JP2003190147A - X-ray ct system and image processor - Google Patents

X-ray ct system and image processor

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JP2003190147A
JP2003190147A JP2001398178A JP2001398178A JP2003190147A JP 2003190147 A JP2003190147 A JP 2003190147A JP 2001398178 A JP2001398178 A JP 2001398178A JP 2001398178 A JP2001398178 A JP 2001398178A JP 2003190147 A JP2003190147 A JP 2003190147A
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JP
Japan
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projection data
image
data
ray
mask image
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Application number
JP2001398178A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeharu Oyu
重治 大湯
Yasuhei Kondo
泰平 近藤
Hitoshi Yamagata
仁 山形
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray CT system and an image processor for preparing a subtraction image in which the influence of an artifact caused by a tissual movement is reduced. <P>SOLUTION: The system is provided with a scanner part 1 for detecting projection data related to an examinee, a control part for controlling the scanner part to collect projection data for a mask image and projection data for an image to be subtracted, a data extracting part 8 for extracting specific projection data from the projection data for the mask image on the basis of the focus angle range and the cardiac phase range of the projection data for the image to be subtracted, a reconstruction part 9 for reconstructing image data to be subtracted from the projection data of the image to be subtracted and mask image data from the extracted projection data for the mask image, and a differential arithmetic part 10 for differentiating the mask image data from the image data to be subtracted. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、X線CT(X線コ
ンピュータ断層撮影)による造影剤注入前後のサブトラ
クション画像の撮影方法、特に、心臓のように動く組織
において時間分解能の高いサブトラクション画像を撮影
する方法及びX線CT装置(X線コンピュータ断層撮影
装置)及び画像処理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of capturing a subtraction image before and after injection of a contrast agent by X-ray CT (X-ray computed tomography), and particularly to a subtraction image having high temporal resolution in a tissue moving like a heart. Method, an X-ray CT apparatus (X-ray computed tomography apparatus), and an image processing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】[脳のdynamic study]寝台を固定して
同一スライスの脳のCT画像を1秒1枚程度(ないし3
0秒に1枚)の時間間隔にて連続撮影し、それぞれのC
T画像から造影剤注入前のCT画像を引き算し、撮影し
た断面の造影剤濃度に比例する画像を作成し、その画像
を観察したり、画像中の特定領域の時間−濃度曲線を分
析して低血流領域を同定したり、脳の活動の分布を画像
化することが行われており、脳梗塞の診断などに利用さ
れている。
2. Description of the Related Art [Brain dynamic study] A bed is fixed and one CT image of the brain of the same slice is taken for about 1 second (or 3).
Continuous shooting at a time interval of 1 per 0 seconds)
The CT image before the injection of the contrast agent is subtracted from the T image to create an image proportional to the contrast agent concentration of the taken cross section, and the image is observed or the time-concentration curve of the specific region in the image is analyzed. The low blood flow region is identified and the distribution of brain activity is imaged, and is used for diagnosis of cerebral infarction and the like.

【0003】[心臓のdynamic studyの問題点]低血流
領域(=虚血領域)の有無を判定したり、低血流領域の
位置を同定したりするため、本手法を心臓の心筋に適用
することを考えたとき、心臓は動く組織であるため、1
秒に1枚の画像を撮影するためには、1枚の画像をたと
えば250ms以内で撮影することが必要となる。1回
転0.5秒のCT装置を用いてこの時間分解能を実現す
るためには、ハーフ再構成を用いることが必要である。
[Problems of cardiac dynamic study] The present method is applied to the myocardium of the heart to determine the presence or absence of a low blood flow region (= ischemic region) and to identify the position of the low blood flow region. When thinking about what to do, the heart is a moving tissue, so 1
In order to capture one image per second, it is necessary to capture one image within 250 ms, for example. In order to achieve this time resolution using a CT device with one rotation of 0.5 seconds, it is necessary to use half reconstruction.

【0004】ところが、ハーフ再構成では心臓の拍動に
よるアーチファクトを除去する有効な手段が無いという
問題がある。つまり、1回転のデータを使った再構成方
法では、回転中の動きによって回転の先頭と末尾のデー
タの整合性が悪くなる問題を補正して、モーションアー
チファクトを低減する手法が存在するが、ハーフ再構成
ではこの手法が使えない。
However, the half reconstruction has a problem that there is no effective means for removing the artifacts due to the pulsation of the heart. That is, in the reconstruction method using the data of one rotation, there is a method of reducing the motion artifact by correcting the problem that the consistency between the data at the beginning and the end of the rotation is deteriorated due to the movement during the rotation. This method cannot be used for reconstruction.

【0005】従って、心筋の造影剤濃度を高精度に撮影
することができず、虚血性心疾患の診断に有用な血流に
関する解析を実質的に実施することができないという問
題があった。
Therefore, there is a problem in that the concentration of the contrast medium in the myocardium cannot be imaged with high accuracy and the analysis of blood flow useful for the diagnosis of ischemic heart disease cannot be substantially performed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、組織
の動きによるアーチファクトの影響が小さいサブトラク
ション画像を作成するX線CT装置及び画像処理装置を
提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an X-ray CT apparatus and an image processing apparatus for producing a subtraction image in which the influence of artifacts due to tissue movement is small.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のX線CT装置
は、被検体に関する投影データを検出するスキャナ部
と、前記スキャナ部を制御して、マスク画像のための投
影データと、被サブトラクション画像のための投影デー
タとを収集する制御部と、前記被サブトラクション画像
のための投影データの焦点角度範囲と心位相範囲とに基
づいて、前記マスク画像のための投影データから特定の
投影データを抽出するデータ抽出部と、前記被サブトラ
クション画像のための投影データから被サブトラクショ
ン画像データを再構成するとともに、前記抽出されたマ
スク画像のための投影データからマスク画像データを再
構成する再構成部と、前記被サブトラクション画像デー
タから前記マスク画像データを差分する差分演算部とを
具備する。本発明のX線CT装置は、被検体に関する投
影データを検出するスキャナ部と、前記投影データをX
線焦点角度を変えながら逆投影する逆投影手段と、前記
逆投影に際して、X線焦点角度に依存して再構成領域を
移動または変形させる再構成領域移動・変形手段と、前
記投影データをすべての焦点角度について逆投影した
後、逆投影された再構成領域の画素値データから擬似投
影データを生成する投影データ生成手段と、前記投影デ
ータと前記擬似投影データとの差異を算出する差異計量
手段と、前記算出された差異を最小化するように前記X
線焦点角度に対する前記再構成領域の移動・変形の依存
性を反復修正する最適化手段と、前記差異が最小化され
たときの前記依存性に従って画像データを生成する手段
とを具備する。本発明の画像処理装置は、マスク画像の
ための投影データと、被サブトラクション画像のための
投影データとを入力する手段と、前記被サブトラクショ
ン画像のための投影データの焦点角度範囲と心位相範囲
とに基づいて、前記マスク画像のための投影データから
特定の投影データを抽出するデータ抽出部と、前記被サ
ブトラクション画像のための投影データから被サブトラ
クション画像データを再構成するとともに、前記抽出さ
れたマスク画像のための投影データからマスク画像デー
タを再構成する再構成部と、前記被サブトラクション画
像データから前記マスク画像データを差分する差分演算
部とを具備する。本発明の画像処理装置は、被検体に関
する投影データをX線焦点角度を変えながら逆投影する
逆投影手段と、前記逆投影に際して、X線焦点角度に依
存して再構成領域を移動または変形させる再構成領域移
動・変形手段と、前記投影データをすべての焦点角度に
ついて逆投影した後、逆投影された再構成領域の画素値
データから擬似投影データを生成する投影データ生成手
段と、前記投影データと前記擬似投影データとの差異を
算出する差異計量手段と、前記算出された差異を最小化
するように前記X線焦点角度に対する前記再構成領域の
移動・変形の依存性を反復修正する最適化手段と、前記
差異が最小化されたときの前記依存性に従って画像デー
タを生成する手段とを具備する。
An X-ray CT apparatus according to the present invention controls a scanner unit for detecting projection data relating to a subject and the scanner unit to control projection data for a mask image and a subtraction image. A projection data for the subtracted image, and a specific projection data from the projection data for the mask image based on a focal angle range and a cardiac phase range of the projection data for the subtracted image. A data extracting unit, and reconstructing subtracted image data from the projection data for the subtracted image, and a reconstruction unit for reconstructing mask image data from the projection data for the extracted mask image, And a difference calculation unit that subtracts the mask image data from the subtracted image data. An X-ray CT apparatus according to the present invention includes a scanner unit that detects projection data relating to a subject, and X-rays the projection data.
Backprojection means for backprojecting while changing the line focus angle, reconstruction area moving / deforming means for moving or deforming the reconstruction area depending on the X-ray focal angle during the backprojection, and all the projection data. Projection data generation means for generating pseudo projection data from pixel value data of the backprojected reconstruction area after back projection with respect to the focal angle, and difference measurement means for calculating a difference between the projection data and the pseudo projection data. , The X to minimize the calculated difference
It comprises an optimization means for iteratively correcting the dependence of the movement / deformation of the reconstruction area on the line focal angle, and means for generating image data according to the dependence when the difference is minimized. The image processing apparatus of the present invention includes means for inputting projection data for a mask image and projection data for a subtracted image, a focal angle range and a cardiac phase range of the projection data for the subtracted image. A data extraction unit for extracting specific projection data from the projection data for the mask image, and reconstructing the subtracted image data from the projection data for the subtracted image, and the extracted mask A reconstruction unit that reconstructs mask image data from projection data for an image and a difference calculation unit that subtracts the mask image data from the subtracted image data. An image processing apparatus according to the present invention includes a backprojecting unit that backprojects projection data relating to a subject while changing an X-ray focal angle, and moves or deforms a reconstruction area depending on the X-ray focal angle during the backprojection. Reconstruction area moving / deforming means, projection data generation means for backprojecting the projection data for all focal angles, and then generating pseudo projection data from pixel value data of the backprojected reconstruction area; and the projection data. Difference measurement means for calculating the difference between the X-ray focal point angle and the pseudo projection data, and optimization for iteratively correcting the dependence of movement / deformation of the reconstruction area on the X-ray focal angle so as to minimize the calculated difference. And means for generating image data according to the dependency when the difference is minimized.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本実施形態は、組織の動きによる
アーチファクトの影響が小さく、時間分解能の高いサブ
トラクション画像を作成するためになされたものであ
り、ひいては動く組織のdynamicCT画像を高精度に撮
影するのに有効であって、心臓のように動きのある組織
においても高精度に血流量の分析を行えるようにし、X
線CTを用いて検出した心筋の低血流領域から虚血性心
疾患などの心疾患を診断する方法を実現して、SPEC
Tや負荷超音波検査など他の方法を用いたの虚血性心疾
患の診断方法に比べて、高精度・安価かつ簡単に心疾患
の診断のための情報を医師に提供できるようにするこの
である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present embodiment is intended to create a subtraction image with high temporal resolution, which is less affected by artifacts due to tissue motion, and in turn, a dynamic CT image of moving tissue is captured with high accuracy. It is effective for blood flow analysis and enables highly accurate analysis of blood flow even in a moving tissue such as the heart.
By realizing a method for diagnosing a heart disease such as ischemic heart disease from a low blood flow region of the myocardium detected using X-ray CT,
Compared with other methods for diagnosing ischemic heart disease using other methods such as T and stress ultrasonography, it is possible to provide doctors with information for diagnosing heart disease with high accuracy, low cost, and ease. is there.

【0009】本実施形態には、次の技術が含まれてい
る。 (1)同じ又は最も近い心位相範囲・焦点角度範囲のマ
スク画像を用いたサブトラクション方法 なお、マスク画像とは、メインスキャンで収集した投影
データから再構成される画像に対比する用語である。つ
まり、メインスキャンの実行期間に前後する期間に実行
されるメインスキャンと同一部位、同一スライスのプレ
又はポストスキャンで収集した投影データから再構成さ
れる画像として定義される。マスク画像の典型的な例と
しては、造影検査において、造影剤が撮影部位に流入し
てから流出するまでの期間に行われるメインスキャンに
対して、造影剤が撮影部位に流入する前又は流出後の期
間に行われるプレ又はポストスキャンで収集される投影
データに基づいて再構成される造影効果が全く反映され
ていない又はその効果が微小な画像があげられる。以下
では、マスク画像として、メインスキャンの前、つまり
造影剤注入前のプレスキャンで収集した投影データから
再構成される画像として説明する。
The following technique is included in this embodiment. (1) Subtraction method using a mask image in the same or closest cardiac phase range / focal angle range The mask image is a term contrasting with an image reconstructed from projection data collected by a main scan. That is, it is defined as an image reconstructed from projection data acquired by pre-scan or post-scan of the same part and the same slice as the main scan executed in the period before and after the main scan execution period. As a typical example of the mask image, in contrast examination, before or after the contrast agent flows into the imaging region, with respect to the main scan that is performed during the period from when the contrast agent flows into the imaging region until it flows out. There is an image in which the contrast effect reconstructed based on the projection data collected in the pre- or post-scan performed during the period is not reflected at all or the effect is minute. In the following, a mask image will be described as an image reconstructed from projection data collected in the pre-scan before the main scan, that is, before the contrast agent injection.

