JP2012055606A - X線ct装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】X線CT装置1は、予め設定された通常のスキャノグラム撮影を行い、通常スキャノグラムを取得する(S101)。X線CT装置1は、通常スキャノグラムに対して、はみ出し検知処理を行い、被写体のはみ出しがないかどうか判定する(S102)。はみ出しがある場合には、X線CT装置1は、はみ出し対応スキャノグラムを生成する(S103)。X線CT装置1は、S106において生成されるパラレルビーム投影データにはみ出しがある場合、通常スキャノグラム、或いは、はみ出し対応スキャノグラムのsum値を用いて、パラレルビーム投影データのはみ出し補正処理を行う(S107)。
【選択図】図2
Description
ところで、投影データにはみ出しがあるケースは様々である。例えば、図12に示すように、寝台103を初期位置から左右に移動させて撮影するケース、図13に示すように、体格が大きい被検体102を撮影するケースなどは、投影データにはみ出しがある場合がある。投影データのはみ出し部分に相当する被検体102の部分は、図12、図13に示す非照射部105a、105b、105c(斜線部)である(以下、「非照射部105」と総称する。)。はみ出しのある投影データには、非照射部105のデータが反映されていないことになる。
このような場合、図17に示すように、sum値の真の値の推移を示す曲線123と、線形補間によって推定された直線122との間に、大きなずれが生じてしまう。このように、真の値とのずれが大きくなると、はみ出し補正が不十分となり、再構成画像の画質が劣化してしまう。
<第1の実施の形態>
第1の実施の形態では、X線CT装置が予め設定された通常のスキャノグラム撮影(1回目のスキャノグラム撮影)を行い、得られたスキャノグラムから被写体のはみ出しがあるかを検知し、はみ出しがある場合には寝台の位置とX線の照射方向を制御し、被写体のはみ出しのない、或いは被写体のはみ出しが少ないスキャノグラムの撮影(2回目のスキャノグラム撮影)を行う。
以下では、通常のスキャノグラム撮影にて得られたスキャノグラムを「通常スキャノグラム」と呼ぶこととする。また、被写体のはみ出しのない、或いは被写体のはみ出しが少ないスキャノグラムを「はみ出し対応スキャノグラム」と呼ぶこととする。
そして、X線CT装置1は、本スキャンで得られた投影データに対し、はみ出し対応スキャノグラム等のsum値を利用してはみ出し補正を行う。本発明では、はみ出し対応スキャノグラム等のsum値を用いるため、より正確なはみ出し補正処理を行うことができ、本スキャンがヘリカルスキャンの場合にも常に、最終的に得られる再構成画像の画質劣化を低減できる。
ここで、本発明におけるsum値とは、被検体の体軸方向の位置ごとに投影データの投影値の合計を算出した値である。本スキャンで得られた投影データに対しては、sum値はビューごとに投影値の合計を算出した値に相当する。
図1に示すように、X線CT装置1は、スキャナ2とコンピュータ3から構成される。スキャナ2は、X線管装置4から放射されるX線10を被検体8に照射し、被検体8を透過したX線10の投影データを収集する。コンピュータ3は、スキャナ2のスキャン制御、スキャナ2で収集された投影データを用いたデータ処理(スキャノグラムの取得、画像再構成など)などを行う。
X線管装置4は、X線管5、X線フィルタ6、補償フィルタ7から構成される。ここでX線フィルタ6および補償フィルタ7は、被検体8への被ばく量低減と被検体8透過後のX線強度一定化のために設けられている。
X線源であるX線管5は、高電圧発生装置13から供給される電力を用いて、被検体8に対してX線を照射し、データ収集装置12で被検体8の投影データを収集する。
X線検出器11は、X線管5に対向配置され、被検体8を透過したX線10を検出する。X線検出器11には、複数のX線検出素子がX線管5の周回方向に約1000チャネル、被検体8の体軸方向(図1の紙面の垂直方向)に1〜500チャネル配列して構成されている。そして、検出されたX線10の強度に応じた電気信号がデータ収集装置12に送信される。データ収集装置12によって受信された計測データは、コンピュータ3に伝送される。
高電圧発生装置13は、X線管5に供給する電力を調整することにより、照射されるX線量の調整などの制御を行う。なお、高電圧発生装置13は、高電圧変圧器、フィラメント電流発生器および整流器を備え、さらに、管電圧およびフィラメント電流を任意に、または段階的に調整するための管電圧切換器およびフィラメント電流切換器を備える。
寝台9は、被検体8を載せるベッドであり、寝台移動制御装置15により駆動され、X線10の照射に同期してスキャナ2の開口部に挿入される。
