JP4408639B2

JP4408639B2 - マルチスライスｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP4408639B2
Application number: JP2003061043A
Authority: JP
Inventors: 幸夫熊谷
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2023-03-07
Also published as: JP2004267402A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線減衰測定による医学的画像を作るために使用されるX線CT装置に係り、特に同時に複数スライスの画像計測を行うことができるマルチスライスX線CT装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
X線CT装置は、被検体を中心にして対向して配置されたX線源とX線検出器を円周方向に回転させながら、X線源からX線を被検体に向かって放射し、前記X線源と対向して円弧状に複数の検出素子を配置させたX線検出器によって、被検体を透過して減弱したX線量を検出し、その検出した減弱データより画像再構成演算を行って、被検体の体軸と垂直な断面の断層像を得るものである。
【０００３】
近年では、装置のスループット向上のために検査時間の短縮化などが望まれており、これまでチャンネル方向に一次元的に多数のX線検出素子が配列されていたX線検出器を、スライス方向にも複数列配置することにより、1回のスキャンの間に複数のスライス分のX線量データを計測することができるマルチスライス型X線検出器を備えたX線CT装置が実用化されている（例えば、特許文献1参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開2000-316841号公報
【０００５】
本従来技術では、スライス方向に複数列の検出素子をスイッチ回路にて切り替え、必要とする複数のスライス、叉は所望の厚みを有したスライスに対して1回のスキャンで計測する方法が開示されている。スイッチ回路にて必要とされるスライス厚さに加算された出力信号は、その後、後段の増幅器にて増幅され、ADC（アナログ−デジタル変換器）でアナログ−デジタル変換され、画像処理部に送られ画像再構成処理される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この増幅器において増幅される信号の増幅率は、最大スライス厚さ計測における最大出力信号においても、ADCでデータがオーバーフローしないような増幅率に決められていた。例えば、10mmスライスにおいて計測される最大出力信号を1.4μAとした場合、分解能20ビットのADCを用いた場合の最大の階調を1.4μAと増幅率を合せると、最下位ビット（1LSB）あたり1.34pAであった。しかし、同じ増幅率で1.25mmスライスを計測する場合、最大出力は概ね0.175μAであるが、これでは20ビットのADC中、17ビットしか使っていないことになる。これでは、薄いスライスの撮影に対して最適な増幅率が設定されているとは言えず、S/Nの良い画像を得る上で不利だった。
【０００７】
本発明の目的は、計測するスライス厚に応じて、最適な増幅率設定ができ、そのことによりどのようなスライス厚さにおいても取得される画像のS/Nが良いマルチスライスX線CT装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、X線源と、シンチレータと光検出素子とを組み合わせたX線検出素子を前記X線源の焦点を中心とする円弧状に複数個配列（この配列方向を以下、チャンネル方向という）したX線検出素子列を、チャンネル方向と直交する方向（以下、スライス方向という）に複数列が配列された2次元のX線検出器と、前記スライス方向に複数列配列された2次元のX線検出器より、任意のスライス方向の1列以上の列数を1個以上選択する選択手段と、該選択された1列以上の列数が複数である場合には、同じチャンネル位置のX線検出素子からの信号を合成する合成手段と、該合成された信号を増幅する増幅手段と、該増幅された信号から被検体のスライス画像を再構成する画像再構成手段を備えたマルチスライスX線CT装置において、前記選択手段で選択した列数に従って、前記増幅手段において信号を増幅する際の増幅率を切り替える手段を備えたことを特徴とするマルチスライスX線CT装置によって達成される。
【０００９】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に沿って具体的に説明する。
図1に、本発明に係るマルチスライスX線CT装置の全体構成を示す。マルチスライスX線CT装置は、スキャナ45、操作卓46、画像処理装置（画像処理ユニットともいう）47の3つのユニットから構成されている。スキャナ45には中心部にスキャナ回転板35が回転自在に支持されている。スキャナ回転板35には、中央に設けられた開口部41を挟んで、X線管36とX線検出器38が対向して搭載されている。操作卓46にはキーボード54、スキャン条件設定回路55、画像表示装置53などが含まれ、スキャナ45の制御や被検体42のスライス画像の表示などを行う。操作卓46のキーボード54から入力されたスキャナ45のスキャン条件は、スキャン条件設定回路55に入力される。本実施例では、スキャン条件の中のスライス厚さに関する情報に基づいて、スライス構成信号（スライス厚さ×スライス数を示す情報）65がスキャナ45に送られる。
