JP2007268241A - Computer assisted tomographic x-ray equipment, remodeling method thereof, and absorption filter therefor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide computer assisted tomographic X-ray equipment (hereinafter referred to as CT) of a simple configuration capable of easily producing DEM, a remodeling method thereof, and an absorption filter therefor. <P>SOLUTION: The CT 10 comprises an X-ray lamp 1 to emit an X-ray LX, a sensor 2 to detect an intensity of the X-ray LX, the absorption filter 3 to absorb a part of the X-ray LX, and a move-scanning mechanism 4 to move the X-ray lamp 1 and the sensor 2 in a move-scanning pattern that consists of a first state ST1 in which a first X-ray LX1 passes through a first beam path 11 to the sensor 2 and a second state ST2 in which a second X-ray LX2 passes through a second beam path 12 running counter to the first beam path 11 to the sensor 2. The absorption filter 3 is formed so that an energy spectral distribution of the first X-ray LX1 passing through a first absorption path 31 in the first state ST1 and that of the second X-ray LX2 passing through a second absorption path 32 in the second state ST2 could be different from a constant number times of the other's each other. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、X線を利用した医療診断に用いる計算機支援X線断層撮影装置(X-ray Computerized Tomography Scanner、以下、X線CTまたはCTと略記することがある)のうち、基本性能向上を図った計算機支援X線断層撮影装置、また、このようなCTとするための計算機支援X線断層撮影装置の改造方法、このようなCTに用いる吸収フィルタに関するものである。   The present invention aims to improve the basic performance of a computer-aided X-ray tomography apparatus (X-ray Computerized Tomography Scanner, hereinafter abbreviated as X-ray CT or CT) used for medical diagnosis using X-rays. The present invention relates to a computer-aided X-ray tomography apparatus, a method for remodeling a computer-aided X-ray tomography apparatus for obtaining such a CT, and an absorption filter used for such a CT.

X線CTは、1970年代に開発され、現在では医療診断において不可欠な装置として普及している。   X-ray CT was developed in the 1970s and is now widely used as an indispensable device in medical diagnosis.

一般に医療診断分野で用いられているX線CTでは、X線源として管球が使用されており、照射されるX線は診断で用いられるエネルギ領域(10-150[keV])内で幅広いエネルギスペクトル分布をもっている。また、物質のX線吸収係数は、X線の持つエネルギに対して一様ではなく、そのX線吸収係数の値は、診断に用いるエネルギ領域のX線では、X線の持つエネルギが大きくなるにつれて減少する傾向にある。しかも、この変化の傾向は、物質によって異なっており、いわば、X線において物質ごとの固有な色彩を持っていることを示している。もし、色彩すなわちエネルギ情報を利用できるならば組織同定などにも活用することができ、診断上極めて有効になるものと考えられる。   In X-ray CT generally used in the field of medical diagnosis, a tube is used as an X-ray source, and the irradiated X-ray has a wide energy range within the energy range (10-150 [keV]) used in diagnosis. Has a spectral distribution. In addition, the X-ray absorption coefficient of a substance is not uniform with respect to the energy of X-rays, and the value of the X-ray absorption coefficient increases the energy of X-rays in X-rays in the energy region used for diagnosis. It tends to decrease with time. In addition, the tendency of this change varies depending on the material, so to speak, it indicates that each material has a unique color in X-rays. If color, that is, energy information can be used, it can be used for tissue identification and the like, which is considered to be extremely effective for diagnosis.

しかし、現在普及しているCTでは、照射されるX線は単一のエネルギしか持たないとする仮定のもとで断層像の再構成を行っており、エネルギ情報を完全に取り出すことができない。   However, in the CT that is currently popularized, the tomogram is reconstructed on the assumption that the irradiated X-ray has only a single energy, and the energy information cannot be completely extracted.

このエネルギ情報を取り出す原理に関しては古くから取組がなされている。特許文献1、及び非特許文献1において、医療診断領域で用いるX線のエネルギでは吸収係数が概ね二つの要素、すなわちコンプトン散乱と光電効果で表現できること、及び互いに他方のスペクトルの定数倍とは異るスペクトルを持つ2種類のX線で測定を行えばエネルギ情報を取り出せることが報告されている。この方法は、一般にDual-Energy Method(以下、DEMと記す)と呼ばれる。   Regarding the principle of extracting this energy information, efforts have been made for a long time. In Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, the X-ray energy used in the medical diagnosis area has an absorption coefficient that can be expressed by two elements, that is, Compton scattering and photoelectric effect, and is different from the constant multiple of the other spectrum. It has been reported that energy information can be extracted by measuring with two types of X-rays having different spectra. This method is generally called a dual-energy method (hereinafter referred to as DEM).

以下、DEMの原理、及び従来の実現方法について述べる。被検体の横断面を含む平面はx,y座標により指定されるものとし、この平面の位置をベクトルxで表すならば、エネルギーεにおける位置xでのX線吸収係数は、これらの関数としてμ(x,ε)と表せる。   Hereinafter, the principle of DEM and the conventional realization method will be described. If the plane including the cross section of the object is specified by the x and y coordinates, and the position of this plane is represented by a vector x, the X-ray absorption coefficient at the position x at the energy ε is expressed as μ It can be expressed as (x, ε).

また、X線管球と一つのセンサを繋ぐ直線をビームラインと呼び、このビームライン上で測定が行われる。断層像再構成のために必要なビームライン上でのX線強度測定の事をスキャニングと呼ぶ。ビームラインは基本的に2次元の量で指定される。一つの細棒状のX線(以下、ペンシルビームと記す)により直線走査(translation)と回転走査(rotation)の動きを持つ最も基本的な形態である第1世代CTにおいては、ビームラインは直線走査位置と、回転走査位置の2次元で指定される。また、扇状のX線(以下、ファンビームと記す)を発生するX線管球を用い、回転走査のみによりスキャニングを行う、最も普及している形態である第3世代CTでは、回転角と、照射角の2次元でビームラインが指定される。このビームラインを指定する2次元量をここではスキャン位置iと定義する。   A straight line connecting the X-ray tube and one sensor is called a beam line, and measurement is performed on the beam line. X-ray intensity measurement on the beam line necessary for tomographic reconstruction is called scanning. The beam line is basically specified by a two-dimensional quantity. In the first generation CT, which is the most basic form with the movement of linear scanning and rotation scanning by one thin rod-shaped X-ray (hereinafter referred to as pencil beam), the beam line is linearly scanned. The position and the rotational scanning position are specified in two dimensions. Further, in the third generation CT, which is the most popular form, using an X-ray tube that generates fan-shaped X-rays (hereinafter referred to as fan beam) and performing scanning only by rotational scanning, the rotation angle, A beam line is specified in two dimensions of the irradiation angle. The two-dimensional quantity that designates this beam line is defined here as a scan position i.

あるスキャン位置iで、センサに到達するX線強度Imiは次式(S1)で表せる。
ここで、Ie,i(ε)は照射X線強度、si(ε)は、次式(S2)、さらに正確には、式(S3)に示したようにビームライン上の吸収係数を積分したもので、これを投影データと呼ぶ。
ここで、Liは測定位置iでのビームラインが通過する座標の集合である。
The X-ray intensity I mi that reaches the sensor at a certain scan position i can be expressed by the following equation (S1).
Here, I e, i (ε) is the irradiation X-ray intensity, s i (ε) is the following equation (S2), more precisely, the absorption coefficient on the beam line as shown in equation (S3). This is integrated and called projection data.
Here, L i is a set of coordinates through which the beam line at the measurement position i passes.

DEMでは、吸収係数μ(x,ε)を次式(S4)のように光電効果要素とコンプトン効果要素のエネルギ特性関数Γ(ε)、Ψ(ε)の線形結合により表現できるものと仮定する。
In DEM, it is assumed that the absorption coefficient μ (x, ε) can be expressed by a linear combination of the energy characteristic functions Γ (ε) and Ψ (ε) of the photoelectric effect element and the Compton effect element as in the following equation (S4). .

これを式(S2)に当てはめると、次式(S5)のように投影データも各要素のエネルギ特性関数の線形結合により表すことができる。
ここで、結合係数sγi,sψiは各要素ごとの投影データを表している。
When this is applied to the equation (S2), the projection data can also be expressed by a linear combination of the energy characteristic functions of each element as in the following equation (S5).
Here, the coupling coefficients sγ i and sψ i represent projection data for each element.

したがって、この各要素ごとの結合係数を求めればエネルギごとの投影データsi(ε)を得ることができる。そのために、同じビームライン上でスペクトルが1Ie,i(ε),2Ie,i(ε)であり、互いに他方の定数倍とは異る(互いに一次独立な)2つのX線を何らかの方法で発生させる。以下、このようなX線同士は互いに線質が異ると表現する。 Therefore, if the coupling coefficient for each element is obtained, projection data s i (ε) for each energy can be obtained. For this purpose, two X-rays having spectra of 1 I e, i (ε), 2 I e, i (ε) on the same beam line, which are different from the other constant multiples (primarily independent from each other), are obtained. Generate in some way. Hereinafter, such X-rays are expressed as having different quality.

そうした2つのX線による2つの測定値1Imi,2Imiを含む式(S6)の非線形連立方程式をsγi,sψiに関して解けば良い。
What is necessary is just to solve the nonlinear simultaneous equation of the equation (S6) including two measured values 1 I mi and 2 I mi by such two X-rays with respect to sγ i and sψ i .

この方程式の求解にはニュートン法などの数値解法を用いる事ができる。また近年、非特許文献10,11などにおいて、雑音耐性を高めたDEMアルゴリズムも開発されているのでそうした方法によればより精度の良い解を得る事ができる。   Numerical solutions such as Newton's method can be used to solve this equation. In recent years, DEM algorithms with improved noise tolerance have been developed in Non-Patent Documents 10 and 11 and so on, so that more accurate solutions can be obtained.

さて上述したDEMの原理をCTに実装し、実現するためには、異なる線質のX線を生成しなければならない。そのためには、X線管球に印加する電圧の切替えや、厚みの異なる吸収フィルタを機械的に入れ換え改めてスキャニングする事で実現できるため、これまでこの原理に基づく様々な実現法が提案されてきた。それらは下記のように分類される。
(従来技術1)管電圧を切替え、スキャニングする方法。
(従来技術2)吸収フィルタを機械的に切替え、スキャニングする方法。
(従来技術3)極めて鋭いエネルギピークを有する放射光を利用する方法。
(従来技術4)多段に重ねた複数センサの間に吸収フィルタを挟み込む方法。
(従来技術5)エネルギ分析機能を持つセンサを用いる方法。
(従来技術6)管電圧の異なる複数のX線管球及びセンサ対を用いる方法。
Now, in order to implement and realize the above-described DEM principle in CT, it is necessary to generate X-rays having different radiation qualities. To that end, it can be realized by switching the voltage applied to the X-ray tube and mechanically replacing the absorption filters with different thicknesses, so that various realization methods based on this principle have been proposed so far. . They are classified as follows.
(Prior Art 1) A method of switching and scanning the tube voltage.
(Prior Art 2) A method of mechanically switching and scanning an absorption filter.
(Prior Art 3) A method of using synchrotron radiation having an extremely sharp energy peak.
(Prior Art 4) A method in which an absorption filter is sandwiched between multiple sensors stacked in multiple stages.
(Prior Art 5) A method using a sensor having an energy analysis function.
(Prior Art 6) A method using a plurality of X-ray tubes and sensor pairs having different tube voltages.

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(従来技術1)に含まれる方法としては特許文献1,非特許文献1,及び2がある。また(従来技術2)に含まれる方法には特許文献1及び非特許文献3がある。これら管電圧を切替える方法やフィルタを切替える方法は、基本的に複数回のスキャニングを要し、時間を要するため、非検体の被曝線量が増加するとともに、非検体内の動きに関し脆弱性を持つ。またこれらを高速に切替えるために、付随する高度な機構を新たに付加する必要もある。   As methods included in (Prior Art 1), there are Patent Literature 1, Non-Patent Literature 1, and 2. Further, there are Patent Literature 1 and Non-Patent Literature 3 as methods included in (Prior Art 2). These methods of switching the tube voltage and the method of switching the filter basically require a plurality of times of scanning and take time, so that the exposure dose of the non-analyte increases and the movement in the non-analyte is vulnerable. Further, in order to switch these at high speed, it is necessary to newly add an accompanying advanced mechanism.

(従来技術3)に関しては、非特許文献4,5で取組みがなされており、この方法では精密な再構成像を得る事が出来るが、放射光発生のためにシンクロトロン等極めて大掛かりな装置を必要とし、普及型とするためには技術的な課題が多く残されている。   With regard to (Prior Art 3), efforts have been made in Non-Patent Documents 4 and 5, and this method can obtain a precise reconstructed image, but an extremely large apparatus such as a synchrotron is required to generate synchrotron radiation. Many technical issues remain to make it necessary and popular.

(従来技術4)は、X線ビームライン上で同時に複数のセンサで計測を行う方法であり非特許文献6,7で報告されている。この方法では基本的に1回のスキャニングでDEMに必要なデータを取得できるが、X線が被検体を通過した後、フィルタリングを行う方法であるため、被検体の被曝線量が増加する。   (Prior Art 4) is a method of performing measurement with a plurality of sensors simultaneously on an X-ray beam line, and is reported in Non-Patent Documents 6 and 7. In this method, data necessary for DEM can be acquired basically by one scanning. However, since X-rays are filtered after passing through the subject, the exposure dose of the subject increases.

また(従来技術5)は、一回のスキャニングで被曝線量を増加させる事無くDEMを実現でき、非特許文献8で紹介されているが、各センサ毎に波高分析を施す必要があり、極めて大掛かりで調整が困難となる。   In addition, (Conventional Technology 5) can realize DEM without increasing the exposure dose by one scanning, and is introduced in Non-Patent Document 8, but it is necessary to perform wave height analysis for each sensor, which is very large. This makes adjustment difficult.

近年(従来技術6)の方法が実用化された(非特許文献9)が特殊な装置であるため、新規に導入する必要があり、普及型の装置の資産を活かせない。   In recent years (Non-Patent Document 9), the method of (Prior Art 6) has been put to practical use, is a special device, so it has to be newly introduced, and the assets of the popular device cannot be utilized.

このように、X線CTにおけるDEMの実現法として、管球の管電圧や吸収フィルタをスキャニング中に切替える方式、放射光を利用する方法、多段センサを用いる方式、エネルギ分析機能を持つセンサを用いる方式、複数の管球を用いる方式が提案されている。しかし、これらの実現法は、大規模な装置を必要とする、スキャニングに時間がかかる、これまでの普及型装置の資産を活かせない、被検体の被曝線量が増大するなどの問題があり、実用化が困難であった。   As described above, as a method for realizing DEM in X-ray CT, a method of switching a tube voltage or an absorption filter of a bulb during scanning, a method of using radiated light, a method of using a multistage sensor, or a sensor having an energy analysis function is used. A method and a method using a plurality of tubes have been proposed. However, these realization methods have problems such as requiring a large-scale device, taking a long time for scanning, not being able to utilize the assets of conventional devices, and increasing the exposure dose of the subject. It was difficult to convert.

本発明は,かかる問題点に鑑みてなされたものであって、簡易な構成を有し、DEMを容易に実現することのできる計算機支援X線断層撮影装置を提供することを目的とする。さらに、既存の計算機支援X線断層撮影装置でDEMを実現可能として、資産活用を図りうる計算機支援X線断層撮影装置の改造方法、およびこれらに用いる吸収フィルタを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a computer-assisted X-ray tomography apparatus having a simple configuration and capable of easily realizing DEM. It is another object of the present invention to provide a computer-assisted X-ray tomography apparatus remodeling method capable of realizing asset utilization so that DEM can be realized with an existing computer-assisted X-ray tomography apparatus, and an absorption filter used for these.

その解決手段は、所定のエネルギ領域内にエネルギスペクトル分布を有するX線を発生するX線源と、被検体が配置される撮像対象空間を介して上記X線源と対向して配置され、上記X線源から上記撮像対象空間を経由して届く上記X線の強度を検出する1または複数のセンサと、上記X線源と上記センサとの間に配置され、上記X線が上記センサに届く前に上記X線の一部を吸収する吸収フィルタと、上記X線源から放射された第1X線が第1ビーム経路を通って上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く第1状態に対して、上記X線源から放射された第2X線が、上記撮像対象空間のうち上記第1ビーム経路と同一の場所を、これとは逆に進行する第2ビーム経路を通って上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く第2状態が存在する移動走査パターンで、上記X線源及び上記センサを移動させ、上記撮像対象空間を上記X線で走査する移動走査機構であって、上記撮像対象空間内の仮想中心軸の周りに、上記X線源及び上記センサを回転移動させる回転移動機構を含む移動走査機構と、を備える計算機支援X線断層撮影装置であって、上記吸収フィルタは、上記回転移動機構に対して相対位置が固定され、上記第1ビーム経路及び第2ビーム経路が、共に上記仮想中心軸を通る場合を除き、上記第1ビーム経路のうち上記吸収フィルタ内に位置する第1吸収経路と、上記第2ビーム経路のうち上記吸収フィルタ内に位置する第2吸収経路とが重ならない配置とされてなり、上記第1状態において、上記第1吸収経路を通って、上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く上記第1X線のエネルギスペクトル分布と、上記第2状態において、上記第2吸収経路を通って、上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く上記第2X線のエネルギスペクトル分布とを、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有する吸収フィルタである計算機支援X線断層撮影装置である。   The solving means is arranged to face the X-ray source via an X-ray source that generates X-rays having an energy spectrum distribution in a predetermined energy region, and an imaging target space in which the subject is arranged. One or a plurality of sensors that detect the intensity of the X-ray that reaches from the X-ray source via the imaging target space, and the X-ray source and the sensor are arranged, and the X-ray reaches the sensor. An absorption filter that previously absorbs a portion of the X-ray and a first state in which the first X-ray radiated from the X-ray source passes through the first beam path and reaches one of the one or more sensors. On the other hand, the second X-ray emitted from the X-ray source passes through the second beam path that travels in the same place as the first beam path in the imaging target space, and passes through the second beam path. Or a second that reaches one of a plurality of sensors A moving scanning mechanism that moves the X-ray source and the sensor in a moving scanning pattern in which a state exists, and scans the imaging target space with the X-ray, about a virtual central axis in the imaging target space A computer-aided X-ray tomography apparatus including a rotational scanning mechanism including a rotational movement mechanism for rotationally moving the X-ray source and the sensor, wherein the absorption filter has a relative position with respect to the rotational movement mechanism. The first and second beam paths are fixed, and the first beam path and the second beam path are positioned in the absorption filter of the first beam path, and the second beam path, except when both the first beam path and the second beam path pass through the virtual central axis. Among the paths, the second absorption path located in the absorption filter is arranged so as not to overlap, and in the first state, the first or the plurality of sensors pass through the first absorption path. Energy spectrum distribution of the first X-ray reaching one of the above, and energy spectrum of the second X-ray reaching one of the one or more sensors through the second absorption path in the second state. This is a computer-aided X-ray tomography apparatus which is an absorption filter having a configuration in which the distribution is different from the other constant multiple.

本発明の計算機支援X線断層撮影装置は、第1状態とこれに対応する第2状態とが存在するパターンでX線源およびセンサを移動させて、撮像対象空間をX線で走査する移動走査機構を有している。なお、第1状態は、第1X線が、撮像対象空間の第1ビーム経路を通ってセンサに届く状態であり、第2状態は、第2X線が、第1ビーム経路と同一の場所を逆方向に進行する第2ビーム経路を通ってセンサに届く状態である。
一方、吸収フィルタは、第1吸収経路と第2吸収経路とが重ならない配置とされており、第1吸収経路を通ってセンサに届く第1X線のエネルギスペクトル分布と、第2吸収経路を通ってセンサに届く第2X線のエネルギスペクトル分布とを、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有している。
しかも、本発明のCTでは、吸収フィルタが、X線源及びセンサを回転移動させる回転移動機構に対して相対位置が固定されているので、X線源及びセンサを回転移動させても、X線源、センサ、及び吸収フィルタの相対位置が変化しないことになる。
このようにした本発明のCTでは、撮像対象空間内に被検体を配置して動作させた場合にも、第1X線と第2X線とは、進行方向は互いに逆であるが、互いに重なる第1ビーム経路及び第2ビーム経路上を進行して、被検体を含む撮像対象空間内の同一の場所を透過する。しかも、吸収フィルタにより、センサに届く第1X線及び第2X線のエネルギスペクトル分布の分布形状が、互いに他方の定数倍とは異なっている。つまり、センサに届く第1X線と第2X線の線質が異なっている。
The computer-aided X-ray tomography apparatus according to the present invention moves and scans an imaging target space with X-rays by moving an X-ray source and a sensor in a pattern in which a first state and a second state corresponding to the first state exist. It has a mechanism. The first state is a state in which the first X-ray reaches the sensor through the first beam path in the imaging target space, and the second state is the reverse of the same location as the first beam path in the second X-ray. It reaches the sensor through the second beam path traveling in the direction.
On the other hand, the absorption filter is arranged so that the first absorption path and the second absorption path do not overlap, and the energy spectrum distribution of the first X-rays that reach the sensor through the first absorption path and the second absorption path. Thus, the energy spectrum distribution of the second X-rays reaching the sensor is different from the other constant multiple.
Moreover, in the CT of the present invention, since the relative position of the absorption filter is fixed with respect to the rotational movement mechanism that rotates and moves the X-ray source and the sensor, The relative position of the source, sensor and absorption filter will not change.
In the CT according to the present invention as described above, the first X-ray and the second X-ray are travel directions opposite to each other even when the subject is placed and operated in the imaging target space, but the first X-ray and the second X-ray overlap each other. It travels on the first beam path and the second beam path, and passes through the same place in the imaging target space including the subject. Moreover, the distribution shape of the energy spectrum distribution of the first X-ray and the second X-ray reaching the sensor is different from the other constant multiple by the absorption filter. That is, the quality of the first X-ray and the second X-ray reaching the sensor are different.

従って、本発明のCTによれば、被検体の各部について、第1X線およびこれに対応する第2X線を用いて得られた情報を利用し、デュアルエネルギー法(DEM)により、断層画像を再構成すれば、被検体の断層内における各部の吸収係数の違い、従って各部の材質(例えば、脳、骨、筋肉等)の違いを適切に検出することが出来る。
しかも、本発明のCTでは、従来技術1に記載したように、スキャンニングの途中で管電圧を切り換える必要が無く、また、従来技術2に記載したように、スキャンニング中に吸収フィルタを機械的に切り換える必要も無い。また、従来技術3,4,5,6に記載したように、大掛かりな装置や、あるいは複雑な機構を設ける必要もない。また、1回分(360度)の回転走査で足り、被検体に対するX線の被爆線量を増大させることもない。かくして、簡単な機構のCTで、容易にDEMを実現することができる。しかも、DEMにより、CT検査による診断のための情報量が格段に増加し、医療効果を向上させる事ができる。
Therefore, according to the CT of the present invention, for each part of the subject, information obtained by using the first X-ray and the corresponding second X-ray is used, and the tomographic image is regenerated by the dual energy method (DEM). If configured, the difference in the absorption coefficient of each part in the tomography of the subject, and hence the difference in the material of each part (for example, brain, bone, muscle, etc.) can be detected appropriately.
Moreover, in the CT of the present invention, it is not necessary to switch the tube voltage during the scanning as described in the prior art 1, and the absorption filter is mechanically operated during the scanning as described in the prior art 2. There is no need to switch to. Further, as described in the prior arts 3, 4, 5, and 6, it is not necessary to provide a large-scale device or a complicated mechanism. In addition, one time (360 degrees) of rotational scanning is sufficient, and the X-ray exposure dose to the subject is not increased. Thus, DEM can be easily realized with CT having a simple mechanism. In addition, the amount of information for diagnosis by CT examination is greatly increased by DEM, and the medical effect can be improved.

なお、計算機支援X線断層撮影装置としては、上述の要件を満たすCTで有れば、走査方式がいずれのものであっても良く、従って、いわゆる第1世代と呼ばれるCTのほか、第3世代と呼ばれるCTも含まれる。
即ち、第1世代と呼ばれる、細棒状のX線(ペンシルビーム)を発生するペンシルビームX線源及び単一のセンサを、互いに平行な直線走査線分上で対向関係を保った状態でそれぞれを直線走査し、さらに、X線源、センサ及びこれらを搭載して直線走査するための直線レール、直線移動機構等を、撮像対象空間の仮想中心軸の周りに回転走査させる機構を持つCTに適用することができる。
また、第3世代と呼ばれる、扇状のX線(ファンビーム)を発生するファンビームX線源及び弧状に配置した複数のセンサ(センサ群)を、撮像対象空間内の仮想中心軸の周りに回転走査させる機構を持つCTにも適用することができる。
さらに、ファンビームX線源及び弧状に配置した複数のセンサ(センサ群)を仮想中心軸の周りに高速回転させると共に、被検体を仮想中心軸に沿って移動させて、螺旋走査(仮想中心軸に沿う方向の直線移動と仮想中心軸周りの回転移動との組み合わせによる走査)させる、いわゆるファンビームヘリカルスキャン方式の走査が可能なCTにおいても、被検体の仮想中心軸に沿う方向の移動をさせずに、ファンビームX線源及びセンサ等を回転移動させる走査方法(なお、必要な場合には、その後に、仮想中心軸に沿う方向に被検体を移動させて、再び回転走査を行う)で使用する場合には、上述の第3世代のCTと同様に、本発明を適用することができる。
また、コーンビームCTと呼ばれる、錐体状のX線(コーンビーム)を発生するX線源及び弧状かつ帯状に配置した複数のセンサ(センサ群)を、撮像対象空間内の仮想中心軸の周りに螺旋走査させる機構を持つCTにも、被検体の仮想中心軸に沿う方向の移動をさせずに、コーンビームX線源及びセンサ等を回転移動させる走査方法で使用する場合には、発生したX線のうち、仮想中心軸線に直交する面に沿って進行するファンビームX線(以下、直交ファンビームX線)については、上述の第3世代のCTと同様に、本発明を適用することができる。なお、コーンビームX線源を用いる場合には、発生するX線のうち、直交ファンビームX線以外のX線の放射を抑制する絞り(コリメータ)を用いて、コーンビームX線源を実質的にファンビームX線源として用いるようにすると良い。あるいは、コーンビームX線を発生させるが、DEMによる再構成画像等を得るのは、直交ファンビームX線によるデータのみとする処理を行うこともできる。
As a computer-aided X-ray tomography apparatus, any scanning method may be used as long as the CT satisfies the above-described requirements. Therefore, in addition to the so-called first generation CT, the third generation Also included is CT.
That is, a pencil beam X-ray source that generates thin rod-shaped X-rays (pencil beam) and a single sensor, called the first generation, are maintained in a state of being opposed to each other on linear scanning line segments parallel to each other. Applied to CT with a mechanism that scans linearly, and further rotates an X-ray source, a sensor, and a linear rail, linear movement mechanism, etc. for linear scanning to rotate around the virtual central axis of the imaging target space can do.
In addition, a fan beam X-ray source that generates fan-shaped X-rays (fan beams) and a plurality of sensors (sensor groups) arranged in an arc shape are rotated around a virtual central axis in the imaging target space. The present invention can also be applied to a CT having a scanning mechanism.
Further, the fan beam X-ray source and a plurality of sensors (sensor groups) arranged in an arc shape are rotated at high speed around the virtual central axis, and the subject is moved along the virtual central axis to perform spiral scanning (virtual central axis). In a CT capable of scanning by a so-called fan beam helical scan method (scanning by a combination of linear movement in the direction along the axis and rotational movement around the virtual center axis), the subject is moved in the direction along the virtual center axis. Without rotating the fan beam X-ray source, sensor, etc. (If necessary, the subject is moved in the direction along the virtual central axis, and then rotational scanning is performed again). When used, the present invention can be applied in the same manner as the third generation CT described above.
Also, an X-ray source called cone beam CT that generates cone-shaped X-rays (cone beams) and a plurality of sensors (sensor groups) arranged in an arc shape and a band shape around a virtual central axis in the imaging target space This also occurred when using a scanning method in which a cone beam X-ray source, a sensor, and the like are rotated without moving the subject in the direction along the virtual central axis of the CT. Of the X-rays, the present invention is applied to fan beam X-rays (hereinafter referred to as orthogonal fan beam X-rays) that travel along a plane orthogonal to the virtual central axis, as in the third generation CT described above. Can do. In the case of using a cone beam X-ray source, the cone beam X-ray source is substantially made by using a diaphragm (collimator) that suppresses radiation of X-rays other than the orthogonal fan beam X-ray among the generated X-rays. It may be used as a fan beam X-ray source. Alternatively, although cone beam X-rays are generated, it is also possible to perform processing in which a reconstructed image or the like by DEM is obtained only by data using orthogonal fan beam X-rays.

