JP2011031039A - 傾斜画像スキャン方法、再構成方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 傾斜画像スキャン方法、再構成方法及びその装置は、X線管から発射するX線がコリメータを介して被検体をスキャンする。傾斜画像スキャン方法は目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得するステップと、再構成パラメータに基づいてX線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定するステップと、X線管が位置する各角度でコリメータを制御することでビームのコリメータを通過した後のビーム幅が対応する最小ビーム幅と同じになるように被検体をスキャンするステップとを備える。傾斜画像再構成方法はスキャンにより得られたデータに基づいて目標傾斜画像を再構成するステップをさらに有する。
【選択図】 図1
Description
なお、再構成パラメータは、位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさを含む。
なお、再構成パラメータは、位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさを含む。
なお、再構成パラメータは位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさを含む。
本発明は目標傾斜画像の再構成に必要な再構成パラメータに基づいてX線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定し、X線管が位置する各角度においてコリメータを制御することでビームのコリメータを通過した後のビーム幅が対応する最小ビーム幅と同じになるように被検体をスキャンする。このため、フレームを傾かせる必要がなく低X線量で被検体をスキャンし目標傾斜画像を獲得することができる。したがって、本発明はコストが低い上に、スキャン範囲が大きすぎて無駄なX線量が増加することを防止することができる。
図1に示されたように、傾斜画像スキャン方法を示している。X線管から発射するX線はコリメータを介して被検体をスキャンする。以下のステップが含まれる。
ステップ1)目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得する。
ステップ2)再構成パラメータに基づいて、X線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定する。
ステップ3)X線管が位置する各角度において、コリメータを制御することで、ビームのコリメータを通過した後のビーム幅が対応する最小ビーム幅と同じになるように被検体をスキャンする。
例えば図10に示されたように、以下の2つのステップで実現することができる。
ステップ11)被検体をスキャンしてその90度及び0度の位置決め画像を獲得する。
ステップ12)位置決め画像によって目標傾斜画像の再構成パラメータを確定する。
なお、再構成パラメータは位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさなどが含まれる。
ステップ21)位置、角度、厚さ及び必要な解像度に基づいて、非傾斜断層画像のスライス厚を獲得する。
ステップ22)スライス厚及び角度に基づいて目標傾斜画像の再構成に必要な非傾斜断層画像のスキャン範囲を獲得し、目標傾斜画像の位置及び角度に基づいて各枚数の非傾斜断層画像における目標画像の再構成に必要な再構成領域を獲得する。
ステップ23)再構成領域に基づいてX線管が各角度での最小ビーム幅を確定する。
なお、X線管3からその線分7までの垂直距離は、X線管3から幾何回転中心ISOまでの距離にX線管角度の余弦を掛け、またその線分から幾何回転中心ISOまでの距離を引いたものである。
lenL=length/2-LR, lenR=Length/2+LR;
H=Tube2ISO*cos(viewAngle)-AP;
len1=lenL+AP*tan(viewAngle);
len2=lenR+AP*tan(viewAngle);
alpha=arctan((len1+H*tan(viewAngle))/H);
beta=arctan((len2+H*tan(viewAngle))/H);
gama=abs(alpha+beta);
Lessdose=(1-gama/xrayAngle)*100%
ここで、gamaは放射線ビームの角度幅を示し、Lessdoseは従来のスキャンタイプと比べて低下したX線量のパーセンテージである。
図6に示されたように、まずその矩形の目標領域7の4つの頂点の座標を計算する。
A(LR-LenX/2, AP+LenY/2)
B(LR+LenX/2, AP+LenY/2)
C(LR+LenX/2, AP-LenY/2)
D(LR-LenX/2, AP-LenY/2)
ViewAnglea=arcsin(Ax/R)=arcsin((2LR-LenX)/2R)
ViewAngleb=arcsin(Bx/R)=arcsin((2LR+LenX)/2R)
ViewAnglec=arccos(By/R)=arcsin((2AP+LenY)/2R)
ViewAngled=arccos(Cy/R)=arcsin((2AP-LenY)/2R)
ViewAnglee=π-
ViewAngleb
ViewAnglef=π-
ViewAnglea
ViewAngleg=2π-
ViewAngled
ViewAngleh=2π-
ViewAnglee
ここで、X線管の位置がaとbとの間、又はeとfとの間であれば真上領域71又は真下領域75に属され、X線管の位置がcとdとの間、又はgとhとの間であれば右領域73又は左領域77に属され、X線管がその他の位置であれば左上領域78又は左下領域76又は右上領域72又は右下領域74に属される。
ケース1、矩形の水平辺の線分の長さによってビーム幅を確定する。すなわち、矩形の計算問題を水平線分の問題に転換する。
