JP2009279301A - Cone beam x-ray ct system - Google Patents

Cone beam x-ray ct system Download PDF

Info

Publication number
JP2009279301A
JP2009279301A JP2008136415A JP2008136415A JP2009279301A JP 2009279301 A JP2009279301 A JP 2009279301A JP 2008136415 A JP2008136415 A JP 2008136415A JP 2008136415 A JP2008136415 A JP 2008136415A JP 2009279301 A JP2009279301 A JP 2009279301A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
projection data
ray
image
reconstruction
subject
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008136415A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masakazu Okabe
正和 岡部
Takeshi Ueda
健 植田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Medical Corp filed Critical Hitachi Medical Corp
Priority to JP2008136415A priority Critical patent/JP2009279301A/en
Publication of JP2009279301A publication Critical patent/JP2009279301A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tomographic image the picture quality level of which is uniform while suppressing the generation of artifacts in a CT system equipped with a rectangular two-dimensional X-ray detector. <P>SOLUTION: The radius and the height of a desired cylindrical reconstruction region are input by a reconstruction region inputting means 310. A reconstruction-expanded-region calculating means 320 calculates the amount of expansion of the reconstruction region on the basis of the reconstruction region having been input and a region for which the projection data in a viewing direction are not complete. A mean for calculating the amount of expansion in a vertical direction of projection data 330 forms expanded projection data corresponding to the expanded amount of the reconstruction region by extrapolating or copying the projection data, and performs the reconstruction by using the expanded projection data and the projection data. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、矩形状の2次元X線検出器を備えたCT装置において、3次元的CT像を生成するために有効な技術に関する。   The present invention relates to a technique effective for generating a three-dimensional CT image in a CT apparatus including a rectangular two-dimensional X-ray detector.

従来から、X線イメージインテンシファイアなど円形の2次元X線検出器の回転撮影データを用いて、3次元的コーンビームCT像を生成すると、その再構成領域は球形となることが知られている。   Conventionally, it is known that when a three-dimensional cone beam CT image is generated using rotational imaging data of a circular two-dimensional X-ray detector such as an X-ray image intensifier, the reconstruction area becomes a spherical shape. Yes.

一方、フラットパネルディテクター(以下「FPD」)などの矩形状(本明細書においては、長方形形状及び正方形状を総称して矩形状という。)の2次元X線検出器の回転撮影データを用いると、その再構成領域はおおよそ回転中心軸を中心とする円柱形状となるが、厳密にはX線ビームが平行ビームでない事から、円柱領域の上下端ではビュー方向(回転移動の方向)の検出器データが揃う再構成領域、すなわち、ビュー毎に撮影される投影データが180度+α(α:X線ビームのファン方向(体軸方向にほぼ直交する方向)の開き角)分揃う再構成領域は、円柱状の両端が鉛筆の芯のように狭くなった形状になる。   On the other hand, when rotation data of a two-dimensional X-ray detector such as a flat panel detector (hereinafter referred to as “FPD”) (in this specification, a rectangular shape and a square shape are collectively referred to as a rectangular shape) is used. The reconstruction area has a cylindrical shape about the rotation center axis. Strictly speaking, since the X-ray beam is not a parallel beam, a detector in the view direction (direction of rotational movement) is detected at the upper and lower ends of the cylindrical area. Reconstruction area in which data is aligned, that is, a reconstruction area in which projection data captured for each view is aligned by 180 degrees + α (α: an opening angle in the fan direction of the X-ray beam (a direction substantially orthogonal to the body axis direction)) Has a shape in which both ends of the columnar shape are narrowed like a pencil core.

その円柱状の両端が鉛筆の芯のように狭くなった形状の再構成領域の投影データを再構成すると、上下端付近のスライスにおけるアキシャル像は、中央部分は180度+α分の投影データを用いて再構成されるが、アキシャル像の周辺部位は、投影データが不足するため暗く表示される。また、サジタル像やコロナル像においては、上端部及び下端部が暗く表示されたり、画像が欠けたりする。   When reconstructing the projection data of the reconstruction area with the cylindrical ends narrowed like a pencil lead, the axial image of the slice near the upper and lower ends is 180 ° + α projection data at the center. Although it is reconstructed using the image, the peripheral portion of the axial image is darkly displayed because of lack of projection data. In addition, in the sagittal image and the coronal image, the upper end portion and the lower end portion are displayed darkly or the image is missing.

図8は、直径20cm、内径19cm(壁厚5mm)のアクリルでできた円柱容器の中に水を入れて構成したファントムを、従来のコーンビームX線CT装置を用いて撮像し、円柱状の両端が鉛筆の芯のように狭くなった形状の再構成領域の投影データを再構成して得られたサジタル像(図8(a))、コロナル像(図8(b))、アキシャル像(図8(c))を示す。   FIG. 8 shows an image of a phantom constructed by putting water in a cylindrical container made of acrylic having a diameter of 20 cm and an inner diameter of 19 cm (wall thickness: 5 mm) using a conventional cone beam X-ray CT apparatus. A sagittal image (FIG. 8 (a)), a coronal image (FIG. 8 (b)), an axial image (which is obtained by reconstructing the projection data of the reconstruction area having a shape narrowed at both ends like a pencil core ( FIG. 8 (c)) is shown.

図8(a)のサジタル像においては、線源方向はX線ビームが拡がっていないため、CT再構成に必要な180度+αもしくは360度の投影データが揃っておらず、ビュー方向に投影データが不足している。そのため、投影データが不足している領域は、投影データが揃っている領域に比べて暗く表示され、再構成領域のほぼ右半分が、右端部へ近づくにつれて狭まっている。   In the sagittal image of FIG. 8A, since the X-ray beam is not expanded in the source direction, projection data of 180 ° + α or 360 ° necessary for CT reconstruction is not prepared, and projection is performed in the view direction. There is not enough data. For this reason, the area where the projection data is insufficient is displayed darker than the area where the projection data is aligned, and the almost right half of the reconstruction area becomes narrower as it approaches the right end.

図8(b)のコロナル像は、X線源が紙面から垂直に浮いた方向に存在している位置からの投影データを再構成したものであり、再構成領域は左右方向の端部に向かって狭まっている。   The coronal image in FIG. 8B is obtained by reconstructing projection data from a position where the X-ray source is present in a direction perpendicular to the paper surface, and the reconstruction area is directed to the left and right ends. And narrowed.

図8(c)のアキシャル像は、X線源11の回転軌道面から離れた領域ほど暗く表示され、再構成領域が円形になっていない。   The axial image in FIG. 8C is displayed darker as the area is farther from the rotational orbital plane of the X-ray source 11, and the reconstruction area is not circular.

図8のようにビュー方向の投影データが揃わない再構成領域の画像レベルを、ビュー方向の投影データが揃う再構成領域の画像レベルと合わせる較正法として、例えば特許文献1には、各再構成点のCT逆投影演算時の加算投影数を保存し、加算投影数で割算する方法が開示されている。
特開2002−204796号公報
As a calibration method for matching the image level of the reconstruction area where the projection data in the view direction is not aligned as shown in FIG. 8 with the image level of the reconstruction area where the projection data in the view direction is aligned, for example, Patent Document 1 discloses each reconstruction A method is disclosed in which the number of added projections at the time of CT backprojection calculation of points is stored and divided by the number of added projections.
JP 2002-204796 A

矩形状の2次元検出器を用いたコーンビームX線CT装置において、一般にはその再構成領域は回転中心軸を中心とする円柱形状である事が期待されるが、実際にはX線ビームが平行ビームでない事から、投影データがビュー方向にすべて揃う再構成領域は、円柱領域の上下端では鉛筆の芯のように狭くなり、この部分が有効に使用できないCT断面像となっていた。   In a cone beam X-ray CT apparatus using a rectangular two-dimensional detector, it is generally expected that the reconstruction area is a cylindrical shape centered on the rotation center axis. Since it is not a parallel beam, the reconstruction area in which all projection data are aligned in the view direction is narrow like a pencil core at the upper and lower ends of the cylindrical area, and this portion is a CT cross-sectional image that cannot be used effectively.

本発明者は、特許文献1の方法を用いて、この投影データがビュー方向に揃わない領域の画像レベルを合わせようとしたところ、以下の問題点を見出した。   The present inventor tried to match the image level of the area where the projection data is not aligned in the view direction by using the method of Patent Document 1, and found the following problems.

