JP2011206249A - Method for capturing radiation image, and radiation image capturing apparatus - Google Patents

Method for capturing radiation image, and radiation image capturing apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reconstructed image further suited to a diagnosis by appropriately suppressing an influence of artifact or the like generated by the body movement of a subject, without decreasing a diagnosis efficiency.SOLUTION: This radiation image capturing apparatus acquires radiation image signals for each predetermined rotating angle by revolving a radiation image detector around the subject, and generates a three-dimensional reconstructed image of the subject based on the radiation image signals for each rotating angle. This radiation image capturing apparatus detects the body movement of the subject and reduces a voxel resolution of the reconstructed image based on the detected body movement.

Description

本発明は、放射線画像検出器を被写体の周りを周回させることによって、所定の回転角度毎の放射線画像信号を取得し、その回転角度毎の放射線画像信号に基づいて被写体の3次元の再構成画像を生成する放射線画像撮影方法および装置に関するものである。   The present invention acquires a radiographic image signal for each predetermined rotation angle by rotating a radiographic image detector around the subject, and based on the radiographic image signal for each rotation angle, a three-dimensional reconstructed image of the subject The present invention relates to a radiographic image capturing method and apparatus for generating the image.

従来、放射線源と放射線画像検出器とを被験者を中心として対向させて配置し、これらの組を被験者を中心として周回させて、様々な角度から放射線を照射して放射線画像を撮像し、その各角度の放射線画像を用いて断層画像を再構成して任意断面を表示する放射線CT画像撮影システムが臨床で広く利用されている。   Conventionally, a radiation source and a radiation image detector are arranged facing each other around the subject, and these sets are rotated around the subject to radiate radiation from various angles to capture radiation images. A radiation CT image capturing system that reconstructs a tomographic image using an angle radiation image and displays an arbitrary cross section is widely used in clinical practice.

ここで、放射線CT画像撮影システムにおいては、上述したように複数の角度から放射線を照射して角度毎の放射線画像を撮影するため、全ての放射線画像を取得し終わるまでにある程度の時間を要する。   Here, in the radiation CT image capturing system, as described above, radiation is irradiated from a plurality of angles and a radiation image for each angle is captured. Therefore, a certain amount of time is required until all the radiation images are acquired.

しかしながら、この撮影時間の間に被験者が動いてしまった場合、放射線CT画像を再構成した際にアーチファクトが生じる問題がある。また、被験者の呼吸や心拍などによってもモーションアーチファクトが発生する問題がある。   However, if the subject moves during this imaging time, there is a problem that artifacts occur when the radiation CT image is reconstructed. In addition, there is a problem that motion artifacts occur due to the subject's breathing or heartbeat.

そこで、たとえば、特許文献1においては、たとえば、被験者にセンサを設置して呼吸の振幅および頻度を求め、その結果に基づいて画像処理ユニットにおいて、再構成画像のモーションアーチファクトを最小限に抑える補正計算を行うことが提案されている。   Therefore, for example, in Patent Document 1, for example, a sensor is installed in a subject to determine the amplitude and frequency of respiration, and based on the result, correction calculation that minimizes motion artifacts in the reconstructed image is performed in the image processing unit. Has been proposed to do.

特開2008−73523号公報JP 2008-73523 A 特開昭59−200634号公報Japanese Patent Laid-Open No. 59-200454

しかしながら、特許文献1には、モーションアーチファクトを補正することが提案されているが、その具体的な補正方法については何の提案もなされておらず、たとえば、補正方法として複雑な計算処理を行ったのでは、再構成画像を生成し表示するまでに時間がかかってしまい診断効率の低下を招くことになる。   However, Patent Document 1 proposes to correct motion artifacts, but no specific correction method has been proposed. For example, complicated calculation processing was performed as a correction method. Therefore, it takes time until the reconstructed image is generated and displayed, resulting in a decrease in diagnostic efficiency.

本発明は、上記の事情に鑑み、診断効率の低下を招くことなく、被験者の体動によって発生するアーチファクトなどの影響を適切に抑制することができ、より診断に適した再構成画像を提供することができる放射線画像撮影方法および装置を提供することを目的とする。   In view of the above-described circumstances, the present invention can appropriately suppress the influence of artifacts and the like caused by body movement of a subject without causing a decrease in diagnosis efficiency, and provides a reconstructed image more suitable for diagnosis. An object of the present invention is to provide a radiographic imaging method and apparatus capable of performing the above.

本発明の放射線画像撮影方法は、被写体を透過した放射線の照射を受けて電荷を発生し、被写体の放射線画像を表す放射線画像信号を出力する放射線画像検出器を被写体の周りを周回させることによって、所定の回転角度毎の放射線画像信号を取得し、その回転角度毎の放射線画像信号に基づいて被写体の3次元の再構成画像を生成する放射線画像撮影方法において、被写体の体動を検出し、その検出した体動に基づいて、再構成画像のボクセル解像度を下げることを特徴とする。   In the radiographic image capturing method of the present invention, a radiation image detector that generates a charge upon receiving irradiation of radiation that has passed through the subject and outputs a radiographic image signal representing the radiographic image of the subject circulates around the subject, In a radiographic image capturing method for obtaining a radiographic image signal for each predetermined rotation angle and generating a three-dimensional reconstructed image of the subject based on the radiographic image signal for each rotation angle, detecting the body movement of the subject, The voxel resolution of the reconstructed image is lowered based on the detected body movement.

