JP2009082250A - X-ray ct apparatus - Google Patents

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Akihiko Nishide
明彦 西出
Yasushi Yasunaga
恭 安永
Masahiro Moritake
正浩 森武
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray CT apparatus which displays a tomographic image by performing image reconstruction on the tomographic image with sufficient density resolution and high spatial resolution. <P>SOLUTION: The X-ray CT apparatus (100) is equipped with an X-ray generating device (21), a first multi-row X-ray detecting device (KD) which is provided to face the X-ray generating device (21) and has first spatial resolution in a prescribed direction, a second multi-row X-ray detecting device (MD) which is provided to face the X-ray generating device and has second spatial resolution, that is different from the first spatial resolution, in a prescribed direction, and an image reconstruction part (33) which performs the image reconstruction on the tomographic image having the sufficient density resolution and the sufficient spatial resolution in accordance with output data of the first and second multi-row X-ray detecting devices. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、医療用X線CT(Computed
Tomography)装置などのX線CT装置の技術に関する。
The present invention relates to medical X-ray CT (Computed
(Tomography) X-ray CT apparatus technology.

従来の多列X線検出器X線CT装置は、図3に示すように、シンチレータSDとフォトダイオードPDとの構造の多列X線検出器を用いていた。シンチレータは、X線をほぼ100%捕捉して発光する。しかし、フォトダイオードの光に変換する効率は、シンチレータの光がフォトダイオードに到達する効率もあるため、約60%と言われている。また、断層像の高分解能化は、多列X線検出器を微細化する必要がある。例えばチャネル方向、列方向に0.3mmピッチの多列X線検出器を作るとする。各多列X線検出器チャネル間はリフレクタと呼ぶ光の反射体により、各多列X線検出器チャネル間のクロストークを押えている。その多列X線検出器のX線検出器効率は、リフレクタの幅が約0.1mm程度あるため、0.1mm/0.3mm=1/3、つまり1/3はリフレクタとなってしまいさらに効率が悪くなる。このような点でシンチレータ・フォトダイオードを使った多列X線検出器は高分解能に向かないという問題があった。   As shown in FIG. 3, the conventional multi-row X-ray detector X-ray CT apparatus uses a multi-row X-ray detector having a structure of a scintillator SD and a photodiode PD. The scintillator captures almost 100% of X-rays and emits light. However, the efficiency of conversion into light from the photodiode is said to be about 60% because of the efficiency with which the light from the scintillator reaches the photodiode. In addition, to increase the resolution of tomographic images, it is necessary to miniaturize the multi-row X-ray detector. For example, assume that a multi-row X-ray detector having a pitch of 0.3 mm in the channel direction and the row direction is made. Crosstalk between the multi-row X-ray detector channels is suppressed between the multi-row X-ray detector channels by a light reflector called a reflector. The X-ray detector efficiency of the multi-row X-ray detector is 0.1 mm / 0.3 mm = 1/3, that is, 1/3 becomes a reflector because the width of the reflector is about 0.1 mm. Inefficiency. In this respect, the multi-row X-ray detector using the scintillator / photodiode has a problem that it is not suitable for high resolution.

特開2002−330955号公報JP 2002-330955 A

しかし、多列X線検出器X線CT装置又はフラットパネルに代表される2次元X線エリア検出器によるX線CT装置において、高空間分解能化への要求は大きい。特に心臓の検査において冠状動脈(Coronary Artery)の狭窄評価(Stenosis
Evaluation)では、0.2mmオーダーの高空間分解能化が求められている。また、肺野の検査では、肺胞が見えるレベルの高空間分解能化が求められている。さらに、頭部の耳小骨における検査でも高空間分解能化が求められている。
しかし、従来技術の高分解能化は、仮に高空間分解能な断層像を表示できたとしても、現状レベルの充分な密度分解能が維持できないため、診断用途において問題がある。このため、新技術のCT装置は、少なくとも現状レベルの密度分解能を維持して、更なる高空間分解能な断層像が画像再構成、表示できることが望まれる。
However, in a multi-row X-ray detector X-ray CT apparatus or an X-ray CT apparatus using a two-dimensional X-ray area detector typified by a flat panel, there is a great demand for high spatial resolution. Evaluation of stenosis of coronary arteries (Stenosis)
Evaluation) requires a high spatial resolution on the order of 0.2 mm. Further, in the examination of the lung field, high spatial resolution at a level where the alveoli can be seen is required. Furthermore, high spatial resolution is also required for examinations of the ossicles of the head.
However, the high resolution of the prior art has a problem in diagnostic applications because even if a tomographic image with a high spatial resolution can be displayed, a sufficient density resolution at the current level cannot be maintained. For this reason, it is desired that the CT apparatus of the new technology can reconstruct and display a tomographic image with higher spatial resolution while maintaining at least the current level of density resolution.

そこで、本発明の目的は、二次元X線エリア検出器を持ったX線CT装置の各種スキャンにおいて、充分な密度分解能を持った高い空間分解能の断層像を画像再構成して表示するX線CT装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an X-ray for reconstructing and displaying a high spatial resolution tomographic image having a sufficient density resolution in various scans of an X-ray CT apparatus having a two-dimensional X-ray area detector. It is to provide a CT apparatus.

本発明は、空間分解能が充分出せる多列X線検出器と密度分解能が充分出せる多列X線検出器とを使い、各々の多列X線検出器でX線投影データを取得する。空間分解能が充分出せる多列X線検出器に基づく投影データから画像再構成を行うと、断層像の細部までも解像度が高い高空間分解能の断層像を得ることができる。一方、密度分解能が充分出せる多列X線検出器に基づく投影データから画像再構成を行うと、病巣などの微妙なCT値の変化も検出できる断層像を得ることができる。このため、これら両方の投影データを加重算処理などにより合成したり、投影データを画像再構成した両方の断層像を加重算処理などにより合成したり又は重ねてオーバーラップ表示させたりすることにより、細部まで空間分解能の高い断層像に、病巣など表現できる密度分解能の良い断層像を得ることができる。   The present invention uses a multi-row X-ray detector capable of providing sufficient spatial resolution and a multi-row X-ray detector capable of providing sufficient density resolution, and acquires X-ray projection data with each multi-row X-ray detector. When image reconstruction is performed from projection data based on a multi-row X-ray detector that can provide sufficient spatial resolution, a high spatial resolution tomographic image with high resolution can be obtained even in the details of the tomographic image. On the other hand, if image reconstruction is performed from projection data based on a multi-row X-ray detector that can provide sufficient density resolution, a tomographic image that can detect subtle changes in CT values such as lesions can be obtained. For this reason, by combining both of these projection data by weighted calculation processing, etc., by combining both tomographic images obtained by image reconstruction of the projection data by weighted calculation processing, etc., or overlapping and displaying them, It is possible to obtain a tomographic image with a high density resolution capable of expressing a lesion or the like on a tomographic image having a high spatial resolution to the details.

第1の観点のX線CT装置は、X線発生器と、X線発生器と対向して設けられ所定方向に第1空間分解能を有する第1多列X線検出器と、X線発生器と対向して設けられ所定方向に第1空間分解能とは異なる第2空間分解能を有する第2多列X線検出器と、第1多列X線検出器と第2多列X線検出器との出力データに基づいて、断層像を画像再構成する画像再構成部と、を備える。
上記第1の観点におけるX線CT装置では、空間分解能の高い第1多列X線検出器からのX線投影データと、異なる空間分解能を有する第2多列X線検出器からのX線投影データとに基づいて断層像を得ることができる。
An X-ray CT apparatus according to a first aspect includes an X-ray generator, a first multi-row X-ray detector provided opposite to the X-ray generator and having a first spatial resolution in a predetermined direction, and an X-ray generator A second multi-row X-ray detector provided in a predetermined direction and having a second spatial resolution different from the first spatial resolution in a predetermined direction, a first multi-row X-ray detector and a second multi-row X-ray detector; And an image reconstruction unit that reconstructs a tomographic image based on the output data.
In the X-ray CT apparatus according to the first aspect, X-ray projection data from the first multi-row X-ray detector having high spatial resolution and X-ray projection from the second multi-row X-ray detector having different spatial resolutions. A tomographic image can be obtained based on the data.

第2の観点のX線CT装置では、第2多列X線検出器は第1多列X線検出器より密度分解能を有する検出器であり、第1多列X線検出器と第2多列X線検出器とが、重ねて設けられている。
上記第2の観点におけるX線CT装置では、例えば図4(a)又は図10(a)のように、空間分解能の異なる複数の多列X線検出器をX線照射方向に重ねることにより、空間分解能の高い多列X線検出器のX線投影データと密度分解能の良い多列X線検出器のX線投影データとを、被検体の同じ部位及び同じ範囲について同時に得ることができる。このため、被検体の同じ部位、同じ範囲について同時に空間分解能の高い多列X線検出器のX線投影データと、密度分解能の良い多列X線検出器のX線投影データとに基づいて、空間分解能の良い断層像と密度分解能の良い断層像を得ることができる。
In the X-ray CT apparatus according to the second aspect, the second multi-row X-ray detector is a detector having a density resolution higher than that of the first multi-row X-ray detector, and the first multi-row X-ray detector and the second multi-row X-ray detector. A row X-ray detector is provided in an overlapping manner.
In the X-ray CT apparatus according to the second aspect, for example, as shown in FIG. 4A or FIG. 10A, a plurality of multi-row X-ray detectors having different spatial resolutions are overlapped in the X-ray irradiation direction. X-ray projection data of a multi-row X-ray detector having a high spatial resolution and X-ray projection data of a multi-row X-ray detector having a high density resolution can be obtained simultaneously for the same region and the same range of the subject. Therefore, based on the X-ray projection data of the multi-row X-ray detector having a high spatial resolution and the X-ray projection data of the multi-row X-ray detector having a high density resolution simultaneously for the same part and the same range of the subject, A tomographic image with good spatial resolution and a tomographic image with good density resolution can be obtained.

第3の観点のX線CT装置では、第1多列X線検出器と第2多列X線検出器とは、密接して設けられている第1多列X線検出器と第2多列X線検出器とは、接して設けられている。
上記第3の観点におけるX線CT装置では、図4(a)又は図10(a)のように、空間分解能の異なる複数の多列X線検出器を密接して設けると、第1多列X線検出器と第2多列X線検出器とのチャネル方向又は列方向の位置関係が容易に把握できるため、それぞれのX線投影データ又は断層像を合成したり、オーバーラップさせたりする処理が容易になる。
In the X-ray CT apparatus of the third aspect, the first multi-row X-ray detector and the second multi-row X-ray detector are in close contact with each other. The row X-ray detector is provided in contact therewith.
In the X-ray CT apparatus according to the third aspect, when a plurality of multi-row X-ray detectors having different spatial resolutions are provided closely as shown in FIG. 4A or FIG. Since the positional relationship between the X-ray detector and the second multi-row X-ray detector in the channel direction or the column direction can be easily grasped, a process for synthesizing or overlapping each X-ray projection data or tomographic image Becomes easier.

第4の観点のX線CT装置では、第1多列X線検出器はX線線吸収係数の低い物質で構成され、第2多列X線検出器はX線線吸収係数の高い物質で構成され、第1多列X線検出器で吸収されなかったX線を検出する。
上記第4の観点におけるX線CT装置では、空間分解能の異なる複数の多列X線検出器を重ねた場合には、X線照射方向のX線焦点側にある多列X線検出器はX線線吸収係数が小さい物質でないとX線検出器側にある多列X線検出器にX線が充分当たらなくなる。このため、第1多列X線検出器はX線線吸収係数が小さい物質である必要がある。これにより、第1多列X線検出器と第2多列X線検出器との両方にX線を充分に照射させることができる。
In the X-ray CT apparatus of the fourth aspect, the first multi-row X-ray detector is made of a material having a low X-ray absorption coefficient, and the second multi-row X-ray detector is made of a material having a high X-ray absorption coefficient. X-rays configured and not absorbed by the first multi-row X-ray detector are detected.
In the X-ray CT apparatus according to the fourth aspect, when a plurality of multi-row X-ray detectors having different spatial resolutions are stacked, the multi-row X-ray detector on the X-ray focal side in the X-ray irradiation direction is X If the material does not have a small linear absorption coefficient, the multi-row X-ray detector on the X-ray detector side will not be sufficiently irradiated with X-rays. For this reason, the first multi-row X-ray detector needs to be a substance having a small X-ray absorption coefficient. Thereby, it is possible to sufficiently irradiate both the first multi-row X-ray detector and the second multi-row X-ray detector with X-rays.

第5の観点のX線CT装置では、第4の観点において、第1多列X線検出器は半導体検出器から構成され、第2多列X線検出器はシンチレータ及びフォトダイオードから構成される。
上記第5の観点では、第1多列X線検出器が半導体検出器で構成されるため、空間分解能の高い検出器であり、且つX線線吸収係数が小さい物質とする。これにより、X線照射方向後面に第2多列X線検出器が存在しても、第1多列X線検出器を透過したX線が第2多列X線検出器に入射することになる。また、第2多列X線検出器がシンチレータ及びフォトダイオードから構成されると、X線線吸収係数の大きいシンチレータがX線を受けて発光し、その発光した光をフォトダイオードが検出する。これにより、X線照射方向の前面と後面でX線線吸収係数のバランスの取れた、またX線空間分解能とX線密度分解能のバランスの取れた空間分解能の異なる複数の多列X線検出器が実現できる。
In the X-ray CT apparatus of the fifth aspect, in the fourth aspect, the first multi-row X-ray detector is composed of a semiconductor detector, and the second multi-row X-ray detector is composed of a scintillator and a photodiode. .
In the fifth aspect, since the first multi-row X-ray detector is composed of a semiconductor detector, the detector has a high spatial resolution and has a low X-ray absorption coefficient. Thereby, even if the second multi-row X-ray detector exists on the rear surface in the X-ray irradiation direction, X-rays transmitted through the first multi-row X-ray detector are incident on the second multi-row X-ray detector. Become. When the second multi-row X-ray detector is composed of a scintillator and a photodiode, the scintillator having a large X-ray absorption coefficient receives X-rays and emits light, and the photodiode detects the emitted light. As a result, a plurality of multi-row X-ray detectors having a balanced X-ray absorption coefficient between the front surface and the rear surface in the X-ray irradiation direction and having a balanced spatial resolution between the X-ray spatial resolution and the X-ray density resolution are different. Can be realized.

第6の観点のX線CT装置は、さらに、第1多列X線検出器の出力データと第2多列X線検出器の出力データとを加重処理する画像構成部を備える。
上記第6の観点におけるX線CT装置は、被検体の同じ部位及び同じ範囲について空間分解能の高い第1多列X線検出器のX線投影データと、密度分解能の良い第2多列X線検出器のX線投影データとを合成することにより、密度分解能の良い多列X線検出器のX線投影データは更にS/Nが良くなる。また、第2多列X線検出器のX線投影データを第1多列X線検出器のX線投影データに加算することで、空間分解能の良い多列X線検出器のX線投影データはS/Nが改善する。
The X-ray CT apparatus according to the sixth aspect further includes an image configuration unit that performs weighting processing on the output data of the first multi-row X-ray detector and the output data of the second multi-row X-ray detector.
The X-ray CT apparatus according to the sixth aspect provides the X-ray projection data of the first multi-row X-ray detector with high spatial resolution and the second multi-row X-ray with good density resolution for the same part and the same range of the subject. By combining the X-ray projection data of the detector with the X-ray projection data of the multi-row X-ray detector having a good density resolution, the S / N is further improved. Further, by adding the X-ray projection data of the second multi-row X-ray detector to the X-ray projection data of the first multi-row X-ray detector, the X-ray projection data of the multi-row X-ray detector having a good spatial resolution. Improves S / N.

第7の観点におけるX線CT装置は、X線CT装置は、さらに、第1多列X線検出器の出力データのみに基づく第1断層像と第2多列X線検出器の出力データのみに基づく第2断層像とをオーバーラップ表示する表示部を備える。
第7の観点におけるX線CT装置では、被検体の同じ部位及び同じ範囲について空間分解能の高い多列X線検出器のX線投影データと密度分解能の良い多列X線検出器のX線投影データとを別々に画像再構成する。そして、空間分解能の良い断層像と密度分解能の良い断層像を画像再構成し、オーバーラップ表示し、空間分解能と密度分解能の良い断層像の表示ができる。
In the X-ray CT apparatus according to the seventh aspect, the X-ray CT apparatus further includes only the first tomographic image based on only the output data of the first multi-row X-ray detector and the output data of the second multi-row X-ray detector. And a second tomographic image based on the display unit.
In the X-ray CT apparatus according to the seventh aspect, the X-ray projection data of the multi-row X-ray detector having a high spatial resolution and the X-ray projection of the multi-row X-ray detector having a good density resolution for the same part and the same range of the subject. Reconstruct the image separately from the data. Then, a tomographic image with good spatial resolution and a tomographic image with good density resolution can be reconstructed and displayed in an overlapping manner, and a tomographic image with good spatial resolution and density resolution can be displayed.

