JP2007215698A - X-ray ct apparatus - Google Patents

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    • A61B6/58Testing, adjusting or calibrating thereof
    • A61B6/582Calibration
    • A61B6/583Calibration using calibration phantoms
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To estimate automatically geometrical parameters of an X-ray CT apparatus without visual judgement of an image. <P>SOLUTION: The X-ray CT apparatus reads projection data acquired by imaging a wire phantom (S11), sets an initial value and a repetition range of a rotation center channel as geometrical parameters (S12 and S13), generates a reconstituted image of the wire phantom (S14), extracts a region containing the wire phantom from the reconstituted image (S15), and determines and stores the length of the region as a characteristic value (S16 and S17). The X-ray CT apparatus then updates the value of the rotation center channel and repeats S14-S18 to search a geometrical parameter which gives an optimum characteristic value (S110). The optimum characteristic value thus acquired is determined to be an adjustment parameter. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、X線CT装置に関し、特に画像再構成に必要な装置の幾何学パラメータをより容易に求めることを可能とする技術に関する。   The present invention relates to an X-ray CT apparatus, and more particularly to a technique that makes it possible to more easily determine geometric parameters of an apparatus necessary for image reconstruction.

コーンビームX線CT装置は、X線源とこのX線源に対向して配置される2次元X線検出器とを同一回転中心の円軌道面上で回転移動させながら、回転中心軸上に位置する被検体のX線投影画像を2次元X線検出器で撮影し、さらにX線投影画像を基に画像再構成演算を行うことによって3次元的なX線CT画像を得るものである。   The cone-beam X-ray CT apparatus rotates the X-ray source and the two-dimensional X-ray detector disposed opposite to the X-ray source on the circular orbital plane having the same rotation center, while rotating on the rotation center axis. A three-dimensional X-ray CT image is obtained by taking an X-ray projection image of a subject located with a two-dimensional X-ray detector and performing an image reconstruction calculation based on the X-ray projection image.

このような2次元X線検出器を用いたコーンビームX線CT装置の画像再構成アルゴリズムについてはFeldkamp画像3次元画像再構成法が代表的なものとして知られている(非特許文献1)。   As an image reconstruction algorithm of a cone beam X-ray CT apparatus using such a two-dimensional X-ray detector, a Feldkamp image three-dimensional image reconstruction method is known as a typical one (Non-patent Document 1).

またコーンビームX線CT装置では機械的設計誤差に起因するアーチファクトのない3次元的なX線CT画像を得るために、前記回転中心チャンネルや前記投影角度ピッチ、検出器取付角度などのパラメータ(以下、幾何学パラメータと称す)を求め、画像再構成演算に適用する必要がある。このような幾何学パラメータを求める方法として、特許文献1及び特許文献2記載の従来技術がある。   In addition, in the cone beam X-ray CT apparatus, in order to obtain a three-dimensional X-ray CT image free from artifacts due to mechanical design errors, parameters such as the rotation center channel, the projection angle pitch, and the detector mounting angle (hereinafter referred to as the detector mounting angle). , Referred to as geometric parameters) and applied to the image reconstruction operation. As a method for obtaining such a geometric parameter, there are conventional techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2.

特許文献1の従来技術は、金属球を直線状に配列して構成された回転軌道面算出用ファントムを回転中心軸から所定距離だけ離し、且つ回転中心軸とファントムの金属球配列方向が平行になるように配置した状態で200度以上の範囲で回転撮影し、撮影で得られた複数のX線投影画像の加算画像に写る金属球の軌跡から回転軌道面と回転中心チャンネルの幾何学パラメータを求める方法である。   In the prior art of Patent Document 1, a rotating track surface calculation phantom configured by arranging metal balls in a straight line is separated from the rotation center axis by a predetermined distance, and the rotation center axis and the metal ball arrangement direction of the phantom are parallel to each other. In this state, the rotational parameters of the rotation trajectory plane and the rotation center channel are obtained from the trajectory of the metal sphere reflected in the addition image of the multiple X-ray projection images obtained by imaging. It is a method to seek.

特許文献2の従来技術は、複数本のワイヤーを含むファントムをワイヤーが回転中心軸に平行に位置するように配置して200度以上の範囲で回転撮影し、撮影で得られた複数のX線投影画像から再構成演算によって生成したX線CT画像に写るワイヤーの断面形状から好適な投影角度ピッチ及び検出器取付角度の幾何学パラメータを求める方法である。
特開2005-237752号公報 特開2005-058309号公報 「PraCTical Cone-Beam Algorithm」; L.A.Feldkamp, et al.; J.Optical Society of America. A/Vol.1(6), (1984), pp.612-19」
In the prior art of Patent Document 2, a phantom including a plurality of wires is arranged so that the wires are positioned in parallel to the rotation center axis, and is rotated and photographed in a range of 200 degrees or more. This is a method for obtaining a suitable projection angle pitch and detector mounting angle geometric parameters from the cross-sectional shape of the wire shown in the X-ray CT image generated by the reconstruction calculation from the projection image.
JP 2005-237752 JP 2005-058309 A "PraCTical Cone-Beam Algorithm"; LAFeldkamp, et al .; J. Optical Society of America. A / Vol.1 (6), (1984), pp.612-19 "

上記技術はX線CT画像に写るワイヤーの断面形状が好適になるまで、幾何学パラメータを変えて再構成演算するという手順を繰り返す。また断面形状が好適か否かの判断は調整者の目視判断に依る。この場合、目視判断では定量的な指標がないため、画像を見る人によって結果が異なる可能性がある。また判断は調整原理の知識や経験が必要になる。   The above technique repeats the procedure of reconstructing calculation while changing geometric parameters until the cross-sectional shape of the wire shown in the X-ray CT image becomes suitable. Further, whether or not the cross-sectional shape is suitable depends on the visual judgment of the adjuster. In this case, since there is no quantitative index in the visual judgment, the result may vary depending on the person viewing the image. Judgment requires knowledge and experience of the adjustment principle.

本発明はこのような事情を鑑みてなされたもので、コーンビームX線CT装置の幾何学パラメータ調整において、画像からの目視判断をせずとも自動的に好適な幾何学パラメータを求めるX線CT装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and in the geometric parameter adjustment of a cone beam X-ray CT apparatus, an X-ray CT for automatically obtaining a suitable geometric parameter without visual judgment from an image. An object is to provide an apparatus.

前記目的を達成するために本発明に係るX線CT装置は、被検体にX線を照射するX線源と、前記X線源に対向配置され、前記被検体を透過した前記X線を検出して前記被検体の投影データを出力するX線検出器と、前記X線源及び前記X線検出器を所定角度毎に回転移動させる回転手段と、前記回転手段によって前記X線源が回転された状態で前記X線検出器により出力された投影データを用いて前記被検体の断層像を再構成処理する画像再構成手段と、を備えたX線CT装置であって、前記画像再構成手段は、前記X線源と前記X線検出器との間に少なくとも一つのファントムを設置してX線撮影することにより得られた前記ファントムの投影データに基づいて、前記再構成処理に使用する幾何学パラメータを変化させた複数のファントム再構成像を生成し、前記複数のファントム再構成像の各々について、前記ファントム再構成像の特徴量を算出し、前記複数の特徴量に基づいて所望のファントム再構成像を選択し、その選択されたファントム再構成像に対応する幾何学パラメータを調整パラメータとして決定する調整パラメータ決定手段と、前記幾何学パラメータを変えて再構成したファントム再構成像の特徴量とその特徴量に対応する幾何学パラメータとを関連づけた関連情報、又は前記幾何学パラメータとその幾何学パラメータを用いて再構成したファントム再構成像とを関連づけた確認用再構成像を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an X-ray CT apparatus according to the present invention detects an X-ray source that irradiates a subject with X-rays and an X-ray that is disposed opposite to the X-ray source and passes through the subject. The X-ray detector that outputs the projection data of the subject, the X-ray source and the X-ray detector are rotated by a predetermined angle, and the X-ray source is rotated by the rotating means. An image reconstruction means for reconstructing a tomographic image of the subject using the projection data output by the X-ray detector in a state where the image reconstruction means comprises the image reconstruction means The geometry used for the reconstruction process is based on projection data of the phantom obtained by installing at least one phantom between the X-ray source and the X-ray detector and performing X-ray imaging. Multiple phantoms with varying academic parameters Generate a reconstructed image, calculate a feature amount of the phantom reconstructed image for each of the plurality of phantom reconstructed images, select a desired phantom reconstructed image based on the plurality of feature amounts, and select the selection Adjustment parameter determining means for determining a geometric parameter corresponding to the reconstructed phantom reconstruction image as an adjustment parameter, a feature amount of the phantom reconstructed image reconstructed by changing the geometric parameter, and a geometry corresponding to the feature amount Display means for displaying related information in association with a parameter, or a confirmation reconstructed image in which the geometric parameter is associated with a phantom reconstructed image reconstructed using the geometric parameter, To do.

