JP2010279427A - X-ray computed tomographic system - Google Patents

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成臣 秋野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To contract a mask region to the utmost to expand a reconstitution region in the mask region reconstitution method for an X-ray CT. <P>SOLUTION: The X-ray CT includes an X-ray tube 101, a multi-row type X-ray detector 103, a support mechanism 102, a memory part 112 for storing a plurality of projection data sets detected by the multi-row type X-ray detector, a first reconstitution processing part 201 for reconstituting first image data according to a Feldkamp reconstitution method on the basis of a plurality of the projection data sets, a second reconstitution processing part 203 for reconstituting second image data according to a mask region reconstitution method on the basis of a plurality of the projection data sets, and a mask region setting part 209 for setting a mask region out of the target for the reconstitution processing according to the mask region reconstitution method on the basis of the absolute value sum or square sum of the difference between the first and second image data. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、コーンビームX線により広範囲をスキャンし3次元データを再構成する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 reconstructs three-dimensional data by scanning a wide range with cone beam X-rays.

近似解を計算するフェルドカンプ(F.D.K.)再構成では、全周にわたって投影データが揃っていない体軸方向の両端部分をマスク領域に設定して、そのマスク領域を再構成処理から除外する方法が採られている。   In Feldkamp (FDK) reconstruction, which calculates approximate solutions, a method is adopted in which both end portions in the body axis direction where projection data are not distributed over the entire circumference are set as mask regions and the mask regions are excluded from reconstruction processing. It has been.

このマスク領域を縮小して、再構成領域を拡大する方法としてマスク領域再構成法がある。このマスク領域再構成法は、図8に示すように、全周にわたって投影データが揃っていない両端部分に関して、実際にX線照射を伴って実測された投影データから外挿データにより補完することで、それを実現している。   There is a mask area reconstruction method as a method for reducing the mask area and enlarging the reconstruction area. In this mask area reconstruction method, as shown in FIG. 8, both ends where projection data are not aligned over the entire circumference are complemented by extrapolation data from projection data actually measured with X-ray irradiation. Have realized it.

しかし、収集なされていない端列画像ほど外挿データを使う割合が高くなるため画質は低下していく。そのためマスク領域再構成法であっても、現在では一定範囲にマスク領域を設定している。   However, since the ratio of using extrapolated data is higher in the end row images that have not been collected, the image quality decreases. Therefore, even in the mask area reconstruction method, the mask area is currently set within a certain range.

特許第378846号明細書Japanese Patent No. 378846

本発明の目的は、X線コンピュータ断層撮影装置のマスク領域再構成法において、可能な限りマスク領域を縮小して、再構成領域を拡大することにある。   An object of the present invention is to reduce the mask area as much as possible and enlarge the reconstruction area in the mask area reconstruction method of the X-ray computed tomography apparatus.

本発明のある局面は、X線を発生するX線管と、被検体を透過したX線を検出する多列型X線検出器と、前記X線管と前記多列型X線検出器とを回転軸まわりに回転自在に支持する支持機構と、前記多列型X線検出器で検出された複数の投影データセットを記憶する記憶部と、前記複数の投影データセットに基づいてフェルドカンプ再構成法に従って第1画像データを再構成する第1再構成処理部と、前記複数の投影データセットに基づいてマスク領域再構成法に従って第2画像データを再構成する第2再構成処理部と、前記第1画像データと前記第2画像データの差分の絶対値総和又は二乗和に基づいて、前記マスク領域再構成法による再構成処理の対象外とするマスク領域を設定するマスク領域設定部とを具備するX線コンピュータ断層撮影装置を提供する。   An aspect of the present invention includes an X-ray tube that generates X-rays, a multi-row X-ray detector that detects X-rays transmitted through a subject, the X-ray tube and the multi-row X-ray detector, A support mechanism that rotatably supports a rotation axis around the rotation axis, a storage unit that stores a plurality of projection data sets detected by the multi-row X-ray detector, and a Feldkamp reconstruction based on the plurality of projection data sets. A first reconstruction processing unit for reconstructing first image data according to a construction method; a second reconstruction processing unit for reconstructing second image data according to a mask region reconstruction method based on the plurality of projection data sets; A mask area setting unit for setting a mask area to be excluded from the reconstruction process by the mask area reconstruction method based on the absolute value sum or the square sum of the difference between the first image data and the second image data. X-ray computed tomography To provide a shadow device.

本発明によれば、X線コンピュータ断層撮影装置のマスク領域再構成法において、可能な限りマスク領域を縮小して、再構成領域を拡大することができる。   According to the present invention, in the mask area reconstruction method of the X-ray computed tomography apparatus, the mask area can be reduced as much as possible to enlarge the reconstruction area.

