JP2000107169A - 放射線撮像装置 - Google Patents
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Abstract
によるアーチファクトの影響を低減し、より正確な読影
を可能とする。 【解決手段】 放射線撮像装置1は、被検体2を中心に
回転する線源3が曝射する放射線を検出器4で検出し、
線源3が1回転する毎に一組の3次元画像構成データを
生成し、これにより画像を再構成するものであり、線源
3又は検出器4を、被検体2に対する相対位置を変化さ
せつつ複数回スキャンを行い、この線源3の回転毎に複
数組の3次元画像構成データを生成するとともに、これ
ら複数組の3次元画像構成データに含まれるデータのう
ち特異的な値の放射線によって影響を受けたデータを、
影響を受けていない他のデータによって補完するもので
ある。
Description
射線を利用して画像撮影を行うX線CT装置等の放射線
一般を使用して被検体内の放射線特性分布を画像化する
放射線撮像装置に関する。
被検体を透過或いは被検体で散乱したX線をX線検出器
で検出し、このX線検出出力に基づいて被検体の透視画
像、断層像或いは三次元画像を撮像するX線CT装置が
知られている。
CT装置が開発されている。通常のX線CT装置では、
X線ビームはZ方向に薄く切り出されており、ファンビ
ームと呼ばれるが、コーンビームCTでは、Z方向にも
広がったX線ビームを用い、このX線ビームはコーンビ
ームと呼ばれる。
示すものである。同図に示すコーンビームCT装置1
も、第3世代型CT装置に属するものであり、Z軸を回
転軸として、X線源3とともに検出器4も被検体2の周
囲を回動し、一回転で関心領域のスキャンを終えるもの
である。なお、ここでは1スキャンは1回転でなされる
としたが、これは説明の簡便のためである。複数回転に
わたって得たデータを合成して1スキャンのデータとし
てまとめて取り扱ったうえで画像再構成に供するような
態様も実際にはある。以下、本説明における1回転と
は、このような複数回転によるデータをまとめて取り扱
う場合も含めて1スキャンと同義なことと理解された
い。
に示すように、検出素子5がさらにZ方向(row方向)
にも配列されている。すなわち、コーンビームCT装置
1における検出器4は、検出素子5が直交格子状に2次
元配置されて構成される。なお、スキャンして得たデー
タ群を構成する各データは、線源と検出素子を結ぶ線で
その位置が定義されるものであり、その一つ一つをra
yという。一つの線源位置で得られたデータの集合をビ
ューあるいは投影データという。
が、もっとも典型的には、Feldkamp(J. Opt. Soc. Am.
A/Vol. 1, No.6/June 1984, page 612-619)等の、3
次元ボクセルデータへの逆投影を伴う方法が良く知られ
ている。
ば、検出素子5をz方向(row方向)及びch方向の2
方向に格子状に配置して検出器4を構成するとともに、
放射線をz方向にも厚みをもたせて円錐(コーン)状に
曝射することによって、複数列分の投影データを一括し
て得ることができる。
たCT装置では、金属などの非常に高いX線吸収率の物
体が被検体2内にあると、それを含むスライスの画像は
著しいアーチファクトが発生し、診断の困難を来す惧れ
がある。
(コーンビームではない、いわゆるファンビームを用い
た)CT装置でどのような対処をしているかを示すもの
である。複数のスライスが1回毎のスキャンで得たデー
タから再構成されるのであるが、金属Mを通るX線は異
常な減弱をし、検出器に到達するX線はほとんど0であ
り、堕と運あ計測がなされない。このような計測で得た
投影データから再構成された画像は、アーチファクトに
より汚染され、正確な読影ができない。図15(a)は
ファンビームがz軸に垂直、即ち線源回転軌道軸とz軸
とが一致し、得られる画像がz軸に垂直ないわゆるアキ
シャル面である場合であり、この例では左から4枚目の
画像が診断に耐えない。
れており、その多くは、投影データの中で異常な値を示
すデータを検出し、そのデータを棄却し、周囲のより妥
当なデータから推測して得たデータで置換し、画像再構
成計算に供するものである。一例として、“reduction
of Metal Artifacts in Computed Tomographies forthe
Planning and Simulation of Radiation Therapy, T.