また、吸収フィルタとしては、第1吸収経路を通ってセンサに届く第1X線のエネルギスペクトル分布と、第2吸収経路を通ってセンサに届く第2X線のエネルギスペクトル分布とを、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有するものである。
具体的には、例えば、吸収フィルタにおいて、少なくともX線が透過する部位の材質は一定(均質)であるが、その形状を、第1吸収経路と第2吸収経路とで長さが異なるようにした吸収フィルタが挙げられる。また、第1吸収経路と第2吸収経路との長さは同じであるが、吸収フィルタを2種類以上の吸収特性の異なる材質で構成し、第1吸収経路となる部分と第2吸収経路となる部分とで、各材質の占める長さの比率を異ならせたために、センサに届く第1X線と第2X線のエネルギスペクトルの分布が、互いに他方の定数倍とは異なるようにされている吸収フィルタも挙げられる。さらには、上記の組み合わせ、即ち、吸収フィルタの形状及び各材質を、第1吸収経路となる部分と第2吸収経路となる部分で異ならせたために、センサに届く第1X線と第2X線のエネルギスペクトルの分布が、互いに他方の定数倍とは異なるようにされている吸収フィルタも挙げられる。
As the absorption filter, the energy spectrum distribution of the first X-ray that reaches the sensor through the first absorption path and the energy spectrum distribution of the second X-ray that reaches the sensor through the second absorption path are the other constants. It has a form with a distribution shape different from the double.
Specifically, for example, in the absorption filter, at least the material through which X-rays pass is constant (homogeneous), but the shape is different between the first absorption path and the second absorption path. Absorption filter. Moreover, although the length of the 1st absorption path and the 2nd absorption path is the same, an absorption filter is comprised with the material from which 2 or more types of absorption characteristics differ, and the part used as a 1st absorption path, and a 2nd absorption path Since the ratio of the length occupied by each material is made different in each portion, the energy spectrum distribution of the first X-ray and the second X-ray reaching the sensor is made different from the other constant multiple. There are also filters. Furthermore, since the above-mentioned combination, that is, the shape and each material of the absorption filter are made different between the portion serving as the first absorption path and the portion serving as the second absorption path, the first X-ray and the second X-ray reaching the sensor are different. There is also an absorption filter in which the distribution of energy spectrum is different from the other constant multiple.

ところで、多くのCTでは、X線源と撮像対象空間との間のX線照射口に、左右対称形状のいわゆるボウタイフィルタ(bow-tie filter)を備えている。一方、本発明のCTでは、吸収フィルタとして、上述の特性が得られていれば、ほかは、既存のCTと同様の構成で足りる。そこで、このボウタイフィルタに代えて、第1,第2X線のエネルギスペクトル分布が上述の分布形状になる形態を有する吸収フィルタを設置するのが好ましい。あるいは、ボウタイフィルタに付加的に付加吸収フィルタを重ね、これらを併せて、これらを通った第1,第2X線のエネルギスペクトル分布が上述の分布形状になる形態を有する吸収フィルタとすることもできる。
従って、本発明のCTは、上述の要件を満たすCTとして、新たに設計あるいは製造したものも該当する。しかしさらに、既に製造されているCTにおいて、このCTに用いられているボウタイフィルタを、上述の条件を満たす吸収フィルタに代えて、本発明のCTを構成することもできる。あるいは、既存のボウタイフィルタに付加的な吸収フィルタを加えて、両者で全体として、前述の条件を満たす吸収フィルタとすることで、本発明のCTを構成することもできる。
また、CTによっては、複数の吸収フィルタ(ボウタイフィルタ)を連装しており、測定の状況に応じて適宜、ボウタイフィルタの切替を可能としたCTもある。このようなCTにおいては、連装される複数の吸収フィルタのうちの1つとして、本発明の要件を満たす吸収フィルタを装着しておき、DEMによる撮像が必要となった場合に、このフィルタを選択するようにしても良い。
In many CTs, a so-called bow-tie filter having a symmetrical shape is provided at the X-ray irradiation port between the X-ray source and the imaging target space. On the other hand, in the CT of the present invention, as long as the above-described characteristics are obtained as an absorption filter, the configuration other than that of the existing CT is sufficient. Therefore, it is preferable to install an absorption filter having a configuration in which the energy spectrum distribution of the first and second X-rays is the above-described distribution shape instead of the bow tie filter. Alternatively, an additional absorption filter may be additionally stacked on the bow tie filter, and these may be combined to form an absorption filter having a configuration in which the energy spectrum distribution of the first and second X-rays passing through them becomes the above-described distribution shape. .
Accordingly, the CT of the present invention is also newly designed or manufactured as a CT that satisfies the above requirements. However, the CT of the present invention can also be configured by replacing the bow tie filter used in this CT with an absorption filter that satisfies the above-mentioned conditions in the already manufactured CT. Alternatively, the CT of the present invention can also be configured by adding an additional absorption filter to an existing bow tie filter and forming an absorption filter that satisfies the above-described conditions as a whole.
Some CTs are provided with a plurality of absorption filters (bow tie filters), and the bow tie filters can be switched appropriately according to the measurement situation. In such a CT, an absorption filter that satisfies the requirements of the present invention is attached as one of a plurality of absorption filters that are connected, and this filter is selected when imaging by a DEM is required. You may make it do.

さらに、吸収フィルタは、X線源と上記センサとの間に配置されていればよい。従って、上述のように、吸収フィルタをX線源と撮像対象空間(被検体)との間に配置するほか、撮像対象空間(被検体)とセンサとの間に吸収フィルタを配置することもできる。あるいは、X線源と撮像対象空間(被検体)との間、及び、撮像対象空間(被検体)とセンサの両方に吸収フィルタを配置することもできる。   Furthermore, the absorption filter should just be arrange | positioned between the X-ray source and the said sensor. Therefore, as described above, the absorption filter can be disposed between the X-ray source and the imaging target space (subject) and the imaging target space (subject) and the sensor. . Alternatively, absorption filters can be arranged between the X-ray source and the imaging target space (subject) and in both the imaging target space (subject) and the sensor.

なお、本発明のCTにおいては、DEM用のソフトウェアを用いて、得られたデータから断層像の再構成を行うことで、被検体中の各部の材質に応じた処理を行った断面画像などを得ることができる。このようなDEMを実現して再構成像等を得るためのソフトウェアとしては、各CTの構成や特性に応じて、公知のソフトウェアあるいはこれを適宜変更したソフトウェアを用いればよい。   In the CT of the present invention, a cross-sectional image or the like that has been processed according to the material of each part in the subject is obtained by reconstructing a tomogram from the obtained data using DEM software. Obtainable. As software for realizing such a DEM and obtaining a reconstructed image or the like, known software or software obtained by appropriately changing the software may be used in accordance with the configuration and characteristics of each CT.

さらに、請求項1または請求項2に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、前記吸収フィルタのうち、前記第1ビーム経路および前記第2ビーム経路が前記仮想中心軸を通ることにより、前記吸収フィルタを通る前記第1吸収経路及び第2吸収経路が一致した場合における、上記第1吸収経路に対応する部位を一致部位としたとき、上記吸収フィルタは、少なくとも上記一致部位の近傍において、上記第1吸収経路、および、上記第2吸収経路を、上記一致部位に近づけるほど、前記第1X線のエネルギスペクトル分布と第2X線のエネルギスペクトル分布とが、近似した分布形状となる形態を有する計算機支援X線断層撮影装置とすると良い。   Furthermore, in the computer-assisted X-ray tomography apparatus according to claim 1 or 2, wherein the first beam path and the second beam path of the absorption filter pass through the virtual central axis. When the first absorption path and the second absorption path that pass through the absorption filter coincide with each other and the portion corresponding to the first absorption path is a coincident portion, the absorption filter is at least in the vicinity of the coincident portion, The first X-ray energy spectrum distribution and the second X-ray energy spectrum distribution have an approximate distribution shape as the first absorption path and the second absorption path are brought closer to the coincident portion. A computer-assisted X-ray tomography apparatus is preferable.

まず、第1ビーム経路および第2ビーム経路が、共に仮想中心軸を通り、吸収フィルタ内においても、第1吸収経路および第2吸収経路が互いに一致して、一致部位を通る場合を考える。そして、吸収フィルタが位置ずれなく取り付けられた理想状態において、吸収フィルタのうち、一致部位を境に、吸収フィルタのX線の吸収特性が急峻に変化する形態を有している吸収フィルタを考える。例えば、ステップ状(ヘビサイド関数状)にその厚さが変化したために、吸収特性も一致部位を境にステップ状に変化している場合を考える。
この場合、吸収フィルタが、CTの取り付け部分に対して正確に取り付けられて、吸収特性がステップ状に変化している位置と、一致部位とが正確に一致している理想状態では、問題は生じない。例えば、吸収特性が吸収フィルタの位置座標x=0を境にステップ状に変化している吸収フィルタを用いる場合において、一致部位が位置座標x=0に一致するように吸収フィルタがCTに正確に取り付けられている場合などである。
First, let us consider a case where the first beam path and the second beam path both pass through the virtual central axis, and the first absorption path and the second absorption path coincide with each other in the absorption filter and pass through the coincident part. Then, in an ideal state in which the absorption filter is attached without positional deviation, an absorption filter having a form in which the X-ray absorption characteristic of the absorption filter changes sharply with the coincidence portion as a boundary is considered. For example, consider a case in which the absorption characteristic also changes in a step shape around the coincidence portion because the thickness changes in a step shape (in the form of a snake side function).
In this case, a problem arises in an ideal state where the absorption filter is accurately attached to the CT attachment portion, and the position where the absorption characteristics change stepwise and the coincident portion exactly match. Absent. For example, in the case of using an absorption filter whose absorption characteristic changes stepwise with respect to the position coordinate x = 0 of the absorption filter, the absorption filter accurately matches the CT so that the coincident portion coincides with the position coordinate x = 0. For example, it is attached.

しかし、現実には、理想状態とはならず、吸収フィルタの取付位置に位置ずれが生じている場合が考えられる。この場合には、吸収フィルタにおける一致部位も、本来の位置から位置ずれした位置となっている。このため、第1ビーム経路および第2ビーム経路が互いに一致せず、仮想中心軸を通らない場合、つまり、DEMを実現できるはずの場合であっても、吸収フィルタの吸収特性が同じになってしまい、第1X線のエネルギスペクトル分布と第2X線のエネルギスペクトル分布とが同一の分布形状になってしまう部分が生じる。すると、この部分で、DEMが実現できなくなり、再構成画像にノイズが生じるなどの不具合が生じる。   However, in reality, the ideal state may not be achieved, and there may be a case where a position shift occurs in the attachment position of the absorption filter. In this case, the coincident part in the absorption filter is also shifted from the original position. For this reason, even when the first beam path and the second beam path do not coincide with each other and do not pass through the virtual central axis, that is, when the DEM should be realized, the absorption characteristics of the absorption filter are the same. Thus, there occurs a portion where the energy spectrum distribution of the first X-ray and the energy spectrum distribution of the second X-ray have the same distribution shape. Then, in this part, DEM cannot be realized, and problems such as noise in the reconstructed image occur.

これに対し、本発明のCTでは、吸収フィルタの形態を、上述にようにしている。即ち、吸収フィルタの吸収特性を、少なくとも一致部位の近傍の領域で、緩やかに変化させる形態としている。これにより、吸収フィルタをCTに取り付けた際に位置ずれした状態で取り付けられたり、あるいは使用途中において吸収フィルタに位置ずれが生じたりした場合でも、第1X線のエネルギスペクトル分布と第2X線のエネルギスペクトル分布とが一致した分布形状になることが無く、適切にDEMを実現することができる。
なお、この具体例としては、吸収フィルタの吸収特性を、吸収フィルタにおけるX線の透過距離(Xが透過する部分の厚さ)の大小で変化させる場合において、第1ビーム経路および第2ビーム経路が互いに一致して、仮想中心軸を通るときの、互いに一致する第1吸収経路および第2吸収経路に該当する部位(一致部位)を挟む領域で、吸収フィルタのX線の透過する部分の厚さを緩やかに変化させる形態とした吸収フィルタが挙げられる。
On the other hand, in the CT of the present invention, the form of the absorption filter is as described above. That is, the absorption characteristic of the absorption filter is changed gently at least in the region near the coincidence portion. Accordingly, even when the absorption filter is attached to the CT while being displaced or when the absorption filter is displaced during use, the energy spectrum distribution of the first X-ray and the energy of the second X-ray are obtained. DEM can be appropriately realized without having a distribution shape that matches the spectral distribution.
As a specific example, when the absorption characteristics of the absorption filter are changed depending on the X-ray transmission distance (the thickness of the portion through which X passes) in the absorption filter, the first beam path and the second beam path. Of the absorption filter through which X-rays pass in a region sandwiching a portion (matching portion) corresponding to the first absorption path and the second absorption path that coincide with each other when passing through the virtual central axis An absorption filter having a mode in which the thickness is gradually changed can be mentioned.

なお、吸収フィルタのうち、第1吸収経路および第2吸収経路を、一致部位に近づけるほど、第1X線のエネルギスペクトル分布と第2X線のエネルギスペクトル分布とを、近似した分布形状となる形態とする範囲としては、前述のように、少なくとも一致部位の近傍とすればよい。これにより、吸収フィルタに生じた現実の位置ずれの大きさが当該近傍の範囲よりも小さい範囲である場合には、適切にDEMを実現できる。さらに好ましくは、吸収フィルタの取付位置が位置ずれした場合に、本来ならば一致部位とされる部位が配置されうる範囲、つまり、取付位置の位置ずれしうる最も大きい範囲(例えば公差範囲)とすると良い。このようにすれば、吸収フィルタの位置ずれによって、DEMが実現できない部位が生じる不具合を無くすことができる。さらには、この範囲を含む範囲で前述の形態とするのが好ましい。さらには、吸収フィルタの全範囲で、前述の形態とすると良い。   In the absorption filter, as the first absorption path and the second absorption path are brought closer to the coincidence portion, the energy spectrum distribution of the first X-ray and the energy spectrum distribution of the second X-ray have an approximate distribution shape. As described above, the range may be at least in the vicinity of the coincidence portion as described above. Thereby, when the magnitude | size of the actual position shift which arose in the absorption filter is a range smaller than the said vicinity range, DEM can be implement | achieved appropriately. More preferably, when the attachment position of the absorption filter is displaced, a range where a portion that is supposed to be a coincident portion can be disposed, that is, the largest range in which the attachment position can be displaced (for example, a tolerance range). good. In this way, it is possible to eliminate a problem that a portion where DEM cannot be realized due to the displacement of the absorption filter. Furthermore, it is preferable to adopt the above-described form within a range including this range. Furthermore, the above-described configuration is preferable over the entire range of the absorption filter.

あるいは、請求項1に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、前記X線源は、細棒状の前記X線を発生するペンシルビームX線源であり、前記移動走査機構は、上記ペンシルビームX線源及び単一の前記センサを直線移動させる直線移動機構を含み、前記回転移動機構により、上記ペンシルビームX線源及び上記センサを回転させたときの、上記ペンシルビームX線源およびセンサが含まれる仮想の回転面内において、上記直線移動機構により直線移動させた上記ペンシルビームX線源から放射され、このペンシルビームX線源の直線移動軌跡に対し垂直な任意のX線を、基準位置X線とし、上記ペンシルビームX線源から放射され、上記基準位置X線に平行で、前記仮想中心軸から上記直線移動軌跡におろした中心垂線について、上記基準位置X線と対称な位置を通過するX線を、対称位置X線としたとき、前記吸収フィルタは、上記吸収フィルタ通過後の上記基準位置X線と対称位置X線の前記エネルギスペクトル分布を互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有する計算機支援X線断層撮影装置とすると良い。   Alternatively, in the computer-assisted X-ray tomography apparatus according to claim 1, the X-ray source is a pencil beam X-ray source that generates the X-ray in a thin rod shape, and the moving scanning mechanism is the pencil A pencil moving X-ray source and a sensor when the pencil beam X-ray source and the sensor are rotated by the rotary moving mechanism. An arbitrary X-ray emitted from the pencil beam X-ray source linearly moved by the linear movement mechanism and perpendicular to the linear movement trajectory of the pencil beam X-ray source in a virtual rotation plane including As a position X-ray, a center perpendicular line emitted from the pencil beam X-ray source, parallel to the reference position X-ray, and taken from the virtual central axis to the linear movement locus is When an X-ray passing through a position symmetric with respect to the reference position X-ray is a symmetric position X-ray, the absorption filter has the energy spectrum distribution of the reference position X-ray and the symmetric position X-ray after passing through the absorption filter. It is preferable to use a computer-aided X-ray tomography apparatus having a distribution shape different from the other constant multiple.

本発明のCTは、X線源、センサ、移動走査機構などについて、いわゆる第1世代と呼ばれる構成を有するCTについての発明である。本発明のCTでは、基準位置X線と対称位置X線のエネルギスペクトル分布を、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態の吸収フィルタを用いている。つまり、この吸収フィルタを透過した基準位置X線および対称位置X線を、互いに線質が異なるものとする形態を有する吸収フィルタとしている。
従って、このような吸収フィルタを用いる本発明のCTによれば、ペンシルビームX線源及びセンサを、直線移動及び回転移動させる第1世代のCTにおいて、適切にDEMを実現することができる。
The CT of the present invention is an invention relating to a CT having a so-called first generation configuration for an X-ray source, a sensor, a moving scanning mechanism, and the like. In the CT of the present invention, an absorption filter is used in which the energy spectrum distribution of the reference position X-ray and the symmetric position X-ray is different from the other constant multiple. That is, the reference position X-ray and the symmetric position X-ray transmitted through the absorption filter are absorption filters having a form in which the quality of the radiation is different from each other.
Therefore, according to the CT of the present invention using such an absorption filter, it is possible to appropriately realize the DEM in the first generation CT in which the pencil beam X-ray source and the sensor are linearly moved and rotationally moved.

さらに、上述の計算機支援X線断層撮影装置であって、前記吸収フィルタは、少なくとも前記中心垂線の近傍において、前記基準位置X線および前記対称位置X線を、前記中心垂線に近づけるほど、この吸収フィルタ通過後の上記基準位置X線のエネルギスペクトル分布と、上記対称位置X線のエネルギスペクトル分布とが近似した分布形状となる形態を有する計算機支援X線断層撮影装置とするのが好ましい。   Further, in the above-described computer-aided X-ray tomography apparatus, the absorption filter absorbs the reference position X-ray and the symmetric position X-ray closer to the central perpendicular at least in the vicinity of the central perpendicular. It is preferable that the computer-assisted X-ray tomography apparatus has a form in which the energy spectrum distribution of the reference position X-ray after passing through the filter and the energy spectrum distribution of the symmetric position X-ray are approximated.

吸収フィルタの形態を、上述のようにすることで、第1世代のCTにおいて、吸収フィルタをCTに取り付けた際に、位置ずれした状態で取り付けたり、あるいは使用途中において吸収フィルタに位置ずれが生じたりした場合でも、適切にDEMを実現することができる。   By configuring the absorption filter as described above, in the first generation CT, when the absorption filter is attached to the CT, the absorption filter is attached in a misaligned state, or the absorption filter is misaligned during use. Even in such a case, the DEM can be appropriately realized.

なお、吸収フィルタのうち、基準位置X線及び対称位置X線を、中心垂線に近づけるほど、これらのエネルギスペクトル分布が近似した分布形状となる形態とする範囲としては、前述のように、少なくとも中心垂線の近傍とすればよい。これにより、吸収フィルタに生じた現実の位置ずれの大きさが当該近傍の範囲よりも小さい範囲である場合には、適切にDEMを実現できる。さらに好ましくは、吸収フィルタの取付位置が位置ずれした場合に、中心垂線が配置されうる範囲、つまり、取付位置の位置ずれしうる最も大きい範囲(例えば公差範囲)とすると良い。このようにすれば、吸収フィルタの取り付けの位置ずれによって、DEMが実現できない部位が生じる不具合を無くすことができる。さらには、この範囲を含む範囲で前述の形態とするのが好ましい。さらには、吸収フィルタの全範囲で、前述の形態とすると良い。   In the absorption filter, as described above, the reference position X-ray and the symmetric position X-ray are closer to the central perpendicular, and the range in which these energy spectrum distributions approximate to the distribution shape is at least the center as described above. It may be in the vicinity of the perpendicular. Thereby, when the magnitude | size of the actual position shift which arose in the absorption filter is a range smaller than the said vicinity range, DEM can be implement | achieved appropriately. More preferably, when the mounting position of the absorption filter is displaced, the range in which the central perpendicular can be arranged, that is, the largest range (for example, a tolerance range) in which the mounting position can be displaced is good. If it does in this way, the malfunction which the site | part which cannot implement | achieve DEM by the position shift of attachment of an absorption filter can be eliminated. Furthermore, it is preferable to adopt the above-described form within a range including this range. Furthermore, the above-described configuration is preferable over the entire range of the absorption filter.

あるいは、請求項1に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、前記移動走査機構は、前記X線源及び前記センサを直線移動させる直線移動機構を含み、上記X線源は、細棒状の前記X線を発生するペンシルビームX線源であり、前記回転移動機構により上記X線源及び上記センサを回転させたときの、このX線源およびセンサが含まれる仮想の回転面内において、上記直線移動機構により直線移動させた上記ペンシルビームX線源の直線移動軌跡に沿う方向の座標をtとし、前記仮想中心軸から上記直線移動軌跡におろした中心垂線の足の座標を基準点(t=0)としたとき、前記吸収フィルタは、上記座標tにおける上記直線移動軌跡に垂直な方向の厚みh(t)について、下記式(C1)を満たす形態を有する
h(t)≠h(−t) (t>0) …(C1)
計算機支援X線断層撮影装置とすると良い。
Alternatively, in the computer-assisted X-ray tomography apparatus according to claim 1, the moving scanning mechanism includes a linear moving mechanism that linearly moves the X-ray source and the sensor, and the X-ray source has a thin rod shape. A pencil beam X-ray source that generates the X-ray, and when the X-ray source and the sensor are rotated by the rotational movement mechanism, in a virtual rotation plane including the X-ray source and the sensor, The coordinate in the direction along the linear movement locus of the pencil beam X-ray source moved linearly by the linear movement mechanism is t, and the foot coordinates of the central perpendicular line taken from the virtual central axis to the linear movement locus are reference points ( When t = 0), the absorption filter has a form satisfying the following formula (C1) with respect to the thickness h (t) in the direction perpendicular to the linear movement locus at the coordinate t: h (t) ≠ h ( -T) (t 0) ... (C1)
A computer-assisted X-ray tomography apparatus is preferable.

本発明のCTでは、吸収フィルタの直線移動軌跡に垂直な方向の厚み、つまり、X線の透過厚みが、式(C1):h(t)≠h(−t)を満たす形態とされている。具体的には、t≠0の任意の場所のいずれにおいても、非対称となる形態を有している。
このため、第1状態において、第1吸収経路を通ってセンサに届く第1X線のエネルギスペクトル分布と、第2状態において、第2吸収経路を通ってセンサに届く第2X線のエネルギスペクトル分布とを、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とすることができる。これにより、第1X線と第2X線を用いて、DEMを実現することができる。
なお、吸収フィルタは、少なくともX線が透過する部分において、均一な材質、密度で構成されているのが好ましい。
In the CT of the present invention, the thickness in the direction perpendicular to the linear movement locus of the absorption filter, that is, the X-ray transmission thickness satisfies the formula (C1): h (t) ≠ h (−t). . Specifically, it has an asymmetric form at any location where t ≠ 0.
Therefore, in the first state, the energy spectrum distribution of the first X-ray that reaches the sensor through the first absorption path, and in the second state, the energy spectrum distribution of the second X-ray that reaches the sensor through the second absorption path Can have a distribution shape different from the other constant multiple. Thereby, DEM is realizable using the 1st X ray and the 2nd X ray.
Note that the absorption filter is preferably made of a uniform material and density at least in a portion through which X-rays pass.

さらに、請求項4に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、前記吸収フィルタは、前記厚みh(t)が、座標t=0の前後で、徐々に変化する形態とされてなる計算機支援X線断層撮影装置とするのが好ましい。   5. The computer-aided X-ray tomography apparatus according to claim 4, wherein the absorption filter is configured such that the thickness h (t) gradually changes before and after the coordinate t = 0. A assisted X-ray tomography apparatus is preferred.

このCTでは、吸収フィルタを、その厚みが、座標t=0の前後で、徐々に変化する形態としている。これにより、吸収フィルタをCTに取り付けた際に位置ずれした状態で取り付けられたり、あるいは使用途中において吸収フィルタに位置ずれが生じたりした場合でも、第1X線のエネルギスペクトル分布と第2X線のエネルギスペクトル分布とが一致した分布形状になることが無く、適切にDEMを実現することができる。
なお、吸収フィルタのうち、座標t=0の前後の範囲としては、適宜選択しうるが、直線移動軌跡に沿う方向(つまり、座標tの方向)に、吸収フィルタの取付位置が位置ずれしうる最も大きい範囲(例えば公差範囲)とするのが好ましい。このようにすれば、吸収フィルタの位置ずれによって、DEMが実現できない部位が生じる不具合を無くすことができる。また、この範囲を含む範囲で前述の形態とするのが好ましい。さらには、吸収フィルタの全範囲で、前述の形態とするのが好ましい。
In this CT, the thickness of the absorption filter gradually changes before and after the coordinate t = 0. Accordingly, even when the absorption filter is attached to the CT while being displaced or when the absorption filter is displaced during use, the energy spectrum distribution of the first X-ray and the energy of the second X-ray are obtained. DEM can be appropriately realized without having a distribution shape that matches the spectral distribution.
The range before and after the coordinate t = 0 in the absorption filter can be selected as appropriate, but the attachment position of the absorption filter can be displaced in the direction along the linear movement locus (that is, the direction of the coordinate t). The largest range (for example, a tolerance range) is preferable. In this way, it is possible to eliminate a problem that a portion where DEM cannot be realized due to the displacement of the absorption filter. Moreover, it is preferable to use the above-mentioned form within a range including this range. Furthermore, it is preferable to adopt the above-described form over the entire range of the absorption filter.

さらに、請求項4に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、前記吸収フィルタは、前記直線移動軌跡に沿う方向の両端部において、端縁側ほど前記厚みh(t)が大きくなる形態とされてなる計算機支援X線断層撮影装置とすると良い。   Furthermore, in the computer-assisted X-ray tomography apparatus according to claim 4, the absorption filter has a form in which the thickness h (t) increases toward an edge side at both ends in a direction along the linear movement locus. It is preferable that the computer-assisted X-ray tomography apparatus be configured.

本発明のCTでは、被検体の外周部分でX線照射量が増大する傾向にある。そこで、本発明のCTでは、前述のh(t)≠h(−t)の関係は保ちつつ、直線移動軌跡に沿う方向の両端部において、端縁側ほど厚みh(t)及びh(−t)が大きくなる形態としている。これにより、DEMを実現可能としつつ、被検体の外周でのX線照射量を抑制することができる。   In the CT of the present invention, the amount of X-ray irradiation tends to increase at the outer periphery of the subject. Therefore, in the CT of the present invention, the thicknesses h (t) and h (−t) are increased toward the end edge at both ends in the direction along the linear movement locus while maintaining the relationship of h (t) ≠ h (−t). ) Becomes larger. Thereby, it is possible to suppress the X-ray irradiation amount on the outer periphery of the subject while realizing DEM.

あるいは、請求項1または請求項2に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、前記X線源は、扇状に前記X線を放射するファンビームX線源であり、上記ファンビームX線源から放射された上記X線のなす扇形において、上記X線源と前記仮想中心軸を結ぶ線源−中心軸線に対し、互いに対称な任意の中心角をなす2本のX線を、基準角度X線及び対称角度X線としたとき、前記吸収フィルタは、上記吸収フィルタ通過後の上記基準角度X線と対称角度X線の前記エネルギスペクトル分布を互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有する計算機支援X線断層撮影装置とすると良い。   Alternatively, in the computer-assisted X-ray tomography apparatus according to claim 1, the X-ray source is a fan beam X-ray source that radiates the X-ray in a fan shape, and the fan beam X-ray In the sector formed by the X-rays radiated from the source, two X-rays having arbitrary central angles symmetrical to each other with respect to the source-center axis connecting the X-ray source and the virtual central axis are expressed as a reference angle. When the X-ray and the symmetric angle X-ray are used, the absorption filter has a distribution shape different from the other constant multiple of the energy spectrum distribution of the reference angle X-ray and the symmetric angle X-ray after passing through the absorption filter. A computer-assisted X-ray tomography apparatus having a configuration may be used.

