专利名称：X射线ct装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种X射线CT装置，涉及具有多个X射线照射装置的X射线CT装置。
背景技术：
X射线CT装置由X射线检测器检测从X射线管照射的X射线的透过被检测体投影的量(透过X射线量)，由数据收集装置将该测量数据作为图像(view)数据收集，使用计算机对该收集的投影数据进行图像重建，从而获得被检测体的断层图像。在这里，图像数据指用于图像重建的数据单位。被称为第3代的X射线CT装置使被检测体处于中间地将X射线管与X射线检测器相对峙配置，绕被检测体在360°的范围使其回转，同时从X射线管将准直校正后的扇形的X射线束照射到被检测体，由将多个检测元件排列成圆弧状的X射线检测器检测出透过上述被检测体的X射线。将在相对该被检测体的某一角度下由多通道的X射线检测器检测出的检测数据的集合称为图像(view)，将绕被检测体使X射线管和X射线检测器回转1周、收集用于图像重建的多个图像的图像数据的动作称为扫描。另外，将在扫描中反复进行的图像数据的收集周期称为图像周期。通过使用高速运算装置等对由扫描获得的多个图像的图像数据进行重建处理，获得被检测体的断层图像。
例如，在每隔1°收集1个图像的图像数据的场合，在1次扫描中获得360个图像的图像数据，使用该360个图像的图像数据重建图像。在使X射线管和X射线检测器绕被检测体回转1周获得的图像数越多时由该重建获得的画质越好。在最近的X射线CT装置中，对于1次扫描(1周)，例如收集900个图像的图像数据。即，每隔0.4°收容1个图像的图像数据，在360°的范围对其进行收集。另外，为了改善画质，还提出了对于1次扫描收集1200个图像或1800个图像的图像数据的X射线CT装置。作为图像周期(viewcycle)，例如收集1200图像的投影数据的场合的图像周期为0.3°的间隔，收集1800图像的投影数据的场合的图像周期为0.2°的间隔。
另外，在最近的X射线CT装置中，每次扫描所需要的时间即绕被检测体使X射线管和X射线检测器回转1周的回转周期为0.5秒，例如为了详细诊断心脏那样进行动作的内脏器官，希望进一步缩短扫描时间。然而，使回转周期进一步加速时对X射线管和X射线检测器等回转部分施加过度的离心力，所以，满足这一要求在技术上存在问题，并不容易。
因此，为了不提高回转周期地在短时间收集所期望图像数的图像数据，使用多个X射线管和X射线检测器的高速摄影用X射线CT装置例如公开于日本专利公开特开2002-172112号(第3～6页，图1)。可是，在具有多个X射线管的X射线CT装置中，出现散射线的影响增大、产生成荫、画质下降这样的新问题。下面参照图1和图2说明散射线的影响。图1示意地示出夹着被检测体14相对峙配置X射线管11A和X射线检测器16A的X射线CT装置的状态。X射线检测器16A对应于从X射线管11A照射的X射线束的展宽将例如800个通道的X射线检测元件排成1列。当关注从X射线管11A照射到被检测体14的1条X射线13A时，照射到被检测体14的X射线13A的一部分由被检测体14吸收，并且，不被吸收地透过被检测体14的X射线13B沿照射方向入射到X射线检测器16A的预定的通道16P，极少一部分成为散射线13C朝四方漫射。不使该散射线13C入射到X射线检测器16A的另一通道地在X射线检测器16A的前面对应于各通道设置准直器110。
然而，即使在这样的场合，散射线的影响也很大。图2示意地示出X射线管11A、11B、11C和X射线检测器16A、16B、16C按120°的间隔相对峙配置的X射线CT装置的状态，各X射线管11A、11B、11C形成具有扇状展宽的X射线束13。在该场合，由X射线检测器16A接收从X射线管11A照射的X射线，同样，由X射线检测器16B接收从X射线管11B照射的X射线，由X射线检测器16C接收从X射线管11C照射的的X射线。然而，基于从X射线管11B、11C照射的X射线的散射线13C入射到X射线检测器16A。即，基于从X射线管11A照射的X射线的散射线相对X射线检测器16A的入射如图1说明的那样，虽然可由准直器110的作用排除，但不能完全排除基于从X射线管11B、11C照射的X射线的散射线入射到X射线检测器16A，对于其它X射线检测器16B、16C也同样，这可能成为画质下降的原因。