本発明の実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the X-ray computed tomography apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本実施形態において、マスク領域を設定するための第1処理手順を示す流れ図である。In this embodiment, it is a flowchart which shows the 1st process sequence for setting a mask area | region. 図2の工程S17の補足説明図である。It is supplementary explanatory drawing of process S17 of FIG. 本実施形態において、差分画像の絶対値総和が閾値よりも高いときの例を示す図である。In this embodiment, it is a figure which shows an example when the absolute value sum total of a difference image is higher than a threshold value. 本実施形態において、差分画像の絶対値総和が閾値よりも低いときの例を示す図である。In this embodiment, it is a figure which shows an example when the absolute value sum total of a difference image is lower than a threshold value. 本実施形態において、マスク領域を設定するための第2処理手順を示す流れ図である。In this embodiment, it is a flowchart which shows the 2nd process sequence for setting a mask area | region. 図6の工程S18で生成される総和値プロファイルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sum total value profile produced | generated by process S18 of FIG. 本実施形態において、マスク領域再構成法における外挿補間範囲を示す図である。In this embodiment, it is a figure which shows the extrapolation interpolation range in a mask area | region reconstruction method. 本実施形態において、縮小されたマスク領域を示す図である。In this embodiment, it is a figure which shows the reduced mask area | region.

以下、図面を参照して本発明によるX線コンピュータ断層撮影装置を好ましい実施形態により詳細に説明する。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体として被検体の周囲を回転するROTATE/ROTATE-TYPE、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STATIONARY/ROTATE-TYPE等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、ROTATE/ROTATE-TYPEとして説明する。また、画像データを再構成するには、被検体の周囲1周、360°分の投影データが、またハーフスキャン法でも180°+ファン角分の投影データが必要とされる。いずれの再構成方式にも本発明は適用可能である。ここでは、360°法を例に説明する。また、入射X線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でX線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、X線によるセレン等の半導体内での電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよい。   Hereinafter, an X-ray computed tomography apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings by a preferred embodiment. In the X-ray computed tomography system, ROTATE / ROTATE-TYPE, in which an X-ray tube and an X-ray detector are combined as one body, rotates around the subject, and a large number of detection elements arrayed in a ring shape are fixed. There are various types such as STATIONARY / ROTATE-TYPE in which only the X-ray tube rotates around the subject, and the present invention can be applied to any type. Here, it is described as ROTATE / ROTATE-TYPE. Further, in order to reconstruct image data, projection data for one rotation around the subject and 360 ° is required, and projection data for 180 ° + fan angle is also required in the half scan method. The present invention can be applied to any reconstruction method. Here, the 360 ° method will be described as an example. In addition, the mechanism for converting incident X-rays into electric charges is based on an indirect conversion type in which X-rays are converted into light by a phosphor such as a scintillator and the light is further converted into electric charges by a photoelectric conversion element such as a photodiode. The generation of electron-hole pairs in a semiconductor such as selenium and the transfer to the electrodes, that is, the direct conversion type utilizing a photoconductive phenomenon, are the mainstream. Any of these methods may be adopted as the detection element.

図1は、本実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図である。ガントリ100には、回転支持機構102が収容される。回転支持機構102は、回転リングと、回転リングを回転軸Zを中心として回転自在に支持するリング支持機構とからなる。回転リングには、X線管101が搭載される。X線管101は、高電圧発生装置109からスリップリング108を経由して管電圧の印加及び管電流の供給を受けて、焦点からX線を放射する。X線管101のX線放射窓にはコリメータユニット111が取り付けられている。コリメータユニット111は、X線管101からのX線を制限し、回転軸Zに直交するXY面内でのX線の拡がり角(ファン角)とともに、回転軸Z方向に関して拡がり角(コーン角)を有するコーンビーム形のX線を成形する。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an X-ray computed tomography apparatus according to the present embodiment. The gantry 100 accommodates a rotation support mechanism 102. The rotation support mechanism 102 includes a rotation ring and a ring support mechanism that rotatably supports the rotation ring about the rotation axis Z. An X-ray tube 101 is mounted on the rotating ring. The X-ray tube 101 radiates X-rays from the focal point upon receiving application of tube voltage and supply of tube current from the high voltage generator 109 via the slip ring 108. A collimator unit 111 is attached to the X-ray emission window of the X-ray tube 101. The collimator unit 111 limits the X-rays from the X-ray tube 101, and together with the X-ray divergence angle (fan angle) in the XY plane orthogonal to the rotation axis Z, the divergence angle (cone angle) in the rotation axis Z direction. A cone-beam X-ray having

