JP2013223643A - 3次元x線ct装置、3次元ct画像再構成方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被検体に対して測定系を連続的にかつ相対的に回転させて、前記被検体の3次元CT画像を再構成するための複数の透過画像データを撮影するCT撮影測定を行うCT撮影部と、前記CT撮影部が撮影する複数の透過画像データに基づいて3次元CT画像を再構成して当該3次元CT画像の表示を行う、画像再構成部と、を備える、3次元X線CT装置であって、前記画像構成部は、前記CT撮影測定が行われている途中に、すでに撮影された透視画像データに基づいて3次元CT画像を再構築して、前記CT撮影測定が完了する前に、当該3次元CT画像の表示を行う。
【選択図】図3
Description
本発明の第1の実施形態に係る3次元X線CT装置は、実験用マウスなど小動物のCT画像を撮影するための3次元X線マイクロCT装置であり、コーンビームとなるX線を被検体に照射するX線源と、被検体に対して該X線源と反対側に配置される2次元検出器とを備え、ガントリが回転する。そして、Feldkamp法を用いたコーンビーム再構成によって3次元CT画像を再構成する。なお、Feldkamp法に係る画像再構成技術は、非特許文献1に開示されている。ここでは、小動物のための3次元X線マイクロCT装置について説明するが、これに限定されることはなく、他の3次元X線CT装置であってもよいのは言うまでもない。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る3次元X線CT装置1の構造を示す模式図である。図1に示す通り、当該実施形態に係る3次元X線CT装置1は、CT撮影部2と、画像リコンPC3と、入力部4と、表示部5を、備えている。CT撮影部2は、ガントリ11と、ガントリ制御ユニット12とを有しており、ガントリ11は、回転アーム13、保持台14、X線管15、2次元検出器16、及びアーム回転モータ17を備えている。なお、保持台14に保持される被検体を中心として、回転アーム13に、X線管15及び2次元検出器16が互いに対向して固定されている。回転アーム13は、被検体に対して回転可能となるよう、ガントリ11内に設置されている。X線源であるX線管15がコーンビームとなるX線を放射し、かかるX線が被検体に照射され、被検体を透過するX線を2次元検出器16が受光する。2次元検出器16は、X線を受光する受光面を有し、U×Vの画素(ピクセル)がパネル状に配置されている。2次元検出器16は、被検体を透過するX線を、U×V画素の投影像として検出する。ここで、当該投影像が、透過画像データである。アーム回転モータ17は、回転アーム13を回転させ、それにより、ガントリ11全体を連続的に回転させる。ガントリ11が連続的に回転することにより、複数の透過画像データを連続して撮影するCT撮影測定を連続して行うことが出来る。なお、アーム回転モータ17は、各透過画像データの撮影において、所望の回転速度にする設定が可能である。また、撮影終了後には、元の位置までガントリ11を戻すことができる。
図2は、当該実施形態に係る3次元X線CT装置1のブロック図である。画像リコンPC3は、CT撮影部2が撮影する複数の透過画像データに基づいて3次元CT画像を再構成(リコン)するためのコンピュータであり、画像再構成部である。画像リコンPC3は、データ取得部21と、記憶部22と、入力画像データ生成部23と、再構成処理部24と、制御部25と、を備えている。
次に、3次元CT画像の再構成方法について説明する。当該実施形態において、3次元CT画像の再構成には、Feldkamp法を用いている。入力画像データ生成部23は、複数の投影像(透過画像データ)からなる入力画像データを生成し、再構成処理部24へ出力する。ここで、1枚の投影像は、U×V画素のX線強度情報である。再構成処理部24は複数のメモリを有しており、入力画像データ生成部23は、M枚の投影像のうち1枚の投影像をメモリに転送する。該メモリに格納される1枚の投影像に対して、フィルタリング処理と逆投影処理を行い、その結果を、他のメモリに格納されているボリュームに加算する。この一連の処理を、M枚の投影像すべてに対して繰り返すことにより、加算されたボリュームは、再構成された3次元CT画像となる。再構成処理部24は、該3次元CT画像を、記憶部22に出力し、記憶部22は該3次元CT画像を記憶する。