本発明の放射線画像撮影装置は、被写体を透過した放射線の照射を受けて電荷を発生し、被写体の放射線画像を表す放射線画像信号を出力する放射線画像検出器と、放射線画像検出器を被写体の周りを周回させる回転駆動部と、所定の回転角度毎の放射線画像信号を取得し、その回転角度毎の放射線画像信号に基づいて被写体の3次元の再構成画像を生成する再構成部とを備えた放射線画像撮影装置において、被写体の体動を検出する体動検出部と、再構成部が、体動検出部により検出された体動に基づいて、再構成画像のボクセル解像度を下げるものであることを特徴とする。   A radiographic imaging apparatus of the present invention generates a charge upon receiving radiation that has passed through a subject, and outputs a radiographic image signal representing a radiographic image of the subject, and the radiographic image detector around the subject And a reconstructing unit that acquires a radiation image signal for each predetermined rotation angle and generates a three-dimensional reconstructed image of the subject based on the radiation image signal for each rotation angle. In the radiographic imaging apparatus, the body motion detection unit that detects the body motion of the subject and the reconstruction unit reduce the voxel resolution of the reconstructed image based on the body motion detected by the body motion detection unit. It is characterized by.

また、上記本発明の放射線画像撮影装置においては、再構成部を、体動検出部により検出された体動の大きさが所定の閾値以上の場合に、再構成画像のボクセル解像度を下げるものとすることができる。   In the radiographic imaging apparatus of the present invention, the reconstruction unit lowers the voxel resolution of the reconstruction image when the magnitude of the body motion detected by the body motion detection unit is equal to or greater than a predetermined threshold. can do.

また、再構成部を、体動検出部により検出された体動の大きさが1ボクセル以上の場合に、再構成画像のボクセル解像度を下げるものとすることができる。   In addition, the reconstruction unit can lower the voxel resolution of the reconstructed image when the magnitude of the body motion detected by the body motion detection unit is 1 voxel or more.

また、再構成部を、体動検出部により検出された体動の方向のうち、体動の大きさが所定の閾値以上である方向についてのみボクセル解像度を下げるものとすることができる。   Further, the reconstruction unit can lower the voxel resolution only in the direction in which the magnitude of the body motion is equal to or greater than a predetermined threshold among the directions of the body motion detected by the body motion detection unit.

本発明の放射線画像撮影方法および装置によれば、放射線画像検出器を被写体の周りを周回させることによって、所定の回転角度毎の放射線画像信号を取得し、その回転角度毎の放射線画像信号に基づいて被写体の3次元の再構成画像を生成する放射線画像撮影方法および装置において、被写体の体動を検出し、その検出した体動に基づいて、再構成画像のボクセル解像度を下げるようにしたので、複雑な計算処理を行うことなく、被験者の体動によって発生するアーチファクトなどの影響を適切に抑制することができ、より診断に適した再構成画像を提供することができる。   According to the radiographic image capturing method and apparatus of the present invention, the radiographic image detector is rotated around the subject to acquire radiographic image signals for each predetermined rotation angle, and based on the radiographic image signals for each rotation angle. In the radiographic image capturing method and apparatus for generating a three-dimensional reconstructed image of a subject, the body motion of the subject is detected, and the voxel resolution of the reconstructed image is reduced based on the detected body motion. Without performing complicated calculation processing, it is possible to appropriately suppress influences such as artifacts generated by the body movement of the subject, and to provide a reconstructed image more suitable for diagnosis.

また、上記放射線画像撮影方法および装置において、検出した体動の方向のうち、体動の大きさが所定の閾値以上である方向についてのみボクセル解像度を下げるようにした場合には、体動のない方向についてまで無駄にボクセル解像度を下げてコントラスの低下を招くことなく、アーチファクトの影響を適切に抑制することができる。   Further, in the radiographic image capturing method and apparatus, when the voxel resolution is reduced only in the direction in which the magnitude of the body motion is equal to or greater than a predetermined threshold among the detected body motion directions, there is no body motion. The influence of the artifact can be appropriately suppressed without reducing the voxel resolution unnecessarily to the direction and reducing the contrast.

本発明の放射線画像撮影装置の一実施形態を用いた放射線CT画像撮影システムの概略構成図1 is a schematic configuration diagram of a radiation CT image capturing system using an embodiment of a radiation image capturing apparatus of the present invention. 本発明の放射線画像撮影装置の一実施形態を用いた放射線CT画像撮影システムにおける放射線検出部とコンピュータの内部構成を示すブロック図The block diagram which shows the internal structure of a radiation detection part and a computer in the radiation CT imaging system using one Embodiment of the radiographic imaging apparatus of this invention. 加速度センサが設置された被験者を示す図The figure which shows the test subject where the acceleration sensor is installed 本発明の放射線画像撮影装置の一実施形態の作用を説明するためのフローチャートThe flowchart for demonstrating the effect | action of one Embodiment of the radiographic imaging apparatus of this invention. 再構成画像の信号強度分布の0点幅および半値幅を説明するための図The figure for demonstrating the zero point width | variety of the signal intensity distribution of a reconstructed image, and a half value width 被写体のずれに応じたu軸オフセット量に対する再構成画像の信号強度分布の0点幅および半値幅の変化を測定した結果を示す図The figure which shows the result of having measured the change of the zero point width | variety of the signal intensity distribution of the reconstruction image with respect to u-axis offset amount according to a to-be-photographed object's deviation, and a half value width. u軸オフセット量を説明するための図Diagram for explaining u-axis offset 被写体に2ボクセルから16ボクセルの振動を与えた際の再構成画像のシミュレーション結果を示す図The figure which shows the simulation result of the reconstructed image at the time of giving a vibration of 2 to 16 voxels to the subject 被写体に振動を与えなかった場合の再構成画像のシミュレーション結果を示す図The figure which shows the simulation result of the reconstruction image when not giving vibration to a subject 被験者の移動の一例を示す図The figure which shows an example of a subject's movement z方向の正の方向についてのみボクセル解像度を下げた場合の一例を示す図The figure which shows an example at the time of reducing voxel resolution only about the positive direction of z direction z方向の正方向とx方向およびy方向の正と負の方向についてボクセル解像度を下げた場合の一例を示す図The figure which shows an example at the time of reducing voxel resolution about the positive direction of az direction, x direction, and the positive and negative direction of y direction