回転リングには、X線管101と、2次元アレイ型又は多列型と称されるX線検出器(エリアデテクタともいう)103が搭載されている。X線検出器103は、回転軸Zを挟んでX線管101に対峙する位置及びアングルで取り付けられる。X線検出器103は、複数のX線検出素子を有している。なおここでは単一のX線検出素子が単一のチャンネルを構成するものとして説明する。複数のチャンネルは、回転軸Zに平行な方向(スライス方向)と、回転軸Zに直交し、且つX線焦点を中心として緩やかにカーブする円弧方向(チャンネル方向)との2方向に関して2次元状に配列される。このような2次元の検出素子配列を有するX線検出器103は、チャンネル方向に関して1列に配列された検出素子を、スライス方向に関して複数列並べることで構成するようにしてもよいし、検出素子がM×Nのマトリクスに配列されてなる複数のモジュールを配列することで構成するようにしてもよい。撮影又はスキャンに際しては、X線管101とX線検出器103との間の円筒形の撮影領域内に、被検体が挿入される。   An X-ray tube 101 and an X-ray detector (also referred to as an area detector) 103 called a two-dimensional array type or a multi-row type are mounted on the rotating ring. The X-ray detector 103 is attached at a position and an angle facing the X-ray tube 101 across the rotation axis Z. The X-ray detector 103 has a plurality of X-ray detection elements. In the following description, it is assumed that a single X-ray detection element constitutes a single channel. The plurality of channels are two-dimensional in two directions: a direction parallel to the rotation axis Z (slice direction) and an arc direction (channel direction) that is orthogonal to the rotation axis Z and gently curves around the X-ray focal point. Arranged. The X-ray detector 103 having such a two-dimensional detection element arrangement may be configured by arranging a plurality of detection elements arranged in one row with respect to the channel direction, with respect to the slice direction. May be configured by arranging a plurality of modules arranged in an M × N matrix. During imaging or scanning, the subject is inserted into a cylindrical imaging area between the X-ray tube 101 and the X-ray detector 103.

X線検出器103の出力には、一般的にDAS(Data Acquisition System) と呼ばれるデータ収集回路104が接続されている。このデータ収集回路104には、X線検出器103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線のばく射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、このプリアンプの出力信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル・コンバータとが、チャンネルごとに設けられている。   A data acquisition circuit 104 generally called a DAS (Data Acquisition System) is connected to the output of the X-ray detector 103. The data acquisition circuit 104 includes an IV converter that converts a current signal of each channel of the X-ray detector 103 into a voltage, and periodically integrates the voltage signal in synchronization with an X-ray exposure cycle. An integrator, an amplifier that amplifies the output signal of the integrator, and an analog / digital converter that converts the output signal of the preamplifier into a digital signal are provided for each channel.

このデータ収集回路104から出力されるデータ(純生データ(pure raw data))は、磁気送受信又は光送受信を用いた非接触データ伝送装置105を経由して、前処理装置106に伝送される。前処理装置106は、この純生データに対して前処理を施す。前処理には、例えばチャンネル間の感度不均一補正処理、X線強吸収体、主に金属部による極端な信号強度の低下又は信号脱落を補正する処理等が含まれる。この前処理装置106から出力される再構成処理直前のデータ(生データ(raw data)又は投影データと称される、ここでは投影データという)は、チャンネル番号と検出素子列番号とデータ収集した時のビューアングルとを表すデータを関連付けられて、磁気ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリを備えた投影データ記憶部112に記憶される。   Data (pure raw data) output from the data collection circuit 104 is transmitted to the preprocessing device 106 via the non-contact data transmission device 105 using magnetic transmission / reception or optical transmission / reception. The preprocessing device 106 performs preprocessing on the pure raw data. Preprocessing includes, for example, sensitivity non-uniformity correction processing between channels, X-ray strong absorber, processing for correcting an extremely low signal strength drop or signal drop mainly due to a metal part, and the like. The data immediately before reconstruction processing output from the pre-processing device 106 (referred to as raw data or projection data, here referred to as projection data) is the channel number, detection element array number, and data collected. Are stored in the projection data storage unit 112 including a magnetic disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory.