演算装置21は、スキャナ2から送信されたデータを受信して、スキャナ2から送信されたデータの処理、スキャノグラムの取得、断層画像等の再構成、スキャナ2を含む各装置の制御、データ通信の制御などを行う。後述する複数のスキャノグラムを合成する処理や、投影データのはみ出し補正処理も、演算装置21が行う。
記憶装置22は、スキャノグラム、断層画像、撮影に用いる設定値など、スキャン処理に関するデータを保持するためのものである。
表示装置23は、スキャノグラム、断層画像、撮影に用いる設定値などを表示するためのものである。
入力装置24は、X線CT装置1の操作者がスキャノグラム撮影や本スキャンの撮影条件などを入力するためのものである。
ステップS101では、スキャナ2は、予め設定された通常のスキャノグラム撮影(1回目のスキャノグラム撮影)を行い、通常スキャノグラムを取得する。通常スキャノグラムは、本スキャン撮影の位置決めなどに用いられる。
スキャノグラム撮影では、X線管装置4、X線検出器11、データ収集装置12等を搭載する回転円盤を回転させず、寝台9を被検体8の体軸方向(図1の紙面の垂直方向)に移動させて撮影を行う。以下、後述するS103における2回目のスキャノグラム撮影においても、回転円盤を回転させず、寝台9を被検体8の体軸方向に移動させて撮影を行う点については同様である。
1回目のスキャノグラム撮影では、仰向けに寝台9に載置された状態の被検体8の正面(図1の紙面の上方向)からX線10が照射される。
X線CT装置1は、はみ出しが無い場合にはS104へ進む。一方、はみ出しがある場合には、X線CT装置1は、ステップS103において、はみ出し対応スキャノグラムを生成する。前述の通り、はみ出し対応スキャノグラムは、被写体のはみ出しがない、或いは被写体のはみ出しが少ないスキャノグラムである。はみ出し対応スキャノグラム生成処理の詳細については後述する。
ステップS105では、スキャナ2は、記憶装置22に保持される設定値に基づき本スキャンを行う。
尚、演算装置21は、例えば、S106において生成されるパラレルビーム投影データの両端(0チャネルおよび最大チャネル)の値と、予め定められた閾値とを比較し、両端の値の少なくとも一方が閾値よりも大きい場合、はみ出しがあると判定する。
一方、S108における画像再構成処理では、はみ出しがない投影データに対しては、S106において生成されたパラレルビーム投影データを用いることができる。従って、はみ出しがない投影データに対しては、はみ出し補正処理を行う必要がない。そこで、S107では、はみ出しがない投影データに対しては、はみ出し補正処理を行わないものとする。
但し、ファンビーム投影データを用いて画像再構成処理を行う場合、ファン状に逆投影が行われるため、被検者105とX線管装置4との距離に応じて被検者105を透過するX線10の分解能が異なり、同一画像内で不均一な分解能を持つ画像が生成されると考えられる。
そして、コンピュータ3の演算装置21は、図3に示されるスキャノグラム中の両端のチャネル(0チャネルおよび最大チャネル)の投影値をZ方向(被検体8の体軸方向)に全て探索し、判定値に該当する投影値が少なくとも一つある場合には「はみ出しあり」と判定し、一つもない場合には「はみ出し無し」と判定する。
尚、本発明におけるはみ出し検知処理は、特に限定されるものではなく、被写体のはみ出しが判定できれば、他の方法を用いても良い。
以下では、(A)被検体8の側面から撮影する方法、(B)寝台9を横方向(被検体8の体幅方向)に移動させて撮影する方法、(C)寝台9の位置とX線管5の位置とが離れるように、寝台9および/またはX線管5を移動させて撮影する方法、の3つの方法について説明する。
尚、寝台9を移動させた場合、S105の本スキャン時には、寝台9の位置を、元の位置(S101における1回目のスキャノグラム撮影時の位置)に戻して撮影する。同様に、X線管5を移動させた場合、S105の本スキャン時には、X線管5の位置を、元の位置に戻して撮影する。
例えば、図12に示すように、片側はみ出しの場合、寝台9をはみ出しが無い方向(図12の例であれば左方向)に移動させて、1枚のスキャノグラムを撮影する。
また、例えば、図13に示すように、両側はみ出しの場合、寝台9を左と右の両方向に移動させて、2枚のスキャノグラムを撮影する。
図6では、取得された2枚のスキャノグラムを合成し、1枚のはみ出し対応スキャノグラムを作成することを示している。図6(a)が、図5(a)の位置において撮影されたスキャノグラムを示している。図6(b)が、図5(b)の位置において撮影されたスキャノグラムを示している。そして、図6(c)は、コンピュータ3の演算装置21によって2枚のスキャノグラムが合成されたスキャノグラムを示している。図6(c)に示すスキャノグラムが、はみ出し対応スキャノグラムである。