以下、図面を参照して本発明の放射線画像撮影装置の一実施形態を用いた放射線CT画像撮影システムについて説明する。まず、本放射線CT画像撮影システム全体の概略構成について説明する。図1は、本放射線CT画像撮影システムの概略構成を示す図である。   A radiation CT image capturing system using an embodiment of a radiation image capturing apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a schematic configuration of the entire radiation CT image capturing system will be described. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the present radiation CT image capturing system.

本放射線CT画像撮影システムは、図1に示すように、被験者Pの放射線画像の撮影を行なう撮影装置1と、被験者Pを支持するための支持台であるベッド22と、撮影装置1に接続され、撮影装置1の制御を行うとともに、撮影により得られた放射線画像信号の処理を行うコンピュータ30と、このコンピュータ30に接続されたモニタ31と、被験者Pの体動を検出する体動検出部40とを備えている。   As shown in FIG. 1, the present radiation CT image imaging system is connected to an imaging apparatus 1 that captures a radiographic image of a subject P, a bed 22 that is a support base for supporting the subject P, and the imaging apparatus 1. A computer 30 that controls the imaging apparatus 1 and processes a radiographic image signal obtained by imaging, a monitor 31 connected to the computer 30, and a body motion detection unit 40 that detects the body motion of the subject P. And.

撮影装置1は、円錐状の放射線を射出する放射線源10、放射線源10から射出された放射線を検出する放射線検出部11、放射線源10および放射線検出部11が端部にそれぞれ対向して設けられ、これらを保持するCアーム12と、このCアーム12を回転させる回転駆動部15と、回転駆動部15を保持するアーム20と備えている。   The imaging apparatus 1 includes a radiation source 10 that emits conical radiation, a radiation detection unit 11 that detects radiation emitted from the radiation source 10, a radiation source 10, and a radiation detection unit 11 that face each end. A C-arm 12 that holds them, a rotation drive unit 15 that rotates the C-arm 12, and an arm 20 that holds the rotation drive unit 15.

Cアーム12は、回転駆動部15に対して、回転軸Cの周りに360°回転可能に取り付けられている。また、アーム20は可動部20aを備えるとともに、天井に対して移動可能に設置された基部21に保持されている。そして、Cアーム12は、基部21を移動させることによって撮影室内において広範の位置に移動可能であるとともに、アーム20の可動部20aを可動させることによって回転方向(回転軸角度)も変更可能に構成されている。   The C arm 12 is attached to the rotation drive unit 15 so as to be able to rotate 360 ° around the rotation axis C. The arm 20 includes a movable portion 20a and is held by a base portion 21 that is movably installed with respect to the ceiling. The C-arm 12 can be moved to a wide range of positions in the photographing room by moving the base 21, and the rotation direction (rotation axis angle) can be changed by moving the movable part 20a of the arm 20. Has been.

放射線源10と放射線検出部11とは回転軸Cを間に挟んで対向配置されており、放射線CT画像撮影を行うときには、回転軸C、放射線源10、放射線検出部11の互いの位置関係は固定された状態で、Cアーム12が回転駆動部15によって360°回転させられる。   The radiation source 10 and the radiation detection unit 11 are disposed to face each other with the rotation axis C interposed therebetween. When performing radiation CT image capturing, the positional relationship between the rotation axis C, the radiation source 10 and the radiation detection unit 11 is as follows. In a fixed state, the C-arm 12 is rotated 360 ° by the rotation driving unit 15.

図2に、放射線検出部11とコンピュータ30の内部の概略構成を示すブロック図を示す。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration inside the radiation detection unit 11 and the computer 30.

放射線検出部11は、図2に示すように、被験者Pを透過した放射線の照射を受けて電荷を発生し、被験者Pの放射線画像を表す放射線画像信号を出力する放射線画像検出器11aと、放射線画像検出器11aから出力された放射線画像信号に対して所定の信号処理を施す信号処理部11bとを備えている。   As illustrated in FIG. 2, the radiation detection unit 11 generates a charge upon receiving radiation transmitted through the subject P, and outputs a radiation image signal representing a radiation image of the subject P. And a signal processing unit 11b that performs predetermined signal processing on the radiation image signal output from the image detector 11a.