なお、投影データとは被検体を透過したX線の強度に応じたデータ値の集合であり、ここでは説明の便宜上、各ビューポイントごとにワンショットで略同時に収集したビューアングルが同一である全チャンネルにわたるひとそろいの投影データを投影データセットと称する。また、ビューアングルは、X線管101が回転中心軸Zを中心として周回する円軌道上の各位置を、回転軌道の最上部の位置をゼロ°として360°の範囲で角度で表したものである。   The projection data is a set of data values according to the intensity of the X-rays transmitted through the subject. Here, for convenience of explanation, all the viewing angles collected at the same time in one shot for each viewpoint are the same. A set of projection data across channels is called a projection data set. Further, the view angle represents each position on the circular orbit around which the X-ray tube 101 circulates around the rotation center axis Z as an angle in a range of 360 ° with the top position of the rotation orbit being zero °. is there.

再構成処理部として、ここでは再構成法の異なる2つの画像再構成部201、203が設けられている。2つの画像再構成部201、203は物理的に別体の回路ユニットとして設けても良いし、実体的には単一の回路ユニットであって2種類のプログラムを装備しておき任意に選択的に用いるようにしても良い。2種の再構成法の好ましい例として、フェルドカンプ画像再構成法と、マスク領域画像再構成法とを採用する。   Here, two image reconstruction units 201 and 203 having different reconstruction methods are provided as reconstruction processing units. The two image reconstruction units 201 and 203 may be physically provided as separate circuit units, or are actually a single circuit unit that is equipped with two types of programs and can be arbitrarily selected. You may make it use for. As a preferable example of the two kinds of reconstruction methods, a Feldkamp image reconstruction method and a mask region image reconstruction method are adopted.

なお、本実施形態では、フェルドカンプ再構成法上のマスク領域内では、マスク領域画像再構成法を適用するが、そのマスク領域画像再構成法の適用範囲を一律ではなくできるだけ拡大する。フェルドカンプ再構成法上のマスク領域は、図8に示すように、回転軸Zに直交するスライス面(XY面)上で投影データを収集していない範囲に設定される。そのため再構成領域のZ方向の両端部分ではXY再構成視野が縮小される。図9に示すように、このマスク領域の一部分においてマスク領域画像再構成法を適用するが、その適用範囲を本実施形態により臨床上影響の少ない限りにおいて拡大するものである。   In the present embodiment, the mask region image reconstruction method is applied within the mask region on the Feldkamp reconstruction method, but the application range of the mask region image reconstruction method is not uniform but is expanded as much as possible. As shown in FIG. 8, the mask area on the Feldkamp reconstruction method is set to a range where projection data is not collected on the slice plane (XY plane) orthogonal to the rotation axis Z. Therefore, the XY reconstruction field of view is reduced at both ends of the reconstruction area in the Z direction. As shown in FIG. 9, the mask region image reconstruction method is applied to a part of the mask region, but the application range is expanded by this embodiment as long as there is little clinical influence.

フェルドカンプ画像再構成部201は、ビューアングルが360°の範囲内の複数の投影データセットに基づいて、フェルドカンプ再構成法に従って、3次元画像データ(ボリュームデータ)を再構成する。フェルドカンプ再構成法は周知の通り、ファンビームコンボリューション・バックプロジェクション法をもとにした近似的再構成法であり、コンボリューション処理は、コーン角が比較的小さいことを前提として、データをファン投影データと見なして行われる。しかし、バックプロジェクション処理は、実際のレイ(ray)に沿って行われる。(1)投影データにZ座標に依存した重みをかけ、(2)(1)のデータに、ファンビーム再構成と同じ再構成関数をコンボリューションし、(3)(2)のデータを、コーン角を持つ斜めの実際のレイに沿って逆投影する、という手順で画像が再構成される。   The Feldkamp image reconstruction unit 201 reconstructs three-dimensional image data (volume data) according to the Feldkamp reconstruction method based on a plurality of projection data sets having a view angle in the range of 360 °. As is well known, the Feldkamp reconstruction method is an approximate reconstruction method based on the fan beam convolution and back projection method, and the convolution process is based on the assumption that the cone angle is relatively small. This is done by considering it as projection data. However, the back projection process is performed along an actual ray. (1) The projection data is weighted depending on the Z coordinate, (2) the same reconstruction function as the fan beam reconstruction is convoluted with the data of (1), and the data of (3) (2) is The image is reconstructed by the procedure of back-projecting along a diagonal actual ray having a corner.

マスク領域画像再構成部203は、Pixel Based Sector reconstructionとも呼ばれるマスク領域画像再構成法に従って、3次元画像データ(ボリュームデータ)を再構成する。マスク領域画像再構成法は、フェルドカンプ画像再構成法と異なり、ファンビームを前提としていないものであり、各ピクセルのCT値を各ピクセルを通る全ての投影データから決定することがその特徴的な処理である。マスク領域画像再構成法では、実際にデータ収集がなされていない欠落部分の投影データを、実際にデータ収集がなされた投影データから外挿補間法により補間する。   The mask area image reconstruction unit 203 reconstructs three-dimensional image data (volume data) according to a mask area image reconstruction method also called Pixel Based Sector reconstruction. Unlike the Feldkamp image reconstruction method, the mask area image reconstruction method does not assume a fan beam, and the CT value of each pixel is determined from all projection data passing through each pixel. It is processing. In the mask area image reconstruction method, projection data of a missing portion that is not actually collected is interpolated from the projection data that is actually collected by an extrapolation method.

