JP2825352B2 - CT device - Google Patents

CT device

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JP2825352B2
JP2825352B2 JP2418248A JP41824890A JP2825352B2 JP 2825352 B2 JP2825352 B2 JP 2825352B2 JP 2418248 A JP2418248 A JP 2418248A JP 41824890 A JP41824890 A JP 41824890A JP 2825352 B2 JP2825352 B2 JP 2825352B2
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博 荒舘
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被検体に対し、多方向
から扇状の放射線を曝射し、被写体を透過した放射線の
放射線強度データを測定し、これから投影データを得、
これら多方向からの投影データから再構成アリゴリズム
によって被検体の断層面における放射線吸収係数の分布
を画像化するCT装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention radiates a fan-shaped radiation from a plurality of directions to a subject, measures radiation intensity data of the radiation transmitted through the subject, and obtains projection data therefrom.
The present invention relates to a CT apparatus that images a distribution of radiation absorption coefficients on a tomographic plane of a subject from reconstruction data from projection data from these multiple directions.

【0002】従来のCT装置は、投影データの収集によ
りいくつかのスキャン方式がある。例えば、一つのスキ
ャン方式としてローテート/ローテート方式又は第3世
代と呼ばれている方式のX線CT装置では、被写体に対
して扇状X線を照射するX線源と、この被写体を透過し
たX線のX線強度を測定するX線検出器素子を円弧状に
一次元的に配列してなるX線検出器素子配列とを、平面
上に配置し、これらを互いに相対位置を変えずに、この
平面上で被写体の回りを回転させる。この平面を走査平
面と呼ぶ。X線源からX線を扇状に放射し、X線検出器
素子配列の各素子毎にX線強度データを収集することに
より、被検体の一つのスライス面についての断層像を得
るための一群の投影データが得られる。
2. Description of the Related Art Conventional CT apparatuses have several scanning methods depending on the collection of projection data. For example, in an X-ray CT apparatus using a rotating / rotating method or a third-generation method as one scanning method, an X-ray source that irradiates a subject with fan-shaped X-rays, and an X-ray transmitted through the subject the X-ray detector elements to measure X-ray intensity and the arc-shaped in the X-ray detector element array formed by arranging one-dimensionally, placed on a plane, they without changing the relative position to each other, The subject is rotated on this plane. This plane is called a scanning plane. By radiating X-rays from the X-ray source in a fan shape and collecting X-ray intensity data for each element of the X-ray detector element array, a group of tomographic images for one slice plane of the subject is obtained. Projection data is obtained.

【0003】一方、ステーショナリ/ローテート方式又
は第4世代と呼ばれている方式のX線CT装置では、X
線源のみが単独で被写体の回りを回転し、被写体を囲む
ように配置されたX線検出器素子配列は回転しない。
On the other hand, in an X-ray CT apparatus of the stationary / rotating type or the fourth generation type, an X-ray
The radiation source alone rotates around the subject, and the array of X-ray detector elements arranged to surround the subject does not rotate.

【0004】従来の第3世代又は第4世代X線CT装置
では、X線検出器素子を一次元配列したX線検出手段を
用いている。平面上でX線源を被検体の回りに少なくと
も1回転させなければならない。従って、被検体の一つ
のスライス面についての断層像を得るための一群の投影
データを得るためには、被検体の相異なる複数のスライ
ス面についての断層像を得るには、走査平面をスライス
面に一致するように移動させた後、この平面上でX線源
を1回転させなければならない。
A conventional third-generation or fourth-generation X-ray CT apparatus uses X-ray detection means in which X-ray detector elements are arranged one-dimensionally. The X-ray source must be rotated at least once around the subject on a plane. Therefore, in order to obtain a group of projection data for obtaining a tomographic image for one slice plane of the subject, in order to obtain tomographic images for a plurality of different slice planes of the subject, scan the scanning plane After moving the X-ray source one time on this plane.

【0005】そこで、このようなX線CT装置を用い
て、被検体の複数の相異なるスライス面における断層像
を作成するのに必要なX線の強度データを短時間のうち
に収集するためのスキャン方式として、螺旋スキャン
(X線CT装置製造者によってはヘリカルスキャン、ス
パイラルスキャンなどと称されている。)がある。
[0005] Therefore, by using such an X-ray CT apparatus, it is possible to collect in a short time X-ray intensity data necessary for creating tomographic images on a plurality of different slice planes of a subject. As a scanning method, there is a spiral scan (referred to as a helical scan, a spiral scan, or the like by an X-ray CT apparatus manufacturer).

【0006】螺旋スキャンとは、例えば上述した第3世
代又は第4世代X線CT装置の場合、X線源を連続回転
させながら、被写体を移動させるものである。この螺旋
スキャンでは、X線を曝射する動作中に、X線源の回転
角度に応じて被検体の位置が連続的に変わる。すなわ
ち、被検体に対する走査平面の位置が連続的に変化して
いく。螺旋スキャンによって収集されたX線の強度デー
タは所定の方法によって処理され、複数のスライス面に
おける断層像が再構成される。螺旋スキャンは、前述の
スキャン方式と比べ、短時間に複数のスライス面の断層
像を再構成するに必要な投影データを収集することがで
きる。
The helical scan is, for example, for moving the subject while continuously rotating the X-ray source in the case of the third or fourth generation X-ray CT apparatus described above. In the spiral scan, the position of the subject continuously changes according to the rotation angle of the X-ray source during the operation of irradiating X-rays. That is, the position of the scanning plane with respect to the subject continuously changes. The X-ray intensity data collected by the spiral scan is processed by a predetermined method, and tomographic images on a plurality of slice planes are reconstructed. The spiral scan can collect projection data necessary for reconstructing tomographic images of a plurality of slice planes in a shorter time than the scan method described above.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した第3
世代又は第4世代X線CT装置で螺旋スキャンを行なう
場合は、X線検出手段は1次元配列のものを用いてい
て、X線源が1回転する間に、スライス面の厚みにほぼ
相当する程度しか被写体を移動させられないので、複数
の断層像を得るためには断層像の数と同程度の回数だけ
X線源を回転しなければならなかった。
However, the above-mentioned third method
When a spiral scan is performed by a generation or fourth generation X-ray CT apparatus, the X-ray detection means uses a one-dimensional array, and during the rotation of the X-ray source, it substantially corresponds to the thickness of the slice plane. Since the subject can be moved only to the extent, the X-ray source has to be rotated as many times as the number of tomographic images in order to obtain a plurality of tomographic images.

【0008】このため螺旋スキャンにおいても多大な時
間を要していた。しかもスキャンに時間がかかるので、
その時間に患者(被検体)或るいは患者の臓器が姿勢を
変えてしまい、正しい断層像が得られなくなるおそれが
あった。
For this reason, a large amount of time is required for the spiral scan. And it takes time to scan,
At that time, the posture of the patient (subject) or the organ of the patient may change, and a correct tomographic image may not be obtained.

【0009】さらに、X線源で発生する熱が膨大になる
から、熱容量の大きなX線源を用いなければならなかっ
た。
Further, since the heat generated by the X-ray source becomes enormous, an X-ray source having a large heat capacity must be used.

