JP2002282246A - X線ct装置、ボリューム画像化方法、及び当該ボリューム画像化方法を実現するプログラムを格納するコンピュータが読みとり可能な記録媒体 - Google Patents

X線ct装置、ボリューム画像化方法、及び当該ボリューム画像化方法を実現するプログラムを格納するコンピュータが読みとり可能な記録媒体

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JP2002282246A JP2002003846A JP2002003846A JP2002282246A JP 2002282246 A JP2002282246 A JP 2002282246A JP 2002003846 A JP2002003846 A JP 2002003846A JP 2002003846 A JP2002003846 A JP 2002003846A JP 2002282246 A JP2002282246 A JP 2002282246A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コーン角度が比較的大きい場合であっても、
画質の低下させずに、ボリュームの時間に関する連続的
及び/又は相対的で迅速な変化を解決するX線CT装置
等を提供すること。 【解決手段】 連続した円状軌道に沿って収集された投
影データの第1のサブセットと、当該円状軌道と異なる
軌道に沿って収集された投影データとを組み合わせて、
実質的に投影データのサブセットが収集された時点での
ボリュームデータを再構成するX線CT装置等である。
例えば、この円状軌道と異なる軌道には、直線軌道又は
螺旋軌道を採用することができる。さらに、連続した円
形軌道に沿って収集された投影データのサブセットであ
って、第1のサブセットをずらした第2のサブセットも
使用することが可能である。これにより、例えば直線に
沿って収集された投影データは、ボリュームの時間に関
する連続的及び/又は相対的で迅速な変化の解決を促進
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、X線CT装置、及
びボリュームイメージング方法等に関し、特に、コーン
ビームを曝射してダイナミックスキャンを行うX線CT
装置、ボリュームイメージング方法、及び当該方法をコ
ンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコ
ンピュータが読みとり可能な記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、コーンビームを使用するコンピ
ュータ断層(Computed Tomography以下、単に「CT」
と称する。)は、関心物や被検体といった対象物を透過
したX線の二次元投影データから、当該関心物や被検体
といった対象物の内部を再構成することで得られるもの
である(図13参照)。X線源は例えば異なる複数の位
置に設けられ、当該X線源からX線が撮影対象に曝射さ
れる。撮影対象を透過したX線は、X線源に対向して複
数の位置に設けられたX線検出器によって検出される。
検出器は、単独で或いは他の装置と結びついて、X線源
或いはX線検出器の各位置に対する画像データを発生す
る。コーンビームCTシステムにおいては、検出器は、
X線検出素子からなる複数の検出素子列によって形成さ
れている。
【0003】近年、例えばL.A.Feldkamp, L.C.Davis,
J.W.Kress, 「Practical cone-beamalgorithm」 J. Op
t. Soc. Am., pp 612-619. 19,若しくはH. Kudo and T.
saito “Three-dimensional helical-scan computed t
omography using cone-beam projections,” IEICE (D-
II) J74-D-II, 1108-1114(1991), 又は田口克行「X線
CT装置」日本特許公開公報第19425号等に見られ
る所謂フェルドカンプ再構成法といった、近似再構成法
が提案されている。フェルドカンプ再構成法では、X線
の焦点位置は、完全に固定された対象或いは被検体の回
りをほぼ円軌道を描いて動く。ボリュームVは、図14
(a)、(b)に示すように、補正されたコーンビーム
投影データを使用することで再構成される。フェルドカ
ンプ再構成は、一般的に以下に示す式(1)によって表
すことができる。
【0004】 V|t=t1=F(pt=t1) (1) なお、上記式(1)において、F(・)は円軌道に沿
って得られる投影データの処理を、pは円軌道に
沿って得られる時刻tにおける投影データを、V|
時刻tにおいて存在する再構成ボリュームを、tはデ
ータ収集時間、例えばイメージング時間を、それぞれ示
している。
【0005】式(1)等において、被検体等の回りの円
軌道に沿った投影データは、受信したX線の強度の積算
と同様に、X線源と検出器とを移動させるために必要と
される有限の期間に渡って収集される。この有限の期間
は、図14(b)に示すように、当該時間の中心におけ
る時刻(例えば、t)を参照することで表される。
【0006】この様に同時的な時刻を参照するにも関わ
らず、ボリュームの単一再構成は、tによって象徴さ
れる期間内の異なる時間において収集されたデータの使
用を必要とするから、スキャンにおいては、関心のある
被検体及び対象物のいかなるシフトも、深刻に画質を低
下させる。
【0007】また、被検体や撮影対象が完全に動かない
場合であっても、コーンアングル(円錐角)が大きい場
合には、フェルドカンプ再構成における画像アーチファ
クトは増加することとなり、画質は低下してしまう。こ
の様な画質の低下を避けるために、例えばH. Kudo and
T. Saito. “Derivation and implementation of a con
e-beam reconstruction algorithm for nonplanar orbi
ts”, IEEE Trans. Med. Imag. MI-13, pp. 186-195,19
94(以下文献1)、H. Kudo and T. Saito. “An exten
ded completeness condition for exact cone-beam rec
onstruction ant its application”, Conf. Rec. 1994
IEEE Med. Conf. (Norfolk, VA)(New York: IEEE)1710
-14(以下文献2)、M. Defrise and R. Clark, “A co
ne-beamreconstruction algorithm using shift-varian
t filtering and cone-beam backprojection”, IEEE T
rans. Med. Imag., MI-13, pp. 186-195 1994(以下文
献3)において種々のスキャン方法や再構成方法が提案
されている。ある厳密な再構成法では、X線の焦点は、
静止した被検体或いは関心対象に沿った直線軌道、或い
は周囲の円形軌道に沿って移動し、再構成は、図15
(a)、(b)、図16(a)、(b)に示すように収
集されたコーンビーム投影データ(前記文献1乃至3参
照)を使用して実行される。
【0008】この種のイメージ再構成は、一般的に以下
に示す式(2)の様に表現することができる。
【0009】 V|t=t1=F(pt=t1)+F(pt=t0) (2) 上記式(2)において、F(・)は円形軌道に沿って
得られる投影データp の再構成処理を、F(・)は
直線軌道に沿って得られる投影データpの再構成処理
を、pは円軌道に沿って得られる時刻tにおける
投影データを、それぞれ示している。特に、F(・)
については、フェルドカンプ再構成処理である必要はな
く、円形軌道によって得られた投影データによる再構成
処理を趣旨とする。
【0010】この様な手法により、画質の低下が少ない
画像を表示することができるが、データ収集に有限な時
間を必要とすることから、問題はなお存在する。具体的
には、直線軌道によるスキャンは、円形軌道によるスキ
ャンの前(図15(a)、(b)参照)或いは後(図1
6(a)、(b)参照)で実行される。加えて、患者や
撮影対象を支持する寝台は、円形軌道のスキャン平面と
直線軌道の(適切な方向の)スキャン開始位置との間を
移動するから、付加的な遅延が必要となる。このこと
は、上記式(2)においては、円形軌道pに沿った投
影データは時刻t において収集されるのに対して、直
線軌道pに沿った投影データは、時刻t において収
集されることで表現されている。結果として、t及び
によって示される時間の合計よりも短い期間内に発
生する、被検体と撮影系との迅速な相対的移動は、画質
を劣化させる。従って、従来のスキャンにおいては、極
めて遅く断続的な動きのみ解決可能である(図17
(a)、(b)参照)。
【0011】便宜の為に、(完全な、部分的な、或いは
一回転以上の)円形軌道に沿ったデータ収集に必要な時
間を、以下t、t・・・・tと表すことにする。
同様に、上記円形軌道以外の他の軌道(例えば、直線軌
道、及び/或いは螺旋軌道)に沿ったデータ収集に必要
な時間を、実際に最初に実行されるか否かに関わらず、
以下tと表す。
【0012】患者や撮影対象の部分的な軌道に沿って得
られる投影データを利用した、コーンビームCT実行に
よるイメージングの間における迅速な相対的移動、或い
は連続的移動の問題について、多くの者が取り組みを試
みてきた。完全な円形軌道での多くのデータは余分であ
るから、すなわち、イメージデータは、殆ど或いは全く
新たな情報を提供しないから、上記部分的な軌道であっ
ても、対象の内部を再構成するための完全データを提供
することができる。例えば、関心のある対象が移動せ
ず、且つシステムが理想的(例えば、ノイズがない等)
である場合には、X線源及び検出器の位置を切り替える
ことで、第2のビューからのイメージデータが収集され
ているにも関わらず、軸を通じたX線に沿った新たな情
報が提供される。
【0013】ある特定の部分的な軌道、すなわち「最小
限な完全データセット」を網羅する軌道による再構成の
ための方法は、例えばD.L.Parker, “Optimal short sc
an convolution reconstruction for fan-beam CT” Me
d. Phys. 9, pp.254-257,1982に記載されている。「最
小限な完全データセット」は、完全軌道の一半回転以
上、すなわち、180°に最大ファン角度2γmを加え
たものに及ぶ。ここで、最大チャネル角度γmは、X線
源によって曝射される放射線、(すなわち、X線源及び
検出器の回転軸を通過する、当該X線源から曝射された
放射線を検出する検出器において受信される放射線)の
最大角である。
【0014】部分的な軌道の再構成のための他の方法
は、例えばM. D. Silver, “A Methodfor including re
dundant data in computed tomography”, Med. Phys.
