JP2014188287A - Radiation tomography system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線断層撮影における空間分解能を向上させる技術に関する。 The present invention relates to a technique for improving spatial resolution in radiation tomography.
従来、放射線源および検出器を撮影対象の周りに回転させ、放射線源から撮影対象に放射線を照射してその透過放射線を検出器にて検出することで複数ビュー(view)の投影データ(data)を収集し、収集した投影データを基に画像再構成する放射線断層撮影装置が知られている(例えば、特許文献1,図3等参照)。
Conventionally, the projection data (data) of multiple views is created by rotating the radiation source and detector around the object to be imaged, irradiating the object to be imaged with radiation and detecting the transmitted radiation with the detector. A radiation tomography apparatus that collects images and reconstructs an image based on the collected projection data is known (see, for example,
このような放射線断層撮影装置では、図7に示すように、通常、放射線源2および検出器3はアイソセンタ(iso-center)ISOを中心に一定速度Vで回転し、放射線源2は撮影対象9に放射線XRを照射し続け、検出器3はその透過放射線を検出し続ける。そして、検出器3に接続されたDAS(Data Acquisition System)(不図示)が、1ビューに対応する時間Δt1ごとに検出器3の出力を積分し、それぞれの積分値を各ビューViの投影データとして収集する。
In such a radiation tomography apparatus, as shown in FIG. 7, the
典型的には、放射線源1回転当たりの時間は、例えば、0.35〔s(秒)/rot(回転)〕程度であり、放射線源1回転当たりのビュー数は、例えば、1000〔ビュー/rot(回転)〕程度である。この例では、1ビューに対応する時間Δt1は、0.35〔ms〕程度となり、1ビューに対応する放射線源の回転角度幅は、2π/1000〔rad〕程度となる。このように、1ビューに対応する時間Δt1や放射線源2の回転角度幅Δθ1は微小であるが、DASが検出器3の出力を積分している間、放射線源2および検出器3が移動していることに変りはない。したがって、各ビューViの投影データは、放射線源2および検出器3がその回転方向いわゆるビュー方向に移動することによるボケを含んでおり、再構成画像においてそのビュー方向の空間分解能を劣化させる原因となっている。
Typically, the time per one rotation of the radiation source is, for example, about 0.35 [s (seconds) / rot (rotation)], and the number of views per one rotation of the radiation source is, for example, 1000 [view / rot (rotation)]. In this example, the time Δt1 corresponding to one view is about 0.35 [ms], and the rotation angle width of the radiation source corresponding to one view is about 2π / 1000 [rad]. As described above, the time Δt1 corresponding to one view and the rotation angle width Δθ1 of the
この問題を解決するための一手法としては、放射線源1回転当たりのビュー数をより大きくして、1ビューに対応する時間Δt1あるいは回転角度幅Δθ1を小さくすることが考えられる。しかし、そのためには、高速な処理を可能とするDASを用いる必要があり、コストアップ(cost up)につながる。 As a technique for solving this problem, it is conceivable to increase the number of views per one rotation of the radiation source to reduce the time Δt1 or the rotation angle width Δθ1 corresponding to one view. However, for this purpose, it is necessary to use a DAS that enables high-speed processing, which leads to a cost increase.
このような事情により、放射線断層撮影装置による撮影において、コストアップを抑えつつ、再構成画像におけるビュー方向の空間分解能を向上させることが可能な技術が望まれている。 Under such circumstances, there is a demand for a technique capable of improving the spatial resolution in the view direction in the reconstructed image while suppressing an increase in cost in imaging by the radiation tomography apparatus.
第1の観点の発明は、
供給電圧および供給電流により放射線の出力が制御される放射線源と、検出器とを含み、前記放射線源および検出器を対象の周りに回転させ、前記放射線源から前記対象に放射線を照射し、前記検出器により前記対象の透過放射線を検出して、複数ビューの投影データを収集する撮像手段と、収集された投影データに基づいて画像を再構成する再構成手段とを備えた放射線断層撮影装置であって、
前記撮像手段が、前記複数ビューの各々の投影データ収集において、前記放射線源の1回転当たりの時間を1回転当たりのビュー数で割って成る第1の時間よりも短い第2の時間だけ放射線を照射するよう前記放射線源を制御する、放射線断層撮影装置を提供する。
The invention of the first aspect
A radiation source whose radiation output is controlled by a supply voltage and a supply current, and a detector, rotating the radiation source and the detector around the object, irradiating the object from the radiation source, A radiation tomography apparatus comprising: imaging means for detecting transmission radiation of the object by a detector and collecting projection data of a plurality of views; and reconstruction means for reconstructing an image based on the collected projection data There,
In the projection data collection of each of the plurality of views, the imaging means emits radiation for a second time shorter than a first time obtained by dividing the time per rotation of the radiation source by the number of views per rotation. A radiation tomography apparatus for controlling the radiation source to irradiate is provided.
