JP2007117712A - X線ct装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】断層像内の基準となるクレードル、ヘッドホルダ、被検体の体表面、骨などのX線CT値の高い物のz方向の連続性を元に断層像の水平方向であるx方向のズレ、垂直方向であるy方向のズレを求め、そのズレを補正する画像再構成手段または画像表示手段を持つことで、3次元表示画像、MPR表示画像、MIP表示画像の画質を改善できる。なお、x,y方向の画像のズレを求めるには、特徴抽出法、パターンマッチング法、濃淡パターンマッチング法などを応用することもできる。
【選択図】図23
Description
第4の観点では、本発明は、第1または第2の観点におけるX線CT装置において、2次元X線エリア検出器はフラットパネルX線検出器に代表される平面型X線検出器である前記X線データ収集手段を持つことを特徴とするX線CT装置を提供する。
上記第17の観点におけるX線CT装置では、画像再構成に3次元画像再構成を用いても同様に、画質改善された3次元表示画像、MPR表示画像、MIP表示画像が得られる。
図1は、本発明を実施するための最良の形態に係る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。
X線管21と多列X線検出器24は、回転中心ICの回りを回転する。鉛直方向をy方向とし、水平方向をx方向とし、これらに垂直なテーブル進行方向をz方向とするとき、X線管21および多列X線検出器24の回転平面は、xy平面である。また、クレードル12の移動方向は、z方向である。
多列X線検出器24は、例えば256列の検出器列を有する。また、各検出器列は例えば1024チャネルの検出器チャネルを有する
X線が照射されて、収集された投影データは、多列X線検出器24からDAS25でA/D変換され、スリップリング30を経由してデータ収集バッファ5に入力される。データ収集バッファ5に入力されたデータは、記憶装置7のプログラムにより中央処理装置3で処理され、断層像に画像再構成されてモニタ6に表示される。
ステップS4では、各ビュー角度、各データ収集系における前処理された多列X線検出器Det(ch, row) (ch=1〜CH, row=1〜ROW)の投影データに対し、列方向に例えば下記のような列方向フィルタサイズが5列のフィルタをかける。
また、列方向フィルタ係数を各チャネルごとに変化させると再構成中心からの距離に応じてスライス厚を制御できる。一般的に断層像では再構成中心に比べ周辺部の方がスライス厚が厚くなるので、列方向フィルタ係数を中心部と周辺部で変化させて、列方向フィルタ係数を中心部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅を広く変化させると、周辺部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅をせまく変化させると、スライス厚は周辺部でも画像再構成中心部でも一様に近くすることもできる。
ステップS6では、再構成関数重畳処理した投影データDO(view,j,i)に対して、3次元逆投影処理を行い、逆投影データD3(x,y)を求める。画像再構成される画像はz軸に垂直な面、xy平面に3次元画像再構成される。以下の再構成領域Pはxy平面に平行なものとする。この3次元逆投影処理については、図5を参照して後述する。この3次元逆投影処理で得られた断層像に後述するステップ11のx,y方向のズレ補正を行ってもよい。さらにステップ12のz方向のズレを考慮して3次元逆投影をしてもよい。
ステップS8では、上記により得られた断層像をモニタ6に表示する。
図5は、3次元逆投影処理(図4のステップS6)の詳細を示すフロー図である。
図5に戻り、ステップS62では、投影データDr(view,x,y)にコーンビーム再構成加重係数を乗算し、図9に示す如き投影データD2(view,x,y)を作成する。
βb=βa+180°−2γ
である。
ωa+ωb=1
である。
例えば、コーンビーム再構成加重係数ωa,ωbは、次式により求めたものを用いることが出来る。
例えば、ga,gbの1例として、max[ ]を値の大きい方を採る関数とすると、
ステップS63では、図10に示すように、予めクリアしておいた逆投影データD3(x,y)に、投影データD2(view,x,y)を画素対応に加算する。
