６の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第１ないし１４の観点のいずれか１つに記載の発明において、前記Ｘ線検出器が、前記座標軸方向に等間隔に配置されるＸ線検出器の配列および前記配列を前記座標軸方向に前記等間隔の半分だけ移動した移動配列を、前記直交軸方向の１つ置きのＸ線検出器に対して交互に行うことを特徴とする。

この第１６の観点の発明では、座標軸方向に等間隔の半分だけ移動したＸ線検出器の移動配列を、直交軸方向に交互に繰り返し行う。
また、第１７の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第１６の観点に記載の発明において、前記Ｘ線検出器が、前記移動配列の前記座標軸方向の端部に、前記座標軸方向の長さが前記Ｘ線検出器の半分であるＸ線検出器を配設することを特徴とする。

この第１７の観点の発明では、Ｘ線検出器は、移動配列の座標軸方向の端部で、凸凹することを防止する。
また、第１８の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第１ないし１４の観点のいずれか１つに記載の発明において、前記Ｘ線検出器が、前記直交軸方向に等間隔に配置されるＸ線検出器の配列および前記配列を前記直交軸方向に前記等間隔の半分だけ移動した移動配列を、前記座標軸方向に隣接するＸ線検出器間で行うことを特徴とする。

この第１８の観点の発明では、直交軸方向に等間隔の半分だけ移動したＸ線検出器の移動配列を、座標軸方向に交互に繰り返し行う。
また、第１９の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第１８の観点に記載の発明において、前記Ｘ線検出器が、前記移動配列の前記直交軸方向の端部に、前記直交軸方向の長さが前記Ｘ線検出器の半分であるＸ線検出器を配設することを特徴とする。

この第１９の観点の発明では、Ｘ線検出器は、移動配列の直交軸方向の端部で、凸凹することを防止する。

以上説明したように、本発明によれば、データ収集部は、Ｘ線検出器を選択するスイッチング部により、Ｘ線検出器および受信器を電気接続する配線をオンオフし、このスイッチング部は、複合検出器選択手段により、２次元配列されるＸ線検出器の厚み方向あるいは厚み方向と直交するチャネル方向のＸ線検出器位置を示す座標軸方向に、２つのＸ線検出器を１つの複合検出器として動作させる電気接続を繰り返し行い、かつ繰り返しの位置が１つのＸ線検出器分だけ座標軸方向にずらされた電気接続を、この座標軸方向と直交する直交軸方向に隣接するＸ線検出器間で行うこととしているので、Ｘ線検出器よりも少ない数の受信器で、しかも分解能の劣化を軽微に抑えた広い撮像範囲でデータの同時収集を行うことができ、ひいては少ない受信器の低コストなＸ線ＣＴ装置で、オペレータの多様な要望に合致する様々な撮像を行うことができる。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるＸ線ＣＴ装置を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
まず、本実施の形態にかかるＸ線ＣＴ装置の全体構成について説明する。図１は、Ｘ線ＣＴ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。図１に示すように、本装置は、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）１０および操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を有する。

走査ガントリ１０は、Ｘ線管２０を有する。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）２２により、例えば、厚みを持って扇状に拡がり且つコーン状のＸ線ビームとなるように整形され、Ｘ線検出器２４に照射される。

Ｘ線検出器２４は、コーンビームＸ線の広がり方向にマトリックス（ｍａｔｒｉｘ）状に配列された複数のシンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）を有する。Ｘ線検出器２４は、複数のシンチレータをマトリックス状に配列した、幅のある多チャネルの検出器となっている。

Ｘ線検出器２４は、全体として、凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。Ｘ線検出器２４は、例えば無機結晶からなるシンチレータと光電変換器であるフォトダイオード（ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）等を組み合わせたものである。

Ｘ線検出器２４には、データ収集部２６が接続されている。データ収集部２６は、Ｘ線検出器２４の個々のシンチレータの検出情報を収集する。Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８によって制御される。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係およびコリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係については図示を省略する。コリメータ２２は、コリメータコントローラ３０によって制御される。

