JP2008054831A - Radiographic equipment and radiographic method - Google Patents

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Kazuhiro Matsumoto
和弘 松本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide radiographic equipment which obtains mutually different tomograms concerning the same section of a subject by photographing the subject in a short period in the equipment which photographs the same section of the subject using radiation having two parts whose energy distributions are different from each other. <P>SOLUTION: The equipment has a radiation source generating the radiation for irradiating the subject, a detection means detecting the radiation transmitted through the subject, and a rotation means relatively rotating the radiation source and the subject around a rotary shaft. The energy distributions of the radiation for irradiating the subject are made to be different from each other between the two parts sandwiching a plane including the rotary axis and crossing with the radiation source. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、放射線撮影装置及び放射線撮影方法に関するものである。   The present invention relates to a radiation imaging apparatus and a radiation imaging method.

従来、医用診断又は非破壊検査を目的としてX線CT(Computed Tomography)装置が多く用いられている。X線CT装置は、X線で被検体を走査して、得られたデータを元にコンピュータによって被検体内部の状態を表す断層像を構成する装置である。X線CT装置では、X線管から被検体にX線を放射して、被検体を透過したX線をX線検出器で検出する。これをX線撮影といい、X線管及びX線検出器を一体的に回転させながら、被検体を任意の角度方向から撮影を行う。一方、X線管及びX線検出器を固定させ、被検体を回転させても同様にX線撮影することが可能である。被検体を任意の角度方向から複数回撮影すると、X線検出器で得られたデータをコンピュータで解析し、被検体の断面における画像(断層像)を得ることができる。   Conventionally, X-ray CT (Computed Tomography) apparatuses are often used for the purpose of medical diagnosis or nondestructive inspection. The X-ray CT apparatus is an apparatus that scans a subject with X-rays and constructs a tomographic image representing a state inside the subject by a computer based on obtained data. In the X-ray CT apparatus, X-rays are emitted from an X-ray tube to a subject, and X-rays transmitted through the subject are detected by an X-ray detector. This is called X-ray imaging, and the subject is imaged from an arbitrary angle while the X-ray tube and the X-ray detector are rotated together. On the other hand, X-ray imaging can be similarly performed even when the X-ray tube and the X-ray detector are fixed and the subject is rotated. When the subject is imaged a plurality of times from an arbitrary angle direction, the data obtained by the X-ray detector can be analyzed by a computer to obtain an image (tomographic image) in a cross section of the subject.

X線CT装置において、X線のエネルギー分布がそれぞれ異なる複数のX線を用いて被検体の同一部位を撮影するデュアルエネルギースキャンが使用されている。このような撮影をすることによって、各X線に対応した断層像を得ることができ、各断層像は互いに異なるものとなる。なぜならば、被検体の各部位は異なる放射線吸収スペクトル特性を有し、各部位においてX線の透過率はX線の波長によって異なるからである。そのため、それぞれ異なるエネルギー分布を有する複数のX線を被検体に放射するとそれぞれ異なる断層像が得られる。それぞれ異なる断層像は、例えば、それらの間で差分演算処理を行うことによって特定の部位のみの断層像を抽出する際に用いられる。   In an X-ray CT apparatus, a dual energy scan is used in which the same part of a subject is imaged using a plurality of X-rays having different X-ray energy distributions. By taking such an image, tomographic images corresponding to the respective X-rays can be obtained, and the tomographic images are different from each other. This is because each part of the subject has different radiation absorption spectrum characteristics, and the X-ray transmittance in each part varies depending on the wavelength of the X-ray. Therefore, when a plurality of X-rays having different energy distributions are emitted to the subject, different tomographic images are obtained. Different tomographic images are used, for example, when a tomographic image of only a specific part is extracted by performing a difference calculation process between them.

このデュアルエネルギースキャンを用いたX線撮影装置として、マルチスライス型X線検出器を装備したX線コンピュータ断層撮影装置が知られている(特許文献1参照)。この撮影装置では、X線フィルタを用いてX線質(X線のエネルギー分布)がスライス方向(X線管及びX線検出器の回転軸方向)に沿って変化するように構成されている。このようにX線質を変化させて撮影することにより、被検体の同一部位について、それぞれ異なる断層像を得るために、X線管とX線検出器とを一体的に回転している途中でX線フィルタを交換する必要がない。   As an X-ray imaging apparatus using this dual energy scan, an X-ray computed tomography apparatus equipped with a multi-slice X-ray detector is known (see Patent Document 1). This imaging apparatus is configured to change the X-ray quality (X-ray energy distribution) along the slice direction (the direction of the rotation axis of the X-ray tube and the X-ray detector) using an X-ray filter. In this way, the X-ray tube and the X-ray detector are rotated in an integrated manner in order to obtain different tomographic images of the same part of the subject by imaging while changing the X-ray quality. There is no need to replace the X-ray filter.