第2の観点の発明は、
前記複数ビューの各々に対する前記放射線源の供給電圧を設定する設定手段を備えており、
前記撮像手段が、前記複数ビューの各々の投影データ収集において、該ビューの前記放射線源の供給電圧を該ビューに対する設定供給電圧にしようとする制御と、該ビューの前記放射線源の供給電圧を前記放射線源の供給電流がカットオフ(cut off)される供給電圧にしようとする制御とを行う、上記第1の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
The invention of the second aspect is
Setting means for setting a supply voltage of the radiation source for each of the plurality of views;
In the projection data collection of each of the plurality of views, the imaging means controls the supply voltage of the radiation source of the view to be a set supply voltage for the view, and sets the supply voltage of the radiation source of the view The radiation tomography apparatus according to the first aspect, which performs control to obtain a supply voltage at which a supply current of a radiation source is cut off, is provided.
第3の観点の発明は、
前記管電流がカットオフされる管電圧が、実質的に0Vである、上記第2の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
The invention of the third aspect is
The radiation tomography apparatus according to the second aspect, wherein the tube voltage at which the tube current is cut off is substantially 0V.
第4の観点の発明は、
前記設定手段が、前記複数ビューの各々に対する前記放射線源の供給電流を設定し、
前記撮像手段が、前記複数ビューの各々の投影データ収集において、該ビューの前記放射線源の供給電圧を該ビューに対する設定供給電圧にしようとする制御を行う際に、該ビューの前記放射線源の供給電流を、該ビューに対する設定供給電流よりも大きい供給電流にしようとする制御を行う、上記第2の観点または第3の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
The invention of the fourth aspect is
The setting means sets a supply current of the radiation source for each of the plurality of views;
When the imaging unit performs control to make the supply voltage of the radiation source of the view the set supply voltage for the view in the projection data collection of each of the plurality of views, the supply of the radiation source of the view Provided is the radiation tomography apparatus according to the second aspect or the third aspect, wherein control is performed so that the current is set to a supply current larger than a set supply current for the view.
第5の観点の発明は、
前記撮像手段が、前記複数ビューの各々の投影データ収集において、該ビューに対する設定管電流の時間積分と、該ビューに対する前記放射線源の実際の供給電流の時間積分とが実質的に同じになるよう、該ビューの供給電流を制御する、上記第4の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
The invention of the fifth aspect is
In the projection data collection of each of the plurality of views, the imaging means makes the time integration of the setting tube current for the view substantially the same as the time integration of the actual supply current of the radiation source for the view. The fourth aspect of the radiation tomography apparatus for controlling the supply current of the view is provided.
第6の観点の発明は、
前記複数ビューの各々における前記第2の時間が、一定の時間間隔で設定されている、上記第1の観点から第5の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
The invention of the sixth aspect is
The radiation tomography apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the second time in each of the plurality of views is set at a constant time interval.
第7の観点の発明は、
前記撮像手段が、1ビュー当たりのデータ収集積分時間を、前記第1の時間よりも短くする、上記第1の観点から第6の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
The invention of the seventh aspect
The radiation tomography apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the imaging unit makes a data collection integration time per view shorter than the first time.
第8の観点の発明は、
前記1ビュー当たりのデータ収集積分時間が、前記第2の時間と同じ時間である、上記第7の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
The invention of the eighth aspect
The radiation tomography apparatus according to the seventh aspect, wherein the data collection integration time per view is the same time as the second time.
第9の観点の発明は、
前記第1の時間が、0.1ms(ミリ秒)以上、1ms以下である、上記第1の観点から第8の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
The invention of the ninth aspect is
The radiation tomography apparatus according to any one of the first to eighth aspects, wherein the first time is 0.1 ms (milliseconds) or more and 1 ms or less.
第10の観点の発明は、
前記第2の時間が、前記1の時間の20%以上、60%以下である、上記第9の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
The invention of the tenth aspect is
The radiation tomography apparatus according to the ninth aspect, wherein the second time is 20% or more and 60% or less of the first time.
第11の観点の発明は、
前記設定手段が、前記複数ビューの各々に対して、互いに異なる複数の供給電圧を特定の順番に従って設定する、上記第1の観点から第10の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
The invention of the eleventh aspect is
The radiation tomography apparatus according to any one of the first to tenth aspects, wherein the setting unit sets a plurality of different supply voltages for each of the plurality of views according to a specific order. provide.