以上の、Ｘ線管２０からコリメータコントローラ３０までのものが、走査ガントリ１０の回転部３４に搭載されている。ここで、被検体あるいはファントム（ｐｈａｎｔｏｍ）は、回転部３４の中心に位置するボア（ｂｏｒｅ）２９内の撮影テーブル（ｔａｂｌｅ）４上に載置される。回転部３４は、回転コントローラ３６により制御されつつ回転し、Ｘ線管２０からＸ線を爆射し、Ｘ線検出器２４において被検体およびファントムの透過Ｘ線を、回転角度に応じた各ビュー（ｖｉｅｗ）ごとの投影情報として検出する。なお、回転部３４と回転コントローラ３６との接続関係については図示を省略する。

操作コンソール６は、データ処理装置６０を有する。データ処理装置６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等によって構成される。データ処理装置６０には、制御インタフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６２が接続されている。制御インタフェース６２は、走査ガントリ１０に接続されている。データ処理装置６０は、制御インタフェース６２を通じて走査ガントリ１０を制御する。

走査ガントリ１０内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０および回転コントローラ３６は、制御インタフェース６２を通じて制御される。なお、これら各部と制御インタフェース６２との個別の接続については図示を省略する。

データ処理装置６０には、また、データ収集バッファ（ｂｕｆｆｅｒ）６４が接続されている。データ収集バッファ６４は、走査ガントリ１０のデータ収集部２６に接続されている。データ収集部２６で収集されたデータがデータ収集バッファ６４を通じてデータ処理装置６０に入力される。

データ処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて収集した透過Ｘ線信号すなわち投影情報を用いて画像再構成を行う。データ処理装置６０には、また、記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は、データ収集バッファ６４に収集された投影情報や再構成された断層画像情報および本装置の機能を実現するためのプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）等を記憶する。

また、データ処理装置６０には、表示装置６８と操作装置７０がそれぞれ接続されている。表示装置６８は、データ処理装置６０から出力される断層画像情報やその他の情報を表示する。操作装置７０は、オペレータによって操作され、各種の指示や情報等をデータ処理装置６０に入力する。オペレータは表示装置６８および操作装置７０を使用してインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。なお、走査ガントリ１０、撮影テーブル４および操作コンソール６は、被検体あるいはファントムを撮影して断層画像を取得する。

図２は、Ｘ線管２０、Ｘ線検出器２４およびデータ収集部２６の立体的な配置を図示したものである。Ｘ線検出器２４は、Ｘ線管２０により生成されるコーン状のＸ線ビームを検出するシンチレータ４１、シンチレータ４１の発光を検出する光電変換器であるフォトダイオード４２および基盤４３を含む。

シンチレータ４１は、コーン状のＸ線ビームと対向する面に２次元配列され、Ｘ線が入射すると発光する。ここで、シンチレータ４１は、コーン状のＸ線ビームの厚み方向である列方向およびＸ線ビームの扇状の拡がり方向であるチャネル方向に、概ね６４列および１０００チャネル程度の数が配列される。

フォトダイオード４２は、基盤４３上に形成され、シンチレータ４１の発光を検出する。ここで、フォトダイオード４２は、複数チャネルに対応するものが基盤４３上に一体構造をなして形成され、図２の例では、４チャネルのフォトダイオード４２が一体構造を形成している。

データ収集部２６は、フレキシブルプリント（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔ）板４４、プリント（ｐｒｉｎｔ）板４５および電気ケーブル（ｃａｂｌｅ）４６を含む。フレキシブルプリント板４４は、フォトダイオード４２で検出したＸ線の電気信号をプリント板４５に伝送する。プリント板４５は、検出したＸ線の電気信号を増幅し、このアナログ（ａｎａｌｏｇ）信号をデジタル（ｄｉｇｉｔａｌ）信号に変換し、このデジタル信号を後段のデータ収集バッファ６４に転送する。