放射線画像検出器11aは、放射線画像の記録と読出しを繰り返して行うことができるものであり、放射線の照射を直接受けて電荷を発生する、いわゆる直接型の放射線画像検出器を用いてもよいし、放射線を一旦可視光に変換し、その可視光を電荷信号に変換する、いわゆる間接型の放射線画像検出器を用いるようにしてもよい。また、放射線画像信号の読出方式としては、TFT(thin film transistor)スイッチをオン・オフされることによって放射線画像信号が読みだされる、いわゆるTFT読出方式のものを用いることが望ましいが、これに限らずその他のものを用いるようにしてもよい。   The radiological image detector 11a can repeatedly perform recording and reading of radiographic images, and a so-called direct type radiographic image detector that directly receives radiation and generates charges may be used. Alternatively, a so-called indirect radiation image detector that converts radiation once into visible light and converts the visible light into a charge signal may be used. Further, as a radiation image signal readout method, it is desirable to use a so-called TFT readout method in which a radiation image signal is read out by turning on and off a TFT (thin film transistor) switch. You may make it use not only other things.

信号処理部11bは、放射線画像検出器11aから読み出された電荷信号を電圧信号に変換するチャージアンプなどからなるアンプ部や、アンプ部から出力された電圧信号をデジタル信号に変換するAD変換部などを備えている。   The signal processing unit 11b includes an amplifier unit including a charge amplifier that converts the charge signal read from the radiation image detector 11a into a voltage signal, and an AD conversion unit that converts the voltage signal output from the amplifier unit into a digital signal. Etc.

コンピュータ30は、中央処理装置(CPU)および半導体メモリやハードディスクやSSD等のストレージデバイスなどを備えており、これらのハードウェアによって、再構成部30a、表示信号生成部30b、体動取得部30c、および撮影制御部30dが構成されている。   The computer 30 includes a central processing unit (CPU) and a storage device such as a semiconductor memory, a hard disk, and an SSD. The hardware includes a reconstruction unit 30a, a display signal generation unit 30b, a body movement acquisition unit 30c, And the imaging | photography control part 30d is comprised.

再構成部30aは、各撮影角度の放射線画像信号に基づいて、被験者Pの3次元の放射線画像を表す放射線CT画像信号を再構成するものである。ここで、再構成部30aは、体動取得部30cにおいて取得された被験者Pの体動に基づいて、再構成画像を生成する際のボクセル解像度を変更するものである。その作用については後で詳述する。   The reconstruction unit 30a reconstructs a radiation CT image signal representing a three-dimensional radiation image of the subject P based on the radiation image signal at each imaging angle. Here, the reconstruction unit 30a changes the voxel resolution when generating the reconstructed image based on the body motion of the subject P acquired by the body motion acquisition unit 30c. The operation will be described in detail later.

表示信号生成部30bは、再構成部30aから出力された放射線CT画像信号に基づいて表示制御信号を生成し、その表示制御信号をモニタ31に出力するものである。   The display signal generation unit 30 b generates a display control signal based on the radiation CT image signal output from the reconstruction unit 30 a and outputs the display control signal to the monitor 31.

体動取得部30cは、体動検出部40により取得された体動を表す信号を取得し、その信号に基づいて体動情報を再構成部30aに出力するものである。   The body motion acquisition unit 30c acquires a signal representing the body motion acquired by the body motion detection unit 40, and outputs body motion information to the reconstruction unit 30a based on the signal.

撮影制御部30dは、回転駆動部15によるCアーム12の回転の速度と、放射線源10から射出される放射線の照射タイミングとを駆動制御するものである。   The imaging control unit 30d drives and controls the rotation speed of the C arm 12 by the rotation driving unit 15 and the irradiation timing of the radiation emitted from the radiation source 10.

体動検出部40は、被験者Pの体動を検出するものであり、具体的には、本実施形態においては加速度センサ40a〜40dを用いる。加速度センサ40a〜40dは、たとえば、図3に示すように、被験者Pの体の中心軸に対して対象な位置関係となるように設置される。なお、本実施形態においては、被験者Pの体動を検出するものとして加速度センサを用いるようにしたが、これに限らず如何なるものを用いてもよく、たとえば、赤外線センサなどのその他のセンサや、レーザー変位計や、もしくは被験者Pをカメラなどで撮影した画像に基づいて被験者Pの体動を検出するようにしてもよい。また、体内における心臓の拍動や血管の脈動を検出する場合には、超音波センサなどを用いるようにしてもよい。   The body motion detection unit 40 detects the body motion of the subject P, and specifically uses acceleration sensors 40a to 40d in the present embodiment. For example, as shown in FIG. 3, the acceleration sensors 40 a to 40 d are installed so as to have a target positional relationship with respect to the center axis of the body of the subject P. In the present embodiment, the acceleration sensor is used to detect the body movement of the subject P. However, the present invention is not limited to this. For example, other sensors such as an infrared sensor, The body movement of the subject P may be detected based on a laser displacement meter or an image obtained by photographing the subject P with a camera or the like. Further, when detecting the pulsation of the heart or the blood vessel in the body, an ultrasonic sensor or the like may be used.

次に、本放射線CT画像撮影システムの作用について、図4に示すフローチャートを参照しながら説明する。   Next, the operation of this radiation CT image capturing system will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、被験者Pをベッド22上に横たわらせ、被験者Pの体の略中心を回転軸Cとして、この回転軸Cを挟んで放射線源10と放射線検出部11とが対称位置に配されるようにCアーム12の位置決めが行なわれる。Cアーム12の移動は、撮影者によるコンピュータ30の操作に基づいて行なわれる。   First, the subject P is laid on the bed 22, and the radiation source 10 and the radiation detection unit 11 are arranged at symmetrical positions with the rotational axis C being the approximate center of the subject P's body. Thus, positioning of the C arm 12 is performed. The movement of the C-arm 12 is performed based on the operation of the computer 30 by the photographer.

