JP2010075553A - X-ray computed tomography system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヘリカルスキャンを可能とするX線コンピュータ断層撮影装置に関する。 The present invention relates to an X-ray computed tomography apparatus that enables helical scanning.
近年、被検体の体軸方向に検出器を多列化し、一度に広範囲のデータをスキャンできるマルチスライスCT(多列CT)が主流となってきた。このスキャン方式により、検査時間の短縮、空間分解能の向上、撮影適用範囲の拡大(例えば心臓、全身等)に大きく寄与している。 In recent years, multi-slice CT (multi-row CT), which can multi-detect detectors in the body axis direction of a subject and scan a wide range of data at a time, has become mainstream. This scanning method greatly contributes to shortening of examination time, improvement of spatial resolution, and expansion of imaging application range (for example, heart, whole body, etc.).
マルチスライスCTの画質を大きく左右するものの1つとしてコーン角の影響がある。一般に、コーン角が大きい投影データと小さい投影データとを同じ重みで再構成演算を行うと画質が悪化することが知られている。近年この影響を低減するアルゴリズムとして、コーン角が大きい投影データは重みを小さくし、コーン角が小さい投影データは重みを大きくして再構成演算する方法が開発された。この方法では、コーン角が大きい投影データの再構成演算への寄与を小さくして画質を向上させているが、投影データ収集の際には、コーン角が大きく再構成演算への寄与が小さい部分にも、大きい部分にも同じ強度のX線が被検体に照射されている。 One of the factors that greatly affects the image quality of multi-slice CT is the effect of cone angle. In general, it is known that image quality deteriorates when reconstruction calculation is performed with the same weight on projection data with a large cone angle and projection data with a small cone angle. In recent years, as an algorithm for reducing this influence, a method has been developed in which projection data with a large cone angle is reduced in weight, and projection data with a small cone angle is increased in weight and reconstructed. In this method, the image quality is improved by reducing the contribution to the reconstruction calculation of projection data with a large cone angle. However, when collecting projection data, the contribution to the reconstruction calculation is large when the projection data is collected. In addition, the subject is irradiated with X-rays having the same intensity even in a large portion.
本発明の目的は、コーンビームCTにおいて、画質劣化を抑えながら被曝低減を実現するX線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an X-ray computed tomography apparatus capable of reducing exposure while suppressing deterioration in image quality in cone beam CT.
本発明の第1局面に係わるX線コンピュータ断層撮影装置は、X線を発生するX線管と、前記X線管に対して被検体を介して対向するX線検出器と、前記X線検出器で検出された投影データに基づいて画像データを再構成する再構成部と、前記X線管と前記被検体の間に配置され、前記被検体の体軸方向に直交するファン角方向に関して中央部よりも周辺部のX線強度が低下するように構成された第1X線フィルタと、前記X線管と前記被検体の間に配置され、前記体軸方向に関して中央部よりも周辺部のX線強度が低下するように構成された第2X線フィルタとを具備する。 An X-ray computed tomography apparatus according to a first aspect of the present invention includes an X-ray tube that generates X-rays, an X-ray detector that faces the X-ray tube through a subject, and the X-ray detection A reconstruction unit that reconstructs image data based on the projection data detected by the instrument, and a central portion with respect to the fan angle direction that is disposed between the X-ray tube and the subject and is orthogonal to the body axis direction of the subject A first X-ray filter configured such that the X-ray intensity in the peripheral portion is lower than that in the portion, and is disposed between the X-ray tube and the subject, and the X portion in the peripheral portion rather than the central portion in the body axis direction. A second X-ray filter configured to reduce the line intensity.
本発明の第2局面に係わるX線コンピュータ断層撮影装置は、X線を発生するX線管と、前記X線管に対して被検体を介して対向するX線検出器と、前記X線検出器で検出された投影データに基づいて画像データを再構成する再構成部と、前記X線管と前記被検体の間に配置され、前記被検体の前記体軸方向に関して中央部によりも周辺部のX線強度が低下するように構成されたX線フィルタとを具備する。 An X-ray computed tomography apparatus according to a second aspect of the present invention includes an X-ray tube that generates X-rays, an X-ray detector that faces the X-ray tube through a subject, and the X-ray detection A reconstruction unit that reconstructs image data based on projection data detected by the instrument, and a peripheral part that is arranged between the X-ray tube and the subject and that is closer to the central part in the body axis direction of the subject. And an X-ray filter configured to reduce the X-ray intensity.