電気ケーブル４６は、プリント板４５の各プリント板とデータ収集バッファ６４を電気接続する。
図３は、データ収集部２６の構成を示すブロック図である。データ収集部２６は、スイッチング（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）部５１、受信部５２、Ａ／Ｄ変換部５３、通信部５４および切換手段５５を含む。なお、これら各部を構成する電子部品は、図２に示すプリント板４５上に配設される。

スイッチング部５１は、Ｘ線検出器２４と受信部５２を電気的に接続する。この電気的な接続では、例えばＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等が多数配列されたスイッチアッレイ（ｓｗｉｔｃｈ ａｒｒａｙ）が用いられ、高速に切り換えることのできる、コンパクトな構成とされる。また、スイッチング部５１は、複合検出器選択手段をなす第１の検出器選択手段５６および第２の検出器選択手段５７、並びに、第３の検出器選択手段５８を含む。なお、これらの構成については後に詳述する。

受信部５２は、フォトダイオード４２から出力される電気信号を増幅する、複数の受信器からなる。ここで、Ｘ線検出器２４は、概ね１０００×６４個程度のシンチレータ４１およびフォトダイオード４２からなるのに対して、受信部５２の受信器は、例えば、シンチレータ４１の数の半分程度にされる。従って、データ収集バッファ６４に収集されるデータサイズ（ｄａｔａ ｓｉｚｅ）は、この受信器の数により制限される。

Ａ／Ｄ変換部５３は、受信器で受信されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。通信部５４は、このデジタル信号を、例えばパラレル（ｐａｒａｌｌｅｌ）信号からシリアル（ｓｅｒｉａｌ）信号に変換し、高速でデータ収集バッファ６４に転送する。

切換手段５５は、制御インタフェース６２からの指示により、スイッチング部５１の第１の検出器選択手段５６、第２の検出器選択手段５７および第３の検出器選択手段５８の切り換えを行う。

つづいて第１の検出器選択手段５６、第２の検出器選択手段５７および第３の検出器選択手段５８の構成について説明する。なお、説明を簡略化するために、Ｘ線検出器２４は、図３に示す様なチャネル方向に１２チャネル、列方向に６列のマトリックス状のものとする。そして、チャネル方向のＸ線検出器位置を指定するパラメータをｉ，列方向のＸ線検出器の列位置を指定するパラメータをｒとする。

図４は、複合検出器選択手段をなす第１の検出器選択手段５６の構成を示す図である。図４（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、ｒ＋１列、ｒ列およびｒ−１列のチャネル方向のＸ線検出器２４、第１の検出器選択手段５６および受信部５２を図示したものである。ここで、列方向位置ｒは任意の列番号である。また、第１の検出器選択手段５６では、２次元配列されるＸ線検出器の位置を指定する座標軸方向はチャネル方向とされ、この座標軸方向と直交する直交軸方向は列方向とされる。

第１の検出器選択手段５６は、Ｘ線検出器２４と同数のスイッチおよびこれらスイッチを接続する電気配線からなり、スイッチがオンの際に、図４（Ａ）に示すｒ＋１列のＸ線検出器２４に対して、隣接する２つのチャネル、すなわちチャネル番号が１および２、３および４、５および６、・・・、１１および１２を電気的に接続し、複数の２つ一組の複合検出器とする。そして、これら電気的に接続された端子出力は、受信部５２の各受信器５９の入力とされる。

第１の検出器選択手段５６は、スイッチがオンの際に、図４（Ｂ）に示すｒ列のＸ線検出器２４に対して、ｒ＋１列と比較して１チャネルだけチャネル方向に移動した隣接する２つのチャネル、すなわちチャネル番号が２および３、４および５、６および７、・・・、１０および１１を電気的に接続し、複数の２つ一組の複合検出器とする。そして、これら電気的に接続された端子出力は、受信部５２の各受信器５９の入力とされる。