【0010】本発明の目的は、螺旋スキャンのための時
間の短縮を図ることのできるCT装置を提供することに
ある。
An object of the present invention is to provide a CT apparatus capable of shortening the time required for a spiral scan.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明に
よるCT装置は、被検体に対してX線を放射するX線源
と、前記X線源が被検体の周囲を螺旋状の軌跡を描くよ
う前記X線源もしくは被検体を駆動させる駆動手段と、
X線検出素子アレイを被検体の体軸方向に複数列配列し
てなり、前記被検体を透過した多方向からのX線を検出
するX線検出手段とを有し、さらに前記体軸方向におい
て所望とする位置でかつ所定の幅を有するスライス面に
おける種々角度の投影データを生成するに当たり、前記
スライス面における生成すべき投影データの投影角度を
認識する手段と、この認識された投影角度であって前記
所定の幅に含まれる複数の検出素子列を特定する手段
と、この特定された複数の検出素子列から得られる投影
データ同士を束ねるデータ束ね手段と、このデータ束ね
手段にて得られる前記種々投影角度における束ねられた
投影データに基づいて断層像を再構成する画像再構成手
段とを具備したことを特徴とする。 ここで、前記所定の
幅に含まれる複数の検出素子列は、2列、または3列以
上である。 前記データ束ね手段は、各投影角度毎に求め
られた重みに基づいて各検出素子列ごとのデータ間で補
間演算を行うものである。 前記重みは線形の寄与度であ
る。
According to the first aspect of the present invention, there is provided:
X-ray source that emits X-rays to the subject
The X-ray source draws a spiral trajectory around the subject
Driving means for driving the X-ray source or the subject;
X-ray detection element arrays are arranged in a plurality of rows in the body axis direction of the subject.
Detects X-rays from multiple directions transmitted through the subject
X-ray detecting means for detecting
At the desired position and at the slice plane with the specified width.
In generating projection data at various angles,
The projection angle of the projection data to be generated on the slice plane
Means for recognizing, and the recognized projection angle
Means for specifying a plurality of detection element rows included in a predetermined width
And the projections obtained from the identified plurality of detection element arrays
Data bundling means for bundling data and this data bundling
Bundled at said various projection angles obtained by means
Image reconstruction method for reconstructing tomographic images based on projection data
And a step. Here, the predetermined
The detection element rows included in the width are two or three or more rows.
Above. The data bundling means calculates the data for each projection angle.
Between the data for each detector element row based on the
The inter-operation is performed. The weight is a linear contribution
You.

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】ここで、上述した3次元的螺旋について図
1及び図2を参照して説明する。すなわち、図1に示す
ように、平面Pが該平面Pと平行でない直線Zに沿って
並進移動し、且つ平面P上に円運動する点qがあると
き、点qが空間に描く軌跡が、3次元的螺旋である。本
発明の駆動手段の場合、点qの円運動は、例えば、X線
CT装置のガントリ内に設けられた回転機構によって実
現され、平面Pの並進運動は、ガントリ自身の移動、又
は被検体の保持手段である寝台の天板の移動のうち少な
くとも一方により実現される。
Here, the above-described three-dimensional spiral will be described with reference to FIGS. That is, as shown in FIG. 1, when a plane P translates along a straight line Z that is not parallel to the plane P, and there is a point q that makes a circular motion on the plane P, the locus drawn by the point q in space is It is a three-dimensional spiral. In the case of the driving means of the present invention, the circular movement of the point q is realized by, for example, a rotating mechanism provided in the gantry of the X-ray CT apparatus, and the translation movement of the plane P is caused by the movement of the gantry itself or the movement of the subject. This is realized by at least one of the movement of the couch top serving as the holding means.

【0016】[0016]

【作用】本発明によるCT装置においては、X線検出素
子を2次元的に配列してなるX線検出手段により、被検
体の複数のスライス面を透過した投影データを短時間に
得ることができる。
In the CT apparatus according to the present invention, the X-ray detecting element
The X-ray detection means, which is a two-dimensional array of
Projection data transmitted through multiple slice planes of the body in a short time
Obtainable.

【0017】このとき放射線源が被検体の周囲を回転す
る間に、被検体はスライス面の厚み程度の距離ではな
く、2次元の検出器配列によって同時に走査される厚み
程度の距離が移動される。
At this time, while the radiation source rotates around the subject, the subject is moved not by the distance of the thickness of the slice plane but by the distance of the thickness which is simultaneously scanned by the two-dimensional detector array. .

【0018】ここで言う2次元の検出器配列によって同
時に走査される厚みとは以下のような概念である。すな
わち、ある瞬間に、放射線源を中心として放射線を受け
ている2次元の検出器配列との間に張られる錐の中に、
被検体の一部が入っている。この被検体の錐の中にある
部分の、被検体が移動する方向に沿った長さのことであ
る。
Here, the thickness simultaneously scanned by the two-dimensional detector array has the following concept. That is, at one moment, in a cone spanned by a two-dimensional detector array receiving radiation about a radiation source,
Contains part of the subject. This is the length of the portion inside the cone of the subject along the direction in which the subject moves.

【0019】このようにして得られた一群の放射線の強
度データからは、従来の画像再構成法によっては断層像
を作ることはできない。しかしながら、本発明が備える
画像再構成手段は、適切な近似を行うことによって、こ
れらの一群の強度データから断層像を作ることができ
る。従って、放射線源の1回転あたりの被検体の移動量
が大きくできるので、被写体の所望の範囲の投影データ
を収集するための時間が大幅に短縮される。
From the group of radiation intensity data obtained in this manner, a tomographic image cannot be created by a conventional image reconstruction method. However, the image reconstruction means provided in the present invention can form a tomographic image from the group of intensity data by performing appropriate approximation. Accordingly, the amount of movement of the subject per one rotation of the radiation source can be increased, so that the time for collecting projection data in a desired range of the subject is greatly reduced.

【0020】また、放射線源の要素としてX線管を用い
た場合、従来は1次元の放射線検出器素子配列に入射す
る以外のX線はすべて遮蔽して利用していなかったが、
本発明では2次元の放射線検出器素子配列でX線を受け
るので、利用するX線円錐がはるかに大きくなり、X線
管の発生するX線を有効に利用できる。従って、X線管
の発生すべきX線量は大幅に減り、X線管で生じる熱量
がそれだけ少なくて済む。だから、より長時間曝射を続
けることができる。従って、繰り返し撮影を行うとき便
利である。または熱容量の小さいX線管でもよいから、
X線管が小型で良く軽いのでガントリ全体の強度も小さ
くて良く、装置全体が軽量となる。
When an X-ray tube is used as an element of a radiation source, conventionally, all X-rays other than those incident on a one-dimensional radiation detector element array have not been shielded and used.
In the present invention, since the X-rays are received by the two-dimensional radiation detector element array, the X-ray cone used is much larger, and the X-rays generated by the X-ray tube can be used effectively. Therefore, the amount of X-ray to be generated by the X-ray tube is greatly reduced, and the amount of heat generated in the X-ray tube is reduced accordingly. Therefore, the exposure can be continued for a longer time. Therefore, it is convenient when performing repeated shooting. Alternatively, an X-ray tube with a small heat capacity may be used.
Since the X-ray tube is small and light, the strength of the entire gantry may be small, and the whole apparatus is light.

【0021】[0021]

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。
Embodiments will be described below with reference to the drawings.

【0022】図3は本発明を第4世代X線CT装置に適
用した一実施例である。〈放射線検出手段の説明〉図3
に示すように、X線の強度を測定するX線検出器素子
(以下「検出器素子」という。)を2次元的に配列して
なる検出器配列は、図示の如く円柱座標において、軸h
から一定の距離rにある円柱面の一部をなしている。
FIG. 3 shows an embodiment in which the present invention is applied to a fourth generation X-ray CT apparatus. <Explanation of radiation detecting means> FIG.
As shown in the figure, a detector array in which X-ray detector elements (hereinafter, referred to as “detector elements”) for measuring the intensity of X-rays are two-dimensionally arranged has an axis h in cylindrical coordinates as shown in FIG.
And a part of a cylindrical surface at a fixed distance r D from.

【0023】検出器素子の位置は、次の式で定められ
る。 r=r、 h=nΔh+h(n=0,1,…,N−1)、φ=m
Δφ(m=0,1,…,M−1)、 但し、hは所定の定数であり、MΔφは2πである。
The position of the detector element is determined by the following equation. r = r D , h = nΔh + h 0 (n = 0, 1,..., N−1), φ = m
Δφ (m = 0, 1,..., M−1), where h 0 is a predetermined constant and MΔφ is 2π.

【0024】すなわち、検出器素子は、N×M個の格子
点上に円柱の内側に向かって配置される、例えば、シン
チレータ・フォトダイオード検出器である。従って、個
々の検出器素子は(n,m)のようにして標識される。
That is, the detector elements are, for example, scintillator / photodiode detectors arranged on the N × M lattice points toward the inside of the cylinder. Thus, individual detector elements are labeled as (n, m).

