Ｘ線ＣＴ装置およびＸ線ＣＴプログラム
【課題】投影データの時分割読み出し方式と共にＸ線焦点位置シフト方式を採用したとき、Ｘ線条件の重畳作用に基づくＸ線画像の空間分解能低下を抑えること。
【解決手段】本発明では、Ｘ線検出素子アレイに蓄積されＸ線画像の生成に用いられるＸ線検出信号をＸ線検出素子アレイの列毎に時間分割で順次読み出すとともに、被検体に照射するＸ線の特性を決定する各種のＸ線条件をビュー毎に切り替えながらスキャンを行うＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線検出素子アレイの指定された特定の列を対象とし、Ｘ線検出信号の読み出し開始のタイミング（Ｔ２１〜Ｔ２３）とＸ線焦点位置の切り替えのタイミング（Ｔ１１〜Ｔ１３）とを同期させるタイミング制御を行うようにした。
【解決手段】本発明では、Ｘ線検出素子アレイに蓄積されＸ線画像の生成に用いられるＸ線検出信号をＸ線検出素子アレイの列毎に時間分割で順次読み出すとともに、被検体に照射するＸ線の特性を決定する各種のＸ線条件をビュー毎に切り替えながらスキャンを行うＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線検出素子アレイの指定された特定の列を対象とし、Ｘ線検出信号の読み出し開始のタイミング（Ｔ２１〜Ｔ２３）とＸ線焦点位置の切り替えのタイミング（Ｔ１１〜Ｔ１３）とを同期させるタイミング制御を行うようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線検出素子アレイに蓄積されＸ線画像の生成に用いられるＸ線検出信号をＸ線検出素子アレイの列毎に時間分割で順次読み出すＸ線ＣＴ技術に係り、特に、被検体に照射するＸ線の特性を決定する各種のＸ線条件をビュー毎に切り替えながらスキャンを行うＸ線ＣＴ装置およびＸ線ＣＴプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シンチレータとフォトダイオードのペア構造を持つＸ線検出素子を２次元配列させたＸ線検出素子アレイを用い、被検体の体軸と直交するチャンネル方向に並ぶ１列のフォトダイオードから蓄積電荷（Ｘ線検出信号）を一斉同時に読み出すと共に各列の蓄積電荷を時分割で順次読み出すようにして、Ｘ線検出素子アレイから蓄積電荷を読み出すＤＡＳ（Data Acquisition System）の構造簡素化を図る言わば時分割読み出し方式を採用したＸ線ＣＴ技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、Ｘ線発生管におけるＸ線焦点位置をビュー毎に切り替えながらスキャンを行って投影データのサンプリングを行うことにより、いわゆるオフセット検出器を用いた場合と同等に、投影データの高い空間分解能が得られるＸ線焦点位置シフト方式を採用したＸ線ＣＴ技術が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０２２７３３号公報
【特許文献２】特開２００５−２９６６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Ｘ線ＣＴ装置のガントリ（回転架台）は、Ｘ線発生管およびＸ線検出器を搭載して被検体の体軸周りを高速で回転する。そのため、投影データの時分割読み出し方式およびＸ線焦点位置シフト方式を採用したとき、Ｘ線検出器に設けられるフォトダイオードの電荷蓄積時間（蓄積電荷の読み出しのタイミング間隔）の途中でもそのＸ線焦点位置は移動する。
【０００６】
このため、特定の１ビューで得られる１つの投影データは、異なるＸ線焦点位置で発生し被検体を透過したＸ線が重畳して生成されるものとなる。これは、Ｘ線画像の空間分解能を低下させる原因の１つとなっている。かかるＸ線画像の空間分解能の低下は、Ｘ線焦点位置をビュー毎に切り替える場合のみならず、例えば、Ｘ線焦点サイズやＸ線発生管に印加する管電圧など、被検体に照射するＸ線の特性を決定する各種のＸ線条件をビュー毎に切り替える場合に現れる。これをＸ線条件の重畳作用と称す。
【０００７】
要するに、Ｘ線画像の空間分解能を高めようとして、ビュー毎にＸ線焦点位置その他のＸ線条件を切り替えて投影データのサンプリングを行っても、そのＸ線条件の切り替え操作それ自体が原因となり、得られるＸ線画像の空間分解能向上が制限されるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、投影データの時分割読み出し方式と共にＸ線焦点位置シフト方式を採用したとき、Ｘ線条件の重畳作用に基づくＸ線画像の空間分解能低下が抑えられるＸ線ＣＴ装置およびＸ線ＣＴプログラム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】
【０００９】
