JP3270153B2 - コンピュータトモグラフ - Google Patents
コンピュータトモグラフInfo
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 16
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computed tomography [CT]
- A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
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- A61B6/027—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis characterised by the use of a particular data acquisition trajectory, e.g. helical or spiral
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線放射器とＸ線検出
器とから構成され診察対象物の周りに回転する測定ユニ
ットを備え、検出器データの検出と処理との間測定ユニ
ットと患者寝台との間に患者寝台の長手方向に相対運動
を行わせることにより診察対象物の三次元走査を行わせ
るコンピュータトモグラフに関する。
器とから構成され診察対象物の周りに回転する測定ユニ
ットを備え、検出器データの検出と処理との間測定ユニ
ットと患者寝台との間に患者寝台の長手方向に相対運動
を行わせることにより診察対象物の三次元走査を行わせ
るコンピュータトモグラフに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の走査はスパイラルスキャンと称
されている。スパイラルスキャンによって撮影する際、
異なったｚ位置での測定データが得られる（スパイラル
データ）。その際ｚ座標は診察対象に対する測定スライ
スの相対的位置を表す。ｚ方向はそれゆえ測定スライス
に垂直である。しかしながら、像再現アルゴリズムは一
定のｚ位置でのデータで動作する。従って、本来の像再
現を行う前にスパイラルデータから平面スライスに相応
して新データを作成する補間アルゴリズムが開発されて
いる。補間の目的はこの新データを平面スライスにおい
て実際に測定されたデータに出来る限り近似させること
である。補間アルゴリズムは従来では減弱値の形態のデ
ータ（＝スカラー線積分値＝相対強度のスカラー対数
値）が使用されていた。
されている。スパイラルスキャンによって撮影する際、
異なったｚ位置での測定データが得られる（スパイラル
データ）。その際ｚ座標は診察対象に対する測定スライ
スの相対的位置を表す。ｚ方向はそれゆえ測定スライス
に垂直である。しかしながら、像再現アルゴリズムは一
定のｚ位置でのデータで動作する。従って、本来の像再
現を行う前にスパイラルデータから平面スライスに相応
して新データを作成する補間アルゴリズムが開発されて
いる。補間の目的はこの新データを平面スライスにおい
て実際に測定されたデータに出来る限り近似させること
である。補間アルゴリズムは従来では減弱値の形態のデ
ータ（＝スカラー線積分値＝相対強度のスカラー対数
値）が使用されていた。
【０００３】部分ボリューム作用が現れる場合、即ち、
幾つかの対象物が測定スライス内へ一部分しか突入しな
い場合、この種の補間においては問題が生じる。平面ス
キャンに比較して当該対象物のＣＴ値のレベルおよびそ
の輪郭が変化する。すなわち、本来回転対称であるべき
像の対称性が乱される。
幾つかの対象物が測定スライス内へ一部分しか突入しな
い場合、この種の補間においては問題が生じる。平面ス
キャンに比較して当該対象物のＣＴ値のレベルおよびそ
の輪郭が変化する。すなわち、本来回転対称であるべき
像の対称性が乱される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた種類のコンピュータトモグラフにおいて像品質
を従来技術よりも改善することにある。
で述べた種類のコンピュータトモグラフにおいて像品質
を従来技術よりも改善することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明によれば、像再現のため検出器データから
補間によって平行平面スライスの走査に相応してデータ
が形成され、補間は相対的強度の形態の検出器データを
用いて行われる。そのために、本発明によるコンピュー
タトモグラフは、 診察対象物への入射強度を持つ直接放
射によって診察対象物のスパイラルスキャンを行い、診
察対象物を透過する放射の相対的強度値を表す相対的強
度信号を得る手段と、相対的強度信号に直接行なわれた
相対的強度値のスパイラル補間によって、診察対象物の
平行なスライスに一致する像を表すデータを発生する手
段と、 そのデータから診察対象物の像を構成する手段
と、を備える。
めに、本発明によれば、像再現のため検出器データから
補間によって平行平面スライスの走査に相応してデータ
が形成され、補間は相対的強度の形態の検出器データを
用いて行われる。そのために、本発明によるコンピュー
タトモグラフは、 診察対象物への入射強度を持つ直接放