第8の観点におけるX線CT装置では、第1多列X線検出器の撮影視野領域と、前記第2多列X線検出器の撮影視野領域とが、互いに異なる。
第8の観点におけるX線CT装置では、例えば撮影視野の中心部が空間分解能の高い視野領域になるように、第1多列X線検出器を中心部に配置し、全体の大きな撮影視野が密度分解能の良い撮影視野領域になるように密度分解能の良い多列X線検出器を撮影視野の全体に配置することができる。
In the X-ray CT apparatus according to the eighth aspect, the imaging field of view of the first multi-row X-ray detector and the imaging field of view of the second multi-row X-ray detector are different from each other.
In the X-ray CT apparatus according to the eighth aspect, for example, the first multi-row X-ray detector is arranged at the center so that the center of the field of view becomes a field region with high spatial resolution, and the entire field of view of the image is large. A multi-row X-ray detector with a good density resolution can be arranged over the entire imaging field so that the imaging field region has a good density resolution.

第9の観点におけるX線CT装置では、第1から第8の観点において、X線発生器と第2多列X線検出器とが、ガントリ回転軸を中心に回転し、第1多列X線検出器は、ガントリ回転軸に対して円環状に形成されている。
第9の観点におけるX線CT装置では、例えば図12(a)に示すように、第2多列X線検出器はX線発生器と第2多列X線検出器とが、ガントリ回転軸を中心に回転する第3世代方式として構成されている。また、第1多列X線検出器は円環状の第4世代方式として配置されている。この時、第3世代方式のX線焦点は、第3世代方式の撮影領域の外側を回転しているため、第1多列X線検出器である第4世代方式用の多列X線検出器の外側をX線焦点は回転している。この第3世代方式X線データ収集系のX線発生装置のX線焦点を第4世代方式用多列X線検出器のX線発生装置のX線焦点としても用いることができる。このようにして、X線管と第1及び第2多列X線検出器とを共用しながら構成することができる。
In the X-ray CT apparatus according to the ninth aspect, in the first to eighth aspects, the X-ray generator and the second multi-row X-ray detector rotate around the rotation axis of the gantry, The line detector is formed in an annular shape with respect to the gantry rotation axis.
In the X-ray CT apparatus according to the ninth aspect, for example, as shown in FIG. 12 (a), the second multi-row X-ray detector includes an X-ray generator and a second multi-row X-ray detector, and a gantry rotation axis. It is configured as a third generation system that rotates around the center. The first multi-row X-ray detector is arranged as an annular fourth generation system. At this time, since the X-ray focal point of the third generation method rotates outside the imaging region of the third generation method, the multi-row X-ray detection for the fourth generation method which is the first multi-row X-ray detector. The X-ray focal point is rotating outside the instrument. The X-ray focal point of the X-ray generator of the third generation X-ray data acquisition system can also be used as the X-ray focal point of the X-ray generator of the fourth-generation multi-row X-ray detector. In this way, the X-ray tube and the first and second multi-row X-ray detectors can be configured in common.

第10の観点では、第9の観点のX線CT装置において、第2多列X線検出器によるX線投影データで画像再構成された断層像に基づいて、第1多列X線検出器の位置情報を検出し、画像再構成部は、その位置情報に基づいて、第1多列X線検出器によるX線投影データを画像再構成する。
上記第10の観点におけるX線CT装置では、第1多列X線検出器が第2多列X線検出器の撮影領域内に存在するため、第2多列X線検出器の断層像より、第1多列X線検出器の位置が認識でき、またX線焦点位置がわかっているので第1多列X線検出器によるX線投影データの幾何学系、撮影領域及びその画像再構成の変数までが予測できる。これにより、被検体の同じ部位及び同じ範囲について第1多列X線検出器のX線投影データと、第2多列X線検出器のX線投影データとを同じ位置に合わせこむことができる。
According to a tenth aspect, in the X-ray CT apparatus according to the ninth aspect, the first multi-row X-ray detector is based on a tomographic image reconstructed with X-ray projection data from the second multi-row X-ray detector. The image reconstruction unit reconstructs X-ray projection data from the first multi-row X-ray detector based on the position information.
In the X-ray CT apparatus according to the tenth aspect, since the first multi-row X-ray detector is present in the imaging region of the second multi-row X-ray detector, the tomographic image of the second multi-row X-ray detector is used. Since the position of the first multi-row X-ray detector can be recognized and the X-ray focal point position is known, the geometric system of the X-ray projection data by the first multi-row X-ray detector, the imaging region and its image reconstruction Can be predicted. Thereby, the X-ray projection data of the first multi-row X-ray detector and the X-ray projection data of the second multi-row X-ray detector can be matched at the same position for the same part and the same range of the subject. .

第11の観点では、第1から第10までのいずれかの観点のX線CT装置において、X線CT装置は、さらに、前記第1多列X線検出器と前記第2多列X線検出器とが受けるX線エネルギー差を利用して所望の物質の定量的な分布断層像を画像再構成するデュアルエネルギー像再構成部を備える。
記第11の観点におけるX線CT装置では、図4(a),図10(a),図12(a)又は図16のように、X線照射方向に空間分解能の異なる多列X線検出器が複数存在するため、第1及び第2多列X線検出器が受けるX線エネルギーは変わってくる。例えば、X線照射方向の前面にある半導体X線検出器と、後面にあるシンチレータとフォトダイオードからなる多列X線検出器では、半導体X線検出器が吸収したX線エネルギーの分だけ、受けるX線エネルギーが異なる。このX線エネルギーの差を用いてデュアルエネルギー撮影を行うことができる。これにより、被検体の同じ部位、同じ範囲について空間分解能の良い断層像と密度分解能の良い断層像と物質の組成の分布を示した断層像を画像再構成して表示できる。またこの時に、低いX線エネルギーのX線投影データと、高いX線エネルギーのX線投影データとが同時に収集できるため、位置ずれのアーチファクトの少ないS/Nの良いデュアルエネルギー撮影の断層像を得ることができる。
In an eleventh aspect, in the X-ray CT apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the X-ray CT apparatus further includes the first multi-row X-ray detector and the second multi-row X-ray detection. A dual energy image reconstruction unit that reconstructs a quantitative distribution tomographic image of a desired substance using an X-ray energy difference received by the device.
In the X-ray CT apparatus according to the eleventh aspect, as shown in FIG. 4 (a), FIG. 10 (a), FIG. 12 (a) or FIG. 16, multi-row X-ray detection with different spatial resolution in the X-ray irradiation direction. Since there are a plurality of detectors, the X-ray energy received by the first and second multi-row X-ray detectors varies. For example, a semiconductor X-ray detector on the front surface in the X-ray irradiation direction and a multi-row X-ray detector composed of a scintillator and a photodiode on the rear surface receive only the amount of X-ray energy absorbed by the semiconductor X-ray detector. X-ray energy is different. Dual energy imaging can be performed using the difference in X-ray energy. As a result, a tomographic image with a good spatial resolution, a tomographic image with a good density resolution, and a tomographic image showing the distribution of the composition of the substance can be reconstructed and displayed for the same part and the same range of the subject. At this time, since X-ray projection data with low X-ray energy and X-ray projection data with high X-ray energy can be collected simultaneously, a tomographic image with good S / N with little S / N artifact is obtained. be able to.

本発明のX線断層撮影装置によれば、X線CT装置の各種スキャンにおいて、十分な空間分解能を有するとともに充分な密度分解能を持った断層像を表示するX線CT装置を実現できる。   According to the X-ray tomography apparatus of the present invention, it is possible to realize an X-ray CT apparatus that displays a tomographic image having sufficient spatial resolution and sufficient density resolution in various scans of the X-ray CT apparatus.

<X線CT装置の全体構成>
図1は、本発明の一実施形態にかかるX線CT装置100の構成ブロック図である。このX線CT装置100は、操作コンソール1と、撮影テーブル10と、走査ガントリ20とを具備している。
<Overall configuration of X-ray CT apparatus>
FIG. 1 is a configuration block diagram of an X-ray CT apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The X-ray CT apparatus 100 includes an operation console 1, an imaging table 10, and a scanning gantry 20.

操作コンソール1は、操作者の入力を受け付けるキーボード又はマウスなどの入力装置2と、前処理、画像再構成処理、後処理などを実行する中央処理装置3と、走査ガントリ20で収集したX線投影データを収集するデータ収集バッファ5とを具備している。さらに、操作コンソール1は、投影データから画像再構成した断層像を表示するモニタ6と、プログラムやX線投影データ又はX線断層像を記憶する記憶装置7とを具備している。撮影条件の入力は、入力装置2から入力され、記憶装置7に記憶される。撮影テーブル10は、被検体HBを乗せて走査ガントリ20の開口部に出し入れするクレードル12を具備している。クレードル12は撮影テーブル10に内蔵するモータで昇降及びテーブル直線移動される。   The operation console 1 includes an input device 2 such as a keyboard or a mouse that receives input from an operator, a central processing unit 3 that executes preprocessing, image reconstruction processing, postprocessing, and the like, and an X-ray projection collected by the scanning gantry 20. And a data collection buffer 5 for collecting data. Furthermore, the operation console 1 includes a monitor 6 that displays a tomographic image reconstructed from projection data, and a storage device 7 that stores a program, X-ray projection data, or X-ray tomographic image. The photographing condition input is input from the input device 2 and stored in the storage device 7. The imaging table 10 includes a cradle 12 on which the subject HB is placed and taken in and out of the opening of the scanning gantry 20. The cradle 12 is moved up and down and moved linearly by a motor built in the imaging table 10.

走査ガントリ20のガントリ回転部15は、X線管21と、X線コントローラ22と、コリメータ23と、ビーム形成X線フィルタ28と、多列X線検出器24と、データ収集装置(DAS:Data Acquisition System)25とを具備している。多列X線検出器24は、空間分解能の高い多列X線検出器KDと密度分解能の良い多列X線検出器MDとを有している。また、データ収集装置25も、空間分解能の高い多列X線検出器KD用のDAS25Kと密度分解能の良い多列X線検出器MD用のDAS25Mとを備えている。   The gantry rotating unit 15 of the scanning gantry 20 includes an X-ray tube 21, an X-ray controller 22, a collimator 23, a beam forming X-ray filter 28, a multi-row X-ray detector 24, and a data acquisition device (DAS: Data Acquisition System) 25. The multi-row X-ray detector 24 includes a multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution and a multi-row X-ray detector MD having a high density resolution. The data acquisition device 25 also includes a DAS 25K for the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution and a DAS 25M for the multi-row X-ray detector MD having a high density resolution.

ガントリ回転部15はベアリングを介して回転可能になっている。不図示の回転モータが回転すると、不図示のベルトを介して回転がガントリ回転部15に伝えられ、ガントリ回転部15が回転する。さらに、走査ガントリ20は、被検体HBの体軸の回りに回転しているガントリ回転部15を制御する回転部コントローラ26と、制御信号などを操作コンソール1や撮影テーブル10とやり取りする制御コントローラ29とを具備している。ビーム形成X線フィルタ28は撮影中心である回転中心に向かうX線の方向にはフィルタの厚さが最も薄く、周辺部に行くに従いフィルタの厚さが増し、X線をより吸収できるようになっているX線フィルタである。   The gantry rotating part 15 is rotatable via a bearing. When a rotation motor (not shown) rotates, the rotation is transmitted to the gantry rotation unit 15 via a belt (not shown), and the gantry rotation unit 15 rotates. Further, the scanning gantry 20 includes a rotating unit controller 26 that controls the gantry rotating unit 15 rotating around the body axis of the subject HB, and a control controller 29 that exchanges control signals and the like with the operation console 1 and the imaging table 10. It is equipped with. The beam forming X-ray filter 28 has the thinnest filter thickness in the X-ray direction toward the center of rotation, which is the imaging center, and the filter thickness increases toward the periphery so that X-rays can be absorbed more. X-ray filter.

中央処理装置3は、前処理部31、画像再構成部33、投影データ合成部35、断層像合成部37、X線検出器ファン変換部38、及びデュアルエネルギー像再構成部39を有している。   The central processing unit 3 includes a preprocessing unit 31, an image reconstruction unit 33, a projection data synthesis unit 35, a tomographic image synthesis unit 37, an X-ray detector fan conversion unit 38, and a dual energy image reconstruction unit 39. Yes.

前処理部31は、データ収集装置25で収集されたX線投影データに対して、オフセット補正対数変換、X線量補正チャネル間感度補正を行う。   The preprocessing unit 31 performs offset correction logarithmic conversion and X dose correction inter-channel sensitivity correction on the X-ray projection data collected by the data collection device 25.

画像再構成部33は、前処理部31で前処理された投影データを受け、その投影データに基づいて画像を再構成する。投影データは、周波数領域に変換する高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier
Transform)がなされて、それに再構成関数Kernel(j)を重畳し、逆フーリエ変換する。そして、画像再構成部33は、再構成関数Kernel(j)を重畳処理した投影データに対して、三次元逆投影処理を行い、被検体HBの体軸方向(Z方向)ごとに断層像(xy平面)を求める。画像再構成部33は、この断層像を記憶装置7に記憶させる。
The image reconstruction unit 33 receives the projection data preprocessed by the preprocessing unit 31, and reconstructs an image based on the projection data. The projection data is converted into a frequency domain by a fast Fourier transform (FFT).
Transform) is performed, and the reconstruction function Kernel (j) is superimposed on it, and inverse Fourier transform is performed. Then, the image reconstruction unit 33 performs three-dimensional backprojection processing on the projection data obtained by superimposing the reconstruction function Kernel (j), and obtains a tomographic image (for each body axis direction (Z direction) of the subject HB. xy plane). The image reconstruction unit 33 stores the tomographic image in the storage device 7.

投影データ合成部35は、多列X線検出器24の空間分解能の高い多列X線検出器KDからのX線投影データD1と密度分解能の良い多列X線検出器MDからのX線投影データD2とを合成する。
断層像合成部37は、空間分解能の高い多列X線検出器KDのX線投影データD1のみから画像再構成された断層像Gh(x,y)と、密度分解能の良い多列X線検出器MDのX線投影データのみから画像再構成された断層像Gl(x,y)とを合成する。
すなわち、空間分解能の高い多列X線検出器KDと密度分解能の良い多列X線検出器MDとから投影データを処理するために、合成部は、投影データ合成部35と断層像合成部37とを有している。
The projection data synthesizer 35 is configured to project the X-ray projection data D1 from the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution of the multi-row X-ray detector 24 and the X-ray projection from the multi-row X-ray detector MD having a high density resolution. The data D2 is synthesized.
The tomographic image synthesis unit 37 detects a tomographic image Gh (x, y) reconstructed from only the X-ray projection data D1 of the multi-row X-ray detector KD with high spatial resolution, and multi-row X-ray detection with high density resolution. The tomographic image Gl (x, y) reconstructed from only the X-ray projection data of the device MD is synthesized.
That is, in order to process projection data from the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution and the multi-row X-ray detector MD having a high density resolution, the synthesizing unit includes a projection data synthesizing unit 35 and a tomographic image synthesizing unit 37. And have.

X線検出器ファン変換部38は、後述する図12(a)に示す360度方向の第4世代(N−R方式)X線検出器に関するX線投影データの収集に関する計算を行う。つまり、X線焦点の各ビュー位置を仮想X線検出器とした仮想のX線ファンビームを考えて、投影データを変換する処理を行う。
デュアルエネルギー像再構成部39は、X線エネルギースペクトルの低い所から高い所までの幅広いスペクトル範囲を持っている投影データ及び高いX線エネルギースペクトルの投影データから、原子の分布に関連したX線管電圧依存情報の二次元分布断層像、いわゆるデュアルエネルギー撮影の断層像を画像再構成する。
The X-ray detector fan conversion unit 38 performs calculation related to collection of X-ray projection data related to a fourth generation (N-R method) X-ray detector in a 360 degree direction shown in FIG. That is, the projection data is converted in consideration of a virtual X-ray fan beam in which each view position of the X-ray focal point is a virtual X-ray detector.
The dual energy image reconstruction unit 39 uses an X-ray tube related to the distribution of atoms from projection data having a wide spectral range from low to high X-ray energy spectrum and projection data of a high X-ray energy spectrum. A two-dimensional distribution tomogram of voltage-dependent information, that is, a so-called dual energy imaging tomogram is reconstructed.

