JP2004065706A - 投影データ補正方法、画像生成方法およびx線ct装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】検出器の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している場合でも、従来より正常なCT画像を作成する。
【解決手段】端部チャネル(1)の外側へ被検体がはみ出している場合、端部近傍チャネルの投影データ(dn)を基にして端部チャネル(1)の外側の投影データ(da)を作成し、この補正した投影データを基にCT画像を生成する。
【効果】実際のFOV(Field Of View)よりも大きなFOVのCT画像を作成することが出来る。
【選択図】図6
【解決手段】端部チャネル(1)の外側へ被検体がはみ出している場合、端部近傍チャネルの投影データ(dn)を基にして端部チャネル(1)の外側の投影データ(da)を作成し、この補正した投影データを基にCT画像を生成する。
【効果】実際のFOV(Field Of View)よりも大きなFOVのCT画像を作成することが出来る。
【選択図】図6
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影データ補正方法、画像生成方法およびX線CT(Computed Tomography)装置に関し、更に詳しくは、被検体が端部チャネルからはみ出した場合の投影データを補正する投影データ補正方法、補正した投影データを基にCT画像を生成する画像生成方法およびX線CT装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図11の(a)に示すように、検出器24の両方の端部チャネル1,Nよりも外側へ被検体Hがはみ出していないビューを正常ビューと呼び、図12の(a)に示すように、検出器24の一方または両方の端部チャネル1,Nよりも外側へ被検体Hがはみ出しているビューを異常ビューと呼ぶこととする。
【0003】
被検体Hが楕円状の断面形状を有するため、図11の(b)に示すように、正常ビューでは、前処理後の投影データは、中央で高い値になり、滑らかに両端で「0」になる。
一方、図12の(b)に示すように、異常ビューでは、被検体Hがはみ出している端部チャネルでは、投影データが「0」にならない。
【0004】
このように、正常ビューと異常ビューとで投影データは異なるが、従来のX線CT装置では、全ビューが正常ビューであることを前提として処理を行っていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のX線CT装置では、CT画像を生成するのに用いる全ビューが正常ビューであることを前提としてCT画像を生成していた。
しかし、異常ビューでは被検体Hがはみ出している端部チャネルより外側の投影データが欠落しているため、異常ビューを含む場合、正常なCT画像を生成できない問題点があった。
そこで、本発明の目的は、正常なCT画像を生成するために異常ビューの投影データを補正する投影データ補正方法、補正した投影データを基にCT画像を生成する画像生成方法およびX線CT装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1の観点では、本発明は、端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している場合、端部近傍チャネルの投影データを基にして端部チャネルの外側の投影データを作成することを特徴とする投影データ補正方法を提供する。
上記第1の観点による投影データ補正方法では、被検体がはみ出している端部近傍チャネルの投影データを基にして端部チャネルの外側の投影データを作成する。これにより、端部チャネルより外側の投影データの欠落を補い、端部チャネルで投影データが急になくなることを回避することが出来るので、従来よりも正常なCT画像を生成可能となる。
上記第1の観点による投影データ補正方法は、1つの異常ビューだけで実施できる利点がある。また、両方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している場合でも実施できる利点がある。なお、正常ビューも参照して、正常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積から異常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積が大きく外れないという面積条件を加味して端部チャネルの外側の投影データを作成してもよい。
【0007】
第2の観点では、本発明は、一方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出しておらず、他方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している場合、一方の端部チャネル側の投影データを基にして他方の端部チャネルの外側の投影データを作成することを特徴とする投影データ補正方法を提供する。
上記第2の観点による投影データ補正方法では、被検体がはみ出していない端部チャネル側の投影データを基にして被検体がはみ出している端部チャネルの外側の投影データを作成する。これにより、端部チャネルより外側の投影データの欠落を補い、端部チャネルで投影データが急になくなることを回避することが出来るので、従来よりも正常なCT画像を生成可能となる。
上記第2の観点による投影データ補正方法は、1つの異常ビューだけで実施できる利点がある。なお、正常ビューも参照して、正常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積から異常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積が大きく外れないという面積条件を加味して端部チャネルの外側の投影データを作成してもよい。
【0008】
第3の観点では、本発明は、チャネル軸とビュー軸と投影データ軸とを持つ投影データ空間で両端部チャネルの外側へ被検体がはみ出していない正常ビューと少なくとも一方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している異常ビューとが存在する場合、投影データ表面が滑らかにつながるという表面連続条件および正常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積から異常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積が大きく外れないという面積条件の下で異常ビューでの端部チャネルの外側の投影データを作成することを特徴とする投影データ補正方法を提供する。
上記第3の観点による投影データ補正方法では、チャネル軸とビュー軸と投影データ軸とを持つ3次元的な投影データ空間で連続条件および面積条件から異常ビューでの端部チャネルの外側の投影データを作成する。これにより、端部チャネルより外側の投影データの欠落を補い、端部チャネルで投影データが急になくなることを回避することが出来るので、従来よりも正常なCT画像を生成可能となる。