【0025】さて、標識(n,m)のnがある特定の値
であるような検出器素子ばかりを全部集めると、こ
れらはh軸を中心軸とする円環をなしている。これを検
出器列nと称することにする。すなわち、放射線検出
手段たる検出器配列は、N個の検出器列から構成されて
いるとみなすことができる。〈放射線照射手段の説明〉
放射線照射手段としてX線源は、X線管,コリメータ,
絞り装置等から構成されている。X線源は、前記検出器
配列の内側に置かれていて、h軸を中心軸として回転運
動する。すなわち、X線源の位置Sは、図3の円柱座標
系(その原点Oはガントリーの中心点を表す。)を用い
ると、次のように表される。 r=r(0<r<r) h=0 θ=ωt 但し、tは時刻であり、ωは角速度である。 〈データ収集手段の説明〉データ収集手段は、前述した
例えばシンチレータ・フォトダイオード検出器の如き検
出器素子からなる検出器配列の全素子の出力を例えばデ
ィジタル信号にて得ることができるものである。
Now, when all the detector elements in which the sign (n, m) n is a certain value n 0 are collected, they form a ring with the h axis as the central axis. This will be referred to as a detector array n 0. That is, it can be considered that the detector array as the radiation detecting means is composed of N detector rows. <Description of radiation irradiation means>
An X-ray source as an irradiation means is an X-ray tube, a collimator,
It is composed of an aperture device and the like. An X-ray source is located inside the detector array and rotates about the h-axis. That is, the position S of the X-ray source is expressed as follows using the cylindrical coordinate system in FIG. 3 (the origin O of which represents the center point of the gantry). r = r S (0 <r S <r D ) h = 0 θ = ωt where t is time and ω is angular velocity. <Description of Data Collection Means> The data collection means is capable of obtaining, for example, digital signals from all the elements of a detector array including detector elements such as the aforementioned scintillator / photodiode detector.

【0026】データ収集に際しては、X線源から曝射さ
れるX線は、中心軸を挟んで反対側にある一群の検出器
素子がその強度を測定する。すなわち、(ωt+π+
α)/Δφ≧j≧(ωt+π−α)/Δφとなるすべて
の整数jについて標識(n,m)を持つ全ての検出器素
子から出力が得られる(図4参照)。
In collecting data, the intensity of the X-rays emitted from the X-ray source is measured by a group of detector elements on the opposite side of the central axis. That is, (ωt + π +
Outputs are obtained from all detector elements having a marker (n, m) for all integers j satisfying α) / Δφ ≧ j ≧ (ωt + π−α) / Δφ (see FIG. 4).

【0027】但し、 m=j(mod N) 0≦n≦N−1 図5は、前述した各手段を持つ本発明の一実施例に係る
第4世代X線CT装置の模式的に示した概略斜視図であ
る。本装置は、例えば図示のように検出器素子を円環状
に配列した検出器列を4つ並設した検出器配列1を有す
る。この検出器配列1の検出器素子に対してX線を照射
すべく検出器配列1の内側に円運動可能にして設けたX
線源2を備える。このX線源2は、高電圧発生器6より
高電圧の供給を受ける。検出器配列1とX線源2とに挟
まれた領域中に被検体3を保持する保持手段として天板
4Aを装備した寝台装置4を備える。X線源2の運動が
被検体3を基準に見たとき被検体3に対し該被検体3を
囲む3次元的螺旋に沿った軌跡を描くようにX線源3及
び天板4Aのうち少なくとも一方を運動させるべく駆動
する駆動手段としてX線源回転制御器5及び寝台制御器
7を備える。これらX線源回転制御器5、高電圧発生器
6、寝台制御器7はコントローラ8により統括制御を受
ける。
Here, m = j (mod N) 0 ≦ n ≦ N−1 FIG. 5 schematically shows a fourth-generation X-ray CT apparatus according to an embodiment of the present invention having the above-described units. It is a schematic perspective view. This apparatus has a detector array 1 in which four detector rows in which detector elements are arranged in an annular shape, for example, are arranged as shown in the figure. In order to irradiate the detector elements of the detector array 1 with X-rays, an X is provided inside the detector array 1 so as to be capable of circular movement.
A radiation source 2 is provided. The X-ray source 2 is supplied with a high voltage from a high voltage generator 6. A bed apparatus 4 equipped with a top plate 4A is provided as holding means for holding the subject 3 in an area sandwiched between the detector array 1 and the X-ray source 2. When the movement of the X-ray source 2 is viewed with respect to the subject 3, at least one of the X-ray source 3 and the top 4 </ b> A draws a locus along a three-dimensional spiral surrounding the subject 3 with respect to the subject 3. An X-ray source rotation controller 5 and a bed controller 7 are provided as driving means for driving one of them to move. The X-ray source rotation controller 5, the high voltage generator 6, and the bed controller 7 are totally controlled by the controller 8.

【0028】また、スキャン動作に係る前述した3次元
的螺旋運動中に検出器配列1が検出する被検体3を透過
した放射線の強度データを素子毎に収集するDAS(D
ata Acqision System:データ収集
システム)9を備える。
A DAS (D) for collecting, for each element, intensity data of radiation transmitted through the subject 3 detected by the detector array 1 during the above-described three-dimensional helical movement related to the scanning operation.
data Acquisition System) 9.

【0029】さらに、DAS9で得られた一群の放射線
強度データから被検体3の所定のスライス面における放
射線吸収係数の分布からなる断層像を算出する再構成装
置10、及び該断層像を表示するディスプレイ11を備
える。〈スキャン動作の説明〉以上の装置において、例
えば以下のようなスキャン動作が行なわれる。コントロ
ーラ8からの指令によって、X線管は下記式に従う回転
運動をする(図6参照)。 θ=ωt また、保持手段である天板4Aも下記式に従う並進運動
をする。 l=vt vは並進運動の速度である。
Further, a reconstructing apparatus 10 for calculating a tomographic image comprising a distribution of radiation absorption coefficients on a predetermined slice plane of the subject 3 from a group of radiation intensity data obtained by the DAS 9, and a display for displaying the tomographic image 11 is provided. <Description of Scan Operation> In the above-described apparatus, for example, the following scan operation is performed. In response to a command from the controller 8, the X-ray tube makes a rotary motion according to the following equation (see FIG. 6). θ = ωt In addition, the top plate 4A as the holding means also performs a translational motion according to the following equation. l = vtv is the speed of the translational movement.

【0030】X線源2の回転と、天板4Aの並進とが同
時進行することによって、被検体3に固定した原点をo
とした座標系においては、X線源2の位置は、下記式に
示す3次元螺旋運動で記述される。 x=rsin ωt y=−rcos ωt z=−vt ここで、図7に示すように、被検体3に固定した座標系
(x,y,z)を考えると、被検体3とはX線の吸収係
数の3次元的分布μ(x,y,z)に他ならないとみな
すことができる。
When the rotation of the X-ray source 2 and the translation of the top 4A proceed simultaneously, the origin fixed to the subject 3 is set to o.
In the coordinate system described above, the position of the X-ray source 2 is described by a three-dimensional helical motion represented by the following equation. x = r S sin ωty = −r S cos ωt z = −vt Here, as shown in FIG. 7, considering a coordinate system (x, y, z) fixed to the subject 3, Can be regarded as nothing but the three-dimensional distribution μ (x, y, z) of the X-ray absorption coefficient.

【0031】座標系(X,Y,Z)は直交座標系であっ
て、各軸(X軸,Y軸,Z軸)はそれぞれx軸,y軸,
z軸と平行であり、原点Oはガントリの中心(図2,図
3,図4のO)と全く一致している。o((x,y,
z)の原点)はz軸上を移動する。
The coordinate system (X, Y, Z) is a rectangular coordinate system, and each axis (X axis, Y axis, Z axis) is an x axis, a y axis,
It is parallel to the z-axis, and the origin O is completely coincident with the center of the gantry (O in FIGS. 2, 3 and 4). o ((x, y,
The origin of z) moves on the z-axis.