上述した目的を達成するため、本発明に係るＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線検出素子アレイに蓄積されＸ線画像の生成に用いられるＸ線検出信号をＸ線検出素子アレイの列毎に時間分割で順次読み出すとともに、被検体に照射するＸ線の特性を決定する各種のＸ線条件をビュー毎に切り替えながらスキャンを行うＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線検出素子アレイの指定された特定の列を対象とし、Ｘ線検出信号の読み出し開始のタイミングとＸ線条件の切り替えのタイミングとを同期させるタイミング制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るＸ線ＣＴプログラムでは、Ｘ線検出素子アレイに蓄積されＸ線画像の生成に用いられるＸ線検出信号をＸ線検出素子アレイの列毎に時間分割で順次読み出すとともに、被検体に照射するＸ線の特性を決定する各種のＸ線条件をビュー毎に切り替えながら行うスキャンを実行するＸ線ＣＴプログラムにおいて、前記Ｘ線検出素子アレイの指定された特定の列を対象とし、Ｘ線検出信号の読み出し開始のタイミングとＸ線条件の切り替えのタイミングとを同期させるタイミング制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、投影データの時分割読み出し方式と共にＸ線焦点位置シフト方式を採用したとき、Ｘ線条件の重畳作用に基づくＸ線画像の空間分解能低下が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第１実施形態を示す図。
【図２】図１のＸ線ＣＴ装置の部分詳細図であり、（ａ）は図１のガントリの透視斜視図、（ｂ）は（ａ）のＰ部拡大図。
【図３】図１のＸ線ＣＴ装置におけるＤＡＳの要部説明図。
【図４】図１のＸ線ＣＴ装置にて実行されるＸ線検出信号の読み出しのタイミング制御を示すタイミングチャート。
【図５】図１のＸ線ＣＴ装置の作用説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係るＸ線ＣＴ装置およびＸ線ＣＴプログラムの実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第１実施形態を示す図である。
【００１５】
本実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、ガントリ（回転架台）２、寝台３およびコンソール４を備える。ガントリ２は、被検体Ｐを挿通可能に構成され、Ｘ線発生管５、高電圧発生装置６、Ｘ線検出器７およびＤＡＳ８を有する。
【００１６】
Ｘ線発生管５およびＸ線検出器７は、寝台３に載置された被検体Ｐを挟んで対向配置され、被検体Ｐの体軸と直交するチャンネル方向Ｄ１に回転可能に構成される。
【００１７】
Ｘ線発生管５は、高電圧発生装置６から所要の管電圧の供給を受け、３６０°回転方向の任意回転位置から管電圧に応じたエネルギーのＸ線を被検体Ｐに向かって放射する。Ｘ線ＣＴ装置１にあっては、Ｘ線発生管５におけるＸ線焦点位置をビュー毎に切り替えながらスキャンを行って投影データのサンプリングを行うＸ線焦点位置シフト（フライングフォーカス）方式が採用される。このＸ線発生管５におけるＸ線焦点位置の切り替えは、Ｘ線発生管５が内蔵するターゲットに対する電子ビームの衝突位置を制御することにより行われる。
【００１８】
図２はＸ線ＣＴ装置１の部分詳細図であり、（ａ）は図１のガントリ２の透視斜視図、（ｂ）は（ａ）のＰ部拡大図である。
【００１９】
Ｘ線検出器７は、図２（ａ）に示すように、複数のＸ線検出器ブロック９が円弧状に且つチャンネル方向Ｄ１およびこれに直交するスライス方向（列方向）Ｄ２の２次元方向に配置されて構成される。各Ｘ線検出器ブロック９は、図２（ｂ）に示すよう、プリント配線板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）の基板１０上で複数のＸ線検出素子１１がチャンネル方向Ｄ１およびスライス方向（列方向）Ｄ２の２次元方向に配置されて構成される。Ｘ線検出素子１１は、Ｘ線検出素子アレイ全体として、例えばチャンネル方向Ｄ１に１０００個配置され、スライス方向（列方向）Ｄ２に６４個配置される。
【００２０】
また、各Ｘ線検出素子１１は、被検体Ｐを通過した透過Ｘ線の入射を受けてその強度に応じた光を生成するシンチレータ１２と、シンチレータ１２で生成された光を電荷に変換するフォトダイオード１３とのペア構造により構成され、ＤＡＳ８に接続される。
【００２１】
ＤＡＳ８は、Ｘ線検出素子アレイのフォトダイオード１３にて一定時間（蓄積電荷の読み出しタイミング間隔）に蓄積された蓄積電荷をＸ線検出信号として読み出し、ディジタルデータである投影データに変換した後、図１に示すコンソール４に送る。Ｘ線ＣＴ装置１にあっては、このＤＡＳ８を用いてＸ線検出素子アレイの１つの列（チャンネル方向Ｄ１に並ぶ例えば１０００個のＸ線検出素子１１の集合）から蓄積電荷を一斉同時に読み出し、且つ、各列毎に時間分割して順次読み出していくことにより、Ｘ線検出素子アレイを構成する全てのＸ線検出素子１１から蓄積電荷を読み出す時分割読み出し方式が採用される。
【００２２】
コンソール４は、制御部１４、演算部１５、記憶部１６、表示装置１７および入力装置１８を有する。制御部１４は、Ｘ線焦点位置の制御やＸ線検出素子アレイの蓄積電荷の読み出し制御等、スキャンに必要な各種の制御を行う。演算部１５は、記憶部１６に保存された各種プログラムに基づき、時分割読み出し方式によりＤＡＳ８から順次伝送されてくる投影データをリアルタイムで画像処理してＸ線画像を生成し、生成したＸ線画像を表示装置１７に表示する。
【００２３】
図３はＸ線ＣＴ装置１におけるＤＡＳ８の要部説明図である。
ＤＡＳ８は、Ｘ線検出素子アレイのフォトダイード（ＰＤ１１〜ＰＤ３３）からその蓄積電荷をＸ線検出信号として読み出すゲート回路（Ｌ）を有する。ゲート回路（Ｌ）は、例えばＭＯＳＦＥＴスイッチ回路により構成される。
【００２４】