次に、このように構成されている3次元X線CT装置1の動作を説明する。図3は、当該実施形態に係る3次元X線CT装置1の処理フローチャートである。図3に示す通り、当該実施形態に係る処理フローチャートは、左側に示すCT撮影部2が行うCT撮影測定と、右側に示す画像リコンPC3が行う3次元CT画像再構成とが、並行に行われている。例えば、CT撮影部2が1回目の測定を、画像リコンPC3が1回目の画像再構成を、並行して行う。なお、前述の通り、3次元CT画像を再構成するための複数の透過画像データを撮影するCT撮影測定を1つの測定(1回の測定)とする。
本発明の第2の実施形態に係る3次元X線CT装置1の構造は、動作が異なっている点を除いて、第1の実施形態に係る3次元X線CT装置1の構造と同じである。当該実施形態に係る3次元CT装置1では、第2の測定用の透過画像データに加えて、さらに第1の測定用の透過画像用データに基づいて、最後の3次元CT画像を再構成している点が、第1の実施形態に係る3次元X線CT装置1の動作と異なっている。すなわち、画像リコンPC3の入力画像データ生成部23が、第2入力画像データを、第1透過画像データと第2透過画像データとを用いて生成している。
本発明の第3の実施形態に係る3次元X線CT装置1の構造は、動作が異なっている点を除いて、第1及び第2の実施形態に係る3次元X線CT装置1の構造と同じである。当該実施形態に係る3次元CT装置1において、1回目の測定(第1の測定)及び2回目の測定(第2の測定)では、ガントリ11の回転速度ωが等しく、ともに測定範囲は360度である点が、第1及び第2の実施形態に係る3次元X線CT装置1の動作と異なっている。ここで、1回目の測定と2回目の測定とを併せて、所望の画像品質の3次元CT画像を得るための本測定であり、CT撮影部2が行うCT撮影測定は、1回目の測定と2回目の測定とが、連続して行われている。1回目の測定及び2回目の測定の測定時間はともに4[min]=240[sec]とする。
本発明の第4の実施形態に係る3次元X線CT装置1の構造は、動作が異なっている点を除いて、第1乃至第3の実施形態に係る3次元X線CT装置1の構造と同じである。当該実施形態に係る3次元CT装置1では、画像リコンPC3の入力画像データ生成部23が、第2入力画像データを、第1透過画像データと第2透過画像データとを用いて生成している点が、第3の実施形態に係る3次元X線CT装置1の動作と異なっている。
本発明の第5の実施形態に係る3次元X線CT装置1の構造は、動作が異なっている点を除いて、第1乃至第4の実施形態に係る3次元X線CT装置1の構造と同じである。当該実施形態に係る3次元CT装置1において、1回目の測定(第1の測定)及び2回目の測定(第2の測定)では、ガントリ11の回転速度ωが等しい。1回目の測定が180度画像再構成を行うための測定であり、測定範囲は180度+αとなっている。1回目の測定と2回目の測定とを併せて、360度画像再構成を行うための測定であり、測定範囲は360度なっている。すなわち、2回目の測定の測定範囲は180度−αである。ここで、1回目の測定と2回目の測定とを併せて、所望の画像品質の3次元CT画像を得るための本測定であり、CT撮影部2が行うCT撮影測定は、1回目の測定と2回目の測定とが連続して行われている。1回目の測定の測定時間は約4[min]とし、1回目の測定と2回目の測定の測定時間の合計は8[min]=480[sec]とする。
本発明の第6の実施形態に係る3次元X線CT装置1の構造は、動作が異なっている点を除いて、第1乃至第5の実施形態に係る3次元X線CT装置1の構造と同じである。当該実施形態に係る3次元CT装置1では、CT撮影部2がI回(I≧3の整数)の測定を連続して行い、画像リコンPC3が、I回の測定それぞれと並行して、3次元CT画像の再構成を行う点が、第3及び第4の実施形態に係る3次元X線CT装置1の動作と異なっている。
本発明の第7の実施形態に係る3次元X線CT装置1の構造は、動作が異なっている点を除いて、第1乃至第6の実施形態に係る3次元X線CT装置1の構造と同じである。当該実施形態に係る3次元CT装置1では、画像リコンPC3の入力画像データ生成部23が、第i入力画像データ(1≦i≦I)を、第1透過画像データ乃至第i透過画像データをすべて用いて生成している点が、第6の実施形態に係る3次元X線CT装置1の動作と異なっている。なお、i回目の測定で撮影される透過画像データが第i透過画像データIi(u,v,k)であり、i回目の画像再構成において入力画像データ生成部23が生成する入力画像データが第i入力画像データJi(u,v,k)である。
