JP2009022367A - X-ray ct apparatus and control method of x-ray ct apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複数のX線管球とそれら複数のX線管球に対応するX線検出器を備えた多管球型のX線CT装置に関し、特に被検体によって散乱されたX線の影響を除去することを目的としたX線CT装置に関する。 The present invention relates to a multi-tube type X-ray CT apparatus including a plurality of X-ray tubes and X-ray detectors corresponding to the plurality of X-ray tubes, and in particular, the influence of X-rays scattered by a subject. The present invention relates to an X-ray CT apparatus intended to remove the above.
X線CT装置は、被検体を間にして対向配置されたX線管球とX線検出器とを被検体の周囲に回転させて、X線管球から照射したX線の被検体を透過した量(透過X線量)をX線検出器で検出し、その検出されたデータをデータ収集装置にて投影データとして収集し、この収集した投影データを、コンピュータを用いて画像再構成することによって、被検体の断層像を得るものである。例えば、X線管球とX線検出器とを360°、又は(180°+ファン角)回転させて投影データを収集し、360°分、又は(180°+ファン角)分の投影データに基づいて断層像を得る。 The X-ray CT apparatus rotates an X-ray tube and an X-ray detector, which are opposed to each other with the subject interposed therebetween, around the subject, and transmits the X-ray subject irradiated from the X-ray tube. The detected amount (transmission X-ray dose) is detected by an X-ray detector, the detected data is collected as projection data by a data collection device, and the collected projection data is reconstructed by using a computer. A tomographic image of a subject is obtained. For example, the projection data is collected by rotating the X-ray tube and the X-ray detector by 360 ° or (180 ° + fan angle), and the projection data for 360 ° or (180 ° + fan angle) is collected. A tomographic image is obtained based on this.
第3世代と称されるX線CT装置は、被検体を間にして、X線管球とX線検出器とを対向配置し、これらを、被検体の周りに360°、又は(180°+ファン角)に亘って回転させながら、X線管球からコリメートされた扇形のX線ビームを被検体へ照射し、複数の検出素子が円弧状に配列されたX線検出器で、被検体を透過したX線を検出している。 In an X-ray CT apparatus called a third generation, an X-ray tube and an X-ray detector are arranged opposite each other with a subject interposed therebetween, and these are arranged around the subject at 360 ° or (180 °). X-ray detector in which a fan-shaped X-ray beam collimated from an X-ray tube is radiated onto the subject while rotating over the + fan angle, and a plurality of detection elements are arranged in an arc shape. X-rays transmitted through are detected.
被検体に対するある角度において、複数の検出素子を有するX線検出器で検出された検出データの集合をビュー(view)と称し、X線管球とX線検出器とを被検体の周りに1回転させて、画像を再構成するために必要な複数ビューの投影データを収集することをスキャン(scsn)と称し、さらに、スキャン中に繰り返されるビューデータの収集を測定サイクルと称している。また、X線管球とX線検出器とを(180°+ファン角)回転させて投影データを収集するスキャンをハーフスキャンと称する。なお、スキャンは、撮影する断層面(スライス)ごとに行われる。そして、1スキャンによって得られた複数ビューの投影データを、高速演算装置などを用いて再構成処理をすることにより、被検体の断層画像が得られる。 A set of detection data detected by an X-ray detector having a plurality of detection elements at a certain angle with respect to the subject is referred to as a view, and the X-ray tube and the X-ray detector are placed around the subject. Collecting multiple views of projection data necessary to rotate and reconstruct an image is called a scan (scsn), and the collection of view data repeated during the scan is called a measurement cycle. A scan in which projection data is collected by rotating the X-ray tube and the X-ray detector (180 ° + fan angle) is referred to as a half scan. Note that scanning is performed for each tomographic plane (slice) to be imaged. A tomographic image of the subject can be obtained by reconstructing the projection data of a plurality of views obtained by one scan using a high-speed arithmetic device or the like.
例えば1°ごとに1ビューの投影データを収集する場合には、1スキャンに360ビューの投影データ(すなわち、360の測定サイクルとなる)を得、この360ビューの投影データを用いて画像を再構成することになる。この再構成によって得られる画像の解像度は、X線管球とX線検出部とを被検体の周りに1回転させて得るビュー数が多いほど高くすることができる。 For example, when collecting projection data of one view every 1 °, projection data of 360 views (that is, 360 measurement cycles) is obtained in one scan, and an image is re-used using the projection data of 360 views. Will be composed. The resolution of the image obtained by this reconstruction can be increased as the number of views obtained by rotating the X-ray tube and the X-ray detection unit once around the subject increases.
例えば、1スキャン(1回転)につき900ビューの投影データを収集する場合は、0.4°ごとに1ビューの投影データを収集し、これを360°にわたって順次収集する。また、さらに画質を改善するために、1スキャンにつき1200ビュー又は1800ビューの投影データを収集するものも提案されている。1スキャンにつき1200ビューの投影データを収集する場合は、0.3°ごとに1ビューの投影データを収集し、1800ビューの投影データを収集する場合は、0.2°ごとに1ビューの投影データを収集することになる。 For example, when 900 views of projection data are collected per scan (1 rotation), 1 view of projection data is collected every 0.4 °, and this is sequentially collected over 360 °. In order to further improve the image quality, there has been proposed one that collects projection data of 1200 views or 1800 views per scan. When collecting projection data of 1200 views per scan, projection data of 1 view is collected every 0.3 °, and when projection data of 1800 views is collected, projection of 1 view is performed every 0.2 °. Data will be collected.
ところで、心臓などの循環器を詳細に診断するために、1スキャンに要する時間(スキャン時間)を短縮したいとの要望がある。しかし、回転周期を速めることは、X線管球やX線検出器などの回転部分に過度の遠心力が加わることになるので、要望に応えることは技術的に問題があり容易ではない。 By the way, in order to make a detailed diagnosis of a circulatory organ such as the heart, there is a demand for reducing the time required for one scan (scan time). However, accelerating the rotation cycle adds an excessive centrifugal force to the rotating parts such as the X-ray tube and the X-ray detector. Therefore, meeting the demand is technically problematic and not easy.
そこで、回転周期を速めることなく短時間に所望ビュー数の投影データを収集するために、複数のX線管球とX線検出器とを用いた多管球型のX線CT装置が提案されている。 Therefore, a multi-tube X-ray CT apparatus using a plurality of X-ray tubes and X-ray detectors has been proposed in order to collect projection data of a desired number of views in a short time without increasing the rotation period. ing.
ここで、多管球型のX線CT装置の構成について図8を参照して説明する。図8は、X線管球とX線検出器の配置を説明するための回転架台の正面図である。ここでは、多管球型のX線CT装置の1例として、2個のX線管球を備えている多管球型のX線CT装置について説明する。 Here, the configuration of the multi-tube type X-ray CT apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a front view of a rotating mount for explaining the arrangement of the X-ray tube and the X-ray detector. Here, a multitubular X-ray CT apparatus including two X-ray tubes will be described as an example of a multitubular X-ray CT apparatus.
図8に示すように、2つのX線管球12、22は、回転軸周りに90°ずれた位置に配置されている。ここでは、2つのX線管球12、22を90°ずらした位置に配置する例について説明するが、この角度の例は1例であり、90°以外の角度(例えば120°)ずらして配置する場合などもある。
As shown in FIG. 8, the two
X線管球12、22のX線照射口側には、それぞれX線のファン角を規定するためのX線絞り(図示しない)が設けられ、所定の厚みでかつ扇状にコリメートされたX線パス6を形成するようにされている。
An X-ray aperture (not shown) for defining the X-ray fan angle is provided on the
2つのX線管球12、22にそれぞれ対応するように、2つのX線検出器13、23が設置されている。X線検出器13、23は、例えば1000チャンネルの検出素子を1列に並べて構成してもよく、検出素子を互いに直交する2方向(スライス方向とチャンネル方向を成す)それぞれにアレイ状に複数個配列し、これにより2次元のX線検出器を構成してもよい。
Two
各X線検出器13、23にはそれぞれデータ収集部(DAS)14、24が設けられている。データ収集部14、24は、X線検出器13、23の各検出素子と同様にアレイ状に配列されたデータ収集素子を有し、X線検出器13、23により検出されたX線(検出信号)を、図示しないスキャン制御部から出力されたデータ収集制御信号に対応させて収集する。この収集されたデータが投影データとなる。そして、データ収集部14、24は、それぞれ対応するX線検出器13、23の各チャンネルの電流信号を電圧に変換し、増幅し、デジタル信号に変換する。
The
そして、X線管球12から照射され被検体Pを透過したX線はX線検出器13で検出され、その検出信号はデータ収集部14で増幅され、デジタル信号に変換されて投影データとして収集される。他のX線管球22から照射されたX線についても同様に、データ収集装置24で投影データとして収集される。これらX線管球12、22、X線絞り(図示しない)、X線検出器13、23、及びデータ収集部14、24は、回転架台5に一体的に固定されており、回転架台5は回転中心Oを中心に回転するように固定架台7に支持されていて、図示しない回転機能によって回転させられる(例えば特許文献1及び特許文献2)。
Then, the X-ray irradiated from the
以上のように構成されたX線CT装置は、図示しないスキャン制御部の制御の下で、回転架台5を回転させながら投影データを収集する。すなわち、X線管球22を0°の位置から90°の位置まで回転させて投影データを収集すると、X線管球12は270°の位置から360°(0°)の位置まで回転することになりこの間で投影データが収集される。よって、回転架台5を90°回転させれば、180°分の投影データが収集でき、回転架台の回転周期を速めることなく、スキャン時間を短縮することができる。
The X-ray CT apparatus configured as described above collects projection data while rotating the rotating
ところで、複数のX線管球を備えたX線CT装置は、複数のX線管球から連続的にX線を発生しているため、相互に散乱線が影響し合うことになり、画質が低下する問題がある。ここで、散乱線の影響について図9及び図10を参照して説明する。図9及び図10は、X線の散乱線を説明するための回転架台の正面図である。 By the way, since the X-ray CT apparatus provided with a plurality of X-ray tubes generates X-rays continuously from the plurality of X-ray tubes, the scattered rays influence each other, and the image quality is low. There is a problem that decreases. Here, the influence of scattered radiation will be described with reference to FIGS. FIG. 9 and FIG. 10 are front views of a rotating mount for explaining scattered X-ray rays.