本発明のCTは、ファンビームX線源を用いるCTについての発明である。本発明のCTでは、基準角度X線と対称角度X線のエネルギスペクトル分布を、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態の吸収フィルタを用いている。つまり、この吸収フィルタを透過した基準角度X線および対称角度X線を、互いに線質が異なるものとする形態を有する吸収フィルタとしている。
従って、ファンビームX線源及びこのような吸収フィルタを用いた本発明のCTによれば、適切にDEMを実現することができる。
The CT of the present invention is an invention of CT using a fan beam X-ray source. In the CT of the present invention, an absorption filter is used in which the energy spectrum distribution of the reference angle X-ray and the symmetry angle X-ray is different from the other constant multiple. That is, the absorption filter has a form in which the reference angle X-ray and the symmetric angle X-ray transmitted through the absorption filter have different quality.
Therefore, according to the CT of the present invention using a fan beam X-ray source and such an absorption filter, DEM can be appropriately realized.

さらに、請求項6に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、前記吸収フィルタは、少なくとも線源−中心軸線の近傍において、前記基準角度X線および前記対称角度X線を、前記線源−中心軸線に近づけるほど、この吸収フィルタ通過後の上記基準角度X線のエネルギスペクトル分布と、上記対称角度X線のエネルギスペクトル分布とが近似した分布形状となる形態を有する計算機支援X線断層撮影装置とするのが好ましい。   The computer-assisted X-ray tomography apparatus according to claim 6, wherein the absorption filter generates the reference angle X-ray and the symmetry angle X-ray at least in the vicinity of a radiation source-center axis line. -Computer-aided X-ray tomography having a form in which the energy spectrum distribution of the reference angle X-ray after passing through the absorption filter approximates the energy spectrum distribution of the symmetric angle X-ray as it approaches the central axis. An apparatus is preferred.

吸収フィルタの形態を、上述にようにすることで、CTにおいて、吸収フィルタをCTに取り付けた際に、位置ずれした状態で取り付けたり、あるいは使用途中において吸収フィルタに位置ずれが生じたりした場合でも、適切にDEMを実現することができる。   Even when the absorption filter is attached to the CT in the CT as described above, the absorption filter is attached in a misaligned state, or even if the absorption filter is misaligned during use. DEM can be realized appropriately.

なお、吸収フィルタのうち、基準角度X線及び対称角度X線を、線源−中心軸線に近づけるほど、これらのエネルギスペクトル分布が近似した分布形状となる形態とする範囲としては、前述のように、少なくとも線源−中心軸線の近傍とすればよい。これにより、吸収フィルタの現実の位置ずれの大きさが、当該近傍の範囲よりも小さい範囲である場合には、適切にDEMを実現できる。さらに好ましくは、吸収フィルタの取付位置が位置ずれした場合に、線源−中心軸線が配置されうる範囲、つまり、取付位置の位置ずれしうる最も大きい範囲(例えば公差範囲)とすると良い。このようにすれば、吸収フィルタの位置ずれによって、DEMが実現できない部位が生じる不具合を無くすことができる。さらには、この範囲を含む範囲で前述の形態にするのが好ましい。さらには、吸収フィルタの全範囲で、前述の形態にすると良い。   As described above, the range of the absorption filter in which the reference angle X-ray and the symmetry angle X-ray are close to the radiation source-center axis and the energy spectrum distribution becomes a distribution shape is approximated as described above. , At least near the source-center axis. Thereby, when the magnitude | size of the actual position shift of an absorption filter is a range smaller than the range of the said vicinity, DEM is appropriately realizable. More preferably, when the attachment position of the absorption filter is displaced, the range in which the radiation source-center axis line can be arranged, that is, the largest range (for example, a tolerance range) in which the attachment position can be displaced is set. In this way, it is possible to eliminate a problem that a portion where DEM cannot be realized due to the displacement of the absorption filter occurs. Furthermore, it is preferable to adopt the above-described form within a range including this range. Furthermore, it is good to use the above-mentioned form in the whole range of the absorption filter.

請求項1または請求項2に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、前記X線源は、扇状に前記X線を放射するファンビームX線源であり、前記吸収フィルタは、上記扇状のX線のなす扇形内で、上記ファンビームX線源を通り、上記ファンビームX線源と前記中心軸を結ぶ線源−中心軸線と中心角φをなす基準角度直線に対し、これに沿う方向の厚みをh(φ)としたとき、下記式(C2)を満たす形態を有する
h(φ)≠h(−φ) (φ>0) …(C2)
計算機支援X線断層撮影装置とすると良い。
3. The computer-assisted X-ray tomography apparatus according to claim 1, wherein the X-ray source is a fan beam X-ray source that radiates the X-ray in a fan shape, and the absorption filter is the fan shape. In the fan shape formed by the X-ray, the fan beam X-ray source passes through the fan beam X-ray source and the reference angle straight line that forms the central angle φ with the source-center axis line connecting the fan beam X-ray source and the central axis is along this line. When the thickness in the direction is h (φ), the following formula (C2) is satisfied. H (φ) ≠ h (−φ) (φ> 0) (C2)
A computer-assisted X-ray tomography apparatus is preferable.

本発明のCTでは、吸収フィルタの基準角度直線に沿う方向の厚み、つまり、X線の透過厚みが、式(C2):h(φ)≠h(−φ)を満たす形態とされている。具体的には、φ≠0の任意の場所のいずれにおいても、角度φおよび−φについて非対称となる形態を有している。
このため、第1状態において、第1吸収経路を通ってセンサに届く第1X線のエネルギスペクトル分布と、第2状態において、第2吸収経路を通ってセンサに届く第2X線のエネルギスペクトル分布とを、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とすることができる。これにより、第1X線と第2X線を用いて、DEMを実現することができる。
なお、吸収フィルタは、少なくともX線が透過する部分において、均一な材質、密度で構成されているのが好ましい。
In the CT of the present invention, the thickness of the absorption filter in the direction along the reference angle straight line, that is, the transmission thickness of X-rays, satisfies the formula (C2): h (φ) ≠ h (−φ). Specifically, it has a form that is asymmetric with respect to the angles φ and −φ at any place where φ ≠ 0.
Therefore, in the first state, the energy spectrum distribution of the first X-ray that reaches the sensor through the first absorption path, and in the second state, the energy spectrum distribution of the second X-ray that reaches the sensor through the second absorption path Can have a distribution shape different from the other constant multiple. Thereby, DEM is realizable using the 1st X ray and the 2nd X ray.
Note that the absorption filter is preferably made of a uniform material and density at least in a portion through which X-rays pass.

請求項7に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、
前記吸収フィルタは、
前記厚みh(φ)が、中心角φ=0の前後で、徐々に変化する形態とされてなる
計算機支援X線断層撮影装置。
The computer-assisted X-ray tomography apparatus according to claim 7,
The absorption filter is
A computer-aided X-ray tomography apparatus in which the thickness h (φ) gradually changes before and after the central angle φ = 0.

このCTでは、吸収フィルタを、その厚みが、中心角φ=0の前後で、徐々に変化する形態としている。緩やかに変化させる形態としている。これにより、吸収フィルタをCTに取り付けた際に位置ずれした状態で取り付けられたり、あるいは使用途中において吸収フィルタに位置ずれが生じたりした場合でも、第1X線のエネルギスペクトル分布と第2X線のエネルギスペクトル分布とが一致した分布形状になることが無く、適切にDEMを実現することができる。
なお、吸収フィルタのうち、中心角φ=0の前後の範囲としては、適宜選択しうるが、中心角の変化する方向(つまり、中心角φの方向)に、吸収フィルタの取付位置が位置ずれしうる最も大きい範囲(例えば公差範囲)とするのが好ましい。このようにすれば、吸収フィルタの位置ずれによって、DEMが実現できない部位が生じる不具合を無くすことができる。また、この範囲を含む範囲で前述の形態にするのが好ましい。さらには、吸収フィルタの全範囲で、前述の形態にすると良い。
In this CT, the thickness of the absorption filter gradually changes before and after the central angle φ = 0. It is a form that changes slowly. Accordingly, even when the absorption filter is attached to the CT while being displaced or when the absorption filter is displaced during use, the energy spectrum distribution of the first X-ray and the energy of the second X-ray are obtained. DEM can be appropriately realized without having a distribution shape that matches the spectral distribution.
Of the absorption filters, the range before and after the central angle φ = 0 can be selected as appropriate, but the mounting position of the absorption filter is displaced in the direction in which the central angle changes (that is, the direction of the central angle φ). The largest possible range (for example, a tolerance range) is preferable. In this way, it is possible to eliminate a problem that a portion where DEM cannot be realized due to the displacement of the absorption filter. Moreover, it is preferable to make it the above-mentioned form in the range including this range. Furthermore, the above-described configuration is preferable over the entire range of the absorption filter.

さらに、請求項7に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、前記吸収フィルタは、前記中心角φおよび−φが大きな値となる扇形の周方向の両端部において、端縁側ほど前記厚みh(φ)およびh(−φ)が大きくなる形態とされてなる計算機支援X線断層撮影装置とすると良い。   Furthermore, in the computer-assisted X-ray tomography apparatus according to claim 7, the absorption filter has the thickness closer to the edge side at both ends of the fan-shaped circumferential direction in which the central angles φ and −φ have large values. A computer-assisted X-ray tomography apparatus in which h (φ) and h (−φ) are increased may be used.

本発明のCTにおいては、被検体の外周部分でX線照射量が増大する傾向にある。そこで、前述のh(φ)≠h(−φ)の関係は保ちつつ、扇形の周方向の両端部において、端縁側ほど厚みh(φ)およびh(−φ)が大きくなる形態とすることで、DEMを実現可能としつつ、被検体の外周でのX線照射量を抑制することができる。   In the CT of the present invention, the amount of X-ray irradiation tends to increase at the outer periphery of the subject. Therefore, while maintaining the above-described relationship of h (φ) ≠ h (−φ), the thicknesses h (φ) and h (−φ) are increased toward the edge side at both ends in the circumferential direction of the sector. Thus, the X-ray irradiation amount on the outer periphery of the subject can be suppressed while making DEM realizable.

さらに、広いエネルギスペクトル分布を持つX線を発生するX線源、および、下記条件(a)(b)を同時に満たす吸収フィルタを備え、さらに、被検体におけるX線吸収係数のエネルギ毎の空間分布の再構成像を得ることを目的としたソフトウエアを備えたCTが課題解決の手段である。
(a)撮像対象空間内のある直線に沿うX線と、同じ直線に沿うが射出方向が逆のX線の2つについて、被検体のX線吸収が無いとした場合にセンサに入射するX線のスペクトルが互いに他方の定数倍とは異なる形状となる。
(b)吸収フィルタはCTの構成要素の内、回転走査と共通の中心と角速度を持つ回転運動のみを行う構成要素(例えばX線源の直線走査線分,回転走査のみを行うX線源,回転走査のみを行うセンサ群,およびそれらを固定する台座である回転プーリ)に対して相対位置が固定されている。
Furthermore, an X-ray source that generates X-rays having a wide energy spectrum distribution, and an absorption filter that simultaneously satisfies the following conditions (a) and (b) are provided. Further, the spatial distribution of the X-ray absorption coefficient in the subject for each energy CT provided with software for the purpose of obtaining a reconstructed image is a means for solving the problem.
(a) X-rays incident on the sensor when there is no X-ray absorption of the subject with respect to X-rays along a certain straight line in the imaging target space and X-rays along the same straight line but having the opposite emission direction The spectrum of the lines is different from the other constant multiple.
(b) The absorption filter is a component that performs only a rotational motion having a center and an angular velocity common to the rotational scanning among the components of the CT (for example, a linear scanning line segment of an X-ray source, an X-ray source that performs only rotational scanning, The relative position is fixed with respect to a sensor group that performs only rotational scanning, and a rotary pulley that is a base for fixing them.

具体的には、所定のエネルギ領域内にエネルギスペクトル分布を有するX線を発生するX線源と、被検体が配置される撮像対象空間を介して上記X線源と対向して配置され、上記X線源から上記撮像対象空間を経由して届く上記X線の強度を検出する1または複数のセンサと、上記X線源と上記センサとの間に配置され、上記X線が上記センサに届く前に上記X線の一部を吸収し、下記条件(a)(b)を同時に満たす吸収フィルタと、を備える計算機支援X線断層撮影装置である。
(a)上記吸収フィルタは、上記撮像対象空間内を進む順行X線と、この順行X線が沿う直線と同じ上記直線に沿うが射出方向が逆の逆行X線の2つについて、上記直線が、下記仮想中心軸を通る場合を除き、上記被検体におけるX線吸収が無いとした場合に、上記センサに入射する上記順行X線と上記逆行X線のエネルギスペクトル分布を、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有する。
(b)上記吸収フィルタは、上記計算機支援X線断層撮影装置を構成する構成要素のうち、上記X線源及び上記センサを回転させる回転走査と共通の仮想中心軸を持ち、回転運動のみを行う構成要素に対して相対位置が固定されている。
Specifically, an X-ray source that generates X-rays having an energy spectrum distribution within a predetermined energy region, and an X-ray source that is disposed through an imaging target space in which the subject is disposed, One or a plurality of sensors that detect the intensity of the X-ray that reaches from the X-ray source via the imaging target space, and the X-ray source and the sensor are arranged, and the X-ray reaches the sensor. A computer-aided X-ray tomography apparatus comprising: an absorption filter that previously absorbs part of the X-rays and simultaneously satisfies the following conditions (a) and (b):
(a) The absorption filter includes the forward X-ray that travels in the imaging target space and the reverse X-ray that is along the same straight line as the straight line along which the forward X-ray is directed but whose emission direction is reversed. Except for the case where a straight line passes through the virtual center axis below, when there is no X-ray absorption in the subject, the energy spectrum distributions of the forward X-ray and the retrograde X-ray incident on the sensor The distribution shape is different from a constant multiple of.
(b) The absorption filter has a virtual center axis common to rotational scanning for rotating the X-ray source and the sensor among the components constituting the computer-assisted X-ray tomography apparatus, and performs only rotational motion. The relative position with respect to the component is fixed.

本発明のCTによれば、吸収フィルタは、回転運動のみを行う構成要素に対して相対位置が固定されているので、X線源、センサなどに対して、これらを回転させても、相対位置が変化しない。さらに、この吸収フィルタを通った順行X線と逆行X線とは、エネルギスペクトル分布が互いに他方の定数倍とは異なる形状となっている、つまり順行X線と逆行X線は線質が異なっている。
従って、本発明のCTによれば、被検体の各部について、順行X線およびこれに対応する逆行X線を用いて得られた情報を利用し、DEMにより断層画像を再構成すれば、被検体の断層内における各部の吸収係数の違い、従って各部の材質(例えば、脳、骨、筋肉等)の違いを適切に検出することが出来る。
しかも、本発明のCTでは、従来技術1に記載したように、スキャンニングの途中で管電圧を切り換える必要が無く、また、従来技術2に記載したように、スキャンニング途中で吸収フィルタを機械的に切り換える必要も無い。また、従来技術3,4,5,6に記載したように、大掛かりな装置や、あるいは複雑な機構を設ける必要もない。また、1回分(360度)の回転走査で足り、被検体に対するX線の被爆線量を増大させることもない。かくして、簡単な機構のCTで、容易にDEMを実現することができる。しかも、DEMにより、CT検査による診断のための情報量が格段に増加し、医療効果を向上させる事ができる。
According to the CT of the present invention, since the relative position of the absorption filter is fixed with respect to the component that performs only the rotational motion, the relative position is maintained even if these are rotated with respect to the X-ray source, the sensor, and the like. Does not change. Further, the forward X-ray and the reverse X-ray that have passed through the absorption filter have different energy spectrum distributions from the other constant multiple, that is, the forward X-ray and the reverse X-ray have a quality of radiation. Is different.
Therefore, according to the CT of the present invention, if the tomographic image is reconstructed by DEM using information obtained by using the forward X-ray and the corresponding retrograde X-ray for each part of the subject, It is possible to appropriately detect the difference in the absorption coefficient of each part in the tomographic specimen, and hence the difference in the material (for example, brain, bone, muscle, etc.) of each part.
Moreover, in the CT of the present invention, there is no need to switch the tube voltage during the scanning as described in the prior art 1, and as described in the prior art 2, the absorption filter is mechanically operated during the scanning. There is no need to switch to. Further, as described in the prior arts 3, 4, 5, and 6, it is not necessary to provide a large-scale device or a complicated mechanism. In addition, one time (360 degrees) of rotational scanning is sufficient, and the X-ray exposure dose to the subject is not increased. Thus, DEM can be easily realized with CT having a simple mechanism. In addition, the amount of information for diagnosis by CT examination is greatly increased by DEM, and the medical effect can be improved.

あるいは、既存の多くのCTについて、X線照射口に設置されており、上記条件(b)を既に満たしているボウタイフィルタと呼ばれる左右対称の蝶ネクタイ型の吸収フィルタを、上記条件(a)を満たすものに取り換える、あるいは、ボウタイフィルタに条件(a)を満たす吸収フィルタを重ねて、両方のフィルタをX線が通過するように設置することでも、本発明のCTを実現できる。   Alternatively, with respect to many existing CTs, a symmetrical bow-tie type absorption filter called a bow tie filter that is installed at the X-ray irradiation port and already satisfies the above condition (b) is replaced with the above condition (a). The CT of the present invention can also be realized by replacing with a satisfying one or by overlapping an absorption filter that satisfies the condition (a) on the bow tie filter and installing both filters so that X-rays pass through.

なお、回転運動のみを行う構成要素としては、例えば、第1世代のCT、即ち、撮像対象空間内の仮想中心軸に直交する面についての断層画像を得るのに、細棒状のX線(ペンシルビーム)を放射するペンシルビームX線源及び単一のセンサを、互いに平行な直線走査線分上で対向関係を保った状態でそれぞれを直線走査し、さらに、ペンシルビームX線源、センサ及びこれらを搭載して直線走査するための直線レールなどの直線移動機構等を、撮像対象空間の仮想中心軸上の中心に対して回転走査させる機構を持つCTにおいては、ペンシルビームX線源、センサ、これらを搭載し直線走査するための直線レール(直線走査線分)、及び、これらを仮想中心軸の周りに回転可能に固定しつつ回転する回転プーリ等の回転走査機構が挙げられる。
一方、第3世代のCTなど、撮像対象空間内の仮想中心軸に直交する面についての断層画像を得るのに、扇状のX線(ファンビーム)を放射するファンビームX線源及び弧状に配置した複数のセンサ(センサ群)を、撮像対象空間内の仮想中心軸上の中心に対して回転走査させる機構を持つCTにおいては、ファンビームX線源、センサ(センサ群)、及び、これらを仮想中心軸の周りに回転可能に固定しつつ回転する回転プーリ等の回転走査機構が挙げられる。
また、コーンビームを放射するコーンビームX線源及び弧状かつ帯状に配置したセンサ群を、撮像対象空間内の仮想中心軸上の中心に対して回転走査させる機構を持つコーンビームCTにおいても、コーンビームX線源、センサ(センサ群)、及び、これらを仮想中心軸の周りに回転可能に固定しつつ回転する回転プーリ等の回転走査機構が挙げられる。
As a component that performs only rotational movement, for example, a first generation CT, that is, a thin rod-shaped X-ray (pencil) is used to obtain a tomographic image of a plane orthogonal to the virtual central axis in the imaging target space. A pencil beam X-ray source and a single sensor that emit a beam) are linearly scanned in a state of being opposed to each other on linear scanning lines parallel to each other, and further, a pencil beam X-ray source, a sensor, and these In CT having a mechanism for rotating and scanning a linear movement mechanism such as a linear rail for linear scanning with respect to the center on the virtual center axis of the imaging target space, a pencil beam X-ray source, a sensor, Examples include a linear rail (linear scanning line segment) for linear scanning with these mounted, and a rotary scanning mechanism such as a rotating pulley that rotates while rotating these around a virtual central axis. .
On the other hand, a fan beam X-ray source that emits fan-shaped X-rays (fan beams) and an arc are arranged to obtain a tomographic image of a plane orthogonal to the virtual central axis in the imaging target space, such as third generation CT. In a CT having a mechanism for rotating and scanning a plurality of sensors (sensor groups) with respect to the center on the virtual central axis in the imaging target space, a fan beam X-ray source, sensors (sensor groups), and Examples include a rotary scanning mechanism such as a rotating pulley that rotates while being fixed around a virtual central axis.
A cone beam CT having a mechanism for rotating and scanning a cone beam X-ray source that emits a cone beam and a sensor group arranged in an arc shape and a band shape with respect to the center on the virtual central axis in the imaging target space is also used in the cone beam CT. Examples include a beam X-ray source, a sensor (sensor group), and a rotary scanning mechanism such as a rotary pulley that rotates while fixing these around a virtual central axis.

さらに、上述のCTにおいて、前記被検体におけるX線吸収係数のエネルギ毎の空間分布の再構成像を得るソフトウエアを備えた計算機支援X線断層撮影装置とするのが好ましい。
あるいは、既存のCTに用いられている計算機ソフトウエアに、さらにDEMを行うソフトウェアを追加することもできる。このようにすれば、既存のCTを用いながら、普及型のCTには無かった、エネルギ毎の断層像、各部の材質(例えば、脳、骨、筋肉等)の違いを適切に表現した断層像などの得られる機能が実現できる。
Further, in the above-described CT, it is preferable to use a computer-aided X-ray tomography apparatus provided with software for obtaining a reconstructed image of the spatial distribution for each energy of the X-ray absorption coefficient in the subject.
Alternatively, software for performing DEM can be added to the computer software used for the existing CT. In this way, while using the existing CT, the tomographic image for each energy and the tomographic image appropriately representing the difference in the material of each part (for example, brain, bone, muscle, etc.), which was not found in the popular CT. The obtained functions can be realized.

本発明の特徴の一つが、同一ビームライン上を進行するX線でありながら、異る線質を有する2つのX線を得るために、あるビームラインを進む順行X線と、これとはX線の進行方向が逆のビームラインを進む逆行X線と、吸収フィルタの幾何学的位置関係を利用する点であり、これにより、機構的には極めて簡単な変更のみで、1回のスキャニングでDEMを実現できる。以下、X線射出方向が逆で同一部分を通過するビームライン同士を互いに対向ビームラインと呼ぶ。   One of the features of the present invention is that forward X-rays traveling along a certain beam line in order to obtain two X-rays having different radiation qualities while being X-rays traveling on the same beam line, The point is to use the retrograde X-ray that travels in the beam line with the opposite X-ray traveling direction and the geometric positional relationship of the absorption filter. This makes it possible to perform a single scan with only a very simple mechanical change. Can realize DEM. Hereinafter, beam lines having opposite X-ray emission directions and passing through the same portion are referred to as opposite beam lines.

また、吸収フィルタは、被検体とセンサの間に設置してもDEMを実現できる、但し、この場合、被検体を通過後にX線を吸収フィルタの吸収によって減弱させる構成となる。このため、同じ画質を得るのに、被検体とX線源の間に設置する場合(ボウタイフィルタと同様の位置に配置する場合)に比べて、相対的にX線量を増大させねばならず、被検体の被曝線量が増加する。したがって、吸収フィルタを、被検体とX線源との間に設置すれば、相対的に、被検体のX線被曝線量の増大を抑える事が可能としつつ、従来技術で示した各種のDEM実現法が有する問題点を解決できる。   Further, the DEM can be realized even if the absorption filter is installed between the subject and the sensor. However, in this case, X-rays are attenuated by absorption of the absorption filter after passing through the subject. For this reason, in order to obtain the same image quality, the X-ray dose has to be relatively increased as compared with the case where it is placed between the subject and the X-ray source (when placed at the same position as the bow tie filter), The exposure dose of the subject increases. Therefore, if the absorption filter is installed between the subject and the X-ray source, it is possible to relatively suppress the increase in the X-ray exposure dose of the subject and realize various DEMs shown in the prior art. Can solve the problems of law.

また上述のCTであり、直線走査と、回転走査を持ち、X線源がペンシルビームを発生する第一世代に属するものであるならば、回転面内で直線走査線に対し垂直な任意のX線と、そのX線に並行で直線走査の中点における垂線に関して対称な位置を通過するX線の2つについて、通過後のスペクトルが互いに他方の定数倍とは異なる性質を持つ吸収フィルタを備えたものも、課題を解決するための手段となる。   Further, if the CT is the above-described CT and has linear scanning and rotational scanning, and the X-ray source belongs to the first generation that generates a pencil beam, any X perpendicular to the linear scanning line in the plane of rotation can be obtained. An absorption filter having a property that the spectrum after passing is different from the other constant multiple of the X-ray passing through a position parallel to the X-ray and symmetric with respect to the perpendicular at the midpoint of the linear scan Is also a means to solve the problem.

具体的には、請求項9に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、前記X線源及び前記センサを直線移動させる直線走査機構と、上記X線源、上記センサ、及び上記直線走査機構の少なくとも一部を前記仮想中心軸の周りに回転移動させる回転走査機構と、を備え、上記X線源は、細棒状の前記X線を発生するペンシルビームX線源であり、上記回転走査機構により上記ペンシルビームX線源及び上記センサを回転させたときの、このペンシルビームX線源およびセンサが含まれる仮想の回転面内において、上記直線走査機構により直線走査線上を移動させた上記ペンシルビームX線源から発生し、この直線走査線に対し垂直な任意のX線を、基準位置X線とし、上記基準位置X線に平行で、上記ペンシルビームX線源の直線走査範囲の中点における中点垂線に関して、上記基準位置X線と対称な位置を通過するX線を対称位置X線としたとき、前記吸収フィルタは、上記吸収フィルタ通過後の上記基準位置X線と対称位置X線の前記エネルギスペクトル分布を、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有する計算機支援X線断層撮影装置とすると良い。   Specifically, in the computer-aided X-ray tomography apparatus according to claim 9, a linear scanning mechanism that linearly moves the X-ray source and the sensor, the X-ray source, the sensor, and the linear scanning. A rotary scanning mechanism that rotates at least a part of the mechanism around the virtual central axis, and the X-ray source is a pencil beam X-ray source that generates the X-ray in the form of a thin rod, and the rotational scanning When the pencil beam X-ray source and the sensor are rotated by a mechanism, the pencil is moved on the linear scanning line by the linear scanning mechanism in a virtual rotation plane including the pencil beam X-ray source and sensor. An arbitrary X-ray generated from the beam X-ray source and perpendicular to the linear scanning line is defined as a reference position X-ray, parallel to the reference position X-ray, and within the linear scanning range of the pencil beam X-ray source. When the X-ray passing through a position symmetric with respect to the reference position X-ray is a symmetric position X-ray with respect to the midpoint perpendicular line at the point, the absorption filter is symmetrical with the reference position X-ray after passing through the absorption filter. A computer-aided X-ray tomography apparatus having a configuration in which the energy spectrum distribution of the lines is different from the other constant multiple is preferably used.

本発明のCTは、ペンシルビームX線源、センサ、直線走査機構、回転走査機構などを有する、いわゆる第1世代と呼ばれるCTについての発明である。本発明のCTでは、基準位置X線と対称位置X線のエネルギスペクトル分布を、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態の吸収フィルタを用いている。つまり、この吸収フィルタを透過した基準位置X線および対称位置X線を、互いに線質が異なるものとする形態を有する吸収フィルタとしている。
従って、本発明によれば、ペンシルビームX線源及びセンサを、直線移動及び回転移動させる第1世代のCTについて、適切にDEMを実現することができる。
The CT of the present invention is an invention relating to a so-called first generation CT having a pencil beam X-ray source, a sensor, a linear scanning mechanism, a rotational scanning mechanism, and the like. In the CT of the present invention, an absorption filter is used in which the energy spectrum distribution of the reference position X-ray and the symmetric position X-ray is different from the other constant multiple. That is, the reference position X-ray and the symmetric position X-ray transmitted through the absorption filter are absorption filters having a form in which the quality of the radiation is different from each other.
Therefore, according to the present invention, it is possible to appropriately realize the DEM for the first generation CT in which the pencil beam X-ray source and the sensor are linearly moved and rotated.

なおさらに、前述のCTにおいて、前記ペンシルビームX線源の直線走査範囲の中点が、前記仮想中心軸から直線走査線におろした中心垂線の足に一致するように構成しておくのが好ましい。
このようにすると、直線走査の範囲のバランスが最も適切となるからである。
Still further, in the above-described CT, it is preferable that the midpoint of the linear scanning range of the pencil beam X-ray source coincides with the leg of the central perpendicular line drawn from the virtual central axis to the linear scanning line. .
This is because the balance of the linear scanning range is most appropriate.

