JP2000152926A - 放射線画像形成装置 - Google Patents

放射線画像形成装置

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JP2000152926A
JP2000152926A JP10329808A JP32980898A JP2000152926A JP 2000152926 A JP2000152926 A JP 2000152926A JP 10329808 A JP10329808 A JP 10329808A JP 32980898 A JP32980898 A JP 32980898A JP 2000152926 A JP2000152926 A JP 2000152926A
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Kazuo Shimura
一男 志村
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コーンビームCTにおいて、放射線検出器の
大きさにより決定される検出領域よりも大きな領域の3
次元状画像を形成できるようにする。 【解決手段】 撮影系制御手段13が、コーンビームC
Tの回転の中心を、移動方向Z’−Z”に沿って、検出
の領域が連結するような間隔をおいた撮影位置まで順次
移動させ、撮影位置毎に被写体19の全周に亘って放射
線を照射する。位置補正手段31が、検出が夫々異なる
時間に行われたことに起因する画像データの位置ズレを
減少させる位置合わせ補正や画像歪補正を行う。ボリュ
ームデータ生成手段32が、位置ズレ補正後の補正投影
画像データD3に基づいて、被写体19の各撮影位置毎
のボリュームデータD4を生成する。ボリュームデータ
連結手段33が、各撮影位置毎のボリュームデータD4
を連結することにより、移動方向に連結された連結ボリ
ュームデータD5を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、放射線画像形成装
置に関し、より詳細には、相異なる投影方向から被写体
にコーン状の放射線を照射して複数の投影画像データを
取得し、これらの投影画像データに基づいて被写体の3
次元データ(ボリュームデータ)を生成し、該ボリュー
ムデータに基づいて被写体の3次元状画像や断層画像等
を形成する放射線画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】今日、医用画像の分野においては、3次
元の放射線画像情報を検出する技術の研究が成されてお
り、例えば、ヘリカルCTやコーンビームCTが提案さ
れている(「コーンビームCT開発の現状とその将来」
映像情報(M);1988年1月P122〜P127、
特開平9−253079号参照)。
【0003】ここで「コーンビームCT」とは、放射線
源と2次元の放射線検出器とを被写体の回りに該被写体
に対して相対的に回転させながら、前記放射線源から被
写体に向けてコーン状の放射線を照射し、前記放射線検
出器により検出された各回転位置における透過放射線画
像(詳しくは投影画像)情報に基づいて、3次元の放射
線画像情報(ボリュームデータ)を取得するものであ
る。
【0004】また本出願人は、面上に配置された多数の
線源を順次切り替えながら全体としてコーン状の放射線
を照射し、線源が配置された面の面積より小さな面積の
検出領域を有する放射線検出器により被写体の放射線画
像情報を検出して、この放射線検出器の出力信号に基づ
いて線源の所定の回転位置における2次元状の放射線画
像情報(投影画像情報に相当するので、これも投影画像
情報という)を求め、該投影画像情報に基づいて被写体
のボリュームデータを求めることにより、散乱線の影響
を受けないボリュームデータを得ることを可能にした走
査ビーム型のコーンビームCTを提案している(特願平
10−238737号参照)。
【0005】上記コーンビームCT(走査ビーム型のも
のを含む)のように、多数の投影方向からコーン状の放
射線を被写体に照射してボリュームデータを求め、該ボ
リュームデータに基づいて3次元状画像や断層画像を形
成する装置(以下、本明細書では、「放射線画像形成装
置」という)にあっては、取得したボリュームデータに
基づいて、視覚上3次元的に観察されるように、被写体
の3次元状画像をCRT表示装置上に表示したり、取得
したボリュームデータに基づいて断層画像データを生成
し、被写体の断層画像や投影画像を画像表示装置上に表