図12,図13,図17,図18,図19,図20,図23,図24,図25には、図3のステップS11で示したx,y方向ズレ補正を示す。
特徴点抽出法による場合を図18,図19,図20、パターンマッチング法による場合を図23、投影データのパターンマッチング法による場合を図24などが考えられる。
なお、部分拡大された断層像でクレードルが含まれていない場合は、投影データ(生データ)をデータ収集した視野全体で画像再構成を再度行い、クレードルを断層像の中に入れておく必要がある。
図30には、投影データから求められた周辺分布を示している。図30の0度方向の周辺分布(プロフィール)と90度方向の周辺分布(プロフィール)は、断層像を再投影しても求められるが、投影データをファンビームから平行ビームに変換するファンパラ変換を行ったデータをx方向またはy方向にチャネル等間隔化することでも求めることができる。この場合でも図18の場合と同様に、y方向のクレードルのズレ量を求めることができる。
なお、部分拡大された断層像でクレードルが含まれていない場合は、投影データ(生データ)をデータ収集した視野全体で画像再構成を再度行い、クレードルを断層像の中に入れておく必要がある。
この2値化処理によりクレードルおよび被検体の一部が“1”になり、少なくともクレードルの形、位置が抽出される。
膨張させる論理フィルタの例としては、図21に示すようなものがある。
収縮させる論理フィルタの例としては、図22に示すようなものがある。
この場合の領域番号付(ラベリング)は、4近傍でも8近傍でもかまわない。
ここで測定する特徴パラメータは以下のようなものが考えられる。
面積、フェレ径(外接する矩形の縦、横の長さ)、周囲長、円形度、平均濃度(平均CT値)、濃度(CT値)の標準偏差。
あらかじめ、クレードルの各特徴パラメータの許容範囲は求めておく必要がある。この場合は、X線の撮影条件に係るような以下の特徴パラメータは撮影条件ごとに特徴パラメータ許容範囲を持つ必要がある。
なお、部分拡大された断層像でクレードルが含まれていない場合は、投影データ(生データ)をデータ収集した視野全体で画像再構成を再度行い、クレードルを断層像の中に入れておく必要がある。
なお、部分拡大された断層像でクレードルが含まれていない場合は、投影データ(生データ)をデータ収集した視野全体で画像再構成を再度行い、クレードルを断層像の中に入れておく必要がある。
ステップS1132では、被検体を撮影した各投影方向の投影データProj C(θ,S)とステップS1131のクレードルの各投影方向の投影データProj C(θ,S)を同一投影方向θ同士で相関演算を取り、一致する座標値S(θ)を求める。この処理をすべての投影方向θについて行いS(θ)を求める。“あらかじめ持って登録しておくクレードルのθ方向の投影データ” “得られた断層像を再度再投影処理し、θ方向の投影データ”と、“得られた断層像を再投影処理した投影データ”の相関演算C(S,θ)を求め、相関値C(S,θ)が最大になるS(θ)を求めることができる。
図29に被検体の体表面を基準にしたxy方向のズレ座標補正のフロー図を示す。
ステップS1152では、i枚目の断層像で被検体表面を抽出できるCT値範囲をCTBL〜CTBHとし、その範囲を“1”にする2値化処理を行う。
ステップS1153では、領域番号付(ラベリング)を行う。
ステップS1154では、領域番号付された各領域の特徴パラメータを求める。
体表面を含む領域の抽出にあたっては、被検体の頭部、腹部など部位ごとに判定論理、判定閾値を変えるとより効果的である。
ステップS1157では、z方向の全断層像G1〜Gnについてズレ座標値(Δx,Δy)を求めたかを判定し、YESであればステップS1158へ、NOであればステップS1159へ行く。
(実施例1)
実施例1においては、特にコンベンショナルスキャン(アキシャルスキャン)またはシネスキャンの場合について述べる。
つまり、ステップS1では、図14のように、回転中心を通るz軸上のX線ビーム幅Dと同程度もしくはそれ以下の間隔で撮影テーブル10のクレードル12を移動させ、z方向に連続して収集するコンベンショナルスキャン(アキシャルスキャン)またはシネスキャンを行い、ビュー角度viewと、検出器列番号jと、チャネル番号iとで表わされるX線検出器データD0(view,j,i)にテーブル直線移動z方向位置Ztable(view)を付加させて、X線検出器データを収集する。
