特表2023-544915コンピュータ断層撮影装置、その製造方法および駆動方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-10-25
(54)【発明の名称】コンピュータ断層撮影装置、その製造方法および駆動方法
(51)【国際特許分類】
A61B 6/03 20060101AFI20231018BHJP
【ＦＩ】
A61B6/03 320B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023547170
(86)(22)【出願日】2021-10-12
(85)【翻訳文提出日】2023-04-11
(86)【国際出願番号】 KR2021013980
(87)【国際公開番号】W WO2022080797
(87)【国際公開日】2022-04-21
(31)【優先権主張番号】10-2020-0131033
(32)【優先日】2020-10-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】523136352
【氏名又は名称】エスエスティラボズ
(74)【代理人】
【識別番号】100118913
【弁理士】
【氏名又は名称】上田 邦生
(74)【代理人】
【識別番号】100142789
【弁理士】
【氏名又は名称】柳 順一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100201466
【弁理士】
【氏名又は名称】竹内 邦彦
(72)【発明者】
【氏名】チョイ， カンユン
【テーマコード（参考）】
4C093
【Ｆターム（参考）】
4C093AA22
4C093CA07
4C093EA06
4C093EA20
4C093EB30
4C093FF42
(57)【要約】
本発明は、コンピュータ断層撮影装置、その製造方法および駆動方法に関するものであって、本発明に係るコンピュータ断層撮影装置は、被検体の移送方向に沿って重畳する複数の円周上に１つずつ互いに異なる角度に配置され、被検体に向けてファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）方式のＸ線を発生するＮ個のソース、および前記ソースのそれぞれに対応して円周上の反対側に配置され、前記被検体を透過したＸ線を検出するＮ個のディテクタを含み、前記Ｎ個のソースは、３６０度／Ｎの離隔角度をなすＮ個の配置角にそれぞれ配置され、前記被検体の移送方向に沿って配置されるＮ個のソースの配置角順序は隣接する一対のソースの夾角が９０度～１８０度の範囲内に属するように設定されることを特徴とする。
【選択図】 図９
【選択図】 図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被検体の移送方向に沿って重畳する複数の円周上に１つずつ互いに異なる角度に配置され、被検体に向けてファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）方式のＸ線を発生するＮ個のソースと、前記ソースのそれぞれに対応して円周上の反対側に配置され、前記被検体を透過したＸ線を検出するＮ個のディテクタと、
を含み、
前記Ｎ個のソースが、３６０度／Ｎの離隔角度をなすＮ個の配置角にそれぞれ配置され、前記被検体の移送方向に沿って配置されるＮ個のソースの配置角順序は隣接する一対のソースの夾角が９０度～１８０度の範囲内に属するように設定されるコンピュータ断層撮影装置。
【請求項2】
前記Ｎ個のディテクタで取得したＮ個の断層画面が互いに同じ角度で整列するように、前記ソースの配置角に対応する補正値を提供するプロセッサを含む請求項１に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項3】
前記Ｎ個のディテクタで取得された断層画面を取得順序に従って前記補正値を適用して使用者に表示するディスプレイを含む請求項２に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項4】
前記プロセッサが、前記Ｎ個のディテクタで取得されたＮ個の２次元形態の断層画面を撮影角度順に整列した後、３次元映像データに変換する請求項２に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項5】
１つの本体に前記Ｎ個のソースおよびＮ個のディテクタを支持するガントリーを含む請求項１に記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項6】
ファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）方式のＸ線を発生する計Ｎ個のソースを被検体の移送方向に沿って重畳する仮想の円周上に互いに異なる角度で配置し、被検体の透過光線を検出するために前記ソースのそれぞれに対応して円周上の反対側に計Ｎ個のディテクタを配置したコンピュータ断層撮影装置の製造方法において、（ａ）前記Ｎ個のソースを３６０度／Ｎの離隔角度で配置するためのＮ個の配置角を求める段階と、
