JP2748346B2 - X-ray CT system - Google Patents

X-ray CT system

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JP2748346B2
JP2748346B2 JP9054670A JP5467097A JP2748346B2 JP 2748346 B2 JP2748346 B2 JP 2748346B2 JP 9054670 A JP9054670 A JP 9054670A JP 5467097 A JP5467097 A JP 5467097A JP 2748346 B2 JP2748346 B2 JP 2748346B2
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ray
scan
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ray source
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宮崎  靖
博 西村
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
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Hitachi Medical Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明はら旋スキャンを行うX線
CT装置に関する。 【0002】 【従来の技術】ら旋スキャンを行ったX線CT装置の従
来例には、「ディジタル画像処理の医用機器への応用と
問題点」(技研センタ主催のセミナー「医用画像のディ
ジタル信号処理技術とその臨床応用への問題点」での発
表論文。昭和56年10月26日。堀場勇夫著。II42
〜II44ページ)(従来例Aと称す)、及び特開昭59
−111738号(従来例Bと称す)がある。従来例A
は、ら旋スキャンCT装置の原理を示す文献であり、X
線源を被検体の囲りに回転させること、この回転と共に
被検体を体軸方向に移動させることの2つの特徴を持つ
ら旋スキャンの原理を開示する。更に、従来例Aは、こ
のら旋スキャンで収集したデータを再構成する旨を開示
する。かくして、ら旋スキャンによるX線CT装置の原
理が記載されたことになる。 【0003】従来例Bは、従来例Aと同様にら旋スキャ
ンX線CT装置を開示する。更に従来例Bは、ら旋スキ
ャンで収集したデータからの再構成法及びアーチファク
ト低減法を各種開示する。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】上記各従来例は、片方
向のみのベッドの移動である。片方向のみの移動の結
果、再構成のために必要な投影データは、被検体の体軸
方向の幅でみるに、大きくならざるを得ない。更に、体
軸方向の幅が大きくなると、再構成画像そのものの信頼
性に問題がでてくる。 【0005】本発明の目的は、片方向のみの移動ではな
く両方向の移動によって再構成を可能にするX線CT装
置を提供するものである。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明はX線を発生しつ
つ被検体の廻りを第1の所定速度で回転するX線源と、
このX線源と対向して設けられて被検体を透過してきた
X線を検出するX線検出器と、被検体を乗せて往路と復
路との両者それぞれに第2の所定速度で連続移動可能な
患者ベッドと、前記X線源の回転と前記患者ベッドの移
動を同時に行ってら線走査を行う手段と、前記被検体を
透過したX線データを収集するデータ収集手段と、前記
データから画像再構成する画像再構成手段とを有すX線
CT装置において、前記往路走査の終了時のX線源の被
検体体軸方向位置とX線源のX線放射終了角度と、前記
復路走査の開始時のX線源の被検体体軸方向位置とX線
源のX線放射開始角度とを所定関係に制御する制御手段
を備えたことを特徴とするX線CT装置を開示する。 【0007】 【実施例】図2はR−R方式CT装置の外観図である。
X線CT装置は、X 線管装置(X線発生装置)1と、
X線検出器2、X線管用高電圧発生器(図示せず)、患
者ベッド3より成る。X線管装置1とX線検出器2とは
互いにベッド3上の被検体を挟んで対向した位置関係に
ある。この対向した位置関係のもとで、X線管装置1と
X線検出器2とは、連続回転させる。連続回転のため
に、X線管装置1への高電圧装置からの高電圧は、スリ
ップリングを介して給電させた。この回転速度は後述の
図5の正弦波軌跡からわかるように一定速度である。 【0008】X線管装置1とX線検出器2とはフレーム
に一体的に搭載させた。フレーム(スキャナ)にスリッ
プリング機構をつけて高電圧を供電させる。 【0009】患者ベッド3は、スキャナの回転面に垂直
な方向(矢印)に一定速度で移動できる。患者ベッド3
の移動とX線管装置1によるX線の曝射とX線管装置1
の回転とは互いに同期させる。 【0010】患者ベッド及びX線管装置1がそれぞれで
定まる一定速度で移動及び回転することにより、ら旋ス
キャンでの収集データの管理が容易となる利点を持つ。
もし、患者ベッドの移動及びX線管装置1の回転がそれ
ぞれ一定でないと、後述する補間処理での係数a、bの
設定も容易でなく、同一投影角の2つのデータの抽出も
容易でない。 【0011】今、スキャナは、ある固定された回転面で
連続して、且つ高速で回転させる。このとき、患者ベッ
ド3を一定速度でガントリ開口部4に挿入し、所望の断
層面を含む範囲で走査する。この走査に先だって走査位
置決めを行う。 【0012】位置決めは、図3より、撮影開始の基準と
なる最初の断層面6をスキャナ回転面Aからある距離a
だけ手前に位置決めされる。距離aは、患者ベッドの移
動速度が一定になるまでの余裕を持ち、スキャナ及び患
者ベッドが回転及び移動開始後、その速度が定常状態に
なるB面(距離b)に同期してX線パルスの曝射を開始
する。この場合の距離bは、患者ベッドが移動する方向
での補間を用いて投影データを求めるため、計測し始め
及び終了後に余分にデータを計測しなければならない距
離である。患者ベッドが最終断層面7を距離bだけ過ぎ
たB′面まで達するとX線の曝射は停止され、患者ベッ