特許文献1は、2次元X線検出器を回転中心軸の像が中心にからずれるようにシフト配置し、360度回転撮影したときの3次元的CT像の画像レベルを一様にするために有効な技術である。特許文献1の方法は、360度の検出器データが揃う領域と、CT再構成演算に最低限必要な180度以上の投影データが存在する再構成点とが混在する場合には有効であるが、前記円柱再構成領域の上下端は、CT再構成演算に必要な180度方向の投影データが揃わない領域であるため、適用すると画像レベルは一様になるものの、アーチファクトを生じるという問題があった。   In Patent Document 1, a two-dimensional X-ray detector is shifted so that the image of the rotation center axis deviates from the center, and the image level of the three-dimensional CT image when the image is rotated 360 degrees is made uniform. It is an effective technology. The method of Patent Document 1 is effective when a region where 360-degree detector data is aligned and a reconstruction point where projection data of 180 degrees or more necessary for the CT reconstruction calculation exists are mixed. The upper and lower ends of the cylindrical reconstruction area are areas where projection data in the 180-degree direction necessary for the CT reconstruction calculation is not prepared. Therefore, when applied, the image level becomes uniform, but there is a problem that artifacts occur. It was.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、アーチファクトの発生を抑止しつつ、ビュー方向の投影データが揃わない領域の再構成像の画像レベルと、ビュー方向の投影データが揃う領域の再構成像とを一様にすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and suppresses the occurrence of artifacts, while the image level of a reconstructed image in a region where projection data in the view direction is not aligned and the region in which projection data in the view direction are aligned. The purpose is to make the reconstructed image uniform.

本発明は、投影データを上下方向に外挿し拡大する事で、180度方向の投影データが存在する領域を拡大し、アーチファクトを発生する事無く、画像レベルが一様な、完全円柱視野の3次元的コーンビームCT像を生成する、コーンビームX線CT装置を実現する。   The present invention extrapolates the projection data in the vertical direction and enlarges it, thereby enlarging the region where the projection data in the direction of 180 degrees exists, and without generating artifacts, the image level is uniform, and the complete cylindrical field of view 3 A cone beam X-ray CT apparatus for generating a two-dimensional cone beam CT image is realized.

より詳しくは、本発明に係るコーンビームX線CT装置は、コーンビーム状のX線を発生させるX線源と、前記X線源に対向して配置され、被検体を透過した前記X線を検出して前記被検体の投影データを出力するX線検出器と、前記X線源及び前記X線検出器を回転移動させる回転手段と、前記投影データを外挿またはコピーすることにより拡張投影データを生成し、その拡張投影データを用いて、前記X線検出器における前記被検体の体軸方向に沿った上下端付近の領域であって、投影データが揃わない領域のデータを補完することにより、前記投影データと前記拡張投影データとからなる円柱状の再構成領域を形成する投影データ拡張手段と、前記投影データと前記拡張投影データとに基づいて再構成演算を行い、前記被検体のX線CT像を生成する再構成手段と、前記X線CT像を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。   More specifically, a cone beam X-ray CT apparatus according to the present invention includes an X-ray source that generates cone-beam-shaped X-rays, and the X-ray that is disposed facing the X-ray source and transmitted through a subject. X-ray detector that detects and outputs projection data of the subject, rotation means for rotating the X-ray source and the X-ray detector, and extended projection data by extrapolating or copying the projection data And the expanded projection data is used to complement the data in the region near the upper and lower ends along the body axis direction of the subject in the X-ray detector, where the projection data is not aligned. , A projection data extending means for forming a cylindrical reconstruction region composed of the projection data and the extended projection data, and performing a reconstruction calculation based on the projection data and the extended projection data, and the X of the subject Line C Characterized in that it comprises a reconstruction means for generating an image, and a display means for displaying the X-ray CT images, the.

本発明によれば、2次元X線検出器の投影データを用いたコーンビームX線CT装置において、アーチファクトの発生を抑止しつつ、ビュー方向の投影データが揃わない領域の再構成像の画像レベルと、ビュー方向の投影データが揃う領域の再構成像とを一様にすることができる。   According to the present invention, in a cone beam X-ray CT apparatus using projection data of a two-dimensional X-ray detector, an image level of a reconstructed image of a region where projection data in the view direction is not aligned while suppressing occurrence of artifacts. And a reconstructed image of a region where projection data in the view direction are aligned can be made uniform.

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

<第一実施形態>
図1は、本発明を適用したCアーム方式のコーンビームX線CT装置1の概略構成を示すブロック図であり、被検体2に対してX線を照射し、被検体2のX線透過画像を撮影して投影データを得る撮影部10と、撮影部10の各構成要素を制御したり投影データに基づいて被検体2の3次元的X線CT像を再構成したりする制御演算部20とを備える。
<First embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a C-arm type cone beam X-ray CT apparatus 1 to which the present invention is applied. An X-ray transmission image of the subject 2 is irradiated by irradiating the subject 2 with X-rays. An imaging unit 10 that obtains projection data by imaging the control unit 20, and a control calculation unit 20 that controls each component of the imaging unit 10 and reconstructs a three-dimensional X-ray CT image of the subject 2 based on the projection data. With.

図1aは、本発明を適用した座位方式のコーンビームX線CT装置1aの概略構成を示すブロック図であり、撮影部10aと、撮影部10aの各構成要素を制御したり、3次元的X線CT像を再構成したりする制御演算部20aとを備える。   FIG. 1A is a block diagram showing a schematic configuration of a sitting-type cone beam X-ray CT apparatus 1a to which the present invention is applied. The imaging unit 10a and each component of the imaging unit 10a are controlled, or a three-dimensional X-ray And a control arithmetic unit 20a for reconstructing a line CT image.

図1bは、図1aと似た装置構成であるが、X線源11と2次元X線検出器12が、被検体2の周りを回転する代わりに、X線源11、2次元X線検出器12が床に固定され、回転台19にのせられた被検体2が自転する事を特徴とする、被検体回転方式のコーンビームX線CT装置1bの概略構成を示すブロック図である。図1bのコーンビームX線CT装置の装置構成は、上記回転動作の特徴を除いては、図1、図1aのコーンビームX線CT装置の装置構成と重複するため、以下説明を省略する。   FIG. 1 b shows an apparatus configuration similar to FIG. 1 a, but instead of the X-ray source 11 and the two-dimensional X-ray detector 12 rotating around the subject 2, the X-ray source 11, two-dimensional X-ray detection is performed. FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a subject rotation type cone beam X-ray CT apparatus 1b, in which the subject 12 is fixed on the floor and the subject 2 placed on the turntable 19 rotates. Since the apparatus configuration of the cone beam X-ray CT apparatus of FIG. 1b is the same as that of the cone beam X-ray CT apparatus of FIGS.

また、図1(及び図1a、図1b)のコーンビームX線CT装置1(及び1a、1b)は、画像を表示する表示装置80と、表示装置80に表示された画像の位置を移動するための指示を入力するための、マウスや、キーボード、トラックボール等からなる情報入力装置70とを備える。   Further, the cone beam X-ray CT apparatus 1 (and 1a and 1b) of FIG. 1 (and FIGS. 1a and 1b) moves the display device 80 for displaying an image and the position of the image displayed on the display device 80. And an information input device 70 composed of a mouse, a keyboard, a trackball, and the like.

(撮影部10)
Cアーム方式のコーンビームX線CT装置1の撮影部10は、被検体2を載せる寝台17と、寝台17に載せられた被検体2にX線を照射するX線源11と、X線源11に対向する位置に設置され、被検体2を透過したX線を検出することにより投影データを出力する2次元X線検出器12と、X線源11及び2次元X線検出器12を機械的に接続するC型アーム13とを備える。また撮影部10は、C型アーム13を保持するC型アーム保持体14と、C型アーム保持体14を天井に取り付ける天井支持体15と、天井支持体15を図2の状態で、前後左右の2次元方向に移動可能に支持する天井レール16と、被検体2に造影剤を注入するインジェクタ18とを備える。
(Shooting unit 10)
The imaging unit 10 of the C-arm type cone beam X-ray CT apparatus 1 includes a bed 17 on which the subject 2 is placed, an X-ray source 11 that irradiates the subject 2 placed on the bed 17 with X-rays, and an X-ray source. A two-dimensional X-ray detector 12 which is installed at a position opposite to the object 11 and outputs projection data by detecting X-rays transmitted through the subject 2, and an X-ray source 11 and a two-dimensional X-ray detector 12 And a C-shaped arm 13 to be connected. In addition, the photographing unit 10 includes a C-type arm holding body 14 that holds the C-type arm 13, a ceiling support 15 that attaches the C-type arm holding body 14 to the ceiling, and the ceiling support 15 in the state of FIG. The ceiling rail 16 is supported so as to be movable in the two-dimensional direction, and the injector 18 injects a contrast medium into the subject 2.

