ＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置、キャリブレーション装置のキャリブレーション方法、並びＣＴ装置のキャリブレーション方法
【課題】 コストが低いキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法、ＣＴ装置のキャリブレーション方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 ＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置は分割窓、分割窓フレーム、本体フレーム及びスプリングを備える。分割窓フレームは分割窓を支持し、スプリングは一端が分割窓フレームに接続され、他端が本体フレームに接続される。ＣＴ装置のキャリブレーション方法は、回転平面の校正を行い、窓でのビームの校正を行い、Ｘ線管が冷やされた後検出器とＸ線管の焦点とをアライメントし、コリメータと検出器とをｘ軸方向でアライメントし、ｚ軸方向でコリメータを校正し、ｚ軸方向でコリメータが校正されて得られたＸ線管の焦点がｚ軸方向での偏移量に基づいて、偏移量が０になるまでに上述のステップを順に繰り返す。
【解決手段】 ＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置は分割窓、分割窓フレーム、本体フレーム及びスプリングを備える。分割窓フレームは分割窓を支持し、スプリングは一端が分割窓フレームに接続され、他端が本体フレームに接続される。ＣＴ装置のキャリブレーション方法は、回転平面の校正を行い、窓でのビームの校正を行い、Ｘ線管が冷やされた後検出器とＸ線管の焦点とをアライメントし、コリメータと検出器とをｘ軸方向でアライメントし、ｚ軸方向でコリメータを校正し、ｚ軸方向でコリメータが校正されて得られたＸ線管の焦点がｚ軸方向での偏移量に基づいて、偏移量が０になるまでに上述のステップを順に繰り返す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＴ装置に関し、特にキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法、ＣＴ装置のキャリブレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医師の病気に対する診断及び治療への支援のために、患者の各部位の撮影が可能なＣＴ装置が医療分野に広く使われている。
【０００３】
ＣＴ装置を使用する際、まず２つの決定的なステップが行われる。すなわち、Ｘ線管及びコリメータを走査平面にアライメントするステップと、Ｘ線管、コリメータ及び検出器を走査平面にアライメントするステップとが行われる。この２つのステップをＰＯＲ（Plane of Rotation）及びＢＯＷ（BEAM on Window）と称する。ＰＯＲはＸ線ビームが回転平面に平行である。これにより、Ｘ線管をｚ軸方向に移動させることでＸ線管の焦点とコリメータの中心とがアライメントされることを確保する。ＢＯＷはＰＯＲの後に、ｚ軸方向で検出器を調整することにより、Ｘ線ビームがｚ軸方向で検出器の中心に位置するようにする。この考え方は、Ｘ線管の焦点及びコリメータを参照平面とし、検出器の中心をこの参照平面に位置させるというものである。
【０００４】
図１は、１列のＣＴ装置を示す図である。図１に示されたように、このＣＴ装置はＸ線管１０、コリメータ１１及び検出器１２を備える。なお、回転平面はＸ線管１０の中心、コリメータ１１の中心及び検出器１２の中心がアライメントされた際の平面で、ｚ軸方向は回転平面に垂直な方向を示している。
【０００５】
従来、ＰＯＲにおいて、ＣＴ装置の後蓋の口径の底部にフィルムを置き、それぞれにＸ線管の０度の位置及び１８０度の位置に置き、フィルムに対して二回露光を行う。この二回の露光で得られたＸ線ビーム分布図の差がアライメントのずれ量である。アライメントのずれ量は一般的に直定規又はマイクロメーターで測定して得られる。その後、得られたアライメントのずれ量に基づいてＸ線管を調整し二回の露光で得られたＸ線ビームの分布図の差が基本的に０になるとＰＯＲがアライメントされていることを示す。
【０００６】
ＢＯＷにおいて、従来は検出器チャンネルの左側、中央及び右側にそれぞれに３つのフィルムを置き、その３つのフィルムに対して露光を行い、３つの箇所でのアライメントのずれ量が得られるようにフィルムを検査する方法が使われる。その後、該アライメントのずれ量が基本的に０になるように調整されると、ＢＯＷがアライメントされていることを示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−０２９６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の技術は簡単、有効及び理解しやすいが、以下のデメリットがある。
まず、上述の方法にはフィルムが使われるが、フィルムは一回限りのものである。普通、ＰＯＲ及びＢＯＷに合わせて少なくとも８枚のフィルムが必要で、その中でアライメント前に４枚が必要で、アライメント後の再検査にさらに４枚が必要である。再検査が失敗すれば、さらに多いフィルムが必要である。このため、従来技術はコストが高くなる。
【０００９】
次に、フィルムが使われているので、環境保護に影響がある。
さらに、従来技術では直定規又はマイクロメーターでアライメントのずれ量を測定するが、フィルムの分布縁部がはっきり見えないことが多いので、得られた結果が正確ではない。
【００１０】
本発明は、コストが低いキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法、ＣＴ装置のキャリブレーション方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の問題を解決するために、本発明のＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置は、分割窓、分割窓フレーム、本体フレーム及びスプリングを備え、分割窓フレームは分割窓を支持し、スプリングは一端が分割窓フレームに接続され、他端が本体フレームに接続される。
【００１２】
好ましくは、分割窓の２つの中心線が分割窓を４つの領域に分け、対角線にある２つの領域には２つの窓がそれぞれ設けられている。
【００１３】
さらに好ましくは、ＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置は分割窓を調節するボルトを備える。
【００１４】
また、前記キャリブレーション装置を用いてＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置をキャリブレーションするキャリブレーション方法は、
キャリブレーション装置を走査平面の１位置に置き、
ＣＴ装置のＸ線発生装置がキャリブレーション装置に対してそれぞれに０度及び１８０度露光を行い、
検出器に投射されるＸ線分布とＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいて、Ｘ線管の偏移量を獲得し、
Ｘ線管の偏移量に基づいてＸ線管を調節してＸ線管の焦点及びコリメータの中心を走査平面に位置決めする工程を含む。
【００１５】
また、本発明のキャリブレーション方法は、
キャリブレーション装置を検出器チャンネルの左側、中央及右側に置き、
この３つのキャリブレーション装置に対して露光を行い、
露光後に検出器が得られたデータを獲得し、
獲得したデータに基づいてこの３つの位置でのアライメントのずれ量を計算して獲得し、
アライメントのずれ量が０になるように検出器を調整する工程を含むものである。
【００１６】
好ましくは、検出器に投射されるＸ線分布とＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいたＸ線管の偏移量の獲得は、
キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が検出器での変位ａを計算し、
以下の数式によりＸ線管の偏移量？？を獲得するものである。
【数１】
ここで、
ＣはＸ線管１０の焦点から２位置までの距離を示し、
ＥはＸ線管１０の焦点からコリメータの孔までの距離を示し、
ＡはＸ線管１０の焦点から検出器１２までの距離を示し、
Ｄは１位置から２位置までの距離を示す。
【００１７】
キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が検出器での変位ａは以下の数式により得られる。
【数２】
ここで、
【数３】
γはキャリブレーション装置と空気投射との比例で、
Ｔは回転中心でのＸ線の厚さで、