第１の検出器選択手段５６は、スイッチがオンの際に、図４（Ｃ）に示すｒ−１列のＸ線検出器２４に対して、図４（Ａ）と同様の隣接する２つのチャネル、すなわちチャネル番号が１および２、３および４、５および６、・・・、１１および１２を電気的に接続し、複数の２つ一組の複合検出器２５とする。そして、これら電気的に接続された端子出力は、受信部５２の各受信器５９の入力とされる。以下同様に、列方向の列が移動するごとに、電気的に接続されるチャネル方向の配列は、１つのＸ線検出器位置分だけ電気的な接続が移動される。

また、第１の検出器選択手段５６のスイッチは、図示しない切換手段５５からの制御信号により、すべて同期してオンオフされる。
図５は、複合検出器選択手段をなす第１の検出器選択手段５６により形成される複合検出器２５のチャネル方向および列方向の２次元配列を示す図である。複合検出器２５は、チャネル方向に２つのＸ線検出器２４を組み合わせた構造を有し、かつ列方向の列が異なるごとに、チャネル方向の複合検出器２５の繰り返しピッチを半分だけ、チャネル方向に移動する。

図６は、複合検出器選択手段をなす第２の検出器選択手段５７の構成を示す図である。図６（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、ｉ＋１チャネル、ｉチャネルおよびｉ−１チャネルの列方向のＸ線検出器２４、第２の検出器選択手段５７および受信部５２を図示したものである。ここで、チャネル方向位置ｉは任意のチャネル番号である。また、第２の検出器選択手段５７では、２次元配列されるＸ線検出器の位置を指定する座標軸方向は列方向とされ、この座標軸方向と直交する直交軸方向はチャネル方向とされる。

第２の検出器選択手段５７は、Ｘ線検出器２４と同数のスイッチおよびこれらスイッチを接続する電気配線からなり、スイッチがオンの際に、図６（Ａ）に示すｉ＋１チャネルのＸ線検出器２４に対して、隣接する２つの列、すなわち列番号が１および２、３および４、５および６を電気的に接続し、複数の２つ一組の複合検出器とする。そして、これら電気的に接続された端子出力は、受信部５２の各受信器５９に入力される。

第２の検出器選択手段５７は、スイッチがオンの際に、図６（Ｂ）に示すｉチャネルのＸ線検出器２４に対して、ｉ＋１チャネルと比較して１列だけ列方向に移動した隣接する２つの列、すなわちロー番号が２および３、４および５を電気的に接続し複数の２つ一組の複合検出器とする。そして、これら電気的に接続された端子出力は、受信部５２の各受信器５９に入力される。

第２の検出器選択手段５７は、スイッチがオンの際に、図６（Ｃ）に示すｉ−１チャネルのＸ線検出器２４に対して、図６（Ａ）と同様に隣接する２つの列、すなわち列番号が１および２、３および４、５および６を電気的に接続し複数の２つ一組の複合検出器とする。そして、これら電気的に接続された端子出力は、受信部５２の各受信器５９に入力される。以下、チャネルが移動するごとに、電気的に接続する列方向のＸ線検出器位置を１つだけ移動して複合検出器とする。

図７は、複合検出器選択手段をなす第２の検出器選択手段５７により形成される複合検出器２７のチャネル方向および列方向の２次元配列を示す図である。複合検出器２７は、列方向に隣接する２つのＸ線検出器２４を組み合わせた構造を有し、かつチャネルが異なるごとに、列方向の複合検出器２７の繰り返しピッチを半分だけ、列方向に移動する。