本発明の第3局面に係わるX線コンピュータ断層撮影装置は、X線を発生するX線管と、前記X線管に対して被検体を介して対向するX線検出器と、前記X線検出器で検出された投影データに基づいて画像データを再構成する再構成部と、前記X線管と前記被検体の間に配置され、前記被検体の体軸方向に直交するファン角方向に関して中央部よりも周辺部のX線強度が低下するように、前記体軸方向に関して中央部よりも周辺部のX線強度が低下するように構成されたX線フィルタとを具備する。 An X-ray computed tomography apparatus according to a third aspect of the present invention includes an X-ray tube that generates X-rays, an X-ray detector that faces the X-ray tube through a subject, and the X-ray detection A reconstruction unit that reconstructs image data based on the projection data detected by the instrument, and a central portion with respect to the fan angle direction that is disposed between the X-ray tube and the subject and is orthogonal to the body axis direction of the subject An X-ray filter configured so that the X-ray intensity in the peripheral portion is lower than that in the central portion in the body axis direction so that the X-ray intensity in the peripheral portion is lower than that in the portion.
本発明によれば、コーンビームCTにおいて、画質劣化を抑えながら被曝低減を実現することを可能とする。 According to the present invention, in the cone beam CT, it is possible to reduce exposure while suppressing image quality deterioration.
以下、本発明に係わるX線コンピュータ断層撮影装置を実施形態により説明する。なお、X線コンピュータ断層撮影装置には、X線管とX線検出器とが1体となって被検体の周囲を回転するローテート/ローテートタイプ(ROTATE/ROTATE―TYPE)や、リング状にアレイされた多数の検出素子が固定され、X線管のみが被検体の周囲を回転する固定/ローテート(STATIONARY/ROTATE―TYPE)等様々なタイプがあるが、いずれのタイプでも本発明は適用可能である。本実施形態においてはローテート/ローテートタイプとして説明する。 Embodiments of the X-ray computed tomography apparatus according to the present invention will be described below. The X-ray computed tomography apparatus includes a rotating / rotating type (ROTATE / ROTATE-TYPE) in which an X-ray tube and an X-ray detector are combined into one body and rotating around the subject, and an array in a ring shape. There are various types such as fixed / rotate (STATIONION / ROTATE-TYPE) in which a large number of detection elements are fixed and only the X-ray tube rotates around the subject. The present invention is applicable to any type. is there. In the present embodiment, the rotation / rotation type will be described.
図1は本発明の実施形態に係わるコンピュータ断層撮影装置の構成を示す図である。架台(ガントリ)1は、円環又は円板状の回転フレーム2を回転可能に支持する。回転フレーム2は、撮影領域中に天板7に配置された被検体を挟んで対向するようにX線管3とX線検出器8とを有する。ここで、説明のため、回転フレーム2の回転軸をZ軸、X線管3の焦点とX線検出器8の中心とを結ぶ撮影中心軸をY軸、YZ平面に直交する軸をX軸と規定する。撮影時には、典型的には、被検体は体軸がZ軸に略一致するように撮影領域内に設置される。このXYZ座標系は、Z軸を回転中心とする回転座標系を構成する。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a computed tomography apparatus according to an embodiment of the present invention. A
制御部11は、回転フレーム2の回転と、天板7のスライドとを同期して制御することによって、被検体から見てX線管3が螺旋を描く様に移動するヘリカルスキャンを実行する。具体的には、回転フレーム2が一定の角速度で連続回転し、天板7が一定の速度で移動し、X線管3から連続的又は一定角度毎にX線が発生される。