ＮはＸ線管の焦点からＩＳＯの中心までの距離で、
ＰＡはＡ窓での平均投射データを示し、
ＰＢはＢ窓での平均投射データを示す。
【００１８】
また、本発明のＣＴ装置のキャリブレーション方法は、
回転平面の校正を行い、
窓でのビームの校正を行い、
Ｘ線管が冷やされた後検出器とＸ線管の焦点とをアライメントし、
コリメータと検出器とをｘ軸方向でアライメントし、
ｚ軸方向でコリメータを校正し、
ｚ軸方向でコリメータが校正されて得られたＸ線管の焦点がｚ軸方向での偏移量に基づいて、偏移量が０になるまでに上述のステップを順に繰り返す工程を含むものである。
【００１９】
好ましくは、回転平面の校正は、
キャリブレーション装置を走査平面の１位置に置き、
ＣＴ装置のＸ線発生装置がキャリブレーション装置に対してそれぞれに０度及び１８０度露光を行い、
検出器に投射されるＸ線分布及びＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいて、Ｘ線管の偏移量を獲得し、
Ｘ線管の偏移量に基づいてＸ線管を調節してＸ線管の焦点及びコリメータの中心を走査平面に位置決めする工程を含む。
【００２０】
好ましくは、窓でのビームの校正は、
キャリブレーション装置を検出器チャンネルの左側、中央及び右側に置き、
この３つのキャリブレーション装置に対して露光を行い、
露光後に検出器が得られたデータを獲得し、
獲得したデータに基づいてこの３つの位置でのアライメントのずれ量を計算して獲得し、
アライメントのずれ量が０になるように検出器を調整するする工程を含む。
【００２１】
検出器に投射されるＸ線分布とＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいたＸ線管の偏移量の獲得は、
キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が検出器での変位ａを計算し、
以下の数式によりＸ線管の偏移量？？を獲得するものである。
【数４】
ここで、
ＣはＸ線管１０の焦点から２位置までの距離を示し、
ＥはＸ線管１０の焦点からコリメータの孔までの距離を示し、
ＡはＸ線管１０の焦点から検出器１２までの距離を示し、
Ｄは１位置から２位置までの距離を示す。
【００２２】
キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が検出器での変位ａは以下の数式により得られる。
【数５】
ここで、
【数６】
γはキャリブレーション装置と空気投射との比例で、
Ｔは回転中心でのＸ線の厚さで、
ＮはＸ線管の焦点からＩＳＯの中心までの距離で、
ＰＡはＡ窓での平均投射データを示し、
ＰＢはＢ窓での平均投射データを示す。
【発明の効果】
【００２３】
従来技術と比べれば、本発明のキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法、ＣＴ装置のキャリブレーション方法は以下の有益な効果がある。
【００２４】
まず、本発明のキャリブレーション装置は繰り返して使用することができるので、フィルムが必要せず、コストを下げることができる。
次に、フィルムが使われないので、環境保護に影響がない。
さらに、本発明は直定規又はマイクロメーターが必要せずにアライメントのずれ量を測定することができるので、得られた結果がより正確である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
以下、本開示内容をより容易に理解するために、図面を参照しながら説明する。
【図１】ＣＴ装置の構成を示した図である。
【図２】本発明のＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置の構成を示した図である。
【図３】Ｘ線管が偏移した状態でのＸ線分布を示した図である。
【図４】Ｘ線管の位置を調整する三角関係を示した図である。
【図５】検出器の位置を調整する際にキャリブレーション装置が検出器での位置を示した図である。
【図６】Ｘ線管が偏移した状態で検出器が得られたデータ分布図である。
【図７】Ｘ線管が偏移していない状態で検出器が得られたデータ分布図である。
【図８】Ｘ線管が偏移した状態でのキャリブレーション装置のＸ線分布を示した図である。
【図９】Ｘ線管が偏移した状態でのキャリブレーション装置のＸ線分布を示した図である。
【図１０】本発明のＣＴ装置のキャリブレーション方法を示した図である。
【図１１ａ】検出器のＸ線強度、検出器及び信号幅を示した図である。
【図１１ｂ】コリメータのカムのｚ軸方向の移動を示した図である。
【図１１ｃ】検出器ユニットが検出された信号幅とカムに対応する検出器の位置との関係を示した図である。
【図１１ｄ】Ｘ線管の焦点位置の確定を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について詳しく説明するが、本発明は後述の実施形態に限られない。
図２に示されたように、ＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置は、分割窓３、分割窓フレーム２、本体フレーム１及びスプリング４を備える。
【００２７】
ここで、分割窓フレーム２は分割窓３を支持し、スプリング４は一端が分割窓フレーム２に接続され、他端が本体フレーム１に接続されている。分割窓３はＸ線が検出器１２での位置を区別することができ。本体フレーム１はキャリブレーション装置全体をスキャンフレーム１３に固定する。スプリング４は分割窓３が検出器１２に対する位置を調整する。
【００２８】
また、分割窓３の２つの中心線が分割窓３を４つの領域に分け、対角線にある２つの領域には２つの窓が設けられ、それぞれにＡ窓６及びＢ窓７である。
【００２９】
さらに図２に示されたように、該キャリブレーション装置は分割窓３を調整するボルト５を備え、ボルト５はスプリング４とともに分割窓３が検出器１２に対する位置を調整する。
【００３０】
以下、本発明のＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置（明細書では「ｊｉｇ」と称する）を用いたキャリブレーション方法について説明する。
【００３１】
ｊｉｇをＣＴ回転中心と検出器との間のある位置に置き、本実施形態ではｊｉｇから回転中心までの距離は２１０ｍｍ。
【００３２】
図３では、ＣＴ装置を取り付けた後、普通の場合でのＩＳＯ中心線と走査平面との関係を示している。図３に示されたように、Ｘ線管１０の焦点が理論的な走査平面に位置していない。但し、理論的にはＸ線管１０の焦点、コリメータ１１の中心及び検出器１２の中心は走査平面に位置しなければならない。
【００３３】
まず、ＰＯＲキャリブレーションが行われる。
図４では、Ｘ線管１０がそれぞれに０度位置及び１８０度位置でＸ線を発射してｊｉｇをスキャンした後にこの２回のスキャンがｚ軸方向で現れた幾何関係を示している。
【００３４】
図４において、
ＣはＸ線管１０の焦点から２位置までの距離を示し、
ＥはＸ線管１０の焦点からコリメータの孔までの距離を示し、
ＡはＸ線管１０の焦点から検出器１２までの距離を示し、
Ｄは１位置から２位置までの距離を示す。
【００３５】
まずｊｉｇを走査平面の１位置（このとき、Ｘ線管１０が０度位置にある）に置き、仮にｊｉｇの中心が検出器１２に投射されると、ｊｉｇに対してスキャンを行い、検出器１２でＸ線分布が得られる。次にｊｉｇを２位置に移動又はスキャンフレーム１３を１８０度回転した後、ｊｉｇに対してスキャンを行い、検出器１２で別のＸ線分布が得られる。Ｘ線管１０の焦点がコリメータ１１の中心又は走査平面まで偏移量（？？で表示）があると、ｊｉｇの検出器１２での投射が距離ａ移動（ａはｊｉｇが１位置から２位置まで移動した際、ｊｉｇの中心が検出器１２での投射の変位を示す）する。
【００３６】
幾何関係によると、以下の数式（１）及び数式（２）が得られる。
【数７】
… 数式（１）
【数８】
… 数式（２）
【００３７】
数式（１）及び数式（２）から数式（３）が得られる。
【数９】
… 数式（３）
【００３８】
数式（３）のパラメータにおいて、あるＣＴ装置の幾何構成からＡ、Ｃ、Ｄ及びＥは既知で、パラメータａのみが計算で得られる必要がある。
【００３９】
図５では、ｊｉｇ及び検出器でのＸ線分布を示している。図５に示されたように、Ｘ線分布の中心線がｊｉｇの中心線とアライメントされないと、Ａ窓でのＸ線分布とＢ窓のＸ線分布とは異なる。Ａ窓及びＢ窓でのＸ線分布の差は検出器の元のデータ（Ｘ線管１０が０度でスキャンして得られたデータ）から計算して得られる。一枚の検出器にｚ軸解像度がないことはよく知られている。これがＡ窓とＢ窓とをｊｉｇの中心線の両側に配置し中心線方向で重畳領域がないようにする原因である。本発明では、検出器のＸ線解像度によりｚ軸解像度を解決する。