また、第２の検出器選択手段５７のスイッチは、図示しない切換手段５５からの制御信号により、すべて同期してオンオフされる。
図８は、第３の検出器選択手段５８の構成を示す図である。図８（Ａ）は、チャネル方向のＸ線検出器２４、第３の検出器選択手段５８および受信部５２を図示したものである。ここで、列方向位置ｒは任意の列番号で、本構成の列による違いはない。第３の検出器選択手段５８は、スイッチがオンされる際に、１つのチャネルを受信部５２の各受信器５９の入力とする。図８（Ａ）の例では、チャネル番号が４，５，６，７，８および９のＸ線検出器２４が、受信部５２の各受信器５９に入力される。

図８（Ｂ）は、第３の検出器選択手段５８により選択されたＸ線検出器２４のチャネル方向および列方向の２次元配列を示す図である。図８（Ｂ）の斜線で示す部分のＸ線検出器２４が、受信を行い投影情報の取得を行う。

なお、第３の検出器選択手段５８は、Ｘ線検出器２４と受信部５２の増幅器が一対一に対応していれば良く、例えば列方向の列数を減らし、チャネル方向のチャネル数を増やす様な接続とすることもできる。

図９は、列数を減らしチャネル方向のＸ線検出器２４をすべて用いた第３の検出器選択手段５８の構成を示す図である。図９（Ａ）は、列方向のＸ線検出器２４、第３の検出器選択手段５８および受信部５２を図示したものである。ここで、チャネル方向位置ｉは任意のチャネル番号で、本構成のチャネル番号による違いはない。第３の検出器選択手段５８は、スイッチがオンされる際に、１つの列が受信部５２の各受信器５９の入力とされる。図９（Ａ）の例では、チャネル番号が３，４および５のＸ線検出器２４が、受信部５２の各受信器５９に入力される。

図９（Ｂ）は、第３の検出器選択手段５８により選択されたＸ線検出器２４のチャネル方向および列方向の２次元配列を示す図である。図９（Ｂ）の斜線で示す部分のＸ線検出器２４が、受信を行い投影情報の取得を行う。また、第３の検出器選択手段５８は、さらにこれら複数の接続を共有することもできる。

つぎに、本実施の形態にかかるＸ線ＣＴ装置の動作について図１０を用いて説明する。図１０は、Ｘ線ＣＴ装置の動作を示すフローチャートである。まず、オペレータは、被検体をボア２９の中心近傍の載置する（ステップＳ９０１）。その後、オペレータは、Ｘ線検出器２４の選択を行う（ステップＳ９０２）。ここで、オペレータは、操作装置７０を介して切換手段５５を操作し、データ収集部２６の第１の検出器選択手段５６、第２の検出器選択手段５７あるいは第３の検出器選択手段５８を、撮像目的に応じて選択する。

第１の検出器選択手段５６が選択される場合には、チャネル方向の２つのＸ線検出器２４を組み合わせて複合検出器２５とし、受信部５２に存在する受信器５９の２倍の数のチャネル方向のＸ線検出器２４を撮像に用いる。そして、第１の検出器選択手段５６は、少ない受信器５９で、チャネル方向の広い撮像範囲に渡るデータの同時収集を行うことができる。また、同時に奥行きを示す列方向で、複合検出器２５の位置を繰り返しピッチの半分だけ移動しているので分解能劣化を軽微なものとする。

図１１は、第１の検出器選択手段５６を用いて撮像を行った場合に、Ｘ線管２０から照射されるＸ線が複合検出器２５で検出される際の投影ラインを図示したものである。なお、参考のためｒ＋１列の複合検出器２５およびｒ列の複合検出器２５の配列を、図中に平面展開して示した。

図１１では、図４に示した様にｒ列およびｒ＋１列の複合検出器２５は、チャネル方向の繰り返しピッチの半分だけ位置が移動しているので、ｒ列およびｒ＋１列の投影ラインの位置が半ピッチ移動したものとなる。このことは、投影情報のチャネル方向の分解能を向上する効果があり、アキシャル断面画像の分解能劣化を軽微なものとする。