射によって診察対象物のスパイラルスキャンを行い、診
察対象物を透過する放射の相対的強度値を表す相対的強
度信号を得る手段と、相対的強度信号に直接行なわれた
相対的強度値のスパイラル補間によって、診察対象物の
平行なスライスに一致する像を表すデータを発生する手
段と、 そのデータから診察対象物の像を構成する手段
と、を備える。
【０００６】冒頭で述べた事柄の理論的解析によれば、
相対的強度の形態のデータを用いた補間は上述の問題を
明らかに軽減させることが明らかとなった。基準位置か
ら±１／２のスライス厚のインターバルから成るデータ
を用いて補間を行う場合、上述した像誤差は完全に除去
される。
相対的強度の形態のデータを用いた補間は上述の問題を
明らかに軽減させることが明らかとなった。基準位置か
ら±１／２のスライス厚のインターバルから成るデータ
を用いて補間を行う場合、上述した像誤差は完全に除去
される。
【０００７】補間の重み付けが減弱値へ適用される従来
技術に相当するスパイラル補間法に対して、本発明にお
いては、減弱値ではなく強度が直接用いられる。
技術に相当するスパイラル補間法に対して、本発明にお
いては、減弱値ではなく強度が直接用いられる。
【０００８】
【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。
説明する。
【０００９】図１には、Ｘ線放射器１とＸ線検出器２と
から成る測定ユニットを備え、Ｘ線発生器３から給電さ
れるＸ線放射器１が診察対象物５を通る平面波状Ｘ線束
４を送出するコンピュータトモグラフが示されている。
Ｘ線束４の面は紙面に垂直である。Ｘ線束４は検出器素
子列から構成されているＸ線検出器２に入射し、その出
力信号はコンピュータ６に供給される。コンピュータ６
はこの出力信号から診察対象物５の走査されたボリュー
ムの平面像の異なったｚ位置に対する量を算出する。こ
れらの像はディスプレイ装置７で再生される。
から成る測定ユニットを備え、Ｘ線発生器３から給電さ
れるＸ線放射器１が診察対象物５を通る平面波状Ｘ線束
４を送出するコンピュータトモグラフが示されている。
Ｘ線束４の面は紙面に垂直である。Ｘ線束４は検出器素
子列から構成されているＸ線検出器２に入射し、その出
力信号はコンピュータ６に供給される。コンピュータ６
はこの出力信号から診察対象物５の走査されたボリュー
ムの平面像の異なったｚ位置に対する量を算出する。こ
れらの像はディスプレイ装置７で再生される。
【００１０】診察対象物５の三次元走査を行うために測
定ユニット１、２は診察対象物５を中心にして回動さ
れ、その際この診察対象物５は走査中に寝台８上で同時
にｚ方向（矢印方向）へ移動され、それにより診察対象
物５はＸ線束４によってスパイラル状に走査される（ス
パイラルスキャン）。
定ユニット１、２は診察対象物５を中心にして回動さ
れ、その際この診察対象物５は走査中に寝台８上で同時
にｚ方向（矢印方向）へ移動され、それにより診察対象
物５はＸ線束４によってスパイラル状に走査される（ス
パイラルスキャン）。
【００１１】公知の像演算と本発明による像演算との差
を解析するために、端面がｚ＝０の基準面に正確に規定
される中心円筒体９（図２参照）を考える。測定スライ
ス１０と円筒体９との相対運動のために、測定ユニット
１、２が３６０゜回転する間の送りは測定スライス１０
のスライス厚に正確に一致するものと仮定する。
を解析するために、端面がｚ＝０の基準面に正確に規定
される中心円筒体９（図２参照）を考える。測定スライ
ス１０と円筒体９との相対運動のために、測定ユニット
１、２が３６０゜回転する間の送りは測定スライス１０
のスライス厚に正確に一致するものと仮定する。
【００１２】先ず、Ｘ線検出器２で記録されたＸ線強度
Ｉ k 、 1 が部分ボリューム作用を考慮して決定される。円
筒体９が完全にスライス内へつかる場合、Ｘ線強度Ｉ k 、
1 は次の式（１）によって測定される。 Ｉk、1（ｚ1）＝Ｉ0ｅｘｐ（−μｒk、1）（但し、ｚ1≦−ｄ／２）（１） なお、ｚ1はスパイラルスキャンの間＋ｚ方向へ動く測
定スライス１０の中心である。ｄは測定スライス１０の
スライス厚である。ｒk、1は円筒体９の内部における第
ｌ番目の投影の第ｋチャネルのＸ線の波長であり、μは
円筒体９のＸ線吸収係数である。
Ｉ k 、 1 が部分ボリューム作用を考慮して決定される。円
筒体９が完全にスライス内へつかる場合、Ｘ線強度Ｉ k 、
1 は次の式（１）によって測定される。 Ｉk、1（ｚ1）＝Ｉ0ｅｘｐ（−μｒk、1）（但し、ｚ1≦−ｄ／２）（１） なお、ｚ1はスパイラルスキャンの間＋ｚ方向へ動く測
定スライス１０の中心である。ｄは測定スライス１０の
スライス厚である。ｒk、1は円筒体９の内部における第
ｌ番目の投影の第ｋチャネルのＸ線の波長であり、μは
円筒体９のＸ線吸収係数である。
【００１３】円筒体９が測定スライス１０内へ部分的に
のみ突入する場合、強度は減弱したＸ線の分数（ｄ／２
−ｚ1）／ｄと減弱していないＸ線の分数（ｄ／２＋
ｚ1）／ｄとから合成される。これから次の式（２）が
与えられる。 Ｉk、1（ｚ1）＝Ｉ0〔（１／２−ｚ1／ｄ）ｅｘｐ（−μｒk、1） ＋１／２＋ｚ1／ｄ〕 （但し、−ｄ／２≦ｚ1≦ｄ／２） （２）
のみ突入する場合、強度は減弱したＸ線の分数（ｄ／２
−ｚ1）／ｄと減弱していないＸ線の分数（ｄ／２＋