差分処理部207は、フェルドカンプ画像再構成部201で再構成した3次元画像データから生成したマスク領域内のスライスに関する2次元画像データを、マスク領域画像再構成部203で再構成した3次元画像データから生成したマスク領域内の同じ位置のスライスに関する2次元画像データから差分して、差分画像を発生する。マスク領域設定部209は、各スライスの差分画像について絶対値の総和又は二乗和(ここでは絶対値の総和として説明する)を計算する。絶対値の総和と二乗和とのいずれを採用するかは、入力デバイス115を介してユーザにより選択される。   The difference processing unit 207 is a three-dimensional image obtained by reconstructing the two-dimensional image data related to the slice in the mask area generated from the three-dimensional image data reconstructed by the Feldkamp image reconstruction unit 201 by the mask area image reconstruction unit 203. A difference image is generated by subtracting from the two-dimensional image data regarding the slice at the same position in the mask region generated from the data. The mask area setting unit 209 calculates the sum of absolute values or the sum of squares (described here as the sum of absolute values) for the difference image of each slice. It is selected by the user via the input device 115 which of the absolute value sum and the square sum is adopted.

マスク領域設定部209は、各スライスにおいて、絶対値の総和に対して所定の閾値を比較する。マスク領域設定部209は、フェルドカンプ再構成法上のマスク領域の最内スライスから外側に向かって順番に探索し、初めて絶対値の総和が閾値を超過したスライス位置を特定する。マスク領域設定部209により特定されたスライス位置より内側から、全域にわたって投影データが揃っている領域の外側までの範囲について、マスク領域画像再構成法を適用する。マスク領域設定部209により特定されたスライス位置よりソロ側の範囲について、マスク領域として設定する。   The mask area setting unit 209 compares a predetermined threshold with the sum of absolute values in each slice. The mask area setting unit 209 searches sequentially from the innermost slice of the mask area on the Feldkamp reconstruction method toward the outside, and specifies a slice position where the sum of absolute values exceeds a threshold value for the first time. The mask area image reconstruction method is applied to the range from the inside of the slice position specified by the mask area setting unit 209 to the outside of the area where the projection data is uniform over the entire area. A range on the solo side from the slice position specified by the mask area setting unit 209 is set as a mask area.

総和プロファイル発生部211は、差分処理部207で各スライスごとに計算した差分画像について絶対値の総和を、回転軸Zに関して分布させた総和プロファイルを発生する。表示部116は、2次元画像、3次元画像データのレンダリング画像、総和プロファイル等を表示するために設けられている。なお、上述では、マスク領域設定部209は、絶対値の総和を閾値に比較することにより、マスク領域画像再構成法の適用範囲を設定したが、表示された総和プロファイル上に入力デバイス115を介してユーザにより指定するようにしてもよい。   The total profile generating unit 211 generates a total profile in which the sum of absolute values of the difference image calculated for each slice by the difference processing unit 207 is distributed with respect to the rotation axis Z. The display unit 116 is provided to display a two-dimensional image, a rendering image of three-dimensional image data, a summation profile, and the like. In the above description, the mask area setting unit 209 sets the application range of the mask area image reconstruction method by comparing the sum of absolute values with the threshold value. However, the mask area setting unit 209 uses the input device 115 on the displayed sum profile. It may be specified by the user.

図2には、本実施形態によるマスク領域画像再構成法の適用範囲を設定するための第1処理手順を示している。まず円軌道スキャニングにより回転軸Zに関して複数の検出素子列にわたる比較的広範囲の投影データが収集され、記憶部112に記憶される。   FIG. 2 shows a first processing procedure for setting the application range of the mask area image reconstruction method according to the present embodiment. First, a relatively wide range of projection data over a plurality of detection element arrays with respect to the rotation axis Z is collected by circular orbit scanning and stored in the storage unit 112.