本発明によれば、コーンビームX線CT装置の幾何学パラメータ調整において、画像からの目視判断をせずとも自動的に好適な幾何学パラメータを求めることができる。   According to the present invention, in the geometric parameter adjustment of the cone beam X-ray CT apparatus, a suitable geometric parameter can be automatically obtained without visual judgment from an image.

以下、添付図面に従って本発明に係るX線CT装置の好ましい実施の形態について詳説する。   Hereinafter, preferred embodiments of an X-ray CT apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の一実施の形態にかかるX線CT装置1の構成を示す概念図である。図2は、図1のX線CT装置1のハードウェア構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of an X-ray CT apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration of the X-ray CT apparatus 1 of FIG.

図1のX線CT装置1は、投影データを出力するスキャナ回転部10と、投影データに基づいて画像再構成処理を行い、再構成画像を生成する画像処理装置20と、再構成画像を表示する画像表示装置30とを備える。   The X-ray CT apparatus 1 in FIG. 1 includes a scanner rotation unit 10 that outputs projection data, an image processing device 20 that performs an image reconstruction process based on the projection data, and generates a reconstructed image, and displays a reconstructed image. The image display device 30 is provided.

スキャナ回転部10は、図2に示すように、円錐又は角錐状に広がるX線ビームを照射するX線管球11を備えたX線源と、透過X線を検出する検出器12とを備える。またスキャナ回転部10は、X線源11と検出器12とを対向させた状態で寝台40に載置した被検体50の周囲を回転させる回転盤13を備える。   As shown in FIG. 2, the scanner rotating unit 10 includes an X-ray source including an X-ray tube 11 that irradiates an X-ray beam that spreads in a cone or pyramid shape, and a detector 12 that detects transmitted X-rays. . The scanner rotating unit 10 includes a rotating disk 13 that rotates around the subject 50 placed on the bed 40 with the X-ray source 11 and the detector 12 facing each other.

検出器12は、被検体50を透過した透過X線を検出し、データ収集装置(以下「DAS」という。)14を介して投影データを出力する。DAS14はプリアンプ15に接続される。プリアンプ15は、DAS14から受信した投影データを増幅し、画像処理装置20に増幅後の投影データを転送する。現在、X線管球11や検出器12を搭載した回転盤13の1周当たりの回転は0.5秒以下まで高速化されている。また検出器12は一度のスキャンで複数断層像を得られるよう、体軸方向に複数列配置された構造をもつマルチスライス検出器が多く普及している。   The detector 12 detects transmitted X-rays that have passed through the subject 50 and outputs projection data via a data acquisition device (hereinafter referred to as “DAS”) 14. The DAS 14 is connected to the preamplifier 15. The preamplifier 15 amplifies the projection data received from the DAS 14 and transfers the amplified projection data to the image processing apparatus 20. Currently, the rotation per turn of the turntable 13 equipped with the X-ray tube 11 and the detector 12 is increased to 0.5 seconds or less. As the detector 12, a multi-slice detector having a structure in which a plurality of rows are arranged in the body axis direction so that a plurality of tomographic images can be obtained by one scan is widely used.

画像処理装置20は、CPU21と、画像処理装置20等の制御プログラムや画像処理プログラムを格納する主メモリ22と、投影データや画像処理プログラム等を格納する磁気ディスク23と、有効視野範囲等のパラメータの設定を行うためのキーボード24と、マウス25やトラックボール、ジョイスティック等からなるポインティングデバイス及びそのコントローラ26と、画像表示装置30に表示させる画像データを一時的に格納する表示メモリ27と、スキャナ回転部10から投影データを取得する入出力インターフェース28と、を備える。上記各構成要素は、共通バス29により互いに接続される。画像処理装置20は、記憶装置として主メモリ22及び磁気ディスク23を備えるが、その他の記憶装置、例えばFDD、CD−RWドライブ、MO(光ディスク)ドライブ、ZIPドライブを備えてもよい。   The image processing apparatus 20 includes a CPU 21, a main memory 22 that stores a control program and an image processing program for the image processing apparatus 20, a magnetic disk 23 that stores projection data and an image processing program, and parameters such as an effective visual field range. A keyboard 24 for performing the setting, a pointing device including a mouse 25, a trackball, a joystick, etc. and its controller 26, a display memory 27 for temporarily storing image data to be displayed on the image display device 30, and a scanner rotation And an input / output interface 28 for acquiring projection data from the unit 10. The above components are connected to each other by a common bus 29. The image processing apparatus 20 includes a main memory 22 and a magnetic disk 23 as storage devices, but may include other storage devices such as an FDD, a CD-RW drive, an MO (optical disk) drive, and a ZIP drive.

X線CT装置1の画像処理装置20には投影データを再構成して再構成画像を生成する画像処理プログラムがインストールされている。また、画像処理装置20には、そのX線CT装置に固有の幾何学パラメータの検出し、調整パラメータを決定する幾何学パラメータの自動決定プログラムがインストールされている。CPU21が適宜これらのプログラムを主メモリ22上のロードして実行することにより、自動決定プログラムが後述する処理を行い、調整パラメータを自動決定する。そして、自動決定された調整パラメータを用いて被検体の投影データが再構成される。   An image processing program for reconstructing projection data and generating a reconstructed image is installed in the image processing apparatus 20 of the X-ray CT apparatus 1. Further, the image processing apparatus 20 is installed with a geometric parameter automatic determination program for detecting a geometric parameter unique to the X-ray CT apparatus and determining an adjustment parameter. When the CPU 21 loads and executes these programs on the main memory 22 as appropriate, the automatic determination program performs the processing described later and automatically determines the adjustment parameters. Then, the projection data of the subject is reconstructed using the automatically determined adjustment parameters.

画像表示装置30は、CRT装置や液晶ディスプレイ装置等により構成される。   The image display device 30 is configured by a CRT device, a liquid crystal display device, or the like.

<第一実施形態>
第一実施形態は、回転中心軸を投影したX線検出器上におけるチャンネル位置を示す回転中心チャンネルを検出し、調整する実施形態である。
<First embodiment>
The first embodiment is an embodiment that detects and adjusts a rotation center channel indicating a channel position on an X-ray detector that projects the rotation center axis.

図3は、回転中心チャンネル及びミッドプレーンスライスを説明するための模式図である。回転中心チャンネル71とは、回転盤13の回転移動における回転中心軸61が検出器12に投影される検出器12上のチャンネルである。また、X線源11と2次元X線検出器12とが描く円軌道を含む面である回転軌道面(ミッドプレーン)60の検出器12における投影位置をミッドプレーンスライス72という。   FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the rotation center channel and the midplane slice. The rotation center channel 71 is a channel on the detector 12 on which the rotation center axis 61 in the rotational movement of the turntable 13 is projected onto the detector 12. Further, the projection position on the detector 12 of the rotational orbital plane (midplane) 60 that is a plane including a circular orbit drawn by the X-ray source 11 and the two-dimensional X-ray detector 12 is referred to as a midplane slice 72.

図4は回転中心チャンネル自動決定の処理の概要を示すフローチャートである。以下図4のフローチャートに従って回転中心チャンネル自動決定処理を説明する。   FIG. 4 is a flowchart showing an outline of the process of automatically determining the rotation center channel. The rotation center channel automatic determination process will be described below with reference to the flowchart of FIG.

ステップS11では、投影画像読み込みを行う(S11)。   In step S11, a projection image is read (S11).

X線CT装置1によって撮影された被検体の医用画像データセットをスキャナ計測部10、又は図示しない画像記録装置又は画像データベースから読み出し、主メモリに展開する。ここで画像データセットは被検体を撮影した数枚から数百枚の投影画像のことを指す。   A medical image data set of the subject imaged by the X-ray CT apparatus 1 is read from the scanner measurement unit 10 or an image recording apparatus or an image database (not shown) and developed in the main memory. Here, the image data set refers to several to several hundred projection images obtained by imaging the subject.

