JP2004121706A

JP2004121706A - データ補正方法およびｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP2004121706A
Application number: JP2002293188A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Nishide; 西出　明彦; Masayasu Nukui; 貫井　正健; Masaya Kumazaki; 熊崎　昌也; Naoyuki Kawachi; 河内　直幸; Kotoko Morikawa; 森川　琴子
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-07
Also published as: JP4261864B2

Abstract

【課題】マルチ検出器を用いて収集したデータに対してクロストーク補正およびＸ線ボケ補正を行う。
【解決手段】チャネル方向および検出器列方向の２次元のクロストーク補正フィルタＦｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を重畳演算することによりクロストーク補正を行う（Ｓ３）。チャネル方向および検出器列方向の２次元のＸ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を重畳演算することによりＸ線ボケ補正を行う（Ｓ４）。
【効果】チャネル方向および検出器列方向の両方のクロストークの影響およびＸ線ボケの影響を抑制することが出来る。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ補正方法およびＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ　Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関し、更に詳しくは、マルチ検出器を用いて収集したデータに対して好適に補正を行うことが出来るデータ補正方法およびＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＸ線ＣＴ装置では、チャネル方向についてのＸ線ボケ補正フィルタＫ（ｋ）を補正前のデータＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ）に重畳演算することによりＸ線ボケ補正を行っている。すなわち、

により補正したデータＤ（ｃｈ，ｖｉｅｗ）を得ている。
【０００３】
また、チャネル方向についてのクロストーク補正フィルタＦ（ｋ）をデータＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ）に重畳演算することによりクロストーク補正を行っている。すなわち、