そして、コンピュータ30において撮影者によって撮影部位などの撮影条件が入力される(S10)。そして、操作者により撮影開始指示が入力されると、撮影制御部30dは、上述したように設定入力された撮影条件に基づいて、放射線の照射線量の条件およびCアーム12の回転速度の条件などを取得し、その照射線量の条件に応じた制御信号を放射線源10に出力するとともに、回転速度の条件に応じた制御信号をCアーム12を駆動する回転駆動部15に出力する。   Then, imaging conditions such as an imaging region are input by the photographer in the computer 30 (S10). Then, when an imaging start instruction is input by the operator, the imaging control unit 30d, based on the imaging conditions set and input as described above, the radiation irradiation dose condition, the C-arm 12 rotation speed condition, and the like. And a control signal according to the irradiation dose condition is output to the radiation source 10 and a control signal according to the rotation speed condition is output to the rotation drive unit 15 that drives the C-arm 12.

そして、これらの制御信号に基づいて放射線源10と回転駆動部15が駆動制御されて被験者Pの放射線画像の撮影が行なわれる(S12)。具体的には、入力された制御信号に基づいて回転駆動部15によってCアーム12が回転させられ、被験者Pを通る回転軸Cの回りに放射線源10と放射線検出部11とが一体的に回転させられるとともに、入力された制御信号に基づいて放射線源10から放射線が射出される。   Based on these control signals, the radiation source 10 and the rotation drive unit 15 are driven and controlled to take a radiographic image of the subject P (S12). Specifically, the C arm 12 is rotated by the rotation drive unit 15 based on the input control signal, and the radiation source 10 and the radiation detection unit 11 rotate integrally around the rotation axis C passing through the subject P. And radiation is emitted from the radiation source 10 based on the input control signal.

そして、Cアーム12の所定の回転角度毎に、被験者Pを通った円錐状放射線の放射線画像検出器11aへの曝射と放射線画像検出器11aに記録された電荷信号の読出しとが行われ、被験者Pを互いに異なる角度から撮影した複数の放射線画像信号が順次読み出される。   Then, at every predetermined rotation angle of the C-arm 12, the conical radiation passing through the subject P is exposed to the radiation image detector 11a and the charge signal recorded in the radiation image detector 11a is read, A plurality of radiographic image signals obtained by photographing the subject P from different angles are sequentially read out.

そして、上述したようにした読み出された放射線画像信号は、信号処理部11bのアンプ部において電圧信号に変換され、AD変換部においてデジタル信号に変換された後、コンピュータ30の再構成部30aに出力される。   The read radiographic image signal as described above is converted into a voltage signal in the amplifier unit of the signal processing unit 11b, converted into a digital signal in the AD conversion unit, and then converted into a reconfiguration unit 30a of the computer 30. Is output.

一方、上述したような被験者Pの放射線画像の撮影の間に、被験者Pに設置された加速度センサ40a〜40dによって被験者Pの体動が検出される。具体的には、加速度センサ40a〜40dにはそれぞれx方向、y方向およびz方向が予め設定されており、それぞれの方向についての被験者Pの移動量が各センサによって検出される。なお、この加速度センサ40a〜40dに設定されるx方向、y方向およびz方向は、再構成部30aにおいて放射線CT画像信号を生成する際に用いられる座標軸であるx方向、y方向およびz方向と同じ方向に設定されているものとする。   On the other hand, during the radiographing of the subject P as described above, the body motion of the subject P is detected by the acceleration sensors 40a to 40d installed in the subject P. Specifically, the x direction, the y direction, and the z direction are preset in each of the acceleration sensors 40a to 40d, and the movement amount of the subject P in each direction is detected by each sensor. The x direction, the y direction, and the z direction set in the acceleration sensors 40a to 40d are the x direction, the y direction, and the z direction that are coordinate axes used when generating the radiation CT image signal in the reconstruction unit 30a. Assume that they are set in the same direction.

そして、各加速度センサ40a〜40dにより検出されたx方向、y方向およびz方向の移動量は、コンピュータ30の体動取得部30cによって取得される。なお、加速度センサ40a〜40dから体動取得部30cへの移動量の出力は、無線信号で出力するようにしてもよいし、有線を介して出力するようにしてもよい。   Then, the movement amounts in the x direction, the y direction, and the z direction detected by the respective acceleration sensors 40a to 40d are acquired by the body motion acquisition unit 30c of the computer 30. In addition, the output of the movement amount from the acceleration sensors 40a to 40d to the body movement acquisition unit 30c may be output as a wireless signal, or may be output via a wire.

そして、体動取得部30cにおいては、各加速度センサ40a〜40dによってそれぞれ検出されたx方向、y方向およびz方向の移動量に基づいて、各方向についての移動量の平均値を算出し、x方向の移動量の平均値ax、y方向の移動量の平均値ay、およびz方向の移動量の平均値azが、それぞれ予め設定された閾値よりも大きいか否かについて判定する(S14)。   The body motion acquisition unit 30c calculates an average value of the movement amount in each direction based on the movement amounts in the x direction, the y direction, and the z direction detected by the acceleration sensors 40a to 40d, respectively. It is determined whether the average value ax of the movement amount in the direction, the average value ay of the movement amount in the y direction, and the average value az of the movement amount in the z direction are each greater than a preset threshold value (S14).