ステップS12では、回転中心チャンネル初期を値設定する(S12)。   In step S12, the rotation center channel initial value is set (S12).

回転中心チャンネルパラメータの初期値を設定する。回転中心チャンネルパラメータは理想的には投影画像の列方向の中心チャンネルであることが望ましいので、初期値は投影画像の列方向の画素数の1/2とする。例えば投影画像の列方向の画素数が512画素なら256チャンネル、1024画素なら512チャンネルとする。   Sets the initial value of the rotation center channel parameter. Since the rotation center channel parameter is ideally the center channel in the column direction of the projection image, the initial value is 1/2 of the number of pixels in the column direction of the projection image. For example, if the number of pixels in the column direction of the projected image is 512 pixels, it is 256 channels, and if it is 1024 pixels, it is 512 channels.

あるいは設計値でなくとも特許文献1に記載されているようにワイヤーを撮影した投影画像の加算画像から決定した回転中心チャンネルパラメータの値を用いてもよい。   Alternatively, the rotation center channel parameter value determined from the addition image of the projection image obtained by photographing the wire may be used as described in Patent Document 1, even if it is not a design value.

ステップS13では、繰り返し範囲設定を行う(S13)。   In step S13, a repeat range is set (S13).

再構成演算を繰り返す際の回転中心チャンネルパラメータの範囲とステップ値を設定する。回転中心チャンネルの範囲は、1.2で設定した初期値を中心とした一定幅を持たせる。設定した幅内で繰り返しで変化させる回転中心パラメータの値をステップ値とする。   Sets the range and step value of the rotation center channel parameter when repeating the reconstruction calculation. The range of the rotation center channel has a constant width centered on the initial value set in 1.2. The value of the rotation center parameter that is repeatedly changed within the set width is set as the step value.

例えば回転中心チャンネルパラメータの初期値を256、繰り返し範囲を±3、ステップ値を0.5とすると、回転中心チャンネルを251、251.5、252、252.5、…、256、…、259.5、260、260.5、261というように変化させながら1.4以降の処理を繰り返す。   For example, if the initial value of the rotation center channel parameter is 256, the repeat range is ± 3, and the step value is 0.5, the rotation center channel is 251, 251.5, 252, 252.5,..., 256,. The processing after 1.4 is repeated while changing the values to 5, 260, 260.5, and 261.

ステップS14では、再構成演算を行う(S14)。   In step S14, reconstruction calculation is performed (S14).

設定されている回転中心チャンネルパラメータを用いて、ワイヤーを撮影した投影画像を再構成し、ワイヤーの再構成画像を作成する。再構成の際にはワイヤーが画像中になるべく大きく逆投影されるように、再構成視野を小さくして再構成する。   Using the set rotation center channel parameter, a projection image obtained by photographing the wire is reconstructed, and a reconstructed image of the wire is created. At the time of reconstruction, reconstruction is performed by reducing the reconstruction field of view so that the wire is back-projected as much as possible in the image.

例えば撮影範囲全体が逆投影されるように再構成視野を大きくして再構成した画像ではワイヤーは図5のように画像中に小さな点としてワイヤー領域100が結像される。この場合、ステップS15以降に示すワイヤー領域抽出やワイヤー長算出で誤差が生じてしまう。再構成視野を小さくして再構成した画像では、図6に示すようにワイヤー領域101が拡大された画像になるため、ステップS15以降に示すワイヤー領域抽出やワイヤー長算出が容易になり、且つ誤差も小さくなる。   For example, in an image reconstructed with the reconstruction field of view enlarged so that the entire imaging range is back-projected, the wire region 100 is imaged as a small point in the image as shown in FIG. In this case, an error occurs in wire region extraction and wire length calculation shown in step S15 and subsequent steps. In the reconstructed image with the reconstructed field of view being reduced, the wire region 101 is enlarged as shown in FIG. 6, so that the wire region extraction and wire length calculation shown in step S15 and subsequent steps are facilitated, and an error occurs. Becomes smaller.

ステップS15では、ワイヤー領域抽出を行う(S15)。   In step S15, wire region extraction is performed (S15).

再構成画像中に写るワイヤー領域を以下の手順によって抽出する。   The wire region shown in the reconstructed image is extracted by the following procedure.

(1)画像をラスタ走査し、ワイヤーの画素値を持つ画素を検索する。   (1) The image is raster-scanned to search for a pixel having a wire pixel value.

(2)(1)で検索した画素を開始点とし、領域拡張法によりワイヤー領域を抽出する。領域拡張法での抽出では、ワイヤー以外の背景を抽出しないようなパラメータを設定する。   (2) The wire region is extracted by the region expansion method using the pixel searched in (1) as the starting point. In extraction using the region expansion method, parameters are set so that backgrounds other than wires are not extracted.

(3)複数のワイヤーを並べたファントムを撮影した場合、再構成画像には図7に示すように複数のワイヤー領域102、103が写っている場合がある。この場合は再構成画像の中心(例えば512×512画素の再構成画像なら(x、y)=(256、256))に近い方のワイヤー領域のみを抽出する。再構成画像の中心Oに近い方の領域かどうかを判別するには、図8に示すように再構成画像の中心を中心点とした円Oを設定し、円Oの半径を大きくしながらその円周上にワイヤー画素があるかを調べる。図9に示すように円周上に最初に現れたワイヤー画素を含むワイヤー領域を中心に近いワイヤー領域とする。図9では、ワイヤー領域102が抽出される。 (3) When a phantom in which a plurality of wires are arranged is photographed, the reconstructed image may include a plurality of wire regions 102 and 103 as shown in FIG. In this case, only the wire region closer to the center of the reconstructed image (for example, (x, y) = (256, 256) for a reconstructed image of 512 × 512 pixels) is extracted. To determine whether the region is closer to the center O of the reconstructed image, as shown in FIG. 8, a circle O 1 with the center of the reconstructed image as the center point is set, and the radius of the circle O 1 is increased. Check if there are wire pixels on the circumference. As shown in FIG. 9, the wire region including the wire pixel that first appears on the circumference is defined as a wire region close to the center. In FIG. 9, the wire region 102 is extracted.

ステップS16では、ワイヤー領域長算出を行う(S16)。   In step S16, the wire area length is calculated (S16).

ステップS15で抽出されたワイヤー領域102のアーチファクト長さを算出する。回転中心チャンネルが好適な場合、再構成画像に写るワイヤーが点として結像され、アーチファクトはほとんど無い。しかし回転中心チャンネルのパラメータが好適でない場合は、再構成画像に写るワイヤー領域は回転中心チャンネルずれによるアーチファクトを含んだ領域となる。ワイヤー領域のアーチファクトは回転中心チャンネルが好適値から離れるにしたがって長くなる。したがってこのアーチファクトの長さを以て回転中心チャンネルパラメータの決定指標とする。   The artifact length of the wire region 102 extracted in step S15 is calculated. When the center of rotation channel is suitable, the wire that appears in the reconstructed image is imaged as a point and there is little artifact. However, if the parameters of the rotation center channel are not suitable, the wire area shown in the reconstructed image is an area including artifacts due to the rotation center channel shift. The wire region artifacts become longer as the center of rotation channel moves away from the preferred value. Therefore, the length of this artifact is used as an index for determining the rotation center channel parameter.

ワイヤー領域のアーチファクトの長さは図10に示すように抽出したワイヤー領域102の中で画素値が最大となる画素102mからワイヤー領域の端点画素102eまでの距離とする。ワイヤー領域102の最大値を持つ画素102mを基準としたのは、再構成画像で値が高い画素は、逆投影演算において、最も投影画像のワイヤーを投影している画素であると仮定したためである。以下にワイヤー領域長算出処理の手順を示す。   The length of the artifact in the wire region is the distance from the pixel 102m having the maximum pixel value in the extracted wire region 102 to the end point pixel 102e in the wire region as shown in FIG. The reason why the pixel 102m having the maximum value in the wire region 102 is used as a reference is that the pixel having a high value in the reconstructed image is assumed to be the pixel that projects the wire of the projection image most in the back projection operation. . The procedure of the wire area length calculation process is shown below.