工程S11において、フェルドカンプ画像再構成部201により、ビューアングルが360°の範囲内の複数の投影データセットに基づいて、3次元画像データが再構成される。また工程S12において、マスク領域画像再構成部203により、3次元画像データが再構成される。最初のスライスとしては、マスク領域の最も内側の位置に設定され、この探索対象のスライス位置は、工程S15でyesになるまで繰り返されるS13〜S16の繰り返しの毎に、スライスピッチに応じた所定距離ずつ外側に移動されていく(S16)。   In step S11, the Feldkamp image reconstruction unit 201 reconstructs three-dimensional image data based on a plurality of projection data sets within a range of view angles of 360 °. In step S12, the mask area image reconstruction unit 203 reconstructs three-dimensional image data. The first slice is set at the innermost position of the mask area, and the slice position to be searched is a predetermined distance corresponding to the slice pitch every time S13 to S16 are repeated until it becomes yes in step S15. Each is moved outward (S16).

次に工程S13において、差分処理部207により、フェルドカンプ画像再構成部201で再構成した3次元画像データからマスク領域内のスライスに関する2次元画像データが生成され、その2次元画像データと、同じスライスに関するマスク領域画像再構成部203で再構成した3次元画像データから生成された2次元画像データとが差分して、差分画像を生成する。そして、工程S14において、マスク領域設定部209により、差分画像について全ての画素を対象として画素値の絶対値の総和STが計算される。図3に例示するように、この絶対値の総和STに対して所定の閾値THが比較される(S15)。絶対値の総和STが閾値THを超過するまでS13〜S16のループが繰り返される。   Next, in step S13, the difference processing unit 207 generates two-dimensional image data related to the slice in the mask region from the three-dimensional image data reconstructed by the Feldkamp image reconstruction unit 201, and the same as the two-dimensional image data. The difference between the two-dimensional image data generated from the three-dimensional image data reconstructed by the mask area image reconstruction unit 203 relating to the slice is generated. In step S14, the mask area setting unit 209 calculates the sum ST of the absolute values of the pixel values for all the pixels in the difference image. As illustrated in FIG. 3, a predetermined threshold value TH is compared with the sum ST of absolute values (S15). The loop of S13 to S16 is repeated until the sum total ST of absolute values exceeds the threshold value TH.

ここで、被検体の撮影部位が複雑な肩部などの場合、フェルドカンプ再構成法による画像とマスク領域再構成法による画像との間では、図4に例示するように、その差が顕著になる。一方、複雑でない腹部などの場合は、図5に例示するように、その差は小さくなる傾向がある。本実施形態では、この傾向を利用し、複雑な領域の場合にはマスク領域再構成法を適用する範囲を小さくし、逆に複雑ではない領域ではマスク領域再構成法を適用する範囲を拡大して、マスク領域を小さくする。   Here, when the imaging region of the subject is a complicated shoulder or the like, the difference between the image by the Feldkamp reconstruction method and the image by the mask region reconstruction method is significant as illustrated in FIG. Become. On the other hand, in the case of an uncomplicated abdomen, the difference tends to be small as illustrated in FIG. In this embodiment, this tendency is used to reduce the range to which the mask region reconstruction method is applied in the case of a complex region, and conversely to expand the range to which the mask region reconstruction method is applied in a region that is not complicated. To reduce the mask area.

つまり、図9に例示するように、マスク領域設定部209により、フェルドカンプ再構成法上のマスク領域の最内スライスから外側に向かって順番に探索し、初めて絶対値の総和が閾値を超過したスライス位置が特定され、特定されたスライス位置より内側であって、全域にわたって投影データが揃っている領域より外側の範囲について、マスク領域画像再構成法を適用する。マスク領域設定部209により特定されたスライス位置より外側の範囲について、マスク領域として設定する(S17)。   That is, as illustrated in FIG. 9, the mask region setting unit 209 sequentially searches from the innermost slice of the mask region on the Feldkamp reconstruction method toward the outside, and the sum of absolute values exceeds the threshold value for the first time. The mask region image reconstruction method is applied to a range outside the region where the slice position is specified and inside the specified slice position and the projection data is uniform over the entire area. A range outside the slice position specified by the mask area setting unit 209 is set as a mask area (S17).