The
X線管3のX線放射窓には、X線の立体角を制限するための典型的には正方形又は長方形の開口を有するコリメータ4が取り付けられる。コリメータ4によりX線管3からのX線は角錐形に成形される。この角錐形に成形されたX線をコーンビームX線と称する。図1に示すように、コーンビームX線のX軸方向の広がり角をファン角(α)とする。
A
X線管3と被検体との間には、X線強度分布を変化させる第1X線フィルタ5と第2X線フィルタ6とが設置される。第1X線フィルタ5と第2X線フィルタ6とは、例えば、アルミニウム、プラスチック等の材料により製造される。
A
X線検出器8は、マルチスライス型の場合、ファン角方向(X軸、チャンネル方向)に複数のチャンネルを有する検出素子の列を回転軸方向(Z軸、スライス方向)に複数配列したものである。X線検出器8は、2次元アレイ型の場合、チャンネル方向(X軸)とスライス方向(Z軸)との両方向に関して稠密に分布される複数のX線検出素子を有する。
In the case of the multi-slice type, the
X線検出器8には、データ収集部(DAS;data acquisition system)9が接続される。データ収集部9には、X線検出器8の各チャンネルの電流信号を電圧に変換するI―V変換器と、この電圧信号をX線の発生周期に同期して周期的に積分する積分器と、この積分器の出力信号を増幅するアンプと、このアンプの出力信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル・コンバータとが、チャンネルごとに取り付けられる。データ収集部9で収集されたデータ(純生データと呼ばれる)は、光や磁気を使った非接触型又はスリップリング型のデータ伝送部9を経由して、前処理部12に送られる。
A data acquisition unit (DAS) 9 is connected to the
前処理部12は、純生データに対して、チャンネル間の感度不均一を補正、また主に金属部によるX線強吸収体による極端な信号強度の低下又は信号脱落の補正等の前処理を行う。再構成部13は、前処理部12により補正を受けたデータ(生データ、投影データと呼ばれる)に基づいて、ファンビーム再構成法(ファンビーム・コンボリュージョン・バックプロジェクション法)又は、フェルドカンプ法等に代表されるコーンビーム再構成法により画像データ(ボリュームデータ又はマルチスライスデータ)を再構成する。画像処理部14はボリュームデータ又はマルチスライスデータからMPR処理(断面変換処理)やレンダリング処理により2次元画像を発生する。発生された2次元画像は画像表示部15に表示される。
The preprocessing
以下、図を参照しながら、本実施形態に係わるX線フィルタを説明する。
図2Aは第1X線フィルタ5と第2X線フィルタ6との正面図、図2Bは第1X線フィルタ5と第2X線フィルタ6との側面図、図3は第1X線フィルタ5の斜視図である。図2A、図2B、図3に示すように、第1X線フィルタ5は、所謂ウェッジフィルタである。第1X線フィルタ5は、被検体に吸収されX線検出器8に到達しないX線の低エネルギー成分を低減する機能をもつ。また、被検体によるX線の吸収は被検体周辺ほど少ないということにより生ずるX線検出器8の中心部と周辺部とのダイナミックレンジのずれを補正するように、第1X線フィルタ5は、構成される。つまり、ファン角方向(X軸)に関して、第1X線フィルタ5の周辺部を透過したX線は、中央部を透過したX線よりも強度が低下するように構成される。そのため、図2A又は図3に示すように、第1X線フィルタ5は、均一材で構成したとき、ファン角方向(X軸)に沿って中央部が薄く、周辺部が厚い。このような第1X線フィルタ5の構造により、ファン角方向(X軸)に扇状に広がったX線が被検体を通過する際のX線吸収の差が大きくなり過ぎず、X線検出器8がダイナミックレンジ不足に陥らない。第1X線フィルタ5は、撮影視野(FOV)の直径に応じて使い分けられる。そのため、第1X線フィルタ5は回転フレーム2によって交換可能に支持されている。
Hereinafter, the X-ray filter according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
2A is a front view of the
これから、第2X線フィルタ6の説明をするが、第2X線フィルタ6は再構成処理の種類によって形が異なる。まずは約360度分の投影データを用いて再構成をするフル再構成の場合を説明し、次に約(180+ファン角(α))度分の投影データを用いて再構成をするハーフ再構成の場合を説明する。なお、再構成部13は、コーン角が小さい時は近似的にファンビーム再構成法を用い、コーン角が大きい時はコーンビーム再構成法を用いるが、ここでは、コーンビーム再構成法で再構成をする場合を説明する。初めに、図4を参照しながら、再構成処理においてコーン角をどのように扱っているか説明する。
Now, the
図4は、フル再構成におけるコーン角を説明するための図である。ヘリカルスキャンでは、制御部11は、天板7を一定速度で移動させながら、X線管3とX線検出器8とを回転フレーム2上を回転させながら投影データを収集する。X線管3の動きを被検体からみると、図4に示すように、X線管3は螺旋状に移動するように見える。今、断面Dの点aの再構成をする例を考える。点aを再構成するにはこの位置から−180度〜+180度分の実測の投影データが必要となる。X線管3の位置PとQとはこの範囲内にある。図5は再構成断面D上におけるX線管位置PとQとを示す図である。図5に示すように、X線管位置PとQとは再構成断面D上では対向する位置にある。しかし、図4を見ればわかるように、位置Qからの点aへのX線ビームと再構成断面Dとが成す角q(コーン角q)は位置Pからの点aへのX線ビームと再構成断面Dとが成す角p(コーン角p)とに比べ角度が大きい。そのため、位置Pに関する投影データと位置Qに関する投影データとを同じ重みで処理するとコーン角の違いによる影響で画像が劣化してしまう。