27, pp. 773-774, 2000.に記載されている。また、一回
転或いはそれ以上の回転の回転軌道による再構成のため
の方法は、例えばC. Crawford and K. F. King, “Comp
uted tomography scanning with simultaneous patient
translation”, Med.Phys. 17, pp. 967-982, 1990.に
記載されている。
【0015】図18(a)、(b)に示すように、複数
の部分的な、完全な、及び/又は完全な円形より大きな
軌道は、連続的な円形軌道Pから切り出すことができ
る。以下で使用するように、「連続円形軌道」は永久に
延長される必要はなく、むしろ幾つかの互い違いの部分
的な、完全な、及び/又は完全な円形より大きな軌道
は、スキャンから切り出すことができる。「連続円形軌
道」は、図18(a)に示されており、以下では、一回
転を越える円形軌道Pを拡張する立法部分にて示され
る。なお、当該図示は例示であり、図示した形態に限定
する趣旨ではない。というのも、部分的な円形軌道が再
構成に使用される場合には、ここで使用される「連続円
形軌道」は、一の完全な回転よりも小さな回転に実際に
は及ぶからである。切り出された部分の収集時間t
・・・・tは、相対的に僅かな増加量でそのうち
互い違いとなり、相対的により速く連続的な動作がイメ
ージ化される。
【0016】しかしながら、コーンアングルが大きな場
合の再構成は、今なお上述したイメージの低下を受け
る。図17(a)、(b)に示すように、直線スキャン
が各部分的な軌道の間に挿入された場合には、結果とし
て得られるイメージは、式(2)において示したよう
に、同様の遅延を受けており、遅く、断続的な動きを決
定することができるのみである。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情を
鑑みてなされたもので、コーン角度が比較的大きい場合
であっても、画質の低下させずに、ボリュームの時間に
関する連続的及び/又は相対的で迅速な変化を解決する
X線CT装置等を提供することを目的としている。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、次のような手段を講じている。
【0019】本発明の第1の視点は、被検体に前記コー
ン形状のX線ビームを曝射するX線曝射手段と、前記コ
ーン形状のX線ビームのうち、前記被検体を透過した少
なくとも一部を複数の検出素子にて検出するX線検出手
段と、前記X線検出手段が検出したX線に基づいて投影
データのセットを収集する手段であって、前記被検体を
中心とした円形軌道に沿ってコーン形状のX線ビームを
前記X線源から前記対象物に曝射して得られる第1の投
影データのセットと、前記円形軌道とは異なる所定の軌
道に沿ってコーン形状のX線ビームを前記X線源から前
記対象物に曝射して得られる第2の投影データのセット
と、を収集する投影データ収集手段と、前記第1の投影
データの一部を抽出する抽出手段と、前記第2の投影デ
ータに所定の重み付けを行う重み付け手段と、前記第1
の投影データのセットと、重み付けされた前記第2の投
影データのセットとからボリュームデータを再構成する
再構成手段とを具備することを特徴とするX線CT装置
である。
【0020】本発明の第2の視点は、対象物を透過した
コーン形状のX線ビームに基づく第1の投影データのセ
ットを、直線軌道に沿って取得する第1のデータ取得手
段と、前記対象物を透過したコーン形状のX線ビームに
基づく第2の投影データのセットを、前記対象物と前記
コーン形状のX線ビームとの間の相対的な回転による円
形軌道に沿って取得する第2のデータ取得手段と、前記
第1の投影データのセットと前記第2の投影データのセ
ットの少なくとも一部とからボリュームデータを再構成
し、前記第1の投影データの少なくとも一部から、少な
くとも一の位置及び前記第2の投影データのセットの少
なくとも一部の範囲におけるスキャノグラムを取得する
データ発生手段とを具備することを特徴とするX線CT
装置である。
【0021】本発明の第3の視点は、被検体を中心とし
た略円形状の第1の軌道に沿って、第1の時刻を中心と
した第1の期間に渡って収集された少なくとも一つのス
キャンデータのサブセットを有する第1のデータのセッ
トを収集するステップと、前記第1の軌道とは異なる第
2の軌道に沿って、第2の期間に渡って収集された第2
のデータのセットを収集するステップと、前記スキャン
データのサブセットと前記第2のデータのセットとを使
用して、前記第1の時刻に存在するデータとしてボリュ
ームデータを再構成するステップとを具備することを特
徴とするボリューム画像化方法である。
【0022】本発明の第4の視点は、被検体を中心とし
た実質的な円形軌道に沿って収集されたデータのセット
であって、第1の時刻を中心とする第1の期間に渡って
収集される少なくとも一つのスキャンデータのサブセッ
トを有する第1のデータのセットを収集し、第2の期間
に渡って第2のデータのセットを収集する手段と、前記
第1のデータセットの前記スキャンデータのサブセット
と前記第2のデータセットとを使用して、前記第1の時
刻において存在するボリュームデータを再構成する手段
とを具備することを特徴とするX線CT装置である。
【0023】本発明の第5の視点は、請求項15乃至請
求項26の何れか一項に記載されたボリューム画像化方
法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録
すること特徴とするコンピュータが読みとり可能な記録
媒体である。
【0024】本発明の第6の視点は、被検体に対して、
コーン形状のX線ビームを曝射するX線源と、前記コー
ン形状のX線ビームのうち、前記被検体を透過した少な
くとも一部を複数の検出素子にて検出するX線検出手段
と、前記被検体の周りのコーン形状のX線ビームの円形
軌道に沿って円形投影データのセットを収集し、前記円
形投影データのセットの収集の前に、前記被検体に関す
るコーン形状のX線ビームの第1の軌道に沿って第1の
投影データのセットを収集し、前記円形投影データのセ
ット及び第1の投影データのセットの収集後に、前記被
検体に対して、前記第1の軌道とは異なるコーン形状の
X線ビームの第2の軌道に沿って第2の投影データのセ
ットを収集する、データ収集手段と、前記円形データの
セットのうち任意の時間範囲における円形投影データの
サブセットを抽出する抽出手段と、前記第1の投影デー
タのセット及び前記第2の投影データのセットに所定の
重み付けを行う重み付け手段と、重み付けされた前記第
1の投影データのセットと、重み付けされた前記第2の
投影データのセットと、抽出された前記円形投影データ
のサブセットと、からボリュームデータを再構成する再
構成手段とを具備することを特徴とするX線CT装置で
ある。
【0025】本発明の第7の視点は、被検体の周りのコ
ーン形状のX線ビームの円形軌道に沿って円形投影デー
タのセットを収集する第1のデータ収集手段と、前記被
検体に関して、前記第1の軌道とは異なるコーン形状の
X線ビームの第2の軌道に沿って第2の投影データのセ
ットを収集する第2のデータ収集手段と、前記円形軌道
投影データのセット及び少なくとも前記第2の投影デー
タびセットのうち、任意の時間範囲における円形投影デ
ータのサブセットを使用して、ボリュームデータを再構
成する再構成手段とを具備することを特徴とするX線C
T装置である。
【0026】なお、コンピュータ読みとり可能な記憶媒
体とは、コンピュータに上記手段を実行させるプログラ
ムを記憶可能な全ての媒体を指し、その形態は、例えば
揮発性媒体、不揮発性媒体(光ディスク、磁気ディス
ク、光磁気ディスク)、伝送媒体(同軸ケーブル、銅
線、光ファイバ)等があり、且つ同様の機能を果たすも
のであれば、これらの媒体に限定する趣旨ではない。ま
た、伝送媒体は、例えば音波、或いは電波の間に生成さ
れ赤外線データ通信を行う光波等を伝播させるものであ
ってもよい。
【0027】また、上記コンピュータ読みとり可能な記
憶媒体の一般的な態様として、ハードディスク、フロッ
ピー(登録商標)ディスク、テープ、光磁気ディスク、
PROM(EPROM、EEPROM、Flash、E
PROM)、DRAM、SRAM、SDRAM等のその
他の磁気媒体、CD−ROM等のコンパクトディスクそ
の他の光媒体、パンチカード、紙テープ等所定の孔パタ
ーンを有するその他の物理的媒体、搬送波等その他のコ
ンピュータが読みとり可能な媒体が挙げられる。
【0028】このような構成によれば、コーン角度が比
較的大きい場合であっても、画質の低下させずに、ボリ
ュームの時間に関する連続的及び/又は相対的で迅速な
変化を解決するX線CT装置等を実現することができ
る。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1及び第2の実
施形態に従って説明する。なお、以下の説明において、
略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同
一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【0030】(第1の実施形態)まず、本実施形態に係