【００４０】
図６は、ｊｉｇが１位置にあるとき、Ｘ線管１０からのＸ線がｊｉｇに照射し、Ａ窓及びＢ窓の中のＸ線分布を示した図である。図６に示されたように、この２つの窓でのＸ線分布の差は大きい。図７に示されたように、ｚ軸方向にボルト５を調整することで、Ａ窓とＢ窓とのＸ線分布の差が基本的に同じになる。次に、ｊｉｇを２位置に移動又はスキャンフレーム１３を１８０度回転することで、Ａ窓及びＢ窓でそれぞれに別のＸ線分布が得られる。Ｘ線管１０の焦点がｚ軸方向でコリメータ１１の中心に対して偏移量があると、図８に示されたように、このときＡ窓とＢ窓とのＸ線分布は必ず異なる。
【００４１】
この例では、ａの単位はミリメートルである。検出器１２からのＸ線分布は平均投射データで、該平均投射データは投射面積と関係がある。これらの関係は以下の数式（４）に書かれている。Ａ窓とＢ窓との幅が同じであるので、面積の替わりにＸ線分布の長さが用いられてもよい。図８に示されたように、ＡＡはＡ窓の中でのＸ線分布の長さで、ＢＢはＢ窓の中でのＸ線分布の長さで、ＰＡをＡ窓での平均投射データとＰＢをＢ窓での平均投射データと仮定する。
【００４２】
ＰＡ＝ＡＡ＋γＢＢ
ＰＢ＝ＢＢ＋γＡＡ … 数式（４）
ここで、γはキャリブレーション装置と空気投射との比例で、定数である。
【００４３】
図９から分かるように、
２ａ＝ＡＡ−ＢＢ … 数式（５）
仮に、
【数１０】
… 数式（６）
【００４４】
このため、
【数１１】
… 数式（７）
【００４５】
ここで、
【数１２】
… 数式（８）
【００４６】
Ｔは回転中心でのＸ線の厚さである。
ＮはＸ線管の焦点からＩＳＯの中心までの距離である。
【００４７】
上述の計算によれば、ａが得られてＸ線管の偏移量が得られる。Ｘ線管の偏移量によってＸ線管を正確な位置に調整でき、ＰＯＲキャリブレーションが完成される。
【００４８】
次はＢＯＷキャリブレーションが行われ、
まず、キャリブレーション装置を検出器チャンネルの左側、中央及右側に置き、
つぎに、この３つのキャリブレーション装置に対して露光が行われ、
露光後に検出器が得られたデータを獲得し、
獲得したデータに基づいてこの３つの位置でのアライメントのずれ量を計算して獲得し、
アライメントのずれ量が０になるように検出器１２を調整する。
【００４９】
論理的には、ＢＯＷキャリブレーションは上述の「ａ」の計算と同じである。唯一に異なる箇所は、ＢＯＷキャリブレーションはｊｉｇを直接に検出器１２に置く。このとき、「ａ」はｊｉｇの中心線の投射変位ではなく、検出器の中心線の偏移である。
【００５０】
また以下の例では、まずキャリブレーション装置を回転中心と２１０ｍｍ離れている箇所に置き、Ｘ線管の０度露光が行われる。このとき、以下の数式（７）によりキャリブレーション装置がｚ軸方向での偏移ａが計算される。
【数１３】
… 数式（７）
【００５１】
次に、Ｘ線管の１８０度露光が行われ、このときは数式（３）によりＸ線管がｚ軸方向での偏移が計算される。
【００５２】
Ｘ線管１０の調整が終了した後、検出器１２の位置調整が行われる。３つのキャリブレーション装置を直接に検出器１２の左側、中央及右側に置き、Ｘ線管の０度露光が行われる。
【００５３】
左側のキャリブレーション装置に対応する検出器から得られたデータは、例えばＰＡ＝０．６４４９２、ＰＢ＝０．７８９９７であるとき、以下の数式（６）により、Ｘ＝０．１０１０９が得られる。
【数１４】
… 数式（６）
【００５４】
そして、以下の数式（７）に代入すると、ａ＝８．５２７８Ｘ＝０．８６２１ｍｍが得られる。
【数１５】
… 数式（７）
【００５５】
右側のキャリブレーション装置に対応する検出器から得られたデータは、例えばＰＡ＝０．４６７０６、ＰＢ＝０．５９１７８であるとき、数式（６）により、Ｘ＝０．１１７７９が得られ、数式（７）に代入すると、ａ＝８．５２７８Ｘ＝１．００４４ｍｍが得られる。
【００５６】
中央のキャリブレーション装置に対応する検出器から得られたデータは、例えばＰＡ＝０．６６９０２、ＰＢ＝０．７８９７３であるとき、数式（６）により、Ｘ＝０．０８２７５が得られ、数式（７）に代入すると、ａ＝８．５２７８Ｘ＝０．７０５６ｍｍが得られる。
【００５７】
上述のアライメントのずれ量が得られた後、アライメントのずれ量に基づいて検出器１２をアライメントすることができる。
【００５８】
本発明は、ＣＴ装置のキャリブレーション方法が開示されている。例えば、図１０に示されたように本発明のＣＴ装置のキャリブレーション方法は、
回転平面の校正を行い、
窓でのビームの校正を行い、
Ｘ線管１０が冷やされた後検出器１２とＸ線管の焦点とをアライメントし、
コリメータ１１と検出器１２とをｘ軸方向でアライメントし、
ｚ軸方向でコリメータを校正し、
ｚ軸方向でコリメータが校正されて得られたＸ線管の焦点がｚ軸方向での偏移量に基づいて、偏移量が０になるまでに上述のステップを順に繰り返す。
【００５９】
なお、回転平面の校正はＰＯＲ校正で、窓でのビームの校正はＢＯＷ校正である。ＰＯＲ校正及びＢＯＷ校正については、当業者が既知であるすべての方法でもよい。ＣＴ装置がＰＯＲ校正及びＢＯＷ校正を行った後、Ｘ線管１０が冷やされたとき検出器１２とＸ線管の焦点とをアライメントしてからコリメータ１１と検出器１２とをｘ軸方向でアライメントする。次に、ｚ軸方向でコリメータ校正が行われる。最後に、コリメータ校正で得られたＸ線管の焦点のｚ軸方向の偏移量に基づいて、偏移量が０になるまで再び回転平面の校正、窓でのビームの校正、Ｘ線管１０が冷やされたときの検出器１２とＸ線管の焦点とのアライメント、コリメータ１１と検出器１２とのｘ軸方向でのアライメント、ｚ軸方向でのコリメータ校正が順に行われる。これにより、さらに優れるＰＯＲ校正及びＢＯＷ校正が確保でき、より優れる画像品質が得られる。
【００６０】
ここで、ｚ軸方向でのコリメータ校正は、Thomas L. Toth, Neil B. Bromberg等が２０００年１２月にAmerican Association of Physicists in Medicine. [S0094-2405(00)00412-0]に発表した“A dose reduction x-ray beam positioning system for high-speed multislice CT scanners”に記載されている。この文章ではコリメータ校正のステップについて詳しく紹介した。以下、この方法を簡単に説明する。
【００６１】
コリメータ校正はスキャンフレームが回転しない際にスウィープスキャンを行い、スウィープスキャンが行われるときにコリメータの全部範囲内でデータを収集する（図１１ａ、図１１ｂ及び図１１ｃを参照）。
【００６２】
図１１ａは、検出器のＸ線強度、検出器及び信号幅を示した図である。なお、ｙａ１及びｙａ２は検出器Ａ側のａ１及びａ２の２つの検出器ユニットで検出されたＸ線信号の幅を示す。ｙｂ１及びｙｂ２は検出器Ｂ側のｂ１及びｂ２の２つの検出器ユニットで検出されたＸ線信号の幅を示す。ｒａはａ側の信号比例を示し、ｒｂはｂ側の比例を示し、以下の数式（９）及び数式（１０）を満たす。
【数１６】
… 数式（９）
【数１７】
… 数式（１０）
【００６３】
ここで、ｙａ２（ｚ）は検出器ユニットａ２の信号で、ｙａ１（ｚ）は検出器ユニットａ１の信号で、ｙｂ２（ｚ）は検出器ユニットｂ２の信号で、ｙｂ１（ｚ）は検出器ユニットｂ１の信号である。
【００６４】
図１１ｂはコリメータのカムのｚ軸方向での移動を示した図である。ここで、Ｐｃ（ｋ）はカムの位置を示す。Ｐｄ（ｋ）はカムに対応する検出器の位置を示し、Ｐｆａｓｉｄｅはａ側の焦点の位置を示し、ａ１及びａ２は２つの検出器ユニットを示す。カムは０．０５ｍｍのステップで移動し、ｋはコリメータ位置のインデックスである。
【００６５】
図１１ｃは、検出器ユニットが検出された信号幅とカムに対応する検出器の位置との関係を示した図である。ここで、ｙａ１及びｙａ２はａ１及びａ２の２つの検出器ユニットにより検出されたＸ線信号の幅である。
【００６６】
図１１ｄは、Ｘ線管の焦点位置の確定を示した図である。Ｘ線管の焦点がｚ軸方向での偏移量ｆは以下の数式（１１）により得られる。
【数１８】
… 数式（１１）
【００６７】
ここで、Ｄは焦点から検出器までの距離で、Ｃｚは焦点からカムまでの距離で、Ｐａは検出器ユニットａ２の信号が満幅の半分である際のカムの位置を示し、Ｐｂは検出器ユニットｂ２の信号が満幅の半分である際のカムの位置を示す。
【００６８】
ｆが得られた後、ｆに基づいてｆ値が０近くなる（例えば、ｆ＜０．０２ｍｍ）までに再び本発明のＣＴ装置のキャリブレーション方法における前のステップを行い、キャリブレーションが終了する。
【００６９】