示する。なお、視覚上3次元的に観察される3次元状画
像(3次元画像および2次元画像であって視覚上3次元
的に観察される画像)を以下「3D画像」という。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のコーンビームCT(走査ビーム型のものを含む)で
は、形成できる3D画像や断層画像の領域は、放射線検
出器がコーン状の放射線の全てを検出することができる
だけの面積を有する場合には、全ての投影方向の重なり
部分が成す領域、具体的には、各投影方向のコーン状の
放射線によって形成される、全放射線の照射領域の内接
円内に制限される。したがって、形成できる画像領域は
放射線検出器や放射線源の面積、すなわち検出領域によ
って決定され、画像領域を大きくしようとすれば、広角
のコーン状の放射線(以下「広角放射線」という)を被
写体に照射し、被写体を透過した広角放射線の全てを放
射線検出器で検出することが必要になる。
【0007】このためには、例えば走査ビーム型以外の
通常のコーンビームCTであれば、大面積の放射線検出
器を使用し、この放射線検出器全面をカバーするだけの
広角放射線を被写体に照射する必要がある。また、走査
ビーム型のコーンビームCTであれば、大面積の放射線
源を使用し、その全面に配置された多数の線源を順次切
り替えながら全体として広角放射線を被写体に照射する
必要がある。
【0008】しかしながら、大面積の放射線検出器や大
面積の放射線源を製造することは困難であり、また仮に
製造できたとしても高価なものとなってしまい、装置の
コストを高くするので、従来の放射線画像形成装置で
は、大きな領域の画像を形成することが困難であった。
【0009】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、大面積の放射線検出器や大面積の放射線源を使用
することなく、それらの面積によって決定される基本的
な画像領域よりもより大きな領域の画像を形成すること
ができる放射線画像形成装置を提供することを目的とす
るものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明による放射線画像
形成装置は、コーン状の放射線を発する放射線源と、被
写体を透過した放射線を検出する放射線検出器とを有し
て成り、放射線源と放射線検出器とを被写体の回りに該
被写体に対して相対的に回転させながら、放射線源から
被写体に向けてコーン状の放射線を照射して得た、相異
なる投影方向についての被写体の投影画像データに基づ
いてボリュームデータを生成し、該ボリュームデータに
基づいて被写体の3次元状画像または断層画像を形成す
る放射線画像形成装置であって、回転の中心を被写体に
対して相対的に移動させて、検出の領域が連結するよう
な間隔をおいた複数の撮影位置において検出を行わしめ
る撮影系制御手段と、各撮影位置毎のボリュームデータ
を生成するボリュームデータ生成手段と、各撮影位置毎
のボリュームデータに基づいて、移動の方向に連結され
た連結ボリュームデータを生成するボリュームデータ連
結手段とを備えたことを特徴とするものである。
【0011】この放射線画像形成装置のボリュームデー
タ連結手段を、隣接するボリュームデータ同志が部分的
に重なる連結領域のデータを生成する際には、滑らかに
連結された連結ボリュームデータが得られるように各ボ
リュームデータを補正するものとするのが望ましい。こ
の補正としては、濃度勾配上滑らかに連結された連結ボ
リュームデータが得られるような補正であればどのよう
なものであってもよく、例えば隣接する双方のボリュー
ムデータの平均値をその領域のボリュームデータとして
もよいし、あるいは位置によって重み付けを行って、そ
の領域のボリュームデータを算出してもよい。
【0012】また、本発明による放射線画像形成装置
は、コーン状の放射線を発する放射線源と、被写体を透
過した放射線を検出する放射線検出器とを有して成り、
放射線源と放射線検出器とを被写体の回りに該被写体に
対して相対的に回転させながら、放射線源から被写体に
向けてコーン状の放射線を照射して得た、相異なる投影
方向についての被写体の投影画像データに基づいてボリ
ュームデータを生成し、該ボリュームデータに基づいて
被写体の3次元状画像または断層画像をを形成する放射
線画像形成装置であって、回転の中心を被写体に対して
相対的に移動させて、検出の領域が連結するような間隔
をおいた複数の撮影位置において検出を行わしめる撮影