Rohlfing et.al., Proceedings of CAR'98, page 57-6
2" がある。
を収めているとは言い難く、アーチファクトが軽減され
るだけである。
場合、多くは次のような施策を採っている。すなわち、
前述のような手直しをした画像再構成をしたうえで、あ
るいははじめからそのような手直しした再構成でない通
常の再構成をして満足できない結果なら、図15(b)
のように、多少スライス面の角度を変えて(いわゆるチ
ルト、回転軸自体がZ軸から傾くようにする)スキャン
し直すということで対応するものである。
れでも観察不能だが、金属Mからある程度離れた場所
は、どれかのスライスに正常に抽出されている。読影者
は先ほどのスキャンで得た画像で読影できなかった部分
については、角度を変えていった次のスキャンで得た画
像を見て診断をするのである。
した画像と、スキャンし直した画像とを比較しながら行
わなければならず、読影結果は、読影者の経験と技量に
依存してしまうという問題があった。
は、コーンビームのCT装置の場合にはさらに著しく深
刻になるので、新たな施策が必要になる。それは、ファ
ンビームのCT装置の場合は金属Mに起因するアーチフ
ァクトが特定スライスだけに局在したけれども、コーン
ビームの場合はアーチファクトが特定スライスに局在し
ないからである。金属Mがz方向の視野の中心に位置す
れば、アーチファクトはz軸中心を通るアキシャル面の
みに局在するけれども、金属MがちょうどZ方向の視野
の中心に位置すれば、その面だけになるが、一般には、
図16(a)及び(b)に示すように、Z方向の広範な
領域にわたってアーチファクトが発散し、診断に耐えな
い領域が拡張されることになる。
において逆投影をしている状況を、x方向(真横)から
見たものであり、上からの投影データの場合と下とから
の投影データの場合について示してある。
にあるときのデータを用いて逆投影による再構成をする
ときの図である。金属Mによるアーチファクトはこの線
上のボクセルを汚染する。そして、線源3が別の回動角
にあるときは、アーチファクトの線はまた別の角度にな
る。従って、金属のボクセルを通る全ての線上のボクセ
ルは汚染されることとなり、これらを全部足すと、金属
Mを頂点とする二つの円錐面上のボクセルが汚染される
ことになる。
通例のX線CTと同様に三次元ボクセルデータの種々の
Z位置についてxy面と平行する面(いわゆるアキシャ
ル面、即ち回転によるスキャンの回転軸と直交する面)
の2次元画像を見ることが多い。
(例えば補綴された歯のように)存在しても、きわめて
多数の端面が診断不能になってしまうのである。しか
も、あるZ位置のアキシャル面を見たとき、そこにアー
チファクトが存在しても、異常の源となる特異なCT値
の存在はその面からはわからないうえ、アーチファクト
は一点から発する線状として認知されない。従って、読
影者は、アーチファクトをアーチファクトとして認識で
きず、病変と誤診する可能性がある。
れたものであり、CT装置等の放射線撮像装置における
金属等によるアーチファクトの影響を低減し、より正確
な読影を可能とすることのできる放射線撮像装置の提供
を目的とする。
するために、本発明に係る放射線撮像装置は、被検体を
中心に回転する放射線発生源が曝射する放射線を検出
し、該放射線発生源が1回転する毎に一組の3次元投影
データを得て、これにより画像を再構成する放射線撮像
装置において、前記放射線発生源を、前記被検体に対す
る相対位置を変化させつつ複数回回転させ、この放射線
発生源の回転毎に複数組の3次元的投影データを生成す
るとともに、それら複数組の3次元的投影データの各々
から画像再構成計算によって得た各々の3次元画像デー
タ(以下、3次元ボクセルデータと称する。)に含まれ
るボクセルデータのうち特異的な値の投影データによっ
て影響を受けたボクセルのデータを、影響を受けていな
い(或いは軽微な影響しか受けていない)他の3次元ボ
クセルデータをもって補完するものである。
的な放射線によって影響を受けたデータ(以下、「汚染
されたデータ」と称する。)の位置を検出するには、検
出器から得られた計測値に基づき生成された投影データ
や、これをもとに再構成計算をして得られた3次元ボク
セルデータに基づいて装置が自動的に判断する方式や、
これらの投影データや3次元ボクセルデータに基づいて
操作者が認知し、その位置を操作者が入力する方式等が
考えられる。
よれば、放射線発生源や検出器の被検体に対する相対位
置を変化させつつスキャンを行い、複数組の3次元画像
構成データを用いて相互に充当することによって、アー
チファクトにより破壊されたデータを補完することがで
きる。
検体を中心に回転する放射線発生源が曝射する放射線を
検出し、投影データを生成し、これにより画像を再構成
する放射線撮像装置において、前記画像データに含まれ
るデータのうち特異的な値の投影データによって影響を
受けたデータを指摘する表示手段を設けたものである。
ボクセルデータ上の位置)を特定する方法としては、投
影データの異常値を検出しその軌跡から、異常な投影デ