(撮影部10a)
座位方式のコーンビームX線CT装置1aの撮影部10aは、被検体2を載せる椅子7と、椅子7に載せられた被検体2にX線を照射するX線源11と、X線源11に対向する位置に設置され、被検体2を透過したX線を検出することにより投影データを出力する2次元X線検出器12と、X線源11及び2次元X線検出器12を機械的に接続する旋回アーム5とを備える。また撮影部10は、旋回アーム5を保持する支柱6と、支柱6及び椅子7を保持する固定架台8とを備える。
(Shooting unit 10a)
The imaging unit 10 a of the sitting-type cone beam X-ray CT apparatus 1 a includes a chair 7 on which the subject 2 is placed, an X-ray source 11 that irradiates the subject 2 placed on the chair 7 with X-rays, and an X-ray source 11. The two-dimensional X-ray detector 12 that outputs the projection data by detecting the X-rays transmitted through the subject 2, the X-ray source 11, and the two-dimensional X-ray detector 12 are mechanically installed. And a swivel arm 5 connected to. The photographing unit 10 includes a support column 6 that holds the swing arm 5 and a fixed base 8 that holds the support column 6 and the chair 7.

X線源11は、X線を発生するX線管11tと、X線管11tからのX線照射の方向を円錐または四角錐状に制御するコリメータ11cとを備える。   The X-ray source 11 includes an X-ray tube 11t that generates X-rays, and a collimator 11c that controls the direction of X-ray irradiation from the X-ray tube 11t in a cone or quadrangular pyramid shape.

2次元X線検出器12は、TFT素子を用いるフラットパネルディテクター「FPD」が用いられる。また、2次元X線検出器12は、X線透過像を可視光像に変換するX線イメージインテンシファイア12i(図示しない)と、X線イメージインテンシファイア12iによる可視光像を撮影するテレビカメラ12c(図示しない)等からなる2次元X線検出器に置き換えてもよい。   As the two-dimensional X-ray detector 12, a flat panel detector “FPD” using a TFT element is used. The two-dimensional X-ray detector 12 includes an X-ray image intensifier 12i (not shown) that converts an X-ray transmission image into a visible light image, and a television that captures a visible light image by the X-ray image intensifier 12i. A two-dimensional X-ray detector including a camera 12c (not shown) or the like may be used.

上記旋回アーム5及びC型アーム13は、被検体2の撮影に際して、所定の投影角度(ビュー角度ともいう。)毎に回転中心軸4を中心として回転移動する。これにより、上記X線源11及び2次元X線検出器12は、ほぼ同一の円軌道上で回転移動しながら、X線撮影を行う。この回転移動については、画像再構成演算に使用される幾何学パラメータが存在する。幾何学パラメータとして、旋回アーム5またはC型アーム13が回転移動することにより、X線源11と2次元X線検出器12とが描く円軌道を含む面である回転軌道面(ミッドプレーン)3と、回転中心軸4が挙げられる。   When the subject 2 is imaged, the swivel arm 5 and the C-arm 13 rotate around the rotation center axis 4 at every predetermined projection angle (also referred to as a view angle). Thereby, the X-ray source 11 and the two-dimensional X-ray detector 12 perform X-ray imaging while rotating and moving on substantially the same circular orbit. For this rotational movement, there are geometric parameters used for the image reconstruction operation. As a geometric parameter, a rotational trajectory plane (midplane) 3 which is a plane including a circular trajectory drawn by the X-ray source 11 and the two-dimensional X-ray detector 12 by the rotational movement of the swivel arm 5 or the C-shaped arm 13. And the rotation center axis 4.

(制御演算部20)
制御演算部20(20a)は、撮影部10(10a)を制御する撮影部制御手段100(100a)と、撮影部10(10a)が出力した投影データを収集して格納する画像収集手段110と、収集されたX線画像データに基づいて3次元的X線CT像を再構成する再構成手段200と、本発明の特徴である円柱形状のコーンビーム再構成領域を補完するための投影データ拡張手段300とを備える。更に、再構成手段200で生成した3次元的X線CT像を表示する画像表示手段120を備える。
(Control operation unit 20)
The control calculation unit 20 (20a) includes an imaging unit control unit 100 (100a) that controls the imaging unit 10 (10a), and an image collection unit 110 that collects and stores projection data output from the imaging unit 10 (10a). Reconstructing means 200 for reconstructing a three-dimensional X-ray CT image based on the collected X-ray image data, and projection data expansion for complementing the cylindrical cone beam reconstruction region which is a feature of the present invention Means 300. Furthermore, the image display means 120 which displays the three-dimensional X-ray CT image produced | generated by the reconstruction means 200 is provided.

(撮影部制御手段100)
Cアーム方式のコーンビームX線CT装置1の撮影部制御手段100は、C型アーム13が、回転中心軸4の回りを回転する(以下「プロペラ回転」という。)回転移動を制御する撮影系回転制御手段101と、天井支持体15の天井レール16上での位置を制御してC型アーム13の被検体2に対する位置を2次元的に制御する撮影系位置制御手段102とを備える。更に撮影部制御手段100は、X線管11tに流す管電流のON、OFF等を制御するX線照射制御手段103と、インジェクタ18が被検体2に注入する造影剤の注入量及び注入タイミングを制御するインジェクタ制御手段104と、寝台17の位置を制御して被検体2の位置を調整するための寝台制御手段106と、2次元X線検出器12によるX線透過像の撮影を制御する検出系制御手段107とを備える。
(Shooting unit control means 100)
The imaging unit control means 100 of the C-arm type cone beam X-ray CT apparatus 1 is an imaging system that controls the rotational movement of the C-arm 13 around the rotation center axis 4 (hereinafter referred to as “propeller rotation”). A rotation control means 101 and an imaging system position control means 102 for controlling the position of the ceiling support 15 on the ceiling rail 16 and controlling the position of the C-arm 13 relative to the subject 2 in two dimensions. Further, the imaging unit control means 100 determines the X-ray irradiation control means 103 that controls ON / OFF of the tube current that flows through the X-ray tube 11t, and the injection amount and injection timing of the contrast medium that the injector 18 injects into the subject 2. Injector control means 104 to be controlled, bed control means 106 for adjusting the position of the subject 2 by controlling the position of the bed 17, and detection for controlling radiographic image capturing by the two-dimensional X-ray detector 12 System control means 107.

(撮影部制御手段100a)
座位方式のコーンビームX線CT装置1aの撮影部制御手段100は、旋回アーム6が、回転中心軸4の回りを回転する回転移動を制御する撮影系回転制御手段101と、2次元X線検出器12によるX線透過像の撮影を制御する検出系制御手段107とを備える。更に撮影部制御手段100aは、X線管11tに流す管電流のON、OFF等を制御するX線照射制御手段103と、椅子7の位置を制御して被検体2の位置を調整するための椅子位置制御手段105とを備える。
(Shooting unit control means 100a)
The imaging unit control unit 100 of the sitting-type cone beam X-ray CT apparatus 1a includes an imaging system rotation control unit 101 that controls the rotational movement of the revolving arm 6 about the rotation center axis 4, and two-dimensional X-ray detection. And a detection system control means 107 for controlling radiographic image capturing by the instrument 12. Further, the imaging unit control unit 100a adjusts the position of the subject 2 by controlling the position of the chair 7 and the X-ray irradiation control unit 103 that controls ON / OFF of the tube current flowing through the X-ray tube 11t. The chair position control means 105 is provided.

(再構成手段200)
再構成手段200は、前処理手段210と、フィルタリング手段220と、逆投影手段230とを備える。
(Reconstruction means 200)
The reconstruction unit 200 includes a preprocessing unit 210, a filtering unit 220, and a back projection unit 230.