系制御手段と、検出の領域が部分的に重なる連結領域に
ついては、各投影方向毎に、該連結領域の複数の投影画
像データを用いて該連結領域のデータを生成することに
より、移動の方向に連結された連結ボリュームデータを
生成するボリュームデータ生成手段とを備えたことを特
徴とするものとしてもよい。
【0013】また、本発明による放射線画像形成装置
は、検出がそれぞれ異なる時間に行われたことに起因す
る画像データの位置ズレを減少させる位置合わせ補正手
段および/または画像歪補正手段をさらに備えたものと
するのが望ましい。ここでの「画像データ」は、投影画
像データおよびボリュームデータを意味する。
【0014】
【発明の効果】本発明による放射線画像形成装置によれ
ば、コーンビームCTの回転の中心を移動し、検出の領
域が連結するような間隔をおいた複数の撮影位置におい
て検出を行って、各撮影位置毎のボリュームデータを生
成した後に、それらを連結して連結ボリュームデータを
生成し、この連結ボリュームデータに基づいて3D画像
や断層画像を形成するようにしたので、大面積の放射線
検出器や大面積の放射線源を使用しなくても、それらの
面積によって決定される画像領域よりも、連結した分だ
け大きな領域の画像を形成することができるようにな
る。
【0015】また、連結領域のデータを生成する際に
は、滑らかに連結された連結ボリュームデータが得られ
るように各ボリュームデータを補正すれば、濃度勾配上
の歪を生じることがない。
【0016】また、コーンビームCTの回転の中心を移
動し、検出の領域が連結するような間隔をおいた複数の
撮影位置において検出を行って、連結領域については、
該連結領域に含まれる複数の補正投影画像データを使用
してボリュームデータを生成するようにすれば、このボ
リュームデータを生成する過程において直ちに連結ボリ
ュームデータを生成することができるようになり、上記
同様に、大面積の放射線検出器や大面積の放射線源を使
用しなくても、それらの面積によって決定される画像領
域よりも、連結した分だけ大きな領域の画像を形成する
ことができるようになる。
【0017】さらに、検出がそれぞれ異なる時間に行わ
れたことに起因する画像データの位置ズレを減少させる
位置合わせ補正や画像歪補正を行うようにすれば、連結
ボリュームデータの連結領域に3次元的な位置ズレを生
じることがなく、滑らかに連結された連結ボリュームデ
ータを生成することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。
【0019】図1は本発明の一実施の形態による放射線
画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。
【0020】この放射線画像形成装置1は、図1に示す
ように、走査ビーム型ではない通常のコーンビームCT
を撮影系に用いたものであり、各撮影位置毎のボリュー
ムデータを生成した後に、それらを連結して連結ボリュ
ームデータを生成するものであって、放射線源11,2
次元の放射線検出器12および撮影系制御手段13を有
して成る撮影系10と、投影画像データ生成手段20
と、位置合わせ補正手段および画像歪補正手段を兼ねる
位置補正手段31,ボリュームデータ生成手段32,ボ
リュームデータ連結手段33および画像形成手段34を
有して成る画像処理部30とを備えている。なお、撮影
系10は、通常のコーンビームCTではなく、特願平1
0−238737号に記載の走査ビーム型のコーンビー
ムCTとすることもできる。その場合には、放射線源と
放射線検出器とを、夫々それ用のものにするのは言うま
でもない。
【0021】画像処理部30には、各種画像データを記
憶する画像記憶手段40と、画像形成手段34により形
成された3D画像や断層画像を可視画像として表示出力
する不図示の画像表示手段が接続されている。
【0022】また、この放射線画像形成装置1には、放
射線源11と放射線検出器12とを被写体19の回りに
該被写体19に対して相対的に回転させる不図示の回転
制御手段が備えられている。この回転制御手段は、放射
線の投影方向を、被写体19の全周に亘って順次切り換
えることができるものであれば、どのようなものであっ
てもよい。例えば、放射線源11と検出器12との被写
体19に対する移動方向(後述する)以外の位置関係を
保ちながら、これらを被写体19を中心として回転させ
る撮影系回転方式のものであっても良いし、放射線源1
1と検出器12とを固定し、被写体19を該被写体19