（ｂ）隣接する一対のソースの夾角が９０度～１８０度の範囲内に属するように前記Ｎ個のソースの配置角順序を決定する段階と、
（ｃ）前記（ｂ）段階で決定された配置角に従ってＮ個のソースを配置する段階と、
を含む、コンピュータ断層撮影装置の製造方法。
【請求項7】
前記（ｂ）段階において、先に配置されたソースに対する後続ソースの配置角が、先に配置されたソースの配置角に対して９０度～１８０度の範囲内に属する配置角のうち、先に配置されたソースの配置角と重複しないいずれか１つで決定される請求項６に記載のコンピュータ断層撮影装置の製造方法。
【請求項8】
請求項１に記載のコンピュータ断層撮影装置の駆動方法において、円周の中心を貫通するように被検体を移送する段階と、
第１ソース、…、第Ｎソースを順に動作させて被検体を透過したＸ線を第１ディテクタ、…、第Ｎディテクタで順に検出して被検体の断層画面を取得する段階と、
を含む、コンピュータ断層撮影装置の駆動方法。
【請求項9】
前記ディテクタで取得した断層画面を取得順にディスプレイに表示する段階を含む請求項８に記載のコンピュータ断層撮影装置の駆動方法。
【請求項10】
前記断層画面をディスプレイに表示する前に、前記ディテクタで取得したＮ個の断層画面が一定の角度で表示できるように、前記ソースの配置角に応じた断層画面の傾きを補正する段階を含む請求項９に記載のコンピュータ断層撮影装置の駆動方法。
【請求項11】
Ｎ個の断層画面を全て取得した後、Ｎ個の断層画面を撮影角度順に整列する段階と、
整列したＮ個の２次元断層画面を用いて３次元映像データを生成する段階と、
を含む請求項８に記載のコンピュータ断層撮影装置の駆動方法。
【請求項12】
ファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）方式のＸ線を発生する計Ｎ個のソースを円周上に等間隔で設置し、被検体の透過光線を検出するために、前記ソースのそれぞれに対応して円周上の反対側に計Ｎ個のディテクタを設置したガントリーの計Ｌ個を駆動して被検体のコンピュータ断層映像を取得する方法において、（ａ）各ガントリー別にソースおよびディテクタの駆動順番を設定する段階と、
（ｂ）ｔ＝ｔ１時刻に一番目の駆動順番に設定された第１ガントリーの第１ソース、…、第Ｌガントリーの第１ソースを同時（ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ）に動作させて透過光データを第１ガントリーの第１ディテクタ、…、第Ｌガントリーの第１ディテクタで検出する段階と、
（ｃ）ｔ＝ｔ１＋ｎ△ｔ（ただし、０≦ｎ≦Ｎ）時刻に設定された駆動順番に従って第１ガントリーの第ｎソース、…、第Ｌガントリーの第ｎソースを△ｔ／Ｌ間隔で同時に動作させて透過光データを第１ガントリーの第ｎディテクタ、…、第Ｌガントリーの第ｎディテクタで順に検出する段階と、
を含み（△ｔは、前記ソースが１回照射したＸ線が被検体を透過してディテクタが検出した透過光データから断層映像を取得するのにかかる時間である）、
前記（ａ）段階で前記ソースおよびディテクタの駆動順番が、同時に動作する複数のソースのうち、隣接する一対のソースの夾角が９０度～１８０度となるように設定される、コンピュータ断層撮影装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Ｘ線（Ｘ－ｒａｙ）を用いたコンピュータ断層撮影（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；ＣＴ）装置に関し、特に固定型ガントリー（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｇａｎｔｒｙ）コンピュータ断層撮影装置に関する。より詳細には、本発明はファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）方式のマルチソース（ｍｕｌｔｉ－ｓｏｕｒｃｅ）を被検体の移送方向に沿って離隔配置し、隣接する一対のソースが９０度～１８０度の夾角を有するようにしてファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）間の散乱ノイズ（ｓｃａｔｔｅｒ）の影響を最小化することができるコンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【0002】
Ｘ線コンピュータ断層撮影は、診断、手術中のリアルタイムイメージング、手術後の予後評価など様々な臨床分野に使用されている。また、コンピュータ断層撮影は、医療用映像診断機器だけでなく、空港の貨物検索目的またはマイクロ構造物のような産業体の生産品に対する非破壊検査（ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ）の目的にも応用されている。
【0003】
コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を被検体に入射させて、一部は被検体に吸収され、残りの透過した放射線を線状または面状に配列された複数の検出器で検出した後、各検出器の出力データを電気信号に変換して映像を再構成することで被検体の断層映像を取得する。
【0004】
従来技術によるコンピュータ断層撮影装置は、被検体の周囲に設置されたガントリー（ｇａｎｔｒｙ）を回転させてＸ線投影データを取得するため、ガントリーへの電力供給、大容量データのリアルタイム伝送および精密な位置制御が容易ではないという短所がある。さらに、断層映像データを取得するためのコンピュータ断層撮影時間が長く、取得された投影データを再構成して３次元立体映像を得るのにかなりの時間がかかり、コンピュータ断層撮影をリアルタイムで手術中に使用するのに技術的障害となってきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
したがって、本発明の目的は、このような従来の問題点を解決するためのものであって、ファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）方式のマルチソース（ｍｕｌｔｉ－ｓｏｕｒｃｅ）を被検体の移送方向に沿って離隔配置し、隣接する一対のソースが９０度～１８０度の夾角を有するようにしてファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）間の散乱ノイズ（ｓｃａｔｔｅｒ）の影響を最小化することができるコンピュータ断層撮影装置、その製造方法および駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記目的は、本発明によって、被検体の移送方向に沿って重畳する複数の円周上に１つずつ互いに異なる角度に配置され、被検体に向けてファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）方式のＸ線を発生するＮ個のソース、および前記ソースのそれぞれに対応して円周上の反対側に配置され、前記被検体を透過したＸ線を検出するＮ個のディテクタを含み、前記Ｎ個のソースは、３６０度／Ｎの離隔角度をなすＮ個の配置角にそれぞれ配置され、前記被検体の移送方向に沿って配置されるＮ個のソースの配置角の順序は隣接する一対のソースの夾角が９０度～１８０度の範囲内に属するように設定されることを特徴とするコンピュータ断層撮影装置によって達成される。
【0007】
ここで、前記Ｎ個のディテクタで取得したＮ個の断層画面が互いに同じ角度で整列するように、前記ソースの配置角に対応する補正値を提供するプロセッサを含むことが好ましい。
【0008】
また、前記Ｎ個のディテクタで取得された断層画面を取得順序に従って前記補正値を適用して使用者に表示するディスプレイをさらに含むことが好ましい。
【0009】
また、前記プロセッサは、前記Ｎ個のディテクタで取得されたＮ個の２次元形態の断層画面を撮影角度順に整列した後、３次元映像データに変換することが好ましい。
【0010】
また、１つの本体に前記Ｎ個のソースおよびＮ個のディテクタを支持するガントリーをさらに含むことが好ましい。
【0011】
また、本発明の目的は、ファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）方式のＸ線を発生する計Ｎ個のソースを被検体の移送方向に沿って重畳する仮想の円周上に互いに異なる角度で配置し、被検体の透過光線を検出するために前記ソースのそれぞれに対応して円周上の反対側に計Ｎ個のディテクタを配置したコンピュータ断層撮影装置の製造方法において、（ａ）前記Ｎ個のソースを３６０度／Ｎの離隔角度で配置するためのＮ個の配置角を求める段階、（ｂ）隣接する一対のソースの夾角が９０度～１８０度の範囲内に属するように前記Ｎ個のソースの配置角順序を決定する段階、および（ｃ）前記（ｂ）段階で決定された配置角に従ってＮ個のソースを配置する段階を含むことを特徴とするコンピュータ断層撮影装置の製造方法によって達成される。
【0012】
また、前記（ｂ）段階において、先に配置されたソースに対する後続ソースの配置角は、先に配置されたソースの配置角に対して９０度～１８０度の範囲内に属する配置角のうち、先に配置されたソースの配置角と重複しないいずれか１つで決定することを特徴とすることが好ましい。
【0013】
また、本発明の目的は、コンピュータ断層撮影装置の駆動方法において、円周の中心を貫通するように被検体を移送する段階、および第１ソース、…、第Ｎソースを順に動作させて被検体を透過したＸ線を第１ディテクタ、…、第Ｎディテクタで順に検出して被検体の断層画面を取得する段階を含むことを特徴とするコンピュータ断層撮影装置の駆動方法によって達成される。
【0014】
ここで、前記ディテクタで取得した断層画面を取得順にディスプレイに表示する段階を含むことが好ましい。
【0015】
また、前記断層画面をディスプレイに表示する前に、前記ディテクタで取得したＮ個の断層画面が一定の角度で表示できるように、前記ソースの配置角に応じた断層画面の傾きを補正する段階を含むことが好ましい。
【0016】