スライス方向（Ｄ２）に並ぶＸ線検出素子アレイの１行目のフォトダイオード（ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ１３）に設けられる各ソース端子（Ｓ）およびゲート端子（Ｇ）の端子対は、１つの読み出し回路（ＲＬ１）に接続される。読み出し回路（ＲＬ１）の端部は、電流積分型の増幅回路（ＱＶ１）と接続し、増幅回路（ＱＶ１）の先はコンソール４に至る。Ｘ線検出素子アレイの２行目以降についても同様である。
【００２５】
一方、チャンネル方向Ｄ１に並ぶＸ線検出素子アレイの１列目のフォトダイオード（ＰＤ１１、ＰＤ２１、ＰＤ３１）に設けられるソース端子（Ｓ）およびゲート端子（Ｇ）の端子対は、１つの読み出し制御回路（ＣＬ１）と接続し、読み出し制御回路（ＣＬ１）の端部は、駆動スイッチ（Ｓ１）と接続する。２列目以降も同様である。
【００２６】
ＤＡＳ８では、先ず、所定のタイミングでゲート回路（Ｌ）のスイッチ（Ｓ１）を一時的に閉じ、１列目のフォトダイオード（ＰＤ１１，ＰＤ２１，ＰＤ３１）と接続する各ゲート端子（Ｇ）にパルス電圧を印加して、フォトダイオード（ＰＤ１１，ＰＤ２１，ＰＤ３１）の受光部に蓄えられた蓄積電荷を読み出し回路（ＲＬ１）へと一斉同時に読み出す。
【００２７】
次いで、スイッチ（Ｓ１）を閉じると共にスイッチ（Ｓ２）を一時的に閉じ、１列目のフォトダイオード（ＰＤ１１，ＰＤ２１，ＰＤ３１）にて電荷蓄積を開始すると共に２列目のフォトダイオード（ＰＤ１２，ＰＤ２２，ＰＤ３２）と接続する各ゲート端子（Ｇ）にパルス電圧を印加して各フォトダイオード（ＰＤ１２，ＰＤ２２，ＰＤ３２）の受光部から蓄積電荷を読み出し回路（ＲＬ２）へと一斉同時に読み出す。
【００２８】
以降同様にして、所定のタイミングで読み出し制御回路（ＣＬ３等）を介してゲート端子（Ｇ）にパルス電圧を印加することにより、Ｘ線検出素子アレイの蓄積電荷を列毎に時分割で順次読み出していく。読み出された蓄積電荷は、被検体Ｐを透過したＸ線の強度を反映するディジタルの投影データに変換され、コンソール４の演算部１５に順次送られてＸ線画像の生成に用いられる。
【００２９】
図４はＸ線ＣＴ装置１にて実行される蓄積電荷（Ｘ線検出信号）の読み出しのタイミング制御（Ｘ線ＣＴプログラムの処理）を示すタイミングチャートである。
【００３０】
Ｘ線ＣＴ装置１の制御部１４は、投影データの空間分解能を高めることを目的とし、スキャンのビュー毎（例えば、ガントリ２の回転角０．４°毎）にＸ線条件としてのＸ線焦点位置を切り替えるＸ線焦点位置シフト（フライングフォーカス）を実行する。図４は、タイミング（Ｔ１１）にＸ線焦点位置（Ａ）が設定され、タイミング（Ｔ１２）にＸ線焦点位置（Ｂ）が設定され、タイミング（Ｔ１３）にＸ線焦点位置（Ｃ）が設定される例を示したものである。
【００３１】
制御部１４は、Ｘ線検出素子アレイの例えば６４個の列の中からユーザにより指定された特定の列（ＲＯＷ２）を対象とし、タイミング（Ｔ１１）で行うＸ線焦点位置（Ａ）の設定と同期して、ＤＡＳ８のゲート回路（Ｌ）に設けられて指定列（ＲＯＷ２）に対応する例えばスイッチ（Ｓ２）を閉じる。すなわち、指定列（ＲＯＷ２）の蓄積電荷の読み出し開始のタイミング（Ｔ２１）とＸ線焦点位置の切り替えのタイミング（Ｔ１１）とを同期させる。そして、次のビューにてＸ線焦点位置を切り替えるまでの時間（ΔＴ＝Ｔ１２−Ｔ１１）までに、指定列（ＲＯＷ２）を含む全ての列からの蓄積電荷の読み出しを完了させる。
【００３２】
次いで、制御部１４は、ガントリ２を回転させ、タイミング（Ｔ１２）にてビューの切り替えを完了させると共にＸ線焦点位置（Ｂ）を設定する。制御部１４は、このＸ線焦点位置（Ｂ）の設定と同期して、このビューにおいも指定列（ＲＯＷ２）を対象とし、ＤＡＳ８のゲート回路（Ｌ）に設けられて指定列（ＲＯＷ２）に対応する例えばスイッチ（Ｓ２）を閉じる。すなわち、指定列（ＲＯＷ２）の蓄積電荷の読み出し開始のタイミング（Ｔ２２）とＸ線焦点位置の切り替えのタイミング（Ｔ１２）とを同期させる。そして、次のビューにてＸ線焦点位置を切り替えるまでの時間（ΔＴ＝Ｔ１３−Ｔ１２）までに、指定列（ＲＯＷ２）を含む全ての列からの蓄積電荷の読み出しを完了させる。なお、その後のタイミング（Ｔ１３）におけるビューの切り替えと共に行われるＸ線焦点位置（Ｃ）の設定および指定列（ＲＯＷ２）の蓄積電荷の読み出しも同様のタイミング制御の下で行う。
【００３３】
次に、Ｘ線ＣＴ装置１の作用を説明する。
【００３４】
図５は図１のＸ線ＣＴ装置１の作用説明図である。
Ｘ線ＣＴ装置のガントリは被検体の体軸周りを高速で回転する。このため、投影データの時分割読み出し方式およびＸ線焦点位置シフト方式を採用したとき、従来のＸ線ＣＴ装置にあっては、図５に示すように、Ｘ線検出器に設けられるフォトダイオードの電荷蓄積時間（蓄積電荷の読み出しタイミング間隔（ΔＴ））の途中でもそのＸ線焦点位置は移動する。したがって、特定の１ビューで得られる１つの投影データは、Ｘ線検出素子アレイの何れの列においても、異なるＸ線焦点位置で発生して被検体Ｐを透過してきたＸ線が重畳して生成されるものとなる。例えば、Ｘ線検出素子アレイの列（ＲＯＷ１）に関し、タイミング（Ｔ２３）で読み出される蓄積電荷は、Ｘ線焦点位置（Ａ）とＸ線焦点位置（Ｂ）の各状態で発生したＸ線が重畳して生成されるものとなる。このような投影データに関するＸ線の重畳作用は、Ｘ線画像の空間分解能を低下させる原因の１つとなっている。
【００３５】