例えば、X線管球12から被検体Pへ照射されたX線は、一部が被検体Pで吸収されるとともに、吸収されずに被検体Pを透過したX線は、照射方向に沿ってX線検出器13の所定のチャンネルへ入射し、ごく一部は散乱線となって四方へ飛散する。この散乱線をX線検出器13の他のチャンネルに入射させないように、X線検出器13の前面に各チャンネルに対応させてコリメータ(図示しない)を設置している。
For example, a part of X-rays irradiated from the
しかしながら、X線管球とX線検出器とが複数組設置されているX線CT装置では、各X線検出器は、対にならないX線管球から照射されたX線に基づく散乱線を検出してしまうおそれがある。 However, in an X-ray CT apparatus in which a plurality of sets of X-ray tubes and X-ray detectors are installed, each X-ray detector generates scattered radiation based on X-rays emitted from non-paired X-ray tubes. There is a risk of detection.
図9に示すように、各X線管球12、22は、扇状の広がりを持ったX線パス6を形成している。この場合、X線検出器13は、X線管球12から照射されたX線を検出し、X線検出器23は、X線管球22から照射されたX線を検出する。しかしながら、X線検出器13には、X線管球22から照射されたX線に基づく散乱線6aが入射してしまう。すなわち、X線管球12から照射されたX線に基づく散乱線のX線検出器13への入射は、X線検出器13に設置されているコリメータ(図示しない)の作用で排除できるものの、X線管球22から照射されたX線に基づく散乱線のX線検出器13への入射は排除しきれない。同様に、X線検出器23には、X線管球12から照射されたX線に基づく散乱線6aが入射してしまう。
As shown in FIG. 9, the
各X線検出器13、23が検出する散乱線のX線量について図10を参照して説明する。X線管球12から照射されたX線は、被検体Pを透過して対となるX線検出器13に到達するが、一部のX線は被検体Pで反射され、散乱線6aとして、X線管球12とは対にならないX線検出器23に到達する。全チャンネル(全検出素子)でみると、X線検出器23で検出される散乱線のX線量はプロファイルカーブ202で表される。
The X-ray dose of scattered radiation detected by the
同様に、X線管球22から照射されたX線は、被検体Pを透過して対となるX線検出器23に到達するが、一部のX線は被検体Pで反射され、散乱線6aとして、X線管球22とは対にならないX線検出器13に到達する。全チャンネル(全検出素子)でみると、X線検出器13で検出される散乱線のX線量はプロファイルカーブ102で表される。
Similarly, X-rays irradiated from the
散乱線のX線量は、X線管球から被検体Pを透過して対になるX線検出器に達するX線(以下、「透過線」と称する場合がある)のX線量に加算されることになる。そのため、各X線検出器が検出したX線に基づいて再構成処理を行って画像を生成すると、散乱線の影響によって、再構成された画像はその画質が低下してしまうことになる。 The X-ray dose of scattered radiation is added to the X-ray dose of X-rays (hereinafter sometimes referred to as “transmission rays”) that reaches the paired X-ray detector through the subject P from the X-ray tube. It will be. Therefore, when an image is generated by performing reconstruction processing based on the X-rays detected by each X-ray detector, the image quality of the reconstructed image is degraded due to the influence of scattered radiation.
そこで、対にならないX線管球に起因する散乱線の影響を除去し、対になるX線管球から照射されて被検体Pを透過してくる透過線のX線量を求める試みがなされている。例えば、既知の物体を撮影することで、各X線検出器が検出する散乱線成分を予め求めておき、その散乱線成分を用いて散乱線の影響を除去して、透過線のX線量を求める提案されている。 Therefore, an attempt has been made to eliminate the influence of scattered radiation caused by an unpaired X-ray tube, and to determine the X-ray dose of transmitted rays irradiated from the paired X-ray tube and transmitted through the subject P. Yes. For example, by capturing a known object, the scattered radiation component detected by each X-ray detector is obtained in advance, the scattered radiation component is used to remove the influence of the scattered radiation, and the transmitted X-ray dose is calculated. Has been proposed to seek.
また、X線管球とX線検出器の各組において透過線のX線量を求めるタイミングをずらすことで、各X線検出器が散乱線を検出しないように制御する方法が提案されている(例えば特許文献3)。 In addition, a method has been proposed in which each X-ray detector is controlled so as not to detect scattered radiation by shifting the timing for obtaining the X-ray amount of transmitted rays in each set of X-ray tube and X-ray detector ( For example, Patent Document 3).
特許文献3に記載の従来技術について、図11を参照して説明する。図11は、従来技術に係るX線照射とX線検出のタイミングを示す図である。従来技術においては、1ビューのデータを収集するために要する時間(図中、1view期間)を2つの期間に分けて、前半ではX線管球22のみがX線を照射し、後半ではX線管球12のみがX線を照射するように、X線管球12、22によるX線照射のタイミングを制御する。つまり、1view期間の前半と後半とで、X線管球12、22によるX線照射のON/OFFを切り替えることで、前半では、X線管球12の管電流を所望の管電流値の0[%]、X線管球22の管電流を所望の管電流値の100[%]にし、後半では、X線管球12の管電流を所望の管電流値の100[%]、X線管球22の管電流を所望の管電流値の0[%]にする。
The prior art described in Patent Document 3 will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram illustrating the timing of X-ray irradiation and X-ray detection according to the related art. In the prior art, the time required to collect data for one view (1 view period in the figure) is divided into two periods, and only the
このとき、X線検出器13は、対になるX線管球12がX線を照射している間(1view期間の後半)にX線を検出し、X線検出器23は、対になるX線管球22がX線を照射している間(1view期間の前半)にX線を検出する。なお、図11には、X線検出器13による検出タイミングを示している。これにより、各X線検出器が検出するX線には、対にならないX線管球からのX線に起因する散乱線成分が含まれないこととなり、各X線検出器は、対になるX線管球から照射されて被検体を透過した透過線のみを検出することが可能となる。
At this time, the
しかしながら、予め撮影した被検物(ファントム)とは形状、成分又は内部構造が異なる物質を撮影した場合、その撮影で検出されたX線に含まれる散乱線のX線量と、予め求めた散乱線のX線量との誤差が大きくなり、散乱線成分を適切に除去できないおそれがある。 However, when a substance having a shape, component, or internal structure different from that of a specimen (phantom) photographed in advance is photographed, the X-ray dose of the scattered radiation included in the X-ray detected by the photographing and the scattered radiation obtained in advance. There is a possibility that an error with the X-ray dose increases and the scattered radiation component cannot be removed appropriately.
また、特許文献3に記載の方法では、1view期間内におけるX線管球12、22の管電流値の変化が大きく、X線管球12、22によるX線照射のON/OFFを高速で切り替える必要があるため、技術的な困難性が伴う。例えば、0.3秒で1スキャンを行ない、その1スキャンで1000ビューの投影データを取得する場合、1ビューの投影データを取得する期間(1view期間)は、333[μs]になる。従って、X線管球12、22によるX線照射のON/OFFの切り替えを、1view期間の半分の時間である167[μs]で実行する必要がある。このような短時間に、X線管球12又はX線管球22の管電流を100[%]から0[%]、又は0[%]から100[%]に切り替える必要があり、技術的な困難性を伴う。
Further, in the method described in Patent Document 3, the change in the tube current value of the
さらに、特許文献3に記載の方法では、各X線検出器は、1view期間の半分の期間でのみX線を検出するため、各X線検出器が検出するX線量は極めて少なくなってしまう。そのため、各X線検出器で検出された投影データのS/Nが非常に悪くなり、再構成されて得られる画像のS/Nが悪くなってしまう問題がある。従って、管電流の値を大きくしたり、X線検出器の感度を向上させたり、データ収集部(DAS)の感度(ゲイン)を向上させたりしない限り、画像のS/Nを向上させることは困難になる。例えば、画像のS/Nを向上させるためには、管電流値を2倍にしたり、データ収集部(DAS)の感度を2倍にしたりする必要がある。 Furthermore, in the method described in Patent Document 3, each X-ray detector detects X-rays only in a half period of 1 view period, so the X-ray dose detected by each X-ray detector is extremely small. Therefore, there is a problem that the S / N of the projection data detected by each X-ray detector becomes very bad, and the S / N of the image obtained by reconstruction is deteriorated. Therefore, unless the tube current value is increased, the sensitivity of the X-ray detector is improved, or the sensitivity (gain) of the data acquisition unit (DAS) is not improved, the S / N of the image can be improved. It becomes difficult. For example, in order to improve the S / N of an image, it is necessary to double the tube current value or double the sensitivity of the data acquisition unit (DAS).