前処理手段210は、画像収集手段110が収集した投影データをX線吸収係数の分布像に変換するための手段である。本実施の形態では、まず、被検体2及び寝台17を撮影視野内に配置しない状態で予め撮影された空気のX線透過像の各画素データに対して自然対数変換演算を施す。次に被検体2を寝台17に載せた状態で撮影したX線透過像の各画素データに対して自然対数変換演算を施す。上記2つのX線透過画像の差分を取ることにより、被検体2及び寝台17のX線吸収係数の分布像を得る。   The preprocessing unit 210 is a unit for converting the projection data collected by the image collection unit 110 into a distribution image of X-ray absorption coefficients. In the present embodiment, first, natural logarithmic conversion calculation is performed on each pixel data of an X-ray transmission image of air that has been imaged in advance without the subject 2 and the bed 17 being placed in the field of view. Next, a natural logarithmic conversion operation is performed on each pixel data of an X-ray transmission image taken with the subject 2 placed on the bed 17. By taking the difference between the two X-ray transmission images, an X-ray absorption coefficient distribution image of the subject 2 and the bed 17 is obtained.

フィルタリング手段220は、X線CT画像再構成におけるフィルタリング処理を行う。
逆投影手段230は、フィルタリング処理後の投影データに対し、例えばフェルドカンプの方法に基づいて逆投影演算を行い、3次元的再構成CT像240(以下「再構成CT像240」という。)を生成する。再構成CT像240の出力は、通常はアキシャル断面像を積層したものとして行われる。
The filtering unit 220 performs a filtering process in X-ray CT image reconstruction.
The backprojection means 230 performs a backprojection operation on the projection data after filtering processing based on, for example, the Feldkamp method, and generates a three-dimensional reconstructed CT image 240 (hereinafter referred to as “reconstructed CT image 240”). Generate. The output of the reconstructed CT image 240 is normally performed as a stack of axial cross-sectional images.

(投影拡張手段300)
投影データ拡張手段300は、再構成領域入力手段310と、再構成拡張領域算出手段320と、投影データ縦方向拡張量算出手段330とを備える。
(Projection expansion means 300)
The projection data expansion unit 300 includes a reconstruction area input unit 310, a reconstruction expansion area calculation unit 320, and a projection data vertical direction expansion amount calculation unit 330.

再構成領域入力手段310は、円柱再構成領域の再構成半径、円柱高さの入力を受け付ける。   The reconstruction area input means 310 accepts input of the reconstruction radius and cylinder height of the cylinder reconstruction area.

再構成拡張領域算出手段320は、再構成領域入力手段310で入力された再構成領域(再構成半径、円柱高さ)を投影データの揃う再構成領域と比較し、再構成領域拡張量、拡張の有無を算出する。   The reconstruction extension area calculation means 320 compares the reconstruction area (reconstruction radius, column height) input by the reconstruction area input means 310 with the reconstruction area where the projection data is aligned, The presence or absence of is calculated.

投影データ縦方向拡張量算出手段330は、再構成拡張領域算出手段320で設定した再構成領域拡張量を投影データの縦方向の拡張量に変換する。必要に応じて画像と拡張領域を表示装置80に表示し、投影データ縦方向拡張量を決定する。投影データを外挿する、又は投影データをコピーすることにより、投影データを縦方向に拡張し、縦方向拡張投影データ340を生成する。   The projection data vertical expansion amount calculation unit 330 converts the reconstruction area expansion amount set by the reconstruction expansion area calculation unit 320 into the vertical expansion amount of the projection data. If necessary, the image and the extension area are displayed on the display device 80, and the projection data longitudinal extension amount is determined. By extrapolating the projection data or copying the projection data, the projection data is extended in the vertical direction to generate vertical extension projection data 340.

縦方向拡張投影データ340は、フィルタリング手段220に送られ、逆投影手段230により、体軸方向に拡張された3次元的コーンビームCT像が生成される。   The longitudinally expanded projection data 340 is sent to the filtering unit 220, and the back projection unit 230 generates a three-dimensional cone beam CT image expanded in the body axis direction.

上記のコーンビームX線CT装置1の仕様例は次のとおりである。X線管11tと回転中心軸4との距離は800mm、回転中心軸4と2次元X線検出器FPDのX線入射面との距離は400mm、FPDのX線入射面の大きさは400mm×300mmの長方形状であって、画像サイズは2048×1536、そして画素ピッチは0.2mmである。FPDにX線が入射すると、まずX線入射面でCsI等の発光体により光に変換され、光信号はフォトダイオードにより電荷に変換される。蓄積した電荷は一定のフレームレートごとにTFT素子によりデジタル信号に変換され、読み出される。回転撮影モードでは、毎秒30フレーム、画像サイズ1024×768で投影データを読み出す。撮影系回転制御手段101は、2次元X線検出器12を、被検体2の左手の方向(−100度)から天井方向(0度)を通過し、被検体2の右手方向(+100度)まで移動させる、すなわち、X線管11tを被検体2の右手方向(+100度)から天井方向(0度)を通過し、被検体2の左手方向(−100度)まで移動させることにより、200度の投影角度にわたって被検体2の2次元投影データを撮影する。C型アーム13の回転速度の代表例は1秒当たり40度で、スキャン時間は5秒である。   A specification example of the cone beam X-ray CT apparatus 1 is as follows. The distance between the X-ray tube 11t and the rotation center axis 4 is 800 mm, the distance between the rotation center axis 4 and the X-ray incidence surface of the two-dimensional X-ray detector FPD is 400 mm, and the size of the FPD X-ray incidence surface is 400 mm × It has a rectangular shape of 300 mm, the image size is 2048 × 1536, and the pixel pitch is 0.2 mm. When X-rays enter the FPD, the light is first converted into light by a light emitter such as CsI on the X-ray incident surface, and the optical signal is converted into electric charge by a photodiode. The accumulated charge is converted into a digital signal by a TFT element at a constant frame rate and read out. In the rotation shooting mode, projection data is read out at 30 frames per second and an image size of 1024 × 768. The imaging system rotation control means 101 passes through the two-dimensional X-ray detector 12 from the direction of the left hand of the subject 2 (−100 degrees) to the ceiling direction (0 degrees) and to the right hand direction of the subject 2 (+100 degrees). That is, by moving the X-ray tube 11t from the right hand direction (+100 degrees) of the subject 2 to the ceiling direction (0 degrees) and moving to the left hand direction (−100 degrees) of the subject 2, Two-dimensional projection data of the subject 2 is imaged over a projection angle of degrees. A typical example of the rotational speed of the C-arm 13 is 40 degrees per second, and the scan time is 5 seconds.

また、コーンビームX線CT装置1aの回転の仕様例は次のとおりである。撮影系回転制御手段101は、X線源11と2次元X線検出器12とを、被検体2の周りに回転させ、検出系制御手段107により、被検体2の360°の投影データを撮影する。旋回アーム5の回転速度の代表例は1秒当たり37.5度で、スキャン時間は9.6秒である。   An example of the specification of rotation of the cone beam X-ray CT apparatus 1a is as follows. The imaging system rotation control unit 101 rotates the X-ray source 11 and the two-dimensional X-ray detector 12 around the subject 2, and the detection system control unit 107 captures 360 ° projection data of the subject 2. To do. A typical example of the rotation speed of the swivel arm 5 is 37.5 degrees per second, and the scan time is 9.6 seconds.

次に、本実施形態のコーンビームX線CT装置1(1a)による撮影における動作の概要について説明する。   Next, an outline of operations in imaging by the cone beam X-ray CT apparatus 1 (1a) of the present embodiment will be described.

C型アーム方式のコーンビームX線CT装置1では、先ず撮影系回転制御手段101はC型アーム13のプロペラ回転を開始する。回転加速期間を経たのち、X線照射制御手段103は、X線管11tにX線を照射し、検出系制御手段107は2次元X線検出器12による撮像を開始する。X線管11tから照射されたX線は、被検体2を透過した後、2次元X線検出器12に取り込まれる。2次元X線検出器12の信号は、A/D変換を経た後、デジタル信号からなる2次元の投影データとして画像収集手段110に記録される。2次元X線検出器FPDの標準走査モードは毎秒30フレームである。撮影による投影角度間隔は1.33度で、5秒間に150枚のX線透過像を取得する。200度の回転撮影が完了すると、X線照射制御手段103はX線管11tのX線照射を終了し、撮影系回転制御手段101は回転減速期間を経たのち回転を停止する。   In the C-arm Cone Beam X-ray CT apparatus 1, first, the imaging system rotation control means 101 starts the propeller rotation of the C-arm 13. After passing through the rotation acceleration period, the X-ray irradiation control means 103 irradiates the X-ray tube 11t with X-rays, and the detection system control means 107 starts imaging by the two-dimensional X-ray detector 12. X-rays irradiated from the X-ray tube 11t pass through the subject 2 and are taken into the two-dimensional X-ray detector 12. The signal from the two-dimensional X-ray detector 12 undergoes A / D conversion and is then recorded in the image acquisition unit 110 as two-dimensional projection data composed of a digital signal. The standard scanning mode of the two-dimensional X-ray detector FPD is 30 frames per second. The projection angle interval by imaging is 1.33 degrees, and 150 X-ray transmission images are acquired in 5 seconds. When the rotation imaging at 200 degrees is completed, the X-ray irradiation control unit 103 ends the X-ray irradiation of the X-ray tube 11t, and the imaging system rotation control unit 101 stops the rotation after a rotation deceleration period.