(1)ステップS15で抽出したワイヤー領域102の中で画素値が最大となる画素102mを検索する。   (1) Search for the pixel 102m having the maximum pixel value in the wire region 102 extracted in step S15.

(2)(1)で検索した画素値が最大となる画素102mを中心とした円を設定し、円の円周上にワイヤー領域102の画素がなくなるまで円の半径を少しずつ大きくしていく。   (2) A circle centering on the pixel 102m having the maximum pixel value searched in (1) is set, and the radius of the circle is gradually increased until there are no pixels in the wire region 102 on the circumference of the circle. .

(3)円の円周上にワイヤー領域の画素がなくなった時の円の半径をワイヤーのアーチファクト長さ(ワイヤー領域長l)とする。   (3) The radius of the circle when there is no pixel in the wire region on the circumference of the circle is defined as the wire artifact length (wire region length l).

ステップS17では、ワイヤー領域長lを保存する(S17)。   In step S17, the wire area length l is stored (S17).

ステップS16で算出したワイヤー領域長l(アーチファクト長さ)をその時の回転中心チャンネルパラメータと対応させて保存する。   The wire area length l (artifact length) calculated in step S16 is stored in correspondence with the rotation center channel parameter at that time.

ステップS18では、繰り返し範囲判別をする(S18)。   In step S18, the repetitive range is determined (S18).

回転中心チャンネルパラメータがステップS13で設定した繰り返し範囲内であるか否かを判別する。回転中心チャンネルパラメータが範囲内であればステップS19へ移行する。範囲外であればステップS110へ移行する。   It is determined whether or not the rotation center channel parameter is within the repetition range set in step S13. If the rotation center channel parameter is within the range, the process proceeds to step S19. If it is out of range, the process proceeds to step S110.

ステップS19では、回転中心チャンネルを変更する(S19)。   In step S19, the rotation center channel is changed (S19).

回転中心チャンネルパラメータをステップS13で設定した範囲とステップ値を元に変更し、ステップS14からの処理を繰り返す。   The rotation center channel parameter is changed based on the range and step value set in step S13, and the processing from step S14 is repeated.

例えば、変更前の回転中心チャンネルパラメータが253チャンネルであり、ステップS13で設定したステップ値が0.5チャンネルであった場合は、253+0.5=253.5チャンネルを変更値とする。   For example, when the rotation center channel parameter before the change is 253 channels and the step value set in step S13 is 0.5 channels, 253 + 0.5 = 253.5 channels is set as the change value.

ステップS110では、ワイヤー領域長lの最小値を検索する(S110)。   In step S110, the minimum value of the wire area length l is searched (S110).

ステップS13の範囲及びステップ値で設定された回転中心チャンネルパラメータ毎にステップS14からS19の処理を行って算出したワイヤー領域長lの中から最小値を検索する。   For each rotation center channel parameter set in the range and step value of step S13, the minimum value is retrieved from the wire region length l calculated by performing the processing of steps S14 to S19.

検索した最小値に対応する回転中心チャンネルパラメータを好適値とする。   The rotation center channel parameter corresponding to the searched minimum value is set as a suitable value.

図11は実際に装置を用いて撮影を行った時の回転中心チャンネルパラメータに対するワイヤー領域長lを示すグラフである(投影画像サイズ:1024×1024画素)。また図12はその時の画像(ワイヤーおよびそのアーチファクトを含む確認用再構成像)を示す。図11では回転中心チャンネルパラメータが493.5チャンネルの時、ワイヤー領域長lが最小をとっている。さらに図12より回転中心チャンネルパラメータが493.5チャンネルの時のワイヤーが最も左右対称な形となり、さらにアーチファクトも少なくよく結像されている。これらより、ワイヤー領域長lによる回転中心チャンネルパラメータの決定が妥当であることが言える。   FIG. 11 is a graph showing the wire region length l with respect to the rotation center channel parameter when the image is actually taken using the apparatus (projection image size: 1024 × 1024 pixels). FIG. 12 shows an image at that time (a reconstructed image for confirmation including a wire and its artifact). In FIG. 11, when the rotation center channel parameter is 493.5 channels, the wire region length l is the minimum. Further, as shown in FIG. 12, when the rotation center channel parameter is 493.5 channels, the wire has the most symmetrical shape, and the image is well imaged with few artifacts. From these, it can be said that the determination of the rotation center channel parameter based on the wire region length l is appropriate.

上記図11のグラフ及び/又は図12の再構成像を画像表示装置30に表示し、ユーザが自動決定の効果を確認できるようにしてもよい。   The graph of FIG. 11 and / or the reconstructed image of FIG. 12 may be displayed on the image display device 30 so that the user can confirm the effect of automatic determination.

<第二実施形態>
第二実施形態は、投影角度ピッチを自動決定する実施形態である。投影角度ピッチとは、回転盤13が所定の角度毎に回転する角度間隔をいう。本実施形態は、個々のX線CT装置は固有の角度ピッチを有する場合があり、必ずしも設計値とは同一にならないため、実際の角度ピッチを自動決定するための処理である。
<Second embodiment>
In the second embodiment, the projection angle pitch is automatically determined. The projection angle pitch refers to an angular interval at which the turntable 13 rotates every predetermined angle. This embodiment is a process for automatically determining an actual angular pitch because each X-ray CT apparatus may have a unique angular pitch and is not necessarily the same as a design value.

図13は投影角度ピッチ自動決定の処理の概要を示すフローチャートである。   FIG. 13 is a flowchart showing an outline of the processing for automatically determining the projection angle pitch.

以下図13のフローチャートに従って投影角度ピッチ自動決定の処理を説明する。   The projection angle pitch automatic determination process will be described below with reference to the flowchart of FIG.

ステップS21では、投影画像読み込みを行う(S21)。   In step S21, the projection image is read (S21).

ワイヤーファントムを撮影した数百枚の投影画像をスキャナ計測部10、又は図示しない画像記録装置又は画像データベースから読み出し、主メモリに展開する。   Hundreds of projection images obtained by photographing the wire phantom are read out from the scanner measurement unit 10 or an image recording device or an image database (not shown) and developed in the main memory.

ステップS22では、投影角度ピッチの初期値設定を行う(S22)。   In step S22, the initial value of the projection angle pitch is set (S22).

投影角度ピッチパラメータの初期値を設定する。投影角度ピッチパラメータは理想的には設計値であることが望ましい。投影角度ピッチの設計値は、X線源11又は検出器12がX線を照射しながら回転する回転角度をその間に収集する投影画像枚数で割ったものとなる。例えば回転角度が200°、回転角度の間に収集した投影画像枚数が150枚であった場合は、200°/150枚≒1.330°となる。   Sets the initial value of the projection angle pitch parameter. Ideally, the projection angle pitch parameter should be a design value. The design value of the projection angle pitch is obtained by dividing the rotation angle at which the X-ray source 11 or the detector 12 rotates while irradiating X-rays by the number of projection images collected during that time. For example, when the rotation angle is 200 ° and the number of projection images collected during the rotation angle is 150, 200 ° / 150 images≈1.330 °.

ステップS23では、繰り返し範囲を設定する(S23)。   In step S23, a repetition range is set (S23).

再構成演算を繰り返す際の投影角度ピッチパラメータの範囲とステップ値を設定する。投影角度ピッチの範囲は、ステップS22で設定した初期値を中心とした一定幅を持たせる。設定した幅内で繰り返しで変化させる投影角度ピッチの値をステップ値とする。   The range and step value of the projection angle pitch parameter when the reconstruction calculation is repeated are set. The range of the projection angle pitch has a constant width centered on the initial value set in step S22. The value of the projection angle pitch that is repeatedly changed within the set width is set as the step value.

例えば投影角度ピッチパラメータの初期値を1.330、繰り返し範囲を±0.02、ステップ値を0.001とすると、回転中心チャンネルを1.310、1.311、1.312、…、1.348、1.349、1.350というように変化させながらステップS24以降の処理を繰り返す。   For example, if the initial value of the projection angle pitch parameter is 1.330, the repetition range is ± 0.02, and the step value is 0.001, the rotation center channel is 1.310, 1.311, 1.312,. The process after step S24 is repeated while changing to 348, 1.349, 1.350.

ステップS24では、再構成演算を行う(S24)。   In step S24, reconstruction calculation is performed (S24).