ステップS3では、ビームハードニング補正を行い、
ステップS4では、zフィルタ重畳処理を行い、
ステップS5では、再構成関数重畳処理を行い、
ステップS6では、3次元逆投影処理を行う。
図19のステップS1111〜S1116に示す、特徴パラメータ測定に基づく特徴パラメータ抽出によるx,y方向のズレ補正、
図23のステップS1121〜S1125に示す、パターンマッチング法によるx,y方向のズレ補正の3つの方法は、3次元逆投影処理で画像再構成された断層像に対して断層像上でズレ量を求めるため、ステップS7の後処理中か、ステップS8の断層像画像表示中か、ステップS9の3次元画像方向中にy方向またはx,y方向のズレ補正を行うことになる。もちろん、図24の投影データマッチング法の場合にも、ステップS7の後処理、ステップS8の断層像画像表示、ステップS9の3次元表示においても同様のy方向またはx,y方向のズレ補正を行う。
ステップH1で、コンベンショナルスキャン(アキシャルスキャン)またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンを行い、全断層像の画像再構成を行う。
ステップH3で、ステップH12で求めたクレードル12の高さ情報をまとめ、z方向の各位置のx,y方向もしくはy方向ズレ座標ベクトルを求める・
ステップH4で、x,y方向もしくはy方向またはx,y方向ズレ座標ベクトルを画像データの一部もしくは別ファイルに記録。
となる。
(実施例2)
実施例2においては、ヘリカルスキャンを用いて、y方向のズレ補正を全断層像において行わずに、z方向に間引きした断層像について行う方法について述べる。もちろん、コンベンショナルスキャン(アキシャルスキャン)またはシネスキャンについても同様な効果を出すことはできる。
ステップH1では、ヘリカルスキャンを行い、z方向にいくつかの場所において画像再構成を行う。
ステップH3では、ステップH2で求めたクレードル12の高さ情報をまとめ、z方向の各位置のy方向ズレ座標ベクトルを求める。
ステップH5では、3D/MPR/MIP表示ではステップH3で求めたズレ座標を用い、補正を行う。
(実施例3)
実施例3においては、図31に示すように走査ガントリ20を傾斜させて、各スキャン位置でコンベンショナルスキャン(アキシャルスキャン)またはシネスキャンを行う場合に、x,y方向のズレ補正またはy方向のズレ補正またはx,y方向とz方向のズレ補正を行うことにより、断面変換した画像は従来よりも画質は良くなるはずである。
(実施例4)
実施例4においては、図32に示すように走査ガントリ20を傾斜させて、連続したヘリカルスキャンを行う。この断層像に対し、x,y方向のズレ補正またはy方向のズレ補正またはx,y方向とz方向のズレ補正を行うことにより、断面変換した画像は従来よりも画質は良くなるはずである。
また、本実施例では、各列ごとに係数の異なった列方向(z方向)フィルタを重畳することにより、特にコンベンショナルスキャン(アキシャルスキャン)では、X線コーン角の違いなどによる画質の違いを調整し、各列において均一なスライス厚、アーチファクト、ノイズの画質を実現しているが、これには様々なフィルタ係数が考えられるが、いずれも同様の効果を出すことができる。
2 入力装置
3 中央処理装置
5 データ収集バッファ
6 モニタ
7 記憶装置
10 撮影テーブル
12 クレードル
15 回転部
20 走査ガントリ
21 X線管
22 X線コントローラ
23 コリメータ
24 多列X線検出器
25 DAS(データ収集装置)
26 回転部コントローラ
27 走査ガントリ傾斜コントローラ
29 制御コントローラ
30 スリップリング
dP 検出器面
P 再構成領域
PP 投影面
IC 回転中心(ISO)
Claims (19)
- X線発生装置と、相対してX線を検出するマトリクス構造の2次元X線エリア検出器を、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集手段、
そのX線データ収集手段から収集された投影データを画像再構成する画像再構成手段、
画像再構成された断層像を表示する画像表示手段、
とからなるX線CT装置において、