【0032】ここで、z軸はZ軸と一致するように置か
れ、保持手段たる天板4AによってOに対するθの位置
lが変化させられる(図8参照)。 〈被検体とその保持手段の説明〉 さて、図9に示すように、被検体3は天板4Aに支持さ
れて、ガントリ開口部1A内へ挿入される。天板4Aは
軸Zに沿って被検体3を並進移動させることができる。
軸ZはOを通り、軸hとチルト角τの角度で交差してい
る。チルト角τは、被検体3を検出器配列1の穴の中に
入れるのに邪魔にならない限り、任意の値をとってよ
い。しかし、以下では説明を簡単にするために、τ=0
である場合について述べる。
Here, the z-axis is placed so as to coincide with the Z-axis, and the position 1 of θ with respect to O is changed by the top plate 4A as the holding means (see FIG. 8). <Explanation of the subject and its holding means> As shown in FIG. 9, the subject 3 is supported by the top plate 4A and inserted into the gantry opening 1A. The top plate 4A can translate the subject 3 along the axis Z.
The axis Z passes through O and intersects the axis h at an angle of the tilt angle τ. The tilt angle τ may take any value as long as it does not hinder the subject 3 from being inserted into the hole of the detector array 1. However, below, for simplicity, τ = 0
Is described.

【0033】このような構成において、X線源2は、連
続回転移動しながらX線を曝射する。また、天板4Aは
一定速度でZ軸に沿って連続並進移動する。
In such a configuration, the X-ray source 2 emits X-rays while continuously rotating. Further, the top plate 4A continuously translates along the Z axis at a constant speed.

【0034】したがって、図10に示すようにX線源2
は、第1回転目で相対的に位置Sから位置Sに移動
し、第2回転目で相対的に位置Sから位置Sに連続
的に移動する。これにより、被検体3に対する螺旋スキ
ャンが行なわれる。
Therefore, as shown in FIG.
Moves relatively from the position S 0 to the position S 1 in the first rotation, and continuously moves from the position S 1 to the position S 3 relatively in the second rotation. Thus, a spiral scan is performed on the subject 3.

【0035】図11は天板4Aを並進移動した際に被検
体3,検出器配列1の断面図であって、h軸とX線源の
位置Sとを含む平面に沿ってたち割った断面図である。
このの場合、h軸とZ軸とz軸とはすべて互いに重な
っているのでz軸だけを示した。すなわち、以下で
は、説明をわかりやすくするために、X線源Sの曝射す
るX線のうち、z軸と交差するビームだけを取り上げて
説明する。X線源2からX線ビ−ムが被検体3を透過
し、透過X線がZ軸方向に沿って配置された検出器列1
(検出器列k1 〜kn )に検出されるようになってい
る。なお検出器配列1は、検出器素子の2次元配列であ
るから、X線ビ−ムのビーム広がり方向の検出器列はk
列目としている。
FIG. 11 is a sectional view of the subject 3 and the detector array 1 when the table 4A is translated, and is a section taken along a plane including the h-axis and the position S of the X-ray source. FIG.
In this example , only the z-axis is shown because the h-axis, the Z-axis, and the z-axis all overlap each other. That is, in the following, for simplicity of description, of the X-rays emitted from the X-ray source S, only the beam that intersects the z-axis will be described. An X-ray beam from an X-ray source 2 penetrates a subject 3, and a detector row 1 in which transmitted X-rays are arranged along the Z-axis direction
(Detector rows k 1 to k n ). Since the detector array 1 is a two-dimensional array of detector elements, the detector array in the beam spread direction of the X-ray beam is k
It is the column.

【0036】ここでX線源2の焦点Sと各々の検出器素
子k1 〜kn のそれぞれの後端B1〜Bn ,前端F1
n とを結ぶ線により形成される三角形(例えば三角形
SB nn )のうち、被検体3に含まれる部分、例えば
三角形SBnn に対応する斜線部分をスライス面SL
n とする。Zi は、i列目のスライス面SLi の後端B
i 及びBi-1 列目のスライス面SLi-1 の前端Fi-1
Z軸に交差する点である。1つのスライス面のスライス
厚△Zは、点Zi と、その隣りの点Zi-1 との距離、
すなわち、 ΔZ=|Zi −Zi-1 | と表され、本実施形態では一定値である。
[0036] wherein each of the rear end B 1 .about.B n detector element k 1 to k n of the focus S and each of the X-ray source 2, the front end F 1 ~
Triangle formed by a line connecting the F n (e.g., triangle
SB n F n ), a portion included in the subject 3, for example, a hatched portion corresponding to the triangle SB n F n is defined as a slice plane SL.
Let it be n . Z i is the rear end B of the slice plane SL i in the i-th row
The front end F i-1 of the slice plane SL i-1 in the i- th and B i−1 columns intersects the Z-axis. The slice thickness △ Z of one slice plane is obtained by calculating the distance between a point Z i and its adjacent point Z i-1 ,
That is, ΔZ = | Z i −Z i−1 |, which is a constant value in the present embodiment.

【0037】そして天板4Aを常に、v(2π/ω)=
│Zn−Z│(=nΔZ)が成立するように、言いか
えれば、v=(ω/2πω)(Zn−Z)の速さで移
動させ、螺旋スキャンを行なう。以下の説明では、理解
が容易なように、単位時間当りの回転角をω=2πとす
る。この場合、単位時間当り丁度1回転するから、この
間に天板4Aは l=v =nΔZ だけ動くことになる。
Then, the top plate 4A is always set to v (2π / ω) =
In order to satisfy | Zn-Z 0 | (= nΔZ), in other words, the lens is moved at a speed of v = (ω / 2πω) (Zn-Z 0 ) and a spiral scan is performed. In the following description, the rotation angle per unit time is ω = 2π for easy understanding. In this case, just one rotation per unit time, the top plate 4A moves by 1 = v = nΔZ during this time.

【0038】図12は図11に示した点Z,…,
、すなわち、X線源Sと第i列の検出器列のなす面
がZ軸と交差する点(前端点)が螺旋スキャンと共に被
検体上の座標zの上でどうのように動いていくかを示し
た図である。
FIG. 12 shows the points Z 0 ,.
Z n , that is, the point (front end point) at which the plane formed by the X-ray source S and the i-th detector row intersects the Z-axis moves along with the spiral scan on the coordinate z on the subject. FIG.

【0039】縦軸はX線源の回転角を−π〜πに入るよ
うに計ったもので、曝射角と呼ぶ。すなわち、回転角を
θ、曝射角をβとすれば、 β=(θ+π)mod 2π−π =(ωt+π)mod 2π−π ここに演算子xmod yは、xのyによる剰余をあら
わす。
The vertical axis is obtained by measuring the rotation angle of the X-ray source so as to fall within the range of -π to π, and is referred to as an irradiation angle. That is, if the rotation angle is θ and the emission angle is β, β = (θ + π) mod 2π−π = (ωt + π) mod 2π−π where the operator xmod y represents the remainder of x by y.

【0040】横軸は、被検体に固定された座標系(x,
y,z)のz軸をあらわす。図に示された曲線Zi
(m,θ)はX線源が第m回転にあって、しかも曝射
角θをなす位置にあるとき、第i列の検出器列に対応
する前端点Zi のz軸上での位置である。
The horizontal axis is a coordinate system (x,
y, z). Curve Z i shown in the figure
(M, theta) In the first rotating X-ray source is the m, yet when in the position forming the exposure angle theta, on the z axis of the front end point Z i corresponding to the detector row of the i-th column Position.

