JP2001095793A - X線ct装置 - Google Patents
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Abstract
方式のCT装置であって2次元配列の検出器を備えたC
T装置においてリング状アーチファクトを低減したい。 【解決手段】 リング補正処理装置205は、r−θ変
換装置101、リング成分抽出装置102、x−y変換
装置103、補正処理装置104で構成される。本発明
によれば、診断の妨げになるリングアーチファクトの発
生を抑制することができ、安定した画質の断層像を提供
することができる。
Description
器を備えたCT装置、特にリング状アーチファクトの低
減をはかるX線CT装置に関する。
(第3世代)で、X線源と円弧状のX線検出器が被検体
を挟んで互いに対向する位置に配置されている。X線源
からのX線はコリメートされ、扇状のX線ビームを形成
し、被検体の撮影断面に照射される。被検体により減弱
した透過X線をX線検出器が回転しながら計測すること
で撮影動作は行われる。回転中の計測動作は0.1〜
0.5度程度の角度間隔で行われ、合計で600〜10
00角度数程度の投影データを取得する。X線検出器は
多数の検出素子で構成され、それぞれの素子の出力が計
測回路によってディジタルデータとして収集され、計測
角度毎に素子数分のデータ(ビュー)を得る。更に、計
測データは画像処理装置によって検出素子の特性補正、
線質補正やログ変換等の前処理を施された後、フィルタ
補正逆投影法などの公知のアルゴリズムによって断層像
として再構成される。
イスCT、I.I.+CCDカメラや平面センサーなどの2
次元配列センサーをX線検出器としたコーンビームCT
が開発され、2次元の投影データで構成されたビューか
ら、フィルタ補正逆投影法あるいはFeldkamp法などによ
って3次元ボクセルを再構成可能となった。これには、
線源+検出器回転型や被写体回転型が存在する。回転中
の計測動作は、I.I.や平面センサーでは例えば0.5〜
1.0度程度の角度間隔で行われ、合計で300〜60
0角度程度の2次元投影データを取得する。ここで、3
次元ボクセルとは、データを断層面の2軸(x、y)の
他に、体軸方向等の厚さ軸(z)を加味して(x、y、
z)で定義することを指す。例えば、コーンビームCT
では、2次元画像を等間隔で積み上げることで3次元デ
ータとするのではなく、ボクセルデータを直接再構成す
る。
では、X線源と検出器が対向配置した位置関係を保った
まま回転する(あるいは被写体が回転する)ため、回転
中心軸からある素子(チャンネル)で計測したX線ビー
ムまでの距離rは全ビューで等しい。従って、ある検出
素子の特性ばらつきが大きいために、前述の補正処理で
完全に補正できない場合、画像状にリング状や円弧状の
誤差成分が現れる。これらはリングアーチファクトと呼
ばれ、診断の妨げになるために除去することが望まし
い。
ては、投影空間や画像空間でリング成分を抽出して除去
(軽減を含む)する下記の方法が存在する。投影補正:
投影データはチャンネル、ビューの2次元配列(マルチ
スライス、コーンビームでは3次元となる)で、リング
成分がビュー(配列)方向の直線成分となるため、リン
グ成分抽出のアルゴリズムが比較的単純である。しか
し、画像状に現れるリングアーチファクトを構成する誤
差成分は、投影データ上では必ずしも十分なコントラス
ト差を持たないため、完全に除去しきれない場合も多
い。また、特開平8−252249号では患者の撮影前
に検出器の特性劣化を検査するための特別なデータ取得
が必要であるなど、システムが複雑になる問題点があっ
た。画像補正:一方、画像空間の処理は画像がx−yの
直行配列で得られ、円弧状のリング成分を抽出するには
USP第4670840号のようにセクタ領域に分割す
るなどの必要がある。しかし、再構成画像の視野サイズ
は撮影部位や観察目的によって異なり、中心はスキャナ
の回転中心に必ずしも一致しない。従って、セクタはス
キャナの回転中心を基準に分割されるものであるから、
分割領域を各画像毎に計算して再設定しなければならな
い。いずれにおいても3次元ボクセルデータを再構成し
た画像に対しての配慮はなされていなかった。
力を向上する、2次元配列の検出素子を備えたCT装置
を提供することを目的とする。
データから3次元データ(複数の2次元画像を含む)を
構成するX線CT装置において、回転計測平面に平行な
x−y断面像を、走査回転軸からの距離rと角度θから
なるr−θ座標系に変換してr−θの2次元画像を得る