第12の観点の発明は、
前記放射線源が、フィラメント陰極およびターゲット陽極を有する放射線管であり、
前記供給電圧が、前記フィラメント陰極と前記ターゲット陽極との間に印加される電圧であり、
前記供給電流が、前記フィラメント陰極と前記ターゲット陽極との間に流れる電流である、上記第1の観点から第11の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。
The invention of the twelfth aspect is
The radiation source is a radiation tube having a filament cathode and a target anode;
The supply voltage is a voltage applied between the filament cathode and the target anode;
The radiation tomography apparatus according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the supply current is a current flowing between the filament cathode and the target anode.
第13の観点の発明は、
前記放射線源が、フィラメント陰極、ターゲット陽極、および前記フィラメント陰極と前記ターゲット陽極との間に配されたグリッド電極とを有する放射線管であり、
前記供給電圧は、前記フィラメント陰極と前記グリッド電極との間に印加される電圧であり、
前記供給電流は、前記フィラメント陰極と前記ターゲット陽極との間に流れる電流である、上記第1の観点の放射線断層撮影装置を提供する。
The invention of the thirteenth aspect is
The radiation source is a radiation tube having a filament cathode, a target anode, and a grid electrode disposed between the filament cathode and the target anode;
The supply voltage is a voltage applied between the filament cathode and the grid electrode,
The radiation tomography apparatus according to the first aspect, in which the supply current is a current flowing between the filament cathode and the target anode.
上記観点の発明によれば、放射線源1回転当たりのビュー数を変えることなく、1ビュー当たりの放射線照射時間を短くすることができるので、従来の処理能力のDASを用いながら、各ビューの投影データ上のビュー方向におけるボケを低減することができる。これにより、コストアップを抑えつつ、再構成画像におけるビュー方向の空間分解能を向上させることが可能になる。 According to the above aspect of the invention, since the radiation irradiation time per view can be shortened without changing the number of views per rotation of the radiation source, projection of each view can be performed while using the DAS having the conventional processing capability. Blur in the view direction on the data can be reduced. As a result, it is possible to improve the spatial resolution in the view direction in the reconstructed image while suppressing an increase in cost.
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. Note that the present invention is not limited thereby.
図1は、本実施形態に係るX線CT装置の構成を概略的に示す図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an X-ray CT apparatus according to the present embodiment.
図1に示すように、X線CT装置1は、X線管2と、X線検出器3と、X線管コントローラ(controller)4と、DAS5と、スキャン(scan)条件設定部6と、スキャン制御部7と、画像再構成部8とを有している。なお、X線管2、X線検出器3、X線管コントローラ4、DAS5、およびスキャン制御部7は、本発明における撮像手段の一例である。また、スキャン条件設定部6は、本発明における設定手段の一例であり、画像再構成部8は、本発明における再構成手段の一例である。
As shown in FIG. 1, the
X線管2及びX線検出器3は、撮影空間Bを挟み、互いに対向して配置されている。X線管2及びX線検出器3は、撮影空間Bの中心であるアイソセンタISOを回転軸として回転可能に支持されている。被検体9は、不図示のテーブル(table)に載置され、撮影空間B内に配置される。なお、ここでは、X線管2及びX線検出器3の回転軸方向をz軸方向、鉛直方向をy軸方向、z軸方向及びy軸方向に垂直な水平方向をx軸方向とする。また、X線管2及びX線検出器3の回転方向をビュー方向という。
The
X線管2は、フィラメント(filament)陰極(不図示)とターゲット(target)陽極(不図示)とを有している。X線管2は、フィラメント陰極で発生した熱電子を、陰極−陽極間に印加された管電圧で加速させ、ターゲット陽極に衝突させる。ターゲット陽極には、電子の衝突によりX線焦点が形成され、このX線焦点からX線が発生する。X線管2が出力するX線のエネルギー分布は、陰極−陽極間に印加された管電圧に依存し、X線管2が出力するX線の線量は、陰極−陽極間に流れる管電流に依存する。このように、X線管2は、供給される管電圧および管電流により出力が制御される。
The
X線検出器3は、X線管2のX線焦点から各位置までの距離がほぼ等しくなるように湾曲形成された検出面を有している。検出面は、マトリクス(matrix)状に配列された複数の検出素子により構成されている。X線検出器3の各検出素子は、X線管2から被検体9に向けて照射されたX線(一部は被検体9を透過)を検出し、検出されたX線の強度に応じたアナログ(analog)信号を出力する。検出素子は、例えば、シンチレータ(scintillator)とフォトダイード(photo-diode)とにより構成されている。
The