【０００４】
関連する従来技術は、例えば特開昭６０−１０７１８３号公報や特公平４−３０３００号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、多数の検出器列を有するマルチ検出器を備えたＸ線ＣＴ装置が開発されている。
このようなＸ線ＣＴ装置で収集したデータに対してＸ線ボケ補正フィルタＫ（ｋ）を重畳演算することにより、Ｘ線ボケ補正を行うことが出来る。また、クロストーク補正フィルタＦ（ｋ）を重畳演算することにより、クロストーク補正を行うことが出来る。
しかし、マルチ検出器は、Ｘ線検出器がチャネル方向および検出器列方向の２次元配列になっているため、チャネル方向についてのＸ線ボケ補正だけでは検出器列方向のＸ線ボケの影響が入ってしまう。また、チャネル方向についてのクロストーク補正だけでは検出器列方向のクロストークの影響が入ってしまう。
そこで、本発明の目的は、マルチ検出器を用いて収集したデータに対して好適に補正を行うことが出来るデータ補正方法および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、チャネル方向および検出器列方向の２次元のＸ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を重畳演算することにより、マルチ検出器を用いて収集したデータＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）の補正を行うことを特徴とするデータ補正方法を提供する。
上記第１の観点によるデータ補正方法では、チャネル方向および検出器列方向の２次元のＸ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を用いるため、チャネル方向および検出器列方向の両方のＸ線ボケの影響を抑制することが出来る。
【０００７】
第２の観点では、本発明は、上記構成のデータ補正方法において、前記Ｘ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）が、各検出器列に対応するチャネル方向の始端または終端から値０のフィルタ係数が続く数Ｍ０と、それ以外のフィルタ係数の数Ｍ１および値とからなることを特徴とするデータ補正方法を提供する。
上記第２の観点によるデータ補正方法では、全てのフィルタ係数の値を保持する場合に比べて、データ量を少なくすることが出来る。
【０００８】
第３の観点では、本発明は、上記構成のデータ補正方法において、各検出器列に対応するチャネル方向の始端または終端からＭ０個のデータに対しては重畳演算を行わないことを特徴とするデータ補正方法を提供する。
上記第３の観点によるデータ補正方法では、全てのフィルタ係数の値を重畳演算する場合に比べて、演算量を少なくすることが出来る。なお、重畳演算を行わないのは値０のフィルタ係数なので、演算結果に影響はない。
【０００９】
第４の観点では、本発明は、上記構成のデータ補正方法において、Ｘ線吸収の大きい物質の細い線を格子状に張ったファントムを用いて、前記Ｘ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を求めることを特徴とするデータ補正方法を提供する。
上記第４の観点によるデータ補正方法では、Ｘ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を実測により求めることが出来る。
【００１０】
第５の観点では、本発明は、上記構成のデータ補正方法において、Ｘ線吸収の大きい物質の微小球体を格子状に配置したファントムを用いて、前記Ｘ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を求めることを特徴とするデータ補正方法を提供する。上記第５の観点によるデータ補正方法では、Ｘ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を実測により求めることが出来る。
【００１１】
第６の観点では、本発明は、チャネル方向および検出器列方向の２次元のクロストーク補正フィルタＦｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を重畳演算することにより、マルチ検出器を用いて収集したデータＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）の補正を行うことを特徴とするデータ補正方法を提供する。
上記第６の観点によるデータ補正方法では、チャネル方向および検出器列方向の２次元のクロストーク補正フィルタＦｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を用いるため、チャネル方向および検出器列方向の両方のクロストークの影響を抑制することが出来る。
【００１２】
第７の観点では、本発明は、上記構成のデータ補正方法において、前記マルチ検出器が複数の検出器ブロックをチャネル方向に連設した構造である場合に、前記検出器ブロックの中心部で収集したデータに対するクロストーク補正フィルタＦｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を共通化することを特徴とするデータ補正方法を提供する。
複数の検出器単位を２次元配列した検出器ブロックをチャネル方向に複数連設した構造のマルチ検出器では、各検出器ブロックの中心部に位置する検出器単位ではクロストーク特性が同一と見なせる（類似性が大きい）。
そこで、上記第７の観点によるデータ補正方法では、検出器ブロックの中心部の検出器単位で収集したデータに対するクロストーク補正フィルタＦｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を共通化する。これにより、データ量を少なくすることが出来る。
【００１３】
第８の観点では、本発明は、Ｘ線管とマルチ検出器と、Ｘ線管またはマルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに相対回転しながらデータＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）を収集するスキャン手段と、チャネル方向および検出器列方向の２次元のＸ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を前記データＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）に重畳演算するデータ補正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、上記第１の観点によるデータ補正方法を好適に実施しうる。
【００１４】
第９の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）が、各検出器列に対応するチャネル方向の始端または終端から値０のフィルタ係数が続く数Ｍ０と、それ以外のフィルタ係数の数Ｍ１および値とからなることを特徴とする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、上記第２の観点によるデータ補正方法を好適に実施しうる。
【００１５】
第１０の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、各検出器列に対応するチャネル方向の始端または終端からＭ０個のデータに対しては重畳演算を行わないことを特徴とする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、上記第３の観点によるデータ補正方法を好適に実施しうる。
【００１６】
第１１の観点では、本発明は、Ｘ線管とマルチ検出器と、Ｘ線管またはマルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに相対回転しながらデータＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）を収集するスキャン手段と、チャネル方向および検出器列方向の２次元のクロストーク補正フィルタＦｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を前記データＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）に重畳演算するデータ補正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１１の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第６の観点による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、前記マルチ検出器が複数の検出器ブロックをチャネル方向に連設した構造である場合に、前記検出器ブロックの中心部で収集したデータに対するクロストーク補正フィルタＦｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を共通化することを特徴とする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、上記第７の観点によるデータ補正方法を好適に実施しうる。
【００１８】
【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。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態にかかる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。
【００２０】
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、本発明に係るデータ補正処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得したデータを収集するデータ収集バッファ５と、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。
【００２１】
撮影テーブル１０は、被検体を乗せて走査ガントリ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、撮影テーブル１０に内蔵するモータで駆動される。
【００２２】
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、マルチ検出器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。
【００２３】
図２に示すように、Ｘ線管２１およびマルチ検出器２４は、回転中心ＩＣの周りを回転する。
マルチ検出器２４は、第１から第Ｊまでの検出器列を有し、各検出器列は第１から第Ｉまでのチャネルを有している。例えば、Ｊ＝８、Ｉ＝１０００である。
【００２４】
図３は、Ｘ線ＣＴ装置１００の動作の流れを示すフロー図である。
ステップＳ１では、走査ガントリ２０でＸ線管２１とマルチ検出器２４とを撮影対象の周りに回転させながらチャネル番号ｃｈとビュー角度ｖｉｅｗと検出器列番号ｒｏｗとで表わされるデータＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）を収集する。
ステップＳ２では、データＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）に対して、前処理（オフセット補正，対数変換，Ｘ線線量補正，感度補正）を行う。
【００２５】
ステップＳ３では、前処理したデータＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）に対して、チャネル方向および検出器列方向の２次元のクロストーク補正フィルタＦｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を重畳演算することにより、クロストーク補正を行う。すなわち、