发明内容
本发明就是为了解决这样的问题而作出的。
为了解决上述问题，本发明的一种X射线CT装置，其特征在于包括多个X射线照射装置、多个X射线检测装置、图像重建装置、及控制装置；该多个X射线照射装置绕被检测体回转；该多个X射线检测装置相应于各X射线照射装置检测从该多个X射线照射装置照射的、透过上述被检测体的X射线；该图像重建装置根据按每预定的图像周期获得的图像数据而重建上述被检测体的断层图像；该控制装置将上述图像周期分成多个子周期，将该子周期分配成获得上述被检测体的投影数据的周期和获得用于修正散射线的散射线修正数据的周期。
本发明的一种散射线修正方法，其特征在于包括相对被检测体停止来自第一X射线照射装置的X射线的步骤，相对上述被检测体从第二X射线照射装置照射X射线的步骤，在停止上述第一X射线照射装置的X射线、从上述第二X射线照射装置照射X射线的状态下由处于与上述第一X射线照射装置对应的位置的第一X射线检测装置收集从上述第二X射线照射装置照射的X射线的散射线数据的步骤，相对上述被检测体从上述第一X射线照射装置照射X射线的步骤，在从上述第一X射线照射装置照射X射线的状态下由上述第一X射线检测装置收集上述被检测体的投影数据的步骤，及根据上述散射线的数据修正包含于上述投影数据的散射线的步骤。
图1为说明X射线CT装置的散射线的发生的说明图。
图2为说明高速摄影用X射线CT装置的散射线的影响的说明图。
图3为本发明第1实施形式的X射线CT装置的台架的框图。
图4为本发明第1实施形式的X射线CT装置的框图。
图5为用于说明本发明第1实施形式的X射线CT装置的数据收集时刻的一实施形式的说明图。
图6为用于说明本发明第1实施形式的X射线CT装置的数据收集时刻的一实施形式的说明图。
图7为用于说明本发明第1实施形式的X射线CT装置的数据收集动作的流程图。
图8为用于说明本发明的X射线CT装置的、数据收集时刻的变形例。
图9为用于说明本发明的X射线CT装置的、数据收集时刻的变形例的说明图。
具体实施例方式
下面参照图3～图7详细说明本发明的X射线CT装置的第1实施形式。第1实施形式的X射线CT装置如图3所示那样，具有3个X射线管1A、1B、1C。X射线管1A、1B、1C在共有回转中心O的同心圆上按相等间隔配置。通过各X射线管1A、1B、1C的中心线Co相互所成的角度β约为120°。即，X射线管1A如处于0°的位置，则X射线管1B处于120°的位置，X射线管1C处于240°的位置。在X射线管1A、1B、1C的X射线照射口侧分别设置狭缝2A、2B、2C，形成预定厚度的、准直校正成扇形的X射线束3。中心线Co也为X射线束3的中心线。被检测体4通过回转中心O地配置支承被检测体4的顶板5。分别与3个X射线管1A、1B、1C对应地设置3个X射线检测器6A、6B、6C，在各X射线检测器6A、6B、6C分别设置数据收集装置7A、7B、7C。将X射线管1A和与其对应的X射线检测器6A的组称为A，将X射线管1B和与其对应的X射线检测器6B的组称为B，将X射线管1C和与其对应的X射线检测器6C的组称为C。由X射线检测器6A检测从X射线管1A照射的、透过被检测体4的X射线，其检测信号由数据收集装置7A放大、变换成数字信号后，被作为投影数据收集。即使对于从其它X射线管1B、1C照射的X射线，也同样由数据收集装置7B、7C作为投影数据收集。这些X射线管1A、1B、1C、狭缝2A、2B、2C、X射线检测器6A、6B、6C、及数据收集装置7A、7B、7C一体固定于回转台架8，回转台架8以回转中心O为中心回转地支承于固定台架9，由回转机构回转。另外，角度Ω表示扇角度。X射线CT装置通过固定台架9连接于回转台架8的本体控制部如图4所示那样具有分别控制X射线管1A～1C、狭缝2A～2C、X射线检测器6A～6C、数据收集装置7A～7C的X射线管控制装置31、狭缝控制装置32、X射线检测器控制装置36、数据收集控制装置37，各装置由主控制装置21集中控制。另外，在本体控制部设置有修正散射线的散射线修正装置22、重建图像的重建装置23、及显示重建的图像的显示装置24。