X線管コントローラ4は、スキャン制御部6からの制御を受けて、X線管2の管電圧及び管電流を制御する。X線管コントローラ4は、高電圧発生回路を有しており、この回路によりX線管2の陰極−陽極に印加する電圧を制御する。また、X線管コントローラ4は、定電流回路を有しており、この回路によりX線管2のフィラメント陰極に流す電流を制御する。
The
DAS5は、X線検出器3の各検出素子から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、投影データとして収集する。DAS5は、検出素子からのアナログ信号を1ビューに対応する時間ごとに積分して、各ビューの投影データを収集する。
The
スキャン条件設定部6は、操作者の操作に応じて、X線CTスキャンを行う際のスキャン条件を設定する。スキャン条件には、X線管1回転当たりの時間(X線管の回転速度)RT、X線管1回転当たりのビュー数VN、X線管2の管電圧KV及び管電流mA等が含まれる。管電流mAの設定は、各ビューに同一の電流値を設定してもよいし、自動露出機構によりビュー単位あるいは複数のビューからなるグループ(group)単位で独立した電流値を設定してもよい。なお、X線管1回転当たりの時間RTは、例えば、0.35s(秒)/rot(回転)、ビュー数VNは、例えば、1000である。
The scan
スキャン制御部7は、X線管2及びX線検出器3の回転、X線管2からのX線の発生、DAS5のデータ収集等を制御して、X線CTスキャンを実施させる。このX線CTスキャンの実施により、被検体9の複数ビューの投影データが収集される。
The scan control unit 7 controls the rotation of the
画像再構成部8は、収集された複数ビューの投影データに基づいて画像を再構成する。
The
なお、スキャン条件設定部6、スキャン制御部7、及び画像再構成部8は、例えば、コンピュータ(computer)に所定のプログラム(program)を実行させることにより、実現される。
The scan
以下、本実施形態に係るX線CT装置1によるX線CTスキャンにおけるX線管及びDASの制御について、詳しく説明する。
Hereinafter, the control of the X-ray tube and the DAS in the X-ray CT scan by the
(第1の実施例)
図2は、従来の方法によるX線CTスキャンにおけるX線管2及びDAS5の制御を示す図である。また、図3は、第1の実施例の方法によるX線CTスキャンにおけるX線管2及びDAS5の制御を示す図である。これらの図は、スキャン実施中におけるビューごとのX線管2の管電圧KVおよび管電流mAの時間変化とDAS5のデータ収集積分期間(検出素子の出力を積分する時間)とをグラフにしたものである。なお、ここでは、スキャン条件として、X線管2の設定管電圧を第1の管電圧KV1、設定管電流を第1の管電流mA1とする。また、1ビュー当たりのDAS5のデータ収集積分時間は、X線管1回転当たりの時間RTをX線管1回転当たりのビュー数VNで除して成る1ビュー対応時間幅である第1の時間幅Δt1に一致する。したがって、例えば、X線管1回転当たりの時間RTを0.35sとし、X線管1回転当たりのビュー数VNを1000とすると、第1の時間幅Δt1は0.35msとなり、1ビュー当たりのデータ収集積分時間STも0.35msとなる。なお、この第1の時間幅Δt1は、一般的には、0.1ms以上、1ms以下が想定される。
(First embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing control of the
従来の方法では、図2に示すように、ビューに関係なく、管電流mAは、第1の管電流mA1を維持し、管電圧KVは、第1の管電圧KV1を維持するよう制御する。この場合、スキャン実施中においては、X線管2は、常に、第1の管電圧KV1および第1の管電流mA1にて、X線を出力し続ける。つまり、1ビューごとのX線照射期間は、1ビュー対応期間にそのまま一致する。
In the conventional method, as shown in FIG. 2, the tube current mA is controlled to maintain the first tube current mA1 and the tube voltage KV is controlled to maintain the first tube voltage KV1 regardless of the view. In this case, during the scan, the
なお、X線管コントローラ4における制御としては、例えば、管電流mAの制御目標値を第1の管電流mA1に設定したままとし、管電圧KVの制御目標値を第1の管電圧KV1に設定したままとする。
As the control in the
一方、第1の実施例の方法では、図3に示すように、ビューごとに、管電流mAは、1ビュー対応期間のうち、時間幅が第1の時間幅Δt1より短い第2の時間幅Δt2となる特定期間だけ、所定の管電流mA2となり、他の期間では実質的に0mAとなるように制御する。また、管電圧KVは、管電流が流れる上記の特定期間においては、第1の管電圧KV1を維持するように制御する。この場合、スキャン実施中においては、X線管2は、上記の特定期間だけ、第1の管電圧KV1および第2の管電流mA2にて、X線を出力する。つまり、1ビューごとのX線照射期間は、1ビュー対応時間より短い上記の特定期間だけとなる。これにより、各ビューの投影データ収集において、X線の照射位置がビュー方向(X線管の回転方向)に移動することにより生じる投影データ上のボケを抑えることができ、再構成画像におけるビュー方向の空間分解能を向上させることができる。
On the other hand, in the method of the first embodiment, as shown in FIG. 3, for each view, the tube current mA is a second time width that is shorter than the first time width Δt1 in one view corresponding period. Control is performed so that a predetermined tube current mA2 is obtained only during a specific period of Δt2 and substantially 0 mA in other periods. Further, the tube voltage KV is controlled so as to maintain the first tube voltage KV1 during the specific period in which the tube current flows. In this case, during scanning, the