るX線CT装置10の概略構成を、図1を参照しながら
説明する。
【0031】なお、X線CTスキャナ装置には、X線管
球と検出器システムとが1体として被検体の周囲を回転
する回転/回転(ROTATE/ROTATE) タイプ、リング状に多
数の検出素子がアレイされ、X線管球のみが被検体の周
囲を回転する固定/回転(STATIONARY/ROTATE) タイプ、
電子ビームを偏向させることで電子的にX線源の位置を
ターゲット上で移動するタイプ等様々なタイプがあり、
いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここで
は、現在、主流を占めている回転/回転タイプのX線C
T装置を例として説明する。
【0032】図1は、X線CT装置10のブロック構成
図を示している。同図に示すように、X線CT装置10
は、装置本体100とコンピュータシステム801とか
らなる。また、図2は、コンピュータシステム801の
ブロック構成図を示している。以下、各図を参照しなが
ら、それぞれの構成要素を説明する。
【0033】(装置本体)図1に示すように、X線CT
装置10は、X線管球101、回転リング102、二次
元検出器システム103、データ収集回路(DAS)1
04、非接触データ伝送装置105、前処理装置10
6、架台駆動部107、スリップリング108、高電圧
発生装置109、ホストコントローラ110、主記憶装
置111、補助記憶装置112、データ処理装置11
3、再構成装置114、入力装置115、画像処理部1
18、表示装置119、データ/制御バス300、寝台
(図示せず)を有している。また、データ/制御バス3
00を介して、当該装置本体100には外部のコンピュ
ータシステム801が接続されている。
【0034】X線管球101は、X線を発生する真空管
であり、回転リング102に設けられている。当該X線
管球101には、X線の曝射に必要な電力が高電圧発生
装置109からスリップリング108を介して供給され
る。X線管球101は、供給された高電圧により電子を
加速させターゲットに衝突させることで、有効視野領域
FOV内に載置された被検体Pに対してコーン状のX線
を照射する。
【0035】回転リング102には、X線管球101、
検出器システム103、及びデータ収集回路104が設
けられている。回転リング102は、架台駆動部107
により駆動され、X線管球101及び検出器システム1
03とともに1回転あたり1秒以下という高速で被検体
の回りを回転する。
【0036】二次元検出器システム103は、被検体P
を透過したX線を検出する検出器システムであり、X線
管球101に対向する向きで回転リング102に取り付
けられている。二次元検出器システム103には、シン
チレータとフォトダイオードとの組み合わせで構成され
る複数の検出素子が、被検体の体軸方向とそれに直交す
るチャンネル方向とに関して2次元状に配列されてい
る。例えばチャンネル方向に関しては1,000個
(1,000チャンネル)程度の検出素子が配列されて
いる(以下、この1,000個の検出素子が配列された
一の列を「検出素子列」と称する)。
【0037】また、二次元検出器システム103は、よ
り精度の高い撮影を実現するために、後述するアライメ
ント方法によってX線管球101に対する相対的な位置
が調節される。
【0038】データ収集回路(DAS)104は、複数
のDASチップを有し、2次元検出器システム103で
検出されたM×Nの全チャンネルに関する膨大なデータ
(1ビューあたりのM×Nチャンネル分のデータを以下
“投影データ”という)を入力し、増幅処理、A/D変
換処理等の後、一括して光通信を応用した非接触データ
伝送装置105を介して固定側のデータ処理ユニットに
伝送する。
【0039】非接触データ伝送装置105は、収集した
X線透過データを光学的に次段装置に伝送する。当該非
接触データ伝送装置105やデータ収集回路104等に
ついては、2次元検出器システム103において、膨大
且つ高速に発生する2次元投影データを時間遅れなく伝
送するための超高速処理化が図られている。
【0040】すなわち、被検体を透過したX線は、2次
元検出器システム103においてアナログ電気信号のに
変換され、さらにデータ収集回路104でディジタル電
気信号の2次元投影データに変換された後、を介して、
各種補正を行う前処理装置106に送られる。
【0041】前処理装置106は、非接触データ伝送装
置105から2次元投影データを入力し、感度補正やX
線強度補正等の前処理を行う。前処理を受けた2次元投
影データは、直接あるいは主記憶装置111に一旦記憶
された後、データ処理部に送られる。
【0042】架台駆動部107は、診断用開口内に挿入
された被検体の体軸方向に平行な中心軸のまわりに、X
線管球101と二次元検出器システム103とを一体で
回転させる等の駆動制御を行う。この架台駆動部107
は、X線管球101のみを中心軸のまわりに回転させる
ものとしても良い。
【0043】高電圧発生装置109は、X線の曝射に必
要な電力をスリップリング108を介してX線管球10
1に供給する。X線管球101に高電圧を供給する装置
であり、高電圧変圧器、フィラメント加熱変換器、整流
器、高電圧切替器等から成る。この高電圧発生装置10
9によるX線管球101への高電圧供給は、スリップリ
ング108により行われる。
【0044】ホストコントローラ110は、撮影処理、
データ処理、画像処理等の各種処理に関する統括的な制
御を行う。例えば、撮影処理においては、ホストコント
ローラ110は、予め入力されたスライス厚等のスキャ
ン条件を内部メモリに格納し、患者ID等によって自動
的に選択されたスキャン条件(あるいは、マニュアルモ
ードにおいて、入力装置115から直接設定されたスキ
ャン条件)に基づいて、高電圧発生装置109、図示し
ない寝台駆動部、架台駆動部107、及び寝台の体軸方
向への送り量、送り速度、X線管球101及び二次元検
出器システム103の回転速度、回転ピッチ、及びX線
の曝射タイミング等を制御し、被検体の所望の撮影領域
に対して多方向からコーン状のX線ビームを照射してX
線CT画像の撮影処理を行う。
【0045】また、ホストコントローラ110は、スキ
ャン条件に基づいて、二次元検出器システム103のス
イッチ群の各スイッチ切り換え制御を行う。すなわち、
ホストコントローラ110は、二次元検出器システム1
03が有する各検出素子とデータ収集素子との接続状態
を切り換え、各検出素子で検出されたX線透過データを
所定の単位で束ねる。そして、スキャン条件に対応した
複数スライスのX線透過データとして後段のデータ収集
回路104に送り出し、所定の処理を実行する。
【0046】さらに、ホストコントローラ110は、ボ
リュームの連続的な時間変化に関する画像を取得するた
めに、後述するシーケンスに従ってX線管球101、架
台駆動部107、寝台(図示せず)等を所定のタイミン
グにて制御する。
【0047】記憶装置111は、前処理を受けた2次元
投影データ、再構成された二次元画像或いは三次元画
像、後述するシーケンスに従ったスキャンを実行するた
めのプログラム等を記憶する。
【0048】補助記憶装置112は、再構成装置114
により生成された再構成画像データを記憶可能な大容量
の記憶領域を有する装置である。また、補助記憶装置1
12は、後述するシーケンスに従ったスキャンを実行す
るためのプログラムを記憶する。この補助記憶装置11
2の形態は、例えば揮発性媒体、不揮発性媒体(磁性
体、光ディスク、半導体)等があるが、同様の機能を果
たすものであれば、これらの媒体に限定する趣旨ではな
い。
【0049】データ処理装置113は、例えばCPUな
どを有するコンピュータ回路を搭載しており、2次元検
出器システム103により所定の軌道、例えば被検体を
中心とした円形軌道や当該被検体の体軸と平行な直線軌
道等に沿って収集された所定のスライス分の投影データ
を保持する。そして、データ処理装置113は、撮影系
(X線管球及び2次元検出器システム)の回転による多
方向から得られた同一スライスのすべての投影データを
加算する処理や、その加算処理により得られた多方向デ
ータに対して必要に応じて補間処理、補正処理などを施
すようになっている。
【0050】再構成装置114は、データ処理装置11
3によりデータ処理されて得られた投影データを再構成
処理して、所定のスライス分の再構成画像データを生成
する。具体的には、再構成装置114は、二次元画像再
構成、或いはFeldkamp法に代表される3次元画
像再構成アルゴリズムによる再構成を行い、体軸方向を
横切る複数断面毎のX線吸収系数の2次元的分布デー
タ、或いは体軸方向に広い対象領域(ボリューム)内に
おけるX線吸収系数の3次元的分布データ(ボクセルに
よる三次元ボリュームデータの集まりであり、「ボクセ
ルボリュームデータ」と称される。)を再構成する。な
お、当該再構成装置114は、通常の再構成の他に、異
なる軌道に沿って収集された複数の投影データを組み合
わせて再構成を行う。また、再構成装置114は、一枚
の断層像の再構成に必要な多方向の投影データを収集す
るのに要する時間より、短時間で多方向の投影データか
ら断層像を再構成する、所謂リアルタイム再構成を行う
のが好ましい。
【0051】入力装置115は、キーボードや各種スイ