第1の手段と、該r−θ画像からθ方向誤差をr−θの
2次元フィルタ処理によってr−θ誤差画像として抽出
する第2の手段と、該抽出したr−θ誤差画像をx−y
誤差画像に変換する第3の手段と、前記x−y断面像か
ら前記x−y誤差画像を差し引く第4の手段と、を備え
るリングアーチファクトを低減するX線CT装置を開示
する。
次元データ(複数の2次元画像を含む)を構成するX線
CT装置において、回転計測平面に平行なx−y断面像
であって且つz方向に所定の厚みtを持ったものであ
り、該x−y画像を複数枚加算、加重平均またはデコー
ンボリューションを処理することで実行厚みがtより厚
いまたは薄い新たなx−y画像を作成する第1の手段
と、該新たなx−y画像を走査回転軸からの距離rと角
度θとからなるr−θ座標系に変換してr−θの2次元
画像を得る第2の手段と、該r−θ画像からθ方向誤差
をr−θの2次元フィルタ処理によってr−θ誤差画像
として抽出する第3の手段と、該抽出したr−θ誤差画
像をx−y誤差画像に変換する第4の手段と、前記新た
なx−y断面像から前記x−y誤差画像を差し引く第5
の手段と、を備えるリングアーチファクトを低減するX
線CT装置を開示する。
るX線放出手段と、この手段に対向して設置されて被検
体からのコーンビーム透過X線を検出する2次元配列の
X線検出手段と、を備えて、上記X−Y断面像は、X線
検出手段から得られた投影データより求めた、3次元画
像から得られる断面画像と、するX線CT装置を開示す
る。
リング成分の抽出を簡便に可能とし、さらに画像からリ
ング成分を抽出するために抽出精度が向上し、アーチフ
ァクトの低減効果が著しく向上した。
置を示した。全体を統括するホストコンピュータ401
と、X線発生系、X線検出系などを搭載し、スリップリ
ングによって連続スキャンが可能なスキャナ402、前
処理、画像再構成処理や各種解析処理を担当する画像処
理装置403、X線に高電圧を供給する高電圧発生装置
404、患者テーブル405、表示装置406から成
る。
ある。X線管301と2次元検出器302は、回転板に
被検体を挟み互いに対向する位置に搭載され、被検体3
05の透過X線を検出できるようになっている。検出器
302は例えば8列を同時に計測可能なもので、回転板
306は回転制御装置303によって駆動制御され、高
速に連続回転可能となっている。X線管301には高電
圧発生装置404から電力が供給され、プリアンプ30
4によって取得された計測データはスリップリングなど
の信号伝達手段を介して画像処理装置403に転送され
る。
示す。画像処理装置403は、前処理装置201、再構
成演算器202、後処理装置203、リング補正処理装
置204、メモリ206、207、表示装置205、よ
り成る。画像処理装置403に入力された計測データ
は、前処理装置201によってログ変換や線質補正など
が施され、画像再構成演算器202によって断層像に変
換される。画像再構成演算器202ではマルチスライス
などのスライス方向のビーム広がりの狭いものでの再構
成法として、フィルタ補正逆投影法など、コーンビーム
CTではFeldkamp法などの公知の手法を用いる。さら
に、後処理装置203によって画像フィルタなどの後処
理を施された後、リング補正処理装置204によって本
発明のリングアーチファクト補正処理が施されリングア
ーチファクトの無い画像が表示装置205に送られる。
尚、メモリ206、207は画像データや処理データを
格納しておくものである。
図1に示す。リング補正処理装置204は、r−θ変換
装置101、リング成分抽出装置102、x−y変換装
置103、補正処理装置104で構成される。メモリ2
07に格納した、後処理まで終了したリングアーチファ
クトを含んだ3次元再構成画像105は、回転計測平面
に平行な断面画像(x−y断面画像)毎にr−θ変換装
置101に入力され、r−θ変換処理が施されてr−θ
画像106を得る。
x軸、y軸は断層画像の基準座標系であって、この座標
系の任意の領域が再構成画像視野FOVとして選択設定
される。図では、再構成画像視野FOVは、基準座標系
の左下方方向にずれて設定され、基準座標系の中心座標
(0、0)から左下方位置(−cx、−cy)がFOV
の中心座標(即ち、再構成画像中心位置)の例を示し
た。r−θ空間の視野CFOVは、基準座標系上に設定
し、その中心は互いに一致する。r−θ空間の視野CF
OVは、(x、y)を(r、θ)の極座標に変換する視
野サイズであって、(x、y)から(r、θ)への座標
変換を行うことから、計算対象視野とも呼びうる。視野
CFOVの設定には、その位置と大きさ、及びr、θの