なお、X線管コントローラにおける制御としては、例えば、管電流mAの制御目標値を第2の管電流mA2に設定したままとし、管電圧KVの制御目標値を、X線照射期間においては第1の管電圧KV1に設定し、その他の期間においては管電流mAをカットオフする電圧、例えば0Vに設定する。ここで、特徴的なのは、管電流mAの制御目標値を変えるのではなく、管電圧KVの制御目標値を変える点である。従来、X線管は、ターゲット陽極に衝突させる電子流を制御するためのグリッド電極を持っていない場合が多い。グリッド電極は、一般的に、フィラメント陰極とターゲット陽極との間に配され、電子流の経路を確保するため、孔または切欠きが形成されている。そして、フィラメント陰極とグリッド電極との間に印加される電圧により、電子流のオンオフや流量が制御される。このようなグリッド電極を持たないX線管の場合、管電流の制御は、X線管のフィラメント陰極のフィラメントに流す電流を変化させることでフィラメント陰極の温度を変化させ、その電極から放出される熱電子の量を調整して管電流を制御する。しかし、フィラメントに流れる電流の変化に対するフィラメント陰極の温度の追従性はあまりよくない。このため、フィラメントに流す電流を高速に切り換えても、管電流を高速に切り換えることは難しい。一方、管電圧の制御は、通常、X線管に印加する高電圧発生回路の出力電圧を調整することで制御する。一般的に、高電圧発生回路の制御信号に対する出力応答は充分速くすることができるので、管電圧の高速な切換えが可能である。また、管電圧を管電流がカットオフされる電圧にすると、フィラメント陰極の温度に依存することなく、管電流は0mAになる。本実施例では、この原理を利用して、管電圧KVの高速な切換えにより、管電流mAの高速な切換えを実現させる。この方法であれば、グリッド(grid)電極を持たないX線管であっても、管電流の高速な切換えが可能になる。なお、グリッド電極を持ったX線管の場合には、フィラメント陰極とグリッド電極の間に印加する電圧の高速な切換えにより、管電流mAの高速な切換えを実現させてもよい。 As the control in the X-ray tube controller, for example, the control target value of the tube current mA is set to the second tube current mA2, and the control target value of the tube voltage KV is set to the first in the X-ray irradiation period. The tube voltage KV1 is set to a voltage that cuts off the tube current mA in other periods, for example, 0V. Here, what is characteristic is that the control target value of the tube voltage KV is not changed, but the control target value of the tube voltage KV is changed. Conventionally, an X-ray tube often does not have a grid electrode for controlling an electron flow that collides with a target anode. The grid electrode is generally disposed between the filament cathode and the target anode, and has a hole or notch to ensure a path for electron flow. The on / off state of the electron flow and the flow rate are controlled by the voltage applied between the filament cathode and the grid electrode. In the case of an X-ray tube not having such a grid electrode, the tube current is controlled by changing the temperature of the filament cathode by changing the current flowing through the filament cathode filament of the X-ray tube, and then being emitted from the electrode. The tube current is controlled by adjusting the amount of thermionic electrons. However, the followability of the temperature of the filament cathode with respect to changes in the current flowing through the filament is not very good. For this reason, it is difficult to switch the tube current at high speed even if the current flowing through the filament is switched at high speed. On the other hand, the tube voltage is usually controlled by adjusting the output voltage of the high voltage generation circuit applied to the X-ray tube. Generally, the output response of the high voltage generation circuit to the control signal can be made sufficiently fast, so that the tube voltage can be switched at high speed. When the tube voltage is set to a voltage at which the tube current is cut off, the tube current becomes 0 mA without depending on the temperature of the filament cathode. In the present embodiment, this principle is used to realize high-speed switching of the tube current mA by high-speed switching of the tube voltage KV. This method enables high-speed switching of the tube current even for an X-ray tube that does not have a grid electrode. In the case of an X-ray tube having a grid electrode, high-speed switching of the tube current mA may be realized by high-speed switching of the voltage applied between the filament cathode and the grid electrode.