ータから汚染されるボクセルデータ位置を算出するもの
や、投影データから画像再構成計算を経て得られた3次
元ボクセルデータ上で特異的な値を示すボクセルを検出
し、そこを頂点とする図3のような二つの円錐をスキャ
ン軌道から算出しその円錐面に該当する位置のボクセル
を汚染されたものとみなすものがある。また、この検出
処理には、装置が自動的にこれらの方法により行う場合
や、再構成された画像に基づいて操作者が認知し、これ
を装置に入力する場合等が含まれる。
よれば、3次元ボクセルデータに含まれるデータのうち
アーチファクト等の影響を受けたデータを指摘(例えば
マーキング)することによって、読影者はアーチファク
トによる画像の劣化を把握することができ、迅速且つ簡
便にアーチファクトによる悪影響を回避することができ
る。
線撮像装置について、図面を参照しながら説明する。図
1は、本実施形態に係る放射線撮像装置1の全体構成を
模式的に示す斜視図である。
ゆる第3世代型と呼ばれるCT装置であり、図中xy平
面内において被検体2を中心に回転しながら被検体2に
X線ビームを曝射する線源3と、この線源3からの放射
線を検出する多数の検出素子5を格子状に配列して形成
される検出器4とから概略構成されるものであり、検出
器4と線源3は対向配置されているとともに、ペアとな
って被検体2の周囲を回動する。
いて例示するものの、本発明は第4世代のように検出器
が回動しないタイプのコーンビームCTについても勿論
適用できるものである。さらにはまた、電子ビームスキ
ャンと呼ばれるX線CT装置は公知("Radiology of th
e skull and brain, Technical Aspects of ComputedAt
mography", edited by T.H.Newton and D.G.Potts, pp4
366〜4369など)であり、これはX線源は被検体の周り
を完全には経典せず円弧状の回転にとどまるが、このよ
うな形式のCTにおいて、検出器をz軸方向に多数列配
置しコーンビームとして用いることも(まだ具体検討は
されていないが)可能である。その場合でも本発明は適
用できる。本発明において後述する円錐状に分布する汚
染データというのが、円弧状の線源軌道であることから
完全な円錐ではなく途中で途切れる円錐になるだけの違
いである。その他の形式のコーンビームCT(現在のと
ころは具体的には検討されていない)にも本発明は適用
できるはずのはずのものである。
から曝射されるX線ビームとして、コーンビームを用い
る。すなわち、本実施形態においてX線は、xy平面内
に広がりをもつ扇状のファンビームをz方向にも広がり
を持たせ、全体として円錐若しくは角錐状をなす。この
ような放射線撮像装置1によって取得された投影データ
は、画像再構成計算に供され、3次元ボクセルデータを
生成する。
実施形態に係る放射線撮像装置1では、線源3と検出器
4を、被検体2に対する相対位置を変化させつつ複数回
回転させてスキャンし、この線源3の回転毎に複数組の
3次元的投影データを生成するとともに、それら複数組
みの3次元的投影データの各々から画像再構成計算によ
って得た各々の3次元画像データ(以下、3次元ボクセ
ルデータと称する。)に含まれるボクセルデータのうち
特異的な値の投影データによって影響をうけたボクセル
のデータを、影響を受けていない(或いは軽微な影響し
か受けていない)他の3次元ボクセルデータをもって補
完することを特徴とする。
ように、1回目のスキャン行った後、2回目のスキャン
を行う際、線源3と検出器4とをZ方向に移動させ、Z
位置をずらした複数のスキャンから、各々の投影データ
を得る。なお、Z方向への移動は、例えば、通常は患者
を乗せた寝台6をスキャン系に対して移動させるが、ス
キャン系を患者に対して移動させてもよい。
た画像再構成の手順は次のようにする。
ら3次元ボクセルデータを再構成する。本実施形態で
は、2回のスキャンにより二つの3次元ボクセルデータ
が画像再構成の結果作られる。この際、なるべくアーチ
ファクトを抑制するために、通常のCTの場合の引例の
“reduction of Metal Artifacts in Computed Tomogrp
hies for the Planning and Simulation of Radiation
Therapy, T. Rohlfing et.al., Proceedings of CAR'9
8, page 57-62"と同様に、あるスレッシュホールドを超
えた異常な値を投影データ上から、計算によって自動的
に検出し、周囲の投影データからその部分の値として適
当な値を推測し、代替した後、画像再構成をする。
するボクセルは、金属のごく近傍では両者共通である。
しかし、金属からある程度離れれば、他のスキャンから
得られたボクセルの値はアーチファクトに影響されてい
ない。従って、2回のスキャンにより得られた2組の3
次元ボクセルデータから、最終仕上がりの3次元ボクセ
ルデータを合成するにあたり、アーチファクトで汚染さ