【００１０】
スライス構成信号65は、スキャナ45のスキャナ制御回路48で受信され、ここでスライス構成信号65に基づきコリメータ開口制御信号67と検出器スイッチ切替制御信号68が生成される。それぞれの信号67，68はX線ビームコリメータ49とX線検出器38に送られ、スキャン条件に従って、X線ビームのスライス厚さとX線検出器38内でのスライス方向のX線検出素子の出力信号を切り替えるスイッチ回路の切替条件が設定される。X線検出器38からの出力は増幅回路40で増幅後、アナログ−デジタル変換されて、複数スライス分の計測データ69として画像処理装置47に送られる。
【００１１】
画像処理装置47には、画像再構成回路50、画像加算回路51、磁気ディスク装置52などが含まれる。この画像処理装置47では、スキャナ45から送られた計測データ69を画像再構成回路50によりX線検出器38のX線検出素子のスライス方向の配列に対応した複数のスライス位置のスライス画像を作成し、さらにこの複数のスライス画像は、画像表示装置53に送られるとともに、磁気ディスク装置52などの記憶装置に格納される。
【００１２】
次に、本発明に係るマルチスライスX線CT装置の第一の実施形態におけるチャンネル方向の一列におけるX線検出系の詳細なブロック図を図2に示す。1は入射X線、2はX線検出ユニット、3は増幅回路ユニット、4は画像処理ユニットである。X線検出ユニット2は、スライス方向に16列から成るX線検出素子5a〜5pと、第1段目のスイッチ回路6より成る。第1段目のスイッチ回路6は、各X線検出素子で得られた信号を2つ叉は4つのように信号を合成するためのものである。図2は5mmスライス像を4つ出力する場合を例示したものであり、X線検出素子5a〜5d，5e〜5h，5i〜5l，5m〜5pでの信号は合成（加算）され出力されている。増幅回路ユニット3は、第2段目のスイッチ回路7と、計測するスライス厚さの違いに合せて増幅率設定の違う複数個の増幅器を配置した増幅器列8と、A/D変換器9より成る。また、画像処理ユニット4は、画像再構成回路50より成る。これらより、4つのイメージImg1〜Img4が得られる。ここで、図2は5mmスライス撮影の場合の例であるが、その他に1.25mmスライスや2.5mmスライス、3.75mmスライス、7.5mmスライス、10mmスライス撮影も可能である。例えば1.25mmスライスの場合には、5g〜5jを含むX線検出素子列のみを用い4つのイメージを得る。2.5mmスライスの場合には、5e〜5lのX線検出素子列を2つずつ組み合わせて、4つのイメージを得る。3.75mmスライスの場合には、5c〜5nのX線検出素子列を3つずつ組み合わせて、4つのイメージを得る。7.5mmスライスの場合には、5c〜5hと5i〜5nを合成して、2つのイメージを得る。10mmスライスの場合には、5a〜5hと5i〜5pを合成して、2つのイメージを得る。このような信号の合成は、第1段目のスイッチ回路6を用いて行う。
【００１３】
本実施形態では、異なるスライス厚さの違いに応じて増幅器の最適な増幅率設定を行うために、第2のスイッチ回路7と各スライス厚さの違いに合せて増幅率設定の異なる複数個の増幅器を配置した増幅器列8を用意した。増幅率設定の違う複数個の増幅器は、1.25mmスライス用、2.5mmスライス用、3.75mmスライス用、5mmスライス用、7.5mmスライス用、10mmスライス用から成り、この6種類を第2のスイッチ回路により切り替えることにより増幅率設定が最適となる。ただし、上述のように7.5mmスライスと10mmスライスの場合は、最大2スライスしかスキャンできないので、図示したように中央側の2回路は6種類の増幅率設定を持ち、外側の2回路は4種類の増幅率設定のみ持てばよい。本実施形態によれば、計測するスライス厚に応じて、最適な増幅率設定ができるので、そのことによりA/D変換器のもつ入力範囲を有効に使うことができ、その結果、どのようなスライス厚においても取得される画像のS/Nが良くなる。
【００１４】
次に、本発明に係る第二の実施形態において、増幅器としてコンデンサを用いた積分回路を採用した場合の例を図3に示す。本実施形態では、スライス厚さの種類が6パターンであるに合せて、容量の異なるコンデンサを6種類用意した。14は検出器出力、15は増幅器、12−c1〜12−c6は容量の違う6種類のコンデンサ、13−1〜13−6は各コンデンサに対応させたスイッチであり、検出器スイッチ切替制御信号68により制御される。用いるコンデンサを検出器スイッチ切替制御信号68により切り替えれば、6種類の増幅率を設定することができる。従って本実施形態においても、計測するスライス厚に応じて、最適な増幅率設定ができるので、そのことによりA/D変換器のもつ入力範囲を有効に使うことができ、その結果、どのようなスライス厚においても取得される画像のS/Nが良くなる。ただし、スライス厚さの種類が6パターンあるので、コンデンサを6種類用意してもよいが、3種類のコンデンサを組み合わせて容量の異なる組み合わせを6パターン作ることも可能である。次に、本発明に係る第三の実施形態において、3種類のコンデンサを組み合わせて6パターン作る例を図4に示す。3種類のコンデンサの容量が12−c7は大、12−c8は中、12−c9は小とすれば、最大スライス厚さ10mmの時はすべてのコンデンサを用いることにより、次にスライス厚さの大きい7.5mmの時は12−c7，12−c8の2つのコンデンサを用いることにより、また、最小のスライス厚さ1.25mmの時は一番小さい容量のコンデンサ12−c10を用いる等といった切り替えを行えば、3種類のコンデンサにより6通りの増幅率設定をすることが可能である。従って本実施形態においても、計測するスライス厚に応じて、最適な増幅率設定ができるので、そのことによりA/D変換器のもつ入力範囲を有効に使うことができ、その結果、どのようなスライス厚においても取得される画像のS/Nが良くなる。