設定されている投影角度ピッチパラメータを用いて、ワイヤーを撮影した投影画像を再構成し、ワイヤーの再構成画像を作成する。このとき、再構成する画像は、ミッドプレーン60を検出器12に投影したときの投影位置に対応するミッドプレーンスライス72の再構成像である。再構成の際には格子上に配置されたワイヤーが画像中になるべく全て逆投影されるように、再構成視野を大きくして再構成する。この時の再構成画像の例図を図14に示す。図14は複数のワイヤー領域104が結像していることを示す。   A projection image obtained by photographing the wire is reconstructed using the set projection angle pitch parameter, and a reconstructed image of the wire is created. At this time, the image to be reconstructed is a reconstructed image of the midplane slice 72 corresponding to the projection position when the midplane 60 is projected onto the detector 12. At the time of reconstruction, the reconstruction field is enlarged and reconstruction is performed so that all the wires arranged on the grid are back-projected as much as possible in the image. An example of the reconstructed image at this time is shown in FIG. FIG. 14 shows that a plurality of wire regions 104 are imaged.

ステップS25では、ワイヤー領域抽出を行う(S25)。   In step S25, wire area extraction is performed (S25).

再構成画像中に写るワイヤー領域を以下の手順によって抽出する。   The wire region shown in the reconstructed image is extracted by the following procedure.

(1) 画像をラスタ走査し、ワイヤーの画素値を持つ画素を検索する。   (1) The image is raster-scanned to search for pixels having wire pixel values.

(2)(1)で検索した画素を開始点とし、領域拡張法によりワイヤー領域を抽出する。領域拡張法での抽出では、ワイヤー以外の背景を抽出しないようなパラメータを設定する。   (2) The wire region is extracted by the region expansion method using the pixel searched in (1) as the starting point. In extraction using the region expansion method, parameters are set so that backgrounds other than wires are not extracted.

(3)(1)〜(2)を繰り返して再構成画像に写る全てのワイヤーを抽出する。   (3) Repeat steps (1) and (2) to extract all the wires that appear in the reconstructed image.

ステップS26では、ワイヤー領域の円形度を算出する(S26)。   In step S26, the circularity of the wire region is calculated (S26).

ステップS25で抽出したワイヤー領域の円形度をそれぞれ算出する。投影角度ピッチが好適に設定されている場合、再構成画像に写るそれぞれのワイヤーは点として結像され、その形状は円に近くなる。しかし投影角度ピッチのパラメータが好適でない場合は、再構成画像に写るワイヤーはアーチファクトを生じ、形状は円形から離れる。このような性質を利用し、それぞれのワイヤーの円形度を求め、各ワイヤーの円形度の平均値を以って投影角度ピッチの決定指標とする。以下にワイヤー領域円形度算出処理の手順を示す。   The circularity of the wire region extracted in step S25 is calculated. When the projection angle pitch is suitably set, each wire appearing in the reconstructed image is imaged as a point, and its shape is close to a circle. However, if the projection angle pitch parameter is not suitable, the wire in the reconstructed image produces artifacts and the shape deviates from the circle. Utilizing such properties, the circularity of each wire is obtained, and the average value of the circularity of each wire is used as a determination index for the projection angle pitch. The procedure of wire area circularity calculation processing is shown below.

(1)ステップS25で抽出したワイヤー領域の画素数を求める。   (1) The number of pixels in the wire area extracted in step S25 is obtained.

(2)ステップS25で抽出したワイヤー領域の周囲長を求める。   (2) Obtain the perimeter of the wire region extracted in step S25.

(3)(1)及び(2)で求めたワイヤー領域の画素数をN、周囲長をSとし、数1式によりワイヤー領域の円形度Cを算出する。
[数1] C=S/4πN
(4)抽出した各ワイヤーに対し、(1)から(3)の処理を行い、それぞれ円形度を求める。
(3) The number of pixels of the wire region obtained in (1) and (2) is N, the perimeter is S, and the circularity C of the wire region is calculated by the equation (1).
[Formula 1] C = S 2 / 4πN
(4) The processing from (1) to (3) is performed on each extracted wire, and the circularity is obtained.

ステップS27では、ワイヤー領域の円形度の平均値を算出する(S27)。   In step S27, the average value of the circularity of the wire region is calculated (S27).

まず、ステップS26で求めた各ワイヤー領域の円形度の平均値を求める。投影角度ピッチのパラメータが好適でない場合、再構成画像の中心から離れるにしたがってワイヤーはアーチファクトを強く生じ、円形度が大きくなる。よって円形度の平均値が大きくなる。一方投影角度ピッチのパラメータが好適である場合、再構成画像の中心部と周辺とでワイヤーの形状は一様に円になり、円形度の平均値は小さくなる。   First, the average value of the circularity of each wire region obtained in step S26 is obtained. If the projection angle pitch parameter is not suitable, the wire becomes more prominent as the distance from the center of the reconstructed image increases, and the circularity increases. Therefore, the average value of circularity becomes large. On the other hand, when the projection angle pitch parameter is suitable, the shape of the wire is uniformly a circle at the center and the periphery of the reconstructed image, and the average value of the circularity is small.

ステップS28では、ワイヤー領域の円形度の平均値を保存する(S28)。   In step S28, the average value of the circularity of the wire region is stored (S28).

ステップS27で算出したワイヤー領域の円形度平均値をその時の投影角度ピッチパラメータと対応させて保存する。   The average circularity value of the wire area calculated in step S27 is stored in correspondence with the projection angle pitch parameter at that time.

ステップS29では、繰り返し範囲判別を行う(S29)。   In step S29, repetitive range determination is performed (S29).

投影角度ピッチパラメータがステップS23で設定した繰り返し範囲内であるか否かを判別する。投影角度ピッチパラメータが範囲内であればステップS210へ移行する。範囲外であればステップS211へ移行する。   It is determined whether or not the projection angle pitch parameter is within the repetition range set in step S23. If the projection angle pitch parameter is within the range, the process proceeds to step S210. If it is out of range, the process proceeds to step S211.

ステップS210では、投影角度ピッチを変更する(S210)。   In step S210, the projection angle pitch is changed (S210).

投影角度ピッチパラメータを2.3で設定した範囲とステップ値を元に変更し、ステップS24からの処理を繰り返す。   The projection angle pitch parameter is changed based on the range and step value set in 2.3, and the processing from step S24 is repeated.

例えば、変更前の投影角度ピッチパラメータが1.311°であり、2.3で設定したステップ値が0.001°であった場合は、1.311+0.001=1.312°を変更値とする。   For example, when the projection angle pitch parameter before the change is 1.311 ° and the step value set in 2.3 is 0.001 °, 1.311 + 0.001 = 1.322 ° is set as the change value. To do.

ステップS211では、ワイヤー領域円形度の平均値の最小値を検索
する(S211)、ステップS23の範囲及びステップ値で設定された投影角度ピッチパラメータ毎にS24からS211の処理を行って算出したワイヤー領域円形度平均値の中から最小値を検索する。
In step S211, the minimum value of the average value of the wire region circularity is searched (S211). The wire region calculated by performing the processing of S24 to S211 for each projection angle pitch parameter set in the range and step value of step S23. The minimum value is searched from the average circularity value.

検索した最小値に対応する投影角度ピッチパラメータを好適値とする。   The projection angle pitch parameter corresponding to the searched minimum value is set as a suitable value.

図15は実際に装置を用いて撮影を行った時の投影角度ピッチパラメータに対するワイヤー領域円形度平均値を示すグラフである。また図16はその時の画像を示す。図15では投影角度ピッチパラメータが1.332°の時、ワイヤー領域円形度平均値が最小をとっている。さらに図16より投影角度ピッチパラメータが1.332°の時の画像の中央部と周辺部でワイヤーが点として結像されており、その形状も円に近い。これらより、ワイヤー領域円形度平均値による投影角度ピッチパラメータの決定が妥当であることが言える。   FIG. 15 is a graph showing the average value of the wire region circularity with respect to the projection angle pitch parameter when the image is actually taken using the apparatus. FIG. 16 shows an image at that time. In FIG. 15, when the projection angle pitch parameter is 1.332 °, the average value of the wire region circularity is the minimum. Further, as shown in FIG. 16, when the projection angle pitch parameter is 1.332 °, a wire is imaged as a point at the center and the periphery of the image, and the shape is also close to a circle. From these, it can be said that the determination of the projection angle pitch parameter based on the average value of the wire region circularity is appropriate.