また、X線検出器群のうちの偶数チャンネルと奇数チャンネルでX線の線質を異ならせるようにX線フィルタを配置したX線CT装置がある(特許文献2参照)。この装置でも上記と同様に、デュアルエネルギースキャンにおいて、X線管とX線検出器とを一体的に回転している途中でX線フィルタを交換する必要がない。また、1回のスキャンによって異なるX線エネルギーのデータを収集することができる。
特開2000−229076号公報 特開昭63−82628号公報
In addition, there is an X-ray CT apparatus in which an X-ray filter is arranged so that X-ray quality is different between even channels and odd channels in the X-ray detector group (see Patent Document 2). In this apparatus, as described above, in the dual energy scan, it is not necessary to replace the X-ray filter while the X-ray tube and the X-ray detector are rotating integrally. Further, different X-ray energy data can be collected by one scan.
JP 2000-229076 A JP 63-82628 A

しかし、特許文献1に記載のX線撮影装置では、被検体の同一部位についてそれぞれ異なる断層像を得るためには、X線管及びX線検出器を一体的に1回転させて撮影する。そして、その後、X線管及びX線検出器をそれらの回転軸方向に移動させ、さらに1回転させて撮影しなければならない。つまり、被検体の同一部位についてそれぞれ異なる断層像を得るために複数回、X線管及びX線検出器を回転させるため、撮影に長時間を要する。これは、X線管及びX線検出器を固定し、被検体のみを回転させて撮影を行う場合により顕著である。なぜならば、被検体を回転させる場合、被検体の回転速度を大きくすることができないため撮影に長時間を要するからである。   However, in the X-ray imaging apparatus described in Patent Document 1, in order to obtain different tomographic images for the same part of the subject, the X-ray tube and the X-ray detector are integrally rotated once for imaging. Then, after that, the X-ray tube and the X-ray detector must be moved in the direction of their rotation axes and further rotated once to take an image. That is, since the X-ray tube and the X-ray detector are rotated a plurality of times in order to obtain different tomographic images for the same part of the subject, imaging takes a long time. This is more noticeable when imaging is performed with the X-ray tube and the X-ray detector fixed and only the subject rotated. This is because when the subject is rotated, the rotational speed of the subject cannot be increased, so that a long time is required for imaging.

また、特許文献2に記載のX線CT装置では、X線検出器群の偶数チャンネルと奇数チャンネルでX線の線質を異ならせるようにX線フィルタを配置しているため、撮影に用いられるチャンネルの数が半分となる。そのため、空間分解能が半減するが、データ処理の方法を工夫することで補っている。しかし、その処理方法が複雑で処理に多大な時間がかかり、空間分解能の半減によるデメリットは大きい。   Further, in the X-ray CT apparatus described in Patent Document 2, since the X-ray filters are arranged so that the X-ray quality of the X-ray detector group is different between the even-numbered channel and the odd-numbered channel, it is used for imaging. The number of channels is halved. Therefore, although the spatial resolution is halved, it is compensated by devising a data processing method. However, the processing method is complicated, and it takes a lot of time for processing, and the demerit due to halving the spatial resolution is great.

そこで、本発明では、エネルギー分布が互いに異なる2つの部分を有する放射線を用いて被検体の同一部位を撮影する装置において、被検体の撮影を短時間で行うことができる放射線撮影装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a radiation imaging apparatus capable of imaging a subject in a short time in an apparatus for imaging the same part of the subject using radiation having two portions having different energy distributions. With the goal.

また、本発明では、エネルギー分布が互いに異なる2つの部分を有する放射線を用いて被検体の同一部位を撮影する方法において、被検体の撮影を短時間で行うことができる放射線撮影方法を提供することを目的とする。   The present invention also provides a radiation imaging method capable of imaging a subject in a short time in a method for imaging the same part of the subject using radiation having two portions having different energy distributions. With the goal.

本発明では、上記の課題を解決するために、被検体に照射するための放射線を発生する放射線源と、前記被検体を透過した放射線を検出する検出手段と、前記放射線源と前記被検体とを回転軸を中心に相対的に回転させる回転手段とを有し、前記被検体に照射される放射線のエネルギー分布が、前記回転軸を含み且つ前記放射線源と交わる平面を挟んだ2つの部分で、互いに異なることを特徴とする放射線撮影装置を提供する。   In the present invention, in order to solve the above-described problems, a radiation source that generates radiation for irradiating the subject, detection means for detecting radiation that has passed through the subject, the radiation source, and the subject And a rotating means for relatively rotating about the rotation axis, and the energy distribution of the radiation irradiated to the subject is in two parts sandwiching a plane including the rotation axis and intersecting the radiation source A radiographic apparatus characterized by being different from each other is provided.