これに対し、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１では、図４に示すよう、ユーザにより予め指定された列（ＲＯＷ２）の蓄積電荷は、常にＸ線焦点位置の切り替えのタイミング（Ｔ１１〜Ｔ１３）に同期して読み出し開始が行われる。このため、フォトダイオードの電荷蓄積時間（蓄積電荷の読み出しタイミング間隔（ΔＴ））の途中でＸ線焦点位置が移動しないものとなる。したがって、Ｘ線検出素子アレイの指定列に関し、特定の１ビューで得られる１つの投影データは、異なるＸ線焦点位置で発生したＸ線が重畳して生成されることはない。つまり、その投影データは、いずれのビューにおいても共通のＸ線焦点位置で発生したＸ線により生成されることとなる。なお、Ｘ線検出素子アレイのタイミング制御の対象とする列は任意に設定でき、例えばＸ線検出素子アレイの中央寄りの列に設定することができる。
【００３６】
次に、Ｘ線ＣＴ装置１の効果を説明する。
【００３７】
本実施形態のＸ線ＣＴ装置１にあっては、
（１）Ｘ線検出素子アレイの指定された特定の列を対象とし、Ｘ線検出信号の読み出し開始のタイミングとＸ線焦点位置の切り替えのタイミングとを同期させるタイミング制御を行うため、投影データの時分割読み出し方式と共にＸ線焦点位置シフト方式を採用したとき、Ｘ線条件の重畳作用に基づくＸ線画像の空間分解能低下が抑えられる。
【００３８】
（２）上述のタイミング制御は、Ｘ線検出信号の読み出し開始のタイミングをＸ線焦点位置の切り替えのタイミングに同期させることにより行うため、ＤＡＳ８のゲート回路（Ｌ）のスイッチング操作、例えばゲート回路（Ｌ）の駆動スイッチ（Ｓ１〜Ｓ３）やゲート端子（Ｇ）の制御を通じて（１）の効果を得ることができる。すなわち、Ｘ線ＣＴプログラムを組み込むことにより（１）の効果を得ることができ、従来のＸ線ＣＴ装置のハード構成をそのまま維持できる。
【００３９】
以上、本発明に係るＸ線ＣＴ装置およびＸ線ＣＴプログラムを１つの実施形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、本実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載の発明の要旨を逸脱しない限り設計の変更や追加等は許容される。
【００４０】
例えば、本実施形態のＸ線ＣＴ装置にて行われるタイミング制御は、Ｘ線条件の切り替えタイミングの方を制御し、このＸ線条件の切り替えのタイミングを蓄積電荷の読み出し開始のタイミングに同期させることにより行うようにしてもよい。
【００４１】
また、Ｘ線検出素子アレイの列が指定されない場合（ユーザによる指定がない場合）は、Ｘ線検出素子アレイの中央ないし中央寄りの列を自動的に指定し、その中央ないし中央寄りの列を対象として、上述のタイミング制御を行うように事前設定可能な構成としてもよい。なお、タイミング制御は、Ｘ線焦点位置、Ｘ線焦点サイズおよび管電圧のうち少なくとも１つのＸ線条件を対象として行うものであればよい。
【符号の説明】
【００４２】
１……Ｘ線ＣＴ装置， ２……ガントリ（回転架台）， ３……寝台， ４……コンソール， ５……Ｘ線発生管， ６……高電圧発生装置， ７……Ｘ線検出器， ８……ＤＡＳ， ９……Ｘ線検出器ブロック， １０……基板， １１……Ｘ線検出素子， １２……シンチレータ， １３……フォトダイオード， １４……制御部， １５……演算部， １６……記憶部， １７……表示装置， １８……入力装置， Ｐ……被検体， Ｄ１……チャンネル方向， Ｄ２……スライス方向（列方向）， Ｌ……ゲート回路， ＰＤ１１〜ＰＤ３３……フォトダイオード， Ｓ……ソース端子， Ｇ……ゲート端子， ＲＬ１〜ＲＬ３……読み出し回路， ＱＶ１〜ＱＶ３……増幅回路， ＣＬ１〜ＣＬ３……読み出し制御回路， Ｓ１〜Ｓ３……駆動スイッチ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線検出素子アレイに蓄積されＸ線画像の生成に用いられるＸ線検出信号をＸ線検出素子アレイの列毎に時間分割で順次読み出すＸ線ＣＴ技術に係り、特に、被検体に照射するＸ線の特性を決定する各種のＸ線条件をビュー毎に切り替えながらスキャンを行うＸ線ＣＴ装置およびＸ線ＣＴプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シンチレータとフォトダイオードのペア構造を持つＸ線検出素子を２次元配列させたＸ線検出素子アレイを用い、被検体の体軸と直交するチャンネル方向に並ぶ１列のフォトダイオードから蓄積電荷（Ｘ線検出信号）を一斉同時に読み出すと共に各列の蓄積電荷を時分割で順次読み出すようにして、Ｘ線検出素子アレイから蓄積電荷を読み出すＤＡＳ（Data Acquisition System）の構造簡素化を図る言わば時分割読み出し方式を採用したＸ線ＣＴ技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、Ｘ線発生管におけるＸ線焦点位置をビュー毎に切り替えながらスキャンを行って投影データのサンプリングを行うことにより、いわゆるオフセット検出器を用いた場合と同等に、投影データの高い空間分解能が得られるＸ線焦点位置シフト方式を採用したＸ線ＣＴ技術が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０２２７３３号公報