【0010】(2)位置ずれモデルを用いた位置ずれ補
正を伴う再構成方法 (3)対向データを用いたモーションアーチファクト補
正を伴う再構成方法 図1には、本実施形態に係るX線CT装置の構成を示し
ている。なお、X線CT装置には、X線管と放射線検出
器とが1体として被検体の周囲を回転する回転/回転
(ROTATE/ROTATE)タイプと、リング状に多数の検出素
子がアレイされ、X線管のみが被検体の周囲を回転する
固定/回転(STATIONARY/ROTATE)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
プとして説明する。また、入射X線を電荷に変換するメ
カニズムは、シンチレータ等の蛍光体でX線を光に変換
し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電
荷に変換する間接変換形と、X線による半導体内の電子
正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象
を利用した直接変換形とが主流である。X線検出素子と
しては、それらのいずれの方式を採用してもよいが、こ
こでは、前者の間接変換形として説明する。また、近年
では、X線管とX線検出器との複数のペアを回転リング
に搭載したいわゆる多管球型のX線CT装置の製品化が
進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本発明では、
従来からの一管球型のX線CT装置であっても、多管球
型のX線CT装置であってもいずれにも適用可能であ
る。ここでは、一管球型として説明する。
(2) Reconstruction method with misregistration correction using misregistration model (3) Reconstruction method with motion artifact correction using opposed data FIG. 1 shows an X-ray CT apparatus according to this embodiment. Shows the configuration of. In the X-ray CT apparatus, a rotation / rotation (ROTATE / ROTATE) type in which an X-ray tube and a radiation detector are rotated as one body around a subject, and a large number of detection elements are arrayed in a ring shape, There are various types such as a stationary / rotation type in which only the X-ray tube rotates around the subject, and the present invention can be applied to any type. Here, the rotation / rotation type which is currently the mainstream will be described. The mechanism of converting incident X-rays into electric charges includes an indirect conversion type in which X-rays are converted into light by a phosphor such as a scintillator, and the light is further converted into electric charges by a photoelectric conversion element such as a photodiode. The mainstream is the generation of electron-hole pairs in a semiconductor and the movement thereof to an electrode, that is, a direct conversion type utilizing a photoconductivity phenomenon. Any of these methods may be adopted as the X-ray detection element, but here, the former indirect conversion type will be described. Further, in recent years, so-called multi-tube type X-ray CT apparatus in which a plurality of pairs of an X-ray tube and an X-ray detector are mounted on a rotating ring has been commercialized, and development of peripheral technologies thereof has been advanced. In the present invention,
The present invention can be applied to both a conventional one-tube type X-ray CT apparatus and a multi-tube type X-ray CT apparatus. Here, the one-tube type will be described.

【0011】図1に示すように、スキャン本体1は、図
示しないが回転リングを有し、この回転リングにX線管
2とX線検出器3とが対向して配置されている。X線管
2は、図示しない高電圧発生器から周期的に発生される
高電圧パルスを受けて、X線を被検体Pに向けて放射す
る。被検体Pを透過したX線は、X線検出器3で検出さ
れる。X線検出器3の出力は、DAS(data acquisiti
on system) と呼ばれているデータ収集システム4で、
増幅され、ディジタル信号に変換され、各種補正を行う
図示しない前処理部を経由して、投影データ記憶装置5
に、図示しないエンコーダで検出したX線管2の回転角
度(X線焦点角度)に関するデータと共に、送られる。
なお、データ収集システム4の出力を生データと称し、
前処理部で補正を受けた再構成処理の直前段階にあるデ
ータを投影データと称する。
As shown in FIG. 1, the scan main body 1 has a rotating ring (not shown), and the X-ray tube 2 and the X-ray detector 3 are arranged to face the rotating ring. The X-ray tube 2 receives a high-voltage pulse that is periodically generated from a high-voltage generator (not shown) and emits X-rays toward the subject P. The X-rays that have passed through the subject P are detected by the X-ray detector 3. The output of the X-ray detector 3 is the DAS (data acquisiti
data collection system 4 called "on system",
The projection data storage device 5 is amplified, converted into a digital signal, and passed through a pre-processing unit (not shown) that performs various corrections.
Is sent together with data regarding the rotation angle (X-ray focal angle) of the X-ray tube 2 detected by an encoder (not shown).
The output of the data collection system 4 is called raw data,
The data immediately before the reconstruction processing that has been corrected by the preprocessing unit is called projection data.

【0012】被検体Pには心電図電極生体アンプ6が装
着され、被検体Pの心位相(心電図のRピークの時点で
の心位相を0%、次のRピークの時点の心位相を100
%としてその間、時間に関して心位相が直線的に変化す
る)を検出する。心電図電極生体アンプ6でとらえた心
位相信号は、ADコンバータ7でディジタル信号に変換
され、投影データ記憶装置5に送られる。
An electrocardiogram electrode biological amplifier 6 is attached to the subject P, and the cardiac phase of the subject P (the cardiac phase at the time of the R peak of the electrocardiogram is 0% and the cardiac phase at the time of the next R peak is 100%).
%, During which the cardiac phase changes linearly with time). The cardiac phase signal captured by the electrocardiogram electrode biological amplifier 6 is converted into a digital signal by the AD converter 7 and sent to the projection data storage device 5.

【0013】投影データ記憶装置5では、投影データ
は、それを収集したときの焦点角度データと心位相デー
タとが関連付けられて記憶される。
The projection data storage device 5 stores the projection data in association with the focal angle data and the cardiac phase data when the projection data was collected.

【0014】実際の検査では、被検体に造影剤が注入さ
れる。その注入の前段階で、複数の心拍期間にわたって
マスク画像のための投影データ(以下、マスク画像投影
データと称する)の収集(プレスキャン)が行われ、注
入の後段階で、複数の心拍期間にわたって被サブトラク
ション画像のための投影データ(以下、被サブトラクシ
ョン画像投影データと称する)の収集(メインスキャ
ン)が行われ、このように造影剤注入前後で2回スキャ
ンが実行される。
In the actual examination, a contrast medium is injected into the subject. In the pre-injection stage, projection data for the mask image (hereinafter referred to as mask image projection data) is collected (pre-scan) over a plurality of heart beat periods, and in the post-injection stage, over a plurality of heart beat periods. The projection data for the subtracted image (hereinafter referred to as the subtracted image projection data) is collected (main scan), and two scans are performed before and after the injection of the contrast agent.

【0015】被サブトラクション画像再構成にあたって
は、ハーフ再構成に必要な180度+α(αはビュー
角)分の被サブトラクション画像投影データが複数心拍
期間から次々と切り出され、それぞれ再構成が行われ
る。各被サブトラクション画像に対して、それぞれ差分
対象となるマスク画像が個々に再構成されるが、各マス
ク画像の再構成に用いる180度+α分のマスク画像投
影データを、複数心拍期間中のどの範囲から切り出して
くるかが、モーションアーチファクト低減の観点から重
要である。本実施形態では、ある180度+α分の期間
の被サブトラクション画像投影データに対して、焦点角
度範囲と心位相範囲とが後述する特定の距離関数上最も
近いと考えられる180度+α分の期間のマスク画像投
影データを抽出する。この抽出処理を行うのが、心電同
期投影データ抽出部8であり、この処理の詳細について
は後述する。
In the reconstruction of the subtracted image, the subtracted image projection data for 180 degrees + α (α is the view angle) necessary for half reconstruction are cut out one after another from a plurality of heartbeat periods, and are respectively reconstructed. For each subtracted image, the mask image that is the difference target is reconstructed individually. The mask image projection data for 180 degrees + α used for reconstructing each mask image is calculated in which range in a plurality of heartbeat periods. It is important from the viewpoint of reducing motion artifacts whether or not it is cut out from. In the present embodiment, with respect to the subtracted image projection data for a certain 180 ° + α period, the focal angle range and the cardiac phase range for a 180 ° + α period considered to be closest to each other in a specific distance function described later. Extract the mask image projection data. This extraction processing is performed by the ECG-gated projection data extraction unit 8, and details of this processing will be described later.

【0016】再構成部9では、複数心拍期間から次々と
切り出された180度+α分の被サブトラクション画像
投影データに基づいて、被サブトラクション画像データ
を順次再構成するとともに、被サブトラクション画像そ
れぞれに対応するマスク画像データを心電同期投影デー
タ抽出部8で抽出された期間のマスク画像投影データか
ら再構成する。
The reconstructing unit 9 sequentially reconstructs the subtracted image data on the basis of the 180 ° + α worth of subtracted image projection data cut out one after another from the plurality of heartbeat periods, and corresponds to each subtracted image. The mask image data is reconstructed from the mask image projection data of the period extracted by the ECG gated projection data extraction unit 8.

【0017】このように再構成された被サブトラクショ
ン画像データとマスク画像データは、差分演算部10で
互いに対応する画像間で差分される。差分により生成さ
れた一連のサブトラクション画像データは、時間濃度曲
線生成部11に送られ、画素毎又は局所毎に時間濃度曲
線データが生成される。
The subtracted image data and the mask image data thus reconstructed are subtracted by the difference calculation unit 10 between the images corresponding to each other. The series of subtraction image data generated by the difference is sent to the time density curve generation unit 11, and the time density curve data is generated for each pixel or each local.

【0018】図2には、検出器3と心電図電極生体アン
プ6を用いて撮影したCTの投影データと心電図データ
(心位相)との関連を示している。この例では、造影剤
注入前の連続した複数の心拍期間にわたり、マスク画像
投影データが撮影され、この期間に相当する投影データ
が投影データ記憶装置6に記録される。この期間を「マ
スク画像撮影期間」と呼ぶ。さらに、およそ造影剤注入
以降の複数心拍期間の心電図のRピーク付近250ms
幅のデータが撮影され、同様に、その投影データが投影
データ記憶装置6に記録される。この期間を「被サブト
ラクション画像撮影期間」と呼ぶ。
FIG. 2 shows the relationship between CT projection data obtained by using the detector 3 and the electrocardiogram electrode biological amplifier 6 and electrocardiogram data (cardiac phase). In this example, the mask image projection data is photographed over a plurality of continuous heartbeat periods before the injection of the contrast agent, and the projection data corresponding to this period is recorded in the projection data storage device 6. This period is called a “mask image photographing period”. Further, approximately 250 ms near the R peak of the electrocardiogram during multiple heartbeat periods after the injection of the contrast medium.
The width data is photographed, and the projection data is similarly recorded in the projection data storage device 6. This period is called a "subtraction image capturing period".

【0019】次に、心電同期投影データ抽出部8では、
被サブトラクション画像撮影期間中のある一つの心拍に
おける投影データ(「被サブトラクション画像投影デー
タ」と呼ぶ)と、「マスク画像撮影期間」中の投影デー
タからマスク画像再構成用の投影データ(「マスク画像
投影データ」と呼ぶ)を抽出する。ここでは、マスク画
像投影データの抽出方法を工夫することにより動きアー
チファクトを補正するものである。
Next, in the ECG gated projection data extraction unit 8,
Projection data for one heartbeat during the subtraction image capturing period (referred to as "subtraction image projection data") and projection data for the mask image reconstruction ("mask image capturing period") (Referred to as “projection data”). Here, the motion artifact is corrected by devising a method of extracting the mask image projection data.

【0020】その概要は次のような方法である。被サブ
トラクション画像投影データの撮影期間の焦点角度およ
び心拍の周期の中の位相(心位相)の組を求め、それに
最も近い投影データを「マスク画像撮影期間」の投影デ
ータから抽出し、マスク画像投影データとして出力す
る。
The outline is as follows. The set of the focal angle in the imaging period of the subtracted image projection data and the phase (cardiac phase) in the cycle of the heartbeat is obtained, and the projection data closest to it is extracted from the projection data of the "mask image imaging period" to project the mask image. Output as data.

【0021】「マスク画像投影データ」と「被サブトラ
クション画像投影データ」は、再構成部9に送られ、各
々に対応する断層画像データが再構成される。このと
き、マスク画像と被サブトラクション画像のどちらかま
たは双方に対して、心臓の拍動によるアーチファクトを
低減する再構成手法が適用される。
The "mask image projection data" and the "subtraction image projection data" are sent to the reconstruction unit 9 and the tomographic image data corresponding to each is reconstructed. At this time, a reconstruction method for reducing the artifact due to the pulsation of the heart is applied to either or both of the mask image and the subtracted image.