また、回転平面の校正及び窓でのビームの校正については、本発明のＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置を用いたキャリブレーション方法で校正することができる。
【００７０】
回転平面の校正は、
キャリブレーション装置を走査平面の１位置に置き、
ＣＴ装置のＸ線発生装置がキャリブレーション装置に対してそれぞれに０度及び１８０度露光を行い、
検出器に投射されるＸ線分布とＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいて、Ｘ線管の偏移量を獲得し、
Ｘ線管の偏移量に基づいてＸ線管を調節してＸ線管の焦点及びコリメータの中心を走査平面に位置決める。
【００７１】
窓でのビームの校正は、
キャリブレーション装置を検出器チャンネルの左側、中央及右側に置き、
つぎに、この３つのキャリブレーション装置に対して露光を行い、
露光後に検出器が得られたデータを獲得し、
獲得したデータに基づいてこの３つの位置でのアライメントのずれ量を計算して獲得し、
アライメントのずれ量が基本的に０になるように検出器を調整する。
【００７２】
検出器に投射されるＸ線分布及びＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいて、Ｘ線管の偏移量を獲得することは、
キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が検出器での変位ａを計算し、
以下の数式（３）によりＸ線管の偏移量？？を獲得する。
【数１９】
… 数式（３）
【００７３】
ここで、
ＣはＸ線管１０の焦点から２位置までの距離を示し、
ＥはＸ線管１０の焦点からコリメータの孔までの距離を示し、
ＡはＸ線管１０の焦点から検出器１２までの距離を示し、
Ｄは１位置から２位置までの距離を示す。
【００７４】
キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が検出器での変位ａは以下の数式（１２）により得られる。
【数２０】
… 数式（１２）
【００７５】
ここで、Ｘは数式（６）に示されたとおりである。
【数２１】
… 数式（６）
【００７６】
ここで、
γはキャリブレーション装置と空気投射との比例で、
Ｔは回転中心でのＸ線の厚さで、
ＮはＸ線管の焦点からＩＳＯの中心までの距離で、
ＰＡはＡ窓での平均投射データを示し、
ＰＢはＢ窓での平均投射データを示す。
【００７７】
本発明のＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置を用いたキャリブレーション方法の技術考案については本明細書で詳しく説明したので、ここで説明を省略する。
【００７８】
上述のように本発明の具体的な実施例について図面を参照しながら説明したが、当業者は本発明の主旨及び範囲を逸脱しない範囲で、本発明に対して様々な変形、修正及び改良を加えて実施することができる。これらの変形、修正及び改良は本発明の請求の範囲が限定する主旨及び範囲内である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＴ装置に関し、特にキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法、ＣＴ装置のキャリブレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医師の病気に対する診断及び治療への支援のために、患者の各部位の撮影が可能なＣＴ装置が医療分野に広く使われている。
【０００３】
ＣＴ装置を使用する際、まず２つの決定的なステップが行われる。すなわち、Ｘ線管及びコリメータを走査平面にアライメントするステップと、Ｘ線管、コリメータ及び検出器を走査平面にアライメントするステップとが行われる。この２つのステップをＰＯＲ（Plane of Rotation）及びＢＯＷ（BEAM on Window）と称する。ＰＯＲはＸ線ビームが回転平面に平行である。これにより、Ｘ線管をｚ軸方向に移動させることでＸ線管の焦点とコリメータの中心とがアライメントされることを確保する。ＢＯＷはＰＯＲの後に、ｚ軸方向で検出器を調整することにより、Ｘ線ビームがｚ軸方向で検出器の中心に位置するようにする。この考え方は、Ｘ線管の焦点及びコリメータを参照平面とし、検出器の中心をこの参照平面に位置させるというものである。
【０００４】
図１は、１列のＣＴ装置を示す図である。図１に示されたように、このＣＴ装置はＸ線管１０、コリメータ１１及び検出器１２を備える。なお、回転平面はＸ線管１０の中心、コリメータ１１の中心及び検出器１２の中心がアライメントされた際の平面で、ｚ軸方向は回転平面に垂直な方向を示している。
【０００５】
従来、ＰＯＲにおいて、ＣＴ装置の後蓋の口径の底部にフィルムを置き、それぞれにＸ線管の０度の位置及び１８０度の位置に置き、フィルムに対して二回露光を行う。この二回の露光で得られたＸ線ビーム分布図の差がアライメントのずれ量である。アライメントのずれ量は一般的に直定規又はマイクロメーターで測定して得られる。その後、得られたアライメントのずれ量に基づいてＸ線管を調整し二回の露光で得られたＸ線ビームの分布図の差が基本的に０になるとＰＯＲがアライメントされていることを示す。
【０００６】
ＢＯＷにおいて、従来は検出器チャンネルの左側、中央及び右側にそれぞれに３つのフィルムを置き、その３つのフィルムに対して露光を行い、３つの箇所でのアライメントのずれ量が得られるようにフィルムを検査する方法が使われる。その後、該アライメントのずれ量が基本的に０になるように調整されると、ＢＯＷがアライメントされていることを示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−０２９６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の技術は簡単、有効及び理解しやすいが、以下のデメリットがある。
まず、上述の方法にはフィルムが使われるが、フィルムは一回限りのものである。普通、ＰＯＲ及びＢＯＷに合わせて少なくとも８枚のフィルムが必要で、その中でアライメント前に４枚が必要で、アライメント後の再検査にさらに４枚が必要である。再検査が失敗すれば、さらに多いフィルムが必要である。このため、従来技術はコストが高くなる。
【０００９】
次に、フィルムが使われているので、環境保護に影響がある。
さらに、従来技術では直定規又はマイクロメーターでアライメントのずれ量を測定するが、フィルムの分布縁部がはっきり見えないことが多いので、得られた結果が正確ではない。
【００１０】
本発明は、コストが低いキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法、ＣＴ装置のキャリブレーション方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の問題を解決するために、本発明のＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置は、分割窓、分割窓フレーム、本体フレーム及びスプリングを備え、分割窓フレームは分割窓を支持し、スプリングは一端が分割窓フレームに接続され、他端が本体フレームに接続される。
【００１２】
好ましくは、分割窓の２つの中心線が分割窓を４つの領域に分け、対角線にある２つの領域には２つの窓がそれぞれ設けられている。
【００１３】
さらに好ましくは、ＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置は分割窓を調節するボルトを備える。
【００１４】
また、前記キャリブレーション装置を用いてＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置をキャリブレーションするキャリブレーション方法は、
キャリブレーション装置を走査平面の１位置に置き、
ＣＴ装置のＸ線発生装置がキャリブレーション装置に対してそれぞれに０度及び１８０度露光を行い、
検出器に投射されるＸ線分布とＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいて、Ｘ線管の偏移量を獲得し、
Ｘ線管の偏移量に基づいてＸ線管を調節してＸ線管の焦点及びコリメータの中心を走査平面に位置決めする工程を含む。
【００１５】
また、本発明のキャリブレーション方法は、
キャリブレーション装置を検出器チャンネルの左側、中央及右側に置き、
この３つのキャリブレーション装置に対して露光を行い、
露光後に検出器が得られたデータを獲得し、
獲得したデータに基づいてこの３つの位置でのアライメントのずれ量を計算して獲得し、
アライメントのずれ量が０になるように検出器を調整する工程を含むものである。
【００１６】