サンプリング間隔Δr、Δθを決定する必要がある。こ
の決定には、例えば部位や再構成画像の視野FOVによ
って予め設定しておくやり方がある。ここで、設定した
r−θ空間からはみ出した領域は補正処理の対象外とす
る。更に、図5の例では、視野FOVとCFOVとの間
に不一致領域が存在し、CFOVの全視野のデータを計
算するには、FOVのデータが不足している。この不足
している領域(不一致領域)は視野FOVの範囲外であ
り、リング補正は不要である。そのため、この不一致領
域についてはリングが発生していないと考え、リング成
分には、0(ゼロ)を加える(更新しない)。尚、FO
Vはユーザが勝手に決めるものであって、観察したい領
域である。この領域ができるだけ含まれるようにCFO
Vを設定する。しかし、CFOVが大きくなると、Δ
r、Δθを大きく(精度を荒く)しないと、演算量が増
加する。
る。数1に示すように、求めるr−θ画像q(i、j)
はx−y断面画像p(x、y)の画素値がそのまま画素
値となる。ここで、p(x、y)はあるz位置における
x−y断面画像、q(i、j)はそれに対応するr−θ
画像である。ただし、原画像はΔx、Δyの間隔で定義
されているディジタル画像であるため、p(x、y)は
補間して求める必要がある。また、数2に示したよう
に、q(i、j)の座標(r、θ)から対応する元のx
−y断面画像の座標(x、y)が算出できる。ここで、
r0、θ0は初期値である。
明する。リング成分抽出装置102では、入力されたr
−θ画像からフィルタ処理によってリングアーチファク
トを構成する誤差成分107を抽出する。リング成分は
r−θ画像上では直線成分となるため、一般的な線分抽
出アルゴリズムで抽出できる。本実施の形態では、数3
により、リング成分λ(i、j)を求める。
ってアーチファクトを生じやすいため、設定したCT値
(CT0)以上の画素に対してはλを0とする。さら
に、求めたリング成分λ(i、j)はビュー方向に平均
化され最終的な補正量を得る。本実施の形態では数4に
示すように、λ(i、j)の絶対値が閾値tよりも大き
な値は平均化の対象外とし、補正成分に寄与しないよう
にした。また逆にtよりも小さい値を平均化の対象外と
する例もある。また、数4でωkは平均化の重み係数
で、s(i、j)はr−θ座標における誤差画像107
である。
する。リング成分抽出装置102から出力されたリング
成分s(i、j)はx−y変換装置103によって、元
のx−y断面画像と同じ座標系に戻される。変換は数
5、6によって可能となる。元のx−y断面画像のサン
プリング間隔Δx、Δyから画素位置(x、y)を求
め、x、yから対応するr、θを数6より求め、x−y
誤差画像108であるrc(i、j)にs(i、j)を
代入する。ただし、数1と同様にリング成分s(r、
θ)はディジタル画像s(i、j)から補間して求め
る。ここで、x0、y0は初期値である。
−y変換装置103から出力されたx−y誤差画像10
8は元のx−y断面画像105のリング成分だけが抽出
されたもので、これを元のx−y断面画像から差し引く
ことでアーチファクトの無い最終画像109を得ること
ができる。当然ながら、補正量を制御する補正係数を乗
じてから差し引いても良い。このような構成をとること
により、リングアーチファクトの発生を抑制することが
でき安定した画質の断層像を提供することができる。
は、2次元検出器から得られる3次元画像の各断面画像
そのもの以外に下記の如き例がある。即ち、x−y断面
画像を複数枚加算したもの、又は加重平均したもの、又
はデコーンボリューションしたものであって、実行厚み
がtより厚いまたは薄い新たなX−Y断面画像の例であ
る。
実施の形態で述べた処理は、コーンビーム計測して得た
画像のように枚数が多くなると演算時間が問題となって
くる。例えば、典型的なコーンビームCTでは512×
512×512のデータ量となり、1計測データに対し
て、先の実施の形態では補正を512枚のx−y断面画
像に対して施す必要があり、1枚当たり1秒でも512
秒の演算時間が必要となる。そこでこの別の実施の形態
では高速化を可能にする。
図6に示したように、再構成画像の有効視野Rにはコー
ンビームの内接球の内側になる。従って、同図のx−y
断面画像1と2における有効視野(円形視野)サイズが
異なってくる。そこで、z位置に応じて計算する範囲を
有効視野Rの内側に限定することで処理データ数を減ら
して高速化した。第2の方法はコーンビームCTやマル
チスライスCTは、従来のシングルスライス装置に比べ
スライス方向の分解能が高い画像を得やすくなる。典型