本発明の第8の実施形態に係る3次元X線CT装置1の構造は、動作が異なっている点を除いて、第1乃至第7の実施形態に係る3次元X線CT装置1の構造と同じである。当該実施形態に係る3次元CT装置1では、最初の3次元CT画像の再構成に180度画像再構成法を用いており180度毎に表示を行っている点が、第6及び第7の実施形態と異なっている。
本発明の第9の実施形態に係る3次元X線CT装置1の構造は、動作が異なっている点を除いて、第1乃至第8の実施形態に係る3次元X線CT装置1の構造と同じである。当該実施形態に係る3次元CT装置1では、第1及び第2の実施形態と同様に、第1の測定(1回目の測定)がプレビュー用測定であり、第2の測定(2回目乃至I回目の測定)が本測定となっている。
Claims (16)
- 被検体と測定系の相対的な角度配置を連続的に回転させて、前記被検体の3次元CT画像を再構成するための複数の透過画像データを撮影するCT撮影測定を行うCT撮影部と、
前記CT撮影部が撮影する複数の透過画像データに基づいて3次元CT画像を再構成する、画像再構成部と、
を備える、3次元X線CT装置であって、
前記画像構成部は、
前記CT撮影測定が行われている途中に、すでに撮影された透視画像データに基づいて3次元CT画像を再構成して、前記CT撮影測定が完了する前に、当該3次元CT画像の表示を行う、
ことを特徴とする、3次元X線CT装置。 - 請求項1に記載の3次元X線CT装置であって、
前記CT撮影測定は、第1の測定用の複数の透過画像データの撮影と、前記第1の測定に連続して測定される、第2の測定用の複数の透過画像データの撮影と、を含み、
前記画像再構成部は、
前記第1の測定用の透過画像データに基づいて、最初の3次元CT画像を再構成し、前記第2の測定の開始後に、前記最初の3次元CT画像の表示を行い、
前記第2の測定用の透過画像データに基づいて、最後の3次元CT画像を再構成し、前記最後の3次元CT画像の表示を行う、
ことを特徴とする、3次元X線CT装置。 - 請求項2に記載の3次元X線CT装置であって、
前記画像再構成部は、
前記第1の測定用の透過画像データにさらに基づいて、最後の3次元CT画像を再構成する、
ことを特徴とする、3次元X線CT装置。 - 請求項2又は3に記載の3次元X線CT装置であって、
前記第1の測定は、測定状況を判断するためのプレビュー用測定であり、
前記第2の測定は、所望の画像品質の3次元CT画像を得るための本測定であり、
前記第1の測定のガントリの回転速度は、前記第2の測定のガントリの回転速度より、速い、
ことを特徴とする、3次元X線CT装置。 - 請求項2又は3に記載の3次元X線CT装置であって、
前記第1の測定と前記第2の測定とを併せて、所望の画像品質の3次元CT画像を得るための本測定であり、
前記第1の測定のガントリの回転速度は、前記第2の測定のガントリの回転速度と、等しい、
ことを特徴とする、3次元X線CT装置。 - 請求項2乃至5のいずかに記載の3次元X線CT装置であって、
前記第1の測定は、前記画像再構成部が180度画像再構成を行うために必要な複数の透過画像データの撮影である、
ことを特徴とする、3次元X線CT装置。 - 請求項4に記載の3次元X線CT装置であって、
前記第2の測定において、ガントリの回転範囲が360度の自然数倍である、
ことを特徴とする、3次元X線CT装置。 - 請求項5に記載の3次元X線CT装置であって、
前記第1の測定と前記第2の測定とを併せて、ガントリの回転範囲が360度の自然数倍である、
ことを特徴とする、3次元X線CT装置。 - 請求項2乃至8のいずれかに記載の3次元X線CT装置であって、
前記第2の測定は複数のサブ測定を含み、
前記画像再構成部は、
前記複数のサブ測定のうち最初のサブ測定用の複数の透過画像データに基づいて、途中の3次元CT画像を再構成し、該最初のサブ測定の次のサブ測定開始後に、前記途中の3次元CT画像の表示を行う、
ことを特徴とする、3次元X線CT装置。 - 請求項9に記載の3次元X線CT装置であって、
前記画像再構成部は、
前記第1の測定用の透過画像データにさらに基づいて、前記途中の3次元CT画像を再構成する、
ことを特徴とする、3次元X線CT装置。 - 請求項2に記載の3次元X線CT装置であって、
前記画像再構成部は、