【0041】図13は4つの列のX線検出器k〜k
を用いて螺旋スキャンを行なった際のX線源2の曝射角
θ,Z軸上の位置の関係を示す図である。同図に示すよ
うにX線源2の1回転目中に、天板4Aが位置Z
(1,θ)から位置Z(1,θ)に移動する。よっ
て、天板4Aの位置Z(1,θ)〜位置Z(1,
θ)に対応する4つのスライス面について、曝射角θ−
πから+πまでの全ての投影データが収集される。
FIG. 13 shows four rows of X-ray detectors k 1 to k 4.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the irradiation angle θ of the X-ray source 2 and the position on the Z axis when a spiral scan is performed using the scan. As shown in the figure, during the first rotation of the X-ray source 2, the top 4A
Move from 0 (1, θ) to position Z 3 (1, θ). Therefore, the position Z 0 (1, θ) to the position Z 3 (1,
θ) for the four slice planes corresponding to θ)
All projection data from π to + π are collected.

【0042】同様にX線源2の2回転目中においては、
天板4Aが位置Z(2,θ)乃至位置Z(2,θ)
に移動するから、天板4Aの位置Z(2,θ)乃至位
置Z(2,θ)に対応する4つのスライス面につい
て、曝射角−πから+πまでの全ての投影データが収集
される。
Similarly, during the second rotation of the X-ray source 2,
The top plate 4A is at a position Z 0 (2, θ) to a position Z 3 (2, θ).
, All projection data from the irradiation angles −π to + π are collected for the four slice planes corresponding to the positions Z 0 (2, θ) to Z 3 (2, θ) of the top 4A. Is done.

【0043】したがって、X線源2の1回転により4つ
の投影データが得られるから、螺旋スキャンのための時
間を短縮することができる。
Therefore, four projection data are obtained by one rotation of the X-ray source 2, so that the time required for the spiral scan can be reduced.

【0044】DAS9は、X線源2の回転ごとに、4つ
のスライス面上の投影データP(m,φ,θ)を収集
する。ここでφは、X線源2と中心Oとを結ぶ線と、
X線源2と前記所定の角度αの範囲内における任意の例
えばX線検出器kとを結ぶ線とのなす角度である。例
えばX線源2の1回転目であれば、4つの投影データP
(1,φ,θ),P(1,φ,θ),P(1,
φ,θ),P(1,φ,θ)がDAS9により収集さ
れる。
The DAS 9 collects projection data P i (m, φ, θ) on four slice planes every time the X-ray source 2 rotates. Here, φ is a line connecting the X-ray source 2 and the center O 1 ,
It is an angle formed between the line connecting the arbitrary example X-ray detector k 1 in the range of X-ray source 2 and the predetermined angle alpha. For example, in the case of the first rotation of the X-ray source 2, four projection data P
1 (1, φ, θ), P 2 (1, φ, θ), P 3 (1,
φ, θ) and P 4 (1, φ, θ) are collected by the DAS 9.

【0045】再構成装置10はDAS9から投影データ
を取り込み、この投影データに基づき所望のスライス像
を再構成する。
The reconstruction device 10 fetches projection data from the DAS 9 and reconstructs a desired slice image based on the projection data.

【0046】ここで、位置zから位置zまでを厚み
とするひとつのスライスにおいて、位置(z+z
/2における1枚のスライス像の再構成を説明する。
[0046] Here, in one slice to a thickness of up to a position z b from the position z a, position (z a + z b)
The reconstruction of one slice image at / 2 will be described.

【0047】図14は位置zから位置zまでを厚み
とするひとつのスライスを説明するための図である。ま
ず、再構成しようとするスライス面に対応する投影デー
タを合成するためには、図15に示すスライス位置z
からスライス位置zまでの範囲に対応する投影デー
タ、すなわち第1列2回転目の投影データP(2,
φ,θ),第2列2回転目データP(2,φ,θ),
第3列2回転目データP(2,φ,θ),第4列2回
転目データP(2,φ,θ),第1列3回転目データ
(3,φ,θ)を用いる。
[0047] FIG. 14 is a diagram for explaining one slice to a thickness of up to a position z b from the position z a. First, in order to synthesize projection data corresponding to a slice plane to be reconstructed, a slice position z a shown in FIG.
Corresponding to a range of up to slice position z b from the projection data, i.e. the first column the second rotation of the projection data P 1 (2,
φ, θ), the second-row second rotation data P 2 (2, φ, θ),
Third row second rotation data P 3 (2, φ, θ), fourth row second rotation data P 4 (2, φ, θ), first row third rotation data P 1 (3, φ, θ) Is used.

【0048】図15は被検体のz軸上でのzc の位置を
中心とする厚み(a+b+2Δz)のスライスに関する
投影データのうち曝射角がθ1 であるものp(φ,θ
1 )(φ=mΔφ,m=0,…,M−1)を合成するの
に用いられる一組のデータを特定し、且つそれらの寄与
度を計算する方法を示す図である。寄与度は位置za
ら位置zb において、X線源2の各々の回転角θの位置
に対応する線Lと、X線源2の回転毎のz軸上の位置と
が交差するとき、位置za 側よりa,ΔZ,ΔZ,bで
あり、これらが新たな投影データを得るためのデータ合
成に寄与するものとなっている。寄与度をX線源2の各
回転,各角度,各列について決定しておく。
FIG. 15 shows projection data of slices (a + b + 2Δz) having a thickness of (a + b + 2Δz) centered on the position of z c on the z-axis of the subject and having an exposure angle of θ 1 , p (φ, θ).
1 ) A diagram showing a method of specifying a set of data used for synthesizing (φ = mΔφ, m = 0,..., M−1) and calculating their contribution. When the contribution L from the position z a to the position z b corresponds to the line L corresponding to the position of each rotation angle θ of the X-ray source 2 and the position on the z-axis for each rotation of the X-ray source 2, A, ΔZ, ΔZ, b from the position z a side, which contribute to data synthesis for obtaining new projection data. The contribution is determined for each rotation, each angle, and each column of the X-ray source 2.

【0049】そして前記寄与度を用い、新たな投影デー
タを合成する。この場合には、曝射角θ1 における投影
データP(φ,θ1 )は、 P(φ,θ1 ) ={aP3 (1,φ,θ1 )+ΔZP4 (1,φ,θ1 ) +ΔZP1 (2,φ,θ1 )+bP2 (2,φ,θ1 )×1}/( b −z a ) となる。他の角度θについても同様にして、θ=−π〜
+πに亙る投影データP(φ,θ)を構成する。
Then, new projection data is synthesized using the contribution. In this case, the projection data P (φ, θ 1 ) at the irradiation angle θ 1 is P (φ, θ 1 ) = {aP 3 (1, φ, θ 1 ) + ΔZP 4 (1, φ, θ 1) ) + ΔZP 1 (2, φ , θ 1) + bP 2 (2, φ, θ 1) × 1} becomes / (z b -z a). Similarly, for other angles θ, θ = −π to
Construct projection data P (φ, θ) over + π.

【0050】合成された投影データP(φ,θ)は、天
板を移動させずに位置za から位置zb までを厚みとす
るひとつのスライスをスキャンした投影データを良く近
似している。合成された投影データP(φ,θ)を再構
成することにより所定の位置( a +z b )/2のスラ
イス像が得られる。
The synthesized projection data P (φ, θ) closely approximates projection data obtained by scanning one slice having a thickness from position z a to position z b without moving the tabletop. Synthetic projection data P (φ, θ) predetermined positions by reconstructing an (z a + z b) / 2 slice image is obtained.

【0051】あたかも、従来のCT装置で螺旋スキャン
をせずに撮影した単一スライスの投影データであるかの
ようにあつかった通常の画像再構成法(例えばコンボリ
ューション−バックプロジェクション法)によりスライ
ス厚Tの断層像を得ることができる。
The slice thickness is determined by a normal image reconstruction method (for example, convolution-back projection method) as if it were projection data of a single slice taken without a spiral scan by a conventional CT apparatus. A tomographic image of T can be obtained.

【0052】また、一度このようなデータを収集してし
まえば、任意の位置,任意の厚みのスライスに対応する
合成された投影データを作ることができる。
Also, once such data is collected, synthesized projection data corresponding to a slice of an arbitrary position and an arbitrary thickness can be created.