また、本発明では、被検体に照射するための放射線を放射線源が発生する工程と、前記放射線源と前記被検体とを回転軸を中心に相対的に回転させる工程と、前記被検体を透過した放射線を検出する工程とを備え、前記被検体に照射される放射線のエネルギー分布が、前記回転軸を含み且つ前記放射線源と交わる平面を挟んだ2つの部分で、互いに異なることを特徴とする放射線撮影方法を提供する。   In the present invention, a radiation source generates radiation for irradiating the subject, a step of rotating the radiation source and the subject relative to each other about a rotation axis, and transmission through the subject. And the step of detecting the radiation, wherein the energy distribution of the radiation applied to the subject is different from each other in two portions including a plane that includes the rotation axis and intersects the radiation source. A radiography method is provided.

本発明によれば、エネルギー分布が互いに異なる2つの部分を有する放射線を用いた被検体の撮影において、短時間で撮影を行うことができる。   According to the present invention, imaging of a subject using radiation having two portions having different energy distributions can be performed in a short time.

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の実施例では、X線を用いて被検体を撮影するX線CT撮影装置について説明するが、他の放射線を用いた撮影装置に適用することも可能である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, an X-ray CT imaging apparatus that images an object using X-rays will be described. However, the present invention can also be applied to an imaging apparatus using other radiation.

図1に本発明の実施例1におけるX線CT撮影装置の概略を示す。図2は、図1のX線CT撮影装置を矢印C方向から見た図である。放射線を発生する放射線源であるX線管1と放射線を検出する検出手段であるX線検出器2との間には、被検体3が配置される。被検体3は回転手段である回転テーブル4上に載せられ、回転軸6を中心として回転テーブル4と共に図1に示す矢印方向つまり反時計回りに回転する。図1及び図2に示すように、X線はX線管1の焦点1aから回転軸6の方向(図1及び図2に示すY方向)へ放射状に放射される。この方向をX線の進行方向とする。   FIG. 1 shows an outline of an X-ray CT imaging apparatus in Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a view of the X-ray CT imaging apparatus of FIG. A subject 3 is disposed between an X-ray tube 1 that is a radiation source that generates radiation and an X-ray detector 2 that is detection means for detecting radiation. The subject 3 is placed on a rotary table 4 that is a rotating means, and rotates around the rotary shaft 6 in the direction of the arrow shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, X-rays are emitted radially from the focal point 1a of the X-ray tube 1 in the direction of the rotation axis 6 (Y direction shown in FIGS. 1 and 2). This direction is the X-ray traveling direction.

X線管1と被検体3の間には、X線管1から放射されたX線の線質を変化させるX線フィルタ5が配置される。   Between the X-ray tube 1 and the subject 3, an X-ray filter 5 that changes the quality of X-rays emitted from the X-ray tube 1 is disposed.

X線の線質については、X線が物質を透過しやすいか否か(透過力)を用いて、透過力の強いX線を硬いX線といい、透過力の弱いX線を軟らかいX線といって、X線の質的な違いを表現する。具体的には、図7を用いて説明する。X線は物質中を通過すると、相互作用を起こしてその強さが減弱する。単一の波長のX線が物質を通過した後の強さは、X線が通過する物質の厚さ及び減弱係数の指数関数で表される。ここで、減弱係数とは、X線と物質との相互作用の程度を示すもので、物質の種類とX線のエネルギーによって定まる。ある物質をX線が通過する際の、X線のエネルギーと減弱係数との関係を図7(a)に示す。図7(a)から分かるように、X線のエネルギーが小さいと減弱係数が大きく、X線のエネルギーが大きいと減弱係数が小さい。つまり、X線のエネルギーが小さいと、透過力が弱く、軟らかいX線と呼ばれ、X線のエネルギーが大きいと、透過力が強く、硬いX線と呼ばれる。なお、X線のエネルギーはその波長に反比例するため、波長の大小でも線質の違いを表現することができる。   Regarding the quality of X-rays, X-rays with strong penetrating power are called hard X-rays and X-rays with low penetrating power are soft X-rays, based on whether or not X-rays easily pass through substances (transmitting power) However, it expresses qualitative differences in X-rays. Specifically, this will be described with reference to FIG. As X-rays pass through the material, they cause an interaction that reduces their strength. The intensity after a single wavelength of X-rays passes through the material is expressed as an exponential function of the thickness of the material through which the X-rays pass and the attenuation coefficient. Here, the attenuation coefficient indicates the degree of interaction between the X-ray and the substance, and is determined by the type of the substance and the energy of the X-ray. FIG. 7A shows the relationship between the X-ray energy and the attenuation coefficient when X-rays pass through a certain substance. As can be seen from FIG. 7A, when the X-ray energy is small, the attenuation coefficient is large, and when the X-ray energy is large, the attenuation coefficient is small. That is, when the X-ray energy is small, the penetrating power is weak and called soft X-ray, and when the X-ray energy is large, the penetrating power is strong and called hard X-ray. Since the energy of X-rays is inversely proportional to the wavelength, the difference in the quality of the beam can be expressed by the magnitude of the wavelength.