【0009】
第4の観点では、本発明は、上記構成の投影データ補正方法において、端部チャネルの投影データを閾値と比較して、被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定することを特徴とする投影データ補正方法を提供する。
被検体が端部チャネルからはみ出していない場合、端部チャネルの投影データ(前処理後)は「0」になる。一方、被検体が端部チャネルからはみ出している場合、端部チャネルの投影データ(前処理後)は「0」にならない。
そこで、上記第4の観点による投影データ補正方法では、端部チャネルの投影データ(前処理後)を「0」より大きな閾値と比較することで、被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定する。
【0010】
第5の観点では、本発明は、上記構成の投影データ補正方法において、端部チャネルより外側に設けられている参照チャネルのデータを基にして、被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定することを特徴とする投影データ補正方法を提供する。
被検体が端部チャネルからはみ出していない場合、参照チャネルにはX線が直接入射する。一方、被検体が端部チャネルからはみ出している場合、被検体が参照チャネルにも被るため参照チャネルにX線が直接入射しなくなる。
そこで、上記第5の観点による投影データ補正方法では、参照チャネルのデータにより被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定する。
【0011】
第6の観点では、本発明は、上記構成の投影データ補正方法において、異なるビューでのチャネル−投影データ面での面積を比較して、被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定することを特徴とする投影データ補正方法を提供する。
チャネル−投影データ面での面積は、X線ビーム内の被検体の断面積により決まる。正常ビューでは、X線ビーム内の被検体の断面積が一定であるため、チャネル−投影データ面での面積も一定になる。ところが、異常ビューでは、X線ビーム内の被検体の断面積に欠落を生じるため、チャネル−投影データ面での面積は小さくなる。
そこで、上記第6の観点による投影データ補正方法では、チャネル−投影データ面での面積により被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定する。
【0012】
第7の観点では、本発明は、上記構成の投影データ補正方法により補正した投影データを基にCT画像を生成することを特徴とする画像生成方法を提供する。
上記第7の観点による画像生成方法では、端部チャネルより外側の投影データの欠落を補った投影データからCT画像を生成するため、従来よりも正常なCT画像を生成可能となる。
【0013】
第8の観点では、本発明は、X線管と、一列に並んだ複数のチャネルを持つ検出器と、前記X線管または前記検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転しながら投影データを収集するスキャン手段と、端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している場合に端部近傍チャネルの投影データを基にして端部チャネルの外側の投影データを作成する投影データ補正手段と、補正した投影データを基にCT画像を生成する画像生成手段とを具備したことを特徴とするX線CT装置を提供する。
上記第8の観点によるX線CT装置では、前記第1の観点による投影データ補正方法および前記第7の観点による画像生成方法を好適に実施しうる。
【0014】
第9の観点では、本発明は、X線管と、一列に並んだ複数のチャネルを持つ検出器と、前記X線管または前記検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転しながら投影データを収集するスキャン手段と、一方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出しておらず且つ他方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している場合に一方の端部チャネル側の投影データを基にして他方の端部チャネルの外側の投影データを作成する投影データ補正手段と、補正した投影データを基にCT画像を生成する画像生成手段とを具備したことを特徴とするX線CT装置を提供する。
上記第9の観点によるX線CT装置では、前記第2の観点による投影データ補正方法および前記第7の観点による画像生成方法を好適に実施しうる。
【0015】
第10の観点では、本発明は、X線管と、一列に並んだ複数のチャネルを持つ検出器と、前記X線管または前記検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転しながら投影データを収集するスキャン手段と、チャネル軸とビュー軸と投影データ軸とを持つ投影データ空間で両端部チャネルの外側へ被検体がはみ出していない正常ビューと少なくとも一方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している異常ビューとが存在する場合に投影データ表面が滑らかにつながるという表面連続条件および正常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積から異常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積が大きく外れないという面積条件の下で異常ビューでの端部チャネルの外側の投影データを作成する投影データ補正手段と、補正した投影データを基にCT画像を生成する画像生成手段とを具備したことを特徴とするX線CT装置を提供する。
上記第10の観点によるX線CT装置では、前記第3の観点による投影データ補正方法および前記第7の観点による画像生成方法を好適に実施しうる。
【0016】
第11の観点では、本発明は、上記構成のX線CT装置において、端部チャネルの投影データを閾値と比較して被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定する判定手段を具備したことを特徴とするX線CT装置を提供する。
上記第11の観点によるX線CT装置では、前記第4の観点による投影データ補正方法を好適に実施しうる。
【0017】
第12の観点では、本発明は、上記構成のX線CT装置において、端部チャネルより外側に設けられている参照チャネルの投影データを基にして被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定する判定手段を具備したことを特徴とするX線CT装置を提供する。
上記第12の観点によるX線CT装置では、前記第5の観点による投影データ補正方法を好適に実施しうる。
【0018】