ドは減速しA′面で停止する。この様に、患者ベッドを
走査中に移動することによって、静止した被検体から見
て、図4(イ)に示すようにら旋状に走査される。この
際のX線管装置の被検体に対する片方向スキャンによる
軌跡を図5に示す。 【0013】ら旋状走査によって得た投影データ(以
後、ら旋データと呼ぶ)は、図4に示すように、スキャ
ナを被検体の囲りにら旋状に回転させ走査した場合に得
られる投影データと等価である。 【0014】ら旋データSRは投影角β、及び被検体の
体軸方向の位置Xとで決定される。ここで走査開始時の
位置X0、スキャナが1回転する間にベッド(及び被検
体)が移動する距離をDとする。被検体位置Xnでのス
ライス面(断層面)S(Xn)の断層像を再構成するに
は、投影データR(β、Xn)(但し、β=0゜〜36
0゜)が必要である。そしてら旋データSRから所望断
層面S(Xn)の投影データR(β、Xn)を補間によっ
て求め、その投影データから画像再構成する。 【0015】断層像を求めるには、その断層面における
投影データR(β、Xn)(但し、β=0゜〜360
゜)を求めればよい。ら旋データを一般式で示すと以下
となる。 【数1】SR=(βi、Xj) 但し、投影角βiは0゜≦βi≦360゜の範囲の値であ
り、位置Xjは、X0≦Xj≦Xeを満足する任意の一転で
ある。X0は走査開始位置、Xeは走査終了位置である。
投影角βiは図5の縦軸のX線管高さに相当する。 【0016】そこで、片方向スキャンにあっては、Xj
=Xnの位置Xnのスライス面S(Xn)における、投影
角βiでの投影データ 【数2】R(βi、Xn) は、Xnの前後1回転分(±D)の区間(即ち、Xn−D
<Xn<Xn+Dの区間)のデータを利用すること、及び
同じ投影角βiのら旋データから投影角R(βi、Xn
を補間によって求めること、によって算出する。この補
間は、2点線形補間であり、例えば図5に示す投影角β
1でみるに、投影角β1と一致する、Xnの前後位置は
e、Xmであり、その時の投影データはSR(β1
e)、SR(β1、Xm)であり、且つXeとXnとの距
離bはb=Xn−Xe、XmとXnとの距離aはa=Xm
nである故に、補間式は〔数3〕となる。 【数3】R(β1、Xn)= {SR(β1、Xe)×a+
SR(β1、Xm)×b}/(a+b) この処理をXnを固定したままで、0゜≦βi≦360゜
の360゜全方向(全投影角)について行えば、位置X
nの投影データが得られる。 【0017】片方向スキャンでのX線CT装置の実施例
を図1に示す。X線CT装置は、X線発生装置1、X線
検出器2、データ収集回路2A、バッファメモリ12、
補間回路13、フィルタ補正回路14、逆投影演算回路
15、CRT16より成る。 X線発生装置1…ファン状X線ビームを発生する。 X線検出器2…透過ファン状X線ビームの検出を行う多
チャンネル検出素子より成る。 データ収集回路2A…多チャンネルの検出器2の検出値
を取り込みプリアンプ、AD変換等の処理を行い、ら旋
投影データSRを得る。 【0018】2次元バッファ…i×jのアドレスを持つ
バッファである。ら旋投影データSRを格納する。即
ち、このバッファ12は投影番号i、スキャナ回転数番
号(何回転目か)jで決定づけられる。更にスキャナ1
回転における投影数をpp,スキャナの回転総数(何ス
キャンしたか)をJCとすると、ら旋データSRのパラ
メータは、この2次元配列の引数i,jによって次のよ
うに求められる。 【数4】投影角βi=β0+(i−1)×Δθ 位置Xij=X0+(j−1)×D+(i−1)×ΔD ただし、 【数5】ΔD=360゜/pp ΔD=D/pp となる。 【0019】補間回路13…位置Xnが指定されると、
nにおける投影データR(βi、Xn)を補間によって
作成する。即ち、ら旋投影データSRを投影データRに
変換する。 【0020】フィルタ補正回路14…ぼけ補正を行う。
フィルタ関数は、ぼけ補正の内容によって決まる。 逆投影演算回路15…フィルタ補正回路14のフィルタ
リング後の出力を逆投影する。これによって断層像を得
る。 CRT16…断層像の表示を行う。 【0021】動作を説明する。X線発生装置1とX線検
出器2とは予め定められた平面上を連続的に回転してい
る。この状態で被検体を乗せたベッド3が一定速度で前
進する。前進の過程で被検体にX線発生装置1からのX
線が曝射される。この曝射は、ら旋状走査によってなさ
れたものとなる。ら旋状走査によって得る透過X線は、
X線検出器2で検出され、データ収集回路2Aで各種の
前処理及びAD変換される。かくして、ら旋データSR
を得る。このら旋データSRは引数i,jをアドレスと
する2次元バッファ12に格納される。被検体の測定範
囲全域にわたって、同様にら旋データSRを得、2次元
バッファ12に格納する。 【0022】2次元バッファ12にら旋データが埋まっ
た後に、補間回路13はら旋データSRから所望断層面
の投影データRを得る。即ち、位置Xnを指定して所望
断層面を特定化し、位置Xnにおける投影データR
(i,Xn)を作成する。具体的には、〔数4〕,〔数
5〕から明らかなように、ら旋データSRの被検体の体
軸方向のサンプル位置を横軸に、投影番号iを縦軸にと
ると、図6の関係となる。従って、投影データR(i,
n)は、次の式で求めることができる。 【数6】R(i,Xn)={SR(i,J1)×a+S
R(i,J1+1)×b}/(a+b) 【0023】次に、得られた投影データR(i,Xn
は、フィルタ補正回路14でぼけ補正処理を受ける。ぼ
け補正処理後の投影データは逆投影演算回路15で逆投
影処理され、位置Xnにおける断層像を得る。CRT1
6が断層像を表示する。 【0024】本発明は、以上の片方向スキャンに代わっ
て往復両方向スキャンを行って、そこから補間処理で再
構成像を得ようとするものである。本発明の実施例を述
べる。患者ベッドを一方向だけでなく逆方向にも移動
し、図3のB面からB′面まで走査させる。この際、往
路方向(順方向)移動の軌跡9と復路方向(逆方向)移
動の軌跡8が交差する様に走査を行うと、被検体は図4
(ロ)に示す様に走査される。断層像を1枚だけ得る場
合を図7(イ)、(ロ)により説明する。 【0025】図7(イ)はスキャナ回転速度16、患者
ベッド移動速度17及びX線パルス18の関係をタイム