【特許文献２】特開２００５−２９６６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Ｘ線ＣＴ装置のガントリ（回転架台）は、Ｘ線発生管およびＸ線検出器を搭載して被検体の体軸周りを高速で回転する。そのため、投影データの時分割読み出し方式およびＸ線焦点位置シフト方式を採用したとき、Ｘ線検出器に設けられるフォトダイオードの電荷蓄積時間（蓄積電荷の読み出しのタイミング間隔）の途中でもそのＸ線焦点位置は移動する。
【０００６】
このため、特定の１ビューで得られる１つの投影データは、異なるＸ線焦点位置で発生し被検体を透過したＸ線が重畳して生成されるものとなる。これは、Ｘ線画像の空間分解能を低下させる原因の１つとなっている。かかるＸ線画像の空間分解能の低下は、Ｘ線焦点位置をビュー毎に切り替える場合のみならず、例えば、Ｘ線焦点サイズやＸ線発生管に印加する管電圧など、被検体に照射するＸ線の特性を決定する各種のＸ線条件をビュー毎に切り替える場合に現れる。これをＸ線条件の重畳作用と称す。
【０００７】
要するに、Ｘ線画像の空間分解能を高めようとして、ビュー毎にＸ線焦点位置その他のＸ線条件を切り替えて投影データのサンプリングを行っても、そのＸ線条件の切り替え操作それ自体が原因となり、得られるＸ線画像の空間分解能向上が制限されるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、投影データの時分割読み出し方式と共にＸ線焦点位置シフト方式を採用したとき、Ｘ線条件の重畳作用に基づくＸ線画像の空間分解能低下が抑えられるＸ線ＣＴ装置およびＸ線ＣＴプログラム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】
【０００９】
上述した目的を達成するため、本発明に係るＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線検出素子アレイに蓄積されＸ線画像の生成に用いられるＸ線検出信号をＸ線検出素子アレイの列毎に時間分割で順次読み出すとともに、被検体に照射するＸ線の特性を決定する各種のＸ線条件をビュー毎に切り替えながらスキャンを行うＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線検出素子アレイの指定された特定の列を対象とし、Ｘ線検出信号の読み出し開始のタイミングとＸ線条件の切り替えのタイミングとを同期させるタイミング制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るＸ線ＣＴプログラムでは、Ｘ線検出素子アレイに蓄積されＸ線画像の生成に用いられるＸ線検出信号をＸ線検出素子アレイの列毎に時間分割で順次読み出すとともに、被検体に照射するＸ線の特性を決定する各種のＸ線条件をビュー毎に切り替えながら行うスキャンを実行するＸ線ＣＴプログラムにおいて、前記Ｘ線検出素子アレイの指定された特定の列を対象とし、Ｘ線検出信号の読み出し開始のタイミングとＸ線条件の切り替えのタイミングとを同期させるタイミング制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、投影データの時分割読み出し方式と共にＸ線焦点位置シフト方式を採用したとき、Ｘ線条件の重畳作用に基づくＸ線画像の空間分解能低下が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第１実施形態を示す図。
【図２】図１のＸ線ＣＴ装置の部分詳細図であり、（ａ）は図１のガントリの透視斜視図、（ｂ）は（ａ）のＰ部拡大図。
【図３】図１のＸ線ＣＴ装置におけるＤＡＳの要部説明図。
【図４】図１のＸ線ＣＴ装置にて実行されるＸ線検出信号の読み出しのタイミング制御を示すタイミングチャート。
【図５】図１のＸ線ＣＴ装置の作用説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係るＸ線ＣＴ装置およびＸ線ＣＴプログラムの実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第１実施形態を示す図である。
【００１５】
本実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、ガントリ（回転架台）２、寝台３およびコンソール４を備える。ガントリ２は、被検体Ｐを挿通可能に構成され、Ｘ線発生管５、高電圧発生装置６、Ｘ線検出器７およびＤＡＳ８を有する。
【００１６】
Ｘ線発生管５およびＸ線検出器７は、寝台３に載置された被検体Ｐを挟んで対向配置され、被検体Ｐの体軸と直交するチャンネル方向Ｄ１に回転可能に構成される。
【００１７】
Ｘ線発生管５は、高電圧発生装置６から所要の管電圧の供給を受け、３６０°回転方向の任意回転位置から管電圧に応じたエネルギーのＸ線を被検体Ｐに向かって放射する。Ｘ線ＣＴ装置１にあっては、Ｘ線発生管５におけるＸ線焦点位置をビュー毎に切り替えながらスキャンを行って投影データのサンプリングを行うＸ線焦点位置シフト（フライングフォーカス）方式が採用される。このＸ線発生管５におけるＸ線焦点位置の切り替えは、Ｘ線発生管５が内蔵するターゲットに対する電子ビームの衝突位置を制御することにより行われる。
【００１８】
図２はＸ線ＣＴ装置１の部分詳細図であり、（ａ）は図１のガントリ２の透視斜視図、（ｂ）は（ａ）のＰ部拡大図である。
【００１９】