<X線CT装置の動作フローチャート>
図2は、本実施形態のX線CT装置についての動作の概要を示すフローチャートである。
ステップP1では、被検体HBをクレードル12に乗せ、位置合わせを行う。ここでは、クレードル12の上に乗せられた被検体HBは各部位の基準点に走査ガントリ20のスライスライト中心位置を合わせる。そして、スカウト像収集を行う。スカウト像撮影では、X線管21と多列X線検出器24とを固定させ、クレードル12を直線移動させながらX線投影データの収集を行う。ここでは、スカウト像は通常0度,90度のビュー角度位置で撮影される。図2中の右側は、0度で胸部付近を撮影したスカウト像41の例である。このスカウト像41上から断層像の撮影位置を計画できる。
<Operation flowchart of X-ray CT apparatus>
FIG. 2 is a flowchart showing an outline of the operation of the X-ray CT apparatus of the present embodiment.
In step P1, the subject HB is placed on the cradle 12 and aligned. Here, the subject HB placed on the cradle 12 aligns the slice light center position of the scanning gantry 20 with the reference point of each part. Then, scout image collection is performed. In scout imaging, the X-ray tube 21 and the multi-row X-ray detector 24 are fixed, and X-ray projection data is collected while the cradle 12 is moved linearly. Here, the scout image is usually photographed at view angle positions of 0 degrees and 90 degrees. The right side in FIG. 2 is an example of a scout image 41 obtained by photographing the vicinity of the chest at 0 degrees. From this scout image 41, it is possible to plan a tomographic image capturing position.

ステップP2では、スカウト像41上に撮影する断層像の位置、大きさを表示させながら撮影条件設定を行う。スカウト像41中に示した点線は、断層像画像の位置である。本実施形態では、コンベンショナルスキャン、ヘリカルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャン、ヘリカルシャトルスキャンなどの複数のスキャンパターンを有している。コンベンショナルスキャンとは、クレードル12をz軸方向に所定の間隔で移動するごとにX線管21及び多列X線検出器24を回転させてX線投影データを取得するスキャン方法である。ヘリカルスキャンとは、X線管21と多列X線検出器24とが回転しながらクレードル12を一定速度で移動させ、X線投影データを収集する撮影方法である。可変ピッチヘリカルスキャンとは、ヘリカルスキャンと同様にX線管21及び多列X線検出器24を回転させながらクレードル12の速度を可変させてX線投影データを収集する撮影方法である。ヘリカルシャトルスキャンとは、ヘリカルスキャンと同様にX線管21及び多列X線検出器24を回転させながらクレードル12を加速・減速させて、z軸の正方向又はz軸の負方向に往復移動させてz方向座標の位置情報を収集しながら、X線投影データを収集するスキャン方法である。これらの複数の撮影を設定すると、1回分の全体としてのX線線量情報の表示を行う。   In step P2, the photographing condition is set while displaying the position and size of the tomographic image to be photographed on the scout image 41. The dotted line shown in the scout image 41 is the position of the tomographic image. In the present embodiment, a plurality of scan patterns such as a conventional scan, a helical scan, a variable pitch helical scan, and a helical shuttle scan are provided. The conventional scan is a scan method in which the X-ray tube 21 and the multi-row X-ray detector 24 are rotated to acquire X-ray projection data every time the cradle 12 is moved at a predetermined interval in the z-axis direction. The helical scan is an imaging method for collecting X-ray projection data by moving the cradle 12 at a constant speed while the X-ray tube 21 and the multi-row X-ray detector 24 rotate. The variable pitch helical scan is an imaging method for collecting X-ray projection data by changing the speed of the cradle 12 while rotating the X-ray tube 21 and the multi-row X-ray detector 24 as in the helical scan. In the helical shuttle scan, the cradle 12 is accelerated and decelerated while rotating the X-ray tube 21 and the multi-row X-ray detector 24 as in the helical scan, and reciprocally moves in the positive direction of the z-axis or the negative direction of the z-axis. In this scanning method, X-ray projection data is collected while collecting position information of z-direction coordinates. When these plural radiographs are set, X-ray dose information as a whole is displayed.

断層像の撮影条件設定においては、X線CT装置100のX線自動露出機構を用いることにより、被検体HBの被曝を最適化することもできる。また、この断層像撮影条件設定において、いわゆるデュアルエネルギー撮影の断層像撮影のために、X線管21の低いX線管電圧、例えば80kV、の撮影条件と、高いX線管電圧、例えば140kV、の撮影条件とを設定できる。   In setting the tomographic image capturing conditions, the exposure of the subject HB can be optimized by using the X-ray automatic exposure mechanism of the X-ray CT apparatus 100. Further, in this tomographic imaging condition setting, for the so-called dual energy imaging tomographic imaging, the imaging condition of the X-ray tube 21 with a low X-ray tube voltage, for example, 80 kV, and the high X-ray tube voltage, for example, 140 kV, Shooting conditions can be set.

ステップP3ないしステップP9では、断層像撮影を行う。ステップP3において、X線データ収集を行う。ここでヘリカルスキャンによってデータ収集を行う場合には、ガントリ回転部15を被検体HBの回りに回転させ、かつ、撮影テーブル10上のクレードル12を直線移動させながら、X線投影データのデータ収集動作を行う。そして、ビュー角度viewと、検出器列番号jと、チャネル番号iとで表わされるX線投影データDA(view,j,i)(j=1〜ROW,i=1〜CH)にz方向座標位置Ztable(view)を付加させる。このようにヘリカルスキャンにおいては、一定速度の範囲のX線投影データ収集を行う。   In step P3 to step P9, tomographic imaging is performed. In step P3, X-ray data collection is performed. Here, when collecting data by helical scanning, the data collection operation of X-ray projection data is performed while rotating the gantry rotating unit 15 around the subject HB and moving the cradle 12 on the imaging table 10 linearly. I do. Then, the z-direction coordinates of the X-ray projection data DA (view, j, i) (j = 1 to ROW, i = 1 to CH) represented by the view angle view, the detector row number j, and the channel number i. A position Ztable (view) is added. As described above, in the helical scan, X-ray projection data collection within a constant speed range is performed.

ステップP4では、前処理部31がX線投影データDA(view,j,i)に対して前処理を行い、投影データに変換する。具体的には、オフセット補正を行い、対数変換を行い、X線線量補正を行い、そして感度補正を行う。
ステップP5では、ビームハードニング補正を行う。ここでは、前処理された投影データDB(view,j,i)に対して、ビームハードニング補正を行う。このとき、検出器の各j列に独立したビームハードニング補正を行なえるため、撮影条件でX線管21の管電圧が異なっていれば、列ごとの検出器のX線エネルギー特性の違いを補正できる。
In step P4, the preprocessing unit 31 performs preprocessing on the X-ray projection data DA (view, j, i) and converts it into projection data. Specifically, offset correction is performed, logarithmic conversion is performed, X-ray dose correction is performed, and sensitivity correction is performed.
In Step P5, beam hardening correction is performed. Here, beam hardening correction is performed on the preprocessed projection data DB (view, j, i). At this time, since independent beam hardening correction can be performed for each j column of the detector, if the tube voltage of the X-ray tube 21 varies depending on the imaging conditions, the difference in the X-ray energy characteristics of the detector for each column can be obtained. Can be corrected.

ステップP6では、画像再構成部33がzフィルタ重畳処理を行う。ここでは、ビームハードニング補正された投影データDC(view,j,i)に対して、z方向(列方向)のフィルタをかけるzフィルタ重畳処理を行う。   In step P6, the image reconstruction unit 33 performs z filter convolution processing. Here, a z-filter convolution process for applying a filter in the z direction (column direction) is performed on the projection data DC (view, j, i) subjected to beam hardening correction.

ステップP7では、画像再構成部33が再構成関数重畳処理を行う。すなわち、X線投影データを周波数領域に変換するフーリエ変換(Fourier Transform)を行い、周波数空間で再構成関数を掛け、逆フーリエ変換する。
ステップP8では、画像再構成部33が三次元逆投影処理を行う。ここでは、再構成関数重畳処理した投影データDD(view,j,i)に対して、三次元逆投影処理を行い、逆投影データDE(x,y,z)を求める。画像再構成される画像はz軸に垂直な面である。xy平面に三次元画像再構成される。以下の再構成領域Pはxy平面に平行なものとする。
In step P7, the image reconstruction unit 33 performs reconstruction function superimposition processing. That is, the Fourier transform (Fourier Transform) for transforming the X-ray projection data into the frequency domain is performed, the reconstruction function is multiplied in the frequency space, and the inverse Fourier transform is performed.
In step P8, the image reconstruction unit 33 performs a three-dimensional backprojection process. Here, three-dimensional backprojection processing is performed on the projection data DD (view, j, i) subjected to the reconstruction function superimposition processing to obtain backprojection data DE (x, y, z). The image to be reconstructed is a plane perpendicular to the z axis. A three-dimensional image is reconstructed on the xy plane. The following reconstruction area P is assumed to be parallel to the xy plane.

ステップP9では、画像再構成部33が後処理を行う。逆投影データDE(x,y,z)に対して画像フィルタ重畳、処理画像空間zフィルタ重畳処理、CT値変換などの後処理を行い、断層像42を得る。
ステップP10では、画像再構成された断層像を表示する。断層像42の例として、図2の右側に断層像42を示す。
In step P9, the image reconstruction unit 33 performs post-processing. Post-processing such as image filter convolution, processed image space z-filter convolution processing, and CT value conversion is performed on the backprojection data DE (x, y, z) to obtain a tomographic image 42.
In step P10, the tomographic image reconstructed is displayed. As an example of the tomographic image 42, the tomographic image 42 is shown on the right side of FIG.

次に、本実施形態に係るX線検出器について説明する。 Next, the X-ray detector according to this embodiment will be described.

尚、ここでは半導体検出器にはシリコン半導体検出器、GZT(カドミウムジンクテムライド)検出器、CdTe検出器などの化合物半導体検出器がある。いずれも空間分解能の高い検出器が実現できるが、以下においてはシリコン半導体の例を用いて説明する。
図4(a)は、X線入射方向より前段にX線線吸収係数の小さく空間分解能の高い多列X線検出器KDを配置し、後段にX線線吸収係数の大きく密度分解能の良い多列X線検出器MDを配置した例である。空間分解能の高い多列X線検出器KDの撮影領域KAと密度分解能の良い多列X線検出器MDの撮影領域MAとの収集領域は同じ大きさである。
図4(b)は、分解能の異なる検出器を組み合わせた検出器モジュールを示す図である。
図4(c)は、X線照射方向にシリコン半導体X線検出器SiD、シンチレータSD、フォトダイオードPDの順で構成した検出器を示す図である。
図4(d)は、X線照射方向にシリコン半導体X線検出器SiD、フォトダイオードPD、シンシレータSDの順で構成した検出器を示す図である。
図4(e)は、X線照射方向にシリコン半導体X線検出器SiDを多層にして、シンチレータSD、フォトダイオードPDの順で構成した検出器を示す図である。
図4(f)は、X線照射方向にシンチレータSD、フォトダイオードPD、シリコン半導体X線検出器SiDの順で構成した検出器を示す図である。
Here, the semiconductor detector includes a compound semiconductor detector such as a silicon semiconductor detector, a GZT (cadmium zinc tetramide) detector, and a CdTe detector. In either case, a detector with high spatial resolution can be realized, but in the following, description will be made using an example of a silicon semiconductor.
In FIG. 4A, a multi-row X-ray detector KD having a small X-ray absorption coefficient and a high spatial resolution is arranged upstream of the X-ray incident direction, and a large X-ray absorption coefficient and a high density resolution are provided downstream. This is an example in which a row X-ray detector MD is arranged. The acquisition area KA of the multi-row X-ray detector KD with high spatial resolution and the acquisition area MA of the multi-row X-ray detector MD with high density resolution are the same size.
FIG. 4B is a diagram showing a detector module in which detectors having different resolutions are combined.
FIG. 4C is a diagram showing a detector configured in the order of a silicon semiconductor X-ray detector SiD, a scintillator SD, and a photodiode PD in the X-ray irradiation direction.
FIG. 4D is a diagram showing a detector configured in the order of a silicon semiconductor X-ray detector SiD, a photodiode PD, and a scintillator SD in the X-ray irradiation direction.
FIG. 4 (e) is a diagram showing a detector in which a silicon semiconductor X-ray detector SiD is multilayered in the X-ray irradiation direction and is configured in the order of a scintillator SD and a photodiode PD.
FIG. 4F is a diagram showing a detector configured in the order of the scintillator SD, the photodiode PD, and the silicon semiconductor X-ray detector SiD in the X-ray irradiation direction.

シリコン半導体X線検出器SiDは、素材がシリコンであるためX線入射方向のX線線吸収係数(X-ray linear
absorption coefficient)は小さい。しかも、X線を電気信号に変換する変換効率は大きくて良い。図4(b)は、図4(c)で示すシリコン半導体X線検出器SiDを組み合わせたX線検出器である。シリコン半導体X線検出器SiDは、空間分解能の高い検出器を比較的容易に製造することができる。
Since the silicon semiconductor X-ray detector SiD is made of silicon, the X-ray absorption coefficient in the X-ray incident direction (X-ray linear
The absorption coefficient is small. Moreover, the conversion efficiency for converting X-rays into electrical signals may be large. FIG. 4B is an X-ray detector that combines the silicon semiconductor X-ray detector SiD shown in FIG. The silicon semiconductor X-ray detector SiD can manufacture a detector with high spatial resolution relatively easily.

図4(c)に示す構成は、X線入射方向より順番に、空間分解能の高いシリコン半導体X線検出器SiD、密度分解能の良いシンチレータSD、フォトダイオードPDを重ねている。
シリコン半導体X線検出器SiDは、あまりX線を吸収しないが、充分なX線利用効率を持ってX線信号検出を行うことができる。次の層にあるシンチレータ・フォトダイオードX線検出器では、大きなX線線吸収係数でX線を吸収し、まずシンチレータSDが発光し、その発光した光がフォトダイオードPDまでシンチレータSD内を通り、その発光した光をフォトダイオードPDは電気信号に変換する。
In the configuration shown in FIG. 4C, a silicon semiconductor X-ray detector SiD having a high spatial resolution, a scintillator SD having a high density resolution, and a photodiode PD are stacked in order from the X-ray incident direction.
The silicon semiconductor X-ray detector SiD does not absorb much X-rays, but can detect X-ray signals with sufficient X-ray utilization efficiency. The scintillator / photodiode X-ray detector in the next layer absorbs X-rays with a large X-ray absorption coefficient. First, the scintillator SD emits light, and the emitted light passes through the scintillator SD to the photodiode PD. The photodiode PD converts the emitted light into an electrical signal.

図4(b)において、シリコン半導体検出器SiDの1チャネルの面積は、シンチレータ・フォトダイオードX線検出器の1/4チャネル分に相当するように、チャネル方向、列方向とも1/2の開口幅で構成し、高い空間分解能X線検出器になっている。
これに対し、シンチレータ・フォトダイオードX線検出器において、シリコン半導体検出器SiDの4倍のX線受光面積なので、空間分解能は少し落ちるが、密度分解能良くX線を吸収して電気信号に変換している。
このシンチレータSDのX線線吸収係数が大きいため、X線は、シリコン半導体検出器SiD通過後のシンチレータSDにおいてほぼ100%吸収する。そのため、フォトダイオードPDはX線のダメージを受けることなく、フォトダイオードPDの寿命は充分確保できる。
In FIG. 4 (b), the area of one channel of the silicon semiconductor detector SiD corresponds to a quarter of the channel of the scintillator / photodiode X-ray detector, so that the openings in the channel direction and the column direction are ½. It consists of a width and is a high spatial resolution X-ray detector.
On the other hand, in the scintillator / photodiode X-ray detector, the X-ray light receiving area is four times that of the silicon semiconductor detector SiD, so the spatial resolution is slightly reduced, but X-rays are absorbed and converted into electrical signals with good density resolution. ing.
Since the scintillator SD has a large X-ray absorption coefficient, X-rays are absorbed almost 100% in the scintillator SD after passing through the silicon semiconductor detector SiD. For this reason, the photodiode PD is not damaged by X-rays, and the lifetime of the photodiode PD can be sufficiently secured.