この発明は上記の問題を解決するものであり、画像のS/Nを低下させずに、簡便な手法により散乱線の影響を除去することが可能なX線CT装置、及びX線CT装置の制御方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems. An X-ray CT apparatus and an X-ray CT apparatus capable of removing the influence of scattered radiation by a simple method without reducing the S / N of an image. An object is to provide a control method.
請求項1に記載の発明は、X線管球とX線検出器との対が複数異なる角度で配置され、各対が被検体の周りを回転可能に構成されるX線CT装置であって、1ビューの投影データを取得する1ビュー期間を複数の期間に分けて、前記複数の期間ごとに、前記各対を構成するX線管球の管電流値を異なる値にし、さらに、同じ期間中においては、前記各対を構成するX線管球の管電流値を互いに異なる値にして、前記各対を構成するX線管球からX線を照射させるスキャン制御手段と、前記各対を構成するX線検出器のそれぞれが前記複数の期間で検出したX線量に基づいて、前記各対のX線管球から照射されて前記被検体を透過する透過線であって、前記1ビュー期間中に、前記各対の透過線のX線量を求めるX線量算出手段と、前記演算手段により求められた透過線のX線量に基づいて画像データを再構成する再構成処理手段と、を有することを特徴とするX線CT装置である。
請求項7に記載の発明は、第1のX線管球と第1のX線検出器を備えた第1の検出系と、第2のX線管球と第2のX線検出器を備えた第2の検出系と、を備えたX線CT装置において、前記第1のX線管球と前記第2のX線管球から同時にX線を曝射すると共に、少なくとも前記第1のX線管球の管電流値を変えてスキャンを行ない、第1の管電流値に対応する投影データと第2の管電流値に対応する投影データを収集するスキャン制御手段と、前記第1の管電流値に対応する投影データと前記第2の管電流値に対応する投影データに基づいて、他の検出系からの散乱線を除去した投影データを求めるX線量算出手段と、前記X線量算出手段により求めた、投影データに基づいて被検体内の画像を再構成する再構成手段と、を有することを特徴とするX線CT装置である。
請求項8に記載の発明は、X線管球とX線検出器との対が複数異なる角度で配置され、各対が被検体の周りに回転可能に構成されるX線CT装置の制御方法であって、1ビューの投影データを取得する1ビュー期間を複数の期間に分けて、前記複数の期間ごとに、前記各対を構成するX線管球の管電流値を異なる値にし、さらに、同じ期間中において、前記各対を構成するX線管球の管電流値を互いに異なる値にして、前記各対を構成するX線管球からX線を照射するスキャンステップと、前記各対を構成するX線検出器のそれぞれが前記複数の期間で検出したX線量に基づいて、前記各対のX線管球から照射されて前記被検体を透過する透過線であって、前記1ビュー期間中に、前記各対の透過線のX線量を求めるX線量算出ステップと、前記第X線量算出ステップにて求められた透過線のX線量に基づいて画像データを再構成する再構成処理ステップと、を含むことを特徴とするX線CT装置の制御方法である。
The invention described in claim 1 is an X-ray CT apparatus in which a plurality of pairs of an X-ray tube and an X-ray detector are arranged at different angles, and each pair is configured to be rotatable around a subject. One view period for acquiring projection data of one view is divided into a plurality of periods, the tube current values of the X-ray tubes constituting each pair are set to different values for each of the plurality of periods, and the same period The scan control means for irradiating X-rays from the X-ray tubes constituting the respective pairs by setting the tube current values of the X-ray tubes constituting the respective pairs to different values, and the respective pairs Based on the X-ray doses detected by the plurality of X-ray detectors in the plurality of periods, the transmission lines are transmitted from the pairs of X-ray tubes and pass through the subject. And an X-ray dose calculating means for calculating an X-ray dose of each pair of transmission lines, Is an X-ray CT apparatus characterized by comprising: a reconstruction processing means for reconstructing the image data, the based on the amount of X-rays transmitted radiation determined by.
The invention described in claim 7 includes a first detection system including a first X-ray tube and a first X-ray detector, a second X-ray tube and a second X-ray detector. In the X-ray CT apparatus comprising the second detection system, the first X-ray tube and the second X-ray tube simultaneously emit X-rays, and at least the first X-ray tube Scan control means for performing scanning while changing the tube current value of the X-ray tube, and collecting projection data corresponding to the first tube current value and projection data corresponding to the second tube current value; X-ray dose calculation means for obtaining projection data from which scattered radiation from other detection systems is removed based on projection data corresponding to a tube current value and projection data corresponding to the second tube current value; and the X-ray dose calculation Reconstructing means for reconstructing an image in the subject based on the projection data obtained by the means. It is an X-ray CT apparatus according to.
The invention according to claim 8 is a method of controlling an X-ray CT apparatus in which a plurality of pairs of X-ray tubes and X-ray detectors are arranged at different angles, and each pair is configured to be rotatable around a subject. Wherein one view period for acquiring projection data of one view is divided into a plurality of periods, and the tube current value of the X-ray tube constituting each pair is set to a different value for each of the plurality of periods, A scanning step of irradiating X-rays from the X-ray tubes constituting the pairs, with the tube current values of the X-ray tubes constituting the pairs being different from each other during the same period; Each of the X-ray detectors constituting the transmission line is transmitted from the pair of X-ray tubes and transmitted through the subject based on the X-ray dose detected in the plurality of periods, An X-ray dose calculating step for obtaining an X-ray dose of each pair of transmission lines during the period; A reconstruction processing step of reconstructing the image data based on the X-ray dose of the transmission line obtained by serial No. X dose calculating step, a method of controlling the X-ray CT apparatus characterized by including the.
この発明によると、簡便な手法により、対にならないX線管球から照射されたX線に基づく散乱線の影響を除去して、透過線のX線量を求めることが可能となる。また、この発明によると、各X線検出器は十分なX線量のX線を検出することができるため、画像のS/Nを低下させることなく、散乱線の影響を除去することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to determine the X-ray dose of transmitted rays by removing the influence of scattered rays based on X-rays irradiated from an unpaired X-ray tube by a simple method. Further, according to the present invention, each X-ray detector can detect X-rays with a sufficient X-ray dose, so that it is possible to remove the influence of scattered radiation without reducing the S / N of the image. Become.
この発明の実施形態に係るX線CT装置の構成について図1を参照して説明する。図1は、この発明の実施形態に係るX線CT装置の概略構成を示すブロック図である。 A configuration of an X-ray CT apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an X-ray CT apparatus according to an embodiment of the present invention.
