JP2006000222A - X-ray ct apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被写体との距離等の撮影幾何条件を任意に変更し得るX線CT装置に関するものである。 The present invention relates to an X-ray CT apparatus capable of arbitrarily changing imaging geometric conditions such as a distance to a subject.
従来、図6に示すようなX線CT(Computer Tomography)装置においては、被写体Sを挟んでX線源1とセンサ2が対向して配置され、X線源1とセンサ2とが被写体Sの周囲を回転しながら撮影が行われる。この際のX線源1、センサ2、被写体S中心の幾何学的位置関係は、通常は機械的に固定されている。
Conventionally, in an X-ray CT (Computer Tomography) apparatus as shown in FIG. 6, the
しかし、撮影対象となる部位を考えた場合には、図7に示すように例えば胸部SBと頭部SHではその大きさが異なっているため、X線源1とセンサ2を同時に距離dだけ移動し、撮影対象の胸部SB、頭部SHの大きさに合わせて撮影する撮影方式も採用されている。
However, considering the region to be imaged, for example, the chest SB and the head SH are different in size as shown in FIG. 7, and therefore the
また近年では、二次元センサを用いて単純撮影と同じようなコーンビームX線によって、必要な部位の投影像を一度に取得した後に再構成し、体軸方向にも断層画像と同等の高精細な解像度を有する三次元画像データを得ることができるコーンビームX線CT装置も実用化されつつある。このようなコーンビームX線CT装置においては、X線源1とセンサ2を被写体Sの周囲を回転させながら撮影する方式と、被写体Sを回転させる方式とがある。
Also, in recent years, a projection image of a necessary part is acquired at once using cone beam X-rays similar to simple imaging using a two-dimensional sensor, and then reconstructed, and the same high-definition as a tomographic image in the body axis direction. A cone beam X-ray CT apparatus capable of obtaining three-dimensional image data having a high resolution is also being put into practical use. In such a cone beam X-ray CT apparatus, there are a method of photographing while rotating the
一般に、診断に必要な体軸方向の長さは常に一定ではなく、撮影部位によって異なる。従って、診断に必要な体軸方向の長さが小さな撮影部位については、X線源1とセンサ2間の距離が小さくとも、診断に必要な範囲では十分な画質を得ることが可能である。
In general, the length in the body axis direction necessary for diagnosis is not always constant and varies depending on the imaging region. Therefore, for an imaging region having a small length in the body axis direction necessary for diagnosis, even if the distance between the
また、散乱線の影響を減少させるためには、グレーデル効果による被写体Sとセンサ2の間の距離を大きくとることが効果的である。従って、例えば胸部、腹部等の散乱線の大きな部位については、被写体Sとセンサ2間の距離も大きくとりながら、X線源1とセンサ2間の距離を決定する必要がある。
In order to reduce the influence of scattered radiation, it is effective to increase the distance between the subject S and the
しかし、一次元センサによるX線CT装置の場合には、X線源1とセンサ2の同時シフトだけでは様々な撮影部位に対応することは困難である。
However, in the case of an X-ray CT apparatus using a one-dimensional sensor, it is difficult to deal with various imaging parts only by simultaneous shifting of the
また、コーンビームX線を用いたX線CT装置における再構成アルゴリズムにはFeldkampの方法が用いられているが、このFeldkampの方法はファンビームの二次元再構成法であるコンボリューションバックプロジェクション法を三次元に拡張した近似的な再構成法である。 The Feldkamp method is used as a reconstruction algorithm in an X-ray CT apparatus using cone beam X-rays. The Feldkamp method uses a convolution back projection method, which is a two-dimensional reconstruction method of a fan beam. It is an approximate reconstruction method extended to three dimensions.
ここで近似的と述べているのは、コーンビームX線によるX線CT装置の場合には、その回転による撮影だけでは再構成に必要な全ての投影データが得られるわけではなく、欠落したデータ、所謂ミッシングデータが存在してしまうため、厳密な再構成アルゴリズムは存在しない。 In this case, in the case of an X-ray CT apparatus using cone beam X-rays, not all of the projection data necessary for reconstruction can be obtained only by imaging by the rotation, but the missing data Since so-called missing data exists, there is no exact reconstruction algorithm.