前記CT撮影部が撮影する複数の前記透過画像データより、複数の入力画像データを生成する、入力画像データ生成部と、
前記複数の入力画像データを再構成処理して3次元CT画像を生成する、再構成処理部と、
を備え、
前記第1の測定と並行して、前記入力画像データ生成部は、前記第1の測定用の透過画像データの少なくとも一部を用いて、前記複数の入力画像データを生成し、前記再構成処理部は、該複数の入力画像データに再構成処理して前記最初の3次元CT画像を生成し、
前記第2の測定と並行して、前記入力画像データ生成部は、前記第2の測定用の透過画像データの少なくとも一部を用いて、前記複数の入力画像データを生成し、前記再構成処理部は、該複数の入力画像データに再構成処理して前記最後の3次元CT画像を生成する、
ことを特徴とする、3次元X線CT装置。 - 請求項11に記載の3次元X線CT装置であって、
前記第2の測定用の透過画像データの前記一部が、ガントリの同じ角度配置から複数の透明画像データを含む場合に、前記入力画像データ生成部は、該複数の透明画像データをガントリの回転速度に応じた重み付けにより合成して、該角度配置の入力画像データを生成する、
ことを特徴とする、3次元X線CT装置。 - 請求項3に記載の3次元X線CT装置であって、
前記画像再構成部は、
前記CT撮影部が撮影する複数の前記透過画像データより、複数の入力画像データを生成する、入力画像データ生成部と、
前記複数の入力画像データを再構成処理して3次元CT画像を生成する、再構成処理部と、
を備え、
前記第1の測定と並行して、前記入力画像データ生成部は、前記第1の測定用の透過画像データの少なくとも一部を用いて、前記複数の入力画像データを生成し、前記再構成処理部は、該複数の入力画像データに再構成処理して前記最初の3次元CT画像を生成し、
前記第2の測定と並行して、前記入力画像データ生成部は、前記第1の測定用の透過画像データの少なくとも一部及び前記第2の測定用の透過画像データの少なくとも一部を用いて、前記複数の入力画像データを生成し、前記再構成処理部は、該複数の入力画像データに再構成処理して前記最後の3次元CT画像を生成する、
ことを特徴とする、3次元X線CT装置。 - 請求項13に記載の3次元X線CT装置であって、
前記入力画像データ生成部は、前記第1の測定用の透過画像データの前記一部及び前記N枚の透過画像データの前記一部のうち、ガントリの同じ角度配置から複数の透明画像データがある場合に、該複数の透明画像データをガントリの回転速度に応じた重み付けにより合成して、該角度配置の入力画像データを生成する、
ことを特徴とする、3次元X線CT装置。 - 被検体と測定系の相対的な角度配置を連続的に回転させて、前記被検体の3次元CT画像を再構成するための複数の透過画像データを撮影するCT撮影測定を行い、撮影される複数の透過画像データに基づいて3次元CT画像を再構成する、3次元X線CT画像再構成方法であって、
前記CT撮影測定は、第1の測定用の複数の透過画像データの撮影と、前記第1の測定に連続して測定される、第2の測定用の複数の透過画像データの撮影と、を含み、
前記第1の測定用の透過画像データに基づいて、最初の3次元CT画像を再構成し、前記第2の測定の開始後に、前記最初の3次元CT画像の表示を行う、第1の測定再構成ステップと、
前記第2の測定用の透過画像データに基づいて、最後の3次元CT画像を再構成し、前記最後の3次元CT画像の表示を行う、第2の測定再構成ステップと、
を備える、3次元X線CT画像再構成方法。 - 被検体と測定系の相対的な角度配置を連続的に回転させて、前記被検体の3次元CT画像を再構成するための複数の透過画像データを撮影するCT撮影測定を行い、撮影される複数の透過画像データに基づいて3次元CT画像を再構成する、3次元X線CT装置であって、前記CT撮影測定は、第1の測定用の複数の透過画像データの撮影と、前記第1の測定に連続して測定される、第2の測定用の複数の透過画像データの撮影と、を含む3次元CT装置、に備えられるコンピュータを、
前記第1の測定用の透過画像データに基づいて、最初の3次元CT画像を再構成し、前記第2の測定の開始後に、前記最初の3次元CT画像の表示を行う、第1の測定再構成手段と、
前記第2の測定用の透過画像データに基づいて、最後の3次元CT画像を再構成し、前記最後の3次元CT画像の表示を行う、第2の測定再構成手段と、
して機能させるためのプログラム。
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