FIG. 4 is a diagram for explaining the cone angle in the full reconstruction. In the helical scan, the
この問題を補正するために、X線ビームと再構成断面Dとが成すコーン角を計算し、コーン角が小さいX線ビームに基づく投影データには重みを大きく、コーン角が大きいX線ビームに基づく投影データには重みを小さくして再構成処理をする。ここで言うコーン角が小さい角度範囲というのは、再構成断面Dからおおよそ(−90−α/2)度〜(+90+α/2)度の範囲にあるX線ビームが成すコーン角の範囲である。すなわち、図4でいうと、s度〜t度の範囲である。 In order to correct this problem, the cone angle formed by the X-ray beam and the reconstructed cross section D is calculated, and the projection data based on the X-ray beam having a small cone angle has a large weight, and the X-ray beam has a large cone angle. The projection data based is reconstructed with a reduced weight. The angle range where the cone angle is small is the range of the cone angle formed by the X-ray beam in the range of (−90−α / 2) to (+ 90 + α / 2) degrees from the reconstruction cross section D. . That is, in FIG. 4, it is in the range of s degrees to t degrees.
次に、第2X線フィルタ6の機能について説明する。
図6(a)は再構成断面Dから見たときのX線管の位置と再構成領域とを、横軸を体軸方向(Z軸)、縦軸を撮影中心軸方向(Y軸)として表わした図である。図6(a)に示すように、再構成断面Dから(−90−α/2)度の位置にあるX線管3を(A)、0度の位置にあるX線管3を(B)、(+90+α/2)度の位置にあるX線管3を(C)とする。ここで、ヘリカルピッチ(HP)を、X線管3が360度回転する間に天板7が移動する距離と定義する。すると、X線管3(A)とX線管3(C)との間の距離は、HP・((180+α)/360)である。また、図6(a)に示す網目領域は、フィールド・オブ・ビュー(FOV)を可能とする再構成領域である。この網目領域は、X線管3(A)〜X線管3(C)の位置すべてから実測データを収集できる領域である。つまり、この網目領域は、X線管3の(−90−α/2)度〜(+90+α/2)度の移動範囲に対応する再構成領域である。ここで、体軸方向(Z軸)に関して、再構成領域の長さをL1とする。図6(A)に示すように、再構成領域の長さ(L1)はX線管3(A)とX線管3(C)との間隔、つまり、HP・((180+α)/360)に基づいて決定される。X線管3(B)から発生されたX線(破線)は、第2X線フィルタ6によって体軸方向(Z軸)の幅が狭められるが、その狭められたX線(実線)の幅は、再構成領域の長さ(L1)に基づいて決定される。
Next, the function of the
6A shows the position of the X-ray tube and the reconstruction area when viewed from the reconstruction section D, with the horizontal axis as the body axis direction (Z axis) and the vertical axis as the imaging center axis direction (Y axis). FIG. As shown in FIG. 6A, the
図6(b)は、X線照射野と再構成領域の位置を、縦軸をファン角方向(X軸)、横軸を体軸方向(Z軸)で表わした図である。図6(b)に示した網目領域は、X線管3(A)に対応するX線照射野と、X線管3(B)に対応するX線照射野と、X線管3(C)に対応するX線照射野とが重なる領域である。つまり、この網目領域は再構成領域である。 FIG. 6B is a diagram illustrating the positions of the X-ray irradiation field and the reconstruction area, with the vertical axis representing the fan angle direction (X axis) and the horizontal axis representing the body axis direction (Z axis). The mesh region shown in FIG. 6B includes an X-ray irradiation field corresponding to the X-ray tube 3 (A), an X-ray irradiation field corresponding to the X-ray tube 3 (B), and the X-ray tube 3 (C ) Overlaps with the X-ray irradiation field corresponding to. That is, this mesh area is a reconstruction area.