れている一方のボクセルを、汚染されていない他方のボ
クセル値を充当する。なお、両方とも汚染されていない
ボクセルは例えば両者の平均の値を充当する。
て、どのボクセルがアーチファクトで汚染されているか
は、コンピュータによる演算で求めることができる。
その軌跡から、異常な投影データから汚染されるボクセ
ルデータ位置を算出する。或いは、投影データから画像
再構成計算を経て得られた3次元ボクセルデータ上で特
異的な値を示すボクセルを検出し、そこを頂点とする図
3のような二つの円錐をスキャン軌道から算出しその円
錐面に該当する位置のボクセルを汚染されたものとみな
す。
(3次元ボクセル上の位置あるいは投影データ上の位
置)がわかれば、線源の回転軌道(3次元ボクセルデー
タとの相対的位置関係)は、装置固有のものであるた
め、それらの情報からアーチファクトで汚染される円錐
面は容易に算出できる。
3次元ボクセルデータにおいて、片方のアーチファクト
の円錐状の面と、他方のアーチファクトの円錐状の面と
は別の座標にある。この二つの円錐状の面について頂点
の位置は同じだが、片方の円錐状の面は広がり角が大き
く、他方は小さい。両方の円錐状の面に属するボクセル
のデータは救済できないが、片方の円錐状の面にのみ属
するボクセルのデータは、健全な方のボクセルの値で代
替する。
クセルは、両者のデータを利用して加算平均などにより
雑音ゆらぎの小さい(SNRの高い)ボクセル値とする
ことができる。
例示するものである。簡単のため金属Mがボクセルサイ
ズよりも十分に小さい場合について記す。線源がその面
と同じ面に位置したときに得た投影データのうち金属M
を通るデータが破綻しているので、この投影データの逆
投影により図の線源と金属Mとを結ぶ線上のボクセルが
汚染される。線源軌道を違えて2度のスキャンをするも
のとし、各々の投影データから各々3次元ボクセルデー
タを作り、そしてそれらから合成した結果が図4のボク
セルデータである。金属Mのごく近傍のボクセルはどち
らのスキャンの結果でも汚染されているから救済されな
い。片方のスキャンの結果だけ汚染されているボクセル
は救済される、という様子を示している。
ズよりも大きいことが多い。この場合には、アーチファ
クトの円錐状の面も厚みを持っており、その厚みは複数
のボクセルにまたがることが多く、さらには、金属の存
在は複数個所にわたることも多い。この場合であって
も、アーチファクトで汚染されたボクセル自体がその状
況では増え、その大部分が本方法により救済されるとい
う事情は変わらない。
への移動間隔を操作者が指定することにしてもよいし、
被曝範囲低減優先か視野拡大優先かアーチファクト抑制
優先か、操作者によるメニュー選択によりシステムが自
動設定してもよい。
た実施形態では、線源3又は検出器4の被検体2に対す
る相対位置を変化させるべく、1回目のスキャンと2回
目のスキャンとではZ方向の位置を変えるようにした
が、例えば、図5に示すような、チルト角度を変えた複
数のスキャンとしてもよい。すなわち、線源3の曝射方
向をZ方向に傾けるとともに、これに合わせて検出器4
もZ方向に傾斜させる。
回目のスキャンにおいて、金属Mを通過するX線の角度
を変化させることができ、アーチファクトによる影響を
受けるボクセルを変化させることができる。
ンを行うことに関する他の変形例として、例えば、一回
目スキャンをして操作者が画像を見て、アーチファクト
による影響を受けたボクセルの補完が必要であると判断
した場合にのみ、次のスキャンを行い、上述した3次元
ボクセルデータの合成を行うことをシステムに指示する
ようにしてもよい。
投影データの異常或いは再構成結果の異常を検出し、操
作者にアーチファクトによる影響を受けたボクセルの補
完をするか否かについて、アラートを出し指示を求める
ようにしてもよい。
のスキャンで3Dボクセルデータを合成するという一連
の動作シーケンスをシステムにプリセットしておき、撮
影の前に予め金属補綴物があると判っている場合は、そ
のプリセットメニューを操作者が選べるようにすること
もできる。
では、金属などの異常物の位置(ボクセル上の位置ない
し、投影データ上の位置)とスキャン軌道により一義的
に決まるアーチファクトの円錐状の面をボクセル値置換
の対象にした。
に前述のやり方を改良したほうがよい場合がある。投影
データから3次元ボクセルデータを生成するにあたり、
例えばFeldkampによる画像再構成法が用いられる。或い
はそれと類似の別の方法もあるが、これらの多くは、画
像再構成の過程で逆投影の前に投影データに対してコン
ボリューション計算を行う。投影データの一部に異常が
あると、コンボリューション計算により、その異常はc
h方向(φf方向)に広がってしまい、その結果、アー
チファクトの影響範囲もその方向に広がってしまう。こ
の場合には、アーチファクトの円錐状の面算出にあた
り、このことを加味するのが望ましい。
アーチファクトの円錐状の面厚さを異常データのパスか
ら決まる厚さよりもやや厚く想定することが好ましい。
つまり、置換対象のボクセルは異常投影データのパスの