この実施形態に係るX線CT装置は、スキャン制御部60によるX線管球12、22のX線照射のタイミング制御、及びX線量算出部52による散乱線成分の除去に特徴がある。また、この実施形態に係るX線CT装置は、シングルスライスX線CT装置であってもよく、マルチスライスX線CT装置であってもよい。つまり、検出素子を1列に並べて構成したX線検出器を用いてもよく、アレイ状に複数配列したX線検出器を用いてもよい。
The X-ray CT apparatus according to this embodiment is characterized by the X-ray irradiation timing control of the
この実施形態に係るX線CT装置は、架台装置1、コンソール部2及び寝台装置3を備えて構成されている。架台装置1は、X線管球及びX線検出器を格納した回転架台(ガントリ)を備え、被検体に関する投影データを収集する。その投影データはコンソール部2に出力され、画像再構成処理などの処理に供される。また、寝台装置3は、被検体を載置するための寝台31を備えている。
The X-ray CT apparatus according to this embodiment includes a gantry device 1, a console unit 2, and a bed device 3. The gantry device 1 includes a rotating gantry (gantry) that stores an X-ray tube and an X-ray detector, and collects projection data related to the subject. The projection data is output to the console unit 2 and used for processing such as image reconstruction processing. The couch device 3 includes a
架台装置1には、複数のX線管球とそれらと対になる複数のX線検出器が設けられている。この実施形態に係るX線CT装置では、2つのX線管球12、22と、それらと対になる2つのX線検出器13、23とが設置されている。例えば、図8に示すように、2つのX線管球12、22は回転軸周りに90°ずれた位置に配置され、それらと対になる2つのX線検出器13、23が設置されている。これにより、X線管球12とX線検出器13とが対になり、X線管球22とX線検出器23とが対になっている。この実施形態では、X線管球12、22を互いに90°ずらして配置しているが、この角度は1例であり、他の角度にずらして配置してもよい。例えば、X線管球12、22を互いに120°ずらした位置に配置してもよい。さらに、2組のX線管球とX線検出器に限らず、3組以上のX線管球とX線検出器を設置してもよい。
The gantry device 1 is provided with a plurality of X-ray tubes and a plurality of X-ray detectors paired with them. In the X-ray CT apparatus according to this embodiment, two
X線管球12、22のX線照射口側には、それぞれX線のファン角を規定するためのX線絞り(図示しない)が設けられている。X線検出器13、23は、例えば1000チャンネルの検出素子を1列に並べて構成してもよく、検出素子を互いに直交する2方向にそれぞれアレイ状に複数個配列し、2次元のX線検出器を構成してもよい。高電圧発生部11、21は、スキャン制御部60からの制御信号に従って、X線を照射させるための高電圧をX線管球12、22に供給する。
X-ray diaphragms (not shown) for defining the X-ray fan angle are provided on the
各X線検出器13、23にはそれぞれデータ収集部(DAS)14、24が設けられている。データ収集部14、24は、X線検出器13、23の各検出素子と同様にアレイ状に配列されたデータ収集素子を有し、X線検出器13、23により検出されたX線を、スキャン制御部60から出力されたデータ収集制御信号に対応させて収集する。この収集されたデータが投影データとなる。そして、データ収集部14、24は、それぞれ対応するX線検出器13、23の各チャンネルの電流信号を電圧に変換し、増幅し、デジタル信号に変換する。
The
そして、X線管球12から照射され被検体Pを透過したX線はX線検出器13で検出され、その検出信号はデータ収集部14で増幅され、デジタル信号に変換されて投影データとして収集される。他のX線管球22から照射されたX線についても同様に、データ収集装置24で投影データとして収集される。これらX線管球12、22、X線絞り(図示しない)、X線検出器13、23、及びデータ収集部14、24は、回転架台5に一体的に固定されており、回転架台5は回転中心Oを中心に回転するように固定架台7に支持されていている。
Then, the X-ray irradiated from the
架台駆動部4は、スキャン制御部60から出力された架台制御信号に基づいて、回転架台5を回転させる。これにより、回転架台5は、回転中心Oを中心として回転させられる。
The gantry driving unit 4 rotates the
スキャン制御部60は、スキャンに際して、回転架台5を一定の速度で安定的に回転させるために架台駆動部4に回転制御信号を供給する。また、スキャン制御部60は、X線発生を制御するX線発生制御信号を高電圧発生部11、21に出力し、X線の検出のタイミングを示す検出制御信号をデータ収集装置14、24に出力する。
The scan control unit 60 supplies a rotation control signal to the gantry driving unit 4 in order to stably rotate the
そして、スキャン制御部60の制御の下で、回転架台5を回転させながら投影データを収集する。すなわち、X線管球22を0°の位置から90°の位置まで回転させて投影データを収集すると、X線管球12は270°の位置から360°(0°)の位置まで回転することになりこの間で投影データが収集される。よって、回転架台5を90°回転させれば、180°分の投影データが収集できる。
Then, under the control of the scan control unit 60, projection data is collected while rotating the
この実施形態に係るX線CT装置は、スキャン制御部60による、X線管球12、22が照射するX線量の制御に特徴がある。この実施形態では、スキャン制御部60は、1ビューの投影データを取得する期間を複数の期間に分けて、複数の期間ごとに、X線管球12、22の管電流値を異なる値にし、さらに、同じ期間中においては、X線管球12、22の管電流値を互いに異なる値にして、X線管球12、22からX線を照射させる。
The X-ray CT apparatus according to this embodiment is characterized in that the X-ray dose irradiated by the
ここで、X線量の制御について図2を参照して説明する。図2は、この発明の実施形態に係るX線管球の管電流値を示す図である。スキャン制御部60は、1ビューのデータを収集するために要する時間(図2中、1view期間)を時間間隔が等しい2つの期間に分けて、各期間におけるX線管球12、22の管電流値(X線管球12、22が照射するX線量)を制御する。つまり、スキャン制御部60は、X線管球12、22の管電流値を切り替えるタイミングと、各期間におけるX線管球12、22の管電流値を制御する。
Here, control of the X-ray dose will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing tube current values of the X-ray tube according to the embodiment of the present invention. The scan control unit 60 divides the time required to collect one view of data (1 view period in FIG. 2) into two periods having the same time interval, and the tube currents of the
例えば、スキャン制御部60は、1view期間の前半と後半とで、X線管球12の管電流値を周期的に変え、同様に、1view期間の前半と後半とで、X線管球22の管電流値を周期的に変える。さらに、同じ期間中では、X線管球12、22の管電流値を互いに異なる値にする。
For example, the scan control unit 60 periodically changes the tube current value of the
ここで、スキャン制御部60によるX線管球12、22の制御の1例を説明する。例えば、スキャン制御部60は、X線管球12、22の管電流のピーク値を矩形状に変化させる。例えば、スキャン制御部60は、1view期間の前半ではX線管球12の管電流値をX線管球22の管電流値よりも相対的に低くしてX線を照射させ、後半ではX線管球12の管電流値をX線管球22の管電流値よりも相対的に高くしてX線を照射させる。
Here, an example of control of the
図2に示す例では、1view期間の前半では、X線管球12の管電流値を所望の管電流値の80[%]、X線管球22の管電流値を所望の管電流値の100[%]にし、後半ではX線管球12、22の管電流値を切り替えて、X線管球12の管電流値を所望の管電流値の100[%]、X線管球22の管電流値を所望の管電流値の80[%]にする。このように、スキャン制御部60は、1view期間の前半と後半とで、X線管球12、22の管電流値を周期的に変え、さらに、同じ期間中では、X線管球12、22の管電流値を互いに異なる値にする。
In the example shown in FIG. 2, in the first half of the 1 view period, the tube current value of the
スキャン制御部60は、X線管球12、22の管電流値を切り替えるタイミングと、各期間におけるX線管球12、22の管電流値をX線発生制御信号に含ませ、そのX線発生制御信号を高電圧発生部11、21に出力する。これにより、スキャン制御部60は、X線管球12、22の管電流値を切り替えるタイミングと、各期間におけるX線管球12、22の管電流値(X線量)を制御する。
The scan control unit 60 includes the timing for switching the tube current values of the
X線管球12、22の管電流値を切り替えるタイミングと、X線管球12、22の管電流値は、スキャン条件として予め決定されて、スキャン条件記憶部61に記憶させておく。なお、管電流値を切り替えるタイミングや管電流値は、操作者によって任意に変更することができる。
The timing for switching the tube current values of the
例えば、0.3秒で1スキャンを行ない、その1スキャンで1000ビューの投影データを取得する場合、1ビューの投影データを取得する期間(1view期間)は、333[μs]になる。従って、X線管球12、22の管電流値の切り替えを、1view期間の半分の時間である167[μs]で実行する。
For example, when one scan is performed in 0.3 seconds and 1000 views of projection data are acquired in one scan, the period (1 view period) for acquiring projection data of 1 view is 333 [μs]. Therefore, switching of the tube current values of the
以上のように、X線管球12、22によるX線照射のタイミングを制御することで、各X線検出器は、対になるX線管球が照射したX線であって、被検体を透過したX線(透過線)を検出するとともに、対にならないX線管球が照射したX線であって、被検体で反射されたX線(散乱線)を検出することになる。
As described above, by controlling the timing of X-ray irradiation by the
例えば、X線検出器13は、対になるX線管球12が照射したX線に起因する透過線を検出し、さらに、対にならないX線管球22が照射したX線に起因する散乱線を検出する。同様に、X線検出器23は、対になるX線管球22が照射したX線に起因する透過線を検出し、さらに、対にならないX線管球12が照射したX線に起因する散乱線を検出する。
For example, the
ここで、X線検出器13、23が実際に検出するX線量の1例を図3に示す。図3は、X線検出器が検出するX線量の1例を示す図である。例えば、X線検出器13に注目する。図3中のプロファイルカーブ100は、X線検出器13が実際に検出するX線量を表している。また、プロファイルカーブ101は、対になるX線管球12に起因する透過線のX線量を表し、プロファイルカーブ102は、対にならないX線管球22に起因する散乱線のX線量を表している。プロファイルカーブ100、101、102は、X線検出器13の全チャンネル(全検出素子)のX線量を表している。つまり、全チャンネル(全検出素子)でみると、X線検出器13で実際に検出されるX線量はプロファイルカーブ100で表され、透過線のX線量はプロファイルカーブ101で表され、散乱線のX線量はプロファイルカーブ102で表されることになる。X線検出器13は、対になるX線管球12から照射されて被検体Pを透過するX線(透過線)と、対にならないX線管球22から照射されて被検体Pで反射されたX線(散乱線)を検出する。従って、X線検出器13が実際に検出するX線量(プロファイルカーブ100)は、透過線のX線量(プロファイルカーブ101)と、散乱線のX線量(プロファイルカーブ102)とが加算されていることになる。
Here, an example of the X-ray dose actually detected by the