図4(d)では、X線入射方向より順番に、シリコン半導体検出器SiD、フォトダイオードPD、シンチレータSDを重ねている。
X線が入射した際、シンチレータSD内部では、X線入射方向の前面側でより多く発光する。このため、図4(d)の構成は、シンチレータSDの前面側にフォトダイオードPDを配置することで、より多くの発光を効率良く電気信号に変えることができる。つまり、図4(d)の構成は、図4(c)の構造に比べ、シンチレータSD内の発光による光透過ロスをより少なくすることができ、より多くの光をフォトダイオードPDで受光できる。
しかし、図4(d)の構成は、X線のダメージによるフォトダイオードPDの性能劣化、つまり、寿命の点で図4(c)の構成に比べて不利となる。
図4(c),図4(d)の場合も、X線データ収集順序は、X線入射方向よりシリコン半導体X線検出器SiDでX線を吸収し、次にシンチレータSDによりX線を吸収してフォトダイオードPDで電気信号に変換している。
In FIG. 4D, the silicon semiconductor detector SiD, the photodiode PD, and the scintillator SD are stacked in order from the X-ray incident direction.
When X-rays are incident, the scintillator SD emits more light on the front side in the X-ray incident direction. Therefore, in the configuration of FIG. 4D, more light emission can be efficiently converted into an electric signal by arranging the photodiode PD on the front side of the scintillator SD. That is, the configuration of FIG. 4D can reduce the light transmission loss due to light emission in the scintillator SD and can receive more light with the photodiode PD, compared to the structure of FIG.
However, the configuration of FIG. 4D is disadvantageous compared to the configuration of FIG. 4C in terms of performance degradation of the photodiode PD due to X-ray damage, that is, life.
In the case of FIGS. 4C and 4D as well, the order of X-ray data collection is that X-rays are absorbed by the silicon semiconductor X-ray detector SiD from the X-ray incident direction, and then X-rays are absorbed by the scintillator SD. Then, it is converted into an electric signal by the photodiode PD.

次の多列X線検出器は、次の図4(f)に示すように、シリコン半導体X線検出器SiDとシンチレータSDの構成順序が逆の場合を示す。
図4(f)は、X線入射方向より順番に、シンチレータSD、フォトダイオードPDにX線が入射し、その後シリコン半導体X線検出器SiDにX線が到達する。
The next multi-row X-ray detector shows a case where the configuration order of the silicon semiconductor X-ray detector SiD and the scintillator SD is reversed as shown in FIG.
In FIG. 4F, X-rays enter the scintillator SD and the photodiode PD in order from the X-ray incident direction, and then the X-rays reach the silicon semiconductor X-ray detector SiD.

この場合、シンチレータSD部は、X線線吸収係数が大きいために、X線の大部分を吸収してしまため、X線がシリコン半導体X線検出器SiDに充分届かずS/Nの良いX線データ収集を行うことができない。また、入射X線はシンチレータ・フォトダイオードX線検出器を通過する際にX線散乱を起こし、その後シリコン半導体X線検出器SiDに届く。このシリコン半導体X線検出器SiDは、散乱X線により空間分解能良くデータ収集することができない。   In this case, since the scintillator SD section absorbs most of the X-rays because of the large X-ray absorption coefficient, the X-rays do not reach the silicon semiconductor X-ray detector SiD sufficiently, and the X / N ratio is good. Line data cannot be collected. Further, the incident X-ray causes X-ray scattering when passing through the scintillator / photodiode X-ray detector, and then reaches the silicon semiconductor X-ray detector SiD. This silicon semiconductor X-ray detector SiD cannot collect data with high spatial resolution due to scattered X-rays.

つまり、複数の異なる空間分解能のX線検出器の配置は、X線入射方向より前段にX線線吸収係数の小さく空間分解能の高い多列X線検出器KDを配置し、後段にX線線吸収係数の大きく密度分解能の良い多列X線検出器MDを配置するのが良い。また、空間分解能の高い多列X線検出器KDは、X線線吸収係数が小さいため、図4(e)のようにX線入射方向に複数階層分を配置しても良い   In other words, a plurality of X-ray detectors having different spatial resolutions are arranged in such a manner that a multi-row X-ray detector KD having a small X-ray absorption coefficient and a high spatial resolution is arranged in front of the X-ray incident direction, and X-rays in the subsequent stage. It is preferable to arrange a multi-row X-ray detector MD having a large absorption coefficient and good density resolution. Further, since the multi-row X-ray detector KD with high spatial resolution has a small X-ray absorption coefficient, a plurality of layers may be arranged in the X-ray incident direction as shown in FIG.

以下、実施例を用いて、本実施形態に係る画像再構成について説明する。
<実施例1>
実施例1では、それぞれのX線検出器から収集されたX線投影データをそれぞれ画像再構成する例である。即ち、X線CT装置100は、空間分解能の高い多列X線検出器KDのX線投影データと密度分解能の良い多列X線検出器MDのX線投影データとを同時にX線データ収集する。画像再構成部33は、それぞれのX線投影データを別々に画像再構成を行い、画像再構成した空間分解能の高い断層像と密度分解能の良い断層像とを表示する。また同時に、これらの断層像のオーバーラップ表示もすることができる。
Hereinafter, image reconstruction according to the present embodiment will be described using an example.
<Example 1>
In the first embodiment, X-ray projection data collected from each X-ray detector is an image reconstructed. That is, the X-ray CT apparatus 100 simultaneously collects X-ray data of the X-ray projection data of the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution and the X-ray projection data of the multi-row X-ray detector MD having a high density resolution. . The image reconstruction unit 33 performs image reconstruction on each X-ray projection data separately, and displays a tomographic image with a high spatial resolution and a tomographic image with a high density resolution that have been reconstructed. At the same time, these tomographic images can be overlapped.

図5は、オーバーラップ表示のフローチャートである。
ステップH1において、コンベンショナルスキャン又はヘリカルスキャンなどのスキャンを開始する。
ステップH2において、データ収集バッファ5は、空間分解能の高い多列X線検出器KD及び密度分解能の良い多列X線検出器MDにより2種類のX線データ収集を行う。空間分解能の高い多列X線検出器KDと密度分解能の良い多列X線検出器MDとに対して、それぞれ専用のデータ収集装置(DAS)25を用いる。この理由として、多列X線検出器は目的、仕様によりチャネル数や、列数、場合によってはビュー数が異なる場合もありうるからである。データ収集バッファ5は、空間分解能の高い多列X線検出器KDと密度分解能の良い多列X線検出器MD用に共用できる。
ステップH3において、画像再構成部33が空間分解能の高いX線投影データD1を画像再構成する。空間分解能の高いX線投影データD1は、高空間分解能用補正データを用いて前処理を行い、周波数領域に合った画像再構成を行う。
ステップH4において、画像再構成部33が密度分解能の良いX線投影データD2を画像再構成する。密度分解能の良いX線投影データは、空間分解能が低いため、低空間分解能用補正データを用いて前処理を行い、周波数領域に合った画像再構成を行う。
ステップH5において、モニタ6に空間分解能の高い断層像Gh(x,y)を表示する。
ステップH6において、モニタ6に密度分解能の良い断層像Gl(x,y)を表示する。
ステップH7において、モニタ6に空間分解能の高い断層像Gh(x,y)と、密度分解能の良い断層像Gl(x,y)とをオーバーラップ表示する。尚、各断層像を加重加算して表示するようにしても良い。
FIG. 5 is a flowchart of overlap display.
In step H1, a scan such as a conventional scan or a helical scan is started.
In step H2, the data acquisition buffer 5 collects two types of X-ray data by the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution and the multi-row X-ray detector MD having a high density resolution. A dedicated data acquisition device (DAS) 25 is used for each of the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution and the multi-row X-ray detector MD having a high density resolution. This is because a multi-row X-ray detector may have different numbers of channels, columns, and in some cases depending on the purpose and specifications. The data acquisition buffer 5 can be shared by the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution and the multi-row X-ray detector MD having a high density resolution.
In step H3, the image reconstruction unit 33 reconstructs X-ray projection data D1 having a high spatial resolution. The X-ray projection data D1 having a high spatial resolution is preprocessed using the correction data for high spatial resolution, and image reconstruction suitable for the frequency domain is performed.
In step H4, the image reconstruction unit 33 reconstructs X-ray projection data D2 having a good density resolution. Since X-ray projection data with good density resolution has low spatial resolution, pre-processing is performed using correction data for low spatial resolution, and image reconstruction suitable for the frequency domain is performed.
In step H5, a tomographic image Gh (x, y) having a high spatial resolution is displayed on the monitor 6.
In step H6, a tomographic image Gl (x, y) with good density resolution is displayed on the monitor 6.
In step H7, the tomographic image Gh (x, y) having a high spatial resolution and the tomographic image Gl (x, y) having a good density resolution are displayed in an overlapping manner on the monitor 6. Each tomographic image may be displayed with weighted addition.

また、図4(b)の拡大図で示すように、空間分解能の高いX線検出器KDのチャネル方向の開口pcは、通常の多列X線検出器24の開口よりも1/2小さく、また、列方向の開口prも、通常の多列X線検出器24の開口よりも1/2小さい。
不図示の空間フィルタ処理部は、通常の多列X線検出器24において、チャネル方向の開口pcに対し、図6(a)のようにチャネル方向に(1,1)の空間フィルタをかけ、ノイズ改善処理を行う。また、列方向にも同様に(1,1)の空間フィルタをかけてノイズ改善処理を行う。
また空間フィルタ処理部は、開口2pに対して最適なデータサンプリングピッチはpであるというサンプリング定理に基いて、X線投影データのS/Nの最適化を行っている。
As shown in the enlarged view of FIG. 4B, the opening pc in the channel direction of the X-ray detector KD having a high spatial resolution is ½ smaller than the opening of the normal multi-row X-ray detector 24. Further, the opening pr in the column direction is also ½ smaller than the opening of the normal multi-row X-ray detector 24.
The spatial filter processing unit (not shown) applies a (1, 1) spatial filter in the channel direction as shown in FIG. 6A to the channel direction aperture pc in the normal multi-row X-ray detector 24. Perform noise improvement processing. Similarly, the (1, 1) spatial filter is applied in the column direction to perform noise improvement processing.
The spatial filter processing unit optimizes the S / N of the X-ray projection data based on the sampling theorem that the optimum data sampling pitch for the opening 2p is p.

なお、この時の空間フィルタ処理前のデータをD(view,ch,row)とし、空間フィルタ処理後のデータをDf(view,ch,row)とし、空間フィルタをFilter(ch)とすると以下の(数式1)のようになる。
・・・(数式1)
ステップH7におけるオーバーラップ表示した断層像Gc(x,y)は、空間分解能の高い断層像Gh(x,y)と密度分解能の良い断層像Gl(x,y)とを足した(数式2)のようになる。ただし、kは0≦k≦1の定数とする。
・・・(数式2)
この時に定数kは、撮影条件設定手段により操作者が自由に設定できると良い。
If the data before the spatial filter processing at this time is D (view, ch, row), the data after the spatial filter processing is Df (view, ch, row), and the spatial filter is Filter (ch), (Formula 1)
... (Formula 1)
The tomographic image Gc (x, y) displayed in the overlap in step H7 is obtained by adding the tomographic image Gh (x, y) having a high spatial resolution and the tomographic image Gl (x, y) having a high density resolution (Formula 2). become that way. However, k is a constant of 0 ≦ k ≦ 1.
... (Formula 2)
At this time, it is preferable that the operator can freely set the constant k by the photographing condition setting means.

このようにして、本X線CT装置100は、チャネル方向及び列方向に空間分解能の異なる2つの多列X線検出器をX線入射方向に重ねて、被検体の同じ部位の同じ範囲においてX線データ収集を行う。そして、2つの多列X線検出器のX線投影データD1及びD2を得て画像再構成を行い、空間分解能の高い断層像Gh(x,y)と、空間分解能は落ちるが密度分解能の良い断層像Gl(x,y)とを表示し、この2つをオーバーラップした断層像Gc(x,y)を表示することができる。これを2つのメモリ画面に空間分解能の高い断層像Gh(x,y)と密度分解能の良い断層像Gl(x,y)とを入力して、2つのメモリ画面を(数式2)のようにオーバーラップ表示させても良い。又は(数式2)のように、加重加算処理した断層像を表示しても良い。
<実施例2>
In this way, the X-ray CT apparatus 100 superimposes two multi-row X-ray detectors having different spatial resolutions in the channel direction and the column direction in the X-ray incident direction, and in the same range of the same part of the subject. Collect line data. Then, X-ray projection data D1 and D2 of two multi-row X-ray detectors are obtained and image reconstruction is performed, and a tomographic image Gh (x, y) having a high spatial resolution and a spatial resolution is reduced but a density resolution is good. A tomographic image Gl (x, y) can be displayed, and a tomographic image Gc (x, y) in which the two are overlapped can be displayed. By inputting the tomographic image Gh (x, y) having a high spatial resolution and the tomographic image Gl (x, y) having a high density resolution to the two memory screens, the two memory screens are expressed as (Equation 2). An overlap display may be displayed. Or you may display the tomographic image which carried out the weighted addition process like (Formula 2).
<Example 2>

実施例2において、図4(b)の構成図である多列X線検出器において、空間分解能の高い多列X線検出器KDのX線投影データD1と、密度分解能の良い多列X線検出器MDのX線投影データD2を収集する。そして、実施例2は、画像再構成処理の前又は画像再構成の途中において2つのX線投影データD1及びD2を合成し、空間分解能及び密度分解能の良い断層像を表示する例を示す。   In the second embodiment, in the multi-row X-ray detector having the configuration shown in FIG. 4B, the X-ray projection data D1 of the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution and the multi-row X-ray having a high density resolution. X-ray projection data D2 of the detector MD is collected. Example 2 shows an example in which two X-ray projection data D1 and D2 are synthesized before image reconstruction processing or in the middle of image reconstruction, and a tomographic image with good spatial resolution and density resolution is displayed.

<画像再構成前のX線投影データ合成>
図7のフローチャートは、空間分解能の高い多列X線検出器KDのX線投影データD1と、密度分解能の良い多列X線検出器MDのX線投影データD2を収集した後、画像再構成処理の前に合成して、1つのX線投影データD3にする。その後、合成したX線投影データD3を画像再構成し、空間分解能及び密度分解能の良い断層像を求めている。
ステップH11において、コンベンショナルスキャン又はヘリカルスキャンなどのスキャンを開始する。
ステップH12において、データ収集バッファ5は、空間分解能の高いX線投影データD1(view,ch,row)の収集を行う
ステップH13において、データ収集バッファ5は、密度分解能の良いX線投影データD2(view,ch,row)の収集を行う
ステップH14において、投影データ合成部35は、空間分解能の高いX線投影データD1と密度分解能の良いX線投影データD2とを合成する。
ステップH15において、画像再構成部33は、合成したX線投影データD3(view,ch,row)の画像再構成を行う。
ステップH16において、断層像をモニタ6に表示する。
<Composition of X-ray projection data before image reconstruction>
The flowchart of FIG. 7 shows image reconstruction after collecting X-ray projection data D1 of the multi-row X-ray detector KD with high spatial resolution and X-ray projection data D2 of the multi-row X-ray detector MD with high density resolution. Combining before processing into one X-ray projection data D3. Thereafter, the synthesized X-ray projection data D3 is reconstructed to obtain a tomographic image with good spatial resolution and density resolution.
In step H11, a scan such as a conventional scan or a helical scan is started.
In step H12, the data collection buffer 5 collects X-ray projection data D1 (view, ch, row) with high spatial resolution. In step H13, the data collection buffer 5 collects X-ray projection data D2 (high density resolution). (view, ch, row) is collected In step H14, the projection data synthesis unit 35 synthesizes X-ray projection data D1 with high spatial resolution and X-ray projection data D2 with high density resolution.
In step H15, the image reconstruction unit 33 performs image reconstruction of the combined X-ray projection data D3 (view, ch, row).
In step H16, the tomographic image is displayed on the monitor 6.

<前合成1:チャネル面積比>
ステップH15での画像合成方法は、いくつかあるがその例を以下に示す。
まずその1つの画像合成方法は、空間分解能の高いX線投影データD1(view,ch,row)と、密度分解能の良いX線投影データD2(view,ch,row)とをチャネル面積の比を使い、X線投影データD3(view,ch,row)を合成する。
<Pre-synthesis 1: Channel area ratio>
There are several image composition methods in step H15, examples of which are shown below.
First, as one image synthesis method, the channel area ratio of X-ray projection data D1 (view, ch, row) with high spatial resolution and X-ray projection data D2 (view, ch, row) with high density resolution is set. Used to synthesize X-ray projection data D3 (view, ch, row).

ただし、空間分解能の高いX線投影データD1(view,ch,row)と、密度分解能の良いX線投影データD2(view,ch,row)とは、予め多列X線検出器の単位面積当たりのカウントが同じスケールに調整済みであるとする。
また、S1は空間分解能の高い多列X線検出器KDの1チャネル分の面積、S2は密度分解能の良い多列X線検出器MDの1チャネル分の面積とする。
・・・(数式3)
ただし、この(数式3)において、view∈[1,K],ch∈[1,2N],row∈[1,2M]とする。
However, X-ray projection data D1 (view, ch, row) having a high spatial resolution and X-ray projection data D2 (view, ch, row) having a high density resolution are preliminarily per unit area of the multi-row X-ray detector. Are already adjusted to the same scale.
S1 is the area for one channel of the multi-row X-ray detector KD with high spatial resolution, and S2 is the area for one channel of the multi-row X-ray detector MD with high density resolution.
... (Formula 3)
However, in this (Formula 3), it is assumed that viewε [1, K], chε [1,2N], rowε [1,2M].