近傍にある程度余分に広がりをもって想定する。この
際、マージンは操作者が恣意的に決めてもよい。また
は、コンボリューションによる異常範囲の広がりの程度
は投影データの異常の程度とその分布広がり、或いは再
構成した3Dボクセルデータの異常値の程度とその分布
広がり、が大きいほど大きいので、それらからシステム
が自動的に決めてもよい。
ャンを行う場合、呼吸その他の体動で被検体は3次元ボ
クセルデータに対してわずかに位置再現性を失っている
場合が多い。その場合、一方のボクセル値と他方のボク
セル値とその平均値と3者が混在した画像は、位置再現
性による不連続で品位が低下する可能性がある。
次のような方法を採ることができる。即ち、スキャンA
で得たボクセル値をVAとし、スキャンBで得たボクセ
ル値をVBとし、合成値をVCとしたとき、VCとして
VA(VB)を用いた領域から両者平均を用いた領域へ
移行する境界部については、境界部の数ボクセルをVA
(VB)の重みが1から1/2へ漸減する加重平均とす
る。これによれば、境界部の劣化を軽減することができ
る。
ャンの各々の間に被検体が動いた場合(システムがZ位
置やチルト角を変えたことはシステム自身が認知してい
る。それ以外の動きをした場合)、複数の3次元ボクセ
ルデータ上に描出された画像は各々の間にシステムの知
らない位置ズレが生じてしまっている。
或いは各々の投影データからアーチファクト円錐の位置
計算をするのだが、この位置計算自体は誤っていない。
しかし被検体がシステムの知らない不測の動きをしてい
れば不都合を生じる場合がある。
Dボクセル画像のアキシャル面の例を示す。同図におい
て、VAに比べてVBは被検体2が大きく右へずれてい
る。
ないため、認知されたアーチファクト領域を汚染されて
いない側のデータで代表させると、下段の合成画像(V
C)は、局部的に異常な画像となる。また、どちらの画
像もアーチファクトで汚染されていない領域は、片方に
被検体があり、片方に被検体がない、という場所は、平
均値を採用すれば中間的な画像値となってしまう。
検体内にあれば、それは同定しやすい特異点となるため
(3次元ボクセルでは特異点、投影データでは特異な正
弦状の線)、これを検出することによって、3次元ボク
セルの片方が他方に対してどれだけずれているかを把握
することができる。
キャンで得られた各々の3次元ボクセルデータ内に含ま
れる特異点を検出し、これらの位置が相互に重なるよう
に3Dボクセルデータをずらす。ずらしてから上述した
手順によって最終3次元ボクセルデータの合成を行う。
をした場合、例えばVBをずらすとすると、図7に示す
ように、アーチファクト領域は互いに同心円の位置関係
となる。言い換えると、3次元ボクセルデータ内の特異
点の検出と、位置重ねを行う代わりに、面ごとにアーチ
ファクト領域が同心状になる作業を行うことによって、
同じ目的を達成できる。要するに、被検体の構造分布は
VA,VBともほぼ重なるので、あとは本発明でこれま
で述べた最終3Dボクセルデータの合成をする。
が、上下方向に移動することも可能であり、また両方の
動きを組み合わせることもできる。
うな場合には、3次元ボクセルデータを回転させる必要
が生じる。この場合において、被検体内に複数のアーチ
ファクト源(複数の特異データ点)があるときには、各
々がうまく重なるような回転方向と回転角を見つけるこ
とができ、被検体の不測の回転移動を検出することがで
きる。
係る放射線撮像装置について、図面を参照しながら説明
する。なお、本実施形態に係る放射線撮像装置は、前述
した第1の実施形態に係る放射線撮像装置1と同様であ
る。すなわち、本実施形態に係る放射線撮像装置も、図
1に示すように、被検体2を中心に回転する線源3が曝
射する放射線を検出器4で検出し、投影データを生成
し、これにより画像を再構成するものである。
装置は、再構成された画像に含まれるデータのうち特異
的な値の投影データによって影響を受けたデータを指摘
する表示手段を備えることを特徴とする。
は、複数回のスキャンで、正常な方のデータを活用する
方法を述べた。しかし、迅速な造影検査を行わねばなら
ない場合など、複数回のスキャンの時間を許容できない
場合がある。このような場合における、迅速且つ簡便な
状況改善方法として次のことが可能である。
ると、特異的な異常データの原因となる物体の位置が、
投影データ上或いは3次元ボクセルデータ上で検知でき
れば、アーチファクトが影響を及ぼすボクセルの位置
は、スキャン軌道に基づいて算出が可能であった。
の限界値を超える異常の位置を、投影データ上あるいは
3次元ボクセルデータ上で検知した場合に、アーチファ
クトが影響を及ぼすボクセル位置を算出し、画像をスク
リーン上に表示する際に、要注意ゾーンとしてそのボク
セルに何らかの印を表示する機能を持てば、誤診を招く
危険が大幅に減少する。
そのボタンを押すと、図8に示すような、赤い線が画像
に重畳して表示され、その付近がアーチファクトの影響
を受けていることを示し注意を喚起する。この場合にお
いて、異常原因となる個所の同定は画像観察者にまかせ
てもよい。