同様に、X線検出器23に注目すると、図3中のプロファイルカーブ200は、X線検出器23が実際に検出するX線量を表している。また、プロファイルカーブ201は、対になるX線管球22に起因する透過線のX線量を表し、プロファイルカーブ202は、対にならないX線管球12に起因する散乱線のX線量を表している。プロファイルカーブ200、201、202は、X線検出器23の全チャンネル(全検出素子)のX線量を表している。つまり、全チャンネル(全検出素子)でみると、X線検出器23で実際に検出されるX線量はプロファイルカーブ200で表され、透過線のX線量はプロファイルカーブ201で表され、散乱線のX線量はプロファイルカーブ202で表されることになる。X線検出器23は対になるX線管球13から照射されて被検体Pを透過するX線(透過線)と、対にならないX線管球22から照射されて被検体Pで反射されたX線(散乱線)を検出する。従って、X線検出器23が実際に検出するX線量(プロファイルカーブ200)は、透過線のX線量(プロファイルカーブ201)と、散乱線のX線量(プロファイルカーブ202)とが加算されていることになる。
Similarly, paying attention to the
以上のように、X線検出器13、23が検出したX線量には、透過線のX線量と散乱線のX線量が含まれることになる。この実施形態に係るX線CT装置では、前処理部51が散乱線の影響を除去して、透過線のX線量を求める。
As described above, the X-ray doses detected by the
前処理部51は、データ収集部14及び24で検出されデータに対して、感度補正やX線強度補正などを施す。この前処理部51は、X線量算出部52と算出条件記憶部53を備えている。
The preprocessing
X線量算出部52は、X線検出器13が1view期間中に実際に検出したデータ(X線量)に基づいて、X線検出器13が実際に検出したX線量から散乱線のX線量を削除し、1ビューの投影データ、つまり、1ビューにおける透過線のX線量を求める。同様に、X線量算出部52は、X線検出器23が1view期間中に実際に検出したデータ(X線量)に基づいて、X線検出器23が実際に検出したX線量から散乱線のX線量を削除し、1ビューにおける透過線のX線量を求める。このように、X線量算出部52は、X線検出器13、23がそれぞれ各自に検出したデータ(X線量)に基づいて、X線検出器13、23が検出する透過線のX線量を求める。
The X-ray
具体的には、X線量算出部52は、X線管球12の管電流値をX線管球22の管電流値より相対的に低くしてX線を照射させた期間(1view期間の前半)に、対となるX線検出器13が検出したX線量(第1X線量に相当)と、X線管球12の管電流値をX線管球22の管電流値より相対的に高くしてX線を照射させた期間(1view期間の後半)に、対となるX線検出器13が検出したX線量(第2X線量に相当)との差分に基づいて、X線検出器13が1ビュー期間中に検出する透過線のX線量を求める。X線検出器23が1ビュー期間中に検出する透過線のX線量についても、X線検出器13と同様に求められる。また、差分を算出するとき、X線量算出部52は第1X線量と第2X線量とのそれぞれの管電流値に応じた差分を求め、その差分に基づいて、1ビュー期間中にX線検出器13、23が検出する透過線のX線量を求める。
Specifically, the X-ray
次に、X線量算出部52による具体的な処理内容について図4を参照して説明する。図4は、この実施形態におけるX線量の算出方法を示す概念図である。例えば、X線検出器13に注目する。対になるX線管球12の管電流値を所望の管電流値の100[%]にして、X線管球12のみからX線を照射したときに、X線検出器13が検出するX線量をX線量aとする。つまり、X線量aは、X線検出器13と対になるX線管球12から照射されたX線に起因する透過線のX線量を表していることになる。また、X線管球22の管電流値を所望の管電流値の100[%]にして、X線管球22のみからX線を照射したときに、X線検出器13が検出するX線量をX線量bとする。つまり、X線量bは、X線検出器13と対にならないX線管球22から照射されたX線に起因する散乱線のX線量を表していることになる。
Next, specific processing contents by the X-ray
以上のように、X線量a、X線量bを定義すると、図2に示す1view期間の前半、すなわち、X線管球12の管電流値を所望の管電流値の80[%]にし、X線管球22の管電流値を所望の管電流値の100[%]にしてX線を照射したときに、X線検出器13の個々の検出素子が実際に検出するX線量を図4に示すようにX線量c1とすると、X線量c1は以下の式(1)で表される。
式(1)
X線量c1=X線量b(散乱線のX線量)+0.8×X線量a(透過線のX線量)
As described above, when the X-ray dose a and the X-ray dose b are defined, the first half of the 1 view period shown in FIG. 2, that is, the tube current value of the
Formula (1)
X dose c1 = X dose b (scattered X dose) + 0.8 × X dose a (transmitted X dose)
また、図2に示す1view期間の後半、すなわち、X線管球12の管電流値を所望の管電流値の100[%]にし、X線管球22の管電流値を所望の管電流値の80[%]にしてX線を照射したときに、X線検出器13の個々の検出素子が実際に検出するX線量を図4に示すようにX線量c2とすると、X線量c2は以下の式(2)で表される。
式(2)
X線量c2=0.8×X線量b(散乱線のX線量)+X線量a(透過線のX線量)
Further, in the latter half of the 1 view period shown in FIG. 2, that is, the tube current value of the
Formula (2)
X dose c2 = 0.8 × X dose b (scattered X dose) + X dose a (transmitted X dose)
上記式(1)、(2)を用いて、図4に示すX線量の算出概念に従うと、X線検出器13の個々の検出素子が本来検出すべき透過線のX線量aは、次の式(3)で表される。
式(3)
X線量a=5/9×(5×X線量c2−4×X線量c1)
According to the X-ray dose calculation concept shown in FIG. 4 using the above formulas (1) and (2), the X-ray dose a of transmitted rays that should be detected by the individual detection elements of the
Formula (3)
X dose a = 5/9 × (5 × X dose c2-4 × X dose c1)
X線量aは、1view期間の半分の時間で、X線検出器13の個々の検出素子が検出する透過線のX線量を表しているため、1view期間中にX線検出器13の個々の検出素子が検出する透過線のX線量をX線量Aとすると、X線量Aは、以下の式(4)で表される。
式(4)
X線量A=2×X線量a
Since the X-ray dose a represents the X-ray dose of the transmitted rays detected by the individual detection elements of the
Formula (4)
X dose A = 2 × X dose a
従って、X線量Aは、X線検出器13の個々の検出素子が実際に検出するX線量c1、c2を用いて表すと、式(3)、(4)により、以下の式(5)で表される。
式(5)
X線量A=10/9×(5×X線量c2−4×X線量c1)
Therefore, when the X-ray dose A is expressed using X-ray doses c1 and c2 that are actually detected by the individual detection elements of the
Formula (5)
X dose A = 10/9 × (5 × X dose c2-4 × X dose c1)
式(5)中のX線量c1は、1view期間の前半でX線検出器13の個々の検出素子が実際に検出するX線量を表しており、X線量c2は、1view期間の後半でX線検出器13の個々の検出素子が実際に検出するX線量を表している。従って、式(5)によると、X線検出器13の個々の検出素子が実際に検出したX線量に基づいて、散乱線のX線量が含まれない透過線のX線量を求めることが可能となる。なお、X線量c1は、この発明の「第1X線量」に相当し、X線量c2は、この発明の「第2X線量」に相当する。
The X-ray dose c1 in the equation (5) represents the X-ray dose actually detected by the individual detection elements of the
また、X線検出器23が、1view期間で検出するはずの透過線のX線量についても、X線検出器13が検出するはずの透過線のX線量Aの算出方法と同じ方法で求められる。例えば、図2に示す1view期間の前半で、X線検出器23の個々の検出素子が実際に検出するX線量をX線量d1とし、1view期間の後半で、X線検出器23の個々の検出素子が実際に検出するX線量をX線量d2とすると、1view期間中にX線検出器23の個々の検出素子が検出する透過線のX線量をX線量Bとすると、X線量Bは、以下の式(6)で表される。
式(6)
X線量B=10/9×(5×X線量d1−4×X線量d2)
Further, the X-ray dose of transmission rays that should be detected by the
Formula (6)
X dose B = 10/9 × (5 × X dose d1-4 × X dose d2)
式(6)中のX線量d1は、1view期間の前半でX線検出器23の個々の検出素子が実際に検出するX線量を表しており、X線量d2は、1view期間の後半でX線検出器23の個々の検出素子が実際に検出するX線量を表している。従って、式(6)によると、X線検出器23の個々の検出素子が実際に検出したX線量に基づいて、散乱線のX線量が含まれない透過線のX線量を求めることが可能となる。なお、X線量d1は、この発明の「第1X線量」に相当し、X線量d2は、この発明の「第2X線量」に相当する。
The X-ray dose d1 in the equation (6) represents the X-ray dose actually detected by the individual detection elements of the
算出条件記憶部53には、式(5)が、X線検出器13が検出すべき透過線のX線量の算出条件として記憶されており、式(6)が、X線検出器23が検出すべき透過線のX線量の算出条件として記憶されている。
Expression (5) is stored in the calculation
X線量算出部52は、X線検出器13、23が実際に検出したデータ(X線量)を受けると、算出条件記憶部53に記憶されている上記式(5)に従って、1view期間中でX線検出器13の個々の検出素子が検出するはずの透過線のX線量Aを算出し、さらに、上記式(6)に従って、1view期間中でX線検出器23の個々の検出素子が検出するはずの透過線のX線量Bを算出する。そして、X線量算出部52は、各view期間中でX線検出器13、23の個々の検出素子が検出するはずの透過線のX線量A、Bを算出する。
When the X-ray
なお、X線量算出部52は、例えばCPUで構成されている。そして、図示しない記憶部にX線量算出プログラムを記憶しておき、CPUが記憶部からX線量算出プログラムを読み込んで実行することで、X線量算出部52の機能を実行して、各view期間中でX線検出器13、23が検出するはずの透過線のX線量A、Bを求める。
Note that the X-ray
そして、前処理部51にて感度補正などの処理が施された投影データは、再構成処理部54に出力される。
The projection data that has been subjected to processing such as sensitivity correction by the preprocessing
再構成処理部54は、前処理部51にて補正処理が施された投影データを逆投影処理することにより、画像データを再構成する。これにより、被検体の断層像データが生成される。再構成処理部54から出力された画像データは、画像記憶部55にて一時的に保持される。前処理部51から再構成処理部54に出力される投影データは、散乱線のX線量が除去されているため、散乱線の影響が軽減された画像データ(断層像データ)が生成される。
The
画像処理部56は、入力装置(図示しない)にて入力された操作者の指示に従って、画像データに対して様々な画像処理を施す。画像処理部56は、例えば、ボリュームレンダリング処理やMPR処理などを施して3次元画像データやMPR画像データ(任意断面の画像データ)を生成して表示制御部57に出力する。表示制御部57は、画像処理部56から出力された画像データに基づく画像を、液晶ディスプレイやCRTなどの表示部58に表示させる。
The
寝台31は、被検体を載置するための寝台天板と、寝台天板を支持する寝台基台とを備えている。寝台天板は、寝台駆動部32により被検体の体軸方向(スライス方向)に移動可能となっている。寝台基台は、寝台駆動部32により寝台天板を上下方向に移動させることが可能となっている。
The
(動作)
次に、この発明の実施形態に係るX線CT装置による一連の動作(X線CT装置の制御方法)について図5を参照して説明する。図5は、この発明の実施形態に係るX線CT装置による一連の動作を示すフローチャートである。
(Operation)
Next, a series of operations (control method of the X-ray CT apparatus) by the X-ray CT apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a series of operations by the X-ray CT apparatus according to the embodiment of the present invention.