また、Ｎ個の断層画面を全て取得した後、Ｎ個の断層画面を撮影角度順に整列する段階、および整列したＮ個の２次元断層画面を用いて３次元映像データを生成する段階をさらに含むことが好ましい。
【0017】
本発明の目的は、ファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）方式のＸ線を発生する計Ｎ個のソースを円周上に等間隔で設置し、被検体の透過光線を検出するために、前記ソースのそれぞれに対応して円周上の反対側に計Ｎ個のディテクタを設置したガントリー計Ｌ個を駆動して被検体のコンピュータ断層映像を取得する方法において、（ａ）各ガントリー別にソースおよびディテクタの駆動順番を設定する段階、（ｂ）ｔ＝ｔ１時刻に一番目の駆動順番に設定された第１ガントリーの第１ソース、…、第Ｌガントリーの第１ソースを同時（ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ）に動作させて透過光データを第１ガントリーの第１ディテクタ、…、第Ｌガントリーの第１ディテクタで検出する段階、および（ｃ）ｔ＝ｔ１＋ｎ△ｔ（ただし、０≦ｎ≦Ｎ）時刻に設定された駆動順番に従って第１ガントリーの第ｎソース、…、第Ｌガントリーの第ｎソースを△ｔ／Ｌ間隔で同時に動作させて透過光データを第１ガントリーの第ｎディテクタ、…、第Ｌガントリーの第ｎディテクタで順に検出する段階を含み（△ｔは、前記ソースが１回照射したＸ線が被検体を透過してディテクタが検出した透過光データから断層映像を取得するのにかかる時間である）、前記（ａ）段階で前記ソースおよびディテクタの駆動順番は、同時に動作する複数のソースのうち、隣接する一対のソースの夾角が９０度～１８０度となるように設定されることを特徴とするコンピュータ断層撮影装置の駆動方法によっても達成されることができる。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、ファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）方式のマルチソース（ｍｕｌｔｉ－ｓｏｕｒｃｅ）を被検体の移送方向に沿って離隔配置し、隣接する一対のソースが９０度～１８０度の夾角を有するようにしてファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）間の散乱ノイズ（ｓｃａｔｔｅｒ）の影響を最小化することができるコンピュータ断層撮影装置、その製造方法および駆動方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の一実施例に係るコンピュータ断層撮影装置を構成するガントリー（ｇａｎｔｒｙ）を示す図である。
【図2】本発明の一実施例に係るコンピュータ断層撮影装置の平面構造を示す図である。
【図3】本発明の一実施例に係るコンピュータ断層撮影装置の正面構造を示す図である。
【図4】本発明に係るガントリー別断層撮影スイッチング動作シーケンスを示す図である。
【図5】本発明の一実施例に係るコンピュータ断層撮影装置の第１ガントリーの第１ソースと第２ガントリーの第１ソースおよび第３ガントリーの第１ソースとの間の夾角を示す図である。
【図6】本発明の一実施例に係るコンピュータ断層撮影装置を作動させるシーケンスの実施例を示す図である。
【図7】本発明の一実施例に係るコンピュータ断層撮影装置を作動させるシーケンスの実施例を示す図である。
【図8】本発明の一実施例に係るコンピュータ断層撮影装置の正面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
【0021】
図１は、本発明の良好な実施例に係るコンピュータ断層撮影装置を構成するガントリー（ｇａｎｔｒｙ）を示す図である。図１を参照すると、本発明に係るガントリー１００は回転するのではなく、固定式であることを特徴とする。図１を参照すると、被検体２００は移送ユニット３００の上に載置され、制御装置の制御に応じて移送ユニット３００はｚ方向に被検体２００を移送する。図面において、ガントリー１００が載置された平面を便宜上、ｘ－ｙ平面とした。
【0022】
本発明に係る固定式ガントリー１００には、ファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）状のＸ線を被検体２００に照射するソース１１０を複数備えていることを特徴とする。図１を参照すると、本発明の良好な実施例として、計６つのソース１１０がガントリーの周りの円周上に同じ間隔で配列されている。また、各ソースの反対側には、それぞれのソースに対応したディテクタ（ｄｅｔｅｃｔｏｒ ａｒｒａｙ；１２０）が設置されており、本発明の良好な実施例として、計６つのディテクタ１２０がガントリーの周りの円周上に配列されている（図示せず）。ここで、本発明の良好な実施例により、ディテクタ１２０は、計６つのフォトディテクタ（ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ）で構成されることができ、必ずしもここに限定する必要はない。
【0023】