従って、より高精度の再構成を行うとすれば、できるだけX線源1とセンサ2間の距離を大きくする必要がある。これはX線源1とセンサ2間の距離を大きくすればするほど平行ビームに近付くため、ミッシングデータも減少して再構成の精度も向上するためである。このため、コーンビームX線CT装置においても、再構成に必要な精度を確保したX線源1とセンサ2間の距離を用い、この距離を固定して撮影を行っている。
Therefore, if reconstruction is performed with higher accuracy, it is necessary to increase the distance between the
また、コーンビームX線CT装置においては、二次元センサを用いているため、散乱線の影響を無視することはできない。一次元センサ或いは一次元センサを少数並べたセンサにおいては、センサの画素毎に散乱線吸収体を配置して散乱線の侵入を防止したり、センサの体軸方向の空いた領域に散乱線検出用の検出器を配置することにより、散乱線補正を行ったりすることができるが、二次元センサではこのようなことができない。 In addition, since the cone beam X-ray CT apparatus uses a two-dimensional sensor, the influence of scattered radiation cannot be ignored. In a one-dimensional sensor or a sensor in which a small number of one-dimensional sensors are arranged, a scattered radiation absorber is arranged for each pixel of the sensor to prevent invasion of scattered radiation, or scattered radiation is detected in a free area in the body axis direction of the sensor. Although the scattered radiation correction can be performed by arranging a detector for use, such a case cannot be performed with a two-dimensional sensor.
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、撮影幾何条件に対応して常に最適な再構成関数を用いて再構成し、高画質なCT画像を得ることができるX線CT装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an X-ray CT apparatus capable of solving the above-described problems and always reconstructing using an optimal reconstruction function corresponding to imaging geometric conditions and obtaining a high-quality CT image. There is to do.
上記目的を達成するための本発明に係るX線CT装置は、X線源と被写体間の第1の距離、及び被写体とセンサ間の第2の距離を任意の距離に設定可能とし、これらの撮影幾何条件を撮影対象部位に合わせて変更可能としたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an X-ray CT apparatus according to the present invention can set a first distance between an X-ray source and a subject and a second distance between a subject and a sensor to arbitrary distances. The imaging geometric condition can be changed in accordance with the imaging target region.
本発明に係るX線CT装置によれば、撮影の対象となる部位に応じて最適な撮影幾何条件を選択することができ、この撮影幾何条件に対応して常に最適な再構成関数で再構成されるため、安定して高画質なCT画像を得ることができる。 According to the X-ray CT apparatus of the present invention, an optimal imaging geometric condition can be selected according to a region to be imaged, and reconstruction is always performed with an optimal reconstruction function corresponding to the imaging geometric condition. Therefore, a stable and high-quality CT image can be obtained.
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図1はX線CTシステムの構成図を示している。患者である被写体Sを挟んでX線源11とX線検出器12が配置されており、X線源11と被写体間の距離D1、被写体SとX線検出器12間の距離D2は任意に変更可能とされている。
The present invention will be described in detail based on the illustrated embodiments.
FIG. 1 shows a configuration diagram of an X-ray CT system. An
また、X線源11には撮影システム制御部13の出力が、X線発生制御部14を介して接続され、X線検出器12の出力は画像入力部15を介して撮影システム制御部13に接続されている。更に、撮影システム制御部13には、画像処理部16、画像保存部17、診断モニタ18、操作部19、ネットワーク20が接続されており、ネットワーク20にはプリンタ21、診断ワークステーション22、画像データベース23が接続されている。
The output of the imaging
X線発生制御部14により制御されたX線源11から発生したX線は、被写体Sを透過してX線検出器12により検知され、検知されたX線は投影画像として画像入力部15に入力される。このX線源11とX線検出器12は被写体Sを回転中心として回転を行いながら、所定の回転角度毎に撮影システム制御部13を介して画像保存部17において投影画像の収集を行う。或いは図2に示すように、X線源11とX線検出器12の位置関係を保持しながら、回転テーブル上に固定した被写体Sを回転させてもよい。
X-rays generated from the
画像入力部15に入力された各回転角度の投影画像は、撮影システム制御部13を介して画像処理部16によって補正、対物変換を含めた前処理や、再構成処理等の画像処理がなされ、断層画像群が作成される。作成された断層画像群は診断モニタ18に表示、画像保存部17に保存、ネットワーク20を介してプリンタ21、診断ワークステーション22、画像データベース23に出力される。表示のウインドウ操作や体軸方向の断層画像の切換表示操作や断面変換操作、三次元表面表示操作等の種々の操作は操作部19によって行われる。
The projection image of each rotation angle input to the
図3は上述のシステムにおける撮影動作のフローチャート図を示し、先ずステップS1で操作部19により撮影条件の設定がなされる。次にステップS2において、撮影システム制御部13は設定された撮影条件の中でX線源11と被写体Sとの距離D1、被写体SとX線検出器12との距離D2などによる撮影幾何条件のチェックを行う。
FIG. 3 is a flowchart showing the photographing operation in the above-described system. First, photographing conditions are set by the
前回の撮影から撮影幾何条件が変更されている場合には、ステップS3で再構成関数を変更された撮影幾何条件に合わせて選択し、ステップS4で撮影を行う。 If the shooting geometric condition has been changed since the previous shooting, the reconstruction function is selected in accordance with the changed shooting geometric condition in step S3, and shooting is performed in step S4.