図6(c)は、第2X線フィルタ6の薄い部分と再構成領域との位置を、縦軸を撮影中心軸(Y軸)、横軸を体軸(Z軸)で表わした図である。図6(c)に示すように、体軸方向(Z軸)に関して、X線フィルタ6の薄い部分の長さ(L2)は、再構成領域の長さ(L1)に基づいて決定される。
FIG. 6C is a diagram in which the position of the thin portion of the
図7は、体軸に関して、再構成領域の長さ(L1)と第2X線フィルタ6の薄い部分の長さ(L2)との関係を説明するための図である。図7に示すように、再構成領域の長さ(L1)と、第2X線フィルタ6の薄い部分の長さ(L2)と、X線管3と第2フィルタ6との距離(H1)と、X線管3と再構成領域との距離(H2)とは相似系にある。この相似系に基づいて、第2X線フィルタ6の薄い部分の長さ(L2)が決定される。図6(a)の説明を考慮すると、第2X線フィルタの薄い部分の長さ(L2)は、HP・((180+α)/360)、つまり、ヘリカルピッチ(HP)に基づいて決定されることがわかる。
FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the length (L1) of the reconstruction region and the length (L2) of the thin portion of the
第2X線フィルタ6は図2A、図2B、図8に示すような形状になっている。図8は、第2X線フィルタ6の斜視図である。図2A、図2B、図8、図9に示すように、第2X線フィルタ6は、体軸方向(Z軸)に関して中央部付近が薄い部分で構成され、周辺部が厚い部分で構成される。図9は第2X線フィルタをY軸方向から見た図である。図9に示すように、コーンビームX線のコーン角の大きい範囲、つまり、(−90−α/2)度〜(+90+α/2)度以外に相当する範囲、図4でいうとs度〜t度以外の範囲、のX線ビームが第2X線フィルタ6を通過する部分を厚くする。つまり、第2X線フィルタ6に厚い部分を透過したX線ビームは、図6(a)又は図6(b)の網目領域に入射しない。また、コーンビームX線のコーン角の小さい範囲、つまり、(−90−α/2)度〜(+90+α/2)度に相当する範囲、図4でいうとs度〜t度の範囲、のX線ビームが第2X線フィルタ6を透過する部分を薄くする。この薄い部分を透過したX線ビームは、図6(a)又は図6(b)の網目領域に入射される。
The
図7の説明で示したように、体軸方向(Z軸)に沿う薄い部分の長さ(L2)は、ヘリカルピッチ(HP)に基づいて決められる。第2X線フィルタ6の薄い部分の長さ(L2)はヘリカルピッチ(HP)に依存するので、第2X線フィルタ6はヘリカルピッチ(HP)に合わせて交換可能である。なお、第2X線フィルタ6の薄い部分と厚い部分との厚さの比に関して一例をあげると、約1:3である。
As shown in the description of FIG. 7, the length (L2) of the thin portion along the body axis direction (Z-axis) is determined based on the helical pitch (HP). Since the length (L2) of the thin portion of the
図10はX線が第2X線フィルタ6を透過した後のX線の強度分布を表わしたもので、縦軸がX線強度、横軸がX線ビームの位置(コーン角)である。図10からわかるようにコーン角がs度〜t度の範囲に比べ、それ以外の範囲ではX線強度が低下している。なお、(−90−α/2)度〜(+90+α/2)度という範囲はおおよその目安であり、例えば、−90度〜+90度に相当するコーン角のX線ビームが照射される範囲で第2X線フィルタ6を薄くし、−90度〜(−90−α/2)度、及び+90度〜(+90+α/2)度に相当するコーン角のX線ビームが照射される範囲にかけて、厚みを増していってもよい。また、(−90−α/2)度前後及び(+90+α/2)度前後に相当するコーン角のX線ビームが照射される位置から厚みが変化しても構わない。
FIG. 10 shows the X-ray intensity distribution after the X-rays have passed through the
第2X線フィルタ6は単一部材で構成されるために、第2X線フィルタ6を透過したX線のうちコーン角の小さい範囲、つまり、コーン角s度〜t度の範囲のX線強度も低下してしまう。そこで、図11に示すような、第2X線フィルタ6とは異なる別のX線フィルタ60も考えられる。図11に示すように、この第2X線フィルタ60は、X線強度が低下しない部材、例えばアクリル版等とX線強度が低下する部材、例えばアルミニウム等とで構成される。X線フィルタ60は、土台であるアクリル板等の内のX線強度を低下させる部分に、アルミニウム等を接合して構成される。この様に構成された第2X線フィルタ60を透過したX線は、コーン角が小さい範囲は強度が低下せず、コーン角が大きい範囲のみ強度が低下する。
Since the
図12は第2X線フィルタ6及び第2X線フィルタ60とは別の形態を説明するための図である。図12に示すように、この第2X線フィルタ61は、体軸方向(Z軸)に関して中央部が最も薄くそこから周辺にいくにつれて厚みが増していくように構成される。図13はX線がこの第2X線フィルタ61を透過した後のX線の強度分布を示す図で、縦軸がX線強度で横軸がX線ビームの位置(コーン角)である。図13に示すように、コーン角0度に相当する第2X線フィルタ61の中央部を透過したX線が最も強度が強く、そこからそれるに従ってX線の強度が低下していく。
FIG. 12 is a diagram for explaining a form different from the