第13の観点では、本発明は、上記構成のX線CT装置において、異なるビューでのチャネル−投影データ面での面積を比較して被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定する判定手段を具備したことを特徴とするX線CT装置を提供する。
上記第13の観点によるX線CT装置では、前記第6の観点による投影データ補正方法を好適に実施しうる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【0020】
−第1の実施形態−
図1は、本発明の第1の実施形態にかかるX線CT装置の構成ブロック図である。
このX線CT装置100は、操作コンソール1と、撮影テーブル10と、走査ガントリ20とを具備している。
【0021】
前記操作コンソール1は、操作者の入力を受け付ける入力装置2と、本発明に係る投影データ補正処理および画像生成処理などを実行する中央処理装置3と、走査ガントリ20で取得した投影データを収集する投影データ収集バッファ5と、前記投影データから再構成したCT画像を表示するCRT6と、プログラムや投影データやX線CT画像を記憶する記憶装置7とを具備している。
【0022】
前記テーブル装置10は、被検体を乗せて前記走査ガントリ20のボア(空洞部)に入れ出しするクレードル12を具備している。クレードル12は、テーブル装置10に内蔵するモータで駆動される。
【0023】
前記走査ガントリ20は、X線管21と、X線コントローラ22と、コリメータ23と、検出器24と、DAS(Data Acquisition System)25と、被検体の体軸の回りにX線管21などを回転させる回転コントローラ26と、制御信号などを前記操作コンソール1や撮影テーブル10とやり取りする制御インタフェース29とを具備している。
【0024】
図2は、X線CT装置100の動作の概略の流れを示すフロー図である。
ステップS1では、X線管21と検出器24とを撮影対象の周りに回転させながらビュー角度viewとチャネル番号iとで表わされる投影データD0(view,i)を収集する。
ステップS2では、投影データD0(view,i)に対して、前処理(オフセット補正,対数補正,X線線量補正,感度補正)を行う。
【0025】
ステップS3では、CT画像の生成に必要な全ビュー(すなわち、360゜分のビューまたは「180゜分+ファン角度分」のビュー)が正常ビューならステップS5へ進み、1つでも異常ビューが含まれていたらステップS4へ進む。
ここで、図11の(a)に示すように、検出器24の両方の端部チャネル1,Nよりも外側へ被検体Hがはみ出していないビューを正常ビューと呼び、図12の(a)に示すように、検出器24の一方または両方の端部チャネル1,Nよりも外側へ被検体Hがはみ出しているビューを異常ビューと呼ぶ。
あるビューが正常ビューか異常ビューかの判定方法については、図3〜図5を参照して後述する。
【0026】
ステップS4では、異常ビューにおける欠落した投影データを作成する。欠落した投影データの作成方法については、図6〜図9を参照して後述する。
【0027】
ステップS5では、例えばFBP(Filterd Back Projection)法により、投影データからCT画像を生成する。
ステップS6では、表示に適するようにCT画像に後処理を施す。
ステップS7では、CT画像をCRT6に表示する。
【0028】
図3は、あるビューが正常ビューか異常ビューかを判定する閾値法を示す説明図である。
図3の(a)に示すように、被検体Hが端部チャネル1,Nからはみ出していない場合、端部チャネル1およびNの投影データ(前処理後)は「0」になる。一方、図3の(b)に示すように、被検体Hが端部チャネル1およびNの少なくとも一方からはみ出している場合、端部チャネル1およびNの少なくとも一方の投影データ(前処理後)は「0」にならない。
そこで、閾値法では、端部チャネル1およびNの投影データ(前処理後)を「0」より大きな閾値thと比較し、端部チャネル1およびNの投影データが両方とも閾値より小さいなら正常ビューと判定し、そうでないなら異常ビューと判定する。
【0029】
図4は、あるビューが正常ビューか異常ビューかを判定する参照チャネル法を示す説明図である。
図4の(a)に示すように、被検体Hが端部チャネル1,Nからはみ出していない場合、端部チャネル1およびNの外側に設けられた参照チャネルRaおよびRbにはX線が被検体Hで遮られずに入射する。一方、図4の(b)に示すように、被検体Hが端部チャネルからはみ出している場合、参照チャネルRaおよびRbの少なくとも一方は入射するX線が被検体Hで遮られる。
そこで、参照チャネル法では、参照チャネルRaおよびRbのデータ(入射X線強度)を適当な閾値と比較し、参照チャネルRaおよびRbのデータ(入射X線強度)が両方とも閾値より大きいなら正常ビューと判定し、そうでないなら異常ビューと判定する。
【0030】
図5は、あるビューが正常ビューか異常ビューかを判定する面積法を示す説明図である。
図5の(a)に示すように、被検体Hが端部チャネル1,Nからはみ出していない場合、投影データ(前処理後)の面積Anは、X線ビーム内の被検体Hの断面積つまり被検体Hの全体の断面積で決まる値になる。一方、図5の(b)に示すように、被検体Hが端部チャネル1およびNの少なくとも一方からはみ出している場合、投影データ(前処理後)の面積Aaは、X線ビーム内の被検体Hの断面積つまり被検体Hの一部が欠けた断面積で決まる値になる。すなわち、正常ビューでの面積An>異常ビューでの面積Aaとなる。
そこで、面積法では、各ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積を計算し、最大面積の例えば95%を閾値とし、各ビューの面積と閾値とを比較し、面積が閾値より大きいなら正常ビューと判定し、そうでないなら異常ビューと判定する。
【0031】
なお、上記閾値法、参照チャネル法、面積法を適当に組み合わせても良い。
【0032】
図6は、異常ビューにおける欠落した投影データを作成する補外法を示す説明図である。
図6の(a)に示す如き異常ビューの投影データがあった場合、まず、図6の(b)に示すように、検出器24のチャネルを元の1〜Nから1〜N+2αに仮想的に拡張し、元の投影データを端部チャネルN側へαだけシフトする。つまり、元のチャネル1〜Nの両側にαチャネル分を付け足す。次に、図6の(c)に示すように、被検体Hがはみ出している端部チャネル1の近傍の端部近傍チャネルの投影データdnを基にして補外処理により端部チャネル1の外側の補外投影データdaを作成する。
補外法は、1つの異常ビューだけで実施できる利点がある。また、両方の端部チャネル1,Nの外側へ被検体がはみ出している場合でも実施できる利点がある。
なお、正常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積Anから異常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積Ac(補正後)が大きく外れないという面積条件を加味して、補外により作成した端部チャネル1の外側の補外投影データdaを修正してもよい。
【0033】