ｚ1）／ｄとから合成される。これから次の式（２）が
与えられる。 Ｉk、1（ｚ1）＝Ｉ0〔（１／２−ｚ1／ｄ）ｅｘｐ（−μｒk、1） ＋１／２＋ｚ1／ｄ〕 （但し、−ｄ／２≦ｚ1≦ｄ／２） （２）
【００１４】円筒体９が測定スライス１０内へ全く突入
しない場合、Ｘ線検出器２は式（３）で表される全信号
を得る。 Ｉk、1（ｚ1）＝Ｉ0 （但し、ｄ／２≦ｚ1） （３）なお、Ｉ 0 は円筒体９に入射するＸ線の入射強度つまり
Ｘ線放射器１から放射されたＸ線の強度である。
しない場合、Ｘ線検出器２は式（３）で表される全信号
を得る。 Ｉk、1（ｚ1）＝Ｉ0 （但し、ｄ／２≦ｚ1） （３）なお、Ｉ 0 は円筒体９に入射するＸ線の入射強度つまり
Ｘ線放射器１から放射されたＸ線の強度である。
【００１５】Ｘ線の強度Ｉ 0 、Ｉ k 、 1 とＸ線の減弱値Ｓ k 、
1 との間の関係は次の式（４）によって与えられる。 Ｓk、1＝ｆｌｎ（Ｉ0／Ｉk、1） （但し、ｆは係数） （４）
1 との間の関係は次の式（４）によって与えられる。 Ｓk、1＝ｆｌｎ（Ｉ0／Ｉk、1） （但し、ｆは係数） （４）
【００１６】スパイラルアルゴリズムを供給し得る最善
の結果は基準面における平面スキャンのデータに等しい
データ内にある。この場合、これは全てに対してｌに等
しい減弱値である。 Ｓk、1＝−ｆｌｎ〔１／２（１＋ｅｘｐ（−μｒk、1））〕 （５）
の結果は基準面における平面スキャンのデータに等しい
データ内にある。この場合、これは全てに対してｌに等
しい減弱値である。 Ｓk、1＝−ｆｌｎ〔１／２（１＋ｅｘｐ（−μｒk、1））〕 （５）
【００１７】平面状スキャンにおいても有効な部分ボリ
ューム作用に基づいて、測定スライス１０内へ半分突入
する円筒体９の減弱値は、しかしながら、次の式（６）
によって与えられるのではなく、式（５）によって与え
られる。 Ｓk、1＝ｆ（１／２）μｒ （６）
ューム作用に基づいて、測定スライス１０内へ半分突入
する円筒体９の減弱値は、しかしながら、次の式（６）
によって与えられるのではなく、式（５）によって与え
られる。 Ｓk、1＝ｆ（１／２）μｒ （６）
【００１８】これによって円筒体９の像におけるレベル
は一定ではなく、鉤状にでこぼこになる。このことは円
筒体９の内部領域における減弱の演算低下を惹き起こす
測定スライス１０内における空気の半分が寄与すること
に起因する（非常に大きなμｒに対する式（５）と式
（６）とを比較）。
は一定ではなく、鉤状にでこぼこになる。このことは円
筒体９の内部領域における減弱の演算低下を惹き起こす
測定スライス１０内における空気の半分が寄与すること
に起因する（非常に大きなμｒに対する式（５）と式
（６）とを比較）。
【００１９】より正確な特徴を示すために、本発明を補
間規則の例で詳細に説明する。本発明自身はテーマに習
熟している人間に対しては他の補間規則をも適用可能で
ある。ここで例として利用される補間においては２つの
連続する測定スライスの領域からのデータが使用され
る。ｚ1が第１のスライスの中心であるとすると、ｚ1＋
ｄは第２のスライスの中心である。補間規則はその専門
用語では式（７）のようになる。
間規則の例で詳細に説明する。本発明自身はテーマに習
熟している人間に対しては他の補間規則をも適用可能で
ある。ここで例として利用される補間においては２つの
連続する測定スライスの領域からのデータが使用され
る。ｚ1が第１のスライスの中心であるとすると、ｚ1＋
ｄは第２のスライスの中心である。補間規則はその専門
用語では式（７）のようになる。
【数１】 ここで、Ｐは強度または減弱値である。添字ｋは常に固
定チャネル（例えば中心ビームの固定チャネル）を考え
る場合には省略され得る。添字ｌは明らかにｚ方向と一
致させ得るので省略される。
定チャネル（例えば中心ビームの固定チャネル）を考え
る場合には省略され得る。添字ｌは明らかにｚ方向と一
致させ得るので省略される。
【００２０】補間による重み付けの強度への適用は式
（１）〜式（３）を用いて式（８）で示される。
（１）〜式（３）を用いて式（８）で示される。
【数２】
【００２１】この場合関数特性線は図３の形状となる。
【００２２】補間による重み付けの減弱値への適用は次
の式（９）で示される。
の式（９）で示される。
【数３】
【００２３】同様に関数特性線は図３の形状となる。
【００２４】図３においては右側に投影番号が付され、
上側に減弱値が付されている。曲線ａは減弱値を用いた
補間を示し、曲線ｂは強度を用いた補間を示す。曲線ｃ
は理想値を示す。ｋ＝３８５で示された曲線は円筒体９
の中心部を通るＸ線の減弱値特性を示す（大減弱）。ｋ
＝２３９で示された曲線は円筒体９を殆ど接線方向に横
切るＸ線の減弱値特性を示す（小減弱）。
上側に減弱値が付されている。曲線ａは減弱値を用いた
補間を示し、曲線ｂは強度を用いた補間を示す。曲線ｃ
は理想値を示す。ｋ＝３８５で示された曲線は円筒体９
の中心部を通るＸ線の減弱値特性を示す（大減弱）。ｋ
＝２３９で示された曲線は円筒体９を殆ど接線方向に横
切るＸ線の減弱値特性を示す（小減弱）。
【００２５】特にμｒが大きな値の場合、減弱値を用い
た補間はレベル移動および不均質化が行われる。それに
対して、強度を用いた補間は式（１０）に示されるよう
に式（５）に基づいてほぼ一定値となる。