観察しているとき、異常な値の画像部分を発見したら、
その位置と広がりをシステムに入力し、それをもとに、
それ以後の画像表示において、システムはそこからのア
ーチファクトの影響を受けたボクセルに対し、何らかの
印を示すのである。
切り口に相当する円状になる。アキシャル面でない場
合、即ち線源回転軌道と平行した面でない場合には、ア
ーチファクトが想定されるマーキング場所は円錐を斜め
に切った切り口となる。
は、脳82のアキシャル断面80が歯の補綴物のアーチ
ファクトによって影響を受けている範囲がこの辺りであ
り、この辺りの読影は注意を要する、と表示している。
タの置換や汚染されたボクセルデータのマーキング処理
を、ブロック図及びフローチャートを参照しつつ説明す
る。図9はかかる本実施形態に係る放射線撮像装置20
のブロック図を示すものであり、図10はフローチャー
トを示すものである。
3、検出器4、検出器4からのデータをA/D変換する
データ収集系(図示せず)や、それらを搭載して回転す
る機構(図示せず)からなるものである。このスキャナ
21は必要に応じて傾けることもできる。また、寝台6
は、被検体2を乗せる台であり、必要に応じZ方向に移
動することができる。
などを有するものであり、また、寝台6のZ方向位置の
センサーも含まれる。なお、スキャナ21と寝台6の駆
動系30は、プロセッサ22からの指示に基づきスキャ
ナ21や寝台6を動作させるとともに、スキャナ21や
寝台6の状態情報をプロセッサ22に送付する機能も有
する。
御や、対話装置を経由しての操作者との対話や、収集し
たデータのある程度の処理を行う機能や、再構成したボ
クセルデータを必要に応じ改変したりする機能を有す
る。
情報を表示し、操作者からの指示をマウスやキーボード
などで受け入れる装置である。メモリ23は、スキャナ
21の検出力の大量かつ高速のデータを一旦収納するバ
ッファーメモリである。また、収集したデータを大容量
記憶装置から読み出してこのメモリ23に置き、プロセ
ッサや画像再構成装置25にデータを引き渡すための機
能を持つ。
てくるデータを読み出して蓄積するものであり、例えば
磁気ディスクである。画像再構成装置25は、例えばコ
ンボリューション演算や逆投影演算などの、画像再構成
にあたって行われる大量は繰り返し計算を高速に行うた
めの装置である。
ルデータを置くための記憶装置である。メモリ23と分
けて持つ必要は必ずしもなく、一つのメモリ装置をメモ
リ23と26に使い分けてもいい(領域の使い分けでも
いいし、場合ごとの使い分けでもいい)。画像表示装置
28は、メモリ26に置かれたボクセルデータを操作者
の所望に応じた断面を、或いは場合により立体画像とし
て、操作者に見せる装置である。
る処理のフローチャートの説明をする。
(S1000)、スキャナ21によるスキャンが開始さ
れる(S1001)。このスキャンとは、スキャナ21
が回転動作により被検体2を透過したX線を測定したデ
ータを収集する行為である。メモリ23経由で大容量記
憶装置24にデータが蓄積される。
2)。この前処理とは、検出器素子の個々の利得ばらつ
きを補正したり、あるいはCTで通常必要な対数変換な
どの処理である。これはメモリ23に読み出されたデー
タに対し、プロセッサ22が行う。
れる。この投影データに基づいて異常値検出を行う(判
定1:S1003)。
があると、投影データ上の金属塊の軌跡として正弦波上
の軌跡が発生し、周囲に比べて異常な値が生じ、プロセ
ッサ22はこれを検出する。
しないと判定した場合は、通常の画像再構成計算をして
VAを生成して(S1030)、判定1がYesであるこ
とを判断し(S1008)、処理を終了する(S102
9)。
ると判定したときは、周囲のデータを利用して穏当な値
の投影データに置換する(S1004)。これで以後の
再構成ではアーチファクトが抑制される(しかし汚染は
ある程度されている)。
かかるから、本実施形態では、ステップS1005以下
の処理と平行してVAを生成するプロセス(S100
6)を走らせておく。この場合、プロセッサ22の指示
により画像再構成装置25が画像再構成処理を行う。
ッサ22は、異常値があった場合は、それにより汚染さ
れていると思われるボクセル位置を算出し、そのボクセ
ルのデータに対しマーキングをする(S1007)。
る。図11に示すように、1ボクセルのデータが16ビ
ットで表されるとし、うち12ビットを画像値(X線C
Tなら、X線吸収係数に対応したいわゆるCT値)に充
当し、残り4ビットをボクセル固有の付帯情報にあて
る。このうち1ビットを汚染マークにあてる、1ならア
ーチファクトで汚染されている、0なら汚染されていな
い、とする。
置に行わせつつ、これと併行して、対策としてZ位置
(あるいはチルト角)を変えた2度目のスキャンをする
か操作者に問い(判定2:S1005)、NoならVA
の算出を待ち、結果に対して汚染マークをつけるのみで
終わる(S1008、S1029)。
を動かして(S1009)、次のスキャンに移る(S1
010)。このとき、操作者との対話で、次のスキャン