<前合成2:投影データ比>
もう1つの画像合成方法は、次の(数式4)に示すように密度分解能の良いX線検出器チャネルのX線投影データD1を、同じ位置に対応する空間分解能の高い4つのX線検出器チャネルでのX線投影データ比で分割して加算する方法である。
・・・(数式4)
ただし、この(数式4)において、view∈[1,K],ch∈[1,2N],row∈[1,2M]とする。
なお、投影データ合成部35は、空間分解能の高いX線投影データD1を用いて密度分解能の良いX線投影データD2を分割する際に、適応型処理(アダプライブな処理)をすることで、よりS/Nを改善することもできる。
上記に合成方法を2例示したが、画像合成方法は、これら以外の方法でも可能である。
<Pre-synthesis 2: Projection data ratio>
As another image synthesis method, as shown in the following (Equation 4), X-ray projection data D1 of an X-ray detector channel with good density resolution is converted into four X-ray detectors with high spatial resolution corresponding to the same position. This is a method of dividing and adding by the X-ray projection data ratio in the channel.
... (Formula 4)
However, in this (Formula 4), it is assumed that viewε [1, K], chε [1,2N], rowε [1,2M].
The projection data synthesis unit 35 performs adaptive processing (adaptive processing) when dividing the X-ray projection data D2 with high density resolution using the X-ray projection data D1 with high spatial resolution. S / N can also be improved.
Two examples of the synthesis method have been described above, but the image synthesis method may be other methods.

<前処理後の合成>
ここでデータ収集バッファ5は、X線投影データD1(view,ch,row)とX線投影データD2(view,ch,row)とを収集し、投影データ合成部35は、前処理後又は画像再構成処理の途中で合成することで1つのX線投影データD3にする。そして、画像再構成部33が、合成したX線投影データD3を画像再構成し、空間分解能及び密度分解能の良い断層像をモニタ6に表示する。
<Composition after pretreatment>
Here, the data collection buffer 5 collects X-ray projection data D1 (view, ch, row) and X-ray projection data D2 (view, ch, row), and the projection data synthesis unit 35 performs pre-processing or image processing. One X-ray projection data D3 is obtained by combining during the reconstruction process. Then, the image reconstruction unit 33 reconstructs the combined X-ray projection data D3 and displays a tomographic image with good spatial resolution and density resolution on the monitor 6.

図8は、空間分解能の異なる2つの多列X線検出器のX線投影データを画像再構成中に合成し、画像再構成する処理の流れを示すフローチャートである。
ステップH21において、コンベンショナルスキャン又はヘリカルスキャンなどのスキャンを開始する。
ステップH22において、データ収集バッファ5は空間分解能の高い多列X線検出器KD及び密度分解能の良い多列X線検出器MDにより2種類のX線データD1及びD2を収集する。
ステップH23において、前処理部31が空間分解能の高いX線投影データD1(view,ch,row)の前処理を行う。
ステップH24において、前処理部31が密度分解能の良いX線投影データD2(view,ch,row)の前処理を行う。
ステップH25において、投影データ合成部35は、空間分解能の高いX線投影データと密度分解能の良いX線投影データDa(view,ch,row)を合成する。投影データ合成部35は、ステップH23で処理した空間分解能の高いX線投影データD1(view,ch,row)と、ステップH24で処理した密度分解能の良いX線投影データD2(view,ch,row)とを合成して、空間分解能及び密度分解能の良い断層像を求める。
ステップH26において、画像再構成部33は、合成したX線投影データDa(view,ch,row)の画像再構成を行う。
ステップH27において、画像再構成された断層像をモニタ6に表示する。
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of processing for synthesizing X-ray projection data of two multi-row X-ray detectors having different spatial resolutions during image reconstruction and reconstructing the image.
In step H21, a scan such as a conventional scan or a helical scan is started.
In step H22, the data collection buffer 5 collects two types of X-ray data D1 and D2 by the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution and the multi-row X-ray detector MD having a high density resolution.
In step H23, the preprocessing unit 31 preprocesses the X-ray projection data D1 (view, ch, row) with high spatial resolution.
In step H24, the preprocessing unit 31 performs preprocessing of the X-ray projection data D2 (view, ch, row) with good density resolution.
In step H25, the projection data synthesis unit 35 synthesizes X-ray projection data with high spatial resolution and X-ray projection data Da (view, ch, row) with high density resolution. The projection data combining unit 35 has high spatial resolution X-ray projection data D1 (view, ch, row) processed in step H23 and high density resolution X-ray projection data D2 (view, ch, row) processed in step H24. ) To obtain a tomographic image with good spatial resolution and density resolution.
In step H26, the image reconstruction unit 33 performs image reconstruction of the synthesized X-ray projection data Da (view, ch, row).
In step H27, the tomographic image reconstructed is displayed on the monitor 6.

ステップH23とステップH24とにおいて前処理部31は、前処理、又はビームハードニング補正、zフィルタ重畳処理までを行っておく。zフィルタ重畳処理は、空間分解能の良いX線検出器と密度分解能の良いX線検出器の1つのチャネルのz方向の幅が異なる場合に行うと効果的である。また前処理において、X線線量補正をしているため、各X線投影データ値はX線線量比較検出器(Reference Channel)で正規化済みであるとする。   In steps H23 and H24, the preprocessing unit 31 performs preprocessing, beam hardening correction, and z filter convolution processing. The z filter convolution process is effective when the width in the z direction of one channel of the X-ray detector with good spatial resolution and the X-ray detector with good density resolution is different. In addition, since X-ray dose correction is performed in the preprocessing, it is assumed that each X-ray projection data value has been normalized by an X-ray dose comparison detector (Reference Channel).

<前処理後合成:方法1>
投影データ合成部35は、(数式3)と同様に合成方法の1例として以下の(数式5)の方法をもつ。
・・・(数式5)
ただし、この(数式5)において、view∈[1,K],ch∈[1,2N],row∈[1,2M]とする。
<Synthesis after pretreatment: Method 1>
The projection data synthesizing unit 35 has the following method (Equation 5) as an example of the synthesis method, as in (Equation 3).
... (Formula 5)
However, in this (Formula 5), it is assumed that viewε [1, K], chε [1,2N], rowε [1,2M].

<前処理後合成:方法2>
また、投影データ合成部35は、前述の<前合成2:投影データ比>と同様な方法を使い、空間分解能の高いX線投影データのS/Nを改善しても良い。
この場合の処理方法を以下の(数式6)に示す。
・・・(数式6)
ただし、この(数式6)において、view∈[1,K],ch∈[1,2N],row∈[1,2M]とする。
また、<前合成2:投影データ比>と同様に、投影データ合成部35は、適応型処理でS/Nを改善することもでき、さらに他の合成方法を利用することができる。
<Synthesis after pretreatment: Method 2>
Further, the projection data synthesis unit 35 may improve the S / N ratio of the X-ray projection data having a high spatial resolution by using the same method as the above <Pre-synthesis 2: Projection data ratio>.
The processing method in this case is shown in the following (Formula 6).
... (Formula 6)
However, in this (Formula 6), it is assumed that viewε [1, K], chε [1,2N], rowε [1,2M].
Similarly to <pre-synthesis 2: projection data ratio>, the projection data synthesis unit 35 can also improve the S / N by adaptive processing, and can use other synthesis methods.

ステップH26において、ステップH23,ステップH24の補正処理が前処理まで行われていたら、画像再構成部33は、ビームハードニング補正から画像再構成処理を行い、ビームハードニング補正まで行われていたら、画像再構成部33は、zフィルタ重畳処理から画像再構成処理を行う。また、補正処理がzフィルタ重畳処理まで行われていたら、再構成関数重畳処理から画像再構成処理を行えば良い。
このようにして、投影データ合成部35は、画像再構成処理の前、又は画像再構成処理の途中においも、2種類のX線投影データを1つのX線投影データに合成して、空間分解能及び密度分解能の良い断層像を求めることができる。
<実施例3>
In step H26, if the correction processing in steps H23 and H24 has been performed up to the pre-processing, the image reconstruction unit 33 performs the image reconstruction processing from the beam hardening correction, and if the beam hardening correction has been performed, The image reconstruction unit 33 performs image reconstruction processing from z filter superimposition processing. If the correction process has been performed up to the z filter superimposition process, the image reconstruction process may be performed from the reconstruction function superimposition process.
In this way, the projection data synthesis unit 35 synthesizes two types of X-ray projection data into one X-ray projection data before the image reconstruction process or during the image reconstruction process to obtain a spatial resolution. In addition, a tomographic image with good density resolution can be obtained.
<Example 3>

<画像再構成後に合成>
実施例3では画像再構成後に合成する方法を示す。
図9は、空間分解能の高い断層像と密度分解能の良い断層像を画像空間において合成し、空間分解能及び密度分解能の良い断層像を求めるフローチャートである。
ステップH31において、コンベンショナルスキャン又はヘリカルスキャンなどのスキャンを開始する。
ステップH32において、データ収集バッファ5は、空間分解能の高い多列X線検出器KD及び密度分解能の良い多列X線検出器MDにより2種類のX線データD1及びD2を収集する。
ステップH33において、画像再構成部33は、空間分解能の高いX線投影データGh(x,y)の画像再構成を行う。
ステップH34において、画像再構成部33は、密度分解能の良いX線投影データGl(x,y)の画像再構成を行う。
ステップH35において、断層像合成部37が、空間分解能の高い断層像Gh(x,y)と密度分解能の良い断層像Gl(x,y)とを合成する。
ステップH36において、合成した断層像Ga(x,y)をモニタ6に表示する。
<Compositing after image reconstruction>
The third embodiment shows a method of combining after image reconstruction.
FIG. 9 is a flowchart for synthesizing a tomographic image with high spatial resolution and a tomographic image with good density resolution in an image space to obtain a tomographic image with good spatial resolution and density resolution.
In step H31, a scan such as a conventional scan or a helical scan is started.
In step H32, the data collection buffer 5 collects two types of X-ray data D1 and D2 by the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution and the multi-row X-ray detector MD having a high density resolution.
In step H33, the image reconstruction unit 33 performs image reconstruction of the X-ray projection data Gh (x, y) having a high spatial resolution.
In step H34, the image reconstruction unit 33 performs image reconstruction of the X-ray projection data Gl (x, y) with good density resolution.
In step H35, the tomographic image synthesis unit 37 synthesizes a tomographic image Gh (x, y) with high spatial resolution and a tomographic image Gl (x, y) with high density resolution.
In step H36, the synthesized tomographic image Ga (x, y) is displayed on the monitor 6.

ステップH33、ステップH34において、画像再構成部33は、空間分解能の高い断層像を1024×1024画素のマトリクスで画像再構成を行い、密度分解能の良い断層像を512×512画素のマトリクスで画像再構成する。 In step H33 and step H34, the image reconstruction unit 33 reconstructs a tomographic image with a high spatial resolution with a matrix of 1024 × 1024 pixels, and reconstructs a tomographic image with a high density resolution with a matrix of 512 × 512 pixels. Constitute.

<再構成後合成:方法1>
ステップH35の断層像合成部37は、(数式3)、(数式5)と同様に合成の仕方の1例として以下の(数式7)の方法がある。
・・・(数式7)
ただし、この(数式7)において、x∈[1,1024],y∈[1,1024]とし、w1は加重加算係数である
<Post-reconstruction synthesis: Method 1>
The tomographic image synthesizing unit 37 in step H35 has a method of the following (Equation 7) as an example of the synthesis method as in (Equation 3) and (Equation 5).
... (Formula 7)
However, in this (Equation 7), x∈ [1,1024], y∈ [1,1024], and w1 is a weighted addition coefficient.

<再構成後合成:方法2>
また、断層像合成部37は、<前合成2:投影データ比>と同様な手法を使い、空間分解能の高い断層像の各画素値を用いて密度分解能の良い断層像の各画素値を分割して、空間分解能の高い断層像の各画素値に加えても良い。
この場合の処理を以下の(数式8)に示す。
・・・(数式8)
ただし、この(数式8)においても、x∈[1,1024],y∈[1,1024]とする。
また、適応型(アダプティブ)ノイズフィルタをFa(x,y)とし、以下の(数式9),(数式10)のように、空間分解能の高い断層像適応型ノイズフィルタを重畳して、密度分解能の良い断層像の各画素を分割してやるとS/Nの向上が期待できる。
・・・(数式9)
・・・(数式10)
このようにして、断層像合成部37は、画像再構成後においても2つ断層像を画像空間において合成し、空間分解能と密度分解能の良い1つの断層像を得ることができる。
<実施例4>
<Synthesis after reconstruction: Method 2>
Further, the tomographic image synthesis unit 37 divides each pixel value of the tomographic image with high density resolution using each pixel value of the tomographic image with high spatial resolution using the same method as <pre-combining 2: projection data ratio>. Then, it may be added to each pixel value of a tomographic image with high spatial resolution.
The processing in this case is shown in (Formula 8) below.
... (Formula 8)
However, also in this (Formula 8), it is set as x (epsilon) [1,1024], y (epsilon) [1,1024].
Further, the adaptive noise filter is Fa (x, y), and a tomographic adaptive noise filter having a high spatial resolution is superimposed as shown in the following (Equation 9) and (Equation 10) to obtain density resolution. If each pixel of a good tomographic image is divided, an improvement in S / N can be expected.
... (Formula 9)
(Equation 10)
In this way, the tomographic image synthesis unit 37 can synthesize two tomographic images in the image space even after image reconstruction, and obtain one tomographic image with good spatial resolution and density resolution.
<Example 4>

実施例4では、撮影領域が異なる多列X線検出器の合成する例について説明する。
図10(a)は、大きさの異なる空間分解能の良い多列X線検出器KDと密度分解能の良い多列X線検出器MDとが
2種類の分解能のX線検出器が存在するX線データ収集系を示す図である。
In the fourth embodiment, an example in which multi-row X-ray detectors having different imaging regions are combined will be described.
FIG. 10A shows an X-ray in which a multi-row X-ray detector KD having a different spatial resolution and a good resolution and a multi-row X-ray detector MD having a good density resolution include two types of X-ray detectors. It is a figure which shows a data collection system.

図10(b)は、空間分解能の良い多列X線検出器KDのX線投影データD1を示す図である。図10(c)は、密度分解能の良い多列X線検出器MDのX線投影データD2を示す図である。図10(d)は、空間分解能の良いX線投影データD1と密度分解能の良いX線投影データD2を合成したX線投影データを示す図である。図10(e)は、空間分解能の良いX線投影データD1と密度分解能の良いX線投影データD2とを加重加算処理したX線投影データを示す図である。   FIG. 10B is a diagram showing the X-ray projection data D1 of the multi-row X-ray detector KD with good spatial resolution. FIG. 10C shows X-ray projection data D2 of the multi-row X-ray detector MD with good density resolution. FIG. 10D is a diagram showing X-ray projection data obtained by combining X-ray projection data D1 with good spatial resolution and X-ray projection data D2 with good density resolution. FIG. 10E is a diagram showing X-ray projection data obtained by performing weighted addition processing on X-ray projection data D1 with good spatial resolution and X-ray projection data D2 with good density resolution.

本実施例において、図10(b)に示すような空間分解能の高い多列X線検出器KDの撮影領域KAと密度分解能の良い多列X線検出器MDの撮影領域MAとの撮影領域が異なる場合の合成方法を示す。合成方法は、図5又は図7に示したフローチャートと同様に処理することができる。   In this embodiment, the imaging area between the imaging area KA of the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution and the imaging area MA of the multi-row X-ray detector MD having a high density resolution as shown in FIG. The synthesis method in different cases is shown. The synthesis method can be processed in the same manner as the flowchart shown in FIG.

ここでの相違点は、空間分解能の高い多列X線検出器KDが撮影領域KAしかカバーできないので、空間分解能の高いX線投影データD1は撮影領域KAでしか逆投影処理できない。また、被検体が撮影領域KAをはみ出している場合は、撮影領域KAの周辺部においてアーチファクトを発生させてしまう。このため、投影データ合成部35は、撮影領域KAと撮影領域MAとの撮影領域内が重なる検出器部分では2つのX線投影データを合成し、撮影領域KAの外側の撮影領域については、密度分解能の良いX線投影データD2のみを用いる。   The difference here is that the multi-row X-ray detector KD with a high spatial resolution can cover only the imaging area KA, so that the X-ray projection data D1 with a high spatial resolution can be backprojected only in the imaging area KA. In addition, when the subject protrudes from the imaging area KA, an artifact is generated in the peripheral portion of the imaging area KA. For this reason, the projection data synthesis unit 35 synthesizes two X-ray projection data in the detector portion where the imaging areas KA and MA overlap, and the density of the imaging area outside the imaging area KA Only X-ray projection data D2 with good resolution is used.