また、このような性質を満たす吸収フィルタは、ある種の非対称性を持つ。例えば、均一な材質(例えば、均質なアルミや銅などの金属や樹脂)で、これを作成する、詳細には、少なくともX線が透過する部分を作成するのであれば、直線走査線範囲の中点に対し、全ての対称な2つの位置において吸収フィルタの厚みが異なる形状とする。
第一世代CTのうち、新規製作するもののみならず、既存のCTでも、このような性質を満たす吸収フィルタを設置することでも、本発明のCTを実現できる。なお、既存のCTにおいて、データ処理を行うに当たっては、DEMソフトウエアを追加するのみで、上記のエネルギ毎の断層像を得る事が出来る。
In addition, an absorption filter satisfying such a property has some kind of asymmetry. For example, if this is made of a uniform material (for example, metal or resin such as homogeneous aluminum or copper), specifically, if at least a portion through which X-rays are transmitted is created, it is within the range of the linear scanning line range. The absorption filter has different thicknesses at two symmetrical positions with respect to the point.
Among the first generation CTs, the CT of the present invention can be realized not only by newly manufactured ones but also by existing absorption CTs and by installing an absorption filter satisfying such properties. In addition, when data processing is performed in an existing CT, the above-described tomographic image for each energy can be obtained only by adding DEM software.

あるいは、前述のCTが回転走査のみを持ち、X線源がファンビームを発生する第3世代に属するものであれば、X線扇形の中心線に関し対称な角度にある任意の2つのX線上で、通過後のスペクトルが互いに他方の定数倍とは異なる性質を持つ吸収フィルタを設置したものも課題解決手段である。   Alternatively, if the above-mentioned CT has only rotational scanning and the X-ray source belongs to the third generation that generates a fan beam, on any two X-rays that are symmetric with respect to the center line of the X-ray fan shape A problem-solving means is also provided with an absorption filter whose spectrum after passing is different from the other constant multiple.

具体的には、請求項9に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、前記X線源及び前記センサを前記仮想中心軸の周りに回転移動させて走査を行う回転走査機構を備え、上記X線源は、扇状に前記X線を発生するファンビームX線源であり、上記X線のなす扇形の中心線に対し、互いに対称な中心角をなす任意の2本のX線を、基準角度X線及び対称角度X線としたとき、前記吸収フィルタは、上記吸収フィルタ通過後の上記基準角度X線と対称角度X線の前記エネルギスペクトル分布を、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有する計算機支援X線断層撮影装置とすると良い。   Specifically, in the computer-aided X-ray tomography apparatus according to claim 9, comprising a rotary scanning mechanism that performs scanning by rotating the X-ray source and the sensor around the virtual central axis, The X-ray source is a fan beam X-ray source that generates the X-rays in a fan shape, and any two X-rays having mutually symmetrical central angles with respect to the fan-shaped center line formed by the X-rays, When the reference angle X-ray and the symmetric angle X-ray are used, the absorption filter distributes the energy spectrum distribution of the reference angle X-ray and the symmetric angle X-ray after passing through the absorption filter different from the other constant multiple. A computer-assisted X-ray tomography apparatus having a shape is preferable.

本発明のCTは、X線源、センサ、移動走査機構などについて、いわゆる第3世代と呼ばれる構成を有するCTについての発明である。本発明のCTでは、基準角度X線と対称角度X線のエネルギスペクトル分布を、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態の吸収フィルタを用いている。つまり、この吸収フィルタを透過した基準角度X線および対称角度X線を、互いに線質が異なるものとする形態を有する吸収フィルタとしている。
従って、本発明によれば、ファンビームX線源及びセンサを回転移動させる第3世代のCTについて、適切にDEMを実現することができる。
The CT of the present invention is an invention relating to a CT having a so-called third generation configuration for an X-ray source, a sensor, a moving scanning mechanism, and the like. In the CT of the present invention, an absorption filter is used in which the energy spectrum distribution of the reference angle X-ray and the symmetry angle X-ray is different from the other constant multiple. That is, the absorption filter has a form in which the reference angle X-ray and the symmetric angle X-ray transmitted through the absorption filter have different quality.
Therefore, according to the present invention, it is possible to appropriately realize the DEM for the third generation CT that rotationally moves the fan beam X-ray source and the sensor.

第3世代のCTは最も普及しているCTであり、極めて多くの医療施設で運用されている。もし、そうした施設で簡単にエネルギ毎の断層像を得られるならば、測り知れない医療効果をもたらすものと考えられる。本発明は、第3世代CTにおいても、既設のボウタイフィルタを上記条件を満たす吸収フィルタに置き換える、あるいは、ボウタイフィルタに上記条件を満たす吸収フィルタを重ねて設置するのみで、そのような機能を有するCTを提供できる。   The third generation CT is the most prevalent CT and is used in numerous medical facilities. If such a facility can easily obtain a tomographic image of each energy, it is considered to have an unmeasurable medical effect. The present invention has such a function even in the third generation CT only by replacing an existing bow tie filter with an absorption filter that satisfies the above conditions, or by simply installing an absorption filter that satisfies the above conditions on the bow tie filter. CT can be provided.

なおさらに、前述のCTにおいて、前記扇形の中心線が、前記仮想中心軸を通るように構成しておくのが好ましい。
このようにすると、ファンビームX線源から放射されるX線の放射範囲のバランスが最も適切となるからである。
Still further, in the above-described CT, it is preferable that the sector-shaped center line is configured to pass through the virtual central axis.
This is because the balance of the radiation range of X-rays emitted from the fan beam X-ray source is most appropriate.

さらに、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、前記吸収フィルタは、前記X線源から、前記撮像対象空間に至る間に配置されてなる計算機支援X線断層撮影装置とすると良い。   The computer-assisted X-ray tomography apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein the absorption filter is disposed between the X-ray source and the imaging target space. A computer-assisted X-ray tomography apparatus is preferable.

本発明のCTでは、吸収フィルタを、被検体よりもX線源側に配置するので、被検体よりもセンサ側に吸収フィルタを配置する場合に比して、センサで同じ強度のX線を検知するのに、被検体でのX線被爆線量を少なくすることができる。   In the CT of the present invention, the absorption filter is arranged on the X-ray source side of the subject, so that the sensor detects X-rays having the same intensity as compared with the case where the absorption filter is arranged on the sensor side of the subject. However, the X-ray exposure dose in the subject can be reduced.

なお、吸収フィルタは、X線源から撮像対象空間に至る間にの適宜の部位に配置すればよいが、具体的には、例えば、X線源と撮像対象空間との間に設けられたX線照射口を閉塞するように、吸収フィルタを配置する形態が挙げられる。
さらに、吸収フィルタは、1つのフィルタから構成されてなるほか、2つのフィルタを重ねてあるいは離間して配置して、全体として1つの吸収フィルタとすることもできる。具体的には、中心線に対して対称な形状を有する蝶ネクタイ形状のボウタイフィルタ(bow-tie filter)と、中心線等に対して非対称な厚みなど非対称フィルタとの組み合わせが挙げられる。
The absorption filter may be disposed at an appropriate portion between the X-ray source and the imaging target space. Specifically, for example, for example, an X provided between the X-ray source and the imaging target space is used. The form which arrange | positions an absorption filter so that a line | wire irradiation opening may be obstruct | occluded is mentioned.
Furthermore, the absorption filter is composed of one filter, and the two filters can be overlapped or spaced apart to form one absorption filter as a whole. Specifically, a combination of a bow-tie-shaped bow-tie filter having a symmetrical shape with respect to the center line and an asymmetric filter having an asymmetric thickness with respect to the center line or the like can be given.

さらに他の解決手段は、所定のエネルギ領域内にエネルギスペクトル分布を有するX線を発生するX線源と、被検体が配置される撮像対象空間を介して上記X線源と対向して配置され、上記X線源から上記撮像対象空間を経由して届く上記X線の強度を検出する1または複数のセンサと、上記X線源から放射された第1X線が第1ビーム経路を通って上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く第1状態に対して、上記X線源から放射された第2X線が、上記撮像対象空間のうち上記第1ビーム経路と同一の場所を、これとは逆に進行する第2ビーム経路を通って上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く第2状態が存在する移動走査パターンで、上記X線源及び上記センサを移動させ、上記撮像対象空間を上記X線で走査する移動走査機構であって、上記撮像対象空間内の仮想中心軸の周りに、上記X線源及び上記センサを回転移動させる回転移動機構を含む移動走査機構と、を備える計算機支援X線断層撮影装置の改造方法であって、上記X線の一部を吸収する吸収フィルタを、上記X線源と上記センサとの間に配置し、上記回転移動機構に対して相対位置を固定して、上記第1ビーム経路及び第2ビーム経路が、共に上記仮想中心軸を通る場合を除き、上記第1ビーム経路のうち上記吸収フィルタ内に位置する第1吸収経路と、上記第2ビーム経路のうち上記吸収フィルタ内に位置する第2吸収経路とが重ならない配置とする計算機支援X線断層撮影装置の改造方法であり、上記吸収フィルタは、上記第1X線と第2X線について、上記第1状態において、上記第1吸収経路を通って、上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く上記第1X線のエネルギスペクトル分布と、上記第2状態において、上記第2吸収経路を通って、上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く上記第2X線のエネルギスペクトル分布とを、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有してなる計算機支援X線断層撮影装置の改造方法である。   Still another solution is an X-ray source that generates X-rays having an energy spectrum distribution within a predetermined energy region, and an X-ray source that is disposed through an imaging target space in which the subject is arranged. One or a plurality of sensors for detecting the intensity of the X-ray that reaches from the X-ray source via the imaging target space, and the first X-ray emitted from the X-ray source passes through the first beam path and For the first state that reaches one of the one or more sensors, the second X-ray emitted from the X-ray source is located in the same space as the first beam path in the imaging target space. The X-ray source and the sensor are moved in a moving scanning pattern in which a second state exists that reaches one of the one or more sensors through the second beam path that travels in the opposite direction, and the imaging is performed. Scan the target space with the X-ray A computer-aided X-ray tomography apparatus comprising: a moving scanning mechanism including a rotational scanning mechanism that rotationally moves the X-ray source and the sensor around a virtual central axis in the imaging target space The absorption filter that absorbs a part of the X-ray is disposed between the X-ray source and the sensor, the relative position with respect to the rotational movement mechanism is fixed, and the first Except for the case where both the first beam path and the second beam path pass through the virtual center axis, the first absorption path located in the absorption filter in the first beam path and the absorption in the second beam path. A computer-aided X-ray tomography apparatus remodeling method that is arranged so as not to overlap a second absorption path located in a filter, wherein the absorption filter has the first X-ray and the second X-ray in the first state, Up The energy spectrum distribution of the first X-ray that reaches one of the one or more sensors through the first absorption path, and the one or more through the second absorption path in the second state. The computer-aided X-ray tomography apparatus is remodeled in such a manner that the energy spectrum distribution of the second X-ray reaching one of the sensors is different from the other constant multiple. .

前述したように、既存のCTでは、第1ビーム経路を通る第1X線と、第2ビーム経路を通る第2X線とでは、同じエネルギスペクトル分布となるため、DEMにより、断層画像を再構成して、エネルギー情報、つまり、各部の材質(例えば、脳、骨、筋肉等の違い)を検出することはできなかった。
これに対し、本発明のCTの改造方法によれば、既存のCTに前述の条件を満たす吸収フィルタを設置することで、第1X線と第2X線との関係を上述のようにすることができる。
従って、このような第1X線及び第2X線をセンサで検知し、得られたデータを用いて、DEMにより断層画像を再構成すれば、エネルギー情報、つまり、各部の材質(例えば、脳、骨、筋肉等の違い)を検出することが出来る。
As described above, in the existing CT, the first X-ray passing through the first beam path and the second X-ray passing through the second beam path have the same energy spectrum distribution. Therefore, a tomographic image is reconstructed by DEM. Thus, energy information, that is, material of each part (for example, differences in brain, bone, muscle, etc.) could not be detected.
On the other hand, according to the CT remodeling method of the present invention, the relationship between the first X-ray and the second X-ray can be set as described above by installing an absorption filter that satisfies the above-described conditions in the existing CT. it can.
Accordingly, if such first X-ray and second X-ray are detected by a sensor and a tomographic image is reconstructed by DEM using the obtained data, energy information, that is, the material of each part (for example, brain, bone, etc.) , Differences in muscles, etc.) can be detected.

なお、計算機支援X線断層撮影装置の改造に当たって、CTにボウタイフィルタが既に取り付けられている場合には、これに変えて吸収フィルタを設置するほか、このボウタイフィルタと共に付加吸収フィルタを設置して、全体で、前述の吸収フィルタとすることによって、本発明の改造方法を実現することができる。また、複数の吸収フィルタ(ボウタイフィルタ)を連装しており、測定に応じて適宜のボウタイフィルタを選択できる機能を有するCTにおいては、複数のボウタイフィルタの少なくとも1つを、前述の要件を満たす吸収フィルタに換えることによって、改造を実現することもできる。
改造の対象となる計算機支援X線断層撮影装置としては、第1世代及び第3世代のCTのほか、ファンビームヘリカルスキャン方式のCT、コーンビームCT)のいずれのCTも適用することができる。
また吸収フィルタの配置位置としては、X線源とセンサの間であればよいが、例えば、X線源と撮像対象空間との間、撮像対象空間とセンサとの間に配置する形態が挙げられる。また、吸収フィルタをこれら2カ所に分けて配置することもできる。
In addition, when a bow tie filter is already attached to the CT in the modification of the computer-aided X-ray tomography apparatus, in addition to installing an absorption filter instead of this, an additional absorption filter is installed together with this bow tie filter, In total, the modification method of the present invention can be realized by using the above-described absorption filter. In CT having a plurality of absorption filters (bow tie filters) and having a function of selecting an appropriate bow tie filter according to the measurement, at least one of the plurality of bow tie filters absorbs the above-mentioned requirements. Remodeling can also be realized by replacing the filter.
As the computer-assisted X-ray tomography apparatus to be modified, any CT of fan beam helical scan CT and cone beam CT in addition to the first and third generation CTs can be applied.
Further, the arrangement position of the absorption filter may be between the X-ray source and the sensor, but for example, an arrangement in which the absorption filter is arranged between the X-ray source and the imaging target space and between the imaging target space and the sensor can be mentioned. . Further, the absorption filter can be arranged in these two places.

さらに他の解決手段は、所定のエネルギ領域内にエネルギスペクトル分布を有するX線を発生するX線源と、被検体が配置される撮像対象空間を介して上記X線源と対向して配置され、上記X線源から上記撮像対象空間を経由して届く上記X線の強度を検出する1または複数のセンサと、上記X線源から放射された第1X線が第1ビーム経路を通って上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く第1状態に対して、上記X線源から放射された第2X線が、上記撮像対象空間のうち上記第1ビーム経路と同一の場所を、これとは逆に進行する第2ビーム経路を通って上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く第2状態が存在する移動走査パターンで、上記X線源及び上記センサを移動させ、上記撮像対象空間を上記X線で走査する移動走査機構であって、上記撮像対象空間内の仮想中心軸の周りに、上記X線源及び上記センサを回転移動させる回転移動機構を含む移動走査機構と、を備える計算機支援X線断層撮影装置において、上記X線源と上記センサとの間に配置し、上記X線が上記センサに届く前に上記X線の一部を吸収する吸収フィルタであって、上記計算機支援X線断層撮影装置の所定位置に、上記回転移動機構に対して相対位置が固定された状態に配置したとき、上記第1ビーム経路及び第2ビーム経路が、共に上記仮想中心軸を通る場合を除き、上記第1ビーム経路のうち上記吸収フィルタ内に位置する第1吸収経路と、上記第2ビーム経路のうち上記吸収フィルタ内に位置する第2吸収経路とが重ならない配置とされてなり、上記第1状態において、上記第1吸収経路を通って、上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く上記第1X線のエネルギスペクトル分布と、上記第2状態において、上記第2吸収経路を通って、上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く上記第2X線のエネルギスペクトル分布とを、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有する計算機支援X線断層撮影装置に用いる吸収フィルタである。   Still another solution is an X-ray source that generates X-rays having an energy spectrum distribution within a predetermined energy region, and an X-ray source that is disposed through an imaging target space in which the subject is arranged. One or a plurality of sensors for detecting the intensity of the X-ray that reaches from the X-ray source via the imaging target space, and the first X-ray emitted from the X-ray source passes through the first beam path and For the first state that reaches one of the one or more sensors, the second X-ray emitted from the X-ray source is located in the same space as the first beam path in the imaging target space. The X-ray source and the sensor are moved in a moving scanning pattern in which a second state exists that reaches one of the one or more sensors through the second beam path that travels in the opposite direction, and the imaging is performed. Scan the target space with the X-ray A computer-aided X-ray tomography apparatus comprising: a moving scanning mechanism including a rotational scanning mechanism that rotationally moves the X-ray source and the sensor around a virtual central axis in the imaging target space The absorption filter is disposed between the X-ray source and the sensor, and absorbs a part of the X-ray before the X-ray reaches the sensor. When the first beam path and the second beam path both pass through the virtual central axis when arranged in a predetermined position at a position relative to the rotational movement mechanism, the first beam is excluded. The first absorption path located in the absorption filter in the path and the second absorption path located in the absorption filter in the second beam path are arranged so as not to overlap, and in the first state, The energy spectrum distribution of the first X-ray that reaches one of the one or the plurality of sensors through the first absorption path, and in the second state, the first or It is an absorption filter used in a computer-aided X-ray tomography apparatus having a form in which the energy spectrum distribution of the second X-ray reaching one of a plurality of sensors is different from the other constant multiple.

本発明の吸収フィルタは、X線源及びセンサを回転移動させる回転移動機構に相対位置が固定されて所定位置に配置されるので、CTにおいて、X線源及びセンサを回転移動させても、X線源及びセンサと吸収フィルタとの相対位置が変化しない。
しかも、この吸収フィルタは、第1吸収経路と第2吸収経路とが重ならない配置とされており、第1吸収経路を通ってセンサに届く第1X線のエネルギスペクトルの分布と、第2吸収経路を通ってセンサに届く第2X線のエネルギスペクトルの分布とを、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有する。
具体的には、例えば、吸収フィルタの形状を、第1吸収経路と第2吸収経路とで長さが異なる形状とし、これにより、第1吸収経路を通ってセンサに届く第1X線のエネルギスペクトルの分布と、第2吸収経路を通ってセンサに届く第2X線のエネルギスペクトルの分布とを、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とするものが挙げられる。
Since the relative position of the absorption filter of the present invention is fixed to a rotational movement mechanism that rotates and moves the X-ray source and the sensor and the X-ray source and sensor are rotated and moved in CT, The relative positions of the radiation source and sensor and the absorption filter do not change.
In addition, the absorption filter has an arrangement in which the first absorption path and the second absorption path do not overlap each other, and the distribution of the energy spectrum of the first X-ray that reaches the sensor through the first absorption path and the second absorption path The distribution of the energy spectrum of the second X-ray that passes through the sensor and has a different distribution shape from the other constant multiple.
Specifically, for example, the shape of the absorption filter has a different length between the first absorption path and the second absorption path, and thereby the energy spectrum of the first X-ray that reaches the sensor through the first absorption path. And the distribution of the energy spectrum of the second X-ray that reaches the sensor through the second absorption path have different distribution shapes from the other constant multiples.

このため、本発明の吸収フィルタをCTに用い、撮像対象空間内に被検体を配置してCTを動作させた場合、第1X線と第2X線とは、進行方向は逆であるが、互いに重なる第1ビーム経路及び第2ビーム経路上を進行して、撮像対象空間内の同じ部位を透過する。しかるに、吸収フィルタにより、センサに届く第1X線及び第2X線のエネルギスペクトル分布の分布形状が、互いに他方の定数倍とは異なっている。つまり、センサに届く第1X線と第2X線の線質が異なっている。
従って、この吸収フィルタを、新規のCTの製造時、あるいは既存(既設置)のCTに用い、得られたデータを、DEMにより、具体的にはDEM用のソフトを用いて、被検体の各部について、断層画像を再構成することで、エネルギー情報、つまり、被検体の断層における、各部の材質(例えば、脳、骨、筋肉等)の違いを検出することが出来る。
For this reason, when the absorption filter of the present invention is used for CT and the subject is placed in the imaging target space and the CT is operated, the traveling directions of the first X-ray and the second X-ray are opposite to each other, It travels on the overlapping first beam path and second beam path and passes through the same part in the imaging target space. However, the distribution shape of the energy spectrum distribution of the first X-rays and the second X-rays reaching the sensor is different from the other constant multiple by the absorption filter. That is, the quality of the first X-ray and the second X-ray reaching the sensor are different.
Therefore, this absorption filter is used for the manufacture of a new CT or an existing (existing) CT, and the obtained data is used for each part of the subject by DEM, specifically using DEM software. By reconstructing a tomographic image, it is possible to detect energy information, that is, a difference in material (for example, brain, bone, muscle, etc.) of each part in the tomography of the subject.

さらに他の解決手段は、計算機支援X線断層撮影装置のうち、扇状にX線を発生するファンビームX線源から撮像対象空間に至る間に配置され、上記ファンビームX線源から複数のセンサに向けて放射されるX線の一部を吸収する吸収フィルタであって、上記計算機支援X線断層撮影装置に配置された状態において、上記ファンビームX線源と上記撮像対象空間の仮想中心軸とを結ぶ線源−中心軸線に対し、互いに対称な任意の中心角をなす2本のX線を、基準角度X線及び対称角度X線としたとき、上記吸収フィルタ通過後の上記基準角度X線と対称角度X線の前記エネルギスペクトル分布を互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有する吸収フィルタである。   Still another solution is a computer-aided X-ray tomography apparatus that is arranged between a fan beam X-ray source that generates X-rays in a fan shape to an imaging target space, and a plurality of sensors from the fan beam X-ray source. An absorption filter that absorbs part of the X-rays emitted toward the computer, and in the state where the filter is disposed in the computer-aided X-ray tomography apparatus, the fan beam X-ray source and the virtual central axis of the imaging target space The reference angle X after passing through the absorption filter when two X-rays having an arbitrary central angle symmetrical with respect to the source-center axis connecting the two are defined as a reference angle X-ray and a symmetry angle X-ray It is an absorption filter having a form in which the energy spectrum distribution of the line and the symmetrical angle X-ray is different from the other constant multiple.

本発明の吸収フィルタは、CTに配置されたとき、基準角度X線及び対称角度X線について、吸収フィルタ通過後の基準角度X線と対称角度X線のエネルギスペクトル分布を、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有している。つまり、吸収フィルタ通過後の基準角度X線と対称角度X線とは、線質が異なることになる。
従って、この吸収フィルタを、新規のCTの製造時、あるいは、既存(既設置)のCTに用い、得られたデータを、DEMにより、具体的にはDEM用のソフトを用いて、被検体の各部について、断層画像を再構成することで、エネルギー情報、つまり、被検体の断層における、各部の材質(例えば、脳、骨、筋肉等)の違いを検出することが出来る。
When the absorption filter of the present invention is arranged in the CT, the energy spectrum distribution of the reference angle X-ray and the symmetry angle X-ray after passing through the absorption filter for the reference angle X-ray and the symmetry angle X-ray is mutually multiplied by the other constant. And has a different distribution shape. That is, the quality of the reference angle X-ray after passing through the absorption filter and the symmetrical angle X-ray are different.
Therefore, this absorption filter is used for the manufacture of a new CT or for an existing (existing) CT, and the obtained data is analyzed by DEM, specifically using DEM software. By reconstructing a tomographic image for each part, it is possible to detect energy information, that is, a difference in material (for example, brain, bone, muscle, etc.) of each part in the tomogram of the subject.

さらに他の解決手段は、計算機支援X線断層撮影装置のうち、扇状にX線を発生するファンビームX線源から撮像対象空間に至る間に配置され、上記ファンビームX線源から複数のセンサに向けて放射されるX線の一部を吸収する吸収フィルタであって、上記計算機支援X線断層撮影装置に配置された状態において、上記ファンビームX線源と上記撮像対象空間の仮想中心軸とを結ぶ線源−中心軸線と中心角φをなす基準角度直線に対し、これに沿う方向の厚みをh(φ)としたとき、下記式(C2)を満たす形態を有する
h(φ)≠h(−φ) (φ>0) …(C2)
吸収フィルタである。
Still another solution is a computer-aided X-ray tomography apparatus that is arranged between a fan beam X-ray source that generates X-rays in a fan shape to an imaging target space, and a plurality of sensors from the fan beam X-ray source. An absorption filter that absorbs part of the X-rays emitted toward the computer, and in the state where the filter is disposed in the computer-aided X-ray tomography apparatus, the fan beam X-ray source and the virtual central axis of the imaging target space With respect to a reference angle line that forms a central axis and a central angle φ with respect to the source line connecting the central axis and the central angle φ, when the thickness in the direction along this is h (φ), the following formula (C2) is satisfied: h (φ) ≠ h (−φ) (φ> 0) (C2)
Absorption filter.

本発明の吸収フィルタは、CTに配置されたとき、その厚みが、基準角度直線に沿う方向の厚みh(φ)が、線源−中心軸線を境に、中心角φについて非対称にの形状とされている。この吸収フィルタをCTに用いれば、中心角φおよび−φを持つ、吸収フィルタ通過後の2本のX線のエネルギスペクトル分布を、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とすることができる。つまり、吸収フィルタ通過後、2本のX線は線質が異なるものとなる。
従って、この吸収フィルタを、新規のCTの製造時、あるいは、既存(既設置)のCTに用い、得られたデータを、DEMにより、具体的にはDEM用のソフトを用いて、被検体の各部について、断層画像を再構成することで、エネルギー情報、つまり、被検体の断層における、各部の材質(例えば、脳、骨、筋肉等)の違いを検出することが出来る。
When the absorption filter of the present invention is arranged in CT, the thickness h (φ) in the direction along the reference angle line is asymmetric with respect to the central angle φ with respect to the source-center axis. Has been. If this absorption filter is used for CT, the energy spectrum distribution of the two X-rays having the central angles φ and −φ after passing through the absorption filter can be made to have a distribution shape different from the other constant multiple. That is, after passing through the absorption filter, the two X-rays have different quality.
Therefore, this absorption filter is used for the manufacture of a new CT or for an existing (existing) CT, and the obtained data is analyzed by DEM, specifically using DEM software. By reconstructing a tomographic image for each part, it is possible to detect energy information, that is, a difference in material (for example, brain, bone, muscle, etc.) of each part in the tomogram of the subject.

さらに、前述のCTに備える吸収フィルタの設計法であって以下の全ての手順を含むものはより高品位の解決手段を提供する。
(手順1)フィルタの形状,材質を有限個のパラメータで表現する。
(手順2)断層像再構成精度,被曝線量の両方あるいはいずれかを要素として持つ評価関数を設定する。
(手順3)上記評価関数が最小となるように、装置の機構的精度や吸収フィルタ取り付け精度を鑑みた計算機シミュレーションと数値的最適化法を用いてフィルタのパラメータを決定する。
Further, an absorption filter design method provided for the above-described CT, which includes all of the following procedures, provides a higher quality solution.
(Procedure 1) The filter shape and material are expressed by a finite number of parameters.
(Procedure 2) An evaluation function having both or one of tomographic reconstruction accuracy and exposure dose as elements is set.
(Procedure 3) The filter parameters are determined using a computer simulation and a numerical optimization method in consideration of the mechanical accuracy of the apparatus and the absorption filter mounting accuracy so that the evaluation function is minimized.

これに従い吸収フィルタを設計することにより、その効果を最大限に活かす事が可能となる。新規製造CTに装着する吸収フィルタはもとより、各医療施設に導入されている既設CTの取り換え用吸収フィルタに関しても適用できる。既設CTの機構的精度や吸収フィルタの取り付け精度は経年変化や、術者の技量により差があり、そうした個別の制約条件に対し、この設計法を用いれば即座に、既設CT毎に適応した最適な取り換え用の吸収フィルタを設計でき、医療効果を高める事が可能となる。   By designing the absorption filter according to this, it is possible to make the most of the effect. The present invention can be applied not only to an absorption filter to be mounted on a newly manufactured CT, but also to an absorption filter for replacement of an existing CT installed in each medical facility. The mechanical accuracy of existing CT and the mounting accuracy of the absorption filter vary depending on aging and the skill of the surgeon. With this design method, it is possible to immediately adapt to each existing CT for such individual constraints. Therefore, it is possible to design an absorption filter for replacement and enhance the medical effect.

