X射线计算机断层摄影装置

摘要

本发明的X射线计算机断层摄影装置具备：产生X射线的X射线管(1)；具备多个检测器模块(6)的X射线检测器(2)，该检测器模块(6)具有检测透过了被检体的X射线的排列为矩阵状的多个检测元件(7)；围绕旋转轴自由旋转地支持X射线管和X射线检测器的支持机构；根据X射线检测器的输出而重构图像的重构部件(4)；显示重构了的图像的显示部件(5)，上述检测器模块分别沿着与上述旋转轴(RA)大致垂直的基准轴(CL)排列，并且相对于上述旋转轴倾斜。

权利要求

1.一种X射线计算机断层摄影装置，其特征在于包括：产生X射线的X射线管；

具备多个检测器模块的X射线检测器，该检测器模块具有检测透过了被检体的X射线的排列为矩阵状的多个检测元件；

围绕旋转轴自由旋转地支持上述X射线管和上述X射线检测器的支持机构；

根据上述X射线检测器的输出而重构图像的重构部件；

显示上述重构了的图像的显示部件，其中上述检测器模块分别在与X射线的入射方向垂直的面内沿着与上述旋转轴垂直的基准轴排列，并且相对于上述旋转轴倾斜。

2.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：上述多个检测器模块相对于上述旋转轴以一定的角度倾斜。

3.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：上述多个检测器模块的中心位于上述基准轴上。

4.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：在设上述X射线检测器的列数为N，沿着上述基准线相邻的检测元件的中心点间距离为Pch，沿着上述旋转轴相邻的检测元件的中心点间距离为Psl时，将上述倾斜角度设置为：-1

tan (Pch/(N×Psl))。

5.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：在设上述X射线检测器的列数为N，沿着上述基准线相邻的检测元件的中心点间距离为Pch，沿着上述旋转轴相邻的检测元件的中心点间距离为Psl时，在设m为大于等于2并且小于等于N的整数时，将上述倾斜角度设置为-1

tan (Pch/(m×Psl))。

6.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：上述检测器模块分别具有：

基板；

形成在上述基板上的光电二极管阵列；

配置在上述光电二极管阵列上的闪烁器板。

7.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：上述检测器模块被夹在一对支持模块和背板之间。

8.根据权利要求7所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：在上述一对支持模块之间架有多个校准仪板。

9.根据权利要求7所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：在上述一对支持模块上形成多对定位孔，上述成对的定位孔在上述基准线上位移一定距离。

10.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：上述重构部件具有：根据与上述检测器模块的倾斜角度对应的旋转矩阵，变换上述检测元件各个的位置座标的功能。

说明书

X射线计算机断层摄影装置

[0001] 本发明基于2005年9月28日申请的日本专利申请No.2005-281702并要求优先权，在此作为参考而包含其全部内容。

技术领域

[0002] 本发明涉及装备了2维阵列型的X射线检测器的X射线计算机断层摄影装置。

背景技术

[0003] 在多切片型的X射线计算机断层摄影装置中，装备有在切片方向上并列了多个检测元件列的检测器。进而，改进地还出现了在信道方向上排列了在基板上矩阵状地形成了半导体检测元件的多个检测器模块的所谓2维阵列型的检测器。

[0004] 在这些X射线检测器中，大多都研究了缩短观察时在信道方向上相邻的检测元件的中心点间距离(实际的空间分解度)的方法。例如提出了采用以下的装置等，即在将X射线焦点和旋转轴连接起来的摄影中心线上，使检测器中心位置只位移信道节距(pitch)的几分之一的距离的位移装置、锯齿梳形状的校准仪。

[0005] 但是，在位移装置中，有将观察时的分解度提高到实际的分解度的1/2的极限，即使在同时使用了锯齿梳形状的校准仪的情况下，实际的分解度的1/4也是极限。另外，在采用锯齿梳形状的校准仪的情况下，与由此产生的屏蔽面积的增加成反比地，会引起受光效率降低，即灵敏度降低。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于：在具有多切片型或2维阵列型的X射线检测器的X射线计算机断层摄影装置中，使该X射线检测器极大地提高固有的空间分解度，并且通过简单的构造上的变更来实现它。

[0007] 在本发明的第一方面中，提供一种X射线计算机断层摄影装置，其特征在于包括：产生X射线的X射线管；具备多个检测器模块的X射线检测器，该检测器模块具有检测透过了被检体的X射线的排列为矩阵状的多个检测元件；围绕旋转轴自由旋转地支持上述X射线管和上述X射线检测器的支持机构；根据上述X射线检测器的输出而重构图像的重构部件；显示上述重构了的图像的显示部件，上述检测器模块分别沿着与上述旋转轴大致垂直的基准轴排列，并且相对于上述旋转轴倾斜。