の中心を軸(図中Z’−Z”で示す線)にして回転させ
る被写体回転方式のものであっても良い。
【0023】撮影系制御手段13は、放射線源11およ
び放射線検出器12と被写体19との相対的な回転の中
心を、被写体19の軸(図中Z’−Z”で示す線)方向
に、該被写体19に対して相対的に移動させることによ
り、コーンビームCTとしての回転の中心を順次移動さ
せて、検出の領域が連結するような間隔をおいた複数の
撮影位置において各投影方向毎に検出を行わしめるもの
である。なお、図中Z’−Z”で示す線の方向に限ら
ず、図中上下方向或いは奥行きまたは手前方向に移動さ
せたり、これらを組み合わせて移動させてもよいのは勿
論である。
【0024】投影画像データ生成手段20としては、従
来のコーンビームCTに記載の装置に使用されているも
のを利用することができる。撮影系を特願平10−23
8737号に記載のものにした場合には、それ用の投影
画像データ生成手段とするのは勿論である。
【0025】ボリュームデータ生成手段32は、移動さ
れた各撮影位置における各投影方向の投影画像データに
基づいて、夫々の撮影位置毎のボリュームデータを生成
するものである。
【0026】ボリュームデータ連結手段33は、各撮影
位置毎のボリュームデータに基づいて、隣接するボリュ
ームデータ同志が部分的に重なる連結領域のデータを生
成する際には、濃度勾配上、滑らかに連結された連結ボ
リュームデータが得られるように各ボリュームデータを
補正し、重ならない領域についてはその領域のボリュー
ムデータを使用して、移動の方向に連結された連結ボリ
ュームデータを生成するものである。
【0027】画像形成手段34は、連結ボリュームデー
タに基づいて被写体19の3D画像や断層画像を形成
し、それを不図示の画像表示手段上に表示させるもので
ある。
【0028】以下、放射線画像形成装置1の作用につい
て説明する。
【0029】先ず、撮影系制御手段13により、放射線
源11,放射線検出器12および被写体19を所定の撮
影位置に配置する。次に、不図示の回転制御手段によ
り、放射線源11と放射線検出器12とを、図中Z’−
Z”で示す線を中心軸として被写体19の回りに、該被
写体19に対して相対的に回転させながら、放射線源1
1から被写体19に向けてコーン状の放射線を照射し
て、被写体19を透過した放射線を放射線検出器12に
より検出することにより、各投影方向についての透過放
射線画像データD1を得、これを投影画像データ生成手
段20に入力する。投影画像データ生成手段20は、各
投影方向毎の透過放射線画像データD1に対してγ補正
や画像歪補正等の各種信号処理を施して被写体19の各
投影方向毎の投影画像データD2を生成し、それを画像
処理部30に入力する。
【0030】画像処理部30は、入力された投影画像デ
ータD2を、撮影位置に対応づけて、画像記憶手段40
に一旦格納する。
【0031】次に、撮影系制御手段13が、図中Z’−
Z”で示す線上にある、放射線源11および放射線検出
器12と被写体19との相対的な回転の中心を、この
Z’−Z”で示す線の方向(以下、この方向を「移動方
向」という)に、検出の領域が連結するような間隔をお
いた撮影位置まで、該被写体19に対して相対的に移動
させる。次いで、この撮影位置で被写体19の全周に亘
って放射線を照射し、上述同様に、各投影方向について
の投影画像データD2を生成し、このときの撮影位置に
対応づけて、投影画像データD2を画像記憶手段40に
格納する。このような撮影位置の移動や投影画像データ
D2の生成を、多数の撮影位置について同様に行う。
【0032】ところで、このようにして生成された、各
撮影位置における同じ投影方向についての投影画像デー
タ間には、撮影時間にズレがあるので、その間の呼吸や
体動に起因する位置ズレが生じる。したがって、このま
まの投影画像データD2に基づいて各撮影位置毎のボリ
ュームデータを生成し、これら各撮影位置毎のボリュー
ムデータを連結すると、連結領域では3次元的な位置ズ
レを生じ、滑らかに連結された連結ボリュームデータが
得られないという問題を生じる。
【0033】そこで、位置補正手段31が、投影画像デ
ータD2がそれぞれ異なる時間に取得されたことに起因
する3次元的な位置ズレが連結ボリュームデータに生じ
ないように、連結領域に関しては、その領域の投影画像
データD2の相関などを用いて位置合わせや画像歪補正
を行う。
【0034】ボリュームデータ生成手段32は、この位
置ズレ補正後の補正投影画像データD3に基づいて、被