(ステップS01)
まず、スキャン制御部60は、スキャン条件記憶部61に記憶されているスキャン条件に従って、所定時間ごとにX線管球12、22の管電流値を周期的に変えながらスキャンを行なう。例えば、図2に示す管電流値の切り替えのタイミングに従って、スキャン制御部60は、X線管球12、22の管電流値を制御してスキャンを行なう。
(Step S01)
First, the scan control unit 60 performs scanning while periodically changing the tube current values of the
(ステップS02)
X線量算出部52は、データ収集部14、24から、X線検出器13、23が実際に検出したデータ(X線量)を受けると、算出条件記憶部53に記憶されている算出条件に従って、各viewにおける投影データを求める。例えば、X線量算出部52は、上記式(5)に従って、X線検出器13の個々の検出素子が検出すべき透過線のX線量を求め、さらに、上記式(6)に従って、X線検出器23の個々の検出素子が検出すべき透過線のX線量を求める。そして、X線量算出部52は、各ビューについて、X線検出器13、23の個々の検出素子が検出すべき透過線のX線量を求め、各ビューの投影データを求める。
(Step S02)
When the X-ray
(ステップS03)
再構成処理部54は、前処理部51にて処理が施された投影データに対して再構成処理を施すことで、画像データを生成する。
(Step S03)
The
(ステップS04)
再構成処理部54にて生成された画像データは、画像処理部56にて所定の画像処理が施され、表示部58に断層像などの画像が表示される。
(Step S04)
The image data generated by the
以上のように、この実施形態に係るX線CT装置によると、X線検出器13、23の個々の検出素子が実際に検出したX線量に基づいて、対にならないX線管球から照射されたX線に基づく散乱線の影響を除去し、透過線のX線量を求めることが可能となる。従って、透過線のX線量を簡便な手法によって求めることができる。
As described above, according to the X-ray CT apparatus according to this embodiment, the individual detection elements of the
また、この実施形態に係るX線CT装置によると、従来技術(例えば特許文献3に記載の従来技術)では困難性を伴っていたX線管球12、22の管電流値の切り替えも克服することができる。つまり、この実施形態に係るX線CT装置では、1view間中におけるX線管球12、22の管電流値の変化量が少ないため、従来技術よりも容易にX線管球12、22の管電流値の切り替えを実現することが可能となる。例えば、この実施形態に係るX線CT装置では、X線管球12、22の管電流値を所望の管電流値の100[%]から80[%]、又は80[%]から100[%]に切り替えればよいため、従来技術よりも容易に管電流値の切り替えを実現することが可能となる。
Further, according to the X-ray CT apparatus according to this embodiment, the switching of the tube current values of the
例えば、0.3秒で1スキャンを行ない、1000ビューの投影データを収集するようなスキャンを行なっても、この実施形態に係るX線CT装置によると、X線管球12、22の管電流値の切り替えを実現することができる。
For example, even if one scan is performed in 0.3 seconds and 1000 views of projection data are collected, according to the X-ray CT apparatus according to this embodiment, the tube currents of the
さらに、この実施形態に係るX線CT装置によると、S/Nの劣化が少ない画像が得られる。従来技術(例えば特許文献3に記載の従来技術)では、各X線検出器は、1view期間の半分の期間でのみX線を検出していたため、各X線検出器で検出されるX線量は極めて少なくなっていた。そのため、従来技術では、X線管球12、22の管電流値を2倍にしないと、X線管球12、22の管電流値を1view期間中で所望の管電流値の100[%]に維持した場合に得られるX線量と同じX線量を得ることはできない。
Furthermore, according to the X-ray CT apparatus according to this embodiment, an image with little deterioration of S / N can be obtained. In the prior art (for example, the prior art described in Patent Document 3), each X-ray detector detects X-rays only in a half period of 1 view period, so the X-ray dose detected by each X-ray detector is It was extremely small. Therefore, in the prior art, unless the tube current value of the
これに対して、この実施形態に係るX線CT装置では、1view期間中で、X線管球12、22の管電流値を所望の管電流値の80[%]に留めているため、X線管球12、22の管電流値を100[%]に維持した場合に得られるX線量の概ね90[%]のX線量が得られる。そのため、X線検出器13、23で検出される投影データのS/Nの劣化を小さくすることができ、再構成されて得られた画像のS/Nの劣化を小さく抑えることが可能となる。
In contrast, in the X-ray CT apparatus according to this embodiment, the tube current value of the
なお、この実施形態では、X線管球12、22の管電流のピーク値を矩形状に変化させたが、ピーク値を正弦波状に変化させてもよい。この場合、スキャン制御部60は、正弦波状の管電流値の最大値又は最小値が、1view期間の半分の期間(1収集期間)の中心になるように、X線管球12、22によるX線照射のタイミングを制御する。このように、X線管球12、22の管電流値を制御した場合であっても、上記式(1)から式(5)に係る透過線のX線量の算出方法を用いることで、X線検出器13、23の個々の検出素子が実際に検出するX線量から、透過線のX線量を求めることができる。
In this embodiment, the peak value of the tube current of the
また、この実施形態では、2組のX線管球とX線検出器を備えたX線CT装置について説明したが、3組以上のX線管球とX線検出器を備えたX線CT装置であっても、上記式(1)から式(5)に係る透過線のX線量の算出方法を応用することで、各X線検出器が実際に検出するX線量から、透過線のX線量を求めることができる。 In this embodiment, an X-ray CT apparatus including two sets of X-ray tubes and an X-ray detector has been described, but an X-ray CT including three or more sets of X-ray tubes and an X-ray detector. Even in the case of an apparatus, by applying the method for calculating the X-ray dose of transmission lines according to the above formulas (1) to (5), X-rays of transmission lines can be obtained from the X-ray doses actually detected by the respective X-ray detectors. The dose can be determined.