本発明のCTによれば、簡単な形態を有する吸収フィルタをCT内に設置することにより、DEMを実現することができる。また、DEMのできない普及型の既設置のCTにおいて、既に装着されているボウタイフィルタを、本発明の条件を満たす吸収フィルタに取り換えあるいは付加する簡単な改変で、管電圧やフィルタをスキャニング中に切替える事なく、大掛かりな装置を必要とせず、被検者の被曝線量を増大させる事なく1回のスキャニングで従来技術の持っていた問題を解決し、DEMを実現できるCTとすることができる。また、このようなCTに設置可能な吸収フィルタを提供することができる。なお、このようなCTにおいて、取得したデータから、DEMによる再構成画像等を得るに当たっては、断層像再構成ソフトウエアをDEM用のものを用いる、あるいは交換すればよい。   According to the CT of the present invention, a DEM can be realized by installing an absorption filter having a simple configuration in the CT. In addition, in a widely used existing CT that does not allow DEM, the tube voltage and the filter are switched during scanning with a simple modification that replaces or adds an already installed bowtie filter with an absorption filter that satisfies the conditions of the present invention. Therefore, it is possible to obtain a CT that can solve the problems of the prior art by performing a single scanning operation without increasing the exposure dose of the subject without requiring a large-scale apparatus. Moreover, the absorption filter which can be installed in such CT can be provided. In such CT, in order to obtain a reconstructed image or the like by DEM from the acquired data, the tomographic image reconstruction software for DEM may be used or replaced.

さらに、製造過程における加工精度、及び被検者の被曝線量などを鑑みた設計法を用いる事により上記の効果を最大限に発揮するフィルタ形状を与え得る。   Furthermore, a filter shape that maximizes the above effects can be provided by using a design method that takes into account the processing accuracy in the manufacturing process and the exposure dose of the subject.

この事により、CT検査により診断のための情報量が格段に増加し、医療効果を向上させる事ができる。   As a result, the amount of information for diagnosis is greatly increased by CT examination, and the medical effect can be improved.

(実施例1)
本発明の第1の実施例を、図1〜10を参照して説明する。図1は、本実施例1にかかるCT10の説明図である。本実施例1のX線CT10は、撮像対象空間SS内に配置した被検体HKの横断面を含む平面(x,y座標で指定される)をX線で走査し、被検体HKの横断面内の画像を得る装置である。このCT10は、構成要素として、細棒状のペンシルビームX線LXを発生、放射するX線管球(ペンシルビームX線源)1と、撮像対象空間SSを介してX線管球1と対向して配置され、このX線管球1から撮像対象空間SSを経由して届くX線LXの強度を検出する単一のセンサ2を備えている。
さらにこのCT10は、X線管球1とセンサ2との間に、具体的には、X線管球1と被検体HKとの間に、さらに詳細には、保持体39に形成したX線照射口XOPに、これを閉塞するように固定され、放射されたX線LXがセンサ4に届く前に、このX線LXの一部を吸収する所定形状の吸収フィルタ3を備えている。
Example 1
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory diagram of the CT 10 according to the first embodiment. The X-ray CT10 of the first embodiment scans a plane (designated by x, y coordinates) including the cross section of the subject HK arranged in the imaging target space SS with X-rays, and crosses the subject HK. It is a device to obtain the image inside. This CT 10 is opposed to the X-ray tube 1 via an X-ray tube (pencil beam X-ray source) 1 that generates and emits a thin rod-shaped pencil beam X-ray LX as a component, and the imaging target space SS. And a single sensor 2 for detecting the intensity of the X-ray LX reaching from the X-ray tube 1 via the imaging target space SS.
Further, the CT 10 is arranged between the X-ray tube 1 and the sensor 2, specifically, between the X-ray tube 1 and the subject HK, and more specifically, an X-ray formed on the holder 39. An absorption filter 3 having a predetermined shape that absorbs a part of the X-ray LX before the X-ray LX emitted to the sensor 4 is fixed to the irradiation port XOP is provided.

さらに、このCT10は、X線管球1、センサ2、吸収フィルタ3、及びこれを保持する保持体39を移動させ、撮像対象空間SSをX線LXで走査する移動走査機構4を有している。
この移動走査機構4は、X線管球1及び単一のセンサ2を直線移動させる直線移動機構45を有している。この直線移動機構45は、具体的には、直線レール46上を走行可能とした直線移動体47を含み、この直線移動体47にはX線管球1が固定されている。このため、X線管球1は、直線レール46が延びる方向に直線移動軌跡1Lを描いて、直線走査範囲45Aの範囲を移動可能となっている。また、X線管球1は、X線LXが直線移動軌跡1Lに直交する方向に放射されるように取り付けられている。本実施例1では、X線管球1の直線移動軌跡1Lに沿う方向D1Lの位置を、座標tを用いて表すこととし、この直線走査範囲45Aの中点45Mの位置を原点t0(t0=0)とする。
なお、後述する仮想中心軸SOから、直線移動軌跡1Lにおろした中心垂線CPの足1LOも、その座標がt0(t0=0)となっている。従って中心垂線CPは、中点45Mも通る。従って、この中心垂線CPは、X線LXに平行で、直線走査範囲45Aの中点45Mにおける中点垂線にもなっている。
Further, the CT 10 includes a moving scanning mechanism 4 that moves the X-ray tube 1, the sensor 2, the absorption filter 3, and the holding body 39 that holds the X-ray tube 1, and scans the imaging target space SS with the X-ray LX. Yes.
The moving scanning mechanism 4 has a linear moving mechanism 45 that linearly moves the X-ray tube 1 and the single sensor 2. Specifically, the linear moving mechanism 45 includes a linear moving body 47 that can travel on the linear rail 46, and the X-ray tube 1 is fixed to the linear moving body 47. For this reason, the X-ray tube 1 can move within the range of the linear scanning range 45A by drawing a linear movement locus 1L in the direction in which the linear rail 46 extends. The X-ray tube 1 is attached so that the X-ray LX is emitted in a direction orthogonal to the linear movement locus 1L. In the first embodiment, the position in the direction D1L along the linear movement trajectory 1L of the X-ray tube 1 is expressed using the coordinate t, and the position of the midpoint 45M of this linear scanning range 45A is the origin t0 (t0 = 0).
It should be noted that the coordinates of a leg 1LO of the central vertical line CP taken along the linear movement locus 1L from a virtual center axis SO described later are also t0 (t0 = 0). Therefore, the central perpendicular CP also passes through the midpoint 45M. Therefore, the center perpendicular line CP is parallel to the X-ray LX and is also a midpoint perpendicular line at the midpoint 45M of the linear scanning range 45A.

また、直線移動機構45は、上述の直線レール46に平行に配置された直線レール48と、この上を走行可能とした直線移動体49を含み、この直線移動体49にはセンサ2が固定されている。このため、センサ2は直線移動軌跡2Lに沿って、従って、直線移動軌跡1Lに沿う方向D1Lに、つまり座標tの方向に直線移動可能となっている。しかも、この直線移動機構45は、センサ2が常にX線管球1と対向して配置されるように、X線管球1と座標tについて同期してセンサ2を移動させる。これにより、センサ2は、X線管球1から放射されるペンシルビームX線LXを、常に検知可能とされている。   The linear moving mechanism 45 includes a linear rail 48 disposed in parallel to the linear rail 46 described above and a linear moving body 49 that can travel on the linear rail 48. The sensor 2 is fixed to the linear moving body 49. ing. For this reason, the sensor 2 can move linearly along the linear movement locus 2L, and thus in the direction D1L along the linear movement locus 1L, that is, in the direction of the coordinate t. Moreover, the linear movement mechanism 45 moves the sensor 2 in synchronism with the X-ray tube 1 and the coordinate t so that the sensor 2 is always disposed facing the X-ray tube 1. Thereby, the sensor 2 can always detect the pencil beam X-ray LX emitted from the X-ray tube 1.

さらに、移動走査機構4は、CT10の構成要素のうち、X線管球1、センサ2、吸収フィルタ3、保持体39、直線移動機構45(直線レール46,48、直線移動体47,49)を、これらの相対位置を保った状態で、撮像対象空間SS内の仮想中心軸SOの周りに、回転移動させる回転移動機構41を有している。この回転移動機構41により、X線管球1、センサ2等を回転させたときの、X線管球1およびセンサ2が含まれる仮想の回転面SSRは、図1で表される、前述の平面である。本実施例1では、この仮想の回転面SSRの座標(x,y)の原点を、回転移動機構41の回転の仮想中心軸SO上に設定する。そして、回転移動機構41の回転角θ(deg)を、図1において、y軸から反時計回りに計測した値とする。このようにすると、このCT10のX線管球1及びセンサ2の状態(配置)、X線管球1からセンサ2に向けて放射されるX線LX、及びこれに沿うビームラインは、座標tと回転角θで特定できることになる。   Furthermore, the moving scanning mechanism 4 includes the X-ray tube 1, the sensor 2, the absorption filter 3, the holding body 39, and the linear moving mechanism 45 (the linear rails 46 and 48, the linear moving bodies 47 and 49) among the components of the CT 10. Are rotated and moved around the virtual center axis SO in the imaging target space SS while maintaining their relative positions. A virtual rotation surface SSR including the X-ray tube 1 and the sensor 2 when the X-ray tube 1 and the sensor 2 and the like are rotated by the rotational movement mechanism 41 is represented by the above-described FIG. It is a plane. In the first embodiment, the origin of the coordinates (x, y) of the virtual rotation surface SSR is set on the virtual center axis SO of the rotation of the rotational movement mechanism 41. Then, the rotation angle θ (deg) of the rotational movement mechanism 41 is a value measured counterclockwise from the y-axis in FIG. In this way, the state (arrangement) of the X-ray tube 1 and the sensor 2 of the CT 10, the X-ray LX emitted from the X-ray tube 1 toward the sensor 2, and the beam line along the X-ray tube 1 are coordinate t And the rotation angle θ.

吸収フィルタ3は、直線移動軌跡1Lに垂直な方向(方向D1Lに垂直な方向)D1P、即ち、中心垂線CPに平行な方向の厚みhが、座標tについて変化した形態となっている。そこで、座標tにおける、吸収フィルタ3の方向D1Pについての厚みをh(t)と表すこととする。すると、図1に示す本実施例1の吸収フィルタ3は、まず、原点t0(t0=0)即ち中心垂線CPの足1LOに対して、非対称(h(t)≠h(−t))の形態をしている。しかも、中心垂線CPの近傍で、厚みh(t)が緩やかに変化している。つまり、厚みh(t)が、座標t=0の前後で、徐々に変化する形態とされている。さらに、この吸収フィルタ3のうち、直線移動軌跡1Lに沿う方向D1Lの両端縁35A,35B付近の両端部36A,36Bにおいては、端縁35A,35B側ほど、厚みh(t)が大きくなる形態とされている。本実施例1では、具体的には、厚みh(t)は、放物線関数と後述するシグモイド関数との和関数(h(t)=at2+1/(1+exp(−αt)))の形態を有している。   The absorption filter 3 has a configuration in which the thickness h in the direction perpendicular to the linear movement locus 1L (direction perpendicular to the direction D1L) D1P, that is, the direction parallel to the central perpendicular CP is changed with respect to the coordinate t. Therefore, the thickness of the absorption filter 3 in the direction D1P at the coordinate t is represented as h (t). Then, the absorption filter 3 of the first embodiment shown in FIG. 1 is first asymmetric (h (t) ≠ h (−t)) with respect to the origin t0 (t0 = 0), that is, the foot 1LO of the central perpendicular CP. It has a form. Moreover, the thickness h (t) changes gently in the vicinity of the central perpendicular CP. That is, the thickness h (t) gradually changes before and after the coordinate t = 0. Further, in the absorption filter 3, at both end portions 36A and 36B in the vicinity of both end edges 35A and 35B in the direction D1L along the linear movement locus 1L, the thickness h (t) increases toward the end edges 35A and 35B. It is said that. In the first embodiment, specifically, the thickness h (t) has a form of a sum function (h (t) = at2 + 1 / (1 + exp (−αt))) of a parabolic function and a sigmoid function described later. ing.

かくして、このCT10では、診断領域(10〜150KeV程度)において広いエネルギスペクトル分布を持つX線を発生するX線管球1から、X線LXが照射され、被検体HKを通過した後、このX線LXを受け取るセンサ2に到達する。このX線LXのスペクトルは既知(図9参照)であるとする。X線管球1は直線移動軌跡1Lで示される直線(座標軸)上を移動(直線走査)する。また、センサ2は、これと平行な直線移動軌跡2Lの直線上を、X線LXを常に受け取るように同期して、X線管球1とともに移動する。このCT10では、y軸を基準としたある回転角θ(deg)において、X線管球1とセンサ2とを、直線走査範囲45全域にわたって、つまり、被検体HKの存在する領域を覆うようにして直線走査し、各座標tにおけるX線強度を測定する。さらに、この測定を、回転移動機構41による回転走査により、回転角θについて全ての角度(0〜360°)にわたって行う。   Thus, in this CT 10, after X-ray LX is irradiated from the X-ray tube 1 that generates X-rays having a wide energy spectrum distribution in the diagnostic region (about 10 to 150 KeV) and passes through the subject HK, this X The sensor 2 that receives the line LX is reached. The spectrum of this X-ray LX is assumed to be known (see FIG. 9). The X-ray tube 1 moves (straight line scanning) on the straight line (coordinate axis) indicated by the linear movement locus 1L. In addition, the sensor 2 moves with the X-ray tube 1 in synchronization with the X-ray LX so as to always receive the X-ray LX on a straight line of the linear movement locus 2L parallel thereto. In this CT 10, the X-ray tube 1 and the sensor 2 are covered over the entire linear scanning range 45, that is, the region where the subject HK exists at a certain rotation angle θ (deg) with respect to the y axis. The X-ray intensity at each coordinate t is measured. Further, this measurement is performed over all angles (0 to 360 °) with respect to the rotation angle θ by rotational scanning by the rotational movement mechanism 41.

また、前述したように、このCT10では、X線管球1を直線走査(直線移動)する座標軸(直線移動軌跡1L)に対して、相対位置を固定して、吸収フィルタ3を設置している。なお、この吸収フィルタ3は、均一な材質,密度で作成されてなる。この吸収フィルタ3は、前述したように、中心軸、即ち、中心垂線CP(直線移動軌跡1Lの座標では原点t=0に位置する)に対して、対称な位置にある任意の2点、すなわち座標tの点と座標−tの点における吸収フィルタの厚さh(t)とh(−t)とが互いに異なる非対称な形態とされている。
このため、この2点(t,−t)を通過する2つのX線LXB,LXS(図2参照)あるいは、X線LX1,LX2(図3,4参照)のスペクトルが、互いに他方の定数倍とはならない。
Further, as described above, in this CT 10, the absorption filter 3 is installed with the relative position fixed with respect to the coordinate axis (linear movement locus 1L) for linear scanning (linear movement) of the X-ray tube 1. . The absorption filter 3 is made of a uniform material and density. As described above, the absorption filter 3 has two arbitrary points at symmetrical positions with respect to the central axis, that is, the central perpendicular CP (located at the origin t = 0 in the coordinates of the linear movement locus 1L), that is, The absorption filter thicknesses h (t) and h (-t) at the point of the coordinate t and the point of the coordinate -t are different from each other.
For this reason, the spectra of the two X-rays LXB and LXS (see FIG. 2) or the X-rays LX1 and LX2 (see FIGS. 3 and 4) passing through these two points (t, −t) are mutually multiplied by the other constant. It will not be.

本実施例1のCT10において、吸収フィルタ3及びX線管球1の位置(座標t)と、吸収フィルタ3を透過したX線LXとの関係を、図2を参照して説明する。
まず、直線移動軌跡1L上の座標tに位置するX線管球1から放射されたX線LXを、基準位置X線LXBとする。一方、座標−tに位置するX線管球1から放射され、基準位置X線LXBに平行で、中心垂線CPについて、基準位置X線LXBと対称な位置を通過するX線LXを、対称位置X線LXSとする。
このとき、吸収フィルタ3は、座標t,−tにおける直線移動軌跡1Lに垂直な方向D1Pの厚みh(t)とh(−t)とが互いに異なる形状とされている。これにより、吸収フィルタ3を通過した後の基準位置X線LXBと対称位置X線LXSのエネルギスペクトル分布は、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状となる。つまり、この吸収フィルタ3は、これを通過した後の基準位置X線LXBと対称位置X線LXSのエネルギスペクトル分布が、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状となる形態を有している。
In the CT 10 of the first embodiment, the relationship between the positions (coordinates t) of the absorption filter 3 and the X-ray tube 1 and the X-ray LX that has passed through the absorption filter 3 will be described with reference to FIG.
First, the X-ray LX radiated from the X-ray tube 1 located at the coordinate t on the linear movement locus 1L is set as a reference position X-ray LXB. On the other hand, an X-ray LX radiated from the X-ray tube 1 located at the coordinate −t, parallel to the reference position X-ray LXB, and passing through a position symmetric with respect to the reference position X-line LXB with respect to the central perpendicular line CP X-ray LXS.
At this time, the absorption filter 3 has a shape in which the thicknesses h (t) and h (−t) in the direction D1P perpendicular to the linear movement locus 1L at the coordinates t and −t are different from each other. As a result, the energy spectrum distribution of the reference position X-ray LXB and the symmetric position X-ray LXS after passing through the absorption filter 3 has a distribution shape different from the other constant multiple. That is, the absorption filter 3 has a form in which the energy spectrum distributions of the reference position X-ray LXB and the symmetric position X-ray LXS after passing through the absorption filter 3 are different from each other by a constant multiple.

DEMを実現するためには、同じX線ビームラインでスペクトル形状の異なる2つ以上のX線LXによりデータを取得する必要があった。この吸収フィルタ3を設置することにより、この条件が満たされることを、図3,4を用いて以下に説明する。   In order to realize DEM, it was necessary to acquire data by using two or more X-rays LX having different spectrum shapes with the same X-ray beam line. The fact that this condition is satisfied by installing the absorption filter 3 will be described below with reference to FIGS.

図3は、回転走査機構41による回転角がθ°(θdeg)、X線管球1の直線走査位置(直線移動軌跡1Lの座標)がtで特定される第1状態ST1を示している。一方、図4は、回転角がθ+180°(θ+180deg)、X線管球1の座標が−tで特定される第2状態ST2を示している。図3に示す第1状態ST1では、X線管球1から放射されるX線LK(第1X線LX1)は、被検体HKを含む撮像対象空間SS(仮想の回転面SSR)のうち、第1ビーム経路12を通過する。これに対し、図4に示す第2状態ST2では、図3の場合と対比すれば容易に理解できるように、第2X線LX2が通る第2ビーム経路12は、図3に示した第1ビーム経路12(ビームライン)と同じ部分を通過する。この第2ビーム経路12(ビームライン、対向ビームライン)が現れるのは、回転走査により、図4に示したように、回転角がθ+180°となり、X線管球1の直線走査位置(座標)が−tとなった時点(以後これを対向位置と呼ぶ)である。   FIG. 3 shows a first state ST1 in which the rotation angle by the rotational scanning mechanism 41 is θ ° (θdeg), and the linear scanning position of the X-ray tube 1 (coordinates of the linear movement locus 1L) is specified by t. On the other hand, FIG. 4 shows a second state ST2 in which the rotation angle is θ + 180 ° (θ + 180 deg) and the coordinates of the X-ray tube 1 are specified by −t. In the first state ST1 shown in FIG. 3, the X-ray LK (first X-ray LX1) emitted from the X-ray tube 1 is the first in the imaging target space SS (virtual rotation plane SSR) including the subject HK. It passes through one beam path 12. On the other hand, in the second state ST2 shown in FIG. 4, the second beam path 12 through which the second X-ray LX2 passes can be easily understood as compared with the case of FIG. It passes through the same part as the path 12 (beam line). The second beam path 12 (beam line and counter beam line) appears due to rotational scanning, as shown in FIG. 4, with a rotational angle of θ + 180 °, and the linear scanning position (coordinates) of the X-ray tube 1 Is the time point when −t is reached (hereinafter referred to as the “opposing position”).

従って、この第1X線LX1及び第2X線LX2が、センサ2でそれぞれ検知される際に、互いに異なるX線スペクトルとなっているならば、DEMを実現する条件を満足する。図3に示す、回転角θ°、X線管球1の直線走査位置tの第1状態ST1では、第1X線LXが透過する吸収フィルタ3の厚み(第1吸収経路31)はh(t)である。一方、図4に示す回転角θ+180°、X線管球1の直線走査位置−tの第2状態ST2で、第2X線LX2が透過するフィルタ7の厚み(第2吸収経路32)はh(−t)である。本実施例1のCT10では、吸収フィルタ3のこれらの厚み(吸収経路の長さ)が、互いに異ると仮定しているため、次式(S7)((C1)と同じ)が成立する。これは非対称な関数の中でも特殊なものを指定する条件である。   Therefore, if the first X-ray LX1 and the second X-ray LX2 are detected by the sensor 2 and have different X-ray spectra, the conditions for realizing DEM are satisfied. In the first state ST1 of the rotation angle θ ° and the linear scanning position t of the X-ray tube 1 shown in FIG. 3, the thickness (first absorption path 31) of the absorption filter 3 through which the first X-ray LX passes is h (t ). On the other hand, in the second state ST2 at the rotation angle θ + 180 ° and the linear scanning position −t of the X-ray tube 1 shown in FIG. 4, the thickness (second absorption path 32) of the filter 7 through which the second X-ray LX2 passes is h ( -T). In CT10 of the first embodiment, since it is assumed that these thicknesses (absorption path lengths) of the absorption filter 3 are different from each other, the following equation (S7) (same as (C1)) is established. This is a condition that specifies a special function among asymmetric functions.

以上の説明は、本実施例1にかかるCT10では、回転角θについて、360°の回転走査を行う間に、任意の第1ビーム経路(ビームライン)を通る第1X線LX1に対し、通過する吸収フィルタ3の厚みが異なる、第2X線LX2による対向ビームラインが存在することを意味している。X線管球1から同じスペクトル形状を持つX線LX1,LX2を放射したとしても、吸収フィルタ3の厚み(吸収フィルタ3における第1,第2吸収経路31,32の長さ)が異なれば、DEMで要求される異なるスペクトル形状となることは既に述べた。従って、式(S7,C1)を満たす吸収フィルタ3を設置するのみでDEM実現のためのデータ取得が可能となる。   In the CT 10 according to the first embodiment, the above description passes through the first X-ray LX1 passing through an arbitrary first beam path (beam line) while performing a rotational scan of 360 ° with respect to the rotation angle θ. This means that there is a counter beam line by the second X-ray LX2 in which the thickness of the absorption filter 3 is different. Even if X-rays LX1 and LX2 having the same spectral shape are emitted from the X-ray tube 1, if the thickness of the absorption filter 3 (the lengths of the first and second absorption paths 31, 32 in the absorption filter 3) is different, It has already been mentioned that the different spectral shapes required by DEM. Therefore, it is possible to acquire data for realizing the DEM only by installing the absorption filter 3 that satisfies the formula (S7, C1).

なお、第1,第2X線LX1,LX2(第1,第2ビーム経路11,12)が、撮像対象領域の原点、すなわち(x,y)=(0,0)、つまり、仮想の回転面SSTの中心である仮想中心軸SOを通る場合には、吸収フィルタ3によって、線質の異る2種類のX線を生成させることは出来ない。しかし、そのような点は、原点つまり仮想中心軸SOのみであるから、再構成画像の空間離散化において、原点(仮想中心軸SO)を計算点に含めないような設定にしておけば問題は生じない。   Note that the first and second X-rays LX1 and LX2 (first and second beam paths 11 and 12) are the origin of the imaging target region, that is, (x, y) = (0,0), that is, the virtual rotation plane. When passing through the virtual central axis SO that is the center of SST, the absorption filter 3 cannot generate two types of X-rays having different quality. However, since such a point is only the origin, that is, the virtual center axis SO, in the spatial discretization of the reconstructed image, if the setting is made so that the origin (virtual center axis SO) is not included in the calculation point, the problem is Does not occur.

計算機シミュレーションにより本実施例1を説明する。式(S7,C1)を満たす吸収フィルタ厚の関数h(t)は無数に存在する。最も簡単な形状は次式に示したヘビサイド関数である。   The first embodiment will be described by computer simulation. There are an infinite number of absorption filter thickness functions h (t) that satisfy the equation (S7, C1). The simplest shape is the snake side function shown in the following equation.

ここで、a(>0)は、吸収フィルタ30(図6,7参照)の最大厚である。このヘビサイド関数の形状を持ち、均一な材質,密度で作成された吸収フィルタ3をヘビサイドフィルタと呼ぶこととする。図5にヘビサイド関数の形状を示した(但し、a=1)。図中、横軸の変数r*は、直線走査における測定間隔(直線走査範囲45A)を1とした場合の規格化変数である。 Here, a (> 0) is the maximum thickness of the absorption filter 30 (see FIGS. 6 and 7). The absorption filter 3 having the shape of the snake side function and made of a uniform material and density is called a snake side filter. FIG. 5 shows the shape of the snake side function (where a = 1). In the figure, the variable r * on the horizontal axis is a normalized variable when the measurement interval (linear scanning range 45A) in linear scanning is 1.

本実施例1では、吸収フィルタ3として、アルミニウムを材質とし、a=1[cm]のヘビサイドフィルタ30を用いた場合(図6,7参照)に、DEMが実現できることを以下に示す。   In the first embodiment, it will be shown below that DEM can be realized when the absorption filter 3 is made of aluminum and a snake side filter 30 of a = 1 [cm] is used (see FIGS. 6 and 7).

被検体ファントムのシミュレーションモデルとして、図8に示したような直径19[cm]の円形の水の中に、筋肉(Muscle),アルミニウム(Aluminum),ポリビニル(Polyvinil),肺(Lung),脳(Brain),骨(Bone),血液(Blood),軟部組織(Soft-tissue)を配置したものを準備した。   As a simulation model of the subject phantom, muscle (Muscle), aluminum (Aluminum), polyvinyl (Polyvinil), lung (Lung), brain (in a circular water with a diameter of 19 [cm] as shown in FIG. A brain, bone, blood, and soft-tissue were prepared.

X線管球1は、図9に示したスペクトルを持つペンシルビームX線LXを放射する。一方、センサ2は、X線LXのエネルギスペクトルに対して均一な感度を持つものとする。図1を参照して説明したCT10は、そのスキャニング方式に従い、直線走査は、30[cm]の直線走査範囲45Aを1024分割した各点(各座標t)で、また、回転走査では、全周360°を1536分割した各点(各回転角θ)で、X線管球1及びセンサ2を用いて、投影データを取得する。再構成画像のピクセル数は256×256とした。   The X-ray tube 1 emits a pencil beam X-ray LX having the spectrum shown in FIG. On the other hand, the sensor 2 is assumed to have a uniform sensitivity to the energy spectrum of the X-ray LX. The CT 10 described with reference to FIG. 1 follows the scanning method, and the linear scanning is performed at each point (each coordinate t) obtained by dividing the 30 [cm] linear scanning range 45A by 1024. Projection data is acquired using the X-ray tube 1 and the sensor 2 at each point (each rotation angle θ) obtained by dividing 360 ° into 1536. The number of pixels of the reconstructed image was 256 × 256.

アルミニウム製のヘビサイドフィルタ(吸収フィルタ)30の取り付け位置の誤差、および、回転走査における機械的なずれが無いものとして、投影シミュレーションを行いデータを取得する。   Assuming that there is no error in the attachment position of the aluminum snake side filter (absorption filter) 30 and no mechanical shift in the rotational scanning, a projection simulation is performed to acquire data.

DEM再構成アルゴリズムとしては、式(S6)の非線形方程式をニュートン法を用いて解き、結合係数sγi,sψiを得る。各エネルギ毎の吸収係数の断層像を得るには式(S5)により各エネルギ毎の投影データを求め、それぞれに対しフィルタ逆投影(FBP:Filterd Back Projection)アルゴリズムを適用した。 As a DEM reconstruction algorithm, the nonlinear equation of equation (S6) is solved using Newton's method to obtain coupling coefficients sγ i and sψ i . In order to obtain a tomographic image of an absorption coefficient for each energy, projection data for each energy was obtained by equation (S5), and a filtered back projection (FBP) algorithm was applied to each.