ッチ、マウス等を備え、オペレータを介してスライス厚
やスライス数等の各種スキャン条件を入力可能な装置で
ある。
【0052】画像処理部118は、再構成装置114に
より生成された再構成画像データに対して、ウィンドウ
変換、RGB処理等の表示のための画像処理を行い、表
示装置119に出力する。また、画像処理部118は、
オペレータの指示に基づき、任意断面の断層像、任意方
向からの投影像、3次元表面画像等のいわゆる疑似3次
元画像の生成を行い、表示装置119に出力する。出力
された画像データは、表示装置119においてX線CT
画像として表示される。
【0053】(コンピュータシステム)再構成、断面変
換などのデータ処理及び表示オペレーションは、上記X
線CT装置10内で行われるのが一般的である。しか
し、図2に示すような外部のコンピュータシステム80
1において実行するようにしてもよい。外部のコンピュ
ータシステム801を使用する場合、X線CT装置本体
100から、コンピュータシステム801に送られるデ
ータは、再構成前でも、再構成後でも、データ処理後の
表示直前でも、いずれの状態でも本実施形態の効果を妨
げるものではない。
【0054】図2は、後述する各スキャンを実行するコ
ンピュータシステム801の構成を示している。図2に
おいて、コンピュータシステム801は、バス802、
プロセッサ803、メインメモリ804、ROM(Read
Only Memory)805、ディスクコントローラ806、
ハードディスク807、リムーバブル記憶媒体用ドライ
ブ808、ディスプレイコントローラ809、ディスプ
レイ810、キーボード811、入力装置812を具備
している。
【0055】バス802は、各構成要素間を電気的に接
続し、制御信号、データ等をやりとりするための結線で
ある。なお、当該バスに限らず、同様の機能を有するも
のであれば、他の通信機構によって各構成要素を接続し
てもよい。
【0056】プロセッサ803は、後述する各スキャン
を実行するための情報処理を行い、各構成要素を制御す
る。具体的には、メインメモリ804等に格納された投
影データに対する再構成処理、又は再構成によって得ら
れた三次元画像等に対する表示処理等を行う。当該プロ
セッサ803からの制御信号は、バス802を介して各
装置に送信される。なお、当該プロセッサ803を複数
設けることで、並列的な多重処理を行うことも可能であ
る。
【0057】メインメモリ804は、例えばRAM(Ra
ndom Access Memory)、或いはその他の動的記憶装置
(DRAM、SRAM、SDRAM、フラッシュRAM
等)であり、種々のデータを記憶する。また、メインメ
モリ804は、プロセッサ803の制御によって発生す
る一時的な変数或いは中間的な情報も記憶する。当該メ
インメモリ804では、前処理を受けた2次元投影デー
タ、再構成された二次元画像或いは三次元画像、後述す
る各シーケンスを実現するプログラム等が記憶されてい
る。
【0058】ROM805は、例えばPROM、EPR
OM、EEPROM等のROM805或いは静的記憶装
置である。
【0059】ディスクコントローラ806は、ハードデ
ィスク807に静的な情報或いは命令を記憶する。ハー
ドディスク807或いはリムーバブル記憶媒体は、例え
ば磁気ディスク或いは光ディスクであり、静的な情報或
いは命令を記憶する。また、ハードディスク807或い
はリムーバブル記憶媒体に、例えば後述するスキャンに
よる投影データp、投影データp、種々の重み計数
w(t)、再構成後のボリュームデータ、直線軌道或い
は円軌道によって投影データを取得する処理を実行する
ための指示情報、所定のテーブル、記録、所定構造のデ
ータ等を記憶する構成であってもよい。
【0060】リムーバブル記憶媒体用ドライブ808
は、再構成画像データ又は後述するシーケンスに従った
スキャンを実行するためのプログラムを記憶するリムー
バブルな媒体(例えば、コンパクトディスク、DVD、
FD、テープ、光磁気ディスク、RAMカード等)を使
用するためのドライバである。
【0061】なお、コンピュータシステム801には、
この様なリムーバブル記憶媒体用ドライブ808の他
に、図示していない高密度媒体を使用するための装置を
接続することも可能である。この場合には、例えばSC
SI(Small Computer SystemInterface)バス、エンハ
ンストIDE(Integrated Device Electronics)バ
ス、DMA(ultra-Direct Memory Access)バス等の適
切なデバイスバスの使用が必要である。この様なリムー
バブルな媒体装置或いは固定された高密度媒体装置は、
例えば後述するスキャンに使用される投影データp
投影データp、種々の重み計数w(t)、再構成後の
ボリュームデータ、直線軌道或いは円軌道によって投影
データを取得する処理を実行するための指示情報等を記
憶することも可能である。
【0062】ディスプレイコントローラ809は、ディ
スプレイ810に関する制御を行う。
【0063】ディスプレイ810は、例えばCRT(Ca
thode Ray Tube)等の表示手段であり、ユーザに対して
所定の情報、特に収集されたX線CT画像を表示する。
このディスプレイ810は通常ディスプレイコントロー
ラ809によって制御されるが、例えばディスプレイカ
ード或いはグラフィックカードによって制御されること
もある。
【0064】キーボード811及び入力装置812は、
プロセッサ803に対して情報及び命令を伝えるための
入力手段である。入力装置812は、ディスプレイ81
0に表示されたカーソルをコントロールするためのもの
であり、例えばマウス、トラックボール、カーソルキー
である。
【0065】通信I/F813は、バス802に接続さ
れており、例えばX線源及び/又はX線検出器の制御部
に接続された通信ネットワーク816と連結している。
この通信I/F813は、例えばパケット化交換による
LANにつなげるためのネットワークインタフェースカ
ードであってもよい。また、通信I/F813は、AD
SL(Asymmetrical Digital Subscriber Line)カー
ド、IDSN(Integrated Services Digital Networ
k)カード、電話回線の対応型へのデータ通信接続を提
供するモデムであってもよく、また、無線リンクも可能
である。どのような形態であっても、通信I/F813
は、種々の型の情報を表すデジタルデータストリームを
搬送する電気信号若しくは電磁気信号又は光学的信号を
送受信する。
【0066】通信ネットワーク816は、主に他の装置
に対して、一又はそれ以上のネットワークを介してデー
タ通信を提供する。例えば、通信ネットワーク816
は、ローカルネットワーク815を介して、或いは、通
信ネットワーク816を介して通信サービスを提供する
サービスプロバイダによって管理される機器を介して、
他のコンピュータ(図示せず)への接続を供給する。
【0067】通信ネットワーク816及びローカルネッ
トワーク815は、例えばX線源及び/又はX線検出器
の制御部からデジタルデータストリームを搬送する電気
的、電磁気的、或いは光学的信号をなるべく使用するこ
とが好ましい。種々のネットワークを介した信号、或い
はネットワークリンク814上及び通信インタフェース
813を通過する信号は、コンピュータシステム801
から、或いはコンピュータシステム801に、デジタル
データを搬送する。これらの信号は、情報を運ぶ搬送波
としての形態をもつ。コンピュータシステム801は、
ネットワーク、ネットワークリンク814、通信I/F
813を介して、通知を伝送し、プログラムコードを含
むデータを受信する。
【0068】なお、コンピュータシステム801は、図
示していないが、例えばASICs(Application Spec
ific Integrated Circuits)等の特定目的の論理回路、
例えばGAL(Generic Array of Logic)等の配列可能
な論理回路、再プログラム化可能なFPGAs(Field
Programmable Gate Arrays)を有している。なお、再プ
ログラム化可能なFPGAsは、円軌道或いは/及び直
線軌道に沿って取得される投影データ処理法を実行する
ために使用される。
【0069】また、コンピュータシステム801は、コ
ンパクトディスクリーダ、コンパクトディスクリード/
ライトユニット、或いはコンパクトディスクジュークボ
ックス等を有する構成であってもよい。これらの各装置
は、バス802或いは他のバスに接続される。
【0070】さらに、本コンピュータシステム801
は、ソフトウェアによって各要素を制御しているが、結
線論理回路による制御、或いは線論理回路とソフトウェ
アとを組み合わせて制御する構成であってもよい。
【0071】次に、本実施形態に係るX線CT装置1
0、又は当該装置10とコンピュータシステム801と
からなるX線診断システムによって実現される、ボリュ
ームイメージング方法について、幾つかの実施例を挙げ
て説明する。この方法は、直線軌道に沿ったスキャンよ
って取得された第1の投影データPと、円形軌道に沿
ったスキャンにより時間的に連続して収集された投影デ
ータPCCから切り出された連続する任意のデータ(以
下、第2の投影データPと称する)とを組み合わせ