図6には、手動でマスク領域として設定する手順を示している。工程S14において、マスク領域設定部209により、フェルドカンプ再構成法によマスク領域内で複数のスライス位置について複数の総和STが計算される。スライス位置の異なる複数の総和STは、総和プロファイル発生部211により、回転軸Zに関して分布され、それにより総和プロファイルが発生され、表示部116に表示される(S18)。図7に示すように、ユーザは入力デバイス115を操作して、任意の位置を指定する。典型的には、総和STが急速に増加する位置が指定される。マスク領域設定部209は、表示された総和プロファイル上に入力デバイス115を介してユーザにより指定されたスライス位置より外側の範囲について、マスク領域を設定する(S19)。   FIG. 6 shows a procedure for manually setting as a mask area. In step S14, the mask region setting unit 209 calculates a plurality of sums ST for a plurality of slice positions in the mask region by the Feldkamp reconstruction method. A plurality of sums ST having different slice positions are distributed with respect to the rotation axis Z by the sum profile generating unit 211, whereby a sum profile is generated and displayed on the display unit 116 (S18). As shown in FIG. 7, the user operates the input device 115 to designate an arbitrary position. Typically, a position where the total sum ST increases rapidly is designated. The mask area setting unit 209 sets a mask area for a range outside the slice position designated by the user via the input device 115 on the displayed sum profile (S19).

これまでマスク処理する領域は撮影部位の形状に依存せず常に一定値であった。この場合、形状が単調で臨床的に許容できる画像化できる領域もマスク処理がされており情報が無駄になっていた。つまり、X線が照射された領域にも関わらず画像化できない領域が広く設定される事となり無駄な被ばくとも考えられる。しかし、本実施形態は2種の再構成法で得られる画像から被写体形状情報を推測し、マスク処理する領域を手動又は自動で設定し、臨床的に許容できる領域を全て提供する事ができる。   Until now, the area to be masked has always been a constant value without depending on the shape of the imaging region. In this case, the masking process is performed on the region that can be imaged monotonously and clinically acceptable, and information is wasted. That is, a region that cannot be imaged in spite of the region irradiated with X-rays is set wide, and it is considered that the exposure is wasted. However, the present embodiment can estimate subject shape information from images obtained by two types of reconstruction methods, and manually or automatically set an area to be masked to provide all clinically acceptable areas.

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 constituent elements 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.

本発明は、X線コンピュータ断層撮影装置のマスク領域再構成法において、可能な限りマスク領域を縮小して、再構成領域を拡大することに利用可能性がある。   The present invention can be used to reduce the mask area as much as possible and expand the reconstruction area in the mask area reconstruction method of the X-ray computed tomography apparatus.

100…ガントリ、101…X線管、102…回転支持機構、103…X線検出器、104…データ収集回路、105…非接触データ伝送装置、106…前処理装置、108…スリップリング、109…高電圧発生装置、111…コリメータユニット、112…投影データ記憶部、201…フェルドカンプ画像再構成部、203…マスク領域画像再構成部、207…差分処理部、209…マスク領域設定部、115…入力デバイス、211…総和プロファイル発生部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Gantry, 101 ... X-ray tube, 102 ... Rotation support mechanism, 103 ... X-ray detector, 104 ... Data acquisition circuit, 105 ... Non-contact data transmission device, 106 ... Pre-processing device, 108 ... Slip ring, 109 ... High voltage generator, 111 ... collimator unit, 112 ... projection data storage unit, 201 ... Feldkamp image reconstruction unit, 203 ... mask region image reconstruction unit, 207 ... difference processing unit, 209 ... mask region setting unit, 115 ... Input device 211... Sum profile generation unit.

Claims (5)