図10(a)は、前述の被検体ファントムモデルの吸収係数μ(x,ε)のうち、エネルギε=70KeVにおける吸収係数μの断層像、すなわち真の画像を示している。一方、図10(b)は、吸収フィルタ3としてヘビサイドフィルタを用い、DEMを実施した場合の、エネルギε=70KeVにおける吸収係数μの断層像である。比較のために、現在普及型のCTに採用されている、X線のエネルギを考慮しないFBPアルゴリズムによる再構成像を、同図10(c)に示した。
本発明によるCT10を用いることにより、真の吸収係数μを良く再現した画像(図10(b)参照)を取得可能であることが判る。また、吸収フィルタ3としては、図6,7に示したヘビサイドフィルタ30を用いなくとも、式(S7)で表される非対称の吸収フィルタ3(例えば、図1,2に記載の吸収フィルタ3参照)であれば、同様に、DEMを実現できることも判る。
FIG. 10A shows a tomographic image of an absorption coefficient μ at an energy ε = 70 KeV, that is, a true image, among the absorption coefficients μ (x, ε) of the subject phantom model. On the other hand, FIG. 10B is a tomographic image of an absorption coefficient μ at an energy ε = 70 KeV when a snake side filter is used as the absorption filter 3 and DEM is performed. For comparison, FIG. 10 (c) shows a reconstructed image based on the FBP algorithm that does not take into account X-ray energy, which is currently used in popular CT.
It can be seen that by using the CT 10 according to the present invention, it is possible to obtain an image (see FIG. 10B) that reproduces the true absorption coefficient μ well. Further, as the absorption filter 3, the asymmetric absorption filter 3 represented by the formula (S7) (for example, see the absorption filter 3 described in FIGS. 1 and 2) without using the snake side filter 30 shown in FIGS. ), It can also be understood that DEM can be realized.

(実施例2)
次いで、第2の実施例にかかるCT110について説明する。図11は、ファンビームX線FXを発生するX線管球101を備えた、本実施例2のCT110の構成要素を示している。本実施例2に用いるX線管球101は、実施例1に用いたX線管球1と同様に、広いスペクトル分布形状(図9参照)を持つX線FXを、放射中心ROを中心として、扇状FSの形態に発生する。各X線FXは、被検体HKを含む撮像対象空間SS内を透過した後に、放射中心ROを中心とした弧状に配置されたセンサ群120の、いずれかのセンサ102に達するので、各センサ102でそれぞれのX線FXについて、その強度を測定する。このCT110では、X線管球101は、固定具142を介して、回転移動機構141により、仮想中心軸SOの周りを回転可能とされてなる。また、センサ群120も回転移動機構141に固定されて、X線管球101との相対的位置関係を保ちつつ、この回転移動機構141により回転可能とされてなる。したがって、本実施例2のCT110では、スキャニングは、回転角θについて、全周分360°の回転走査のみで行われる。
(Example 2)
Next, the CT 110 according to the second embodiment will be described. FIG. 11 shows components of the CT 110 according to the second embodiment, which includes the X-ray tube 101 that generates the fan beam X-ray FX. The X-ray tube 101 used in the second embodiment is similar to the X-ray tube 1 used in the first embodiment. The X-ray FX having a wide spectrum distribution shape (see FIG. 9) is centered on the radiation center RO. It occurs in the form of a fan-shaped FS. Each X-ray FX passes through the imaging target space SS including the subject HK and then reaches one of the sensors 102 in the sensor group 120 arranged in an arc centered on the radiation center RO. Then, the intensity of each X-ray FX is measured. In this CT 110, the X-ray tube 101 can be rotated around the virtual central axis SO by a rotational movement mechanism 141 via a fixture 142. The sensor group 120 is also fixed to the rotational movement mechanism 141, and can be rotated by the rotational movement mechanism 141 while maintaining a relative positional relationship with the X-ray tube 101. Therefore, in the CT 110 of the second embodiment, scanning is performed only by rotational scanning of 360 ° for the entire circumference with respect to the rotation angle θ.

本実施例2のCT110において、吸収フィルタ103及びX線管球101から放射されるX線FXのなす中心角φと、吸収フィルタ3を透過したX線FXとの関係を、図12を参照して説明する。
まずX線管球1010から放射されたX線FXのなす扇形FSにおいて、X線管球101の放射中心ROと仮想中心軸SOを結ぶ線源−中心軸線CRに対し、互いに対称な中心角φ及び−φをなす2本のX線FXを、基準角度X線FXB及び対称角度X線FXSとする。
このとき、吸収フィルタ103は、扇形FS内で、基準角度X線FXBに沿い、線源−中心軸線CRに対して中心角φをなす基準角度直線LFXBに対し、これに沿う方向DBAの厚みh(φ)が、非対称h(φ)≠h(−φ)(但し、φ>0)となる形状とされている。これにより、吸収フィルタ103を通過した後の基準角度X線FXBと対称位角度線FXSのエネルギスペクトル分布は、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状となる。つまり、この吸収フィルタ3は、これを通過した後の基準角度X線FXBと対称角度X線FXSのエネルギスペクトル分布が、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状となる形態を有している。
In the CT 110 according to the second embodiment, the relationship between the central angle φ formed by the X-ray FX radiated from the absorption filter 103 and the X-ray tube 101 and the X-ray FX transmitted through the absorption filter 3 is described with reference to FIG. I will explain.
First, in the fan-shaped FS formed by the X-ray FX radiated from the X-ray tube 1010, a central angle φ which is symmetrical with respect to the source-center axis CR connecting the radiation center RO of the X-ray tube 101 and the virtual center axis SO. And the two X-rays FX forming −φ are referred to as a reference angle X-ray FXB and a symmetric angle X-ray FXS.
At this time, the absorption filter 103 has a thickness h in a direction DBA along the reference angle straight line LFXB that forms the central angle φ with respect to the source-center axis CR along the reference angle X-line FXB in the sector FS. (φ) has a shape such that asymmetric h (φ) ≠ h (−φ) (where φ> 0). As a result, the energy spectrum distribution of the reference angle X-ray FXB and the symmetry angle line FXS after passing through the absorption filter 103 has a distribution shape different from the other constant multiple. That is, the absorption filter 3 has a form in which the energy spectrum distribution of the reference angle X-ray FXB and the symmetric angle X-ray FXS after passing through the absorption filter 3 is different from the other constant multiple.

図13は、本実施例2のCT110において、回転移動機構141の回転角θ°、X線FX(第1X線FX1)の線源−中心軸線CR(ファンビーム中心軸)に対する中心角が、正の方向にφ°で特定される第1状態ST11を示している。この第1状態ST11において、第1X線FX1は、第1ビーム経路(ビームライン)111に沿って進行している。
なお、本実施例2では、X線FXの中心角φは、図13に示すように、線源−中心軸線CRを中心(原点)として、時計回りの方向を+(正方向)、反時計回りの方向を−(負方向)として、表現することとする。
一方、この第1ビーム経路111に対する対向ビームライン、すなわち、被検体HKの同じ部位を通過するが、進行方向が逆の第2ビーム経路112をとるX線FX(第2X線FX2)は、X線管球101等を回転移動させる回転移動機構141の回転角を(θ+180−2φ)°としたときの、ファンビーム中に存在する。具体的には、図14に示す第2状態ST12のように、回転移動機構141の回転角を(θ+180−2φ)とし、中心角(射出角)を、線源−中心軸線CRに対し−φ°としたときの第2X線FX2が、それに相当する。この図13と図14を対比すれば容易に理解できるように、図14中、第2ビーム経路112が、第1ビーム経路111の対向ビームラインとなっており、これらは、被検体HKの同じ部分を通過している。
FIG. 13 shows that in the CT 110 of the second embodiment, the rotational angle θ ° of the rotational movement mechanism 141 and the central angle of the X-ray FX (first X-ray FX1) with respect to the radiation source-central axis CR (fan beam central axis) are positive. The first state ST11 specified by φ ° in the direction of is shown. In the first state ST11, the first X-ray FX1 travels along the first beam path (beam line) 111.
In the second embodiment, the central angle φ of the X-ray FX is, as shown in FIG. 13, centered on the source-center axis CR (origin) and the clockwise direction is + (positive direction) and counterclockwise. The surrounding direction is expressed as-(negative direction).
On the other hand, an X-ray FX (second X-ray FX2) that passes through the opposite beam line to the first beam path 111, that is, the second beam path 112 having the opposite traveling direction but passing through the same part of the subject HK, It exists in the fan beam when the rotational angle of the rotational movement mechanism 141 for rotationally moving the tube 101 or the like is (θ + 180−2φ) °. Specifically, as in the second state ST12 shown in FIG. 14, the rotational angle of the rotational movement mechanism 141 is (θ + 180-2φ), and the central angle (injection angle) is −φ with respect to the source-center axis CR. The second X-ray FX2 when it is set to ° corresponds to that. As can be easily understood by comparing FIG. 13 and FIG. 14, in FIG. 14, the second beam path 112 is the opposite beam line of the first beam path 111, and these are the same as those of the subject HK. Has passed the part.

また、図11に示すCT110のうち、回転移動機構141に固定された保持体139のX線照射口XOPには、放射中心RO(射出角中心)を通る線源−中心軸線CRに対し、正負の対称な角度(中心角φおよび−φ)を持つ2つの直線(第1ビーム経路111及び第2ビーム経路112)上でこれらに沿う方向DBAの厚みhが、次式(S9)((C2と同じ))を満たす均一な材質,密度で作成された吸収フィルタ103が設置されている。   Further, in the CT 110 shown in FIG. 11, the X-ray irradiation port XOP of the holding body 139 fixed to the rotational movement mechanism 141 is positive or negative with respect to the radiation source-center axis CR passing through the radiation center RO (emergence angle center). The thickness h of the direction DBA along two straight lines (first beam path 111 and second beam path 112) having symmetrical angles (center angles φ and −φ) is expressed by the following equation (S9) ((C2 The absorption filter 103 made of a uniform material and density satisfying the same)) is installed.

これにより、X線FXを、第1ビーム経路111(ビームライン)及び第2ビーム経路112(対向ビームライン)に沿って進行させることで、互いに他方の定数倍ではないスペクトル形状の、即ち線質が異なる第1,第2X線FX1,FX2を得ることができる。
しかも、この吸収フィルタ103は、線源−中心軸線CRの近傍で、厚みh(φ)が緩やかに変化している。つまり、厚みh(φ)が、中心角φ=0の前後で、徐々に変化する形態とされている。さらに、この吸収フィルタ103のうち、中心角φ及び−φが大きな値となる扇形FSの周方向の両端部136A,136Bにおいては、端縁135A,135B側ほど、厚みh(φ)が大きくなる形態とされている。
As a result, the X-ray FX is caused to travel along the first beam path 111 (beam line) and the second beam path 112 (opposing beam line), thereby having spectral shapes that are not constant multiples of each other, that is, the line quality. First and second X-rays FX1 and FX2 can be obtained.
In addition, the thickness h (φ) of the absorption filter 103 changes gently in the vicinity of the radiation source-center axis CR. That is, the thickness h (φ) gradually changes around the central angle φ = 0. Further, in the absorption filter 103, at both ends 136A and 136B in the circumferential direction of the sector FS having large values of the central angles φ and −φ, the thickness h (φ) increases toward the end edges 135A and 135B. It is in the form.

かくして、このようなCT110の各センサ102で投影データを取得し、ファンビーム補正機能を持つDEM再構成アルゴリズムを用いれば、実施例1と同様、エネルギ毎の再構成像を得る事ができる。再構成画像における空間離散化において、原点すなわち仮想中心軸SOを計算点にしないように設定するのは実施例1と同様である。   Thus, if projection data is obtained by each sensor 102 of such a CT 110 and a DEM reconstruction algorithm having a fan beam correction function is used, a reconstructed image for each energy can be obtained as in the first embodiment. In the spatial discretization in the reconstructed image, the setting so that the origin, that is, the virtual central axis SO is not used as the calculation point is the same as in the first embodiment.

(実施例3)
ついで、本実施例3では、実施例1のCT10(図1〜4,6,7参照)において、吸収フィルタ3,30の取り付け精度が悪い場合や、回転走査機構41や角度計測にゆらぎがある場合に生じる問題点を明確にし、これに対応する吸収フィルタ設計法、及びこれを考慮した吸収フィルタ形状が有効に機能することを示す。
(Example 3)
Next, in the third embodiment, in the CT 10 of the first embodiment (see FIGS. 1 to 4, 6, and 7), there are fluctuations in the mounting accuracy of the absorption filters 3 and 30, and the rotational scanning mechanism 41 and angle measurement. The problem that occurs in the case is clarified, and the corresponding absorption filter design method and the absorption filter shape that takes this into account will function effectively.

図6,7のCT10に用いたヘビサイドフィルタ30(式S8、図5参照)では、最大厚aが大きい程、このヘビサイドフィルタ30を透過した後のX線LXのスペクトルパターン(スペクトル構造)を大きく変えられるので、DEMを実現する条件としては良好になる。しかし、このヘビサイドフィルタ30は、その厚みh(t)が、原点(t=0)で不連続性を持つ。
このため、ヘビサイドフィルタ30を直線移動軌跡1Lに沿う方向D1Lについて、位置ずれなく取り付けた場合には、図15に示すようになる。即ち、中心垂線CPの近傍においても、一方は、ヘビサイドフィルタ30を、厚さh(t)=aの第1吸収経路31にわたって透過した第1X線LX1となり、他方は、ヘビサイドフィルタ30を透過しない(即ち、第2吸収経路32の厚さh(t)=0))第2X線LX2となる。従って、
しかるに、図16に示すように、ヘビサイドフィルタ30が、方向D1Lについて位置ずれして取り付けられ(図16では、ずれの大きさε)、この厚みの不連続点が、中心垂線CP上にない場合には、この中心垂線CP付近にフィルタ厚が等しい領域が存在する状態となる。
In the snake side filter 30 (see formula S8, FIG. 5) used in the CT 10 of FIGS. 6 and 7, the spectrum pattern (spectral structure) of the X-ray LX after passing through the snake side filter 30 increases as the maximum thickness a increases. Since it can be changed, the conditions for realizing the DEM are good. However, the snake side filter 30 has a discontinuity in the thickness h (t) at the origin (t = 0).
For this reason, when the snake side filter 30 is attached without misalignment in the direction D1L along the linear movement locus 1L, it becomes as shown in FIG. That is, even in the vicinity of the central vertical line CP, one becomes the first X-ray LX1 transmitted through the first absorption path 31 having the thickness h (t) = a through the snake side filter 30, and the other does not pass through the snake side filter 30. (That is, the thickness h (t) = 0 of the second absorption path 32)) The second X-ray LX2. Therefore,
However, as shown in FIG. 16, the snake side filter 30 is mounted with a displacement in the direction D1L (the displacement ε in FIG. 16), and the discontinuity of this thickness is not on the central perpendicular CP. In this state, a region having the same filter thickness exists in the vicinity of the central perpendicular CP.

図16に示したように、式(S8)で与えられるヘビサイドフィルタ30の不連続エッジが、中心垂線CPから直線移動軌跡1Lに沿う方向D1L(直線走査軸の座標上)を負の側へε(>0)だけずれて設置されている場合を考える。ある回転角θで、X線管球1の直線走査位置がt(|t|<ε)の場合の第1,第2ビーム経路11,12(対向ビームライン対)においては、ヘビサイドフィルタ30の厚み(通過厚)hが、いずれもaに等しくなり、DEMを実現するための条件を満たさない。
即ち、図16の場合には、中心垂線CPの近傍において、第1X線LX1も第2X線LX2も、ヘビサイドフィルタ30を透過したものとなり、第1,第2吸収経路31,32の大きさがいずれもaに等しくなる。従って、この中心垂線CPの近傍を通るX線LX(第1,第2X線LX1,LX2)について、DEMを実現できないことになる。
例えば、ずれεが、直線走査範囲45A(直線走査線分)の長さの5%であった場合の、エネルギ70[keV]における再構成画像を図17(a)に示した。この図17(a)の再構成画像と、図10(b)に示す、同じヘビサイドフィルタ30を用いたが位置ずれがない場合の再構成画像の対比から判るように、ヘビサイドフィルタ30を用いた場合には、このヘビサイドフィルタ30の位置ずれが、得られる再構成画像の精度に大きく影響することが判る。
As shown in FIG. 16, the discontinuous edge of the snake side filter 30 given by the equation (S8) moves in the direction D1L (on the coordinates of the linear scanning axis) along the linear movement locus 1L from the central perpendicular CP to the negative side ε Consider a case where the installation is shifted by (> 0). In the first and second beam paths 11 and 12 (counter beam line pair) when the linear scanning position of the X-ray tube 1 is t (| t | <ε) at a certain rotation angle θ, the snake side filter 30 The thickness (passing thickness) h is equal to a and does not satisfy the conditions for realizing DEM.
That is, in the case of FIG. 16, in the vicinity of the central perpendicular CP, both the first X-ray LX1 and the second X-ray LX2 are transmitted through the snake side filter 30, and the sizes of the first and second absorption paths 31, 32 are the same. Both are equal to a. Therefore, DEM cannot be realized for the X-ray LX (first and second X-rays LX1, LX2) passing through the vicinity of the central perpendicular CP.
For example, FIG. 17A shows a reconstructed image at an energy of 70 [keV] when the deviation ε is 5% of the length of the linear scanning range 45A (linear scanning line segment). As can be seen from the comparison between the reconstructed image of FIG. 17A and the reconstructed image shown in FIG. 10B when the same snake side filter 30 is used but there is no positional shift, the snake side filter 30 was used. In this case, it can be seen that the positional shift of the snake side filter 30 greatly affects the accuracy of the obtained reconstructed image.

CT10の製造過程もしくはヘビサイドフィルタ30の交換時における設置状況によっては、ヘビサイドフィルタ30の不連続エッジと中心垂線CPとを精密に位置合わせすることが困難である場合も想定される。一般のCTにおいて、しばしば用いられているボウタイフィルタの設置には、それほど精度は必要無かった事を考えると、この点はヘビサイドフィルタ30を用いた場合に特有の問題であると考えられるため、検討が必要である。   Depending on the manufacturing process of the CT 10 or the installation situation when the snake side filter 30 is replaced, it may be difficult to precisely align the discontinuous edge of the snake side filter 30 and the central perpendicular CP. Considering that accuracy is not so necessary for the installation of the bow tie filter that is often used in general CT, this point is considered to be a particular problem when the snake side filter 30 is used. is required.

この問題点は、ヘビサイドフィルタ30の形状、つまり、吸収フィルタ3に用いるヘビサイド関数の原点での立ち上がりが急峻過ぎるために生ずる問題であり、これを、緩やかに立ち上がる階段状の関数とすれば解決できると考えられる。
原点付近で、滑らかに立ち上がる階段状の関数として、次式(S10)で表されるシグモイド関数がある。
This problem is caused by the shape of the snake side filter 30, that is, the rise of the snake side function used for the absorption filter 3 at the origin is too steep, and can be solved by using a stepped function that rises gently. it is conceivable that.
As a step-like function that rises smoothly around the origin, there is a sigmoid function expressed by the following equation (S10).

ここで、r*はヘビサイド関数の場合(図5参照)と同様、直線走査における測定間隔(直線走査範囲45A)を1とした場合の規格化変数である。このシグモイド関数は、形状に関する1つのパラメータαを持つ。図18に示したように、αが大きくなるにつれて、r*付近での傾きが急峻となり、α→∞でヘビサイド関数となる。以下、このシグモイド関数の形状を持つ吸収フィルタ3をシグモイドフィルタと呼ぶこととする。 Here, r * is a normalized variable when the measurement interval (linear scanning range 45A) in linear scanning is set to 1, as in the case of the snake side function (see FIG. 5). This sigmoid function has one parameter α related to the shape. As shown in FIG. 18, as α increases, the slope near r * becomes steeper, and becomes a snake side function when α → ∞. Hereinafter, the absorption filter 3 having the shape of the sigmoid function is referred to as a sigmoid filter.

図17(a)を得た条件において、用いるフィルタ形状のみをヘビサイドフィルタ30から、α=3のシグモイドフィルタに変更した場合の、エネルギ70[keV]における再構成画像を図17(b)に示した。この図によれば、ヘビサイドフィルタ30を用いた場合(図17(a))と、フィルタに同じずれε(5%)が生じているにも拘わらず、シグモイドフィルタを用いた場合には、正しく再構成が行われていることが判る。   FIG. 17B shows a reconstructed image at an energy of 70 [keV] when only the filter shape to be used is changed from the snake side filter 30 to the sigmoid filter of α = 3 under the conditions obtained in FIG. It was. According to this figure, when the snake side filter 30 is used (FIG. 17 (a)) and the sigmoid filter is used in spite of the same deviation ε (5%) in the filter, It can be seen that reconfiguration is taking place.

上記の結果から、吸収フィルタ3の設置において、横ずれがあり得る場合には、吸収フィルタ3の形状として、滑らかな立ち上がりを持つ形状が良いと考えられる。このため、この場合の横ずれについて、シグモイドフィルタの形状パラメータであるαを1から600まで変化させ、真の画像との誤差Eを次式(S11)で求めた結果を、図19に示した。   From the above results, when there is a possible lateral shift in the installation of the absorption filter 3, it is considered that the shape of the absorption filter 3 having a smooth rise is good. For this reason, FIG. 19 shows the result of obtaining the error E from the true image by the following equation (S11) by changing the shape parameter α of the sigmoid filter from 1 to 600 for the lateral shift in this case.

ここで、MEはエネルギ要素集合、MPはピクセル集合、μj(ε)は真の画像、∧μj(ε)は再構成した画像、I* e(ε)は照射X線の正規化エネルギ分布を示す。 Here, M E is the energy element set, M P is a pixel set, μ j (ε) is legitimate true image, ∧μ j (ε) is reconstructed image, I * e (ε) is the X-ray The energy distribution is shown.

図19から判るように、シグモイドフィルタの急峻さが増す(パラメータαが大きくなる)程、誤差Eが増大しており、シグモイドフィルタの設置にあたり、横ずれがあり得る場合には、出来る限り滑らかな(αが小さい)形状を選択するのが良い事を示している。   As can be seen from FIG. 19, as the steepness of the sigmoid filter increases (the parameter α increases), the error E increases, and when there is a lateral shift in the installation of the sigmoid filter, it is as smooth as possible ( This shows that it is better to select a shape with a small α.

一方、CT10においては、回転走査もあり、この回転走査を行うための回転移動機構41には、やはり機械的な遊びや、回転角θ計測時の誤差などがある。これらの要因から、回転角θがデータ取得毎に僅かにずれる事が考えられる。回転角θのずれは、第1X線LX1と第2X線LX2(第1ビーム経路11と第2ビーム経路12、対向ビーム)が、互いにずれていることに相当するため、やはり再構成結果に影響を与える。
そこで、各データ取得に際し、回転角θについて、角度で0.0025[rad](約1.41°)の標準偏差を持つ正規分布に従う誤差が生じる場合を想定し、シグモイド関数のパラメータαを1から200の範囲で変化させ、前述の式(S11)で与えられるパラメータαと誤差Eとの関係を図20に示した。
On the other hand, in CT10, there is also rotational scanning, and the rotational movement mechanism 41 for performing this rotational scanning also has mechanical play and errors in measuring the rotational angle θ. From these factors, it is conceivable that the rotation angle θ slightly shifts every time data is acquired. The shift of the rotation angle θ corresponds to the fact that the first X-ray LX1 and the second X-ray LX2 (first beam path 11 and second beam path 12, opposite beam) are shifted from each other. give.
Therefore, when obtaining each data, assuming that an error in accordance with a normal distribution having a standard deviation of 0.0025 [rad] (about 1.41 °) occurs in the rotation angle θ, the parameter α of the sigmoid function is in the range of 1 to 200. FIG. 20 shows the relationship between the parameter α and the error E given by the above equation (S11).

図20のグラフによると、取り付け位置の横ずれの場合(図19参照)とは逆に、回転方向のずれに関していえば、吸収フィルタ3は、急峻な立ち上がりを持つ方が良いことが判る。すなわち、両者は、吸収フィルタの急峻さに関して、トレードオフの関係にあると言える。   According to the graph of FIG. 20, it can be seen that the absorption filter 3 should have a steep rise when it comes to the rotational displacement, as opposed to the lateral displacement of the mounting position (see FIG. 19). That is, it can be said that both have a trade-off relationship with respect to the steepness of the absorption filter.

吸収フィルタ3,103の形状に関して、このようなトレードオフの関係にある要素は他にも考えられる。例えば、吸収フィルタ3,103の厚み全体を大きくすると、被検体HKの被曝線量を少なくできるが、透過後のX線強度が低下するため、画質が劣化する。また、厚みの差、つまり第1吸収経路31,131と第2吸収経路32,132との経路長さの差を大きくとれば、第1X線と第2X線(対向ビームライン対)での線質の違いを大きくすることが出来ると考えられるが、厚い部分(経路の大きい部分)では、やはり透過したX線の強度が小さくなり、良好な画像が得られないと考えられる。   There are other elements that have such a trade-off relationship with respect to the shape of the absorption filters 3 and 103. For example, if the entire thickness of the absorption filters 3 and 103 is increased, the exposure dose of the subject HK can be reduced, but the image quality deteriorates because the X-ray intensity after transmission decreases. Further, if the difference in thickness, that is, the difference in path length between the first absorption paths 31 and 131 and the second absorption paths 32 and 132, is taken, a line between the first X-ray and the second X-ray (a pair of opposed beam lines). Although it is considered that the difference in quality can be increased, the intensity of transmitted X-rays is also reduced in a thick portion (portion having a large path), and it is considered that a good image cannot be obtained.

これらは、CT10,110の製造過程における加工精度や、吸収フィルタ3,103の設置精度が与えられた下で、最良の画質,被曝線量を提供するフィルタ形状が存在することを意味している。
これはフィルタ形状をパラメータとする最適化問題となる。
These mean that there is a filter shape that provides the best image quality and exposure dose, given the processing accuracy in the manufacturing process of the CTs 10 and 110 and the installation accuracy of the absorption filters 3 and 103.
This is an optimization problem with the filter shape as a parameter.

上記のように要因は種々考えられるが、本実施例3では、CT10を例に取り、吸収フィルタ3の設置における横ずれと、回転方向のずれが同時に起こっている場合について、フィルタ形状の設計法に従い、吸収フィルタ3の形状の決定を試みる。
その設計方法は、以下である。
(手順1)フィルタの形状,材質を有限個のパラメータで表現する。
(手順2)断層像再構成精度,被曝線量の両方あるいはいずれかを要素として持つ評価関数を設定する。
(手順3)上記評価関数が最小となるように、装置の機構的精度や吸収フィルタ取り付け精度を鑑みた計算機シミュレーションと数値的最適化法を用いてフィルタのパラメータを決定する。
Although various factors can be considered as described above, in the third embodiment, CT10 is taken as an example, and a case where a lateral shift in the installation of the absorption filter 3 and a shift in the rotation direction occur simultaneously follows the filter shape design method. Attempts to determine the shape of the absorption filter 3.
The design method is as follows.
(Procedure 1) The filter shape and material are expressed by a finite number of parameters.
(Procedure 2) An evaluation function having both or one of tomographic reconstruction accuracy and exposure dose as elements is set.
(Procedure 3) The filter parameters are determined using a computer simulation and a numerical optimization method in consideration of the mechanical accuracy of the apparatus and the absorption filter mounting accuracy so that the evaluation function is minimized.

まず、(手順1)に従い、用いるフィルタ形状の関数系を決める必要があるが、ここでは、先に用いた式(S10)で与えられるシグモイドフィルタを用いる。   First, according to (Procedure 1), it is necessary to determine the function system of the filter shape to be used. Here, the sigmoid filter given by the previously used equation (S10) is used.

また、被検体ファントム(図8参照)、X線管球1等及びスキャニング方式は、実施例1と同様とした(図1参照)。本実施例3では、散乱効果は考慮しない。また、先に説明したのと同様に、吸収フィルタ3の取り付けにおいて、吸収フィルタ3の全長(直線走査範囲45A)に対して、座標tについて正の方向に5%のずれが生じ、かつ、回転走査において、各データ取得の際、回転角θの角度で、0.0025[rad](約1.41°)の標準偏差を持つ正規分布に従う誤差が生じる場合を想定する。   The subject phantom (see FIG. 8), the X-ray tube 1 and the like, and the scanning method were the same as those in Example 1 (see FIG. 1). In the third embodiment, the scattering effect is not considered. Similarly to the above description, when the absorption filter 3 is attached, the coordinate t is shifted by 5% in the positive direction with respect to the entire length of the absorption filter 3 (linear scanning range 45A), and the rotation is rotated. In scanning, it is assumed that an error in accordance with a normal distribution having a standard deviation of 0.0025 [rad] (about 1.41 °) occurs at the rotation angle θ when acquiring each data.

(手順2)に従い、ここでは式(S11)で与えられる画像再構成における真の画像との誤差Eを評価関数とした。   According to (Procedure 2), here, an error E from the true image in the image reconstruction given by the equation (S11) is used as an evaluation function.