て、被検体の連続的な断層像の観察を可能にするもので
ある。
【0072】なお、第2の投影データPと組み合わせ
るのは、必ずしも直線軌道に沿ったスキャンよって取得
された第1の投影データPである必要はない。例え
ば、被検体を中心とした螺旋軌道に沿ったスキャンによ
り取得された第3の投影データPと第2の投影データ
とを組み合わせても、被検体の連続的な断層像の観
察を実現することができる。以下簡単化のため、第1の
投影データPを使用する場合を例として説明する。
【0073】図3(a)、(b)、(c)及び図4は、
本実施形態に係るX線CT装置10及び診断システムが
実現する、ボリュームイメージング方法の一例を説明す
る為の図である。具体的には、図3(a)、(b)、
(c)は、最初に第1の投影データPの収集を行い、
続いて円形軌道に沿ったスキャンにより時間的に連続し
て収集された投影データを収集するシーケンスに従った
場合の、被検体(円柱)に対するX線源S(黒点)の軌
道を模式的に示したものである。Z方向は被検体の体軸
方向を意味する。図4は、当該シーケンスに従った場合
の、時間に対するX線源SのZ軸方向の位置を示したグ
ラフを示している。
【0074】図3(a)に示すように、まずZ軸に沿っ
てX線源を移動させ、直線軌道スキャンを実行して第1
の投影データPを収集する(図4期間t0)。
【0075】続いて、図3(b)に示すように撮影系を
連続円軌道スキャンの対象位置まで移動させ、図3
(c)に示すように円軌道スキャンを連続的に行い、時
間的に連続した投影データPCCを取得する(図4水平
矢印部)。
【0076】こうして収集された第1の投影データP
と投影データPCCの一部とから、任意の時間における
ボリュームVの再構成が実行される。例えば、図4にお
いて時刻t1を中心とした期間に収集された投影データ
CCの一部である第2の投影データPt=t1
第1の投影データPとから、時刻t1におけるボリュ
ームデータが再構成される。また、図4において時刻t
2を中心とした期間に収集された投影データPCCの一
部である第2の投影データPt=t2と第1の投影
データPとを組み合わせれば、時刻t2におけるボリ
ュームデータを再構成される。すなわち、直線軌道に沿
って収集された時刻t0の第1の投影データP
t=t0と、任意の時刻tnを中心とした第2の投影デ
ータP =tnとから、当該時刻tnにおけるボリ
ュームデータを再構成することができる。
【0077】なお、こうして得られるP及びPから
の任意の時刻tでのボリュームデータVの再構成は、例
えばH.. Kudo and Saito, “Derivation and implement
ation of a cone-beam projections” IEICE(D-II) J74
-D-II, 1108-1114 (1991)、又はH.. Kudo and Saito,
“An extended completeness condition for exact con
e-beam reconstruction algorithm for nonplanar orbi
ts”, Conf. Rec, 1994、或いはM. Defrise and R. Cla
ck, “A cone-beam reconstruction algorithmusing sh
ift-variant filtering and cone-beam backprojectio
n”, IEEE Trans. Med. Imag., MI-13, pp. 186-195, 1
994等に開示されている手法が適用できる。これらに開
示される再構成手法は、次の式(3)によって一般的に
表現することができる。
【0078】 V|=F(p)+w(t)F(pt=t0) (3) ここで、F(・)は円軌道に沿って得られる投影デー
タの処理を、F(・)は直線軌道に沿って得られる投
影データの処理を、pは円軌道に沿って得られる
時刻tにおける投影データを、pは直線軌道に沿
って得られる時刻tにおける投影データを、w(t)は
時刻tにおける重み係数を、V|は時刻tにおいて存
在する再構成ボリュームを、それぞれ示している。
【0079】時刻t0における投影データを、p
t=T0の上記重み係数w(t)は、多くの場合1とす
る。しかしながら、本発明はこれに限定する趣旨ではな
く、当該重み係数w(t)は1以下の値にて調節、例え
ば直線軌道に沿ったスキャンと円形軌道に沿ったスキャ
ンとの間の時間において、被検体の移動が原因で発生す
る過度の補正を避けるために、所定の値にて調節するこ
とができる。
【0080】なお、第1の投影データpの替わりに、
例えば第3の投影データpが使用できることは既に述
べた通りである。この場合の再構成手法は、一般的に次
のように表記することができる。
【0081】V|=F(p)+w(t)F
(pt=t0) ここで、F(・)は螺旋軌道に沿って得られる投影デ
ータを示す。
【0082】上記図3(a)、(b)、(c)及び図4
に示した例は、連続した円形軌道によるスキャンの前
に、直線軌道によるスキャンを実行するものである。こ
の例において、図4に示したスキャンのZ軸方向の軌跡
は、運動学的に同一にはならない。すなわち、撮影装置
(例えば、寝台又は架台)は、直線軌道によるスキャン
と円形軌道によるスキャンとの切り替えにおいて加速さ
れ減速される。しかし、撮影装置は急激な動きだし又は
停止は不可能であるから、スキャンにおける移行は湾曲
することになる。この湾曲は、図4において曲線として
図示されている。実験的データは、図4の点線の経路に
沿って収集されることになるが、このデータは、太線の
矢印にて示した経路に沿って収集するように実行され収
集されたものである。
【0083】一方、連続する円形軌道に沿ったスキャン
の場合には、精度向上の観点から、X線管等が等速回転
になるまでX線は照射されないことが好ましい。
【0084】次に、本実施形態に係るX線CT装置10
及び診断システムが実現する、ボリュームイメージング
方法の他の例を示す。図5(a)、(b)、(c)及び
図6は、本実施形態に係るX線CT装置10及び診断シ
ステムが実現する、ボリュームイメージング方法の他の
例を説明する為の図である。すなわち、当該他の例は、
まず所定の位置にて円形軌道に沿ったスキャンにより時
間的に連続して収集された投影データPCCを収集し、
続いて第1の投影データPの収集するシーケンスに従
うものである。
【0085】また、図7(a)、(b)、(c)及び図
8は、本実施形態に係るX線CT装置10及び診断シス
テムが実現する、ボリュームイメージング方法の他の例
を説明する為の図である。当該他の例では、最初に期間
t01にて第1の投影データPの一部を収集し、続い
て円形軌道に沿ったスキャンにより時間的に連続して収
集された投影データを収集し、最後に期間t02にて第
1の投影データPの残りの部分を収集する。すなわ
ち、直線軌道に沿ったスキャンを二回に分割して行うも
のである。
【0086】これらの例によっても、直線軌道に沿って
収集された時刻t0の第1の投影データPt=t0
と、任意の時刻tnを中心とした第2の投影データP
=tnとから、当該時刻tnにおけるボリュームデ
ータを再構成することができる。
【0087】なお、例えば図6に示したスキャンの軌跡
は運動的に同一となる。また、図7の例では、直線軌道
によるスキャンは、連続した円形軌道によるスキャンに
中断されている。全てのスキャンは運動的に同一或いは
非同一となり得るが、以下簡便のために、図4に示す例
を除いた全てのスキャンを運動的に同一に示してある。
また、図3乃至図8に示したあらゆるスキャン順序及び
/又は加速/減速プロファイル、及びこれらのさらなる
任意の組み合わせを、使用する構成てあってもよい。
【0088】上記投影データPCCから切り取られる第
2の投影データPは、完全な円の軌道(すなわち、一
回転)或いはその他の範囲にある投影データを使用する
ことができる。例えば、一回転或いはそれ以上の回転に
沿って得られた投影データを使用できる。この状況で、
次の式(4)又は(5)に示すように、軌道の重複する
部分に沿った投影データを重み付けし足し会わせる場合
には、フェルドカンプ再構成を使用することが可能であ
る(C. Crawford and K. F. King, “Computed tomogra
phy scanning with simultaneous patient translatio
n”, Med. Phy. 17, pp. 967-982, 1990 参照)。
【0089】
【数1】
【0090】また、他の例として、上記回転軌道の一回
転以下の部分(部分軌道)に沿って得られた投影データ
を使用することも可能である。この場合の一例として、
半回転(180度)+ファン角度に対応する投影データ
を、所定の重み付けされた投影データと共にを使用する
場合が挙げられる(上記C. Crawford and K. F. King、
若しくはD. L. Parker, “Optimal short scan convent
ion reconstruction for fan-beam CT”, Med. Phys 9,
pp. 254-257, 1982 又はM. D. Silver, “A method fo