X線フィルタ5は、X線の線質を変化させる作用を有する。X線フィルタ5は、例えばアルミニウム板、チタン板、鉄板や銅板などである。図7(b)にアルミニウム板、チタン板、鉄板をX線が透過する際の、X線エネルギーと減弱係数との関係を示す。図7(b)に示すように、透過する物質(フィルタ)によって、あるX線エネルギーに対する減衰係数が異なることが分かる。通常、X線管1から放射されるX線は、連続スペクトルのX線であり、X線のエネルギーの分布は図8に示した、フィルタなしの場合の曲線となる。縦軸の相対値は、X線の相対的な強度である。X線管1から放射されたX線が、上記の特性を有するフィルタを透過すると図8(a)に示す81、82のように相対値のピークがずれ、かつ相対値が小さくなる。81は、例えば銅板からなる高エネルギー領域通過フィルタの場合であり、82は、例えばLa,Y等からなるいわゆるK吸収端フィルタと呼ばれる低エネルギー領域通過フィルタの場合である。つまり、フィルタを設けることによって、X線のエネルギー分布を変化させることができる。なお、図8(b)に示すように同じ物質からなるフィルタであっても、その厚さを変えたりすることによって、X線のエネルギー分布を変化させることができる。   The X-ray filter 5 has an action of changing the X-ray quality. The X-ray filter 5 is, for example, an aluminum plate, a titanium plate, an iron plate, a copper plate, or the like. FIG. 7B shows the relationship between the X-ray energy and the attenuation coefficient when X-rays pass through the aluminum plate, titanium plate, and iron plate. As shown in FIG. 7B, it can be seen that the attenuation coefficient for a certain X-ray energy differs depending on the substance (filter) that passes therethrough. Usually, the X-rays radiated from the X-ray tube 1 are continuous spectrum X-rays, and the energy distribution of the X-rays is a curve in the case of no filter shown in FIG. The relative value on the vertical axis is the relative intensity of X-rays. When the X-rays radiated from the X-ray tube 1 pass through the filter having the above characteristics, the relative value peaks shift as shown in 81 and 82 shown in FIG. 8A, and the relative value decreases. 81 is a case of a high energy region pass filter made of a copper plate, for example, and 82 is a case of a low energy region pass filter called a so-called K absorption edge filter made of La, Y or the like. That is, the energy distribution of X-rays can be changed by providing a filter. Note that even if the filters are made of the same material as shown in FIG. 8B, the energy distribution of the X-rays can be changed by changing the thickness thereof.

X線フィルタ5は、透過するX線のエネルギー分布を互いに異なるエネルギー分布に変化させる2つのフィルタ5A及び5Bから構成され、フィルタ5A及び5Bは図1及び図2に示すように配置されている。つまり、X線フィルタ5は、被検体3に照射されるX線のエネルギー分布を、X線管1の焦点1aと回転軸6を含む平面、即ち回転軸6を含み且つX線管1と交わる平面を挟んだ2つの部分で、互いに異ならせる。例えば、上記のように、5Aを高エネルギー領域通過フィルタ、5Bを低エネルギー領域通過フィルタとすることができる。X線管1から発生したX線は、X線フィルタ5を透過する際にそのエネルギー分布を変化させられ、被検体3に照射される。ここで、X線フィルタ5を透過したX線のエネルギー分布は、回転軸6に垂直な方向であって、X線管1から放射されるX線の進行方向にも垂直な方向(図1に示すX方向)で異なることになる。ただし、X線のエネルギー分布は回転軸6の方向では異ならない。   The X-ray filter 5 includes two filters 5A and 5B that change the energy distribution of transmitted X-rays to different energy distributions, and the filters 5A and 5B are arranged as shown in FIGS. That is, the X-ray filter 5 crosses the X-ray energy distribution irradiated to the subject 3 with the X-ray tube 1 including the plane 1 including the focal point 1 a of the X-ray tube 1 and the rotation axis 6, that is, the rotation axis 6. The two parts across the plane are different from each other. For example, as described above, 5A can be a high energy region pass filter, and 5B can be a low energy region pass filter. When the X-rays generated from the X-ray tube 1 pass through the X-ray filter 5, the energy distribution is changed, and the subject 3 is irradiated. Here, the energy distribution of the X-rays transmitted through the X-ray filter 5 is a direction perpendicular to the rotation axis 6 and perpendicular to the traveling direction of the X-rays radiated from the X-ray tube 1 (see FIG. 1). The X direction is different). However, the X-ray energy distribution is not different in the direction of the rotation axis 6.