Ｘ線検出器７は、図２（ａ）に示すように、複数のＸ線検出器ブロック９が円弧状に且つチャンネル方向Ｄ１およびこれに直交するスライス方向（列方向）Ｄ２の２次元方向に配置されて構成される。各Ｘ線検出器ブロック９は、図２（ｂ）に示すよう、プリント配線板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）の基板１０上で複数のＸ線検出素子１１がチャンネル方向Ｄ１およびスライス方向（列方向）Ｄ２の２次元方向に配置されて構成される。Ｘ線検出素子１１は、Ｘ線検出素子アレイ全体として、例えばチャンネル方向Ｄ１に１０００個配置され、スライス方向（列方向）Ｄ２に６４個配置される。
【００２０】
また、各Ｘ線検出素子１１は、被検体Ｐを通過した透過Ｘ線の入射を受けてその強度に応じた光を生成するシンチレータ１２と、シンチレータ１２で生成された光を電荷に変換するフォトダイオード１３とのペア構造により構成され、ＤＡＳ８に接続される。
【００２１】
ＤＡＳ８は、Ｘ線検出素子アレイのフォトダイオード１３にて一定時間（蓄積電荷の読み出しタイミング間隔）に蓄積された蓄積電荷をＸ線検出信号として読み出し、ディジタルデータである投影データに変換した後、図１に示すコンソール４に送る。Ｘ線ＣＴ装置１にあっては、このＤＡＳ８を用いてＸ線検出素子アレイの１つの列（チャンネル方向Ｄ１に並ぶ例えば１０００個のＸ線検出素子１１の集合）から蓄積電荷を一斉同時に読み出し、且つ、各列毎に時間分割して順次読み出していくことにより、Ｘ線検出素子アレイを構成する全てのＸ線検出素子１１から蓄積電荷を読み出す時分割読み出し方式が採用される。
【００２２】
コンソール４は、制御部１４、演算部１５、記憶部１６、表示装置１７および入力装置１８を有する。制御部１４は、Ｘ線焦点位置の制御やＸ線検出素子アレイの蓄積電荷の読み出し制御等、スキャンに必要な各種の制御を行う。演算部１５は、記憶部１６に保存された各種プログラムに基づき、時分割読み出し方式によりＤＡＳ８から順次伝送されてくる投影データをリアルタイムで画像処理してＸ線画像を生成し、生成したＸ線画像を表示装置１７に表示する。
【００２３】
図３はＸ線ＣＴ装置１におけるＤＡＳ８の要部説明図である。
ＤＡＳ８は、Ｘ線検出素子アレイのフォトダイード（ＰＤ１１〜ＰＤ３３）からその蓄積電荷をＸ線検出信号として読み出すゲート回路（Ｌ）を有する。ゲート回路（Ｌ）は、例えばＭＯＳＦＥＴスイッチ回路により構成される。
【００２４】
スライス方向（Ｄ２）に並ぶＸ線検出素子アレイの１行目のフォトダイオード（ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ１３）に設けられる各ソース端子（Ｓ）およびゲート端子（Ｇ）の端子対は、１つの読み出し回路（ＲＬ１）に接続される。読み出し回路（ＲＬ１）の端部は、電流積分型の増幅回路（ＱＶ１）と接続し、増幅回路（ＱＶ１）の先はコンソール４に至る。Ｘ線検出素子アレイの２行目以降についても同様である。
【００２５】
一方、チャンネル方向Ｄ１に並ぶＸ線検出素子アレイの１列目のフォトダイオード（ＰＤ１１、ＰＤ２１、ＰＤ３１）に設けられるソース端子（Ｓ）およびゲート端子（Ｇ）の端子対は、１つの読み出し制御回路（ＣＬ１）と接続し、読み出し制御回路（ＣＬ１）の端部は、駆動スイッチ（Ｓ１）と接続する。２列目以降も同様である。
【００２６】
ＤＡＳ８では、先ず、所定のタイミングでゲート回路（Ｌ）のスイッチ（Ｓ１）を一時的に閉じ、１列目のフォトダイオード（ＰＤ１１，ＰＤ２１，ＰＤ３１）と接続する各ゲート端子（Ｇ）にパルス電圧を印加して、フォトダイオード（ＰＤ１１，ＰＤ２１，ＰＤ３１）の受光部に蓄えられた蓄積電荷を読み出し回路（ＲＬ１）へと一斉同時に読み出す。
【００２７】
次いで、スイッチ（Ｓ１）を閉じると共にスイッチ（Ｓ２）を一時的に閉じ、１列目のフォトダイオード（ＰＤ１１，ＰＤ２１，ＰＤ３１）にて電荷蓄積を開始すると共に２列目のフォトダイオード（ＰＤ１２，ＰＤ２２，ＰＤ３２）と接続する各ゲート端子（Ｇ）にパルス電圧を印加して各フォトダイオード（ＰＤ１２，ＰＤ２２，ＰＤ３２）の受光部から蓄積電荷を読み出し回路（ＲＬ２）へと一斉同時に読み出す。
【００２８】
以降同様にして、所定のタイミングで読み出し制御回路（ＣＬ３等）を介してゲート端子（Ｇ）にパルス電圧を印加することにより、Ｘ線検出素子アレイの蓄積電荷を列毎に時分割で順次読み出していく。読み出された蓄積電荷は、被検体Ｐを透過したＸ線の強度を反映するディジタルの投影データに変換され、コンソール４の演算部１５に順次送られてＸ線画像の生成に用いられる。
【００２９】
図４はＸ線ＣＴ装置１にて実行される蓄積電荷（Ｘ線検出信号）の読み出しのタイミング制御（Ｘ線ＣＴプログラムの処理）を示すタイミングチャートである。
【００３０】
Ｘ線ＣＴ装置１の制御部１４は、投影データの空間分解能を高めることを目的とし、スキャンのビュー毎（例えば、ガントリ２の回転角０．４°毎）にＸ線条件としてのＸ線焦点位置を切り替えるＸ線焦点位置シフト（フライングフォーカス）を実行する。図４は、タイミング（Ｔ１１）にＸ線焦点位置（Ａ）が設定され、タイミング（Ｔ１２）にＸ線焦点位置（Ｂ）が設定され、タイミング（Ｔ１３）にＸ線焦点位置（Ｃ）が設定される例を示したものである。
【００３１】
制御部１４は、Ｘ線検出素子アレイの例えば６４個の列の中からユーザにより指定された特定の列（ＲＯＷ２）を対象とし、タイミング（Ｔ１１）で行うＸ線焦点位置（Ａ）の設定と同期して、ＤＡＳ８のゲート回路（Ｌ）に設けられて指定列（ＲＯＷ２）に対応する例えばスイッチ（Ｓ２）を閉じる。すなわち、指定列（ＲＯＷ２）の蓄積電荷の読み出し開始のタイミング（Ｔ２１）とＸ線焦点位置の切り替えのタイミング（Ｔ１１）とを同期させる。そして、次のビューにてＸ線焦点位置を切り替えるまでの時間（ΔＴ＝Ｔ１２−Ｔ１１）までに、指定列（ＲＯＷ２）を含む全ての列からの蓄積電荷の読み出しを完了させる。