図7は、異常ビューにおける欠落した投影データを作成する貼付法を示す説明図である。
図7の(a)に示す如き異常ビューの投影データがあった場合、まず、図7の(b)に示すように、検出器24のチャネルを元の1〜Nから1〜N+2αに仮想的に拡張し、元の投影データを端部チャネルN側へαだけシフトする。つまり、元のチャネル1〜Nの両側にαチャネル分を付け足す。次に、図7の(c)に示すように、被検体Hがはみ出していない側の端部チャネルNの近傍の端部近傍チャネルの投影データdrを、被検体Hがはみ出している端部チャネル1の外側に、チャネル方向を逆向きにして貼り付けて貼付投影データdcを作成する。
貼付法は、1つの異常ビューだけで実施できる利点がある。ただし、両方の端部チャネル1,Nの外側へ被検体がはみ出している場合は実施できない。
なお、正常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積Anから異常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積Ac(補正後)が大きく外れないという面積条件を加味して、補外により作成した端部チャネル1の外側の貼付投影データdcを修正してもよい。
【0034】
図8,図9は、異常ビューにおける欠落した投影データを作成するビュー間フィッティング法を示す説明図である。
まず、図8に示すように、チャネル軸とビュー軸と投影データ軸とを持つ投影データ空間を作成する。図8の例では、ビュー番号0〜3,7〜12は正常ビューであるが、ビュー番号4〜6は異常ビューであり、端部チャネル1側の投影データが欠落している。
次に、図9に示すように、検出器24のチャネルを元の1〜Nから1〜N+2αに仮想的に拡張し、元の投影データを端部チャネルN側へαだけシフトする。つまり、元のチャネル1〜Nの両側にαチャネル分を付け足す。そして、異常ビュー4〜6で端部チャネル1の投影データが「0」でない部分Wを通る等高線Ehを想定する。この等高線Ehは、正常ビュー0〜3,7〜12では滑らかであり、異常ビュー4〜6では不連続になっている。
そこで、図10に示すように、等高線Ehが全ビュー0〜12で滑らかにつながるという等高線連続条件を満たすように、正常ビュー0〜3,7〜12の区間の等高線Ehから異常ビュー4〜6の区間の等高線Eh’をフィッティングにより求める。これを適当な間隔の複数の等高線Ehにて行うと、投影データ表面が滑らかにつながるという表面連続条件を満たす投影データを作成できる。
次に、正常ビュー(例えばビュー番号12)におけるチャネル−投影データ面での面積Anから異常ビュー(例えばビュー番号5)におけるチャネル−投影データ面での面積Aaが大きく外れないという面積条件を満たすように、表面連続条件を満たす投影データを修正する。
ビュー間フィッティング法は、多くの正常ビューの投影データを基にして異常ビューの欠落したデータを作成するため、信頼性が高い利点がある。
【0035】
以上のX線CT装置100によれば、異常ビューの投影データの欠落を補正し、補正した投影データを基にCT画像を生成するため、検出器24の端部チャネル1,Nの外側へ被検体Hがはみ出している場合でも、従来より正常なCT画像を作成できる。換言すれば、実際のFOV(Field Of View)よりも大きなFOVのCT画像を作成することが出来る。
【0036】
【発明の効果】
本発明の投影データ補正方法、画像生成方法およびX線CT装置によれば、検出器の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している場合でも、従来より正常なCT画像を作成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかるX線CT装置を示すブロック図である。
【図2】X線CT装置の動作を示すフロー図である。
【図3】閾値法による正常ビューと異常ビューの判定を示す説明図である。
【図4】参照チャネル法による正常ビューと異常ビューの判定を示す説明図である。
【図5】面積法による正常ビューと異常ビューの判定を示す説明図である。
【図6】補外法による投影データの補正を示す説明図である。
【図7】貼付法による投影データの補正を示す説明図である。
【図8】チャネル軸とビュー軸と投影データ軸とを持つ投影データ空間を示す説明図である。
【図9】検出器のチャネルを拡張した投影データ空間を示す説明図である。
【図10】ビュー間フィッティング法による投影データの補正を示す説明図である。
【図11】正常ビューとその投影データを示す説明図である。
【図12】異常ビューとその投影データを示す説明図である。
【符号の説明】
1 操作コンソール
3 中央処理装置
20 走査ガントリ
21 X線管
24 検出器
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影データ補正方法、画像生成方法およびX線CT(Computed Tomography)装置に関し、更に詳しくは、被検体が端部チャネルからはみ出した場合の投影データを補正する投影データ補正方法、補正した投影データを基にCT画像を生成する画像生成方法およびX線CT装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図11の(a)に示すように、検出器24の両方の端部チャネル1,Nよりも外側へ被検体Hがはみ出していないビューを正常ビューと呼び、図12の(a)に示すように、検出器24の一方または両方の端部チャネル1,Nよりも外側へ被検体Hがはみ出しているビューを異常ビューと呼ぶこととする。
【0003】
被検体Hが楕円状の断面形状を有するため、図11の(b)に示すように、正常ビューでは、前処理後の投影データは、中央で高い値になり、滑らかに両端で「0」になる。
一方、図12の(b)に示すように、異常ビューでは、被検体Hがはみ出している端部チャネルでは、投影データが「0」にならない。
【0004】
このように、正常ビューと異常ビューとで投影データは異なるが、従来のX線CT装置では、全ビューが正常ビューであることを前提として処理を行っていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のX線CT装置では、CT画像を生成するのに用いる全ビューが正常ビューであることを前提としてCT画像を生成していた。
しかし、異常ビューでは被検体Hがはみ出している端部チャネルより外側の投影データが欠落しているため、異常ビューを含む場合、正常なCT画像を生成できない問題点があった。
そこで、本発明の目的は、正常なCT画像を生成するために異常ビューの投影データを補正する投影データ補正方法、補正した投影データを基にCT画像を生成する画像生成方法およびX線CT装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1の観点では、本発明は、端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している場合、端部近傍チャネルの投影データを基にして端部チャネルの外側の投影データを作成することを特徴とする投影データ補正方法を提供する。