下面说明X射线CT装置的动作。在主控制装置21的控制下，一边使回转台架8回转一边收集投影数据。即，当从0°的位置使X射线管1A回转到120°的位置、收集投影数据时，X射线管1B从120°的位置回转到240°的位置，在此期间进行投影数据的收集，同样，X射线管1C从240°的位置回转到360°的位置，在此期间进行投影数据的收集。因此，如使回转台架8回转120°，则可收集360°的投影数据，不改变回转台架8的回转周期即可比具有1个X射线管和X射线检测器的X射线CT装置将扫描时间理论上缩短到三分之一。
下面详细说明X射线检测器的X射线的检测。X射线的检测分成被检测体的投影数据、用于修正该投影数据中的散射线的散射线修正用数据进行。图像周期(view cycle)分割成多个子周期(sub cycle)。在第1实施形式中，作为一例，分割成比X射线管和X射线检测器的组的数多的4个子周期(a、b、c、d)。在图5中虽然放大某一图像周期进行了表示，但实际上所有图像周期分割成子周期a、b、c、d。
如图6所示那样分配子周期a、b、c、d的X射线管和X射线检测器的组的数据收集时刻。图6示出对1次扫描按收集例如900个图像×3个子周期的投影数据和900个图像×1个子周期的散射线修正用数据的场合的各子周期a、b、c、d的数据收集时刻，涂黑的部分为收集投影数据的时刻，白框部分表示收集散射线修正用数据的时刻。
具体地说，如图7所示那样，在子周期a中，对于X射线管和X射线检测器的组A，使X射线管成为停止状态，从其它组B、C的X射线管照射X射线(步骤S1)。接着，由所有组A、B、C的X射线检测器检测入射X射线量。然后，在子周期b中，对于X射线管和X射线检测器的组B，使X射线管成为停止状态，从其它组A、C的X射线管照射X射线。然后，由所有组A、B、C的X射线检测器检测入射X射线量(步骤S2)。另外，在子周期c中，对于X射线管和X射线检测器的组C，使X射线管成为停止状态，从其它组A、B的X射线管照射X射线，由所有组A、B、C的X射线检测器检测入射X射线量(步骤S3)。然后，在子周期d中，从所有组A、B、C的X射线管照射X射线，由所有组A、B、C的X射线检测器检测入射X射线量(步骤S4)。
如X射线管1A处于0°的位置(因此X射线管1B处于120°的位置，X射线管1C处于240°的位置)的图像周期、X射线管1A处于0.4°的位置(X射线管1B处于120.4°的位置，X射线管1C处于240.4°的位置)的图像周期、X射线管1A处于0.8°的位置(X射线管1B处于120.8度的位置，X射线管1C处于240.8°的位置)的图像周期那样，在所有的图像周期中周期反复进行这样的动作(步骤S5)。
在这里，关注X射线管和X射线检测器的组A，在子周期a中，使组A的X射线管为停止状态(即不照射X射线)，从其它组B、C的X射线管照射X射线，同时，由组A的X射线管1A检测，检测出的数据可知为根据从组B、C的X射线管照射的X射线由被检测体产生的散射线成分。因此，该数据被用作散射线修正用数据。另一方面，在组A的X射线检测器中，对于子周期b、c、d，根据从组A的X射线管照射的X射线检测被检测体的透过X射线量。这为投影数据。当关注X射线管和X射线检测器的组B时，对于子周期b，使组B的X射线管为停止状态，一边从其它组A、C的X射线管照射X射线一边由所有的组A、B、C的X射线检测器检测入射X射线量，所以，由组B的X射线检测器检测的数据为从组A、C的X射线管照射的X射线由被检测体产生的散射成分，该数据被用作散射线修正用数据。另外，在组B的X射线检测器中，对于子周期a、c、d，将基于从组B的X射线管照射的X射线的被检测体的透过X射线量作为投影数据检测。另外，对于X射线管和X射线检测器的组C时，在子周期c中，使组C的X射线管为停止状态，一边从其它组A、B的X射线管照射X射线一边由所有的组A、B、C的X射线检测器检测入射X射线量，所以，由组C的X射线检测器检测基于从组A、B的X射线管照射的X射线由被检测体产生的散射线成分。另外，在组C的X射线检测器中，对于子周期a、b、d中，检测基于从组C的X射线管照射的X射线的、被检测体的透过X射线量作为投影数据。