【0022】この再構成手法の概要としては、再構成に
用いるある期間の投影データに対しフィルタ演算などの
公知の前処理が施されたあと、焦点角度を変えながら逆
投影する逆投影手段を備え、そして、逆投影に際して、
焦点角度に依存して再構成領域を移動または変形させる
ための再構成領域移動・変形手段を備え、すべての焦点
角度について逆投影した後、逆投影された再構成領域か
ら擬似投影データを生成する投影データ生成手段を備
え、投影データと擬似投影データの違いの計量値を算出
する差異計量手段を備え、差異計量手段により算出され
た差異が小さくなるように焦点角度と再構成領域の移動
・変形の間の依存性を反復修正する最適化手段を備えて
いるものである。
The outline of this reconstruction method is to include backprojection means for performing backprojection while changing the focal angle after subjecting projection data for a certain period used for reconstruction to known preprocessing such as filter calculation. , And in the back projection,
A reconstruction area moving / deforming means for moving or deforming the reconstruction area depending on the focal angle is provided, and after back-projecting for all focal angles, pseudo projection data is generated from the back-projected reconstruction area. Equipped with projection data generation means, provided with difference measurement means for calculating a metric value of the difference between projection data and pseudo projection data, and moving / deformed the focal angle and reconstruction area so that the difference calculated by the difference measurement means becomes small. It is equipped with an optimizing means for iteratively correcting the dependency between the two.

【0023】また、差異構成手法では、コーンビーム投
影データp(θ,φ)に対して重みw(θ,φ)を乗じ
た値w(θ,φ)p(θ,φ)を逆投影する逆投影手段
を備え、さらに重みwは、w(θ,φ)+w(θ+180
゜−2α,−φ)がほとんど一定値kとし、投影データ
の先頭付近と最後の付近の重みが0または0に近い値で
あり、投影データの中央(−φ−90+α+β≦θ≦−
φ+90+α+β)付近の重みをほとんど一定値kとし
て、すべての期間とおよび投影方向にわたって重みが連
続になるように準備される。θは焦点角度、αはコーン
角、投影直線のφはコーン角中央方向からの角度であ
る。
In the difference construction method, the cone beam projection data p (θ, φ) is multiplied by the weight w (θ, φ) to produce a value w (θ, φ) p (θ, φ) which is back projected. The back projection means is provided, and the weight w is w (θ, φ) + w (θ + 180
(° -2α, -φ) is an almost constant value k, the weights near the beginning and the end of the projection data are 0 or a value close to 0, and the center of the projection data (-φ-90 + α + β≤θ≤-
The weight around φ + 90 + α + β) is set to an almost constant value k, and the weight is prepared so as to be continuous over the entire period and the projection direction. θ is the focal angle, α is the cone angle, and φ of the projected straight line is the angle from the central direction of the cone angle.

【0024】このように再構成された「マスク画像」と
「被サブトラクション画像」は、差分演算部10にて差
分演算され、サブトラクション画像が作成される。
The "mask image" and the "subtraction image" thus reconstructed are subjected to difference calculation in the difference calculation section 10 to create a subtraction image.

【0025】さて、上述した同じ(近い)心位相範囲・
焦点角度範囲のマスク画像を用いたサブトラクション方
法(1)について、詳細に説明する。 (心位相範囲、焦点角度範囲)CT画像を再構成するの
に用いる投影データは、管球2と検出器3を被検体Pの
周囲を回転しながら撮影するので、ビューの撮影時の焦
点角度は時間とともに0度から360度まで直線的に変
化する。この様子を表したのが図3である。
Now, the same (close) cardiac phase range described above
The subtraction method (1) using the mask image in the focal angle range will be described in detail. (Cardiac phase range, focal angle range) The projection data used for reconstructing the CT image is imaged while rotating the tube 2 and the detector 3 around the subject P, and therefore the focal angle at the time of imaging the view. Changes linearly with time from 0 to 360 degrees. This state is shown in FIG.

【0026】時刻tsとteの範囲における管球の角度変
化は、FsからFeであり、この図3の場合、220度か
ら400度(次の回転期での40度)である(図3中、
白抜き枠)。この220度から400度の範囲の投影デ
ータを使って被サブトラクション画像再構成が行われ
る。この範囲の投影データからCT画像を再構成する場
合、ここでは、被サブトラクション画像を再構成するの
に用いた投影データの焦点角度範囲は、220度から4
00度の範囲で、その焦点角度前縁は220度、焦点角
度後縁は400度と表現する。
The change in the angle of the tube in the range between time ts and te is from Fs to Fe, and in the case of FIG. 3, it is 220 to 400 degrees (40 degrees in the next rotation period) (in FIG. 3). ,
(White frame). Subtraction image reconstruction is performed using the projection data in the range of 220 degrees to 400 degrees. When a CT image is reconstructed from projection data in this range, here, the focal angle range of the projection data used to reconstruct the subtracted image is 220 degrees to 4 degrees.
In the range of 00 degrees, the leading edge of the focal angle is 220 degrees and the trailing edge of the focal angle is 400 degrees.

【0027】ここでは、あるビューを撮影した時刻の心
臓の拍動に対する位相として心位相という言葉を用い
る。上述したように、心電図のRピークの時点での心位
相を0%、次のRピークの時点の心位相を100%とし
てその間、時間に関して心位相が直線的に変化する。先
ほどの図3で被サブトラクション画像の再構成に用いた
時刻tsからteの時間範囲の投影データは心位相に置き
換えるとPsからPeに相当する(図3では約50%から
95%)。これを、ここでは投影データの心位相範囲と
呼ぶ。Psは心位相前縁、Peを心位相後縁である。
Here, the term "cardiac phase" is used as the phase with respect to the pulsation of the heart at the time when a certain view is photographed. As described above, the cardiac phase at the time of the R peak of the electrocardiogram is 0% and the cardiac phase at the time of the next R peak is 100%, during which the cardiac phase changes linearly with time. The projection data in the time range from time ts to te used in the reconstruction of the subtracted image in FIG. 3 above corresponds to Ps to Pe when replaced with the cardiac phase (about 50% to 95% in FIG. 3). This is referred to herein as the cardiac phase range of projection data. Ps is the leading edge of the cardiac phase, and Pe is the trailing edge of the cardiac phase.

【0028】(被サブトラクション画像の心位相後縁・
焦点角度後縁)図4の撮影タイミングを用いて複数撮影
した被サブトラクション投影データのうちのある一つ投
影データdjの心位相後縁をPej、焦点角度範囲後縁を
Fejとすると、焦点角度範囲後縁Fejと心位相後縁Pej
は、図5に示す焦点角度−心位相平面図のある1点にプ
ロットされる。投影データ抽出部8では、被サブトラク
ション投影データdjの心位相前縁Psj、焦点角度範囲
後縁Fejから(Fej,Pej)までの範囲の投影データを
抽出する。
(The trailing edge of the cardiac phase of the subtracted image
Focal angle trailing edge) Let Pej be the cardiac phase trailing edge of one projection data dj among the subtraction projection data captured by using the shooting timing of FIG. 4, and let the focal angle range trailing edge be Fej. Trailing edge Fej and cardiac phase Trailing edge Pej
Are plotted at one point in the focal angle-cardiac phase plan view shown in FIG. The projection data extraction unit 8 extracts projection data in the range from the cardiac phase front edge Psj and the focal angle range rear edge Fej to (Fej, Pej) of the subtracted projection data dj.

【0029】(マスク画像投影データの焦点角度−心位
相軌跡)図6は、マスク画像撮影期間中の管球回転角度
αcと心位相Pcからみた軌跡を焦点角度−心位相平面
にプロットしたものである。およそ6心拍分の期間の軌
跡がプロットされ、その間に管球が9回転+50度回転
している。これらプロットされた軌跡をマスク画像投影
データ軌跡と呼ぶ。被サブトラクション投影データ後縁
(Fej,Pej)も同じ平面内の1点にプロットされてい
る。
(Focus Angle of Mask Image Projection Data-Cardiac Phase Trajectory) FIG. 6 is a plot of the trajectory seen from the tube rotation angle αc and the cardiac phase Pc during the mask image photographing period plotted on the focal angle-cardiac phase plane. is there. A locus for a period of about 6 heartbeats is plotted, during which the tube rotates 9 rotations + 50 degrees. These plotted loci are called mask image projection data loci. The trailing edge (Fej, Pej) of the subtracted projection data is also plotted at one point in the same plane.

【0030】(マスク画像投影データの抽出)ここで、
点(Fej,Pej)からマスク画像投影データ軌跡上のあ
る点(Fc,Pc)までの距離lを、例えばl2=k2α
(Fc−Fej)2+k2p(Pc−Pej) 2と定義すると、
lが最小となるマスク画像投影データ軌跡上の1点(F
ec,Pec)が決定される。
(Extraction of Mask Image Projection Data) Here,
A point on the mask image projection data trajectory from the point (Fej, Pej)
The distance l to the point (Fc, Pc)2= K2α
(Fc-Fej)2+ K2p (Pc-Pej) 2Is defined as
One point (F on the mask image projection data locus where l is the minimum
ec, Pec) is determined.

【0031】距離lが最小となるマスク画像投影データ
軌跡上の1点を決定するには、一般の最適化アルゴリズ
ムを用いることも可能であるが、ローカルミニマムが多
数存在するため、常に真の最小値を求めることができる
という保証が無い。常に真の最小値を求めるためには、
次のような手法が有効である。
It is possible to use a general optimization algorithm to determine one point on the mask image projection data locus for which the distance l is the minimum, but since there are many local minimums, the true minimum is always true. There is no guarantee that the value can be obtained. To always find the true minimum,
The following methods are effective.

【0032】マスク画像投影データ軌跡を焦点角度0度
(360度)の線および心位相0%(100%)の線で
接続してサイクリックに考えると、区分的に直線で表せ
る1本の曲線を得ることができる。これら直線は心位相
0%(100%)の線で6本に分割されている。この様
に考えると、上の図のマスク画像投影データ軌跡の焦点
角度の範囲は45[degree]から995[degree]、心
位相は50%から640%となっていて、焦点角度0度
から360度、心位相0〜100%の心位相−焦点角度
平面60枚分の平面の内部に描くことができる。被サブ
トラクション投影データ後縁(Fej,Pej)も60個の
点にプロットすることができ、60個各々の点から6本
の線分に対する最小距離を各々求め、それら360個の
最小距離の最小値を求めることにより、lが最小となる
マスク画像投影データ軌跡上の1点を決定することがで
きる。
When a mask image projection data locus is connected by a line having a focal angle of 0 ° (360 °) and a line having a cardiac phase of 0% (100%) and considered cyclically, one curve that can be expressed as a piecewise straight line Can be obtained. These straight lines are divided into 6 lines with a cardiac phase of 0% (100%). Considering this way, the range of the focal angle of the mask image projection data locus in the above figure is 45 [degree] to 995 [degree], the cardiac phase is 50% to 640%, and the focal angle is 0 ° to 360 °. Degree, the cardiac phase of 0 to 100% of the cardiac phase-focal angle can be drawn inside the plane of 60 planes. The trailing edge (Fej, Pej) of the subtracted projection data can also be plotted at 60 points, and the minimum distances for the six line segments are calculated from each of the 60 points, and the minimum value of those 360 minimum distances is obtained. By determining, it is possible to determine one point on the mask image projection data locus where l is the minimum.

【0033】本方法では360個のすべての組み合わせ
について最小距離を求める必要があるが、1個の組み合
わせの最小距離は代数的に求めることができるため所要
時間は非常に小さく、360回繰り返しても、要する時
間はわずかである。そして、常に正しい最小距離を求め
ることができるという保証があるため、実用的である。
In this method, it is necessary to obtain the minimum distance for all 360 combinations. However, the minimum distance for one combination can be obtained algebraically, so that the required time is very small and even if it is repeated 360 times. , It takes a short time. It is practical because there is a guarantee that the correct minimum distance can always be obtained.

【0034】このように決定した点をマスク画像投影デ
ータ後縁とし、ここから画像再構成に必要な管球回転角
度(たとえば180度(実際には180度+α))だけ
さかのぼった点(Fsc,Psc)をマスク画像投影デー
タ前縁とし、(Fec,Pec)と(Fsc,Psc)の範
囲の投影データとして抽出する。
The point thus determined is set as the trailing edge of the mask image projection data, and the point (Fsc, which is 180 degrees (actually 180 degrees + α)) traced back from this point is traced back from here (for example, 180 degrees (actually 180 degrees + α)). Psc) is used as the leading edge of the mask image projection data, and is extracted as projection data in the range of (Fec, Pec) and (Fsc, Psc).

【0035】(被サブトラクション画像の作成)抽出さ
れたマスク画像投影データと被サブトラクション画像投
影データからそれぞれ画像再構成を行い、サブトラクシ
ョン処理を行い、サブトラクション画像を作成する。ま
た、他の方法として、投影データ上で差分、つまり被サ
ブトラクション投影データからマスク画像投影データを
引き算し、その結果を用いて再構成を行っても良い。こ
の場合、マスク画像投影データと被サブトラクション投
影データの回転角度範囲を同一とする必要がある。これ
は、kp=0とすることに相当する。本方法によれば、
最も処理時間が多くかかる再構成処理が2回から1回に
減るため、サブトラクション画像の作成に要する時間が
節約できるという特徴がある。
(Creation of Subtraction Image) Image reconstruction is performed from the extracted mask image projection data and subtraction image projection data, and subtraction processing is performed to create a subtraction image. As another method, the difference may be subtracted from the projection data, that is, the mask image projection data may be subtracted from the subtraction projection data, and the result may be used for reconstruction. In this case, it is necessary that the mask image projection data and the subtracted projection data have the same rotation angle range. This corresponds to setting kp = 0. According to this method,
Since the reconstruction process that takes the longest processing time is reduced from twice to once, there is a feature that the time required to create a subtraction image can be saved.