ところで、管電流mAが設定管電流である第1の管電流mA1のまま、X線照射期間が短くなると、被検体9に照射されるX線の線量が不足し、検出素子からの検出信号のSN比が低下してしまう。そこで、本実施例では、これを防ぐため、管電流mAの制御目標値を、設定管電流である第1の管電流mA1より大きい第2の管電流mA2とする。なお、被検体9に照射されるX線の線量を従来法と同程度確保するためには、mAs値すなわち管電流mAの時間積分を同じにすればよい。そこで、本例では、第1の管電流mA1の第1の時間幅Δt1による時間積分S(=mA1・Δt1)と、第2の管電流mA2の第2の時間幅Δt2による時間積分S′(=mA2・Δt2)とが実質的に等しくなるよう、第2の管電流mA2を決定する。
By the way, when the X-ray irradiation period is shortened while the tube current mA remains the first tube current mA1, which is the set tube current, the X-ray dose irradiated to the
なお、本実施例の方法により投影データ上のボケの抑制を効果的に行うためには、第1の時間幅Δt1に対する第2の時間幅Δt2の割合であるX線照射ディーティ(duty)Rを小さくすればよい。しかし、このデューティRをあまり小さくし過ぎると、検出素子の検出信号において一定以上のSN比を確保しようとしたときに、第2の管電流mA2が非常に大きくなり、X線管2の出力能力を超えたり、被検体9に大きな負担を掛けたりすることになる。そこで、このディーティRは、好ましくは、例えば、20%以上、60%以下であり、より好ましくは、例えば、25%以上、50%以下である。
In order to effectively suppress the blur on the projection data by the method of the present embodiment, the X-ray irradiation duty R which is the ratio of the second time width Δt2 to the first time width Δt1 is set. Just make it smaller. However, if the duty R is too small, the second tube current mA2 becomes very large when an S / N ratio of a certain level or more is to be secured in the detection signal of the detection element, and the output capability of the
また、X線を出力する上記の特定期間は、基本的に、1ビュー対応期間のうちどのタイミング(timing)であっても、投影データ上のボケは抑制される。しかし、この特定期間のタイミングがビューごとに異なると、各ビューのX線照射方向における刻み角度幅の均一性がなくなる。この均一性がなくなると、画像再構成処理において、各ビューのX線照射方向における刻み角度幅が均一になるよう投影データを補間するなどして補正する必要が出てくる。技術的には、どのビューの位置でX線が出力されたかが分かっていれば、不均一なビュー方向の投影データを均一なビュー方向の投影データに補正することができるが、余計な計算処理が増えるし、補間による投影データの精度劣化も考えられる。そこで、この特定期間は、各ビューのX線照射方向における刻み角度幅が均一になるよう、ビューと同じ一定の間隔で設定する方が好ましい。 In addition, the above-described specific period for outputting X-rays basically suppresses the blur on the projection data at any timing (timing) in the one-view corresponding period. However, if the timing of this specific period is different for each view, the uniformity of the step angle width in the X-ray irradiation direction of each view is lost. If this uniformity is lost, it becomes necessary to correct the projection data by interpolating projection data so that the step angle width in the X-ray irradiation direction of each view becomes uniform in the image reconstruction process. Technically, if it is known at which view position the X-ray was output, the projection data in the non-uniform view direction can be corrected to the projection data in the uniform view direction. In addition, the accuracy of projection data may be degraded due to interpolation. Therefore, it is preferable to set this specific period at the same fixed interval as the view so that the step angle width in the X-ray irradiation direction of each view becomes uniform.
(第2の実施例)
図4は、第2の実施例の方法によるX線CTスキャンにおけるX線管およびDASの制御を示す図である。図4に示すように、第2の実施例の方法は、第1の実施例の方法とほぼ同じであるが、1ビューごとのデータ収集積分期間が異なる。すなわち、第1の実施例では、1ビューごとのDAS5のデータ収集積分期間は、従来と同様、1ビュー対応期間に一致しており、X線照射期間より時間的に長い。一方、第2の実施例では、1ビューごとのDAS5のデータ収集積分期間を、1ビューごとのX線照射期間に同期させる。この場合、DAS5のデータ収集積分時間STが、従来よりも短くなるので、1ビュー当たりに検出素子の出力信号に含まれるバックグラウンドノイズ(background noise)を減らすことができ、検出信号のSN比を向上させることができる。
(Second embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing the control of the X-ray tube and DAS in the X-ray CT scan by the method of the second embodiment. As shown in FIG. 4, the method of the second embodiment is almost the same as the method of the first embodiment, but the data collection integration period for each view is different. In other words, in the first embodiment, the data acquisition integration period of
(第3の実施例)
図5は、第3の実施例の方法によるX線CTスキャンにおけるX線管およびDASの制御を示す図である。図5に示すように、第3の実施例は、第1の実施例の方法を、管電圧KVを高速に切り換えるマルチエネルギー(multi energy)撮影に適用した例である。すなわち、管電圧KVをビュー単位で、互いに異なる複数の管電圧、例えば高い管電圧KV2と低い管電圧KV3とに切り換えつつ、1ビューごとに1ビュー対応時間より短い特定期間だけX線を出力するように制御する。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing the control of the X-ray tube and the DAS in the X-ray CT scan by the method of the third embodiment. As shown in FIG. 5, the third embodiment is an example in which the method of the first embodiment is applied to multi-energy imaging that switches the tube voltage KV at high speed. That is, the X-ray is output for a specific period shorter than the one-view corresponding time for each view while switching the tube voltage KV to a plurality of different tube voltages, for example, a high tube voltage KV2 and a low tube voltage KV3. To control.