上記第1の観点による投影データ補正方法では、被検体がはみ出している端部近傍チャネルの投影データを基にして端部チャネルの外側の投影データを作成する。これにより、端部チャネルより外側の投影データの欠落を補い、端部チャネルで投影データが急になくなることを回避することが出来るので、従来よりも正常なCT画像を生成可能となる。
上記第1の観点による投影データ補正方法は、1つの異常ビューだけで実施できる利点がある。また、両方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している場合でも実施できる利点がある。なお、正常ビューも参照して、正常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積から異常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積が大きく外れないという面積条件を加味して端部チャネルの外側の投影データを作成してもよい。
【0007】
第2の観点では、本発明は、一方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出しておらず、他方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している場合、一方の端部チャネル側の投影データを基にして他方の端部チャネルの外側の投影データを作成することを特徴とする投影データ補正方法を提供する。
上記第2の観点による投影データ補正方法では、被検体がはみ出していない端部チャネル側の投影データを基にして被検体がはみ出している端部チャネルの外側の投影データを作成する。これにより、端部チャネルより外側の投影データの欠落を補い、端部チャネルで投影データが急になくなることを回避することが出来るので、従来よりも正常なCT画像を生成可能となる。
上記第2の観点による投影データ補正方法は、1つの異常ビューだけで実施できる利点がある。なお、正常ビューも参照して、正常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積から異常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積が大きく外れないという面積条件を加味して端部チャネルの外側の投影データを作成してもよい。
【0008】
第3の観点では、本発明は、チャネル軸とビュー軸と投影データ軸とを持つ投影データ空間で両端部チャネルの外側へ被検体がはみ出していない正常ビューと少なくとも一方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している異常ビューとが存在する場合、投影データ表面が滑らかにつながるという表面連続条件および正常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積から異常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積が大きく外れないという面積条件の下で異常ビューでの端部チャネルの外側の投影データを作成することを特徴とする投影データ補正方法を提供する。
上記第3の観点による投影データ補正方法では、チャネル軸とビュー軸と投影データ軸とを持つ3次元的な投影データ空間で連続条件および面積条件から異常ビューでの端部チャネルの外側の投影データを作成する。これにより、端部チャネルより外側の投影データの欠落を補い、端部チャネルで投影データが急になくなることを回避することが出来るので、従来よりも正常なCT画像を生成可能となる。
【0009】
第4の観点では、本発明は、上記構成の投影データ補正方法において、端部チャネルの投影データを閾値と比較して、被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定することを特徴とする投影データ補正方法を提供する。
被検体が端部チャネルからはみ出していない場合、端部チャネルの投影データ(前処理後)は「0」になる。一方、被検体が端部チャネルからはみ出している場合、端部チャネルの投影データ(前処理後)は「0」にならない。
そこで、上記第4の観点による投影データ補正方法では、端部チャネルの投影データ(前処理後)を「0」より大きな閾値と比較することで、被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定する。
【0010】
第5の観点では、本発明は、上記構成の投影データ補正方法において、端部チャネルより外側に設けられている参照チャネルのデータを基にして、被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定することを特徴とする投影データ補正方法を提供する。
被検体が端部チャネルからはみ出していない場合、参照チャネルにはX線が直接入射する。一方、被検体が端部チャネルからはみ出している場合、被検体が参照チャネルにも被るため参照チャネルにX線が直接入射しなくなる。
そこで、上記第5の観点による投影データ補正方法では、参照チャネルのデータにより被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定する。
【0011】
第6の観点では、本発明は、上記構成の投影データ補正方法において、異なるビューでのチャネル−投影データ面での面積を比較して、被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定することを特徴とする投影データ補正方法を提供する。
チャネル−投影データ面での面積は、X線ビーム内の被検体の断面積により決まる。正常ビューでは、X線ビーム内の被検体の断面積が一定であるため、チャネル−投影データ面での面積も一定になる。ところが、異常ビューでは、X線ビーム内の被検体の断面積に欠落を生じるため、チャネル−投影データ面での面積は小さくなる。
そこで、上記第6の観点による投影データ補正方法では、チャネル−投影データ面での面積により被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定する。
【0012】
第7の観点では、本発明は、上記構成の投影データ補正方法により補正した投影データを基にCT画像を生成することを特徴とする画像生成方法を提供する。
上記第7の観点による画像生成方法では、端部チャネルより外側の投影データの欠落を補った投影データからCT画像を生成するため、従来よりも正常なCT画像を生成可能となる。
【0013】
第8の観点では、本発明は、X線管と、一列に並んだ複数のチャネルを持つ検出器と、前記X線管または前記検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転しながら投影データを収集するスキャン手段と、端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している場合に端部近傍チャネルの投影データを基にして端部チャネルの外側の投影データを作成する投影データ補正手段と、補正した投影データを基にCT画像を生成する画像生成手段とを具備したことを特徴とするX線CT装置を提供する。