ここで、本実施形態においては上記閾値として1ボクセルを用いている。以下に、閾値を1ボクセルとした理由を説明する。なお、ここでいう1ボクセルとは、再構成を行う際のボクセル解像度の1単位であり、撮影部位や撮影モード(たとえば、高解像度モードや低解像度モードなど)によって決定される大きさである。   Here, in this embodiment, 1 voxel is used as the threshold value. The reason why the threshold is set to 1 voxel will be described below. Here, one voxel is one unit of voxel resolution at the time of reconstruction, and is a size determined by an imaging region and an imaging mode (for example, a high resolution mode, a low resolution mode, etc.).

まず、被験者Pの体動による放射線CT画像のボケの影響を調べるための実験を行った。具体的には、直径が100μmのセラミックス粒子を被写体として撮影し,オフセット量の影響を確認した。なお、ここでは体動に対応するものとして放射線画像検出器11aのオフセット量を変化させるようにした。オフセット量とは放射線画像検出器11aの回転中心に対する設置位置の移動量である。   First, an experiment was conducted to examine the influence of blurring on the radiation CT image due to the body movement of the subject P. Specifically, ceramic particles having a diameter of 100 μm were photographed as subjects and the influence of the offset amount was confirmed. Here, the offset amount of the radiological image detector 11a is changed to correspond to the body movement. The offset amount is a movement amount of the installation position with respect to the rotation center of the radiation image detector 11a.

被写体を放射線源10と放射線検出部11とほぼ真ん中の位置に設置し、被写体に対してCアーム12を360度回転させる間に、1度毎に放射線画像を取得し,計360枚の放射線画像を撮影した。そして、放射線画像検出器11aのオフセット量を変化させ,Feldkamp法で放射線画像の再構成を行った。放射線画像検出器11aの解像度が1ピクセルあたり50μmであり、再構成はボクセル解像度25μmにて行った。   A subject is placed at a position substantially in the middle between the radiation source 10 and the radiation detection unit 11, and while rotating the C arm 12 360 degrees with respect to the subject, a radiation image is acquired every time, and a total of 360 radiation images are obtained. Was taken. Then, the offset amount of the radiation image detector 11a was changed, and the radiation image was reconstructed by the Feldkamp method. The resolution of the radiation image detector 11a was 50 μm per pixel, and reconstruction was performed at a voxel resolution of 25 μm.

そして、上述したようにして取得した再構成画像の信号強度分布を取得し、その信号強度分布のおける半値幅を取得した。なお、半値幅とは、図5に示すように、信号強度が最大値の1/2になるときの信号強度分布の幅をいう。   And the signal intensity distribution of the reconstructed image acquired as mentioned above was acquired, and the half value width in the signal intensity distribution was acquired. In addition, as shown in FIG. 5, a half value width means the width | variety of signal strength distribution when signal strength becomes 1/2 of the maximum value.

その結果、図6に示すように、放射線化像検出器11a上でのオフセット量が±1ピクセル、即ち、±50μmを超えると、画像のサイズが適切に撮影できないことがわかった。被写体と放射線画像検出器11aの相対的な移動を考えると、上記の結果は、対象物が±1ボクセル、即ち、±25μm動くと影響することを示している.
次に、被験者Pの体動による放射線CT画像のアーチファクトの影響を調べるための実験を行った。具体的には、上記と同様に直径が100μmのセラミックス粒子を被写体とし、その被写体を正弦波によって振動させたときのu軸オフセット量を算出し、そのu軸オフセット量を再構成パラメータとして与えた再構成画像をシミュレーション実験によって生成した。なお、u軸オフセット量は、図7に示すように、被写体のずれ量を放射線画像検出器上に投影した大きさである。したがって、図7におけるずれ量をx1とするとu軸オフセット量はx1cosθとなる。
As a result, as shown in FIG. 6, it was found that when the offset amount on the radiation image detector 11a exceeds ± 1 pixel, that is, ± 50 μm, the image size cannot be appropriately captured. Considering the relative movement of the subject and the radiation image detector 11a, the above results show that the object is affected by movement of ± 1 voxel, that is, ± 25 μm.
Next, an experiment for examining the influence of artifacts on the radiation CT image due to the body movement of the subject P was performed. Specifically, similarly to the above, ceramic particles having a diameter of 100 μm were used as a subject, the u-axis offset amount when the subject was vibrated by a sine wave was calculated, and the u-axis offset amount was given as a reconstruction parameter. The reconstructed image was generated by simulation experiments. Note that the u-axis offset amount is a size obtained by projecting the shift amount of the subject onto the radiation image detector, as shown in FIG. Therefore, if the shift amount in FIG. 7 is x1, the u-axis offset amount is x1 cos θ.

図8は、被写体に与える振動の振幅を2ボクセルから16ボクセルまで変化させたときのシミュレーション結果である。なお、比較のため、図9には被写体に振動を与えなかったときのシミュレーション結果を示している。図8に示すように、振幅が2ボクセル(±1ボクセル)を超えるとすじ状のストリークアーチファクトが次第に大きくなって現れていくのがわかる。   FIG. 8 shows a simulation result when the amplitude of vibration applied to the subject is changed from 2 voxels to 16 voxels. For comparison, FIG. 9 shows a simulation result when the subject is not vibrated. As shown in FIG. 8, it can be seen that streak-like streak artifacts gradually appear when the amplitude exceeds 2 voxels (± 1 voxel).