シグモイドフィルタでは、フィルタ形状に関するパラメータはαのみであり、(手順3)の最適化は1次元探索となる。図21は、パラメータαの変化に対する評価関数の値である誤差Eを示している。図中、矢印の位置(α=50)で、誤差Eが最小値を示しており、このαをパラメータとして持つ形状が最適であることが示されている。図22(a)に、その場合(シグモイドフィルタのパラメータα=50とした場合)の再構成画像(70[keV])を示した。
一方、図22(b)は、最適な形状から外れた場合(パラメータα=220とした場合)の結果であり、図22(a)の画像に比して、多くのスジ状のアーティファクトが現れている。これら図22(a)(b)の対比からも判るように、吸収フィルタ3の取り付けのずれ、および回転移動機構41の部分の回転角θのぶれがあったとしても、本設計法によれば、生じるアーティファクトを大幅に減少させられることが判る。
In the sigmoid filter, the parameter relating to the filter shape is only α, and the optimization in (Procedure 3) is a one-dimensional search. FIG. 21 shows an error E that is a value of the evaluation function with respect to a change in the parameter α. In the figure, at the position of the arrow (α = 50), the error E shows the minimum value, and the shape having α as a parameter is optimal. FIG. 22 (a) shows a reconstructed image (70 [keV]) in that case (when the sigmoid filter parameter α = 50).
On the other hand, FIG. 22 (b) shows the result when deviating from the optimum shape (when parameter α = 220), and many streak-like artifacts appear compared to the image of FIG. 22 (a). ing. As can be seen from the comparison of FIGS. 22 (a) and 22 (b), even if there is a shift in the attachment of the absorption filter 3 and a fluctuation in the rotation angle θ of the rotational movement mechanism 41, according to the present design method. It can be seen that the resulting artifacts can be greatly reduced.

(吸収フィルタの形態)
ついで、前述の実施例1における吸収フィルタ3の形状(図1〜4参照)について、さらに検討する。実施例1の図1等に示した吸収フィルタ3は、前述のように、まず、原点t0(t0=0)即ち中心垂線CPの足1LOに対して、非対称(h(t)≠h(−t))の形態をしている。
(Absorption filter configuration)
Next, the shape of the absorption filter 3 in Example 1 (see FIGS. 1 to 4) will be further examined. As described above, the absorption filter 3 shown in FIG. 1 of the first embodiment is first asymmetric (h (t) ≠ h (−) with respect to the origin t0 (t0 = 0), that is, the foot 1LO of the central perpendicular CP. t)).

さらに詳細に説明する。まず、図3,4に示すように、吸収フィルタ3のうち、第1ビーム経路11および第2ビーム経路12が仮想中心軸SOを通ることにより、吸収フィルタ3を通る第1吸収経路31及び第2吸収経路32が一致した場合における、第1吸収経路31に対応する部位を一致部位33とする。このとき、実施例1の吸収フィルタ3は、一致部位33の近傍において、第1吸収経路31および第2吸収経路32を一致部位33(中心垂線CP)に近づけるほど(つまり、座標t,−tの値を小さくするほど)、第1X線LX1のエネルギスペクトル分布と第2X線LX2のエネルギスペクトル分布とが、近似した分布形状となる形態を有している。
具体的には、前述の実施例3におけるシグモイドフィルタと同様、一致部位33(中心垂線CP)の近傍で、厚みh(t)が緩やかに変化している。つまり、厚みh(t)が、座標t=0の前後で、徐々に変化する形態とされている。
このため、この吸収フィルタ3を用いた場合、実施例3で示したシグモイドフィルタと同様、吸収フィルタ3の取り付け位置が、方向D1Lに位置ずれして取り付けられても、一致部位33の近傍(中心垂線CPの近傍)でもDEMを実現することができる。
なお、実施例1に示す吸収フィルタ3は、この吸収フィルタ3について座標tの全範囲で、その厚さh(t)が、緩やかに変化する形態を有している。従って、吸収フィルタ3が、その取り付け公差範囲内で大きく位置ずれして取り付けられたとしても、第1X線LX1及び第2X線LX2が仮想中心軸SOを通る場合を除き、いずれの場合でもDEMを実現することができる。
Further details will be described. First, as shown in FIGS. 3 and 4, the first beam path 11 and the second beam path 12 of the absorption filter 3 pass through the virtual central axis SO, so that the first absorption path 31 and the first absorption path 31 passing through the absorption filter 3 are obtained. A part corresponding to the first absorption path 31 when the two absorption paths 32 match each other is defined as a matching part 33. At this time, the absorption filter 3 of the first embodiment is such that the first absorption path 31 and the second absorption path 32 are closer to the matching portion 33 (central perpendicular CP) in the vicinity of the matching portion 33 (that is, the coordinates t and −t). The energy spectrum distribution of the first X-ray LX1 and the energy spectrum distribution of the second X-ray LX2 have an approximate distribution shape.
Specifically, like the sigmoid filter in the above-described third embodiment, the thickness h (t) gradually changes in the vicinity of the coincidence portion 33 (central perpendicular CP). That is, the thickness h (t) gradually changes before and after the coordinate t = 0.
For this reason, when this absorption filter 3 is used, as in the case of the sigmoid filter shown in the third embodiment, even if the attachment position of the absorption filter 3 is displaced in the direction D1L, DEM can also be realized in the vicinity of the normal CP).
In addition, the absorption filter 3 shown in Example 1 has a form in which the thickness h (t) of the absorption filter 3 gradually changes in the entire range of the coordinate t. Therefore, even if the absorption filter 3 is mounted with a large positional deviation within the mounting tolerance range, the DEM is removed in any case except when the first X-ray LX1 and the second X-ray LX2 pass through the virtual central axis SO. Can be realized.

さらに、前述したように(図1参照)、実施例1の吸収フィルタ3のうち、直線移動軌跡1Lに沿う方向D1Lの両端縁35A,35B付近の両端部36A,36Bにおいては、端縁35A,35B側ほど、厚みh(t)が大きくなる形態とされている。本実施例1では、具体的には、厚みh(t)は、放物線関数とシグモイド関数との和関数(h(t)=at2+1/(1+exp(−αt)))の形態を有している。
一般に、CTは、フィルタを備えないと、被検体HKの外周部分で、X線照射量(被爆線量)が増大する。そこで、一般のCTでは、両端側で厚みを厚くした、左右対称形状で厚みが両端側に向けた放物線状に増加する形状のフィルタ、いわゆるボウタイフィルタを用いて、被検体の外周部分におけるX線の被爆線量の増加を防止している。
これに対して、実施例1のCT10に用いる吸収フィルタ3では、前述のh(t)≠h(−t)の関係は保ちつつ、この吸収フィルタ3のうち直線移動軌跡1Lに沿う方向D1Lの両端部36A,36Bにおいて、端縁35A,35B側ほど厚みh(t)及びh(−t)が大きくなる形態としている。このような吸収フィルタ3を用いることにより、DEMを実現可能としつつ、被検体HKの外周でのX線照射量を抑制することができる。
Further, as described above (see FIG. 1), in the absorption filter 3 of the first embodiment, in the both end portions 36A and 36B in the vicinity of the both end edges 35A and 35B in the direction D1L along the linear movement locus 1L, the end edges 35A, The thickness h (t) is increased toward the 35B side. In the first embodiment, specifically, the thickness h (t) has a form of a sum function (h (t) = at2 + 1 / (1 + exp (−αt))) of a parabolic function and a sigmoid function. .
In general, if the CT does not include a filter, the amount of X-ray irradiation (exposure dose) increases at the outer periphery of the subject HK. Therefore, in general CT, X-rays at the outer peripheral portion of the subject are used by using a so-called bow tie filter, which is a bilaterally symmetric and thick parabolic filter with a thickness increased toward both ends. This prevents an increase in radiation exposure.
On the other hand, in the absorption filter 3 used for the CT 10 of the first embodiment, the relationship of h (t) ≠ h (−t) described above is maintained, and the absorption filter 3 in the direction D1L along the linear movement locus 1L is maintained. In both end portions 36A and 36B, the thicknesses h (t) and h (−t) are increased toward the end edges 35A and 35B. By using such an absorption filter 3, it is possible to suppress the X-ray irradiation amount on the outer periphery of the subject HK while realizing DEM.

また、前述の実施例2における吸収フィルタ103の形状(図11〜14参照)についても同様である。即ち、実施例2の図11等に示した吸収フィルタ103は、前述のように、まず、放射中心ROを通る線源−中心軸線CRに対し、中心角φについて、第1,第2ビーム経路111,112に沿う方向DBAの厚みh(φ)が、非対称(h(φ)≠h(−φ))の形態をしている。   The same applies to the shape of the absorption filter 103 in Example 2 (see FIGS. 11 to 14). That is, as described above, the absorption filter 103 shown in FIG. 11 and the like of the second embodiment first has the first and second beam paths with respect to the central angle φ with respect to the source-center axis CR passing through the radiation center RO. The thickness h (φ) of the direction DBA along the lines 111 and 112 is asymmetric (h (φ) ≠ h (−φ)).

また、実施例1の吸収フィルタ3と同様、図13,14に示すように、吸収フィルタ103のうち、第1ビーム経路111および第2ビーム経路112が仮想中心軸SOを通ることにより、吸収フィルタ103を通る第1吸収経路131及び第2吸収経路132が一致した場合における、第1吸収経路131に対応する部位を一致部位133とする。このとき、実施例2の吸収フィルタ103も、一致部位133の近傍において、第1吸収経路131および第2吸収経路132を一致部位133(線源−中心軸線CR)に近づけるほど(つまり、中心角φ,−φの値を小さくするほど)、第1X線FX1のエネルギスペクトル分布と第2X線FX2のエネルギスペクトル分布とが、近似した分布形状となる形態を有している。
具体的には、一致部位133(線源−中心軸線CR)の近傍で、厚みh(φ)が緩やかに変化している。つまり、厚みh(φ)が、中心角φ=0の前後で、徐々に変化する形態とされている。
このため、この吸収フィルタ103を用いた場合、実施例3で示した位置ずれに対するシグモイドフィルタの採用と同様に考えて、たとえ、吸収フィルタ103の取り付け角度が、扇形FSの周方向DFSにずれて取り付けられても、一致部位133の近傍(線源−中心軸線CRの近傍)でもDEMを実現することができることになる。
なお、実施例2に示す吸収フィルタ103も、この吸収フィルタ103について中心角φの全範囲で、その厚さh(φ)が、緩やかに変化する形態を有している。従って、吸収フィルタ103が、その取り付け公差範囲内で大きく角度ずれして取り付けられたとしても、第1X線FX1及び第2X線FX2が仮想中心軸SOを通る場合を除き、いずれの場合でもDEMを実現することができる。
Similarly to the absorption filter 3 of the first embodiment, as shown in FIGS. 13 and 14, the first beam path 111 and the second beam path 112 of the absorption filter 103 pass through the virtual center axis SO, thereby absorbing the filter. A part corresponding to the first absorption path 131 when the first absorption path 131 and the second absorption path 132 passing through 103 match is referred to as a matching part 133. At this time, in the absorption filter 103 of the second embodiment, the first absorption path 131 and the second absorption path 132 are brought closer to the matching portion 133 (radiation source-center axis CR) in the vicinity of the matching portion 133 (that is, the central angle). The smaller the values of φ and −φ), the energy spectrum distribution of the first X-ray FX1 and the energy spectrum distribution of the second X-ray FX2 have an approximate distribution shape.
Specifically, the thickness h (φ) changes gently in the vicinity of the coincidence portion 133 (radiation source—center axis CR). That is, the thickness h (φ) gradually changes around the central angle φ = 0.
For this reason, when this absorption filter 103 is used, the mounting angle of the absorption filter 103 is shifted in the circumferential direction DFS of the sector FS, considering the same as the adoption of the sigmoid filter for the positional shift shown in the third embodiment. Even if attached, the DEM can be realized even in the vicinity of the coincidence portion 133 (in the vicinity of the radiation source—the central axis CR).
Note that the absorption filter 103 shown in the second embodiment also has a form in which the thickness h (φ) gradually changes over the entire range of the central angle φ of the absorption filter 103. Therefore, even if the absorption filter 103 is mounted with a large angular deviation within the mounting tolerance range, the DEM is not measured in any case except when the first X-ray FX1 and the second X-ray FX2 pass through the virtual central axis SO. Can be realized.

さらに、図11に示すように、実施例2の吸収フィルタ103のうち、扇形FSの周方向DFSの両端縁135A,135B付近の両端部136A,136Bにおいては、端縁135A,135B側ほど、厚みh(φ)が大きくなる形態とされている。
前述したように、一般に、CTは、フィルタを備えないと、被検体HKの外周部分で、X線照射量(被爆線量)が増大するので、いわゆるボウタイフィルタを用いて、被検体の外周部分におけるX線の被爆線量の増加を防止している。
これに対して、実施例2のCT110に用いる吸収フィルタ103では、前述のh(φ)≠h(−φ)の関係は保ちつつ、この吸収フィルタ103のうち、周方向DFSの両端部136A,136Bにおいて、端縁135A,135B側ほど厚みh(φ)及びh(−φ)が大きくなる形態としている。このような吸収フィルタ103を用いることにより、DEMを実現可能としつつ、被検体HKの外周でのX線照射量を抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 11, in the absorption filter 103 of the second embodiment, at both end portions 136A and 136B in the vicinity of both end edges 135A and 135B in the circumferential direction DFS of the fan-shaped FS, the thickness is increased toward the end edges 135A and 135B. The h (φ) is increased.
As described above, generally, if the CT does not include a filter, the X-ray irradiation dose (exposure dose) increases in the outer peripheral portion of the subject HK. Therefore, the so-called bow tie filter is used in the outer peripheral portion of the subject. Prevents increase in X-ray exposure dose.
On the other hand, in the absorption filter 103 used in the CT 110 of the second embodiment, both ends 136A of the circumferential direction DFS of the absorption filter 103 are maintained while maintaining the relationship of h (φ) ≠ h (−φ). In 136B, the thicknesses h (φ) and h (−φ) are increased toward the end edges 135A and 135B. By using such an absorption filter 103, the X-ray irradiation amount on the outer periphery of the subject HK can be suppressed while realizing DEM.

以上において、本発明を実施例1〜3に即して説明したが、本発明は上記実施例等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施例1ではペンシルビームX線源を用いるCT10について、また実施例2ではファンビームX線源を用いるCT110について説明したが、吸収フィルタの異なる部位を透過させることによって、第1ビーム経路を通る第1X線と、同じ部位をこれとは逆方向に進行する第2ビーム経路を通る第2X線とを用いて、線質の異なる2本のX線が得られれば良い。従って、コーンビームX線源を有するCTにおいても、前述のように走査方法を適切にすることにより、本発明を適用することができる。
In the above, the present invention has been described with reference to the first to third embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like, and it can be applied as appropriate without departing from the gist thereof. Not too long.
For example, in the first embodiment, the CT 10 using the pencil beam X-ray source is described, and in the second embodiment, the CT 110 using the fan beam X-ray source is described. However, the first beam path is changed by transmitting through different parts of the absorption filter. Two X-rays having different radiation qualities may be obtained using the first X-ray passing through and the second X-ray passing through the second beam path traveling in the opposite direction to the same part. Therefore, the present invention can also be applied to a CT having a cone beam X-ray source by making the scanning method appropriate as described above.

また、実施例1,2における吸収フィルタ3,30,103としては、均質な材質からなり、その厚みを変化させることによって、透過したX線のスペクトル分布を変化させる吸収フィルタを例示した。しかし、吸収フィルタ内で、材質を変更することによって、吸収特性に変化を生じさせるようにした吸収フィルタを用いることもできる。さらに、実施例1,2においては、CTにおいて既に多く使用されているボウタイフィルタを用いることなく、吸収フィルタ3,30,103を用いた例を示したが、既存のボウタイフィルタと、付加的な吸収フィルタとを併せて、本発明の吸収フィルタとして用いることもできる。   Further, as the absorption filters 3, 30, and 103 in Examples 1 and 2, an absorption filter made of a homogeneous material and changing the spectrum distribution of transmitted X-rays by changing the thickness thereof is exemplified. However, it is also possible to use an absorption filter that changes the absorption characteristics by changing the material in the absorption filter. Further, in the first and second embodiments, the example in which the absorption filters 3, 30, and 103 are used without using the bow tie filter that is already widely used in the CT is shown. However, in addition to the existing bow tie filter, It can also be used as an absorption filter of the present invention in combination with an absorption filter.

また、前述の実施例1〜3においては、所定形状の吸収フィルタ3,30,103を用いたCT10,110について説明したが、これらのCT10,110を実現するに当たっては、既存のCTにおいて、前述の吸収フィルタ3等をX線照射口XOP等に取り付ける改造を行うこともできる。   In the first to third embodiments, the CTs 10 and 110 using the absorption filters 3, 30, and 103 having a predetermined shape have been described. However, in realizing these CTs 10 and 110, the existing CTs are described above. Modification of attaching the absorption filter 3 or the like to the X-ray irradiation port XOP or the like can also be performed.

実施例1に係り、ペンシルビームX線源を用い、直線走査と回転走査とを行うX線CTに、本発明の非対称の吸収フィルタを組み込んだ様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which concerns on Example 1 and shows a mode that the asymmetrical absorption filter of this invention was integrated in X-ray CT which uses a pencil beam X-ray source and performs a linear scan and a rotational scan. 図1に示すCTにおいて、吸収フィルタ及びX線管球の位置(座標)と、吸収フィルタを透過したX線との関係を説明する説明図である。In CT shown in FIG. 1, it is explanatory drawing explaining the relationship between the position (coordinates) of an absorption filter and an X-ray tube, and the X-ray which permeate | transmitted the absorption filter. 図1に示すCTにおいて、直線走査位置(座標t)、回転走査位置(回転角θ)の第1状態における測定の様子を示す説明図である。In CT shown in FIG. 1, it is explanatory drawing which shows the mode of a measurement in the 1st state of a linear scanning position (coordinate t) and a rotational scanning position (rotation angle (theta)). 図1に示すCTにおいて、直線走査位置(座標−t)と回転走査位置(回転角θ+180°)の第2状態における測定の様子を示す説明図であり、図2とは回転角が180°異なる状態である。In the CT shown in FIG. 1, it is explanatory drawing which shows the mode of a measurement in the 2nd state of a linear scanning position (coordinate -t) and a rotational scanning position (rotation angle (theta) +180 degrees), and a rotation angle differs 180 degrees from FIG. State. 式(S8)に示すヘビサイド関数(但し、係数a=1)の形状を示すグラフである。It is a graph which shows the shape of the snake side function (however, coefficient a = 1) shown to Formula (S8). 図1に示すCTにおいて、厚みがヘビサイド関数の形状を有する吸収フィルタ(ヘビサイドフィルタ)を用いた場合の、直線走査位置(座標t)、回転走査位置(回転角θ)の第1状態における測定の様子を示す説明図である。In the CT shown in FIG. 1, when an absorption filter having a snake side function shape (snake side filter) is used, the linear scanning position (coordinate t) and the rotational scanning position (rotation angle θ) are measured in the first state. It is explanatory drawing which shows a mode. ヘビサイドフィルタを用いた図1に示すCTにおいて、直線走査位置(座標−t)と回転走査位置(回転角θ+180°)の第2状態における測定の様子を示す説明図であり、図2とは回転角が180°異なる状態である。In CT shown in FIG. 1 using a snake side filter, it is explanatory drawing which shows the mode of a measurement in the 2nd state of a linear scanning position (coordinate -t) and a rotational scanning position (rotation angle (theta) +180 degrees), and is rotating. The angle is 180 ° different. 各実施例で用いる被検体ファントムの計算機シミュレーション用モデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the model for computer simulations of the subject phantom used in each Example. 各実施例で用いたX線管球モデルの照射X線スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the irradiation X-ray spectrum of the X-ray tube model used in each Example. (a)は、図8に示す被検体ファントムについて、X線のエネルギが70[keV]における吸収係数を画像化した画像である。(b)は、ヘビサイド関数形で非対称の吸収フィルタを位置ずれなく取り付けたCTで得られるデータ用いて、DEMにより、エネルギ70keVの吸収係数の断面像を再構成した画像である。(c)は、非対称フィルタを用いず、普及型CTのアルゴリズムにより再構成した画像である。(A) is an image obtained by imaging the absorption coefficient when the X-ray energy is 70 [keV] for the subject phantom shown in FIG. (B) is an image obtained by reconstructing a cross-sectional image of an absorption coefficient of energy 70 keV by DEM using data obtained by CT in which an asymmetric absorption filter having a snake side function shape is mounted without positional displacement. (C) is an image reconstructed by a popular CT algorithm without using an asymmetric filter. 実施例2に係り、ファンビームX線源を用い、回転走査を行うX線CTに、本発明の非対称の吸収フィルタを組み込んだ様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that it concerns on Example 2 and incorporated the asymmetrical absorption filter of this invention in X-ray CT which uses a fan beam X-ray source and performs rotational scanning. 図11に示すCTにおいて、吸収フィルタ及びX線管球から放射されるX線のなす中心角φと、吸収フィルタを透過したX線との関係を説明する説明図である。In CT shown in FIG. 11, it is explanatory drawing explaining the relationship between central angle (phi) which the X-ray radiated | emitted from an absorption filter and an X-ray tube, and the X-ray which permeate | transmitted the absorption filter. 図8に示すCTにおいて、回転角θ、照射角(中心角)φの状態における測定の様子を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state of measurement in a state of a rotation angle θ and an irradiation angle (center angle) φ in the CT shown in FIG. 8. 図8に示すCTにおいて、回転角θ+180°+2φ、照射角(中心角)−φの状態における測定の様子を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state of measurement in a state of a rotation angle θ + 180 ° + 2φ and an irradiation angle (center angle) −φ in the CT shown in FIG. 8. 図1のCTにおいて、ヘビサイド関数形で非対称の吸収フィルタを、位置ずれなく取り付けた状態を示す説明図である。In CT of FIG. 1, it is explanatory drawing which shows the state which attached the asymmetrical absorption filter by the snake side function form without position shift. 図1のCTにおいて、図11と異なり、ヘビサイド関数形で非対称の吸収フィルタの取り付け位置が、εだけずれた場合を示す説明図である。In the CT of FIG. 1, unlike FIG. 11, the attachment position of the absorptive absorption filter having a snake side function is shifted by ε. (a)は、図12の場合において、吸収フィルタの取り付け位置が、直線走査範囲の5%であったとした場合の測定データを、DEMによって再構成した画像である。(b)は、α=3のシグモイドフィルタ(シグモイド関数形の非対称の吸収フィルタ)を用い、(a)と同様に、5%の位置ずれがあったとした場合の測定データを用いて再構成した画像である。(A) is the image which reconfigure | reconstructed the measurement data when the attachment position of an absorption filter was 5% of the linear scanning range in the case of FIG. 12 by DEM. (B) uses a sigmoid filter of α = 3 (asymmetric absorption filter of sigmoid function type), and is reconstructed using measurement data when there is a 5% misalignment as in (a). It is an image. 式(S10)に示すシグモイド関数の形状を示すグラフであり、パラメータαにより急峻さが変化する様子を示す。It is a graph which shows the shape of the sigmoid function shown to Formula (S10), and shows a mode that steepness changes with parameter (alpha). 図1のCTにシグモイドフィルタを取り付けた場合において、その取り付け位置が5%の横ずれしているとして、シグモイドフィルタの急峻さ(パラメータα)を変化させたときの画像再構成誤差の大きさEの変化を示すグラフである。When the sigmoid filter is attached to the CT of FIG. 1, assuming that the attachment position is laterally shifted by 5%, the magnitude E of the image reconstruction error when the steepness (parameter α) of the sigmoid filter is changed is changed. It is a graph which shows a change. 図1のCTにシグモイドフィルタを取り付けた場合において、その回転走査において生じる回転角について、各データ取得角度で0.0025[rad](約1.41°)の標準偏差を持つ正規分布に従う誤差が生じるとした場合に、シグモイドフィルタの急峻さ(パラメータα)を変化させたときの再構成画像誤差の大きさEの変化を示すグラフである。When a sigmoid filter is attached to the CT in Fig. 1, the error that follows the normal distribution with a standard deviation of 0.0025 [rad] (about 1.41 °) occurs at each data acquisition angle for the rotation angle that occurs in the rotational scan. 7 is a graph showing a change in the magnitude E of the reconstructed image error when the steepness (parameter α) of the sigmoid filter is changed. シグモイドフィルタのパラメータαの変化に対する評価関数の値の変化を示すグラフであり、矢印部分で最小値を取る。It is a graph which shows the change of the value of the evaluation function with respect to the change of the parameter (alpha) of a sigmoid filter, and takes the minimum value by the arrow part. (a)は、本発明のフィルタ形状設計法に従って設計し、図20で得られた評価関数が最小値となるパラメータα(α=50)を用いた非対称のシグモイドフィルタを用いて、得られたデータを再構成した画像である。(b)は、本設計法に従わない形状(α=220)の非対称シグモイドフィルタを用いて、得られたデータを再構成した画像である。(A) is obtained by using an asymmetric sigmoid filter designed according to the filter shape design method of the present invention and using the parameter α (α = 50) with which the evaluation function obtained in FIG. 20 is the minimum value. It is the image which reconstructed data. (B) is an image obtained by reconstructing the obtained data using an asymmetric sigmoid filter having a shape (α = 220) not conforming to the present design method.