・チャートで示したものである。図7(ロ)より、1枚
の断層像を得るために必要な180゜(あるいはそれ以
上)の走査9を順方向について行い、スキャナがさらに
180゜回転するまで患者ベッドの移動・X線の曝射を
休止させ、180゜位相をずらした後(こうすることに
よって、順方向の軌跡と逆方向の軌跡が交差する)、逆
方向に180゜(あるいはそれ以上)の走査8を行う
と、被検体に対するX線管装置の軌跡9は図7(ロ)に
示す様になる。ただし、破線部は、患者ベッドの移動・
曝射を休止してスキャナのみ回転していることを表わ
す。 【0026】このように走査した場合、投影データは患
者ベッドが順方向に移動している時の投影データと、逆
方向に移動している時の投影データとの補間によって求
める。また、片方向スキャンでは、どの断層面でも補間
による誤差は同じ条件であったが、両方向スキャンでは
交点を含み、ベッド移動方向に対し垂直な面が最も補間
による誤差が少ない。そこで、図7(ロ)に示した走査
をした場合、断層面19を求める。 【0027】図8において、(イ)は上からの、(ロ)
は横からの軌跡の投影である。図7(ロ)における断層
面19は図8の面Sに対応する。面Sの断層像を求める
には、面S上での投影データを求めればよい。そこで、
同じ投影角βをもつ投影データP1,P2を考える。P
1は順方向、P2は逆方向移動時の投影データである。
P1,P2からは面S上の投影データPが求められる。
投影データP(i,j)は線形補間を用いれば、 【数7】 P(i,j)=(P1(i,j)+P2(i,j))/2 i=1,2,…CN CN:全チャンネル数 j=1,2,…NP NP:全ビュー数 と求まる。この処理を0≦β≦180゜について行う
と、前半の半走査の投影データが得られる。得られた1
80゜分の投影データから1枚の断層像を求め、このデ
ータをぼけ補正し逆投影すれば、所望の断層像が得られ
る。 【0028】尚、図9にはこの両方向スキャンでの図6
対応図を示す。ら旋データの被検体の体軸方向のサンプ
ル位置を横軸に、投影番号を縦軸にとってある。図6と
対比する。図6ではスライス位置Xnに対し、その両側
の2つの軌跡L1とL2とから再構成像を得る。図9で
は、その両側の軌跡L3とL4とから再構成像を得る。L
1とL2とは位置Xnの両側に完全に分離されており、そ
の体軸方向幅も大きい。即ち、再構成像を得るのにその
幅の大きい体軸方向の位置から補間で求める必要があ
る。一方、図9では、軌跡L3とL4とはXnでクロス
し、L3とL4との体軸方向の幅も小さい。即ち、スライ
ス位置Xnにより近い位置のデータで再構成が可能にな
る。この結果、再構成画像の信頼性が高まる。 【0029】以上の実施例では得られた180゜分の投
影データから1枚の断層像を求めたが、他の実施例とし
て360゜分の投影データを求め断層像を求める方法を
述べる。図10において、360゜分の投影データを求
めるには、順・逆方向共360゜の走査が必要となる。
実施例2の範囲を0゜〜180゜とすると、本実施例で
は−90゜〜280゜の範囲で走査が必要となる。前半
の半走査は最初の実施例と同様に求められ、後半の半走
査は図10(イ)に示すQ1(n),Q2(n)から同様
にQ(n)が求められ、得られた全投影データから1枚
の断層像が再構成できる。ただし、この第2の実施例で
は後半の半走査を求める場合、補間に用いる投影データ
が距離的に遠く離れてしまい、前半の半走査を求める場
合と比べ、補間による誤差が大きくなる点を考えなけれ
ばならない。しかし、片方向スキャンに比しては誤差は
少ない。 【0030】図11は本発明の制御系統図を示す。X線
制御部101は、高圧発生器110を制御して高圧電圧
の発生を行わせる。いわゆるX線の曝射制御である。回
転フレーム制御部102は、X線管装置(X線発生器)
とX線検出器とを対向して連続回転させる制御だけでは
なく、投影角も加味した制御が可能で、任意に投影角を
制御できる。ベッド移動制御部103は、ベッド移動方
向、速度を制御する。ただし、走査最中は一定速度であ
る。 【0031】システム制御部内の同期化装置100は、
ベッド位置検出器113からの位置情報と、投影角検出
器114からの投影角情報を用いて、X線制御部10
1、回転フレーム制御器102、ベッド移動制御部10
3の同期をとる。 【0032】具体的には、各実施例において、予め指定
されたスライス位置が 【数8】 X(n)=Xs+3(D/4)+(D/2)n になるように、走査開始位置Xsを決定する。ただし、
Dはベッド移動スピード及び回転フレームの回転スピー
ドによって決定される。また、順方向走査終了時の位置
e、及び投影角θeを記憶しておき、逆方向走査の開始
位置がXe、開始投影角がθe+180゜になるように、
システムを制御する。 【0033】第3世代(R−R方式)CT装置におい
て、投影データから断層像を再構成するアルゴリズムと
しては、検出された扇状ビームデータをそのまま逆投影
するダイレクト法と、扇状ビームデータを並行ビームデ
ータに変換してから逆投影するアレンジ法などが知られ
ているが、本発明はそれらのアルゴリズムや世代によら
ず、例えばコーンビームを利用したら旋スキャンや電子
走査形等種々の適用ができ、効果を発揮する。 【0034】更に、補間法としては、線形補間の他に2
次、3次等の高次補間(数スライス分)も可能である。 【0035】 【発明の効果】本発明によれば、往復の両方向でのら旋
走査でき、高速な連続スキャンが可能となる。更に、両
方向のら旋スキャンで収集したデータに対して、任意の
スライス位置で、その前後の比較的近い連続するデータ
を用いて補間処理により正確な投影データを得ることが
できるようになり、ひいては再構成画像の信頼性を高め
ることができるようになった。更に、スライス位置は、
任意のどこでも可能であり、断層像をその任意の位置で