好ましくは、検出器に投射されるＸ線分布とＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいたＸ線管の偏移量の獲得は、
キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が検出器での変位ａを計算し、
以下の数式によりＸ線管の偏移量？？を獲得するものである。
【数１】
ここで、
ＣはＸ線管１０の焦点から２位置までの距離を示し、
ＥはＸ線管１０の焦点からコリメータの孔までの距離を示し、
ＡはＸ線管１０の焦点から検出器１２までの距離を示し、
Ｄは１位置から２位置までの距離を示す。
【００１７】
キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が検出器での変位ａは以下の数式により得られる。
【数２】
ここで、
【数３】
γはキャリブレーション装置と空気投射との比例で、
Ｔは回転中心でのＸ線の厚さで、
ＮはＸ線管の焦点からＩＳＯの中心までの距離で、
ＰＡはＡ窓での平均投射データを示し、
ＰＢはＢ窓での平均投射データを示す。
【００１８】
また、本発明のＣＴ装置のキャリブレーション方法は、
回転平面の校正を行い、
窓でのビームの校正を行い、
Ｘ線管が冷やされた後検出器とＸ線管の焦点とをアライメントし、
コリメータと検出器とをｘ軸方向でアライメントし、
ｚ軸方向でコリメータを校正し、
ｚ軸方向でコリメータが校正されて得られたＸ線管の焦点がｚ軸方向での偏移量に基づいて、偏移量が０になるまでに上述のステップを順に繰り返す工程を含むものである。
【００１９】
好ましくは、回転平面の校正は、
キャリブレーション装置を走査平面の１位置に置き、
ＣＴ装置のＸ線発生装置がキャリブレーション装置に対してそれぞれに０度及び１８０度露光を行い、
検出器に投射されるＸ線分布及びＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいて、Ｘ線管の偏移量を獲得し、
Ｘ線管の偏移量に基づいてＸ線管を調節してＸ線管の焦点及びコリメータの中心を走査平面に位置決めする工程を含む。
【００２０】
好ましくは、窓でのビームの校正は、
キャリブレーション装置を検出器チャンネルの左側、中央及び右側に置き、
この３つのキャリブレーション装置に対して露光を行い、
露光後に検出器が得られたデータを獲得し、
獲得したデータに基づいてこの３つの位置でのアライメントのずれ量を計算して獲得し、
アライメントのずれ量が０になるように検出器を調整するする工程を含む。
【００２１】
検出器に投射されるＸ線分布とＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいたＸ線管の偏移量の獲得は、
キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が検出器での変位ａを計算し、
以下の数式によりＸ線管の偏移量？？を獲得するものである。
【数４】
ここで、
ＣはＸ線管１０の焦点から２位置までの距離を示し、
ＥはＸ線管１０の焦点からコリメータの孔までの距離を示し、
ＡはＸ線管１０の焦点から検出器１２までの距離を示し、
Ｄは１位置から２位置までの距離を示す。
【００２２】
キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が検出器での変位ａは以下の数式により得られる。
【数５】
ここで、
【数６】
γはキャリブレーション装置と空気投射との比例で、
Ｔは回転中心でのＸ線の厚さで、
ＮはＸ線管の焦点からＩＳＯの中心までの距離で、
ＰＡはＡ窓での平均投射データを示し、
ＰＢはＢ窓での平均投射データを示す。
【発明の効果】
【００２３】
従来技術と比べれば、本発明のキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法、ＣＴ装置のキャリブレーション方法は以下の有益な効果がある。
【００２４】
まず、本発明のキャリブレーション装置は繰り返して使用することができるので、フィルムが必要せず、コストを下げることができる。
次に、フィルムが使われないので、環境保護に影響がない。
さらに、本発明は直定規又はマイクロメーターが必要せずにアライメントのずれ量を測定することができるので、得られた結果がより正確である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
以下、本開示内容をより容易に理解するために、図面を参照しながら説明する。
【図１】ＣＴ装置の構成を示した図である。
【図２】本発明のＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置の構成を示した図である。
【図３】Ｘ線管が偏移した状態でのＸ線分布を示した図である。
【図４】Ｘ線管の位置を調整する三角関係を示した図である。
【図５】検出器の位置を調整する際にキャリブレーション装置が検出器での位置を示した図である。
【図６】Ｘ線管が偏移した状態で検出器が得られたデータ分布図である。
【図７】Ｘ線管が偏移していない状態で検出器が得られたデータ分布図である。
【図８】Ｘ線管が偏移した状態でのキャリブレーション装置のＸ線分布を示した図である。
【図９】Ｘ線管が偏移した状態でのキャリブレーション装置のＸ線分布を示した図である。
【図１０】本発明のＣＴ装置のキャリブレーション方法を示した図である。
【図１１ａ】検出器のＸ線強度、検出器及び信号幅を示した図である。
【図１１ｂ】コリメータのカムのｚ軸方向の移動を示した図である。
【図１１ｃ】検出器ユニットが検出された信号幅とカムに対応する検出器の位置との関係を示した図である。
【図１１ｄ】Ｘ線管の焦点位置の確定を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について詳しく説明するが、本発明は後述の実施形態に限られない。
図２に示されたように、ＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置は、分割窓３、分割窓フレーム２、本体フレーム１及びスプリング４を備える。
【００２７】
ここで、分割窓フレーム２は分割窓３を支持し、スプリング４は一端が分割窓フレーム２に接続され、他端が本体フレーム１に接続されている。分割窓３はＸ線が検出器１２での位置を区別することができ。本体フレーム１はキャリブレーション装置全体をスキャンフレーム１３に固定する。スプリング４は分割窓３が検出器１２に対する位置を調整する。
【００２８】
また、分割窓３の２つの中心線が分割窓３を４つの領域に分け、対角線にある２つの領域には２つの窓が設けられ、それぞれにＡ窓６及びＢ窓７である。
【００２９】
さらに図２に示されたように、該キャリブレーション装置は分割窓３を調整するボルト５を備え、ボルト５はスプリング４とともに分割窓３が検出器１２に対する位置を調整する。
【００３０】
以下、本発明のＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置（明細書では「ｊｉｇ」と称する）を用いたキャリブレーション方法について説明する。
【００３１】
ｊｉｇをＣＴ回転中心と検出器との間のある位置に置き、本実施形態ではｊｉｇから回転中心までの距離は２１０ｍｍ。
【００３２】
図３では、ＣＴ装置を取り付けた後、普通の場合でのＩＳＯ中心線と走査平面との関係を示している。図３に示されたように、Ｘ線管１０の焦点が理論的な走査平面に位置していない。但し、理論的にはＸ線管１０の焦点、コリメータ１１の中心及び検出器１２の中心は走査平面に位置しなければならない。
【００３３】
まず、ＰＯＲキャリブレーションが行われる。
図４では、Ｘ線管１０がそれぞれに０度位置及び１８０度位置でＸ線を発射してｊｉｇをスキャンした後にこの２回のスキャンがｚ軸方向で現れた幾何関係を示している。
【００３４】
図４において、
ＣはＸ線管１０の焦点から２位置までの距離を示し、
ＥはＸ線管１０の焦点からコリメータの孔までの距離を示し、
ＡはＸ線管１０の焦点から検出器１２までの距離を示し、
Ｄは１位置から２位置までの距離を示す。
【００３５】
まずｊｉｇを走査平面の１位置（このとき、Ｘ線管１０が０度位置にある）に置き、仮にｊｉｇの中心が検出器１２に投射されると、ｊｉｇに対してスキャンを行い、検出器１２でＸ線分布が得られる。次にｊｉｇを２位置に移動又はスキャンフレーム１３を１８０度回転した後、ｊｉｇに対してスキャンを行い、検出器１２で別のＸ線分布が得られる。Ｘ線管１０の焦点がコリメータ１１の中心又は走査平面まで偏移量（？？で表示）があると、ｊｉｇの検出器１２での投射が距離ａ移動（ａはｊｉｇが１位置から２位置まで移動した際、ｊｉｇの中心が検出器１２での投射の変位を示す）する。