例えば、図7に示すように、X線管5から寝台9が最も遠くに移動できる方向が鉛直下向き(図7の紙面の下方向)であった場合、寝台9を移動できる範囲において、寝台9を最も下に移動してスキャノグラム撮影を行う。また、X線管5が移動可能な場合、X線管5を回転円板の最上部に配置してスキャノグラム撮影を行う。
コンピュータ3は、このように取得されたスキャノグラムをはみ出し対応スキャノグラムとして記憶部22に記憶する。
ここで、S102のはみ出し検知処理において、はみ出しがあると判定された場合には、コンピュータ3の演算装置21は、S103において生成されたはみ出し対応スキャノグラムのsum値を用いて、はみ出し補正処理を行う。一方、S102のはみ出し検知処理において、はみ出しがないと判定された場合には、コンピュータ3の演算装置21は、S101において取得された通常スキャノグラムのsum値を用いて、はみ出し補正処理を行う。
尚、通常スキャノグラムの投影データにはみ出しがないと判定され、かつS105において取得された投影データにはみ出しがあると判定される例としては、S101のスキャノグラム撮影(1回目のスキャノグラム撮影)の後、再構成位置を調整するために、寝台9を横方向に移動させてS105の本スキャンを行う場合などがある。
以下、(a)直線によって補正する方法、(b)曲線によって補正する方法、の2つの方法について説明する。
方法(a)では、次に示す式(1)を満たすpを算出し、点(0、b)から点(p、0)を結ぶ直線を補正直線31とする。そして、x軸、y軸および補正直線31によって囲まれる領域(斜線部)を補正領域32とする。
図8では、便宜上、投影データを示す曲線が連続関数のように示されているが、実際には、投影データはとびとびの値(チャネルごとの値)である。そのため、式(1)の右辺では、補正領域32に相当する三角形の面積から、はみ出し位置における投影値を引いている。
このように求められた補正直線31に基づいて補正領域32を追加することで、ヘリカルスキャンによる撮影であっても常に、はみ出しによる再構成画像の画質劣化の影響を軽減することができる。
方法(b)では、最初に、ビューVnの投影データのはみ出し位置付近の投影値に基づいて、補正曲線33を算出する。補正曲線33の算出方法は、特に限定されず、既知の推定手法(例えば、既知の外挿法、特許文献2におけるフィッティング手法など)を用いれば良い。
但し、補正曲線33は、はみ出し部分に相当する被検体9の部分(非照射部)が全く考慮されていないデータから算出されることになる。従って、補正曲線33から補正領域を算出すると、従来技術と同様、補正が不十分となり、再構成画像の画質が劣化してしまう。
また、図9に示すように、Y軸上の点(0、y)(但し、0≦y<b)から補正曲線33までのx軸方向の距離をDs、点(0、y)から拡張後の曲線34までのx軸方向の距離をDvとする。
そして、次に示す式(3)に、式(2)によって算出されたRを代入し、式(3)を満たす点(拡張後の曲線34上の点)を算出する。
そして、このように求められた拡張後の曲線34に基づいて補正領域35を追加することで、ヘリカルスキャンによる撮影であっても常に、はみ出しによる再構成画像の画質劣化の影響を軽減することができる。
以下、一例として、直線によって補正する方法(方法(a))について説明する。
両側はみ出しの場合、投影データの左側に追加される補正領域の面積をSl、右側に追加される補正領域の面積をSr、投影データの左端の投影値をbl、右側の投影値をbr、左側の補正直線をAl、補正直線Alとx軸との交点を(pl、0)、右側の補正特線をAr、補正直線Arとx軸との交点を(pr、0)とする。
そして、次に示す式(4)〜(7)を満たすpl、prを算出することで、補正直線Al、Arを定めることができる。
尚、本発明は、この方法に限定されるものではなく、他の方法であっても、Sl、SrおよびSnの合計値が、Smと同じ値となるように補正領域を追加すれば良い。すなわち、補正領域および補正前のsum値の和が、体軸方向の位置が同一の通常スキャノグラム、或いは、はみ出し対応スキャノグラムのsum値と同じ値となるように補正領域を追加すれば良い。
次に、図10を参照しながら、第2の実施の形態におけるX線CT装置1aの構成について説明する。尚、第1の実施の形態と同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
第1の実施の形態と第2の実施の形態との違いは、本スキャン前にはみ出しがあるかどうかを判定する仕組みの違いである。
第1の実施の形態では、通常スキャノグラムを取得し、通常スキャノグラムに基づいてはみ出しがあるかどうかを検知する。一方、第2の実施の形態では、光学的センサを用いて、通常スキャノグラムを取得する前に、はみ出しがあるかどうかを検知する。