次に、ハーフ再構成の場合における第2X線フィルタ62を説明する。まず、ハーフ再構成においてコーン角をどのように扱っているか説明する。 Next, the second X-ray filter 62 in the case of half reconstruction will be described. First, how the cone angle is handled in half reconstruction will be described.
ハーフ再構成では、再構成断面Dから(−90−α/2)度〜(+90+α/2)度分の実測の投影データを用いて再構成処理を行う。ハーフ再構成においてもコーン角の大きい部分のX線に基づく投影データには重みを小さくし、コーン角の小さい部分のX線に基づく投影データには重みを大きくして再構成処理を行う。なお、ハーフ再構成では、扇状に広がったX線による投影データの重複を考慮する必要がある。 In half reconstruction, reconstruction processing is performed using actually measured projection data for (−90−α / 2) to (+ 90 + α / 2) degrees from the reconstruction section D. Even in the half reconstruction, the projection data based on the X-rays having a large cone angle is reduced in weight, and the projection data based on the X-rays having a small cone angle is increased in weight to perform reconstruction processing. In the half reconstruction, it is necessary to consider duplication of projection data due to X-rays spreading in a fan shape.
そこで、第2X線フィルタ62を図14のように形成する。図14は第2X線フィルタ62をY軸方向から見た図である。図14に示すように厚さの薄い部分が、チャンネル方向(X軸)に沿って直線的にある傾き(g)をもってずれている。図15は図14の第2X線フィルタ62のチャンネル方向に関する位置Mの断面図、図16は図14の第2X線フィルタ62のチャンネル方向に関する位置Nの断面図である。図15と図16とを比較すればわかるように、第2X線フィルタ62はチャンネル方向(X軸)の位置によって厚さが変化している。ただ、体軸方向(Z軸)に関する薄い位置の長さ(L2)は、チャンネル方向の位置によって変化しない。この体軸方向(Z軸)に関する薄い位置の長さ(L2)は、前述したように、ヘリカルピッチ(HP)に基づいて決定される。また、体軸方向(Z軸)に関する第2フィルタ62の薄い部分の傾き角(g)はヘリカルピッチ(HP)に基づいて決定される。より具体的に言うと、ヘリカルピッチ(HP)が大きくなるにつれ傾き角(g)は大きくなる。 Therefore, the second X-ray filter 62 is formed as shown in FIG. FIG. 14 is a diagram of the second X-ray filter 62 viewed from the Y-axis direction. As shown in FIG. 14, the thin portion is displaced with a certain slope (g) along the channel direction (X axis). 15 is a sectional view of the position M in the channel direction of the second X-ray filter 62 in FIG. 14, and FIG. 16 is a sectional view of the position N in the channel direction of the second X-ray filter 62 in FIG. As can be seen by comparing FIG. 15 with FIG. 16, the thickness of the second X-ray filter 62 varies depending on the position in the channel direction (X axis). However, the length (L2) of the thin position in the body axis direction (Z axis) does not change depending on the position in the channel direction. The length (L2) of the thin position in the body axis direction (Z axis) is determined based on the helical pitch (HP) as described above. The inclination angle (g) of the thin portion of the second filter 62 with respect to the body axis direction (Z axis) is determined based on the helical pitch (HP). More specifically, the tilt angle (g) increases as the helical pitch (HP) increases.