符号の説明Explanation of symbols

1 X線管球(X線源、ペンシルビームX線源、ペンシルビームを発生するX線管球)
1L (X線管球:ペンシルビームX線源の)直線移動軌跡(X線管球の直線走査軸)
XOP X線照射口
LX ペンシルビームX線
LX1 第1X線(順行X線)
LX2 第2X線(逆行X線)
LXB 基準位置X線
LXS 対称位置X線
11,111 第1ビーム経路(ビームライン、順行X線が沿う直線)
12,112 第2ビーム経路(ビームライン、逆行X線が沿う直線)
DBA 基準角度直線に沿う方向
ST1,ST11 第1状態
ST2,ST12 第2状態
101 X線管球(ファンビームX線源、ファンビームを発生するX線管球)
FX (ファンビームX線源から各角度に向けて放射される)X線
FS (ファンビームX線源から放射されるX線のなす)扇形
DFS (扇形の)周方向
FX1 第1X線(順行X線)
FX2 第2X線(逆行X線)
FXB 基準角度X線
FXS 対称角度X線
LFXB 基準角度直線
HK 被検体
SS 撮像対象空間
SO 仮想中心軸
SSR 仮想の回転面
CP 中心垂線(中点垂線、直線走査軸の原点と回転中心を繋ぐ直線)
1LO 中心垂線の足
RO (X線管球の)放射中心
CR 線源−中心軸線(扇形の中心線、)
φ (線源−中心軸線とX線とがなす扇形の)中心角
2,102 センサ
120 センサ群(複数のセンサ)
2L (センサの)直線移動軌跡(センサの直線走査軸)
3,30,103 吸収フィルタ(非対称吸収フィルタ)
30 ヘビサイドフィルタ(ヘビサイド関数形非対称吸収フィルタ)
31,131 第1吸収経路
32,132 第2吸収経路
33,133 一致部位
35A,35B (吸収フィルタの直線移動軌跡に沿う方向の)端縁
36A,36B (吸収フィルタの直線移動軌跡に沿う方向の)端部
h(t) 吸収フィルタの(直線移動軌跡に垂直な方向の)厚み
h(φ) 吸収フィルタの(基準角度直線に沿う方向の)厚み
135A,135B (吸収フィルタにおける扇形の周方向の)端縁
136A,136B (吸収フィルタにおける扇形の周方向の)端部
39,139 (吸収フィルタを保持する)保持体
4 移動走査機構
41 回転移動機構
45 直線移動機構
46 (X線管球用の)直線レール
47 (X線管球用の)直線移動体
48 (センサ用の)直線レール
49 (センサ用の)直線移動体
D1L 直線移動軌跡に沿う方向
t 直線移動軌跡に沿う方向の座標
t0 (座標tの)原点
D1P 直線移動軌跡に垂直な方向
45A 直線走査範囲
45M 直線走査範囲の中点
141 回転移動機構(回転運動のみを行う構成要素)
142 (X線管球を回転移動機構に固定する)固定具
10,110 計算機支援X線断層撮影装置(CT)
1 X-ray tube (X-ray source, pencil beam X-ray source, X-ray tube generating pencil beam)
1L (X-ray tube: pencil beam X-ray source) linear movement trajectory (X-ray tube linear scanning axis)
XOP X-ray irradiation port LX Pencil beam X-ray LX1 First X-ray (forward X-ray)
LX2 2nd X-ray (Reverse X-ray)
LXB Reference position X-ray LXS Symmetric position X-ray 11, 111 First beam path (beam line, straight line along forward X-ray)
12, 112 Second beam path (beam line, straight line along retrograde X-ray)
DBA directions ST1 and ST11 along the reference angle line, first state ST2 and ST12 second state 101 X-ray tube (fan beam X-ray source, X-ray tube generating fan beam)
FX (radiated from the fan beam X-ray source toward each angle) X-ray FS (formed by X-rays emitted from the fan beam X-ray source) Fan-shaped DFS (fan-shaped) circumferential direction FX1 First X-ray (forward) X-ray)
FX2 2nd X-ray (backward X-ray)
FXB Reference angle X-ray FXS Symmetric angle X-ray LFXB Reference angle straight line HK Subject SS Imaging target space SO Virtual central axis SSR Virtual rotation plane CP Central perpendicular (middle vertical line, straight line connecting the origin of the linear scanning axis and the rotation center)
1 LO Center perpendicular foot RO (X-ray tube) Radiation center CR Source-center axis (fan-shaped center line)
φ (radiation source-fan-shaped center axis and X-ray) center angle 2,102 Sensor 120 Sensor group (multiple sensors)
2L (sensor) linear trajectory (sensor linear scan axis)
3,30,103 Absorption filter (asymmetrical absorption filter)
30 snake side filter (snake side function type asymmetrical absorption filter)
31, 131 First absorption path 32, 132 Second absorption path 33, 133 Matching part 35A, 35B Edge 36A, 36B (in the direction along the linear movement locus of the absorption filter) Edge 36A, 36B (in the direction along the linear movement locus of the absorption filter) ) End h (t) Thickness h (φ) of absorption filter (in the direction perpendicular to the linear movement trajectory) Thickness 135A, 135B (in the direction along the straight line of the reference angle) of absorption filter ) Edges 136A, 136B End portions 39, 139 (holding the absorption filter in the circumferential direction of the absorption filter) Holding body 4 Moving scanning mechanism 41 Rotating moving mechanism 45 Linear moving mechanism 46 (for X-ray tube) ) Linear rail 47 Linear moving body 48 (for X-ray tube) Linear rail 49 (for sensor) Linear moving body D1L Direction t along the linear movement locus Direction of the coordinate t0 along line movement track (coordinates t) of origin D1P linear movement perpendicular 45A linear scan range trajectory 45M linear scanning range of the midpoint 141 rotational movement mechanism (component performs a rotational movement only)
142 (fixing the X-ray tube to the rotational movement mechanism) fixtures 10, 110 Computer-aided X-ray tomography apparatus (CT)

Claims (16)

所定のエネルギ領域内にエネルギスペクトル分布を有するX線を発生するX線源と、
被検体が配置される撮像対象空間を介して上記X線源と対向して配置され、上記X線源から上記撮像対象空間を経由して届く上記X線の強度を検出する1または複数のセンサと、
上記X線源と上記センサとの間に配置され、上記X線が上記センサに届く前に上記X線の一部を吸収する吸収フィルタと、
上記X線源から放射された第1X線が第1ビーム経路を通って上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く第1状態に対して、上記X線源から放射された第2X線が、上記撮像対象空間のうち上記第1ビーム経路と同一の場所を、これとは逆に進行する第2ビーム経路を通って上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く第2状態が存在する移動走査パターンで、上記X線源及び上記センサを移動させ、上記撮像対象空間を上記X線で走査する移動走査機構であって、
上記撮像対象空間内の仮想中心軸の周りに、上記X線源及び上記センサを回転移動させる回転移動機構を含む
移動走査機構と、を備える
計算機支援X線断層撮影装置であって、
上記吸収フィルタは、
上記回転移動機構に対して相対位置が固定され、
上記第1ビーム経路及び第2ビーム経路が、共に上記仮想中心軸を通る場合を除き、
上記第1ビーム経路のうち上記吸収フィルタ内に位置する第1吸収経路と、上記第2ビーム経路のうち上記吸収フィルタ内に位置する第2吸収経路とが重ならない配置とされてなり、
上記第1状態において、上記第1吸収経路を通って、上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く上記第1X線のエネルギスペクトル分布と、上記第2状態において、上記第2吸収経路を通って、上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く上記第2X線のエネルギスペクトル分布とを、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有する
吸収フィルタである
計算機支援X線断層撮影装置。
An X-ray source that generates X-rays having an energy spectral distribution within a predetermined energy region;
One or more sensors that are arranged to face the X-ray source via the imaging target space in which the subject is arranged and detect the intensity of the X-ray that reaches from the X-ray source via the imaging target space When,
An absorption filter disposed between the X-ray source and the sensor and absorbing a portion of the X-ray before the X-ray reaches the sensor;
Second X-rays emitted from the X-ray source with respect to a first state where the first X-rays emitted from the X-ray source reach one of the one or more sensors through a first beam path. However, the second state of reaching the any one of the one or the plurality of sensors through the second beam path that travels in the same place as the first beam path in the imaging target space. A moving scanning mechanism that moves the X-ray source and the sensor with an existing moving scanning pattern and scans the imaging target space with the X-ray;
A computer-aided X-ray tomography apparatus comprising: a moving scanning mechanism including a rotational movement mechanism that rotationally moves the X-ray source and the sensor around a virtual central axis in the imaging target space;
The absorption filter is
The relative position is fixed with respect to the rotational movement mechanism,
Except when both the first beam path and the second beam path pass through the virtual central axis,
The first absorption path located in the absorption filter in the first beam path and the second absorption path located in the absorption filter in the second beam path are arranged so as not to overlap each other.
In the first state, through the first absorption path, the energy spectrum distribution of the first X-ray that reaches one of the one or more sensors, and in the second state, the second absorption path A computer-aided X-ray that is an absorption filter having a configuration in which the energy spectrum distribution of the second X-ray that reaches one of the one or more sensors is different from the other constant multiple. Tomography equipment.
請求項1に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、
前記吸収フィルタのうち、前記第1ビーム経路および前記第2ビーム経路が前記仮想中心軸を通ることにより、前記吸収フィルタの通る前記第1吸収経路及び第2吸収経路が一致した場合における、上記第1吸収経路に対応する部位を一致部位としたとき、
上記吸収フィルタは、
少なくとも上記一致部位の近傍において、
上記第1吸収経路、および、上記第2吸収経路を、上記一致部位に近づけるほど、
前記第1X線のエネルギスペクトル分布と第2X線のエネルギスペクトル分布とが、近似した分布形状となる形態を有する
計算機支援X線断層撮影装置。
The computer-assisted X-ray tomography apparatus according to claim 1,
Among the absorption filters, the first beam path and the second beam path pass through the virtual central axis, so that the first absorption path and the second absorption path through which the absorption filter passes coincide with each other. When the site corresponding to one absorption pathway is the matching site,
The absorption filter is
At least in the vicinity of the matching site,
The closer the first absorption path and the second absorption path are to the matching site,
A computer-aided X-ray tomography apparatus having a form in which the energy spectrum distribution of the first X-ray and the energy spectrum distribution of the second X-ray have an approximate distribution shape.
請求項1または請求項2に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、
前記X線源は、細棒状の前記X線を発生するペンシルビームX線源であり、
前記移動走査機構は、
上記ペンシルビームX線源及び単一の前記センサを直線移動させる直線移動機構を含み、
前記回転移動機構により、上記ペンシルビームX線源及び上記センサを回転させたときの、上記ペンシルビームX線源およびセンサが含まれる仮想の回転面内において、
上記直線移動機構により直線移動させた上記ペンシルビームX線源から放射され、このペンシルビームX線源の直線移動軌跡に対し垂直な任意のX線を、基準位置X線とし、
上記ペンシルビームX線源から放射され、上記基準位置X線に平行で、前記仮想中心軸から上記直線移動軌跡におろした中心垂線について、上記基準位置X線と対称な位置を通過するX線を、対称位置X線としたとき、
前記吸収フィルタは、
上記吸収フィルタ通過後の上記基準位置X線と対称位置X線の前記エネルギスペクトル分布を互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有する
計算機支援X線断層撮影装置。
The computer-assisted X-ray tomography apparatus according to claim 1 or 2,
The X-ray source is a pencil beam X-ray source that generates the thin rod-shaped X-ray,
The moving scanning mechanism includes:
A linear movement mechanism for linearly moving the pencil beam X-ray source and the single sensor;
In the virtual rotation plane including the pencil beam X-ray source and the sensor when the pencil beam X-ray source and the sensor are rotated by the rotational movement mechanism,
An arbitrary X-ray radiated from the pencil beam X-ray source linearly moved by the linear movement mechanism and perpendicular to the linear movement locus of the pencil beam X-ray source is defined as a reference position X-ray,
X-rays radiated from the pencil beam X-ray source, parallel to the reference position X-ray, and passing through a position symmetrical to the reference position X-ray with respect to a central perpendicular line taken from the virtual central axis to the linear movement locus. When the X-ray is symmetrical,
The absorption filter is
A computer-aided X-ray tomography apparatus having a configuration in which the energy spectrum distribution of the reference position X-ray and the symmetric position X-ray after passing through the absorption filter is different from the other constant multiple.
請求項1に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、
前記移動走査機構は、
前記X線源及び前記センサを直線移動させる直線移動機構を含み、
上記X線源は、細棒状の前記X線を発生するペンシルビームX線源であり、
前記回転移動機構により上記X線源及び上記センサを回転させたときの、このX線源およびセンサが含まれる仮想の回転面内において、
上記直線移動機構により直線移動させた上記ペンシルビームX線源の直線移動軌跡に沿う方向の座標をtとし、前記仮想中心軸から上記直線移動軌跡におろした中心垂線の足の座標を基準点(t=0)としたとき、
前記吸収フィルタは、
上記座標tにおける上記直線移動軌跡に垂直な方向の厚みh(t)について、下記式(C1)を満たす形態を有する
h(t)≠h(−t) (t>0) …(C1)
計算機支援X線断層撮影装置。
The computer-assisted X-ray tomography apparatus according to claim 1,
The moving scanning mechanism includes:
A linear movement mechanism for linearly moving the X-ray source and the sensor;
The X-ray source is a pencil beam X-ray source that generates the thin bar-shaped X-ray,
In the virtual rotation plane including the X-ray source and the sensor when the X-ray source and the sensor are rotated by the rotational movement mechanism,
The coordinate in the direction along the linear movement locus of the pencil beam X-ray source moved linearly by the linear movement mechanism is t, and the foot coordinates of the central perpendicular line taken from the virtual central axis to the linear movement locus are reference points ( t = 0),
The absorption filter is
The thickness h (t) in the direction perpendicular to the linear movement locus at the coordinate t has a form satisfying the following formula (C1): h (t) ≠ h (−t) (t> 0) (C1)
Computer-assisted X-ray tomography system.
請求項4に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、
前記吸収フィルタは、
前記直線移動軌跡に沿う方向の両端部において、
端縁側ほど前記厚みh(t)が大きくなる形態とされてなる
計算機支援X線断層撮影装置。
The computer-assisted X-ray tomography apparatus according to claim 4,
The absorption filter is
At both ends in the direction along the linear movement locus,
A computer-aided X-ray tomography apparatus in which the thickness h (t) increases toward the edge side.
請求項1または請求項2に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、
前記X線源は、扇状に前記X線を放射するファンビームX線源であり、
上記ファンビームX線源から放射された上記X線のなす扇形において、上記X線源と前記仮想中心軸とを結ぶ線源−中心軸線に対し、互いに対称な任意の中心角をなす2本のX線を、基準角度X線及び対称角度X線としたとき、
前記吸収フィルタは、
上記吸収フィルタ通過後の上記基準角度X線と対称角度X線の前記エネルギスペクトル分布を互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有する
計算機支援X線断層撮影装置。
The computer-assisted X-ray tomography apparatus according to claim 1 or 2,
The X-ray source is a fan beam X-ray source that radiates the X-ray in a fan shape,
In the fan shape formed by the X-rays radiated from the fan beam X-ray source, two central angles that are symmetric with respect to the source-center axis line connecting the X-ray source and the virtual central axis are formed. When the X-ray is a reference angle X-ray and a symmetric angle X-ray,
The absorption filter is
A computer-aided X-ray tomography apparatus having a configuration in which the energy spectrum distribution of the reference angle X-ray and the symmetric angle X-ray after passing through the absorption filter is different from the other constant multiple.
請求項1または請求項2に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、
前記X線源は、扇状に前記X線を放射するファンビームX線源であり、
前記吸収フィルタは、
上記扇状のX線のなす扇形内で、上記ファンビームX線源を通り、上記ファンビームX線源と前記中心軸を結ぶ線源−中心軸線と中心角φをなす基準角度直線に対し、これに沿う方向の厚みをh(φ)としたとき、下記式(C2)を満たす形態を有する
h(φ)≠h(−φ) (φ>0) …(C2)
計算機支援X線断層撮影装置。
The computer-assisted X-ray tomography apparatus according to claim 1 or 2,
The X-ray source is a fan beam X-ray source that radiates the X-ray in a fan shape,
The absorption filter is
Within a fan-shaped X-ray sector, the fan beam X-ray source passes through the fan beam X-ray source and connects the fan beam X-ray source and the central axis. H (φ) ≠ h (−φ) (φ> 0) (C2) having a form that satisfies the following formula (C2) where
Computer-assisted X-ray tomography system.
請求項7に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、
前記吸収フィルタは、
前記中心角φおよび−φが大きな値となる扇形の周方向の両端部において、
端縁側ほど前記厚みh(φ)およびh(−φ)が大きくなる形態とされてなる
計算機支援X線断層撮影装置。
The computer-assisted X-ray tomography apparatus according to claim 7,
The absorption filter is
At both ends in the circumferential direction of the sector where the central angles φ and −φ are large values,
A computer-aided X-ray tomography apparatus in which the thicknesses h (φ) and h (−φ) are increased toward the edge side.
所定のエネルギ領域内にエネルギスペクトル分布を有するX線を発生するX線源と、
被検体が配置される撮像対象空間を介して上記X線源と対向して配置され、上記X線源から上記撮像対象空間を経由して届く上記X線の強度を検出する1または複数のセンサと、
上記X線源と上記センサとの間に配置され、上記X線が上記センサに届く前に上記X線の一部を吸収し、下記条件(a)(b)を同時に満たす吸収フィルタと、を備える
計算機支援X線断層撮影装置。
(a)上記吸収フィルタは、上記撮像対象空間内を進む順行X線と、この順行X線が沿う直線と同じ上記直線に沿うが射出方向が逆の逆行X線の2つについて、
上記直線が、下記仮想中心軸を通る場合を除き、
上記被検体におけるX線吸収が無いとした場合に、上記センサに入射する上記順行X線と上記逆行X線のエネルギスペクトル分布を、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有する。
(b)上記吸収フィルタは、上記計算機支援X線断層撮影装置を構成する構成要素のうち、上記X線源および上記センサを回転させる回転走査と共通の仮想中心軸を持ち、回転運動のみを行う構成要素に対して、相対位置が固定されている。
An X-ray source that generates X-rays having an energy spectral distribution within a predetermined energy region;
One or more sensors that are arranged to face the X-ray source via the imaging target space in which the subject is arranged and detect the intensity of the X-ray that reaches from the X-ray source via the imaging target space When,
An absorption filter that is disposed between the X-ray source and the sensor, absorbs part of the X-ray before the X-ray reaches the sensor, and simultaneously satisfies the following conditions (a) and (b): A computer-aided X-ray tomography apparatus.
(a) The absorption filter is a forward X-ray that travels in the imaging target space, and a retrograde X-ray that is along the same straight line as the straight line along which the forward X-ray is directed but whose emission direction is reversed.
Except when the straight line passes through the virtual center axis below,
When there is no X-ray absorption in the subject, the energy spectrum distribution of the forward X-ray and the retrograde X-ray incident on the sensor is different from the other constant multiple. .
(b) The absorption filter has a virtual center axis common to rotational scanning for rotating the X-ray source and the sensor among the components constituting the computer-assisted X-ray tomography apparatus, and performs only rotational motion. The relative position is fixed with respect to the component.
請求項9に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、
前記X線源及び前記センサを直線移動させる直線走査機構と、
上記X線源、上記センサ、及び上記直線走査機構の少なくとも一部を前記仮想中心軸の周りに回転移動させる回転走査機構と、を備え、
上記X線源は、細棒状の前記X線を発生するペンシルビームX線源であり、
上記回転走査機構により上記ペンシルビームX線源及び上記センサを回転させたときの、このペンシルビームX線源およびセンサが含まれる仮想の回転面内において、
上記直線走査機構により直線走査線上を移動させた上記ペンシルビームX線源から発生し、この直線走査線に対し垂直な任意のX線を、基準位置X線とし、
上記基準位置X線に平行で、上記ペンシルビームX線源の直線走査範囲の中点における中点垂線に関して、上記基準位置X線と対称な位置を通過するX線を対称位置X線としたとき、
前記吸収フィルタは、
上記吸収フィルタ通過後の上記基準位置X線と対称位置X線の前記エネルギスペクトル分布を、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有する
計算機支援X線断層撮影装置。
A computer-assisted X-ray tomography apparatus according to claim 9,
A linear scanning mechanism for linearly moving the X-ray source and the sensor;
A rotational scanning mechanism for rotating at least a part of the X-ray source, the sensor, and the linear scanning mechanism around the virtual central axis;
The X-ray source is a pencil beam X-ray source that generates the thin bar-shaped X-ray,
When the pencil beam X-ray source and the sensor are rotated by the rotational scanning mechanism, in a virtual rotation plane including the pencil beam X-ray source and sensor,
An arbitrary X-ray generated from the pencil beam X-ray source moved on the linear scanning line by the linear scanning mechanism and perpendicular to the linear scanning line is set as a reference position X-ray,
When the X-ray that is parallel to the reference position X-ray and passes through a position symmetrical to the reference position X-ray with respect to the midpoint perpendicular line at the midpoint of the linear scanning range of the pencil beam X-ray source is set as the symmetrical position X-ray ,
The absorption filter is
A computer-aided X-ray tomography apparatus having a configuration in which the energy spectrum distribution of the reference position X-ray and the symmetric position X-ray after passing through the absorption filter is different from the other constant multiple.
請求項9に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、
前記X線源は、扇状に前記X線を発生するファンビームX線源であり、
上記ファンビームX線源及び複数の前記センサを前記仮想中心軸の周りに回転移動させて走査を行う回転走査機構を備え、
上記X線のなす扇形の中心線に対し、互いに対称な中心角をなす任意の2本のX線を、基準角度X線及び対称角度X線としたとき、
前記吸収フィルタは、
上記吸収フィルタ通過後の上記基準角度X線と対称角度X線の前記エネルギスペクトル分布を、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有する
計算機支援X線断層撮影装置。
A computer-assisted X-ray tomography apparatus according to claim 9,
The X-ray source is a fan beam X-ray source that generates the X-ray in a fan shape,
A rotation scanning mechanism that performs scanning by rotating the fan beam X-ray source and the plurality of sensors around the virtual central axis;
When any two X-rays having a symmetrical central angle with respect to the fan-shaped center line formed by the X-rays are set as a reference angle X-ray and a symmetrical angle X-ray,
The absorption filter is
A computer-aided X-ray tomography apparatus having a configuration in which the energy spectrum distribution of the reference angle X-ray and the symmetric angle X-ray after passing through the absorption filter is different from the other constant multiple.
請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の計算機支援X線断層撮影装置であって、
前記吸収フィルタは、
前記X線源から、前記撮像対象空間に至る間に配置されてなる
計算機支援X線断層撮影装置。
A computer-aided X-ray tomography apparatus according to any one of claims 1 to 11,
The absorption filter is
A computer-aided X-ray tomography apparatus arranged between the X-ray source and the imaging target space.
所定のエネルギ領域内にエネルギスペクトル分布を有するX線を発生するX線源と、
被検体が配置される撮像対象空間を介して上記X線源と対向して配置され、上記X線源から上記撮像対象空間を経由して届く上記X線の強度を検出する1または複数のセンサと、
上記X線源から放射された第1X線が第1ビーム経路を通って上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く第1状態に対して、上記X線源から放射された第2X線が、上記撮像対象空間のうち上記第1ビーム経路と同一の場所を、これとは逆に進行する第2ビーム経路を通って上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く第2状態が存在する移動走査パターンで、上記X線源及び上記センサを移動させ、上記撮像対象空間を上記X線で走査する移動走査機構であって、
上記撮像対象空間内の仮想中心軸の周りに、上記X線源及び上記センサを回転移動させる回転移動機構を含む
移動走査機構と、を備える
計算機支援X線断層撮影装置の改造方法であって、
上記X線の一部を吸収する吸収フィルタを、
上記X線源と上記センサとの間に配置し、
上記回転移動機構に対して相対位置を固定して、
上記第1ビーム経路及び第2ビーム経路が、共に上記仮想中心軸を通る場合を除き、
上記第1ビーム経路のうち上記吸収フィルタ内に位置する第1吸収経路と、上記第2ビーム経路のうち上記吸収フィルタ内に位置する第2吸収経路とが重ならない配置とする
計算機支援X線断層撮影装置の改造方法であり、
上記吸収フィルタは、
上記第1X線と第2X線について、
上記第1状態において、上記第1吸収経路を通って、上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く上記第1X線のエネルギスペクトル分布と、上記第2状態において、上記第2吸収経路を通って、上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く上記第2X線のエネルギスペクトル分布とを、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有してなる
計算機支援X線断層撮影装置の改造方法。
An X-ray source that generates X-rays having an energy spectral distribution within a predetermined energy region;
One or more sensors that are arranged to face the X-ray source via the imaging target space in which the subject is arranged and detect the intensity of the X-ray that reaches from the X-ray source via the imaging target space When,
Second X-rays emitted from the X-ray source with respect to a first state where the first X-rays emitted from the X-ray source reach one of the one or more sensors through a first beam path. However, the second state of reaching the any one of the one or the plurality of sensors through the second beam path that travels in the same place as the first beam path in the imaging target space. A moving scanning mechanism that moves the X-ray source and the sensor with an existing moving scanning pattern and scans the imaging target space with the X-ray;
A computer-aided X-ray tomography apparatus remodeling method comprising: a moving scanning mechanism including a rotational movement mechanism that rotationally moves the X-ray source and the sensor around a virtual central axis in the imaging target space,
An absorption filter that absorbs part of the X-rays;
Arranged between the X-ray source and the sensor;
Fix the relative position with respect to the rotational movement mechanism,
Except when both the first beam path and the second beam path pass through the virtual central axis,
A computer-aided X-ray tomography arranged such that a first absorption path located in the absorption filter in the first beam path and a second absorption path located in the absorption filter in the second beam path do not overlap. It is a remodeling method of the photographing device,
The absorption filter is
About the first X-ray and the second X-ray
In the first state, through the first absorption path, the energy spectrum distribution of the first X-ray that reaches one of the one or more sensors, and in the second state, the second absorption path A computer-aided X-ray tomography having a configuration in which the energy spectrum distribution of the second X-ray reaching one of the one or more sensors is different from the other constant multiple. How to remodel the photographic equipment.
所定のエネルギ領域内にエネルギスペクトル分布を有するX線を発生するX線源と、
被検体が配置される撮像対象空間を介して上記X線源と対向して配置され、上記X線源から上記撮像対象空間を経由して届く上記X線の強度を検出する1または複数のセンサと、
上記X線源から放射された第1X線が第1ビーム経路を通って上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く第1状態に対して、上記X線源から放射された第2X線が、上記撮像対象空間のうち上記第1ビーム経路と同一の場所を、これとは逆に進行する第2ビーム経路を通って上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く第2状態が存在する移動走査パターンで、上記X線源及び上記センサを移動させ、上記撮像対象空間を上記X線で走査する移動走査機構であって、
上記撮像対象空間内の仮想中心軸の周りに、上記X線源及び上記センサを回転移動させる回転移動機構を含む
移動走査機構と、
を備える計算機支援X線断層撮影装置において、
上記X線源と上記センサとの間に配置し、上記X線が上記センサに届く前に上記X線の一部を吸収する吸収フィルタであって、
上記計算機支援X線断層撮影装置の所定位置に、上記回転移動機構に対して相対位置が固定された状態に配置したとき、
上記第1ビーム経路及び第2ビーム経路が、共に上記仮想中心軸を通る場合を除き、
上記第1ビーム経路のうち上記吸収フィルタ内に位置する第1吸収経路と、上記第2ビーム経路のうち上記吸収フィルタ内に位置する第2吸収経路とが重ならない配置とされてなり、
上記第1状態において、上記第1吸収経路を通って、上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く上記第1X線のエネルギスペクトル分布と、上記第2状態において、上記第2吸収経路を通って、上記1または複数のセンサのうちのいずれかに届く上記第2X線のエネルギスペクトル分布とを、互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有する
計算機支援X線断層撮影装置に用いる吸収フィルタ。
An X-ray source that generates X-rays having an energy spectral distribution within a predetermined energy region;
One or more sensors that are arranged to face the X-ray source via the imaging target space in which the subject is arranged and detect the intensity of the X-ray that reaches from the X-ray source via the imaging target space When,
Second X-rays emitted from the X-ray source with respect to a first state where the first X-rays emitted from the X-ray source reach one of the one or more sensors through a first beam path. However, the second state of reaching the any one of the one or the plurality of sensors through the second beam path that travels in the same place as the first beam path in the imaging target space. A moving scanning mechanism that moves the X-ray source and the sensor with an existing moving scanning pattern and scans the imaging target space with the X-ray;
A moving scanning mechanism including a rotational movement mechanism for rotating the X-ray source and the sensor around a virtual central axis in the imaging target space;
In a computer-aided X-ray tomography apparatus comprising:
An absorption filter that is disposed between the X-ray source and the sensor and absorbs a portion of the X-ray before the X-ray reaches the sensor;
When the relative position with respect to the rotational movement mechanism is fixed at a predetermined position of the computer-assisted X-ray tomography apparatus,
Except when both the first beam path and the second beam path pass through the virtual central axis,
The first absorption path located in the absorption filter in the first beam path and the second absorption path located in the absorption filter in the second beam path are arranged so as not to overlap each other.
In the first state, through the first absorption path, the energy spectrum distribution of the first X-ray that reaches one of the one or more sensors, and in the second state, the second absorption path A computer-aided X-ray tomography apparatus having a configuration in which the energy spectrum distribution of the second X-ray reaching one of the one or more sensors is different from the other constant multiples. Absorption filter used.
計算機支援X線断層撮影装置のうち、扇状にX線を発生するファンビームX線源から撮像対象空間に至る間に配置され、上記ファンビームX線源から複数のセンサに向けて放射されるX線の一部を吸収する吸収フィルタであって、
上記計算機支援X線断層撮影装置に配置された状態において、
上記ファンビームX線源と上記撮像対象空間の仮想中心軸とを結ぶ線源−中心軸線に対し、互いに対称な任意の中心角をなす2本のX線を、基準角度X線及び対称角度X線としたとき、
上記吸収フィルタ通過後の上記基準角度X線と対称角度X線の前記エネルギスペクトル分布を互いに他方の定数倍とは異なる分布形状とする形態を有する
吸収フィルタ。
Of the computer-aided X-ray tomography apparatus, an X-ray is arranged between a fan beam X-ray source that generates X-rays in a fan shape and a space to be imaged, and is emitted from the fan beam X-ray source toward a plurality of sensors. An absorption filter that absorbs part of the line,
In the state of being arranged in the computer-assisted X-ray tomography apparatus,
Two X-rays having arbitrary central angles symmetrical with respect to a source-center axis line connecting the fan beam X-ray source and the virtual center axis of the imaging target space are converted into a reference angle X-ray and a symmetry angle X When a line
An absorption filter having a form in which the energy spectrum distribution of the reference angle X-ray and the symmetric angle X-ray after passing through the absorption filter is different from the other constant multiple.
計算機支援X線断層撮影装置のうち、扇状にX線を発生するファンビームX線源から撮像対象空間に至る間に配置され、上記ファンビームX線源から複数のセンサに向けて放射されるX線の一部を吸収する吸収フィルタであって、
上記計算機支援X線断層撮影装置に配置された状態において、
上記ファンビームX線源と上記撮像対象空間の仮想中心軸とを結ぶ線源−中心軸線と中心角φをなす基準角度直線に対し、これに沿う方向の厚みをh(φ)としたとき、
下記式(C2)を満たす形態を有する
h(φ)≠h(−φ) (φ>0) …(C2)
吸収フィルタ。
Of the computer-aided X-ray tomography apparatus, an X-ray is arranged between a fan beam X-ray source that generates X-rays in a fan shape and a space to be imaged, and is emitted from the fan beam X-ray source toward a plurality of sensors. An absorption filter that absorbs part of the line,
In the state of being arranged in the computer-assisted X-ray tomography apparatus,
When the thickness in the direction along the reference angle line that forms the central angle φ with the source-center axis line connecting the fan beam X-ray source and the virtual central axis of the imaging target space is h (φ),
It has a form that satisfies the following formula (C2) h (φ) ≠ h (−φ) (φ> 0) (C2)
Absorption filter.
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