例えば、投影データ合成部35は、図10(b)で示す撮影領域KAのX線投影データD1と図10(c)で示す撮影領域MAのX線投影データD2とを、図10(d)のように合成する。
空間分解能の高いX線投影データの収集は、密度分解能の良いX線投影データのN/4+1チャネルの所から始まり、3N/4チャネルの所で終わるとする。
この場合に、(数式5)に相当する処理は以下の(数式11),(数式12)になる。
ch∈[1,N/2]又はch∈[3N/2,2N]の範囲において、
・・・(数式11)
ch∈(N/2,3N/2)の範囲において、
・・・(数式12)
ただし、ビュー数はview∈[1,K],チャネル数はch∈[1,2N],列数はrow∈[1,2M]とする。
又は、(数式6)に相当する処理は以下の(数式13),(数式14)になる。
ch∈[1,N/2]又はch∈[3N/2,2N]の範囲において、
・・・(数式13)
ch∈(N/2,3N/2)の範囲において、
・・・(数式14)
ただし、ビュー数はview∈[1,K],チャネル数はch∈[1,2N],列数はrow∈[1,2M]とする。
For example, the projection data combining unit 35 generates the X-ray projection data D1 of the imaging area KA shown in FIG. 10B and the X-ray projection data D2 of the imaging area MA shown in FIG. Synthesize like this.
The collection of X-ray projection data with high spatial resolution starts at the N / 4 + 1 channel of X-ray projection data with good density resolution and ends at 3N / 4 channel.
In this case, the processing corresponding to (Equation 5) is the following (Equation 11) and (Equation 12).
In the range of ch∈ [1, N / 2] or ch∈ [3N / 2, 2N],
... (Formula 11)
In the range of ch∈ (N / 2, 3N / 2),
... (Formula 12)
However, the number of views is view ∈ [1, K], the number of channels is ch ∈ [1, 2N], and the number of columns is row ∈ [1, 2M].
Alternatively, the processing corresponding to (Formula 6) is represented by the following (Formula 13) and (Formula 14).
In the range of ch∈ [1, N / 2] or ch∈ [3N / 2, 2N],
... (Formula 13)
In the range of ch∈ (N / 2, 3N / 2),
... (Formula 14)
However, the number of views is view ∈ [1, K], the number of channels is ch ∈ [1, 2N], and the number of columns is row ∈ [1, 2M].

<撮影領域KA外での再構成>
図10(e)のように撮影領域KA内は、空間分解能の高いX線投影データD1のみを用いて、撮影領域KAの外側で撮影領域MA内は密度分解能の良いX線投影データD2を用いるようにしても良い。この場合の画像処理は、撮影領域KAと撮影領域MAとの境界部分で不連続になる場合があるので、2つのX線投影データD1及びD2に加重加算処理を行うことで、連続して滑らかにつなげることができる。
このように、投影データ合成部35は、撮影領域KAに空間分解能の高い多列X線検出器KDを用い、撮影領域MAに密度分解能の良い多列X線検出器MDを用いた場合、撮影領域KAの内側は空間分解能と密度分解能が良くなる。
<Reconstruction outside the shooting area KA>
As shown in FIG. 10E, only the X-ray projection data D1 having a high spatial resolution is used in the imaging area KA, and the X-ray projection data D2 having a good density resolution is used outside the imaging area KA in the imaging area MA. You may do it. Since the image processing in this case may be discontinuous at the boundary between the imaging area KA and the imaging area MA, the weighted addition processing is performed on the two X-ray projection data D1 and D2 to continuously smooth the image processing. Can be connected.
As described above, when the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution is used for the imaging area KA and the multi-row X-ray detector MD having a high density resolution is used for the imaging area MA, the projection data synthesizing unit 35 Inside the area KA, spatial resolution and density resolution are improved.

また、撮影領域MAにおいても図11に示すように、X線管21と空間分解能の高い多列X線検出器KD及び密度分解能の良い多列X線検出器MDとがy方向(0度方向)にある場合、斜線部A1の領域は空間分解能の高い多列X線検出器KDがカバーしている。また、X線管21と空間分解能の高い多列X線検出器KD及び密度分解能の良い多列X線検出器MDと系がx方向(90度方向)にある場合、斜線部A2の領域は空間分解能の高い多列X線検出器KDがカバーしている。つまり、空間分解能は、撮影領域KAの外側の領域であっても多少の改善が期待できる。   Also in the imaging region MA, as shown in FIG. 11, the X-ray tube 21, the multi-row X-ray detector KD with high spatial resolution, and the multi-row X-ray detector MD with high density resolution are in the y direction (0 degree direction). ), The shaded area A1 is covered by the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution. Further, when the X-ray tube 21, the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution, the multi-row X-ray detector MD having a high density resolution and the system are in the x direction (90-degree direction), the area of the hatched portion A2 is The multi-row X-ray detector KD with high spatial resolution covers it. That is, the spatial resolution can be expected to improve somewhat even in the area outside the imaging area KA.

このようにして、投影データ合成部35は、空間分解能の高い多列X線検出器KDのカバーする撮影領域で空間分解能及び密度分解能の改善をするのみならず、空間分解能の高い多列X線検出器KDがカバーしていない撮影領域でも空間分解能の改善を多少することができる。
<実施例5>
In this way, the projection data synthesis unit 35 not only improves the spatial resolution and density resolution in the imaging region covered by the multi-row X-ray detector KD with high spatial resolution, but also multi-row X-rays with high spatial resolution. Even in an imaging region that is not covered by the detector KD, the spatial resolution can be slightly improved.
<Example 5>

実施例5では、360°検出器を用いる例について説明する。
X線CT装置100は、図12(a)に示すように空間分解能の高い多列X線検出器KDを、第4世代(X線検出器として360度方向に固定して配置する。密度分解能の良い多列X線検出器MDは、第3世代X線検出器としてX線管21とともに回転する。
この第4世代の多列X線検出器KDと密度分解能の良い多列X線検出器MDとは、X線入射方向に対して重なっているが、離れて存在する。また、そのデータ収集バッファ5は、被検体の同じ部位、同じ範囲において空間分解能の高い多列X線検出器KDのX線投影データD1と、密度分解能の良い多列X線検出器MDのX線投影データD2を収集し、空間分解能及び密度分解能の良い断層像を求めることができる。
In Example 5, an example using a 360 ° detector will be described.
In the X-ray CT apparatus 100, as shown in FIG. 12A, a multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution is fixedly arranged in a 360 ° direction as a fourth generation (X-ray detector. Density resolution. A good multi-row X-ray detector MD rotates with the X-ray tube 21 as a third generation X-ray detector.
The fourth-generation multi-row X-ray detector KD and the multi-row X-ray detector MD with good density resolution overlap with each other in the X-ray incident direction, but they are separated from each other. In addition, the data collection buffer 5 includes the X-ray projection data D1 of the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution in the same part and the same range of the subject, and the X-ray of the multi-row X-ray detector MD having a high density resolution. The line projection data D2 is collected, and a tomographic image with good spatial resolution and density resolution can be obtained.

図12(b)は、第4世代の多列X線検出器KDを使ったフローチャートである。
ステップH51において、コンベンショナルスキャン又はヘリカルスキャンなどのスキャンを開始する。
ステップH52において、データ収集バッファ5は、空間分解能の高い第4世代の多列X線検出器KDのX線データ収集D1を行う。
ステップH53において、データ収集バッファ5は、密度分解能の良い第3世代の多列X線検出器MDのX線データ収集D2を行う。
FIG. 12B is a flowchart using the fourth generation multi-row X-ray detector KD.
In step H51, a scan such as a conventional scan or a helical scan is started.
In step H52, the data collection buffer 5 performs X-ray data collection D1 of the fourth generation multi-row X-ray detector KD with high spatial resolution.
In step H53, the data collection buffer 5 performs X-ray data collection D2 of the third generation multi-row X-ray detector MD with good density resolution.

ステップH54において、断層像合成部37が、空間分解能の高い第4世代の多列X線検出器KDのX線投影データD1を画像再構成する。通常の第3世代X線検出器におけるX線ファン(Source Fan)によるX線投影データでの画像再構成を行うのではなく、一度X線検出器ファン(Detector Fan)によるX線投影データに変換した後に画像再構成を行う。X線検出器ファン変換原理については後述する。またX線検出器ファン変換部38によるX線検出器ファン変換前には、前処理部31は、前処理、ビームハードニング補正を行う。ファン変換後は、画像再構成部33が、zフィルタ重畳処理、再構成関数重畳処理、三次元逆投影処理、後処理を続けて行う。   In step H54, the tomographic image synthesizer 37 reconstructs an image of the X-ray projection data D1 of the fourth generation multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution. Rather than performing image reconstruction with X-ray projection data by an X-ray fan (Source Fan) in a normal third-generation X-ray detector, it is once converted into X-ray projection data by an X-ray detector fan (Detector Fan) After that, image reconstruction is performed. The X-ray detector fan conversion principle will be described later. Further, before the X-ray detector fan conversion by the X-ray detector fan conversion unit 38, the preprocessing unit 31 performs preprocessing and beam hardening correction. After the fan conversion, the image reconstruction unit 33 continues the z-filter convolution process, the reconstruction function convolution process, the three-dimensional backprojection process, and the post-process.

ステップH55において、断層像合成部37が、密度分解能の良い第3世代の多列X線検出器MDのX線投影データD2を画像再構成する。密度分解能の良い多列X線検出器MDのX線投影データD2を、収集済みの補正データを用いて、前処理部31が、前処理、ビームハードニング補正を行い、画像再構成部33が、撮影条件に従ってzフィルタ重畳処理、再構成関数重畳処理、三次元逆投影処理を行う。密度分解能の良い多列X線検出器MDの撮影領域内に多列X線検出器KDが配置されているので、多列X線検出器MDの断層像より、多列X線検出器KDの位置が認識できる。このため、多列X線検出器KDの位置に合わせて、密度分解能の良い多列X線検出器KDの画像再構成を行うことができる。
ステップH56において、断層像合成部37は、空間分解能の高い断層像と密度分解能の良い断層像を合成する。
ステップH57において、断層像をモニタ6に表示する。
In step H55, the tomographic image synthesizer 37 reconstructs the X-ray projection data D2 of the third-generation multi-row X-ray detector MD with good density resolution. The preprocessing unit 31 performs preprocessing and beam hardening correction on the X-ray projection data D2 of the multi-row X-ray detector MD with good density resolution using the collected correction data, and the image reconstruction unit 33 The z filter convolution process, the reconstruction function convolution process, and the three-dimensional backprojection process are performed according to the photographing conditions. Since the multi-row X-ray detector KD is arranged in the imaging region of the multi-row X-ray detector MD with good density resolution, the multi-row X-ray detector KD is obtained from the tomogram of the multi-row X-ray detector MD. The position can be recognized. For this reason, it is possible to perform image reconstruction of the multi-row X-ray detector KD with good density resolution in accordance with the position of the multi-row X-ray detector KD.
In step H56, the tomographic image synthesis unit 37 synthesizes a tomographic image with a high spatial resolution and a tomographic image with a high density resolution.
In step H57, the tomographic image is displayed on the monitor 6.

<X線検出器ファン変換原理>
X線検出器ファン変換は、「X線の向きがX線焦点からX線検出器に入射するものが、X線の向きが変わりX線検出器からX線焦点にX線の向きが変わったとしても、そのX線投影データ値は変わらない」という原理に基づく。
図13(a)は、第4世代X線データ収集系のX線データ収集方法を示し、図13(b)は、2種類の分解能のX線検出器が離れて存在するX線データ収集系を示す。
X線検出器ファン変換は、図13(a)に示すように、各X線検出器チャネルからX線焦点の各ビュー位置にX線が透過したように見たて、各X線検出器を仮想X線焦点、X線焦点の各ビュー位置を仮想X線検出器とした仮想のX線ファンビームを考える。つまり、X線検出器ファン変換は、通常のX線焦点から出てX線検出器に入射するX線ファンビームを仮想のX線検出器ファンビームに変換する処理を言う。
<X-ray detector fan conversion principle>
X-ray detector fan conversion is: “X-ray direction is incident from the X-ray focal point to the X-ray detector, but the X-ray direction is changed and the X-ray direction is changed from the X-ray detector to the X-ray focal point. Even so, the X-ray projection data value does not change ".
FIG. 13A shows an X-ray data acquisition method of the fourth generation X-ray data acquisition system, and FIG. 13B shows an X-ray data acquisition system in which two types of X-ray detectors with a resolution exist apart from each other. Indicates.
In the X-ray detector fan conversion, as shown in FIG. 13A, each X-ray detector is viewed as if X-rays are transmitted from each X-ray detector channel to each view position of the X-ray focal point. Consider a virtual X-ray fan beam using a virtual X-ray focus and a view position of each X-ray focus as a virtual X-ray detector. In other words, X-ray detector fan conversion refers to a process of converting an X-ray fan beam that exits from a normal X-ray focal point and enters the X-ray detector into a virtual X-ray detector fan beam.

図13(b)は、第4世代多列X線検出器においてX線焦点が回転し、iビューのX線焦点位置から2N+i+2ビューのX線焦点位置までのX線投影データの収集を示している。この時のX線検出器ファン変換部38は、X線検出器ファン変換を行うことで、以下のようなX線検出器ファンのX線投影データを得ることができる。   FIG. 13B shows the collection of X-ray projection data from the X-ray focus position of the i view to the X-ray focus position of the 2N + i + 2 view when the X-ray focus is rotated in the fourth generation multi-row X-ray detector. Yes. The X-ray detector fan conversion unit 38 at this time can obtain the following X-ray projection data of the X-ray detector fan by performing X-ray detector fan conversion.

図13(b)のX線検出器ファン変換は、X線検出器nチャネルにおいてX線焦点位置iビューからX線焦点位置2N+iビューのX線投影データを得て、X線検出器nチャネルを仮想X線焦点とし、X線焦点の各ビュー位置を仮想X線検出器チャネル位置とした仮想X線ファンビーム、つまりX線検出器ファンビームを得る。   The X-ray detector fan conversion in FIG. 13B obtains X-ray projection data from the X-ray focal position i view to the X-ray focal position 2N + i view in the X-ray detector n channel, and converts the X-ray detector n channel into the X-ray detector n channel. A virtual X-ray fan beam, that is, a virtual X-ray fan beam, that is, an X-ray detector fan beam is obtained in which each view position of the X-ray focus is a virtual X-ray detector channel position.

同様に、X線検出器n+1チャネルにおいて、X線検出器n+1チャネルを仮想X線焦点とし、X線焦点位置i+1ビューからX線焦点位置2N+i+1ビューの仮想X線ファンビームを得る。また同様に、X線検出器n+2チャネルにおいて、X線検出器n+2チャネルを仮想X線焦点とし、X線焦点位置i+2ビューからX線焦点位置2N+i+2ビューの仮想X線ファンビームを得る。
このようにして、X線検出器ファン変換部38は、各X線検出器チャネルにおけるX線検出器ファン変換を行う。
Similarly, in the X-ray detector n + 1 channel, the X-ray detector n + 1 channel is used as a virtual X-ray focal point, and a virtual X-ray fan beam from the X-ray focal point position i + 1 view to the X-ray focal point position 2N + i + 1 view is obtained. Similarly, in the X-ray detector n + 2 channel, the X-ray detector n + 2 channel is used as a virtual X-ray focal point, and a virtual X-ray fan beam from the X-ray focal point position i + 2 view to the X-ray focal point position 2N + i + 2 view is obtained.
In this way, the X-ray detector fan converter 38 performs X-ray detector fan conversion in each X-ray detector channel.

<X線検出器ファン変換模式図>
この時のX線データ収集は、予め決めたX線ファン角に該当するX線検出器ファン角内に、仮想X線検出器数に該当する2Nビュー分のX線データ収集を行い、仮想X線焦点である360度方向のX線検出器チャネル数が、仮想X線ビュー数であるKチャネル分を配置しているものとする。また、図14は、この変換処理をX線投影データ空間で表した模式図である。
空間分解能の高い多列X線検出器KDのX線投影データにおいて、X線検出器ファンデータは、図14の変換前が表すように各X線検出器チャネルFD1、FD2、FD3がビュー方向に伸びて配置する。X線検出器ファン変換部38は、これをX線検出器ファン変換することにより、図14の変換後が表すように横軸方向に仮想チャネル、縦軸方向に仮想ビューを配置することができるため、FD1、FD2、FD3を整列させることができる。
<X-ray detector fan conversion schematic diagram>
X-ray data collection at this time is performed by collecting X-ray data for 2N views corresponding to the number of virtual X-ray detectors within an X-ray detector fan angle corresponding to a predetermined X-ray fan angle, It is assumed that the number of X-ray detector channels in the 360 degree direction, which is the line focus, is arranged for K channels, which is the number of virtual X-ray views. FIG. 14 is a schematic diagram showing this conversion processing in an X-ray projection data space.
In the X-ray projection data of the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution, the X-ray detector fan data indicates that each X-ray detector channel FD1, FD2, FD3 is in the view direction as shown before conversion in FIG. Stretch and place. The X-ray detector fan conversion unit 38 can convert a virtual channel in the horizontal axis direction and a virtual view in the vertical axis direction as shown in FIG. Therefore, FD1, FD2, and FD3 can be aligned.