そして、被検体3を透過するX線を含め、放射されたX線をX線検出器2で検出することによって、被検体3のX線撮影が行なわれる。X線検出器2は、シンチレータ及び光検出素子、AD変換器などの電気回路等から構成され、光検出素子で検出したX線を、AD変換器を介してデジタル信号に変換する。ここで、シンチレータ及び光検出素子の代わりに、X線を直接アナログ信号に変換する素子を用いてもよい。   Then, X-ray imaging of the subject 3 is performed by detecting the emitted X-rays including the X-rays transmitted through the subject 3 with the X-ray detector 2. The X-ray detector 2 includes an electric circuit such as a scintillator, a light detection element, and an AD converter, and converts X-rays detected by the light detection element into a digital signal via the AD converter. Here, instead of the scintillator and the light detection element, an element that directly converts an X-ray into an analog signal may be used.

図3に本実施例におけるX線CT撮影装置のブロック図を示す。入力部31より撮影開始信号が制御部32に入力されると、制御部32はX線管1、X線検出器2、回転テーブル4の駆動部33にそれぞれ撮影開始信号を送る。そして、X線管1から放射線を発生し、X線フィルタ5を介してX線を被検体3に照射し、被検体3を透過したX線がX線検出器2により検出される。X線検出器2で変換されたデジタル信号は、X線検出器2により検出されたX線のデータとして、制御部32に送られる。制御部32では、記憶部34で適宜記憶されたデータを用いて、データの演算処理が行われる。制御部32及び記憶部34は後述するコンピュータ35を構成し、X線CT撮影装置の一部とすることができる。また、装置とは別に設けてもよく、装置外でデータの記憶や演算処理を行うこともできる。   FIG. 3 shows a block diagram of the X-ray CT imaging apparatus in the present embodiment. When an imaging start signal is input from the input unit 31 to the control unit 32, the control unit 32 sends an imaging start signal to the X-ray tube 1, the X-ray detector 2, and the drive unit 33 of the rotary table 4. Then, radiation is generated from the X-ray tube 1, X-rays are irradiated to the subject 3 through the X-ray filter 5, and X-rays transmitted through the subject 3 are detected by the X-ray detector 2. The digital signal converted by the X-ray detector 2 is sent to the control unit 32 as X-ray data detected by the X-ray detector 2. In the control unit 32, data calculation processing is performed using data appropriately stored in the storage unit 34. The control part 32 and the memory | storage part 34 comprise the computer 35 mentioned later, and can be used as a part of X-ray CT imaging apparatus. Further, it may be provided separately from the device, and data storage and arithmetic processing can be performed outside the device.

図4に、X線撮影及びコンピュータ35において行われる信号処理のフローを示す。撮影開始信号が制御部32に入力されると、まず、一回の撮影が行われる(S1)。そして、X線検出器2によりX線が検出され、X線検出器2で変換されたデジタル信号は、X線検出器2により検出されたX線のデータとして、制御部32に送られる。そして、制御部32へ送られたX線のデータは、一旦、記憶部34において記憶される(S2)。   FIG. 4 shows a flow of signal processing performed in the X-ray imaging and the computer 35. When the shooting start signal is input to the control unit 32, first, shooting is performed (S1). The X-ray is detected by the X-ray detector 2, and the digital signal converted by the X-ray detector 2 is sent to the control unit 32 as X-ray data detected by the X-ray detector 2. The X-ray data sent to the control unit 32 is temporarily stored in the storage unit 34 (S2).

被検体の撮影が行われると、回転テーブル4が回転し、予め決められた回転角度の間隔で、被検体3のX線撮影を繰り返し、X線検出器2から得られたデータが順次、データ記憶部34に記憶される。回転テーブル4の回転角度は角度検出部36で検出され、制御部32に送られて、予め決められた回転角度になると、X線検出器2に撮影信号が入力されて、撮影が行われる。回転テーブル4が360度だけ回転(1回転)する(S3)と撮影が終了する。そして、データ記憶部34に記憶されているデータを用いて、図1に示す撮影領域8における被検体3の断層像を得る。このように断層像を得ることを再構成という。   When imaging of the subject is performed, the rotary table 4 rotates, and X-ray imaging of the subject 3 is repeated at a predetermined rotation angle interval, and the data obtained from the X-ray detector 2 is sequentially transferred to the data. It is stored in the storage unit 34. The rotation angle of the turntable 4 is detected by the angle detector 36 and sent to the controller 32. When the rotation angle reaches a predetermined rotation angle, an imaging signal is input to the X-ray detector 2 and imaging is performed. When the turntable 4 is rotated 360 degrees (one rotation) (S3), the photographing is finished. Then, using the data stored in the data storage unit 34, a tomographic image of the subject 3 in the imaging region 8 shown in FIG. 1 is obtained. Obtaining a tomographic image in this way is called reconstruction.