r including redundant data in computed tomograph
y”, Med. Phys.27, pp. 773-774, 2000参照)。
【0091】なお、本実施形態及び後述する実施形態に
係るX線診断システム、或いはその一部(例えば、コス
トやパフォーマンスの観点から、各処理を分配する場合
等)は、コンピュータが読みとり可能な記憶媒体に記憶
されたソフトウェアに従ってコンピュータシステム80
1上に展開することも可能である。このとき、記憶媒体
に記憶されたソフトウェアは、デバイスドライバ、オペ
レーティングシステム、開発ツール、アプリケーション
ソフトウェア等も具備することが好ましい。また、当該
ソフトウェアを構成するプログラムは、インタプリタさ
れ或いは実行可能に符号化され、例えばスクリプト、イ
ンタプリタ、DLL(Dynamic Link Library)、Jav
a分類、完全実行可能なプログラム等を有する。
【0092】(第2の実施形態)次に、画質の低下させ
ずに、ボリュームの時間に関する連続的及び/又は相対
的で迅速な変化を解決することを目的とした、第2の実
施形態に係るボリュームイメージング方法について説明
する。本実施形態に係る方法では、直線軌道に沿ったス
キャンが初めに実行され、次いで連続した円形軌道スキ
ャンが実行される。すなわち、上記目的を達成するため
には、連続した円形軌道スキャンを際限なく継続する必
要はなく、むしろ時間差のある幾つかの部分的及び/或
いは完全な円形軌道をスキャンから切り取り可能である
ことが望ましい。すなわち、本方法では、しばらく連続
した円形軌道スキャンが実行された場合には、交互に直
線軌道に沿ったスキャンを実行する。この場合、例えば
直線軌道に沿った二つのスキャンから得られた投影デー
タPの重み付けされた平均を、円形軌道による投影デ
ータPと組み合わせてるデータとして使用することが
できる。これは、次の式(6)、(7)によって表現さ
れる。
【0093】
【数2】
【0094】また、式(6)、(7)にて表現される本
方法に従った場合の、被検体(円柱)に対するX線源S
(黒点)の軌道は、図9(a)〜(e)のように図示で
きる。
【0095】なお、上記式の各表記は、既に説明した通
りである。また、投影データpの替わりに、例えば投
影データpが使用できることも既述の通りである。
【0096】式(6)、(7)において、時刻t0での
直線軌道に沿ったスキャンによる投影データPの第1
のセットに対して与えられる実質的な重みは、時刻tm
での直線軌道に沿ったスキャンによる投影データP
第2のセットに対する重み係数w(t)を1から引いた
ものに等しい。これは、必ずしも必要な状況ではない。
すなわち、投影データPの第1のセットに対して与え
られる実質的な重みは、任意に調整することが可能であ
る。この調整により、例えば、患者や対象物等の被検体
が動いた場合に、投影データPの第1のセットに対す
る過度の重み付けを抑えることができる。これは、次の
式(6´)によって表現できる。
【0097】 V|=F(p)+w(t)F(pt=t0)+w(t) F(pt=tm) ただし、0≦w(t)+w(t)≦1 (6´) また、式(7)における重み係数w(t)も、単なる投
影データの二点の線型補間である必要はない。例えば、
立方スプライン等の高次補間や、多項式フィッティング
等の近似によっても、同様の効果を得ることができる。
この重み係数w(t)の例示的にグラフに表すと、図1
0(a)、(b)、(c)のようである。図10
(a)、(b)、(c)に示すように、w(t)は広
義の単調減少関数であり、w(t)は広義の単調増加
関数となっている。なお、広義の単調増加関数とは、x
<x1とした場合に、関数y=f(x)において常にf
(x)≦f(x1)が成り立つ関数であり、広義の単調
減少関数とは、x<x1とした場合に、関数y=f
(x)において常にf(x)≧f(x1)が成り立つ関
数である。
【0098】さらに、直線軌道に沿った幾つかのスキャ
ンは、各時刻tにおけるボリュームを決定するために、
類似するいくらかの重み係数により、重み付けされても
よい。すなわち、図11(a)、(b)に示すように、
重み係数w(t)は、直線軌道に沿った複数のスキャン
(例えば、L1に沿ったスキャンとL2に沿ったスキャ
ン)を考慮して、例えば箱形平均或いはその他の重み付
けスキームを考慮して選択してもよい。これらの場合に
は、式(6)及び(6´)は、例えば直線軌道によるス
キャン或いは螺旋軌道によるスキャンから得られた投影
データによる第3(或いはそれ以上の)のセットに対し
て、0の重み付けを与える特別の例として表現される。
【0099】さらに、スキャンの終了において、時刻t
mで得られた投影データPによる第2のセットに対す
る重み係数w(t)も0とし、時刻t0で得られた投影
データPによる第1のセットに対する重み係数w
(t)も0とすることで、式(3)が示す設定とするこ
とができる。
【0100】図11(a)、(b)に示す継続した直線
軌道によるスキャンは、事前の直線軌道によるスキャン
の完了の後、或いは必要に応じてトリガされた後、設定
された時間間隔を開始する構成であってもよい。例え
ば、連続する円形軌道のスキャンによる投影データを、
回転毎に一度、直線軌道によるスキャンが実行されるの
と同一の投影角度から収集する。この投影データP
うちの特定のサブセットと、同一位置から得られる投影
データPのサブセットとを比較することで、被検体或
いは対象物の時間を超える移動が計測され、新たな直線
軌道によるスキャンの必要性が判別される。
【0101】図12は、直線軌道によるスキャンと円形
軌道によるスキャンとを交互に複数回実行するシーケン
スの例である。この場合においても、所定の円形軌道の
スキャンによる投影データと、これの前後に実行された
二つの直線軌道のスキャンによる重み付けされた投影デ
ータ投影データとから、ボリュームデータの再構成が行
われる。また、図12に示すように、最後が円形軌道の
スキャンにて当該シーケンスが終了する場合には、当該
最後の円形軌道のスキャンによる投影データとその直前
の直線軌道のスキャンによる投影データとから、第1の
実施形態にて説明した方法によって連続的な時間変化す
るボリュームデータを再構成することができる。また、
さらに時間的に古い直線軌道のスキャンによる投影デー
タを使用して、推定(例えば、外挿や曲線フィッティン
グ)を行う構成であってもよい。
【0102】以上、本発明を実施形態に基づき説明した
が、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各
種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら
変形例及び修正例についても本発明の範囲に属するもの
と了解される。例えば以下に示す(1)、(2)のよう
に、その要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。
【0103】(1)上記コンピュータ読みとり可能な媒
体の形態は、上記各実施形態に係る方法をプロセッサ8
03等に実行させるための一或いはそれ以上の指示から
なる、単一又は複数のシーケンスを実行する種々のもの
を含む。例えば、次の様な搬送波によって所定の信号を
コンピュータシステム801等に読みとらせ、上記方法
を実現する構成であってもよい。
【0104】すなわち、まず、上記各実施形態に係る方
法を実行させるための指示は、遠隔のコンピュータの磁
気ディスク等において実行される。この遠隔のコンピュ
ータは、遠隔的に上記実記形態に係る方法の全部或いは
一部を実行するための指示を、ダイナミックメモリにロ
ードし、モデムを使用して通信回線を介して送信するこ
とが可能である。コンピュータシステム801のモデム
は、通信回線上のデータ(上記指示のためのデータ)を
受信し、赤外線トランスミッタを使用してデータを赤外
線信号に変換する。バス802に接続された赤外線検出
器(図示せず)は、この赤外線信号によって搬送される
データを受信して、バス802に配置する。バス802
は、メインハードディスクメモリ807に当該データを
搬送し、プロセッサ803は、メモリ807からデータ
を検索して上記方法を実現させるための指示が実行され
る。
【0105】なお、メインハードディスクメモリ807
に受け入れられた指示は、プロセッサ803によって実
行される前或いは後に、リムーバブルな媒体記憶装置8
08に光学的に格納される構成であってもよい。
【0106】(2)コーンビームCT、マルチスライス
CT(二次元検出器を有するもの)においては、スキャ
ノグラムは、例えば米国特許番号4,649,555に
開示されているように、直線軌道に沿った二次元検出器
の中心列によって取得されるデータから生成することが
できる。本実施形態に係る装置等は、円形軌道に沿って
収集されたデータを補うために、直線軌道に沿ったデー
タを収集するから、当該装置は、スキャノグラムの生成
に使用することも可能である。
【0107】また、各実施形態は可能な限り適宜組み合
わせて実施してもよく、その場合組合わせた効果が得ら
れる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含
まれており、開示される複数の構成要件における適宜な