写体19の各撮影位置毎のボリュームデータD4を生成
し、それをボリュームデータ連結手段33に入力する。
なお、ボリュームデータ生成のアルゴリズムとしては、
フェルドカンプアルゴリズム(Feldkamp LA,Davis LC,K
ress JW,Practical cone-beam algoritm. J Opt Soc Am
A 1984;1:P612〜P619),フィルタ補正逆投影法(画像
解析ハンドブック(東京大学出版会)p356〜p37
1参照)等、周知の3次元データを再構成する計算方法
を使用することができる。ここでは、このボリュームデ
ータD4の求め方についての詳細説明は省略する。
【0035】ボリュームデータ連結手段33は、各撮影
位置毎のボリュームデータD4を連結することにより、
移動方向に連結された連結ボリュームデータD5を生成
する。
【0036】この各撮影位置毎のボリュームデータD4
を連結する場合、移動による隣接するボリュームデータ
同志が部分的に重なる連結領域に関しては、各ボリュー
ムデータに対して位置によって重み付け補正を行い、濃
度勾配上、滑らかに連結された連結ボリュームデータが
得られるようにする。この重み付けの比率を同じにすれ
ば、双方のデータの平均を用いたことと等価になるのは
言うまでもない。
【0037】画像形成手段34は、この連結ボリューム
データD5に基づいて被写体19の3D画像や断層画像
を形成し、それを不図示の画像表示手段上に表示させ
る。
【0038】このように上記構成の放射線画像形成装置
1によれば、各撮影位置毎のボリュームデータを連結
し、これに基づいて3D画像や断層画像を形成するよう
にしたので、大面積の放射線検出器や大面積の放射線源
を使用することなく、それらの面積によって決定される
画像領域、すなわち各撮影位置において生成されるボリ
ュームデータに基づく画像の領域よりも、連結した分だ
け大きな領域の画像を形成することができるようにな
る。
【0039】なお、上記構成例は、投影画像データ生成
手段20とボリュームデータ生成手段32との間に位置
補正手段31を配置した画像処理部30とし、この位置
補正手段31により連結ボリュームデータ中に3次元的
な位置ズレが生じないようにしたものであるが、この位
置ズレ補正のための構成は、必ずしもこれに限るもので
はない。例えば、図2に示すように、ボリュームデータ
生成手段32とボリュームデータ連結手段33との間に
位置補正手段36を配置した画像処理部35とし、位置
補正手段36が各撮影位置毎のボリュームデータに対し
て3次元的に位置合わせ補正や画像歪補正を行うものと
してもよい。
【0040】次に、他の実施の形態による放射線画像形
成装置について説明する。図2はこの他の実施の形態に
よる放射線画像形成装置の概略構成を示すブロック図で
ある。この図2において、図1中の要素と同等の要素に
は同番号を付し、それらについての説明は特に必要のな
い限り省略する。
【0041】この放射線画像形成装置は、各撮影位置毎
に各投影方向についての投影画像データを生成し、連結
領域については、各投影方向毎に該連結領域の複数の投
影画像データを使用してボリュームデータを生成するこ
とにより、ボリュームデータ生成過程において直ちに連
結ボリュームデータを生成するものである。この放射線
画像形成装置2は、図2に示すように、位置補正手段3
1,ボリュームデータ生成手段38および画像形成手段
34を有して成る画像処理部37を備えている点におい
て、上記放射線画像形成装置1と異なり、その他の点に
は相違がない。
【0042】以下、放射線画像形成装置2の作用につい
て簡単に説明する。
【0043】この放射線画像形成装置2においては、ボ
リュームデータ生成手段38が、位置補正手段31によ
り位置ズレ補正後の補正投影画像データD3に基づい
て、全ての撮影位置についてのボリュームデータを生成
する。この際、連結領域については、該連結領域に含ま
れる複数の(好ましくは全ての)補正投影画像データD
3を使用してボリュームデータを生成する。これによ
り、ボリュームデータを生成する過程において直ちに連
結ボリュームデータD5を生成することができる。
【0044】このように、この放射線画像形成装置2に
よっても、各撮影位置毎の投影画像データに基づいて連
結ボリュームデータを生成することができ、これに基づ
いて3D画像や断層画像を形成することができるので、
大面積の放射線検出器や大面積の放射線源を使用するこ
となく、それらの面積によって決定される画像領域より