的には0.3や0.5mmといったz軸方向厚さを持っ
た複数のx−y断面画像が得られる。しかし、そのよう
な1枚の薄いx−y断面画像は十分なX線量を確保でき
ない場合が多く、画像ノイズが多く観察に適していない
ことがある。そのような場合には複数枚の画像を加算
し、1〜10mm程度の厚さにして観察する。従って、
加算結果に対して補正処理を施せば、同様に処理データ
数を減らした高速化が可能となる。第3の方法は、本発
明の補正処理においては、全体の演算時間のうちr−θ
変換、x−y変換の座標変換に要する割合が多い。従っ
て、各x−y断面画像の座標変換をテーブル化するなど
にして、可能な限り演算結果を共有することで高速化し
た。
り、リングアーチファクトの低減された再構成画像が得
られ、診断能が向上する。本発明は実施の形態の手法に
限定されるものではなく種々の改良が考えられる。例え
ば、後処理とリング補正処理の順序は入れ替えても良
い。また、高速化のためにr−θの変換テーブル、x−
y変換テーブルなどの常套手段も当然ながら用いること
ができる。
グアーチファクトの発生を抑制することができ、安定し
た画質の断層像を提供することができる。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 被検体の投影データから3次元データ
(複数の2次元画像を含む)を構成するX線CT装置に
おいて、回転計測平面に平行なx−y断面像を、走査回
転軸からの距離rと角度θからなるr−θ座標系に変換
してr−θの2次元画像を得る第1の手段と、該r−θ
画像からθ方向誤差をr−θの2次元フィルタ処理によ
ってr−θ誤差画像として抽出する第2の手段と、該抽
出したr−θ誤差画像をx−y誤差画像に変換する第3
の手段と、前記x−y断面像から前記x−y誤差画像を
差し引く第4の手段と、を備えるリングアーチファクト
を低減するX線CT装置。 - 【請求項2】 被検体の投影データから3次元データ
(複数の2次元画像を含む)を構成するX線CT装置に
おいて、回転計測平面に平行なx−y断面像であって且
つz方向に所定の厚みtを持ったものであり、該x−y
画像を複数枚加算、加重平均またはデコーンボリューシ
ョンを処理することで実行厚みがtより厚いまたは薄い
新たなx−y画像を作成する第1の手段と、該新たなx
−y画像を走査回転軸からの距離rと角度θとからなる
r−θ座標系に変換してr−θの2次元画像を得る第2
の手段と、該r−θ画像からθ方向誤差をr−θの2次
元フィルタ処理によってr−θ誤差画像として抽出する
第3の手段と、該抽出したr−θ誤差画像をx−y誤差
画像に変換する第4の手段と、前記新たなx−y断面像
から前記x−y誤差画像を差し引く第5の手段と、を備
えるリングアーチファクトを低減するX線CT装置。 - 【請求項3】 コーンビームX線を照射するX線放出手
段と、この手段に対向して設置されて被検体からのコー
ンビーム透過X線を検出する2次元配列のX線検出手段
と、を備えて、上記X−Y断面像は、X線検出手段から
得られた投影データより求めた、3次元画像から得られ
る断面画像と、する請求項1又は2のX線CT装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28231099A JP2001095793A (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | X線ct装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP28231099A JP2001095793A (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | X線ct装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001095793A true JP2001095793A (ja) | 2001-04-10 |
Family
ID=17650762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28231099A Pending JP2001095793A (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | X線ct装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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