ケース2、矩形の対角線の線分によってビーム幅を確定する。すなわち、矩形の計算問題を対角線線分の問題に転換する。
ケース3、矩形の垂直辺の線分の長さによってビーム幅を確定する。すなわち、矩形の計算問題を垂直線分の問題に転換する。
同様に、Z方向のビームを制限することができる。その計算過程は上述のとおりである。
ステップ10)目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得する。
ステップ20)再構成パラメータに基づいて、X線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定する。
ステップ30)X線管が位置する各角度において、コリメータを制御することで、ビームのコリメータを通過した後のビーム幅が対応する最小ビーム幅と同じになるように被検体をスキャンする。
ステップ40)スキャンにより得られたデータに基づいて、目標傾斜画像を再構成する。
ステップ101)被検体をスキャンしてその90度及び0度の位置決め画像を獲得する。
ステップ102)位置決め画像によって目標傾斜画像の再構成パラメータを確定する。もちろん、ステップ10)はほかの方法により実現することもできる。例えば外部位置決め装置、人間の目などを採用することができる。また、例えばCTスキャンフレームに設けられた位置決めランプを介して大略位置決めを実現することができ、操作者の背景知識で具体的な再構成パラメータなどを与えることができる。
なお、再構成パラメータは位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさなどが含まれる。
ステップ201)位置、角度、厚さ及び必要な解像度に基づいて、非傾斜断層画像のスライス厚を獲得する。
ステップ202)スライス厚及び角度に基づいて目標傾斜画像の再構成に必要な非傾斜断層画像のスキャン範囲を獲得し、目標傾斜画像の位置及び角度に基づいて各枚の非傾斜断層画像における目標画像の再構成に必要な再構成領域を獲得する。
ステップ203)再構成領域に基づいてX線管が各角度での最小ビーム幅を確定する。
Back-Projection、フィルタ補正逆投影法)によって再構成できる。
Filter、逆投影フィルタ補正法)、又はPOCS(Projection onto convex sets、凸射影)重畳再構成などがある。これらの方法は、目標傾斜画像の画素画像情報を直接に再構成することができる。画像空間の画像の後処理に基づいた方法を一例とすれば、まず、改善されたFBPアルゴリズムによって各非傾斜断層画像の目標矩形領域を得る。次に、補間法によって傾斜画像の画像画素情報を得る。具体的な補間法は線形補間法、Lagrange(ラグランジュ)補間法及びスプライン補間法などが選ばれる。
スキャンにより得られたデータに基づいて目標傾斜画像を再構成するユニットをさらに含む。
なお、再構成パラメータは位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさを含む。
まず、腹部をスキャンしてその90度及び0度の位置決め画像を得る。
そして、その位置決め画像によって確定された腹部の傾斜画像の再構成パラメータは以下のとおりである。
傾斜角度(AngleTilt)は15度である。
スキャン視野(SFOV)は43cmである。
再構成視野(DFOV)は20cmである。
傾斜スライス厚(thicknessOfTilt)は3mmである。
再構成中心Oの座標(APTilt、LRTilt)は(0、0)で、ここで再構成中心は幾何回転中心ISOに対する座標位置である。
A、角度と傾斜スライス厚との関係によって、アダプティブに非傾斜断層画像のスライス厚を選ぶ。本例で選ばれた非傾斜断層画像のスライス厚(thicknessOfNoneTilt)は2mmである。
B、各枚の非傾斜断層画像のスキャン範囲を以下のとおり計算する。
第1枚の非傾斜画像(NoneTiltID=1)について、再構成領域を以下のとおり計算する。
C、各枚の非傾斜断層画像で必要な領域における位置情報を計算する。
第1枚の非傾斜画像(NoneTiltID=1)について、その上での必要な領域における位置情報を以下のとおり計算する。
目標傾斜画像再構成において、異なる角度(ViewAngle)の投影データを採集して再構成する必要がある。スキャンされた複数の構成によって、X線管から再構成中心までの距離(Tube2ISO=900mm)が分かれる。
LR=LR1=0mm
AP=AP1=93.1428mm
LenY=LenY1=19.0552mm
LenX=LenX1=39.7995mm
∵ViewAngle∈[ViewAnglea,ViewAngleb]、X線管が真上領域71及び真下領域75に位置している。したがって、以下のパラメータが得られる。
類似な計算過程で各ViewAngle最小ビーム幅を推理することができる。
上述のように、それぞれのViewAngleの最小ビーム幅を制限することで、X線の輻射量を低下することができる。ビームを制限しない方法と比べれば、74%のX線量を低下することができる。
最後に、採集された投影データを再構成し、目標傾斜画像が得られ、ユーザーに表示される。
Claims (15)
- X線管から発射するX線がコリメータを介して被検体をスキャンする傾斜画像スキャン方法において、
目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得するステップと、
前記再構成パラメータに基づいて、前記X線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定するステップと、
前記X線管が位置する各角度で、前記コリメータを制御することで、ビームの前記コリメータを通過した後のビーム幅が対応する前記最小ビーム幅と同じになるように前記被検体をスキャンするステップと、
を備える傾斜画像スキャン方法。 - 目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得する前記ステップは、