第２の検出器選択手段５７が選択される場合には、列方向の２つのＸ線検出器２４を組み合わせて複合検出器２７とし、受信部５２に存在する増幅器の２倍の数の列方向のＸ線検出器２４を撮像に用いて、少ない受信器５９で、列方向の広い撮像範囲に渡るデータの同時収集を行うことができる。また、同時に、チャネル方向で、複合検出器２７の位置を繰り返しピッチの半分だけ移動しているので、図１１に示したのと同様に理由により、分解能劣化を軽微なものとする。

第３の検出器選択手段５８が選択される場合には、Ｘ線検出器２４と受信部５２の受信器５９が一対一に対応しており、撮像範囲は狭くなるもののＸ線の受光面が複合検出器２５あるいは２７と比較して小さくなり高い分解能の撮像が行われる。

図１０に戻り、その後、オペレータは、スキャンを行う（ステップＳ９０３）。なお、上述した第１の検出器選択手段５６、第２の検出器選択手段５７および第３の検出器選択手段５８は、ヘリカルスキャン（Ｈｅｌｉｃａｌ Ｓｃａｎ）、コンベンショナルスキャン（Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ Ｓｃａｎ）、シネスキャン（Ｃｉｎｅ Ｓｃａｎ）等と組み合わせ、オペレータの目的とする画像の取得を行う。

例えば、ヘリカルスキャンを行う場合には、第１の検出器選択手段５６を選択することにより、チャネル方向の分解能劣化を軽微に抑えつつ、厚み方向である列方向に２倍の列数の撮像を行い、一方第３の検出器選択手段５８を選択することにより、列数は減少するもののチャネル方向に高い分可能の画像が取得される。

さらに、コンベンショナルスキャンを行う場合には、第１の検出器選択手段５６を選択することにより、チャネル方向の分解能劣化を軽微に抑えつつ、厚み方向である列方向に２倍の列数の撮像を行う。あるいは、第２の検出器選択手段５７を選択することにより、チャネル方向の分解能劣化を軽微に抑えつつ、列方向に高い分可能の画像を取得する。

その後、オペレータは、取得した画像を表示し（ステップＳ９０４）、本処理を終了する。
上述してきたように、本実施の形態では、スイッチング部５１により、チャネル方向あるいは列方向のＸ線検出器２４を２つ一組として動作する配列を行い、チャネル方向あるいは列方向に１つ分のＸ線検出器２４だけ移動したこの配列を、列方向あるいはチャネル方向に交互に繰り返すこととしているので、受信器５９の数が少ない場合にも、分解能劣化を軽微に抑えつつ、広い撮像範囲に渡るデータの同時収集を行うことができ、ひいては高分解能の撮像と切り換え使用することにより、オペレータの目的とする画像により合致した撮像を行うことができる。

また、本実施の形態では、Ｘ線検出器２４は、図２に示す様にチャネル方向および列方向にマトリックス状に２次元配列されるものとしたが、チャネル方向あるいは列方向に半ピッチずらしたＸ線検出器２４を、列方向あるいはチャネル方向に１つ置きに繰り返し配置することもできる。図１２は、チャネル方向に半ピッチずれたＸ線検出器の移動配列を、列方向に１つ置きに繰り返し配置したＸ線検出器３１の例である。この様にすることで、Ｘ線検出器３１は、上述した第３の検出器選択手段５８が選択される場合に、チャネル方向の分解能をさらに高いものとすることができる。一方、上述した第１の検出器選択手段５６が選択される場合には、チャネル方向の分解能劣化を抑える効果は、マトリックス状に配列した場合と比較して小さなものとなる。

また、図１２に示すＸ線検出器３１は、チャネル方向端部に半ピッチの大きさのＸ線検出器を充填することを、列方向の１つ置きＸ線検出器に繰り返し行い、Ｘ線検出器３１を完全な矩形とし製造を行い易いものとしている。