第一実施形態と同様、図15のグラフ及び/又は図16の確認用再構成像を画像表示装置30に表示してユーザが自動決定の効果を確認できるように構成してもよい。   Similarly to the first embodiment, the graph of FIG. 15 and / or the reconstructed image for confirmation of FIG. 16 may be displayed on the image display device 30 so that the user can confirm the effect of automatic determination.

<第三実施形態>
第三実施形態は、検出器取付角度を自動決定する実施形態である。図17は検出器取付角度自動決定の処理の概要を示すフローチャートである。検出器取付角度とは、以下図17のフローチャートに従って検出器取付角度自動決定の処理を説明する。
<Third embodiment>
In the third embodiment, the detector mounting angle is automatically determined. FIG. 17 is a flowchart showing an outline of processing for automatically determining the detector mounting angle. The detector mounting angle is described below with reference to the flowchart of FIG.

ステップS31では、投影画像の読み込みを行う(S31)。   In step S31, the projection image is read (S31).

ワイヤーファントムを撮影した数百枚の投影画像を、スキャナ計測部10、又は図示しない画像記録装置又は画像データベースから読み出し、主メモリに展開する。   Hundreds of projection images obtained by photographing the wire phantom are read from the scanner measurement unit 10 or an image recording device or an image database (not shown) and developed in the main memory.

ステップS32では、検出器取付角度の初期値設定を行う(S32)。   In step S32, an initial value of the detector mounting angle is set (S32).

検出器取付角度パラメータの初期値を設定する。検出器取付角度αは図18に示すように回転機構の回転中心と検出器12とがなす角度である。検出器12は回転中心軸61に対して垂直・平行に取り付けられ、取付角度は0.0°となっていることが望ましい。したがって検出器取付角度パラメータの初期値は0.0°とする。図18の回転中心軸61は、回転中心軸61の検出器12への投影ラインの方向を示す。また、図18において回転中心軸61と角度αをなす検出器12上のライン12CLは、検出器12の設計上の投影ラインを示す。   Set the initial value of the detector mounting angle parameter. The detector mounting angle α is an angle formed by the rotation center of the rotation mechanism and the detector 12 as shown in FIG. It is desirable that the detector 12 is mounted perpendicularly and parallel to the rotation center axis 61, and the mounting angle is 0.0 °. Therefore, the initial value of the detector mounting angle parameter is 0.0 °. A rotation center axis 61 in FIG. 18 indicates a direction of a projection line of the rotation center axis 61 to the detector 12. In FIG. 18, a line 12CL on the detector 12 that forms an angle α with the rotation center axis 61 indicates a projected line on the design of the detector 12.

ステップS33では、繰り返し範囲設定を行う(S33)。   In step S33, a repeat range is set (S33).

再構成演算を繰り返す際の検出器取付角度パラメータの範囲とステップ値を設定する。検出器取付角度の範囲は、ステップS32で設定した初期値を中心とした一定幅を持たせる。設定した幅内で繰り返しで変化させる検出器取付角度の値をステップ値とする。   The range and step value of the detector mounting angle parameter when the reconstruction calculation is repeated are set. The range of the detector mounting angle has a certain width centered on the initial value set in step S32. The value of the detector mounting angle that is repeatedly changed within the set width is taken as the step value.

例えば検出器取付角度パラメータの初期値を0.0、繰り返し範囲を±1.0、ステップ値を0.1とすると、検出器取付角度を−1.0、−0.9、−0.8、…、0.8、0.9、1.0というように変化させながらステップS34以降の処理を繰り返す。   For example, if the initial value of the detector mounting angle parameter is 0.0, the repeat range is ± 1.0, and the step value is 0.1, the detector mounting angle is -1.0, -0.9, -0.8. ,..., 0.8, 0.9, 1.0 and the like, and the processes after step S34 are repeated.

ステップS34では、再構成演算を行う(S34)。   In step S34, reconstruction calculation is performed (S34).

設定されている検出器取付角度パラメータを用いて、ワイヤーを撮影した投影画像を再構成し、ワイヤーの再構成画像を作成する。再構成の際にはステップS14の処理と同様にワイヤーが画像中になるべく大きく逆投影されるように、再構成視野を小さくして再構成する。ここで再構成する画像は図19に示すように、ミッドプレーン60断面と、ミッドプレーン60断面からある程度離れた断面(図中A、B)の3枚の再構成画像とする。   Using the set detector mounting angle parameter, a projection image obtained by photographing the wire is reconstructed, and a reconstructed image of the wire is created. At the time of reconstruction, the reconstruction field of view is reduced and reconstruction is performed so that the wire is backprojected as much as possible in the image as in the process of step S14. As shown in FIG. 19, the images to be reconstructed here are three reconstructed images of a cross section of the midplane 60 and a cross section (A and B in the figure) separated from the midplane 60 cross section to some extent.

ステップS35では、ワイヤー領域の抽出を行う(S35)。   In step S35, the wire region is extracted (S35).

再構成画像中に写るワイヤー領域を以下の手順によって抽出する。   The wire region shown in the reconstructed image is extracted by the following procedure.

(1)画像をラスタ走査し、ワイヤーの画素値を持つ画素を検索する。   (1) The image is raster-scanned to search for a pixel having a wire pixel value.

(2)(1)で検索した画素を開始点とし、領域拡張法によりワイヤー領域を抽出する。領域拡張法での抽出では、ワイヤー以外の背景を抽出しないようなパラメータを設定する。   (2) The wire region is extracted by the region expansion method using the pixel searched in (1) as the starting point. In extraction using the region expansion method, parameters are set so that backgrounds other than wires are not extracted.

(3)複数のワイヤーを並べたファントムを撮影した場合、再構成画像には図7に示すように複数のワイヤーが写っている場合がある。この場合は再構成画像の中心(例えば512×512画素の再構成画像なら(x、y)=(256、256))に近い方のワイヤー領域のみを抽出する。再構成画像の中心に近い方の領域かどうかを判別するには、図8に示すように再構成画像の中心を中心点とした円を設定し、円の半径を大きくしながらその円周上にワイヤー画素があるかを調べる。図9に示すように円周上に最初に現れたワイヤー画素を含むワイヤー領域を中心に近いワイヤー領域とする。   (3) When a phantom in which a plurality of wires are arranged is photographed, the reconstructed image may include a plurality of wires as shown in FIG. In this case, only the wire region closer to the center of the reconstructed image (for example, (x, y) = (256, 256) for a reconstructed image of 512 × 512 pixels) is extracted. To determine whether the area is closer to the center of the reconstructed image, set a circle centered on the center of the reconstructed image as shown in FIG. Check if there is a wire pixel. As shown in FIG. 9, the wire region including the wire pixel that first appears on the circumference is defined as a wire region close to the center.

ステップS36では、ワイヤー領域の円形度を算出する(S36)。   In step S36, the circularity of the wire region is calculated (S36).

ステップS35で抽出したワイヤー領域の円形度を3枚の再構成画像に対してそれぞれ算出する。検出器取付角度が好適に設定されている場合、3枚の再構成画像に写るそれぞれのワイヤーは点として結像され、その形状は円に近くなる。しかし検出器取付角度のパラメータが好適でない場合は、ミッドプレーン断面から離れた位置にある再構成画像に写るワイヤーはアーチファクトを生じ、形状は円形から離れる。このような性質を利用し、それぞれの再構成画像に写るワイヤーの円形度を求め、3枚の再構成画像の円形度の平均値を以って検出器取付角度の決定指標とする。以下にワイヤー領域円形度算出処理の手順を示す。   The circularity of the wire region extracted in step S35 is calculated for each of the three reconstructed images. When the detector mounting angle is suitably set, each wire appearing in the three reconstructed images is imaged as a point, and its shape is close to a circle. However, if the detector mounting angle parameter is not suitable, the wire appearing in the reconstructed image located away from the midplane section will cause artifacts and the shape will depart from the circle. Utilizing such a property, the circularity of the wire reflected in each reconstructed image is obtained, and the average value of the circularity of the three reconstructed images is used as an indicator for determining the detector mounting angle. The procedure of wire area circularity calculation processing is shown below.

(1)ステップS35で抽出したワイヤー領域の画素数を求める。   (1) The number of pixels in the wire area extracted in step S35 is obtained.

(2)ステップS35で抽出したワイヤー領域の周囲長を求める。   (2) Obtain the perimeter of the wire region extracted in step S35.