X線を発生するX線管と、
被検体を透過したX線を検出する多列型X線検出器と、
前記X線管と前記多列型X線検出器とを回転軸まわりに回転自在に支持する支持機構と、
前記多列型X線検出器で検出された複数の投影データセットを記憶する記憶部と、
前記複数の投影データセットに基づいてフェルドカンプ再構成法に従って第1画像データを再構成する第1再構成処理部と、
前記複数の投影データセットに基づいてマスク領域再構成法に従って第2画像データを再構成する第2再構成処理部と、
前記第1画像データと前記第2画像データの差分の絶対値総和又は二乗和に基づいて、前記マスク領域再構成法による再構成処理の対象外とするマスク領域を設定するマスク領域設定部とを具備することを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。
An X-ray tube that generates X-rays;
A multi-row X-ray detector for detecting X-rays transmitted through the subject;
A support mechanism for rotatably supporting the X-ray tube and the multi-row X-ray detector around a rotation axis;
A storage unit for storing a plurality of projection data sets detected by the multi-row X-ray detector;
A first reconstruction processing unit for reconstructing first image data based on the Feldkamp reconstruction method based on the plurality of projection data sets;
A second reconstruction processing unit for reconstructing second image data according to a mask region reconstruction method based on the plurality of projection data sets;
A mask area setting unit for setting a mask area to be excluded from the reconstruction process by the mask area reconstruction method based on the absolute value sum or the square sum of the difference between the first image data and the second image data. An X-ray computed tomography apparatus comprising:
前記マスク領域設定部は、前記絶対値総和又は二乗和が所定の閾値を超過した位置より外側を前記マスク領域を設定す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。 2. The X-ray computed tomography apparatus according to claim 1, wherein the mask area setting unit sets the mask area outside a position where the absolute sum or square sum exceeds a predetermined threshold value. X線を発生するX線管と、
被検体を透過したX線を検出する多列型X線検出器と、
前記X線管と前記多列型X線検出器とを回転軸まわりに回転自在に支持する支持機構と、
前記多列型X線検出器で検出された複数の投影データセットを記憶する記憶部と、
前記複数の投影データセットに基づいてフェルドカンプ再構成法に従って第1画像データを再構成する第1再構成処理部と、
前記複数の投影データセットに基づいてマスク領域再構成法に従って第2画像データを再構成する第2再構成処理部と、
前記第1画像データと前記第2画像データの差分の絶対値総和又は二乗和の前記回転軸方向に関するプロファイルを発生するプロファイル発生部と、
前記プロファイル上にユーザ指定された範囲を、前記マスク領域再構成法による再構成処理の対象外とするマスク領域として設定するマスク領域設定部とを具備することを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。
An X-ray tube that generates X-rays;
A multi-row X-ray detector for detecting X-rays transmitted through the subject;
A support mechanism for rotatably supporting the X-ray tube and the multi-row X-ray detector around a rotation axis;
A storage unit for storing a plurality of projection data sets detected by the multi-row X-ray detector;
A first reconstruction processing unit for reconstructing first image data based on the Feldkamp reconstruction method based on the plurality of projection data sets;
A second reconstruction processing unit for reconstructing second image data according to a mask region reconstruction method based on the plurality of projection data sets;
A profile generator for generating a profile relating to the rotational axis direction of the sum of absolute values or sum of squares of differences between the first image data and the second image data;
An X-ray computed tomography apparatus comprising: a mask region setting unit that sets a range designated by the user on the profile as a mask region that is not subject to reconstruction processing by the mask region reconstruction method .
X線を発生するX線管と、
被検体を透過したX線を検出する多列型X線検出器と、
前記X線管と前記多列型X線検出器とを回転軸まわりに回転自在に支持する支持機構と、
前記多列型X線検出器で検出された複数の投影データセットを記憶する記憶部と、
前記複数の投影データセットに基づいて第1、第2の2種類の再構成法に従って第1、第2の画像データを再構成する再構成処理部と、
前記第1画像データと前記第2画像データの差分の絶対値総和又は二乗和に基づいて、前記マスク領域再構成法による再構成処理の対象外とするマスク領域を設定するマスク領域設定部とを具備することを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。
An X-ray tube that generates X-rays;
A multi-row X-ray detector for detecting X-rays transmitted through the subject;
A support mechanism for rotatably supporting the X-ray tube and the multi-row X-ray detector around a rotation axis;
A storage unit for storing a plurality of projection data sets detected by the multi-row X-ray detector;
A reconstruction processing unit that reconstructs the first and second image data according to the first and second reconstruction methods based on the plurality of projection data sets;
A mask area setting unit for setting a mask area to be excluded from a reconstruction process by the mask area reconstruction method based on a sum of absolute values or a sum of squares of differences between the first image data and the second image data. An X-ray computed tomography apparatus comprising:
X線を発生するX線管と、
被検体を透過したX線を検出する多列型X線検出器と、
前記X線管と前記多列型X線検出器とを回転軸まわりに回転自在に支持する支持機構と、
前記多列型X線検出器で検出された複数の投影データセットを記憶する記憶部と、
前記複数の投影データセットに基づいて第1、第2の2種類の再構成法に従って第1、第2の画像データを再構成する再構成処理部と、
前記第1画像データと前記第2画像データの差分の絶対値総和又は二乗和の前記回転軸方向に関するプロファイルを発生するプロファイル発生部と、
前記プロファイル上にユーザ指定された範囲を、前記マスク領域再構成法による再構成処理の対象外とするマスク領域として設定するマスク領域設定部とを具備することを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。
An X-ray tube that generates X-rays;
A multi-row X-ray detector for detecting X-rays transmitted through the subject;
A support mechanism for rotatably supporting the X-ray tube and the multi-row X-ray detector around a rotation axis;
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A reconstruction processing unit that reconstructs the first and second image data according to the first and second reconstruction methods based on the plurality of projection data sets;
A profile generator for generating a profile relating to the rotational axis direction of the sum of absolute values or sum of squares of differences between the first image data and the second image data;
An X-ray computed tomography apparatus comprising: a mask region setting unit that sets a range designated by the user on the profile as a mask region that is not subject to reconstruction processing by the mask region reconstruction method .
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