【００１５】
次に、第四に係る第四の実施形態において、プログラマブルゲインアンプ（可変ゲインアンプ）を用いた例を図5に示す。16はプログラマブルゲインアンプである。本実施形態においても、プログラマブルゲインアンプ16の増幅率を検出器スイッチ切替制御信号68を用い変化させることにより、スライス厚さに応じて増幅率設定を変更することも可能である。従って本実施形態においても、計測するスライス厚に応じて、最適な増幅率設定ができるので、そのことによりA/D変換器のもつ入力範囲を有効に使うことができ、その結果どのようなスライス厚においても取得される画像のS/Nが良くなる。
【００１６】
以上の実施形態によれば、計測するスライス厚に応じて、最適な増幅率設定ができるので、そのことによりA/D変換器のもつ入力範囲を有効に使うことができ、その結果、どのようなスライス厚においても取得される画像のS/Nが良くなった。
【００１７】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施できるものとする。例えば、上記実施形態はA/D変換器の外に増幅器を設け、その増幅器の増幅率を変えるものであるが、A/D変換器のIc内に同様の機能を設けることも可能である。また、複数の入力範囲を持つA/D変換器もあり、この複数の入力端のどれを用いるかをスライス厚に応じて切り替えることによって、S/N向上の作用を持たせることも可能である。また、上記実施形態は16列にスライス方向を分割させたマルチスライスX線CT装置の例であったが、この検出素子の列数の異なるマルチスライスX線CT装置にも本発明を適用可能であることは言うまでもない。また、あまり最大スライス厚さと最小スライス厚さに最大出力信号の差が無い場合などには、増幅率設定の数を少なくし、たとえば2つの増幅率設定をつくり、各スライス厚さを大きい場合と小さい場合とで簡易に振り分けることも可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上、本発明のマルチスライスX線CT装置によれば、計測するスライス厚に応じて、最適な増幅率設定ができ、そのことによりどのようなスライス厚さにおいても取得される画像のS/Nが良いマルチスライスX線CT装置を提供することが可能となった。
【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装置の全体構成。
【図２】本発明に係るマルチスライスX線CT装置の第一の実施形態におけるチャンネル方向の一列におけるX線検出系の第一の実施形態における詳細なブロック図。
【図３】第二の実施形態における増幅率切り替えの回路図。
【図４】第三の実施形態における増幅率切り替えの回路図。
【図５】第四の実施形態における増幅率切り替えの回路図。
【符号の説明】
５ａ〜５ｐ…X線検出素子
６…第1段目のスイッチ回路
７…第2段目のスイッチ回路
８…増幅器列

Claims

Ｘ線源と、シンチレータと光検出素子とを組み合わせたＸ線検出素子を前記Ｘ線源の焦点を中心とする円弧状に複数個配列（この配列方向を以下、チャンネル方向という）したＸ線検出素子列を、チャンネル方向と直交する方向（以下、スライス方向という）に複数列が配列された２次元のＸ線検出器と、前記スライス方向に複数列配列された２次元のＸ線検出器より、任意のスライス方向の１列以上の列数を１個以上選択する選択手段と、該選択された１列以上の列数が複数である場合には、同じチャンネル位置のＸ線検出素子からの信号を合成する合成手段と、該合成された信号を増幅する増幅手段と、該増幅された信号から被検体のスライス画像を再構成する画像再構成手段と、
前記選択手段によって選択された列数により形成されるスライス厚さに従って、前記増幅手段において信号を増幅する際の増幅率を切り替える増幅率切替手段を備えたマルチスライスＸ線ＣＴ装置において、
前記増幅率切替手段は、増幅率設定数が前記スライス方向の中央側では外側よりも多いことを特徴とするマルチスライスＸ線ＣＴ装置
前記増幅率切替手段は、前記スライス厚さに対応した増幅率を設定するためのそれらのスライス厚に対応した容量を具備したキャパシタを有することを特徴とする請求項１に記載のマルチスライスＸ線ＣＴ装置。
前記増幅率切替手段は、前記スライス厚さに対応した増幅率を設定するためのそれらのスライス厚に対応して増幅率を可変するプログラマブルゲインアンプを有することを特徴とする請求項１に記載のマルチスライスＸ線ＣＴ装置。
前記増幅率切替手段が複数のキャパシタを具備しており、前記スライス厚さに対応した増幅率を設定するためのそれらのスライス厚に対応して前記複数のキャパシタの組み合わせを切り替える手段を有することを特徴とする請求項１に記載のマルチスライスＸ線ＣＴ装置。