本発明の良好な実施例として、ガントリーを複数備えて断層映像を取得することを技術上の特徴とする。本発明に係る方式を便宜上、マルチガントリーコンピュータ断層撮影装置と呼ぶことができる。
【0024】
図４は、本発明に係るマルチガントリーコンピュータ断層撮影装置を図式的に示す図である。図４を参照すると、本発明の一実施例として、３つのガントリー１００ａ、１００ｂ、１００ｃが示されている。本発明の一実施例に係るコンピュータ断層撮影装置は、計３つのガントリー１００ａ、１００ｂ、１００ｃで構成され、それぞれのガントリー１００ａ、１００ｂ、１００ｃには、計６つのソース１１０と計６つのディテクタ１２０が備えられている。本発明の良好な実施例により、被検体２００は、移送ユニット３００の上に載置された状態でモータ制御によってｚ軸方向に移送されながら、ｘ－ｙ平面の断層映像が取得される。
【0025】
図３は、本発明に係るマルチガントリーコンピュータ断層撮影装置に付着したソース１１０を１つの図面に重畳して図式的に示した図である。１つの図面に重畳して示しているので、計１８のソース１１０が示されていることに留意する。３つのガントリー１００ａ、１００ｂ、１００ｃには、それぞれ６つのソース１１０が６０度間隔に配置され、各ガントリー１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、２０度ずつずらして配置されることによって、計１８のソース１１０が互いに重畳せずに２０度ずつ離隔されてガントリーの周りの上に設置される。なお、各ソース１１０の向い側には、該当ソース１１０に対応するディテクタ１２０がソース１１０と向き合うように配置される。
【0026】
図４は、本発明の良好な実施例によりガントリー別断層撮影スイッチング動作のシーケンスを示す図である。図４を参照すると、第１ガントリー１００ａの第１ソース１１０ａ１、…、第Ｎソース１１０ａＮ、第２ガントリー１００ｂの第１ソース１１０ｂ１、…、第Ｎソース１１０ｂＮ、第３ガントリー１００ｃの第１ソース１１０ｃ１、…、第Ｎソース１１０ｃＮは、それぞれ駆動順番に従って指定されることができ、前記駆動順番は連続して駆動する複数のソースの夾角がそれぞれ９０度～１８０度になるように設定される。
【0027】
図４は、駆動順番に従って順次的に駆動するソースが１４０度の夾角を有するように設定したものを例に挙げて示し、図５は、Ｔ１周期で各ガントリー別ソースとディテクタの位置関係を示したものであって、Ｔ１周期で第１ガントリーの第１ソース１１０ａ１、第２ガントリーの第１ソース１１０ｂ１および第３ガントリーの第１ソース１１０ｃ１がＸ線を照射すると、被検体を通過したＸ線が反対側に設置された第１ガントリーの第１ディテクタ１２０ａ１、第２ガントリーの第１ディテクタ１２０ｂ１および第３ガントリーの第１ディテクタ１２０ｃ１に検出されて断層映像を取得することができる。
【0028】
ここで、本発明の良好な実施例により、計Ｌ個のガントリーが使用され、それぞれのガントリーに計Ｎ個のソースとディテクタが使用されると、それぞれのガントリーに設置されたソースの間の離隔角度は３６０度／（ＬｘＮ）になる。このときに、断層画面を取得するタイミングは、Ｔ１周期で順次的に実施する一般モード（図６参照）で動作することもでき、同時に実施する高速モード（図７）で動作することもできる。
【0029】
再び図４を参照すると、Ｔ２周期で第１ガントリーの第２ソース１１０ａ２、第２ガントリーの第２ソース１１０ｂ２、第３ガントリーの第２ソース１１０ｃ２でＸ線が被検体に照射され、それぞれのガントリーで第２ソースに対応して反対側に設置された第２ディテクタで透過Ｘ線が検出されてプロセッサ（図示せず）に送られて断層画面に変換される。
【0030】
同様に、ＴＮ周期で第１ガントリーの第Ｎソース１１０ａＮ、第２ガントリーの第Ｎソース１１０ｂＮ、第３ガントリーの第Ｎソース１１０ｃＮでＸ線が被検体に照射され、それぞれのガントリーで第Ｎソースに対応して反対側に設置された第Ｎディテクタで透過Ｘ線が検出されてプロセッサ（図示せず）に送られて断層画面に変換される。
【0031】
このとき、前記各周期別に順次的に撮影を実施する複数のソースのうち、被検体の移動方向（ｚ方向）に隣接する一対のソースの夾角は、９０度～１８０度内に属するように設定される。
【0032】
すなわち、Ｔ１周期では、図５（ａ）のように、第１ガントリー１００ａの第１ソース１１０ａ１から投射したファンビーム方式のＸ線が被検体を透過して、第１ガントリー１００ａの第１ディテクタ１２０ａ１に検出され、図５（ｂ）のように、第２ガントリー１００ｂの第１ソース１１０ｂ１から投射したファンビーム方式のＸ線が第２ガントリー１００ｂの第１ディテクタ１２０ｂ１に検出され、図５（ｃ）のように、第３ガントリー１００ｃの第１ソース１１０ｃ１から投射したファンビーム方式のＸ線が第３ガントリー１００ｃの第１ディテクタ１２０ｃ１に検出される。