[変形例]
次に、変形例に係るX線CT装置について図6及び図7を参照して説明する。図6は、変形例1におけるX線量の算出方法を示す概念図である。図7は、変形例2におけるX線量の算出方法を示す概念図である。変形例では、スキャン制御部60は、1view期間の前半と後半とで、X線管球12、22のいずれか一方の管電流値を周期的に変化させ、他方のX線管球については管電流値を変えずにスキャンを行なう。
[Modification]
Next, an X-ray CT apparatus according to a modification will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a conceptual diagram showing a method for calculating the X-ray dose in the first modification. FIG. 7 is a conceptual diagram showing a method for calculating the X-ray dose in Modification 2. In the modification, the scan control unit 60 periodically changes the tube current value of one of the
(変形例1)
変形例1では、スキャン制御部60は、X線管球22の管電流のピーク値を矩形状に変化させる。一方、スキャン制御部60は、X線管球12の管電流値を一定に制御する。例えば、スキャン制御部60は、1view期間の前半では、X線管球12の管電流値を所望の管電流値の100[%]、X線管球22の管電流値を所望の管電流値の100[%]にし、後半では、X線管球22の管電流値を切り替えて、X線管球12の管電流値を所望の管電流値の100[%]、X線管球22の管電流値を所望の管電流値の80[%]にする。このように、スキャン制御部60は、1view期間の前半と後半とで、X線管球22の管電流値を周期的に変える。
(Modification 1)
In the first modification, the scan control unit 60 changes the peak value of the tube current of the
スキャン制御部60は、X線管球22の管電流値を切り替えるタイミングと、各期間におけるX線管球12、22の管電流値をX線発生制御信号に含ませ、そのX線発生制御信号を高電圧発生部11、21に出力する。これにより、スキャン制御部60は、X線管球22の管電流値を切り替えるタイミングと、各期間におけるX線管球12、22の管電流値(X線量)を制御する。
The scan control unit 60 includes the timing for switching the tube current value of the
X線管球22の管電流値を切り替えるタイミングと、X線管球12、22の管電流値は、スキャン条件として予め決定されて、スキャン条件記憶部61に記憶させておく。なお、管電流値を切り替えるタイミングや管電流値は、操作者によって任意に変更することができる。
The timing for switching the tube current value of the
この変形例1では、上記実施形態と同様に、前処理部51が散乱線の影響を除去して、透過線のX線量を求める。ここで、X線量算出部52による具体的な処理内容について図6を参照して説明する。例えば、X線検出器13に注目する。また、X線量a、X線量bの定義を、上記実施形態における定義と同じとする。1view期間の前半、すなわち、X線管球12の管電流値を所望の管電流値の100[%]にし、X線管球22の管電流値を所望の管電流値の100[%]にしてX線を照射したときに、X線検出器13の個々の検出素子が実際に検出するX線量を図6に示すようにX線量c1とすると、X線量c1は以下の式(7)で表される。
式(7)
X線量c1=X線量b(散乱線のX線量)+X線量a(透過線のX線量)
In the first modification, as in the above-described embodiment, the preprocessing
Formula (7)
X dose c1 = X dose b (scattered X dose) + X dose a (transmitted X dose)
また、1view期間の後半、すなわち、X線管球12の管電流値を所望の管電流値の100[%]にし、X線管球22の管電流値を所望の管電流値の80[%]にしてX線を照射したときに、X線検出器13の個々の検出素子が実際に検出するX線量を図6に示すようにX線量c2とすると、X線量c2は以下の式(8)で表される。
式(8)
X線量c2=0.8×X線量b(散乱線のX線量)+X線量a(透過線のX線量)
Further, in the latter half of the 1 view period, that is, the tube current value of the
Formula (8)
X dose c2 = 0.8 × X dose b (scattered X dose) + X dose a (transmitted X dose)
上記式(7)、(8)を用いて、図6に示すX線量の算出概念に従うと、X線検出器13の個々の検出素子が本来検出すべき透過線のX線量aは、次の式(9)で表される。
式(9)
X線量a=5×X線量c2−4×X線量c1
According to the X-ray dose calculation concept shown in FIG. 6 using the above formulas (7) and (8), the X-ray dose a of transmitted rays that should be detected by the individual detection elements of the
Formula (9)
X dose a = 5 × X dose c2-4 × X dose c1
X線量aは、1view期間の半分の時間で、X線検出器13の個々の検出素子が検出する透過線のX線量を表しているため、1view期間中にX線検出器13の個々の検出素子が検出する透過線のX線量をX線量Aとすると、X線量Aは、以下の式(10)で表される。
式(10)
X線量A=2×X線量a
=10×X線量c2−8×X線量c1
Since the X-ray dose a represents the X-ray dose of the transmitted rays detected by the individual detection elements of the
Formula (10)
X dose A = 2 × X dose a
= 10 × X dose c2-8 × X dose c1
式(10)中のX線量c1は、1view期間の前半でX線検出器13の個々の検出素子が実際に検出するX線量を表しており、X線量c2は、1view期間の後半でX線検出器13の個々の検出素子が実際に検出するX線量を表している。従って、式(10)によると、X検出器13の個々の検出素子が実際に検出したX線量に基づいて、散乱線のX線量が含まれない透過線のX線量を求めることが可能となる。
The X-ray dose c1 in the equation (10) represents the X-ray dose actually detected by the individual detection elements of the
また、X線検出器23が、1view期間で検出するはずの透過線のX線量についても、X線量Aと同様に求められる。例えば、1view期間の前半で、X線検出器23の個々の検出素子が実際に検出するX線量をX線量d1とし、1view期間の後半で、X線検出器23の個々の検出素子が実際に検出するX線量をX線量d2とすると、1view期間中にX線検出器23の個々の検出素子が検出する透過線のX線量をX線量Bとすると、X線量Bは、以下の式(11)で表される。
式(11)
X線量B=10×X線量d1−10×X線量d2
Further, the X-ray dose of transmitted rays that the
Formula (11)
X dose B = 10 × X dose d1-10 × X dose d2
式(12)中のX線量d1は、1view期間の前半でX線検出器23の個々の検出素子が実際に検出するX線量を表しており、X線量d2は、1view期間の後半でX線検出器23の個々の検出素子が実際に検出するX線量を表している。従って、式(11)によると、X線検出器23の個々の検出素子が実際に検出したX線量に基づいて、散乱線のX線量が含まれない透過線のX線量を求めることが可能となる。
The X-ray dose d1 in the equation (12) represents the X-ray dose actually detected by the individual detection elements of the
算出条件記憶部53には、式(10)が、X線検出器13が検出すべき透過線のX線量の算出条件として記憶されており、式(11)が、X線検出器23が検出すべき透過線のX線量の算出条件として記憶されている。
Expression (10) is stored in the calculation
X線量算出部52は、X線検出器13、23が実際に検出したデータ(X線量)を受けると、算出条件記憶部53に記憶されている上記式(10)に従って、1view期間中でX線検出器13の個々の検出素子が検出するはずの透過線のX線量Aを算出し、さらに、上記式(11)に従って、1view期間中でX線検出器23の個々の検出素子が検出するはずの透過線のX線量Bを算出する。そして、X線量算出部52は、各view期間中でX線検出器13、23の個々の検出素子が検出するはずの透過線のX線量A、Bを算出する。
When the X-ray
そして、再構成処理部54は、前処理部51にて補正処理が施された投影データを逆投影処理することにより、画像データを再構成する。この投影データは、散乱線のX線量が除去されているため、散乱線の影響が軽減された画像データが生成される。
Then, the
この変形例1によると、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、変形例1によると、X線管球12の管電流値を一定にし、X線管球22の管電流値のみを周期的に切り替えているため、データ収集と管電流値(X線量)の切り替えのタイミングの同期をとるのに、技術的に容易という効果がある。
According to the first modification, the same effects as those of the above embodiment can be obtained. Furthermore, according to Modification 1, since the tube current value of the
(変形例2)
次に変形例2について説明する。上記変形例1では、スキャン制御部60は、X線管球22の管電流のピーク値を矩形状に変化させたが、X線管球22の代わりにX線管球12の管電流のピーク値を矩形状に変化させてもよい。例えば、スキャン制御部60は、1view期間の前半では、X線管球12の管電流値を所望の管電流値の100[%]、X線管球22の管電流値を所望の管電流値の100[%]にし、後半では、X線管球12の管電流値を切り替えて、X線管球12の管電流値を所望の管電流値の80[%]、X線管球22の管電流値を所望の管電流値の100[%]にする。このように、スキャン制御部60は、1view期間の前半と後半とで、X線管球12の管電流値を周期的に変える。
(Modification 2)
Next, Modification 2 will be described. In the first modification, the scan control unit 60 changed the peak value of the tube current of the
ここで、X線量算出部52による具体的な処理内容について図7を参照して説明する。例えば、X線検出器13に注目する。また、X線量a、X線量bの定義を、上記実施形態における定義と同じとする。1view期間の前半、つまり、X線管球12の管電流値を所望の管電流値の100[%]にし、X線管球22の管電流値を所望の管電流値の100[%]にしてX線を照射したときに、X線検出器13の個々の検出素子が実際に検出するX線量を図7に示すようにX線量c1とすると、X線量c1は以下の式(12)で表される。
式(12)
X線量c1=X線量b(散乱線のX線量)+X線量a(透過線のX線量)
Here, specific processing contents by the X-ray
Formula (12)
X dose c1 = X dose b (scattered X dose) + X dose a (transmitted X dose)
また、1view期間の後半、すなわち、X線管球12の管電流値を所望の管電流値の80[%]にし、X線管球22の管電流値を所望の管電流値の100[%]にしてX線を照射したときに、X線検出器13の個々の検出素子が実際に検出するX線量を図7に示すようにX線量c2とすると、X線量c2は以下の式(13)で表される。
式(13)
X線量c2=X線量b(散乱線のX線量)+0.8×X線量a(透過線のX線量)
Further, in the latter half of the 1 view period, that is, the tube current value of the
Formula (13)
X dose c2 = X dose b (scattered X dose) + 0.8 × X dose a (transmitted X dose)
上記式(12)、(13)を用いて、図7に示すX線量の算出概念に従うと、X線検出器13の個々の検出素子が本来検出すべき透過線のX線量aは、次の式(14)で表される。
式(14)
X線量a=5×X線量c1−5×X線量c2
According to the X-ray dose calculation concept shown in FIG. 7 using the above equations (12) and (13), the X-ray dose a of transmission rays that should be detected by the individual detection elements of the
Formula (14)
X dose a = 5 × X dose c1-5 × X dose c2