【００３２】
次いで、制御部１４は、ガントリ２を回転させ、タイミング（Ｔ１２）にてビューの切り替えを完了させると共にＸ線焦点位置（Ｂ）を設定する。制御部１４は、このＸ線焦点位置（Ｂ）の設定と同期して、このビューにおいも指定列（ＲＯＷ２）を対象とし、ＤＡＳ８のゲート回路（Ｌ）に設けられて指定列（ＲＯＷ２）に対応する例えばスイッチ（Ｓ２）を閉じる。すなわち、指定列（ＲＯＷ２）の蓄積電荷の読み出し開始のタイミング（Ｔ２２）とＸ線焦点位置の切り替えのタイミング（Ｔ１２）とを同期させる。そして、次のビューにてＸ線焦点位置を切り替えるまでの時間（ΔＴ＝Ｔ１３−Ｔ１２）までに、指定列（ＲＯＷ２）を含む全ての列からの蓄積電荷の読み出しを完了させる。なお、その後のタイミング（Ｔ１３）におけるビューの切り替えと共に行われるＸ線焦点位置（Ｃ）の設定および指定列（ＲＯＷ２）の蓄積電荷の読み出しも同様のタイミング制御の下で行う。
【００３３】
次に、Ｘ線ＣＴ装置１の作用を説明する。
【００３４】
図５は図１のＸ線ＣＴ装置１の作用説明図である。
Ｘ線ＣＴ装置のガントリは被検体の体軸周りを高速で回転する。このため、投影データの時分割読み出し方式およびＸ線焦点位置シフト方式を採用したとき、従来のＸ線ＣＴ装置にあっては、図５に示すように、Ｘ線検出器に設けられるフォトダイオードの電荷蓄積時間（蓄積電荷の読み出しタイミング間隔（ΔＴ））の途中でもそのＸ線焦点位置は移動する。したがって、特定の１ビューで得られる１つの投影データは、Ｘ線検出素子アレイの何れの列においても、異なるＸ線焦点位置で発生して被検体Ｐを透過してきたＸ線が重畳して生成されるものとなる。例えば、Ｘ線検出素子アレイの列（ＲＯＷ１）に関し、タイミング（Ｔ２３）で読み出される蓄積電荷は、Ｘ線焦点位置（Ａ）とＸ線焦点位置（Ｂ）の各状態で発生したＸ線が重畳して生成されるものとなる。このような投影データに関するＸ線の重畳作用は、Ｘ線画像の空間分解能を低下させる原因の１つとなっている。
【００３５】
これに対し、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１では、図４に示すよう、ユーザにより予め指定された列（ＲＯＷ２）の蓄積電荷は、常にＸ線焦点位置の切り替えのタイミング（Ｔ１１〜Ｔ１３）に同期して読み出し開始が行われる。このため、フォトダイオードの電荷蓄積時間（蓄積電荷の読み出しタイミング間隔（ΔＴ））の途中でＸ線焦点位置が移動しないものとなる。したがって、Ｘ線検出素子アレイの指定列に関し、特定の１ビューで得られる１つの投影データは、異なるＸ線焦点位置で発生したＸ線が重畳して生成されることはない。つまり、その投影データは、いずれのビューにおいても共通のＸ線焦点位置で発生したＸ線により生成されることとなる。なお、Ｘ線検出素子アレイのタイミング制御の対象とする列は任意に設定でき、例えばＸ線検出素子アレイの中央寄りの列に設定することができる。
【００３６】
次に、Ｘ線ＣＴ装置１の効果を説明する。
【００３７】
本実施形態のＸ線ＣＴ装置１にあっては、
（１）Ｘ線検出素子アレイの指定された特定の列を対象とし、Ｘ線検出信号の読み出し開始のタイミングとＸ線焦点位置の切り替えのタイミングとを同期させるタイミング制御を行うため、投影データの時分割読み出し方式と共にＸ線焦点位置シフト方式を採用したとき、Ｘ線条件の重畳作用に基づくＸ線画像の空間分解能低下が抑えられる。
【００３８】
（２）上述のタイミング制御は、Ｘ線検出信号の読み出し開始のタイミングをＸ線焦点位置の切り替えのタイミングに同期させることにより行うため、ＤＡＳ８のゲート回路（Ｌ）のスイッチング操作、例えばゲート回路（Ｌ）の駆動スイッチ（Ｓ１〜Ｓ３）やゲート端子（Ｇ）の制御を通じて（１）の効果を得ることができる。すなわち、Ｘ線ＣＴプログラムを組み込むことにより（１）の効果を得ることができ、従来のＸ線ＣＴ装置のハード構成をそのまま維持できる。
【００３９】
以上、本発明に係るＸ線ＣＴ装置およびＸ線ＣＴプログラムを１つの実施形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、本実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載の発明の要旨を逸脱しない限り設計の変更や追加等は許容される。
【００４０】
例えば、本実施形態のＸ線ＣＴ装置にて行われるタイミング制御は、Ｘ線条件の切り替えタイミングの方を制御し、このＸ線条件の切り替えのタイミングを蓄積電荷の読み出し開始のタイミングに同期させることにより行うようにしてもよい。
【００４１】
また、Ｘ線検出素子アレイの列が指定されない場合（ユーザによる指定がない場合）は、Ｘ線検出素子アレイの中央ないし中央寄りの列を自動的に指定し、その中央ないし中央寄りの列を対象として、上述のタイミング制御を行うように事前設定可能な構成としてもよい。なお、タイミング制御は、Ｘ線焦点位置、Ｘ線焦点サイズおよび管電圧のうち少なくとも１つのＸ線条件を対象として行うものであればよい。
【符号の説明】
【００４２】