このとき、前記第１ガントリー１００ａの第１ソース１１０ａ１と第２ガントリー１００ｂの第１ソース１１０ｂ１との夾角ａと、第２ガントリー１００ｂの第１ソース１１０ｂ１と第３ガントリー１００ｃの第１ソース１１０ｃ１との夾角ａがそれぞれ９０度～１８０度に設定されることによって、ｚ方向に隣接する前記第１ガントリー１００ａの第１ディテクタ１２０ａ１と第２ガントリー１００ｂの第１ディテクタ１２０ｂ１および前記第２ガントリー１００ｂの第１ディテクタ１２０ｂ１と第３ガントリー１００ｃの第１ディテクタ１２０ｃ１が比較的互いに反対方向に位置することになるので、ファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）間の散乱ノイズ（ｓｃａｔｔｅｒ）の影響を最小化することができ、これによってダイレクトオーバースキャン（ｄｉｒｅｃｔ ｏｖｅｒ ｓｃａｎ）領域を回避することはもちろん、後方散乱（ｂａｃｋ ｓｃａｔｔｅｒ）検出によるノイズ発生を回避することができる。
【0033】
一方、前記第１ガントリー１００ａの第１ディテクタ１２０ａ１と第３ガントリー１００ｃの第１ディテクタ１２０ｃ１とは、第２ガントリー１００ｂを間に挿んで離隔配置されるので、前記第１ガントリー１００ａの第１ディテクタ１２０ａ１と第３ガントリー１００ｃの第１ディテクタ１２０ｃ１との配置方向が比較的並んで設定されても、ファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）間の散乱ノイズ（ｓｃａｔｔｅｒ）の影響を受けない。
【0034】
図６および７は、本発明に係るマルチガントリー／マルチソース／マルチディテクタのコンピュータ断層撮影装置を作動させるシーケンスの２つの実施例を示す図である。図６に示すシーケンスを順次スイッチングモードと称することができ、図７に示すシーケンスを高速スイッチングモードと称することができる。
【0035】
図６を参照すると、Ｔ１周期で第１ガントリーの第１ソース、第２ガントリーの第１ソースおよび第３ガントリーの第１ソースでＸ線が順次的に発射され、第１ガントリーの第１ディテクタ、第２ガントリーの第１ディテクタおよび第３ガントリーの第１ディテクタで撮影を行って断層映像を取得する。
【0036】
もし、１つのソースからＸ線が投射されてディテクタで検出された透過Ｘ線量から映像を取得するのにかかる時間が△ｔであれば、それぞれのガントリーの第１ソースをトリガーする信号は△ｔ／Ｌのタイミングで印加されることが好ましい。例えば、１つのソースからＸ線が投射されて、ディテクタで検出された透過Ｘ線量から映像を取得するのにかかる時間△ｔが２０～２５ｍｓｅｃであれば、それぞれのガントリーを構成する全てのソースが透過Ｘ線データを検出するのにかかる時間は全てＴ＝Ｎ△ｔとなるので、秒当たり３Ｄ映像を取得できる回数ｆ＝１／Ｔ＝６.６～８.３Ｈｚ、すなわち７～８回程度可能となる。
【0037】
図７を参照すると、Ｔ１周期で第１ガントリーの第１ソースと、第２ガントリーの第１ソース、第３ガントリーの第１ソースからＸ線が同時（ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ）に発射され、撮影を行って断層映像を取得する。１つのソースからＸ線が投射され、ディテクタで検出された透過Ｘ線量から映像を取得するのにかかる時間△ｔは、約８～１０ｍｓｅｃとなり、それぞれのガントリーを構成する全てのソースが透過Ｘ線データを検出するのにかかる時間は、全てＴ＝６△ｔとなるので、秒当たり３Ｄ映像を取得できる回数ｆ＝１／Ｔ＝１６.６～２０Ｈｚ、すなわち２０回程度可能となる。
【0038】
本発明に係るコンピュータ断層撮影装置は、デュアルエネルギーディテクタを備えることを特徴とする。本発明に係るデュアルエネルギーディテクタは、高エネルギー（例えば１２０ＫｅＶ）のＸ線を被検体に入射させて出る透過線量を第１次的に検出し、フィルターを経た後に第２次で検出することによって、高エネルギー映像と低エネルギー映像を取得することを特徴とする。Ｘ線ソースは、１つの広帯域スペクトル（ｗｉｄｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）または多重ピークＸ線スペクトルを生成し、検出器側でフィルターを用いて入射Ｘ線フォトン（ｘ－ｒａｙ ｐｈｏｔｏｎ）のエネルギーを区分してエネルギー帯域別に映像を同時に取得することによって、デュアルエネルギー映像を取得する。
【0039】
以下では、本発明の一実施例に係るコンピュータ断層撮影装置について説明する。
添付図面のうち、図８は本発明の一実施例に係るコンピュータ断層撮影装置の正面構成図であり、図７は図８に示すＮ個のソースとディテクタの配置関係を立体的に示す図であり、図１０は図９に示すＮ個のソースとディテクタの正面をそれぞれ示す図である。
添付図面のうち、図８は本発明の一実施例に係るコンピュータ断層撮影装置の正面構成図であり、図７は図８に示すＮ個のソースとディテクタの配置関係を立体的に示す図であり、図１０は図９に示すＮ個のソースとディテクタの正面をそれぞれ示す図である。
【0040】