[0008] 在本发明的第二方面中，提供一种X射线计算机断层摄影装置，其特征在于包括：产生X射线的X射线管；检测透过了被检体的X射线的X射线检测器；围绕旋转轴自由旋转地支持上述X射线管和上述X射线检测器的支持机构；根据上述X射线检测器的输出而重构图像的重构装置；显示上述重构了的图像的显示部件，上述X射线检测器相对于上述旋转轴倾斜。

[0009] 在本发明的第三方面中，提供一种X射线计算机断层摄影装置，其特征在于包括：产生X射线的X射线管；检测透过了被检体的X射线的X射线检测器；围绕旋转轴自由旋转地支持上述X射线管和上述X射线检测器的支持机构；根据上述X射线检测器的输出而重构图像的重构装置；显示上述重构了的图像的显示部件，上述X射线检测器具有纵横地排列的多个检测元件，上述检测元件分别具有大致平行四边形的受光区域。

[0010] 在本发明的第四方面中，提供一种X射线计算机断层摄影装置，其特征在于包括：产生X射线的X射线管；检测透过了被检体的X射线的X射线检测器；围绕旋转轴自由旋转地支持上述X射线管和上述X射线检测器的支持机构；根据上述X射线检测器的输出而重构图像的重构部件；显示上述重构了的图像的显示部件，上述X射线检测器具有纵横地排列的多个检测元件，上述检测元件分别具备具有大致平行四边形的平面形状的闪烁器片。

[0011] 将在后面的说明中给出本发明的其它目的和优点，而从该说明能够明显地得到它们，或者可以通过实施本发明而得到。可以通过以下具体说明的方法和组合来实现和得出本发明的目的和优点。

附图说明

[0012] 图1是表示本发明的实施例的X射线计算机断层摄影装置的主要部分的结构的图。

[0013] 图2是表示构成图1的X射线检测器的多个检测器模块的排列的平面图。

[0014] 图3A是图2的检测器模块的详细图。

[0015] 图3B是图1的X射线检测器的横断面图。

[0016] 图3C是表示在卸下图3B的背板的状态下从背面侧将检测器模块安装到支持装置上的情况的平面图。

[0017] 图4是图2的部分A的详细图。

[0018] 图5是在本实施例中提高重叠螺旋扫描时的观察时的空间分解度的说明补足图。

[0019] 图6是表示与图5对应的观察时的空间分解度的图。

[0020] 图7是表示图3的检测元件的变形例子的图。

[0021] 图8是与图7对应的检测器全体的平面图。

[0022] 图9是图1的重构装置中的伴随着检测器模块的倾斜的座标变换的说明图。

具体实施方式

[0023] 以下，参照附图说明本发明的实施例。在X射线计算机断层摄影装置中，在重构1个切片的断层像数据时，需要被检体的周围1周约360°的投影数据，另外在半扫描法中也需要180°+扇形角的投影数据。在任意一个重构方式中都能够适用本发明。

[0024] 图1表示了本实施例的X射线计算机断层摄影装置的结构。用于产生X射线的X射线管1、用于检测透过了被检体的X射线的X射线检测器2在维持为相互相对的位置关系的状态下，能够围绕旋转轴RA旋转地被支持在未图示的支持机构上。X射线检测器2与X射线管1相对。如果在正在旋转时从未图示的高电压产生装置经由汇流环(slip ring)，持续或间断地向X射线管1施加管电压，则从X射线管1持续或间断地照射X射线。

[0025] 一般被称为DAS(数据收集系统：data acquisition system)的数据收集部件3将从X射线检测器2通过每个信道输出的信号变换为电压信号并放大，进而变换为数字信号。该数据(原始数据)经由未图示的非接触数据传送装置被发送到容纳在架台外部的控制台内的前处理装置，在此受到灵敏度修正等修正处理后，作为所谓的投影数据被发送到重构装置4。重构装置4根据投影数据，对与切片或体积(volume)有关的X射线吸收系数的空间分布(以下简称为图像)的数据进行重构。该数据被发送到显示装置5进行断面变换(MPR)等的任意处理，作为图像被显示。

[0026] 在图2、图3A中表示了图1的X射线检测器2的平面构造。X射线检测器2具有多个检测器模块6。多个检测器模块6分别具有排列为纵横，换一种说法就是栅格形状的多个检测元件7。多个检测元件7在一个方向(信道方向)上以一定的中心点间距离(称为信道节距)规则地排列。在该一个方向(信道方向)上相邻的检测元件7的中心点间距离(信道节距)表示为“Pch”。多个检测元件7在垂直的其他方向(切片方向)上以一定的中心点间距离(称为切片节距)规则地排列。在该其他方向(切片方向)上相邻的检测元件7的中心点间距离(切片节距)表示为“Psl”。