在由某一组的X射线检测器检测出的投影数据中包含基于从其它组的X射线管照射的X射线的散射线成分。因此，根据散射线修正用数据对该投影数据进行散射线修正，获得图像重建用的图像数据。
下面以组A为例进一步详细说明该散射线修正。在子周期a中，使由某一通道获得的数据A′为β(a)+γ(a)。在这里，β为由从X射线管1B照射的X射线的散射线获得的数据，γ为由从X射线管1C照射的X射线的散射线获得的数据。同样，对于组A由子周期b获得的数据B′成为α(b)+γ(b)。在这里，α为从X射线管1A照射、透过被检测体的X射线的数据。另外，由子周期c获得的数据C′为α(c)+γ(c)，由子周期d获得的数据D′为α(d)+β(d)+γ(d)。在这里，子周期的间隔短，所以，假定α(a)≈α(b)≈α(c)≈α(d)β(a)≈β(b)≈β(c)≈β(d)γ(a)≈γ(b)≈γ(c)≈γ(d)分别使其近似地为α、β、γ，则A′＝β+γB′＝α+γC′＝α+βD′＝α+β+γ的式子成立，因此，在散射线修正装置22中，关于所有通道，进行3α＝B′+C′+D′-2A′的计算(步骤S6)。获得的3α作为由该图像周期获得的图像数据送到重建装置23。按360度量(在各检测器中为120度量)进行同样的动作后，重建装置23根据360度量的900个图像的图像数据进行图像的重建(步骤S7)。重建的图像由显示装置24显示。
如以上说明的那样，按照本实施形式，通过使用收集的投影数据和从散射线修正用数据求出的图像数据进行图像重建，获得画质良好的断层图像，提高诊断精度。另外，在本实施形式中，通过实质上大体同时地收集投影数据和散射线修正用数据，可获得画质更为良好的断层图像。
另外，作为上述实施形式1的变形例，例如也可如图8所示那样，将子周期的数量增加到4以上的m(m为正整数)，由1个子周期收集散射线数据，由m-1个子周期收集投影数据。这样，可缩短为了收集散射线修正用数据而停止X射线的照射的时间，换言之，可充分确保用于投影数据收集的X射线照射时间，所以，可防止随着X射线的照射量的下降导致的画质的下降。另外，如按与为了收集散射线修正用数据而停止X射线照射的时间相当的量增加X射线照射量(在上述的场合为m/(m-1)倍)，则被检测体的被照射线量不变，即使在信噪比方面也与通常的连续X射线摄影的场合相同，可获得排除了散射线的影响的优质的图像。
另外，作为本发明的第2变形例，也可设子周期的数量为3，由1个子周期a收集散射线数据，由2个子周期b、c收集投影数据。在该场合，例如由子周期a、b、c获得的数据A′、B′、C′为A′＝β+γB′＝α+γC′＝α+β根据散射线修正，设2α＝B′+C′-A′获得图像数据，根据该图像数据进行图像的重建。即，在本变形例中，按与X射线管和X射线检测器的组相同数据的子周期收集各数据。
另外，作为本发明的第3变形例，不将图像周期分成子周期，对预定的各图像周期例如也可如图9所示那样，每隔3个图像周期收集1次散射线修正用数据。当关注X射线管和X射线检测器的组A时，例如在图像周期a、b中，收集投影数据A″、B″，在图像周期c中，收集散射线修正用数据C″。与上述同样，如设α为从X射线管1A照射的透过被检测体的X射线的数据，β为从X射线管1A照射的X射线的散射线获得的数据，γ为由从X射线管1C照射的X射线的散射线获得的数据，则投影数据、散射线修正用数据A″、B″、C″分别成为下式。
A″＝β+γB″＝α+γC″＝α+β在这里，例如图像周期b的图像数据由2α＝A″+B″-C″求出。另外，图像周期c的图像数据使用由图像周期d收集的投影数据D″，根据2α＝B″+D″-C″求出。在重建装置23中，根据各图像周期的图像数据进行图像的重建。在本变形例中，由于不对各子周期收集数据，只要对图像周期进行数据的收集即可，所以，可为低采样速度。