た補間はレベル移動および不均質化が行われる。それに
対して、強度を用いた補間は式（１０）に示されるよう
に式（５）に基づいてほぼ一定値となる。
【数４】
【００２６】この一定値は基準面での平面スキャンによ
って測定され、図３には水平の直線にて示されている。
図３から特に補間の本発明による形態によって明らかな
改善がなされていることが分かる。
って測定され、図３には水平の直線にて示されている。
図３から特に補間の本発明による形態によって明らかな
改善がなされていることが分かる。
【００２７】強度を用いた補間は減弱値を用いた補間よ
りも優れた結果を与える。このことは他の補間規則へ本
発明を適用する場合にも当てはまる。式（５）に基づく
理想値からの強度の補間偏差量は、円筒体が測定スライ
スの内部に全て位置するような領域または円筒体が測定
スライスの外部に全て位置するような領域からのデータ
がどの程度利用されるかに依存する。
りも優れた結果を与える。このことは他の補間規則へ本
発明を適用する場合にも当てはまる。式（５）に基づく
理想値からの強度の補間偏差量は、円筒体が測定スライ
スの内部に全て位置するような領域または円筒体が測定
スライスの外部に全て位置するような領域からのデータ
がどの程度利用されるかに依存する。
【図１】本発明の実施例の概略図である。
【図２】本発明の測定スライスの説明図である。
【図３】本発明の作用を説明するための特性線図であ
る。
る。
１ Ｘ線放射器 ２ Ｘ線検出器 ３ Ｘ線発生器 ４ Ｘ線束 ５ 測定対象物 ６ コンピュータ ７ ディスプレイ装置 ８ 寝台 ９ 円筒体 １０ 測定スライス
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−211129（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−87137（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−111738（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−62215（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 6/03
Claims (1)
- 【請求項１】 診察対象物への入射強度を持つ直接放射
によって診察対象物のスパイラルスキャンを行い、診察
対象物を透過する放射の相対的強度値を表す相対的強度
信号を得る手段と、相対的強度信号に直接行なわれた相対的強度値のスパイ
ラル補間によって、診察対象物の平行なスライスに一致
する像を表すデータを発生する手段と、 そのデータから診察対象物の像を構成する手段と 、を備える ことを特徴とするコンピュータトモグラフ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4137031.7 | 1991-11-11 | ||
| DE4137031A DE4137031C1 (en) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | Computer tomograph equipment providing three=dimensional scanning - relatively rotates measuring unit, consisting of X=ray radiator and radiation detector, and patient couch |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05208006A JPH05208006A (ja) | 1993-08-20 |
| JP3270153B2 true JP3270153B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=6444524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32280692A Expired - Lifetime JP3270153B2 (ja) | 1991-11-11 | 1992-11-06 | コンピュータトモグラフ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5345381A (ja) |
| JP (1) | JP3270153B2 (ja) |
| DE (1) | DE4137031C1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5544212A (en) * | 1988-10-20 | 1996-08-06 | Picker International, Inc. | Spiral CT using an integrating interpolator |
| IL98945A0 (en) * | 1991-07-24 | 1992-07-15 | Elscint Ltd | Multiple slice ct scanner |
| DE19502576B4 (de) * | 1994-02-25 | 2004-04-15 | Siemens Ag | Computertomograph mit Spiralabtastung |