自在に生成可能になった。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray CT apparatus for performing a spiral scan. 2. Description of the Related Art A conventional example of an X-ray CT apparatus performing a helical scan includes "application of digital image processing to medical equipment and problems" (a seminar "Digital signal of medical image" organized by the Giken Center). Papers on Processing Techniques and Their Problems in Clinical Applications, "October 26, 1981. Isao Horiba, II42.
-II page 44) (referred to as Conventional Example A), and
-1111738 (referred to as Conventional Example B). Conventional example A
Is a document showing the principle of a spiral scan CT apparatus.
The principle of a spiral scan having two features of rotating the source around the subject and moving the subject in the body axis direction with the rotation is disclosed. Further, Conventional Example A discloses reconstructing data collected by the spiral scan. Thus, the principle of the spiral scan X-ray CT apparatus has been described. A conventional example B discloses a spiral scan X-ray CT apparatus as in the conventional example A. Further, Conventional Example B discloses various methods for reconstructing data from data acquired by spiral scanning and for reducing artifacts. [0004] In each of the above conventional examples, the bed is moved only in one direction. As a result of the movement in only one direction, the projection data necessary for reconstruction must be large in view of the width in the body axis direction of the subject. Further, when the width in the body axis direction becomes large, there is a problem in the reliability of the reconstructed image itself. [0005] An object of the present invention is to provide an X-ray CT apparatus that enables reconstruction by moving in both directions instead of moving in only one direction. According to the present invention, an X-ray source that rotates around a subject at a first predetermined speed while generating X-rays,
An X-ray detector provided to face the X-ray source and detecting X-rays transmitted through the subject, and the subject can be continuously moved at a second predetermined speed on both the forward path and the return path with the subject mounted thereon A patient bed, a unit for performing a line scan after simultaneously rotating the X-ray source and moving the patient bed, a data collecting unit for collecting X-ray data transmitted through the subject, In the X-ray CT apparatus having the image reconstruction means to be constituted, the position of the X-ray source in the axial direction of the subject at the end of the forward scan, the X-ray emission end angle of the X-ray source, and the start of the return scan An X-ray CT apparatus characterized by comprising control means for controlling an X-ray source axial position of the X-ray source and an X-ray emission start angle of the X-ray source in a predetermined relationship at the time. FIG. 2 is an external view of an RR type CT apparatus.