本发明不限于上述一实施形式，可在各种形式下实施。例如，不限于对应于X射线管分别设置X射线检测器的形式，也可适用于在与X射线管的回转中心直交的面内以环状配置X射线检测器的X射线CT装置。同样，作为X射线检测器，在通道方向上以圆弧状排列多个X射线检测元件的构成也可适用于具有在大体直交的方向(薄片厚度方向)排列多列构成的多列检测器的X射线CT装置。另外，为了连续地对被检测体的相同范围进行摄影，也可适应于在扫描过程中不使被检测体移动而是连续地在同一圆轨道上扫描的动态扫描型的X射线CT装置。另外，也可适用于相对被检测体获得180°量+扇角度(例如图3中的Ω)的投影数据进行图像重建的被称为半扫描的X射线CT装置。另外，关于散射线修正中的计算方法，也可使用其它计算方法。另外，在上述实施形式中，将X射线检测器和X射线管的组设为3组，但也可为多组，例如2组。另外，在上述实施形式中，将图像数设为900进行了说明，但也可使用更少或更多的图像数。另外，各X射线管也可使用在薄片厚度方向变化的所谓Z变化型的X射线CT装置。
权利要求
1.一种X射线CT装置，其特征在于包括多个X射线照射装置、多个X射线检测装置、图像重建装置、及控制装置；该多个X射线照射装置绕被检测体回转；该多个X射线检测装置相应于各X射线照射装置检测从该多个X射线照射装置照射的、透过上述被检测体的X射线；该图像重建装置根据按每预定的图像周期获得的图像数据而重建上述被检测体的断层图像；该控制装置将上述图像周期分成多个子周期，将该子周期分配成获得上述被检测体的投影数据的周期和获得用于修正散射线的散射线修正数据的周期。
2.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于上述子周期的数量与上述X射线照射装置的数量相同。
3.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于上述子周期的数量比上述X射线照射装置的数量多。
4.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于获得上述被检测体的投影数据的周期数与获得散射线修正用数据的周期数相同。
5.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于获得上述被检测体的投影数据的周期数比获得散射线修正用数据的周期数多。
6.根据权利要求5所述的X射线CT装置，其特征在于设上述子周期的数量为整数m，由上述m中的(m-1)个子周期获得投影数据，由余下的1个子周期获得散射线修正用数据。
7.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于在由上述X射线检测装置获得散射线修正用数据期间，由其它X射线检测装置获得投影数据。
8.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于上述多个X射线照射装置处于同一圆轨道上。
9.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于上述多个X射线照射装置在螺旋轨道上移动。
10.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于上述多个X射线照射装置连续地在同一轨道上回转。
11.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于在获得上述散射线修正用数据的周期中，增加为了获得上述投影数据照射的上述X射线照射装置的X射线输出。
12.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于上述X射线检测装置为环状。
13.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于上述X射线检测装置具有在通道方向和薄片方向按2维排列的检测元件。
14.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于上述重建装置根据180度+扇角量的图像数据进行上述被检测体的断层图像的重建。