も、連結した分だけ大きな領域の画像を形成することが
できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による放射線画像形成装
置の構成を示すブロック図
【図2】位置補正手段の配置位置を変更した態様の画像
処理部を示すブロック図
【図3】本発明の他の実施の形態による放射線画像形成
装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
1,2 放射線画像形成装置 10 撮影系 11 放射線源 12 放射線検出器 13 撮影系制御手段 19 被写体 20 投影画像データ生成手段 30 画像処理部 31 位置補正手段 32 ボリュームデータ生成手段 33 ボリュームデータ連結手段 34 画像形成手段 35 画像処理部 36 位置補正手段 37 画像処理部 38 ボリュームデータ生成手段 40 画像記憶手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コーン状の放射線を発する放射線源と、
    被写体を透過した放射線を検出する放射線検出器とを有
    して成り、前記放射線源と前記放射線検出器とを前記被
    写体の回りに該被写体に対して相対的に回転させなが
    ら、前記放射線源から前記被写体に向けて前記コーン状
    の放射線を照射して得た、相異なる投影方向についての
    前記被写体の投影画像データに基づいてボリュームデー
    タを生成し、該ボリュームデータに基づいて前記被写体
    の3次元状画像または断層画像を形成する放射線画像形
    成装置において、 前記回転の中心を前記被写体に対して相対的に移動させ
    て、前記検出の領域が連結するような間隔をおいた複数
    の撮影位置において前記検出を行わしめる撮影系制御手
    段と、 前記各撮影位置毎の前記ボリュームデータを生成するボ
    リュームデータ生成手段と、 前記各撮影位置毎のボリュームデータに基づいて、前記
    移動の方向に連結された連結ボリュームデータを生成す
    るボリュームデータ連結手段とを備えたことを特徴とす
    る放射線画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記ボリュームデータ連結手段が、隣接
    するボリュームデータ同志が部分的に重なる連結領域の
    データを生成する際には、滑らかに連結された前記連結
    ボリュームデータが得られるように各ボリュームデータ
    を補正するものであることを特徴とする請求項1記載の
    放射線画像形成装置。
  3. 【請求項3】 コーン状の放射線を発する放射線源と、
    被写体を透過した放射線を検出する放射線検出器とを有
    して成り、前記放射線源と前記放射線検出器とを前記被
    写体の回りに該被写体に対して相対的に回転させなが
    ら、前記放射線源から前記被写体に向けて前記コーン状
    の放射線を照射して得た、相異なる投影方向についての
    前記被写体の投影画像データに基づいてボリュームデー
    タを生成し、該ボリュームデータに基づいて前記被写体
    の3次元状画像または断層画像をを形成する放射線画像
    形成装置において、 前記回転の中心を前記被写体に対して相対的に移動させ
    て、前記検出の領域が連結するような間隔をおいた複数
    の撮影位置において前記検出を行わしめる撮影系制御手
    段と、 前記検出の領域が部分的に重なる連結領域については、
    各投影方向毎に、該連結領域の複数の投影画像データを
    用いて、該連結領域のデータを生成することにより、前
    記移動の方向に連結された連結ボリュームデータを生成
    するボリュームデータ生成手段とを備えたことを特徴と
    する放射線画像形成装置。
  4. 【請求項4】 前記検出がそれぞれ異なる時間に行われ
    たことに起因する画像データの位置ズレを減少させる位
    置合わせ補正手段および/または画像歪補正手段をさら
    に備えたことを特徴とする請求項1から3いずれか1項
    記載の放射線画像形成装置。
JP10329808A 1998-11-19 1998-11-19 放射線画像形成装置 Withdrawn JP2000152926A (ja)

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