【0036】(バリエーション)本実施形態では、被サ
ブトラクション投影データとマスク画像投影データの後
縁どうし間の距離が一番小さいマスク画像投影データを
抽出しているが、前縁どうし、中点どうし、またはある
比率で分割したどうしの距離が一番近いマスク画像投影
データを抽出するように構成しても良い。また、ある比
率で分割した点どうしの距離2乗積分(比率を積分パラ
メータとする)が最小となるマスク画像投影データを抽
出するように構成しても良い。また、本実施形態ではk
α,kpは定数としたが、それぞれ焦点角度範囲、心位
相の非線形関数としても良い。
(Variation) In the present embodiment, the mask image projection data in which the distance between the subtracted projection data and the trailing edges of the mask image projection data is the smallest is extracted. Alternatively, the mask image projection data having the shortest mutual distance divided at a certain ratio may be extracted. Further, the mask image projection data that minimizes the distance-square integration (using the ratio as an integration parameter) between the points divided at a certain ratio may be extracted. Also, in the present embodiment, k
Although α and kp are constants, they may be non-linear functions of the focal angle range and the cardiac phase, respectively.

【0037】また、同焦点角範囲被サブトラクションと
リアルタイム回転速度制御を採用してもよい。被サブト
ラクション画像投影データの撮影中に、心拍数と管球の
回転数から次の心拍での焦点角度範囲前縁/中点/後縁
を予測し、マスク画像投影データの最小距離を求め、こ
の距離が小さくなるように回転数を変化させる。好まし
くは、数心拍先までの焦点角度を予測し、最良の、つま
り最小距離が最も小さくなる投影データ軌跡となるよう
に回転数を制御するのがよい。
Further, parfocal angle subtracted and real-time rotation speed control may be adopted. While capturing the subtracted image projection data, predict the leading edge / midpoint / trailing edge of the focal angle range at the next heartbeat from the heart rate and the rotational speed of the tube to find the minimum distance of the mask image projection data. The rotation speed is changed so that the distance becomes smaller. It is preferable to predict the focal angle up to a few heartbeats ahead and control the rotation speed so that the projection data locus is the best, that is, the minimum distance is the smallest.

【0038】これにより、マスク画像と被サブトラクシ
ョン画像との焦点角度の違いをより小さくすることがで
き、モーションアーチファクトをよりいっそう低減する
ことができる。
As a result, the difference in the focal angle between the mask image and the subtracted image can be further reduced, and the motion artifact can be further reduced.

【0039】さらに、同焦点角範囲サブトラクションと
レジストレーションを採用してもよい。上記処理(1)
において得たマスク画像と被サブトラクション画像を、
任意のレジストレーション技術を用いて位置合わせを行
った後、差分演算処理を行う。マスク画像と被サブトラ
クション画像の間の心位相が多少異なっていても正確な
差分演算画像が得られるという効果がある。
Furthermore, parfocal angle subtraction and registration may be adopted. The above process (1)
The mask image and the subtracted image obtained in
After performing alignment using an arbitrary registration technique, difference calculation processing is performed. Even if the cardiac phase between the mask image and the subtracted image is slightly different, there is an effect that an accurate difference calculation image can be obtained.

【0040】さらに、このようにして得た角心位相の被
サブトラクション画像どうしでもレジストレーション技
術を用いて位置合わせをすることが、造影剤濃度の分析
を高精度に行う上で効果的である。
Further, it is effective to perform the registration of the subtracted images of the cardiac phase obtained by using the registration technique, in order to analyze the concentration of the contrast agent with high accuracy.

【0041】レジストレーション技術としては、画像を
歪めつつ位置合わせをするノンリジッド(non rigid)レ
ジストレーションと呼ばれる方法を適用するのがよい。
As a registration technique, it is preferable to apply a method called non-rigid registration for aligning while distorting an image.

【0042】以上の説明は、被サブトラクション画像と
マスク画像との間で、焦点角度範囲及び心位相範囲が最
も近いものとすることで、それらのずれによるアーチフ
ァクトを低減するものであったが、次に説明する補正法
は、投影データ収集期間内の動きによる画像内のモーシ
ョンアーチファクト低減に関するものである。
In the above explanation, the focus angle range and the cardiac phase range are closest to each other between the subtracted image and the mask image, so that the artifacts due to the deviation between them are reduced. The correction method described in 1) relates to the reduction of motion artifacts in an image due to motion within the projection data acquisition period.

【0043】再構成におけるモデルを用いた画像内での
位置ずれ補正方法(2)について説明する。本法では、
計測されたX線投影データから、画像を再構成する過程
において、1画像再構成のための投影データの撮影期間
中の被写体の動き(等価的に検出系の動き)のモデルを
用いて動きの方向および量を予測し、同時に予測された
動きを基に、再構成領域を変形・移動することで、当該
期間中のモーションアーチファクトが低減された画像を
再構成する手法について説明する。一般的に2次元に配
置された検出器を用いて立体画像を再構成する場合につ
いて説明するが、単一スライスを再構成する場合につい
ても同様の手法が適用可能である。
A method (2) of correcting the positional deviation in the image using the model in the reconstruction will be described. In this method,
In the process of reconstructing an image from the measured X-ray projection data, the motion of a subject (equivalently, the motion of the detection system) during the imaging period of the projection data for one image reconstruction is calculated using a model of the motion. A method of reconstructing an image in which motion artifacts are reduced during the period by predicting the direction and the amount and deforming / moving the reconstruction area based on the predicted motion at the same time will be described. Generally, a case of reconstructing a stereoscopic image by using a two-dimensionally arranged detector will be described, but a similar method can be applied to a case of reconstructing a single slice.

【0044】(被写体の動きのモデル)簡単のため、再
構成するボリュームの領域を直方体とする。球や円柱な
ど他の領域を用いても以下説明する再構成方法の原理は
基本的に変わることは無い。この直方体の内部に2重に
包含される2つの直方体を想定し、3つの直方体で区分
された3つの領域を領域A,B,Cとする。図7では簡
単のため直方体の領域を長方形で示している。
(Model of subject movement) For simplicity, the area of the volume to be reconstructed is a rectangular parallelepiped. Even if other regions such as spheres and cylinders are used, the principle of the reconstruction method described below does not basically change. Assuming two rectangular parallelepipeds that are doubly contained inside the rectangular parallelepiped, the three areas divided by the three rectangular parallelepipeds are areas A, B, and C. In FIG. 7, a rectangular parallelepiped region is shown as a rectangle for simplicity.

【0045】領域A,B,Cの和の領域が再構成領域で
ある。それぞれの領域は、それぞれ異なる動きを持って
いることを前提としているが、図示した領域は、管球回
転角度が0の時のものである。最初に採用するモデルは
領域A全体が速度vaで平行移動し、さらに一緒に平行
移動する基準点caを中心に互いに直交する単位ベクト
ルia,ja,kaの方向に膨張速度da1,da2,da3
で膨張するとするものである。同様に領域Cが速度vc
で平行移動し、一緒に平行移動する基準点ccを中心に
互いに直交するベクトルic,jc,kcの方向に膨張速度
dc1,dc2,dc3で膨張すると仮定する。平行移動速度
はここでは[mm/degree]の単位を持ち、1mm/de
greeの速度は管球が1[degree]回転する毎に領域が1
mm移動することを表す。膨張速度は[%/degree]の
単位を持ち、これは、1%/degreeの膨張率は管球が1
[degree]回転する毎に領域が1%膨張することを表
す。焦点角度0度において点r0に位置する領域Aに属
する点は、焦点角度がθのとき、次の位置x(θ)にあ
ることになる。
The area of the sum of the areas A, B and C is the reconstruction area. It is premised that the respective regions have different movements, but the illustrated regions are when the tube rotation angle is zero. The first model adopted is that the entire area A translates at a velocity va, and further the expansion velocities da1, da2, da3 in the directions of unit vectors ia, ja, ka orthogonal to each other about a reference point ca that is translated together.
It is supposed to expand with. Similarly, the area C is the velocity vc
It is assumed that expansion is performed at the expansion speeds dc1, dc2, and dc3 in the directions of the vectors ic, jc, and kc that are orthogonal to each other about the reference point cc that moves in parallel with each other. The translation speed has a unit of [mm / degree] here, and 1 mm / de
The speed of gree is 1 for every 1 [degree] rotation of the tube.
It means to move mm. The expansion rate has the unit of [% / degree], which means that the expansion rate of 1% / degree is 1
[Degree] Indicates that the area expands by 1% with each rotation. When the focal angle is θ, the point belonging to the region A located at the point r0 at the focal angle of 0 degree is at the next position x (θ).

【0046】[0046]

【数1】 [Equation 1]

【0047】ここで、演算子Taθを用いて、上式の変
換を簡単にr=Taθr0と書き表すことにする。このよ
うな変換はva,ca,da1,da2,da3,および正規直
交基底ia,ja,kaを決定する3つの角度パラメータ
θa,φa,Ψaの合計12個のパラメータにより決定す
ることができる。領域Cに属する点の変換も、同様にr
=Tcθr0と表し、vc,cc,dc1,dc2,dc3,及び
θc,φc,Ψcの合計12個のパラメータにより決定す
る。
Here, using the operator Ta θ , the transformation of the above equation will be simply expressed as r = Ta θ r0. Such a conversion can be determined by a total of 12 parameters of va, ca, da1, da2, da3 and three angle parameters θa, φa, Ψa that determine the orthonormal bases ia, ja, ka. Similarly, the conversion of the points belonging to the region C is r
= Tc θ r0, which is determined by a total of 12 parameters of vc, cc, dc1, dc2, dc3, and θc, φc, Ψc.

【0048】領域Bに属する点の動きは領域Aに近い点
は領域Aの動きに近く、領域Cの領域に近い点は領域C
の動きに近いものと仮定する。これは、0〜1の範囲の
値を持つ連続な重みwを用いて次のように実現される。
The movement of the points belonging to the area B is close to the movement of the area A, and the movement of the points close to the area A is the movement of the points of the area C.
It is assumed that the movement is close to. This is achieved as follows using continuous weights w with values in the range 0-1.

【0049】[0049]

【数2】 [Equation 2]

【0050】重みwは、領域B内で定義され、領域Aと
の境界では0,領域Cとの境界では1の値を持ち、領域
の内部では連続に変化するものである。領域Cに対する
領域Bのパラメータ依存性を表す重みの例を図8(b)
に示す。図8(b)の重み変化は図8(a)の破線上の
変化を表している。直方体領域ではこのように、領域B
の境界から領域Aの境界までの距離に応じて、領域Cの
パラメータに対する領域Bのパラメータの依存率(重
み)を決めれば良い。領域が球形状の場合は、球面座標
の座標値が同一である点どうしを対応させるか、θ=0
の時点にて最も近い点どうしを対応させれば良い。
The weight w is defined in the area B, has a value of 0 at the boundary with the area A, has a value of 1 at the boundary with the area C, and changes continuously within the area. An example of weights indicating the parameter dependence of the region B with respect to the region C is shown in FIG.
Shown in. The change in weight in FIG. 8B represents the change on the broken line in FIG. In the rectangular parallelepiped area, the area B
The dependency rate (weight) of the parameter of the area B with respect to the parameter of the area C may be determined according to the distance from the boundary of the area A to the boundary of the area A. If the area has a spherical shape, the points having the same spherical coordinate values are associated with each other, or θ = 0.
The points closest to each other at the time of may be associated with each other.

【0051】以上の説明では、領域の回転については考
慮していなかったが回転する動きも含むように拡張する
ことは容易である。
In the above description, the rotation of the area was not taken into consideration, but it is easy to extend it to include the rotation movement.

【0052】(既知パラメータと未知パラメータの分
離)以上のモデルでは、領域A,領域B,領域Cのどれ
かに属する点の動きが全部で24個のパラメータで表現
された。これら24個のパラメータを、直交3軸の各方
向成分に分けて、既知パラメータと未知パラメータの2
つに分類する。未知パラメータは動きによるアーチファ
クトが有効に除去されるように、投影データをもとに決
定するパラメータである。既知パラメータは、データか
ら決定するのではなく、あらかじめ既知の値として決定
されている値である。図9に分類例を示す。
(Separation of Known Parameter and Unknown Parameter) In the above model, the movement of a point belonging to any one of the area A, the area B, and the area C is represented by 24 parameters in total. These 24 parameters are divided into each direction component of three orthogonal axes, and the known parameter and the unknown parameter are divided into two.
Classify into one. The unknown parameter is a parameter determined based on the projection data so that the artifact due to the motion can be effectively removed. The known parameter is a value that is determined as a known value in advance, instead of being determined from the data. FIG. 9 shows a classification example.