第2X線フィルタ6、60、61、62を通過しコーン角の大きい部分のX線強度が減衰されたコーンビームX線は、被検体を透過し、X線検出器8によって検出され、データ収集部9、前処理部12を介し投影データとなる。そして、この投影データは再構成部13によって、コーン角に基づいて重み付けをされて、画像データに再構成される。ここで、コーン角が大きいために、第2X線フィルタ6、60、61、62によって強度が低減されたX線ビームに基づく投影データは、再構成部13によって重みを小さくして処理される。しかし、このコーン角の大きいX線ビームに基づく投影データは、第2X線フィルタ6、60,61、62を介さなくてもほとんど画像の画質には寄与しない投影データである。従って、第2X線フィルタ6、60,61、62を透過することによって、コーン角に応じて強度が低減された投影データに基づいて得られる画像の画質は、第2X線フィルタ6、60,61、62を透過しないで得られた投影データに基づく画像の画質と比べて、ほぼ等しい。
Cone beam X-rays that have passed through the second X-ray filters 6, 60, 61, 62 and whose X-ray intensity is attenuated at a large cone angle are transmitted through the subject, detected by the
なお、上述では、第1X線フィルタ5と、第2X線フィルタ6又は第2X線フィルタ60又は第2X線フィルタ61又は第2X線フィルタ62とを設けるとした。しかしそれに限定されることはなく、第2X線フィルタ6、60、61、62、つまり、体軸方向に関して周辺部よりも中央部のX線強度が低下するように構成されたX線フィルタだけであってもよい。また、1つのX線フィルタで第1フィルタ5と第2X線フィルタ6又は第2X線フィルタ60又は第2X線フィルタ61又は第2X線フィルタ62との機能を同時に満たすようなX線フィルタ63であってもよい。図17、図18、図19、図20は、このX線フィルタ63を説明するための図である。図17は、X線フィルタ63を架台1の正面(YX平面)から見た図で、図18は図17の位置Eから見た断面図、図19は図17の位置Fから見た断面図、図20は図17の位置Gから見た断面図である。これら図17〜図20に示すように、X線フィルタ63は、ファン角方向に関してX線の中央部よりも周辺部のX線強度が低下するように、体軸方向に関してX線の中央部よりも周辺部のX線強度が低下するように構成されている。つまり、X線フィルタ63は、ファン角方向に関して、中央部付近は周辺部付近と比較して薄い部分で構成されると共に、体軸方向に関しても、中央部付近は周辺部付近と比較して薄い部分で構成される。
In the above description, the
かくして本発明によれば、コーンビームCTにおいて、画質劣化を抑えながら被曝低減を実現することを可能とする。 Thus, according to the present invention, in cone beam CT, it is possible to reduce exposure while suppressing image quality deterioration.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…架台、2…回転フレーム、3…X線管、4…コリメータ、5…第1X線フィルタ、6…第2X線フィルタ、7…天板、8…X線検出器、9…データ収集部、10…データ伝送部、11…制御部、12…前処理部、13…再構成部、14…画像処理部、15…画像表示部。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記X線管に対して被検体を介して対向するX線検出器と、
前記X線検出器で検出された投影データに基づいて画像データを再構成する再構成部と、
前記X線管と前記被検体の間に配置され、前記被検体の体軸方向に直交するファン角方向に関して中央部よりも周辺部のX線強度が低下するように構成された第1X線フィルタと、
前記X線管と前記被検体の間に配置され、前記体軸方向に関して中央部よりも周辺部のX線強度が低下するように構成された第2X線フィルタとを具備することを特徴としたX線コンピュータ断層撮影装置。 An X-ray tube that generates X-rays;
An X-ray detector facing the X-ray tube via a subject;
A reconstruction unit that reconstructs image data based on projection data detected by the X-ray detector;
A first X-ray filter that is arranged between the X-ray tube and the subject and configured such that the X-ray intensity in the peripheral portion is lower than that in the central portion with respect to the fan angle direction orthogonal to the body axis direction of the subject. When,
A second X-ray filter disposed between the X-ray tube and the subject and configured to have a lower X-ray intensity at a peripheral portion than at a central portion in the body axis direction. X-ray computed tomography apparatus.