【００３６】
幾何関係によると、以下の数式（１）及び数式（２）が得られる。
【数７】
… 数式（１）
【数８】
… 数式（２）
【００３７】
数式（１）及び数式（２）から数式（３）が得られる。
【数９】
… 数式（３）
【００３８】
数式（３）のパラメータにおいて、あるＣＴ装置の幾何構成からＡ、Ｃ、Ｄ及びＥは既知で、パラメータａのみが計算で得られる必要がある。
【００３９】
図５では、ｊｉｇ及び検出器でのＸ線分布を示している。図５に示されたように、Ｘ線分布の中心線がｊｉｇの中心線とアライメントされないと、Ａ窓でのＸ線分布とＢ窓のＸ線分布とは異なる。Ａ窓及びＢ窓でのＸ線分布の差は検出器の元のデータ（Ｘ線管１０が０度でスキャンして得られたデータ）から計算して得られる。一枚の検出器にｚ軸解像度がないことはよく知られている。これがＡ窓とＢ窓とをｊｉｇの中心線の両側に配置し中心線方向で重畳領域がないようにする原因である。本発明では、検出器のＸ線解像度によりｚ軸解像度を解決する。
【００４０】
図６は、ｊｉｇが１位置にあるとき、Ｘ線管１０からのＸ線がｊｉｇに照射し、Ａ窓及びＢ窓の中のＸ線分布を示した図である。図６に示されたように、この２つの窓でのＸ線分布の差は大きい。図７に示されたように、ｚ軸方向にボルト５を調整することで、Ａ窓とＢ窓とのＸ線分布の差が基本的に同じになる。次に、ｊｉｇを２位置に移動又はスキャンフレーム１３を１８０度回転することで、Ａ窓及びＢ窓でそれぞれに別のＸ線分布が得られる。Ｘ線管１０の焦点がｚ軸方向でコリメータ１１の中心に対して偏移量があると、図８に示されたように、このときＡ窓とＢ窓とのＸ線分布は必ず異なる。
【００４１】
この例では、ａの単位はミリメートルである。検出器１２からのＸ線分布は平均投射データで、該平均投射データは投射面積と関係がある。これらの関係は以下の数式（４）に書かれている。Ａ窓とＢ窓との幅が同じであるので、面積の替わりにＸ線分布の長さが用いられてもよい。図８に示されたように、ＡＡはＡ窓の中でのＸ線分布の長さで、ＢＢはＢ窓の中でのＸ線分布の長さで、ＰＡをＡ窓での平均投射データとＰＢをＢ窓での平均投射データと仮定する。
【００４２】
ＰＡ＝ＡＡ＋γＢＢ
ＰＢ＝ＢＢ＋γＡＡ … 数式（４）
ここで、γはキャリブレーション装置と空気投射との比例で、定数である。
【００４３】
図９から分かるように、
２ａ＝ＡＡ−ＢＢ … 数式（５）
仮に、
【数１０】
… 数式（６）
【００４４】
このため、
【数１１】
… 数式（７）
【００４５】
ここで、
【数１２】
… 数式（８）
【００４６】
Ｔは回転中心でのＸ線の厚さである。
ＮはＸ線管の焦点からＩＳＯの中心までの距離である。
【００４７】
上述の計算によれば、ａが得られてＸ線管の偏移量が得られる。Ｘ線管の偏移量によってＸ線管を正確な位置に調整でき、ＰＯＲキャリブレーションが完成される。
【００４８】
次はＢＯＷキャリブレーションが行われ、
まず、キャリブレーション装置を検出器チャンネルの左側、中央及右側に置き、
つぎに、この３つのキャリブレーション装置に対して露光が行われ、
露光後に検出器が得られたデータを獲得し、
獲得したデータに基づいてこの３つの位置でのアライメントのずれ量を計算して獲得し、
アライメントのずれ量が０になるように検出器１２を調整する。
【００４９】
論理的には、ＢＯＷキャリブレーションは上述の「ａ」の計算と同じである。唯一に異なる箇所は、ＢＯＷキャリブレーションはｊｉｇを直接に検出器１２に置く。このとき、「ａ」はｊｉｇの中心線の投射変位ではなく、検出器の中心線の偏移である。
【００５０】
また以下の例では、まずキャリブレーション装置を回転中心と２１０ｍｍ離れている箇所に置き、Ｘ線管の０度露光が行われる。このとき、以下の数式（７）によりキャリブレーション装置がｚ軸方向での偏移ａが計算される。
【数１３】
… 数式（７）
【００５１】
次に、Ｘ線管の１８０度露光が行われ、このときは数式（３）によりＸ線管がｚ軸方向での偏移が計算される。
【００５２】
Ｘ線管１０の調整が終了した後、検出器１２の位置調整が行われる。３つのキャリブレーション装置を直接に検出器１２の左側、中央及右側に置き、Ｘ線管の０度露光が行われる。
【００５３】
左側のキャリブレーション装置に対応する検出器から得られたデータは、例えばＰＡ＝０．６４４９２、ＰＢ＝０．７８９９７であるとき、以下の数式（６）により、Ｘ＝０．１０１０９が得られる。
【数１４】
… 数式（６）
【００５４】
そして、以下の数式（７）に代入すると、ａ＝８．５２７８Ｘ＝０．８６２１ｍｍが得られる。
【数１５】
… 数式（７）
【００５５】
右側のキャリブレーション装置に対応する検出器から得られたデータは、例えばＰＡ＝０．４６７０６、ＰＢ＝０．５９１７８であるとき、数式（６）により、Ｘ＝０．１１７７９が得られ、数式（７）に代入すると、ａ＝８．５２７８Ｘ＝１．００４４ｍｍが得られる。
【００５６】
中央のキャリブレーション装置に対応する検出器から得られたデータは、例えばＰＡ＝０．６６９０２、ＰＢ＝０．７８９７３であるとき、数式（６）により、Ｘ＝０．０８２７５が得られ、数式（７）に代入すると、ａ＝８．５２７８Ｘ＝０．７０５６ｍｍが得られる。
【００５７】
上述のアライメントのずれ量が得られた後、アライメントのずれ量に基づいて検出器１２をアライメントすることができる。
【００５８】
本発明は、ＣＴ装置のキャリブレーション方法が開示されている。例えば、図１０に示されたように本発明のＣＴ装置のキャリブレーション方法は、
回転平面の校正を行い、
窓でのビームの校正を行い、
Ｘ線管１０が冷やされた後検出器１２とＸ線管の焦点とをアライメントし、
コリメータ１１と検出器１２とをｘ軸方向でアライメントし、
ｚ軸方向でコリメータを校正し、
ｚ軸方向でコリメータが校正されて得られたＸ線管の焦点がｚ軸方向での偏移量に基づいて、偏移量が０になるまでに上述のステップを順に繰り返す。
【００５９】
なお、回転平面の校正はＰＯＲ校正で、窓でのビームの校正はＢＯＷ校正である。ＰＯＲ校正及びＢＯＷ校正については、当業者が既知であるすべての方法でもよい。ＣＴ装置がＰＯＲ校正及びＢＯＷ校正を行った後、Ｘ線管１０が冷やされたとき検出器１２とＸ線管の焦点とをアライメントしてからコリメータ１１と検出器１２とをｘ軸方向でアライメントする。次に、ｚ軸方向でコリメータ校正が行われる。最後に、コリメータ校正で得られたＸ線管の焦点のｚ軸方向の偏移量に基づいて、偏移量が０になるまで再び回転平面の校正、窓でのビームの校正、Ｘ線管１０が冷やされたときの検出器１２とＸ線管の焦点とのアライメント、コリメータ１１と検出器１２とのｘ軸方向でのアライメント、ｚ軸方向でのコリメータ校正が順に行われる。これにより、さらに優れるＰＯＲ校正及びＢＯＷ校正が確保でき、より優れる画像品質が得られる。
【００６０】
ここで、ｚ軸方向でのコリメータ校正は、Thomas L. Toth, Neil B. Bromberg等が２０００年１２月にAmerican Association of Physicists in Medicine. [S0094-2405(00)00412-0]に発表した“A dose reduction x-ray beam positioning system for high-speed multislice CT scanners”に記載されている。この文章ではコリメータ校正のステップについて詳しく紹介した。以下、この方法を簡単に説明する。
【００６１】
コリメータ校正はスキャンフレームが回転しない際にスウィープスキャンを行い、スウィープスキャンが行われるときにコリメータの全部範囲内でデータを収集する（図１１ａ、図１１ｂ及び図１１ｃを参照）。
【００６２】
図１１ａは、検出器のＸ線強度、検出器及び信号幅を示した図である。なお、ｙａ１及びｙａ２は検出器Ａ側のａ１及びａ２の２つの検出器ユニットで検出されたＸ線信号の幅を示す。ｙｂ１及びｙｂ２は検出器Ｂ側のｂ１及びｂ２の２つの検出器ユニットで検出されたＸ線信号の幅を示す。ｒａはａ側の信号比例を示し、ｒｂはｂ側の比例を示し、以下の数式（９）及び数式（１０）を満たす。
【数１６】
… 数式（９）
【数１７】
… 数式（１０）
【００６３】
ここで、ｙａ２（ｚ）は検出器ユニットａ２の信号で、ｙａ１（ｚ）は検出器ユニットａ１の信号で、ｙｂ２（ｚ）は検出器ユニットｂ２の信号で、ｙｂ１（ｚ）は検出器ユニットｂ１の信号である。
【００６４】
図１１ｂはコリメータのカムのｚ軸方向での移動を示した図である。ここで、Ｐｃ（ｋ）はカムの位置を示す。Ｐｄ（ｋ）はカムに対応する検出器の位置を示し、Ｐｆａｓｉｄｅはａ側の焦点の位置を示し、ａ１及びａ２は２つの検出器ユニットを示す。カムは０．０５ｍｍのステップで移動し、ｋはコリメータ位置のインデックスである。
【００６５】