【0053】(既知パラメータの設定と未知パラメータ
の初期値設定、領域A,B,Cの形状設定)既知パラメ
ータのうち幾つかは装置によりあらかじめ決定された値
ではなく、膨張の基準位置、方向など、操作者が画像を
確認しながら決定した方が良いものがある。また、領域
B,Cの位置と大きさも画像を確認しながら決定するの
が良い。
(Setting of known parameters and initial value setting of unknown parameters, shape setting of areas A, B, C) Some of the known parameters are not values predetermined by the apparatus, but reference positions and directions of expansion, etc. There are some things that the operator should decide while checking the image. Further, the positions and sizes of the areas B and C are preferably determined while checking the image.

【0054】図10は本実施形態による動きアーチファ
クト補正方法を用いずに再構成した画像を参照画像とし
て既知パラメータの一部を設定する例である。アーチフ
ァクト補正方法を用いずに再構成した画像には動きによ
るアーチファクトが含まれているが膨張の基準位置や領
域の設定および確認の参照画像としては十分使用でき
る。
FIG. 10 shows an example in which some of the known parameters are set using the image reconstructed without using the motion artifact correction method according to this embodiment as a reference image. The image reconstructed without using the artifact correction method contains motion artifacts, but it can be sufficiently used as a reference image for setting and confirming the reference position of expansion and the area.

【0055】領域B,Cの境界の位置・形状は、θ=0
の時点での大きさおよび形状にてCT立体画像の中に表
示されており、その大きさや位置を画面上で変更するこ
とができる。領域Aは寝台など被写体周辺のすべての構
造物を含むように、あらかじめ設定されている。装置の
再構成可能領域より少しだけ小さくすると良い。θa,
φa,Ψaは膨張方向をあらわす3本の軸ia,ja,ka
を修正することにより決定される。θc,φc,Ψcはθ
a,φa,Ψaと同一としても良いが、別の軸を表示して
画面上で設定できるようにしても良い。既知パラメータ
のうち、図9で設定されている以外のパラメータは、こ
こでは0に設定される。
The position / shape of the boundary between the regions B and C is θ = 0.
The size and shape at the time of are displayed in the CT stereoscopic image, and the size and position can be changed on the screen. The area A is preset so as to include all structures around the subject such as a bed. It should be slightly smaller than the reconfigurable area of the device. θa,
φa and Ψa are three axes ia, ja, ka that represent the expansion direction.
Is determined by modifying θc, φc, Ψc are θ
Although it may be the same as a, φa, and Ψa, another axis may be displayed so that it can be set on the screen. Among the known parameters, the parameters other than those set in FIG. 9 are set to 0 here.

【0056】未知パラメータの初期値についても同様に
設定することができる。図10の領域C内の矢印は、領
域Cの平行移動速度vcを表している。この矢印は表示
上の大きさと方向を変更することができ、これにより、
vcの第1、第2方向成分の初期値が設定される。矢印
の始点と終点は撮影期間中における移動の始点と終点に
対応している。設定されたベクトルをV[mm]であっ
た場合、平行移動速度vcは、次のように設定される。
The initial values of unknown parameters can be set in the same manner. The arrow in the area C in FIG. 10 represents the parallel movement speed vc of the area C. This arrow can change its size and direction on the display,
Initial values of the first and second direction components of vc are set. The start point and the end point of the arrow correspond to the start point and the end point of the movement during the shooting period. When the set vector is V [mm], the parallel movement speed vc is set as follows.

【0057】[0057]

【数3】 [Equation 3]

【0058】Fe−Fs[degree]は焦点角度範囲であ
る。第3方向成分は既知パラメータであり、画面上で設
定した値は既知パラメータの設定値とする。図中に表示
される膨張率設定マーカーは、撮影期間中における膨張
の始点と終点を表しており、マーカーの長さl,膨張基
準位置とマーカーの距離Lを用いて、次のように、膨張
率の初期値を設定する。縮小の場合は−1を乗算する。
Fe-Fs [degree] is the focal angle range. The third direction component is a known parameter, and the value set on the screen is the set value of the known parameter. The expansion rate setting marker displayed in the figure represents the start point and the end point of the expansion during the imaging period. Using the marker length l, the expansion reference position and the marker distance L, the expansion coefficient is set as follows. Set the initial value of the rate. For reduction, multiply by -1.

【0059】[0059]

【数4】 [Equation 4]

【0060】(画像再構成と未知パラメータの決定)領
域A,B,Cには各々多数のボクセルが含まれている、
これらボクセルの画素値に述べたベクトルをxとする。
投影データp(θ,φ)を離散し縦1列に並べたベクト
ルをyとする。xとyの関係は行列Pを用いてy=Px
と表すことができる。ここで、Pが未知パラメータに依
存することに注意する。未知パラメータすべて(ここで
は3つ)を縦に並べたベクトルをuとする。フィルター
ドバックプロジェクション法など公知の再構成手法を用
いれば、測定した投影データymesからボクセルの画素
値の推定値xestをxest=PTFymesの様に得ることが
できる。PTはバックプロジェクション演算、Fは、フ
ィルター演算を表す。ymesから得たxestから再びyre
p=Pxestの様にプロジェクションを行うと、ymesに
理想的には非常に似ている投影データyrepを生成する
ことができる。しかしながら、撮影期間中に被写体が動
いているとxestにはモーションアーチファクトが生じ
てしまうため、ymesとyrepが一致しなくなっている。
とくに、対向データが存在する部分の投影データについ
て見てみると、ymesには対向データの食い違いが存在
するのに対して、yrepには対向データの食い違いが存
在しない。従って、ymesとyrepの2乗誤差はモーショ
ンアーチファクトによる分の値だけ大きくなっている。
(Image Reconstruction and Determination of Unknown Parameter) Regions A, B, and C each include a large number of voxels,
The vector described for the pixel values of these voxels is x.
Let y be a vector in which the projection data p (θ, φ) is dispersed and arranged in one vertical column. The relation between x and y is y = Px using the matrix P
It can be expressed as. Note that P depends on unknown parameters. Let u be a vector in which all unknown parameters (here, three) are vertically arranged. By using a known reconstruction method such as a filtered back projection method, an estimated value xest of voxel pixel values can be obtained from the measured projection data ymes as xest = P T Fymes. P T represents a back projection calculation, and F represents a filter calculation. yest again from xest got from ymes
By performing projection like p = Pxest, it is possible to generate projection data yrep that is ideally very similar to ymes. However, if the subject is moving during the shooting period, motion artifacts occur in xest, and ymes and yrep do not match.
In particular, looking at the projection data in the portion where the opposite data exists, ymes has a difference between the opposite data, whereas yrep does not have a difference between the opposite data. Therefore, the squared error of ymes and yrep is increased by the value due to the motion artifact.

【0061】本実施形態による再構成手段には、被写体
の動きを表すパラメータuの任意の値について投影P
(u)または逆投影PT(u)を実行する手段が備えられ
ており、さらに、ymesとyrepの2乗誤差、
The reconstruction means according to the present embodiment uses the projection P for an arbitrary value of the parameter u representing the motion of the subject.
(U) or means for performing backprojection PT (u) is provided, and further the squared error of ymes and yrep,

【数5】 [Equation 5]

【0062】を最小にする最小化手段が備えられてい
る。最小化のアルゴリズムとしては、種々知られている
公知の手法が適用可能である。例えば、共役方向法(co
njugatedirection method)が適任可能である。最小化
の結果として最終的に得られたu(uestとする)は、
ymesとyrep=Pxestの2乗誤差がもっとも小さくな
るように選ばれたuである。もし撮影期間中に被写体の
動きがあってymesの対向データの食い違いがあれば、
yrepにも対向データの食い違いが同じように生じるよ
うにuを調整することができ、それが最小化によって得
られたuestである。従って、uestを用いて再構成した
画像データ xcmp=PT(uest)Fymes に含まれる動きによるアーチファクトは大きく低減され
たものとなる。
Minimization means are provided to minimize As the minimization algorithm, various known methods can be applied. For example, the conjugate direction method (co
njugated irrection method) can be suitable. The u (find uest) finally obtained as a result of the minimization is
u is selected so that the squared error of ymes and yrep = Pxest is minimized. If there is a movement of the subject during the shooting period and there is a discrepancy in the opposite data of ymes,
In yrep, u can be adjusted so that the discrepancy of the opposite data occurs in the same manner, which is the uest obtained by the minimization. Therefore, the artifacts due to the motion included in the image data xcmp = P T (uest) Fymes reconstructed using uest are greatly reduced.

【0063】(出力画像の画像作成と提示)上述の方法
で得られた画像データxcmpは領域A,B,Cの中の特
定の位置に配置されている複数のボクセルの画素値の集
合である。しかし、領域A,B,Cは管球の回転の間に
その位置や形が変形するような動きを持っている。従っ
て、管球の回転角を定めなければ画像として提示するこ
とができない。例えば、撮影開始角と終了角のちょうど
真中の焦点角度θ=0での画像を作成したい場合、θ=
0での領域A,B,Cの位置と形状を用いて、縦横深さ
の3方向に等間隔に並ぶボクセルの画素値に画像をリサ
ンプリングする。ただし、θ=0の時点にてボクセルが
等間隔になるように、あらかじめボクセルが配置されて
いれば、θ=0の画像は実際にはリサンプリングを行う
必要が無い。このボリュームデータをボリュームレンダ
リングや、MPRを用いて表示させる。θの値を変えて
同様の手順を実行すれば、任意の焦点角度での画像を観
察したり、動画を作成して観察することが可能になる。
(Image Creation and Presentation of Output Image) The image data xcmp obtained by the above method is a set of pixel values of a plurality of voxels arranged at specific positions in the areas A, B and C. . However, the regions A, B and C have movements such that their position and shape are deformed during the rotation of the tube. Therefore, it cannot be presented as an image unless the rotation angle of the tube is determined. For example, if you want to create an image with a focal angle θ = 0 exactly in the middle of the shooting start angle and the end angle, θ =
Using the positions and shapes of the regions A, B, and C at 0, the image is resampled to the pixel values of voxels arranged at equal intervals in the three directions of the vertical and horizontal depths. However, if voxels are arranged in advance so that the voxels are evenly spaced at the time of θ = 0, it is not necessary to actually resample the image at θ = 0. This volume data is displayed using volume rendering or MPR. By changing the value of θ and executing the same procedure, it becomes possible to observe an image at an arbitrary focal angle or create a moving image for observation.

【0064】なお、上記説明では、画像内の動きアーチ
ファクトの補正に関するものであったが、同様の手法を
使って、時系列画像の画像間での体動や組織の動きによ
る位置ずれを補正することもできる。例えば、時系列で
撮影された時系列画像から実測の時間濃度曲線を生成す
る。そして、組織等の時間的な変形・移動に関連する変
形移動パラメータに基づいて、時系列画像内の点の変形
移動後の点を演算する。時系列画像と変形移動パラメー
タによる変形移動後の時系列画像との差異を算出し、そ
の算出された差異に基づいて時系列画像と変形移動後の
時系列画像との一致の程度を表す評価関数を演算する。
評価関数を最小または最大にするように変形移動パラメ
ータを最適化する。この変形移動パラメータにより画像
を変形移動することにより、時系列画像の画像間での体
動や組織の動きによる位置ずれを低減することができ
る。
Although the above description relates to the correction of the motion artifact in the image, the similar method is used to correct the positional deviation due to the body movement or the tissue movement between the time-series images. You can also For example, an actually measured time-density curve is generated from a time-series image captured in time series. Then, the point after the deformation movement of the point in the time-series image is calculated based on the deformation movement parameter related to the temporal deformation / movement of the tissue or the like. An evaluation function that calculates the difference between the time-series image and the time-series image after the deformation movement using the deformation movement parameter, and that indicates the degree of agreement between the time-series image and the time-series image after the deformation movement based on the calculated difference. Is calculated.
The deformation movement parameters are optimized so as to minimize or maximize the evaluation function. By deforming and moving the image using this deformation moving parameter, it is possible to reduce the positional shift due to the body movement or the movement of the tissue between the time-series images.