図８～図１０に示す本発明の一実施例に係るコンピュータ断層撮影装置は、中心軸が被検体の移送方向と並んだｚ方向に配置され、固定式（非回転式）に配置される円筒形ガントリー１００、前記円筒形ガントリー１００の中心軸に沿って離隔されるＮ個の円周上に互いに異なる角度に配置され、ガントリー１００の中心を通過する被検体２００に向けてファンビーム方式のＸ線を発生するＮ個のソース１１０ａ～１１０ｉ、および前記ソース１１０ａ～１１０ｉから投射されて被検体２００を透過したＸ線を検出するために、前記ソース１１０ａ～１１０ｉのそれぞれに対応して円周上の反対側に配置される計Ｎ個のディテクタ１２０ａ～１２０ｉを含む。
【0041】
前記Ｎ個のソース１１０ａ～１１０ｉは、計９つからなり得、計９つのソース１１０ａ～１１０ｉは、図８のように正面から見たとき、ガントリー１００の円周上に４０度の間隔を有するように配列されることができる。また、前記Ｎ個のディテクタ１２０ａ～１２０ｉは、ソースと同様に計９つからなり得、各円周上で前記ソース１１０ａ～１１０ｉの反対側でソース１１０ａ～１１０ｉと被検体２００を間に挿んで向き合うように配置される。
【0042】
被検体２００は、移送ユニット３００の上に載置された状態でモータ制御によってｚ軸方向に移送されながら、前記Ｎ個のソース１１０ａ～１１０ｉおよびディテクタ１２０ａ～１２０ｉによってｘ－ｙ平面の断層映像が取得される。
【0043】
図９および図１０のように、前記Ｎ個のソース１１０ａ～１１０ｉは、ｚ方向の配置順序に従って第１ソース～第９ソース１１０ａ～１１０ｉに区分されることができ、ｚ方向に隣接する一対のソースの夾角は９０度～１８０度以内になるように設定される。本実施例においては、計９つのソース１１０ａ～１１０ｉが４０度の間隔に配置され、ｚ方向に隣接する一対のソースの夾角は、１６０度に設定されたものを例にあげて説明する。
【0044】
具体的には、計９つのソース１１０ａ～１１０ｉを用いて被写体２００の周囲を回りながら被写体２００の断層を撮影しようとする場合、９つのソース１１０ａ～１１０ｉが被写体２００を中心に４０度ごとに配置されなければならないので、計９つのソース１１０ａ～１１０ｉは、円周上で０度、４０度、６０度、１２０度、１６０度、２００度、２４０度、２８０度および３２０度の配置角を有することができる。
【0045】
このとき、第１ソース１１０ａの配置角を０度に選択する場合、第２ソース１１０ｂの配置角は、０度に対して９０度～１８０度の夾角を有する１２０度、１６０度、２００度、２４０度のうちのいずれか１つである１６０度に選択されることができる。また、第３ソース１１０ｃの配置角は、１６０度に対して９０度～１８０度の夾角を有する２８０度、３２０度、０度、４０度のうちの０度を除いた残りのうちのいずれか１つである３２０度に選択されることができ、第４ソース１１０ｄの配置角は、３２０度に対して９０度～１８０度の夾角を有する８０度、１２０度、１６０度、２００度のうちの第２ソース１１０ｂの配置角である１６０度を除いたいずれか１つの１２０度に選択されることができ、第５ソース１１０ｅの配置角は、１２０度に対して９０度～１８０度の夾角を有する２４０度、２８０度、３２０度、０度のうちの第１ソース１１０ａの配置角である０度を除いたいずれか１つである２８０度に選択されることができる。このような原理によって、第６ソース１１０ｆの配置角は８０度、第７ソース１１０ｇの配置角は２４０度、第８ソース１１０ｈの配置角は４０度、第９ソース１１０ｉの配置角は２００度に選択されることができる。
【0046】
すなわち、前記のように計９つのソース１１０ａ～１１０ｉを被検体２００を中心に互いに異なる角度で配置し、隣接する一対のソースの夾角を９０度～１８０度に設定する場合、隣接する一対のディテクタが互いに反対方向に位置することになるので、ファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）間の散乱ノイズ（ｓｃａｔｔｅｒ）の影響を最小化することができ、これによりダイレクトオーバースキャン（ｄｉｒｅｃｔ ｏｖｅｒ ｓｃａｎ）領域を回避することはもちろん、後方散乱（ｂａｃｋ ｓｃａｔｔｅｒ）検出によるノイズ発生を回避することができる。
【0047】
また、被検体２００を中心として３６０度回転しながら連続的にＸ線を照射する従来技術とは異なり、本実施例に係るコンピュータ断層撮影装置は、計Ｎ個のソースが被検体を中心に複数の固定された配置角でのみＸ線を照射するので、被検体に被爆するＸ線線量を減少させることができる。
【0048】
一方、前記のように複数のソース１１０ａ～１１０ｉの配置角を順に配置せずに非定型に配置する場合には、複数のソース１１０ａ～１１０ｉおよびディテクタ１２０ａ～１２０ｉを用いて取得された複数の断層画面を表示する過程でソース１１０ａ～１１０ｉの配置角（撮影角度）により断層画面がディスプレイ上で互いに異なる角度に見えることがあるので、ディスプレイに表示する過程でソース１１０ａ～１１０ｉの配置角に対応する補正値を補償して、複数の断層画面が全体的に同じ角度に表示されるようにすることが好ましい。
【0049】