座位方式のコーンビームX線CT装置1aによる撮影の動作は次のとおりである。先ず撮影系回転制御手段101は旋回アーム5の回転を開始する。22.5度の回転加速期間を経たのち、X線照射制御手段103は、X線管11tからX線を照射し、検出系制御手段107は2次元X線検出器12による撮像を開始する。撮影による投影角度間隔は1.25度で、9.6秒間に288枚の投影データを取得する。360度の回転撮影が完了すると、X線照射制御手段103はX線管11tからのX線照射を終了し、撮影系回転制御手段101は22.5度の回転減速期間を経たのち回転を停止する。   The imaging operation by the sitting-type cone beam X-ray CT apparatus 1a is as follows. First, the imaging system rotation control means 101 starts to rotate the revolving arm 5. After passing through the rotation acceleration period of 22.5 degrees, the X-ray irradiation control means 103 emits X-rays from the X-ray tube 11t, and the detection system control means 107 starts imaging by the two-dimensional X-ray detector 12. The projection angle interval by photographing is 1.25 degrees, and 288 projection data are acquired in 9.6 seconds. When the 360-degree rotation imaging is completed, the X-ray irradiation control means 103 ends the X-ray irradiation from the X-ray tube 11t, and the imaging system rotation control means 101 stops the rotation after passing through a rotation decelerating period of 22.5 degrees. To do.

再構成手段200は、以上のような撮影に並行し、あるいは撮影終了後に画像収集手段110から2次元の投影データを読み出し、この投影データに基づいて画像再構成演算を行い、被検体2の3次元的X線CT像の再構成演算を行う。画像表示手段120は、3次元的X線CT像を、CRT装置や液晶ディスプレイ装置等からなる表示装置80に表示する。なお画像表示手段120は、画像収集手段110に記録された2次元の投影データの表示、及び投影データ拡張手段300において拡張する領域を設定又は表示するためにも使用される。   The reconstruction unit 200 reads the two-dimensional projection data from the image collection unit 110 in parallel with the above imaging or after the imaging is completed, performs an image reconstruction operation based on the projection data, and performs 3 of the subject 2. Reconstruction calculation of a dimensional X-ray CT image is performed. The image display unit 120 displays a three-dimensional X-ray CT image on a display device 80 including a CRT device or a liquid crystal display device. The image display unit 120 is also used to display two-dimensional projection data recorded in the image collection unit 110 and to set or display an area to be expanded in the projection data expansion unit 300.

図2は、長方形形状の2次元検出器を備えたコーンビームX線CT装置の円柱形状再構成視野の様子を示す。X線源11と2次元X線検出器12は対向する位置を保ったまま回転中心軸4を中心に180+α度または360度回転する。   FIG. 2 shows a state of a cylindrical reconstruction field of view of a cone beam X-ray CT apparatus equipped with a rectangular two-dimensional detector. The X-ray source 11 and the two-dimensional X-ray detector 12 rotate 180 + α degrees or 360 degrees around the rotation center axis 4 while maintaining the facing position.

円柱領域31は、2次元X線検出器12の横方向、縦方向の長さから決まる、理想的な円柱再構成領域を示す。領域32は、X線ビームが平行ビームでないときの再構成領域であり、円柱領域31の上下端では投影データが揃う再構成領域、すなわち、ある縦方向の位置において180+α度または360度分の投影データが全て揃う再構成領域は鉛筆の芯のように狭くなる様子を示す。本発明は、投影データの縦方向拡張により、CT再構成演算に必要なビュー方向の投影データがわずかに不足する円柱再構成領域の上下端の投影データを補完し、完全な円柱領域の再構成領域を生成するため、アキシャル断面表示では完全な円形の出力スライスが増え有益である。   The cylindrical region 31 represents an ideal cylindrical reconstruction region determined from the lengths of the two-dimensional X-ray detector 12 in the horizontal direction and the vertical direction. The region 32 is a reconstruction region when the X-ray beam is not a parallel beam, and is a reconstruction region where projection data is aligned at the upper and lower ends of the cylindrical region 31, that is, 180 + α degrees or 360 degrees at a certain vertical position. The reconstructed area where all the projection data of FIG. The present invention complements the projection data at the upper and lower ends of the cylindrical reconstruction area where the projection data in the view direction required for the CT reconstruction calculation is slightly insufficient by the vertical extension of the projection data, thereby completely reconstructing the cylindrical area. In order to generate a region, a full circular output slice is beneficial in the axial section display.

しかし、コロナル・サジタル方向の断面表示については端部の外挿・またはコピーによる拡張が直線的な体表面として現れ視認性の向上に必ずしもつながらないので、コロナル・サジタル拡張表示のON/OFFをユーザが設定できる機能を設ける。   However, for cross-sectional display in the coronal / sagittal direction, expansion by extrapolation or copying of the end portion appears as a straight body surface and does not necessarily lead to improved visibility, so the user can turn on / off the coronal / sagittal expansion display. Provide functions that can be set.

次に、図3のフローチャート及び図4乃至5の表示画面図を用いて、本発明の特徴である投影データ拡張手段300の、各処理の内容を説明する。   Next, the contents of each process of the projection data expansion means 300, which is a feature of the present invention, will be described using the flowchart of FIG. 3 and the display screen diagrams of FIGS.

図4は、投影データ拡張手段300における設定画面を示す。画面上側に2次元X線投影画像表示領域40があり、画面下側には縦方向拡張量設定欄81と、コロナル・サジタル拡張表示のON/OFFを設定するためのコロナル・サジタル拡張ボタン82とがある。縦方向拡張量は、0(投影拡張処理無し)から、検出器サイズ、X線源−検出器距離から幾何学的に計算される完全円柱視野を、再構成するために必要な縦方向拡張量=MAX値(図では50mm)までの間の数値を設定できるようになっており、マウスや、キーボード、トラックボール等の情報入力装置70を用い入力する。41は投影拡張処理が無いときのCT再構成領域、42は設定した縦方向拡張量で演算した場合のCT再構成領域を示す。   FIG. 4 shows a setting screen in the projection data expansion unit 300. There is a two-dimensional X-ray projection image display area 40 on the upper side of the screen, a vertical extension amount setting field 81 on the lower side of the screen, and a coronal / sagittal extension button 82 for setting ON / OFF of coronal / sagittal extension display, There is. The vertical expansion amount is 0 (no projection expansion processing), and the vertical expansion amount necessary for reconstructing a complete cylindrical field of view calculated geometrically from the detector size and the X-ray source-detector distance. = A numerical value up to a MAX value (50 mm in the figure) can be set, and input is performed using an information input device 70 such as a mouse, a keyboard, or a trackball. Reference numeral 41 denotes a CT reconstruction area when there is no projection extension process, and 42 denotes a CT reconstruction area when calculated with the set vertical extension amount.

図5は、図4においてコロナル・サジタル拡張表示ONが選択されたときの、投影データ拡張手段300により生成された投影データから再構成された3次元的X線CT像の表示画面を示す。画面50はアキシャル再構成像表示画面、
画面60はコロナル、サジタルの縦方向断面像の表示画面を示す。
FIG. 5 shows a display screen of a three-dimensional X-ray CT image reconstructed from the projection data generated by the projection data expansion means 300 when the coronal / sagittal expansion display ON is selected in FIG. Screen 50 is an axial reconstruction image display screen,
A screen 60 shows a display screen of coronal and sagittal longitudinal sectional images.

境界線51、61は、それぞれ投影拡張処理が無いときのCT再構成領域の境界線、境界線52、62は設定した縦方向拡張量で逆投影したときのCT再構成領域の境界線、線53、63は再構成領域入力手段310で入力した円柱の再構成半径、高さ、すなわち、縦方向に最大量拡張したとき(図4におけるMAX=50mmの拡張を行ったとき)の境界線を示す。   The boundary lines 51 and 61 are the boundary lines of the CT reconstruction area when there is no projection expansion process, and the boundary lines 52 and 62 are the boundary lines and lines of the CT reconstruction area when backprojected with the set vertical expansion amount. 53 and 63 are the reconstruction radius and height of the cylinder input by the reconstruction area input means 310, that is, the boundary line when the maximum amount is expanded in the vertical direction (when expansion of MAX = 50 mm in FIG. 4 is performed). Show.