【0053】次に、図16及び図17を参照し、図14
及び図15にて示した断層像よりも薄いスライス厚を持
つ断層像を再構成する方法を説明する。図16は図14
に対応し、図17は図15に対応する。使用するデータ
は、1回転目の4列目と、2回転目の1列目と、2回転
目の2列目と、2回転目の3列目である。
Next, referring to FIG. 16 and FIG.
A method of reconstructing a tomographic image having a smaller slice thickness than the tomographic image shown in FIG. 15 will be described. FIG.
FIG. 17 corresponds to FIG. The data to be used are the fourth column in the first rotation, the first column in the second rotation, the second column in the second rotation, and the third column in the second rotation.

【0054】そして、各列のデータに付す重みは、角度
θにあって2回転目の2列目と、2回転目の3列めは
全く寄与がないので重みは零である。1回転目の4列目
はa/(a+b)、2回転目の1列目はb/(a+b)
で、重みが与えられる。
[0054] Then, the weight is subjected to data of each column, a second column of the second rotation In the angle theta 1, the weight because 2 3 column of revolution at all no contribution is zero. The fourth row in the first rotation is a / (a + b), and the first row in the second rotation is b / (a + b)
Gives the weight.

【0055】以上詳述したように、4つのX線検出器
1 〜k 4 を設け、螺旋スキャンを行なうので、短時間に
被検体3をz軸方向に沿って3次元的にスキャンでき
る。本実施形態のスキャン時間は、従来のような1列の
X線検出器を用いた場合のスキャン時間に比較しておよ
そ1/4倍に短縮できる。また複数の列のX線検出器に
よりX線源2から曝射されるX線を検出するので、X線
を有効に利用することができる。
As described in detail above, the four X-ray detectors k
The 1 to k 4 provided, because the helical scan can 3-dimensionally scanned along the object 3 in the z-axis direction in a short time. The scan time of the present embodiment can be reduced to about 1/4 times as compared with the scan time in the case of using a single-row X-ray detector as in the related art. Further, since the X-rays emitted from the X-ray source 2 are detected by the X-ray detectors in a plurality of rows, the X-rays can be used effectively.

【0056】なお、上述した実施例では、第4世代X線
CT装置について説明したが、例えば図18、図19に
示すように、円弧状の検出器配列1bがX線源2bに対
し図示しない被検体を挟んで対峙してなり、しかも、X
線源2bと検出器配列1bとを相互の位置関係を保ちな
がら、X線ビームの広がり領域中に定められる回転中心
として、連続的に回転走査する第3世代X線CT装置に
も、本発明は適用できるものである。なお、第3世代X
線CT装置においては、図5におけるX線源回転制御器
5に代えて、X線源2bと検出器配列1bとを取り付け
た例えば回転体を回転する回転体回転制御器12を備え
る。
In the above-described embodiment, the fourth-generation X-ray CT apparatus has been described. However, as shown in FIGS. 18 and 19, for example, an arc-shaped detector array 1b is not shown for the X-ray source 2b. Confront each other across the subject, and X
The present invention is also applicable to a third-generation X-ray CT apparatus which continuously rotates and scans the source 2b and the detector array 1b as a center of rotation defined in the spread area of the X-ray beam while maintaining the mutual positional relationship. Is applicable. The third generation X
The X-ray CT apparatus includes, instead of the X-ray source rotation controller 5 in FIG. 5, a rotating body rotation controller 12 to which, for example, a rotating body is attached, to which an X-ray source 2b and a detector array 1b are attached.

【0057】さらに本実施例によれば、4つのスライス
厚に対応する4つのX線検出器を用いるから、4つのス
ライス厚に相当する1つの厚いスライス厚に対応したX
線検出器を用いた場合よりもパ−シャルボリウム効果を
改善することができる。以下、パ−シャルボリウム効果
改善する理由を説明する。前記4つのスライス厚に相
当する1つの厚いスライス厚に対応したX線検出器を用
いた場合には、第20図に示すようにX線Iが被検体3
を透過し、X線検出器1a に強度I1 〜I4 のX線が入
射すると、検出データは、I1 +I2 +I3 +I4 であ
り、投影データP1 は、 P1 =−(ln (I1 +I2 +I3 +I4 ))/4I となる。
Further, according to the present embodiment, since four X-ray detectors corresponding to four slice thicknesses are used, X-rays corresponding to one thick slice thickness corresponding to four slice thicknesses are used.
More partial volume effect than using a line detector
Can be improved . Hereinafter, the reason why the partial volume effect is improved will be described. When an X-ray detector corresponding to one thick slice thickness corresponding to the four slice thicknesses is used, as shown in FIG.
Transmitted through, the X-ray intensity I 1 ~I 4 in the X-ray detector 1 a is incident, detected data is I 1 + I 2 + I 3 + I 4, the projection data P 1 is P 1 = - ( ln (I 1 + I 2 + I 3 + I 4 )) / 4I.

【0058】得られた投影データPは、P≦−(l
nI/4I+lnI/4I+lnI/4I+ln
/4I) である。つまり1つの厚いスライス厚に対応したX線検
出器1により得られた投影データPは、例えば4つ
のスライス厚に対応した4つのX線検出器でX線を検出
した場合に投影される投影データと同じまたは小さくな
る。このような誤差があるために本来ならば図22に示
すようにスライス面内に物体Q,Qのみが存在する
にもかかわらず、画像再構成により得られた画像上には
図21に示すように前記物体Q,Qの像S,S
以外にアーチファクト(偽像AF)が生じるが、本実施
例によれば、4つのスライス厚の投影データを4つのス
ライス面について各々測定するから、投影データP
は、P=−(lnI/4I+lnI/4I+l
nI/4I+lnI/4I)となる。
The obtained projection data P 1 is expressed as P 1 ≦ − (l
nI 1 / 4I + lnI 2 / 4I + lnI 3 / 4I + ln
I 4 / 4I). That projection data P 1 obtained by one thick slice X-ray detector corresponding to the thickness 1 a is projected when detecting X-rays by four X-ray detectors corresponding example four slice thickness It is the same as or smaller than the projection data. Due to such an error, although only the objects Q 1 and Q 2 exist originally in the slice plane as shown in FIG. 22, the image obtained by the image reconstruction is shown in FIG. image S 1 of the object Q 1, Q 2 as shown, S 2
However, according to this embodiment, the projection data of four slice thicknesses is measured for each of the four slice planes.
2 is P 2 = − (lnI 1 / 4I + lnI 2 / 4I + 1
nI 3 / 4I + lnI 4 / 4I) to become.

【0059】したがって、本実施例では、投影データが
真の値に近く測定され、これによりパーシャルボリウム
効果によるアーチファクトが低減されるから、画質を向
上することができる。
Therefore, in the present embodiment, the projection data is measured close to the true value, thereby reducing the artifacts due to the partial volume effect, so that the image quality can be improved.

【0060】次に、図13〜図15又は図16及び図1
5にて説明した方法とは異なる、螺旋スキャンによる一
群のデータから断層像を再構成する方法について図23
〜図25を参照して説明する。例えば図18に示す構成
で説明する。すなわち、X線源2bと検出器配列1bと
は互いに相対的位置関係を変えずに一体となって軸Zの
回りを回転する。さらにこの回転に連れてZ軸に平行に
並進運動を行う。このようにX線源2bは螺旋を描く
(図23参照)。
Next, FIG. 13 to FIG. 15 or FIG. 16 and FIG.
FIG. 23 shows a method of reconstructing a tomographic image from a group of data obtained by a spiral scan, which is different from the method described in FIG.
This will be described with reference to FIGS. For example, a configuration shown in FIG. 18 will be described. That is, the X-ray source 2b and the detector array 1b rotate around the axis Z integrally without changing their relative positional relationship. Further, a translational motion is performed in parallel with the Z axis with this rotation. Thus, the X-ray source 2b draws a spiral (see FIG. 23).