【0065】また、動き補正再構成のバリエーションと
して、図9において、速度、位置、膨張率等の第3方向
成分は、全て既知になっている。これは、シングルスラ
イス又は非常に小数のスライスを撮影できる。CTを用
いる場合を想定しているためである。第1及び第2方向
成分は、スライスの面内のそれぞれ2つの直交する方向
に相当し、第3方向成分はスライスに直交する方向に相
当するが、第3方向成分の動きは、これら小数のスライ
スを撮影できるCTでは推定できないためである。近
年、16列や256列といった多くのスライスを同時に
撮影できるX線CT装置の開発が報告されており、これ
らのX線CT装置を用いれば、スライスに直交する方向
のパラメータも未知として、これら方向に対する動きを
補正することも可能となる。実際のモーションアーチフ
ァクトにはスライスに直交する方向の動きによるものも
多く含まれているので、この方向に対する動き補正が可
能になれば、モーションアーチファクトをいっそう低減
することが可能になる。
As a variation of the motion compensation reconstruction, in FIG. 9, all the third direction components such as velocity, position, expansion coefficient, etc. are known. It can image a single slice or a very small number of slices. This is because it is assumed that CT is used. The first and second directional components correspond to two orthogonal directions in the plane of the slice, and the third directional component corresponds to a direction orthogonal to the slice, but the movement of the third directional component corresponds to these fractions. This is because CT cannot estimate the slice. In recent years, the development of X-ray CT apparatuses capable of simultaneously capturing many slices such as 16 rows and 256 rows has been reported. If these X-ray CT apparatuses are used, the parameters in the direction orthogonal to the slices are unknown, and these directions are also unknown. It is also possible to correct the movement with respect to. Since many of the actual motion artifacts are caused by the motion in the direction orthogonal to the slice, if motion compensation in this direction is possible, the motion artifacts can be further reduced.

【0066】スライス面内の動きによるモーションアー
チファクトを低減するためには、これらの方向の動きを
精度よく推定することが必要になる。このためには、動
きの推定に用いる焦点角度の範囲は、180°+ファン
ビーム角よりも大きいことが望ましく、理想的には、図
15に示すように、270°程度あるとよい。180°
程度だと、角度範囲の最初の焦点位置での対向データの
投影直線と、最後の焦点位置での対向データの投影直線
とは、非常に近似した方向となり、両方とも、その投影
直線におよそ直交方向の動きしか補正できない。しか
し、270°近くあれば、両者(最初と、最後の焦点位
置での対向データの投影直線)が直角に近くなるため、
最初と、最後の焦点位置での対向データとで異なる方向
の動きを補正することが可能となる。ところが、実際の
再構成には、180°+ファンビーム角の投影データが
存在すればよい。従って、次のような構成が考えられ
る。
In order to reduce motion artifacts due to motion in the slice plane, it is necessary to accurately estimate motion in these directions. For this purpose, it is desirable that the range of the focal angle used for the motion estimation is larger than 180 ° + fan beam angle, and ideally, it is about 270 ° as shown in FIG. 180 °
If it is a degree, the projection line of the opposite data at the first focus position of the angular range and the projection line of the opposite data at the last focus position have very close directions, and both are approximately orthogonal to the projection line. Only the movement in the direction can be corrected. However, if it is close to 270 °, both of them (projected straight lines of the opposing data at the first and last focus positions) become close to a right angle.
It is possible to correct movements in different directions between the first and last facing data at the focus position. However, in the actual reconstruction, projection data of 180 ° + fan beam angle may be present. Therefore, the following configuration can be considered.

【0067】まず、270°近い投影データを用いて、
既に説明した方法により動きのパラメータを推定する。
その後、それより狭い角度範囲(例えば180°+ファ
ンビーム角)の投影データを抜き出し、推定した動きパ
ラメータを用いて、動き補正しつつ再構成をする。最初
の再構成には、動きパラメータを推定する反復修正が含
まれるが、最後の再構成には、既に得られている動きパ
ラメータを用いて一回だけ再構成を行う。
First, using projection data close to 270 °,
The motion parameters are estimated by the method already described.
After that, projection data in an angle range narrower than that (for example, 180 ° + fan beam angle) is extracted, and reconstruction is performed while performing motion correction using the estimated motion parameter. The first reconstruction involves an iterative modification that estimates the motion parameters, whereas the final reconstruction uses the already obtained motion parameters to perform the one-time reconstruction.

【0068】このようにすることにより、スライス面内
の2つの方向に対する動きを有効に補正し、且つ最終的
には狭い範囲の投影データから再構成をすることが可能
となり、動き補正の精度を向上し、しかも時間分解能を
向上させることが可能になり、モーションアーチファク
トをより効果的に除去することが可能となる。
By doing so, it becomes possible to effectively correct the movement in the two directions within the slice plane, and finally it is possible to reconstruct from the projection data in a narrow range, and to improve the accuracy of the movement correction. As a result, it is possible to improve the time resolution, and it is possible to more effectively remove the motion artifact.

【0069】次に、投影データの重み付けを用いた動き
アーチファクト補正方法(3)を説明する。管球を36
0度回転させて撮影した場合、特公平04−42011
号公報に記載されているモーションアーチファクトの補
正方法が適用できる。しかし、心臓の撮影のように動く
組織を高い時間分解能で撮影したい場合、360度より
少ない角度範囲の投影データを用いて再構成を行うこと
が必要である。前記文献の方法は360度より小さい角
度範囲の場合にも適用可能であるが、180度程度の小
さい角度範囲の場合に最適化されたものではない。
Next, a motion artifact correction method (3) using weighting of projection data will be described. 36 tubes
When shooting with 0 degree rotation, Japanese Examined Patent Publication 04-42011
The motion artifact correction method described in Japanese Patent Publication can be applied. However, when it is desired to image a moving tissue with a high temporal resolution, such as an image of the heart, it is necessary to perform reconstruction using projection data in an angle range smaller than 360 degrees. The method of the above document can be applied to the case of an angle range smaller than 360 degrees, but is not optimized for the case of a small angle range of about 180 degrees.

【0070】本実施形態では、180度+ファンビーム
角より少し大きい角度範囲の投影データに最適化された
アーチファクト低減手法について説明する。なお、本方
法はマスク画像の再構成および被サブトラクション画像
の再構成のどちらにも適用可能である。また、サブトラ
クションを前提とせず、単純な投影データに対して適用
することも可能であり、動きによるアーチファクトを低
減した画像を提供するのに効果的である。
In this embodiment, an artifact reducing method optimized for projection data in an angle range of 180 degrees + a little larger than the fan beam angle will be described. The method is applicable to both reconstruction of a mask image and reconstruction of a subtracted image. Further, it is also possible to apply it to simple projection data without assuming subtraction, and it is effective in providing an image in which artifacts due to motion are reduced.

【0071】投影データの角度範囲の前縁の角度をF
s,後縁の角度をFeとする。簡単のため、以降の説明で
は回転角度をc=(Fe−Fs)/2だけ回転させた測定
方法で、回転角を考える。このような測定方法では、図
11に示すように、焦点角度範囲はfs=Fs−c,fe
=Fe−cのように表される。ここで、180+α+β[de
gree]の角度範囲で撮影された投影データから再構成を
行うことを考える。αはファンビーム角である。通常の
ハーフ再構成では再構成に必要な回転範囲は180+α
であるが、ここでは一般に角度βだけ多いデータを用い
る場合を考える。
The angle of the leading edge of the angle range of the projection data is F
Let s and the angle of the trailing edge be Fe. For simplicity, in the following description, the rotation angle will be considered by a measuring method in which the rotation angle is rotated by c = (Fe−Fs) / 2. In such a measuring method, as shown in FIG. 11, the focal angle range is fs = Fs-c, fe.
= Fe-c Where 180 + α + β [de
Consider reconstruction from projection data taken in the angle range of [gree]. α is the fan beam angle. In normal half reconstruction, the rotation range required for reconstruction is 180 + α
However, here, a case is considered in which generally data having a large angle β is used.

【0072】図12を見てもわかるように、 fs=−90−α/2−β fe=90+α/2+β fe−fs=180+α+β である。管球の回転角をθ、ファンビームの投影角度の
中心から時計回りにある角度をφとすると、1本の投影
直線は(θ,φ)で表されることになる。管球回転範囲
が、fsからfeまでなので、fs≦θ≦feである。また
ファンビーム角がαなので、−α・2≦φ≦α/2であ
る。この範囲の中のある投影直線には向きだけが反対の
実施的に同じ対向投影直線が存在する。投影直線(θ,
φ)の対向投影直線はθが正の値の場合(θ−2φ+1
80,−φ)、θが正の値の場合(θ−2φ−180,
−φ)で表される。対向する投影直線の投影値は位置ず
れなどの影響が無ければ同じ値になるはずのものであ
る。対向投影直線の回転角度範囲がfsとfeの間にあれ
ば対向投影直線の投影値は撮影により得られている。
As can be seen from FIG. 12, fs = -90-α / 2-β fe = 90 + α / 2 + β fe-fs = 180 + α + β. When the rotation angle of the tube is θ and the angle clockwise from the center of the projection angle of the fan beam is φ, one projection line is represented by (θ, φ). Since the tube rotation range is from fs to fe, fs ≦ θ ≦ fe. Further, since the fan beam angle is α, −α · 2 ≦ φ ≦ α / 2. For some projection lines within this range there are practically the same opposing projection lines that are opposite in orientation only. Projected line (θ,
The opposite projection straight line of (φ) is the case where θ is a positive value (θ-2φ + 1
80, -φ), when θ is a positive value (θ-2φ-180,
-Φ). The projection values of the opposing projection lines should be the same value if there is no influence such as displacement. If the rotation angle range of the opposite projection line is between fs and fe, the projection value of the opposite projection line is obtained by photographing.

【0073】fsからfeの範囲で対向投影直線が存在す
る(θ,φ)の範囲は、図13の中央部分に斜線で示さ
れている。この範囲の(θ,φ)の投影値は対向する2
つの値が計測されていることになる。それに対し、図1
3の両側に太線で囲まれた領域は焦点角度範囲の外にあ
り投影データが計測されていないが、対向投影直線は、
焦点角度範囲の中に存在する(斜線部分)。
The range of (θ, φ) where the opposing projection straight lines exist in the range of fs to fe is shown by the diagonal lines in the central portion of FIG. The projected values of (θ, φ) in this range are opposite 2
This means that one value is being measured. In contrast, Figure 1
Areas surrounded by thick lines on both sides of 3 are outside the focal angle range and projection data is not measured, but the opposite projection straight line is
It exists in the focal angle range (hatched area).

【0074】従って、計測されている投影データで代用
すれば、360度分の投影データがそろうことになり、
撮影中に被写体が動いていなければ、このようにそろえ
た360度のデータから、再構成を行うことができる。
しかし、被写体に動きがあると、斜線の領域と太枠の白
い領域の境界で隣り合う投影データは、およそ180±
αの管球回転に相当する時間だけ撮影時間がずれている
ことになる。そのため被写体に動きがあるとデータの不
連続が生じ、再構成した画像中にストリークアーチファ
クトが現れる。
Therefore, if the measured projection data is substituted, the projection data for 360 degrees will be obtained,
If the subject does not move during shooting, reconstruction can be performed from the 360-degree data thus aligned.
However, if the subject moves, the projection data adjacent to each other at the boundary between the shaded area and the white area with a thick frame is about 180 ±.
This means that the shooting time is shifted by the time corresponding to the tube rotation of α. Therefore, if there is a motion in the subject, data discontinuity occurs and streak artifacts appear in the reconstructed image.

【0075】それに対して、本実施形態では、コンボリ
ューションバックプロジェクションなどの手法を用いて
再構成を行う際に、バックプロジェクションの際に投影
データ(θ,φ)に重みw(θ,φ)をかけたデータを
用いて再構成を行う。この重みは、 w(θ,φ)+w(θ+180−2α,−φ)=k となるように選ぶ。このことは、薄い斜線の対向データ
を重みをつけて入れ替えることに相当する。
On the other hand, in this embodiment, when reconstruction is performed using a method such as convolution back projection, the weight w (θ, φ) is given to the projection data (θ, φ) during back projection. Reconstruction is performed using the multiplied data. This weight is selected so that w (θ, φ) + w (θ + 180-2α, −φ) = k. This corresponds to weighting and replacing the opposite data with thin diagonal lines.

【0076】重みwは下記のような条件で定めるとデー
タの不連続がなくなり、動きによるアーチファクトが生
じにくくなる。
If the weight w is set under the following conditions, the discontinuity of the data is eliminated, and the artifact due to the movement is less likely to occur.

【0077】・投影データの先頭と最後の重みが0のと
き、 w(−90−α/2−β,φ)=0 w(90+α/2+β,φ)=0 ・薄い斜線領域の内側の斜めの境界部の重みがkのと
き、 w(θ,−θ+90−α−β)=k w(θ,−θ−90+α+β)=k ・中央の平行四辺形領域の重みがk ・すべての領域にわたって重みが連続 本実施形態では2つの重みの例をそれぞれ図14
(a)、図14(b)を用いて示す。これら図では重み
が一定の領域は白い領域で表され、勾配が存在する領域
は斜線で表されている。白い太線の領域の重みは0,k
=2を選んだため中央の斜めの白い領域の重みは2であ
る。図14(a)では、斜線の領域の重みは0〜2の間
で連続に変化している。この変化はθに関して1次間数
とするのが最も簡単である。台形の領域全体で考えると
この関数は双1時間数となっている。この他、φの2次
関数や三角関数などの非線形関数を用いて境界での勾配
が0になるようにすると、動きによるアーチファクトの
低減に一層効果的である。
When the weights at the beginning and the end of the projection data are 0, w (-90-α / 2-β, φ) = 0 w (90 + α / 2 + β, φ) = 0 Oblique inside the thin shaded area When the weight of the boundary part of k is k, w (θ, −θ + 90−α−β) = k w (θ, −θ−90 + α + β) = k, and the weight of the central parallelogram region is k. Weights are continuous In the present embodiment, two weight examples are shown in FIG.
It shows using (a) and FIG.14 (b). In these figures, a region having a constant weight is represented by a white region, and a region having a gradient is represented by a diagonal line. The weight of the white thick line area is 0, k
= 2 is selected, the weight of the diagonal white area in the center is 2. In FIG. 14A, the weight of the shaded area continuously changes between 0 and 2. It is easiest to make this change a first-order number with respect to θ. Considering the entire trapezoidal region, this function is a bi-hour number. In addition to this, if the gradient at the boundary is set to 0 using a non-linear function such as a quadratic function of φ or a trigonometric function, it is more effective in reducing artifacts due to motion.