組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実
施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削
除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた
課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果
の少なくとも1つが得られる場合には、この構成要件が
削除された構成が発明として抽出され得る。
【0108】
【発明の効果】以上本発明によれば、コーン角度が比較
的大きい場合であっても、画質の低下させずに、ボリュ
ームの時間に関する連続的及び/又は相対的で迅速な変
化を解決するX線CT装置等を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、X線CT装置10のブロック構成図を
示している。
【図2】図2は、後述する各スキャンを実行するコンピ
ュータシステム801の構成を示している。
【図3】図3(a)、(b)、(c)は、本実施例に係
るスキャンシーケンスの第1例を説明するための図であ
る。
【図4】図4は、本実施例に係るスキャンシーケンスの
第1例を説明するための図である。
【図5】図5(a)、(b)、(c)は、本実施形態に
係るX線CT装置10及び診断システムが実現する、ボ
リュームイメージング方法の他の例を説明する為の図で
ある。
【図6】図6は、本実施形態に係るX線CT装置10及
び診断システムが実現する、ボリュームイメージング方
法の他の例を説明する為の図である。
【図7】図7(a)、(b)、(c)は、本実施形態に
係るX線CT装置10及び診断システムが実現する、ボ
リュームイメージング方法の他の例を説明する為の図で
ある。
【図8】図8は、本実施形態に係るX線CT装置10及
び診断システムが実現する、ボリュームイメージング方
法の他の例を説明する為の図である。
【図9】図9(a)〜(e)は、式(6)、(7)にて
表現される本方法に従った場合の、被検体(円柱)に対
するX線源S(黒点)の軌道を模式的に示した図であ
る。
【図10】図10(a)、(b)、(c)は、式(7)
の係数w(t)の例を示すグラフである。
【図11】図11(a)、(b)は、直線軌道によるス
キャンと円形軌道によるスキャンとを交互に実行するシ
ーケンスの例である。
【図12】図12は、直線軌道によるスキャンと円形軌
道によるスキャンとを交互に複数回実行するシーケンス
の一例である。
【図13】図13は、従来のボリュームイメージング技
術を説明するための図である。
【図14】図14は、従来のボリュームイメージング技
術を説明するための図である。
【図15】図15は、従来のボリュームイメージング技
術を説明するための図である。
【図16】図16は、従来のボリュームイメージング技
術を説明するための図である。
【図17】図17は、従来のボリュームイメージング技
術を説明するための図である。
【図18】図18は、従来のボリュームイメージング技
術を説明するための図である。
【符号の説明】
101…X線管球 102…回転リング 103…二次元検出器システム 104…データ収集回路 105…非接触データ伝送装置 106…前処理装置 107…架台駆動部 108…スリップリング 109…高電圧発生装置 110…ホストコントローラ 111…主記憶装置 112…補助記憶装置 113…データ処理装置 114…再構成装置 115…入力装置 118…画像処理部 119…表示装置 300…制御バス 801…コンピュータシステム 802…バス 803…プロセッサ 804…メインメモリ 805…ROM 806…ディスクコントローラ 807…メインハードディスクメモリ 808…媒体記憶装置 809…ディスプレイコントローラ 810…ディスプレイ 811…キーボード 812…入力装置 813…通信インタフェース 814…ネットワークリンク 815…ローカルネットワーク 816…通信ネットワーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齋藤 泰男 栃木県大田原市下石上字東山1385番の1 株式会社東芝那須工場内 Fターム(参考) 4C093 AA22 BA01 BA03 BA10 BA17 CA13 EA02 EB17 EC42 FE13 FE14 FE22

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検体にコーン形状のX線ビームを曝射す
    るX線曝射手段と、 前記コーン形状のX線ビームのうち、前記被検体を透過
    した少なくとも一部を複数の検出素子にて検出するX線
    検出手段と、 前記X線検出手段が検出したX線に基づいて投影データ
    のセットを収集する手段であって、前記被検体を中心と
    した円形軌道に沿ってコーン形状のX線ビームを前記X
    線曝射手段から前記対象物に曝射して得られる第1の投
    影データのセットと、前記円形軌道とは異なる所定の軌
    道に沿ってコーン形状のX線ビームを前記X線曝射手段
    から前記対象物に曝射して得られる第2の投影データの
    セットと、を収集する投影データ収集手段と、 前記第1の投影データの一部を抽出する抽出手段と、 前記第2の投影データに所定の重み付けを行う重み付け
    手段と、 前記第1の投影データのセットと、重み付けされた前記
    第2の投影データのセットとからボリュームデータを再
    構成する再構成手段と、 を具備することを特徴とするX線CT装置。
  2. 【請求項2】前記所定の軌道は、螺旋軌道又は直線軌道
    の少なくとも一方の軌道を含むことを特徴とする請求項
    1記載のX線CT装置。
  3. 【請求項3】前記再構成手段は、前記第2の投影データ
    のセットを使用して前記第1の投影データから再構成さ
    れた近似ボリュームデータを補正することを特徴とする
    請求項1記載のX線CT装置。
  4. 【請求項4】前記再構成手段は、前記近似ボリュームデ
    ータに、前記第2の投影データのセットを加算すること
    を特徴とする請求項3記載のX線CT装置。
  5. 【請求項5】所定の表示形式にて前記ボリュームデータ
    を表示する表示手段と、 前記再構成手段が前記ボリュームデータを再構成した
    後、所定の遅延にて前記ボリュームデータを表示するよ
    うに、前記再構成手段及び前記表示手段を制御する制御
    手段と、 をさらに具備することを特徴とする請求項1記載のX線
    CT装置。
  6. 【請求項6】前記投影データ収集手段は、前記第2の投
    影データのセットを収集した後に、前記第1の投影デー
    タのセットを収集することを特徴とする請求項1記載の
    X線CT装置。
  7. 【請求項7】前記投影データ収集手段は、前記第1の投
    影データのセットを収集した後に、前記第2の投影デー
    タのセットを収集することを特徴とする請求項1記載の
    X線CT装置。
  8. 【請求項8】前記所定の軌道は、複数の平行移動を含む
    軌道であることを特徴とする請求項1記載のX線CT装
    置。
  9. 【請求項9】前記複数の平行移動のうちの第1の平行移
    動は、前記第1の投影データのセットの収集よりも優先
    して実行され、 前記複数の平行移動のうちの第2の平行移動は、前記第
    1の投影データのセットの収集後に実行されること、 を特徴とする請求項8記載のX線CT装置。
  10. 【請求項10】前記データ収集手段は、前記X線ビーム
    を前記被検体の周りに一或いはそれ以上回転させること
    で前記第1の投影データのセットを収集することを特徴
    とする請求項1乃至請求項9のうちいずれか一項記載の
    X線CT装置。
  11. 【請求項11】前記再構成手段は、前記第1の投影デー
    タのセットからの重複する投影データを重み付けして、
    前記ボリュームデータを再構成する重み付け手段を有す
    ることを特徴とする請求項1記載のX線CT装置。
  12. 【請求項12】前記再構成手段は、前記第1の投影デー
    タからの重複する投影データであって、180°にファ
    ン角度を加えた角度より大きく360°より小さな角度
    範囲の重複する投影データに重み付けを行う重み付け手
    段を有することを特徴とする請求項1記載のX線CT装
    置。
  13. 【請求項13】投影データ収集手段は、定期的な時間間
    隔にて前記第2の投影データを収集することを特徴とす
    る請求項1記載のX線CT装置。
  14. 【請求項14】対象物を透過したコーン形状のX線ビー
    ムに基づく第1の投影データのセットを、直線軌道に沿
    って取得する第1のデータ取得手段と、 前記対象物を透過したコーン形状のX線ビームに基づく
    第2の投影データのセットを、前記対象物と前記コーン
    形状のX線ビームとの間の相対的な回転による円形軌道
    に沿って取得する第2のデータ取得手段と、 前記第1の投影データのセットと前記第2の投影データ
    のセットの少なくとも一部とからボリュームデータを再