【0061】X線源2bが1回転する間にX線源2bと
検出器配列1bとがZ軸と平行に等速度でLだけ移動す
る場合を考える。特に、Z=Lβ/(2π)が成立つと
する。
Consider a case where the X-ray source 2b and the detector array 1b move L at a constant speed in parallel with the Z-axis while the X-ray source 2b makes one rotation. In particular, it is assumed that Z = Lβ / (2π) holds.

【0062】ここに、ZはX線源2bの位置のZ軸成
分、βはX線源2bの回転角である。
Here, Z is the Z-axis component of the position of the X-ray source 2b, and β is the rotation angle of the X-ray source 2b.

【0063】図24を参照するに、F(t)は時刻tに
おけるX線源2bの位置、xは平面P上の点、F´はF
(t)から平面Pに下ろした垂線の足、EはF(t)x
の延長上にある検出器素子、E´はEから平面Pに下ろ
した垂線の足、Oは平面PとZ軸との交点である。
Referring to FIG. 24, F (t) is the position of X-ray source 2b at time t, x is a point on plane P, and F 'is F
The perpendicular leg lowered from (t) to the plane P, E is F (t) x
, A detector element on the extension of E, a perpendicular foot from E to the plane P, and O an intersection of the plane P and the Z axis.

【0064】次に、バックプロジェクションする。Next, back projection is performed.

【0065】すなわち、平面Pを再構成するのに用いら
れるP(α,Z)は、図25に示すように、平面PとX
線源2bとの交点をCとし、線分COを延長して、Cと
は反対側で円筒面Sと交わる点C´を求め、C´を通っ
てZ軸に平行な線が平面Pの上下で初めてX線源2bの
軌道と交差する点をQ,Qとするとき、X線源2b
がQ〜C〜Qk範囲に在るデータである。つまり、
平面PのZ座標をZとし、β=2πZ/Lとすると、
β−π≦β≦β+πの範囲にあるβに対応するデー
タが用いられる。
That is, as shown in FIG. 25, P (α, Z) used to reconstruct the plane P is expressed by the planes P and X
The point of intersection with the source 2b is C, the line segment CO is extended, and a point C 'that intersects with the cylindrical surface S on the opposite side to C is determined. when the point of first intersection and the trajectory of the X-ray source 2b in the vertical and Q 1, Q 2, X-ray source 2b
Are data in the range of Q 1 to C to Q 2 k. That is,
When the Z coordinate of the plane P is Z, and β 0 = 2πZ / L,
Data corresponding to β in the range β 0 −π ≦ β ≦ β 0 + π is used.

【0066】バックプロジェクションの操作は以下のよ
うに表される。
The operation of the back projection is represented as follows.

【0067】すなわち、平面P上のCT値の分布f
(x,y,z)は(x,y)を(rsin φ,rco
s φ)とあらわす次のようになる。
That is, the distribution f of the CT values on the plane P
(X, y, z) is obtained by converting (x, y) to (rsin φ, rco
s φ) is as follows.

【0068】[0068]

【数1】 このビームF(t)Eにおける投影データをPβ(α,
Z)と書く。ただし、α,βは図示した。また、ZはF
(T)F´+E´Eであり、EがX線源2´に相対的に
どれだけ離れた検出器列にあるかを示す。
(Equation 1) The projection data of the beam F (t) E is represented by P β (α,
Write Z). Here, α and β are illustrated. Z is F
(T) F '+ E'E, which indicates how far E is in the detector row relative to the X-ray source 2'.

【0069】画像再構成は以下の手順で行われる。The image reconstruction is performed in the following procedure.

【0070】初めに、ビームが平面Pに対して斜めに入
っていることによって、ビームが被検体の中を通る長さ
が長くなることを補正する。
First, the fact that the length of the beam passing through the subject due to the beam being oblique to the plane P is corrected.

【0071】[0071]

【数2】 次にコンボリューションをする。(Equation 2) Then do the convolution.

【0072】[0072]

【数3】 ただし、h(α)はコンボリューション関数であり、(Equation 3) Where h (α) is a convolution function,

【0073】[0073]

【数4】 あるいはこれを平滑化したものである。(Equation 4) Alternatively, this is smoothed.

【0074】前述の方法もこの方法も被検体がz軸に沿
って変化しないキンタロウ飴のようなものである場合
は、全く正しい再構成画像を与える。もし、被検体のC
T値の分布がz軸に沿って変化していると、どちらの方
法も実用上差支えない程度の若干の誤差を与える。しか
し、この方法の方が前述の方法に比べて計算の時間多い
という欠点はあるものの検出器配列のZ方向の幅がかな
り大きい場合でも、生じる誤差が小さいという利点があ
る。
Both the above method and this method give a completely correct reconstructed image if the subject is a kind of candy which does not change along the z-axis. If the subject C
If the distribution of the T value changes along the z-axis, either method gives a slight error to the extent that there is no practical problem. However, although this method has a disadvantage that the calculation time is longer than that of the above-described method, it has an advantage that even when the width of the detector array in the Z direction is considerably large, an error generated is small.

【0075】なお本発明は上述した実施例に限定される
ものではない。前記実施例では、天板4Aをz軸方向に
移動したが、天板4Aを前記領域に所定の角度をなす方
向に沿って移動するようにしても良い。このほか本発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは
勿論である。
The present invention is not limited to the embodiment described above. In the above embodiment, the top plate 4A is moved in the z-axis direction, but the top plate 4A may be moved along a direction making a predetermined angle to the region. In addition, it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0076】以上のように本発明によれば、1回の回転
移動で複数のスライス面に対応する複数の投影データが
得られ、螺旋スキャンのための時間を短縮できる。また
放射線を2次元配列である複数列の検出器列で検出する
から、放射線を有効に利用でき、したがって放射線照射
手段が発生すべき放射線量は少なくて済み、放射線照射
手段で発生する熱量も押さえることができる、等の効果
がある。
As described above, according to the present invention, a plurality of projection data corresponding to a plurality of slice planes can be obtained by one rotation movement, and the time for spiral scanning can be reduced. Further, since radiation is detected by a plurality of detector rows, which are a two-dimensional array, the radiation can be used effectively. Therefore, the radiation dose to be generated by the radiation irradiating means can be reduced, and the heat generated by the radiation irradiating means can be suppressed. And so on .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明において定義される3次元的螺旋を説明
する図。
FIG. 1 is a diagram illustrating a three-dimensional spiral defined in the present invention.

【図2】本発明において定義される3次元的螺旋を説明
する図。
FIG. 2 is a diagram illustrating a three-dimensional spiral defined in the present invention.

【図3】本発明を第4世代X線CT装置に適用する模式
図。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the application of the present invention to a fourth-generation X-ray CT apparatus.

【図4】X線源の運動と該運動中における検出動作する
素子群との関係を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the movement of an X-ray source and a group of elements that perform a detection operation during the movement.

【図5】本発明が適用された第4世代X線CT装置の概
略斜視図。
FIG. 5 is a schematic perspective view of a fourth generation X-ray CT apparatus to which the present invention is applied.

【図6】X線源の軌跡を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a trajectory of an X-ray source.

【図7】被検体と円筒座標系との関係を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a subject and a cylindrical coordinate system.

【図8】被検体の保持手段の並進運動を示す図。FIG. 8 is a view showing a translational movement of a subject holding means.

【図9】チルト角を説明する図。FIG. 9 is a diagram illustrating a tilt angle.

【図10】X線源の運動の被検体上における位置関係を
示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a positional relationship of a motion of an X-ray source on a subject.

【図11】X線曝射におけるX線源,被検体,検出器配
列の関係を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between an X-ray source, a subject, and a detector array in X-ray irradiation.

【図12】X線源の回転運動と天板移動量との関係を示
す図。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the rotational movement of the X-ray source and the amount of top movement.

【図13】X線源の回転運動に対応する検出器配列の各
列の投影データと天板移動量との関係を示す図。
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between projection data of each row of a detector array corresponding to the rotational movement of the X-ray source and the amount of top movement.