図１１ｃは、検出器ユニットが検出された信号幅とカムに対応する検出器の位置との関係を示した図である。ここで、ｙａ１及びｙａ２はａ１及びａ２の２つの検出器ユニットにより検出されたＸ線信号の幅である。
【００６６】
図１１ｄは、Ｘ線管の焦点位置の確定を示した図である。Ｘ線管の焦点がｚ軸方向での偏移量ｆは以下の数式（１１）により得られる。
【数１８】
… 数式（１１）
【００６７】
ここで、Ｄは焦点から検出器までの距離で、Ｃｚは焦点からカムまでの距離で、Ｐａは検出器ユニットａ２の信号が満幅の半分である際のカムの位置を示し、Ｐｂは検出器ユニットｂ２の信号が満幅の半分である際のカムの位置を示す。
【００６８】
ｆが得られた後、ｆに基づいてｆ値が０近くなる（例えば、ｆ＜０．０２ｍｍ）までに再び本発明のＣＴ装置のキャリブレーション方法における前のステップを行い、キャリブレーションが終了する。
【００６９】
また、回転平面の校正及び窓でのビームの校正については、本発明のＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置を用いたキャリブレーション方法で校正することができる。
【００７０】
回転平面の校正は、
キャリブレーション装置を走査平面の１位置に置き、
ＣＴ装置のＸ線発生装置がキャリブレーション装置に対してそれぞれに０度及び１８０度露光を行い、
検出器に投射されるＸ線分布とＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいて、Ｘ線管の偏移量を獲得し、
Ｘ線管の偏移量に基づいてＸ線管を調節してＸ線管の焦点及びコリメータの中心を走査平面に位置決める。
【００７１】
窓でのビームの校正は、
キャリブレーション装置を検出器チャンネルの左側、中央及右側に置き、
つぎに、この３つのキャリブレーション装置に対して露光を行い、
露光後に検出器が得られたデータを獲得し、
獲得したデータに基づいてこの３つの位置でのアライメントのずれ量を計算して獲得し、
アライメントのずれ量が基本的に０になるように検出器を調整する。
【００７２】
検出器に投射されるＸ線分布及びＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいて、Ｘ線管の偏移量を獲得することは、
キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が検出器での変位ａを計算し、
以下の数式（３）によりＸ線管の偏移量？？を獲得する。
【数１９】
… 数式（３）
【００７３】
ここで、
ＣはＸ線管１０の焦点から２位置までの距離を示し、
ＥはＸ線管１０の焦点からコリメータの孔までの距離を示し、
ＡはＸ線管１０の焦点から検出器１２までの距離を示し、
Ｄは１位置から２位置までの距離を示す。
【００７４】
キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が検出器での変位ａは以下の数式（１２）により得られる。
【数２０】
… 数式（１２）
【００７５】
ここで、Ｘは数式（６）に示されたとおりである。
【数２１】
… 数式（６）
【００７６】
ここで、
γはキャリブレーション装置と空気投射との比例で、
Ｔは回転中心でのＸ線の厚さで、
ＮはＸ線管の焦点からＩＳＯの中心までの距離で、
ＰＡはＡ窓での平均投射データを示し、
ＰＢはＢ窓での平均投射データを示す。
【００７７】
本発明のＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置を用いたキャリブレーション方法の技術考案については本明細書で詳しく説明したので、ここで説明を省略する。
【００７８】
上述のように本発明の具体的な実施例について図面を参照しながら説明したが、当業者は本発明の主旨及び範囲を逸脱しない範囲で、本発明に対して様々な変形、修正及び改良を加えて実施することができる。これらの変形、修正及び改良は本発明の請求の範囲が限定する主旨及び範囲内である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分割窓、分割窓フレーム、本体フレーム及びスプリングを備え、
前記分割窓フレームは前記分割窓を支持し、
前記スプリングは一端が前記分割窓フレームに接続され、他端が前記本体フレームに接続されるＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置。
【請求項２】
前記分割窓の２つの中心線が前記分割窓を４つの領域に分け、対角線にある２つの前記領域には２つの窓がそれぞれ設けられている請求項１に記載のＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置。
【請求項３】
前記分割窓を調節するボルトを備える請求項１又は請求項２に記載のＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項のキャリブレーション装置を用いてＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置をキャリブレーションするキャリブレーション方法であって、
前記キャリブレーション装置を走査平面の１位置に置き、
前記ＣＴ装置のＸ線発生装置が前記キャリブレーション装置に対してそれぞれに０度及び１８０度露光を行い、
前記検出器に投射されるＸ線分布とＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいて、前記Ｘ線管の偏移量を獲得し、
前記Ｘ線管の偏移量に基づいて前記Ｘ線管を調節して前記Ｘ線管の焦点及びコリメータの中心を前記走査平面に位置決めるキャリブレーション方法。
【請求項５】
前記キャリブレーション装置を検出器チャンネルの左側、中央及び右側に置き、
この３つの前記キャリブレーション装置に対して露光を行い、
露光後に前記検出器が得られたデータを獲得し、
獲得した前記データに基づいてこの３つの位置でのアライメントのずれ量を計算して獲得し、
前記アライメントのずれ量が０になるように前記検出器を調整する請求項４に記載のキャリブレーション方法。
【請求項６】
前記検出器に投射されるＸ線分布とＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいたＸ線管の偏移量の獲得は、
前記キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が前記検出器での変位ａを計算し、
以下の数式によりＸ線管の偏移量？？を獲得するものである請求項４又は請求項５に記載のキャリブレーション方法。
【数１】
ここで、
ＣはＸ線管の焦点から２位置までの距離を示し、
ＥはＸ線管の焦点からコリメータの孔までの距離を示し、
ＡはＸ線管の焦点から検出器までの距離を示し、
Ｄは１位置から２位置までの距離を示す。
【請求項７】
前記キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が前記検出器での変位ａは以下の数式により得られる請求項６に記載のキャリブレーション方法。
【数２】
ここで、
【数３】
γは前記キャリブレーション装置と空気投射との比例で、
Ｔは回転中心でのＸ線の厚さで、
Ｎは前記Ｘ線管の焦点からＩＳＯの中心までの距離で、
ＰＡはＡ窓での平均投射データを示し、
ＰＢはＢ窓での平均投射データを示す。
【請求項８】
回転平面の校正を行い、
窓でのビームの校正を行い、
Ｘ線管が冷やされた後検出器と前記Ｘ線管の焦点とをアライメントし、
コリメータと前記検出器とをｘ軸方向でアライメントし、
ｚ軸方向で前記コリメータを校正し、
ｚ軸方向で前記コリメータが校正されて得られた前記Ｘ線管の焦点がｚ軸方向での偏移量に基づいて、前記偏移量が０になるまでに上述のステップを順に繰り返すＣＴ装置のキャリブレーション方法。
【請求項９】
前記回転平面の校正は、
キャリブレーション装置を走査平面の１位置に置き、
ＣＴ装置のＸ線発生装置が前記キャリブレーション装置に対してそれぞれに０度及び１８０度露光を行い、
前記検出器に投射されるＸ線分布とＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいて、前記Ｘ線管の偏移量を獲得し、
前記Ｘ線管の前記偏移量に基づいて前記Ｘ線管を調節して前記Ｘ線管の焦点及び前記コリメータの中心を前記走査平面に位置決める請求項８に記載のＣＴ装置のキャリブレーション方法。
【請求項１０】
前記窓でのビームの校正は、
前記キャリブレーション装置を検出器チャンネルの左側、中央及右側に置き、
この３つの前記キャリブレーション装置に対して露光を行い、
露光後に前記検出器が得られたデータを獲得し、
獲得した前記データに基づいてこの３つの位置でのアライメントのずれ量を計算して獲得し、