前記被検体をスキャンして90度及び0度の位置決め画像を獲得するステップと、
前記位置決め画像によって目標傾斜画像の再構成パラメータを確定するステップと、
を備える請求項1に記載の傾斜画像スキャン方法。 - 前記再構成パラメータは、位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさを含む請求項1又は請求項2に記載の傾斜画像スキャン方法。
- 前記再構成パラメータに基づいて、前記X線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定する前記ステップは、
前記位置、角度、厚さ及び必要な解像度により非傾斜断層画像のスライス厚を獲得するステップと、
前記スライス厚及び前記角度によって目標傾斜画像の再構成に必要な非傾斜断層画像のスキャン範囲を獲得し、並び前記目標傾斜画像の位置及び角度により各枚の非傾斜画像で前記目標傾斜画像の再構成に必要な再構成領域を獲得するステップと、
前記再構成領域により前記X線管が各角度位置での最小ビーム幅を確定するステップと、
を含む請求項3に記載の傾斜画像スキャン方法。 - X線管から発射するX線がコリメータを介して被検体をスキャンする傾斜画像再構成方法において、
目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得するステップと、
前記再構成パラメータに基づいて、前記X線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定するステップと、
前記X線管が位置する各角度で、前記コリメータを制御することで、ビームの前記コリメータを通過した後のビーム幅が対応する前記最小ビーム幅と同じとなるように前記被検体をスキャンするステップと、
前記スキャンにより得られたデータに基づいて目標傾斜画像を再構成するステップと、
を備える傾斜画像再構成方法。 - 目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得する前記ステップは、
前記被検体をスキャンして90度及び0度の位置決め画像を獲得するステップと、
前記位置決め画像によって目標傾斜画像の再構成パラメータを確定するステップと、
を備える請求項5に記載の傾斜画像再構成方法。 - 前記再構成パラメータは、位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさを含む請求項6に記載の傾斜画像再構成方法。
- 前記再構成パラメータに基づいて、前記X線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定する前記ステップは、
前記位置、角度、厚さ及び必要な解像度により非傾斜断層画像のスライス厚を獲得するステップと、
前記スライス厚及び前記角度によって目標傾斜画像の再構成に必要な非傾斜断層画像のスキャン範囲を獲得し、並び前記目標傾斜画像の位置及び角度により各枚の非傾斜画像で前記目標傾斜画像の再構成に必要な再構成領域を獲得するステップと、
前記再構成領域により前記X線管が各角度位置での前記最小ビーム幅を確定するステップと、
を含む請求項7に記載の傾斜画像再構成方法。 - 前記スキャンにより得られたデータに基づいて目標傾斜画像を再構成する前記ステップは、部分再構成技術により再構成するステップ、又はフィルタ補正逆投影により再構成するステップを含む請求項5から請求項8のいずれか一項に記載の傾斜画像再構成方法。
- X線管から発射するX線がコリメータを介して被検体をスキャンする傾斜画像スキャン装置において、
目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得するユニットと、
前記再構成パラメータに基づいて、前記X線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定するユニットと、
前記X線管が位置する各角度で、前記コリメータを制御することで、ビームの前記コリメータを通過した後のビーム幅が対応する前記最小ビーム幅と同じとなるように前記被検体をスキャンするユニットと、
を備える傾斜画像スキャン装置。 - 得られた前記データに基づいて、目標傾斜画像を再構成するユニットを含む請求項10に記載の傾斜画像スキャン装置。
- 前記目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得する前記ユニットは、
前記被検体をスキャンして90度及び0度の位置決め画像を獲得するユニットと、
前記位置決め画像によって目標傾斜画像の再構成パラメータを確定するユニットと、
を含む請求項11に記載の傾斜画像スキャン装置。 - 前記再構成パラメータは、位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさを含む請求項10から請求項12のいずれか一項に記載の傾斜画像スキャン装置。
- 前記再構成パラメータに基づいて、前記X線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定する前記ユニットは、
前記位置、角度、厚さ及び必要な解像度により非傾斜断層画像のスライス厚を獲得する第1ユニットと、
前記スライス厚及び前記角度によって目標傾斜画像の再構成に必要な非傾斜断層画像のスキャン範囲を獲得し、並び前記目標傾斜画像の位置及び角度により各枚の非傾斜画像で前記目標傾斜画像の再構成に必要な再構成領域を獲得する第2ユニットと、
前記再構成領域により前記X線管が各角度位置での前記最小ビーム幅を確定する第3ユニットと、
を含む請求項13に記載の傾斜画像スキャン装置。 - 前記スキャンにより得られたデータに基づいて目標傾斜画像を再構成する前記ユニットは、部分再構成技術により再構成するユニット、又はフィルタ補正逆投影により再構成するユニットを含む請求項14に記載の傾斜画像スキャン装置。
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