| JPH08308827A (ja) * | 1995-05-24 | 1996-11-26 | Ge Yokogawa Medical Syst Ltd | 補間データ生成方法およびｘ線吸収係数急変面位置推定方法およびｘ線ｃｔ装置 |
| DE19625863C2 (de) * | 1996-06-27 | 2002-06-27 | Siemens Ag | Verfahren zur Bildrekonstruktion für einen im Spiralbetrieb arbeitenden Computertomographen |
| FI104943B (fi) | 1998-06-26 | 2000-05-15 | Planmeca Oy | Menetelmä, laite ja niiden käyttö tomografiakuvantamisessa 2 |
| DE19909527C2 (de) * | 1999-03-04 | 2003-08-14 | Siemens Ag | CT-Gerät zur Abbildung von zur Systemachse geneigten Schichten |
| US7031993B1 (en) * | 2000-02-18 | 2006-04-18 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Method and apparatus for fast natural log(X) calculation |
| JP4943631B2 (ja) * | 2001-09-05 | 2012-05-30 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Ｃｔ画像における線量制御 |
| DE102008032479A1 (de) * | 2008-07-10 | 2010-01-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Bestimmung von Schwächungswerten eines Objekts |
| DE102008032996B4 (de) * | 2008-07-14 | 2014-08-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Bestimmung einer Schwächungskarte |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59111738A (ja) * | 1982-12-16 | 1984-06-28 | 株式会社東芝 | Ｘ線断層撮影装置 |
| US4789929A (en) * | 1987-05-14 | 1988-12-06 | Hitachi Medical Corporation | CT system for spirally scanning subject on a movable bed synchronized to X-ray tube revolution |
| US5046003A (en) * | 1989-06-26 | 1991-09-03 | General Electric Company | Method for reducing skew image artifacts in helical projection imaging |
| EP0450152B1 (en) * | 1990-04-04 | 1996-10-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Computerized tomographic imaging method and apparatus utilizing data interpolation for helical scanning |
| JPH0787835B2 (ja) * | 1990-06-27 | 1995-09-27 | 株式会社東芝 | Ｘ線断層撮影装置 |
| JP2607749B2 (ja) * | 1990-11-01 | 1997-05-07 | 株式会社東芝 | Ｘ線ｃｔ装置 |
-
1991
- 1991-11-11 DE DE4137031A patent/DE4137031C1/de not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-10-21 US US07/964,381 patent/US5345381A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-11-06 JP JP32280692A patent/JP3270153B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| DE4137031C1 (en) | 1993-04-08 |
| US5345381A (en) | 1994-09-06 |
| JPH05208006A (ja) | 1993-08-20 |
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