なお、複数のディテクタで取得した複数の断層画面を撮影角度順に整列すると、被検体を中心に螺旋状に回転する形態の複数の断層画面を得ることができるので、螺旋式コンピュータ断層撮影装置（Ｈｅｌｉｃａｌ ＣＴ）のように連続的なボリュームデータを得ることができるだけでなく、専用アルゴリズムを用いて３次元映像に変換して使用者に提供することも可能である。
【0050】
なお、被検体２００を移送ユニット３００を介して移動する過程で、ソース１１０ａ～１１０ｉおよびディテクタ１２０ａ～１２０ｉの配置順に映像が取得されるにあたり、計Ｎ個のディテクタ１２０ａ～１２０ｉで断層画面が全て取得されるまで待たずに、各ディテクタ１２０ａ～１２０ｉで取得された断層画面を優先的にディスプレイに表示することによって、表示された断層画面を用いて判読者が先行判読できるようにして判読遅延時間を最小化することができる。
【0051】
本発明に係るコンピュータ断層撮影装置の駆動方法は、被検体移送段階Ｓ１１０、断層画面取得段階Ｓ１２０、断層画面傾き補正段階Ｓ１３０および断層画面ディスプレイ段階Ｓ１４０を含む。
【0052】
前記被検体移送段階１１０では、移送ユニット３００を用いて被検体２００をｚ方向に移送する。
【0053】
前記断層画面取得段階１２０では、ｚ方向に離隔された円周上で互いに異なる角度に配置され、隣接する一対のソースの夾角が９０度～１８０度の夾角に設定された第１ソース～第９ソース１１０ａ～１１０ｉを順に動作させ、被検体２００を透過したＸ線を第１ディテクタ～第９ディテクタ１２０ａ～１２０ｉで順に検出して被検体２００の断層画面を取得する。
【0054】
前記断層画面傾き補正段階１３０では、前記ディテクタ１２０ａ～１２０ｉで取得した複数の断層画面が一定の角度に表示できるように、前記ソース１１０ａ～１１０ｉの配置角に応じた断層画面の傾きを補正する。例えば、第１ディテクタ１２０ａで取得した断層画面を基準角に設定し、第１ディテクタ１２０ａに対して１６０度の夾角を有する第２ディテクタ１２０ｂで取得した断層画面は、－１６０度の補正値を適用して、第１ディテクタ１２０ａで取得した断層画面と同じ角度に整列できるようにする。
【0055】
前記断層画面ディスプレイ段階Ｓ１４０では、前記計Ｎ個のディテクタ１２０ａ～１２０ｉで取得した断層画面を取得順にディスプレイ（図示せず）に表示する。すなわち、被検体２００がガントリー１００を通過する過程において、計Ｎ個のディテクタ１２０ａ～１２０ｉで断層画面が全て取得されるまで待たずに、ディテクタ１２０ａ～１２０ｉで取得された断層画面を直ちにディスプレイに表示すると、判読者がスキャン過程で先行判読できるようにすることができるので、判読遅延時間を最小化することができる。
【0056】
一方、計Ｎ個の断層画面が全て取得された以後には、Ｎ個の断層画面を撮影角度順に整列する段階と、整列されたＮ個の２次元断層画面を用いて３次元映像データを生成する段階をさらに行うことができる。
【0057】
例えば、前記計９つのソース１１０ａ～１１０ｉおよびディテクタ１２０ａ～１２０ｉによって取得された断層画面は、ソース１２０ａ～１２０ｉの配置角を基準に０度、１６０度、３２０度、１２０度、２８０度、８０度、２４０度、４０度、２００度の順に撮影される。したがって、これを配置角順に整列すると、被検体２００を中心に螺旋状に回転する形態の断層画面を得ることができ、これを螺旋式コンピュータ断層撮影装置のアルゴリズムを介して３次元映像データに変換して使用者に提供することができる。
【0058】
また、本発明に係るコンピュータ断層撮影装置の駆動方法は、ファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）方式のデュアルエネルギーピークのＸ線を発生する計Ｎ個のソース－ディテクタシステムから取得されたデータの活用方法において、（ａ）Ｎ個の角度で撮影された映像から物質のボリューム計算を正確に補正する段階、および（ｂ）Ｎ個の角度で撮影されたデュアルエネルギー映像で個別的に物質の吸収度を計算する段階、および（ｃ）物質の吸収度とボリュームに基づいて密度を計算する段階、および（ｄ）吸収度と密度を用いた物質の成分を判別する段階、および（ｅ）物質の成分に基づいた断層映像の具現段階を含み、形態的断層映像と物質成分別断層映像を共に求めることができる。
【0059】
本発明の権利範囲は、前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲内で様々な形態の実施例で具現することができる。特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも変形可能な多様な範囲まで本発明の請求範囲の記載の範囲内にあるものとみなす。
【符号の説明】
【0060】
１００：ガントリー
１１０：ソース
１２０：ディテクタ
２００：被検体
３００：移送ユニット
１１０：ソース
１２０：ディテクタ
２００：被検体
３００：移送ユニット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5(a)】
【図5(b)】
【図5(c)】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】