ステップS201では、コンピュータ3の演算装置21は、光学的センサ18によって取得された2次元情報に基づいて、被写体の位置を検出する。そして、演算装置21は、検出された被写体の位置に基づいて、通常スキャノグラムを取得する撮影において、はみ出しが発生するかどうかの判定を行う。
ここで、光学的センサ18が2次元情報を取得するときは、被検体8が仰向けに寝台9に載置された状態である。また、通常スキャノグラムを取得する撮影では、仰向けに寝台9に載置された状態の被検体8の正面(図10の紙面の上方向)からX線10が照射されるものとする。
演算装置21が、はみ出しが発生すると判断した場合、X線CT装置1aは、第1の実施の形態と同様、はみ出し対応スキャノグラム生成処理を行う(ステップS103)。
以降は、第1の実施の形態と同様である。
更に、第2の実施の形態では、第1の実施の形態と比較して、スキャノグラム撮影の回数を削減できる。すなわち、第1の実施の形態では、はみ出し対応スキャノグラム生成処理を行う場合、1回目のスキャノグラム撮影および2回目のスキャノグラム撮影として、2回に分けて行っていた。一方、第2の実施の形態では、はみ出し対応スキャノグラム生成処理を行う場合であっても、スキャノグラム撮影を2回に分けて行うことがない。従って、第2の実施の形態では、被検者の被曝量を削減できる場合がある。
2、2a………スキャナ
3………コンピュータ
4………X線管装置
5………X線管
8………被検体
9………寝台
10………X線
11………X線検出装置
15………寝台移動制御装置
18………被写体位置センサ
21………演算装置
22………記憶装置
31………補正直線
32、35………補正領域
33………補正曲線
34………拡張後の曲線
Claims (7)
- X線を照射するX線源と、前記X線を検出するX線検出器と、前記X線源と前記X線検出器を搭載し被検体の周囲を回転する回転盤と、前記被検体が載置される寝台とを備えるX線CT装置であって、
スキャノグラムに基づいて、本スキャンで得られた投影データである本スキャン投影データにおける被写体のはみ出しを補正するはみ出し補正手段、
を具備することを特徴とするX線CT装置。 - 前記はみ出し補正手段は、スキャノグラムに含まれる投影データであるスキャノグラム投影データに対して、前記被検体の体軸方向の位置ごとに前記スキャノグラム投影データの投影値の合計を算出した値であるスキャノグラムsum値を算出し、前記スキャノグラムsum値に基づいて、前記本スキャン投影データにおける被写体のはみ出しを補正することを特徴とする請求項1記載のX線CT装置。
- 前記はみ出し補正手段は、前記スキャノグラムsum値の中から、補正対象の前記本スキャン投影データと体軸方向の位置が同一のものに基づいて、当該本スキャン投影データにおける被写体のはみ出しを補正することを特徴とする請求項2記載のX線CT装置。
- 前記寝台の位置および/または前記X線源から照射されるX線の方向を制御して撮影されたスキャノグラムを利用して、被写体のはみ出しがない或いは被写体のはみ出しが少ないスキャノグラムであるはみ出し対応スキャノグラムを生成するはみ出し対応スキャノグラム生成手段、
を更に具備し、
前記はみ出し補正手段は、前記はみ出し対応スキャノグラムに基づいて、前記本スキャン投影データにおける被写体のはみ出しを補正することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のX線CT装置。 - スキャノグラムに含まれる投影データにおける被写体のはみ出しを検知するはみ出し検知手段、を更に具備し、
前記はみ出し検知手段によってはみ出し有りと判定されると、前記はみ出し対応スキャノグラム生成手段によって前記はみ出し対応スキャノグラムが取得されることを特徴とする請求項4に記載のX線CT装置。 - 光学的センサを用いて被写体の位置を検知する被写体位置検知手段、
を更に具備し、
前記被写体位置検知手段によって検知された被写体の位置に基づいて被写体のはみ出しが検知されると、前記はみ出し対応スキャノグラム生成手段によって前記はみ出し対応スキャノグラムが取得されることを特徴とする請求項4に記載のX線CT装置。 - 前記はみ出し対応スキャノグラム生成手段は、前記被検体の側面からスキャノグラムを撮影するか、前記寝台の位置が異なる複数のスキャノグラムを撮影し、得られた複数のスキャノグラムを合成するか、或いは前記X線源の位置と前記寝台の位置とが離れるように、前記X線源および/または前記寝台を移動させてスキャノグラムを撮影するかのいずれかによって、前記はみ出し対応スキャノグラムを生成することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載のX線CT装置。
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