Ｘ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。 実施の形態のＸ線管、Ｘ線検出器およびデータ収集部を示す外観図である。 実施の形態のデータ収集部を示すブロック図である。 実施の形態の第１の検出器選択手段を示すブロック図である。 第１の検出器選択手段によるＸ線検出器の選択を示す説明図である。 実施の形態の第２の検出器選択手段を示すブロック図である。 第２の検出器選択手段によるＸ線検出器の選択を示す説明図である。 実施の形態の第３の検出器選択手段を示すブロック図および説明図である（その１）。 実施の形態の第３の検出器選択手段を示すブロック図および説明図である（その２）。 実施の形態のＸ線ＣＴ装置の動作を示すフローチャートである。 第１の検出器選択手段による分解能劣化の軽減を示す説明図である。 ２次元配列されるＸ線検出器の別の配列の例を示す配列図である。

符号の説明

４ 撮影テーブル
６ 操作コンソール
１０ 走査ガントリ
２０ Ｘ線管
２２ コリメータ
２４、３１ Ｘ線検出器
２５、２７ 複合検出器
２６ データ収集部
２８ Ｘ線コントローラ
２９ ボア
３０ コリメータコントローラ
３４ 回転部
３６ 回転コントローラ
４１ シンチレータ
４２ フォトダイオード
４３ 基盤
４４ フレキシブルプリント板
４５ プリント板
４６ 電気ケーブル
５１ スイッチング部
５２ 受信部
５３ Ａ／Ｄ変換部
５４ 通信部
５５ 切換手段
５６ 第１の検出器選択手段
５７ 第２の検出器選択手段
５８ 第３の検出器選択手段
５９ 受信器
６０ データ処理装置
６２ 制御インタフェース
６４ データ収集バッファ
６６ 記憶装置
６８ 表示装置
７０ 操作装置

Claims (7)

1. 厚み方向に拡がるコーン状のＸ線ビームを照射するＸ線管と、
   前記Ｘ線ビームの照射方向と概ね直交する面に、前記厚み方向と前記厚み方向に直交するチャネル方向に２次元配列され、前記Ｘ線ビームを検出し電気信号に変換する複数のＸ線検出器と、
   前記電気信号の増幅を行う受信器を有するデータ収集部と、
   を備えるＸ線ＣＴ装置であって、
   前記データ収集部は、
   前記Ｘ線検出器の数よりも少ない数の前記受信器を備え、
   前記Ｘ線検出器および前記受信器を電気接続する配線をオンオフし、前記検出を行うＸ線検出器を選択するスイッチング部であって、前記チャネル方向に隣接する２つのＸ線検出器を１つの複合検出器として動作させる電気接続であって、厚み方向に隣接するＸ線検出器間で１つのＸ線検出器分だけ前記チャネル方向にずらされた電気接続を行う第１の検出器選択手段と、前記厚み方向に隣接する２つのＸ線検出器を１つの複合検出器として動作させる電気接続であって、チャネル方向に隣接するＸ線検出器間で１つのＸ線検出器分だけ前記厚み方向にずらされた電気接続を行う第２の検出器選択手段とを有するスイッチング部と、
   前記第１の検出器選択手段と第２の検出器選択手段とを切り換えて動作させる切換手段と
   をさらに備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記スイッチング部は、前記受信器の１つと、前記Ｘ線検出器の１つとを電気接続する第３の検出器選択手段をさらに備え、
   前記切換手段は、前記第１〜３の検出器選択手段を切り換えて動作させるものであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記複数のＸ線検出器の数が、前記受信器の２倍の数であることを特徴とする請求項１または２に記載ののＸ線ＣＴ装置。
4. 前記第３の検出器選択手段は、前記複数のＸ線検出器の前記厚み方向と前記チャネル方向のＸ線検出器の数に対し、前記厚み方向と前記チャネル方向のいずれか一方のＸ線検出器の数を減らして電気接続するものであることを特徴とする請求項２および３に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記Ｘ線検出器は、シンチレータを含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記データ収集部は、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を含む回転部に収納されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記スイッチング部は、前記オンオフを行うＦＥＴを備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。

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