【0078】図14(b)では、濃い斜線の領域では重
みが0〜1の間で連続に変化し、薄い斜線の領域では重
みが1から2の間で連続に変化している。変化がθに関
して1次関数や非線形関数であってよいことは1番目の
説明と同じである。2番目の重みでは濃い太線の領域の
重みがφに関して一定になっていることが特徴である。
このため、濃い斜線の領域では一つのビュー全体で同じ
重みが適用できるため、構成が容易になるという特徴が
ある。また、重みを変化させる代わりに、X線の出力を
変化させて同じ効果を得ることができる。一般に、動き
によるアーチファクトの補正を行うと被爆量が変わらな
いのに画像の雑音が増加するという現象が生じるが、重
みを変化させる代わりにX線の出力を変化させることに
より、動きによるアーチファクトの補正のために画像の
雑音が増加するが、同時に被爆量も低減するように構成
できるという効果がある。一般に、重みが実質的にw
(θ,φ)になるようには、実際にかける重みをw
(θ,φ)=w(θ,φ)/g(θ)の様にすれば良い。
2番目の重みでは濃い斜線の領域内でw'を一定値とし
実際には重み付けする必要が無いので、X線の出力によ
る重み付けが容易に行えるのである。しかし、1番目の
重みであっても例えば、 g(θ)=w(θ,0)、w'(θ,φ)=w(θ,φ)
/w(θ,0) のようにX線出力による重みを併用することが可能であ
る。
In FIG. 14B, the weight changes continuously between 0 and 1 in the dark shaded area, and the weight changes continuously between 1 and 2 in the light shaded area. As in the first explanation, the change may be a linear function or a non-linear function with respect to θ. The second weight is characterized in that the weight of the thick thick line region is constant with respect to φ.
Therefore, the same weight can be applied to the entire view in the dark shaded area, which is a feature that the configuration is easy. Further, instead of changing the weight, the X-ray output can be changed to obtain the same effect. Generally, when the movement-induced artifact correction is performed, the noise of the image increases although the exposure dose does not change. However, the movement-induced artifact correction is performed by changing the X-ray output instead of changing the weight. Therefore, the noise of the image is increased, but at the same time, the exposure amount can be reduced. In general, the weight is substantially w
In order to obtain (θ, φ), the weight actually applied is w
(Θ, φ) = w (θ, φ) / g (θ).
In the second weighting, w'is set to a constant value in the dark shaded area, and it is not necessary to actually perform weighting, so that weighting by the output of X-rays can be easily performed. However, even with the first weight, for example, g (θ) = w (θ, 0), w ′ (θ, φ) = w (θ, φ)
It is possible to use the weight by the X-ray output like / w (θ, 0).

【0079】以上の一連の流れにより撮影された「サブ
トラクション画像」は、上述されるように、「被サブト
ラクション画像投影データ」に近い「心位相範囲」と
「焦点角度範囲(実施形態1参照)」を持つ「マスク画
像投影データ」を作成し、両投影データから再構成され
た断層画像を用いてサブトラクションすることにより作
成される。心電同期データ抽出部では「焦点角度範囲」
が同一であるかまたは近い値を持つ2つの投影データ
(「マスク画像投影データ」と「被サブトラクション画
像投影データ」)を抽出し、それら2つの投影データを
用いてサブトラクション画像を作成するため、「焦点角
度範囲」にパターンが依存するモーションアーチファク
トが相殺されるようになり、「サブトラクション画像」
に含まれるモーションアーチファクトが軽減されるとい
う効果がある。
As described above, the "subtraction image" captured by the above-described series of flows has the "cardiac phase range" and the "focal angle range (see Embodiment 1)" which are close to the "subtraction image projection data". It is created by creating "mask image projection data" having "," and performing subtraction using the tomographic image reconstructed from both projection data. "Focal angle range" in the ECG sync data extraction unit
Two projection data (“mask image projection data” and “subtraction image projection data”) having the same or close values are extracted and a subtraction image is created using these two projection data. Motion artifacts whose patterns depend on the "focal angle range" are canceled out, and "subtraction image"
Has the effect of reducing motion artifacts contained in.

【0080】また、再構成部では実施形態2,3で説明
するようにモーションアーチファクトを軽減する再構成
手法が用いられるので、モーションアーチファクトの更
なる軽減が実現される。
Further, since the reconstructing section uses a reconstructing method for reducing motion artifacts as described in the second and third embodiments, further reduction of motion artifacts is realized.

【0081】(1),(2),(3)のアーチファクト
軽減手法はこれらのアーチファクトが低減でき、かつ、
ハーフ再構成においても適用可能であるという特徴があ
る。これらの技術の一つまたは複数を組み合わせて適用
することにより高精度で高時間分解能なサブトラクショ
ン画像を撮影できるようになる。そのため、高時間分解
能が必要な心臓の撮影にも適用可能であり、従来の心臓
CT画像で避けることができなかった心臓の動きによる
アーチファクトを大幅に低減できるようになり、心筋の
血流など心疾患の診断に有用な情報を提供できるように
なるという特徴がある。
The artifact reducing methods (1), (2), and (3) can reduce these artifacts, and
It is also applicable to half reconstruction. By applying one or more of these techniques in combination, it is possible to capture a subtraction image with high accuracy and high time resolution. Therefore, it can be applied to the imaging of the heart that requires high temporal resolution, and it is possible to greatly reduce the artifacts due to the movement of the heart that could not be avoided with conventional cardiac CT images, and to reduce the cardiac flow such as myocardial blood flow. It is characterized by being able to provide useful information for diagnosis of diseases.

【0082】(変形例)本発明は、上述した実施形態に
限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱
しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、
開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせに
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
よい。
(Modification) The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified and implemented at the stage of implementation without departing from the scope of the invention.
Further, the above embodiment includes various stages,
Various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, some constituent elements may be deleted from all the constituent elements shown in the embodiment.

【0083】例えば、上述の説明では、X線CT装置の
例として説明したが、X線CT装置で収集した投影デー
タを処理する画像処理装置、つまりX線CT装置で収集
したマスク画像の投影データと被サブトラクション画像
のための投影データとを入力し、記憶し、それらの投影
データを使って上述した(1)、(2)、(3)の処理
を実行して組織の動きによるアーチファクトの影響が小
さいサブトラクション画像を生成する画像処理装置とし
てスキャナ部と独立して構成することが可能である。
For example, in the above description, an example of the X-ray CT apparatus has been described, but an image processing apparatus that processes projection data collected by the X-ray CT apparatus, that is, projection data of a mask image collected by the X-ray CT apparatus. And projection data for the subtracted image are input and stored, and the effects of tissue motion artifacts are executed by executing the above-mentioned processes (1), (2), and (3) using the projection data. It is possible to configure the image processing device that generates a subtraction image with a small size independently of the scanner unit.

【0084】[0084]

【発明の効果】本発明によれば、組織の動きによるアー
チファクトの影響が小さいサブトラクション画像を作成
することができる。
According to the present invention, it is possible to create a subtraction image in which the influence of artifacts due to tissue movement is small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本実施形態に係るX線CT装置の構成を示すブ
ロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an X-ray CT apparatus according to this embodiment.

【図2】本実施形態において、撮影タイミングと心位相
との関係を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an imaging timing and a cardiac phase in the present embodiment.

【図3】本実施形態において、焦点角度と心位相との関
係を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a focal angle and a cardiac phase in the present embodiment.

【図4】本実施形態において、ある投影データdjの心
位相後縁Pejと焦点角度範囲後縁Fejとを示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a cardiac phase trailing edge Pej and a focal angle range trailing edge Fej of certain projection data dj in the present embodiment.

【図5】本実施形態において、焦点角度−心位相平面図
上にプロットされる被サブトラクション画像投影データ
の焦点角度範囲後縁Fejと心位相後縁Pejとに対応する
位置を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing positions corresponding to a focal angle range trailing edge Fej and a cardiac phase trailing edge Pej of the subtracted image projection data plotted on the focal angle-cardiac phase plan view in the present embodiment.

【図6】本実施形態において、被サブトラクション画像
投影データの焦点角度範囲後縁Fejと心位相後縁Pejと
に対して、焦点角度−心位相平面図上で最も近いマスク
画像投影データの焦点角度範囲後縁αecと心位相後縁P
ecを示す図。
FIG. 6 is a view showing a focus angle of the mask image projection data closest to the focal angle range trailing edge Fej and the cardiac phase trailing edge Pej of the subtracted image projection data in the present embodiment. Range trailing edge αec and cardiac phase trailing edge P
Diagram showing ec.

【図7】本実施形態において、画像内の位置ずれ補正の
ために仮想される複数領域を概略的に示す図。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a plurality of virtual regions for correcting misregistration in an image in the present embodiment.

【図8】本実施形態において、図7の領域A,Cに対す
る領域Bの移動・変形パラメータの依存性(重み)の空
間的変化を示す図。
8 is a diagram showing a spatial change in the dependency (weight) of the movement / deformation parameter of the region B on the regions A and C of FIG. 7 in the present embodiment.

【図9】本実施形態において、移動・変形パラメータの
直交3軸各方向成分ごとの既知/未知の分類を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing known / unknown classification for each orthogonal three-axis direction component of movement / deformation parameters in the present embodiment.

【図10】本実施形態において、図7の領域A,B,C
の形状設定例を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing the areas A, B, and C of FIG. 7 in the present embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing an example of shape setting of FIG.

【図11】本実施形態において、ハーフ再構成の説明補
足図。
FIG. 11 is a supplementary diagram for explaining half reconstruction in the present embodiment.

【図12】本実施形態において、ハーフ再構成の説明補
足図。
FIG. 12 is a supplementary diagram for explaining half reconstruction in the present embodiment.

【図13】本実施形態において、ハーフ再構成の説明補
足図。
FIG. 13 is a supplementary diagram for explaining half reconstruction in the present embodiment.

【図14】本実施形態において、投影データの重み付け
補正を用いた動きアーチファクト補正の説明補足図。
FIG. 14 is an explanatory supplementary diagram of motion artifact correction using weighted correction of projection data in the present embodiment.

【図15】本実施形態において、動きの推定に用いる焦
点角度の好適な範囲を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing a preferable range of a focal angle used for motion estimation in the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…スキャナ本体、 2…X線管、 3…X線検出器、 4…データ収集システム、 5…投影データ記憶装置、 6…心電図電極生体アンプ、 7…ADコンバータ、 8…神殿同期投影データ抽出部、 9…再構成部、 10…差分演算部、 11…時間濃度曲線生成部。 1 ... Scanner body, 2 ... X-ray tube, 3 ... X-ray detector, 4 ... Data collection system, 5 ... Projection data storage device, 6 ... Electrocardiogram electrode biological amplifier, 7 ... AD converter, 8 ... Temple synchronized projection data extraction unit, 9 ... Reconstruction Department, 10 ... Difference calculation unit, 11 ... Time concentration curve generation unit.