図6は、図4においてコロナル・サジタル拡張表示OFFが選択されたときの、投影データ拡張手段300により生成された投影データから再構成された3次元的X線CT像の表示画面を示す。画面50はアキシャル再構成像表示画面、画面60はコロナル、サジタルの等縦方向断面像の表示画面を示す。境界線51は、投影拡張処理が無いときのアキシャル断面表示領域の境界線、境界線52は設定した縦方向拡張量で拡張されたアキシャル断面表示領域の境界線、線53、63は再構成領域入力手段310で入力した円柱の再構成半径、高さを示す。   FIG. 6 shows a display screen of a three-dimensional X-ray CT image reconstructed from the projection data generated by the projection data extension means 300 when the coronal / sagittal extension display OFF is selected in FIG. A screen 50 shows an axially reconstructed image display screen, and a screen 60 shows a display screen for coronal and sagittal longitudinal cross-sectional images. The boundary line 51 is the boundary line of the axial cross-section display area when there is no projection expansion process, the boundary line 52 is the boundary line of the axial cross-section display area expanded by the set vertical extension amount, and the lines 53 and 63 are the reconstruction area The reconstruction radius and height of the cylinder input by the input means 310 are shown.

図6では、アキシャル像は、投影データ縦方向拡張量算出手段330により縦方向に拡張された拡張投影データと2次元X線検出器12から検出された投影データとを含む縦方向拡張投影データ340を逆投影して得られた再構成像であり、境界線51及び52の内側の領域が断面像として表示される。一方、コロナル、サジタル等の縦方向断面像は、拡張投影データを含まず、2次元X線検出器12から検出された投影データのみを再構成して得られた断面像であり、境界線61の内側の領域のみからなる断面像が表示される。   In FIG. 6, the axial image includes vertical extension projection data 340 including the extension projection data extended in the vertical direction by the projection data vertical extension amount calculation unit 330 and the projection data detected from the two-dimensional X-ray detector 12. Is a reconstructed image obtained by back projecting, and the area inside the boundary lines 51 and 52 is displayed as a cross-sectional image. On the other hand, the longitudinal sectional images such as coronal and sagittal are sectional images obtained by reconstructing only the projection data detected from the two-dimensional X-ray detector 12 without including the extended projection data. A cross-sectional image consisting only of the area inside is displayed.

以下、図3を用い、投影データ拡張処理の手順を説明する。   Hereinafter, the procedure of the projection data expansion process will be described with reference to FIG.

(ステップS310)
マウスや、キーボード、トラックボール等の情報入力装置70から、円柱再構成領域の再構成半径、円柱高さを入力し、再構成領域入力手段310がその入力値を取得する。
(Step S310)
The reconstruction radius and the column height of the cylinder reconstruction area are input from the information input device 70 such as a mouse, a keyboard, or a trackball, and the reconstruction area input unit 310 acquires the input value.

また、再構成半径、円柱高さをユーザが入力する代わりに、検出器サイズ、X線源−検出器距離から幾何学的に計算される最大円柱再構成視野を自動設定する機能を設けてもよい。   Also, instead of the user inputting the reconstruction radius and cylinder height, a function for automatically setting the maximum cylindrical reconstruction field of view calculated geometrically from the detector size and the X-ray source-detector distance may be provided. Good.

(ステップS320)
再構成拡張領域算出手段320は、ステップS310で再構成領域入力手段310が取得した再構成領域(再構成半径、円柱高さ)を投影データの揃う再構成領域と比較し、再構成領域拡張量、拡張の有無を算出する。算出した再構成拡張領域は、図5の境界線52、62に示すように3次元的X線CT像を表示する際に、拡張領域境界として表示することもできる。
(Step S320)
The reconstruction extension area calculation means 320 compares the reconstruction area (reconstruction radius, column height) acquired by the reconstruction area input means 310 in step S310 with the reconstruction area where the projection data is aligned, and the reconstruction area extension amount The presence or absence of expansion is calculated. The calculated reconstruction extended area can be displayed as an extended area boundary when a three-dimensional X-ray CT image is displayed as shown by the boundary lines 52 and 62 in FIG.

(ステップS321)
ステップS310で設定した再構成領域(再構成半径、円柱高さ)が、投影データが揃う再構成領域より大きいか比較し、大きい(YES)と判断された場合は、ステップS330以降の投影データの拡張処理を実行する。
(Step S321)
If the reconstruction area (reconstruction radius, cylinder height) set in step S310 is larger than the reconstruction area where the projection data is aligned, and is determined to be larger (YES), the projection data after step S330 Perform extension processing.

一方、小さい(NO)と判断された場合は、投影データの拡張は不要であるため、終了する(ステップS322)。   On the other hand, if it is determined to be small (NO), the projection data need not be expanded, and the process ends (step S322).

(ステップS330)
再構成拡張領域算出手段320は、ステップS320で設定した再構成領域拡張量を投影データの縦方向の拡張量に変換し、検出器サイズ、X線源−検出器距離から幾何学的に計算される完全円柱視野を、再構成するために必要な縦方向拡張量=MAX値(図4では50mm)を計算する。
(Step S330)
The reconstruction extension area calculation means 320 converts the reconstruction area extension amount set in step S320 into an extension amount in the vertical direction of the projection data, and is geometrically calculated from the detector size and the X-ray source-detector distance. The longitudinal expansion amount necessary for reconstructing the complete cylindrical field of view = MAX value (50 mm in FIG. 4) is calculated.

(ステップS331)
ユーザは、情報入力装置70を用い、0(投影拡張処理無し)と、ステップS330で計算した最大縦方向拡張量=MAX値(図4では50mm)を表示し、実際に適用する縦方向拡張量を入力する。
(Step S331)
The user uses the information input device 70 to display 0 (no projection expansion processing) and the maximum vertical expansion amount calculated in step S330 = MAX value (50 mm in FIG. 4), and the vertical expansion amount to be actually applied. Enter.

(ステップS332)
投影データ縦方向拡張量算出手段330は、ステップS331で入力された縦方向拡張量で、投影データを、外挿処理の方法、または縦方向境界値のコピーにより縦方向に拡張し、縦方向拡張投影データ340を生成する。
円柱の上下端を再構成しようとする場合、図2から分かるように、X線源11に近い側のビュー方向で投影データが上下方向に不足する。投影データを縦方向に外挿することにより、この投影データの不足を補う。円柱の上下端及び外周部へ行くほど、投影データが不足するビュー方向の割合が増加するため、拡張投影データが再構成演算に使用される割合が増大する。
(Step S332)
The projection data vertical extension amount calculation means 330 extends the projection data in the vertical direction by the extrapolation processing method or the copy of the vertical boundary value by the vertical extension amount input in step S331, and the vertical extension. Projection data 340 is generated.
When attempting to reconstruct the upper and lower ends of the cylinder, as can be seen from FIG. 2, the projection data is insufficient in the vertical direction in the view direction closer to the X-ray source 11. Extrapolation of projection data in the vertical direction compensates for this lack of projection data. Since the ratio of the view direction in which the projection data is insufficient increases toward the upper and lower ends and the outer periphery of the cylinder, the ratio at which the extended projection data is used for the reconstruction calculation increases.

なお、前述した図4において、サジタル像、コロナル像について拡張表示がOFFにされた場合は、サジタル像、コロナル像は、ステップS321においてNOと判断されたときと同様に、投影データのみについて再構成されるが、アキシャル像については、縦方向拡張投影データ340を用いて生成される。   In FIG. 4 described above, when the extended display is turned off for the sagittal image and the coronal image, the sagittal image and the coronal image are reconstructed only for the projection data as in the case where NO is determined in step S321. However, the axial image is generated using the vertical extension projection data 340.