にあたりいずれの方向にどれだけ移動させるかを決め
る。これは必ずしも自動でないほうがよい。操作者の関
心がどの領域に集中しているかで選択が変わるからであ
る。
異常投影データの位置から推定する汚染ボクセルの位置
を対話装置ないし画像表示装置で操作者に表示する。例
えば、図12に示すように、ボクセルの左端(Z座標最
小)付近にアーチファクトがあったとする。この金属ピ
ンよりの左には関心が無いならば、右に、コーンビーム
が金属ピンに引っかからない程度に、スキャン位置をず
らせばよい(天板を左に動かす)。そうすれば、以後の
プロセスにより金属アーチファクトのまったくないボク
セルデータを得ることができる。即ち、金属ピンより右
のアーチファクト領域に完全に救済される。
13に示すように、次のスキャン領域を左に移動させな
ければならない。このスキャンと、以後のプロセスによ
り、前回スキャンの結果のVAのアーチファクトで汚染
されたボクセルは大部分救済される。
この2回目のスキャンで得られた検出器出力データに対
し、プロセッサ22は、前処理(S1011)と、異常
値検出(S1012)とを行う。異常値が検出されない
ときは、プロセッサ22は、VAの再構成(S100
6)の完了を待ち、VBの再構成を再構成装置に行わせ
る(S1014)。一方、ステップ1012において異
常値を検出したときは、近傍からの置換(S1013)
を前回と同様に行う。そして、プロセッサ22は、VA
の再構成(S1006)の完了を待ち、VBの再構成を
再構成装置に行わせる(S1014)。そしてVBの汚
染ボクセルを前回同様マーキングする(S1015)。
プロセスについて説明する。この合成はボクセルごとに
一点一点行う。
セルデータであることから、ボクセル位置によっては片
方にしかデータが存在しない部分が生じる。従って、先
ず、処理に係る該ボクセルはVAとVBとの両方に存在
するものであるか否かを判断する(S1016)。一方
のみ存在する場合は、その位置のボクセル値は、一方の
みに存在するほうの値をVCとして採用する(S102
5)。そして、この一方のみのボクセルデータが汚染さ
れているかを判断し(S1026)、汚染されているデ
ータである場合にはVCにも汚染マークをつける(S1
027)。
タが存在するボクセルであると判断した場合には、VA
又はVBのいずれか片方のみが汚染されてるのか否かを
判断する。
染ボクセルであるかを判断し(S1017)、VAの汚
染ボクセルでない場合は、VBの汚染ボクセルであるか
を判断する(S1022)。ステップS1017におい
てVAの汚染ボクセルであると判断した場合は、VBの
方でも汚染されていないか判断する(S1018)。そ
して、いずれか片方のみが汚染されていると判断した場
合には、汚染されていない他方のデータを持ってVCと
する(S1021、S1023)。
した場合には、両者の平均値をもってVCの値とする
(S1024)。両方汚染されているデータなら、例え
ば両者の平均をもってVCとし(S1019)、そのボ
クセルには汚染マークをつける(S1020)。
Cの全ボクセルについて行った後、合成処理を終了する
(S1029)。なお、操作者は、VCを観察するにあ
たり、対話により、汚染されたボクセルがどこであるか
画像上で見ることができる。
換したボクセルにはさらにマーキングを施し、置換され
たボクセルか否かを操作者が確認できるようにすれば、
さらに診断の的確性を向上することができる。
いくつかの変形例を述べる。
で、2回のスキャンを行い、VAとVBとからVCを合
成する方法を述べた。しかし、VAとVBとを得たのみ
でVCは不要という場合もある。装置に委ねられて合成
されたVCよりも、VAとVBとを各々照合することで
診断をすることを好む操作者も存在するからである。こ
の場合、1回目のスキャンで異常値を検出したとき、図
10のステップS1005において、2回目のスキャン
を行うかどうかの対話のみでなく、VCの合成をスキッ
プするかの対話も行う。
選択した場合は、2回目のスキャンが終了した後、前処
理(S1011)と異常値検出(S1012)とを行
い、VAの再構成(S1006)の終了と汚染ボクセル
のマーキング(S1007)の終了とを待ち、VBの生
成を行い、汚染ボクセルのマーキング(S1015)を
行い、これで終了とする。
常な放射線吸収物体がある場合の対策について、これま
で述べた。しかし本発明は、被検体由来のアーチファク
トではなく、装置起因のアーチファクトについても有用
である。検出器の特定素子が一瞬異常動作を起こした
り、DASの中でAD変換を誤って突発的な異常データ
が発生したり、或いはデータ伝送の過程で雑音などでビ
ット誤りを発生することがあり得る。
タは、被kんたいゆらいの異常データの正弦波的な軌跡
を描かず、特異的な点状の異常データとなる。これの検
出は周囲のデータと照合することにより、容易にでき
る。そしてこのような投影データによる3次元ボクセル
データの汚染は、被検体由来の場合円錐面状の分布をせ
ず、一本の線となる。たまたまその線に沿った面を観察
する場合は、その線がアーチファクトとして認識できる