【００２６】
図４に、クロストーク補正フィルタＦｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）の一例を示す。
このクロストーク補正フィルタＦｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）は、９個のフィルタ係数Ｆ−１−１〜Ｆ１１からなる３×３のマトリクスになっており、上式ではＵ＝１，Ｔ＝１となる。
クロストーク補正フィルタＦｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）の係数Ｆ−１−１〜Ｆ１１は、（ｃｈ，ｒｏｗ）に依存して変わる。しかし、図５に示すように、マルチ検出器２４が複数の検出器ブロックＢ１，Ｂ２，…をチャネル方向に連設した構造である場合、各検出器ブロックＢ１，Ｂ２，…の中心部（ハッチング部分）で収集したデータに対するクロストーク補正フィルタＦｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を共通化すれば、データ量を節減することが出来る。
【００２７】
図３に戻り、ステップＳ４では、クロストーク補正したデータＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）’に対して、チャネル方向および検出器列方向の２次元のＸ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を重畳演算することにより、Ｘ線ボケ補正を行う。すなわち、

【００２８】
図６に、Ｘ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）の一例を示す。
このＸ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）は、２５個のフィルタ係数Ｋ−２−２〜Ｋ２２からなる５×５のマトリクスになっており、上式ではＷ＝２，Ｖ＝２となる。Ｘ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）の係数Ｋ−２−２〜Ｋ２２は、（ｃｈ，ｒｏｗ）に依存して変わる。
【００２９】
図７の（ａ）に、Ｘ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）の別の一例を示す。
このＸ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）は、多数のフィルタ係数Ｃｋｑからなる（２Ｗ＋１）×（２Ｖ＋１）のマトリクスになっている。Ｘ線ボケは、破線で示すような円形領域内で生じるため、円形領域外のフィルタ係数の値は０または０とみなせる小さな値になっている。
そこで、図７の（ｂ）に示すように、Ｘ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を、チャネル方向の始端−Ｗまたは終端Ｗから値０のフィルタ係数が続く数Ｍ０と、それ以外のフィルタ係数の数Ｍ１およびフィルタ係数の値とから構成する。これにより、データ量を節減することが出来る。
また、チャネル方向の始端−Ｗまたは終端ＷからＭ０個のフィルタ係数と乗算すべきデータＤに対しては重畳演算を行わないこととする。これにより、演算量を節減し、処理を高速に行うことが出来る。
【００３０】
なお、１次元のＸ線ボケ補正フィルタＫ（ｃｈ）やクロストーク補正フィルタＦ（ｃｈ）を適用する場合においても、０のフィルタ係数に対応するデータに対しては重畳演算を行わないこととすれば、演算量を節減することが出来る。
【００３１】
Ｘ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）は、図８に示す如きタングステン細線Ｗｗを格子状に張ったファントム３１または図９に示す如きタングステン微小球体Ｗｐを格子状に配置したファントム３２を用いて実測したデータの逆フィルタを基に求めることが出来る。
【００３２】
図３に戻り、ステップＳ５では、Ｘ線ボケ補正したデータＤ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）に対してヘリカル荷重（ｈｅｌｉｃａｌ　ｗｅｉｇｈｔ）等のＢＰ（Ｂａｃｋ　Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）係数を乗算する。
ステップＳ６では、ＢＰ係数を乗算したデータＤ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）’に対して再構成フィルタ重畳処理を行う。すなわち、フーリエ変換し、フィルタ（再構成関数）を掛け、逆フーリエ変換する。
ステップＳ７では、再構成フィルタ重畳処理したデータＤ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）”に対して、逆投影処理を行い、逆投影データを求める。
ステップＳ８では、逆投影データに対して後処理を行い、ＣＴ画像を得る。
【００３３】
上記Ｘ線ＣＴ装置１００によれば、マルチ検出器２４を用いて収集したデータＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）に対して好適にクロストーク補正およびＸ線ボケ補正を行うことが出来る。
【００３４】
−他の実施形態−
クロストーク補正（Ｓ３）またはＸ線ボケ補正（Ｓ４）を前処理（Ｓ２）の前や前処理（Ｓ２）の途中で行ってもよい。
また、逆投影処理は、２次元逆投影処理や３次元逆投影処理（コーンビーム再構成）でもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のデータ補正方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、マルチ検出器を用いて収集したデータに対してチャネル方向および検出器列方向の両方向に対して好適にクロストーク補正およびＸ線ボケ補正を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置を示すブロック図である。
【図２】Ｘ線管およびマルチ検出器を示す説明図である。
【図３】Ｘ線ＣＴ装置の動作を示すフロー図である。
【図４】クロストーク補正フィルタの例示図である。
【図５】マルチ検出器の構造を示す説明図である。
【図６】Ｘ線ボケ補正フィルタの例示図である。
【図７】Ｘ線ボケ補正フィルタの一例および記憶方法の説明図である。
【図８】タングステン細線を用いたファントムを示す説明図である。
【図９】タングステン微小球体を用いたファントム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　　　　　　　　　　　　マルチ検出器
３１，３２　　　　　　　　　ファントム