マルチエネルギー撮影では、複数の管電圧の各々について一定ビュー数以上の投影データを収集する必要があるが、被検体の体動による影響を抑えるためにX線管2の回転速度はあまり遅くできない。つまり、1ビュー対応時間は、通常の撮影よりも短くなる傾向にある。それ故、マルチエネルギー撮影では、管電圧を0Vにすることで管電流を0mAに高速に切り換える技術は、より大きな効果を奏する。
In multi-energy imaging, it is necessary to collect projection data of a certain number of views or more for each of a plurality of tube voltages, but the rotational speed of the
これより、本実施形態に係るX線CT装置における処理の流れについて説明する。 Hereafter, the flow of processing in the X-ray CT apparatus according to the present embodiment will be described.
図6は、本実施形態に係るX線CT装置における処理の流れの一例を示すフロー図である。 FIG. 6 is a flowchart showing an example of a processing flow in the X-ray CT apparatus according to the present embodiment.
ステップ(step)S1では、スキャン条件うち一部の入力を受け付ける。入力を受け付けるスキャン条件には、X線管1回転当たりの時間RT、第1の管電圧KV1、ビューごとの第1の管電流mA1、第1の時間Δt1に対する第2の時間Δt2の割合であるX線照射デューティRが含まれる。 In step S1, some of the scanning conditions are received. Scan conditions for receiving input include a time RT per one rotation of the X-ray tube, a first tube voltage KV1, a first tube current mA1 for each view, and a ratio of the second time Δt2 to the first time Δt1. X-ray irradiation duty R is included.
ステップS2では、入力されたスキャン条件に基づいて、他のスキャン条件を決定する。X線管1回転当たりのビュー数VNは予め設定されている。第1の時間Δt1は、RT/VNで算出される。第2の時間Δt2は、R・Δt1で算出される。DAS5の1ビュー当たりのデータ収集積分時間STは、第1の時間Δt1または第2の時間Δt2に設定される。第2の管電流mA2は、mA1・Δt1/Δt2で算出される。
In step S2, other scan conditions are determined based on the input scan conditions. The view number VN per rotation of the X-ray tube is set in advance. The first time Δt1 is calculated as RT / VN. The second time Δt2 is calculated by R · Δt1. The data collection integration time ST per view of the
ステップS3では、設定されたスキャン条件にしたがって、図3または図4に示すようなX線管2及びDAS5の制御を行う。すなわち、ビューごとに、1ビュー対応時間に相当する第1の時間Δt1よりも短い第2の時間Δt2をX線照射時間として、X線CTスキャンを実施する。これにより、ビュー方向のボケが抑制された複数ビューの投影データが収集される。
In step S3, the
ステップS4では、収集された複数ビューの投影データに基づいて画像を再構成する。画像再構成には、公知の画像再構成処理を用いる。 In step S4, an image is reconstructed based on the collected projection data of a plurality of views. A known image reconstruction process is used for the image reconstruction.
以上、本実施形態によれば、X線管1回転当たりのビュー数を変えることなく、1ビュー当たりのX線照射時間を短くすることができるので、従来の処理能力のDASを用いながら、各ビューの投影データ上のビュー方向におけるボケを低減することができる。これにより、コストアップを抑えつつ、再構成画像におけるビュー方向の空間分解能を向上させることが可能になる。 As described above, according to the present embodiment, since the X-ray irradiation time per view can be shortened without changing the number of views per one rotation of the X-ray tube, each DAS having the conventional processing capability can be used. The blur in the view direction on the projection data of the view can be reduced. As a result, it is possible to improve the spatial resolution in the view direction in the reconstructed image while suppressing an increase in cost.