から誤診の危険はない。
合には点状のアーチファクトとして見える。その点はコ
ンボリューション計算の影響でやや広がりを持ってい
る。このようなアーチファクトはアーチファクトとして
認識されず、正確な診断を困難にする。しかし、このよ
うなアーチファクトについても、本発明が適用できるこ
とは次の通りである。第1実施形態の場合でいえば、汚
染ボクセルデータを円錐状でなく直線だとして該直線位
置を一回目のスキャンで得たVA上に同定する。そして
2回目のスキャンで得たボクセルデータでその直線上の
ボクセルデータを代替する。第2実施形態の場合でいえ
ば、円錐面上ボクセルでなく直線上のボクセル汚染のマ
ーキングをする。
アーチファクト等によって異常値を示したデータを補
完、又は指摘することによって、CT装置等の放射線撮
像装置におけるアーチファクトの影響を低減し、より正
確な読影を可能とすることができる。
実施形態に係る放射線撮像装置の全体構造を示す斜視図
である。
て、複数組の3次元ボクセルデータを相互に補完する手
順を示す説明図である。
て、アーチファクトの影響を受けるデータの範囲を示す
説明図である。
て、アーチファクトの影響を受けるデータの補完をする
手順を示す説明図である。
を示す説明図である。
て、複数組の3次元ボクセルデータを相互に補完する手
順を示す説明図である。
て、複数組の3次元ボクセルデータを相互に補完する手
順を示す説明図である。
実施形態に係る放射線撮像装置によって表示されたマー
キングを示す説明図である。
ク図である。
る処理のフローチャート図である。
てマーキングを行う際のデータ構造を模式的に示す説明
図である。
て2回目のスキャンを行う際に、スキャナーを移動させ
るときの説明図である。
て2回目のスキャンを行う際に、スキャナーを移動させ
るときの説明図である。
(a)はその側面図であり、(b)はその検出器の上面
図であり、(c)はz方向から見た正面図である。
トの説明図である。
ボクセルデータ上におけるアーチファクトの説明図であ
る。
器、5…検出素子
Claims (6)
- 【請求項1】 被検体の周囲を回転する放射線発生源が
曝射する放射線を検出器で検出することによりスキャン
を行い、該スキャンの結果より一組の投影データを生成
し、これにより画像を再構成する放射線撮像装置におい
て、 前記放射線発生源の回転軌道の前記被検体に対する相対
位置を変化させて、複数回のスキャンを行い、この複数
回のスキャン毎に画像を生成し、該複数の画像に含まれ
るデータのうち特異的な値の投影データにより影響を受
けたデータを、影響を受けていない他の画像データに含
まれるデータによって補完することを特徴とする放射線
撮像装置。 - 【請求項2】 前記特異的な値の投影データの位置、又
は前記特異的な値を含む投影データから生成した画像上
の特異的値の位置、を特定することにより、前記複数回
のスキャンの間での被検体の移動を検出することを特徴
とする請求項1に記載の放射線撮像装置。 - 【請求項3】 前記複数回のスキャンをするに際し、1
回目のスキャンで得られた投影データのうち特異的な値
のデータを検出し、或いは該投影データから得られた画
像上の特異的な値を検出して、特異的な値の存在を指摘
し、2回目のスキャンを行うか否かを判断することを特
徴とする請求項1又は2に記載の放射線撮像装置。 - 【請求項4】 被検体の周囲を回転する放射線発生源が
曝射する放射線を検出器で検出することによりスキャン
を行い、該スキャンの結果より一組の投影データを生成
し、これにより画像を再構成する放射線撮像装置におい
て、 前記画像に含まれるデータのうち、特異的な値の投影デ
ータにより影響を受けたデータを指摘する表示手段を設
けたことを特徴とする放射線撮像装置。 - 【請求項5】 被検体の周囲を回転する放射線発生源が
曝射する放射線を検出器で検出することによりスキャン
を行い、該スキャンの結果より一組の投影データを生成
し、これにより画像を再構成する放射線撮像装置におい
て、 前記投影データに含まれるデータのうち、特異的な値の
データを検出し、その存在を指摘する表示手段を設けた
ことを特徴とする放射線撮像装置。 - 【請求項6】 被検体の周囲を回転する放射線発生源が
曝射する放射線を検出器で検出することによりスキャン
を行い、該スキャンの結果より一組の投影データを生成
し、これにより画像を再構成する放射線撮像装置におい
て、 前記投影データに含まれるデータのうち、特異的な値の
データを検出し、該特異的投影データにより影響を受け
る画像データの位置を指摘する表示手段を設けたことを
特徴とする放射線撮像装置。
Priority Applications (1)
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JP28027798A JP4286347B2 (ja) | 1998-10-01 | 1998-10-01 | 放射線撮像装置 |
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