Claims

チャネル方向および検出器列方向の２次元のＸ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を重畳演算することにより、マルチ検出器を用いて収集したデータＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）の補正を行うことを特徴とするデータ補正方法。
請求項１に記載のデータ補正方法において、前記Ｘ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）が、各検出器列に対応するチャネル方向の始端または終端から値０のフィルタ係数が続く数Ｍ０と、それ以外のフィルタ係数の数Ｍ１および値とからなることを特徴とするデータ補正方法。
請求項２に記載のデータ補正方法において、各検出器列に対応するチャネル方向の始端または終端からＭ０個のデータに対しては重畳演算を行わないことを特徴とするデータ補正方法。
請求項１から請求項３のいずれかに記載のデータ補正方法において、Ｘ線吸収の大きい物質の細い線を格子状に張ったファントムを用いて、前記Ｘ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を求めることを特徴とするデータ補正方法。
請求項１から請求項３のいずれかに記載のデータ補正方法において、Ｘ線吸収の大きい物質の微小球体を格子状に配置したファントムを用いて、前記Ｘ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を求めることを特徴とするデータ補正方法。
チャネル方向および検出器列方向の２次元のクロストーク補正フィルタＦｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を重畳演算することにより、マルチ検出器を用いて収集したデータＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）の補正を行うことを特徴とするデータ補正方法。
請求項６に記載のデータ補正方法において、前記マルチ検出器が複数の検出器ブロックをチャネル方向に連設した構造である場合に、前記検出器ブロックの中心部で収集したデータに対するクロストーク補正フィルタＦｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を共通化することを特徴とするデータ補正方法。
Ｘ線管とマルチ検出器と、Ｘ線管またはマルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに相対回転しながらデータＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）を収集するスキャン手段と、チャネル方向および検出器列方向の２次元のＸ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を前記データＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）に重畳演算するデータ補正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に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線ボケ補正フィルタＫｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）が、各検出器列に対応するチャネル方向の始端または終端から値０のフィルタ係数が続く数Ｍ０と、それ以外のフィルタ係数の数Ｍ１および値とからなることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置において、各検出器列に対応するチャネル方向の始端または終端からＭ０個のデータに対しては重畳演算を行わないことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
Ｘ線管とマルチ検出器と、Ｘ線管またはマルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに相対回転しながらデータＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）を収集するスキャン手段と、チャネル方向および検出器列方向の２次元のクロストーク補正フィルタＦｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を前記データＤｏ（ｃｈ，ｖｉｅｗ，ｒｏｗ）に重畳演算するデータ補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記マルチ検出器が複数の検出器ブロックをチャネル方向に連設した構造である場合に、前記検出器ブロックの中心部で収集したデータに対するクロストーク補正フィルタＦｋｑ（ｃｈ，ｒｏｗ）を共通化することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。