断層像内の基準点を検出し、基準点の断層像の水平方向のx方向のズレおよび断層像の垂直方向のy方向のズレを求め、そのズレを補正して断層像を表示する画像表示手段を持つことを特徴とするX線CT装置。 - X線発生装置と、相対してX線を検出するマトリクス構造の2次元X線エリア検出器を、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集手段、
そのX線データ収集手段から収集された投影データを画像再構成する画像再構成手段、
画像再構成された断層像を表示する画像表示手段、
とからなるX線CT装置において、
断層像内の基準点を検出し、基準点の断層像の水平方向のx方向のズレおよび断層像の垂直方向のy方向のズレを求め、そのズレを補正して断層像を画像再構成する画像再構成手段を持つことを特徴とするX線CT装置。 - 請求項1または請求項2におけるX線CT装置において、2次元X線エリア検出器は多列X線検出器である前記X線データ収集手段を持つことを特徴とするX線CT装置。
- 請求項1または請求項2におけるX線CT装置において、2次元X線エリア検出器はフラットパネルX線検出器に代表される平面型X線検出器である前記X線データ収集手段を持つことを特徴とするX線CT装置。
- 請求項1から請求項4におけるX線CT装置において、断層像のxy平面に垂直なz方向に連続したヘリカルスキャンの断層像内の基準点を検出し、基準点の断層像の水平方向のx方向のズレおよび断層像の垂直方向のy方向のズレを求め、そのズレを補正して断層像を表示する画像表示手段を持つことを特徴とするX線CT装置。
- 請求項1から請求項4におけるX線CT装置において、断層像のxy平面に垂直なz方向に連続したヘリカルスキャンの断層像内の基準点を検出し、基準点の断層像の水平方向のx方向のズレおよび断層像の垂直方向のy方向のズレを求め、そのズレを補正して断層像を画像再構成する画像再構成手段を持つことを特徴とするX線CT装置。
- 請求項1から請求項4におけるX線CT装置において、断層像のxy平面に垂直なz方向に連続したコンベンショナルスキャン(アキシャルスキャン)の断層像内の基準点を検出し、基準点の断層像の水平方向のx方向のズレおよび断層像の垂直方向のy方向のズレを求め、そのズレを補正して断層像を表示する画像表示手段を持つことを特徴とするX線CT装置。
- 請求項1から請求項4におけるX線CT装置において、断層像のxy平面に垂直なz方向に連続したコンベンショナルスキャン(アキシャルスキャン)の断層像内の基準点を検出し、基準点の断層像の水平方向のx方向のズレおよび断層像の垂直方向のy方向のズレを求め、そのズレを補正して断層像を画像再構成する画像再構成手段を持つことを特徴とするX線CT装置。
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- 請求項1から請求項12におけるX線CT装置において、断層像内の基準点に被検体支持部の一部または全体を用いてズレを補正して断層像を表示する画像表示手段を持つことを特徴とするX線CT装置。
- 請求項1から請求項12におけるX線CT装置において、断層像内の基準点に被検体支持部の一部または全体を用いてズレを補正して断層像を画像再構成する画像再構成手段を持つことを特徴とするX線CT装置。
- 請求項1から請求項12におけるX線CT装置において、断層像内の基準点に被検体の一部または全体を用いて断層像を表示する画像表示手段を持つことを特徴とするX線CT装置。
- 請求項1から請求項12におけるX線CT装置において、断層像内の基準点に被検体の一部または全体を用いて断層像を画像再構成する画像再構成手段を持つことを特徴とするX線CT装置。
- 請求項1から請求項16におけるX線CT装置において、3次元画像再構成を用いた画像再構成手段を持つことを特徴とするX線CT装置。
- 請求項1から請求項17におけるX線CT装置において、断層像のx,y方向のズレのみならずz方向のズレも補正して断層像を表示する画像表示手段を持つことを特徴とするX線CT装置。
- 請求項1から請求項17におけるX線CT装置において、断層像のx,y方向のズレのみならずz方向のズレも補正して断層像を画像再構成する画像再構成手段を持つことを特徴とするX線CT装置。
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