[0027] 如图3B所示，多个检测器模块6分别由单一的光电二极管阵列基板10、设置在基板10的表面上的单一的闪烁器板11构成。闪烁器板11将入射X射线变换为光。在光电二极管阵列基板10的表面上，矩阵状地形成多个光电二极管。典型的是一个光电二极管构成一个信道。检测器模块6被夹在支持模块13、14和背板12之间，由螺丝20固定。在支持模块13、14和检测器模块6的基板10之间，根据需要配置衬垫(spacer)16、17。如后述那样，检测器模块6的中心线DL相对于旋转轴RA倾斜。另外，中心线DL被定义为通过了检测器模块6的中心C而与光电二极管阵列的长轴平行的线，即光电二极管阵列的对称线。典型的是检测器模块6各自的中心线DL相对于旋转轴RA的倾斜角θ是一定的。但是，检测器模块6各自的中心线DL相对于旋转轴RA的倾斜角θ也可以不是一定的。例如检测器模块6各自的中心线DL相对于旋转轴RA的倾斜角θ可以是在排列中心最窄，朝向端部变宽。另外，检测器模块6各自的中心线DL相对于旋转轴RA的倾斜角θ也可以在排列中心最宽，朝向端部变窄。

[0028] 如图3C所示，在一个支持模块13上以一定间隔形成定位孔18。在另一个支持模块14上也以相同的间隔形成定位孔19。在衬垫16、17、基板10、背板12上也设置同样的孔。通过将定位销穿过孔，来提高定位精度。与定位孔18对应地与之成对的定位孔19在与旋转轴RA垂直的方向上只位移与检测器模块6的倾斜角度对应的距离DS。

[0029] 多个检测器模块6沿着与旋转轴RA垂直的信道方向排列。进而，多个检测器模块6的中心线DL相对于旋转轴RA或与之大致平行的线，以一定的角度，例如以从2°～10°中选择出的角度倾斜。另外，多个检测器模块6沿着与旋转轴RA垂直的基准线CL排列。进而，多个检测器模块6被配置为它们的中心位置C位于基准线CL上。如图3C所示，依照倾斜角设置检测器模块6的与切片方向有关的安装位置。

[0030] 在设X射线检测器2的列数为N，在信道方向上相邻的检测元件的中心点间距离(信道节距)为Pch，在切片方向上相邻的检测元件的中心点间距离(切片节距)为Psl，m为大于等于2并且小于等于N的整数时，该倾斜角被设置为：

[0031] tan-1(Pch/(m×Psl))。

[0032] 在m＝N时实现观察时的最高的空间分解度。即在倾斜角为tan-1(Pch/(N×Psl))时，得到观察时的最高的空间分解度。

[0033] 如图4所示那样，用Pch/N得到观察时的最高的空间分解度。

[0034] 即，空间分解度可以缩短为检测器2的实际的空间分解度Pch的1/N。换一种说法，作为观察时的分辨率，提高为检测器2的实际的分辨率的N倍。进而，如果同时使用使检测器中心位置相对于将X射线焦点和旋转轴RA连接起来的摄影中心线只位移信道节距Pch的几个之一的距离的QQ位移装置，则观察时的空间分解度缩短为1/(2×N)，观察时的分辨率可以提高为2×N倍。

[0035] 另外，也可以与现有技术一样将多个检测器模块6排列为一列，使这些X射线检测器2的全体相对于旋转轴RA倾斜规定的倾斜角度。

[0036] 在螺旋扫描中，如图5所示，通过设置螺旋节距(每一次旋转的顶板移动距离)使得部分地重叠，如图6所示，也能够将重叠部分的观察时的空间分解度缩短为1/m，将观察时的分辨率提高为2×m倍。进而，通过将螺旋节距最优化为{Psl×(N-1)}/N，能够将观察时的空间分解度缩短为1/(2×N)，将观察时的分辨率提高为2×N倍。

[0037] 如图7、图8所示，通过将各检测元件7的受光区域，具体地说将闪烁器片8的平面形状形成为根据下式

[0038] tan-1(Pch/(N×Psl))

[0039] 倾斜的平行四边形，能够实现同样的效果。

[0040] 可以几乎不需要根据上述模块6的倾斜改进重构处理。如图9所示，作为重构处理的前处理，只不过需要进行座标变换处理。设N为模块编号，i为信道编号，j为行编号，如下这样表示没有倾斜时的各元件(信道)的位置向量R。

[0041] R(i，j)＝R(N)+r(i，j)

[0042] 在设倾斜角为θ，M(N，θ)为使模块编号N的检测面旋转旋转角θ时的旋转矩阵时，如下这样表示旋转了的各元件的位置向量R’。

[0043] R’(i，j)＝R(N)+M(N，θ)×r(i，j)

[0044] 在变换后的各元件的位置向量R’(i，j)的位置，在锥形射束重构处理中，实施背投(back projection)处理。背投处理是与现有技术一样的处理。由此，得到体数据(volume data)。

[0045] 如上所述，根据本实施例，通过进行使X射线检测器或检测器模块相对于旋转轴倾斜地安装这样的简单的构造上的变更，能够极大地提高检测器固有的空间分解度。

[0046] 本技术领域的技术人员能够容易地想到其他特征和变形。因此，在不脱离权利要求及其等同的方案所定义的一般发明概念的精神和范围内，可以进行各种变形。