図8に示したように、被検体に放射されるX線は、上述した2つの部分でエネルギー分布が異なる。そのため、X線が照射されるX線検出器2の面において、X線管1の焦点1aと回転軸6を結ぶ線7を境に左側の面2Aで検出されるX線のデータは、線7の右側の面2Bで検出されるX線のデータとは異なる。したがって、X線検出器2から得られるデータには、それぞれ異なるエネルギー分布を有するX線のデータが含まれる。   As shown in FIG. 8, the X-rays radiated to the subject have different energy distributions in the two portions described above. Therefore, on the surface of the X-ray detector 2 irradiated with X-rays, the X-ray data detected on the left surface 2A with the line 7 connecting the focal point 1a of the X-ray tube 1 and the rotating shaft 6 as a boundary is the line 7 is different from the X-ray data detected on the right surface 2B. Therefore, the data obtained from the X-ray detector 2 includes X-ray data having different energy distributions.

再構成する際に、まず、互いにエネルギー分布の異なるX線のデータを、X線の種類別に分離し、それぞれに対応する被検体の断層像を再構成する。具体的には、X線検出器2で得られたX線のデータを、面2Aで得られたデータと、面2Bで得られたデータに分離し、それぞれのデータに対応した被検体3の断層像を再構成し、互いに異なる2つの断層像を同時にまたは順次得る(S4)。得られた断層像は記憶部34で記憶され(S5)、後述の差分演算を行わない場合は、ディスプレイ等の画像表示部37においてそのまま表示される(S8)。差分演算を行う場合は、後述の断層像間の差分演算が行われ(S7)、その後に画像表示部37において表示される(S8)。   When reconstructing, first, X-ray data having different energy distributions are separated for each type of X-ray, and a tomographic image of the subject corresponding to each is reconstructed. Specifically, the X-ray data obtained by the X-ray detector 2 is separated into the data obtained on the surface 2A and the data obtained on the surface 2B, and the object 3 corresponding to each data is separated. The tomographic image is reconstructed, and two different tomographic images are obtained simultaneously or sequentially (S4). The obtained tomographic image is stored in the storage unit 34 (S5), and is displayed on the image display unit 37 such as a display as it is (S8) when the difference calculation described later is not performed. When the difference calculation is performed, a difference calculation between tomographic images described later is performed (S7), and then displayed on the image display unit 37 (S8).

上記の差分演算は、いわゆるサブトラクションと呼ばれる。このサブトラクションでは、異なった条件で撮影した2つの放射線画像を光電的に読み出してデジタル画像信号を得た後、これらのデジタル画像信号を両画像の各画素を対応させて引き算の処理を行う。ここで、各画像に適当な重み付けを行い、引き算の処理を行う。そして、各画像中の特定の部位における画像を形成するための差信号を得る。このようにして得た差信号を用いて特定構造物のみが抽出された放射線画像を再生することができる。したがって、被検体の特定部位のみを抽出して表示することにより、特定部位のみを観察することが可能となる。   The above difference calculation is called so-called subtraction. In this subtraction, two radiographic images taken under different conditions are photoelectrically read out to obtain digital image signals, and then these digital image signals are subtracted by associating each pixel of both images. Here, each image is appropriately weighted, and a subtraction process is performed. And the difference signal for forming the image in the specific site | part in each image is obtained. A radiographic image in which only a specific structure is extracted can be reproduced using the difference signal thus obtained. Therefore, by extracting and displaying only a specific part of the subject, it is possible to observe only the specific part.

上記の画像の再構成及びサブトラクションは、デジタル信号の情報処理なので、コンピュータ・システムのソフトウェア機能(プログラム)として実装可能である。ここで、コンピュータ・システムのソフトウェア機能は、実行可能なコードを含んだプログラミングを含み、画像の再構成やサブトラクションを実施することができる。ソフトウェア・コードは、汎用コンピュータで実行可能である。ソフトウェア・コード動作中に、コード、もしくは、関連データ記録は、汎用コンピュータ・プラットフォーム内に格納される。しかし、その他の場合、ソフトウェアは他の場所に格納されるか、もしくは、適切な汎用コンピュータ・システムにロードされることもある。したがって、ソフトウェア・コードは、1つまたは複数のモジュールとして、少なくとも1つの機械可読媒体で保持可能である。以下に述べる発明は、上述のコードという形式で記述され、1つまたは複数のソフトウェア製品として機能させることができる。ソフトウェア・コードは、コンピュータ・システムのプロセッサにより実行される。コンピュータ・プラットフォームは、本明細書で示す方法、または、ソフトウェア・ダウンロード機能を実施することができる。   The above image reconstruction and subtraction are digital signal information processing, and can be implemented as a software function (program) of a computer system. Here, the software function of the computer system includes programming including executable code, and can perform image reconstruction and subtraction. The software code can be executed on a general purpose computer. During software code operation, the code or associated data record is stored within a general purpose computer platform. In other cases, however, the software may be stored elsewhere or loaded into a suitable general purpose computer system. Thus, the software code can be held on at least one machine-readable medium as one or more modules. The invention described below can be described in the form of the code described above and can function as one or more software products. The software code is executed by the processor of the computer system. The computer platform may implement the methods shown herein or the software download function.