上記第8の観点によるX線CT装置では、前記第1の観点による投影データ補正方法および前記第7の観点による画像生成方法を好適に実施しうる。
【0014】
第9の観点では、本発明は、X線管と、一列に並んだ複数のチャネルを持つ検出器と、前記X線管または前記検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転しながら投影データを収集するスキャン手段と、一方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出しておらず且つ他方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している場合に一方の端部チャネル側の投影データを基にして他方の端部チャネルの外側の投影データを作成する投影データ補正手段と、補正した投影データを基にCT画像を生成する画像生成手段とを具備したことを特徴とするX線CT装置を提供する。
上記第9の観点によるX線CT装置では、前記第2の観点による投影データ補正方法および前記第7の観点による画像生成方法を好適に実施しうる。
【0015】
第10の観点では、本発明は、X線管と、一列に並んだ複数のチャネルを持つ検出器と、前記X線管または前記検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転しながら投影データを収集するスキャン手段と、チャネル軸とビュー軸と投影データ軸とを持つ投影データ空間で両端部チャネルの外側へ被検体がはみ出していない正常ビューと少なくとも一方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している異常ビューとが存在する場合に投影データ表面が滑らかにつながるという表面連続条件および正常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積から異常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積が大きく外れないという面積条件の下で異常ビューでの端部チャネルの外側の投影データを作成する投影データ補正手段と、補正した投影データを基にCT画像を生成する画像生成手段とを具備したことを特徴とするX線CT装置を提供する。
上記第10の観点によるX線CT装置では、前記第3の観点による投影データ補正方法および前記第7の観点による画像生成方法を好適に実施しうる。
【0016】
第11の観点では、本発明は、上記構成のX線CT装置において、端部チャネルの投影データを閾値と比較して被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定する判定手段を具備したことを特徴とするX線CT装置を提供する。
上記第11の観点によるX線CT装置では、前記第4の観点による投影データ補正方法を好適に実施しうる。
【0017】
第12の観点では、本発明は、上記構成のX線CT装置において、端部チャネルより外側に設けられている参照チャネルの投影データを基にして被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定する判定手段を具備したことを特徴とするX線CT装置を提供する。
上記第12の観点によるX線CT装置では、前記第5の観点による投影データ補正方法を好適に実施しうる。
【0018】
第13の観点では、本発明は、上記構成のX線CT装置において、異なるビューでのチャネル−投影データ面での面積を比較して被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定する判定手段を具備したことを特徴とするX線CT装置を提供する。
上記第13の観点によるX線CT装置では、前記第6の観点による投影データ補正方法を好適に実施しうる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【0020】
−第1の実施形態−
図1は、本発明の第1の実施形態にかかるX線CT装置の構成ブロック図である。
このX線CT装置100は、操作コンソール1と、撮影テーブル10と、走査ガントリ20とを具備している。
【0021】
前記操作コンソール1は、操作者の入力を受け付ける入力装置2と、本発明に係る投影データ補正処理および画像生成処理などを実行する中央処理装置3と、走査ガントリ20で取得した投影データを収集する投影データ収集バッファ5と、前記投影データから再構成したCT画像を表示するCRT6と、プログラムや投影データやX線CT画像を記憶する記憶装置7とを具備している。
【0022】
前記テーブル装置10は、被検体を乗せて前記走査ガントリ20のボア(空洞部)に入れ出しするクレードル12を具備している。クレードル12は、テーブル装置10に内蔵するモータで駆動される。
【0023】
前記走査ガントリ20は、X線管21と、X線コントローラ22と、コリメータ23と、検出器24と、DAS(Data Acquisition System)25と、被検体の体軸の回りにX線管21などを回転させる回転コントローラ26と、制御信号などを前記操作コンソール1や撮影テーブル10とやり取りする制御インタフェース29とを具備している。
【0024】
図2は、X線CT装置100の動作の概略の流れを示すフロー図である。
ステップS1では、X線管21と検出器24とを撮影対象の周りに回転させながらビュー角度viewとチャネル番号iとで表わされる投影データD0(view,i)を収集する。
ステップS2では、投影データD0(view,i)に対して、前処理(オフセット補正,対数補正,X線線量補正,感度補正)を行う。
【0025】
ステップS3では、CT画像の生成に必要な全ビュー(すなわち、360゜分のビューまたは「180゜分+ファン角度分」のビュー)が正常ビューならステップS5へ進み、1つでも異常ビューが含まれていたらステップS4へ進む。
ここで、図11の(a)に示すように、検出器24の両方の端部チャネル1,Nよりも外側へ被検体Hがはみ出していないビューを正常ビューと呼び、図12の(a)に示すように、検出器24の一方または両方の端部チャネル1,Nよりも外側へ被検体Hがはみ出しているビューを異常ビューと呼ぶ。
あるビューが正常ビューか異常ビューかの判定方法については、図3〜図5を参照して後述する。
【0026】
ステップS4では、異常ビューにおける欠落した投影データを作成する。欠落した投影データの作成方法については、図6〜図9を参照して後述する。
【0027】
ステップS5では、例えばFBP(Filterd Back Projection)法により、投影データからCT画像を生成する。
ステップS6では、表示に適するようにCT画像に後処理を施す。
ステップS7では、CT画像をCRT6に表示する。
【0028】
図3は、あるビューが正常ビューか異常ビューかを判定する閾値法を示す説明図である。