このようにX線検出器ファン変換部38は、X線検出器ファン変換を行うことにより、通常のX線投影データと同様に扱うことができ、その後のzフィルタ重畳処理、再構成関数重畳処理、三次元逆投影処理、後処理を行うことができる。   As described above, the X-ray detector fan conversion unit 38 can handle the same as normal X-ray projection data by performing the X-ray detector fan conversion, and the subsequent z filter convolution processing and reconstruction function convolution processing. 3D back projection processing and post processing can be performed.

なお、X線検出器ファン変換部38は、X線検出器ファン変換において、ファンパラ変換も含めて行うこともできる。これにより、一度にX線検出器ファン変換、ファンパラ変換ができて効率的である。また、X線検出器ファン変換は、ビームハードニング補正の前、前処理の前、zフィルタ重畳処理の後、再構成関数重畳処理の後でも同様に行える。
断層像合成部37は、X線検出器ファン変換した空間分解能の高い断層像KDと密度分解能の良い断層像MDとの合成を、実施例3の図9のステップH35と同様に合成することができ、空間分解能と密度分解能の良い1つの断層像を得ることができる。
<実施例6>
The X-ray detector fan conversion unit 38 can also perform fan-para conversion in the X-ray detector fan conversion. Thereby, X-ray detector fan conversion and fan para conversion can be performed at a time, which is efficient. Further, the X-ray detector fan conversion can be performed in the same manner before the beam hardening correction, before the preprocessing, after the z filter convolution process, and after the reconstruction function convolution process.
The tomographic image synthesizer 37 can synthesize the tomographic image KD with a high spatial resolution and the tomographic image MD with a high density resolution, which are converted by the X-ray detector fan, in the same manner as in Step H35 of FIG. One tomographic image with good spatial resolution and density resolution can be obtained.
<Example 6>

実施例6では、デュアルエネルギー撮影への応用について説明をする。
従来デュアルエネルギー撮影は、X線管電圧を切り換えて撮影していたため、被検体の体動による位置ずれアーチファクト(miss registration artifact)が発生することがあった。
In the sixth embodiment, application to dual energy imaging will be described.
Conventional dual energy imaging has been performed by switching the X-ray tube voltage, and thus there has been a case where misregistration artifacts due to body movement of the subject occur.

これまで説明してきた実施例において、分解能の異なる2つの多列X線検出器でX線データ収集した場合に、空間分解能の高い多列X線検出器KDのX線投影データD1と、密度分解能の良い多列X線検出器MDのX線投影データD2とでは、X線を受光した際のX線エネルギーが異なる。つまり、入射X線エネルギーは、まず空間分解能の高い多列X線検出器KDで吸収、減弱され、スペクトルの異なったX線エネルギーとなって密度分解能の良い多列X線検出器MDに届く。この場合に空間分解能の良い多列X線検出器KDにはシリコン半導体検出器でも良いが、エネルギー弁別機能を持ったCdTe(テルル化カドミウム)半導体検出器を用いた多列X線検出器の方がより良い。   In the embodiments described so far, when X-ray data is collected by two multi-row X-ray detectors having different resolutions, the X-ray projection data D1 of the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution, and the density resolution The X-ray energy when receiving X-rays is different from the X-ray projection data D2 of the good multi-row X-ray detector MD. That is, the incident X-ray energy is first absorbed and attenuated by the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution, and reaches the multi-row X-ray detector MD having a good density resolution as X-ray energy having a different spectrum. In this case, the multi-row X-ray detector KD with good spatial resolution may be a silicon semiconductor detector, but the multi-row X-ray detector using a CdTe (cadmium telluride) semiconductor detector having an energy discrimination function. Is better.

図15(a)は、空間分解能の良い多列X線検出器に入射するX線エネルギー分布密度分解能の良い多列X線検出器に入射するX線エネルギー分布の違いを示す図である。図15に示されるように、入射X線エネルギーは空間分解能の高い多列X線検出器KDの方が、密度分解能の良い多列X線検出器MDより広いX線エネルギースペクトルの範囲を受けることができ、被検体の組成情報を収集することができる。デュアルエネルギー像再構成部39は、この2つの多列X線検出器が受けるX線エネルギー差を利用して所望の物質の定量的な分布断層像、いわゆるデュアルエネルギー断層像を画像再構成できる。   FIG. 15A is a diagram showing a difference in X-ray energy distribution incident on a multi-row X-ray detector having good spatial resolution and X-ray energy distribution incident on a multi-row X-ray detector having good spatial resolution. As shown in FIG. 15, the incident X-ray energy of the multi-row X-ray detector KD having a higher spatial resolution receives a wider X-ray energy spectrum range than the multi-row X-ray detector MD having a higher density resolution. The composition information of the subject can be collected. The dual energy image reconstruction unit 39 can reconstruct a quantitative distribution tomographic image of a desired substance, so-called dual energy tomographic image, using the X-ray energy difference received by the two multi-row X-ray detectors.

図15(b)は、空間分解能の高いX線投影データD1と密度分解能の良いX線投影データD2とを使って、所望の物質の定量的な分布断層像を得るデュアルエネルギー撮影のフローチャートである。
ステップD71において、コンベンショナルスキャン又はヘリカルスキャンなどのスキャンを開始する。
ステップD72において、データ収集バッファ5は、空間分解能の高い多列X線検出器KD及び密度分解能の良い多列X線検出器MDにより2種類のX線データD1及びD2を収集する。
FIG. 15B is a flowchart of dual energy imaging that obtains a quantitative distribution tomographic image of a desired substance using X-ray projection data D1 with high spatial resolution and X-ray projection data D2 with high density resolution. .
In step D71, a scan such as a conventional scan or a helical scan is started.
In step D72, the data collection buffer 5 collects two types of X-ray data D1 and D2 by the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution and the multi-row X-ray detector MD having a high density resolution.

ステップD73において、デュアルエネルギー像再構成部39は、空間分解能の高い多列X線検出器のX線投影データD1が、X線エネルギースペクトルの低い所から高い所までの幅広いスペクトル範囲を持っているため、低いX線管電圧のX線投影データとして取り扱う。
ステップD74において、デュアルエネルギー像再構成部39は、既に空間分解能の高い多列X線検出器KDが低いX線エネルギースペクトルの部分を吸収しているので、密度分解能の良い多列X線検出器MDがより高いX線エネルギースペクトルのX線を検出することになる。このためデュアルエネルギー像再構成部39は、密度分解能の良い多列X線検出器MDのX線投影データD2を高いX線管電圧のX線投影データとして取り扱う。
In step D73, the dual energy image reconstruction unit 39 has a wide spectrum range from low to high X-ray energy spectrum of the X-ray projection data D1 of the multi-row X-ray detector having high spatial resolution. Therefore, it is handled as X-ray projection data with a low X-ray tube voltage.
In step D74, the dual energy image reconstruction unit 39 has already absorbed a portion of the low X-ray energy spectrum by the multi-row X-ray detector KD having a high spatial resolution, so that the multi-row X-ray detector having a good density resolution. X-rays of the X-ray energy spectrum with higher MD will be detected. For this reason, the dual energy image reconstruction unit 39 handles the X-ray projection data D2 of the multi-row X-ray detector MD having a good density resolution as X-ray projection data of a high X-ray tube voltage.

ステップD75において、デュアルエネルギー像再構成部39が、低いX線管電圧として取り扱ったX線投影データと高いX線管電圧として取り扱ったX線投影データとを加重加算処理し加重加算処理したX線投影データを画像再構成することで、デュアルエネルギー断層像を画像再構成する。又は、画像再構成済みの低いX線管電圧として取り扱った断層像と、画像再構成済みの高いX線管電圧として取り扱った断層像とを加重加算処理(又は加重減算処理)することにより、デュアルエネルギー断層像を作成する。
ステップD76において、デュアルエネルギー断層像をモニタ6に表示する。
In step D75, the dual energy image reconstruction unit 39 performs weighted addition processing and weighted addition processing on the X-ray projection data handled as a low X-ray tube voltage and the X-ray projection data handled as a high X-ray tube voltage. A dual energy tomographic image is reconstructed by reconstructing the projection data. Or, by performing weighted addition processing (or weighted subtraction processing) on a tomographic image treated as a low X-ray tube voltage after image reconstruction and a tomographic image treated as a high X-ray tube voltage after image reconstruction, Create an energy tomogram.
In step D76, a dual energy tomogram is displayed on the monitor 6.

<デュアルエネルギー断層像のノイズ低減>
なお、デュアルエネルギー像再構成部39は、デュアルエネルギー断層像の画質をよくするために、2つの多列X線検出器KD及びMDの各X線投影データノイズ、もしくは画像再構成した各断層像の画像ノイズを等しくするか、またある一定の比にすることで、より最適化することができる。
また、デュアルエネルギー像再構成部39は、X線投影データのノイズ、又は画像再構成した断層像の画像ノイズを制御するために、2つの多列X線検出器のチャンネル厚を変えて設計したり、シンチレータ・フォトダイオードX線検出器の場合はフォトダイオードPDの特性を変えて設計したりすることができる。
<Dual energy tomographic noise reduction>
Note that the dual energy image reconstruction unit 39, in order to improve the image quality of the dual energy tomographic image, each X-ray projection data noise of the two multi-row X-ray detectors KD and MD, or each tomographic image reconstructed. Can be further optimized by making the image noises equal to or equal to a certain ratio.
The dual energy image reconstruction unit 39 is designed by changing the channel thickness of the two multi-row X-ray detectors in order to control the noise of the X-ray projection data or the image noise of the tomographic image reconstructed. In the case of a scintillator / photodiode X-ray detector, it can be designed by changing the characteristics of the photodiode PD.

また、本実施形態では、各列に係数の異なった列方向(z方向)フィルタの係数を各チャネルの前処理された、又はビームハードニング補正されたX線投影データの列方向に重畳することにより、画質のばらつきを調整することによって、各列において均一なスライス厚としてアーチファクトを抑制することで、ノイズ低減することができる。これには、様々なz方向フィルタ係数が考えられるが、いずれにおいても同様の効果を出すことができる。   Further, in this embodiment, the coefficients of the column direction (z direction) filters having different coefficients are superimposed on the columns in the column direction of the preprocessed or beam hardening corrected X-ray projection data of each channel. Thus, by adjusting the variation in image quality, noise can be reduced by suppressing artifacts with a uniform slice thickness in each column. For this, various z-direction filter coefficients can be considered, and in any case, the same effect can be obtained.

別の観点のX線CT装置は、チャネル方向又は列方向に空間分解能の異なる複数の多列X線検出器ではX線照射方向に最初に半導体検出器にX線が入射した後に、シンチレータとフォトダイオードからなる多列X線検出器にシンチレータ,フォトダイオードの順でX線が入射する構造の多列X線検出器を含む。   Another aspect of the X-ray CT apparatus is that in a plurality of multi-row X-ray detectors having different spatial resolutions in the channel direction or the column direction, after the X-rays are first incident on the semiconductor detector in the X-ray irradiation direction, A multi-row X-ray detector having a structure in which X-rays are incident on a multi-row X-ray detector composed of diodes in the order of a scintillator and a photodiode.

さらに別の観点のX線CT装置は、チャネル方向又は列方向に空間分解能の異なる複数の多列X線検出器ではX線照射方向に最初に半導体検出器にX線が入射した後に、シンチレータとフォトダイオードからなる多列X線検出器にフォトダイオード,シンチレータの順でX線が入射する構造の多列X線検出器を含む。   Yet another aspect of the X-ray CT apparatus is that in a plurality of multi-row X-ray detectors having different spatial resolutions in the channel direction or the column direction, after the X-rays are first incident on the semiconductor detector in the X-ray irradiation direction, A multi-row X-ray detector having a structure in which X-rays are incident on a multi-row X-ray detector composed of a photodiode in the order of a photodiode and a scintillator.

別の観点のX線CT装置は、チャネル方向又は列方向に空間分解能の異なる複数の多列X線検出器より構成される多列X線検出器を含み、チャネル方向又は列方向に空間分解能が高い多列X線検出器は、チャネル方向又は列方向に空間分解能が低い多列X線検出器と離れた構造になっている。そして、チャネル方向又は列方向に空間分解能が高い多列X線検出器は、固定されていない多列X線検出器を含む。   Another aspect of the X-ray CT apparatus includes a multi-row X-ray detector composed of a plurality of multi-row X-ray detectors having different spatial resolutions in the channel direction or the column direction, and the spatial resolution is in the channel direction or the column direction. The high multi-row X-ray detector has a structure separated from the multi-row X-ray detector having a low spatial resolution in the channel direction or the column direction. The multi-row X-ray detector having a high spatial resolution in the channel direction or the column direction includes an unfixed multi-row X-ray detector.

また、チャネル方向又は列方向に空間分解能の異なる複数の多列X線検出器は、少なくとも1つの種類の多列X線検出器によるX線投影データが画像再構成された断層像から、もう1つの種類の空間分解能の多列X線検出器の位置を検出し、その位置情報に基いてもう1種類の空間分解能の多列X線検出器によるX線投影データを画像再構成する。   In addition, a plurality of multi-row X-ray detectors having different spatial resolutions in the channel direction or the column direction are different from the tomographic image in which the X-ray projection data obtained by at least one type of multi-row X-ray detector is reconstructed. The position of one type of multi-row X-ray detector having a spatial resolution is detected, and X-ray projection data obtained by another type of multi-row X-ray detector having another spatial resolution is reconstructed based on the position information.

また、チャネル方向又は列方向に空間分解能の異なる複数の多列X線検出器は、少なくとも1つの種類の空間分解能の多列X線検出器のX線データ収集方法が異なったり、画像再構成方法が異なったりする。   In addition, a plurality of multi-row X-ray detectors having different spatial resolutions in the channel direction or the column direction have different X-ray data collection methods of at least one kind of multi-row X-ray detectors having a spatial resolution, or image reconstruction methods. Are different.

また、チャネル方向又は列方向に空間分解能の異なる複数の多列X線検出器は、少なくとも1つの種類の空間分解能の多列X線検出器は、第3世代方式又は第4世代方式のX線データ収集を行い、又は第3世代方式又は第4世代方式の画像再構成を行う。   A plurality of multi-row X-ray detectors having different spatial resolutions in the channel direction or the column direction are at least one type of multi-row X-ray detector having a spatial resolution. Data collection is performed, or third-generation or fourth-generation image reconstruction is performed.

また、チャネル方向又は列方向に空間分解能の異なる複数の多列X線検出器のうち、チャネル方向又は列方向に空間分解能の高い多列X線検出器は、X線照射方向に複数の階層構造を持った3次元構造の多列X線検出器である。   In addition, among a plurality of multi-row X-ray detectors having different spatial resolutions in the channel direction or the column direction, a multi-row X-ray detector having a high spatial resolution in the channel direction or the column direction has a plurality of hierarchical structures in the X-ray irradiation direction. Is a multi-row X-ray detector having a three-dimensional structure.

別の観点のX線CT装置は、X線照射方向に並んだチャネル方向又は列方向に空間分解能の異なる複数の多列X線検出器のX線投影データ又は断層像の間で、デュアルエネルギー撮影された断層像を画像再構成し、デュアルエネルギー撮影において画像ノイズを含む画質の観点で最適化できるように、2種類の空間分解能の多列X線検出器のX線透過方向の厚さを最適化したX線データ収集手段を含む。   Another aspect of the X-ray CT apparatus is dual energy imaging between X-ray projection data or tomographic images of a plurality of multi-row X-ray detectors having different spatial resolutions in a channel direction or a column direction aligned in the X-ray irradiation direction. Optimizing the thickness in the X-ray transmission direction of the multi-row X-ray detector with two types of spatial resolution so that the tomographic images can be reconstructed and optimized in terms of image quality including image noise in dual energy imaging X-ray data collection means is included.