図3に示すコンピュータ35は、図4に示す、データの再構成(S4)から差分演算(S7)までの画像処理を実行する計算機であり、X線CT撮影装置に組み込まれていてもよく、ネットワークで繋げられたリモートコンピュータでもよい。制御部32は、例えば、CPU,GPU,DSP又はマイコンなどであり、一時記憶のためのキャッシュメモリをさらに含む。表示部37は、例えば、CRTディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示デバイスである。記憶部34は、例えば、メモリやハードディスクなどである。入力部31は、例えば、キーボードやマウスなどである。機械可読媒体は、フロッピー(登録商標)ディスク、CD−ROMやUSBメモリなどである。   A computer 35 shown in FIG. 3 is a computer that executes image processing from data reconstruction (S4) to difference calculation (S7) shown in FIG. 4, and may be incorporated in the X-ray CT imaging apparatus. It may be a remote computer connected by a network. The control unit 32 is, for example, a CPU, GPU, DSP, or microcomputer, and further includes a cache memory for temporary storage. The display unit 37 is a display device such as a CRT display or a liquid crystal display. The storage unit 34 is, for example, a memory or a hard disk. The input unit 31 is, for example, a keyboard or a mouse. The machine-readable medium is a floppy (registered trademark) disk, a CD-ROM, a USB memory, or the like.

本実施例によれば、被検体3を1回転させて被検体3を撮影するため、短時間で撮影が終了し、被検体3の同一部位についてそれぞれ異なる断層像を得ることができる。   According to the present embodiment, since the subject 3 is imaged by rotating the subject 3 once, imaging can be completed in a short time, and different tomographic images can be obtained for the same part of the subject 3.

したがって、被検体3が被爆する放射線の被爆量が低減し、また、回転軸方向の同一位置における互いに異なる断層像間には、X線検出器によるデータの収集タイミングずれ及び被検体の体動による、被検体の部位の形状や位置のずれを低減することができる。   Therefore, the radiation exposure amount of the radiation that the subject 3 is exposed to is reduced, and between the different tomographic images at the same position in the rotation axis direction, due to the data collection timing shift by the X-ray detector and the body movement of the subject. The displacement of the shape and position of the part of the subject can be reduced.

さらに、本実施例では、データの収集タイミングずれ及び被検体3の体動による、断層像間における被検体の部位の位置ずれが低減し、断層像間の差分演算処理を良好に行うことができる。なぜなら、互いに異なる断層像は被検体3を1回転させる間に得られたデータを基に再構成されているからである。   Furthermore, in this embodiment, the positional deviation of the part of the subject between the tomographic images due to the data collection timing deviation and the body movement of the subject 3 is reduced, and the difference calculation processing between the tomographic images can be performed satisfactorily. . This is because different tomographic images are reconstructed based on data obtained during one rotation of the subject 3.

上記では被検体3を回転させて撮影する場合を説明したが、図5に示すように被検体3を固定し、X線管1及びX線検出器2を一体的に回転させて撮影を行っても同様の効果がある。また、X線検出器2を被検体3の周囲に筒状に配置し、X線管1のみを被検体3の周りに回転させて撮影を行ってもよい。さらに、被検体3も回転させ、X線管1及びX線検出器2も一体的に回転させて撮影を行ってもよい。   In the above description, the subject 3 is rotated for imaging, but the subject 3 is fixed and the X-ray tube 1 and the X-ray detector 2 are rotated integrally as shown in FIG. But there are similar effects. Alternatively, the X-ray detector 2 may be arranged in a cylindrical shape around the subject 3 and only the X-ray tube 1 may be rotated around the subject 3 to perform imaging. Further, imaging may be performed by rotating the subject 3 and also rotating the X-ray tube 1 and the X-ray detector 2 together.

また、図6に示すように、X線フィルタ5を5Aのみ、つまり撮影領域8の片側だけに、X線フィルタ5を透過した放射線を放射する場合でも同様の効果がある。   In addition, as shown in FIG. 6, the same effect can be obtained even when the X-ray filter 5 is emitted only to 5A, that is, only to one side of the imaging region 8, the radiation transmitted through the X-ray filter 5 is emitted.