(3)(1)及び(2)で求めたワイヤー領域の画素数をN、周囲長をSとし、数2式によりワイヤー領域の円形度Cを算出する。   (3) The number of pixels of the wire region obtained in (1) and (2) is N, the perimeter is S, and the circularity C of the wire region is calculated by Equation (2).

[数2] C=S/4πN
(4)3枚の再構成画像に対し、(1)から(3)の処理を行い、それぞれワイヤー領域の円形度を求める。
[Formula 2] C = S 2 / 4πN
(4) The processing from (1) to (3) is performed on the three reconstructed images, and the circularity of each wire region is obtained.

ステップS37では、ワイヤー領域の円形度の平均値を算出する(S37)。   In step S37, the average value of the circularity of the wire region is calculated (S37).

ステップS36で求めた各ワイヤー領域の円形度の平均値を求める。検出器取付角度のパラメータが好適でない場合、ミッドプレーン断面から離れるにしたがってワイヤーはアーチファクトを強く生じ、円形度が大きくなる。よって円形度の平均値が大きくなる。一方検出器取付角度のパラメータが好適である場合、ミッドプレーン断面から離れた位置の再構成画像においてもワイヤーの形状は一様に円になり、円形度の平均値は小さくなる。   The average value of the circularity of each wire region obtained in step S36 is obtained. If the detector mounting angle parameter is not suitable, the wire becomes more artifact as it moves away from the midplane cross section and the circularity increases. Therefore, the average value of circularity becomes large. On the other hand, when the parameter of the detector mounting angle is suitable, the shape of the wire is uniformly a circle even in the reconstructed image at a position away from the midplane cross section, and the average value of the circularity is small.

ステップS38では、ワイヤー領域の円形度の平均値を保存する(S38)。   In step S38, the average value of the circularity of the wire region is stored (S38).

ステップS37で算出したワイヤー領域の円形度平均値をその時の検出器取付角度パラメータと対応させて保存する。   The average circularity value of the wire region calculated in step S37 is stored in correspondence with the detector mounting angle parameter at that time.

ステップS39では、繰り返し範囲判別を行う(S39)。   In step S39, repeated range discrimination is performed (S39).

検出器取付角度パラメータがステップS33で設定した繰り返し範囲内であるか否かを判別する。検出器取付角度パラメータが範囲内であればステップS310へ移行する。範囲外であればステップS311へ移行する。   It is determined whether or not the detector mounting angle parameter is within the repetition range set in step S33. If the detector mounting angle parameter is within the range, the process proceeds to step S310. If it is out of range, the process proceeds to step S311.

ステップS310では、検出器取付角度を変更する(S310)。   In step S310, the detector mounting angle is changed (S310).

検出器取付角度パラメータをステップS33で設定した範囲とステップ値を元に変更し、ステップS34からの処理を繰り返す。   The detector mounting angle parameter is changed based on the range and step value set in step S33, and the processing from step S34 is repeated.

例えば、変更前の検出器取付角度パラメータが0.1°であり、3.3で設定したステップ値が0.1°であった場合は、0.1+0.1=0.2°を変更値とする。   For example, if the detector mounting angle parameter before change is 0.1 ° and the step value set in 3.3 is 0.1 °, then 0.1 + 0.1 = 0.2 ° And

ステップS311では、ワイヤー領域の円形度の平均値の最小値を検索する(S311)。   In step S311, the minimum value of the average value of the circularity of the wire region is searched (S311).

ステップS33の範囲及びステップで設定された検出器取付角度パラメータ毎にステップS34からS311の処理を行って算出したワイヤー領域円形度平均値の中から最小値を検索する。   For each detector mounting angle parameter set in step S33 and step, the minimum value is retrieved from the average values of the wire region circularity values calculated by performing the processing in steps S34 to S311.

検索した最小値に対応する検出器取付角度パラメータを好適値とする。   The detector mounting angle parameter corresponding to the searched minimum value is set as a suitable value.

図20は実際に装置を用いて撮影を行った時の検出器取付角度パラメータに対するワイヤー領域円形度平均値を示すグラフである。また図21は円形度平均値が最小となった時のワイヤー画像を示す。図20では検出器取付角度パラメータが0.6°の時、ワイヤー領域円形度平均値が最小をとっている。さらに図21よりその時のワイヤー画像は、3枚の再構成画像でほぼ円形となっており、取付角度ずれによるアーチファクトも見られない。これらより、ワイヤー領域円形度平均値による検出器取付角度パラメータの決定が妥当であることが言える。   FIG. 20 is a graph showing the average value of the wire region circularity with respect to the detector mounting angle parameter when photographing is actually performed using the apparatus. FIG. 21 shows a wire image when the circularity average value is minimized. In FIG. 20, when the detector mounting angle parameter is 0.6 °, the average value of the wire region circularity is the minimum. Further, as shown in FIG. 21, the wire image at that time is substantially circular with the three reconstructed images, and no artifacts due to mounting angle deviation are observed. From these, it can be said that the determination of the detector mounting angle parameter based on the average value of the wire region circularity is appropriate.

第一、第二実施形態と同様、図20のグラフ及び/又は図21の確認用再構成像を画像表示装置30に表示して、ユーザに自動決定処理の効果を確認させてもよい。   Similarly to the first and second embodiments, the graph of FIG. 20 and / or the confirmation reconstructed image of FIG. 21 may be displayed on the image display device 30 to allow the user to confirm the effect of the automatic determination process.

上記確認表示では図11、15、20をグラフとして表示したが、表形式を用いて幾何学パラメータとファントム再構成像の特徴量との関係を表示してもよい。   In the confirmation display, FIGS. 11, 15, and 20 are displayed as graphs. However, the relationship between the geometric parameter and the feature amount of the phantom reconstruction image may be displayed using a table format.

また、上記実施形態ではワイヤーファントムを用いて調整パラメータを自動決定したが、特徴量として円形度を求める態様では、断面形状が円形のファントムであればよく、ワイヤーファントムに限らない。   In the above embodiment, the adjustment parameter is automatically determined using the wire phantom. However, in the aspect in which the circularity is obtained as the feature amount, the cross-sectional shape is not limited to the wire phantom.

本発明の一実施の形態にかかるX線CT装置の構成を示す概念図The conceptual diagram which shows the structure of the X-ray CT apparatus concerning one embodiment of this invention. 図1のX線CT装置1のハードウェア構成を示すブロック図The block diagram which shows the hardware constitutions of the X-ray CT apparatus 1 of FIG. 回転中心チャンネル及びミッドプレーンスライスを説明するための模式図Schematic diagram for explaining the rotation center channel and midplane slice 回転中心チャンネル自動決定処理を示すフローチャートFlow chart showing rotation center channel automatic determination processing 再構成視野を大きくしてワイヤーを再構成した際の再構成画像Reconstruction image when reconstructing the wire with a wide reconstruction field of view 再構成視野を小さくしてワイヤーを再構成した際の再構成画像Reconstructed image when wire is reconstructed with a small reconstruction field of view 再構成画像に複数のワイヤーが写っている場合の例図Example when multiple wires are shown in the reconstructed image 画像中心に近いワイヤー領域を検索する処理を示す概略図Schematic showing the process of searching for a wire region close to the center of the image 画像中心に近いワイヤー領域を検索した際の概略図Schematic view when searching for a wire region close to the center of the image ワイヤー領域長lを説明する概略図Schematic explaining wire area length l 実際に装置を用いて撮影を行った時の回転中心チャンネルパラメータに対するワイヤー領域長lを示すグラフA graph showing the wire area length l with respect to the rotation center channel parameter when the image is actually taken using the apparatus 回転中心チャンネルパラメータを変化させた時の再構成画像Reconstructed image when the rotation center channel parameter is changed 本発明の投影角度ピッチ自動決定の処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the process of the projection angle pitch automatic determination of this invention 格子状に配列したワイヤーを撮影した際の再構成画像を示す概略図Schematic showing a reconstructed image when photographing wires arranged in a grid 実際に装置を用いて撮影を行った時の投影角度ピッチパラメータに対するワイヤー領域円形度平均値を示すグラフGraph showing the average value of the circularity of the wire area with respect to the projection angle pitch parameter when actually shooting with the device 投影角度ピッチパラメータを変化させた時の再構成画像Reconstructed image when changing projection angle pitch parameter 本発明の検出器取付角度自動決定の処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the process of the detector attachment angle automatic determination of this invention 検出器取付角度を説明する概略図Schematic explaining the detector mounting angle 検出器取付角度自動決定で用いる再構成画像の断面位置を示す概略図Schematic showing the cross-sectional position of the reconstructed image used for automatic detector mounting angle determination 実際に装置を用いて撮影を行った時の検出器取付角度パラメータに対するワイヤー領域円形度平均値を示すグラフGraph showing the average value of the circularity of the wire area with respect to the detector mounting angle parameter when the image was actually taken using the device ワイヤー領域円形度平均値が最小をとった時の再構成画像Reconstructed image when the wire area circularity average value is minimum