    構成し、前記第1の投影データの少なくとも一部から、
    少なくとも一の位置及び前記第2の投影データのセット
    の少なくとも一部の範囲におけるスキャノグラムを取得
    するデータ発生手段と、 を具備することを特徴とするX線CT装置。
  15. 【請求項15】被検体を中心とした略円形状の第1の軌
    道に沿って、第1の時刻を中心とした第1の期間に渡っ
    て収集された少なくとも一つのスキャンデータのサブセ
    ットを有する第1のデータのセットを収集するステップ
    と、 前記第1の軌道とは異なる第2の軌道に沿って、第2の
    期間に渡って収集された第2のデータのセットを収集す
    るステップと、 前記スキャンデータのサブセットと前記第2のデータの
    セットとを使用して、前記第1の時刻に存在するデータ
    としてボリュームデータを再構成するステップと、 を具備することを特徴とするボリューム画像化方法。
  16. 【請求項16】前記スキャンデータのサブセットは、前
    記対象物についての完全なボリュームデータを再構成し
    得る最小の完全データのセットを有することを特徴とす
    る請求項15記載のボリューム画像化方法。
  17. 【請求項17】前記スキャンデータのサブセットは、前
    記第1の軌道に沿った完全な一回転スキャンによって収
    集された完全回転データのセットを有することを特徴と
    する請求項15又は16記載のボリューム画像化方法。
  18. 【請求項18】前記スキャンデータのサブセットは、前
    記第1の軌道に沿った完全な一回転スキャンによって収
    集された完全回転データのセットと、前記最小の完全デ
    ータのセット以外のデータセットであって、前記第1の
    軌道に沿った完全な一回転スキャンを越えた当該第1の
    軌道の部分的な円弧に沿った回転スキャンによって収集
    された部分回転データのセットと、を有することを特徴
    とする請求項15記載のボリューム画像化方法。
  19. 【請求項19】前記第1のデータのセットから、第2の
    時刻を中心とした第2の期間に渡って収集された第2の
    スキャンデータのサブセットを選択するステップと、 前記第2のデータのセットと前記第2のスキャンデータ
    のサブセットとを使用して、前記第2の時刻に存在する
    データとしてボリュームデータを再構成するステップ
    と、 を具備することを特徴とする請求項15記載のボリュー
    ム画像化方法。
  20. 【請求項20】前記第1のデータのセットから、第3の
    時刻を中心とした第3の期間に渡って収集されたさらな
    るスキャンデータのサブセットを選択すること、及び当
    該サブセットに対して再構成を行うことを繰り返すステ
    ップを具備することを特徴とする請求項19記載のボリ
    ューム画像化方法。
  21. 【請求項21】前記第1のデータのセットを収集するス
    テップは、前記第2データのセットを収集するステップ
    より優先的に実行されることを特徴とする請求項15記
    載のボリューム画像化方法。
  22. 【請求項22】第4の期間に渡って、前記第2の軌道に
    沿って第4のデータのセットを収集するステップと、 前記第4のデータのセットの少なくとも一のポイント
    と、前記第2のデータのセットの少なくとも一のポイン
    トと、に重み付けをすることで、前記第1のデータのセ
    ットの前記スキャンデータのサブセットと共に前記再構
    成するステップにおいて使用される、重み付けされた第
    2のデータのセットのポイントを生成するステップと、 をさらに具備することを特徴とする請求項15記載のボ
    リューム画像化方法。
  23. 【請求項23】前記重み付けによって第2のデータのセ
    ットのポイントを生成するステップは、少なくとも一つ
    の前記第4のデータのセットのポイントと少なくとも一
    つの前記第2のデータのセットのポイントと補間して、
    前記第1のデータのセットの前記スキャンデータのサブ
    セットとともに、前記再構成において使用される補間デ
    ータセットを生成することを特徴とする請求項22記載
    のボリューム画像化方法。
  24. 【請求項24】さらに所定の期間に渡って収集された所
    定のデータセットによって、前記第4のデータのセット
    の収集と前記重み付けとを繰り返すステップをさらに具
    備することを特徴とする請求項22記載のボリューム画
    像化方法。
  25. 【請求項25】前記第2のデータセットの収集は、前記
    第2のデータセット期間に渡って実行される直線軌道に
    沿ったスキャンを含むことを特徴とする請求項15記載
    のボリューム画像化方法。
  26. 【請求項26】前記第2のデータセットの収集は、前記
    第2のデータセット期間に渡って実行される螺旋軌道に
    沿ったスキャンを含むことを特徴とする請求項15記載
    のボリューム画像化方法。
  27. 【請求項27】被検体を中心とした実質的な円形軌道に
    沿って収集されたデータのセットであって、第1の時刻
    を中心とする第1の期間に渡って収集される少なくとも
    一つのスキャンデータのサブセットを有する第1のデー
    タのセットを収集し、第2の期間に渡って第2のデータ
    のセットを収集する手段と、 前記第1のデータセットの前記スキャンデータのサブセ
    ットと前記第2のデータセットとを使用して、前記第1
    の時刻において存在するボリュームデータを再構成する
    手段と、 を具備することを特徴とするX線CT装置。
  28. 【請求項28】前記第1のデータのセットから、第2の
    時刻を中心とした第2の期間に渡って収集された第2の
    スキャンデータのサブセットを選択する選択手段をさら
    に具備し、 前記再構成手段は、前記第2のスキャンデータのサブセ
    ットと前記第2のデータのセットとを使用して、前記第
    2の時刻において存在するボリュームデータを再構成す
    ること、 特徴とする請求項27記載のX線CT装置。
  29. 【請求項29】第3のデータのセットの少なくとも一ポ
    イントと第2のデータのセットの少なくとも一ポイント
    とに重み付けをすることで、前記第1のデータのセット
    の前記スキャンデータのサブセットと共に再構成におい
    て使用される、重み付けされた第2のデータのセットを
    発生する重み付け手段と、 前記第3のデータのセット期間に渡って、前記第2の軌
    道に沿って第3のデータのセットを収集する手段と、 をさらに具備することを特徴とする請求項27記載のX
    線CT装置。
  30. 【請求項30】請求項15乃至請求項26の何れか一項
    に記載されたボリューム画像化方法をコンピュータに実
    行させるためのプログラムを記録すること特徴とするコ
    ンピュータが読みとり可能な記録媒体。
  31. 【請求項31】被検体に対して、コーン形状のX線ビー
    ムを曝射するX線曝射手段と、 前記コーン形状のX線ビームのうち、前記被検体を透過
    した少なくとも一部を複数の検出素子にて検出するX線
    検出手段と、 前記被検体の周りのコーン形状のX線ビームの円形軌道
    に沿って円形投影データのセットを収集し、前記円形投
    影データのセットの収集の前に、前記被検体に関するコ
    ーン形状のX線ビームの第1の軌道に沿って第1の投影
    データのセットを収集し、前記円形投影データのセット
    及び第1の投影データのセットの収集後に、前記被検体
    に対して、前記第1の軌道とは異なるコーン形状のX線
    ビームの第2の軌道に沿って第2の投影データのセット
    を収集する、データ収集手段と、 前記円形データのセットのうち任意の時間範囲における
    円形投影データのサブセットを抽出する抽出手段と、 前記第1の投影データのセット及び前記第2の投影デー
    タのセットに所定の重み付けを行う重み付け手段と、 重み付けされた前記第1の投影データのセットと、重み
    付けされた前記第2の投影データのセットと、抽出され
    た前記円形投影データのサブセットと、からボリューム
    データを再構成する再構成手段と、 を具備することを特徴とするX線CT装置。
  32. 【請求項32】被検体の周りのコーン形状のX線ビーム
    の円形軌道に沿って円形投影データのセットを収集する
    第1のデータ収集手段と、 前記被検体に関して、前記第1の軌道とは異なるコーン
    形状のX線ビームの第2の軌道に沿って第2の投影デー
    タのセットを収集する第2のデータ収集手段と、前記円
    形軌道投影データのセット及び少なくとも前記第2の投
    影データのセットのうち、任意の時間範囲における円形
    投影データのサブセットを使用して、ボリュームデータ
    を再構成する再構成手段と、 を具備することを特徴とするX線CT装置。
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