15.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于上述重建装置根据360度量的图像数据进行上述被检测体的断层图像的重建。
16.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于上述X射线照射装置具有3个X射线管。
17.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于上述X射线照射装置具有2个X射线管。
18.一种X射线CT装置，其特征在于包括多个X射线照射装置、多个X射线检测装置、及控制部；该多个X射线照射装置绕被检测体回转；该多个X射线检测装置相应于各X射线照射装置检测从该多个X射线照射装置照射的、透过上述被检测体的X射线；该控制部在停止来自上述多个X射线照射装置中的至少1个X射线照射装置的X射线、从其它至少1个X射线照射装置照射X射线的状态下，将用于修正散射线的散射线修正数据收集到与上述X射线被停止的X射线照射装置对应的X射线检测装置。
19.一种X射线CT装置，其特征在于包括多个X射线管、多个X射线检测装置、及控制部；该多个X射线管绕被检测体回转；该多个X射线检测装置检测从该多个X射线管照射的、透过上述被检测体的X射线，并相对上述X射线管分别设于相对峙的位置；该控制部在停止来自上述多个X射线管中的至少1个X射线管的X射线、从其它至少1个X射线管照射X射线的状态下，将用于修正散射线的修正数据收集到处于与上述X射线被停止的X射线管相对峙的位置的X射线检测装置。
20.一种X射线CT装置，其特征在于包括多个X射线照射装置、多个X射线检测装置、图像重建装置、及控制装置；该多个X射线照射装置绕被检测体回转；该多个X射线检测装置相应于各X射线照射装置检测从该多个X射线照射装置照射的、透过上述被检测体的X射线；该图像重建装置根据按每预定的图像周期获得的图像数据而重建上述被检测体的断层图像；该控制装置将上述图像周期分配成获得上述被检测体的投影数据的周期和获得用于修正散射线的散射线修正数据的周期。
21.一种X射线CT装置，其特征在于包括多个X射线照射单元、多个X射线检测单元、图像重建单元、及控制单元；该多个X射线照射单元绕被检测体回转；该多个X射线检测单元相应于各X射线照射装置检测从该多个X射线照射装置照射的、透过上述被检测体的X射线；该图像重建单元根据按每预定的图像周期获得的图像数据而重建上述被检测体的断层图像；该控制单元将上述图像周期分成多个子周期，将该子周期分配成获得上述被检测体的投影数据的周期和获得用于修正散射线的散射线修正数据的周期。
22.一种散射线修正方法，其特征在于包括相对被检测体停止来自第一X射线照射装置的X射线的步骤，相对上述被检测体从第二X射线照射装置照射X射线的步骤，在停止上述第一X射线照射装置的X射线、从上述第二X射线照射装置照射X射线的状态下由处于与上述第一X射线照射装置对应的位置的第一X射线检测装置收集从上述第二X射线照射装置照射的X射线的散射线数据的步骤，相对上述被检测体从上述第一X射线照射装置照射X射线的步骤，在从上述第一X射线照射装置照射X射线的状态下由上述第一X射线检测装置收集上述被检测体的投影数据的步骤，及根据上述散射线的数据修正包含于上述投影数据的散射线的步骤。
全文摘要
提供一种X射线CT装置。为了分成被检测体的投影数据和用于修正该投影数据中的散射线的散射线修正用数据而进行由X射线检测器进行的X射线的检测，错开时刻对来自多个X射线管的X射线照射进行通断控制。这样，收集投影数据和散射线修正用数据，进行散射线修正，从而可获得优质的图像。
文档编号G01N23/04GK1496712SQ0316019
公开日2004年5月19日 申请日期2003年9月29日 优先权日2002年10月1日
发明者尾崎真浩 申请人:株式会社东芝
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