前記第2X線フィルタは、前記体軸方向に関して前記中央部付近は前記周辺部付近と比較して薄い部分で構成され、前記体軸方向に関する前記薄い部分の位置と前記厚い部分の位置とはファン角方向の位置によらず一定であるように構成されることを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。 The reconstruction unit reconstructs image data based on projection data for about 360 degrees,
In the second X-ray filter, the vicinity of the central portion in the body axis direction is configured with a thinner portion than the vicinity of the peripheral portion, and the position of the thin portion and the position of the thick portion in the body axis direction is a fan. 2. The X-ray computed tomography apparatus according to claim 1, wherein the X-ray computed tomography apparatus is configured to be constant regardless of the position in the angular direction.
前記第2X線フィルタは、前記体軸方向に関して前記中央部が最も薄く構成され、前記体軸方向に沿って前記中央部から離れるにつれて厚く構成されることを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。 The reconstruction unit reconstructs image data based on projection data for about 360 degrees,
2. The X-ray according to claim 1, wherein the second X-ray filter is configured such that the central portion is thinnest in the body axis direction and becomes thicker as the distance from the center portion increases along the body axis direction. Computer tomography equipment.
前記第2X線フィルタは、前記体軸方向に関して前記中央部付近は前記周辺部付近と比較して薄い部分で構成され、前記体軸方向に関して前記薄い部分の位置は、前記ファン角方向の位置によって変化するように構成されることを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。 The reconstruction unit reconstructs image data based on projection data for about 180 degrees + fan angle,
The second X-ray filter is configured with a thinner portion in the vicinity of the central portion in the body axis direction than in the vicinity of the peripheral portion, and the position of the thin portion in the body axis direction depends on the position in the fan angular direction. The X-ray computed tomography apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is configured to change.
前記X線管に対して被検体を介して対向するX線検出器と、
前記X線検出器で検出された投影データに基づいて画像データを再構成する再構成部と、
前記X線管と前記被検体の間に配置され、前記被検体の前記体軸方向に関して中央部によりも周辺部のX線強度が低下するように構成されたX線フィルタとを具備することを特徴としたX線コンピュータ断層撮影装置。 An X-ray tube that generates X-rays;
An X-ray detector facing the X-ray tube via a subject;
A reconstruction unit that reconstructs image data based on projection data detected by the X-ray detector;
An X-ray filter that is disposed between the X-ray tube and the subject and is configured such that the X-ray intensity in the peripheral portion is lower than the central portion in the body axis direction of the subject. A featured X-ray computed tomography system.
前記X線管に対して被検体を介して対向するX線検出器と、
前記X線検出器で検出された投影データに基づいて画像データを再構成する再構成部と、
前記X線管と前記被検体の間に配置され、前記被検体の体軸方向に直交するファン角方向に関して中央部よりも周辺部のX線強度が低下するように、前記体軸方向に関して中央部よりも周辺部のX線強度が低下するように構成されたX線フィルタとを具備することを特徴としたX線コンピュータ断層撮影装置。 An X-ray tube that generates X-rays;
An X-ray detector facing the X-ray tube via a subject;
A reconstruction unit that reconstructs image data based on projection data detected by the X-ray detector;
It is arranged between the X-ray tube and the subject and is centered in the body axis direction so that the X-ray intensity in the peripheral part is lower than the center part in the fan angle direction perpendicular to the body axis direction of the subject. An X-ray computed tomography apparatus comprising: an X-ray filter configured so that an X-ray intensity in a peripheral portion is lower than that in a portion.
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