The X-ray CT device includes an X-ray tube device (X-ray generator) 1,
It comprises an X-ray detector 2, a high-voltage generator for an X-ray tube (not shown), and a patient bed 3. The X-ray tube apparatus 1 and the X-ray detector 2 are in a positional relationship to face each other with the subject on the bed 3 interposed therebetween. The X-ray tube apparatus 1 and the X-ray detector 2 are continuously rotated under the opposed positional relationship. For continuous rotation, high voltage from the high voltage device to the X-ray tube device 1 was supplied via a slip ring. This rotation speed is a constant speed as can be seen from a sine wave locus of FIG. 5 described later. [0008] The X-ray tube device 1 and the X-ray detector 2 are integrally mounted on a frame. A high voltage is supplied by attaching a slip ring mechanism to the frame (scanner). The patient bed 3 can move at a constant speed in a direction (arrow) perpendicular to the rotation plane of the scanner. Patient bed 3
Movement and X-ray irradiation by the X-ray tube device 1 and the X-ray tube device 1
Are synchronized with each other. By moving and rotating the patient bed and the X-ray tube apparatus 1 at a constant speed determined respectively, there is an advantage that management of acquired data in a spiral scan becomes easy.
If the movement of the patient bed and the rotation of the X-ray tube apparatus 1 are not constant, it is not easy to set the coefficients a and b in the interpolation processing described later, and it is not easy to extract two data having the same projection angle. Now, the scanner rotates continuously and at a high speed on a fixed rotating surface. At this time, the patient bed 3 is inserted into the gantry opening 4 at a constant speed, and scanning is performed in a range including a desired tomographic plane. Prior to this scanning, scanning positioning is performed. In FIG. 3, the position of the first tomographic plane 6 as a reference for starting the imaging is set at a certain distance a from the scanner rotation plane A.
It is positioned only in front. The distance a has a margin until the moving speed of the patient bed becomes constant, and after the scanner and the patient bed start rotating and moving, the X-ray pulse is synchronized with the plane B (distance b) where the speed becomes steady. Start exposure of. The distance b in this case is a distance for which extra data must be measured after the start and end of the measurement because projection data is obtained using interpolation in the direction in which the patient bed moves. When the patient bed reaches the plane B 'which has passed the final tomographic plane 7 by the distance b, the X-ray irradiation is stopped, and the patient bed decelerates and stops at the plane A'. In this manner, by moving the patient bed during scanning, the patient is scanned spirally as shown in FIG. FIG. 5 shows the trajectory of the X-ray tube apparatus at this time by one-way scanning of the subject. As shown in FIG. 4, projection data obtained by helical scanning (hereinafter referred to as helical data) is obtained when a scanner is helically rotated around an object and scanned. It is equivalent to projection data. The spiral data SR is determined by the projection angle β and the position X of the subject in the body axis direction. Here, the position X 0 at the start of scanning and the distance that the bed (and the subject) moves during one rotation of the scanner are D. To reconstruct a tomographic image of a slice plane (tomographic plane) S (X n ) at the subject position X n , projection data R (β, X n ) (where β = 0 ゜ −36)
0 °) is required. Then, projection data R (β, X n ) of the desired tomographic plane S (X n ) is obtained from the spiral data SR by interpolation, and an image is reconstructed from the projection data. To obtain a tomographic image, the projection data R (β, X n ) on the tomographic plane (where β = 0 ゜ 360
I) can be obtained. The spiral data is represented by the following general formula. SR = (β i , X j ) where the projection angle β i is a value in the range of 0 ° ≦ β i ≦ 360 °, and the position X j satisfies X 0 ≦ X j ≦ X e It is an arbitrary turn to do. X 0 is the scanning start position, the X e is a scan end position.
The projection angle β i corresponds to the X-ray tube height on the vertical axis in FIG. Therefore, in one-way scanning, X j
= R n (X i ) at the projection angle β i on the slice plane S (X n ) at the position X n at the position X n is R (β i , X n ) for one rotation before and after X n (± D) (Ie, X n −D
<X n <X n + D section) and the projection angle R (β i , X n ) from the spiral data of the same projection angle β i
Is obtained by interpolation. This interpolation is a two-point linear interpolation, for example, the projection angle β shown in FIG.