X線量aは、1view期間の半分の時間で、X線検出器13の個々の検出素子が検出する透過線のX線量を表しているため、1view期間中にX線検出器13の個々の検出素子が検出する透過線のX線量をX線量Aとすると、X線量Aは、以下の式(15)で表される。
式(15)
X線量A=2×X線量a
=10×X線量c1−10×X線量c2
Since the X-ray dose a represents the X-ray dose of the transmitted rays detected by the individual detection elements of the
Formula (15)
X dose A = 2 × X dose a
= 10 × X dose c1-10 × X dose c2
式(15)中のX線量c1は、1view期間の前半でX線検出器13の個々の検出素子が実際に検出するX線量を表しており、X線量c2は、1view期間の後半でX線検出器13の個々の検出素子が実際に検出するX線量を表している。従って、式(15)によると、X線検出器13の個々の検出素子が実際に検出したX線量に基づいて、散乱線のX線量が含まれない透過線のX線量を求めることが可能となる。
The X-ray dose c1 in the formula (15) represents the X-ray dose actually detected by the individual detection elements of the
また、X線検出器23が、1view期間で検出するはずの透過線のX線量についても、X線量Aと同様に求められる。例えば、1view期間の前半で、X線検出器23の個々の検出素子が実際に検出するX線量をX線量d1とし、1view期間の後半で、X線検出器23の個々の検出素子が実際に検出するX線量をX線量d2とすると、1view期間中にX線検出器23の個々の検出素子が検出する透過線のX線量をX線量Bとすると、X線量Bは、以下の式(16)で表される。
式(16)
X線量B=10×X線量d2−8×X線量d1
In addition, the X-ray dose of transmitted rays that the
Formula (16)
X dose B = 10 × X dose d2-8 × X dose d1
式(16)中のX線量d1は、1view期間の前半でX線検出器23の個々の検出素子が実際に検出するX線量を表しており、X線量d2は、1view期間の後半でX線検出器23の個々の検出素子が実際に検出するX線量を表している。従って、式(16)によると、X線検出器23の個々の検出素子が実際に検出したX線量に基づいて、散乱線のX線量が含まれない透過線のX線量を求めることが可能となる。
The X-ray dose d1 in the equation (16) represents the X-ray dose actually detected by the individual detection elements of the
算出条件記憶部53には、式(15)が、X線検出器13が検出すべき透過線のX線量の算出条件として記憶されており、式(16)が、X線検出器23が検出すべき透過線のX線量の算出条件として記憶されている。
Expression (15) is stored in the calculation
X線量算出部52は、X線検出器13、23が実際に検出したデータ(X線量)を受けると、算出条件記憶部53に記憶されている上記式(15)に従って、1view期間中でX線検出器13の個々の検出素子が検出するはずの透過線のX線量Aを算出し、さらに、上記式(16)に従って、1view期間中でX線検出器23の個々の検出素子が検出するはずの透過線のX線量Bを算出する。そして、X線量算出部52は、各view期間中でX線検出器13、23の個々の検出素子が検出するはずの透過線のX線量A、Bを算出する。
When the X-ray
そして、再構成処理部54は、前処理部51にて補正処理が施された投影データを逆投影処理することにより、画像データを再構成する。この投影データは、散乱線のX線量が除去されているため、散乱線の影響が軽減された画像データが生成される。
Then, the
この変形例2によると、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、変形例2によると、X線管球22の管電流値を一定にし、X線管球12の管電流値のみを周期的に切り替えているため、データ収集と管電流値(X線量)の切り替えのタイミングの同期をとるのに、技術的に容易という効果がある。
According to the second modification, the same effect as that of the above embodiment can be obtained. Furthermore, according to the modified example 2, since the tube current value of the
11、21 高電圧発生部
12、22 X線管球
13、23 X線検出器
14、24 データ収集部
51 前処理部
52 X線量算出部
53 算出条件記憶部
60 スキャン制御部
61 スキャン条件記憶部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
1ビューの投影データを取得する1ビュー期間を複数の期間に分けて、前記複数の期間ごとに、前記各対を構成するX線管球の管電流値を異なる値にし、さらに、同じ期間中においては、前記各対を構成するX線管球の管電流値を互いに異なる値にして、前記各対を構成するX線管球からX線を照射させるスキャン制御手段と、
前記各対を構成するX線検出器のそれぞれが前記複数の期間で検出したX線量に基づいて、前記各対のX線管球から照射されて前記被検体を透過する透過線であって、前記1ビュー期間中に、前記各対の透過線のX線量を求めるX線量算出手段と、
前記演算手段により求められた透過線のX線量に基づいて画像データを再構成する再構成処理手段と、
を有することを特徴とするX線CT装置。 An X-ray CT apparatus in which a plurality of pairs of an X-ray tube and an X-ray detector are arranged at different angles, and each pair is configured to be rotatable around a subject,
One view period for acquiring projection data of one view is divided into a plurality of periods, and the tube current values of the X-ray tubes constituting each pair are made different for each of the plurality of periods. In the scan control means for making the tube current value of the X-ray tube constituting each pair different from each other, and irradiating X-rays from the X-ray tube constituting each pair;
Each of the X-ray detectors constituting each pair is a transmission line that is irradiated from each pair of X-ray tubes and passes through the subject based on the X-ray dose detected in the plurality of periods, X-ray dose calculating means for obtaining an X-ray dose of each pair of transmission lines during the one view period;
Reconstruction processing means for reconstructing image data on the basis of the X-ray dose of transmission rays obtained by the calculation means;
An X-ray CT apparatus comprising:
前記第1のX線管球と前記第2のX線管球から同時にX線を曝射すると共に、少なくとも前記第1のX線管球の管電流値を変えてスキャンを行ない、第1の管電流値に対応する投影データと第2の管電流値に対応する投影データを収集するスキャン制御手段と、
前記第1の管電流値に対応する投影データと前記第2の管電流値に対応する投影データに基づいて、他の検出系からの散乱線を除去した投影データを求めるX線量算出手段と、
前記X線量算出手段により求めた、投影データに基づいて被検体内の画像を再構成する再構成手段と、
を有することを特徴とするX線CT装置。 A first detection system comprising a first X-ray tube and a first X-ray detector; a second detection system comprising a second X-ray tube and a second X-ray detector; In an X-ray CT apparatus equipped with
X-rays are simultaneously emitted from the first X-ray tube and the second X-ray tube, and at least a tube current value of the first X-ray tube is changed to perform scanning, Scan control means for collecting projection data corresponding to a tube current value and projection data corresponding to a second tube current value;
X-ray dose calculating means for obtaining projection data from which scattered radiation from other detection systems has been removed based on projection data corresponding to the first tube current value and projection data corresponding to the second tube current value;
Reconstructing means for reconstructing an image in the subject based on the projection data obtained by the X-ray dose calculating means;
An X-ray CT apparatus comprising:
1ビューの投影データを取得する1ビュー期間を複数の期間に分けて、前記複数の期間ごとに、前記各対を構成するX線管球の管電流値を異なる値にし、さらに、同じ期間中において、前記各対を構成するX線管球の管電流値を互いに異なる値にして、前記各対を構成するX線管球からX線を照射するスキャンステップと、
前記各対を構成するX線検出器のそれぞれが前記複数の期間で検出したX線量に基づいて、前記各対のX線管球から照射されて前記被検体を透過する透過線であって、前記1ビュー期間中に、前記各対の透過線のX線量を求めるX線量算出ステップと、
前記第X線量算出ステップにて求められた透過線のX線量に基づいて画像データを再構成する再構成処理ステップと、
を含むことを特徴とするX線CT装置の制御方法。 A control method for an X-ray CT apparatus in which a plurality of pairs of an X-ray tube and an X-ray detector are arranged at different angles, and each pair is configured to be rotatable around a subject,
One view period for acquiring projection data of one view is divided into a plurality of periods, and the tube current values of the X-ray tubes constituting each pair are made different for each of the plurality of periods. A scanning step of irradiating X-rays from the X-ray tubes constituting the pairs, with tube current values of the X-ray tubes constituting the pairs being different from each other;
Each of the X-ray detectors constituting each pair is a transmission line that is irradiated from each pair of X-ray tubes and passes through the subject based on the X-ray dose detected in the plurality of periods, An X-ray dose calculating step for obtaining an X-ray dose of each pair of transmission lines during the one view period;
A reconstruction processing step of reconstructing image data based on the X-ray dose of the transmission line obtained in the X-th dose calculation step;
A control method for an X-ray CT apparatus, comprising:
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