図3の(a)に示すように、被検体Hが端部チャネル1,Nからはみ出していない場合、端部チャネル1およびNの投影データ(前処理後)は「0」になる。一方、図3の(b)に示すように、被検体Hが端部チャネル1およびNの少なくとも一方からはみ出している場合、端部チャネル1およびNの少なくとも一方の投影データ(前処理後)は「0」にならない。
そこで、閾値法では、端部チャネル1およびNの投影データ(前処理後)を「0」より大きな閾値thと比較し、端部チャネル1およびNの投影データが両方とも閾値より小さいなら正常ビューと判定し、そうでないなら異常ビューと判定する。
【0029】
図4は、あるビューが正常ビューか異常ビューかを判定する参照チャネル法を示す説明図である。
図4の(a)に示すように、被検体Hが端部チャネル1,Nからはみ出していない場合、端部チャネル1およびNの外側に設けられた参照チャネルRaおよびRbにはX線が被検体Hで遮られずに入射する。一方、図4の(b)に示すように、被検体Hが端部チャネルからはみ出している場合、参照チャネルRaおよびRbの少なくとも一方は入射するX線が被検体Hで遮られる。
そこで、参照チャネル法では、参照チャネルRaおよびRbのデータ(入射X線強度)を適当な閾値と比較し、参照チャネルRaおよびRbのデータ(入射X線強度)が両方とも閾値より大きいなら正常ビューと判定し、そうでないなら異常ビューと判定する。
【0030】
図5は、あるビューが正常ビューか異常ビューかを判定する面積法を示す説明図である。
図5の(a)に示すように、被検体Hが端部チャネル1,Nからはみ出していない場合、投影データ(前処理後)の面積Anは、X線ビーム内の被検体Hの断面積つまり被検体Hの全体の断面積で決まる値になる。一方、図5の(b)に示すように、被検体Hが端部チャネル1およびNの少なくとも一方からはみ出している場合、投影データ(前処理後)の面積Aaは、X線ビーム内の被検体Hの断面積つまり被検体Hの一部が欠けた断面積で決まる値になる。すなわち、正常ビューでの面積An>異常ビューでの面積Aaとなる。
そこで、面積法では、各ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積を計算し、最大面積の例えば95%を閾値とし、各ビューの面積と閾値とを比較し、面積が閾値より大きいなら正常ビューと判定し、そうでないなら異常ビューと判定する。
【0031】
なお、上記閾値法、参照チャネル法、面積法を適当に組み合わせても良い。
【0032】
図6は、異常ビューにおける欠落した投影データを作成する補外法を示す説明図である。
図6の(a)に示す如き異常ビューの投影データがあった場合、まず、図6の(b)に示すように、検出器24のチャネルを元の1〜Nから1〜N+2αに仮想的に拡張し、元の投影データを端部チャネルN側へαだけシフトする。つまり、元のチャネル1〜Nの両側にαチャネル分を付け足す。次に、図6の(c)に示すように、被検体Hがはみ出している端部チャネル1の近傍の端部近傍チャネルの投影データdnを基にして補外処理により端部チャネル1の外側の補外投影データdaを作成する。
補外法は、1つの異常ビューだけで実施できる利点がある。また、両方の端部チャネル1,Nの外側へ被検体がはみ出している場合でも実施できる利点がある。
なお、正常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積Anから異常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積Ac(補正後)が大きく外れないという面積条件を加味して、補外により作成した端部チャネル1の外側の補外投影データdaを修正してもよい。
【0033】
図7は、異常ビューにおける欠落した投影データを作成する貼付法を示す説明図である。
図7の(a)に示す如き異常ビューの投影データがあった場合、まず、図7の(b)に示すように、検出器24のチャネルを元の1〜Nから1〜N+2αに仮想的に拡張し、元の投影データを端部チャネルN側へαだけシフトする。つまり、元のチャネル1〜Nの両側にαチャネル分を付け足す。次に、図7の(c)に示すように、被検体Hがはみ出していない側の端部チャネルNの近傍の端部近傍チャネルの投影データdrを、被検体Hがはみ出している端部チャネル1の外側に、チャネル方向を逆向きにして貼り付けて貼付投影データdcを作成する。
貼付法は、1つの異常ビューだけで実施できる利点がある。ただし、両方の端部チャネル1,Nの外側へ被検体がはみ出している場合は実施できない。
なお、正常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積Anから異常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積Ac(補正後)が大きく外れないという面積条件を加味して、補外により作成した端部チャネル1の外側の貼付投影データdcを修正してもよい。
【0034】
図8,図9は、異常ビューにおける欠落した投影データを作成するビュー間フィッティング法を示す説明図である。
まず、図8に示すように、チャネル軸とビュー軸と投影データ軸とを持つ投影データ空間を作成する。図8の例では、ビュー番号0〜3,7〜12は正常ビューであるが、ビュー番号4〜6は異常ビューであり、端部チャネル1側の投影データが欠落している。
次に、図9に示すように、検出器24のチャネルを元の1〜Nから1〜N+2αに仮想的に拡張し、元の投影データを端部チャネルN側へαだけシフトする。つまり、元のチャネル1〜Nの両側にαチャネル分を付け足す。そして、異常ビュー4〜6で端部チャネル1の投影データが「0」でない部分Wを通る等高線Ehを想定する。この等高線Ehは、正常ビュー0〜3,7〜12では滑らかであり、異常ビュー4〜6では不連続になっている。
そこで、図10に示すように、等高線Ehが全ビュー0〜12で滑らかにつながるという等高線連続条件を満たすように、正常ビュー0〜3,7〜12の区間の等高線Ehから異常ビュー4〜6の区間の等高線Eh’をフィッティングにより求める。これを適当な間隔の複数の等高線Ehにて行うと、投影データ表面が滑らかにつながるという表面連続条件を満たす投影データを作成できる。
次に、正常ビュー(例えばビュー番号12)におけるチャネル−投影データ面での面積Anから異常ビュー(例えばビュー番号5)におけるチャネル−投影データ面での面積Aaが大きく外れないという面積条件を満たすように、表面連続条件を満たす投影データを修正する。
ビュー間フィッティング法は、多くの正常ビューの投影データを基にして異常ビューの欠落したデータを作成するため、信頼性が高い利点がある。
【0035】
以上のX線CT装置100によれば、異常ビューの投影データの欠落を補正し、補正した投影データを基にCT画像を生成するため、検出器24の端部チャネル1,Nの外側へ被検体Hがはみ出している場合でも、従来より正常なCT画像を作成できる。換言すれば、実際のFOV(Field Of View)よりも大きなFOVのCT画像を作成することが出来る。
【0036】
【発明の効果】
本発明の投影データ補正方法、画像生成方法およびX線CT装置によれば、検出器の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している場合でも、従来より正常なCT画像を作成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかるX線CT装置を示すブロック図である。