In FIG. 1 , the front and rear positions of X n that match the projection angle β 1 are X e and X m , and the projection data at that time is SR (β 1 ,
X e), a SR (β 1, X m) , and the distance b between the X e and X n b = X n -X e, the distance a between X m and X n is a = X m -
Since it is X n , the interpolation equation is [Equation 3]. R (β 1 , X n ) = {SR (β 1 , X e ) × a +
SR (β 1 , X m ) × b} / (a + b) If this processing is performed in all directions (all projection angles) of 360 ° of 0 ° ≦ β i ≦ 360 ° with X n fixed, the position X
n projection data are obtained. FIG. 1 shows an embodiment of an X-ray CT apparatus for one-way scanning. The X-ray CT apparatus includes an X-ray generator 1, an X-ray detector 2, a data acquisition circuit 2A, a buffer memory 12,
It comprises an interpolation circuit 13, a filter correction circuit 14, a back projection operation circuit 15, and a CRT 16. X-ray generator 1 generates a fan-shaped X-ray beam. X-ray detector 2 is composed of a multi-channel detection element for detecting a transmission fan-shaped X-ray beam. Data collection circuit 2A: fetches the detection values of the multi-channel detector 2 and performs processing such as preamplification and AD conversion to obtain spiral projection data SR. Two-dimensional buffer: a buffer having an address i × j. The helical projection data SR is stored. That is, the buffer 12 is determined by the projection number i and the scanner rotation number (number of rotations) j. Scanner 1
Assuming that the number of projections in rotation is pp and the total number of rotations of the scanner (how many scans) is JC, the parameters of the spiral data SR are obtained as follows by the arguments i and j of the two-dimensional array. ## EQU4 ## Projection angle β i = β 0 + (i-1) × Δθ Position X ij = X 0 + (j-1) × D + (i-1) × ΔD where: ΔD = 360 ° / Pp ΔD = D / pp. Interpolation circuit 13: When the position X n is designated,
Projection data R in the X n and (beta i, X n) created by interpolation. That is, the helical projection data SR is converted into projection data R. Filter correction circuit 14 performs blur correction.
The filter function is determined by the details of the blur correction. Back-projection operation circuit 15 Back-projects the output of the filter correction circuit 14 after filtering. Thereby, a tomographic image is obtained. CRT16 ... Displays a tomographic image. The operation will be described. The X-ray generator 1 and the X-ray detector 2 are continuously rotating on a predetermined plane. In this state, the bed 3 on which the subject is placed advances at a constant speed. In the process of moving forward, the X-ray
The line is exposed. This irradiation is performed by helical scanning. The transmitted X-ray obtained by helical scanning is
The data is detected by the X-ray detector 2 and subjected to various preprocessing and AD conversion by the data acquisition circuit 2A. Thus, spiral data SR
Get. The spiral data SR is stored in the two-dimensional buffer 12 having the addresses of the arguments i and j. Similarly, spiral data SR is obtained over the entire measurement range of the subject and stored in the two-dimensional buffer 12. After the spiral data is filled in the two-dimensional buffer 12, the interpolation circuit 13 obtains projection data R of a desired tomographic plane from the spiral data SR. That is, to identify the desired tomographic plane by specifying the position X n, projected at the position X n data R
Create (i, X n ). Specifically, as is clear from [Equation 4] and [Equation 5], when the sample position of the spiral data SR in the body axis direction of the subject is set on the horizontal axis, and the projection number i is set on the vertical axis, 6 is obtained. Therefore, the projection data R (i,
X n ) can be obtained by the following equation. R (i, X n ) = {SR (i, J1) × a + S
R (i, J1 + 1) × b} / (a + b) Next, the obtained projection data R (i, X n )
Undergoes blur correction processing in the filter correction circuit 14. The projection data after the blur correction processing is back-projected by the back-projection operation circuit 15 to obtain a tomographic image at the position Xn . CRT1
6 displays a tomographic image. According to the present invention, a reciprocating bidirectional scan is performed instead of the above one-way scan, and a reconstructed image is obtained from the reciprocal scan by interpolation. An embodiment of the present invention will be described. The patient bed is moved not only in one direction but also in the opposite direction, and is scanned from plane B to plane B 'in FIG. At this time, if the scanning is performed so that the trajectory 9 of the forward movement (forward direction) and the trajectory 8 of the backward movement (reverse direction) cross each other,
Scanning is performed as shown in (b). A case where only one tomographic image is obtained will be described with reference to FIGS. FIG. 7A is a time chart showing the relationship among the scanner rotational speed 16, the patient bed moving speed 17, and the X-ray pulse 18. From FIG. 7 (b), a scan 9 of 180 ° (or more) necessary for obtaining one tomographic image is performed in the forward direction, and the movement of the patient bed and the X-ray scan are performed until the scanner is further rotated by 180 °. After stopping the irradiation and shifting the phase by 180 ° (in this way, the trajectory in the forward direction and the trajectory in the reverse direction intersect), a scan 8 of 180 ° (or more) is performed in the reverse direction. The trajectory 9 of the X-ray tube apparatus with respect to the subject is as shown in FIG. However, the broken line indicates the movement of the patient bed.