１……Ｘ線ＣＴ装置， ２……ガントリ（回転架台）， ３……寝台， ４……コンソール， ５……Ｘ線発生管， ６……高電圧発生装置， ７……Ｘ線検出器， ８……ＤＡＳ， ９……Ｘ線検出器ブロック， １０……基板， １１……Ｘ線検出素子， １２……シンチレータ， １３……フォトダイオード， １４……制御部， １５……演算部， １６……記憶部， １７……表示装置， １８……入力装置， Ｐ……被検体， Ｄ１……チャンネル方向， Ｄ２……スライス方向（列方向）， Ｌ……ゲート回路， ＰＤ１１〜ＰＤ３３……フォトダイオード， Ｓ……ソース端子， Ｇ……ゲート端子， ＲＬ１〜ＲＬ３……読み出し回路， ＱＶ１〜ＱＶ３……増幅回路， ＣＬ１〜ＣＬ３……読み出し制御回路， Ｓ１〜Ｓ３……駆動スイッチ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線検出素子アレイに蓄積されＸ線画像の生成に用いられるＸ線検出信号をＸ線検出素子アレイの列毎に時間分割で順次読み出すとともに、被検体に照射するＸ線の特性を決定する各種のＸ線条件をビュー毎に切り替えながらスキャンを行うＸ線ＣＴ装置において、
前記Ｘ線検出素子アレイの指定された特定の列を対象とし、Ｘ線検出信号の読み出し開始のタイミングとＸ線条件の切り替えのタイミングとを同期させるタイミング制御を行うことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記タイミング制御は、Ｘ線検出信号の読み出し開始のタイミングをＸ線条件の切り替えのタイミングに同期させることにより行うことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記タイミング制御は、Ｘ線条件の切り替えのタイミングをＸ線検出信号の読み出し開始のタイミングに同期させることにより行うことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記タイミング制御は、Ｘ線検出素子アレイの中央寄りの列を自動的に指定し、その中央寄りの列を対象として行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記タイミング制御は、Ｘ線焦点位置、Ｘ線焦点サイズおよび管電圧のうち少なくとも１つのＸ線条件を対象として行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
Ｘ線検出素子アレイに蓄積されＸ線画像の生成に用いられるＸ線検出信号をＸ線検出素子アレイの列毎に時間分割で順次読み出すとともに、被検体に照射するＸ線の特性を決定する各種のＸ線条件をビュー毎に切り替えながら行うスキャンを実行するＸ線ＣＴプログラムにおいて、
前記Ｘ線検出素子アレイの指定された特定の列を対象とし、Ｘ線検出信号の読み出し開始のタイミングとＸ線条件の切り替えのタイミングとを同期させるタイミング制御を行うことを特徴とするＸ線ＣＴプログラム。
【請求項１】
Ｘ線検出素子アレイに蓄積されＸ線画像の生成に用いられるＸ線検出信号をＸ線検出素子アレイの列毎に時間分割で順次読み出すとともに、被検体に照射するＸ線の特性を決定する各種のＸ線条件をビュー毎に切り替えながらスキャンを行うＸ線ＣＴ装置において、
前記Ｘ線検出素子アレイの指定された特定の列を対象とし、Ｘ線検出信号の読み出し開始のタイミングとＸ線条件の切り替えのタイミングとを同期させるタイミング制御を行うことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記タイミング制御は、Ｘ線検出信号の読み出し開始のタイミングをＸ線条件の切り替えのタイミングに同期させることにより行うことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記タイミング制御は、Ｘ線条件の切り替えのタイミングをＸ線検出信号の読み出し開始のタイミングに同期させることにより行うことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記タイミング制御は、Ｘ線検出素子アレイの中央寄りの列を自動的に指定し、その中央寄りの列を対象として行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記タイミング制御は、Ｘ線焦点位置、Ｘ線焦点サイズおよび管電圧のうち少なくとも１つのＸ線条件を対象として行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
Ｘ線検出素子アレイに蓄積されＸ線画像の生成に用いられるＸ線検出信号をＸ線検出素子アレイの列毎に時間分割で順次読み出すとともに、被検体に照射するＸ線の特性を決定する各種のＸ線条件をビュー毎に切り替えながら行うスキャンを実行するＸ線ＣＴプログラムにおいて、
前記Ｘ線検出素子アレイの指定された特定の列を対象とし、Ｘ線検出信号の読み出し開始のタイミングとＸ線条件の切り替えのタイミングとを同期させるタイミング制御を行うことを特徴とするＸ線ＣＴプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２２０９３８（Ｐ２０１０−２２０９３８Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７３７９４（Ｐ２００９−７３７９４）
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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