【図2】X線CT装置の動作を示すフロー図である。
【図3】閾値法による正常ビューと異常ビューの判定を示す説明図である。
【図4】参照チャネル法による正常ビューと異常ビューの判定を示す説明図である。
【図5】面積法による正常ビューと異常ビューの判定を示す説明図である。
【図6】補外法による投影データの補正を示す説明図である。
【図7】貼付法による投影データの補正を示す説明図である。
【図8】チャネル軸とビュー軸と投影データ軸とを持つ投影データ空間を示す説明図である。
【図9】検出器のチャネルを拡張した投影データ空間を示す説明図である。
【図10】ビュー間フィッティング法による投影データの補正を示す説明図である。
【図11】正常ビューとその投影データを示す説明図である。
【図12】異常ビューとその投影データを示す説明図である。
【符号の説明】
1 操作コンソール
3 中央処理装置
20 走査ガントリ
21 X線管
24 検出器
Claims (13)
- 端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している場合、端部近傍チャネルの投影データを基にして端部チャネルの外側の投影データを作成することを特徴とする投影データ補正方法。
- 一方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出しておらず、他方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している場合、一方の端部チャネル側の投影データを基にして他方の端部チャネルの外側の投影データを作成することを特徴とする投影データ補正方法。
- チャネル軸とビュー軸と投影データ軸とを持つ投影データ空間で両端部チャネルの外側へ被検体がはみ出していない正常ビューと少なくとも一方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している異常ビューとが存在する場合、投影データ表面が滑らかにつながるという表面連続条件および正常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積から異常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積が大きく外れないという面積条件の下で異常ビューでの端部チャネルの外側の投影データを作成することを特徴とする投影データ補正方法。
- 請求項1から請求項3のいずれかに記載の投影データ補正方法において、端部チャネルの投影データを閾値と比較して、被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定することを特徴とする投影データ補正方法。
- 請求項1から請求項3のいずれかに記載の投影データ補正方法において、端部チャネルより外側に設けられている参照チャネルのデータを基にして、被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定することを特徴とする投影データ補正方法。
- 請求項1から請求項3のいずれかに記載の投影データ補正方法において、異なるビューでのチャネル−投影データ面での面積を比較して、被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定することを特徴とする投影データ補正方法。
- 請求項1から請求項6のいずれかに記載の投影データ補正方法により補正した投影データを基にCT画像を生成することを特徴とする画像生成方法。
- X線管と、一列に並んだ複数のチャネルを持つ検出器と、前記X線管または前記検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転しながら投影データを収集するスキャン手段と、端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している場合に端部近傍チャネルの投影データを基にして端部チャネルの外側の投影データを作成する投影データ補正手段と、補正した投影データを基にCT画像を生成する画像生成手段とを具備したことを特徴とするX線CT装置。
- X線管と、一列に並んだ複数のチャネルを持つ検出器と、前記X線管または前記検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転しながら投影データを収集するスキャン手段と、一方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出しておらず且つ他方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している場合に一方の端部チャネル側の投影データを基にして他方の端部チャネルの外側の投影データを作成する投影データ補正手段と、補正した投影データを基にCT画像を生成する画像生成手段とを具備したことを特徴とするX線CT装置。
- X線管と、一列に並んだ複数のチャネルを持つ検出器と、前記X線管または前記検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転しながら投影データを収集するスキャン手段と、チャネル軸とビュー軸と投影データ軸とを持つ投影データ空間で両端部チャネルの外側へ被検体がはみ出していない正常ビューと少なくとも一方の端部チャネルの外側へ被検体がはみ出している異常ビューとが存在する場合に投影データ表面が滑らかにつながるという表面連続条件および正常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積から異常ビューにおけるチャネル−投影データ面での面積が大きく外れないという面積条件の下で異常ビューでの端部チャネルの外側の投影データを作成する投影データ補正手段と、補正した投影データを基にCT画像を生成する画像生成手段とを具備したことを特徴とするX線CT装置。
- 請求項8から請求項10のいずれかに記載のX線CT装置において、端部チャネルの投影データを閾値と比較して被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定する判定手段を具備したことを特徴とするX線CT装置。
- 請求項8から請求項10のいずれかに記載のX線CT装置において、端部チャネルより外側に設けられている参照チャネルのデータを基にして被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定する判定手段を具備したことを特徴とするX線CT装置。
- 請求項8から請求項10のいずれかに記載のX線CT装置において、異なるビューでのチャネル−投影データ面での面積を比較して被検体が端部チャネルからはみ出しているか否かを判定する判定手段を具備したことを特徴とするX線CT装置。
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