It indicates that the scanner is rotating only after stopping the exposure. When scanning is performed in this manner, the projection data is obtained by interpolating projection data when the patient bed is moving in the forward direction and projection data when the patient bed is moving in the reverse direction. In the one-way scan, the error caused by the interpolation is the same on any tomographic plane. However, in the two-way scan, the plane including the intersection and perpendicular to the bed moving direction has the least error due to the interpolation. Therefore, when the scanning shown in FIG. 7B is performed, the tomographic plane 19 is obtained. In FIG. 8, (a) is from above, (b)
Is the projection of the trajectory from the side. The tomographic plane 19 in FIG. 7B corresponds to the plane S in FIG. To obtain a tomographic image of the surface S, projection data on the surface S may be obtained. Therefore,
Consider projection data P1 and P2 having the same projection angle β. P
Reference numeral 1 denotes forward data, and P2 denotes projection data at the time of backward movement.
The projection data P on the surface S is obtained from P1 and P2.
By using linear interpolation, the projection data P (i, j) can be expressed as follows: P (i, j) = (P1 (i, j) + P2 (i, j)) / 2 i = 1,2,. CN: total number of channels j = 1, 2,... NP NP: total number of views When this processing is performed for 0 ≦ β ≦ 180 °, projection data of the first half of the half scan is obtained. 1 obtained
If one tomographic image is obtained from the projection data for 80 °, and this data is subjected to blur correction and back-projection, a desired tomographic image can be obtained. FIG. 9 shows the bidirectional scan of FIG.
The corresponding diagram is shown. The horizontal axis indicates the sample position of the object in the body axis direction of the spiral data, and the vertical axis indicates the projection number. Compare with FIG. To slice position X n in FIG. 6, to obtain a reconstructed image of two loci L 1 and L 2 Metropolitan on both sides. 9, to obtain a reconstructed image from the locus L 3 on both sides L 4 Prefecture. L
1 and the L 2 are completely separated on either side of the position X n, greater its body axis direction width. That is, in order to obtain a reconstructed image, it is necessary to obtain the reconstructed image by interpolation from a position in the body axis direction having a large width. On the other hand, in FIG. 9, the locus L 3 and L4 cross with X n, is small body axis direction of the width of the L 3 and L 4. That is, reconstruction can be performed with data at a position closer to the slice position Xn . As a result, the reliability of the reconstructed image increases. In the above embodiment, one tomographic image is obtained from the obtained 180 ° projection data. In another embodiment, a method of obtaining 360 ° projection data and obtaining a tomographic image will be described. In FIG. 10, 360 ° scanning is required in both forward and reverse directions to obtain 360 ° projection data.
Assuming that the range of the second embodiment is 0 ° to 180 °, the present embodiment requires scanning in the range of −90 ° to 280 °. The first half scan is obtained in the same manner as the first embodiment, and the second half scan is obtained by obtaining Q ( n ) similarly from Q1 ( n ) and Q2 ( n ) shown in FIG. One tomographic image can be reconstructed from all projection data. However, in the second embodiment, it is considered that when obtaining the second half scan, the projection data used for the interpolation is far away from the distance, and the error due to the interpolation becomes larger than when obtaining the first half scan. There must be. However, the error is small compared to the one-way scan. FIG. 11 shows a control system diagram of the present invention. The X-ray control unit 101 controls the high voltage generator 110 to generate a high voltage. This is so-called X-ray irradiation control. The rotating frame control unit 102 is an X-ray tube device (X-ray generator)
In addition to control for continuously rotating the X-ray detector and the X-ray detector in opposition, control taking into account the projection angle is also possible, and the projection angle can be arbitrarily controlled. The bed movement control unit 103 controls the bed movement direction and speed. However, the speed is constant during scanning. The synchronization device 100 in the system control unit
Using the position information from the bed position detector 113 and the projection angle information from the projection angle detector 114, the X-ray controller 10
1, rotating frame controller 102, bed movement controller 10
Synchronize 3. [0032] More specifically, in each embodiment, so that the previously designated slice position is [Equation 8] X (n) = X s +3 (D / 4) + (D / 2) n, scan to determine the starting position X s. However,
D is determined by the bed moving speed and the rotating speed of the rotating frame. In addition, the position X e at the end of the forward scan and the projection angle θ e are stored, and the start position of the backward scan is X e and the start projection angle is θ e + 180 °.