フロントページの続き (72)発明者 山形 仁 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 CA03 DA02 FD12 FD13 FF27 FF34 5B057 AA09 BA03 CA08 CB08 CH01 DC22 Continued front page    (72) Inventor Hitoshi Yamagata             1385 Higashiyama, Shimoishi, Otawara, Tochigi Prefecture             Toshiba Nasu factory inside F-term (reference) 4C093 AA22 CA03 DA02 FD12 FD13                       FF27 FF34                 5B057 AA09 BA03 CA08 CB08 CH01                       DC22

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被検体に関する投影データを検出するスキ
ャナ部と、 前記スキャナ部を制御して、マスク画像のための投影デ
ータと、被サブトラクション画像のための投影データと
を収集する制御部と、 前記被サブトラクション画像のための投影データの焦点
角度範囲と心位相範囲とに基づいて、前記マスク画像の
ための投影データから特定の投影データを抽出するデー
タ抽出部と、 前記被サブトラクション画像のための投影データから被
サブトラクション画像データを再構成するとともに、前
記抽出されたマスク画像のための投影データからマスク
画像データを再構成する再構成部と、 前記被サブトラクション画像データから前記マスク画像
データを差分する差分演算部とを具備することを特徴と
するX線CT装置。
1. A scanner unit for detecting projection data on a subject, a control unit for controlling the scanner unit to collect projection data for a mask image and projection data for a subtracted image. A data extraction unit that extracts specific projection data from the projection data for the mask image based on the focal angle range and the cardiac phase range of the projection data for the subtraction image, and for the subtraction image A reconstruction unit that reconstructs subtracted image data from projection data and reconstructs mask image data from projection data for the extracted mask image, and subtracts the mask image data from the subtracted image data. An X-ray CT apparatus comprising a difference calculator.
【請求項2】前記データ抽出部は、 前記被サブトラクション画像のための投影データの焦点
角度範囲の前縁と後縁の線形結合と、心位相範囲の前縁
と後縁の線形結合とを決定する手段と、 前記マスク画像のための投影データのX線焦点軌跡上に
おいて、前記決定された心位相範囲と焦点角度範囲それ
ぞれの線形結合に最も近い焦点角度と心位相の位置を決
定する手段と、 前記決定された焦点角度と心位相に従って、前記マスク
画像データを再構成するのに必要な焦点角度範囲の前縁
と後縁を決定し、この範囲で収集した投影データをマス
ク画像再構成のための投影データとして抽出する手段と
を有することを特徴とする請求項1記載のX線CT装
置。
2. The data extraction unit determines a linear combination of leading and trailing edges of a focal angle range of projection data for the subtracted image and a linear combination of leading and trailing edges of a cardiac phase range. Means for determining the positions of the focal angle and the cardiac phase closest to the linear combination of the determined cardiac phase range and the focal angle range on the X-ray focal locus of the projection data for the mask image. According to the determined focal angle and cardiac phase, the leading edge and the trailing edge of the focal angle range required to reconstruct the mask image data are determined, and the projection data collected in this range is used for mask image reconstruction. X-ray CT apparatus according to claim 1, further comprising means for extracting as projection data for
【請求項3】前記データ抽出部は、 前記被サブトラクション画像のための投影データの焦点
角度範囲の前縁又は後縁の焦点角度と、心位相範囲の前
縁又は後縁の心位相とを決定する手段と、 前記決定した焦点角度と心位相とに対して、前記マスク
画像のための投影データのX線焦点移動軌跡の中から、
特定の距離関数上で最も近い焦点角度と心位相とを決定
する手段と、 前記決定した焦点角度と心位相とを前縁又は後縁とする
前記マスク画像データ再構成に必要な焦点角度範囲内の
投影データを前記マスク画像データ再構成のための投影
データとして抽出する手段とを有することを特徴とする
請求項1記載のX線CT装置。
3. The data extraction unit determines a focal angle of a leading edge or a trailing edge of a focal angle range of projection data for the subtracted image and a cardiac phase of a leading edge or a trailing edge of the cardiac phase range. Means for performing the X-ray focus movement trajectory of the projection data for the mask image with respect to the determined focus angle and cardiac phase,
Means for determining the closest focal angle and cardiac phase on a specific distance function, and within the focal angle range required for the mask image data reconstruction with the determined focal angle and cardiac phase as the leading edge or trailing edge. 2. The X-ray CT apparatus according to claim 1, further comprising: means for extracting the projection data of 1) as projection data for reconstructing the mask image data.
【請求項4】前記特定の距離関数は、 l2=ka2(Fc−F)2+kp2(Pc−P) ただし、lは距離、Fは前記被サブトラクション画像の
ための投影データの焦点角度範囲の前縁又は後縁の焦点
角度、Fcは前記マスク画像のための投影データの焦点
角度軌跡上の点、Pは前記被サブトラクション画像のた
めの投影データの心位相範囲の前縁又は後縁の心位相、
Pcは前記マスク画像のための投影データの心位相軌跡
上の点、kaはlに対する焦点角度距離の寄与率を決定
する重み係数、kpはlに対する心位相距離の寄与率を
決定する重み係数で与えられることを特徴とする請求項
3記載のX線CT装置。
4. The specific distance function is l 2 = ka 2 (Fc-F) 2 + kp 2 (Pc-P), where l is a distance and F is a focal angle of projection data for the subtracted image. Fc is a point on the focal angle locus of the projection data for the mask image, P is the leading or trailing edge of the cardiac phase range of the projection data for the subtracted image Heart phase,
Pc is a point on the cardiac phase trajectory of the projection data for the mask image, ka is a weighting factor that determines the contribution rate of the focal angle distance to l, and kp is a weighting factor that determines the contribution rate of the cardiac phase distance to l. The X-ray CT apparatus according to claim 3, wherein the X-ray CT apparatus is provided.
【請求項5】前記kp=0であることを特徴とする請求
項4記載のX線CT装置。
5. The X-ray CT apparatus according to claim 4, wherein kp = 0.
【請求項6】前記ka、kpはそれぞれ焦点角度範囲およ
び心位相範囲に依存して変化する関数であることを特徴
とする請求項4記載のX線CT装置。
6. The X-ray CT apparatus according to claim 4, wherein ka and kp are functions that change depending on the focal angle range and the cardiac phase range, respectively.
【請求項7】被検体に関する投影データを検出するスキ
ャナ部と、 前記投影データをX線焦点角度を変えながら逆投影する
逆投影手段と、 前記逆投影に際して、X線焦点角度に依存して再構成領
域を移動または変形させる再構成領域移動・変形手段
と、 前記投影データをすべての焦点角度について逆投影した
後、逆投影された再構成領域の画素値データから擬似投
影データを生成する投影データ生成手段と、 前記投影データと前記擬似投影データとの差異を算出す
る差異計量手段と、 前記算出された差異を最小化するように前記X線焦点角
度に対する前記再構成領域の移動・変形の依存性を反復
修正する最適化手段と、 前記差異が最小化されたときの前記依存性に従って画像
データを生成する手段とを具備することを特徴とするX
線CT装置。
7. A scanner unit for detecting projection data on a subject, a backprojection unit for backprojecting the projection data while changing the X-ray focal angle, and a reprojection unit for reprojecting the projection data depending on the X-ray focal angle. Reconstruction area moving / deformation means for moving or deforming the composition area, and projection data for back-projecting the projection data for all focal angles, and then generating pseudo projection data from pixel value data of the back-projected reconstruction area. Generation means, difference measurement means for calculating a difference between the projection data and the pseudo projection data, and dependence of movement / deformation of the reconstruction area on the X-ray focal angle so as to minimize the calculated difference. X is characterized by comprising: optimization means for iteratively correcting the sex; and means for generating image data according to the dependency when the difference is minimized.
X-ray CT equipment.
【請求項8】前記再構成領域移動・変形手段は、再構成
領域を複数領域に分割し、各領域毎に移動パラメータ及
び変形パラメータを与えることを特徴とする請求項7記
載のX線CT装置。
8. The X-ray CT apparatus according to claim 7, wherein the reconstruction area moving / deforming means divides the reconstruction area into a plurality of areas and gives a movement parameter and a deformation parameter for each area. .
【請求項9】前記再構成領域移動・変形手段は、前記複
数領域の中の少なくとも1つの領域内各点に関する移動
パラメータ及び変形パラメータを、他の少なくとも2つ
の領域に関する移動パラメータ及び変形パラメータに依
存させることを特徴とする請求項8記載のX線CT装
置。
9. The reconstructed area moving / deforming means depends on a moving parameter and a deforming parameter for each point in at least one area of the plurality of areas depending on a moving parameter and a deforming parameter for at least two other areas. The X-ray CT apparatus according to claim 8, wherein
【請求項10】前記1つの領域内各点に関する移動パラ
メータ及び変形パラメータは、前記他の領域の境界から
の距離に依存して設定されることを特徴とする請求項9
記載のX線CT装置。
10. A movement parameter and a deformation parameter for each point in the one area are set depending on a distance from a boundary of the other area.
The described X-ray CT apparatus.
【請求項11】前記複数領域の最外の再構成領域は、直
方体、長方形、楕円体、楕円、球、円のいずれかの形状
で与えられることを特徴とする請求項8記載のX線CT
装置。
11. The X-ray CT according to claim 8, wherein the outermost reconstruction area of the plurality of areas is given in a shape of a rectangular parallelepiped, a rectangle, an ellipsoid, an ellipse, a sphere, or a circle.
apparatus.
【請求項12】前記再構成領域以外の他の領域各々は、
直方体、長方形、楕円体、楕円、球、円のいずれかの形
状であることを特徴とする請求項11記載のX線CT装
置。
12. Each area other than the reconstruction area comprises:
The X-ray CT apparatus according to claim 11, wherein the X-ray CT apparatus has any one of a rectangular parallelepiped shape, a rectangular shape, an ellipsoidal shape, an ellipse, a sphere, and a circle.
【請求項13】前記移動パラメータに平行移動速度パラ
メータが含まれ、前記変形パラメータには膨張基準点、
膨張速度、膨張方向の各パラメータが含まれることを特
徴とする請求項8記載のX線CT装置。
13. The movement parameter includes a parallel movement speed parameter, and the deformation parameter includes an expansion reference point,
9. The X-ray CT apparatus according to claim 8, wherein each parameter of expansion rate and expansion direction is included.
【請求項14】前記差異は、前記投影データと前記擬似
投影データとの2乗誤差と、前記投影データを生成する
のに用いたボクセル値を参照して算出したペナルティー
値とを合計した値として算出されることを特徴とする請
求項7記載のX線CT装置。
14. The difference is a sum of a squared error between the projection data and the pseudo projection data and a penalty value calculated by referring to a voxel value used to generate the projection data. The X-ray CT apparatus according to claim 7, which is calculated.
【請求項15】前記最適化手段は、前記X線焦点角度に
対する前記再構成領域の移動・変形の依存性を共役方向
法により反復修正することを特徴とする請求項7記載の
X線CT装置。
15. The X-ray CT apparatus according to claim 7, wherein the optimizing means iteratively corrects the dependence of the movement / deformation of the reconstruction area on the X-ray focal angle by the conjugate direction method. .
【請求項16】前記最適化手段は、前記平行移動速度パ
ラメータ、前記膨張基準点パラメータ、前記膨張速度パ
ラメータ、前記膨張方向パラメータのうち少なくとも一
つの未知パラメータを変数として最適化し、あらかじめ
定められた値を未知パラメータの初期値とし、残りの既
知パラメータにはあらかじめ定められた数値を適用する
ことを特徴とする請求項13記載のX線CT装置。
16. The optimization means optimizes at least one unknown parameter of the parallel movement speed parameter, the expansion reference point parameter, the expansion speed parameter, and the expansion direction parameter as a variable, and a predetermined value. 14. The X-ray CT apparatus according to claim 13, wherein is set as an initial value of the unknown parameter, and predetermined numerical values are applied to the remaining known parameters.
【請求項17】マスク画像のための投影データと、被サ
ブトラクション画像のための投影データとを入力する手
段と、 前記被サブトラクション画像のための投影データの焦点
角度範囲と心位相範囲とに基づいて、前記マスク画像の
ための投影データから特定の投影データを抽出するデー
タ抽出部と、 前記被サブトラクション画像のための投影データから被
サブトラクション画像データを再構成するとともに、前
記抽出されたマスク画像のための投影データからマスク
画像データを再構成する再構成部と、 前記被サブトラクション画像データから前記マスク画像
データを差分する差分演算部とを具備することを特徴と
する画像処理装置。
17. A means for inputting projection data for a mask image and projection data for a subtracted image, based on a focal angle range and a cardiac phase range of the projection data for the subtracted image. A data extraction unit that extracts specific projection data from the projection data for the mask image, and reconstructs subtracted image data from the projection data for the subtracted image and for the extracted mask image An image processing apparatus, comprising: a reconstruction unit that reconstructs mask image data from the projection data of 1. and a difference calculation unit that subtracts the mask image data from the subtracted image data.
【請求項18】被検体に関する投影データをX線焦点角
度を変えながら逆投影する逆投影手段と、 前記逆投影に際して、X線焦点角度に依存して再構成領
域を移動または変形させる再構成領域移動・変形手段
と、 前記投影データをすべての焦点角度について逆投影した
後、逆投影された再構成領域の画素値データから擬似投
影データを生成する投影データ生成手段と、 前記投影データと前記擬似投影データとの差異を算出す
る差異計量手段と、 前記算出された差異を最小化するように前記X線焦点角
度に対する前記再構成領域の移動・変形の依存性を反復
修正する最適化手段と、 前記差異が最小化されたときの前記依存性に従って画像
データを生成する手段とを具備することを特徴とする画
像処理装置。
18. A backprojection means for backprojecting projection data on a subject while changing an X-ray focal angle, and a reconstruction area for moving or deforming the reconstruction area depending on the X-ray focal angle during the backprojection. Moving and deforming means, projection data generating means for back-projecting the projection data for all focal angles, and then generating pseudo-projection data from pixel value data of the back-projected reconstruction area, the projection data and the pseudo-data. Difference measuring means for calculating a difference from projection data, and optimizing means for iteratively correcting the dependence of movement / deformation of the reconstruction area on the X-ray focal angle so as to minimize the calculated difference, An image processing apparatus, comprising: a unit that generates image data according to the dependency when the difference is minimized.
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