【図14】図13にて示された投影データからあるスラ
イス面の断層像を再構成する方法を説明する図。
FIG. 14 is a view for explaining a method for reconstructing a tomographic image of a certain slice plane from the projection data shown in FIG. 13;

【図15】図13にて示された投影データからあるスラ
イス面の断層像を再構成する方法を説明する図。
FIG. 15 is a view for explaining a method for reconstructing a tomographic image of a certain slice plane from the projection data shown in FIG. 13;

【図16】図14に対応するものであって、図14にて
示した断層像よりも薄いスライス厚を持つ断層像を再構
成する方法を説明する図。
FIG. 16 is a diagram corresponding to FIG. 14 and illustrating a method of reconstructing a tomographic image having a smaller slice thickness than the tomographic image shown in FIG. 14;

【図17】図15に対応するものであって、図15にて
示した断層像よりも薄いスライス厚を持つ断層像を再構
成する方法を説明する図。
FIG. 17 is a diagram corresponding to FIG. 15 and illustrating a method of reconstructing a tomographic image having a smaller slice thickness than the tomographic image shown in FIG. 15;

【図18】本発明を第3世代X線CT装置に適用した場
合を説明するものであって、本発明が適用された第3世
代X線CT装置における検出器素子を円弧状に配列した
列を例えば4つ並設した放射線検出手段とX線源との関
係を示す図。
FIG. 18 is a view for explaining a case where the present invention is applied to a third-generation X-ray CT apparatus, in which rows of detector elements in a third-generation X-ray CT apparatus to which the present invention is applied are arranged in an arc shape. FIG. 4 is a diagram showing a relationship between radiation detecting means and an X-ray source in which, for example, four are arranged in parallel.

【図19】本発明を第3世代X線CT装置に適用した場
合を説明するものであって、本発明が適用された第3世
代X線CT装置の概略斜視図。
FIG. 19 is a perspective view illustrating a case where the present invention is applied to a third generation X-ray CT apparatus, and is a schematic perspective view of the third generation X-ray CT apparatus to which the present invention is applied.

【図20】パーシャルボリューム効果によるアーチファ
クトの発生を説明する図。
FIG. 20 is a view for explaining occurrence of an artifact due to a partial volume effect.

【図21】パーシャルボリューム効果によるアーチファ
クトの発生を説明する図。
FIG. 21 is a view for explaining occurrence of an artifact due to a partial volume effect.

【図22】パーシャルボリューム効果によるアーチファ
クトの発生を説明する図。
FIG. 22 is a view for explaining occurrence of an artifact due to a partial volume effect.

【図23】図13〜図15又は図16及び図15にて説
明した方法とは異なる、螺旋スキャンによる一群のデー
タから断層像を再構成する方法を示すものであって、図
18に示した第3世代X線CT装置におけるX線源と円
弧状検出器配列とをZ軸軸方向から見た図。
FIG. 23 shows a method of reconstructing a tomographic image from a group of data by helical scanning, which is different from the method described with reference to FIGS. 13 to 15 or FIGS. 16 and 15, and is shown in FIG. The figure which looked at the X-ray source in the 3rd generation X-ray CT apparatus, and the arc-shaped detector array from the Z-axis direction.

【図24】図13〜図15又は図16及び図15にて説
明した方法とは異なる、螺旋スキャンによる一群のデー
タから断層像を再構成する方法を示すものであって、同
俯瞰図。
FIG. 24 is a bird's-eye view showing a method of reconstructing a tomographic image from a group of data obtained by spiral scanning, which is different from the method described with reference to FIGS. 13 to 15 or FIGS.

【図25】図13〜図15又は図16及び図15にて説
明した方法とは異なる、螺旋スキャンによる一群のデー
タから断層像を再構成する方法を示すものであって、再
構成に用いるデータを算出方法を示す図。
FIG. 25 shows a method of reconstructing a tomographic image from a group of data by helical scanning, which is different from the method described with reference to FIG. 13 to FIG. 15 or FIG. 16 and FIG. The figure which shows the calculation method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…検出器配列,2…X線源,3…被検体,4…寝台装
置,4A…天板,5…X線源回転制御装置,6…高電圧
発生器,7…寝台制御器,8…コントローラ,9…DA
S,10…再構成装置,11…ディスプレイ,12…回
転体回転制御器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Detector arrangement, 2 ... X-ray source, 3 ... Subject, 4 ... Bed apparatus, 4A ... Top plate, 5 ... X-ray source rotation control apparatus, 6 ... High voltage generator, 7 ... Bed controller, 8 ... Controller, 9 ... DA
S, 10: Reconstruction device, 11: Display, 12: Rotating body rotation controller.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 電子情報通信学会論文誌D−II、72 [6](1989)「ヘリカルスキャンによ る円すいビーム投影からの3次元CT画 像再構成」p.954−962 画像工学コンファレンス論文集、21 (1990)「円錐ビーム投影を用いた3次 元ヘリカルスキャンCT」p.165−168 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61B 6/03 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References IEICE Transactions D-II, 72 [6] (1989) “Reconstruction of 3D CT Images from Conical Beam Projection by Helical Scan” p. 954-962 Image Engineering Conference, 21 (1990) “3D Helical Scan CT Using Conical Beam Projection”, p. 165-168 (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) A61B 6/03 JICST file (JOIS)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被検体に対してX線を放射するX線源
と、 前記X線源が被検体の周囲を螺旋状の軌跡を描くよう前
記X線源もしくは被検体を駆動させる駆動手段と、 X線検出素子アレイを被検体の体軸方向に複数列配列し
てなり、前記被検体を透過した多方向からのX線を検出
するX線検出手段とを有し、さらに 前記体軸方向におい
て所望とする位置でかつ所定の幅を有するスライス面に
おける種々角度の投影データを生成するに当たり、前記
スライス面における生成すべき投影データの投影角度を
認識する手段と、 この認識された投影角度であって前記所定の幅に含まれ
る複数の検出素子列を特定する手段と、 この特定された複数の検出素子列から得られる投影デー
タ同士を束ねるデータ束ね手段と、 このデータ束ね手段にて得られる前記種々投影角度にお
ける束ねられた投影データに基づいて断層像を再構成す
る画像再構成手段と、 を具備したことを特徴とするCT装置。
(1)X-ray source that emits X-rays to the subject
When, Before the X-ray source draws a spiral trajectory around the subject
Driving means for driving the X-ray source or the subject; X-ray detection element arrays are arranged in a plurality of rows in the body axis direction of the subject.
Detects X-rays from multiple directions transmitted through the subject
X-ray detecting means for detecting In the body axis direction
At the desired position and at the slice plane with the specified width.
In generating projection data at various angles,
The projection angle of the projection data to be generated on the slice plane
Means to recognize, The recognized projection angle, which is included in the predetermined width.
Means for identifying a plurality of detector element rows, Projection data obtained from the specified detection element rows
Data bundling means for bundling data At the various projection angles obtained by the data bundling means,
Reconstruction of tomographic image based on bundled projection data
Image reconstruction means, A CT apparatus comprising:
【請求項2】 前記所定の幅に含まれる複数の検出素子
列は、2列であることを特徴とする請求項1に記載のC
T装置。
2. A plurality of detecting elements included in the predetermined width.
2. The method according to claim 1, wherein the number of rows is two.
T device.
【請求項3】 前記所定の幅に含まれる複数の検出素子
列は、3列以上であることを特徴とする請求項1に記載
のCT装置。
3. A plurality of detecting elements included in the predetermined width.
2. The method according to claim 1, wherein the number of rows is three or more.
CT device.
【請求項4】 前記データ束ね手段は、各投影角度毎に
求められた重みに基づいて各検出素子列ごとのデータ間
で補間演算を行うものであることを特徴とする請求項
1、2、3のいずれかに記載のCT装置。
4. The data bundling means is provided for each projection angle.
Between the data for each detector element row based on the obtained weight
Wherein an interpolation operation is performed.
The CT apparatus according to any one of 1, 2, and 3.
【請求項5】 前記重みは線形の寄与度であることを特
徴とする請求項4に記載のCT装置。
5. The method according to claim 1, wherein the weight is a linear contribution.
5. The CT apparatus according to claim 4, wherein
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