Control the system. In a third-generation (RR type) CT apparatus, an algorithm for reconstructing a tomographic image from projection data includes a direct method for back-projecting the detected fan beam data as it is and a parallel method for projecting the fan beam data to a parallel beam. Arrangement method of back projection after converting to data is known, but the present invention can be applied to various applications such as rotary scan and electronic scanning type using cone beam, regardless of those algorithms and generations. It is effective. Further, as an interpolation method, in addition to linear interpolation, 2
Next-order, third-order, and other higher-order interpolation (for several slices) is also possible. According to the present invention, spiral scanning can be performed in both reciprocating directions, and high-speed continuous scanning can be performed. Furthermore, for data acquired by spiral scanning in both directions, accurate projection data can be obtained by interpolation processing using relatively close continuous data before and after the data at an arbitrary slice position. The reliability of the reconstructed image can be improved. Furthermore, the slice position
It can be used anywhere, and a tomographic image can be freely generated at any position.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のCT装置の実施例図である。 【図2】R−R方式CT装置の外観図である。 【図3】片方向スキャンの説明図である。 【図4】片方向スキャンと両方向スキャンの説明図であ
る。 【図5】回転位置とら旋データとの関係図である。 【図6】位置と投影番号との関係図である。 【図7】本発明の実施例でのタイムチャート及び軌跡を
示す図である。 【図8】本発明の実施例での軌跡を示す図である。 【図9】本発明の両方向スキャンでの位置と投影番号と
の関係図である。 【図10】本発明の他の実施例の説明図である。 【図11】本発明のシステム構成図である。 【符号の説明】 1 X線管装置 2 X線検出器
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an embodiment of a CT apparatus according to the present invention. FIG. 2 is an external view of an RR type CT apparatus. FIG. 3 is an explanatory diagram of one-way scanning. FIG. 4 is an explanatory diagram of one-way scanning and two-way scanning. FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a rotational position and spiral data. FIG. 6 is a relationship diagram between a position and a projection number. FIG. 7 is a diagram showing a time chart and a trajectory according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 is a diagram showing a trajectory in the embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between a position and a projection number in bidirectional scanning according to the present invention. FIG. 10 is an explanatory diagram of another embodiment of the present invention. FIG. 11 is a system configuration diagram of the present invention. [Description of Signs] 1 X-ray tube device 2 X-ray detector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61B 6/03 - 6/04──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) A61B 6/ 03-6/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.X線を発生しつつ被検体の廻りを第1の所定速度で
回転するX線源と、このX線源と対向して設けられて被
検体を透過してきたX線を検出するX線検出器と、被検
体を乗せて往路と復路との両者それぞれに第2の所定速
度で連続移動可能な患者ベッドと、前記X線源の回転と
前記患者ベッドの移動を同時に行ってら線走査を行う手
段と、前記被検体を透過したX線データを収集するデー
タ収集手段と、前記データから画像再構成する画像再構
成手段とを有すX線CT装置において、前記往路走査の
終了時のX線源の被検体体軸方向位置とX線源のX線放
射終了角度と、前記復路走査の開始時のX線源の被検体
体軸方向位置とX線源のX線放射開始角度とを所定関係
に制御する制御手段を備えたことを特徴とするX線CT
装置。 2.前記往路走査と復路走査とは、X線源の回転方向は
同一で、患者ベッドの移動方向が異なることによって区
別されることを特徴とする請求項1に記載のX線CT装
置。 3.前記往路走査と復路走査とで、往路走査の終了時の
X線源の被検体に対する体軸方向位置と、復路走査の開
始時のX線源の被検体に対する体軸方向位置とが同一に
設定されることを特徴とする請求項1に記載のX線CT
装置。 4.前記往路走査と復路走査とで、往路走査の終了時の
X線源のX線放射終了角度と、復路走査開始時のX線源
のX線放射開始角度とが異なって設定されることを特徴
とする請求項1に記載のX線CT装置。
(57) [Claims] An X-ray source that rotates around the subject at a first predetermined speed while generating X-rays, and an X-ray detector that is provided opposite to the X-ray source and detects X-rays transmitted through the subject A patient bed capable of continuously moving at a second predetermined speed on both the forward path and the return path with a subject placed thereon, and a means for performing line scanning after simultaneously rotating the X-ray source and moving the patient bed An X-ray CT apparatus having data collection means for collecting X-ray data transmitted through the subject, and image reconstruction means for reconstructing an image from the data, wherein an X-ray source at the end of the forward scan is provided. The predetermined relationship between the subject axial position and the X-ray emission end angle of the X-ray source, the subject axial position of the X-ray source at the start of the return scan, and the X-ray emission start angle X-ray CT having control means for controlling
apparatus. 2. The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the forward scan and the backward scan are distinguished by the same rotation direction of the X-ray source and the different moving direction of the patient bed. 3. In the forward scan and the backward scan, the body axial position of the X-ray source with respect to the subject at the end of the forward scan and the body axial direction position of the subject with the X-ray source at the start of the backward scan are set to be the same. 2. The X-ray CT according to claim 1, wherein
apparatus. 4. In the forward scan and the backward scan, the X-ray emission end angle of the X-ray source at the end of the forward scan and the X-ray emission start angle of the X-ray source at the start of the backward scan are set differently. The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein
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