上述したような実験結果から、ボクセル解像度の切替えの閾値として1ボクセルを用いるようにした。ただし、上記閾値は、1ボクセルに限らず、要求される画質などに応じて適宜変更するようにすればよい。   From the experimental results as described above, one voxel is used as the threshold value for switching the voxel resolution. However, the threshold value is not limited to one voxel, and may be changed as appropriate according to the required image quality.

そして、S14において各方向の移動量の平均値ax、ay、azの少なくとも1つが1ボクセルより大きい場合には(S14,YES)、体動取得部30cは、解像度を下げるように指示する信号(以下、解像度切替信号という)を再構成部30aに出力する(S16)。一方、S14において各方向の移動量の平均値ax、ay、azが全て1ボクセル以下である場合には(S14,NO)、体動取得部30cは再構成部30aに対して解像度切替信号は出力しない。   If at least one of the average values ax, ay, and az of the movement amounts in each direction is larger than one voxel in S14 (S14, YES), the body motion acquisition unit 30c instructs the resolution to decrease ( (Hereinafter, referred to as resolution switching signal) is output to the reconstruction unit 30a (S16). On the other hand, when the average values ax, ay, and az of the movement amounts in each direction are all equal to or less than 1 voxel in S14 (S14, NO), the body motion acquisition unit 30c sends a resolution switching signal to the reconstruction unit 30a. Do not output.

そして、再構成部30aは、入力された各撮影角度の放射線画像信号に基づいて、たとえば、Feldkamp法を用いて3次元の放射線CT画像を表す放射線CT画像信号を再構成するが、このとき体動取得部30cからの解像度切替信号の有無に応じてボクセル解像度を切り替える。具体的には、体動取得部30cから解像度切替信号を受けていない場合の第1のボクセル解像度よりも解像度切替信号を受けた場合の第2のボクセル解像度の方が低くなるように切り替える(S16)。たとえば、第2の解像度が第1の解像度の1/2〜1/8程度となるように切り替えるが、より好ましくは1/4〜1/8である。   Then, the reconstruction unit 30a reconstructs a radiation CT image signal representing a three-dimensional radiation CT image using, for example, the Feldkamp method based on the input radiation image signal at each imaging angle. The voxel resolution is switched according to the presence / absence of a resolution switching signal from the motion acquisition unit 30c. Specifically, switching is performed so that the second voxel resolution when receiving the resolution switching signal is lower than the first voxel resolution when receiving no resolution switching signal from the body motion acquisition unit 30c (S16). ). For example, the switching is performed so that the second resolution is about 1/2 to 1/8 of the first resolution, and more preferably 1/4 to 1/8.

なお、移動量が所定の閾値より大きい場合にボクセル解像度を低くするようにしたのは、ボクセル解像度を落とすとコントラストは低くなるものの、上述した被験者Pの体動によるボケの影響およびアーチファクトの影響は小さくなるからである。   Note that the voxel resolution is lowered when the movement amount is larger than the predetermined threshold. The contrast is lowered when the voxel resolution is lowered. This is because it becomes smaller.

また、ボクセル解像度の変更は、たとえば、移動量の平均値ax、ay、azの少なくとも1つが1ボクセルより大きい場合には、x方向、y方向およびz方向の全ての方向についてボクセル解像度を低くするようにしてもよいし、もしくは、移動量の平均値ax、ay、azのうち、その大きさが所定の閾値(1ボクセル)よりも大きい方向についてのみボクセル解像度を低くするようにしてもよい。   The change in the voxel resolution is, for example, when the average value ax, ay, or az of the movement amount is larger than one voxel, the voxel resolution is lowered in all directions of the x direction, the y direction, and the z direction. Alternatively, the voxel resolution may be lowered only in a direction in which the magnitude of the movement amount average values ax, ay, and az is larger than a predetermined threshold (1 voxel).

たとえば、図10に示すように、被験者Pがz方向の正方向についてのみ移動し、その移動量が所定の閾値よりも大きい場合には、図11に示すようにz方向の正方向についてボクセルの長さを伸ばして、z方向についてのみボクセル解像度を低くするようにしてもよい。   For example, as shown in FIG. 10, when the subject P moves only in the positive direction in the z direction and the movement amount is larger than a predetermined threshold, the voxel of the voxel in the positive direction in the z direction is shown in FIG. 11. The length may be increased to lower the voxel resolution only in the z direction.

または、図12に示すように、z方向については正方向についてのみボクセルの長さを伸ばし、x方向およびy方向については正と負の両方についてボクセルの長さを伸ばしてボクセル解像度を低くするようにしてもよい。すなわち、移動方向と反対の方向のみボクセルの長さを伸ばさないようにしてもよい。   Alternatively, as shown in FIG. 12, the length of the voxel is increased only in the positive direction in the z direction, and the length of the voxel is increased in both the positive and negative directions in the x direction and the y direction so that the voxel resolution is lowered. It may be. That is, the length of the voxel may not be extended only in the direction opposite to the moving direction.

そして、再構成部30aは、解像度切替信号に応じて第1のボクセル解像度または第2のボクセル解像度で再構成を行って放射線CT画像信号を生成し、その放射線CT画像信号を表示信号生成部30bに出力する(S18)。   Then, the reconstruction unit 30a generates a radiation CT image signal by performing reconstruction at the first voxel resolution or the second voxel resolution according to the resolution switching signal, and displays the radiation CT image signal as a display signal generation unit 30b. (S18).