符号の説明Explanation of symbols

1:X線CT装置、10:スキャナ計測部、20:画像処理装置、30:画像表示装置、50:被検体     1: X-ray CT apparatus, 10: scanner measurement unit, 20: image processing apparatus, 30: image display apparatus, 50: subject

Claims (4)

被検体にX線を照射するX線源と、
前記X線源に対向配置され、前記被検体を透過した前記X線を検出して前記被検体の投影データを出力するX線検出器と、
前記X線源及び前記X線検出器を所定角度毎に回転移動させる回転手段と、
前記回転手段によって前記X線源が回転された状態で前記X線検出器により出力された投影データを用いて前記被検体の断層像を再構成処理する画像再構成手段と、
を備えたX線CT装置であって、
前記画像再構成手段は、前記X線源と前記X線検出器との間に少なくとも一つのファントムを設置してX線撮影することにより得られた前記ファントムの投影データに基づいて、前記再構成処理に使用する幾何学パラメータを変化させた複数のファントム再構成像を生成し、
前記複数のファントム再構成像の各々について、前記ファントム再構成像の特徴量を算出し、前記複数の特徴量に基づいて所望のファントム再構成像を選択し、その選択されたファントム再構成像に対応する幾何学パラメータを調整パラメータとして決定する調整パラメータ決定手段と、
前記幾何学パラメータを変えて再構成したファントム再構成像の特徴量とその特徴量に対応する幾何学パラメータとを関連づけた関連情報、又は前記幾何学パラメータとその幾何学パラメータを用いて再構成したファントム再構成像とを関連づけた確認用再構成像を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とするX線CT装置。
An X-ray source for irradiating the subject with X-rays;
An X-ray detector that is disposed opposite to the X-ray source, detects the X-ray transmitted through the subject, and outputs projection data of the subject;
Rotating means for rotating the X-ray source and the X-ray detector at predetermined angles;
Image reconstruction means for reconstructing a tomographic image of the subject using projection data output by the X-ray detector in a state where the X-ray source is rotated by the rotation means;
An X-ray CT apparatus comprising:
The image reconstruction unit is configured to perform reconstruction based on projection data of the phantom obtained by performing X-ray imaging by installing at least one phantom between the X-ray source and the X-ray detector. Generate multiple phantom reconstruction images with varying geometric parameters used for processing,
A feature amount of the phantom reconstruction image is calculated for each of the plurality of phantom reconstruction images, a desired phantom reconstruction image is selected based on the plurality of feature amounts, and the selected phantom reconstruction image is selected. An adjustment parameter determining means for determining a corresponding geometric parameter as an adjustment parameter;
Relevant information relating the feature quantity of the phantom reconstructed image reconstructed by changing the geometric parameter and the geometric parameter corresponding to the feature quantity, or reconstruction using the geometric parameter and the geometric parameter Display means for displaying a confirmation reconstruction image associated with the phantom reconstruction image;
An X-ray CT apparatus comprising:
前記幾何学パラメータは、前記回転手段による回転移動の回転中心軸を投影した前記X線検出器上におけるチャンネル位置を示す回転中心チャンネルパラメータであって、
前記画像再構成手段は、前記回転中心チャンネルパラメータを変えて複数のワイヤーファントムの再構成像を生成し、
前記調整パラメータ決定手段は、前記複数のワイヤーの再構成像の各々から一つのワイヤー領域を抽出するワイヤー領域抽出手段と、前記ワイヤー領域抽出手段によって抽出したワイヤー領域の長さを算出するワイヤー領域長算出手段と、前記再構成像毎に求めた複数のワイヤー領域長の最小値を検索するワイヤー領域長最小値検索手段と、を備え、前記ワイヤー領域長が最小値となる回転中心チャンネルパラメータを前記調整パラメータとして決定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
The geometric parameter is a rotation center channel parameter indicating a channel position on the X-ray detector on which a rotation center axis of rotation movement by the rotation means is projected,
The image reconstruction means generates a reconstructed image of a plurality of wire phantoms by changing the rotation center channel parameter,
The adjustment parameter determination unit includes a wire region extraction unit that extracts one wire region from each of the reconstructed images of the plurality of wires, and a wire region length that calculates the length of the wire region extracted by the wire region extraction unit. A calculation means; and a wire area length minimum value search means for searching for a minimum value of a plurality of wire area lengths determined for each reconstructed image, and the rotation center channel parameter at which the wire area length is a minimum value. Determine as adjustment parameter,
The X-ray CT apparatus according to claim 1.
前記幾何学パラメータは、前記回転手段の回転における所定回転角度間隔を示す投影角度ピッチであって、
前記画像再構成手段は、前記投影角度ピッチを変えて複数のワイヤーファントムの再構成像を生成し、
前記調整パラメータ決定手段は、前記ワイヤーを含むファントムの再構成像に写る複数のワイヤー領域を抽出する複数ワイヤー領域抽出手段と、前記複数ワイヤー領域抽出手段によって抽出した複数のワイヤー領域について個々に円形度を求め、求めた個々のワイヤー領域の円形度の平均値を算出する円形度平均値算出手段と、前記再構成像毎に求めた複数の円形度平均値の最小値を検索する円形度平均最小値検索手段と、を備え、前記円形度平均値が最小値となる投影角度ピッチを前記調整パラメータとして決定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
The geometric parameter is a projection angle pitch indicating a predetermined rotation angle interval in the rotation of the rotation means,
The image reconstruction means generates a reconstructed image of a plurality of wire phantoms by changing the projection angle pitch,
The adjustment parameter determining means includes a plurality of wire areas extracting means for extracting a plurality of wire areas reflected in a reconstructed image of the phantom including the wire, and a plurality of wire areas extracted by the plurality of wire area extracting means individually for circularity. A circularity average value calculating means for calculating an average value of the circularity of the obtained individual wire regions, and a circularity average minimum for searching for a minimum value of the plurality of circularity average values obtained for each reconstructed image Value search means, and determine the projection angle pitch at which the circularity average value is the minimum value as the adjustment parameter,
The X-ray CT apparatus according to claim 1.
前記幾何学パラメータは、前記回転手段の回転移動における回転中心軸の前記X線検出器への投影ラインの方向と、前記X線検出器の設計上の投影ラインの方向との角度差を示す検出器取付角度であり、
前記調整パラメータ決定手段は、前記回転中心軸上で位置の異なる少なくとも2枚以上の前記ワイヤーファントムの再構成像組について、それぞれ再構成像から少なくとも1つのワイヤー領域を抽出するワイヤー領域抽出手段と、前記ワイヤー領域抽出手段によって抽出した各再構成像のワイヤー領域の円形度に基づいて、前記再構成像組のワイヤー領域の円形度の平均値を求める円形度平均値算出手段と、前記円形度の平均値の最小値を検索する円形度平均最小値検索手段と、を備え、前記円形度の平均値が最小値となる検出器取付角度を前記調整パラメータとして決定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
The geometric parameter is a detection indicating an angular difference between a direction of a projection line of the rotation center axis on the X-ray detector and a direction of a projection line on the design of the X-ray detector in the rotational movement of the rotating means. Mounting angle,
The adjustment parameter determining means is a wire area extracting means for extracting at least one wire area from the reconstructed image for each of the reconstructed image sets of at least two or more wire phantoms having different positions on the rotation center axis; Based on the circularity of the wire area of each reconstructed image extracted by the wire area extracting means, a circularity average value calculating means for obtaining an average value of the circularity of the wire area of the reconstructed image set; A circularity average minimum value search means for searching for a minimum average value, and determining a detector mounting angle at which the average value of the circularity is a minimum value as the adjustment parameter;
The X-ray CT apparatus according to claim 1.
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