図7は、本発明を適用したコーンビームX線CT装置を用いてファントムを撮像し、本実施形態の方法を用いて縦方向に拡張した投影データを用いて再構成して得られたサジタル像(図7(a))、コロナル像(図7(b))、アキシャル像(図7(c))を示す。ファントムは、直径20cm、内径19cm(壁厚5mm)のアクリルでできた円柱容器の中に水を入れて構成した。本実施形態によれば、図7(c)に示すように、投影データの縦方向外挿により、収集できなかった投影角度方向(ビュー方向)の投影データの補完が行われ、回転軌道面3から大きく離れたアキシャル断面でも円形視野の一様なCT像を出力できるようになる。   FIG. 7 shows a sagittal image obtained by imaging a phantom using a cone beam X-ray CT apparatus to which the present invention is applied and reconstructing it using projection data expanded in the vertical direction using the method of this embodiment. (FIG. 7A), a coronal image (FIG. 7B), and an axial image (FIG. 7C) are shown. The phantom was constructed by putting water in a cylindrical container made of acrylic having a diameter of 20 cm and an inner diameter of 19 cm (wall thickness: 5 mm). According to the present embodiment, as shown in FIG. 7C, the projection data in the projection angle direction (view direction) that could not be collected is complemented by the extrapolation of the projection data in the vertical direction. A uniform CT image with a circular field of view can be output even with an axial section far away from the center.

これにより、例えば64スライスのマルチスライスX線検出器において上端付近の1乃至4スライスと下端付近の61乃至64スライスのアキシャル像においても円形視野のアキシャル像が得られるため、64スライスから得られる複数のアキシャル像を配列表示した場合にも、画像レベルが揃ったアキシャル像を配列表示することができ、視認性を向上させることができる。   As a result, for example, in a 64-slice multi-slice X-ray detector, an axial image of 1 to 4 slices near the upper end and an axial image of 61 to 64 slices near the lower end can be obtained. Even when the axial images are arranged and displayed, the axial images having the same image level can be arranged and displayed, and the visibility can be improved.

また、本発明によれば、図7(a)のサジタル像、図7(b)コロナル像が示すように、上端及び下端の再構成視野の境界線を水平に表示することができる。   Further, according to the present invention, as shown in the sagittal image of FIG. 7A and the coronal image of FIG. 7B, the boundary lines of the reconstruction visual fields at the upper end and the lower end can be displayed horizontally.

本発明によれば、長方形形状の2次元検出器を用いたコーンビームX線CT装置において、CT再構成演算に必要な180度方向の投影データが存在する領域を拡大し、アーチファクトを発生する事無く、画像レベルが一様な、完全円柱視野の3次元的X線CT像を生成することができるため、有効に診断に使用できないCT断面像を無くし、頭部、腹部等の造影撮影、並びに歯顎、腰椎、四肢等の整形分野の診断性能を向上させることが期待できる。   According to the present invention, in a cone beam X-ray CT apparatus using a rectangular two-dimensional detector, an area where projection data in a 180-degree direction necessary for CT reconstruction calculation is present is enlarged to generate an artifact. 3D X-ray CT images with a uniform image level and a complete cylindrical field of view can be generated, thus eliminating CT cross-sectional images that cannot be effectively used for diagnosis, contrast imaging of the head, abdomen, etc. It can be expected to improve the diagnostic performance in the orthopedic field such as the tooth jaw, lumbar vertebra, and limbs.

本発明を適用したCアーム方式のコーンビームX線CT装置1の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a C-arm type cone beam X-ray CT apparatus 1 to which the present invention is applied. FIG. 本発明を適用した座位のコーンビームX線CT装置1aの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the cone-beam X-ray CT apparatus 1a of the sitting position to which this invention is applied. 本発明を適用した被検体回転方式のコーンビームX線CT装置1bの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the cone rotation X-ray CT apparatus 1b of the subject rotation system to which this invention is applied. 長方形形状の2次元検出器を備えたコーンビームX線CT装置の円柱形状再構成視野の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the cylindrical shape reconstruction visual field of the cone beam X-ray CT apparatus provided with the rectangular-shaped two-dimensional detector. 本発明の投影データ拡張手段における処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process in the projection data expansion means of this invention. 本発明の投影データ拡張手段300における設定画面を示す図である。It is a figure which shows the setting screen in the projection data expansion means 300 of this invention. 本発明の投影データ拡張手段300により生成された投影データから再構成された3次元的X線CT像の表示画面を示す図である。It is a figure which shows the display screen of the three-dimensional X-ray CT image reconstructed from the projection data produced | generated by the projection data expansion means 300 of this invention. 本発明の投影データ拡張手段300により生成された投影データから再構成された3次元的X線CT像の表示画面を示す図である。It is a figure which shows the display screen of the three-dimensional X-ray CT image reconstructed from the projection data produced | generated by the projection data expansion means 300 of this invention. 本発明の投影データ拡張手段300により生成された投影データから再構成された3次元的X線CT像の各断面を示す図である。It is a figure which shows each cross section of the three-dimensional X-ray CT image reconstructed from the projection data produced | generated by the projection data expansion means 300 of this invention. 従来のコーンビームX線CT像による各断面像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of each cross-sectional image by the conventional cone beam X-ray CT image.

符号の説明Explanation of symbols

1…コーンビームX線CT装置、1a…座位方式のコーンビームX線CT装置、1b…被検体回転方式のコーンビームX線CT装置、2…被検体、3…回転軌道面(ミッドプレーン)、4…回転中心軸、5…旋回アーム、6…支柱、7…椅子、8…固定架台、10…撮影部、10a…座位方式のコーンビームX線CT1aの撮影部、11…X線源、11t…X線管、11c…コリメータ、12…2次元X線検出器、13…C型アーム、14…C型アーム保持体、15…天井支持体、16…天井レール、17…寝台、18…インジェクタ、19…回転台、20…制御演算部、20a…座位方式のコーンビームX線CT1aの制御演算部、21…回転中心軸の2次元X線検出器12への投影、30…アキシャル再構成像表示領域、31…理想的な円柱再構成領域、32…X線ビームが平行ビームでないときの再構成領域、40…X線投影画像表示領域、41…投影拡張処理が無いときのCT再構成領域、42…設定した縦方向拡張量で演算した場合のCT再構成領域、50…アキシャル再構成像表示画面、51…投影拡張処理が無いときのアキシャル再構成領域の境界線、52…設定した縦方向拡張量で逆投影したときのアキシャル再構成領域の境界線、53…入力した円柱の再構成半径の境界線、60…縦方向断面像表示画面、61…投影拡張処理が無いときの縦方向再構成の境界線、62…設定した縦方向拡張量で逆投影したときの縦方向再構成領域の境界線、63…入力した円柱の再構成高さ、70…情報入力装置、80…表示装置、81…縦方向拡張量設定欄、82…コロナル・サジタル拡張ボタン、100…撮影部制御手段、100a…座位方式のコーンビームX線CT1aの撮影部制御手段、101…撮影系回転制御手段、100b…被検体回転方式のコーンビームX線CT1bの撮影部制御手段、102…撮影系位置制御手段、103…X線照射制御手段、104…インジェクタ制御手段、105…椅子位置制御手段、106…寝台制御手段、107…検出系制御手段、110…画像収集手段、120…画像表示手段、200…再構成手段、210…前処理手段、220…フィルタリング手段、230…逆投影手段、240…再構成CT像、300…投影データ拡張手段、310…再構成領域入力手段、320…再構成拡張領域算出手段、330…投影データ縦方向拡張量算出手段、340…縦方向拡張投影データ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cone beam X-ray CT apparatus, 1a ... Cone beam X-ray CT apparatus of a sitting position, 1b ... Cone beam X-ray CT apparatus of a subject rotation type, 2 ... Subject, 3 ... Rotating track surface (midplane), DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Rotation center axis | shaft, 5 ... Turning arm, 6 ... Support | pillar, 7 ... Chair, 8 ... Fixed mount, 10 ... Imaging | photography part, 10a ... Imaging | photography part of cone beam X-ray CT1a of a sitting position, 11 ... X-ray source, 11t DESCRIPTION OF SYMBOLS ... X-ray tube, 11c ... Collimator, 12 ... Two-dimensional X-ray detector, 13 ... C-type arm, 14 ... C-type arm holder, 15 ... Ceiling support, 16 ... Ceiling rail, 17 ... Sleeper, 18 ... Injector DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 ... Rotary table, 20 ... Control calculating part, 20a ... Control calculating part of cone-beam X-ray CT1a of sitting position, 21 ... Projection of rotation center axis to two-dimensional X-ray detector 12, 30 ... Axial reconstructed image Display area, 31 ... ideal Column reconstruction area, 32... Reconstruction area when the X-ray beam is not a parallel beam, 40... X-ray projection image display area, 41... CT reconstruction area when there is no projection expansion processing, 42. CT reconstruction area when calculated by the amount, 50 ... axial reconstruction image display screen, 51 ... boundary line of the axial reconstruction area when there is no projection extension processing, 52 ... when back projection is performed with the set vertical extension amount , 53 ... boundary line of the input reconstruction radius of the cylinder, 60 ... longitudinal section image display screen, 61 ... boundary line of the vertical direction reconstruction without projection expansion processing, 62 ... Boundary line of vertical reconstruction area when backprojected with set vertical expansion amount, 63... Reconstructed height of input cylinder, 70... Information input device, 80... Display device, 81. Column, 82 ... Coronal Sagittal expansion button, 100 ... Imaging unit control means, 100a ... Imaging unit control means for sitting-type cone beam X-ray CT1a, 101 ... Imaging system rotation control means, 100b ... Imaging unit for subject rotation-type cone beam X-ray CT1b Control means 102 ... Imaging system position control means 103 ... X-ray irradiation control means 104 ... Injector control means 105 ... Chair position control means 106 ... Bed control means 107: Detection system control means 110 ... Image collection means , 120 ... Image display means, 200 ... Reconstruction means, 210 ... Preprocessing means, 220 ... Filtering means, 230 ... Back projection means, 240 ... Reconstructed CT image, 300 ... Projection data expansion means, 310 ... Reconstruction area input Means 320... Reconstruction expansion area calculation means 330. Projection data vertical direction extension amount calculation means 340... Vertical extension projection data T