前記アライメントのずれ量が０になるように前記検出器を調整する請求項９に記載のＣＴ装置のキャリブレーション方法。
【請求項１１】
前記検出器に投射されるＸ線分布とＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいたＸ線管の偏移量の獲得は、
前記キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が前記検出器での変位ａを計算し、
以下の数式によりＸ線管の偏移量？？を獲得するものである請求項１０に記載のＣＴ装置のキャリブレーション方法。
【数４】
ここで、
ＣはＸ線管の焦点から２位置までの距離を示し、
ＥはＸ線管の焦点からコリメータの孔までの距離を示し、
ＡはＸ線管の焦点から検出器までの距離を示し、
Ｄは１位置から２位置までの距離を示す。
【請求項１２】
前記キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が前記検出器での変位ａは以下の数式により得られる請求項１１に記載のＣＴ装置のキャリブレーション方法。
【数５】
ここで、
【数６】
γは前記キャリブレーション装置と空気投射との比例で、
Ｔは回転中心でのＸ線の厚さで、
Ｎは前記Ｘ線管の焦点からＩＳＯの中心までの距離で、
ＰＡはＡ窓での平均投射データを示し、
ＰＢはＢ窓での平均投射データを示す。
【請求項１】
分割窓、分割窓フレーム、本体フレーム及びスプリングを備え、
前記分割窓フレームは前記分割窓を支持し、
前記スプリングは一端が前記分割窓フレームに接続され、他端が前記本体フレームに接続されるＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置。
【請求項２】
前記分割窓の２つの中心線が前記分割窓を４つの領域に分け、対角線にある２つの前記領域には２つの窓がそれぞれ設けられている請求項１に記載のＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置。
【請求項３】
前記分割窓を調節するボルトを備える請求項１又は請求項２に記載のＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置キャリブレーション装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項のキャリブレーション装置を用いてＣＴ装置のＸ線発生装置及び検出器の位置をキャリブレーションするキャリブレーション方法であって、
前記キャリブレーション装置を走査平面の１位置に置き、
前記ＣＴ装置のＸ線発生装置が前記キャリブレーション装置に対してそれぞれに０度及び１８０度露光を行い、
前記検出器に投射されるＸ線分布とＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいて、前記Ｘ線管の偏移量を獲得し、
前記Ｘ線管の偏移量に基づいて前記Ｘ線管を調節して前記Ｘ線管の焦点及びコリメータの中心を前記走査平面に位置決めるキャリブレーション方法。
【請求項５】
前記キャリブレーション装置を検出器チャンネルの左側、中央及び右側に置き、
この３つの前記キャリブレーション装置に対して露光を行い、
露光後に前記検出器が得られたデータを獲得し、
獲得した前記データに基づいてこの３つの位置でのアライメントのずれ量を計算して獲得し、
前記アライメントのずれ量が０になるように前記検出器を調整する請求項４に記載のキャリブレーション方法。
【請求項６】
前記検出器に投射されるＸ線分布とＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいたＸ線管の偏移量の獲得は、
前記キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が前記検出器での変位ａを計算し、
以下の数式によりＸ線管の偏移量？？を獲得するものである請求項４又は請求項５に記載のキャリブレーション方法。
【数１】
ここで、
ＣはＸ線管の焦点から２位置までの距離を示し、
ＥはＸ線管の焦点からコリメータの孔までの距離を示し、
ＡはＸ線管の焦点から検出器までの距離を示し、
Ｄは１位置から２位置までの距離を示す。
【請求項７】
前記キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が前記検出器での変位ａは以下の数式により得られる請求項６に記載のキャリブレーション方法。
【数２】
ここで、
【数３】
γは前記キャリブレーション装置と空気投射との比例で、
Ｔは回転中心でのＸ線の厚さで、
Ｎは前記Ｘ線管の焦点からＩＳＯの中心までの距離で、
ＰＡはＡ窓での平均投射データを示し、
ＰＢはＢ窓での平均投射データを示す。
【請求項８】
回転平面の校正を行い、
窓でのビームの校正を行い、
Ｘ線管が冷やされた後検出器と前記Ｘ線管の焦点とをアライメントし、
コリメータと前記検出器とをｘ軸方向でアライメントし、
ｚ軸方向で前記コリメータを校正し、
ｚ軸方向で前記コリメータが校正されて得られた前記Ｘ線管の焦点がｚ軸方向での偏移量に基づいて、前記偏移量が０になるまでに上述のステップを順に繰り返すＣＴ装置のキャリブレーション方法。
【請求項９】
前記回転平面の校正は、
キャリブレーション装置を走査平面の１位置に置き、
ＣＴ装置のＸ線発生装置が前記キャリブレーション装置に対してそれぞれに０度及び１８０度露光を行い、
前記検出器に投射されるＸ線分布とＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいて、前記Ｘ線管の偏移量を獲得し、
前記Ｘ線管の前記偏移量に基づいて前記Ｘ線管を調節して前記Ｘ線管の焦点及び前記コリメータの中心を前記走査平面に位置決める請求項８に記載のＣＴ装置のキャリブレーション方法。
【請求項１０】
前記窓でのビームの校正は、
前記キャリブレーション装置を検出器チャンネルの左側、中央及右側に置き、
この３つの前記キャリブレーション装置に対して露光を行い、
露光後に前記検出器が得られたデータを獲得し、
獲得した前記データに基づいてこの３つの位置でのアライメントのずれ量を計算して獲得し、
前記アライメントのずれ量が０になるように前記検出器を調整する請求項９に記載のＣＴ装置のキャリブレーション方法。
【請求項１１】
前記検出器に投射されるＸ線分布とＸ線管とＩＳＯ中心との三角関係に基づいたＸ線管の偏移量の獲得は、
前記キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が前記検出器での変位ａを計算し、
以下の数式によりＸ線管の偏移量？？を獲得するものである請求項１０に記載のＣＴ装置のキャリブレーション方法。
【数４】
ここで、
ＣはＸ線管の焦点から２位置までの距離を示し、
ＥはＸ線管の焦点からコリメータの孔までの距離を示し、
ＡはＸ線管の焦点から検出器までの距離を示し、
Ｄは１位置から２位置までの距離を示す。
【請求項１２】
前記キャリブレーション装置が１位置から２位置に移動した際、その中心が前記検出器での変位ａは以下の数式により得られる請求項１１に記載のＣＴ装置のキャリブレーション方法。
【数５】
ここで、
【数６】
γは前記キャリブレーション装置と空気投射との比例で、
Ｔは回転中心でのＸ線の厚さで、
Ｎは前記Ｘ線管の焦点からＩＳＯの中心までの距離で、
ＰＡはＡ窓での平均投射データを示し、
ＰＢはＢ窓での平均投射データを示す。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１ａ】
【図１１ｂ】
【図１１ｃ】
【図１１ｄ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１ａ】
【図１１ｂ】
【図１１ｃ】
【図１１ｄ】
【公開番号】特開２０１２−２０１２１（Ｐ２０１２−２０１２１Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３８７８７（Ｐ２０１１−１３８７８７）
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（３０００１９２３８）ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー (1,125)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（３０００１９２３８）ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー (1,125)
【Ｆターム（参考）】
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