さらに、X線管1が互いに異なるエネルギー分布のX線を発生し、線7の左右でエネルギー分布が異なるようにしても同様の効果がある。X線検出器2のX線が照射される面においては、X線管1と回転軸6を結ぶ線7を境に左側の面2Aで検出されるX線のエネルギー分布が、線7の右側の面2Bで検出されるX線のエネルギー分布とは異なる。   Further, the same effect can be obtained if the X-ray tube 1 generates X-rays having different energy distributions and the energy distributions on the left and right sides of the line 7 are different. On the surface of the X-ray detector 2 that is irradiated with X-rays, the energy distribution of X-rays detected on the left surface 2A with the line 7 connecting the X-ray tube 1 and the rotary shaft 6 as the boundary is the right side of the line 7 This is different from the X-ray energy distribution detected on the surface 2B.

本発明のおけるX線CT撮影装置の概略図である。1 is a schematic view of an X-ray CT imaging apparatus according to the present invention. 図1のX線CT撮影装置を矢印B方向から見た概略図である。2 is a schematic view of the X-ray CT imaging apparatus of FIG. 本発明のおけるX線CT撮影装置のブロック図である。1 is a block diagram of an X-ray CT imaging apparatus according to the present invention. 本発明のおけるX線撮影及びコンピュータにおいて行われる信号処理のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the signal processing performed in the X-ray imaging and computer in this invention. X線管及びX線検出器が一体的に回転するX線CT撮影装置の概略図である。1 is a schematic view of an X-ray CT imaging apparatus in which an X-ray tube and an X-ray detector rotate integrally. 片側にのみX線フィルタを用いたX線CT撮影装置の概略図である。1 is a schematic view of an X-ray CT imaging apparatus using an X-ray filter only on one side. X線のエネルギーと減弱係数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the energy of X-ray | X_line, and an attenuation coefficient. X線のエネルギー分布を示す図である。It is a figure which shows energy distribution of X-ray | X_line.

符号の説明Explanation of symbols

1 X線管
2 X線検出器
3 被検体
4 回転テーブル
5 X線フィルタ
6 回転軸
1 X-ray tube 2 X-ray detector 3 Subject 4 Rotating table 5 X-ray filter 6 Rotating shaft

Claims (6)

被検体に照射するための放射線を発生する放射線源と、
前記被検体を透過した放射線を検出する検出手段と、
前記放射線源と前記被検体とを回転軸を中心に相対的に回転させる回転手段とを有し、
前記被検体に照射される放射線のエネルギー分布が、前記回転軸を含み且つ前記放射線源と交わる平面を挟んだ2つの部分で、互いに異なることを特徴とする放射線撮影装置。
A radiation source for generating radiation for irradiating the subject;
Detection means for detecting radiation transmitted through the subject;
Rotating means for relatively rotating the radiation source and the subject around a rotation axis,
A radiation imaging apparatus, wherein energy distributions of radiation irradiated to the subject are different from each other in two portions including a plane that includes the rotation axis and intersects the radiation source.
前記エネルギー分布を前記2つの部分で互いに異ならせる放射線フィルタを有することを特徴とする請求項1に記載の放射線撮影装置。   The radiation imaging apparatus according to claim 1, further comprising a radiation filter that makes the energy distribution different from each other in the two portions. 前記放射線源が互いに異なるエネルギー分布の放射線を発生し、前記エネルギー分布を前記2つの部分で互いに異ならせることを特徴とする請求項1に記載の放射線撮影装置。   The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the radiation sources generate radiation having different energy distributions, and the energy distributions differ from each other in the two portions. 前記検出手段よって検出された放射線のデータに基づいて、被検体の同一部位における互いに異なる断層像を得て、前記断層像間の差分演算を行う手段とを有することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の放射線撮影装置。   2. The apparatus according to claim 1, further comprising means for obtaining different tomographic images at the same part of the subject based on radiation data detected by the detecting means, and calculating a difference between the tomographic images. The radiation imaging apparatus according to any one of 3. 被検体に照射するための放射線を放射線源が発生する工程と、
前記放射線源と前記被検体とを回転軸を中心に相対的に回転させる工程と、
前記被検体を透過した放射線を検出する工程とを備え、
前記被検体に照射される放射線のエネルギー分布が、前記回転軸を含み且つ前記放射線源と交わる平面を挟んだ2つの部分で、互いに異なることを特徴とする放射線撮影方法。
A radiation source generating radiation for irradiating the subject; and
Rotating the radiation source and the subject relative to each other about a rotation axis;
Detecting the radiation transmitted through the subject,
A radiation imaging method, wherein energy distributions of radiation irradiated to the subject are different from each other in two portions including a plane that includes the rotation axis and intersects the radiation source.
請求項5に記載された放射線撮影方法により検出された放射線のデータに基づいて、被検体の同一部位における互いに異なる断層像を得て、前記断層像間の差分演算を行う工程をコンピュータによって実行させるためのプログラム。   A computer performs a step of obtaining different tomographic images at the same part of the subject based on radiation data detected by the radiographic method according to claim 5 and performing a difference calculation between the tomographic images. Program for.
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