なお、本実施形態においては、撮影テーブル10のクレードル12をz方向に動かすことにより、ヘリカルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャン、ヘリカルシャトルスキャンを実現している。また、コンベンショナルスキャン又はシネスキャンの各z方向スキャン位置の間の移動を実現している。しかし、走査ガントリ20又は走査ガントリ20内の回転部15を撮影テーブル10のクレードル12に対して動かすことによっても、相対的に同様な効果を得ることができる。   In the present embodiment, the helical scan, the variable pitch helical scan, and the helical shuttle scan are realized by moving the cradle 12 of the imaging table 10 in the z direction. Further, the movement between the z-direction scan positions of the conventional scan or the cine scan is realized. However, relatively similar effects can also be obtained by moving the scanning gantry 20 or the rotating unit 15 in the scanning gantry 20 with respect to the cradle 12 of the imaging table 10.

本実施形態における画像再構成法は、従来公知のフェルドカンプ法による三次元画像再構成法でもよい。さらに、他の三次元画像再構成方法でもよい。又は2次元画像再構成でも良い。
本実施形態は、走査ガントリ20が傾斜していない場合について記載しているが、走査ガントリ20が傾斜した、いわゆるチルト・スキャンの場合でも同様な効果を出すことができる。本実施形態は、生体信号にX線データ収集が同期しない場合について記載しているが、生体信号、特に、心拍信号に同期させても同様な効果を出すことができる。
The image reconstruction method in the present embodiment may be a three-dimensional image reconstruction method by a conventionally known Feldkamp method. Furthermore, other three-dimensional image reconstruction methods may be used. Alternatively, two-dimensional image reconstruction may be used.
Although the present embodiment describes the case where the scanning gantry 20 is not tilted, the same effect can be obtained even in the case of so-called tilt scanning in which the scanning gantry 20 is tilted. Although this embodiment describes the case where X-ray data acquisition is not synchronized with a biological signal, the same effect can be obtained even when synchronized with a biological signal, particularly a heartbeat signal.

本実施形態では、医用X線CT装置を元について記載されているが、産業用X線CT装置、又は、他の装置と組み合わせたX線CT−PET装置,X線CT−SPECT装置などにおいても利用できる。
本実施形態では、空間分解能の高い多列X線検出器としてシリコン半導体X線検出器SiDを用いて、密度分解能の良い多列X線検出器MDとしてシンチレータ・フォトダイオードX線検出器を用いているが、この他の素材を用いたX線検出器でもかまわない。
In the present embodiment, the medical X-ray CT apparatus is described based on the original, but also in an industrial X-ray CT apparatus or an X-ray CT-PET apparatus, an X-ray CT-SPECT apparatus combined with other apparatuses, etc. Available.
In this embodiment, a silicon semiconductor X-ray detector SiD is used as a multi-row X-ray detector with high spatial resolution, and a scintillator / photodiode X-ray detector is used as a multi-row X-ray detector MD with good density resolution. However, an X-ray detector using other materials may be used.

本実施例5では、図12(a)のように空間分解能の高い多列X線検出器に第4世代の多列X線検出器を用い、密度分解能の良い多列X線検出器MDに第3世代の多列X線検出器を用いた。しかし、図16に示すように、空間分解能の高い多列X線検出器も第3世代の多列X線検出器で、また、密度分解能の良い多列X線検出器MDも第3世代の多列X線検出器であっても良い。空間分解能の異なる複数の多列X線検出器をX線照射方向に離れていても、X線照射方向の後面にあるシンチレータ・フォトダイオードX線検出器MDが固定されていれば、このシンチレータ・フォトダイオードX線検出器MDがX線照射方向の前面にある半導体のX線検出器KDの位置に基づいて画像再構成ができる。   In the fifth embodiment, as shown in FIG. 12A, a fourth-generation multi-row X-ray detector is used as a multi-row X-ray detector with high spatial resolution, and the multi-row X-ray detector MD with good density resolution is used. A third generation multi-row X-ray detector was used. However, as shown in FIG. 16, the multi-row X-ray detector with high spatial resolution is also the third-generation multi-row X-ray detector, and the multi-row X-ray detector MD with high density resolution is also of the third generation. A multi-row X-ray detector may be used. Even if a plurality of multi-row X-ray detectors having different spatial resolutions are separated in the X-ray irradiation direction, if the scintillator / photodiode X-ray detector MD on the rear surface in the X-ray irradiation direction is fixed, the scintillator Image reconstruction can be performed based on the position of the semiconductor X-ray detector KD in which the photodiode X-ray detector MD is in front of the X-ray irradiation direction.

実施形態にかかるX線CT装置100を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an X-ray CT apparatus 100 according to an embodiment. X線CT装置100の一般的な動作フローチャートである。3 is a general operation flowchart of the X-ray CT apparatus 100. (a)は、従来のX線検出器モジュールを示す図で、(b)は、従来のX線検出器モジュールの構成図を示す図である。(c)は、X線検出器のリフレクタの割合を示す図である。(A) is a figure which shows the conventional X-ray detector module, (b) is a figure which shows the block diagram of the conventional X-ray detector module. (C) is a figure which shows the ratio of the reflector of a X-ray detector. (a)分解能の異なる検出器を組み合わせた検出器モジュールを示す図である。(b)は、シリコン半導体X線検出器SiD、シンチレータSD、フォトダイオードPDの順で構成した検出器を示し、(c)は、シリコン半導体X線検出器SiD、シンチレータPD、フォトダイオードSDの順で構成した検出器を示す図である。(d)は、シリコン半導体X線検出器SiDを多層にした検出器を示す図である。(e)は、シンチレータSD、フォトダイオードPD、シリコン半導体X線検出器SiDの順で構成した検出器を示す図である。(A) It is a figure which shows the detector module which combined the detector from which resolution differs. (B) shows a detector configured in the order of silicon semiconductor X-ray detector SiD, scintillator SD, and photodiode PD, and (c) shows an order of silicon semiconductor X-ray detector SiD, scintillator PD, and photodiode SD. It is a figure which shows the detector comprised by. (D) is a figure which shows the detector which made silicon semiconductor X-ray detector SiD multilayer. (E) is a figure which shows the detector comprised in order of the scintillator SD, the photodiode PD, and the silicon semiconductor X-ray detector SiD. 空間分解能の異なる2つの多列X線検出器の断層像をオーバーラップ表示する処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process which overlap-displays the tomogram of two multi-row X-ray detectors from which spatial resolution differs. 空間フィルタの例である。It is an example of a spatial filter. 空間分解能の異なる2つの多列X線検出器のX線投影データを画像再構成前に合成し、画像再構成する処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process which synthesize | combines the X-ray projection data of two multi-row X-ray detectors with different spatial resolution before image reconstruction, and reconstructs an image. 空間分解能の異なる2つの多列X線検出器のX線投影データを画像再構成中に合成し、画像再構成する処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process which synthesize | combines X-ray projection data of two multi-row X-ray detectors with different spatial resolutions during image reconstruction, and reconstructs an image. 空間分解能の高い断層像と密度分解能の良い断層像を画像空間において合成し、空間分解能及び密度分解能の良い断層像を求めるフローチャートである。It is a flowchart which synthesize | combines a tomogram with high spatial resolution and a tomogram with good density resolution in an image space, and calculates | requires a tomogram with good spatial resolution and density resolution. (a)は、大きさの異なる2種類の分解能のX線検出器が存在する状態を示す図である。(b)は、空間分解能の良い多列X線検出器KDのX線投影データD1を示す図である。(c)は、密度分解能の良い多列X線検出器MDのX線投影データD2を示す図である。(d)は、空間分解能の良いX線投影データD1と密度分解能の良いX線投影データD2とを合成したX線投影データD3を示す図である。(e)空間分解能の良いX線投影データD1と密度分解能の良いX線投影データD2とを加重加算処理したX線投影データを示す図である。(A) is a figure which shows the state in which the X-ray detector of two types of resolutions from which a magnitude | size differs exists. (B) is a diagram showing X-ray projection data D1 of the multi-row X-ray detector KD with good spatial resolution. (C) is a diagram showing the X-ray projection data D2 of the multi-row X-ray detector MD with good density resolution. (D) is a diagram showing X-ray projection data D3 obtained by synthesizing X-ray projection data D1 with good spatial resolution and X-ray projection data D2 with good density resolution. (E) It is a figure which shows the X-ray projection data which carried out the weighted addition process of the X-ray projection data D1 with favorable spatial resolution, and the X-ray projection data D2 with favorable density resolution. 撮影領域における空間分解能の良い領域の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of an area | region with a sufficient spatial resolution in an imaging | photography area | region. (a)は、第3世代、第4世代のX線検出器が存在するX線データ収集系を示す図である。(b)は、空間分解能の良い第4世代多列X線検出器と密度分解能の良い第3世代多列X線検出器のX線投影データを画像再構成するフローチャートである。(A) is a figure which shows the X-ray data collection system in which the 3rd generation and the 4th generation X-ray detector exist. (B) is a flowchart for reconstructing images of X-ray projection data of a fourth-generation multi-row X-ray detector with good spatial resolution and a third-generation multi-row X-ray detector with good density resolution. (a)は、第4世代X線データ収集系のX線データ収集方法を示す図である。(b)は、第4世代X線データ収集系の各チャネルからのX線検出器ファンの位置関係を示す図である。(A) is a figure which shows the X-ray data collection method of a 4th generation X-ray data collection system. (B) is a figure which shows the positional relationship of the X-ray detector fan from each channel of a 4th generation X-ray data acquisition system. 多列X線検出器におけるX線検出器ファン変換を示す図である。It is a figure which shows X-ray detector fan conversion in a multi-row X-ray detector. 空間分解能の良い多列X線検出器に入射するX線エネルギー分布密度分解能の良い多列X線検出器に入射するX線エネルギー分布の違いを示す図である。It is a figure which shows the difference in the X-ray energy distribution which injects into the multi-row X-ray detector which has good X-ray energy distribution density resolution which is incident on the multi-row X-ray detector with good spatial resolution. 2種類の分解能のX線検出器が互いに離れて存在する状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the X-ray detector of two types of resolution exists away from each other.

符号の説明Explanation of symbols

PD … フォトダイオード
SD … シンチレーター
SiD … シリコン半導体検出器
MA … 密度分解能用X線CT装置の撮影領域
KA … 空間分解能用X線CT装置の撮影領域
MD … 密度分解能用多列X線検出器
KD … 空間分解能用多列X線検出器
1 … 操作コンソール
2 … 入力装置
3 … 中央処理装置
5 … データ収集バッファ
6 … モニタ
7 … 記憶装置
10 … 撮影テーブル
12 … クレードル
15 … ガントリ回転部
20 … 走査ガントリ
21 … X線管
22 … X線コントローラ
23 … コリメータ
24 … 多列X線検出器又は2次元X線エリア検出器
25 … データ収集装置(DAS
26 … 回転部コントローラ
27 … 走査ガントリ傾斜コントローラ
28 … ビーム形成X線フィルタ
29 … 制御コントローラ
31 … 処理部
33 … 画像再構成部
35 … 投影データ合成部
37 … 断層像合成部
38 … X線検出器ファン変換部
39 … デュアルエネルギー像再構成部
PD ... Photodiode SD ... Scintillator SiD ... Silicon semiconductor detector MA ... Imaging region KA of density resolution X-ray CT apparatus ... Imaging region MD of spatial resolution X-ray CT apparatus ... Multi-row X-ray detector KD for density resolution Multi-row X-ray detector 1 for spatial resolution ... Operation console 2 ... Input device 3 ... Central processing unit 5 ... Data collection buffer 6 ... Monitor 7 ... Storage device 10 ... Imaging table 12 ... Cradle 15 ... Gantry rotating unit 20 ... Scanning gantry 21 ... X-ray tube 22 ... X-ray controller 23 ... Collimator 24 ... Multi-row X-ray detector or two-dimensional X-ray area detector 25 ... Data acquisition device (DAS)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 26 ... Rotation part controller 27 ... Scanning gantry inclination controller 28 ... Beam forming X-ray filter 29 ... Control controller 31 ... Processing part 33 ... Image reconstruction part 35 ... Projection data composition part 37 ... Tomographic image composition part 38 ... X-ray detector Fan converter 39 ... Dual energy image reconstruction unit

Claims (11)

X線発生器と、
前記X線発生器と対向して設けられ、所定方向に第1空間分解能を有する第1多列X線検出器と、
前記X線発生器と対向して設けられ、前記所定方向に第1空間分解能とは異なる第2空間分解能を有する第2多列X線検出器と、
前記第1多列X線検出器と前記第2多列X線検出器との出力データに基づいて、断層像を画像再構成する画像再構成部と、
を備えることを特徴とするX線CT装置。
An X-ray generator;
A first multi-row X-ray detector provided opposite to the X-ray generator and having a first spatial resolution in a predetermined direction;
A second multi-row X-ray detector provided opposite to the X-ray generator and having a second spatial resolution different from the first spatial resolution in the predetermined direction;
An image reconstruction unit configured to reconstruct a tomographic image based on output data of the first multi-row X-ray detector and the second multi-row X-ray detector;
An X-ray CT apparatus comprising:
前記第2多列X線検出器は前記第1多列X線検出器より密度分解能を有する検出器であり、前記第1多列X線検出器と前記第2多列X線検出器とは、重ねて設けられていることを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。   The second multi-row X-ray detector is a detector having a density resolution higher than that of the first multi-row X-ray detector, and the first multi-row X-ray detector and the second multi-row X-ray detector are The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the X-ray CT apparatus is overlapped. 前記第2多列X線検出器は密度分解能を有する検出器であり、前記第1多列X線検出器と前記第2多列X線検出器とは、接して設けられていることを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。     The second multi-row X-ray detector is a detector having a density resolution, and the first multi-row X-ray detector and the second multi-row X-ray detector are provided in contact with each other. The X-ray CT apparatus according to claim 1. 前記第1多列X線検出器は、X線線吸収係数の低い物質で構成され、
前記第2多列X線検出器は、X線線吸収係数の高い物質で構成されることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のX線CT装置。
The first multi-row X-ray detector is made of a material having a low X-ray absorption coefficient,
4. The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the second multi-row X-ray detector is made of a material having a high X-ray absorption coefficient. 5.
前記第1多列X線検出器は、半導体から構成される検出器であり、
前記第2多列X線検出器は、シンチレータ及びフォトダイオードから構成される検出器であることを特徴とする請求項4に記載のX線CT装置。
The first multi-row X-ray detector is a detector composed of a semiconductor.
The X-ray CT apparatus according to claim 4, wherein the second multi-row X-ray detector is a detector including a scintillator and a photodiode.
前記X線CT装置は、さらに、前記第1多列X線検出器の出力データと前記第2多列X線検出器の出力データとを加重処理する画像構成部
を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のX線CT装置。
The X-ray CT apparatus further includes an image construction unit that performs weight processing on output data of the first multi-row X-ray detector and output data of the second multi-row X-ray detector. The X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 6.
前記X線CT装置は、さらに、前記第1多列X線検出器の出力データのみに基づく第1断層像と前記第2多列X線検出器の出力データのみに基づく第2断層像とをオーバーラップ表示する表示部
を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のX線CT装置。
The X-ray CT apparatus further includes a first tomographic image based only on output data of the first multi-row X-ray detector and a second tomographic image based only on output data of the second multi-row X-ray detector. The X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising a display unit that performs overlap display.
前記第1多列X線検出器の撮影視野領域と前記第2多列X線検出器の撮影視野領域とが、互いに異なることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載のX線CT装置。   9. The imaging field of view of the first multi-row X-ray detector and the imaging field of view of the second multi-row X-ray detector are different from each other. The X-ray CT apparatus described. 前記X線発生器と前記第2多列X線検出器とは、ガントリ回転軸を中心に回転し、
前記第1多列X線検出器は、前記ガントリ回転軸に対して円環状に形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載のX線CT装置。
The X-ray generator and the second multi-row X-ray detector rotate around a gantry rotation axis,
The X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the first multi-row X-ray detector is formed in an annular shape with respect to the gantry rotation axis.
前記第2多列X線検出器によるX線投影データで画像再構成された断層像に基づいて、前記第1多列X線検出器の位置情報を検出し、前記画像再構成部は、前記位置情報に基づいて、前記第1多列X線検出器によるX線投影データを画像再構成する請求項9に記載のX線CT装置。   Based on the tomographic image reconstructed with the X-ray projection data from the second multi-row X-ray detector, position information of the first multi-row X-ray detector is detected, and the image reconstruction unit includes the The X-ray CT apparatus according to claim 9, wherein X-ray projection data obtained by the first multi-row X-ray detector is reconstructed based on position information. 前記X線CT装置は、さらに、前記第1多列X線検出器と前記第2多列X線検出器とが受けるX線エネルギー差を利用して所望の物質の定量的な分布断層像を画像再構成するデュアルエネルギー像再構成部を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか一項に記載のX線CT装置。   The X-ray CT apparatus further uses the X-ray energy difference received by the first multi-row X-ray detector and the second multi-row X-ray detector to generate a quantitative distribution tomographic image of a desired substance. The X-ray CT apparatus according to claim 1, further comprising a dual energy image reconstruction unit configured to perform image reconstruction.
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