Claims (4)

コーンビーム状のX線を発生させるX線源と、
前記X線源に対向して配置され、被検体を透過した前記X線を検出して前記被検体の投影データを出力するX線検出器と、
前記X線源及び前記X線検出器を回転移動させる回転手段と、
前記投影データを外挿またはコピーすることにより拡張投影データを生成し、その拡張投影データを用いて、前記X線検出器における前記被検体の体軸方向に沿った上下端付近の領域であって、投影データが揃わない領域のデータを補完することにより、前記投影データと前記拡張投影データとからなる円柱状の再構成領域を形成する投影データ拡張手段と、
前記投影データと前記拡張投影データとに基づいて再構成演算を行い、前記被検体のX線CT像を生成する再構成手段と、
前記X線CT像を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とするコーンビームX線CT装置。
An X-ray source for generating cone-beam X-rays;
An X-ray detector disposed opposite to the X-ray source, detecting the X-ray transmitted through the subject and outputting projection data of the subject;
Rotating means for rotating the X-ray source and the X-ray detector;
Extended projection data is generated by extrapolating or copying the projection data, and using the extended projection data, an area near the upper and lower ends along the body axis direction of the subject in the X-ray detector. Projection data expansion means for forming a cylindrical reconstruction area composed of the projection data and the extended projection data by complementing the data of the area where the projection data is not aligned;
Reconstructing means for performing a reconstruction operation based on the projection data and the extended projection data, and generating an X-ray CT image of the subject;
Display means for displaying the X-ray CT image;
A cone beam X-ray CT apparatus comprising:
前記円柱状の再構成領域の高さを所望の値に設定する設定手段を更に備え、
前記投影データ拡張手段は、その設定された値に応じた前記拡張投影データを生成する、
ことを特徴とする請求項1に記載のコーンビームX線CT装置。
Further comprising setting means for setting the height of the cylindrical reconstruction region to a desired value;
The projection data extending means generates the extended projection data according to the set value;
The cone beam X-ray CT apparatus according to claim 1.
前記再構成手段は、前記被検体のアキシャル像、サジタル像、及びコロナル像のうちの少なくとも一つを生成する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のコーンビームX線CT装置。
The reconstruction unit generates at least one of an axial image, a sagittal image, and a coronal image of the subject;
The cone beam X-ray CT apparatus according to claim 1 or 2,
前記サジタル像及びコロナル像を、前記投影データのみに基づいて再構成するか、前記投影データと前記拡張投影データとに基づいて再構成するか、を選択可能な選択手段を更に備え、
前記再構成手段は、前記選択手段による選択結果に基づいて前記サジタル像及び前記コロナル像を再構成すると共に、前記投影データと前記拡張投影データとに基づいて前記アキシャル像を再構成する、
ことを特徴とする請求項3に記載のコーンビームX線CT装置。
And further comprising selection means capable of selecting whether to reconstruct the sagittal image and the coronal image based only on the projection data or based on the projection data and the extended projection data.
The reconstruction unit reconstructs the sagittal image and the coronal image based on a selection result by the selection unit, and reconstructs the axial image based on the projection data and the extended projection data.
The cone beam X-ray CT apparatus according to claim 3.
JP2008136415A 2008-05-26 2008-05-26 Cone beam x-ray ct system Pending JP2009279301A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008136415A JP2009279301A (en) 2008-05-26 2008-05-26 Cone beam x-ray ct system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008136415A JP2009279301A (en) 2008-05-26 2008-05-26 Cone beam x-ray ct system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009279301A true JP2009279301A (en) 2009-12-03

Family

ID=41450386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008136415A Pending JP2009279301A (en) 2008-05-26 2008-05-26 Cone beam x-ray ct system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009279301A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012055683A (en) * 2010-08-11 2012-03-22 Nihon Univ X-ray imaging apparatus
JP2013055971A (en) * 2011-09-07 2013-03-28 Fujifilm Corp Tomographic image generating apparatus and tomographic image generating method
US20130108007A1 (en) * 2011-10-31 2013-05-02 General Electric Company Methods and systems for ct sinogram extrapolation
JP2013179946A (en) * 2012-02-29 2013-09-12 Shimadzu Corp Image processing device and radiation tomographic apparatus equipped with the same
JP2013215468A (en) * 2012-04-11 2013-10-24 Toshiba Corp X-ray computed tomography imaging device and reconstruction processing program

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012055683A (en) * 2010-08-11 2012-03-22 Nihon Univ X-ray imaging apparatus
JP2013055971A (en) * 2011-09-07 2013-03-28 Fujifilm Corp Tomographic image generating apparatus and tomographic image generating method
US8642968B2 (en) 2011-09-07 2014-02-04 Fujifilm Corporation Tomographic image generating apparatus and tomographic image generating method
US20130108007A1 (en) * 2011-10-31 2013-05-02 General Electric Company Methods and systems for ct sinogram extrapolation
US9237873B2 (en) * 2011-10-31 2016-01-19 General Electric Company Methods and systems for CT projection domain extrapolation
JP2013179946A (en) * 2012-02-29 2013-09-12 Shimadzu Corp Image processing device and radiation tomographic apparatus equipped with the same
JP2013215468A (en) * 2012-04-11 2013-10-24 Toshiba Corp X-ray computed tomography imaging device and reconstruction processing program
US9784694B2 (en) 2012-04-11 2017-10-10 Toshiba Medical Systems Corporation X-ray computed tomography apparatus and reconstruction processing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4537129B2 (en) System for scanning objects in tomosynthesis applications
WO2000040152A1 (en) X-ray ct apparatus
JP2000023968A (en) Volume image data capturing
JP2008012319A (en) Method and system for reducing artifact in tomosynthesis/imaging/system
JP3548339B2 (en) X-ray equipment
JP5830753B2 (en) X-ray CT imaging apparatus and X-ray CT image display method
US9532755B2 (en) X-ray computed tomographic imaging apparatus and method for same
JP2008006032A (en) X-ray ct scanner and x-ray ct scanning method
JP3540916B2 (en) 3D X-ray CT system
JP3897925B2 (en) Cone beam CT system
US20170281101A1 (en) X-ray image forming device
JP5618292B2 (en) X-ray CT imaging apparatus and X-ray CT image display method
JP2009279301A (en) Cone beam x-ray ct system
JP2007202913A (en) Radiation tomograph
JP2006204329A (en) X-ray tomographic equipment
JP2008510504A (en) Three-dimensional reproduction using an inclined configuration
JP5808672B2 (en) X-ray CT apparatus and X-ray CT imaging method
JP2005058758A (en) Method and apparatus for correction of x-ray image
JP2007175154A (en) X-ray ct apparatus
JP4610304B2 (en) X-ray CT system
JP2008036272A (en) Cone beam x-ray ct system
JP2005204707A (en) X-ray ct system and image pickup method
JP5303154B2 (en) X-ray CT system
Ning et al. Real-time flat-panel detector-based-volume tomographic angiography imaging: detector evaluation
JP2008125909A (en) X-ray ct apparatus