このステップS4の撮影時には、病院システム(HIS)や放射線システム(RIS)等から撮影要求が入力され、撮影部位が選択される。撮影部位が選択されると、その選択された撮影部位に最適な撮影距離が診断モニタ18の操作画面に表示され、操作者はこの距離に合わせて距離D1、距離D2を調整する。
At the time of imaging in step S4, an imaging request is input from a hospital system (HIS), a radiation system (RIS), or the like, and an imaging site is selected. When an imaging region is selected, an optimal imaging distance for the selected imaging region is displayed on the operation screen of the
例えば、天井走行型のX線源11を用いていれば、天井走行のレールに目盛を付しておき、距離D1、D2をこの目盛に合わせる。X線源11とX線検出器12が一体となっている場合には、距離D1又はD2を任意に変更できるような機構とする。
For example, if the overhead traveling
つまり、図4に示すように、距離D1、D2を任意の距離に設定できるようにして、距離D1、D2を撮影の対象部位に合わせて相互に変更する。撮影部位に対応して予め決められている距離D1、D2は、個々の被写体Sの体の大きさ、体厚に合わせて調整してもよい。調整した距離D1、D2は、システムに撮影時の距離として自動的或いは操作部19を介して撮影しシステム制御部13に入力しておく。なお、この距離D1、D2の調整は自動的に行ってもよい。
That is, as shown in FIG. 4, the distances D1 and D2 can be set to arbitrary distances, and the distances D1 and D2 are changed from each other in accordance with the target region for imaging. The distances D1 and D2 determined in advance corresponding to the imaging region may be adjusted according to the body size and body thickness of each subject S. The adjusted distances D <b> 1 and D <b> 2 are photographed automatically as the distance at the time of photographing in the system or via the
撮影後に、ステップS5の再構成処理では、この変更された再構成関数を用いて撮影システム制御部13、画像処理部16において再構成処理を行う。そして、再構成された画像をステップS6で表示した後に、必要に応じて出力装置に転送し、ステップS7で次の撮影に移行する。
After the shooting, in the reconstruction process in step S5, the imaging
このように、距離D1、D2が変更され、異なった撮影幾何条件で撮影された投影データを、同じ再構成関数を用いて再構成しても最適な画質を得ることはできない。そこで図4に示すように、撮影時の撮影幾何条件に最も近い撮影幾何条件の再構成関数を、例えば次表に示すような予め作成してあるテーブルから求め、使用する再構成関数を選択する。撮影が実行され投影データが得られれば、この再構成関数を用いて再構成を行い断層画像を作成する。 Thus, even if the distances D1 and D2 are changed and projection data captured under different imaging geometric conditions are reconstructed using the same reconstruction function, an optimum image quality cannot be obtained. Therefore, as shown in FIG. 4, the reconstruction function of the photographing geometric condition closest to the photographing geometric condition at the time of photographing is obtained from a table prepared in advance as shown in the following table, for example, and the reconstruction function to be used is selected. . When imaging is performed and projection data is obtained, reconstruction is performed using this reconstruction function to create a tomographic image.
表
距離D1 距離D2 使用する再構成関数
200 50 再構成関数1
40 再構成関数2
30 再構成関数3
20 再構成関数4
180 50 再構成関数5
40 再構成関数6
30 再構成関数7
・・・ ・・ ・・・
Table Distance D1 Distance D2 Reconstruction function used 200 50
40
30 Reconstruction function 3
20 Reconstruction function 4
180 50 reconstruction function 5
40 Reconstruction function 6
30 Reconstruction function 7
.....
この撮影距離条件−再構成関数テーブルは、例えば距離D1とD2の和が大きいと焦点ぼけが大きくなるため、図5のグラフ図に示すように距離D2に従って、高周波成分を強調する再構成関数とする。或いは、距離D2についても、これが大きいと散乱線含有量が大きくなるため、距離D2が大きくるにつれ高周波成分を強調する再構成関数としている。 In this shooting distance condition-reconstruction function table, for example, when the sum of the distances D1 and D2 is large, the defocus is increased. Therefore, as shown in the graph of FIG. To do. Alternatively, the distance D2 is also a reconstruction function that emphasizes high-frequency components as the distance D2 increases because the scattered radiation content increases as the distance D2 increases.
11 X線源
12 X線検出器
13 撮影システム制御部
14 X線発生制御部
15 画像入力部
16 画像処理部
17 画像保存部
18 診断モニタ
19 操作部
20 ネットワーク
S 被写体
11
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