そして、表示信号生成部30bは、入力された放射線CT画像信号に基づいて表示制御信号を生成してモニタ31に出力する。そして、モニタ31は、入力された表示制御信号に基づいて被験者Pの3次元の放射線CT画像を表示する。   The display signal generation unit 30 b generates a display control signal based on the input radiation CT image signal and outputs the display control signal to the monitor 31. The monitor 31 displays a three-dimensional radiation CT image of the subject P based on the input display control signal.

なお、上記実施形態の説明においては、被験者Pの移動量に応じて第1の解像度と第2の解像度との2つの解像度を切り替えるようにしたが、たとえば、上記閾値を段階的に2つ以上設定し、被験者Pの移動量に応じて3つ以上の解像度を段階的に切り替えるようにしてもよい。   In the description of the above embodiment, the two resolutions of the first resolution and the second resolution are switched according to the movement amount of the subject P. For example, two or more threshold values are set stepwise. You may make it set and switch 3 or more resolutions in steps according to the movement amount of the test subject P.

1 撮影装置
10 放射線源
11 放射線検出部
11a 放射線画像検出器
11b 信号処理部
12 Cアーム
15 回転駆動部
30 コンピュータ
30a 再構成部
30b 表示信号生成部
30c 体動取得部
30d 撮影制御部
31 モニタ
40 体動検出部
40a-40d 加速度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Imaging device 10 Radiation source 11 Radiation detection part 11a Radiation image detector 11b Signal processing part 12 C arm 15 Rotation drive part 30 Computer 30a Reconstruction part 30b Display signal generation part 30c Body movement acquisition part 30d Imaging control part 31 Monitor 40 Body Motion detector 40a-40d Acceleration sensor

Claims (5)

被写体を透過した放射線の照射を受けて電荷を発生し、前記被写体の放射線画像を表す放射線画像信号を出力する放射線画像検出器を前記被写体の周りを周回させることによって、所定の回転角度毎の前記放射線画像信号を取得し、該回転角度毎の放射線画像信号に基づいて前記被写体の3次元の再構成画像を生成する放射線画像撮影方法において、
前記被写体の体動を検出し、
該検出した体動に基づいて、前記再構成画像のボクセル解像度を下げることを特徴とする放射線画像撮影方法。
The radiation image detector that generates a charge upon receiving radiation that has passed through the subject and outputs a radiation image signal that represents the radiation image of the subject circulates around the subject, so that the predetermined rotation angle is increased. In a radiographic image capturing method of acquiring a radiographic image signal and generating a three-dimensional reconstructed image of the subject based on the radiographic image signal for each rotation angle,
Detecting the movement of the subject,
A radiographic image capturing method, wherein the voxel resolution of the reconstructed image is lowered based on the detected body movement.
被写体を透過した放射線の照射を受けて電荷を発生し、前記被写体の放射線画像を表す放射線画像信号を出力する放射線画像検出器と、前記放射線画像検出器を前記被写体の周りを周回させる回転駆動部と、所定の回転角度毎の前記放射線画像信号を取得し、該回転角度毎の放射線画像信号に基づいて前記被写体の3次元の再構成画像を生成する再構成部とを備えた放射線画像撮影装置において、
前記被写体の体動を検出する体動検出部と、
前記再構成部が、前記体動検出部により検出された体動に基づいて、前記再構成画像のボクセル解像度を下げるものであることを特徴とする放射線画像撮影装置。
A radiation image detector that generates a charge upon receiving radiation that has passed through the subject and outputs a radiation image signal representing a radiation image of the subject, and a rotation drive unit that circulates the radiation image detector around the subject And a reconstruction unit that obtains the radiation image signal for each predetermined rotation angle and generates a three-dimensional reconstruction image of the subject based on the radiation image signal for each rotation angle In
A body motion detector for detecting the body motion of the subject;
The radiographic imaging apparatus, wherein the reconstruction unit lowers the voxel resolution of the reconstructed image based on the body motion detected by the body motion detection unit.
前記再構成部が、前記体動検出部により検出された体動の大きさが所定の閾値以上の場合に、前記再構成画像のボクセル解像度を下げるものであることを特徴とする請求項2記載の放射線画像撮影装置。   The reconstructing unit reduces the voxel resolution of the reconstructed image when the size of the body motion detected by the body motion detection unit is equal to or greater than a predetermined threshold. Radiographic imaging device. 前記再構成部が、前記体動検出部により検出された体動の大きさが1ボクセル以上の場合に、前記再構成画像のボクセル解像度を下げるものであることを特徴とする請求項3記載の放射線画像撮影装置。   4. The reconstruction unit according to claim 3, wherein the reconstruction unit lowers the voxel resolution of the reconstruction image when the size of the body motion detected by the body motion detection unit is 1 voxel or more. Radiation imaging device. 前記再構成部が、前記体動検出部により検出された体動の方向のうち、体動の大きさが前記所定の閾値以上である方向についてのみ前記ボクセル解像度を下げるものであることを特徴とする請求項2から4いずれか1項記載の放射線画像撮影装置。   The reconstructing unit lowers the voxel resolution only in a direction in which the magnitude of body movement is equal to or more than the predetermined threshold among the body movement directions detected by the body movement detection unit. The radiographic imaging device according to any one of claims 2 to 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112220486A (en) * 2020-11-11 2021-01-15 深圳市安健科技股份有限公司 Angle synchronization method and system for DR three-dimensional reconstruction

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