また、本時嫉視形態によれば、ビューごとにX線出力をオンオフしてビュー方向の空間分解能を上げているので、X線を連続的に出力した状態で、ビューごとにデータ収集積分をオンオフする方法と比較して、被検体への無駄被曝(画像再構成に有効に活用されないX線による被曝)がない。また、データ収集積分に関する設定を従来の設定から変更しない場合でも、ビュー方向の空間分解能を向上させることができる。この場合には、X線管コントローラ4やスキャン制御部7を構成するコンピュータに実行させるアプリケーションソフトの開発コストを抑えることができる。
In addition, according to the current staring mode, the X-ray output is turned on and off for each view to increase the spatial resolution in the view direction, so that data collection integration is performed for each view in a state where X-rays are continuously output. Compared to the on / off method, there is no wasteful exposure to the subject (exposure due to X-rays that are not effectively used for image reconstruction). Further, even when the setting relating to data collection integration is not changed from the conventional setting, the spatial resolution in the view direction can be improved. In this case, the development cost of application software to be executed by a computer constituting the
なお、発明は、上記実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の変形が可能である。 The invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
例えば、上記実施形態では、供給電圧および供給電流によりX線の出力が制御されるX線源としてX線管を用いているが、半導体X線源など、他の種類のX線源を用いてもよい。 For example, in the above embodiment, an X-ray tube is used as an X-ray source whose X-ray output is controlled by a supply voltage and a supply current, but other types of X-ray sources such as a semiconductor X-ray source are used. Also good.
また、上記実施形態は、X線CT装置であるが、発明は、X線CT装置とPETまたはSPECTとを組み合わせたPET−CT装置やSPECT−CT装置などにも適用可能である。 Moreover, although the said embodiment is an X-ray CT apparatus, invention is applicable also to the PET-CT apparatus, SPECT-CT apparatus, etc. which combined X-ray CT apparatus and PET or SPECT.
1 X線CT装置
2 X線管
3 X線検出器
4 X線管コントローラ
5 DAS
6 スキャン条件設定部
7 スキャン制御部
8 画像再構成部
9 被検体
ISO アイソセンタ
1
6 Scan condition setting unit 7
Claims (13)
前記撮像手段は、前記複数ビューの各々の投影データ収集において、前記放射線源の1回転当たりの時間を1回転当たりのビュー数で割って成る第1の時間よりも短い第2の時間だけ放射線を照射するよう前記放射線源を制御する、放射線断層撮影装置。 A radiation source whose radiation output is controlled by a supply voltage and a supply current, and a detector, rotating the radiation source and the detector around the object, irradiating the object from the radiation source, A radiation tomography apparatus comprising: imaging means for detecting transmission radiation of the object by a detector and collecting projection data of a plurality of views; and reconstruction means for reconstructing an image based on the collected projection data There,
In the projection data collection of each of the plurality of views, the imaging means emits radiation for a second time shorter than a first time obtained by dividing the time per rotation of the radiation source by the number of views per rotation. A radiation tomography apparatus for controlling the radiation source to irradiate.
前記撮像手段は、前記複数ビューの各々の投影データ収集において、該ビューの前記放射線源の供給電圧を該ビューに対する設定供給電圧にしようとする制御と、該ビューの前記放射線源の供給電圧を前記放射線源の供給電流がカットオフされる供給電圧にしようとする制御とを行う、請求項1に記載の放射線断層撮影装置。 Setting means for setting a supply voltage of the radiation source for each of the plurality of views;
The imaging means controls the supply voltage of the radiation source of the view to be a set supply voltage for the view in the projection data collection of each of the plurality of views, and sets the supply voltage of the radiation source of the view to the The radiation tomography apparatus according to claim 1, wherein control is performed so that a supply current of a radiation source is cut off to be a supply voltage.
前記撮像手段は、前記複数ビューの各々の投影データ収集において、該ビューの前記放射線源の供給電圧を該ビューに対する設定供給電圧にしようとする制御を行う際に、該ビューの前記放射線源の供給電流を、該ビューに対する設定供給電流よりも大きい供給電流にしようとする制御を行う、請求項2または請求項3に記載の放射線断層撮影装置。 The setting means sets a supply current of the radiation source for each of the plurality of views;
In the acquisition of projection data of each of the plurality of views, the imaging unit performs supply of the radiation source of the view to the set supply voltage for the view, and performs supply of the radiation source of the view. The radiation tomography apparatus according to claim 2, wherein control is performed so that the current is set to a supply current larger than a set supply current for the view.
前記供給電圧は、前記フィラメント陰極と前記ターゲット陽極との間に印加される電圧であり、
前記供給電流は、前記フィラメント陰極と前記ターゲット陽極との間に流れる電流である、請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。 The radiation source is a radiation tube having a filament cathode and a target anode;
The supply voltage is a voltage applied between the filament cathode and the target anode,
The radiation tomography apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein the supply current is a current flowing between the filament cathode and the target anode.
前記供給電圧は、前記フィラメント陰極と前記グリッド電極との間に印加される電圧であり、
前記供給電流は、前記フィラメント陰極と前記ターゲット陽極との間に流れる電流である、請求項1に記載の放射線断層撮影装置。 The radiation source is a radiation tube having a filament cathode, a target anode, and a grid electrode disposed between the filament cathode and the target anode,
The supply voltage is a voltage applied between the filament cathode and the grid electrode,
The radiation tomography apparatus according to claim 1, wherein the supply current is a current that flows between the filament cathode and the target anode.
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